JP2006078444A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でセンサ感度を低下させることなく、耐衝撃性を向上させた３軸加速度センサを提供する。
【解決手段】一方の面に固定電極を有する電極基板５と、電極基板５との間に所定の間隔を設けるためのスペーサ３を介して固定電極に対向する一方の面を可動電極とする振動板２と、振動板２の他方の面の中央部に設けられた重り１とを導電性を有する筐体１０内に備え、固定電極と可動電極との間の静電容量の変化に基づいて互いに直交する３軸方向の加速度を検出するものであって、重り１の重心を通って電極基板５に直交する第一軸を中心とする環状の第一固定電極と、互いに直交すると共に第一軸に直交する第二軸及び第三軸に対して４５度の角度をなす分割軸によって夫々２つに分割された第二及び第三固定電極とから成る固定電極の表面を覆って電極基板５にエレクトレット層４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに直交する３軸方向の加速度を検出する加速度センサに関する。

３軸方向、即ち３次元のいわゆるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出する加速度センサについては、種々のものが提案されている。例えば、特許文献１には、互いに対面した固定電極と可動電極との間の静電容量変化に基づいて、加速度を検知する加速度センサの技術が示されている。これによると、固定電極又は可動電極の何れか一方の電極の他方の電極に対向する面にエレクトレット膜を設け、加速度の印加時に可動電極に変位を与えるように固定電極に対向しない側の面に重りを備えると共に、エレクトレット膜を設けていない他方の電極を重りの重心の投影位置を交点として互いに直交する直交軸に沿って分割して構成している。このように、一方の電極を分割して設けることにより、分割された電極の静電容量変化に基づいて、複数軸の加速度を検出するようにしている。

特開平１０−１０１５０号公報（第１〜３図、第７〜２２段落）

上記のようなエレクトレットコンデンサマイクロホン（以下、「ＥＣＭ」と称す。）型の加速度センサや、振動センサは、歩数計や振動計等、様々な用途に用いられる。そして、一般のセンサと同様にセンサの感度は高いことが望まれる。しかし、例えば歩数計等の用途では電池駆動されるものが多く、当然に潤沢な電源は期待できないので消費電流の多い増幅用のＩＣ（集積回路）等を用いて電気的に感度を向上することは好ましくない。そこで、機械的に感度を向上しようとすると、慣性力を増加させる必要が生じる。しかし、慣性力が増加し、可動電極の振幅を大きくすると、落下時等の耐衝撃性が損なわれる。従って、特許文献１に示されたような基本構造のみでは、これらの課題に充分に対応することができず、新たな構成を要する。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でセンサ感度を低下させることなく、耐衝撃性を向上させた３軸加速度センサを提供することを目的とする。

この目的を達成するための本発明に係る加速度センサの特徴構成は、一方の面に固定電極を有する電極基板と、この電極基板との間に所定の間隔を設けるためのスペーサを介して前記固定電極に対向する一方の面を可動電極とする振動板と、この振動板の他方の面の中央部に設けられた重りと、を導電性を有する筐体内に備え、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化に基づいて互いに直交する３軸方向の加速度を検出するものであって、前記固定電極は、前記重りの重心を通って前記電極基板に直交する第一軸を中心とする環状の第一固定電極と、前記電極基板と前記第一軸との交点で互いに直交すると共に、前記第一軸に直交する第二軸及び第三軸に対して４５度の角度をなす分割軸によって夫々２つに分割された第二固定電極及び第三固定電極と、から成り、前記固定電極の表面を覆って前記電極基板にエレクトレット層を設ける点にある。

この特徴構成によれば、本発明に係る加速度センサは、エレクトレットを利用したエレクトレットコンデンサマイクロホン（以下、ＥＣＭ）型の構造としているので、静電容量を直接、電圧出力することができる。従って、高価な静電容量−電圧変換回路（ＣＶ変換回路）を介することなく、ＥＣＭの出力電圧を直接安価な汎用オペアンプ等に出力することができる。ＣＶ変換回路は、専用のＩＣ（集積回路）等で構成されることが多く、３軸分の信号を一つのＩＣで処理可能なものも提供されているが、消費電流も数ミリアンペアと大きい。このため、この加速度センサをバッテリー駆動する装置に組み込んだ場合には、バッテリーの消耗が激しくなり、好ましくない。汎用オペアンプであれば、数マイクロアンペアと消費電流が少なく好適である。また、ＥＣＭ型は振動板(可動電極)と固定電極との間にバイアス電圧を印加するためのバイアス回路も不要であり、回路が簡潔になり、コストも低減できるので好ましい。

ここで、前記固定電極を、前記電極基板の表面から突出及び陥没することなく形成すると好適である。

エレクトレット層は、例えば、エレクトレットとなるフッ素樹脂の水性分散液を塗布し、焼成すること、又はフッ素系フィルムを貼り付けること等によって、電極基板の表面に形成される。電極基板には、銅箔等により固定電極が設けられるが、これは、一般的には絶縁物であるガラスエポキシ製の基材にエッチング等によって銅箔の導電パターンを設けたものである。従って、非常に薄いものではあるが、基板の基材の上に銅箔のパターンが突出した形となる。そのため、この上に形成されるエレクトレット層の層厚が不均一となる場合がある。そうすると、検出される静電容量、及びその結果として出力される電圧にも影響を及ぼし、好ましくない。そこで、本発明のように、基板の基材の表面から突出すること及び陥没することとなく、表面が平らになるように電極パターンの銅箔を設けると、エレクトレット層の層圧を均一にすることができて好ましい。

さらに、銅箔で形成される前記固定電極をニッケル又は金メッキ処理した上で、フッ素樹脂の水性分散液を塗布し、焼成する、又はフッ素系フィルムを貼り付けることによって前記エレクトレット層を形成すると好ましい。

銅は、電気伝導性に優れるため、上述したように基板に設けられる電極として一般的に用いられる。しかし、電極パターンに多く用いられる銅箔は、酸化、変色し易く、これによってエレクトレットとしての機能を低下させてしまうことがある。特に、エレクトレット層となるフッ素樹脂の水性分散液を塗布し焼成する場合には、酸化して黒ずんでしまう現象が良く見られる。また、銅箔は酸化、変色し易いため、フッ素系のフィルムを貼り付ける際にも、銅箔が変色することがある。そこで、フッ素系のフィルムを貼り付けや、フッ素樹脂の水性分散液を塗布、焼成してエレクトレットのコーティングを行う前に、銅箔をニッケルや金等でメッキ処理すると好ましい。

また、前記振動板は、周辺部に位置して前記スペーサを介して固定される固定部と、中央部に位置して前記重りを備える振動部と、前記固定部と前記振動部とを連結する弾性支持部とから成り、前記弾性支持部を、楕円形状の環と、前記楕円形状の長軸上で前記振動部と前記環とを接続する第一の梁と、前記楕円形状の短軸上で前記固定部と前記環とを接続する第二の梁と、から構成すると好適である。

例えば、振動板は、固定部と振動部と弾性支持部とに分割形成され、固定部と振動部とを連結する弾性支持部は、トーションバーアンカーとして機能する第一の梁と第二の梁と、これらの梁をつなぐ弾性支持部の基部とによって構成することができる。ＥＣＭによる静電容量の変化をより多く得るためには振動部の面積を大きく採る必要があるので、弾性支持部の特に基部の占める面積を大きくすることは好ましくない。しかし、基部の面積を狭くする、つまり基部を細く形成すると、この基部がバネの働きをするために、加速度センサが検知する３軸方向の内の第二軸の加振時と第三軸の加振時との、いわゆるＸＹ方向で出力に差を生じる。そこで、上記のように基部を楕円形状の環とし、この環と、この環の楕円形状の長軸上で振動部と環とを接続する二つの第一の梁と、楕円形状の短軸上で固定部と環とを接続する二つの第二の梁と、によって弾性支持部を構成することで、振動部を円形に形成することができる。その結果、回路による補正等が不要となり、回路構成も簡潔となって好ましい。

さらに、前記振動板が、前記筐体と前記振動板とを電気的に導通するための突起部を外周部に備えると共に、前記突起部と前記筐体との接線に直交する線上に切り欠きを有して前記接線に並行する狭幅のスリットを、前記突起部の内側に備えるとよい。

本構成では、筐体と振動板とを電気的に導通させる必要があるが、組立性を向上するためにこの振動板に突起部を設けて、この突起部が筐体に接触することによって組立と同時に導通させるように構成すると好ましい。しかし、突起部が筐体から受ける反作用によって振動板に過度の力が加わり、例えば振動板が歪むようなことがあると、振動板と固定電極との間の距離が不均一となり、正確な静電容量変化の検出、つまり加速度の検出にとって好ましくない。そこで、この筐体からの反作用を緩和すると共に、筐体への導通を確保するための押圧力を確保するために、突起部と筐体との接線に直交する線上に切り欠きを有して接線に並行する狭幅のスリットを、突起部の内側、即ち振動板の中心側に備えるとよい。このように構成すると、スリット部分が緩衝部となって、バネ性を有し、好適に振動板を筐体へ押し付けると共に、筐体からの反作用を吸収する。従って、振動板と筐体との導通を確保すると共に、振動板の歪みを生じさせず、好適である。

また、前記重りが、円柱状の柄部と、この柄部の径よりも大径で円盤状の本体部とからなる傘状に形成されて、前記柄部の先端部が前記振動板の中心部に取り付けられるものであり、少なくとも前記柄部又は前記本体部の何れかに接触して前記重りの過度の変位を規制する規制部材を前記筐体内に備える加速度センサであるとよい。
さらに、前記振動板を、ＳＫ材、ステンレス、りん青銅、Ｂｅ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃｕの何れかで構成すると好ましい。

加速度センサでは、加えられた加速度による振動板の振幅が大きい方が、出力を得る際に有利であるが、その反面落下等の過度の衝撃が加えられた場合には、破損を生じるという課題を持つ。従って、振動板に取り付けられた重りの過度の変位を規制する規制部材を備えることによって、衝撃による重りの過度の変位による振動板の破損を好適に防止することができる。また、振動板をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等のフィルムではなく、ＳＫ材、ステンレス、りん青銅、Ｂｅ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃｕ等の曲げ強度に強い材料とすることで、振動板自体の強度を高めておくとさらに好適である。尚、振動板と重りとの取り付けは、接着、電気溶接、レーザースポット溶接、かしめ等で行うとよい。

以下、本発明に係る加速度センサの好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る加速度センサの構成例を示す図２のＡ−Ａ線断面図、図２は、図１の振動板２の形状及び筐体１０と振動板２との接触形態を示す図、図３は、図１の振動板２に重り１を取り付けた状態を示す図、図４は、図１の加速度センサの電極基板に設けられた固定電極の配線を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に於けるＢ−Ｂ線断面図、図５は、スペーサ３の形状を示す図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る加速度センサは、断面がコの字型で一方に底部、他方に開口部を有する導電性の筐体１０の中に、一方の面に固定電極を有する電極基板５と、この電極基板５との間に所定の間隔を設けるためのスペーサ３を介して固定電極に対向する一方の面を可動電極とする振動板２と、この振動板２の他方の面の中央部に設けられた重り１とを有して構成されている。そして、固定電極（電極基板５）と可動電極（振動板２）との間の静電容量の変化に基づいて互いに直交する３軸方向の加速度を検出するものである。

本実施形態において、筐体１０は、図２に示すように底部に平行する方向の断面が方形である。また、図２〜図５に示すように、振動板２、電極基板５、スペーサ３もこの方形の筐体１０に合わせて、方形である。

振動板２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等のフィルムではなく、ＳＫ材、ステンレス、りん青銅、Ｂｅ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃｕ等の曲げ強度に強い導電性の金属材料で形成されている。強度特性の良い材料を用いることによって、図２に示すような好適な形状の振動板２を形成することができる。即ち、振動板２は、周辺部に位置してスペーサ３と位置決めピン７とを介して固定される固定部２ｅと、中央部に位置してさらにその中央に重り１を備える（図３参照）振動部２ａと、固定部２ｅと振動部２ａとを連結する弾性支持部２ｂ〜２ｄとに分割形成される。弾性支持部２ｂ〜２ｄは、トーションバーアンカーとして機能する第一の梁２ｂと第二の梁２ｃと、これらの梁２ｂ、２ｃをつなぐ弾性支持部の基部２ｄとによって構成されている。また、基部２ｄは楕円形状の環状に形成され、第一の梁２ｂは、この楕円形状の長軸上で振動部２ａと環状の基部２ｄとを接続している。第二の梁２ｃは、楕円形状の短軸上で固定部２ｅと環状の基部２ｄとを接続している。これら長軸が第二軸（Ｘ軸）に相当し、短軸が第三軸（Ｙ軸）に相当する。尚、第一軸（Ｚ軸）は、振動板２に直交する方向、即ち、第一軸及び第二軸に直交する方向の軸である。

振動板２（可動電極）と電極基板５（固定電極）との間の静電容量の変化をより多く得るためには振動部２ａの面積が広い方が好ましい。また、振動板２は曲げ強度に強い金属材料で形成されているので、充分な振幅を得るためには、梁２ｂ、２ｃが短すぎると好ましくなく、ある程度の長さが必要である。振動部２ａの面積の確保と、梁２ｂ、２ｃの長さの確保とを両立させるため、例えば、ほぼ真円形に形成された振動部２ａと、梁２ｂ、２ｃと振動部２ａとを連結する基部２ｄをほぼ真円形状の非常に狭幅の環状に形成することは可能である。しかし、この基部２ｄを含めた弾性支持部２ｂ〜２ｄがバネの働きをするために、基部２ｄを上記のように非常に細く形成すると、弾性運動の安定性を欠き、加速度センサが検知する３軸方向の内の第二軸（Ｘ軸）の加振時と第三軸（Ｙ軸）の加振時との、いわゆるＸＹ方向で出力に差を生じる可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、図２に示したように基部２ｄを楕円形状の環状とし、この環状の基部２ｄと、楕円形状の長軸上で振動部２ａと環状の基部２ｄとを接続する二つの第一の梁２ｂと、楕円形状の短軸上で固定部２ｅと環状の基部２ａとを接続する二つの第二の梁２ｃと、によって弾性支持部２ｂ〜２ｄを構成している。このように構成することで、振動部２ａを広く、そして円形に形成できると共に、梁２ｂ、２ｃの長さ及び基部２ｄの幅を確保することができる。その結果、静電容量の変化を多く得ることができ、弾性支持部２ｂ〜２ｄによる運動の安定性も増す。従って、充分な出力を得ると共に、ＸＹ方向での出力の差も生じ難くなる。出力が低い場合には増幅回路等が必要となり、ＸＹ方向で出力に差を生じる場合には補正回路等が必要となるが、振動板２の構造自体でこれらの課題を抑制できるように構成したので、回路構成も簡潔になる。

図１及び図２に示すように、筐体１０と振動板２とは振動板２の外周部の突起（符号２ｆ）で接触しており、電気的に導通するようになっている。図２には、角型の筐体１０を用いた例を示している。振動板２の振動部２ａは環状に形成されているが、振動板２全体は本例では方形に形成され、周辺部に９０度ずつ間隔をおいて、電極基板５とスペーサ３と振動板２とを固定する位置決めピン７を通すための接続穴２ｈを有している。さらに、接続穴２ｈと４５度異ならせて、外周部に９０度ずつ間隔をおいて、角型の筐体１０の４辺と振動板２とを電気的に導通させるための導通用爪２ｆ（突起部）を有している。このように構成すると、加速度センサを組み立てる際に、この導通用爪２ｆ（突起部）を筐体に接触させることができ、組立と同時に導通を確保させることができる。従って、組立性を向上させることができる。尚、本例では接触させる力を均等にするためや、接触抵抗を並列化して合成抵抗を減らすため、また取り付け方向に依存しない対象性を持たせるために、４辺全てに導通用爪２ｆを設けているが、必ずしも４辺全てに設ける必要はなく、一つ以上の接触点があればよい。

さらに、導通用爪２ｆ（突起部）と筐体１０との接線、即ち筐体１０が図２に示すような角型であればその辺に直交し、振動板２の中心へ向かう方向に、接線（筐体１０が本例のように角型であればその辺に一致する。）に並行するスリット２ｇを備えている。導通用爪２ｆを筐体１０に接触させることによって、組立性を向上させているが、導通用爪２ｆが筐体１０から受ける反作用によって振動板２に過度の力が加わることもある。その結果、例えば振動板２が歪むようなことがあると、振動板２と電極基板５との間の距離が不均一となったり、振動にムラができたりして、正確な静電容量変化の検出、つまり加速度の検出にとって好ましくない。そこで、この筐体１０からの反作用を緩和すると共に、筐体１０への導通を確保するための押圧力を確保するために、スリット２ｇを備えている。このように構成すると、スリット２ｇ部分が緩衝部となって、バネ性を有し、好適に振動板２を筐体１０へ押し付けると共に、筐体１０からの反作用を吸収する。従って、振動板２と筐体１０との導通を確保すると共に、振動板２の歪みを生じさせない。

尚、本例では、スリット２ｇを、図２に示したように導通用爪２ｆ（突起部）と筐体１０との接線に直交する線上に導通用爪２ｆと同じ方向に膨らんだ半円形状の切り欠きを有して、接線に並行する狭幅状のもので構成している。導通用爪２ｆが筐体１０に接触し、筐体１０からの反作用を受けると、それをスリット２ｇが緩衝する。スリット２ｇが単に狭幅の線状であると、緩衝のためにスリット２ｇにかかる力が大きい場合、スリット２ｇ自体の破損を招いたり、力を吸収しきれずに振動板２を歪ませたりする可能性がある。しかし、半円形状の切り欠きを有していれば、この部分で接線方向にスリットの長さを長くすることができ、上記問題点を緩和することができる。

図３は、図１及び図２に示した振動板２に重り１を取り付けた状態を示す斜視図である。図３に示すように、重り１は、円柱状の柄部１ａと、この柄部１ａの径よりも大径で円盤状の本体部１ｂとからなる傘状に形成されている。柄部１ａは、本体部１ｂとは反対側の先端部に、柄部１ａの径よりも大径で、本体部１ｂよりも小径の径を有する円盤状の取り付け部を有しており、この取り付け部の中心と、振動板２の振動部２ａの中心とを一致させて、振動板２に取り付けられる。即ち、重り１の重心と振動板２の中心とを一致させて、取り付けられる。この重り１の重心を通って振動板２に直交する軸が第一軸であり、いわゆるＺ軸である。即ち、重り１を利用して加速度センサに加えられた衝撃をＸＹＺ方向に加振させて、加速度を検知する。重り１はステンレス製であるが、振幅をさらに大きくするにはステンレスよりも比重の重いもの、例えばタングステン（金と同じ比重）等を用いればよい。尚、金属板である振動板２と重り１との取り付けは、接着、電気溶接、レーザースポット溶接、かしめ等で行われる。

スペーサ３を挟んで振動板２と対向する電極基板５には、図４（ａ）に示すような第一から第三固定電極５ａ〜５ｃが備えられている。第一固定電極５ｃは、重り１の重心を通って電極基板５に直交する第一軸（Ｚ軸）を中心とする環状の電極である。第二固定電極５ａ及び第三固定電極５ｂは、電極基板５と第一軸との交点Ｏで互いに直交すると共に、第一軸に直交する第二軸及び第三軸に対して４５度の角度をなす分割軸によって夫々２つに分割された電極である。さらに、電極基板５は、図１に示すように固定電極５ａ〜５ｃの表面を覆ってエレクトレット層４が設けられ、接続穴５ｄの位置決めピン７によって位置決めされた上で、同様に接続穴を有して位置決めされるスペーサ３（図５参照）によって振動板２と所定の距離を保って筐体１０に組み込まれる。そして、固定電極（電極基板５）と可動電極（振動板２）との間の静電容量の変化に基づいて互いに直交する３軸方向の加速度を検出する。

エレクトレット層４は、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体）等により形成される。その形成の方法としては、上記組成のフッ素系フィルムを貼り付けることや、特許第３３８７０１２号公報に示されたように、上記組成のフッ素樹脂の水性分散液を塗布後、焼成することによってなされる。このようにして得られたエレクトレット層４は、従来からの方法であるＦＥＰフィルムを溶着していた場合のもので１２μｍ以上となる。一方、焼成によるものでは約５．０μｍ程度の厚みであり、極めて薄いエレクトレット層４を形成できる。

一方、電極基板５には、上述したような固定電極５ａ〜５ｃが銅箔等による導電パターンとして設けられる。このような導電パターンは一般のプリント配線基板と同様に絶縁物であるガラスエポキシ製の基材にエッチング等によって銅箔の導電パターンを設けたものであれば、約３５μｍの厚みを有しており、特に薄型に形成したものであっても５μｍ程度の厚みを有する。従って、基板の基材の上には、銅箔のパターンが突出した形となり、特に本実施形態のようにエレクトレット層４を薄く形成する場合には、エレクトレット層４の層厚が不均一となる場合がある。そうすると、検出される静電容量、及びその結果として出力される電圧にも影響を及ぼし、好ましくない。そこで、図４（ｂ）に示すように、基板の基材の表面から突出すること及び陥没することとなく、即ち、表面が平らになるように電極パターンの銅箔を基材内に埋め込むようにすると、エレクトレット層４の層圧を均一にすることができて好ましい。

このように銅箔で形成された固定電極５ａ〜５ｃを覆うようにして、エレクトレット層４を形成するが、銅箔は酸化、変色し易く、これよってエレクトレットとしての機能を低下させてしまうことがある。特に、電極基板５の表面にフッ素樹脂の水性分散液を塗布後、焼成することによってエレクトレット層４を形成する場合、銅箔部分が酸化して黒ずんでしまうことがよくみられる。そこで、固定電極５ａ〜５ｃの銅箔に対してさらにニッケルや金等でメッキ処理を施した後、エレクトレットのコーティングを行うと好ましい。

一方の面にエレクトレット層４を形成された電極基板５の他方の面には、必要に応じて、信号処理のためのコンデンサや抵抗器、オペアンプ等を実装し、スルーホールを介してエレクトレット層４を形成した面の固定電極５ａ〜５ｃからの信号が伝達される。また、この電極基板５の他方の面には、図１に示すように端子６が接触又は半田付けされている。端子６は、筐体１０の開口部を閉じるための底蓋９を貫通して、固定電極５ａ〜５ｃからの信号やこれらの信号を一次処理した信号、電源等を伝達している。

上述したように、振動板２は強度特性の良い材料によって形成されているので、強い衝撃に対してもある程度耐性のある構成となっている。しかし、落下等による過度の加速度が加えられた場合には、振動板２と重り１との接続部分や、弾性支持部２ｂ〜２ｄが破損する可能性がある。そこで、図１に示すように、少なくとも柄部１ａ又は本体部１ｂの何れかに接触して重り１の過度の変位を規制する規制部材８を筐体１０の内部に備えている。このように規制部材８を備えると、振動板２が破損する前に、重り１が規制部材８に接触するので、耐衝撃性に優れた加速度センサを得ることができる。

以上、本発明によって、簡単な構成でセンサ感度を低下させることなく、耐衝撃性を向上させた３軸加速度センサを提供することができる。

本発明は、３軸方向の加速度を検出できる加速度センサについてのものであるが、この３軸の方向をまとめて使用すれば、どの方向からでも振動があれば、それを検出可能な振動センサとしても使用することができる。また、この振動センサを用いた振動計や歩数計に利用することができる。

本発明の実施形態に係る加速度センサの構成例を示す図２のＡ−Ａ線断面図 図１の加速度センサの振動板の形状及び筐体と振動板との接触形態を示す図 図１の加速度センサの振動板に重りを取り付けた状態を示す斜視図 図１の加速度センサの電極基板に設けられた固定電極の配線を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に於けるＢ−Ｂ線断面図 図１の加速度センサのスペーサの形状を示す図

符号の説明

１ 重り
２ 振動板
３ スペーサ
４ エレクトレット層
５ 電極基板
１０ 筐体

Claims (7)

1. 一方の面に固定電極を有する電極基板と、この電極基板との間に所定の間隔を設けるためのスペーサを介して前記固定電極に対向する一方の面を可動電極とする振動板と、この振動板の他方の面の中央部に設けられた重りと、を導電性を有する筐体内に備え、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化に基づいて互いに直交する３軸方向の加速度を検出する加速度センサであって、
   前記固定電極は、前記重りの重心を通って前記電極基板に直交する第一軸を中心とする環状の第一固定電極と、前記電極基板と前記第一軸との交点で互いに直交すると共に、前記第一軸に直交する第二軸及び第三軸に対して４５度の角度をなす分割軸によって夫々２つに分割された第二固定電極及び第三固定電極と、から成り、
   前記固定電極の表面を覆って前記電極基板にエレクトレット層を設ける加速度センサ。
2. 前記固定電極を、前記電極基板の表面から突出及び陥没することなく形成する請求項１に記載の加速度センサ。
3. 銅箔で形成される前記固定電極をニッケル又は金メッキ処理した上で、フッ素樹脂の水性分散液を塗布し、焼成する、又はフッ素系フィルムを貼り付けることによって前記エレクトレット層を形成する請求項１又は２に記載の加速度センサ。
4. 前記振動板は、周辺部に位置して前記スペーサを介して固定される固定部と、中央部に位置して前記重りを備える振動部と、前記固定部と前記振動部とを連結する弾性支持部とから成り、
   前記弾性支持部を、楕円形状の環と、
   前記楕円形状の長軸上で前記振動部と前記環とを接続する第一の梁と、
   前記楕円形状の短軸上で前記固定部と前記環とを接続する第二の梁と、から構成する請求項１から３の何れか一項に記載の加速度センサ。
5. 前記振動板は、前記筐体と前記振動板とを電気的に導通するための突起部を外周部に備えると共に、前記突起部と前記筐体との接線に直交する線上に切り欠きを有して前記接線に並行する狭幅のスリットを、前記突起部の内側に備える請求項１から４の何れか一項に記載の加速度センサ。
6. 前記重りは、円柱状の柄部と、この柄部の径よりも大径で円盤状の本体部とからなる傘状に形成されて、前記柄部の先端部が前記振動板の中心部に取り付けられるものであり、少なくとも前記柄部又は前記本体部の何れかに接触して前記重りの過度の変位を規制する規制部材を前記筐体内に備える請求項１から５の何れか一項に記載の加速度センサ。
7. 前記振動板は、ＳＫ材、ステンレス、りん青銅、Ｂｅ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃｕの何れかで構成される請求項１から６の何れか一項に記載の加速度センサ。

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