JP4681701B2 - 加速度センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電セラミックスを利用して加速度を検出する加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一方の面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極及びＸ軸方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検出用電極を含む検出用電極パターンを形成し、他方の面上に検出用電極パターンと対向する対向電極パターンを形成した圧電セラミックス基板に分極処理を施し、加速度を受けて圧電セラミックス内に生じる応力により各方向の加速度検出用電極に発生する自発分極電荷に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度成分に対応した信号を出力する加速度センサが知られている。この加速センサの基本原理及び基本技術は、国際公開ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８８２）に詳しく開示されている。この加速度センサでは、圧電セラミックス基板の裏面にダイアフラムを介して重錘が接合されており、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極は、重錘と対向する圧電セラミックス基板の重錘対向領域と該重錘対向領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成するように形成されている。そして、分極処理はＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の加速度が重錘に作用したときに一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に異なる極性の自発分極電荷が発生するように施されている。これにより、Ｚ軸方向の加速度が重錘に作用したときには、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する自発分極電荷または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する自発分極電荷が打ち消し合うため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用したときにＸ軸方向またはＹ軸方向に加速度が作用しているかのごとくに誤った検出がなされることはないようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような効果を完全に得られるには、Ｘ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線との交点（以下、単に仮想線の交点という）と重錘の中心とが完全に一致するように圧電セラミック基板をダイアフラムに接合して圧電セラミック基板と重錘との相互の位置関係を正確に設定した場合である。しかしながら、圧電セラミック基板を重錘に対して常に正確な位置に固定するのは、技術的に容易ではなく、また特に加工精度の誤差からもこの固定位置に誤差が生じる。従来の加速度センサでは、検出用電極の一対の辺が仮想線の交点から周囲方向に向って放射状に広がるように形成されているため、仮想線の交点と重錘の中心とがずれると、重錘対向領域と中間領域との境界部に仮想した境界線（以下、単に領域境界線という）が各検出用電極を横切る長さが異なっておく。そのため、各検出用電極に現れる自発分極電荷のピーク値のバラツキが大きくなり、加速度の検出精度が低下するという問題があった。また、このように仮想線の交点と重錘の中心とがずれた状態でＺ軸方向のみに加速度が加わると、一対のＸ軸方向加速度検出用電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの一方の電極において大きな自発分極電荷が現れ、他方の電極において小さな自発分極電荷が現れることになる。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が発生しているときでも、Ｘ軸方向にまたはＹ軸方向に加速度が発生していることを示すＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号が発生するという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、圧電セラミック基板の位置決め誤差による測定精度の低下を抑制できる加速度センサ及び三軸加速度センサを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、Ｚ軸方向のみに加速度が加わった際に発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を極力小さくすることができる加速度センサ及び三軸加速度センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象とする加速度センサは、表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極とＸ軸方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検出用電極とを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に少なくとも各検出用電極と対向する対向電極パターンが形成され、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極と対向電極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラミックス基板と、表面に圧電セラミックス基板の裏面が接合されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に突出するようにダイアフラムに対して固定された円柱状の重錘と、重錘の変位を許容するようにダイアフラムの外周部を支持するベースとを具備する。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極は、重錘と対向する圧電セラミックス基板の重錘対向領域と該重錘対向領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成するように形成されている。より具体的には、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、交点を中心として対象的な位置に配置され且つＸ軸方向仮想線を中心線として線対象になる形状を有している。また一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、交点を中心として対象的な位置に配置され且つＹ軸方向仮想線を中心線として線対象になる形状を有している。
【０００７】
本発明では、Ｘ軸方向加速度検出用電極の環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＸ軸方向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＸ軸方向仮想線とほぼ平行にし、Ｙ軸方向加速度検出用電極の環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＹ軸方向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＹ軸方向仮想線とほぼ平行にする。このようにすると、重錘対向領域と中間領域との境界部に仮想した領域境界線が各検出用電極の平行な一対の辺上を横切ることになる。そのため、圧電セラミック基板の固定位置が多少ずれても、領域境界線が各検出用電極を横切る長さは大きく変わることがない。そのため、製造上の誤差範囲で圧電セラミック基板の固定位置がずれても、各検出用電極に現れる自発分極電荷のピーク値の変動またはバラツキは少なくなり、加速度の検出精度が低下するのを抑制することができる。また、圧電セラミック基板の固定位置がずれた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向と直交するＺ軸方向のみに加速度が加わっても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に現れる極性の異なる自発分極電荷の量はほぼ等しくなる。そのため、Ｚ軸方向のみに加速度が作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号は小さくなる。
【０００８】
しかしながら、各検出用電極をこのように形成しても、Ｚ軸方向のみに加速度が加わった際に発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を小さくすることには限界があった。この原因を調べた本発明者は、加速度が作用して重錘が変位したときに圧電セラミック基板の重錘対向領域内にも応力が発生する領域（応力発生領域）があることを発見した。この応力発生領域では、領域境界線から重錘対向領域の中心に向って応力が徐々に減少する。このような応力発生領域が重錘対向領域内に存在すると、重錘の中心と仮想線の交点とがずれた場合に、一対のＸ軸方向加速度検出用電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極の重錘対向領域内の応力発生領域上に位置する部分の面積が異なってくる。例えば、一対の加速度検出用電極の一方の電極の内側端部が応力発生領域の中央に位置し、他方の電極の内側端部が応力発生領域を越えて重錘対向領域の中心部側に位置すると、それぞれの電極が重錘対向領域内の応力発生領域と対向する面積が異なり、それぞれの電極に発生する自発分極電荷または電圧が異なったものになる。その結果、Ｚ軸方向のみに加速度が作用した場合に、それぞれの電極に発生する自発分極電荷が相殺されずに、僅かなＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号が出力される。そこで、本発明では、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極を、圧電セラミック基板をダイアフラムに接合する際に発生する重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量が最大になったときに、重錘のＺ軸方向の変位により重錘対向領域内に応力が発生する領域を一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極の内側端部が越えるように形成する。言い換えるならば、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極の内側端部及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極の内側端部を、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量が最大になったときの重錘対向領域内の応力発生領域を越えた重錘対向領域の中心部側に位置させる。このようにすると、重錘の中心と仮想線の交点とが最大にずれても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極は、いずれも重錘対向領域内の応力発生領域上に位置することになる。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用しても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの電極に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合う。その結果、Ｚ軸方向にのみ加速度が作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができ、測定精度を上げることができる。
【０００９】
本発明のように、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量が最大になった場合においても、重錘対向領域内の応力発生領域上に一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極を位置させるには、Ｘ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点を中心にして重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を想定したときに、一対のＸ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とし、一対のＹ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とすればよい。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用電極と一対のＹ軸方向加速度検出用電極とが接触しないようにすればよい。
【００１０】
重錘、ダイアフラム及びベースは、種々の形状に形成することができるが、これらを金属材料により一体に成形された単体ユニットとして構成することができる。この場合、単体ユニットを樹脂射出成形のインサートとして用いることができる。また、このように単体ユニットを用いると、重錘のダイアフラムに対する取付け位置を一定にすることができ、加速度検出装置の組立精度が上がるだけでなく、測定精度の低下を抑制することができる。また、このようにすると加速度センサの部品点数が少なくなり、加速度センサの製造が容易になる。
【００１１】
本発明を適用した三軸加速度センサは、表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極と、Ｘ軸方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検出用電極と、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極の隣接する２つの電極間に配置された複数のＺ軸方向加速度検出用電極を含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に少なくとも各検出用電極と対向する対向電極パターンが形成され、一対のＸ軸方向加速度検出用電極、一対のＹ軸方向加速度検出用電極及び複数のＺ軸方向加速度検出用電極と対向電極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラミックス基板と、表面に圧電セラミックス基板の裏面が接合されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に突出するようにダイアフラムに対して固定された円柱状の重錘と、重錘の変位を許容するようにダイアフラムの外周部を支持するベースとを具備している。そして、分極処理はＺ軸方向の加速度が重錘に作用したときに一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に異なる極性の自発分極電荷が発生するように行われており、一対のＸ軸方向加速度検出用電極、一対のＹ軸方向加速度検出用電極及び複数のＺ軸方向加速度検出用電極が、重錘と対向する圧電セラミックス基板の円形の重錘対向領域と該重錘対向領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成するように形成されている。このような三軸加速度センサでは、Ｘ軸方向加速度検出用電極の環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＸ軸方向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＸ軸方向仮想線とほぼ平行にし、Ｙ軸方向加速度検出用電極の環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＹ軸方向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＹ軸方向仮想線とほぼ平行にする。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極は、圧電セラミック基板をダイアフラムに接合する際に発生する重錘の中心とＸ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点とのずれ量が最大になったときに、重錘にＺ軸方向の加速度が作用した際の一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する異なった極性の自発分極電荷による電圧の和が，複数のＺ軸方向加速度検出用電極に現れる最大電圧の１０％以下になるように形成する。このように形成すれば、重錘の中心と仮想線の交点とが最大にずれても、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用しても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの電極に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合う。その結果、Ｚ軸方向にのみ加速度が作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができ、測定精度を上げることができる。
【００１２】
このような構成を具体的に行うには、Ｘ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点を中心にして重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を想定したときに、一対のＸ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とし、一対のＹ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とする。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用電極と一対のＹ軸方向加速度検出用電極と複数のＺ軸方向加速度検出用電極とが接触しないようにすればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、三軸加速度センサに適用した本発明の実施の形態の加速度センサの概略断面図である。本図に示すように、この三軸加速度センサは、ダイアフラム１と、重錘３と、ベース５と、ダイアフラム１の重錘３が取り付けられた面側とは反対側の面上に固定されたセンサ素子７とを備えている。なお、本図では、理解を容易にするため、センサ素子７の各部の厚みを誇張して描いている。そして、これらの各部材は、絶縁樹脂製ケース９に収納されており、この絶縁樹脂製ケース９には、センサ素子７内の出力電極ＯＺ，ＯＥ0 …に接続される端子金具２５…を備えた２つの端子ユニット１１，１１と、金属製の蓋部材６とが取り付けられている。
【００１４】
ダイアフラム１，重錘３及びベース５は、図１，図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、真鍮からなる金属材料により一体に成形された単体ユニット１０として構成されている。なお、図２（Ａ）は単体ユニット１０の底面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。ダイアフラム１は、円板形状を有しており、約０．１ｍｍの厚みを有している。重錘３は、直径４０ｍｍの円柱形状を有しており、その軸線の延長部分がダイアフラム１の中心を通るようにダイアフラム１と一体化されている。ベース５は円筒形状を有しており、ダイアフラム１の外周部を支持している。また、ベース５の外周部には、周方向に連続するＶ字溝５ａが形成されている。本実施例では、真鍮からなる円柱状金属材料を用意し、この円柱状金属材料に対して重錘３を削り出すように切削加工を施して環状部分Ｃの空洞部を形成し、また外周部に切削加工を施こしてＶ字溝５ａを形成して単体ユニット１０を一体成形した。
【００１５】
この例では、センサ素子７として、図１及び図３の平面図に示すように圧電セラミックス基板７ａの表面に三軸加速度の検出用電極パターンＥ1 が形成され、裏面に検出用電極パターンＥ1 の主要部と対向する環状の対向電極パターンＥ0 が形成されて構成された圧電型三軸センサ素子を用いている。圧電セラミックス基板７ａの裏面及び対向電極パターンＥ0 がエポキシ系の接着剤によりダイアフラム１の表面に接合されて、センサ素子７はダイアフラム１に取り付けられている。対向電極パターンＥ0 のダイアフラム１側の表面は凹凸を有しており、この凹凸の凹部とダイアフラム１との間に接着剤が充填され、凸部がダイアフラム１と接触するように、対向電極パターンＥ0 は、ダイアフラム１に接合されている。このため、対向電極パターンＥ0 は、ダイアフラム１を介してベース５と電気的に接続されることになる。圧電セラミックス基板７ａは、輪郭形状が四角形をなしており、内部に応力が加わると自発分極電荷が発生するように電極に対応した部分に分極処理が施されている。分極処理については後に詳細に説明する。
【００１６】
図３に示すように、圧電セラミックス基板７ａは、重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂと第２の応力発生領域８Ｃとを有している。そして、重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとの間には領域境界線８Ｄが形成されている。重錘対向領域８Ａは、圧電セラミックス基板１の中心部において円形の形状を有している。この重錘対向領域８Ａに対応する部分には、重錘３が位置している。なお、本例では第１の応力発生領域８Ｂと第２の応力発生領域８Ｃにより中間領域が形成されている。
【００１７】
第１の応力発生領域８Ｂは、重錘対向領域８Ａを囲む環状の形状を有している。第１の応力発生領域８Ｂは、重錘３に対して圧電セラミックス基板７ａと平行な方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に加速度が作用すると、重錘３の重心を中心として点対称に異なった状態（引っ張り応力が加わった状態と、圧縮応力が加わった状態と）に変形する。また、重錘３に対して圧電セラミックス基板７ａと直交する方向（Ｚ軸方向）に加速度が作用すると、第１の応力発生領域８Ｂの各部は同じ状態に変形する。
【００１８】
第２の応力発生領域８Ｃは第１の応力発生領域８Ｂを囲む環状の形状を有している。重錘３に対して圧電セラミックス基板１と直交する方向（Ｚ軸方向）に加速度が作用すると、第２の応力発生領域８Ｃの各部は第１の応力発生領域８Ｂと異なった状態に変形する。
【００１９】
圧電セラミックス基板７ａの表面及び裏面に形成された検出用電極パターンＥ1 及び対向電極パターンＥ0 は、いずれもスクリーン印刷により形成されている。重錘３に作用する加速度に基づいてダイアフラム１が変形すると圧電セラミックス基板７ａが撓んで検出用電極パターンＥ1 と対向電極パターンＥ0 との間に発生する自発分極電荷が変化して、重錘３に加わった三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の加速度が電流または電圧の変化として測定される。なお、ここでいうＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は互いに直交する方向に延びる軸である。Ｘ軸はＸ軸方向仮想線ＸＬの方向に延びており、Ｙ軸はＹ軸方向仮想線ＹＬの方向に延びており、Ｚ軸は圧電セラミックス基板７ａの面方向と直交する方向に延びている。
【００２０】
検出用電極パターンＥ1 はＸ軸方向検知電極パターン１３とＹ軸方向検知電極パターン１５とＺ軸方向検知電極パターン１７とを有している。Ｘ軸方向検知電極パターン１３は、一対のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２とＸ軸出力電極ＯＸとが接続線Ｌ１，Ｌ２により直列に接続された構造を有している。一対のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２は、後に説明するＹ軸方向検知電極パターン１５の一対のＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２及びＺ軸方向検知電極パターン１７のＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４と共に、重錘対向領域８Ａを囲む環状の列を形成している。一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極ＥＸ１，ＥＸ２は、Ｘ軸方向仮想線ＸＬに対して線対象になり且つ重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとに跨がる（領域境界線８Ｄを跨がる）矩形に近い形状を有している。また、加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２の環状の検出用電極列が延びる方向に位置する一対の辺ＥＸａ，ＥＸａはそれぞれほぼ平行になっている。なお、加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２が重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法については後に詳細に説明する。
【００２１】
Ｙ軸方向加速度検出用電極パターン１５は、２つのＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２とＹ軸出力電極ＯＹとが接続線Ｌ３〜Ｌ５により直列に接続された構造を有している。一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２もＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１及びＥＸ２と同様な形状を有しており、Ｙ軸方向仮想線ＹＬに対して線対象になり且つ重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとに跨がる（領域境界線８Ｄを跨がる）矩形に近い形状を有している。また、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の環状の検出用電極列が延びる方向に位置する一対の辺ＥＹａ，ＥＹａはそれぞれほぼ平行になっている。なお、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２が重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法については後に詳細に説明する。Ｙ軸方向仮想線ＹＬとＸ軸方向仮想線ＸＬとは互いに直交するので、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２及びＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２はそれぞれ９０度の間隔を隔てて配置されることになる。Ｙ軸出力電極ＯＹはＸ軸出力電極ＯＸと同様にほぼ正方形の形状を有しており、第２の応力発生領域８Ｃの外側にある圧電セラミックス基板７ａの外周縁部に位置するようにＸ軸出力電極ＯＸと並んで形成されている。
【００２２】
Ｚ軸方向加速度検出用電極パターン１７は、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ２，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ３，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ４，Ｚ軸出力電極ＯＺが、これらの順に接続線Ｌ６〜Ｌ９によって直列に接続された構造を有している。４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４は、矩形に近い形状を有している。Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４もＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１及びＥＸ２と同様に重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとに跨がって形成されている。またＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４は、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２とＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１との間，Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１とＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１との間，Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１とＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２との間，Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２とＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２との間の各中央部にそれぞれ配置されている。したがって、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４は、それぞれ９０度の間隔を隔てて配置されることになる。Ｚ軸出力電極ＯＺもＸ軸出力電極ＯＸと同様にほぼ正方形の形状を有しており、第２の応力発生領域８Ｃの外側にある圧電セラミックス基板７ａの外周縁部に位置するようにＸ軸出力電極ＯＸ及びＹ軸出力電極ＯＹと並んで形成されている。
【００２３】
出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺが並ぶ外周縁部と対称的に位置する圧電セラミックス基板７ａの外周縁部には、３つのアース電極ＯＥ0 …が出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺと平行をなすように並んで形成されている。アース電極ＯＥ0 は、圧電セラミックス基板７ａを貫通するスルーホール導電部及び接続線（図示せず）を介して対向電極パターンＥ0 と接続されている。なお、導電性接着剤を用いてアース電極ＯＥ0 とベース５とを積極的に接続してもよい。また、このようにセンサ素子７に含まれる出力電極は、ＯＸ，ＯＹ，ＯＺとＯＥ0 …の２つのグループに分けられて配置されることになる。なお、この例では、圧電セラミックス基板７ａの外周縁部に位置する３つの電極全てをアース電極ＯＥ0 …としたが、３つの電極の少なくとも１つをアース電極ＯＥ0 とし、残りの電極を端子を接続するためだけのダミー電極としても構わない。
【００２４】
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分には、重錘３にＺ軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応力が発生したときに重錘対向領域８Ａの一方の側に位置する加速度検出用電極ＥＸ１と他方の側に位置する加速度検出用電極ＥＸ２とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。この例では、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分に引っ張り応力が発生したときに、一方のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１にマイナスの自発分極電荷が現れ、他方のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２にプラスの自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。
【００２５】
また、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分もＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分と同様に、重錘３にＺ軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応力が発生したときに重錘対向領域８Ａの一方の側に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１と他方の側に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。この例では、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分に引っ張り応力が発生したときに、一方のＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１にマイナスの自発分極電荷が現れ、他方のＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２にプラスの自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。
【００２６】
また、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分は、重錘３にＺ軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応力が発生したときにすべてのＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４に同じ極性の自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。この例では、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４に対応する圧電セラミックス基板７ａの部分に引っ張り応力が生じた際にＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４にプラスの自発分極電荷が現れるように分極処理が施されている。これらの分極処理は、検出用電極パターンＥ1 及び対向電極パターンＥ0 を形成する前の圧電セラミックス基板７ａに直流電圧を印加することにより行った。
【００２７】
本実施例では、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４を銀ペーストを用いてスクリーン印刷により５μｍの厚みに形成した後に接続線Ｌ１〜Ｌ９を銀ペーストによりスクリーン印刷により形成した。
【００２８】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、ダイアフラム１，重錘３及びベース５が一体に成形された単体ユニット１０をインサートとして樹脂射出成形された絶縁樹脂製ケース９の平面図、側面側から見た一部破断断面図、正面側から見た半部破断断面図である。なお、図４（Ｂ）及び（Ｃ）は、蓋部材６を取付けた状態の図を示しており、図４（Ａ）は、蓋部材６を取付けない状態の図を示している。図４（Ａ）から分るように絶縁樹脂製ケース９の輪郭は、ほぼ角形を呈しており、ダイアフラム１が位置する側に凹部９ａを有している。これにより絶縁樹脂製ケース９は、凹部９ａを囲むように側壁部９ｊを有することになる。なお、側壁部９ｊは、後述する溝部分１９ａ，１９ｂ及び窓部９ｉの一部からなる切欠き状部分を有しており、これらの切欠き状部分により分断された３つの側壁部分から構成されている。ダイアフラム１は、この凹部９ａの底面９ａ1 に露出している。凹部９ａの下側に形成される単体ユニット収納部９ｂの内部には、単体ユニット１０のベース５の外周部に形成したＶ字溝５ａに樹脂が入り込んで突起部９ｂ1 が形成されている。また、ダイアフラム１と反対側のベース５の端面５ｂと接触するように突起部９ｂ2 が形成されている。本例では、単体ユニット１０をインサートとして射出成形により絶縁樹脂製ケース９を一体成形しているため、突起部９ｂ1 及び９ｂ2 は、抜け止めとして機能している。また、凹部９ａの底面９ａ1 には、圧電セラミックス基板７ａの位置決め部を構成する４つの位置決め用突起９ｃ…と、５つの蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈとが一体に形成されている。位置決め用突起９ｃ…は、絶縁樹脂製ケース９の凹部９ａ内に圧電セラミックス基板７ａを配置する際に、圧電セラミックス基板７ａの隣接する２辺と接触して、ダイアフラム１の中心または重錘の中心と圧電セラミックス基板７ａの中心を一致させる役割を果している。本例では、圧電セラミックス基板７ａの直交する２つの辺７ａ1 ，７ａ1 （図３参照）に位置決め用突起９ｃがそれぞれ２つずつ当接するように位置決め用突起９ｃ…が配置されている。蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈは、底面９ａ1 から突出する高さ寸法が、位置決め用突起９ｃ…の底面９ａ1 から突出する高さ寸法を上回るように形成されている。そして、蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈの底面９ａ1 と反対側に位置する面上に蓋部材６が載置される。蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈの内、４つの蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｇは底面９ａ1 の４隅において側壁部９ｊと底面９ａ1 とにそれぞれ繋がるするように形成され、１つの蓋部材載置用リブ９ｈは、蓋部材載置用リブ９ｇと９ｄとの間において側壁部９ｊと底面９ａ1 とにそれぞれ繋がるように形成されている。また、絶縁樹脂ケース９の底面９ａ1 側の一部分及び該一部分に連続する側壁部９ｊの部分には、ベース５の外周面の一部（露出部分）５ｃを露出させる窓部９ｉが形成されている。絶縁樹脂ケース９の単体ユニット１０を間に挟んで対向する一対の側壁部には、図１に示す端子ユニット１１，１１の端子支持体２１，２１がそれぞれ嵌合されて固定される支持体嵌合溝１９，１９が形成されている。そして、端子ユニット１１のうち、一方の端子ユニットの端子金具の端部は、一方のグループの出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺとそれぞれ半田導電性接着により接続され、他方の端子ユニットの端子金具の端部は、他方のグループのアース電極ＯＥO …とそれぞれ半田導電性接着により接続される。
【００２９】
次に加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ１，ＥＹ２が重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法について説明する。加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ１，ＥＹ２はいずれも同じ形状を有しており、各加速度検出用電極の重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法はいずれも同じなので、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２を用いて各加速度検出用電極の説明を行う。図５（Ａ）は、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とが一致している場合における加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の重錘対向領域８Ａ内に位置する部分の状態を示している。なお、図５（Ａ）では、理解を容易にするために、圧電セラミックス基板７ａ及び加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２を除く各部材は図示を省略している。図５（Ａ）に示すように、Ｘ軸方向仮想線ＸＬとＹ軸方向仮想線ＹＬの交点（仮想線の交点）Ｃ０を中心にして重錘３の半径寸法と同じ半径寸法Ｒ（本例では２ｍｍ）で描いた第１の仮想円３０を想定したときに、一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の第１の仮想円３０を越えて延びる延長部分の長さＳ０は、半径寸法Ｒの２５％以上（本例では２９％）になる。そして、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の幅寸法は他の加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＺ１〜ＥＺ４と接触しない寸法に設定されている。言い換えるならば、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹｂ，ＥＹｂは、半径寸法Ｒの２５％の径を有する第２の仮想円３１を越えた仮想線の交点Ｃ１側に位置している。なお、この例では、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とが一致しているので、第１の仮想円３０は、図３に示す領域境界線８Ｄと重複している。図５（Ａ）に示した領域境界線８Ｄと第２の仮想円３１との間に位置する第３の仮想円３２と、領域境界線８Ｄとに挾まれた円環状部分が、重錘３のＺ軸方向の変位により重錘対向領域８Ａ内に応力が発生する領域（応力発生領域）３３になっている。したがって、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹｂ，ＥＹｂは、いずれもこの応力発生領域３３を越えている。
【００３０】
これに対して図５（Ｂ）は、圧電セラミック基板７ａをダイアフラム１に接合する際に発生する重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量が最大になったときの状態を示している。なお、この図では、重錘３の中心Ｃ０が加速度検出用電極ＥＹ２に向って最大にずれた例を示している。このようなずれは、絶縁樹脂製ケース９の位置決め用突起９ｃ…または圧電セラミック基板７ａの寸法精度により生じる。本例のように、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の延長部分の長さを設定すると、図５（Ｂ）に示すように、重錘の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量が最大になっても、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹｂ，ＥＹｂは、いずれも応力発生領域３３を越えた仮想交点Ｃ１側に位置している。これによって、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２は、いずれも重錘対向領域８Ａ内の応力発生領域３３上に位置することになる。そして、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘３に作用したときに加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２に発生する極性の異なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合うことになる。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用したときに発生するＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができる。また、同様にしてＺ軸方向のみの加速度が重錘に作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができる。
【００３１】
なお、上記の各図では、延長部分の長さの半径寸法Ｒに対する割合が２９％の場合の例を示したが、この割合が２５％の場合には、図５（Ｂ）に示すように重錘の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とがずれると、加速度検出用電極ＥＹ１の内側端部ＥＹｂは、第２の仮想円３１（応力発生領域３３の端部）と重複することになる。
【００３２】
次に図６に示す試験電極パターンを用いて電極の寸法を変えた複数種類の試験用三軸加速度センサを作成して各種の試験を行った。なお、この試験用三軸加速度センサは、圧電セラミックス基板４７ａ上の電極パターンを除いて上記例の三軸加速度センサと同じ構造を有している。下記の表１には、試験用三軸加速度センサ１〜１０の各寸法が示されている。表１における各寸法は図６に対応する各部の寸法である。具体的に説明すると、Ｓ１は加速度検出用電極Ｙ１と加速度検出用電極Ｙ２との内側端部間の寸法であり、Ｓ２は加速度検出用電極Ｙ１と加速度検出用電極Ｙ２との外側端部間の寸法であり、Ｓ３はＸ軸方向仮想線ＸＬと平行な方向に延びる加速度検出用電極Ｙ１または加速度検出用電極Ｙ２の幅寸法である。また、表１のＳ０／Ｒは仮想線の交点Ｃ１を中心にして重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒ（２ｍｍ）で描いた仮想円４０を加速度検出用電極Ｙ１，Ｙ２が越えて延びる延長部分の長さＳ０の半径寸法Ｒに対する割合である。
【００３３】
【表１】

次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０にＺ軸方向の加速度のみを作用させたときのＺ軸方向加速度検出用電極Ｚ１〜Ｚ４から得られる最大電圧Ｖz に対する加速度検出用電極Ｙ１及びＹ２に発生した逆極性の自発分極電荷による電圧Ｖy1，Ｖy2の和の割合［他軸感度（％）：（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量（μｍ）との関係を調べた。図７〜１６は、試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれのデータを示している。なお、ここでのずれ量は、重錘の中心Ｃ０が加速度検出用電極Ｙ２側にずれた量を正のずれ量とし、重錘の中心Ｃ０が加速度検出用電極Ｙ１側にずれた量を負のずれ量としている。図７〜図１６より、Ｓ０／Ｒが２５％以上の加速度センサ５〜１０（図１１〜図１６）では、ずれ量に対する他軸感度の変化を小さくすることができ、他軸感度を０％に近い値にできるのが分る。そのため、圧電セラミック基板をダイアフラムに接合する際に発生するずれ量が最大（この例では−３００μｍ〜３００μｍ）になったときにおいて、他軸感度の絶対値を１０％以下にできるのが分る。特にＳ０／Ｒが４２．５％の加速度センサ８〜１０（図１４〜図１６）では、ずれ量に対する他軸感度の変化を著しく小さくできるのが分る。
【００３４】
次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０にＺ軸方向の加速度のみを作用させたときの加速度検出用電極Ｙ１及びＹ２に発生した逆極性の自発分極電荷による電圧Ｖy1，Ｖy2の和［出力差（ｍＶ／Ｇ）：（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量（μｍ）との関係を調べた。図１７〜図２６は、試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれのデータを示している。図１７〜図２６より、Ｓ０／Ｒが２５％以上の加速度センサ５〜１０（図２１〜図２６）では、ずれ量に対する出力差の変化を小さくでき、他軸感度を０％に近い値にできるのが分る。特にＳ０／Ｒが４２．５％の加速度センサ８〜１０（図２４〜図２６）では、ずれ量に対する出力差の変化を著しく小さくできるのが分る。
【００３５】
次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０にＹ軸方向の加速度を作用させたときの加速度検出用電極Ｙ１及びＹ２に発生した同極性の自発分極電荷による電圧Ｖy1，Ｖy2の和［主軸感度（ｍＶ／Ｇ）：（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量（μｍ）との関係を調べた。図２７〜図３６は、試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれのデータを示している。図２７〜図３６より、Ｓ０／Ｒが２５％以上の加速度センサ５〜１０（図３１〜図３６）では、ずれ量に対する主軸感度のばらつきを小さくできるのが分る。特にＳ０／Ｒが４２．５％の加速度センサ８〜１０（図３４〜図３６）では、ずれ量に対する主軸感度のばらつきを著しく小さくできるのが分る。
【００３６】
なお、本例では三軸加速度センサに本発明を適用した例を示したが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の二軸の加速度を検出する二軸加速度センサにも本発明を適用できるのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、重錘の中心と仮想線の交点とが最大にずれても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極は、いずれも重錘対向領域内の応力発生領域上に位置することになる。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用しても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの電極に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合う。その結果、Ｚ軸方向にのみ加速度が作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができ、測定精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の三軸加速度センサの概略断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態の三軸加速度センサに用いる単体ユニットの底面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の三軸加速度センサに用いるセンサ素子の平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、単体ユニットをインサートとして樹脂射出成形された絶縁樹脂製ケースの平面図、側面側から見た一部破断断面図、正面側から見た半部破断断面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態の三軸加速度センサの加速度検出用電極の態様を説明するのに用いる図である。
【図６】試験に用いた三軸加速度センサに用いるセンサ素子の平面図である。
【図７】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図８】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図９】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１０】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１１】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１２】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１３】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１４】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１５】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１６】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１７】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１８】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図１９】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２０】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２１】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２２】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２３】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２４】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２５】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２６】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２７】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２８】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図２９】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３０】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３１】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３２】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３３】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３４】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３５】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【図３６】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ダイアフラム
３ 重錘
５ ベース
８Ａ 重錘対向領域
８Ｄ 領域境界線
９ 絶縁樹脂製ケース
１０ 単体ユニット
Ｃ０ 重錘の中心
Ｃ１ 仮想線の交点
３０ 仮想円
３３ 重錘対向領域内の応力発生領域
ＥＸ１，ＥＸ２ 一対のＸ軸方向加速度検出用電極
ＥＹ１，ＥＹ２ 一対のＹ軸方向加速度検出用電極

Claims (3)

1. 表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極と前記Ｘ軸方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検出用電極とを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に少なくとも前記各検出用電極と対向する対向電極パターンが形成され、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極と前記対向電極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラミックス基板と、
   表面に前記圧電セラミックス基板の前記裏面が接合されたダイアフラムと、
   前記ダイアフラムの裏面側に突出するように前記ダイアフラムに対して固定された円柱状の重錘と、
   前記重錘の変位を許容するように前記ダイアフラムの外周部を支持するベースとを具備し、
   前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極が、前記重錘と対向する前記圧電セラミックス基板の重錘対向領域と該重錘対向領域と前記外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて前記重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成するように形成されている加速度センサにおいて、
   前記Ｘ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺が前記Ｘ軸方向仮想線の両側に等しい間隔をあけて前記Ｘ軸方向仮想線と平行になっており、
   前記Ｙ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺が前記Ｙ軸方向仮想線の両側に等しい間隔をあけて前記Ｙ軸方向仮想線と平行になっており、
   前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心として対称的な位置に配置され且つ前記Ｘ軸方向仮想線を中心線として線対称になる形状を有しており、また前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、前記交点を中心として対称的な位置に配置され且つ前記Ｙ軸方向仮想線を中心線として線対称になる形状を有しており、
   前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心にして前記重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を想定したときに、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極の前記仮想円を越えて前記重錘対向領域内に延びる部分の長さは前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極の前記仮想円を越えて前記重錘対向領域内に延びる部分の長さは前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、しかも前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極と前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極とが接触しないことを特徴とする加速度センサ。
2. 前記重錘、前記ダイアフラム及び前記ベースが金属材料により一体成形された単体ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
3. 表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極と、前記Ｘ軸方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検出用電極と、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極の隣接する２つの電極間に配置された複数のＺ軸方向加速度検出用電極を含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に少なくとも前記各検出用電極と対向する対向電極パターンが形成され、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記複数のＺ軸方向加速度検出用電極と前記対向電極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラミックス基板と、
   表面に前記圧電セラミックス基板の前記裏面が接合されたダイアフラムと、
   前記ダイアフラムの裏面側に突出するように前記ダイアフラムに対して固定された円柱状の重錘と、
   前記重錘の変位を許容するように前記ダイアフラムの外周部を支持するベースとを具備し、
   前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記複数のＺ軸方向加速度検出用電極が、前記重錘と対向する前記圧電セラミックス基板の円形の重錘対向領域と該重錘対向領域と前記外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて前記重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成するように形成され、
   前記分極処理はＺ軸方向の加速度が前記重錘に作用したときに前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に異なる極性の自発分極電荷が発生するように行われている三軸加速度センサにおいて、
   前記Ｘ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺が前記Ｘ軸方向仮想線の両側に等しい間隔をあけて前記Ｘ軸方向仮想線と平行になっており、
   前記Ｙ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺が前記Ｙ軸方向仮想線の両側に等しい間隔をあけて前記Ｙ軸方向仮想線と平行になっており、
   前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心として対称的な位置に配置され且つ前記Ｘ軸方向仮想線を中心線として線対称になる形状を有しており、また前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれは、前記交点を中心として対称的な位置に配置され且つ前記Ｙ軸方向仮想線を中心線として線対称になる形状を有しており、
   前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心にして前記重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を想定したときに、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極の前記仮想円を越えて前記重錘対向領域内に延びる部分の長さは前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極の前記仮想円を越えて前記重錘対向領域内に延びる部分の長さは前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、しかも前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極と前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極と前記複数のＺ軸方向加速度検出用電極とが接触しないことを特徴とする三軸加速度センサ。

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