(57)【要約】【課題】従来の圧電素子は高温高湿環境下で使用されると、圧電素子を構成する圧電組成物感圧体が水を吸収し、電気抵抗や静電容量、圧電特性が変化し、耐久性、信頼性に劣るという課題を有していた。【解決手段】周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とからなる可撓性感圧体１と、可撓性感圧体１に接続された電極２Ａと、電極２Ａと絶縁された電極２Ｂとから構成される圧電素子において、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３から溶出する成分を洗浄処理で除去することにより、圧電素子の電気抵抗、圧電特性の変化を防止し、耐久性、信頼性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第１電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第１電極と絶縁された第２電極とを備え、前記周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成の圧電素子。
【請求項２】
第１電極と前記第２電極とは可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第１電極と前記第２電極を覆う保護層をさらに備えた請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
可撓性感圧体は第１電極を覆い、第２電極は前記可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第２電極を覆う保護層をさらに備えた請求項１に記載の圧電素子。
【請求項４】
周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末がバリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも１種を含む請求項１〜３のいずれか1項に記載の圧電素子。
【請求項５】
周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末がニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも１種を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電素子。
【請求項６】
（Ａ）少なくとも周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを混練するステップと、（Ｂ）混練した少なくとも周期表第１族、周期表２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子から可撓性感圧体を形成するステップと、（Ｃ）前記可撓性感圧体に接続される第１電極を設けるステップと、（Ｄ）前記可撓性感圧体に接続される第２電極を前記第１電極と絶縁するように設けるステップと、（Ｅ）周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去するステップとを備えた圧電素子の製造方法。
【請求項７】
ステップＣ、ステップＤにおいて、第１電極と第２電極とは可撓性感圧体を覆うように構成され、少なくとも前記第１電極と第２電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた請求項６に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項８】
ステップＣにおいて、第１電極は可撓性感圧体に覆われるように設けられ、ステップＤにおいて、第２電極は前記可撓性感圧体を覆うように設けられ、少なくとも前記第１電極と第２電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた請求項６に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項９】
ステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去し、前記ステップＥの後にステップＡを行う請求項６〜８のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
ステップＡの後、ステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する請求項６〜８のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１１】
ステップＢの後、ステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する請求項６〜８のいずれか１項に記載の圧電素子
の製造方法。
【請求項１２】
洗浄処理により、溶出する成分を除去する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧電素子およびその製造方法。
【請求項１３】
洗浄処理を水で行う請求項１２に記載の圧電素子およびその製造方法。
【請求項１４】
洗浄処理を酸性水で行う請求項１２に記載の圧電素子およびその製造方法。
【請求項１５】
洗浄処理を行う洗浄液を加温する請求項１２から１４のいずれか１項に記載の圧電素子およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機高分子中に圧電セラミック粉末を配合してなる可撓性感圧体に係わり、特に、可撓性のある感圧センサとして用いられる圧電素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この可撓性感圧体は上記材料をニーダーやロールなどの加工機械を用い、均一に分散混合及び混練して得られるものであり、塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性エラストマーを含んでいるため可撓性を有し、シート状やケーブル状に加工されて圧電素子として用いられている。
シート状の圧電素子は、先ず圧電体粉末と塩素化ポリエチレンをロールで混練した後、可撓性感圧体をホットプレスでシート状に成型し、このシートの両面に銀ペーストを塗布処理もしくはゴムにカーボンを分散させた導電シートを融着させることにより1対の電極が形成され、その後、圧電性を発現させるために数十ｋＶの直流電圧を両電極間に印加しポーリング処理を行うことによって得ることができる。この電極面の一部あるいは全面に圧力が印加されると、その部分の可撓性感圧体が歪み、その結果両電極間に電圧が誘起され、この誘起電圧を利用して圧力を検出することができるので圧力センサとして応用されている。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の圧電素子を高温高湿環境下で使用した場合、水蒸気が電極を通過し、圧電素子を構成する可撓性感圧体に到達する。可撓性感圧体の内部の温度が外側よりも低い場合や、可撓性感圧体の表面で水蒸気が過飽和状態になると、拡散した水蒸気は凝縮して水を生成し、可撓性感圧体を構成する圧電セラミック粉末の成分や不純物が水によって溶出し、イオン化する現象が発生する。その結果、電気抵抗や圧電特性の変化するなどの電気的特性が変化するという問題が起こり、耐久性が劣るという課題があるとともに、センサとして用いる場合、検知や制御のための回路が複雑になるという課題があった。
特に、周期表の第１族、第２族のアルカリ金属、アルカリ土類の金属を含む圧電セラミック粉末は固有抵抗が低く、かつ水に溶出し易いため、電気抵抗の低下が大きな課題となる。
なお、上記課題はシート状の圧電素子に対して述べたが、ケーブル状の場合や、他の形状でも同様の課題を有する。
【０００４】
本発明は、従来の課題を解決するもので、高温高湿環境下で使用されても電気的特性の変化を抑制し、常に安定した圧電特性を実現するとともに、複雑な回路を必要としない可撓性感圧体を用いた圧電素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来の課題を解決するために、本発明の圧電素子は、少なくとも周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第１電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第１電極と絶縁された第２電極とを備え、予め前記周期表第１族、周期表２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成としている。
これによって、圧電素子が高温高湿環境下で用いられ、圧電素子の内部で水蒸気が凝縮して水を生成しても、圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去しているので凝縮した水
に圧電セラミック粉末からの溶出成分の溶出を抑制することができ、圧電素子の電気抵抗、圧電特性の変化を防止することができる。その結果、長期にわたり安定した電気特性を維持することができるとともに、センサとして用いる場合の検知や制御のための回路を簡素化することができる。
【０００６】
また、第１電極と第２電極が水蒸気の拡散を妨げることができるので凝縮する水の生成量が少なくなり、可撓性感圧体へ浸透する水の量を低減することができるので圧電素子の電気的特性、圧電特性の変化をさらに低減することができ、耐久性、信頼性をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の可撓性感圧体を用いた圧電素子とその製造方法は、予め圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去することによって、圧電セラミック粉末から電気抵抗を低下させる成分の溶出を低減することができるので初期の電気的特性、圧電特性を維持することができ、時間経過による変化を防止することができる。その結果、優れた耐久性、信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、少なくとも周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第１電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第１電極と絶縁された第２電極とを備え、予め前記周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成とすることにより、圧電素子が高温高湿環境下で用いられ、圧電素子の内部で水蒸気が凝縮して水を生成しても圧電セラミック粉末から溶出成分の溶出を抑制することができるので圧電素子の電気抵抗、圧電特性の変化を防止することができ、長期にわたり安定した電気特性を維持することができるとともに、センサとして用いる場合の検知や制御のための回路を簡素化することができる。
【０００９】
第２発明は、特に、第１の発明の第１電極と前記第２電極とは可撓性感圧体を覆い、少なくとも第１電極と第２電極を覆う保護層をさらに備えた構成としている。
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の可撓性感圧体は第１電極を覆い、第２電極は前記可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第２電極を覆う保護層をさらに備えた構成としている。
【００１０】
第２の発明、第３の発明の構成により、第１電極と第２電極および保護層が可撓性感圧体表面へ到達する水蒸気の拡散量を低減することができるので凝縮する水の生成量が少なくなり、可撓性感圧体へ浸透する水の量を低減することができるので圧電素子の電気的特性、圧電特性の変化をさらに低減することができ、耐久性、信頼性をさらに向上させることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末をバリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも１種を含む構成とすることにより、圧電セラミック粉末の比誘電率を低くすることができるので直流電圧を印加して圧電特性を発現させるためのポーリング処理を行う際に、圧電セラミック粉末へ高い電圧を印加することができるので、ポーリングの効率を高くすることができ、電圧出力定数を大きくすることができる。その結果、圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜第４の発明の周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧
電セラミック粉末をニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも１種を含む構成とすることにより、特に圧電セラミック粉末の誘電率をさらに小さくすることができるので、圧電特性を発現させるためのポーリング効率を一層高くすることができ、とともに、シート状の圧電素子の高感度化により検知回路の増幅率を低くすることができるので圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができるとともに、電気的ノイズに対し強い感圧センサを得ることができる。
【００１３】
第６の発明は、（Ａ）少なくとも周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを混練するステップと、（Ｂ）混練した少なくとも周期表第１族、周期表２族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子から可撓性感圧体を形成するステップと、（Ｃ）前記可撓性感圧体に接続される第１電極を設けるステップと、（Ｄ）前記可撓性感圧体に接続される第２電極を前記第１電極と絶縁するように設けるステップと、（Ｅ）周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去するステップとを備えた圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１４】
第７の発明は、特に、第６の発明のステップＣ、ステップＤにおいて、第１電極と第２電極とは可撓性感圧体を覆うように構成され、少なくとも前記第１電極と第２電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１５】
第８の発明は、特に、第６の発明のステップＣにおいて、第１電極は可撓性感圧体に覆われるように設けられ、ステップＤにおいて、第２電極は前記可撓性感圧体を覆うように設けられ、少なくとも前記第１電極と第２電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１６】
第９の発明は、特に、第６〜８の発明のステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去し、前記ステップＥの後にステップＡを行う圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１７】
第１０の発明は、特に、第６〜８の発明のステップＡの後、ステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１８】
第１１の発明は、特に、第６〜８の発明のステップＢの後、ステップＥにおいて、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する圧電素子の製造方法に関するものである。
【００１９】
第１２の発明は、特に、第１〜１１の発明において、洗浄処理により、圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する構成とした圧電素子およびその製造方法に関するものであり、これによって、圧電セラミック粉末から溶出する成分を効率的に液体に溶出させることができる。
【００２０】
第１３の発明は、特に、第１２の発明の洗浄処理を水で行うことにより、圧電セラミック粉末から溶出する成分の除去効率を高くすることができる。
【００２１】
第１４の発明は、特に、第１２の発明の洗浄処理を酸性水で行うことにより、除去の対象となる圧電セラミック粉末から溶出する成分がアルカリ性であるため、容易に酸性水に溶出させることができ、水よりも短時間で高い除去効率を得ることができる。
【００２２】
第１５の発明は、特に、第１２〜１４の発明の洗浄処理を行う洗浄液を加温することにより、圧電セラミック粉末から溶出する成分の溶出を促進させることができ、なお一層高い除去効率を実現することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるシート状の圧電素子の断面図である。図１において、シート状の圧電素子は、シート状の可撓性感圧体１の両面に第１電極である電極２Ａと、第２電極である電極２Ｂを形成して構成されている。
【００２５】
図２は、可撓性感圧体１の一部断面を示す模式図である。図２において、シート状の可撓性感圧体１は周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とから構成され、圧電セラミック粉末３が有機高分子４と均一に分散した状態にある。
【００２６】
本実施の形態に用いられる周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３の化合物は、バリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも１種を含むもの、具体的にはニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも１種を含むものでポーリング処理によって圧電性を発現するセラミック材料が挙げられる。
第１の実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。この製造工程を図３に示す。先ず、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ１）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、乾燥処理を行い、溶出成分を除去した圧電セラミック粉末３を作製する。次に、圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末３が可撓性を有する有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練する（Ｓ２）。
【００２７】
このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。混練を行なった後、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体１を作製する（Ｓ３）。次に、シート状の可撓性感圧体１の両面に導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料を塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートを融着、導電性材料を蒸着のいずれかの材料および形成方法によって互いに絶縁された電極２Ａ、電極２Ｂを形成する（Ｓ４）。その後、圧電性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極２Ａ、電極２Ｂ間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ５）、シート状の圧電素子を作製する。なお、ポーリング処理（Ｓ５）は、電極２Ａ、電極２Ｂを形成（Ｓ４）した後行っているが、シート状の可撓性感圧体１を作製（Ｓ３）した後、２つの擬似電極を用いて行ってもよい。
【００２８】
以上のように構成されたシート状の圧電素子について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
シート状の圧電素子の圧電特性は、前述したように電極２Ａ、電極２Ｂ間に高圧の直流電圧を印加し、可撓性感圧体１をポーリング処理することにより発現する。圧電特性を発現させたシート状の圧電素子の一部あるいは全面に時間的に変化する圧力が印加されたとき、第１電極２Ａ、第２電極２Ｂ間にはその部分に生じる加速度に応じた振動電圧が誘起
される。この誘起電圧を利用して圧力を検出することができる。自動車ドアに設置して挟み込みを防止するセンサ、ドアハンドルに設置して解錠を制御するタッチセンサ、介護ベッドなどに設置して体動を検知するセンサ、ベランダの手すり等に配置して外部からの侵入を検知するセンサなど感圧センサとして利用することができる。
【００３０】
前述のような感圧センサは、屋外で使用される場合や自動車用に搭載される場合であれば梅雨時や夏場の雨天による高温水蒸気環境、介護ベッドに搭載される場合であれば失禁や汗による多湿環境、また寝具に搭載される場合であれば衛生保持するための洗濯、クリーニングなどによる高温高湿環境の下で使用される可能性が高い。
【００３１】
このような高温高湿環境下で感圧センサとして従来の圧電素子が使用されると、水蒸気が電極を通過し、シート状の圧電素子の内部に拡散する。可撓性感圧体の温度が外側よりも低い状態や可撓性感圧体の表面で水蒸気が過飽和状態になると、拡散した水蒸気が凝縮して水が生成し、この水が可撓性感圧体に浸透することにより圧電セラミック粉末中の溶出液に溶出する成分が溶出する現象が発生する。その結果、シート状の圧電素子の静電容量が増加するとともに、電気抵抗が減少するなどの電気的特性が変化するという問題が発生し、耐久性が劣るとともに、感圧センサとして用いる場合、検知や制御のための回路を初期の電気特性の変化に対応できるようにする必要があり、回路が複雑な構成となる。
【００３２】
本実施の形態のシート状の圧電素子が高温高湿環境下で使用される場合、水蒸気が電極２Ａ、電極２Ｂを通過し、可撓性感圧体１の表面で水蒸気が凝集して水が生成する。しかしながら、本実施の形態のシート状の圧電素子は、可撓性感圧体１を構成する圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去しているので可撓性感圧体１で水蒸気が凝縮して水が生成しても、圧電セラミック粉末３から再び溶出成分の溶出が抑制され、シート状の圧電素子としての電気抵抗や圧電特性の変化を防止することができる。その結果、シート状の圧電素子の初期の電気的特性を維持することができ、優れた耐久性と信頼性を実現することができる。また、初期の電気特性の変化を防止できることにより、電気特性の変化を補正する回路構成を必要とせず、検知や制御のための回路を簡素化することができる。
【００３３】
なお、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３は、所定の組成となるように周期表第１族、周期表第２族の元素を含む原材料（例えば、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩など）を反応させ、その後高温で焼成して製造される。このとき、焼成して造られたセラミックには圧電特性を発現する結晶構造を有する化合物、結晶性の低い化合物、不純物、未反応の元素や化合物、圧電特性を発現することができない組成の化合物が存在する。これらの化合物や元素は溶出量に多少があるものの、すべての成分が溶出することから、本発明で言う溶出する成分とは、圧電セラミック粉末３に含まれている上記のすべての化合物、元素が対象となる。
【００３４】
本実施の形態に用いられるシート状の圧電素子の圧電特性は両電極間に高圧の直流電圧を印加し、ポーリング処理することで発現するが、本実施の形態のシート状の圧電素子を感圧センサとして用いる場合、重要となる圧電特性は発生電圧の指標となる電圧出力定数である。
【００３５】
本実施の形態のシート状の圧電素子を構成する可撓性感圧体１は、圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４の複合体からなり、圧電セラミック粉末３の比誘電率（材料の誘電率／真空の誘電率）が数百から数千であるのに対し、可撓性を有する有機高分子４の比誘電率は数十である。ポーリング処理の際に印加された直流電圧は、圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４の誘電率の比に反比例して分配されるので、直流電圧は誘電率の低い可撓性を有する有機高分子４に高い電圧が印加されることになる。換言すれば、可撓性を有する有機高分子４として同じものを用いた場合、圧電セラミック
粉末３の誘電率が高いほど可撓性を有する有機高分子４に高い電圧が印加されることになる。
【００３６】
したがって、可撓性感圧体１の圧電セラミック粉末３として比誘電率が約２０００のチタン酸ジルコン酸鉛と、比誘電率が約６００のチタン酸ビスマス・ナトリウムを用いた場合、両者の可撓性感圧体１に一定の直流電圧を印加すると、比誘電率の低いチタン酸ビスマス・ナトリウムの方がチタン酸ジルコン酸鉛よりも高い電圧が印加され、ポーリングの効率を高くすることができるので電圧出力定数が大きくなる。その結果、シート状の圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができるとともに、シート状の圧電素子の高感度化により検知回路の増幅率を低くすることができるので電気的ノイズに対し強い感圧センサを得ることができる。
【００３７】
本発明に用いられる圧電セラミック粉末３の比誘電率は低ければ低いほど良いが、１０００以下であればチタン酸ジルコン酸鉛の圧電セラミック粉末を用いる場合よりも３倍以上の優れた電圧出力定数が得られる。その点から、有用な圧電セラミック粉末３は、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３の化合物は、バリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも１種を含むもの、具体的にはニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００３８】
また、本実施の形態に用いる圧電セラミック粉末３は鉛を含まないのでシート状の圧電素子が廃棄処理され、酸性雨などの環境に曝されても鉛の溶出がなく、環境汚染の可能性がない。
【００３９】
本実施の形態では、圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去する手段として水による洗浄処理が適用される。これにより、圧電セラミック粉末３の圧電特性を発現させることのできる結晶構造を破壊することなく、圧電セラミック粉末３から溶出し易い成分を溶出させることができる。
【００４０】
また、上記水による洗浄処理において、たとえば水を沸騰させる、５０℃以上の温度にするなどのように加温することにより、溶出成分の溶出を促進させることができ、加温しないで常温のまま洗浄する場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。
【００４１】
本実施の形態に用いられる可撓性を有する有機高分子４としては、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも１種を含む材料が挙げられる。これらの可撓性を有する高分子４はシート状の圧電素子に優れた弾性と可撓性を付与することができるのでシート状の圧電素子は印加された圧力に対して大きな反発力と変位量を得ることができ、圧電特性を向上させることができる。
【００４２】
特に、前述の熱可塑性エラストマーとして、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレンは可撓性感圧体１の中の圧電セラミック粉末３の含有量を多くすることができるのでシート状の圧電素子の圧電特性を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態のシート状の圧電素子の電極２Ａ、電極２Ｂとして、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも１種を含む弾性体と導電性粉末の導電層で構成することができる。この構成では、電極２Ａ、電極２Ｂを伸びのある可撓性に優れた電極とすることができるので高い耐屈曲性を有し、耐久性に優れたシート状の圧電素子を得ることができる。この導電層は熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも１種を含む弾性体と導電性粉末を混練したものを押出機などの加工機を用いて、押し出し成型す
ることによって可撓性感圧体１に形成される。
【００４４】
また、電極２Ａ、電極２Ｂとして、主成分が導電性粉末と有機高分子との混合物である導電塗料、もしくは導電ペーストの塗布膜で構成することもできる。この構成では、可撓性感圧体１と電極２Ａ、電極２Ｂの密着性を高くすることができるとともに、電極２Ａ、電極２Ｂと可撓性感圧体１の間に空気層の介在を少なくすることができるのでポーリング処理の際の電極２Ａ、電極２Ｂと可撓性感圧体１との間の電圧降下を抑制することができ、ポーリング処理の実効電圧を高くすることができる。
【００４５】
また、電極２Ａ、電極２Ｂとして、導電性材料の蒸着膜で構成することもできる。この構成では、電極２Ａ、電極２Ｂを薄膜で形成することができるので可撓性感圧体１の優れた可撓性を維持することができ、可撓性感圧体１の有する圧電特性の低下を防止することができる。この薄膜は真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの装置を用い、可撓性感圧体１に蒸着によって形成される。
【００４６】
なお、前述の導電性粉末、導電性材料は、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種を用いることにより、特に優れた導電性と耐食性を実現することができる。
【００４７】
また、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子フィルムの両面にＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種の箔を接着し、両面を導通させた導電性フィルムからなる導電層を用いてもよい。
【００４８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるシート状の圧電素子の製造工程であり、第１の実施の形態の製造方法と異なる点は、圧電セラミック粉末３中の溶出液に溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４の混練後行うこと、洗浄処理に用いる液体が酸性水であることである。
【００４９】
本実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。図４でその製造工程を説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末３が可撓性を有する有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ６）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、混練した圧電組成物を酸性水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ７）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体１を作製する（Ｓ８）。次に、この可撓性感圧体１の両面に、導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料の塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートの融着、導電性材料の蒸着のいずれかの材料と形成方法によって電極２Ａ、電極２Ｂを形成する（Ｓ９）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極２Ａ、２Ｂ間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ１０）、シート状の圧電素子を作製する。なお、ポーリング処理（Ｓ１０）は、電極２Ａ、電極２Ｂを形成（Ｓ９）した後行っているが、シート状の可撓性感圧体１を作製（Ｓ８）した後、２つの擬似電極を用いて行ってもよい。
【００５０】
本実施の形態では、圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４を混練した後実施しているが、混練した圧電組成物中には圧電セラミック粉末３が多量に含まれるので混練した状態で洗浄処理し
ても十分に圧電セラミック粉末３中から溶出成分を除去することができる。
また、洗浄処理を行う液体を酸性水とすることにより、除去の対象となる圧電セラミック粉末３中の成分がアルカリ性であるため、効率的に酸性水に溶解することができるので水よりも短時間で高い除去効率を得ることができる。
【００５１】
また、上記酸性水による洗浄処理において、酸性水を加温することにより、圧電セラミック粉末３から溶出する成分の溶出を促進させることができ、加温しない場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるシート状の圧電素子の断面図である。図５において第１の実施の形態と異なるところは、可撓性感圧体１と電極２Ａ、電極２Ｂを覆う保護層６を設けた点である。なお、第１の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。
【００５３】
図５に示すように、第１の実施の形態で述べた圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とからなるシート状の可撓性感圧体１に電極２Ａ、電極２Ｂが形成され、電極２Ａ、電極２Ｂと可撓性感圧体１の一部を覆うように保護層５を設けた構成としている。
また、図６は、本発明の第３の実施の形態におけるシート状の圧電素子の製造工程であり、第１の実施の形態の製造方法と異なる点は、圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去する洗浄処理を可撓性感圧体１の作製後に行うことである。
【００５４】
本実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。図６でその製造工程を説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末３が可撓性を有する有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ１１）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体１を作製する（Ｓ１２）次に、可撓性感圧体１を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ１３）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出する成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、この可撓性感圧体１の両面に、導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料の塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートの融着、導電性材料の蒸着のいずれかの材料と形成方法によって電極２Ａ、電極２Ｂを形成する（Ｓ１４）。さらに、保護層５の材料をロールやホットプレスなどの加工機を用いてシート状に加工し、このシートを折りたたむか、挟むことによって電極２Ａ、電極２Ｂを形成したシート状の可撓性感圧体１を覆うように保護層５を形成する（Ｓ１５）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極２Ａ、２Ｂ間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ１６）、シート状の圧電素子を作製する。なお、保護層５ポーリング処理を行った後、設けてもよい。また、ポーリング処理（Ｓ１６）は、保護層５を形成（Ｓ１５）した後行っているが、シート状の可撓性感圧体１を作製（Ｓ１２）した後、または圧電セラミック粉末３中の溶出液に溶出する成分を除去する洗浄処理（Ｓ１３）を行った後、２つの擬似電極を用いて行ってもよいし、電極２Ａ、電極２Ｂを形成（Ｓ１４）した後、行ってもよい。
【００５５】
本実施の形態では、圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４を混練し、可撓性感圧体１を作製後実施しているが、可撓性感圧体１には圧電セラミック粉末３が多量に含まれ、かつ可撓性感圧体１に表面近傍の圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去すればよいので可撓性感
圧体１の状態で洗浄処理しても優れた効果を実現することができる。
【００５６】
また、洗浄処理を行う液体として水を用いた場合も除去の対象となる圧電セラミック粉末３中の溶出する成分がアルカリ性であるため、効率的に水に溶解することができる。また、上記酸性水による洗浄処理において、水を加温することにより、溶出成分の溶出を促進させることができ、加温しない場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。
【００５７】
上記構成のシート状の圧電素子が第１の実施の形態と同様に高温高湿環境下で使用されても保護層５が存在するため、可撓性感圧体１の表面へ到達する水蒸気の拡散量を低減することができ、凝縮する水の生成量を少なくすることができる。したがって、可撓性感圧体１中に含まれる圧電セラミック粉末３と水との接触を少なくすることができるので、セラミック圧電粉末３からの溶出成分の溶出防止作用をより一層向上させることができる。また、第３の実施の形態の保護層５は可撓性感圧体１や電極２Ａ、電極２Ｂのもつ可撓性を損なわないように弾性を有する有機高分子が用いられ、特に、熱可塑性エラストマー、ゴム材料が適している。保護層５の厚みは限定されるものではないが、可撓性感圧体７の圧電特性を損なわないためには、０．２〜２ｍｍの厚みとすることが好ましい。
【００５８】
また、保護層５は外部からの機械的な力によるシート状の圧電素子の破損を防止することができる。
なお、本実施の形態で用いた保護層５は、第１の実施の形態、第２の実施の形態で述べたシート状の圧電素子にも適用できるものであり、同様な効果を有する。
【００５９】
（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態におけるケーブル状の圧電素子の一部断面図である。図７に示すように、ケーブル状の圧電素子は、第１電極である芯電極６の外表面に可撓性の可撓性感圧体７を形成し、この可撓性感圧体７の外表面に第２電極である可撓性の外電極８を形成し、さらに電気絶縁性の弾性体からなる保護層９を形成して構成されている。芯電極６と外電極８とは感圧体７で絶縁されている。芯電極６は、単数または複数の金属線、あるいは多数のポリエステル繊維の収束線に銅などの金属を巻回した構成のものが用いられる。可撓性感圧体７は、周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３と可撓性を有する有機高分子４で構成され、第１の実施の形態で述べた組成の材料が用いられる。
【００６０】
外電極８は、実施の形態１における電極２Ａ、電極２Ｂと同様に、ポリエチレンテレフタレ−トなどの高分子フィルムの両面にＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種の箔を接着した導電性フィルムをケーブル状の可撓性感圧体１２に巻回して形成した導電層、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種の導電性粉末とゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子とを混練して作製した可撓性導電組成物を押出成型により形成した導電層、前述の導電性粉末を有機高分子に分散させた導電性塗料（ペースト）を塗布した導電膜、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種の導電性材料を可撓性感圧体１２に真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの方法で形成した薄膜の蒸着膜などが用いられる。保護層９は、第３の実施の形態で述べた保護層５の材料が用いられ、この材料の押出成型により形成される。
【００６１】
本実施の形態におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図８でその製造工程を説明する。先ず、実施の形態１で説明した周期表第１族、周期表第２族の元素を含む圧電セラミック粉末３を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ１７）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り
返し、乾燥処理を行い、溶出成分を除去した圧電セラミック粉末３を作製する。次に、圧電セラミック粉末３と有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末３が有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練する（Ｓ１８）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次にこの混練物をロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し（Ｓ１９）、この圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する（Ｓ２０）。次に、芯電極６を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成する。すなわち芯電極６に対し可撓性感圧体７の層を周設する（Ｓ２１）。次に前述のいずれかの材料と加工手段を用いて外電極８を形成する（Ｓ２２）。次に、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層９を形成する（Ｓ２３）。その後、圧電性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極６と外電極８との間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ２４）、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層９はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理（Ｓ２４）は、保護層９を形成（Ｓ２３）した後行っているが、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成（Ｓ２１）した後、芯電極６と外側電極８に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極８を形成（Ｓ２２）した後、行ってもよい。
【００６２】
このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、図７に示すようにその一端の保護層９と可撓性感圧体７を取り除き、芯電極６と外電極８とを露出させることにより制御回路に接続され、感圧センサとして使用される。
【００６３】
上記のように構成されたケーブル状圧電素子について、以下その動作、作用を説明する。ケ−ブル状の圧電素子の一部あるいは全面に時間的に変化する圧力が印加されたとき、芯電極６と外電極８との間には、その部分のケーブル状の圧電素子に生じる加速度に応じた振動電圧が誘起される。この誘起電圧を利用して圧力を検出することができる。
上記構成のケーブル状の圧電素子が第１の実施の形態と同様に感圧センサとして高温高湿環境下で使用される場合、保護層９が存在するため、水蒸気の可撓性感圧体７への拡散量は少なくすることができる。しかしながら、保護層９の有機高分子の３次元網目分子構造の隙間は水蒸気１分子の大きさに比べて大きいため、保護層９で水蒸気の拡散を完全に防止することはできず、第１の実施の形態と同様に外電極６を通過し、可撓性感圧体７の表面に水蒸気が凝縮して水が生成する。
【００６４】
本実施の形態のケーブル状の圧電素子は、可撓性感圧体７を構成する圧電セラミック粉末３から溶出する成分を除去しているので可撓性感圧体７で水蒸気が凝縮して水が生成しても、圧電セラミック粉末３からの溶出成分の溶出が抑制され、ケーブル状の圧電素子としての電気抵抗や圧電特性の変化を防止することができる。その結果、シート状の圧電素子の初期の電気的特性を維持することができ、第１〜第３の実施の形態と同様な効果を実現することができる。
【００６５】
また、数ｋｍ以上の長尺のケーブル状の圧電素子を加工する場合でも予め圧電セラミック粉末３の一つ一つの粒子から溶出する成分を除去することによって、ケーブルの切断面を含めケーブル状のどの部位でも上記効果を発揮させることができ、常に電気的特性の安定したケーブル状の圧電素子を得ることができる。
【００６６】
（実施の形態５）
実施の形態５におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図９でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末３が有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ２５）。このとき、混練を向上させるためにチタンカ
ップリング剤を添加してもよい。次に、混練した圧電組成物を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ２６）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し（Ｓ２７）、この圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する（Ｓ２８）。次に、芯電極６を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の被覆層を形成する。すなわち芯電極６に対し可撓性感圧体７の層を周設する（Ｓ２９）。次に、ケーブル状の可撓性感圧体７に、次に第４の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極８を形成する（Ｓ３０）。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層９を形成する（Ｓ３１）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極６と可撓性の外電極８の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ３２）、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層９はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理（Ｓ３２）は、保護層９を形成（Ｓ３１）した後行っているが、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成（Ｓ２９）した後、芯電極６と外側電極８に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極８を形成（Ｓ３０）した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第４の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
【００６７】
（実施の形態６）
実施の形態６におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図１０でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末３が有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ３３）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し（Ｓ３４）、このシートを水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ３５）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。洗浄処理した圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する（Ｓ３６）。次に、芯電極６を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の被覆層を形成する。すなわち芯電極６に対し可撓性感圧体７の層を周設する（Ｓ３７）。次に、ケーブル状の可撓性感圧体７に、第４の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極８を形成する（Ｓ３８）。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層９を形成する（Ｓ３９）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極６と可撓性の外電極８の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ４０）、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層９はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理（Ｓ４０）は、保護層９を形成（Ｓ３９）した後行っているが、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成（Ｓ３７）した後、芯電極６と外側電極８に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極８を形成（Ｓ３８）した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第４の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
【００６８】
（実施の形態７）
実施の形態７におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図１１でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末３が有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ４１）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し（Ｓ４２）、圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工
する（Ｓ４３）。このペレットを水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ４４）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、芯電極６を芯材とし、洗浄処理したペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の被覆層を形成する。すなわち芯電極６に対し可撓性感圧体７の層を周設する（Ｓ４５）。次に、ケーブル状の可撓性感圧体７に、第４の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極８を形成する（Ｓ４６）。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層９を形成する（Ｓ４７）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極６と可撓性の外電極８の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ４８）、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層９はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理（Ｓ４８）は、保護層９を形成（Ｓ４７）した後行っているが、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成（Ｓ４５）した後、芯電極６と外側電極８に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極８を形成（Ｓ４６）した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第４の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
【００６９】
（実施の形態８）
実施の形態８におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図１２でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末３と有機高分子４とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末３が有機高分子４に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う（Ｓ４９）。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し（Ｓ５０）、圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する（Ｓ５１）。次に、芯電極６を芯材とし、洗浄処理したペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の被覆層を形成する。すなわち芯電極６に対し可撓性感圧体７の層を周設する（Ｓ５２）。この可撓性感圧体７を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末３から溶出する成分を溶出させる（Ｓ５３）。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、ケーブル状の可撓性感圧体７に、第４の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極８を形成する（Ｓ５４）。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層９を形成する（Ｓ５５）。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極６と可撓性の外電極８の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い（Ｓ５６）、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層９はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理（Ｓ５６）は、保護層９を形成（Ｓ５５）した後行っているが、芯電極６の周囲に可撓性感圧体７の層を形成（Ｓ５２）した後、または洗浄処理による圧電セラミック粉末３中の溶出成分を除去（Ｓ５３）した後、芯電極６と外側電極８に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極８を形成（Ｓ５４）した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第４の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
【００７０】
また、ケーブル状の圧電素子の場合は、芯電極６に可撓性感圧体７を押し出し成型により被覆した後、ロールに巻き取る必要がある。これらは連続して行う作業であり、可撓性感圧体７の押し出しとロールの巻き取り作業の間に上記洗浄処理工程を設け、洗浄処理を行いながらロールで巻き取り作業を実施することにより、現状の製造工程を大幅に変える必要がなく、生産性を損なうことがない。
【００７１】
また、可撓性感圧体７を形成する加工は加熱して行うため、押し出し成型とロールでの巻き取りの間にケーブル状の可撓性感圧体７を冷却する必要があるが、洗浄処理の液体が
低温である場合は、洗浄処理工程が冷却工程を兼用することが可能であり、この製造方法は現状の製造方法と同等の生産性を確保することができる。
【００７２】
第４〜第５の実施の形態の保護層９は、第３の実施の形態の保護層５と同様に、可撓性感圧７、可撓性の外電極８有する可撓性を損なわないように弾性を有する有機高分子が用いられ、特に、熱可塑性エラストマー、ゴム材料が適している。保護層５の厚みは限定されるものではないが、可撓性感圧体７の圧電特性を損なわないためには、０．２〜２ｍｍの厚みとすることが好ましい。
【００７３】
また、保護層９は外部からの機械的な力によるケーブル状の圧電素子の破損を防止することができる。
また、第４〜第８の実施の形態において、外電極８を導電性粉末と有機高分子とを混練して作製した可撓性導電組成物を押出成型したもの、導電性粉末を有機高分子に分散させた導電性塗料（ペースト）を塗布したもの、導電性材料を真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの蒸着で形成したものは、可撓性感圧体７との密着性に優れているので保護層９を設けなくてもよい。
【００７４】
また、第４〜８の実施の形態では、洗浄処理として水を用いて実施しているが、酸性水を用いることにより、より優れた効果が得られ、さらに洗浄液を加温することにより、なお一層優れた効果を得ることができる。
【００７５】
なお、洗浄効果として洗浄液中に溶出した金属成分を分析した結果を参照する、また、洗浄液中の溶出成分の時間経過による飽和状態をモニターして洗浄終了とするなど、洗浄効果の程度については、種々の確認の方法が可能であり、適宜使用目的に応じて洗浄レベルを特定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の製造方法で作製されたシート状やケーブル状の圧電素子は、可撓性を有するので屈曲した部位を含んだ配設や取り付け幅に制限を有する省スペースの配設に対応可能であり、かつ高温高湿環境下で使用されても初期の電気的特性を維持できるという優れた特性を有している。したがってこのような配設条件や特性が要求される屋外使用の圧力、振動検知用のセンサとして最も適している。具体的には、特に車のスライドア、ハッチバックドア、トランク、パワーウィンドウなど開閉が伴う機器や部品に設置して挟み込みを検知するセンサや、車のドアハンドルに設置してドアの解錠を制御するタッチセンサが挙げられる。
【００７７】
また、介護用ベッドなどに使用される体動センサは大面積の検知を確保する必要があるが、本発明のケーブル状圧電素子は、ベッドの上に蛇行させて配設することにより大面積の検知を可能とすることができ、さらに、失禁や汗などの多湿環境や衛生保持のための洗濯などの使用状況も考慮すると介護ベッド用の体動センサとしても最適な構成である。
また、屋外でもマンションや戸建てにおけるベランダの手すりや玄関のドアに配置して外部からの侵入を検知するセンサなど感圧センサとして利用することができる。この場合も屋外であるのでケーブル状圧電素子が高温多湿環境に暴露されるが、このような環境下でも安定した圧電特性を維持することができるので誤動作が防止でき、防犯用センサとしても十分使用することができる。
【００７８】
また、本発明の製造方法で作製されたケーブル状の圧電素子は、ベッドの上に蛇行させるなどの2次元的配設をすることにより大面積での検知が可能であり、介護用ベッドの体動センサとしても最適な構成である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシート状の圧電素子の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における可撓性感圧体の一部断面を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態１におけるシート状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図４】本発明の実施の形態２における可撓性感圧体を用いたシート状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図５】本発明の実施の形態３におけるシート状の圧電素子の断面図
【図６】本発明の実施の形態３におけるシート圧電素子の製造工程を説明する図
【図７】本発明の実施の形態４におけるケーブル状の圧電素子の断面図
【図８】本発明の実施の形態４におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図９】本発明の実施の形態５におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図１０】本発明の実施の形態６におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図１１】本発明の実施の形態７におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図
【図１２】本発明の実施の形態８におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図
【符号の説明】
【００８０】
１、７  可撓性感圧体
２Ａ  第１電極
２Ｂ  第２電極
３  圧電セラミック粉末
４  有機高分子
５、９  保護層
６  芯電極
８  外電極
【図１】
2007201388.tif 000003
【図２】
2007201388.tif 000004
【図３】
2007201388.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007201388.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007201388.tif 000009
【図８】
2007201388.tif 000010
【図９】
2007201388.tif 000011
【図１０】
2007201388.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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