(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向加速度を検出する１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、Ｙ軸方向加速度を検出する１以上のＹ軸方向加速度検出用電極、Ｚ軸方向加速度を検出する１以上のＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上のＺ軸方向加速度出力電極、前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第１の配線パターン、前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配線パターン、前記１以上のＺ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パターンを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に前記電極パターン全体と対向するように対向電極パターンが形成され、前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記１以上の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、
表面に接着剤層を介して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台座とを具備し、
前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記１以上の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重錘固定領域と該重錘固定領域と前記外周部との間に位置する中間領域とに跨がって形成されている三軸加速度センサであって、
前記圧電セラミックス基板の前記重錘固定領域と前記中間領域との境界部に仮想した境界線が前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、前記境界線が前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、前記境界線が前記１以上のＺ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値とが等しく、
前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と、前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と前記１以上のＺ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値とが等しく、
前記１以上のＸ軸方向加速度出力電極の面積と前記第１の配線パターンの面積の合計値と、前記１以上のＹ軸方向加速度出力電極の面積と前記第２の配線パターンの面積の合計値と、前記１以上のＺ軸方向加速度出力電極の面積と前記第３の配線パターンの面積の合計値とが等しいことを特徴とする三軸加速度センサ。
【請求項２】
Ｘ軸方向加速度を検出する一対のＸ軸方向加速度検出用電極、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極を結ぶ線と直交する線上に配置されてＹ軸方向加速度を検出する一対のＹ軸方向加速度検出用電極、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てＺ軸方向加速度を検出する４つのＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上のＺ軸方向加速度出力電極、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第１の配線パターン、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配線パターン、前記４つのＺ軸方向加速度検出用電極と前記１以上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パターンを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に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４つの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、
表面に接着剤層を介して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台座とを具備し、
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４つの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重錘固定領域と該重錘固定領域と前記外周部との間に位置する中間領域とに跨がって形成されている三軸加速度センサであって、前記対向電極パターンは、前記各検出用電極と対向する環状に形成され、前記圧電セラミックス基板の前記重錘固定領域と前記中間領域との境界部に仮想した境界線が前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、前記境界線が前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と前記境界線が前記１以上のＺ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値とが等しく、
前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と、前記４つのＺ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値とが等しく、
前記Ｘ軸方向加速度出力電極が一対設けられ、前記第１の配線パターンは２つのパターン部からなり、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極が前記パターン部を介して対応する前記Ｘ軸方向加速度出力電極にそれぞれ接続され、
前記Ｙ軸方向加速度出力電極が一対設けられ、前記第２の配線パターンは２つのパターン部からなり、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極が前記パターン部を介して対応する前記Ｙ軸方向加速度出力電極にそれぞれ接続され、
前記Ｚ軸方向加速度出力電極が１つ設けられ、前記第３の配線パターンは前記４つの前記Ｚ軸方向加速度検出用電極を前記重錘固定領域の内部で相互に接続する第１のパターン部及び１つの前記Ｚ軸方向加速度検出用電極と１つの前記Ｚ軸方向加速度出力電極とを接続する第２のパターン部からなることを特徴とする三軸加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【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相互に直交するＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の三軸の加速度を検出する三軸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Ｘ軸方向加速度検出用電極，Ｙ軸方向加速度検出用電極及びＺ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，Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度成分に対応した信号を出力する三軸加速度センサが知られている。この三軸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。
【０００３】
図４は、この基本技術に基づいて出願人が開発した従来の三軸加速度センサで用いる圧電セラミックス基板１０１の表面上に形成する基本電極パターンを示している。この図において、Ｘ１及びＸ２はＸ軸方向加速度検出用電極であり、Ｙ１及びＹ２はＹ軸方向加速度検出用電極であり、Ｚ１〜Ｚ４はＺ軸方向加速度検出用電極である。また、ＸはＸ軸方向加速度出力電極、ＹはＹ軸方向加速度出力電極、ＺはＺ軸加方向速度出力電極である。そして、Ｘ１０は、Ｘ軸方向加速度検出用電極Ｘ１及びＸ２とＸ軸方向加速度出力電極Ｘを接続する第１の配線パターンであり、Ｙ１０は、Ｙ軸方向加速度検出用電極Ｙ１及びＹ２とＹ軸方向加速度出力電極Ｙを接続する第２の配線パターンであり、Ｚ１０は、Ｚ軸方向加速度検出用電極Ｚ１〜Ｚ４とＺ軸方向加速度出力電極Ｚを接続する第３の配線パターンである。圧電セラミックス基板１０１の裏面上には少なくとも加速度検出用電極に対向する対向電極パターンが形成されている。また、圧電セラミックス基板１０１の裏面には接着剤層を介してダイアフラムが接合されており、このダイアフラムの裏面側の中央部分には重錘が固定されている。そして、加速度が重錘に作用したときに、圧電セラミックス基板の重錘固定領域の外側に応力が発生する応力発生領域（中間領域）が形成されるように圧電セラミックス基板が支持されている。そしてＸ軸方向加速度検出用電極Ｘ１，Ｘ２、Ｙ軸方向加速度検出用電極Ｙ１，Ｙ２及びＺ軸方向加速度検出用電極Ｚ１〜Ｚ４は、圧電セラミックス基板１０１の中間領域に対応して表面上に形成されている。
【０００４】
Ｘ軸方向加速度検出用電極Ｘ１，Ｘ２に対応する圧電セラミックス基板１０１の各部分は、各部分に同種類の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Ｘ１と他方のＸ軸方向加速度検出用電極Ｘ２とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように、予め分極処理が施されている。またＹ軸方向加速度検出用電極Ｙ１，Ｙ２に対応する圧電セラミックス基板１０１の各部分は、各部分に同種類の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Ｙ１と他方のＹ軸方向加速度検出用電極Ｙ２とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように予め分極処理が施されている。更に４つのＺ軸方向加速度検出用電極Ｚ１〜Ｚ４に対応する圧電セラミックス基板１０１の各部分は、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に同じ極性の自発分極電荷が現れるように予め分極処理が施されている。
【０００５】
ここで分極処理とは、加速度検出用電極と対向電極との間に直流電圧を印加して、圧電セラミックス基板の内部に応力が発生したときに電極間に自発分極電荷が発生し、加速度検出用電極から電荷を放電できるようにするための処理である。例えば、加速度検出用電極側を＋として対向電極側を−にして電極間に直流電圧を印加すると、圧電セラミックス基板の内部に圧縮応力が発生したときには、加速度検出用電極側が＋になるように自発分極電荷が発生し、圧電セラミックス基板の内部に引っ張り応力が発生したときには、加速度検出用電極側が−になるように自発分極電荷が発生する。逆に加速度検出用電極側を−として対向電極側を＋にして電極間に直流電圧を印加すると、圧電セラミックス基板の内部に圧縮応力が発生したときには、加速度検出用電極側が−になるように自発分極電荷が発生し、圧電セラミックス基板の内部に引っ張り応力が発生したときには、加速度検出用電極側が＋になるように自発分極電荷が発生する。
【０００６】
上記の構成の作用を、図５（Ａ）及び（Ｂ）に概略的に示した構造を用いて説明する。Ｘ軸方向加速度検出用電極及びＹ軸方向加速度検出用電極に関しては、重錘固定領域の両側に位置する加速度検出用電極Ｅ１及びＥ２に対応する部分が、逆極性に分極処理されている。Ｅ０は対向電極である。例えば、加速度検出用電極Ｅ１及びＥ２を一対のＸ軸方向加速度検出用電極として考えると、図５（Ａ）に示すように、重錘ＷにＸ軸方向の加速度Ａ１が作用したときには、重錘Ｗの重心を中心として圧電セラミックス基板１０１は点対称に変形する。この場合Ｘ軸方向加速度検出用電極Ｅ１の部分には、圧縮応力が発生し、Ｘ軸方向加速度検出用電極Ｅ２の部分には引っ張り応力が発生し、両加速度検出用電極Ｅ１及びＥ２には同極性の自発分極電荷（＋）が現れる。両加速度検出用電極Ｅ１及びＥ２は直列接続されているため、Ｘ軸加速度出力電極からはこれら同極性の自発分極電荷が加算された電荷に基づく電流が流れ出す。このときＹ軸方向に位置するＹ軸方向加速度検出用電極が配置された圧電セラミックス基板１０１の部分は一様に捻り変形しており、その内部にはそれぞれ引っ張り応力が発生している。重錘固定領域の両側に位置するそれぞれのＹ軸方向加速度検出用電極が配置された部分は逆極性に分極処理されているため、それぞれのＹ軸方向加速度検出用電極には逆極性の自発分極電荷が現れる。それぞれのＹ軸方向加速度検出用電極は直列接続されているため、これらの逆極性の自発分極電荷は、互いに打ち消し合いまたは中和して無くなる。その結果、Ｙ軸加速度出力電極からは電流が流れ出ない。重錘にＹ軸方向に加速度が作用した場合には、上記と逆の現象が現れる。
【０００７】
これに対して図５（Ｂ）に示すようにＺ軸方向の加速度Ａ２が重錘Ｗに作用すると、Ｚ軸方向加速度検出用電極Ｅ３…が配置された圧電セラミックス基板１０１の部分の内部には、すべて引っ張り応力が発生する。Ｚ軸方向加速度検出用電極Ｅ３…に対応する圧電セラミックス基板の部分はすべて同極性に分極処理されているため、すべてのＺ軸方向加速度検出用電極Ｅ３…には同極性の自発分極電荷（＋）が現れて、直列接続されたＺ軸方向加速度検出用電極に現れた電荷が加算されてＺ軸加速度出力電極Ｅ３…から電流信号となって出力される。このとき一対の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では、前述と同様にそれぞれ逆極性の自発分極電荷が発生しているため、Ｘ軸加速度出力電極及びＹ軸加速度出力電極からは電流信号は出力されない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の三軸加速度センサでは、重錘に等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向加速度が単独で加わったときに、Ｘ軸方向加速度出力電極から出力されるＸ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速度出力電極から出力されるＹ軸方向加速度信号及びＺ軸方向加速度出力電極から得られるＺ軸方向加速度信号のレベルが一致しないのが一般的であった。このレベルの差が大きくなると、加速度信号と実際に作用した加速度との間にずれが生じて、検出精度が低下する。そこで、従来は、増幅器を用いて加速度信号の増幅レベルを調整することにより、各方向の加速度信号のレベルを一致させる補正を行っていた。しかしながら、増幅レベルの調整作業は繁雑であるため、生産性を低下させる大きな原因となっていた。  本発明の目的は、増幅器を用いて信号レベルの調整をする必要がないか、または調整作業が僅かですむ三軸加速度センサを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、加速度信号の信号レベルをほぼ等しくできる三軸加速度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者は、従来の三軸加速度センサにおける信号レベルの不一致の原因を探求した。そして、Ｘ軸方向加速度検出用電極，Ｙ軸方向加速度検出用電極及びＺ軸方向加速度検出用電極の各検出用電極の形状，面積，印刷位置が、重錘に等量の加速度をそれぞれの方向に加えても、各検出用電極に現れる自発分極電荷が異なることの原因となっていることを見出した。上記の原因を探し出すことにより、発明者は上記の原因の一部及び主要部を取り除く本発明を発案したのである。
【００１１】
本発明が改良の対象とする三軸加速度センサは、Ｘ軸方向加速度を検出する１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、Ｙ軸方向加速度を検出する１以上のＹ軸方向加速度検出用電極、Ｚ軸方向加速度を検出する１以上のＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上のＺ軸方向加速度出力電極、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極と１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第１の配線パターン、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極と１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配線パターン、１以上のＺ軸方向加速度検出用電極と１以上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パターンを含む電極パターンを表面上に形成し、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を形成し、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び１以上の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、表面に接着剤層を介して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台座とを具備している。そして、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び１以上のＺ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固定領域と該重錘固定領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がって形成されている。
【００１２】
本発明では、圧電セラミックス基板の重錘固定領域と中間領域との境界部に仮想した境界線が１以上のＸ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、境界線が１以上のＹ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、境界線が１以上のＺ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値とを実質的に等しくする。  検出用電極に現れる自発分極電荷の量は、圧電セラミックス基板に発生する応力の大きさと電極の面積とに比例する。また、重錘に各方向の加速度を作用させた場合、重錘固定領域と中間領域との境界部に最も大きな応力が発生し、境界部から径方向外側に離れるに従って応力は減少する。言い換えると、境界部から外側に離れるに従って、単位面積あたりの応力量は減少し、自発分極電荷が減少する。そのため、このように境界部に仮想した境界線が各方向の加速度検出用電極をそれぞれ横切る長さの合計値を等しくすると、発生する自発分極電荷のピーク値をほぼ等しくすることができる。そのため、各検出用電極に現れる自発分極電荷の量を互いに近付けることができ、各検出用電極から出力される加速度信号のレベルの差を大幅に小さくすることができる。
【００１３】
さらに、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と１以上のＺ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値とを実質的に等しくすれば、各方向の検出用電極から発生する自発分極電荷の発生分布状態を近付けることができる。そのため、各検出用電極に現れる自発分極電荷をより等しくできる。
【００１４】
前述の構成を採用すれば、各検出用電極に現れる自発分極電荷をより近付けることができて信号レベルの不一致を大きく改善できるものの、信号レベルの差を更に小さくすることには限界があった。そこで、本発明者は更にその原因を探求した。そして、圧電セラミックス基板は誘電率が高いために、各出力電極及び配線パターンと対向電極パターンとの間に静電容量が発生し、この静電容量も信号レベルの不一致を生じさせる原因の一つになっていることを見出した。即ち図４において、各出力電極及び配線パターンは形状及び面積が異なるため、Ｘ軸加速度出力電極Ｘ及び配線パターンＸ１０と対向電極パターンとの間で発生する静電容量と、Ｙ軸加速度出力電極Ｙ及び配線パターンＹ１０と対向電極パターンとの間で発生する静電容量と、Ｚ軸加速度出力電極Ｚ及び配線パターンＺ１０と対向電極パターンとの間で発生する静電容量とが異なってくる。自発分極電荷は、この静電容量にも蓄積されるため、Ｘ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速度信号及びＺ軸方向加速度信号のレベルが異なってくるのである。
【００１５】
この静電容量の影響を小さくする１つの解決手段は、対向電極パターンを、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び１以上のＺ軸方向加速度検出用電極と対向するように環状に形成することである。言い換えるならば、各出力電極及び各配線パターンと直接対向しないように対向電極パターンを形成する。このようにすると、各出力電極及び各配線パターンと対向電極パターンとの間では、大きな静電容量が発生しないので、各検出用電極から各出力電極までの間に蓄積される電荷の量（別の見方をすると各検出用電極から各出力電極に至るまでに低下する自発分極電荷の量）を小さくできる。その結果、重錘に等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向加速度が単独で加わったときに、各方向の加速度信号のレベルの差を更に小さくすることができ、加速度信号を増幅処理して信号レベルの補正をする必要がなくなる。なお、信号レベルに不一致が発生したとしてもその差は僅かであり、簡単に信号レベルの調整を行える。そのため、本発明によれば生産性を大幅に高めることができる。また、三軸加速度センサの組立精度を高めれば、加速度信号の補正を行う必要が全くなくなって、三軸加速度センサの製造を容易にすることができる。
【００１６】
対向電極パターンを電極パターン全体と対向するように形成する場合は、各方向の加速度出力電極及び配線パターンと対向電極パターンとの間で発生する静電容量を等しくすればよい。その場合においては、１以上のＸ軸方向加速度出力電極の面積と第１の配線パターンの面積の合計値と、１以上のＹ軸方向加速度出力電極の面積と第２の配線パターンの面積の合計値と、１以上のＺ軸方向加速度出力電極の面積と第３の配線パターンの面積の合計値とを実質的に等しくすればよい。このようにすると、各検出用電極から各出力電極までの間に蓄積される電荷の量（別の見方をすると各検出用電極から各出力電極に至るまでに低下する自発分極電荷の量）を実質的に一定にすることができる。
【００１７】
本発明の具体的な実施例としては、Ｘ軸方向加速度を検出する一対のＸ軸方向加速度検出用電極、一対のＸ軸方向加速度検出用電極を結ぶ線と直交する線上に配置されてＹ軸方向加速度を検出する一対のＹ軸方向加速度検出用電極、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てＺ軸方向加速度を検出する４つのＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上のＺ軸方向加速度出力電極、一対のＸ軸方向加速度検出用電極と１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第１の配線パターン、一対のＹ軸方向加速度検出用電極と１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配線パターン、４つのＺ軸方向加速度検出用電極と１以上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パターンを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に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４つの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、表面に接着剤層を介して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台座とを具備し、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４つの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重錘固定領域と該重錘固定領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がって形成されている三軸加速度センサを対象にする。そして、対向電極パターンは、各検出用電極と対向する環状に形成し、圧電セラミックス基板の重錘固定領域と中間領域との境界部に仮想した境界線が１以上のＸ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と、境界線が１以上のＹ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値と境界線が１以上のＺ軸方向加速度検出用電極を横切る長さの合計値とを実質的に等しくする。また、一対のＸ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と、一対のＹ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値と４つのＺ軸方向加速度検出用電極の面積の合計値とを、実質的に等しくする。
【００１８】
Ｘ軸方向加速度出力電極を一対設ける場合には、第１の配線パターンを２つのパターン部から構成し、一対のＸ軸方向加速度検出用電極をパターン部を介して対応するＸ軸方向加速度出力電極にそれぞれ接続すればよい。また、Ｙ軸方向加速度出力電極を一対設ける場合にも、第２の配線パターンを２つのパターン部から構成し、一対のＹ軸方向加速度検出用電極をパターン部を介して対応するＹ軸方向加速度出力電極にそれぞれ接続すればよい。そして、Ｚ軸方向加速度出力電極を１つだけ設ける場合には、第３の配線パターンを４つのＺ軸方向加速度検出用電極を重錘固定領域の内部で相互に接続する第１のパターン部及び１つのＺ軸方向加速度検出用電極と１つのＺ軸方向加速度出力電極とを接続する第２のパターン部から構成すればよい。
【００１９】
【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の一例を説明する。図１は、本発明の実施の形態の三軸加速度センサ１の平面図であり、図２は取付部材２に取付けられた状態の三軸加速度センサ１の断面図である。
【００２０】
両図に示すように、三軸加速度センサ１はセンサ本体３とこのセンサ本体３の外周部を支持する筒形の金属製の台座（支持部材）４とから構成されている。台座４が重錘７の変位を許容するように接着剤により金属製の取付部材２に接合されることにより、三軸加速度センサ１は取付部材２に取付けられている。センサ本体３は、圧電セラミックス基板５と、この圧電セラミックス基板５に接合された金属製ダイアフラム６と、この金属製ダイアフラム６に接合された重錘７とから構成されている。圧電セラミックス基板５は、内部に応力が加わると自発分極電荷が発生するように分極処理が施されている圧電セラミックス基板であり、この圧電セラミックス基板５は輪郭形状が四角形をなしている。分極処理については後に詳細に説明する。また、圧電セラミックス基板５の一方の面（表面）には電極パターンＥ１が形成され、圧電セラミックス基板５の他方の面（裏面）には、対向電極Ｅ０が形成されている。
【００２１】
圧電セラミックス基板５は、重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとを有している。重錘固定領域５Ａ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。この重錘固定領域５Ａには、対向電極Ｅ０及び金属製ダイアフラム６を介して重錘７がエポキシ系接着剤により接合されている。この重錘７はアルミ合金、銅合金、鉄合金により円柱状に形成されている。重錘７は、静止状態においてその重心を通る軸線が重錘固定領域５Ａの中心を通って圧電セラミックス基板５の面と直交するように、金属製ダイアフラム６に固定されている。
【００２２】
中間領域５Ｂは、重錘固定領域５Ａを囲む環状の形状を有しており、重錘固定領域５Ａとダイアフラム６の外周部との間に位置している。中間領域５Ｂは、重錘７に対して圧電セラミックス基板１と平行な方向に加速度が作用すると、重錘７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）に変形する領域である［図５（Ａ）参照］。また、重錘７に対して圧電セラミックス基板１と直交する方向に加速度が作用すると、中間領域５Ｂの各部は同じ状態（引っ張り応力が加った状態）に変形する［図５（Ｂ）参照］。
【００２３】
圧電セラミックス基板５の表面及び裏面に形成された電極パターンＥ１及び対向電極Ｅ０は、いずれも銀ペーストを用いてスクリーン印刷により形成されており、電極パターンＥ１の検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４と対向電極Ｅ０との間に発生する自発分極電荷の変化により、重錘７に加わった三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の加速度が測定される。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り、Ｘ軸及びＹ軸は圧電セラミックス基板５の面方向に延びており、Ｚ軸は圧電セラミックス基板５の面方向と直交する方向に延びている。対向電極Ｅ０は、電極パターンＥ１の検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４と対向するように、円環状に形成されており、１０μｍの厚みを有している。圧電セラミックス基板５の裏面には、金属製ダイアフラム６が接合されている。具体的には、対向電極Ｅ０が形成されていない部分では、圧電セラミックス基板５は接着層Ｓにより金属製ダイアフラム６と接合されている。また、対向電極Ｅ０が形成されている部分では、対向電極Ｅ０を介して、接着剤により圧電セラミックス基板５は金属製ダイアフラム６と接合されている。なお、図示していないが、対向電極Ｅ０の裏面には凹凸があり、接着剤は、対向電極Ｅ０の裏面の凹部に入り込んで対向電極Ｅ０と金属製ダイアフラム６とを接合している。そして、対向電極Ｅ０の凸部は、金属製ダイアフラム６と接合している。これにより、対向電極Ｅ０は、金属製ダイアフラム６及び台座（支持部材）４を介して取付部材２に接地される。なお、接地用パターンを別に設け、接地用パターンを導電性接着剤を介して金属製ダイアフラム６に接合することにより、接地をより確実なものとしてもよい。電極パターンＥ１は、三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向のそれぞれの電極パターン部を有しており、対向電極Ｅ０と同様に１０μｍの厚みを有している。電極パターンＥ１のＸ軸方向の電極パターン部は、２つのＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２と２つのＸ軸加速度出力電極ＯＸ１，ＯＸ２とがそれぞれ２つのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２に接続された構造を有している。本例では、２つのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２により第１の配線パターンが構成されている。なお、パターン部ＬＸ１，ＬＸ２は、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２と接続される端部に銀ペーストからなる接続部ＣＸ１，ＣＸ２を有している。
【００２４】
検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２は、いずれも弧状をなしている。検出用電極ＤＸ１に付した符号を用いて具体的に説明すると、検出用電極ＤＸ１は、環状の中間領域５Ｂの外周に沿って延びる円弧状の湾曲辺Ｋ１と、環状の中間領域５Ｂの内周に沿って延び且つ重錘固定領域５Ａ内に位置する湾曲辺Ｋ２と、２つの湾曲辺Ｋ１，Ｋ２の間を圧電セラミックス基板５の外側に向かって放射状に延びる２つの直線辺Ｋ３，Ｋ４とを有している。このように、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２は、大部分が中間領域５Ｂに位置する面上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がるように形成されている。そして、検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２は、圧電セラミックス基板５の面上を延びる仮想Ｘ軸直線ＸＬ上に位置し且つ重錘固定領域５Ａを間に挟むように対称的に配置されている。
【００２５】
一対の出力電極ＯＸ１，ＯＸ２は、ほぼ正方形の形状を有している。出力電極ＯＸ１，ＯＸ２及びパターン部ＬＸ１，ＬＸ２は、出力電極ＯＸ１，ＯＸ２が圧電セラミックス基板５の外周部に位置するように、中間領域５Ｂの外側に形成されている。
【００２６】
Ｙ軸方向の電極パターン部は、２つのＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２と２つのＹ軸加速度出力電極ＯＹ１，ＯＹ２とがそれぞれ２つのパターン部ＬＹ１，ＬＹ２により接続された構造を有している。本例では、パターン部ＬＹ１，ＬＹ２により第２の配線パターンが構成されている。なお、パターン部ＬＹ１，ＬＹ２も銀ペーストからなる接続部ＣＹ１，ＣＹ２を有している。
【００２７】
Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２は、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２と同様に弧状をなしており、大部分が中間領域５Ｂに位置する面上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がるように形成されている。そしてＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２は、一対のＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２を結ぶ仮想Ｘ軸直線ＸＬと直交して圧電セラミックス基板５の面と水平に延びる仮想Ｙ軸直線ＹＬ上に位置し且つ重錘固定領域５Ａを間に挟むようにして対称的に配置されている。仮想Ｙ軸直線ＹＬと仮想Ｘ軸直線ＸＬとは互いに直交するので、検出用電極ＤＸ１，ＤＹ１，ＤＸ２及びＤＹ２はそれぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されることになる。
【００２８】
一対の出力電極ＯＹ１，ＯＹ２は出力電極ＯＸ１，ＯＸ２と同様にほぼ正方形の形状を有している。出力電極ＯＹ１，ＯＹ２及びパターン部ＬＹ１，ＬＹ２も出力電極ＯＹ１，ＯＹ２が圧電セラミックス基板５の外周部に位置するように、中間領域５Ｂの外側に形成されている。
【００２９】
Ｚ軸方向の電極パターン部は、４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４が第１のパターン部ＬＺ１により相互に接続され、１つの検出用電極ＤＺ３が第２のパターン部ＬＺ２によりＺ軸加速度出力電極ＯＺに接続された構造を有している。本例では、第１のパターン部ＬＺ１及び第２のパターン部ＬＺ２により第３の配線パターンが構成されている。なお、パターン部ＬＺ１，ＬＺ２もその端部に銀ペーストからなる接続部ＣＺ１〜ＣＺ５を有している。
【００３０】
Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４もＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２と同様に弧状をなしており、大部分が中間領域５Ｂに位置する面上に形成され、しかもその一部が重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がるように形成されている。４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４は、検出用電極ＤＸ１と検出用電極ＤＹ１との間、検出用電極ＤＹ１と検出用電極ＤＸ２との間、検出用電極ＤＸ２と検出用電極ＤＹ２との間、検出用電極ＤＹ２と検出用電極ＤＸ１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、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４は、それぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されている。また、このような配置により、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４は、重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がった環状の電極列を構成している。
【００３１】
１つの出力電極ＯＺは、ほぼ長方形の形状を有している。そして、この出力電極ＯＺ及びパターン部ＬＺ２は、出力電極ＯＺが圧電セラミックス基板５の外周部に位置するように、中間領域５Ｂの外側に形成されている。この出力電極ＯＺ及び各出力電極ＯＸ１，ＯＸ２，ＯＹ１，ＯＹ２は、図示しない演算回路に接続されており、各出力電極からは演算回路に加速度信号が送られる。また、パターン部ＬＺ１は、重錘固定領域５Ａ内に形成されており、検出用電極ＤＺ１と検出用電極ＤＺ２とを接続する配線部ＬＺ１１と、検出用電極ＤＺ３と検出用電極ＤＺ４とを接続する配線部ＬＺ１２と、配線部ＬＺ１１と配線部ＬＺ１２と接続する配線部ＬＺ１３とにより構成されている。
【００３２】
本実施の形態では、圧電セラミックス基板５の重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとの境界部に仮想した境界線５ＣがＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１を横切る長さｌ1 とＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２を横切る長さｌ2 の合計値（ｌ1 ＋ｌ2 ）と、境界線５ＣがＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１を横切る長さｌ3 とＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２を横切る長さｌ4 の合計値（ｌ3 ＋ｌ4 ）と、境界線５ＣがＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１を横切る長さｌ5 とＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ２を横切る長さｌ6 とＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ３を横切る長さｌ7 とＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ４を横切る長さｌ8 との合計値（ｌ5 ＋ｌ6 ＋ｌ7 ＋ｌ8 ）とが等しくなるように各方向の検出用電極は形成されている。本実施の形態では、長さｌ1 〜ｌ4 をそれぞれ等しくし、長さｌ5 〜ｌ8 をそれぞれ長さｌ1 の半分とした。具体的には、ｌ1 〜ｌ4 のそれぞれを１．５４ｍｍとし、ｌ5 〜ｌ8 のそれぞれを０．７７ｍｍとし、各合計値をそれぞれ３．０８ｍｍとした。
【００３３】
また、この例では一対のＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２の面積の合計値と、一対のＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２の面積の合計値と、４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４の面積の合計値とが等しくなるように各方向の検出用電極は形成してある。本実施の形態では、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２の面積をそれぞれ等しくし、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４のそれぞれの面積を検出用電極ＤＸ１の半分とした。具体的には、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２のそれぞれの面積を２．２ｍｍ2 とし、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４のそれぞれの面積を１．１ｍｍ2 とし、各合計値を４．４ｍｍ2 とした。
【００３４】
以上により、重錘７に等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向加速度が単独で加わったときに、検出用電極ＤＸ１と検出用電極ＤＸ２の両者に発生する自発分極電荷と、検出用電極ＤＹ１と検出用電極ＤＹ２の両者に発生する自発分極電荷と、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に発生する自発分極電荷のピーク値がほぼ等しくなり、また発生分布もほぼ等しくなる。その結果、各方向の検出用電極から発生する自発分極電荷の量を実質的に等しくすることができる。
【００３５】
また、Ｘ軸方向加速度出力電極ＯＸ１，ＯＸ２の面積と第１の配線パターンのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２の面積の合計値と、Ｙ軸方向加速度出力電極ＯＹ１，ＯＹ２の面積と第２の配線パターンのパターン部ＬＹ１，ＬＹ２の面積の合計値と、Ｚ軸方向加速度出力電極ＯＺの面積と第３の配線パターンのパターン部ＬＺ１，ＬＺ２の面積の合計値とが等しくなるように電極パターンＥ１は形成されている。
【００３６】
前述したように、本実施の形態において、対向電極パターンＥ０は、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４と対向するように環状に形成されている。言い換えるならば、各出力電極ＯＸ１…及び各配線パターンＬＸ１…と直接対向しないように対向電極パターンＥ０は形成されている。そのため、各出力電極ＯＸ１…及び各配線パターンＬＸ１…と対向電極パターンＥ０との間では、大きな静電容量が発生しないので、各検出用電極から各出力電極までの間に蓄積される電荷の量を小さくすることができる。
【００３７】
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分には、各部分に同種類の応力が発生したとき（Ｙ軸方向またはＺ軸方向にのみ加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａの一方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１と他方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２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ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分に引っ張り応力が発生したときに、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１にプラスの自発分極電荷が現れ、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２にマイナ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。
【００３８】
また、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分もＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分と同様に、各部分に同種類の応力が発生したとき（Ｘ軸方向またはＺ軸方向にのみ加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａの一方の側に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１と他方の側に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２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ＤＹ１，ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分に引っ張り応力が発生したときに、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１にプラスの自発分極電荷が現れ、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２にマイナスの自発分極電荷が現れるように分極処理を施した。
【００３９】
また、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に対応する圧電セラミックス基板５の各部分は、各部分に同種類の応力が発生したとき（Ｚ軸方向にのみ加速度が発生したとき）にすべてのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４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ＤＺ１〜ＤＺ４に対応する圧電セラミックス基板５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ＤＺ１〜ＤＺ４にプラスの自発分極電荷が現れるように分極処理を施した。これらの分極処理は、電極パターンＥ１の各検出用電極ＤＸ１…及び対向電極Ｅ０を形成した後に圧電セラミックス基板５に直流電圧を印加することにより行った。
【００４０】
前述したように、重錘に等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向加速度が単独で加わったときに、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２と検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２と検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に同じ量の自発分極電荷が現れる。そして、出力電極までの自発分極電荷の減衰は実質的にないため、信号レベルは一致する。
【００４１】
図３は本発明の他の実施の形態の三軸加速度センサ１０の断面図である。本実施の形態の三軸加速度センサ１０の平面図は、図１に示す三軸加速度センサ１の平面図と同じである。この例では、対向電極Ｅ１０は、電極パターンＥ１全体と対向するように矩形状に形成されている。そのため、出力電極ＯＸ１，ＯＸ２，ＯＹ１，ＯＹ２，ＯＺ及びパターン部ＬＸ１，ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２，ＬＺ１，ＬＺ２は、圧電セラミックス基板５を介して対向電極Ｅ１０と直接対向し、両者の間では比較的大きな静電容量が発生する。しかしながら、図１に示す実施例でも説明したように、Ｘ軸方向加速度出力電極ＯＸ１，ＯＸ２の面積と第１の配線パターンのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２の面積の合計値と、Ｙ軸方向加速度出力電極ＯＹ１，ＯＹ２の面積と第２の配線パターンのパターン部ＬＹ１，ＬＹ２の面積の合計値と、Ｚ軸方向加速度出力電極ＯＺの面積と第３の配線パターンのパターン部ＬＺ１，ＬＺ２の面積の合計値とが等しくなるように電極パターンＥ１は形成されている。本例では、出力電極ＯＸ１と出力電極ＯＸ２とを合わせた面積と、出力電極ＯＹ１と出力電極ＯＹ２とを合わせた面積と、出力電極ＯＺの面積とを等しくした。そして、出力電極ＯＸ１，ＯＸ２，ＯＹ１，ＯＹ２のそれぞれの面積を等しくし、出力電極ＯＺの面積を出力電極ＯＸ１の面積の２倍にした。また、パターン部ＬＸ１とパターン部ＬＸ２とを合わせた面積と、パターン部ＬＹ１とパターン部ＬＹ２とを合わせた面積と、パターン部ＬＺ１とパターン部ＬＺ２とを合わせた面積とを等しくした。具体的には、出力電極ＯＸ１，ＯＸ２，ＯＹ１，ＯＹ２のそれぞれの面積を２．２ｍｍ2 とし、出力電極ＯＺの面積を４．４ｍｍ2 とした。そして、パターン部ＬＸ１，ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２の面積をそれぞれ１．４ｍｍ2 とし、パターン部ＬＺ１の面積を１．８ｍｍ2 とし、パターン部ＬＺ２の面積を１．０ｍｍ2 とした。本実施の形態では、各パターン部の幅を一定（０．３ｍｍ）にし、パターン部の長さを適宜に変えることにより、各パターン部の面積を調整した。
【００４２】
そのため、出力電極ＯＸ１，ＯＸ２及びパターン部ＬＸ１，ＬＸ２と対向電極パターンＥ１０との間で発生する静電容量と、出力電極ＯＹ１，ＯＹ２及びパターン部ＬＹ１，ＬＹ２と対向電極パターンＥ１０との間で発生する静電容量と、出力電極ＯＺ及びパターン部ＬＺ１，ＬＺ２と対向電極パターンＥ１０との間で発生する静電容量はほぼ等しくなる。したがって、各検出用電極から対応する出力電極までの間に蓄積されて出力に寄与しない電荷の量もほぼ等しくなる。言い換えれば、各検出用電極から出力電極までの減衰量が等しくなる。このように発生する自発分極電荷の総量と減衰量とを等しくすれば、おのずと各出力電極から出力される信号のレベルは等しくなる。但し、この例でＸ軸方向加速度信号及びＹ軸方向加速度信号については、ＯＸ１及びＯＸ２から出力される信号の合計であり、またＯＹ１及びＯＹ２から出力される信号の合計である。
【００４３】
上記例においては、ダイアフラム６は金属製であるが、ダイフラムの金属に限られるものではない。ダイフラムをガラス等の非金属で形成する場合には、対向電極Ｅ０は、図示しない演算回路に直接接続すればよい。また上記例では、重錘７とダイフラム６を別体に構成しているが、これらを一体に構成してもよいのは勿論である。
【００４４】
また上記例は、各方向の加速度信号のレベルを一致させるために、各方向の検出用電極の面積の合計値を一致させ、また各方向の検出用電極の長さ（ｌ1 ＋ｌ2 とｌ3 ＋ｌ4 と、ｌ5 ＋ｌ6 ＋ｌ7 ＋ｌ8 ) の合計値を一致させ、更に各検出用電極と出力電極との間の静電容量を一致させることにより、各方向の加速度信号のレベルを一致させている。しかしながら本発明は、この例に限定されるものではなく、各方向のに加速度信号のレベルを一致させるように、各方向の検出用電極の形状寸法、配線パターンの形状寸法及び出力電極の形状寸法を定める場合も包含する。したがって、各方向の検出用電極の面積の合計値を一致せず、また各方向の検出用電極の長さ（ｌ1 ＋ｌ2 とｌ3 ＋ｌ4 と、ｌ5 ＋ｌ6 ＋ｌ7 ＋ｌ8 ) の合計値が一致せず、しかも各検出用電極と出力電極との間の静電容量が一致しない場合であっても、各電極及び配線パターンの形状寸法を適宜に選定することにより、結果的に各方向の加速度信号のレベルを一致させてもよい。その場合においても、上記例のように各方向の検出用電極の面積の合計値、各方向の検出用電極の長さ（ｌ1 ＋ｌ2 とｌ3 ＋ｌ4 と、ｌ5 ＋ｌ6 ＋ｌ7 ＋ｌ8 ) の合計値、各検出用電極と出力電極との間の静電容量のいずれかを一致させると、信号レベルを一致させるための設計が容易になる。
【００４５】
また上記例では、Ｘ軸方向出力電極及びＹ軸方向出力電極が、それぞれ２つの出力電極に分けられている。このようにすると第１及び第２の配線パターンの長さを極力短くすることができる。しかしながら図４に示した従来の構成のように、Ｘ軸方向出力電極及びＹ軸方向出力電極をそれぞれ１個づつ設けてる場合に、本発明を適用してもよいのは勿論である。なおこの場合には、第１及び第２の配線パターンの長さが長くなるので、配線パターンの幅寸法や出力電極の面積を小さくすることにより対処すればよい。
【００４６】
また実際上は、印刷誤差や組み立て精度等により、信号レベルを完全に一致させることは容易ではない。しかしながら本発明によれば、ある程度実用上許容できる範囲まで信号レベルを等しくすること（または一致させること）ができる。もし更に高精度を必要とする用途に用いる三軸加速度センサを製造する場合は、従来のように増幅器を用いて各方向の加速度信号のレベルの調整を行えばよい。但し、この場合でも、本発明によれば、すでに各方向の加速度信号のレベルは、ほぼ一致しているため、レベル調整は容易に行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、境界部に仮想した境界線が各方向の加速度検出用電極をそれぞれ横切る長さの合計値を等しくするため、各検出用電極に現れる自発分極電荷を等しく近付けることができる。その結果、重錘に等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向加速度が単独で加わったときに、各方向の加速度信号のレベルの差を小さくすることができる。
【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平面図である。
【図２】  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３】  本発明の他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４】  従来の三軸加速度センサの平面図である。
【図５】  （Ａ）及び（Ｂ）は、三軸加速度センサの加速度を検出する原理を説明するために用いる図である。
【符号の説明】
４  台座
５  圧電セラミックス基板
５Ａ  重錘固定領域
５Ｂ  中間領域
５Ｃ  境界線
６  ダイアフラム
７  重錘
Ｅ１  電極パターン
Ｅ０  対向電極
ＤＸ１，ＤＸ２  Ｘ軸方向加速度検出用電極
ＤＹ１，ＤＹ２  Ｙ軸方向加速度検出用電極
ＤＺ１〜ＤＺ４  Ｚ軸方向加速度検出用電極
ＯＸ１，ＯＸ２  Ｘ軸方向加速度出力電極
ＯＹ１，ＯＹ２  Ｙ軸方向加速度出力電極
ＯＺ  Ｚ軸方向加速度出力電極
ＬＸ１，ＬＸ２  第１の配線パターンのパターン部
ＬＹ１，ＬＹ２  第２の配線パターンのパターン部
ＬＺ１，ＬＺ２  第３の配線パターンのパターン部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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