圧電センサおよび電子弦楽器
【課題】外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する圧電センサおよび電子弦楽器を提供すること。
【解決手段】加圧されることにより電位を生ずる、第１の面２ａと第１の面２ａに対して表裏の関係にある第２の面２ｂを有する第１の高分子圧電体２と、第１の高分子圧電体２の外縁部分ＯＴを避けて第２の面２ｂ側に配置されたシグナル電極１２と、第１の面２ａのシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極２２とを備え、面荷重を負荷すると第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなる圧電センサ。
【解決手段】加圧されることにより電位を生ずる、第１の面２ａと第１の面２ａに対して表裏の関係にある第２の面２ｂを有する第１の高分子圧電体２と、第１の高分子圧電体２の外縁部分ＯＴを避けて第２の面２ｂ側に配置されたシグナル電極１２と、第１の面２ａのシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極２２とを備え、面荷重を負荷すると第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなる圧電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電センサおよび電子弦楽器に関し、特に感度の高い圧電センサおよび該圧電センサを備える電子弦楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧電センサで弦の振動を電気信号に変換するアコースティックギター等の電子弦楽器用の圧電センサでは、弦を支えるコマ部に圧電センサを設置し、各弦の振動を均一に検出できるよう、圧電センサは長板状に形成される。そこで、製造時における加工のし易さ等から、高分子圧電体が好適に用いられる。しかし、高分子圧電体ではインピーダンスが高く、外部ノイズを拾い易い。そのために、シールドテープで覆っていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６０２６５号公報（図１、２および段落００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、シールドテープで覆うと、圧電センサに伝達される弦の振動が減衰し、正しく圧電センサに伝えられない恐れがある。また、電子弦楽器用の圧電センサでは、小さな弦の振動も感度よく圧電センサにて検出することが重要である。そこで本発明は、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する圧電センサおよび電子弦楽器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】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、加圧されることにより電位を生ずる、第１の面２ａと第１の面２ａに対して表裏の関係にある第２の面２ｂを有する第１の高分子圧電体２と；第１の高分子圧電体２の外縁部分ＯＴを避けて第２の面２ｂ側に配置されたシグナル電極１２と；第１の面２ａのシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極２２とを備え；面荷重を負荷すると、第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなる。
【０００６】
このように構成すると、第１の高分子圧電体のシグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるので、シグナル電極が配置された部分の高分子圧電体に生ずる電位が大きくなり、シグナル電極で第１の高分子圧電体に生ずる電位を感度よく検出することができる。また、シグナル電極が外縁部分を避けて配置されるので、外部ノイズの影響を低減できる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様としての圧電センサは、第１の態様としての圧電センサにおいて、第１の高分子圧電体２が、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムである。
このように構成すると、第１の高分子圧電体がポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムであるので、柔軟性に優れ、また、工業的に生産しやすい。
【０００８】
また、本発明の第３の態様としての圧電センサでは、例えば図４に示すように、第２の態様としての圧電センサ１１０において、第１の高分子圧電体２が、細長形状であり；ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向が、細長形状の長手方向Ｘと直交する。
このように構成すると、細長形状の第１の高分子圧電体において、長手方向の曲げにより生ずる電位を小さくできる。
【０００９】
また、本発明の第４の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様としての圧電センサ１００において、第１のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２に配設された面と異なる面に段差３０を設け、第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分に生ずる応力を大きくする。
このように構成すると、第１のグランド電極の第１の高分子圧電体に配設された面と異なる面に段差が設けられるので、段差側から押されることにより、シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１０】
また、本発明の第５の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様としての圧電センサ１００において、第２の面２ｂとシグナル電極１２とに接着する絶縁性の接着層６と；接着層６の第２の面２ｂと接着する面と異なる面に接着し、第１の高分子圧電体２と極性が逆向きの第２の高分子圧電体４と；第２の高分子圧電体４の接着層６と接着する面と異なる面にシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第２のグランド電極２４とを備える。
このように構成すると、絶縁性の接着層を挟んで第１の高分子圧電体と極性が逆向きの第２の高分子圧電体を備えるので、圧電センサからの電気出力が大きくなる。
【００１１】
また、本発明の第６の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第５の態様としての圧電センサ１００において、第１のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２側の面と異なる面および第２のグランド電極２４の第２の高分子圧電体４側の面と異なる面の少なくとも一の面に段差３０を設け、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力をシグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくする。
このように構成すると、一の面に段差を設けることで、容易に２層の高分子圧電体においてシグナル電極が配設された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１２】
また、本発明の第７の態様としての圧電センサは、例えば図２（ｂ）に示すように、第５の態様としての圧電センサ１０４において、接着層６は、シグナル電極１４より縦弾性係数が小さな材料で形成され；シグナル電極１４は、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４のシグナル電極１４が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１４が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなるように厚く形成される。
このように構成すると、シグナル電極を厚く形成することで、容易に２層の高分子圧電体においてシグナル電極が配置された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１３】
また、本発明の第８の態様としての圧電センサは、例えば図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第５ないし第７のいずれかの態様としての圧電センサ１２０において、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４並びに接着層６が延長された延長部７２を備え、延長部７２の一部分には、第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長し、延長部７２の第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長した部分とは、第１の面２ａに垂直な方向から見て異なる部分にシグナル電極１２が延長する。
このように構成すると、グランド電極とシグナル電極が延長部に延長し、互いに異なる部分に延長するので、端子を取り出し易い。
【００１４】
また、本発明の第９の態様としての圧電センサは、例えば図６（ｂ）に示すように、第８の態様としての圧電センサ１２０において、延長部７２の第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長した部分を貫通して延長部７２に固定されるグランドカシメ端子６０と；延長部７２のシグナル電極１２が延長した部分を貫通して延長部７２に固定されるシグナルカシメ端子５０と；グランドカシメ端子６０と導通する導電性フィルム２８と；導電性フィルム２８の一の面に配設された絶縁性フィルム８とを備え；導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで、延長部７２を巻き囲む。
このように構成すると、導電性フィルムと絶縁性フィルムとでグランドカシメ端子とシグナルカシメ端子が固定された延長部を巻き囲むので、端子部分がシールドされ、外部ノイズの影響を低減できる。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様としての圧電センサは、例えば図６（ａ）に示すように、第９の態様としての圧電センサ１２０において、導電性フィルム２８が第１のグランド電極２２あるいは第２のグランド電極２４と一体に形成され；絶縁性フィルム８が第１の高分子圧電体２あるいは第２の高分子圧電体４と一体に形成される。
このように構成すると、端子部分を絶縁するための導電性フィルムと絶縁性フィルムとをグランド電極と高分子圧電体と一体に成形できるので、製造しやすい。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様としての電子弦楽器は、例えば図７に示すように、振動する弦２１０と；弦２１０の振動を検知する第１ないし第１０のいずれかの態様としての圧電センサ１２０とを備える。
このように構成すると、上記の圧電センサを備えるので、感度よく検出することができ、また、外部ノイズの影響を低減できる電子弦楽器となる。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様としての電子弦楽器は、例えば図７に示すように、第１１の態様としての電子弦楽器２００において、弦２１０を支えるコマ２２０を備え；圧電センサ１２０がコマ２２０により面荷重を負荷される。
このように構成すると、弦を支えるコマにより面荷重を負荷される圧電センサで信号を検知するので、確実に精度高く、信号を検知できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧電センサが、加圧されることにより電位を生ずる第１の面と第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する第１の高分子圧電体と、第１の高分子圧電体の外縁部分を避けて第２の面側に配置されたシグナル電極と、第１の面のシグナル電極に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極とを備え、面荷重を負荷すると第１の高分子圧電体のシグナル電極が配置された部分に生ずる応力がシグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるので、シグナル電極が配置された部分の第１の高分子圧電体に生ずる電位が大きくなり、信号を感度よく検出することができ、また、シグナル電極が外縁部分を避けて配置されるので、シグナル電極で外部ノイズを低減できる。よって、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する圧電センサを提供することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、電子弦楽器が、振動する弦と、弦の振動を検知する上記の圧電センサとを備えるので、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する電子弦楽器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態としての圧電センサ１００について説明する。図１は、圧電センサ１００の構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。圧電センサ１００は、第１の面２ａと第２の面２ｂとを有する第１の高分子圧電体としての板状の高分子圧電体２と、第２の高分子圧電体としての板状の高分子圧電体４と、２層の高分子圧電体２・４の間に挟まれて高分子圧電体２・４を接着する接着層６とを備える。接着層６で接着された２層の高分子圧電体２・４を挟むように第１のグランド電極としてのグランド電極２２と第２のグランド電極としてのグランド電極２４との２層のグランド電極２２・２４が形成される。また、２層の高分子圧電体２・４の内の第１の高分子圧電体２のグランド電極２２と接する第１の面２ａと表裏の関係にある第２の面２ｂの側、すなわち、接着層６の側にシグナル電極１２が形成される。シグナル電極１２は、圧電センサ１００では、第２の面２ｂ側として接着層６の内部で第１の高分子圧電体２に接する位置に形成されているが、２層の高分子圧電体２・４の間すなわち接着層６内に形成されればよい。ただし、荷重が作用する信号検出面に近い位置に配置した方が、信号の立ち上がりや微小信号の検出において、好適である。圧電センサ１００では、図１に示す上側の面が信号検出面となるので、シグナル電極１２は第１の高分子圧電体２の側に配設されている。なお、シグナル電極１２は１層しか形成されていないが、第１の高分子圧電体２に接するシグナル電極と第２の高分子圧電体４に接するシグナル電極との２層が形成されてもよい。シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間に、絶縁体である高分子圧電体２・４を挟むので、シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間は、蓄電できるコンデンサのように構成される。
【００２２】
高分子圧電体２・４は、フッ化ビニリデン系高分子、シアン化ビニリデン系共重合体等、特に限定されず、周知の高分子圧電体を用いて形成することができる。高分子圧電体は、セラミックス材料を用いた圧電体より、電圧出力係数が大きいので与えられた負荷に対して生ずる電位が大きく、また、柔軟性に富み加工し易い。また、共振することがなく、共振によるひずみを生じないという利点がある。さらに軽量であり、薄く成形することができる。中でも、フッ化ビニリデン系高分子の一種であるポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ一軸延伸フィルムおよびフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体は好適に用いられる。ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムは、一軸延伸することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られ、特に大面積化が可能で、薄く成形でき、工業的生産に適している。ただし、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずる特性を有する。また、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体では、フッ化ビニリデンを主成分とし、すなわち５０％以上含有する、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体を、延伸することなく、キュリー温度と融点との間で熱処理することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られる。
【００２３】
高分子圧電体２・４は、極性を逆にして配設される。すなわち、板厚方向に荷重を負荷した場合に、正（プラス）に帯電する側を接着層６側に、負（マイナス）に帯電する側をグランド電極２２、２４側に配設する。第１の高分子圧電体２では、第１の面２ａ側に負に帯電する側を、第２の面２ｂ側に正に帯電する側を配設し、第２の高分子圧電体４では、第１の高分子圧電体２と表裏を逆に配設する。このように、高分子圧電体２・４の極性を逆にして配設することにより、単層の高分子圧電体に対し、加算される蓄電量を有することとなり、ほぼ２倍の大きな電気出力を生ずることになる。なお、実施の形態によっては、負（マイナス）に帯電する側を接着層６側に配設してもよい。
【００２４】
シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置される。ここで、外縁部分ＯＴとは、圧電センサ１００の外部ノイズの影響を受ける範囲であり、圧電センサ１００の厚さによっても異なるが、典型的には各高分子圧電体２・４の厚さと同じ幅を有する。例えば圧電センサ１００の厚さが０．３ｍｍで高分子圧電体２・４の厚さがそれぞれ０．１ｍｍの場合、端部から０．１ｍｍの範囲であり、端部からの距離を大きくすれば外部ノイズの影響をより取り除くことができる。このようにシグナル電極１２を外縁部分ＯＴを避けて配置することにより、外部ノイズは、薄い圧電センサ１００を経路として厚さに比し深く入り込まなければシグナル電極１２に到達しないので、外部ノイズの減衰が大きくなる。よって、圧電センサ１００の幅方向（図１の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。なおここでは、シグナル電極１２が、外部ノイズの影響を受ける範囲である外縁部分ＯＴだけを除いた範囲に配置されるものとして説明しているが、シグナル電極１２は、外縁部分ＯＴを避けつつより狭い範囲の中央部ＩＮに配置されてもよい。
【００２５】
グランド電極２２・２４は、典型的には圧電センサ１００の幅、すなわち、高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設される。グランド電極２２・２４は、絶縁性を有する高分子圧電体２・４を挟むことになり、シールドとしての機能を有する。そこで、グランド電極２２・２４をシグナル電極１２より幅広く覆うように配設することにより、圧電センサ１００の厚さ方向（図１の縦方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。圧電センサ１００では、グランド電極２２・２４が高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設されているが、グランド電極２２・２４が配設される範囲は、少なくともシグナル電極１２に対応する部分を覆う範囲であれば、ほぼ外部ノイズの影響を取り除くことができ、さらに、広くすればより確実に外部ノイズの影響を取り除くことができるので好ましい。ここで「シグナル電極１２に対応する部分」とは、シグナル電極１２が配置された部分を、圧電センサ１００の板厚方向あるいは高分子圧電体２の板厚方向（図１の上下方向）に投影したとき、所定の面上（ここではグランド電極２２の外側の面上）にできる投影像の部分を指す。
【００２６】
一のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２に配設された面と異なる面に突起物３０が設けられ、段差が形成されている。段差は、周囲より盛り上がっている盛り上がり段差である。すなわち、グランド電極２２が高分子圧電体２と接する面（以降、「内側の面」ともいう。）と反対側の面（以降、「外側の面」ともいう。）に突起物３０が設けられて、外側の面の一部が凸に形成されている。突起物３０は、薄い板が挿入されてもよいし、周知の印刷技術によりグランド電極２２の外側の面上に印刷により形成されてもよい。突起物３０は、典型的にはシグナル電極１２に対応する部分に設置されるが、前述の投影像の部分と一部でも重なっていれば、必ずしもシグナル電極１２に対応する部分の全てに設置されなくてもよい。ただし、製造上の位置ずれを吸収するため、突起物３０をシグナル電極１２より少し大きめとすると、圧電センサ１００の感度のバラツキを防ぐことができるので好ましい。なお、突起物３０として、薄い板を挿入したりせずに、後述の保護層４２をシグナル電極１２に対応する部分だけ厚く形成してもよい。特に、保護層４２が硬く、典型的には高分子圧電体２・４より硬くて変形しにくいときには、保護層４２を厚く形成してもよい。保護層４２を厚く形成することにより突起物３０を形成すると、製作が容易となる。しかし、薄い板を挿入したり、印刷により、形成すると、突起物３０を硬い材料で形成できるので、突起物３０の作用が確実に得られて好適である。
【００２７】
段差の高さは、圧電センサ１００の寸法・形状、用途等によっても異なるが、５μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上とする。５μｍ以下の段差では、製造時のバラつきにより、段差の効果が得られなくなる可能性がある。３０μｍ以上の段差があれば、より確実に段差のある部分で荷重を受けるようになる。なお、段差が大きすぎると段差の部分が破損し易くなったり、高分子圧電体に特有の屈曲性が失われたりするので、あるいは、製作上の理由により、段差の高さは０．５〜１ｍｍ以下とするのが好適である。突起物３０は、例えば銀などの金属あるいはカーボンなどを含有する導電性ペーストを印刷後に固化することにより形成される。金属を含有する導電性ペーストとすると、導電性が高くなる。カーボンを含有する導電性ペーストとすると、酸化等の劣化をすることがなく、また、価格的にも安価となる。また、突起物３０は、金属箔あるいはカーボン箔なども用いてもよい。金属箔を用いるとと、加工が容易で、かつ、靭性が高いので破損しにくい。また、カーボン箔を用いると、硬度が高く、かつ、軽量である。
【００２８】
グランド電極２２および突起物３０を覆って、保護層４２が形成される。保護層４２は、グランド電極２２や突起物３０を外部から保護するための層で、例えばポリイミドなどで形成される。また、グランド電極２４を覆って、保護層４２と同様の保護層４６が形成される。保護層４６に重ねてさらに弾性層としてのゴム層４４が形成される。ゴム層４４は、圧電センサ１００を載置したときに、下部からの振動を減衰するためにゴムや軟質プラスチックなどで形成された層である。圧電センサ１００の厚さは、例えば、保護層４２・４６間で２５０μｍ〜３００μｍで、ゴム層４４の厚さは５００μｍ程度である。
【００２９】
続いて、圧電センサ１００の作用について説明する。圧電センサ１００をゴム層４４を下にして平面（不図示）上に載置する。圧電センサ１００の上部（保護層４２側）に、圧電センサ１００に面荷重を負荷する荷重作用体（不図示）を当接する。荷重作用体は突起物３０すなわち段差より広い平面を有し、該平面から面荷重が圧電センサ１００に作用する。なお、面荷重とは、段差等によりそこに大きな荷重が作用するような剛性を有する面から圧電センサ１００に負荷される分布荷重で、典型的には圧電センサ１００に対し実質的に剛である平面からの分布荷重である。荷重作用体の振動等の変位などにより、荷重作用体から圧電センサ１００に面荷重が作用する。荷重作用体から圧電センサ１００に作用する面荷重は、突起物３０による段差に大きく作用し、その周縁部に作用する荷重は小さくなる。したがって、高分子圧電体２・４において、段差が設けられた部分、すなわち、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲に生ずる応力より大きくなる。そこで、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１２に高い電圧が発生し、感度の高い圧電センサ１００となる。
【００３０】
また、シグナル電極１２は、高分子圧電体２・４で絶縁され、高分子圧電体２・４を挟んでグランド電極２２・２４で板厚方向（上下方向）を覆われている。グランド電極２２・２４は接地されるので、グランド電極２２・２４がシールド作用を有し、外部ノイズの影響を低減する。さらに、シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置されるので、圧電センサ１００の幅方向（図１の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響が低減される。したがって、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサ１００となる。
【００３１】
図２に圧電センサ１００の変形例を示す。図２は、圧電センサ１００の変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物３０をグランド電極２２と高分子圧電体２との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極１４を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物３０・３２を設けて圧電センサ１０６の両面に段差を形成した例を示す。
【００３２】
図２（ａ）に示す圧電センサ１０２では、突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて、段差を形成している。突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて段差を形成しても、圧電センサ１００で説明した作用・効果を得ることができる。なお、突起物３０とグランド電極２２との間に別の層が挿入されてもよい。
【００３３】
図２（ｂ）に示す圧電センサ１０４では、突起物で段差を形成せず、シグナル電極１４を厚く形成している。シグナル電極１４は、典型的には銅などの金属で形成され、シグナル電極１４の周囲の接着層６は例えば高分子圧電体２としてのポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムと相溶性のよいウレタン系樹脂で形成される。一般的に金属の縦弾性係数は樹脂の縦弾性係数より大きい。そのため、厚いシグナル電極１４が配置された部分ＩＮでは、シグナル電極１４が配置されていない外縁部ＯＴより板厚方向（図２（ｂ）の上下方向）の剛性が高くなる。よって、圧電センサ１０４に荷重作用体（不図示）から面荷重が作用すると、シグナル電極１４が配置され剛性が高い部分ＩＮの高分子圧電体２・４に生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴにて生ずる応力より大きくなる。シグナル電極１４は、例えば、保護層４２・４６間の厚さの５分の１以上の厚さ、好ましくは４分の１以上の厚さとする。そこで、シグナル電極１４が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１４に高い電圧が印加され、感度の高い圧電センサ１０４となる。
【００３４】
図２（ｃ）に示す圧電センサ１０６では、ゴム層４４（図２（ａ）、（ｂ）参照）を形成せず、第２の高分子圧電体４側のグランド電極２４にも突起物３２を設けて段差を形成する。例えば、極めて高感度が要求される用途に用いる場合には、圧電センサ１０６のように段差を両面に形成することにより、高分子圧電体２・４のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴに生ずる応力よりさらに大きくなり易い。また、盛り上がり段差が大きくなるので、面荷重を作用する荷重作用体（不図示）が傾斜しても、面加重が安定して盛り上がり段差に、すなわち、所定の位置の高分子圧電体２・４に作用し、好適である。
【００３５】
また、図３を参照して、更なる変形例として、面状に分布する圧力を検出する圧電センサ１３０について説明する。図３は、アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサ１３０の断面図、（ｂ）は段差である突起物３８の平面図、（ｃ）はシグナル電極１３２の形状を示す端面図である。圧電センサ１３０では、第１の高分子圧電体としての１層の高分子圧電体１３６の第２の面側に接着層６が形成され、接着層６に外縁部分を避けてシグナル電極１３２が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側には第１のグランド電極としてのグランド電極１３４が、シグナル電極１３２に対応する部分を覆って配置される。高分子圧電体１３６、シグナル電極１３２、接着層６、およびグランド電極１３４をサンドウィッチ状に挟んで、２層の絶縁層１３５が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側（グランド電極１３４側）の絶縁層１３５には、更に突起物３８が載置され、第２の面側（シグナル電極１３２側）の絶縁層１３５には、更に、シールド電極１３８と保護層４６とが形成される。シールド電極１３８は、シグナル電極１３２への外部ノイズの影響を軽減するための電極であり、使用の条件によっては形成されていなくてもよい。
【００３６】
図３（ａ）あるいは（ｃ）に示すように、複数の矩形のシグナル電極１３２が各々の間隔を開けて、すなわち、間に隙間が形成されて配列される。なおシグナル電極１３２は矩形でなく、円形、楕円型等任意である。各シグナル電極１３２から導電線１３３が外部端子（不図示）と接続する。このように書くシグナル電極１３２をそれぞれ別個に外部端子と接続すると、各シグナル電極１３２が配置された位置毎に圧力を検出することが可能となる。
【００３７】
また、突起物３８は、樹脂または金属を用いて、シグナル電極１３２に対応する部分は凸部３８ａとして膨らんで形成され、シグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成される。このようにシグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成することにより、シグナル電極１３２に対応する部分にだけ突起物が形成され、当該部分の応力が大きくなるのと同様の作用を有しつつ、１つの突起物３８として形成されるので、取扱いが容易である。
【００３８】
次に、図４を参照して、これまで説明した圧電センサ１００の具体的な形状について説明する。図４は、圧電センサ１１０・１１２の外形と段差（突起物）３４・３６の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差３４が連続的に形成された例、（ｂ）は段差３６が断続的に形成された例を示す。なお、図４では、保護層を省略して図示している。
【００３９】
図４（ａ）に示す圧電センサ１１０は、細長形状を有している。すなわち、矢印Ｘ方向（図４の横方向）に長く、矢印Ｙ方向（図４の縦方向）に短い。細長形状とは、典型的には長辺の長さが短辺の長さの２．５倍以上であるような形状をいう。圧電センサ１１０では、高分子圧電体２としてポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムを用いる。そして、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を長手方向Ｘと直交させる。すなわち、延伸方向は短手方向Ｙとなる。このように、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を短手方向Ｙとすることにより、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずるというポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの特性の影響を受けにくい。すなわち、長手方向の曲げ変形の結果生ずる引張応力によっては電位を生じないので、好適である。なお、圧電センサ１１０では、長手方向Ｘの一端（図４（ａ）では左端）に、外部への電圧の取出し口を設置する延長部７０が形成されており、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向は、取出し口が形成される向きに対して直交方向とする。
【００４０】
圧電センサ１１０では、長手方向Ｘに延びる段差３４が形成されている。段差３４が長手方向Ｘに長く形成されることにより、圧電センサ３４のほぼ全長にわたって高感度に信号を検知する圧電センサ１１０となる。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙには、段差３４は、外縁部を避けて配置され、また長手方向Ｘでも先端（図４の右端）を避けて配置される。後述のように、外縁部を避けて配置されるシグナル電極１６（図５（ａ）参照）に対応する部分に配置するためである。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、圧電センサ１１２では、段差３６を断続的に配置してもよい。段差３６を断続的に配置することにより、段差３６が形成された部分での高分子圧電体２・４（図１参照）に生ずる応力がより大きくなり、高い電位が生じ、感度が良好になる。すなわち、荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には、荷重作用体の形状に合わせて段差３６を形成するのがよい。
【００４２】
図５は、図４に示した圧電センサ１１０・１１２のシグナル電極の形状を説明する端面図で、（ａ）は図４（ａ）に示す圧電センサ１１０のシグナル電極１６の形状を、（ｂ）は図４（ｂ）に示す圧電センサ１１２のシグナル電極１８の形状を示す。図５では、シグナル電極１６・１８が配置された高分子圧電体４上の端面を示す。
【００４３】
圧電センサ１１０では、圧電センサ１１０のほぼ全長にわたりシグナル電極１６が形成されている。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙでは外縁部を避けて中心部分に、また、長手方向Ｘでも先端（図５の右端）を避けて配置される。このように外縁部を避けてシグナル電極１６を配置することにより、前述の通りに、外部ノイズの影響を低減する。なお、グランド電極２２・２４（図１参照）は、少なくともシグナル電極１６に対応する部分を覆い、典型的には高分子圧電体２・４を紙面に垂直な方向で全面的に挟むように配設される。なお、圧電センサ１１０では、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４が延長された延長部７０が形成される。延長部７０には、図示しないが接着層６（図１参照）も延長される。そして、図５（ａ）に示すように、シグナル電極１６は、延長部７０に延長する。また、図５（ａ）に破線で示すように、グランド電極２２・２４も延長する。
【００４４】
延長部７０においては、シグナル電極１６と、グランド電極２２・２４とは、第１の高分子圧電体２の第１の面２ａ（図１参照）に垂直な方向から見て異なる位置に配置される。なお、圧電センサ１１０では、第１の高分子圧電体２、第２の高分子圧電体４、接着層６（図１参照）、グランド電極２２・２４（図１参照）は平行な層構造をなすので、第１の面２ａに垂直な方向は、圧電センサ１１０の板厚方向（図４（ａ）および図５（ａ）では、紙面に垂直方向）となる。このように、シグナル電極１６とグランド電極２２・２４とを異なる部分に配置することにより、端子を取り出しやすい。端子の構造については、図６の説明にて詳述する。
【００４５】
圧電センサ１１２では、図５（ｂ）に示すように、シグナル電極１８を断続的に配置し、間を導電線１９で接続してもよい。前述のように荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には荷重作用体の形状に合わせた段差３６（図４（ｂ）参照）を形成し、荷重作用体が連続的な場合には適切な間隔を持って断続的とした段差３６を形成してもよい。段差３６を断続的とすると、段差３６に対応する部分の高分子圧電体２・４に生ずる応力が大きくなり、高い電位が生ずる。この電位を、段差３６に対応する位置に配置されたシグナル電極１８で検知することで、感度が良好になる。また、荷重作用体が圧電センサ１１２の長手方向に傾いて荷重を作用させた場合に、シグナル電極１８が断続的に長手方向に短く配置されると、それぞれのシグナル電極１８で個別に電位を検知するので、連続して配置されたシグナル電極１６（図５（ａ）参照）に比べて、感度よく検知することができる。段差３６に対応する位置にシグナル電極１８を配置し、その間を導電線１９で接続すると、結果として、導電線１９が配置された部分は段差３６に対し凹部となる。よって、圧電センサ１１２が面加重を受けても、当該部分に生ずる応力は小さくなる。そのため、導電線１９での不要な信号の混入が軽減されることになる。なお、圧電センサ１１２において、グランド電極２２・２４（図１参照）も、シグナル電極１８に対応する部分にだけ形成してもよいが、圧電センサ１１２の長手方向Ｘに連続的に形成するのが好ましい。グランド電極２２・２４を長手方向Ｘに連続的に形成すると、圧電センサ１１２の板厚方向のシールドをより高く維持することができ、外部ノイズの影響を受けにくい。圧電センサ１１２でも、圧電センサ１１０と同様の延長部７０が形成され、シグナル電極１８は導電線１９で接続される。このように導電線１９で接続されても、シグナル電極１８を延長するという。
【００４６】
次に、図６を参照して、シグナル電極１２およびグランド電極２２・２４と一体に成形されたシールド端子８０を備える圧電センサ１２０について説明する。図６は、シールド端子８０を備える圧電センサ１２０について説明する図で、（ａ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで延長部７２を巻き囲んだ状態のシールド端子８０の断面図である。
【００４７】
圧電センサ１２０は、例えば図１に示す圧電センサ１００のような構成の圧電センサであり、図６（ａ）には第１の高分子圧電体２と、第１の高分子圧電体２の下に配設されたシグナル電極１２と、第１の高分子圧電体２の上に重ねて配設されたグランド電極２２と、グランド電極２２の上に重ねて配設された保護層４２とを示すが、図１の断面図に示すような接着層６、第２の高分子圧電体４、グランド電極２４、保護層４６、突起物３０等も形成されている。図６（ａ）では、グランド電極２２が、第１の高分子圧電体２よりも小さな面積に配置されているように示しているが、第１の高分子圧電体２の全面を覆うように配置してもよい。なお、グランド電極２２を第１の高分子圧電体２よりも、すなわち、保護層４２よりも小さく配置すると、グランド電極２２が端面からの湿気の混入の影響を受けずに済み、電極の変色を防止することができる。そして、図４（ａ）および図５（ａ）に示す延長部７０のように、延長部７２が形成されている。
【００４８】
圧電センサ１２０では、延長部７２から端子を取出す方向、すなわち長手方向Ｘに直交する方向Ｙに導電性フィルム２８と導電性フィルム２８の上に重ねて配設された絶縁性フィルム８を張り出す。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とする。導電性フィルム２８をグランド電極２４と一体とし、絶縁性フィルム８を第２の高分子圧電体４と一体としてもよい。グランド電極２２は導電性の膜状フィルムであり、高分子圧電体２は絶縁性の板状フィルムであるので、一体に成形することが可能である。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とすることで、製造が容易となり、また、部品数が少なくなる。なお、導電性フィルム２８は、絶縁性フィルム８上に導電材料を用いたスクリーン印刷製法で製造するのが簡易で好適であるが、絶縁性フィルム８上に銅等の導電性金属を蒸着、スパッタリングなどの周知の製膜法により製膜して導電性フィルム２８を形成してもよい。このように製造すると、高分子圧電体２およびグランド電極２２と一体として広い膜を製造するのに効率がよい。
【００４９】
延長部７２では、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０が、圧電センサ１２０の長手方向Ｘに取出し口を形成するように装着される。図６（ｂ）に示すように、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０は、延長部７２を板厚方向（図６（ｂ）の上下方向）に貫通する。シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０は、例えば割りピンのように延長部７２を貫通するそれぞれ２本の針５４および針６４と頭５２および頭６２を有し、針５４・６４が延長部７２を貫通した後にその針先端５６・６６が折り曲げられ、延長部７２に固定される。なお、頭５２・６２に該当する部分が細長い板状に形成され、圧電センサ１２０の長手方向Ｘに延長部７２を超えて延伸し、取出し口を形成する。そして、第１の面２ａ（図１参照）に垂直な方向から見て、すなわち、圧電センサ１２０の板厚方向（図６（ａ）の紙面に垂直な方向）から見て、シグナルカシメ端子５０は、シグナル電極１２が延長した部分に対応する部分に配置され、グランドカシメ端子６０は、グランド電極２２・２４が延長した部分に対応する部分に配置される。したがって、シグナルカシメ端子５０はシグナル電極１２と導通し、グランドカシメ端子６０はグランド電極２２・２４と導通する。また、グランドカシメ端子６０はグランド電極２２・２４と導通するので、導電性フィルム２８にも導通する。
【００５０】
シールド端子８０では、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０を導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで巻き囲む。すなわち、延長部７２から端子を取出す方向に直交する方向Ｙに張り出した導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを重ねて、シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０とを板状の長い方向Ｘで囲むように、折り曲げる。その際に、絶縁性フィルム８が内側になるようにする。シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０とを長い方向Ｘで囲むことにより、端子５０・６０がシールドされる。すなわち、グランドに接続されるグランド電極２２と導通する導電性フィルム２８で囲むことにより、端子５０・６０の周囲の電位を固定する。また、絶縁性フィルム８が内側になるようにすることにより、端子５０・６０と導電性フィルム２８との間隔を確保する。
【００５１】
導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とは、少なくとも、シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０との板状の長い周囲を覆うように巻き囲む。圧電センサ１２０では、シグナル電極１２は、グランド電極２２・２４で挟まれ、また外縁部を避けて配置されるので、外部ノイズの影響を受けにくい。そこで、取出し口として露出したシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０とを覆いシールドすることで、端子を含めた圧電センサについて外部ノイズの影響を低減できる。このように、延長部７２に装着されたシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０とを巻き囲むことを、延長部７２を巻き囲むともいう。
【００５２】
圧電センサ１２０は、シールド端子８０を備えることにより、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサとなる。また、シールド端子８０では、導電性フィルム２８が、グランド電極２２と導通することにより、確実にグランドに接続された導電性フィルム２８で端子５０・６０を覆うことができ、電位を固定できる。さらに、導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体に、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２２と一体に成形することで、製造が容易となり、また、部品数を減らすことができ、作業効率を向上できる。
【００５３】
次に、図７を参照して、これまで説明した圧電センサ１２０の具体的な使用例としての電子弦楽器について説明する。図７は、圧電センサ１２０を用いた電子弦楽器２００を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器２００の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器２００のコマ２２０と圧電センサ１２０との関係を示す分解拡大図である。電子弦楽器２００は、電子ギターとして説明するが、電子バイオリン、電子チェロ、その他の電子弦楽器でもよい。また、いわゆるサイレント楽器といわれる大きな音を発生せず、例えばヘッドホーンで演奏を聞く電子弦楽器でもよい。
【００５４】
電子弦楽器２００では、弦２１０がヘッド２３０の糸巻き２３２とブリッジ２４０との間に張られている。弦２１０は、ヘッド２３０側で、ネック２５０のナット２３４に支持され、またブリッジ２４０側で、コマ２２０に支持され、その間が主として音を出すために振動する領域となる。もちろん、ネック２５０で指で押えられて、振動する領域は変化するが、コマ２２０は音を出すために振動する弦２１０を常に支持する。コマ２２０は、細長い略三角柱形状を有し、一の側面は平面に形成され、他の２側面は凸の湾曲を有している。コマ２２０は、平面の側面をボディ２６０上に面して載置される。
【００５５】
そこで、コマ２２０とボディ２６０との間に圧電センサ１２０を挿入する。圧電センサ１２０が、コマ２２０がボディ２６０に面する面と同一形状を有することで、圧電センサ１２０を挿入してもコマ２２０は安定してボディ２６０上に載置され、弦２１０を支持する。特に圧電センサ１２０が、高分子圧電体２・４（図１参照）として高分子フィルムを用い、薄く形成すると、圧電センサ１２０を挿入しやすい。圧電センサ１２０のシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０にはシールド線１４０を接続する。シールド線１４０は、外部ノイズの影響を受けにくいシールドされたシールド線を用いるのが好適である。シールド線１４０は、電子弦楽器２００の音を再現するアンプ、スピーカ等の音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に接続される。
【００５６】
電子弦楽器２００を演奏すると、弦２１０が振動し、弦２１０の振動はコマ２２０に伝達される。コマ２２０に伝達された振動を圧電センサ１２０で検出し、電圧としてシールド線１４０を介して、音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に電気信号を発信する。電子弦楽器２００は、圧電センサ１２０を備え、感度よく、かつ、外部ノイズの影響を低減して振動を検出するので、好適である。特に、小さな振動も感度よく検出し、また、広領域でのノイズを嫌う電子弦楽器２００の用途に、圧電センサ１２０は好適に用いられる。さらに、圧電センサ１２０では、振動を検出する面に突起物３０による盛り上がり段差が形成されているので、コマ２２０が傾きを生じても、振動の圧電センサ１２０への伝達が変わり、圧電センサ１２０からの出力が低下したり、波形が乱れて音色が変化したりすることが防止される。
【実施例１】
【００５７】
本発明に係る圧電センサの感度を確認するため、圧電センサの段差（突起物）の厚さを変化させ、衝撃力を与えて、出力電圧を測定した。
【００５８】
図８は、実測で用いた装置を説明する図で、（ａ）は段差３３０付き圧電センサ３００および測定装置とを示すブロック図であり、（ｂ）は圧電センサ、圧電センサに荷重を負荷する加圧コマ、錘等を表す（ａ）のｂ−ｂ位置に対応する断面図である。使用した圧電センサ３００は、幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ（段差３３０およびゴム層３３４を除く）で、幅１．３ｍｍ×長さ７０ｍｍのシグナル電極と、シグナル電極と同じ幅１．３ｍｍ×長さ７０ｍｍの段差３３０を有する。圧電センサ３００は、グランド電極、ＰＶＤＦ一軸延伸フィルム、接着層、ＰＶＤＦ一軸延伸フィルム、グランド電極の層構造をなし、シグナル電極は接着層に埋め込まれている。圧電センサ３００の出力電圧は、シールド線４１０を介して接続した入力インピーダンス１ＭΩのオシロスコープ４００にて測定した。
【００５９】
圧電センサ３００は、平板の台上に厚さ０．５ｍｍで圧電センサ３００と同じ幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍを有するゴム層３３４の上に載置し、圧電センサ３００の段差３３０の上から、圧電センサ３００と同じ幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍを有する金属製の加圧コマ３６０で約４０Ｎの静荷重を載荷し、加圧コマ３６０、圧電センサ３００、ゴム層３３４および平板の密着を保証した。その状態で、２ｇの重さの錘３７０を高さ１００ｍｍから加圧コマ３６０上に落下させたときの圧電センサにより生ずる電圧を測定した。
【００６０】
段差３３０の厚さを、０μｍ（段差なし）、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと変化させ、各厚さで５回の測定を行い、その平均値を各厚さにおける検出値とした。
【００６１】
図９に測定結果を示す。図９は、段差の厚さを変化させたときの検出電圧をまとめて示す図である。図９にも示すように、各厚さにおける検出電圧は、段差なし（０μｍ）で１２．７Ｖ、１０μｍで１４．５Ｖ、２０μｍで１５．０Ｖ、３０μｍで１６．６Ｖとなり、段差３３０を形成した方が圧電センサ３００の出力電圧が高くなること、すなわち、感度がよくなることが確認された。また、段差３３０の高さを１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと高くすることで、感度がよくなることが示された。
【００６２】
以上の説明では、高分子圧電体とグランド電極とを２層配設される例で圧電センサを説明したが、高分子圧電体とグランド電極とは１層だけ配設されてもよく、あるいは、３層以上配設されてもよい。また、圧電センサを電子弦楽器に使用するものとしたが、本発明に係る圧電センサは、他の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態としての圧電センサの構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。
【図２】圧電センサの変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物をグランド電極と高分子圧電体との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物を設けて圧電センサの両面に段差を形成した例を示す。
【図３】アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサの断面図、（ｂ）は段差である突起物の平面図、（ｃ）はシグナル電極の形状を示す端面図である。
【図４】圧電センサの外形と段差の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差が連続的に形成された例、（ｂ）は段差が断続的に形成された例を示す。
【図５】図４に示した圧電センサのシグナル電極の形状を説明する端面図で、（ａ）は図４（ａ）に示す圧電センサのシグナル電極の形状を、（ｂ）は図４（ｂ）に示す圧電センサのシグナル電極の形状を示す。
【図６】シールド端子を備える圧電センサについて説明する図で、（ａ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとで延長部を巻き囲んだ状態のシールド端子の断面図である。
【図７】圧電センサを用いた電子弦楽器を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器のコマと圧電センサとの関係を示す分解拡大図である。
【図８】実測で用いた装置を説明する図で、（ａ）は段差付き圧電センサおよび測定装置とを示すブロック図であり、（ｂ）は圧電センサ、圧電センサに荷重を負荷する加圧コマ、錘等を表す（ａ）のｂ−ｂ位置に対応する断面図である。
【図９】段差の厚さを変化させたときの検出電圧をまとめて示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
２ 第１の高分子圧電体
４ 第２の高分子圧電体
２ａ 第１の面
２ｂ 第２の面
６ 接着層
８ 絶縁性フィルム
１２、１４、１６、１８ シグナル電極
１９ 導電線
２２、２４ グランド電極
２８ 導電性フィルム
３０、３２、３４、３６、３８ 突起物（段差）
４２、４６ 保護層
４４ ゴム層
５０ シグナルカシメ端子
５２、６２ 頭
５４、６４ 針
５６、６６ 針先端
６０ グランドカシメ端子
７０、７２ 延長部
８０ シールド端子
１００、１０２、１０４、１０６、１１０、１１２、１２０、１３０ 圧電センサ
１３２ シグナル電極
１３３ 導電線
１３４ グランド電極
１３５ 絶縁層
１３６ 高分子圧電体
１３８ シールド電極
１４０ シールド線
２００ 電子弦楽器
２１０ 弦
２２０ コマ
２３０ ヘッド
２３２ 糸巻き
２３４ ナット
２４０ ブリッジ
２５０ ネック
２６０ ボディ
３００ 圧電センサ
３３０ 段差（突起物）
３４４ ゴム層
３６０ 加圧コマ
３７０ 錘
４００ オシロスコープ
４１０ シールド線
ＩＮ シグナル電極が配置された部分（中央部分）
ＯＴ 外縁部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電センサおよび電子弦楽器に関し、特に感度の高い圧電センサおよび該圧電センサを備える電子弦楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧電センサで弦の振動を電気信号に変換するアコースティックギター等の電子弦楽器用の圧電センサでは、弦を支えるコマ部に圧電センサを設置し、各弦の振動を均一に検出できるよう、圧電センサは長板状に形成される。そこで、製造時における加工のし易さ等から、高分子圧電体が好適に用いられる。しかし、高分子圧電体ではインピーダンスが高く、外部ノイズを拾い易い。そのために、シールドテープで覆っていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６０２６５号公報（図１、２および段落００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、シールドテープで覆うと、圧電センサに伝達される弦の振動が減衰し、正しく圧電センサに伝えられない恐れがある。また、電子弦楽器用の圧電センサでは、小さな弦の振動も感度よく圧電センサにて検出することが重要である。そこで本発明は、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する圧電センサおよび電子弦楽器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】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、加圧されることにより電位を生ずる、第１の面２ａと第１の面２ａに対して表裏の関係にある第２の面２ｂを有する第１の高分子圧電体２と；第１の高分子圧電体２の外縁部分ＯＴを避けて第２の面２ｂ側に配置されたシグナル電極１２と；第１の面２ａのシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極２２とを備え；面荷重を負荷すると、第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなる。
【０００６】
このように構成すると、第１の高分子圧電体のシグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるので、シグナル電極が配置された部分の高分子圧電体に生ずる電位が大きくなり、シグナル電極で第１の高分子圧電体に生ずる電位を感度よく検出することができる。また、シグナル電極が外縁部分を避けて配置されるので、外部ノイズの影響を低減できる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様としての圧電センサは、第１の態様としての圧電センサにおいて、第１の高分子圧電体２が、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムである。
このように構成すると、第１の高分子圧電体がポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムであるので、柔軟性に優れ、また、工業的に生産しやすい。
【０００８】
また、本発明の第３の態様としての圧電センサでは、例えば図４に示すように、第２の態様としての圧電センサ１１０において、第１の高分子圧電体２が、細長形状であり；ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向が、細長形状の長手方向Ｘと直交する。
このように構成すると、細長形状の第１の高分子圧電体において、長手方向の曲げにより生ずる電位を小さくできる。
【０００９】
また、本発明の第４の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様としての圧電センサ１００において、第１のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２に配設された面と異なる面に段差３０を設け、第１の高分子圧電体２のシグナル電極１２が配置された部分に生ずる応力を大きくする。
このように構成すると、第１のグランド電極の第１の高分子圧電体に配設された面と異なる面に段差が設けられるので、段差側から押されることにより、シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１０】
また、本発明の第５の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様としての圧電センサ１００において、第２の面２ｂとシグナル電極１２とに接着する絶縁性の接着層６と；接着層６の第２の面２ｂと接着する面と異なる面に接着し、第１の高分子圧電体２と極性が逆向きの第２の高分子圧電体４と；第２の高分子圧電体４の接着層６と接着する面と異なる面にシグナル電極１２に対応する部分を覆って配置された第２のグランド電極２４とを備える。
このように構成すると、絶縁性の接着層を挟んで第１の高分子圧電体と極性が逆向きの第２の高分子圧電体を備えるので、圧電センサからの電気出力が大きくなる。
【００１１】
また、本発明の第６の態様としての圧電センサは、例えば図１に示すように、第５の態様としての圧電センサ１００において、第１のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２側の面と異なる面および第２のグランド電極２４の第２の高分子圧電体４側の面と異なる面の少なくとも一の面に段差３０を設け、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力をシグナル電極１２が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくする。
このように構成すると、一の面に段差を設けることで、容易に２層の高分子圧電体においてシグナル電極が配設された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１２】
また、本発明の第７の態様としての圧電センサは、例えば図２（ｂ）に示すように、第５の態様としての圧電センサ１０４において、接着層６は、シグナル電極１４より縦弾性係数が小さな材料で形成され；シグナル電極１４は、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４のシグナル電極１４が配置された部分ＩＮに生ずる応力が、シグナル電極１４が配置されていない外縁部分ＯＴに生ずる応力より大きくなるように厚く形成される。
このように構成すると、シグナル電極を厚く形成することで、容易に２層の高分子圧電体においてシグナル電極が配置された部分に生ずる応力が大きくなる。
【００１３】
また、本発明の第８の態様としての圧電センサは、例えば図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第５ないし第７のいずれかの態様としての圧電センサ１２０において、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４並びに接着層６が延長された延長部７２を備え、延長部７２の一部分には、第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長し、延長部７２の第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長した部分とは、第１の面２ａに垂直な方向から見て異なる部分にシグナル電極１２が延長する。
このように構成すると、グランド電極とシグナル電極が延長部に延長し、互いに異なる部分に延長するので、端子を取り出し易い。
【００１４】
また、本発明の第９の態様としての圧電センサは、例えば図６（ｂ）に示すように、第８の態様としての圧電センサ１２０において、延長部７２の第１のグランド電極２２と第２のグランド電極２４とが延長した部分を貫通して延長部７２に固定されるグランドカシメ端子６０と；延長部７２のシグナル電極１２が延長した部分を貫通して延長部７２に固定されるシグナルカシメ端子５０と；グランドカシメ端子６０と導通する導電性フィルム２８と；導電性フィルム２８の一の面に配設された絶縁性フィルム８とを備え；導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで、延長部７２を巻き囲む。
このように構成すると、導電性フィルムと絶縁性フィルムとでグランドカシメ端子とシグナルカシメ端子が固定された延長部を巻き囲むので、端子部分がシールドされ、外部ノイズの影響を低減できる。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様としての圧電センサは、例えば図６（ａ）に示すように、第９の態様としての圧電センサ１２０において、導電性フィルム２８が第１のグランド電極２２あるいは第２のグランド電極２４と一体に形成され；絶縁性フィルム８が第１の高分子圧電体２あるいは第２の高分子圧電体４と一体に形成される。
このように構成すると、端子部分を絶縁するための導電性フィルムと絶縁性フィルムとをグランド電極と高分子圧電体と一体に成形できるので、製造しやすい。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様としての電子弦楽器は、例えば図７に示すように、振動する弦２１０と；弦２１０の振動を検知する第１ないし第１０のいずれかの態様としての圧電センサ１２０とを備える。
このように構成すると、上記の圧電センサを備えるので、感度よく検出することができ、また、外部ノイズの影響を低減できる電子弦楽器となる。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様としての電子弦楽器は、例えば図７に示すように、第１１の態様としての電子弦楽器２００において、弦２１０を支えるコマ２２０を備え；圧電センサ１２０がコマ２２０により面荷重を負荷される。
このように構成すると、弦を支えるコマにより面荷重を負荷される圧電センサで信号を検知するので、確実に精度高く、信号を検知できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧電センサが、加圧されることにより電位を生ずる第１の面と第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する第１の高分子圧電体と、第１の高分子圧電体の外縁部分を避けて第２の面側に配置されたシグナル電極と、第１の面のシグナル電極に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極とを備え、面荷重を負荷すると第１の高分子圧電体のシグナル電極が配置された部分に生ずる応力がシグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるので、シグナル電極が配置された部分の第１の高分子圧電体に生ずる電位が大きくなり、信号を感度よく検出することができ、また、シグナル電極が外縁部分を避けて配置されるので、シグナル電極で外部ノイズを低減できる。よって、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する圧電センサを提供することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、電子弦楽器が、振動する弦と、弦の振動を検知する上記の圧電センサとを備えるので、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、信号を感度よく検出する電子弦楽器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態としての圧電センサ１００について説明する。図１は、圧電センサ１００の構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。圧電センサ１００は、第１の面２ａと第２の面２ｂとを有する第１の高分子圧電体としての板状の高分子圧電体２と、第２の高分子圧電体としての板状の高分子圧電体４と、２層の高分子圧電体２・４の間に挟まれて高分子圧電体２・４を接着する接着層６とを備える。接着層６で接着された２層の高分子圧電体２・４を挟むように第１のグランド電極としてのグランド電極２２と第２のグランド電極としてのグランド電極２４との２層のグランド電極２２・２４が形成される。また、２層の高分子圧電体２・４の内の第１の高分子圧電体２のグランド電極２２と接する第１の面２ａと表裏の関係にある第２の面２ｂの側、すなわち、接着層６の側にシグナル電極１２が形成される。シグナル電極１２は、圧電センサ１００では、第２の面２ｂ側として接着層６の内部で第１の高分子圧電体２に接する位置に形成されているが、２層の高分子圧電体２・４の間すなわち接着層６内に形成されればよい。ただし、荷重が作用する信号検出面に近い位置に配置した方が、信号の立ち上がりや微小信号の検出において、好適である。圧電センサ１００では、図１に示す上側の面が信号検出面となるので、シグナル電極１２は第１の高分子圧電体２の側に配設されている。なお、シグナル電極１２は１層しか形成されていないが、第１の高分子圧電体２に接するシグナル電極と第２の高分子圧電体４に接するシグナル電極との２層が形成されてもよい。シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間に、絶縁体である高分子圧電体２・４を挟むので、シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間は、蓄電できるコンデンサのように構成される。
【００２２】
高分子圧電体２・４は、フッ化ビニリデン系高分子、シアン化ビニリデン系共重合体等、特に限定されず、周知の高分子圧電体を用いて形成することができる。高分子圧電体は、セラミックス材料を用いた圧電体より、電圧出力係数が大きいので与えられた負荷に対して生ずる電位が大きく、また、柔軟性に富み加工し易い。また、共振することがなく、共振によるひずみを生じないという利点がある。さらに軽量であり、薄く成形することができる。中でも、フッ化ビニリデン系高分子の一種であるポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ一軸延伸フィルムおよびフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体は好適に用いられる。ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムは、一軸延伸することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られ、特に大面積化が可能で、薄く成形でき、工業的生産に適している。ただし、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずる特性を有する。また、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体では、フッ化ビニリデンを主成分とし、すなわち５０％以上含有する、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体を、延伸することなく、キュリー温度と融点との間で熱処理することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られる。
【００２３】
高分子圧電体２・４は、極性を逆にして配設される。すなわち、板厚方向に荷重を負荷した場合に、正（プラス）に帯電する側を接着層６側に、負（マイナス）に帯電する側をグランド電極２２、２４側に配設する。第１の高分子圧電体２では、第１の面２ａ側に負に帯電する側を、第２の面２ｂ側に正に帯電する側を配設し、第２の高分子圧電体４では、第１の高分子圧電体２と表裏を逆に配設する。このように、高分子圧電体２・４の極性を逆にして配設することにより、単層の高分子圧電体に対し、加算される蓄電量を有することとなり、ほぼ２倍の大きな電気出力を生ずることになる。なお、実施の形態によっては、負（マイナス）に帯電する側を接着層６側に配設してもよい。
【００２４】
シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置される。ここで、外縁部分ＯＴとは、圧電センサ１００の外部ノイズの影響を受ける範囲であり、圧電センサ１００の厚さによっても異なるが、典型的には各高分子圧電体２・４の厚さと同じ幅を有する。例えば圧電センサ１００の厚さが０．３ｍｍで高分子圧電体２・４の厚さがそれぞれ０．１ｍｍの場合、端部から０．１ｍｍの範囲であり、端部からの距離を大きくすれば外部ノイズの影響をより取り除くことができる。このようにシグナル電極１２を外縁部分ＯＴを避けて配置することにより、外部ノイズは、薄い圧電センサ１００を経路として厚さに比し深く入り込まなければシグナル電極１２に到達しないので、外部ノイズの減衰が大きくなる。よって、圧電センサ１００の幅方向（図１の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。なおここでは、シグナル電極１２が、外部ノイズの影響を受ける範囲である外縁部分ＯＴだけを除いた範囲に配置されるものとして説明しているが、シグナル電極１２は、外縁部分ＯＴを避けつつより狭い範囲の中央部ＩＮに配置されてもよい。
【００２５】
グランド電極２２・２４は、典型的には圧電センサ１００の幅、すなわち、高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設される。グランド電極２２・２４は、絶縁性を有する高分子圧電体２・４を挟むことになり、シールドとしての機能を有する。そこで、グランド電極２２・２４をシグナル電極１２より幅広く覆うように配設することにより、圧電センサ１００の厚さ方向（図１の縦方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。圧電センサ１００では、グランド電極２２・２４が高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設されているが、グランド電極２２・２４が配設される範囲は、少なくともシグナル電極１２に対応する部分を覆う範囲であれば、ほぼ外部ノイズの影響を取り除くことができ、さらに、広くすればより確実に外部ノイズの影響を取り除くことができるので好ましい。ここで「シグナル電極１２に対応する部分」とは、シグナル電極１２が配置された部分を、圧電センサ１００の板厚方向あるいは高分子圧電体２の板厚方向（図１の上下方向）に投影したとき、所定の面上（ここではグランド電極２２の外側の面上）にできる投影像の部分を指す。
【００２６】
一のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２に配設された面と異なる面に突起物３０が設けられ、段差が形成されている。段差は、周囲より盛り上がっている盛り上がり段差である。すなわち、グランド電極２２が高分子圧電体２と接する面（以降、「内側の面」ともいう。）と反対側の面（以降、「外側の面」ともいう。）に突起物３０が設けられて、外側の面の一部が凸に形成されている。突起物３０は、薄い板が挿入されてもよいし、周知の印刷技術によりグランド電極２２の外側の面上に印刷により形成されてもよい。突起物３０は、典型的にはシグナル電極１２に対応する部分に設置されるが、前述の投影像の部分と一部でも重なっていれば、必ずしもシグナル電極１２に対応する部分の全てに設置されなくてもよい。ただし、製造上の位置ずれを吸収するため、突起物３０をシグナル電極１２より少し大きめとすると、圧電センサ１００の感度のバラツキを防ぐことができるので好ましい。なお、突起物３０として、薄い板を挿入したりせずに、後述の保護層４２をシグナル電極１２に対応する部分だけ厚く形成してもよい。特に、保護層４２が硬く、典型的には高分子圧電体２・４より硬くて変形しにくいときには、保護層４２を厚く形成してもよい。保護層４２を厚く形成することにより突起物３０を形成すると、製作が容易となる。しかし、薄い板を挿入したり、印刷により、形成すると、突起物３０を硬い材料で形成できるので、突起物３０の作用が確実に得られて好適である。
【００２７】
段差の高さは、圧電センサ１００の寸法・形状、用途等によっても異なるが、５μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上とする。５μｍ以下の段差では、製造時のバラつきにより、段差の効果が得られなくなる可能性がある。３０μｍ以上の段差があれば、より確実に段差のある部分で荷重を受けるようになる。なお、段差が大きすぎると段差の部分が破損し易くなったり、高分子圧電体に特有の屈曲性が失われたりするので、あるいは、製作上の理由により、段差の高さは０．５〜１ｍｍ以下とするのが好適である。突起物３０は、例えば銀などの金属あるいはカーボンなどを含有する導電性ペーストを印刷後に固化することにより形成される。金属を含有する導電性ペーストとすると、導電性が高くなる。カーボンを含有する導電性ペーストとすると、酸化等の劣化をすることがなく、また、価格的にも安価となる。また、突起物３０は、金属箔あるいはカーボン箔なども用いてもよい。金属箔を用いるとと、加工が容易で、かつ、靭性が高いので破損しにくい。また、カーボン箔を用いると、硬度が高く、かつ、軽量である。
【００２８】
グランド電極２２および突起物３０を覆って、保護層４２が形成される。保護層４２は、グランド電極２２や突起物３０を外部から保護するための層で、例えばポリイミドなどで形成される。また、グランド電極２４を覆って、保護層４２と同様の保護層４６が形成される。保護層４６に重ねてさらに弾性層としてのゴム層４４が形成される。ゴム層４４は、圧電センサ１００を載置したときに、下部からの振動を減衰するためにゴムや軟質プラスチックなどで形成された層である。圧電センサ１００の厚さは、例えば、保護層４２・４６間で２５０μｍ〜３００μｍで、ゴム層４４の厚さは５００μｍ程度である。
【００２９】
続いて、圧電センサ１００の作用について説明する。圧電センサ１００をゴム層４４を下にして平面（不図示）上に載置する。圧電センサ１００の上部（保護層４２側）に、圧電センサ１００に面荷重を負荷する荷重作用体（不図示）を当接する。荷重作用体は突起物３０すなわち段差より広い平面を有し、該平面から面荷重が圧電センサ１００に作用する。なお、面荷重とは、段差等によりそこに大きな荷重が作用するような剛性を有する面から圧電センサ１００に負荷される分布荷重で、典型的には圧電センサ１００に対し実質的に剛である平面からの分布荷重である。荷重作用体の振動等の変位などにより、荷重作用体から圧電センサ１００に面荷重が作用する。荷重作用体から圧電センサ１００に作用する面荷重は、突起物３０による段差に大きく作用し、その周縁部に作用する荷重は小さくなる。したがって、高分子圧電体２・４において、段差が設けられた部分、すなわち、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲に生ずる応力より大きくなる。そこで、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１２に高い電圧が発生し、感度の高い圧電センサ１００となる。
【００３０】
また、シグナル電極１２は、高分子圧電体２・４で絶縁され、高分子圧電体２・４を挟んでグランド電極２２・２４で板厚方向（上下方向）を覆われている。グランド電極２２・２４は接地されるので、グランド電極２２・２４がシールド作用を有し、外部ノイズの影響を低減する。さらに、シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置されるので、圧電センサ１００の幅方向（図１の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響が低減される。したがって、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサ１００となる。
【００３１】
図２に圧電センサ１００の変形例を示す。図２は、圧電センサ１００の変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物３０をグランド電極２２と高分子圧電体２との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極１４を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物３０・３２を設けて圧電センサ１０６の両面に段差を形成した例を示す。
【００３２】
図２（ａ）に示す圧電センサ１０２では、突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて、段差を形成している。突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて段差を形成しても、圧電センサ１００で説明した作用・効果を得ることができる。なお、突起物３０とグランド電極２２との間に別の層が挿入されてもよい。
【００３３】
図２（ｂ）に示す圧電センサ１０４では、突起物で段差を形成せず、シグナル電極１４を厚く形成している。シグナル電極１４は、典型的には銅などの金属で形成され、シグナル電極１４の周囲の接着層６は例えば高分子圧電体２としてのポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムと相溶性のよいウレタン系樹脂で形成される。一般的に金属の縦弾性係数は樹脂の縦弾性係数より大きい。そのため、厚いシグナル電極１４が配置された部分ＩＮでは、シグナル電極１４が配置されていない外縁部ＯＴより板厚方向（図２（ｂ）の上下方向）の剛性が高くなる。よって、圧電センサ１０４に荷重作用体（不図示）から面荷重が作用すると、シグナル電極１４が配置され剛性が高い部分ＩＮの高分子圧電体２・４に生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴにて生ずる応力より大きくなる。シグナル電極１４は、例えば、保護層４２・４６間の厚さの５分の１以上の厚さ、好ましくは４分の１以上の厚さとする。そこで、シグナル電極１４が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１４に高い電圧が印加され、感度の高い圧電センサ１０４となる。
【００３４】
図２（ｃ）に示す圧電センサ１０６では、ゴム層４４（図２（ａ）、（ｂ）参照）を形成せず、第２の高分子圧電体４側のグランド電極２４にも突起物３２を設けて段差を形成する。例えば、極めて高感度が要求される用途に用いる場合には、圧電センサ１０６のように段差を両面に形成することにより、高分子圧電体２・４のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴに生ずる応力よりさらに大きくなり易い。また、盛り上がり段差が大きくなるので、面荷重を作用する荷重作用体（不図示）が傾斜しても、面加重が安定して盛り上がり段差に、すなわち、所定の位置の高分子圧電体２・４に作用し、好適である。
【００３５】
また、図３を参照して、更なる変形例として、面状に分布する圧力を検出する圧電センサ１３０について説明する。図３は、アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサ１３０の断面図、（ｂ）は段差である突起物３８の平面図、（ｃ）はシグナル電極１３２の形状を示す端面図である。圧電センサ１３０では、第１の高分子圧電体としての１層の高分子圧電体１３６の第２の面側に接着層６が形成され、接着層６に外縁部分を避けてシグナル電極１３２が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側には第１のグランド電極としてのグランド電極１３４が、シグナル電極１３２に対応する部分を覆って配置される。高分子圧電体１３６、シグナル電極１３２、接着層６、およびグランド電極１３４をサンドウィッチ状に挟んで、２層の絶縁層１３５が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側（グランド電極１３４側）の絶縁層１３５には、更に突起物３８が載置され、第２の面側（シグナル電極１３２側）の絶縁層１３５には、更に、シールド電極１３８と保護層４６とが形成される。シールド電極１３８は、シグナル電極１３２への外部ノイズの影響を軽減するための電極であり、使用の条件によっては形成されていなくてもよい。
【００３６】
図３（ａ）あるいは（ｃ）に示すように、複数の矩形のシグナル電極１３２が各々の間隔を開けて、すなわち、間に隙間が形成されて配列される。なおシグナル電極１３２は矩形でなく、円形、楕円型等任意である。各シグナル電極１３２から導電線１３３が外部端子（不図示）と接続する。このように書くシグナル電極１３２をそれぞれ別個に外部端子と接続すると、各シグナル電極１３２が配置された位置毎に圧力を検出することが可能となる。
【００３７】
また、突起物３８は、樹脂または金属を用いて、シグナル電極１３２に対応する部分は凸部３８ａとして膨らんで形成され、シグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成される。このようにシグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成することにより、シグナル電極１３２に対応する部分にだけ突起物が形成され、当該部分の応力が大きくなるのと同様の作用を有しつつ、１つの突起物３８として形成されるので、取扱いが容易である。
【００３８】
次に、図４を参照して、これまで説明した圧電センサ１００の具体的な形状について説明する。図４は、圧電センサ１１０・１１２の外形と段差（突起物）３４・３６の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差３４が連続的に形成された例、（ｂ）は段差３６が断続的に形成された例を示す。なお、図４では、保護層を省略して図示している。
【００３９】
図４（ａ）に示す圧電センサ１１０は、細長形状を有している。すなわち、矢印Ｘ方向（図４の横方向）に長く、矢印Ｙ方向（図４の縦方向）に短い。細長形状とは、典型的には長辺の長さが短辺の長さの２．５倍以上であるような形状をいう。圧電センサ１１０では、高分子圧電体２としてポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムを用いる。そして、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を長手方向Ｘと直交させる。すなわち、延伸方向は短手方向Ｙとなる。このように、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を短手方向Ｙとすることにより、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずるというポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの特性の影響を受けにくい。すなわち、長手方向の曲げ変形の結果生ずる引張応力によっては電位を生じないので、好適である。なお、圧電センサ１１０では、長手方向Ｘの一端（図４（ａ）では左端）に、外部への電圧の取出し口を設置する延長部７０が形成されており、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向は、取出し口が形成される向きに対して直交方向とする。
【００４０】
圧電センサ１１０では、長手方向Ｘに延びる段差３４が形成されている。段差３４が長手方向Ｘに長く形成されることにより、圧電センサ３４のほぼ全長にわたって高感度に信号を検知する圧電センサ１１０となる。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙには、段差３４は、外縁部を避けて配置され、また長手方向Ｘでも先端（図４の右端）を避けて配置される。後述のように、外縁部を避けて配置されるシグナル電極１６（図５（ａ）参照）に対応する部分に配置するためである。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、圧電センサ１１２では、段差３６を断続的に配置してもよい。段差３６を断続的に配置することにより、段差３６が形成された部分での高分子圧電体２・４（図１参照）に生ずる応力がより大きくなり、高い電位が生じ、感度が良好になる。すなわち、荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には、荷重作用体の形状に合わせて段差３６を形成するのがよい。
【００４２】
図５は、図４に示した圧電センサ１１０・１１２のシグナル電極の形状を説明する端面図で、（ａ）は図４（ａ）に示す圧電センサ１１０のシグナル電極１６の形状を、（ｂ）は図４（ｂ）に示す圧電センサ１１２のシグナル電極１８の形状を示す。図５では、シグナル電極１６・１８が配置された高分子圧電体４上の端面を示す。
【００４３】
圧電センサ１１０では、圧電センサ１１０のほぼ全長にわたりシグナル電極１６が形成されている。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙでは外縁部を避けて中心部分に、また、長手方向Ｘでも先端（図５の右端）を避けて配置される。このように外縁部を避けてシグナル電極１６を配置することにより、前述の通りに、外部ノイズの影響を低減する。なお、グランド電極２２・２４（図１参照）は、少なくともシグナル電極１６に対応する部分を覆い、典型的には高分子圧電体２・４を紙面に垂直な方向で全面的に挟むように配設される。なお、圧電センサ１１０では、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４が延長された延長部７０が形成される。延長部７０には、図示しないが接着層６（図１参照）も延長される。そして、図５（ａ）に示すように、シグナル電極１６は、延長部７０に延長する。また、図５（ａ）に破線で示すように、グランド電極２２・２４も延長する。
【００４４】
延長部７０においては、シグナル電極１６と、グランド電極２２・２４とは、第１の高分子圧電体２の第１の面２ａ（図１参照）に垂直な方向から見て異なる位置に配置される。なお、圧電センサ１１０では、第１の高分子圧電体２、第２の高分子圧電体４、接着層６（図１参照）、グランド電極２２・２４（図１参照）は平行な層構造をなすので、第１の面２ａに垂直な方向は、圧電センサ１１０の板厚方向（図４（ａ）および図５（ａ）では、紙面に垂直方向）となる。このように、シグナル電極１６とグランド電極２２・２４とを異なる部分に配置することにより、端子を取り出しやすい。端子の構造については、図６の説明にて詳述する。
【００４５】
圧電センサ１１２では、図５（ｂ）に示すように、シグナル電極１８を断続的に配置し、間を導電線１９で接続してもよい。前述のように荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には荷重作用体の形状に合わせた段差３６（図４（ｂ）参照）を形成し、荷重作用体が連続的な場合には適切な間隔を持って断続的とした段差３６を形成してもよい。段差３６を断続的とすると、段差３６に対応する部分の高分子圧電体２・４に生ずる応力が大きくなり、高い電位が生ずる。この電位を、段差３６に対応する位置に配置されたシグナル電極１８で検知することで、感度が良好になる。また、荷重作用体が圧電センサ１１２の長手方向に傾いて荷重を作用させた場合に、シグナル電極１８が断続的に長手方向に短く配置されると、それぞれのシグナル電極１８で個別に電位を検知するので、連続して配置されたシグナル電極１６（図５（ａ）参照）に比べて、感度よく検知することができる。段差３６に対応する位置にシグナル電極１８を配置し、その間を導電線１９で接続すると、結果として、導電線１９が配置された部分は段差３６に対し凹部となる。よって、圧電センサ１１２が面加重を受けても、当該部分に生ずる応力は小さくなる。そのため、導電線１９での不要な信号の混入が軽減されることになる。なお、圧電センサ１１２において、グランド電極２２・２４（図１参照）も、シグナル電極１８に対応する部分にだけ形成してもよいが、圧電センサ１１２の長手方向Ｘに連続的に形成するのが好ましい。グランド電極２２・２４を長手方向Ｘに連続的に形成すると、圧電センサ１１２の板厚方向のシールドをより高く維持することができ、外部ノイズの影響を受けにくい。圧電センサ１１２でも、圧電センサ１１０と同様の延長部７０が形成され、シグナル電極１８は導電線１９で接続される。このように導電線１９で接続されても、シグナル電極１８を延長するという。
【００４６】
次に、図６を参照して、シグナル電極１２およびグランド電極２２・２４と一体に成形されたシールド端子８０を備える圧電センサ１２０について説明する。図６は、シールド端子８０を備える圧電センサ１２０について説明する図で、（ａ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで延長部７２を巻き囲んだ状態のシールド端子８０の断面図である。
【００４７】
圧電センサ１２０は、例えば図１に示す圧電センサ１００のような構成の圧電センサであり、図６（ａ）には第１の高分子圧電体２と、第１の高分子圧電体２の下に配設されたシグナル電極１２と、第１の高分子圧電体２の上に重ねて配設されたグランド電極２２と、グランド電極２２の上に重ねて配設された保護層４２とを示すが、図１の断面図に示すような接着層６、第２の高分子圧電体４、グランド電極２４、保護層４６、突起物３０等も形成されている。図６（ａ）では、グランド電極２２が、第１の高分子圧電体２よりも小さな面積に配置されているように示しているが、第１の高分子圧電体２の全面を覆うように配置してもよい。なお、グランド電極２２を第１の高分子圧電体２よりも、すなわち、保護層４２よりも小さく配置すると、グランド電極２２が端面からの湿気の混入の影響を受けずに済み、電極の変色を防止することができる。そして、図４（ａ）および図５（ａ）に示す延長部７０のように、延長部７２が形成されている。
【００４８】
圧電センサ１２０では、延長部７２から端子を取出す方向、すなわち長手方向Ｘに直交する方向Ｙに導電性フィルム２８と導電性フィルム２８の上に重ねて配設された絶縁性フィルム８を張り出す。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とする。導電性フィルム２８をグランド電極２４と一体とし、絶縁性フィルム８を第２の高分子圧電体４と一体としてもよい。グランド電極２２は導電性の膜状フィルムであり、高分子圧電体２は絶縁性の板状フィルムであるので、一体に成形することが可能である。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とすることで、製造が容易となり、また、部品数が少なくなる。なお、導電性フィルム２８は、絶縁性フィルム８上に導電材料を用いたスクリーン印刷製法で製造するのが簡易で好適であるが、絶縁性フィルム８上に銅等の導電性金属を蒸着、スパッタリングなどの周知の製膜法により製膜して導電性フィルム２８を形成してもよい。このように製造すると、高分子圧電体２およびグランド電極２２と一体として広い膜を製造するのに効率がよい。
【００４９】
延長部７２では、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０が、圧電センサ１２０の長手方向Ｘに取出し口を形成するように装着される。図６（ｂ）に示すように、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０は、延長部７２を板厚方向（図６（ｂ）の上下方向）に貫通する。シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０は、例えば割りピンのように延長部７２を貫通するそれぞれ２本の針５４および針６４と頭５２および頭６２を有し、針５４・６４が延長部７２を貫通した後にその針先端５６・６６が折り曲げられ、延長部７２に固定される。なお、頭５２・６２に該当する部分が細長い板状に形成され、圧電センサ１２０の長手方向Ｘに延長部７２を超えて延伸し、取出し口を形成する。そして、第１の面２ａ（図１参照）に垂直な方向から見て、すなわち、圧電センサ１２０の板厚方向（図６（ａ）の紙面に垂直な方向）から見て、シグナルカシメ端子５０は、シグナル電極１２が延長した部分に対応する部分に配置され、グランドカシメ端子６０は、グランド電極２２・２４が延長した部分に対応する部分に配置される。したがって、シグナルカシメ端子５０はシグナル電極１２と導通し、グランドカシメ端子６０はグランド電極２２・２４と導通する。また、グランドカシメ端子６０はグランド電極２２・２４と導通するので、導電性フィルム２８にも導通する。
【００５０】
シールド端子８０では、シグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０を導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで巻き囲む。すなわち、延長部７２から端子を取出す方向に直交する方向Ｙに張り出した導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを重ねて、シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０とを板状の長い方向Ｘで囲むように、折り曲げる。その際に、絶縁性フィルム８が内側になるようにする。シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０とを長い方向Ｘで囲むことにより、端子５０・６０がシールドされる。すなわち、グランドに接続されるグランド電極２２と導通する導電性フィルム２８で囲むことにより、端子５０・６０の周囲の電位を固定する。また、絶縁性フィルム８が内側になるようにすることにより、端子５０・６０と導電性フィルム２８との間隔を確保する。
【００５１】
導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とは、少なくとも、シグナルカシメ端子５０とグランドカシメ端子６０との板状の長い周囲を覆うように巻き囲む。圧電センサ１２０では、シグナル電極１２は、グランド電極２２・２４で挟まれ、また外縁部を避けて配置されるので、外部ノイズの影響を受けにくい。そこで、取出し口として露出したシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０とを覆いシールドすることで、端子を含めた圧電センサについて外部ノイズの影響を低減できる。このように、延長部７２に装着されたシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０とを巻き囲むことを、延長部７２を巻き囲むともいう。
【００５２】
圧電センサ１２０は、シールド端子８０を備えることにより、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサとなる。また、シールド端子８０では、導電性フィルム２８が、グランド電極２２と導通することにより、確実にグランドに接続された導電性フィルム２８で端子５０・６０を覆うことができ、電位を固定できる。さらに、導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体に、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２２と一体に成形することで、製造が容易となり、また、部品数を減らすことができ、作業効率を向上できる。
【００５３】
次に、図７を参照して、これまで説明した圧電センサ１２０の具体的な使用例としての電子弦楽器について説明する。図７は、圧電センサ１２０を用いた電子弦楽器２００を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器２００の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器２００のコマ２２０と圧電センサ１２０との関係を示す分解拡大図である。電子弦楽器２００は、電子ギターとして説明するが、電子バイオリン、電子チェロ、その他の電子弦楽器でもよい。また、いわゆるサイレント楽器といわれる大きな音を発生せず、例えばヘッドホーンで演奏を聞く電子弦楽器でもよい。
【００５４】
電子弦楽器２００では、弦２１０がヘッド２３０の糸巻き２３２とブリッジ２４０との間に張られている。弦２１０は、ヘッド２３０側で、ネック２５０のナット２３４に支持され、またブリッジ２４０側で、コマ２２０に支持され、その間が主として音を出すために振動する領域となる。もちろん、ネック２５０で指で押えられて、振動する領域は変化するが、コマ２２０は音を出すために振動する弦２１０を常に支持する。コマ２２０は、細長い略三角柱形状を有し、一の側面は平面に形成され、他の２側面は凸の湾曲を有している。コマ２２０は、平面の側面をボディ２６０上に面して載置される。
【００５５】
そこで、コマ２２０とボディ２６０との間に圧電センサ１２０を挿入する。圧電センサ１２０が、コマ２２０がボディ２６０に面する面と同一形状を有することで、圧電センサ１２０を挿入してもコマ２２０は安定してボディ２６０上に載置され、弦２１０を支持する。特に圧電センサ１２０が、高分子圧電体２・４（図１参照）として高分子フィルムを用い、薄く形成すると、圧電センサ１２０を挿入しやすい。圧電センサ１２０のシグナルカシメ端子５０およびグランドカシメ端子６０にはシールド線１４０を接続する。シールド線１４０は、外部ノイズの影響を受けにくいシールドされたシールド線を用いるのが好適である。シールド線１４０は、電子弦楽器２００の音を再現するアンプ、スピーカ等の音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に接続される。
【００５６】
電子弦楽器２００を演奏すると、弦２１０が振動し、弦２１０の振動はコマ２２０に伝達される。コマ２２０に伝達された振動を圧電センサ１２０で検出し、電圧としてシールド線１４０を介して、音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に電気信号を発信する。電子弦楽器２００は、圧電センサ１２０を備え、感度よく、かつ、外部ノイズの影響を低減して振動を検出するので、好適である。特に、小さな振動も感度よく検出し、また、広領域でのノイズを嫌う電子弦楽器２００の用途に、圧電センサ１２０は好適に用いられる。さらに、圧電センサ１２０では、振動を検出する面に突起物３０による盛り上がり段差が形成されているので、コマ２２０が傾きを生じても、振動の圧電センサ１２０への伝達が変わり、圧電センサ１２０からの出力が低下したり、波形が乱れて音色が変化したりすることが防止される。
【実施例１】
【００５７】
本発明に係る圧電センサの感度を確認するため、圧電センサの段差（突起物）の厚さを変化させ、衝撃力を与えて、出力電圧を測定した。
【００５８】
図８は、実測で用いた装置を説明する図で、（ａ）は段差３３０付き圧電センサ３００および測定装置とを示すブロック図であり、（ｂ）は圧電センサ、圧電センサに荷重を負荷する加圧コマ、錘等を表す（ａ）のｂ−ｂ位置に対応する断面図である。使用した圧電センサ３００は、幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ（段差３３０およびゴム層３３４を除く）で、幅１．３ｍｍ×長さ７０ｍｍのシグナル電極と、シグナル電極と同じ幅１．３ｍｍ×長さ７０ｍｍの段差３３０を有する。圧電センサ３００は、グランド電極、ＰＶＤＦ一軸延伸フィルム、接着層、ＰＶＤＦ一軸延伸フィルム、グランド電極の層構造をなし、シグナル電極は接着層に埋め込まれている。圧電センサ３００の出力電圧は、シールド線４１０を介して接続した入力インピーダンス１ＭΩのオシロスコープ４００にて測定した。
【００５９】
圧電センサ３００は、平板の台上に厚さ０．５ｍｍで圧電センサ３００と同じ幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍを有するゴム層３３４の上に載置し、圧電センサ３００の段差３３０の上から、圧電センサ３００と同じ幅２．８ｍｍ×長さ７０ｍｍを有する金属製の加圧コマ３６０で約４０Ｎの静荷重を載荷し、加圧コマ３６０、圧電センサ３００、ゴム層３３４および平板の密着を保証した。その状態で、２ｇの重さの錘３７０を高さ１００ｍｍから加圧コマ３６０上に落下させたときの圧電センサにより生ずる電圧を測定した。
【００６０】
段差３３０の厚さを、０μｍ（段差なし）、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと変化させ、各厚さで５回の測定を行い、その平均値を各厚さにおける検出値とした。
【００６１】
図９に測定結果を示す。図９は、段差の厚さを変化させたときの検出電圧をまとめて示す図である。図９にも示すように、各厚さにおける検出電圧は、段差なし（０μｍ）で１２．７Ｖ、１０μｍで１４．５Ｖ、２０μｍで１５．０Ｖ、３０μｍで１６．６Ｖとなり、段差３３０を形成した方が圧電センサ３００の出力電圧が高くなること、すなわち、感度がよくなることが確認された。また、段差３３０の高さを１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと高くすることで、感度がよくなることが示された。
【００６２】
以上の説明では、高分子圧電体とグランド電極とを２層配設される例で圧電センサを説明したが、高分子圧電体とグランド電極とは１層だけ配設されてもよく、あるいは、３層以上配設されてもよい。また、圧電センサを電子弦楽器に使用するものとしたが、本発明に係る圧電センサは、他の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態としての圧電センサの構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。
【図２】圧電センサの変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物をグランド電極と高分子圧電体との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物を設けて圧電センサの両面に段差を形成した例を示す。
【図３】アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサの断面図、（ｂ）は段差である突起物の平面図、（ｃ）はシグナル電極の形状を示す端面図である。
【図４】圧電センサの外形と段差の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差が連続的に形成された例、（ｂ）は段差が断続的に形成された例を示す。
【図５】図４に示した圧電センサのシグナル電極の形状を説明する端面図で、（ａ）は図４（ａ）に示す圧電センサのシグナル電極の形状を、（ｂ）は図４（ｂ）に示す圧電センサのシグナル電極の形状を示す。
【図６】シールド端子を備える圧電センサについて説明する図で、（ａ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとで延長部を巻き囲んだ状態のシールド端子の断面図である。
【図７】圧電センサを用いた電子弦楽器を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器のコマと圧電センサとの関係を示す分解拡大図である。
【図８】実測で用いた装置を説明する図で、（ａ）は段差付き圧電センサおよび測定装置とを示すブロック図であり、（ｂ）は圧電センサ、圧電センサに荷重を負荷する加圧コマ、錘等を表す（ａ）のｂ−ｂ位置に対応する断面図である。
【図９】段差の厚さを変化させたときの検出電圧をまとめて示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
２ 第１の高分子圧電体
４ 第２の高分子圧電体
２ａ 第１の面
２ｂ 第２の面
６ 接着層
８ 絶縁性フィルム
１２、１４、１６、１８ シグナル電極
１９ 導電線
２２、２４ グランド電極
２８ 導電性フィルム
３０、３２、３４、３６、３８ 突起物（段差）
４２、４６ 保護層
４４ ゴム層
５０ シグナルカシメ端子
５２、６２ 頭
５４、６４ 針
５６、６６ 針先端
６０ グランドカシメ端子
７０、７２ 延長部
８０ シールド端子
１００、１０２、１０４、１０６、１１０、１１２、１２０、１３０ 圧電センサ
１３２ シグナル電極
１３３ 導電線
１３４ グランド電極
１３５ 絶縁層
１３６ 高分子圧電体
１３８ シールド電極
１４０ シールド線
２００ 電子弦楽器
２１０ 弦
２２０ コマ
２３０ ヘッド
２３２ 糸巻き
２３４ ナット
２４０ ブリッジ
２５０ ネック
２６０ ボディ
３００ 圧電センサ
３３０ 段差（突起物）
３４４ ゴム層
３６０ 加圧コマ
３７０ 錘
４００ オシロスコープ
４１０ シールド線
ＩＮ シグナル電極が配置された部分（中央部分）
ＯＴ 外縁部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されることにより電位を生ずる、第１の面と前記第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する第１の高分子圧電体と；
前記第１の高分子圧電体の外縁部分を避けて前記第２の面側に配置されたシグナル電極と；
前記第１の面の前記シグナル電極に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極とを備え；
面荷重を負荷すると、前記第１の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなる；
圧電センサ。
【請求項２】
前記第１の高分子圧電体が、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムである；
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項３】
前記第１の高分子圧電体が、細長形状であり；
前記ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向が、細長形状の長手方向と直交する；
請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記第１のグランド電極の前記第１の高分子圧電体に配設された面と異なる面に段差を設け、前記第１の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力を大きくする；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記第２の面と前記シグナル電極とに接着する絶縁性の接着層と；
前記接着層の前記第２の面と接着する面と異なる面に接着し、前記第１の高分子圧電体と極性が逆向きの第２の高分子圧電体と；
前記第２の高分子圧電体の前記接着層と接着する面と異なる面に前記シグナル電極に対応する部分を覆って配置された第２のグランド電極とを備える；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記第１のグランド電極の前記第１の高分子圧電体側の面と異なる面および前記第２のグランド電極の前記第２の高分子圧電体側の面と異なる面の少なくとも一の面に段差を設け、前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力を前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくする；
請求項５に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記接着層は、前記シグナル電極より縦弾性係数が小さな材料で形成され；
前記シグナル電極は、前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるように厚く形成された；
請求項５に記載の圧電センサ。
【請求項８】
前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体並びに前記接着層が延長された延長部を備え、
前記延長部の一部分には、前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長し、
前記延長部の前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長した部分とは、前記第１の面に垂直な方向から見て異なる部分に前記シグナル電極が延長する；
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項９】
前記延長部の前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長した部分を貫通して前記延長部に固定されるグランドカシメ端子と；
前記延長部の前記シグナル電極が延長した部分を貫通して前記延長部に固定されるシグナルカシメ端子と；
前記グランドカシメ端子と導通する導電性フィルムと；
前記導電性フィルムの一の面に配設された絶縁性フィルムとを備え；
前記導電性フィルムと前記絶縁性フィルムとで、前記延長部を巻き囲む；
請求項８に記載の圧電センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィルムが前記第１のグランド電極あるいは前記第２のグランド電極と一体に形成され；
前記絶縁性フィルムが前記第１の高分子圧電体あるいは前記第２の高分子圧電体と一体に形成される；
請求項９に記載の圧電センサ。
【請求項１１】
振動する弦と；
前記弦の振動を検知する請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の圧電センサとを備える；
電子弦楽器。
【請求項１２】
前記弦を支えるコマを備え；
前記圧電センサが前記コマにより面荷重を負荷される；
請求項１１に記載の電子弦楽器。
【請求項１】
加圧されることにより電位を生ずる、第１の面と前記第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する第１の高分子圧電体と；
前記第１の高分子圧電体の外縁部分を避けて前記第２の面側に配置されたシグナル電極と；
前記第１の面の前記シグナル電極に対応する部分を覆って配置された第１のグランド電極とを備え；
面荷重を負荷すると、前記第１の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなる；
圧電センサ。
【請求項２】
前記第１の高分子圧電体が、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムである；
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項３】
前記第１の高分子圧電体が、細長形状であり；
前記ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向が、細長形状の長手方向と直交する；
請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記第１のグランド電極の前記第１の高分子圧電体に配設された面と異なる面に段差を設け、前記第１の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力を大きくする；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記第２の面と前記シグナル電極とに接着する絶縁性の接着層と；
前記接着層の前記第２の面と接着する面と異なる面に接着し、前記第１の高分子圧電体と極性が逆向きの第２の高分子圧電体と；
前記第２の高分子圧電体の前記接着層と接着する面と異なる面に前記シグナル電極に対応する部分を覆って配置された第２のグランド電極とを備える；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記第１のグランド電極の前記第１の高分子圧電体側の面と異なる面および前記第２のグランド電極の前記第２の高分子圧電体側の面と異なる面の少なくとも一の面に段差を設け、前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力を前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくする；
請求項５に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記接着層は、前記シグナル電極より縦弾性係数が小さな材料で形成され；
前記シグナル電極は、前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体の前記シグナル電極が配置された部分に生ずる応力が、前記シグナル電極が配置されていない外縁部分に生ずる応力より大きくなるように厚く形成された；
請求項５に記載の圧電センサ。
【請求項８】
前記第１の高分子圧電体および前記第２の高分子圧電体並びに前記接着層が延長された延長部を備え、
前記延長部の一部分には、前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長し、
前記延長部の前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長した部分とは、前記第１の面に垂直な方向から見て異なる部分に前記シグナル電極が延長する；
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の圧電センサ。
【請求項９】
前記延長部の前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極とが延長した部分を貫通して前記延長部に固定されるグランドカシメ端子と；
前記延長部の前記シグナル電極が延長した部分を貫通して前記延長部に固定されるシグナルカシメ端子と；
前記グランドカシメ端子と導通する導電性フィルムと；
前記導電性フィルムの一の面に配設された絶縁性フィルムとを備え；
前記導電性フィルムと前記絶縁性フィルムとで、前記延長部を巻き囲む；
請求項８に記載の圧電センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィルムが前記第１のグランド電極あるいは前記第２のグランド電極と一体に形成され；
前記絶縁性フィルムが前記第１の高分子圧電体あるいは前記第２の高分子圧電体と一体に形成される；
請求項９に記載の圧電センサ。
【請求項１１】
振動する弦と；
前記弦の振動を検知する請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の圧電センサとを備える；
電子弦楽器。
【請求項１２】
前記弦を支えるコマを備え；
前記圧電センサが前記コマにより面荷重を負荷される；
請求項１１に記載の電子弦楽器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３０４５５８（Ｐ２００８−３０４５５８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４９６０３（Ｐ２００７−１４９６０３）
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（５９８０８５２６１）エルメック電子工業株式会社 (7)
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（５９８０８５２６１）エルメック電子工業株式会社 (7)
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
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