JP3229471B2

JP3229471B2 - 弦楽器用圧電変換器

Info

Publication number: JP3229471B2
Application number: JP32144193A
Authority: JP
Inventors: 和元鈴木; 卓佐藤; 信宏森山
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH07152378A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアコースティックギタ
ー、電気ギター等弦楽器の圧電変換器に関し、特に、電
極剥離強度が改善され、故障が少なく信頼性の高い弦楽
器用圧電変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧電変換器（ピックアップ）を
備える弦楽器、例えばアコースティックギターは、弦を
支えるいわゆる駒内部に圧電変換器を備え、このものが
弦振動を電気信号として出力する構成となっている。通
常、このような圧電変換器は薄い長板状に形成されてお
り、圧電変換器を薄くするのは、ギターの胴の振動を阻
害しないようにするためであり、圧電変換器を長板状に
するのは各弦の振動を均一に検出できるようにするため
である。

【０００３】従来より、ギター等の弦楽器用の圧電変換
器の圧電材料としては、一般に、セラミック圧電体が多
く使用されていた。

【０００４】しかしながら、セラミック圧電体は、硬度
が高く、柔軟性に欠けるため、長尺状に成形するする際
に破損し易いという欠点があった。このような問題に対
処するために、セラミック圧電体に代えてポリマーの圧
電体、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系等
の高分子材料を弦楽器用圧電変換器に使用する試みがな
されている。

【０００５】すなわち、分極処理されたポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）をはじめとするポリマーの圧電体
は、セラミック圧電体と比べて、可撓性が大きく、薄
膜化、大面積化、長尺化が容易で任意の形状、形態のも
のが簡易にできること、静水圧圧電ひずみ定数ｄ_h は
同等または、それ以下であるが、誘電率εが小さいため
に、ｄ_h ／εで定まる静水圧圧電出力係数（ｇ_h 定数）
は極めて大となり、感度特性が格段と向上すること等、
優れた特性を備えていることに起因する。

【０００６】ところで、分極処理されたフィルム状また
はシート状のポリマー圧電体（以下、単に「ポリマー圧
電体フィルム」と称する）を素子化するには、通常、そ
の圧電体両面に電極が形成される。形成される電極は、
ポリマー圧電体の、配向−分極等により付与された圧電
特性をも含めた耐熱性が、１００℃前後であることを考
慮し、一般に銅、アルミニウム等を蒸着して形成した電
極あるいは、これらの金属材質からなる厚さ６〜１００
μｍ程度の箔電極を接着剤により貼り付けて形成した電
極が用いられている。また、亜鉛等の比較的融点の低い
金属を溶射して膜形成した溶射電極も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蒸着し
て形成された電極は、その厚みが０．０２〜０．１μｍ
程度と薄く、しかもポリマー圧電体との接着強度が十分
でなく、リード線を電極に半田付けすることが極めて困
難となってしまったり、また、せっかく接続したリード
線も弦楽器等の演奏時や持ち運び時に発生する強い振動
や衝撃により、接合部から電極剥離が生じてしまうとい
う問題もある。このため、蒸着電極を設けたポリマー圧
電素子については、電気信号入力のために複雑な電極端
子構造を採用する必要が生じる。また、接着剤により貼
り付けて形成された箔電極は、厚さ５〜４０μｍ程度の
樹脂接着剤を介してポリマー圧電体上に形成されるため
に、樹脂接着剤の存在を理由に静水圧圧電ひずみ定数ｄ
_h が低下し、ポリマー圧電体の感度が悪くなるといった
不都合が生じたり、また、使用環境の状況いかんでは、
接着剤の劣化等による耐久性の問題が生じ得る。また、
溶射電極は、溶射の相手がポリマー圧電体ということで
特に低融点の金属しか使用できず、電極材料が制約を受
けるという問題がある。

【０００８】このような問題に加えて、さらに、電極に
信号取り出し用のリード線を固着させる際に、機械的変
形に耐えられる電極であって、例えば電極を折り曲げる
といった加工特性に優れ、なおかつ十分な曲げ強度を備
える電極の提案も要望されている。

【０００９】本発明はこのような実情のもとに創案され
たものであって、その目的は、上記課題を解決し、従来
存在する電極構成を備えた圧電変換器と同レベルの圧電
特性を有することはもとより、電極剥離に対する強度が
極めて優れ、かつその電極曲げ強度も十分であり、機械
的振動、衝撃、外部雰囲気等による電極剥離等のトラブ
ル発生の心配がなく、極めて信頼性の高い弦楽器用圧電
変換器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本出願に係る発明者らが、鋭意研究した結
果、多孔シート状の電極をポリマー圧電体フィルムの表
層に埋設して一体化することにより、良好な圧電特性を
を維持したまま、電極剥離強度が格段と向上し、その電
極曲げ強度も従来のものと比べて十分強いことを見いだ
し、特に演奏や持ち運び時に生じる強い機械的振動、衝
撃等により電極剥離等の問題が発生しやすい弦楽器に最
適であることを見いだし本発明に至ったのである。

【００１１】すなわち、本発明は、弦楽器の弦と直接ま
たは介在部材を介して間接的に当接し、弦楽器の弦より
発せられた振動信号を受信する弦楽器用圧電変換器であ
って、前記弦楽器用圧電変換器は、弦の振動を検出する
長板状のポリマー圧電体と、該ポリマー圧電体に取りつ
けられた電極とを有しており、前記電極の少なくとも１
つは、多孔シート状形状をなし、前記ポリマー圧電体の
表層又は内部に埋設されているように構成した。

【００１２】

【作用】本発明の弦楽器用圧電変換器は、多孔シート状
の電極を用い、かつ電極をポリマー圧電体の表層に埋設
した素子構造を有している。そのため、ポリマー圧電体
材料の一部は電極の透孔にも侵入し、電極と圧電体とが
一体となり、電極の剥離強度が向上する。また、このよ
うな構成から作成された電極は、その端部をポリマー圧
電体端部から突出させることにより、容易に折り曲げ可
能であり、曲げ強度も従来のものと比べて十分強いの
で、曲げ部における破損もなく、リード線との接合強度
を高める接続構造も可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の弦楽器用圧電変換器の実施例
として、アコースティックギター用圧電変換器をその一
例として取りあげ、図１〜図１４に基づいて説明する。

【００１４】図１には、アコースティックギターに本発
明の圧電変換器７０を組み込んだ、いわゆるギターの駒
の部分の断面図が示される。この図において、ギター胴
表板４１の上には駒４２が固着されており、この駒４２
およびギター胴表板４１には図示のごとく空隙４４が形
成され、この空隙４４の内部には本発明の弦楽器用圧電
変換器７０（以下、単に「圧電変換器７０」と称す）が
埋め込まれている。そして、この圧電変換器７０の上に
は、駒板４３が圧電変換器７０と当接する形態で、空隙
４４の上方から挿入されており、この駒板４３の上端部
と当接するように弦４５が張られている。かかる構成よ
り、弦４５の振動は介在部材である駒板４３を介して圧
電変換器７０に伝達され、この圧電変換器７０によって
電気信号に変換されるようになっている。変換された電
気信号は通常、増幅された後、接続されたスピーカによ
り発音される。

【００１５】圧電変換器７０の概略斜視図が図２に示さ
れ、圧電変換器７０は大きく分けて圧電変換器本体６０
と、リード線部５０とに大別される。圧電変換器本体６
０は前述したようにアコースティックギターの駒４２の
空隙４４の部分に埋設され（図１）、リード線部５０の
端子５１，５２はプリアンプ（図示していない）に接続
される。圧電変換器本体６０の長さＬは、使用対象とな
る弦楽器によっても異なるが、アコースティックギター
の場合、通常、５０〜１００ｍｍ程度であり、幅は、１
〜１０ｍｍ程度である。

【００１６】圧電変換器本体６０の詳細構成図の一例が
図３に示される。

【００１７】圧電変換器本体６０は、弦の振動を検出す
る長板状のポリマー圧電体１と、このポリマー圧電体１
の両面に取りつけられた電極２，２と、図示のごとく上
方の電極２の上に取りつけられた素子基板６と、これら
の周囲を覆うシールドテープ８を備えている。

【００１８】本発明においては、前記電極２，２の少な
くとも１つは、多孔シート状形状をなし、前記ポリマー
圧電体１の表層に埋め込まれている（これらの構成によ
りいわゆる圧電素子が形成される）。これらの電極の構
造、および電極とポリマー圧電体１との接合方法は後に
詳述することにし、本発明で用いられるポリマー圧電体
１としては、比較的高い耐熱性を有するシアン化ビニリ
デン−酢酸ビニル共重合体や、優れた圧電特性を備える
フッ化ビニリデン系樹脂の圧電体が好ましい。なかで
も、通常の結晶化条件でいわゆるβ型結晶化が容易に形
成できるフッ化ビニリデン系共重合体（例えば、優位量
のフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と、劣位量のトリフルオ
ロエチレン（ＴｒＦＥ）やテトラフルオロエチレン（Ｔ
ＦＥ）等のフッ化ビニル（ＶＦ）との共重合体）が好ま
しい。さらに具体的な好適例としては、例えば、７０〜
８０モル％のＶＤＦと、３０〜２０モル％のＴｒＦＥと
の共重合体が挙げられる。もちろん、圧電性発現に適し
たβ型結晶化のために一軸延伸処理が必要となるフッ化
ビニリデンホモポリマーを用いることもでき、この場
合、上記コポリマーに比べて、圧電体の誘電率が大きく
（素子容量大）なるので、周波数特性が低音域まで広が
るという利点がある。

【００１９】このようなポリマー圧電体１は、通常、溶
融押し出し等により成膜後、必要に応じて一軸延伸した
後、軟化温度以下の熱処理・電界印加により分極処理に
付されて、ポリマー圧電体フィルムとして形成される。

【００２０】さらに、図３において、図の下方に位置す
る電極の端部２ｂは、ポリマー圧電体１から突出すると
ともに、下方に略直角に折り曲げられており、この端部
２ｂはリード線部５０のシールド線部５５と半田付けさ
れている。このような接合形態をとることにより、端部
２ｂとシールド線部５５の接合強度は格段と向上する。
また、本発明に用いる電極２，２は、後述するように極
めて曲げ強度が大きい材料および構造が採択できるの
で、電極曲げ部分での変形や折れの発生はほとんど生じ
ない。一方、上部に位置する電極２は、ポリマー圧電体
１からまっすぐに突出しており（符号２）、その部分
に、リード線部５０の芯線部５３の先端が半田付けされ
ている。このような上部に位置する電極２の上に取りつ
けられた素子基板６には、シールドテープ８とのショー
トを防止するために、銅箔等は設けられていない。ま
た、シールドテープ８は、アルミニウム、銅等の導電性
材料から形成され、電極２，２、ポリマー圧電体１、素
子基板６、およびリード線部５０の接合部分を覆い、外
部からの雑音の影響を回避するようになっている。

【００２１】次に、上記で詳細な説明を省いた圧電素子
（ポリマー圧電体１と電極２，２との組み合わせ）につ
いて、図４〜図１０を参照しつつ、以下に説明する。な
お、これらの図面において、前記電極の突出部２ａ，２
ｂ（図３に示される）の形成は単に、ポリマー圧電体１
と電極２，２との相対的な位置決め設定だけの問題であ
るので、ここでは突出部を省略して説明する。

【００２２】図４は、本発明で用いる圧電素子の好まし
い一実施例の平面図、図５は、図４のＡ−Ａ断面矢視図
である。これらの図に示されるように圧電素子１０ａ
は、上述したようにポリマー圧電体（フィルム）１の両
面の表層に、メッシュ状の多孔シート状電極２を埋め込
む。その一部をリード線または端子接続部３とすること
もできる。なお、ポリマー圧電体フィルムとポリマー圧
電体とは実質おなじものであるので、ここでは便宜上、
同一符号を付して説明する。

【００２３】本発明に用いられる多孔シート状電極は、
例えば、銅、ステンレススチール、鋼、アルミニウム、
錫、亜鉛、金、銀、チタン、白金等の金属材料の他に、
これらを含む合金や、炭素繊維等の適当な剛性を有する
任意の導線材料により構成することができる。

【００２４】メッシュ状の多孔シート状電極２（以下、
単に、「メッシュ状電極２」と称す）を構成するために
は、図示のごとく平織のほか、綾織り、畳織り、平畳織
り、綾畳織りなどの任意の織り方が採用できる。そし
て、その称呼が４０メッシュ（例えば、目開き３５０μ
ｍ、線径２９０μｍの平織り金網）乃至１０００メッシ
ュ（例えば、濾過粒度数約２５μｍ、線径８０（縦）／
５５（横）μｍで、縦方向は１２０メッシュの綾畳織り
金網）、特に、６０メッシュ（例えば、目開き２４０μ
ｍ、線径１８０μｍの平織り金網）乃至６３５メッシュ
（例えば、目開き２０μｍ、線径２０μｍの綾織り金
網）のものが好適に用いられる。従って、メッシュ状電
極２の透孔（目開き、又は濾過粒度数）としては、２０
〜３５０μｍ、線径としては２０〜３００μｍの範囲の
ものが好ましい。

【００２５】上記称呼が１０００メッシュを越えるもの
（金網）では、透孔が小さくなりすぎて、電極剥離強度
が低下する傾向が生じ、この一方で、４０メッシュ未満
のもの（金網）では、圧電特性を表す主要なパラメータ
の一つである静水圧圧電ひずみ定数ｄ_h が小さくなって
しまう。

【００２６】このような、メッシュ状電極２の開口率
は、１０〜７０％、特に、２０〜６０％の範囲とするこ
とが好ましい。この開口率の値が１０％未満となると、
電極剥離強度が低下してしまい、また、この値が７０％
を超えると静水圧圧電ひずみ定数ｄ_h が低下する。

【００２７】このようなメッシュ状電極２用いる材質と
しては、特に、ステンレススチール、チタンなどの高強
度金属や、燐青銅などの柔軟で高伸度の金属が好まし
い。

【００２８】図６には、本発明の圧電素子の他の好まし
い一実施例が示され、図７には図６のＢ- Ｂ断面矢視図
が示される。この圧電素子１０ｂは、ポリマー圧電体
（フィルム）１の両面の表層に、多数の透孔１２ａを設
けた多孔板形状の多孔シート状電極１２（以下、単に
「多孔板状電極１２」と称す）を埋設した構造を有す
る。メッシュ状電極２の代わりに、透孔１２ａを有する
多孔板状電極１２を用いることを除いては、図４および
図５に示される圧電素子１０ａと本質的に同様な構造を
有する。

【００２９】多孔板状電極１２と前記メッシュ状電極２
とは、同様な材料から構成することができる。また透孔
１２ａの孔径および透孔間の距離は、メッシュ状電極２
における目開きおよび線径のそれぞれ準じて設定するこ
とができる。ただし、透孔間の距離の設定には、より自
由な選択が可能である。開口率も前記のメッシュ状電極
２に準じて設定すればよい。

【００３０】本発明で用いる多孔シート状電極の厚さ
（平織り又は綾織りのメッシュ状電極２においては線径
に対応する）は、１０〜８００μｍ、より好ましくは２
０〜３００μｍである。この電極の厚さが１０μｍ未満
となると、得られる圧電素子の剛性が十分でなく、良溶
媒で膨潤処理されたポリマー圧電フィルムに積層して圧
着する時シワが発生し易いという不都合が生じ、この一
方で、電極の厚さが８００μｍを超えると、適当な電極
剥離強度を与えるに十分な程に多孔シート状電極をポリ
マー圧電体フィルムに埋設させることが困難になってし
まうという不都合が生じる。

【００３１】上述してきた多孔シート状電極２，１２の
ポリマー圧電体（フィルム）１への埋設は、いわゆるア
ンカー効果が発揮されて必要な電極剥離強度が得られる
のに十分な程度になされるべきであり、通常その厚さの
３０％以上、特に５０％以上がポリマー圧電体フィルム
の表層に埋設されることが重要である。

【００３２】図８には、本発明に用いられるその他の好
ましい圧電素子の実施例平面図、図９にはその側面図
が、それぞれ示される。これらの図に示される圧電素子
１０ｃは、ポリマー圧電体（フィルム）１の両面の表層
に綾織りのメッシュ状電極２２をその厚さの約５０％ま
で埋設した構造を有する。このような部分埋設であって
も多孔シート状電極の透孔に部分的に侵入したポリマー
圧電体材料のアンカー効果により電極剥離強度は実用上
十分な程に向上する。厚さの１００％を埋設させた、完
全埋設状態とすることも可能であるが、この場合には、
電極はポリマー圧電体の樹脂で被覆される。そのため、
例えば、素子へのリード線または端子の接続の際には、
表面の樹脂被覆層の一部を溶媒で軽く拭き取り電極を露
出させてから行うのが良い。また、本発明において、
「ポリマー圧電体フィルムの表層」とは、表面から多孔
シート状電極の厚さと同程度の深さまでの領域をいう。

【００３３】上述のごとく電極が埋め込まれるポリマー
圧電体（フィルム）１の厚さは、５０〜２０００μｍ程
度、特に２００〜１０００μｍであることが好ましい。
この値が５０μｍ未満では、多孔シート状電極を埋め込
むことが困難であり、フィルムの変形や圧電特性のばら
つきといった問題が発生する。また、逆に２０００μｍ
を超えると、フィルムの可撓性が損なわれ、さらに分極
処理の際に高電圧が必要になるため、縁面放電が発生
し、分極処理が極めて困難となる。ところで、多孔シー
ト状電極をポリマー圧電体フィルムの表層を埋め込む
と、素子の電極間距離が、ほぼ埋設の深さ分だけ近づ
く。従って、ポリマー圧電体フィルムの厚さは、使用す
る多孔シート状電極の厚さおよび埋め込み深さを考慮
し、上記の範囲から適宜選択することが好ましい。

【００３４】上述のごとく、本発明に用いられる圧電素
子の好ましい三態様について説明してきたが、これらの
態様を適宜変更して使用することはもちろん可能であ
る。例えば、多孔シート状電極２，１２，２２は、ポリ
マー圧電体（フィルム）１の少なくとも一面に埋め込ま
れていればよく、他の面の電極は、従来の金属箔電極あ
るいは溶射電極であってもよい。また、多孔シート状電
極としては、前記例に示したようなメッシュ状電極２あ
るいは透孔を設けた多孔板状電極１２以外にも、不織
布、フェルト等の表裏面に連通した孔ないし空隙を有
し、溶媒により膨潤ないし溶解したあるいは熱溶解した
ポリマー圧電体樹脂が含浸され得るシート状電極を用い
ることが可能である。

【００３５】また、圧電素子は、図５に対応して図１０
に示されるように多孔シート状電極２と同様な多孔シー
ト状電極３２を中間電極として、それぞれの一面に埋め
込むようにして二枚のポリマー圧電体（フィルム）１，
１で積層挟持し、全体として積層構造の圧電素子として
構成することもできる。このように、本発明に用いられ
る多孔シート状電極はポリマー圧電体の表層だけでな
く、その内部にも埋設され得る。この圧電素子は１０ｄ
においては、中間電極は四辺一方においてポリマー圧電
体フィルムから突出して配置され、この突出部をもって
リード線または端子接続部３とされる。

【００３６】次に、上述したような圧電素子を製造する
ための方法について説明する。まず、ポリマー圧電体
（フィルム）１の多孔シート状電極を埋め込むべき表面
を溶媒で処理する。この際の溶媒としては、ポリマー圧
電体フィルムを構成するポリマー圧電体の良溶媒が好適
に用いられるが、ポリマー圧電体を溶解できなくとも膨
潤できる程度の溶媒能があれば十分である。

【００３７】このような溶媒の例としては、アセトン、
メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；テトラヒドロフ
ラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルム
アミド等が挙げられる。溶媒処理のためには、ポリマー
圧電体フィルムの表面に溶媒を、塗布、スプレー浸漬な
どの方法で適用し、溶媒とフィルムとを、例えば常温〜
９０℃で２秒〜１時間程度接触させておけばよい。これ
ら温度、時間等の処理条件は、ポリマー圧電体の組成、
溶媒の種類、電極の形状や厚さによって異なり得る。後
工程である圧着工程における温度が高いほど電極剥離強
度が増加するので、このような目的のためには、溶媒処
理工程では溶解力の弱い溶媒を用い、ポリマー圧電体の
耐熱温度範囲内の高い温度で処理ことも好ましい。

【００３８】しかる後、ポリマー圧電体フィルム１の溶
媒処理済面に、多孔シート状電極を接触させ、両者を圧
着させる。多孔シート状電極のポリマー圧電体フィルム
１との接触面には、ポリマー圧電体との接着性を向上さ
せるような表面処理や、電極を保護する被膜などを予め
施しておくのも好ましい。このような前処理の一例とし
ては、ポリマー圧電体と同質または相溶性の良い樹脂の
コーティングを例示しうる。なお、溶媒処理工程終了
後、速やかに次の圧着工程に移るのが良い。また、両工
程の間でポリマー圧電体フィルムの表面に付着した付着
液を拭き取る、または落とすことも好ましい。

【００３９】圧着工程における温度は、高温ほど電極剥
離強度が増加するのでこの点では好ましいが、一般に常
温以上で圧電体の耐熱温度の範囲内、実用上好ましいの
は５０〜９０℃である。一方、圧着の圧力は、１Ｋｇ／
ｃｍ² 乃至ポリマー圧電体が塑性変形する７００Ｋｇ／
ｃｍ² 程度まで、実用的には５Ｋｇ／ｃｍ² 〜１００Ｋ
ｇ／ｃｍ² とされるのが好ましい。また、圧着時間は１
０秒〜１時間程度である。

【００４０】図１０に示すようなフィルム１に挟まれた
多孔シート状電極３２を中間電極として有する圧電素子
を得る場合には、中間電極３２の近傍でのボイドの発生
を抑えて良好な圧電特性と強い電極剥離強度を得るため
には、溶媒処理された圧電体の表層樹脂が電極の孔部に
流れ、かつ溶媒が抜けるような圧着条件および溶媒処理
条件を適宜決定する必要がある。特に、縦横いずれかの
寸法が小さい場合には、かかる条件を見いだすことは容
易である。上記ボイドの発生を抑えるために、ポリマー
圧電体フィルム１と多孔シート状電極を順次、ローラー
で圧着するのも好ましい方法の一つである。

【００４１】ポリマー圧電体フィルムの分極処理は、電
極形成後に行うこともできるが、分極処理を行った圧電
体フィルムに電極を形成する方法もより好ましく採用で
きる。

【００４２】また、圧電素子を製造するための他の方法
として、多孔シート状電極を治具を用いて鋳型中に保持
しながら、そこに熱溶融した圧電体樹脂または溶媒に溶
かした圧電体樹脂を流し込んで鋳造する方法を採用する
ことも可能である。しかし、この場合にはポリマー圧電
体の分極処理は、電極形成後に行なわれる。

【００４３】得られた圧電素子１０ａ，１０ｂ，１０ｄ
においては、多孔シート状電極２，１２または３２の表
面被覆層を溶剤を用いて部分的に除去する等によりリー
ド線または接続端子部３を形成することももちろん可能
であるが、図３に示されようにポリマー圧電体１の片端
からそれぞれ突出した電極部分２ａ，２ｂを設けるに
は、図１１に示されるような形成方法が好ましい。すな
わち、図１１に示されるようにまず、突出電極部分２
ａ，２ｂに相当する部分を想定して、所定長さの電極
２，２を準備した後（図１１（ａ））、上記の手法に沿
って電極２，２をポリマー圧電体の中に埋め込む（図１
１（ｂ））。しかる後、配線等の都合により適宜、電極
を折り曲げる等の作業を行う（図１１（ｃ））。本発明
の多孔シート状電極、特にメッシュ状電極２は、その織
り構造により曲げ強度が大きく、変形、折れ等の発生が
極めて少ない。

【００４４】このようにして得られた圧電素子は、セラ
ミック圧電素子にはない耐衝撃性、可撓性を維持する一
方で、従来のポリマー圧電素子に比べて向上した電極剥
離強度、曲げ強度を有する。従って、従来のポリマー圧
電素子を同様な用途への使用が可能であるほか、より大
なる応力がかかる条件下での使用に優れた適性を有す
る。

【００４５】ところで、弦楽器用圧電変換器にあって
は、図１２に示されるようにリード線部５０が２本の芯
線部５７および５８を備え、これらがそれぞれ、２つの
電極に接合された、いわゆる平衡回路を作ることが好ま
しい。平衡回路の代表的な一例が図１３に示されてお
り、双方の電極２，２から得られた信号は（ＩＮの部
分）、平衡状態を保ち、ＯＰアンプで増幅され、しかる
後、例えばスピーカによって出力される（ＯＵＴの部
分）。このような平衡回路においては、電磁波、静電誘
導等の同相ノイズに強いこと、および、ケーブルの容量
（キャパシタンス）Ｃが小さくなり、感度域が低音域に
まで伸びるという優れた効果が発現する。なお、この場
合には、電極形状は、本発明のものに限らず、従来周知
のいわゆる箔電極、溶射電極等いずれでもよい。ちなみ
に、図３に示されるものは、一方の電極からのみ信号を
取り出すいわゆる非平衡回路であり、非平衡回路の一例
が図１４に示される。なお、図１２は一芯ケーブルで２
本の芯線部５７および５８を備えたものであるが、もち
ろん二芯ケーブルでそれぞれ１本ずつの芯線部を用いた
ものでもよい。また、図１２中、芯線部５７，５８の周
囲（下方の電極の表面上や、素子基板６の上も含めて）
は、樹脂Ｒ（無数の点で表される）でディップコーティ
ングしておくことが好ましい。図３においても、同様に
樹脂Ｒ（無数の点で表される）でディップコーティング
しておくこと（ただし、下方の電極２の下側表面の部分
は除く）が、好ましい。

【００４６】以下、具体的実験例を示し本発明をさらに
詳細に説明する。〔実験例１〕実施例サンプル１の作製まず、図４および図５に示されるタイプの圧電素子を以
下の要領で形成した。まず、ＶＤＦ／ＴｒＦＥ（７８／
２２モル比）共重合体（呉羽化学工業（株）製）をダイ
ス温度２６５℃でシート押出し、１２５℃で１３時間の
熱処理後、６０Ｖ／μｍの電界下、１３８℃での保持時
間５分、昇降時間を含めて全１時間の分極処理を行な
い、厚さ４８０μｍのポリマー圧電体フィルム１を得
た。

【００４７】このポリマー圧電体フィルムを３０℃のア
セトン中に３０秒間浸漬後、その両面を３００メッシュ
（綾織り、目開き４５μｍ、線径４０μｍ）のステンレ
ススチール（ＳＵＳ３１６）製金網で挟持し、これら
を、温度９０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ² 、時間２分の条
件で圧着した。しかる後、長さＬ（有効長さ）＝８０ｍ
ｍ、幅３ｍｍの切断寸法で切断し、本発明の弦楽器用圧
電変換器に用いる圧電素子を作製した。

【００４８】比較サンプル１の作製上記実施例サンプル１で得たポリマー圧電体フィルムの
両面に、粒度＃２２０のアルミナ系研磨剤を、空気圧力
４．０ｋｇ／ｃｍ² 、距離１５ｃｍの条件でサンドブラ
ストして粗面化した後、ＳＢＲ系接着剤（住友スリーエ
ム（株）製「４６９３スコッチ・グリップ」、溶剤１，
２−ジクロロエタン中に１０〜２０％濃度）を両面に塗
布し、これらの上に、それぞれ厚さ３０μｍの銅箔を貼
付した。しかる後、上記実施例サンプル１と同様な切断
寸法で切断し、比較圧電素子を得た。

【００４９】これらの実施例サンプル１および比較サン
プル１の圧電素子について、以下の圧電特性、電極剥離
強度、および可撓性の評価を行った。評価方法は以下の
通りである。

【００５０】圧電特性：以下の方法で静水圧圧電ひずみ
定数（ｄ_h 定数）を測定して求めた。すなわち、耐圧容
器に入れたシリコーン油中に試料を浸漬し、容器に窒素
ガス源から圧力Ｐ（ニュートン（Ｎ）／ｍ² ）を加えな
がら試料の電荷量Ｑ（クーロン（Ｃ）を測定する。そし
て、ゲージ圧２ｋｇ／ｃｍ² 付近での圧力上昇ｄＰに対
する電荷の増加量ｄＱを得、下式より算出した。

【００５１】ｄ_h ＝（ｄＱ／ｄＰ）／Ａ単位はＣ／Ｎである。ここで、Ａは電極面積（ｍ² ）で
ある。

【００５２】電極剥離強度：厚さ３５μｍの銅箔にエポ
キシ系接着剤（アラルダイトＡＷ１０６（樹脂）：ＨＶ
９５３Ｕ（硬化剤）＝１；１、日本チバガイギー
（株））を塗布して、表面被覆樹脂層をアセトンで軽く
拭いて除去した圧電素子の電極形成面と張り合せ、９０
℃、１００ｋｇ重／ｃｍ² の圧力で２０分間プレスし
た。次いで、この張り合せ試料に対し、ＪＩＳＣ−６
４８１に準拠して５０ｍｍ／分の速度で９０度剥離試験
を行った。なお、この電極剥離強度は、電極にリード線
を半田接続する際に、またはその後の素子の取扱の際な
どに半田周辺部で生じる電極の亀裂や剥れなどの不都合
の度合い、即ち半田によるリード線接続性と良好な相関
を示すことが経験的に知られている。

【００５３】可撓性：試料を間隔４ｃｍの二点で支え、
支点の中心で試料に５ｍｍ／分の速度で荷重Ｗを加えて
２ｍｍたわませるのに要した１ｃｍ幅当たりの荷重値を
求め、たわみ荷重（ｇ／ｃｍ）とした。

【００５４】なお、可撓性、電極剥離強度の試験では、
試験機として、（株）東洋精機製作所製のＳＴＲＯＧＲ
ＡＰＨ−Ｒ２を用いた。

【００５５】こられの結果を下記表１に示す。

【００５６】

【表１】〔実験例２〕上記実施例サンプル１の圧電素子を、図２
および図３に示される弦楽器用圧電変換器に組み立て
た。しかる後、このものを図１に示されるようにアコー
スチックギターに組み込み、圧電変換器としての性能を
評価した。

【００５７】その結果、高音域が適度に減衰した自然な
音色を得ることができた。

【００５８】

【発明の効果】上記実験例の結果より本発明の効果は明
らかである。すなわち、本発明は、弦楽器の弦と直接ま
たは介在部材を介して間接的に当接し、弦楽器の弦より
発せられた振動信号を受信する弦楽器用圧電変換器であ
って、この弦楽器用圧電変換器は、弦の振動を検出する
長板状のポリマー圧電体と、該ポリマー圧電体に取りつ
けられた電極とを有する圧電変換器本体を備えており、
この電極の少なくとも１つは、多孔シート状形状をな
し、前記ポリマー圧電体の表層又は内部に埋設されてい
るように構成されているので、従来存在する電極構成を
備えた圧電変換器と同レベルの圧電特性を有することは
もとより、電極剥離に対する強度が極めて優れ、かつそ
の電極曲げ強度も十分であり、機械的振動、衝撃、外部
雰囲気等による電極剥離等のトラブル発生の心配がな
く、極めて信頼性の高い弦楽器用圧電変換器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アコースティックギターに本発明の弦楽器用圧
電変換器を組み込んだ、いわゆるギターの駒の部分の断
面図である。

【図２】本発明の弦楽器用圧電変換器の概略斜視図であ
る。

【図３】圧電変換器本体の詳細構成図の一例を示した断
面図である。

【図４】本発明に用いられる圧電素子の一実施例の平面
図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面矢視図である。

【図６】本発明に用いられる圧電素子の他の一実施例の
平面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面矢視図である。

【図８】本発明に用いられる圧電素子の他の一実施例の
平面図である。

【図９】図８の側面図である。

【図１０】多層構造型とした圧電素子の実施例の断面図
である。

【図１１】本発明に用いる圧電素子の製造方法の一例を
経時的に示した図である。

【図１２】圧電変換器本体の詳細構成図の他の一例を示
した断面図である。

【図１３】平衡回路の一例を示した回路図である。

【図１４】非平衡回路の一例を示した回路図である。

【符号の説明】

１…ポリマー圧電体（フィルム）２，２２，３２…メッシュ状多孔シート状電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…圧電素子１２…透孔を設けた多孔シート状電極１２ａ…透孔４３…介在部材（駒板）４５…弦楽器の弦６０…圧電変換器本体７０…弦楽器用圧電変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−29587（ＪＰ，Ａ) 特開平４−65173（ＪＰ，Ａ) 特許3105645（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭63−10593（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭62−3835（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 3/18 H01L 41/00 - 41/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弦楽器の弦と直接または介在部材を介し
て間接的に当接し、弦楽器の弦より発せられた振動信号
を受信する弦楽器用圧電変換器であって、前記弦楽器用圧電変換器は、弦の振動を検出する長板状
のポリマー圧電体と、該ポリマー圧電体に取りつけられ
た電極とを有する圧電変換器本体を備えており、前記電極の少なくとも１つは、多孔シート状形状をな
し、前記ポリマー圧電体の表層又は内部に埋設されてい
ることを特徴とする弦楽器用圧電変換器。
【請求項２】前記多孔シート状形状の電極が、メッシ
ュ状電極であることを特徴とする請求項１に記載の弦楽
器用圧電変換器。
【請求項３】前記電極は、ポリマー圧電体の相対向す
る２面にそれぞれ固着された２枚の電極であって、その
一方の電極の端部はポリマー圧電体固着面に対して略直
角に折り曲げられており、当該折り曲げられた端部にリ
ード配線が設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の弦楽器用圧電変換器。
【請求項４】前記ポリマー圧電体の表層に埋設されて
いる電極は、ポリマー圧電体フィルムまたはシートの表
面を溶媒処理した後、その処理表面上に多孔シート状の
電極を積層し、圧着して固着されていることを特徴とす
る請求項１に記載の弦楽器用圧電変換器。