JP2004037350A - 抵抗型センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】スリープモードに切り換えることによって消費電力を低減する。
【解決手段】感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、接地された変位電極Ｄ０および電源電圧Ｖｃｃに保持された変位電極Ｄ１を形成したＦＰＣ１１を折り曲げることによって、可変接触抵抗と復帰スイッチとが２層となるセンサユニット１０を製造する。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合には、まず最初に変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが必ず接触して、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触した状態が維持されつつ、可変接触抵抗の抵抗値が変化する。これにより、操作ボタン３１に対する操作が行われたことを確実に検出することができるようになる。
【選択図】 図１
【解決手段】感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、接地された変位電極Ｄ０および電源電圧Ｖｃｃに保持された変位電極Ｄ１を形成したＦＰＣ１１を折り曲げることによって、可変接触抵抗と復帰スイッチとが２層となるセンサユニット１０を製造する。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合には、まず最初に変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが必ず接触して、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触した状態が維持されつつ、可変接触抵抗の抵抗値が変化する。これにより、操作ボタン３１に対する操作が行われたことを確実に検出することができるようになる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から加えられる力の検出を行うために用いて好適な抵抗型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗型センサは、操作者によって加えられた力の大きさおよび方向を電気信号に変換する装置として一般的に利用されている。例えば、携帯電話の入力装置として、多次元方向の操作入力を行うための抵抗型センサをいわゆるジョイスティックとして組み込んだ装置が利用されている。
【０００３】
抵抗型センサでは、操作者から加えられた力の大きさとして、所定のダイナミックレンジをもった操作量を入力することができる。また、加えられた力を各方向成分ごとに分けて検出することが可能な二次元または三次元のセンサとしても利用されている。
【０００４】
例えば、本件出願人による特開平６−３４７３５０号公報には、一対の電極間に感圧抵抗体が介在させられた抵抗型センサにおいて、操作が行われた（外部から力が加えられた）場合の両電極間の抵抗値の変化に基づいて、当該力の大きさを検出する技術が開示されている。
【０００５】
そして、かかる抵抗型センサの回路においては、センサに対する操作の有無に拘わらず電流が流れているため、常に電力が消費されていることになる。そこで、かかる抵抗型センサに対する操作が長時間にわたって行われない場合には、センサ回路に電流が流れるのが適宜停止させられることが好ましい。
【０００６】
ここで、例えばオン状態とオフ状態とを切り換え可能なスイッチ機能を有する入力装置をマイコン制御システムとともに用いると、所定時間が経過しても操作が行われない（スイッチの切り換えが行われない）場合には、消費電力が極力小さく押さえられたスリープモード（省電力モード）に自動的に切り換えられることが多い。そして、操作が行われた時点で、自動的にスリープモードが解除されるようになっている。なお、かかる入力装置からの出力は、電源電圧付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であって、操作が行われた場合には、その出力はＬｏレベルからＨｉレベルに或いはＨｉレベルからＬｏレベルに切り換わる。つまり、かかる入力装置では、操作後における出力は、操作前の状態から必ず電源電圧の約半分であるスレッシホールド電圧（しきい値電圧）を跨いで変化する。従って、かかる入力装置の出力を監視することによって、操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを適正に解除することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かかる抵抗型センサは、外部から加えられた力の大きさを認識することができる装置（例えば、力覚センサ）として利用するためには適しているが、異なる２つの状態（例えば、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態）を切り替えるスイッチ機能を有する装置として利用するためには適していない。したがって、かかる抵抗型センサを各方向へのスイッチ機能を有する装置として機器に組み込む場合には、当該センサをそのまま利用することは難しく、各方向に対応するスイッチ機能を別に設ける必要がある。
【０００８】
また、かかる抵抗型センサでは、外部から加えられる力の大きさによって、当該センサの出力がスレッシホールド電圧を跨いで変化しない場合がある。従って、かかる抵抗型センサにおいて、上述のスイッチ機能を有する入力装置と同様に、所定時間が経過しても操作が行われない場合に自動的にスリープモードに切り換えられた場合には、当該センサの出力を監視していても、操作が行われたことを確実に検知することができないため、スリープモードが適正に解除されないという問題が生じる。従って、かかる抵抗型センサにおいては、操作が長時間にわたって行われない場合でも、スリープモードに切り換えることができず、電力が無駄に消費されてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の主な目的は、各方向の力の大きさを認識する装置およびスイッチ機能を有する装置のいずれにも利用することができる抵抗型センサを提供することである。
【００１０】
また、本発明のその他の目的は、マイコン制御システムとともに用いられた場合に、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる抵抗型センサを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の抵抗型センサは、検知部材と、前記検知部材と対向している第１の電極と、前記検知部材と前記第１の電極との間において、前記第１の電極に対向し且つ前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１の電極に近づく方向に変位可能な第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された感圧抵抗体と、前記検知部材と対向している１または複数の第１のスイッチ用電極と、前記検知部材と前記第１のスイッチ用電極との間において、前記第１のスイッチ用電極に対向し且つ前記第１のスイッチ用電極から離隔するように設けられていると共に、前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１のスイッチ用電極と接触可能な１または複数の第２のスイッチ用電極とを備えており、前記第１の電極と前記第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることに基づいて前記検知部材の変位を認識可能であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１によると、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることによって、検知部材の変位を認識することができるため、検知部材に外部から加えられた力の大きさを認識可能である。また、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との接触の有無を認識することができるため、これをスイッチ機能として利用することができる。したがって、本発明の抵抗型センサは、検知部材の変位（検知部材に外部から加えられた力の大きさ）を信号（アナログ信号）として出力する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【００１３】
なお、「検知部材の変位を認識可能である」とは、「検知部材に外部から加えられる力を認識可能である」ということとほぼ同じ意味である。また、本発明のセンサに含まれる第１および第２のスイッチ用電極をスイッチ機能として利用する場合に、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化とは全く独立にオン状態とオフ状態とを切り換え可能な単なるスイッチとしても利用できるし、請求項７に記載のように、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値を変化させるための検知部材への操作を検出する復帰スイッチとしても利用できる。
【００１４】
請求項２の抵抗型センサは、前記第１の電極に対して前記第２の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１の電極が設けられた第１の基板と、前記第２の電極に対して前記第１の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２の電極が設けられた第２の基板と、前記第１のスイッチ用電極に対して前記第２のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１のスイッチ用電極が設けられた第１のスイッチ用基板と、前記第２のスイッチ用電極に対して前記第１のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２のスイッチ用電極が設けられた第２のスイッチ用基板とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２によると、第１および第２の電極並びに第１および第２のスイッチ用電極が基板上に設けられているため、これらの電極を適正な位置に容易に配置することができ、センサの製造工程が簡略化される。
【００１６】
請求項３の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記検知部材の変位方向について前記第１および前記第２の電極と重なるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３によると、第１および第２のスイッチ用電極と、第１および第２の電極とが検知部材の変位方向について重なるように（例えば、上下方向について２層に）配置されるため、当該センサに含まれる各電極を設置するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、センサを小型化することが可能となる。
【００１８】
請求項４の抵抗型センサは、前記第１の基板、前記第２の基板、前記第１のスイッチ用基板および前記第２のスイッチ用基板が、１つの可撓性を有する共通基板であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４によると、各電極が１つの共通基板上に設けられた後で、当該共通基板が適正に折り曲げられることによって、センサが製造される。従って、センサの製造工程が簡略化される。また、本発明のセンサのセンサ部が一体に構成（ユニット化）されるため、センサの外観や検知部が変更になっても、共通に利用できるセンサ部を得ることができる。さらに、この場合には、例えば回路パターン（配線）が形成された回路基板の上に載置することが可能となるため、当該回路基板の有効配線面積を削減しなくてもよくなる。
【００２０】
請求項５の抵抗型センサは、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１のスイッチ用電極および前記第２のスイッチ用電極のいずれもが前記共通基板の一方の面上に設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５によると、各電極のいずれもが１つの共通基板の一方の面上に設けられているため、センサの製造工程がさらに簡略化され、製造コストを低減できる。
【００２２】
請求項６の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記第１および前記第２の電極よりも前記検知部材に近接するように配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６によると、第１の電極と第２の電極との間の間隔が変化する前に、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との間隔が変化し易くなって、第１および第２のスイッチ用電極間におけるスイッチ機能を優先的に利用する場合に好ましい。
【００２４】
請求項７の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極のいずれか一方が接地されていると共に、他方が接地電位とは異なる電位に保持されており、前記第１および前記第２のスイッチ用電極は、前記検知部材が変位するのに伴って接触し、その後、前記第２の電極を変位させることが可能であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項７によると、検知部材に対する操作が行われた場合（第２の電極が変位する場合）には、検知部材が変位するのに伴って第２のスイッチ用電極が変位することによって、まず最初に第２のスイッチ用電極と第１のスイッチ用電極とが必ず接触する。そして、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触した状態が維持されつつ、第２の電極が変位させられる。ここで、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサの第１および第２のスイッチ用電極のうち接地電位とは異なる電位に保持されて側の電極からの出力は、当該電極が保持される電位付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の当該電極からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサの当該電極からの出力を監視することによって、抵抗型センサに対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサにおいても、検知部材に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【００２６】
なお、請求項７において、「接地電位とは異なる電位」とは、「所定のスレッシホールド電圧の絶対値よりも大きい絶対値を有する電位」を示している。
【００２７】
請求項８の抵抗型センサは、前記第１および前記第２の電極、または、前記第１および前記第２のスイッチ用電極の組が複数設けられていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項８によると、各組を別方向の力を認識するために用いることによって多次元的な力の認識する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサ１の構成について、図１および図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図２は、図１の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【００３１】
抵抗型センサ１は、センサユニット１０と、固定板２０と、人などによって操作されることによって外部から力が加えられる操作用の操作ボタン３１を含む操作部３０と、操作部３０を固定板２０に対して支持固定する支持部材４０とを有している。ここで、センサユニット１０は、その下面が粘着剤５０を介して固定板２０の表面に接着されている。
【００３２】
また、センサユニット１０は、フレキシブル・プリント・サーキット基板（ＦＰＣ）１１と、ＦＰＣ１１上に形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４（図１ではＤ１１およびＤ１２のみを示す）、感圧抵抗インク（感圧抵抗体）Ｒ１１〜Ｒ１４（図１ではＲ１１およびＲ１２のみを示す）、変位電極Ｄ０、Ｄ１およびスペーサ６１、６２を有している。
【００３３】
ここでは、説明の便宜上、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系を参照しながら各部品に配置説明を行うことにする。すなわち、図１では、固定板２０上に接着されたＦＰＣ１１上の導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の中心位置（図２参照）に原点Ｏが定義され、右水平方向にＸ軸が、紙面に垂直奥行方向にＹ軸が、上垂直方向にＺ軸がそれぞれ定義されている。従って、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４が形成されたＦＰＣ１１の表面（詳しくは後述する第１面１１ａ）は、ＸＹ平面を規定し、センサユニット１０および操作ボタン３１のそれぞれのほぼ中心位置をＺ軸が通ることになる。
【００３４】
まず、センサユニット１０の概略構成および製造方法について、図２を参照しつつ説明する。なお、図２（ａ）は、ＦＰＣ１１の上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるｂ−ｂ線での断面図を示している。
【００３５】
ＦＰＣ１１は、図２に示すように、略矩形状の平板状の部材であって、例えばＰＥＴフィルムなどの可撓性を有する材料で形成されている。そして、ＦＰＣ１１の表面（図２（ａ）では紙面の手前面、図２（ｂ）では上方の面）は、第１面１１ａ、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄに分割されている。ここで、第１面１１ａ〜第４面１１ｄは、図２において二点鎖線で示される境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４によって、それぞれ略正方形状に仕切られており、いずれもほぼ同じ面積を有している。なお、境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４は、後述するように、ＦＰＣ１１が折り曲げられるときの折り返し線となる。
【００３６】
ＦＰＣ１１上の第１面１１ａには、上述したように、その中心位置近傍に原点Ｏが定義されている。ここで、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合には、図１に示すように、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄのそれぞれの中心位置近傍をＺ軸が通ることになる。従って、ここでは、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄのそれぞれの中心位置近傍には、原点Ｏに対応する点Ｏ’、Ｏ’’、Ｏ’’’があるとして説明する。
【００３７】
第１面には、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するとともに、原点Ｏに対して対称に配置された略扇形形状である導電ランドＤ１１〜Ｄ１４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。
【００３８】
また、第１面１１ａに形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４上には、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４が、それらの上にそれぞれ重なるようにスクリーン印刷されている。なお、図２（ａ）では、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４および感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４のうち、その上方に配置された感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４だけが描かれている。
【００３９】
ここで、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４は、圧力または接触面積によって抵抗値が変化する部材である。感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４としては、例えば、二酸化チタン充填剤、ビニル樹脂結合剤およびブチルセロソルブアセテート溶剤を含有する絶縁インクに、グラファイト、ビニル樹脂およびブチルセロソルブアセテートを含有する導電インクを混入したものなどが用いられる。また、感圧抵抗インクの抵抗値は、主な構成成分である絶縁成分と導電成分との相対的な割合を変えることによって容易に変化させることが可能である。
【００４０】
また、第２面１１ｂには、第１面１１ａと同様に、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するとともに、点Ｏ’に対して対称に配置された略扇形形状である導電ランドＤ２１〜Ｄ２４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。そして、導電ランドＤ２１〜Ｄ２４上には、感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４が、それらの上にそれぞれ重なるようにスクリーン印刷されている。
【００４１】
なお、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合には、感圧抵抗インクＲ１１（導電ランドＤ１１）と感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）とが対向すると共に、感圧抵抗インクＲ１２（導電ランドＤ１２）と感圧抵抗インクＲ２２（導電ランドＤ２２）とが対向するようになる。従って、図２においては、導電ランドＤ２１および感圧抵抗体Ｒ２１は、Ｘ軸負方向に対応するように配置されており、導電ランドＤ２２および感圧抵抗体Ｒ２２は、Ｘ軸正方向に対応するように配置されている。
【００４２】
第３面１１ｃには、点Ｏ’’を中心とする略円形状の変位電極Ｄ１が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。ここで、変位電極Ｄ１の径は、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの外側の曲線を結んでできる円の径とほぼ同じ径である。これと同様にして、第４面１１ｄには、点Ｏ’’’を中心とする略円形状の変位電極Ｄ０が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。ここで、変位電極Ｄ０の径は、変位電極Ｄ１の径とほぼ同じである。
【００４３】
また、第１面１１ａには、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の外側に配置された環状のスペーサ６１が設けられている。ここで、スペーサ６１の高さ（厚さ）は、図２（ｂ）に示すように、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の厚さと、感圧抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４の厚さと、導電ランドＤ２１〜Ｄ２４の厚さと、感圧抵抗体Ｒ２１〜Ｒ２４の厚さとの合計よりも大きくなっている。また、第３面１１ｃには、変位電極Ｄ１の外側に配置された環状のスペーサ６２が設けられている。ここで、スペーサ６２の高さ（厚さ）は、変位電極Ｄ１の厚さと、変位電極Ｄ０の厚さとの合計よりも大きくなっている。
【００４４】
なお、スペーサ６１、６２は、薄いフィルムなどを接着して形成してもよいし、導電性または非導電性の圧膜層を印刷により形成してもよいし、ＦＰＣ１１を折り曲げて固定する際の粘着剤層であってもよい。
【００４５】
また、ＦＰＣ１１上には、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４および変位電極Ｄ１、Ｄ０の他、回路パターン（配線）およびコネクタ端子の導電層なども形成されているが、図２では図示が省略されている。なお、後述するように、ＦＰＣ１１上に形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４および変位電極Ｄ１、Ｄ０は、これらの回路パターンおよび端子を通じて、外部回路であるマイコン５などに接続される。
【００４６】
ここで、センサユニット１０が製造される場合には、ＦＰＣ１１の第１面１１ａ〜第４面１１ｄにそれぞれ電極などが形成された後で、まず最初に、第２面１１ｂ〜第４面１１ｄが、第２面１１ｂと第１面１１ａとが対向するように、第１面１１ａと第２面１１ｂとの間にある境界線Ｂ１２に沿って折り返される。すると、第２面１１ｂの感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４の外側の領域が、第１面１１ａに設けられたスペーサ６１の上端部に当接するようになり、その状態で接着される。このとき、スペーサ６１は上述の高さを有しているため、操作ボタン３１に対して操作が行われていない状態では、第１面１１ａ上の感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４のそれぞれの上面と、第２面１１ｂ上の感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４のそれぞれの下面（ＦＰＣ１１が折り返される前の図２（ｂ）の状態ではそれぞれの上面に対応する）との間には、所定の空隙が存在する。
【００４７】
その後、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄが、第２面１１ｂの裏面と第３面１１ｃの裏面とが接触するように、第２面１１ｂと第３面１１ｃとの間にある境界線Ｂ２３に沿って折り返される。そして、第２面１１ｂの裏面と第３面１１ｃの裏面とは接着される。
【００４８】
そして、最後に、第４面１１ｄが、第４面１１ｄと第３面１１ｃとが対向するように、第３面１１ｃと第４面１１ｄとの間にある境界線Ｂ３４に沿って折り返される。すると、第４面１１ｄの変位電極Ｄ０の外側の領域が、第３面１１ｃに設けられたスペーサ６２の上端部に当接するようになり、その状態で接着される。このとき、スペーサ６２は上述の高さを有しているため、操作ボタン３１に対して操作が行われていない状態では、変位電極Ｄ１の上面と変位電極Ｄ０の下面（ＦＰＣ１１が折り返される前の図２（ｂ）の状態ではそれの上面に対応する）との間には、所定の空隙が存在する。
【００４９】
このようにして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１のようなセンサユニット１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１によって、抵抗センサ１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１が設けられることになる（図４参照）。
【００５０】
なお、本実施の形態では、センサユニット１０は、上述したように、その第１面１１ａの裏面が粘着剤５０によって固定板２０に対して固定されている。なお、センサユニット１０は、例えば固定板２０などに適正に固定されればよく、必ずしも粘着剤５０によって固定される必要はなく、その他の方法で固定されてもよい。
【００５１】
ここで、抵抗型センサ１において、導電ランドＤ１１、Ｄ２１はＸ軸の正方向に対応するように配置され、一方、導電ランドＤ１２、Ｄ２２はＸ軸の負方向に対応するように配置されており、外部からの力のＸ軸方向成分の検出に利用される。また、導電ランドＤ１３、Ｄ２３はＹ軸の正方向に対応するように配置され、一方、導電ランドＤ１４、Ｄ２４はＹ軸の負方向に対応するように配置され、外部からの力のＹ軸方向成分の検出に利用される。また、一対の導電ランドＤ１１、Ｄ２１および一対の導電ランドＤ１２、Ｄ２２は、Ｘ軸方向に離隔してＹ軸に対して線対称に配置されている。また、一対の導電ランドＤ１３、Ｄ２３および一対の導電ランドＤ１４、Ｄ２４は、Ｙ軸方向に離隔してＸ軸に対して線対称に配置されている。
【００５２】
なお、ＦＰＣ１１は、例えばポリミイドなどの樹脂で形成されていてもよい。
また、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４、変位電極Ｄ０、Ｄ１および回路パターンは、ポリミイドなどの樹脂面に銅箔やハンダ層によって構成してもよい。
【００５３】
ところで、操作部３０は、図１に示すように、センサユニット１０の上方に配置された操作ボタン３１と、操作ボタン３１を支持部材４０を介して固定板２０に対して支持するキーパッド基材３２とを有している。なお、操作部３０は、例えばシリコンゴムなどの弾性を有する材料により形成されている。
【００５４】
操作ボタン３１は、所定の厚さを有する略円盤状の部材である。ここで、操作ボタン３１の径は、ＦＰＣ１１上の導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの外側の曲線を結んでできる円の径よりも若干小さくなっている。また、操作ボタン３１の上面には、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するように、すなわち、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４に対応するように、操作方向（カーソルの移動方向）に対応した矢印（図示しない）が形成されている。
【００５５】
キーパッド基材３２の下面において、その上面に接着されている操作ボタン３１に対応する位置には、環状の突起部３２ａが形成されている。突起部３２ａの外径は、操作ボタン３１の外径とほぼ同じであって、その内径は導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの内側の曲線を結んでできる円の径とほぼ同じである。
【００５６】
また、支持部材４０は、固定板２０上に配置された平板状の部材である。そして、支持部材４０には、固定板２０上のセンサユニット１０に対応する位置に、センサユニット１０よりも大きい開口４０ａが形成されている。なお、固定板２０は、センサユニット１０および操作部３０を支持するためのものであって、十分な剛性をもっっていることが好ましい。
【００５７】
次に、抵抗型センサ１の回路構成について、図３〜図６を参照して説明する。
図３は、図１に示す抵抗型センサの回路の概略構成図である。図４は、図１に示す抵抗型センサの回路図の一例である。図５は、ＦＰＣ上に形成された印刷抵抗体の概略構成を示す図である。図６は、復帰スイッチの状態と出力との関係を示す図である。
【００５８】
抵抗型センサ１では、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４と、それらにそれぞれ対向する感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４とは、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４をそれぞれ構成している。従って、図３に示すように、可変接触抵抗Ｒ１、Ｒ２に接続されたＲ／Ｖ変換回路からそれぞれ出力された信号を例えば排他和回路などで読み取ることによって、出力Ｖｘが導出される。同様に、可変接触抵抗Ｒ３、Ｒ４に接続されたＲ／Ｖ変換回路からそれぞれ出力された信号を例えば排他和回路などで読み取ることによって、出力Ｖｙが導出される。このようにして、操作ボタン３１に加えられた力の方向および大きさに応じて変化する可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値に基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対応する出力（アナログ電圧）を得ることができる。
【００５９】
図４に示す抵抗型センサの回路図では、可変接触抵抗Ｒ１の一端と可変接触抵抗Ｒ２の一端とが接続されていると共に、可変接触抵抗Ｒ１の他端は電源電圧Ｖｃｃに保持されており、可変接触抵抗Ｒ２の他端は変位電極Ｄ１に接続されている。これと同様に、可変接触抵抗Ｒ３の一端と可変接触抵抗Ｒ４の一端とが接続されていると共に、可変接触抵抗Ｒ３の他端は電源電圧Ｖｃｃに保持されており、可変接触抵抗Ｒ４の他端は変位電極Ｄ１に接続されている。また、変位電極Ｄ１に対向する変位電極Ｄ０は接地されている。
【００６０】
また、可変接触抵抗Ｒ１の一端および他端には、固定抵抗Ｒ１０が接続されている。同様に、可変接触抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の一端および他端には、固定抵抗Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ４０がそれぞれ接続されている。固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０は、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４を構成する一対の感圧抵抗インクが離隔状態となって、無限大の抵抗値になった場合でも、Ｘ軸およびＹ軸に対応したアナログ電圧を出力できるように設けられた一定の抵抗値を有する固定抵抗である。
【００６１】
なお、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０は、市販のチップ抵抗がＦＰＣ１１に取り付けられてもよいし、図５に示すように、ＦＰＣ１１上の導電パターン５０、５１の間において、印刷抵抗体（抵抗層）５５がスクリーン印刷によって形成されてもよい。
【００６２】
ここで、図４の回路図において、可変接触抵抗Ｒ１と可変接触抵抗Ｒ２との間の節点Ｘ０からの出力Ｖｘと、可変接触抵抗Ｒ３と可変接触抵抗Ｒ４との間の節点Ｙ０からの出力Ｖｙは、次のような式によって導出される。なお、節点Ｘ０は、固定抵抗Ｒ１０と固定抵抗Ｒ２０との間の節点でもあって、節点Ｙ０は、固定抵抗Ｒ３０と固定抵抗Ｒ４０との間の節点でもある。
【００６３】
【式１】
【００６４】
また、復帰（ウェイクアップ）スイッチＳ１が、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１との間に形成されている。つまり、復帰スイッチＳ１は、変位電極Ｄ０が、変位電極Ｄ１と接触する状態（オン状態）および変位電極Ｄ１と接触しない状態（オフ状態）のいずれかの状態を取り得るようになっている。
【００６５】
従って、操作ボタン３１に対する操作が行われていない場合には、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とは接触していないため、復帰スイッチＳ１はオフ状態である。このとき、変位電極Ｄ１（それに接続された導電パターン（ライン））は、マイコン５の入力ポートＩに接続されており、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０を介してプルアップされている。そのため、復帰スイッチＳ１はオフ状態である場合、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、電流はほとんど流れることがなく、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙは、ほぼ電源電圧Ｖｃｃに近い値である。また、このとき、入力ポートＩも電源電圧Ｖｃｃに近い値となって、入力はデジタル的に「Ｈｉ」となっている。
Ｖｘ＝Ｖｙ＝Ｖｃｃ
【００６６】
一方、操作ボタン３１に対する操作が行われている場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触するため、復帰スイッチＳ１はオン状態となる。このとき、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、操作ボタン３１に対する操作（操作ボタン３１に加えられる力の方向および大きさ）に応じた抵抗値を有しており、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、電流が流れるようになって、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙは、操作に応じた出力（アナログ電圧）となる。また、このとき、入力ポートＩは、接地電圧となって、入力はデジタル的に「Ｌｏ」となっている。
【００６７】
なお、マイコン５のＡＤ変換ポートＡＤ１、ＡＤ２は、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙを検知可能であって、出力Ｖｘ、Ｖｙを監視することによって、抵抗型センサ１に対する操作の状況をセンシングすることができる。また、ＡＤ変換ポートＡＤ１、ＡＤ２から出力される信号を適宜変換することによって、例えばパソコンのディスプレイ上のカーソル位置を制御することができる（図６参照）。ここでは、マイコン５の入力ポートＩがデジタル的に「Ｌｏ」である場合にだけ、操作時の抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙが、マイコン５で適当なフォーマットに変換されて、出力されるようになっている。
【００６８】
そして、操作ボタン３１に対する操作が終了すると、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触しない元の状態に戻るため、復帰スイッチＳ１は再びオフ状態となる。このように、操作ボタン３１に対する操作が行われている間（復帰スイッチＳ１がオン状態である間）だけ、センサ回路に電流が流れ、操作ボタン３１に対する操作が行われていない間（復帰スイッチＳ１がオフ状態である間）は、センサ回路にはほとんど電流が流れない。
【００６９】
ここで、変位電極Ｄ１が、マイコン５の入力ポートＩに接続されているのは、マイコン５で抵抗型センサ１が操作状態であるか否かを判別し、操作状態および操作されない状態のいずれかで大きく変化する出力Ｖｘ、Ｖｙを正確に信号変換して制御するためである。また、変位電極Ｄ１は必ずしもマイコン５の入力ポートＩに接続される必要はなく、その他の方法で制御されてもよい。
【００７０】
このように、抵抗型センサ１は、操作ボタン３１に対して加えられる力を検出可能なモード（以下、「通常モード」と称する）および消費電力が極力小さく押さえられたモード（以下、「スリープモード」と称する）のいずれかを選択的に取り得ることができる。そして、通常モードにおいて、所定時間が経過しても、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合には、通常モードからスリープモードに自動的に切り換わるようになっている。一方、スリープモードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合には、スリープモードが解除されて、スリープモードから通常モードに自動的に復帰するようになっている。
【００７１】
通常モードでは、上述したように、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０に電流が流れるようになって、抵抗型センサ１から出力Ｖｘ、Ｖｙが出力される。これに対して、スリープモードでは、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０に電流が流れなくなって、抵抗型センサ１から出力Ｖｘ、Ｖｙが出力されなくなる。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態（待ち受け状態）において、電力が無駄に消費されるのが抑制される。
【００７２】
また、マイコン５には、通常モードにおいて、直前の操作ボタン３１に対する操作終了時からの経過時間を測定するためのタイマ（図示しない）が設けられている。なお、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合に、スリープモードに自動的に切り換えるまでの時間（所定時間）はあらかじめ設定されている。
【００７３】
次に、抵抗型センサ１におけるモード切り換えについて、図７を参照して説明する。図７は、図１に示す抵抗型センサにおけるモード切り換えを説明するための図である。なお、図７では、時間経過に対する通常モード、スリープモードおよび復帰スイッチのそれぞれの状態（オン状態またはオフ状態）が互いに対応するように描かれている。
【００７４】
まず、図７の時刻ｔ１においては、操作ボタン３１に対する操作が行われているとする。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われているため、復帰スイッチＳ１はオン状態になっているとともに、抵抗型センサ１のモードは通常モードになっている（通常モードがオン状態になっているとともにスリープモードがオフ状態になっている）。
【００７５】
引き続き、図７の時刻ｔ２に達するまでは、操作ボタン３１に対する操作が継続して行われている。そして、時刻ｔ２において操作ボタン３１に対する操作が行われなくなると、復帰スイッチＳ１がオン状態からオフ状態に切り換わる。これとほぼ同時に、マイコン５のタイマの作動が開始される。
【００７６】
その後、操作ボタン３１に対する操作が行われなくなった時刻ｔ２から、所定時間ｔ０だけ経過した時刻ｔ３までの間は、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態が維持される。なお、本実施の形態では、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態が所定時間ｔ０の間だけ継続された場合に、通常モードからスリープモードに自動的に切り換わるように設定されている。
【００７７】
従って、図７の時刻ｔ３に達すると、通常モードからスリープモードに切り換わる。つまり、通常モードがオン状態からオフ状態に切り換わるとともに、スリープモードがオフ状態からオン状態に切り換わる。そして、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われるまでの間は、スリープモードがオン状態に維持される。
【００７８】
その後、図７の時刻ｔ４において、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われると、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わるのとほぼ同時に、スリープモードから通常モードに切り換わる。つまり、スリープモードがオン状態からオフ状態に切り換わるとともに、通常モードがオフ状態からオン状態に切り換わる。
【００７９】
ここで、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わると、変位電極Ｄ１の電圧（マイコン５の入力ポートＩの電圧）は、必ず電源電圧の約半分であるスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、マイコン５において、変位電極Ｄ１に接続された入力ポートＩの電圧の変化を監視しておけば、操作ボタン３１に対する操作が行われたことを確実に検出することができる。
【００８０】
なお、マイコン５のタイマは、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われた時点で、停止するとともにリセットされる。そして、図７の時刻ｔ４において開始された操作ボタン３１に対する操作が行われなくなると、タイマの作動が開始される。
【００８１】
次に、上述のように構成された本実施の形態に係る抵抗型センサ１の動作について、図面を参照して説明する。図８は、図１に示す抵抗型センサの操作ボタンに対するＸ軸正方向への操作が行われた場合の模式的な断面図である。
【００８２】
図１に示す操作ボタン３１に力が作用していないときの状態において、図８に示すように、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合、すなわち、操作ボタン３１の上面に形成されたＸ軸正方向に対応するように矢印を固定板２０側に押し下げるような力（Ｚ軸負方向への力）が加えられた場合を考える。
【００８３】
操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分が押し下げられることにより、操作ボタン３１およびキーパッド基材３２が弾性変形を生じてたわみ、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分が下方へと変位する。そして、キーパッド基材３２の下面に形成された突起部３２ａのＸ軸正方向に対応する部分が、操作ボタン３１と同様に変位して、ＦＰＣ１１の第４面の裏面に当接するようになる。
【００８４】
その後、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分がさらに押し下げられると、ＦＰＣ１１の第４面が弾性変形を生じてたわみ、その第４面に形成された変位電極Ｄ０のＸ軸正方向に対応する部分が下方へと変位する。そして、変位電極Ｄ０の当該部分が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向端部近傍と変位電極Ｄ１とが接触するようになる。これにより、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わる。このとき、変位電極Ｄ０は接地されているため、変位電極Ｄ０に接触させられた変位電極Ｄ１も接地されることになる。
【００８５】
その後、引き続き、操作ボタン３１が押し下げられると、復帰スイッチＳ１がオン状態を保持しつつ、操作ボタン３１、キーパッド基材３２およびＦＰＣ１１の第２面〜第４面が弾性変形を生じてたわみ、感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）が下方に変位する。そして、感圧抵抗インクＲ２１と感圧抵抗インクＲ１１との間の間隔が次第に小さくなり、最終的には接触するようになって、感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１の抵抗値が変化する。
【００８６】
ここで、Ｘ軸正方向に対応する感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１以外のＸ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する感圧抵抗インクＲ２２〜Ｒ２４および感圧抵抗インクＲ１２〜Ｒ１４も接触する場合もあるが、最も強く接触するのは、操作方向であるＸ軸正方向に対応する感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１であって、最も弱く接触するのは、操作方向と反対方向であるＸ軸負方向に対応する感圧抵抗インクＲ２２および感圧抵抗インクＲ１２である。
【００８７】
なお、一般的に、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、それらを構成する感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４と感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４とのそれぞれの間の圧力に反比例するため、両感圧抵抗インク間の圧力が大きくなるにつれて可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は小さくなる。つまり、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、操作ボタン３１への操作方向に対応するものが最も大きく変化して、その値が小さくなって、その反対方向に対応するものが最も変化が小さく、その値が大きい。
【００８８】
このように、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分へ力が加えられた場合には、可変接触抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の変化が読み取られることによって、抵抗型センサ１の出力Ｖｘが導出される。
【００８９】
また、操作ボタン３１へ加えられていた力が取り除かれると、ＦＰＣ１１の弾性によって、変位電極Ｄ０、Ｄ１は元の位置に復帰するため、両者は離隔して、復帰スイッチＳ１がオフ状態に切り換わる。このとき、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４も元の位置に復帰するため、両者は離隔して、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は元の値に戻る（元の大きな値になる）。
【００９０】
なお、本実施の形態では、操作ボタン３１に最も近接しており、外部からの影響を受けやすい電極層である変位電極Ｄ０が常に接地電位になっているため、シールド効果が期待でき、外部からのノイズなどの影響を受けにくくなっている。
【００９１】
また、本実施の形態の抵抗型センサ１は、力覚センサとして用いられており、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パソコン、ゲーム、リモコンなどの入力装置（ジョイスティック）として利用されるのに好ましい。特に、電池駆動の入力装置に対して大変有用である。また、本実施の形態の抵抗型センサ１は、力覚センサとして用いられる場合に限らず、例えば加速度センサなど、その他のセンサとして用いられる場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ１においては、操作ボタン３１に外部から加えられた力の大きさを信号（アナログ信号）として出力する機能を有すると共に、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させるための操作ボタン３１への操作を検出する復帰スイッチＳ１としての機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【００９３】
また、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、操作ボタン３１が変位するのに伴って変位電極Ｄ０が変位することによって、まず最初に変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが必ず接触する。そして、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触した状態が維持されつつ、感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４が変位させられる。ここで、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサ１の変位電極Ｄ１からの出力は、変位電極Ｄ１が保持される電源電圧付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の変位電極Ｄ１からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサ１の変位電極Ｄ１からの出力を監視することによって、抵抗型センサ１に対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサ１においても、操作ボタン３１に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【００９４】
また、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４上に重ねられた感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１が、１つの可撓性を有するＦＰＣ１１の表面上に形成された後で、感圧抵抗インク同士および変位電極同士がそれぞれ対向するようにＦＰＣ１１が折り曲げられることによって、抵抗型センサ１が製造される。従って、センサの製造工程が簡略化され、製造コストを低減できる。
【００９５】
また、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と復帰スイッチＳ１とが、上下方向について２層に配置されているため、抵抗型センサ１を製造するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、抵抗型センサ１を小型化することが可能となる。
【００９６】
また、復帰スイッチＳ１が可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４よりも操作ボタン３１に近接するように配置されているため、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する前に、復帰スイッチＳ１の状態の切り換えが行い易くなって、復帰スイッチＳ１を優先的に利用することができる。
【００９７】
次に、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る抵抗型センサの構成について、図面を参照しつつ説明する。図９は、本変形例に係る抵抗型センサの回路図のその他の例である。
【００９８】
本変形例に係る抵抗型センサの構成において、第１の実施の形態の抵抗型センサ１の構成と異なる点は、センサ回路の構成である。その他の構成は図１の抵抗型センサ１と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００９９】
本変形例に係る抵抗型センサの回路では、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０のそれぞれの一端が電源電圧Ｖｃｃに保持されており、それらの他端が可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の一端と接続されている。そして、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の他端は、変位電極Ｄ１に接続されている。ここで、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０と可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４とのそれぞれの間の節点からの出力Ｖ１〜Ｖ４を得ることができるようになっている。
【０１００】
ここで、図９の回路図においては、出力Ｖｘ、Ｖｙは、マイコン５における演算などが利用されて、次のような式によって導出される。
Ｖｘ＝ｋ１（Ｖ１−Ｖ２）
Ｖｙ＝ｋ２（Ｖ３−Ｖ４）
なお、ｋ１、ｋ２は、いずれも係数である。
【０１０１】
このように、抵抗型センサ１の回路構成は、当該センサの用途に応じて任意に変更することが可能である。
【０１０２】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図１１は、図１０の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１２は、図１０に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１０３】
ここで、第２の実施の形態に係る抵抗型センサ１０１の詳細な構造について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０の抵抗型センサ１０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、操作部１３０の構成、および、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃに形成される変位電極１０１、１０２の構成である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
操作部１３０は、操作ボタン３１と、操作ボタン３１を支持するキーパッド基材１３２とを有している。キーパッド基材１３２の下面において、その上面に接着されている操作ボタン３１に対応する位置には、円形の突起部１３２ａが形成されている。突起部１３２ａの外径は、操作ボタン３１の外径とほぼ同じである。
【０１０５】
また、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃには、変位電極１０１、１０２が形成されている。変位電極１０２は、図１１に示すように、点Ｏ’’を中心とする略環状に形成されており、変位電極１０１は、変位電極１０２の外側において略環状に形成されている。変位電極１０１は、円周部１０１ａと、円周部１０１ａから内側に向かって突出する複数の突出部１０１ｂとを有しており、変位電極１０２は、円周部１０２ａと、円周部１０２から外側に向かって突出する複数の突出部１０２ｂとを有している。
【０１０６】
ここで、円周部１０１ａおよび円周部１０２ａは、全周にわたって同じ幅を有している。また、突出部１０１ｂおよび突出部１０２ｂは、いずれも円周部１０１ａおよび円周部１０２ａとほぼ同じ幅を有するとともに、円周部１０１ａと円周部１０２ａとが離隔する間隔よりも短い長さの略矩形状をしている。また、突出部１０１ｂと突出部１０２ｂとは、円周方向に沿って交互に配置されており、変位電極１０１の内周部および変位電極１０２の外周部は、いずれも櫛歯状に形成されている。なお、突出部１０１ｂおよび突出部１０２ｂの数および形状は、任意に変更することが可能であって、両者は接触しない範囲で出来る限り隙間無く配置されていることが好ましい。
【０１０７】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１０のようなセンサユニット１１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１０１、Ｄ１０２によって、抵抗センサ１０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１０１が設けられることになる（図１２参照）。
【０１０８】
また、本実施の形態におけるセンサ回路では、図１２に示すように、可変接触抵抗Ｒ２のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ１と反対側の一端、および、可変接触抵抗Ｒ４のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ３と反対側の一端は、いずれも変位電極１０１、１０２に接続されている。従って、変位電極１０１、１０２とそれに対向する変位電極Ｄ０との間には、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２が構成される。
【０１０９】
ここで、抵抗型センサ１０１において、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合には、操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に押し下げられることによって、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向部分も同様に下方に変位する。そして、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向部分が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ０の当該部分と変位電極Ｄ１０１、１０２とがほぼ同時に接触するようになる。これにより、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２がオフ状態からオン状態に切り換わる。つまり、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２は、操作ボタン３１に対する操作が行われていない場合には、いずれもオフ状態であって、操作ボタン３１に対する操作が行われている場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、いずれもオン状態になる。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ１０１においては、接地されている変位電極Ｄ０に対向するように、電源電圧Ｖｃｃに保持されている変位電極Ｄ１０１、Ｄ１０２が２つ設けられているため、それらの変位電極Ｄ１０１、Ｄ１０２に対してそれぞれ別々に配線を設けることによって、２つのスイッチ回路を構成することができる。従って、抵抗型センサ１０１が利用可能な範囲が広くなる。
【０１１１】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１３〜図１５を参照しつつ説明する。図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図１４は、図１３の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１５は、図１３に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１１２】
ここで、第３の実施の形態に係る抵抗型センサ２０１の詳細な構造について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３の抵抗型センサ２０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、抵抗型センサ１では、復帰スイッチＳ１が設けられているのに対して、抵抗型センサ２０１では、単なるスイッチＳ２０１〜Ｓ２０８が設けられている点である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
抵抗型センサ２０１では、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃには接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４が、ＦＰＣ１１の第４面１１ｄには変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によってそれぞれ形成されている。
【０１１４】
接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４は、それぞれ対を構成し、互いに対向するように隣接して配置されている。そして、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４は、それぞれＸ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向、Ｙ軸負方向に対応するように配置されている。
【０１１５】
ここで、例えば、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の形状については、それぞれ半円環状の円周部と、それから隣接する他方に向かって突出する突出部を有している。ここで、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１のそれぞれの円周部は、半周にわたって同じ幅を有しており、それらの突出部は、いずれも円周部とほぼ同じ幅を有するとともに、それぞれの円周部が離隔する間隔よりも短い長さの略矩形状をしている。また、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１のそれぞれの突出部は、交互に配置されており、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の他方に対向する部分は、いずれも櫛歯状に形成されている。なお、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の突出部の数および形状は、任意に変更することが可能であって、両者は接触しない範囲で出来る限り隙間無く配置されていることが好ましい。ここで、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４の形状についても、上述と同様であるので、それらの説明は省略する。
【０１１６】
変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合（図１３参照）に、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４にそれぞれ対向するように配置されている。従って、図１４においては、変位電極Ｄ２３１は、Ｘ軸負方向に対応するように配置されており、変位電極Ｄ２３２は、Ｘ軸正方向に対応するように配置されている。
【０１１７】
変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、いずれも円形であって、その径は、それぞれ対向する接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４の径よりも大きい。また、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１がプレス加工されることによって、ドーム形状に形成されている。従って、ドーム形状の変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、それぞれ対向する接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４から離隔しつつ、それらを覆うことが可能である。
【０１１８】
また、第３面１１ｃの接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４の外側には、環状のスペーサ２６２が設けられており、それらの内側には、円形のスペーサ２６３が設けられている。
【０１１９】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１３のようなセンサユニット２１０が完成する。従って、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４および接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４によって、抵抗センサ２０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４（図１５参照）が設けられることになる。
【０１２０】
ここで、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４をドーム形状にするのは、４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４をオフ状態からオン状態に切り換えるための操作が行われた場合に、軽いクリック感を操作者に伝えるためである。従って、上述のクリック感が必要でない場合には、必ずしも変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４をドーム形状にする必要はなく、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合に、接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４と離隔するように配置されていれば、それらの形状は任意に変更することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１が利用されて加工成形されているが、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４を金属ドームに置き換えると共に、接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４を変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４に対応した円形または環状の電極に置き換えてもよい。
【０１２２】
また、本実施の形態におけるセンサ回路では、図１５に示すように、可変接触抵抗Ｒ２のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ１と反対側の一端、および、可変接触抵抗Ｒ４のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ３と反対側の一端は、いずれも常に接地されている。従って、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、常に電流が流れている。
【０１２３】
そして、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４とは独立して、上述した４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４が設けられている。ここで、ドーム型スイッチＤＳ２０１はスイッチＳ２０１、Ｓ２０２を含んでいる。これと同様に、ドーム型スイッチＤＳ２０２はスイッチＳ２０３、Ｓ２０４を含んでおり、ドーム型スイッチＤＳ２０３はスイッチＳ２０５、Ｓ２０６を含んでおり、ドーム型スイッチＤＳ２０４はスイッチＳ２０７、Ｓ２０８を含んでいる。
【０１２４】
ここで、抵抗型センサ２０１において、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合には、操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に押し下げられることによって、変位電極Ｄ２３１も同様に下方に変位する。そして、変位電極Ｄ２３１が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ２３１の外縁部がＦＰＣ１１の第３面に当接するようになる。このとき、変位電極Ｄ２３１は、それに対向する接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１から離隔しつつ、それらを覆うことになる。
【０１２５】
そして、さらに操作ボタン３１にＸ軸正方向部分が押し下げられると、変位電極Ｄ２３１の頂部に対して下方向への力が作用する。そして、その力が所定値に満たないときには変位電極Ｄ２３１はほとんど変位しないが、その力が所定値に達したときには、変位電極Ｄ２３１の頂部近傍部分が座屈を伴って急激に弾性変形して凹んだ状態となって接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１と接触する。これにより、ドーム型スイッチＤＳ２０１（スイッチＳ２０１、Ｓ２０２）がＯＮ状態になる。このとき、操作者には、明瞭なクリック感が与えられることになる。その後、引き続き操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に変位すると、ドーム型スイッチＤＳ２０１がＯＮ状態を保持しつつ、感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）が下方に変位する。そして、感圧抵抗インクＲ２１と感圧抵抗インクＲ１１との間の間隔が次第に小さくなり、最終的には接触するようになって、感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１の抵抗値が変化する。
【０１２６】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ２０１においては、操作ボタン３１に外部から加えられた力の大きさを信号（アナログ信号）として出力する機能を有すると共に、それらの方向に対応する可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化とは全く独立にオン状態とオフ状態とを切り換え可能な単なるスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサ２０１は上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【０１２７】
従って、本実施の形態の抵抗型センサ２０１は、操作パネルの面積に厳しい制限があり、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応したアナログ電圧出力と、上述の４方向に対応するスイッチ接点出力が必要な例えば携帯電話などの携帯情報機器などには、非常に便利な機能となる。
【０１２８】
次に、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
図１７は、図１６の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１８は、図１６に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１２９】
ここで、第４の実施の形態に係る抵抗型センサ３０１の詳細な構造について、図１６および図１７を参照して説明する。図１６の抵抗型センサ３０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、抵抗型センサ１では、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と復帰スイッチＳ１とが上下方向について２層に配置されているのに対して、抵抗型センサ３０１では、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、復帰スイッチＳ１と、ドーム型スイッチＤＳ３０１〜ＤＳ３０４が上下方向について３層に配置されている点である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１３０】
抵抗型センサ３０１に含まれるＦＰＣ３１１は、図１７に示すように、略矩形状の平板状の部材であって、第１の実施の形態のＦＰＣ１１よりも長いものである。そして、ＦＰＣ３１１の表面（図１７では紙面の手前面）は、第１面３１１ａ、第２面３１１ｂ、第３面３１１ｃ、第４面３１１ｄ、第５面３１１ｅ、第６面３１１ｆに分割されている。ここで、第１面３１１ａ〜第６面３１１ｆは、図１７において二点鎖線で示される境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６によって、それぞれ略正方形状に仕切られており、いずれもほぼ同じ面積を有している。なお、境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６は、上述と同様に、ＦＰＣ３１１が折り曲げられるときの折り返し線となる。
【０１３１】
ＦＰＣ３１１上の第１面３１１ａ〜第４面３１１ｄには、第１の実施の形態と同様に、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、変位電極Ｄ１、Ｄ０などが形成される。また、第５面３１１ｅおよび第６面３１１ｆには、第３の実施の形態と同様に、接点電極Ｄ３１１〜Ｄ３１４、Ｄ３２１〜Ｄ３２４および変位電極Ｄ３３１〜Ｄ３３４などが形成される。
【０１３２】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ３１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６に沿って折り曲げられることによって、図１６のようなセンサユニット３１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、変位電極Ｄ０、Ｄ１、変位電極Ｄ３３１〜Ｄ３３４および接点電極Ｄ３１１〜Ｄ３１４、Ｄ３２１〜Ｄ３２４によって、抵抗センサ３０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１が設けられることになる。さらに、上述の４つの方向に対応する４つのドーム型スイッチＤＳ３０１〜ＤＳ３０４（図１８参照）が設けられることになる。
【０１３３】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ３０１においては、第１および第３の実施の形態と同様の効果を両方とも得ることができる。
【０１３４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の第１〜第４の実施の形態では、センサユニットが、１つのＦＰＣの表面上に形成されている感圧抵抗インクおよび変位電極などを有している場合について説明しているが、これに限らず、センサユニットの構成は任意に変更することができる。従って、感圧抵抗インクおよび変位電極などは、必ずしも基板上に形成されている必要はない。また、感圧抵抗インクおよび変位電極などが基板上に形成される場合であっても、これらのすべてが１つの基板上に形成されなくてもよいし、１つの基板の一方の面上に形成されていなくてもよい。なお、基板としては、ＦＰＣ以外の可撓性を有しない基板であってもよい。
【０１３５】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、可変接触抵抗と、スイッチ（復帰スイッチおよび／または単なるスイッチを含む）とが互いに対応するように配置されることによって、センサユニットが上下方向について２層または３層に構成されている場合について説明しているが、これに限らず、可変接触抵抗とスイッチとは互いに対応しない位置に配置されてもよい。また、センサユニットは、可変接触抵抗と、３つ以上のスイッチとを有しており、４層以上に構成されてもよい。
【０１３６】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、センサユニットが複数層から構成される場合に、可変接触抵抗が最下層に配置され、スイッチ（復帰スイッチおよび／または単なるスイッチを含む）が、可変接触抵抗よりも操作ボタンに近接するように配置されている場合について説明しているが、これに限らず、可変接触抵抗は必ずしも最下層に配置される必要はないし、可変接触抵抗およびスイッチのそれぞれの配置が反対になってもよい。従って、スイッチが最下層に配置されて、当該スイッチよりも操作ボタンに近接するように、可変接触抵抗が配置されてもよい。
【０１３７】
また、上述の第３の実施の形態では、操作ボタンに対する操作が行われる場合に、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わった後で、可変接触抵抗の抵抗値が変化する場合について説明しているが、これに限らず、必ずしも両者の順序は変更可能である。従って、可変接触抵抗の抵抗値が変化した後で、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わってもよいし、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるのとほぼ同時に可変接触抵抗の抵抗値が変化してもよい。なお、これらの順序は、感圧抵抗インクおよび変位電極などを支持する部材の強度（剛性）などを調整することによって、適宜変更することができる。これと同様に、上述の第４の実施の形態においても、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングと、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングと、可変接触抵抗の抵抗値が変化するタイミングとは、いずれが先であってもよいし、それぞれがほぼ同時であってもよい。但し、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングおよび可変接触抵抗の抵抗値が変化するタイミングについては、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わった後で、可変接触抵抗の抵抗値が変化することが好ましい。
【０１３８】
また、上述の第１および第４の実施の形態では、変位電極Ｄ０が接地され、変位電極Ｄ１が電源電圧Ｖｃｃに保持されている場合について説明しているが、これに限らず、変位電極Ｄ１が接地され、変位電極Ｄ０が電源電圧Ｖｃｃに保持されてもよい。また、上述の第３の実施の形態では、ＦＰＣの第３面に２つの変位電極が形成されている場合について説明しているが、これに限らず、ＦＰＣの第３面に形成される変位電極の数およびそれらの形状は、任意に変更することができる。
【０１３９】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、外部から加えられた力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分の２つの成分を検出可能な抵抗型センサについて説明しているが、これに限らず、上述の２つのうち必要な１成分だけを検出可能なものであってもよい。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることによって、検知部材の変位を認識することができるため、検知部材に外部から加えられた力の大きさを認識可能である。また、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との接触の有無を認識することができるため、これをスイッチ機能として利用することができる。したがって、本発明の抵抗型センサは、検知部材の変位（検知部材に外部から加えられた力の大きさ）を信号（アナログ信号）として出力する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【０１４１】
請求項２によると、第１および第２の電極並びに第１および第２のスイッチ用電極が基板上に設けられているため、これらの電極を適正な位置に容易に配置することができ、センサの製造工程が簡略化される。
【０１４２】
請求項３によると、第１および第２のスイッチ用電極と、第１および第２の電極とが検知部材の変位方向について重なるように（例えば、上下方向について２層に）配置されるため、当該センサに含まれる各電極を設置するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、センサを小型化することが可能となる。
【０１４３】
請求項４によると、各電極が１つの共通基板上に設けられた後で、当該共通基板が適正に折り曲げられることによって、センサが製造される。従って、センサの製造工程が簡略化される。
【０１４４】
請求項５によると、各電極のいずれもが１つの共通基板の一方の面上に設けられているため、センサの製造工程がさらに簡略化され、製造コストを低減できる。
【０１４５】
請求項６によると、第１の電極と第２の電極との間の間隔が変化する前に、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との間隔が変化し易くなって、第１および第２のスイッチ用電極間におけるスイッチ機能を優先的に利用する場合に好ましい。
【０１４６】
請求項７によると、検知部材に対する操作が行われた場合（第２の電極が変位する場合）には、検知部材が変位するのに伴って第２のスイッチ用電極が変位することによって、まず最初に第２のスイッチ用電極と第１のスイッチ用電極とが必ず接触する。そして、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触した状態が維持されつつ、第２の電極が変位させられる。ここで、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサの第１および第２のスイッチ用電極のうち接地電位とは異なる電位に保持されて側の電極からの出力は、当該電極が保持される電位付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の当該電極からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサの当該電極からの出力を監視することによって、抵抗型センサに対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサにおいても、検知部材に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【０１４７】
請求項８によると、各組を別方向の力を認識するために用いることによって多次元的な力の認識する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図２】図１の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図３】図１に示す抵抗型センサの回路の概略構成図である。
【図４】図１に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図５】ＦＰＣ上に形成された印刷抵抗体の概略構成を示す図である。
【図６】復帰スイッチの状態と出力との関係を示す図である。
【図７】図１に示す抵抗型センサにおけるモード切り換えを説明するための図である。
【図８】図１に示す抵抗型センサの操作ボタンに対するＸ軸正方向への操作が行われた場合の模式的な断面図である。
【図９】本変形例に係る抵抗型センサの回路図のその他の例である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１１】図１０の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１２】図１０に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１４】図１３の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１５】図１３に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１７】図１６の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１８】図１６に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１ 抵抗型センサ
１１、３１１ ＦＰＣ（第１および第２の基板；第１および第２のスイッチ用基板；共通基板）
３１ 操作ボタン（検知部材）
Ｄ１１〜Ｄ１４ 導電ランド（第１の電極）
Ｄ２１〜Ｄ２４ 導電ランド（第２の電極）
Ｄ０ 変位電極（第２のスイッチ用電極）
Ｄ１ 変位電極（第１のスイッチ用電極）
Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４ 感圧抵抗インク（感圧抵抗体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から加えられる力の検出を行うために用いて好適な抵抗型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗型センサは、操作者によって加えられた力の大きさおよび方向を電気信号に変換する装置として一般的に利用されている。例えば、携帯電話の入力装置として、多次元方向の操作入力を行うための抵抗型センサをいわゆるジョイスティックとして組み込んだ装置が利用されている。
【０００３】
抵抗型センサでは、操作者から加えられた力の大きさとして、所定のダイナミックレンジをもった操作量を入力することができる。また、加えられた力を各方向成分ごとに分けて検出することが可能な二次元または三次元のセンサとしても利用されている。
【０００４】
例えば、本件出願人による特開平６−３４７３５０号公報には、一対の電極間に感圧抵抗体が介在させられた抵抗型センサにおいて、操作が行われた（外部から力が加えられた）場合の両電極間の抵抗値の変化に基づいて、当該力の大きさを検出する技術が開示されている。
【０００５】
そして、かかる抵抗型センサの回路においては、センサに対する操作の有無に拘わらず電流が流れているため、常に電力が消費されていることになる。そこで、かかる抵抗型センサに対する操作が長時間にわたって行われない場合には、センサ回路に電流が流れるのが適宜停止させられることが好ましい。
【０００６】
ここで、例えばオン状態とオフ状態とを切り換え可能なスイッチ機能を有する入力装置をマイコン制御システムとともに用いると、所定時間が経過しても操作が行われない（スイッチの切り換えが行われない）場合には、消費電力が極力小さく押さえられたスリープモード（省電力モード）に自動的に切り換えられることが多い。そして、操作が行われた時点で、自動的にスリープモードが解除されるようになっている。なお、かかる入力装置からの出力は、電源電圧付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であって、操作が行われた場合には、その出力はＬｏレベルからＨｉレベルに或いはＨｉレベルからＬｏレベルに切り換わる。つまり、かかる入力装置では、操作後における出力は、操作前の状態から必ず電源電圧の約半分であるスレッシホールド電圧（しきい値電圧）を跨いで変化する。従って、かかる入力装置の出力を監視することによって、操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを適正に解除することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かかる抵抗型センサは、外部から加えられた力の大きさを認識することができる装置（例えば、力覚センサ）として利用するためには適しているが、異なる２つの状態（例えば、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態）を切り替えるスイッチ機能を有する装置として利用するためには適していない。したがって、かかる抵抗型センサを各方向へのスイッチ機能を有する装置として機器に組み込む場合には、当該センサをそのまま利用することは難しく、各方向に対応するスイッチ機能を別に設ける必要がある。
【０００８】
また、かかる抵抗型センサでは、外部から加えられる力の大きさによって、当該センサの出力がスレッシホールド電圧を跨いで変化しない場合がある。従って、かかる抵抗型センサにおいて、上述のスイッチ機能を有する入力装置と同様に、所定時間が経過しても操作が行われない場合に自動的にスリープモードに切り換えられた場合には、当該センサの出力を監視していても、操作が行われたことを確実に検知することができないため、スリープモードが適正に解除されないという問題が生じる。従って、かかる抵抗型センサにおいては、操作が長時間にわたって行われない場合でも、スリープモードに切り換えることができず、電力が無駄に消費されてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の主な目的は、各方向の力の大きさを認識する装置およびスイッチ機能を有する装置のいずれにも利用することができる抵抗型センサを提供することである。
【００１０】
また、本発明のその他の目的は、マイコン制御システムとともに用いられた場合に、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる抵抗型センサを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の抵抗型センサは、検知部材と、前記検知部材と対向している第１の電極と、前記検知部材と前記第１の電極との間において、前記第１の電極に対向し且つ前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１の電極に近づく方向に変位可能な第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された感圧抵抗体と、前記検知部材と対向している１または複数の第１のスイッチ用電極と、前記検知部材と前記第１のスイッチ用電極との間において、前記第１のスイッチ用電極に対向し且つ前記第１のスイッチ用電極から離隔するように設けられていると共に、前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１のスイッチ用電極と接触可能な１または複数の第２のスイッチ用電極とを備えており、前記第１の電極と前記第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることに基づいて前記検知部材の変位を認識可能であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１によると、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることによって、検知部材の変位を認識することができるため、検知部材に外部から加えられた力の大きさを認識可能である。また、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との接触の有無を認識することができるため、これをスイッチ機能として利用することができる。したがって、本発明の抵抗型センサは、検知部材の変位（検知部材に外部から加えられた力の大きさ）を信号（アナログ信号）として出力する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【００１３】
なお、「検知部材の変位を認識可能である」とは、「検知部材に外部から加えられる力を認識可能である」ということとほぼ同じ意味である。また、本発明のセンサに含まれる第１および第２のスイッチ用電極をスイッチ機能として利用する場合に、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化とは全く独立にオン状態とオフ状態とを切り換え可能な単なるスイッチとしても利用できるし、請求項７に記載のように、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値を変化させるための検知部材への操作を検出する復帰スイッチとしても利用できる。
【００１４】
請求項２の抵抗型センサは、前記第１の電極に対して前記第２の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１の電極が設けられた第１の基板と、前記第２の電極に対して前記第１の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２の電極が設けられた第２の基板と、前記第１のスイッチ用電極に対して前記第２のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１のスイッチ用電極が設けられた第１のスイッチ用基板と、前記第２のスイッチ用電極に対して前記第１のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２のスイッチ用電極が設けられた第２のスイッチ用基板とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２によると、第１および第２の電極並びに第１および第２のスイッチ用電極が基板上に設けられているため、これらの電極を適正な位置に容易に配置することができ、センサの製造工程が簡略化される。
【００１６】
請求項３の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記検知部材の変位方向について前記第１および前記第２の電極と重なるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３によると、第１および第２のスイッチ用電極と、第１および第２の電極とが検知部材の変位方向について重なるように（例えば、上下方向について２層に）配置されるため、当該センサに含まれる各電極を設置するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、センサを小型化することが可能となる。
【００１８】
請求項４の抵抗型センサは、前記第１の基板、前記第２の基板、前記第１のスイッチ用基板および前記第２のスイッチ用基板が、１つの可撓性を有する共通基板であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４によると、各電極が１つの共通基板上に設けられた後で、当該共通基板が適正に折り曲げられることによって、センサが製造される。従って、センサの製造工程が簡略化される。また、本発明のセンサのセンサ部が一体に構成（ユニット化）されるため、センサの外観や検知部が変更になっても、共通に利用できるセンサ部を得ることができる。さらに、この場合には、例えば回路パターン（配線）が形成された回路基板の上に載置することが可能となるため、当該回路基板の有効配線面積を削減しなくてもよくなる。
【００２０】
請求項５の抵抗型センサは、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１のスイッチ用電極および前記第２のスイッチ用電極のいずれもが前記共通基板の一方の面上に設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５によると、各電極のいずれもが１つの共通基板の一方の面上に設けられているため、センサの製造工程がさらに簡略化され、製造コストを低減できる。
【００２２】
請求項６の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記第１および前記第２の電極よりも前記検知部材に近接するように配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６によると、第１の電極と第２の電極との間の間隔が変化する前に、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との間隔が変化し易くなって、第１および第２のスイッチ用電極間におけるスイッチ機能を優先的に利用する場合に好ましい。
【００２４】
請求項７の抵抗型センサは、前記第１および前記第２のスイッチ用電極のいずれか一方が接地されていると共に、他方が接地電位とは異なる電位に保持されており、前記第１および前記第２のスイッチ用電極は、前記検知部材が変位するのに伴って接触し、その後、前記第２の電極を変位させることが可能であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項７によると、検知部材に対する操作が行われた場合（第２の電極が変位する場合）には、検知部材が変位するのに伴って第２のスイッチ用電極が変位することによって、まず最初に第２のスイッチ用電極と第１のスイッチ用電極とが必ず接触する。そして、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触した状態が維持されつつ、第２の電極が変位させられる。ここで、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサの第１および第２のスイッチ用電極のうち接地電位とは異なる電位に保持されて側の電極からの出力は、当該電極が保持される電位付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の当該電極からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサの当該電極からの出力を監視することによって、抵抗型センサに対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサにおいても、検知部材に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【００２６】
なお、請求項７において、「接地電位とは異なる電位」とは、「所定のスレッシホールド電圧の絶対値よりも大きい絶対値を有する電位」を示している。
【００２７】
請求項８の抵抗型センサは、前記第１および前記第２の電極、または、前記第１および前記第２のスイッチ用電極の組が複数設けられていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項８によると、各組を別方向の力を認識するために用いることによって多次元的な力の認識する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサ１の構成について、図１および図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図２は、図１の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【００３１】
抵抗型センサ１は、センサユニット１０と、固定板２０と、人などによって操作されることによって外部から力が加えられる操作用の操作ボタン３１を含む操作部３０と、操作部３０を固定板２０に対して支持固定する支持部材４０とを有している。ここで、センサユニット１０は、その下面が粘着剤５０を介して固定板２０の表面に接着されている。
【００３２】
また、センサユニット１０は、フレキシブル・プリント・サーキット基板（ＦＰＣ）１１と、ＦＰＣ１１上に形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４（図１ではＤ１１およびＤ１２のみを示す）、感圧抵抗インク（感圧抵抗体）Ｒ１１〜Ｒ１４（図１ではＲ１１およびＲ１２のみを示す）、変位電極Ｄ０、Ｄ１およびスペーサ６１、６２を有している。
【００３３】
ここでは、説明の便宜上、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系を参照しながら各部品に配置説明を行うことにする。すなわち、図１では、固定板２０上に接着されたＦＰＣ１１上の導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の中心位置（図２参照）に原点Ｏが定義され、右水平方向にＸ軸が、紙面に垂直奥行方向にＹ軸が、上垂直方向にＺ軸がそれぞれ定義されている。従って、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４が形成されたＦＰＣ１１の表面（詳しくは後述する第１面１１ａ）は、ＸＹ平面を規定し、センサユニット１０および操作ボタン３１のそれぞれのほぼ中心位置をＺ軸が通ることになる。
【００３４】
まず、センサユニット１０の概略構成および製造方法について、図２を参照しつつ説明する。なお、図２（ａ）は、ＦＰＣ１１の上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるｂ−ｂ線での断面図を示している。
【００３５】
ＦＰＣ１１は、図２に示すように、略矩形状の平板状の部材であって、例えばＰＥＴフィルムなどの可撓性を有する材料で形成されている。そして、ＦＰＣ１１の表面（図２（ａ）では紙面の手前面、図２（ｂ）では上方の面）は、第１面１１ａ、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄに分割されている。ここで、第１面１１ａ〜第４面１１ｄは、図２において二点鎖線で示される境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４によって、それぞれ略正方形状に仕切られており、いずれもほぼ同じ面積を有している。なお、境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４は、後述するように、ＦＰＣ１１が折り曲げられるときの折り返し線となる。
【００３６】
ＦＰＣ１１上の第１面１１ａには、上述したように、その中心位置近傍に原点Ｏが定義されている。ここで、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合には、図１に示すように、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄのそれぞれの中心位置近傍をＺ軸が通ることになる。従って、ここでは、第２面１１ｂ、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄのそれぞれの中心位置近傍には、原点Ｏに対応する点Ｏ’、Ｏ’’、Ｏ’’’があるとして説明する。
【００３７】
第１面には、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するとともに、原点Ｏに対して対称に配置された略扇形形状である導電ランドＤ１１〜Ｄ１４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。
【００３８】
また、第１面１１ａに形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４上には、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４が、それらの上にそれぞれ重なるようにスクリーン印刷されている。なお、図２（ａ）では、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４および感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４のうち、その上方に配置された感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４だけが描かれている。
【００３９】
ここで、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４は、圧力または接触面積によって抵抗値が変化する部材である。感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４としては、例えば、二酸化チタン充填剤、ビニル樹脂結合剤およびブチルセロソルブアセテート溶剤を含有する絶縁インクに、グラファイト、ビニル樹脂およびブチルセロソルブアセテートを含有する導電インクを混入したものなどが用いられる。また、感圧抵抗インクの抵抗値は、主な構成成分である絶縁成分と導電成分との相対的な割合を変えることによって容易に変化させることが可能である。
【００４０】
また、第２面１１ｂには、第１面１１ａと同様に、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するとともに、点Ｏ’に対して対称に配置された略扇形形状である導電ランドＤ２１〜Ｄ２４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。そして、導電ランドＤ２１〜Ｄ２４上には、感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４が、それらの上にそれぞれ重なるようにスクリーン印刷されている。
【００４１】
なお、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合には、感圧抵抗インクＲ１１（導電ランドＤ１１）と感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）とが対向すると共に、感圧抵抗インクＲ１２（導電ランドＤ１２）と感圧抵抗インクＲ２２（導電ランドＤ２２）とが対向するようになる。従って、図２においては、導電ランドＤ２１および感圧抵抗体Ｒ２１は、Ｘ軸負方向に対応するように配置されており、導電ランドＤ２２および感圧抵抗体Ｒ２２は、Ｘ軸正方向に対応するように配置されている。
【００４２】
第３面１１ｃには、点Ｏ’’を中心とする略円形状の変位電極Ｄ１が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。ここで、変位電極Ｄ１の径は、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの外側の曲線を結んでできる円の径とほぼ同じ径である。これと同様にして、第４面１１ｄには、点Ｏ’’’を中心とする略円形状の変位電極Ｄ０が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によって形成されている。ここで、変位電極Ｄ０の径は、変位電極Ｄ１の径とほぼ同じである。
【００４３】
また、第１面１１ａには、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の外側に配置された環状のスペーサ６１が設けられている。ここで、スペーサ６１の高さ（厚さ）は、図２（ｂ）に示すように、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４の厚さと、感圧抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４の厚さと、導電ランドＤ２１〜Ｄ２４の厚さと、感圧抵抗体Ｒ２１〜Ｒ２４の厚さとの合計よりも大きくなっている。また、第３面１１ｃには、変位電極Ｄ１の外側に配置された環状のスペーサ６２が設けられている。ここで、スペーサ６２の高さ（厚さ）は、変位電極Ｄ１の厚さと、変位電極Ｄ０の厚さとの合計よりも大きくなっている。
【００４４】
なお、スペーサ６１、６２は、薄いフィルムなどを接着して形成してもよいし、導電性または非導電性の圧膜層を印刷により形成してもよいし、ＦＰＣ１１を折り曲げて固定する際の粘着剤層であってもよい。
【００４５】
また、ＦＰＣ１１上には、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４および変位電極Ｄ１、Ｄ０の他、回路パターン（配線）およびコネクタ端子の導電層なども形成されているが、図２では図示が省略されている。なお、後述するように、ＦＰＣ１１上に形成された導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４および変位電極Ｄ１、Ｄ０は、これらの回路パターンおよび端子を通じて、外部回路であるマイコン５などに接続される。
【００４６】
ここで、センサユニット１０が製造される場合には、ＦＰＣ１１の第１面１１ａ〜第４面１１ｄにそれぞれ電極などが形成された後で、まず最初に、第２面１１ｂ〜第４面１１ｄが、第２面１１ｂと第１面１１ａとが対向するように、第１面１１ａと第２面１１ｂとの間にある境界線Ｂ１２に沿って折り返される。すると、第２面１１ｂの感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４の外側の領域が、第１面１１ａに設けられたスペーサ６１の上端部に当接するようになり、その状態で接着される。このとき、スペーサ６１は上述の高さを有しているため、操作ボタン３１に対して操作が行われていない状態では、第１面１１ａ上の感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４のそれぞれの上面と、第２面１１ｂ上の感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４のそれぞれの下面（ＦＰＣ１１が折り返される前の図２（ｂ）の状態ではそれぞれの上面に対応する）との間には、所定の空隙が存在する。
【００４７】
その後、第３面１１ｃおよび第４面１１ｄが、第２面１１ｂの裏面と第３面１１ｃの裏面とが接触するように、第２面１１ｂと第３面１１ｃとの間にある境界線Ｂ２３に沿って折り返される。そして、第２面１１ｂの裏面と第３面１１ｃの裏面とは接着される。
【００４８】
そして、最後に、第４面１１ｄが、第４面１１ｄと第３面１１ｃとが対向するように、第３面１１ｃと第４面１１ｄとの間にある境界線Ｂ３４に沿って折り返される。すると、第４面１１ｄの変位電極Ｄ０の外側の領域が、第３面１１ｃに設けられたスペーサ６２の上端部に当接するようになり、その状態で接着される。このとき、スペーサ６２は上述の高さを有しているため、操作ボタン３１に対して操作が行われていない状態では、変位電極Ｄ１の上面と変位電極Ｄ０の下面（ＦＰＣ１１が折り返される前の図２（ｂ）の状態ではそれの上面に対応する）との間には、所定の空隙が存在する。
【００４９】
このようにして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１のようなセンサユニット１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１によって、抵抗センサ１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１が設けられることになる（図４参照）。
【００５０】
なお、本実施の形態では、センサユニット１０は、上述したように、その第１面１１ａの裏面が粘着剤５０によって固定板２０に対して固定されている。なお、センサユニット１０は、例えば固定板２０などに適正に固定されればよく、必ずしも粘着剤５０によって固定される必要はなく、その他の方法で固定されてもよい。
【００５１】
ここで、抵抗型センサ１において、導電ランドＤ１１、Ｄ２１はＸ軸の正方向に対応するように配置され、一方、導電ランドＤ１２、Ｄ２２はＸ軸の負方向に対応するように配置されており、外部からの力のＸ軸方向成分の検出に利用される。また、導電ランドＤ１３、Ｄ２３はＹ軸の正方向に対応するように配置され、一方、導電ランドＤ１４、Ｄ２４はＹ軸の負方向に対応するように配置され、外部からの力のＹ軸方向成分の検出に利用される。また、一対の導電ランドＤ１１、Ｄ２１および一対の導電ランドＤ１２、Ｄ２２は、Ｘ軸方向に離隔してＹ軸に対して線対称に配置されている。また、一対の導電ランドＤ１３、Ｄ２３および一対の導電ランドＤ１４、Ｄ２４は、Ｙ軸方向に離隔してＸ軸に対して線対称に配置されている。
【００５２】
なお、ＦＰＣ１１は、例えばポリミイドなどの樹脂で形成されていてもよい。
また、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４、変位電極Ｄ０、Ｄ１および回路パターンは、ポリミイドなどの樹脂面に銅箔やハンダ層によって構成してもよい。
【００５３】
ところで、操作部３０は、図１に示すように、センサユニット１０の上方に配置された操作ボタン３１と、操作ボタン３１を支持部材４０を介して固定板２０に対して支持するキーパッド基材３２とを有している。なお、操作部３０は、例えばシリコンゴムなどの弾性を有する材料により形成されている。
【００５４】
操作ボタン３１は、所定の厚さを有する略円盤状の部材である。ここで、操作ボタン３１の径は、ＦＰＣ１１上の導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの外側の曲線を結んでできる円の径よりも若干小さくなっている。また、操作ボタン３１の上面には、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの正方向および負方向に対応するように、すなわち、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４に対応するように、操作方向（カーソルの移動方向）に対応した矢印（図示しない）が形成されている。
【００５５】
キーパッド基材３２の下面において、その上面に接着されている操作ボタン３１に対応する位置には、環状の突起部３２ａが形成されている。突起部３２ａの外径は、操作ボタン３１の外径とほぼ同じであって、その内径は導電ランドＤ１１〜Ｄ１４のそれぞれの内側の曲線を結んでできる円の径とほぼ同じである。
【００５６】
また、支持部材４０は、固定板２０上に配置された平板状の部材である。そして、支持部材４０には、固定板２０上のセンサユニット１０に対応する位置に、センサユニット１０よりも大きい開口４０ａが形成されている。なお、固定板２０は、センサユニット１０および操作部３０を支持するためのものであって、十分な剛性をもっっていることが好ましい。
【００５７】
次に、抵抗型センサ１の回路構成について、図３〜図６を参照して説明する。
図３は、図１に示す抵抗型センサの回路の概略構成図である。図４は、図１に示す抵抗型センサの回路図の一例である。図５は、ＦＰＣ上に形成された印刷抵抗体の概略構成を示す図である。図６は、復帰スイッチの状態と出力との関係を示す図である。
【００５８】
抵抗型センサ１では、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４と、それらにそれぞれ対向する感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４とは、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４をそれぞれ構成している。従って、図３に示すように、可変接触抵抗Ｒ１、Ｒ２に接続されたＲ／Ｖ変換回路からそれぞれ出力された信号を例えば排他和回路などで読み取ることによって、出力Ｖｘが導出される。同様に、可変接触抵抗Ｒ３、Ｒ４に接続されたＲ／Ｖ変換回路からそれぞれ出力された信号を例えば排他和回路などで読み取ることによって、出力Ｖｙが導出される。このようにして、操作ボタン３１に加えられた力の方向および大きさに応じて変化する可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値に基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対応する出力（アナログ電圧）を得ることができる。
【００５９】
図４に示す抵抗型センサの回路図では、可変接触抵抗Ｒ１の一端と可変接触抵抗Ｒ２の一端とが接続されていると共に、可変接触抵抗Ｒ１の他端は電源電圧Ｖｃｃに保持されており、可変接触抵抗Ｒ２の他端は変位電極Ｄ１に接続されている。これと同様に、可変接触抵抗Ｒ３の一端と可変接触抵抗Ｒ４の一端とが接続されていると共に、可変接触抵抗Ｒ３の他端は電源電圧Ｖｃｃに保持されており、可変接触抵抗Ｒ４の他端は変位電極Ｄ１に接続されている。また、変位電極Ｄ１に対向する変位電極Ｄ０は接地されている。
【００６０】
また、可変接触抵抗Ｒ１の一端および他端には、固定抵抗Ｒ１０が接続されている。同様に、可変接触抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の一端および他端には、固定抵抗Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ４０がそれぞれ接続されている。固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０は、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４を構成する一対の感圧抵抗インクが離隔状態となって、無限大の抵抗値になった場合でも、Ｘ軸およびＹ軸に対応したアナログ電圧を出力できるように設けられた一定の抵抗値を有する固定抵抗である。
【００６１】
なお、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０は、市販のチップ抵抗がＦＰＣ１１に取り付けられてもよいし、図５に示すように、ＦＰＣ１１上の導電パターン５０、５１の間において、印刷抵抗体（抵抗層）５５がスクリーン印刷によって形成されてもよい。
【００６２】
ここで、図４の回路図において、可変接触抵抗Ｒ１と可変接触抵抗Ｒ２との間の節点Ｘ０からの出力Ｖｘと、可変接触抵抗Ｒ３と可変接触抵抗Ｒ４との間の節点Ｙ０からの出力Ｖｙは、次のような式によって導出される。なお、節点Ｘ０は、固定抵抗Ｒ１０と固定抵抗Ｒ２０との間の節点でもあって、節点Ｙ０は、固定抵抗Ｒ３０と固定抵抗Ｒ４０との間の節点でもある。
【００６３】
【式１】
また、復帰（ウェイクアップ）スイッチＳ１が、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１との間に形成されている。つまり、復帰スイッチＳ１は、変位電極Ｄ０が、変位電極Ｄ１と接触する状態（オン状態）および変位電極Ｄ１と接触しない状態（オフ状態）のいずれかの状態を取り得るようになっている。
【００６５】
従って、操作ボタン３１に対する操作が行われていない場合には、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とは接触していないため、復帰スイッチＳ１はオフ状態である。このとき、変位電極Ｄ１（それに接続された導電パターン（ライン））は、マイコン５の入力ポートＩに接続されており、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０を介してプルアップされている。そのため、復帰スイッチＳ１はオフ状態である場合、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、電流はほとんど流れることがなく、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙは、ほぼ電源電圧Ｖｃｃに近い値である。また、このとき、入力ポートＩも電源電圧Ｖｃｃに近い値となって、入力はデジタル的に「Ｈｉ」となっている。
Ｖｘ＝Ｖｙ＝Ｖｃｃ
【００６６】
一方、操作ボタン３１に対する操作が行われている場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触するため、復帰スイッチＳ１はオン状態となる。このとき、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、操作ボタン３１に対する操作（操作ボタン３１に加えられる力の方向および大きさ）に応じた抵抗値を有しており、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、電流が流れるようになって、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙは、操作に応じた出力（アナログ電圧）となる。また、このとき、入力ポートＩは、接地電圧となって、入力はデジタル的に「Ｌｏ」となっている。
【００６７】
なお、マイコン５のＡＤ変換ポートＡＤ１、ＡＤ２は、抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙを検知可能であって、出力Ｖｘ、Ｖｙを監視することによって、抵抗型センサ１に対する操作の状況をセンシングすることができる。また、ＡＤ変換ポートＡＤ１、ＡＤ２から出力される信号を適宜変換することによって、例えばパソコンのディスプレイ上のカーソル位置を制御することができる（図６参照）。ここでは、マイコン５の入力ポートＩがデジタル的に「Ｌｏ」である場合にだけ、操作時の抵抗型センサ１の出力Ｖｘ、Ｖｙが、マイコン５で適当なフォーマットに変換されて、出力されるようになっている。
【００６８】
そして、操作ボタン３１に対する操作が終了すると、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触しない元の状態に戻るため、復帰スイッチＳ１は再びオフ状態となる。このように、操作ボタン３１に対する操作が行われている間（復帰スイッチＳ１がオン状態である間）だけ、センサ回路に電流が流れ、操作ボタン３１に対する操作が行われていない間（復帰スイッチＳ１がオフ状態である間）は、センサ回路にはほとんど電流が流れない。
【００６９】
ここで、変位電極Ｄ１が、マイコン５の入力ポートＩに接続されているのは、マイコン５で抵抗型センサ１が操作状態であるか否かを判別し、操作状態および操作されない状態のいずれかで大きく変化する出力Ｖｘ、Ｖｙを正確に信号変換して制御するためである。また、変位電極Ｄ１は必ずしもマイコン５の入力ポートＩに接続される必要はなく、その他の方法で制御されてもよい。
【００７０】
このように、抵抗型センサ１は、操作ボタン３１に対して加えられる力を検出可能なモード（以下、「通常モード」と称する）および消費電力が極力小さく押さえられたモード（以下、「スリープモード」と称する）のいずれかを選択的に取り得ることができる。そして、通常モードにおいて、所定時間が経過しても、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合には、通常モードからスリープモードに自動的に切り換わるようになっている。一方、スリープモードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合には、スリープモードが解除されて、スリープモードから通常モードに自動的に復帰するようになっている。
【００７１】
通常モードでは、上述したように、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０に電流が流れるようになって、抵抗型センサ１から出力Ｖｘ、Ｖｙが出力される。これに対して、スリープモードでは、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０に電流が流れなくなって、抵抗型センサ１から出力Ｖｘ、Ｖｙが出力されなくなる。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態（待ち受け状態）において、電力が無駄に消費されるのが抑制される。
【００７２】
また、マイコン５には、通常モードにおいて、直前の操作ボタン３１に対する操作終了時からの経過時間を測定するためのタイマ（図示しない）が設けられている。なお、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合に、スリープモードに自動的に切り換えるまでの時間（所定時間）はあらかじめ設定されている。
【００７３】
次に、抵抗型センサ１におけるモード切り換えについて、図７を参照して説明する。図７は、図１に示す抵抗型センサにおけるモード切り換えを説明するための図である。なお、図７では、時間経過に対する通常モード、スリープモードおよび復帰スイッチのそれぞれの状態（オン状態またはオフ状態）が互いに対応するように描かれている。
【００７４】
まず、図７の時刻ｔ１においては、操作ボタン３１に対する操作が行われているとする。従って、操作ボタン３１に対する操作が行われているため、復帰スイッチＳ１はオン状態になっているとともに、抵抗型センサ１のモードは通常モードになっている（通常モードがオン状態になっているとともにスリープモードがオフ状態になっている）。
【００７５】
引き続き、図７の時刻ｔ２に達するまでは、操作ボタン３１に対する操作が継続して行われている。そして、時刻ｔ２において操作ボタン３１に対する操作が行われなくなると、復帰スイッチＳ１がオン状態からオフ状態に切り換わる。これとほぼ同時に、マイコン５のタイマの作動が開始される。
【００７６】
その後、操作ボタン３１に対する操作が行われなくなった時刻ｔ２から、所定時間ｔ０だけ経過した時刻ｔ３までの間は、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態が維持される。なお、本実施の形態では、通常モードにおいて、操作ボタン３１に対する操作が行われない状態が所定時間ｔ０の間だけ継続された場合に、通常モードからスリープモードに自動的に切り換わるように設定されている。
【００７７】
従って、図７の時刻ｔ３に達すると、通常モードからスリープモードに切り換わる。つまり、通常モードがオン状態からオフ状態に切り換わるとともに、スリープモードがオフ状態からオン状態に切り換わる。そして、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われるまでの間は、スリープモードがオン状態に維持される。
【００７８】
その後、図７の時刻ｔ４において、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われると、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わるのとほぼ同時に、スリープモードから通常モードに切り換わる。つまり、スリープモードがオン状態からオフ状態に切り換わるとともに、通常モードがオフ状態からオン状態に切り換わる。
【００７９】
ここで、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わると、変位電極Ｄ１の電圧（マイコン５の入力ポートＩの電圧）は、必ず電源電圧の約半分であるスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、マイコン５において、変位電極Ｄ１に接続された入力ポートＩの電圧の変化を監視しておけば、操作ボタン３１に対する操作が行われたことを確実に検出することができる。
【００８０】
なお、マイコン５のタイマは、再度、操作ボタン３１に対する操作が行われた時点で、停止するとともにリセットされる。そして、図７の時刻ｔ４において開始された操作ボタン３１に対する操作が行われなくなると、タイマの作動が開始される。
【００８１】
次に、上述のように構成された本実施の形態に係る抵抗型センサ１の動作について、図面を参照して説明する。図８は、図１に示す抵抗型センサの操作ボタンに対するＸ軸正方向への操作が行われた場合の模式的な断面図である。
【００８２】
図１に示す操作ボタン３１に力が作用していないときの状態において、図８に示すように、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合、すなわち、操作ボタン３１の上面に形成されたＸ軸正方向に対応するように矢印を固定板２０側に押し下げるような力（Ｚ軸負方向への力）が加えられた場合を考える。
【００８３】
操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分が押し下げられることにより、操作ボタン３１およびキーパッド基材３２が弾性変形を生じてたわみ、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分が下方へと変位する。そして、キーパッド基材３２の下面に形成された突起部３２ａのＸ軸正方向に対応する部分が、操作ボタン３１と同様に変位して、ＦＰＣ１１の第４面の裏面に当接するようになる。
【００８４】
その後、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分がさらに押し下げられると、ＦＰＣ１１の第４面が弾性変形を生じてたわみ、その第４面に形成された変位電極Ｄ０のＸ軸正方向に対応する部分が下方へと変位する。そして、変位電極Ｄ０の当該部分が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向端部近傍と変位電極Ｄ１とが接触するようになる。これにより、復帰スイッチＳ１がオフ状態からオン状態に切り換わる。このとき、変位電極Ｄ０は接地されているため、変位電極Ｄ０に接触させられた変位電極Ｄ１も接地されることになる。
【００８５】
その後、引き続き、操作ボタン３１が押し下げられると、復帰スイッチＳ１がオン状態を保持しつつ、操作ボタン３１、キーパッド基材３２およびＦＰＣ１１の第２面〜第４面が弾性変形を生じてたわみ、感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）が下方に変位する。そして、感圧抵抗インクＲ２１と感圧抵抗インクＲ１１との間の間隔が次第に小さくなり、最終的には接触するようになって、感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１の抵抗値が変化する。
【００８６】
ここで、Ｘ軸正方向に対応する感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１以外のＸ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する感圧抵抗インクＲ２２〜Ｒ２４および感圧抵抗インクＲ１２〜Ｒ１４も接触する場合もあるが、最も強く接触するのは、操作方向であるＸ軸正方向に対応する感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１であって、最も弱く接触するのは、操作方向と反対方向であるＸ軸負方向に対応する感圧抵抗インクＲ２２および感圧抵抗インクＲ１２である。
【００８７】
なお、一般的に、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、それらを構成する感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４と感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４とのそれぞれの間の圧力に反比例するため、両感圧抵抗インク間の圧力が大きくなるにつれて可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は小さくなる。つまり、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、操作ボタン３１への操作方向に対応するものが最も大きく変化して、その値が小さくなって、その反対方向に対応するものが最も変化が小さく、その値が大きい。
【００８８】
このように、操作ボタン３１のＸ軸正方向に対応する部分へ力が加えられた場合には、可変接触抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の変化が読み取られることによって、抵抗型センサ１の出力Ｖｘが導出される。
【００８９】
また、操作ボタン３１へ加えられていた力が取り除かれると、ＦＰＣ１１の弾性によって、変位電極Ｄ０、Ｄ１は元の位置に復帰するため、両者は離隔して、復帰スイッチＳ１がオフ状態に切り換わる。このとき、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４も元の位置に復帰するため、両者は離隔して、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は元の値に戻る（元の大きな値になる）。
【００９０】
なお、本実施の形態では、操作ボタン３１に最も近接しており、外部からの影響を受けやすい電極層である変位電極Ｄ０が常に接地電位になっているため、シールド効果が期待でき、外部からのノイズなどの影響を受けにくくなっている。
【００９１】
また、本実施の形態の抵抗型センサ１は、力覚センサとして用いられており、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パソコン、ゲーム、リモコンなどの入力装置（ジョイスティック）として利用されるのに好ましい。特に、電池駆動の入力装置に対して大変有用である。また、本実施の形態の抵抗型センサ１は、力覚センサとして用いられる場合に限らず、例えば加速度センサなど、その他のセンサとして用いられる場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ１においては、操作ボタン３１に外部から加えられた力の大きさを信号（アナログ信号）として出力する機能を有すると共に、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させるための操作ボタン３１への操作を検出する復帰スイッチＳ１としての機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【００９３】
また、操作ボタン３１に対する操作が行われた場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、操作ボタン３１が変位するのに伴って変位電極Ｄ０が変位することによって、まず最初に変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが必ず接触する。そして、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触した状態が維持されつつ、感圧抵抗インクＲ２１〜Ｒ２４が変位させられる。ここで、変位電極Ｄ０と変位電極Ｄ１とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサ１の変位電極Ｄ１からの出力は、変位電極Ｄ１が保持される電源電圧付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の変位電極Ｄ１からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサ１の変位電極Ｄ１からの出力を監視することによって、抵抗型センサ１に対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサ１においても、操作ボタン３１に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【００９４】
また、導電ランドＤ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４上に重ねられた感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１が、１つの可撓性を有するＦＰＣ１１の表面上に形成された後で、感圧抵抗インク同士および変位電極同士がそれぞれ対向するようにＦＰＣ１１が折り曲げられることによって、抵抗型センサ１が製造される。従って、センサの製造工程が簡略化され、製造コストを低減できる。
【００９５】
また、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と復帰スイッチＳ１とが、上下方向について２層に配置されているため、抵抗型センサ１を製造するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、抵抗型センサ１を小型化することが可能となる。
【００９６】
また、復帰スイッチＳ１が可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４よりも操作ボタン３１に近接するように配置されているため、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する前に、復帰スイッチＳ１の状態の切り換えが行い易くなって、復帰スイッチＳ１を優先的に利用することができる。
【００９７】
次に、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る抵抗型センサの構成について、図面を参照しつつ説明する。図９は、本変形例に係る抵抗型センサの回路図のその他の例である。
【００９８】
本変形例に係る抵抗型センサの構成において、第１の実施の形態の抵抗型センサ１の構成と異なる点は、センサ回路の構成である。その他の構成は図１の抵抗型センサ１と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００９９】
本変形例に係る抵抗型センサの回路では、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０のそれぞれの一端が電源電圧Ｖｃｃに保持されており、それらの他端が可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の一端と接続されている。そして、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の他端は、変位電極Ｄ１に接続されている。ここで、固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０と可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４とのそれぞれの間の節点からの出力Ｖ１〜Ｖ４を得ることができるようになっている。
【０１００】
ここで、図９の回路図においては、出力Ｖｘ、Ｖｙは、マイコン５における演算などが利用されて、次のような式によって導出される。
Ｖｘ＝ｋ１（Ｖ１−Ｖ２）
Ｖｙ＝ｋ２（Ｖ３−Ｖ４）
なお、ｋ１、ｋ２は、いずれも係数である。
【０１０１】
このように、抵抗型センサ１の回路構成は、当該センサの用途に応じて任意に変更することが可能である。
【０１０２】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図１１は、図１０の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１２は、図１０に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１０３】
ここで、第２の実施の形態に係る抵抗型センサ１０１の詳細な構造について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０の抵抗型センサ１０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、操作部１３０の構成、および、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃに形成される変位電極１０１、１０２の構成である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
操作部１３０は、操作ボタン３１と、操作ボタン３１を支持するキーパッド基材１３２とを有している。キーパッド基材１３２の下面において、その上面に接着されている操作ボタン３１に対応する位置には、円形の突起部１３２ａが形成されている。突起部１３２ａの外径は、操作ボタン３１の外径とほぼ同じである。
【０１０５】
また、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃには、変位電極１０１、１０２が形成されている。変位電極１０２は、図１１に示すように、点Ｏ’’を中心とする略環状に形成されており、変位電極１０１は、変位電極１０２の外側において略環状に形成されている。変位電極１０１は、円周部１０１ａと、円周部１０１ａから内側に向かって突出する複数の突出部１０１ｂとを有しており、変位電極１０２は、円周部１０２ａと、円周部１０２から外側に向かって突出する複数の突出部１０２ｂとを有している。
【０１０６】
ここで、円周部１０１ａおよび円周部１０２ａは、全周にわたって同じ幅を有している。また、突出部１０１ｂおよび突出部１０２ｂは、いずれも円周部１０１ａおよび円周部１０２ａとほぼ同じ幅を有するとともに、円周部１０１ａと円周部１０２ａとが離隔する間隔よりも短い長さの略矩形状をしている。また、突出部１０１ｂと突出部１０２ｂとは、円周方向に沿って交互に配置されており、変位電極１０１の内周部および変位電極１０２の外周部は、いずれも櫛歯状に形成されている。なお、突出部１０１ｂおよび突出部１０２ｂの数および形状は、任意に変更することが可能であって、両者は接触しない範囲で出来る限り隙間無く配置されていることが好ましい。
【０１０７】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１０のようなセンサユニット１１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４および変位電極Ｄ０、Ｄ１０１、Ｄ１０２によって、抵抗センサ１０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１０１が設けられることになる（図１２参照）。
【０１０８】
また、本実施の形態におけるセンサ回路では、図１２に示すように、可変接触抵抗Ｒ２のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ１と反対側の一端、および、可変接触抵抗Ｒ４のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ３と反対側の一端は、いずれも変位電極１０１、１０２に接続されている。従って、変位電極１０１、１０２とそれに対向する変位電極Ｄ０との間には、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２が構成される。
【０１０９】
ここで、抵抗型センサ１０１において、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合には、操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に押し下げられることによって、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向部分も同様に下方に変位する。そして、変位電極Ｄ０のＸ軸正方向部分が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ０の当該部分と変位電極Ｄ１０１、１０２とがほぼ同時に接触するようになる。これにより、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２がオフ状態からオン状態に切り換わる。つまり、復帰スイッチＳ１０１、Ｓ１０２は、操作ボタン３１に対する操作が行われていない場合には、いずれもオフ状態であって、操作ボタン３１に対する操作が行われている場合（可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する場合）には、いずれもオン状態になる。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ１０１においては、接地されている変位電極Ｄ０に対向するように、電源電圧Ｖｃｃに保持されている変位電極Ｄ１０１、Ｄ１０２が２つ設けられているため、それらの変位電極Ｄ１０１、Ｄ１０２に対してそれぞれ別々に配線を設けることによって、２つのスイッチ回路を構成することができる。従って、抵抗型センサ１０１が利用可能な範囲が広くなる。
【０１１１】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１３〜図１５を参照しつつ説明する。図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。図１４は、図１３の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１５は、図１３に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１１２】
ここで、第３の実施の形態に係る抵抗型センサ２０１の詳細な構造について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３の抵抗型センサ２０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、抵抗型センサ１では、復帰スイッチＳ１が設けられているのに対して、抵抗型センサ２０１では、単なるスイッチＳ２０１〜Ｓ２０８が設けられている点である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
抵抗型センサ２０１では、ＦＰＣ１１の第３面１１ｃには接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４が、ＦＰＣ１１の第４面１１ｄには変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４が、銀やカーボンなどを原料とする導電性インクによるスクリーン印刷によってそれぞれ形成されている。
【０１１４】
接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４は、それぞれ対を構成し、互いに対向するように隣接して配置されている。そして、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４は、それぞれＸ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向、Ｙ軸負方向に対応するように配置されている。
【０１１５】
ここで、例えば、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の形状については、それぞれ半円環状の円周部と、それから隣接する他方に向かって突出する突出部を有している。ここで、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１のそれぞれの円周部は、半周にわたって同じ幅を有しており、それらの突出部は、いずれも円周部とほぼ同じ幅を有するとともに、それぞれの円周部が離隔する間隔よりも短い長さの略矩形状をしている。また、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１のそれぞれの突出部は、交互に配置されており、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の他方に対向する部分は、いずれも櫛歯状に形成されている。なお、接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１の突出部の数および形状は、任意に変更することが可能であって、両者は接触しない範囲で出来る限り隙間無く配置されていることが好ましい。ここで、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４の形状についても、上述と同様であるので、それらの説明は省略する。
【０１１６】
変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１が折り曲げられてセンサユニット１０が完成した場合（図１３参照）に、一対の接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１、一対の接点電極Ｄ２１２、Ｄ２２２、一対の接点電極Ｄ２１３、Ｄ２２３および一対の接点電極Ｄ２１４、Ｄ２２４にそれぞれ対向するように配置されている。従って、図１４においては、変位電極Ｄ２３１は、Ｘ軸負方向に対応するように配置されており、変位電極Ｄ２３２は、Ｘ軸正方向に対応するように配置されている。
【０１１７】
変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、いずれも円形であって、その径は、それぞれ対向する接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４の径よりも大きい。また、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１がプレス加工されることによって、ドーム形状に形成されている。従って、ドーム形状の変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、それぞれ対向する接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４から離隔しつつ、それらを覆うことが可能である。
【０１１８】
また、第３面１１ｃの接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４の外側には、環状のスペーサ２６２が設けられており、それらの内側には、円形のスペーサ２６３が設けられている。
【０１１９】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４に沿って折り曲げられることによって、図１３のようなセンサユニット２１０が完成する。従って、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４および接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４によって、抵抗センサ２０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４（図１５参照）が設けられることになる。
【０１２０】
ここで、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４をドーム形状にするのは、４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４をオフ状態からオン状態に切り換えるための操作が行われた場合に、軽いクリック感を操作者に伝えるためである。従って、上述のクリック感が必要でない場合には、必ずしも変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４をドーム形状にする必要はなく、操作ボタン３１に対する操作が行われない場合に、接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４と離隔するように配置されていれば、それらの形状は任意に変更することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４は、ＦＰＣ１１が利用されて加工成形されているが、変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４を金属ドームに置き換えると共に、接点電極Ｄ２１１〜Ｄ２１４、Ｄ２２１〜Ｄ２２４を変位電極Ｄ２３１〜Ｄ２３４に対応した円形または環状の電極に置き換えてもよい。
【０１２２】
また、本実施の形態におけるセンサ回路では、図１５に示すように、可変接触抵抗Ｒ２のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ１と反対側の一端、および、可変接触抵抗Ｒ４のそれに接続された可変接触抵抗Ｒ３と反対側の一端は、いずれも常に接地されている。従って、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４および固定抵抗Ｒ１０〜Ｒ４０には、常に電流が流れている。
【０１２３】
そして、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４とは独立して、上述した４つのドーム型スイッチＤＳ２０１〜ＤＳ２０４が設けられている。ここで、ドーム型スイッチＤＳ２０１はスイッチＳ２０１、Ｓ２０２を含んでいる。これと同様に、ドーム型スイッチＤＳ２０２はスイッチＳ２０３、Ｓ２０４を含んでおり、ドーム型スイッチＤＳ２０３はスイッチＳ２０５、Ｓ２０６を含んでおり、ドーム型スイッチＤＳ２０４はスイッチＳ２０７、Ｓ２０８を含んでいる。
【０１２４】
ここで、抵抗型センサ２０１において、操作ボタン３１にＸ軸正方向への操作が行われた場合には、操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に押し下げられることによって、変位電極Ｄ２３１も同様に下方に変位する。そして、変位電極Ｄ２３１が所定高さだけ押し下げられると、変位電極Ｄ２３１の外縁部がＦＰＣ１１の第３面に当接するようになる。このとき、変位電極Ｄ２３１は、それに対向する接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１から離隔しつつ、それらを覆うことになる。
【０１２５】
そして、さらに操作ボタン３１にＸ軸正方向部分が押し下げられると、変位電極Ｄ２３１の頂部に対して下方向への力が作用する。そして、その力が所定値に満たないときには変位電極Ｄ２３１はほとんど変位しないが、その力が所定値に達したときには、変位電極Ｄ２３１の頂部近傍部分が座屈を伴って急激に弾性変形して凹んだ状態となって接点電極Ｄ２１１、Ｄ２２１と接触する。これにより、ドーム型スイッチＤＳ２０１（スイッチＳ２０１、Ｓ２０２）がＯＮ状態になる。このとき、操作者には、明瞭なクリック感が与えられることになる。その後、引き続き操作ボタン３１のＸ軸正方向部分が下方に変位すると、ドーム型スイッチＤＳ２０１がＯＮ状態を保持しつつ、感圧抵抗インクＲ２１（導電ランドＤ２１）が下方に変位する。そして、感圧抵抗インクＲ２１と感圧抵抗インクＲ１１との間の間隔が次第に小さくなり、最終的には接触するようになって、感圧抵抗インクＲ２１および感圧抵抗インクＲ１１の抵抗値が変化する。
【０１２６】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ２０１においては、操作ボタン３１に外部から加えられた力の大きさを信号（アナログ信号）として出力する機能を有すると共に、それらの方向に対応する可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化とは全く独立にオン状態とオフ状態とを切り換え可能な単なるスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサ２０１は上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【０１２７】
従って、本実施の形態の抵抗型センサ２０１は、操作パネルの面積に厳しい制限があり、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応したアナログ電圧出力と、上述の４方向に対応するスイッチ接点出力が必要な例えば携帯電話などの携帯情報機器などには、非常に便利な機能となる。
【０１２８】
次に、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
図１７は、図１６の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。図１８は、図１６に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【０１２９】
ここで、第４の実施の形態に係る抵抗型センサ３０１の詳細な構造について、図１６および図１７を参照して説明する。図１６の抵抗型センサ３０１が、図１の抵抗型センサ１と異なる点は、抵抗型センサ１では、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と復帰スイッチＳ１とが上下方向について２層に配置されているのに対して、抵抗型センサ３０１では、可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、復帰スイッチＳ１と、ドーム型スイッチＤＳ３０１〜ＤＳ３０４が上下方向について３層に配置されている点である。なお、その他の構成は、図１の抵抗型センサ１と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【０１３０】
抵抗型センサ３０１に含まれるＦＰＣ３１１は、図１７に示すように、略矩形状の平板状の部材であって、第１の実施の形態のＦＰＣ１１よりも長いものである。そして、ＦＰＣ３１１の表面（図１７では紙面の手前面）は、第１面３１１ａ、第２面３１１ｂ、第３面３１１ｃ、第４面３１１ｄ、第５面３１１ｅ、第６面３１１ｆに分割されている。ここで、第１面３１１ａ〜第６面３１１ｆは、図１７において二点鎖線で示される境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６によって、それぞれ略正方形状に仕切られており、いずれもほぼ同じ面積を有している。なお、境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６は、上述と同様に、ＦＰＣ３１１が折り曲げられるときの折り返し線となる。
【０１３１】
ＦＰＣ３１１上の第１面３１１ａ〜第４面３１１ｄには、第１の実施の形態と同様に、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、変位電極Ｄ１、Ｄ０などが形成される。また、第５面３１１ｅおよび第６面３１１ｆには、第３の実施の形態と同様に、接点電極Ｄ３１１〜Ｄ３１４、Ｄ３２１〜Ｄ３２４および変位電極Ｄ３３１〜Ｄ３３４などが形成される。
【０１３２】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＦＰＣ３１１が各面の境界線Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４５、Ｂ５６に沿って折り曲げられることによって、図１６のようなセンサユニット３１０が完成する。従って、感圧抵抗インクＲ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、変位電極Ｄ０、Ｄ１、変位電極Ｄ３３１〜Ｄ３３４および接点電極Ｄ３１１〜Ｄ３１４、Ｄ３２１〜Ｄ３２４によって、抵抗センサ３０１において、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向およびＹ軸負方向に対応する４つの可変接触抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられるとともに、上述の４つの方向に共通の復帰スイッチＳ１が設けられることになる。さらに、上述の４つの方向に対応する４つのドーム型スイッチＤＳ３０１〜ＤＳ３０４（図１８参照）が設けられることになる。
【０１３３】
以上のように、本実施の形態に係る抵抗型センサ３０１においては、第１および第３の実施の形態と同様の効果を両方とも得ることができる。
【０１３４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の第１〜第４の実施の形態では、センサユニットが、１つのＦＰＣの表面上に形成されている感圧抵抗インクおよび変位電極などを有している場合について説明しているが、これに限らず、センサユニットの構成は任意に変更することができる。従って、感圧抵抗インクおよび変位電極などは、必ずしも基板上に形成されている必要はない。また、感圧抵抗インクおよび変位電極などが基板上に形成される場合であっても、これらのすべてが１つの基板上に形成されなくてもよいし、１つの基板の一方の面上に形成されていなくてもよい。なお、基板としては、ＦＰＣ以外の可撓性を有しない基板であってもよい。
【０１３５】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、可変接触抵抗と、スイッチ（復帰スイッチおよび／または単なるスイッチを含む）とが互いに対応するように配置されることによって、センサユニットが上下方向について２層または３層に構成されている場合について説明しているが、これに限らず、可変接触抵抗とスイッチとは互いに対応しない位置に配置されてもよい。また、センサユニットは、可変接触抵抗と、３つ以上のスイッチとを有しており、４層以上に構成されてもよい。
【０１３６】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、センサユニットが複数層から構成される場合に、可変接触抵抗が最下層に配置され、スイッチ（復帰スイッチおよび／または単なるスイッチを含む）が、可変接触抵抗よりも操作ボタンに近接するように配置されている場合について説明しているが、これに限らず、可変接触抵抗は必ずしも最下層に配置される必要はないし、可変接触抵抗およびスイッチのそれぞれの配置が反対になってもよい。従って、スイッチが最下層に配置されて、当該スイッチよりも操作ボタンに近接するように、可変接触抵抗が配置されてもよい。
【０１３７】
また、上述の第３の実施の形態では、操作ボタンに対する操作が行われる場合に、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わった後で、可変接触抵抗の抵抗値が変化する場合について説明しているが、これに限らず、必ずしも両者の順序は変更可能である。従って、可変接触抵抗の抵抗値が変化した後で、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わってもよいし、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるのとほぼ同時に可変接触抵抗の抵抗値が変化してもよい。なお、これらの順序は、感圧抵抗インクおよび変位電極などを支持する部材の強度（剛性）などを調整することによって、適宜変更することができる。これと同様に、上述の第４の実施の形態においても、ドーム型スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングと、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングと、可変接触抵抗の抵抗値が変化するタイミングとは、いずれが先であってもよいし、それぞれがほぼ同時であってもよい。但し、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるタイミングおよび可変接触抵抗の抵抗値が変化するタイミングについては、復帰スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わった後で、可変接触抵抗の抵抗値が変化することが好ましい。
【０１３８】
また、上述の第１および第４の実施の形態では、変位電極Ｄ０が接地され、変位電極Ｄ１が電源電圧Ｖｃｃに保持されている場合について説明しているが、これに限らず、変位電極Ｄ１が接地され、変位電極Ｄ０が電源電圧Ｖｃｃに保持されてもよい。また、上述の第３の実施の形態では、ＦＰＣの第３面に２つの変位電極が形成されている場合について説明しているが、これに限らず、ＦＰＣの第３面に形成される変位電極の数およびそれらの形状は、任意に変更することができる。
【０１３９】
また、上述の第１〜第４の実施の形態では、外部から加えられた力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分の２つの成分を検出可能な抵抗型センサについて説明しているが、これに限らず、上述の２つのうち必要な１成分だけを検出可能なものであってもよい。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、第１の電極と第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることによって、検知部材の変位を認識することができるため、検知部材に外部から加えられた力の大きさを認識可能である。また、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との接触の有無を認識することができるため、これをスイッチ機能として利用することができる。したがって、本発明の抵抗型センサは、検知部材の変位（検知部材に外部から加えられた力の大きさ）を信号（アナログ信号）として出力する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能である。これにより、この抵抗型センサは上記のいずれの装置としても利用できる複合デバイスとしての機能を有し、上記両用途に合わせて製造し直す必要がなくなる。
【０１４１】
請求項２によると、第１および第２の電極並びに第１および第２のスイッチ用電極が基板上に設けられているため、これらの電極を適正な位置に容易に配置することができ、センサの製造工程が簡略化される。
【０１４２】
請求項３によると、第１および第２のスイッチ用電極と、第１および第２の電極とが検知部材の変位方向について重なるように（例えば、上下方向について２層に）配置されるため、当該センサに含まれる各電極を設置するために必要な面積が比較的小さくなる。これにより、センサを小型化することが可能となる。
【０１４３】
請求項４によると、各電極が１つの共通基板上に設けられた後で、当該共通基板が適正に折り曲げられることによって、センサが製造される。従って、センサの製造工程が簡略化される。
【０１４４】
請求項５によると、各電極のいずれもが１つの共通基板の一方の面上に設けられているため、センサの製造工程がさらに簡略化され、製造コストを低減できる。
【０１４５】
請求項６によると、第１の電極と第２の電極との間の間隔が変化する前に、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極との間隔が変化し易くなって、第１および第２のスイッチ用電極間におけるスイッチ機能を優先的に利用する場合に好ましい。
【０１４６】
請求項７によると、検知部材に対する操作が行われた場合（第２の電極が変位する場合）には、検知部材が変位するのに伴って第２のスイッチ用電極が変位することによって、まず最初に第２のスイッチ用電極と第１のスイッチ用電極とが必ず接触する。そして、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触した状態が維持されつつ、第２の電極が変位させられる。ここで、第１のスイッチ用電極と第２のスイッチ用電極とが接触する状態および接触しない状態における抵抗型センサの第１および第２のスイッチ用電極のうち接地電位とは異なる電位に保持されて側の電極からの出力は、当該電極が保持される電位付近のＨｉレベルおよび接地電位付近のＬｏレベルのいずれかの信号であるため、例えば両者が接触しない状態から接触する状態に切り換わる場合の当該電極からの出力は、必ずスレッシホールド電圧を跨いで変化する。従って、抵抗型センサの当該電極からの出力を監視することによって、抵抗型センサに対する操作が行われたことを確実に検出できるため、スリープモードを確実に解除することができる。これにより、抵抗型センサにおいても、検知部材に対する操作が長時間にわたって行われない場合には、スリープモードに切り換えることによって、消費電力を低減することができる。
【０１４７】
請求項８によると、各組を別方向の力を認識するために用いることによって多次元的な力の認識する機能を有する装置および／またはスイッチ機能を有する装置として利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図２】図１の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図３】図１に示す抵抗型センサの回路の概略構成図である。
【図４】図１に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図５】ＦＰＣ上に形成された印刷抵抗体の概略構成を示す図である。
【図６】復帰スイッチの状態と出力との関係を示す図である。
【図７】図１に示す抵抗型センサにおけるモード切り換えを説明するための図である。
【図８】図１に示す抵抗型センサの操作ボタンに対するＸ軸正方向への操作が行われた場合の模式的な断面図である。
【図９】本変形例に係る抵抗型センサの回路図のその他の例である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１１】図１０の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１２】図１０に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１４】図１３の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１５】図１３に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る抵抗型センサの模式的な断面図である。
【図１７】図１６の抵抗型センサに含まれる複数の電極およびスペーサの配置を示す図である。
【図１８】図１６に示す抵抗型センサの回路図の一例である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１ 抵抗型センサ
１１、３１１ ＦＰＣ（第１および第２の基板；第１および第２のスイッチ用基板；共通基板）
３１ 操作ボタン（検知部材）
Ｄ１１〜Ｄ１４ 導電ランド（第１の電極）
Ｄ２１〜Ｄ２４ 導電ランド（第２の電極）
Ｄ０ 変位電極（第２のスイッチ用電極）
Ｄ１ 変位電極（第１のスイッチ用電極）
Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４ 感圧抵抗インク（感圧抵抗体）
Claims (8)
- 検知部材と、
前記検知部材と対向している第１の電極と、
前記検知部材と前記第１の電極との間において、前記第１の電極に対向し且つ前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１の電極に近づく方向に変位可能な第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された感圧抵抗体と、
前記検知部材と対向している１または複数の第１のスイッチ用電極と、
前記検知部材と前記第１のスイッチ用電極との間において、前記第１のスイッチ用電極に対向し且つ前記第１のスイッチ用電極から離隔するように設けられていると共に、前記検知部材が変位するのに伴って、前記第１のスイッチ用電極と接触可能な１または複数の第２のスイッチ用電極とを備えており、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の抵抗値の変化が検出されることに基づいて前記検知部材の変位を認識可能であることを特徴とする抵抗型センサ。 - 前記第１の電極に対して前記第２の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１の電極が設けられた第１の基板と、
前記第２の電極に対して前記第１の電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２の電極が設けられた第２の基板と、
前記第１のスイッチ用電極に対して前記第２のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第１のスイッチ用電極が設けられた第１のスイッチ用基板と、
前記第２のスイッチ用電極に対して前記第１のスイッチ用電極と反対側に配置されており、その表面に前記第２のスイッチ用電極が設けられた第２のスイッチ用基板とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗型センサ。 - 前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記検知部材の変位方向について前記第１および前記第２の電極と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗型センサ。
- 前記第１の基板、前記第２の基板、前記第１のスイッチ用基板および前記第２のスイッチ用基板が、１つの可撓性を有する共通基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗型センサ。
- 前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１のスイッチ用電極および前記第２のスイッチ用電極のいずれもが前記共通基板の一方の面上に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の抵抗型センサ。
- 前記第１および前記第２のスイッチ用電極が、前記第１および前記第２の電極よりも前記検知部材に近接するように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の抵抗型センサ。
- 前記第１および前記第２のスイッチ用電極のいずれか一方が接地されていると共に、他方が接地電位とは異なる電位に保持されており、前記第１および前記第２のスイッチ用電極は、前記検知部材が変位するのに伴って接触し、その後、前記第２の電極を変位させることが可能であることを特徴とする請求項６に記載の抵抗型センサ。
- 前記第１および前記第２の電極、または、前記第１および前記第２のスイッチ用電極の組が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の抵抗型センサ。
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