JP2010097864A - 着座センサ - Google Patents

Abstract

【課題】印刷抵抗層への曲げ応力を軽減し安定した規定の抵抗値を維持できる着座センサを提供することを目的とする。
【解決手段】着座センサ１は、複数のスイッチセル用貫通孔２０を有する絶縁スペーサ２１、絶縁スペーサ両面に接着されるセンサ領域１ａ、引出端子領域１ｂを有する可撓性の下、上部絶縁フィルム２２、２３、各セル用貫通孔内における各絶縁フィルム表面にそれぞれ設けられた複数組みの下、上部接点電極、引出端子領域における絶縁フィルムに設けられた第１、第２端子電極、複数組の接点電極の群に対するセンサ回路配線網を構成するために各端子電極からセンサ領域に亘って絶縁フィルム表面に形成された回路配線層１２〜１５と、回路配線層に接続され絶縁フィルムの一部表面に印刷形成された印刷抵抗層３０と、印刷抵抗層に対向する位置に設けられた剛性補強部材３１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は着座センサに係り、特に、メンブレン回路基板技術により構成されたフィルム状の着座センサの改良に関する。

例えば、自動車分野では、シートベルト着用の確認やエアバック作動用のシステムが使用されており、これらシステムは座席のシート表皮裏側に取り付けられた着座検知用の着座センサと電気的に連繋して作動するようになっている。そして、その着座センサはその作動状態の変化を前記システムへの電気信号として与えることにより、シートベルト着用の確認ランプやエアバックの作動を司る役目を担っている。

この種の着座センサとしては、座り心地をより良くし、座席への装着を容易にするためにメンブレン回路基板技術により構成された可撓性の高い板状、フィルム状或いはシート状のメンブレンセンサ構造が開発されてきた。そして、このようなセンサ自身の内部回路配線の断線の有無を非破壊的に確認し易くするために断線検出用の印刷抵抗層を備えた着座センサが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に開示された着座センサは、その図１に示されているように、並列接続されたスイッチ群２ａ〜２ｌに対して断線検出用抵抗１を並列接続した回路構成を有する。また、前記各スイッチ２ａ〜２ｌは、図３に示されているように、可撓性の高いスペーサ９の両面に接着された下部フィルム６及び上部フィルム７、これらの各フイルム６、７にそれぞれ形成された回路配線、その回路配線に接続されていてスペーサ９の空隙部１４内に、相互に対向して配置された一対の下部接点３ａ及び上部接点５を有する構造となっている。そして、図１に示されているように断線検出用抵抗１が例えば前記下部フィルム６の端部に例えば印刷技術により印刷抵抗層として形成されている。

前記回路配線は銀ペースト及びその上にカーボン層を印刷して形成されているのに対して、前記断線検知用抵抗は一般に高抵抗材料としての例えばカーボン粒子をバインダーに分散したカーボンインクを印刷することによって膜状に形成されている。

このようなセンサにあっては、着座時の荷重により下部及び上部接点が接触した場合、各配線全体の内部抵抗と断線検知用抵抗との合成抵抗値に基づく電気信号レベルが基準値に達した時にシートベルト着用の確認ランプやエアバック作動用システムをスタンバイさせるようになっており、この状態が着座センサのスイッチオン状態とみなされている。そして、一対の外部端子間に電圧を印加し、その間の合成抵抗を測定することによって断線の有無を確認している。
特開平１１−２９７１５３号公報

ところで、前記従来の着座センサおいては、座席シート座面上に配置された着座センサに乗員が着座した際に前記印刷抵抗層に曲げ応力が過度にかかったり、車両ハーネスに接続された着座センサを座席シートに装着する際に、座席シートパッド部に設けられた貫通穴に挿通するなどの作業取り扱い中に、着座センサを湾曲させたり折り曲げることにより印刷抵抗層に曲げ応力が過度にかかったりすることがある。このような曲げ応力の程度差によって各着座センサ毎に印刷抵抗層の内部組織歪みや亀裂などによる抵抗値に変動並びに差異が生じ、誤検知等の誤動作が発生するという問題がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、印刷抵抗層への曲げ応力を軽減し安定した規定の抵抗値を維持できる着座センサを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明の着座センサは、複数のスイッチセル用貫通孔を有する絶縁スペーサと、前記絶縁スペーサの両面にそれぞれ接着されるセンサ領域及び引出端子領域を有する可撓性の下部及び上部絶縁フィルムと、前記各セル用貫通孔内における前記各絶縁フィルム表面にそれぞれ設けられた複数組の下部及び上部接点電極と、前記引出端子領域における絶縁フィルムに設けられた第１及び第２端子電極と、前記複数組の接点電極の群に対するセンサ回路配線網を構成するために前記各端子電極からセンサ領域に亘って絶縁フィルム表面に形成された回路配線層と、前記回路配線層に接続され前記絶縁フィルムの一部表面に印刷形成された印刷抵抗層と、前記印刷抵抗層に対向する位置に設けられた剛性補強部材とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の着座センサにおいて、前記剛性補強部材は、前記印刷抵抗層に対向する位置において前記絶縁フィルムの外面にホットメルトモールディングによって形成された樹脂モールド層からなっていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の着座センサにおいて、前記剛性補強部材は、前記印刷抵抗層に対向する位置において前記絶縁フィルムの外面に張り合わされた補強板からなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の着座センサにおいて、前記剛性補強部材は、絶縁スペーサよりも高い剛性を有し前記絶縁スペーサの前記印刷抵抗層表面を露出させるように形成された開口部内に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、可撓性を有するフィルム状の着座センサが着座時や取扱中に曲げ応力を受けても、剛性補強部材によって、前記印刷抵抗層に対向する部分の剛性がその周囲の部分の剛性よりも高くされている。そのために、前記印刷抵抗層への曲げ応力が緩和され、前記印刷抵抗層の抵抗値の変動が軽減或いは抑制される、所定の抵抗値が維持されるので、誤検知などの誤動作を回避することができるという効果を奏する。

以下に、本発明による着座センサの第１〜第３の実施形態を図１〜図５を参照して順次説明する。

（第１実施形態）
図１〜図３は本発明の着座センサの第１実施形態を示し、図１はその全体像を概略的に示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。

まず、図１に示すように、着座センサ１は、柔軟な可撓性を有するフィルム状或いはシート状のメンブレン配線基板構造のものであり、全体像としては例えば熊手状の平面パターンとされ、三本の指状部分を構成し着座有無をセンスする相対的に広い面積のセンサ領域１ａ及びこの一部に連続して形成されたリボン状或いはテール状の引出端子領域１ｂを有する。そして、この着座センサ１は、例えば自動車の座席のシート表皮裏側に装着される。

前記センサ領域１ａには、未着座時にはスイッチオフ状態にあり、着座時の荷重でスイッチオンするスィッチからなる複数のセンサセル２〜９が例えばマトリックス状に分布して配置されている。前記各センサセル２〜９は、いずれも各一対の下部電極としての第１接点電極２ａ〜９ａ及び第２接点電極２ｂ〜９ｂを有する。

前記引出端子領域１ｂの一端部には、後述する第１絶縁フィルム２２の露出上表面に、並行する一対の第１及び第２引出端子１０、１１が設けられており、前記第１引出端子１０に接続された第１回路配線層１２は、前記センサセル２〜４の第１接点電極２ａ〜４ａを直列に接続している。前記第２引出端子１１に接続された第２回路配線層１３は、前記センサセル７〜９の第２接点電極７ｂ〜９ｂを直列に接続している。

また、前記センサセル２〜４の各第２接点電極２ｂ〜４ｂ及びセンサセル５、６の各第１接点電極５ａ、６ａは、第３回路配線層１４によって直列に接続され、センサセル５、６の各第２接点電極５ｂ、６ｂ及びセンサセル７〜８の各第１接点電極７ａ〜９ａは、第４回路配線層１５によって直列に接続されている。

ここで、前記センサセル２〜９は相互に同様な構造を有するので、センサセル２を代表して図２に表し、その詳細構造を説明すると、スイッチセル用貫通孔２０を有する両面粘着材付（両面接着テープ形式）の可撓性樹脂フィルムからなる絶縁スペーサ２１の両面には、その貫通孔２０を塞ぐようにして、第１（下部）及び第２（上部）可撓性の絶縁フィルム２２、２３が、それぞれ粘着剤２４によって接着されている。前記第１、第２絶縁フィルム２２、２３及びスペーサ２１は、その平面パターンが、前述した着座センサ１の平面パターンに対応したセンサ領域１ａ及び引出端子領域１ｂを有した形状であり、その材料の一例としては、厚さ１００μｍのポリエチレンナフタレート樹脂フィルム（ＰＥＮ：例えば帝人デュポンフィルム社製のＫａｌａｄｅｘフィルム）が用いられている。

前記貫通孔２０内の前記第１（下部）絶縁フィルム２２の表面には、下部接点電極としての前記第１及び第２接点電極２ａ、２ｂが互いに所定の間隔で並置されている。また、前記第２（上部）絶縁フィルム２３の表面には、上部接点電極としての第３接点電極２ｃが前記第１、第２接点電極２ａ、２ｂを跨ぐようにして、上下に所定間隔をもって離間して対向配置されている。前記第３接点電極２ｃは、図１には図示されていないが、各セル２〜９に対して、前記第３接点電極２ｃ〜９ｃが設けられる。

このようにして、前記センサセル２〜９の数に対応するように、各々が下部接点電極（２ａ、２ｂ）及び上部接点電極（２ｃ）で構成された複数組みの接点電極の群が形成される。
そして、前記各接点電極や回路配線層は、例えば導電ペーストとしての銀ペースト（藤倉化成社製のＦＡ−３２３）を印刷し、更に、その表面に保護カーボン（藤倉化成社製のＸＣ−２２１）を重ねて印刷することによって形成されている。

前記センサセル２〜９における上部接点電極である前記第３接点電極（２ｃ〜９ｃ）は、下部接点電極である第１接点電極（２ａ〜９ａ）及び第２接点電極（２ｂ〜９ｂ）に対して、未着座時には、常に離間したスイッチオフの状態に維持され、着座時の荷重で絶縁フィルム２２、２３の少なくとも一方の撓みを利用して、第１、第２接点電極間をバースイッチのようにショートしてオン状態に切り換える。

また、前述の第１〜４回路配線層１２〜１５は、前記センサセル２〜９の前記複数組の接点電極の群に対するセンサ回路配線網を構成するものであり、この例では、センサセル２〜４の第１群、センサセル５、６の第２群及びセンサセル７〜９の第３群において、各群内のセルは並列接続関係にあるオア回路構成とされ、前記第１群〜第３群は相互に直列接続関係にあるアンド回路構成とされている。なお、前記第１〜４回路配線層１２〜１５は、所定の配線幅を有するが、図１においては、単線破線により簡略化して描かれている。

次に、図１及び図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である図３を参照して、例えば断線検知用の抵抗として用いられる印刷抵抗層３０に関連する構造を説明する。

前記第１（下部）絶縁フィルム２２の表面には、例えばスイッチセル２の近傍において、所定の間隔で平行に配置された第１回路配線層１２と第３回路配線層１４との間に接続された印刷抵抗層３０が形成されている。印刷抵抗層３０は、第１可撓性絶縁フィルム２２上に、高抵抗材料としての例えばカーボン粒子をバインダーに分散したカーボンインク（藤倉化成社製のＸＣ−１５５）を印刷することにより形成されていて、その厚さは例えば５乃至２０μｍ程度、抵抗値は組成調合により５乃至１５ｋΩ程度に設定することができる。

そして、前記印刷抵抗層３０の全体を包みこむような範囲において、前記第１、第２絶縁フィルム２２、２３及びスペーサ２１の外周面に、剛性補強部材３１が設けられている。前記剛性補強部材３１は、前記外周面に、例えばポリアミド樹脂からなるホットメルト樹脂をホットメルティングモールドすることによって形成された樹脂モールド層で構成されている。

このようにして、前記印刷抵抗層３０の部分の剛性が、その部分より遠ざかる位置における絶縁フィルム２２、２３及び絶縁スペーサ２１の部分よりも高められていることにより、着座センサに曲げ応力が加わっても、前記印刷抵抗層３０に対向する部分への曲げ応力が軽減或いは抑制され、殆どかからなくなることもある。従って、前記印刷抵抗層３０の抵抗値が製作時の値を維持することができるために、断線検知の際の誤検知などの誤動作を回避することができる。

ここで、本実施形態のホットメルティングモールドによる剛性補強部材３１を設けた着座センサ（本発明）と、剛性補強部材３１を設けなかった従来の着座センサ（従来技術）とを比較実験した結果について説明する。この場合、いずれの着座センサについも、印刷抵抗層の抵抗値を５００Ωに設定してセンサ回路閾値を１ｋΩとし、座席シートの表皮裏に装着して座席シートに体重６０ｋｇの人が着座したときの抵抗値の変化を測定評価した。その評価を２０回行ったときのエラー回数を調べたところ、従来技術では５回のエラー（２５％）が発生したのに対して、本発明では皆無であった。このように本発明の着座センサは、その印刷抵抗層の抵抗値が、人が着座することによる影響を受け難く、抵抗値変化防止に効果があることが判明した。

ところで、この実施形態では、前記剛性補強部材３１形成のための樹脂モールド層は、
上下絶縁フィルム２２、２３、スペーサ２１の重ね合わせ体の上下両面を含む外周を取り囲んだ構造となっているが、上下絶縁フィルムのいずれか一方の面（片面）に限定して設けてもよい。この場合は、前記剛性補強部材３１を含む全体厚を小さくできて、着座センサ全体の凹凸度を軽減できると共に、着座時などの曲げ応力の印刷抵抗層への影響を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の着座センサは、その全体的構造が前記第１実施形態と同様に構成され、その剛性補強部材を設けた部分の構成に特徴がある。従って、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面構造を図４に示して、第２実施形態の着座センサの剛性補強部材を設けた部分の構成について説明する。ここで、前記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

前記印刷抵抗層３０が印刷されている位置の下部絶縁フィルム２２の下面には、前記剛性補強部材３１として、例えば絶縁性の補強板３１Ａが、粘着剤などによって貼り付けて接着されている。この補強板材料としては、例えば５０μｍ〜１００μｍのＰＥＴ板を使用することができる。

ここで、第２実施形態の剛性補強部材３１用の補強板３１Ａとして、厚さ５０μｍのＰＥＴ板を設けた第１ケースと、厚さ１００μｍのＰＥＴ板を設けた第２ケースと、剛性補強部材３１を設けなかった従来ケースとを比較実験した結果について説明する。この場合、いずれの着座センサについも、印刷抵抗層の抵抗値を５００Ωに設定してセンサ回路閾値を１ｋΩとし、座席シートの表皮裏に装着して座席シートに体重６０ｋｇの人が着座したときの抵抗値の変化を測定評価した。

その評価を２０回行ったときのエラー回数を調べたところ、従来技術では５回のエラー（２５％）が発生したのに対して、本発明の第２実施形態に係わる前記第１ケースでは、１回のエラー（５％）の発生がみられたが、エラー発生が従来に比して、１／５程度に軽減され、前記第２ケースでは皆無であった。このように本発明の第２実施形態の着座センサにおいても、印刷抵抗層の抵抗値が、人が着座することによる影響を受け難く、抵抗値変化防止に効果があることが判明した。

なお、剛性補強部材３１は、前記ＰＥＴ補強板３１Ａを上部絶縁フィルム２３上面にも貼り付けた両面張りとして、印刷抵抗層の抵抗値の変化をより一層防止することもできる。また、前記ＰＥＴ補強板３１Ａを上部絶縁フィルム２３の上面側のみに設けてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態の着座センサは、その全体的構造が前記第１実施形態と同様に構成され、その剛性補強部材を設けた部分の構成に特徴がある。従って、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面構造を図５に示して、第３実施形態の着座センサの剛性補強部材を設けた部分の構成について説明する。ここで、前記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

スペーサ２１の印刷抵抗層３０に対向する位置に、印刷抵抗層３０表面を露出させるように開口部３２を予め形成しておき、前記剛性補強部材３１を構成するために、開口部３２内において、上部絶縁フィルム２３の下面に、スペーサ２１の剛性より高い剛性を有する絶縁性の補強板３１Ｂ（例えば両面に厚さ２５μｍの粘着剤が貼着された厚さ１８８μｍのＰＥＴ製のフィルムを用いる）が粘着剤２４によって接着されている。

このようにして、第３実施形態の着座センサは、印刷抵抗層３０の曲げ応力に対する保護が、前記各実施形態と同様になされる効果があると共に、センサ表面の平坦性も維持することができる。なお、剛性補強部材３１は、補強板３１Ｂに代えて、前記空間穴３２内にスペーサ２１や絶縁フィルム２２、２３よりも剛性の高い絶縁材料を充填して形成することも可能である。

ところで、前記実施形態において、前記剛性補強部材３１は、図１のようにセンサセル２、５、７の各近傍のすなわち３箇所に設けた例で示されているが、センサセルの数や分布形態やセンサ回路配線の形態に応じて、様々な数及び設置場所の形態をとることが可能であり、１個だけの設置で済ませることも可能である。

また、前記各センサセル２〜９は、下部接点電極（２ａ〜９ａ）及び（２ｂ〜９ｂ）による下部接点電極対と上部接点電極（２ｃ〜９ｃ）との組み合わせにより構成された例であり、上部接点電極２ｃ〜９ｃは各セル毎に独立した円形パット状に形成されているが、
他の形態をとることも可能である。例えば、前記各センサセル２〜９において、下部及び上部接点電極をそれぞれ各１個とし、１：１の対向形スイッチング形態とすることもできる。従って、センサセル自身の形態、その数、配置などによりセンサ回路網の形態や回路配線層の上下部絶縁フィルムへの形成パターン、引出端子１０、１１の設置位置も種々存在し得る。

また、前記印刷抵抗層３０は、断線検知用抵抗以外に、前記第１、第２端子１０、１１と周辺システムに接続された外部コネクタ（図示せず）との勘合忘れ或いは接触不良等の回路状態検知用として形成されることもあり、着座センサのオン状態における前記第１、第２端子間の導通電流値を所定の値に調整或いは制限することを目的とする導通電流に関する補正（電流制限）抵抗層として設けられる場合もある。

本発明の第１実施形態に係る着座センサを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面で、矢印方向に見た着座センサを示す拡大断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面で、矢印方向に見た着座センサを示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る着座センサの印刷抵抗層近傍の構造を示すもので、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る着座センサの印刷抵抗層近傍の構造を示すもので、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する拡大断面図である。

符号の説明

１ 着座センサ
１ａ センサ領域
１ｂ 引出端子領域
２〜９ センサセル
２ａ〜９ａ、２ｂ〜９ｂ 下部接点電極
２ｃ 上部接点電極
１０、１１ 第１、第２引出端子
１２〜１５ 第１〜第４回路配線層
２０ スイッチセル用貫通孔
２１ スペーサ
２２、２３ 下部、上部絶縁フィルム
２４ 粘着剤
３０ 印刷抵抗層
３１、３１Ａ、３１Ｂ 剛性補強部材

Claims (4)

1. 複数のスイッチセル用貫通孔を有する絶縁スペーサと、前記絶縁スペーサの両面にそれぞれ接着されるセンサ領域及び引出端子領域を有する可撓性の下部及び上部絶縁フィルムと、前記各セル用貫通孔内における前記各絶縁フィルム表面にそれぞれ設けられた複数組の下部及び上部接点電極と、前記引出端子領域における絶縁フィルムに設けられた第１及び第２端子電極と、前記複数組の接点電極の群に対するセンサ回路配線網を構成するために前記各端子電極からセンサ領域に亘って絶縁フィルム表面に形成された回路配線層と、前記回路配線層に接続され前記絶縁フィルムの一部表面に印刷形成された印刷抵抗層と、前記印刷抵抗層に対向する位置に設けられた剛性補強部材とを備えたことを特徴とする着座センサ。
2. 前記剛性補強部材は、前記印刷抵抗層に対向する位置において前記絶縁フィルムの外面にホットメルトモールディングによって形成された樹脂モールド層からなっていることを特徴とする請求項１に記載の着座センサ。
3. 前記剛性補強部材は、前記印刷抵抗層に対向する位置において前記絶縁フィルムの外面に張り合わされた補強板からなることを特徴とする請求項１に記載の着座センサ。
4. 前記剛性補強部材は、絶縁スペーサよりも高い剛性を有し、前記絶縁スペーサの前記印刷抵抗層表面を露出させるように形成された開口部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の着座センサ。

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