JP2011192554A - 静電容量型スイッチ及びそれを備える重量測定装置、並びに静電容量型スイッチの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感度調整を短時間で簡易に行え、薄型化できる静電容量型スイッチ及びそれを備える重量測定装置を提供することを目的とする。さらに、静電容量型スイッチの感度調整を短時間で簡易に行える調整方法を提供する。
【解決手段】 互いに離間して配置される複数の電極構成部材を有するパターン電極と、パターン電極と、対象物を介した接地と、の間の静電容量の変化に基づき、対象物の接近を識別する識別手段と、を備え、パターン電極は、複数の電極構成部材が、互いに導通可能に構成されていることにより、パターン電極の面積が可変であることを特徴とする静電容量型スイッチ、及びそれを備える重量測定装置、並びに、それを用いる静電容量型スイッチの調整方法を提供する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被測定対象の荷重を検知するための重量測定装置等の電気機器に用いられる静電容量型スイッチ及びそれを備える重量測定装置、並びに静電容量型スイッチの調整方法に関する。特に、パターン電極の面積が可変である静電容量型スイッチ及びそれを備える重量測定装置、並びに、パターン電極の面積を変えることにより静電容量を調整できる静電容量型スイッチの調整方法に関する。

従来より、電気機器等のオン及びオフするために、種々の静電容量型スイッチが利用されている。静電容量型スイッチは、金属製のセンサ電極に、使用者が指を接近又は接触すると生じる静電容量の変化を検知し、静電容量が閾値を超えたときに、電気機器のオン及びオフを実行する部材である。

静電容量型スイッチを構成するＩＣ（集積回路）は、スイッチ動作に必要な閾値が予め設定され、変更できないタイプや、ＩＣの製造メーカが提供しているアプリケーションソフトを用いて、前述の静電容量型スイッチで用いる閾値等を設定するタイプが存在する。通常は、静電容量型スイッチを備える電気機器等を出荷する前に、機体間で当該スイッチの感度が異ならないように、性能検査が行われている。

特開２００８−１５９６６１号公報 特開２００６−２１０８４３号公報

性能検査の結果、所定の感度を有さないことが識別されても、前者のタイプでは、ＩＣの感度を調整することができない。従って、静電容量型スイッチを備える電気機器等の歩留まりを向上させることが困難である。一方、後者のタイプのＩＣの感度を調整するためには、アプリケーションソフトを用いるための専門知識が必要であるのみならず、ＩＣにパソコンを接続して調整するといった、複雑な作業が必要となる。結果として製品出荷に要する時間の短縮が難しい。
また、特許文献１及び２に開示されている可動電極をセンサ電極として用い、静電容量型スイッチを構成することも考えられる。しかし、センサ電極をその面に垂直な方向に可動させる構造とすると、装置の構造が複雑化してしまい、また、静電容量型スイッチの薄型化も難しい。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、感度調整を短時間で簡易に行うことができ、薄型化できる静電容量型スイッチ及びそれを備える重量測定装置を提供することを目的とする。さらに、静電容量型スイッチの感度調整を短時間で簡易に行える調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の静電容量型スイッチは、互いに離間して配置される複数の電極構成部材を有するパターン電極と、前記パターン電極と、対象物を介した接地と、の間の静電容量の変化に基づき、前記対象物の接近を識別する識別手段と、を備え、前記パターン電極は、前記複数の電極構成部材が、互いに導通可能に構成されていることにより、前記パターン電極の面積が可変であることを特徴とする。

また、本発明の静電容量型スイッチによれば、前記複数の電極構成部材は、互いに同心に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の静電容量型スイッチによれば、前記複数の電極構成部材は、互いに同一面上に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の静電容量型スイッチによれば、前記複数の電極構成部材のうち、第１の電極構成部材は基板の一面側に配置され、第２の電極構成部材は前記基板の他面側に配置されていることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための重量測定装置は、被測定対象の重量を測定する重量測定手段と、前記いずれか１に記載の静電容量型スイッチと、前記識別手段による前記対象物の接近の識別に基づいて前記重量測定手段を制御する制御手段と、を備え、前記識別手段により前記対象物が接近していることを識別されると、前記制御手段は、前記重量測定手段を作動させることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための静電容量型スイッチの調整方法は、上記いずれか一の本発明の静電容量型スイッチの調整方法であって、前記識別手段が、前記パターン電極と前記接地との間の電圧が閾値電圧を超えるまでの時間を計測する工程と、前記時間が閾値時間を超えない場合に、前記パターン電極の面積を拡大する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、パターン電極の面積は可変である。従って、静電容量型スイッチの調整は、パターン電極の面積を変更するという簡易な方法により、厚さ寸法を増加させることなく、感度を調整できる静電容量型スイッチ及び当該スイッチを備える重量測定装置を実現できる。さらに、静電容量型スイッチの感度の調整は、パターン電極の面積を変更するという、簡易な方法で実現できる。
また、予めＩＣに閾値等が設定されているタイプの静電容量型スイッチであっても、感度調整を簡易に行うことができる。

本発明の実施形態に係る重量測定装置のブロック図である。 図１に示される重量測定装置のスイッチ回路の回路図である。 図２に示されるパターン電極の正面図である。 図２に示されるスイッチ回路の電圧と時間及び放電カウントとの関係を示すグラフである。 変形例１に係るパターン電極の正面図である。 変形例２に係るパターン電極を示す図であり、（ａ）は基板の一面側のパターン電極、（ｂ）は基板の他面側のパターン電極である。 変形例３に係るパターン電極を示す図であり、（ａ）は基板の一面側のパターン電極、（ｂ）は基板の他面側のパターン電極である。 図１の重量測定装置の感度調整の方法を示す模式図である。 図１の重量測定装置の感度調整の処理を説明するためのフローチャートである。

〔重量測定装置〕
以下に、本発明の実施形態に係る静電容量型スイッチを、重量測定装置１に適用した場合を一例として、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る重量測定装置のブロック図、図２は、図１に示される重量測定装置のスイッチ回路の回路図、図３は、図２に示されるパターン電極の正面図、図４は、図２に示されるスイッチ回路の電圧と時間及び放電カウントとの関係を示すグラフである。なお、図４のグラフ中、横軸は、充電開始からの経過時間と、放電開始した後の放電カウントとを表し、縦軸は、電圧を表す。また、重量測定装置１は、被測定対象が人である体重計であってもよいし、被測定対象が物であるはかりであってもよく、特に限定されるものではない。

図１に示すように、重量測定装置１は、重量測定部３と、制御部５と、電源部７と、表示部９と、スイッチ回路１１と、操作部１３と、記憶部１５と、を備える。マイコンから構成される制御部５は、各構成要素に電気的に連結され、当該要素を制御する。

重量測定部３は、被測定対象の重量を測定するためのセンサである。重量測定部３は、一例として、ロードセルと、重量検出回路と、で構成すればよい。ロードセルは、被測定対象が載せられる不図示の載置部に連結されて、被測定対象の荷重に応じて変形する金属部材からなる起歪体と、起歪体の歪み可能部分である起歪部に貼られて起歪部の変形（伸縮）に応じて抵抗値が変化する歪みゲージと、で構成する。また、重量検出回路は、前記ロードセルの抵抗値の変化を検出できるように構成する。

また、重量測定装置１は、電池又は外部電源等から構成される電源部７から電力が供給され作動する。記憶部１５は、ＲＯＭ（不揮発性メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ））、ＲＡＭ（揮発性メモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））などによって構成され、重量測定装置１を動作させるための初期設定事項等が格納される。表示部９は、液晶等から構成されている。操作部１３は、初期設定事項等を記憶部１５から呼び出すことや、その設定事項を変更するために利用される。ここで、設定事項とは、例えば、表示部９に表示される情報の文字や記号の大きさ、日時等である。

上記構成の重量測定装置１の制御部５は、後述するスイッチ回路１１からオンを示すスイッチ信号を受けると、所定のプログラムに従った動作信号を発する。例えば、重量測定部３を機能させ、被測定対象の重量測定を開始できる状態とする。この状態で、被測定対象が載置部に載せられたときには、重量測定部３からの荷重信号に基づき、制御部５は、被測定対象の荷重を演算し、表示部９に荷重を表示させる。

〔スイッチ回路〕
以下に、重量測定装置１のオン・オフ等の操作をするための静電容量型スイッチであるスイッチ回路１１について、図２乃至図４を参照しつつ説明する。図２に示すように、スイッチ回路１１は、一例として、識別手段であるＩＣ（集積回路）２１と、センサ電極２３と、タッチ部２５と、抵抗５１、５３と、コンデンサ５５、５９と、を備える構成とする。

センサ電極２３は、所定のパターンを有するパターン電極２３ａ（図３参照）と、パターン電極２３ａが形成される基板（不図示）と、から構成される板状部材である。このパターン電極２３ａにより静電容量５７が形成される。すなわち、抵抗５１に連結するセンサ電極２３と接地５８とが、コンデンサとして機能する。

さらに、センサ電極２３は、タッチ部２５の裏面２５ａに貼着される。また、タッチ部２５は、重量測定装置１の本体ケース（不図示）のうち、対象物としての使用者の指等が接触できる部位に配置される。従って、センサ電極２３が貼着される面（２５ａ）とは反対側のタッチ部２５の面、すなわちタッチ部２５の表面２５ｂに、対象物としての使用者の指等が接近又は接触すると、人体（使用者）を電気的に接地導体とみなせるため、静電容量５７の容量値が増加する。なお、タッチ部２５は、誘電体として機能する。

パターン電極２３ａ（図３参照）は、アルミニウム、ステンレス、銅等の導電性を有する金属又は導電性ペイントを利用できる。タッチ部２５は、アクリル、ポリカーボネート等のプラスチック材料やガラス材料といった絶縁物から作製される板状部材である。

また、ＩＣ２１の入力ポート２１ａには、抵抗５１の一端側が接続され、抵抗５１の他端側は、電極パターン２３ａを構成する第１の電極構成部材３１（図３参照）へ接続される。ＩＣ２１の出力ポート２１ｂには、抵抗５３の一端側が接続され、抵抗５３の他端側が、コンデンサ５９の一端側に接続され、コンデンサ５９の他端側は接地される。さらに、抵抗５１の一端側と抵抗５３の一端側とは、コンデンサ５５により接続されている。

〔パターン電極〕
次に、センサ電極２３の構成要素であるパターン電極２３ａについて、図３を参照して説明する。なお、図３には、基板は示されていない。パターン電極２３ａは、導電性の薄膜部材から形成され、一例として同一面上に配置された、第１の電極構成部材３１、第２の電極構成部材３３、第３の電極構成部材３５、及び第４の電極構成部材３７、から構成されている。第１の電極構成部材３１は、円形領域部３１ａと、円形領域部３１ａの円周上の一点から、円形領域部３１ａの中心から離れるように直径方向で直線状に延びる直線領域部３１ｂと、を有する。なお、図２の抵抗５１の他端は、第１の電極構成部材３１の直線領域部３１ｂに連結されている。

また、第２の電極構成部材３３は、第１の電極構成部材３１の円形領域部３１ａと同心で、直線領域部３１ｂに交差しないように延在するＣ字状領域部３３ａと、Ｃ字状領域部３５ａの一端部から、直線領域部３１ｂに平行で直線状に延びる直線領域部３３ｂと、を有する。

第３の電極構成部材３５は、第１の電極構成部材３１の円形領域部３１ａと同心で、Ｃ字状領域部３３ａの外周側に配置されるＣ字状領域部３５ａと、直線領域部３５ｂとを有する。直線領域部３５ｂは、Ｃ字状領域部３５ａの一端部から、直線領域部３１ｂと同方向で平行に延びる。

第４の電極構成部材３７は、第１の電極構成部材３１の円形領域部３１ａと同心で、Ｃ字状領域部３５ａの外周側に配置されるＣ字状領域部３７ａと、直線領域部３７ｂとを有する。直線領域部３７ｂは、Ｃ字状領域部３７ａの一端部から、直線領域部３１ｂと同方向で平行に延びる。

さらに、直線領域部３１ｂ、３３ｂには、後述の第１の導体配置領域４１を設け、同様に、直線領域部３１ｂ、３３ｂ、３５ｂには、導体配置領域４３を設け、直線領域部３１ｂ、３３ｂ、３５ｂ、３７ｂには、導体配置領域４５を設けている。

ここで、図示しない導電性部材、例えば半田部材が、基板上の第１の導体配置領域４１に配置されると、第１の電極構成部材３１と第２の電極構成部材３３とが導通する。これにより、配置前よりも配置後の方が、パターン電極２３ａの面積を拡大させることが可能となる。同様に、第１の導体配置領域４１、及び第２の導体配置領域４３に半田部材等が配置されると、第１乃至第３の電極構成部材３１、３３、３５が互いに導通し、パターン電極２３ａの面積をさらに拡大できる。また、第１乃至第３の導体配置領域４１、４３、４５に半田部材が載置されると、第１乃至第４の電極構成部材３１、３３、３５、３７が互いに導通し、パターン電極２３ａの面積が最大となる。本発明によるスイッチ回路１１の感度の調整は、上記のように、パターン電極２３ａの面積を変えることによって実現するものである。

なお、本実施形態は、重量測定装置１の出荷前に、スイッチ回路の感度調整を行う目的で、製造者が導電部材により電極構成部材間を導通させる構成である。しかし、電極構成部材同士を機械的又は電気的に選択できるスイッチ機構を周知の手段で設けることも可能である。スイッチ機構を利用することにより、重量測定装置の使用者自身が、必要に応じてスイッチ回路の感度調整を行うこともできることとなる。

次に、スイッチ回路１１の動作について、図２及び図３を参照して説明する。本実施形態のスイッチ回路１１は、静電容量５７の容量値Ｃ２の変化を、電圧値Ｖ１の変化として捉え、重量測定装置１のオン及びオフ等の操作を行う構成である。Ｖ１は、パターン電極２３ａと接地５８との間の電圧である。

まず、出力ポート２１ｂを介してコンデンサ５９に電荷を蓄える充電工程を行う。なお、入力ポート２１ａを介して、電圧値Ｖ１を検知する。なお、Ｖ１は、以下の式（１）で表わされる。
Ｖ１＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖ３・・・（１）
ここで、Ｖ３は、コンデンサ５９の両端の電圧である。Ｃ１は、コンデンサ５５の容量値である。従って、使用者の指がタッチ部２５に触れるとＣ２は増大するので、Ｖ１が下がる関係となる。

次に、出力ポート２１ｂをグラウンドレベルに切り替え、コンデンサ５９及び静電容量５７の電荷を放電する放電工程を行う。放電工程において、電圧Ｖ１の変化を、入力ポート２１ａを介して検知する。
併せて、（１）放電開始時（図４における放電カウント０の点）から、電圧Ｖ１（図４におけるＶａ、Ｖｂ）が閾値電圧Ｖｔ（図４参照）に至るまで放電されるのにかかった時間（図４におけるＮａ、Ｎｂ）を、「放電カウント」として計測する。
或いは、（２）充電開始（図４における時間０の点）後、電圧Ｖ１（図４におけるＶａ、Ｖｂ）が閾値電圧Ｖｔ（図４参照）を超えた時から、放電開始後、閾値電圧Ｖｔ（図４参照）に至るまで放電されるのにかかった時間（図４におけるσａ、σｂ）を計測する。
以上のような、充電、放電、時間（放電カウントＮ又は時間σ）の計測、が繰り返し実行される。

使用者の指がタッチ部２５に触れているか否かの識別は、ＩＣ２１により、以下の通り行われる。
一例としては、前記（１）で計測した放電カウントＮを用いて識別する場合である。使用者の指がタッチ部２５に触れていない場合には、静電容量５７の容量値Ｃ２（図２参照）の値は小さいので、式（１）よりＶ１は大きい値となり、図４におけるグラフＦａに示すようになる。一方、使用者の指がタッチ部２５に触れている場合には、静電容量５７の容量値Ｃ２の値は大きくなるので、式（１）よりＶ１は小さい値となり、図４におけるグラフＦｂに示すようになる。すなわち、放電開始時（図４における放電カウント０の点）においては、指がタッチ部２５に触れている場合の電圧Ｖｂよりも、指がタッチ部２５に触れていない場合の電圧Ｖａの方が大きい。従って、放電開始時（図４における放電カウント０の点）から、電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔに至るまで放電されるのにかかる時間（すなわち放電カウントＮａ）は、電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔに至るまで放電されるのにかかる時間（すなわち放電カウントＮｂ）よりも長くなるので、放電開始から、閾値電圧Ｖｔまで放電されるまでの放電カウントＮに差異が生じる。そこで、放電カウントＮに関する閾値（閾値時間）として、閾値カウントＮｔを予め設定しておく。これにより、閾値カウントＮｔ以上の時間（例えば放電カウントＮａ）が計測された場合（すなわち、閾値カウントＮｔを超えない場合）、ＩＣ２１は指がタッチ部２５に触れていないと識別し、反対に、閾値カウントＮｔ未満の時間（例えば放電カウントＮｂ）が計測された場合（すなわち、閾値カウントＮｔを超えた場合）、ＩＣ２１は指がタッチ部２５に触れていると識別する。

また、他の例としては、前記（２）で計測した時間σを用いて識別する場合である。すなわち、コンデンサ５９及び静電容量５７の充電及び放電の完了を一周期とした場合に、その一周期内において、閾値電圧Ｖｔを超えている時間（σ）が、閾値時間σｔを超えているか否かを基準として、指がタッチ部２５に触れているか否かの識別を行う構成にすることもできる。前記（１）と同様、放電開始時（図４における放電カウント０の点）において、指がタッチ部２５に触れている場合の電圧Ｖｂよりも、指がタッチ部２５に触れていない場合の電圧Ｖａの方が大きい。従って、電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔに至るまで放電されるのにかかる時間Ｔａは、電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔに至るまで放電されるのにかかる時間Ｔｂよりも長くなる。よって、充電開始から放電されるまでの１周期内において、閾値電圧Ｖｔを超えている時間（σ）に差異が生じる。そこで、閾値電圧Ｖｔを超えている時間（σ）に関する閾値（閾値時間）として、閾値時間σｔを予め設定しておくことにより、閾値時間σｔ以上の時間（例えば、時間σａ）が計測された場合（すなわち、閾値時間σｔを超えない場合）、ＩＣ２１は指がタッチ部２５に触れていないと識別し、反対に、閾値時間σｔ未満の時間（例えば、時間σｂ）が計測された場合（すなわち、閾値時間σｔを超えた場合）、ＩＣ２１は指がタッチ部２５に触れていると識別する。

指がタッチ部２５に触れたと識別されると、ＩＣ２１の制御ポート２１ｃから制御部５へ駆動信号が送られ、予め設定されているプログラムに従って、重量測定装置１が作動される。例えば、重量測定部３からの荷重信号を制御部５が受け、その荷重信号に対応する荷重が演算され、表示部９に表示させる。

静電型スイッチの感度は、図３に示すパターン電極２３ａの面積を変更することで調整できる。まず、第１の電極構成部材３１のみを利用する（半田部材が導体配置領域４１、４３、４５に配置されていない状態）の場合において、指をタッチ部２５へ接触させたときに、図４のグラフＦａに示す関係が取得されたとする。この場合には、指をタッチ部２５に接触させても、閾値カウントＮｔ以上の時間（放電カウントＮａ）が計測される（すなわち、閾値カウントＮｔを超えない）。よって、指がタッチ部２５に触れているにも拘わらず、ＩＣ２１からの駆動信号が、制御部５に送られず、重量測定装置１が作動しない。

そこで、製品出荷前の性能検査等において、第１の導体配置領域４１、さらに必要であれば、第２及び第３の導体配置領域４３、４５に導電部材を配置することで、パターン電極２３ａの面積を拡大し、スイッチ回路の感度の調整を行う。なお、静電容量５７の容量値Ｃ２は、以下の式（２）で示される。
Ｃ２＝ε_Ｓ×ε_０×Ｓ／Ｌ・・・（２）

ここで、ε_Ｓは、真空の誘電率、ε_０は、誘電体の比誘電率、Ｓは、電極の有効面積、Ｌは、センサ電極２３と使用者の指との間の距離を示す。なお、電極の有効面積Ｓとは、使用者の指に対して対向するパターン電極の面積である。従って、パターン電極２３ａの面積を大きくすることにより、指に対する電極の有効面積Ｓが大きくなり、静電容量５７の容量値Ｃ２が大きくなる。従って、パターン電極２３ａと接地５８との間の電圧Ｖ１は下がり、タッチ部２５に指が触れたときには、検出される電圧Ｖ１の値が相対的に小さくなる。パターン電極の面積を大きくすることにより、図４のグラフＦｂに示す関係がＩＣ２１により取得されると、指のタッチ部２５への接触を識別することができるようになる。

以下に、パターン電極の変形例１乃至３について説明する。後述のパターン電極は、前述のパターン電極２３ａと同様にスイッチ回路に組み込むことができる。
〔パターン電極の変形例１〕
変形例１に係るパターン電極７１について説明する。図５は、基板（不図示）に設けられているパターン電極７１の正面図である。パターン電極７１は、薄膜の導電性材料から形成され、第１の電極構成部材７３と、第２の電極構成部材７５と、を有する。第１の電極構成部材７３は、矩形領域部７３ａと、矩形領域部７３ａの中心を通り、一方の辺から、該辺に対して垂直に延びる引出部７３ｂと、を有する。引出部７３ｂには、第１の電極構成部材７３と第２の電極構成部材７５とを電気的に接続させるための第１の導体配置領域７３ｃが設けられている。

第２の電極構成部材７５は、三辺を有するコ字形状であり、第１の電極構成部材７３の矩形領域部７３ａを取り囲み、引出部７３ｂが、開口する一辺から第２の電極構成部材７５の外部に向かい延びている。また、第２の電極構成部材７５の一端部には、第２の導体配置領域７５ｃが設けられている。

前記実施形態と同様に、第１の電極構成部材７３だけでは、指がタッチ部に触れていることを識別できる程度の、接地に対するパターン電極７１の静電容量５７の容量値Ｃ２が変化しない場合には、第１の導体配置領域７３ｃと、第２の導体配置領域７５ｃとを、導電部材で連結することにより、パターン電極７１の面積を拡大することができる。結果として、スイッチ回路の感度を高めることができる。

〔パターン電極の変形例２〕
変形例２に係るパターン電極８１について説明する。図６は、変形例２に係るパターン電極を示す図であり、（ａ）は基板の一面側のパターン電極、（ｂ）は基板の他面側のパターン電極である。パターン電極８１は、薄膜の導電性材料から形成され、第１の電極構成部材８３及び第２の電極構成部材８５と、を有する。第１の電極構成部材８３は、基板の一面側に配置される矩形部８３ａと、基板の他面側に配置されて、矩形部８３ａに電気的に接続される引出部８３ｂと、を有する。

第２の電極構成部材８５は、基板の一面側に配置される矩形状リング部８５ａと、基板の他面側に配置され、矩形状リング部８５ａに電気的に接続される引出部８５ｂと、を有する。また、矩形状リング部８５ａは、矩形部８３ａの外周側に、同心に配置されている。また、第２の電極構成部材８５の引出部８５ｂと、第１の電極構成部材８３の引出部８３ｂとは、互いに離間して配置されている。

矩形部８３ａと、引出部８３ｂとは、基板の厚さ方向に貫通するスルーホール８３ｄを介して導電部材（不図示）により導通している。同様に矩形状リング部８５ａと、引出部８５ｂとは、基板の厚さ方向に貫通するスルーホール８５ｄを介して導電部材（不図示）により導通している。

前記変形例１と同様に、第１の電極構成部材８３だけでは、指がタッチ部に触れていることを識別できる程度に、接地に対するパターン電極の静電容量５７の容量値Ｃ２が変化しない場合には、第１の導体配置領域８３ｃと、第２の導体配置領域８５ｃとを、導電部材で連結することにより、パターン電極８１の面積を拡げ、静電容量５７の変化量を大きくする。結果として、スイッチ回路の感度を高めることができる。

〔パターン電極の変形例３〕
変形例３に係るパターン電極９１について説明する。図７は、変形例３に係るパターン電極を示す図であり、（ａ）は基板の一面側のパターン電極、（ｂ）は基板の他面側のパターン電極である。変形例３は、変形例２の矩形部８３ａの代わりに、円形部９３ａを有し、矩形状リング部８５ａの代わりに、円形リング部９５ａ、を有する。変形例３のパターン電極９１の、その他の構成や配置関係は、変形例２のパターン電極８１と同じであり、同様の効果を奏する。

なお、図７中、符号９３、９５は、それぞれ第１及び第２の電極構成部材であり、符号９３ｂ、９５ｂは、それぞれ第１及び第２の電極構成部材９３、９５の引出部である。符号９３ｄ、９５ｄは、スルーホールであり、９３ｃ、９５ｃは、それぞれ第１及び第２の導体配置領域である。

〔スイッチ回路の調整方法〕
実施形態１に係る重量測定装置１のスイッチ回路（静電容量型スイッチ）の感度の調整方法について、主として図８及び図９を参照して説明する。図８は、図１の重量測定装置１の感度を調整する方法を示す模式図、図９は、図１の重量測定装置１の感度調整の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図面の明瞭化のため、図８から、重量測定装置１の制御部５及びスイッチ回路１１の一部のみを記載し、その他の構成を割愛している。

重量測定装置１の感度の調整方法には、感度の適否を示す検査治具１０１と、導電ゴム等から成る検査棒１００と、が用いられる。また、重量測定装置１には、ＩＣ２１と制御部５とを接続する電気回路上に検査用テストランド６１が設けられている。この検査用テストランド６１は、例えば重量測定装置１の外部から、検査治具１０１の検査治具ピン１０９を接続させることができるようになっている。
検査治具１０１は、電源１０３と、電源１０３に一端部が連結される発光ダイオード（ＬＥＤ）１０５と、発光ダイオード１０５の他端部が、抵抗１０７を介して連結される検査治具ピン１０９と、を備える。

スイッチ回路１１の調整方法は、以下のように行なわれる。なお、以下の説明では、一例として、放電カウントＮを用いて識別する場合を説明するが、前記の通り、時間σを用いて識別してもよいことは言うまでもない。
まず、治具装着工程（ステップＳ１）において、検査治具１０１及び検査棒１００が、調整対象である重量測定装置１に装着される。具体的には、検査治具１０１の検査治具ピン１０９を、検査用テストランド６１に接続させる。さらに、検査棒１００をタッチ部２５に当接させる。

タッチ部２５に使用者の指が触れている状態を再現するため、検査棒１００は、アース接続されている。従って、検査棒１００がタッチ部２５に接触すると、静電容量５７の容量値Ｃ２が増加する（図２参照）。

次に、充電されたコンデンサ５９及び静電容量５７から電荷の放電を開始する時点から、電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖｔを超えるまでの時間（放電カウントＮ）を、ＩＣ２１により計測・取得する（ステップＳ２）。

ＩＣ２１により取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えているか否かを識別する識別工程に移行する（ステップＳ３）。放電カウントＮが、閾値カウントＮｔを超えている場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ＩＣ２１の制御用出力ポート２１ｃ（図２参照）が、Ｌｏｗレベル（すなわち、０Ｖ）に切り替えられる。従って、検査用テストランド６１の電位は０Ｖである。例えば、電源１０３の電圧が３Ｖの場合には、発光ダイオード１０５の両端に生じる電位差により電流が流れ、発光ダイオード１０５が点灯する（ステップＳ４）。すなわち、スイッチ回路の感度が正常であることを示す。

反対に、ステップＳ２において取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔと等しい、又は到達していないと識別されると（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ５に移行する。この場合には、ＩＣ２１の制御用出力ポート２１ｃはＨｉｇｈレベルのまま、例えば、制御用出力ポート２１ｃから３Ｖが出力される。このときには、検査用テストランド６１の電位が３Ｖとなる。従って、発光ダイオード１０５の両端に電位差が無いため、電流が流れず、発光ダイオード１０５は点灯しない。すなわち、スイッチ回路の感度が悪いことを示す。

取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていないときは、静電容量５７の容量値Ｃ２の変化が十分でないことを示している。従って、ステップＳ５において、パターン電極２３ａの導体配置領域４１に導電部材を配置し、第１の電極構成部３１と第２の電極構成部３３を導通させることで、パターン電極２３ａの面積を拡大する（図３、図４参照）。

その後、ステップＳ１に戻り、パターン電極２３ａとして、第１及び第２の電極構成部３１、３３（図３参照）を用いて、上記のステップＳ１乃至Ｓ３を繰り返し、スイッチ回路１１が所定の感度を有するか否か（すなわち、発光ダイオード１０５が点灯するか否か）が識別される。ステップＳ２において、取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていると識別されると（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４に移行し、発光ダイオード１０５が点灯し、調整完了である。

取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていないと再度識別されると（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ５に移行し、導体配置領域４３（図３参照）にも導電部材を配置しパターン電極２３ａの面積をさらに拡大する（ステップＳ５）。

その後、ステップＳ１乃至Ｓ３を経て、取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えるか否かが識別され、その閾値を超えていれば（ステップＳ３でＹｅｓ）、発光ダイオード１０５が点灯し（ステップＳ４）、調整完了である。取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていなければ（ステップＳ３でＮｏ）、導電部材を導体配置領域４５（図３参照）に配置してパターン電極２３ａの面積をさらに拡大して（ステップＳ５）、ステップＳ１乃至Ｓ３を繰り返す。このように、ステップＳ１乃至Ｓ３は、パターン電極２３ａに設けられている導体配置領域の数だけ繰り返すことができる。

最終的に、取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていなければ、スイッチ回路の修理又は取り替え作業が行われる。反対に、取得された放電カウントＮが閾値カウントＮｔを超えていれば発光ダイオード１０５が点灯し感度調整を完了する。

このように、パターン電極２３ａは、導通部材を使わない場合と、導電部材を３つの導体配置領域に装着する場合とで、スイッチ回路１１の感度を調整できる。よって、スイッチ回路毎に生じる製造誤差に基づく感度の差異を、容易に調整することができる。

以上の実施形態では、本発明に係る静電容量型スイッチを、重量測定装置に適用した場合について説明したが、本発明に係る静電容量型スイッチは、重量測定装置に限らず、あらゆる機器に適用できることについては言うまでもない。
また、パターン電極２３ａの電極構成部材の材料、形状、数、及び寸法等は、実施形態や変形例１乃至３の構成に限定されることなく、適宜変更できる。
さらに、前述の実施形態、変形例、及び静電容量式スイッチの調整方法では、静電容量の変化によるパターン電極と接地との間の電圧変化に基づき、使用者の身体の接触及び非接触を識別し、スイッチ回路をオン、オフしたり、感度調整を行う構成である。しかし、本発明はこの構成に限定されることはない。例えば、ウィーンブリッジ発振回路等のＣＲ発振回路を用い、静電容量の変化による周波数の変化に基づき、使用者のタッチ部への接触及び非接触を識別することや、感度調整を行う構成としてもよい。

実施形態及び変形例では、パターン電極を構成する複数の電極構成部材は、同一平面上（同一基板上）に設ける構成としたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、一の電極構成部材と、他の電極構成部材とが、タッチ部材の厚み方向に関し異なる配置、すなわち、複数枚重ねられた基板のそれぞれに配置してもよい。接地に対する静電容量の容量値は、式（２）に示す通り距離Ｌに反比例するので、選択できる静電容量の容量値の選択の自由度を広げることができる。

実施形態において説明した本発明に係る静電容量型スイッチの感度調整は、主として出荷前の工場で行うことを想定したものであったが、出荷後、使用者自身が感度調整を簡易に行うことができるようにしてもよい。この場合には、本発明に係る静電容量型スイッチを適用した機器を分解することなく、自分自身の指をタッチさせながら感度調整を行えるようにするのが好適であり、簡単な機械的操作、例えば、機器の本体ケース上のいずれかに設けられているスライドボタンを操作することなどによって、パターン電極の導体配置領域に導電部材が配置され、第１の電極構成部と第２の電極構成部（更には第３の電極構成部）が導通されるように構成する。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態及び変形例は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

１ 重量測定装置
３ 重量測定部
５ 制御部
７ 電源部
９ 表示部
１１ スイッチ回路
１３ 操作部
１５ 記憶部
２１ ＩＣ
２３ センサ電極
２３ａ、７１、８１、９１ パターン電極
２５ タッチ部
３１、３３、３５、３７、７３、
７５、８３、８５、９３、９５ 電極構成部材
４１、４３、４５ 導体配置領域
５１、５３、１０７ 抵抗
５５、５９ コンデンサ
５７ 静電容量
６１ 検査用テストランド
１００ 検査棒
１０１ 検査治具
１０３ 電源
１０５ 発光ダイオード
１０９ 検査治具ピン

Claims (6)

1. 互いに離間して配置される複数の電極構成部材を有するパターン電極と、
   前記パターン電極と、対象物を介した接地と、の間の静電容量の変化に基づき、前記対象物の接近を識別する識別手段と、を備え、
   前記パターン電極は、前記複数の電極構成部材が、互いに導通可能に構成されていることにより、前記パターン電極の面積が可変であること
   を特徴とする静電容量型スイッチ。
2. 前記複数の電極構成部材は、互いに同心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型スイッチ。
3. 前記複数の電極構成部材は、互いに同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電容量型スイッチ。
4. 前記複数の電極構成部材のうち、第１の電極構成部材は基板の一面側に配置され、第２の電極構成部材は前記基板の他面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電容量型スイッチ。
5. 被測定対象の重量を測定する重量測定手段と、
   請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載の静電容量型スイッチと、
   前記識別手段による前記対象物の接近の識別に基づいて前記重量測定手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記識別手段により前記対象物が接近していることを識別されると、前記制御手段は、前記重量測定手段を作動させること
   を特徴とする重量測定装置。
6. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載の静電容量型スイッチの調整方法であって、
   前記識別手段が、前記パターン電極と前記接地との間の電圧が閾値電圧を超えるまでの時間を計測する工程と、
   前記時間が閾値時間を超えない場合に、前記パターン電極の面積を拡大する工程と、を有すること
   を特徴とする静電容量型スイッチの調整方法。

Images