JP2013200229A - 静電容量型センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 静電容量型センサ1は、ポリマー製の誘電層10と、誘電層10の表側に配置される長尺状の表側電極01X〜08Xと、誘電層10の裏側に配置される長尺状の裏側電極01Y〜08Yと、表側電極に接続される表側配線01x〜08xと、裏側電極に接続される裏側配線01y〜08yと、表側電極と裏側電極との間に形成される複数の検出部A0101〜A0808と、を備える。表側電極および裏側電極は、各々、バインダーおよび導電材を含む長尺状の電極本体21、31と、電極本体21、31の長手方向に延在し、電極本体21、31よりも体積抵抗率が小さい延長配線部22、32と、を有し、表側配線および裏側配線は、電極本体21、31よりも体積抵抗率が小さい。
【選択図】 図1
Description
r=ρL/S・・・(1)
式(1)中、rは電気抵抗、ρは体積抵抗率、Lは長さ、Sは断面積(厚さ×幅)である。式(1)から明らかなように、断面積が一定の場合、物体の長さLが長いほど、電気抵抗rは大きくなる。上述した静電容量型センサにおいて、電極は帯状を呈している。このため、電極の長さ方向一端に配線を接続した場合、配線の接続部から遠くなるほど、つまり、長さ方向他端に近いほど、電極の電気抵抗は大きくなる。電極の電気抵抗が異なると、静電容量にばらつきが生じてしまい、その結果、検出部の位置により面圧分布の測定精度が異なる、という場所依存性が生じてしまう。
[静電容量型センサの構成]
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。図1に、本実施形態の静電容量型センサの上面透過図を示す。図2に、図1のII−II断面図を示す。図3に、同静電容量型センサにおける表側電極01Xの上面図を示す。図4に、同静電容量型センサにおける裏側電極01Yの上面図を示す。図1においては、表裏方向(厚さ方向)に積層される部材を透過して示す。図3、図4においては、延長配線部22、32にハッチングを施して示す。図1、図2に示すように、本実施形態の静電容量型センサ1は、誘電層10と、表側シート20と、裏側シート30と、表側電極01X〜08Xと、裏側電極01Y〜08Yと、検出部A0101〜A0808と、表側配線01x〜08xと、裏側配線01y〜08yと、表側コネクタ23と、裏側コネクタ33と、演算部40と、を備えている。なお、検出部の符合「A○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極01X〜08Xに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極01Y〜08Yに対応している。
次に、本実施形態の静電容量型センサ1の製造方法について説明する。本実施形態の静電容量型センサ1の製造方法は、印刷工程と、積層工程と、シート融着工程と、を有している。
次に、本実施形態の静電容量型センサ1の動きについて説明する。静電容量型センサ1においては、静電容量の測定方法として、チャージ電荷方式を採用している。まず、静電容量型センサ1に荷重が加わる前(初期状態)に、演算部40から表側電極01X〜08X、裏側電極01Y〜08Yに矩形波電圧を印加して、検出部A0101〜A0808ごとに、静電容量Cを算出する。すなわち、検出部A0101から検出部A0808までを、あたかも走査するように、静電容量Cを算出する。続いて、静電容量型センサ1に荷重が加わった後も同様に、検出部A0101〜A0808ごとに、静電容量Cを算出する。荷重が加わった部分の検出部においては、表側電極と裏側電極との距離が小さくなる。これにより、当該検出部の静電容量Cは、大きくなる。この静電容量Cの変化量ΔCから、検出部A0101〜A0808ごとの面圧が算出される。
次に、本実施形態の静電容量型センサ1の作用効果について説明する。本実施形態の静電容量型センサ1によると、表側電極01X〜08Xは、電極本体21および延長配線部22を有する。同様に、裏側電極01Y〜08Yは、電極本体31および延長配線部32を有する。これにより、表側電極01X〜08X、裏側電極01Y〜08Yを、各々、電極本体21、31のみから構成する場合と比較して、電極の長手方向における電気抵抗の増加を抑制することができると共に、電極全体の電気抵抗を小さくすることができる。具体的には、表側電極01X〜08Xの各々において、前端部240と後端部241との間の電気抵抗は、400Ωである。裏側電極01Y〜08Yの各々において、左端部340と右端部341との間の電気抵抗は、400Ωである。このため、検出部の位置による静電容量のばらつきは少ない。したがって、静電容量型センサ1においては、面圧分布の測定精度が高い。
第二〜第六実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサと、の相違点は、表側電極01X〜08X、裏側電極01Y〜08Yにおける延長配線部22、32の配置形態である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。なお、第二〜第六実施形態において、表側電極01X〜08X、裏側電極01Y〜08Yの構造は、全て同じである。したがって、表側電極01Xについてのみ説明する。
以上、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
20:表側シート、21:電極本体、22、22a、22b:延長配線部、23:表側コネクタ、220:幹部、221:枝部、240:前端部、241:後端部。
30:裏側シート、31:電極本体、32:延長配線部、33:裏側コネクタ、340:左端部、341:右端部。
40:演算部。
01X〜08X:表側電極、01Y〜08Y:裏側電極、01x〜08x:表側配線、01y〜08y:裏側配線、A0101〜A0808:検出部。
Claims (10)
- ポリマー製の誘電層と、
該誘電層の表側に配置される長尺状の表側電極と、
該誘電層の裏側に配置される長尺状の裏側電極と、
該表側電極に接続される表側配線と、
該裏側電極に接続される裏側配線と、
表裏方向に対向する該表側電極と該裏側電極との間に形成される複数の検出部と、
を備え、該検出部の静電容量の変化から面圧分布を検出可能な静電容量型センサであって、
該表側電極および該裏側電極は、各々、バインダーおよび導電材を含む長尺状の電極本体と、該電極本体の長手方向に延在し、該電極本体よりも体積抵抗率が小さい延長配線部と、を有し、
該表側配線および該裏側配線は、該電極本体よりも体積抵抗率が小さいことを特徴とする静電容量型センサ。 - 前記表側電極の前記延長配線部と前記表側配線とは同じ材料から連続して形成され、
前記裏側電極の該延長配線部と前記裏側配線とは同じ材料から連続して形成される請求項1に記載の静電容量型センサ。 - 前記電極本体の前記バインダーは樹脂である請求項1または請求項2に記載の静電容量型センサ。
- 前記電極本体の体積抵抗率は、1×101Ω・cm以下である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の静電容量型センサ。
- 前記延長配線部は、バインダーおよび金属粉末を含む請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の静電容量型センサ。
- 前記表側電極および前記裏側電極の各々において、前記表側配線または前記裏側配線が接続される上流端部と、長手方向末端の下流端部と、の間の電気抵抗は、3000Ω以下である請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の静電容量型センサ。
- 前記延長配線部の面積は、前記電極本体の面積よりも小さい請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の静電容量型センサ。
- 前記電極本体および前記延長配線部は、いずれも印刷法で形成される請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の静電容量型センサ。
- 前記誘電層を挟んで配置される一対の表側シートおよび裏側シートを備え、
前記表側電極は、該表側シートの該誘電層に接触する裏面に形成され、該表側電極の前記延長配線部は、前記電極本体と該表側シートとの間に挟装され、
前記裏側電極は、該裏側シートの該誘電層に接触する表面に形成され、該裏側電極の該延長配線部は、該電極本体と該裏側シートとの間に挟装される請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の静電容量型センサ。 - 前記静電容量の測定は、チャージ電荷方式またはインピーダンス方式で行われる請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の静電容量型センサ。
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