JP2015152429A - 圧力センサ及びスタイラスペン - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ピン等の加圧部材に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が小さい圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサ１は、第１電極２１が形成されている感圧面と第２電極２２とを有し、感圧面に作用する圧力に応じて第１電極２１と第２電極２２との間の電気的物性値が変化する感圧素子１２と、導電性を有する加圧部材１１と、加圧部材１１に感圧素子の第１電極方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に加圧部材の一方の端部が前記感圧素子の前記第１電極と接触するように加圧部材１１を支持する支持部（１０、１３）とを、備える。そして、圧力センサは、加圧部材１１と感圧素子１２の第２電極２２との間の電気的物性値の測定結果に基づき、加圧部材１１に荷重がかかっているか否かが判定される形で使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力センサとスタイラスペンとに関する。

圧力センサとして、図１１に示したように、感圧素子上に加圧ピンが配置されており、加圧ピンにかかっている荷重を、静電容量型感圧素子等の感圧素子で検出するセンサ（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、加圧ピンに荷重がかかっていない状態では、加圧ピンが感圧素子の感圧面と接触しておらず、加圧ピンに所定値以上の荷重がかかった場合に加圧ピンが感圧素子の感圧面と接触する圧力センサ（例えば、特許文献２参照）も知られている。

上記したタイプの圧力センサ（以下、加圧ピン型圧力センサとも表記する）は、基本的には、加圧ピンにかかっている荷重を測定するためのものである。ただし、加圧ピン型圧力センサを用いて、加圧ピンに荷重がかかっているか否かを判定することが行われている。

特開平３−８７６２２号公報 特開２０１０−１１７９４３号公報

上記したように、加圧ピン型圧力センサを用いて、加圧ピンに荷重がかかっているか否かを判定することが行われているのであるが、既存の加圧ピン型圧力センサは、加圧ピンに荷重がかかっていると判定できる最小荷重が比較的に大きなものとなっている。具体的には、加圧ピンに荷重がかかっているか否かは、感圧素子の物性値の測定結果と判定用閾値との大小関係に基づき判定されている。ただし、判定用閾値を、加圧ピンに荷重がかかっていない場合における感圧素子の物性値近傍の値としておくと、ノイズ等の影響により、加圧ピンに荷重がかかっていないにも拘わらず、加圧ピンに荷重がかかっていると誤判定されてしまうことがあり得る。そして、加圧ピンに荷重がかかっているか否かの判定は、通常、加圧ピンに荷重がかかっていると判定した場合に何らかの処理（位置情報が入力されたと判定して入力された位置情報を記憶する処理等）を開始するために行われるものであるため、上記した誤判定がなされることは好ましくない。

そのため、加圧ピン型圧力センサは、上記判定用閾値を、加圧ピンに荷重がかかっていない場合における感圧素子の物性値よりもかなり大きな値とする形で使用されている。そして、その結果として、加圧ピン型圧力センサは、加圧ピンに荷重がかかっていると判定できる最小荷重が比較的に大きなセンサとなっているのである。

そこで、本発明の課題は、加圧ピン等の加圧部材に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が小さい圧力センサと、タッチパネル等にペン先を押し当てる操作が低筆圧（低い押し当て力）で行われても当該操作がなされたことを検出できるスタイラスペンとを、提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の圧力センサは、第１電極が形成されている感圧面
と第２電極とを有し、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の電気的物性値が変化する感圧素子と、導電性を有する加圧部材と、前記加圧部材に前記感圧素子の前記第１電極方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に前記加圧部材の一方の端部が前記感圧素子の前記第１電極と接触するように前記加圧部材を支持する支持部とを、備える。そして、本発明の圧力センサは、前記加圧部材と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果に基づき、前記加圧部材に荷重がかかっているか否かが判定される形で使用される。

すなわち、本発明の圧力センサは、加圧部材に荷重がかかっていない場合には、を加圧部材の一方の端部（以下、下端部と表記する）と感圧素子の第１電極が接触していない状態で機能する。また、本発明の圧力センサは、加圧部材に所定値以上の荷重がかかった場合に、加圧部材の下端部と感圧素子の第１電極とが接触する状態となる。そして、本発明の圧力センサは、加圧部材と感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果に基づき、加圧部材に荷重がかかっているか否かが判定される形で使用されるが、上記した２つの状態における加圧部材と感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果は大きく異なる。そのため、本発明の圧力センサを用いておけば、加圧部材の下端部と感圧素子の第１電極とが接触しさえすれば、加圧部材に荷重がかかっていると判定できる。そして、従来の圧力センサでは、加圧部材（加圧ピン）が感圧素子の感圧面に接触しただけでは、加圧部材（加圧ピン）に荷重がかかっていると判定できないのであるから、本発明の圧力センサは、加圧部材に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が従来の圧力センサよりも小さいセンサとなっていると言うことが出来る。

尚、加圧部材に荷重がかかっているか否かを判定するユニットとしては、例えば、『前記加圧部材と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果に基づき、前記加圧部材と前記感圧素子の前記感圧面とが接触しているか否かを判別し、前記加圧部材と前記感圧素子の前記感圧面とが接触していると判別した場合に前記加圧部材に荷重がかかっていると判定する判定部』を採用することが出来る。

本発明の圧力センサの感圧素子としては、例えば、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量が変化する静電容量型感圧素子を採用することが出来る。

また、本発明の圧力センサの加圧部材として、可撓性を有さない部材を採用することも出来るが、加圧部材が可撓性を有していた方が、加圧部材と感圧素子の接触時に感圧素子がダメージを受けにくくなる。そのため、加圧部材としては、可撓性を有する導電性材料製の部材か、可撓性を有する非導電性材料製の部材の表面に導電性層を形成した部材を採用しておくことが好ましい。

また、“導電性を有する加圧部材”として、『前記感圧素子の前記感圧面に荷重をかけるための部材と、当該部材に対して固定された、前記部材が前記感圧素子の前記感圧面と接触するときに前記第１電極と接触する導電性部材とを含む』部材を採用しておいても良い。

また、本発明の、筆圧の検知機能を有するスタイラスペンは、第１電極が形成されている感圧面と第２電極とを有し、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の電気的物性値が変化する感圧素子と、導電性を有するペン先と、前記ペン先に前記感圧素子の前記第１電極方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に前記ペン先の後端部が前記感圧素子の前記第１電極と接触するように前記ペン先を支持する支持部と、前記ペン先と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値を測定し、その測定結果に基づき、前記ペン先が物体に押し付けられている否かを判定する判定部とを備える。

すなわち、本発明のスタイラスペンは、いわば、棒状部材がペン先として機能する形で本発明の圧力センサを利用したものとなっている。従って、このスタイラスペンを用いておけば、タッチパネル等の物体にペン先を押し当てる操作が低筆圧で行われても当該操作がなされたことを検出できることになる。

本発明によれば、加圧部材に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が小さい圧力センサ、及び、タッチパネル等にペン先を押し当てる操作が低筆圧で行われても当該操作がなされたことを検出できるスタイラスペンを、提供することが出来る。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの構成図である。 図２は、実施形態に係る圧力センサの感圧素子として使用可能なタッチモード容量型感圧素子の断面図である。 図３の（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る圧力センサの感圧素子として使用可能な半導体感圧素子の断面図、上面図である。 図４は、感圧素子としてタッチモード容量型感圧素子が使用された実施形態に係る圧力センサの機能を説明するための図である。 図５は、タッチモード容量型感圧素子の機能を説明するための図である。 図６は、感圧素子としてタッチモード容量型感圧素子が使用された実施形態に係る圧力センサの機能を説明するための図である。 図７は、感圧素子として半導体感圧素子が使用された実施形態に係る圧力センサの機能を説明するための図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るスタイラスペンの構成図である。 図９は、実施形態に係る圧力センサの利用例の説明図である。 図１０は、実施形態に係る圧力センサの変形例の説明図である。 図１１は、既存の圧力センサの構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、本発明による圧力センサの一実施形態について、説明する。

図１に、本発明に係る圧力センサの一実施形態としての圧力センサ１の構成を示す。
図示してあるように、圧力センサ１は、ハウジング１０、加圧ピン１１、感圧素子１２及びスプリング１３を備える。

ハウジング１０は、加圧ピン１１、感圧素子１２及びスプリング１３を収容するケースである。ハウジング１０の上壁部分には、加圧ピン１１の棒状部１１ａが通る孔が形成されている。また、ハウジング１０の下壁部分には、圧力センサ１の出力端子（電気的性質の測定用端子）として機能する一対の端子１５が取り付けられている。そして、一方の端子１５は、加圧ピン１１と導線１６によって接続されており、他方の端子１５は、感圧素子１２の第２電極２２と接続されている。尚、上記説明及び以下の説明において、上、下とは、それぞれ、図１における上、下のことである。

一方の端子１５と導線１６によって接続されている加圧ピン１１は、導電性を有する部材である。加圧ピン１１は、棒状部１１ａと、棒状部１１ａの軸方向の途中から、軸方向に垂直に外側に向かって伸びたフランジ部１１ｂとを有している。また、加圧ピン１１の棒状部１１ａの下端部（感圧素子１２側の端部）は、接触時に感圧素子１２にダメージを与えにくくするために曲面状に加工されている。尚、棒状部１１ａの下端部は、図１に示
したような形状のもの（曲率半径が比較的に小さなもの）である必要はなく、曲率半径がより大きなもの（より平面に近いもの）であっても良い。

加圧ピン１１及び／又はハウジング１０の形状は、通常、最も離れている場合における加圧ピン１１・感圧素子１２間の間隔が、数ｍｍ程度となるように定められる。

加圧ピン１１の構成材料は、金属であってもよい。ただし、加圧ピン１１が可撓性を有していた方が、接触時に感圧素子１２にダメージを与えにくくなる。そのため、加圧ピン１１は、導電性シリコンゴム、加圧導電ゴム等の、可撓性を有する導電性材料製の部材としておくか、可撓性を有する非導電性材料（ゴム、樹脂等）製の部材の表面に、導電性層（例えば、薄い金属層）を形成した部材としておくことが好ましい。尚、加圧ピン１１として、後者の部材を採用する場合、導電性層で加圧ピン１１の全表面を覆っておいてもよいが、導電性層で加圧ピン１１の全表面を覆っておく必要はない。例えば、導電性層を、加圧ピン１１の下端部表面を覆う部分と、当該部分から導線１６の接続箇所まで延びた部分とからなる層としておくことができる。

感圧素子１２は、第１電極２１が形成されている感圧面と第２電極２２とを有し、感圧面に作用する圧力に応じて第１電極２１と第２電極２２との間の電気的物性値が変化する素子である。感圧素子１２は、加圧ピン１１の棒状部１１ａの中心下に、感圧面（図１における上面）の中心が位置するように、ハウジング１０内に配置されている。

この感圧素子１２の動作原理は特に限定されない。従って、例えば、図２に示したような構成を有する静電容量型感圧素子を、感圧素子１２として使用することが出来る。すなわち、感圧素子１２として、上面に誘電膜２３が形成され、下面に第２電極が形成された導電性を有する基板２０と、上面に第１電極２１が形成された、中央部分がダイアフラム２４ａとして機能するダイアフラム部２４とを、誘電膜２３・ダイアフラム２４ａ（ダイアフラム部２４）間の間隙が数μｍ程度となるように、誘電体からなるスペーサ２５で固定した構成を有する静電容量型感圧素子（以下、タッチモード容量型感圧素子と表記する）を使用することが出来る。

また、感圧素子１２として、図３（ａ）、（ｂ）に示したような半導体感圧素子、すなわち、ダイアフラム３０の表面／裏面／内部（図３では、表面）に、１つ以上（図３では、４つ）の半導体ひずみゲージ３１を形成した半導体感圧素子を、使用することもできる。尚、図３（ｂ）は、感圧素子１２として使用できる半導体感圧素子の上面図であり、図３（ａ）は、当該半導体感圧素子の、図３（ｂ）におけるＡＡ線断面図である。

感圧素子１２として、図示した半導体感圧素子を使用する場合、２つの電極３２間に一定電流を流して、２つの端子１５（電極２１と電極２２）間の電圧を測定することになる。従って、感圧素子１２としてこの半導体感圧素子を使用する場合、圧力センサ１には、２つの電極３２間に、一定電流を流すための一対の端子（２つの電極３２の一方に接続されている端子と他方に接続されている端子）も設けられる。

スプリング１３（図１）は、加圧ピン１１に下方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に限り、加圧ピン１１の棒状部１１ａの下端部が、感圧素子１２の第１電極２１と接触するようにするために、圧力センサ１内に設けられているコイルスプリングである。尚、所定値として使用すべき値は、圧力センサ１の用途や検出したい最小圧力（最小荷重）により異なる。例えば、圧力センサ１を筆圧検出のために用いる場合には、圧力センサ１の加圧ピン１１の棒状部１１ａを、斜め下方に向けた形で紙面／タッチパネル等に、検出したい最小筆圧で押し付けたときに、加圧ピン１１の棒状部１１ａの下端部が、感圧素子１２の第１電極２１と接触するように、所定値が定められる。

また、図１には、複数のスプリング（コイルスプリング）１３が示してあるが、複数のスプリング１３の代わりに、加圧ピン１１の棒状部１１ａ及び感圧素子１２よりも内径が大きな１つのコイルスプリングや、１つ以上の板バネや、ゴム状の弾性体等を用いることもできる。

以下、本実施形態に係る圧力センサ１の機能を説明する。
まず、感圧素子１２がタッチモード容量型感圧素子（図２）である場合を例に、図４〜図６を用いて、本実施形態に係る圧力センサ１の機能を説明する。

上記構成から明らかなように、加圧ピン１１に荷重が加わっていない場合、圧力センサ１は、加圧ピン１１（棒状部１１ａ）と感圧素子１２の第１電極２１とが接触していない状態（図４（ａ））にある。そして、加圧ピン１１は、一対の端子１５中の一方の端子１５と接続されており、感圧素子１２の第２電極２２は、他方の端子１５と接続されている（図１参照）。従って、圧力センサ１の加圧ピン１１に荷重が加わっていない場合、２端子１５間の容量を測定すると、図４（ｂ）に示してあるように、加圧ピン１１の下端部と感圧素子１２の第１電極２１とを２電極板とした，当該２電極板間の間隔により容量が変化する可変コンデンサＣ２と、第１電極２１と第２電極２２とを２電極板とした，当該２電極板間の間隔（第１電極２１の変異量）により容量が変化する可変コンデンサＣ１とを直列接続した直列回路の容量が測定されることになる。

圧力センサ１の加圧ピン１１に荷重が加わっていない場合、加圧ピン１１・感圧素子１２間が数ｍｍ程度離れている。そのため、圧力センサ１の加圧ピン１１に荷重が加わっていない場合における可変コンデンサＣ２の容量は極めて小さな容量となる。また、その結果として、２端子１５間の容量の測定結果も、極めて小さな容量（通常、可変コンデンサＣ１の初期容量の１／５０以下）となる。

一方、加圧ピン１１に荷重が加わって、加圧ピン１１（棒状部１１ａ）と感圧素子１２の第１電極２１とが僅かに（ほぼゼロ荷重で）接触した場合（図４（ｃ））、可変コンデンサＣ２成分がなくなるため、図４（ｄ）に示したように、２端子１５間に、可変コンデンサＣ２のみが存在する状態が形成される。従って、２端子１５間の容量の測定結果は、可変コンデンサＣ１（タッチモード容量型感圧素子である感圧素子１２）の容量となる。

そして、タッチモード容量型感圧素子の容量は、図５に模式的に示してあるように、荷重に対して変化する。具体的には、タッチモード容量型感圧素子は、その容量が、ダイアフラム２４ａ下の部分の容量と、その他の部分の容量との和となる素子である。タッチモード容量型感圧素子のダイアフラム２４ａ下の部分の容量は、ダイアフラム２４ａと誘電膜２３とが接触していない状態では、ダイアフラム２４ａ・誘電膜２３間に空気が存在しているため、小さな値となる。一方、ダイアフラム２４ａと誘電膜２３とが接触すると、ダイアフラム２４ａ下の部分に、ダイアフラム２４ａ・誘電膜２３間の接触面積Ｓと同じ面積の２電極板を誘電体（誘電膜２３の構成材料）のみにより分離したコンデンサ（つまり、容量が大きなコンデンサ）が形成されることになる。そのため、図５に示してあるように、タッチモード容量型感圧素子の容量が、ダイアフラム２４ａと誘電膜２３とが接触していない場合には、荷重が増加してもあまり変化せず、荷重がダイアフラム２４ａと誘電膜２３とが接触する荷重Ｌ_Ｃ以上となると、容量が急激に増大し始めるのである。

タッチモード容量型感圧素子の容量は図５に示してあるように変化し、圧力センサ１の容量は、図４を用いて説明したように変化する。従って、用いられているタッチモード容量型感圧素子の荷重・容量特性が図６（Ａ）に示したものであった場合、圧力センサ１の容量（圧力センサ１の２端子１５間の容量）は、荷重に対して、図６（Ｂ）に示したよう
に変化することになる。

すなわち、感圧素子１２としてタッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサ１の容量は、ダイアフラム２４ａと誘電膜２３とが接触する荷重Ｌ_Ｃ以上の荷重が加圧ピン１１にかかっている場合には、タッチモード容量型感圧素子の容量となる。ただし、圧力センサ１の容量は、荷重Ｌ_Ｃよりも小さな、加圧ピン１１と感圧素子１２の第１電極２１とが接触する荷重Ｌ_０（上記した所定値）が加圧ピン１１にかかると、急激に増大する（図４参照）。

そして、この容量の変化は、測定誤差が比較的に大きくても、確実に検出できるため、感圧素子１２としてタッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサ１は、荷重Ｌ_０を検出できることになる。一方、従来の、タッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサでは、容量がＣ_０＋α（αは、測定誤差等から定められる正の値）にならないと、加圧部材（加圧ピン）に荷重がかかっていると判定できない。すなわち、従来の、タッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサにより測定可能な最小荷重は、タッチモード容量型感圧素子の容量がＣ_０＋αとなる荷重Ｌ_Ｃ＋βとなる。そして、感圧素子１２としてタッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサ１は、荷重Ｌ_０を検出できるのであるから、本実施形態に係る圧力センサ１は、加圧ピン１１に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が従来の圧力センサよりも小さいセンサとなっていると言うことが出来る。

また、感圧素子１２としてタッチモード容量型感圧素子を用いた圧力センサ１は、図１から明らかなように、感圧素子１２の感圧面上にワイヤをボンディングする必要がないものとなる。従って、圧力センサ１では、感圧面上のワイヤが加圧ピンと接触して外れるといった従来の圧力センサ（図１１）にて生じうる問題が生じないことになる。さらに、圧力センサ１の加圧ピン１１は、導電性を有しており、圧力センサ１の使用時には、加圧ピン１１が導線１６、端子１５等を介して、容量の測定回路に接続される。従って、圧力センサ１では、加圧ピン１１の帯電により、感圧素子１２のダイアフラムが破れるといったことも生じ難いことになる。

次に、感圧素子１２が半導体感圧素子（図３）である場合における圧力センサ１の機能を説明する。

既に説明したように、感圧素子１２として半導体感圧素子（図３）を用いる場合、２つの電極３２間に一定電流を流して、２つの端子１５（電極２１と電極２２）間の電圧を測定することになる。Ｌ_０未満の荷重しか加圧ピン１１にかかっていない場合、圧力センサ１は、加圧ピン１１と感圧素子１２の第１電極２１とが接触していない状態にある。そして、加圧ピン１１は、一対の端子１５中の一方の端子１５と接続されており、感圧素子１２の第２電極２２は、他方の端子１５と接続されている（図１参照）。従って、加圧ピン１１にＬ_０未満の荷重しかかかっていない場合、圧力センサ１の出力電圧（感圧素子１２として使用されている半導体感圧素子の２つの電極３２間に一定電流を流した状態における２端子１５間の電圧の測定結果）は、０Ｖとなる。一方、加圧ピン１１にＬ_０以上の荷重がかかっている場合、圧力センサ１は、加圧ピン１１（棒状部１１ａ）と感圧素子１２の第１電極２１とが接触している状態をとる。そのため、圧力センサ１の２端子１５からは、２つの電極３２間に一定電流を流すことにより半導体感圧素子の電極２１・電極２２間に発生した電圧が出力される。

要するに、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１の出力電圧は、半導体感圧素子の荷重・出力電圧特性が図７（Ａ）に示したものであった場合、荷重に対して、図７（Ｂ）に示したように変化する。

そして、従来の、半導体感圧素子を用いた圧力センサでは、出力電圧がＶ_０＋α（αは、測定誤差等から定められる正の値）にならないと、加圧部材（加圧ピン）に荷重がかかっていると判定できない。そのため、当該圧力センサにより測定可能な最小荷重は、図７に示してあるように、出力電圧がＶ_０＋αとなる荷重Ｌ_０＋βとなってしまう。一方、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１では、荷重がＬ_Ｃとなったときに出力電圧が大きく変化する。そのため、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１によれば、測定誤差等の影響を受けることなく、荷重Ｌ_０＋βよりも小さな荷重Ｌ_０を検出できる。このように、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１も、加圧ピン１１に荷重がかかっていると判定できる最小荷重が従来の圧力センサよりも小さいセンサとなっている。

また、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１も、加圧ピン１１が、導電性を有しており、その使用時には、加圧ピン１１が導線１６、端子１５等を介して、容量の測定回路に接続されるものである。従って、感圧素子１２として半導体感圧素子を用いた圧力センサ１も、加圧ピン１１の帯電により、感圧素子１２のダイアフラムが破れるといったことも生じ難いセンサとして機能することになる。

次に、本発明によるスタイラスペンの一実施形態について、説明する。
図８に、本発明によるスタイラスペンの一実施形態としてのスタイラスペン２の構成を示す。

図示してあるように、スタイラスペン２は、ペン状の筐体内に、圧力センサ１′と制御部３０と電池３５とを収容した機器である。

このスタイラスペン２に使用されている圧力センサ１′は、図１等を用いて説明した圧力センサ１と本質的には同じものである。ただし、圧力センサ１′は、加圧ピン１１として、筐体から突出する長さの棒状部１１ａを有するものが使用され、感圧素子１２として、タッチモード容量型感圧素子（図２参照）が使用されたものとなっている。

制御部３０は、プリント配線板上に各種デバイスを搭載した、電池３５からの電力に基づき動作するユニットである。この制御部３０は、圧力センサ１′の容量（圧力センサ１′の端子１５間の容量）を求めるための容量測定回路、コンピュータと無線通信するための通信回路、容量測定回路による圧力センサ１′の容量の測定結果に基づき各種処理を行う制御回路（本実施形態では、マイクロコンピュータ）を含む。

そして、この制御部３０内の制御回路は、圧力センサ１′の容量の測定結果を、感圧素子１２の初期容量よりも低い値（例えば、初期容量の１／２）に設定されている閾値と比較することにより、スタイラスペン２のペン先（棒状部１１ａ）がタッチパネル等に押し付ける操作がなされたか否かを判定し、判定結果を通信回路を介してコンピュータに送信する機能、圧力センサ１′の容量の測定結果に応じた筆圧レベルを、通信回路を介してコンピュータに送信する機能等を有している。

以上、説明したように、このスタイラスペン２には、圧力センサ１と本質的には同じ圧力センサ１′が用いられている。そして、スタイラスペン２の制御部３０（内の制御回路）圧力センサ１′の容量の測定結果を、感圧素子１２の初期容量よりも低い値に設定されている閾値と比較することにより、スタイラスペン２のペン先がタッチパネル等に押し付ける操作がなされたか否かを判定する。従って、スタイラスペン２は、タッチパネル等にペン先を押し当てる操作が低筆圧で行われても当該操作がなされたことを検出できる機器となっていることになる。

《変形形態》
本発明にかかる圧力センサの用途は、スタイラスペンに限られない。例えば、図９に模式的に示したように、本発明にかかる圧力センサを、ロボットアームの各指先等に設けて、物体にふれたことを即座に（過度に指に力を入れなくても）把握できるロボットアームを実現することが出来る。また、圧力センサを、タッチパネルに組み込んで、軽く指でふれてもボタン等が押下されたことを認識でき、且つ、ボタン等を押下している力を検出できるタッチパネルを実現することも出来る。

また、図１０に模式的に示したように、圧力センサ１の加圧ピン１１を、導電性を有さない加圧ピン１１′と、当該加圧ピン１１′と共に上下する、下端の高さが加圧ピン１１′の下端と一ほぼ致している導電性部材１１ｃとを組み合わせた部材としておくと共に、感圧素子１２の感圧面の導電性部材１１ｃと接触する部分に電極２１を形成しておくことも出来る。尚、この構成を採用する場合、導電性部材１１ｃ及び電極２１の少なくとも一方を、可撓性を有する部材としておくことが好ましい。

圧力センサ１の加圧ピン２１に荷重がかかっているか否かを判定するためのユニットは、制御部３０が有するような機能、つまり、加圧ピン１１と感圧素子１２の第２電極２２との間の電気的物性値の測定結果に基づき、加圧ピン１１と感圧素子１２の感圧面とが接触しているか否かを判別し、加圧ピン１１と感圧素子１２の感圧面とが接触していると判別した場合に加圧ピンに荷重がかかっていると判定する機能を有するものでありさえすれば良い。尚、当該ユニットは、圧力センサ１の構成要素としておいても良く、圧力センサ１の構成要素としておかなくても良い。

圧力センサ１の感圧素子１２が、上記したタッチモード容量型感圧素子、半導体感圧素子以外の感圧素子（例えば、タッチモード容量型感圧素子ではない静電容量型感圧素子）であっても良いことなどは、当然のことである。

１ 圧力センサ
２ スタイラスペン
１０ ハウジング
１１ 加圧ピン
１１ａ 棒状部
１１ｂ フランジ部
１２ 感圧素子
１３ スプリング
１５ 端子
１６ 導線
２０ 基板
２１ 第１電極
２２ 第２電極
２３ 誘電膜
２４ ダイアフラム部
２５ スペーサ
３０ 制御部
３５ 電池

Claims (7)

1. 第１電極が形成されている感圧面と第２電極とを有し、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の電気的物性値が変化する感圧素子と、
   導電性を有する加圧部材と、
   前記加圧部材に前記感圧素子の前記第１電極方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に前記加圧部材の一方の端部が前記感圧素子の前記第１電極と接触するように前記加圧部材を支持する支持部と
   を、備え、
   前記加圧部材と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果に基づき、前記加圧部材に荷重がかかっているか否かが判定される形で使用される
   ことを特徴とする圧力センサ。
2. 前記加圧部材と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値の測定結果に基づき、前記加圧部材と前記感圧素子の前記感圧面とが接触しているか否かを判別し、前記加圧部材と前記感圧素子の前記感圧面とが接触していると判別した場合に前記加圧部材に荷重がかかっていると判定する判定部
   を、さらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記感圧素子が、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化する発生する静電容量型感圧素子である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
4. 前記加圧部材が、可撓性を有する導電性材料製の部材である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力センサ。
5. 前記加圧部材が、可撓性を有する非導電性材料製の部材の表面に導電性層を形成した部材である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力センサ。
6. 前記加圧部材が、
   前記感圧素子の前記感圧面に荷重をかけるための部材と、
   当該部材に対して固定された、前記部材が前記感圧素子の前記感圧面と接触するときに前記第１電極と接触する導電性部材と
   を含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力センサ。
7. 筆圧の検知機能を有するスタイラスペンであって、
   第１電極が形成されている感圧面と第２電極とを有し、前記感圧面に作用する圧力に応じて前記第１電極と前記第２電極との間の電気的物性値が変化する感圧素子と、
   導電性を有するペン先と、
   前記ペン先に前記感圧素子の前記第１電極方向への所定値以上の荷重がかかっている場合に前記ペン先の後端部が前記感圧素子の前記第１電極と接触するように前記ペン先を支持する支持部と、
   前記ペン先と前記感圧素子の第２電極との間の電気的物性値を測定し、その測定結果に基づき、前記ペン先が物体に押し付けられている否かを判定する判定部と、
   を備えることを特徴とするスタイラスペン。

Images