JP4473212B2 - 電極形成方法及びスクリーン印刷器具 - Google Patents

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Description

本発明は、電極形成方法及びスクリーン印刷器具に関する。
窓ガラスをモータの力により上昇/下降(以下、単に昇降とも言う)させるパワー式ウインドレギュレータにおいては、モータの回転力でワイヤ若しくはアームを駆動することで昇降を実現している。このような場合、バッテリからの電圧をモータに供給するに際して切替スイッチで極性を切替えることで、モータの正転/逆転を切替えている。そして、このモータの正転/逆転により窓ガラスの昇(閉)降(開)が行なわれる。
このようにモータを利用したウインドレギュレータでは、窓ガラスを上昇させる際に首や手を窓ガラスと窓枠との間に挟み込まないようにするため、挟み込みの発生を検知して窓ガラスを停止あるいは下降させるような安全装置が設けられたものがある。
安全装置の一方式に、窓ガラスと車体側の間の静電容量を利用して挟み込みを検出するようにしたものがある。この種の安全装置では、窓ガラス側の電極は、板ガラスの端面及び端面近傍の窓ガラスの表面、裏面に、金属粉を混合した導電性ペーストを塗布して形成している(例えば、特許文献1参照)。
実願昭60−155919号(実開昭62−63380号のマイクロフィルム)(第3−第7頁、図3−図4)
しかし、窓ガラスの端面は、乗員に危害を及ぼさないように面取り加工が施され、端面はかまぼこ状、即ち、曲面となっている。しかも、その曲面の曲率半径が小さい。
従って、通常のスクリーン印刷法で、窓ガラスの端面に金属粉を混合した導電性ペーストを塗布することは、困難である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、ガラス窓の端面に電極を形成できる電極形成方法及び印刷器具を提供することにある。
請求項1に係る発明は、窓ガラスの端面に電極を形成する方法において、前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成されたスクリーンメッシュを弾性体を介して支持し、前記スクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当て、前記スクリーンメッシュの他方の面側に導電性ペーストを入れ、前記スクリーンメッシュの他方の面側を加圧し、加圧部分を移動し、前記窓ガラスの端面に電極を形成することを特徴とする電極形成方法である。
請求項2に係る発明は、前記窓ガラスの端面内であって、ガラスランが接触しない箇所に電極を形成することを特徴とする請求項1記載の電極成形法である。
請求項3に係る発明は、窓ガラスの端面に電極を形成する際に用いる印刷器具であって、前記窓ガラスの端面側が挿通可能な開口部が形成された枠、中間部が前記枠の開口部を覆うように設けられ、その中間部には、前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成され、一方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの一方の辺に、他方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの他方の辺に取り付けられ、更に、少なくとも一方の端部側は、前記枠の辺に弾性体を介して取り付けられたスクリーンメッシュからなるスクリーンと、該スクリーンのスクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当て、前記スクリーンメッシュの他方の面側に導電性ペーストを入れた状態で、前記スクリーンメッシュの他方の面側で前記ペーストを加圧し、加圧部分を移動するスキージとからなることを特徴とするスクリーン印刷器具である。
請求項4に係る発明は、前記スキージの前記スクリーンメッシュと当接する部分の形状は、前記窓ガラスの端面に沿った形状であることを特徴とする請求項3記載のスクリーン印刷器具である。
請求項1−2に係る発明によれば、前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成されたスクリーンメッシュを弾性体を介して支持し、前記スクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当てることにより、スクリーンメッシュが窓ガラスの端面に密着し、ガラス窓の端面に電極を形成できる。
請求項2に係る発明によれば、前記窓ガラスの端面内であって、ガラスランが接触しない箇所に電極を形成することにより、ガラスランとの摺接により、電極が磨耗することを防止できる。
請求項3に係る発明によれば、窓ガラスの端面に電極を形成する際に用いる印刷器具であって、前記窓ガラスの端面側が挿通可能な開口部が形成された枠、中間部が前記枠の開口部を覆うように設けられ、その中間部には、前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成され、一方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの一方の辺に、他方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの他方の辺に取り付けられ、更に、少なくとも一方の端部側は、前記枠の辺に弾性体を介して取り付けられたスクリーンメッシュからなるスクリーンと、該スクリーンのスクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当て、前記スクリーンメッシュの他方の面側に導電性ペーストを入れた状態で、前記スクリーンメッシュの他方の面側で前記ペーストを加圧し、加圧部分を移動するスキージとからなるスクリーン印刷器具を用いることにより、スクリーンメッシュが窓ガラスの端面に密着し、ガラス窓の端面に電極を形成できる。
請求項4に係る発明によれば、前記スキージの前記スクリーンメッシュと当接する部分の形状は、前記窓ガラスの端面に沿った形状であることにより、前記窓ガラスの端面に対して導電性ペーストを均一に形成することができる。
最初に、図3−図9を用いて、本発明の電極成形方法で成形された電極を用いたウインドレギュレータ安全装置を説明する。
図3はウインドレギュレータ安全装置の電気的構成を示す構成図、図4はウインドレギュレータの機構を示す構成図、図5は電極の配置の様子を示す断面図、図6は電極の配置の様子を示す側面図である。また、図7及び図8は静電容量測定の原理を示すブロック図、図9は動作状態を示すフローチャートである。
まず、図4を参照してウインドレギュレータの機構及びその作動を簡単に説明する。ここでは、ワイヤを用いて窓ガラスを昇降させる自動車用のワイヤ式ウインドレギュレータ機構の構造を例にして説明を行う。
窓ガラス1は、ガラスラン13に案内されて上下方向に移動可能となっている。ドア21のドア内板(インナパネル)21aには、ベース24を介してモータ9が取り付けられている。
ドア内板21aには、窓ガラス1の移動方向に沿ってガイド25が設けられ、このガイド25には、窓ガラス1の下端に固着されたブラケット27に取り付けられたるホルダ26が移動可能に係合している。
28及び29はドア内板21aに対してガイド25の上下端に取付けられた取付板である。これら取付板28及び29には、プーリ30及び31が取り付けられている。
26aは窓ガラス1の下降時の下限位置を規制するためのストッパであり、この下限位置でクッション26bとホルダ26とが当接する。また、モータ9の出力軸に固着された出力ギア34の歯はギア35と噛合されており、モータ9の回転によりドラム36が回転する。なお、ドラム36の外周にはネジ状の溝が設けられており、溝に沿ってワイヤ33が巻回されている。ワイヤ33の一方の端部側は、プーリ30を介してホルダ26に接続されている。ワイヤ33の他方の端部側は、プーリ31を介してホルダ26に接続されている。
このようなウインドレギュレータ機構において、後述するウインドレギュレータ安全装置によりモータ9を駆動すると、モータ9の回転力はギア34及び35を介してドラム36に伝達される。このドラム36の回転によりワイヤ33全体が移動する。
そして、ホルダ26及びブラケット27を介してワイヤ33に連結された窓ガラス1が上下方向に移動する。ここで、モータ9の回転方向を正転/逆転と切替えることにより、上昇/下降の動作を行なわせることができる。
なお、以下に詳細説明するウインドレギュレータ安全装置は、ここに示したワイヤ式以外の各種ウインドレギュレータ、例えばアーム式などにも用いることができるものである。
ここで、図3以降を参照して本発明のウインドレギュレータの原理的構成及びその動作について説明を行う。
1はウインドレギュレータにより昇降の駆動がなされる窓ガラスである。2は窓ガラス側電極であり、少なくとも窓ガラス1の上端部全体、望ましくは、下降時に窓枠と隙間を生じる範囲全体に設けておく。
3は窓枠側電極であり、窓ガラス側電極2と対向する範囲の窓枠側に設けておく。4は測定電圧発生回路であり、窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間に形成されるコンデンサの静電容量を測定するための所定の信号を発生する回路である。なお、所定の信号とは、所定の電圧及び波形を有する信号のことであり、この実施の形態例では、正弦波信号を例にして説明を行う。
5は静電容量測定回路であり、窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間に形成されるコンデンサの静電容量を測定する回路である。なお、この図3に示した例では、測定電圧発生回路4の出力が窓ガラス側電極2に接続され、窓枠側電極3が静電容量測定回路5の入力に接続されているが、この逆であっても構わない。また、測定手法が異なれば、他の接続になることもある。
6は挟み込み判別回路であり、測定された静電容量の変化により挟み込み可能性(挟み込みが発生し得る状態:2つの電極の間に物体が存在する状態であって、物体が電極に接触する以前の状態)の有無を検出する。7はドア内側やコンソール等に設けられた操作部であり、窓ガラス昇降の指示がなされるスイッチを備えている。
8はモータ駆動回路であり、操作部7からの操作及び挟み込み判別回路6の判別結果を受けてモータを駆動する電流を発生する。9は窓ガラスを昇降させるモータであり、ウインドレギュレータ10の駆動源である。
また、上述した窓ガラス側電極2及び窓枠側電極3の配置については、図5及び図6に示すようにする。すなわち、窓ガラス側電極(第1の電極)2については、図5のような窓ガラス1の上部端面に設ける。また、その範囲は図6に示すように、フロントドアにあってはa−a、リヤドアにあってはb−bのような隙間を生じる範囲にする。図6の例では、フロントドアでは窓ガラス1aの上部から斜め前部の端面に窓ガラス側電極2を設ける。また、リヤドアでは窓ガラス1bの上部及び両側の端面に窓ガラス側電極2を設ける。
また、窓枠側電極(第2の電極)3についても同様にして、図5に示すように、窓ガラス1が閉じた際に保持するためのガラスラン13の下端部などに設けておき、その範囲は、図6に示すように、フロントドアにあってはa−a、リヤドアにあってはb−bのような隙間を生じる範囲にする。この窓枠側電極3は、導電性物質を貼付,塗布,印刷あるいは埋め込む等して所定の位置に設けるようにする。又、窓枠側電極として、窓枠そのものであってもよい。尚、ガラスラン13は弾性体でなり、窓ガラス1の表面に当接可能な断面形状が舌状の表側リップ13aと窓ガラス1の裏面に当接可能な断面形状が舌状の裏側リップ13bとが形成されている。
このような電極の配置とすることで、図5に示すようなコンデンサCxが電気的に形成される。また、このコンデンサCxは、窓ガラス1の昇降に伴って(電極間の距離に反比例して)静電容量が変化する。
ここで、図7を参照してコンデンサCxの静電容量の検出について説明する。なお、ここに示す検出手法は一例であって、他の検出手法を用いて本実施の形態例の安全装置を構成することも可能である。
測定電圧発生回路4は所定の周波数の交流信号es を発生する信号源(発振器)を備えており、この交流信号es を電流バッファ4bを介して出力する。そして、出力された交流信号es を窓ガラス側電極2に供給し、コンデンサCxを流れる測定電流を窓枠側電極3から静電容量測定回路5で検出する。
ここで、交流信号es の電圧と測定電流から、コンデンサCxのインピーダンスZcが求まる。また、交流信号es の角周波数をωとすれば、コンデンサCxの静電容量は、1/(ω・Zc)として正確に求めることができる。
また、図8を参照してコンデンサCxの静電容量の検出の他の手法について説明する。ここで、測定電圧発生回路4’はDC−DCコンバータ等により所定の直流電圧を昇圧により生成する。
そして、窓ガラス1を上昇させる前に、この所定の直流電圧を窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間のコンデンサに印加する。上昇前のコンデンサの静電容量をC1 とした場合、印加する電圧Vとにより、蓄積される電荷QがQ=C1 ・Vで決定される。
窓ガラス1が上昇すると、コンデンサの静電容量が大きくなり(C1 →C2 )、蓄積された電荷Qが一定であることにより、電圧Vが徐々に低下する(V1 →V2 )。ここで、窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間に人体等の誘電率の高い物質が入り込むと、静電容量が急激に上昇する。従って、電圧Vが急激に低下する。このようにして、電圧の変化から静電容量の変化を求めることができる。
次に、図9を参照して第1の実施の形態例のウインドレギュレータ安全装置の動作について説明する。操作部7から窓ガラス上昇の指示(図9S1)があると、モータ駆動回路8はモータ9を駆動してウインドレギュレータ10により窓ガラス1を上昇させる(図9S2)。
この上昇させる駆動を行っているとき、モータ駆動回路8は挟み込み可能性の検出を行っている(図9S3)。すなわち、窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間の静電容量を静電容量測定回路5で測定し、この静電容量に急激な変化が発生していないか挟み込み判別回路6が監視している。そして、この判別結果を参照してモータ駆動回路8が挟み込み可能性の検出とモータ駆動とを実行している。
発明者らの実験によれば、窓ガラス側電極2と窓枠側電極3との間に人体等の誘電率の高い物質が入り込むと、静電容量が急激に約7%上昇することが確かめられた。これは、窓ガラス1の上昇に伴う静電容量の変化を大きく上回るものであり、確実に検出できる範囲である。
従って、挟み込み判別回路6はこのような急激な静電容量の変化により挟み込み可能性の有無を判別している。挟み込み可能性が検出された場合(図9S3:YES )には、モータ駆動回路8はモータ9を逆回転させて窓ガラス1を下降させるようにする(図9S4)。
そして、窓ガラス1を全開の状態にして次の動作指示を待つようにする(図9S6)。また、窓ガラス1の上昇中に挟み込み可能性が検出されない(図9S4:NO)場合は、上死点に達するまでモータ駆動を続け(図9S5〜S2)、窓ガラス1が全閉状態になるようにする。
以上のように、窓ガラス側電極2(窓ガラス上端)と窓枠側電極3(窓枠)の間でコンデンサを形成し、この静電容量を監視することで、窓ガラスと窓枠との間に空気以外の何か(人体などの誘電率の大きなもの)が入り込んだ状態を、非接触状態で検出することができる。
従って、挟み込みが発生しうる状態を前もって非接触状態のうちに検出して、窓ガラスを下降させることが可能になる。また、ウインドレギュレータの摺動抵抗が増加しても誤動作が発生することもない。
ここで、窓ガラス側の電極(第1の電極)及びその製造方法を図1−図2を用いて説明する。窓ガラス1a、1b側に設けられる電極の構造は、同一なので、窓ガラス1a側の電極2を用いて説明する。
形態例の発明部分を説明する構成図である図1(a)、図1(a)の切断線D−Dでの断面図である図1(b)、図5に示すように、窓ガラス1aの端面は、かまぼこ状の曲面となっている。そして、窓ガラス1aの端面1c上であって、ガラスラン13が接触しない箇所、本形態例では、図5に示すように、ガラスラン13の表側リップ13a、裏側リップ13bが接触しない箇所である端面1cの中央部分に窓ガラス側電極2が形成されている。窓ガラス側電極2は、フィラーとして銀を用いた導電性ペーストで形成されている。尚、導電性ペーストとしては、他にカーボンや金等の導電性の金属粉末を含有した導電性ペーストがあるが限定するものではない。
又、図1(a)のE方向矢視図である図1(c)、図1(c)の切断線F−Fでの断面図である図1(d)に示すように、電極2の下部には、窓ガラス1aの裏面に延出する延出部2bが形成され、この延出部2bには、導電性金属でなる端子103がハンダ105を用いて取り付けられている。
次に、図2を用いて電極2の形成方法を説明する。図2(a)は印刷器具の斜視図、図2(b)は印刷器具200を窓ガラスにセットした時の断面図、図2(c)は印刷器具のスクリーンの支持構造を示す図、図2(d)は印刷器具のスクリーンの支持構造の他の例を示す図である。
本形態例では、図2(a)、図2(b)に示すような、印刷器具200を用いて、電極2を形成した。本形態例の印刷器具200は、スクリーン201と、先端部の形状が、窓ガラス1aの端面1cに沿った円弧状のスキージ223とからなっている。スキージ223の材質としては、ゴム、樹脂等の弾性体があるが限定するものではない。
スクリーン201は、窓ガラス1aの端面1c側が挿通可能な開口部203aが形成された枠203と、中間部が枠203の開口部203aを覆うように設けられるスクリーンメッシュ205とからなっている。更に、スクリーンメッシュ205の中間部には、窓ガラス1aの端面1cに形成する電極の形状に応じた塗料通過部205aが形成されている。
スクリーンメッシュ205の材質は、絹や、ナイロン、テトロン、ポリエステル等の化学繊維、あるいはステンレスの針金等の金属系繊維があるが限定するものではない。
図2(b)、図2(c)に示すように、窓ガラス1aの厚さ方向の断面において、スクリーンメッシュ205の一方の端部側は、枠203の対向する二辺のうちの一方の辺(図2(b)において右側の辺)に直接取り付けられている。
枠203の対向する二辺のうちの他方の辺(図2(b)において左側)には、スプリング取付ブラケット211が設けられ、このスプリング取付ブラケット211にスプリング213(弾性体)の一方の端部(スプリング213の上部)が取り付けられている。スプリング213の他方の端部(スプリング213の下方の端部)は、スクリーンメッシュ205の他方の端部が取り付けられている。
詳しく説明すると、スクリーンメッシュ205の他方の端部側には、芯線206が配置され、スクリーンメッシュ205には、芯線206を巻回する芯線巻回部205bが形成されている。スプリング213の他方の端部側は、スクリーンメッシュ205を挿通し、芯線206に係止することにより、スプリング213の他方の端部(スプリング213の下方の端部)は、スクリーンメッシュ205の他方の端部が取り付けられている。
即ち、スクリーンメッシュ205の他方端部側は、枠203の対向する二辺のうちの他方の辺(図2(b)において左側の辺)に、弾性体を介して取り付けられている。
次に、印刷器具201を用いて窓ガラス1aの端面1cに電極2を形成する方法を説明する。図2(b)に示すように、スクリーンメッシュ205の一方の面側(図において下側の面)の塗料通過部205aを窓ガラス1aの端面1cに押し当て、スクリーンメッシュ205の他方の面側(図において上側の面)に導電性ペースト221を入れ、スキージ223の先端部でスクリーンメッシュ205の他方の面側を加圧し、加圧部分を移動し、窓ガラス1aの端面1cに電極2を形成する。
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)窓ガラス1aの端面1cに形成する電極2の形状に応じた塗料通過部205aが形成されたスクリーンメッシュ205をスプリング213(弾性体)を介して支持し、スクリーンメッシュ205の一方の面側の塗料通過部205aを窓ガラス1aの端面1cに押し当てることにより、スクリーンメッシュ205が窓ガラス1aの端面1cに密着し、窓ガラス1aの端面1cに電極2を形成できる。
(2)窓ガラス1aの端面1c内であって、ガラスラン13の表側リップ13a、裏側リップ13bが接触しない箇所である端面1cの中央部分に窓ガラス側電極2を形成することにより、ガラスラン13の表側リップ13a、裏側リップ13bとの摺接により、電極2が磨耗することを防止できる。
(3)窓ガラス1aの端面1cが挿通可能な開口部203aが形成された枠203と、中間部が枠203の開口部203aを覆うように設けられ、その中間部には、窓ガラス1aの端面1cに形成する電極の形状に応じた塗料通過部205aが形成され、一端部側が枠203に取り付けられたスクリーンメッシュ205と、一端部が枠203に取り付けられ、他端部がスクリーンメッシュ205の他端部側に取り付けられた弾性体213とからなる印刷器具200を用いることで、スクリーンメッシュ205が窓ガラス1aの端面1cに密着し、窓ガラス1aの端面1cに電極2を形成できる。
尚、印刷器具201に用いる弾性体としてはスプリング213に限定するものではない。例えば、図2(d)に示すように、弾性体としてゴム等の弾性シート251であってもよい。弾性シート251の一方の端部が釘253により枠203の他方の側に取り付けられ、弾性シート251の他方の端部側が釘255によりスクリーンメッシュ205の他方の端部に取り付けられている。
(4)スキージ223の先端部、即ちスクリーンメッシュ205と当接する部分の形状は、窓ガラス1aの端面1cに沿った形状であることにより、窓ガラス1aの端面1cに対して導電性ペースト221を均一に形成することができる。
尚、本形態例のように、スクリーンメッシュ205の一方の端部側だけが弾性体を介して枠203に取り付けられる場合、枠203の開口203aはできるだけ広いほうが好ましい。具体的には、窓ガラス1aの板厚に対して2倍以上あることが望ましい。スクリーンメッシュ205の一方の面側を窓ガラス1aの端面1cに押し当てる際に、塗料通過部205aのずれが少なくなるからである。
形態例の電極形成方法で形成された電極を説明する図である 形態例の電極形成方法で用いる器具を説明する図である。 形態例の電極形成方法で形成された電極を有するウインドレギュレータ安全装置の構成を示す構成図である。 ウインドレギュレータの機構の説明のための構成図である。 ウインドレギュレータ安全装置の電極部分の断面図である。 ウインドレギュレータ安全装置の電極部分の側面図である。 静電容量測定の原理を示すブロック図である。 静電容量測定の原理を示すブロック図である。 ウインドレギュレータの動作状態を示すフローチャートである。
符号の説明
1a 窓ガラス
1c 端面
2 電極
201 印刷器具
203 枠
203a 開口
205 スクリーンメッシュ
213 スプリング(弾性体)

Claims (4)

  1. 窓ガラスの端面に電極を形成する方法において、
    前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成されたスクリーンメッシュを弾性体を介して支持し、
    前記スクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当て、
    前記スクリーンメッシュの他方の面側に導電性ペーストを入れ、
    前記スクリーンメッシュの他方の面側を加圧し、加圧部分を移動し、
    前記窓ガラスの端面に電極を形成することを特徴とする電極形成方法。
  2. 前記窓ガラスの端面内であって、ガラスランが接触しない箇所に電極を形成することを特徴とする請求項1記載の電極成形方法。
  3. 窓ガラスの端面に電極を形成する際に用いる印刷器具であって、
    前記窓ガラスの端面側が挿通可能な開口部が形成された枠、中間部が前記枠の開口部を覆うように設けられ、その中間部には、前記窓ガラスの端面に形成する電極の形状に応じた塗料通過部が形成され、一方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの一方の辺に、他方の端部側は前記枠の対向する二辺のうちの他方の辺に取り付けられ、更に、少なくとも一方の端部側は、前記枠の辺に弾性体を介して取り付けられたスクリーンメッシュからなるスクリーンと、
    該スクリーンのスクリーンメッシュの一方の面側の塗料通過部を前記窓ガラスの端面に押し当て、前記スクリーンメッシュの他方の面側に導電性ペーストを入れた状態で、前記スクリーンメッシュの他方の面側で前記ペーストを加圧し、加圧部分を移動するスキージと、
    からなることを特徴とするスクリーン印刷器具。
  4. 前記スキージの前記スクリーンメッシュと当接する部分の形状は、前記窓ガラスの端面に沿った形状であることを特徴とする請求項3記載のスクリーン印刷器具。
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