JPH07209104A - 力変換器、その作成方法、コンピュータ・システムおよびキーボード - Google Patents

力変換器、その作成方法、コンピュータ・システムおよびキーボード

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JPH07209104A
JPH07209104A JP6283020A JP28302094A JPH07209104A JP H07209104 A JPH07209104 A JP H07209104A JP 6283020 A JP6283020 A JP 6283020A JP 28302094 A JP28302094 A JP 28302094A JP H07209104 A JPH07209104 A JP H07209104A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小型で信号対雑音比が改善され、信頼性が高
く、性能が改善され、耐用寿命が長く、しかも競合性が
高いコストで生産できる力変換器を提供する。 【構成】 力変換器１０は中央部分ならびに第１及び第
２直交力検出軸に沿って中央部分から外方へ突出してい
るほぼ平坦なタブ領域を有する基板に取り付けられた細
長いレバー・アーム１２を含んでいる。外力をレバー・
アーム１２の自由端部１４にかけたときに、基板はほぼ
タブ領域と中央部分の接合部で集中ひずみを受ける。厚
膜ストレイン・ゲージ２４，２６が少なくとも第１位置
と第２位置において基板上に直接印刷されており、基板
上の導電性パッドが各位置において厚膜ストレイン・ゲ
ージ材料に電気的に結合され、第１力検出軸に沿って配
向されている第１ストレイン・ゲージ及び第２力検出軸
に沿って配向されている第２ストレイン・ゲージを画定
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は総括的に力変換器に関
し、詳細にいえば、アクチュエータ用の抵抗ストレイン
・ゲージ力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御アクチュエータ用の力変換器はユー
ザがアクチュエータにかけた外力を、対応する電気信号
に変換し、この信号を使用して装置を制御したり、オブ
ジェクトの表示を位置決めする。外力は直交軸に沿った
力の成分を表す電気信号に変換される。たとえば、コン
ピュータ用のジョイスティック・タイプの表示制御装置
は、ジョイスティックにかけられた力を２つの信号、す
なわち、ｘ軸に沿った力の成分を表す信号と、ｘ軸に直
角なｙ軸に沿った力の成分を表す信号とに変換する力変
換器を含んでいる。ｘ及びｙの信号の相対的な大きさは
ユーザが希望しているｘ軸及びｙ軸に沿った表示ポイン
タの運動量を表す。表示制御装置がとりつけられている
コンピュータは電気信号を受け取り、これに応じて表示
ポインタを移動する。表示制御装置の力変換器には電源
を備えており、外力がかけられると力の成分を表す電気
信号を発生する。
【０００３】上述のジョイスティック・タイプの表示制
御装置は、連接ジョイントによって指示基部に機械的に
結合されたレバー・アームを含んでいることができる。
力変換器は必要な力の成分の電気信号をもたらすもので
あるが、希望する方向へのジョイスティックの運動を可
能とするのに必要な機械的リンクは複雑なものである。
詳細にいえば、機械的リンクは比較的大きく、かさば
り、高価なものである。また、機械的リンクには磨耗や
信頼性の問題がある。
【０００４】機械的リンクを備えたジョイスティック力
変換器の代替案として、薄膜抵抗ストレイン・ゲージを
備えた力変換器が開発されている。薄膜抵抗ストレイン
・ゲージは、フォトリソグラフィ製造技法を使用して薄
い可撓性の基板に付着された薄膜抵抗ストレイン・ゲー
ジ材料を使用している。下部の基板がひずみを受けたと
き、ストレイン・ゲージ材料は抵抗率の変化を受ける。
電流がすとレイン・ゲージ材料を通過すると、抵抗率の
変化を出力電圧の変化として検出することができ、ひず
みの相対量を測定することができる。基板はレバー・ア
ームの側面に接着されているので、力がレバー・アーム
にかけられると、基板がひずむ。
【０００５】たとえば、ＩＢＭ社の「ThikPad 750」ラ
ップトップ・コンピュータには、コンピュータのユーザ
が手をキーボードのホーム・ポジションにおいたとき
に、そのユーザの左右の手の間のコンピュータ・キーボ
ードのキーの間から上方へ延びているポインタ・アクチ
ュエータからなる表示制御装置力変換器がもうけられて
いる。レバー・アームは上述の薄膜ストレイン・ゲージ
を含んでいる。力がレバー・アームにかけられると、ひ
ずみが検出され、表示ポインタを制御するために使用さ
れる。これによって、ユーザがその手をキーボードから
離さずに関連する表示ポインタを制御することが可能と
なる。こうなっていなければ、ユーザの手をキーボード
から動かし、たとえば、表示マウス制御装置またはジョ
イスティック制御装置を操作することが必要となる。
【０００６】薄膜抵抗ストレイン・ゲージ技術を使用し
ている力変換器は、機械的リンクの力変換器を凌駕する
さまざまな進歩を表すものである。薄膜力変換器は機械
的リンクよりもはるかに小型で軽量であり、したがっ
て、ラップトップ・コンピュータ・キーボードの下など
のスペースが限られているところに装着するのに理想的
なものである。さらに、薄膜力変換器は可動部品を何ら
含んでいない。それ故、機械的リンクの磨耗及び信頼性
の問題が実質的に排除される。残念ながら、薄膜ストレ
イン・ゲージが発生する出力信号は、信号対雑音比が比
較的低いものである。ラップトップ・コンピュータ内の
電気環境には各種の電気的及び磁気的干渉源があり、こ
れらの干渉によって力変換器の出力信号の処理が困難と
なる。さらに、薄膜抵抗ストレイン・ゲージの生産は、
比較的費用のかさむものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コン
ピュータ・キーボードなどのスペースが限られていると
ころに使用するのに十分適するように小型のものであ
り、信号処理を容易とするため信号対雑音比が改善され
ており、信頼性が高く、性能が改善され、耐用寿命が長
く、しかも競合性が高いコストで生産できる力変換器を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、力変換
器は厚膜抵抗ストレイン・ゲージ材料によって構成され
たストレイン・ゲージを有する基板に取り付けられた細
長いレバー・アームを含んでいる。厚膜ストレイン・ゲ
ージ材料は、薄膜フォトリソグラフィ技法よりもはるか
に経費のかからない厚膜スクリーン印刷技法を使用して
基板上に直接付着される。厚膜ストレイン・ゲージは機
械的変換器よりもはるかに小型で、信頼性が良好であ
り、薄膜変換器よりもはるかに廉価に生産でき、かつ信
号対雑音比が改善され、高い出力信号をもたらす力変換
器を提供する。
【０００９】レバー・アームは固定端部と自由端部を有
しており、自由端部に外力がかけられる。基板はレバー
・アームの固定端部が取り付けられている中央部分と、
第１及び第２力検出軸に沿って中央部分から外方へ突出
しているほぼ平坦なタブ領域とを含んでいるので、外力
がレバー・アームの自由端部にかけられたときに、基板
はタブ領域と中央部分のほぼ接合部で局部的なひずみを
受ける。上述したように、厚膜ストレイン・ゲージ材料
は基板に直接印刷される。このような一体式構造は一般
に使用されている薄膜フォトリソグラフ技術よりもはる
かに簡単に生産できる力変換器を提供する。
【００１０】本発明の一態様によれば、厚膜抵抗ストレ
イン・ゲージ材料は少なくとも第１位置及び第２位置に
印刷され、各位置におけるストレイン・ゲージ材料が局
部ひずみのそれぞれのタブ領域−中央部分の接合部を横
切って中央部分とタブ領域を橋架するようになってい
る。力変換器は基板上に導電性パッドを含んでおり、こ
のパッドは各位置において厚膜ストレイン・ゲージに電
気的に結合され、第１力検出軸に沿って配向されている
第１位置を通る電気路を有する第１ストレイン・ゲージ
と、第２力検出軸に沿って配向されている第２位置を通
る電気路を有する第２ストレイン・ゲージを確定してい
る。
【００１１】本発明の他の態様によれば、基板は頂面及
び底面を有するほぼ平坦な材料を包含しており、ストレ
イン・ゲージ材料は頂面と底面の両方に付着されてい
る。頂部ストレイン・ゲージと底部ストレイン・ゲージ
からの電気信号を組み合わせて、温度の影響を打ち消
し、出力信号の信号対雑音比を改善する。
【００１２】本発明のさらに他の態様によれば、力変換
器は、ストレイン・ゲージの抵抗を釣り合わせ、厚膜の
付着の不正確度を補償するように調節できるトリム抵抗
を含んでいる。トリム抵抗は基板の低応力部分に配置す
るのが好ましく、基板には切欠きまたはアンダカットを
設けることができる。さらに、レバー・アームをユーザ
に対して自己感応フィードバックを与える追従性のよい
構成のものとすることができる。
【００１３】本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原
理を例によって示している好ましい実施例の以下の説明
から明らかとなろう。
【００１４】
【実施例】図１は本発明にしたがって構成され、特にラ
ップトップ・コンピュータ・キーボード（図示せず）で
使用するようになされた力変換器１０の拡大斜視図を示
す。力変換器はレバー・アーム１２を含んでおり、該ア
ームの自由端部１４にユーザが外力をかける。レバー・
アームの反対側の固定端部１６は、ほぼ平坦な基板２０
を含んでいる検知素子１８に取り付けられている。検知
素子１８は厚膜ストレイン・ゲージ２４、２６を含んで
おり、これらのストレイン・ゲージは矢印２７で示され
るｘ方向及びｙ方向それぞれの力の成分を検出する。ス
トレイン・ゲージは厚膜抵抗ストレイン・ゲージ材料を
基板２０へ直接スクリーン印刷することによって構成さ
れる。厚膜材料はこれが付着される基板がひずみを受け
たときに、抵抗率を比例的に変化させる。それ故、力変
換器は可動部品を何ら有していない。このようにして、
力変換器１０はコンピュータ・キーボードなどの狭いス
ペースに適用するのに十分な小ささであり、機械的リン
ク力変換器に比較して、良好な信頼性及び長い耐用寿命
を有している。厚膜材料は金属薄膜寿命と比較して、ひ
ずみに対してはるかに大きな抵抗率の変化を受け、より
良好な信号対雑音比を有する変換器をもたらす。たとえ
ば、抵抗率の変化は金属薄膜材料によって生じる変化よ
りも、１桁大きい出力電圧の変化を生じる。本発明の一
体構成は薄膜フォトリソグラフ技術の力変換器よりも少
ないコストで生産できる力変換器を提供する。
【００１５】図１に示した力変換器１０がラップトップ
・コンピュータ・キーボードに使用するのに特に適した
ものであるから、検知素子１８はコンピュータに固着で
きる支持板２８に取り付けられている。支持板は検知素
子を適切な向きで保持し、ユーザがレバー・アーム１２
に力をかけることのできる安定したプラットフォームを
もたらす。支持板は過剰な印加力に対する保護ももたら
すが、この力はこの保護がなければ検知素子１８に過剰
なひずみをかけ、損傷する。支持板は３個の切欠き３
０、３１、３２を含んでおり、これらの切欠きを使用し
て、力変換器１０を、たとえば、コンピュータ（図示せ
ず）のキーボード・プレートまたはラップトップ・ケー
スに取り付けることができる。検知素子１８は２つの取
付け点３３、３４で支持板に固定されている。
【００１６】図２は何らかの厚膜抵抗ストレイン・ゲー
ジ材料が貼付される前の基板２０の頂面３５を示してい
る。図２に示すように、基板はほぼ平坦なシートないし
セラミックの材料からなっている。基板は中央部分３６
と２つのタブ領域３８、４０を含んでおり、これらのタ
ブ領域は２本の直交軸４２、４４のそれぞれに沿って外
方へ延びている。レバー・アーム１２は図を明確とする
ため図２には示されていないが、中央部分３６に取り付
けられている。基板２０は２つの凹み４６、４８及びト
リム切欠き５０を含んでおり、これらは中央部分３６で
レバー・アーム１２に力がかけられたときに、基板がこ
うむる応力を局部に限定する機能を果たす。トリム切欠
きは以下で詳細に説明するように、比較的ひずみのない
トリム抵抗領域５２を作り出す役割も果たす。
【００１７】詳細にいえば、力をレバー・アーム１２に
かけ、適切な安定したプラットフォームを基板２０に設
けると、基板はそれぞれの軸４２、４４に関する基板中
央部分３６への各タブ領域３８、４０の取付け点３３、
３４にほぼ集中した応力を受ける。厚膜抵抗ストレイン
・ゲージ材料は集中応力５４、５６の位置に付着される
のが好ましい。このようにして、基板のタブ領域は応力
を集中し、抵抗率の変化に必要な厚膜ストレイン・ゲー
ジ材料の張力及び圧縮力を発生するための片持ビームと
して働く。
【００１８】図３は厚膜ストレイン・ゲージ２４、２６
の形成後の基板２０の頂面３５を示す。ストレイン・ゲ
ージを作成するために、厚膜ストレイン・ゲージ材料が
比較的単純なスクリーン印刷技法を使用して、基板の表
面に直接付着される。当分野の技術者に周知のように、
使用される特定の材料の組成及び厚さがストレイン・ゲ
ージの抵抗を決定する。導電性パッドが各厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料の反対側で基板上に配置され、適切な向
きで材料を通過する電気路を画定する。
【００１９】たとえば、第１のストレイン・ゲージ２４
は図１に示した矢印２７で示されるようにｘ軸に沿って
かけられる力を検出するのに使用される。したがって、
厚膜ストレイン・ゲージ材料５８はｘ軸の力に対する集
中応力５４の領域内の基板２０にスクリーン印刷され
る。導電性パッド６０、６２はストレイン・ゲージの反
対側に配置されているので、これらは基板のひずみと平
行にｘ軸に沿って流れる材料を通る電気路を画定する。
このようにして、ｘ軸方向の力の成分によって基板２０
がひずみを受けた場合、厚膜ストレイン・ゲージ材料５
８はｘ軸に沿った力の方向に応じて張力または圧縮力を
受ける。張力または圧縮力は、したがって、ストレイン
・ゲージ材料の抵抗率を変化させ、これは測定可能であ
る。
【００２０】同様に、第２のストレイン・ゲージ２６は
ｙ軸に沿ってかけられる力を検出するために使用され
る。したがって、厚膜ストレイン・ゲージ材料６４はｙ
軸の力に対する集中力５６の領域で基板２０にスクリー
ン印刷されている。導電性パッド６６、６８はストレイ
ン・ゲージ材料の反対側に配置されているので、これら
はひずみと平行にｙ軸に沿って流れる材料を通る電気路
を画定する。このようにして、ｙ軸方向の力の成分によ
って基板２０がひずみを受けた場合、厚膜ストレイン・
ゲージ材料６４はｙ軸に沿った力の方向に応じて張力ま
たは圧縮力を受ける。この場合も、張力または圧縮力は
ストレイン・ゲージ材料の抵抗率を変化させ、これは測
定可能である。
【００２１】それぞれの厚膜ストレイン・ゲージ材料位
置５８及び６４の抵抗率の変化を測定するために、基板
２０には電気的接続のための端子パッドが設けられてい
る。それ故、電圧供給端子パッド７０、７２は電源（図
示せず）に接続される。一方の供給端子パッドは次い
で、プリント回路タイプの接続によって、各ストレイン
・ゲージ２４、２６の導電性パッドの一方に接続され
る。各ストレイン・ゲージ２４、２６の出力信号はそれ
それのｘ出力端子パッド７４またはｙ出力端子パッド７
６に接続される。
【００２２】好ましい実施例において、力変換器１０は
半ブリッジ構成のものである。それ故、基板２０の頂面
３５上の各ストレイン・ゲージは基板の底面上に対応す
るストレイン・ゲージを有しており、それぞれの出力信
号は組み合わされる。当分野の技術者には、基板の底面
上に配置されたストレイン・ゲージが、張力及び圧縮力
の点で、頂面上に配置されているものと反対に作用する
ことがわかろう。底面上のストレイン・ゲージからの信
号を頂面上のストレイン・ゲージからの信号と組み合わ
された場合、組み合わされた信号は、温度変化などの環
境効果による抵抗率の変化を打ち消すことができる。結
果として、ｘ出力信号とｙ出力信号の信号対雑音比が向
上する。
【００２３】図４は厚膜ストレイン・ゲージ８２、８４
の形成後の基板２０の底面８０を示している。上記と同
様に、ストレイン・ゲージの一方８２は矢印２２（図
１）で示すようにｘ軸に沿ってかけられた力を検出する
ために使用され、ストレイン・ゲージのもう一方８４は
ｙ軸に沿ってかけられた力を検出するために使用され
る。この場合も、スクリーン印刷技法を使用して、厚膜
ストレイン・ゲージ材料を基板の底面に直接付着するこ
とによって、ストレイン・ゲージが作成される。また、
厚膜ストレイン・ゲージ材料８６、８８が基板２０の集
中応力５４、５６の対応する領域のそれぞれの底面に配
置されている。さらに、導電性パッド９０、９２がｘ軸
ストレイン・ゲージ材料８６の反対側に配置され、導電
性パッド９４、９６がｙ軸ストレイン・ゲージ材料８８
の反対側に配置され、それぞれのストレイン・ゲージ材
料の位置を通る電気路を画定している。以下でさらに説
明するように、頂面のストレイン・ゲージは底面のスト
レイン・ゲージと電気的に接続され、希望する電気信号
をもたらす。図５は検知素子１８を通る断面図であり、
厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の反対側に配置され
ていることを示している。図５は検知素子が厚さを大幅
に拡張子で示されているシール材９７の皮膜で覆われて
いる。シール材はスクリーン印刷された抵抗性材料を環
境の影響から保護し、これによって信頼性を向上させ
る。
【００２４】好ましい実施例において、力変換器は頂面
及び底面のストレイン・ゲージの電気接続によって形成
される回路を平衡させるために使用されるトリム抵抗を
含んでいる。トリム抵抗はそれぞれのストレイン・ゲー
ジと直列に接続されており、これらの抵抗値をストレイ
ン・ゲージの抵抗値を平衡させるために調節でき、調節
後は安定するように構成することができる。周知のレー
ザアブレーション及び研磨技法を使用して、トリム抵抗
を調節し、厚膜トリム抵抗材料の一部を除去し、トリム
抵抗の抵抗を大きくすることができる。
【００２５】図３を参照すると、ｘ軸ストレイン・ゲー
ジ２４、８２用のトリム抵抗１０２が基板２０の頂面３
５上に示されており、またｙ軸ストレイン・ゲージ２
６、８４用のトリム抵抗１０４も示されている。ｘ軸ト
リム抵抗１０２はｘ軸トリム抵抗１０２をｘ軸ストレイ
ン・ゲージに接続するための導電性パッド１０６及び１
０８を含んでいる。同様に、導電性パッド１１０及び１
１２ならびにプリント接続回路が、ｙ軸トリム抵抗１０
４をｙ軸ストレイン・ゲージに接続している。
【００２６】図６は厚膜抵抗ストレイン・ゲージ材料位
置とトリム抵抗１０２、１０４が好ましい実施例におい
て、どのように電気的に接続されるかを示す略回路図で
ある。上述したように、ストレイン・ゲージｘ及びｙの
回路の各々には、電圧供給パッド７０、７２からの電力
がもたらされており、頂部及び底部のストレイン・ゲー
ジ材料位置と関連するトリム抵抗とは直列に接続されて
いる。厚膜ストレイン・ゲージ材料位置とトリム抵抗と
はそれぞれの出力端子パッド７４、７６に接続され、電
圧ドライバ回路を形成している。すなわち、頂面のｘ軸
ストレイン・ゲージ２４は電圧ドライバ回路の半分を形
成し、底面のストレイン・ゲージ８２とトリム抵抗１０
２はｘ軸電圧ドライバ回路の後の半分を形成している。
同様に、頂面のｙ軸ストレイン・ゲージ２６はｙ軸電圧
ドライバの半分を形成し、底面のストレイン・ゲージ８
４とトリム抵抗１０４はｙ軸電圧ドライバ回路の後の半
分を形成している。他の回路構成も可能であり、当分野
の技術者に想起されよう。
【００２７】それぞれのストレイン・ゲージの電圧ドラ
イバ回路を平衡させるために、頂面及び底面のストレイ
ン・ゲージの公称値は、トリム抵抗が平衡を達成できる
ように選択される。すなわち、厚膜スクリーン印刷技法
を使用して、ストレイン・ゲージの抵抗値を±２０％の
精度以内にできる場合、頂面のストレイン・ゲージの公
称値と底面のストレイン・ゲージの公称値の違いは、ト
リム抵抗が実際のストレイン・ゲージの抵抗値の相違を
補償できるようなものでなければならない。
【００２８】たとえば、頂面のストレイン・ゲージの抵
抗値を１００Ωの公称値になるように選択した場合、底
面のストレイン・ゲージの抵抗値を９０Ωの公称値を有
するように選択できる。この場合、トリム抵抗を、たと
えば、５０Ωの公称値を有するように選択することがで
きる。このようにして、頂面の値が１００Ωという公称
抵抗値とは異なっており、底面のストレイン・ゲージも
９０Ωというその公称値とは異なっている場合、トリム
抵抗の抵抗値が底面のストレイン・ゲージの実際の抵抗
値に付加したときに、頂面のストレイン・ゲージの実際
の抵抗値とほぼ等しくなるように、トリム抵抗が十分に
調整され得るものでなければならない。これらの値が説
明のためだけのものであり、当分野の技術者に周知のよ
うに、実際の値が特定の回路によって異なってくるもの
であることを理解すべきである。
【００２９】実際には、頂面のストレイン・ゲージと底
面のストレイン・ゲージの実際の抵抗値が最悪のシナリ
オのものとなることはめったにない。すなわち、底面の
ストレイン・ゲージが低い（あるいは、高い）場合、頂
面のストレイン・ゲージは通常高く（あるいは、低く）
ならない。これは頂面のストレイン・ゲージを変動させ
るのと同じスクリーン印刷の変動が、底面のストレイン
・ゲージも変動させるからである。したがって、ストレ
イン・ゲージは同じ態様で変動するであろう。実際に
は、頂面のストレイン・ゲージ、底面のストレイン・ゲ
ージ、及びトリム抵抗のそれぞれに対する１００、９
０、及び２０Ωという妥当な公称値が、満足できる結果
をもたらすはずである。トリム抵抗の抵抗値を下げる
と、材料のコストが下がり、抵抗値を調整するプロセス
が単純化される。この場合も、これらの値は説明のため
だけのものである。
【００３０】図１に示した力変換器１０はレバー・アー
ム１２にかけられた力を、ｘ及びｙ軸だけに沿った方向
の力の成分を表す電気信号に変換するようになされてい
る。したがって、ｘ軸及びｙ軸の両方に垂直なｚ軸に沿
った垂直方向にかけられた力が基板２０にひずみを発生
させないようにすることが望ましい。これは垂直力によ
る応力が基板に、したがってストレイン・ゲージに張力
及び圧縮力を及ぼし、これが誤って、ｘ軸及びｙ軸に沿
ってかけられた力と解釈されるからである。
【００３１】上述したように、基板２０はタブ領域３
８、４０の取付け点３３、３４で支持板２８に取り付け
られている。これはこれらの位置で垂直な応力がかかる
のを防止する。レバー・アームにかけられた垂直力が基
板２０をひずませるのを防止するために、力変換器１０
の支持板２８は中央支持部を含んでいる。これは図７の
断面図に示されている。この中央支持部は、レバー・ア
ーム１２の下方で上方に突出している支持板の隆起垂直
停止部１３０によって設けられる。あるいは、基板２０
をその底表面全体にわたって、平坦な支持板に取付け、
これによって安定したプラットフォームを設け、垂直レ
バー・アームの力が基板をひずませないようにする。
【００３２】トリム抵抗１０２、１０４の組成はストレ
イン・ゲージを構成するために使用される厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料５８、６４の組成とは異なっている。ス
トレイン・ゲージを構成するのに使用される材料は、ひ
ずみを受けたときに抵抗値が最大限変化し、これによっ
て信号対雑音比が最大となるように選択される。トリム
抵抗を構成するために使用される材料は、ひずみにそれ
ほど敏感ではないが、トリム抵抗の位置に付着される抵
抗材料の量を調節する研磨及びアブレーション技法に最
大の許容度を与えるように選択される。
【００３３】当分野の技術者に周知のように、トリミン
グ・プロセスが材料を剥離させたり、亀裂を起こさせた
りするため、現在ストレイン・ゲージに適している材料
をアブレーション及び研磨技法を使用して調整すること
はできない。トリム抵抗に使用される材料は直ちに剥離
や亀裂を起こすことなく研磨及びアブレーションに耐え
ることができるが、トリムレジスタ材料の完全性はトリ
ミング・プロセスとの妥協であり、材料がひずみを受け
た場合、時間が経つと、材料に剥離や亀裂などの損傷が
発生する。したがって、トリム抵抗は基板の縁部によっ
て画定されるトリム領域５２及びトリム切欠き５０に沿
って製造される。これは外力がレバー・アームにかかっ
た場合にも、この領域に比較的ひずみがかからないから
である。無応力特性は一部はトリム切欠きによるもので
あり、この切欠きは隣接するタブ３８によって及ぼされ
る応力がトリム領域にかからないようにする。このよう
にして、トリム抵抗の抵抗値は力変換器１０の態様寿命
の間安定状態を維持することになる。
【００３４】スペースが許すなら、出力信号に改善され
た信号対雑音比をもたらすフル・ブリッジ力変換器を構
成することができる。希望する場合には、フル・ブリッ
ジ構成を使用して、ｚ軸に沿って垂直方向にかけられる
力を検出することもできる。フル・ブリッジ構成は基板
の頂面上の対向したｘ及びｙ軸ストレイン・ゲージ位置
と、基板の底面上の対向したｘ及びｙ軸ストレイン・ゲ
ージ位置を必要とする。
【００３５】図８はフル・ブリッジ構成を有しており、
本発明の原理にしたがって構成された力変換器２０２を
示す。図８に示すように、フル・ブリッジ構成の基板２
０４は垂直に向いたレバー・アーム２０６が取り付けら
れた中央部分２０５を有しており、また中央部分から外
方へ延びている対向したｘ軸タブ領域２０８、２１０及
び対向したｙ軸タブ領域２１２、２１４を含んでいる。
図１−図７の半ブリッジ構成の場合と同様に、タブ領域
は力がレバー・アーム２０６にかけられたときに、基板
が受けるひずみを集中させる機能を果たす切欠き２１
６、２１８、２２０及び２２２を含んでいる。ひずみ集
中領域は、この場合も、中央部分とのそれぞれタブ領域
の接合部にほぼ配置されている。基板取付け孔２２３も
基板に設けられている。
【００３６】半ブリッジ構成の場合と同様、厚膜ストレ
イン・ゲージ材料は導電性パッドとともに集中ひずみ領
域に付着され、集中ひずみ位置の各々のところにストレ
イン・ゲージを画定する。したがって、対向したｘ軸ス
トレイン・ゲージ２２４及び２２６が頂面に形成され、
対向したｙ軸ストレイン・ゲージ２２８及び２３０も頂
面に形成される。当分野の技術者には、対応するｘ及び
ｙストレイン・ゲージ２２５、２２７、２２９、２３１
が、図９に示すように、基板２０２の底面に形成される
ことがわかろう。
【００３７】ストレイン・ゲージの各々に対して出力信
号が変化する方向を決定することによって、レバー・ア
ームにかけられた垂直力をｘ及びｙ方向にかけられた横
方向力と区別できることを理解すべきである。すなわ
ち、ｘ出力信号及びｙ出力信号の変化は、それぞれのス
トレイン・ゲージが張力を受けているのか、圧縮力を受
けているのかを決定する。差動張力及び差動圧縮力を使
用して、横方向力を垂直力と区別することができる。
【００３８】たとえば、図８に示したフル・ブリッジ構
成の変換器２０２に関してレバー・アーム２０６を左方
向へ向ける横方向力は、最左端の頂部ｘ軸ストレイン・
ゲージ２２６に圧縮力を及ぼし、最右端の頂面ストレイ
ン・ゲージ２２４に張力を及ぼす。対応する底面ストレ
イン・ゲージは反対の反応を受ける。すなわち、ストレ
イン・ゲージ２２７は張力を受け、他のストレイン・ゲ
ージ２２５は圧縮力を受ける。これに対し、垂直力の場
合、頂面のｘ軸ストレイン・ゲージ２２４及び２２６は
両方とも同一方向の張力または圧縮力いずれかのひずみ
を受け、底面のｘ軸ストレイン・ゲージ２２５及び２２
７は両方とも同一方向ではあるが、頂面のものとは逆の
ひずみ（圧縮力または張力のいずれか）を受ける。当分
野の技術者には、同様な分析をｙ出力信号を区別して、
横方向力と垂直力を示すために適用できることが理解で
きよう。
【００３９】図１に示した実施例において、レバー・ア
ーム１２は全体的に剛構造で、基板２０に取り付けられ
ており、この基板に厚膜ストレイン・ゲージ材料が印刷
されている。基板に厚膜ストレイン・ゲージ材料を印刷
することによって、レバー・アームの構成の自由度が高
くなる。たとえば、ある程度のコンプライアンスや可撓
性を有するレバー・アームを設け、レバー・アームが外
力を受けたときにじゃっかんたわむことができるように
することが望ましいことがある。コンプライアンスはア
クチュエータのユーザに感応フィードバックを与える。
すなわち、ユーザはレバー・アームのたわみ量によっ
て、どれくらい強く押しているかに関する情報をユーザ
は受け取る。当分野の技術者には、コンプライアンスの
あるレバー・アームを使用する結果として、力変換器に
よってもたらされる出力信号に変化が生じないことが認
識されよう。これはレバー・アームにかけられた力の量
が変化せず、したがって、基板の受けるひずみも変化し
ないからである。
【００４０】レバー・アームのコンプライアンスを使用
して、力変換器を損傷することになりかねない過剰な印
加力から力変換器を保護することができる。レバー・ア
ームのたわみを停止し、それ故、変換器にかけることの
できる力を制限する機械的手段を設けることができる。
コンプライアンスのあるレバー・アームを備えた力変換
器をコンピュータ・キーボードに装着した場合、たとえ
ば、隣接したキーが機械的停止部材をもたらすことがで
きる。
【００４１】図１０は本発明にしたがって構成され、コ
ンプライアンスのあるレバー・アーム３０４が設けられ
ている力変換器３０２の側面図を示している。上述の実
施例の場合と同様に、レバー・アームは基板２０に取り
付けられており、基板は支持板３０５に取り付けられて
いる。力変換器３０２は特に、レバー・アーム３０４が
特定の英数字キーの間、通常、ＧキーとＨキーの間を上
方へ延びているように、コンピュータ・キーボードに取
り付けられるようになっている。このような構成はユー
ザの両手がレバー・アームに同等にアクセスできるよう
にする。
【００４２】隣接したＧキー３０６及びＨキー３０８の
それぞれが、破線で示すように、図１０で仮想線で示さ
れている。レバー・アーム３０４が隣接するＧキー３０
６と接触するまでに可能なレバー・アームのたわみ量
は、図１０において、矢印３１０によって制限される。
同様なたわみ量がＨキー３０８方向への逆方向で可能で
あることを理解すべきである。キーボードのキーの隣接
する列の方向で、同様なたわみが可能である。
【００４３】力変換器を、上述したように、垂直力を検
出するために使用する場合、レバー・アームに垂直コン
プライアンスを与えることが望ましい。レバー・アーム
の垂直コンプライアンスは、図１０で破線３１２で示さ
れている。下向きの垂直力をレバー・アーム３０４にか
けた場合、レバー・アームはその圧縮力の実用上の限度
まで、すなわち印加力が基板２０に圧力を与え、基板の
底面を動かして、支持板３０５に接触するようにするま
で、たわむことができる。上述のように、レバー・アー
ムの垂直コンプライアンスは、ユーザに感応フィードバ
ックを与える。図１０に示したレバー・アームは垂直及
び横方向のたわみを同時に受けるように示されている
が、垂直のたわみが横方向のたわみと同時に生じても、
同時に生じなくともよいことを理解すべきである。図１
０に示した力変換器３０２が垂直方向の力を検出するた
めのものであるため、支持板３０５が、図７に示した支
持板２８に設けられているような垂直支持部を何ら含ん
でいないことに留意すべきである。
【００４４】図１０のコンプライアンスのあるレバー・
アームは、感応フィードバックによってより使いやす
く、過剰応力から保護されており、信号対雑音比を何ら
提言させず、しかもレバー・アームに対する機械的リン
クを何ら有していない力変換器をもたらす。
【００４５】本発明にしたがって構成された力変換器
は、上述のように、さまざまな状況、特に低コスト、小
型、及び良好な信号対雑音比が重要な状況に用いて有利
である。力変換器の好ましい産業上の用途の１つは、コ
ンピュータ・キーボードに組み込まれたコンピュータ表
示ポインタ制御アクチュエータである。図１１に示すよ
うに、コンピュータ・システム４００は中央演算処理装
置４０２、表示装置４０４、及びコンピュータ・キーボ
ード４０６を含んでいる。キーボードは、キーボードの
キー４１０の下におかれた上述のような力変換器４０８
（破線の仮想線で示されている）を含んでおり、変換器
のレバー・アーム４１２がキーボードのキーから上方へ
突出するようになっている。図１１に示した要素の相対
的な大きさが、構成の詳細をよく示すために誇張されて
いることを理解すべきである。ユーザがレバー・アーム
に力をかけると、変換器基板４１４のひずみが信号に変
換され、これをコンピュータの中央演算処理装置４０２
が使用して、たとえば、コンピュータ表示装置４０４の
ポインタ４１６その他の機能を制御する。
【００４６】キーボード４０６はケーシング４１８を含
んでおり、この外部へキー４１０が上方へ突出してお
り、またその内部に変換器４０８が取り付けられてい
る。変換器はキーボードのホーム・ポジションにおいた
ときに、コンピュータ・ユーザの左右の手がくる場所の
間のキーボードのキーの下に配置されているのが好まし
い。この位置が有利なのは、ユーザが手をキーボードか
ら離さずに関連する表示ポインタを制御できるからであ
る。
【００４７】レバー・アーム４１２に隣接したキー４２
０、４２２には、レバー・アームがキーの間から上方へ
突出する余裕をもたらし、キーの標準的な横方向間隔を
妨げないのに必要な、凹み４２４、４２６を形成するこ
とができる。レバー・アームの他の配置を当分野の技術
者が思いつくであろうし、またレバー・アームとキーの
間隔に適合したキーの他の改編も思いつくであろうとい
うことを理解すべきである。レバー・アームはキーより
も若干高い高さまで上方へ突出していることが好まし
い。このようにすると、ユーザは力をバー・アームにか
け、表示ポインタ４１６を制御するのが簡単に行える。
キーボード４０６に選択ボタン４２８、４３０を設け、
変換器を使用して、表示ポインタを位置決めしてから、
ボタンによって表示の選択できるようにすることができ
る。
【００４８】上述の力変換器は当分野の技術者に周知の
スクリーン印刷技法を使用して、基板上に直接印刷され
た厚膜ストレイン・ゲージ材料からなるスクリーン印刷
ストレイン・ゲージを利用している。得られる力変換器
は厚膜ストレイン・ゲージ構成技法によって得られる大
きさと信頼性の利点を保持しているが、改善された信号
対雑音比を提供し、かつはるかに低いコストで製造でき
る。変換器はコンピュータ・キーボードの下などの小さ
いスペースに制御アクチュエータを必要とする状態で用
いるのが有利である。
【００４９】本発明を理解できるように、本発明を現在
好ましい実施例によって説明した。しかしながら、詳細
に説明しなかったが、本発明を適用できる多くの構成が
ある。
【００５０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００５１】（１）固定端部と外力がかけられる自由端
部を有する細長いレバー・アームと、レバー・アームの
固定端部が取り付けられる中央部分、ならびに第１及び
第２直交力検出軸に沿って中央部分から外方へ突出して
いる少なくとも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基板
を含んでおり、少なくとも第１及び第２位置で基板上に
直接印刷された厚膜ストレイン・ゲージ材料をさらに含
んでおり、かつストレイン・ゲージ材料を通る第１電気
路と第２電気路を画定するようにストレイン・ゲージ材
料に結合されており、それぞれが第１及び第２力検出軸
に沿って配向された基板上の導電性パッドを含んでいる
検知素子と、外力をレバー・アームの自由端部にかけた
ときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中
ひずみを受けるように検知素子を支持する支持構造とか
らなる力変換器。 （２）厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中ひずみ領
域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料位置を
通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるように導電
性パッドが配置されている、上記（１）に記載の力変換
器。 （３）各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材料に電気
的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲージ
材料によって形成される電気回路の抵抗値を平衡させ、
所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有しているトリ
ム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、上記（２）に
記載の力変換器。 （４）トリム抵抗がトリム位置で基板上に印刷された厚
膜抵抗材料からなっており、外力がレバー・アームにか
けられたときに、基板のトリム位置がひずみを受けない
ようにする切欠きを、基板がさらに含んでいる、上記
（３）に記載の力変換器。 （５）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイン
・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域に
配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電気
路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導電
性パッドが配置されている、上記（１）に記載の力変換
器。 （６）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならびに
底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン・
ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連づ
けられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と関
連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力がレ
バー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひずみ
を受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置のストレ
イン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲージ材
料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようになってい
る、上記（５）に記載の力変換器。 （７）レバー・アームにコンプライアンスがあり、外力
をかけたときにたわむようになっている、上記（１）に
記載の力変換器。 （８）支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部分で検知
組織板を支持しているので、力がレバー・アームの自由
端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ領域が中
央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力がレバー
・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられたとき
に、ひずみをほとんど受けない、上記（１）に記載の力
変換器。 （９）基板がほぼ平坦であり、かつ第１及び第２力検出
軸に沿って延びている２対の対向したタブからなる４つ
のタブ領域を含んでおり、厚膜ストレイン・ゲージ材料
が各タブ領域と中央部分のほぼ接合部における第１、第
２、第３及び第４位置で基板上に直接印刷されており、
基板上の導電性パッドがストレイン・ゲージ材料に結合
され、それぞれのストレイン・ゲージ材料位置を通る第
１、第２、第３及び第４電気路を画定している、上記
（１）に記載の力変換器。 （１０）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域
に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電
気路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導
電性パッドが配置されている、上記（９）に記載の力変
換器。 （１１）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならび
に底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン
・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連
づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と
関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力が
レバー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひず
みを受け、フル・ブリッジ回路を形成する頂面の位置の
ストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲ
ージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようにな
っている、上記（１０）に記載の力変換器。 （１２）支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部分で検
知組織板を支持しているので、力がレバー・アームの自
由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ領域が
中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力がレバ
ー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられたとき
に、ひずみをほとんど受けない、上記（１１）に記載の
力変換器。 （１３）（ａ）固定端部と外力がかけられる自由端部を
有する細長いレバー・アームと、（ｂ）レバー・アーム
の固定端部が取り付けられる中央部分、ならびに第１及
び第２直交力検出軸に沿って中央部分から外方へ突出し
ている少なくとも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基
板、少なくとも第１位置及び第２位置で基板上に直接印
刷された厚膜ストレイン・ゲージ材料であって、該スト
レイン・ゲージ材料がストレイン・ゲージ材料の各位置
における中央部分とそれぞれのタブ領域を橋架するよう
になっている厚膜ストレイン・ゲージ材料、ならびにス
トレイン・ゲージ材料の各位置に電気的に結合されてお
り、第１力検出軸に沿って配向された第１位置を通る電
気路を有する第１ストレイン・ゲージと第２力検出軸に
沿って配向された第２位置を通る電気路を有する第２ス
トレイン・ゲージを画定する基板上の導電性パッドを含
んでいる検知素子と、（ｃ）外力をレバー・アームの自
由端部にかけたときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合
部で基板が集中ひずみを受けるように検知素子を支持す
る支持構造とからなる力変換器。 （１４）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域
に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電
気路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導
電性パッドが配置されている、上記（１３）に記載の力
変換器。 （１５）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならび
に底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン
・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連
づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と
関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力が
レバー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひず
みを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置のスト
レイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲージ
材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようになって
いる、上記（１４）に記載の力変換器。 （１６）外力を受け、電源に接続されたときに、少なく
とも２本の力検出軸に沿った外力の成分を示す電気信号
を発生する力変換器において、固定端部と外力がかけら
れる自由端部を有する細長いレバー・アームと、レバー
・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、ならび
に第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分から外方
へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ領域を
有する基板であって、外力をレバー・アームの自由端部
にかけたときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合部で集
中ひずみを受ける基板と、少なくとも第１位置及び第２
位置で基板上に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲージ
材料であって、各位置における該ストレイン・ゲージ材
料がストレイン・ゲージ材料の各位置における中央部分
とタブ領域を集中ひずみのタブ領域−中央部分接合部分
を横切って橋架するようになっているストレイン・ゲー
ジ材料と、各位置においてストレイン・ゲージ材料に電
気的に結合されており、第１力検出軸に沿って配向され
た第１位置を通る電気路を有する第１ストレイン・ゲー
ジと第２力検出軸に沿って配向された第２位置を通る電
気路を有する第２ストレイン・ゲージを画定する基板上
の導電性パッドと、電源に接続された基板電源リード線
と、第１ストレイン・ゲージに接続された基板ｘ軸リー
ド線と、第２ストレイン・ゲージに接続された基板ｙ軸
リード線と、接地されている基板接地リード線とからな
り、外力がレバー・アームにかけられたときに、それぞ
れの電気信号がｘ軸リード線及びｙ軸リード線に発生さ
れる力変換器。 （１７）固定端部と外力がかけられる自由端部を有する
細長いレバー・アームと、レバー・アームの固定端部が
取り付けられる中央部分、ならびに第１及び第２直交力
検出軸に沿って中央部分から外方へ突出している少なく
とも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基板を含んでお
り、ほぼ各領域と中央部分の接合部に配置された少なく
とも１つのストレイン・ゲージを含んでいる検知素子
と、外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、
タブ領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひずみを
受けるように検知素子を支持する支持構造とからなり、
各ストレイン・ゲージが基板上に直接印刷された厚膜ス
トレイン・ゲージ材料であって、該ストレイン・ゲージ
材料がストレイン・ゲージ材料の各位置における中央部
分とそれぞれのタブ領域を橋架するようになっている厚
膜ストレイン・ゲージ材料、ならびに基板上に配置さ
れ、厚膜ストレイン・ゲージ材料に結合されており、ス
トレイン・ゲージを通る電気路を、電気路がそれぞれの
ストレイン・ゲージによって画定され、力検出軸に沿っ
て配向されるように画定する導電性パッドを含んでいる
力変換器。 （１８）固定端部と外力がかけられる自由端部を有する
細長いレバー・アームと、レバー・アームの固定端部が
取り付けられる中央部分、ならびに第１及び第２直交力
検出軸に沿って中央部分から外方へ突出している少なく
とも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基板であって、
外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、タブ
領域と中央部分のほぼ接合部で集中ひずみを受ける基板
と、少なくとも第１位置及び第２位置で基板上に直接印
刷された厚膜ストレイン・ゲージ材料であって、各位置
における該ストレイン・ゲージ材料がストレイン・ゲー
ジ材料の各位置における中央部分とタブ領域を集中ひず
みのタブ領域−中央部分接合部分を横切って橋架するよ
うになっているストレイン・ゲージ材料と、各位置にお
いてストレイン・ゲージ材料に電気的に結合されてお
り、第１力検出軸に沿って配向された第１位置を通る電
気路を有する第１ストレイン・ゲージと第２力検出軸に
沿って配向された第２位置を通る電気路を有する第２ス
トレイン・ゲージを画定する基板上の導電性パッドとか
らなる力変換器。 （１９）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域
に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電
気路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導
電性パッドが配置されている、上記（１８）に記載の力
変換器。 （２０）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならび
に底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン
・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連
づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と
関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力が
レバー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひず
みを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置のスト
レイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲージ
材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようになって
いる、上記（１９）に記載の力変換器。 （２１）各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材料に電
気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲー
ジ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平衡さ
せ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有している
トリム抵抗を、力変換器がさらに含んでいる、上記（２
０）に記載の力変換器。 （２２）トリム抵抗がトリム位置で基板上に印刷された
厚膜抵抗材料からなっており、外力がレバー・アームに
かけられたときに、基板のトリム位置がひずみを受けな
いようにする切欠きを、基板がさらに含んでいる、上記
（２１）に記載の力変換器。 （２３）中央部分、ならびに第１及び第２直交力検出軸
に沿って中央部分から外方へ突出している少なくとも２
つのほぼ平坦なタブ領域を有する基板を設け、厚膜スト
レイン・ゲージ材料が厚膜ストレイン・ゲージ材料の各
位置において中央部分とそれぞれのが不領域を橋架する
ように、少なくとも第１位置及び第２位置においてスク
リーン印刷技法を使用して基板上に直接厚膜ストレイン
・ゲージ材料を印刷し、導電性パッドがストレイン・ゲ
ージ材料の各位置に電気的に結合され、第１力検出軸に
沿って配向され、第１ストレイン・ゲージを画定する第
１位置を通る電気路を設け、かつ第２力検出軸に沿って
配向され、第２ストレイン・ゲージを画定する第２位置
を通る電気路を設けるように、基板上に導電性パッドを
配置し、細長いレバー・アームを固定端部において中央
部分に取り付け、外力がレバー・アームの対向する自由
端部にかけたとき、基板がほぼタブ領域と中央部分の接
合部で集中ひずみを受けるようにするステップからなる
力変換器を作成する方法。 （２４）厚膜ストレイン・ゲージ材料を印刷するステッ
プが、ほぼ集中ひずみ領域において基板上にストレイン
・ゲージ材料を配置することからなり、導電性パッドを
配置するステップが、各ストレイン・ゲージ位置を通る
電気路が集中ひずみの方法と平行になるようにパッドを
配置することからなっている上記（２３）に記載の力変
換器を作成する方法。 （２５）各タブ領域において厚膜ストレイン・ゲージ材
料に電気的に結合されている調節可能なトリム抵抗を設
け、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲージ材料によっ
て形成された電気回路の抵抗値を所定の精度以内に平衡
させるようにトリム抵抗の抵抗値を調節するステップか
らなる上記（２４）に記載の力変換器を作成する方法。 （２６）調節可能なトリム抵抗を設けるステップが、ト
リム位置において厚膜抵抗材料を基板上に印刷すること
からなり、基板を設けるステップが、外力がレバー・ア
ームにかけられたときに、基板のトリム位置がひずみを
受けないようにする切欠きを基板に設けることをさらに
含んでいる上記（２５）に記載の力変換器を作成する方
法。 （２７）基板を設けるステップが頂面と底面を有する基
板を設けることをさらに含んでおり、厚膜ストレイン・
ゲージ材料を印刷するステップが、ほぼ集中ひずみ領域
において基板の頂面と底面に材料を印刷することを含ん
でおり、導電性パッドを配置するステップが、各ストレ
イン・ゲージ材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平
行に配向されるようにパッドを配置することを含んでい
る上記（２６）に記載の力変換器を作成する方法。 （２８）導電性パッドがストレイン・ゲージ材料の各位
置に結合されており、第１力検出軸と関連した第１スト
レイン・ゲージと第２力検出軸と関連した第２ストレイ
ン・ゲージを画定し、力がレバー・アームにかけられた
ときに逆のタイプのひずみを受ける各ストレイン・ゲー
ジが頂面の位置のストレイン・ゲージ材料及び底面の位
置のストレイン・ゲージ材料を含んでいて、半ブリッジ
回路を形成する上記（２７）に記載の力変換器を作成す
る方法。 （２９）外力をレバー・アームにかけたときに、基板が
ほぼ各タブ領域が中央部分に接合するところで集中ひず
みを受けるように、基盤を支持する支持構造に基板を取
り付けるステップをさらに含んでいる上記（２８）に記
載の力変換器を作成する方法。 （３０）基盤を支持構造に取り付けるステップが力をレ
バー・アームの自由端部にかけたとき、基板がほぼ各タ
ブ領域が中央部分に接合するところで集中ひずみを受
け、力をレバー・アームの長手方向軸に沿って垂直にか
けたときに、実質的にひずみを受けないように、基板を
各タブ領域の外縁と中央部分とにおいて支持することか
らなる上記（２９）に記載の力変換器を作成する方法。 （３１）（ａ）中央演算処理装置と、（ｂ）表示装置
と、（ｃ）複数個のキーと制御アクチュエータを有する
キーボードからなり、該制御アクチュエータが固定端部
と外力がかけられる自由端部を有する細長いレバー・ア
ームと、レバー・アームの固定端部が取り付けられる中
央部分、ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中
央部分から外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平
坦なタブ領域を有する基板を含んでおり、レバー・アー
ムがキーの間から上方へ突出するように、キーボードの
キーの下に配置されており、少なくとも第１及び第２位
置で基板上に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲージ材
料をさらに含んでおり、かつストレイン・ゲージ材料を
通る第１電気路と第２電気路を画定するようにストレイ
ン・ゲージ材料に結合されており、それぞれが第１及び
第２力検出軸に沿って配向された基板上の導電性パッド
を含んでいる検知素子と、外力をレバー・アームの自由
端部にかけたときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合部
で基板が集中ひずみを受けるように検知素子を支持する
支持構造とを有しているコンピュータ・システム。 （３２）厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中ひずみ
領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料位置
を通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるように導
電性パッドが配置されている、上記（３１）に記載のコ
ンピュータ・システム。 （３３）各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材料に電
気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲー
ジ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平衡さ
せ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有している
トリム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、上記（３
２）に記載のコンピュータ・システム。 （３４）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域
に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電
気路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導
電性パッドが配置されている、上記（３１）に記載のコ
ンピュータ・システム。 （３５）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならび
に底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン
・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連
づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と
関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力が
レバー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひず
みを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置のスト
レイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲージ
材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようになって
いる、上記（３４）に記載のコンピュータ・システム。 （３６）レバー・アームにコンプライアンスがあり、外
力をかけたときにたわむようになっている、上記（３
１）に記載のコンピュータ・システム。 （３７）支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部分で検
知組織板を支持しているので、力がレバー・アームの自
由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ領域が
中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力がレバ
ー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられたとき
に、ひずみをほとんど受けない、上記（３１）に記載の
コンピュータ・システム。 （３８）（ａ）キーボード・ケーシングと、（ｂ）複数
個のキーと、（ｃ）制御アクチュエータとからなり、該
制御アクチュエータが固定端部と外力がかけられる自由
端部を有する細長いレバー・アームと、レバー・アーム
の固定端部が取り付けられる中央部分、ならびに第１及
び第２直交力検出軸に沿って中央部分から外方へ突出し
ている少なくとも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基
板を含んでおり、レバー・アームがキーの間から上方へ
突出するように、キーの下のキーボード・ケーシングに
配置されており、少なくとも第１及び第２位置で基板上
に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲージ材料をさらに
含んでおり、かつストレイン・ゲージ材料を通る第１電
気路と第２電気路を画定するようにストレイン・ゲージ
材料に結合されており、それぞれが第１及び第２力検出
軸に沿って配向された基板上の導電性パッドを含んでい
る検知素子と、外力をレバー・アームの自由端部にかけ
たときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集
中ひずみを受けるように検知素子を支持する支持構造と
からなっているコンピュータ・キーボード。 （３９）厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中ひずみ
領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料位置
を通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるように導
電性パッドが配置されている、上記（３８）に記載のコ
ンピュータ・キーボード。 （４０）各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材料に電
気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲー
ジ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平衡さ
せ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有している
トリム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、上記（３
９）に記載のコンピュータ・キーボード。 （４１）基板が頂面と底面を含んでおり、厚膜ストレイ
ン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集中ひずみ領域
に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料を通る電
気路が集中ひずみの方向に平行に配向されるように、導
電性パッドが配置されている、上記（３８）に記載のコ
ンピュータ・キーボード。 （４２）厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、ならび
に底面上に配置されており、導電性パッドがストレイン
・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と関連
づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出軸と
関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、力が
レバー・アームにかけられたときに、逆のタイプのひず
みを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置のスト
レイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲージ
材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようになって
いる、上記（４１）に記載のコンピュータ・キーボー
ド。 （４３）レバー・アームにコンプライアンスがあり、外
力をかけたときにたわむようになっている、上記（３
８）に記載のコンピュータ・キーボード。 （４４）支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部分で検
知組織板を支持しているので、力がレバー・アームの自
由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ領域が
中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力がレバ
ー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられたとき
に、ひずみをほとんど受けない、上記（３８）に記載の
コンピュータ・キーボード。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、コンピュータ・キーボ
ードなどのスペースが限られているところに使用するの
に十分適するように小型のものであり、信号処理を容易
とするため信号対雑音比が改善されており、信頼性が高
く、性能が改善され、耐用寿命が長く、しかも競合性が
高いコストで生産できる力変換器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがって構成された力変換器の斜視
図である。
【図２】図１に示した力変換器の基板の略図である。
【図３】図１に示した力変換器の、厚膜ストレイン・ゲ
ージを備えた基板の頂面図である。
【図４】図１に示した力変換器の、厚膜ストレイン・ゲ
ージを備えた基板の底面図である。
【図５】図３及び図４に示した基板の断面図である。
【図６】図１に示した力変換器の、トリム抵抗を備えた
ストレイン・ゲージの回路の略図である。
【図７】図１に示した力変換器の断面図である。
【図８】本発明にしたがって構成された３軸フルブリッ
ジ力変換器の略頂面図である。
【図９】図８に示した力変換器の底面図である。
【図１０】追従性のよいレバー・アームを有する本発明
にしたがって構成された力変換器の側面図である。
【図１１】キーボードに埋め込まれた図１に示した力変
換器を有するコンピュータ・システムの図である。
【符号の説明】
１０ 力変換器 １２ レバー・アーム １４ 自由端部 １６ 固定端部 １８ 検知素子 ２０ 基板 ２４ ストレイン・ゲージ ２６ ストレイン・ゲージ ２８ 支持板 ３０ 切欠き ３１ 切欠き ３２ 切欠き ３３ 取付け点 ３４ 取付け点 ３５ 基板の頂面 ３６ 中央部分 ３８ タブ領域 ４０ タブ領域 ４２ 直交軸 ４４ 直交軸 ４６ 凹み ４８ 凹み ５０ トリム切欠き ５２ トリム抵抗領域 ５４ 集中応力 ５６ 集中応力 ５８ 厚膜ストレイン・ゲージ材料 ６０ 導電性パッド ６２ 導電性パッド ６４ 厚膜ストレイン・ゲージ材料 ６６ 導電性パッド ６８ 導電性パッド ７０ 電圧供給パッド ７２ 電圧供給パッド ７４ ｘ出力端子パッド ７６ ｙ出力端子パッド ８０ 底面 ８２ 厚膜ストレイン・ゲージ ８４ 厚膜ストレイン・ゲージ ８６ 厚膜ストレイン・ゲージ材料 ８８ 厚膜ストレイン・ゲージ材料 ９０ 導電性パッド ９２ 導電性パッド ９４ 導電性パッド ９６ 導電性パッド ９７ シール材 １０２ トリム抵抗 １０４ トリム抵抗 １０６ 導電性パッド １０８ 導電性パッド １１０ 導電性パッド １１２ 導電性パッド ２０２ 力変換器 ２０４ 基板 ２０６ レバー・アーム ２０８ タブ領域 ２１０ タブ領域 ２１２ タブ領域 ２１４ タブ領域 ２１６ 切欠き ２１８ 切欠き ２２０ 切欠き ２２２ 切欠き ２２３ 基板取付け孔 ２２４ 厚膜ストレイン・ゲージ ２２５ 厚膜ストレイン・ゲージ ２２６ 厚膜ストレイン・ゲージ ２２７ 厚膜ストレイン・ゲージ ２２８ 厚膜ストレイン・ゲージ ２２９ 厚膜ストレイン・ゲージ ２３０ 厚膜ストレイン・ゲージ ２３１ 厚膜ストレイン・ゲージ ３０２ 力変換器 ３０４ レバー・アーム ３０５ 支持板 ３０６ Ｇキー ３０８ Ｈキー ４００ コンピュータ ４０２ 中央演算処理装置 ４０４ 表示装置 ４０６ コンピュータ・キーボード ４０８ 力変換器 ４１０ キー ４１２ レバー・アーム ４１４ 変換器基板 ４１６ ポインタ ４２０ キー ４２２ キー ４２４ 凹み ４２６ 凹み ４２８ 選択ボタン ４３０ 選択ボタン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バートン・アレン・スミス アメリカ合衆国95008 カリフォルニア州 キャンベル クロケット・アベニュー 935 (72)発明者 ボリス・カメンツァー アメリカ合衆国92708 カリフォルニア州 フォンテン・バレー スモーク・ツリー・ アベニュー 9522

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固定端部と外力がかけられる自由端部を有
    する細長いレバー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板を含んでおり、少なくとも第１及び第
    ２位置で基板上に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲー
    ジ材料をさらに含んでおり、かつストレイン・ゲージ材
    料を通る第１電気路と第２電気路を画定するようにスト
    レイン・ゲージ材料に結合されており、それぞれが第１
    及び第２力検出軸に沿って配向された基板上の導電性パ
    ッドを含んでいる検知素子と、 外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、タブ
    領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひずみを受け
    るように検知素子を支持する支持構造とからなる力変換
    器。
  2. 【請求項２】厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中ひ
    ずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材料
    位置を通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるよう
    に導電性パッドが配置されている、請求項１に記載の力
    変換器。
  3. 【請求項３】各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材料
    に電気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン・
    ゲージ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平衡
    させ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有してい
    るトリム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、請求項
    ２に記載の力変換器。
  4. 【請求項４】トリム抵抗がトリム位置で基板上に印刷さ
    れた厚膜抵抗材料からなっており、 外力がレバー・アームにかけられたときに、基板のトリ
    ム位置がひずみを受けないようにする切欠きを、基板が
    さらに含んでいる、 請求項３に記載の力変換器。
  5. 【請求項５】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項１に記載の力変換器。
  6. 【請求項６】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、な
    らびに底面上に配置されており、導電性パッドがストレ
    イン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸と
    関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検出
    軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定し、
    力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイプの
    ひずみを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位置の
    ストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン・ゲ
    ージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるようにな
    っている、請求項５に記載の力変換器。
  7. 【請求項７】レバー・アームにコンプライアンスがあ
    り、外力をかけたときにたわむようになっている、請求
    項１に記載の力変換器。
  8. 【請求項８】支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部分
    で検知組織板を支持しているので、力がレバー・アーム
    の自由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ領
    域が中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力が
    レバー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられた
    ときに、ひずみをほとんど受けない、請求項１に記載の
    力変換器。
  9. 【請求項９】基板がほぼ平坦であり、かつ第１及び第２
    力検出軸に沿って延びている２対の対向したタブからな
    る４つのタブ領域を含んでおり、厚膜ストレイン・ゲー
    ジ材料が各タブ領域と中央部分のほぼ接合部における第
    １、第２、第３及び第４位置で基板上に直接印刷されて
    おり、基板上の導電性パッドがストレイン・ゲージ材料
    に結合され、それぞれのストレイン・ゲージ材料位置を
    通る第１、第２、第３及び第４電気路を画定している、
    請求項１に記載の力変換器。
  10. 【請求項１０】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項９に記載の力変換器。
  11. 【請求項１１】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、
    ならびに底面上に配置されており、導電性パッドがスト
    レイン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸
    と関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検
    出軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定
    し、力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイ
    プのひずみを受け、フル・ブリッジ回路を形成する頂面
    の位置のストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレ
    イン・ゲージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいる
    ようになっている、請求項１０に記載の力変換器。
  12. 【請求項１２】支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部
    分で検知組織板を支持しているので、力がレバー・アー
    ムの自由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ
    領域が中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力
    がレバー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられ
    たときに、ひずみをほとんど受けない、請求項１１に記
    載の力変換器。
  13. 【請求項１３】（ａ）固定端部と外力がかけられる自由
    端部を有する細長いレバー・アームと、 （ｂ）レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央
    部分、ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央
    部分から外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦
    なタブ領域を有する基板、 少なくとも第１位置及び第２位置で基板上に直接印刷さ
    れた厚膜ストレイン・ゲージ材料であって、該ストレイ
    ン・ゲージ材料がストレイン・ゲージ材料の各位置にお
    ける中央部分とそれぞれのタブ領域を橋架するようにな
    っている厚膜ストレイン・ゲージ材料、ならびにストレ
    イン・ゲージ材料の各位置に電気的に結合されており、
    第１力検出軸に沿って配向された第１位置を通る電気路
    を有する第１ストレイン・ゲージと第２力検出軸に沿っ
    て配向された第２位置を通る電気路を有する第２ストレ
    イン・ゲージを画定する基板上の導電性パッドを含んで
    いる検知素子と、 （ｃ）外力をレバー・アームの自由端部にかけたとき
    に、タブ領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひず
    みを受けるように検知素子を支持する支持構造とからな
    る力変換器。
  14. 【請求項１４】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項１３に記載の力変換器。
  15. 【請求項１５】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、
    ならびに底面上に配置されており、導電性パッドがスト
    レイン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸
    と関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検
    出軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定
    し、力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイ
    プのひずみを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位
    置のストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン
    ・ゲージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるよう
    になっている、請求項１４に記載の力変換器。
  16. 【請求項１６】外力を受け、電源に接続されたときに、
    少なくとも２本の力検出軸に沿った外力の成分を示す電
    気信号を発生する力変換器において、 固定端部と外力がかけられる自由端部を有する細長いレ
    バー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板であって、外力をレバー・アームの自
    由端部にかけたときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合
    部で集中ひずみを受ける基板と、 少なくとも第１位置及び第２位置で基板上に直接印刷さ
    れた厚膜ストレイン・ゲージ材料であって、各位置にお
    ける該ストレイン・ゲージ材料がストレイン・ゲージ材
    料の各位置における中央部分とタブ領域を集中ひずみの
    タブ領域−中央部分接合部分を横切って橋架するように
    なっているストレイン・ゲージ材料と、 各位置においてストレイン・ゲージ材料に電気的に結合
    されており、第１力検出軸に沿って配向された第１位置
    を通る電気路を有する第１ストレイン・ゲージと第２力
    検出軸に沿って配向された第２位置を通る電気路を有す
    る第２ストレイン・ゲージを画定する基板上の導電性パ
    ッドと、 電源に接続された基板電源リード線と、 第１ストレイン・ゲージに接続された基板ｘ軸リード線
    と、 第２ストレイン・ゲージに接続された基板ｙ軸リード線
    と、 接地されている基板接地リード線とからなり、 外力がレバー・アームにかけられたときに、それぞれの
    電気信号がｘ軸リード線及びｙ軸リード線に発生される
    力変換器。
  17. 【請求項１７】固定端部と外力がかけられる自由端部を
    有する細長いレバー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板を含んでおり、ほぼ各領域と中央部分
    の接合部に配置された少なくとも１つのストレイン・ゲ
    ージを含んでいる検知素子と、 外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、タブ
    領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひずみを受け
    るように検知素子を支持する支持構造とからなり、 各ストレイン・ゲージが基板上に直接印刷された厚膜ス
    トレイン・ゲージ材料であって、該ストレイン・ゲージ
    材料がストレイン・ゲージ材料の各位置における中央部
    分とそれぞれのタブ領域を橋架するようになっている厚
    膜ストレイン・ゲージ材料、ならびに基板上に配置さ
    れ、厚膜ストレイン・ゲージ材料に結合されており、ス
    トレイン・ゲージを通る電気路を、電気路がそれぞれの
    ストレイン・ゲージによって画定され、力検出軸に沿っ
    て配向されるように画定する導電性パッドを含んでいる
    力変換器。
  18. 【請求項１８】固定端部と外力がかけられる自由端部を
    有する細長いレバー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板であって、外力をレバー・アームの自
    由端部にかけたときに、タブ領域と中央部分のほぼ接合
    部で集中ひずみを受ける基板と、 少なくとも第１位置及び第２位置で基板上に直接印刷さ
    れた厚膜ストレイン・ゲージ材料であって、各位置にお
    ける該ストレイン・ゲージ材料がストレイン・ゲージ材
    料の各位置における中央部分とタブ領域を集中ひずみの
    タブ領域−中央部分接合部分を横切って橋架するように
    なっているストレイン・ゲージ材料と、 各位置においてストレイン・ゲージ材料に電気的に結合
    されており、第１力検出軸に沿って配向された第１位置
    を通る電気路を有する第１ストレイン・ゲージと第２力
    検出軸に沿って配向された第２位置を通る電気路を有す
    る第２ストレイン・ゲージを画定する基板上の導電性パ
    ッドとからなる力変換器。
  19. 【請求項１９】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項１８に記載の力変換器。
  20. 【請求項２０】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、
    ならびに底面上に配置されており、導電性パッドがスト
    レイン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸
    と関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検
    出軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定
    し、力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイ
    プのひずみを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位
    置のストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン
    ・ゲージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるよう
    になっている、請求項１９に記載の力変換器。
  21. 【請求項２１】各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材
    料に電気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン
    ・ゲージ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平
    衡させ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有して
    いるトリム抵抗を、力変換器がさらに含んでいる、請求
    項２０に記載の力変換器。
  22. 【請求項２２】トリム抵抗がトリム位置で基板上に印刷
    された厚膜抵抗材料からなっており、 外力がレバー・アームにかけられたときに、基板のトリ
    ム位置がひずみを受けないようにする切欠きを、基板が
    さらに含んでいる、 請求項２１に記載の力変換器。
  23. 【請求項２３】中央部分、ならびに第１及び第２直交力
    検出軸に沿って中央部分から外方へ突出している少なく
    とも２つのほぼ平坦なタブ領域を有する基板を設け、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が厚膜ストレイン・ゲージ
    材料の各位置において中央部分とそれぞれのが不領域を
    橋架するように、少なくとも第１位置及び第２位置にお
    いてスクリーン印刷技法を使用して基板上に直接厚膜ス
    トレイン・ゲージ材料を印刷し、 導電性パッドがストレイン・ゲージ材料の各位置に電気
    的に結合され、第１力検出軸に沿って配向され、第１ス
    トレイン・ゲージを画定する第１位置を通る電気路を設
    け、かつ第２力検出軸に沿って配向され、第２ストレイ
    ン・ゲージを画定する第２位置を通る電気路を設けるよ
    うに、基板上に導電性パッドを配置し、 細長いレバー・アームを固定端部において中央部分に取
    り付け、外力がレバー・アームの対向する自由端部にか
    けたとき、基板がほぼタブ領域と中央部分の接合部で集
    中ひずみを受けるようにするステップからなる力変換器
    を作成する方法。
  24. 【請求項２４】厚膜ストレイン・ゲージ材料を印刷する
    ステップが、ほぼ集中ひずみ領域において基板上にスト
    レイン・ゲージ材料を配置することからなり、 導電性パッドを配置するステップが、各ストレイン・ゲ
    ージ位置を通る電気路が集中ひずみの方法と平行になる
    ようにパッドを配置することからなっている請求項２３
    に記載の力変換器を作成する方法。
  25. 【請求項２５】各タブ領域において厚膜ストレイン・ゲ
    ージ材料に電気的に結合されている調節可能なトリム抵
    抗を設け、導電性パッドと厚膜ストレイン・ゲージ材料
    によって形成された電気回路の抵抗値を所定の精度以内
    に平衡させるようにトリム抵抗の抵抗値を調節するステ
    ップからなる請求項２４に記載の力変換器を作成する方
    法。
  26. 【請求項２６】調節可能なトリム抵抗を設けるステップ
    が、トリム位置において厚膜抵抗材料を基板上に印刷す
    ることからなり、 基板を設けるステップが、外力がレバー・アームにかけ
    られたときに、基板のトリム位置がひずみを受けないよ
    うにする切欠きを基板に設けることをさらに含んでいる
    請求項２５に記載の力変換器を作成する方法。
  27. 【請求項２７】基板を設けるステップが頂面と底面を有
    する基板を設けることをさらに含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料を印刷するステップが、ほ
    ぼ集中ひずみ領域において基板の頂面と底面に材料を印
    刷することを含んでおり、 導電性パッドを配置するステップが、各ストレイン・ゲ
    ージ材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向
    されるようにパッドを配置することを含んでいる請求項
    ２６に記載の力変換器を作成する方法。
  28. 【請求項２８】導電性パッドがストレイン・ゲージ材料
    の各位置に結合されており、第１力検出軸と関連した第
    １ストレイン・ゲージと第２力検出軸と関連した第２ス
    トレイン・ゲージを画定し、力がレバー・アームにかけ
    られたときに逆のタイプのひずみを受ける各ストレイン
    ・ゲージが頂面の位置のストレイン・ゲージ材料及び底
    面の位置のストレイン・ゲージ材料を含んでいて、半ブ
    リッジ回路を形成する請求項２７に記載の力変換器を作
    成する方法。
  29. 【請求項２９】外力をレバー・アームにかけたときに、
    基板がほぼ各タブ領域が中央部分に接合するところで集
    中ひずみを受けるように、基盤を支持する支持構造に基
    板を取り付けるステップをさらに含んでいる請求項２８
    に記載の力変換器を作成する方法。
  30. 【請求項３０】基盤を支持構造に取り付けるステップが
    力をレバー・アームの自由端部にかけたとき、基板がほ
    ぼ各タブ領域が中央部分に接合するところで集中ひずみ
    を受け、力をレバー・アームの長手方向軸に沿って垂直
    にかけたときに、実質的にひずみを受けないように、基
    板を各タブ領域の外縁と中央部分とにおいて支持するこ
    とからなる請求項２９に記載の力変換器を作成する方
    法。
  31. 【請求項３１】（ａ）中央演算処理装置と、 （ｂ）表示装置と、 （ｃ）複数個のキーと制御アクチュエータを有するキー
    ボードからなり、 該制御アクチュエータが固定端部と外力がかけられる自
    由端部を有する細長いレバー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板を含んでおり、レバー・アームがキー
    の間から上方へ突出するように、キーボードのキーの下
    に配置されており、少なくとも第１及び第２位置で基板
    上に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲージ材料をさら
    に含んでおり、かつストレイン・ゲージ材料を通る第１
    電気路と第２電気路を画定するようにストレイン・ゲー
    ジ材料に結合されており、それぞれが第１及び第２力検
    出軸に沿って配向された基板上の導電性パッドを含んで
    いる検知素子と、 外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、タブ
    領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひずみを受け
    るように検知素子を支持する支持構造とを有しているコ
    ンピュータ・システム。
  32. 【請求項３２】厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中
    ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材
    料位置を通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるよ
    うに導電性パッドが配置されている、請求項３１に記載
    のコンピュータ・システム。
  33. 【請求項３３】各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材
    料に電気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン
    ・ゲージ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平
    衡させ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有して
    いるトリム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、請求
    項３２に記載のコンピュータ・システム。
  34. 【請求項３４】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項３１に記載のコンピュータ・システム。
  35. 【請求項３５】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、
    ならびに底面上に配置されており、導電性パッドがスト
    レイン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸
    と関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検
    出軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定
    し、力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイ
    プのひずみを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位
    置のストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン
    ・ゲージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるよう
    になっている、請求項３４に記載のコンピュータ・シス
    テム。
  36. 【請求項３６】レバー・アームにコンプライアンスがあ
    り、外力をかけたときにたわむようになっている、請求
    項３１に記載のコンピュータ・システム。
  37. 【請求項３７】支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部
    分で検知組織板を支持しているので、力がレバー・アー
    ムの自由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ
    領域が中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力
    がレバー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられ
    たときに、ひずみをほとんど受けない、請求項３１に記
    載のコンピュータ・システム。
  38. 【請求項３８】（ａ）キーボード・ケーシングと、 （ｂ）複数個のキーと、 （ｃ）制御アクチュエータとからなり、 該制御アクチュエータが固定端部と外力がかけられる自
    由端部を有する細長いレバー・アームと、 レバー・アームの固定端部が取り付けられる中央部分、
    ならびに第１及び第２直交力検出軸に沿って中央部分か
    ら外方へ突出している少なくとも２つのほぼ平坦なタブ
    領域を有する基板を含んでおり、レバー・アームがキー
    の間から上方へ突出するように、キーの下のキーボード
    ・ケーシングに配置されており、少なくとも第１及び第
    ２位置で基板上に直接印刷された厚膜ストレイン・ゲー
    ジ材料をさらに含んでおり、かつストレイン・ゲージ材
    料を通る第１電気路と第２電気路を画定するようにスト
    レイン・ゲージ材料に結合されており、それぞれが第１
    及び第２力検出軸に沿って配向された基板上の導電性パ
    ッドを含んでいる検知素子と、 外力をレバー・アームの自由端部にかけたときに、タブ
    領域と中央部分のほぼ接合部で基板が集中ひずみを受け
    るように検知素子を支持する支持構造とからなっている
    コンピュータ・キーボード。
  39. 【請求項３９】厚膜ストレイン・ゲージ材料がほぼ集中
    ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ材
    料位置を通る電気路が集中ひずみの方向に平行になるよ
    うに導電性パッドが配置されている、請求項３８に記載
    のコンピュータ・キーボード。
  40. 【請求項４０】各タブ領域で厚膜ストレイン・ゲージ材
    料に電気的に結合され、導電性パッドと厚膜ストレイン
    ・ゲージ材料によって形成される電気回路の抵抗値を平
    衡させ、所定の精度内に十分調節できる抵抗値を有して
    いるトリム抵抗を、検知素子がさらに含んでいる、請求
    項３９に記載のコンピュータ・キーボード。
  41. 【請求項４１】基板が頂面と底面を含んでおり、 厚膜ストレイン・ゲージ材料が基板の頂面上の、ほぼ集
    中ひずみ領域に配置されており、各ストレイン・ゲージ
    材料を通る電気路が集中ひずみの方向に平行に配向され
    るように、導電性パッドが配置されている、 請求項３８に記載のコンピュータ・キーボード。
  42. 【請求項４２】厚膜ストレイン・ゲージ材料が頂面上、
    ならびに底面上に配置されており、導電性パッドがスト
    レイン・ゲージ材料の各位置に結合され、第１力検出軸
    と関連づけられた第１ストレイン・ゲージと、第２力検
    出軸と関連づけられた第２ストレイン・ゲージを画定
    し、力がレバー・アームにかけられたときに、逆のタイ
    プのひずみを受け、半ブリッジ回路を形成する頂面の位
    置のストレイン・ゲージ材料と底面の位置のストレイン
    ・ゲージ材料を各ストレイン・ゲージが含んでいるよう
    になっている、請求項４１に記載のコンピュータ・キー
    ボード。
  43. 【請求項４３】レバー・アームにコンプライアンスがあ
    り、外力をかけたときにたわむようになっている、請求
    項３８に記載のコンピュータ・キーボード。
  44. 【請求項４４】支持構造が各タブ領域の外縁及び中央部
    分で検知組織板を支持しているので、力がレバー・アー
    ムの自由端部に横方向にかけられたときに、ほぼ各タブ
    領域が中央部分に接合する部分で集中ひずみを受け、力
    がレバー・アームの長手方向軸に沿って垂直にかけられ
    たときに、ひずみをほとんど受けない、請求項３８に記
    載のコンピュータ・キーボード。
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