WO2023047664A1 - 荷重センサ - Google Patents

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WO2023047664A1
WO2023047664A1 PCT/JP2022/014171 JP2022014171W WO2023047664A1 WO 2023047664 A1 WO2023047664 A1 WO 2023047664A1 JP 2022014171 W JP2022014171 W JP 2022014171W WO 2023047664 A1 WO2023047664 A1 WO 2023047664A1
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WO
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conductive elastic
conductive
base member
elastic body
load sensor
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Application number
PCT/JP2022/014171
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English (en)
French (fr)
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進 浦上
敬史 濱野
祐太 森浦
玄 松本
博伸 浮津
洋大 松村
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2023549355A priority patent/JPWO2023047664A1/ja
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Priority to US18/601,767 priority patent/US20240219246A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G01L1/146—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors for measuring force distributions, e.g. using force arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a load sensor that detects an externally applied load based on changes in capacitance.
  • Load sensors are widely used in fields such as industrial equipment, robots and vehicles. 2. Description of the Related Art In recent years, along with the development of computer control technology and the improvement of design, the development of electronic devices such as humanoid robots and interior parts of automobiles that use free-form surfaces in various ways is progressing. Accordingly, it is required to mount high-performance load sensors on each free-form surface.
  • Patent Literature 1 discloses a device comprising a plurality of first electrodes made of a conductive elastic body, a plurality of second electrodes made of a linear conductive member, and a dielectric covering the surface of the second electrodes.
  • a pressure sensitive element load sensor
  • the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes are arranged to intersect each other in plan view.
  • the connectors electrically connected to the plurality of first electrodes and the connectors electrically connected to the plurality of first electrodes are individually arranged at different positions.
  • a connector connected to the first electrode is arranged in the direction in which the first electrode extends, and a connector connected to the second electrode is arranged in the direction in which the second electrode extends.
  • a main aspect of the present invention relates to a load sensor.
  • the load sensor according to this aspect includes a flat base member, a plurality of conductive elastic bodies arranged on the upper surface of the base member so as to extend in a first direction, and the plurality of conductive elastic bodies extending in a second direction.
  • a dielectric disposed between the plurality of conductive elastic bodies and the conductive member; each connected to the plurality of conductive elastic bodies; and a plurality of wirings arranged to extend in a second direction.
  • the wiring is arranged at a position not overlapping with the conductive member, and is insulated at least in a range overlapping with the conductive elastic body other than the conductive elastic body to be connected.
  • the load sensor of this aspect since the conductive member and the wiring extend in the same direction, one end of the conductive member and the end of the wiring can be arranged in the same area. Therefore, the size of the load sensor can be reduced and the dead zone generated in the outer peripheral portion can be reduced as compared with the case where these areas are different.
  • FIG. 1(a) is a perspective view schematically showing the structure of the upper surface of the lower base member according to Embodiment 1.
  • FIG. 1(b) is a perspective view schematically showing a state in which conductor wires are installed on a lower base member according to the first embodiment.
  • 2(a) is a perspective view showing a state in which a circuit board is installed in the structure of FIG. 1(b) according to the first embodiment.
  • FIG. 2(b) is a perspective view showing a state in which an upper base member is installed on the structure of FIG. 2(a), according to the first embodiment.
  • FIG. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views schematically showing the periphery of the conductor wire when viewed in the negative direction of the X-axis according to the first embodiment.
  • 4A to 4D are diagrams showing steps of forming a conductive elastic body, a wiring, an insulator and a conductor on the upper surface of the base member according to the first embodiment.
  • FIG. 5(a) is a plan view schematically showing a state in which the inside of the load sensor according to the first embodiment is seen through from above.
  • FIG. 5(b) is a plan view schematically showing a state in which the inside of the load sensor is seen through from above according to the comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a plurality of load sensors are arranged side by side in the Y-axis direction according to the first embodiment;
  • FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of a structure according to Embodiment 2.
  • FIG. 7(b) is a perspective view showing the structure of the lower surface of the upper base member according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the upper base member is superimposed on the upper surface of the lower base member according to the second embodiment.
  • 9A and 9B are cross-sectional views schematically showing the periphery of conductor wires of a load sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 10(a) is a perspective view showing the configuration of a structure according to Embodiment 3.
  • FIG. 10(b) is a perspective view showing the structure of the lower surface a of the upper base member according to the third embodiment.
  • 11(a) is a perspective view showing a state in which the structure shown in FIG. 10(b) is turned upside down and superimposed on the structure shown in FIG. 10(a), according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 11(b) is a side view showing enlarged end portions of conductors facing each other according to the third embodiment.
  • FIG. 11(c) is a side view showing a state in which the conductors facing each other are sutured with thread from the state shown in FIG. 11(b).
  • FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views schematically showing the periphery of the conductor wire when viewed in the negative direction of the X-axis according to the modification.
  • the load sensor according to the present invention can be applied to a management system that performs processing according to the applied load and a load sensor for electronic equipment.
  • management systems include inventory management systems, driver monitoring systems, coaching management systems, security management systems, nursing care and childcare management systems.
  • a load sensor installed on the inventory shelf detects the load of the loaded inventory, and detects the type and number of products on the inventory shelf.
  • a load sensor provided in the refrigerator detects the load of the food in the refrigerator, and detects the type of food in the refrigerator and the number and amount of the food. As a result, it is possible to automatically propose a menu using the food in the refrigerator.
  • a load sensor provided in the steering device monitors the driver's load distribution on the steering device (eg gripping force, gripping position, pedaling force).
  • a load sensor provided on the vehicle seat monitors the load distribution (for example, the position of the center of gravity) of the driver on the vehicle seat while the driver is seated. As a result, the driver's driving state (drowsiness, psychological state, etc.) can be fed back.
  • the load distribution on the soles of the feet is monitored by load sensors provided on the soles of the shoes. As a result, it is possible to correct or guide the user to an appropriate walking state or running state.
  • a load sensor installed on the floor detects the load distribution when a person passes through, and detects the weight, stride length, passing speed, shoe sole pattern, and so on. This makes it possible to identify a passing person by collating this detection information with the data.
  • load sensors installed on bedding and toilet seats monitor the load distribution of the human body on bedding and toilet seats. As a result, it is possible to estimate what kind of action the person is trying to take at the position of the bedding and toilet seat, and prevent overturning and falling.
  • Examples of electronic devices include in-vehicle devices (car navigation systems, audio equipment, etc.), home appliances (electric pots, IH cooking heaters, etc.), smartphones, electronic paper, e-book readers, PC keyboards, game controllers, smart watches, wireless Examples include earphones, touch panels, electronic pens, penlights, glowing clothes, and musical instruments.
  • An electronic device is provided with a load sensor in an input section that receives an input from a user.
  • the load sensors in the following embodiments are capacitive load sensors that are typically provided in the management systems and load sensors of electronic devices as described above. Such a load sensor may also be called a “capacitive pressure sensor element”, a “capacitive pressure detection sensor element”, a “pressure sensitive switch element”, or the like. Also, the load sensor in the following embodiments is connected to a detection circuit, and the load sensor and the detection circuit constitute a load detection device.
  • the following embodiment is one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
  • the Z-axis direction is the height direction of the load sensor 1 .
  • FIG. 1A schematically shows a base member 11, and a conductive elastic body 12, a wiring 13, an insulator 14, and a conductor 15 provided on the upper surface 11a (surface on the Z-axis positive side) of the base member 11. It is a perspective view showing.
  • the base member 11 is an elastic, insulating plate-like member.
  • the base member 11 has a rectangular shape in plan view.
  • the thickness of the base member 11 is constant. When the thickness of the base member 11 is small, the base member 11 may be called a sheet member or a film member.
  • the base member 11 is made of a non-conductive resin material or a non-conductive rubber material.
  • the resin material used for the base member 11 is selected from the group consisting of, for example, styrene-based resins, silicone-based resins (eg, polydimethylpolysiloxane (PDMS), etc.), acrylic-based resins, rotaxane-based resins, urethane-based resins, and the like. is at least one resin material.
  • Rubber materials used for the base member 11 include, for example, silicone rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, polyisobutylene, ethylene-propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, fluororubber, At least one rubber material selected from the group consisting of epichlorohydrin rubber, urethane rubber, natural rubber, and the like.
  • the conductive elastic body 12 is arranged on the upper surface 11a (surface on the Z-axis positive side) of the base member 11 .
  • the conductive elastic body 12 is a conductive member having elasticity.
  • Each conductive elastic body 12 has a belt-like shape elongated in the Y-axis direction.
  • the conductive elastic body 12 is arranged to extend in the first direction (Y-axis direction). That is, the long sides of the conductive elastic body 12 are parallel to the Y-axis.
  • the five conductive elastic bodies 12 have the same width, length and thickness. A predetermined gap is provided between adjacent conductive elastic bodies 12 .
  • the conductive elastic body 12 is formed on the upper surface 11a of the base member 11 by a printing method such as screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, and gravure offset printing. According to these printing methods, it is possible to form the conductive elastic body 12 on the upper surface 11a of the base member 11 with a thickness of about 0.001 mm to 0.5 mm.
  • the method of forming the conductive elastic body 12 is not limited to the printing method.
  • the conductive elastic body 12 is composed of a resin material and conductive filler dispersed therein, or a rubber material and conductive filler dispersed therein.
  • the resin material used for the conductive elastic body 12 is similar to the resin material used for the base member 11 described above. At least one resin material selected from the group consisting of rotaxane-based resins, urethane-based resins, and the like.
  • the rubber material used for the conductive elastic body 12 is similar to the rubber material used for the base member 11 described above, for example, silicone rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, polyisobutylene, ethylene At least one rubber material selected from the group consisting of propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, fluororubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, natural rubber, and the like.
  • Conductive fillers used for the conductive elastic body 12 include, for example, Au (gold), Ag (silver), Cu (copper), C (carbon), ZnO (zinc oxide), In 2 O 3 (indium oxide (III) ), and metal materials such as SnO 2 (tin (IV) oxide), PEDOT:PSS (that is, a composite consisting of poly 3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS)), etc. and conductive fibers such as metal-coated organic fibers and metal wires (in fiber state).
  • the conductive filler constituting the conductive elastic body 12 is C (carbon).
  • the wiring 13 is arranged on the upper surface 11 a of the base member 11 .
  • the number of wires 13 is the same as the number of conductive elastic bodies 12 .
  • five wirings 13 are arranged on the upper surface 11a of the base member 11.
  • Each wiring 13 is arranged to extend in the second direction (X-axis direction).
  • the five wirings 13 are connected to the five conductive elastic bodies 12 respectively.
  • the five wirings 13 and the five conductive elastic bodies 12 are connected one-to-one.
  • the wire 13 closest to the Y-axis positive side is connected to the conductive elastic body 12 closest to the X-axis negative side
  • the wire 13 closest to the Y-axis negative side is connected to the conductive elastic body 12 closest to the X-axis positive side.
  • the second, third, and fourth wires from the Y-axis positive side are connected to the second, third, and fourth conductive elastic bodies 12 from the X-axis negative side, respectively.
  • the wiring 13 is composed of a resin material and conductive filler dispersed therein, or a rubber material and conductive filler dispersed therein.
  • a material similar to that of the conductive elastic body 12 may be used as the resin material or rubber material forming the wiring 13 .
  • the conductive filler constituting the wiring 13 a material having excellent conductivity among the above-mentioned materials exemplified as the conductive filler of the conductive elastic body 12 can be used.
  • the conductive filler forming the wiring 13 is Ag (silver).
  • the wiring 13 is formed on the upper surface 11a of the base member 11 by the printing method described above.
  • the wiring 13 is insulated in a range overlapping with the conductive elastic bodies 12 other than the conductive elastic bodies 12 to be connected. That is, the insulator 14 that covers the wiring 13 is formed in a range of the wiring 13 in the longitudinal direction that overlaps with the conductive elastic bodies 12 other than the conductive elastic body 12 to be connected. In this way, the insulator 14 is interposed between the wiring 13 and the conductive elastic body 12 not to be connected. Thereby, the wiring 13 is connected only to the conductive elastic body 12 to be connected.
  • the insulator 14 is made of polyurethane resin, for example.
  • the insulator 14 is formed on the upper surface 11a of the base member 11 by the printing method described above.
  • the conductor 15 is arranged on the upper surface 11 a of the base member 11 .
  • five conductors 15 are arranged on the upper surface 11a of the base member 11 so as to be covered with five conductive elastic bodies 12 and extend in the first direction.
  • the conductor 15 is arranged over substantially the entire range of the conductive elastic body 12 in the first direction. That is, the lengths of the conductive elastic body 12 and the conductor 15 in the Y-axis direction are substantially the same.
  • the conductor 15 is arranged at a substantially intermediate position of the conductive elastic body 12 in the X-axis direction.
  • the conductor 15 is made of a material with a lower resistance than the conductive elastic body 12.
  • the conductor 15 is a conductive member having elasticity.
  • the conductor 15 is composed of a resin material and conductive filler dispersed therein, or a rubber material and conductive filler dispersed therein. A material similar to that of the conductive elastic body 12 may be used as the resin material or rubber material forming the conductor 15 .
  • the conductive filler constituting the conductor 15 a material having excellent conductivity among the materials exemplified as the conductive filler of the conductive elastic body 12 can be used.
  • the conductive filler that constitutes the conductor 15 is Ag (silver).
  • the conductor 15 is formed on the upper surface 11a of the base member 11 by the printing method described above.
  • the wiring 13 is connected to the conductive elastic body 12 to be connected and also to the conductor 15 arranged at the position of the conductive elastic body 12 to be connected.
  • the width of the conductor 15 in the X-axis direction and the thickness in the Z-axis direction are several steps smaller than those of the conductive elastic body 12 .
  • the thickness of the conductor 15 is about several microns. Therefore, the elastic properties of the conductor 15 do not greatly affect the elastic properties of the conductive elastic body 12, and even if the conductor 15 containing conductive filler, which is more expensive than the conductive elastic body 12, is arranged, The cost will not increase significantly.
  • FIG. 1A the thicknesses of the conductive elastic body 12 and the conductive body 15 are shown to be large for the sake of convenience.
  • the thickness of body 12 is on the order of several microns.
  • a method of forming the structure shown in FIG. 1(a) will be described later with reference to FIGS. 4(a) to 4(d).
  • FIG. 1(b) is a perspective view schematically showing a state in which the conductor wire 20 is installed on the base member 11.
  • FIG. 1(b) is a perspective view schematically showing a state in which the conductor wire 20 is installed on the base member 11.
  • the conductor wire 20 is formed by bending a linear member at an intermediate position.
  • five conductor lines 20 are arranged to extend in the second direction (X-axis direction).
  • the five conductor wires 20 are arranged on top of the conductive elastic bodies 12 so as to cross the five conductive elastic bodies 12 respectively.
  • the four conductor lines 20 are arranged between adjacent wirings 13 .
  • the wiring 13 is arranged in the range between the conductor lines 20 adjacent to each other.
  • the wiring 13 and the conductor line 20 are arranged at positions that do not overlap each other in plan view.
  • the conductor line 20 is arranged at the middle position between the adjacent wirings 13 , in other words, the wiring 13 is arranged at the middle position between the adjacent conductor lines 20 .
  • the conductor wire 20 is composed of a linear conductive member 21 and a dielectric 22 formed so as to cover the surface of the conductive member 21 (FIGS. 3A and 3B). ).
  • FIG. 2(a) is a perspective view showing a state in which a circuit board 31 is installed on the structure shown in FIG. 1(b).
  • the circuit board 31 is arranged on the upper surface 11a of the base member 11 so as to be aligned with the conductive elastic body 12 on the X-axis negative side.
  • the circuit board 31 is arranged to cover the ends of the five wirings 13 and the five conductor lines 20 on the negative side of the X axis.
  • a plurality of electrodes are arranged on the lower surface (surface on the Z-axis negative side) of the circuit board 31 at positions overlapping the ends of the five wirings 13 and the five conductor wires 20 on the X-axis negative side. In the range of the conductor wire 20 that overlaps with the electrode on the circuit board 31 side, the dielectric 22 is not covered, and the conductive member 21 is exposed.
  • the five conductor lines 20 are soldered to the corresponding electrodes when the circuit board 31 is installed.
  • the five conductor wires 20 are installed on the base member 11 with threads 16 .
  • 30 threads 16 are sewn on the base member 11 so as to straddle the conductor wires 20 at positions other than the positions where the conductive elastic bodies 12 and the conductor wires 20 overlap.
  • the five conductor wires 20 are restrained from moving in the longitudinal direction by stitching at the U-shaped bent portions. Other portions of the five conductor lines 20 are loosely sewn with threads 16 so as to be movable in the longitudinal direction.
  • the thread 16 is composed of chemical fibers, natural fibers, mixed fibers thereof, or the like.
  • the circuit board 31 is stitched to the base member 11 with thread 16 .
  • the thread 16 is tightly sewn so that the end of the wiring 13 on the negative side of the X-axis and the electrode on the lower surface of the circuit board 31 overlapping this are joined.
  • the ends of the wiring 13 and the electrodes are brought into pressure contact, and the wiring 13 is electrically connected to the circuit board 31 .
  • FIG. 2(b) is a perspective view showing a state in which the base member 41 is installed on the structure of FIG. 2(a).
  • the base member 41 has the same configuration as the base member 11.
  • the base member 41 has the same size and shape as the base member 11 and is made of the same material as the base member 11 .
  • a base member 41 is arranged on the upper surface of the structure shown in FIG. After that, the outer peripheral portion of the base member 41 is connected to the outer peripheral portion of the base member 11 with a silicone rubber adhesive, thread, or the like. Thereby, the base member 41 is fixed to the base member 11 . Thus, the load sensor 1 is completed.
  • the load sensor 1 may be used in a state in which it is turned upside down from the state shown in FIG.
  • the base member 41 does not necessarily have to be made of the same material as the base member 11.
  • the base member 41 may be made of a hard material that is difficult to elastically deform.
  • FIGS. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views schematically showing the periphery of the conductor wire 20 when the load sensor 1 of FIG. 2(b) is viewed in the negative direction of the X-axis.
  • FIG. 3(a) shows a state in which no load is applied
  • FIG. 3(b) shows a state in which a load is applied.
  • the conductor wire 20 is composed of a conductive member 21 and a dielectric 22 formed to cover the surface of the conductive member 21.
  • the conductive member 21 is a conductive wire.
  • the conductive member 21 is made of, for example, a conductive metal material.
  • the conductive member 21 may be configured by a core wire made of glass and a conductive layer formed on its surface, or may be configured by a core wire made of resin and a conductive layer formed on its surface.
  • the conductive member 21 may be a twisted wire in which wires made of a conductive metal material are twisted.
  • the conductive member 21 is made of copper.
  • the dielectric 22 has electrical insulation and is made of, for example, a resin material, a ceramic material, a metal oxide material, or the like.
  • valve action metals such as titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc. , aluminum (Al), nickel (Ni), silver (Ag), gold (Au), and the like are used.
  • the diameter of the conductive member 21 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 1500 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less. Such a configuration of the conductive member 21 is preferable from the viewpoint of strength and resistance of the conductive member 21 .
  • the thickness of the dielectric 22 is preferably 5 nm or more and 100 ⁇ m or less, and can be appropriately selected depending on the design such as sensor sensitivity.
  • the conductor wire 20 is brought closer to the conductive elastic body 12 so as to be wrapped in the conductive elastic body 12, and the contact area between the conductor wire 20 and the conductive elastic body 12 increases. As a result, the capacitance between the conductive member 21 and the conductive elastic body 12 changes. The load is calculated by detecting this change in capacitance.
  • FIG. 4A to 4D are diagrams showing the process of forming the conductive elastic body 12, the wiring 13, the insulator 14 and the conductor 15 on the upper surface 11a of the base member 11.
  • FIG. 4A to 4D are diagrams showing the process of forming the conductive elastic body 12, the wiring 13, the insulator 14 and the conductor 15 on the upper surface 11a of the base member 11.
  • the conductive elastic body 12, the wiring 13, the insulator 14 and the conductor 15 are formed by the printing method.
  • five wirings 13 are formed on the upper surface 11a of the base member 11 so as to extend in the X-axis direction.
  • the ends of the five wirings 13 on the negative side of the X-axis are located at the same position in the X-axis direction.
  • the length of each wiring 13 is set so that the end of each wiring 13 on the positive side of the X axis reaches the position of the conductor 15 .
  • FIG. 4(b) four insulators 14 are formed on the upper surface 11a of the base member 11 so as to cover the four wirings 13 on the Y-axis negative side.
  • the insulator 14 is formed in a range excluding both ends of the wiring 13 .
  • five conductors 15 are formed extending in the Y-axis direction.
  • the conductor 15 overlaps the end of the corresponding wiring 13 where the insulator 14 is not formed.
  • the five conductors 15 have the same length.
  • the positions of both ends of the five conductors 15 are the same in the Y-axis direction.
  • the five conductors 15 are formed at the same pitch in the X-axis direction.
  • Five conductive elastic bodies 12 are formed on the upper surface 11a of the base member 11 so as to cover the five conductors 15 respectively.
  • the five conductive elastic bodies 12 have the same width in the X-axis direction, and the five conductive elastic bodies 12 have the same length in the Y-axis direction.
  • the length of the conductive elastic body 12 in the Y-axis direction is substantially the same as the length of the conductor 15 in the Y-axis direction.
  • a conductor 15 is arranged at an intermediate position of the conductive elastic body 12 in the Y-axis direction.
  • a gap is provided between adjacent conductive elastic bodies 12 .
  • each wiring 13 on the positive side of the X axis is joined to the conductive elastic body 12 and the conductor 15 to be connected.
  • An insulator 14 is formed in a range of each wiring 13 overlapping with the conductive elastic bodies 12 and the conductors 15 other than the conductive elastic bodies 12 and the conductors 15 to be connected. Thereby, each wiring 13 is connected only to the conductive elastic body 12 and the conductor 15 to be connected.
  • FIG. 5(a) is a plan view schematically showing the inside of the load sensor 1 seen through from above.
  • illustration of the thread 16 is omitted for the sake of convenience.
  • the load sensor 1 has 25 sensor units A1 arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, a rectangular region where the conductive elastic body 12 and the conductor wire 20 intersect is set as the sensor portion A1 capable of detecting the load.
  • the wiring 13 is arranged at a position between the sensor portions A1 adjacent to each other in the Y-axis direction.
  • FIG. 5(b) is a plan view schematically showing the inside of the load sensor 2 according to the comparative example seen through from above.
  • the wiring 17 connecting the conductive elastic body 12 and the circuit board 31 is pulled out to the Y-axis positive side of the conductive elastic body 12 .
  • the base member 11 is provided with a region for forming the wiring 17 at the end on the Y-axis positive side.
  • the size in the Y-axis direction is increased by the width W1.
  • the area of width W1 becomes a dead zone in which the load cannot be detected.
  • the wiring 13 is arranged in a range that does not overlap the conductor line 20, so the width of the wiring 13 can be set wide. Thereby, the resistance value of the wiring 13 can be reduced. Therefore, the load detection sensitivity can be increased, and the load detection is less susceptible to noise.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which a plurality of load sensors 1 are arranged side by side in the Y-axis direction. For convenience, illustration of the base member 41 is omitted in FIG.
  • the size of the load sensor 1 in the Y-axis direction can be reduced. Therefore, when a plurality of load sensors 1 are arranged in the Y-axis direction as shown in FIG. 6, the width W2 of the dead zone in which the load cannot be detected can be effectively reduced. Therefore, load can be appropriately detected in a wider range.
  • Embodiment 1 According to Embodiment 1, the following effects are achieved.
  • a plurality of conductors 15 having a resistance lower than that of the conductive elastic body 12 are covered with the plurality of conductive elastic bodies 12 and are arranged in the first direction (Y-axis direction) on the upper surface 11a of the base member 11.
  • the wiring 13 is connected to the conductor 15 at the position of the conductive elastic body 12 to be connected.
  • each position of the conductive elastic body 12 in the Y-axis direction and the X-axis negative of the wiring 13 can be reduced compared to the case where the conductor 15 is omitted.
  • the resistance value between the side ends can be lowered. Thereby, the detection sensitivity in the sensor part A1 can be enhanced.
  • the plurality of conductors 15 are arranged over the entire range of the conductive elastic body 12 in the first direction (Y-axis direction). Thereby, the resistance value of the combined structure of the conductive elastic body 12 and the conductor 15 can be reduced over the entire length of the conductive elastic body 12 . Therefore, the detection sensitivity of all the sensor portions A1 set in the load sensor 1 can be enhanced.
  • conductor wires 20 are arranged in the range between adjacent wirings 13 .
  • the wiring 13 and the conductor line 20 can be arranged smoothly without overlapping each other.
  • the distance between the wiring 13 and the conductor wire 20 (the conductive member 21) can be widened, the influence of the wiring 13 on the load detection can be effectively suppressed.
  • the conductive elastic body 12 and the wiring 13 are formed on the upper surface 11a of the base member 11 by printing. Thereby, the conductive elastic body 12 and the wiring 13 can be easily arranged on the upper surface 11 a of the base member 11 .
  • the dielectric 22 is installed so as to cover the surface of the conductive member 21.
  • the dielectric 22 can be arranged between the conductive elastic body 12 and the conductive member 21 simply by covering the surface of the conductive member 21 with the dielectric 22 .
  • the base member 41 has no conductive elastic body.
  • the conductive elastic body is arranged not only on the base member 11 but also on the base member 41 .
  • FIG. 7(a) is a perspective view showing the structure of the structure according to Embodiment 2.
  • FIG. 7(a) is a perspective view showing the structure of the structure according to Embodiment 2.
  • FIG. 7(a) corresponds to the structure in FIG. 2(a). However, in the structure shown in FIG. 7A, five electrodes 32 are arranged in the Y-axis direction on the upper surface of the circuit board 31 . Other configurations of the structure of FIG. 7(a) are the same as those of the structure of FIG. 2(a).
  • FIG. 7(b) is a perspective view showing the structure of the lower surface 41a of the base member 41 according to the second embodiment.
  • a conductive elastic body 42 , a wiring 43 , an insulator 44 and a conductor 45 are arranged on the lower surface 41 a of the base member 41 .
  • the structure in FIG. 7(b) is a structure in which the structure in FIG. 7(a) is inverted in the X-axis direction.
  • the conductive elastic body 42, the wiring 43, the insulator 44, and the conductor 45 are made of the same material as the conductive elastic body 12, the wiring 13, the insulator 14, and the conductor 15, respectively.
  • the conductive elastic body 42, the wiring 43, the insulator 44 and the conductor 45 are formed on the lower surface 41a of the base member 41 by the same steps as shown in FIGS. 4(a) to 4(d).
  • FIG. 7(b) The structure in FIG. 7(b) is superimposed on the upper surface of the structure in FIG. 7(a) in an inverted state.
  • the five conductive elastic bodies 42 on the base member 41 side are opposed to the five conductive elastic bodies 12 on the base member 11 side, respectively, and the five conductor wires 20 are connected to the five conductive elastic bodies 42 and the five conductive wires. It is sandwiched with the elastic body 12 .
  • the ends of the five wires 43 on the base member 41 side on the negative side of the X axis respectively overlap the five electrodes 32 on the upper surface of the circuit board 31 .
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the base member 41 is superimposed on the upper surface of the base member 11.
  • the base member 41 is sewn to the base member 11 with the thread 18 .
  • the thread 18 is tightly sewn so that the X-axis negative side end of the wiring 43 on the base member 41 side and the electrode 32 on the upper surface of the circuit board 31 overlapping this are brought into close contact with each other.
  • the end of the wiring 43 and the electrode 32 are brought into pressure contact, and the wiring 43 is electrically connected to the circuit board 31 .
  • the base member 41 is fixed to the base member 11 by connecting the outer peripheral portion of the base member 41 to the outer peripheral portion of the base member 11 with a silicone rubber-based adhesive, thread, or the like.
  • the load sensor 1 is completed.
  • FIG. 9(a) and (b) are cross-sectional views schematically showing the periphery of the conductor wire 20 when the load sensor 1 of FIG. 8 is viewed in the negative direction of the X-axis.
  • FIG. 9(a) shows a state in which no load is applied
  • FIG. 9(b) shows a state in which a load is applied.
  • the conductor wire 20 is brought closer to the conductive elastic bodies 12 so as to be wrapped in the conductive elastic bodies 12, 42, and the contact area between the conductor wire 20 and the conductive elastic bodies 12, 42 increases. This changes the capacitance between the conductive member 21 and the conductive elastic bodies 12 and 42 .
  • the load is calculated by detecting this change in capacitance.
  • the load sensor 1 includes another base member 41 arranged to face the upper surface 11a of the base member 11, and a plurality of conductive electrodes. a plurality of conductive elastic bodies 42 (other conductive elastic bodies) arranged on the lower surface 41a of another base member 41 so as to face the elastic bodies 12; and a dielectric 22 disposed between the conductive member 21 of the .
  • the size of the load sensor 1 in the Y-axis direction can be reduced, and the dead zone generated in the outer peripheral portion of the load sensor 1 can be reduced.
  • Embodiment 3 the conductive elastic body 42 on the base member 41 side is connected to the circuit board 31 by joining the wiring 43 and the electrode 32 .
  • the wiring 43 and the insulator 44 on the base member 41 side are omitted.
  • FIG. 10(a) is a perspective view showing the structure of the structure according to Embodiment 3.
  • FIG. 10(a) is a perspective view showing the structure of the structure according to Embodiment 3.
  • FIG. 10(a) the end of the conductor 15 on the negative Y-axis side protrudes in the negative Y-axis direction from the edge of the conductive elastic body 12 on the negative Y-axis side.
  • Other configurations of the structure of FIG. 10(a) are the same as those of the structure of FIG. 2(a).
  • electrodes 32 are not arranged on the upper surface of the circuit board 31 .
  • FIG. 10(b) is a perspective view showing the structure of the lower surface 41a of the base member 41 according to the third embodiment.
  • the wiring 43 and the insulator 44 are not formed on the lower surface 41a of the base member 41 . That is, in Embodiment 3, the wiring 43 and the insulator 44 are omitted from the configuration of FIG. 7B.
  • the Y-axis negative side end of the conductor 45 protrudes in the Y-axis negative direction from the Y-axis negative side edge of the conductive elastic body 42 .
  • FIG. 11(a) is a perspective view showing a state in which the structure shown in FIG. 10(b) is turned upside down and superimposed on the structure shown in FIG. 10(a).
  • the five conductive elastic bodies 42 on the base member 41 side face the five conductive elastic bodies 12 on the base member 11 side, respectively.
  • 20 is sandwiched between five conductive elastic bodies 42 and five conductive elastic bodies 12 .
  • the negative Y-axis end of the conductor 15 on the base member 11 side and the negative Y-axis end of the conductor 45 on the base member 41 side face each other in the Z-axis direction.
  • FIG. 11(b) is a side view showing enlarged ends of the conductors 15 and 45 facing each other.
  • the separation distance D1 between the ends of the conductors 15 and 45 is shown larger than it actually is. Actually, since the conductive elastic bodies 12 and 42 are thin, the separation distance D1 is considerably small.
  • the size of the load sensor 1 in the Y-axis direction can be reduced, and the dead zone generated in the outer peripheral portion of the load sensor 1 can be reduced.
  • the conductive bodies 15 and 45 are projected from the edges of the conductive elastic bodies 12 and 42 to face each other. and a configuration in which portions of the conductors 15 and 45 that face each other are joined with a thread 51 . This makes it possible to omit the wiring 43 and the insulator 44 from the configuration of FIG. 7B, thereby simplifying the configuration and reducing the cost.
  • connection structure for electrically connecting the conductive elastic bodies 12 and 42 facing each other is not limited to this.
  • the conductors 15 and 45 may protrude from the edges of the conductive elastic bodies 12 and 42, and these protruding portions may be joined with solder.
  • the dielectric 22 is installed so as to cover the entire circumference of the conductive member 21, but at least only the range of the surface of the conductive member 21 where the contact area changes according to the load is covered.
  • a dielectric 22 may be placed overlying.
  • the dielectric 22 is made of one kind of material in the thickness direction, it may have a structure in which two or more kinds of materials are laminated in the thickness direction.
  • the dielectric 22 is placed on the surface of the conductive member 21 in Embodiments 1 to 3, the dielectric may be placed on the surfaces of the conductive elastic bodies 12 and 42 .
  • a dielectric 19 may be formed on the surface of the conductive elastic body 12 as shown in FIG.
  • dielectrics 19 and 46 may be arranged on the surfaces of conductive elastic bodies 12 and 42, respectively, as shown in FIG. In these cases, the dielectrics 19 and 46 can be made of elastically deformable material so that the contact area with the conductive member 21 changes according to the load.
  • the dielectrics 19 and 46 are made of a material having an elastic modulus similar to that of the conductive elastic bodies 12 and 42 .
  • the cross-sectional shape of the conductive member 21 is circular, but the cross-sectional shape of the conductive member 21 is not limited to circular, and may be other shapes such as an ellipse or a pseudo-circle. good too.
  • the number of conductive elastic bodies 12, 42 and conductor wires 20 (conductive members 21) arranged in load sensor 1 is not limited to this.
  • a plurality of conductive elastic bodies 12 may be arranged and at least one conductor wire 20 (conductive member 21) may be arranged. .
  • the load sensor 1 may have a configuration in which one conductor wire 20 is superimposed on two conductive elastic bodies 12 .
  • the conductor wire 20 may be arranged at a position not overlapping the two wires 13 connected to the two conductive elastic bodies 12 respectively in plan view.
  • the gap between the two wires 13 should be arranged at an intermediate position of .
  • the conductor wire 20 is bent at the intermediate position. They may be connected to form a pair.
  • two conductor wires do not necessarily constitute one set.
  • three or more conductor wires may be connected on the circuit board 31 to form a set. Only one conductor line may be arranged at the position of the conductor line 20 shown in 1-2.
  • the shape of the conductor wire 20 may not be straight, but may be wavy in a plan view.
  • the conductor wire 20 (the conductive member 21) is arranged at the intermediate position between the adjacent wirings 13, but the conductor wire 20 (the conductive member 21) does not overlap the wiring 13 in plan view. As long as it can be placed in other positions.
  • the wiring 13 may be arranged between one conductor line 20 (conductive member 21) bent in a U shape (between straight portions extending in the X-axis direction).
  • the conductors 15 have the same length, but the conductors 15 may have different lengths.
  • the width of the conductor 15 in the Y-axis direction is not limited to the widths shown in the first to third embodiments.
  • the width of the conductor 15 in the Y-axis direction may be substantially the same as the width of the conductive elastic body 12 .
  • the conductor 15 may not necessarily have elasticity. These points are the same for the conductor 45 as well.
  • the conductor 15 may be omitted and the wiring 13 may be connected only to the conductive elastic body 12 . This point also applies to the second and third embodiments.
  • the method of arranging the conductive elastic body 12, the wiring 13, the insulator 14 and the conductor 15 on the upper surface 11a of the base member 11 is not necessarily limited to printing. may be Also, a plurality of wires 13 and 43 may be connected to one conductive elastic body 12 and 42 . Also, the first direction and the second direction may not necessarily be perpendicular.

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Abstract

荷重センサは、平板状のベース部材（１１）と、ベース部材（１１）の上面（１１ａ）に第１方向に延びるように配置された複数の導電弾性体（１２）と、第２方向に延び、複数の導電弾性体（１２）に交差する少なくとも１つの導電部材（導体線（２０））と、複数の導電弾性体（１２）と導電部材との間に配置された誘電体と、複数の導電弾性体（１２）にそれぞれ接続され、ベース部材（１１）の上面（１１ａ）に第２の方向に延びるよう配置された複数の配線（１３）と、を備える。配線（１３）は、導電部材（導体線（２０））と重ならない位置に配置され、少なくとも接続対象の導電弾性体（１２）以外の導電弾性体（１２）と重なる範囲に絶縁（絶縁体（１４））が施されている。

Description

荷重センサ
　本発明は、外部から付与される荷重を静電容量の変化に基づいて検出する荷重センサに関する。
　荷重センサは、産業機器、ロボットおよび車両などの分野において、幅広く利用されている。近年、コンピュータによる制御技術の発展および意匠性の向上とともに、人型のロボットおよび自動車の内装品等のような自由曲面を多彩に使用した電子機器の開発が進んでいる。それに合わせて、各自由曲面に高性能な荷重センサを装着することが求められている。
　以下の特許文献１には、導電性の弾性体からなる複数の第１電極と、線状の導電部材からなる複数の第２電極と、第２電極の表面を覆う誘電体と、を備えた感圧素子（荷重センサ）が記載されている。複数の第１電極と複数の第２電極は、平面視において、互いに交差するように配置される。
　この構成では、第１電極と第２電極の各交差位置に付与される荷重が増加すると、各交差位置において、第１電極と誘電体との間の接触面積が増加し、これに伴い、第１電極と第２電極との間の静電容量が増加する。したがって、第１電極と第２電極と間の静電容量の値を交差位置ごとに検出することにより、各交差位置に付与された荷重を検出できる。
国際公開第２０２０／０７９９９５号
　上記構成では、複数の第１電極に電気的に接続されるコネクタと、複数の第１電極に電気的に接続されるコネクタとが、互いに異なる位置に個別に配置される。第１電極に接続されるコネクタは、第１電極が延びる方向に配置され、第２電極に接続されるコネクタは、第２電極が延びる方向に配置される。このため、荷重センサのサイズが大きくなり、また、コネクタが配置される外周部分は、荷重を検出できない不感帯となってしまう。
　かかる課題に鑑み、本発明は、平面視におけるサイズを縮小ができ、且つ、外周部分に生じる不感帯を減少させることが可能な荷重センサを提供することを目的とする。
　本発明の主たる態様は、荷重センサに関する。本態様に係る荷重センサは、平板状のベース部材と、前記ベース部材の上面に第１方向に延びるように配置された複数の導電弾性体と、第２方向に延び、前記複数の導電弾性体に交差する少なくとも１つの導電部材と、前記複数の導電弾性体と前記導電部材との間に配置された誘電体と、前記複数の導電弾性体にそれぞれ接続され、前記ベース部材の前記上面に前記第２の方向に延びるよう配置された複数の配線と、を備える。前記配線は、前記導電部材と重ならない位置に配置され、少なくとも接続対象の前記導電弾性体以外の前記導電弾性体と重なる範囲に絶縁が施されている。
　本態様に係る荷重センサによれば、導電部材と配線とが同じ方向に延びるため、導電部材の一方の端部と配線の端部とを同じ領域に配置できる。よって、これらの領域が異なる場合に比べて、荷重センサのサイズを縮小ができ、且つ、外周部分に生じる不感帯を減少させることができる。
　以上のとおり、本発明によれば、平面視におけるサイズを縮小ができ、且つ、外周部分に生じる不感帯を減少させることが可能な荷重センサを提供できる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１（ａ）は、実施形態１に係る、下側のベース部材の上面の構造を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る、下側のベース部材に導体線が設置された状態を模式的に示す斜視図である。 図２（ａ）は、実施形態１に係る、図１（ｂ）の構造体に回路基板が設置された状態を示す斜視図である。図２（ｂ）は、実施形態１に係る、図２（ａ）の構造体に上側のベース部材が設置された状態を示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、実施形態１に係る、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線の周辺を模式的に示す断面図である。 図４（ａ）～（ｄ）は、実施形態１に係る、導電弾性体、配線、絶縁体および導電体をベース部材の上面に形成する工程を示す図である。 図５（ａ）は、実施形態１に係る、荷重センサの内部を上方から透視した状態を模式的に示す平面図である。図５（ｂ）は、比較例に係る、荷重センサの内部を上方から透視した状態を模式的に示す平面図である。 図６は、実施形態１に係る、複数の荷重センサがＹ軸方向に並べて配置された状態を示す図である。 図７（ａ）は、実施形態２に係る、構造体の構成を示す斜視図である。図７（ｂ）は、実施形態２に係る、上側のベース部材の下面の構造を示す斜視図である。 図８は、実施形態２に係る、下側のベース部材の上面に上側のベース部材が重ねられた状態を示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る、荷重センサの導体線の周辺を模式的に示す断面図である。 図１０（ａ）は、実施形態３に係る、構造体の構成を示す斜視図である。図１０（ｂ）は、実施形態３に係る、上側のベース部材の下面ａの構造を示す斜視図である。 図１１（ａ）は、実施形態３に係る、図１０（ｂ）の構造体を表裏反転させて図１０（ａ）の構造体に重ねた状態を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、実施形態３に係る、互いに対向する導電体の端部を拡大して示す側面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の状態から互いに対向する導電体の周囲を糸で縫合した状態を示す側面図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、変更例に係る、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線の周辺を模式的に示す断面図である。
　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
　本発明に係る荷重センサは、付与された荷重に応じて処理を行う管理システムや電子機器の荷重センサに適用可能である。
　管理システムとしては、たとえば、在庫管理システム、ドライバーモニタリングシステム、コーチング管理システム、セキュリティー管理システム、介護・育児管理システムなどが挙げられる。
　在庫管理システムでは、たとえば、在庫棚に設けられた荷重センサにより、積載された在庫の荷重が検出され、在庫棚に存在する商品の種類と商品の数とが検出される。これにより、店舗、工場、倉庫などにおいて、効率よく在庫を管理できるとともに省人化を実現できる。また、冷蔵庫内に設けられた荷重センサにより、冷蔵庫内の食品の荷重が検出され、冷蔵庫内の食品の種類と食品の数や量とが検出される。これにより、冷蔵庫内の食品を用いた献立を自動的に提案できる。
　ドライバーモニタリングシステムでは、たとえば、操舵装置に設けられた荷重センサにより、ドライバーの操舵装置に対する荷重分布（たとえば、把持力、把持位置、踏力）がモニタリングされる。また、車載シートに設けられた荷重センサにより、着座状態におけるドライバーの車載シートに対する荷重分布（たとえば、重心位置）がモニタリングされる。これにより、ドライバーの運転状態（眠気や心理状態など）をフィードバックすることができる。
　コーチング管理システムでは、たとえば、シューズの底に設けられた荷重センサにより、足裏の荷重分布がモニタリングされる。これにより、適正な歩行状態や走行状態へ矯正または誘導することができる。
　セキュリティー管理システムでは、たとえば、床に設けられた荷重センサにより、人が通過する際に、荷重分布が検出され、体重、歩幅、通過速度および靴底パターンなどが検出される。これにより、これらの検出情報をデータと照合することにより、通過した人物を特定することが可能となる。
　介護・育児管理システムでは、たとえば、寝具や便座に設けられた荷重センサにより、人体の寝具および便座に対する荷重分布がモニタリングされる。これにより、寝具や便座の位置において、人がどのような行動を取ろうとしているかを推定し、転倒や転落を防止することができる。
　電子機器としては、たとえば、車載機器（カーナビゲーション・システム、音響機器など）、家電機器（電気ポット、ＩＨクッキングヒーターなど）、スマートフォン、電子ペーパー、電子ブックリーダー、ＰＣキーボード、ゲームコントローラー、スマートウォッチ、ワイヤレスイヤホン、タッチパネル、電子ペン、ペンライト、光る衣服、楽器などが挙げられる。電子機器では、ユーザからの入力を受け付ける入力部に荷重センサが設けられる。
　以下の実施形態における荷重センサは、上記のような管理システムや電子機器の荷重センサにおいて典型的に設けられる静電容量型荷重センサである。このような荷重センサは、「静電容量型感圧センサ素子」、「容量性圧力検出センサ素子」、「感圧スイッチ素子」などと称される場合もある。また、以下の実施形態における荷重センサは、検出回路に接続され、荷重センサおよび検出回路により、荷重検出装置が構成される。以下の実施形態は、本発明の一実施形態あって、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。
　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、荷重センサ１の高さ方向である。
　＜実施形態１＞
　図１（ａ）は、ベース部材１１と、ベース部材１１の上面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に設置された導電弾性体１２、配線１３、絶縁体１４および導電体１５とを模式的に示す斜視図である。
　ベース部材１１は、弾性を有する絶縁性の平板状の部材である。ベース部材１１は、平面視において矩形の形状を有する。ベース部材１１の厚みは一定である。ベース部材１１の厚みが小さい場合、ベース部材１１は、シート部材またはフィルム部材と呼ばれることもある。ベース部材１１は、非導電性の樹脂材料または非導電性のゴム材料から構成される。
　ベース部材１１に用いられる樹脂材料は、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（たとえば、ポリジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。ベース部材１１に用いられるゴム材料は、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。
　導電弾性体１２は、ベース部材１１の上面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に配置される。図１（ａ）では、ベース部材１１の上面１１ａに、５つの導電弾性体１２が配置されている。導電弾性体１２は、弾性を有する導電性の部材である。各導電弾性体１２は、Ｙ軸方向に長い帯状の形状を有する。導電弾性体１２は、第１方向（Ｙ軸方向）に延びるように配置されている。すなわち、導電弾性体１２の長辺は、Ｙ軸に平行である。５つの導電弾性体１２の幅、長さおよび厚みは、互いに同じである。隣り合う導電弾性体１２の間に、所定の隙間が設けられている。
　導電弾性体１２は、ベース部材１１の上面１１ａに対して、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、およびグラビアオフセット印刷などの印刷工法により形成される。これらの印刷工法によれば、ベース部材１１の上面１１ａに０．００１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の厚みで導電弾性体１２を形成することが可能となる。ただし、導電弾性体１２の形成方法は、印刷工法に限られるものではない。
　導電弾性体１２は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。
　導電弾性体１２に用いられる樹脂材料は、上述したベース部材１１に用いられる樹脂材料と同様、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（ポリジメチルポリシロキサン（たとえば、ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。導電弾性体１２に用いられるゴム材料は、上述したベース部材１１に用いられるゴム材料と同様、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。
　導電弾性体１２に用いられる導電性フィラーは、たとえば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｃ（カーボン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム（III））、およびＳｎＯ２（酸化スズ（IV））等の金属材料や、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）からなる複合物）等の導電性高分子材料や、金属コート有機物繊維、金属線（繊維状態）等の導電性繊維からなる群から選択される少なくとも１種の材料である。実施形態１では、導電弾性体１２を構成する導電性フィラーは、Ｃ（カーボン）である。
　配線１３は、ベース部材１１の上面１１ａに配置される。配線１３の数は、導電弾性体１２の数と同じである。図１（ａ）では、ベース部材１１の上面１１ａに、５つの配線１３が配置されている。各配線１３は、第２方向（Ｘ軸方向）に延びるように配置されている。
　５つの配線１３は、５つの導電弾性体１２にそれぞれ接続される。５つの配線１３と５つの導電弾性体１２とが１対１で接続される。ここでは、最もＹ軸正側の配線１３は、最もＸ軸負側の導電弾性体１２に接続され、最もＹ軸負側の配線１３は、最もＸ軸正側の導電弾性体１２に接続されている。Ｙ軸正側から２、３、４番目の配線は、Ｘ軸負側から２、３、４番目の導電弾性体１２にそれぞれ接続されている。
　配線１３は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。配線１３を構成する樹脂材料またはゴム材料として、導電弾性体１２と同様の材料が用いられ得る。配線１３を構成する導電性フィラーとして、導電弾性体１２の導電性フィラーとして例示した上記材料のうち、導電率に優れる材料が用いられ得る。実施形態１では、配線１３を構成する導電性フィラーは、Ａｇ（銀）である。配線１３は、上述の印刷工法により、ベース部材１１の上面１１ａに形成される。
　配線１３は、接続対象の導電弾性体１２以外の導電弾性体１２と重なる範囲に絶縁が施されている。すなわち、長手方向の配線１３の範囲のうち、接続対象の導電弾性体１２以外の導電弾性体１２と重なる範囲に、配線１３を覆う絶縁体１４が形成されている。こうして、配線１３と、接続対象外の導電弾性体１２との間に、絶縁体１４が介在する。これにより、配線１３は、接続対象の導電弾性体１２にのみ接続される。絶縁体１４は、たとえば、ポリウレタン樹脂からなっている。絶縁体１４は、上述の印刷工法により、ベース部材１１の上面１１ａに形成される。
　導電体１５は、ベース部材１１の上面１１ａに配置される。ここでは、５つの導電体１５が、それぞれ、５つの導電弾性体１２に覆われ、且つ、第１方向に延びるように、ベース部材１１の上面１１ａに配置されている。導電体１５は、第１方向における導電弾性体１２の略全範囲に亘って配置されている。すなわち、Ｙ軸方向における導電弾性体１２および導電体１５の長さは、互いに略同じである。導電体１５は、Ｘ軸方向における導電弾性体１２の略中間位置に配置されている。
　導電体１５は、導電弾性体１２よりも低抵抗の材料からなっている。実施形態１では、導電体１５は、弾性を有する導電性の部材である。導電体１５は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。導電体１５を構成する樹脂材料またはゴム材料として、導電弾性体１２と同様の材料が用いられ得る。導電体１５を構成する導電性フィラーとして、導電弾性体１２の導電性フィラーとして例示した上記材料のうち、導電率に優れる材料が用いられ得る。実施形態１では、導電体１５を構成する導電性フィラーは、Ａｇ（銀）である。導電体１５は、上述の印刷工法により、ベース部材１１の上面１１ａに形成される。
　配線１３は、接続対象の導電弾性体１２とともに、接続対象の導電弾性体１２の位置に配置されている導電体１５にも接続されている。このように、低抵抗の導電体１５に配線１３が接続されることにより、導電体１５が省略された場合に比べて、導電弾性体１２のＹ軸方向の各位置と配線１３のＸ軸負側の端部との間の抵抗値を低下させることができる。これにより、後述のセンサ部Ａ１（図５（ａ）参照）における検出感度を高めることができる。
　導電体１５のＸ軸方向の幅およびＺ軸方向の厚みは、導電弾性体１２に比べて数段小さい。導電体１５の厚みは、数ミクロン程度である。このため、導電体１５の弾性特性が、導電弾性体１２の弾性特性に大きな影響を与えることはなく、また、導電弾性体１２より高価な導電性フィラーを含む導電体１５が配置されても、コストが大きく上昇することもない。
　なお、図１（ａ）では、便宜上、導電弾性体１２および導電体１５の厚みが大きく示されているが、実際は、導電弾性体１２の厚みは、精々、数１００ミクロン程度であり、導電弾性体１２の厚みは、数ミクロン程度である。図１（ａ）の構造体の形成方法については、追って、図４（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。
　図１（ｂ）は、ベース部材１１に導体線２０が設置された状態を模式的に示す斜視図である。
　導体線２０は、線状の部材が中間位置で折り曲げられて形成されている。実施形態１では、５つの導体線２０が、第２方向（Ｘ軸方向）に延びるように配置される。５つの導体線２０は、５つの導電弾性体１２にそれぞれ交差するよう、導電弾性体１２の上面に重ねて配置される。
　平面視において、４つの導体線２０は、隣り合う配線１３の間に配置される。換言すれば、隣り合う導体線２０の間の範囲に、配線１３が配置されている。配線１３および導体線２０は、平面視において、互いに重ならない位置に配置されている。ここでは、隣り合う配線１３間の中間位置に導体線２０が配置され、換言すれば、隣り合う導体線２０間の中間位置に配線１３が配置される。後述のように、導体線２０は、線状の導電部材２１と、当該導電部材２１の表面を被覆するように形成された誘電体２２とからなっている（図３（ａ）、（ｂ）を参照）。
　図２（ａ）は、図１（ｂ）の構造体に回路基板３１が設置された状態を示す斜視図である。
　回路基板３１は、導電弾性体１２のＸ軸負側に並ぶよう、ベース部材１１の上面１１ａに配置される。回路基板３１は、５つの配線１３および５つの導体線２０のＸ軸負側の端部を覆うように配置される。回路基板３１の下面（Ｚ軸負側の面）には、５つの配線１３および５つの導体線２０のＸ軸負側の端部にそれぞれ重なる位置に、複数の電極が配置されている。導体線２０は、回路基板３１側の電極と重なる範囲において、誘電体２２に被覆が省略され、導電部材２１が露出している。５つの導体線２０は、回路基板３１の設置時に、対応する電極に半田で接続される。
　また、回路基板３１がベース部材１１の上面１１ａに設置される際に、５つの導体線２０が、糸１６でベース部材１１に設置される。図２（ａ）に示す例では、３０個の糸１６が、導電弾性体１２と導体線２０とが重なる位置以外の位置において、導体線２０を跨ぐように、ベース部材１１に縫い付けられている。５つの導体線２０は、Ｕ字状に曲がっている部分における縫合により、長手方向の移動が規制される。５つの導体線２０のその他の部分は、長手方向に移動可能なように、糸１６で緩く縫合される。糸１６は、化学繊維、天然繊維、またはそれらの混合繊維などにより構成される。
　回路基板３１は、糸１６により、ベース部材１１に縫合される。このとき、配線１３のＸ軸負側の端部と、これに重なる回路基板３１下面の電極とが接合するように、糸１６が固く縫製される。これにより、配線１３の端部と電極とが圧接され、配線１３が回路基板３１に電気的に接続される。
　図２（ｂ）は、図２（ａ）の構造体にベース部材４１が設置された状態を示す斜視図である。
　ベース部材４１は、ベース部材１１と同様の構成である。ベース部材４１は、ベース部材１１と同じ大きさおよび形状を有し、ベース部材１１と同じ材料により構成される。図２（ａ）の構造体の上面にベース部材４１が配置される。その後、ベース部材４１の外周部分が、ベース部材１１の外周部分にシリコーンゴム系接着剤や糸などで接続される。これにより、ベース部材４１がベース部材１１に固定される。こうして、荷重センサ１が完成する。
　荷重センサ１は、図２の状態から表裏反転された状態で使用されてもよい。この場合、ベース部材４１は、必ずしも、ベース部材１１と同様の材料からなっていなくてもよく、たとえば、弾性変形しにくい硬質の材料からなっていてもよい。
　図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）の荷重センサ１をＸ軸負方向に見た場合の導体線２０の周辺を模式的に示す断面図である。図３（ａ）は、荷重が加えられていない状態を示し、図３（ｂ）は、荷重が加えられている状態を示している。
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、導体線２０は、導電部材２１と、導電部材２１の表面を被覆するように形成された誘電体２２と、により構成される。導電部材２１は、導電性の線材である。
　導電部材２１は、たとえば、導電性の金属材料により構成される。この他、導電部材２１は、ガラスからなる芯線およびその表面に形成された導電層により構成されてもよく、樹脂からなる芯線およびその表面に形成された導電層などにより構成されてもよい。導電部材２１は、導電性の金属材料からなる線材が撚られた撚線であってもよい。実施形態１では、導電部材２１は、銅により構成される。誘電体２２は、電気絶縁性を有し、たとえば、樹脂材料、セラミック材料、金属酸化物材料などにより構成される。
　他にも、導電部材２１としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの弁作用金属や、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが用いられる。また、導電部材２１の直径は、たとえば、１０μｍ以上１５００μｍ以下でもよく、５０μｍ以上８００μｍ以下でもよい。このような導電部材２１の構成は、導電部材２１の強度と抵抗の観点から好ましい。誘電体２２の厚みは、５ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましく、センサ感度等の設計により適宜選択することができる。
　図３（ａ）に示すように、荷重センサ１に荷重が加えられていない場合、導電弾性体１２と導体線２０との間にかかる力は、ほぼゼロである。この状態から、図３（ｂ）に示すように、ベース部材１１の下面に対して上方向に荷重が加えられ、ベース部材４１の上面に対して下方向に荷重が加えられると、導体線２０によって導電弾性体１２が変形する。
　このとき、導体線２０は、導電弾性体１２に包まれるように導電弾性体１２に近付けられ、導体線２０と導電弾性体１２との間の接触面積が増加する。これにより、導電部材２１と導電弾性体１２との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化が検出されることにより、荷重が算出される。
　図４（ａ）～（ｄ）は、導電弾性体１２、配線１３、絶縁体１４および導電体１５をベース部材１１の上面１１ａに形成する工程を示す図である。
　上記のように、導電弾性体１２、配線１３、絶縁体１４および導電体１５は、印刷工法により形成される。
　まず、図４（ａ）に示すように、ベース部材１１の上面１１ａに、５つの配線１３が、Ｘ軸方向に延びるように形成される。５つの配線１３のＸ軸負側の端は、Ｘ軸方向において同じ位置にある。各配線１３の長さは、各配線１３のＸ軸正側の端が導電体１５の位置に到達する長さに設定される。
　次に、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸負側の４つの配線１３を覆うように、４つの絶縁体１４が、ベース部材１１の上面１１ａに形成される。絶縁体１４は、配線１３の両端部を除く範囲に形成される。さらに、図４（ｃ）に示すように、５つの導電体１５が、Ｙ軸方向に延びるように形成される。導電体１５は、対応する配線１３の絶縁体１４が形成されていない端部に重なっている。５つの導電体１５の長さは互いに同じである。また、５つの導電体１５の両端の位置は、Ｙ軸方向において同じである。５つの導電体１５は、Ｘ軸方向に同一のピッチで形成される。
　５つの導電体１５をそれぞれ覆うように、５つの導電弾性体１２が、ベース部材１１の上面１１ａに形成される。５つの導電弾性体１２のＸ軸方向の幅は互いに同じであり、５つの導電弾性体１２のＹ軸方向の長さは互いに同じである。また、導電弾性体１２のＹ軸方向の長さは、導電体１５のＹ軸方向の長さと略同じである。導電弾性体１２のＹ軸方向の中間位置に、導電体１５が配置される。隣り合う導電弾性体１２の間には、隙間が設けられている。
　図４（ｄ）の構成において、各配線１３のＸ軸正側の端部は、接続対象の導電弾性体１２および導電体１５に接合している。各配線１３の、接続対象の導電弾性体１２および導電体１５以外の導電弾性体１２および導電体１５と重なる範囲には、絶縁体１４が形成されている。これにより、各配線１３は、接続対象の導電弾性体１２および導電体１５のみに接続される。
　図５（ａ）は、荷重センサ１の内部を上方から透視した状態を模式的に示す平面図である。図５（ａ）では、便宜上、糸１６の図示が省略されている。
　荷重センサ１には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並ぶ２５個のセンサ部Ａ１が設定されている。すなわち、導電弾性体１２と導体線２０とが交わる矩形の領域が、荷重を検出可能なセンサ部Ａ１に設定される。配線１３は、Ｙ軸方向に隣り合うセンサ部Ａ１間の位置に配置される。
　図５（ｂ）は、比較例に係る荷重センサ２の内部を上方から透視した状態を模式的に示す平面図である。
　比較例では、導電弾性体１２と回路基板３１とを接続する配線１７が、導電弾性体１２のＹ軸正側に引き出されている。このため、ベース部材１１には、Ｙ軸正側の端部に、配線１７を形成するための領域が設けられており、図５（ａ）の実施形態１の構成に比べると、この領域の幅Ｗ１の分だけ、Ｙ軸方向のサイズが大きくなっている。比較例では、幅Ｗ１の領域が、荷重を検出できない不感帯となってしまう。
　これに対し、実施形態１の構成では、配線１７の配置領域が省略されるため、Ｙ軸方向のサイズを縮小でき、また、荷重センサ１の外周部分に生じる不感帯を減少させることができる。
　なお、比較例の構成では、Ｙ軸方向における荷重センサ２のサイズを小さくしようとすると、幅Ｗ１をなるべく小さくする必要がある。この場合、幅Ｗ１の縮小に応じて、配線１７の幅を減少させる必要がある。しかし、配線１７の幅が減少すると、配線１７の抵抗値が増加する。このため、各センサ部Ａ１における荷重の検出感度が低下し、また、荷重の検出がノイズの影響を受けやすくなる。
　これに対し、実施形態１の構成では、導体線２０に重ならない範囲に配線１３が配置されるため、配線１３の幅を広く設定できる。これにより、配線１３の抵抗値を低下させることができる。よって、荷重の検出感度を高めることができ、また、荷重の検出がノイズの影響を受けにくくなる。
　図６は、複数の荷重センサ１がＹ軸方向に並べて配置された状態を示す図である。便宜上、図６では、ベース部材４１の図示が省略されている。
　図５（ａ）、（ｂ）を対照して説明したとおり、実施形態１の構成では、荷重センサ１のＹ軸方向のサイズを縮小できる。このため、図６に示すように複数の荷重センサ１がＹ軸方向に並べて配置された場合に、荷重を検出できない不感帯の幅Ｗ２を効果的に縮小できる。よって、より広い範囲で荷重を適切に検出することができる。
　＜実施形態１の効果＞
　実施形態１によれば、以下の効果が奏される。
　図５（ａ）に示したように、導体線２０（導電部材２１）と配線１３とが同じ方向に延びるため、導体線２０（導電部材２１）の一方の端部と配線１３の端部とを同じ領域に配置できる。よって、図５（ｂ）の比較例のように、これらの領域が異なる場合に比べて、荷重センサ１のサイズを縮小ができ、且つ、荷重センサ１の外周部分に生じる不感帯を減少させることができる。
　図４（ａ）～（ｄ）に示したように、導電弾性体１２より低抵抗の複数の導電体１５が、それぞれ、複数の導電弾性体１２に覆われ、且つ、第１方向（Ｙ軸方向）に延びるように、ベース部材１１の上面１１ａに配置されている。そして、配線１３は、接続対象の導電弾性体１２の位置の導電体１５に接続されている。このように、低抵抗の導電体１５に配線１３が接続されることにより、導電体１５が省略された場合に比べて、導電弾性体１２のＹ軸方向の各位置と配線１３のＸ軸負側の端部との間の抵抗値を低下させることができる。これにより、センサ部Ａ１における検出感度を高めることができる。
　複数の導電体１５は、第１方向（Ｙ軸方向）における導電弾性体１２の全範囲に亘って配置されている。これにより、導電弾性体１２の全長に亘って、導電弾性体１２および導電体１５の組み合わせ構造の抵抗値を低下させることができる。よって、荷重センサ１に設定される全てのセンサ部Ａ１における検出感度を高めることができる。
　図５（ａ）に示したように、隣り合う配線１３の間の範囲に、導体線２０（導電部材２１）が配置されている。これにより、配線１３および導体線２０（導電部材２１）を、互いに重なることなく、円滑に、配置できる。また、配線１３と導体線２０（導電部材２１）との間隔を広げることができるため、荷重検出に対する配線１３の影響を効果的に抑制できる。
　図４（ａ）～（ｄ）を参照して説明したとおり、導電弾性体１２および配線１３は、印刷により、ベース部材１１の上面１１ａに形成されている。これにより、導電弾性体１２および配線１３を、ベース部材１１の上面１１ａに簡易に配置できる。
　図３（ａ）、（ｂ）に示したように、誘電体２２は、導電部材２１の表面を被覆するように設置されている。この構成によれば、導電部材２１の表面を誘電体２２で被覆するだけで、導電弾性体１２と導電部材２１との間に誘電体２２を配置できる。
　＜実施形態２＞
　実施形態１では、ベース部材４１には、導電弾性体が配置されなかった。これに対し、実施形態２では、ベース部材１１とともに、ベース部材４１にも、導電弾性体が配置される。
　図７（ａ）は、実施形態２に係る、構造体の構成を示す斜視図である。
　図７（ａ）の構造体は、図２（ａ）の構造体に対応する。但し、図７（ａ）の構造体では、回路基板３１の上面に、５つの電極３２が、Ｙ軸方向に並んで配置されている。図７（ａ）の構造体のその他の構成は、図２（ａ）の構造体と同様である。
　図７（ｂ）は、実施形態２に係る、ベース部材４１の下面４１ａの構造を示す斜視図である。
　ベース部材４１の下面４１ａには、導電弾性体４２と、配線４３と、絶縁体４４と、導電体４５とが配置されている。図７（ｂ）の構造体は、図７（ａ）の構造体をＸ軸方向に反転させた構造である。導電弾性体４２、配線４３、絶縁体４４および導電体４５は、それぞれ、導電弾性体１２、配線１３、絶縁体１４および導電体１５と同様の材料で構成される。導電弾性体４２、配線４３、絶縁体４４および導電体４５は、図４（ａ）～（ｄ）と同様の工程により、ベース部材４１の下面４１ａに形成される。
　図７（ｂ）の構造体は、表裏反転された状態で、図７（ａ）の構造体の上面に重ねられる。これにより、ベース部材４１側の５つの導電弾性体４２が、それぞれ、ベース部材１１側の５つの導電弾性体１２に対向し、５つの導体線２０が、５つの導電弾性体４２と５つの導電弾性体１２とに挟まれる。また、ベース部材４１側の５つの配線４３のＸ軸負側の端部が、回路基板３１上面の５つの電極３２にそれぞれ重なる。
　図８は、ベース部材１１の上面にベース部材４１が重ねられた状態を示す図である。
　図８の状態において、ベース部材４１が、糸１８により、ベース部材１１に縫合される。このとき、ベース部材４１側の配線４３のＸ軸負側の端部と、これに重なる回路基板３１上面の電極３２とを密接させるように、糸１８が固く縫製される。これにより、配線４３の端部と電極３２とが圧接され、配線４３が回路基板３１に電気的に接続される。さらに、ベース部材４１の外周部分がベース部材１１の外周部分にシリコーンゴム系接着剤や糸などで接続されることにより、ベース部材４１がベース部材１１に固定される。こうして、荷重センサ１が完成する。
　図９（ａ）、（ｂ）は、図８の荷重センサ１をＸ軸負方向に見た場合の導体線２０の周辺を模式的に示す断面図である。図９（ａ）は、荷重が加えられていない状態を示し、図９（ｂ）は、荷重が加えられている状態を示している。
　図９（ｂ）に示すように、実施形態２の荷重センサ１では、ベース部材１１の下面およびベース部材４１の上面に荷重が付与されると、導体線２０によって導電弾性体１２とともに導電弾性体４２が変形する。
　このとき、導体線２０は、導電弾性体１２、４２に包まれるように導電弾性体１２に近付けられ、導体線２０と導電弾性体１２、４２との間の接触面積が増加する。これにより、導電部材２１と導電弾性体１２、４２との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化が検出されることにより、荷重が算出される。
　＜実施形態２の効果＞
　図７（ａ）～図９（ｂ）に示したように、実施形態２に係る荷重センサ１は、ベース部材１１の上面１１ａに対向して配置された他のベース部材４１と、複数の導電弾性体１２にそれぞれ対向するよう他のベース部材４１の下面４１ａに配置された複数の導電弾性体４２（他の導電弾性体）と、複数の導電弾性体４２（他の導電弾性体）と複数の導電部材２１との間に配置された誘電体２２と、を備える。
　この構成によれば、図３（ｂ）に示すように、荷重に応じて、導体線２０と導電弾性体１２との接触面積のみならず、導体線２０と導電弾性体４２との接触面積も変化するため、図３（ａ）、（ｂ）の場合に比べて、荷重付与時の接触面積の変化が大きい。よって、荷重センサ１の荷重検出感度を高めることができる。
　また、この構成においても、上記実施形態１と同様、荷重センサ１のＹ軸方向のサイズを縮小でき、且つ、荷重センサ１の外周部分に生じる不感帯を減少させることができる。
　＜実施形態３＞
　上記実施形態２では、配線４３と電極３２とが接合されることにより、ベース部材４１側の導電弾性体４２が回路基板３１に接続された。これに対し、実施形態３では、ベース部材４１側の配線４３および絶縁体４４が省略される。
　図１０（ａ）は、実施形態３に係る、構造体の構成を示す斜視図である。
　図１０（ａ）の構造体では、導電体１５のＹ軸負側の端部が、導電弾性体１２のＹ軸負側の端縁からＹ軸負方向に突出している。図１０（ａ）の構造体のその他の構成は、図２（ａ）の構造体と同様である。図１０（ａ）の構造体では、回路基板３１の上面に電極３２（図７（ａ）参照）が配置されない。
　図１０（ｂ）は、実施形態３に係る、ベース部材４１の下面４１ａの構造を示す斜視図である。
　実施形態３では、ベース部材４１の下面４１ａには、配線４３および絶縁体４４が形成されない。すなわち、実施形態３では、図７（ｂ）の構成から、配線４３および絶縁体４４が省略される。また、実施形態３では、導電体４５のＹ軸負側の端部が、導電弾性体４２のＹ軸負側の端縁からＹ軸負方向に突出している。
　図１１（ａ）は、図１０（ｂ）の構造体を表裏反転させて図１０（ａ）の構造体に重ねた状態を示す斜視図である。
　上記実施形態２と同様、図１１（ａ）の状態において、ベース部材４１側の５つの導電弾性体４２が、それぞれ、ベース部材１１側の５つの導電弾性体１２に対向し、５つの導体線２０が、５つの導電弾性体４２と５つの導電弾性体１２とに挟まれる。また、ベース部材１１側の導電体１５のＹ軸負側の端部と、ベース部材４１側の導電体４５のＹ軸負側の端部とが、Ｚ軸方向に対向する。
　図１１（ｂ）は、互いに対向する導電体１５、４５の端部を拡大して示す側面図である。
　図１１（ｂ）では、便宜上、導電体１５、４５の端部の離間距離Ｄ１が、実際より大きく示されている。実際は、導電弾性体１２、４２の厚みは小さいため、離間距離Ｄ１は、かなり小さくなる。
　図１１（ｂ）の状態において、ベース部材１１、４１のＹ軸負側の端部の導電体１５、４５の対向位置が、糸５１で固く縫合される。これにより、図１１（ｃ）に示すように、この縫合位置において、ベース部材１１、４１が接近し、導電体１５、４５が接合される。こうして、導電体１５、４５が接合されることにより、ベース部材４１側の導電体４５が、ベース部材１１側の導電体１５に電気的に接続される。これにより、ベース部材４１側の導電体４５が、ベース部材１１側の導電体１５および配線１３を介して、回路基板３１に接続される。
　＜実施形態３の効果＞
　実施形態３の構成においても、実施形態１と同様、図３（ａ）、（ｂ）の場合に比べて、荷重付与時の接触面積の変化が大きくなる。よって、荷重センサ１の荷重検出感度を高めることができる。
　また、この構成においても、上記実施形態１と同様、荷重センサ１のＹ軸方向のサイズを縮小でき、且つ、荷重センサ１の外周部分に生じる不感帯を減少させることができる。
　さらに、実施形態３の構成では、互いに対向する導電弾性体１２、４２を電気的に接続させる接続構造として、導電体１５、４５を導電弾性体１２、４２の端縁から突出させて互いに対向させる構造と、互いに対向する導電体１５、４５の部分を糸５１で接合させる構成を備える。これにより、図７（ｂ）の構成から配線４３および絶縁体４４を省略でき、構成の簡素化とコストの低減を図ることができる。
　なお、互いに対向する導電弾性体１２、４２を電気的に接続させる接続構造は、これに限られるものではない。たとえば、導電体１５、４５を導電弾性体１２、４２の端縁から突出させて、これらの突出部分を半田で接合してもよい。
　＜変更例＞
　上記実施形態１～３では、導電部材２１の全周を被覆するように誘電体２２が設置されたが、導電部材２１の表面のうち、少なくとも、荷重に応じて接触面積が変化する範囲のみを被覆するように、誘電体２２が配置されてもよい。また、誘電体２２は、厚み方向において１種類の材料により構成されたが、厚み方向において２種類以上の材料が積層された構造を有してもよい。
　また、上記実施形態１～３では、導電部材２１の表面に誘電体２２が配置されたが、導電弾性体１２、４２の表面に誘電体が配置されてもよい。たとえば、実施形態１の構成に対し、図１２（ａ）に示すように、導電弾性体１２の表面に誘電体１９が形成されてもよい。また、実施形態２、３の構成に対し、図１２（ｂ）に示すように、導電弾性体１２、４２の表面に、それぞれ、誘電体１９、４６が配置されてもよい。これらの場合、誘電体１９、４６は、荷重に応じて導電部材２１との接触面積が変化するよう、弾性変形可能な材料により構成され得る。たとえば、誘電体１９、４６は、導電弾性体１２、４２と同様の弾性率を有する材料により構成される。
　また、上記実施形態１～３では、導電部材２１の断面形状が円形であったが、導電部材２１の断面形状は円形に限られるものではなく、楕円や疑似円形等の他の形状であってもよい。
　また、上記実施形態１～３では、図１（ｂ）に示したように、５つの導電弾性体１２、４２と５つの導体線２０（導電部材２１）が荷重センサ１に配置されたが、荷重センサ１に配置される導電弾性体１２、４２および導体線２０（導電部材２１）の数は、これに限られるものではない。たとえば、実施形態１のようにベース部材１１側のみに導電弾性体１２が配置される場合、導電弾性体１２は複数配置され、導体線２０（導電部材２１）は少なくとも１つ配置されてもよい。
　たとえば、荷重センサ１は、２つの導電弾性体１２に１つの導体線２０が重ねられた構成であってもよい。この場合も、導体線２０は、平面視において、２つの導電弾性体１２にそれぞれ接続される２つの配線１３に重ならない位置に配置されればよく、好ましくは、これら２つの配線１３間の隙間の中間位置に配置されればよい。
　また、上記実施形態１～３では、導体線２０は、中間位置で折り曲げられた構成であった、導体線２０は、必ずしも折り曲げられなくてもよく、２本の導体線が回路基板３１上で接続されて、組となっていてもよい。また、必ずしも、２つの導体線で１つの組が構成されなくてもよく、たとえば、３つ以上の導体線が回路基板３１上で接続されて、組となっていてもよく、あるいは、実施形態１～２に示した導体線２０の位置に１つの導体線のみが配置されてもよい。また、導体線２０の形状は、平面視において、直線状でなくてもよく、波形状であってもよい。
　また、上記実施形態１～３では、隣り合う配線１３の中間位置に導体線２０（導電部材２１）が配置されたが、導体線２０（導電部材２１）は、平面視において配線１３に重ならない限りにおいて、他の位置に配置されてもよい。たとえば、Ｕ字状に折り曲げられた１つの導体線２０（導電部材２１）の間（Ｘ軸方向に延びる直線部分の間）に配線１３が配置されてもよい。
　また、上記実施形態１では、図４（ａ）～（ｄ）に示すように、配線１３と導電弾性体１２とが重なる範囲のみならず、配線１３と導電弾性体１２とが重ならない範囲（隣り合う導電弾性体１２の間の隙間の範囲）にも、絶縁体１４が配置されたが、配線１３と導電弾性体１２とが重ならない範囲に絶縁体１４が配置されなくてもよい。この点は、実施形態２、３も同様である。
　また、上記実施形態１では、図４（ａ）～（ｄ）に示すように、導電体１５の長さが同じであったが、導電体１５の長さが互いに異なっていてもよい。また、導電体１５のＹ軸方向の幅は、上記実施形態１～３に示した幅に限られるものではなく。たとえば、導電体１５のＹ軸方向の幅が、導電弾性体１２の幅とほぼ同じであってもよい。さらに、荷重の検出に問題がなければ、導電体１５は、必ずしも弾性を有していなくてもよい。これらの点は、導電体４５についても同様である。
　なお、導電弾性体１２の抵抗値が荷重の検出に問題とならない場合は、導電体１５が省略されて、導電弾性体１２のみに配線１３が接続されていてもよい。この点は、実施形態２、３も同様である。
　また、ベース部材１１の上面１１ａに導電弾性体１２、配線１３、絶縁体１４および導電体１５を配置する方法は、必ずしも、印刷に限られるものではなく、箔を接着する方法等、他の方法であってもよい。また、１つの導電弾性体１２、４２に複数の配線１３、４３が接続されていてもよい。また、第１方向と第２方向とは、必ずしも垂直でなくてもよい。
　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　１　荷重センサ
　１１　ベース部材
　１１ａ　上面
　１２　導電弾性体
　１３　配線
　１４　絶縁体
　１５　導電体
　１９　誘電体
　２０　導体線
　２１　導電部材
　２２　誘電体
　４１　ベース部材（他のベース部材）
　４１ａ　下面
　４２　導電弾性体（他の導電弾性体）
　４３　配線
　４４　絶縁体
　４５　導電体
　４６　誘電体
　５１　糸（接続構造）

Claims (8)

  1. 　平板状のベース部材と、
    　前記ベース部材の上面に第１方向に延びるように配置された複数の導電弾性体と、
    　第２方向に延び、前記複数の導電弾性体に交差する少なくとも１つの導電部材と、
    　前記複数の導電弾性体と前記導電部材との間に配置された誘電体と、
    　前記複数の導電弾性体にそれぞれ接続され、前記ベース部材の前記上面に前記第２の方向に延びるよう配置された複数の配線と、を備え、
    　前記配線は、
    　　前記導電部材と重ならない位置に配置され、
    　　少なくとも接続対象の前記導電弾性体以外の前記導電弾性体と重なる範囲に絶縁が施されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  2. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　前記導電弾性体より低抵抗の複数の導電体が、それぞれ、前記複数の導電弾性体に覆われ、且つ、前記第１方向に延びるように、前記ベース部材の前記上面に配置され、
    　前記配線は、接続対象の前記導電弾性体の位置の前記導電体に接続されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  3. 　請求項２に記載の荷重センサにおいて、
    　前記複数の導電体は、少なくとも前記第１方向における前記導電弾性体の全範囲に亘って配置されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  4. 　請求項１ないし３の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
    　隣り合う前記配線の間の範囲に、前記導電部材が配置されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
    　前記導電弾性体および前記配線が、印刷により、前記ベース部材の上面に形成されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  6. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
    　前記誘電体は、前記導電部材の表面を被覆するように設置されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  7. 　請求項１ないし６の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
    　前記ベース部材の前記上面に対向して配置された他のベース部材と、
    　前記複数の導電弾性体にそれぞれ対向するよう前記他のベース部材の下面に配置された複数の他の導電弾性体と、
    　前記複数の他の導電弾性体と前記導電部材との間に配置された誘電体と、を備える、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  8. 　請求項７に記載の荷重センサにおいて、
    　互いに対向する前記導電弾性体および前記他の導電弾性体を電気的に接続させる接続構造を備える、
    ことを特徴とする荷重センサ。
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