(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クッション体と、
エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する表側電極と、該誘電体の裏側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、該クッション体の裏側に配置され、該クッション体を介して複数の該検出部に荷重が入力されることにより、荷重分布を検出可能な静電容量型のセンサと、
を備え、
該誘電体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数の誘電層を有し、
複数の該誘電層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層されるシート状の入力インターフェイス装置。
【請求項２】
前記クッション体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数のクッション層を有する請求項１に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項３】
複数の前記クッション層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される請求項２に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項４】
前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルのうち、少なくとも一つを含んで形成される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【請求項５】
前記センサは、裏面に前記表側電極が印刷される表側絶縁フィルムと、表面に前記裏側電極が印刷される裏側絶縁フィルムと、を備え、
前記誘電体は、該表側絶縁フィルムと該裏側絶縁フィルムとの間に介装される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、体重を利用して操作するゲームコントローラーなどに用いられる、入力インターフェイス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、敷物センサが開示されている。同文献記載の敷物センサには、表側から裏側に向かって、カーペット、検出電極、絶縁シート、基準電極が配置されている。例えば侵入者がカーペット上を歩くと、人体の電荷により、カーペットに誘電分極が生じる。当該誘電分極により、検出電極の電荷量が大きくなる。このため、検出電極〜基準電極間の静電容量が大きくなる。当該静電容量値が所定のしきい値を超える場合、制御回路は、「侵入者あり」と判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０００−１３１１６２号公報
【特許文献２】２００８−２６４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の敷物センサによると、カーペット上の人の有無を検出することができる。しかしながら、特許文献１の敷物センサは、人の体重移動、体重分布などを検出することはできない。すなわち、特許文献１の敷物センサは、侵入者検出用、照明器具点灯用、ドア開閉用などとして用いられる。これらの用途に敷物センサを用いる場合は、人の有無さえ検出できればよい。すなわち、特許文献１の敷物センサは、体重分布、体重移動などを検出する必要がない。
【０００５】
特許文献２には、ゲームコントローラーが開示されている。同文献記載のゲームコントローラーには、表側から裏側に向かって、台、四つの荷重センサ（歪ゲージ式ロードセル）が配置されている。操作者が台の上で動くと、各荷重センサの荷重値が変化する。この荷重変化に基づいて、ゲーム機はゲーム処理を行う。
【０００６】
特許文献２のゲームコントローラーによると、台上の操作者の有無のみならず、体重移動を検出することができる。しかしながら、操作者の体重分布（足裏荷重分布）を検出するのは困難である。また、台は、プラスチック上層板−金属中層板−プラスチック下層板の三層構成である。このため、台は硬質である。したがって、操作時の反力により操作者に加わる衝撃が大きい。また、操作時に操作者が受ける違和感が大きい。
【０００７】
本発明の入力インターフェイス装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、荷重分布を検出可能で柔軟な入力インターフェイス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明の入力インターフェイス装置は、シート状であって、クッション体と、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する表側電極と、該誘電体の裏側に配置され、ポリマーと該ポリマーに充填される導電性フィラーとを有する裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、該クッション体の裏側に配置され、該クッション体を介して複数の該検出部に荷重が入力されることにより、荷重分布を検出可能な静電容量型のセンサと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の入力インターフェイス装置は、シート状であって、クッション体と、センサとを備えている。センサは、静電容量型であって、クッション体の裏側に配置されている。センサは、誘電体と、表側電極と、裏側電極と、複数の検出部とを備えている。
【００１０】
誘電体は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製である。また、センサの表側には、柔軟なクッション体が配置されている。このため、上記特許文献２の台と比較して、本発明の入力インターフェイス装置は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。また、誘電体、表側電極、裏側電極は、一体的に屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体の屈曲、伸縮を、表側電極あるいは裏側電極が、規制するおそれが小さい。
【００１１】
また、本発明の入力インターフェイス装置によると、検出部の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００１２】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、帯状であり、複数の前記検出部は、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが交差する部分に配置される構成とする方がよい。
【００１３】
本構成によると、表側電極、裏側電極は、共に帯状である。また、検出部は、表側電極と裏側電極との交差部分を利用して配置されている。このため、電極の配置数が少なくなる。また、検出部から静電容量を検出するための配線の配置数が少なくなる。
【００１４】
（１−２）好ましくは、上記（１−１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、複数列並んで配列され、表側または裏側から見て複数の該表側電極と複数の該裏側電極とは、直交する構成とする方がよい。
【００１５】
本構成によると、複数の検出部を、センサの全面に分散させやすい。このため、センサ全面に占める、荷重分布検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。また、センサ全面において、検出部の配置がばらつくのを抑制することができる。
【００１６】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記クッション体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数のクッション層を有する構成とする方がよい。表裏方向のばね定数が小さいほど、表裏方向において、クッション層が軟らかくなる。反対に、表裏方向のばね定数が大きいほど、表裏方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００１７】
図１に、本構成の荷重とクッション層の圧縮量との関係を模式図で示す。なお、図１は、本構成の作用を説明するためのものである。図１のクッション層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（クッション層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように、クッション体は、クッション層ａとクッション層ｂとを備えている。クッション層ａの表裏方向のばね定数は、クッション層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、大きく圧縮される。図１に太線で示すように、傾き（圧縮量変化量／荷重変化量）が大きい区間が、操作者に加わる衝撃を効果的に吸収できる区間である。
【００１９】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、クッション層ａ、ｂ共に、傾きが大きい。このため、クッション層ａ、ｂ共に、衝撃を効果的に吸収することができる。ただし、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、傾きが大きい。つまり、クッション層ａの方がクッション層ｂよりも圧縮されやすい。このため、衝撃の吸収には、主にクッション層ａが機能することになる。
【００２０】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、クッション層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても圧縮量があまり変化しなくなる。つまり、傾きが小さくなる。これに対して、クッション層ｂは、高荷重領域βにおいても、傾きが大きいままである。このため、高荷重領域βにおいては、衝撃の吸収には、主にクッション層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なるクッション層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００２１】
このように、本構成によると、クッション層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、衝撃を吸収することができる。よって、本構成によると、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、クッション層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおいて、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００２２】
（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、複数の前記クッション層は、各々、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重（以下、適宜、「２５％圧縮荷重」と略称する。）が小さいほど、表裏方向および面方向（表裏方向に対して直交する方向）において、クッション層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００２３】
（２−２）好ましくは、上記（２−１）の構成において、前記クッション層のＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重は、２ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００２４】
２５％圧縮荷重を２ｋＰａ以上としたのは、２ｋＰａ未満の場合、過度に軟らかく瞬時に圧縮されるため、入力時に操作者に加わる衝撃が大きくなるからである。また、操作者が受ける違和感が大きくなるからである。
【００２５】
これに対して、２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合は、クッション層が過度に硬くなり、操作者に加わる衝撃が大きくなる。また、操作者が受ける違和感が大きくなる。
【００２６】
また、クッション層に荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合、面方向のばね定数が過度に大きくなってしまう。このため、荷重が面方向に分散しやすくなる。このような理由から、２５％圧縮荷重を７０ｋＰａ以下とした。
【００２７】
（３）好ましくは、上記（２）の構成において、複数の前記クッション層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。
【００２８】
つまり、本構成は、表側から裏側に向かって、軟らかい順に複数のクッション層を積層するものである。本構成によると、複数のクッション層のうち、最も軟らかいクッション層が、操作者に最も近い位置に配置される。このため、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００２９】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される構成とする方がよい。なお、ゲルエラストマーとは、ゲル状のエラストマーをいう。ゲルエラストマーには、製造過程で発泡させたものも含まれる。本構成によると、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００３０】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記誘電体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数の誘電層を有する構成とする方がよい。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００３１】
以下、図１を援用して、本構成の作用を説明する。図１のクッション層ａ、ｂを誘電層ａ、ｂと置き換える。図１の縦軸の圧縮量を静電容量と置き換える。図１の誘電層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（誘電層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００３２】
図１に示すように、誘電体は、誘電層ａと誘電層ｂとを備えている。誘電層ａの表裏方向のばね定数は、誘電層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、大きく圧縮される。したがって、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、静電容量の変化量が大きくなる。図１に太線で示すように、荷重に対して静電容量が略線形に推移する区間が、荷重を検出するために誘電層ａ、ｂを有効に利用できる区間である。
【００３３】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、誘電層ａ、ｂ共に、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、誘電層ａ、ｂ共に、荷重の検出に利用することができる。ただし、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも傾き（静電容量変化量／荷重変化量）が大きい。つまり、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも感度が高い。このため、荷重の検出には、主に誘電層ａが機能することになる。
【００３４】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、誘電層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても静電容量があまり変化しなくなる。これに対して、誘電層ｂは、高荷重領域βにおいても、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、高荷重領域βにおいては、荷重の検出には、主に誘電層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なる誘電層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００３５】
このように、本構成によると、誘電層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、荷重を検出することができる。よって、本構成によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、誘電層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおける感度を高くすることができる。
【００３６】
（５−１）好ましくは、上記（５）の構成において、複数の前記誘電層は、各々、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。２５％圧縮荷重が小さいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００３７】
（５−２）好ましくは、上記（５−１）の構成において、複数の前記誘電層は、前記２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。
【００３８】
誘電体（複数の誘電層を含む）に着目しても、誘電層単層に着目しても、荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。
【００３９】
このため、例えば、単一の検出部に荷重が入力された場合であっても、当該検出部の静電容量のみならず、当該検出部に隣接する他の検出部の静電容量も変化してしまう場合がある。この場合、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散する分、静電容量の変化量が小さくなる。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなってしまう。このように、複数の誘電層が積層される場合、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下するおそれがある。
【００４０】
そこで、本発明者は、誘電層の２５％圧縮荷重に着目した。すなわち、誘電層の２５％圧縮荷重が小さいほど、荷重は面方向に分散しにくくなる。反対に、誘電層の２５％圧縮荷重が大きいほど、荷重は面方向に分散しやすくなる。この特性に着目して、発明者は、２５％圧縮荷重が小さい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた。すなわち、最も２５％圧縮荷重が小さい誘電層を最表側に、最も２５％圧縮荷重が大きい誘電層を最裏側に、それぞれ配置した。
【００４１】
本構成によると、２５％圧縮荷重が大きい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた場合と比較して、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散しにくい。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなりにくい。このように、本構成によると、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下しにくい。
【００４２】
（５−３）好ましくは、上記（５−１）の構成において、前記誘電層のＪＩＳ  Ｋ  ６７６７における２５％圧縮荷重は、１．５ｋＰａ以上４５ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００４３】
２５％圧縮荷重を１．５ｋＰａ以上としたのは、１．５ｋＰａ未満の場合、体重の重い操作者に対して誘電層が潰れきってしまい、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４４】
２５％圧縮荷重を４５ｋＰａ以下としたのは、４５ｋＰａ超過の場合、体重の軽い操作者に対して誘電層が潰れにくく、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４５】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサは、裏面に前記表側電極が印刷される表側絶縁フィルムと、表面に前記裏側電極が印刷される裏側絶縁フィルムと、を備え、前記誘電体は、該表側絶縁フィルムと該裏側絶縁フィルムとの間に介装される構成とする方がよい。本構成によると、柔軟で表裏方向厚さの薄いセンサを、簡単に作製することができる。また、表側電極、裏側電極の、形状、配置数、位置などに対する自由度が高くなる。
【００４６】
（６−１）好ましくは、上記（６）の構成において、前記表側絶縁フィルムおよび前記裏側絶縁フィルムの表裏方向厚さは、各々、１００μｍ以下である構成とする方がよい。表側絶縁フィルムおよび裏側絶縁フィルムの表裏方向厚さを、各々、１００μｍ以下としたのは、１００μｍ超過の場合、表側絶縁フィルムおよび裏側絶縁フィルムが、各々、変形しにくくなるからである。すなわち、センサ延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を阻害するおそれがあるからである。同様の理由から、前記表側絶縁フィルムおよび前記裏側絶縁フィルムの厚さは、各々、５０μｍ以下である方が好ましい。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によると、荷重分布を検出可能で柔軟な入力インターフェイス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の入力インターフェイス装置の構成（２）の、荷重と、クッション層の圧縮量と、の関係を示す模式図である。
【図２】本発明の入力インターフェイス装置の一実施形態である入力インターフェイス装置の分解斜視図である。
【図３】同入力インターフェイス装置の上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】図４の枠Ｖ内の拡大図である。
【図６】図５の誘電体の模式図である。
【図７】図６に対して、表側誘電層と裏側誘電層とが表裏逆に配置された誘電体に荷重が加わる場合の模式図である。
【図８】図６の誘電体に荷重が加わる場合の模式図である。
【図９】圧縮量と荷重との関係を示すグラフである。
【図１０】荷重と静電容量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の入力インターフェイス装置の実施の形態について説明する。
【００５０】
＜入力インターフェイス装置の構成＞
まず、本実施形態の入力インターフェイス装置の構成について説明する。図２に、本実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図を示す。なお、表側絶縁フィルム３１を透過して示す。図３に、同入力インターフェイス装置の上面図を示す。なお、クッション体２、表側絶縁フィルム３１、誘電体３０を透過して示す。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８にハッチングを施す。図４に、図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、上下方向厚さを強調して示す。図５に、図４の枠Ｖ内の拡大図を示す。検出部Ａ１１〜Ａ８８の符号「Ａ○△」中、「○」は、表側電極１Ｘ〜８Ｘに対応している。「△」は、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに対応している。
【００５１】
図２〜図５に示すように、入力インターフェイス装置１は、クッション体２とセンサ３とを備えている。入力インターフェイス装置１は、全体として、上下方向厚さの薄い、シート状を呈している。入力インターフェイス装置１は、ゲーム機（図略）を操作するための、ゲームコントローラーである。操作者は、例えば、入力インターフェイス装置１に乗り降りしたり、入力インターフェイス装置１上で足裏９０の位置を変えたり、入力インターフェイス装置１上で飛び跳ねたりすることにより、ゲーム機を操作する。
【００５２】
クッション体２は、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを備えている。表側クッション層２０、裏側クッション層２１は、本発明のクッション層に含まれる。表側クッション層２０は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側クッション層２０の上下方向（表裏方向）厚さは、５ｍｍである。表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。操作者の体重や踏力（つまり荷重）は、表側クッション層２０の上側から、入力インターフェイス装置１に加えられる。裏側クッション層２１は、表側クッション層２０の下側に積層されている。裏側クッション層２１は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側クッション層２１の上下方向厚さは、５ｍｍである。裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、２５％圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、表裏方向および面方向（水平方向）のばね定数が大きい。
【００５３】
センサ３は、クッション体２の下側に積層されている。センサ３は、誘電体３０と、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、表側配線１ｘ〜８ｘと、裏側配線１ｙ〜８ｙと、検出部Ａ１１〜Ａ８８と、表側絶縁フィルム３１と、裏側絶縁フィルム３２と、表側配線用コネクタ３３と、裏側配線用コネクタ３４と、演算装置（図略）とを備えている。
【００５４】
表側絶縁フィルム３１は、ポリエチレンテレフタレート製であって、シート状を呈している。表側絶縁フィルム３１の上下方向厚さは、５０μｍである。表側絶縁フィルム３１は、電極印刷部３１０と配線印刷部３１１とを備えている。電極印刷部３１０は、正方形状を呈している。電極印刷部３１０は、クッション体２の裏側クッション層２１の下側に積層されている。配線印刷部３１１は、前後方向に長い長方形状を呈している。配線印刷部３１１は、電極印刷部３１０の左辺に、一体に連なっている。表側配線用コネクタ３３は、配線印刷部３１１の後端に配置されている。
【００５５】
表側電極１Ｘ〜８Ｘは、表側絶縁フィルム３１の電極印刷部３１０の下面（裏面）に、合計８本配置されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックとを含んで形成されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、左右方向に長い帯状を呈している。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、前後方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００５６】
表側配線１ｘ〜８ｘは、表側絶縁フィルム３１の配線印刷部３１１の下面に、合計８本配置されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、各々、ウレタンゴムと、銀粉とを含んで形成されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘの左端と、表側配線用コネクタ３３とを、連結している。
【００５７】
裏側絶縁フィルム３２（電極印刷部３２０、配線印刷部３２１）、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙの構成（寸法、材質）は、上記表側絶縁フィルム３１（電極印刷部３１０、配線印刷部３１１）、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘの構成と、同様である。
【００５８】
裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、電極印刷部３２０の上面に配置されている。裏側配線１ｙ〜８ｙは、配線印刷部３２１の上面に配置されている。図３に示すように、裏側絶縁フィルム３２は、表側絶縁フィルム３１に対して、時計回り方向（左→前→右→後と回転する方向）に、９０°だけ回動している。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとは、上側または下側から見て、直交している。裏側配線用コネクタ３４は、配線印刷部３２１の左端に配置されている。
【００５９】
誘電体３０は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間に、介装されている。誘電体は、表側誘電層３００と、裏側誘電層３０１とを備えている。表側誘電層３００、裏側誘電層３０１は、本発明の誘電層に含まれる。表側誘電層３００は、表側電極１Ｘ〜８Ｘの下側に配置されている。表側誘電層３００は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側誘電層３００の２５％圧縮荷重は、２．５ｋＰａである。裏側誘電層３０１は、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの上側に配置されている。裏側誘電層３０１は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側誘電層３０１の２５％圧縮荷重は、２０ｋＰａである。裏側誘電層３０１の方が、表側誘電層３００よりも、２５％圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側誘電層３０１の方が、表側誘電層３００よりも、表裏方向および面方向のばね定数が大きい。
【００６０】
検出部Ａ１１〜Ａ８８は、図３にハッチングで示すように、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙとが、上側または下側から見て、交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、センサ３の略全面に亘って、略等間隔に格子状に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘの一部と、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの一部と、誘電体３０の一部とを備えている。
【００６１】
演算装置は、電源回路と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。演算装置は、表側配線用コネクタ３３、裏側配線用コネクタ３４に、電気的に接続されている。
【００６２】
＜入力インターフェイス装置の製造方法＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法は、センサ製造工程と、クッション体製造工程と、合体工程とを有している。
【００６３】
センサ製造工程は、誘電層積層工程と、塗料調製工程と、表側電極印刷工程と、表側配線印刷工程と、裏側電極印刷工程と、裏側配線印刷工程とを有している。誘電層積層工程においては、表側誘電層３００と裏側誘電層３０１とを、弾性を有する接着剤で接着することにより積層させる。すなわち、誘電体３０を作製する。
【００６４】
塗料調製工程においては、電極塗料、配線塗料を、それぞれ調製する。電極塗料は、以下の手順で調製する。まず、エラストマー（アクリルゴム、商品名：ニポール（登録商標）ＡＲ５１、日本ゼオン社製）１００質量部、加硫助剤（ステアリン酸、商品名：ルナック（登録商標）Ｓ３０、花王社製）１．００質量部、加硫促進剤（ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、商品名：ノクセラー（登録商標）ＰＺ、大内新興化学社製）２．５０質量部、加硫促進剤（ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄、商品名：ノクセラーＴＴＦＥ、大内新興化学社製）０．５０質量部を秤量し、ロールを用いてゴム練りを行う。そして、ゴムコンパウンドを調製する。続いて、調製したゴムコンパウンドを有機溶剤（メチルエチルケトン、三協化学社製）１３００質量部に浸漬し、有機溶剤を撹拌し、ゴムコンパウンドを有機溶剤に均一に溶解させた溶液を得る。それから、当該溶液に、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラック、商品名：ＥＣ３００Ｊ、ライオン社製）２２．８６質量部を添加する。そして、固形分率約７．８質量％のＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液を得る。それから、当該ＭＥＫ溶液にミル処理を施し、ＭＥＫ溶液中の導電性カーボンブラックの分散性を向上させる。具体的には、ＭＥＫ溶液を３２００ｒｐｍで回転するダイノミルに投入し、４０回程度ＭＥＫ溶液を循環させる。その後、ミル処理後のＭＥＫ溶液に印刷用溶剤（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、三協化学社製）６８６．７質量部を添加する。それから、印刷用溶剤を添加したＭＥＫ溶液を、大気と接する面積を広くするために、口の広い容器に移し替える。そして、当該ＭＥＫ溶液を、時々撹拌しながら、約一日放置することにより、沸点の低いＭＥＫを充分に蒸発させる。このようにして、電極塗料を調製する。なお、印刷用溶剤の沸点は２００℃以上である。このため、印刷用溶剤の揮発は無視できる。
【００６５】
配線塗料は、以下の手順で調製する。まず、エラストマー（ポリウレタンをＭＥＫ／トルエン／イソプロピルアルコールに溶解したもの、商品名：ニッポラン（登録商標）５２３０、日本ポリウレタン工業社製）３３３質量部（エラストマーの固形分は３０質量％なので、エラストマー３３３質量部はポリウレタン１００質量部に相当する）、１０μｍフレーク状の銀粒子（商品名：ＦＡ−Ｄ−４、ＤＯＷＡエレクトロニクス社製）４００質量部、１μｍ球状の銀粒子（商品名：ＡＧ２−１Ｃ、ＤＯＷＡエレクトロニクス社製）４００質量部、印刷用溶剤（ブチルカルビトール、三協化学社製）１５０質量部を秤量し、撹拌して均一化させる。そして、撹拌後の溶液を、大気と接する面積を広くするために、口の広い容器に移し替える。そして、当該溶液を、時々撹拌しながら、約一日放置することにより、沸点の低いＭＥＫ、トルエン、イソプロピルアルコールを充分に蒸発させる。このようにして、配線塗料を調製する。
【００６６】
表側電極印刷工程においては、スクリーン印刷機を用いて、表側絶縁フィルム３１の電極印刷部３１０に、塗料調製工程において調製した電極塗料を印刷する。すなわち、電極印刷部３１０に表側電極１Ｘ〜８Ｘを積層させる。その後、表側電極１Ｘ〜８Ｘを加熱し、エラストマーを加硫させる。
【００６７】
表側配線印刷工程においては、表側電極印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、表側絶縁フィルム３１の配線印刷部３１１に、塗料調製工程において調製した配線塗料を印刷する。すなわち、配線印刷部３１１に表側配線１ｘ〜８ｘを積層させる。その後、表側配線１ｘ〜８ｘを乾燥させる。
【００６８】
裏側電極印刷工程においては、表側電極印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、裏側絶縁フィルム３２の電極印刷部３２０に、塗料調製工程において調製した電極塗料を印刷する。すなわち、電極印刷部３２０に裏側電極１Ｙ〜８Ｙを積層させる。その後、裏側電極１Ｙ〜８Ｙを加熱し、エラストマーを加硫させる。
【００６９】
裏側配線印刷工程においては、表側配線印刷工程と同様に、スクリーン印刷機を用いて、裏側絶縁フィルム３２の配線印刷部３２１に、塗料調製工程において調製した配線塗料を印刷する。すなわち、配線印刷部３２１に裏側配線１ｙ〜８ｙを積層させる。その後、裏側配線１ｙ〜８ｙを乾燥させる。
【００７０】
最後に、表側配線用コネクタ３３を配線印刷部３１１に取り付ける。並びに、裏側配線用コネクタ３４を配線印刷部３２１に取り付ける。このようにして、センサ３を製造する。
【００７１】
クッション体製造工程においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを、弾性を有する接着剤で接着することにより積層させる。すなわち、クッション体２を作製する。
【００７２】
合体工程においては、センサ製造工程で作製したセンサ３と、クッション体製造工程で作製したクッション体２とを、弾性を有する接着剤で接着することにより合体する。このようにして、本実施形態の入力インターフェイス装置１が完成する。
【００７３】
＜入力インターフェイス装置の動き＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の動きについて説明する。センサ３の演算装置の電源回路は、各検出部Ａ１１〜Ａ８８に、走査的に順番に電圧を印加している。ＲＯＭには、予め、検出部Ａ１１〜Ａ８８における静電容量と荷重との対応を示すマップが、格納されている。ＲＡＭには、表側配線用コネクタ３３、裏側配線用コネクタ３４から入力される静電容量に関連する電気量が一時的に格納される。ＣＰＵは、ＲＡＭに格納された電気量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量を算出する。そして、静電容量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の荷重を算出する。
【００７４】
例えば、図３に示すように、操作者が入力インターフェイス装置１に足裏９０を乗せる場合、足裏９０の踏力が加わる部分に配置されている検出部Ａ１１〜Ａ８８の、電極間距離（表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離）が小さくなる。このため、静電容量が大きくなる。演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置、足裏９０における荷重分布、操作者の重心位置、操作者の体重などを算出する。また、演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置変化、足裏９０における荷重分布変化、操作者の重心位置変化などを算出する。
【００７５】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の作用効果について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置１のセンサ３は、エラストマー製の誘電体３０と、エラストマーを主成分とする表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、エラストマーを主成分とする表側配線１ｘ〜８ｘおよび裏側配線１ｙ〜８ｙとを、備えている。このため、センサ３は柔軟である。また、クッション体２は、ウレタン発泡体製である。このため、クッション体２は柔軟である。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。また、ウレタン発泡体製のクッション体２は安価である。このため、入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【００７６】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００７７】
また、クッション体２は、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０と、２５％圧縮荷重が大きい裏側クッション層２１と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重に対しては主に表側クッション層２０が、高荷重領域の荷重に対しては主に裏側クッション層２１が、それぞれ機能する。このため、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、衝撃を吸収することができる。よって、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、裏側クッション層２１だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域において、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７８】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側クッション層２０の方が、裏側クッション層２１よりも、２５％圧縮荷重が小さい。このため、操作者は、荷重を入力する際、軟らかい表側クッション層２０に乗ることになる。したがって、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７９】
また、表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。また、裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
【００８０】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、共に帯状である。並びに、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの交差部分を利用して配置されている。このため、電極および配線の配置数が少なくなる。すなわち、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、合計６４個配置されている。ここで、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに電極を配置すると、表側電極が６４個、裏側電極が６４個、それぞれ必要になる。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに配線を配置すると、表側配線が６４本、裏側配線が６４本、それぞれ必要になる。これに対して、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、電極の配置数が少なくなる。また、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、配線の配置数が少なくなる。
【００８１】
また、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックとを含んで形成されている。このため、荷重が加わる場合、当該荷重に応じて、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、誘電体３０と共に、屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体３０の屈曲、伸縮を、表側電極１Ｘ〜８Ｘあるいは裏側電極１Ｙ〜８Ｙが、規制するおそれが小さい。
【００８２】
また、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙは、ウレタンゴムと銀粉とを含んで形成されている。このため、荷重に応じて、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙは、屈曲、伸縮することができる。したがって、誘電体３０の屈曲、伸縮を、表側配線１ｘ〜８ｘあるいは裏側配線１ｙ〜８ｙが、規制するおそれが小さい。
【００８３】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、検出部Ａ１１〜Ａ８８がセンサ３の全面に分散している。したがって、センサ３全面に占める、荷重検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。
【００８４】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、スクリーン印刷方法により、表側絶縁フィルム３１に表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘが配置されている。並びに、スクリーン印刷方法により、裏側絶縁フィルム３２に裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙが配置されている。このため、柔軟で上下方向厚さの薄いセンサ３を、簡単に作製することができる。また、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙの、形状、配置数、位置などに対する自由度が高くなる。
【００８５】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側絶縁フィルム３１および裏側絶縁フィルム３２の上下方向厚さが、各々、５０μｍである。このため、表側絶縁フィルム３１および裏側絶縁フィルム３２が、各々、変形しやすい。また、センサ３延いては入力インターフェイス装置１の柔軟性を阻害しにくい。
【００８６】
また、センサ３の誘電体３０は、２５％圧縮荷重が小さい表側誘電層３００と、２５％圧縮荷重が大きい裏側誘電層３０１と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重検出に対しては主に表側誘電層３００が、高荷重領域の荷重検出に対しては主に裏側誘電層３０１が、それぞれ機能する。このため、２５％圧縮荷重が小さい表側誘電層３００だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、荷重を検出することができる。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、２５％圧縮荷重が高い裏側誘電層３０１だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域における感度を高くすることができる。
【００８７】
また、表側誘電層３００の２５％圧縮荷重は、２．５ｋＰａである。また、裏側誘電層３０１の２５％圧縮荷重は、２０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
【００８８】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側誘電層３００、裏側誘電層３０１が、２５％圧縮荷重の小さい順に、上側から下側に向かって、積層されている。すなわち、２５％圧縮荷重が小さい表側誘電層３００が上側に、２５％圧縮荷重が大きい裏側誘電層３０１が下側に、それぞれ配置されている。
【００８９】
以下、上記誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、前後方向に隣接する検出部Ａ３８〜Ａ５８を例示するが、左右方向に隣接する検出部についても同様である。
【００９０】
図６に、図５の誘電体の模式図を示す。表側誘電層３００は、面方向ばね３００ａ、３００ｂと、表裏方向ばね３００Ａ〜３００Ｃとを備えている。裏側誘電層３０１は、面方向ばね３０１ａ、３０１ｂと、表裏方向ばね３０１Ａ〜３０１Ｃとを備えている。
【００９１】
ここで、表側誘電層３００の面方向ばね３００ａ、３００ｂの面方向（水平方向）のばね定数は、裏側誘電層３０１の面方向ばね３０１ａ、３０１ｂの面方向のばね定数よりも、小さい。また、表側誘電層３００の表裏方向ばね３００Ａ〜３００Ｃの表裏方向（上下方向）のばね定数は、裏側誘電層３０１の表裏方向ばね３０１Ａ〜３０１Ｃの表裏方向のばね定数よりも、小さい。
【００９２】
図７に、図６に対して、表側誘電層と裏側誘電層とが表裏逆に配置された誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。なお、図７に示す模式図の形態は、本発明の入力インターフェイス装置に含まれる。図７に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、裏側誘電層３０１（ただし、図７においては表側に配置されている。）の表裏方向ばね３０１Ｂが圧縮される。ここで、裏側誘電層３０１の面方向ばね３０１ａ、３０１ｂの面方向のばね定数は、比較的大きい。このため、表裏方向ばね３０１Ｂに荷重が加わると、面方向ばね３０１ａ、３０１ｂを介して、表裏方向ばね３０１Ａ、３０１Ｃに、荷重が分散しやすい。したがって、表裏方向ばね３０１Ｂに荷重が加わると、表裏方向ばね３０１Ａ、３０１Ｃにも荷重が加わりやすい。よって、表裏方向ばね３００Ａ〜３００Ｃが、全体的に圧縮されやすい。このように、表側に裏側誘電層３０１を、裏側に表側誘電層３００を、それぞれ配置すると、荷重が入力された検出部Ａ４８と共に、荷重が入力されていない検出部Ａ３８、Ａ５８が変形しやすくなる。つまり、検出部Ａ４８のみならず、検出部Ａ３８、Ａ５８の静電容量が変化しやすくなる。
【００９３】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数＝３と誤認されやすい。すなわち、表側誘電層から裏側誘電層に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しやすい。また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ３８、Ａ５８に荷重が分散しやすいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。このように、２５％圧縮荷重が大きい裏側誘電層３０１を表側に、２５％圧縮荷重が小さい表側誘電層３００を裏側に、それぞれ配置すると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しやすくなる。
【００９４】
図８に、図６の誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。図８に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、表側誘電層３００の表裏方向ばね３００Ｂが圧縮される。ここで、表側誘電層３００の面方向ばね３００ａ、３００ｂの面方向のばね定数は、比較的小さい。このため、表裏方向ばね３００Ｂに荷重が加わっても、面方向ばね３００ａ、３００ｂを介して、表裏方向ばね３００Ａ、３００Ｃに、荷重が分散しにくい。したがって、表裏方向ばね３００Ｂに荷重が加わっても、表裏方向ばね３００Ａ、３００Ｃが圧縮されにくい。このように、表側に表側誘電層３００を、裏側に裏側誘電層３０１を、それぞれ配置することにより、荷重が入力されていない検出部Ａ３８、Ａ５８が変形するのを抑制することができる。つまり、検出部Ａ３８、Ａ５８の静電容量が変化するのを抑制することができる。
【００９５】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数が多くなりにくい。すなわち、表側誘電層から裏側誘電層に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しにくい。したがって、感度が低下しにくい。
【００９６】
また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ３８、Ａ５８に荷重が分散しにくいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。すなわち、感度が低下しにくい。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、２５％圧縮荷重が小さい表側誘電層３００が表側に、２５％圧縮荷重が大きい裏側誘電層３０１が裏側に、それぞれ配置されている。このため、センサ３の表側にクッション体２が配置されているにもかかわらず、つまりセンサ３到達前の段階において荷重が面方向に分散しやすいにもかかわらず、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくい。
【００９８】
＜その他＞
以上、本発明の入力インターフェイス装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００９９】
誘電体３０に用いられるエラストマーの材質は特に限定しない。エラストマーは、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、誘電体３０の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。
【０１００】
誘電体３０は、伸縮性を有する布製でもよい。この場合、誘電体３０に荷重が加わると、布を構成する繊維間の隙間が潰されて、布の厚さは小さくなる。つまり、誘電体３０の厚さが小さくなる。これにより、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離は小さくなる。その結果、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の静電容量（検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量）が大きくなり、荷重が検出される。
【０１０１】
布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。布を使用することにより、伸縮柔軟性に優れた薄膜状のセンサ３を、比較的低コストに実現することができる。また、布を構成する繊維間には隙間がある。このため、小さな荷重で押圧された場合でも、隙間が潰れることにより、布の厚さは変化しやすい。したがって、センサ３は、高い検出感度を有し、応答性に優れる。
【０１０２】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに用いられるポリマーの材質は特に限定しない。ポリマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどのエラストマーを含んでいてもよい。また、ポリマーは、ポリエステル、エポキシなどのプラスチックを含んでいてもよい。こうすると、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの伸縮性が高くなる。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、誘電体３０と、が一体的に屈曲、伸縮しやすい。
【０１０３】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに用いられる導電性フィラーの材質は特に限定しない。導電性フィラーは、炭素材料および金属から選ばれる一種以上からなるものであってもよい。金属としては、導電性の高い銀、銅等が好適である。よって、導電性フィラーとして、銀、銅等の微粒子、あるいは表面に銀等のめっきを施した微粒子を使用することができる。また、炭素材料は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、炭素材料からなる導電性フィラーを用いると、静電容量型センサの製造コストを低減することができる。炭素材料としては、例えば、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの誘導体、グラファイト、導電性炭素繊維などが挙げられる。特に、導電性カーボンブラック、グラファイト、導電性炭素繊維は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、これらの材料を用いると、センサ３延いては入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【０１０４】
また、表側絶縁フィルム３１、裏側絶縁フィルム３２の材質は、特に限定しない。絶縁性を有する樹脂、エラストマーを用いればよい。例えば、ポリアミド、ポリエチレン、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレン共重合体ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンゴムを用いてもよい。
【０１０５】
クッション体２の材質は、特に限定しない。エラストマーの場合は、エチレン−プロピレン共重合ゴムなどにオイルを多量に充填させた配合物を用いてもよい。発泡体の場合は、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体を用いてもよい。繊維の立体編物の場合は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの繊維を使って立体的に編んだものや、短繊維を立体的に布に熱融着させたものを用いてもよい。
【０１０６】
また、クッション体２の材質として、ゲルエラストマーを用いてもよい。ゲルエラストマーは、非常に柔軟である。加えて、応力−歪み曲線におけるヒステリシスが小さい。このため、元の形状への復元が速い。したがって、一つの入力動作に要する時間が短くて済む。また、ゲルエラストマーのタック力は大きい。このため、クッション体２とセンサ３とを積層させるだけで、両部材を貼着することができる。この場合、クッション体２が弾性変形しても、センサ３の位置ずれは少ない。また、クッション体２の弾性変形に対するセンサ３の追従性も、良好である。
【０１０７】
クッション体２用のゲルエラストマーとしては、シリコーンゲル、ウレタンゲル、およびオイル成分が配合された熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いてもよい。こうすると、所望の軟らかさ、復元性を有するクッション体２を作製しやすい。
【０１０８】
ここで、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーとしては、全体質量を１００質量％とした場合に、オイル成分が７０質量％以上含有されているものが望ましい。熱可塑性エラストマーとしては、Ａ−Ｂ−Ａの三部構造を有するものが望ましい。ここで、Ａは剛直性ポリマー（ポリスチレン、官能基ポリマー等）、Ｂはエラストマー性ポリマー（ポリブチレン、ポリエチレン、ポリ（エチレン／プロピレン）、ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）、水素化ポリ（イソプレン、ブタジエン、イソプレン−ブタジエン）、ポリ（エチレン／ブチレン＋エチレン／プロピレン））である。なかでも、超高分子のポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）−ポリスチレン構造をもつものが好適である。また、オイル成分としては、パラフィン性白ミネラルオイル、パラフィン、イソパラフィン、ナフテンオイル、ポリブチレン、ポリプロピレン、ポリテルペン、ポリ−β−ピネン、水素化ポリブタン、ポリブタン（ポリブタンポリマーの一端にエポキシド基を有する）等が挙げられる。
【０１０９】
また、クッション体２、誘電体３０を、軸方向が表裏方向である複数の柱部と、空間部と、により構成してもよい。こうすると、柱部の寸法、配置密度などにより、クッション体２、誘電体３０の表裏方向のばね定数を調整することができる。このように、材質ではなく、構造を工夫することにより、クッション体２、誘電体３０の表裏方向のばね定数を調整してもよい。
【０１１０】
表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙは、ポリマーと導電性フィラーとを含んでいてもよい。この場合、ポリマー、導電性フィラーとして、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ用のポリマー、導電性フィラーを用いてもよい。また、導電性フィラーとして、金粉、銅粉、ニッケル粉などを用いてもよい。また、電極と配線とは、導通機能を満たす範囲で同一物を使用できる。
【０１１１】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙの形状、位置、配置数などは特に限定しない。例えば、表側電極および裏側電極のうち、一方を、同心円状に配置してもよい。並びに、他方を、一方と同心の放射状に配置してもよい。この場合であっても、表側または裏側から見て、表側電極と裏側電極とを略直交させることができる。また、入力インターフェイス装置１の形状は特に限定しない。長方形、多角形、楕円形、円形などであってもよい。
【０１１２】
上記実施形態においては、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘを表側絶縁フィルム３１の裏面に印刷した。並びに、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙを裏側絶縁フィルム３２の表面に印刷した。しかしながら、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘを誘電体３０の表面に印刷してもよい。並びに、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙを誘電体３０の裏面に印刷してもよい。こうすると、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部Ａ１１〜Ａ８８を配置することができる。また、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙ、誘電体３０を、簡単に集積化することができる。
【０１１３】
上記実施形態においては、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙの印刷に、スクリーン印刷方法を用いた。しかしながら、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、パッド印刷方法、リソグラフィー、ディスペンサー印刷方法などを用いてもよい。また、クッション体２、誘電体３０の層数は、特に限定しない。単層であってもよい。また、三層以上であってもよい。
【０１１４】
上記実施形態においては、足裏９０により、入力インターフェイス装置１に命令を入力した。しかしながら、体の各部位（頭、掌、膝、肘、臀部など）により、命令を入力してもよい。
【０１１５】
上記実施形態においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１、表側誘電層３００と裏側誘電層３０１、クッション体２とセンサ３を、各々、弾性を有する接着剤で接着した。しかしながら、これらの部材は、接着しなくてもよい。すなわち、積層させるだけでもよい。
【０１１６】
上記実施形態においては、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、表側配線１ｘ〜８ｘと誘電体３０とを直接接触させた。並びに、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線１ｙ〜８ｙと誘電体３０とを直接接触させた。しかしながら、電極、配線と誘電体との間に保護層を介装してもよい。こうすると、電極、配線と誘電体との直接接触による摩耗を、防止することができる。なお、保護層の材質としては、ウレタン、シリコーンなどが挙げられる。
【実施例１】
【０１１７】
以下、本発明の入力インターフェイス装置に対して行った荷重測定実験について、図２〜図４を援用しながら説明する。
【０１１８】
＜サンプル＞
実施例１のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、５ｍｍである。表側絶縁フィルム３１および裏側絶縁フィルム３２の上下方向厚さは、各々、５０μｍである。
【０１１９】
実施例２のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、１０ｍｍである。表側絶縁フィルム３１および裏側絶縁フィルム３２の上下方向厚さは、各々、５０μｍである。
【０１２０】
比較例１のサンプルと、上記実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、クッション体２が配置されていない点である。また、誘電体３０が、単層からなる点である。表側絶縁フィルム３１および裏側絶縁フィルム３２の上下方向厚さは、各々、５０μｍである。
【０１２１】
＜実験方法および実験結果＞
荷重測定実験は、各サンプル（実施例１、実施例２、比較例１）に荷重を加えた場合の、上下方向厚さの圧縮量を測定することにより行った。図９に、圧縮量と荷重（入力値）との関係をグラフで示す。実施例１（グラフ中央）の線に対して、比較例１（グラフ左側）を細線で、実施例２（グラフ右側）を太線で、それぞれ示す。図９に示すように、曲線の傾き（荷重変化量／圧縮量変化量）は、大きい順に、比較例１、実施例１、実施例２となった。このことから、クッション体２を配置しない方が、傾きが大きくなることが判った。また、クッション体２の上下方向厚さが薄いほど、傾きが大きくなることが判った。
【０１２２】
同じ荷重を加えた場合の圧縮量が大きいほど、入力時に操作者に加わる衝撃は小さくなる。この観点から見ると、操作者に加わる衝撃が小さい順に、実施例２、実施例１、比較例１となることが判った。
【実施例２】
【０１２３】
以下、実施例２のサンプルに対して行った荷重測定実験について、図２〜図４を援用しながら説明する。クッション体２の上下方向厚さが厚いほど、センサ３まで荷重が伝わりにくくなる。このため、センサ３の感度が低くなる。そこで、クッション体２の上下方向厚さが実施例１よりも厚い、実施例２に対して、荷重測定実験を行った。
【０１２４】
図１０に、荷重（入力値）と静電容量との関係をグラフで示す。図１０に示すように、荷重が大きくなるのに従って、静電容量は大きくなった。このことから、実施例２の静電容量から、荷重（出力値）を算出することが可能であることが判った。上述したように、クッション体２の上下方向厚さは、実施例２よりも、実施例１の方が薄い。このため、実施例１の場合であっても、静電容量から、荷重を算出することが可能である。すなわち、クッション体２の上下方向厚さが１０ｍｍ以下であれば、静電容量から、荷重を算出することが可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
１：入力インターフェイス装置、１Ｘ〜８Ｘ：表側電極、１Ｙ〜８Ｙ：裏側電極、１ｘ〜８ｘ：表側配線、１ｙ〜８ｙ：裏側配線、２：クッション体、３：センサ。
２０：表側クッション層（クッション層）、２１：裏側クッション層（クッション層）、３０：誘電体、３１：表側絶縁フィルム、３２：裏側絶縁フィルム、３３：表側配線用コネクタ、３４：裏側配線用コネクタ、９０：足裏。
３００：表側誘電層（誘電層）、３００ａ：面方向ばね、３００ｂ：面方向ばね、３００Ａ〜３００Ｃ：表裏方向ばね、３０１：裏側誘電層（誘電層）、３０１ａ：面方向ばね、３０１ｂ：面方向ばね、３０１Ａ〜３０１Ｃ：表裏方向ばね、３１０：電極印刷部、３１１：配線印刷部、３２０：電極印刷部、３２１：配線印刷部。
Ａ１１〜Ａ８８：検出部、ａ：クッション層（誘電層）、ｂ：クッション層（誘電層）、α：低荷重領域、β：高荷重領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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