(57)【要約】【課題】可撓性を有する基材上に形成された抵抗体を有するひずみゲージにおいて、高感度化及び小型化を実現する。【解決手段】本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ、ＣｒＮの少なくとも１つを含む薄膜から形成された抵抗体と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基材と、
Ｃｒ、ＣｒＮの少なくとも１つを含む薄膜から形成された抵抗体と、を有するひずみゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載のひずみゲージを備えた、入力装置。
【請求項３】
請求項１に記載のひずみゲージを備えた、触覚センサ。
【請求項４】
請求項１に記載のひずみゲージを備えた、滑りセンサ。
【請求項５】
請求項１に記載のひずみゲージを備えた、姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物に貼り付けて、測定対象物のひずみを検出するひずみゲージが知られている。ひずみゲージは、ひずみを検出する抵抗体を備えており、抵抗体の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料が用いられている。又、抵抗体は、例えば、絶縁樹脂からなる基材上に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７４９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のひずみゲージは、感度が十分ではなく、又、小型化が実現できていなかったため、高感度化や小型化が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、可撓性を有する基材上に形成された抵抗体を有するひずみゲージにおいて、高感度化及び小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ、ＣｒＮの少なくとも１つを含む薄膜から形成された抵抗体と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、可撓性を有する基材上に形成された抵抗体を有するひずみゲージにおいて、高感度化及び小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図１及び図２を参照するに、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０と、端子部４１とを有している。
【００１１】
なお、本実施の形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、基材１０の抵抗体３０が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗体３０が設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗体３０が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗体３０が設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。但し、ひずみゲージ１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
【００１２】
基材１０は、抵抗体３０を形成するためのベース層となる部材であり、可撓性を有する。基材１０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００１３】
基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。なお、フィルムとは、可撓性を有する部材を指す。
【００１４】
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材１０が絶縁樹脂フィルム中に添加物や不純物等を含有することを妨げるものではない。
【００１５】
抵抗体３０は、基材１０の上面１０ａに所定のパターンで形成された薄膜であり、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体３０は、基材１０の上面１０ａに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａに他の層を介して形成されてもよい。抵抗体３０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。なお、図１では、便宜上、抵抗体３０を梨地模様で示している。
【００１６】
抵抗体３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ、ＣｒＮの少なくとも１つを含む薄膜が挙げられる。
【００１７】
端子部４１は、抵抗体３０の両端部から延在しており、平面視において、抵抗体３０よりも拡幅して形成されている。端子部４１は、ひずみにより生じる抵抗体３０の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極であり、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。抵抗体３０は、例えば、端子部４１の一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の端子部４１に接続されている。なお、抵抗体３０と端子部４１とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。
【００１８】
ひずみゲージ１において、基材１０の材料としてＰＩ樹脂を用い、抵抗体３０の材料としてＣｒ、ＣｒＮの少なくとも１つを含む薄膜を用いた場合、高感度化（従来比５００％以上）かつ、小型化（従来比１／１０以下）を実現することができる。
【００１９】
例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、ひずみゲージ１では０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。又、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、ひずみゲージ１の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。
【００２０】
ひずみゲージは、一般的に、起歪体（金属等）に貼り付けて使用される。従来のひずみゲージは感度が低かったため、センサ特性を確保するために起歪体の材料選定に設計的な制限を受けていた。
【００２１】
これに対して、ひずみゲージ１は、従来のひずみゲージよりも高感度化されているため、従来のひずみゲージを用いる場合のような設計的な制限を大幅に緩和でき、起歪体の材料選定の自由度を向上できる。
【００２２】
又、ひずみゲージ１は、従来のひずみゲージよりも小型化されているため、今まで使用できなかった微細な測定箇所への設置が可能となる。
【００２３】
又、ひずみゲージ１は、可撓性を有するフィルム型ゲージであるため、小型だけではなく、大小様々なサイズに適用して生産及び供給することが可能となる。
【００２４】
又、ひずみゲージ１は、質量が軽く、測定したい場所へ貼り付けることができるため、同様な測定に用いる電子基板実装が必要なMEMS（Micro Electro Mechanical Systems、微小電気機械システム）センサ等に比べ、測定したい場所を直接測定できるメリットがある。
【００２５】
又、ひずみゲージ１は、非常に小さく、質量が無視できるので、慣性の影響がなく、感度・安定性・疲労寿命に優れている。
【００２６】
又、ひずみゲージ１は、自己温度補償することも可能であり、この場合、金属、プラスチックを問わず、多様な熱膨張係数を持ったあらゆる被測定物に対して使用できる。
【００２７】
又、ひずみゲージ１は、高感度であり、小さい変位を検出できるので、高い剛性を有する被測定物に対して使用することも可能である。
【００２８】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、ひずみゲージを応用したセンサや装置の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００２９】
ひずみゲージ１は、第１の実施の形態で示したように高感度、小型化等の様々な特徴を備えているため、様々なセンサや装置に用いることができる。以下に、ひずみゲージ１の応用例を列挙する。但し、以下はひずみゲージ１を応用したセンサや装置の一例を示すものであり、これらには限定されない。
【００３０】
なお、ひずみゲージ１は、図１及び図２に示した形状には限定されず、搭載されるセンサや装置の仕様に合わせて適宜形状を変更することができる。又、搭載されるセンサや装置の仕様に合わせて、複数のひずみゲージ１を適宜な配置で用いてもよい。この場合、複数のひずみゲージ１はセンサや装置の同一平面のみに配置される形態には限定されず、センサや装置の異なる平面（例えば、絶縁層の表面及び裏面等）に配置されてもよい。
【００３１】
ひずみゲージ１は、例えば、タッチパネル等の入力装置に用いることができる。タッチパネルは、ペンや指で触れることで入力操作が可能なパネルであり、表示装置の表面又は裏面に搭載され、パーソナルコンピュータやスマートフォン等の各種電子機器や携帯端末等に広く用いることができる。
【００３２】
又、ひずみゲージ１は、触覚センサに用いることができる。触覚センサは、対象物と接触することで所定の情報を取得するセンサであり、例えばロボットハンドの指先に取り付けられ、ロボットが物体を把持した際の物体との接触個所や把持力等を検出することができる。
【００３３】
又、ひずみゲージ１は、滑りセンサに用いることができる。滑りセンサは、対象物と接触することで所定の情報を取得するセンサであり、例えばロボットハンドの指先に取り付けられ、ロボットが物体を把持した際の物体との接触個所や滑り力等を検出することができる。
【００３４】
又、ひずみゲージ１は、姿勢制御装置に用いることができる。姿勢制御装置は、例えば使用者の身体に押圧される受圧面を備えたシートやベッド等に内蔵され、使用者の姿勢変化を検出して受圧面を使用者の姿勢にあった凹凸状態に変化させる装置である。
【００３５】
なお、ひずみゲージ１では、ひずみゲージ１を構成する抵抗体の抵抗値が、押圧力等に応じて連続的に変化するため、ＸＹ方向等の２次元情報のみでなく、Ｚ方向も含めた３次元情報を得ることができる。そのため、ひずみゲージ１は、上に例示したセンサや装置以外にも幅広い領域に応用することが可能である。
【００３６】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  ひずみゲージ、１０  基材、１０ａ  上面、３０  抵抗体、４１  端子部
【図１】
2018185346.tif 000003
【図２】
2018185346.tif 000004