(57)【要約】【課題】薄型かつ高分解能の感圧センサおよび重量センサを提供する。【解決手段】対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムと、前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第１電極列と、前記第１電極列の各電極を架橋して連結する第１抵抗体と、前記第１抵抗体の一方端に接続された第１端子および他方端に接続された第２端子と、前記第２フィルムの内側面の前記第１電極列に対向した位置に、前記第１電極列との間に間隙を設けて配置された第１対向電極と、前記第１対向電極に接続された第３端子と、を備え、前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムと、
前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第１電極列と、
前記第１電極列の各電極を架橋して連結する第１抵抗体と、
前記第１抵抗体の一方端に接続された第１端子および他方端に接続された第２端子と、
前記第２フィルムの内側面の前記第１電極列に対向した位置に、前記第１電極列との間に間隙を設けて配置された第１対向電極と、
前記第１対向電極に接続された第３端子と、
を備え、
前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることを特徴とする感圧センサ。
【請求項２】
前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第２電極列と、
前記第２フィルムの内側面の前記第２電極列に対向した位置に、前記第２電極列との間に間隙を設けて配置された第２対向電極と、
前記第２対向電極に接続された第４端子と、
をさらに備え、
前記第１抵抗体は、前記第２電極列の各電極も架橋して連結しており、
前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、前記第２対向電極と前記第２電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子および前記第４端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることを特徴とする請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第２電極列と、
前記第２電極列の各電極を架橋して連結する第２抵抗体と、
前記第２フィルムの内側面の前記第２電極列に対向した位置に、前記第２電極列との間に間隙を設けて配置された第２対向電極と、
前記第２対向電極に接続された第４端子と、
をさらに備え、
前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、前記第２対向電極と前記第２電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子および前記第４端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることを特徴とする請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項４】
前記第１電極列と前記第２電極列とが並列に配置され、
前記第１電極列における電極の間隔と前記第２電極列における電極の間隔とが、互い違いに構成されている、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の感圧センサ。
【請求項５】
前記第１フィルムおよび前記第２フィルムは、一部が連結された１枚のフィルムから形成され、当該連結された箇所にて折り返すことにより前記第１フィルムと前記第２フィルムとが対向配置される、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の感圧センサ。
【請求項６】
前記抵抗体は、フィルム上にプリントされたカーボン材であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の感圧センサ。
【請求項７】
負荷される荷重を受ける天板と、
前記天板に負荷される荷重に応じて伸縮する弾性体と、
前記弾性体の伸縮量を押圧点の位置変位へ変換するギヤシステムと、
前記ギヤシステムにて位置変位された前記押圧点を感知する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の感圧センサと、
を備えることを特徴とする重量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサおよび重量センサに関し、特に、押圧位置を電気信号として出力する感圧センサおよび荷重を電気信号として出力する重量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、負荷された荷重を測定する重量センサが日常生活の各所に用いられている。例えば、電子レンジの中には、適切な加熱調理のプログラムを自動的に実行するために、ターンテーブル上に載置された食品の重量を検知するための重量センサが組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。また、自動車用シートには、着座した乗員の体重を測定するための重量センサが組み込まれている（例えば、特許文献２参照）。これらの重量センサは適用される箇所に応じて適切に最適化された構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】昭６３−１７２９３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばベッドの脚と床との間に挿入し、ベッド上の被検者の姿勢等を検知するための重量センサに関する需要がある。このような用途の重量センサでは、ベッドと被検者の両方の重量が負荷されるので高耐荷重性が要求される一方で、被検者の姿勢等を正確に検知するためには高分解能も要求される。しかも、既存のベッドの脚と床との間に挿入したとしても、ベッドの高さが大きくは変わらないようにするためには、重量センサが薄型化されている必要がある。また、薄型かつ高分解能の重量センサを実現するためには、これに組み入れるための薄型かつ高分解能の感圧センサが必要である。
【０００５】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、薄型かつ高分解能の感圧センサおよび重量センサ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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明に係る感圧センサは、対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムと、前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第１電極列と、前記第１電極列の各電極を架橋して連結する第１抵抗体と、前記第１抵抗体の一方端に接続された第１端子および他方端に接続された第２端子と、前記第２フィルムの内側面の前記第１電極列に対向した位置に、前記第１電極列との間に間隙を設けて配置された第１対向電極と、前記第１対向電極に接続された第３端子と、を備え、前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る感圧センサは、前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第２電極列と、前記第２フィルムの内側面の前記第２電極列に対向した位置に、前記第２電極列との間に間隙を設けて配置された第２対向電極と、前記第２対向電極に接続された第４端子と、をさらに備え、前記第１抵抗体は、前記第２電極列の各電極も架橋して連結しており、前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、前記第２対向電極と前記第２電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子および前記第４端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る感圧センサは、前記第１フィルムの内側面に多数の電極が分割配置された第２電極列と、前記第２電極列の各電極を架橋して連結する第２抵抗体と、前記第２フィルムの内側面の前記第２電極列に対向した位置に、前記第２電極列との間に間隙を設けて配置された第２対向電極と、前記第２対向電極に接続された第４端子と、をさらに備え、前記対向配置された第１フィルムおよび第２フィルムの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、前記第１対向電極と前記第１電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、前記第２対向電極と前記第２電極列における多数の電極うち１つとが電気的に接続し、前記第３端子および前記第４端子から出力される電気信号によって前記押圧された位置が検知されることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る感圧センサは、前記第１電極列と前記第２電極列とが並列に配置され、前記第１電極列における電極の間隔と前記第２電極列における電極の間隔とが、互い違いに構成されていることが好ましい。また、本発明に係る感圧センサは、前記第１フィルムおよび前記第２フィルムは、一部が連結された１枚のフィルムから形成され、当該連結された箇所にて折り返すことにより前記第１フィルムと前記第２フィルムとが対向配置されることが好ましい。また、本発明に係る感圧センサは、前記抵抗体は、フィルム上にプリントされたカーボン材であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る重量センサは、負荷される荷重を受ける天板と、前記天板に負荷される荷重に応じて伸縮する弾性体と、前記弾性体の伸縮量を押圧点の位置変位へ変換するギヤシステムと、前記ギヤシステムにて位置変位された前記押圧点を感知する、上記記載の感圧センサと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、薄型かつ高分解能の感圧センサおよび重量センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る重量センサの構成例を示す上側部分断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る重量センサの構成例を示す垂直方向断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る重量センサの構成例を示す垂直方向断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの構成例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの出力を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの出力を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る感圧センサおよび重量センサにつき、図面に基づいて説明する。ただし、本発明の実施形態に係る感圧センサおよび重量センサが以下で説明する実施形態に限定されるものではない。添付の図面は模式的なものであり、各要素の寸法や比率などが実際と異なる場合がある。
【００１４】
（重量センサの構成例）
図１は、本発明の実施形態に係る重量センサの構成例を示す上側部分断面図である。図２および図３は、本発明の実施形態に係る重量センサの構成例を示す垂直方向断面図である。図２および図３は、共に図１におけるＡ−Ａ矢視断面を示しているが、図３はギヤ等の部品を除き奥の構成を図示している。
【００１５】
図１から図３に示されるように、本発明の実施形態に係る重量センサ１は、負荷される荷重を受ける天板２と、天板２に負荷される荷重に応じて伸縮するバネ４と、バネ４の伸縮量を押圧点の位置変位へ変換するギヤシステム５と、ギヤシステム５にて位置変位された押圧点を感知する感圧センサ１０とを備えている。なお、バネ４、ギヤシステム５、感圧センサ１０等は、ベース３上に設けられおり、天板２は、バネ４を介してベース３上に取り付けられている。また天板２とベース３との間には、ブッシュＢが装着され、両者の間隙が埋められており、天板２とベース３とが一体的に重量センサ１のケースとして機能するように構成されている。
【００１６】
バネ４は、負荷される荷重に応じて伸縮する弾性体であり、天板２とベース３との間に挟持されている。したがって、バネ４の伸縮に伴い天板２とベース３との間の距離も伸縮される。
バネ４は、ギヤシステム５を中央部に配置し、小径のコイルばねをギヤシステム５の四隅に配置しても良いが、例えば図１に示されるように、大径のリング状に構成し、当該リングの内部にギヤシステム５や感圧センサ１０等の構成を収納し得る構成とすることが好ましい。バネ４を大きくすることで重量センサ１の耐荷重性が向上するだけではなく、リングの内部に部品を収納することで、スペースの有効活用ができ、重量センサ１の薄型化にも寄与する。
【００１７】
ギヤシステム５は、複数の機械要素を組み合わせて、バネ４の伸縮量を押圧点の位置変位へ変換する。ギヤシステム５は、大きく分けて、スライドブロック６ａとスライドブロック受け６ｂとスプリング６ｃとからなる機械要素群と、ラック７ａとギヤ７ｂ〜７ｅとからなる機械要素群とを備えている。
【００１８】
スライドブロック６ａとスライドブロック受け６ｂとスプリング６ｃは、バネ４の伸縮量を水平方向の変位に変換するためのものである。スライドブロック６ａは、ベース３に摺動可能に設置され、スライドブロック受け６ｂは、天板２に固定されている。
スプリング６ｃは、スライドブロック６ａがスライドブロック受け６ｂに当接するようにスライドブロック６ａに負荷を与えるためのものである。
スライドブロック６ａとスライドブロック受け６ｂとの間の当接面は、斜めに形成されており、スライドブロック受け６ｂの上下変位は、スライドブロック６ａの水平方向の変位に変換される。
即ち、天板２とベース３との間の距離が短くなると（天板２に荷重が作用すると）、スライドブロック６ａが水平方向に変位し、バネ４を縮める。また、天板２とベース３との間の距離が長くなると（天板２の荷重が除かれると）、スライドブロック６ａが水平方向に変位し、バネ４を伸張させる。
【００１９】
ラック７ａとギヤ７ｂ〜７ｅとは、水平方向の変位に変換されたバネ４の伸縮量を回転変位に変換し、かつ、増幅するためのものである。ラック７ａは、スライドブロック６ａに連結されており、スライドブロック６ａの水平方向の変位に伴い変動する。ラック７ａおよびギヤ７ｂは、連動してラックアンドピニオンを構成し、ラック７ａの水平方向の変位はギヤ７ｂの回転方向の変位へ変換される。
【００２０】
ギヤ７ｂ〜７ｅは、互いに連動して回転運動を増幅させる。重量センサ１は、薄型に構成されており、負荷される荷重に応じて伸縮するバネ４の伸縮量も小さい。ギヤ７ｂ〜７ｅは、分解能を高めるために、小さい変位を増幅している。
【００２１】
連動する最終のギヤ７ｅには、押圧点としてのボール８が設けられている。ギヤ７ｅは、同軸に円板９が設けられている。そして、円板９とギヤ７ｅとの間には、感圧センサ１０が設置され、ギヤ７ｅに設けられたボール８は、感圧センサ１０を押圧するように構成されている。したがって、最終的に、負荷される荷重に応じて伸縮するバネ４の伸縮量は、ギヤ７ｅに設けられたボール８の回転変位に変換され、感圧センサ１０を押圧する押圧点の位置変位に変換されることになる。
【００２２】
なお、図示される感圧センサ１０は、以下で説明する本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０であることを想定したものであるが、これに代えて、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０や本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０など本発明の他の実施形態に係る感圧センサを用いることも可能である。
【００２３】
（感圧センサの構成例１）
次に、図４および図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの構成について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図であり、図５は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの構成例を示す断面図である。
【００２４】
図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０は、第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂと、第１電極列１２と、第１抵抗体１３と、第１対向電極１４と、第１端子１５ａと、第２端子１５ｂと、第３端子１５ｃとを備えている。
【００２５】
第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂは、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）で形成されており、一部が連結された１枚のフィルムとなっている。そして、この連結された箇所（図中一点鎖線）にて折り返すことにより第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとが対向配置される構成である。このように、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ１０は、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとが対向配置されるので、薄型の構成を実現している。
【００２６】
第１電極列１２は、第１フィルム１１ａの内側面に多数の電極が分割配置されたものである。ここで、第１フィルム１１ａの内側面とは、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとが対向配置された際に内側に面する方の面のことをいう。図４に示すように、第１電極列１２は、電気的に分離された電極の小片が円弧状に配置されたものである。感圧センサ１０は、分解能が５０ステップのものであるので、第１電極列１２における電気的に分離された電極の数は４９個である（出力が０〜４９の５０段階）。
【００２７】
第１抵抗体１３は、第１電極列１２における各電極を架橋して連結するように構成されている。ただし、第１抵抗体１３は、第１電極列１２における各電極の全面を覆うことなく、一部のみを架橋して連結するように構成されている。後に説明するように、第１電極列１２は、押圧を受けた際に第１対向電極１４と接触するための接触面を確保するためである。
【００２８】
第１電極列１２における各電極は、円弧状に配置されているので、第１抵抗体１３もこれに沿うように円弧状に配置されている。つまり、第１電極列１２と第１抵抗体１３とは、同心の円弧状に配置されている。
【００２９】
第１対向電極１４は、第２フィルム１１ｂの内側面に円周上に形成されたものである。ここで、第２フィルム１１ｂの内側面とは、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとが対向配置された際に内側に面する方の面のことをいう。また、第１対向電極１４は、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとを対向配置した際に、第１電極列１２に対向した位置に形成されている。後に説明するように、第１対向電極１４は、第１電極列１２と接触するためである。
【００３０】
第１端子１５ａは、第１抵抗体１３の一方端に接続されている。一方、第２端子１５ｂは、第１抵抗体１３の他方端に接続されている。また、第３端子１５ｃは、第１対向電極１４に接続されている。
【００３１】
なお、第１電極列１２、第１対向電極１４、第１端子１５ａ、第２端子１５ｂ、第３端子１５ｃなど、電極や端子およびその間の配線部分は、ＰＥＴフィルム上に銀（Ａｇ）などの高導電性金属をプリントして形成することが好ましい。また、第１抵抗体１３は、カーボン（グラファイト）材などの中間的導電性材料をプリントして形成することが好ましい。
【００３２】
図５は、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとを対向配置した状態での感圧センサ１０の断面図であり、使用状態における回路構成を示している。
【００３３】
図５に示すように、使用状態における感圧センサ１０では、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとが対向配置され、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂとの間はスペーサ１６によって所定の間隙が形成されている。
尚、スペーサ１６は、第１フィルム１１ａと第２フィルム１１ｂの外周側のみならず、内周側にも形成してもよく、あるいはまた内周側にのみ形成してもよい。
【００３４】
第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂの内側面には、第１電極列１２と第１対向電極１４とが対向配置されており、通常状態では第１電極列１２と第１対向電極１４との間には所定の間隙が形成されている。なお、第１抵抗体１３は、第１電極列１２上であって、第１対向電極１４と対向しない位置に形成されている。
【００３５】
上記構成のもと、対向配置された第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂの外側からボール８で局所的に押圧された際には、第１対向電極１４と第１電極列１２における多数の電極うち１つとが電気的に接続することになる。
なお、ボール８は、図２を参照しながら説明したギヤ７ｅに設けられたものを想定している。第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂの外側から局所的に押圧する位置を変えた場合、第１対向電極１４と電気的に接続する第１電極列１２における電極が変わるので、第１対向電極１４に接続された第３端子１５ｃの第１抵抗体１３に対する接続位置が変更されることになる。また、図５では、第１対向電極１４側をボール８で押圧する場合を示したが、これとは逆に第１電極列１２側をボール８で押圧しても良い。更に、二つのボールを用いて、該ボールで第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂを挟み、第１対向電極１４側と第１電極列１２側の両側を押圧しても良い。
【００３６】
本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０は、独立した用途を有するものであるが、本発明の実施形態に係る重量センサ１に組み入れられた場合、天板２に負荷される荷重に応じてボール８の位置が変化するので、ボール８で局所的に押圧された位置を感圧センサ１０で感知することにより、天板２に負荷される荷重を測定することが可能である。
【００３７】
ここで、図６および図７を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０の電気的作用効果を説明する。図６は、発明の第１実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図であり、図７は、本発明の第１実施形態に係る感圧センサの出力を示すグラフである。
【００３８】
図６に示すように、本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０は、いわゆる可変抵抗器と等価の回路構成を有している。つまり、図４を同一の参照符号を付せば、第１端子１５ａと第２端子１５ｂとの間は所定の抵抗値である第１抵抗体１３が挿入されている一方、押圧位置を変更した場合、第３端子１５ｃの第１抵抗体１３に対する接続位置が変更されるので、第３端子１５ｃに関する抵抗値も変わるというものである。
【００３９】
したがって、本発明の第１実施形態に係る感圧センサ１０の典型的使用方法は、第１端子１５ａをアース（接地）に接続し、第２端子１５ｂに所定の入力電圧ＶＩを印加し、第３端子１５ｃに出力される出力電圧ＶＯを測定することである。この場合、第３端子１５ｃの第１抵抗体１３に対する接続位置に応じて入力電圧ＶＩが減少され、第３端子１５ｃの出力電圧として測定される。つまり、第３端子１５ｃの出力電圧ＶＯの測定値は、第３端子１５ｃの第１抵抗体１３に対する接続位置を意味することになる。
【００４０】
第３端子１５ｃの第１抵抗体１３に対する接続位置は、第１フィルム１１ａおよび第２フィルム１１ｂの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧する位置に依存して変わるので、押圧位置と出力電圧との関係をグラフ化すると図７のようになる。図７に示されるグラフは、押圧位置をとり、縦軸に出力電圧をとったものである。なお、先述のように、感圧センサ１０は５０ステップの分解能を有しているが、紙面の都合上、ステップ数を省略して記載している。
【００４１】
（感圧センサの構成例２）
次に、図８を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの構成について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図である。なお、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０は、第１実施形態に係る感圧センサ１０の代わりに本発明の実施形態に係る重量センサ１に組み入れて用いることが可能である。また、その仕組みも第１実施形態に係る感圧センサ１０と共通する部分も多い。したがって、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０の説明では、第１実施形態に係る感圧センサ１０と共通する部分を適宜省略するものとする。
【００４２】
図８に示すように、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０は、第１フィルム２１ａおよび第２フィルム２１ｂと、第１電極列２２ａと、第２電極列２２ｂと、第１抵抗体２３と、第１対向電極２４ａと、第２対向電極２４ｂと、第１端子２５ａと、第２端子２５ｂと、第３端子２５ｃと、第４端子２５ｄとを備えている。
【００４３】
第１フィルム２１ａおよび第２フィルム２１ｂは、一部が連結された１枚のフィルムとなっており、この連結された箇所（図中一点鎖線）にて折り返すことにより第１フィルム２１ａと第２フィルム２１ｂとが対向配置される構成である。このように、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０は、第１フィルム２１ａと第２フィルム２１ｂとが対向配置されるので、薄型の構成を実現している。
【００４４】
第１電極列２２ａおよび第２電極列２２ｂは、第１フィルム２１ａの内側面に多数の電極が分割配置されたものである。図８に示すように、第１電極列２２ａおよび第２電極列２２ｂは、電気的に分離された電極の小片が同心の円弧状に並列に配置されたものである。また、第１電極列２２ａにおける電極の間隔と第２電極列２２ｂにおける電極の間隔とは、互い違いに構成されている。これにより、後に説明する仕組みにより感圧センサ２０の分解能を向上させている。なお、感圧センサ２０の分解能は８０ステップである。
【００４５】
第１抵抗体２３は、第１電極列２２ａにおける各電極を架橋して連結するように構成されているとともに、第２電極列２２ｂにおける各電極を架橋して連結するように構成されている。つまり、第１抵抗体２３は、第１電極列２２ａと第２電極列２２ｂとで共有する構成である。
【００４６】
また、押圧を受けた際に第１対向電極２４ａおよび第２対向電極２４ｂと接触するための接触面を確保するため、第１抵抗体２３は、第１電極列２２ａおよび第２電極列２２ｂとにおける各電極の全面を覆うことなく、一部のみを架橋して連結するように構成されている。
【００４７】
第１対向電極２４ａおよび第２対向電極２４ｂは、第２フィルム２１ｂの内側面に円周上に形成されたものである。第１対向電極２４ａは、第１フィルム２１ａと第２フィルム２１ｂとを対向配置した際に、第１電極列２２ａに対向した位置に形成されている。一方、第２対向電極２４ｂは、第１フィルム２１ａと第２フィルム２１ｂとを対向配置した際に、第２電極列２２ｂに対向した位置に形成されている。
【００４８】
これにより、第１フィルム２１ａおよび第２フィルム２１ｂの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧された際に、第１対向電極２４ａと第１電極列２２ａにおける多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、第２対向電極２４ｂと第２電極列２２ｂにおける多数の電極うち１つとが電気的に接続することになる。なお、局所的に押圧する方法は、第１実施形態と同様にボール８を用いることも可能であるが、第１対向電極２４ａと第２対向電極２４ｂの間が離れているので連動する２つのボールを用いることや円筒状のコロを用いることが好ましい。
【００４９】
第１端子２５ａは、第１抵抗体２３の一方端に接続されている。一方、第２端子２５ｂは、第１抵抗体２３の他方端に接続されている。また、第３端子２５ｃは、第１対向電極２４ａに接続され、第４端子２５ｄは、第２対向電極２４ｂに接続されている。
【００５０】
ここで、図９および図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０の電気的作用効果を説明する。図９は、発明の第２実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図であり、図１０は、本発明の第２実施形態に係る感圧センサの出力を示すグラフである。
【００５１】
図９に示すように、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ１０も可変抵抗器と等価の回路構成を有している。図８を同一の参照符号を付せば、第１端子２５ａと第２端子２５ｂとの間は所定の抵抗値である第１抵抗体２３が挿入されている一方、押圧位置を変更した場合、第３端子２５ｃおよび第４端子２５ｄの第１抵抗体２３に対する接続位置が連動して変更されるので、第３端子２５ｃおよび第４端子２５ｄに関する抵抗値も変わるというものである。
【００５２】
本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０の典型的使用方法は、第１端子２５ａをアース（接地）に接続し、第２端子２５ｂに所定の入力電圧ＶＩを印加し、第３端子２５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１と第４端子２５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２とを測定することである。
【００５３】
第３端子２５ｃおよび第４端子２５ｄの第１抵抗体２３に対する接続位置は、第１フィルム２１ａおよび第２フィルム２１ｂの外側から局所的に押圧する位置に依存して変わるので、押圧位置と出力電圧との関係をグラフ化すると図１０のようになる。
【００５４】
図１０に示されるグラフは、押圧位置をとり、縦軸に出力電圧をとったものである。ただし、第３端子２５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１は実線で、第４端子２５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２は破線で記されている。また、感圧センサ２０は８０ステップの分解能を有しているが、紙面の都合上、ステップ数を省略して記載している。
【００５５】
図１０のグラフに示すように、第３端子２５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１と第４端子２５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２とには、ずれが現れている。これは、第１電極列２２ａにおける電極の間隔と第２電極列２２ｂにおける電極の間隔とが、互い違いに構成されていることによる。第３端子２５ｃおよび第４端子２５ｄの第１抵抗体２３に対する接続位置は、第１フィルム２１ａおよび第２フィルム２１ｂの少なくともいずれか一方のフィルムの外側から局所的に押圧する位置に依存して変わるが、第１電極列２２ａにおける電極の間隔と第２電極列２２ｂにおける電極の間隔とが、互い違いに構成されているので、第３端子２５ｃと第４端子２５ｄとでは、第１抵抗体２３に対する接続位置が切り替わるタイミングずれているのである。
【００５６】
一方、第３端子２５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１と第４端子２５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２とにずれが存在していることにより、感圧センサ２０の分解能は向上している。図１０のグラフに示すように、実線のグラフと破線のグラフを合わせて考えると、押圧位置をより高精度に分解することが可能になる。
【００５７】
（感圧センサの構成例３）
次に、図１１を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る感圧センサの構成について説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る感圧センサの回路構成例を示す図である。なお、本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０は、第１実施形態に係る感圧センサ１０の代わりに本発明の実施形態に係る重量センサ１に組み入れて用いることが可能であり、本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０の説明では、第１実施形態に係る感圧センサ１０および第２実施形態に係る感圧センサ２０と共通する部分を適宜省略するものとする。
【００５８】
図１１に示すように、本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０は、第１フィルム３１ａおよび第２フィルム３１ｂと、第１電極列３２ａと、第２電極列３２ｂと、第１抵抗体３３ａと、第２抵抗体３３ｂと、第１対向電極３４ａと、第２対向電極３４ｂと、第１端子３５ａと、第２端子３５ｂと、第３端子３５ｃと、第４端子３５ｄとを備えている。
【００５９】
第１フィルム３１ａおよび第２フィルム３１ｂは、一部が連結された１枚のフィルムとなっており、この連結された箇所（図中一点鎖線）にて折り返すことにより第１フィルム３１ａと第２フィルム３１ｂとが対向配置される構成である。このように、本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０は、第１フィルム３１ａと第２フィルム３１ｂとが対向配置されるので、薄型の構成を実現している。
【００６０】
第１電極列３２ａおよび第２電極列３２ｂは、第１フィルム３１ａの内側面に多数の電極が分割配置されたものである。図１１に示すように、第１電極列３２ａおよび第２電極列３２ｂは、電気的に分離された電極の小片が同心の円弧状に並列に配置されたものである。また、第１電極列３２ａにおける電極の間隔と第２電極列３２ｂにおける電極の間隔とは、互い違いに構成されている。これは、第２実施形態の感圧センサ２０と同様に、感圧センサ３０の分解能を向上させるためである。なお、感圧センサ３０の分解能は１６０ステップである。
【００６１】
第１抵抗体３３ａは、第１電極列３２ａにおける各電極を架橋して連結するように構成されている。一方、第２抵抗体３３ｂは、第２電極列２２ｂにおける各電極を架橋して連結するように構成されている。つまり、第１抵抗体３３ａと第２抵抗体３３ｂとが、第１電極列２２ａと第２電極列２２ｂとのそれぞれに設けられている構成である。
【００６２】
第１対向電極３４ａおよび第２対向電極３４ｂは、第２フィルム３１ｂの内側面に円周上に形成されたものである。第１対向電極３４ａは、第１フィルム３１ａと第２フィルム３１ｂとを対向配置した際に、第１電極列３２ａに対向した位置に形成されている。一方、第２対向電極３４ｂは、第１フィルム３１ａと第２フィルム３１ｂとを対向配置した際に、第２電極列３２ｂに対向した位置に形成されている。
【００６３】
これにより、第１フィルム３１ａおよび第２フィルム３１ｂの外側から局所的に押圧された際に、第１対向電極３４ａと第１電極列３２ａにおける多数の電極うち１つとが電気的に接続し、かつ、第２対向電極３４ｂと第２電極列３２ｂにおける多数の電極うち１つとが電気的に接続することになる。
【００６４】
第１端子３５ａは、第１抵抗体３３ａおよび第２抵抗体３３ｂの一方端に接続されている。一方、第２端子３５ｂは、第１抵抗体３３ａおよび第２抵抗体３３ｂの他方端に接続されている。つまり、第１抵抗体３３ａと第２抵抗体３３ｂとは、第１端子３５ａと第２端子３５ｂとの間に並列に挿入されている。また、第３端子３５ｃは、第１対向電極３４ａに接続され、第４端子３５ｄは、第２対向電極３４ｂに接続されている。
【００６５】
ここで、図１２を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０の電気的作用効果を説明する。図１２は、発明の第２実施形態に係る感圧センサの等価回路を示す図である。
【００６６】
図１２に示すように、本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０も可変抵抗器と等価の回路構成を有している。図１１を同一の参照符号を付せば、第１端子３５ａと第２端子３５ｂとの間は所定の抵抗値である第１抵抗体３３ａおよび第２抵抗体３３ｂが並列に挿入されている一方、押圧位置を変更した場合、第３端子３５ｃの第１抵抗体３３ａに対する接続位置と第４端子３５ｄの第２抵抗体３３ｂに対する接続位置とが連動して変更されるので、第３端子２５ｃおよび第４端子２５ｄに関する抵抗値も変わるというものである。
【００６７】
本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０の典型的使用方法は、第１端子３５ａをアース（接地）に接続し、第２端子３５ｂに所定の入力電圧ＶＩを印加し、第３端子３５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１と第４端子３５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２とを測定することである。
【００６８】
本発明の第３実施形態に係る感圧センサ３０も本発明の第２実施形態に係る感圧センサ２０と同様に、第１電極列２２ａにおける電極の間隔と第２電極列２２ｂにおける電極の間隔とが、互い違いに構成されているので、第３端子２５ｃに出力される出力電圧ＶＯ１と第４端子２５ｄに出力される出力電圧ＶＯ２とにずれが存在し、感圧センサ３０の分解能は向上する。
【００６９】
以上のように本発明の実施の形態に係る感圧センサおよび重量センサよれば、薄型かつ高分解能の感圧センサおよび重量センサを提供することができる。以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記の実施形態よって限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１  重量センサ
２  天板
３  ベース
４  バネ
５  ギヤシステム
６ａ  スライドブロック
６ｂ  スライドブロック受け
７ａ  ラック
７ｂ〜７ｅ  ギヤ
８  ボール
９  円板
１０，２０，３０  感圧センサ
１１ａ，２１ａ，３１ａ  第１フィルム
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ  第２フィルム
１２，２２ａ，３２ａ  第１電極列
２２ｂ，３２ｂ  第２電極列
１３，２３，３３ａ  第１抵抗体
３３ｂ  第２抵抗体
１４，２４ａ，３４ａ  第１対向電極
２４ｂ，３４ｂ  第２対向電極
１５ａ，２５ａ，３５ａ  第１端子
１５ｂ，２５ｂ，３５ｂ  第２端子
１５ｃ，２５ｃ，３５ｃ  第３端子
１６  スペーサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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