(57)【要約】【課題】生産管理の手間を増やすことなく、圧力−抵抗値変化曲線が広い範囲でなだらかに変化する感圧センサを提供する。【解決手段】本発明に係わる感圧センサは、第１電極シート上に第１電極を形成し、且つ第２電極シート上に前記第１電極よりも抵抗値の高い第２電極を形成すると共に、中央に穴部を有するスペーサを介して前記２つの電極シートを重ね合わせ、前記電極同士が所定の隙間を空けて向かい合うように構成した感圧センサにおいて、一方の電極シート上の電極表面に分割された絶縁層を設け、当該絶縁層の分割部分により前記電極の中心位置から外周部に向けて放射状に電極の一部を露出させた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極シート上に第１電極を形成し、且つ第２電極シート上に前記第１電極よりも抵抗値の高い第２電極を形成すると共に、中央に穴部を有するスペーサを介して前記２つの電極シートを重ね合わせ、前記電極同士が所定の隙間を空けて向かい合うように構成した感圧センサにおいて、
一方の電極シート上の電極表面に分割された絶縁層を設け、当該絶縁層の分割部分により前記電極の中心位置から外周部に向けて放射状に電極の一部を露出させたことを特徴とする感圧センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の感圧センサにおいて、
前記絶縁層の分割部分は、前記電極の中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域を有することを特徴とする感圧センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の感圧センサにおいて、
前記絶縁層の厚みは、前記スペーサの厚みの５〜３０％であることを特徴とする感圧センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の感圧センサにおいて、
前記絶縁層は、ポリエステル樹脂からなることを特徴とする感圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から加えられた圧力に対応して抵抗値が変化する感圧センサに関するもので、詳しくは、車載シートに設置されて乗員の体格を検知するための車載用圧力検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の感圧センサは、２枚の電極シート上に抵抗値の低い電極と抵抗値の高い電極（抵抗電極）とをそれぞれ形成し、２枚の電極シートを中央に穴部を有するスペーサを介して重ね合わせ、電極同士が所定の隙間を空けて向かい合う構造となっている。
【０００３】
このような感圧センサに対して垂直方向から圧力をかけると、電極シートが変形して電極同士が接触し、２つの電極は導通状態となる。この状態でさらに圧力を増すと、接触面積が増大して導通抵抗が低くなる。また、圧力を減らすと、接触面積が減少して導通抵抗が高くなる。このように、感圧センサは、抵抗値の変化によって圧力の大きさを感知するようにしたものである。
【０００４】
図７は、上記構造の感圧センサにおける圧力−抵抗値変化曲線を示す説明図である。感圧センサの導通抵抗（以下、抵抗という）は、上下電極の接触面積に依存した値を示す。しかし、接触面積は圧力がかかり始めた初期に急激に増大し、以後は徐々に増加する傾向を示す。したがって、抵抗値も両電極の接触初期に急激に下がり、その後は抵抗値の変化は飽和してしまい、圧力が増加しても抵抗値はほとんど変化しなくなってしまう。
【０００５】
一般に、車載用圧力検知センサとしては、圧力を徐々に増してゆくと、抵抗も徐々に低くなるような特性、すなわち測定圧力範囲が広く、圧力の変化に応じて抵抗値が緩やかに変化する特性をもつものが理想と考えられている。このため従来は、上記抵抗電極の抵抗値を高くすることによって、接触初期に抵抗値が急激に下がらないようにしていた。しかし、抵抗値を高くすると電極面での抵抗値のばらつきが生じやすくなるため、生産管理に多大な手間を要することになる。
【０００６】
なお、車載用圧力検知センサの構造に関する従来技術として、上部電極シートに抵抗値の低い電極として銀とカーボンとを二層に形成し、対向する下部電極シートに抵抗値の高い電極として抵抗電極の外周部にリング状の銀電極を形成した体格検知着座センサが知られている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】フジクラ技報１０１号「体格検知着座センサ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、従来構造の感圧センサでは、圧力がかかり始めた直後に抵抗値が急激に下がってしまうため、測定圧力範囲を広くとることができず、圧力−抵抗値変化曲線がなだらかに変化するような理想的な特性とすることは極めて難しいものとなっていた。また、抵抗電極の抵抗値を高くした場合は、電極面での抵抗値のばらつきが生じやすくなり、生産管理に多大な手間を要することになる。
【０００８】
本発明の目的は、生産管理の手間を増やすことなく、圧力−抵抗値変化曲線が広い範囲でなだらかに変化する感圧センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係わる感圧センサは、第１電極シート上に第１電極を形成し、且つ第２電極シート上に前記第１電極よりも抵抗値の高い第２電極を形成すると共に、中央に穴部を有するスペーサを介して前記２つの電極シートを重ね合わせ、前記電極同士が所定の隙間を空けて向かい合うように構成した感圧センサにおいて、一方の電極シート上の電極表面に分割された絶縁層を設け、当該絶縁層の分割部分により前記電極の中心位置から外周部に向かって放射状に電極の一部を露出させたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成による感圧センサにおいては、前記絶縁層の分割部分に、前記電極の中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域を設けることが望ましい。
【００１１】
また、前記絶縁層の厚みは、前記スペーサの厚みの５〜３０％とすることが望ましい。
【００１２】
さらに、前記絶縁層を形成するための材料としては、ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、第１及び第２電極に圧力がかかると、一方の電極シート上の電極表面に設けられた絶縁層がスペーサとして機能し、圧力に対して電極間の接触面積が急激に拡大することが抑制される。このため、上下の電極に圧力がかかり始めた直後における抵抗値の急激な低下を防ぐことができる。そして接触開始以後は、分割部分において電極同士の接触面積が徐々に増加し、圧力増に伴って接触面積はなだらかに変化することになる。また、抵抗値の高い第２電極の抵抗値を通常よりも高くする必要がないため、電極面での抵抗値のばらつきを生じにくく、生産管理の手間を増やすことがない。したがって、本発明に係わる感圧センサによれば、生産管理の手間を増やすことなしに、圧力−抵抗値変化曲線が広い範囲でなだらかに変化する理想的な特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる感圧センサの実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、実施形態１に係わる感圧センサの概略断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態に係わる感圧センサ１０は、抵抗値の低い電極である上部電極１３が形成された上部電極シート１１と、この上部電極１３よりも抵抗値の高い電極である下部電極１４とが形成された下部電極シート１２と、中央に穴部１５ａを有するスペーサ１５とで構成されている。そして、上部電極シート１１と下部電極シート１２は、スペーサ１５を介して重ね合わせられ、電極同士が所定の隙間を空けて向かい合うように組み立てられている。
【００１６】
上下の電極シートには、耐熱、耐機械特性を備えたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを使用することができる。また、スペーサ１５にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを使用することができる。
【００１７】
上部電極１３は、平面視で円形となる上部銀電極１６と、同じく平面視で円形となるカーボン電極１７とから構成されている。カーボン電極１７は上部銀電極１６の保護用電極である。
【００１８】
他方、下部電極１４は、リング形の下部銀電極１８と抵抗電極１９とから構成されている。さらに、下部電極１４の表面には４分割された絶縁層２１が設けられている。抵抗電極１９は、下部銀電極１８を覆うように塗布された樹脂材料により形成されている。絶縁層２１は抵抗電極１９の表面に設けられ、図２に示すように、抵抗電極１９の一部を露出させるための電極露出部（分割部分）２１ａが形成されている。この電極露出部２１ａは下部電極１４の中心位置から外周部に向けて放射状に抵抗電極１９の一部を露出させている。このように、本実施形態の絶縁層２１は電極露出部２１ａにより４分割されており、分割された各部は平面視で楔形となっている。また、電極露出部２１ａには、下部電極１４の中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域が形成されている。すなわち、下部電極１４の中心位置を中心として半径１ｍｍの領域には絶縁層２１が形成されていないことになる。この絶縁層２１は、ポリエステル樹脂などで形成することができ、その厚みは、スペーサ１５の厚みの５〜３０％の範囲とすることが望ましい。
【００１９】
上述した電極１３、１４及び図示しない他の回路は、スクリーン印刷、蒸着、メッキ、エッチング等の周知の手法により形成することができる。絶縁層２１はディスペンサ若しくは複数回の印刷処理により形成することができる。或いは、本実施形態のように楔形に成形した絶縁層２１を抵抗電極１９の表面に配置するようにしてもよい。
【００２０】
次に、本実施形態に係わる感圧センサ１０の作用について説明する。図３は、本実施形態に係わる感圧センサの圧力−抵抗値変化曲線を示す説明図である。ここでは、比較のため図７と同じ従来例の特性を曲線ａで示し、本実施形態に係わる感圧センサ１０の圧力−抵抗値変化曲線を曲線ｂで示している。
【００２１】
本実施形態に係わる感圧センサ１０において、上下の電極に圧力がかかると、下部電極１４の表面に設けられた絶縁層２１がスペーサとして機能し、圧力に対して電極間の接触面積が急激に拡大することが抑制される。このため、上下の電極に圧力がかかり始めた直後における抵抗値の急激な低下を防ぐことができる。また接触開始以後は、電極露出部２１ａにおいて上部電極１３と下部電極１４との接触面積が徐々に増加することになるため、圧力増に伴って接触面積はなだらかに変化することになる。
【００２２】
したがって、本実施形態に係わる感圧センサでは、図３の曲線ｂに示すように、圧力がかかり始めた直後に抵抗値が急激に低下することがなく、圧力−抵抗値変化曲線が広い範囲でなだらかに変化する理想的な特性を得ることができる。また、下部電極１４の抵抗値を通常よりも高くする必要がないため、電極面での抵抗値のばらつきを生じにくく、生産管理の手間を増やすことがない。
【００２３】
さらに、絶縁層２１に形成した電極露出部２１ａの大きさや形状を適宜に設定することにより、接触開始点の圧力を所望のレベルに調整することができる。
【００２４】
次に、本発明に係わる感圧センサの他の実施形態について説明する。ここでは、実施形態１と同等部分を同一符合で示すものとする。
【００２５】
図４は、実施形態２に係わる感圧センサの概略断面図である。本実施形態に係わる感圧センサ１０Ａでは、上部電極１３の表面に絶縁層２２を形成している。絶縁層２２の形状は実施形態１と同じもので、４分割された絶縁層２２の図示しない電極露出部によって、上部電極１３の中心位置から外周部に向けて放射状に上部電極１３の一部を露出させている。また、前記電極露出部には、上部電極１３の中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域が形成されている。下部電極１４の構成は絶縁層２１がないことを除いて実施形態１と同じである。
【００２６】
本実施形態のように、上部電極１３の表面に絶縁層２２を形成した場合でも、実施形態１と同じ効果を得ることができる。
【００２７】
次に、絶縁層の形状に関する他の実施形態について説明する。上記実施形態では、電極表面に４分割された絶縁層２１（２２）を設けた例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、電極露出部により電極の中心位置から外周部に向けて放射状に電極の一部を露出させることができれば、絶縁層はどのような形状であってもよい。以下、実施形態１のように下部電極１４の表面に設けた絶縁層を例として説明する。
【００２８】
図５は、実施形態３に係わる感圧センサの概略断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図に相当する。本実施形態に係わる下部電極１４Ａの表面には３分割された絶縁層２３が設けられている。この絶縁層２３には、抵抗電極１９の一部を露出させるための電極露出部２３ａが形成されている。この電極露出部２３ａは下部電極１４の中心位置から外周部に向けて放射状に抵抗電極１９の一部を露出させている。このように、本実施形態の絶縁層２３は電極露出部２３ａにより３分割されており、分割された各部は平面視で扇形となっている。また、電極露出部２３ａには、下部電極１４Ａの中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域が形成されている。
【００２９】
本実施形態のように、下部電極１４Ａの表面に３分割した絶縁層２３を設けた場合でも、実施形態１と同じ効果を得ることができる。
【００３０】
図６は、実施形態４に係わる感圧センサの概略断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図に相当する。本実施形態に係わる下部電極１４Ｂの表面には２分割された絶縁層２４が設けられている。この絶縁層２４には、抵抗電極１９の一部を露出させるための電極露出部２４ａが形成されている。この電極露出部２４ａは下部電極１４の中心位置から外周部に向けて放射状に抵抗電極１９の一部を露出させている。このように、本実施形態の絶縁層２４は電極露出部２４ａにより２分割されており、分割された各部は平面視で半円形となっている。また、電極露出部２４ａには、下部電極１４Ｂの中心位置に半径１ｍｍの電極露出領域が形成されている。
【００３１】
本実施形態のように、下部電極１４Ｂの表面に２分割した絶縁層２４を設けた場合でも、実施形態１と同じ効果を得ることができる。
【００３２】
以上説明した実施形態の構成以外にも、電極露出部が電極の中心位置から外周部に向けて放射状に電極の一部を露出させることができれば、絶縁層の形状や分割数は適宜に選択することができる。また、実施形態３及び４では、実施形態１のように下部電極１４の表面に設けた絶縁層を例として示したが、これら絶縁層を実施形態２のように上部電極１３の表面に設けた構成としてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、図２に示すように、センサの形状を平面視で四角形としているが、円形であってもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態において、「上部」、「下部」は電極シートや電極を区別するために便宜的に記載したもので、各実施形態に示した感圧センサは上下方向を逆にしても使用することができる。すなわち、各実施形態に示した感圧センサは、上部側から圧力が加わる場合だけでなく、下部側から圧力が加わる場合でもセンサとして機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１に係わる感圧センサの概略断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】実施形態１に係わる感圧センサの圧力−抵抗値変化曲線を示す説明図。
【図４】実施形態２に係わる感圧センサの概略断面図。
【図５】実施形態３に係わる感圧センサの概略断面図。
【図６】実施形態４に係わる感圧センサの概略断面図。
【図７】従来構造の感圧センサにおける圧力−抵抗値変化曲線を示す説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０Ａ…感圧センサ
１１…上部電極シート
１２…下部電極シート
１３…上部電極
１４、１４Ａ、１４Ｂ…下部電極
１５…スペーサ
１５ａ…穴部
１６…上部銀電極
１７…カーボン電極
１８…下部銀電極
１９…抵抗電極
２１、２２、２３、２４…絶縁層
２１ａ、２３ａ、２４ａ…電極露出部
【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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