(57)【要約】【課題】２系統以上の検知を適切に行うことが可能な感圧センサを提供する。【解決手段】物体から受ける荷重により変化する抵抗値に基づいて物体の接触を検知する感圧センサ１は、第１のベースフィルム３１と第２のベースフィルム３２との間に対向配置される一対の電極２０からなる検知部１０と、一対の電極２０の間に所定のギャップ３４を形成する絶縁性材料からなるスペーサ３３と、を備え、当該スペーサ３３により形成される一つの検出領域３６に、夫々個別に外部接続端子を備える複数の検知部２０が備えられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から受ける荷重により変化する抵抗値に基づいて前記物体の接触を検知する感圧センサであって、
第１のベースフィルムと第２のベースフィルムとの間に対向配置される一対の電極からなる検知部と、
前記一対の電極の間に所定のギャップを形成する絶縁性材料からなるスペーサと、を備え、
前記スペーサにより形成される一つの検出領域に、夫々個別に外部接続端子を備える複数の前記検知部が備えられている感圧センサ。
【請求項２】
前記検出領域が、円筒形の空間で構成されている請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
前記複数の検知部のうち少なくとも２つの検知部が、前記検出領域の中央部から等距離となるように配設されている請求項１又は２に記載の感圧センサ。
【請求項４】
前記複数の検知部と前記検出領域の中央部との間の距離が異なるように構成されている請求項１又は２に記載の感圧センサ。
【請求項５】
前記複数の検知部が、前記スペーサの内側縁から等距離となるように配設されている請求項１から４のいずれか一項に記載の感圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から受ける荷重により変化する抵抗値に基づいて当該物体の接触を検知する感圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むに伴い、座席への乗員の着座の有無、或いはこの着座した乗員の体重を検出して、例えばエアバックの作動を制御したり、シートベルト着用の表示を行ったりする等、各種機能を制御するために様々な着座検出装置が用いられる。このような着座検出装置に使用される感圧センサは、当該感圧センサに加えられた荷重により抵抗値が変化するように構成されている（例えば、特許文献１−３）。
【０００３】
特許文献１の着座検知装置は感圧スイッチと判定回路とから構成される。この感圧スイッチは、一対のフィルムと一対の電極と各電極を接続する線とから構成されている。電極はフィルム上に設けられ、フィルム上の電極が位置しない部分には、スペーサが設けられる。このように形成された２枚のフィルムを、電極が対向し、且つ一対となるように貼り合わされて形成される。
【０００４】
また、特許文献２には、感圧抵抗体及び当該感圧抵抗体を用いた感圧センサに関して記載されている。特許文献２に記載の感圧センサは、対向する２つのベースフィルムに電極を設け、その各電極上に形成した感圧抵抗体を、スペーサにより形成されるギャップを介して対面させた構造としている。この感圧抵抗体としては、圧力に依存した抵抗値を出力することが可能な感圧インクが使用される。
【０００５】
また、特許文献３に記載される力センサのように、対向する一方の電極が、第１の電極及び第２の電極からなる複数の電極により構成されるものもある。
【０００６】
【特許文献１】特許第２９０９９６１号明細書
【特許文献２】特開２００３−１０６９１２号公報
【特許文献３】特表２００２−５２５５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に記載される技術では、スペーサで囲まれた領域に備えられる感応部は１つのみであり、１つの感応部では１系統の検知しか行うことができない。そのため、２つ以上の系統の検知を行いたい場合には、必要な数の感応部を備える必要がある。しかしながら、夫々の感応部は、その大きさに起因して、ある程度離れることとなる。したがって、圧力の加わり方によっては、夫々の感応部が同時に反応せず、夫々の感応部から信号が出力されるタイミングに時間差が生じることがあった。
【０００８】
このように出力信号のタイミングに時間差があると、複数の感応部を有する感圧センサからの出力に基づいて各種制御を行う場合、特に、例えばエアバックの作動を制御する制御部や、シートベルト着用の表示を行う制御部等の複数の装置に当該感圧センサからの出力を伝達して制御を行う場合には、各信号について同期を取る必要があるため制御が複雑化するといった問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に記載される力センサでは、上述のように対向する一方の電極が、第１の電極及び第２の電極からなる複数の電極により構成されるが、当該第１の電極及び第２の電極に対向する他方の電極である接触部材は共通化されているため、第１の電極及び第２の電極の夫々を完全に独立した系統として使用することはできなかった。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２系統以上の検知を適切に行うことが可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る感圧センサの特徴構成は、物体から受ける荷重により変化する抵抗値に基づいて前記物体の接触を検知し、第１のベースフィルムと第２のベースフィルムとの間に対向配置される一対の電極からなる検知部と、前記一対の電極の間に所定のギャップを形成する絶縁性材料からなるスペーサと、を備え、前記スペーサにより形成される一つの検出領域に、夫々個別に外部接続端子を備える複数の前記検知部が備えられている点にある。
【００１２】
このような特徴構成であるため、一つの検出領域内に複数の検知部を互いに接近させて配設することができる。したがって、２系統以上の検知を適切に行うことが可能な感圧センサを形成することができる。また、２系統以上の出力が得られるため、当該出力を複数の装置に出力する場合であっても、感圧センサからの信号が減衰しないような部品、例えば増幅器等を不要とすることができる。したがって、消費電力を増加させることなく、複数の装置に感圧センサからの信号を出力することができる。
【００１３】
また、夫々の検知部が個別に外部接続端子を備えているため、一つの感圧センサが備える検知部を並列状態で使用したり、直列状態で使用したりすることが可能となる。また、複数の感圧センサを用いる場合には、例えば、一方の感圧センサが備える一つの検知部と、他方の感圧センサが備える一つの検知部とを直列接続して使用すると共に、これら以外の検知部は、別個に単体で使用するような接続も可能である。このように接続すれば、感圧センサが検知する物体の荷重や位置等を特定することが可能となる。
【００１４】
また、前記検出領域が、円筒形の空間で構成されていると好適である。
【００１５】
このような構成であれば、検知部の指向性を無くすことができるため、感圧センサを荷重する物体を適切に検出することができる。また、検知部の指向性が無いことから感圧センサを配設する場所や向きを考慮する必要がなくなるため、感圧センサの配設が容易に行える。更には、多様な押圧に対して中央部が接触し易くすることができる。
【００１６】
また、前記複数の検知部のうち少なくとも２つの検知部が、前記検出領域の中央部から等距離となるように配設されていると好適である。
【００１７】
このような構成であれば、複数の検知部を備えた場合であっても、当該２つの検知部からほぼ同時に信号を出力させることができる。そのため、複数の装置の同時制御が行い易くなる。
【００１８】
あるいは、前記複数の検知部と前記検出領域の中央部との間の距離が異なるように構成されていても良い。
【００１９】
このような構成であれば、感圧センサが荷重されてから検知部が信号を出力するまでの時間を、検出領域の中央部から検知部までの距離に応じて変更することができる。すなわち、検出領域の中央部から検知部までの距離が近い程、検知部から信号が出力されるタイミングが早く、また、検出領域の中央部に近い検知部である程、弱い荷重でも検出することができる。したがって、各検知部から出力される信号の時間差や有無に応じて、感圧センサに対する荷重の大きさを識別することができる。
【００２０】
また、前記複数の検知部が、前記スペーサの内側縁から等距離となるように配設されていると好適である。
【００２１】
上述のように、特に感圧センサが検知する物体の荷重や位置を単一の感圧センサで検知する場合には、検出領域の中央部から検知部までの距離を変更して構成される。この際、検知部をスペーサの内側縁から等距離となるように構成すると、検出領域の中央部から最も離れた位置を基準とすることができるため、検出領域の中央部から検知部までの距離に応じたリニアリティのある特性で荷重や位置の検出を行うことが可能となる。したがって、検出信号に基づいた演算処理を容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第一の実施形態〕
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る感圧センサ１を備える検知装置１００を模式的に示した図である。当該検知装置１００は、感圧センサ１及び検出回路２からなる。感圧センサ１は複数の検知部１０を備え、１つの検知部１０は一対の電極２０からなる（詳細は後述する）。感圧センサ１は、物体から受ける荷重により検知部１０の抵抗値を変化させ、当該抵抗値の変化に基づいて物体の接触を検知する。
【００２３】
また、感圧センサ１は、当該感圧センサ１が備える検知部１０の数に応じた入力端子２３と出力端子２４とを備える。したがって、検知部１０は、これらの入力端子２３及び出力端子２４と接続するために、夫々個別に外部接続端子が備えられる。夫々の検知部１０は、入力端子２３が配線パターン２１で接続され、出力端子２４が配線パターン２２で接続される。したがって、夫々の検知部１０は、独立した系統で構成されることとなる。図１では、出力端子２４を接地しているが、その用途に応じて変更可能である。例えば、感圧センサ１から出力される信号を外部に備えられる装置に伝達するには、当該装置（装置が備える入力端子）を少なくとも一つの出力端子２４に接続することにより実現できる。
【００２４】
検出回路２は、夫々の入力端子２３に電源１１が接続される。また、当該電源１１の短絡防止用に、夫々の検知部１０の前段及び後段の少なくともいずれか一方に抵抗（可変抵抗を含む）を備えると好適である。
【００２５】
また、詳細は後述するが、本実施形態の感圧センサ１は、物体から荷重を受けた場合には、各検知部１０が同時に導通可能な構成となっている。そのため、本感圧センサ１から出力される信号を外部に設けられる、例えばエアバックの作動を制御する制御部や、シートベルト着用の表示を行う制御部等の２つの装置に伝達する場合であっても、２つの出力端子２４を備えているため、上述の装置と感圧センサ１の出力端子２４とが一対一で接続できる。したがって、同時制御の効果を基に１つの出力端子に複数の装置を接続した場合に起こりえる信号の減衰を防止することが可能となる。また、このような減衰を防止することを目的として増幅器等を備える必要がないため、消費電力を増加させることなく、複数の装置に感圧センサ１からの信号を出力することができる。
【００２６】
次に、本発明に係る感圧センサ１について説明する。図２は、本発明に係る感圧センサ１の側面方向からの断面を模式的に示した図である。感圧センサ１は、上述のように一対の電極２０からなる検知部１０と、各電極２０を接続する配線パターン２１及び配線パターン２２と共に、第１のベースフィルム３１と、第２のベースフィルム３２と、スペーサ３３とを備える。検知部１０は、第１のベースフィルム３１と第２のベースフィルム３２との間に、対向するように設けられる一対の電極２０からなる。一対の電極２０の一方は、当該電極２０と電気的に接続される配線パターン２１を介して図１に示されるように入力端子２３に接続される。また、一対の電極２０の他方は、当該電極２０と電気的に接続される配線パターン２２を介して図１に示されるように出力端子２４に接続される。
【００２７】
そして、対向する一対の電極２０の間が所定のギャップ３４を形成するように、粘着剤３７を介して絶縁性材料からなるスペーサ３３が配設される。また、隣り合う一対の電極２０の間もギャップ３５を有するように形成される。したがって、スペーサ３３により形成される一つの検出領域３６には、複数の検知部２０が備えられることとなる。なお、これらのギャップ３４及びギャップ３５の間隔は、一定の値に限定されるものではなく、本感圧センサ１を作製する際に、適宜、変更することが可能である。
【００２８】
図３は図２に示されるIII−III線断面（第１のベースフィルム３１と粘着剤３７
との境界断面）を示したものである。上述のように、感圧センサ１は、第１のベースフィルム３１と第２のベースフィルム３２とスペーサ３３とで封入された状態とされる。したがって、図２及び図３から明らかなように、検出領域３６は円筒形の空間で形成される。このように検出領域３６を円筒形の空間で形成することにより、検知部１０の指向性を無くすことができるため、物体から受ける荷重を適切に検知することが可能となる。
【００２９】
また、本感圧センサ１は、スペーサ３３により形成される検出領域３６に、複数の検知部１０を備えるように形成される。このようにスペーサ３３により閉じられた検出領域３６に複数の検知部１０を備えることにより、２系統の検知を行いたい場合であっても、複数の検知部１０を接近させて配設することができるため、物体から受ける荷重を適切に検知することが可能となる。
【００３０】
更に、２つの検知部１０は、検出領域３６の中央部から等距離となるように配設されると好適である。このように検知部１０の電極２０を検出領域３６の中央部から等距離に配設することで、物体からの荷重に応じて、各検知部１０から出力される信号に時間差を生じることなく、同時に２つの出力を得ることができる。したがって、物体から受ける荷重を適切に検知して、複数の装置や制御系等を同時に制御することができる。
【００３１】
更に、２つの検知部１０は、スペーサ３３の内側縁から等距離となるように配設されていると好適である。このように構成することで、検出領域の中央部から最も離れた位置を基準とすることができるため、検出領域の中央部から検知部までの距離に応じたリニアリティのある特性で荷重や位置の検出を行うことが可能となる。したがって、感圧センサ１が検知する物体の荷重や位置を容易に特定し、検出信号に基づいた演算処理を容易に行うことが可能となる。
【００３２】
図４は、感圧センサ１が、物体から荷重を受けた場合の側面方向からの断面図を示した図である。ここで、本実施形態においては、上述のように各検知部１０が、検出領域３６の中央部から等距離となるように配設されている。このため、図４に示されるように、感圧センサ１が、矢印の方向から荷重を受けると、検知部１０を構成する電極２０に係る配線パターン２１と配線パターン２２とが導通する。この結果、図１に示される電源１１から電流が流れることとなる。
【００３３】
なお、感圧センサ１が物体から荷重を受けた場合には、図４に示されるように感圧センサ１が受ける荷重に応じて第１のベースフィルム３１や第２のベースフィルム３２等が変形する。このとき特定箇所に応力が集中して部材が破損するのを防止するために、第１のベースフィルム３１や第２のベースフィルム３２等は弾性部材で形成すると好適である。
【００３４】
〔第二の実施形態〕
次に、本発明に係る第二の実施形態について説明する。本実施形態に係る感圧センサ１は、複数の検知部１０と検出領域３６の中央部との距離が異なるように構成されている点で、上述の第一の実施形態と異なる。複数の検知部１０と検出領域３６の中央部との距離が異なる点以外においては、上記第一の実施形態と同様であるため、以下では、このような差異点を中心に説明する。
【００３５】
図５は、本実施形態に係る感圧センサ１の平断面図である。ここで、図５に示されるように、複数の検知部のうち、検出領域３６の中央部に近い方の検知部を検知部１０ａ、検出領域３６の中央部に遠い方の検知部を検知部１０ｂとする。そして、検知部１０ａが有する一対の電極を電極２０ａとし、検知部１０ｂが有する一対の電極を電極２０ｂとする。また、２つの検知部１０ａ及び１０ｂは、スペーサ３３の内側縁から等距離となるように配設される。
【００３６】
このように形成される感圧センサ１に対して、当該感圧センサ１が物体から小さい荷重を受けた場合の側方断面図と、少なくともこれよりも大きい荷重を受けた場合の側方断面図とを図６及び図７に示す。図６には、感圧センサ１が物体からの荷重を検知することが可能な程度の弱い荷重を受けた場合であるため、中央部に近い検知部１０ａが有する一対の電極２０ａは接触するが、当該検知部１０ａよりも中央部から離れている検知部１０ｂが有する一対の電極２０ｂは接触しない。
【００３７】
一方、図７に示すような、上述の弱い荷重よりも強い荷重を受けた場合には、中央部に近い検知部１０ａが有する一対の電極２０ａと共に、中央部から離れている検知部１０ｂが有する一対の電極２０ｂが接触する。このように、本実施形態に係る感圧センサ１のように、複数の検知部１０と中央部との間の距離が異なるように構成することにより、感圧センサ１に作用する荷重の大きさを検知することが可能となる。この際、複数の検知部１０が、スペーサ３３の内側縁から等距離となるように配設されていると好適である。このように構成すると、検出領域３６の中央部から最も離れた位置を基準とすることができるため、検出領域３６の中央部から検知部１０までの距離に応じたリニアリティのある特性で荷重や位置の検出を行うことが可能となる。したがって、検出信号に基づいた演算処理を容易に行うことが可能となる。
【００３８】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、検出領域３６が円筒形の空間で構成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、検出領域３６を四角柱や三角柱等の形状で形成しても良いし、櫛歯形状で形成することも当然に可能である。
【００３９】
上記第一の実施形態では、感圧センサ１が有する検知部１０は２つであるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。この検知部１０を３つ以上、例えば、図８に示されるように４つの検知部１０を有するように構成することも可能である。このような場合であっても、夫々の検知部１０が検出領域３６の中央部から等距離となるように配設されることで、同時に複数の出力を得ることは可能である。したがって、感圧センサ１の出力を伝達する装置が多くなった場合であっても、本発明を適用することは当然に可能である。
【００４０】
上記第二の実施形態では、感圧センサ１が有する検知部１０は２つであるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。この検知部１０を３つ以上、例えば、図９に示されように４つの検知部１０を有するように構成することも可能である。このような場合であっても、夫々の検知部１０が検出領域３６の中央部から異なる距離となるように配設されることで、荷重する力の差を検知することは可能である。
【００４１】
上記実施形態では、感圧センサ１は単体で用いられる場合の例として説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。感圧センサ１を複数用いることも可能である。２つの感圧センサ１を用いた場合の一例を図１０に示す。図１０（ａ）は、２つの感圧センサ１の接続例であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のように接続された場合の等価回路である。一方の感圧センサ１が備える２つの検知部１０を夫々ＳＷ１、ＳＷ２とし、他方の感圧センサ１が備える２つの検知部１０を夫々ＳＷ３、ＳＷ４として記載している。感圧センサ１を複数用いる場合には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、ＳＷ２とＳＷ３とを直列接続して使用し、ＳＷ１とＳＷ４とを単独で使用することも可能である。このように接続すれば、感圧センサ１が検知する物体の荷重や位置等を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施形態に係る感圧センサを備える検知装置の模式図
【図２】第一の実施形態に係る感圧センサの側方断面図
【図３】第一の実施形態に係る感圧センサの平断面図
【図４】第一の実施形態に係る感圧センサが物体から荷重を受けた場合の側方断面図
【図５】第二の実施形態に係る感圧センサの平断面図
【図６】第二の実施形態に係る感圧センサが物体から荷重を受けた場合の側方断面図
【図７】第二の実施形態に係る感圧センサが物体から荷重を受けた場合の側方断面図
【図８】その他の実施形態に係る感圧センサの平断面図
【図９】その他の実施形態に係る感圧センサの平断面図
【図１０】その他の実施形態に係る感圧センサの使用の一例を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１：感圧スイッチ
１０：検知部
２０：電極
３１：第１のベースフィルム
３２：第２のベースフィルム
３３：スペーサ
３４：ギャップ
３５：ギャップ
３６：検出領域
３７：粘着剤
【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】
2009210270.tif 000007
【図６】
2009210270.tif 000008
【図７】
2009210270.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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