JP3664622B2

JP3664622B2 - 感圧装置

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Publication number: JP3664622B2
Application number: JP34609599A
Authority: JP
Inventors: 充斎藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-06
Also published as: EP1106977B1; JP2001165788A; EP1106977A3; DE60030395T2; US6373373B1; EP1106977A2; DE60030395D1; US20020056918A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重の大きさを電気抵抗として検出する感圧装置に係わり、特に、小荷重から大荷重にわたって検出が可能である感圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、座席に人が着席しているか否かを感知するシートセンサー等に用いられる従来の感圧装置は、図７に示すように、可撓性を有する第１の絶縁基板５１上に形成された導電材料からなる第１の接点部５２と、可撓性を有する第２の絶縁基板５５上に形成された導電材料からなる第２の接点部５６が、間隙を介して対向しており、間隙の幅は、第１と第２の絶縁基板間に介在する絶縁スペーサー５４により保持されている。
【０００３】
第１と第２の絶縁基板５１、５５に荷重が加えられると、絶縁基板５１、５５は荷重により間隙側に撓む。そして、第１と第２の絶縁基板５１、５５に加えられる荷重がしきい値を越えると、第１の接点部５２は、第２の接点部５６と接触し、感圧装置がＯＮ状態となる。
【０００４】
従来のシートセンサーでは、上記のような複数個の感圧装置をシートベース（人の体重を受ける着座台）面内に配置して、ＯＮ状態となった感圧装置の面内分布から、着席者の有無を感知する。そして、着席者の存在を感知したとき、車両衝突時にエアバックを作動させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の感圧装置では、しきい値以上の大きさの荷重が加えられたときにＯＮ状態となるものであり、感圧装置に加えられた小さな荷重や、荷重の変化を検出することは困難であった。
また、第１、第２の絶縁基板５１、５５は間隙側に撓むので、第１、第２の絶縁基板５１、５５に加わる負担が大きく、第１、第２の絶縁基板５１、５５が間隙側に突出した状態に変形した場合、しきい値が変化して誤動作の原因となるおそれがあった。
【０００６】
このような従来の感圧装置を用いた車載用のシートセンサでは、荷重の大きさを検出することが困難であるので、着席者の体格を感知することができず、着席者の体格に合わせてエアバックを作動させるためには、他の装置が必要であった。また、車載用の場合、高温下、荷重が加え続けられる可能性があるので、荷重（荷物）によりたわめつづけられる第１、第２の絶縁基板５１、５５には、耐熱性に優れたポリエチレンナフタレート等の高価な材料を用いる必要があり、コスト高となる問題があった。
本発明は、長寿命であり、且つ、微小な荷重を含む様々な大きさの荷重を適切な抵抗値で検出することができる感圧装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の感圧装置は、絶縁材からなる第１の基板と、該第１の基板上に形成された第１の接点部と、高抵抗材料からなり、前記第１の接点部を構成すると共に前記第１の接点部の最表面に設けられた第１の抵抗体と、絶縁材からなり前記第１の基板と対向する第2の基板と、該第２の基板上に形成され、前記第１の接点部と対向する第２の接点部と、高抵抗材料からなり、前記第１の接点部を構成すると共に前記第２の接点部の最表面に設けられた第２の抵抗体と、前記第１と第２の基板間に介在して前記第１と第２の基板を接着する接着部材とを有し、前記第１と第２の接点部を何れか一方側、或いは両方から加圧することによって前記第１と第２の抵抗体間に作用する圧接力を、前記第１と第２の接点部間の電気抵抗値として検出する。
このような感圧装置は、高抵抗材料からなる第１及び第２の抵抗体が常に電気的な接触状態にあるので、基板に荷重が加えられないときでも、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値は有限な値である。第１と第２の基板の少なくとも一方に荷重が加えられると、微小な荷重であっても、荷重に応じて第１と第２の抵抗体間に作用する圧接力が増加して、第１と第２の抵抗体の電気的な接触面積が増加することにより接触抵抗が低下するので、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値は荷重に応じた値となる。よって、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値により、ゼロ近傍を含む様々な大きさの荷重を検出することができる。
【０００８】
また、接点部間に間隙を保持する必要がないので、間隙を保持するための保持部材が不要であり、保持部材の変形による性能の劣化がない。また、接点部間に間隙がないことから、加重により基板が変形する量（たわみ両）が少ないので、基板への負担が少なく、長寿命である。
【０００９】
さらに、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値は、第１と第２の抵抗体に作用する圧接力の大きさが同じでも、第１、第２の抵抗体材料の比抵抗が高いほど高くなるので、感圧装置が検出する荷重の大きさ（感圧装置の仕様）に応じて第１、第２の抵抗体材料の比抵抗を変えることにより、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値が適切な値となり、仕様に応じた荷重を適切な抵抗値で検出することができる。
【００１０】
また、第１と第２の基板が接着部材により接着されることにより、第１と第２の抵抗体は、共に所定の位置に固定され、第１と第２の抵抗体の対向する面積が一定に保持されるので、荷重の検出にバラツキを生じる要因を削減することができる。
【００１１】
また、本発明の感圧装置では、前記接着部材は、前記第１と第２の抵抗体から外れた位置で、前記第１と第２の抵抗体の周囲を囲むように形成されている。このような感圧装置では、接着部材が、第１と第２の基板と共に、第１と第２の抵抗体の周囲を囲んで、外部環境から受ける影響を少なくすることができる。さらに、第１と第２の抵抗体の電気的な接触が接着部材により妨げられることがない。
【００１２】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の基板の何れか一方、或いは両方が可撓性を有すると共に、前記接着部材はシート状部材からなり、前記第１と前記第２の基板の間隔は、前記接着部材が介在した位置と比べて、前記第１、第２の接点部が形成された位置で広くなっている。
このような感圧素子では、接着部材と接点部の間で基板が撓んだ状態となっているので、第１と第２の接点部が、撓んだ基板側から押圧されることにより、第１と第２の抵抗体に圧接力が作用して、外力を与えることなく、第１と第２の抵抗体を常に電気的な接触状態とすることができる。
【００１３】
また、第１と第２の接点部の合計した厚さ寸法が同一であり、外力（荷重）が加えられていないとき、撓んだ基板により第１と第２の接点部（抵抗体）に作用する圧接力（仮に与圧という）は、接着部材が薄い方が厚い場合に比べて大きくなる。
【００１４】
従って、第１と第２の接点部間の抵抗値は、基板に加えられた荷重の大きさが同じでも、接着部材が薄い場合の方が厚い場合に比して低くなるが、基板に加えられた荷重が十分大きく、基板の撓みによる圧接力（与圧）を無視できるようになると、第１と第２の接点部間の抵抗値は接着部材の厚さに依存しない値に収束する。よって、基板に加えられた荷重の変化に対する接点部間の抵抗値の変化は、接着部材が薄い方が緩やかになる。
【００１５】
上記のような荷重−抵抗値特性を利用すると、感圧装置が検出する荷重の最小値と最大値の幅（感圧装置の仕様）に応じて接着部材の厚さを変えることにより、最小荷重に対応する抵抗値から最大荷重に対応する抵抗値までを調整することができるので、所望の検出範囲内の荷重を適切な抵抗値で検出することができる。
【００１６】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の基板が両方とも可撓性を有するので、耐衝撃性に優れ、荷重等により基板が破損することがない。
【００１７】
また、本発明の感圧装置は、シート状部材からなる前記接着部材には開口が設けられており、この開口の内側で前記第と第２の抵抗体同士を電気的な接触状態とすると共に、前記第１と第２の接点部の合計した厚さ寸法は、前記接着部材が介在する位置での前記第１と第２の基板間より大きい。
よって、第１と第２の接点部の厚さとシート状部材の厚さにより開口より露出する第１と第２の抵抗体同士を外力を加えない場合においても安定した接触状態とすることができる。
【００１８】
また、本発明の感圧装置は、前記接着部材が、シート状の基材の両面に粘着層が形成されたものであるので、接着部材の厚さバラツキが少なく、第１と第２の基板の間隔を一定に製造できる。
【００１９】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の接点部の何れか一方、或いは双方が、前記第１と第２の抵抗体と電気的に接続された導電材料からなる導電体を有している。
このような感圧装置は、第１、第２の抵抗体と外部との電気的な接続を導電体を介して行うことができるので、第１、第２の抵抗体と外部との電気的接続をより確実なものとすることができる。
【００２０】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の接点部が、それぞれ、第１と第２の前記導電体を有し、第１と第２の導電体は、前記第１と第２の抵抗体を介して互いに対向していると共に、前記第１と第２の抵抗体が対向する領域のほぼ全域に形成されている。
このような感圧装置では、第１と第２の導電体間の電流経路が、第１と第２の抵抗体の対向面と略垂直になり、第１と第２の抵抗体内の最短経路をとるので、第１と第２の抵抗体の電気的接触面の前後において、電流経路の抵抗値を低いものとすることができる。よって、第１と第２の接点部間の抵抗値出力を、接触抵抗による成分が大部分を占めるものとすることができる。
【００２１】
さらに、第１と第２の抵抗体の対向面内には、ほぼ全域に電流経路が分布しているので、抵抗値出力は、第１と第２の抵抗体面内の電気特性バラツキを平均化したものとなり、安定する。
【００２２】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の抵抗体が、それぞれ前記第１と第２の導電体の表面上に形成されており、前記抵抗体の表面積は、前記導電体の表面積と異なる。
このような感圧装置では、導電体と抵抗体の表面積が異なるので、抵抗体を導電体上に重ねて形成する工程において、導電体と抵抗体の表面積が同じ場合と比べて、両者の形成ズレ（例えば印刷ズレ）を大きさの違いにより吸収できるため、抵抗体と導電体との重なり面積を一定に形成することが容易であり、特性のバラツキを抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の感圧装置は、前記抵抗体が、前記導電体の全表面を覆っている。
このような感圧装置では、導電体が外部に露出していないので、導電体と他方の接点部とのショートを防ぐことができる。さらに、導電体は外部環境から遮断されるので、導電体の劣化を防ぐことができる。
【００２４】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の抵抗体が、同じ材料からなるので、抵抗体材料の種類を少なくすることができ、材料の管理がしやすくなると共に、誤使用の発生を防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明の感圧装置では、前記抵抗体は、比抵抗が１０²乃至１０⁶（Ω・ｃｍ）である材料からなるので、第1と第２の接点部間で測定される抵抗値が適切な値となり、荷重を正確に検出することができる。
検出をより正確に行うためには、材料の比抵抗が、１０³乃至１０⁵（Ω・ｃｍ）であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の感圧装置は、前記第１と第２の基板上の何れか一方、或いは双方には、導電材料からなる配線パターンが形成されており、前記配線パターンは、前記第１及び第２の抵抗体と電気的に接続されている。
このような感圧装置は、配線パターンを用いて外部から接点部への電力供給及び第１と第２の接点部間の抵抗値出力（抵抗値におおじた電圧出力）を行うので、別途、リード線などを抵抗体に接続する必要がなく、構造が単純であり、且つ、接点部と外部との電気的接続をより確実なものとすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の感圧装置を図１から図５を用いて説明する。
まず、本発明の第１実施例の構造を説明する。図１と図２は、第１の実施例の平面図と断面図である。なお、第１の基板に形成された部材は実践で、第２の基板に形成された部材は破船で示している。
第１の基板１は、厚さ５０〜１５０μｍの可撓性を有する平坦なポリエステル基板からなり、第１の基板１上には、直径１０〜２０ｍｍの円形である第１の接点部２が形成されている。第１の接点部２は、層状の第１の導電体２ａ（以下第１の導電体層２ａ）と層状の第１の抵抗体２ｂ（以下第１の抵抗体層２ｂ）層２ｂが第１の基板１上に順次積層された２層構造であり、円形に形成された厚さ１０μｍの第１の導電体層２ａは、導電フィラーとする銀粒子を、バインダ樹脂とするポリエステル、ポリウレタン、アクリル等の樹脂中に分散させた導電材料からなる。
【００２８】
第１の抵抗体層２ｂは、比抵抗が１０⁴（Ω・ｃｍ）程度である高抵抗材料からなり、例えば、酸化チタンや酸化亜鉛等の金属酸化物粒子、或いはカーボンブラックやグラファイト等のカーボン粒子を、バインダ樹脂とするフェノール等熱硬化性樹脂中に分散させたものを用いることができる。
【００２９】
第１の抵抗体層２ｂは、ピンホールの生じることがない十分な厚さ（２５μｍ）に形成され、第１の導電体層２ａの表面を覆って第１の接点部２の最表面層となっており、且つ、第１の導電体層２ａは、第１の抵抗体層２ｂ面内のほぼ全域に形成された状態となっている。
【００３０】
第１の基板１の導電体層２ａが設けられた同一面上に形成された第１の配線パターン３は、第１の導電体層２ａと同一の材料からなり、第１の導電体層２ａと一体に形成されている。
【００３１】
接着部材４は、ポリエステルフィルムからなる厚さ５μｍの基材４ｂの両面にアクリル樹脂からなる厚さ１２μｍの粘着層４ｃが形成されたものであり、全体の厚さが第１の接点部２の厚さ寸法を２倍したものより薄い。また、所定の位置に直径１１〜２２ｍｍの略円形の開口（以下貫通孔４ａ）が設けられており、貫通孔４ａは、第１の接点部２よりも大きな径である。
【００３２】
第２の基板５及び第２の基板５上に形成された第２の接点部６は、第１の基板１、第１の接点部２と同様の材料、形状、構成であり、第２の接点部６は、層状の第２の導電体６ａ（以下第２の導電体層６ａ）と層状の第２の抵抗体６ｂ（以下第２の抵抗体層６ｂ）とからなる。
【００３３】
第２の基板５の第２の導電体操６ａが設けられたと同じ面上に形成された第２の配線パターン７は、第１の配線パターン３と同じ材料からなり、第２の導電体層６ａと一体に形成されている。
【００３４】
接着部材４は、第１と第２の基板１、５間に介在し、第１と第２の基板１、５を粘着層４ｃにより接着するとともに、第１と第２の基板１、５の間隔を保持している。
【００３５】
第１の接点部２は、接着部材４の貫通孔４ａの内側において、第２の接点部６と一致するように重ねられて、第２の接点部６と共に互いの位置に固定されている。このとき、第１の抵抗体層２ｂは、第２の抵抗体層６ｂと互いの面内全域で接触している。また、第１と第２の接点部２、６は、周囲を接着部材４と第１、第２の基板１、５とにより囲まれた状態となっている。
【００３６】
また、第１と第２の接点部２、６の合計した厚さ寸法は、接着部材４よりも厚いので、平たん状の第１と第２の基板１、５は、接着部材４と第１、第２の接点部２、６の間で撓みを生じている。
即ち、第１と第２の接点部２、６の合計した厚さ寸法は、接着部材４が介在する位置での第１と第２の基板間隔よりも大きく形成されている。
このことにより、第１と第２の基板１、５は、撓みにより互いに第１と第２の接点部２、６を加圧する力を生じるので、第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂには圧接力（仮に与圧と呼ぶ）が作用した状態となっている。
【００３７】
第１と第２の配線パターン３、７は、第１と第２の接点部２、６を介して電気的に接続されており、第１と第２の接点部２、６への電力供給及び第１と第２の接点部２、６間の抵抗値出力を行うために、外部と接続されている。
【００３８】
次ぎに、本発明の第２の実施例の構造を図３と図４を用いて説明する。
第１の基板１１及び第１の基板上に形成された第１の接点部１２は、第１の実施例と同様な材料、形状、構成であるが、第１の導電体層１２ａと第１の抵抗体層１２ｂは、第１の接点部１２の中央付近で２分割されている。２分割された第１の導電体層１２ａを隔てる幅寸法は、１〜２ｍｍ程度と第１の接点部１２の厚さ寸法と比べて非常に大きいが、第１の接点部１２の径と比べると十分小さいものとなっている。また、２分割された第１の抵抗体層１２ｂは、それぞれに第１の導電体層１２ａの全表面を覆っている。
【００３９】
第１の基板上１１の第１の接点部１２が形成されたと同じ面には、第１の導電体層１２ａと同一材料からなる第１の配線パターン１３と第２の配線パターン１７が形成されており、２分割された第１の導電体層１２ａは、それぞれ、第１、または第２の配線パターン１３、１７と一体に形成されている。
【００４０】
第２の基板１５上には、第１の実施例と同一材料、形状、構成である第２の接点部１６のみが形成されており、第２の導電体層１６ａと第２の抵抗体層１６ｂが積層されて第２の接点部１６を構成している。接着部材１４は、第１の実施例と同様に、基材１４ｂと両面の粘着層１４ｃとからなり、開口（以下貫通孔１４ａ）が設けられている。第１と第２の基板１１、１５は、第１の実施例と同様に、接着部材１４により接着されて、第１と第２の接点部１２、１６は、第１の実施例と同様の状態で配設されている。
【００４１】
第１と第２の配線パターン１３、１７は、第１と第２の接点部１２、１６を介して電気的に接続されており、第１と第２の接点部１２、１６への電力供給及び第１と第２の接点部１２、１６間の抵抗値出力を行うために外部と接続されている。
【００４２】
次に、上記第１と第２の実施例の、特に接点部２、６、１２、１６の製造方法を説明する。
導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａの作製は、配線パターン１３、１７の作製と同時に行い、バインダ樹脂を含有する有機溶剤中に導電フィラーを分散させた導電インクを、スクリーン印刷法により基板１、５、１１、１５上にパターン形成した後、導電インクを乾燥させて有機溶剤を揮発させるものである。
【００４３】
抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂの作製は、熱硬化性樹脂からなるバインダ樹脂を含有する有機溶剤中に金属酸化物粒子、或いはカーボン粒子を分散させた抵抗インクを、スクリーン印刷法により導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａ上に重ねて印刷した後、抵抗インクを乾燥させて、有機溶剤を揮発させるものである。以上で、接点部２、６、１２、１６の製造が完了する。
【００４４】
次に、第１の実施例における接点部２、６への電力供給及び接点部２、６間の抵抗値出力について説明する。
第１の配線パターン３から第１の接点部２に印加された電流は、第１の導電体層２ａを流れ、第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂの電気的な接触面を貫いて、第２の導電体層２ａから第２の配線パターン７に至る。
【００４５】
このとき、電流経路が、第１と第２の抵抗体２ｂ、６ｂの対向面とほぼ垂直となり、第１と第２の抵抗体２ｂ、６ｂ内の最短経路をとるので、抵抗値出力は、接触抵抗によるものが大部分を占める。さらに、電流経路は、第１と第２の抵抗体の対向面内のほぼ全域に分布しているので、抵抗値出力は、第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂ面内の電気特性バラツキを平均化したものとなっている。
【００４６】
続いて、第２の実施例における接点部１２、１６への電力供給及び接点部１２、１６間の抵抗値出力について説明する。
第１の配線パターン１３から第１の接点部１２に印加された電流は、２分割された一方の第１の導電体層１２ａを流れ、第１と第２の抵抗体層１２ｂ、１６ｂの電気的な接触面を貫いて、第２の導電体層１６ａに至り、第２の導電体層１６ａを流れてから、再び第１と第２の抵抗体層１２ｂ、１６ｂの電気的な接触面を貫いて、２分割された他方の第１の導電体層１２ａから第２の配線パターン１７に至る。
【００４７】
第２の実施例の抵抗値出力特性は、第１の実施例の特性に加えて、電流が第１と第２の抵抗体層１２ｂ、１６ｂの電気的な接触面を２回貫くので、第１と第２の抵抗体層１２ｂ、１６ｂの電気的な接触状態が変化すると、抵抗値出力の変化は、第１の実施例に比べて２倍となる。
【００４８】
なお、以上説明した第１と第２の実施例では、導電体体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａ材料として、導電フィラーとする銀粒子をバインダ樹脂とするポリエステル、ポリウレタン等の樹脂中に分散させたものを用いたが、導電フィラーは、カーボンと銀の混合体やカーボンでも良く、材料の比抵抗が抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂの材料と比べて無視できる値である限り、導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａの材料及び製造方法は限定されるものではない。
【００４９】
また、第１と第２の実施例では、抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂ材料として、金属酸化物やカーボン材料をバインダ樹脂とするフェノール等熱硬化性樹脂中に分散させたものを用いたが、比抵抗が、１０²乃至１０⁶（Ω・ｃｍ）（好ましくは１０³乃至１０⁵（Ω・ｃｍ）であれば、抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂの材料及び製造方法は限定されるものではない。
【００５０】
なお、第１と第２の実施例では、ピンホールなく作製した抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂにより導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａを覆う構造としたが、これは、導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａが含有する銀のマイグレーションを防ぐためであり、導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａがマイグレーションを起こしにくい材料からなる場合、導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａが抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂよりも大きく、抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂから露出した構造でも良い。ただし、この場合には、露出する導電体層を接着部材で覆うなどして、両導電体層同士が加圧によっても接しないようにする工夫が必要である。以上のような構造の他にも、第１の抵抗体層２ｂ、１２ｂと第２の抵抗体層６ｂ、１６ｂが常に電気的な接触状態にあるものであれば、本発明の感圧装置の構造は限定されるものではない。
また、上記実施例では、抵抗体と導電体を、それぞれ抵抗体層２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂ、導電体層２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａとして層状に形成したが、これらの形状も層状に限られるものではない。
【００５１】
（比較例）
図５は、比較例とする感圧装置の断面図を示している。
比較例は、本発明の実施の形態と同様に、第１と第２の基板２１、２５、第１と第２の基板２１、２５上にそれぞれ形成されて対向する第１と第２の接点部２２、２６とを有し、第１、第２の接点部２２、２６は、それぞれ、第１、第２の導電体層２２ａ、２６ａと第１、第２の抵抗体層２２ｂ、２６ｂの二層構造であるが、第１の抵抗体層２２ｂと第２の抵抗体層２６ｂは、基板２１、２５に荷重が加わらない限り、間隙Ｓを介して対向しており、間隙Ｓの幅は、第１と第２の基板２１、２５間に介在するスペーサ２４の厚さ寸法により保持されている。
【００５２】
次に、本発明の感圧装置の荷重−抵抗値特性について説明する。第１と第２の実施例の荷重−抵抗値特性は、定性的に同様であり、以下、本発明の部材を示す符号は、簡単のため、第１の実施例のものを用いる。
図６は、本発明と比較例の荷重−抵抗値特性を定性的に示す両対数グラフである。両対数グラフでは、縦軸と横軸の１目盛ごとにケタ数が１桁変わる。
【００５３】
まず、図６のグラフに示す比較例の荷重−抵抗値特性を説明する。
比較例では、基板２１、２５に加えられる荷重がないとき、図５に示すように、第１と第２の抵抗体層２２ｂ、２６ｂは間隙Ｓを介して対向しているので、第１と第２の接点部間２２、２６間の抵抗値は無限大である。
【００５４】
比較例では、第１と第２の基板２１、２５に荷重が加えられても、荷重が微小であれば、第１と第２の抵抗体層２２ｂ、２６ｂは接触することがなく、抵抗値は無限大のままである。第１と第２の基板２１、２６にしきい値を越える荷重Ｎ_uが加えられると、第１と第２の抵抗体層２２ｂ、２６ｂは接触して、荷重Ｎ_uに対応した抵抗値Ｒ_uが出力される。
このような感圧装置では、しきい値までの荷重は検出することができないので、ゼロ近傍を含む小さい荷重の検出には適していない。
【００５５】
次に、図６のグラフに示す本発明の荷重−抵抗値特性を説明する。
図２と図４に示すように、本発明の感圧装置は、第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂが常に電気的な接触状態にあるので、基板１、５に荷重が加えられないときでも、第１と第２の接点部間２、６間で測定される抵抗値は有限な値Ｒ₀をとる。
【００５６】
そして、第１と第２の基板１、５に荷重Ｎ₁が加えられると、それが微小な荷重であっても、荷重Ｎ₁の大きさに応じて第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂを圧接する力が増加して、これにともなって第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂ同士の接触面積も増加して接触抵抗が低下するので、出力抵抗値はＲ₀から減少して荷重Ｎ₁に対応する値Ｒ₁となる。
【００５７】
さらに、荷重Ｎ₁に対応する抵抗値Ｒ₁は、抵抗体層２ｂ、６ｂ材料の比抵抗が高いほど高くなるので、抵抗体層２ｂ、６ｂの材料を選ぶことにより、抵抗値Ｒ₁を測定に適した値とすることができる。よって、荷重Ｎ₁を精度良く検出することができる。
【００５８】
また、本発明の感圧装置は、図２、４に示すように、接着部材４と接点部２、６の間で第１と第２の基板１、５が撓んでおり、このたわみにより外力が加えられくとも第１と第２の基板１、５が、第１と第２の接点部２、６を押圧することにより、第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂに圧接力（与圧）を及ぼしている。第１と第２の基板１、５が第１と第２の抵抗体層２ｂ、６ｂに及ぼす圧接力は、接着部材４が薄い方が厚い場合に比べて大きくなるので、第１と第２の接点部２、６間の抵抗値は、基板に加えられた荷重の大きさが同じでも、接着部材４が薄い場合の方が低くなる。
【００５９】
しかし、基板に加えられた荷重が十分大きく、基板の撓みにより生じる力（与圧）を無視できるようになると、第１と第２の接点部２、６間の抵抗値は接着部材の厚さに依存しない値に収束する。よって、荷重の変化に対する抵抗値の変化は、接着部材４が薄い方が緩やかになる。
【００６０】
荷重Ｎ₁（最小値）からＮ₂（最大値）までを検出する感圧装置において、荷重Ｎ₁に対応する抵抗値Ｒ₁が適切な値となるように、抵抗体層２ｂ、６ｂ材料が選ばれている。このとき、荷重Ｎ₂が大きく、荷重Ｎ₁からＮ₂までの幅が広いとき、薄い接着部材４を用いることにより、荷重の変化に対する抵抗値の変化を緩やかにして、荷重Ｎ₁に対応する抵抗値Ｒ₁から荷重Ｎ₂に対応する抵抗値Ｒ₂までを、測定に適した抵抗値の範囲に含めることができる。
また、抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂を共に測定に適した範囲に含める範囲内で、接着部材４の厚さを変えると、荷重の変化に対する抵抗値の変化量を調整することができる。
【００６１】
本発明の感圧装置は、例えば、車載用のシートセンサーや、カメラのズームスイッチに用いることができる。
本発明の感圧装置を車載用のシートセンサーに用いる場合、複数個をシートクッション内に埋め込み、シートベース（人の体重を受ける着座台）面内に配置して、シートベース面内の各位置に加わる荷重の大きさを検出する。荷重大きさの面内分布から、着席者の体格を特定することが可能となるので、車両衝突時におけるエアバックの作動を着席者の体格に応じて調整し、エアバックの噴出衝撃による着席者の負傷を防ぐことができる。
【００６２】
また、車載用のシートセンサは、高温下で荷物等によって荷重が加え続けられる可能性があるが、本発明の感圧装置は、接点部２、６間に間隙がないので、高温下で、基板１、５が間隙におち込んで大きくたわみ変形されることがないため従来の基板材料として用いられていたような、ポリエチレンナフタレート等の高価な耐熱材料が不要となり、安価なポリエチレンテレフタレート等の基板を用いることができる。よって、基板１、５への負担が少なく、長寿命化が可能となる。
【００６３】
また、本発明の感圧装置は、第１と第２の基板１、５の両方が可撓性を有するので、クッション内に埋め込まれても、着席者に違和感を与えることがない。
【００６４】
なお、上記実施例では、第１と第２の基板１、５の両方が可撓性を有するもので説明したが、本発明の感圧装置をカメラのズームスイッチに用いる場合、第１、第２の基板１、５のどちらかは、基台上に載置されるので、第１、第２の基板１、５のうち基台側をリジッド基板としても良い。
また、上記実施例では、パラツキの少ない安定した抵抗値出力を得るために、貫通孔４ａ、１４ａを略円形としたが、この形状は円形に限らず六角形等の多核形形状や他の形状でもよい。さらに、貫通孔４ａ、１４ａは完全に閉じていなくとも、接点部（抵抗体層）を実質的に取り囲んでいるような例えばＣ字状（貫通孔４ａ、１４ａから接着部材４、１４の端部に至る細い切り欠きを設ける）のものでもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の感圧装置は、第１、第２の接点部が、それぞれ最表面に高抵抗材料からなる第１、第２の抵抗体を有しており、前記第１と第２の抵抗体とを常に電気的な接触状態に保持した状態で、前記第１と第２の抵抗体に作用する圧接力を前記第１と第２の接点部間の電気抵抗値として検出する。
このような感圧装置は、高抵抗材料からなる第１及び第２の抵抗層が常に電気的な接触状態にあるので、基板に荷重が加えられないときでも、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値は有限な値をとる。第１と第２の基板の少なくとも一方に荷重が加えられると、微小な荷重であっても、荷重に応じて第１と第２の抵抗体に作用する圧接力が増加して、第１と第２の抵抗体の電気的な接触面積が増加することにより接触抵抗が低下するので、第１と第２の接点部間で測定される抵抗値は荷重に応じた値となる。よって、ゼロ近傍を含む様々な大きさの荷重を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の感圧装置の第１の実施例を説明する平面図である。
【図２】図１の２−２線での断面図である。
【図３】本発明の感圧装置の第２の実施例を説明する平面図である。
【図４】図３の４−４線での断面図である。
【図５】比較例とする感圧装置の断面図である。
【図６】本発明の感圧装置の荷重―抵抗値特性を示すグラフである。
【図７】従来の感圧装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１１第１の基板
２、１２第１の接点部
２ａ、１２ａ第１の導電体層
２ｂ、１２ｂ第１の抵抗体層
３、１３第１の配線パターン
４、１４接着部材
４ａ、１４ａ貫通孔（開口）
４ｂ、１４ｂ基材
４ｃ、１４ｃ粘着層
５、１５第２の基板
６、１６第２の接点部
６ａ、１６ａ第２の導電体層
６ｂ、１６ｂ第２の抵抗体層
７、１７第２の配線パターン

Claims

絶縁材からなる第１の基板と、該第１の基板上に形成された第１の接点部と、高抵抗材料からなり、前記第１の接点部を構成すると共に前記第１の接点部の最表面に設けられた第１の抵抗体と、絶縁材からなり前記第１の基板と対向する第2の基板と、該第２の基板上に形成され、前記第１の接点部と対向する第２の接点部と、高抵抗材料からなり、前記第２の接点部を構成すると共に前記第２の接点部の最表面に設けられた第２の抵抗体と、前記第１と第２の基板間に介在して前記第１と第２の基板を接着する接着部材とを有し、該接着部材は、絶縁性のシート状部材からなり、前記第１と第２の抵抗体から外れた位置で前記第１と第２の抵抗体の周囲を囲むように形成され、前記第１と第２の基板は、何れか一方、或いは両方が可撓性を有すると共に、互いの間隔が、前記接着部材が介在する位置と比べて前記第１、第２の接点部が形成された位置で大きくなっており、前記第１と第２の抵抗体とを常に電気的な接触状態とし、前記第１と第２の接点部を何れか一方側、或いは両方から加圧することによって前記第１と第２の抵抗体間に作用する圧接力を、前記第１と第２の接点部間の電気抵抗値として検出することを特徴とする感圧装置。
前記第１と第２の基板は、両方とも可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の感圧装置。
シート状部材からなる前記接着部材には開口が設けられており、この開口の内側で前記第１と第２の抵抗体同士を電気的な接触状態とすると共に、前記第１と第２の接点部の合計した厚さ寸法は、前記接着部材が介在する位置での前記第１と第２の基板間隔よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の感圧装置。
前記接着部材は、シート状の基材の両面に粘着層が形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の感圧装置。
前記第１と第２の接点部の何れか一方、或いは双方が、前記第１と第２の抵抗体と電気的に接続された導電体を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の感圧装置。
前記第１と第２の接点部が、それぞれ、第１と第２の前記導電体を有し、第１と第２の導電体は、前記第１と第２の抵抗体を介して互いに対向していると共に、前記第１と第２の抵抗体が対向する領域のほぼ全域に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の感圧装置。
前記第１と第２の抵抗体は、それぞれ前記第１と第２の導電体の表面上に形成されており、前記抵抗体の表面積は、前記導電体の表面積と異なることを特徴とする請求項５に記載の感圧装置。
前記抵抗体は、前記導電体の全表面を覆っていることを特徴とする請求項６または７に記載の感圧装置。
前記第１と第２の抵抗体は、同じ材料からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の感圧装置。
前記抵抗体は、比抵抗が１０ ^２乃至１０ ^６（Ω・ｃｍ）である材料からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の感圧装置。
前記第１と第２の基板上の何れか一方、或いは双方には、導電材料からなる配線パターンが形成されており、前記配線パターンは、前記第１及び第２の接点部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の感圧装置。