JP4565359B2 - 静電容量型面圧分布センサ - Google Patents
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Description
[静電容量型面圧分布センサの構成]
まず、本実施形態の静電容量型面圧分布センサの構成について説明する。図2に、本実施形態の静電容量型面圧分布センサの上面透過図を示す。なお、図2においては、表側絶縁被覆層、裏側絶縁被覆層を省略して示す。また、裏側電極、裏側配線を細線で示す。また、検出部にハッチングを施して示す。図3に、図2のIII−III方向断面図を示す。なお、図3においては、センサ本体の上下方向の厚さを強調して示す。図2、図3に示すように、本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1は、センサ本体2と、演算部3と、を備えている。
次に、本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1の製造方法について説明する。本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1の製造方法は、塗料調製工程と、表側電極印刷工程と、表側配線印刷工程と、表側絶縁被覆層印刷工程と、裏側電極印刷工程と、裏側配線印刷工程と、裏側絶縁被覆層印刷工程と、を備えている。
次に、本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1の動きについて説明する。まず、演算部3の静電容量演算方法について説明する。この静電容量演算方法は、検出部A0101〜A1616の各々に対して、実行される。
次に、本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1の作用効果について説明する。本実施形態の静電容量型面圧分布センサ1によると、誘電層20がエーテル系ウレタンゴム製である。このため、誘電層20が空気である場合と比較して、検出部A0101〜A1616から出力される静電容量Cが大きくなる。また、静電容量Cの変化量ΔCが大きくなる。
本実施形態の静電容量型面圧分布センサと、第一実施形態の静電容量型面圧分布センサと、の相違点は、センサ本体が絶縁筒部材を有している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
以上、本発明の静電容量型面圧分布センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
センサ本体2の表側電極01X〜16Xおよび裏側電極01Y〜16Y配置部分の面積は、552cm2とした。センサ本体2を押圧するウェイトの形状は、直方体状とした。ウェイトにおけるセンサ本体2を押圧する面の面積(荷重印加面積)は、324cm2、180cm2、149cm2とした。これら三パターンの荷重印加面積において、各々、荷重を大きくした場合の、検出部A0101〜A1616から得られる静電容量の変化を観察した。
図9に、荷重と静電容量積分値との関係をグラフで示す。図9から、荷重印加面積が324cm2、180cm2、149cm2いずれの場合であっても、荷重が大きくなると、静電容量積分値(=検出部A0101〜A1616から得られる静電容量を積分したもの)が大きくなることが判る。すなわち、ウェイトからセンサ本体2に加わる総荷重と、静電容量積分値と、が比例していることが判る。
20:誘電層、21:表側絶縁被覆層、22:裏側絶縁被覆層、23:表側配線用コネクタ、24:裏側配線用コネクタ、25:絶縁筒部材、30:電源回路、31:CPU、32:RAM、33:ROM、34:ディスプレイ、80:電極塗料、90:テーブル、91:フレーム、92:スクリーンマスク、93:スキージ。
101:エラストマー、102:導電性フィラー、250:表側絶縁シート、251:裏側絶縁シート、920:孔。
01X1〜16X1:表側接続部、01X〜16X:表側電極、01Y1〜16Y1:裏側接続部、01Y〜16Y:裏側電極、01x〜16x:表側配線、01y〜16y:裏側配線、A0101〜A1616:検出部、P1:導電パス。
Claims (8)
- エラストマー製の誘電層と、
該誘電層の表側に少なくとも一つ配置され、エラストマーと、該エラストマーに充填される導電性フィラーと、を含んで形成され、表側接続部を有する帯状の表側電極と、
該誘電層の裏側に少なくとも一つ配置され、エラストマーと、該エラストマーに充填される導電性フィラーと、を含んで形成され、裏側接続部を有する帯状の裏側電極と、
該表側電極と該裏側電極とが、表裏方向から見て、交差することにより形成される複数の検出部と、
該表側接続部に接続され、エラストマーと、該エラストマーに充填される導電性粒子と、を含んで形成され、該表側電極よりも電気抵抗が小さい表側配線と、
該裏側接続部に接続され、エラストマーと、該エラストマーに充填される導電性粒子と、を含んで形成され、該裏側電極よりも電気抵抗が小さい裏側配線と、
を有し、一体的に伸縮可能なセンサ本体と、
該表側配線および該裏側配線に電気的に接続され、該表側配線および該裏側配線から検出されるインピーダンスから、該表側電極における該表側接続部から該検出部までの距離による電気抵抗と、該裏側電極における該裏側接続部から該検出部までの距離による電気抵抗と、を分離し、該検出部の静電容量を抽出し、該検出部の該静電容量から、該センサ本体における面圧分布を算出する演算部と、
を備えてなる静電容量型面圧分布センサ。 - 前記演算部は、複数の前記検出部の前記静電容量を積分することにより、前記センサ本体に加わる総荷重を算出する請求項1に記載の静電容量型面圧分布センサ。
- 前記表側電極は、複数列並んで配列されており、
前記裏側電極は、複数列並んで配列されており、
複数の該表側電極と複数の該裏側電極とは、表裏方向から見て、略直交して配置されている請求項1または請求項2に記載の静電容量型面圧分布センサ。 - 前記表側電極および前記表側配線は、前記誘電層の表面に印刷されており、
前記裏側電極および前記裏側配線は、該誘電層の裏面に印刷されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の静電容量型面圧分布センサ。 - 前記センサ本体は、さらに、前記表側電極および前記表側配線を、直接あるいは間接的に、覆って印刷され、該表側電極および該表側配線を外部から絶縁する表側絶縁被覆層と、前記裏側電極および前記裏側配線を、直接あるいは間接的に、覆って印刷され、該裏側電極および該裏側配線を外部から絶縁する裏側絶縁被覆層と、
を有している請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の静電容量型面圧分布センサ。 - 前記センサ本体は、さらに、筒状であって、筒内外を絶縁する絶縁筒部材を有し、
前記誘電層は、該絶縁筒部材に収容されており、
前記表側電極および前記表側配線は、該絶縁筒部材の内面であって、該誘電層の表面に対向する部位に印刷されており、
前記裏側電極および前記裏側配線は、該絶縁筒部材の内面であって、該誘電層の裏面に対向する部位に印刷されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の静電容量型面圧分布センサ。 - 前記表側電極および前記裏側電極のうち、少なくとも一方の、長手方向両端間の表面抵抗は、100kΩ以下である請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の静電容量型面圧分布センサ。
- 前記導電性フィラーは、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの誘導体、グラファイト、導電性炭素繊維から選ばれる一種類以上からなる請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の静電容量型面圧分布センサ。
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