JP7369877B2 - 感圧センサ - Google Patents

Description

本発明は、印加される荷重に応じて抵抗値が変化する感圧センサに関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、２０２０年１２月１６日に日本国に出願された特願２０２０－２０８２３３に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。

従来の感圧センサは、相互に入り込んだ一対の櫛歯状の電極を有する上部回路基板と、当該櫛歯状の電極に対向する円盤状の電極を有する下部回路基板と、を備えている。この感圧センサでは、上記の３つの電極のうちの少なくとも一つが感圧抵抗体となっている（例えば特許文献１（段落［０００２］～［０００５］、図１（ａ）～図１（ｃ））参照）。また、従来の他の感圧センサは、円盤状の感圧抵抗体を有する上部回路基板と、当該感圧抵抗体に対向する円盤状の対向電極を有する下部回路基板と、を備えている（例えば特許文献１（段落［０００６］～［０００８］、図２（ａ）～図２（ｃ））参照）。

特開２００２－１５８１０３号公報

上記のいずれの感圧センサも、上部回路基板が上方から押圧されると、その押圧部分の下方に配置された電極同士が直接接触する。そして、この押圧力がさらに増すと、当該電極間の接触面積が増大して抵抗値が低下する。上記の感圧センサは、いずれも抵抗体と直接接触する面積の変化に基づいて押圧力を検出しているため、良好な出力特性を安定的に得ることができないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、良好な出力特性を安定して得ることができる感圧センサを提供することである。

［１］本発明に係る感圧センサは、第１の基材と、前記第１の基材上に設けられた抵抗体と、前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体に接続された第１の配線パターンと、前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体にそれぞれ独立して接続された複数の第１の櫛歯パターンと、前記第１の櫛歯パターンに対向し、前記第１の基材に向かって接近可能な押圧部、及び、前記押圧部に保持され、前記押圧部の押圧によって前記第１の櫛歯パターンと電気的に接続される接続体を有する押圧手段と、前記第１の基材上に設けられ、前記押圧部の押圧によって前記接続体と電気的に接続され、又は、前記押圧手段に含まれ、前記接続体に接続された第２の配線パターンと、を備え、前記抵抗体を構成する材料は、前記第１の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記第１の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記接続体を構成する材料の電気抵抗率、及び、前記第２の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有し、前記抵抗体は、平面視において、前記接続体と非重複の位置に配置されており、前記押圧部に印加される荷重に応じて、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの間の抵抗値が変化する感圧センサである。

［２］上記発明において、前記第１の配線パターンは、前記抵抗体の一端に接続され、前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記抵抗体の長手方向に沿って相互に間隔を空けた状態で、前記抵抗体の一端と他端との間に接続されていてもよい。

［３］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されていてもよい。

［４］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記対向領域において、内側から外側に向かって間隔を空けて並べられていてもよい。

［５］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、特定点を中心として、同心円状に配置されていてもよい。

［６］上記発明において、前記特定点は、前記対向領域の中心であってもよい。

［７］上記発明において、それぞれの前記第１の櫛歯パターンは、前記対向領域に配置された検知部と、前記検知部を前記抵抗体に電気的に接続する引出部と、を含んでいてもよい。

［８］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンの前記検知部は、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されている部分を含んでいてもよい。

［９］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンの前記検知部は、前記対向領域において、内側から外側に向かって間隔を空けて並べられている部分を含んでいてもよい。

［１０］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンの前記検知部は、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、特定点を中心として、同心円状に配置されている部分を含んでいてもよい。

［１１］上記発明において、前記第２の配線パターンの先端部は、前記第２の配線パターンの他の部分よりも幅広の拡径部であってもよい。

［１２］上記発明において、前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記第１の櫛歯パターンの前記抵抗体との接続位置が前記抵抗体の他端側であるほど、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、前記第１の櫛歯パターンが特定点の近くに位置するように、前記第１の基材上に設けられていてもよい。

［１３］上記発明において、前記抵抗体は、カーボン粒子を含有したカーボンペースト又はカーボンインクを印刷して硬化させることで形成されていてもよい。

［１４］上記発明において、前記感圧センサは、前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体の他端に接続された第３の配線パターンをさらに備えており、前記抵抗体を構成する材料は、前記第３の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有していてもよい。

［１５］上記発明において、前記感圧センサは、前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体の他端に接続された第３の配線パターンと、前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられ、前記第１の配線パターンに接続された第２の櫛歯パターンと、前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられ、前記第３の配線パターンに接続された第３の櫛歯パターンと、をさらに備えており、前記抵抗体を構成する材料は、前記第３の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記第２の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率、及び、前記第３の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有し、前記第１～第３の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、間隔を空けて実質的に平行に配置されていてもよい。

［１６］上記発明において、前記押圧手段は、前記接続体を有する第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在するスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記接続体を前記第１の櫛歯パターンと対向させる開口を有していてもよい。

［１７］上記発明において、前記第２の配線パターンは、前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられていてもよい。

［１８］上記発明において、前記特定点は、前記第２の配線パターンの先端部であってもよい。

［１９］上記発明において、前記第２の配線パターンは、前記抵抗体に接続されていてもよい。

［２０］上記発明において、前記第１及び第３の配線パターンは、前記抵抗体に所定の電圧を印加し、前記第２の配線パターンは、前記押圧部に印加される荷重に応じた電圧を出力してもよい。

［２１］上記発明において、前記押圧部に印加される荷重に応じて、接続体と電気的に接続される第１の櫛歯パターンの本数が変化することで、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの間の抵抗値が変化してもよい。

本発明では、平面視において抵抗体を接続体とは非重複の位置に配置しておき、押圧部の押圧に伴って、当該抵抗体に接続された櫛歯パターンに接続体を電気的に接続させる。このため、本発明では、抵抗体が接続体と接触することがないので、良好な出力特性を安定して得ることができる感圧センサを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態における感圧センサを示す平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態における下側メンブレン基板を示す平面図である。 図４は、本発明の第１実施形態におけるスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。 図５は、本発明の実施形態における櫛歯パターンの変形例を示す平面図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、本発明の第１実施形態における感圧センサの動作を示す断面図であり、図６（ａ）は、接続体が櫛歯パターンに接触し始めた状態を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）よりも印加荷重が増した状態を示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）よりも印加荷重がさらに増した状態を示す図である。 図７は、本発明の第２実施形態における感圧センサを示す平面図である。 図８は、図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。 図９は、本発明の第２実施形態における下側メンブレン基板を示す平面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態におけるスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。 図１１は、本発明の第３実施形態における感圧センサを示す断面図である。 図１２は、本発明の第３実施形態における感圧センサの変形例を示す断面図である。 図１３は、本発明の第４実施形態における感圧センサの下側メンブレン基板を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜＜第１実施形態＞＞
図１は本発明の第１実施形態における感圧センサを示す平面図であり、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。また、図３は本実施形態における下側メンブレン基板を示す平面図であり、図４は本実施形態におけるスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。

本実施形態における感圧センサ１Ａは、印加される荷重の大きさに応じて抵抗値の大きさが変化するセンサである。この感圧センサ１Ａは、図１～図４に示すように、下側メンブレン基板１０と、上側メンブレン基板２０と、スペーサ３０と、を備えている。本実施形態における上側メンブレン基板２０とスペーサ３０が本発明における「押圧手段」の一例に相当し、本実施形態におけるスペーサ３０が本発明における「スペーサ」の一例に相当する。

下側メンブレン基板１０は、図３に示すように、基材１１と、配線パターン１２，１３と、抵抗体１４と、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋと、配線パターン１６と、を備えた配線板である。

本実施形態における基材１１が本発明における「第１の基材」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン１２が本発明における「第１の配線パターン」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン１３が本発明における「第３の配線パターン」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン１６が本発明における「第２の配線パターン」の一例に相当する。また、本実施形態における櫛歯パターン１５Ａが本発明における「第２の櫛歯パターン」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊが本発明における「第１の櫛歯パターン」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン１５Ｋが本発明における「第３の櫛歯パターン」の一例に相当する。

基材１１は、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この基材１１を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。なお、この基材１１が可撓性を有していなくてもよい。

配線パターン１２，１３は、導電性ペーストを基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されている。導電性ペーストは、導電性粒子とバインダ樹脂を、水若しくは溶剤、及び各種添加剤に混合して構成されている。この配線パターン１２，１３を構成する導電性ペーストは、比較的小さな電気的抵抗値を有する低抵抗の導電性ペーストである。なお、配線パターン１２，１３の形成方法は、特に上記に限定されない。例えば、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで配線パターン１２，１３を形成してもよい。

導電性粒子の具体例としては、銀、銅、ニッケル、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、パラジウム、及び、これらの合金等を例示することができる。また、バインダ樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を例示することができる。さらに、導電性ペーストに含まれる溶剤としては、α－テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、１－デカノール、ブチルセルソルブ、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラデカン等を例示することができる。

特に限定されないが、本実施形態では、低抵抗の導電性ペーストとして、銀を導電性粒子の主成分とする銀ペースト、或いは、銅を導電性粒子の主成分とする銅ペーストを用いる。なお、導電性ペーストに含有された導電性粒子として、金属塩を用いてもよい。金属塩としては、上述の金属の塩を挙げることができる。また、上記の導電性ペーストからバインダ樹脂を省略してもよい。また、上記の導電性ペーストに代えて、導電性インクを用いてもよい。

導電性ペーストの塗布方法としては、特に限定されないが、接触塗布法又は非接触塗布法のいずれを用いてもよい。接触塗布法の具体例としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷等を例示することができる。一方、非接触塗布法の具体例としては、インクジェット印刷、スプレー塗布法、ディスペンス塗布法、ジェットディスペンス法等を例示することができる。また、導電性ペーストを硬化させるための熱源としては、特に限定されないが、電熱オーブン、赤外線オーブン、遠赤外炉（ＩＲ）、近赤外炉（ＮＩＲ）、レーザ照射装置等を例示することができ、これらを組み合わせた熱処理であってもよい。

本実施形態では、配線パターン１２は、図中Ｘ方向に沿って線状に延在している。この配線パターン１２の端部１２１が抵抗体１４によって覆われていると共に、当該端部１２１に櫛歯パターン１５Ａが接続されている。同様に、配線パターン１３も、図中Ｘ方向に沿って線状に延在している。この配線パターン１３の端部１３１が抵抗体１４で覆われていると共に、当該端部１３１に櫛歯パターン１５Ｋが接続されている。特に図示しないが、一方の配線パターン１２は電源に接続されるのに対し、他方の配線パターン１３はグランドに接続される。なお、配線パターン１２，１３の平面形状は、線状であれば、上記のような直線状に限定されない。

配線パターン１２の端部１２１と配線パターン１３の端部１３１とは、図中Ｙ方向に沿って離れて配置されている。抵抗体１４は、図中Ｙ方向に沿って設けられており、当該抵抗体１４の一方の端部１４１が配線パターン１２の端部１２１を覆うと共に、当該抵抗体１４の他方の端部１４２が配線パターン１３の端部１３１を覆っている。従って、一方の配線パターン１２と他方の配線パターン１３は、この抵抗体１４を介して電気的に接続されている。この抵抗体１４は、平面視において、上側メンブレン基板２０の接続体２２と重ならないように、基材１１において対向領域１１１（後述）から離れた位置に設けられている。

この抵抗体１４も、上述の配線パターン１２，１３と同様に、導電性ペーストを基材１１の上面に印刷して硬化させることにより形成されている。この抵抗体１４を構成する導電性ペーストは、上述の低抵抗の導電性ペーストと比較して高い電気的抵抗値を有する高抵抗の導電性ペーストである。この抵抗体１４を構成する導電性ペーストは、上述の配線パターン１２，１３を構成する導電性ペーストの導電性粒子の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する導電性粒子を含有している。すなわち、抵抗体１４は、配線パターン１２，１３を構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体１４の抵抗値は、配線パターン１２，１３の抵抗値を無視できる程度に、配線パターン１２，１３の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体１４の抵抗値は、配線パターン１２，１３の抵抗値の１０倍以上であり、好ましくは、配線パターン１２，１３の抵抗値の１００倍以上である。また、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率は、配線パターン１２，１３を構成する材料の電気抵抗率の１０倍以上であり、好ましくは１００倍以上である。

こうした高抵抗の導電性ペーストの具体例としては、カーボンペーストを例示することができる。抵抗体１４を構成する導電性ペーストが含有する導電性粒子の具体例としては、グラファイト、カーボンブラック(ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック)、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等のカーボン系材料を例示することができる。なお、上記のカーボンペーストに代えて、カーボンインクを用いてもよい。

複数（本例では１１本）の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、上述の配線パターン１２，１３と同様に、低抵抗の導電性ペーストを基材１１上に印刷して硬化させることにより形成されている。すなわち、それぞれの櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体１４の抵抗値は、それぞれの櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの抵抗値を無視できる程度に、当該櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体１４の抵抗値は、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの抵抗値の１０倍以上であり、好ましくは、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの抵抗値の１００倍以上である。また、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率が、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋを構成する材料の電気抵抗率の１０倍以上であり、好ましくは１００倍以上である。なお、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの形成方法は、特に上記に限定されない。例えば、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋを形成してもよい。

配線パターン１６も、上述の配線パターン１２，１３と同様に、低抵抗の導電性ペーストを基材１１の上面に印刷して硬化させることにより形成されている。すなわち、この配線パターン１６は、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体１４の抵抗値は、配線パターン１６の抵抗値を無視できる程度に、当該配線パターン１６の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体１４の抵抗値は、配線パターン１６の抵抗値の１０倍以上であり、好ましくは、配線パターン１６の抵抗値の１００倍以上である。また、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率が、配線パターン１６を構成する材料の電気抵抗率の１０倍以上であり、好ましくは１００倍以上である。なお、配線パターン１６の形成方法は、特に上記に限定されない。例えば、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで配線パターン１６を形成してもよい。

本実施形態では、それぞれの櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、直線部１５１と円弧部１５２を有している。それぞれの櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの直線部１５１は、図中Ｘ方向に沿って直線状に延在しており、当該直線部１５１の一部は対向領域１１１の外に位置している。これに対し、それぞれの櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２は、対向領域１１１の中に位置しており、直線部１５１を介して抵抗体１４に電気的に接続されている。ここで、対向領域１１１とは、平面視において、上側メンブレン基板２０の接続体２２と対向している基材１１の上面の円形の領域である。

本実施形態では、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋにおいて対向領域１１１の中に位置する部分が、感圧センサ１Ａに印加された荷重を検知する検知部１５５として機能し、この検知部１５５には円弧部１５２が含まれる。これに対し、当該櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋにおいて対向領域１１の外に位置する部分が、上記の検知部１５５を抵抗体１４に電気的に接続する引出部１５６として機能し、この引出部１５６には直線部１５１の一部が含まれる。

複数の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、基材１１上においては、抵抗体１４を介した電気的な接続を除いて、当該櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋ同士の間に間隔が確保されていることで、相互に電気的に絶縁されている。なお、櫛歯パターンの本数は、複数であれば特に上記に限定されないが、後述するように、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの本数を多くして当該櫛歯パターンのピッチを狭くする程、感圧センサ１Ａの出力の分解能（解像度）を高めることができる。

また、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが実質的に同一の幅を有しているが、特にこれに限定されず、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの線幅を異ならせてもよい。また、本実施形態では、個々の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが全長に亘って実質的に同一の幅を有しているが、特にこれに限定されず、個々の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが部分的に異なる幅を有していてもよい。

１１本の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの中で両端に位置する櫛歯パターン１５Ａ，１５Ｋの直線部１５１は、配線パターン１２，１３の端部１２１，１３１にそれぞれ接続されている。残りの９本の櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの直線部１５１は抵抗体１４によって覆われており、当該櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊは抵抗体１４に接続されている。なお、両端の櫛歯パターン１５Ａ，１５Ｋが、配線パターン１２，１３に直接接続されずに、櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊと同様に、抵抗体１４に埋設されていてもよい。

この内側の櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの直線部１５１は、抵抗体１４の長手方向（図中のＹ方向）に沿って相互に間隔を空けた状態で、抵抗体１４の一方の端部１４１と他方の端部１４２との間に接続されており、当該櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊは抵抗体１４にそれぞれ個別に独立して接続されている。すなわち、櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの直線部１５１の端部同士の間には抵抗体１４が介在している。また、配線パターン１２の端部１２１と櫛歯パターン１５Ｂの直線部１５１の端部との間にも抵抗体１４が介在していると共に、配線パターン１３の端部１３１と櫛歯パターン１５Ｊの直線部１５１の端部との間にも抵抗体１４が介在している。

なお、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊが実質的に等間隔で抵抗体１４に接続されているが、櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊが相互に間隔を空けて抵抗体１４に接続されているのであれば、特にこれに限定されない。例えば、特に図示しないが、対向領域における櫛歯パターンの位置が外側に近いほど、当該櫛歯パターンの抵抗体との接続間隔を狭くしてもよい。

１１本の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの直線部１５１は、抵抗体１４から対向領域１１１に図中－Ｘ方向側に向かって直線状に延在しており、間隔を空けて相互に実質的に平行に延在している。配線パターン１６も、間隔を空けて櫛歯パターン１５Ｋの直線部１５１に実質的に平行に延在しているが、この配線パターン１６は、対向領域１１１の中心ＣＰまで延在して当該中心ＣＰで先端部１６１を有している。

この先端部１６１は、配線パターン１６の他の部分（例えば、対向領域１１１内における先端部１６１以外の配線パターン１６の部分）の幅よりも大きな直径を持つ円形形状を有する拡径部となっている。このように、配線パターン１６が先端に拡径部１６１を有していることで、押圧開始時の荷重検出の安定化を図ることができる。なお、拡径部１６１の平面形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、長円形、矩形、又は、多角形等であってもよい。また、配線パターン１６がその先端に拡径部を有していなくてもよい。

これに対し、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、対向領域１１１において、配線パターン１６の先端部１６１の周囲を囲むように、間隔を空けて相互に実質的に平行に延在している。より具体的には、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、対向領域１１１において、配線パターン１６の先端部１６１の周囲を囲むように円弧状にそれぞれ延在する円弧部１５２を有している。この複数の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２は、配線パターン１６の先端部１６１を中心として同心円状に配置されている。

なお、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの円弧部１５２が実質的に等間隔で配置されているが、円弧部１５２同士の間に間隔が確保されているのであれば、円弧部１５２の配置は特にこれに限定されない。例えば、特に図示しないが、対向領域における櫛歯パターンの位置が外側に近いほど、当該櫛歯パターンの円弧部の間隔を狭くしてもよい。

また、本実施形態では、押圧子（後述）の押圧開始位置（下側メンブレン基板１０に対する接続体２２の接触開始位置）が対向領域１１１の中心ＣＰと実質的に一致している場合について説明しているが、この押圧開始位置は、対向領域１１１の中心ＣＰ以外の位置であってもよく、対向領域１１１内であれば任意に設定することができる。この場合には、櫛歯パターンは、対向領域１１１の中心ＣＰ以外の当該押圧開始位置を中心として、同心円状に配置される。この押圧開始位置が本発明における「特定点」の一例に相当する。

なお、基材１１上において、上述した配線パターン１６は最も内側の櫛歯パターン１５Ｋと電気的に絶縁されているが、特にこれに限定されず、配線パターン１６が、当該櫛歯パターン１５Ｋに接続された接続線を有していてもよい。このように、接続線を介して配線パターン１６を櫛歯パターン１５Ｋと電気的に接続しておくことで、非押圧状態における感圧センサ１Ａの出力を所望の値に設定することができる。

また、櫛歯パターンの検知部の形状も、対向領域において複数の櫛歯パターンが内側から外側に向かって間隔を空けて並べられた形状であれば、上記の形状に特に限定されない。特に限定されないが、例えば、櫛歯パターンの検知部の形状を、図５に示すような形状としてもよい。図５は本実施形態における櫛歯パターンの変形例を示す平面図である。

例えば、図５に示すように、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが、対向領域１１１において、円弧部１５２に代えて、実質的に直角に屈曲する略Ｕ字形状を持つ屈曲部１５３を有していてもよい。複数の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの屈曲部１５３は、配線パターン１６の先端部１６１を囲むように、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されており、対向領域１１１の内側から外側に向かって間隔を空けて並べられている。

なお、図５に示す変形例でも、押圧子の押圧開始位置を、中心ＣＰ以外の対向領域１１１内の任意の位置に設定することができる。この場合には、櫛歯パターンは、対向領域１１１の中心ＣＰ以外の当該押圧開始位置を囲むように、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置される。

また、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが対向領域１１１の外において直線状に延在しているが、対向領域の外における櫛歯パターンの平面形状は、線状であれば特にこれに限定されない。また、本実施形態では、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが対向領域１１１の外においても実質的に平行に配置されているが、特にこれに限定されず、対向領域の外では、複数の櫛歯パターンが実質的に平行に配置されていなくてもよい。

上側メンブレン基板２０は、図４に示すように、基材２１と、接続体２２と、を備えている。本実施形態における基材２１が、本発明における「第２の基材」の一例に相当する。

基材２１は、上述の基材１１と同様に、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この基材２１を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。なお、基材２１として、金属製のフィルムを用いてもよく、この場合に、この基材２１が接続体２２の機能を有してもよく、すなわち基材２１が接続体２２を兼ねてもよい。

接続体２２は、図１及び図４に示すように、下側メンブレン基板１０の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２の形状に対応した円形状の平面形状を有している。より具体的には、この接続体２２は、最も外側の櫛歯パターン１５Ａの円弧部１５２の直径よりも大きな直径を持つ円形形状を有している。本実施形態では、この接続体２２は、スペーサ３０の開口３１よりも大きな直径を有しているが、特にこれに限定されず、接続体２２が開口３１の内径以下の直径を有していてもよい。この接続体２２は、スペーサ３０を介してメンブレン基板１０，２０が積層された際に、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２に対向すると共に、当該接続体２２の中心が配線パターン１６の先端部１６１と重複するように、基材２１に形成されている。

この接続体２２は、上述の配線パターン１２，１３と同様に、低抵抗の導電性ペーストを基材２１の下面に印刷して硬化させることにより形成されている。すなわち、この接続体２２は、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体１４の抵抗値は、接続体２２の抵抗値を無視できる程度に、当該接続体２２の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体１４の抵抗値は接続体２２の抵抗値の１０倍以上であり、好ましくは、接続体２２の抵抗値の１００倍以上である。また、抵抗体１４を構成する材料の電気抵抗率が、接続体２２を構成する材料の電気抵抗率の１０倍以上であり、好ましくは１００倍以上である。

なお、この接続体２２が、抵抗体の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成した上記の層を覆う保護層を備えていてもよい。この保護層は、上述の低抵抗の導電性ペーストと比較して高い電気抵抗値を有する高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。こうした高抵抗の導電性ペーストの具体例としては、特に限定されないが、例えば、カーボンペーストを例示することができる。

スペーサ３０は、上述の基材１１，２１と同様に、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この基材３０を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。

図１及び図４に示すように、このスペーサ３０は、下側メンブレン基板１０の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２の形状に対応した円形状の開口３１を有している。より具体的には、この開口３１は、最も外側の櫛歯パターン１５Ａの円弧部１５２の直径よりも大きな内径を持つ円形形状を有している。特に限定されないが、平面視において、この開口３１と最も外側の櫛歯パターン１５Ａの円弧部１５２との間隔は、スペーサ３０の厚さ以上であることが好ましい。この開口３１は、下側メンブレン基板１０の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２と上側メンブレン基板２０の接続体２２に対応する位置に形成されている。スペーサ３０を介してメンブレン基板１０，２０が積層された際に、この開口３１を介して、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２と接続体２２とが対向する。

なお、開口３１の平面形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、長円形、矩形、又は、多角形等であってもよい。、また、接続部２２や櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの検知部１５５の形状も、特に上記に限定されず、例えば、開口３１の形状に応じた形状としてもよい。なお、本実施形態では、上側メンブレン基板２０の基材２１においてこの開口３１に対向する部分が、本発明における「押圧部」の一例に相当する。

下側メンブレン基板１０と上側メンブレン基板２０はスペーサ３０を介して積層されている。具体的には、下側メンブレン基板１０の基材１１の上面とスペーサ３０の下面とが接着層（不図示）を介して相互に貼り付けられていると共に、スペーサ３０の上面と上側メンブレン基板２０の基材２１の下面とが接着層（不図示）を介して相互に貼り付けられている。

この際、図１に示すように、平面視において、下側メンブレン基板１０の対向領域１１１の中心ＣＰは、スペーサ３０の開口３１の中心と実質的に一致している。また、平面視において、当該中心ＣＰは、下側メンブレン基板１０の配線パターン１６の先端部１６１に重複していると共に、上側メンブレン基板２０の接続体２２の中心とも実質的に一致している。そして、スペーサ３０の開口３１を介して、上側メンブレン基板２０の接続体２２が、下側メンブレン基板１０の配線パターン１６の先端部１６１と櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２に対向している。

図２に示すように、このスペーサ３０によって、接続体２２と配線パターン１６の先端部１６１との間に間隔が確保されていると共に、当該接続体２２と櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋとの間にも間隔が確保されている。後述するように、押圧子によって印加される荷重によって上側メンブレン基板２０の基材２１が変形し、この変形によって、接続体２２と配線パターン１６の先端部１６１とが接触して電気的に接続されると共に、当該接続体２２と櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋとが接触して電気的に接続される。

なお、本実施形態では、非押圧時に接続体２２が櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋや配線パターン１６と接触しないようにスペーサ３０の厚さが設定されているが、特にこれに限定されない。接続体２２が櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋや配線パターン１６と常時接触するように、スペーサ３０の厚さを設定してもよい。

ここで、本実施形態において、接続体と櫛歯パターンとを「電気的に接続」とは、当該接続体と櫛歯パターンとの間の抵抗値が所定の閾値以下の状態であり、上記のような非押圧時に接続体と櫛歯パターンとが単に接触しているだけの状態は含まない。同様に、本実施形態において、接続体と配線パターンとを「電気的に接続」とは、当該接続体と配線パターンとの間の抵抗値が所定の閾値以下の状態であり、上記のような非押圧時に接続体と配線パターンとが単に接触しているだけの状態は含まない。

以上に説明した感圧センサ１Ａの動作について、図６（ａ）～図６（ｃ）を参照しながら説明する。図６（ａ）～図６（ｃ）は本実施形態における感圧センサの動作を示す断面図である。特に、図６（ａ）は接続体が櫛歯パターンに接触し始めた状態を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）よりも印加荷重が増した状態を示す図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）よりも印加荷重がさらに増した状態を示す図である。

押圧子（不図示）によって感圧センサ１Ａが押圧されると、図６（ａ）に示すように、上側メンブレン基板２０の基材２１がスペーサ３０の開口３１の中心から凹み始める。これにより、当該基材２１の下面に設けられた接続体２２は、最初に、下側メンブレン基板１０の配線パターン１６の先端部１６１に接触すると共に、当該接続部２２が最も内側の櫛歯パターン１５Ｋのみと接触する。この際、上述のように、抵抗体１４に接続された一方の配線パターン１２には電源電圧（例えば、５［Ｖ］）が印加されているのに対し、当該抵抗体１４に接続された他方の配線パターン１３は接地されており、最も内側の櫛歯パターン１５Ｋは当該他方の配線パターン１３に直接接続されている。このため、配線パターン１６はグランドとほぼ同電位の電圧を検出し、配線パターン１２．１６に接続されたマルチメータ（不図示）等により、電源電圧と配線パターン１６の検出電圧との電位差（例えば、５［Ｖ］）が出力される。

ここで、特に図示しないが、押圧子は、例えば、樹脂材料等から構成される部材であり、上側メンブレン基板２０の基材２１の上面に対して接近離反可能なように当該上側メンブレン基板２０の上方に支持されている。本実施形態では、押圧子は、当該押圧子の中心がスペーサ３０の開口３１の中心（下側メンブレン基板１０の基材１１の対向領域１１１の中心ＣＰ）に実質的に一致するように配置されており、押圧子により上側メンブレン基板２０が押圧されると、接続体２２が配線パターン１６の先端部１６１と最内側の櫛歯パターン１５Ｋに最初に接触するように構成されている。こうした押圧子の具体例としては、コントローラの操作キー等を例示することができる。なお、押圧子が、後述する押圧部材４０（図１２参照）のように、下方に向かって凸状に突出する部分を有していてもよい。或いは、押圧子が操作者の指であってもよい。

そして、押圧子の押圧力（印加荷重）の増加に従って、上側メンブレン基板２０の基材２１の凹んでいる部分が広がり、接続体２２の接続対象がより外側の櫛歯パターン１５Ｊ～１５Ｂに広がっていく。これにより、抵抗体１４における一方の端部１４１と当該接続対象の接続位置との間の距離が短くなるので、結果的に配線パターン１２，１６間の抵抗値が低下する。

このように、本実施形態では、接続体２２と接触している櫛歯パターンの中で最も外側に位置する櫛歯パターンが変わることで、抵抗体１４における接続体２２及び櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋを介した配線パターン１６との接続位置が変化するので、抵抗体１４における一方の端部１４１と当該接続位置との間の距離が変化する。すなわち、本実施形態の感圧センサ１Ａでは、押圧子の押圧力に応じて抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）が変化するので、押圧子の押圧力に応じて配線パターン１６によって検出される電圧が変化する。

一例を挙げれば、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の状態よりも印加荷重が増して、接続体２２が、配線パターン１６及び櫛歯パターン１５Ｋに加えて、櫛歯パターン１５Ｊ～１５Ｆにも接触すると、配線パターン１６は電源電圧の略半分の電位の電圧を検出し、マルチメータ等により電源電圧と配線パターン１６の検出電圧との電位差（例えば、２．５［Ｖ］）が出力される。

なお、本実施形態では、配線パターン１２，１６間の抵抗値が、抵抗体１４において接続体２２を介して配線パターン１６と接続されている櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの接続位置に応じて変化するため、感圧センサ１Ａの出力は階段状となる。このため、櫛歯パターンの本数を多くして当該櫛歯パターンのピッチを狭くする程、感圧センサ１Ａの出力の分解能（解像度）を高めることができる。

図６（ｂ）の状態よりも印加荷重がさらに増して感圧センサ１Ａが十分に押し込まれると、図６（ｃ）に示すように、接続体２２が、配線パターン１６及び櫛歯パターン１５Ｋ～１５Ｂに加えて、最も外側の櫛歯パターン１５Ａにも接触する。この際、この最も外側の櫛歯パターン１５Ａは、電源電圧に接続された一方の配線パターン１２に直接接続されているため、配線パターン１６は電源電圧とほぼ同電位の電圧を検出し、マルチメータ等により電源電圧と配線パターン１６の検出電圧との電位差（例えば、０［Ｖ］）が出力される。

押圧子の押圧を解除した場合には、上記とは逆の動作が行われる。すなわち、印加荷重の減少に従って、上側メンブレン基板２０の基材２１の凹んでいる部分が小さくなり、接続体２２の接続対象がより内側の櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊに狭まっていく。これにより、抵抗体１４における一方の端部１４１と当該接続対象の接続位置との間の距離が長くなるので、結果的に配線パターン１２，１６間の抵抗値が増加する。

なお、感圧センサ１Ａの出力の取得方法は、上記に特に限定されない。例えば、抵抗測定器を用いて、配線パターン１２，１６間の抵抗値を測定してもよい。

以上のように、本実施形態では、平面視において抵抗体１４を接続体２２とは非重複の位置に配置しておき、押圧子の押圧に伴って、当該抵抗体１４に接続された櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊに接続体２２を電気的に接続させる。このため、本実施形態では、抵抗体１４が接続体２２と接触することがないので、感圧センサ１Ａの良好な出力特性を安定して得ることができる。

特に、高い電気抵抗率を有するカーボンからなる抵抗体の抵抗値は、当該抵抗体の距離が長いほど不安定となる傾向がある。また、この抵抗体の抵抗値は、接触の再現性にも起因して、不安定となる傾向がある。そのため、接続体と抵抗体との接触面積の変化を利用する場合には、その感圧センサの出力特性（印加荷重－抵抗値）を理想（リニア）に近い出力とすることは難しく、また、押圧毎に出力がばらついてしまう場合がある。

これに対し、本実施形態では、低抵抗の櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊを対向領域１１１において配線パターン１６の先端部１６１を中心として同心円状に配置すると共に、当該櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊを間隔を空けて高抵抗の抵抗体１４に接続し、印加荷重に応じて接続体２２を介して配線パターン１６と接続される櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊの位置を変化させることで、抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）を変化させる。このように、本実施形態では、接続体と抵抗体との接触面積を利用するのではなく、抵抗体１４の抵抗長を用いて印加荷重に応じた抵抗値を検出するので、感圧センサ１Ａの良好な出力特性を安定して得ることができる。

また、本実施形態では、最も外側の櫛歯パターン１５Ａが一方の配線パターン１２に直接接続されていると共に、最も内側の櫛歯パターン１５Ｋが他方の配線パターン１３に直接接続されている。このため、感圧センサ１Ａの出力の最大値を電源電圧と同等にすると共に、当該出力の最小値をグランドと同等とすることができる。

さらに、本実施形態では、外部に接続される全ての配線パターン１２，１３，１６が同一の基材１１の上面に設けられているので、当該上面のみにコネクタを実装すればよく、感圧センサ１Ａの構成の簡素化を図ることができる。

＜＜第２実施形態＞＞
図７は本発明の第２実施形態における感圧センサを示す平面図であり、図８は図７のVIII-VIII線に沿った断面図であり、図９は本実施形態における下側メンブレン基板を示す平面図であり、図１０は本実施形態におけるスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。

本実施形態の感圧センサ１Ｂは、図７～図１０に示すように、第１実施形態の感圧センサ１Ａと比較して、（１）配線パターン１６が上側の基材２１に設けられ、接続体２２に直接接続されている点、及び、（２）円弧部１５２を有しておらず、直線状の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋが対向領域１１１を貫通している点で相違しているが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における感圧センサ１Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における配線パターン１６は、図８及び図１０に示すように、上側メンブレン基板２０の基材２１の下面に形成されている。そして、この配線パターン１６は、接続体２２と一体的に形成されることで、接続体２２に直接接続されている。なお、基材２１として金属製のフィルムを用いる場合には、この基材２１が接続体２２の機能を有してもよいし、基材２１が配線パターン１６の機能を有してもよい。

また、複数の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋは、図７及び図９に示すように、円弧部１５２を有しておらず、直線部１５１のみから構成されており、この直線部１５１が対向領域１１１を貫通している。本実施形態では、複数の櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの直線部１５１は、対向領域１１１の下側（図中－Ｙ方向側）の半分の領域に配置されており、対向領域１１１の中心ＣＰから外側に向かって間隔を空けて間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されている。

なお、本実施形態においても、押圧子の押圧開始位置を、中心ＣＰ以外の対向領域１１１内の任意の位置に設定することができる。この場合には、櫛歯パターンの直線部は、対向領域１１１の中心ＣＰ以外の当該押圧開始位置から対向領域１１１の外側に向かって間隔を空けて相互に実質的に平行に配置される。

本実施形態の感圧センサ１Ｂでも、第１実施形態と同様に、押圧子（不図示）の押圧力（印加荷重）の大きさに応じて、抵抗体１４における接続体２２及び櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋを介した配線パターン１６との接続位置が変化するので、抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）の大きさが変化する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、平面視において抵抗体１４を接続体２２とは非重複の位置に配置しておき、押圧子の押圧に伴って、当該抵抗体１４に接続された櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊに接続体２２を電気的に接続させる。このため、本実施形態では、抵抗体１４が接続体２２と接触することがないので、感圧センサ１Ｂの良好な出力特性を安定して得ることができる。

また、本実施形態では、両端の櫛歯パターン１５Ａ，１５Ｋが配線パターン１２，１３にそれぞれ直接接続されている。このため、感圧センサ１Ｂの出力の最大値を電源電圧と同等にすることができる。

＜＜第３実施形態＞＞
図１１は本発明の第３実施形態における感圧センサを示す断面図である。

本実施形態の感圧センサ１Ｃは、図１１に示すように、第１実施形態の感圧センサ１Ａと比較して、（１）上側の基材２１に代えて押圧部材４０を備えている点、及び、（２）スペーサ３０に代えて支持部材５０を備えている点で相違しているが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態における感圧センサ１Ｃについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

押圧部材４０は、例えばシリコーンゴム等の電気絶縁性を有する弾性材料から構成されており、下方に向かって凸状に突出する円錐状のテーパ部４１を下部に有している。そして、本実施形態では、基材２１に代えて、押圧部材４０のテーパ部４１の下面に接続体２２が形成されている。本実施形態において、下側メンブレン基板１０の基材１１の対向領域１１１は、当該基材１１において接続体２２に対向する領域である。

なお、本実施形態では、押圧部材４０が櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２に対応した円形の平面形状を有しているが、押圧部材４０の平面形状は、特にこれに限定されない。例えば、押圧部材４０の平面形状が、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの円弧部１５２の一部に対応した帯状の平面形状を有してもよい。この場合において、当該押圧部材４０は、全ての櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋと部分的に重複していればよい。

なお、例えば導電性ゴム等の導電性を有する弾性材料で押圧部材４０を構成することで、押圧部材４０自体が導電性を有していてもよい。この場合には、押圧部材４０が接続体２２の機能を有してもよいし、押圧部材４０とは別に、テーパ部４１に接続体２２を形成してもよい。或いは、押圧部材４０においてテーパ部４１のみが導電性を有していてもよい。

支持部材５０も、例えばシリコーンゴム等の弾性材料から構成されて、下側メンブレン基板１０の基材１１の対向領域１１１の周囲に設けられている。押圧部材４０は、テーパ部４１が櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの検知部１５５及び配線パターン１６の先端部１６１に対向するように、支持部材５０に支持されている。本実施形態でも、対向領域１１１の中心ＣＰは、平面視において配線パターン１６の先端部１６１と重複していると共に、押圧部材４０のテーパ部４１の中心と実質的に一致している。

なお、本実施形態では、押圧部材４０の両側に支持部材５０が接続された両端支持構造を採用しているが、特にこれに限定されない。押圧部材４０の一方の側のみに支持部材５０が接続された片端支持構造を採用してもよい。

本実施形態における接続体２２、押圧部材４０及び支持部材５０が本発明における「押圧手段」の一例に相当し、本実施形態における押圧部材４０が本発明における「押圧部」の一例に相当する。

図１２は本実施形態における感圧センサの変形例を示す断面図である。

図１２に示す感圧センサ１Ｄのように、支持部材５０を基材１１に対して上下動可能に設けると共に、この支持部材５０の下面に接続体２２を設けてもよい。より具体的には、支持部材５０の脚部５１の先端が基材１１の貫通孔に挿入されており、当該支持部材５０はコイルスプリング等の弾性体（不図示）を介して基材１１に支持されている。また、接続体２２は、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの検知部１５５の一部に対応した帯状の平面形状を有する共に、中央が下方に突出した略Ｖ字状の金属片から構成されている。この接続体２２は、その一端で支持部材５０に固定されている。

なお、接続体２２の平面形状は、特に上記に限定されず、例えば、櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの検知部１５５の形状に対応した円形の平面形状であってもよい。また、接続体２２の断面形状も、特に上記に限定されない。例えば、図１２においては、接続体２２は、その一端で支持部材５０に固定されているが、接続体２２の位置が相対的にずれなければよいため、接続体２２の位置がずれないのであれば両端とも支持部材５０に固定されていなくてもよい。また、支持部材５０は、その両端に脚部５１を持つ両端支持構造を有しているが、特にこれに限定されない。支持部材５０が、一方の端部のみに脚部５１を持つ片端支持構造を有してもよい。

なお、本例では、接続体２２及び支持部材５０が本発明における「押圧手段」の一例に相当し、支持部材５０において接続体２２に対向する部分が本発明における「押圧部」の一例に相当する。

図１１に戻り、本実施形態の感圧センサ１Ｃでも、第１実施形態と同様に、押圧部材４０の押圧力（印加荷重）の大きさに応じて、抵抗体１４における接続体２２及び櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋを介した配線パターン１６との接続位置が変化するので、抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）が変化する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、平面視において抵抗体１４を接続体２２とは非重複の位置に配置しておき、押圧部材４０の押圧に伴って、当該抵抗体１４に接続された櫛歯パターン１５Ｂ～１５Ｊに接続体２２を電気的に接続させる。このため、本実施形態では、抵抗体１４が接続体２２と接触することがないので、感圧センサ１Ｃの良好な出力特性を安定して得ることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の第１実施形態では、配線パターン１６を下側メンブレン基板１０の基材１１の上面に形成したが、特にこれに限定されない。具体的には、図１～図４に示す形態において、第２実施形態と同様に、配線パターン１６を上側メンブレン基板２０の基材２１の下面に形成し、当該配線パターン１６を接続体２２に直接接続してもよい。同様に、図５に示す変形例においても、配線パターン１６を上側メンブレン基板２０の基材２１の下面に形成し、当該配線パターン１６を接続体２２に直接接続してもよい。

また、第２実施形態では、配線パターン１６を上側メンブレン基板２０の基材２１の下面に形成し、当該配線パターン１６を接続体２２に直接接続したが、特にこれに限定されない。具体的には、図７～図１０に示す形態において、第１実施形態と同様に、配線パターン１６を下側メンブレン基板１０の基材１１の上面に形成してもよい。

また、第３実施形態においても、配線パターン１６を下側メンブレン基板１０の基材１１の上面に形成したが、特にこれに限定されない。具体的には、図１１及び図１２に示す形態において、支持部材５０に配線パターン１６を形成し、当該配線パターン１６を接続体２２に直接接続していてもよい。

また、上述の第１実施形態では、配線パターン１２を電源に接続すると共に、配線パターン１３をグランドに接続し、配線パターン１６の検出電圧を取得することで、抵抗体１４の抵抗値を検出したが、抵抗体１４の抵抗値を検出するための回路構成は、特にこれに限定されない。

例えば、特に図示しないが、配線パターン１３を設けずに、配線パターン１２，１６に電源を接続してもよい。或いは、図１３に示すように、配線パターン１３に代えて、配線パターン１６を抵抗体１４の他方の端部１４２で覆ってもよい。これらの場合にも、押圧子の押圧力に応じて、配線パターン１２，１６間の抵抗値が変化する。図１３は本発明の第４実施形態における感圧センサの下側メンブレン基板を示す断面図である。

また、上述した感圧センサ１Ａを用いて、着座センサを構成してもよい。この着座センサは、自動車等の車両に搭載されたシートへの乗員の着座状況を検知するセンサである。なお、感圧センサ１Ａに代えて、上述の第２～第４実施形態で説明した感圧センサ１Ｂ～１Ｄを用いて、着座センサを構成してもよい。

具体的には、この着座センサは、自動車のシートの着座部に感圧センサ１Ａを埋設することで構成されている。なお、シートの着座部に埋設される感圧センサ１Ａの数は、特に限定されず、一つでもよいし、複数であってもよい。この感圧センサ１Ａは、例えば、当該自動車のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続されており、乗員の体重に応じた抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）に応じた電圧値をＥＣＵに出力する。

このシートに乗員が着座している場合には、少なくとも、配線パターン１６の先端部１６１と、最も内側の櫛歯パターン１５Ｋとが、接続体２２を介して接続されている。このため、ＥＣＵは、感圧センサＡ１の出力値を所定の閾値と比較することを確認することで、シート上に乗員が着座しているか否かを判定する。

また、この感圧センサＡでは、シートに着座している乗員の体重に応じて、接続体２２と接触している櫛歯パターン１５Ａ～１５Ｋの中で最も外側に位置する櫛歯パターンが変わるので、当該乗員の体重に応じて抵抗体１４の抵抗長（抵抗値）が変化する。このため、ＥＣＵは、感圧センサ１Ａの出力値を複数の所定範囲と比較することで、当該所定範囲がそれぞれ対応付けられた体重域に当該乗員の体重を分類する。

特に限定されないが、ＥＣＵによるこれらの判定結果は、例えば、ＳＢＲ（Seat Belt Reminder）システム等に使用される。

なお、上述した感圧センサ１Ａ～１Ｄの用途は、着座センサに限定されない。例えば、ＳＲＳシステム（Supplemental Restraint System）等のために、感圧センサ１Ａ～１Ｄを自動車のシートのシートバックに埋設して、乗員の姿勢や体格を検出してもよい。或いは、上述した感圧センサ１Ａ～１Ｄを、自動車以外の用途に用いてもよい。

１Ａ～１Ｄ…感圧センサ
１０…下側メンブレン基板
１１…基材
１１１…対向領域
１２…配線パターン
１２１…端部
１３…配線パターン
１３１…端部
１４…抵抗体
１４１，１４２…端部
１５Ａ～１５Ｋ…櫛歯パターン
１５１…直線部
１５２…円弧部
１５３…屈曲部
１５５…検知部
１５６…引出部
１６…配線パターン
１６１…先端部（拡径部）
１６３…接続線
１７…ダミーパターン
２０…上側メンブレン基板
２１…基材
２２…接続体
３０…スペーサ
３１…開口
４０…押圧部材
４１…テーパ部
５０…支持部材
５１…脚部

Claims (10)

1. 第１の基材と、
   前記第１の基材上に設けられた抵抗体と、
   前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体に接続された第１の配線パターンと、
   前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体にそれぞれ独立して接続された複数の第１の櫛歯パターンと、
   前記第１の櫛歯パターンに対向し、前記第１の基材に向かって接近可能な押圧部、及び、前記押圧部に保持され、前記押圧部の押圧によって前記第１の櫛歯パターンと電気的に接続される接続体を有する押圧手段と、
   前記第１の基材上に設けられ、前記押圧部の押圧によって前記接続体と電気的に接続され、又は、前記押圧手段に含まれ、前記接続体に接続された第２の配線パターンと、を備え、
   前記抵抗体を構成する材料は、前記第１の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記第１の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記接続体を構成する材料の電気抵抗率、及び、前記第２の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有し、
   前記抵抗体は、平面視において、前記接続体と非重複の位置に配置されており、
   前記押圧部に印加される荷重に応じて、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの間の抵抗値が変化する感圧センサ。
2. 請求項１に記載の感圧センサであって、
   前記第１の配線パターンは、前記抵抗体の一端に接続され、
   前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記抵抗体の長手方向に沿って相互に間隔を空けた状態で、前記抵抗体の一端と他端との間に接続されている感圧センサ。
3. 請求項１又は２に記載の感圧センサであって、
   前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されている感圧センサ。
4. 請求項３に記載の感圧センサであって、
   前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記対向領域において、内側から外側に向かって間隔を空けて並べられている感圧センサ。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
   前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、特定点を中心として、同心円状に配置されている感圧センサ。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
   前記複数の第１の櫛歯パターンは、前記第１の櫛歯パターンの前記抵抗体との接続位置が前記抵抗体の他端側であるほど、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、前記第１の櫛歯パターンが特定点の近くに位置するように、前記第１の基材上に設けられている感圧センサ。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
   前記感圧センサは、
   前記第１の基材上に設けられ、前記抵抗体の他端に接続された第３の配線パターンと、
   前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられ、前記第１の配線パターンに接続された第２の櫛歯パターンと、
   前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられ、前記第３の配線パターンに接続された第３の櫛歯パターンと、をさらに備えており、
   前記抵抗体を構成する材料は、前記第３の配線パターンを構成する材料の電気抵抗率、前記第２の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率、及び、前記第３の櫛歯パターンを構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有し、
   前記第１～第３の櫛歯パターンは、前記接続体と対向する前記第１の基材の対向領域において、間隔を空けて実質的に平行に配置されている感圧センサ。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
   前記押圧手段は、
   前記接続体を有する第２の基材と、
   前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在するスペーサと、を備え、
   前記スペーサは、前記接続体を前記第１の櫛歯パターンと対向させる開口を有する感圧センサ。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
   前記第２の配線パターンは、前記接続体と対向するように前記第１の基材上に設けられている感圧センサ。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の感圧センサであって、
    前記第２の配線パターンは、前記抵抗体に接続されている感圧センサ。

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