ハイブリッドセンサ
【課題】 曲面のある支持体の表面にも良好に適合し、誤検出の発生も防止する。
【解決手段】 ハイブリッドセンサ１は、荷重印加によってオンオフする接触センサ１０と、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサ２０とを備える。これら接触センサ１０及び静電容量式近接センサ２０は、第１の可撓性シート１１上に形成されている。接触センサ１０は３層構造体、静電容量式近接センサ２０は２相構造体のため、ハイブリッドセンサ１は、静電容量式近接センサの部分で所望の可撓性が確保され、撓みによる接触センサ１０での誤接触を防止している。
【解決手段】 ハイブリッドセンサ１は、荷重印加によってオンオフする接触センサ１０と、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサ２０とを備える。これら接触センサ１０及び静電容量式近接センサ２０は、第１の可撓性シート１１上に形成されている。接触センサ１０は３層構造体、静電容量式近接センサ２０は２相構造体のため、ハイブリッドセンサ１は、静電容量式近接センサの部分で所望の可撓性が確保され、撓みによる接触センサ１０での誤接触を防止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極パターンが形成された複数枚の可撓性シートを重合してなるメンブレン回路に関し、特に物体の近接を静電容量の変化で検出する静電容量式近接センサと荷重印加によってオンオフする接触センサとを含むハイブリッドセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、メンブレンスイッチを使用した接触センサと静電容量式センサとを併用したハイブリッドセンサとしては、本出願人によって、特許文献１に開示されたものが提案されている。図５に、このハイブリッドセンサの概略構成を示す。このハイブリッドセンサ３は、例えば自動車等の着座検出システムに適用されるもので、ポリエステルフィルムのような絶縁樹脂フィルム等からなる一対の可撓性シート３１，３２を、シート状の絶縁スペーサ３３を介して重合することにより構成されている。一対の可撓性シート３１，３２の対向面３１ａ，３２ａには、それぞれ銀ペースト等の導電材からなるスイッチ電極パターン３４，３５がスクリーン印刷等の方法で形成されている。これらスイッチ電極パターン３４，３５は、接点部３６に対応する位置に形成されたランド部３４ａ，３５ａと、ランド部３４ａ，３５ａを図示しない回路まで導くリード部３４ｂ，３５ｂとからなる。絶縁スペーサ３３の接点部３６に対応する位置には、ランド部３４ａ，３５ａが互いに十分に接触できるだけの開口径を有する開口部３７が形成され、この開口部３７を介して着座部への荷重印加時に上下のランド部３４ａと３５ａとが接触してオン状態となる。これらの構成が接触センサを構成している。
【０００３】
一方、静電容量式センサは、可撓性シート３１の対向面３１ａにスイッチ電極パターン３４とは絶縁状態で形成された一組の検知電極パターン３８ａ，３８ｂからなり、それらの容量変化から人体等の物体の接近を非接触で検出するように構成されている。
【０００４】
この構成によれば、接触センサと静電容量式近接センサとを、同一のメンブレンスイッチを含む形態で構成しているので、製造コストの削減を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３２６５５４公報（段落００２０、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなハイブリッドセンサを自動車のヘッドレストや座席シートのように曲面のある支持体の表面に沿って装着しようとすると、ハイブリッドセンサが３層構造であるため、シートが任意の方向に曲がり難く、人体が感じる感触が悪化するという問題がある。また、シートの撓みによって接触センサの部分に応力が掛かり、圧力をかけていないのに、僅かな振動やウレタンの変形等によって上下の導電パターンが導通して誤検出が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、曲面のある支持体の表面にも良好に適合し、誤検出の発生も防止することができるハイブリッドセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１のハイブリッドセンサは、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、前記接触センサ及び静電容量式近接センサは、共通の第１の可撓性シート上に形成され、前記第１の可撓性シート上には、前記接触センサ用の第１のスイッチ電極パターンと前記静電容量式近接センサ用の検知電極パターンとがそれぞれ形成され、前記接触センサは、前記第１の可撓性シート上に、荷重印加によって前記第１のスイッチ電極パターンと接触する第２のスイッチ電極パターンが形成された第２の可撓性シートを、スペーサを介して重合してなり、前記静電容量式近接センサは、前記検知電極パターン上に保護層を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第２のハイブリッドセンサは、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、第１の可撓性シートと、この第１の可撓性シート上に形成されて前記接触センサのスイッチを構成する第１のスイッチ電極パターンと、前記第１の可撓性シート上の前記第１のスイッチ電極パターンが形成されていない領域に形成されて前記静電容量式近接センサを構成する検知電極パターンと、前記第１のスイッチ電極パターンが形成された領域と対向すると共に前記検知電極パターンが形成された領域を避けて配置された第２の可撓性シートと、この第２の可撓性シートの前記第１のスイッチ電極パターンと対向する面に形成された第２のスイッチ電極パターンと、前記第１及び第２の可撓性シートの間に介装されたスペーサと、前記検知電極パターンの表面を覆う保護層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のハイブリッドセンサによれば、接触センサと静電容量式近接センサとが共通の第１の可撓性シート上に形成されるものの、３層構造となる接触センサを構成するスペーサ及び第２の可撓性シートは、接触センサが構成される部分にのみ配置され、その他の大部分は、検知電極パターンが形成された第１の可撓性シートの前記検知電極パターンの上に保護層が形成された２層構造体となるので、全てを第１及び第２の可撓性シートとスペーサとで構成する３層構造体とするよりも遙かに可撓性を向上させることができ、これにより、曲面のある支持体の表面にも良好に適合し、誤検出の発生も防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハイブリッドセンサの外観斜視図、図２は、同ハイブリッドセンサの図１におけるＡ−Ａ′断面図、図３は同ハイブリットセンサの分解斜視図である。
【００１２】
このハイブリッドセンサ１は、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサ１０と、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサ２０とを備えて構成されている。これら接触センサ１０及び静電容量式近接センサ２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等からなる共通の第１の可撓性シート１１上に形成されている。
【００１３】
第１の可撓性シート１１の上には、接触センサ１０を構成する第１のスイッチ電極パターン１２が形成されている。このスイッチ電極パターン１２は、可撓性シート１１の所定の縁部から中央に延びると共に左右に分岐し、更に平行に延びる３本のパターンからなり、各パターンが互いに絶縁された正極パターン１２ａと接地パターン１２ｂとからなり、特に接触センサ１０を形成する部分は櫛歯状パターン１２ｃとなっている。
【００１４】
また、第１の可撓性シート１１の第１の電極パターン１２が形成されていない領域には、この領域のほぼ全体を覆うように静電容量式近接センサ２０を構成する検知電極パターン２１が形成されている。この検知電極パターン２１は、保護シート又は保護用のレジスト等の保護層２２によって覆われている。
【００１５】
第１のスイッチ電極パターン１２が形成された領域のうち接触センサ１０を形成する位置、すなわち櫛歯状パターン１２ｃが形成された位置には、絶縁体フィルム等からなる環状のスペーサ１３と、ＰＥＴ，ＰＥＮ等からなる円形の第２の可撓性シート１４とがこの順に重合されている。第２の可撓性シート１４の櫛歯状パターン１２ｃと対向する側の面には、上部から荷重が加わって撓んだときに櫛歯状パターン１２ｃを短絡させる円形の第２のスイッチ電極パターン１５が形成されている。
【００１６】
このような構成であると、接触センサ１０を構成する３層構造体は、ハイブリッドセンサのごく一部にのみ形成され、殆どの部分が第１の可撓性シート１１と保護層２２とからなる２層構造体であるため、全体的な可撓性に優れ、曲げに対する自由度を増すことができる。このため、このハイブリッドセンサ１を自動車の座席等に装着した場合、人体が感じる不快感を緩和し、接触センサ１０の部分の応力的なつながりを弱めることで、接触センサ１０の曲げによる誤検出も防止することができる。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るハイブリッドセンサ２の構成を示す分解斜視図である。
【００１８】
先の実施形態では、各接触センサ１０を分離構造としたが、この実施形態では、スペーサ１６と第２の可撓性シート１７とをそれぞれ第１のスイッチ電極パターン１２に沿った一体のシートで形成するようにしている。
【００１９】
この実施形態によれば、シート全体の可撓性は、先の実施形態よりも低下するが、スペーサ１６及び第２の可撓性シート１７がそれぞれ一体構造であるため、製造工程での取り扱いが容易という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るハイブリッドセンサの外観斜視図である。
【図２】同ハイブリッドセンサの図１におけるＡ−Ａ′断面図である。
【図３】同ハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【図５】従来のハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，２，３…ハイブリッドセンサ、１０…接触センサ、１１…第１の可撓性シート、１２…第１のスイッチ電極パターン、１３，１６…スペーサ、１４，１７…第２の可撓性シート，１５…第２のスイッチ電極パターン、２０…静電容量式近接センサ、２１…検知電極パターン、２２…保護層、３１，３２…可撓性シート、３３…絶縁スペーサ、３４，３５…スイッチ電極パターン、３８ａ，３８ｂ…検知電極パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極パターンが形成された複数枚の可撓性シートを重合してなるメンブレン回路に関し、特に物体の近接を静電容量の変化で検出する静電容量式近接センサと荷重印加によってオンオフする接触センサとを含むハイブリッドセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、メンブレンスイッチを使用した接触センサと静電容量式センサとを併用したハイブリッドセンサとしては、本出願人によって、特許文献１に開示されたものが提案されている。図５に、このハイブリッドセンサの概略構成を示す。このハイブリッドセンサ３は、例えば自動車等の着座検出システムに適用されるもので、ポリエステルフィルムのような絶縁樹脂フィルム等からなる一対の可撓性シート３１，３２を、シート状の絶縁スペーサ３３を介して重合することにより構成されている。一対の可撓性シート３１，３２の対向面３１ａ，３２ａには、それぞれ銀ペースト等の導電材からなるスイッチ電極パターン３４，３５がスクリーン印刷等の方法で形成されている。これらスイッチ電極パターン３４，３５は、接点部３６に対応する位置に形成されたランド部３４ａ，３５ａと、ランド部３４ａ，３５ａを図示しない回路まで導くリード部３４ｂ，３５ｂとからなる。絶縁スペーサ３３の接点部３６に対応する位置には、ランド部３４ａ，３５ａが互いに十分に接触できるだけの開口径を有する開口部３７が形成され、この開口部３７を介して着座部への荷重印加時に上下のランド部３４ａと３５ａとが接触してオン状態となる。これらの構成が接触センサを構成している。
【０００３】
一方、静電容量式センサは、可撓性シート３１の対向面３１ａにスイッチ電極パターン３４とは絶縁状態で形成された一組の検知電極パターン３８ａ，３８ｂからなり、それらの容量変化から人体等の物体の接近を非接触で検出するように構成されている。
【０００４】
この構成によれば、接触センサと静電容量式近接センサとを、同一のメンブレンスイッチを含む形態で構成しているので、製造コストの削減を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３２６５５４公報（段落００２０、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなハイブリッドセンサを自動車のヘッドレストや座席シートのように曲面のある支持体の表面に沿って装着しようとすると、ハイブリッドセンサが３層構造であるため、シートが任意の方向に曲がり難く、人体が感じる感触が悪化するという問題がある。また、シートの撓みによって接触センサの部分に応力が掛かり、圧力をかけていないのに、僅かな振動やウレタンの変形等によって上下の導電パターンが導通して誤検出が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、曲面のある支持体の表面にも良好に適合し、誤検出の発生も防止することができるハイブリッドセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１のハイブリッドセンサは、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、前記接触センサ及び静電容量式近接センサは、共通の第１の可撓性シート上に形成され、前記第１の可撓性シート上には、前記接触センサ用の第１のスイッチ電極パターンと前記静電容量式近接センサ用の検知電極パターンとがそれぞれ形成され、前記接触センサは、前記第１の可撓性シート上に、荷重印加によって前記第１のスイッチ電極パターンと接触する第２のスイッチ電極パターンが形成された第２の可撓性シートを、スペーサを介して重合してなり、前記静電容量式近接センサは、前記検知電極パターン上に保護層を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第２のハイブリッドセンサは、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、第１の可撓性シートと、この第１の可撓性シート上に形成されて前記接触センサのスイッチを構成する第１のスイッチ電極パターンと、前記第１の可撓性シート上の前記第１のスイッチ電極パターンが形成されていない領域に形成されて前記静電容量式近接センサを構成する検知電極パターンと、前記第１のスイッチ電極パターンが形成された領域と対向すると共に前記検知電極パターンが形成された領域を避けて配置された第２の可撓性シートと、この第２の可撓性シートの前記第１のスイッチ電極パターンと対向する面に形成された第２のスイッチ電極パターンと、前記第１及び第２の可撓性シートの間に介装されたスペーサと、前記検知電極パターンの表面を覆う保護層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のハイブリッドセンサによれば、接触センサと静電容量式近接センサとが共通の第１の可撓性シート上に形成されるものの、３層構造となる接触センサを構成するスペーサ及び第２の可撓性シートは、接触センサが構成される部分にのみ配置され、その他の大部分は、検知電極パターンが形成された第１の可撓性シートの前記検知電極パターンの上に保護層が形成された２層構造体となるので、全てを第１及び第２の可撓性シートとスペーサとで構成する３層構造体とするよりも遙かに可撓性を向上させることができ、これにより、曲面のある支持体の表面にも良好に適合し、誤検出の発生も防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハイブリッドセンサの外観斜視図、図２は、同ハイブリッドセンサの図１におけるＡ−Ａ′断面図、図３は同ハイブリットセンサの分解斜視図である。
【００１２】
このハイブリッドセンサ１は、荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサ１０と、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサ２０とを備えて構成されている。これら接触センサ１０及び静電容量式近接センサ２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等からなる共通の第１の可撓性シート１１上に形成されている。
【００１３】
第１の可撓性シート１１の上には、接触センサ１０を構成する第１のスイッチ電極パターン１２が形成されている。このスイッチ電極パターン１２は、可撓性シート１１の所定の縁部から中央に延びると共に左右に分岐し、更に平行に延びる３本のパターンからなり、各パターンが互いに絶縁された正極パターン１２ａと接地パターン１２ｂとからなり、特に接触センサ１０を形成する部分は櫛歯状パターン１２ｃとなっている。
【００１４】
また、第１の可撓性シート１１の第１の電極パターン１２が形成されていない領域には、この領域のほぼ全体を覆うように静電容量式近接センサ２０を構成する検知電極パターン２１が形成されている。この検知電極パターン２１は、保護シート又は保護用のレジスト等の保護層２２によって覆われている。
【００１５】
第１のスイッチ電極パターン１２が形成された領域のうち接触センサ１０を形成する位置、すなわち櫛歯状パターン１２ｃが形成された位置には、絶縁体フィルム等からなる環状のスペーサ１３と、ＰＥＴ，ＰＥＮ等からなる円形の第２の可撓性シート１４とがこの順に重合されている。第２の可撓性シート１４の櫛歯状パターン１２ｃと対向する側の面には、上部から荷重が加わって撓んだときに櫛歯状パターン１２ｃを短絡させる円形の第２のスイッチ電極パターン１５が形成されている。
【００１６】
このような構成であると、接触センサ１０を構成する３層構造体は、ハイブリッドセンサのごく一部にのみ形成され、殆どの部分が第１の可撓性シート１１と保護層２２とからなる２層構造体であるため、全体的な可撓性に優れ、曲げに対する自由度を増すことができる。このため、このハイブリッドセンサ１を自動車の座席等に装着した場合、人体が感じる不快感を緩和し、接触センサ１０の部分の応力的なつながりを弱めることで、接触センサ１０の曲げによる誤検出も防止することができる。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るハイブリッドセンサ２の構成を示す分解斜視図である。
【００１８】
先の実施形態では、各接触センサ１０を分離構造としたが、この実施形態では、スペーサ１６と第２の可撓性シート１７とをそれぞれ第１のスイッチ電極パターン１２に沿った一体のシートで形成するようにしている。
【００１９】
この実施形態によれば、シート全体の可撓性は、先の実施形態よりも低下するが、スペーサ１６及び第２の可撓性シート１７がそれぞれ一体構造であるため、製造工程での取り扱いが容易という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るハイブリッドセンサの外観斜視図である。
【図２】同ハイブリッドセンサの図１におけるＡ−Ａ′断面図である。
【図３】同ハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【図５】従来のハイブリッドセンサの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，２，３…ハイブリッドセンサ、１０…接触センサ、１１…第１の可撓性シート、１２…第１のスイッチ電極パターン、１３，１６…スペーサ、１４，１７…第２の可撓性シート，１５…第２のスイッチ電極パターン、２０…静電容量式近接センサ、２１…検知電極パターン、２２…保護層、３１，３２…可撓性シート、３３…絶縁スペーサ、３４，３５…スイッチ電極パターン、３８ａ，３８ｂ…検知電極パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、
前記接触センサ及び静電容量式近接センサは、共通の第１の可撓性シート上に形成され、
前記第１の可撓性シート上には、前記接触センサ用の第１のスイッチ電極パターンと前記静電容量式近接センサ用の検知電極パターンとがそれぞれ形成され、
前記接触センサは、前記第１の可撓性シート上に、荷重印加によって前記第１のスイッチ電極パターンと接触する第２のスイッチ電極パターンが形成された第２の可撓性シートを、スペーサを介して重合してなり、
前記静電容量式近接センサは、前記検知電極パターン上に保護層を形成してなる
ことを特徴とするハイブリッドセンサ。
【請求項２】
荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、
第１の可撓性シートと、
この第１の可撓性シート上に形成されて前記接触センサのスイッチを構成する第１のスイッチ電極パターンと、
前記第１の可撓性シート上の前記第１のスイッチ電極パターンが形成されていない領域に形成されて前記静電容量式近接センサを構成する検知電極パターンと、
前記第１のスイッチ電極パターンが形成された領域と対向すると共に前記検知電極パターンが形成された領域を避けて配置された第２の可撓性シートと、
この第２の可撓性シートの前記第１のスイッチ電極パターンと対向する面に形成された第２のスイッチ電極パターンと、
前記第１及び第２の可撓性シートの間に介装されたスペーサと、
前記検知電極パターンの表面を覆う保護層と
を備えたことを特徴とするハイブリッドセンサ。
【請求項３】
前記検知電極パターンは、前記第１のスイッチ電極が形成されていない領域のほぼ全体を覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドセンサ。
【請求項１】
荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、
前記接触センサ及び静電容量式近接センサは、共通の第１の可撓性シート上に形成され、
前記第１の可撓性シート上には、前記接触センサ用の第１のスイッチ電極パターンと前記静電容量式近接センサ用の検知電極パターンとがそれぞれ形成され、
前記接触センサは、前記第１の可撓性シート上に、荷重印加によって前記第１のスイッチ電極パターンと接触する第２のスイッチ電極パターンが形成された第２の可撓性シートを、スペーサを介して重合してなり、
前記静電容量式近接センサは、前記検知電極パターン上に保護層を形成してなる
ことを特徴とするハイブリッドセンサ。
【請求項２】
荷重印加によってオンオフするスイッチからなる接触センサと、物体の接近を非接触で検出する静電容量式近接センサとを含むハイブリッドセンサにおいて、
第１の可撓性シートと、
この第１の可撓性シート上に形成されて前記接触センサのスイッチを構成する第１のスイッチ電極パターンと、
前記第１の可撓性シート上の前記第１のスイッチ電極パターンが形成されていない領域に形成されて前記静電容量式近接センサを構成する検知電極パターンと、
前記第１のスイッチ電極パターンが形成された領域と対向すると共に前記検知電極パターンが形成された領域を避けて配置された第２の可撓性シートと、
この第２の可撓性シートの前記第１のスイッチ電極パターンと対向する面に形成された第２のスイッチ電極パターンと、
前記第１及び第２の可撓性シートの間に介装されたスペーサと、
前記検知電極パターンの表面を覆う保護層と
を備えたことを特徴とするハイブリッドセンサ。
【請求項３】
前記検知電極パターンは、前記第１のスイッチ電極が形成されていない領域のほぼ全体を覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１５６２７４（Ｐ２００６−１５６２７４Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４８１６６（Ｐ２００４−３４８１６６）
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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