静電容量型センサ
【課題】誘電層の変形が阻害されにくく、カバー部材に裂け目が進展しにくい静電容量型センサを提供することを課題とする。
【解決手段】静電容量型センサ１は、発泡体製の誘電層２と、誘電層２の表側に配置される表側基材３０と誘電層２の裏側に配置される裏側基材３１とを有するカバー部材３と、カバー部材３の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および誘電層２の周囲に配置され、表側基材３０の裏面に接着される表側接着層８３０と、裏側基材３１の表面に接着される裏側接着層８３１と、表側接着層８３０と裏側接着層８３１との間に介在する芯材層８３２と、を有する両面接着部材８０〜８８と、両面接着部材８０〜８８の、隣接する一対の周方向端部８００、８１０間に区画され、誘電層２に対する気体の通路を確保する通孔９０〜９４と、を備える。
【解決手段】静電容量型センサ１は、発泡体製の誘電層２と、誘電層２の表側に配置される表側基材３０と誘電層２の裏側に配置される裏側基材３１とを有するカバー部材３と、カバー部材３の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および誘電層２の周囲に配置され、表側基材３０の裏面に接着される表側接着層８３０と、裏側基材３１の表面に接着される裏側接着層８３１と、表側接着層８３０と裏側接着層８３１との間に介在する芯材層８３２と、を有する両面接着部材８０〜８８と、両面接着部材８０〜８８の、隣接する一対の周方向端部８００、８１０間に区画され、誘電層２に対する気体の通路を確保する通孔９０〜９４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体製の誘電層を備える静電容量型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、複数の表側電極と、複数の裏側電極と、誘電層と、を備える静電容量型センサが開示されている。同文献の段落［００９９］には、誘電層の材質として、発泡体が例示されている。発泡体は、多数のセル（空孔）を備えている。発泡体が弾性変形すると、セルの体積が変化する。すなわち、静電容量型センサに荷重が加わると、誘電層は圧縮される。この際、発泡体の多数のセルは潰される。セルの体積は小さくなる。一方、静電容量型センサに荷重が加わらなくなると、圧縮時に蓄積された弾性復元力により、元の形状に戻ろうとして、誘電層は伸張する。この際、発泡体の多数のセルは膨張する。セルの体積は大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、外部から誘電層を保護するためには、袋状のカバー部材の中に、誘電層を封入した方が好ましい。しかしながら、この状態で静電容量型センサが用いられると、誘電層の変形が阻害されやすい。
【０００５】
まず、静電容量型センサつまり誘電層に荷重が加わると、セルの体積が小さくなる分、セルから余剰の空気が発生する。このため、セルから空気を逃がす必要がある。しかしながら、カバー部材が封止されていると、カバー部材の外部に空気を逃がすことができない。このため、セルから空気が抜けにくい。したがって、セルが潰れにくい。よって、誘電層の圧縮が阻害されるおそれがある。
【０００６】
次に、静電容量型センサつまり誘電層に加わっていた荷重が除かれると、セルの体積が大きくなる分、セルの空気が不足する。このため、セルが空気を吸い込む必要がある。しかしながら、カバー部材が封止されていると、カバー部材の外部から空気を取り込むことができない。このため、セルが空気を吸い込みにくい。したがって、セルが膨らみにくい。よって、誘電層の伸張が阻害されるおそれがある。
【０００７】
とりわけ、誘電層が伸張する場合、つまり元の形状に復元する場合、誘電層は、外部からの荷重によらず、自身の有する弾性復元力により変形する。このため、セルが空気を吸い込みにくいと、誘電層の復元速度が大幅に低下するおそれがある。
【０００８】
この点、特許文献２の［図７］には、対角線上の二隅に通気孔を有する荷重センサが開示されている。荷重センサは、上下二枚の弾性プレートと、クッション材と、を備えている。上方の弾性プレートの下面、下方の弾性プレートの上面には、上下方向に対向して、各々、印刷配線が配置されている。クッション材は、上下二枚の弾性プレートの間に介装されている。クッション材は、上方または下方から見て、印刷配線に干渉しないように、上下二枚の弾性プレートの周縁部と中央部とに配置されている。周縁部に配置されたクッション材は、上下二枚の弾性プレートの四辺に沿って、縁取り状に配置されている。通気孔は、角部を挟んで隣り合うクッション材間の隙間に、配置されている。
【０００９】
同文献記載の荷重センサに荷重が加わると、クッション材が圧縮されながら、上下一対の印刷配線が接触する。このため、上下一対の印刷配線が導通する。当該導通を利用して、荷重センサは、荷重が加わったことを検出している。このように、同文献記載の荷重センサは、「荷重が加わったこと」を検出する、オン−オフセンサである。
【００１０】
同文献記載の荷重センサは、静電容量型センサではない。しかしながら、仮に、当該荷重センサの通気孔を静電容量型センサに転用することができれば、通気孔を介して、カバー部材の外部と誘電層とを連通することができる。このため、誘電層の変形が阻害されにくくなる。
【００１１】
具体的には、カバー部材を二枚の弾性を有する基材により構成し、当該二枚の基材同士を両面テープを介して貼り合わせ、隣接する両面テープ間の隙間に通気孔を確保すれば、カバー部材の外部と誘電層とを連通することができる。このため、誘電層の変形が阻害されにくくなる。
【００１２】
ところが、この場合、カバー部材のうち、両面テープが貼着されている部分と、貼着されていない部分と、でカバー部材の耐引き裂き性に、大きな較差が生じてしまう。例えば、静電容量型センサは、制御装置に接続するために、コネクタを備えている。カバー部材のうち、当該コネクタの根本付近には荷重が集中しやすい。このため、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が進展しやすい。
【００１３】
加えて、静電容量型センサは、「荷重が加わったこと」のみならず、「荷重値自体」を検出することができる。検出感度を高くするために、静電容量型センサのカバー部材の肉厚は、比較的薄い場合が多い。したがって、カバー部材は、本来的に耐引き裂き性が低い。
【００１４】
このように、静電容量型センサに両面テープを用いると、本来的に耐引き裂き性が低いカバー部材において、両面テープが貼着されている部分と、貼着されていない部分と、で耐引き裂き性に大きな較差が生じてしまう。このため、さらに裂け目が発生しやすくなる。また、さらに裂け目が進展しやすくなる。
【００１５】
本発明の静電容量型センサは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、誘電層の変形が阻害されにくく、カバー部材に裂け目が進展しにくい静電容量型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】
【００１６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の静電容量型センサは、発泡体製であって表裏方向に弾性的に伸縮可能な誘電層と、該誘電層の表側に配置される表側基材と、該誘電層の裏側に配置される裏側基材と、を有するカバー部材と、表側または裏側から見て該カバー部材の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および該誘電層の周囲に配置され、該表側基材と該裏側基材との間に介在し、該表側基材の裏面に接着される表側接着層と、該裏側基材の表面に接着される裏側接着層と、該表側接着層と該裏側接着層との間に介在する芯材層と、を有する両面接着部材と、該両面接着部材の、隣接する一対の周方向端部間に区画され、表裏方向に対して交差する交差方向に、該誘電層に対する気体の通路を確保する通孔と、を備えてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の静電容量型センサの誘電層は、表側基材と裏側基材との間に介在している。誘電層は、両面接着部材により囲まれている。両面接着部材の隣接する一対の周方向端部間には、交差方向に延在する通孔が区画されている。
【００１８】
本発明の静電容量型センサには、カバー部材の内外を連通する通孔が配置されている。このため、誘電層がカバー部材に収容されているにもかかわらず、誘電層が収縮する際に、発泡体のセル（空孔）が潰れることにより、誘電層から排出される排気の通路を確保することができる。並びに、誘電層が伸張する際に、発泡体のセルが膨張することにより、誘電層に吸入される吸気の通路を確保することができる。このように、本発明の静電容量型センサによると、誘電層の変形が阻害されにくい。
【００１９】
また、両面接着部材は、芯材層を備えている。このため、例えば静電気などにより表側基材と裏側基材とが密着しそうな場合であっても、通孔の表裏方向長さを確保することができる。
【００２０】
また、通孔は、交差方向に延在している。このため、表側基材の表側や裏側基材の裏側に、別の部材が積層される場合であっても、通孔が閉塞するおそれが小さい。また、通孔が表側基材や裏側基材に穿設される場合と比較して、表側基材や裏側基材に、通孔を起点とする裂け目が発生しにくい。また、裂け目が進展しにくい。
【００２１】
また、表側または裏側から見て、両面接着部材は、カバー部材の外縁のうち、裂け目が入りやすい部分の内側に配置されている。このため、カバー部材に発生した裂け目が内側に進展するのを、両面接着部材が抑制することができる。したがって、カバー部材を補強することができる。
【００２２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、前記両面接着部材は、挟角１８０°超過の該角部の内側に配置される構成とする方がよい。挟角１８０°超過の角部には、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が発生した場合、荷重が集中しやすい。このため、裂け目が内側に進展しやすい。本構成によると、裂け目が内側に進展するのを、両面接着部材が抑制することができる。このため、カバー部材を補強することができる。
【００２３】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、前記通孔は、挟角１８０°未満の該角部の内側に配置される構成とする方がよい。
【００２４】
例えば多角形の頂点のように、挟角１８０°未満の角部には裂け目が発生しにくい。このため、本構成によると、カバー部材の外縁のうち、裂け目が発生しにくい角部の内側に、通孔を配置することができる。
【００２５】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記芯材層は、織布または不織布製である構成とする方がよい。織布や不織布は、引き裂かれにくい。つまり、裂け目が発生しにくい。また、裂け目が進展しにくい。すなわち、耐引き裂き性が高い。このため、本構成によると、芯材層の耐引き裂き性が高くなる。したがって、カバー部材に発生した裂け目が進展するのを、両面接着部材により、抑制することができる。
【００２６】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記カバー部材は、エラストマー製である構成とする方がよい。エラストマーは柔軟であり、誘電層の変形を規制しにくい。また、誘電層に荷重を伝達しやすい。このため、誘電層を覆うカバー部材の材質として、エラストマーは好適である。ところが、エラストマーは、引き裂かれやすい。つまり、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が進展しやすい。すなわち、耐引き裂き性が低い。
【００２７】
この点、本構成によると、誘電層の変形を規制しにくく誘電層に荷重を伝達しやすい、エラストマー製のカバー部材で、誘電層を覆うことができる。また、当該カバー部材の欠点である耐引き裂き性の低さを、両面接着部材により補うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、誘電層の変形が阻害されにくく、カバー部材に裂け目が進展しにくい静電容量型センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態となる静電容量型センサの斜視図である。
【図２】同静電容量型センサの斜視分解図である。
【図３】同静電容量型センサの上面透過図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】図４の円Ｖ内の拡大図である。
【図６】図３の円ＶＩ内の拡大図である。
【図７】図３の円ＶＩＩ内の拡大図である。
【図８】（ａ）は図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。（ｂ）は荷重が加わった場合の図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。
【図９】その他の実施形態の静電容量型センサの角部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明する。
【００３１】
［静電容量型センサの構成］
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。以降の図においては、上下方向が本発明の「表裏方向」に対応する。また、水平方向（前後左右方向）が本発明の「交差方向」に対応する。
【００３２】
図１に、本実施形態の静電容量型センサの斜視図を示す。図２に、同静電容量型センサの斜視分解図を示す。図３に、同静電容量型センサの上面透過図を示す。図４に、図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、図１においては、両面接着部材８０〜８７、誘電層２を一点鎖線で示す。また、図２においては、表側基材３０を透過して示す。また、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを省略して示す。また、図３においては、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６、両面接着部材８０〜８７にハッチングを施して示す。
【００３３】
図１〜図４に示すように、本実施形態の静電容量型センサ１は、誘電層２と、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、表側配線０１ｘ〜１６ｘと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、カバー部材３と、表側配線用コネクタ５と、裏側配線用コネクタ６と、制御装置７と、両面接着部材８０〜８７と、通孔９０〜９４と、を備えている。なお、後述する検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙに対応している。
【００３４】
誘電層２は、ウレタン発泡体製であって、四角形板状を呈している。ウレタン発泡体は、本発明の「発泡体」の概念に含まれる。誘電層２は、多数のセル（空孔）を備えている。
【００３５】
カバー部材３は、表側基材３０と、裏側基材３１と、を備えている。表側基材３０は、シリコーンゴム製であって、四角形板状を呈している。シリコーンゴムは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。表側基材３０は、誘電層２の上方（表側）に積層されている。裏側基材３１は、シリコーンゴム製であって、四角形板状を呈している。裏側基材３１は、誘電層２の下方（裏側）に積層されている。表側基材３０と裏側基材３１とは、後述する両面接着部材８０〜８７により、袋状に貼り合わされている。誘電層２は、当該袋内に収容されている。誘電層２の上面四隅は、表側基材３０の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層２の下面四隅は、裏側基材３１の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層２は、表側基材３０および裏側基材３１に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層２は、四隅が接着された状態で、表側基材３０および裏側基材３１に対して、水平方向に弾性変形可能である。
【００３６】
表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基材３０の下面に、合計１６本配置されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、帯状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、左右方向に延在している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、前後方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００３７】
表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基材３０の下面に、合計１６本配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ５は、表側基材３０の左辺中央に配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの左端と、表側配線用コネクタ５と、を接続している。
【００３８】
裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、裏側基材３１の上面に、合計１６本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、帯状を呈している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、前後方向に延在している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、左右方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交する格子状に配置されている。
【００３９】
裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、裏側基材３１の上面に、合計１６本配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ６は、裏側基材３１の左前隅に配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの前端と、裏側配線用コネクタ６と、を接続している。
【００４０】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、図３にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、誘電層２の一部と、を備えている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、合計２５６個（＝１６個×１６個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、誘電層２の略全面に亘って、均等に配置されている。
【００４１】
両面接着部材８０〜８７は、図３にハッチングで示すように、帯状を呈している。両面接着部材８０〜８７は、カバー部材３の外縁に沿って、縁取り状に、合計８本配置されている。上方または下方から見て、誘電層２は、両面接着部材８０〜８７の枠内に収容されている。
【００４２】
両面接着部材８０〜８７の構成は、同一である。以下、両面接着部材８０〜８７を代表して、両面接着部材８３の構成について説明する。図５に、図４の円Ｖ内の拡大図を示す。図５に示すように、両面接着部材８３は、表側接着層８３０と、裏側接着層８３１と、芯材層８３２と、を備えている。表側接着層８３０は、シリコーン製の粘着剤である。表側接着層８３０は、表側基材３０の下面に貼り付けられている。裏側接着層８３１は、シリコーン製の粘着剤である。裏側接着層８３１は、裏側基材３１の上面に貼り付けられている。芯材層８３２は、織布製であって、表側接着層８３０と裏側接着層８３１との間に介在している。図３に戻って、８本の両面接着部材８０〜８７により、表側基材３０と裏側基材３１とは、袋状に貼り合わされている。
【００４３】
図６に、図３の円ＶＩ内の拡大図を示す。図６に示すように、カバー部材３の外縁３３には、隣接する二辺間に挟まれて、角部３３０が配置されている。角部３３０の挟角θ１は、２７０°（＞１８０°）である。上方または下方から見て、両面接着部材８０は、角部３３０の内側に配置されている。両面接着部材８５は、両面接着部材８０の内側に並置されている。
【００４４】
通孔９０〜９４は、図３に示すように、カバー部材３の角部、表側配線用コネクタ５の取付部、裏側配線用コネクタ６の取付部に配置されている。具体的には、通孔９０は、周方向に隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間に配置されている。また、通孔９１は、周方向に隣接する両面接着部材８１と両面接着部材８２との間に配置されている。また、通孔９２は、周方向に隣接する両面接着部材８２と両面接着部材８３との間に配置されている。また、通孔９３は、周方向に隣接する両面接着部材８３と両面接着部材８４との間に配置されている。また、通孔９４は、周方向に隣接する両面接着部材８４と両面接着部材８０との間に配置されている。通孔９０〜９４は、いずれも水平方向に延在している。また、通孔９０〜９４は、いずれもカバー部材３の内外を連通している。
【００４５】
通孔９０〜９４の構成は、同様である。以下、通孔９０〜９４を代表して、通孔９０の構成について説明する。図７に、図３の円ＶＩＩ内の拡大図を示す。図７に示すように、カバー部材３の外縁３３には、隣接する二辺間に挟まれて、角部３３１が配置されている。角部３３１の挟角θ２は、９０°（＜１８０°）である。上方または下方から見て、通孔９０は、角部３３１の内側に配置されている。すなわち、通孔９０は、両面接着部材８０の後端部（周方向端部）８００と、両面接着部材８１の左端部（周方向端部）８１０と、の間の隙間９００を利用して配置されている。
【００４６】
通孔９０の孔長Ｌ１は、両面接着部材８１の前後方向幅により設定される。通孔９０の開口幅Ｌ２は、隙間９００の左右方向幅（隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間隔）により設定される。通孔９０の開口厚さは、図５に示す両面接着部材８３の上下方向厚さ（主に芯材層８３２の上下方向厚さ）Ｌ３により設定される。
【００４７】
制御装置７は、図１、図３に示すように、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６と、配線１００、１０１を介して、電気的に接続されている。制御装置７は、記憶部７０と演算部７１とを有している。記憶部７０には、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量と荷重との対応を示すテーブル、周囲温度に対する補正量などが格納されている。また、記憶部７０には、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６から入力されるインピーダンス、位相が、一時的に格納される。演算部７１は、当該インピーダンス、位相を基に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量を算出する。そして、静電容量から検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に加わる荷重を検出する。
【００４８】
［静電容量型センサの動き］
次に、本実施形態の静電容量型センサ１の動きについて簡単に説明する。静電容量型センサ１の荷重検出の原理となるコンデンサーの静電容量は、以下の式（１）から算出される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・式（１）
式（１）中、Ｃは静電容量、εは誘電率、Ｓは対向する電極の重複面積、ｄは電極間距離である。電極間距離ｄは、誘電層２の上下方向厚さに相当する。重複面積Ｓは、図３にハッチングで示す検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の面積、すなわち表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、の重複面積に相当する。
【００４９】
図８（ａ）に、図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８（ｂ）に、荷重が加わった場合の図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８（ｂ）に示すように、任意の検出部Ａ１４１６に上方から荷重Ｆが加わると、誘電層２が上下方向に圧縮される。このため、誘電層２の上下方向厚さが小さくなる。ここで、誘電層２の上下方向厚さは、式（１）の電極間距離ｄに対応している。したがって、誘電層２の上下方向厚さが小さくなると、その分、静電容量Ｃが大きくなる。図３に示す制御装置７は、当該静電容量Ｃの変化を基に、任意の検出部Ａ１４１６に加わる荷重を算出する。検出部Ａ１４１６から荷重Ｆが除かれると、誘電層２は、自身の有する弾性復元力により、図８（ａ）に示す元の形状に復元する。
【００５０】
［通孔９０〜９４の機能］
次に、本実施形態の静電容量型センサ１が動く際の通孔９０〜９４の機能について説明する。図８（ａ）に模式的に示すように、誘電層２には多数のセル２０が形成されている。セル２０の内部には、空気が溜まっている。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、検出部Ａ１４１６に上方から荷重Ｆが加わると、誘電層２が上下方向に圧縮される。このため、多数のセル２０が上下方向に潰される。ここで、多数のセル２０が潰されると、セル２０内の空気は、誘電層２の外部に吐出される。図７に白抜き矢印で示すように、吐出された空気は、通孔９０〜９４を介して、カバー部材３の外部に排気される。このため、誘電層２は、荷重Ｆにより、速やかに圧縮される。
【００５２】
検出部Ａ１４１６から荷重Ｆが除かれると、誘電層２は、自身の有する弾性復元力により、上下方向に伸張する。このため、多数のセル２０が上下方向に伸張する。ここで、多数のセル２０が伸張すると、セル２０内に空気が吸入される。図７に白抜き矢印で示すように、吸入される空気は、通孔９０〜９４を介して、カバー部材３の外部から取り込まれる。このため、誘電層２は、弾性復元力により、速やかに伸張する。そして、図８（ａ）に示す、元の形状に復元する。
【００５３】
［角部３３０の内側の両面接着部材８０、８５の機能］
次に、図６に示す、角部３３０の内側に配置された、両面接着部材８０、８５の機能について説明する。図１に示すように、表側配線用コネクタ５には、制御装置７用の配線１００が接続されている。このため、カバー部材３における表側配線用コネクタ５の取付部３４には、白抜き矢印Ｙ１で示すように、前→左→後方向およびその逆方向（横方向）に捻り荷重が加わりやすい。また、白抜き矢印Ｙ２で示すように、前→上→後方向およびその逆方向（縦方向）に捻り荷重が加わりやすい。また、これらの捻り荷重は、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３０、３３２に集中しやすい。
【００５４】
ここで、カバー部材３は、シリコーンゴム製である。このため、耐引き裂き性が低い。したがって、図６に示すように、角部３３０からは内側に裂け目ｃが発生しやすい。また、裂け目ｃが内側に進展しやすい。
【００５５】
この点、角部３３０の内側には、両面接着部材８０、８５が配置されている。ここで、図５に示すように、両面接着部材８０、８５の芯材層８３２は、織布製である。このため、耐引き裂き性が高い。したがって、裂け目ｃの進展を、両面接着部材８０、８５により止めることができる。
【００５６】
なお、図１に示す、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３２や、裏側配線用コネクタ６の取付部３５の根本の角部３３３も、図６に示す角部３３０同様に、裂け目ｃが発生しやすい。このため、角部３３２の内側の両面接着部材８４、８７や、角部３３３の内側の両面接着部材８４、８６も、両面接着部材８０、８５と同様の機能を有している。
【００５７】
［作用効果］
次に、本実施形態の静電容量型センサ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センサ１によると、図２、図７、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、誘電層２がカバー部材３に収容されているにもかかわらず、通孔９０〜９４により、誘電層２が伸縮する際の気体の通路を確保することができる。このため、誘電層２の変形が阻害されにくい。したがって、誘電層２は、荷重Ｆが加わる際および荷重Ｆが除かれる際に、迅速に変形することができる。
【００５８】
また、図５に示すように、両面接着部材８０〜８７は、芯材層８３２を備えている。このため、例えば静電気などにより表側基材３０と裏側基材３１とが密着する場合であっても、両面接着部材８３の上下方向厚さＬ３により、通孔９０〜９４の開口厚さ（表裏方向長さ）を確保することができる。
【００５９】
また、図７に示すように、通孔９０〜９４は、水平方向に延在している。このため、表側基材３０の上面や裏側基材３１の下面に、別の部材が積層される場合であっても、通孔９０〜９４の外側の開口が塞がれるおそれが小さい。また、通孔９０〜９４が表側基材３０や裏側基材３１に穿設される場合と比較して、表側基材３０や裏側基材３１に裂け目ｃが発生しにくい。また、裂け目ｃが進展しにくい。
【００６０】
また、図１、図６に示すように、上方または下方から見て、両面接着部材８０、８４、８５〜８７は、カバー部材３の外縁３３のうち、裂け目ｃが入りやすい部分の内側に配置されている。具体的には、挟角θ１が１８０°を超過している、角部３３０、３３２、３３３の内側に配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、両面接着部材８０、８４、８５〜８７が抑制することができる。したがって、カバー部材３を補強することができる。また、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙが断線するのを抑制することができる。
【００６１】
また、図１に示すように、角部３３０に対して、両面接着部材８０、８５は、内外二重に配置されている。同様に、角部３３２に対して、両面接着部材８４、８７は、内外二重に配置されている。同様に、角部３３３に対して、両面接着部材８４、８６は、内外二重に配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、確実に防止することができる。
【００６２】
また、図５に示すように、芯材層８３２は織布製である。このため、耐引き裂き性が高い。したがって、本実施形態の静電容量型センサ１によると、芯材層８３２つまり両面接着部材８０〜８７の耐引き裂き性が高くなる。
【００６３】
また、両面接着部材８０〜８７において、耐引き裂き性が高い方向は、両面接着部材８０〜８７の延在方向である。この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、図６に示すように、裂け目ｃの進展方向に対して、両面接着部材８０、８５の延在方向が略直交するように、両面接着部材８０、８５が配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、強力に防止することができる。
【００６４】
また、図１に示すように、上方または下方から見て、通孔９０〜９４は、挟角が１８０°未満の角部の内側に配置されている。例えば、図７に示すように、通孔９０は、挟角θ２が１８０°未満の角部３３１の内側に配置されている。挟角が１８０°未満の角部には、裂け目ｃが発生しにくい。このように、本実施形態の静電容量型センサ１によると、カバー部材３の外縁３３のうち、裂け目ｃが発生しにくい、挟角が１８０°未満の角部の内側に、通孔９０〜９４を配置することができる。
【００６５】
また、直線帯状の両面接着部材８０〜８７によりカバー部材３の外縁３３のうち角部を挟む二辺の貼り付け作業を行う場合、仮に一本の両面接着部材８０〜８７を用いると、角部で両面接着部材８０〜８７を屈曲させて二辺に沿わせる必要がある。このため、貼り付け作業が困難である。これに対して、二本の両面接着部材８０〜８７を用いると、二辺に対して各々一本ずつ両面接着部材８０〜８７を沿わせればよい。このため、貼り付け作業が容易である。したがって、角部（例えば図７に示す角部３３１）には、両面接着部材８０〜８７間の隙間９００が発現しやすい。この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、当該隙間９００を利用して、通孔９０〜９４を配置することができる。このため、両面接着部材８０〜８７の貼り付け作業、通孔９０〜９４の配置作業を容易に行うことができる。
【００６６】
また、図２に示すように、通孔９０〜９４は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６を包囲するように、配置されている。このため、図８に示すように、全ての検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に対して、セル２０に対する空気の吸排効果を、一様に発揮することができる。このため、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間において、誘電層２の変形速度がばらつきにくい。
【００６７】
また、カバー部材３は、シリコーンゴム製である。このため、カバー部材３は柔軟であり、誘電層２の変形を規制にくい。また、誘電層２に荷重Ｆを伝達しやすい。このように、誘電層２を覆うカバー部材３の材質として、シリコーンゴムは好適である。ところが、シリコーンゴムは、耐引き裂き性が低い。加えて、静電容量型センサ１の感度を向上させるべく、表側基材３０、裏側基材３１の上下方向厚さは、薄肉化の一途を辿っている。これらの要因により、カバー部材３の耐引き裂き性は非常に低い。
【００６８】
この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、誘電層２の変形を規制しにくく誘電層２に荷重Ｆを伝達しやすい、シリコーンゴム製のカバー部材３で誘電層２を覆うことができる。また、カバー部材３の欠点である耐引き裂き性の低さを、両面接着部材８０〜８７により補うことができる。
【００６９】
また、本実施形態の静電容量型センサ１の誘電層２はウレタン発泡体製である。このため、荷重Ｆが入力される際、誘電層２は、上下方向に圧縮変形する分、水平方向に膨出しにくい。すなわち、当該膨出分をウレタン発泡体のセル（空孔）が消費するため、誘電層２の密度は上がるものの、水平方向に膨出しにくい。したがって、誘電層２の変形が、誘電層２に上下方向に積層される、表側基材３０、裏側基材３１により規制されにくい。
【００７０】
また、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６において、誘電層２は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙに、固定されていない。この点においても、誘電層２の変形が、表側基材３０、裏側基材３１により規制されにくい。また、静電容量型センサ１の荷重検出特性に方向性が発現しにくい。すなわち、静電容量型センサ１を裏表逆に配置しても、荷重検出特性は変わらない。
【００７１】
また、本実施形態の静電容量型センサ１によると、誘電層２は、四隅において、表側基材３０および裏側基材３１に接着されている。このため、使用時に誘電層２にシワがよりにくい。
【００７２】
［その他］
以上、本発明の静電容量型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。
【００７３】
例えば、上記実施形態においては、表側基材３０の下面に、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘおよび表側配線０１ｘ〜１６ｘを配置した。並びに、裏側基材３１の上面に、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙおよび裏側配線０１ｙ〜１６ｙを配置した。しかしながら、電極および配線と、基材と、を別々に配置してもよい。また、電極および配線を、カバー部材３の外部に配置してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態においては、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６を配置したが、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６は配置しなくてもよい。すなわち、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６の代わりに、表側配線０１ｘ〜１６ｘの取出部、裏側配線０１ｙ〜１６ｙの取出部を配置してもよい。また、誘電層２のセル２０に出入りする気体は、空気以外であってもよい。例えば、窒素、二酸化炭素、水素、酸素、不活性ガスなどであってもよい。
【００７５】
また、誘電層２の材質は特に限定しない。発泡体であればよい。例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムのような、エラストマーの発泡体を用いてもよい。また、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂のような、樹脂の発泡体を用いてもよい。
【００７６】
また、発泡体の製造方法は特に限定しない。例えば、発泡体は、スラブ品（駆動中のコンベア上に原液を流し連続発泡させることにより、発泡体の連続体を製造した後、当該連続体を所定長に裁断することにより得られる発泡体）であっても、モールド品（金型に原液を注入し発泡させた後、金型から取り出すことにより得られる発泡体）であってもよい。また、発泡体のセル（気泡）は、独泡タイプでも連泡タイプでもよい。
【００７７】
また、上記実施形態の静電容量型センサ１の場合、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを、エラストマーを含んで形成した。この場合、これらの電極および配線が伸縮するため、誘電層２と一体となって変形することができる、という利点がある。これらの電極および配線は、金属製であってもよい。また、有機繊維の表面に金属めっきを施した材料製であってもよい。
【００７８】
また、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの本数、形状（電極の幅、長さなど）、配置（隣接する電極間の間隔、表側電極と裏側電極との交差角度など）は特に限定しない。
【００７９】
また、上記実施形態においては、静電容量型センサ１に対する荷重Ｆの入力方向を上下方向としたが、荷重Ｆの入力方向は特に限定しない。左右方向、前後方向、またはこれらの方向に対して傾斜する方向であってもよい。また、静電容量型センサ１の配置方向も水平方向に限定しない。垂直方向、または水平方向および垂直方向に対して傾斜する方向であってもよい。
【００８０】
また、両面接着部材８０〜８７の材質、寸法、配置数、配置場所は特に限定しない。例えば、上記実施形態においては、図６に示すように、裂け目ｃが進展しやすい方向と、両面接着部材８０〜８７の延在方向と、を略直交させた。しかしながら、裂け目ｃが進展しやすい方向と、両面接着部材８０〜８７の延在方向と、を直交以外の角度で交差させてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態においては、図１に示すように、角部３３０に対して、両面接着部材８０、８５を、内外二重に配置した。同様に、角部３３２に対して、両面接着部材８４、８７を、内外二重に配置した。同様に、角部３３３に対して、両面接着部材８４、８６を、内外二重に配置した。しかしながら、両面接着部材８０〜８７を、一重に配置してもよい。こうすると、両面接着部材８０〜８７の配置数が少なくなる。また、カバー部材３に対して、全周的に、内外二重以上に両面接着部材８０〜８７を配置してもよい。こうすると、さらに強力にカバー部材３を補強することができる。
【００８２】
また、一本の両面接着部材８０〜８７により、誘電層２の周囲を有端環状に取り囲んでもよい。そして、一本の両面接着部材８０〜８７の周方向両端部（Ｃ字両端部）間に、単一の通孔９０〜９４を配置してもよい。
【００８３】
また、両面接着部材８０〜８７を内外二重に配置する場合、内側の両面接着部材８５〜８７と、外側の両面接着部材８０〜８４と、が別種類のものであってもよい。すなわち、図１、図２に示すように、環状に連なる外側の両面接着部材８０〜８４と、スポット的に配置される内側の両面接着部材８５〜８７と、が別種類のものであってもよい。その理由は、外側の両面接着部材８０〜８４の場合、表側基材３０と裏側基材３１とを貼り合わせること、および通孔９０〜９４の開口状態を確保することが、配置の主な目的だからである。これに対して、内側の両面接着部材８５〜８７の場合、角部３３０、３３２、３３３の補強が、配置の主な目的だからである。
【００８４】
また、上記実施形態においては、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３０、３３２、裏側配線用コネクタ６の取付部３５の根本の角部３３３に、補強用の両面接着部材８５〜８７を配置した。しかしながら、カバー部材３の外縁３３のうち、水平方向（カバー部材３の面展開方向）に突出する、あらゆる突出部の根本の角部に、補強用の両面接着部材８５〜８７を配置してもよい。
【００８５】
図９に、その他の実施形態の静電容量型センサの角部の拡大図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に示すように、上方または下方から見て、通孔９０の内側に両面接着部材８８を配置してもよい。こうすると、通孔９０を介して裂け目ｃが進展するのを抑制することができる。
【００８６】
また、図５に示すように、表側接着層８３０、裏側接着層８３１、芯材層８３２の材質は特に限定しないが、芯材層８３２を不織布製、エラストマー製、樹脂製、発泡体製とするのが好ましい。特に、耐引き裂き性の点から、ガラスクロスが好ましい。両面接着部材８０〜８７は、荷重Ｆが加わっていない状態において、表側基材３０と裏側基材３１との間に、隙間（＝上下方向厚さＬ３）を確保できればよい。すなわち、通孔９０〜９４の開口状態を確保できればよい。両面接着部材８０〜８７として、例えばガラスクロス両面テープ（株式会社寺岡製作所製）など、市販の両面テープを用いてもよい。
【００８７】
通孔９０〜９４の寸法、配置数、配置場所は特に限定しない。カバー部材３が多角形状の場合は、頂点付近に配置してもよい。例えば、カバー部材３が四角形状であれば四隅に配置してもよい。こうすると、カバー部材３のうち、荷重が集中しにくい部分に通孔９０〜９４を配置することができる。
【００８８】
図７に示すように、通孔９０の孔長Ｌ１は、両面接着部材８１の前後方向幅により調整すればよい。通孔９０の開口幅Ｌ２は、隙間９００の左右方向幅（隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間隔）により調整すればよい。通孔９０の開口厚さは、図５に示す両面接着部材８３の上下方向厚さ（主に芯材層８３２の上下方向厚さ）Ｌ３により調整すればよい。
【００８９】
表側基材３０、裏側基材３１の材質は特に限定しない。エラストマー（例えば、天然ゴムや合成ゴムなどの熱硬化性エラストマー、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）やＳＢＳ（ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリスチレンアロイエラストマー）などの熱可塑性エラストマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＡ（ポリアミド）などの樹脂であってもよい。これら有機材料は総じて耐引き裂き性が低い。このため、両面接着部材８０〜８７により補強するのに好適である。
【符号の説明】
【００９０】
１：静電容量型センサ、２：誘電層、３：カバー部材、５：表側配線用コネクタ、６：裏側配線用コネクタ、７：制御装置。
０１Ｘ〜１６Ｘ：表側電極、０１Ｙ〜１６Ｙ：裏側電極、０１ｘ〜１６ｘ：表側配線、０１ｙ〜１６ｙ：裏側配線。
２０：セル、３０：表側基材、３１：裏側基材、３３：外縁、３４：取付部、３５：取付部、７０：記憶部、７１：演算部、８０〜８８：両面接着部材、９０〜９４：通孔。
θ１：挟角、θ２：挟角、１００：配線、１０１：配線、３３０〜３３３：角部、８００：後端部（周方向端部）、８１０：左端部（周方向端部）、８３０：表側接着層、８３１：裏側接着層、８３２：芯材層、９００：隙間。
Ａ０１０１〜Ａ１６１６：検出部、ｃ：裂け目。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体製の誘電層を備える静電容量型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、複数の表側電極と、複数の裏側電極と、誘電層と、を備える静電容量型センサが開示されている。同文献の段落［００９９］には、誘電層の材質として、発泡体が例示されている。発泡体は、多数のセル（空孔）を備えている。発泡体が弾性変形すると、セルの体積が変化する。すなわち、静電容量型センサに荷重が加わると、誘電層は圧縮される。この際、発泡体の多数のセルは潰される。セルの体積は小さくなる。一方、静電容量型センサに荷重が加わらなくなると、圧縮時に蓄積された弾性復元力により、元の形状に戻ろうとして、誘電層は伸張する。この際、発泡体の多数のセルは膨張する。セルの体積は大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、外部から誘電層を保護するためには、袋状のカバー部材の中に、誘電層を封入した方が好ましい。しかしながら、この状態で静電容量型センサが用いられると、誘電層の変形が阻害されやすい。
【０００５】
まず、静電容量型センサつまり誘電層に荷重が加わると、セルの体積が小さくなる分、セルから余剰の空気が発生する。このため、セルから空気を逃がす必要がある。しかしながら、カバー部材が封止されていると、カバー部材の外部に空気を逃がすことができない。このため、セルから空気が抜けにくい。したがって、セルが潰れにくい。よって、誘電層の圧縮が阻害されるおそれがある。
【０００６】
次に、静電容量型センサつまり誘電層に加わっていた荷重が除かれると、セルの体積が大きくなる分、セルの空気が不足する。このため、セルが空気を吸い込む必要がある。しかしながら、カバー部材が封止されていると、カバー部材の外部から空気を取り込むことができない。このため、セルが空気を吸い込みにくい。したがって、セルが膨らみにくい。よって、誘電層の伸張が阻害されるおそれがある。
【０００７】
とりわけ、誘電層が伸張する場合、つまり元の形状に復元する場合、誘電層は、外部からの荷重によらず、自身の有する弾性復元力により変形する。このため、セルが空気を吸い込みにくいと、誘電層の復元速度が大幅に低下するおそれがある。
【０００８】
この点、特許文献２の［図７］には、対角線上の二隅に通気孔を有する荷重センサが開示されている。荷重センサは、上下二枚の弾性プレートと、クッション材と、を備えている。上方の弾性プレートの下面、下方の弾性プレートの上面には、上下方向に対向して、各々、印刷配線が配置されている。クッション材は、上下二枚の弾性プレートの間に介装されている。クッション材は、上方または下方から見て、印刷配線に干渉しないように、上下二枚の弾性プレートの周縁部と中央部とに配置されている。周縁部に配置されたクッション材は、上下二枚の弾性プレートの四辺に沿って、縁取り状に配置されている。通気孔は、角部を挟んで隣り合うクッション材間の隙間に、配置されている。
【０００９】
同文献記載の荷重センサに荷重が加わると、クッション材が圧縮されながら、上下一対の印刷配線が接触する。このため、上下一対の印刷配線が導通する。当該導通を利用して、荷重センサは、荷重が加わったことを検出している。このように、同文献記載の荷重センサは、「荷重が加わったこと」を検出する、オン−オフセンサである。
【００１０】
同文献記載の荷重センサは、静電容量型センサではない。しかしながら、仮に、当該荷重センサの通気孔を静電容量型センサに転用することができれば、通気孔を介して、カバー部材の外部と誘電層とを連通することができる。このため、誘電層の変形が阻害されにくくなる。
【００１１】
具体的には、カバー部材を二枚の弾性を有する基材により構成し、当該二枚の基材同士を両面テープを介して貼り合わせ、隣接する両面テープ間の隙間に通気孔を確保すれば、カバー部材の外部と誘電層とを連通することができる。このため、誘電層の変形が阻害されにくくなる。
【００１２】
ところが、この場合、カバー部材のうち、両面テープが貼着されている部分と、貼着されていない部分と、でカバー部材の耐引き裂き性に、大きな較差が生じてしまう。例えば、静電容量型センサは、制御装置に接続するために、コネクタを備えている。カバー部材のうち、当該コネクタの根本付近には荷重が集中しやすい。このため、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が進展しやすい。
【００１３】
加えて、静電容量型センサは、「荷重が加わったこと」のみならず、「荷重値自体」を検出することができる。検出感度を高くするために、静電容量型センサのカバー部材の肉厚は、比較的薄い場合が多い。したがって、カバー部材は、本来的に耐引き裂き性が低い。
【００１４】
このように、静電容量型センサに両面テープを用いると、本来的に耐引き裂き性が低いカバー部材において、両面テープが貼着されている部分と、貼着されていない部分と、で耐引き裂き性に大きな較差が生じてしまう。このため、さらに裂け目が発生しやすくなる。また、さらに裂け目が進展しやすくなる。
【００１５】
本発明の静電容量型センサは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、誘電層の変形が阻害されにくく、カバー部材に裂け目が進展しにくい静電容量型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】
【００１６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の静電容量型センサは、発泡体製であって表裏方向に弾性的に伸縮可能な誘電層と、該誘電層の表側に配置される表側基材と、該誘電層の裏側に配置される裏側基材と、を有するカバー部材と、表側または裏側から見て該カバー部材の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および該誘電層の周囲に配置され、該表側基材と該裏側基材との間に介在し、該表側基材の裏面に接着される表側接着層と、該裏側基材の表面に接着される裏側接着層と、該表側接着層と該裏側接着層との間に介在する芯材層と、を有する両面接着部材と、該両面接着部材の、隣接する一対の周方向端部間に区画され、表裏方向に対して交差する交差方向に、該誘電層に対する気体の通路を確保する通孔と、を備えてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の静電容量型センサの誘電層は、表側基材と裏側基材との間に介在している。誘電層は、両面接着部材により囲まれている。両面接着部材の隣接する一対の周方向端部間には、交差方向に延在する通孔が区画されている。
【００１８】
本発明の静電容量型センサには、カバー部材の内外を連通する通孔が配置されている。このため、誘電層がカバー部材に収容されているにもかかわらず、誘電層が収縮する際に、発泡体のセル（空孔）が潰れることにより、誘電層から排出される排気の通路を確保することができる。並びに、誘電層が伸張する際に、発泡体のセルが膨張することにより、誘電層に吸入される吸気の通路を確保することができる。このように、本発明の静電容量型センサによると、誘電層の変形が阻害されにくい。
【００１９】
また、両面接着部材は、芯材層を備えている。このため、例えば静電気などにより表側基材と裏側基材とが密着しそうな場合であっても、通孔の表裏方向長さを確保することができる。
【００２０】
また、通孔は、交差方向に延在している。このため、表側基材の表側や裏側基材の裏側に、別の部材が積層される場合であっても、通孔が閉塞するおそれが小さい。また、通孔が表側基材や裏側基材に穿設される場合と比較して、表側基材や裏側基材に、通孔を起点とする裂け目が発生しにくい。また、裂け目が進展しにくい。
【００２１】
また、表側または裏側から見て、両面接着部材は、カバー部材の外縁のうち、裂け目が入りやすい部分の内側に配置されている。このため、カバー部材に発生した裂け目が内側に進展するのを、両面接着部材が抑制することができる。したがって、カバー部材を補強することができる。
【００２２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、前記両面接着部材は、挟角１８０°超過の該角部の内側に配置される構成とする方がよい。挟角１８０°超過の角部には、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が発生した場合、荷重が集中しやすい。このため、裂け目が内側に進展しやすい。本構成によると、裂け目が内側に進展するのを、両面接着部材が抑制することができる。このため、カバー部材を補強することができる。
【００２３】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、前記通孔は、挟角１８０°未満の該角部の内側に配置される構成とする方がよい。
【００２４】
例えば多角形の頂点のように、挟角１８０°未満の角部には裂け目が発生しにくい。このため、本構成によると、カバー部材の外縁のうち、裂け目が発生しにくい角部の内側に、通孔を配置することができる。
【００２５】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記芯材層は、織布または不織布製である構成とする方がよい。織布や不織布は、引き裂かれにくい。つまり、裂け目が発生しにくい。また、裂け目が進展しにくい。すなわち、耐引き裂き性が高い。このため、本構成によると、芯材層の耐引き裂き性が高くなる。したがって、カバー部材に発生した裂け目が進展するのを、両面接着部材により、抑制することができる。
【００２６】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記カバー部材は、エラストマー製である構成とする方がよい。エラストマーは柔軟であり、誘電層の変形を規制しにくい。また、誘電層に荷重を伝達しやすい。このため、誘電層を覆うカバー部材の材質として、エラストマーは好適である。ところが、エラストマーは、引き裂かれやすい。つまり、裂け目が発生しやすい。また、裂け目が進展しやすい。すなわち、耐引き裂き性が低い。
【００２７】
この点、本構成によると、誘電層の変形を規制しにくく誘電層に荷重を伝達しやすい、エラストマー製のカバー部材で、誘電層を覆うことができる。また、当該カバー部材の欠点である耐引き裂き性の低さを、両面接着部材により補うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、誘電層の変形が阻害されにくく、カバー部材に裂け目が進展しにくい静電容量型センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態となる静電容量型センサの斜視図である。
【図２】同静電容量型センサの斜視分解図である。
【図３】同静電容量型センサの上面透過図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】図４の円Ｖ内の拡大図である。
【図６】図３の円ＶＩ内の拡大図である。
【図７】図３の円ＶＩＩ内の拡大図である。
【図８】（ａ）は図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。（ｂ）は荷重が加わった場合の図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。
【図９】その他の実施形態の静電容量型センサの角部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明する。
【００３１】
［静電容量型センサの構成］
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。以降の図においては、上下方向が本発明の「表裏方向」に対応する。また、水平方向（前後左右方向）が本発明の「交差方向」に対応する。
【００３２】
図１に、本実施形態の静電容量型センサの斜視図を示す。図２に、同静電容量型センサの斜視分解図を示す。図３に、同静電容量型センサの上面透過図を示す。図４に、図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、図１においては、両面接着部材８０〜８７、誘電層２を一点鎖線で示す。また、図２においては、表側基材３０を透過して示す。また、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを省略して示す。また、図３においては、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６、両面接着部材８０〜８７にハッチングを施して示す。
【００３３】
図１〜図４に示すように、本実施形態の静電容量型センサ１は、誘電層２と、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、表側配線０１ｘ〜１６ｘと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、カバー部材３と、表側配線用コネクタ５と、裏側配線用コネクタ６と、制御装置７と、両面接着部材８０〜８７と、通孔９０〜９４と、を備えている。なお、後述する検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙに対応している。
【００３４】
誘電層２は、ウレタン発泡体製であって、四角形板状を呈している。ウレタン発泡体は、本発明の「発泡体」の概念に含まれる。誘電層２は、多数のセル（空孔）を備えている。
【００３５】
カバー部材３は、表側基材３０と、裏側基材３１と、を備えている。表側基材３０は、シリコーンゴム製であって、四角形板状を呈している。シリコーンゴムは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。表側基材３０は、誘電層２の上方（表側）に積層されている。裏側基材３１は、シリコーンゴム製であって、四角形板状を呈している。裏側基材３１は、誘電層２の下方（裏側）に積層されている。表側基材３０と裏側基材３１とは、後述する両面接着部材８０〜８７により、袋状に貼り合わされている。誘電層２は、当該袋内に収容されている。誘電層２の上面四隅は、表側基材３０の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層２の下面四隅は、裏側基材３１の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層２は、表側基材３０および裏側基材３１に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層２は、四隅が接着された状態で、表側基材３０および裏側基材３１に対して、水平方向に弾性変形可能である。
【００３６】
表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基材３０の下面に、合計１６本配置されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、帯状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、左右方向に延在している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、前後方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００３７】
表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基材３０の下面に、合計１６本配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ５は、表側基材３０の左辺中央に配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの左端と、表側配線用コネクタ５と、を接続している。
【００３８】
裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、裏側基材３１の上面に、合計１６本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、帯状を呈している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、前後方向に延在している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、左右方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交する格子状に配置されている。
【００３９】
裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、裏側基材３１の上面に、合計１６本配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ６は、裏側基材３１の左前隅に配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの前端と、裏側配線用コネクタ６と、を接続している。
【００４０】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、図３にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、誘電層２の一部と、を備えている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、合計２５６個（＝１６個×１６個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、誘電層２の略全面に亘って、均等に配置されている。
【００４１】
両面接着部材８０〜８７は、図３にハッチングで示すように、帯状を呈している。両面接着部材８０〜８７は、カバー部材３の外縁に沿って、縁取り状に、合計８本配置されている。上方または下方から見て、誘電層２は、両面接着部材８０〜８７の枠内に収容されている。
【００４２】
両面接着部材８０〜８７の構成は、同一である。以下、両面接着部材８０〜８７を代表して、両面接着部材８３の構成について説明する。図５に、図４の円Ｖ内の拡大図を示す。図５に示すように、両面接着部材８３は、表側接着層８３０と、裏側接着層８３１と、芯材層８３２と、を備えている。表側接着層８３０は、シリコーン製の粘着剤である。表側接着層８３０は、表側基材３０の下面に貼り付けられている。裏側接着層８３１は、シリコーン製の粘着剤である。裏側接着層８３１は、裏側基材３１の上面に貼り付けられている。芯材層８３２は、織布製であって、表側接着層８３０と裏側接着層８３１との間に介在している。図３に戻って、８本の両面接着部材８０〜８７により、表側基材３０と裏側基材３１とは、袋状に貼り合わされている。
【００４３】
図６に、図３の円ＶＩ内の拡大図を示す。図６に示すように、カバー部材３の外縁３３には、隣接する二辺間に挟まれて、角部３３０が配置されている。角部３３０の挟角θ１は、２７０°（＞１８０°）である。上方または下方から見て、両面接着部材８０は、角部３３０の内側に配置されている。両面接着部材８５は、両面接着部材８０の内側に並置されている。
【００４４】
通孔９０〜９４は、図３に示すように、カバー部材３の角部、表側配線用コネクタ５の取付部、裏側配線用コネクタ６の取付部に配置されている。具体的には、通孔９０は、周方向に隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間に配置されている。また、通孔９１は、周方向に隣接する両面接着部材８１と両面接着部材８２との間に配置されている。また、通孔９２は、周方向に隣接する両面接着部材８２と両面接着部材８３との間に配置されている。また、通孔９３は、周方向に隣接する両面接着部材８３と両面接着部材８４との間に配置されている。また、通孔９４は、周方向に隣接する両面接着部材８４と両面接着部材８０との間に配置されている。通孔９０〜９４は、いずれも水平方向に延在している。また、通孔９０〜９４は、いずれもカバー部材３の内外を連通している。
【００４５】
通孔９０〜９４の構成は、同様である。以下、通孔９０〜９４を代表して、通孔９０の構成について説明する。図７に、図３の円ＶＩＩ内の拡大図を示す。図７に示すように、カバー部材３の外縁３３には、隣接する二辺間に挟まれて、角部３３１が配置されている。角部３３１の挟角θ２は、９０°（＜１８０°）である。上方または下方から見て、通孔９０は、角部３３１の内側に配置されている。すなわち、通孔９０は、両面接着部材８０の後端部（周方向端部）８００と、両面接着部材８１の左端部（周方向端部）８１０と、の間の隙間９００を利用して配置されている。
【００４６】
通孔９０の孔長Ｌ１は、両面接着部材８１の前後方向幅により設定される。通孔９０の開口幅Ｌ２は、隙間９００の左右方向幅（隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間隔）により設定される。通孔９０の開口厚さは、図５に示す両面接着部材８３の上下方向厚さ（主に芯材層８３２の上下方向厚さ）Ｌ３により設定される。
【００４７】
制御装置７は、図１、図３に示すように、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６と、配線１００、１０１を介して、電気的に接続されている。制御装置７は、記憶部７０と演算部７１とを有している。記憶部７０には、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量と荷重との対応を示すテーブル、周囲温度に対する補正量などが格納されている。また、記憶部７０には、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６から入力されるインピーダンス、位相が、一時的に格納される。演算部７１は、当該インピーダンス、位相を基に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量を算出する。そして、静電容量から検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に加わる荷重を検出する。
【００４８】
［静電容量型センサの動き］
次に、本実施形態の静電容量型センサ１の動きについて簡単に説明する。静電容量型センサ１の荷重検出の原理となるコンデンサーの静電容量は、以下の式（１）から算出される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・式（１）
式（１）中、Ｃは静電容量、εは誘電率、Ｓは対向する電極の重複面積、ｄは電極間距離である。電極間距離ｄは、誘電層２の上下方向厚さに相当する。重複面積Ｓは、図３にハッチングで示す検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の面積、すなわち表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、の重複面積に相当する。
【００４９】
図８（ａ）に、図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８（ｂ）に、荷重が加わった場合の図４の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８（ｂ）に示すように、任意の検出部Ａ１４１６に上方から荷重Ｆが加わると、誘電層２が上下方向に圧縮される。このため、誘電層２の上下方向厚さが小さくなる。ここで、誘電層２の上下方向厚さは、式（１）の電極間距離ｄに対応している。したがって、誘電層２の上下方向厚さが小さくなると、その分、静電容量Ｃが大きくなる。図３に示す制御装置７は、当該静電容量Ｃの変化を基に、任意の検出部Ａ１４１６に加わる荷重を算出する。検出部Ａ１４１６から荷重Ｆが除かれると、誘電層２は、自身の有する弾性復元力により、図８（ａ）に示す元の形状に復元する。
【００５０】
［通孔９０〜９４の機能］
次に、本実施形態の静電容量型センサ１が動く際の通孔９０〜９４の機能について説明する。図８（ａ）に模式的に示すように、誘電層２には多数のセル２０が形成されている。セル２０の内部には、空気が溜まっている。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、検出部Ａ１４１６に上方から荷重Ｆが加わると、誘電層２が上下方向に圧縮される。このため、多数のセル２０が上下方向に潰される。ここで、多数のセル２０が潰されると、セル２０内の空気は、誘電層２の外部に吐出される。図７に白抜き矢印で示すように、吐出された空気は、通孔９０〜９４を介して、カバー部材３の外部に排気される。このため、誘電層２は、荷重Ｆにより、速やかに圧縮される。
【００５２】
検出部Ａ１４１６から荷重Ｆが除かれると、誘電層２は、自身の有する弾性復元力により、上下方向に伸張する。このため、多数のセル２０が上下方向に伸張する。ここで、多数のセル２０が伸張すると、セル２０内に空気が吸入される。図７に白抜き矢印で示すように、吸入される空気は、通孔９０〜９４を介して、カバー部材３の外部から取り込まれる。このため、誘電層２は、弾性復元力により、速やかに伸張する。そして、図８（ａ）に示す、元の形状に復元する。
【００５３】
［角部３３０の内側の両面接着部材８０、８５の機能］
次に、図６に示す、角部３３０の内側に配置された、両面接着部材８０、８５の機能について説明する。図１に示すように、表側配線用コネクタ５には、制御装置７用の配線１００が接続されている。このため、カバー部材３における表側配線用コネクタ５の取付部３４には、白抜き矢印Ｙ１で示すように、前→左→後方向およびその逆方向（横方向）に捻り荷重が加わりやすい。また、白抜き矢印Ｙ２で示すように、前→上→後方向およびその逆方向（縦方向）に捻り荷重が加わりやすい。また、これらの捻り荷重は、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３０、３３２に集中しやすい。
【００５４】
ここで、カバー部材３は、シリコーンゴム製である。このため、耐引き裂き性が低い。したがって、図６に示すように、角部３３０からは内側に裂け目ｃが発生しやすい。また、裂け目ｃが内側に進展しやすい。
【００５５】
この点、角部３３０の内側には、両面接着部材８０、８５が配置されている。ここで、図５に示すように、両面接着部材８０、８５の芯材層８３２は、織布製である。このため、耐引き裂き性が高い。したがって、裂け目ｃの進展を、両面接着部材８０、８５により止めることができる。
【００５６】
なお、図１に示す、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３２や、裏側配線用コネクタ６の取付部３５の根本の角部３３３も、図６に示す角部３３０同様に、裂け目ｃが発生しやすい。このため、角部３３２の内側の両面接着部材８４、８７や、角部３３３の内側の両面接着部材８４、８６も、両面接着部材８０、８５と同様の機能を有している。
【００５７】
［作用効果］
次に、本実施形態の静電容量型センサ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センサ１によると、図２、図７、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、誘電層２がカバー部材３に収容されているにもかかわらず、通孔９０〜９４により、誘電層２が伸縮する際の気体の通路を確保することができる。このため、誘電層２の変形が阻害されにくい。したがって、誘電層２は、荷重Ｆが加わる際および荷重Ｆが除かれる際に、迅速に変形することができる。
【００５８】
また、図５に示すように、両面接着部材８０〜８７は、芯材層８３２を備えている。このため、例えば静電気などにより表側基材３０と裏側基材３１とが密着する場合であっても、両面接着部材８３の上下方向厚さＬ３により、通孔９０〜９４の開口厚さ（表裏方向長さ）を確保することができる。
【００５９】
また、図７に示すように、通孔９０〜９４は、水平方向に延在している。このため、表側基材３０の上面や裏側基材３１の下面に、別の部材が積層される場合であっても、通孔９０〜９４の外側の開口が塞がれるおそれが小さい。また、通孔９０〜９４が表側基材３０や裏側基材３１に穿設される場合と比較して、表側基材３０や裏側基材３１に裂け目ｃが発生しにくい。また、裂け目ｃが進展しにくい。
【００６０】
また、図１、図６に示すように、上方または下方から見て、両面接着部材８０、８４、８５〜８７は、カバー部材３の外縁３３のうち、裂け目ｃが入りやすい部分の内側に配置されている。具体的には、挟角θ１が１８０°を超過している、角部３３０、３３２、３３３の内側に配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、両面接着部材８０、８４、８５〜８７が抑制することができる。したがって、カバー部材３を補強することができる。また、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙが断線するのを抑制することができる。
【００６１】
また、図１に示すように、角部３３０に対して、両面接着部材８０、８５は、内外二重に配置されている。同様に、角部３３２に対して、両面接着部材８４、８７は、内外二重に配置されている。同様に、角部３３３に対して、両面接着部材８４、８６は、内外二重に配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、確実に防止することができる。
【００６２】
また、図５に示すように、芯材層８３２は織布製である。このため、耐引き裂き性が高い。したがって、本実施形態の静電容量型センサ１によると、芯材層８３２つまり両面接着部材８０〜８７の耐引き裂き性が高くなる。
【００６３】
また、両面接着部材８０〜８７において、耐引き裂き性が高い方向は、両面接着部材８０〜８７の延在方向である。この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、図６に示すように、裂け目ｃの進展方向に対して、両面接着部材８０、８５の延在方向が略直交するように、両面接着部材８０、８５が配置されている。このため、裂け目ｃが内側に進展するのを、強力に防止することができる。
【００６４】
また、図１に示すように、上方または下方から見て、通孔９０〜９４は、挟角が１８０°未満の角部の内側に配置されている。例えば、図７に示すように、通孔９０は、挟角θ２が１８０°未満の角部３３１の内側に配置されている。挟角が１８０°未満の角部には、裂け目ｃが発生しにくい。このように、本実施形態の静電容量型センサ１によると、カバー部材３の外縁３３のうち、裂け目ｃが発生しにくい、挟角が１８０°未満の角部の内側に、通孔９０〜９４を配置することができる。
【００６５】
また、直線帯状の両面接着部材８０〜８７によりカバー部材３の外縁３３のうち角部を挟む二辺の貼り付け作業を行う場合、仮に一本の両面接着部材８０〜８７を用いると、角部で両面接着部材８０〜８７を屈曲させて二辺に沿わせる必要がある。このため、貼り付け作業が困難である。これに対して、二本の両面接着部材８０〜８７を用いると、二辺に対して各々一本ずつ両面接着部材８０〜８７を沿わせればよい。このため、貼り付け作業が容易である。したがって、角部（例えば図７に示す角部３３１）には、両面接着部材８０〜８７間の隙間９００が発現しやすい。この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、当該隙間９００を利用して、通孔９０〜９４を配置することができる。このため、両面接着部材８０〜８７の貼り付け作業、通孔９０〜９４の配置作業を容易に行うことができる。
【００６６】
また、図２に示すように、通孔９０〜９４は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６を包囲するように、配置されている。このため、図８に示すように、全ての検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に対して、セル２０に対する空気の吸排効果を、一様に発揮することができる。このため、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間において、誘電層２の変形速度がばらつきにくい。
【００６７】
また、カバー部材３は、シリコーンゴム製である。このため、カバー部材３は柔軟であり、誘電層２の変形を規制にくい。また、誘電層２に荷重Ｆを伝達しやすい。このように、誘電層２を覆うカバー部材３の材質として、シリコーンゴムは好適である。ところが、シリコーンゴムは、耐引き裂き性が低い。加えて、静電容量型センサ１の感度を向上させるべく、表側基材３０、裏側基材３１の上下方向厚さは、薄肉化の一途を辿っている。これらの要因により、カバー部材３の耐引き裂き性は非常に低い。
【００６８】
この点、本実施形態の静電容量型センサ１によると、誘電層２の変形を規制しにくく誘電層２に荷重Ｆを伝達しやすい、シリコーンゴム製のカバー部材３で誘電層２を覆うことができる。また、カバー部材３の欠点である耐引き裂き性の低さを、両面接着部材８０〜８７により補うことができる。
【００６９】
また、本実施形態の静電容量型センサ１の誘電層２はウレタン発泡体製である。このため、荷重Ｆが入力される際、誘電層２は、上下方向に圧縮変形する分、水平方向に膨出しにくい。すなわち、当該膨出分をウレタン発泡体のセル（空孔）が消費するため、誘電層２の密度は上がるものの、水平方向に膨出しにくい。したがって、誘電層２の変形が、誘電層２に上下方向に積層される、表側基材３０、裏側基材３１により規制されにくい。
【００７０】
また、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６において、誘電層２は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙに、固定されていない。この点においても、誘電層２の変形が、表側基材３０、裏側基材３１により規制されにくい。また、静電容量型センサ１の荷重検出特性に方向性が発現しにくい。すなわち、静電容量型センサ１を裏表逆に配置しても、荷重検出特性は変わらない。
【００７１】
また、本実施形態の静電容量型センサ１によると、誘電層２は、四隅において、表側基材３０および裏側基材３１に接着されている。このため、使用時に誘電層２にシワがよりにくい。
【００７２】
［その他］
以上、本発明の静電容量型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。
【００７３】
例えば、上記実施形態においては、表側基材３０の下面に、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘおよび表側配線０１ｘ〜１６ｘを配置した。並びに、裏側基材３１の上面に、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙおよび裏側配線０１ｙ〜１６ｙを配置した。しかしながら、電極および配線と、基材と、を別々に配置してもよい。また、電極および配線を、カバー部材３の外部に配置してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態においては、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６を配置したが、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６は配置しなくてもよい。すなわち、表側配線用コネクタ５、裏側配線用コネクタ６の代わりに、表側配線０１ｘ〜１６ｘの取出部、裏側配線０１ｙ〜１６ｙの取出部を配置してもよい。また、誘電層２のセル２０に出入りする気体は、空気以外であってもよい。例えば、窒素、二酸化炭素、水素、酸素、不活性ガスなどであってもよい。
【００７５】
また、誘電層２の材質は特に限定しない。発泡体であればよい。例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムのような、エラストマーの発泡体を用いてもよい。また、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂のような、樹脂の発泡体を用いてもよい。
【００７６】
また、発泡体の製造方法は特に限定しない。例えば、発泡体は、スラブ品（駆動中のコンベア上に原液を流し連続発泡させることにより、発泡体の連続体を製造した後、当該連続体を所定長に裁断することにより得られる発泡体）であっても、モールド品（金型に原液を注入し発泡させた後、金型から取り出すことにより得られる発泡体）であってもよい。また、発泡体のセル（気泡）は、独泡タイプでも連泡タイプでもよい。
【００７７】
また、上記実施形態の静電容量型センサ１の場合、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを、エラストマーを含んで形成した。この場合、これらの電極および配線が伸縮するため、誘電層２と一体となって変形することができる、という利点がある。これらの電極および配線は、金属製であってもよい。また、有機繊維の表面に金属めっきを施した材料製であってもよい。
【００７８】
また、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの本数、形状（電極の幅、長さなど）、配置（隣接する電極間の間隔、表側電極と裏側電極との交差角度など）は特に限定しない。
【００７９】
また、上記実施形態においては、静電容量型センサ１に対する荷重Ｆの入力方向を上下方向としたが、荷重Ｆの入力方向は特に限定しない。左右方向、前後方向、またはこれらの方向に対して傾斜する方向であってもよい。また、静電容量型センサ１の配置方向も水平方向に限定しない。垂直方向、または水平方向および垂直方向に対して傾斜する方向であってもよい。
【００８０】
また、両面接着部材８０〜８７の材質、寸法、配置数、配置場所は特に限定しない。例えば、上記実施形態においては、図６に示すように、裂け目ｃが進展しやすい方向と、両面接着部材８０〜８７の延在方向と、を略直交させた。しかしながら、裂け目ｃが進展しやすい方向と、両面接着部材８０〜８７の延在方向と、を直交以外の角度で交差させてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態においては、図１に示すように、角部３３０に対して、両面接着部材８０、８５を、内外二重に配置した。同様に、角部３３２に対して、両面接着部材８４、８７を、内外二重に配置した。同様に、角部３３３に対して、両面接着部材８４、８６を、内外二重に配置した。しかしながら、両面接着部材８０〜８７を、一重に配置してもよい。こうすると、両面接着部材８０〜８７の配置数が少なくなる。また、カバー部材３に対して、全周的に、内外二重以上に両面接着部材８０〜８７を配置してもよい。こうすると、さらに強力にカバー部材３を補強することができる。
【００８２】
また、一本の両面接着部材８０〜８７により、誘電層２の周囲を有端環状に取り囲んでもよい。そして、一本の両面接着部材８０〜８７の周方向両端部（Ｃ字両端部）間に、単一の通孔９０〜９４を配置してもよい。
【００８３】
また、両面接着部材８０〜８７を内外二重に配置する場合、内側の両面接着部材８５〜８７と、外側の両面接着部材８０〜８４と、が別種類のものであってもよい。すなわち、図１、図２に示すように、環状に連なる外側の両面接着部材８０〜８４と、スポット的に配置される内側の両面接着部材８５〜８７と、が別種類のものであってもよい。その理由は、外側の両面接着部材８０〜８４の場合、表側基材３０と裏側基材３１とを貼り合わせること、および通孔９０〜９４の開口状態を確保することが、配置の主な目的だからである。これに対して、内側の両面接着部材８５〜８７の場合、角部３３０、３３２、３３３の補強が、配置の主な目的だからである。
【００８４】
また、上記実施形態においては、表側配線用コネクタ５の取付部３４の根本の角部３３０、３３２、裏側配線用コネクタ６の取付部３５の根本の角部３３３に、補強用の両面接着部材８５〜８７を配置した。しかしながら、カバー部材３の外縁３３のうち、水平方向（カバー部材３の面展開方向）に突出する、あらゆる突出部の根本の角部に、補強用の両面接着部材８５〜８７を配置してもよい。
【００８５】
図９に、その他の実施形態の静電容量型センサの角部の拡大図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に示すように、上方または下方から見て、通孔９０の内側に両面接着部材８８を配置してもよい。こうすると、通孔９０を介して裂け目ｃが進展するのを抑制することができる。
【００８６】
また、図５に示すように、表側接着層８３０、裏側接着層８３１、芯材層８３２の材質は特に限定しないが、芯材層８３２を不織布製、エラストマー製、樹脂製、発泡体製とするのが好ましい。特に、耐引き裂き性の点から、ガラスクロスが好ましい。両面接着部材８０〜８７は、荷重Ｆが加わっていない状態において、表側基材３０と裏側基材３１との間に、隙間（＝上下方向厚さＬ３）を確保できればよい。すなわち、通孔９０〜９４の開口状態を確保できればよい。両面接着部材８０〜８７として、例えばガラスクロス両面テープ（株式会社寺岡製作所製）など、市販の両面テープを用いてもよい。
【００８７】
通孔９０〜９４の寸法、配置数、配置場所は特に限定しない。カバー部材３が多角形状の場合は、頂点付近に配置してもよい。例えば、カバー部材３が四角形状であれば四隅に配置してもよい。こうすると、カバー部材３のうち、荷重が集中しにくい部分に通孔９０〜９４を配置することができる。
【００８８】
図７に示すように、通孔９０の孔長Ｌ１は、両面接着部材８１の前後方向幅により調整すればよい。通孔９０の開口幅Ｌ２は、隙間９００の左右方向幅（隣接する両面接着部材８０と両面接着部材８１との間隔）により調整すればよい。通孔９０の開口厚さは、図５に示す両面接着部材８３の上下方向厚さ（主に芯材層８３２の上下方向厚さ）Ｌ３により調整すればよい。
【００８９】
表側基材３０、裏側基材３１の材質は特に限定しない。エラストマー（例えば、天然ゴムや合成ゴムなどの熱硬化性エラストマー、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）やＳＢＳ（ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリスチレンアロイエラストマー）などの熱可塑性エラストマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＡ（ポリアミド）などの樹脂であってもよい。これら有機材料は総じて耐引き裂き性が低い。このため、両面接着部材８０〜８７により補強するのに好適である。
【符号の説明】
【００９０】
１：静電容量型センサ、２：誘電層、３：カバー部材、５：表側配線用コネクタ、６：裏側配線用コネクタ、７：制御装置。
０１Ｘ〜１６Ｘ：表側電極、０１Ｙ〜１６Ｙ：裏側電極、０１ｘ〜１６ｘ：表側配線、０１ｙ〜１６ｙ：裏側配線。
２０：セル、３０：表側基材、３１：裏側基材、３３：外縁、３４：取付部、３５：取付部、７０：記憶部、７１：演算部、８０〜８８：両面接着部材、９０〜９４：通孔。
θ１：挟角、θ２：挟角、１００：配線、１０１：配線、３３０〜３３３：角部、８００：後端部（周方向端部）、８１０：左端部（周方向端部）、８３０：表側接着層、８３１：裏側接着層、８３２：芯材層、９００：隙間。
Ａ０１０１〜Ａ１６１６：検出部、ｃ：裂け目。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡体製であって表裏方向に弾性的に伸縮可能な誘電層と、
該誘電層の表側に配置される表側基材と、該誘電層の裏側に配置される裏側基材と、を有するカバー部材と、
表側または裏側から見て該カバー部材の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および該誘電層の周囲に配置され、該表側基材と該裏側基材との間に介在し、該表側基材の裏面に接着される表側接着層と、該裏側基材の表面に接着される裏側接着層と、該表側接着層と該裏側接着層との間に介在する芯材層と、を有する両面接着部材と、
該両面接着部材の、隣接する一対の周方向端部間に区画され、表裏方向に対して交差する交差方向に、該誘電層に対する気体の通路を確保する通孔と、
を備えてなる静電容量型センサ。
【請求項２】
表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、
前記両面接着部材は、挟角１８０°超過の該角部の内側に配置される請求項１に記載の静電容量型センサ。
【請求項３】
表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、
前記通孔は、挟角１８０°未満の該角部の内側に配置される請求項１または請求項２に記載の静電容量型センサ。
【請求項４】
前記芯材層は、織布または不織布製である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【請求項５】
前記カバー部材は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【請求項１】
発泡体製であって表裏方向に弾性的に伸縮可能な誘電層と、
該誘電層の表側に配置される表側基材と、該誘電層の裏側に配置される裏側基材と、を有するカバー部材と、
表側または裏側から見て該カバー部材の外縁のうち裂け目が入りやすい部分の内側および該誘電層の周囲に配置され、該表側基材と該裏側基材との間に介在し、該表側基材の裏面に接着される表側接着層と、該裏側基材の表面に接着される裏側接着層と、該表側接着層と該裏側接着層との間に介在する芯材層と、を有する両面接着部材と、
該両面接着部材の、隣接する一対の周方向端部間に区画され、表裏方向に対して交差する交差方向に、該誘電層に対する気体の通路を確保する通孔と、
を備えてなる静電容量型センサ。
【請求項２】
表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、
前記両面接着部材は、挟角１８０°超過の該角部の内側に配置される請求項１に記載の静電容量型センサ。
【請求項３】
表側または裏側から見て、前記カバー部材の外縁は、隣接する二辺間に挟まれる角部を有し、
前記通孔は、挟角１８０°未満の該角部の内側に配置される請求項１または請求項２に記載の静電容量型センサ。
【請求項４】
前記芯材層は、織布または不織布製である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【請求項５】
前記カバー部材は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９８０５１（Ｐ２０１２−１９８０５１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０９１３（Ｐ２０１１−６０９１３）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]