JP4568590B2 - 荷重センサ - Google Patents

Description

本発明は荷重センサに係り、特に、フレキシブル回路基板技術により構成された板状、フィルム状またはシート状の荷重センサの改良に関する。

例えば、自動車分野では、シートベルト着用の確認やエアバック作動用のシステムが使用されており、これらシステムは座席のシート表皮裏側に取り付けられた着座検知用の荷重センサと電気的に連繋して作動するようになっている。そして、その荷重センサはその作動状態の変化を前記システムへの電気信号として与えることにより、シートベルト着用の確認ランプやエアバックの作動を司る役目を担っている。

この種の荷重センサとしては座席への装着が容易な板状、フィルム状或いはシート状のものが開発され、更に、このようなセンサ自身の内部配線の断線の有無を確認し易くしたセンサを提供する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の荷重センサを図８について説明する。第１端子５１及び第２端子５２にはそれぞれ第１配線５３及び第２配線５４が接続され、第１配線５３から分岐する複数の第1接点用配線５５と第２配線５４から分岐する複数の第２接点用配線５６とは相互に対向して配置されている。

バースイッチとして機能する第３接点用配線５７は前記各接点用配線５５及び５６に対峙して配置され、断線検知用抵抗５８は第１配線５３−第２配線５４間に接続されている。そして、図中楕円で囲って示された複数のスイッチ機能部５９は、それぞれ第1接点用配線５５、第２接点用配線５６及び配線５７の組合せにより構成され、第１配線５３−第２配線５４間に並列に接続されている。

このようなセンサにあっては、着座時の荷重により各接点用配線５５、５６と第３接点用配線５７とが接触した場合、各配線全体の内部抵抗と断線検知用抵抗との合成抵抗値に基づく電気信号レベルが基準値に達した時にシートベルト着用の確認ランプやエアバック作動用システムをスタンバイさせるようになっており、この状態が荷重センサのスイッチオン状態とみなされている。そして、前記第１端子５１と第２端子５２との間に電圧を印加し、その間の合成抵抗を測定することによって断線の有無を確認している。

次にその構造について説明すると、前記第１配線５３、第２配線５４、接点用配線５５及５６、断線検知用抵抗５８は一方の可撓性の絶縁フィルム（図示せず）上に導電材料を印刷配線技術により被着して形成されており、第３接点用配線５７は他方の可撓性の絶縁フィルム（図示せず）上に導電性材料を印刷配線技術により被着して形成されている。そして、前記双方の可撓性の絶縁フィルム間には可撓性の絶縁性スペーサ（図示せず）が介在され、このスペーサは前記複数のスイッチ機能部５９、５９、５９にそれぞれ対向する部分に複数の貫通孔を有し、この貫通孔内にて第１及び第２接点用配線と第３接点用配線とが所定の間隔で離間した状態に直接対面されている。

前記各絶縁フィルムとスペーサとは、それら貫通孔以外の部分において、通常、アクリル系樹脂を溶剤にて溶かした接着性コーティング膜からなる粘着剤で相互に接着することによって一体化されている。前記各配線は銀ペースト及びその上にカーボン層を印刷して形成されているのに対して、前記断線検知用抵抗５８は一般に高抵抗材料としての例えばカーボン粒子をバインダーに分散したカーボンインクを印刷することによって膜状に形成されており、膜状の断線検知用抵抗５８は、前記一方の可撓性の絶縁フィルムとスペーサとの間に挟まれると共に前記粘着剤に重なって接触した状態となっている。
特開平１１−２９７１５３号公報

ところで、前記従来の荷重センサおいては、インク印刷により形成された膜状の断線検知用抵抗５８が前記粘着剤に重なって接触しているために、粘着剤に含まれた低分子成分が断線検知用抵抗５８の膜に徐々に浸透し、断線検知用抵抗材料であるインクに含まれたバインダーを膨潤させ易い。このような膨潤は多数のカーボン粒子相互を離間させたり、それら粒子相互の接触面積を減少させたりすることになり、その抵抗値に経時変化を惹き起こすことがある。その結果、断線検知用抵抗の抵抗値が、当初の抵抗値に比して約１０倍にも及ぶほどの著しい経時変化を起こすので、荷重センサのスイッチング作動における出力信号レベルが安定せず、前記システムに対するセンサ機能を著しく低下させるという問題がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、安定したスイッチング機能を有する荷重センサを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明の荷重センサは、第１可撓性絶縁フィルムの一主面に接点領域を有する配線層を設けることによって形成された第１回路配線フィルムと、前記第１可撓性絶縁フィルムの前記一主面に対向配置された第２可撓性絶縁フィルムの対向面に接点領域を有する配線層を設けることによって形成された第２回路配線フィルムと、前記第１回路配線フィルムと第２回路配線フィルムとの間に介在され前記各接点領域に対向する位置にスイッチ用貫通孔を有する絶縁スペーサと、前記各可撓性絶縁フィルム及び各配線層と前記スペーサ両面とをそれぞれ接着する粘着剤層と、前記第１及び第２回路配線フィルムの各配線層によって構成されるスイッチ回路中に接続され前記第１及び第２可撓性絶縁フィルムの内の少なくとも一方のフィルム上に前記スイッチ用貫通孔から側方に離間して形成された回路状態検知抵抗及び補正抵抗のうち少なくとも１種からなる抵抗層と、前記絶縁スペーサの前記抵抗層に対向する部分に前記抵抗層の周縁より大きな範囲で形成され前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための貫通孔とを備え、前記スペーサには前記スイッチ用貫通孔に連通するエアー通路が形成され、前記第１及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材には前記エアー通路に連通するエアー抜口が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明の荷重センサは、第1可撓性絶縁フィルム上に形成された第１端子及び第２端子と、前記第１端子に接続され前記フィルム上に形成された第１配線層と、前記第１配線層の一部に形成された第１接点領域と、前記第２端子に接続され前記フィルム上に形成された第２配線層と、前記第２配線層の一部に形成され前記第１接点領域側方に並置された第２接点領域と、前記第１可撓性絶縁フィルムに対向して設けられた第２可撓性絶縁フィルム上に形成され第１接点領域−第２接点領域間を橋絡する位置関係でこれら接点領域に離間して対向された第３配線層と、前記第1端子と第２端子との間において前記第１乃至第３配線層によって構成されるスイッチ回路中に接続され前記第１及び第２可撓性絶縁フィルムの内の少なくとも一方のフィルム上に前記スイッチ用貫通孔から側方に離間して形成された回路状態検知抵抗及び補正抵抗のうち少なくとも１種からなる抵抗層と、前記第1可撓性絶縁フィルムと第２可撓性絶縁フィルムとの間に介在された絶縁スペーサと、前記スペーサに形成され前記第１及び第２接点領域と第３配線層との間のスイッチ機能空間を構成するスイッチ用貫通孔と、前記各可撓性絶縁フィルム及び各配線層と前記スペーサ両面とをそれぞれ接着する粘着剤層と、前記絶縁スペーサの前記抵抗層に対向する部分に前記抵抗層の周縁より大きな範囲で形成され前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための貫通孔とを備え、前記スペーサには前記スイッチ用貫通孔に連通するエアー通路が形成され、前記第１及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材には前記エアー通路に連通するエアー抜口が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の荷重センサにおいて、前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための前記貫通孔は前記エアー通路に連通していることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一の請求項に記載の荷重センサにおいて、前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための前記貫通孔は前記第1及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材に形成されたエアー抜口と直接連通していることを特徴とするものである。

本発明によれば、前記第１及び第２回路配線フィルムの各配線層を通じて構成されるス
イッチ回路中に接続され前記第１及び第２可撓性絶縁フィルムの内の少なくとも一方のフ
ィルム上に形成された抵抗層は、その周縁より大きな範囲で形成された貫通孔により、前記各可撓性絶縁フィルム及び各配線層と前記スペーサとを接着する粘着剤層から離間されているために、粘着剤の低分子成分の浸透が防止され、抵抗層の性能が安定する。従って、本発明による荷重センサにおいては前記抵抗層の経時変化が著しく低減され、スイッチング機能の動作が安定し周辺機器に対する確実なオン、オフの信号伝達ができるという効果を奏する。

以下に、本発明による荷重センサの第１乃至第４の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。

図1は本発明の第１の実施の形態を示す荷重センサの平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、図３はこの荷重センサの構成を分解して示す各部材の平面図である。

まず、図３により各部材について説明する。図３（ａ）は第１回路配線フィルムを示すもので、平板状の第１可撓性絶縁フィルム１は、ほぼＨ字状に形成された両脚部のセンサ領域１Ａ、１Ａ及びその橋桁中央部から延長されたＩ字状の引出領域１Ｂを有する。前記絶縁フィルム１の一主面において前記引出領域１Ｂの端部上には第１及び第２の端子２、３が相互に離間して並置されている。

第１端子２に電気的に接続された第１配線層４は、前記引出領域１Ｂから前記センサ領域１Ａ（図中左側）に延在して第１可撓性絶縁フィルム１の一主面上に形成されており、前記Ｈ字の左半分の形状を構成するような配線パターンとなっている。この第１配線層４は、そのセンサ領域１Ａにおけるパターンの縦線部分の両端位置に第１接点領域５ａ及び５ｂを有する。

第２端子３に電気的に接続された第２配線層６は、前記引出領域１Ｂから前記センサ領域１Ａ（図中右側）に延在して第１可撓性絶縁フィルム１の一主面上に形成され、前記Ｈ字の右半分の形状を構成するような配線パターンとなっている。この第２配線層６は、そのセンサ領域１Ａにおけるパターンの縦線部分の両端位置に第２接点領域７ａ及び７ｂを有する。

第１配線層４と第２配線層６との間に接続された抵抗層８は、前記第１可撓性絶縁フィルム１の引出領域１Ｂ上に配置され、前記第１及び第２端子と周辺システムに接続された外部コネクタ（図示せず）との勘合忘れ或いは接触不良等の回路状態検知用としての役割を持っている。

前記第１配線層４、第１接点領域５ａ及び５ｂは、前記第２配線層６、第２接点領域７ａ及び７ｂと左右対称の配線パターン関係にあり、これらの各配線層及び各接点領域は、いずれも例えば回路印刷配線技術により、第１可撓性絶縁フィルム１上に導電性部材を被着することにより形成される。前記回路状態検知用の抵抗層８もまた第１可撓性絶縁フィルム１上に、高抵抗材料としての例えばカーボン粒子をバインダーに分散したカーボンインクを印刷することにより形成され、その厚さは例えば５乃至２０μｍ程度、抵抗値は５乃至１５ｋΩ程度に設定されている。

次に、図３（ｂ）において、可撓性樹脂からなる絶縁スペーサ９は、その平面形状が前記第１可撓性絶縁フィルム１とほぼ同一形状及び寸法に形成され、前記第１可撓性絶縁フィルム１と同様に、ほぼＨ字状のセンサ領域９Ａ及びＩ字状の引出領域９Ｂを有する。スペーサ９には、スイッチ機能空間を構成するスイッチ用第１貫通孔１０ａ、１０ｂ及びスイッチ用第２貫通孔１１ａ、１１ｂが形成されており、これらの貫通孔１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂは前記第１可撓性絶縁フィルム１上の各接点領域５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂにそれぞれ対向する位置にてスイッチ機能空間を構成している。

スペーサ９に貫通形成されたエアー通路１２は、その平面パターンが前記第１配線層４及び第２配線層６による配線パターンにほぼ対応した形状となっている。前記スペーサの引出領域９Ｂの端部付近に形成されたエアー通路引出し口１３は、前記エアー通路１２の一端部に連通している。

前記スペーサ９の引出領域９Ｂに形成された抵抗保護用の貫通孔１４は、前記抵抗層８
に対向する位置関係にあり、エアー通路１２及びエアー通路引出し口１３に連通している
。この貫通孔１４は前記抵抗層８よりも大きな例えば矩形状孔となっており、第１可撓性
絶縁フィルム１にスペーサ９を重ね合せたとき、スペーサ９が前記抵抗層８に接触せず、
その間に間隙を形成するような寸法及び形状となっている。また、前述の説明及び図１、図３（ａ）、（ｂ）を参照しても分かるように、前記抵抗層８及び抵抗保護用の貫通孔１４は、前記スイッチ用貫通孔１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂや各接点領域５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂから側方（絶縁フィルムやスペーサの平面に沿う方向）に離間して形成されている。

図３（ｃ）は第２回路配線フィルムを示すもので、平板状の第２可撓性絶縁フィルム１５は、その平面形状が前記スペーサ９とほぼ同一形状及び寸法に形成され、ほぼＨ字状のセンサ領域１５Ａ及びＩ字状の引出領域１５Ｂを有する。前記第２可撓性絶縁フィルム１５の一主面（前記第１可撓性絶縁フィルム１の一主面に対向する面）には第３配線層１６が例えば回路印刷配線技術により形成されており、ここで第２可撓性絶縁フィルム１５の一主面は紙面裏向きにした状態にあるため、前記第３配線層１６は破線にて示されている。

また、前記第３配線層１６は第１接点領域１７ａ、１７ｂおよび第２接点領域１８ａ、１８ｂを有し、これらの接点領域１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂは第１可撓性絶縁フィルム１上に形成された各接点領域５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂにそれぞれ対向する関係位置に配置され、前記第１及び第２端子２、３に対するバースイッチの機能を有している。可撓性絶縁フィルム１５の引出領域１５Ｂの端部に形成されたエアー抜口１９は、前記スペーサ９のエアー通路引出し口１３と重ね合わせられる位置関係にある。

そして、この実施形態における荷重センサは、図３（ａ）における第１及び第２配線層４及び６等が形成された第１可撓性絶縁フィルム１の上に前記スペーサ９を重ね、その上に前記第３配線層１６等が形成された第２可撓性絶縁フィルム１５を重ねてこれらを相互に接着して一体化することにより、図１の平面図及び図２の断面図に示すような形状に組立てられている。

ここでいずれもほぼＨ字状のパターンを有する第１可撓性絶縁フィルム１、スペーサ９
及び第２可撓性絶縁フィルム１５はそれらのパターンが一致するように重ね合わせられ、
これら相互の重ね合わさった部分、即ち、スペーサ９の両面はほぼ全体に亘って例えばアクリル系樹脂を溶剤にて溶かした接着性コーティング膜からなる粘着剤層２０ａ及び２０ｂによってそれぞれ接着されている。

前記スペーサ９及び第２可撓性絶縁フィルム１５の各引出領域９Ｂ及び１５Ｂは、可撓性絶縁フィルム１の引出領域１Ｂよりも短尺で、第１及び第２端子２及び３を外部に露出させるようになっている。図１では配線層４及び６の一部が前記端子付近で露出されているが、この一部露出部を覆って保護するようにスペーサ及び第２可撓性絶縁フィルムの各引出領域９Ｂ及び１５Ｂを端子２及び３まで延長させても良い。

図２に示すように、第１配線層４と第２配線層６に跨って接続された抵抗層８は、抵抗保護用の貫通孔１４が設けられているために、前記抵抗層８及びその近辺に粘着剤層が存在せず、粘着剤層２０ａ及び２０ｂから離間され、これらの相互接触が避けられている。

このように抵抗層８が粘着剤層２０ａ及び２０ｂ層から離間されているために、抵抗層８への粘着剤の低分子成分の浸透が防止され抵抗層８の抵抗値が安定する。従って、荷重センサとしてのスイッチング動作の安定化が得られ、周辺機器に対する確実なオン、オフの信号伝達ができるという効果を奏する。

次に、この荷重センサを例えば自動車の座席に装着して、シートベルト着用確認のための着座センサとして利用する場合のスイッチング機能について説明する。未着座時においては、前記第１配線層４の第１接点領域５ａ，５ｂとこれに対向する第３配線層１６の第１接点領域１７ａ，１７ｂとの間、前記第２配線層６の第２接点領域７ａ，７ｂとこれに対向する第３配線層１６の第２接点領域１８ａ，１８ｂとの間はいずれもスペーサ９によって所定の間隔で離間されているので、第３配線層１６によるスイッチングが得られず、第１配線層４と第２配線層６との間はオフ状態になる。従って、この状態では第１端子２−第２端子３間に発生する電気信号は抵抗層８の抵抗値に応じたレベルをもって周辺機器へオフ状態を伝達する。

また、着座時には、その際の荷重により第１可撓性絶縁フィルム１及び第２可撓性絶縁フィルム１５は、スペーサ９のスイッチ用第１貫通孔１０ａ、１０ｂ及びスイッチ用第２貫通孔１１ａ、１１ｂの位置において撓み、第３配線層１６の第１接点領域１７ａ，１７ｂ、第２接点領域１８ａ，１８ｂが前記第１配線層４の第１接点領域５ａ，５ｂ、前記第２配線層６の第２接点領域７ａ，７ｂにそれぞれ押圧接触され、第１端子２−第２端子３間は電気的にショート（スイッチオン）される。

従って、第１端子２−第２端子３間に発生する電気信号は第１配線層４−第３配線層１６−第２配線層６が有するせいぜい数百Ω程度の低い内部抵抗とこれに並列接続された抵抗層８との合成抵抗値に応じたレベルをもって周辺機器へオン状態を伝達する。このオン状態により、座席前方の電装表示パネルにあるシートベルト着用／未着表示器にて、着座後、シートベルト未着用状態を表示させることができる。

前記着座時において、第１及び第２可撓性絶縁フィルム１及び１５は、スペーサ９のスイッチ用貫通孔１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ内部に向かって撓まされる際、これらスイッチ用貫通孔内の空気が圧縮されようとしても、この空気がエアー通路１２−抵抗保護用の貫通孔１４−エアー通路引出し口１３−エアー抜口１９の経路を通して外部に押し出される。そために前記各スイッチ用貫通孔内の空気の圧縮抵抗が少なく、前記各フィルム１、１５は荷重に対し従順に撓むことが出来、第１可撓性絶縁フィルム１の各接点領域５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂと第２可撓性絶縁フィルム１５の各接点領域１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂとのより一層確実な接触が得られる。

着座が解かれた場合は、第１及び第２可撓性絶縁フィルム１及び１５は自動的に復元することになるが、エアー抜口１９から前記とは逆の経路を通じて外部の空気を吸い込むことができるために、その復元も円滑に行われ速やかにオフ状態に戻ることができる。

また、前記粘着剤層２０ａ及び２０ｂ層の低分子成分が徐々に揮発し長時間経過した時、その揮発成分が抵抗保護用の貫通孔１４内に充満し、抵抗層８を変質させる傾向があるが、その貫通孔１４が前記エアー抜口１９から外気に通じているために、そのような揮発性分の充満は起こらず、抵抗層８の変質をより一層効果的に防止することができる。

ここで、前記荷重センサと座席シートとの関係について説明する。前記荷重センサは、ほぼ四角形状の座席シート面積の１／３乃至２／３を占める程度の大きさとなっているが、平面形状ほぼＨ字状のシンプルな形状であるため、その製作が容易であり座席シートへの装着等の取扱いが簡便である。また、第１可撓性絶縁フィルム１上に形成された前記第１配線層４の第１接点領域５ａ，５ｂ、第２配線層６の第２接点領域７ａ，７ｂは、前記Ｈ字パターンの４つの頂点位置に配置され、利用者の標準的な臀部面積内の出来るだけ広い範囲に分散させることによって確実な着座検知ができるようになされている。

前記第１配線層４の第１接点領域５ａ，５ｂ、第２配線層６の第２接点領域は、その数を用途に応じて、この実施形態におけるよりも少なくするも、検知確度をより高めるために多くするも自由である。第２可撓性絶縁フィルム１５上に形成された第３配線層１６の第１接点領域１７ａ，１７ｂ、同第２接点領域１８ａ，１８ｂもまた前記各接点領域５ａ，５ｂ、７ａ，７ｂと同様な配置及び数をもって対向配置される。

ところで、この実施形態においては、着座センサとしてのセンサ領域を広くとれるように、各部材をいずれもＨ字状のパターンとなし、各接点領域５ａ，５ｂ、７ａ，７ｂ、１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂを図示のように広く分散配置したために、スイッチ用貫通孔１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂもまた個々に分散した構造となっている。

もし、着座センサのようにセンサ領域を広く取る用途でなく、センサ領域を狭く設計してよい用途に適用する場合は、一例として第１配線層４の第１接点領域５ａ（５ｂ）と第２配線層６の第２接点領域７ａ（７ｂ）とは近接させることが出来、その場合は、スペーサ９のスイッチ用貫通孔１０ａ（１０ｂ）と１１ａ（１１ｂ）とを１つに統合して、前記第１接点領域５ａ（５ｂ）と第２接点領域７ａ（７ｂ）とを一緒に囲むような１つのスイッチ用貫通孔とし、第３配線層１６の第１接点領域１７ａ（１７ｂ）と第２接点領域１８ａ（１８ｂ）をその１つのスイッチ用貫通孔内に配置しても良い。

前記第１配線層４、第２配線層６及び第３配線層１６としては一例として印刷技術により形成された銀ペースト及びこの上に重ねられたカーボン層が使用され、第１及び第２可撓性絶縁フィルム１、１５及びスペーサ９としてはポリエチレンテレフタレート等の樹脂が使用されている。

図４は本発明の第２の実施の形態を示す荷重センサの構成を分解して示す各部材の平面図である。図４において前記第１の実施形態と同一構成の部分については同一符号を付し、その部分についての説明を省略する。

図４（ａ）は第１回路配線フィルムを示すもので、前記第１の実施形態と異なる点は、第１配線層４及び第２配線層６の配線パターン形態、抵抗層８の配置にある。ここで示す抵抗層８Ａは、第１可撓性絶縁フィルム１のＨ字パターンの橋桁中央にて図中上方寄りの位置に配置されている。

第１配線層４は、第１端子２と一方の第１接点領域５ｂとの間を接続する部分４Ａ、一方の第１接点領域５ｂと他方の第１接点領域５ａとの間を接続する部分４Ｂ，第１接点領域５ａと抵抗層８Ａとの間を接続する部分４Ｃを有しており、第１端子２と抵抗層８Ａとの間には、部分４Ａ−一方の第１接点領域５ｂ−部分４Ｂ−他方の第１接点領域５ａ−部分４Ｃがこの順序で直列に接続されている。

また、第２配線層６は第２端子３と一方の第２接点領域７ｂとの間を接続する部分６Ａ、一方の第２接点領域７ｂと他方の第１接点領域７ａとの間を接続する部分６Ｂ，第２接点領域７ａと抵抗層８Ａとの間を接続する部分６Ｃを有しており、第２端子３と抵抗層８Ａとの間には、部分６Ａ−一方の第２接点領域７ｂ−部分６Ｂ−他方の第２接点領域７ａ−部分６Ｃがこの順序で直列に接続されている。

従って、第１端子２と第２端子３との間は第１配線層及びその接点領域−抵抗層−第２配線層及びその接点領域からなる単一かつ唯一の閉ループで構成された荷重センサを提供することになる。そして、これら一連の第１配線層及びその接点領域−抵抗層−第２配線層及びその接点領域は、第１可撓性絶縁フィルム１のＨ字パターンに沿って配置されるよう回路印刷配線技術により形成されている。

図４（ｂ）示すスペーサ９において、第１の実施形態と異なる点は、抵抗保護用の貫通孔１４Ａの位置関係であり、同図（ａ）の抵抗層８Ａに平面位置が重なる関係にあり、貫通孔１４Ａを囲むスペーサ内壁が全周に渡り抵抗層８Ａから所定の間隙をもって離間するようになっている。また、貫通孔１４Ａはエアー通路１２とは連通せず孤島状に形成されている。

第２可撓性絶縁フィルム１５には、図４（ｃ）に示すように前記貫通孔１４Ａに重なる位置に、これと直接連通する個別のエアー抜口２１が形成されている。これら第１及び２可撓性絶縁フィルム１及び１５、スペーサ９は、前記第１の実施形態と同様に、図１や図２の如く重ね合わされ粘着剤層２０ａ，２０ｂにより接着一体化される。

この第２の実施形態によれば、前記貫通孔１４Ａがエアー通路１２から独立した孤島状になっているため、前記第１の実施形態に比較して前記粘着剤層２０ａ及び２０ｂ層の抵抗層８Ａに対する露出面積が遥かに小さく、粘着剤の低分子成分の揮発成分が極めて少なくなる。しかも、貫通孔１４Ａが直接エアー抜口２１に通じているため、その揮発成分があっても外気により速やかに希釈され抵抗層８の変質を更により一層効果的に防止することができる。

なお、この実施形態の荷重センサは、その等価回路が従来例として示した図８の等価回路とほぼ同様であり、断線検知機能の原理の点では共通するものの、特許文献１に示されるような従来技術に比してセンサ構造が著しくシンプルであることが理解される。

図５は本発明の第３の実施形態の荷重センサを説明するためのもので、そのスペーサの構造の平面図である。前記第１及び第２の実施形態と同一構成の部分については同一符号を付し、その部分についての説明を省略する。この実施形態は、簡潔に言えば、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の内、同（ｂ）に示すスペーサの代わりに図５に示すスペーサを用いて構成したものである。

ここで特徴的な点は、抵抗保護用の貫通孔１４Ａに連通する補助エアー通路１２Ａを設けた点にある。この実施形態では、抵抗保護用の貫通孔１４Ａが、補助エアー通路１２Ａを通じてエアー通路引出し口１３−エアー抜口１９（図４（ｃ）参照）へと連通しているために、通気性がよく、粘着剤の揮発性低分子成分の貫通孔１４Ａ内への充満や抵抗層８の変質の問題が避けられる。

従って、第３の実施形態においては、前記補助エアー通路１２Ａ形成により、図４（ｃ）に示された第２可撓性絶縁フィルム１５の個別のエアー抜口２１は設けなくても良い。しかしながら、このエアー抜口２１を併設してもよく、その場合は、エアー抜口１９（図４（ｃ）参照）と共に外気との流通を行うことになるので、粘着剤の揮発性低分子成分の排除或いはその希釈、スイッチ機能部における第１及び第２可撓性絶縁フィルム１及び１５の撓み及び復元動作は前記第１及び第２の実施形態におけるよりもより一層改善される。

ところで、前記第１乃至第３の実施形態においては、回路状態検知用抵抗層８と粘着剤層２０ａ，２０ｂとを離間させる間隙を設けるための一手段として、抵抗保護用の貫通孔１４又は１４Ａを設けたが、その代わりに、予め、抵抗層８及びその周辺を化学的に安定した薄肉の保護絶縁フィルムで部分的にカバーしておくことによって、その後の第１及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの重合わせ接着時に使用される粘着剤との間の間隙（保護絶縁フィルム膜充填状態の間隙）を形成してもよい。

勿論、前記抵抗保護用の貫通孔１４又は１４Ａを併設してもよく、その場合は、前記保護絶縁フィルムはその厚さ方向においてもその貫通孔内に収まるので、重ね合わせ後の第１及び第２可撓性絶縁フィルム１及び１５外部露出面の平坦性が保たれる。

また、前記第１乃至第３の実施形態においては、エアー抜口１９、２１はいずれも第２可撓性絶縁フィルム１５に設けてあるが、これらと同様な位置関係をもって第１可撓性絶縁フィルム１に形成しても、スペーサ９の側壁に形成してもよい。即ちエアー抜口は前記第１可撓性絶縁フィルム１、第２可撓性絶縁フィルム１５及びスペーサ９の内から選択された少なくとも一つの部材に形成されればよく、エアー抜口の形成場所、その数はセンサ全体の形状及び寸法、スイッチング性能及び抵抗保護機能等の要求に応じて設定する。

ところで、前記第１乃至第３の実施形態においては、いずれも抵抗層８（８Ａ）が断線検知等の回路状態検知を目的としたものが示されているが、荷重センサのオン状態における前記第１端子と第２端子との間の導通電流値を所定の値に調整或いは制限することを目的とする導通電流に関する補正（電流制限）抵抗層を設ける場合がある。このような補正抵抗層は、その使用目的から、入出力端子（前記第１端子、第２端子）間に直列に接続されていれば良く、前記入出力端子に接続される一連の各配線層（含む接点領域）によって構成されるスイッチ回路中のいずれかの位置に任意に設けて良い。

図６は、第４の実施形態の荷重センサを示しており、前記補正抵抗層を図３に示された第１実施形態のセンサに組み込んだ例として示すもので、前記第１の実施形態と同一構成の部分については同一符号を付し、その部分についての説明を省略する。まず、この実施形態の荷重センサでは、図３（ａ）に示された第１回路配線フィルムがそのまま使用される。

図６（ｂ）に示す第２回路配線フィルムは、図３（ｃ）に相当するものであり、第３配線層１６の一部に補正抵抗層８Ｂが設けられ、補正抵抗層８Ｂは前記回路状態検知用の抵抗層８と同様にカーボン粒子をバインダーに分散したカーボンインクを印刷することによって第２可撓性絶縁フィルム１５上に形成されている。

図６（ａ）に示す絶縁スペーサは、図３（ｂ）に相当するものであり、スペーサ９に設けられたエアー通路１２の一部において、前記補正抵抗層８Ｂに対向する抵抗保護用の貫通孔１４Ｂが形成されている。このように第４実施形態によれば、抵抗層は前記第１回路配線フィルムのみならず第２回路配線フィルムにも形成されている。

また、前記補正抵抗層８Ｂは、図３（ａ）に示された第１実施形態における第１回路配線フィルムの第１配線層４において前記回路状態検知用の抵抗層８に近接して組み込んでもよく、抵抗保護用の貫通孔は、近接し合うこれら抵抗層８及び８Ｂを共に離間して取り囲むように形成してもよい。

図７は本発明に係る荷重センサの種類や抵抗層の取付け位置についての理解を深めるために、回路図をもってその応用例を示すものである。図７（ａ）乃至（ｆ）において、細線で示された配線層（以下細線配線層と称す）は前記第１実施形態等にて示された第１及び第２回路配線フィルムのいずれか一方に組み込まれ、太線で示された配線層（以下太線配線層と称す）は他方のフィルムに組み込まれる。

図７には入出力端子３１、３２からみて回路終端部に接続された回路断線検知用の抵抗層Ａ及び入出力端子３１、３２側に接続され前記端子と外部コネクタとの勘合忘れ確認用の抵抗層Ｂが示されているが、これら抵抗層Ａ及びＢはその目的に応じて選択的に組み込まれる。

補正抵抗層Ｃはいずれも端子３１の近接した位置に接続されているが、補正抵抗層Ｃは端子３１と３２との間に構成されるスイッチ回路中の任意の位置に一回路要素として接続される。図７（ｃ）、（ｆ）の回路では更に補正抵抗層Ｄが接続されているが、補正抵抗層Ｃの代わりに使用されるも、共に使用されるも自由である。

図７（ａ）乃至（ｃ）は第１実施形態で示されているような第３配線層を用いたタイプのものであり、図中の太線で示された第３配線層は、前記細線配線層とは別の回路配線フィルムに組み込まれ、荷重負荷時にその細線配線層の接点（図中丸印）をショート（オン）するように作用する。

図７（ｄ）乃至（ｆ）は前記の如き第３配線層を用いず前記細線配線層の各接点と太線配線層の各接点とがオフ時離間しているが、荷重負荷時にこれらの相対向する接点同士が直接接触（オン）される対向電極タイプの例を示している。例えば図７（ｄ）のスイッチでは、一方の端子３１及びこれに接続された細線配線層は一方の回路配線フィルムに、他方の端子３２及びこれに接続された太線配線層は他方の回路配線フィルムにそれぞれ形成され、各配線層は相互にほぼ同一パターンを有し、相対向する接点同士は直接接触又は非接触の動作を行う。

これら応用例において示されているように、フィルム状の荷重センサにおける前記各種
抵抗層は、前記第１及び第２回路配線フィルムに形成された配線層により構成されたスイ
ッチ回路中にその用途に応じて任意の位置に接続され、前記第１及び第２可撓性絶縁フィ
ルムの少なくとも一方のフィルムに形成されることが分かる。また、本発明の荷重センサへの前記各種抵抗層の組込形態について説明すると、前記第１〜第３実施形態（図１〜図５参照）では、回路状態検知用の抵抗層８、８Ａが単独に組み込まれ、前記第４実施形態（図６参照）では、第１実施形態の回路状態検知用の抵抗層８に加えて、回路状態検知用の抵抗層８Ｂが併置して組み込まれている。また、図７（ｄ）の応用例では、補正抵抗Ｃが単独に組み込まれいる。このように、前記抵抗層は、回路断線検知抵抗や外部コネクタ勘合忘れ検知抵抗等の前記回路状態検知抵抗及び補正抵抗のうち少なくとも１種からなるものである。勿論、図７に示すように種々の抵抗の組み合わせ形態をとることができる。

なお、本発明において使用された用語である板状、フィルム状及びシート状は、いずれも荷重に対して可撓性があり、荷重を除去すれば復元する比較的薄いものを表現するために用いたものであり、実質的には同義語として扱っている。

本発明の第１の実施形態に係る荷重センサを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面で、矢印方向に見た荷重センサを示す拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る荷重センサを分解して示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る荷重センサを分解して示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る荷重センサのスペーサを示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る荷重センサを分解して示す平面図である。 本発明に係る荷重センサの応用例を示す回路図である 従来技術における荷重センサを説明するための同センサの等価回路図である。

符号の説明

１ 第１可撓性絶縁フィルム
２ 第１端子
３ 第２端子
４ 第１配線層
５ａ、５ｂ 第１接点領域
６ 第２配線層
７ａ、７ｂ 第２接点領域
８、８Ａ、８Ｂ 抵抗層
９ スペーサ
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ スイッチ用貫通孔
１２ エアー通路
１４、１４Ａ、１４Ｂ 間隙（抵抗保護用貫通孔）
１５ 第２可撓性絶縁フィルム
１６ 第３配線層
１９ エアー抜口
２０ａ、２０ｂ 粘着剤層

Claims (4)

1. 第１可撓性絶縁フィルムの一主面に接点領域を有する配線層を設けることによって形成された第１回路配線フィルムと、前記第１可撓性絶縁フィルムの前記一主面に対向配置された第２可撓性絶縁フィルムの対向面に接点領域を有する配線層を設けることによって形成された第２回路配線フィルムと、前記第１回路配線フィルムと第２回路配線フィルムとの間に介在され前記各接点領域に対向する位置にスイッチ用貫通孔を有する絶縁スペーサと、前記各可撓性絶縁フィルム及び各配線層と前記スペーサ両面とをそれぞれ接着する粘着剤層と、前記第１及び第２回路配線フィルムの各配線層によって構成されるスイッチ回路中に接続され前記第１及び第２可撓性絶縁フィルムの内の少なくとも一方のフィルム上に前記スイッチ用貫通孔から側方に離間して形成された回路状態検知抵抗及び補正抵抗のうち少なくとも１種からなる抵抗層と、前記絶縁スペーサの前記抵抗層に対向する部分に前記抵抗層の周縁より大きな範囲で形成され前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための貫通孔とを備え、
   前記スペーサには前記スイッチ用貫通孔に連通するエアー通路が形成され、前記第１及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材には前記エアー通路に連通するエアー抜口が形成されていることを特徴とする荷重センサ。
2. 第1可撓性絶縁フィルム上に形成された第１端子及び第２端子と、前記第１端子に接続され前記フィルム上に形成された第１配線層と、前記第１配線層の一部に形成された第１接点領域と、前記第２端子に接続され前記フィルム上に形成された第２配線層と、前記第２配線層の一部に形成され前記第１接点領域側方に並置された第２接点領域と、前記第１可撓性絶縁フィルムに対向して設けられた第２可撓性絶縁フィルム上に形成され第１接点領域−第２接点領域間を橋絡する位置関係でこれら接点領域に離間して対向された第３配線層と、前記第1端子と第２端子との間において前記第１乃至第３配線層によって構成されるスイッチ回路中に接続され前記第１及び第２可撓性絶縁フィルムの内の少なくとも一方のフィルム上に前記スイッチ用貫通孔から側方に離間して形成された回路状態検知抵抗及び補正抵抗のうち少なくとも１種からなる抵抗層と、前記第1可撓性絶縁フィルムと第２可撓性絶縁フィルムとの間に介在された絶縁スペーサと、前記スペーサに形成され前記第１及び第２接点領域と第３配線層との間のスイッチ機能空間を構成するスイッチ用貫通孔と、前記各可撓性絶縁フィルム及び各配線層と前記スペーサ両面とをそれぞれ接着する粘着剤層と、前記絶縁スペーサの前記抵抗層に対向する部分に前記抵抗層の周縁より大きな範囲で形成され前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための貫通孔とを備え、
   前記スペーサには前記スイッチ用貫通孔に連通するエアー通路が形成され、前記第１及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材には前記エアー通路に連通するエアー抜口が形成されていることを特徴とする荷重センサ。
3. 請求項１または２に記載の荷重センサにおいて、前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための前記貫通孔は前記エアー通路に連通していることを特徴とする荷重センサ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一の請求項に記載の荷重センサにおいて、前記抵抗層と前記粘着剤層とを離隔するための前記貫通孔は前記第1及び第２可撓性絶縁フィルム及びスペーサの内から選択された少なくとも一つの部材に形成されたエアー抜口と直接連通していることを特徴とする荷重センサ。

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