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特許7493167荷重センサ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-23

(45)【発行日】2024-05-31

(54)【発明の名称】荷重センサ

(51)【国際特許分類】

G01L 1/14 20060101AFI20240524BHJP

G01L 5/00 20060101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

G01L1/14 J

G01L5/00 101Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021574523

(86)(22)【出願日】2020-12-16

(86)【国際出願番号】 JP2020047064

(87)【国際公開番号】W WO2021153070

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2023-09-11

(31)【優先権主張番号】P 2020011204

(32)【優先日】2020-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020020491

(32)【優先日】2020-02-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020099701

(32)【優先日】2020-06-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111383

【弁理士】

【氏名又は名称】芝野正雅

(74)【代理人】

【識別番号】100170922

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋誠

(72)【発明者】

【氏名】浦上進

(72)【発明者】

【氏名】古屋博之

(72)【発明者】

【氏名】森浦祐太

(72)【発明者】

【氏名】松本玄

(72)【発明者】

【氏名】浮津博伸

(72)【発明者】

【氏名】松村洋大

【審査官】公文代康祐

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０９６９０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２５６２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００２０７１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】英国特許出願公開第２４４３２０８（ＧＢ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１３６４１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ１／１４

Ｇ０１Ｌ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに向かい合うように配置された第１基材および第２基材と、
前記第１基材の対向面に配置された導電弾性体と、
前記第２基材と前記導電弾性体との間に配置され、複数の素線が撚られることにより構成された導体線と、を備え、
前記素線は、線状の導電部材の表面が誘電体で被覆されることにより構成され、
前記複数の素線の撚りピッチは、以下の条件式を満たす、
ことを特徴とする荷重センサ。
ｐ≦１２ｎｄ
ここで、上記式に示されたパラメータは、それぞれ、以下のように定義される。
ｐ：複数の素線の撚りピッチ
ｎ：導体線に含まれる素線の数
ｄ：素線の外径

【請求項2】

請求項１に記載の荷重センサにおいて、
前記導電弾性体は、前記第１基材の対向面に所定の間隔で複数配置されており、
前記導体線は、前記複数の導電弾性体に対して交差するように配置されている、
ことを特徴とする荷重センサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の荷重センサにおいて、
前記導電弾性体は、前記導体線が延びる方向に垂直な方向に長い帯状の形状を有し、
前記導体線は、前記導電弾性体に対して交差するように複数配置されている、
ことを特徴とする荷重センサ。

【請求項4】

請求項１ないし３の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
前記第２基材の対向面に前記導電弾性体に対向して配置された他の導電弾性体を備え、
前記導体線は、前記導電弾性体と前記他の導電弾性体との間に配置される、
ことを特徴とする荷重センサ。

【請求項5】

請求項１ないし４の何れか一項に記載の荷重センサにおいて、
前記導体線は、前記第１基材および前記第２基材に平行な平面内において波形状に配置されている、
ことを特徴とする荷重センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量の変化に基づいて外部から付与される荷重を検出する荷重センサに関する。

【背景技術】

【0002】

荷重センサは、産業機器、ロボットおよび車両などの分野において、幅広く利用されている。近年、コンピュータによる制御技術の発展および意匠性の向上とともに、人型のロボットおよび自動車の内装品等のような自由曲面を多彩に使用した電子機器の開発が進んでいる。それに合わせて、各自由曲面に高性能な荷重センサを装着することが求められている。

【0003】

以下の特許文献１には、押圧力が付与されるセンサ部と、押圧力を検出する検出器と、を備えた感圧素子が記載されている。この感圧素子において、センサ部は、第１の導電部材と、第１の導電部材および基材に挟まれた第２の導電部材と、誘電体と、を有する。第１の導電部材は、弾性を有する。第２の導電部材は、線状に構成され、一定の主方向に沿って波状に配置される。誘電体は、第１の導電部材と第２の導電部材との間に配置され、第１の導電部材または第２の導電部材の表面を少なくとも部分的に覆う。検出器は、第１の導電部材と第２の導電部材との間の静電容量の変化に基づいて、押圧力を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１８／０９６９０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような構成において、第２の導電部材を、複数の線状部材が撚られた撚り線により構成すると、第２の導電部材の曲げ強度を高めることができる。しかしながら、この場合、センサ部に対して繰り返し荷重が付与されて、撚り状態が解けると、荷重と、第１の導電部材と第２の導電部材との間の静電容量との関係が変化してしまう。このため、適正に荷重を検出できなくなるという問題が生じる。

【0006】

かかる課題に鑑み、本発明は、撚り線を用いながら適正に荷重を検出することが可能な荷重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】

本発明の第１の態様は、荷重センサに関する。本態様に係る荷重センサは、互いに向かい合うように配置された第１基材および第２基材と、前記第１基材の対向面に配置された導電弾性体と、前記第２基材と前記導電弾性体との間に配置され、複数の素線が撚られることにより構成された導体線と、を備える。前記素線は、線状の導電部材の表面が誘電体で被覆されることにより構成され、前記複数の素線の撚りピッチは、以下の条件式を満たす。
ｐ≦１２ｎｄ
ここで、上記式に示されたパラメータは、それぞれ、以下のように定義される。
ｐ：複数の素線の撚りピッチ
ｎ：導体線に含まれる素線の数
ｄ：素線の外径

【0008】

本態様に係る荷重センサによれば、複数の素線の撚りピッチは、上記式を満たすように構成される。これにより、素線の撚り解けが抑制されるため、導電弾性体と導電部材との間の静電容量の特性変化が抑制される。よって、複数の素線が撚られることにより構成された導体線（撚り線）を用いながら適正に荷重を検出することができる。

【発明の効果】

【0009】

以上のとおり、本発明によれば、撚り線を用いながら適正に荷重を検出することが可能な荷重センサを提供できる。

【0010】

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（ａ）は、実施形態１に係る、下側の基材および下側の基材の対向面に設置された導電弾性体を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る、一対の導体線および糸を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、実施形態１に係る、上側の基材および上側の基材の対向面に設置された導電弾性体を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、実施形態１に係る、組み立てが完了した荷重センサを模式的に示す斜視図である。

【図3】図３（ａ）は、実施形態１に係る、導体線の構成を模式的に示す斜視図である。図３（ｂ）は、実施形態１に係る、導体線を回転軸に垂直な平面で切断したときの断面を回転軸方向に見た模式図である。

【図4】図４（ａ）、（ｂ）は、実施形態１に係る、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線の周辺を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサの内部を模式的に示す平面図である。

【図6】図６（ａ）は、比較例１に係る、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線の周辺を模式的に示す断面図である。図６（ｂ）は、比較例１に係る、静電容量の変化を模式的に示す図である。

【図7】図７（ａ）は、実施形態１に係る、撚りピッチの検証結果を示す表である。図７（ｂ）は、実施形態１に係る、静電容量の変化を模式的に示す図である。

【図8】図８は、実施形態２に係る、導体線の間隔およびセンサ部の幅を説明するための図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る、導体線の間隔の検証結果を示すグラフである。

【図10】図１０（ａ）は、実施形態２に係る、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサの内部を模式的に示す平面図である。図１０（ｂ）は、比較例２に係る、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサの内部を模式的に示す平面図である。

【図11】図１１は、変更例に係る、荷重センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図12】図１２（ａ）、（ｂ）は、変更例に係る、荷重センサの製造過程を示す模式図である。

【図13】図１３（ａ）、（ｂ）は、変更例に係る、荷重センサの製造過程を示す模式図である。

【図14】図１４は、比較例３に係る、荷重センサの製造方法を模式的に示す平面図である。

【図15】図１５は、変更例に係る、一対の導体線を形成するためのジグの構成を示す平面図である。

【図16】図１６（ａ）～（ｄ）は、変更例に係る、ジグを用いて一対の導体線を形成する手順を説明するための平面図である。

【図17】図１７は、変更例に係る、荷重センサが便座に配置される場合の荷重センサの内部構成を示す模式図である。

【図18】図１８（ａ）は、参考例１に係る、下側の基材および導電弾性体を模式的に示す斜視図である。図１８（ｂ）は、参考例１に係る、被覆付き銅線および糸を模式的に示す斜視図である。

【図19】図１９（ａ）は、参考例１に係る、上側の基材および導電弾性体を模式的に示す斜視図である。図１９（ｂ）は、参考例１に係る、組み立てが完了した荷重センサを模式的に示す斜視図である。

【図20】図２０（ａ）、（ｂ）は、参考例１に係る、Ｘ軸負方向に見た場合の被覆付き銅線の周辺を模式的に示す断面図である。

【図21】図２１は、参考例１に係る、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサの内部を模式的に示す平面図である。

【図22】図２２は、参考例１に係る、荷重センサの具体的構成を模式的に示す平面図である。

【図23】図２３（ａ）、（ｂ）は、比較例１に係る、被覆付き銅線の位置でＸ－Ｚ平面に平行な平面で切断した断面をＹ軸正方向に見た断面図である。

【図24】図２４（ａ）、（ｂ）は、比較例２に係る、被覆付き銅線の位置でＸ－Ｚ平面に平行な平面で切断した断面をＹ軸正方向に見た断面図である。

【図25】図２５（ａ）、（ｂ）は、参考例１に係る、被覆付き銅線の位置で、Ｘ－Ｚ平面に平行な平面で切断した断面をＹ軸正方向に見た断面図である。

【図26】図２６は、参考例２に係る、荷重センサの具体的構成を模式的に示す平面図である。

【図27】図２７（ａ）は、参考例２に係る、Ｙ軸負側に位置する縫い目を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサを切断したときのＡ－Ａ’断面図である。図２７（ｂ）は、参考例２に係る、発明者らが行った検証結果を示す表である。

【図28】図２８は、参考例３に係る、荷重センサの具体的構成を模式的に示す平面図である。

【図29】図２９（ａ）は、参考例３に係る、基材のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。図２９（ｂ）は、参考例３に係る、針孔を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサを切断したときのＢ－Ｂ’断面図である。

【図30】図３０（ａ）は、比較例３に係る、基材のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。図３０（ｂ）は、比較例３に係る、針孔を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサを切断したときのＣ－Ｃ’断面図である。

【図31】図３１（ａ）は、変更例１に係る、基材のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。図３１（ｂ）は、変更例１に係る、針孔を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサを切断したときのＤ－Ｄ’断面図である。

【図32】図３２（ａ）は、変更例２に係る、基材のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。図３２（ｂ）は、変更例３に係る、基材のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。

【0012】

ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る荷重センサは、付与された荷重に応じて処理を行う管理システムや電子機器の荷重センサに適用可能である。

【0014】

管理システムとしては、たとえば、在庫管理システム、ドライバーモニタリングシステム、コーチング管理システム、セキュリティー管理システム、介護・育児管理システムなどが挙げられる。

【0015】

在庫管理システムでは、たとえば、在庫棚に設けられた荷重センサにより、積載された在庫の荷重が検出され、在庫棚に存在する商品の種類と商品の数とが検出される。これにより、店舗、工場、倉庫などにおいて、効率よく在庫を管理できるとともに省人化を実現できる。また、冷蔵庫内に設けられた荷重センサにより、冷蔵庫内の食品の荷重が検出され、冷蔵庫内の食品の種類と食品の数や量とが検出される。これにより、冷蔵庫内の食品を用いた献立を自動的に提案できる。

【0016】

ドライバーモニタリングシステムでは、たとえば、操舵装置に設けられた荷重センサにより、ドライバーの操舵装置に対する荷重分布（たとえば、把持力、把持位置、踏力）がモニタリングされる。また、車載シートに設けられた荷重センサにより、着座状態におけるドライバーの車載シートに対する荷重分布（たとえば、重心位置）がモニタリングされる。これにより、ドライバーの運転状態（眠気や心理状態など）をフィードバックすることができる。

【0017】

コーチング管理システムでは、たとえば、シューズの底に設けられた荷重センサにより、足裏の荷重分布がモニタリングされる。これにより、適正な歩行状態や走行状態へ矯正または誘導することができる。

【0018】

セキュリティー管理システムでは、たとえば、床に設けられた荷重センサにより、人が通過する際に、荷重分布が検出され、体重、歩幅、通過速度および靴底パターンなどが検出される。これにより、これらの検出情報をデータと照合することにより、通過した人物を特定することが可能となる。

【0019】

介護・育児管理システムでは、たとえば、寝具や便座に設けられた荷重センサにより、人体の寝具および便座に対する荷重分布がモニタリングされる。これにより、寝具や便座の位置において、人がどのような行動を取ろうとしているかを推定し、転倒や転落を防止することができる。

【0020】

電子機器としては、たとえば、車載機器（カーナビゲーション・システム、音響機器など）、家電機器（電気ポット、ＩＨクッキングヒーターなど）、スマートフォン、電子ペーパー、電子ブックリーダー、ＰＣキーボード、ゲームコントローラー、スマートウォッチ、ワイヤレスイヤホン、タッチパネル、電子ペン、ペンライト、光る衣服、楽器などが挙げられる。電子機器では、ユーザからの入力を受け付ける入力部に荷重センサが設けられる。

【0021】

以下の実施形態における荷重センサは、上記のような管理システムや電子機器の荷重センサにおいて典型的に設けられる静電容量型荷重センサである。このような荷重センサは、「静電容量型感圧センサ素子」、「容量性圧力検出センサ素子」、「感圧スイッチ素子」などと称される場合もある。また、以下の実施形態における荷重センサは、検出回路に接続され、荷重センサおよび検出回路により、荷重検出装置が構成される。以下の実施形態は、本発明の一実施形態あって、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。

【0022】

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、荷重センサ１の高さ方向である。

【0023】

＜実施形態１＞
図１（ａ）～図５を参照して、荷重センサ１の構成について説明する。

【0024】

図１（ａ）は、基材１１と、基材１１の対向面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に設置された３つの導電弾性体１２とを模式的に示す斜視図である。

【0025】

基材１１は、弾性を有する絶縁性の部材であり、Ｘ－Ｙ平面に平行な平板形状を有する。基材１１は、非導電性を有する樹脂材料または非導電性を有するゴム材料から構成される。基材１１に用いられる樹脂材料は、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（たとえば、ポリジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。基材１１に用いられるゴム材料は、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。

【0026】

導電弾性体１２は、基材１１の対向面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に形成される。図１（ａ）では、基材１１の対向面１１ａに、３つの導電弾性体１２が形成されている。導電弾性体１２は、弾性を有する導電性の部材である。各導電弾性体１２は、Ｙ軸方向に長い帯状の形状を有しており、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んで形成されている。各導電弾性体１２のＹ軸負側の端部に、導電弾性体１２と電気的に接続されたケーブル１２ａが設置される。

【0027】

導電弾性体１２は、基材１１の対向面１１ａに対して、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、およびグラビアオフセット印刷などの印刷工法により形成される。これらの印刷工法によれば、基材１１の対向面１１ａに０．００１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の厚みで導電弾性体１２を形成することが可能となる。

【0028】

導電弾性体１２は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。

【0029】

導電弾性体１２に用いられる樹脂材料は、上述した基材１１に用いられる樹脂材料と同様、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（ポリジメチルポリシロキサン（たとえば、ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。導電弾性体１２に用いられるゴム材料は、上述した基材１１に用いられるゴム材料と同様、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。

【0030】

導電弾性体１２に用いられる導電性フィラーは、たとえば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｃ（カーボン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｉｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム（III））、およびＳｎＯ_２（酸化スズ（IV））等の金属材料や、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）からなる複合物）等の導電性高分子材料や、金属コート有機物繊維、金属線（繊維状態）等の導電性繊維からなる群から選択される少なくとも１種の材料である。

【0031】

図１（ｂ）は、図１（ａ）の構造体に載置された、３組の一対の導体線１３および１２本の糸１４を模式的に示す斜視図である。

【0032】

一対の導体線１３は、所定の間隔をあけて並んで配置された２本の導体線１３ａ、１３ｂが、Ｘ軸正側の端部で繋がることにより構成される。一対の導体線１３は、図１（ａ）に示した３つの導電弾性体１２の上面に重ねて配置される。ここでは、３組の一対の導体線１３が３つの導電弾性体１２の上面に重ねて配置されている。３組の一対の導体線１３は、導電弾性体１２に交差するように配置され、導電弾性体１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、所定の間隔をあけて並んで配置されている。一対の導体線１３は、３つの導電弾性体１２に跨がるよう、Ｘ軸方向に延びて配置される。導体線１３ａ、１３ｂは、線状の導電部材と、当該導電部材の表面を被覆する誘電体とからなる。導体線１３ａ、１３ｂの構成については、追って図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【0033】

図１（ｂ）のように３組の一対の導体線１３が配置された後、各一対の導体線１３は、一対の導体線１３の延びる方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、糸１４で基材１１に設置される。図１（ｂ）に示す例では、１２個の糸１４が、導電弾性体１２と一対の導体線１３とが重なる位置以外の位置において、一対の導体線１３を基材１１に接続している。糸１４は、化学繊維、天然繊維、またはそれらの混合繊維などにより構成される。

【0034】

図２（ａ）は、基材１１の上側に重ねて配置される基材２１と、基材２１の対向面２１ａ（Ｚ軸負側の面）に設置された３つの導電弾性体２２とを模式的に示す斜視図である。

【0035】

基材２１は、基材１１と同じ大きさおよび形状を有し、基材１１と同じ材料により構成される。導電弾性体２２は、基材２１の対向面２１ａ（Ｚ軸負側の面）において、導電弾性体１２に対向する位置に形成され、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んで形成されている。導電弾性体２２は、導電弾性体１２と同じ大きさおよび形状を有し、導電弾性体１２と同じ材料により構成される。導電弾性体２２は、導電弾性体１２と同様、所定の印刷工法により基材２１のＺ軸負側の面に形成される。各導電弾性体２２のＹ軸負側の端部に、導電弾性体２２と電気的に接続されたケーブル２２ａが設置される。

【0036】

図２（ｂ）は、図１（ｂ）の構造体に図２（ａ）の構造体が設置された状態を模式的に示す斜視図である。

【0037】

図１（ｂ）に示した構造体の上方（Ｚ軸正側）から、図２（ａ）に示した構造体が配置される。このとき、基材１１と基材２１は、対向面１１ａと対向面２１ａとが互いに向かい合うように配置され、導電弾性体１２と導電弾性体２２とが重なるように配置される。そして、基材２１の外周四辺が基材１１の外周四辺に対して、シリコーンゴム系接着剤や糸などで接続されることにより、基材１１と基材２１とが固定される。これにより、３組の一対の導体線１３は、３つの導電弾性体１２と３つの導電弾性体２２とによって挟まれる。こうして、図２（ｂ）に示すように、荷重センサ１が完成する。

【0038】

図３（ａ）は、導体線１３ａ、１３ｂの構成を模式的に示す斜視図である。導体線１３ａと導体線１３ｂは、同様の構成を有する。

【0039】

導体線１３ａ、１３ｂは、複数の素線３０が撚られることにより構成される。すなわち、導体線１３ａ、１３ｂは、導体線１３ａ、１３ｂが延びる方向を回転の中心軸３０ａとして、複数の素線３０を中心軸３０ａ周りに回転させることにより形成された撚り線である。図３（ａ）では、７つの素線３０が撚られている。このように複数の素線３０が撚られると、複数の素線３０が互いに結合する。破線で示すように、何れかの素線３０が中心軸３０ａの周りを回転し、再び同じ回転位置に戻るまでの中心軸３０ａ方向の距離が、撚りピッチｐである。撚りピッチｐの設定値については、追って図７（ａ）を参照して説明する。

【0040】

図３（ｂ）は、図３（ａ）の導体線１３ａ、１３ｂを、中心軸３０ａに垂直な平面で切断したときの断面を中心軸３０ａ方向に見た模式図である。

【0041】

複数の素線３０が適正に撚られると、図３（ｂ）に示すように、複数の素線３０が中心軸３０ａを中心としてほぼ対称に配置される。素線３０は、線状の導電部材３１と、導電部材３１の表面を被覆する誘電体３２と、により構成される。素線３０の外径（直径）は、ｄである。外径ｄの設定値については、追って図７（ａ）を参照して説明する。

【0042】

導電部材３１は、たとえば、導電性の金属材料により構成される。この他、導電部材３１が、ガラスからなる芯線およびその表面に形成された導電層から構成されてもよく、あるいは、樹脂からなる芯線およびその表面に形成された導電層などにより構成されてもよい。実施形態１では、導電部材３１は、銅により構成される。

【0043】

誘電体３２は、電気絶縁性を有し、たとえば、樹脂材料、セラミック材料、金属酸化物材料などにより構成される。誘電体３２は、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂（たとえば、ポリエチレンテレフテレート樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などからなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料でもよく、Ａｌ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５などからなる群から選択される少なくとも１種の金属酸化物材料でもよい。

【0044】

図４（ａ）、（ｂ）は、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線１３ａ、１３ｂの周辺を模式的に示す断面図である。図４（ａ）は、荷重が加えられていない状態を示し、図４（ｂ）は、荷重が加えられている状態を示している。以下、便宜上、導体線１３ａに荷重が加えられる場合について説明する。

【0045】

図４（ａ）に示す領域に荷重が加えられていない場合、導電弾性体１２と導体線１３ａとの間にかかる力、および、導電弾性体２２と導体線１３ａとの間にかかる力は、ほぼゼロである。この状態から、図４（ｂ）に示すように、基材１１の下面に対して上方向に荷重が加えられ、基材２１の上面に対して下方向に荷重が加えられると、導体線１３ａによって導電弾性体１２、２２が変形する。なお、基材１１の下面または基材２１の上面が静止物体に載置されて、他方の基材に対してのみ荷重が加えられた場合も、反作用により静止物体側から同様に荷重を受けることになる。

【0046】

図４（ｂ）に示すように、荷重が加えられると、導体線１３ａは、導電弾性体１２、２２に包まれるように導電弾性体１２、２２に近付けられ、導体線１３ａと導電弾性体１２、２２との間の接触面積が増加する。同様に、導体線１３ｂは、導電弾性体１２、２２に包まれるように導電弾性体１２、２２に近付けられ、導体線１３ｂと導電弾性体１２、２２との間の接触面積が増加する。これにより、導電部材３１と導電弾性体１２との間の静電容量および導電部材３１と導電弾性体２２との間の静電容量が変化する。そして、導体線１３ａ、１３ｂの領域の静電容量が検出されることにより、この領域にかかる荷重が算出される。

【0047】

図５は、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサ１の内部を模式的に示す平面図である。図５では、便宜上、糸１４の図示が省略されている。

【0048】

荷重センサ１の計測領域Ｒには、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並ぶ９個のセンサ部が設定されている。具体的には、計測領域ＲをＸ軸方向に３分割しＹ軸方向に３分割した９個の領域が、９個のセンサ部に割り当てられる。各センサ部の境界は、当該センサ部と隣り合うセンサ部の境界と接している。９個のセンサ部は、導電弾性体１２、２２と一対の導体線１３とが交わる９個の位置に対応しており、９個の位置に、荷重に応じて静電容量が変化する９個のセンサ部Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３が形成されている。

【0049】

各センサ部は、導電弾性体１２、２２と一対の導体線１３を含み、一対の導体線１３は、静電容量の一方の極（たとえば陽極）を構成し、導電弾性体１２、２２は、静電容量の他方の極（たとえば陰極）を構成する。すなわち、一対の導体線１３内の導電部材３１は、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）の一方の電極を構成し、導電弾性体１２、２２は、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）の他方の電極を構成し、一対の導体線１３内の誘電体３２は、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）において静電容量を規定する誘電体に対応する。

【0050】

各センサ部に対してＺ軸方向に荷重が加わると、荷重により一対の導体線１３が導電弾性体１２、２２に包み込まれる。これにより、一対の導体線１３と導電弾性体１２、２２との間の接触面積が変化し、当該一対の導体線１３と当該導電弾性体１２、２２との間の静電容量が変化する。

【0051】

一対の導体線１３のＸ軸負側の端部、ケーブル１２ａのＹ軸負側の端部、およびケーブル２２ａのＹ軸負側の端部は、荷重センサ１に対して設置される検出回路に接続される。

【0052】

図５に示すように、３組の導電弾性体１２、２２から引き出されたケーブル１２ａ、２２ａをラインＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３と称し、３組の一対の導体線１３内の導電部材３１をラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と称する。ラインＬ１１に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３であり、ラインＬ１２に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３であり、ラインＬ１３に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３である。

【0053】

センサ部Ａ１１に対して荷重が加えられると、センサ部Ａ１１において一対の導体線１３と導電弾性体１２、２２との接触面積が増加する。したがって、ラインＬ１１とラインＬ２１との間の静電容量を検出することにより、センサ部Ａ１１において加えられた荷重を算出することができる。同様に、他のセンサ部においても、当該他のセンサ部において交わる２つのライン間の静電容量を検出することにより、当該他のセンサ部において加えられた荷重を算出することができる。

【0054】

ここで、上記のようにセンサ部を構成する電極として、撚り線からなる導体線１３ａ、１３ｂが用いられる場合、以下の比較例１のように導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じていると、荷重と静電容量との関係が意図せず変化してしまう。

【0055】

図６（ａ）は、比較例１における、Ｘ軸負方向に見た場合の導体線１３ａ、１３ｂの周辺を模式的に示す断面図である。

【0056】

比較例１では、導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じ、図３（ａ）、（ｂ）に示したような複数の素線３０が結合する状態が解除されている。このような撚り解けは、たとえば、導体線１３ａ、１３ｂに多数回の荷重が付与された場合に起こり得る。このような撚り解けが生じると、図６（ａ）に示すように、荷重の付与時に、複数の素線３０がほどけてＹ軸方向に広がってしまう。この場合、導体線１３ａ、１３ｂの撚り状態が適正な場合と比較して、同じ荷重が付与されているにもかかわらず、導体線１３ａと導電弾性体１２、２２との接触面積が増加し、静電容量が大きくなってしまう。

【0057】

図６（ｂ）は、比較例１における静電容量の変化を模式的に示す図である。

【0058】

図６（ｂ）の左側のグラフは、一対の導体線１３の導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じていない場合の、１つのセンサ部に対する荷重と、このセンサ部の静電容量との関係を示すグラフである。導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じていない場合、図６（ｂ）の左側のグラフに示す例では、荷重の値が０において静電容量の値もほぼ０となっている。

【0059】

図６（ｂ）の右側のグラフは、一対の導体線１３の導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じている場合の、１つのセンサ部に対する荷重と、このセンサ部の静電容量との関係を示すグラフである。図６（ｂ）の右側のグラフにおいて破線で示す曲線は、図６（ｂ）の左側のグラフの曲線と同様である。

【0060】

この場合、図６（ａ）に示したように導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じているために、導体線１３ａ、１３ｂと導電弾性体１２、２２との接触面積が、撚り解けが生じていない場合と比較して増加する。このため、図６（ｂ）の右側のグラフでは、図６（ｂ）の左側のグラフに比べて、静電容量が上方向にシフトしている。この場合、検出された静電容量に基づいて荷重を検出すると、付与された荷重を真値より大きく検出してしまうことになる。

【0061】

そこで、発明者らは、導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けが生じにくくなるための、導体線１３ａ、１３ｂの撚りピッチｐを検証した。

【0062】

検証の条件は、以下の通りである。一対の導体線１３内の素線３０の外径ｄ（図３（ｂ）参照）を、０．０５５ｍｍ、０．０７３ｍｍ、０．１０５ｍｍの何れかに設定した。１つの導体線１３ａ、１３ｂに含まれる素線３０の数ｎを、７本、１１本、１５本の何れかに設定した。導体線１３ａ、１３ｂの撚りピッチｐ（図３（ａ）参照）を、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの何れかに設定した。外径ｄおよび数ｎと、撚りピッチｐとの組み合わせにより、１５種類の一対の導体線１３を作成した。

【0063】

作成した一対の導体線１３をそれぞれ荷重センサ１に設置し、前測定として、０．３ＭＰａの荷重を付与したときの静電容量を測定した。そして、荷重センサ１に対して０．５ＭＰａの荷重を１万回付与した。その後、後測定として、再び０．３ＭＰａの荷重を付与したときの静電容量を計測した。

【0064】

図７（ａ）は、発明者らが行った撚りピッチｐの検証結果を示す表である。

【0065】

「○」は、前測定と後測定において上昇率が１０％未満であったことを示している。「×」は、前測定と後測定において静電容量の上昇率が１０％以上であったことを示している。上昇率が１０％以上であると、導体線１３ａ、１３ｂに撚り解けが生じていると判断できる。「－」は、最小撚りピッチ未満であるため検証不可能であったことを示している。

【0066】

本検証の結果、ｄ＝０．０５５、ｎ＝７の場合、撚りピッチｐが５ｍｍ以上であると、静電容量の上昇率が１０％以上となった。ｄ＝０．０７３、ｎ＝１１の場合、撚りピッチｐが１０ｍｍ以上であると、静電容量の上昇率が１０％以上となった。ｄ＝０．１０５、ｎ＝１５の場合、撚りピッチｐが２０ｍｍでは、静電容量の上昇率が１０％以上となった。

【0067】

ここで、発明者らは、素線３０の外径ｄと、素線３０の数ｎと、１２とを掛け合わせた１２ｎｄの値に注目した。外径ｄおよび数ｎの３つの場合において、それぞれ１２ｎｄを算出すると、図７（ａ）の表に示すように、４．６、９．６、１８．９となった。発明者らは、これら１２ｎｄの値を撚りピッチｐと比較したところ、撚りピッチｐが１２ｎｄの値以下である場合に、静電容量の上昇率が１０％未満に抑えられていることを見いだした。

【0068】

すなわち、ｄ＝０．０５５、ｎ＝７の場合、１２ｎｄの値は４．６であるから、撚りピッチｐが４．６以下の場合に、静電容量の上昇率が１０％未満に抑えられると推定される。この推定は、上記検証結果に合致する。同様に、ｄ＝０．０７３、ｎ＝１１の場合、１２ｎｄの値は９．６であるから、撚りピッチｐが９．６以下の場合に、静電容量の上昇率が１０％未満に抑えられると推定される。この推定も、上記検証結果に合致する。同様に、ｄ＝０．１０５、ｎ＝１５の場合、１２ｎｄの値は１８．９であるから、撚りピッチｐが１８．９以下の場合に、静電容量の上昇率が１０％未満に抑えられると推定される。この推定も、上記検証結果に合致する。

【0069】

したがって、複数の素線３０の撚りピッチｐが、以下の条件式（１）を満たす場合に、静電容量の上昇率を１０％未満に抑え得ることが分かった。実施形態１の導体線１３ａ、１３ｂは、以下の条件式（１）を満たすように構成される。

【0070】

ｐ≦１２ｎｄ …（１）
ｐ：複数の素線の撚りピッチ
ｎ：導体線に含まれる素線の数
ｄ：素線の外径

【0071】

図７（ｂ）は、実施形態１における静電容量の変化を模式的に示す図である。

【0072】

図７（ｂ）の左側のグラフは、図６（ｂ）の左側のグラフと同様である。図７（ｂ）の右側のグラフは、実施形態１の荷重センサ１に対して多数回（たとえば、１万回）の荷重を付与した後の、荷重と静電容量との関係を示すグラフである。図７（ｂ）の右側のグラフにおいて破線で示す曲線は、図７（ｂ）の左側のグラフの曲線と同様である。

【0073】

実施形態１の荷重センサ１によれば、上記式（１）を満たすように撚りピッチｐが設定されるため、多数回の荷重を付与した後も、導体線１３ａ、１３ｂにおいて撚り解けがほぼ生じない。したがって、導体線１３ａ、１３ｂと導電弾性体１２、２２との接触面積が、撚り解けが生じていない場合（図７（ｂ）の左側のグラフ）と比較して、ほぼ増加することがない。このため、図７（ｂ）の右側のグラフでは、撚り解けが生じていない場合の曲線（破線で示す曲線）と、実施形態１において多数回の荷重を付与した後の曲線（実線で示す曲線）との間のギャップが顕著に抑制される。

【0074】

＜実施形態１の効果＞
以上、実施形態１によれば、以下の効果が奏される。

【0075】

一対の導体線１３の導体線１３ａ、１３ｂは、基材２１と導電弾性体１２との間に配置され、複数の素線３０が撚られることにより構成される。導体線１３ａ、１３ｂは、線状の導電部材３１の表面が誘電体３２で被覆されることにより構成される。そして、複数の素線３０の撚りピッチｐは、上記式（１）を満たすように構成される。これにより、素線３０の撚り解けが抑制されるため、図７（ｂ）の右側のグラフに示したように、導電弾性体１２、２２と導電部材３１との間の静電容量の特性変化が抑制される。よって、複数の素線３０が撚られることにより構成された導体線１３ａ、１３ｂ（撚り線）を用いながら適正に荷重を検出することができる。

【0076】

複数の導電弾性体１２、２２は、それぞれ、導体線１３ａ、１３ｂが延びる方向（Ｘ軸方向）に垂直なＹ軸方向に長い帯状の形状を有し、一対の導体線１３は、Ｙ軸方向に複数組配置されている。これにより、荷重を検出するための領域（センサ部）をマトリクス状に配置することができる。

【0077】

基材１１の対向面１１ａに導電弾性体１２が形成され、基材２１の対向面２１ａに導電弾性体１２に対向して導電弾性体２２が配置されている。また、一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）は、導電弾性体１２と導電弾性体２２との間に配置されている。これにより、導電弾性体１２、２２と一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）との間の静電容量を大きく設定できるため、荷重センサ１の感度を高めることができる。

【0078】

一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）は、基材１１、２１に平行な平面内（Ｘ－Ｙ平面内）において波形状に配置されている。これにより、基材１１、２１に平行な平面内において基材１１、２１が伸縮した場合でも、一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）の曲げ状態が変化することにより、一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）の破損を回避できる。また、一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）が直線的に配置される場合に比べて、単位面積当たりの導体線の密度が高くなるため、荷重センサ１による検出感度を高めることができる。

【0079】

＜実施形態２＞
発明者らは、上記実施形態１の荷重センサ１において、さらに感度を高めるとともにダイナミックレンジを広くすることを検討した。その結果、発明者らは、一対の導体線１３の波形状の傾斜角が大きくなるよう、導体線１３ａと導体線１３ｂとの間隔をセンサ部の幅に対して狭くした場合に、荷重センサ１において感度が高められダイナミックレンジが広くなることを見いだした。実施形態２では、以下に示すように、感度とダイナミックレンジが良好になるときの導体線１３ａ、１３ｂの幅を検討し、検討結果に基づいて導体線１３ａ、１３ｂの幅を設定した荷重センサ１が用いられる。なお、実施形態２のその他の構成は、実施形態１と同様である。

【0080】

図８は、実施形態２において導体線１３ａ、１３ｂの間隔およびセンサ部の幅を説明するための図である。図８は、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサ１の内部を模式的に示す平面図である。図８では、図５と同様、９つのセンサ部Ａがマトリクス状に並んでいる。

【0081】

図８において、センサ部Ａの並ぶ方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）における１つのセンサ部Ａの幅はｄ１であり、導電弾性体１２、２２の延びる方向（Ｙ軸方向）における一対の導体線１３の間隔（導体線１３ａと導体線１３ｂとの間隔）はｄ２である。一対の導体線１３（導体線１３ａ、１３ｂ）の波形状が、一対の導体線１３の延びる方向（Ｘ軸方向）となす傾斜角はθである。傾斜角θは、波形状とＸ軸方向との角度が最も大きくなるときの角度である。

【0082】

発明者らは、図８に示すような荷重センサ１において、センサ部Ａの幅ｄ１を１２ｍｍに固定し、導体線１３ａ、１３ｂの間隔ｄ２を３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍの何れかに設定して、間隔ｄ２の５種類の値に応じて５種類の荷重センサ１を作成した。このとき、一対の導体線１３がＸ軸方向に並ぶセンサ部Ａの幅ｄ１の範囲に収まり、かつ、一対の導体線１３の波形状がＹ軸方向に最も振幅するよう、各荷重センサ１を作成した。そして、荷重を変化させながら静電容量の値を計測した。

【0083】

図９は、発明者らが行った導体線１３ａ、１３ｂの間隔ｄ２の検証結果を示すグラフである。

【0084】

図９には、導電弾性体１２と導電弾性体２２とが接触を開始することにより静電容量の変化が飽和するまでの範囲の荷重と静電容量との関係が示されている。すなわち、静電容量の変化に直線性が確保される範囲において、円滑かつ適正に荷重を測定できる。この範囲が、荷重計測のダイナミックレンジとなる。図９には、静電容量の変化に直線性が確保される範囲が示されている。したがって、この範囲の最大荷重が、適正に荷重を検出できる最大の荷重（ダイナミックレンジの最大荷重）となる。

【0085】

図９に示すように、間隔ｄ２が小さくなるにつれて、荷重に応じて増加する静電容量の値が大きくなり、荷重センサ１の感度が上昇することが分かった。また、間隔ｄ２が小さくなるにつれて、適正に荷重を検出できる最大の荷重が大きくなり、荷重センサ１のダイナミックレンジが上昇することが分かった。また、間隔ｄ２が３ｍｍ～５ｍｍの場合、間隔ｄ２が６ｍｍ～７ｍｍの場合に比べて、荷重に応じて増加する静電容量が比較的大きく、かつ、検出可能な最大荷重が比較的大きくなった。

【0086】

以上の結果から、発明者らは、センサ部Ａの幅ｄ１が１２ｍｍの場合、導体線１３ａ、１３ｂの間隔ｄ２は、３ｍｍ～５ｍｍであることが好ましいと判断した。そして、この結果に基づいて、発明者らは、幅ｄ１および間隔ｄ２の条件式として、以下の式（２）を導き出した。

【0087】

ｄ２≦ｄ１／２ …（２）

【0088】

すなわち、上記式（２）が満たされるよう幅ｄ１および間隔ｄ２が設定されると、荷重センサ１の感度が高められ、荷重センサ１のダイナミックレンジが広げられる。

【0089】

図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、Ｚ軸負方向に見た場合の実施形態２および比較例２の荷重センサ１の内部を模式的に示す平面図である。図１０（ａ）、（ｂ）では、便宜上、一部のセンサ部Ａのみが図示されている。

【0090】

図１０（ａ）に示すように、実施形態２では、上記式（２）を満たすように（ｄ２≦ｄ１／２となるように）センサ部Ａの幅ｄ１および導体線１３ａ、１３ｂの間隔ｄ２が設定される。他方、図１０（ｂ）に示すように、比較例２では、上記式（２）を満たさないように（ｄ２＞ｄ１／２となるように）幅ｄ１および間隔ｄ２が設定されている。図１０（ａ）の実施形態２に示すように、幅ｄ１および間隔ｄ２が設定されると、図１０（ｂ）の比較例２と比較して、傾斜角θを大きくすることができる。これにより、センサ部Ａの静電容量の変化を大きくすることができる。また、導体線１３ａ、１３ｂは大きな接触面積で荷重を受けるため、導体線１３ａ、１３ｂが導電弾性体１２、２２にめり込み、導電弾性体１２と導電弾性体２２とが接触し導電弾性体１２と導電弾性体２２との間でも荷重が支え始められるときの荷重（ダイナミックレンジの最大荷重）を大きくすることができる。

【0091】

＜実施形態２の効果＞
以上、実施形態２によれば、以下の効果が奏される。

【0092】

上記のように導電弾性体１２、２２と一対の導体線１３とを交差させてセンサ部Ａを構成する場合に、荷重センサ１の感度を高め、荷重センサ１のダイナミックレンジを広くすることが望まれていた。

【0093】

そこで、実施形態２の荷重センサ１は、以下のように構成された。

【0094】

計測領域に少なくとも第１の方向（Ｘ軸方向）に並ぶ複数のセンサ部Ａが設定された荷重センサ１において、
互いに向かい合うように配置された第１基材１１および第２基材２１と、
前記第１基材１１の対向面の前記複数のセンサ部Ａにそれぞれ対応する位置に配置された複数の導電弾性体１２と、
前記第２基材２１と前記導電弾性体１２との間に前記複数のセンサ部Ａに沿って延びるように配置され、周囲に誘電体３２を有する一対の導体線１３と、を備え、
前記一対の導体線１３は、前記第１基材１１および前記第２基材２１に平行な平面内において前記第１の方向（Ｘ軸方向）に垂直な第２の方向（Ｙ軸方向）に振幅する波形状に配置され、前記複数のセンサ部Ａの位置において前記複数の導電弾性体１２と交差し、
前記一対の導体線１３を構成する２つの導体線１３ａ、１３ｂの間の間隔は、前記センサ部Ａの前記第２の方向の幅の１／２以下である。

【0095】

図８に示すように、荷重センサ１において、計測領域ＲにおいてＸ軸方向（第１の方向）に複数のセンサ部Ａが設定されている。導電弾性体１２は、基材１１の対向面１１ａ（図１（ａ）、（ｂ）参照）において、Ｘ軸方向に並ぶ複数のセンサ部Ａにそれぞれ対応する位置に配置されている。一対の導体線１３は、基材２１と導電弾性体１２との間に、Ｘ軸方向に並ぶ複数のセンサ部Ａに沿って延びるように配置されている。一対の導体線１３は、基材１１、２１に平行な平面内において、Ｘ軸方向（第１の方向）に垂直なＹ軸方向（第２の方向）に振幅する波形状に配置され、Ｘ軸方向に並ぶ複数のセンサ部Ａの位置において複数の導電弾性体１２と交差する。そして、２つの導体線１３ａ、１３ｂの間の間隔ｄ２が、センサ部Ａの幅ｄ１の１／２以下に設定される。

【0096】

このように、一対の導体線１３を構成する２つの導体線１３ａ、１３ｂの間の間隔ｄ２を設定すると、センサ部Ａの幅ｄ１の範囲内に一対の導体線１３を収めながら、一対の導体線１３の波形状の傾斜角θを大きくすることができる。波形状の傾斜角θが大きくなると、図１０（ａ）に示したように、センサ部Ａの位置において、一対の導体線１３が導電弾性体１２、２２に対して斜め方向に交差することになり、一対の導体線１３と導電弾性体１２、２２との接触長が伸びることになる。

【0097】

これにより、荷重が付与された場合の静電容量の変化を大きくできるため、荷重センサ１の感度を高めることができる。また、導体線１３ａ、１３ｂと導電弾性体１２、２２との接触面積が大きくなるため、荷重により、導体線１３ａ、１３ｂと接触する導電弾性体１２、２２にかかる圧力が抑制される。すなわち、導体線１３ａ、１３ｂが、図４（ｂ）に示したように導電弾性体１２、２２に埋まりにくくなるので、一方の導電弾性体が他方の導電弾性体に接触して特性が飽和するまでの荷重の範囲が広がる。これにより、検出可能な荷重のダイナミックレンジを広くすることができる。

【0098】

複数の導電弾性体１２、２２は、それぞれ、Ｙ軸方向（第２の方向）に長い帯状の形状を有し、一対の導体線１３は、Ｙ軸方向に複数組配置されている。これにより、荷重を検出するための領域（センサ部Ａ）をマトリクス状に配置することができる。

【0099】

また、荷重センサ１は、前記第２基材２１の対向面に前記導電弾性体１２に対向して配置された他の導電弾性体２２を備え、前記一対の導体線１３は、前記導電弾性体１２と前記他の導電弾性体２２との間に配置される。

【0100】

すなわち、導電弾性体１２は、基材１１の対向面１１ａに配置され、他の導電弾性体２２は、導電弾性体１２に対向するよう、基材２１の対向面２１ａに配置されている。そして、一対の導体線１３は、導電弾性体１２と他の導電弾性体２２との間に配置されている。これにより、導電弾性体１２、２２の何れか一方のみが配置される場合と比較して、導電弾性体１２、２２と一対の導体線１３との間の静電容量を大きく設定でき、荷重センサ１の感度を高めることができる。

【0101】

導体線１３ａ、１３ｂは、図３（ａ）を参照して説明したように、複数の素線３０が撚られることにより構成され、素線３０は、線状の導電部材３１の表面が誘電体３２で被覆されることにより構成される。このように、導体線１３ａ、１３ｂが複数の素線３０が撚られることにより構成された撚り線であると、導体線１３ａ、１３ｂの屈曲耐性を高めることができる。これにより、図１０（ａ）に示したように、一対の導体線１３が波形状に配置されたとしても、一対の導体線１３が破損することを防止できる。

【0102】

＜変更例＞
荷重センサ１の構成は、上記実施形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

【0103】

たとえば、上記実施形態１、２において、導体線１３ａまたは導体線１３ｂに含まれる素線３０の数ｎとして、図７（ａ）の表に示したように、７、１１、１５本が挙げられたが、素線３０の数ｎは、これに限らない。

【0104】

また、上記実施形態１において、荷重センサ１は、３組の一対の導体線１３を備えたが、少なくとも１組の一対の導体線１３を備えればよい。たとえば、荷重センサ１が備える一対の導体線１３は、１組でもよい。

【0105】

また、上記実施形態１、２において、荷重センサ１は、上下に対向する３組の導電弾性体１２、２２を備えたが、少なくとも１組の導電弾性体１２、２２の組を備えればよい。たとえば、荷重センサ１に備える導電弾性体１２、２２の組は、１組でもよい。

【0106】

また、上記実施形態１、２において、基材２１側の導電弾性体２２は省略されてもよい。この場合、一対の導体線１３は、基材１１側の導電弾性体１２と基材２１の対向面２１ａとによって挟まれ、荷重に応じて一対の導体線１３が導電弾性体１２にめり込むことにより、各センサ部における静電容量が変化する。

【0107】

また、上記実施形態１において、一対の導体線１３は、Ｙ軸方向に並ぶ導体線１３ａ、１３ｂがＸ軸方向の端部で繋がった形状とされたが、一対の導体線１３に代えて、１本の導体線が配置されてもよく、３本以上の導体線が配置されてもよい。また、上記実施形態１において、一対の導体線１３の形状は、波形状でなくてもよく、直線形状であってもよい。一対の導体線１３に代えて１本の導体線が配置される場合も、この導体線の形状は直線形状であってもよい。

【0108】

また、上記実施形態２において、一対の導体線１３の導体線１３ａ、１３ｂは、撚り線により構成されなくてもよく、１本の素線３０によって構成されてもよい。

【0109】

また、上記実施形態１、２において、導電弾性体１２、２２は、それぞれ、対向面１１ａ、２１ａに対して、所定の印刷工法により形成された。しかしながら、これに限らず、導電弾性体１２、２２は、それぞれ、対向面１１ａ、２１ａに対して、接着剤等により設置されてもよい。

【0110】

また、上記実施形態１、２では、導電部材３１と誘電体３２とからなる素線３０が撚られることにより、導体線１３ａ、１３ｂが構成されたが、これに限らず、導電部材３１が撚られた撚り線の表面が、誘電体により被覆されることにより、導体線１３ａ、１３ｂが構成されてもよい。

【0111】

また、上記実施形態１、２では、荷重センサ１の形状は矩形であったが、これに限らず、他の形状であってもよい。たとえば、荷重センサ１の形状は、円、楕円、扇形であってもよく、あるいは、扇形の中心が円形に切り取られた形状であってもよい。荷重センサ１の形状は、自由に設定され得る。

【0112】

以下、図１１～図１３（ｂ）を参照して、荷重センサ１が扇形の中心が円形に切り取られた形状である場合の荷重センサ１の製造手順について説明する。

【0113】

図１１は、荷重センサ１の製造方法の手順を示すフローチャートである。図１２（ａ）～図１３（ｂ）は、荷重センサ１の製造過程を示す模式図である。図１２（ａ）～図１３（ｂ）に示す基材１１、２１、導電弾性体１２、２２、および一対の導体線１３は、上記実施形態と同様である。

【0114】

以下の製造工程では、図１２（ａ）に示すように、複数の導電弾性体１２が並んで配置されたマザー基材１０が、予め準備される。このマザー基材１０から、荷重センサ１の形状に適合する形状の領域が切り出され、切り出された領域が、荷重センサ１の基材として用いられる。上側および下側の基材１１、２１が荷重センサ１に用いられる場合、両基材１１、２１は、上下に重ねられたときの平面視の形状が荷重センサ１の形状となるように、それぞれ、マザー基材１０から切り出される。さらに、図１３（ｂ）に示すように、切り出された基材１１、２１の形状に適合するように、複数の一対の導体線１３が形成される。そして、形成された複数の一対の導体線１３が上下の基材１１、２１の間に配置されて、荷重センサ１が構成される。

【0115】

より詳細には、図１１のステップＳ１１において、下面側の基材１１および導電弾性体１２が、計測領域Ｒ（荷重センサ１の最終形状の領域）に適合するように、マザー基材１０から切り出され、上面側の基材２１および導電弾性体２２が、計測領域Ｒに適合するように、マザー基材１０から切り出される。

【0116】

具体的には、図１２（ａ）に示すように、マザー基材１０は、正方形形状を有し、マザー基材１０のＺ軸正側の面には、Ｙ軸方向に延びた複数の導電弾性体１２がＸ軸方向に並んで形成されている。図１２（ａ）に示すマザー基材１０から、計測領域Ｒに対応する領域が切り出される。これにより、図１２（ｂ）に示すように、計測領域Ｒの形状に対応する基材１１および導電弾性体１２が形成される。便宜上、図１２（ｂ）では、導電弾性体１２が、平面視において長方形に示されているが、実際は、各導電弾性体１２のＹ軸正負側の端部は、基材１１の境界までＹ軸方向に延びている。

【0117】

なお、上記工程では、予め、マザー基材１０に複数の導電弾性体１２が配置されたが、マザー基材１０に導電弾性体１２が配置されていなくてもよい。この場合、マザー基材１０から、計測領域Ｒに対応する領域が切り出されて基材１１が形成された後に、図１２（ｂ）のように、長方形の複数の導電弾性体１２が、基材１１の上面に配置されてもよい。

【0118】

こうして、図１２（ｂ）に示すように、基材１１および導電弾性体１２が、計測領域Ｒに対応するように形成される。同様に、基材２１および導電弾性体２２も、計測領域Ｒに対応するように形成される。

【0119】

次に、ステップＳ１２において、図１３（ａ）に示すように、一対の導体線１３が、計測領域Ｒに合わせて形成される。具体的には、Ｘ軸方向に延びた複数の一対の導体線１３が、Ｘ軸正側の折り返し部分が計測領域Ｒ内に位置するように配置される。図１３（ａ）では、Ｙ軸負側の３組の一対の導体線１３の折り返し部分が、計測領域Ｒの内側の円孔に適合するように、その他の一対の導体線１３よりもＸ軸負側に位置するよう設定されている。

【0120】

次に、ステップＳ１３において、図１３（ｂ）に示すように、導電弾性体１２が配置された基材１１と、導電弾性体２２が配置された基材２１と、一対の導体線１３とが組み立てられる。図１３（ｂ）は、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサ１の内部を模式的に示す平面図である。２つの基材１１、２１が互いに重ね合わされることにより、２つの導電弾性体１２、２２が互いに対向した状態で重ね合わされ、２つの導電弾性体１２、２２の間に一対の導体線１３が挟まれる。こうして、荷重センサ１の組み立てが完了する。

【0121】

上記の製造工程では、計測領域Ｒ（荷重センサ１の最終形状の領域）に適合する領域がマザー基材１０から切り出されて、基材１１、２１および導電弾性体１２、２２が一度に形成されるため、荷重センサ１の組み立て工数を削減でき、荷重センサ１を簡易に製造できる。この効果について、図１４に示す比較例３を参照して説明する。

【0122】

図１４は、比較例３に係る、荷重センサ１００の製造方法を模式的に示す平面図である。

【0123】

比較例３では、荷重センサ１００の外形を形成する基材１３０に、矩形のセンサユニット１１０、１２０が配置される。センサユニット１１０は、基材１１１と、Ｙ軸方向に延びた３つの導電弾性体１１２と、Ｘ軸方向に延びた２組の一対の導体線１１３と、を備える。センサユニット１２０は、基材１２１と、導電弾性体１２２と、Ｘ軸方向に延びた一対の導体線１２３と、を備える。

【0124】

基材１３０は、図１２（ｂ）の基材１１と同様、扇形の中心が円形に切り取られた形状である。基材１３０に、３つのセンサユニット１１０および１つのセンサユニット１２０が設置される。基材１３０の上面に、基材１１１、１２１および導電弾性体１１２、１２２に対向する基材および導電弾性体を有する他方の基材が重ねられる。こうして、比較例３の荷重センサ１００が完成する。

【0125】

比較例３の場合、基材１３０に対して効率的にレイアウトされるように、複数のセンサユニット１１０、１２０を個別に製造した上で、これらセンサユニット１１０、１２０を基材１３０に配置する必要があるため、組み立て工数が多くなる。また、図１４の荷重センサ１００では、矩形のセンサユニット１１０、１２０を基材１３０に配置する構成であるため、基材１３０の領域（計測領域）のうち、センサユニット１１０、１２０が配置されない領域（不感帯）が大きくなってしまう。

【0126】

これに対し、図１２（ａ）～図１３（ｂ）に示した荷重センサ１によれば、荷重センサ１の製造時に、計測領域Ｒ（荷重センサ１の最終形状の領域）に適合する領域がマザー基材１０から切り出されて、基材１１、２１および導電弾性体１２、２２が一度に形成されるため、比較例３に比べて、組み立て工数を顕著に削減できる。また、比較例３のように、センサユニット１１０、１２０を所定のレイアウトで基材１３０に配置する必要がないため、荷重センサ１の製造工程を容易に自動化することができる。

【0127】

なお、一対の導体線１３の長さおよび折り返し位置は、以下に示すジグ２００を用いることにより、基材１１、２１の形状に応じて自由に設定できる。

【0128】

図１５は、一対の導体線１３を形成するためのジグ２００の構成を示す平面図である。図１５には、便宜上、図１３（ａ）、（ｂ）と同様、一対の導体線１３の延びる方向をＸ軸方向として、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸が付されている。

【0129】

ジグ２００には、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延びる複数の一対の溝２１０が、Ｙ軸方向に並んで形成されている。図１５では、１６組の一対の溝２１０が、Ｙ軸方向に並んでいる。一対の溝２１０は、同じ蛇行の周期でＸ軸方向に延びる２つの溝２１１からなる。ペアとなる２つの溝２１１は、Ｘ軸正側の端部において、折り返し溝２２０によって繋がっている。また、ペアとなる２つの溝２１１は、Ｘ軸負側の端部からＸ軸正側の端部に至るまでの間、所定の間隔で複数の折り返し溝２２０によって繋がっている。溝２１１および折り返し溝２２０は、ジグ２００の上面２０１（Ｚ軸正側の面）よりも一段低い凹部である。また、ジグ２００には、一対の溝２１０のＸ軸負側に、２つの溝２１１にそれぞれ対応して、ピン２３１、２３２が形成されている。ピン２３１、２３２は、一対の導体線１３を形成する際に用いられる。

【0130】

図１６（ａ）～（ｄ）は、ジグ２００を用いて一対の導体線１３を形成する手順を説明するための平面図である。

【0131】

ジグ２００を用いて一対の導体線１３を形成する際には、リールから引き出された導体線１３ｃが、ノズルに通される。そして、図１６（ａ）に示すように、ノズルの先端から引き出された導体線１３ｃの端部が、溝２１１の外側に配置されたピン２３１に引っ掛けられて固定される。この状態で、図１６（ｂ）に示すように、ノズルの先端が、溝２１１の位置に押し当てられながら、溝２１１のＸ軸負側の端部から溝２１１に沿ってＸ軸正方向に移動される。これにより、ノズルから導体線１３ｃが導出されつつ、溝２１１の内部に導体線１３ｃが配置される。

【0132】

こうして、ノズルが、導体線１３ｃの折り返し位置となる折り返し溝２２０まで移動されると、図１６（ｃ）に示すように、ノズルの先端が、この折り返し溝２２０を通って、隣の溝２１１に移動される。これにより、一対の導体線１３の折り返し部分が形成される。折り返す位置は、荷重センサ１の形状や計測領域Ｒに応じて決められる。

【0133】

続いて、図１６（ｄ）に示すように、ノズルの先端が、隣の溝２１１に沿ってＸ軸負方向に移動されて、隣の溝２１１に沿って導体線１３ｃが配置される。ノズルの移動は、隣の溝２１１のＸ軸負側の端部から、さらにＸ軸負方向の所定の距離の位置まで行われ、ノズルの先端付近の導体線１３ｃが、溝２１１の外側に配置されたピン２３２に引っ掛けられて固定される。そして、折り返された導体線１３ｃのＸ軸負側の端部がＸ軸方向の同じ位置で切断され、一組の一対の導体線１３が完成する。

【0134】

このような作業を、それぞれの一対の溝２１０に対して順次繰り返すことにより、１つの荷重センサ１における複数の一対の導体線１３の形成が完了する。このとき、導体線１３ｃの折り返し位置は、各導体線１３ｃの長さに対応する位置に設定される。こうして、図１３（ａ）、（ｂ）に示すような、長さおよび折り返し位置の異なる複数の一対の導体線１３が形成される。

【0135】

このように、ジグ２００を用いることにより、ジグ２００の一対の溝２１０および折り返し溝２２０に沿ってノズルの先端を移動させることで、種々の長さの一対の導体線１３を簡易に形成できる。したがって、ノズルの移動機構を、一対の導体線１３の長さに応じた移動パターンで制御されることにより、種々の長さの一対の導体線１３を自動で形成できる。

【0136】

なお、上記製造工程で使用される導体線１３ｃは、上記実施形態１のような撚り線構造の導体線であってもよく、あるいは、単線からなる導体線であってもよい。また、ジグ２００に配置される一対の溝２１０の数は、図１５に示したものに限定されず、他の数であってもよい。さらに、基材１１、２１の形状は、図１２（ａ）、（ｂ）に示した形状に限られるものではなく、荷重センサ１が設置される機器の形状に応じて、自由に変更可能である。

【0137】

図１７は、荷重センサ１が便座に配置される場合の荷重センサ１の内部構成を示す模式図である。なお、図１７には、便座の開口Ｈ１０に沿うように矩形の荷重センサ１の内側部分が切り欠かれた状態が示されており、荷重センサ１の外形は、便宜上、矩形形状のまま残されている。しかし、実際には、便座の座面の外形に沿って、荷重センサ１の外側部分が略楕円形状（切欠き３１１、３２１による形状を略相似に拡大した形状）に切り欠かれる。

【0138】

図１７に示す荷重センサ１は、２つのセンサユニット３１０と、２つのセンサユニット３２０と、を備える。２つのセンサユニット３１０は、Ｙ軸負側においてＸ軸方向に並んでおり、２つのセンサユニット３２０は、Ｙ軸正側においてＸ軸方向に並んでいる。２つのセンサユニット３１０は、同じ形状および構造を有し、互いに表裏逆向きに配置されている。また、２つのセンサユニット３２０は、同じ形状および構造を有し、互いに表裏逆向きに配置されている。

【0139】

４つ並んだセンサユニット３１０、３２０の中心は、便座の開口Ｈ１０に位置付けられる。センサユニット３１０の中心側には、便座の開口Ｈ１０に対応する位置に切欠き３１１が形成されており、センサユニット３２０の中心側には、便座の開口Ｈ１０に対応する位置に切欠き３２１が形成されている。

【0140】

センサユニット３１０の基材１１、２１には、それぞれ、Ｙ軸方向に延びる複数の導電弾性体１２、２２が配置されており、切欠き３１１の形成により、中心側の基材１１、２１および導電弾性体１２、２２がカットされている。センサユニット３１０の複数の一対の導体線１３は、切欠き３１１の外側に折り返し部分が位置付けられるように配置される。

【0141】

同様に、センサユニット３２０の基材１１、２１には、それぞれ、Ｙ軸方向に延びる複数の導電弾性体１２、２２が配置されており、切欠き３２１の形成により、中心側の基材１１、２１および導電弾性体１２、２２がカットされている。センサユニット３２０の複数の一対の導体線１３は、切欠き３２１の外側に折り返し部分が位置付けられるように配置される。

【0142】

図１７の構成によれば、導電弾性体１２、２２が配置された正方形形状の基材１１、２１に対して切欠き３１１、３２１を形成し、切欠き３１１、３２１の形状に応じて、上記ジグ２００を用いて一対の導体線１３が形成される。これにより、基材１１、２１、導電弾性体１２、２２、および一対の導体線１３を組み立てるだけで、荷重センサ１（センサユニット３１０、３２０）を構成できる。よって、荷重センサ１の組み立て工数を削減でき、荷重センサ１の組み立てを容易に自動化できる。また、便座の開口Ｈ１０の形状に応じて切欠き３１１、３２１を形成し、一対の導体線１３ごとに折り返し位置を調整できるため、センサ部が配置されていない領域（不感帯）を小さくできる。よって、便座に座る人の荷重の分布を精緻に測定できる。

【0143】

上記のように、本変更例に係る荷重センサの製造方法は、基材の表面に導電弾性体が形成されたマザー基材から、荷重センサの形状に対応する領域を切り出して、荷重センサに用いる基材および導電弾性体を形成する工程と、切り出した基材の導電弾性体上に、誘電体で被覆された導体線を配置する工程と、を含んでいる。この製造方法によれば、上記のように、自由な形状の荷重センサに対し、組み立て工数を削減でき、荷重センサを簡易に製造できる。また、この製造方法によれば、導電弾性体および導体線が配置されない領域（不感帯）を抑制でき、荷重センサの検知精度を高めることができる。

【0144】

また、本変更例に係る荷重センサの製造方法は、上記のように、上側の基材および導電弾性体と、下側の基材および導電弾性体とを、それぞれ、マザー基材から切り出し、切り出した各導電弾性体との間に、誘電体で被覆された導体線を配置するように調整されてもよい。これにより、荷重センサの検出感度を高めることができる。

【0145】

＜参考例１＞
上記実施形態１の構成では、図２（ｂ）に示すように、導電弾性体１２、２２が互いに向き合うように配置される。しかしながら、このような構成では、導電弾性体１２を基材１１に形成する際の位置や、導電弾性体１２を導電弾性体２２に対して配置する際の位置に、ずれを生じる場合がある。このため、導電弾性体１２に位置ずれが生じても、隣り合う導電弾性体１２が互いに導通しないよう、隣り合う導電弾性体１２が間隔を開けて配置される。

【0146】

しかしながら、導電弾性体１２の間隔が開けられると、感圧素子が荷重を検出できない領域、すなわち不感帯が大きくなるという問題が生じる。

【0147】

そこで、参考例１では、意図しない導通を回避しつつ不感帯を抑制することが可能なように、荷重センサ１が構成される。

【0148】

図１８（ａ）～図２１を参照して、参考例１に係る、荷重センサ１の概要構成について説明する。

【0149】

図１８（ａ）は、基材１１と、基材１１の対向面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に設置された３つの導電弾性体１２とを模式的に示す斜視図である。

【0150】

【0151】

導電弾性体１２は、基材１１の対向面１１ａ（Ｚ軸正側の面）に形成される。図１８（ａ）では、基材１１の対向面１１ａに、３つの導電弾性体１２が形成されている。導電弾性体１２は、弾性を有する導電性の部材である。各導電弾性体１２は、Ｙ軸方向に長い帯状の形状を有しており、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んで形成されている。各導電弾性体１２のＹ軸負側の端部に、導電弾性体１２と電気的に接続されたケーブル１２ａが設置される。

【0152】

【0153】

導電弾性体１２は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。

【0154】

【0155】

【0156】

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の構造体に載置された、３つの被覆付き銅線１５および１２個の糸１４を模式的に示す斜視図である。

【0157】

１つの被覆付き銅線１５は、Ｘ軸正側の端部において折れ曲がっている。すなわち、被覆付き銅線１５は、一対の被覆付き銅線がＸ軸正側の端部で繋がった形状を有している。被覆付き銅線１５は、図１８（ａ）に示した３つの導電弾性体１２の上面に重ねて配置される。ここでは、３つの被覆付き銅線１５が３つの導電弾性体１２の上面に重ねて配置されている。

【0158】

各被覆付き銅線１５は、導電性の線材と、当該線材の表面を被覆する誘電体とからなる。３つの被覆付き銅線１５は、導電弾性体１２に交差するように配置され、導電弾性体１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、所定の間隔をあけて並んで配置されている。各被覆付き銅線１５は、３つの導電弾性体１２に跨がるよう、Ｘ軸方向に延びて配置される。被覆付き銅線１５の構成については、追って図２０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【0159】

図１８（ｂ）のように３つの被覆付き銅線１５が配置された後、各被覆付き銅線１５は、被覆付き銅線１５の長手方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、糸１４で基材１１に設置される。図１８（ｂ）に示す例では、１２個の糸１４が、導電弾性体１２と被覆付き銅線１５とが重なる位置以外の位置において、被覆付き銅線１５を基材１１に接続している。糸１４は、化学繊維、天然繊維、またはそれらの混合繊維などにより構成される。

【0160】

図１９（ａ）は、基材１１の上側に重ねて配置される基材２１と、基材２１の対向面２１ａ（Ｚ軸負側の面）に設置された３つの導電弾性体２２とを模式的に示す斜視図である。

【0161】

基材２１は、基材１１と同じ大きさおよび形状を有し、基材１１と同じ材料により構成される。導電弾性体２２は、基材２１の対向面２１ａ（Ｚ軸負側の面）において、導電弾性体１２に対向する位置に形成され、導電弾性体１２と同じ材料により構成される。導電弾性体２２は、導電弾性体１２と同様、Ｙ軸方向に長い帯状の形状を有しており、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んで形成されている。導電弾性体２２は、導電弾性体１２と同様、所定の印刷工法により基材２１のＺ軸負側の面に形成される。各導電弾性体２２のＹ軸負側の端部に、導電弾性体２２と電気的に接続されたケーブル２２ａが設置される。

【0162】

導電弾性体２２のＹ軸方向の長さ（長手方向の幅）は、導電弾性体１２のＹ軸方向の長さ（長手方向の幅）と同じである。一方、導電弾性体２２のＸ軸方向の長さ（短手方向の幅）は、導電弾性体１２のＸ軸方向の長さ（短手方向の幅）よりも小さい。導電弾性体２２の短手方向の幅と導電弾性体１２の短手方向の幅とが異なることにより生じる効果については、追って図２３（ａ）～図２５（ｂ）を参照して説明する。

【0163】

図１９（ｂ）は、図１８（ｂ）の構造体に図１９（ａ）の構造体が設置された状態を模式的に示す斜視図である。

【0164】

図１８（ｂ）に示した構造体の上方（Ｚ軸正側）から、図１９（ａ）に示した構造体が配置される。このとき、基材１１と基材２１は、対向面１１ａと対向面２１ａとが互いに向かい合うように配置され、導電弾性体１２のＸ軸方向の中心位置と導電弾性体２２のＸ軸方向の中心位置とが重なり、導電弾性体１２のＹ軸方向の端部と導電弾性体２２のＹ軸方向の端部とが重なるように配置される。そして、基材２１の外周四辺が基材１１の外周四辺に対して、シリコーンゴム系接着剤で接続されることにより、基材１１と基材２１とが固定される。これにより、３つの被覆付き銅線１５は、３つの導電弾性体１２と３つの導電弾性体２２とによって挟まれる。

【0165】

図１９（ｂ）には、基材１１、２１に挟まれて配置された荷重検出部１ａが、便宜上、破線で示されている。荷重検出部１ａは、複数の導電弾性体１２と、複数の導電弾性体２２と、複数の被覆付き銅線１５と、を備える。こうして、図１９（ｂ）に示すように、荷重センサ１が完成する。

【0166】

図２０（ａ）、（ｂ）は、Ｘ軸負方向に見た場合の被覆付き銅線１５の周辺を模式的に示す断面図である。図２０（ａ）は、荷重が加えられていない状態を示し、図２０（ｂ）は、荷重が加えられている状態を示している。

【0167】

図２０（ａ）に示すように、被覆付き銅線１５は、銅線１５ａと、銅線１５ａを被覆する誘電体１５ｂと、により構成される。銅線１５ａは、銅により構成されており、銅線１５ａの直径は、たとえば、約６０μｍである。誘電体１５ｂは、導電弾性体１２と銅線１５ａとの間、および、導電弾性体２２と銅線１５ａとの間に配置されている。

【0168】

誘電体１５ｂは、電気絶縁性を有し、たとえば、樹脂材料、セラミック材料、金属酸化物材料などにより構成される。誘電体１５ｂは、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂（たとえば、ポリエチレンテレフテレート樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などからなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料でもよく、Ａｌ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５などからなる群から選択される少なくとも１種の金属酸化物材料でもよい。

【0169】

図２０（ａ）に示す領域に荷重が加えられていない場合、導電弾性体１２と被覆付き銅線１５との間にかかる力、および、導電弾性体２２と被覆付き銅線１５との間にかかる力は、ほぼゼロである。この状態から、図２０（ｂ）に示すように、基材１１の下面に対して上方向に荷重が加えられ、基材２１の上面に対して下方向に荷重が加えられると、被覆付き銅線１５によって導電弾性体１２、２２が変形する。なお、基材１１の下面または基材２１の上面が静止物体に載置されて、他方の基材に対してのみ荷重が加えられた場合も、反作用により静止物体側から同様に荷重を受けることになる。

【0170】

図２０（ｂ）に示すように、荷重が加えられると、被覆付き銅線１５は、導電弾性体１２、２２に包まれるように導電弾性体１２、２２に近付けられ、被覆付き銅線１５と導電弾性体１２、２２との間の接触面積が増加する。これにより、銅線１５ａと導電弾性体１２との間の静電容量および銅線１５ａと導電弾性体２２との間の静電容量が変化し、この領域の静電容量が検出され、この領域にかかる荷重が算出される。

【0171】

図２１は、Ｚ軸負方向に見た場合の荷重センサ１の内部を模式的に示す平面図である。図２１では、便宜上、糸１４の図示が省略されている。

【0172】

図２１に示すように、導電弾性体１２、２２と被覆付き銅線１５とが交わる位置に、荷重に応じて静電容量が変化するセンサ部Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３が形成される。各センサ部は、導電弾性体１２、２２と被覆付き銅線１５を含み、被覆付き銅線１５は、静電容量の一方の極（たとえば陽極）を構成し、導電弾性体１２、２２は、静電容量の他方の極（たとえば陰極）を構成する。

【0173】

すなわち、被覆付き銅線１５の銅線１５ａは、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）の一方の電極を構成し、導電弾性体１２、２２は、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）の他方の電極を構成し、被覆付き銅線１５の誘電体１５ｂは、荷重センサ１（静電容量型荷重センサ）において静電容量を規定する誘電体に対応する。

【0174】

各センサ部に対してＺ軸方向に荷重が加わると、荷重により被覆付き銅線１５が導電弾性体１２、２２に包み込まれる。これにより、被覆付き銅線１５と導電弾性体１２、２２との間の接触面積が変化し、当該被覆付き銅線１５と当該導電弾性体１２、２２との間の静電容量が変化する。

【0175】

被覆付き銅線１５のＸ軸負側の端部、ケーブル１２ａのＹ軸負側の端部、およびケーブル２２ａのＹ軸負側の端部は、荷重センサ１に対して設置される検出回路に接続される。

【0176】

図２１に示すように、３組の導電弾性体１２、２２から引き出されたケーブル１２ａ、２２ａをラインＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３と称し、３つの被覆付き銅線１５内の銅線１５ａをラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と称する。ラインＬ１１に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３であり、ラインＬ１２に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３であり、ラインＬ１３に接続された導電弾性体１２、２２が、ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３と交わる位置が、それぞれ、センサ部Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３である。

【0177】

センサ部Ａ１１に対して荷重が加えられると、センサ部Ａ１１において被覆付き銅線１５と導電弾性体１２、２２との接触面積が増加する。したがって、ラインＬ１１とラインＬ２１との間の静電容量を検出することにより、センサ部Ａ１１において加えられた荷重を算出することができる。同様に、他のセンサ部においても、当該他のセンサ部において交わる２つのライン間の静電容量を検出することにより、当該他のセンサ部において加えられた荷重を算出することができる。

【0178】

図２２は、荷重センサ１の具体的構成を模式的に示す平面図である。図２２では、荷重センサ１の内部に位置する荷重検出部１ａも、便宜上、実線で示されている。

【0179】

図２２に示す荷重センサ１は、図１８（ａ）～図２１に示した荷重センサ１と比較して、１６個の導電弾性体１２と、１６個の導電弾性体２２と、１６個の被覆付き銅線１５と、を備える。この場合も、１６個の導電弾性体１２が基材１１に並んで形成され、１６個の導電弾性体２２が基材２１に並んで形成される。そして、導電弾性体１２、２２が互いに向かい合うように、基材１１と基材２１が接続される。

【0180】

なお、図２２に示す荷重センサ１では、被覆付き銅線１５が周期的に折り曲げられている。図２２では、このように周期的に折り曲げられた被覆付き銅線１５が、導電弾性体１２の上側に配置され、図１８（ｂ）の場合と同様、糸１４で基材１１に接続される。このように、被覆付き銅線１５が周期的に折り曲げられて配置されると、基材１１、２１が伸縮した場合でも、被覆付き銅線１５の折り曲げ状態が変化することにより、被覆付き銅線１５の破損を回避できる。また、被覆付き銅線１５が直線的に配置される場合に比べて、単位面積当たりの銅線１５ａの密度が高くなるため、荷重センサ１による検出感度を高めることができる。

【0181】

次に、導電弾性体１２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅と導電弾性体２２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅とが異なることにより生じる効果について説明する。

【0182】

図２３（ａ）、（ｂ）は、導電弾性体１２の短手方向の幅と導電弾性体２２の短手方向の幅とが等しい比較例１の構成を示す模式図である。図２３（ａ）、（ｂ）は、被覆付き銅線１５の位置で、Ｘ－Ｚ平面に平行な平面で切断した断面をＹ軸正方向に見た断面図である。なお、図２３（ａ）、（ｂ）では、被覆付き銅線１５は、便宜上、Ｘ軸方向に直線状に延びた状態で図示されている。

【0183】

図２３（ａ）に示すように、比較例１では、基材１１に形成される導電弾性体１２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅と、基材２１に形成される導電弾性体２２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅とが、何れもｄ１に設定されている。また、２つの導電弾性体１２の間隔および２つの導電弾性体２２の間隔は、何れもｄｇ１に設定されている。

【0184】

比較例１において、たとえば、図２３（ｂ）に示すように、基材２１がＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけずれて設置されると、基材２１に形成された導電弾性体２２もＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけ移動する。これにより、図２３（ｂ）の破線に示すように、導電弾性体２２のＸ軸正側の端部と、導電弾性体１２のＸ軸負側の端部とが重なる。

【0185】

このように、比較例１では、基材１１、２１の設置時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じると、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通するといった事態が生じる。また、導電弾性体１２、２２の形成時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じた場合も、同様に、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通するといった事態が生じる。この場合、隣り合う２つのセンサ部に基づく静電容量を、それぞれ個別かつ適正に検出することができなくなる。

【0186】

図２４（ａ）、（ｂ）は、比較例１に対して導電弾性体１２、２２の短手方向の幅を短くした比較例２の構成を示す模式図である。

【0187】

図２４（ａ）に示すように、比較例２では、導電弾性体１２、２２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅が、何れもｄ１よりも短いｄ２に設定されている。また、隣り合う２つの導電弾性体１２の間隔および隣り合う２つの導電弾性体２２の間隔は、何れもｄｇ１よりも長いｄｇ２に設定されている。

【0188】

比較例２では、たとえば、図２４（ｂ）に示すように、基材２１がＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけずれて設置され、導電弾性体２２がＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけずれたとしても、図２３（ｂ）の場合とは異なり、導電弾性体２２のＸ軸正側の端部と、導電弾性体１２のＸ軸負側の端部とは重ならない。このように、比較例２では、基材１１、２１の設置時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じても、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通することがない。また、導電弾性体１２、２２の形成時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じた場合も、同様に、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通することがない。

【0189】

しかしながら、比較例２の場合、隣り合う導電弾性体１２、２２の間隔がｄｇ１よりも長いｄｇ２に設定されたため、比較例１よりも、荷重センサ１が荷重を検出できない領域、すなわち不感帯が大きくなっている。

【0190】

そこで、発明者らは、意図しない導通を回避しつつ不感帯を抑制するために、参考例１のように、基材１１に形成された導電弾性体１２の短手方向の幅と、基材２１に形成された導電弾性体２２の短手方向の幅とを、互いに異ならせた。

【0191】

図２５（ａ）、（ｂ）は、導電弾性体１２の短手方向の幅と導電弾性体２２の短手方向の幅とが異なる参考例１の構成を示す模式図である。

【0192】

図２５（ａ）に示すように、参考例１では、導電弾性体１２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅はｄ１に設定され、基材２１に形成される導電弾性体２２の短手方向（Ｘ軸方向）の幅はｄ１よりも短いｄ２に設定されている。また、２つの導電弾性体１２の間隔はｄｇ１に設定され、２つの導電弾性体２２の間隔はｄｇ１よりも長いｄｇ２に設定されている。ｄ１は、たとえば、１０ｍｍ程度であり、ｄｇ１は、たとえば、２ｍｍ程度である。

【0193】

参考例１では、たとえば、図２５（ｂ）に示すように、基材２１がＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけずれて設置され、導電弾性体２２がＸ軸正方向に距離ｄｇ１だけずれたとしても、導電弾性体２２のＸ軸正側の端部と、導電弾性体１２のＸ軸負側の端部とは重ならない。すなわち、一のセンサ部を構成する導電弾性体２２と、一のセンサ部に隣り合う他のセンサ部を構成する導電弾性体１２とが導通することが回避される。

【0194】

このように、参考例１では、基材１１、２１の設置時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じても、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通することがない。また、導電弾性体１２、２２の形成時にＸ軸方向に距離ｄｇ１の位置ずれが生じた場合も、同様に、隣り合うセンサ部の導電弾性体１２、２２が導通することがない。したがって、隣り合うセンサ部に基づく静電容量を、それぞれ個別かつ適正に検出することができる。

【0195】

さらに、参考例１では、図２５（ａ）に示すように、隣り合う導電弾性体２２の間隔はｄｇ２であるものの、隣り合う導電弾性体１２の間隔はｄｇ２よりも短いｄｇ１に設定されている。これにより、荷重センサ１が荷重を検出できない領域、すなわち不感帯を抑制することができる。

【0196】

なお、図２５（ａ）、（ｂ）において、導電弾性体１２、２２の一方のみが被覆付き銅線１５に接触する範囲は、導電弾性体１２、２２の両方が接触する範囲に比べて、荷重に応じた静電容量の変化が低下する。しかしながら、導電弾性体１２、２２の一方のみが被覆付き銅線１５に接触する範囲においても、荷重に応じた静電容量の変化が生じるため、この範囲は、不感帯とはならず、荷重の検出範囲として機能する。

【0197】

＜参考例１の効果＞
以上、参考例１によれば、以下の効果が奏される。

【0198】

参考例１に係る荷重センサ１は、
互いに向かい合うように配置された第１基材１１および第２基材２１と、
前記第１基材１１の対向面１１ａに所定の間隔で形成された帯状の複数の第１導電弾性体１２と、
前記第２基材２１の対向面２１ａに前記複数の第１導電弾性体１２とそれぞれ対向して形成された帯状の複数の第２導電弾性体２２と、
前記複数の第１導電弾性体１２と前記複数の第２導電弾性体２２とによって挟まれ、前記第１および第２導電弾性体に対して交差する方向に延びた導電部材（銅線１５ａ）と、
前記第１導電弾性体１２および前記第２導電弾性体２２と前記導電部材（銅線１５ａ）との間に配置された誘電体１５ｂと、を備え、
前記複数の第１導電弾性体１２の短手方向の幅と、前記複数の第２導電弾性体２２の短手方向の幅とが、互いに異なっている。

【0199】

荷重センサ１において、導電弾性体１２、２２と被覆付き銅線１５との交差する位置がセンサ部となり、センサ部における静電容量の変化に基づいて荷重を検出することが可能となる。この場合に、導電弾性体１２の幅と導電弾性体２２の幅とが異なっているため、たとえば、荷重センサ１の組み立て時に、基材１１、２１との間において導電弾性体１２の並び方向の位置ずれが生じたとしても、隣り合うセンサ部を構成する導電弾性体１２、２２が、導通してしまうことを回避できる。また、幅が広い方の導電弾性体１２の間隔ｄｇ１を狭くしても、位置ずれによる導電弾性体１２、２２間の導通を抑制できるため、幅が広い方の導電弾性体１２の間隔ｄｇ１を狭くできる。このため、荷重センサ１に設けられたセンサ部の不感帯を小さくすることができる。よって、参考例１の荷重センサ１によれば、意図しない導通を回避しつつ不感帯を抑制することができる。

【0200】

被覆付き銅線１５の銅線１５ａ（導電部材）は、線状の導体線であり、誘電体１５ｂは、銅線１５ａの周囲に被覆されている。このように、銅線１５ａが線状の導体線により構成されると、上下に配置された導電弾性体１２と導電弾性体２２との間で銅線１５ａがない部分では、隣り合う列の斜め方向に対向する導電弾性体１２と導電弾性体２２とが位置ずれにより接触する事態が生じやすくなる。しかしながら、参考例１では、図２５（ａ）、（ｂ）に示したように、導電弾性体１２の短手方向の幅と導電弾性体２２の短手方向の幅とが異なるため、意図しない導通を回避することができる。

【0201】

＜参考例２＞
上記参考例１では、基材１１の四隅の頂点と基材２１の四隅の頂点とが、シリコーンゴム系接着剤で接続されることにより、基材１１と基材２１とが結合された。これに対し、参考例２では、基材１１と基材２１の周辺部分が糸部材により縫合されることにより、基材１１と基材２１とが結合される。

【0202】

図２６は、参考例２の荷重センサ１の具体的構成を模式的に示す平面図である。図２６では、荷重センサ１の内部に位置する荷重検出部１ａも、便宜上、実線で示されている。

【0203】

図２６に示す荷重センサ１では、図２２に示す荷重センサ１と比較して、破線で示すように、基材１１、２１は、外周付近が糸部材３００により縫合されることにより互いに結合されている。糸部材３００の縫い目は、基材１１、２１の外形に沿って直線状に形成されている。糸部材３００は、下糸３０１と上糸３０２により構成されている。糸部材（下糸３０１と上糸３０２）は、化学繊維、天然繊維、またはそれらの混合繊維などにより構成される。参考例２のその他の構成は、参考例１と同様である。

【0204】

図２７（ａ）は、図２６においてＹ軸負側に位置する縫い目を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサ１を切断したときのＡ－Ａ’断面図である。

【0205】

基材１１、２１の縫合により、基材１１、２１を上下（Ｚ軸方向）に貫通する針孔４１が、基材１１、２１の外形に平行となるよう一方向（図２７（ａ）の場合はＸ軸方向）に並んで形成される。針孔４１にＺ軸正側から上糸３０２が通され、針孔４１のＺ軸負側付近で、上糸３０２と下糸３０１とが係合される。一方向に並んで形成される針孔４１のピッチはｐに設定されている。基材１１の厚みはｔ１に設定され、基材２１の厚みはｔ２に設定されている。糸部材３００の縫合により、下糸３０１が基材１１をＺ軸正方向に押さえ付け、上糸３０２が基材２１をＺ軸負方向に押さえ付ける。これにより、基材１１と基材２１とが結合される。

【0206】

ここで、針孔４１のピッチｐが短いと、基材１１と基材２１との密着性が高められるものの、Ｘ－Ｙ平面内において基材１１、２１を広げる方向（たとえば、図２７（ａ）においてＡ－Ａ’断面に垂直なＹ軸方向）に、基材１１、２１に対して引っ張り力が加えられると、糸部材３００の縫い目に沿って基材１１、２１が裂けやすくなるという問題が生じる。そこで、発明者らは、異なるピッチｐで縫合された複数の荷重センサ１を実際に作成し、所定の引っ張り力を付与して基材１１、２１が縫い目に沿って裂けないための条件を検証した。

【0207】

検証の条件は、以下の通りである。糸部材３００（下糸３０１と上糸３０２）を、株式会社フジックス製のキングポリエステル＃６０により構成した。基材１１、２１を、ミラブル型シリコーンゴムにより構成した。基材１１の厚みｔ１と基材２１の厚みｔ２とを等しい厚みとし、厚みｔ１、ｔ２を、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍの何れかに設定した。針孔４１のピッチｐを、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの何れかに設定した。厚みｔ１、ｔ２とピッチｐの組み合わせにより、１８種類の荷重センサ１を作成した。基材１１、２１のＸ軸正側の辺の中央付近およびＸ軸負側の辺の中央付近を、それぞれＸ軸正方向およびＸ軸負方向に引っ張ることにより、これら１８種類の荷重センサ１に対して引っ張り力を付与し、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けるか否かを検証した。検証においては、引っ張り力を徐々に高めた。

【0208】

図２７（ｂ）は、発明者らが行った検証結果を示す表である。「○」は縫い目に沿って基材１１、２１が裂けなかったことを示し、「×」は縫い目に沿って基材１１、２１が裂けたことを示している。「○」の場合は、縫い目に沿って基材１１、２１は裂けなかったものの、所定の引っ張り力で、引っ張り力を付与した付近が局所的に裂けてちぎれた。

【0209】

本検証の結果、基材１１、２１が縫い目に沿って裂ける場合と、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けない場合とで、裂け始めにおける引っ張り力はほぼ同じであったが、その後にさらに裂け目を生じさせるために必要となる引っ張り力が異なることが分かった。すなわち、基材１１、２１が縫い目に沿って裂ける場合、縫い目の位置で裂け始めた後、弱い引っ張り力で継続的に縫い目に沿って裂け目が生じた。他方、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けない場合、縫い目の位置で裂け始めた後、かなり強い引っ張り力を付与することにより、引っ張り力を付与した付近のみに局所的な裂け目が生じた。したがって、基材１１、２１が縫い目に沿って裂ける場合、基材１１、２１の強度が低く、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けない場合、基材１１、２１の強度が高いと言える。

【0210】

さらに、基材１１、２１が縫い目に沿って裂ける場合は、縫い目に沿って裂け目が広がることで、引っ張り力を付与した辺の中央付近だけでなく、辺の両端付近にも裂け目が広がった。他方、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けない場合、裂け目は引っ張り力を付与した辺の中央付近にとどまった。

【0211】

したがって、基材１１、２１の強度の観点および基材１１、２１の裂け目の広がる範囲の観点から、基材１１、２１は縫い目に沿って裂けないことが好ましいと言える。

【0212】

図２７（ｂ）の表に示すように、基材１１、２１の厚みｔ１、ｔ２が０．５ｍｍの場合、ピッチｐが２．５ｍｍ以下であると、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けた。基材１１、２１の厚みｔ１、ｔ２が１．０ｍｍの場合、ピッチｐが１．０ｍｍ以下であると、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けた。基材１１、２１の厚みｔ１、ｔ２が１．５ｍｍの場合、ピッチｐが０．５ｍｍであると、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けた。

【0213】

以上の結果から、発明者らは、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けないために、以下の式（１）、（２）の両方が満たされる必要があると考えた。

【0214】

ｐ≧１．５／ｔ１ … （１）
ｐ≧１．５／ｔ２ … （２）

【0215】

すなわち、発明者らは、上記式（１）、（２）の両方が満たされる場合、言い換えれば、基材１１、２１のうち厚みが小さい方の基材の式が満たされる場合に、基材１１、２１が縫い目に沿って裂けないことを見いだした。したがって、参考例２の荷重センサ１においては、上記式（１）、（２）の両方が満たされるように、ピッチｐが設定される。

【0216】

＜参考例２の効果＞
以上、参考例２によれば、以下の効果が奏される。

【0217】

参考例２に係る荷重センサ１は、互いに向かい合うように配置された２枚の基材１１、１２と、
前記２枚の基材１１、１２に挟まれて配置された荷重検出部１ａと、を備え、
前記２枚の基材１１、１２は、外周付近が糸部材３００により縫合されることにより互いに結合され、
縫合により一方向に並んで形成される針孔４１のピッチｐが、前記基材１１の厚みの逆数の１．５倍以上である。

【0218】

ここで、前記荷重検出部１ａは、図１８（ａ）～図２２に示した参考例１と同様、
一の前記基材１１の対向面１１ａに所定の間隔で形成された帯状の複数の第１導電弾性体１２と、
他の前記基材２１の対向面２１ａに前記複数の第１導電弾性体１２とそれぞれ対向して形成された帯状の複数の第２導電弾性体２２と、
前記複数の第１導電弾性体１２と前記複数の第２導電弾性体２２とによって挟まれ、前記第１導電弾性体１２および前記第２導電弾性体２２に対して交差する方向に延びた導電部材（銅線１５ａ）と、
前記第１導電弾性体１２および前記第２導電弾性体２２と前記導電部材（銅線１５ａ）との間に配置された誘電体１５ｂと、を備える。

【0219】

針孔４１が一方向に並ぶ場合、針孔４１間の間隔によっては、基材１１、２１を広げる方向の引っ張り力により針孔４１間に亀裂が入り、基材１１、２１が縫い目の部分で裂けることが起こり得る。これに対し、参考例２では、上記式（１）、（２）に示したように、縫合により一方向に並んで形成される針孔４１のピッチｐが、基材１１、２１の厚みの逆数の１．５倍以上に設定されるため、上記検証のとおり、基材１１、２１を広げる方向に引っ張り力が加えられたとしても、基材１１、２１が縫い目の部分で裂けにくくなる。このため、基材１１、２１の強度を高めることができる。

【0220】

＜参考例３＞
上記参考例２では、糸部材３００の縫い目は、基材１１、２１の外形に沿って直線状に形成された。これに対し、参考例３では、図２８に示すように、糸部材３００の縫い目は、外形に沿いながら蛇行状に形成される。参考例３においても、基材１１、２１は、外周付近が糸部材３００により縫合されることにより互いに結合される。参考例３のその他の構成は、参考例２と同様である。

【0221】

図２９（ａ）は、図２８において基材１１、２１のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。

【0222】

基材１１、２１の縫合により、基材１１、２１を上下（Ｚ軸方向）に貫通する針孔４１、４２が形成されている。基材１１、２１の外周付近には、外形に沿って直線状に並ぶ針孔４１の針孔列Ｃ１と、外形に沿って直線状に並ぶ針孔４２の針孔列Ｃ２とが形成されている。図２９（ａ）では、基材１１、２１の外形がＸ軸方向に延びているため、針孔列Ｃ１、Ｃ２は、Ｘ軸方向に延びている。針孔列Ｃ１は針孔列Ｃ２の外側に形成されており、針孔列Ｃ１と針孔列Ｃ２との間隔はｗ１である。

【0223】

針孔４１は、直線状の針孔列Ｃ１に沿って一定のピッチｐで並んでおり、針孔４２は、直線状の針孔列Ｃ２に沿って一定のピッチｐで並んでいる。隣り合う針孔４１と針孔４２との外形に沿った方向（図２９（ａ）ではＸ軸方向）の間隔は、ｐ／２である。

【0224】

図２９（ｂ）は、図２９（ａ）において針孔４１を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサ１を切断したときのＢ－Ｂ’断面図である。図２９（ｂ）では、切断面よりも奥側（Ｙ軸正側）に位置する針孔４２を通る上糸３０２が、破線により示されている。

【0225】

図２９（ｂ）に示すように、針孔列Ｃ１、Ｃ２に垂直な方向（Ｙ軸正方向）に見た場合、針孔４１と針孔４２とが交互に並んでいる。そして、参考例３においても、隣り合う２つの針孔４１のピッチｐおよび隣り合う２つの針孔４２のピッチｐは、いずれも、上記参考例２で示した式（１）、（２）を満たすように設定される。

【0226】

＜参考例３の効果＞
以上、参考例３によれば、以下の効果が奏される。

【0227】

参考例３に係る荷重センサ１は、互いに向かい合うように配置された２枚の基材１１、２１と、
前記２枚の基材１１、２１に挟まれて配置された荷重検出部１ａと、を備え、
前記２枚の基材１１、２１は、外周付近が糸部材３００により縫合されることにより互いに結合され、
縫合により形成される針孔４１、４２が、少なくとも２列に並び、
前記一の列の前記針孔４１が、前記他の列の前記針孔４２に対して、前記列の延びる方向にシフトしている。

【0228】

【0229】

針孔列Ｃ１のみが設けられ、針孔４１のピッチｐが大きく設定された場合、以下の比較例３に示すように、隣り合う針孔４１の間の範囲において、２枚の基材１１、２１の密着性が弱くなり、防水性能および防塵性能が低下してしまう。

【0230】

図３０（ａ）は、比較例３の場合の、基材１１、２１のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。比較例３では、参考例３と比較して、針孔４２は省略されており、針孔４１だけが形成されている。図３０（ｂ）は、図３０（ａ）において針孔４１を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサ１を切断したときのＣ－Ｃ’断面図である。図３０（ｂ）に示すように、比較例３では、隣り合う針孔４１の中間付近において、基材１１と基材２１との間に隙間が生じている。このような隙間が生じると、荷重センサ１の内部へと水や埃が侵入するおそれがある。

【0231】

これに対し、参考例３では、図２９（ａ）、（ｂ）に示したように、縫合により形成される針孔４１、４２が２列に並べられ、針孔列Ｃ２の針孔４２が、針孔列Ｃ１の針孔４１に対して、針孔列Ｃ１、Ｃ２の延びる方向にシフトするよう形成される。これにより、針孔列Ｃ１において隣り合う針孔４１の間の範囲の側方が針孔列Ｃ２の針孔４２によって縫合されるため、針孔列Ｃ１の針孔４１の縫合により密着性が弱くなる範囲の側方が、針孔列Ｃ２の針孔４２の縫合により密着性が高められる。このため、全ての針孔４１、４２について縫合したときに、全範囲において２枚の基材１１、２１の密着性を高めることができる。よって、荷重センサ１の防水性能および防塵性能を高めることができる。

【0232】

針孔列Ｃ１における針孔４１のピッチｐと、針孔列Ｃ２の針孔４２のピッチｐが、いずれも、基材１１、２１の厚みの逆数の１．５倍以上に設定される。これにより、上記参考例２で示したように、基材１１、２１を広げる方向に引っ張り力が加えられたとしても、基材１１、２１が縫い目の部分で裂けにくくなるため、基材１１、２１の強度を高めることができる。このように、参考例３では、針孔列Ｃ１、Ｃ２を設けて防水性能および防塵性能を高めながら、ピッチｐを大きく設定して基材１１、２１が裂けることを回避することができる。

【0233】

図２９（ａ）の例では、前記縫合により形成される前記針孔４１、４２は、２列に並んでいる。

【0234】

また、図２９（ａ）の例では、糸部材３００は、一方の前記列（針孔列Ｃ１）の針孔４１と他方の前記列（針孔列Ｃ２）の針孔４２とに交互に通される。これにより、２枚の基材１１、２１を糸部材３００の縫合により確実に結合できる。

【0235】

一方の前記列（針孔列Ｃ１）において隣り合う針孔４１の中間位置の側方（Ｙ軸正側）に、他方の前記列（針孔列Ｃ２）の針孔４２が配置されている。これにより、針孔列Ｃ１の針孔４１の縫合により最も密着性が弱い位置の側方において、針孔列Ｃ２の針孔４２の縫合により密着性が高められる。よって、２枚の基材１１、２１の密着性を、より効果的に高めることができる。

【0236】

＜参考例の変更例＞
荷重センサ１の構成は、上記参考例に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

【0237】

たとえば、上記参考例３において、糸部材３００は、針孔４１と針孔４２とを交互に通るように基材１１、２１に対して縫い付けられたが、針孔４１、４２への糸部材の縫い付けは、これに限らず、たとえば、以下の変更例１、２のように行われてもよい。

【0238】

図３１（ａ）は、変更例１に係る、基材１１、２１のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。

【0239】

変更例１においても、参考例３と同様、針孔４１、４２が基材１１、２１に形成され、針孔列Ｃ１、Ｃ２が形成されている。ただし、変更例１では、基材１１、２１の縫合に、糸部材３００だけでなく、糸部材３００と同様の糸部材５００が用いられる。すなわち、前記糸部材は、一方の前記列（針孔列Ｃ１）の前記針孔４１に通される第１糸部材３００と、他方の前記列（針孔列Ｃ２）の前記針孔４２に通される第２糸部材５００とを備える。糸部材５００は、下糸５０１と上糸５０２からなる。変更例１では、糸部材３００は針孔４１のみに縫い付けられ、糸部材５００は針孔４２のみに縫い付けられている。

【0240】

変更例１においても、図３１（ａ）のように、一方の前記列（針孔列Ｃ１）において隣り合う針孔４１の中間位置の側方（Ｙ軸正側）に、他方の前記列（針孔列Ｃ２）の針孔４２が配置されている。

【0241】

図３１（ｂ）は、図３１（ａ）において針孔４１を通るＸ－Ｚ平面で荷重センサ１を切断したときのＤ－Ｄ’断面図である。

【0242】

変更例１においても、針孔４１は、針孔列Ｃ１に沿ってピッチｐで並んでおり、針孔４２は、針孔列Ｃ２に沿ってピッチｐで並んでいる。そして、ピッチｐは、上記参考例２で示した式（１）、（２）を満たすように設定される。これにより、基材１１、２１が針孔列Ｃ１、Ｃ２に沿って裂けることを回避できる。また、変更例１においても、上記参考例３と同様、針孔列Ｃ１において隣り合う針孔４１の間の範囲の側方が針孔列Ｃ２の針孔４２によって縫合されるため、２枚の基材１１、２１の密着性を高めることができる。これにより、荷重センサ１の防水性能および防塵性能を高めることができる。

【0243】

また、変更例１では、針孔列Ｃ１の針孔４１に通される糸部材３００と、針孔列Ｃ２の針孔４２に通される糸部材５００とが用いられるため、２枚の基材１１、２１を糸部材３００、５００の縫合により確実に結合できる。

【0244】

図３２（ａ）は、変更例２に係る、基材１１、２１のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。

【0245】

変更例２においても、参考例３と同様、針孔４１、４２が基材１１、２１に形成され、針孔列Ｃ１、Ｃ２が形成されている。ただし、変更例２では、糸部材３００が針孔４１、４２に縫い付けられる順序が、上記参考例３とは異なっている。変更例２では、針孔４１と針孔４２とが交互に縫い付けられるのではなく、針孔４１が連続して２回縫い付けられた後、針孔４２が連続して２回縫い付けられる。これにより、図３２（ａ）に示すように、糸部材３００が蛇行するように基材１１、２１を縫合することになる。変更例２においても、参考例３と同様の効果が奏される。

【0246】

また、上記参考例３では、縫合により形成される針孔は、２列に並んでいたが、これに限らず、３列以上に並んでいてもよい。

【0247】

図３２（ｂ）は、変更例３に係る、基材１１、２１のＹ軸負側における外周近傍をＺ軸負方向に見た場合の平面図である。

【0248】

変更例３では、上記変更例２と比較して、針孔列Ｃ１、Ｃ２に加えて、針孔４３が並ぶ針孔列Ｃ３が設けられている。針孔列Ｃ３は、針孔列Ｃ１と基材１１、２１の外縁との間に設けられており、針孔列Ｃ１、Ｃ２と平行である。針孔４１、４２、４３のＸ軸方向における位置は互いに異なっており、Ｘ軸方向において針孔４１、４２の間隔と、針孔４２、４３の間隔と、針孔４３、４１との間隔は、いずれもｐ／３である。変更例３では、基材１１、２１の縫合に、糸部材３００、５００だけでなく、糸部材３００、５００と同様の糸部材６００が用いられる。糸部材６００は、下糸６０１と上糸６０２からなり、針孔４３のみに縫い付けられている。

【0249】

変更例３では、針孔列Ｃ１において隣り合う針孔４１の間の範囲のＹ軸正側およびＹ軸負側が、それぞれ、針孔列Ｃ２の針孔４２および針孔列Ｃ３の針孔４３によって縫合される。これにより、針孔４１の縫合により密着性が弱くなる範囲の両方の側方が、針孔４２、４３の縫合により密着性が高められる。よって、荷重センサ１の防水性能および防塵性能をさらに高めることができる。

【0250】

Ｘ軸方向において針孔４１、４２の間隔と、針孔４２、４３の間隔と、針孔４３、４１との間隔は、ｐ／３でなくてもよい。針孔４１間の領域の側方に、針孔４２、４３がＸ軸方向に互いにシフトして位置付けられればよい。

【0251】

また、上記参考例において、導電弾性体１２、２２は、それぞれ、対向面１１ａ、２１ａに対して、所定の印刷工法により形成された。しかしながら、これに限らず、導電弾性体１２、２２は、それぞれ、対向面１１ａ、２１ａに対して、接着剤等により設置されてもよい。

【0252】

また、上記参考例において、基材２１側の導電弾性体２２の幅が、基材１１側の導電弾性体１２の幅よりも短く設定されたが、これに限らず、基材１１側の導電弾性体１２の幅が、基材２１側の導電弾性体２２の幅よりも短く設定されてもよい。

【0253】

また、上記参考例１において、荷重センサ１は、複数の被覆付き銅線１５を備えたが、少なくとも１つ以上の被覆付き銅線１５を備えればよい。たとえば、荷重センサ１に備えられる被覆付き銅線１５は、１つでもよい。上記参考例２、３においては、荷重センサ１は、少なくとも１つ以上の導電弾性体１２と、少なくとも１つ以上の被覆付き銅線１５とを備えればよい。

【0254】

また、上記参考例において、被覆付き銅線１５に代えて、銅以外の物質からなる線状の導電部材と、当該導電部材を被覆する誘電体と、により構成された電極が用いられてもよい。この場合の電極の導電部材は、たとえば、金属体、ガラス体およびその表面に形成された導電層、樹脂体およびその表面に形成された導電層などにより構成される。

【0255】

また、上記参考例において、荷重センサ１の構成は、必ずしも、被覆付き銅線１５と導電弾性体１２とを組み合わせた構成でなくてもよく、たとえば、上下の電極の間に伸縮性の誘電体が挟まれた構成であってもよい。

【0256】

また、上記参考例において、図１９（ｂ）に示す基材１１、２１に挟まれて配置される荷重検出部１ａは、上記の構成に限らない。

【0257】

なお、参考例２、３の構成において、荷重検出部１ａの構成は、必ずしも、参考例１と同様でなくてもよい。たとえば、参考例２、３では、荷重検出部１ａにおける導電弾性体１２、２２の短手方向の幅が同じであってもよい。この場合も、参考例２による基材１１、２１の裂け防止効果、および、参考例３による基材１１、２１の密着性向上効果が奏され得る。

【0258】

また、参考例１～３およびその変更例においても、被覆付き銅線１５に代えて、撚り線からなる導体線１３が用いられてもよい。

【0259】

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0260】

１荷重センサ
１１、２１基材（第１基材、第２基材）
１１ａ、２１ａ対向面
１２、２２導電弾性体（他の導電弾性体）
１３一対の導体線（導体線）
１３ａ、１３ｂ導体線
３０素線
３１銅線（導電部材）
３２誘電体
Ａ、Ａ１１～Ａ１３、Ａ２１～Ａ２３、Ａ３１～Ａ３３センサ部
Ｒ計測領域

【図1】