JP7543255B2 - 静電型トランスデューサおよび静電型トランスデューサユニット - Google Patents
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Description
第一の静電型トランスデューサは、絶縁体シートと、前記絶縁体シートに積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、少なくとも1つの端子部を備える少なくとも1つの電極シートと、前記電極シートの電気抵抗率より小さい電気抵抗率を有し、前記電極シートの一部分の面に沿うように前記電極シートに接触した状態で配置され、前記電極シートに接触している部位において前記電極シートに電気的に接続された少なくとも1つのバイパス導体とを備える。
第二の静電型トランスデューサは、絶縁体シートと、前記絶縁体シートに積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、複数の端子部を備える電極シートと、一端が前記複数の端子部のそれぞれに電気的に接続され、他端が相互に電気的に接続される複数の端子接続配線部と、前記複数の端子接続配線部の他端同士の接続位置から1つの入出力端を構成する結合配線部とを備える。
静電型トランスデューサユニットは、中心線を有する芯材と、上記に記載の静電型トランスデューサであって、裏面が前記芯材の前記中心線を中心とした外周面に対向するように、前記芯材の外周面に沿って配置された前記静電型トランスデューサと、前記芯材の前記外周面と前記静電型トランスデューサの裏面との間に介在し、前記芯材および前記静電型トランスデューサに固着される樹脂内層材と、を備える静電型トランスデューサユニットであって、前記静電型トランスデューサにおいて前記芯材の前記外周面の周方向における端辺を第一端辺と定義し、前記静電型トランスデューサの2つの前記第一端辺が、前記芯材の前記外周面の周方向において距離を隔てて対向配置され、前記樹脂内層材は、前記2つの前記第一端辺の隙間に介在している。
静電型トランスデューサ(以下、「トランスデューサ」と称する)は、例えば、基材と、基材の取付面に取り付けられた静電シートとを備える。基材は、任意の部材であって、金属、樹脂、その他の材料により形成される。
トランスデューサ1の一例の全体構成について、図1を参照して説明する。トランスデューサ1は、少なくとも静電シート10と処理装置30とを備える。図1においては、トランスデューサ1は、さらに、長尺状の基材20を備える場合を例に挙げる。ただし、トランスデューサ1は、基材20を備えない構成とすることもできる。なお、以下において、静電シート10と基材20とのユニットを、トランスデューサ本体と称する。
第一例のトランスデューサ1の詳細構成について、図2および図3を参照して説明する。トランスデューサ1は、静電シート10と、基材20と、処理装置30とを備える。
第一電極シート12は、導電性フィラーを有するエラストマーにより形成されているため、金属シートや導電性布に比べて柔軟性を有する。第二電極シート14も同様である。従って、トランスデューサ1を基材20に取付対象に取り付ける際に、取付性が良好となる。
第一バイパス導体13の具体例について説明する。なお、第二バイパス導体15は、第一バイパス導体13と同様であるため、説明を省略する。
第一バイパス導体13の第一例は、金属線により形成されている。金属線は、例えば、銅線、ニクロム線などである。この場合、第一バイパス導体13の電気抵抗率は、第一電極シート12の電気抵抗率の10分の1以下、さらには100分の1以下とすることができる。
第一バイパス導体13の第二例は、図4に示すように、導電性布により形成されている。導電性布とは、導電性繊維により形成された織物または不織布である。ここで、導電性繊維は、柔軟性を有する繊維の表面を導電性材料により被覆することにより形成される。導電性繊維は、例えば、ポリエチレンなどの樹脂繊維の表面に、銅やニッケルなどをメッキすることにより形成される。この場合、第一バイパス導体13の電気抵抗率は、第一電極シート12の電気抵抗率の10分の1以下、さらには100分の1以下とすることができる。
第一バイパス導体13の第三例は、図5に示すように、金属線により形成されている。金属線は、第一例と同様である。さらに、第一バイパス導体13は、第一電極シート12の幅方向(短手方向)の中央部に、波状に形成されている。これにより、第一電極シート12の幅方向の縁における実質の電気抵抗率を小さくすることができる。また、第一バイパス導体13が、第一電極シート12の長手方向に伸張することができる。つまり、第一バイパス導体13は、第一電極シート12が長手方向に伸張する際に、第一電極シート12の伸張変形に追従することができる。その結果、トランスデューサ1の伸張性能が高くなる。
第一バイパス導体13の第四例は、柔軟性及び伸縮性を有する薄膜のパンチングメタルにより形成されている。つまり、第一バイパス導体13は、網目状に形成されている。第一バイパス導体13の網目の配向方向を、第一電極シート12の長手方向に対して傾斜させるとよい。特に、第一バイパス導体13の網目の配向方向を、第一電極シート12の長手方向に対して、45°傾斜させるとよい。これにより、トランスデューサ1の長手方向の伸張性能および短手方向の伸張性能を高くなる。
第一バイパス導体13の第五例は、導電性エラストマーにより形成されている。つまり、第一バイパス導体13は、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成されている。ただし、第一バイパス導体13は、第一電極シート12よりも電気抵抗率が小さい。従って、同種の導電性フィラーの適用する場合には、第一バイパス導体13は、第一電極シート12よりも導電性フィラーの割合が高くなる。ここで、第一バイパス導体13に適用されるエラストマーは、第一電極シート12と同種のエラストマーを適用するのが好ましい。
第二例のトランスデューサ2について、図6を参照して説明する。図6に示すように、トランスデューサ2は、静電シート10と、基材20と、静電シート10の裏面と基材20の表面との間に配置されたヒータシート40と、処理装置30とを備える。つまり、トランスデューサ2は、センサまたはアクチュエータの機能に加えて、ヒータ機能を有する。
第三例のトランスデューサ3について、図7を参照して説明する。第三例のトランスデューサ3において、第一例のトランスデューサ1と同一構成については同一符号を付す。
第四例のトランスデューサ4について、図8を参照して説明する。第四例のトランスデューサ4において、第三例のトランスデューサ3と同一構成については同一符号を付す。
第五例のトランスデューサ5について、図9を参照して説明する。第五例のトランスデューサ5において、第一例のトランスデューサ1と同一構成については同一符号を付す。
第六例のトランスデューサ6について、図10を参照して説明する。第六例のトランスデューサ6において、第一例のトランスデューサ1と同一構成については同一符号を付す。
第七例のトランスデューサ7について、図11を参照して説明する。第七例のトランスデューサ7において、第一例のトランスデューサ1と同一構成については同一符号を付す。
第八例のトランスデューサ8について、図12を参照して説明する。第八例のトランスデューサ8において、第七例のトランスデューサ7と同一構成については同一符号を付す。
第九例のトランスデューサ9について、図13を参照して説明する。第八例のトランスデューサ8において、第六例のトランスデューサ6と同一構成については同一符号を付す。トランスデューサ9は、静電シート10と、基材20と、処理装置30と、配線50とを備える。トランスデューサ9は、第六例のトランスデューサ6における第一バイパス導体13および第二バイパス導体15を備えない構成である。
静電型トランスデューサユニット(以下、「トランスデューサユニット」と称する)は、中心線を有する部材である。中心線を有する部材とは、直線状の中心線を有する部材(棒状)、曲がった中心線を有する部材などを含む。当該部材の横断面(軸直角断面)は、円形、楕円形、多角形など、任意の形状とすることができる。また、当該部材は、両端を有する部材、リング状や枠状などの無端状の部材などを含む。例えば、ジョイスティック、アームレスト、ドアノブ、シフトレバー、ドアトリム、センタートリムなどは、両端を有する部材の例となる。また、ステアリングホイールの把持部分は、無端状の部材の例となる。なお、ステアリングホイールの把持部分は、例えばC字型などの円弧状の場合には、両端を有する部材の例としても挙げられる。
トランスデューサユニット100の例として、ステアリングホイール200を例に挙げて、図14を参照して説明する。ステアリングホイール200は、例えば、運転者の手の接触を検出することができるセンサの機能を有するステアリングホイールを例に挙げる。なお、ステアリングホイール200は、運転者の手に対して振動などを付与するアクチュエータの機能を有するようにしてもよい。
第一例のトランスデューサユニット110の構成について、図14および図15を参照して説明する。特に、トランスデューサユニット110の例として、ステアリングホイール200の把持部202の詳細構成について説明する。
第二例のトランスデューサユニット120の構成について、図16および図17を参照して説明する。トランスデューサユニット120の例として、第一例と同様に、ステアリングホイール200の把持部202の詳細構成について説明する。また、第二例のトランスデューサユニット120において、第一例と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
第三例のトランスデューサユニット130の構成について、図18を参照して説明する。トランスデューサユニット130の例として、第二例と同様に、ステアリングホイール200の把持部202の詳細構成について説明する。また、第三例のトランスデューサユニット130において、第二例と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
第四例のトランスデューサユニット140の構成および製造方法について、図19-図26を参照して説明する。トランスデューサユニット140の例として、第二例と同様に、ステアリングホイール200の把持部202の詳細構成について説明する。また、第三例のトランスデューサユニット130において、第二例と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
上記の第一例-第四例のトランスデューサユニット110,120,130,140における第一端子部112a3,112b3、第二端子部112a4,112b4は、上記の第一例-第九例のトランスデューサの端子部12b,12c,12d,12e,12fに対応する位置に設けられるが、その他に位置に設けてもよい。
Claims (27)
- 絶縁体シートと、
前記絶縁体シートに積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、少なくとも1つの端子部を備える少なくとも1つの電極シートと、
前記電極シートの電気抵抗率より小さい電気抵抗率を有し、前記電極シートの一部分の面に沿うように前記電極シートに接触した状態で配置され、前記電極シートに接触している部位において前記電極シートに電気的に接続された少なくとも1つのバイパス導体と、
を備える、静電型トランスデューサ。 - 前記バイパス導体は、導電性繊維により形成されている、請求項1に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記バイパス導体は、金属線により形成されている、請求項1に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記バイパス導体は、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成されている、請求項1に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記バイパス導体の電気抵抗率は、前記電極シートの電気抵抗率の10分の1以下である、請求項2-4の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記電極シートは、長尺状に形成され、
前記バイパス導体は、長尺状に形成され、前記電極シートの長手方向に沿って配置される、請求項1-5の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記バイパス導体は、前記電極シートの短手方向の中央部に、前記電極シートの長手方向に沿って配置される、請求項6に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記静電型トランスデューサは、複数の前記バイパス導体を備え、
複数の前記バイパス導体は、前記電極シートの短手方向に並んで配置される、請求項6に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記電極シートは、長尺状に形成され、長手方向の第一端部に配置された1つのみの端子部を備え、
前記バイパス導体は、長尺状に形成され、前記電極シートの長手方向に沿って配置され、
前記バイパス導体の長手方向の第一端部は、前記電極シートの長尺状において前記端子部側に位置し、
前記バイパス導体の長手方向の第二端部は、前記電極シートの長尺状において前記端子部とは反対側に位置する、請求項1-8の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記電極シートは、長尺状に形成され、長手方向の中央部に配置された前記少なくとも1つの端子部を備え、
前記バイパス導体は、長尺状に形成され、前記電極シートの長手方向に沿って配置され、前記電極シートの長手方向の第一端部から前記第一端部とは反対側の第二端部に亘って配置される、請求項1-8の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記電極シートは、長尺状に形成され、長手方向の第一端部に配置された第一端子部と長手方向の第二端部に配置された第二端子部とを備え、
前記バイパス導体は、長尺状に形成され、前記電極シートの長手方向に沿って配置され、前記電極シートの長手方向の第一端部から前記第一端部とは反対側の第二端部に亘って配置される、請求項1-8の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記バイパス導体は、網目を有し且つシート状に形成されている、請求項1-11の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記電極シートは、長尺状に形成され、
前記バイパス導体の前記網目の配向方向は、前記電極シートの長手方向に対して傾斜されている、請求項12に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記バイパス導体は、波状に形成されている、請求項1-11の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記電極シートは、前記電極シート自身の融着により前記絶縁体シートに固着されている、請求項1-14の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。
- 前記絶縁体シートは、エラストマーにより形成され、
前記電極シートは、前記電極シート自身の融着および前記絶縁体シートの融着により前記絶縁体シートに固着されている、請求項15に記載の静電型トランスデューサ。 - 前記静電型トランスデューサは、さらに、
前記絶縁体シートにおける前記電極シートとは反対面に積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、少なくとも1つの端子部を備える少なくとも1つの第二電極シートと、
前記第二電極シートの電気抵抗率より小さい電気抵抗率を有し、前記第二電極シートの面に沿うように前記第二電極シートに接触した状態で配置され、前記第二電極シートに接触している部位において前記第二電極シートに電気的に接続された少なくとも1つの第二バイパス導体と、
を備える、請求項1-16の何れか1項の静電型トランスデューサ。 - 前記電極シートは、長尺状に形成され、長手方向の異なる位置にそれぞれ配置された第一端子部および第二端子部を備え、
前記バイパス導体は、長尺状に形成され、前記電極シートの長手方向に沿って配置され、
前記静電型トランスデューサは、さらに、
一端が前記第一端子部に電気的に接続される第一端子接続配線部と、
一端が前記第二端子部に電気的に接続され、他端が前記第一端子接続配線部の他端に接続される第二端子接続配線部と、
前記第一端子接続配線部と前記第二端子接続配線部との接続位置から1つの入出力端を構成する結合配線部と、
を備える、請求項1-17の何れか1項に記載の静電型トランスデューサ。 - 絶縁体シートと、
前記絶縁体シートに積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、複数の端子部を備える電極シートと、
一端が前記複数の端子部のそれぞれに電気的に接続され、他端が相互に電気的に接続される複数の端子接続配線部と、
前記複数の端子接続配線部の他端同士の接続位置から1つの入出力端を構成する結合配線部と、
を備える、静電型トランスデューサ。 - 中心線を有する芯材と、
請求項1-19の何れか1項に記載の静電型トランスデューサであって、裏面が前記芯材の前記中心線を中心とした外周面に対向するように、前記芯材の外周面に沿って配置された前記静電型トランスデューサと、
前記芯材の前記外周面と前記静電型トランスデューサの裏面との間に介在し、前記芯材および前記静電型トランスデューサに固着される樹脂内層材と、
を備える静電型トランスデューサユニットであって、
前記静電型トランスデューサにおいて前記芯材の前記外周面の周方向における端辺を第一端辺と定義し、
前記静電型トランスデューサの2つの前記第一端辺が、前記芯材の前記外周面の周方向において距離を隔てて対向配置され、
前記樹脂内層材は、前記2つの前記第一端辺の隙間に介在している、静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、前記電極シートと電気的に接続される第一端子部または第一配線を有し、
前記第一端子部または前記第一配線は、対向配置される前記2つの前記第一端辺の隙間に配置されている、請求項20に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、前記電極シートが配置されていない領域において、厚み方向に貫通すると共に樹脂注入孔または樹脂注入時の空気抜き孔として機能する少なくとも1つの第三貫通孔を有し、
前記樹脂内層材は、前記第三貫通孔に配置されている、請求項20または21に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、前記電極シートと電気的に接続される第一端子部または第一配線を有し、
前記第一端子部または前記第一配線は、前記第三貫通孔に配置されている、請求項22に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記芯材は、前記中心線がリング状に形成された形状を有し、
前記静電型トランスデューサにおいて前記芯材の前記リング状の周回方向における端辺を第二端辺と定義し、
前記静電型トランスデューサの2つの前記第二端辺が、前記芯材の前記リング状の周回方向において距離を隔てて対向配置され、
前記樹脂内層材は、前記2つの前記第二端辺の隙間に介在している、請求項20-23の何れか1項に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、前記電極シートと電気的に接続される第一端子部または第一配線を有し、
前記第一端子部または前記第一配線は、対向配置される前記2つの前記第二端辺の隙間に配置されている、請求項24に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、さらに、裏面側に配置されるヒータシートを備え、
前記樹脂内層材は、前記ヒータシートと固着されている、請求項20-25の何れか1項に記載の静電型トランスデューサユニット。 - 前記静電型トランスデューサは、さらに、
前記絶縁体シートにおける前記電極シートとは反対面に積層され、検出領域または駆動領域としての1つの対象領域を構成し、導電性フィラーを含むエラストマーにより形成され、少なくとも1つの端子部を備える少なくとも1つの第二電極シートと、
前記第二電極シートに電気的に接続される第二端子部または第二配線と、
を備え、
前記第二端子部または前記第二配線は、対向配置される前記2つの前記第一端辺の隙間に配置されている、請求項20-26の何れか1項に記載の静電型トランスデューサユニット。
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