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公開番号2025070329
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180562
出願日2023-10-19
発明の名称せん断力検出装置
出願人NISSHA株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/22 20060101AFI20250424BHJP(測定;試験)
要約【課題】せん断力が働いていない方向にせん断力が働いたと検知される誤検知を抑制する。
【解決手段】せん断力センサセル10は、第1導電層において、Y方向に第1ギャップG1を有して対向して配置される第1電極11及び第2電極12と、第1電極11に接続される第1配線31aと、第2電極12に接続される第2配線31bと、第2導電層において、第1ギャップG1、第1電極11及び第2電極12と重複するよう配置される第3電極14と、第1導電層と第2導電層との間に配置され弾性変形可能な絶縁弾性体と、第1導電層と第2導電層との間において、第3電極14に電気的に接続される部分と第1配線31aとが重複する部分、第3電極14に電気的に接続される部分と第2配線31bとが重複する部分に配置され、グランド電位に接続されるグランド電極15と、を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電層と、
前記第１導電層と対向する第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に配置され、弾性変形可能な絶縁弾性体と、
を備え、
前記第１導電層は、第１方向に第１ギャップを有して対向して配置される第１電極及び第２電極と、前記第１電極に接続される第１配線部と、前記第２電極に接続される第２配線部と、を有し、
前記第２導電層は、前記第１ギャップ、前記第１電極及び前記第２電極と重複するよう配置され、前記第１電極との間で第１容量を生じるとともに前記第２電極との間で第２容量を生じる第３電極を有し、
前記第１導電層と前記第２導電層との間において、前記第３電極に電気的に接続される部分と前記第１配線部とが重複する部分、及び、前記第３電極に電気的に接続される部分と前記第２配線部とが重複する部分に配置され、グランド電位に接続されるグランド電極を備える、
せん断力検出装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１導電層は、前記第１方向とは異なる第２方向に第２ギャップを有して対向して配置される第４電極及び第５電極を有し、
前記第４電極は前記第１配線部に接続され、前記第５電極は前記第２配線部に接続され、
前記第２導電層は、前記第２ギャップ、前記第４電極及び前記第５電極と重ねられていて、前記第４電極との間で第３容量を生じるとともに前記第５電極との間で第４容量を生じる第６電極を有し、
前記グランド電極は、前記第１配線部と前記第６電極に電気的に接続される部分とが重複する部分、及び、前記第２配線部と前記第６電極に電気的に接続される部分とが重複する部分に配置される、請求項１に記載のせん断力検出装置。
【請求項３】
前記グランド電極は、前記第１導電層と前記第２導電層との間において、前記第２導電層に近い位置に配置される、請求項１又は２に記載のせん断力検出装置。
【請求項４】
前記グランド電極は、前記第１導電層と前記第２導電層との間において、前記第１導電層に近い位置に配置される、請求項１又は２に記載のせん断力検出装置。
【請求項５】
前記第１導電層上に配置された絶縁体層をさらに備え、
前記グランド電極は、前記絶縁体層に形成される、請求項１又は２に記載のせん断力検出装置。
【請求項６】
前記グランド電極は、前記第３電極と前記第１配線部が重複する部分、及び、前記第３電極と前記第２配線部が重複する部分に配置される、請求項１又は２に記載のせん断力検出装置。
【請求項７】
前記第２導電層は、前記第６電極と接続される第３配線部を有し、
前記グランド電極は、前記第１配線部と前記第３配線部とが重複する部分、及び、前記第２配線部と前記第３配線部とが重複する部分に配置される、請求項２に記載のせん断力検出装置。
【請求項８】
前記第２導電層は、前記第３電極と接続される第４配線部を有し、
前記グランド電極は、前記第１配線部と前記第４配線部とが重複する部分、及び、前記第２配線部と前記第４配線部とが重複する部分に配置される、請求項１又は２に記載のせん断力検出装置。

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せん断力を測定するせん断力検出装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量の変化を用いてせん断力と押圧力とを検出するせん断力検出装置が知られている。このせん断力検出装置は、第１導電層において、所定の方向にギャップを有して対向して配置される第１電極及び第２電極と、第１導電層に対向する第２導電層において、上記ギャップ、第１電極、第２電極と重複し、第１電極との間で第１容量を生じるとともに、第２電極との間で第２容量を生じる第３電極と、第１導電層と第２導電層との間に配置されている弾性変形可能な絶縁弾性体と、を備える（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記のせん断力検出装置では、上記所定の方向にせん断力が加わった場合に絶縁弾性体が所定の方向に弾性変形することで、所定の方向における第１電極及び第２電極と第３電極との位置関係が変化し、第１電極と第３電極とが重複する領域の面積と、第２電極と第３電極とが重複する面積と、が変化する。この面積の変化は、第１電極と第３電極とにより構成される第１容量、第２電極と第３電極とにより構成される第２容量の変化として検知される。すなわち、上記のせん断力検出装置は、所定の方向にせん断力が加わったことを、第１容量、第２容量の変化として検知できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６２８０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の構成を備えるせん断力検出装置には、第１電極、第２電極、第３電極の他に、これら電極と外部の装置（例えば、静電容量の測定装置）とを接続するための配線部が設けられている。従来のせん断力検出装置では、配線部とこれに対向する電極とが互いに重複して容量成分が形成される。従来のせん断力検出装置では、この容量成分の存在により、せん断力の誤検知が発生することがあった。
【０００６】
例えば、第１電極に接続された配線部と第３電極との重複部分に力が加えられると、この部分の絶縁弾性体の厚みが変化し（小さくなり）、当該配線部と第３電極との間で形成される容量成分の静電容量が変化する（増加する）。上記配線部は第１電極と接続されている（すなわち、導通している）ので、この静電容量の変化が第１容量の変化と判断されて、所定の方向にせん断力が働いていないにもかかわらず、所定の方向にせん断力が働いたと検知される。このような誤検知は、「多軸干渉」と呼ばれることがある。
【０００７】
本発明の課題は、上記の多軸干渉を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るせん断力検出装置は、第１導電層と、第１導電層と対向する第２導電層と、第１導電層と第２導電層との間に配置され、弾性変形可能な絶縁弾性体と、を備える。第１導電層は、第１方向に第１ギャップを有して対向して配置される第１電極及び第２電極と、第１電極に接続される第１配線部と、第２電極に接続される第２配線部と、を有する。第２導電層は、第１ギャップ、第１電極及び第２電極と重複するよう配置され、第１電極との間で第１容量を生じるとともに第２電極との間で第２容量を生じる第３電極を有する。上記のせん断力検出装置は、第１導電層と第２導電層との間において、第３電極に電気的に接続される部分と第１配線部とが重複する部分、及び、第３電極に電気的に接続される部分と第２配線部とが重複する部分に配置され、グランド電位に接続されるグランド電極を備える。
【０００９】
上記のように、第１導電層と第２導電層との間において、第３電極に電気的に接続される部分と第１配線部とが重複する部分、第３電極に電気的に接続される部分と第２配線部が重複する部分に、グランド電位に接続されたグランド電極を配置することで、第３電極に電気的に接続される部分と第１配線部との重複部分、第３電極に電気的に接続される部分と第２配線部との重複部分に容量成分が形成されにくくなる。これら重複部分に容量成分が形成されていない（形成されていても容量が小さい）ので、これら重複部分のいずれにのみ力が加えられても、この力によって、第１電極と第３電極とで形成される第１容量、及び／又は、第２電極と第３電極とで形成される第２容量が変化したと判断されない。この結果、上記重複部分にのみ力が加えられたときに、せん断力の誤検知が発生することを抑制できる。
【００１０】
上記のせん断力検出装置において、第１導電層は、第１方向とは異なる第２方向に第２ギャップを有して対向して配置される第４電極及び第５電極を有し、第４電極は第１配線部に接続され、第５電極は第２配線部に接続されてもよい。また、第２導電層は、第６電極を有してもよい。第６電極は、第２ギャップ、第４電極及び第５電極と重ねられていて、第４電極との間で第３容量を生じるとともに第５電極との間で第４容量を生じる。この場合に、グランド電極は、第１配線部と第６電極に電気的に接続される部分とが重複する部分、及び、第２配線部と第６電極に電気的に接続される部分とが重複する部分に配置されてもよい。これにより、第１配線部と第６電極に電気的に接続される部分との重複部分、及び、第２配線部と第６電極に電気的に接続される部分との重複部分に容量成分が形成されないので、これら重複部分のいずれかにのみ力が加えられても、この力によって、第４電極と第６電極とで形成される第３容量、及び／又は、第５電極と第６電極とで形成される第４容量が変化したと判断されない。この結果、第１配線部と第２配線部のこれら重複部分にのみ力が加えられたときに、せん断力の誤検知が発生することを抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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