JP7588372B2 - 静電容量型センサ - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量型センサに関する。
従来、例えば、特許文献１に見られるように、コンデンサを構成する第１電極と第２電極との間に弾性変形可能な誘電体を介在させた構造の静電容量型センサが知られている。特許文献１に見られるセンサでは、第１基板に装着された複数の第１電極と、第２基板に装着された複数の第２電極とを有し、センサに垂直抗力やせん断力が作用することで、誘電体が変形し、ひいては、第１電極と第２電極との間の相対変位が生じることによって、第１電極と第２電極との間の静電容量の変化が生じるようになっている。そして、当該センサでは、静電容量の変化に基づいてセンサに作用する垂直抗力とせん断力とを検出するようにしている。
特許文献１に見られる如き静電容量型センサでは、第１電極と第２電極との間の静電容量を計測するために、第１電極及び第２電極のそれぞれに配線が接続される。そして、第１電極に接続された配線である第１電極側配線と、第２電極との間の静電容量、あるいは、第２電極に接続された配線である第２電極側配線と第１電極との間の静電容量、あるいは、第１電極側配線と第２電極側配線との間の静電容量、あるいは、これらの合成の静電容量が、計測対象の静電容量である第１電極と第２電極との間の静電容量に比して無視できない程度の容量値になる場合がある。
さらに、第１電極側配線と第２電極と間の静電容量、あるいは、第２電極側配線と第１電極との間の静電容量、あるいは、第１電極側配線と第２電極側配線との間の静電容量、あるいは、ごれらの合成の静電容量（以降、これらの静電容量を総称的に外乱静電容量ということがある）は、一般には一定の容量値ではなく、第１電極と第２電極との間の誘電体の弾性変形に応じて変化し得る。このため、上記外乱静電容量は、第１電極と第２電極との間の静電容量の計測精度を向上させる妨げとなる。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、第１電極側配線と第２電極との間の静電容量等の外乱静電容量を低減でき、第１電極と第２電極との間の静電容量の計測精度を高めることを可能とする静電容量型センサを提供することを目的とする。
本発明の静電容量型センサは、上記の目的を達成するために、誘電体から成る弾性変形可能な基材と、
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、 前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第１電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第１電極と共に前記第２電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第１電極の周囲を囲み、且つ、該第１電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする（第１発明）。
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、 前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第１電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第１電極と共に前記第２電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第１電極の周囲を囲み、且つ、該第１電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする（第１発明）。
かかる本発明の静電容量型センサで、接地された静電遮蔽部材は、上記の如く配置されているので、第１電極側配線の第１配線部分と第２電極との間の静電容量と、第２電極側配線部分の第２配線部分と第１配線部分との間の静電容量と、第２配線部分と第１電極との間の静電容量とのうちの少なくとも1つ以上の静電容量（外乱静電容量）を、第１電極及び第２電極の間の静電容量に比して十分に微小な容量値に低減できる。
このため、第１電極及び第２電極の間の静電容量を、第１電極側配線と第２電極側配線とを介して計測するとき、その計測精度を、静電遮蔽部材を備えない場合に比して向上させることが可能となる。さらに、外乱静電容量の全体を微小な容量値に低減させることと、静電遮蔽部材が第１電極及び第２電極の間の静電容量に影響を及ぼさないようにすることとを適切に実現できる。
本発明の静電容量型センサは、上記の目的を達成するために、誘電体から成る弾性変形可能な基材と、
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、 前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第２電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第２電極と共に前記第１電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第２電極の周囲を囲み、且つ、該第２電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする（第２発明）。
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、 前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第２電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第２電極と共に前記第１電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第２電極の周囲を囲み、且つ、該第２電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする（第２発明）。
かかる本発明の静電容量型センサで、接地された静電遮蔽部材は、上記の如く配置されているので、第１電極側配線の第１配線部分と第２電極との間の静電容量と、第２電極側配線部分の第２配線部分と第１配線部分との間の静電容量と、第２配線部分と第１電極との間の静電容量とのうちの少なくとも1つ以上の静電容量（外乱静電容量）を、第１電極及び第２電極の間の静電容量に比して十分に微小な容量値に低減できる。
このため、第１電極及び第２電極の間の静電容量を、第１電極側配線と第２電極側配線とを介して計測するとき、その計測精度を、静電遮蔽部材を備えない場合に比して向上させることが可能となる。さらに、外乱静電容量の全体を微小な容量値に低減させることと、静電遮蔽部材が第１電極及び第２電極の間の静電容量に影響を及ぼさないようにすることとを適切に実現できる。
上記第１～第２発明では、前記静電遮蔽部材は１層からなるという態様を採用し得る（第３発明）。
あるいは、前記基材は、当該基材の前記第２電極側の端面が取付対象物体に固着され、当該基材の前記第１電極側の端面が外界物と接触するように構成されているという態様を採用し得る（第４発明）。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１～図３を参照して以下に説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ａ（以降、単にセンサ１Ａということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５（５(1)，５(2)，５(4)，５(5)，５(6)）、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。なお、図１では、基材２の一部を点描部で示し、残部の外形を二点鎖線で示している。
本発明の第１実施形態を図１～図３を参照して以下に説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ａ（以降、単にセンサ１Ａということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５（５(1)，５(2)，５(4)，５(5)，５(6)）、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。なお、図１では、基材２の一部を点描部で示し、残部の外形を二点鎖線で示している。
基材２は、センサ１Ａの基体を構成するものであり、弾性変形可能な誘電体により構成されている。例えば、基材２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のゲル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいは、これらの複合材料等から成る柔軟な誘電体により弾性変形可能に構成され得る。
本実施形態では、基材２は、ほぼ一定の厚みを有する形状、例えば、直方体形状に形成されている。そして、図２及び図３に示すように、基材２の厚み方向の両面２ａ，２ｂのうちの一方の面２ｂ（以降、基材２の裏面２ｂという）が、任意の取付対象物体Ｗの表面に固着される。
例えば、センサ１Ａを接触力等を検知するための触覚センサとして使用する場合、基材２の裏面２ｂは、ロボットハンド等の取付対象物体Ｗの表面に固着され得る。この場合、基材２の厚み方向の他方の面２ａ（以降、基材２の表面２ａという）は、外界物との接触面となる。
第1電極３、第２電極４、及び静電遮蔽部材５は、いずれも導体により構成される。例えば、第1電極３、第２電極４、及び静電遮蔽部材５のそれぞれは、炭素、銀、金、液体金属等の金属、チオフェン系導電性高分子、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等の導電性樹脂、あるいは、これらの複合材料から成る導体により構成され得る。
センサ１Ａは、第1電極３及び第２電極４をそれぞれ1つ以上備える。本実施形態では、センサ１Ａは、例えば、４つの第１電極３(1)，３(2)，３(3)，３(4)と、1つの第２電極４とを備える。
第２電極４は、少なくとも一部が基材２に接した状態で配置されている。具体的には、本実施形態では、第２電極４は、例えば方形板状に形成されている。そして、第２電極４は、図２及び図３に示すように、基材２の厚み方向における裏面２ｂ寄りの位置で、基材２の表裏面２ａ，２ｂと平行な姿勢で基材２の内部に埋設されている。従って、第２電極４は、その外表面のほぼ全体が基材２に接した状態で配置されている。ただし、例えば、第２電極４の厚み方向の両面のうち、基材２の裏面２ｂ側の面の全体もしくは一部が、基材２の外方に露出されていてもよい。
以降の説明では、便宜上、図１～図３に示すように、基材２の厚み方向をＺ軸方向とする３軸直交座標系（ＸＹＺ座標系）Ｃｓを想定し、基材２の厚み方向をＺ軸方向と称する場合がある。また、当該座標系ＣｓのＸ軸方向及びＹ軸方向については、Ｚ軸方向で見た第２電極４の４つの辺のうち、互いに平行な２つの辺の延在方向（図１では紙面の左右方向）をＸ軸方向、他の２つの辺の延在方向（図１では紙面の上下方向）をＹ軸方向と定義する。
４つの第１電極３(1)～３(4)のそれぞれは、いずれも、少なくとも一部が基材２に接し、且つ、第２電極４との間に基材２を介在させた状態で該第２電極４からＺ軸方向（基材２の厚み方向）に離隔して配置されていると共に、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれの一部が第２電極４と重なるように配置されている。
具体的には、本実施形態では、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれは、例えば、第２電極４よりも面積が小さい所定サイズの方形板状に形成されている。そして、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれは、基材２の表面２ａ寄りのＺ軸方向位置で、基材２の表裏面２ａ，２ｂと平行な姿勢（Ｚ軸方向に直交する姿勢）で基材２の内部に埋設されている。これにより、各第１電極３(1)～３(4)は、そのほぼ全体が基材２に接し、且つ、第２電極４との間に基材２を介在させた状態で該第２電極４からＺ軸方向に離隔して配置されている。従って、Ｚ軸方向は、換言すれば、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の間隔方向である。
この場合、第１電極３(1)～３(4)は、第２電極４とＺ軸方向に一定の間隔を有し、且つ、基材２の表面２ａ側からＺ軸方向で見たとき、第２電極４の４つの辺のそれぞれの中央部上に各々位置するように配置されている。また、各第１電極３(1)～３(4)は、基材２の表面２ａ側からＺ軸方向で見たとき、その４つの辺のうちの互いに平行な２つの辺がＸ軸方向及びＹ軸方向の一方の軸方向に延在し、他の２つの辺が他方の軸方向に延在するように配置されている。そして、各第１電極３(1)～３(4)は、基材２の表面２ａ側からＺ軸方向で見たとき、その一部が第２電極４に重なり、残部が第２電極４の外方に張り出すように配置されている。
なお、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれは、本実施形態では、基材２に埋設されているので、各第１電極３(1)～３(4)のほぼ全体が基材２に接している。ただし、例えば、各第１電極３(1)～３(4)の厚み方向の両面のうち、基材２の表面２ａ側の面の全体もしくは一部が基材２の外方に露出されていてもよい。
上記のように第１電極３(1)～３(4)と第２電極４とが基材２に配置されているので、各第１電極３(1)～３(4)と第２電極４との重なり部分（Ｚ軸方向で見たときの重なり部分）は、該重なり部分の間に誘電体である基材２を有するコンデンサを構成する。この場合、各第１電極３(1)～３(4)と第２電極４との重なり部分に構成されるコンデンサは、その重なり部分の面積と、間隔（Ｚ軸方向の間隔）とに応じた静電容量を有する。
そして、基材２にＸ軸方向のせん断力が作用すると、そのせん断力の大きさに応じて、第１電極３(1)～３(4)が第２電極４に対して相対的にＸ軸方向に変位するように基材２が弾性変形する。このため、第１電極３(1)～３(4)のうち、Ｘ軸方向に並ぶ２つの第１電極３(1)，３(3)のそれぞれと第２電極４との重なり部分の面積が変化し、ひいては、該第１電極３(1)，３(3)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量が変化する。このとき、Ｙ軸方向に並ぶ２つの第１電極３(2)，３(4)のそれぞれと第２電極４との重なり部分の面積は変化しないので、該第１電極３(2)，３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量はほぼ一定に保たれる。
また、基材２にＹ軸方向のせん断力が作用すると、そのせん断力の大きさに応じて、第１電極３(1)～３(4)が第２電極４に対して相対的にＹ軸方向に変位するように基材２が弾性変形する。このため、第１電極３(1)～３(4)のうち、Ｙ軸方向に並ぶ２つの第１電極３(2)，３(4)のそれぞれと第２電極４との重なり部分の面積が変化し、ひいては、該第１電極３(2)，３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量が変化する。このとき、Ｘ軸方向に並ぶ２つの第１電極３(1)，３(3)のそれぞれと第２電極４との重なり部分の面積は変化しないので、該第１電極３(1)，３(3)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量はほぼ一定に保たれる。
また、基材２にＺ軸方向の荷重（圧縮力又は引っ張り力）が作用すると、その荷重の大きさに応じて、第１電極３(1)～３(4)が第２電極４に対して相対的にＺ軸方向に変位するように基材２が弾性変形する。このため、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との重なり部分のＺ軸方向の間隔が変化し、ひいては、該第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量が変化する。
以上のように第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との重なり部分の静電容量が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２軸方向のせん断力、あるいは、Ｚ軸方向の荷重により基材２に発生する弾性変形に応じて変化する。このため、それらの静電容量を計測することで、該静電容量の計測値から、基材２の弾性変形量（応力ひずみ）や、基材２に作用した２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）のせん断力、もしくはＺ軸方向の荷重を計測することが可能となる。
このような計測を行うために、センサ１Ａが備える配線６は、第１電極３(1)～３(4)に、各々、電気的に導通するよう接続された配線６(1)～６(4)と、第２電極４に電気的に導通するように接続された配線６(5)とを含む。これらの配線６(1)～６(5)は、それぞれ、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれと同様の導体により構成され、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれから適宜の配線パターンで基材２の内部を通って該基材２の外部に引き出されている。
この場合、配線６(1)～６(5)の、基材２の内部の部分は、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の箇所を通らないように配設される。また、配線６(1)～６(5)の材質は、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれと同一材質、あるいは、異なる材質のいずれであってもよい。また、配線６(1)～６(5)のそれぞれは、基材２の内部の部分と外部の部分とが異なる材質の導体で構成されていてもよい。また、配線６(1)～６(5)のそれぞれの、基材２の外部の部分の全体もしくは一部は、例えば、回路基板に形成された配線であってもよい。以降の説明では、配線６(1)～６(5)のそれぞれのうち、基材２の内部の部分を内部配線６(1)in～６(5)inと称し、基材２の外部の部分を外部配線６(1)out～６(5) outと称する。
ここで、配線６(1)～６(4)のそれぞれの内部配線６(1)in～６(4)inは、基材２の弾性変形が発生したときに、それぞれが接続された第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと共に第２電極４に対して相対移動する部分である。また、配線６(5)の内部配線６(5)inは、基材２の弾性変形が発生したときに、第２電極４と共に第１電極３(1)～３(4)のそれぞれに対して相対移動する部分である。
なお、本実施形態では、第１電極３(1)～３(4)に各々接続された内部配線６(1)in～６(4)inは、第１電極３(1)～３(4)のＺ軸方向位置とほぼ同じＺ軸方向位置で配設され、第２電極４に接続された内部配線６(5)inは、第２電極４のＺ軸方向の位置とほぼ同じＺ軸方向位置で配設されている。ただし、内部配線６(1)in～６(5)inのそれぞれは、Ｚ軸方向位置が変化するように配設されていてもよい。
補足すると、本実施形態では、第１電極３(1)～３(4)に、各々接続された配線６(1)～６(4)は、本発明における第１電極側配線に相当し、該配線６(1)～６(4)のそれぞれの内部配線６(1)in～６(4)inが、本発明における第１配線部分に相当する。また、第２電極４に接続された配線６(5)は、本発明における第２電極側配線に相当し、該配線６(5)の内部配線６(5)inが、本発明における第２配線部分に相当する。
基材２の外部に引き出された外部配線６(1)out～６(5)outは、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量を計測可能な測定部１０に接続される。該測定部１０は、図示しない電源回路、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）、インターフェース回路等を含む。そして、測定部１０は、静電容量を計測するための任意の公知の手法により、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間に計測用の電圧を印加することと、該電圧の印加時に、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量に応じた検出信号の生成とを行い、該検出信号から静電容量を計測し得るように構成されている。さらに測定部１０は、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量の計測値から、基材２に生じた弾性変形量（応力ひずみ）や、基材２に作用した外力（せん断力及びＺ軸方向の荷重）を推定する処理を行うことも可能である。このような測定部１０の構成は、公知のものでよい。
静電遮蔽部材５は、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれと同様の導体により構成されている。この場合、静電遮蔽部材５の材質は、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれと同一材質、あるいは、異なる材質のいずれであってもよい。
そして、静電遮蔽部材５は、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量の計測精度を高めるために、第１電極３(1)～３(4)に各々接続された配線６(1)～６(4)の内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の静電容量と、該内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと第２電極４に接続された配線６(5)の内部配線６(5)inとの間の静電容量と、該内部配線６(5)inと第１電極３(1)～３(4)のそれぞれとの間の静電容量との各外乱静電容量を、所定の閾値以下の十分に小さな容量値（≒０）に保ち得るように基材２に配置されていると共に、基材２の外部の接地箇所に接地されている。上記所定の閾値は、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の静電容量よりも十分に小さな容量値である。
本実施形態では、配線６(1)～６(5)の内部配線６(1)in～６(5)inは、例えば図１に示す如き配線パターンで配設されている。この場合、特に、第2電極４の一辺に垂直な方向で該一辺に対向すると共に該一辺とほぼ同方向に延在する部分を有する内部配線６(1)in，６(2)in，６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の静電容量と、第１電極３(4)の一辺に垂直な方向で該一辺に対向すると共に、該一辺とほぼ同方向に延在する部分を有する内部配線６(5)inと第１電極3(4)との間の静電容量と、互いに対向してほぼ平行に延在する部分を有する内部配線６(4)inと内部配線６(5)inとの間の静電容量が上記閾値を超える容量値になる虞がある。
そこで、本実施形態では、センサ１Ａに備えた静電遮蔽部材５は、内部配線６(1)in，６(2)in，６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の電気力線を各々遮蔽するための３つの静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)と、内部配線６(5)inと第１電極3(4)との間の電気力線を遮蔽するための静電遮蔽部材５(5)と、内部配線６(4)inと内部配線６(5)inとの間の電気力線を遮蔽するための静電遮蔽部材５(6)とを含む。
具体的には、本実施形態では、上記静電遮蔽部材５(1)～５(6)は、それぞれ、例えば方形板状に形成されている。そして、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれは、内部配線６(1)in，６(2)in，６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の箇所に、基材２の表裏面２ａ，２ｂと平行な姿勢で配置されている。また、静電遮蔽部材５(5)は、内部配線６(5)inと第１電極3(4)との間の箇所に、基材２の表裏面２ａ，２ｂと平行な姿勢で配置されている。また、静電遮蔽部材５(6)は、内部配線６(4)inと内部配線６(5)inとの間の箇所に、基材２の表裏面２ａ，２ｂと平行な姿勢で配置されている。
さらに詳細には、例えば、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれは、それぞれのＺ軸方向位置を、内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inのそれぞれのＺ軸方向位置に近接させて、内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の電気力線の経路を遮るように基材２の内部に配置されている。また、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４とが重なり合う箇所には存在しないように配置されている。そして、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれは、それぞれに電気的に導通するように接続された接地用配線７(1)，７(2)，７(4)のそれぞれを介して基材２の外部の接地箇所に接地されている。
この場合、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれのＺ軸方向位置が内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inのそれぞれのＺ軸方向位置に近接しているため、基材２がせん断力等の外力により弾性変形しても、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれは、それぞれに対応する内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inとほぼ一体的に第２電極４に対して相対移動する。このため、外力による基材２の弾性変形によらずに、内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の静電遮蔽を適切に実現できる。
また、静電遮蔽部材５(4)，５(5)のそれぞれは、それぞれのＺ軸方向の位置を、内部配線６(5)のＺ軸方向位置に近接させて、内部配線６(5)と第１電極３(4)及び内部配線６(4)inのそれぞれとの間の電気力線の経路を遮るように基材２の内部に配置されている。また、静電遮蔽部材５(5)，５(6)のそれぞれは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４とが重なり合う箇所には存在しないように配置されている。そして、静電遮蔽部材５(5)，５(6)のそれぞれは、それぞれに電気的に導通するように接続された接地用配線７(5)，７(6)のそれぞれを介して基材２の外部の接地箇所に接地されている。
この場合、静電遮蔽部材５(4)，５(5)のそれぞれのＺ軸方向位置が内部配線６(5)のＺ軸方向位置に近接しているため、基材２がせん断力等の外力により弾性変形しても、静電遮蔽部材５(4)，５(5)のそれぞれは、内部配線６(5)とほぼ一体的に第１電極３(4)及び内部配線６(4)inに対して相対移動する。このため、外力による基材２の弾性変形によらずに、内部配線６(5)と第１電極３(4)及び内部配線６(4)inのそれぞとの間の静電遮蔽を適切に実現できる。
上記静電遮蔽部材５(1)～５(6)にそれぞれ接続された接地用配線７(1)～７(6)は、基材２の内部を通って基材２の外部に引き出され、基材２の外部の接地箇所に接続されている。この場合、接地用配線７(1)～７(5)の、基材２の内部の部分は、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の箇所を通らないように配設される。また、接地用配線７(1)～７(5)の材質は、第１電極３(1)～３(4)及び第２電極４のそれぞれと同一材質、あるいは、異なる材質のいずれであってもよい。また、接地用配線７(1)～７(5)のそれぞれは、基材２の内部の部分と外部の部分とが異なる材質の導体で構成されていてもよい。また、接地用配線７(1)～７(5)のそれぞれの、基材２の外部の部分の全体もしくは一部は、例えば、回路基板に形成された配線であってもよい。
本実施形態のセンサ１Ａは、以上説明した如く構成されている。かかる構成のセンサ１Ａの作成手法としては、例えば、基材２と同一材質の複数のシートを積層する手法を採用し得る。この場合、第１電極３(1)～３(4)、第２電極４、及び静電遮蔽部材５(1)～５(6)が各々配置される層のシートには、第１電極３(1)～３(4)、第２電極４、及び静電遮蔽部材５(1)～５(6)のそれぞれと、これに接続される配線（配線６(1)～６(5)又は接地用配線７(1)～７(6)）とが印刷等により装着され得る。
本実施形態のセンサ１Ａによれば、静電遮蔽部材５(1)～５(6)が前記した如く配置されているので、第１電極３(1)，３(2)，３(4)にそれぞれ接続されている内部配線６(1)in，６(2)in，６(4)inのそれぞれと第２電極４との間の静電容量と、第２電極４に接続されている内部配線６(5)inと第１電極3(4)との間の静電容量と、第１電極３(4)に接続されている内部配線６(4)inと第２電極４に接続されている内部配線６(5)inとの間の静電容量とを、それぞれ、基材２の弾性変形によらず、静電遮蔽部材５(1)～５(6)のそれぞれにより、前記所定の閾値よりも小さい十分に微小な容量値（≒０）に保つことができる。
また、静電遮蔽部材５(1)～５(6)のそれぞれは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４とが重なり合う箇所には存在しないように配置されているので、静電遮蔽部材５(1)～５(6)が、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量に影響を及ぼすのが防止される。
また、第１電極３(3)に接続されている内部配線６(3)inと第２電極４との間の静電容電と、第２電極４に接続されている内部配線６(5)inと第１電極３(1)，３(2)，３(3)のそれぞれとの間の静電容量と、第１電極３(1)，３(2)，３(3)のそれぞれに接続されている内部配線６(1)in，６(2)in，６(3)inと第２電極４に接続されている内部配線６(5)inとの間の静電容量とは、元々、それぞれに対応する静電遮蔽部材を備えずとも、前記所定の閾値よりも小さい十分に微小な容量値（≒０）に保たれる。
従って、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の静電容量を測定部１０により精度よく計測することができる。ひいては、該静電容量の計測値から、基材２に作用する外力（せん断力、Ｚ軸方向の荷重）による基材２の弾性変形量や、該外力を精度よく計測することが可能となる。
なお、以上説明したセンサ１Ａでは、静電遮蔽部材５(1)～５(6)のうち、互いに近接するもの同士を一体化してもよい。例えば、静電遮蔽部材５(5)，５(6)を一体化してもよい。このようにした場合には、静電遮蔽部材５(5)，５(6)を一体化した静電遮蔽部材は、内部配線６(5)inと第１電極３(4)との間の箇所と、内部配線６(5)inと内部配線６(4)inとの間の箇所とにまたがって配置されることになる。
また、センサ１Ａでは、内部配線６(3)inと第２電極４との間の静電遮蔽部材と、内部配線６(5)inと第１電極３(1)，３(2)，３(3)のそれぞれとの間の静電遮蔽部材と、内部配線６(1)in，６(2)in，６(3)inのそれぞれと内部配線６(5)inとの間の静電遮蔽部材とを備えていないが、これらの静電遮蔽部材を備えてもよい。
この場合、例えば、内部配線６(5)inと第１電極３(4)との間の静電遮蔽部材５(5)、又は、内部配線６(5)inと内部配線６(4)との間の静電遮蔽部材５を、内部配線６(5)inと、第１電極３(1)，３(2)，３(3)のうちの1つ以上の第１電極のそれぞれとの間の静電遮蔽、又は、内部配線６(5)inと、内部配線６(1)in，６(2)in，６(3)(in)のうちの1つ以上の配線のそれぞれとの間の静電遮蔽を兼ねるように配置することも可能である。
また、センサ１Ａでは、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)を、内部配線６(1)in，６(2)in、６(4)inのそれぞれのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置したが、静電遮蔽部材５(1)，５(2)，５(4)のそれぞれ、又はいずれかを、第２電極４のＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置してもよい。
また、センサ１Ａでは、静電遮蔽部材５(5)，５(6)を、内部配線６(5)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置したが、例えば、静電遮蔽部材５(5)を、第１電極３(4)のＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置してもよい。また、静電遮蔽部材５(6)を内部配線６(4)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置してもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図４及び図５を参照して説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ｂ（以降、単にセンサ１Ｂということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５Ｂ、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。基材２、第１電極３、第２電極４、及び配線６は、第１実施形態のセンサ１Ａと同じである。また、配線６は、第１実施形態と同様に測定部１０（図示省略）に接続される。このため、これらの構成の説明は省略する。なお、図４では静電遮蔽部材５Ｂを、便宜上、グレー色で示している。
次に、本発明の第２実施形態を図４及び図５を参照して説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ｂ（以降、単にセンサ１Ｂということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５Ｂ、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。基材２、第１電極３、第２電極４、及び配線６は、第１実施形態のセンサ１Ａと同じである。また、配線６は、第１実施形態と同様に測定部１０（図示省略）に接続される。このため、これらの構成の説明は省略する。なお、図４では静電遮蔽部材５Ｂを、便宜上、グレー色で示している。
静電遮蔽部材５Ｂは、本実施形態では、第１電極３及び第２電極４と同様の導体から成る単一の部材として構成されている。該静電遮蔽部材５Ｂの材質は、第１電極３及び第２電極４と同一材質又は異なる材質のいずれであってもよい。
この静電遮蔽部材５Ｂは、本実施形態では、その中央部に厚み方向に貫通する開口穴５Ｂａを有する枠形の板状、例えば、方形枠形の板状に形成されている。そして、静電遮蔽部材５Ｂは、図５に示す如く、第１電極３(1)～３(4)と第２電極４との間の、第１電極３(1)～３(4)及び内部配線６(1)in～６(4)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置で、基材２の表裏面２ａ，２ｂに平行な姿勢（Ｚ軸方向に直交する姿勢）で基材２の内部に配置されている。さらに、静電遮蔽部材５Ｂは、接地用配線７Ｂを介して基材２の外部の接地箇所に接地されている。
静電遮蔽部材５Ｂは、さらに詳細には、Ｚ軸方向で見たとき、その開口穴５Ｂａの内側に、第１電極３(1)～３(4)の全体が収まるように配置されている。このため、静電遮蔽部材５Ｂは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)の全体の周囲を囲み、且つ、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと重なる部分をもたないように配置されている。
より具体的には、該開口穴５Ｂａは、例えば、Ｚ軸方向で見たとき、ほぼ方形状に形成されている。そして、静電遮蔽部材５Ｂは、Ｚ軸方向で見たとき、その開口穴５Ｂａの４つの辺のうちの互いに平行な２つの辺と、他の２つの辺とが、各々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に延在し、且つ、該開口穴５ＢａのＸ軸方向に延在する２つの辺の間の間隔内に、Ｙ軸方向に並ぶ第１電極３(2)，３(4)が位置し、該開口穴５ＢａのＹ軸方向に延在する２つの辺の間の間隔内に、Ｘ軸方向に並ぶ第１電極３(1)，３(3)が位置するように配置されている。
また、静電遮蔽部材５Ｂの開口穴５Ｂａのサイズは、Ｚ軸方向で見たとき、該開口穴５Ｂａの内側に第１電極３(1)～３(4)の全体が収まるように設定されていることに加えて、上記のように静電遮蔽部材５Ｂを配置した状態で、Ｘ軸方向に延在する２つの辺のうちの第１電極３(2)側の辺が該第１電極３(2)の一辺（図３では上側の一辺）に近接すると共に、第１電極３(4)側の辺が該第１電極３(4)の一辺（図３では下側の一辺）に近接し、且つ、Ｙ軸方向に延在する２つの辺のうちの第１電極３(1)側の辺が該第１電極３(1)の一辺（図３では左側の一辺）に近接すると共に、第１電極３(3)側の辺が該第１電極３(3)の一辺（図３では右側の一辺）に近接するように設定されている。
また、静電遮蔽部材５Ｂの開口穴５Ｂａの周囲の部分（方形枠形の板状部分）は、Ｚ軸方向で見たとき、図４に示すように、第１電極３(1)～３(4)に各々接続されている内部配線６(1)in～６(4)inのほぼ全体と重なるように配置されている。
さらに、本実施形態では、静電遮蔽部材５Ｂは、第１電極３(4)と、第２極４に接続された内部配線６(5)との間の静電遮蔽のための突起部５Ｂｂを一体に備えている。該突起部５Ｂｂは、開口穴５Ｂａの内周（該開口穴５Ｂａの４辺のうちの第１電極３(4)に近接する辺）から、第１電極３(4)と内部配線６(5)との間の箇所に向かってＹ軸方向に突設されていると共に、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(4)の内部配線６(5)に対向する辺（図３では左側の辺）に近接するように配置されている。
ここで、静電遮蔽部材５Ｂ（突起部５Ｂｂを含む）は、第１電極３(1)～３(4)及び内部配線６(1)in～６(4)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置されているため、基材２がせん断力等の外力により弾性変形しても、静電遮蔽部材５Ｂは、第１電極３(1)～３(4)及び内部配線６(1)in～６(4)inとほぼ一体的に第２電極４及びこれに接続された内部配線６(5)inに対して相対移動する。
このため、外力による基材２の弾性変形によらずに、内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと、第２電極４及び内部配線６(5)inのそれぞれとの間の静電遮蔽を静電遮蔽部材５Ｂにより適切に実現できる。また、静電遮蔽部材５Ｂの突起部５Ｂｂにより、内部配線６(5)inと、第１電極３(4)との間の静電遮蔽を適切に実現できる。
上記静電遮蔽部材５Ｂに接続された接地用配線７Ｂは、第１実施形態の接地用配線７（７(1)～７(6)）と同様の形態で導体により構成される。そして、接地用配線７Ｂは、静電遮蔽部材５Ｂの外周から基材２の内部（静電遮蔽部材５Ｂの周囲の内部）を通って基材２の外部に引き出され、基材２の外部の接地箇所に接続されている。
なお、静電遮蔽部材５Ｂは、例えば、その外周の全体もしくは一部が基材２の外部に露出するように配置されていてもよい。そして、接地用配線７Ｂは、静電遮蔽部材５Ｂの、基材２の外部に露出した部分から、基材２の内部を経由することなく延設されていてもよい。
本実施形態のセンサ１Ｂは、以上説明した如く構成されている。かかる構成のセンサ１Ｂは、例えば、第１実施形態のセンサ１Ａに関して説明した作成手法と同様の手法により作成し得る。
そして、本実施形態のセンサ１Ｂによれば、静電遮蔽部材５Ｂが前記した如く配置されているので、第１電極３(1)～３(4)にそれぞれ接続されている内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと第２電極４及びこれに接続されている内部配線６(5)のそれぞれとの間の静電容量と、第２電極４に接続されている内部配線６(5)inと第１電極３(4)との間の静電容量とを、それぞれ、基材２の弾性変形によらず、静電遮蔽部材５Ｂにより、前記所定の閾値よりも小さい十分に微小な容量値（≒０）に保つことができる。
また、静電遮蔽部材５Ｂは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４とが重なり合う箇所には存在しないように配置されているので、静電遮蔽部材５Ｂが、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量に影響を及ぼすのが防止される。
また、第１電極３(1)，３(2)，３(3)のそれぞれに接続されている内部配線６(1)in，６(2)in，６(3)inと第２電極４に接続されている内部配線６(5)inとの間の静電容量とは、第１実施形態のセンサ１Ａと同様に、それぞれに対応する静電遮蔽部材を備えずとも、前記所定の閾値よりも小さい十分に微小な容量値（≒０）に保たれる。
従って、センサ１Ｂによれば、第１実施形態のセンサ１Ａと同様に、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の静電容量を測定部１０により精度よく計測することができる。ひいては、該静電容量の計測値から、基材２に作用する外力（せん断力、Ｚ軸方向の荷重）による基材２の弾性変形量や、該外力を精度よく計測することが可能となる。
なお、以上説明したセンサ１Ｂでは、第１電極３(3)に接続されている内部配線６(3)inと、第２電極４及びこれに接続されている内部配線６(5)のそれぞれとの間の静電容量は十分に微小（≒０）であるので、静電遮蔽部材５Ｂは、例えば、第１電極３(3)に近接してＹ軸方向に延在する部分を備えない構造の部材であってもよい。また、静電遮蔽部材５Ｂは、例えば、複数の部分に分割されていてもよい。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ｃ（以降、単にセンサ１Ｃということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５Ｃ、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。基材２、第１電極３、第２電極４、及び配線６は、第１実施形態のセンサ１Ａと同じである。また、配線６は、第１実施形態と同様に測定部１０（図示省略）に接続される。このため、これらの構成の説明は省略する。なお、図６では静電遮蔽部材５Ｃを、便宜上、グレー色で示している。
次に、本発明の第３実施形態を図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の静電容量型センサ１Ｃ（以降、単にセンサ１Ｃということがある）は、基材２、第１電極３（３(1)，３(2)，３(3)，３(4)）、第２電極４、静電遮蔽部材５Ｃ、及び配線６（６(1)，6(2)，６(3)，６(4)，６(5)）を備える。基材２、第１電極３、第２電極４、及び配線６は、第１実施形態のセンサ１Ａと同じである。また、配線６は、第１実施形態と同様に測定部１０（図示省略）に接続される。このため、これらの構成の説明は省略する。なお、図６では静電遮蔽部材５Ｃを、便宜上、グレー色で示している。
静電遮蔽部材５Ｃは、本実施形態では、第１電極３及び第２電極４と同様の導体から成る単一の部材として構成されている。該静電遮蔽部材５Ｂの材質は、第１電極３及び第２電極４と同一材質又は異なる材質のいずれであってもよい。
この静電遮蔽部材５Ｃは、本実施形態では、その中央部に厚み方向に貫通する開口穴５Ｃａを有する枠形の板状、例えば、方形枠形の板状に形成されている。そして、静電遮蔽部材５Ｃは、図７に示す如く、第１電極３(1)～３(4)と第２電極４との間の、第２電極４及び内部配線６(5)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置で、基材２の表裏面２ａ，２ｂに平行な姿勢（Ｚ軸方向に直交する姿勢）で基材２の内部に配置されている。さらに、静電遮蔽部材５Ｃは、接地用配線７Ｃを介して基材２の外部の接地箇所に接地されている。
静電遮蔽部材５Ｃは、さらに詳細には、Ｚ軸方向で見たとき、その開口穴５Ｃａの内側に、第２電極４の全体が収まるように配置されている。このため、静電遮蔽部材５Ｃは、Ｚ軸方向で見たとき、第２電極４の周囲を囲み、且つ、第２電極４と重なる部分をもたないように配置されている。さらに、静電遮蔽部材５Ｃは、その開口穴５Ｃａの周囲の部分が第１電極３(1)～３(4)のそれぞれの一部分（第２電極４の外方に張り出した部分）と重なるように配置されている。
より具体的には、該開口穴５Ｃａは、例えば、Ｚ軸方向で見たとき、第２電極４と相似する方形状に形成されている。そして、静電遮蔽部材５Ｃは、Ｚ軸方向で見たとき、その開口穴５Ｃａの４つの辺のうちの互いに平行な２つの辺と、他の２つの辺とが、各々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に延在し、且つ、該開口穴５Ｃａの内側に第２電極４の全体が位置するように配置されている。
また、静電遮蔽部材５Ｂの開口穴５Ｂａのサイズは、Ｚ軸方向で見たとき、該開口穴５Ｃａの内側に第２電極４の全体が収まるように設定されていることに加えて、上記のように静電遮蔽部材５Ｃを配置した状態で、該開口穴５Ｃａの４つの辺のそれぞれが第２電極４の４つの辺のそれぞれに近接するように設定されている。すなわち、静電遮蔽部材５Ｂの開口穴５Ｃａは、第２電極４のよりも若干大きいサイズの方形状に形成されている。
また、静電遮蔽部材５Ｃの開口穴５Ｃａの周囲の部分（方形枠形の板状部分）は、Ｚ軸方向で見たとき、図６に示すように、第１電極３(1)～３(4)に各々接続されている内部配線６(1)in～６(4)inと、第２電極４に接続されている内部配線６(5)inとのほぼ全体と重なるように配置されている。
ここで、静電遮蔽部材５Ｃは、第２電極４及び内部配線６(5)inのＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置に配置されているため、基材２がせん断力等の外力により弾性変形しても、静電遮蔽部材５Ｃは、第２電極４及び内部配線６(5)inとほぼ一体的に第１電極３(1)～３(4)及び内部配線６(1)in～６(4)inに対して相対移動する。このため、外力による基材２の弾性変形によらずに、内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと、第２電極４及び内部配線６(5)のそれぞれとの間の静電遮蔽、並びに、内部配線６(5)と第１電極３(1)～３(4)のそれぞれとの間の静電遮蔽を、静電遮蔽部材５Ｃにより適切に実現できる。
上記静電遮蔽部材５Ｃに接続された接地用配線７Ｃは、第１実施形態の接地用配線７（７(1)～７(6)）と同様の形態で導体により構成される。そして、接地用配線７Ｃは、静電遮蔽部材５Ｃの外周から基材２の内部（静電遮蔽部材５Ｃの周囲の内部）を通って基材２の外部に引き出され、基材２の外部の接地箇所に接続されている。
なお、静電遮蔽部材５Ｃは、例えば、その外周の全体もしくは一部が基材２の外部に露出するように配置されていてもよい。そして、接地用配線７Ｃは、静電遮蔽部材５Ｃの、基材２の外部に露出した部分から、基材２の内部を経由することなく延設されていてもよい。
本実施形態のセンサ１Ｃは、以上説明した如く構成されている。かかる構成のセンサ１Ｃは、例えば、第１実施形態のセンサ１Ａに関して説明した作成手法と同様の手法により作成し得る。
そして、本実施形態のセンサ１Ｃによれば、静電遮蔽部材５Ｃが前記した如く配置されているので、第１電極３(1)～３(4)にそれぞれ接続されている内部配線６(1)in～６(4)inのそれぞれと第２電極４及びこれに接続されている内部配線６(5)のそれぞれとの間の静電容量と、第２電極４に接続されている内部配線６(5)inと第１電極３(1)～３(4)のそれぞれとの間の静電容量とを、それぞれ、基材２の弾性変形によらず、静電遮蔽部材５Ｃにより、前記所定の閾値よりも小さい十分に微小な容量値（≒０）に保つことができる。
また、静電遮蔽部材５Ｃは、Ｚ軸方向で見たとき、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４とが重なり合う箇所には存在しないように配置されているので、静電遮蔽部材５Ｃが、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと第２電極４との間の静電容量に影響を及ぼすのが防止される。
従って、センサ１Ｃによれば、第１実施形態のセンサ１Ａと同様に、第１電極３(1)～３(4)のそれぞれと、第２電極４との間の静電容量を測定部１０により精度よく計測することができる。ひいては、該静電容量の計測値から、基材２に作用する外力（せん断力、Ｚ軸方向の荷重）による基材２の弾性変形量や、該外力を精度よく計測することが可能となる。
なお、以上説明した第３実施形態のセンサ１Ｃでは、第１電極３(3)に接続されている内部配線６(3)inと、第２電極４及びこれに接続されている内部配線６(5)のそれぞれとの間の静電容量は十分に微小（≒０）であるので、静電遮蔽部材５Ｃは、例えば、第１電極３(3)に近接してＹ軸方向に延在する部分を備えない構造の部材であってもよい。
また、静電遮蔽部材５Ｃは、例えば、複数の部分に分割されていてもよい。また、静電遮蔽部材５Ｃは、例えば、基材２の外部において、適宜の絶縁体を介して第２電極４に固定されていてもよい。このようにした場合には、静電遮蔽部材５ＣのＺ軸方向位置は、第２電極４及び内部配線６(5)inのＺ軸方向位置に近接していなくてよく、例えば、第１電極３(1)～３(4)と第２電極４の間の中央位置、第１電極３(1)～３(4)寄りのＺ軸方向位置等であってもよい。
［他の実施形態］
本発明は、以上説明した第１～第３実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態を採用することもできる。例えば、前記第１～第３実施形態のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、第２電極４は単一の電極であるが、該第２電極４は、複数の電極に分割されていてもよい。
本発明は、以上説明した第１～第３実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態を採用することもできる。例えば、前記第１～第３実施形態のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、第２電極４は単一の電極であるが、該第２電極４は、複数の電極に分割されていてもよい。
また、前記第１～第３実施形態のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、第１電極３を４つの電極により構成すると共に、第２電極４を単一の電極により構成したが、例えば、これと逆に、第１電極を単一の電極により構成し、第２電極を４つの電極により構成してもよい。
また、前記第１～第３実施形態のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、第１電極３（３(1)～３(4)を基材２の表面２ａ側、第２電極４を基材２の裏面２ｂ側に配置したが、これと逆に、第１電極３（３(1)～３(4)を基材２の裏面２ｂ側、第１電極４を基材２の表面２ａ側に配置してもよい。
また、前記第１～第３実施形態のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２軸方向のせん断力と、Ｚ軸方向の荷重とを計測し得るようにセンサ１Ａ～１Ｃを構成したが、例えば１軸方向のせん断力と、Ｚ軸方向の荷重とを計測し得るようにセンサが構成されていてもよい。あるいは、例えばＺ軸方向の荷重だけを計測し得るようにセンサが構成されていてもよい。
例えば、前記センサ１Ａ～１Ｃから、Ｙ軸方向に並ぶ第１電極３(2)，３(4)とこれらに接続された配線６(2)，６(4)を除去することで、Ｘ軸方向のせん断力と、Ｚ軸方向の荷重とを計測し得るセンサを構成できる。この場合、静電遮蔽部材は、例えば、センサ１Ａの静電遮蔽部材５(1)、あるいは、センサ１Ｂの静電遮蔽部材５Ｂ、あるいは、センサ１Ｃの静電遮蔽部材５Ｃ、あるいは、静電遮蔽部材５Ｂもしくは５Ｃのうち、第１電極３(1)に近接してＹ軸方向に延在する部分により構成され得る。
また、例えば、第2電極４よりも小さい面積を有する板状の第１電極を第２電極４の中央部にＺ軸方向で対向させて配置することで、Ｚ軸方向の荷重だけを計測し得るセンサを構成できる。この場合、静電遮蔽部材は、例えば、第１電極に接続された配線（基材２の内部の配線のＺ軸方向位置に近接したＺ軸方向位置で、該配線に沿って配置され得る。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…静電容量型センサ、２…基材、３（３(1)～３(4)）…第１電極、４…第２電極、６(1)～６(4)…配線（第１電極側配線）、６(5)…第２電極側配線、６(1)in～６(4)in…内部配線（第１配線部分）、６(5)in…内部配線（第２配線部分）、７（７(1)，７(2)，７(4)，７(5)，７(6)），７Ｂ，７Ｃ…静電遮蔽部材。
Claims (4)
- 誘電体から成る弾性変形可能な基材と、
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、
前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第１電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第１電極と共に前記第２電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第１電極の周囲を囲み、且つ、該第１電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする静電容量型センサ。 - 誘電体から成る弾性変形可能な基材と、
前記基材に接した状態で配置された少なくとも1つの第1電極と、
前記基材に接し、且つ、前記第１電極との間に前記基材を介在させた状態で該第１電極と該基材の厚み方向に離隔して配置されると共に、該第１電極との間隔方向で見たとき、該第１電極と重なる部分を有するように配置された少なくとも1つの第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに各々接続された第１電極側配線及び第２電極側配線とを備えており、
前記第１電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第１電極と共に前記第２電極に対して相対移動する部分である第１配線部分と前記第２電極との間の箇所と、前記第２電極側配線のうち、前記基材の弾性変形に伴い前記第２電極と共に前記第１電極に対して相対移動する部分である第２配線部分と前記第１配線部分との間の箇所と、前記第２配線部分と前記第１電極との間の箇所とのうちの少なくとも1つ以上の箇所に、接地された静電遮蔽部材が配置されており、
前記静電遮蔽部材は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向における前記第２電極寄りの位置で、せん断力による前記基材の弾性変形に伴い該第２電極と共に前記第１電極に対してせん断方向に相対移動するように配置されていると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔方向で見たとき、該第２電極の周囲を囲み、且つ、該第２電極と重なる部分をもたないように配置されていることを特徴とする静電容量型センサ。 - 請求項１又は２記載の静電容量型センサにおいて、
前記静電遮蔽部材は１層からなることを特徴とする静電容量型センサ。 - 請求項１又は２記載の静電容量型センサにおいて、
前記基材は、当該基材の前記第２電極側の端面が取付対象物体に固着され、当該基材の前記第１電極側の端面が外界物と接触するように構成されていることを特徴とする静電容量型センサ。
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