スクリーン印刷コラム(68)

~SBセンサーはどのように印圧を測定しているか~

今回は「SBセンサーADVANCE」(以下「SBセンサー」と記す)仕組みについてお話します。
SBセンサーはセンサーシートの電気抵抗をAD変換機で電圧に変換します。そして電圧をさらに単位のないデジタル値(RAW値)に変換します。
なぜこのようなことをするかと言いますと、実はセンサーシートは印圧が高くなる程、抵抗値が低くなる特性をもっています。そこで印圧が高くなる程信号が大きくなるようにAD変換機で変換しています。この値を使ってパソコン上で棒グラフを描くと、印圧が高いほど棒グラフが高くなり、印圧の強弱を棒グラフの増減として目視出来る様になります。
 
RAW値は印圧に比例して増減するので、基準となる印圧をセンサーシートに与えた時のRAW値を測定すればRAW値を工学単位に変換できます。これがキャリブレーションです。センサーシートには7chの電極があり、各チャネルの特性が多少ばらつくため、キャリブレーションを行い各ch間のバラつきも補正します。SBセンサーでは0.4kgf/cmの重りを各chに載せてキャリブレーションを行います。
 
次に、センサーシートの仕組みをご説明します。
 
構造はメンブレンスイッチと呼ばれているスイッチ構造となっています。通常のスイッチでは、電極部を押すと回路がショートするだけで抵抗値の変化はありません。
センサーシートの上部電極には図1の様な特殊な凹凸(図1-①)が形成されています。また、下部電極には櫛歯状電極(図1-②)が形成されていています 。AD変換機は下部櫛歯電極間の抵抗値を見ています。センサーシートの上下電極は印圧がゼロの時は図1の様に離れていて、その時の下部櫛歯電極間の抵抗値は∞となっています。
スキージで電極を押すと上部電極が下部櫛歯電極と接触して、下部櫛歯電極をショートするので抵抗値が下がります。この時、上部電極に凹凸があるために印圧の強弱によって上下電極間の接触面積が変化します(図2、図3)。この接触面積の変化により下部櫛歯電極間の抵抗値が変化します。
SBセンサーはこの抵抗値の変化を利用して印圧の強弱を測定します。
 
このように、この方式のセンサーシートは簡単な構造で印圧測定ができるという特徴を持っています。
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