JP2011171100A - 導電層の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エラストマーを含む柔軟な導電層を、エラストマー製の基材表面に、エラストマー同士の接着性に関わらず強固に形成する方法を提供する。
【解決手段】 エラストマー製の第一層１０とエラストマー製の第二層１１との間に、エラストマーと導電剤とを含む導電層１２を形成する。まず、第一層用エラストマーの未架橋体２０の表裏方向少なくとも一方に配置される接合面２０ａに、導電層用エラストマーの未架橋体と導電剤とを含む導電材料２２を配置して、導電材料２２のみを架橋することにより導電層１２を形成する。次に、接合面２０ａおよび導電層１２を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体２１を配置して、第一層用および第二層用の両方のエラストマーの未架橋体２０、２１を、導電材料２２の架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、第一層１０と第二層１１とを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エラストマーを含む電極等の柔軟な導電層を、エラストマー製の基材表面に形成するための導電層の形成方法に関する。

部材の変形や荷重分布を検出する手段として、エラストマーを使用した柔軟なセンサの開発が進められている。例えば、エラストマー製の誘電層の表裏両面に電極を配置して、静電容量型センサを構成することができる。静電容量型センサに荷重が入力されると、誘電層が圧縮されて、その厚さ（電極間距離）が小さくなる。すると、電極間の静電容量が大きくなる。静電容量型センサによると、一対の電極間の静電容量変化に基づいて、入力された荷重を検出することができる。ここで、誘電層の表裏両面に配置されている電極は、誘電層の変形に追従できるよう、伸縮可能であることが望ましい。このため、例えば特許文献１には、エラストマーに導電剤を配合した柔軟な電極を備える静電容量型センサが提案されている。

特開２００９−２０００６号公報 特許第３７５１３７７号公報

特許文献１に開示されているように、従来は、エラストマー製の誘電層に、エラストマーを含む電極を、加硫接着させていた。この方法によると、誘電層のエラストマー種と電極のエラストマー種とが異なる場合や、エラストマー自体の接着力が乏しい場合に、充分な接着性が得られないおそれがある。誘電層と電極とが充分に接着されていないと、誘電層の変形に伴い伸縮を繰り返すうちに、電極の剥離や位置ずれが生じてしまう。したがって、電極に使用するエラストマーを、誘電層との接着性を考慮して選択する必要がある。つまり、電極に使用できるエラストマーの種類が、限定されてしまう。

誘電層と電極との接着信頼性を確保するためには、例えば、加硫接着された電極を覆うように、さらにエラストマー製の被覆層を配置することが考えられる。しかし、誘電層および電極の表面に被覆層を形成する場合においても、各々の架橋後のエラストマー同士を接着することには変わりがない。このため、誘電層と被覆層、および電極と被覆層の接着性が充分ではない場合がある。したがって、誘電層と電極との接着信頼性の問題を、解消することはできない。

一方、特許文献２には、ポリエステルフィルムとエチレンプロピレン系ゴムフィルムとを、電子線の照射により架橋して接着する方法が開示されている。特許文献２によると、エチレンプロピレン系ゴムフィルムにメタクリル酸エステル等の接着性改良剤を配合して、エチレンプロピレン系ゴムフィルムの接着性を向上させている。接着性改良剤の添加は、電極の性能や柔軟性等に影響を与えるおそれがある。したがって、電極の接着信頼性を向上させる方法としては、適当ではない。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、エラストマーを含む柔軟な導電層を、エラストマー製の基材表面に、エラストマー同士の接着性に関わらず強固に形成する方法を提供することを課題とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の導電層の形成方法は、エラストマー製の第一層とエラストマー製の第二層との間に挟持され、エラストマーと導電剤とを含む導電層の形成方法であって、第一層用エラストマーの未架橋体の表裏方向少なくとも一方に配置される接合面に、導電層用エラストマーの未架橋体と該導電剤とを含む導電材料を配置して、該導電材料のみを架橋することにより該導電層を形成する導電層架橋工程と、該第一層用エラストマーの未架橋体の該接合面および該導電層を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体を配置して、該第一層用および該第二層用の両方のエラストマーの未架橋体を、該導電材料の架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、該第一層と該第二層とを形成する二層架橋工程と、を有することを特徴とする。

本発明の導電層の形成方法によると、まず、導電層架橋工程において、導電材料のみを架橋して、導電層を形成する。次に、二層架橋工程において、導電層を挟んで配置される第一層用および第二層用の両方のエラストマーの未架橋体を架橋して、第一層および第二層（以下適宜、まとめて「二層」と称す）を形成する。すなわち、第一層と第二層とを、別々に架橋した後に接着するのではなく、各々のエラストマーの未架橋体を一体的に架橋する。こうすることにより、第一層と第二層とを、強固に接着させることができる。また、二回の架橋工程において、異なる架橋方法を採用する。これにより、例えば加熱による架橋を二回行う場合と比較して、エラストマーに対する負荷を低減することができる。なお、架橋方法は、導電層および二層のエラストマーの種類に応じて、適宜選択すればよい。

形成された導電層は、第一層と第二層との間に挟持されている。すなわち、導電層は、第一層と第二層との間に、強固に保持されている。したがって、仮に導電層が、二層と接着しにくいエラストマーを含んでいても、導電層の剥離や位置ずれは生じにくい。つまり、導電層の接着信頼性が向上する。加えて、導電層に使用できるエラストマー選択の自由度が、大きくなる。また、導電層は、外部に表出していない。したがって、導電層の耐久性、ひいては導電層を含む部材の耐久性が向上する。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記導電層架橋工程において、前記導電材料を加熱により架橋し、前記二層架橋工程において、前記第一層用エラストマーの未架橋体および前記第二層用エラストマーの未架橋体を、電子線の照射により架橋する構成とする方がよい。

エラストマーを熱架橋する場合には、硫黄や硫黄を含む化合物を架橋剤として使用することが多い。この場合、未反応の硫黄（遊離硫黄）によりエラストマーが劣化したり、近くに配置される金属部材が腐食されるおそれがある。本構成によると、導電層を熱架橋により形成し、第一層および第二層を電子線架橋により形成する。導電層は、第一層と第二層との間に挟持されている。つまり、導電層は、外部に表出していない。このため、導電層に遊離硫黄が含まれていても、他の部材や環境への影響は小さい。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記第一層のエラストマーおよび前記第二層のエラストマーは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴムから選ばれる一種以上である構成とする方がよい。

本構成のエラストマーは、電子線架橋に好適である。また、第一層のエラストマーと第二層のエラストマーは、同じでも異なっていてもよい。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記第一層は、静電容量型センサを構成する誘電層であり、前記導電層は、該誘電層の表裏方向両面に配置される電極であり、前記導電層架橋工程において、該導電層を、前記第一層用エラストマーの未架橋体における表裏方向両方の前記接合面に形成し、前記二層架橋工程において、前記第二層用エラストマーの未架橋体を、該第一層用エラストマーの未架橋体の表裏方向両側に配置する構成とする方がよい。

本構成は、上記本発明の導電層の形成方法を、エラストマー製の誘電層を備える静電容量型センサの電極を形成するのに適用したものである。すなわち、まず、導電層架橋工程において、誘電層用（第一層用）エラストマーの未架橋体における表裏方向両方の接合面に、電極用エラストマーの未架橋体と導電剤とを含む導電材料を配置して、該導電材料のみを架橋することにより電極を形成する。次に、二層架橋工程において、誘電層用エラストマーの未架橋体の両接合面、および両接合面に形成した電極を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体を配置して、誘電層用エラストマーの未架橋体および第二層用エラストマーの未架橋体を、電極を形成した架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、誘電層と第二層とを形成する。

本構成により得られる静電容量型センサは、エラストマー製の誘電層と、該誘電層の表裏方向両側に各々配置される一対のエラストマー製の第二層（被覆層）と、該誘電層と該被覆層との間に挟持されエラストマーと導電剤とを含む電極と、を備える。ここで、電極は、誘電層と被覆層との間に、強固に保持されている。したがって、電極が、誘電層と接着しにくいエラストマーを含んでいても、電極の剥離や位置ずれは生じにくい。つまり、電極の接着信頼性は高い。また、電極に使用できるエラストマー選択の自由度も大きい。このように、本構成によると、柔軟で接着性信頼性が高い電極を備える静電容量型センサを、容易に製造することができる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記第二層は、静電容量型センサを構成する誘電層であり、前記導電層は、該誘電層の表裏方向両面に配置される電極であり、前記導電層架橋工程において、一対の前記第一層用エラストマーの未架橋体における表裏方向一方の前記接合面に、各々、該導電層を形成し、前記二層架橋工程において、一対の該第一層用エラストマーの未架橋体を、前記第二層用エラストマーの未架橋体を挟んで配置する構成とする方がよい。

本構成も、上記（４）の構成と同様に、上記本発明の導電層の形成方法を、エラストマー製の誘電層を備える静電容量型センサの電極を形成するのに適用したものである。すなわち、まず、一対の第一層用エラストマーの未架橋体を準備する。次に、導電層架橋工程において、一対の第一層用エラストマーの未架橋体の各々における表裏方向一方の接合面に、電極用エラストマーの未架橋体と導電剤とを含む導電材料を配置して、該導電材料のみを架橋することにより電極を形成する。続いて、二層架橋工程において、一対の第一層用エラストマーの未架橋体を、誘電層用（第二層用）エラストマーの未架橋体を挟んで配置する。この時、一対の第一層用エラストマーの未架橋体に形成された電極は、誘電層用エラストマーの未架橋体の表裏方向両面と接触している。それから、第一層用エラストマーの未架橋体および誘電層用エラストマーの未架橋体を、電極を形成した架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、第一層と誘電層とを形成する。

本構成により得られる静電容量型センサは、エラストマー製の誘電層と、該誘電層の表裏方向両側に各々配置される一対のエラストマー製の第一層（被覆層）と、該誘電層と該被覆層との間に挟持されエラストマーと導電剤とを含む電極と、を備える。上記（４）の構成と同様に、電極は、誘電層と被覆層との間に、強固に保持されている。したがって、電極が、誘電層と接着しにくいエラストマーを含んでいても、電極の剥離や位置ずれは生じにくい。つまり、電極の接着信頼性は高い。また、電極に使用できるエラストマー選択の自由度も大きい。このように、本構成によると、柔軟で接着性信頼性が高い電極を備える静電容量型センサを、容易に製造することができる。また、本構成は、誘電層用エラストマーの未架橋体に、導電材料を配置しにくい場合に好適である。

本発明の導電層の形成方法により形成される導電層のモデル図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１の導電層の形成方法における導電層架橋工程の模式図である。 図１の導電層の形成方法における二層架橋工程の模式図である。 第一実施形態の静電容量型センサの上面透過図である。 図５のＶＩ−ＶＩ方向断面図である。 第一実施形態における二層架橋工程前半の模式図である。 第二実施形態における二層架橋工程前半の模式図である。 第三実施形態の静電容量型センサの製造工程の模式図である。

図１に、本発明の導電層の形成方法により形成される導電層のモデル図を示す。説明の便宜上、図１においては、第二層を透過して示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ断面図を示す。なお、本発明における第一層、第二層、および導電層の形状等は、図１、図２に何ら限定されない。図１に示すように、導電層１２は、第一層１０と第二層１１との間に、七本配置されている。第一層１０および第二層１１は、各々、エラストマー製であり、シート状を呈している。導電層１２は、各々、帯状を呈している。導電層１２は、エラストマーと導電剤とを含んでいる。

第一層、第二層を構成するエラストマーは、特に限定されるものではない。用途や架橋方法等に応じて、適宜選択すればよい。また、第一層、第二層を構成するエラストマーの種類は、一体的に架橋することができれば、同じでも異なっていてもよい。第一層のエラストマーと第二層のエラストマーとが同じ場合には、二層の接着性が向上する。また、荷重が加わった場合には、両エラストマーが同じように変形する。したがって、導電層の剥離や位置ずれが、より抑制される。

例えば、第一層または第二層が、静電容量型センサの誘電層である場合には、誘電層のエラストマーとしては、比誘電率の高いものが望ましい。具体的には、常温における比誘電率（１００Ｈｚ）が２以上、さらには５以上のものが望ましい。よって、エステル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基、アミド基、スルホン基、ウレタン基、ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマー、あるいは、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマーを採用するとよい。好適なエラストマーとしては、例えばシリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム等が挙げられる。

導電層を構成するエラストマーは、第一層および第二層を構成するエラストマーと異なる方法で架橋できれば、特に限定されるものではない。導電剤との相溶性等を考慮すると、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム等が好適である。

また、導電剤は、炭素材料や金属等の、導電性を有する微粒子であればよい。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。例えば、比較的安価で、導電パスの形成が容易であるという理由から、炭素材料を用いることが望ましい。炭素材料としては、粒子径が小さく凝集しやすいという理由から、例えば、ケッチェンブラック等の導電性に優れるカーボンブラックが好適である。また、導電層の伸縮性を確保するという観点から、比較的少量の導電剤を配合して、高い導電性を発現できることが望ましい。よって、導電剤の配合量は、導電層の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の２５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。１５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。なお、導電層には、エラストマーおよび導電剤の他、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。

本発明の導電層の形成方法は、導電層架橋工程と二層架橋工程とを有する。以下、各工程を順に説明する。

（１）導電層架橋工程
本工程においては、第一層用エラストマーの未架橋体の表裏方向少なくとも一方に配置される接合面に、導電層用エラストマーの未架橋体と導電剤とを含む導電材料を配置して、導電材料のみを架橋することにより導電層を形成する。

図３に、図１の導電層の形成方法における本工程の模式図を示す。図３中、未架橋体を点線のハッチングで示す。図３に示すように、まず、第一層用エラストマーの未架橋体２０の上側（表側）に配置される接合面２０ａに、導電層用エラストマーの未架橋体と導電剤とを含む導電材料２２を配置する。次に、導電材料２２のみを架橋して、導電層１２を形成する。

第一層用エラストマーの未架橋体の接合面は、表裏方向一方のみに配置されていても、両方に配置されていてもよい。本モデルにおいては、導電材料を帯状に七本配置したが、導電材料の配置形態は、特に限定されるものではない。また、導電材料を配置する方法も、特に限定されるものではない。例えば、まず、導電層用エラストマーの未架橋体、導電剤、および必要に応じて添加剤を混練して導電材料を調製する。次に、調製した導電材料を薄膜状に成形して、第一層用エラストマーの未架橋体の接合面に配置すればよい。あるいは、まず、導電層用エラストマーの未架橋体、および必要に応じて添加剤を混練し、その混練物を溶剤に溶解して、導電層用塗料を調製する。次に、調製した導電層用塗料に導電剤を添加し、分散させる。そして、得られた導電層用塗料を、第一層用エラストマーの未架橋体の接合面に印刷すればよい。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー等が挙げられる。なかでも、高粘度の塗料も使用可能であり、塗膜厚さの調整が容易であるという理由から、スクリーン印刷法が好適である。

導電材料の架橋方法は、後の二層架橋工程と異なる方法を採用する。架橋方法については、後でまとめて説明する。

（２）二層架橋工程
本工程においては、第一層用エラストマーの未架橋体の接合面および導電層を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体を配置して、第一層用および第二層用の両方のエラストマーの未架橋体を、導電材料の架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、第一層と第二層とを形成する。

図４に、図１の導電層の形成方法における本工程の模式図を示す。図４中、架橋体を実線のハッチングで示し、未架橋体を点線のハッチングで示す。図４に示すように、まず、接合面２０ａ、および形成された導電層１２を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体２１を配置する。次に、第一層用および第二層用の両方のエラストマーの未架橋体２０、２１を、先の導電層架橋工程において導電材料２２を架橋した方法とは異なる方法により一体的に架橋して、第一層１０および第二層１１を形成する（前出図２参照）。

導電材料の架橋方法と、二層の未架橋体の架橋方法と、は異なる。すなわち、導電材料の架橋の際に、第一層用エラストマーの未架橋体の架橋反応は進行しない。例えば、先の導電層架橋工程において、導電材料を熱架橋させる場合には、本工程において、第一層用および第二層用のエラストマーの未架橋体を、電子線架橋すればよい。反対に、先の導電層架橋工程において、導電材料を電子線架橋させる場合には、本工程において、第一層用および第二層用のエラストマーの未架橋体を、熱架橋すればよい。

導電層は、第一層と第二層との間に挟持されており、外部に表出しない。したがって、二層を熱架橋するよりも導電層を熱架橋する方が、架橋剤に含まれる遊離硫黄等による、付近の金属部材や環境への影響を低減することができる。この場合、電子線架橋される第一層および第二層のエラストマーとしては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴム等が好適である。例えば、本発明の導電層の形成方法を、エラストマー製の誘電層を備える静電容量型センサの電極形成に適用することができる。この場合、導電層（電極）を熱架橋により形成し、第一層および第二層を電子線架橋により形成することが望ましい。

以下に、本発明の導電層の形成方法を、静電容量型センサの電極および配線の形成方法として具現化した実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
［静電容量型センサの構成］
まず、本実施形態の導電層の形成方法を用いて製造された静電容量型センサの構成について説明する。図５に、本実施形態の静電容量型センサの上面透過図を示す。なお、図５においては、表側被覆層、裏側被覆層を省略して示す。また、裏側電極、裏側配線を細線で示す。また、検出部にハッチングを施して示す。図６に、図５のＶＩ−ＶＩ方向断面図を示す。図５、図６に示すように、本実施形態の静電容量型センサ３は、誘電層３０と、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６と、表側配線０１ｘ〜１６ｘと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、表側被覆層３１と、裏側被覆層３２と、表側配線用コネクタ３３と、裏側配線用コネクタ３４と、を備えている。なお、検出部の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙに対応している。

誘電層３０は、ＥＰＤＭ製であって、シート状を呈している。誘電層３０は、ＸＹ方向（前後左右方向）に延在している。誘電層３０は、本発明における第一層に含まれる。

表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、誘電層３０の上面に、合計１６本配置されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、誘電層３０と表側被覆層３１との間に挟持されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、帯状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、Ｘ方向（左右方向）に延在している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、Ｙ方向（前後方向）に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。

表側配線０１ｘ〜１６ｘは、誘電層３０の上面に、合計１６本配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、誘電層３０と表側被覆層３１との間に挟持されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ３３は、誘電層３０の左後隅に配置されている。表側配線用コネクタ３３は、図示しない演算部に、電気的に接続されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの左端と、表側配線用コネクタ３３と、を接続している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘは、本発明における導電層に含まれる。

表側被覆層３１は、誘電層３０の上方に配置されている。表側被覆層３１は、ＥＰＤＭ製であって、シート状を呈している。表側被覆層３１は、誘電層３０、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘを、上方から覆っている。表側被覆層３１は、本発明における第二層に含まれる。

裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、誘電層３０の下面に、合計１６本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、誘電層３０と裏側被覆層３２との間に挟持されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、帯状を呈している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、Ｙ方向に延在している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、Ｘ方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。

裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、誘電層３０の下面に、合計１６本配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、誘電層３０と裏側被覆層３２との間に挟持されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ３４は、誘電層３０の左前隅に配置されている。裏側配線用コネクタ３４は、図示しない演算部に、電気的に接続されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの前端と、裏側配線用コネクタ３４と、を接続している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、本発明における導電層に含まれる。

裏側被覆層３２は、誘電層３０の下方に配置されている。裏側被覆層３２は、ＥＰＤＭ製であって、シート状を呈している。裏側被覆層３２は、誘電層３０、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを、下方から覆っている。裏側被覆層３２は、本発明における第二層に含まれる。

検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、図５にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、合計２５６個（＝１６個×１６個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、静電容量型センサ３の略全面に亘って、略等間隔に配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、誘電層３０の一部と、を備えている。

［静電容量型センサの製造方法］
次に、本実施形態の静電容量型センサ３の製造方法について説明する。本実施形態の静電容量型センサ３の製造方法は、導電層架橋工程と、二層架橋工程と、を有している。

導電層架橋工程においては、まず、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙを形成するための導電材料を含む電極用塗料を調製する。同様に、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを形成するための導電材料を含む配線用塗料を調製する。次に、調製した電極用塗料、配線用塗料を、各々、誘電層３０用エラストマーの未架橋体の上下（表裏）方向両方の接合面にスクリーン印刷する。続いて、印刷した電極用塗料、配線用塗料を加熱して、導電材料を熱架橋することにより、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを形成する。

二層架橋工程においては、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体と、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体と、を誘電層３０用エラストマーの未架橋体を挟んで配置して、これらの未架橋体を電子線架橋することにより、誘電層３０、表側被覆層３１、および裏側被覆層３２を形成する。図７に、二層架橋工程前半の模式図を示す。図７中、架橋体を実線のハッチングで示し、未架橋体を点線のハッチングで示す。

図７に示すように、まず、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０を、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００の上側に配置する。同様に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０を、誘電層３０用エラストマーの未架橋体の下側に配置する。表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０は、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００の上側の接合面３００ａ、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、および表側配線０１ｘ〜１６ｘを覆っている。同様に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０は、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００の下側の接合面３００ｂ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、および裏側配線０１ｙ〜１６ｙを覆っている。

次に、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０、および裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０を、電子線架橋することにより、誘電層３０、表側被覆層３１、および裏側被覆層３２を形成する（前出図６参照）。このようにして、本実施形態の静電容量型センサ３は、製造される。

［静電容量型センサの動き］
次に、本実施形態の静電容量型センサ３の動きについて説明する。まず、測定対象物を静電容量型センサ３に載置する前に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６ごとに、静電容量Ｃを算出する。すなわち、検出部Ａ０１０１から検出部Ａ１６１６までを、あたかも走査するように、静電容量Ｃを算出する。次に、測定対象物を静電容量型センサ３に載置して、載置前同様に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６ごとに、静電容量Ｃを算出する。そして、測定対象物載置前後の静電容量Ｃの変化量ΔＣから、静電容量型センサ３に加わる荷重分布を算出する。

［作用効果］
次に、本実施形態の静電容量型センサ３の作用効果について説明する。本実施形態の静電容量型センサ３によると、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘおよび表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側被覆層３１と誘電層３０との間に挟持されている。同様に、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙおよび裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、裏側被覆層３２と誘電層３０との間に挟持されている。したがって、エラストマーを含む柔軟な電極０１Ｘ〜１６Ｘ、０１Ｙ〜１６Ｙ、および配線０１ｘ〜１６ｘ、０１ｙ〜１６ｙ（以下「電極等」と略称する）の、剥離や位置ずれが生じにくい。つまり、電極等の接着信頼性が向上する。また、仮に電極等が、誘電層３０と接着しにくいエラストマーを含んでいても、電極等の剥離や位置ずれは生じにくい。このため、電極等に使用できるエラストマー選択の自由度が大きい。また、電極等は、外部に表出していない。したがって、電極等の耐久性、ひいては静電容量型センサ３の耐久性が向上する。

また、本実施形態の静電容量型センサ３の製造において、誘電層３０、表側被覆層３１、および裏側被覆層３２を、別々に架橋した後に接着するのではなく、各々のエラストマーの未架橋体３００、３１０、３２０を一体的に架橋する。こうすることにより、誘電層３０と表側被覆層３１、誘電層３０と裏側被覆層３２を、各々強固に接着させることができる。また、電極等を熱架橋により形成し、誘電層３０等を電子線架橋により形成する。異なる架橋方法を採用することにより、例えば熱架橋を二回行う場合と比較して、エラストマーに対する負荷を低減することができる。また、電極等は誘電層３０と、表側被覆層３１および裏側被覆層３２と、の間に内包されている。このため、電極等が遊離硫黄を含んでいても、付近に配置される金属部材や環境に対する影響は小さい。このように、本実施形態によると、柔軟で接着信頼性が高い電極等を備える静電容量型センサ３を、容易に製造することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサと、の相違点は、製造過程において、電極および配線を、誘電層側ではなく表側被覆層および裏側被覆層側に形成する点である。つまり、本実施形態では、表側被覆層および裏側被覆層が本発明における第一層に含まれ、誘電層が本発明における第二層に含まれる。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

本実施形態の導電層架橋工程においては、まず、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙを形成するための導電材料を含む電極用塗料を調製する。同様に、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを形成するための導電材料を含む配線用塗料を調製する。次に、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０の上下（表裏）方向一方の接合面に、調製した電極用塗料、配線用塗料をスクリーン印刷する。同様に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０の上下（表裏）方向一方の接合面に、調製した電極用塗料、配線用塗料をスクリーン印刷する。続いて、印刷した電極用塗料、配線用塗料を加熱して、導電材料を熱架橋することにより、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙを形成する。

本実施形態の二層架橋工程においては、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体と、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体と、を誘電層３０用エラストマーの未架橋体を挟んで配置して、これらの未架橋体を電子線架橋することにより、誘電層３０、表側被覆層３１、および裏側被覆層３２を形成する。図８に、二層架橋工程前半の模式図を示す。図８中、架橋体を実線のハッチングで示し、未架橋体を点線のハッチングで示す。なお、図６に対応する部材については、同じ符号で示す。

図８に示すように、まず、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０を、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００の上側に配置する。この際、形成された表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０と、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００と、の間に挟持される。同様に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０を、誘電層３０用エラストマーの未架橋体の下側に配置する。この際、形成された裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０と、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００と、の間に挟持される。

次に、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体３１０、および裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体３２０を、電子線架橋することにより、誘電層３０、表側被覆層３１、および裏側被覆層３２を形成する（前出図６参照）。このようにして、本実施形態の静電容量型センサ３は、製造される。

本実施形態の静電容量型センサは、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の静電容量型センサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の静電容量型センサによると、誘電層３０用エラストマーの未架橋体３００に、導電材料を配置しにくい場合でも、静電容量型センサを容易に製造することができる。

＜その他＞
以上、本発明の導電層の形成方法を、静電容量型センサの電極および配線の形成方法として具現化した実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態の静電容量型センサにおいて、表側電極、裏側電極の形状、数、大きさ等については、用途に応じて適宜決定すればよい。表側電極、裏側電極の配置形態を変えることにより、検出部の数、配置を調整することができる。また、上記実施形態では、電極、配線を形成するための導電材料を、スクリーン印刷法を用いて所定の未架橋体の接合面に配置した。しかし、導電材料の配置方法は、限定されるものではない。

上記実施形態では、電極および配線を熱架橋により形成し、誘電層、表側被覆層、および裏側被覆層を電子線架橋により形成した。しかし、各々の架橋方法を反対にしてもよい。すなわち、電極および配線を電子線架橋により形成し、誘電層、表側被覆層、および裏側被覆層を熱架橋により形成してもよい。また、熱架橋、電子線架橋とは異なる方法を採用してもよい。

また、本発明の導電層の形成方法を用いて、次のようにして静電容量型センサを製造することも可能である（第三実施形態）。図９に、第三実施形態の静電容量型センサの製造工程の模式図を示す。図６に対応する部材については、同じ符号で示す。

図９に示すように、上側積層部材４０Ｕと下側積層部材４０Ｄとを、エラストマー製の誘電層３０の上下（表裏）方向両面に配置して、本実施形態の静電容量型センサを製造する。ここで、上側積層部材４０Ｕおよび下側積層部材４０Ｄは、各々、本発明の導電層の形成方法により製造されている。

すなわち、まず、上記実施形態と同様にして、電極用塗料、配線用塗料を調製する。次に、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体の上下（表裏）方向一方の接合面に、調製した電極用塗料、配線用塗料をスクリーン印刷する。続いて、印刷した電極用塗料、配線用塗料を加熱して、導電材料を熱架橋することにより、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線（図略）を形成する。その後、表側保護層３５用エラストマーの未架橋体を、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体の接合面、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、および表側配線を被覆するように配置する。この際、形成された表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線は、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体と、表側保護層３５用エラストマーの未架橋体と、の間に挟持される。最後に、表側被覆層３１用エラストマーの未架橋体と、表側保護層３５用エラストマーの未架橋体とを、電子線架橋することにより、表側被覆層３１および表側保護層３５を形成する。このようにして、上側積層部材４０Ｕを製造する。

同様に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体の上下（表裏）方向一方の接合面に、調製した電極用塗料、配線用塗料をスクリーン印刷する。続いて、印刷した電極用塗料、配線用塗料を加熱して、導電材料を熱架橋することにより、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線（図略）を形成する。その後、裏側保護層３６用エラストマーの未架橋体を、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体の接合面、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、および裏側配線を被覆するように配置する。この際、形成された裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線は、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体と、裏側保護層３６用エラストマーの未架橋体と、の間に挟持される。最後に、裏側被覆層３２用エラストマーの未架橋体と、裏側保護層３６用エラストマーの未架橋体とを、電子線架橋することにより、裏側被覆層３２および裏側保護層３６を形成する。このようにして、下側積層部材４０Ｄを製造する。

本発明の導電層の形成方法は、エラストマーを使用したセンサ等の柔軟なトランスデューサにおける電極、配線等に好適である。また、ウェアラブルデバイス等に使用されるフレキシブル配線板の形成にも好適である。さらに、レーザービームプリンター等のＯＡ（Ｏｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器に用いられる現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー層形成部材、帯電ブレード、ベルト部材等における電極層の形成にも好適である。

１０：第一層 １１：第二層 １２：導電層 ２０：第一層用エラストマーの未架橋体
２０ａ：接合面 ２１：第二層用エラストマーの未架橋体 ２２：導電材料
３：静電容量型センサ
３０：誘電層 ３１：表側被覆層 ３２：裏側被覆層 ３３：表側配線用コネクタ
３４：裏側配線用コネクタ ３５：表側保護層 ３６：裏側保護層
３００：誘電層用エラストマーの未架橋体 ３００ａ、３００ｂ：接合面
３１０：表側被覆層用エラストマーの未架橋体
３２０：裏側被覆層用エラストマーの未架橋体
４０Ｕ：上側積層部材 ４０Ｄ：下側積層部材
０１Ｘ〜１６Ｘ：表側電極 ０１Ｙ〜１６Ｙ：裏側電極 ０１ｘ〜１６ｘ：表側配線
０１ｙ〜１６ｙ：裏側配線 Ａ０１０１〜Ａ１６１６：検出部

Claims (5)

1. エラストマー製の第一層とエラストマー製の第二層との間に挟持され、エラストマーと導電剤とを含む導電層の形成方法であって、
   第一層用エラストマーの未架橋体の表裏方向少なくとも一方に配置される接合面に、導電層用エラストマーの未架橋体と該導電剤とを含む導電材料を配置して、該導電材料のみを架橋することにより該導電層を形成する導電層架橋工程と、
   該第一層用エラストマーの未架橋体の該接合面および該導電層を被覆するように、第二層用エラストマーの未架橋体を配置して、該第一層用および該第二層用の両方のエラストマーの未架橋体を、該導電材料の架橋方法とは異なる方法で一体的に架橋することにより、該第一層と該第二層とを形成する二層架橋工程と、
   を有することを特徴とする導電層の形成方法。
2. 前記導電層架橋工程において、前記導電材料を加熱により架橋し、
   前記二層架橋工程において、前記第一層用エラストマーの未架橋体および前記第二層用エラストマーの未架橋体を、電子線の照射により架橋する請求項１に記載の導電層の形成方法。
3. 前記第一層のエラストマーおよび前記第二層のエラストマーは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴムから選ばれる一種以上である請求項２に記載の導電層の形成方法。
4. 前記第一層は、静電容量型センサを構成する誘電層であり、
   前記導電層は、該誘電層の表裏方向両面に配置される電極であり、
   前記導電層架橋工程において、該導電層を、前記第一層用エラストマーの未架橋体における表裏方向両方の前記接合面に形成し、
   前記二層架橋工程において、前記第二層用エラストマーの未架橋体を、該第一層用エラストマーの未架橋体の表裏方向両側に配置する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の導電層の形成方法。
5. 前記第二層は、静電容量型センサを構成する誘電層であり、
   前記導電層は、該誘電層の表裏方向両面に配置される電極であり、
   前記導電層架橋工程において、一対の前記第一層用エラストマーの未架橋体における表裏方向一方の前記接合面に、各々、該導電層を形成し、
   前記二層架橋工程において、一対の該第一層用エラストマーの未架橋体を、前記第二層用エラストマーの未架橋体を挟んで配置する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の導電層の形成方法。

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