JP2012057992A - Pressure sensitive sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensitive sensor capable of performing highly accurate measurement in a wide range as compared with a conventional one.SOLUTION: A long conductive part 12 includes: a pressure side electrode 12a formed on the surface of a film base material 11; a conductive layer 12b formed so as to coat the whole surface of the electrode 12a; and a conductive layer 12c laminated on the conductive layer 12. The conductive layer 12c is adjusted so as to contain conductive particles more than the conductive layer 12b. A long conductive part 22 includes: a pressure side electrode 22a formed on the surface of a film base material 21; a conductive layer 22b formed so as to coat the whole surface of the electrode 22a; and a conductive layer 22c laminated on the conductive layer 22b. The conductive layer 22c is adjusted so as to contain conductive particles more than the conductive layer 22b.

Description

本発明は、圧力を測定する感圧センサーに関するものである。   The present invention relates to a pressure-sensitive sensor that measures pressure.

従来より、可撓性を有する二枚のフィルム基材の相互間に、導電層が塗布された複数の行・列電極が交差する態様で配置された感圧センサーが知られている(例えば特許文献1参照)。この種の感圧センサーは、圧力が加えられると、交差する態様で配置された導電層同士が接触し、これにより抵抗値が変化する。そして、この抵抗値の変化を検知することにより、加えられた圧力の大きさを測定することができる。   Conventionally, a pressure-sensitive sensor is known in which a plurality of row / column electrodes coated with a conductive layer intersect each other between two flexible film bases (for example, patents). Reference 1). In this type of pressure-sensitive sensor, when pressure is applied, conductive layers arranged in an intersecting manner come into contact with each other, and thereby the resistance value changes. And the magnitude | size of the applied pressure can be measured by detecting the change of this resistance value.

特開2005−274549号公報JP 2005-274549 A

しかし、従来の感圧センサーにおいては、センサーに圧力を加えたときに、導電層同士が徐々に接触することになる。そして、この導電層同士の接触に追従するかたちで抵抗値が変化する。そのため、出力の応答性、クリープおよびヒステリスに関する測定誤差が大きくなるおそれがあった。   However, in the conventional pressure-sensitive sensor, the conductive layers gradually come into contact with each other when pressure is applied to the sensor. Then, the resistance value changes in a manner that follows the contact between the conductive layers. For this reason, there is a possibility that measurement errors related to output responsiveness, creep, and hysteresis are increased.

そこで、本発明は、出力の応答性、クリープおよびヒステリスに関する測定を、従来よりも高精度で行うことができる感圧センサーを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pressure-sensitive sensor capable of performing measurements related to output responsiveness, creep, and hysteris with higher accuracy than before.

本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。   In the present invention, the following features are provided alone or in combination as appropriate.

上記課題を解決するための本発明に係る感圧センサーは、導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極に塗布された加圧側シート部材と、導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極に塗布されたレシーブ側シート部材とを対向させ、前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層との接触面積に応じて変化しうる電極相互間の抵抗によって圧力を感知する感圧センサーであって、前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層とのうち少なくとも一方の導電層が、電極側に形成された第1の導電層と、前記第1の導電層よりも前記導電性粒子を多く含み、当該第1の導電層よりもさらに前記電極とは反対側に形成された第2の導電層と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a pressure-side sheet member in which a conductive layer containing conductive particles and a resin is applied to an electrode, and a conductive layer containing conductive particles and a resin. The receiving side sheet member applied to the sheet is opposed to each other, and the pressure is sensed by the resistance between the electrodes which can change depending on the contact area between the conductive layer of the pressure side sheet member and the conductive layer of the receive side sheet member. A pressure-sensitive sensor, wherein at least one of the conductive layer of the pressure-side sheet member and the conductive layer of the receive-side sheet member is formed on the electrode side, and the first And a second conductive layer formed on the opposite side of the electrode from the first conductive layer. The second conductive layer includes a larger amount of the conductive particles than the first conductive layer.

上記構成によれば、第1の導電層と第2の導電層とを有する導電層については、他のシート部材の導電層と接触する際に、第1の導電層と第2の導電層とのうち、導電性粒子がより多く含まれた第2の導電層のみが他の導電層と接触することとなる。したがって、導電層同士が接触したときに通電性が向上し、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定精度を、従来よりも優れたものとすることができる。   According to the above configuration, when the conductive layer having the first conductive layer and the second conductive layer is in contact with the conductive layer of another sheet member, the first conductive layer, the second conductive layer, Of these, only the second conductive layer containing more conductive particles comes into contact with the other conductive layers. Therefore, the conductivity is improved when the conductive layers come into contact with each other, and the measurement accuracy regarding output responsiveness, creep, and hysteresis can be made superior to the conventional one.

また、上記課題を解決するための本発明に係る感圧センサーにおいて、前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層とのうち前記一方の導電層とは異なる他方の導電層が、電極側に形成された第3の導電層と、前記第3の導電層よりも前記導電性粒子を多く含み、当該第3の導電層よりもさらに前記電極とは反対側に形成された第4の導電層と、を有するものであることが好ましい。   Moreover, in the pressure-sensitive sensor according to the present invention for solving the above-described problem, the other conductive layer different from the one conductive layer among the conductive layer of the pressure-side sheet member and the conductive layer of the receive-side sheet member. Has a third conductive layer formed on the electrode side and a larger amount of the conductive particles than the third conductive layer, and is further formed on the opposite side of the electrode than the third conductive layer. And a fourth conductive layer.

上記構成によれば、加圧側シート部材およびレシーブ側シート部材の両方の導電層が、電極側に形成された導電層と、当該電極側に形成された導電層よりも導電性粒子を多く含む導電層とを有することとなる。したがって、加圧側シート部材の導電層とレシーブ側シート部材の導電層とのうち一方の導電層のみが、電極側に形成された導電層と、当該電極側に形成された導電層よりも導電性粒子を多く含む導電層とを有する感圧センサーと比べて、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定をさらに高精度で測定することが可能となる。   According to the above configuration, the conductive layers of both the pressure-side sheet member and the receive-side sheet member have a conductive layer formed on the electrode side and a conductive layer that contains more conductive particles than the conductive layer formed on the electrode side. Layer. Therefore, only one of the conductive layer of the pressure side sheet member and the conductive layer of the receive side sheet member is more conductive than the conductive layer formed on the electrode side and the conductive layer formed on the electrode side. Compared to a pressure-sensitive sensor having a conductive layer containing a large amount of particles, it is possible to measure the output responsiveness, creep, and hysteresis with higher accuracy.

また、上記課題を解決するための本発明に係る感圧センサーにおいて、「前記第3の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれ、前記第4の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれていること」、または/および、「前記第1の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれ、前記第2の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれていること」が好ましい。   Further, in the pressure-sensitive sensor according to the present invention for solving the above-mentioned problem, “the conductive particles in the third conductive layer are included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. , The conductive particles in the fourth conductive layer are contained in a range from a value exceeding 5 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin, or / and “the first The conductive particles in one conductive layer are included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin, and the conductive particles in the second conductive layer are included in 100 parts by weight of the resin. In other words, it is preferably included within a range from a value exceeding 5 parts by weight to 30 parts by weight.

上記構成によれば、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定を、さらに高精度で行うことが可能となる。   According to the above-described configuration, it is possible to perform measurement with respect to output responsiveness, creep, and hysteresis with higher accuracy.

本発明の実施形態に係るタクタイルセンサーの斜視図であって、一方のシート部材の一部を切り欠いた状態を示したものである。It is a perspective view of the tactile sensor concerning the embodiment of the present invention, and shows the state where a part of one sheet member was notched. (a)が図1に示したタクタイルセンサーの一部を構成する一方のシート部材を示した平面図、(b)が図1に示したタクタイルセンサーの一部を構成する他方のシート部材を示した平面図である。(A) is a plan view showing one sheet member constituting a part of the tactile sensor shown in FIG. 1, and (b) showing the other sheet member constituting a part of the tactile sensor shown in FIG. FIG. 図1に示したタクタイルセンサーの一部分における断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view in a part of the tactile sensor shown in FIG. 図1に示したタクタイルセンサーの主要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the tactile sensor shown in FIG. 図3に示した主要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part shown in FIG. 本発明に係る実施例1および比較例1のタクタイルセンサーについてクリープ率試験を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the creep rate test about the tactile sensor of Example 1 and the comparative example 1 which concern on this invention. 本発明に係る実施例1のタクタイルセンサーについてヒステリシス試験を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed a hysteresis test about the tactile sensor of Example 1 concerning the present invention. 比較例1のタクタイルセンサーについてヒステリシス試験を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the hysteresis test about the tactile sensor of the comparative example 1. FIG. 本発明に係る実施例1および比較例1のタクタイルセンサーについての応答性試験を行うための加圧装置の主要部の概略図である。It is the schematic of the principal part of the pressurization apparatus for performing the responsiveness test about the tactile sensor of Example 1 and Comparative Example 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施例1および比較例1のタクタイルセンサーについて応答性試験を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the responsiveness test about the tactile sensor of Example 1 which concerns on this invention, and Comparative Example 1. FIG. 本発明の実施形態の変形例に係るタクタイルセンサーの断面図である。It is sectional drawing of the tactile sensor which concerns on the modification of embodiment of this invention.

以下、本発明の感圧センサーに係る実施形態ついて、タクタイルセンサー100を例に挙げて、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the pressure-sensitive sensor of the present invention will be described with reference to the drawings, taking the tactile sensor 100 as an example.

本実施形態に係るタクタイルセンサー100は、図1および図2に示すように、可撓性を有するフィルム基材11,21の上に後述する長尺状導電部12,22が形成されたシート部材10,20と、これら長尺状導電部導電部が互いに対向するように貼り合わされたシート部材10,20を固定するとともに電源(図示せず)に接続可能なコネクター30と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the tactile sensor 100 according to the present embodiment is a sheet member in which long conductive portions 12 and 22 described later are formed on flexible film base materials 11 and 21. 10 and 20 and a connector 30 that fixes the sheet members 10 and 20 bonded so that the conductive portions of the elongated conductive portions face each other and can be connected to a power source (not shown).

シート部材10は、図1、図2(a)および図3に示すように、フィルム基材11と、フィルム基材11の片面(タクタイルセンサー100内側の面)において、Y軸方向に沿って長尺状に伸びるとともにX軸方向に並んで設けられた複数の長尺状導電部12と、この複数の長尺状導電部12のそれぞれの一端部に1つずつ電気的に接続されている複数の配線13と、複数の配線13の端部が電気的に接続されている複数の端子14と、を備えている。なお、このシート部材10は、本発明の加圧側シート部材に相当する。   As shown in FIGS. 1, 2 (a) and 3, the sheet member 10 is long along the Y-axis direction on the film base 11 and on one side of the film base 11 (the surface inside the tactile sensor 100). A plurality of long conductive portions 12 that extend in a scale and are arranged side by side in the X-axis direction, and a plurality that are electrically connected to one end of each of the plurality of long conductive portions 12. Wiring 13 and a plurality of terminals 14 to which ends of the plurality of wirings 13 are electrically connected. The sheet member 10 corresponds to the pressure side sheet member of the present invention.

フィルム基材11は、PET、PENまたはポリイミドなどの絶縁材料からなるものであり、25μm〜100μmの範囲のうちいずれかの値の厚みを有している。   The film substrate 11 is made of an insulating material such as PET, PEN, or polyimide, and has a thickness of any value within a range of 25 μm to 100 μm.

長尺状導電部12は、フィルム基材11の表面に形成された加圧側の電極12aと、この加圧側の電極12aの表面全体を被覆するように感圧性導電性インクが塗布されることによって形成された導電層12bと、この導電層12bに積層形成された導電層12cとを有している。導電層12cは、導電層12bを形成するために塗布された感圧性導電性インクが乾いた状態で、さらに感圧性導電性インクを塗布することによって形成される。   The elongate conductive portion 12 is formed by applying a pressure-side electrode 12a formed on the surface of the film substrate 11 and pressure-sensitive conductive ink so as to cover the entire surface of the pressure-side electrode 12a. The conductive layer 12b is formed, and the conductive layer 12c is stacked on the conductive layer 12b. The conductive layer 12c is formed by further applying pressure-sensitive conductive ink in a state where the pressure-sensitive conductive ink applied to form the conductive layer 12b is dry.

なお、導電層12bは、必ずしも電極12aに直接接触して被覆されている必要はなく、電極12aと導電層12bとの間に、通電を阻害しない他の材料が存在していてもよい。また、導線層12bと導電層12cとは、必ずしも、直接接触して積層されている必要はなく、導線層12bと導電層12cとの間に例えば他の導電層が形成されていてもよい。   Note that the conductive layer 12b does not necessarily have to be in direct contact with and covered with the electrode 12a, and another material that does not impede energization may exist between the electrode 12a and the conductive layer 12b. Moreover, the conducting wire layer 12b and the conductive layer 12c do not necessarily need to be directly contacted and laminated, and another conducting layer, for example, may be formed between the conducting wire layer 12b and the conducting layer 12c.

電極12aは、金、銀または銅などの金属材料からなるものであり、5μm〜15μmの範囲のうちいずれかの値の厚みを有している。なお、電極12aは、金、銀または銅に限られるものではなく、容易に通電するものであれば、どのような材料からなるものであってもよい。   The electrode 12a consists of metal materials, such as gold | metal | money, silver, or copper, and has the thickness of either value in the range of 5 micrometers-15 micrometers. The electrode 12a is not limited to gold, silver, or copper, and may be made of any material as long as it easily conducts electricity.

導電層12bは、導電性粒子と樹脂とを含んでなるものであり、加わった圧力によって電気抵抗値が変化するものである。なお、導電層12bは、導電性粒子が、樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれるように調整されている。   The conductive layer 12b includes conductive particles and a resin, and the electrical resistance value changes depending on the applied pressure. The conductive layer 12b is adjusted so that the conductive particles are included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.

導電層12cは、導電層12bと同様、導電性粒子と樹脂とを含んでなるものであり、加わった圧力によって電気抵抗値が変化するものである。ただし、この導電層12cは、樹脂100重量部に対して、導電性粒子が5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれ、且つ、導電層12bよりも導電性粒子を多く含むものであることが好ましい。   Similar to the conductive layer 12b, the conductive layer 12c includes conductive particles and a resin, and the electrical resistance value changes depending on the applied pressure. However, the conductive layer 12c contains conductive particles in a range of more than 5 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin, and contains more conductive particles than the conductive layer 12b. It is preferable.

上述の導電性粒子の例としては、カーボンブラック粒子、金、銀、銅などの金属粒子、合金粒子、表面に金属または合金がコーティングされた樹脂からなる粒子などが挙げられるが、導電性のある粒子であればどのようなものであってもよい。また、上述の導電性粒子の一次粒子径は、20nm〜40nmの範囲のうちいずれかの値のものを用いることができる。   Examples of the above-mentioned conductive particles include carbon black particles, metal particles such as gold, silver, and copper, alloy particles, and particles made of a resin whose surface is coated with a metal or alloy. Any particle may be used. The primary particle diameter of the conductive particles described above can be any value within the range of 20 nm to 40 nm.

また、上述の樹脂の例としては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、またはポリウレタン樹脂などが挙げられる。   Examples of the above-described resin include phenoxy resin, epoxy resin, and polyurethane resin.

配線13および端子14は、金、銀または銅などの金属材料からなるものであり、5μm〜15μmの範囲のうちいずれかの値の厚みを有しているが、これは、電極12aと同じ厚みである。なお、配線13および端子14は、金、銀または銅に限られるものではなく、容易に通電するものであれば、どのような材料からなるものであってもよい。   The wiring 13 and the terminal 14 are made of a metal material such as gold, silver, or copper, and have any thickness within a range of 5 μm to 15 μm, which is the same thickness as the electrode 12a. It is. In addition, the wiring 13 and the terminal 14 are not limited to gold, silver, or copper, and may be made of any material as long as it easily conducts electricity.

シート部材20は、図1、図2(b)および図3に示すように、フィルム基材21と、フィルム基材21の片面(タクタイルセンサー100内側の面)において、X軸方向に沿って長尺状に伸びるとともにY軸方向に並んで設けられた複数の長尺状導電部22と、この複数の長尺状導電部22のそれぞれの一端部に1つずつ電気的に接続されている複数の配線23aと、長尺状導電部22のそれぞれの他端部に1つずつ電気的に接続されている複数の配線23bと、複数の配線23aの端部および複数の配線23bの端部が電気的に接続されている複数の端子24と、を備えている。なお、このシート部材20は、本発明のレシーブ側シート部材に相当する。   As shown in FIGS. 1, 2 (b) and 3, the sheet member 20 is long along the X-axis direction on the film base 21 and on one side of the film base 21 (the face inside the tactile sensor 100). A plurality of long conductive portions 22 that extend in a scale and are arranged side by side in the Y-axis direction, and a plurality that are electrically connected to one end of each of the plurality of long conductive portions 22. Wiring 23a, a plurality of wirings 23b electrically connected to the other end of each of the long conductive portions 22, one end of each of the plurality of wirings 23a and a plurality of wirings 23b And a plurality of terminals 24 electrically connected. The sheet member 20 corresponds to the receive side sheet member of the present invention.

長尺状導電部22は、フィルム基材21の表面に形成されたレシーブ側の電極22aと、このレシーブ側の電極22aの表面全体を被覆するように感圧性導電性インクが塗布されることによって形成された導電層22bと、この導電層22bに積層形成された導電層22cとを有している。導電層22cは、導電層22bを形成するために塗布された感圧性導電性インクが乾いた状態で、さらに感圧性導電性インクを塗布することによって形成される。   The elongate conductive portion 22 is formed by applying a receive-side electrode 22a formed on the surface of the film substrate 21 and pressure-sensitive conductive ink so as to cover the entire surface of the receive-side electrode 22a. The conductive layer 22b is formed, and the conductive layer 22c is stacked on the conductive layer 22b. The conductive layer 22c is formed by further applying pressure-sensitive conductive ink in a state where the pressure-sensitive conductive ink applied to form the conductive layer 22b is dry.

なお、導電層22bは、必ずしも電極22aに直接接触して被覆されている必要はなく、電極22aと導電層22bとの間に、通電を阻害しない他の材料が存在していてもよい。また、導線層22bと導電層22cとは、必ずしも、直接接触して積層されている必要はなく、導線層22bと導電層22cとの間に例えば他の導電層が形成されていてもよい。   Note that the conductive layer 22b does not necessarily have to be in direct contact with and covered with the electrode 22a, and another material that does not impede energization may exist between the electrode 22a and the conductive layer 22b. In addition, the conductive wire layer 22b and the conductive layer 22c are not necessarily in direct contact with each other, and another conductive layer, for example, may be formed between the conductive wire layer 22b and the conductive layer 22c.

なお、導電層12bと導電層22bとのうち、いずれか一方の導電層が本発明の第1の導電層に相当し、他方の導電層が本発明の第3の導電層に相当する。すなわち、導電層12bが本発明の第1の導電層に相当するときは導電層22bが本発明の第3の導電層に相当し、導電層22bが本発明の第1の導電層に相当するときは導電層12bが本発明の第3の導電層に相当する。   Note that one of the conductive layers 12b and 22b corresponds to the first conductive layer of the present invention, and the other conductive layer corresponds to the third conductive layer of the present invention. That is, when the conductive layer 12b corresponds to the first conductive layer of the present invention, the conductive layer 22b corresponds to the third conductive layer of the present invention, and the conductive layer 22b corresponds to the first conductive layer of the present invention. In some cases, the conductive layer 12b corresponds to the third conductive layer of the present invention.

また、導電層12bが本発明の第1の導電層に相当し且つ導電層22bが本発明の第3の導電層に相当するときは、導電層12cが本発明の第2の導電層に相当し、導電層22cが本発明の第4の導電層に相当する。これに対し、導電層22bが本発明の第1の導電層に相当し且つ導電層12bが本発明の第3の導電層に相当するときは、導電層22cが本発明の第2の導電層に相当し、導電層12cが本発明の第4の導電層に相当する。   When the conductive layer 12b corresponds to the first conductive layer of the present invention and the conductive layer 22b corresponds to the third conductive layer of the present invention, the conductive layer 12c corresponds to the second conductive layer of the present invention. The conductive layer 22c corresponds to the fourth conductive layer of the present invention. On the other hand, when the conductive layer 22b corresponds to the first conductive layer of the present invention and the conductive layer 12b corresponds to the third conductive layer of the present invention, the conductive layer 22c corresponds to the second conductive layer of the present invention. The conductive layer 12c corresponds to the fourth conductive layer of the present invention.

ここで、フィルム基材21、電極22a、導電層22b、導電層22c、配線23a(23b)および端子24は、順に、フィルム基材11、電極12a、導電層12b、導電層12c、配線13および端子14とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は省略する。   Here, the film base material 21, the electrode 22a, the conductive layer 22b, the conductive layer 22c, the wiring 23a (23b), and the terminal 24 are in order of the film base material 11, the electrode 12a, the conductive layer 12b, the conductive layer 12c, the wiring 13 and Since it is the same as each terminal 14, detailed description is abbreviate | omitted.

次に、図4および図5を用いて、タクタイルセンサー100の動作について説明する。図4に示すように、初期状態(圧力が加えられていない状態)のタクタイルセンサー100におけるシート部材10、20は、互いに接触していない(より詳しくは、導電層12cと導電層22cとが接触していない)。   Next, the operation of the tactile sensor 100 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 4, the sheet members 10 and 20 in the tactile sensor 100 in the initial state (the state where no pressure is applied) are not in contact with each other (more specifically, the conductive layer 12c and the conductive layer 22c are in contact with each other). Not)

ここで、電源に接続された初期状態のタクタイルセンサー100において、例えばシート部材10側から所定の比較的低い圧力が加えられると、図5に示すように、長尺状導電部12における導電層12cと、長尺状導電部22における導電層22cとが接触して通電する。このとき、従来のタクタイルセンサーと比べて電気抵抗が迅速に現れる。したがって、本実施形態のタクタイルセンサー100は、従来のタクタイルセンサーよりも圧力を迅速に感知することができるといった応答性に優れたセンサーであるといえる。   Here, in the initial state of the tactile sensor 100 connected to the power source, when a predetermined relatively low pressure is applied from the sheet member 10 side, for example, as shown in FIG. 5, the conductive layer 12 c in the long conductive portion 12. And the conductive layer 22c in the long conductive portion 22 is in contact with each other and energized. At this time, the electrical resistance appears more rapidly than the conventional tactile sensor. Therefore, it can be said that the tactile sensor 100 of this embodiment is a sensor having excellent responsiveness such that pressure can be sensed more quickly than the conventional tactile sensor.

そして、さらに圧力が加えられると、導電層12cと導電層22cとに含まれる導電性粒子がより接触し、さらに電気抵抗値が変化する。これにより、どの程度の圧力が加わっているかを感知することができる。なお、本実施形態のタクタイルセンサー100は、50kPa〜500kPaの範囲の圧力を感知することができるものであるが、導電層における導電性粒子の含有量を変更したり、膜厚を変更したりなど適宜設計することで、圧力感知範囲を調整することが可能となる。   When further pressure is applied, the conductive particles contained in the conductive layer 12c and the conductive layer 22c come into contact with each other, and the electric resistance value further changes. Thereby, it is possible to sense how much pressure is applied. The tactile sensor 100 of the present embodiment can sense a pressure in the range of 50 kPa to 500 kPa, but it can change the content of conductive particles in the conductive layer, change the film thickness, etc. By designing appropriately, the pressure sensing range can be adjusted.

本実施形態のタクタイルセンサー100によれば、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定を、従来よりも優れたものとすることができる。   According to the tactile sensor 100 of this embodiment, the measurement regarding output responsiveness, creep, and hysteresis can be made superior to conventional ones.

次に、本発明に係るタクタイルセンサーの実施例について説明する。   Next, examples of the tactile sensor according to the present invention will be described.

(実施例1)
上記実施形態のタクタイルセンサーと同構成のタクタイルセンサーを作製した。具体的には、シート部材10におけるフィルム基材11およびシート部材20におけるフィルム基材21に相当する部位に厚み25μmのPETフィルム、電極12aおよび電極22aに相当する部位に厚み8μmの銀電極、導電層12bおよび導電層22bに相当する部位に厚み12μmの導電層、導電層12cおよび導電層22cに相当する部位に厚み3μmの導電層、配線13、23a、23bに相当する部位に厚み8μmの電極12a,22aと同じ材料である銀配線、端子14、24に相当する部位に厚み8μmの電極12a,22aと同じ材料である銀端子をそれぞれ形成して、本実施例に係るタクタイルセンサーを作製した。
Example 1
A tactile sensor having the same configuration as the tactile sensor of the above embodiment was manufactured. Specifically, a PET film having a thickness of 25 μm is provided in a portion corresponding to the film substrate 11 in the sheet member 10 and the sheet member 20 in the sheet member 20, a silver electrode having a thickness of 8 μm in a portion corresponding to the electrode 12a and the electrode 22a, and conductive. A conductive layer having a thickness of 12 μm at a portion corresponding to the layer 12b and the conductive layer 22b, a conductive layer having a thickness of 3 μm at a portion corresponding to the conductive layer 12c and the conductive layer 22c, and an electrode having a thickness of 8 μm at a portion corresponding to the wirings 13, 23a and 23b. A tactile sensor according to this example was manufactured by forming silver terminals that are the same material as the electrodes 12a and 22a having a thickness of 8 μm at portions corresponding to the silver wiring and the terminals 14 and 24 that are the same material as the electrodes 12a and 22a. .

なお、上述の銀電極、銀配線、銀端子は、印刷によって形成した。また、導電層12bおよび導電層22bに相当する導電層は、ブセチルアセテート:フェノキシ樹脂(InChem社製 商品名 PKHH):カーボンブラック(CABOT社製 商品名 バルカンXC−72R):消泡剤(楠本化成(株)製 商品名 ディスパロン1970)=68.9:25.5:3.6:2.0の割合で配合して得た導電性インクを塗布し乾燥させて形成したものである。ここで、乾燥後の該導電層におけるフェノキシ樹脂とカーボンブラックとの比率は、100重量部に対して14.2重量部である。   In addition, the above-mentioned silver electrode, silver wiring, and silver terminal were formed by printing. The conductive layers corresponding to the conductive layer 12b and the conductive layer 22b are: bcetyl acetate: phenoxy resin (trade name PKHH manufactured by InChem): carbon black (trade name Vulcan XC-72R manufactured by CABOT): defoamer Kasei Co., Ltd. product name Disparon 1970) = 68.9: 25.5: 3.6: 2.0 The conductive ink obtained by blending was applied and dried. Here, the ratio of the phenoxy resin and carbon black in the conductive layer after drying is 14.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight.

また、導電層12cおよび導電層22cに相当する導電層は、ブセチルアセテート:フェノキシ樹脂(InChem社製 商品名 PKHH):カーボンブラック(CABOT社製 商品名 バルカンXC−72R):消泡剤(楠本化成(株)製 商品名 ディスパロン1970)=68.8:25.5:3.8:2の割合で配合して得た導電性インクを塗布し乾燥させて形成したものである。ここで、乾燥後の該導電層におけるフェノキシ樹脂とカーボンブラックとの比率は、100重量部に対して14.8重量部である。   The conductive layers corresponding to the conductive layer 12c and the conductive layer 22c are: bcetyl acetate: phenoxy resin (trade name PKHH manufactured by InChem): carbon black (trade name Vulcan XC-72R manufactured by CABOT): defoamer Kasei Co., Ltd. product name Disparon 1970) = 68.8: 25.5: 3.8: 2 The conductive ink obtained by blending was applied and dried. Here, the ratio of the phenoxy resin and carbon black in the conductive layer after drying is 14.8 parts by weight with respect to 100 parts by weight.

(比較例1)
導電層12cおよび導電層22cに相当する導電層を形成していない以外、実施例1で作製したものと同構成のタクタイルセンサーを作製した。
(Comparative Example 1)
A tactile sensor having the same configuration as that manufactured in Example 1 was manufactured except that conductive layers corresponding to the conductive layers 12c and 22c were not formed.

<クリープ率試験>
上述した実施例1および比較例1の各タクタイルセンサーについて、クリープ率試験を行った。具体的には、実施例1および比較例1の各タクタイルセンサーについて、一定荷重(250kPa)のもとでの出力の経時変化を測定した。試験結果のデータを下記表1に示すとともに、該データをグラフ化したものを図6に示す。
<Creep rate test>
For each of the tactile sensors of Example 1 and Comparative Example 1 described above, a creep rate test was performed. Specifically, for each of the tactile sensors of Example 1 and Comparative Example 1, changes with time in output under a constant load (250 kPa) were measured. The test result data is shown in Table 1 below, and a graph of the data is shown in FIG.

表1および図6に示した結果から、比較例1に比べて実施例1の方が、明らかにクリープ率が低いことが把握できる。したがって、比較例1に比べて実施例1のタクタイルセンサーの方が、高精度で加圧を感知することができることが明らかである。   From the results shown in Table 1 and FIG. 6, it can be understood that the creep rate is clearly lower in Example 1 than in Comparative Example 1. Therefore, it is clear that the tactile sensor of Example 1 can sense the pressurization with higher accuracy than that of Comparative Example 1.

<ヒステリシス試験>
上述した実施例1および比較例1の各タクタイルセンサーについて、ヒステリシス試験を行った。具体的には、5段階の荷重・抜重を10秒間隔で行い、荷重時と抜重時との出力差を測定した。試験結果のデータ(実施例1)を下記表2に示すとともに、該データをグラフ化したものを図7に示す。また、試験結果のデータ(比較例1)を下記表3に示すとともに、該データをグラフ化したものを図8に示す。なお、ヒステリシス(%)=((抜重時出力−荷重時出力)/最高出力)×100として算出している。
<Hysteresis test>
A hysteresis test was performed on each of the tactile sensors of Example 1 and Comparative Example 1 described above. Specifically, five stages of load / pull-out were performed at 10-second intervals, and the output difference between the load and the load was measured. The test result data (Example 1) is shown in Table 2 below, and a graph of the data is shown in FIG. In addition, the test result data (Comparative Example 1) is shown in Table 3 below, and a graph of the data is shown in FIG. It is calculated as hysteresis (%) = ((output at the time of extraction−output at the time of load) / maximum output) × 100.

表2、3および図7、8に示した結果から、比較例1に比べて実施例1の方が、明らかにヒステリシスが低いことが把握できる。したがって、比較例1に比べて実施例1のタクタイルセンサーの方が、高精度で加圧を感知することができることが明らかである。   From the results shown in Tables 2 and 3 and FIGS. 7 and 8, it can be understood that the hysteresis of Example 1 is clearly lower than that of Comparative Example 1. Therefore, it is clear that the tactile sensor of Example 1 can sense the pressurization with higher accuracy than that of Comparative Example 1.

<応答性試験>
上述した実施例1および比較例1の各タクタイルセンサーについて、応答性試験を行った。具体的には、図9に示した構成の加圧装置(エアーシリンダ)200を用いて、タクタイルセンサーを加圧することにより、試験を行った。
<Response test>
A responsiveness test was performed on each of the tactile sensors of Example 1 and Comparative Example 1 described above. Specifically, the test was performed by pressurizing the tactile sensor using the pressurization apparatus (air cylinder) 200 having the configuration shown in FIG.

なお、図9に示した構成の加圧装置200は、筒状のシリンダチューブ201と、シリンダチューブ201の中心軸方向(図9矢印方向)に摺動自在に支持されているピストンロッド202と、ピストンロッド202の先端部に設けられている押圧部(先端に直径18mmの円柱形状部203aを有したもの)203と、を備えているものである。   9 includes a cylindrical cylinder tube 201, a piston rod 202 supported so as to be slidable in the central axis direction of the cylinder tube 201 (arrow direction in FIG. 9), And a pressing portion 203 (having a cylindrical portion 203a having a diameter of 18 mm at the tip) 203 provided at the tip of the piston rod 202.

加圧装置200のシリンダチューブ201には、シリンダチューブ201内部に空気を送り込むための空気送入機(図示せず)が接続されており、ピストンロッド202を図9矢印方向に摺動させることができるようになっている。そして、ピストンロッド202を摺動させ、押圧部203で対象物に加圧することが可能となっている。   An air feeder (not shown) for feeding air into the cylinder tube 201 is connected to the cylinder tube 201 of the pressure device 200, and the piston rod 202 can be slid in the direction of the arrow in FIG. It can be done. Then, the piston rod 202 is slid and the object can be pressurized by the pressing portion 203.

試験は、押圧部203と平坦面(図示せず)との間に、実施例1または比較例1のタクタイルセンサーを挿入した後、空気送入機から送られてきた空気を、シリンダチューブ201内部に送り入れ、空気圧によってピストンロッド202を平坦面側に移動させ、円柱形状部203aを介して、実施例1または比較例1のタクタイルセンサーに均一に約480kPaの圧力が加わるようにして行った。このようにして行った試験の結果を図10のグラフに示す。   In the test, after the tactile sensor of Example 1 or Comparative Example 1 was inserted between the pressing part 203 and a flat surface (not shown), the air sent from the air feeder was changed into the cylinder tube 201. The piston rod 202 was moved to the flat surface side by air pressure so that a pressure of about 480 kPa was uniformly applied to the tactile sensor of Example 1 or Comparative Example 1 through the columnar portion 203a. The result of the test thus performed is shown in the graph of FIG.

図10の結果から、比較例1に比べて実施例1の方が、明らかに応答性が良いことが把握できる。したがって、比較例1に比べて実施例1のタクタイルセンサーの方が、高精度で加圧を感知することができることが明らかである。   From the result of FIG. 10, it can be understood that the response of the first embodiment is clearly better than that of the first comparative example. Therefore, it is clear that the tactile sensor of Example 1 can sense the pressurization with higher accuracy than that of Comparative Example 1.

このように、本実施形態のタクタイルセンサー100は、導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極12aを被覆するように形成されたシート部材10と、導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極22aを被覆するように形成されたシート部材20とを対向させ、シート部材10の導電層とシート部材20の導電層との接触面積に応じて変化しうる電極相互間の抵抗によって圧力を感知する感圧センサーに関するものである。そして、このような感圧センサー100にあって、シート部材10の導電層が、電極12aの側に形成された導電層12bと、当該導電層12bに積層されるとともに当該導電層12bよりも導電性粒子を多く含む導電層12cとを有している。この導電層12cが積層形成される位置をさらに詳しく説明すると、シート部材10が加圧されたときにシート部材20に形成された導電層22cと接触するように、最も表面側(すなわち導電層12bよりもさらに電極12aとは反対側、さらに言い換えると導電層12bを電極12aとで挟む位置)に積層形成されている。   As described above, the tactile sensor 100 according to the present embodiment includes the sheet member 10 formed so that the conductive layer including the conductive particles and the resin covers the electrode 12a, and the conductive layer including the conductive particles and the resin. The sheet member 20 formed so as to cover the electrode 22a is opposed, and the pressure is sensed by the resistance between the electrodes which can be changed according to the contact area between the conductive layer of the sheet member 10 and the conductive layer of the sheet member 20. It relates to a pressure sensor. In such a pressure-sensitive sensor 100, the conductive layer of the sheet member 10 is laminated on the conductive layer 12b formed on the electrode 12a side and the conductive layer 12b and is more conductive than the conductive layer 12b. And a conductive layer 12c containing a large amount of conductive particles. The position where the conductive layer 12c is laminated will be described in more detail. When the sheet member 10 is pressed, the most surface side (that is, the conductive layer 12b) is brought into contact with the conductive layer 22c formed on the sheet member 20. Further, it is laminated on the side opposite to the electrode 12a, in other words, on the other side of the conductive layer 12b with the electrode 12a.

また、シート部材20の導電層が、電極22aの側に形成された導電層22bと、当該導電層22bに積層されるとともに当該導電層22bよりも導電性粒子を多く含む導電層22cとを有している。この導電層22cが積層形成される位置についてもさらに詳しく説明すると、シート部材10が加圧されたときに当該シート部材10に形成された導電層12cと接触するように、最も表面側(すなわち導電層22bよりもさらに電極22aとは反対側、さらに言い換えると導電層22bを電極22aとで挟む位置)に積層形成されている。   In addition, the conductive layer of the sheet member 20 includes a conductive layer 22b formed on the electrode 22a side, and a conductive layer 22c that is stacked on the conductive layer 22b and contains more conductive particles than the conductive layer 22b. is doing. The position where the conductive layer 22c is laminated will be described in more detail. When the sheet member 10 is pressed, the most surface side (that is, the conductive layer) is brought into contact with the conductive layer 12c formed on the sheet member 10. The layer 22b is laminated on the opposite side of the electrode 22a from the layer 22b, in other words, at a position sandwiching the conductive layer 22b with the electrode 22a.

このように、シート部材10の導電層を、電極12aの側に形成された導電層12bと、当該導電層12bよりも導電性粒子を多く含む導電層12cとの2層で形成するとともに、シート部材20の導電層を、電極22aの側に形成された導電層22bと、当該導電層22bよりも導電性粒子を多く含む導電層22cとの2層で形成することで、導電層12cと導電層22cとが接触したときの通電性が単層の導電層のときよりも向上し、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定精度が従来よりも優れたタクタイルセンサーを提供することが可能となる。   As described above, the conductive layer of the sheet member 10 is formed of two layers of the conductive layer 12b formed on the electrode 12a side and the conductive layer 12c containing more conductive particles than the conductive layer 12b. By forming the conductive layer of the member 20 in two layers of a conductive layer 22b formed on the electrode 22a side and a conductive layer 22c containing more conductive particles than the conductive layer 22b, the conductive layer 12c and the conductive layer 12c are electrically conductive. It is possible to provide a tactile sensor in which the conductivity when contacting with the layer 22c is improved as compared with the case of a single conductive layer, and the output responsiveness, measurement accuracy regarding creep and hysteresis are superior to those of the conventional one. .

また、上記の導電性粒子はカーボンブラックであり、電極12a,22aの側に形成された導電層12b,22bにおけるカーボンブラックが、樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれている。また、導電層12b,22bのそれぞれに積層された導電層12c,22cにおけるカーボンブラックが、樹脂100重量部に対して、5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれているものであることが好ましい。このようにすることで、出力の応答性、クリープおよびヒステリシスに関する測定精度を、より確実に、高精度で行うことが可能となる。   The conductive particles are carbon black, and the carbon black in the conductive layers 12b and 22b formed on the electrodes 12a and 22a side is included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. ing. Further, the carbon black in the conductive layers 12c and 22c laminated on the conductive layers 12b and 22b is included in a range from a value exceeding 5 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. Preferably there is. By doing in this way, it becomes possible to perform the measurement accuracy regarding output responsiveness, creep, and hysteresis more reliably and with high accuracy.

なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。例えば、上記実施形態および実施例においては、両方のシート部材10,20における導電層をいずれも2層構造としたが、どちらか一方のシート部材における導電層のみを2層構造とし、他方のシート部材における導電層を、従来の感圧センサーと同様に1層構造としてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment and Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention. For example, in the above embodiments and examples, the conductive layers in both sheet members 10 and 20 have a two-layer structure, but only the conductive layer in one of the sheet members has a two-layer structure, and the other sheet. The conductive layer in the member may have a single-layer structure as in the case of the conventional pressure sensor.

また、上記実施形態および実施例においては、両方のシート部材10,20における導電層のそれぞれが、導電性粒子の含有率の異なる2層の導電層(表面側の導電層12c,22cの方が電極12a,22a側の導電層12b,22bよりも導電性粒子の含有率が高い)を有したものであったが、どちらか一方のシート部材における導電層のみが、導電性粒子の含有率の異なる2層の導電層を有するものであってもよい。一例を挙げると、図11に示すような構成となる。ここで、図11中の符号110、111、112(112a,112b,112c)、120、121、122a、122bは、順に、上記実施形態における符号10、11、12(12a,12b,12c)、20、21、22a、22bと同様の部位であるので、説明を省略する。また、図示していない部分についても、上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。   Moreover, in the said embodiment and Example, each of the conductive layer in both the sheet members 10 and 20 is the two-layered conductive layer (surface side conductive layers 12c and 22c are different from each other). The conductive particles 12b and 22b on the side of the electrodes 12a and 22a have a higher content of conductive particles), but only the conductive layer in either one of the sheet members has the content of conductive particles. It may have two different conductive layers. As an example, the configuration is as shown in FIG. Here, reference numerals 110, 111, 112 (112 a, 112 b, 112 c), 120, 121, 122 a, 122 b in FIG. 11 are in order, reference numerals 10, 11, 12 (12 a, 12 b, 12 c), Since it is the same part as 20, 21, 22a, and 22b, description is abbreviate | omitted. Also, the portions not shown are the same as those in the above embodiment, and thus the description thereof is omitted.

また、上記実施形態および実施例においては、導電部同士が直角に交差するような配置となっていたが、これに限られず、交差配置となっていてもよい。   Moreover, in the said embodiment and Example, although it became the arrangement | positioning which electrically conductive parts cross | intersect at right angle, it is not restricted to this, You may be crossed arrangement | positioning.

また、上記実施形態および実施例においては、電極の表面全体を覆うように導電層が形成されているが、電極の表面全体を覆う必要は必ずしもなく、電極に積層するように導電層を形成したものであってもよい。   Moreover, in the said embodiment and Example, although the conductive layer is formed so that the whole surface of an electrode may be covered, it is not necessary to cover the whole surface of an electrode, and the conductive layer was formed so that it might laminate | stack on an electrode. It may be a thing.

10,20,110,120 シート部材
11,21,111,121 フィルム基材
12,22,112,122 導電部
12a,22a,112a,122a 電極
12b,22b,112b,122b,12c,22c,112c 導電層
30 コネクター
100、200 タクタイルセンサー
10, 20, 110, 120 Sheet member 11, 21, 111, 121 Film base 12, 22, 112, 122 Conductive part 12a, 22a, 112a, 122a Electrode 12b, 22b, 112b, 122b, 12c, 22c, 112c Conductive Layer 30 Connector 100, 200 Tactile sensor

Claims (4)

導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極に塗布された加圧側シート部材と、導電性粒子と樹脂とを含む導電層が電極に塗布されたレシーブ側シート部材とを対向させ、前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層との接触面積に応じて変化しうる電極相互間の抵抗によって圧力を感知する感圧センサーであって、
前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層とのうち少なくとも一方の導電層が、
電極側に形成された第1の導電層と、
前記第1の導電層よりも前記導電性粒子を多く含み、当該第1の導電層よりもさらに前記電極とは反対側に形成された第2の導電層と、を有する
ことを特徴とする感圧センサー。
A pressure-side sheet member in which a conductive layer containing conductive particles and a resin is applied to an electrode, and a receive-side sheet member in which a conductive layer containing conductive particles and a resin are applied to an electrode are opposed to each other, and the pressure side A pressure-sensitive sensor that senses pressure by resistance between electrodes that can change according to a contact area between a conductive layer of a sheet member and a conductive layer of the receive-side sheet member;
At least one of the conductive layer of the pressure side sheet member and the conductive layer of the receive side sheet member is
A first conductive layer formed on the electrode side;
A second conductive layer that contains more conductive particles than the first conductive layer and is further formed on the opposite side of the electrode than the first conductive layer. Pressure sensor.
前記加圧側シート部材の導電層と前記レシーブ側シート部材の導電層とのうち前記一方の導電層とは異なる他方の導電層が、
電極側に形成された第3の導電層と、
前記第3の導電層よりも前記導電性粒子を多く含み、当該第3の導電層よりもさらに前記電極とは反対側に形成された第4の導電層と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の感圧センサー。
Of the conductive layer of the pressure side sheet member and the conductive layer of the receive side sheet member, the other conductive layer different from the one conductive layer is:
A third conductive layer formed on the electrode side;
And a fourth conductive layer that contains more conductive particles than the third conductive layer, and is further formed on the opposite side of the electrode than the third conductive layer. Item 2. The pressure-sensitive sensor according to item 1.
前記第3の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれ、
前記第4の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれている
ことを特徴とする請求項2に記載の感圧センサー。
The conductive particles in the third conductive layer are included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin,
The conductive particles in the fourth conductive layer are contained in a range from a value exceeding 5 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. Pressure sensitive sensor.
前記第1の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部〜30重量部含まれ、
前記第2の導電層における前記導電性粒子が、前記樹脂100重量部に対して、5重量部を超える値から30重量部の範囲で含まれている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の感圧センサー。
The conductive particles in the first conductive layer are included in an amount of 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin,
The conductive particles in the second conductive layer are contained in a range of more than 5 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. The pressure-sensitive sensor according to any one of the above.
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