JP2018077191A - 感圧センサー - Google Patents

Abstract

【課題】異物感を抑制可能で、傾いた方向から作用する圧力に対する感度も良好な感圧センサーを提供すること。【解決手段】感圧センサーは、可変抵抗部と、第一電極及び第二電極とを備える。可変抵抗部は、導電性発泡エラストマー材料によって構成され、加圧された際には圧力に応じて圧縮されて、その圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する。第一電極及び第二電極は、は、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部に接触するように構成されることにより、可変抵抗部を介して電気的に接続される。【選択図】図１

Description

本開示は、感圧センサーに関する。

一対の櫛形電極と、抵抗体層を積層した構造と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。）。このような感圧センサーの場合、櫛形電極と抵抗体層との間には僅かな空隙が設けられ、櫛形電極と抵抗体層の積層方向に荷重がかかった際、その荷重が増大するほど、櫛形電極と抵抗体層との接触面積が増大するように構成されている。これにより、感圧センサーにかかる荷重が増大すると、櫛形電極と抵抗体層との接触面積が増大する分だけ、一方の櫛形電極と他方の櫛形電極との間で電気抵抗が低下する。したがって、この電気抵抗の変化を読み取ることにより、感圧センサーに作用した圧力を測定することができる。

特開２０１０−２３０６４７号公報

上述のような感圧センサーの多くは、感圧部分の表面が硬い。そのため、人が触れる部分に感圧センサーを設置すると異物感があり、そのような異物感を低減したいという要望がある。このような異物感を低減する方法として、感圧センサー以外の場合であれば、例えば硬い部分の表面に柔らかいスポンジのようなものを取り付けて異物感を緩和する、といった対策を施すことができる。

しかし、感圧センサーの場合は、感圧部分にスポンジのようなものを取り付けると、圧力の検出精度が低下してしまうおそれがある。あるいは、感圧部分にスポンジのようなものを取り付けると、圧力を検出可能な下限値から上限値までの範囲が狭まってしまうおそれがある。また、上述のような感圧センサーの場合、櫛形電極と抵抗体層の積層方向に対して傾いた方向から圧力が作用した場合に、そのような圧力に対する感度が低いという問題もある。

本開示の一局面においては、異物感を抑制可能で、傾いた方向から作用する圧力に対する感度も良好な感圧センサーを提供することが望ましい。

本開示の一態様は、感圧センサーであって、エラストマー材料中に炭素繊維を分散させることによって導電性が付与された材料であり、かつエラストマー材料を発泡させた材料である導電性発泡エラストマー材料によって構成され、加圧された際には圧力に応じて圧縮されて、その圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する可変抵抗部と、それぞれが導電性材料によって構成され、それぞれが可変抵抗部に接触することにより、可変抵抗部を介して電気的に接続される第一電極及び第二電極とを備え、第一電極及び第二電極は、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部に接触するように構成されている。

このように構成された感圧センサーによれば、可変抵抗部が導電性発泡エラストマー材料によって構成されている。そのため、非発泡性導電材料（例えば導電ゴムなど。）を利用して構成された感圧センサーに比べ、感圧部分の表面を柔らかくすることができる。したがって、このような感圧センサーであれば、人が触れる部分に設置した場合でも異物感を低減することができる。

また、本開示の感圧センサーの場合、可変抵抗部は、圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する。そのため、櫛形電極と抵抗体層との接触面積が増大するほど電気抵抗が低下するように構成された感圧センサーとは異なり、可変抵抗部の圧縮量が変化すれば可変抵抗部における電気抵抗が変化する。したがって、第一電極及び第二電極と可変抵抗部との積層方向に対して傾いた方向から圧力が作用した場合であっても、そのような圧力によって可変抵抗部の圧縮量が増大すれば、その圧力を適切に検出することができる。

さらに、本開示の感圧センサーの場合、第一電極及び第二電極は、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部に接触するように構成されている。そのため、電極間の間隔が０．５ｍｍ未満となるような感圧センサーとは異なり、電極を形成する際に微細な加工をしなくても済み、感圧センサーの生産性を向上させることができる。

図１Ａは感圧センサーの正面図である。図１Ｂは感圧センサーの右側面図である。図１Ｃは図１Ａ中にＩＣ−ＩＣ線で示した切断面を拡大して示す断面図である。 図２は感圧センサーの要部を分解して示す説明図である。 図３は試験装置の概略構成を示す説明図である。 図４は実施例及び比較例の感圧特性を示すグラフである。 図５は電極間距離に応じた感圧特性を示すグラフである。 図６は電極サイズに応じた感圧特性を示すグラフである。

次に、上述の感圧センサーについて、例示的な実施形態を挙げて説明する。
（１）第一実施形態
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、感圧センサー１は、可変抵抗部３、第一電極５Ａ、第二電極５Ｂ、基材７、粘着層８、第一端子９Ａ、及び第二端子９Ｂなどを有する。可変抵抗部３は、導電性発泡エラストマー材料によって構成されている。導電性発泡エラストマー材料は、エラストマー材料中に炭素繊維を分散させることによって導電性が付与された材料であり、かつエラストマー材料を発泡させた材料である。

より詳しくは、第一実施形態の場合、エラストマー材料としては、スチレン系エラストマー（スチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）、分子量：１０万、スチレン含有率：３０質量％、製品名：セプトン（登録商標）４０３３、株式会社クラレ製）に対し、軟化剤として炭化水素系プロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、４０℃での動粘度：３０．９ｍｍ²／ｓ、分子量：４００、ＳＰ値７．４）を配合してなるエラストマー材料（配合比：ＳＥＥＰＳ／炭化水素系プロセスオイル＝２２．８／７７．２（質量部））を使用している。炭素繊維としては、気相成長炭素繊維（品名：ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈ、平均繊維径０．１５μｍ、繊維長１０〜２０μｍ、アスペクト比６６．７〜１３３．３、昭和電工株式会社製）を使用している。また、エラストマー材料を発泡させるために、市販の発泡剤（品名：ダイフォームＨ８５０、大日精化工業株式会社製）を配合している。

第一実施形態の場合、これらの原料は、エラストマー材料１００質量部に対して、気相成長炭素繊維３５質量部、及び発泡剤３質量部の配合比で混合され、その混合物を二軸押出機で押し出すことにより、図１Ｃに示すように、無数の独立気泡を含む導電性発泡エラストマー材料の成形品を得ることができる。第一実施形態の場合、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率は２．０１倍である。このような導電性発泡エラストマー材料で、面状の可変抵抗部３が構成されている。可変抵抗部３は、加圧された際には圧力に応じて圧縮されて、その圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する部材となる。なお、図１Ｃでは、気泡を模式的に描いてあり、実際の気泡の数やサイズが図１Ｃに示した通りになっていることを意味するものではない。

第一電極５Ａ、第二電極５Ｂ、第一端子９Ａ、及び第二端子９Ｂは、それぞれが導電性材料によって構成され、基材７の一面に設けられている。より詳しくは、第一実施形態の場合、第一電極５Ａ、第二電極５Ｂ、第一端子９Ａ、第二端子９Ｂ、及び基材７は、ガラスエポキシ基板を利用して構成されている。第一電極５Ａ、第二電極５Ｂ、第一端子９Ａ、及び第二端子９Ｂは、ガラスエポキシ基板が有する銅箔、及びその銅箔の表面に設けられた無電解金めっき膜によって構成されている。なお、第一端子９Ａ、及び第二端子９Ｂには、所望の長さのリード線１１Ａ，１１Ｂ（あるいはフレキシブルフラットケーブルなど）を接続することができる。

可変抵抗部３と基材７との間には、アクリル系接着剤の薄層である粘着層８が設けられている。これにより、粘着層８を介して可変抵抗部３と基材７が接着されている。粘着層８は、図２に示すように、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂには重ならない範囲に設けられている。可変抵抗部３は、基材７との間に粘着層８を挟み込む状態で、基材７の一面（すなわち、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂが設けられた面。）に重ねて配置されている。これにより、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂは、それぞれが可変抵抗部３に接触し、第一電極５Ａと第二電極５Ｂが可変抵抗部３を介して電気的に接続される状態にある。

また、第一実施形態の場合、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂは、基材７の一面上において仮想される対称軸Ａ（図２参照。）を挟む両側に線対称な形状で設けられている。また、第一実施形態の場合、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂは、それぞれの電極幅Ｗが５ｍｍ、電極長Ｌ（すなわち、上述の対称軸と平行な方向の寸法。）が１０ｍｍとされ、第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔Ｇが１０ｍｍとされている。

以上のように構成された感圧センサー１について、その感圧性能を測定した（実施例）。また、比較のため、市販の感圧センサーを２種類用意して、その感圧性能についても同じ方法で測定した（比較例１，２）。これら２種類の市販品は、いずれも一対の櫛形電極を有し、それら櫛形電極に隣接配置された抵抗体層と櫛形電極との接触面積に応じて、電極間の抵抗値が変化するように構成されたものである。

試験装置としては、図３に概略的な構成を示すような圧縮試験機２０及び抵抗計３０を使用した。圧縮試験機２０は、台座２１、圧子２３、及びロードセル２５などを備える市販の機器である。抵抗計３０は、抵抗の他に電圧や電流の測定が可能な市販のマルチメータである。また、第一実施形態において、圧子２３の下面には、加圧時に圧縮変形する低硬度部材２７を取り付けた。この低硬度部材２７は、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ×３ｍｍの部材で、硬さがアスカーＣで４０、１０ｋＰａの荷重をかけると約４％圧縮され、５０ｋＰａの荷重をかけると約１５％圧縮される部材である。

試験方法としては、圧縮試験機２０の台座２１上に感圧センサーを設置し、感圧センサーの端子には抵抗計３０を取り付けて、圧縮荷重を変化させたときの抵抗値の変化を測定した。感圧センサーにかかる圧力については、加圧時の応力［Ｎ］をロードセル２５で取得し、加圧面積で除算して圧力［Ｐａ］を算出した。測定結果を図４に示す。

図４に示すグラフから明らかなように、実施例の感圧センサー１は、比較例１，２の感圧センサーに比べ、圧力を変化させた際に電気抵抗が大きく変化することがわかる。特に、比較例２の場合、圧力が７０ｋＰａ以上になると電気抵抗の変化がきわめて小さくなるため、この領域では圧力の僅かな変化を正確に検出することが難しくなるが、実施例の感圧センサー１は、圧力が７０ｋＰａ以上になっても電気抵抗が大きく変動するので、圧力測定時の分解能が高く、圧力の僅かな変化を比較例１，２の感圧センサーよりも正確に検出することができる。

次に、第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔Ｇを０．５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内で変更して、感圧センサー１の感圧性能を測定した。なお、本実験では、電極長Ｌは３０ｍｍ、電極幅Ｗは５ｍｍに設定した。測定結果を図５に示す。図５に示すグラフから明らかなように、第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔Ｇを０．５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内で変更しても、圧力に応じて電気抵抗が変化することがわかる。したがって、一対の櫛形電極を有する感圧センサーとは異なり、電極間距離を過剰に狭く設定しなくても、感圧センサーとしての性能を十分に発揮できることがわかる。なお、第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔Ｇについては、１００ｍｍを超過してもよい。

次に、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂの電極長Ｌを０．５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内で変更して、感圧センサー１の感圧性能を測定した。なお、本実験では、第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔Ｇは３０ｍｍ、電極幅Ｗは５ｍｍに設定した。測定結果を図６に示す。図６に示すグラフから明らかなように、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂの電極長Ｌを０．５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内で変更しても、圧力に応じて電気抵抗が変化することがわかる。

以上説明した感圧センサー１によれば、可変抵抗部３が上述のような導電性発泡エラストマー材料によって構成されている。そのため、非発泡性導電材料（例えば導電ゴムなど。）を利用して構成された感圧センサーに比べ、感圧部分の表面を柔らかくすることができる。したがって、このような感圧センサー１であれば、人が触れる部分に設置した場合でも異物感を低減することができる。

よって、このような感圧センサー１であれば、例えば、感圧センサー１を椅子に組み込んで、着席時の姿勢管理をするためのセンサーとして利用することができる。あるいは、例えば、感圧センサー１を靴に組み込んで、歩行時の重心移動を確認するためのセンサーとして利用することができる。このような歩行状態の管理ができれば、歩き方による生活習慣病対策などに利用することができる。あるいは、例えば、感圧センサー１をベッドに組み込んで、就寝時の体重移動を記録することができる。これにより、睡眠の質の改善に利用することができる。

また、上記感圧センサー１の場合、可変抵抗部３は、圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する。そのため、櫛形電極と抵抗体層との接触面積が増大するほど電気抵抗が低下するように構成された感圧センサーとは異なり、可変抵抗部３の圧縮量が変化すれば可変抵抗部３における電気抵抗が変化する。したがって、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂと可変抵抗部３との積層方向に対して傾いた方向から圧力が作用した場合であっても、そのような圧力によって可変抵抗部３の圧縮量が増大すれば、その圧力を適切に検出することができる。

さらに、上記感圧センサー１の場合、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂは、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部３に接触するように構成されている。そのため、電極間の間隔が０．５ｍｍ未満となるような感圧センサー（例えば一対の櫛形電極を有する感圧センサー。）とは異なり、電極を形成する際に微細な加工をしなくても済み、感圧センサー１の生産性を向上させることができる。

例えば、一対の櫛形電極を有する感圧センサーの場合、櫛歯の数を減らすほど接触面積の変化を検出することが困難になる。そのため、感圧センサーを小型化する場合でも、櫛歯の数を減らすことはできず、櫛歯自体のサイズや櫛歯間の間隔を小さくせざるを得ない。このような理由から、既存の感圧センサーにおいて、櫛歯間の間隔は０．２ｍｍ程度に設定されているのが一般的である。しかし、このような微細な間隔を空けて櫛形電極を形成する場合、その加工には相応の手間がかかる。

これに対し、上記感圧センサー１の場合は、接触面積の変化によって電気抵抗が変化する方式ではなく、可変抵抗部３の圧縮量の変化によって電気抵抗が変化する方式を採用している。そのため、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂの形状については、あえて櫛歯状にする必要はなく、微細な櫛歯を密に配置する必要もない。したがって、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂを設ける際には、０．５ｍｍ以上の間隔を設けることができ、過度に微細な加工をしなくても済むので、感圧センサー１の生産性が向上する。

第一電極５Ａと第二電極５Ｂとの間の間隔は０．５ｍｍ以上であれば、その上限は可変抵抗部３への取り付けが可能な範囲内で適宜設定されていればよいが、感度とサイズのバランスを考慮すれば、間隔Ｇが５ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下とされていると好ましい。

（２）第二実施形態
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態で例示する感圧センサーは、第一実施形態で例示した導電性発泡エラストマー材料を、別の導電性発泡エラストマー材料に変更した例である。導電性発泡エラストマー材料以外の点は、第一実施形態と第二実施形態とで差異がないので、差異がない点についての説明は省略する。

第二実施形態の場合、エラストマー材料としては、シリコーンゴム（二液型のシリコーンゲル組成物、品名：ＣＹ５２−２７６、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）を使用し、シリコーンゴム１００質量部に対し０．５質量部の硬化促進剤（品名：ＲＤ−１、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）を配合して、母材となるエラストマー材料を構成した。炭素繊維としては、気相成長炭素繊維（品名：ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈ、平均繊維径０．１５μｍ、繊維長１０〜２０μｍ、アスペクト比６６．７〜１３３．３、昭和電工株式会社製）を使用している。また、エラストマー材料を発泡させるために、市販の発泡剤（品名：ダイフォームＨ８５０、大日精化工業株式会社製）を配合している。

第二実施形態の場合、エラストマー材料１００．５質量部（シリコーンゴム１００質量部及び硬化促進剤０．５質量部）に対し、気相成長炭素繊維２０質量部、及び発泡剤１０質量部の配合比で混合され、その混合物を第一実施形態と同様の方法で成形した。第二実施形態の場合、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率は２．６２倍である。

以上のような第二実施形態の感圧センサーについても、可変抵抗部３が上述のような導電性発泡エラストマー材料によって構成されている。そのため、非発泡性導電材料（例えば導電ゴムなど。）を利用して構成された感圧センサーに比べ、感圧部分の表面を柔らかくすることができる。したがって、このような感圧センサーであれば、人が触れる部分に設置した場合でも異物感を低減することができる。

また、第二実施形態の感圧センサーの場合でも、可変抵抗部３は、圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する。そのため、櫛形電極と抵抗体層との接触面積が増大するほど電気抵抗が低下するように構成された感圧センサーとは異なり、可変抵抗部３の圧縮量が変化すれば可変抵抗部３における電気抵抗が変化する。したがって、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂと可変抵抗部３との積層方向に対して傾いた方向から圧力が作用した場合であっても、そのような圧力によって可変抵抗部３の圧縮量が増大すれば、その圧力を適切に検出することができる。

さらに、第二実施形態の感圧センサーの場合でも、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂは、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部３に接触するように構成されている。そのため、電極間の間隔が０．５ｍｍ未満となるような感圧センサー（例えば一対の櫛形電極を有する感圧センサー。）とは異なり、電極を形成する際に微細な加工をしなくても済み、感圧センサーの生産性を向上させることができる。

（３）他の実施形態
以上、感圧センサーについて、例示的な実施形態を挙げて説明したが、上述の実施形態は本開示の一態様として例示されるものに過ぎない。すなわち、本開示は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、導電性発泡エラストマー材料の成分及び配合比について、二つの例を挙げて説明したが、導電性発泡エラストマー材料の成分及び配合比は、上述の二例に限定されない。例えば、エラストマー材料としてスチレン系エラストマーを用いる場合は、上述したスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）の他に、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレンエチレンプロピレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）などを用いてもよい。これらのスチレン系エラストマーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。

また、例えば、エラストマー材料としてシリコーンゴムを用いる場合には、ビニルメチルシリコーンゴム、メチルシリコーンゴム、フェニルメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴムなどを利用することができる。これらのシリコーンゴムは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。

炭素繊維については、直径が０．０１μｍ以上かつ０．２μｍ以下、繊維長が１μｍ以上かつ５００μｍ以下、アスペクト比が１０以上かつ５００以下のものを用いるとよい。このような炭素繊維を用いると、より粗大な炭素繊維（例えばＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維。）や炭素繊維以外の導電性フィラー（例えば人造黒鉛など。）を用いた場合に比べ、可変抵抗部３の感圧特性を良好にすることができる。

エラストマー材料がスチレン系エラストマーである場合には、炭素繊維の配合量を２０質量部以上とすることにより、導電性発泡エラストマー材料に対して所期の導電性を付与することができる。また、エラストマー材料がスチレン系エラストマーである場合、炭素繊維の配合量を５０質量部以下とすることにより、導電性発泡エラストマー材料の硬度や脆性が過剰に高くなるのを抑制することができる。

エラストマー材料がシリコーンゴムである場合には、炭素繊維の配合量を５質量部以上とすることにより、導電性発泡エラストマー材料に対して所期の導電性を付与することができる。また、エラストマー材料がシリコーンゴムである場合、炭素繊維の配合量を３０質量部以下とすることにより、導電性発泡エラストマー材料の硬度や脆性が過剰に高くなるのを抑制することができる。

エラストマー材料がスチレン系エラストマーである場合、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率については、１．４５倍以上とすることによって圧縮量に対する抵抗値の変化が良好な材料を得ることができる。また、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率を３．６倍以下とすることにより、導電性発泡エラストマー材料の脆性が過剰に高くなるのを抑制することができる。スチレン系エラストマーを発泡させるには、スチレン系エラストマーに対して適用可能なゴム用、樹脂用、又は汎用の発泡剤をシリコーンゴム中に配合すればよい。発泡剤の配合量は、上述の発泡倍率を達成できるように調節されればよい。

エラストマー材料がシリコーンゴムである場合、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率については、１．５倍以上とすることによって圧縮量に対する抵抗値の変化が良好な材料を得ることができる。また、導電性発泡エラストマー材料の発泡倍率を４倍以下とすることにより、導電性発泡エラストマー材料の脆性が過剰に高くなるのを抑制することができる。シリコーンゴムを発泡させるには、シリコーンゴムに対して適用可能なゴム用、樹脂用、又は汎用の発泡剤をシリコーンゴム中に配合すればよい。発泡剤の配合量は、上述の発泡倍率を達成できるように調節されればよい。

また、上記各実施形態では、第一電極５Ａ及び第二電極５Ｂについて特定の形状を例示したが、各電極の形状は任意に変更可能である。
（４）補足
なお、以上説明した例示的な実施形態から明らかなように、本開示の感圧センサーは、更に以下に挙げるような構成を備えていてもよい。

まず、本開示の感圧センサーにおいて、エラストマー材料は、シリコーンゴムであり、炭素繊維は、直径が０．０１μｍ以上かつ０．２μｍ以下、繊維長が１μｍ以上かつ５００μｍ以下、アスペクト比が１０以上かつ５００以下、配合量がエラストマー材料１００質量部に対する質量比で５質量部以上かつ３０質量部以下とされ、導電性発泡エラストマー材料は、発泡倍率が１．５倍以上かつ４倍以下とされていてもよい。

あるいは、本開示の感圧センサーにおいて、エラストマー材料は、スチレン系エラストマーであり、炭素繊維は、直径が０．０１μｍ以上かつ０．２μｍ以下、繊維長が１μｍ以上かつ５００μｍ以下、アスペクト比が１０以上かつ５００以下、配合量がエラストマー材料１００質量部に対する質量比で２０質量部以上かつ５０質量部以下とされ、導電性発泡エラストマー材料は、発泡倍率が１．４５倍以上かつ３．６倍以下とされていてもよい。

このように構成された感圧センサーによれば、導電性発泡エラストマー材料が、上述の通りに構成されているので、人が触れた場合の異物感を抑制することができ、傾いた方向から作用する圧力に対する感度も良好な感圧センサーを構成することができる。

また、本開示の感圧センサーにおいて、第一電極及び第二電極は、５ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下の間隔が空けられた箇所において、可変抵抗部に接触するように構成されていてもよい。

このように構成された感圧センサーによれば、第一電極と第二電極との間の間隔が５ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下とされているので、一対の櫛形電極を有する感圧センサーとは異なり、第一電極と第二電極との間に十分な間隔を空けることができる。したがって、微細な加工をしなくても済み、感圧センサーの生産性が向上する。

また、本開示の感圧センサーにおいて、面状に構成された基材を有し、基材の一面に第一電極及び第二電極が設けられており、可変抵抗部は、面状に構成されて、基材の一面に重ねて配置されることにより、第一電極及び第二電極が基材と可変抵抗部との間に挟み込まれた構造になっていて、第一電極及び第二電極は、基材の一面上において仮想される対称軸を挟む両側に線対称な形状で設けられ、対称軸と平行な方向の寸法が０．５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下にされていてもよい。

このように構成された感圧センサーによれば、第一電極及び第二電極が、０．５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下にわたる範囲で間隔を空けて並列に配置されるので、第一電極と第二電極との間で導電経路となり得る領域を十分に確保でき、感圧センサーの感度を良好なものとすることができる。

１…感圧センサー、３…可変抵抗部、５Ａ…第一電極、５Ｂ…第二電極、７…基材、８…粘着層、９Ａ…第一端子、９Ｂ…第二端子、１０…発泡剤、１１Ａ，１１Ｂ…リード線、２０…圧縮試験機、２１…台座、２３…圧子、２５…ロードセル、２７…低硬度部材、３０…抵抗計。

Claims (5)

1. エラストマー材料中に炭素繊維を分散させることによって導電性が付与された材料であり、かつ前記エラストマー材料を発泡させた材料である導電性発泡エラストマー材料によって構成され、加圧された際には圧力に応じて圧縮されて、その圧縮量が増大するほど電気抵抗が低下する可変抵抗部と、
   それぞれが導電性材料によって構成され、それぞれが前記可変抵抗部に接触することにより、前記可変抵抗部を介して電気的に接続される第一電極及び第二電極と
   を備え、
   前記第一電極及び前記第二電極は、０．５ｍｍ以上の間隔が空けられた箇所において、前記可変抵抗部に接触するように構成されている
   感圧センサー。
2. 請求項１に記載の感圧センサーであって、
   前記エラストマー材料は、シリコーンゴムであり、
   前記炭素繊維は、直径が０．０１μｍ以上かつ０．２μｍ以下、繊維長が１μｍ以上かつ５００μｍ以下、アスペクト比が１０以上かつ５００以下、配合量が前記エラストマー材料１００質量部に対する質量比で５質量部以上かつ３０質量部以下とされ、
   前記導電性発泡エラストマー材料は、発泡倍率が１．５倍以上かつ４倍以下とされている
   感圧センサー。
3. 請求項１に記載の感圧センサーであって、
   前記エラストマー材料は、スチレン系エラストマーであり、
   前記炭素繊維は、直径が０．０１μｍ以上かつ０．２μｍ以下、繊維長が１μｍ以上かつ５００μｍ以下、アスペクト比が１０以上かつ５００以下、配合量が前記エラストマー材料１００質量部に対する質量比で２０質量部以上かつ５０質量部以下とされ、
   前記導電性発泡エラストマー材料は、発泡倍率が１．４５倍以上かつ３．６倍以下とされている
   感圧センサー。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の感圧センサーであって、
   前記第一電極及び前記第二電極は、５ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下の間隔が空けられた箇所において、前記可変抵抗部に接触するように構成されている
   感圧センサー。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の感圧センサーであって、
   面状に構成された基材を有し、前記基材の一面に前記第一電極及び前記第二電極が設けられており、
   前記可変抵抗部は、面状に構成されて、前記基材の一面に重ねて配置されることにより、前記第一電極及び前記第二電極が前記基材と前記可変抵抗部との間に挟み込まれた構造になっていて、
   前記第一電極及び前記第二電極は、前記基材の一面上において仮想される対称軸を挟む両側に線対称な形状で設けられ、前記対称軸と平行な方向の寸法が０．５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下にされている
   感圧センサー。

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