JP3882172B2 - 感圧センサー - Google Patents
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Description
この発明は、感圧導電性インクを用いた感圧センサーに関するものである。
近年、感圧センサーは、例えば自動車分野に応用する期待が持てるようになってきたが、自動車での感圧センサーの使用は−２０〜８５℃という幅広い使用環境での出力安定性が要求される（近年において−４０〜８５℃という更に幅広い使用環境での出力安定性が要求されている）。
ところで、感圧導電性インクのバインダとしては、従来から高硬度の熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂・フェノキシ樹脂等）を使用したものがあるが、この場合、良好な出力の感圧直線性を示すものの、高温部（８５℃）における出力の温度安定性に乏しいという問題があった（例えば、特許文献１）。
他方、感圧導電性インクのバインダーとして、ガラス転移温度が−４０℃付近である熱的に安定なシリコーンエラストマーを使用すると、出力の温度安定性は良好となるが、出力の感圧直線性に乏しいという問題があった。
特開２００１−１８４９４４号
そこで、この発明では低温（−２０℃）から高温（８５℃）の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつきを向上させ、出力の感圧直線性を兼ね備えた感圧センサーを提供することを課題とする。
また、この発明では低温（−４０℃）から高温（８５℃）の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつきを向上させ、出力の感圧直線性を兼ね備えた感圧センサーを提供することを課題とする。
（請求項１記載の発明）
この発明の感圧センサーは、導電性カーボンブラックが配合された感圧導電性インクで形成されている導電性塗膜相互の接触面積により、印加側・レシ−ブ側電極間の抵抗が変化する形式の感圧センサーであって、感圧導電性インクが、バインダーとしてのシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、二酸化ケイ素３０〜７０重量部を添加することにより、樹脂としての強度を高めると共に導電性カーボンブラックの分散効果を高めている。
この発明の感圧センサーは、導電性カーボンブラックが配合された感圧導電性インクで形成されている導電性塗膜相互の接触面積により、印加側・レシ−ブ側電極間の抵抗が変化する形式の感圧センサーであって、感圧導電性インクが、バインダーとしてのシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、二酸化ケイ素３０〜７０重量部を添加することにより、樹脂としての強度を高めると共に導電性カーボンブラックの分散効果を高めている。
なお、この発明の感圧センサーは以下のように作用する。
通常、シリコーンエラストマー成分は、ガラス転移温度が−４０℃付近であるから、（−２０℃）から（８５℃）の範囲において熱的に安定しているから、出力の温度安定性は良好である。
また、上記シリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、二酸化ケイ素３０〜７０重量部を添加しているから、エラストマーの強度が大きくなって、力に対して徐々に潰れる（圧縮される）ことになり、その結果、出力の感圧直線性に優れたものになる。
さらに、上記シリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、二酸化ケイ素３０〜７０重量部を添加してあるから、導電性カーボンブラックの分散効果は高くなり、その結果、出力のばらつきは小さくなる。
つまり、この発明の感圧センサは、低温（−２０℃）から高温（８５℃）の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつきを向上させ、出力の感圧直線性を兼ね備えたものになる。
（請求項２記載の発明）
この発明の感圧センサーは、請求項１記載の発明に関し、二酸化ケイ素は一次粒子径が７〜４０ｎｍであり、導電性カーボンブラックは、一次粒子径が２０〜４０ｎｍであると共にシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３〜５０重量部含有している。
（請求項３記載の発明）
この発明の感圧センサーは、請求項１又は２記載の発明に関し、多点感圧部を有しており、その出力の変動係数が０．３未満である。
（請求項４記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはＵＶコート剤層及び粘着剤層で構成してある。
（請求項５記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポリエチレンナフタレートフィルムと粘着剤層で構成してある。
（請求項６記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリイミド製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポイミドフィルムと粘着剤層で構成してある。
（請求項２記載の発明）
この発明の感圧センサーは、請求項１記載の発明に関し、二酸化ケイ素は一次粒子径が７〜４０ｎｍであり、導電性カーボンブラックは、一次粒子径が２０〜４０ｎｍであると共にシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３〜５０重量部含有している。
（請求項３記載の発明）
この発明の感圧センサーは、請求項１又は２記載の発明に関し、多点感圧部を有しており、その出力の変動係数が０．３未満である。
（請求項４記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはＵＶコート剤層及び粘着剤層で構成してある。
（請求項５記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポリエチレンナフタレートフィルムと粘着剤層で構成してある。
（請求項６記載の発明）
この発明の感圧センサーは、ポリイミド製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポイミドフィルムと粘着剤層で構成してある。
この発明の感圧センサーは、低温（−２０℃）から高温（８５℃）の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつきを向上させ、出力の感圧直線性を兼ね備えている。
また、この発明の感圧センサーは、低温（−４０℃）から高温（８５℃）の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつきを向上させ、出力の感圧直線性を兼ね備えている。
以下にこの発明の感圧センサーを実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。
（実施例１〜３の感圧センサーＳの基本的構成）
図１はこの発明の実施例の感圧センサーＳの平面図、図２は前記感圧センサーＳを構成する二枚の構成要素Ｓ１，Ｓ２を示す平面図、図３は前記感圧センサーＳの断面図を示している。
（実施例１〜３の感圧センサーＳの基本的構成）
図１はこの発明の実施例の感圧センサーＳの平面図、図２は前記感圧センサーＳを構成する二枚の構成要素Ｓ１，Ｓ２を示す平面図、図３は前記感圧センサーＳの断面図を示している。
この感圧センサーＳは多点センサー（多点セルパターン）の一例であり、図１や図２に示すように、構成要素Ｓ１と構成要素Ｓ２とを貼り合わせる態様で形成されている。構成要素Ｓ１は、図２に示すように、シート基材１に、印加側電極１０と印加側端子１１と接続配線１２とを銀印刷し、各印加側電極１０上にそれぞれ感圧導電性インク１３を印刷形成して成る。また、構成要素Ｓ２は、図２に示すように、シート基材２に、レシーブ側電極２０とレシーブ側端子２１と接続配線２２とを銀印刷し、各レシーブ側電極２０上にそれぞれ感圧導電性インク２３を印刷形成して成る。そして、図３に示すように、印加側電極１０とレシーブ側電極２０とが直角に交差し且つ感圧導電性インク１３，２３相互が対向する態様で、シート基材１，２相互が粘着剤等で一体化されている。
なお、この感圧センサーは、厚みが０．１ｍｍ程度に設定されており、全体として可撓性を有するものとしてある。また、この実施例では、印加側電極１０は行電極で、レシーブ側電極２０は列電極で、構成されている。
以下に、感圧導電性インク１３，２３について、この発明の実施例１〜３の構成と比較例１、２の構成を示し、これらを使用した場合において、−２０℃から８５℃の広範囲における感圧センサーの出力安定性・出力のばらつき、出力の感圧直線性について結果を示す。
２液硬化型シリコーンエラストマー原液から、ワニスＡ液、ワニスＢ液を調製する。
ワニスＡ液は、２液硬化型シリコーンエラストマー原液Ａ（十条ケミカル社製、商品名：ＪＥＬＣＯＮ−ＳＲＶ−ＢＲ（Ａ））１００重量部を、溶剤（共和発酵工業社製、商品名：ブチセルアセテート）６７重量部に９０℃で加熱溶解させて成るものである。ワニスＢ液は、２液硬化型シリコーンエラストマー原液Ｂ（十条ケミカル社製、商品名：ＪＥＬＣＯＮ−ＳＲＶ−ＴＣ（Ｂ））１００重量部を、溶剤（共和発酵工業社製、商品名：ブチセルアセテート）６７重量部に９０℃で加熱溶解させて成るものである。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対して導電性カーボンブラック（ライオン社製、商品名：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）５重量部、シランカップリング剤（ダウ コーニング アジア社製、商品名：ＤＣ−Ｚ６０４０）０．０５重量部を配合し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練して、導電性インクＡ液及びＢ液の調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対して、二酸化ケイ素（日本アエロジル社製、商品名：アエロジルＲ８１２）１５重量部で配合し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練し、絶縁性インクＡ液及びＢ液を調製した。
導電性インクＡ液と導電性インクＢ液を等重量部混合し、導電性インク混合液を調製した。
絶縁性インクＡ液と絶縁性インクＢ液を等重量部混合し、絶縁性インク混合液を調製した。
導電性インク混合液と絶縁性インク混合液を適当な割合で配合・攪拌して感圧導電性インクを調製し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに形成された電極パターン上にスクリーン印刷した。
スクリーン印刷された感圧導電性インクを、１７０℃の熱風と表面温度２２０℃の遠赤外炉の併用で４分プレキュアを行い、２〜３層印刷した。その後、上記と同様に１７０℃の熱風と表面温度２２０℃の遠赤外炉を併用して８分間追加キュアを行い、感圧センサー試料を得た。
導電性インク混合液と絶縁性インク混合液を混合して熱硬化させて得たシリコーンエラストマーのガラス転移温度は−４０℃付近である。これについて以下の実施例２〜６も同じである。
導電性カーボンブラックは感圧導電性インクの抵抗値により含有量が異なり、シリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、導電性カーボンブラック３〜２０重量部の範囲が好ましい（更に好ましくは３〜１０重量部の範囲）。また、導電性カーボンブラックは一次粒子径が３０ｎｍ（２０〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
二酸化ケイ素はシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部の範囲が好ましい（更に好ましくは４０〜６０重量部の範囲）。また、二酸化ケイ素は一次粒子径は７ｎｍ（７〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
２液硬化型シリコーンエラストマー原液から作るワニスＡ液およびＢ液は、実施例１と同様に調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対して導電性カーボンブラック（キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製、商品名：ＶＡＬＣＡＮＸＣ７２−Ｒ）１５重量部、シランカップリング剤（ダウ コーニング アジア社製、商品名：ＤＣ−Ｚ６０４０）０．１５重量部を配合し、予備混合してから、ロールミルで充分に混練し、導電性インクＡ液及びＢ液を調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対して、二酸化ケイ素（日本アエロジル社製、商品名：アエロジルＲ８１２）１５重量部で配合し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練し、絶縁性インクＡ液及びＢ液を調製した。
導電性インクＡ液と導電性インクＢ液を等重量部混合し、導電性インク混合液を調製し、絶縁性インクＡ液と絶縁性インクＢ液を等重量部混合し、絶縁性インク混合液を調製した。
導電性インク混合液と絶縁性インク混合液を適当な割合で配合・攪拌して感圧導電性インクを調製し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに形成された電極パターン上にスクリーン印刷した。
スクリーン印刷された感圧導電性インクを、実施例１と同様のキュアを行い、感圧センサー試料を得た。
導電性カーボンブラックは感圧導電性インクの抵抗値により含有量が異なる。
シリコーンエラストマー成分１００重量部に対して導電性カーボンブラック５〜５０重量部の範囲が好ましい（更に好ましくは５〜２０重量部の範囲）。また、導電性カーボンブラックは一次粒子径が３０ｎｍ（２０〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
二酸化ケイ素はシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部の範囲が好ましい（更に好ましくは４０〜６０重量部の範囲）。また、二酸化ケイ素は一次粒子径は７ｎｍ（７〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
２液硬化型シリコーンエラストマー原液から作るワニスＡ液及ワニスＢ液は、実施例１と同様に調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対してカーボンブラック（ＰＲＩＮＴＥＸ
ＸＥ−２Ｂ ＢＥＡＤＳ）１０重量部、シランカップリング剤（ダウ コーニング アジア社製、商品名：ＤＣ−Ｚ６０４０）０．１０重量部を配合し、予備混合してから、ロールミルで充分に混練し、導電性インクＡ液及びＢ液を調製した。
ＸＥ−２Ｂ ＢＥＡＤＳ）１０重量部、シランカップリング剤（ダウ コーニング アジア社製、商品名：ＤＣ−Ｚ６０４０）０．１０重量部を配合し、予備混合してから、ロールミルで充分に混練し、導電性インクＡ液及びＢ液を調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれ１００重量部に対して、二酸化ケイ素（日本アエロジル社製、商品名：アエロジルＲ８１２）１５重量部で配合し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練し、絶縁性インクＡ液及びＢ液を調製した。
導電性インクＡ液と導電性インクＢ液を等重量部混合し、導電性インク混合液を調製した。
絶縁性インクＡ液と絶縁性インクＢ液を等重量部混合し、絶縁性インク混合液を調製した。
導電性インク混合液と絶縁性インク混合液を適当な割合で配合・攪拌して感圧導電性インクを調製し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに形成された電極パターン上にスクリーン印刷した。
スクリーン印刷された感圧導電性インクを、実施例１と同様のキュアを行い、感圧センサー試料を得た。
導電性カーボンブラックは感圧導電性インクの抵抗値により含有量が異なり、シリコーンエラストマー成分１００重量部に対して導電性カーボンブラック３〜１０重量部の範囲が好ましい。また、導電性カーボンブラックは一次粒子径が３０ｎｍ（２０〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
二酸化ケイ素はシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３０〜７０重量部の範囲が好ましい（更に好ましくは４０〜６０重量部の範囲）。また、二酸化ケイ素は一次粒子径は７ｎｍ（７〜４０ｎｍの範囲で可能）である。
（比較例１）
ペレット状フェノキシ樹脂（東都化成社製、商品名：フェノトートＹＰ−５０Ｓ）１６．９重量部と、導電性カーボンブラック（ライオン社製、商品名：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）２．８重量部と二酸化ケイ素（日本アエロジル社製、商品名：アエロジルＲ８１２）を２．８重量部とに、溶剤（共和発酵工業社製、商品名：ブチセルアセテート）を５９．４重量部を添加し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練した。
（比較例１）
ペレット状フェノキシ樹脂（東都化成社製、商品名：フェノトートＹＰ−５０Ｓ）１６．９重量部と、導電性カーボンブラック（ライオン社製、商品名：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）２．８重量部と二酸化ケイ素（日本アエロジル社製、商品名：アエロジルＲ８１２）を２．８重量部とに、溶剤（共和発酵工業社製、商品名：ブチセルアセテート）を５９．４重量部を添加し、予備混合してから、ロールミルで十分に混練した。
前記混練物に硬化剤としてＴＤＩアダクト型ポリイソシアネート（日本ポリウレタン社製、商品名：コロネート Ｌ−７０Ｂ）を１８．１重量部添加し、十分に攪拌した。その混練物をスクリーン印刷機でポリエチレンナフタレートフィルムに形成された電極パターン上に印刷し、１００℃のオーブンで４分間予備キュアし、更に１４５℃で４分間追加キュアして感圧センサーの試料を得た。
（比較例２）
２液硬化型シリコーンエラストマー原液から作るワニスＡ液およびワニスＢ液は、実施例１と同様に調製した。さらに、このワニスＡ液、Ｂ液を用いて、実施例１と同様に、導電性インクＡ液及びＢ液を調製した。
（比較例２）
２液硬化型シリコーンエラストマー原液から作るワニスＡ液およびワニスＢ液は、実施例１と同様に調製した。さらに、このワニスＡ液、Ｂ液を用いて、実施例１と同様に、導電性インクＡ液及びＢ液を調製した。
ワニスＡ液、Ｂ液それぞれを絶縁性インクＡ液及びＢ液とした。
導電性インクＡ液と導電性インクＢ液を等重量混合し、導電性インク混合液を調製し、絶縁性インクＡ液と絶縁性インクＢ液を等重量部混合し、絶縁性インク混合液を調製した。
導電性インク混合液４０重量部と絶縁性インク混合液６０重量部を攪拌して感圧導電性インクを調製し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに形成された電極パターン上にスクリーン印刷した。
スクリーン印刷された感圧導電性インクを、実施例１と同様のキュアを行い、感圧センサー試料を得た。
（温度特性評価試験）
−２０℃、８５℃において、圧力１０、１４、１６、２０、３０、４０ｋＰａでのシングルセルパターン（感圧素子が一つ）の感圧センサーの感圧抵抗値を測定し、温度による抵抗値逆数の変化を評価した。実施例１については図４に、比較例１については図５に、それぞれ示す。また、図６に実施例１と比較例１とを比較したものを示す。なお、実施例２、３及び比較例２においても同じ試験を行っているがこれについてグラフは示さない。（感圧直線性評価試験）
室温（２５℃）において、圧力４．９〜９８ｋＰａでのシングルセルパターン（感圧素子が一つ）の感圧センサーの感圧抵抗値を測定した。
（温度特性評価試験）
−２０℃、８５℃において、圧力１０、１４、１６、２０、３０、４０ｋＰａでのシングルセルパターン（感圧素子が一つ）の感圧センサーの感圧抵抗値を測定し、温度による抵抗値逆数の変化を評価した。実施例１については図４に、比較例１については図５に、それぞれ示す。また、図６に実施例１と比較例１とを比較したものを示す。なお、実施例２、３及び比較例２においても同じ試験を行っているがこれについてグラフは示さない。（感圧直線性評価試験）
室温（２５℃）において、圧力４．９〜９８ｋＰａでのシングルセルパターン（感圧素子が一つ）の感圧センサーの感圧抵抗値を測定した。
直線性はＸ軸を圧力、Ｙ軸を抵抗値の逆数としたプロットを作成し（図７）、直線近似を行い回帰分析計算に基づいたＲ−２乗値（Ｒ2 ）を算出して直線性を評価した。なお、実施例２、３及び比較例１においても同じ試験を行っているがこれについてグラフは示さない。
（出力ばらつき評価試験）
一定幅ピッチで行電極２０本、列電極２０本をそれぞれシート基材に印刷し、これら行・列電極が垂直に交差するように貼り合わせ、図１〜図３に示したＴ−２０×２０パタ−ン感圧センサー、所謂タクタイルセンサーを作製した。このセンサーを使用し、１５ｋＰａ圧力下で、行電極交差部の出力を測定した。
（出力ばらつき評価試験）
一定幅ピッチで行電極２０本、列電極２０本をそれぞれシート基材に印刷し、これら行・列電極が垂直に交差するように貼り合わせ、図１〜図３に示したＴ−２０×２０パタ−ン感圧センサー、所謂タクタイルセンサーを作製した。このセンサーを使用し、１５ｋＰａ圧力下で、行電極交差部の出力を測定した。
行電極交差部の全出力値から出力平均値・出力標準偏差から変動係数を算出し、出力ばらつきを評価した。
（総合評価）
（総合評価）
図８は温度特性評価試験及び感圧直線性評価試験に使用するシングルセルパターンの感圧センサーＳ’の分解斜視図、図９は前記感圧センサーＳ’の感圧部の断面図を示している。
この感圧センサーＳ’は、図８に示すように構成要素Ｓ１’と構成要素Ｓ２’との間にスペーサ３を挟み込む態様で貼り合わせて成るものとしてある。
構成要素Ｓ１’は、図８に示すように、ポリエチレンナフタレート製のシート基材１’上に、印加側電極１０’と印加側端子１１’と接続配線１２’を銀ペースト（日本アチソン株式会社製、商品名：Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ ＰＦ−８３６）を用いてパターン印刷した後、１７０℃の熱風と表面温度２２０℃の遠赤外炉の併用で４分キュアを行うようにして形成されている。構成要素Ｓ２’についても同様にしてレシーブ側電極２０’とレシーブ側端子２１’と接続配線１２’が形成されている。更に、前記印加電極１０’及びレシーブ側電極２０’には実施例１と同様の導電性インク混合液と絶縁性インク混合液を適当な割合で配合・攪拌して調製した感圧導電性インクをスクリーン印刷し、１７０℃の熱風と表面温度２２０℃の遠赤外炉の併用で４分プレキュアを行っている（２〜３層印刷後、上記と同様の温度にて８分追加キュアを行っている）。
スペーサ３は、図８や図９に示すように、感圧部となる感圧導電性インク１３’，２３’の周辺等にＵＶコート剤３０（日本アチソン株式会社製、商品名：ＵＶ硬化型絶縁インクＪＥ−１０００Ｇ）をスクリーン印刷すると共に、積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ2 のＵＶ照射によりキュアを行って構成してあり、更に、キュアしたＵＶコート剤３０上に粘着剤３１（帝国インキ製造株式会社製、商品名：ＣＡＴ−１３００Ｓ）をスクリーン印刷して１２０℃の熱風で８分キュアを行うようにして成る。
なお、構成要素Ｓ１’と構成要素Ｓ２’とを粘着剤３１，３１を介して貼り合わせるようにすれば、この実施例４のセンサー試料を得ることができる。
この感圧センサーＳ’は、基本的には実施例４と同じ形態であるが、図１０に示すように、スペーサ３のみが実施例４と相違している。
つまり、この実施例５のスペーサ３では、図１０に示すように、ポリエチレンナフタレート製のシート基材１’，２’上にそれぞれ感圧部となる感圧導電性インク１３’，２３’の周辺等に粘着剤３２（帝国インキ製造株式会社製、商品名：ＣＡＴ−１３００Ｓ）をスクリ−ン印刷して１２０℃の熱風で８分キュアを行い、シート基材１’，２’上に形成した粘着剤３２，３２相互間に感圧部となる感圧導電性インク１３’，２３’部分と対応する部分を切り抜いて成るポリエチレンナフタレートシート３３を貼り合わせ、感圧センサー試料を得た。
この感圧センサーＳ’は、基本的には実施例４と同じ形態であるが、図１１に示すように、スペーサ３のみが実施例４と相違している。
つまり、この実施例６のスペーサ３では、図１１に示すように、ポリイミド製のシート基材１’，２’上にそれぞれ感圧部となる感圧導電性インク１３’，２３’の周辺等に粘着剤３４（帝国インキ製造株式会社製、商品名：ＣＡＴ−１３００Ｓ）をスクリ−ン印刷して１２０℃の熱風で８分キュアを行い、シート基材１’，２’上に形成した粘着剤３２，３２相互間に感圧部となる感圧導電性インク１３’，２３’部分と対応部分を切り抜いて成るポリイミドシート３５を貼り合わせ、感圧センサー試料を得た。
−４０℃、８５℃において、圧力１３、２０、４０ｋＰａでの感圧センサーＳ’の感圧抵抗値を測定し、温度による抵抗値逆数の変化を評価した。実施例４については図１３に、実施例５については図１５に、実施例６については図１７に、それぞれグラフに示す。（感圧直線性評価試験）
室温（２５℃）において、圧力０〜１００ｋＰａでの感圧センサーＳ’の感圧抵抗値を測定した。
−４０℃、８５℃において、圧力１３、２０、４０ｋＰａでの感圧センサーＳ’の感圧抵抗値を測定し、温度による抵抗値逆数の変化を評価した。実施例４については図１３に、実施例５については図１５に、実施例６については図１７に、それぞれグラフに示す。（感圧直線性評価試験）
室温（２５℃）において、圧力０〜１００ｋＰａでの感圧センサーＳ’の感圧抵抗値を測定した。
直線性はＸ軸を圧力、Ｙ軸を抵抗値の逆数としたプロットを作成し（実施例４は図１２に、実施例５は図１４に、実施例６は図１６に、それぞれ示す）、直線近似を行い回帰分析計算に基づいたＲ−２乗値（Ｒ2 ）を算出して直線性を評価した。
（出力ばらつき評価試験）
一定幅ピッチで行電極２０本、列電極２０本をそれぞれシート基材に印刷し、これら行・列電極が垂直に交差するように貼り合わせ、図１〜図３に示したＴ−２０×２０パタ−ン感圧センサー、所謂タクタイルセンサーを作製した。このセンサーを使用し、１５ｋＰａ圧力下で、行電極交差部の出力を測定した。
（出力ばらつき評価試験）
一定幅ピッチで行電極２０本、列電極２０本をそれぞれシート基材に印刷し、これら行・列電極が垂直に交差するように貼り合わせ、図１〜図３に示したＴ−２０×２０パタ−ン感圧センサー、所謂タクタイルセンサーを作製した。このセンサーを使用し、１５ｋＰａ圧力下で、行電極交差部の出力を測定した。
行電極交差部の全出力値から出力平均値・出力標準偏差から変動係数を算出し、出力ばらつきを評価した。
（総合評価）
（総合評価）
Ｓ 感圧センサー
Ｓ’ 感圧センサー
１ シート基材
１’ シート基材
２ シート基材
２’ シート基材
１０ 印加側電極（行電極）
１０’ 印加側電極（行電極）
１３ 感圧導電性インク
１３’ 感圧導電性インク
２０ レシーブ側電極（列電極）
２０’ レシーブ側電極（列電極）
２３ 感圧導電性インク
２３’ 感圧導電性インク
Ｓ’ 感圧センサー
１ シート基材
１’ シート基材
２ シート基材
２’ シート基材
１０ 印加側電極（行電極）
１０’ 印加側電極（行電極）
１３ 感圧導電性インク
１３’ 感圧導電性インク
２０ レシーブ側電極（列電極）
２０’ レシーブ側電極（列電極）
２３ 感圧導電性インク
２３’ 感圧導電性インク
Claims (6)
- 導電性カーボンブラックが配合された感圧導電性インクで形成されている導電性塗膜相互の接触面積により、印加側・レシ−ブ側電極間の抵抗が変化する形式の感圧センサーであって、感圧導電性インクが、バインダーとしてのシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して、二酸化ケイ素３０〜７０重量部を添加することにより、樹脂としての強度を高めると共に導電性カーボンブラックの分散効果を高めていることを特徴とする感圧センサー。
- 二酸化ケイ素は一次粒子径が７〜４０ｎｍであり、導電性カーボンブラックは、一次粒子径が２０〜４０ｎｍであると共にシリコーンエラストマー成分１００重量部に対して３〜５０重量部含有していることを特徴とする請求項１記載の感圧センサー。
- 多点感圧部を有しており、その出力の変動係数が０．３未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の感圧センサー。
- ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはＵＶコート剤層及び粘着剤層で構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の感圧センサー。
- ポリエチレンナフタレート製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポリエチレンナフタレートフィルムと粘着剤層で構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の感圧センサー。
- ポリイミド製の一対のシート基材のうち、一方側に印加電極を覆う導電性塗膜を、他方側にレシ−ブ側電極を覆う導電性塗膜を、それぞれ設けてあり、無負荷状態にあるときに対向する導電性塗膜相互間に間隙ができるように、その周囲をスペーサーで囲んであり、前記スペーサーはポイミドフィルムと粘着剤層で構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の感圧センサー。
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