JPH0235324A

JPH0235324A - 圧力検出素子

Info

Publication number: JPH0235324A
Application number: JP13688588A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamauchi; 雅之山内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1990-02-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は圧力検出素子に関し、詳しくは、加圧するに従
がって抵抗値が減少する特性（ＦＯＣＲ−１）を有する
ことを利用した圧力センサーに関する。

〔従来技術〕

圧力センサー（圧力検出素子）は測定するところの圧力
がどの程度であるかを知るだけに止まらず、接触面又は
接触長がどのくらいであるか等を検知するのに随所で用
いられている。

従来の圧力センサーの代表的なものとしては例えば、第
６図にみられるように、プラスチックフィルム１１　、
１．２に金属粉（銀、銅など）含有インク或いはカーボ
ンインクで上下電極２１　、２２を印刷し、その電極の
一方に感圧導電層３１を設け、この上下電極を両面粘着
テープ５により貼り合せた構造のものが知られている。

しかし、こうした圧力センサーは（ｉ）高い圧力環境下
で感圧導電層の変形により、電極がくっついてしまい復
帰に時間がかかることがある（ヒステリシス特性が良好
でない）、（道）高温環境下の使用で電極がくっついて
復帰しないで破損してしまう（耐熱性・耐荷重性が良好
でない）、（ｉｉｉ）隣接する電極への干渉があって圧
力レベルに差が生じない場合が起り、抑圧位置を正確に
検出できない、等の問題点を有している。

〔目　　的〕

本発明の第１の目的は、上記のような問題点を解消し、
繰り返し使用が容易に行なえる圧力検出素子を提供する
ものである。本発明の第２の目的は、正確に圧力検出が
なしつるセンサーを提供するものである。

〔構　　成〕

本発明の圧力検出素子は、電極分離部材を含有し又は表
面に有する感圧導電層を二枚の電極シー１へで挟み積層
したことも特徴としている。

ちなみに、本発明者は二つの電極シーＩ−間に電極分離
部材を存在させることによって、前記欠陥が解消しうろ
ことを確めた。本発明はこれによりなされたものである
。

以下に、本発明を添付の図面に従がいながら更に詳細に
説明する。第１図は本発明圧力センサーの代表的な二側
の概略断面を表わしている。

電極シートには金属シート１ａ［第２図（イ）］、樹脂
フィルム中に導電剤（金属粉、導電性カーボンなど）を
含有したもの１ｂ［第２図（ロ）］、樹脂フィルム上に
電極を形成したもの］、Ｃ［第２図（ハ）］などが考え
られる。中でも、第２図（ハ）のタイプの電極シー１〜
］Ｃの使用が多種類の圧力センサーを作成するうえで望
ましい。第２図（ロ）及び（ハ）での樹脂フィルムの材
質は特定されないが、ポリアミドイミドが代表例として
あげられる。

第２図（ハ）のタイプの電極シーｈ１．ｃにおいての電
極２１（又は２２）は金属（銅、その他）の蒸着層又は
金属箔、あるいは、好ましくはこれらがパターン化され
たものである。また、電極２１（又は２２）は導電性イ
ンクで印刷されたものであってもかまわない。電極２１
（又は２２）にあってパターン化されたものでは、樹脂
フィルム１１（又は］２）上に金属蒸着層を設け、これ
にパターンエツチング法を施こすことにより、又は、導
電性インクの使用であれば例えばスクリーン印刷等によ
って形成することができる。一方、電極２１（又は２２
）がベタ状のものであれば、樹脂フィルム１Ｊ（又は１
２）上に金属蒸着層を形成するか、接着剤を用いて金属
箔を貼着することによって形成するか、導電性インクの
ベタ刷りより形成するか等により設けることができる。

本発明圧力センサーでの電極シー１−１ａ、ｉｂ。

１ｃはこれらを適宜組合わせて使用されてよいことは勿
論である。

第１図（イ）の例では、金属シー１〜からなる電極シー
ト１ａと、プラスチックシート１２上に電極２２を形成
した電極シートＩＣとを用い、これら電極シートで、電
極分離部材４を含有した感圧導電層３１を挟み積層する
ようにしている。ここでの電極分離部材４としてはシリ
コーンゴム球のごとき絶縁性でかつ弾性を有するものが
用いられているが、後に述べるように、これに限られる
訳ではない。一方、感圧導電層３１としては感圧導電性
ゴムが一般に用いられる。

第１図（ロ）の例では、樹脂フィルム１］、、　］、２
Ｊ：にパターン化された電極２１．２２にカーボンを塗
工して二枚の電極シートＩＣがつくられ、それらの間に
感圧導電層３１が塗布形成され、かつ、感圧導電層３１
に接するように電極分離部材４が配置されている。

電極分離部材４が第１図（ロ）にみられるようにシー１
〜状のものでは、弾性さえ有していれば絶縁性シート（
例えばゴム硬度８０のシリコーンゴムシート）であって
も導電性シー１−であってもかまわない。

但し、感圧導電層３］に接する電極分離部材４が絶縁性
のものである場合には、少なくとも複数個の開孔又は連
続・不連続の空隙が設けられる。この開孔等は上下電極
シー１〜に圧力が加えられた場合、感圧導電層３１がそ
の開孔等を通して電極２２に接触せしめるためのもので
ある。即ち、シート状電極分離部材４は上下電極シート
間の距離をコントロールし、同時に、加圧後の速やかな
復帰に寄与する。

第３図は、電極分離部材４の五個の概略斜視図を表わし
ている。図中、○は開孔等を表わしている。第３図（イ
）のタイプのものは、先に触れた、感圧導電層３１中に
存在（含有）させるのに有効な例である。第３図（ロ）
（ハ）及び（ニ）のタイプのものは、感圧導電層３１中
に存在させても感圧導電層３】に接するように配置させ
てもよい例である。また、第３図（ホ）のタイプのもの
は感圧導電層３１に接するように配置されるのに適して
おり、その表裏面の少なくとも一方の面に例えば形状記
憶プラスチックなどによる複数個の突起４１を設けたも
のであって、電極分離部材４として高温環境下でのセン
サーの使用において加圧後の復帰にもっとも有効である
。即ち、この突起４１はバネ材としての働きをするとと
もに」１下電極シートを支えるものでもあり、また、圧
力により縮まる上下電極シート間の距離を速やく元に戻
すのに役立つ。突起４１を形状記録プラスチックの代り
にシリコーンゴムで形成した場合も同様である。

また、電極分離部材４の材質はシリコーンゴムシートに
限られるものではなく、その形状も第３図に示したもの
に限られない。例えば、弾性のあるゴム製パイプや波板
なども使用でき、更に、電極分離部材は導電性でも非導
電性のものであってもかまわない。

第１図（ハ）はシート状の電極分離部材４を挟んで両面
に感圧導電層３　］、　、　３２が形成されている例で
ある。第１図（ロ）との比較では電極分離部材４に接し
て新たに感圧導電層３２が設けられた構成が採用されて
いる。

この第１図（ハ）の圧力センサーにしても、電極２］、
、２２はベタパターン（パターンが形成されていないも
の）であってもかまわないが、その場合には、電極分離
部材４はこれが絶縁材料であるときは開孔等○を有して
いる形状のもので使用されるのが望ましい。

本発明圧力センサーにあって電極分離部材４は開孔等Ｏ
が設けられている場合には、その開孔等Ｏに感圧導電層
３１及び／又は３２と同質材料が充填されているものや
、感圧導電層３１及び／又は３２それ自体が開孔等○に
も埋め込まれているものも有効に使用できる。

このような構造を呈した本発明の圧力センサーによれば
、上下電極シートに荷重が加えられると、結局、電極シ
ート間の感圧導電層３１及び／又は３２に荷重が加えら
れることになり、感圧導電層３１及び／又は３２の抵抗
変化により荷重力が検出できる。

本発明圧力センサーはその変形として、上方からみて、
（イ）電極２１．２２のパターンを列状にかつ科目方向
に設ける［第４図（イ）］、（ロ）電極２１、２２のパ
ターンと重なる位置でシート状の電極分離部材４に穴を
設ける［第４図（ロ）］、その他、例えば第４図（ハ）
のように、電極２１．２２のパターン形状に一定の規則
性をもたせる、等が考えらでよい。

また、一方の電極２１を斜方向に平行パターン［第５図
（イ）］としてを形成し、かつ、他方の電極２２を垂直
パターン［第５図（ロ）］として形成し、更に望ましく
は、これらに開孔パターンを形成した電極分離部材４［
第５図（ハ）］を組合せて圧力センサーをつくることも
できる。

なお、第１図（ロ）の圧力センサーと第１図（ハ）の圧
力センサーとの比較では、電極分離部材４を挟んで両面
に感圧導電層３１．３２が形成されている後者の方がよ
り高感度での測定が行なえる。

本発明の圧力センサーは多方面での応用が考えられ、例
えば定着ロール間のニップ巾の測定などには効適である
。加えて、第５図のように設計された圧力センサーは、
電極パターンのｌ］及び間隔以下の精度で測定が可能で
ある。

〔効　　果〕

かくして得られた本発明の圧力検出素子は、電極分離部
材を配置したことにより、次のような効果がもたらされ
る。

（１）上下電極シート間の距離・弾性をかえることがで
きる。

（２）感圧導電層の破損が防止できる。

（３）高温使用時に、感圧導電層の硬度が下がってもセ
ンサートータルの硬度（弾性）の低下が防げるため、変
形が生じにくい。

（４）隣接する電極シート又は感圧導電層への干渉を押
えることができ、抑圧位置で精度の高い検出が行なえる
。

（５）いろいろな電極シート及び各種形状の材質の電極
分離部材を組合せることによって、より良好なヒステリ
シス特性を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力検出素子の三個の断面図であ
る。第２図は電極シートの三個の断面図である。第３図
は電極分離部材の五個の斜視図である。第４図は電極パ
ターンの一例及び電極分離部材のパターンの一例を表わ
した図である。第５図は第４図と同様なパターン電極及
び電極分離部材の例である。第６図は従来の圧力検出素
子の概略を説明するための図である。ｌａ、ｌｂ、ｌｃ−電極シート１１．１２・樹脂フィルム　２１．２２・電極３１．３
２・・・感圧導電層　　４・電極分離層部材Ｏ開孔等　
　　　　４１・突起

Claims

【特許請求の範囲】

１、電極分離部材を含有し又は表面に有する感圧導電層
を二枚の電極シートで挟み積層してなることを特徴とす
る圧力検出素子。