JPH04155707A - 感圧導電体 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、感圧導電性塗料等の感圧導電性被膜を主構成
要素とする感圧導電体に関するものである。

（従来の技術） 従来より、押圧力の大きさに応じて抵抗値が変化する感
圧導電体の代表的なものとして、感圧導電性ゴムが知ら
れている。

感圧導電性ゴムは、例えば、シリコーンゴム等の有機可
撓性ゴムに、所定の大きさを有する人造黒鉛粒子等の導
電性粒子を混入することにより構成される（特公昭５６
−９１８７号あるいは特公昭５６−５４０１９号参照）
。

第２図は、従来の感圧導電体の一般的な押圧カー抵抗値
変化特性（以下、感圧特性という）を説明するための図
である。第２図において、実線ａが感圧導電性ゴムの特
性を示している。また、横軸は押圧力を、縦軸は抵抗値
をそれぞれ対数目盛をもって表している。

第２図から分かるように、感圧導電性ゴムは、比較的急
勾配（方向係数；　（−）　１．２〜（−）　２．０　
）な傾斜を示し、押圧力の小さい変化量に対して抵抗値
の変化量が大きな感圧特性を有している。

このような感圧特性を有する感圧導電性ゴムは、例えば
、シート状に加工して、電子オルガン等の楽器用センサ
等に応用される。

この場合、鍵盤等により感圧導電性ゴム製センサヘ印加
する押圧力の大きさを変化させ、その抵抗値変化を制御
回路等で検出し、音量、音色等の制御が行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） このように、感圧導電性ゴムは、その特性を応用して、
操作性、機能性に優れた電子楽器や各種コントローラ等
を実現できるという利点を有しているものの、その厚さ
が数百μｍと大きく、例えばセンサを構成する場合には
、基板や電極等の厚さも加わるため、−ｌオーダのもの
になってしまう。

従って、上記のように、感圧導電性ゴム製センサ等を搭
載する電子機器等の大型化を招くという欠点を有してい
る。

そこで、感圧導電性ゴムよりも厚さが十分に小さく、し
かも、感圧特性の再現性に優れている、感圧導電性被膜
からなる感圧導電体を用いることが考えられる。

しかしながら、一定荷重において同一抵抗値を示す感圧
導電性被膜は、第２図中、−点鎖線すで示すように、感
圧導電性ゴムの勾配（実線ａ）より緩やかな傾斜（方向
係数；　（−）０．７〜（−）１．２未満）を示し、押
圧力の変化量に対して抵抗値の変化量の小さい感圧特性
を有しているので、増幅回路への負担も増え、そのため
ノイズ等の不要な信号も増幅してしまい、特性に悪影響
を及ぼしてしまという問題点があった。

また、感圧導電性被膜は、膜表面に多数の電気的接触点
を有するため、その構成によっては加圧圧縮を行わない
場合でも、その被膜等の自重によ、　　り微少の電流が
流れてしまい、十分に高い抵抗値を確保できず設計の自
由度を束縛するという欠点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、感圧導電性ゴム相当の感圧特性を有するとと
もに、その感圧特性の再現性に優れ、しかも薄型で、応
用電子機器の小型化を図れる感圧導電体を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、押圧力の
大きさに応じて抵抗値が変化する感圧導電性被膜面に、
絶縁性パターンを複数形成した。

また、請求項（２）では、前記絶縁性パターンは、５μ
ｍ乃至５０μｍの高さを有し、かつ、抑圧面積に対して
５％乃至２０％の面積比率をもって複数形成された。

（作　用） 請求項（１）によれば、例えば、加圧時に絶縁性パター
ンを形成していない感圧導電性被膜面側に押圧力を加え
ると、絶縁性パターンを支点として感圧導電性被膜が撓
む。

このときの撓み量に応じて電気の流れる点、即ち、接触
点が増え、抵抗値はそれに従い接触点の逆数に比例して
小さくなる。また、個々の接触点では、感圧導電性被膜
内の抵抗値が押圧力に応じて小さくなる。

このように、絶縁性パターンによって接触点の数が変化
させられ、さらに個々の接触点における押圧力により抵
抗値が変化させられ、これにより、全体の抵抗値変化が
制御されるとともに、方向係数が制御される。

また、請求項（２）によれば、上記作用が、確実に、か
つ、良好に行われる。

（実施例） 第１図は、本発明に係る感圧導電体の一実施例を示す構
成図で、第１図の（ａ）は縦断側面図、第１図の（ｂ）
は上面図である。

第１図において、１は絶縁性フィルムで、可撓性の絶縁
体、例えば強化ポリエチレンテレフタレート（Ｐ　Ｅ　
Ｔ）フィルム等からなり、厚さ約２００μｍをもって所
定長、所定幅のシート状に形成されている。

２は導電層で、銅等の金属箔からなり、約３５μｍの厚
さをもって絶縁性フィルム１の上面全体に亘って形成さ
れている。

３は感圧導電層で、押圧力Ｆの大きさに応じて被抑圧部
の抵抗値が変化する感圧抵抗変化型導電性被膜、例えば
感圧導電性塗料（例えば、特開昭６２−１１６２３０号
参照）からなり、約６０μｍの厚さをもって導電層２の
上面全体に亘り、スクリーン印刷により形成されている
。

４は高さが約２０μｍに設定されたストライブ状の絶縁
性パターンで、例えば、熱硬化型の絶縁性樹脂からなり
、感圧導電層３の上面３ａに、この上面３ａの単位面積
に対し、例えば１０％の面積比率をもって、スクリーン
印刷によりストライプ状に複数形成されている。なお、
絶縁性パターン４の材料としては、感圧導電層３と接着
性がよく、また、硬度が比較的低いものが好ましい。

第３図は、第１図の感圧導電体の絶縁性パターン形成面
、即ち、感圧導電層３の上面３ａに、他の絶縁性フィル
ム１ａ上に形成された外部導電層（電極）２ａを対向す
るように配設した場合の、押圧力印加時の抵抗値変化状
態を説明するための図である。

これに対して、第４図は、第３図から絶縁性パターンを
除去した構成の場合の、押圧力印加時の抵抗値変化状態
を説明するための図である。

次に、これら第３図及び第４図に基づいて、絶縁性パタ
ーン形成の有無よる抵抗値変化について説明する。

第３図の（ａ）及び第４図の（ａ）は、押圧力Ｆ無印加
時の状態を示している。第３図の（ａ）に示すように、
絶縁性パターン４を複数形成した感圧導電体の場合には
、感圧導電層３と外部導電層２ａ間の絶縁抵抗は、複数
の絶縁性パターン４並びに空気層５により良好に、かつ
、容易に保持される。

これに対して、第４図の（ａ）に示すように、絶縁性パ
ターン４を形成していない感圧導電体の場合には、感圧
導電層３と外部導電層２８間の絶縁抵抗は、例えば、端
部に設けられたスペーサ（図示せず）並びに空気層５に
より保持される。

第３図の（ｂ）及び第４図の（ｂ）は、上記の絶縁状態
で押圧力Ｆを印加し導通状態とした場合を示しており、
また、第３図の（Ｃ）及び第４図の（Ｃ）は、押圧力Ｆ
印加時の等価回路図をそれぞれ示している。

第３図の（ｂ）及び（Ｃ）に示すように、絶縁性パター
ン４を形成した感圧導電体の場合には、押圧力Ｆの印加
に伴い、２個の絶縁性パターン４間の絶縁性フィルム１
、導電層２及び感圧導電層３が撓み、押圧力Ｆが所定の
大きさに達すると、感圧導電層３が外部導電層２ａに接
触し、押圧力を及ぼす。これにより、感圧導電層３は、
外部導電層２ａの反作用を受けて抵抗値が変化する。

この抵抗値の変化は、押圧力Ｆの大きさに応じて変化す
るが、抵抗値の変化量は、撓み量が最大の感圧導電層３
と外部導電層２ａとの接触部近傍で、かつ、感圧導電層
３の内部抵抗値化が最大のとき最も大きくなっており、
撓み量の小さい絶縁性パターン４の形成領域近傍で、感
圧導電層３の内部抵抗値変化が最小のとき最も小さくな
っている。

このような絶縁性パターン４間が複数同時に加圧された
場合、加圧力が小さい領域では加圧面積に対して接触面
積が小さく、また、この部分の内部抵抗値変化は感圧特
性により小さくなり、抵抗値の変化量が小さい感圧特性
を有している。さらに、加圧されるに従い接触面積は大
きくなり、この部分の内部抵抗値変化は感圧特性により
大きくなり、抵抗値の変化量が大きい感圧特性を有する
ことになる。

これに対して、第゛４図の（ｂ）、及び（Ｃ）に示すよ
うに、絶縁性パターンを形成していない感圧導電体の場
合、加圧面積に対する感圧導電層３と外部導電層２ａと
の接触面積の関係は、はぼ等しくなる。従って、加圧力
は、主に感圧導電層３の内部抵抗値変化に寄与すること
になる。このため、第３図の（ｂ）の場合と同様の押圧
力Ｆの変化量に対して、抵抗値の変化量の小さい感圧特
性を有することになる。

第５図は、第１図の絶縁性パターンを形成した感圧導電
体並びに絶縁性パターンを形成していない感圧導電体の
感圧特性を示す図である。第５図において、実線Ａは絶
縁性パターンを形成した感圧導電体の、−点鎖線Ｂは絶
縁性パターンを形成していない感圧導電体の感圧特性を
それぞれ示している。また、第、２図と同様に、横軸は
押圧力Ｆを、縦軸は抵抗値Ｒを対数目盛をもってそれぞ
れ表している。

第５図から分かるように、感圧導電層３の上面３ａに、
所定の高さ（第１図では、２０μｍ）を有する絶縁性パ
ターン４を、上面３ａに対して所定の面積比率（第１図
では、１０％）をもって複数形成することにより、方向
係数が（−）１．４０と、感圧導電性ゴムと同等の感圧
特性を得ることができた。

これに対して、感圧導電層３の上面３ａに絶縁性パター
ンを形成しない場合には、方向係数が（−）１．０であ
り、感圧導電性ゴムと同等の感圧特性を得ることができ
なかった。

第６図は、第１図における絶縁性パターンの面積比率を
変化させた場合のそれぞれの感圧特性を示す図である。

具体的には、所定の高さ（第１図では、２０μｍ）を有
する絶縁性パターン４を、感圧導電層３の上面３ａに対
して面積比率を１０％、１２％、１４％に変化させて形
成した場合の特性を示している。第６図において、実線
Ｘが面積比率１０％の場合の、実線Ｙが面積比率１２％
の場合の、実線２が面積比率１４％の場合の特性をそれ
ぞれ示し、また、第３図と同様に、横軸は押圧力Ｆを、
縦軸は抵抗値Ｒを対数目盛をもってそれぞれ表している
。

第６図から分かるように、面積比率を変更するに従って
、方向係数が（−）１．４０　、　（−）！、６１　、
　（−）１．９５と大きくなっている。

以上のように、本実施例（第１図の構成）による感圧導
電体は、電子オルガン等の楽器用センサとして応用でき
る。また、感圧導電性被膜の厚さは、感圧導電性ゴムの
厚さの１／１０程度であり、さらに、絶縁性パターン４
を複数形成することにより、押圧力無印加時において、
外部の導電層（電極）と感圧導電層３との絶縁状態を良
好に、かつ、容易に保持することができるので、両者の
間隔は絶縁性パターン４の高さであればよく、従来のよ
うに数百μｍオーダのスペーサを設ける場合に比べて、
センサや可変抵抗スイッチの薄型化を図ることができ、
ひいては応用電子機器の大型化を防止することができる
。

なお、絶縁性パターン４の高さは、７μｍ〜２５μｍが
好ましく　（本実施例では、２０μｍに設定）、また、
５μｍ〜５０μｍの範囲内であれば、上記と同様の効果
（特に、感圧特性変化）を得ることができる。

さらに、感圧導電層３の上面３ａ、即ち、感圧抵抗変化
型導電性被膜面に対する絶縁性パターン４の面積比率は
１０％前後が好ましく、また、５％〜２０％の範囲内で
あれば、上記と同様の効果を得ることができる。

また、絶縁性パターン４の高さが５μｍより低い場合あ
るいは面積比率が５％より小さい場合には、絶縁性パー
タンを形成していない感圧導電体の感圧特性とほとんど
変化がなく、感圧導電性ゴム相当の感圧特性を実現する
ことができない。

さらにまた、絶縁性パターン４の高さが５０μｍより高
い場合あるいは面積比率が４０％より大きい場合には、
絶縁性パターン４を形成していな場合よりも感圧特性が
悪化する。即ち、小さな抵抗値変化量を得るために、か
なり大きな押圧力を要するようになる。さらには、第３
図の構成を想定した場合、感圧導電層３と外部導電層２
ａとの接触が不可能となり、楽器用センサや可変抵抗ス
イッチ等の構成が不可能となる場合が生じる。

従って、絶縁性パターン４の高さ及び被膜面に対する面
積比率を上記した範囲内で所望の値に設定することによ
り、所望の感圧特性を有する感圧導電体を任意に、かつ
、容易に得ることができる。

また、絶縁性パターン４の形状として、円柱状のものを
例に説明したが、これに限定されるものではなく、方体
形状のものや半球状のもの、あるいは砲台状のものでも
、上記と同様の効果を得ることができる。

さらに、絶縁性パターン４の形成方法として、スクリー
ン印刷法を例に説明したが、これに限定されるものでは
なく、グラビア印刷法あるいは転写等により形成するこ
とができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）または（２）によれ
ば、絶縁性パターンの高さを所定範囲の高さ、適切な値
としては５μｍ乃至５０μｍの範囲内及び押圧面積に対
する面積比率を所定範囲の比率、適切な値としては５％
乃至２０％の範囲内で、所望の値に設定することにより
、例えば、感圧導電性ゴム相当の感圧特性を任意に得る
ことができる。

従って、電子オルガン等の楽器用センサとして応用でき
る汎用性並びに感圧特性の再現性に優れた感圧導電体を
提供できる利点がある。

また、感圧導電性被膜の厚さは感圧導電性ゴムの厚さの
１／１０程度であり、さらに、絶縁性パターンを複数形
成することにより、押圧力無印加時において、外部の電
極と感圧導電性被膜との絶縁状態を良好に、かつ、容易
に保持することができるので、両者の間隔は絶縁性パタ
ーンの高さであればよく、従来のように数百μｍオーダ
のスペーサを設ける場合に比べて、センサや可変抵抗ス
イッチの薄型化を図ることができ、ひいては応用電子機
器の大型化を防止することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る感圧導電体の一実施例を示す構成
図、第２図は従来の感圧導電体の一般的な感圧特性の説
明図、第３図は第１図の感圧導電体の押圧力印加時の抵
抗値変化状態を説明するための図、第４図は第１図の感
圧導電体から絶縁性パターンを除去した構成の場合の押
圧力印加時の抵抗値変化状態を説明するための図、第５
図は本発明に係る感圧導電体の感圧特性図、第６図は第
１図の絶縁性パターンの面積比率を変化させた場合の感
圧特性図である。 図中、１，１ａ・・・絶縁性フィルム、２・・・導電層
、２ａ・・・外部導電層、３・・・感圧導電層（感圧導
電性被膜）、４・・・絶縁性パターン。 特許出願人　　横浜ゴム株式会社 代理人　弁理士　　吉　１）精　孝 （ｂ） 本発明の一実施例を示す構成図 第１図 押圧力Ｆ　（ｋｇｆ） 従来の感圧導電体の邂圧特性説明図 第２図 絶縁外ノ炒−ンを有する感圧２１！電体の抵抗値変化の
説明図第３図 （ａ） （ｂ） 絶縁をノ炒−ンの無。＼感圧ｌ！電体の抵抗値変化の説
明図第４図 押圧力Ｆ　（ｋｇｆ） 本児明に係る感圧導電体の感圧特性図 第５図 押圧力Ｆ　（ｋｇｆ） 絶縁性戸汐−ンの面積比率を変化させた場合の感圧特性
図第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）押圧力の大きさに応じて抵抗値が変化する感圧導
   電性被膜面に、絶縁性パターンを複数形成した ことを特徴とする感圧導電体。
2. （２）前記絶縁性パターンは、５μｍ乃至５０μｍの高
   さを有し、かつ、押圧面積に対して５％乃至２０％の面
   積比率をもって複数形成された請求項（１）記載の感圧
   導電体。