JPH04221727A

JPH04221727A - 圧力センサおよびこれを用いたニップ幅測定装置

Info

Publication number: JPH04221727A
Application number: JP40595690A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Edamoto; 枝元　裕史
Original assignee: Toshiba Silicone Co Ltd
Current assignee: Momentive Performance Materials Japan LLC
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1992-08-12

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】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は高感度で信頼性の高い圧
力センサおよびこの圧力センサを利用してたとえば複写
機の熱定着型ローラなどのニップ幅測定に適するニップ
幅測定装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】圧力センサ（触覚センサ）は、たとえば
圧延ローラや複写機の熱定着型ローラなどにおける被圧
体に対する圧力ないし圧力の加わり方（圧力分布）を測
定・検出するため使用されている。しかして、この種の
圧力センサ（触覚センサ）として、たとえば図５ａに斜
視的に示すごとく、シート状の抵抗変化型感圧導電ゴム
１と、この感圧導電ゴム層１の両面に相互が直交したマ
トリックスを形成するライン状電極群（分布型電極を形
成）２ａ，３ａ　をプリントした一対のフイルム２，３
を重合・配置した構成のものが知られている（特開昭６
２−８０５２８号公報）。すなわち、対向させた場合、
直交したマトリックスを形成するようにライン状電極群
２ａ，３ａ　がプリント形成された一対のフイルム２，
３の間に、いわゆる導電性ゴムシート層１を挟持・一体
化させた構成とし、前記各ライン状電極群２ａ，３ａ　
に各リード部２ｂ，３ｂ　を介して所要の電圧を印加し
た状態で、前記フイルム２，３間に圧力ないし荷重を加
え、導電性ゴムシート層１に選択的な導通もしくは抵抗
変化を起こさせて、前記圧力ないし荷重の程度や荷重分
布を電気信号として取り出す手段が知られている。図５
ｂは一対のフイルム２，３にそれぞれプリントされたラ
イン状電極群２ａ，３ａ　が形成したマトリックスを平
面的に示す模式図である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の圧力センサには、実用上次のような不都合が認めら
れる。すなわち、圧力センサとしての感度もしくは精度
が一般的に劣り、たとえば複写機の組み立てや調整にお
いて、熱定着型ローラ試験・評価、位置決めなどのため
、複写紙に対する接触圧もしくは接触圧分布などを測定
・検知した場合、高精度にまた再現性よく所要の測定・
評価を行い得ないことが往々ある。つまり、前記各ライ
ン状電極群２ａ，３ａ　は所定のピッチで、かつ直交し
たマトリックスを形成する構成となっており、また、被
測定部は一方のライン状電極群２ａもしくは３ａと平行
する位置関係で配置される。

【０００５】したがって、たとえば熱定着型ローラのニ
ップ幅や圧力分布状態を測定する場合、そのニップ幅端
や圧力分布状態がマトリックスを形成するライン状電極
群２ａ，３ａ　の交点と一致しているときは問題ないが
、前記ニップ幅端や圧力分布状態がマトリックスを形成
するライン状電極群２ａ，３ａの交点間に入ったときは
、ニップ幅や圧力分布状態を正確に検知し得ないことに
なる。特に被測定体がマトリックスを形成するライン状
電極群２ａ，３ａ　に対して斜目に配置されたときは、
前記ニップ幅や圧力分布状態の正確な検知が一層困難に
なる。しかも、前記各ライン状電極群２ａ，３ａ　は、
常にそれぞれ導電性ゴムシート層１面に対接した形で構
成されているため、負荷が選択的な一定領域内の接触圧
であっても、導電性ゴムシート層１の導通もしくは抵抗
変化がその領域外にも及び易く、測定・検知の誤差を生
じる恐れも多分にある。

【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、圧力分布状態などを高精度に、かつ容易に再現性よ
く測定・検知し得る圧力センサおよびローラ類のニップ
幅測定装置の提供を目的とする。

【０００７】

【発明の構成】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力センサは、
抵抗変化型感圧導電弾性体層および前記感圧導電弾性体
層の両面に重合して配置され、かつ相互でマトリックス
を成すライン状電極群を有する一対のフイルムを具備し
、前記少なくとも一方のライン状電極群の各電極ライン
間に非加圧時はライン状電極面より突出し加圧時はライ
ン状電極面を前記感圧導電弾性体層に対接可能に変化す
るスペーサが配置され、かつ前記ライン状電極群が互い
に斜交してマトリックスを成していることを特徴とする
。

【０００９】また、本発明のニップ幅測定装置は、前記
構成の圧力センサの各電極ラインに電気的に接続しマト
リックスを成すライン状電極の交点間の電流ないし抵抗
を測定表示する制御表示手段とから成ることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】上記本発明に係る圧力センサの構成によれば、
少なくとも一方のライン状電極群の各電極ライン間に非
加圧時はライン状電極面より突出し加圧時はライン状電
極面を前記感圧導電弾性体層に対接可能に変化するスペ
ーサが配置されている。このため、選択的に負荷される
接触圧は一定領域内での感圧導電弾性体層の導通もしく
は抵抗変化に関与することになる。また、ライン状電極
群が互いに斜交してマトリックスを成し交点がランダム
に存在しているため、ニップ幅端や圧力分布状態は常に
前記マトリックスを形成するライン状電極群のいずれか
の交点に一致ないし接することになり、たとえばニップ
幅や圧力分布状態を正確に測定・検知し得る。したがっ
て、この圧力センサを制御表示手段と組み合わせて構成
したニップ幅測定装置も、ニップ幅や圧力分布状態を容
易かつ確実に高精度な測定・検知が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、図１、図２ａ、図２ｂおよび図３を参
照して本発明に係る圧力センサの実施例を説明する。

【００１２】図１は本発明に係る圧力センサの構造例を
透視的に示したもので、４は抵抗変化型感圧導電弾性体
層、５，６は前記感圧導電弾性体層４の両面にそれぞれ
重合して一体的に配置され、かつ相互でマトリックスを
成すライン状電極群５ａ，５ｂ　を有する一対のフイル
ム、たとえばポリイミド樹脂フイルムである。この構成
において、一方のライン状電極群５ａをプリントしたフ
イルム５は、図２ａに平面的に示すように、ライン状電
極群５ａが、電極幅１５μｍ　程度、電極ピッチ１ｍｍ
程度でフイルム５に対して、それらのリード部５ｂとと
もに長さ方向に平行に形設され、さらに前記各ライン状
電極群５ａの各電極ライン間には、非加圧時（非負荷時
）にライン状電極面より突出し、加圧時（負荷時）にラ
イン状電極面を前記感圧導電弾性体層４に対接可能に変
化するたとえばシリコーンゴムから成るスペーサ７がそ
れぞれ配置された構成を成している。

【００１３】また、他方のライン状電極群６ａをプリン
トしたフイルム６は、図２ｂに平面的に示すように、ラ
イン状電極群６ａが、電極幅０．２　ｍｍ程度、電極ピ
ッチ１　ｍｍ程度で一対の櫛形に、かつこの櫛形を歯合
させた形でフイルム５に対して、横方向に傾斜し平行に
形設され、さらにこのライン状電極群６ａのリード部６
ｂも、前記一対の櫛形に対応して２分割された形で長さ
方向に形設された構成を成している。ここで、前記ライ
ン状電極群５ａ，６ａ　およびリード部５ｂ，６ｂ　は
、たとえば銅箔張りポリイミド樹脂フイルムを素材とし
、いわゆる選択エッチング処理などによって形成された
ものである。したがって、前記ライン状電極群５ａ，５
ｂ　をそれぞれプリントした一対のフイルム５，６を、
それらが具備するライン状電極群５ａ，５ｂ　を対向さ
せて、感圧導電体４の両面にそれぞれ重合して一体的に
配置した場合、前記ライン状電極群５ａ，６ａ　が互い
に斜交したマトリックスを成している。さらに分解能を
上げるために、少なくとも一方のライン状電極群５ａ，
５ｂ　を直線とせず、小さな段付き的に形設してマトリ
ックスを相対的にずらす構成、あるいはマトリックスを
重ねた構成とすることも有効である。図３は、前記の図
１に図示した構成の圧力センサをＡ−Ａ線に沿って断面
的に示したもので、８は接着封止材でその他同一部分は
同一符号を付して表示している。

【００１４】このように構成された圧力センサは、前記
リード部５ｂ，６ｂ　を介してライン状電極群５ａ，６
ａ　にそれぞれ所定の電圧を印加した状態とし、この電
極面に機械的な圧力を加えると、その加圧された領域の
感圧導電弾性体層４が選択的に導電性を呈する（低抵抗
化する）ため、この領域に存在するライン状電極群５ａ
，６ａ　の交点間において選択的に電流が流れる。しか
して、前記感圧導電弾性体層４の選択的な導電性化によ
る電流（信号）は、前記加圧状態、換言すると印加圧力
の程度ないし印加圧力の分布にに対応するため、前記印
加圧力の程度ないし印加圧力の分布が容易に、かつ確実
に測定・検知し得ることになる。

【００１５】なお、上記構成の圧力センサにおいて、各
ライン状電極群５ａ，６ａ　のうち少なくとも一方の一
部もしくは全部のライン状電極のピッチ（間隔）を一様
としないで、適宜間隔差を付けた形に設定しておいた場
合は、ライン状電極群５ａおよび６ａが形成するマトリ
ックスの交点がランダムに分散するため、被測定体たと
えばローラのニップ幅などをより高精度に測定・検知す
ることが可能となる。また、ライン状電極群５ａ、換言
すると長手方向に設けられたライン状電極群５ａのうち
、両端側のライン状電極を位置決め基準用に利用するこ
とによって、被測定体たとえばローラを圧力センサに対
し、容易に正常な位置合わせが可能となる。さらに、上
記構成例のように、支持基体としてのフイルムの長手方
向に設けられたライン状電極群５ａの各ライン状電極間
にスペーサ７を配置した場合には、このスペーサ７と被
測定体たとえばローラとが交差する形となるため、曲面
（曲げ）に対して圧力センサが補強され長寿命化、曲げ
による誤入力が防止される。

【００１６】本発明に係る圧力センサにおいて、ライン
状電極群５ａ，６ａ　を設けるフイルムとしは、前記例
示のポリイミド樹脂フイルムに限らずたとえばポリエス
テル樹脂フイルムなど機械的強度のすぐれたもの、さら
に要すれば耐熱性のすぐれたものならいずれも使用し得
る。また、前記ライン状電極群５ａ，６ａ　間に挟持さ
れる感圧導電弾性体層としては、たとえばポリブタジェ
ンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、スチ
レン−ブタジェンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴ
ム、エチレン−アクリルゴム、シリコーンゴムなどの合
成ゴム、あるいはスチレン系エラストマー、ポリウレタ
ンエラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリエス
テル系エラストマー、ポリアミドエラストマー、ウレタ
ン−塩化ビニル系コポリマー、塩素化ポリエチレンなど
の熱可塑性エラストマーを基材とし、これらの基材にた
とえば銀、銅、ニッケル、カーボン、酸化錫−酸化アン
チモンなどの導電性粒子を分散含有したものが挙げられ
る。しかして、このうちシリコーンゴムをベースとした
ものの場合は、耐熱性や耐候性（超寿命性）などの点で
好ましく、また感圧導電弾性体層をスクリーン印刷によ
って形成したもの、たとえばライン状電極群を設けた一
対のフイルムのうち、一方のフイルムのライン状電極群
を覆うように感圧導電弾性体層をスクリーン印刷によっ
て形成したものは、センサの小形化・薄型化の点で有利
である。

【００１７】次に、前記構造を成す本発明に係る圧力セ
ンサを用いたニップ幅測定装置について説明する。図４
は回路構成の要部を示したもので、前記圧力センサ９の
ライン状電極群５ａに対しては、限流用回路１０で保護
され、選択されたライン状電極だけに電圧を印加し他は
接地電位とするように制御されるＣ−ＭＯＳ　ゲート１
１　　とリード部５ｂを介して所要の電圧（電流）印加
される構成を成している。一方、圧力センサ９のライン
状電極群６ａに対しては、帰還抵抗１２を併置した入力
が接地電位である電流−電圧変換用回路（ＯＰ．ＡＭＰ
）　１３　、切り替えアナログスイッチ１４およびリー
ド部６ｂを介して接続する構成を成している。

【００１８】この回路構成においては、圧力センサ９の
ライン状電極群５ａはＣ−ＭＯＳ　ゲート１１によって
、それぞれライン状電極ごとにスイッチングされ駆動・
切り替えが行なわれ、圧力センサ９のライン状電極群６
ａはＯＰ．ＡＭＰ　１３　に入力して、それぞれライン
状電極ごとに抵抗を検出する。すなわち、圧力センサ９
のライン状電極群５ａおよびライン状電極群６ａにそれ
ぞれ所要の電圧を印加した状態で、被測定体たとえば電
子写真定着用ロール面を対接させることによって圧力を
加えると、その圧力が加わった領域の感圧導電弾性体の
電気的な抵抗変化によって、ライン状電極群５ａのライ
ン状電極とライン状電極群６ａのライン状電極との間で
選択的に電流が流れる。したがって、この電流をＯＰ．
ＡＭＰ１３で検出することによって、前記ライン状電極
群５ａのライン状電極とライン状電極群６ａのライン状
電極との交点部抵抗が検出されるので、これをたとえば
マトリックス表示すれば、前記電子写真定着用ロール面
を対接させたときの圧力分布ないしニップ幅を測定し得
る。

【００１９】しかも、前記被測定体たとえば電子写真定
着用ロール面を対接させ圧力を加えた場合、前記圧力セ
ンサ９のライン状電極群５ｂのライン状電極が選択的に
電圧印加された他は接地電位に保持されていること、ラ
イン状電極群５ａのライン状電極間にスペーサ７配置さ
れていることによって、隣接するライン状電極間での電
流回り込みも防止され、また、読みだし電極電位安定化
用抵抗Ｒ　により、選択されていない読取り電極のイン
ピーダンスを下げて電位を安定化する。このため、ノイ
ズ電流が感圧導電弾性体層を通じて読取り電極に流れ誤
差の発生するのを防止している。さらに、両ライン状電
極群５ａ，６ａ　の交差も斜交しその交点は対接面に対
してランダムな位置関係に分布することなどによって、
直交マトリックスの場合に較べてライン状電極群５ａの
方向（長手方向）においては、交点の間隔（ピッチ）が
狭くなった形となるため、前記圧力分布ないしニップ幅
の測定を精度よく行い得る。

【００２０】なお、上記回路構成は、図４の例示に限定
されるものでなく、ライン状電極群５ａの各ライン状電
極のスイッチングは、Ｃ−ＭＯＳ　ゲート１１の代わり
にたとえばアナログスイッチによって行ってもよい。

【００２１】

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る圧力
センサによれば、少なくとも一方の隣接するライン状電
極間の電流回り込みも防止され、また両ライン状電極群
５ａ，６ａ　が形成するマトリックスの交点も、ピッチ
が狭くなった形でランダムな位置関係に分布する。した
がって、たとえば電子写真定着用ロール面を対接させ、
そのときの圧力分布やニップ幅を常に、かつ精度よく測
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係る圧力センサの構造例を示す透
視図。

【図２】　　ａは本発明に係る圧力センサの要部構造を
展開して示す展開図。ｂは本発明に係る圧力センサの要
部構造を展開して示す展開図。

【図３】　　本発明に係る圧力センサの要部構造を示す
断面図。

【図４】　　本発明に係るニップ幅測定装置の要部構造
を展開して示す回路図。

【図５】　　ａは従来の圧力センサの要部構造を展開し
て示す展開図。ｂは従来の圧力センサの両ライン状電極
群が感圧導電体を介して形成するマトリックス。

【符号の説明】

１、…導電性ゴムシート層　　　　２ａ，３ａ，５ａ，
６ａ　…ライン状電極群２ｂ，３ｂ，５ｂ，６ｂ　…ラ
イン状電極のリード部　　　　４…抵抗変化型感圧導電
弾性体層　　　　７…スペーサ　　　　８…接着封止材
　　　　９…圧力センサ　　１０…限流用抵抗　　　　
１１…Ｃ−ＭＯＳ　ゲート　　　　１２…保護抵抗　　
　　１３…ＯＰ．ＡＭＰ　　　　１４…切り替えスイッ
チ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　抵抗変化型感圧導電弾性体層および前
記感圧導電弾性体層の両面に重合して配置され、かつ相
互でマトリックスを成すライン状電極群を有する一対の
フイルムを具備し、前記少なくとも一方のライン状電極
群の各電極ライン間に非加圧時はライン状電極面より突
出し加圧時はライン状電極面を前記感圧導電弾性体層に
対接可能に変化するスペーサが配置され、かつ前記ライ
ン状電極群が互いに斜交してマトリックスを成している
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】　　抵抗変化型感圧導電弾性体層および前
記感圧導電弾性体層の両面に重合して配置され、かつ相
互でマトリックスを成すライン状電極群を有する一対の
フイルムを具備し、前記少なくとも一方のライン状電極
群の各電極ライン間に非加圧時はライン状電極面より突
出し加圧時はライン状電極面を前記感圧導電弾性体層に
対接可能に変化するスペーサが配置され、かつ前記ライ
ン状電極群が互いに斜交してマトリックスを成している
圧力センサと、前記圧力センサの電極ラインに電気的に
接続しマトリックスを成すライン状電極の交点間の電流
ないし抵抗を測定表示する制御表示手段とから成ること
を特徴とするニップ幅測定装置。