JPH11248557A - 感圧導電センサー - Google Patents
感圧導電センサーInfo
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- JPH11248557A JPH11248557A JP6401298A JP6401298A JPH11248557A JP H11248557 A JPH11248557 A JP H11248557A JP 6401298 A JP6401298 A JP 6401298A JP 6401298 A JP6401298 A JP 6401298A JP H11248557 A JPH11248557 A JP H11248557A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で、ほこりの影響を受けない、あ
るいは表面に多少のきずがついても感圧特性に影響せ
ず、小型化、低コスト化に対応した信頼性の高い感圧導
電センサーを提供すること。 【解決手段】 クシ歯状電極上に感圧導電性組成物を塗
布してなり、クシ歯状電極領域が押し子の接触領域より
はみ出すように形成した。
るいは表面に多少のきずがついても感圧特性に影響せ
ず、小型化、低コスト化に対応した信頼性の高い感圧導
電センサーを提供すること。 【解決手段】 クシ歯状電極上に感圧導電性組成物を塗
布してなり、クシ歯状電極領域が押し子の接触領域より
はみ出すように形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧力を加えることに
よって抵抗値が変化するタイプの感圧導電センサーの構
造に関するものである。
よって抵抗値が変化するタイプの感圧導電センサーの構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧力によって抵抗値が変化する感
圧導電センサーはよく知られている。
圧導電センサーはよく知られている。
【０００３】ここでは感圧導電センサーを２つに分けて
考える。
考える。
【０００４】すなわち、（Ａ）抵抗体と導電体、あるい
は抵抗体同士の接触面積の圧力による変化を抵抗変化と
して取り出す構造の感圧導電センサーと、（Ｂ）圧力に
よって抵抗値の変化する感圧導電体に電極を取り付けた
構造の感圧導電センサーである。
は抵抗体同士の接触面積の圧力による変化を抵抗変化と
して取り出す構造の感圧導電センサーと、（Ｂ）圧力に
よって抵抗値の変化する感圧導電体に電極を取り付けた
構造の感圧導電センサーである。
【０００５】感圧導電センサーＡの例としては、例えば
ＵＳ ＰＡＴ ５２９６８３７に、二酸化スズ粒子の突起
がある抵抗体シートにクシ歯状電極を印刷したシートを
被せ、シートを押す力による接触面積の変化を抵抗変化
として検出する構造の感圧導電センサーが開示されてい
る。感圧導電性センサーＢは、さらに感圧導電性シート
の圧縮方向（厚さ方向）の抵抗変化を利用する感圧導電
センサーＢ1と、圧縮方向と直角方向の抵抗変化を利用
する感圧導電センサーＢ2に分けられる。
ＵＳ ＰＡＴ ５２９６８３７に、二酸化スズ粒子の突起
がある抵抗体シートにクシ歯状電極を印刷したシートを
被せ、シートを押す力による接触面積の変化を抵抗変化
として検出する構造の感圧導電センサーが開示されてい
る。感圧導電性センサーＢは、さらに感圧導電性シート
の圧縮方向（厚さ方向）の抵抗変化を利用する感圧導電
センサーＢ1と、圧縮方向と直角方向の抵抗変化を利用
する感圧導電センサーＢ2に分けられる。
【０００６】圧縮方向の抵抗変化を利用する感圧導電セ
ンサーＢ1としては感圧導電シートの表と裏に電極を取
り付けるタイプが一般的である。例えば文献「センサ技
術」河島 9,9,62(1989)）に記載がある。
ンサーＢ1としては感圧導電シートの表と裏に電極を取
り付けるタイプが一般的である。例えば文献「センサ技
術」河島 9,9,62(1989)）に記載がある。
【０００７】本発明で開示するような圧縮方向と直角方
向の抵抗変化を利用する感圧導電センサーＢ2として
は、例えば文献「日本機械学会論文集(Ｃ編)」（下条 5
9,564,200（1993-8)）に、感圧導電ゴムの感圧特性を圧
縮方向と直角方向の抵抗変化を測定することによって求
める例がある。あるいは特公昭５６−９１８７号におい
ても、 0.9mm厚の感圧導電シートをクシ歯状電極の上に
置き、半径１５mmの球面先端を持つ棒で加圧して感圧特
性を測定している。以上は実験的に圧縮方向と直角方向
の抵抗変化を利用している例である。感圧導電センサー
として圧縮方向と直角方向の抵抗変化を利用している例
としては特公平４−１８１９９４号に楽音コントロール
用操作体として掌で押圧する操作面を有し、その操作面
に沿って感圧導電層が設けられた把持部と、前記感圧導
電層の下面に接して設けられ楽音コントロール用出力端
子を備えるクシ歯状電極とを備えて成る楽音コントロー
ル用操作体の開示がある。さらに特開平９−１７２７６
号には感圧導電センサーとして圧縮方向と直角方向の抵
抗変化を利用した構造が開示されている。
向の抵抗変化を利用する感圧導電センサーＢ2として
は、例えば文献「日本機械学会論文集(Ｃ編)」（下条 5
9,564,200（1993-8)）に、感圧導電ゴムの感圧特性を圧
縮方向と直角方向の抵抗変化を測定することによって求
める例がある。あるいは特公昭５６−９１８７号におい
ても、 0.9mm厚の感圧導電シートをクシ歯状電極の上に
置き、半径１５mmの球面先端を持つ棒で加圧して感圧特
性を測定している。以上は実験的に圧縮方向と直角方向
の抵抗変化を利用している例である。感圧導電センサー
として圧縮方向と直角方向の抵抗変化を利用している例
としては特公平４−１８１９９４号に楽音コントロール
用操作体として掌で押圧する操作面を有し、その操作面
に沿って感圧導電層が設けられた把持部と、前記感圧導
電層の下面に接して設けられ楽音コントロール用出力端
子を備えるクシ歯状電極とを備えて成る楽音コントロー
ル用操作体の開示がある。さらに特開平９−１７２７６
号には感圧導電センサーとして圧縮方向と直角方向の抵
抗変化を利用した構造が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
ような従来公知の技術では、最近のエレクトロニクス機
器の小型化、低コスト化には十分対応できない。すなわ
ち接触面積の変化を利用する感圧導電センサーＡでは、
シート間にほこり等が入り込むおそれがあり、また構造
が複雑になる等の欠点がある。Ｂ1タイプの感圧導電セ
ンサーにおいても感圧層の表と裏に電極を取り付けなけ
ればならないので構造が複雑になるのは避けられない。
Ｂ2タイプの感圧導電センサーは簡単な構造で構成する
ことができるので最近のエレクトロニクス機器の低コス
ト化、小型化に対応できるものとして期待されるが、現
時点までに公開されている文献、特許に開示されている
技術ではエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に
対応できる感圧導電センサーは構成できない。すなわ
ち、「日本機械学会論文集」や特公昭５６−９１８７号
には感圧導電センサーとしての構成に関しては何ら記述
はなく、また特公平４−１８１９９４号に記載された構
造はエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に対応
可能な感圧導電センサーではない。特開平９−１７２７
６号は感圧導電部にかかる力を緩和させるための構造の
開示であって感圧導電センサーの構造に関する具体的な
記述はない。
ような従来公知の技術では、最近のエレクトロニクス機
器の小型化、低コスト化には十分対応できない。すなわ
ち接触面積の変化を利用する感圧導電センサーＡでは、
シート間にほこり等が入り込むおそれがあり、また構造
が複雑になる等の欠点がある。Ｂ1タイプの感圧導電セ
ンサーにおいても感圧層の表と裏に電極を取り付けなけ
ればならないので構造が複雑になるのは避けられない。
Ｂ2タイプの感圧導電センサーは簡単な構造で構成する
ことができるので最近のエレクトロニクス機器の低コス
ト化、小型化に対応できるものとして期待されるが、現
時点までに公開されている文献、特許に開示されている
技術ではエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に
対応できる感圧導電センサーは構成できない。すなわ
ち、「日本機械学会論文集」や特公昭５６−９１８７号
には感圧導電センサーとしての構成に関しては何ら記述
はなく、また特公平４−１８１９９４号に記載された構
造はエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に対応
可能な感圧導電センサーではない。特開平９−１７２７
６号は感圧導電部にかかる力を緩和させるための構造の
開示であって感圧導電センサーの構造に関する具体的な
記述はない。
【０００９】現時点でＢ2タイフ゜の感圧導電センサー
がエレクトロニクス機器に広く使われている事実はな
い。これは適当な感圧導電性組成物が無いこと、良好な
特性を発現させる感圧導電センサーの構造が知られてい
ないことによる。
がエレクトロニクス機器に広く使われている事実はな
い。これは適当な感圧導電性組成物が無いこと、良好な
特性を発現させる感圧導電センサーの構造が知られてい
ないことによる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上のような現状に鑑み
本発明者は、本出願と同時期になされる感圧導電性組成
物に関する特許出願明細書と、構造に関する本特許明細
書でエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に対応
できる感圧導電センサーの具体的構成方法を開示する。
本発明者は、本出願と同時期になされる感圧導電性組成
物に関する特許出願明細書と、構造に関する本特許明細
書でエレクトロニクス機器の低コスト化、小型化に対応
できる感圧導電センサーの具体的構成方法を開示する。
【００１１】すなわち、本発明の感圧導電性センサー
は、少なくとも一部のクシ歯状電極領域を、絶縁性ある
いは導電性の押し子と、クシ歯状電極領域上に塗布した
感圧導電層あるいはクシ歯状電極面との接触領域からは
み出すような大きさに構成し、また、圧縮率を３０％以
内にすることで、ほこりの影響を受けず、また、表面に
多少のきずがついても感圧特性に影響しない信頼性の高
い感圧性を発現する感圧導電センサーを提供するもので
ある。
は、少なくとも一部のクシ歯状電極領域を、絶縁性ある
いは導電性の押し子と、クシ歯状電極領域上に塗布した
感圧導電層あるいはクシ歯状電極面との接触領域からは
み出すような大きさに構成し、また、圧縮率を３０％以
内にすることで、ほこりの影響を受けず、また、表面に
多少のきずがついても感圧特性に影響しない信頼性の高
い感圧性を発現する感圧導電センサーを提供するもので
ある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明で提案する感圧導電センサ
ーの構造は以下の通りである。
ーの構造は以下の通りである。
【００１３】まずクシ歯状電極領域の上に感圧導電性組
成物を塗布あるいは印刷あるいはコーティングする。
成物を塗布あるいは印刷あるいはコーティングする。
【００１４】感圧導電性組成物としては、本発明者が本
特許と同時期に出願する感圧導電性組成物、すなわち液
状ゴム 100重量部に対し平均粒子径が 2μｍ〜50μｍの
カーボン粒子を50〜200重量部と、4.9×105Pa（5kg/c
m2）で加圧した圧粉体の比電気抵抗が10Ωcm〜200ＭΩc
m、かつ平均粒子径が0.05μｍ〜5μｍである粒子を、0.
1〜5重量部含む組成物が好ましい。他にも例えば、特公
平７−８７１２３号に開示されている塩化ビニル樹脂、
酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂
ならびにこれらの変性体樹脂から選択される１種以上の
樹脂からなるバインダー100重量部に対し、鱗片状のグ
ラファイトを30〜180重量部と前記グラファイトの1／10
0以下の電気伝導度を有する半導体材料および絶縁性材
料から選ばれる１種以上の材料50〜 340重量部と有機溶
媒とを含有してなる感圧抵抗変化型導電性塗膜形成性組
成物や、特公平５−８８８５７号に開示されている硬化
性または熱可塑性の有機弾性材料 100重量部に、無機粒
子表面が酸化スズ・酸化アンチモン系酸化物で被覆され
た導電性無機粒子を20〜1000重量部配合してなる感圧導
電性弾性体組成物、あるいは特開昭５９−９８１６４号
に開示されている、シリコーンゴム組成物 100重量部に
対して、白金化合物を用いて表面処理した導電性金属粒
子を 100〜2000重量部配合した感圧導電性シリコーンゴ
ム組成物などでもよい。必要であればこれを加熱硬化さ
せ、その後余分な感圧導電層を削り取り所定の厚さとし
てもよい。
特許と同時期に出願する感圧導電性組成物、すなわち液
状ゴム 100重量部に対し平均粒子径が 2μｍ〜50μｍの
カーボン粒子を50〜200重量部と、4.9×105Pa（5kg/c
m2）で加圧した圧粉体の比電気抵抗が10Ωcm〜200ＭΩc
m、かつ平均粒子径が0.05μｍ〜5μｍである粒子を、0.
1〜5重量部含む組成物が好ましい。他にも例えば、特公
平７−８７１２３号に開示されている塩化ビニル樹脂、
酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂
ならびにこれらの変性体樹脂から選択される１種以上の
樹脂からなるバインダー100重量部に対し、鱗片状のグ
ラファイトを30〜180重量部と前記グラファイトの1／10
0以下の電気伝導度を有する半導体材料および絶縁性材
料から選ばれる１種以上の材料50〜 340重量部と有機溶
媒とを含有してなる感圧抵抗変化型導電性塗膜形成性組
成物や、特公平５−８８８５７号に開示されている硬化
性または熱可塑性の有機弾性材料 100重量部に、無機粒
子表面が酸化スズ・酸化アンチモン系酸化物で被覆され
た導電性無機粒子を20〜1000重量部配合してなる感圧導
電性弾性体組成物、あるいは特開昭５９−９８１６４号
に開示されている、シリコーンゴム組成物 100重量部に
対して、白金化合物を用いて表面処理した導電性金属粒
子を 100〜2000重量部配合した感圧導電性シリコーンゴ
ム組成物などでもよい。必要であればこれを加熱硬化さ
せ、その後余分な感圧導電層を削り取り所定の厚さとし
てもよい。
【００１５】このような構造とすることにより、感圧機
能部分、すなわち感圧導電層のクシ歯状電極面近傍部分
が露出しないので外部からのほこりの影響をまったく受
けず、多少の傷が付いても感圧特性に影響せず、また感
圧導電層の弾性変形以外に可動部分がないので長寿命で
ある。さらに構造が単純なので低コストで製造可能であ
る等の利点が生じる。
能部分、すなわち感圧導電層のクシ歯状電極面近傍部分
が露出しないので外部からのほこりの影響をまったく受
けず、多少の傷が付いても感圧特性に影響せず、また感
圧導電層の弾性変形以外に可動部分がないので長寿命で
ある。さらに構造が単純なので低コストで製造可能であ
る等の利点が生じる。
【００１６】図１は、本出願の感圧導電センサーの一例
である。
である。
【００１７】このタイプの感圧導電センサーにおいて重
要なことは （１−１） 感圧導電性はクシ歯状電極上の感圧導電層
のずり歪みによって発現されること （１−２） 感圧導電層におけるずりひずみ領域は押し
子エッジ部から下方（クシ歯状電極面）へ吊り鐘状に広
がること （２）抵抗値のヒステリシスは圧縮率にほぼ比例する
が、抵抗値は感圧導電層の圧縮率３０％を越えるとほと
んど一定となること である。
要なことは （１−１） 感圧導電性はクシ歯状電極上の感圧導電層
のずり歪みによって発現されること （１−２） 感圧導電層におけるずりひずみ領域は押し
子エッジ部から下方（クシ歯状電極面）へ吊り鐘状に広
がること （２）抵抗値のヒステリシスは圧縮率にほぼ比例する
が、抵抗値は感圧導電層の圧縮率３０％を越えるとほと
んど一定となること である。
【００１８】上記（１−１）、（１−２）、（２）の理
論的、実験的裏付けを、図２から図７に示す。
論的、実験的裏付けを、図２から図７に示す。
【００１９】図２は、ヤング率 4.9×106Ｎ／ｍ2（50ｋ
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5、厚さ１mmの感圧導電層を
エッジ部にＲのない円柱状剛体押し子で２０％圧縮した
ときのずりひずみの大きさを有限要素法で解析した結果
である。
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5、厚さ１mmの感圧導電層を
エッジ部にＲのない円柱状剛体押し子で２０％圧縮した
ときのずりひずみの大きさを有限要素法で解析した結果
である。
【００２０】ずりひずみが0.12以上となる領域は、クシ
歯状電極面で幅 1.2mm（感圧導電層の厚さの1.2倍）、
0.07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 1.9mm（感圧
導電層の厚さの1.9倍）となることがわかる。
歯状電極面で幅 1.2mm（感圧導電層の厚さの1.2倍）、
0.07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 1.9mm（感圧
導電層の厚さの1.9倍）となることがわかる。
【００２１】図３は、ヤング率 4.9×106Ｎ／ｍ2（50ｋ
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5厚さ１mmの感圧導電性組成
物を、エッジ部を面取りした円柱状剛体押し子（図２に
示す）で２０％（0.2mm）圧縮した時のずりひずみの大
きさを有限要素法で解析した結果である。
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5厚さ１mmの感圧導電性組成
物を、エッジ部を面取りした円柱状剛体押し子（図２に
示す）で２０％（0.2mm）圧縮した時のずりひずみの大
きさを有限要素法で解析した結果である。
【００２２】ずりひずみが0.12以上となる領域はクシ歯
状電極面で幅 1.2mm（感圧導電層の厚さの 1.2倍）、0.
07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 1.8mm（感圧導
電層の厚さの 1.8倍）となることがわかる。
状電極面で幅 1.2mm（感圧導電層の厚さの 1.2倍）、0.
07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 1.8mm（感圧導
電層の厚さの 1.8倍）となることがわかる。
【００２３】図４は、ヤング率 4.9×106Ｎ／ｍ2（50ｋ
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5、厚さ５mmの感圧導電層を
エッジ部にＲのない剛体押し子で２０％（１mm）圧縮し
たときのずりひずみの大きさを有限要素法で解析した結
果である。
ｇ／cm2） ポアソン比 0.5、厚さ５mmの感圧導電層を
エッジ部にＲのない剛体押し子で２０％（１mm）圧縮し
たときのずりひずみの大きさを有限要素法で解析した結
果である。
【００２４】ずりひずみが0.12以上となる領域はクシ歯
状電極面で幅 5.0mm（感圧導電層の厚さの 1.0倍）、0.
07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 7.5mm（感圧導
電層の厚さの 1.5倍）となることがわかる。
状電極面で幅 5.0mm（感圧導電層の厚さの 1.0倍）、0.
07以上となる領域はクシ歯状電極面で幅 7.5mm（感圧導
電層の厚さの 1.5倍）となることがわかる。
【００２５】以上の解析から感圧導電層の厚さが変わっ
ても圧縮率が同じであればずりひずみの大きさは同程度
であること、押し子のエッジ部を面取りしてもクシ歯状
電極面でのずりひずみはほとんど変わらないが、感圧導
電層の押し子エッジ部近傍のひずみは大きく減ることが
わかる。この事実を利用すれば押し子エッジ部の面取り
によって加減圧を繰り返したときの感圧導電層表面の疲
労破壊を防ぐことができる。
ても圧縮率が同じであればずりひずみの大きさは同程度
であること、押し子のエッジ部を面取りしてもクシ歯状
電極面でのずりひずみはほとんど変わらないが、感圧導
電層の押し子エッジ部近傍のひずみは大きく減ることが
わかる。この事実を利用すれば押し子エッジ部の面取り
によって加減圧を繰り返したときの感圧導電層表面の疲
労破壊を防ぐことができる。
【００２６】図５は、図２から図４の有限要素法の解析
結果を実証したものである。
結果を実証したものである。
【００２７】すなわち電極幅 0.2mm、電極間隙 0.6mmの
クシ歯状電極上に、1mm 厚に感圧導電層を形成しその上
からエッジ部が電極と平行になるように硬質プラスチッ
ク（ＡＢＳ）の押し子を置き加圧したときにどの電極間
で感圧特性を示すか調べた。
クシ歯状電極上に、1mm 厚に感圧導電層を形成しその上
からエッジ部が電極と平行になるように硬質プラスチッ
ク（ＡＢＳ）の押し子を置き加圧したときにどの電極間
で感圧特性を示すか調べた。
【００２８】ずり歪み最大の位置で感圧性も最大になる
ことがわかる。
ことがわかる。
【００２９】このようにして実験的に裏付けられた（１
−１）、（１−２）の事実から感圧導電センサーが満足
しなければならない以下の条件が導かれる。
−１）、（１−２）の事実から感圧導電センサーが満足
しなければならない以下の条件が導かれる。
【００３０】すなわち （イ）感圧性は押し子エッジ部で発現するので、ずりひ
ずみが最大となる押し子エッジ部の少なくとも一部がク
シ歯状電極領域（電極を対向させた領域をクシ歯状電極
領域と呼ぶ）内になければならない。いいかえると、少
なくとも一部のクシ歯状電極領域が押し子と感圧導電層
との接触面からはみ出していなければならない。 （ロ）感圧導電性の原因となるずりひずみの発生領域は
クシ歯状電極面で厚さの２倍程度の幅なので、クシ歯状
電極間隙はこの幅より小さくなければならない。
ずみが最大となる押し子エッジ部の少なくとも一部がク
シ歯状電極領域（電極を対向させた領域をクシ歯状電極
領域と呼ぶ）内になければならない。いいかえると、少
なくとも一部のクシ歯状電極領域が押し子と感圧導電層
との接触面からはみ出していなければならない。 （ロ）感圧導電性の原因となるずりひずみの発生領域は
クシ歯状電極面で厚さの２倍程度の幅なので、クシ歯状
電極間隙はこの幅より小さくなければならない。
【００３１】クシ歯状電極間隙をこのようにすることに
よって感圧導電層に誘起されたずりひずみを効果的に利
用できる。
よって感圧導電層に誘起されたずりひずみを効果的に利
用できる。
【００３２】さらにもう１つの重要な点（２）は、この
タイプの感圧導電センサーでは抵抗値は感圧導電層の圧
縮率がほぼ３０％で一定となってしまうので、それ以上
の圧縮は加減圧時の抵抗値のヒステリシスを増加させる
以外何ら有効な効果を持たないという事実である。
タイプの感圧導電センサーでは抵抗値は感圧導電層の圧
縮率がほぼ３０％で一定となってしまうので、それ以上
の圧縮は加減圧時の抵抗値のヒステリシスを増加させる
以外何ら有効な効果を持たないという事実である。
【００３３】図６は、電極幅 0.5mm、電極間隙 0.5mm、
クシ歯状電極領域の大きさ 5.5mm×5.5mmのクシ歯状電
極上に液状付加型シリコーンゴム 100重量部、カーボン
粒子120重量部、酸化チタン 0.2重量部からなる感圧導
電性組成物を塗布し加熱硬化させた後、１mmの厚さにけ
ずりとり感圧導電センサーとした。これを直径が 5.5mm
の底が平らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子で0.
15mm（１５％）、0.20mm（２０％）、0.25mm（２５
％）、0.30mm（３０％）押したときの感圧特性を測定
し、荷重 2.6ｋｇ／cm2 （１０％圧縮に相当）における
加圧時と減圧時の抵抗値の差をプロットした。
クシ歯状電極領域の大きさ 5.5mm×5.5mmのクシ歯状電
極上に液状付加型シリコーンゴム 100重量部、カーボン
粒子120重量部、酸化チタン 0.2重量部からなる感圧導
電性組成物を塗布し加熱硬化させた後、１mmの厚さにけ
ずりとり感圧導電センサーとした。これを直径が 5.5mm
の底が平らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子で0.
15mm（１５％）、0.20mm（２０％）、0.25mm（２５
％）、0.30mm（３０％）押したときの感圧特性を測定
し、荷重 2.6ｋｇ／cm2 （１０％圧縮に相当）における
加圧時と減圧時の抵抗値の差をプロットした。
【００３４】圧縮率に比例して抵抗値の差（ヒステリシ
ス）が増加していくことがわかる。
ス）が増加していくことがわかる。
【００３５】図７は同上感圧導電センサーの圧縮率と抵
抗値の関係を測定した結果である。
抗値の関係を測定した結果である。
【００３６】圧縮率３０％をこえると抵抗値が減少しな
くなることがわかる。
くなることがわかる。
【００３７】したがって押し子の最突き出し部が感圧導
電層を、ほぼ３０％を越えて圧縮させない構造とするこ
とはヒステリシスを低減する上で大きな効果がある。た
だしヒステリシスが問題とならない用途においてはこの
限りではない。
電層を、ほぼ３０％を越えて圧縮させない構造とするこ
とはヒステリシスを低減する上で大きな効果がある。た
だしヒステリシスが問題とならない用途においてはこの
限りではない。
【００３８】以下さらに実施例にもとずき説明する。
【００３９】
【実施例１】電極幅 0.5mm、クシ歯電極間隙 0.5mm、ク
シ歯状電極領域の大きさ 5.5mm× 5.5mmすなわち対角長
さ 7.8mmのクシ歯状電極に、液状付加型シリコーンゴム
100重量部、カーボン粒子 120重量部、酸化チタン 0.2
重量部からなる感圧導電性組成物を塗布し加熱硬化させ
た後、１mmの厚さにけずりとり感圧導電センサーとし
た。これを直径が 3.5mm、 5.5mmの底が平らな硬質プラ
スチック（ＡＢＳ）の押し子で押して感圧特性を測定し
た。
シ歯状電極領域の大きさ 5.5mm× 5.5mmすなわち対角長
さ 7.8mmのクシ歯状電極に、液状付加型シリコーンゴム
100重量部、カーボン粒子 120重量部、酸化チタン 0.2
重量部からなる感圧導電性組成物を塗布し加熱硬化させ
た後、１mmの厚さにけずりとり感圧導電センサーとし
た。これを直径が 3.5mm、 5.5mmの底が平らな硬質プラ
スチック（ＡＢＳ）の押し子で押して感圧特性を測定し
た。
【００４０】押し子の径が 3.5mm、 5.5mmの時、図８、
図９に示すように良好な感圧特性が得られるた。
図９に示すように良好な感圧特性が得られるた。
【００４１】比較例として押し子の径が 8.5mmの底が平
らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子使用してで押
した場合は、図１０に示すように感圧導電センサーとし
ての特性を発現しなかった。
らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子使用してで押
した場合は、図１０に示すように感圧導電センサーとし
ての特性を発現しなかった。
【００４２】
【実施例２】電極幅 0.2mm、電極間隙 0.2mm、 1.0mm、
1.4mm、 1.8mm、電極領域10mm×10mmのクシ歯状電極上
に，液状付加型シリコーンゴム 100重量部、カーボン粒
子 120重量部、酸化チタン 0.5重量部からなる感圧導電
層を塗布し加熱硬化させた後、１mmの厚さにけずりとり
感圧導電センサーとした。その上から径 8．５mmの底面
の平らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子で押し感
圧特性を測定した。
1.4mm、 1.8mm、電極領域10mm×10mmのクシ歯状電極上
に，液状付加型シリコーンゴム 100重量部、カーボン粒
子 120重量部、酸化チタン 0.5重量部からなる感圧導電
層を塗布し加熱硬化させた後、１mmの厚さにけずりとり
感圧導電センサーとした。その上から径 8．５mmの底面
の平らな硬質プラスチック（ＡＢＳ）の押し子で押し感
圧特性を測定した。
【００４３】クシ歯状電極間隙が 0.2mm、 1.0mmの時は
図１１、図１２に示すように良好な感圧特性を示すが、
電極間隙が 1.8mm（感圧導電層の 1.8倍）になると図１
４に示すように感圧性は示すが好ましい特性ではなくな
る。
図１１、図１２に示すように良好な感圧特性を示すが、
電極間隙が 1.8mm（感圧導電層の 1.8倍）になると図１
４に示すように感圧性は示すが好ましい特性ではなくな
る。
【００４４】クシ歯電極間隙 1.4mmのクシ歯状電極での
感圧特性を図１３に示す。
感圧特性を図１３に示す。
【００４５】
【実施例３】電極幅 0.5mm、電極間隙 0.5mm、クシ歯状
電極領域5.5mm×5.5mmのクシ歯状電極上に液状付加型シ
リコーンゴム 100重量部、カーボン粒子 120重量部、酸
化チタン 0.2重量部からなる感圧導電層を塗布し加熱硬
化させた後、１mmの厚さにけずりとり感圧導電センサー
とした。これを径 3.5mmの底面の平らな硬質プラスチッ
ク（ＡＢＳ）の押し子で感圧導電層を１０％、２０％、
３０％、４０％まで圧縮しその感圧特性を測定した。圧
縮したときの感圧特性を順番に図１５から図１８に示
す。
電極領域5.5mm×5.5mmのクシ歯状電極上に液状付加型シ
リコーンゴム 100重量部、カーボン粒子 120重量部、酸
化チタン 0.2重量部からなる感圧導電層を塗布し加熱硬
化させた後、１mmの厚さにけずりとり感圧導電センサー
とした。これを径 3.5mmの底面の平らな硬質プラスチッ
ク（ＡＢＳ）の押し子で感圧導電層を１０％、２０％、
３０％、４０％まで圧縮しその感圧特性を測定した。圧
縮したときの感圧特性を順番に図１５から図１８に示
す。
【００４６】
【実施例４】図１９に感圧導電層を３０％を越えて圧縮
しない構造を持つ感圧導電センサーの一例を示す。
しない構造を持つ感圧導電センサーの一例を示す。
【００４７】クシ歯状電極４上に形成された感圧導電層
３の厚さａに対し、押し子１の最突き出し部２と電極形
成面５への接地面となる押し子の外径端部６との高低差
ｂが７０％となるように形成してある。したがって押し
子１を押した時、押し子の最突き出し部２は、感圧導電
層３の厚さ３０％を押した時に、押し子の外径端部６が
電極形成面５に接地して止まり、それ以上の圧縮が制限
される。
３の厚さａに対し、押し子１の最突き出し部２と電極形
成面５への接地面となる押し子の外径端部６との高低差
ｂが７０％となるように形成してある。したがって押し
子１を押した時、押し子の最突き出し部２は、感圧導電
層３の厚さ３０％を押した時に、押し子の外径端部６が
電極形成面５に接地して止まり、それ以上の圧縮が制限
される。
【００４８】
【発明の効果】本発明の構造とすることにより、クシ歯
状電極上に感圧導電性組成物を塗布するだけの簡単な構
造で、ほこりの影響を受けない、あるいは表面に多少の
きずがついても感圧特性に影響しない等の特徴を持つ信
頼性の高い感圧導電センサーを提供することができる。
本発明は小型化、低コスト化に対応でき、エレクトロニ
クス機器の感圧スイッチ、感圧キーボードスイッチ、自
動車の着座センサー、自動車窓ガラスのはさみこみ検知
センサー、その他圧力センサーとして広範に使用可能で
ある。
状電極上に感圧導電性組成物を塗布するだけの簡単な構
造で、ほこりの影響を受けない、あるいは表面に多少の
きずがついても感圧特性に影響しない等の特徴を持つ信
頼性の高い感圧導電センサーを提供することができる。
本発明は小型化、低コスト化に対応でき、エレクトロニ
クス機器の感圧スイッチ、感圧キーボードスイッチ、自
動車の着座センサー、自動車窓ガラスのはさみこみ検知
センサー、その他圧力センサーとして広範に使用可能で
ある。
【図１】 本発明の感圧導電センサーの一例の概略図で
ある。
ある。
【図２】 ヤング率 4.9×106Ｎ／ｍ2(50kg/cm2) ポア
ソン比 0.5 厚さ１mmの感圧導電層をエッジ部にＲのな
い押し子で２０％圧縮したときのずりひずみの大きさを
有限要素法で解析した結果である。
ソン比 0.5 厚さ１mmの感圧導電層をエッジ部にＲのな
い押し子で２０％圧縮したときのずりひずみの大きさを
有限要素法で解析した結果である。
【図３】 同上の感圧導電層をエッジ部を面取りした押
し子で２０％（ 0.2mm）圧縮したときのずりひずみの大
きさを有限要素法で解析した結果である。
し子で２０％（ 0.2mm）圧縮したときのずりひずみの大
きさを有限要素法で解析した結果である。
【図４】 同上の感圧導電層から成る厚さ5mm の感圧導
電センサーををエッジ部にＲのない押し子で２０％(1m
m）圧縮したときのずりひずみの大きさを有限要素法で
解析した結果である。
電センサーををエッジ部にＲのない押し子で２０％(1m
m）圧縮したときのずりひずみの大きさを有限要素法で
解析した結果である。
【図５】 図２から図５の有限要素法の解析結果を実験
的に解析したものである。すなわち電極幅 0.2mm、クシ
歯電極間隙 0.2mmのクシ歯状電極上にエッジ部が電極と
平行になるように押し子を置き加圧したときにどの電極
で感圧特性を示すか調べたものである。
的に解析したものである。すなわち電極幅 0.2mm、クシ
歯電極間隙 0.2mmのクシ歯状電極上にエッジ部が電極と
平行になるように押し子を置き加圧したときにどの電極
で感圧特性を示すか調べたものである。
【図６】 圧縮率とヒステリシスの関係を示す図
【図７】 圧縮率と抵抗の関係を示す図
【図８】 電極幅 0.5mm、電極間隙 0.5mmクシ歯状電極
領域の大きさ 5.5mm× 5.5mmすなわち対角長さ 7.8mmの
クシ歯状電極に感圧導電性組成物を 1.0mmの厚さに塗布
した感圧導電センサーを直径が 3.5mmの底が平らな押し
子で押した時の感圧特性
領域の大きさ 5.5mm× 5.5mmすなわち対角長さ 7.8mmの
クシ歯状電極に感圧導電性組成物を 1.0mmの厚さに塗布
した感圧導電センサーを直径が 3.5mmの底が平らな押し
子で押した時の感圧特性
【図９】 同上感圧導電センサーを直径が 5.5mmの底が
平らな押し子で押した時の感圧特性
平らな押し子で押した時の感圧特性
【図10】 同上感圧導電センサーを直径が 8.5mmの底が
平らな押し子で押した時の感圧特性
平らな押し子で押した時の感圧特性
【図11】 電極幅 0.2mm、クシ歯電極間隙 0.2mm電極領
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
【図12】 電極幅 0.2mm、クシ歯電極間隙 1.0mm電極領
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
【図13】 電極幅 0.2mm、クシ歯電極間隙 1.4mm電極領
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
【図14】 電極幅 0.2mm、クシ歯電極間隙 1.8mm電極領
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
域10mm×10mmのクシ歯状電極上に厚さ１mmの感圧導電層
を形成し、その上から径 8.5mmの底面の平らな押し子で
押した時の感圧特性
【図15】 感圧導電層を１０％圧縮したときの感圧特性
【図16】 感圧導電層を２０％圧縮したときの感圧特性
【図17】 感圧導電層を３０％圧縮したときの感圧特性
【図18】 感圧導電層を４０％圧縮したときの感圧特性
【図19】 感圧導電層を３０％を越えて圧縮しない構造
を持つ感圧導電センサーの一例
を持つ感圧導電センサーの一例
１ 押し子 ２ 最突き出し部 ３ 感圧導電層 ４ 電極
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１９】
Claims (3)
- 【請求項１】 クシ歯状電極領域上に塗布した感圧導電
性組成物からなる感圧導電層を、感圧導電層側からある
いはクシ歯状電極面を通して、絶縁性あるいは導電性の
押し子で押すことによって感圧性を発現させる感圧導電
センサーにおいて、 少なくとも一部のクシ歯状電極領域が、押し子と、感圧
導電層あるいはクシ歯状電極面との接触領域からはみ出
していることを特徴とする感圧導電センサー。 - 【請求項２】 請求項１の感圧導電センサーにおいて、
クシ歯状電極の間隙が、感圧導電層の厚さの２倍を越え
ないことを特徴とする感圧導電センサー。 - 【請求項３】 前記押し子の最突き出し部による感圧導
電層の圧縮率が、３０％を越えないことを特徴とする請
求項１あるいは請求項２に記載の感圧導電センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6401298A JPH11248557A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 感圧導電センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6401298A JPH11248557A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 感圧導電センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248557A true JPH11248557A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13245850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6401298A Pending JPH11248557A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 感圧導電センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248557A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105973A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Hitachi Cable Ltd | 衝撃検知光ファイバセンサ |
| JP2008107199A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Tokai Rubber Ind Ltd | 車両の外装部材変形センサ |
| CN105393098A (zh) * | 2013-06-25 | 2016-03-09 | 微软技术许可有限责任公司 | 具有单侧直接传导传感器的压敏按键 |
| US9618977B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-04-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Input device securing techniques |
| US9706089B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-07-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Shifted lens camera for mobile computing devices |
| CN109655180A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-19 | 吉林大学 | 基于裂纹阵列结构的柔性压力传感器及其制备方法 |
| US10678743B2 (en) | 2012-05-14 | 2020-06-09 | Microsoft Technology Licensing, Llc | System and method for accessory device architecture that passes via intermediate processor a descriptor when processing in a low power state |
| WO2020181781A1 (zh) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | 吉林大学 | 一种仿生阵列传感元件及其制备方法 |
| CN112834087A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-25 | 武汉大学 | 一种双层式柔性压力传感器及其制备方法 |
-
1998
- 1998-02-28 JP JP6401298A patent/JPH11248557A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105973A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Hitachi Cable Ltd | 衝撃検知光ファイバセンサ |
| JP2008107199A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Tokai Rubber Ind Ltd | 車両の外装部材変形センサ |
| US9766663B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-09-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Hinge for component attachment |
| US9618977B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-04-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Input device securing techniques |
| US9619071B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-04-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Computing device and an apparatus having sensors configured for measuring spatial information indicative of a position of the computing devices |
| US9706089B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-07-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Shifted lens camera for mobile computing devices |
| US9852855B2 (en) | 2012-03-02 | 2017-12-26 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Pressure sensitive key normalization |
| US9904327B2 (en) | 2012-03-02 | 2018-02-27 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Flexible hinge and removable attachment |
| US10963087B2 (en) | 2012-03-02 | 2021-03-30 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Pressure sensitive keys |
| US10678743B2 (en) | 2012-05-14 | 2020-06-09 | Microsoft Technology Licensing, Llc | System and method for accessory device architecture that passes via intermediate processor a descriptor when processing in a low power state |
| CN105393098A (zh) * | 2013-06-25 | 2016-03-09 | 微软技术许可有限责任公司 | 具有单侧直接传导传感器的压敏按键 |
| CN109655180A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-19 | 吉林大学 | 基于裂纹阵列结构的柔性压力传感器及其制备方法 |
| WO2020181781A1 (zh) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | 吉林大学 | 一种仿生阵列传感元件及其制备方法 |
| CN112834087A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-25 | 武汉大学 | 一种双层式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN112834087B (zh) * | 2021-01-06 | 2022-02-01 | 武汉大学 | 一种双层式柔性压力传感器及其制备方法 |
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