JPH02193030A

JPH02193030A - 圧力検出素子

Info

Publication number: JPH02193030A
Application number: JP32144688A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamauchi; 雅之山内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1990-07-30

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（）”ａ＝Ｒ−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
７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、電極２２と
感圧導電層３１との間にギャップをもたせて、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、１ｍ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）、（…）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）、（ｉ）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、押圧位置を正確に検
出できない１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０本発明の第２の目的は、正確に圧力検出が
なしう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、感圧導電層を二枚の電極シー
トで挾み積層したことを特徴としている。

ちなみに、本発明者は二つの電極シート間に電極分離部
材を存在させるか、又は、少なくとも一方の電極シート
の内面に凹凸を形成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三個
の概略断面を表わしており。

第６図は本発明圧力センサーの他の例の概略断面を表わ
している。

まず、感圧導電層が電極分離部材を含有し又は表面に有
するタイプのもの（第１図、第２図及び第３図）から説
明を進めることとする。

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
含有したちの１ｂ［第２図（ロ）］、樹脂フィルム上に
電極を形成したものＩＣ［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トＩＣ
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トＩＣ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１２）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１１（又は１２
）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トｌａ、　ｌｂ。

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、金属シート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１ｃ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１１．１２上にパ
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１ｃ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ト
状のものでは１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
導電性シートであってもかまわない。

但し、感圧導電層３１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
シート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１例の概略斜視図を表わし
ている１図中、０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３１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
もに上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０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３１．３２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２１．
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Ｏ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０
が設けられている場合には、その開孔等０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０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（第１図に示したもの）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。

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。

次に、第６図に示した実質的に電極分離部材と電極シー
トとを一体化した本発明の圧力センサーについて説明す
ると、材質等はこれまで述べてきたものがそのまま適用
できる。ここでの一方の電極シート１ｄは、他の電極１
ｅとの合わせ面側か、規則性をもった凹凸を形成した樹
脂シート１３の凹部には電極２３が設けられている。他
方の電極シート１ｅは樹脂フィルム１１上に電極２１が
設けられたものであって、第２図（ハ）のものと同様な
構成が採用されている。そして、電極シート１ｄの凸部
先端は電極シート１ｅの電極２１と接しており、また、
電極２３と電極２１との空間部には感圧導電剤が充填さ
れて感圧導電層３３を形成している。

このタイプの本発明圧力センサーにおいては、樹脂シー
ト１３の凸部が第１図及び第３図で説明した電極分離部
材と同様な役割を果すものである、これは樹脂シート自
体のもつ弾性復元力に由来している。従って、この第６
図に示した本発明圧力センサーでは、電極２１及び２３
（特に電極２１）は金属蒸着層又は金属箔で形成されて
いるのが望ましい。

以上のように、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、電極パターンの巾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１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例の断面図であ
る。第２図は電極シートの三例の断面図である。第３図
は電極分離部材の三例の斜視図である。第４図は電極パ
ターンの三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図は第１図に示したも
のの変形例としての本発明に係る圧力検出素子の断面図
である。第７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、ｌｄ、ｌｅ−電極シート１１．１２
，１３・・・樹脂フィルム　２１，２２，２３・・・電
極３１．３２，３３・・・感圧導電層　　４・・・電極
分離層部材０・・・開孔等　　　　　４１・・・突起い
）（２＼）（イ）亮３０（ロ）（八）（ニ）（ボ）（ロ）（八）（ロ）（、＼）コＩど

Claims

【特許請求の範囲】

１、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。