(57)【要約】  本発明の抵抗型感圧センサ１は、一対の電極１０，２０と、該電極間に設けられた、樹脂成分３２及び導電フィラー３４を含有する導電性樹脂層３０と、を備え、導電性樹脂層３０の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす。Ａ２５≧１ｋΩ      （１）１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
2016088436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成分及び導電フィラーを含有する抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物であって、
前記導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす、抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
【請求項２】
前記導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たす、請求項１に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）
【請求項３】
前記導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たす、請求項１又は２に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）
【請求項４】
前記導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の静摩擦係数が４．０以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項５】
前記樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項６】
前記樹脂成分の２５℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項７】
前記導電フィラーがカーボン系導電フィラーである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項８】
前記導電フィラーの含有量が、前記樹脂成分及び前記導電フィラーの合計１００質量部に対し、５〜５５質量部である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項９】
樹脂成分及び導電フィラーを含有する抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物であって、
前記樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む、抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物。
【請求項１０】
一対の電極と、該電極間に設けられた、樹脂成分及び導電フィラーを含有する導電性樹脂層と、を備え、
前記導電性樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす、抵抗型感圧センサ。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
【請求項１１】
前記導電性樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たす、請求項１０に記載の抵抗型感圧センサ。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）
【請求項１２】
前記導電性樹脂層の、１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たす、請求項１０又は１１に記載の抵抗型感圧センサ。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）
【請求項１３】
一対の電極と、該電極間に設けられた、樹脂成分及び導電フィラーを含有する導電性樹脂層と、を備え、
前記樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む、抵抗型感圧センサ。
【請求項１４】
導電性樹脂材料からなる第１のフィルム及び該第１のフィルムの片面に設けられた第１の電極を備える第１のセンサシートと、導電性樹脂材料からなる第２のフィルム及び該第２のフィルムの片面に設けられた第２の電極とを備える第２のセンサシートとが、それぞれのフィルムの、電極が設けられている面とは反対側の面同士が接触するように配置され、
２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす、抵抗型感圧センサアレイ。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
【請求項１５】
８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たす、請求項１４に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）
【請求項１６】
１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たす、請求項１４又は１５に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）
【請求項１７】
前記第１及び第２のフィルムの表面タック力が３００ｍＮ以下である、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のフィルムの表面粗さＲａが８．０ｎｍ以下である、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項１９】
前記第１及び第２のフィルムの静摩擦係数が４．０以下である、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２０】
前記導電性樹脂材料が樹脂成分及び導電フィラーを含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２１】
前記樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む、請求項２０に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２２】
前記導電フィラーがカーボン系導電フィラーである、請求項２０又は２１に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２３】
前記導電フィラーの含有量が、前記樹脂成分及び前記導電フィラーの合計１００質量部に対し、５〜５５質量部である、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２４】
前記樹脂成分の２５℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以上である、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイ。
【請求項２５】
請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の抵抗型感圧センサアレイを備え、
前記抵抗型感圧センサアレイは、並んで配置されている複数のストライプ状の前記第１のセンサシートと、該第１のセンサシートと交差する方向に並んで配置されている複数のストライプ状の前記第２のセンサシートとを有し、
複数の前記第１のセンサシートの前記フィルムと複数の前記第２のセンサシートの前記フィルムとがマトリックス状に接触している、感圧センサ計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物及びこれを用いる抵抗型感圧センサ、抵抗型感圧センサアレイ及び感圧センサ計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高分子等の樹脂材料を利用した抵抗型感圧センサが数多く報告されている（例えば、下記特許文献１〜４を参照）。樹脂材料を使用したセンサは柔軟性、及び形状追従性を付与できる他、軽量で薄型化又は大面積化など形状自由度が高いため、ウエアラブル、ヘルスケア、及び医療分野など、様々な用途及び形態への応用が期待できる。これらの感圧センサは、加圧抵抗値変化のリニアリティに加え、除圧時の良好な抵抗値回復性を備えていることが好ましく、これらの性能を確保できる導電性樹脂材料が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０３２７３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０８０３８号公報
【特許文献３】特開２０１３−６１２０８号公報
【特許文献４】特開２０１３−６８５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、感圧部に樹脂成分が用いられ、十分な感度を有する抵抗型感圧センサの実現を可能とする抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物並びにそれを用いた抵抗型感圧センサ、抵抗型感圧センサアレイ及び感圧センサ計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、樹脂成分及び導電フィラーを含有する抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物であって、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす第１の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物を提供する。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）【０００６】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物は、高温条件下でも安定して動作可能という観点から、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たすことが好ましい。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）【０００７】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物は、応答性の観点から、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たすことが好ましい。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）【０００８】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物は、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の静摩擦係数が４．０以下であることが好ましい。なお、ここでいう導電性樹脂層の静摩擦係数は、抵抗型感圧センサの電極として用いられる材料を相手材とした場合を意味する。【０００９】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物において、樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含むことが好ましい。【００１０】
また、樹脂成分の２５℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以上であることが好ましい。【００１１】
更に、導電フィラーがカーボン系導電フィラーであることが好ましい。【００１２】
また、導電フィラーの含有量が、樹脂成分及び導電フィラーの合計１００質量部に対し、５〜５５質量部であることが好ましい。【００１３】
上記課題を解決するために本発明はまた、樹脂成分及び導電フィラーを含有する抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物であって、樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む第２の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物を提供する。【００１４】
上記課題を解決するために本発明はまた、一対の電極と、該電極間に設けられた、樹脂成分及び導電フィラーを含有する導電性樹脂層と、を備え、導電性樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす第１の抵抗型感圧センサを提供する。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）【００１５】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサは、高温条件下でも安定して動作可能という観点から、導電性樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たすことが好ましい。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）【００１６】
本発明に係る第１の抵抗型感圧センサは、応答性の観点から、導電性樹脂層の、１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たすことが好ましい。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）【００１７】
上記課題を解決するために本発明はまた、一対の電極と、該電極間に設けられた、樹脂成分及び導電フィラーを含有する導電性樹脂層と、を備え、樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含む第２の抵抗型感圧センサを提供する。【００１８】
上記課題を解決するために本発明はまた、導電性樹脂材料からなる第１のフィルム及び該第１のフィルムの片面に設けられた第１の電極を備える第１のセンサシートと、導電性樹脂材料からなる第２のフィルム及び該第２のフィルムの片面に設けられた第２の電極とを備える第２のセンサシートとが、それぞれのフィルムの、電極が設けられている面とは反対側の面同士が接触するように配置され、２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たす抵抗型感圧センサアレイを提供する。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）【００１９】
本発明に係る抵抗型感圧センサアレイは、高温条件下でも安定して動作可能という観点から、８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たすことが好ましい。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）【００２０】
本発明に係る抵抗型感圧センサアレイは、応答性の観点から、１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たすことが好ましい。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）【００２１】
本発明に係る抵抗型感圧センサアレイにおいて、第１及び第２のフィルムの表面タック力が３００ｍＮ以下であることが好ましい。【００２２】
また、第１及び第２のフィルムの表面粗さＲａが８．０ｎｍ以下であることが好ましい。【００２３】
更に、第１及び第２のフィルムの静摩擦係数が４．０以下であることが好ましい。なお、ここでいう第１のフィルムの静摩擦係数とは第１のフィルムと第１の電極との間における静摩擦係数を意味し、第２のフィルムの静摩擦係数とは第２のフィルムと第２の電極との間における静摩擦係数を意味する。【００２４】
本発明に係る抵抗型感圧センサアレイは、導電性樹脂材料が樹脂成分及び導電フィラーを含むことが好ましい。【００２５】
また、樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含むことが好ましい。【００２６】
更に、導電フィラーがカーボン系導電フィラーであることが好ましい。【００２７】
また、導電フィラーの含有量が、樹脂成分及び導電フィラーの合計１００質量部に対し、５〜５５質量部であることが好ましい。【００２８】
更に、樹脂成分の２５℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以上であることが好ましい。【００２９】
上記課題を解決するために本発明はまた、上記本発明に係る抵抗型感圧センサアレイを備え、抵抗型感圧センサアレイは、並んで配置されている複数のストライプ状の第１のセンサシートと、該第１のセンサシートと交差する方向に並んで配置されている複数のストライプ状の前記第２のセンサシートとを有し、複数の第１のセンサシートのフィルムと複数の第２のセンサシートのフィルムとがマトリックス状に接触している感圧センサ計測システムを提供する。【００３０】
本発明に係る感圧センサ計測システムは、マトリクスの圧力変化を検知し、押圧の強弱、押圧位置を検出可能とすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、感圧部に樹脂成分が用いられ、十分な感度を有する抵抗型感圧センサの実現を可能とする抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物並びにそれを用いた抵抗型感圧センサ、抵抗型感圧センサアレイ及び感圧センサ計測システムを提供することができる。また、本発明によれば、十分な感度と応答性を有する抵抗型感圧センサ、抵抗型感圧センサアレイ、感圧センサ計測システム、及びこれらに用いられる抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物を提供することができる。更に、本発明によれば、感圧部に導電樹脂材料が使用され、良好な圧力センシング及び応答性に加え、耐久性を備える抵抗型感圧センサアレイを提供することができる。【００３２】
シート状体重計、人の重心、歩行計測などの他、人の動作をアシストするロボット又はアクチュエータ用センサには、耐圧性、繰返し加圧時の計測再現性などの耐久性を保持する感圧センサが求められているが、本発明によれば、このような感圧センサの実現も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る抵抗型感圧センサの一実施形態を示す図であり、（ａ）はセンサの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】本発明に係る抵抗型感圧センサの一実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明に係る抵抗型感圧センサアレイの一実施形態を示す側面図である。
【図４】本発明に係る抵抗型感圧センサアレイの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る抵抗型感圧センサアレイを構成する、ストライプ状センサシートの一実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５のストライプ状センサシートをクロス状に配置した抵抗型感圧センサアレイの一実施形態を示す斜視図である。
【図７】図５のストライプ状センサシートをクロス状に複数配置したマトリクス状抵抗型感圧センサアレイの一実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る抵抗型感圧センサアレイを使用した感圧センサ計測システム構成の一実施形態を示す概略図である。
【図９】図７のマトリクス状抵抗型感圧センサアレイを使用したゼロバイアス型感圧センサ計測システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１に示されるように、抵抗型感圧センサ１は、一対の電極１０，２０（上面電極１０及び下面電極２０）と、該電極間に設けられた、樹脂成分３２及び導電フィラー３４を含有する導電性樹脂層３０（スペーサーともいう）と、を備える。図２は抵抗型感圧センサ１の側面図であり、抵抗型感圧センサ１は、一方の電極面に対して垂直方向に外圧を加えると電極間の電気抵抗値が減少し、この抵抗変化を圧力強弱として検出する。
【００３６】
図３及び４は、抵抗型感圧センサアレイの一実施形態を示す図である。図３は抵抗型感圧センサアレイの側面図である。図３に示されるように、抵抗型感圧センサアレイは、導電性樹脂材料からなるフィルム３０Ａ（導電樹脂フィルム又はスペーサーともいう）の片面に第１の電極１０が形成された第１のセンサシート１１（片面電極層付き導電樹脂フィルムともいう）と、第１のセンサシートと同構成、すなわち、導電性樹脂材料からなるフィルム３０Ｂ（導電樹脂フィルム又はスペーサーともいう）の片面に第２の電極２０が形成された第２のセンサシート２２（片面電極層付き導電樹脂フィルムともいう）とが、両センサシートにおけるフィルムの電極形成面とは反対側の面同士が接触するように重ね合わせて配置されることで構成されている。この抵抗型感圧センサアレイにおいても、一方の電極面に対して垂直方向に外圧を加えると電極間の電気抵抗値が減少し、この抵抗変化を圧力強弱として検出する。なお、図４では、抵抗型感圧センサアレイの構成を説明するために、２つのセンサシートが離れた状態での斜視図を示している。
【００３７】
上記の抵抗型感圧センサアレイによれば、感圧センサ電極間のスペーサとしての導電性樹脂材料の厚み変化を利用した抵抗変化による圧力検出方式の課題であった、ヒステリシス特性を向上できる。すなわち、電極間スペーサとして、従来は外力に対して弾性変形可能な絶縁性樹脂に導電フィラーを分散した導電性樹脂材料が使用され、加圧時の厚みを変化させて導電フィラー同士の接触による導電パス形成を利用する方式であったが、この方式では除圧時のヒステリシス残存に起因して計測精度が安定しないという問題があった。また、スペーサとしての導電性樹脂材料の弾性変形に依存するため、繰り返し加圧耐性にも課題があった。本実施形態の抵抗型感圧センサアレイによれば、感圧センサの電極間に、後述するように、加圧時の弾性変形を抑制できる導電性樹脂材料からなる片面電極層付き導電樹脂フィルムを重ね合せたスペーサ構成とすることで、加圧時の厚み変化ではなく、導電樹脂フィルム間の界面接触による抵抗変化を計測する構成とすることで、良好な圧力センシング及び応答性に加え、繰返し加圧時の耐久性を向上できる。
【００３８】
電極１０，２０としては、例えば、アルミ、銅、銀、金、白金などの金属から形成されるものが挙げられる。具体的には、例えば、銅箔、アルミ箔、金メッキ箔、白金線、並びに、銀粉、銅粉、アルミ粉等の導電性金属フィラーを含有する樹脂ペーストが挙げられる。電極の面積及び厚みについては、抵抗型感圧センサの用途に応じて適宜設定することができるが、柔軟性及び耐久性の観点から、厚みは１〜１０００μｍが好ましい。
【００３９】
本実施形態の抵抗型感圧センサ又は抵抗型感圧センサアレイに用いられる上記導電樹脂フィルムの表面タック力は３００ｍＮ以下（プローブ径５．１ｍｍ、レスカ法）であることが好ましい。このタック力が３００ｍＮを超えると、除圧時の良好な抵抗回復性が得られなくなる可能性が高くなる、又は、片面電極層付き導電樹脂フィルムを重ね合せて配置した抵抗型感圧センサアレイにおいて、加圧時の導電樹脂フィルム間の界面接触による抵抗変化のリニアリティが損なわれる可能性が高くなることに加え、除圧時の良好な抵抗値回復性（低ヒステリシス特性）が得られなくなる可能性が高くなるため、好ましくない。レスカ法は、試料の粘着面を上にして置き、上部からプローブを粘着面に押しつけ、引き剥がす力を検出するものであり、株式会社レスカからタッキング試験機として市販されており、これを用いることができる。
【００４０】
また、上記の導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムの表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ値））は８．０ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが８．０ｎｍを超えると、電極と接触したときに安定した動作を維持出来なくなる可能性が高くなる、又は、上記の片面電極層付き導電樹脂フィルムを重ね合せて配置した抵抗型感圧センサアレイにおいて、加圧時の導電樹脂フィルム間の界面接触による抵抗変化のリニアリティが損なわれる可能性が高くなるため、好ましくない。
【００４１】
上記導電性樹脂材料は、樹脂成分及び導電フィラーを含有することができる。樹脂成分は、２５℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以上であることが好ましい。この貯蔵弾性率が５００ＭＰａを下回ると、上記抵抗型感圧センサアレイにおいて、加圧時の電極間スペーサ厚変形による抵抗変化が発現し、除圧時のヒステリシス残存に起因して計測精度が安定しなくなる可能性が高くなることに加え、繰り返し加圧耐性が損なわれる可能性が高くなり、好ましくない。
【００４２】
また、樹脂成分は、柔軟性、耐久性、及び耐熱性の点で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５〜２５０℃であることが好ましい。樹脂成分のＴｇが１５℃を下回ると表面タック力が３００ｍＮを超える可能性が高くなり、２５０℃を超えると柔軟性が損なわれる可能性が高くなるため、いずれも好ましくない。更に、樹脂成分は、耐久性及び耐熱性の観点から、Ｔｇが４０〜２５０℃の樹脂を含有することがより好ましい。
【００４３】
樹脂成分に使用する樹脂としては、（メタ）アクリル重合体、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ナイロン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリビニルクロライド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ニトリルブタジエン樹脂、ＡＢＳ樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、シリコーン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フッ素樹脂、各種変性樹脂等が挙げられる。また、重量平均分子量が５０００以上のペプチドを用いてもよい。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。重量平均分子量は、ＧＰＣにより測定し、標準ポリスチレン換算して求めることができる。
【００４４】
本実施形態においては、上記の導電樹脂フィルム形成性、フィルム表面タック力、フィルム表面粗さ、及び弾性率の観点から、ポリイミド樹脂、及び／又は、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。更に、本実施形態においては、感度、耐久性、耐熱性、導電性フィラーの分散性、及び製膜性の観点から、樹脂成分がポリビニルブチラール樹脂を含むことが好ましい。
【００４５】
樹脂成分は、上記の樹脂に加えて、高温時の熱流動を抑制する目的で、熱硬化性樹脂を含有することもできる。このような熱硬化性樹脂は、熱により架橋反応を起こす反応性化合物からなる成分を、特に限定されることはなく使用することができる。熱により架橋反応を起こす反応性化合物としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、トリアリルシアヌレート樹脂、ポリイソシアネート樹脂、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌラートを含有する樹脂、トリアリルトリメリタートを含有する樹脂、シクロペンタジエンから合成された熱硬化性樹脂、芳香族ジシアナミドの三量化による熱硬化性樹脂、イソブチレン・無水マレイン酸の共重合体等の他、酸二無水物、イソシアネート化合物、多官能のアクリレート及び／又はメタクリレート化合物、スチリル基を有する化合物、ジアリルビスフェノールＡ、ビスアリルナジイミド、ジアリルフタレート又はジアリルフタレートのプレポリマー、ジアリルメラミン、トリアリルイソシアヌレート、アリル変性フェノールノボラック、１，３−ジアリル−５−グリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。これらの中でも、高温での優れた熱流動抑制を付与できる点で、エポキシ樹脂が好ましい。なお、これら熱硬化性樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
好ましい熱硬化性樹脂の一つであるエポキシ樹脂としては、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものがより好ましく、硬化性及び硬化物特性の点からフェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が極めて好ましい。このような樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型（又はＡＤ型、Ｓ型、Ｆ型）のグリシジルエーテル、水添加ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、エチレンオキシド付加体ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、プロピレンオキシド付加体ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ナフタレン樹脂のグリシジルエーテル、トリスフェノールメタン型などの３官能型（又は４官能型）のグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のグリシジルエーテル、複素環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ダイマー酸のグリシジルエステル、３官能型（又は４官能型）のグリシジルアミン、ナフタレン樹脂のグリシジルアミン、ジアリルビスフェノールＡジグリシジルエーテル又はその重縮合物、等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４７】
上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができ、例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が挙げられる。硬化剤の含有量としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全硬化剤の水酸基数の当量比として０．５〜２で配合することが好ましい。
【００４８】
導電フィラーとしては、導電性を有するフィラーであれば、特に材質、形状は問わず用いることができ、例えば、アルミ粒子、銅粒子、銀粒子、金粒子及び白金粒子などの金属フィラー、カーボン粉末、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などのカーボン系導電フィラー等を用いることができる。分散性、伸縮時又は折り曲げ時の導電保持、軽量性の観点から、カーボンブラック、カーボンナノファイバー又はカーボンナノチューブ等のカーボン系導電フィラーが好ましい。分散性、伸縮時または折り曲げ時の導電保持、軽量性の観点から、カーボンナノチューブが好ましい。
【００４９】
導電フィラーの配合量は、導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムが後述する抵抗値を満たすように設定することが好ましい。本実施形態においては、加圧センシング性（加圧抵抗値変化）確保の観点から、導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムに導電フィラーが５〜５５体積％の割合で含まれることが好ましい。
【００５０】
また、本実施形態においては、加圧センシング性（加圧抵抗値変化）確保の観点から、導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムに導電フィラーが５〜５５質量％の割合で含まれることが好ましい。導電性フィラーが５質量％未満では、加圧時の抵抗値低下を確保できなくなる可能性が高くなり、５５質量％を超えると加圧時の抵抗値低下のリニアリティが損なわれる他、製膜性、表面平滑性が損なわれる傾向にあり、いずれも好ましくない。
【００５１】
また、本実施形態においては、導電フィラーの含有量が、樹脂成分及び導電フィラーの合計１００質量部に対し、５〜５５質量部であることが好ましい。
【００５２】
導電性樹脂層は、上記樹脂成分及び上記導電フィラーを含有する抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物から形成することができる。また、導電樹脂フィルムについても、上記の導電性樹脂組成物から形成することができる。
【００５３】
導電性樹脂組成物は、溶剤に樹脂を溶解した樹脂溶液に導電フィラーを添加し、攪拌・混合して作製することができる。このとき、フィラーの分散性を向上するためにカップリング剤を添加しても良い。用いる溶剤は、シクロヘキサノン、１−メチル−２−ピロリドン、トルエン等が挙げられる。中でも製膜性の点で、シクロヘキサノンが好ましい。
【００５４】
導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムは、溶剤に樹脂を溶解した樹脂溶液に導電フィラーを添加し、攪拌・混合して得られた樹脂ワニスを塗工機上で製膜化し、その後オーブン中で８０〜２５０℃、１０〜６０分の条件で溶剤を揮発することで得ることができる。
【００５５】
導電性樹脂組成物（例えば、樹脂ワニス）における上記導電フィラーの配合量は、導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムを形成したときに導電フィラーが５〜５５体積％の割合となることが好ましい。例えば、導電フィラーの配合量は、上記樹脂成分及び上記導電フィラーの合計体積を基準として５〜５５体積％の割合とすることができる。
【００５６】
導電性樹脂層又は導電樹脂フィルムの面積及び厚みは、抵抗型感圧センサの用途に応じて適宜設定することができるが、柔軟性及び耐久性の観点から、厚みは１〜１０００μｍが好ましい。
【００５７】
本実施形態において、導電性樹脂層３０は、２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たすことが好ましい。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
【００５８】
抵抗型感圧センサにおける導電性樹脂層の抵抗値は、厚み５０μｍの導電性樹脂層を、厚み２０μｍの銅箔で挟んだ積層構造を有する面積が１ｃｍ２のセンサ素子を測定用試料とし、この試料について所定の温度で電気抵抗測定装置によって測定される値をいう。なお、湿度は６０％ＲＨに設定される。
【００５９】
また、荷重を加えたときの抵抗値については、圧力ゲージを用いて上記センサ素子に荷重を１ｃｍ２あたり０Ｎから３０Ｎまで１５秒かけて徐々に加える。そして、１ｃｍ２あたり３０Ｎの荷重を加えたセンサ素子の抵抗値を上記と同様に測定する。
【００６０】
導電性樹脂層３０は、高温条件下でも安定して動作可能という観点から、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たすことが好ましい。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）
【００６１】
また、上述した本実施形態に係る抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物は、組成物から形成される導電性樹脂層が上記の抵抗値の条件を満たすことが好ましい。
【００６２】
また、応答性の観点から、導電性樹脂組成物から形成される導電性樹脂層の１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たすことが好ましい。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）
【００６３】
本実施形態においては、圧力ｘが１０Ｎ／ｃｍ２未満での抵抗値Ｃｘ及びＤｘが上記式（７）を満たすことが好ましく、圧力ｘが０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｃｘ及びＤｘが上記式（７）を満たすことがより好ましい。
【００６４】
また、本実施形態の抵抗型感圧センサアレイ、すなわち、導電性樹脂材料からなる第１のフィルム及び該第１のフィルムの片面に設けられた第１の電極を備える第１のセンサシートと、導電性樹脂材料からなる第２のフィルム及び該第２のフィルムの片面に設けられた第２の電極とを備える第２のセンサシートとが、それぞれのフィルムの、電極が設けられている面とは反対側の面同士が接触するように配置された抵抗型感圧センサアレイは、２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）を満たすことが好ましい。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）
【００６５】
上記抵抗値は、厚み５０μｍの導電性樹脂材料からなるフィルムを、厚み２０μｍの銅箔で挟んだ積層構造を有する面積が１ｃｍ２のセンサ素子を測定用試料とし、この試料について所定の温度で電気抵抗測定装置によって測定される値をいう。なお、湿度は６０％ＲＨに設定される。
【００６６】
また、荷重を加えたときの抵抗値については、圧力ゲージを用いて上記センサ素子に荷重を１ｃｍ２あたり０Ｎから３０Ｎまで１５秒かけて徐々に加える。そして、１ｃｍ２あたり３０Ｎの荷重を加えたセンサ素子の抵抗値を上記と同様に測定する。
【００６７】
また、応答性の観点から、１２０Ｎ／ｍｉｎの昇圧速度で３０Ｎ／ｃｍ２まで加圧したときの圧力ｘにおける抵抗値をＣｘ、３０Ｎ／ｃｍ２から１２０Ｎ／ｍｉｎの降圧速度で除圧していったときの圧力ｘにおける抵抗値をＤｘとしたときに、下記式（７）を満たすことが好ましい。
０．６≦Ｃｘ／Ｄｘ≦１．４      （７）
【００６８】
本実施形態においては、圧力ｘが１０Ｎ／ｃｍ２未満での抵抗値Ｃｘ及びＤｘが上記式（７）を満たすことが好ましく、圧力ｘが０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｃｘ及びＤｘが上記式（７）を満たすことがより好ましい。
【００６９】
更に、８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）を満たすことが好ましい。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）
【００７０】
本実施形態の抵抗型感圧センサアレイは、図５に示される、導電性樹脂材料からなるフィルム３０Ｃと、フィルム３０Ｃの片面に設けられた電極１０とを有するストライプ状センサシート１３を使用して、図６に示されるようにストライプ状センサシートをクロス状に配置して、作製することができる。更に、図７に示されるようにマトリクス状の構成にすることで、加圧時の圧力強弱のみならず、押圧位置も検出可能となる。
【００７１】
図７に示される抵抗型感圧センサアレイは、ストライプ状の第１のセンサシート１１とストライプ状の第２のセンサシート２２に形成され、複数のストライプ状の第１のセンサシート１１と複数のストライプ状の第２のセンサシート２２の両センサシートの電極形成面とは反対側の導電樹脂面同士が接触するようにクロス状に重ね合わせ、ストライプ状の第１のセンサシート１１とストライプ状の第２のセンサシート２２がマトリクス状に構成されている。
【００７２】
上記抵抗型感圧センサアレイは、並んで配置されている複数のストライプ状の前記第１のセンサシートと、該第１のセンサシートと交差する方向に並んで配置されている複数のストライプ状の前記第２のセンサシートとを有し、複数の第１のセンサシートのフィルムと複数の前記第２のセンサシートのフィルムとがマトリックス状に接触している構成を有しており、マトリクスの圧力変化を検知し、押圧の強弱、押圧位置を検出することができる。なお、上記のマトリックス状に接触しているとは、第１のセンサシートのフィルムと第２のセンサシートのフィルムとが重ね合わされている部分が、マトリックス状に配置されていることを意味する。
【００７３】
本実施形態の抵抗型感圧センサアレイにおいては、上記マトリクス状センサシートのストライプ幅を狭くし、電極密度を増やすことで、押圧検出精度を高くすることができる。
【００７４】
図７及び８は、本実施形態に係る抵抗型感圧センサアレイを備える感圧センサ計測システム構成の一実施形態を示す概略図である。図７に示されるように、本実施形態に係る感圧センサ計測システムは、図７に示されるように、感圧センサマトリックスとして機能する本実施形態に係る抵抗型感圧センサアレイと、インターフェース回路と、制御マイコンと、制御ＰＣとを備えている。
【００７５】
図８には、５行５列の２５個の感圧センサを有する抵抗型感圧センサアレイを備える感圧センサ計測システムの例が示されている。この感圧センサ計測システムにおいては、Ｄ０〜Ｄ４をスキャンして電圧を印加し、その際の抵抗をＡＤ０〜ＡＤ４の検出回路で検出することで、どのセンサに圧力が加えられたか検出することができる。図７に示される制御ＰＣにより制御マイコンを制御し、インターフェース回路を通し、Ｄ０〜Ｄ４を順次スキャンし、それに同期させ検出回路でＡＤ０〜ＡＤ４の抵抗を検出し、どの感圧センサに荷重が加わったか検知する。その検知情報を制御ＰＣに伝達し、検知情報に基づいて情報を処理する。クロスしたマトリクスの導電性樹脂フィルム面の面積によるが、２ｍｍ角である場合、無負荷の場合、２５ＫΩ／２ｍｍ角（＝１ＫΩ／０．２ｃｍ×０．２ｃｍ）以上の抵抗であり、荷重時の場合、０．２５ＫΩ／２ｍｍ角〜２５ＫΩ／２ｍｍ角の抵抗を示す。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例及び比較例によって、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００７７】
＜ポリイミド樹脂の合成＞
（ポリイミドＡ）
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した３００ｍＬフラスコ中に、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（信越化学工業株式会社製、商品名：ＬＰ−７１００）１２．４２ｇ、ポリオキシプロピレンジアミン（ＢＡＳＦ株式会社製、商品名：Ｄ４００、分子量：４５２．４）２２．６２ｇ、及び、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１４０ｇを仕込んで攪拌して、反応液を調製した。ジアミンが溶解した後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、予め無水酢酸からの再結晶により精製した４，４’−オキシジフタル酸二無水物３２．６２ｇを反応液に少量ずつ添加した。室温（２５℃）で８時間反応させた後、キシレン８０．５ｇを加え、窒素ガスを吹き込みながら１８０℃で加熱することにより、水と共にキシレンを共沸除去してポリイミド樹脂（ポリイミドＡ）を含むワニスを得た。得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＡ）の分子量をＧＰＣにより測定したところ、ポリスチレン換算で、数平均分子量Ｍｎ＝１４０００、重量平均分子量Ｍｗ＝３５０００であった。また、得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＡ）のＴｇは４５℃、２５℃での貯蔵弾性率は１５００ＭＰａであった。【００７８】
なお、ポリイミド樹脂の分子量は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィーを使用して測定し、下記の装置及び測定条件を用いて標準ポリスチレンの検量線を使用して換算することによって決定した値である。
装置：株式会社島津製作所製、商品名Ｃ−Ｒ４Ａ型高速液体クロマトグラフィー（検出器：示差屈折計）
使用溶媒：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
カラム：Ｇ６０００ＨＸＬ＋Ｇ４０００ＨＸＬ＋Ｇ２０００ＨＸＬ  （東ソー株式会社製）
測定温度：４０℃
流量：１．０ｍＬ／分
溶離液：ＬｉＢｒ０．０３Ｍｍｏｌ／Ｌ及びリン酸０．０６Ｍｍｏｌ／ＬのＤＭＦ溶液
試料濃度：１０ｍｇ／ＤＭＦ５ｍＬ
注入量：２０μＬ【００７９】
（ポリイミドＢ）
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した３００ｍＬフラスコ中に、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン２０．５２ｇ、４，９−ジオキサデカン−１，１２−ジアミン１０．２０ｇ、及び、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１９３．５ｇを仕込んで撹拌することにより、有機溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン中に上記各ジアミンが溶解した反応液を得た。この反応液に１，１０−（デカメチレン）ビス（トリメリテート二無水物）５２．２０ｇを少量ずつ添加すると共に、窒素ガスを吹き込みながら１８０℃で５時間加熱して反応を進行させた。このとき発生する水を系外に除去することにより、ポリイミド樹脂（ポリイミドＢ）を含むワニスを得た。得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＢ）の分子量をＧＰＣにより測定したところ、ポリスチレン換算で、数平均分子量Ｍｎ＝２８９００、重量平均分子量Ｍｗ＝８８６００であった。また、得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＢ）のＴｇは７３℃、２５℃での貯蔵弾性率は２０００ＭＰａであった。【００８０】
（ポリイミドＣ）
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を備えた３００ｍｌフラスコに、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン１３．６７ｇ（０．１ｍｏｌ）、及びＮ−メチル−２−ピロリドン１２４ｇを仕込み攪拌した。ジアミンの溶解後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、予め無水酢酸で再結晶精製したデカメチレンビストリメリテート二無水物１７．４０ｇ（０．１ｍｏｌ）を少量ずつ添加した。室温（２５℃）で８時間反応させたのち、キシレン８３ｇを加え、窒素ガスを吹き込みながら１８０℃で加熱し、水と共にキシレンを共沸除去した。その反応液を大量の水中に注ぎ、沈澱したポリマーを濾過により採り、乾燥してポリイミド樹脂（ポリイミドＣ）を得た。得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＣ）のＧＰＣを測定した結果、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝１２１０００、Ｍｎ＝２２８００であった。また、得られたポリイミド樹脂（ポリイミドＣ）のＴｇは１２０℃、２５℃での貯蔵弾性率は４０００ＭＰａであった。【００８１】
＜感圧センサ素子の作製＞
（実施例Ａ−１〜１４、比較例Ａ−１〜２０）
表１〜５に示される樹脂成分及び導電フィラーを、導電フィラーの配合量（体積％）が樹脂成分及び導電フィラーの合計体積を基準として表に示される割合となるように、溶剤であるシクロヘキサノンに添加し、混練脱泡機で混合し、樹脂組成物を得た。【００８２】
上記の樹脂組成物を、厚み２０μｍの銅箔上に塗工し、１２０℃で２０分間の条件で乾燥することにより、厚み５０μｍの樹脂フィルムを形成した。作製したフィルムに厚み２０μｍの銅箔を貼り付け、これを縦１ｃｍ×横１ｃｍの大きさに裁断し、感圧センサ素子を得た。【００８３】
なお、表中の樹脂成分及び導電フィラーは以下のとおりである。
アクリルゴムＡ：ナガセケムテックス株式会社製、商品名ＨＴＲ−３ＣＳＰ（重量平均分子量＝８０万、Ｔｇ＝２０℃、２５℃での貯蔵弾性率＝３００ＭＰａ）
アクリルゴムＢ：ナガセケムテックス株式会社製、商品名ＳＧ−２８０−ＥＫ２３（重量平均分子量＝９０万、Ｔｇ＝−３０℃、２５℃での貯蔵弾性率＝０．１ＭＰａ）
アクリルゴムＣ：ナガセケムテックス株式会社製、商品名ＳＧ−７０８−６（重量平均分子量＝７０万、Ｔｇ＝０℃、２５℃弾性率での貯蔵弾性率＝０．５ＭＰａ）
ポリイミドＡ：上記の方法で合成したものである。
ポリイミドＢ：上記の方法で合成したものである。
ポリイミドＣ：上記の方法で合成したものである。
ポリビニルブチラールＡ：株式会社クラレ製、商品名Ｍｏｗｉｔａｌ  Ｂ１６Ｈ（重量平均分子量＝２万、Ｔｇ＝７０℃、２５℃での貯蔵弾性率＝２０００ＭＰａ）
カーボンナノファイバーＡ：昭和電工製、商品名ＶＧＣＦ−Ｈ（カーボンナノファイバー、１５０ｎｍ径）
ニッケルフィラー：Ｉｎｃｏ社製、＃１２３（平均粒径１０μｍ）
カーボンブラック：三菱化学株式会社製、＃２６５０（平均粒径１３μｍ）【００８４】
【表１】
2016088436.tif 000003
【００８５】
【表２】
2016088436.tif 000004
【００８６】
【表３】
2016088436.tif 000005
【００８７】
【表４】
2016088436.tif 000006
【００８８】
【表５】
2016088436.tif 000007
【００８９】
＜感圧センサ素子の評価＞
上記実施例及び比較例で得られた厚み５０μｍの樹脂層を備える感圧センサ素子について以下の評価を行った。得られた結果を表１〜５に示す。【００９０】
（無負荷時抵抗値の測定）
２５℃又は８０℃の温度で、圧力ゲージ及び電気抵抗測定装置を用いて感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％で一定にした。【００９１】
（３０Ｎ／ｃｍ２負荷時の抵抗値の測定）
圧力ゲージを用いて感圧センサ素子に荷重を１ｃｍ２あたり０Ｎから３０Ｎまで１５秒かけて徐々に加えた。３０Ｎ／ｃｍ２の負荷を加えた状態で、２５℃又は８０℃の温度で、電気抵抗測定装置を用いて感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％で一定にした。【００９２】
（抵抗値（２５℃）の評価）
樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）について、条件を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。
Ａ２５≧１ｋΩ      （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０      （３）【００９３】
（抵抗値（８０℃）の評価）
樹脂層の８０℃における無負荷時抵抗値をＡ８０、８０℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ８０としたときに、下記式（４）、下記式（５）及び下記式（６）について、条件を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。
Ａ８０≧１ｋΩ      （４）
１０００ｋΩ≧Ｂ８０≧０．０１ｋΩ      （５）
Ａ８０／Ｂ８０≧１０      （６）【００９４】
＜感圧センサ素子の作製＞
（実施例Ｂ−１〜９、参考例Ｂ−１〜８、比較例Ｂ−１〜１１）
表６〜８に示される樹脂成分及び導電フィラーを、導電フィラーの配合量（体積％）が樹脂成分及び導電フィラーの合計体積を基準として表に示される割合となるように、溶剤であるシクロヘキサノンに添加し、混練脱泡機で混合し、樹脂組成物を得た。【００９５】
なお、表中の樹脂成分及び導電フィラーは上記と同様である。【００９６】
＜抵抗型感圧センサ素子の評価＞
上記実施例、参考例及び比較例で得られた厚み５０μｍの樹脂層を備える感圧センサ素子について以下の評価を行った。得られた結果を表６〜８に示した。【００９７】
（無負荷時抵抗値の測定）
２５℃で、圧力ゲージおよび電気抵抗測定装置を用いて抵抗型感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％ＲＨで一定にした。【００９８】
（３０Ｎ／ｃｍ２（３００ｋＰａ）負荷時の抵抗値の測定）
圧力ゲージを用いて感圧センサ素子に荷重を１ｃｍ２あたり０Ｎから３０Ｎまで１５秒かけて徐々に加えた。３０Ｎ／ｃｍ２の負荷を加えた状態で、２５℃で、電気抵抗測定装置を用いて抵抗型感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％ＲＨで一定にした。【００９９】
（抵抗値（２５℃）、応答性の評価）
樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）について、条件を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。また、０Ｎ／ｃｍ２から３０Ｎ／ｃｍ２まで１５秒かけて荷重を徐々に加え、２５℃で、電気抵抗測定装置を用いて抵抗型感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。このとき得られた圧力と抵抗値との関係から圧力０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｃ０を求めた。また、２５℃で、３０Ｎ／ｃｍ２から０Ｎ／ｃｍ２まで１５秒かけて徐々に荷重を除圧したときの樹脂層の抵抗値を測定し、このとき得られた圧力と抵抗値との関係から圧力０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｄ０を求めた。そして、下記式（７）の応答性を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。
Ａ２５≧１ｋΩ                            （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ        （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０                      （３）
０．６≦Ｃ０／Ｄ０≦１．４              （７）【０１００】
（平均表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ））
上記で作製した銅箔上に厚み５０μｍの樹脂フィルムを形成した樹脂材料表面の平均表面粗さ（表面粗さ）をＡＦＭ（原子間力顕微鏡、Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定した。ＡＦＭとして走査型プローブ顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製のＳＰＡ４００−ＤＦＭ）を用いて、樹脂材料表面を測定領域１μｍ角で測定した。【０１０１】
（静摩擦係数測定方法）
樹脂表面に厚み１８μｍの銅箔を設置し、さらに銅箔の上に１ｋｇの錘りを乗せ、錘りを銅箔に固定した。この錘を、横からフォースゲージを備えた金属棒でせん断方向に力を加え、銅箔に固定された錘りが動き始めたときの力を測定した。測定値を下記式に代入し、得られた値を静摩擦係数μとした。
μ＝Ｆ／９．８（Ｎ）
μ：静摩擦係数  Ｆ：錘が動き始めたときの力【０１０２】
（タック値測定方法）
タック力は、ＪＩＳ Ｚ０２３７−１９９１（粘着テープ・粘着シート試験方法）に準じたプローブタック試験で評価した。株式会社レスカ製タックテスタを用い、プローブ直径：５．１ｍｍ、接触速さ：２ｍｍ／ｓｅｃ、引き剥がし速さ１０ｍｍ／ｓｅｃの条件で引き剥がし強度を測定し、タック力とした。接触条件は、接触荷重：０．９８Ｎ／ｃｍ２、接触時間：１ｓｅｃ、測定温度：２５℃を標準とした。【０１０３】
【表６】
2016088436.tif 000008
【０１０４】
【表７】
2016088436.tif 000009
【０１０５】
【表８】
2016088436.tif 000010
【０１０６】
本発明の抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物では、導電性樹脂層の厚みが１〜１０００μｍで、樹脂成分のＴｇが１５〜２５０℃、導電フィラーは、カーボンナノチューブまたは、カーボンナノファイバーが好ましく、その配合量は５〜５５質量％、導電性樹脂層の表面粗さＲａが８．０ｎｍ以下、静摩擦係数が４．０以下が好ましいものである。【０１０７】
樹脂成分のＴｇが、−３０℃のアクリルゴムＢ（参考例Ｂ−３〜５）、０℃のアクリルゴムＣ（参考例Ｂ−６〜８）を用いた抵抗型感圧センサ用導電性樹脂組成物では、応答性に関する式（４）でいずれも劣り、表面粗さＲａで８．０ｎｍ、静摩擦係数で４．０を超えることが多く平滑性にも劣る。【０１０８】
これに対し、Ｔｇが７０℃のポリビニルブチラールＡ（実施例Ｂ−１〜３）、７３℃のポリイミドＢ（実施例４〜６）、１２０℃のポリイミドＣ（実施例Ｂ−７〜９）では、式（１）〜（４）を満たし、表面粗さＲａが小さく、静摩擦係数も低く、タック値も小さく良好な特性を示す。【０１０９】
Ｔｇが１５〜２５０℃でも、導電フィラーの配合量が５〜５５質量％をはずれて、５質量％未満の比較例Ｂ−４（０質量％）、Ｂ−５（３質量％）（Ｔｇ＝７０℃、ポリビニルブチラールＡ）、比較例Ｂ−６（０質量％）、Ｂ−７（３質量％）（Ｔｇ＝７３℃、ポリイミドＢ）、比較例Ｂ−８（０質量％）、Ｂ−９（３質量％）（Ｔｇ＝１２０℃、ポリイミドＣ）では、いずれも式（２）〜（４）を満たさない。
また、導電フィラーにニッケルフィラーを用いた比較例Ｂ−１０、カーボンブラックを用いた比較例Ｂ−１１は、式（２）、式（３）を満たさない。【０１１０】
更に、樹脂成分としてＴｇが１５〜２５０℃で、導電フィラーは、カーボンナノファイバーでその配合量が５〜５５質量％でも、参考例Ｂ−１〜２、比較例Ｂ−１〜３に示したように、式（３）または式（４）を満たさなく、表面粗さ、静摩擦係数やタック値が大きい場合があるので、各式や特性を満たすように用いる樹脂、導電フィラーを選択することが好ましい。【０１１１】
式（１）〜（４）を満たす実施例Ｂ−１〜９は、表面粗さ、静摩擦係数、タック値のいずれの値も小さく、抵抗型感圧センサとして十分な感度を有し、応答性に優れる。【０１１２】
＜感圧センサ素子の作製＞
（実施例Ｃ−１〜９、参考例Ｃ−１〜８、比較例Ｃ−１〜１１）
表９〜１１に示される樹脂成分及び導電フィラーを、導電フィラーの配合量（質量％）が樹脂成分及び導電フィラーの合計重量を基準として表に示される割合となるように、溶剤シクロヘキサノンに添加し、混練脱泡機で混合し、樹脂組成物を得た。【０１１３】
上記の樹脂組成物を、厚み２０μｍの銅箔上に塗工し、１２０℃、２０分の条件で乾燥することにより、厚み５０μｍの銅箔付き導電樹脂フィルムを得た。前記銅箔付き導電樹脂フィルムを縦１ｃｍ、横１ｃｍの大きさに裁断し、この試験片の樹脂面同士が接触するように重ねて感圧センサ素子を得た。【０１１４】
なお、表中の樹脂成分及び導電フィラーは上記と同様である。【０１１５】
＜感圧センサ素子の評価＞
上記実施例及び比較例で得られた厚み５０μｍの導電樹脂フィルムを使用した感圧センサ素子について以下の評価を行った。得られた評価結果を表９〜１１に示した。【０１１６】
（無負荷時抵抗値（Ａ）の測定）
２５℃で、圧力ゲージ及び電気抵抗測定装置を用いて感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％ＲＨで一定にした。【０１１７】
（３０Ｎ／ｃｍ２負荷時の抵抗値（Ｂ）の測定）
圧力ゲージを用いて感圧センサ素子に荷重を１ｃｍ２あたり０Ｎから３０Ｎまで１５秒かけて徐々に加えた。３０Ｎ／ｃｍ２の負荷を加えた状態で、２５℃で、電気抵抗測定装置を用いて感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。なお、湿度については６０％ＲＨで一定にした。【０１１８】
（抵抗値（２５℃）の評価）
樹脂層の２５℃における無負荷時抵抗値をＡ２５、２５℃における３０Ｎ／ｃｍ２の荷重を加えたときの抵抗値をＢ２５としたときに、下記式（１）、下記式（２）、及び下記式（３）について、条件を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。また、０Ｎ／ｃｍ２から３０Ｎ／ｃｍ２まで１５秒かけて荷重を徐々に加え、２５℃で、電気抵抗測定装置を用いて抵抗型感圧センサ素子の樹脂層の抵抗値を測定した。このとき得られた圧力と抵抗値との関係から圧力０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｃ０を求めた。また、２５℃で、３０Ｎ／ｃｍ２から０Ｎ／ｃｍ２まで１５秒かけて徐々に荷重を除圧したときの樹脂層の抵抗値を測定し、このとき得られた圧力と抵抗値との関係から圧力０Ｎ／ｃｍ２での抵抗値Ｄ０を求めた。そして、下記式（７）の応答性を満たす場合を「○」で示し、条件を満たさない場合を「×」で示した。
Ａ２５≧１ｋΩ                          （１）
１０００ｋΩ≧Ｂ２５≧０．０１ｋΩ      （２）
Ａ２５／Ｂ２５≧１０                        （３）
０．６≦Ｃ０／Ｄ０≦１．４          （７）【０１１９】
（表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ）））
導電樹脂フィルムの表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡、Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定した。ＡＦＭとして走査型プローブ顕微鏡（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社（現  株式会社日立ハイテクサイエンス）製のＳＰＡ４００−ＤＦＭ）を用いて、樹脂材料表面を測定領域１μｍ角で測定した。【０１２０】
（タック力）
タック力は、株式会社レスカ製タックテスタを用い、プローブ径：５．１ｍｍ、接触速さ：２ｍｍ／ｓｅｃ、引き剥がし速さ１０ｍｍ／ｓｅｃの条件で引き剥がし強度を測定し、タック力とした。接触条件は、接触荷重：０．９８Ｎ／ｃｍ２、接触時間：１ｓｅｃ、測定温度：２５℃を標準とした。【０１２１】
（２５℃での貯蔵弾性率、Ｔｇ）
粘弾性アナライザー（レオメトリック社製ＲＳＡ−２）を用い、昇温速度：５℃／分、周波数：１Ｈｚ、測定温度範囲：−５０〜３００℃の条件で、樹脂フィルムの貯蔵弾性率及びｔａｎδの温度依存性を測定し、２５℃における貯蔵弾性率を評価した。また、ｔａｎδのピークトップをＴｇとした。【０１２２】
【表９】
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【０１２３】
【表１０】
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【０１２４】
【表１１】
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【０１２５】
抵抗型感圧センサは、無負荷時は抵抗が高く（式（１）、≧１ＫΩ／ｃｍ２）、負荷時には、抵抗が低く（式（２）、０．０１ＫΩ／ｃｍ２〜１０００ＫΩ／ｃｍ２）、その比（無負荷／負荷）が１０以上（式（３））で、昇圧時の抵抗Ｃｘと降圧時の抵抗Ｄｙの比が０．６≦Ｃｘ/Ｄｙ≦１．４（式（７））であることが好ましい。【０１２６】
導電フィラーの配合量が０〜３質量％と少ない比較例Ｃ−４〜９では、負荷時の抵抗が高く式（２）を満たさない。導電樹脂材料の樹脂成分の貯蔵弾性率（２５℃）が、５００ＭＰａ未満であるアクリルゴムＡ（２５℃の貯蔵弾性率３００ＭＰａ）を用いた参考例Ｃ−１、２ではタック値が高く応答性の式（４）を満たさない。また、アクリルゴムＢ（２５℃の貯蔵弾性率０．１ＭＰａ）を用いた参考例Ｃ−３〜５では、表面粗さが８ｎｍを超え、また、タック値が３００ｍＮを超え、応答性の式（４）を満たさない。さらに、アクリルゴムＣ（２５℃の貯蔵弾性率０．５ＭＰａ）を用いた参考例Ｃ−６〜８でも、表面粗さが８ｎｍを超え、また、タック値が３００ｍＮを超え、応答性の式（４）を満たさない。【０１２７】
これに対し、導電樹脂材料の樹脂成分の貯蔵弾性率（２５℃）が、５００ＭＰａ以上であるポリビニルブチラールＡ（実施例Ｃ−１〜３、２５℃の貯蔵弾性率２０００ＭＰａ）、ポリイミドＢ（実施例Ｃ−４〜６、２５℃の貯蔵弾性率２０００ＭＰａ）、ポリイミドＣ（実施例Ｃ−７〜９、２５℃の貯蔵弾性率４０００ＭＰａ）は、表面粗さが８ｎｍ以下で、また、タック値が３００ｍＮ以下であり、式（１）〜式（４）をすべて満たし抵抗型感圧センサとして好適であった。【０１２８】
比較例Ｃ−１０、１１は、導電フィラーにニッケルフィラー（比較例Ｃ−１０）、カーボンブラック（比較例Ｃ−１１）を用いた場合であり、表面粗さが８ｎｍ以下で、また、タック値が３００ｍＮ以下であるが、式（２）〜式（３）を満たさない。導電フィラーは、粒径の小さいカーボンナノファイバーＡを用いると好ましい。
【符号の説明】
【０１２９】
１…抵抗型感圧センサ、１０，２０…電極、１１…第１のセンサシート、１２…第２のセンサシート、１３…ストライプ状センサシート、３０…導電性樹脂層、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…フィルム（スペーサ）、３２…樹脂成分、３４…導電フィラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016088436.tif 000021
【図９】
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【国際調査報告】
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2016088436.tif 000024
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