(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、
シールド電極層と、
該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、
を有するセンサ部を備え、
該絶縁層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーと、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁粒子と、を有することを特徴とする静電容量結合方式センサ。
【請求項２】
検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、
シールド電極層と、
該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、
を有するセンサ部を備え、
該絶縁層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーと、熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁粒子と、を有し、該熱可塑性ポリマーはオレフィン系の樹脂またはエラストマーを有することを特徴とする静電容量結合方式センサ。
【請求項３】
検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、
シールド電極層と、
該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、
を有するセンサ部を備え、
該絶縁層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーを有し、該熱可塑性ポリマーはオレフィン系のエラストマーおよびスチレン系のエラストマーを有することを特徴とする静電容量結合方式センサ。
【請求項４】
前記センサ部における前記検出電極層から前記シールド電極層に向かう積層方向を表裏方向として、
該センサ部の表側に配置される表皮層を備え、
該表皮層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーを有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項５】
前記検出電極層と前記表皮層とは、接着剤を用いずに固定されている請求項４に記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項６】
検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、
シールド電極層と、
該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、
を有するセンサ部と、
該センサ部における該検出電極層から該シールド電極層に向かう積層方向を表裏方向として、該センサ部の裏側に配置されるヒータ層と、
を備え、
該絶縁層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーを有し、
該ヒータ層は、熱源と、熱可塑性ポリマーと、を有することを特徴とする静電容量結合方式センサ。
【請求項７】
前記シールド電極層と前記ヒータ層とは、接着剤を用いずに固定されている請求項６に記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項８】
さらに、前記センサ部の表側に配置される表皮層を備え、
該表皮層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーを有する請求項６または請求項７に記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項９】
前記検出電極層と前記表皮層とは、接着剤を用いずに固定されている請求項８に記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項１０】
検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、
シールド電極層と、
該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、
を有するセンサ部と、
該センサ部における該検出電極層から該シールド電極層に向かう積層方向を表裏方向として、
該センサ部の表側に配置される表皮層と、
該センサ部の裏側に配置され熱源を有するヒータ層と、
を備え、
該絶縁層、該表皮層、および該ヒータ層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる同じ架橋ポリマーを有することを特徴とする静電容量結合方式センサ。
【請求項１１】
前記絶縁層の厚さは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項１２】
前記検出電極層と前記絶縁層、および前記シールド電極層と該絶縁層、の少なくとも一方は、接着剤を用いずに固定されている請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項１３】
前記検出電極層および前記シールド電極層は、導電性ポリマーまたは導電性布からなる請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項１４】
前記検出電極層および前記シールド電極層は、網目状の導電性ポリマーまたは導電性布からなり、
前記絶縁層の一部は該検出電極層および該シールド電極層の孔部に含浸されており、該検出電極層および該シールド電極層の少なくとも一部は該絶縁層に埋入されている請求項１３に記載の静電容量結合方式センサ。
【請求項１５】
ステアリングホイールに配置される請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の静電容量結合方式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイール、内装部品などに配置され、人の近接、接触などを検出可能な静電容量結合方式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両においては、乗員の状態を検出する様々なセンサが搭載される。例えば、特許文献１〜３には、ステアリングホイールのリム部（グリップ）に配置される接触センサが開示されている。当該接触センサは、検出電極層とシールド電極層とを備え、乗員と検出電極層との間に生じる静電容量の変化に基づいて、運転者がステアリングホイールに接触したか否かを検出する。一方、冬季や寒冷地においてはリム部が冷たくなる。これによる運転しづらさや不快感を軽減するために、リム部にヒータを取付けたステアリングホイールが知られている。特許文献１〜３に記載されているステアリングホイールにおいて、ヒータは、接触センサの下側（芯体側）に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９０８５６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１２３２２２号
【特許文献３】特開２０１６−１６５９４０号公報
【特許文献４】特開２０１７−８４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５に、接触センサおよびヒータ層を備える従来のステアリングホイールの径方向断面図を示す。図５に示すように、ステアリングホイール９は、芯体２０と、ヒータ層３０と、接触センサ９０と、表皮層４０と、を備えている。ステアリングホイール９は、芯体２０から径方向外側に向かって複数の層が積層される積層構造を有している。ヒータ層３０は、芯体２０の外周面を覆っている。接触センサ９０は、ヒータ層３０の外周面を覆っている。表皮層４０は、接触センサ９０の外周面を覆っている。運転者が触れるのは、表皮層４０である。【０００５】
接触センサ９０は、検出電極層９１と、シールド電極層９２と、絶縁層９３と、を有している。検出電極層９１は、表皮層４０側に配置され、運転者の手（検出対象物）との間に静電容量を生じる。シールド電極層９２は、ヒータ層３０側に配置され、ヒータ層３０からのノイズを遮蔽する。絶縁層９３は、検出電極層９１とシールド電極層９２との間に配置されている。検出電極層９１と絶縁層９３との間には、接着層９４が配置されている。シールド電極層９２と絶縁層９３との間には、接着層９５が配置されている。接着層９４、９５は、隣り合う二層を接着している。同様に、ヒータ層３０とシールド電極層９２との間には、接着層３１が配置されている。接着層３１は、ヒータ層３０とシールド電極層９２とを接着している。表皮層４０と検出電極層９１との間には、接着層４１が配置されている。接着層４１は、表皮層４０と検出電極層９１とを接着している。【０００６】
例えば特許文献４に記載されているように、ヒータ層３０は、不織布などに熱源の電熱線を配置して構成されている。接触センサ９０は、ヒータ層３０に隣接しているため、フェイルセーフの観点から耐熱性の向上が望まれる。また、接触センサ９０は、ステアリングホイール９の握りやすさを向上させるという観点から、できるだけ薄い方がよい。さらに、ヒータ層３０からの熱が表皮層４０に効率良く伝達されることも重要である。【０００７】
運転者がステアリングホイール９を握った際の感触を考慮して、接触センサ９０の絶縁層９３には、ポリエチレンフォームなどの発泡樹脂が用いられている。しかしながら、発泡樹脂の耐熱性、熱伝導性は充分ではない。また、発泡樹脂を薄くすると絶縁性が低下してセンサの機能が阻害されるおそれがあるため、絶縁層９３にはある程度の厚さが必要になる。【０００８】
加えて、従来のステアリングホイール９においては、積層される層同士を接着剤により接着している。すなわち、層間には、径方向外側に向かって接着層３１、９５、９４、４１が順に配置されている。したがって、これらの厚さ分だけステアリングホイール９が厚くなる。また、接着剤を塗布する工程などが必要になることから、製造工程が多くなり、コストもかかる。加えて、溶剤系の接着剤を用いた場合、接着剤を塗布した層の表面が溶解するなどして、層の厚さが変わるおそれがある。また、接着層の熱伝導率は大きくないため、接着層ごとの熱抵抗の分だけ熱伝導性が低下する。また、接着剤が絶縁層９３の発泡樹脂に含浸すると、絶縁層９３に隣接する検出電極層９１、シールド電極層９２との界面に凹凸が生じ、電極層間の距離が変化してしまう。これにより、静電容量が変化して、接触センサ９０の検出精度が低下するおそれがある。【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、耐熱性が高く、薄型化が可能で触感が良好な静電容量結合方式センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の静電容量結合方式センサは、検出対象物との間に静電容量を生じる検出電極層と、シールド電極層と、該検出電極層と該シールド電極層との間に配置される絶縁層と、を有するセンサ部を備え、該絶縁層は、熱可塑性ポリマーが架橋されてなる架橋ポリマーを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の静電容量結合方式センサにおいては、絶縁層に架橋ポリマーを用いる。架橋ポリマーは、発泡樹脂と比較して耐熱性に優れる。よって、夏季などの高温下での使用時や、絶縁層がヒータ層の近傍に配置される場合における信頼性が向上する。架橋ポリマーは、発泡樹脂と比較して絶縁性に優れる。よって、絶縁層を薄くしても、検出電極層とシールド電極層との間の絶縁性を充分に確保することができ、センサ機能が阻害されるおそれは少ない。絶縁層を薄くすると、柔軟性が向上する。このため、人が触れる部材にセンサを配置しても触感が低下しにくい。加えて、組み付けなどの作業性が向上する。また、絶縁層を薄くすると、熱容量および熱抵抗が小さくなるため、熱伝導を阻害しにくい。このため、例えばセンサ部の裏側にヒータ層、表側に表皮層を配置した本発明の静電容量結合方式センサをステアリングホイールに配置した場合、ヒータ層の熱が表皮層まで速やかに伝達され、ステアリングホイールが温まるまでの時間を短縮することができる。また、架橋ポリマーは、発泡樹脂と比較して強度が高いため、薄肉化しても充分な強度を有し、耐へたり性、耐薬品性にも優れる。このため、絶縁層は耐久性に優れ、接着剤を使用して絶縁層と検出電極層、および絶縁層とシールド電極層を接着しても、絶縁層の表面荒れは少なく、絶縁層に接着剤が含浸しにくい。【００１２】
架橋ポリマーは、熱可塑性ポリマーの架橋物である。熱可塑性ポリマーは、加熱することにより軟化する。このため、熱可塑性ポリマーを加熱することにより、隣接する電極層への融着と架橋とを同時に行うことができる。こうすることにより、従来のように接着剤を用いずに、検出電極層と絶縁層、およびシールド電極層と絶縁層を固定することができる。この場合、接着剤を塗布する工程が不要になる。よって、製造工程を削減することができ、コストの低減を図ることができる。また、接着剤を塗布しないため、溶剤により電極層や絶縁層の表面が荒れにくい。よって、層同士が剥離しにくく信頼性が向上する。また、接着剤が絶縁層に含浸することもない。よって、検出電極層とシールド電極層との間の距離が変化しにくく、センサの検出精度を維持することができる。また、電極層と絶縁層との間に接着層が介在しないため、その分だけセンサを薄くすることができる。結果、熱抵抗が小さくなり熱伝導性も向上する。さらにはセンサの意匠性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態の静電容量結合方式センサが配置されたステアリングホイールの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】同ステアリングホイールの積層構造を説明するための断面模式図である。
【図４】第二実施形態の静電容量結合方式センサが配置されたステアリングホイールの積層構造を説明するための断面模式図である。
【図５】従来のステアリングホイールの径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の静電容量結合方式センサの実施の形態について説明する。
【００１５】
＜第一実施形態＞
［構成］
まず、本実施形態の静電容量結合方式センサの構成を説明する。図１に、本実施形態の静電容量結合方式センサが配置されたステアリングホイールの正面図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ断面図を示す。図３に、同ステアリングホイールの積層構造を説明するための断面模式図を示す。
【００１６】
図１に示すように、ステアリングホイール８は、リム部８０と、連結部８１と、を有している。リム部８０は、環状を呈し、運転者に把持される。連結部８１は、リム部８０とステアリングシャフト（図略）とを接続している。リム部８０は、芯体２０（図１中、点線で示す）と、静電容量結合方式センサ１と、を有している。
【００１７】
図２、図３に示すように、芯体２０は、金属製の中実の棒であり、環状を呈している。芯体２０は、連結部８１を介してステアリングシャフトに接続されている。
【００１８】
静電容量結合方式センサ１は、柔軟なシート状を呈している。静電容量結合方式センサ１は、芯体２０に巻装（一巻き）されている。静電容量結合方式センサ１は、センサ部１０と、ヒータ層３０と、表皮層４０と、を有している。
【００１９】
ヒータ層３０は、不織布と、該不織布に埋め込まれた電熱線（図略）と、を有している。ヒータ層３０は、芯体２０の外周面を覆っている。ヒータ層３０は、通電により電熱線が発熱することにより、リム部８０を加温する。センサ部１０は、ヒータ層３０の外周面を覆うように配置されている。ヒータ層３０とセンサ部１０との間には、接着層３１が配置されている。接着層３１は、ヒータ層３０とセンサ部１０（具体的には後述するシールド電極層１２）とを接着している。表皮層４０は、ポリウレタン製であり、センサ部１０の外周面を覆うように配置されている。表皮層４０とセンサ部１０との間には、接着層４１が配置されている。接着層４１は、表皮層４０とセンサ部１０（具体的には後述する検出電極層１１）とを接着している。センサ部１０は、検出電極層１１と、シールド電極層１２と、絶縁層１３と、を有している。
【００２０】
検出電極層１１は、導電性布からなる。検出電極層１１の体積抵抗率は１０−２Ω・ｃｍのオーダーである。検出電極層１１は、表皮層４０側に配置され、運転者の手（検出対象物）との間に静電容量を生じる。検出電極層１１は、図２、図３中、点線で示すように、そのほぼ全体が絶縁層１３に埋入されている。シールド電極層１２は、検出電極層１１と同じ導電性布からなる。シールド電極層１２は、ヒータ層３０側に配置されている。シールド電極層１２は接地されており、ヒータ層３０からのノイズを遮蔽する。シールド電極層１２は、図２、図３中、点線で示すように、そのほぼ全体が絶縁層１３に埋入されている。
【００２１】
絶縁層１３は、検出電極層１１とシールド電極層１２との間に配置されている。絶縁層１３は、架橋ポリマーと、酸化マグネシウム粒子と、水酸化マグネシウム粒子と、を有している。架橋ポリマーは、スチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマーの架橋物である。スチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマーは、本発明における熱可塑性ポリマーの概念に含まれる。酸化マグネシウム粒子の熱伝導率は４５Ｗ／ｍ・Ｋである。水酸化マグネシウム粒子の熱伝導率は８Ｗ／ｍ・Ｋである。絶縁層１３において、酸化マグネシウム粒子は熱伝導性を高める役割を果たし、水酸化マグネシウム粒子は難燃性を高める役割と熱伝導性を高める役割とを果たしている。酸化マグネシウム粒子および水酸化マグネシウム粒子は、本発明における絶縁粒子の概念に含まれる。絶縁層１３の厚さは、０．６ｍｍである。絶縁層１３の熱伝導率は０．６６Ｗ／ｍ・Ｋ、体積抵抗率は１×１０１４Ω・ｃｍ、タイプＡデュロメータ硬さは８０である。
【００２２】
［製造方法］
次に、本実施形態の静電容量結合方式センサの製造方法を説明する。まず、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、酸化マグネシウム粉末、水酸化マグネシウム粉末、および架橋剤としての有機過酸化物を混練して、ポリマー組成物を調製する。次に、ポリマー組成物を１３０℃下で熱プレスして、ポリマーシートを製造する（ポリマーシート製造工程）。この時点において、熱可塑性エラストマーの架橋はまだ完了していない。続いて、ポリマーシートの表面に検出電極層１１用の導電性布を重ね、裏面にシールド電極層１２用の導電性布を重ねて積層体を作製する（積層工程）。最後に、積層体を１８０℃下で３０分間熱プレスする。これにより、ポリマーシートが軟化して導電性布に含浸しながら融着すると共に、熱可塑性エラストマーの架橋が完了する（架橋接着工程）。同時に、導電性布（検出電極層１１およびシールド電極層１２）はポリマーシートに埋入される。このようにして、センサ部１０が製造される。
【００２３】
製造したセンサ部１０を、シールド電極層１２を内側にして、予め芯体２０に巻装されたヒータ層３０の外周面を覆うように配置する。ヒータ層３０の表面には接着剤が塗布されている。これにより、ヒータ層３０とシールド電極層１２とが接着される。それから、表皮層４０を、検出電極層１１を覆うように配置する。表皮層４０の裏面には接着剤が塗布されている。これにより、表皮層４０と検出電極層１１とが接着される。このようにして、ステアリングホイール８のリム部８０を構成する静電容量結合方式センサ１が製造される。
【００２４】
［静電容量結合方式センサの動き］
次に、本実施形態の静電容量結合方式センサの動きを説明する。運転者の手（導電性を有し、人体を介してアースされている。）が表皮層４０に接近すると、検出電極層１１と手との間に、静電容量が発生する。検出電極層１１には、図示しない検出回路部が電気的に接続されている。当該検出回路部は、手が接近していない状態から手が接近している状態における静電容量の変化量を算出し、算出された値に基づいて、運転者がステアリングホイール８に接触したか否かを判別する。
【００２５】
［作用効果］
次に、本実施形態の静電容量結合方式センサの作用効果を説明する。静電容量結合方式センサ１によると、絶縁層１３が架橋ポリマーを有する。このため、絶縁層１３の耐熱性は高く、結果、センサ部１０の耐熱性が向上する。絶縁層１３は、架橋ポリマーに加えて、絶縁粒子である酸化マグネシウム粒子および水酸化マグネシウム粒子を有する。このため、絶縁層１３の体積抵抗率は大きく、絶縁層１３の厚さが０．６ｍｍと薄くても、検出電極層１１とシールド電極層１２との間の絶縁性を充分に確保することができ、センサ部１０のセンサ機能が阻害されにくい。ここで、酸化マグネシウム粒子は、受酸剤としても機能する。よって、有機過酸化物による架橋においても、別に受酸剤を添加する必要はない。
【００２６】
絶縁層１３が薄いため、柔軟性が向上し、センサ部１０を芯体２０に巻きつけて組み付ける際の作業性が向上する。また、検出電極層１１およびシールド電極層１２も柔軟な導電性布からなる。このため、静電容量結合方式センサ１の全体が柔軟であり、リム部８０の触感は良好である。絶縁層１３は薄く、さらに熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の酸化マグネシウム粒子を有する。加えて、絶縁層２０と検出電極層１１およびシールド電極層１２との間には、接着層がない。このため、センサ部１０の熱伝導性は高い。したがって、ヒータ層３０の熱が表皮層４０まで速やかに伝達され、リム部８０の昇温時間を短縮することができる。これにより、冬季や寒冷地で運転する場合にも、運転者は速やかに温かさを感じることができ、運転しづらさや不快感が軽減される。
【００２７】
センサ部１０の製造方法においては、熱可塑性ポリマー（スチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマー）を加熱して軟化させることにより、隣接する検出電極層１１およびシールド電極層１２への融着と架橋とを同時に行うことができる。したがって、接着剤を使用しなくても、絶縁層１３に検出電極層１１およびシールド電極層１２を固定することができる。また、検出電極層１１およびシールド電極層１２は、いずれも導電性布からなる。このため、軟化した熱可塑性ポリマーが導電性布に含浸し、検出電極層１１およびシールド電極層１２が絶縁層１３に埋入される。よって、積層される層同士が剥離しにくく信頼性が高い。加えて、検出電極層１１とシールド電極層１２との間の距離が変化しにくいため、センサ部１０の検出精度が維持される。また、接着剤を塗布しないため、溶剤により絶縁層１３、検出電極層１１、シールド電極層１２の表面が荒れにくい。そして、接着剤の塗布工程が不要になり、製造工程の削減およびコストの削減を図ることができる。
【００２８】
＜第二実施形態＞
本実施形態の静電容量結合方式センサと、第一実施形態の静電容量結合方式センサとの相違点は、表皮層およびヒータ層が、絶縁層と同じ架橋ポリマーを有する点である。ここでは、相違点を中心に説明する。
【００２９】
図４に、本実施形態の静電容量結合方式センサが配置されたステアリングホイールの積層構造を説明するための断面模式図を示す。図４は、図３と対応しており、図３と同じ部位については同じ符号で示す。図４中、芯体２０については、図３と逆向きのハッチングを施しているが、構成に変わりはない。図４中、センサ部１０における検出電極層１１からシールド電極層１２に向かう積層方向を表裏方向と定義する。
【００３０】
図４に示すように、静電容量結合方式センサ１は、センサ部１０と、ヒータ層３２と、表皮層４２と、を有している。ヒータ層３２は、第一実施形態と同様に、センサ部１０の裏側に配置されている。ヒータ層３２は、架橋ポリマーと、該架橋ポリマーに埋め込まれた電熱線（図略）と、を有している。架橋ポリマーは、絶縁層１３と同じスチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマーの架橋物である。ヒータ層３２の厚さは、２．０ｍｍである。ヒータ層３２とセンサ部１０との間には、接着層は配置されていない。表皮層４２は、第一実施形態と同様に、センサ部１０の表側に配置されている。表皮層４２は、絶縁層１３と同じ架橋ポリマー、すなわちスチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマーの架橋物からなる。表皮層４２の厚さは、１．０ｍｍである。表皮層４２とセンサ部１０との間には、接着層は配置されていない。
【００３１】
静電容量結合方式センサ１は、以下のようにして製造される。まず、第一実施形態と同様に、絶縁層１３用のポリマー組成物を１３０℃下で熱プレスして、絶縁層用ポリマーシートを製造する（絶縁層用ポリマーシート製造工程）。次に、ヒータ層３２用のポリマー組成物を、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、および架橋剤としての有機過酸化物を混練して調製する。そして、調製したヒータ層３２用のポリマー組成物を、電熱線と共に金型に入れ、１３０℃下で熱プレスすることにより、電熱線が埋め込まれたヒータ層用ポリマーシートを製造する（ヒータ層用ポリマーシート製造工程）。同様に、表皮層４２用のポリマー組成物を、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、および架橋剤としての有機過酸化物を混練して調製する。そして、調製した表皮層４２用のポリマー組成物を、１３０℃下で熱プレスして、表皮層用ポリマーシートを製造する（表皮層用ポリマーシート製造工程）。いずれのポリマーシートにおいても、熱可塑性エラストマーの架橋はまだ完了していない。
【００３２】
それから、絶縁層用ポリマーシートの表面に検出電極層１１用の導電性布、表皮層用ポリマーシートを順に重ねた後、裏面にシールド電極層１２用の導電性布、ヒータ層用ポリマーシートを順に重ねて積層体を作製する（積層工程）。最後に、積層体を１８０℃下で３０分間熱プレスする。これにより、各層のポリマーシートが軟化して導電性布に含浸しながら融着すると共に、熱可塑性エラストマーの架橋が完了する（架橋接着工程）。同時に、導電性布（検出電極層１１およびシールド電極層１２）は隣接するポリマーシートに埋入される。このようにして、センサ部１０、ヒータ層３２、表皮層４２を有する静電容量結合方式センサ１が一体的に製造される。
【００３３】
本実施形態の静電容量結合方式センサと、第一実施形態の静電容量結合方式センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態においては、絶縁層１３、表皮層４２、ヒータ層３２が同じ架橋ポリマーを有する。換言すると、表皮層４２およびヒータ層３２を、絶縁層１３と同じ熱可塑性ポリマーを用いて形成する。したがって、これらの層を形成するための架橋前のポリマーシートを積層し、一体的に加熱することにより、検出電極層１１およびシールド電極層１２との融着と架橋とを同時に行うことができる。各層を接着するために接着剤を使用しなくても済むため、接着剤の塗布工程が不要になり、製造工程の削減およびコストの削減を図ることができる。軟化した熱可塑性ポリマーが、検出電極層１１およびシールド電極層１２である導電性布に含浸するため、層同士が剥離しにくく信頼性が高い。接着層が介在しないため、その分だけセンサを薄くすることができる。結果、熱抵抗が小さくなり熱伝導性も向上する。さらには意匠性も向上する。また、架橋ポリマーを有するため、表皮層４２は、直射日光に対する耐熱性に優れ、剛性が高く、耐へたり性、耐薬品性に優れる。また、ヒータ層３２も、電熱線に対する耐熱性に優れ、剛性が高く、耐へたり性、耐薬品性に優れる。
【００３４】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の静電容量結合方式センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００３５】
［センサ部］
（１）絶縁層
絶縁層に用いられる架橋ポリマーは、熱可塑性ポリマーの架橋物であれば特に限定されない。熱可塑性ポリマーは、一種類でも二種類以上でもよく、例えば、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド系などの樹脂またはエラストマーから適宜選択すればよい。熱可塑性ポリマーとしては、軟化温度が比較的低温で、１４０℃以下で混練可能なものが望ましい。例えば、スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳなどが挙げられる。オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＥＥＡ、ＥＭＡ、ＥＭＭＡなどの他、エチレンとαオレフィンとの共重合体（エチレン−オクテン共重合体）などが挙げられる。架橋方法は、特に限定されない。有機過酸化物、有機金属化合物などの架橋剤を使用した架橋でもよく、ガンマ線、紫外線などの電磁波を使用した架橋でもよい。
【００３６】
絶縁層は、架橋ポリマー以外の成分を含んでいてもよい。例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）などのゴムを含む場合には、絶縁層の柔軟性が向上する。絶縁層の柔軟性を向上させるという観点から、絶縁層に可塑剤などの柔軟性付与成分を含有させてもよい。絶縁粒子を含む場合には、絶縁性が向上する。
【００３７】
熱伝導率が比較的大きい粒子を含有させると、絶縁層の熱伝導率を大きくすることができる。この場合、熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁粒子が好適であり、例えば水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素などが挙げられる。絶縁層の好適な熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらには０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。また、絶縁層に難燃性を付与するという観点から、難燃性を有する粒子を含むことが望ましい。このような粒子としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素などが挙げられる。
【００３８】
センサの触感を良くする、部材への組み付け性を向上させるという観点から、絶縁層は柔軟であることが望ましい。例えば、絶縁層のタイプＡデュロメータ硬さは、３５以上９０未満であると好適である。当該硬さが９０以上の場合には、人が触れた時に硬く感じてしまい触感が低下する。反対に当該硬さが３５未満の場合には、柔らか過ぎて取り扱い難くなるため、組み付ける際の作業性が低下する。また、組み付け性、耐久性を向上させるという観点から、絶縁層の引張強さは、０．１ＭＰａ以上、さらには２．０ＭＰａ以上であると好適である。絶縁層の２５％試験力は、４０Ｎ以下、さらには２５Ｎ以下であると好適である。ここで、２５％試験力とは、試験片を一軸方向に２５％伸ばすのに必要な力である。２５％試験力が小さいと、伸張しながらの組み付け作業がしやすくなる。２５％試験力の具体的な測定方法については、後の実施例において説明する。
【００３９】
検出電極層とシールド電極層との間の絶縁性を確保して、センサ機能を維持するという観点から、絶縁層の体積抵抗率は１×１０１２Ω・ｃｍ以上であるとよい。好適な体積抵抗率は１×１０１３Ω・ｃｍ以上である。絶縁層は、検出電極層とシールド電極層との間に配置される。絶縁層は、二つの電極層の間に介在していればよく、電極層に含浸していても、電極層に含浸せずに接しているだけでもよい。柔軟性、熱伝導性、意匠性などの観点から、絶縁層の厚さは１ｍｍ以下であるとよい。好適には、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下である。また、絶縁性などの観点から、絶縁層の厚さは０．１ｍｍ以上であるとよい。
【００４０】
（２）検出電極層
検出電極層は、導電性を有し、柔軟であることが望ましい。検出電極層の好適な体積抵抗率は、１０Ω・ｃｍ未満である。１Ω・ｃｍ以下であるとより好適である。検出電極層は、導電性ポリマーまたは導電性布から形成することができる。
【００４１】
導電性ポリマーを用いる場合、検出電極層の形状は、シート状でも網目状でも構わない。網目状にすると、柔軟性が向上するため、大きく伸張しても破断しにくく導電性が低下しにくい。また、線幅、ピッチなどを変更して電極面積を変えられるため、二つの電極層間で生じる静電容量を調整することができる。
【００４２】
導電性ポリマーは、例えば、ポリマーに導電材を配合して製造することができる。あるいは、ポリマーを所定の形状に成形した後、表面に金属などを被覆して導電性を付与してもよい。ポリマーとしては、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ウレアゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムなどの架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いればよい。導電材としては、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金などからなる金属粒子、酸化亜鉛、酸化チタンなどからなる金属酸化物粒子、チタンカーボネートなどからなる金属炭化物粒子、銀、金、銅、白金、およびニッケルなどからなる金属ナノワイヤ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、黒鉛、薄層黒鉛、グラフェンなどの導電性炭素材料の中から、適宜選択すればよい。導電性ポリマーは、架橋剤、架橋促進剤、分散剤、補強材、可塑剤、老化防止剤、着色剤などを含んでいてもよい。
【００４３】
導電性布としては、導電性繊維の織物、不織布などを用いればよい。導電性繊維は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル繊維に、導電性が高い銅、ニッケルなどのめっきを施したものが挙げられる。
【００４４】
（３）シールド電極層
シールド電極層は、検出電極層に対するノイズを遮蔽するという観点から、高い導電性を有することが望ましい。シールド電極層の好適な体積抵抗率は、１×１０−１Ω・ｃｍ未満である。シールド電極層の材質は、検出電極層のそれと同じでも異なってもよい。すなわち、導電性ポリマーからなる網目状またはシート状のポリマー電極、導電性布などを用いればよい。高い導電性と柔軟性との両方を実現するためには、シールド電極層は、上述した導電性布から形成されることが望ましい。
【００４５】
［表皮層］
本発明の静電容量結合方式センサは、必ずしも表皮層を有する必要はない。しかし、検出電極層の保護および絶縁性の確保、部材の意匠性などを考慮して、センサ部の表側（検出電極層の外側）に表皮層を配置するとよい。表皮層の材質は、皮革、樹脂、エラストマーなどから適宜選択すればよい。表皮層を樹脂またはエラストマーから形成する場合、架橋させてもさせなくてもよい。上記第二実施形態のように、表皮層が架橋ポリマーを有する場合には、直射日光に対する耐熱性などが向上する。例えば、絶縁層で使用した熱可塑性ポリマーを用いると、軟化温度が同じであるため、表皮層における架橋の有無に関わらず、検出電極層に絶縁層と表皮層とを同時に融着させることができる。ここで、検出電極層が網目状のポリマー電極または導電性布からなる場合には、軟化した熱可塑性ポリマーが検出電極層の孔部を通って混じり合う。これにより、絶縁層と表皮層とが検出電極層を介して強固に接着される。表皮層の厚さは、特に限定されないが、耐熱性、柔軟性、意匠性などを考慮すると、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度が好適である。
【００４６】
［ヒータ層］
本発明の静電容量結合方式センサは、必ずしもヒータ層を有する必要はない。上記実施形態のように、静電容量結合方式センサをステアリングホイールに配置する場合には、低温下での運転者の不快感を軽減するために、センサ部の裏側（シールド電極層の内側）にヒータ層を配置するとよい。ヒータ層の構成などは特に限定されず、不織布やポリマーに熱源となる電熱線などを配置して構成すればよい。ヒータ層を樹脂またはエラストマーから形成する場合、架橋させてもさせなくてもよい。上記第二実施形態のように、ヒータ層が架橋ポリマーを有する場合には、熱源に対する耐熱性などが向上する。例えば、熱伝導率が小さいポリマーを用いてヒータ層の熱伝導率を小さくすると、芯体側への伝熱が抑制されるため、センサ部、表皮層側への熱伝導性を選択的に向上させることができる。また、絶縁層で使用した熱可塑性ポリマーを用いると、軟化温度が同じであるため、ヒータ層における架橋の有無に関わらず、シールド電極層に絶縁層とヒータ層とを同時に融着させることができる。ここで、シールド電極層が網目状のポリマー電極または導電性布からなる場合には、軟化した熱可塑性ポリマーがシールド電極層の孔部を通って混じり合う。これにより、絶縁層とヒータ層とがシールド電極層を介して強固に接着される。ヒータ層の厚さは、特に限定されないが、耐熱性、柔軟性、意匠性などを考慮すると、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下程度が好適である。
【００４７】
［製造方法］
本発明の静電容量結合方式センサにおいて、センサ部を構成する三つの層、およびセンサ部と表皮層、ヒータ層との固定方法は、特に限定されない。接着剤を用いても、ポリマーの粘着または融着を利用してもよい。検出電極層と絶縁層、およびシールド電極層と絶縁層、の少なくとも一方は、接着剤を用いずに固定されていることが望ましい。上記第一実施形態においては、センサ部と、表皮層およびヒータ層とを接着剤により接着した。例えば、熱可塑性ポリマーの架橋を完了させて絶縁層を形成してから、当該絶縁層と検出電極層およびシールド電極層とを接着してもよい。
【００４８】
接着剤を用いる場合、その種類は特に限定されない。例えば、アクリル系接着剤などが挙げられる。あるいは、タイプＡデュロメータ硬さが３５未満で粘着性を有する熱可塑性樹脂を配置して、その粘着力により固定してもよい。また、上記実施形態のように、熱プレス（加熱下で加圧）して層同士を固定する場合には、各層に含まれるポリマーの軟化温度、架橋条件などを考慮して、温度、圧力、時間などの条件を適宜決定すればよい。
【００４９】
［用途］
本発明の静電容量結合方式センサの検出対象物としては、人の手などが挙げられる。本発明の静電容量結合方式センサは、車両のステアリングホイールの他、ドアトリム、アームレスト、コンソールボックス、インストロメントパネル、ヘッドレスト、シートなどの内装部品に配置され、人の近接、接触を検出するセンサとして好適である。
【実施例】
【００５０】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。【００５１】
＜静電容量結合方式センサの製造＞
［実施例１］
まず、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＥＢＳ）（旭化成（株）製「タフテック（登録商標）Ｈ１２２１」５０質量部、およびオレフィン系熱可塑性エラストマーＡ（ダウ・ケミカル日本（株）製「エンゲージ（登録商標）ＸＬＴ８６７７」）１００質量部に、絶縁粒子としての酸化マグネシウム粉末（宇部マテリアルズ（株）製「ＲＦ−５０ＳＣ」、熱伝導率４５Ｗ／ｍ・Ｋ）１５０質量部、および水酸化マグネシウム粉末（協和化学工業（株）製「キスマ（登録商標）５Ｌ」、熱伝導率８Ｗ／ｍ・Ｋ）１５０質量部と、架橋剤としての有機過酸化物（日油（株）製「パークミル（登録商標）Ｄ−４０」）３重量部と、を添加し、混練機（（株）東洋精機製作所製「ラボプラストミル（登録商標）」）にて１３０℃で混練してポリマー組成物を得た。得られたポリマー組成物を、プレス成形機（三友工業（株）製の１５０トンプレス機）にて１３０℃で熱プレスして、厚さ０．６ｍｍのポリマーシートを製造した。この時点において、熱可塑性エラストマーＡの架橋はまだ完了していない。【００５２】
次に、製造したポリマーシートを所定の大きさに切断し、それを二枚の導電性布（セーレン（株）製「Ｓｕｉ−１０−５１１Ｍ」）で挟んで積層体を作製した。そして、積層体をプレス成形機（同上）にて１８０℃で３０分間熱プレスして、ポリマーシートの厚さ方向両面に導電性布を融着すると共に、熱可塑性エラストマーＡの架橋を完了させた。このようにして、導電性布（検出電極層）／架橋ポリマーシート（絶縁層）／導電性布（シールド電極層）からなる静電容量結合方式センサ（以下単に「センサ」と称す）を製造した。製造したセンサにおいて、導電性布は、ほぼ全体が架橋ポリマーシートに埋入されている。【００５３】
［実施例２］
スチレン系熱可塑性エラストマーＡの配合量を１００質量部、オレフィン系熱可塑性エラストマーＡの配合量を５０質量部に変更した点以外は実施例１と同様にして、実施例２のセンサを製造した。【００５４】
［実施例３］
絶縁粒子としての酸化マグネシウム粉末を配合しない点以外は実施例１と同様にして、実施例３のセンサを製造した。【００５５】
［実施例４］
スチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＥＢＳ）を配合しない点以外は実施例１と同様にして、実施例４のセンサを製造した。【００５６】
［実施例５］
ポリマーシートの厚さを１．５ｍｍにした点以外は実施例１と同様にして、実施例５のセンサを製造した。【００５７】
［実施例６］
まず、オレフィン系熱可塑性エラストマーＢ（ダウ・ケミカル日本（株）製「エンゲージ（登録商標）８１８０」）１００質量部に、絶縁粒子としての水酸化マグネシウム粉末（同上）１００質量部と、架橋剤としての有機過酸化物（同上）３重量部と、を添加し、混練機（同上）にて１００℃で混練してポリマー組成物を得た。得られたポリマー組成物を、プレス成形機（同上）にて１１０℃で熱プレスして、厚さ０．６ｍｍのポリマーシートを製造した。この時点において、熱可塑性エラストマーの架橋はまだ完了していない。【００５８】
次に、製造したポリマーシートを所定の大きさに切断し、それを二枚の導電性布（同上）で挟んで積層体を作製した。そして、積層体をプレス成形機（同上）にて１８０℃で３０分間熱プレスして、ポリマーシートの厚さ方向両面に導電性布を融着すると共に、熱可塑性エラストマーの架橋を完了させた。このようにして、導電性布（検出電極層）／架橋ポリマーシート（絶縁層）／導電性布（シールド電極層）からなるセンサを製造した。製造したセンサにおいて、導電性布は、ほぼ全体が架橋ポリマーシートに埋入されている。【００５９】
［実施例７］
架橋剤（有機過酸化物）の配合量を１．５質量部に変更した点以外は実施例６と同様にして、実施例７のセンサを製造した。【００６０】
［実施例８］
架橋剤（有機過酸化物）の配合量を１質量部に変更した点以外は実施例６と同様にして、実施例８のセンサを製造した。【００６１】
［実施例９］
絶縁粒子（水酸化マグネシウム粉末）の配合量を７５質量部に変更した点以外は実施例７と同様にして、実施例９のセンサを製造した。【００６２】
［実施例１０］
絶縁粒子（水酸化マグネシウム粉末）の配合量を１２５質量部に変更した点以外は実施例７と同様にして、実施例１０のセンサを製造した。【００６３】
［比較例１］
架橋剤（有機過酸化物）を配合せずに熱可塑性エラストマーを架橋しない点以外は実施例１と同様にして、比較例１のセンサを製造した。比較例１のセンサにおいても、電極層の導電性布は、ほぼ全体がポリマーシートに埋入されていた。【００６４】
［比較例２］
架橋剤（有機過酸化物）を配合せずに熱可塑性エラストマーを架橋しない点以外は実施例６と同様にして、比較例２のセンサを製造した。比較例２のセンサにおいても、電極層の導電性布は、ほぼ全体がポリマーシートに埋入されていた。【００６５】
＜絶縁層の物性測定＞
実施例および比較例のセンサを構成する架橋ポリマーシート（以下、「絶縁層」と称す）のタイプＡデュロメータ硬さ、熱伝導率、２５％試験力、２５％モジュラス、引張強さ、および耐熱性を測定した。測定方法は以下の通りである。【００６６】
［タイプＡデュロメータ硬さ］
ＪＩＳ  Ｋ６２５３−３：２０１２に準拠した硬度計（高分子計器（株）製「ＡＳＫＥＲ  Ｐ１−Ａ型」）を用い、絶縁層を重ねて厚さ６ｍｍにした状態で、タイプＡデュロメータ硬さを測定した。タイプＡデュロメータ硬さとしては、押針と絶縁層とが接触した直後の瞬間値を採用した。【００６７】
［熱伝導率］
ＪＩＳ  Ａ１４１２−２：１９９９の熱流計法に準拠した、英弘精機（株）製「ＨＣ−１１０」を用いて熱伝導率を測定した。【００６８】
［２５％試験力、２５％モジュラス、および引張強さ］
ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２０１７に規定される引張試験を行い、２５％伸ばした時に試験片に加わった力（試験力）、引張応力（２５％モジュラス）、および引張強さを測定した。引張試験は、ダンベル状２号形の試験片を用い、引張速度を１００ｍｍ／ｍｉｎとして行った。【００６９】
［耐熱性］
幅１０ｍｍの帯状に切り出した絶縁層のサンプルを、（株）島津製作所製の卓上形精密万能試験機「ＡＧＳ−Ｘ」にチャック間長さ２０ｍｍにて設置し、１５０℃の雰囲気で１時間静置した。その後、ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２０１７に準じた引張試験を行って（引張速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ）、引張強さが１ＭＰａ以上の場合を耐熱性を有する（後出の表１中、〇印で示す）、１ＭＰａ未満の場合を耐熱性を有しない（同表中、×印で示す）と評価した。【００７０】
表１および表２に、絶縁層の成分、厚さ、および物性の測定結果をまとめて示す。
【表１】
0006874225.tif 000002
【表２】
0006874225.tif 000003
【００７１】
まず表１に示すように、実施例１〜５のセンサを構成する絶縁層は、耐熱性に優れることが確認された。これに対して、比較例１のセンサを構成する絶縁層は、熱可塑性エラストマーが架橋していない、換言すると架橋ポリマーを有しないため、耐熱性が低く引張強さも小さくなった。【００７２】
実施例１〜５のセンサを構成する絶縁層の熱伝導率は０．２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、特に酸化マグネシウム粒子を有する実施例１、２、４、５の絶縁層においては、熱伝導率が大きくなった。実施例１〜５のいずれの絶縁層においても、タイプＡデュロメータ硬さは９０未満であることから、これらの絶縁層は柔軟であることがわかる。特に、実施例１〜４の絶縁層は、２５％試験力の値が小さいため、伸張しやすくハンドリング性に優れる。一方、実施例５の絶縁層は、他の実施例の絶縁層と比較して２倍以上の厚さを有する。このため、２５％試験力の値が大きくなった。実施例５のセンサは、例えばステアリングホイールなど、伸張しながら組み付けが必要な用途には不向きである。【００７３】
次に表２に示すように、実施例６〜１０のセンサを構成する絶縁層は、耐熱性に優れることが確認された。これに対して、比較例２のセンサを構成する絶縁層は、熱可塑性エラストマーが架橋していない、換言すると架橋ポリマーを有しないため、耐熱性が低く引張強さも小さくなった。なお、実施例６〜１０の絶縁層においては、熱可塑性エラストマーとしてオレフィン系熱可塑性エラストマーＢを使用した。オレフィン系熱可塑性エラストマーＢは、実施例１〜５の絶縁層に使用したスチレン系熱可塑性エラストマーおよびオレフィン系熱可塑性エラストマーＡよりも融点が低いため、ポリマーシートを製造する際の混練温度および熱プレス温度を低くすることができた。【００７４】
実施例６〜１０のセンサを構成する絶縁層は、熱伝導率が大きい絶縁粒子として水酸化マグネシウム粉末のみを含み、酸化マグネシウム粉末を含まない。しかし、当該絶縁層の熱伝導率は０．３１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、熱伝導率は充分に大きくなった。実施例６〜１０のいずれの絶縁層においても、タイプＡデュロメータ硬さは９０未満であることから、これらの絶縁層は柔軟であることがわかる。また、実施例６〜１０の絶縁層は、２５％試験力の値が小さいため、伸張しやすくハンドリング性に優れる。以上より、本発明において規定された絶縁層によると、薄くても耐熱性が高く、触感が良好な静電容量結合方式センサを構成できることが確認された。
【符号の説明】
【００７５】
１：静電容量結合方式センサ、８：ステアリングホイール、１０：センサ部、１１：検出電極層、１２：シールド電極層、１３：絶縁層、２０：芯体、３０、３２：ヒータ層、３１：接着層、４０、４２：表皮層、４１：接着層、８０：リム部、８１：連結部。
【図１】
0006874225.tif 000004
【図２】
0006874225.tif 000005
【図３】
0006874225.tif 000006
【図４】
0006874225.tif 000007
【図５】
0006874225.tif 000008