特許 6357270 湿度センサ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6357270

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】湿度センサ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20180702BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/12 H

   G01N27/04 B

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-194644(P2017-194644)

(22)【出願日】2017年10月4日

【審査請求日】2017年12月13日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593022021

【氏名又は名称】山形県

(73)【特許権者】

【識別番号】392032410

【氏名又は名称】株式会社太陽機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100067448

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 スミ子

(74)【代理人】

【識別番号】100167117

【弁理士】

【氏名又は名称】打越 佑介

(72)【発明者】

【氏名】矢作 徹

(72)【発明者】

【氏名】渡部 善幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 睦人

(72)【発明者】

【氏名】村上 穣

(72)【発明者】

【氏名】阿部 泰

(72)【発明者】

【氏名】井上 順一郎

(72)【発明者】

【氏名】川口 真平

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雅哉

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−００４６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１１１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０９１３４２８１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 Guy Ayissi Eyebe, et al.，Environmentally-friendly cellulose nanofibre sheets for humidity sensing in microwave frequencies，Sensors and Actuators B:Chemical，２０１７年 ２月 ２日，245，484-492

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／００−２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４−２７／２４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の少なくとも一方の面に沿って薄膜状に設けられ、電気抵抗が湿度に応じて変化する感湿材と、
前記感湿材に密着し、所定の間隔をおいて設けられた少なくとも一対の電極と
を備えた湿度センサであって、
前記感湿材は、有機溶剤が水に対して１／３〜２／３質量の割合で混在している液体にセルロースナノファイバーを分散させることによって得られる、セルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が前記液体及び不可避不純物からなるインキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより前記基板の前記面に付着させることによって、当該面に前記セルロースナノファイバーによる薄膜状のものとして形成されており、
前記基板は、少なくとも前記感湿材を設ける側の面が不導体によって形成されている
ことを特徴とする湿度センサ。

【請求項2】

前記セルロースナノファイバーは、繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。

【請求項3】

前記一対の電極のうち一方の電極に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極と、他方の電極に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極とが前記感湿材に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の湿度センサ。

【請求項4】

前記有機溶剤は、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンからなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。

【請求項5】

前記印刷は、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷からなる群から選択される１つであることを特徴とする請求項４に記載の湿度センサ。

【請求項6】

前記基板は、所定の剛性を有する板状又は屈曲自在なシート状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の湿度センサ。

【請求項7】

電気抵抗が湿度に応じて変化する感湿材を基板の少なくとも一方の面に薄膜状に設けた後、
前記感湿材の上に少なくとも一対の電極を所定の間隔をおいて設けてなり、
前記基板は、少なくとも前記感湿材を設ける側の面が不導体によって形成されており、
前記感湿材は、有機溶剤が水に対して１／３〜２／３質量の割合で混合されている液体にセルロースナノファイバーを分散することにより得られる、セルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が液体及び不可避不純物からなるインキ状物質を用いて、前記基板の前記面に、印刷、スピンコート又はディップコートにより、前記セルロースナノファイバーによって薄膜状に形成されており、
前記一対の電極は、導体粉を溶媒に分散させた導電インキを用いて印刷により形成されている
ことを特徴とする湿度センサの製造方法。

【請求項8】

前記セルロースナノファイバーは、繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであることを特徴とする請求項７に記載の湿度センサの製造方法。

【請求項9】

前記一対の電極のうち一方の電極に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極と、他方の電極に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極とが前記感湿材に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の湿度センサの製造方法。

【請求項10】

前記有機溶剤は、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンからなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の湿度センサの製造方法。

【請求項11】

前記印刷は、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷からなる群から選択される１つであることを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の湿度センサの製造方法。

【請求項12】

前記基板は、所定の剛性を有する板状又は屈曲自在なシート状に形成されていることを特徴とする請求項７〜１１の何れかに記載の湿度センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湿度センサ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の湿度センサとしては、湿度を検出するための感湿材として、感湿ポリマと、水溶性セルロースからなる添加ポリマとの混合物を用いたものが知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

上記従来の湿度センサにおいては、感湿ポリマを作るべく、最初に等モルのＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチル−1,8−ジアミノオクタン２０．０ｇ（０．１mol）と1,8−ジクロロオクタン１８．３ｇ（０．１mol）とをＮ，Ｎ'−ジメチルホルムアミド４０mlとエタノール４０mlの混合溶媒中で６０℃で２４０時間反応させることになる。次に、この反応物を大量のエーテル中に入れ、生成した重合体を回収して8,8アイオネンクロライド（以下、（ＩＰ）8,8 Clと言う）からなる感湿ポリマを作ることになる。

【0004】

次に、この（ＩＰ）8,8 Clと、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶性セルロースエーテルからなり感湿ポリマに対して３０重量％の添加ポリマ（ＯＰ）と、感湿ポリマに対して４２倍の重量のイオン交換水とを混合することにより感湿液を作る。

【0005】

そして、絶縁基板に電極等が構成されたセンサ材料を上記感湿液に浸漬してから乾燥することにより、上記感湿材が形成された湿度センサを得ることができる。

【0006】

従って、上記従来の湿度センサにおいては、その構成要素である感湿材を得るまでに多くの手間と時間がかかることから、製造コストの上昇をきたすという問題があった。

【0007】

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、感湿材としてセルロースナノファイバーを用いることにより、その感湿材を得るまでの手間と時間を抑えて製造コストの低減を図りながら、測定精度の高い湿度センサを得ることができるという知見を得た。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００３−００４６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減を図ることができ、かつ測定精度の高い湿度センサ及びその製造方法を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板の少なくとも一方の面に沿って薄膜状に設けられ、電気抵抗が湿度に応じて変化する感湿材と、前記感湿材に密着し、所定の間隔をおいて設けられた少なくとも一対の電極とを備えた湿度センサであって、前記感湿材は、セルロースナノファイバーにより形成されており、前記基板は、少なくとも前記感湿材を設ける側の面が不導体によって形成されていることを特徴としている。

【0011】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記セルロースナノファイバーは、繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであることを特徴としている。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記一対の電極のうち一方の電極に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極と、他方の電極に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極とが前記感湿材に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されていることを特徴としている。

【0013】

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記感湿材は、水を有する液体に前記セルロースナノファイバーを分散させることによって得られたインキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより前記基板の前記面に付着させることによって、当該面に前記セルロースナノファイバーによる薄膜状のものとして形成されていることを特徴としている。

【0014】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記インキ状物質は、前記セルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が前記液体及び不可避不純物からなり、前記液体は、前記水と有機溶剤との混合物であり、前記有機溶剤が前記水に対して１／３〜２／３質量の割合で混在していることを特徴としている。

【0015】

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、前記有機溶剤は、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンからなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴としている。

【0016】

請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の何れかにに記載の発明において、前記印刷は、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷からなる群から選択される１つであることを特徴としている。

【0017】

請求項８に記載の発明は、請求項４〜７の何れかに記載の発明において、前記基板は、所定の剛性を有する板状又は屈曲自在なシート状に形成されていることを特徴としている。

【0018】

請求項９に記載の発明は、電気抵抗が湿度に応じて変化する感湿材を基板の少なくとも一方の面に薄膜状に設けた後、前記感湿材の上に少なくとも一対の電極を所定の間隔をおいて設けてなり、前記基板は、少なくとも前記感湿材を設ける側の面が不導体によって形成されており、前記感湿材は、セルロースナノファイバーが水を有する液体に分散されたインキ状物質を用いて、前記基板の前記面に、印刷、スピンコート又はディップコートにより、前記セルロースナノファイバーによって薄膜状に形成されており、前記一対の電極は、導体粉を溶媒に分散させた導電インキを用いて印刷により形成されていることを特徴としている。

【0019】

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記セルロースナノファイバーは、繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであることを特徴としている。

【0020】

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記一対の電極のうち一方の電極に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極と、他方の電極に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極とが前記感湿材に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されていることを特徴としている。

【0021】

請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１の何れかに記載の発明において、前記インキ状物質は、前記セルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が前記液体及び不可避不純物からなり、前記液体は、有機溶剤が前記水に対して１／３〜２／３質量の割合で混合されていることを特徴としている。

【0022】

請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れかに記載の発明において、前記有機溶剤は、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンからなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴としている。

【0023】

請求項１４に記載の発明は、請求項９〜１３の何れかに記載の発明において、前記印刷は、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷からなる群から選択される１つであることを特徴としている。

【0024】

請求項１５に記載の発明は、請求項９〜１４の何れかに記載の発明において、前記基板は、所定の剛性を有する板状又は屈曲自在なシート状に形成されていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0025】

請求項１に係る発明によれば、セルロースナノファイバーが極めて細い繊維によって三次元ネットワークを構成した状態になるので、そのセルロースを構成する多くの親水性のＯＨ基（ヒドロキシル基）がそのネットワーク全体に平均的に分散した状態になる。このため、セルロースナノファイバーにより形成された感湿材は、その全体が平均的に空気中（雰囲気中）の水分を吸収した状態になる。しかも、感湿材が薄膜状に形成されているので、空気中の水分が変動（即ち、湿度が変化）した場合でも、当該感湿材の水分が短時間で空気中の水分に対応した水分となるように変化することになる。

【0026】

即ち、感湿材に含まれる水分が空気中の水分に対応した水分となるように短時間で変化することになるので、当該感湿材の電気抵抗もその感湿材に含まれる水分に応じて変化することになる。従って、感湿材の電気抵抗を一対の電極で検出することにより、空気中の水分としての湿度を高精度で測定することができる。

【0027】

一方、セルロースナノファイバーは、水に分散させることによって、その水中で三次元ネットワークを構成することになり、水の粘度を増加させると共に、優れた分散安定性を示すことになる。従って、例えばセルロースナノファイバーを水に分散させたものをインキ状物質として構成し、このインキ状物質を、印刷、スピンコート、ディップコート等によって、基板に付着させることにより、薄膜状の感湿材を基板上に簡単にかつ短時間で形成することができる。

【0028】

また、印刷等による基板に付着したインキ状物質については、薄膜状になってことから、短時間でその水分を乾燥させることができる。即ち、インキ状物質から水分を乾燥させた後の感湿材を短時間で簡単に得ることができる。

【0029】

従って、感湿材を基板に簡単にかつ短時間で設けることができるので、湿度センサの製造コストを低減することができる。

【0030】

請求項２に記載の発明によれば、セルロースナノファイバーの繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであるので、このセルロースナノファイバーが三次元ネットワークを構成することにより、親水性の多くのＯＨ基がそのネットワーク全体に平均的に分散した状態になる。従って、感湿材の電気抵抗に基づいて、湿度を高い精度で検出することができる。

【0031】

請求項３に記載の発明によれば、一対の電極のうち一方の電極に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極と、他方の電極に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極とが感湿材に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されているので、第１線状電極と第２線状電極との間の感湿材における電流が流れる部分の断面積を増大させることができる。

【0032】

即ち、導体の電気抵抗をＲ、導体の電気抵抗率をρ、導体の長さをＬ、導体の断面積をＳとすると、Ｒ＝ρ×（Ｌ／Ｓ）の関係があるが、断面積Ｓを増加させることによって、導体としての感湿材の電気抵抗Ｒを低減することができる。

【0033】

このため、感湿材の電気抵抗率ρが大きくても、当該感湿材の電気抵抗を低減した状態で測定することができる。従って、感湿材の電気抵抗の読み取り精度の向上を図ることができるので、湿度の検出精度の向上を図ることができる。

【0034】

請求項４に記載の発明によれば、水を有する液体にセルロースナノファイバーを分散させることによって得られたインキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより前記基板の前記面に付着させることによって、当該面にセルロースナノファイバーによる薄膜状の感湿材が形成されているので、厚さのばらつきの小さな極めて薄い感湿材を基板に形成することができる。従って、測定精度の向上を図ることができる。

【0035】

また、セルロースナノファイバーを、水を有する液体に分散させることによって、インキ状物質の粘度が増加することになるので、そのインキ状物質の基板に対する付着力を向上させることができる。従って、感湿材の基板への付着力の向上を図ることができる。

【0036】

請求項５に記載の発明によれば、インキ状物質についてはセルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が水を有する液体及び不可避不純物からなっているので、インキ状物質を基板において乾燥することによって、セルロースナノファイバーによる三次元ネットワーク状に形成された薄膜状の感湿材を得ることができる。しかも、インキ状物質の粘度の増加により感湿材の基板への付着力を向上させることができる。

【0037】

また、液体については有機溶剤が水に対して１／３〜２／３質量の割合で混合されているので、その有機溶剤による低い表面張力の作用により、インキ状物質の基板への濡れ性の向上を図ることができる。この場合、水に難溶の有機溶剤であっても、三次元ネットワーク状のセルロースナノファイバーによる編目内に油的が入り込み、乳化が安定した状態になるので、インキ状物質の基板への濡れ性の向上を図ることができる。従って、その濡れ性の向上からも、感湿材の基板への付着力の向上を図ることができる。

【0038】

請求項６に記載の発明によれば、有機溶剤がエタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンからなる群から選択される少なくとも１つであるので、これらの溶剤の低い表面張力の作用に基づいて、感湿材の基板への付着力の向上を図ることができる。

【0039】

例えば、水の表面張力が約７２ｍＮ／ｍであるのに対して、エタノールは約２２ｍＮ／ｍ、メチルエチルケトンは約２４ｍＮ／ｍ、酢酸エチルは約２３ｍＮ／ｍ、トルエンは約２８ｍＮ／ｍの表面張力である。この場合、トルエンのみが水に対して難溶であるが、撹拌等によりトルエンが微粒化し、ほぼ均一に乳化した状態になると共に、その乳化した状態をセルロースナノファイバーによって安定的に維持することができるので、トルエンについてもエタノール等の他の有機溶剤と同様に、インキ状物質の表面張力の低下に寄与することができる。

【0040】

なお、有機溶剤として、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンの何れか１つを用いても、２つ以上を同時に用いてもよい。

【0041】

請求項７に記載の発明によれば、印刷として、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷の何れか１つを用いることができるので、各印刷の特性に応じた適切な生産工程を組むことができる。

【0042】

この場合、インクジェット印刷を用いた場合には、印刷のための版を必要としないので、少量生産に適し、かつ低コストの湿度センサを得ることができる。

【0043】

また、フレキソ印刷の場合は、ロール・ツー・ロール方式の印刷が可能になるので、極めて大量の湿度センサを効率よく生産することができると共に、湿度センサの単価を下げる上で効果がある。また、フレキソ印刷の場合は版の凸部に付着したインキ状物質を基板に圧力をかけながら転写することになるので、基板に転写されたインキ状物質の厚さを１０μｍ以下となるように極めて薄く形成することができると共に、その厚さのばらつきを極めて小さく抑えることができる。従って、極めて薄くかつ一定の厚さの感湿材を基板に形成することができるので、湿度の測定感度及び測定精度の向上を図ることができる。なお、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷の場合も、フレキソ印刷の場合と同様の効果を奏する。

【0044】

スクリーン印刷の場合は、インキ状物質をスキージによってスクリーンの編目から流出させることによって、基板に感湿材を形成することになるので、当該感湿材の厚さがフレキソ印刷の場合より厚い１０μｍ以上となる。よって、湿度の測定感度の点で、フレキソ印刷より若干劣ることになる。また、ロール・ツー・ロール方式の印刷が可能であることから、フレキソ印刷より生産性が少し劣るものの、湿度センサの単価を下げる上で効果がある。なお、比較的安価な平面状のスクリーンの版を用いて間欠的に感湿材を形成する場合にはフレキソ印刷に比べて量産性が大分劣ることになるが、インクジェット印刷よりは量産性が優れ、かつ低コストの湿度センサを得ることができる。

【0045】

請求項８に記載の発明によれば、基板が所定の剛性を有する板状又は屈曲自在なシート状に形成されているので、所定の剛性を有する板状の湿度センサ又は屈曲自在なシート状の湿度センサとして、それぞれ特徴を有するものを得ることができる。

【0046】

即ち、所定の剛性を有する板状の湿度センサとしては、例えば携帯電話等の小型の電気機器における例えば電池ケースの蓋を基板として、その蓋の内側に感湿材及び一対の電極４１、４２を有するもので湿度センサを構成することにより、電気機器への水の浸入を湿度（感湿材の電気抵抗）によって常時検出するような用途等に用いることができる。

【0047】

一方、屈曲自在なシート状の湿度センサとしては、例えばおむつの湿度を測定するための用途等に用いることができる。また、プラントにおける配管の外面や内面に貼り付けた状態で湿度を測定することにより、配管腐食センシング等として用いることもできる。この場合、湿度センサを大面積のものとすることで、配管における広範囲の部位の腐食をセンシング可能にしても、小面積のものを配管における複数の位置に設けることで、その配管における広範囲の部位の腐食をセンシング可能にしてもよい。なお、タワーや鉄塔等の構成部材として例えば鋼管を用いている場合には、その鋼管内面に湿度センサを貼り付けることで、その内面の腐食状況や乾燥状況を観察することが可能になる。

【0048】

請求項９に記載の発明によれば、水を有する液体にセルロースナノファイバーを分散させることによって得られたインキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより前記基板の前記面に付着させることによって、当該面にセルロースナノファイバーによる薄膜状の感湿材を設けた後、当該感湿材としてのインキ状物質が乾燥前又は乾燥後に、
当該感湿材の上に、導体粉を溶媒に分散させた導電インキを用いて一対の電極を印刷により設けているので、セルロースナノファイバーを上記液体に分散させることで粘度が増加したインキ状物質の基板への付着性を向上させることができると共に、三次元ネットワーク状に構成された感湿材に対する導電インキの密着性も向上させることができる。従って、感湿材や一対の電極が脱落することのない構造的に安定した品質の湿度センサを得ることができる。

【0049】

また、インキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより基板の前記面に付着させることにより、感湿材を形成しているので、厚さのばらつきの極めて小さな薄い感湿材を基板に形成することができる。従って、測定精度の高い湿度センサを得ることができる。

【0050】

請求項１０に記載の発明によれば、セルロースナノファイバーの繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであるので、請求項２に記載の発明と同様に、感湿材の電気抵抗に基づいて、湿度を極めて高い精度で測定することができる湿度センサを得ることができる。

【0051】

請求項１１に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様に、感湿材の電気抵抗を下げた状態でその電気抵抗を測定することができる。従って、電気抵抗の読み取り精度の向上を図ることができるので、湿度の検出精度の高い湿度センサを得ることができる。

【0052】

請求項１２に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様に、セルロースナノファイバーによる三次元ネットワークに形成された薄膜状の感湿材を有する湿度センサを得ることができると共に、感湿材の基板への付着力を向上させた湿度センサを得ることができる。しかも、有機溶剤による濡れ性の向上により、感湿材の基板への付着力を更に向上させることができる。

【0053】

請求項１３に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様に、感湿材の基板への付着力の向上を図ることができる。なお、有機溶剤として、エタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエンの何れか１つを用いても、２つ以上を同時に用いてもよい。

【0054】

請求項１４に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明と同様に、各印刷の特性に応じた適切な生産工程を組むことができる。この場合、インクジェット印刷を用いた場合には、印刷のための版を必要としないので、少量であるが、低コストで湿度センサを得ることができる。

【0055】

また、フレキソ印刷の場合は、極めて大量の湿度センサを効率よく生産することができると共に、湿度センサの単価を下げる上で効果がある。しかも、基板に転写したインキ状物質の厚さを極めて薄く形成することができると共に、その厚さのばらつきを極めて小さく抑えることができる。従って、湿度の測定精度の高い湿度センサを得ることができる。なお、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷の場合も、フレキソ印刷の場合と同様の効果を奏する。

【0056】

更に、スクリーン印刷の場合は、感湿材の厚さがフレキソ印刷の場合より厚くなる。また、量産性の面でもフレキソ印刷より劣ることになる。但し、インクジェット印刷よりは湿度センサの量産性が向上したものとなる。

【0057】

請求項１５に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明と同様に、所定の剛性を有する板状の湿度センサ又は屈曲自在なシート状の湿度センサとしてそれぞれ特徴を有するものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】本発明の一実施形態として示した湿度センサの図であって、（ａ）はシート状の基板の上面に設けられた感湿材及びその上に設けられた一対の電極を示す正面図であり、（ｂ）は感湿材を示す正面図であり、（ｃ）は一対の電極を示す正面図である。

【図2】同湿度センサであって、複数の当該湿度センサをプラスチックフィルム上に構成した状態を示す正面図である。

【図3】同湿度センサについての湿度と抵抗に関する実験結果を示す図である。

【図4】同湿度センサについての湿度と抵抗に関する実験結果をまとめた片対数グラフである。

【発明を実施するための形態】

【0059】

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0060】

この実施形態で示す湿度センサ１は、図１及び図２に示すように、基板２と、この基板２の一方の面２ａに沿って薄膜状に設けられた感湿材３と、この感湿材３の表面に密着し、所定の間隔をおいて設けられた一対の電極４１、４２とを備えている。

【0061】

基板２は、１０〜３００μｍの厚さの絶縁性を有するプラスチックフィルム（例えばポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム等）２０によって屈曲自在に形成されている。

【0062】

感湿材３は、所定の厚さ（例えば０．１〜２５μｍ）で、平面視において所定の大きさの四角形状（例えば正方形状や長方形状）に形成されている。なお、この例では、平面視において一辺が３〜２０ｍｍの正方形状又は長方形状に形成されている。

【0063】

この感湿材３は、セルロースナノファイバーによって形成されたものであり、空気中の水分（即ち、湿度）に応じて電気抵抗が変化するようになっている。セルロースナノファイバーは、繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍのものである。また、セルロースナノファイバーは、分子式が(Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５)_ｎであり、構造式が次の化１の通りとなっている。

【化1】

【0064】

なお、感湿材３は、水を有する液体にセルロースナノファイバーを分散させることによって得られたインキ状物質をフレキソ印刷により基板２の一方の面２ａに付着させることによって、当該面２ａにセルロースナノファイバーによる薄膜状のものとして形成されている。インキ状物質は、セルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が上記水を有する液体及び不可避不純物からなっている。上記水を有する液体は、当該水と有機溶剤との混合物であり、その有機溶剤が水に対して１／３〜２／３質量の割合で混合したものとなっている。有機溶剤はエタノールである。

【0065】

なお、上記フレキソ印刷に代えて、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート又はディップコート等により、インキ状物質を基２の一方の面２ａに付着させることにより、セルロースナノファイバーによる薄膜状の感湿材３を当該一方の面２ａに形成するようにしてもよい。

【0066】

上記有機溶剤としてエタノールを用いた例を示したが、この有機溶剤としては、エタノール、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチル及びトルエン等からなる群から選択される１つ又は２つ以上を混合したものであってもよい。

【0067】

一対の電極４１、４２は、感湿材３の表面に密着するようにして、所定の間隔をおいて設けられたものであり、当該電極４１、４２間の感湿材３の電気抵抗を検出することが可能になっている。この場合、各電極４１、４２は、それぞれ直線状に延在する複数（この例では３本ずつ）の第１線状電極４１ａ、第２線状電極４２ａを有するものとなっている。

【0068】

第１線状電極４１ａ及び第２線状電極４２ａは、線長も線幅も同じ寸法のものとなっており、感湿材３に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されている。具体的には、線長が２〜１７ｍｍ、線幅が５０〜３００μｍであり、第１線状電極４１ａと第２線状電極４２ａの隙間の寸法（即ち、線間）が２０〜２００μｍである。なお、好ましくは、線長が５〜７ｍｍ、線幅が８０〜１００μｍであり、第１線状電極４１ａと第２線状電極４２ａの隙間の寸法が２０〜４０μｍである。更に好ましくは、線長が６ｍｍ、線幅が９０μｍであり、第１線状電極４１ａと第２線状電極４２ａの隙間の寸法が３０μｍである。

【0069】

このように構成された電極４１、４２は、導体粉として銀粉を溶媒に分散させた導電インキを用いてフレキソ印刷により、感湿材３の表面に形成されるようになっている。なお、フレキソ印刷に代えて、上述のスクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、その他の印刷を用いてもよい。

【0070】

上記のように構成された湿度センサ１を製造するには、基板２の一方の面２ａに感湿材３を設けた後、その感湿材３の上に一対の電極４１、４２を設けることになる。

【0071】

感湿材３については、インキ状物質がフレキソ印刷によりプラスチックフィルム２０（図１及び図２参照）に印刷されることにより、当該プラスチックフィルム２０からなる基板２に設けられた状態になる。この場合、図示しないフレキソ印刷機の版胴に巻かれた凸版から直接的に又はブランケット胴を介して間接的にインキ状物質がプラスチックフィルム２０に転写されることになる。この際、上記凸版における凸部の上面に付着したインキ状物質が直接的に又は間接的にプラスチックフィルム２０に転写されることにより、四角形状で薄膜状の感湿材３が当該プラスチックフィルム２０上に印刷されることになる。この場合、プラスチックフィルム２０が版胴やブランケット胴等の周速度と同等の速度で移動する過程で、当該プラスチックフィルム２０に感湿材３が高速で印刷されることになる。

【0072】

印刷後の感湿材３は、一対の電極４１、４２が設けられる前に、インキ状物質に含まれる上述の水及び有機溶剤が乾燥工程において除かれることになる。乾燥工程は、プラスチックフィルム２０が連続して移動する状態で行われる。

【0073】

一対の電極４１、４２は、上記乾燥工程後において、感湿材３の表面に導電インキをフレキソ印刷することにより、当該感湿材３上に設けられることになる。即ち、上記版胴とは異なる版胴に巻き付けた凸版から直接的に又はブランケット胴を介して間接的に、導電インキが感湿材３の表面に転写されることにより、一対の電極４１、４２が感湿材３上に設けられることになる。また、印刷した電極４１、４２に含まれる上述の溶媒については、その印刷後の乾燥工程において除かられることになる。これらの電極４１、４２の印刷工程及びその乾燥工程も、プラスチックフィルム２０が連続的に移動する状態で行われる。

【0074】

即ち、プラスチックフィルム２０が図２に示す矢印の方向に連続的に移動する過程で、当該プラスチックフィルム２０に複数の感湿材３及び一対の電極４１、４２が形成されることになる。そして、プラスチックフィルム２０を基板２の形状に切断することにより、複数の湿度センサ１を得ることができる。このため、いわゆるロール・ツー・ロール方式の印刷や切断に基づいて複数の湿度センサ１を大量に製造することが可能になる。

【0075】

なお、インキ状物質の水や有機溶媒と、導電インキの溶媒との相性がよい場合には、感湿材３の乾燥前に、当該感湿材３の表面に一対の電極４１、４２を印刷するようにしてもよい。

【0076】

上記のように構成された湿度センサ１について湿度と電気抵抗との関係を実験した結果を図３に示す。また、図３から読み取った湿度と電気抵抗とをまとめたものを次の表１に示す。なお、湿度は相対湿度を示す。また、図４は、表１のデータを片対数グラフに記載することで、直線性の有無を検討したものである。

【表1】

【0077】

（１）実験装置の概要
（ｉ）分流式精密湿度供給装置（SRG-1M-10L）
販売元：株式会社第一科学、製造元：神栄テクノロジー株式会社
完全に乾燥した気体（０％Ｒｈ）と、飽和気体（１００％Ｒｈ）とを混合させ、流量比により一定の相対湿度の気体をつくる装置である。
（ii）高性能低温循環恒温水槽（RE415S）
販売元：株式会社第一科学、製造元：LAUDA
試験槽周囲を流れる一定の温度の水流により、試験槽内の空気を一定の温度に維持するための装置である。
（iii）恒温水循環試験槽（特注）
販売元：第一科学、製造元：第一科学
湿度センサを収容して試験を行うための一定の湿度及び温度を保持し、湿度を０％Ｒｈ〜１００％Ｒｈに変化させることのできる試験槽である。
（iv）LCRメーター（IM3523）
販売元：アスカ電子株式会社、製造元：日置電機株式会社
電気抵抗を測定するための装置である。
（ｖ）湿度センサー計測システム（特注）
製造販売元：アスカ電子株式会社
湿度センサの湿度と電気抵抗との関係を実験結果として図３に示すように出力する装置である。
（vi）露点計（DewStarS-1）
販売元：株式会社第一科学、製造元：神栄テクノロジー株式会社
空気の露点と気温から湿度を求める光学式の露点湿度計である。

【0078】

（２）実験の雰囲気の温度：２５℃
（３）実験内容
JIS規格（B7920:2000）の「湿度計−試験方法」に準ずる環境下で、各機器を運転状況のままにしておいて、湿度センサを安定した状態に置き、湿度が上昇する方向と下降する方向の各条件下において、所定の時間経過ごと（３５分間隔ごと）に、湿度と、湿度センサの電気抵抗とを測定することにより、当該湿度センサの性能を検査した。

【0079】

（４）湿度センサについて
（ｉ）感湿材の厚さ：１μｍ
（ａ）表面の縦×横の寸法＝９ｍｍ×７ｍｍ
（ｂ）厚さ＝１μｍ
（ｃ）セルロースナノファイバー
平均幅＝５ｎｍ、平均長さ＝１μｍ
（ii）水を有する液体
液体は、水とエタノールの混合液である。
水とエタノールとの質量割合は以下の通りである。
水：エタノール＝１１：５≒３：１．３６
（iii）セルロースナノファイバーと上記液体との質量割合
セルロースナノファイバー：液体＝０．４：９９．６
（iv）一対の電極
第１及び２線状電極の線長＝５．８ｍｍ
第１及び２線状電極の線幅＝９０μｍ
第１線状電極と第２線状電極との間の隙間寸法（線間）＝３０μｍ

【0080】

（５）湿度の制御
（ｉ）湿度の変更間隔＝１０％Ｒｈ
（ii）湿度変更の時間間隔＝３５分

【0081】

図３、４及び表１を参照しながら、実験結果について考察すると次のようになる。
即ち、湿度と電気抵抗との関係について生の実験結果である図３から表１を得て、この表１のデータを片対数グラフにプロットすると、図４のようになる。なお、湿度は上述のように相対湿度を示す。この図４から、電気抵抗は、湿度が上昇する方向にあるときも、下降する方向にあるときも、片対数グラフにおける４０〜９０％Ｒｈの範囲で直線性を示すことが確認できた。

【0082】

即ち、４０〜９０％Ｒｈの実用的な湿度の測定範囲においては、湿度と電気抵抗とを片対数グラフ上において直線によって近似することができるので、湿度センサの電気抵抗を測定することにより、雰囲気の湿度を正確かつ簡単に検出することができる。なお、４０％Ｒｈ以下の湿度の場合も、湿度と電気抵抗との関係を片対数グラフ上において所定の曲線で近似することにより、湿度センサの電気抵抗から雰囲気の湿度を正確に検出することができる。

【0083】

ここで、図４に示す各直線Ｌ１、Ｌ２の近似式を求めると次のようになる。即ち、図４に示す湿度と電気抵抗との直線関係は、湿度の方向をｘ軸とし、電気抵抗の方向をｙ軸とすると、次の直線の近似式
logｙ＝Aｘ＋Ｂ…（１式）
で示すことができ、この式から次の近似式
ｙ＝１０^Ｂ×１０^Ａｘ…（２式）
を得ることができ、更に１０^Ａ＝ａ、１０^Ｂ＝ｂとおくとにより、次の
ｙ＝ｂ×ａ^ｘ…（３式）
を得ることができる。なお、Ａは図４おける各直線Ｌ１、Ｌ２の傾きであり、Ｂは当該各直線Ｌ１、Ｌ２とｙ軸との交点における当該ｙ軸の値である。

【0084】

ここで、湿度が上昇傾向にあるときの直線Ｌ１の上記（３式）については各要素に１の添え字を付して示し、湿度が下降傾向にあるときの直線Ｌ２の上記（３式）については各要素に２の添え字を付して示すことにより、これらの直線Ｌ１、Ｌ２の近似式を求めると次のようになる。

【0085】

即ち、直線Ｌ１については、図４から読み取った値により次のようになる。
Ａ１＝（３．５４２−９．３５１）／９０
＝−５．８０９／９０
＝−０．０６４５４
ａ１＝１０^Ａ１
＝１０^{−０．０６４５４}
Ｂ１＝９．３５１
ｂ１＝１０^Ｂ１
＝１０^{９．３５１}

【0086】

従って、直線Ｌ１の上記（３式）は次のようになる。
ｙ１＝ｂ１×ａ１^ｘ１
＝１０^{９．３５１}×１０^{−０．０６４５４×ｘ１}
＝１０^{９．３５１}／１０^{０．０６４５４×ｘ１} …（Ｌ１−３式）

【0087】

ここで、ｘ１＝０（％Ｒｈ）とすると、
ｙ１＝１０^{９．３５１}／１０^０
＝１０^{９．３５１}
＝２．２４４×１０^９（Ω）
よって、図４の直線Ｌ１から読み取った湿度０（％Ｒｈ）ときの抵抗２．２４４×１０^９（Ω）と一致する。

【0088】

また、ｘ１＝４０（％Ｒｈ）とすると
ｙ１＝１０^{９．３５１}／１０^{２．５８２}
＝１０^{６．７６９}
＝５．８７５×１０^６（Ω）
よって、図４の直線Ｌ１から読み取った湿度４０（％Ｒｈ）ときの抵抗５．８７９×１０^６（Ω）とほぼ一致する。なお、多少の誤差が生じているが、これは四捨五入や読み取り等の誤差によるものと考えられる。

【0089】

また、ｘ１＝９０（％Ｒｈ）とすると
ｙ１＝１０^{９．３５１}／１０^{５．８０９}
＝１０^{３．５４２}
＝３．４８３×１０^３（Ω）
よって、図４の直線Ｌ１から読み取った湿度９０（％Ｒｈ）ときの抵抗３．４８４×１０^３（Ω）とほぼ一致する。なお、多少の誤差が生じているが、これも四捨五入や読み取り等の誤差によるものと考えられる。

【0090】

一方、直線Ｌ２については、図４から読み取った値により次のようになる。
Ａ２＝（３．５０６−８．８９０）／９０
＝−５．３８４／９０
＝−０．０５９８２
ａ２＝１０^Ａ２
＝１０^{−０．０５９８２}
Ｂ２＝８．８９０
ｂ２＝１０^Ｂ２
＝１０^{８．８９０}

【0091】

従って、直線Ｌ２の上記（３式）は次のようになる。
ｙ２＝ｂ２×ａ２^ｘ２
＝１０^{８．８９０}×１０^{−０．０５９８２×ｘ２}
＝１０^{８．８９０}／１０^{０．０５９８２×ｘ２} …（Ｌ２−３式）

【0092】

ここで、ｘ２＝０（％Ｒｈ）とすると、
ｙ２＝１０^{８．８９０}／１０^０
＝１０^{８．８９０}
＝７．７６２×１０^８（Ω）
よって、図４の直線Ｌ２から読み取った湿度０（％Ｒｈ）ときの抵抗７．７５７×１０^８（Ω）とほぼ一致する。なお、多少の誤差が生じているが、これは四捨五入や読み取り等の誤差によるものと考えられる。

【0093】

また、ｘ２＝４０（％Ｒｈ）とすると
ｙ２＝１０^{８．８９０}／１０^{２．３９３}
＝１０^{６．４９７}
＝３．１４１×１０^６（Ω）
よって、図４の直線Ｌ２から読み取った湿度４０（％Ｒｈ）ときの抵抗３．１３９×１０^６（Ω）とほぼ一致する。この場合も四捨五入や読み取り等の誤差により、多少の誤差が生じたものと考えられる。

【0094】

また、ｘ２＝９０（％Ｒｈ）とすると
ｙ２＝１０^{８．８９０}／１０^{５．３８４}
＝１０^{３．５０６}
＝３．２０６×１０^３（Ω）
よって、図４の直線Ｌ２から読み取った湿度９０（％Ｒｈ）ときの抵抗３．２０３×１０^３（Ω）とほぼ一致する。この場合も四捨五入や読み取り誤差等により、多少の誤差が生じていると考えられる。

【0095】

従って、湿度が上昇傾向にある状況下においては、直線Ｌ１の（Ｌ１−３式）を用いることにより電気抵抗から湿度を求めることができ、湿度が下降傾向にある状況下においては、直線Ｌ２の（Ｌ２−３式）を用いることにより電気抵抗から湿度を求めることができる。

【0096】

また、図４において、湿度が約４０％Ｒｈのときの直線Ｌ１及び直線Ｌ２から得られる電気抵抗は３×１０^６程度であるが、この電気抵抗のときの直線Ｌ１及び直線Ｌ２から得られる湿度の誤差は４％Ｒｈ程度である。このため、直線Ｌ１の（Ｌ１−３式）の傾きと直線Ｌ２の（Ｌ２−３式）の傾きを平均したものを傾きとする直線を得ることにより、−２〜＋２％Ｒｈの誤差範囲内で湿度を検出することが可能になる。但し、この誤差は、湿度が４０〜９０％Ｒｈの実用的な範囲で測定した場合である。なお、４０％Ｒｈ以下の場合は、上述したように曲線（図示せず）で近似することにより正確な湿度を検出することができる。

【0097】

上記のように構成された湿度センサ１においては、セルロースナノファイバーが極めて細い繊維によって三次元ネットワークを構成した状態になるので、そのセルロースを構成する多くの親水性のＯＨ基（ヒドロキシル基）がそのネットワーク全体に平均的に分散した状態になる。このため、セルロースナノファイバーにより形成された感湿材３は、その全体が平均的に空気中（雰囲気中）の水分を吸収した状態になる。しかも、感湿材３が薄膜状に形成されているので、空気中の水分が変動（即ち、湿度が変化）した場合には、感湿材３の水分もその変動後の空気中の水分に対応するように短時間で変化することになる。

【0098】

即ち、感湿材３に含まれる水分が雰囲気中の水分に対応するように短時間で変化することになるので、当該感湿材３の電気抵抗を検出することにより、雰囲気中の水分（即ち、湿度）を高精度で測定することができる。

【0099】

一方、セルロースナノファイバーは、水に分散させることによって、その水中で三次元ネットワークを構成することになり、水の粘度を増加させると共に、優れた分散安定性を示す特徴がある。従って、例えばセルロースナノファイバーを水に分散させたものをインキ状物質として構成し、このインキ状物質を、印刷、スピンコート、ディップコート等によって、基板２に付着させることにより、薄膜状の感湿材３を基板２上に簡単にかつ短時間で形成することができる。

【0100】

また、印刷等の直後のインキ状物質については、薄膜状になっていることから、短時間で乾燥させることができる。即ち、インキ状物質の乾燥のために、感湿材３の形成時間が長くなることもない。

【0101】

従って、感湿材３を基板２に簡単にかつ短時間で設けることができるので、湿度センサの製造コストの低減を図ることができる。

【0102】

また、セルロースナノファイバーの繊維径が４〜１００ｎｍであり、繊維長が１〜５０μｍであるので、これらの繊維が三次元ネットワークを構成することにより、親水性の多くのＯＨ基がそのネットワーク全体に極めて平均的に分散した状態になる。従って、感湿材３の電気抵抗に基づいて、湿度を極めて高い精度で測定することができる。

【0103】

更に、一対の電極４１、４２のうち一方の電極４１に形成された直線状に延在する複数の第１線状電極４１ａと、他方の電極４２に形成された直線状に延在する複数の第２線状電極４２ａとが感湿材３に密着した状態で互い違いとなるように所定の間隔をおいて平行に配置されているので、その感湿材３における電流が流れる部分の断面積を増大させることができる。

【0104】

なお、導体の電気抵抗をＲ、導体の電気抵抗率をρ、導体の長さをＬ、導体の断面積をＳとすると、Ｒ＝ρ×（Ｌ／Ｓ）の関係がある。

【0105】

このため、感湿材３の電気抵抗率ρが大きくても、当該感湿材３の電気抵抗を低い状態で測定することができる。従って、電気抵抗の読み取り精度の向上を図ることができるので、湿度の検出精度の向上を図ることができる。

【0106】

また、水を有する液体にセルロースナノファイバーを分散させることによって得られたインキ状物質を、印刷、スピンコート又はディップコートにより基板２の一方の面２ａに付着させることによって、当該面２ａにセルロースナノファイバーによる薄膜状の感湿材３が形成されているので、厚さのばらつきの小さな薄い感湿材３を基板２に形成することができる。従って、測定精度の向上を図ることができる。

【0107】

しかも、セルロースナノファイバーを、水を有する液体に分散させることによって、インキ状物質の粘度が増加することになるので、そのインキ状物質の基板２に対する付着力を向上させることができる。従って、感湿材３の基板２への付着力の向上を図ることができる。

【0108】

更に、インキ状物質についてはセルロースナノファイバーを０．３〜３質量％含み、残部が水を有する液体及び不可避不純物からなっているので、インキ状物質を基板２において乾燥することによって、セルロースナノファイバーによる三次元ネットワークに形成された薄膜状の感湿材３を確実に得ることができる。しかも、インキ状物質の粘度が適度に増加することになるので、感湿材３の基板２への付着力を確実に向上させることができる。

【0109】

また、液体については有機溶剤が水に対して１／３〜２／３質量の割合で混合されているので、その有機溶剤による低い表面張力の作用により、インキ状物質の基板２への濡れ性の向上を図ることができる。この場合、水に難溶の有機溶剤であっても、三次元ネットワーク状のセルロースナノファイバーによる編目内に油的が入り込み、乳化が安定した状態になるので、インキ状物質の基板２への濡れ性の向上を図ることができる。従って、その濡れ性の向上からも、感湿材３の基板２への付着力の向上を図ることができる。

【0110】

更に、有機溶剤としてエタノールを用いているので、この溶剤の低い表面張力の作用に基づいて、感湿材３の基板２への付着力の向上を図ることができる。

【0111】

例えば、水の表面張力が約７２ｍＮ／ｍであるのに対して、エタノールは約２２ｍＮ／ｍである。また、他の有機溶剤であるメチルエチルケトンは約２４ｍＮ／ｍ、酢酸エチルは約２３ｍＮ／ｍ、トルエンは約２８ｍＮ／ｍの表面張力である。この場合、トルエンのみが水に対して難溶であるが、撹拌等によりトルエンが微粒化し、ほぼ均一に乳化した状態になると共に、その乳化した状態をセルロースナノファイバーによって安定的に維持することができるので、エタノール、その他の有機溶剤と同様に、インキ状物質の表面張力の低下に寄与することができる。

【0112】

なお、有機溶剤として、エタノールの他に、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエン等の何れか、又はエタノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びトルエン等の２つ以上を混合したものを用いてもよい。

【0113】

また、印刷として、フレキソ印刷の他に、上述のように、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷の何れか１つを用いてもよく、これらの印刷を用いることにより、その各印刷の特性に応じた適切な生産工程を組むことができる。

【0114】

この場合、インクジェット印刷を用いた場合には、印刷のための版を製作する必要がないので、少量生産に適し、かつ低コストの湿度センサ１を得ることができる点で有利である。

【0115】

また、フレキソ印刷の場合は、ロール・ツー・ロール方式の印刷が可能になるので、極めて大量の湿度センサを効率よく生産することができると共に、当該湿度センサのコストを下げることができる。しかも、フレキソ印刷の場合は、版の凸部上面に付着したインキ状物質を基板２に圧力をかけながら転写することになるので、基板２に転写されたインキ状物質の厚さを１０μｍ以下（０．１μｍも可能）となるように極めて薄くすることができると共に、その厚さのばらつきも極めて小さく抑えることができる。従って、極めて薄くかつ一定の厚さの感湿材３を基板２に形成することができるので、湿度の測定感度及び測定精度の向上を図ることができる。なお、グラビア印刷及びグラビアオフセット印刷を使用した場合も、フレキソ印刷の場合と同様の効果を奏する。

【0116】

スクリーン印刷の場合は、インキ状物質をスキージによってスクリーンの編目から流出させることによって、感湿材３を基板２上に形成することになるので、当該感湿材３の厚さがフレキソ印刷の場合より厚い１０μｍ以上となる。よって、湿度の測定感度の点で、フレキソ印刷より若干劣ることになる。また、ロール・ツー・ロール方式の印刷が可能であることから、フレキソ印刷より生産性が少し劣るものの、湿度センサの単価を下げる上で効果がある。なお、比較的安価な平面状のスクリーンの版を用いて間欠的に感湿材３を形成する場合にはフレキソ印刷に比べて量産性が大分劣ることになるが、インクジェット印刷よりは量産性が優れ、かつ低コストの湿度センサを得ることができる。
ている。

【0117】

また、上述したような印刷に代えて、スピンコート又はディップコートにより基板２の一方の面２ａにインキ状物質を付着させた場合にも、当該面２ａにセルロースナノファイバーによる薄膜状の感湿材３を形成することができるので、厚さのばらつきの小さな極めて薄い感湿材３を得ることができる。

【0118】

更に、基板２が屈曲自在なシート状に形成されているので、屈曲自在なシート状の湿度センサとしての特徴を有するものを得ることができる。屈曲自在なシート状の湿度センサとしては、例えばおむつの湿度を測定するための用途に用いることができる。また、例えばプラントにおける配管の外面や内面に貼り付けた状態で湿度を測定することにより、配管腐食センシング等として用いることもできる。この場合、湿度センサを大面積のものとすることで、配管における広範囲の部位の腐食をセンシング可能にしても、小面積のものを配管における複数の位置に設けることで、その配管における広範囲の部位の腐食をセンシング可能にしてもよい。なお、タワーや鉄塔等の構成部材として例えば鋼管を用いている場合には、その鋼管内面に湿度センサを貼り付けることで、その内面の腐食状況や乾燥状況を観察することができる。

【0119】

また、基板２が所定の剛性を有する板状のもの形成されている場合には、所定の剛性を有する板状の湿度センサとしての特徴を有するものとなる。所定の剛性を有する板状の湿度センサとしては、例えば携帯電話などの電気機器やカメラなどの精密機器等における例えば電池ケースの蓋を基板２として、その蓋の内側に感湿材３を設け更にその上に一対の電極４１、４２を有する湿度センサ１を構成することにより、その電気機器等内の水の浸入による湿度の異常を検出する用途に用いることができる。

【0120】

なお、上記実施の形成においては、感湿材３の上に一対の電極４１、４２を設けるように構成したが、当該感湿材３の上に電極４１、４２を複数対設けるようにしてもよい。この場合は、同一の感湿材３について複数の位置で電気抵抗を独立して検出することが可能になる。

【0121】

また、基板２の一方の面２ａに感湿材３を設けその上に電極４１、４２を設けるように構成したが、当該基板２の一方及び他方の双方の面に感湿材３を設けそれぞれの感湿材３の上に電極４１、４２を設けるように構成してもよい。

【0122】

基板２は、絶縁性を有するプラスチックフィルムで構成した例を示したが、この基板２については感湿材３を設ける面が絶縁性を有するもの（即ち、不導体）によって形成されていればよい。なお、「繊維径」については「繊維幅」の語を用いることも可能である。

【符号の説明】

【0123】

１ 湿度センサ
２ 基板
２ａ 一方の面
３ 感湿材
２０ プラスチックフィルム
４１ 一方の電極
４１ａ 第１線状電極
４２ 他方の電極
４２ａ 第２線状電極

【要約】

【課題】製造コストの低減を図ることができ、かつ測定精度の高い湿度センサ及びその製造方法を提供することを課題としている。
【解決手段】基板２と、基板２の少なくとも一方の面に沿って薄膜状に設けられ、電気抵抗が湿度に応じて変化する感湿材３と、感湿材３に密着し、所定の間隔をおいて設けられた少なくとも一対の電極４１、４２とを備え、感湿材３はセルロースナノファイバーにより形成されており、基板２は少なくとも感湿材３を設ける側の面が不導体によって形成されていることを特徴とする構成になっている。セルロースナノファイバーは繊維径が４〜１００ｎｍ、繊維長が１〜５０μｍであることが好ましい。一方の電極４１の第１線状電極４１ａと、他方の電極４２の第２線状電極４２ａが感湿材３に密着し互い違いに所定の間隔をおいて平行に配置されたものとなっている。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】