特開 2023-133857 センサ装置、ロボットハンド及びグローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023133857

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】センサ装置、ロボットハンド及びグローブ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20230920BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20230920BHJP

   G01K 7/16 20060101ALI20230920BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

G01K7/22 A

G01L5/00 101Z

G01K7/16 M

G01K7/22 L

B25J19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039084

(22)【出願日】2022-03-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）第２期／フィジカル空間デジタルデータ処理基盤」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】近藤 均

【テーマコード（参考）】

2F051

2F056

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F051AA10

2F051AB07

2F051BA05

2F056QF07

2F056QF10

3C707KS31

3C707KX08

(57)【要約】

【課題】温度の検出感度を向上することができるセンサ装置、ロボットハンド及びグローブを提供する。
【解決手段】センサ装置は、第１の面を有する第１の基板と、前記第１の面上に形成された第１の電極層と、前記第１の面上に形成され、前記第１の電極層から電気的に絶縁された第２の電極層と、前記第１の面上に形成され、導電素子を内部に含み、温度変化により電気抵抗が変化する感温材料と、を含み、前記感温材料は、前記第１の電極層に接続される第１の領域と、前記第２の電極層に接続される第２の領域と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面を有する第１の基板と、
前記第１の面上に形成された第１の電極層と、
前記第１の面上に形成され、前記第１の電極層から電気的に絶縁された第２の電極層と、
前記第１の面上に形成され、導電素子を内部に含み、温度変化により電気抵抗が変化する感温材料と、
を含み、
前記感温材料は、
前記第１の電極層に接続される第１の領域と、
前記第２の電極層に接続される第２の領域と、
を有することを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

前記第１の領域から前記第２の領域への電流経路の長さは、前記感温材料の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記第１の領域から前記第２の領域への電流経路の断面積は、前記感温材料の前記第１の面上での面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記第１の電極層を複数有し、
前記第１の領域は、前記複数の第１の電極層のうちの一つに接続され、
前記第２の電極層は、平面視で、前記複数の第１の電極層のうちの他の一つと交差し、
前記第２の電極層と、前記複数の第１の電極層のうちの他の一つとの間に設けられた絶縁層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記第１の面に対向する第２の面を有する第２の基板と、
前記第２の面上に形成され、平面視で前記第１の電極層と交差する第３の電極層と、
前記第１の電極層と前記第３の電極層との間に設けられ、外部からの刺激により前記第１の電極層と前記第３の電極層との間の導通状態を変化させる第１の材料と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項6】

前記第１の材料は、圧力変化により電気抵抗が変化する感圧材料であることを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。

【請求項7】

前記第１の基板と前記第２の基板との間で前記感温材料の周囲に設けられ、前記感温材料の厚さ以上の厚さを有するスペーサ層を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のセンサ装置。

【請求項8】

前記第１の材料と前記第３の電極層との間に設けられ、前記第１の材料と同種の外部からの刺激により前記第１の電極層と前記第３の電極層との間の導通状態を変化させる第２の材料を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ装置を備えたことを特徴とするロボットハンド。

【請求項10】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ装置を備えたことを特徴とするグローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ装置、ロボットハンド及びグローブに関する。

【背景技術】

【0002】

ＩｏＴ（Internet of Things）の進展に伴い、あらゆるモノへのセンサの装着が求められており、中でも物体（の状態）認識に適したシート状の多点検出センサのニーズが高まっている。

【0003】

更に複数種類の物理量（例えば温度と圧力）を同時に検出したいというニーズもある。そこで、多点の温度センサ及び圧力センサを積層して、温度分布及び圧力分布を同時に検出できるセンサシートが提案されている（例えば、特許文献１）。このようなセンサシートは、マルチモーダルセンサシートとよばれる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のセンサシート等のセンサ装置においては、温度検出の高感度化に検討の余地がある。

【0005】

本発明は、温度の検出感度を向上することができるセンサ装置、ロボットハンド及びグローブ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】

【0006】

開示の技術の一態様によれば、センサ装置は、第１の面を有する第１の基板と、前記第１の面上に形成された第１の電極層と、前記第１の面上に形成され、前記第１の電極層から電気的に絶縁された第２の電極層と、前記第１の面上に形成され、導電素子を内部に含み、温度変化により電気抵抗が変化する感温材料と、を含み、前記感温材料は、前記第１の電極層に接続される第１の領域と、前記第２の電極層に接続される第２の領域と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、温度の検出感度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係るセンサ装置を示す上面図である。

【図2】第１実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。

【図3】第１実施形態に係るセンサ装置に含まれる配線基板を示す上面図である。

【図4】第１実施形態に係るセンサ装置を示す断面図（その１）である。

【図5】第１実施形態に係るセンサ装置を示す断面図（その２）である。

【図6】第１のセンサ層の構成例を示す斜視図である。

【図7】第２実施形態に係るセンサ装置を示す上面図である。

【図8】二次元マップの一例を示す図である。

【図9】第３実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。

【図10】第４実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。

【図11】第５実施形態に係るセンサ装置に含まれる配線基板を示す上面図である。

【図12】第６実施形態に係るロボットハンドを示す図である。

【図13】第７実施形態に係るグローブを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

【0010】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態はセンサ装置に関する。図１は、第１実施形態に係るセンサ装置を示す上面図である。図２は、第１実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。図３は、第１実施形態に係るセンサ装置に含まれる配線基板を示す上面図である。図４及び図５は、第１実施形態に係るセンサ装置を示す断面図である。図４は、図１中のA-A線に沿った断面図に相当し、図５は、図１中のB-B線に沿った断面図に相当する。

【0011】

図１、図４及び図５に示すように、第１実施形態に係るセンサ装置１は、単位センサシート２０及び配線基板３０を有する。センサ装置１は、シート状に構成されている。

【0012】

図２に示すように、単位センサシート２０は、平面形状が正方形状又は長方形状の基板２１を有する。基板２１の一方の面２１Ａ（第１の面）に、Ｙ１－Ｙ２方向に沿って長く形成された第１の電極層２２が複数設けられている。複数の第１の電極層２２はＸ１－Ｘ２方向に配列されている。第１の電極層２２の上に、第１の電極層２２の一部を覆う第２のセンサ層２４が形成されている。第１の電極層２２の幅方向で第２のセンサ層２４は第１の電極層２２を横切る。第２のセンサ層２４としては、外部から刺激（圧力、熱、光等）が加わることによって、電気的特性（電気抵抗、静電容量など）が変化するものが用いられる。触覚センシング等においては、第２のセンサ層２４として、例えば、圧力によって電気抵抗が変化する感圧材料が特に好適に使用される。基板２１の面２１Ａに、第１の電極層２２と接しない第２の電極層２３が形成されている。第１の電極層２２及び第２の電極層２３に跨るように第１のセンサ層２５が形成されている。第１のセンサ層２５は、第１の電極層２２に接続される第１の領域２５Ｓと、第２の電極層２３に接続される第２の領域２５Ｔとを有する。第１のセンサ層２５としては、例えば、外部から熱が加わることによって、電気的特性（電気抵抗、静電容量など）が変化するものが用いられる。触覚センシング等においては、第１のセンサ層２５として、例えば、温度によって電気抵抗が変化する感温材料が特に好適に使用される。基板２１は第１の基板の一例であり、面２１Ａは第１の面の一例である。

【0013】

図３に示すように、配線基板３０は、平面形状が正方形状又は長方形状の基板３１を有する。基板３１の一方の面３１Ａに、Ｘ１－Ｘ２方向に沿って長く形成された第３の電極層３２が複数設けられている。複数の第３の電極層３２はＹ１－Ｙ２方向に配列されている。基板３１の面３１Ａに、第３の電極層３２と接しない第４の電極層３３が形成されている。このように、配線基板３０は単位センサシート２０を接続可能に構成されている。本開示において、「接続」とは通電可能状態であることを意味しており、よって、「単位センサシート２０を接続」とは単位センサシート２０が通電可能状態であることを意味する。第３の電極層３２のＸ２側の端部の形状は、第３の電極層３２に対して、不図示の駆動回路から駆動信号が入力できるように、駆動回路との接続が可能な配線パターン３４となっている。同様に、第４の電極層３３のＹ２側の端部の形状は、第４の電極層３３に対して、不図示の駆動回路から駆動信号が入力できるように、駆動回路との接続が可能な配線パターン３５となっている。基板３１は第２の基板の一例であり、面３１Ａは第２の面の一例である。

【0014】

なお、図１は、配線基板３０を上側、単位センサシート２０を下側にし、配線基板３０の基板３１を透過した状態を示している。図３も、配線基板３０の基板３１を透過した状態を示している。

【0015】

センサ装置１では、基板２１の面２１Ａと基板３１の面３１Ａとが、第１の電極層２２と第３の電極層３２とが平面視上で直交し、かつ少なくともその交点に第２のセンサ層２４が配置されるように対向している。そして、この状態で、第１の電極層２２と第４の電極層３３とが導電性接合部材４１により電気的に接続され、第２の電極層２３と第３の電極層３２とが導電性接合部材４２により電気的に接続されている。この状態では、例えば、単位センサシート２０の第２のセンサ層２４と、配線基板３０の第３の電極層３２とが接触している。

【0016】

次に、第１実施形態における各部の構成材料について説明する。

【0017】

基板２１及び基板３１は、ガラスや樹脂等により形成される基板であってもよいが、可撓性を有する樹脂フィルムが好ましい。例えば、厚さが５０μｍ～２００μｍのＰＥＮ（polyethylene naphthalate）、ポリイミド（polyimide）、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）等の樹脂フィルムや伸縮性を有する樹脂フィルムが好適に使用される。

【0018】

単位センサシート２０の第１の電極層２２、第２の電極層２３、配線基板３０の第３の電極層３２及び第４の電極層３３は、例えば、銀や銅を含む導電性ペーストをスクリーン印刷やインクジェット等により印刷し、焼結することにより形成される。

【0019】

単位センサシート２０の第２のセンサ層２４として触覚センシング等に特に好適に使用される感圧層は、シリコーンゴムなどの弾性体と、弾性体に添加された導電性カーボンなどの複数の導電性粒子を含む感圧導電体により形成される。圧力が加わることにより、加えられた圧力に応じて、第２のセンサ層２４と第３の電極層３２との接触抵抗が変化し、検出電流値が変化する。これにより圧力検知を行うことができる。

【0020】

第１のセンサ層２５として触覚センシング等に特に好適に使用される感温層は、無機又は有機半導体からなるサーミスタ（ＮＴＣ：negative temperature coefficient）やポリマーＰＴＣ（positive temperature coefficient）等により形成される。ポリマーＰＴＣは、熱膨張性を有する絶縁性樹脂と、複数の導電性粒子とを含有する材料である。熱を付与することにより、絶縁性樹脂が熱膨張し、絶縁性樹脂中の導電性粒子間の距離が大きくなることで、抵抗が上がる（検出電流値が下がる）現象を利用して温度検知を行うことができる。絶縁性樹脂としては、特に制限はされず、一般的なポリマーＰＴＣに用いられる公知のものを用いることができる。具体例として、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッソ樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、導電性粒子の具体例としては、グラファイト、導電性カーボン等の炭素系粒子が挙げられる。第２のセンサ層２４及び第１のセンサ層２５は、スクリーン印刷やインクジェット印刷等によって形成される。

【0021】

導電性接合部材４１及び４２は、異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）や導電バンプ、銅コアはんだボール等の導電性を有する接合材料により形成されている。

【0022】

導電バンプや銅コアはんだボールを用いる場合、接合強度を向上させるためにそれらの周囲に絶縁性樹脂を設けてもよい。第２のセンサ層２４が感圧層の場合には、導電性接合部材４１及び４２の厚さは第２のセンサ層２４の厚さと同等以上であることが望ましい。導電性接合部材４１及び４２の厚さが第２のセンサ層２４の厚さより小さいと、接合した後に第２のセンサ層２４を圧縮する力が働き、外部から圧力を加えない初期状態でも出力値が検出される（バックグラウンドノイズとなる）、あるいは第２のセンサ層２４の復元力が接合部に作用して接合強度を低下させるなどの弊害が発生するためである。感圧層の厚さは数１０μｍ程度と比較的厚いため、異方性導電膜より導電バンプや銅コアはんだボールの方が適している。製造プロセスが簡便であることから、導電バンプを特に好ましく用いることができる。

【0023】

ここで、第１のセンサ層２５の電流（定電圧を印加して抵抗変化を検出する電流）経路について、図１に示されている４つの第１のセンサ層２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）のうち、第１のセンサ層２５ａを代表例として用いて説明する。第１のセンサ層２５ａには、配線パターン３４ｂ及び３５ｄが電気的に接続されている。配線パターン３４ｂに印加される電圧を配線パターン３５ｄに印加される電圧より高く設定すると、電流は、配線パターン３４ｂから第３の電極層３２、導電性接合部材４２、第２の電極層２３、第１のセンサ層２５ａ、第１の電極層２２、導電性接合部材４１、第４の電極層３３の順に流れ、配線パターン３５ｄから不図示の駆動回路に流入する。このとき、電流は、第２の電極層２３と第１の電極層２２との間で、第１のセンサ層２５ａ内を面内方向に流れるため、第１のセンサ層２５ａの感度を高くすることができる。

【0024】

ここで、第１のセンサ層２５として、好適に用いられるポリマーＰＴＣを例に、電流経路と感度の関係について説明する。前述の通り、ポリマーＰＴＣは、温度が高くなると樹脂が膨張して、導電性粒子間の距離が大きくなることによって抵抗が高くなるという原理で温度検知を行っている。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、第１のセンサ層２５の構成例を示す斜視図である。ここでは、第１のセンサ層２５は、例えば、平面形状が、直交する２辺の長さがそれぞれａ、ｂの長方形で、厚さがｃの直方体形状を有することとする。また、長さａ及びｂは、厚さｃよりも十分に長いこととする。典型的には、長さａは数１００μｍ～数ｍｍ、長さｂは数１００μｍ、厚さｃは数１０μｍで設計される。図６（Ａ）は、電流経路Ｐが膜厚方向である場合の第１のセンサ層２５の構成例を示し、図６（Ｂ）は、電流経路Ｐが面内方向である場合の第１のセンサ層２５の構成例を示す。

【0025】

第１のセンサ層２５内の電流経路Ｐが膜厚方向である場合、図６（Ａ）に示すように、電流経路Ｐに垂直な断面積（ａ×ｂ）が大きく、導電パス（ｃ）が短い。このため、過電流が流れないように絶縁性樹脂２５２中の導電性粒子２５１の濃度を低くする必要がある。この場合、濃度制御のマージンが狭い。また、導電パス方向の断面積当りの実効的な絶縁性樹脂２５２の厚さが小さいため、温度による抵抗変化を大きくすることができず、高感度化が困難である。

【0026】

一方、第１のセンサ層２５内の電流経路Ｐが面内方向である場合、図６（Ｂ）に示すように、電流経路Ｐに垂直な断面積（ｂ×ｃ）が小さく、導電パス（ａ）が長い。すなわち、電流経路Ｐの長さが第１のセンサ層２５の膜厚よりも大きく、電流経路Ｐの断面積が第１のセンサ層２５の面２１Ａ上での面積よりも小さい。このため、絶縁性樹脂２５２中の導電性粒子２５１の濃度を高くすることができる。従って、濃度制御のマージンを広く確保できる。また、導電パス方向の断面積当りの実効的な絶縁性樹脂２５２の厚さが大きいため、温度による抵抗変化を大きく、すなわち感度を高くすることができる。

【0027】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態はセンサ装置に関する。図７は、第２実施形態に係るセンサ装置を示す上面図である。図７は、図１と同様に、配線基板３０を上側、単位センサシート２０を下側にし、配線基板３０の基板３１を透過した状態を示している。

【0028】

図７に示すように、第２実施形態に係るセンサ装置２では、１枚の配線基板３０に４個の単位センサシート２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）が接続されている。単位センサシート２０Ａと単位センサシート２０ＢとがＹ１－Ｙ２方向に並び、単位センサシート２０Ｃと単位センサシート２０ＤとがＹ１－Ｙ２方向に並ぶ。単位センサシート２０Ａは単位センサシート２０ＢのＹ１側にあり、単位センサシート２０Ｃは単位センサシート２０ＤのＹ１側にある。単位センサシート２０Ａと単位センサシート２０ＣとがＸ１－Ｘ２方向に並び、単位センサシート２０Ｂと単位センサシート２０ＤとがＸ１－Ｘ２方向に並ぶ。単位センサシート２０Ａは単位センサシート２０ＣのＸ１側にあり、単位センサシート２０Ｂは単位センサシート２０ＤのＸ１側にある。各単位センサシート２０と配線基板３０とは、第１実施形態と同様に、接続されている（図１、図４及び図５参照）。

【0029】

基板３１の一方の面３１Ａに設けられた第３の電極層３２は平面視上、単位センサシート２０Ａ及び２０ＢのＸ２側と単位センサシート２０Ｃ及び２０ＤのＸ１側とに跨るように形成されている。また、基板３１の一方の面３１Ａに設けられた第４の電極層３３は平面視上、単位センサシート２０Ａ及び２０ＣのＹ２側と単位センサシート２０Ｂ及び２０ＤのＹ１側とに跨るように形成されている。これにより、配線パターン３４及び配線パターン３５に印加される駆動信号によるマトリクス駆動が可能になる。具体的には、配線パターン３４に選択信号を線順次に印加し、配線パターン３５から選択時の出力値（電流値）を読み出すことで、出力値の二次元マップを生成することができる。なお、単位センサシート２０の数は、４個に限定されるものではなく、単位センサシート２０の配置も矩形に限らず、異形配列であってもよい。その場合、マトリクス駆動が可能なように配線基板３０の配線パターンが引き回されていることが望ましい。

【0030】

ここで、第２実施形態で得られる二次元マップの例について説明する。図８は、二次元マップの一例を示す図である。第２実施形態に係るセンサ装置２からは、例えば６４点（８行８列）の出力値が得られるが、６４点のうち、１６点は第１のセンサ層２５の出力値であり、残りの４８点は第２のセンサ層２４の出力値である。図８に示す二次元マップには、出力値の分布を示しており、白丸が第２のセンサ層２４の出力値の位置を、黒丸が第１のセンサ層２５の出力値の位置を表している。第２のセンサ層２４及び第１のセンサ層２５の数量比や配置は、センサ種や検知の目的によって、適宜選択することができる。第２のセンサ層２４が感圧層で、第１のセンサ層２５が感温層である触覚センシングの場合には、人の皮膚感覚能（圧力を感じる痛点と温度を感じる温・冷点）に倣えば、前者の数は後者の数の３～５倍であることが好適である。なお、単位センサシート２０の数や、単位センサシート２０内のセンシング点（単位センサシート２０の第１の電極層２２と配線基板３０の第３の電極層３２とが平面視上直交する点）の数は、本実施形態の例に限るものではなく、適宜変更が可能である。その場合でも、同様の駆動方法によって出力値の二次元マップを得ることができる。

【0031】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、主として単位センサシートの構成の点で第１実施形態と相違する。図９は、第３実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。

【0032】

図９に示すように、第３実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシート２０は絶縁層２６を有する。また、第２の電極層２３の一部が、平面視上、第１の電極層２２と交差する。絶縁層２６は、少なくとも、平面視で交差する第１の電極層２２と第２の電極層２３との間に設けられている。

【0033】

他の構成は第１実施形態と同様である。

【0034】

第３実施形態によれば、第１のセンサ層２５を、Ｘ１側端又はＸ２側端の第１の電極層２２とは別の第１の電極層２２に接続されるように配置することができる。つまり、平面視上、第１の電極層２２と第２の電極層２３とが重なる部分が存在していても、これらの間に絶縁層２６が設けられていることで、第１の電極層２２と第２の電極層２３との短絡を防止することができる。従って、第１のセンサ層２５の配置の自由度を向上することができる。

【0035】

なお、絶縁層２６の材料としては、特に限定はされず、一般的な層間絶縁層として公知の無機系あるいは有機系の絶縁性材料を用いることができるが、スクリーン印刷やインクジェット印刷などで簡便に形成できることから有機系の絶縁性材料が特に好適である。

【0036】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、主として単位センサシートの構成の点で第３実施形態と相違する。図１０は、第４実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシートを示す上面図である。

【0037】

図１０に示すように、第４実施形態に係るセンサ装置に含まれる単位センサシート２０はスペーサ層２７を有する。スペーサ層２７は、第１のセンサ層２５の周囲に設けられており、第１のセンサ層２５の厚さと同等以上の厚さを有する。

【0038】

他の構成は第３実施形態と同様である。

【0039】

第２のセンサ層２４が感圧層の場合、センサ装置に圧力が印加された時に第２のセンサ層２４に優先的に圧力がかかるように、第１のセンサ層２５の厚さが第２のセンサ層２４の厚さより小さいことが好ましい。ただし、第１のセンサ層２５の厚さが第２のセンサ層２４の厚さより小さい場合でも、第２のセンサ層２４と第１のセンサ層２５との間の距離や、基板２１の材質によっては、第１のセンサ層２５にも予期しない圧力が付与されるおそれがある。そして、第１のセンサ層２５が感温層で、特にポリマーＰＴＣにより形成されている場合には、第１のセンサ層２５の出力値が圧力の影響を受ける可能性がある。これに対し、第１のセンサ層２５の周囲に、第１のセンサ層２５の厚さと同等以上の厚さを有するスペーサ層２７が設けられていると、第１のセンサ層２５に圧力が付与されることを確実に防止することができる。このため、精度の高いセンシングが可能となる。

【0040】

なお、スペーサ層２７の材料としては、特に限定はされず、公知の無機系あるいは有機系の絶縁性材料を用いることができるが、スクリーン印刷やインクジェット印刷などで簡便に形成できることから有機系の絶縁性材料が特に好適である。

【0041】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、主として配線基板の構成の点で第１実施形態と相違する。図１１は、第５実施形態に係るセンサ装置に含まれる配線基板を示す上面図である。図１１は、図３と同様に、配線基板３０の基板３１を透過した状態を示している。

【0042】

図１１に示すように、第５実施形態に係るセンサ装置に含まれる配線基板３０は第３のセンサ層３６を有する。第３のセンサ層３６は、第３の電極層３２の一部を覆うように形成されている。第３の電極層３２の幅方向で第３のセンサ層３６は第３の電極層３２を横切る。第３のセンサ層３６は、第２のセンサ層２４と同一の材料、例えば感圧材料から構成される。第５実施形態に係るセンサ装置では、第３のセンサ層３６と第２のセンサ層２４とが直接重なり合う。

【0043】

他の構成は第１実施形態と同様である。

【0044】

前述のように、第２のセンサ層２４が感圧層の場合、センサ装置に圧力が印加された時に第２のセンサ層２４に優先的に圧力がかかるように、第１のセンサ層２５の厚さが第２のセンサ層２４の厚さより小さいことが好ましい。ただし、材料に対する要求仕様によっては、第１のセンサ層２５の厚さが第２のセンサ層２４の厚さより小さくなるように形成することが困難な場合がある。その場合でも、第３の電極層３２の幅方向で第３の電極層３２を横切るように第３のセンサ層３６が設けられていると、第２のセンサ層２４と第３の電極層３２との積層体が一つの感圧層として機能し得るため、第１のセンサ層２５の厚さを第２のセンサ層２４及び第３のセンサ層３６の合計の厚さより小さく形成すればよい。従って、製造マージンを広げることができる。

【0045】

なお、第３のセンサ層３６は、上記の目的から、平面視上、第２のセンサ層２４と重なる位置に形成されている。

【0046】

第３実施形態又は第４実施形態の単位センサシート２０を第２実施形態に適用してもよく、第５実施形態の配線基板３０を第２実施形態に適用してもよい。また、第３実施形態又は第４実施形態の単位センサシート２０を第２実施形態に適用し、更に第５実施形態の配線基板３０を第２実施形態に適用してもよい。また、第３実施形態又は第４実施形態の単位センサシート２０と第５実施形態の配線基板３０と組み合わせてもよい。

【0047】

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態はロボットハンドに関する。図１２は、第６実施形態に係るロボットハンドを示す図である。

【0048】

図１２に示すように、第６実施形態に係るロボットハンド６は、グリッパー５１１と、センサ装置５１０とを有する。センサ装置５１０は、第１～第５実施形態のいずれかに係るセンサ装置である。センサ装置５１０は、グリッパー５１１の先端付近の内側に取り付けられている。グリッパー５１１は空気圧によって背中の蛇腹が伸縮して、物体等を掴んだり離したりすることができるように構成されている。グリッパー５１１の先端付近の内側に取り付けられたセンサ装置５１０によって、ロボットハンド６が物体等を握った際の圧力や温度を検知（触覚センシング）することが可能となる。

【0049】

なお、センサ装置５１０を構成する配線基板の配線パターンの端部は、不図示のフレキシブル配線基板等を介して不図示の駆動回路に接続されている。

【0050】

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。第７実施形態はグローブに関する。図１３は、第７実施形態に係るグローブを示す図である。

【0051】

図１３に示すように、第７実施形態に係るグローブ７はセンサ装置６１０を有する。センサ装置６１０は、配線基板６３０と、複数の単位センサシート６２０とを有する。第２実施形態と同様に、１枚の配線基板６３０に複数の単位センサシート６２０が接続されている。配線基板６３０は、第１又は第５実施形態の配線基板３０と同様の構成を備える。単位センサシート６２０は、第１、第３又は第４実施形態の単位センサシート２０と同様の構成を備える。配線基板６３０は、配線パターン３４と同様の構成の配線パターン６３４と、配線パターン３５と同様の構成の配線パターン６３５とを有する。センサ装置６１０はグローブ７の手のひら側に設置されており、グローブ７により物体等を握った際の圧力や温度を検知（触覚センシング）することが可能である。

【0052】

なお、配線基板６３０の配線パターン６３４および６３５の端部は、不図示のフレキシブル配線基板等を介して不図示の駆動回路に接続されている。図１３においては、配線基板６３０の配線の引き回しによって、８個の単位センサシート６２０がＸ＝２、Ｙ＝４のマトリクス状に駆動されるようになっている。実際の駆動マトリクス数は各単位センサシート６２０当たりの第１の電極層の数と第３の電極層の数とを、単位センサシートの数に乗じたものになる。

【0053】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0054】

１、２、５１０、６１０ センサ装置
６ ロボットハンド
７ グローブ
２０、６２０ 単位センサシート
２１ 基板
２１Ａ 面
２２ 第１の電極層
２３ 第２の電極層
２４ 第２のセンサ層
２５ 第１のセンサ層
２５Ｓ 第１の領域
２５Ｔ 第２の領域
２６ 絶縁層
２７ スペーサ層
３０、６３０ 配線基板
３１ 基板
３１Ａ 面
３２ 第３の電極層
３３ 第４の電極層
３６ 第３のセンサ層

【先行技術文献】

【特許文献】

【0055】

【特許文献1】特開２０１６－１１８５５２号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】