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(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】P2024065855
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】触覚センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 5/1623 20200101AFI20240508BHJP
【ＦＩ】
G01L5/1623
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022174924
(22)【出願日】2022-10-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504229284
【氏名又は名称】国立大学法人弘前大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001276
【氏名又は名称】弁理士法人小笠原特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大原 隆憲
(72)【発明者】
【氏名】笹川 和彦
(72)【発明者】
【氏名】藤崎 和弘
【テーマコード（参考）】
2F051
【Ｆターム（参考）】
2F051AB07
2F051BA07
2F051DA03
(57)【要約】
【課題】基材間の固定強度を確保しつつ、検出精度も高い触覚センサを提供する。
【解決手段】第１基材と、第１基材の一方面に設けられ、第１基材側から順に、第１電極と、導電性を有する第１樹脂層とを有する第１積層体と、第１基材の一方面と対向する第２基材と、第２基材の第１基材と対向する面の第１積層体と対向する位置に設けられ、第２基材側から順に、第２電極と、導電性を有する第２樹脂層とを有する第２積層体と、第１積層体及び第２積層体を取り囲むように設けられ、第１基材及び第２基材の対向する面同士を接着して固定する固定層と、を備え、第１樹脂層及び第２樹脂層の重なり面積に応じた第１電極及び第２電極間の電気抵抗値に基づいて、所定方向のずり力を検出可能であり、第２基材における固定層の内側、かつ、第２積層体と離間した位置に、所定方向への第２基材の移動を緩和するスリットが設けられる、触覚センサ。
【選択図】図１
【解決手段】第１基材と、第１基材の一方面に設けられ、第１基材側から順に、第１電極と、導電性を有する第１樹脂層とを有する第１積層体と、第１基材の一方面と対向する第２基材と、第２基材の第１基材と対向する面の第１積層体と対向する位置に設けられ、第２基材側から順に、第２電極と、導電性を有する第２樹脂層とを有する第２積層体と、第１積層体及び第２積層体を取り囲むように設けられ、第１基材及び第２基材の対向する面同士を接着して固定する固定層と、を備え、第１樹脂層及び第２樹脂層の重なり面積に応じた第１電極及び第２電極間の電気抵抗値に基づいて、所定方向のずり力を検出可能であり、第２基材における固定層の内側、かつ、第２積層体と離間した位置に、所定方向への第２基材の移動を緩和するスリットが設けられる、触覚センサ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基材と、
前記第１基材の一方面に設けられ、前記第１基材側から順に、第１電極と、導電性を有する第１樹脂層とを有する第１積層体と、
前記第１基材の前記一方面と対向する第２基材と、
前記第２基材の前記第１基材と対向する面の前記第１積層体と対向する位置に設けられ、前記第２基材側から順に、第２電極と、導電性を有する第２樹脂層とを有する第２積層体と、
前記第１積層体及び前記第２積層体を取り囲むように設けられ、前記第１基材及び前記第２基材の対向する面同士を接着して固定する固定層と、を備え、
前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層の重なり面積に応じた前記第１電極及び前記第２電極間の電気抵抗値に基づいて、所定方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材における前記固定層の内側、かつ、前記第２積層体と離間した位置に、前記所定方向への前記第２基材の移動を緩和するスリットが設けられる、触覚センサ。
前記第１基材の一方面に設けられ、前記第１基材側から順に、第１電極と、導電性を有する第１樹脂層とを有する第１積層体と、
前記第１基材の前記一方面と対向する第２基材と、
前記第２基材の前記第１基材と対向する面の前記第１積層体と対向する位置に設けられ、前記第２基材側から順に、第２電極と、導電性を有する第２樹脂層とを有する第２積層体と、
前記第１積層体及び前記第２積層体を取り囲むように設けられ、前記第１基材及び前記第２基材の対向する面同士を接着して固定する固定層と、を備え、
前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層の重なり面積に応じた前記第１電極及び前記第２電極間の電気抵抗値に基づいて、所定方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材における前記固定層の内側、かつ、前記第２積層体と離間した位置に、前記所定方向への前記第２基材の移動を緩和するスリットが設けられる、触覚センサ。
【請求項2】
２つの前記第１積層体と、２つの前記第２積層体とを備え、
前記第１積層体の一方及びこれに対向する前記第２積層体の一方を用いて第１方向のずり力を検出可能であり、前記第１積層体の他方及びこれに対向する前記第２積層体の他方を用いて前記第１方向と直交する第２方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材には、２つの前記第２積層体を取り囲む矩形状の領域の各辺に沿って４本の前記スリットが設けられる、請求項１に記載の触覚センサ。
前記第１積層体の一方及びこれに対向する前記第２積層体の一方を用いて第１方向のずり力を検出可能であり、前記第１積層体の他方及びこれに対向する前記第２積層体の他方を用いて前記第１方向と直交する第２方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材には、２つの前記第２積層体を取り囲む矩形状の領域の各辺に沿って４本の前記スリットが設けられる、請求項１に記載の触覚センサ。
【請求項3】
２つの前記第１積層体と、２つの前記第２積層体とを備え、
前記第１積層体の一方及びこれに対向する前記第２積層体の一方を用いて第１方向のずり力を検出可能であり、前記第１積層体の他方及びこれに対向する前記第２積層体の他方を用いて前記第１方向と直交する第２方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材には、前記第２積層体の一方を挟んで前記第２方向に延びる一対のスリットと、前記第２積層体の他方を挟んで前記第１方向に延びる一対のスリットとが設けられる、請求項１に記載の触覚センサ。
前記第１積層体の一方及びこれに対向する前記第２積層体の一方を用いて第１方向のずり力を検出可能であり、前記第１積層体の他方及びこれに対向する前記第２積層体の他方を用いて前記第１方向と直交する第２方向のずり力を検出可能であり、
前記第２基材には、前記第２積層体の一方を挟んで前記第２方向に延びる一対のスリットと、前記第２積層体の他方を挟んで前記第１方向に延びる一対のスリットとが設けられる、請求項１に記載の触覚センサ。
【請求項4】
前記第１基材の一方面に設けられ、前記第１基材側から順に、第３電極と、導電性を有する第３樹脂層とを有する第３積層体と、
前記第２基材の前記第１基材と対向する面の前記第３積層体と対向する位置に設けられ、前記第２基材側から順に、第４電極と、導電性を有する第４樹脂層とを有する第４積層体とを更に備え、
前記第３樹脂層及び前記第４樹脂層の重なり面積に応じた前記第３電極及び前記第４電極間の電気抵抗値に基づいて、圧力を検出可能である、請求項１～３のいずれかに記載の触覚センサ。
前記第２基材の前記第１基材と対向する面の前記第３積層体と対向する位置に設けられ、前記第２基材側から順に、第４電極と、導電性を有する第４樹脂層とを有する第４積層体とを更に備え、
前記第３樹脂層及び前記第４樹脂層の重なり面積に応じた前記第３電極及び前記第４電極間の電気抵抗値に基づいて、圧力を検出可能である、請求項１～３のいずれかに記載の触覚センサ。
【請求項5】
前記触覚センサに外力が加えられていない状態における前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との接触率が、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とが完全接触した場合の接触率の０．０１～０．１倍である、請求項４に記載の触覚センサ。
【請求項6】
前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層の縦弾性係数が前記第１基材及び前記第２基材よりも高い、請求項４に記載の触覚センサ。
【請求項7】
前記固定層の粘着力が５Ｎ／２５ｍｍ以上であり、せん断接着強度が８０Ｎ／ｃｍ２である、請求項４に記載の触覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧力やずり力を検知する触覚センサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
圧力やせん断応力を検出する触覚センサとして、対向させた２つの電極の間に導電体層や樹脂層を挟み込んだ構造を有するものが知られている。この触覚センサは、外力によって導電体層や樹脂層が変形することによって電極間の物理量を変化させ、電極間の物理量変化に基づいて圧力やずり力（せん断応力）を検出することができる。
【0003】
例えば、特許文献１には、対向する２枚の基板間に、一対の導電体層と、導電体層のそれぞれを覆う一対の抵抗体層とを設け、力の入力で導電層が変形することにより電極間抵抗値が変化することを利用した抵抗式触覚センサが記載されている。
れている。
れている。
【0004】
また、特許文献２には、２枚の矩形の電極の間に、導電性及び可撓性を有する磁性ゴム体を取り付け、磁性ゴム体の変形に応じて変化する電極間の電流量変化に基づいて、接触面に平行な方向（ずり方向）に加えられたずり力を検出する触覚センサが記載されている。
【0005】
抵抗値変化を検出する場合、対向した２つの電極間に導電性を持つゴムを挟む、または導電層に直接電極を印刷する、あるいは、電極に導電層を印刷したものを二つ作りそれらの導電層同士を重ね合せることで、検知層を構成する。
【0006】
しかし、電極間に導電性ゴムを挟む方式は導電性ゴムと電極の接触状態がセンサ検出時のノイズとなりうる。また、導電層に直接電極を印刷する方式は、原理上導電層が変形することで信号検出を行うが、センサの小型化を目的として導電層を薄くした場合、加えられた外力に対して十分な変形ができず、検出精度が劣る。
【0007】
そのため、電極に導電層を印刷したものを二つ作りそれらの導電層同士を重ね合せる方法が着目されている。この構成の場合、製造が簡単であり、さらに、外力により対向する電極の距離が変化することで抵抗値が変化するため検出しやすいという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特許第３６６４６２２号公報
【特許文献2】特開２０１３－２３２２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このような触覚センサは、ずり力が入力されると対向する電極の重なり面積変化し、これに伴い電極間の電圧も変化する。そのため、対向する電極の相対的なずれ量からずり力を求めることができる。
【0010】
また、このような触覚センサは、電極及び導電層を積層した２枚の基材を、基材間に形成された固定層を介して固定することで構成される。ずり力を検出する場合、対向する電極が入力されるずり力に応じて相対的にずれることが可能な構成である必要があるが、固定層の固定強度が強すぎると２枚の基材間のずれが阻害されてずり力の検出精度が低下する。一方、固定強度が弱すぎると使用時に固定層が破損し、触覚センサが壊れる恐れがある。
【0011】
それ故に、本願発明は、基材間の固定強度を確保しつつ、検出精度も高い触覚センサ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】
【0012】
第１基材と、第１基材の一方面に設けられ、第１基材側から順に、第１電極と、導電性を有する第１樹脂層とを有する第１積層体と、第１基材の一方面と対向する第２基材と、第２基材の第１基材と対向する面の第１積層体と対向する位置に設けられ、第２基材側から順に、第２電極と、導電性を有する第２樹脂層とを有する第２積層体と、第１積層体及び第２積層体を取り囲むように設けられ、第１基材及び第２基材の対向する面同士を接着して固定する固定層と、を備え、第１樹脂層及び第２樹脂層の重なり面積に応じた第１電極及び第２電極間の電気抵抗値に基づいて、所定方向のずり力を検出可能であり、第２基材における固定層の内側、かつ、第２積層体と離間した位置に、所定方向への第２基材の移動を緩和するスリットが設けられる、触覚センサ。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、基材間の固定強度を確保しつつ、検出精度も高い触覚センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第１実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図。
【図2】触覚センサの第１基材側の部分模式図。
【図3】触覚センサの第２基材側の部分模式図。
【図4】触覚センサにおける検知部Ｏ及び検知部Ｙ近傍の部分断面図。
【図5】触覚センサの概略構成を示す断面図。
【図6】圧力測定時における触覚センサの積層体近傍の部分断面図。
【図7】ずり力測定時における触覚センサの積層体近傍の部分断面図。
【図8】ずり力が入力された状態の触覚センサを示す図。
【図9】本発明の第２実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図。
【図10】触覚センサの第２基材側の部分模式図。
【図11】ずり力が入力された状態の触覚センサを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について説明する。電極の形状や数は一例であり、本説明の具体例に限定されるものではない。また、説明の簡単化のため、実寸法と異なる比で図を描いているが、本発明に係る技術の主旨を損なうものではない。
【0016】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図であり、より詳細には、図１（ａ）は、触覚センサの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ－Ａ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１（ａ）において、便宜上、電極及び配線（リード）は透過して記載する。図２は、触覚センサの第１基材側の部分模式図であり、より詳細には、図２（ａ）は、触覚センサの第１基材側の部分平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ－Ｂ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図３は、触覚センサの第２基材側の部分模式図であり、より詳細には、図３（ａ）は、触覚センサの第２基材側の部分平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＣ－Ｃ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図であり、より詳細には、図１（ａ）は、触覚センサの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ－Ａ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１（ａ）において、便宜上、電極及び配線（リード）は透過して記載する。図２は、触覚センサの第１基材側の部分模式図であり、より詳細には、図２（ａ）は、触覚センサの第１基材側の部分平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ－Ｂ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図３は、触覚センサの第２基材側の部分模式図であり、より詳細には、図３（ａ）は、触覚センサの第２基材側の部分平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＣ－Ｃ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。
【0017】
触覚センサ１００は、基材に加えられた圧力及びずり力を検出可能なセンサであり、第１基材１と、第１基材１に対向し、スリット１６を備える第２基材２と、第１基材１及び第２基材２の間に設けられる第１積層体１１、第２積層体１２、第３積層体１３、及び第４積層体１４と、第１基材１及び第２基材２を固定する固定層１５とを備える。圧力とは、センサ面に対して垂直方向の力成分を示し、ずり力とは基材の面方向の力成分を示す。
【0018】
（積層体）
第１積層体１１は、第１基材１の一方面（第２基材２と対向する面）上に設けられており、第１基材１側から順に第１電極１１ａと、第１電極１１ａ上に積層された第１樹脂層１１ｂとを有する。第２積層体１２は、第２基材２の一方面（第１基材１と対向する面）上に設けられており、第２基材２側から順に第２電極１２ａと、第２電極上に積層された第２樹脂層１２ｂとを有する。第３積層体１３は、第１基材１の一方面（第２基材２と対向する面）上に設けられており、第１基材１側から順に第３電極１３ａと、第３電極１３ａ上に積層された第３樹脂層１３ｂとを有する。第４積層体１４は、第２基材２の一方面（第１基材１と対向する面）上に設けられており、第２基材２側から順に第４電極１４ａと、第４電極上に積層された第４樹脂層１４ｂとを有する。第１積層体１１及び第２積層体１２は、第１基材１及び第２基材２の間においてそれぞれが互いに対向している。また、第３積層体１３及び第４積層体１４は、第１基材１及び第２基材２の間においてそれぞれが互いに対向している。以降において、上下で対となる積層体を纏めて検知部と呼ぶ。
第１積層体１１は、第１基材１の一方面（第２基材２と対向する面）上に設けられており、第１基材１側から順に第１電極１１ａと、第１電極１１ａ上に積層された第１樹脂層１１ｂとを有する。第２積層体１２は、第２基材２の一方面（第１基材１と対向する面）上に設けられており、第２基材２側から順に第２電極１２ａと、第２電極上に積層された第２樹脂層１２ｂとを有する。第３積層体１３は、第１基材１の一方面（第２基材２と対向する面）上に設けられており、第１基材１側から順に第３電極１３ａと、第３電極１３ａ上に積層された第３樹脂層１３ｂとを有する。第４積層体１４は、第２基材２の一方面（第１基材１と対向する面）上に設けられており、第２基材２側から順に第４電極１４ａと、第４電極上に積層された第４樹脂層１４ｂとを有する。第１積層体１１及び第２積層体１２は、第１基材１及び第２基材２の間においてそれぞれが互いに対向している。また、第３積層体１３及び第４積層体１４は、第１基材１及び第２基材２の間においてそれぞれが互いに対向している。以降において、上下で対となる積層体を纏めて検知部と呼ぶ。
【0019】
積層体は、１つの基材において１つ以上設けられていればよいが、３つ設けてもよい。すなわち、触覚センサ１００において検知部は１つ以上設けられていればよいが、３つ設けてもよい。３つの場合は、圧力と二軸方向のずり力とを検出可能となる。具体的には、図１に示すように、１つの検知部Ｏ（第３積層体１３及び第４積層体１４）を原点としたＸＹ座標系において、Ｘ軸上に検知部Ｘ（第１積層体１１及び第２積層体１２）、Ｙ軸上に検知部Ｙ（第１積層体１１及び第２積層体１２）をそれぞれ配置する。これにより、検知部Ｘを用いて第１方向（図１におけるＸ軸方向）のずり力の検出が可能であり、検知部Ｙを用いて第１方向と直交する第２方向（図１におけるＹ軸方向）のずり力の検出が可能となる。また、検知部Ｏにより、圧力が検出可能となる。具体的には、第１基材１上の第３積層体１３と第２基材２上の第４積層体１４との接触状態が触覚センサ１００に加えられる外力に応じて変化するため、第３電極１３ａと第４電極１４ａとの間の抵抗値変化から触覚センサ１００に加えられた圧力を算出することができる。また、触覚センサ１００にずり力が加えられると、第１基材１上の第１積層体１１と第２基材２上の第２積層体１２とが接触する接触面積が変化するため、第１電極１１ａと第２電極１２ａとの間の抵抗値変化から触覚センサ１００に加えられたずり力を算出することができる。なお、検出するずり力の入力方向が１方向に決まっている場合は、積層体は１つでよい。また、積層体を増やすことでより精度よくずり力を測定することが可能になる。例えば、精度向上のために第１、第２方向と直交しない第３方向にさらに積層体を設けてもよい。積層体を増やすことは、測定対象のずり検出方向が完全に特定されている場合でも、測定解像度を上げたい場合などに有効である。
【0020】
（電極）
ずり力の検出に寄与する検知部Ｘ及び検知部Ｙにおける、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａ（ずり力検出電極）は、長方形の小電極ｓを２つ並べた形状（コの字形状）を有する。具体的には、Ｘ軸方向のずり力の検出が可能な検知部Ｘの第１電極１１ａと第２電極１２ａは、Ｙ軸方向に延びる一対の小電極ｓと、当該一対の小電極ｓを電気的に接続する接続部とを有する。各対の小電極ｓは所定の間隔を空けて平行に配置されている。また、Ｙ軸方向のずり力の検出が可能な検知部Ｙの第１電極１１ａと第２電極１２ａは、Ｘ軸方向に延びる一対の小電極ｓと、当該一対の小電極ｓを電気的に接続する接続部とを有する。これにより、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａのそれぞれを１つの正方形で形成する場合に比べ、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａが上下でずれた時の面積変化が大きくなり、検出感度を向上させることができる。
ずり力の検出に寄与する検知部Ｘ及び検知部Ｙにおける、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａ（ずり力検出電極）は、長方形の小電極ｓを２つ並べた形状（コの字形状）を有する。具体的には、Ｘ軸方向のずり力の検出が可能な検知部Ｘの第１電極１１ａと第２電極１２ａは、Ｙ軸方向に延びる一対の小電極ｓと、当該一対の小電極ｓを電気的に接続する接続部とを有する。各対の小電極ｓは所定の間隔を空けて平行に配置されている。また、Ｙ軸方向のずり力の検出が可能な検知部Ｙの第１電極１１ａと第２電極１２ａは、Ｘ軸方向に延びる一対の小電極ｓと、当該一対の小電極ｓを電気的に接続する接続部とを有する。これにより、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａのそれぞれを１つの正方形で形成する場合に比べ、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａが上下でずれた時の面積変化が大きくなり、検出感度を向上させることができる。
【0021】
第１電極１１ａの小電極ｓの長辺は、第２電極１２ａの小電極ｓの長辺よりも長く形成されており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれにもずり力が入力されていない状態において、第２電極１２ａの小電極ｓの長辺方向における両端は、第１電極１１ａの小電極ｓの長辺方向における両端よりも内側に位置する。具体的には、検知部Ｘにおいては、第１電極１１ａのＹ軸正方向側の端部が第２電極１２ａのＹ軸正方向側の端部よりＹ軸正方向側に位置し、また、第１電極１２ａのＹ軸負方向側の端部が第２電極１２ａのＹ軸正負向側の端部よりＹ軸負方向側に位置する。同様に、検知部Ｙにおいては、第１電極１１ａのＸ軸正方向側の端部が第２電極１２ａのＸ軸正方向側の端部よりＸ軸正方向側に位置し、また、第１電極１２ａのＸ軸負方向側の端部が第２電極１２ａのＸ軸正負向側の端部よりＸ軸負方向側に位置する。このように第１電極１１ａは第２電極１２ｂに対して、検知部ＸにおいてはＹ軸方向に、検知部ＹにおいてはＸ軸方向にそれぞれマージンを有しており、当該マージン部分が長辺方向（Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向）に許容される基材の移動量（ずれ量）以上であることが好ましい。これにより、例えばＹ軸方向にずり力が入力されて第１電極１１ａと第２電極１２ａとがずれた場合でも、検知部Ｘにおいては、第１電極１１ａと第２電極１２ａとの間で重複面積に変化が生じない。そのため、検知部ＸはＸ軸方向のずり力のみを検出でき、検知部ＹはＹ軸方向のずり力のみを検出できる。
【0022】
また、触覚センサ１００を指に貼って使用することを想定した場合、各小電極ｓが４ｍｍ×４ｍｍを超えない大きさにすると小電極ｓを指の腹に複数配置することができるため好ましい。なお、第１電極１１ａ及び第２電極１２ａの形状やその大きさは、測定対象の大きさにより自由に選択でき、例えば正方形でもよい。この場合、基材に対する第１電極１１ａ及び第２電極１２ａの位置合わせが単純化できるため製造難易度を下げることができる。
【0023】
図４は、触覚センサにおける検知部Ｏ及び検知部Ｙ近傍の部分断面図である。ずり力検出電極は、ずり力を入力していない状態において、図４に示すように、検出可能なずり力の方向に対して互いにずれている（一部重複しない）。そして、検知部Ｏを原点としたＸＹ座標系において、ずり力が正の方向に入力されると対応するずり力検出電極の重複面積が増加し、負の方向に入力されると減少するように配置される。これにより、ずりの方向及びずり力を検出することができる。検知部Ｘ及び検知部Ｙにおけるずり検出電極はいずれも、一方の小電極ｓの重複面積Ｓ１と、他方の小電極ｓの重複面積Ｓ２との合計が、圧力検出電極（第３電極１３ａ及び第４電極１４ａ）の重複面積Ｓと等しくなる。そのため、圧力を入力した時の圧力検出電極の出力と、ずり力検出電極の出力とが等しくなり、ずり力の入力方向に小電極ｓがずれて重複面積が変化した時の出力変化を純粋なずり力の変化としてとらえることができる。
【0024】
Ｙ軸方向にずり力が入力されると仮定して検知部Ｙの電極に着目すると、第２電極１２ａがＹ軸方向における正の方向（図４における右方向）にずれた場合に小電極ｓの重複面積が増加し、第２電極１２ａがＹ軸方向における負の方向（図４にける左方向）にずれた場合に、小電極ｓの重複面積が減少する。ずり力が入力されていないときの重複面積を１とすると、重複面積の変化量は、減少方向に最小０．２５倍まで、増加方向に最大１．７５倍まで許容される。このとき、検知部Ｘにおいては、第１電極１１ａのＹ軸方向の長さが第２電極１１ａよりも長いため、Ｙ軸方向にずり力が入力された場合、Ｘ軸方向のずり力に対応する検知部Ｘにおける小電極ｓの重複面積は変化しない。そのため、１つの電極からのみずり力の信号変化を取り出すことができ、検出精度が向上する。なお、Ｘ軸方向にずり力が入力された場合の検知部Ｘの各小電極ｓの重複面積の増減も同様である。また、ずり力の入力によってずり力検出電極の重複面積が増減するのに対し、圧力検出電極は重複面積が変化しない。
【0025】
圧力検出に寄与する検知部Ｏにおける第４電極１４ａは、平面視において第３電極１３ａよりも大きく形成される。これにより、ずり力の入力によって第１基材１と第２基材２とが相対的にずれた時にも、電極の重複面積の変化はずり力検出電極（第１電極１１ａ及び第２電極１２ａ）のみで起こり、圧力検出電極（第３電極１３ａ及び第４電極１４ａ）の重複面積の変化は起こらない。そのため、ずり力が入力されても圧力検出電極の抵抗値変化が起こらず、ずり力の検出精度が向上する。なお、第３電極１３ａは、ずり力検出電極の１つの小電極ｓと同一面積であればよく、例えば、図２に示すように、小電極ｓと同一形状（長方形）とすることができる。
【0026】
電極は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの貴金属粉末を熱硬化性樹脂に混合したペーストを用いて形成されるのが一般的であるが、カーボンやアルミ、或いは合金やこれらの混合物を用いてもよい。電極の抵抗値は低い方が後述の感圧層による抵抗値の検出が良好となるため、形成後の体積抵抗が５×１０－５Ωｃｍ以下となるものが好ましい。このような条件でかつ、コストや耐酸化性を考慮すると銀ペーストが好適である。また、電極は、スクリーン印刷やグラビアオフセット印刷など公知の印刷方法を用いて形成することができる。また、めっき、スパッタリングされた膜をエッチングして形成してもかまわない。また図示しないが、電極の形成のために、基材上に位置合わせ用のマークを付してもよい。マークの形状や大きさは特に限定されない。
【0027】
電極には配線（リード）が接続されており、リードの端部から信号を取り出す（図においてリード端部は図示しない）。リードの形成される経路は、リード同士が途中で交わらない限りどのような引き回しでも許容されるが、触覚センサ１００の小型化を考慮すると、基材の端部の一箇所に集約することが好ましい。また、図示しないが、リードを製造工程中及び使用中のキズや湿気から保護するために絶縁材料を塗布して保護してもよい。
【0028】
電極は、図１～４に示すように、中央部が盛り上がった形状に形成しても良い。この場合、各電極上の樹脂層も、電極の表面に沿って中央が盛り上がった形状に形成されるが、図においては簡略化して平坦面として記載する。なお、中央が盛り上がったような形状とすることで上下電極を対向させた状態で上下の樹脂層同士の接触がとりやすくなる。
【0029】
（樹脂層）
第１樹脂層１１ｂ、第２樹脂層１２ｂ、第３樹脂層１３ｂ、及び第４樹脂層１４ｂは、検知層としての役割を果たすものである。触覚センサ１００は対向電極間の抵抗値変化を検出する必要があるため、樹脂層には導電性を持つ材料が選択される。
第１樹脂層１１ｂ、第２樹脂層１２ｂ、第３樹脂層１３ｂ、及び第４樹脂層１４ｂは、検知層としての役割を果たすものである。触覚センサ１００は対向電極間の抵抗値変化を検出する必要があるため、樹脂層には導電性を持つ材料が選択される。
【0030】
樹脂層には、例えば、０．０５Ωｃｍ～１０００Ωｃｍ、より好ましくは５Ωｃｍ～５００Ωｃｍの抵抗率を有する材料を用いることができる。抵抗率が０．０５Ωｃｍ未満の場合、電極と電気信号的に区別がつきづらく信号変化としてとらえることが難しい。抵抗率が１０００Ωｃｍを超える場合、検出信号にノイズが載りやすくこちらも信号変化をとらえることが難しくなる。材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペースト及びこれらにメジウムなどの調整剤を混ぜて抵抗率を調整したものを用いることができる。
【0031】
第１樹脂層１１ｂ、第２樹脂層１２ｂ、第３樹脂層１３ｂ、及び第４樹脂層１４ｂは、第１電極１１ａ、第２電極１２ａ、第３電極１３ａ、第４電極１４ａのそれぞれを完全に覆うように、かつ、同一基板に形成された他の電極を覆う樹脂層と離間するように形成される。同一基板上の樹脂層同士が接触すると、ノイズが発生し、検出精度が低下するため好ましくない。第１樹脂層１１ｂ及び第２樹脂層１２ｂは、同じ大きさで形成される。これにより、第１基材１と第２基材２とが相対的にずれた時に、一方の基板上の電極が他方の基板の電極上に形成された樹脂層からはみ出してしまうのを抑制でき、信号検出が安定化する。
【0032】
樹脂層は、スクリーン印刷などの公知の印刷方法やスプレー塗布などの公知の塗工方法を使用して形成できるが、各電極付近にのみ選択的に形成するためには、一度の印刷により形成できる印刷法を採用するのが望ましい。
【0033】
樹脂層は、図においては簡略化して平坦面として記載しているが、実際は電極の表面に沿って中央が盛り上がった形状に形成される。中央が盛り上がったような形状とすることで上下電極を対向させた状態で上下の樹脂層同士の接触がとりやすくなる。
【0034】
触覚センサ１００にずり力が加えられると、上下で対向する第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂとが相対的にずれて第１電極１１ａと第２電極１２ａとの間の抵抗値も変化するため、触覚センサ１００は当該抵抗値変化に基づいてずり力を検出することができる。そのため、第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂとのずれに対して、ずり力の入力によって生じる第１樹脂層１１ｂ及び第２樹脂層１２ｂの変形が大きい場合は、変形に依存したノイズも大きくなり、検出精度が低下する。そのため、樹脂層は、第１基材１及び第２基材２として選択された材料よりも縦弾性係数（ヤング率）が高いことが好ましい。後述するように基材としてポリイミド（縦弾性係数が約３ＧＰａ）が好適に用いられることから、樹脂層の縦弾性係数は、３ＧＰａ以上、好ましくは４ＧＰａ以上とすることができる。
【0035】
（基材）
第１基材１及び第２基材２は、可撓性を有していればよく、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミドなどのプラスチックフィルムや、紙など、印刷用のインキ、フォトリソグラフィーで形成する電極の条件やセンサとしての用途に合わせて適宜選択できる。ただし、第２基材２には後述するスリット１６が形成されるため、耐熱性を有し、スリット１６の形成に耐えうる材料として、ポリイミドを好適に用いることが好ましい。なお、第１基材１と第２基材２とで種類や厚みが異なるものを用いてもよい。
第１基材１及び第２基材２は、可撓性を有していればよく、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミドなどのプラスチックフィルムや、紙など、印刷用のインキ、フォトリソグラフィーで形成する電極の条件やセンサとしての用途に合わせて適宜選択できる。ただし、第２基材２には後述するスリット１６が形成されるため、耐熱性を有し、スリット１６の形成に耐えうる材料として、ポリイミドを好適に用いることが好ましい。なお、第１基材１と第２基材２とで種類や厚みが異なるものを用いてもよい。
【0036】
（固定層）
固定層１５は、第１基材１及び第２基材２の対向する面同士を接着して固定し、対向させた積層体の位置関係を維持する。固定層１５は、全ての第１積層体１１、第２積層体１２、第３積層体１３、及び第４積層体１４を取り囲む領域に設けられる。固定層１５の形状は特に限定されないが、外形が正方形や円形であることが好ましい。
固定層１５は、第１基材１及び第２基材２の対向する面同士を接着して固定し、対向させた積層体の位置関係を維持する。固定層１５は、全ての第１積層体１１、第２積層体１２、第３積層体１３、及び第４積層体１４を取り囲む領域に設けられる。固定層１５の形状は特に限定されないが、外形が正方形や円形であることが好ましい。
【0037】
固定層１５の材質は特に限定されるものではないが、ずり力や圧力による破損を防ぐため、粘着強度が高い方が好ましい。触覚センサ１００の使用時は基材の面に対して押し込む方向にしか力をかけないが、粘着力が弱いと、測定対象から触覚センサ１００を外すときにセンサにかかる曲げ応力によって破損してしまう恐れがある。そのため、圧力方向の粘着力は、２５ｍｍ幅で５Ｎ以上であることが好ましい。また、触覚センサ１００を測定対象から取り外す際には曲げ応力によるずり方向成分が大きいため、ずり方向の粘着力が８０Ｎ／ｃｍ２であることが好ましい。粘着強度は固定層１５の幅によっても変化するため、これらの数値を上回るように幅を決定すればよい。
【0038】
固定層１５の厚みは、上下で対向する積層体を合わせた厚み以上とする。これにより、第１積層体１１と第２積層体１２（第３積層体１３と第４積層体１４）とを対向させたときに、固定層１５が支点となって、第２基材２が垂れることにより第１樹脂層１１ｂ及び第２樹脂層１２ｂ（第３樹脂層１３ｂ及び第４樹脂層１４ｂ）が接触した状態となる（図５）。この状態であれば上下の樹脂層に余計な応力が作用せず、ずり力によって第１樹脂層１１ｂに対して第２樹脂層１２ｂをずらすことが可能となる。また、圧力方向の検知において、圧力によって十分に接触率を変化させるため、圧力が入力されていないときの第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂとの接触率は完全接触を１とした時の０．０１～０．１倍であることが望ましい。この状態から圧力を入力して接触率を増やしていくことで、圧力による抵抗値変化が再現よく得られる。固定層１５を上下で対向する積層体を合わせた厚みより薄くしてしまうと、第１積層体１１と第２積層体１２、及び第３積層体１３と第４積層体１４が常に接触し、特に固定層１５に近い部分に大きな負荷がかかるため、検出精度の低下と破損を招く。垂れ量は固定層１５を支点とした梁のたわみとして近似でき、基材の厚みや硬さ、支点の距離で変わる。たわみ量Ｄは、支点間の距離Ｌ、荷重Ｗ（この場合基材の重さ）、断面二次モーメントＩ、縦弾性係数Ｅとして
Ｄ＝ＷＬ＾３／４８ＥＩ
と表せる。例として長さ（固定層１５間の距離）１．７ｃｍ、厚み１２５μｍ、密度１．４ｇ／ｃｍ３、ヤング率３．５ＧＰａのポリイミドフィルムで計算すると、たわみ量Ｄは５．３μｍとなる。この時、固定層１５の厚みは上下で対向する積層体を合わせた厚みより５．３μｍ厚くすると、ちょうど上下の積層体が接する。
Ｄ＝ＷＬ＾３／４８ＥＩ
と表せる。例として長さ（固定層１５間の距離）１．７ｃｍ、厚み１２５μｍ、密度１．４ｇ／ｃｍ３、ヤング率３．５ＧＰａのポリイミドフィルムで計算すると、たわみ量Ｄは５．３μｍとなる。この時、固定層１５の厚みは上下で対向する積層体を合わせた厚みより５．３μｍ厚くすると、ちょうど上下の積層体が接する。
【0039】
固定層１５は、接着剤の印刷によるパターニングや、両面テープをピナクル（登録商標）刃などで打ち抜いて固定層１５の形成位置に貼ることで形成してもよい。基材に余計な熱負荷を与えたくない場合や印刷ばらつきによる粘着力のムラを避けたい場合は、両面テープが好適に使用される。
【0040】
触覚センサ１００における、圧力とずり力の測定方法について説明する。
【0041】
【0042】
第１基材１上の圧力検出電極（第３電極１３ａ）と、第２基材２上の圧力検出電極（第４電極１４ａ）とが、一対の第３樹脂層１３ｂ及び第４樹脂層１４ｂを介して接続されている。圧力方向の負荷がない場合、第３樹脂層１３ｂ及び第４樹脂層１４ｂの接触面積が小さいため電極間の電気抵抗値は大きい（図６（ａ）参照）。圧力を加えることで第３樹脂層１３ｂ及び第４樹脂層１４ｂの接触面積が増える（図６（ｂ）参照）。接触面積が増えると、上下の電極間の導通パスが増えるため、電気抵抗値が減少する。したがって、圧力検出電極間の電気抵抗値に基づいて、圧力を検出することができる。
【0043】
図７は、ずり力測定時における触覚センサの積層体近傍の部分断面図である。より具体的には、図７（ａ）はずり力が入力されていない状態の触覚センサ１００の状態を示し、図７（ｂ）はずり力が入力された状態の触覚センサ１００の状態を示している。また、図７においては、電極及び樹脂層の外形を矩形形状で示す。
【0044】
図７（ａ）の状態において、平面視において第１電極１１ａと第２電極１２ａとは一部のみ重複するようにずらして設置されている。そして、図７（ａ）の状態から、紙面右方向にずり力を入力すると、第１電極１１ａと第２電極１２ａとの重複領域が増加し、電極間の電気抵抗値が減少するため、この抵抗値の変化に基づいてずり力を測定することができる。本実施形態においては、ずり力が入力されると第１電極１１ａと第２電極１２ａとの重なり面積が増加する構造としたが、減少する構造としてもよい。この場合、第１電極１１ａと第２電極１２ａの初期位置は、第１電極１１ａと第２電極１２ａとが完全に重複している状態とすることができる。
【0045】
（スリット）
スリット１６は、第２基材２の面を打ち抜くことで形成され、第２基材２における固定層１５の内側、かつ、第２積層体１２と離間した位置に設けられる。スリット１６を第２基材２に形成することで、第２基材２の所定方向への移動を緩和することができる。
スリット１６は、第２基材２の面を打ち抜くことで形成され、第２基材２における固定層１５の内側、かつ、第２積層体１２と離間した位置に設けられる。スリット１６を第２基材２に形成することで、第２基材２の所定方向への移動を緩和することができる。
【0046】
スリット１６は、例えば、図１及び図３のように、第２積層体１２及び第４積層体１４を取り囲む矩形状の領域の各辺に沿って４本設けられる。触覚センサ１００は、ずり力の入力に伴って第１電極１１ａと第２電極１２ａとが相対的にずれることによって、ずり力を検出する。しかし、第１基材１と第２基材２とを貼り合わせる必要があることから固定層１５が設けられ、これによって第１電極１１ａと第２電極１２ａとのずれが阻害される恐れがある。そのため、スリット１６を固定層１５の内側に設けることで、固定層１５より内側の領域を入力されたずり力の方向に移動させやすくすることができる。具体的には、図８に示すようにＸ軸方向へのずり力が入力された場合、Ｙ軸方向に延びる２つのスリット１６のうち一方が広がり、もう一方が狭まるように変形するため、第２電極１２ａがずり方向に移動しやすくなる。図８においては、ずり力がＸ軸の正の方向（紙面右方向）にずり力が入力された状態を示している。
【0047】
本実施形態のようにスリット１６が第２積層体１２及び第４積層体１４を取り囲む矩形状の領域の各辺に沿って４本設けられる場合、図３に示すように矩形の四隅に当たる部分に打ち抜きを施さない部分（非抜き打ち部）を設けることが好ましい。矩形の辺に当たる部分に非打ち抜き部を形成すると、打ち抜かれずに残った基材によりすれが妨げられてしまう。また、非抜き打ち部を対称に作ることでリードを引き回すスペースを確保するとともに、基材がつながっている部分に支えられて、ずり力がなくなった時に初期位置に戻ることができる。
【0048】
上述の通り、ずり力が入力されていないときの小電極ｓの重複面積を１とすると、重複面積の変化量は、減少方向に最小０．２５倍まで、増加方向に最大１．７５倍まで許容されるが、スリット幅ｄ１は、小電極ｓが許容される重複面積の変化量分以上の幅であることが好ましい。例えば、無負荷時の小電極ｓの重なり幅を１ｍｍとすると、重なり幅１ｍｍ×０．７５＝７５０μｍ幅のスリット１６を形成することで、７５０μｍの移動量が確保でき、好適に面積変化を得ることができる。
【0049】
スリット１６と第２積層体１２及び第４積層体１４との距離ｄ２は、スリット１６の幅と等しい（ｄ１＝ｄ２）。スリット１６がリードに近すぎると、第２基材２変形した際にリードに干渉し、キズをつけてしまう懸念がある。遠すぎるとスリット１６による効果を得られず第２基材２の移動が困難となる。
【0050】
スリット１６を入れる方法は、スリット１６の幅に応じて選択できる。スリット１６の幅が０．６ｍｍ以上である場合はピナクル刃による打ち抜きが有効であり、それよりも小さなスリットを形成する場合はレーザーカット加工が選択できる。また、図においてはスリット１６を角形状で示しているが、スリット１６のエッジは曲線形状での加工が好ましい。角があるような形状だと、ずり力を繰り返し入力して第２基材２が動く際に、スリットの角に応力が集中し第２基材２が破れてしまう恐れがある。
【0051】
以上説明したように、本実施形態に係る触覚センサ１００は、第２基材２の第２積層体１２及び第４積層体１４を取り囲む矩形状の領域の各辺に沿って４本のスリット１６が設けられている。そのため、ずり力が入力された際に、ずり力の方向に応じてスリット１６が変形し、第２電極１２ａがずり方向に移動しやすくなる。また、スリット１６は固定層１５の内側に設けられるため、ずり力による第２基材２の移動を固定層１５に阻害されるのを抑制できる。
【0052】
また、スリット１６が設けられるため、固定層１５によって十分に基材間の固定強度を確保しながらも、固定層１５に起因して第２基材２のずれが阻害されるのを抑制でき、検出精度の高い触覚センサ１００とすることができる。
【0053】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る触覚センサについて、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態に係る触覚センサ２００は、スリット１６の形成位置が第１実施形態に係る触覚センサ１００と異なる。図９は、本発明の第２実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図であり、より詳細には、図９（ａ）は、触覚センサの平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＤ－Ｄ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１０は、触覚センサの第２基材側の部分模式図であり、より詳細には、図１０（ａ）は、触覚センサの第２基材側の部分平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＥ－Ｅ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１１は、ずり力が入力された状態の触覚センサを示す図である。
第２実施形態に係る触覚センサについて、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態に係る触覚センサ２００は、スリット１６の形成位置が第１実施形態に係る触覚センサ１００と異なる。図９は、本発明の第２実施形態に係る触覚センサの概略構成を示す模式図であり、より詳細には、図９（ａ）は、触覚センサの平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＤ－Ｄ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１０は、触覚センサの第２基材側の部分模式図であり、より詳細には、図１０（ａ）は、触覚センサの第２基材側の部分平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＥ－Ｅ’線に沿う位置の断面図に相当する図 である。図１１は、ずり力が入力された状態の触覚センサを示す図である。
【0054】
第２基材２には、検知部Ｘ（第１積層体１１及び第２積層体１２）を挟んでＹ軸方向に延びる一対のスリット１６ａと、検知部Ｙ（第１積層体１１及び第２積層体１２）を挟んでＸ軸方向に延びる一対のスリット１６ｂとが設けられる。このような構成とすることで、Ｘ軸方向のずり力を検出する検知部Ｘの第２積層体１２は、Ｘ軸方向に移動しやすくなりつつもＹ軸方向への移動は制限されている。また、Ｙ軸方向のずり力を検出する検知部Ｙの第２積層体１２は、Ｙ軸方向に動きやすくなりつつもＸ方向への移動は制限される（図１１）。そのため、第１実施形態と比べると、ずり力が入力された方向に対応した電極をより選択的にずらすことができる。また、本実施形態では、ずり力検出電極（第２電極１２ａ）の傍以外にスリット１６が形成されないため、圧力検出電極（第４電極１４ａ）が動くことを抑制できる、さらに、打ち抜きによって第２基材２の強度が低下してしまうのを防ぐことができる。また、リードの取り回しの自由度を上げることもできる。
【実施例0055】
（実施例１）
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
【0056】
次に、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第１樹脂層１１ｂ及び第３樹脂層１３ｂを形成し、第１積層体１１及び第３積層体１３を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0057】
第２基材２として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図３に示す第２電極１２ａ、第４電極１４ａ、及びリードを印刷法で作製した。
【0058】
次に、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第２樹脂層１２ｂ及び第４樹脂層１４ｂを形成し、第２積層体１２及び第４積層体１４を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0059】
次に、第２基材２をレーザー加工により打ち抜くことで、幅約２００μｍのスリット１６を形成した（図３）。スリット１６は、第２積層体１２の端部から外側に２００μｍ離れた位置に形成された。
【0060】
次に、第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂ、及び、第３樹脂層１３ｂと第４樹脂層１４ｂとが対向するように第１基材１と第２基材２とを固定層１５を介して貼り合わせて固定することで、実施例１に係る触覚センサ１００を得た（図１）。このとき、第１電極１１ａの小電極ｓと第２電極１２ａの小電極ｓとは、平面視における重なり幅が２５０μｍであった。また、固定層１５としては、寺岡製の厚み３０μｍの両面テープ７０７＃４を幅１．５ｍｍの正方形状に打ち抜かれたものを用い、固定層１５の各辺が基材の中心から１．４ｃｍとなるよう配置した。
【0061】
このセンサに指で圧力をかけたところ、入力する力に応じて圧力検出電極の抵抗値変化が確認された。また、このセンサに指でずり力をかけたところ、ずり力の入力方向に第２基材２がずれ、対応するずり力検出電極の抵抗値変化が確認された。ずり力の入力をやめると、基材の位置が戻った。
【0062】
（実施例２）
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
【0063】
次に、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第１樹脂層１１ｂ及び第３樹脂層１３ｂを形成し、第１積層体１１及び第３積層体１３を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0064】
第２基材２として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図３に示す第２電極１２ａ、第４電極１４ａ、及びリードを印刷法で作製した。
【0065】
次に、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第２樹脂層１２ｂ及び第４樹脂層１４ｂを形成し、第２積層体１２及び第４積層体１４を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0066】
次に、第２基材２をレーザー加工により打ち抜くことで、検知部Ｘを挟んでＹ軸方向に延びる一対のスリット１６ａと、検知部Ｙを挟んでＸ軸方向に延びる一対のスリット１６ｂとを形成した（図１０）。スリット１６は、第２積層体１２の端部から２００μｍ離れた位置にスリット幅約２００μｍで形成された。
【0067】
次に、第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂ、及び、第３樹脂層１３ｂと第４樹脂層１４ｂとが対向するように第１基材１と第２基材２とを固定層１５を介して貼り合わせて固定することで、実施例２に係る触覚センサ１００を得た（図９）。このとき、第１電極１１ａの小電極ｓと第２電極１２ａの小電極ｓとは、平面視における重なり幅が２５０μｍであった。また、固定層１５としては、寺岡製の厚み３０μｍの両面テープ７０７＃４を幅１．５ｍｍの正方形状に打ち抜かれたものを用い、固定層１５の各辺が基材の中心から１．４ｃｍとなるよう配置した。
【0068】
このセンサに指で圧力をかけたところ、入力する力に応じて圧力検出電極の抵抗値変化が確認された。このセンサに指でずり力をかけたところ、Ｘ軸方向へのずり力に対しては検知部Ｘのずり力検出電極が上下でずれ、抵抗値変化が確認された。また、Ｙ軸方向へのずり力に対しては検知部Ｙのずり力検出電極が上下でずれ、抵抗値変化が確認された。ずり力の入力をやめると電極の位置が戻った。
【0069】
（比較例１）
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
第１基材１として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図２に示す第１電極１１ａ及び第３電極１３ａを７ｍｍ×７ｍｍの範囲内に印刷法で作製した。このとき、圧力検出電極は正方形状で作製した。また、ずり力検出電極はそれぞれコの字形状で作製し、長方形の小電極ｓ寸法は幅それぞれ０．５ｍｍ、長さ３．２ｍｍとし、小電極ｓ間の距離を２．５ｍｍとした。また第１電極１１ａ及び第３電極１３ａと同時にリードも幅０．０３ｍｍで、互いに交わることが無いように配置した。第１電極１１ａ、第３電極１３ａ及びリードの厚みは平均５．５μｍであった。
【0070】
次に、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第１樹脂層１１ｂ及び第３樹脂層１３ｂを形成し、第１積層体１１及び第３積層体１３を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第１電極１１ａ及び第３電極１３ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0071】
第２基材２として１２５μｍのポリイミドフィルム（東レ：カプトン５００Ｖ）を使用し、銀ペーストを用いて、図３に示す第２電極１２ａ、第４電極１４ａ、及びリードを印刷法で作製した。
【0072】
次に、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａの上に、十条ケミカル製のカーボンインキＪＥＬＣＯＮ ＣＨ－Ｎを印刷して第２樹脂層１２ｂ及び第４樹脂層１４ｂを形成し、第２積層体１２及び第４積層体１４を作製した。ＣＨ－Ｎの膜厚は平均６μｍであり、第２電極１２ａ及び第４電極１４ａ上の部分における膜厚は１２．５μｍであった。
【0073】
次に、第１樹脂層１１ｂと第２樹脂層１２ｂ、及び、第３樹脂層１３ｂと第４樹脂層１４ｂとが対向するように第１基材１と第２基材２とを固定層１５を介して貼り合わせて固定することで、比較例１に係る触覚センサ１００を得た。このとき、第１電極１１ａの小電極ｓと第２電極１２ａの小電極ｓとは、平面視における重なり幅が２５０μｍであった。また、固定層１５としては、寺岡製の厚み３０μｍの両面テープ７０７＃４を幅１．５ｍｍの正方形状に打ち抜かれたものを用い、固定層１５の各辺が基材の中心から１．４ｃｍとなるよう配置した。
【0074】
このセンサに指で圧力をかけたところ、入力する力に応じて圧力検出電極の抵抗値変化が確認された。しかし、このセンサに指でずり力をかけたところ、第２基材２のずれが生じず、対応するずり力検出電極の抵抗値変化が確認できなかった。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明は、ずり力を測定する触覚センサに適用できる。
【符号の説明】
【0076】
１ 第１基材
２ 第２基材
１１ 第１積層体
１１ａ 第１電極
１１ｂ 第１樹脂層
１２ 第２積層体
１２ａ 第２電極
１２ｂ 第２樹脂層
１３ 第３積層体
１３ａ 第３電極
１３ｂ 第３樹脂層
１４ 第４積層体
１４ａ 第４電極
１４ｂ 第４樹脂層
１５ 固定層
１６ スリット
１６ａ スリット
１６ｂ スリット
１００ 触覚センサ
２００ 触覚センサ
Ｏ ：検知部
Ｘ ：検知部
Ｙ ：検知部
bＹ ：検知部
ｓ ：小電極
２ 第２基材
１１ 第１積層体
１１ａ 第１電極
１１ｂ 第１樹脂層
１２ 第２積層体
１２ａ 第２電極
１２ｂ 第２樹脂層
１３ 第３積層体
１３ａ 第３電極
１３ｂ 第３樹脂層
１４ 第４積層体
１４ａ 第４電極
１４ｂ 第４樹脂層
１５ 固定層
１６ スリット
１６ａ スリット
１６ｂ スリット
１００ 触覚センサ
２００ 触覚センサ
Ｏ ：検知部
Ｘ ：検知部
Ｙ ：検知部
bＹ ：検知部
ｓ ：小電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】