JP2003308748A

JP2003308748A - 摺動部を有する入力装置

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Publication number: JP2003308748A
Application number: JP2002114469A
Authority: JP
Inventors: Satoru Matsumora; 悟松茂良
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: CN1452192A; CN1222963C; JP4117146B2

Abstract

(57)【要約】【課題】摺動子と電極との間の磨耗を最小にして、接
点寿命の長い摺動部を有する入力装置を提供する。【解決手段】基板２の表面にスクリーン印刷して形成
した電極２ａと、摺動子４ａ，４ｂ，４ｃとの間に、動
粘度が所定の範囲のシリコーンオイルからなる潤滑剤を
塗布する。電極や摺動子表面の微細な孔や凹凸にシリコ
ーンオイルが付着することで、摺動抵抗を低減でき、摺
動子と電極間の磨耗を最小にできる。よって、摺動子と
電極との間の接点寿命を延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摺動子が電極上を
接触しながら切り換えを行うスイッチやエンコーダなど
の摺動部を有する入力装置に係わり、特に摺動子と電極
間の磨耗を少なくして接点寿命を延ばすことを可能とし
た摺動部を有する入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダなどの摺動式の入力装置で
は、絶縁基板の表面に設けられた電極に、ブラシ状の摺
動子が対向しており、前記摺動子が絶縁基板および電極
の表面上を摺動して、摺動子と電極との接触が繰り返さ
れる。

【０００３】前記電極側の基板は、銀メッキなどを施し
た銅系金属板から所定形状に形成された電極を金型内に
セットして、金型内に絶縁性の溶融樹脂を流し込んでイ
ンサート成型したものや、絶縁性のプリント基板の表面
の銅系金属箔をエッチングしたものなどが使用されてい
る。また、摺動子は高弾性を有するりん青銅の表面に銀
メッキを施したものなどが使用される。

【０００４】前記入力装置では、電極を摺動子が摺動す
るときの磨耗により発生した金属粉が、前記電極と摺動
子との間の接触抵抗を大きくし、電気信号にチャタリン
グ等のノイズを発生させることがある。このため、前記
電極と摺動子との間に潤滑剤を塗布し、前記磨耗を小さ
くして金属粉の発生を抑え込むようにしているのが一般
的である。

【０００５】従来の潤滑剤としては、シリコーンオイ
ル、オレフィンオイルまたは鉱物油などのベースオイル
（基油）に、シリカや酸化防止剤、さらには金属石けん
などの増ちょう剤を配合したグリースなどが用いられて
いる。前記電極と摺動子との摺動により前記メッキが剥
がれて銅系金属が露出したときに、前記酸化防止剤によ
り前記銅系金属の酸化を防止し、または前記シリカによ
って銅系金属の表面の酸化膜を除去できるようにしてい
る。また前記増ちょう剤を用いることで、電極表面にグ
リースが長時間付着した状態を維持できるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、長時間にわた
って摺動子が電極表面を摺動すると、電極や摺動子の表
面、特に摺動子の表面が平坦な状態に摩耗しやすい。こ
の場合に、摺動子の平坦面と電極との間に、電極などか
らの削れ粉やシリカが挟まって、摺動子と電極との実質
的な接触面積が低下して、ノイズが発生しやすくなり、
あるいは摺動子の平坦面と電極との間に増ちょう剤が挟
まって、摺動子の摺動抵抗を増大させる、などの問題が
生じやすくなる。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、摺動子と電極の磨耗を最小にして接点寿命
を延ばすことを可能とした摺動部を有する入力装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に印刷
された電極と、前記電極に接触しながら摺動する摺動子
とを有する入力装置において、前記電極と摺動子間に、
動粘度が、５×１０^-3ｍ²／ｓ以上で、且つ１０×１０
^-3ｍ²／ｓ以下の範囲内のシリコーンオイルが塗布され
ていることを特徴とする摺動部を有するものである。

【０００９】本発明では、動粘度が前記範囲のシリコー
ンオイルを用いると、摺動子と電極との間に前記オイル
が長期に渡って残留できるようになるため、摺動子と電
極の摩耗を最小限にできるようになる。摺動子と電極の
摩耗が少ないため、前記シリコーンオイルにシリカや酸
化防止剤さらに増ちょう剤を含ませる必要がなくなる。
したがって、電極と摺動子の間にシリカや削れ粉が介在
することがなくなり、摺動子と電極との接触を良好にで
き、ノイズを低減できる。また摺動子と電極との間に増
ちょう剤が介在しなくなるため、摺動抵抗の増大も防止
できる。

【００１０】またシリコーンオイルは、粘性率の温度依
存性が少なく、長時間にわたって前記のような最適な摺
動状態を維持できる。

【００１１】例えば、前記電極が、前記基板の表面に導
電性樹脂組成物をスクリーン印刷し、その後に加熱硬化
したものであり、さらには、前記電極の表面が、所定の
温度で熱プレスされたものである。

【００１２】そして、電極表面の中心線平均粗さが３μ
ｍ以下であることが好ましい。電極の表面粗さが前記以
下であると、摺動子が摺動したときに、電極表面の削れ
等が生じる確率を低くできる。

【００１３】一方、前記摺動子が、りん青銅の表面にＮ
ｉメッキを施し、さらにその表面に銀メッキをしたもの
である。

【００１４】また、前記基板が、硝子エポキシ基板、ベ
ークライトまたはガラス繊維強化ポリエチレンテレフタ
レートのうちのいずれかの有機系絶縁基板である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の摺動部を有する入
力装置の実施の形態としてロータリー型のエンコーダの
内部の機械的構造を示しており、Ａはエンコーダの平面
図、ＢはエンコーダのＢ−Ｂ線断面図である。

【００１６】図１に示すエンコーダ１は、例えば車載用
のエアコンの温度や風量調整などに使用されるものであ
る。前記エンコーダはケース６に設けられた回転部と固
定部とを有しており、前記回転部には回転部材３が設け
られている。前記回転部材３の中心には、ケース６の外
方に延びる摘み部が設けられ、この摘み部を回すことで
前記回転部材３が正逆両方向へ回転できるようになって
いる。

【００１７】前記回転部材３にドーナツ板型の基板２が
固定されて、回転部材３と共に前記基板２が回転できる
ようになっている。前記基板２は、例えば硝子エポキシ
基板、ベークライトまたはガラス繊維強化ポリエチレン
テレフタレートなどの有機系絶縁基板で形成されてい
る。

【００１８】図１Ａに示すように、前記基板２の表面に
は所定形状の電極２ａが形成されている。なお、電極２
ａ以外の部分は、基板２の表面が露出された絶縁部２ｂ
である。なお、図１Ａでは、前記電極２ａの範囲をドッ
ト模様で示している。

【００１９】前記固定部には支持部材４が設けられてお
り、この支持部材４に３本の摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが
固定されている。例えば、前記支持部材４は、前記基板
２を覆うカバーとして兼用されていてもよい。

【００２０】前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃは、弾性係数
の高い板ばね材料であり、例えばりん青銅である。この
りん青銅板の表面に、ニッケル下地膜がメッキで形成さ
れており、さらにその表面に銀メッキが施されている。
前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの先端には、プレス加工に
よって略Ｕ字形状に曲げられた摺動接点４ａ１，４ｂ
１，４ｃ１が形成されている。

【００２１】前記ケース６内では、各摺動子４ａ，４
ｂ，４ｃが基板２の表面に接触しており、回転部材３お
よび基板２が回転すると、各摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが
電極２ａと絶縁部２ｂ上に弾圧された状態で摺動する。
図１Ａでは、前記摺動子４ａの摺動軌跡をＬ１で示し、
摺動子４ｂの摺動軌跡をＬ２で、摺動子４ｃの摺動軌跡
をＬ３でそれぞれ示している。

【００２２】この実施の形態では、前記摺動子４ｃが摺
動軌跡Ｌ３において常に電極２ａと接触するコモン電極
となっている。また、摺動子４ａと４ｂは、前記摺動軌
跡Ｌ２とＬ３において、互いに異なるタイミングで、電
極２ａと絶縁部２ｂを交互に摺動する。したがって、コ
モンとなる前記摺動子４ｃと前記摺動子４ａとの間でロ
ータリーエンコードが可能であり、また前記摺動子４ｃ
と前記摺動子４ｂとの間で、前記と異なるタイミングの
ロータリーエンコードが可能である。

【００２３】前記電極２ａは、前記基板２の表面に、熱
硬化性のバインダー樹脂に導電粉としての銀粉と補強材
とを混ぜ合わせた導電性樹脂組成物をスクリーン印刷
し、その後に所定の温度で焼成することにより形成され
る。なお、前記導電粉として、カーボンブラックや黒鉛
などを用いることもできる。

【００２４】また前記補強剤は、モース硬度３．５以上
で４．５以下のもので、Ｎｉ粉または無機粉体、ウィス
カ（微細繊維）などである。前記補強剤の配合比率は、
導電性樹脂組成物内の固形分を１００体積％としたとき
に２〜４体積％であり、好ましくは３体積％である。

【００２５】また、前記電極２ａは、スクリーン印刷、
乾燥後に熱プレスし、更に加熱硬化されたものが好まし
く使用される。

【００２６】図２および図３は、フェノール樹脂をバイ
ンダーとし銀粉を導電粉として焼成した電極の断面を示
すものであり、それぞれ１０００倍および３０００倍の
ＳＥＭ写真である。図２は乾燥後の熱プレス前、図３は
熱プレス後を示している。図４および図５は電極表面の
粗さの測定値を示しており、図４は熱プレス前、図５は
熱プレス後である。

【００２７】図２および図３に示すように、熱プレスを
加えるとプレス前に比べて電極２aの表面の粗さが低下
し平滑表面を有することがわかる。

【００２８】また図４および図５に示すように、熱プレ
スを加える前における電極表面の板圧方向の平均的な平
面に対する表面粗さは、中心線平均粗さで７μｍ程度ま
で大きいが、熱プレスを加えた後は、中心線平均粗さが
３μｍ以下となる。

【００２９】電極表面に熱プレスを加えると、電極２ａ
の表面粗さを小さくできるため、電極２ａと、摺動子４
ａ，４ｂ，４ｃとの摺動抵抗を小さくでき、よって電極
２ａと摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの磨耗量を低減させるこ
とができ、エンコーダ１の接点寿命を延ばすことが可能
となる。

【００３０】また前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃと電極２
ａおよび絶縁部２ｂからなる基板２の表面との間に潤滑
剤が塗布される。

【００３１】前記潤滑剤は、その動粘度が５×１０^-3ｍ
²／ｓ（５，０００cSt）から１０×１０^-3ｍ²／ｓ（１
０，０００cSt）の範囲内のシリコーンオイルが使用さ
れる。前記シリコーンオイルは、高粘度であり、また温
度による粘性の変化が少ない。また動粘度が前記範囲内
であると、電極２ａと摺動子４ａ，４ｂ，４ｃとの間に
前記シリコーンオイルが介在した状態を長く維持でき、
電極と摺動子との摺動抵抗を長期間にわたって低下させ
ることができる。

【００３２】例えば、電極２ａがバインダーに前記銀粉
を含む銀インクで乾燥し、熱プレスして図５に示すよう
に、表面粗さが中心線平均粗さで３μ以下のものであ
り、摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが、りん青銅板の表面にＮ
ｉメッキおよび銀メッキを施したものとする。この場
合、シリコーンオイルの動粘度が前記範囲であると、シ
リコーンオイルが、電極と摺動子の表面のきわめて微細
な凹凸や細孔の内部に保持され、その位置での付着性を
維持しやすくなる。よって、電極表面と摺動子との表面
が常にシリコーンオイルで濡れた状態を維持できる。

【００３３】また、電極の表面粗さが前記範囲である
と、電極表面が削られることが少ないものの、やはり電
極表面がわずかに削られることを避けることはできな
い。電極が前記銀インクで、摺動子が銀メッキしたりん
青銅板の場合、摺動により電極が一方的に摩耗を受けや
すい。ここで、銀インクを焼成した電極は、銀粉と補強
材およびバインダーとの複合物であるため、摺動面の全
面が均一に削られることがなく、表面に微細な凹凸が形
成される程度である。よって、この微細な凹凸によりシ
リコーンオイルの濡れ性をさらに高くできる。

【００３４】すなわち、表面粗さが前記範囲の電極を用
い、また動粘度が前記範囲のシリコーンオイルが用いら
れると、本来電極と摺動子との摩擦係数が小さいため、
電極が大きく削られることがなく、むしろ摺動により電
極表面に適度な微細な凹凸が形成されるようになる。こ
の微細な凹凸がシリコーンオイルの濡れ性に寄与でき、
電極と摺動子との間に、常にシリコーンオイルが介在し
た状態となる。このようにシリコーンオイルが常に滞在
することにより、摺動抵抗の増大を防止でき、電極が大
きく削られるのを防止できて、削り粉が発生するのを防
止できるようになる。

【００３５】シリコーンオイルの動粘度が前記範囲未満
であると、シリコーンオイルの流動性が良すぎて、前記
微細な凹凸に対する付着性が低下しやすい。また前記範
囲を超えると、低温時の粘性抵抗が高くなりすぎ、電極
と摺動子の間にオイルが厚く残りやすくなって、接触不
良が発生、電気的ノイズが生成されやすくなる。

【００３６】また、前記のように、長い期間にわたっ
て、電極と摺動子との摺動抵抗を低減できるため、電極
および摺動子が、酸化されるような大きな損傷を受けに
くい。よって酸化防止剤が不要であり、また酸化皮膜を
除去するためのシリカを含ませる必要がない。よって、
シリコーンオイルのみを潤滑剤として使用することがで
き、従来のように前記シリカや削り粉による電極表面な
どへのダメージが生じにくくなり、これによっても長期
間最適な摺動状態を維持できるようになる。

【００３７】また、本実施の形態において好ましく使用
されるシリコーンオイルは、ジメチルシリコーンオイル
またはメチルフェニルシリコーンオイルなどである。

【００３８】

【実施例】図１に示す構造のロータリーエンコーダを製
造した。

【００３９】（１）基板２ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート基板とし
た。

【００４０】（２）電極２ａフェノール樹脂をバインダーとし、導電粉として銀粉
を、補強材としてＮｉ粉を含ませ、溶媒としてカルビト
ールを含む銀インクを基板表面にスクリーン印刷し、こ
れを１７５℃で１５分乾燥後１８０℃、圧力１５ＭＰａ
で１分熱プレスし、更に１８０℃で１時間加熱硬化し
た。電極の固形物での前記銀粉の体積率は２９％で、補
強材の体積率は３％であった。またプレス後の電極表面
の中心線平均粗さは３μ以下であった。

【００４１】（３）摺動子４ａ，４ｂ，４ｃ）幅０．１８ｍｍ、厚さ０．１２ｍｍのりん青銅板の表面
にＮｉメッキと銀メッキを施したものを使用した。

【００４２】（４）潤滑剤以下の実施例と比較例で、潤滑剤を異ならせた。

【００４３】（５）評価各比較例と実施例のロータリーエンコーダーの、摺動子
４ａ−４ｃ間の出力波形および、摺動子４ｂ−４ｃ間の
出力波形を得た。この波形は、初期状態のときと、回転
部材３を３６０度の角度で６万回往復回転させた後の、
双方について得た。

【００４４】（６）評価結果（比較例１）動粘度が２×１０^-3ｍ²／ｓのシリコーン
オイルを、電極２ａおよび基板２の表面に薄く均一に塗
布した。常温（２５℃）での、初期状態の出力波形を図
６Ａに、６万回往復回転させた後の出力波形を図６Ｂに
示す。

【００４５】（実施例１）動粘度が５×１０^-3ｍ²／ｓ
のシリコーンオイルを、電極２ａおよび基板２の表面に
薄く均一に塗布した。常温（２５℃）での、初期状態の
出力波形を図７Ａに、６万回往復回転させた後の出力波
形を図７Ｂに示す。また低温（−４０℃）での初期状態
の出力波形を図１０Ａに示す。

【００４６】（実施例２）動粘度が６×１０^-3ｍ²／ｓ
のシリコーンオイルを、電極２ａおよび基板２の表面に
薄く均一に塗布した。常温（２５℃）での、初期状態の
出力波形を図８Ａに、６万回往復回転させた後の出力波
形を図８Ｂに示す。

【００４７】（実施例３）動粘度が１０×１０^-3ｍ²／
ｓのシリコーンオイルを、電極２ａおよび基板２の表面
に薄く均一に塗布した。常温（２５℃）での、初期状態
の出力波形を図９Ａに、６万回往復回転させた後の出力
波形を図９Ｂに示す。また低温（−４０℃）での初期状
態の出力波形を図１０Ｂに示す。

【００４８】（比較例２）従来のシリコーングリス、す
なわち動粘度が１．５×１０^-3ｍ²／ｓのシリコーンオ
イルに、腐食防止剤、金属石けんを含んだものを１１５
μｍの厚さで塗布した。

【００４９】常温（２５℃）での、初期状態の出力波形
を図１１Ａに、６万回往復回転させた後の出力波形を図
１１Ｂに示す。

【００５０】各実施例と比較例から、動粘度が５×１０
^-3ｍ²／ｓ以上で、１０×１０^-3ｍ²／ｓ以下のシリコー
ンオイルを用いると、６万回の往復摺動によっても出力
の劣化が生じていないことを確認できる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明では、摺動子と電極
間の磨耗を最小にすることができ、長期にわたって接点
部分からのノイズの発生を防止できる。また温度変化に
よる摺動性の劣化も少なく、接点の寿命を延ばすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の入力装置の実施の形態としてロータリ
ー型のエンコーダの内部の機械的構造を示し、Ａはエン
コーダの平面図、ＢはエンコーダのＢ−Ｂ線断面図、

【図２】熱プレス前の電極断面のＳＥＭ写真、

【図３】熱プレス後の電極断面のＳＥＭ写真、

【図４】熱プレス前の電極表面の粗さの測定値を示す線
図、

【図５】熱プレス後の電極表面の粗さの測定値を示す線
図、

【図６】比較例１の出力波形を示すものであり、Ａは常
温での初期状態、Ｂは６万回の往復回転後、

【図７】実施例１の出力波形を示すものであり、Ａは常
温での初期状態、Ｂは６万回の往復回転後、

【図８】実施例２の出力波形を示すものであり、Ａは常
温での初期状態、Ｂは６万回の往復回転後、

【図９】実施例３の出力波形を示すものであり、Ａは常
温での初期状態、Ｂは６万回の往復回転後、

【図１０】低温での出力波形を示し、Ａは実施例１、Ｂ
は実施例３、

【図１１】比較例２の出力波形を示すものであり、Ａは
常温での初期状態、Ｂは６万回の往復回転後、

【符号の説明】

２基板２ａ電極２ｂ絶縁部３回転部材４支持部材４ａ，４ｂ，４ｃ摺動子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に印刷された電極と、前記電極に
接触しながら摺動する摺動子とを有する入力装置におい
て、前記電極と摺動子間に、動粘度が、５×１０^-3ｍ²／ｓ
以上で、且つ１０×１０^-3ｍ²／ｓ以下の範囲内のシリ
コーンオイルが塗布されていることを特徴とする摺動部
を有する入力装置。
【請求項２】前記電極が、前記基板の表面に導電性樹
脂組成物をスクリーン印刷し、その後に加熱硬化したも
のである請求項１記載の摺動部を有する入力装置。
【請求項３】前記電極の表面が、所定の温度で熱プレ
スされたものである請求項１または３記載の摺動部を有
する入力装置。
【請求項４】電極表面の中心線平均粗さが３μｍ以下
である請求項３記載の摺動部を有する入力装置。
【請求項５】前記摺動子が、りん青銅の表面にＮｉメ
ッキを施し、さらにその表面に銀メッキをしたものであ
る請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部を有する
入力装置。
【請求項６】前記基板が、硝子エポキシ基板、ベーク
ライトまたはガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレー
トのうちのいずれかの有機系絶縁基板である請求項１な
いし５のいずれかに記載の摺動部を有する入力装置。