JPS6150363B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新しい構成の感圧抵抗素子に関するも
のである。

従来感圧抵抗素子用の導電性ゴム状弾性体とし
ては、絶縁性ゴム弾性体中に金属粉粒体やカーボ
ンブラツクを混合分散させたもの、あるいはスポ
ンジ状体中にそれら導電体粒子を分散させたもの
などが種々開発されている。これらは印加圧力に
よつてゴム状弾性体中で、粒子間の接触の機会が
増加および／または当接している電極との実質接
触面積が増加することによつて、対電極間の抵抗
値が小さくなる機構のものである。この印加圧力
によつて導電性ゴム状弾性体が圧縮変形するが、
それによつて該絶縁性ゴム弾性体マトリツクスと
上記導電体粒子との間に剥離のせん断が働き、マ
トリツクスと粒子の間に接着剤やカツプリング剤
を使用して接着力を強固にしてあつても、繰り返
しの印加圧力あるいは大きい歪変形により、マト
リツクスと導電体粒子とは分離し、初期の抵抗〜
圧力の関係維持が困難で信頼性が低い欠点があ
る。

例えば、米国特許第4199637号、同第4203088
号、同第4210895号、同第4209481号等の明細書に
は、印加圧力により当接電極面積内で貫通する針
状体の数が増加する構造の感圧抵抗素子が開示さ
れているが、これらは線状、針状体の座屈、屈曲
等の永久変形によりその信頼性を失う欠点を有し
ている。したがつてこれらの導電性ゴム状弾性体
を使用した感圧抵抗装置はきわめて限定された仕
様範囲で使用される不利を持つている。

本発明は、かかる不利、欠点を解決した感圧抵
抗素子を提供しようとするもので、これは電極間
に、少なくとも表面層が導電性である導電性ゴム
状弾性体の粒状物の複数個を互いに離間して単層
に敷設してなり、押圧時には該粒状物の押圧変形
により電極と粒状物、および粒状物相互の接触面
積が増加して電極間抵抗値が小さくなり、押圧を
解除すると該接触面積が減少して電極間抵抗値が
大きくなるように構成したことを特徴とする感圧
抵抗素子に関するものである。

本発明に使用する導電性ゴム状弾性体の粒状物
は、絶縁性のゴム弾性体マトリツクス中に金属粉
粒体やカーボンブラツク等の導電性部材を混合分
散させたもの、あるいはあらかじめ粒状物とされ
た絶縁性ゴム弾性体の表面に導電性ゴム弾性体の
被覆層を形成したものなどいずれでもよいが、こ
の導電性ゴム状弾性体としては比抵抗が
10^-4ohm・cm〜10⁴ohm・cmの範囲内のものであ
ることが望ましい。

導電性ゴム状弾性体は粒状物の形で使用するの
であるが、これは加硫によつて導電性ゴム状弾性
体を製造する際に所定形状の粒状物に成形加硫す
ることにより得ることができるほか、シート状も
しくは棒状、塊状等の導電性ゴム状弾性体を、適
当な大きさの粒状物に、粉砕、切断あるいは裁断
して得たものでもよい。したがつて、これら粒状
物の形状には制限がない。上記いずれの方法によ
つて得たものであつても、粒状物の大きさは平均
的直径が10μｍ〜10mm（好ましくは50μｍ〜５
mm）であるものが望ましい。これがあまりに小さ
いものであると、前記した機能を備えた感圧抵抗
素子を構成することが困難である。すなわち、押
圧した後の除圧により弾性復帰力が不足し具合が
悪い、一方この粒状物が大きすぎると、この導電
性ゴム状弾性体粒子の体積に対する表面積の比が
小さくなることによつて、押圧時の圧縮による膨
出粒子表面の固有抵抗が大きくなる傾向があり、
押圧による抵抗変化量があまり変らないものとな
るほか、粒子間が圧接される際、粒子表面の膨出
伸張による摩擦力が大きなものとなり、表面での
クラツキングが生じ易くなるという不利がある。

なお、導電性ゴム状弾性体粒子は前記した粒子
径の範囲で粒径の比較的揃つたものであれば多少
大小まざつていても原則的には差支えないが、望
ましくは粒径のそろつたものを使用することがよ
い。

本発明の感圧抵抗素子は、電極間に導電性ゴム
状弾性体の粒状物を敷設した構成からなる。これ
を例示した図面に基づいて説明する。第１図は電
極２―２′間に導電性粒子１を互いに離間して単
層となるように敷設した構成からなる感圧抵抗素
子の概略断面図を示したもので、ａは非押圧の状
態、ｂは押圧した状態である。このｂ図から判る
ように、押圧により電極と導電性粒子との接触面
積が増加すると共に粒子相互が接触し、この結果
電極２―２′間の抵抗が非押圧時および団塊化し
たものに比べて大巾に小さくなる。

第２図は電極配置を別の構成としたもので、こ
れはａ図に示したように、片側の支持板３に導電
性粒子固定層４が設けてあり、この層４に導電性
粒子１が互いに離間して単層にされている。反対
側の支持板３′には対電極２，２′が設けられてい
る。もちろんこの対電極は複数個設けられていて
もよい。ｂ図はａ図において導電性粒子が電極面
に押圧された状態を示したものであり、これによ
り電極２―２′間が導通状態となる。

第３図は本発明の感圧抵抗素子を応用した装置
の一例を示したものであり、カリキユレーター、
電話その他マイコン装置のセンサースイツチ、電
子機器用センサー、ないし抵抗〜圧力の巾を大き
くして演奏効果をねらうための音量調節を可能と
した押釦状の電子楽器あるいは電子玩具などのキ
ーボード装置として使用するものである。同ａ図
はその装置の斜視図、ｂ図はそのスイツチ機構の
拡大断面図、ｃ図は押釦部６の底面に導電性粒子
１が互いに離間して単層にされた状態の平面図を
それぞれ示したものである。電極２，２′，２″は
基板５上に配置してあり、押釦部６の内部には導
電性粒子１が接着剤により敷設されている。この
押釦部６を押圧すると、第２図ｂとほぼ等しい状
態がもたらされ、電極間は導通する。なお、第３
図のｃは導電性粒子が敷設されている面の平面図
を示したものである。

本発明になる感圧抵抗素子は粒状物の集合にお
いてたとえばそのうち１個あるいは２個が本発明
にいう機能を備えていない（不良品）としても、
組立てた全体としての機能において何等支障（接
点不良あるいは動作部の不良発生）がないという
意味であり、実際上は大きな利点である。

本発明による他の利点は、抵抗〜圧力が鋭敏な
のでその関係を容易に調節することができるとい
うことであり、ゴム状弾性体粒子が圧縮変形する
際、粒子個体の体積と自由表面積の比を大きくす
ることによつて粒子内部でのクリープ変形を小さ
くし、抵抗〜圧力のヒステリシスを小さくし、粒
子物相互の接触面積変化と対電極との接触面積変
化による相乗面積変化による抵抗〜圧力の変化巾
を大きくし、これにより調節が容易となり、信頼
性が大きくなるという利点が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電極間に導電性粒子を敷設した構成
からなる感圧抵抗素子の概略断面図を示したもの
であり、そのａ図は非押圧の状態、ｂ図は押圧し
た状態である。第２図ａ、ｂは電極配置を別の構
成としたものである。第３図は本発明の感圧抵抗
素子を応用した装置の一例を示したもので、ａ図
はその装置の斜視図、ｂ図はそのスイツチ機構の
拡大断面図、ｃ図は押釦部６の底面に導電性粒子
１が固着された状態の平面図をそれぞれ示す。 １……導電性粒子、２，２′，２″……電極、
３，３′……支持板、４……導電性粒子固定層、
５……基板、６……押釦部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極間に、少なくとも表面層が導電性である
   導電性ゴム状弾性体の粒状物の複数個を互いに離
   間して単層に敷設してなり、押圧時には該粒状物
   の押圧変形により電極と粒状物、および粒状物相
   互の接触面積が増加し、押圧を解除すると該接触
   面積が減少するように構成したことを特徴とする
   感圧抵抗素子。