JPS6230301A - 可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変抵抗器に関し、更に詳細には、感圧導電
弾性体を使用した新規な可変抵抗器に関するものである
。

〔従来技術〕

電気装置を人が操作する通常の手段として、オン・オフ
式のものと、つまみ、レバー等による可変式のものとが
ある。

前記のオン・オフ式のものとしては、スイッチが使用さ
れ、各種の形式のものがあるが、これらは、何れも二者
択一的な機能を持つ部品であって、強く操作しても、又
、弱く操作しても本来その機能に区別がない部品である
。

又、前記可変式のものとしては、例えば、オーデオ装置
のボリュームコントローラのように、抵抗等の電気的容
量を変更可能としたものであるが、それは、予めセント
された範囲のものであり、前者と同じく、それ以外の人
為的操作の入る余地はない。

さて、従来の電気装置は、このような機能の部品を使用
することが、むしろ装置の信頼度を高めるものであり、
特に不便とすることもなかった。しかしながら、近時の
電子産業の発展は、家庭用の商品、例えば、テレビゲー
ム、ビデオテープレコーダー等に見られにように、これ
ら電気機器類と操作する人との係わりが、従来の電気製
品とは較べものにならないほど緊密になっており、微妙
な操作、特に感覚的な満足が得られる操作を必要とする
場合が生じている。

例えば、本発明者らは、ビデオテープレコーダーのコマ
送りを任意のスピードに調節できる方法を確立したが、
この方法は、従来の１コマ毎にコマ送りをする操作から
、定格の再生速度迄連続的にコマ送り速度を変化させる
操作ができる操作手段、ある意味では操縦するような操
作ができると、その機能の利用価値が飛躍的に高まるこ
とが期待された。

このような操作手段として適当と考えられるものに、押
圧力に応じて抵抗値が変化する感圧導電弾性体を接点材
料とした押しボタンスイッチがある。このスイッチは、
指先のタッチの強さで抵抗が変化するので、前記の要求
に適したものであるが、指で押すだけの操作では、細か
い制御をするには不十分であった。例えば、感度（同じ
力加減によって生じる効果）を変更させながら用いたい
ような場合には、このスイッチの外に感度切り換え用選
択スイッチか可変抵抗器を併用するか、又は感度の異な
るスイッチを並べる等の工夫が必要であり、しかも操作
が複雑なものとなるので、専任者が操作するような場合
を除き、一般的には不適当であり、しかも、それに代る
適当な機器は見当らない現状である。

〔発明の目的〕

本発明は、前記のような操作者の感覚にマツチングさせ
得る操作手段を実現できる電気器具を提供することを目
的としており、具体的には、自分の怠志で自由にコント
ロールできる指をタッチさせることで操作できる可変電
気抵抗器を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

前記目的を達成するための本発明の可変抵抗器の構成は
、第１の電極、抵抗体から成る第２の電極及び前記両電
極の間に配設された感圧導電弾性体から成り、前記弾性
体は、押圧するとその力に対応して抵抗が変化する性質
を持ち、且つ、その押圧点で前記両電極を導通させるこ
とにより、第２の電極に接続するリード線と前記押圧点
との距離に対応１する抵抗と前記押圧による抵抗とによ
り抵抗値を可変としたことを特徴とするものである。

〔実施例１〕 以下、本発明の可変抵抗器を実施例により具体的に説明
する。

第１図は、本発明の基本的構成を説明するための説明図
である。即ち、本実施例の可変抵抗器１は、細長い形状
をした抵抗体から成る第２の電極２の上にシート状の感
圧導電弾性体３が配設されており、その上に可撓性の第
１の電極４が、前記感圧導電弾性体３の上に配設されて
おり、電極２には、端子５及び６が接続され、電極４に
は、端子７が接続された基本構成をしているものである
、以下、それぞれの部材、及びその組立について順次説
明する。

抵抗体からなる第２の電極２は、横に長い平面状の表面
を持つ抵抗器から構成されるものであり、既知の各種の
方法で作ることができる。

例えば、綱長い絶縁板に抵抗線を巻き付け、端部に端子
を取り付けたもの、前記絶縁板の長手方向に凹凸を付け
、これに抵抗線を引っ掛けてジグザグ状に配設したもの
、抵抗体ないし導電体を樹脂に混入してものを塗布ない
し整形したものなどである。

感圧導電弾性体３は、シート状として前記電極２の上面
はぼ全体に渡って配設されている。

この材料は、押圧されない状態では、高い抵抗値を持ち
、押圧によって抵抗値が低下する特性を持つもので、弾
性体材料としてゴムを使用したものは、感圧導電ゴムと
して既知の材料である。前記シートの厚さは、要求され
る抵抗値により適宜選定すればよい。

可撓性の第１の電極４は、金属箔、金属箔とプラスチッ
クとのラミネート膜、又は、プラスチックフィルムに導
電性塗料を塗布したもの等から成る可撓性の導電体であ
り、前記感圧導電弾性体の上面のほぼ全面に渡り配設さ
れている。

この第１の電極４を可撓性とする理由は、可変抵抗器ｌ
を指等で押圧した際、その下側の感圧導電弾性体にその
押圧力を確実に伝えるためである。したがって、二つの
電極を並べて、その上に感圧導電弾性体シート３を置く
ような配置の仕方のときは、可撓性とする必要はない。

第１図に示す電極２及び４、感圧導電弾性体３の形状、
寸法等は、使用目的により任意である。但し、実用上幅
よりも長さを大きく取ると、微調整が容易になる。又、
これら積層された抵抗体は、必ずしも平面状である必要
はなく、例えば、蒲鉾型、長手方向に湾曲した弓型等任
意とすることができる。

次に、この可変抵抗器１の動作を第１図によって説明す
る。いま、第２の電極２の各部の抵抗が均等であるとし
、全体の抵抗値をＲ１長さをＬとし、矢印で示した押圧
点の端子Ｇ側の感圧導電弾性体の端部からの距離をＳと
し、押圧力Ｆに対応して変化した抵抗値をｒとすると、
端子５及び６から見た可変抵抗器１の合成抵抗値Ｒ［］
は、ｒ＋　ＲＸ　ｓ　／　Ｌとなる。

可変抵抗器Ｉは、押圧力Ｆを変化させるとｒが変化し、
押圧位置を横方向に変化、つまり、Ｓを変化させるとＲ
Ｘ　Ｓ　／　Ｌが変化し、２次元的に抵抗を変化させる
ことができる。即ち、指で押す位置と力とを変えて抵抗
値を変化させることにより細かく抵抗値を変化させるこ
とができるので、操作者の感覚に合せた操作を容易に行
なえるので、従来の制御機器では充足できなかった制御
を可能にすることができる。

本発明を実施するに際し、前記各抵抗Ｒ及びｒの値には
、特に制限はないが、本可変抵抗器１を電子機器部品と
して使用するときは、一般に、前記Ｒｏが１００以上Ｉ
ＭΩ以下、好ましくは、１００Ω以上１００にΩ以下と
なるように、各抵抗値を選定することが好ましい。

その理由は、電子回路部品として使用されたとき、Ｒａ
を過少にすると、消費電力が過大となり、余分な増幅回
路が必要としたり、発熱量が大きくなるなどの不都合が
生じ、又、感圧導電弾性体として通常入手しうる組成で
は、実現し難くなのなど本発明の効果を発揮しにくくな
る。又、抵抗値が高すぎると、通常の電子回路では絶縁
体との差が小さくなり不適当である。

更に、本発明に使用する感圧導電弾性体の抵抗変化特性
は、押圧によって極端に変化せず、連続的に変化するこ
とが必要であり、しかも、通常加えられる押圧力の幅、
例えば指の力で弱く押したときと強く押したときとの抵
抗値の変化幅が１桁以上であることが望ましい。

したがって、感圧導電ゴムには、オン・オフ的抵抗変化
、即ち、押圧しないときには、高い抵抗値（少なくとも
ＩＭΩ以上、例えばＩＯＭΩ）を示し、通常、指で押し
て得られる力で導体化（例えば１Ω以下）する特性のも
のがあるが、このような特性値を持つものは好ましくな
い。

このような感圧導電弾性体を得る方法としては、既知の
手段、例えば、使用する弾性体としてシリコーンゴム弾
性体を使用し、例えば、特開昭５３−７９９３７号に開
示されているように、人造黒鉛粒子をゴムに混合分散さ
せる方法により、又、特開昭４９−１１４７９８号に開
示されているようにニッケル微粉体を使用する方法によ
り製造することができる。

以上の説明によって明らかなように、本発明の可変抵抗
器１は、押圧位置と押圧力との二つの可変要素を持つも
のであって、２次元可変抵抗器とでも言う新規な抵抗器
であり、後の実施例で示すように、従来の可変抵抗器と
は、全（異なる優れた機能を持つものである。

本発明の可変抵抗器１は、第１図のものに留まらず、種
々変形することができる。その−例を示す。第１図にお
いて電極４と電極２との上面を同一レベルとし、且つ、
両者の幅を、それぞれ感圧導電ゴムシート３の幅の１／
２以下とし、互いに接触しないように並べ、その上に感
圧導電ゴムシート３を置き、その上に金属箔を置いて可
変抵抗器１を得た。前記金属箔は、感圧導電ゴムシート
３内を流れる電流を垂直方向のみとし・、水平方向の流
れは、この金属箔内を流すためである。このものを押圧
したところ、第１図のものと同様に可変抵抗体として使
用することができた。

〔実施例２〕 本実施例は、第１図の電極２の素材を抵抗線に変え、板
状の抵抗体を使用して実施したものであり、第２図及び
第３図に示すものである。

〈抵抗体から成る第２の電極２の調製〉ポリエチレンテ
レフタレートの厚さ１００　μｍのシートの片面にカー
ボンブラックを混入分散させたエポキシ樹脂の導電性イ
ンクを塗布乾燥焼付し、表面抵抗率２にΩの抵抗膜とし
た。次いで、これを幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊
状に切り出し、両端に銀粉混入のエポキシ樹脂にリード
線５ａ、　６ａを固定して全抵抗２０にΩの抵抗体を得
た。　′ く感圧導電弾性体シートの調製〉 １５０〜２００メツシユの人造黒鉛をＲＴＶシリコーン
ゴム（米国ＧＥ社製）１００重量部に対し９５重量部加
え、常法に従って硬化させた感圧導電ゴムを、厚さ０．
５　ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ１９０ｍｍの感圧導電弾性
体シートを得た。

〈可撓性の第１の電極４の調製〉 厚さ０．１ｍｍ　、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍのりん
青銅板の表面を金メッキし、長手方向の一端にリード線
７ａをハンダ付けして電極４を得た。

以上の各部材を用い、第２図に示す斜視図の本実施例の
可変抵抗器１を組み立てた。なお、第３図は、組立の詳
細を示す展開図である。即ち、 まず、絶縁性のプラスチック製ケース８は、幅１１ｍｍ
、深さ０　、８ｍｍの抵抗体を収納する溝９が設けられ
ており、ここに前記電極２を接着剤を用いて固着し、そ
の上に、両端を５ｍｍづつ開けて感圧導電弾性体シート
３を置き、その余白部分に同じ厚さの絶縁体から成るス
ペーサー１０を接着材で固定し、その上に電極４を置き
、その上を、絶縁と保護とを目的として厚さ５０μｍの
ポリエチレンテレフタレートフィルム１１で覆い可変抵
抗器１を得た。図中、リード線５ａ、　５ａ。

７ａ　　は、それぞれ端子５，６．７に接続するための
ものである。

以上の説明から理解されるように、本発明の可変抵抗器
１の一つの特徴点は、指で操作するのに必要な広さとす
る外は、極めて薄く、且つ小型、軽量とすることができ
ることである。

以下に、これらの電気的特性を測定した結果を説明する
。

前記の感圧導電弾性体シートの抵抗変化特性を求めるた
めに、このシートを、２枚の可撓性電極４の間に挾み、
そのままの状態で抵抗を測定したところ２０ＭΩ以上の
値を示した。これをおよそ１０　ｇ／　ｃｎｌに相当す
る力で押圧したところ、ＩＭΩ〜５００にΩ程度まで抵
抗値が低下した。

この抵抗変化は、あるレヘル迄は、２０ＭΩ以上を保ち
、ある所で急激な抵抗変化を示し、幾分オン・オフ的な
挙動を示すが、更に力を増すと、抵抗が低下するが、変
化の割合は減少し、約１００ｇの力で８にΩ、３００ｇ
で１にΩとなった。

なお、極端に力を増したところ、１ｋｇでは８にΩ、２
ｋｇでは４０Ωとなった。

第４図及び第５図は、第２図に示した可変抵抗器１の抵
抗変化特性を示した図である。第４図の横軸は押圧力を
、又縦軸は端子５及び７の間の抵抗値を表し、第５図の
横軸は押圧する位置を、又縦軸は前記と同様に端子５及
び７の間の抵抗値を表す。

第４図から明らかなように押圧力を約１００ｇ／　ｃｎ
ｌから３００ｇ／ｃｎ（に変化させたとき、抵抗値にし
て約２０にΩの変化をさせることができ、第５図から明
らかなように、押圧位置を左端から右端迄変化させるこ
とによって約２０にΩの変化をさせることができる。

次に、本実施例の可変抵抗体１を用いた応用例を示し、
その有用性を例示する。

第６図は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲという
）のコマ送りスイッチをリレーにより作動させるように
構成した制御回路をブロック線図により示したものであ
る。図において、発振回路１５は、前記の可変抵抗器１
を発振素子として使用するＲＣ型のＩＣ発振回路であり
、可変抵抗器１を押圧することにより抵抗値を変化させ
ると、それに応じて発振周波数が変る。

この発振回路１５で発生した周波数の信号をドライブ回
路１６で整形、分周等を行い、出力回路１７の一部を構
成するリレー１８の接点を、前記周波数に対応して開閉
させて、ＶＴＲのコマを送るように構成されている。

次に、第６図の動作を説明する。まず、Ｑ点を弱く押圧
すると、前記合成抵抗ＲＯは高い値となり、発振周波数
は低く、コマは、ゆっくり送られる。次いで押圧点を右
に移動させると前記ＲＯは小さくなるので、発振周波数
は高くなりコマ送りは速くなる。又、押圧点を移動させ
ずに押圧力を高くしても同様である。押圧位置を右方と
するとコマ送り速度は速くなり、いわゆる、スローモー
ションとなる。押圧力を加減すれば、微妙に画面の動き
を調節することができるので、容易に観賞、観察、研究
を行うことができる。

前記各回路の回路定数を適宜選択することにより、前記
コマ送りを極くゆっくりしたものから、スローモーショ
ン塩の任意のスピード範囲にＳ両型することができ、し
かも、そのＦＨ乍を、人が自分の指で直接制御するので
、思うままを指先のコントロールに転換でき、操作に熟
練を要せず、自由に、且つ細かく制御することができる
。

このように、本発明の可変抵抗器は、感覚的手加減を電
気信号に変える手段を提供するものであり、以上の例示
に留まらず、家庭電気製品の外、事務機器類、産業機械
類等のマニュアル操作に広く使用することができる。

本発明の可変抵抗器は、以上のとおり、指で操作できる
点に特徴があるものであるが、押圧する手段は、これに
限定されず、他の機械的手段で行うことを妨げるもので
はないことは、容易に理解されよう。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のとおり感圧導電弾性体と通常の抵抗体
とを組み合せ、押圧することにより両方の抵抗を適宜変
化させる構成することにより、次のような効果を発揮す
る。

（１）　　押圧を横方向の移動と、縦方向の力の変化と
二元的に変化させ得るので、前記各抵抗を同時に、又別
々に変化させることができ、しかも、その操作を人の指
で行うことができるので、微調整を感覚に合せ、思うま
まに行うことができる。

（２）従来の制御方法とは異なるマニュアル制御をする
電気機器類を提供できる。

（３）　　薄型、軽量とすることができるので、多くの
電気部品として有利に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変抵抗器の構成を説明する図、第２
図は別の実施例による可変抵抗器の斜視図、第３図は第
２図の組立分解図、第４図及び第５図は第２図の可変抵
抗器の電気抵抗特性を示す図、第６図は応用例を示すブ
ロック線図である。 ■・・・可変抵抗器、２・・・第２の電極、３感圧導電
弾性体シート、４・・・第１の電極、５，６．７・・・
端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１の電極、抵抗体から成る第２の電極及び前記両電
   極の間に配設された感圧導電弾性体から成り、前記弾性
   体は、押圧するとその力に対応して電気抵抗が変化する
   性質を持ち、且つ、その押圧点で前記両電極を導通させ
   ることにより、第２の電極に接続するリード線と前記押
   圧点との距離に対応する抵抗と前記押圧による抵抗とに
   より抵抗値を可変としたことを特徴とする可変抵抗器。