JPH056802U - 変位−電気抵抗変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧力による変位に対して抵抗値のスムーズ
な変化が得られる変位−電気抵抗変換素子を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 一対の電極板１，２間に導電性ゴム３を挟
み、導電性ゴム３の電極板１への接触面を半球面状に構
成した。 【効果】 電極板１の加圧によるこの電極板１と導電性
ゴム３との接触面積の変化に基づいて抵抗値を変化させ
ているので、電極板１の変位に対して抵抗値がスムーズ
に変化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電子オルガンのキーボード、パソコンのキーボード、テレビ受像機 やビデオデッキなどのタッチセンサーおよびコンピュータ用のホースインプット キーなどに使用できる変位−電気抵抗変換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来周知のポインティングデバイスと称される変位−電気抵抗変換素子は、一 対の平面状の電極板間に弾性導電部材が介在されて構成され、通常電極板は印刷 配線基板などの固定部に固定される。弾性導電部材は導電性パウダーが天然ゴム または合成樹脂で固められて全体的に弾性を有するように固形化されたものであ り、通常導電性ゴムと称されるものである。この状態で電極板を外部より加圧（ 変位）すると、導電性ゴム内の導電性パウダーの結合状態が密になり、これによ り電極板間の電気抵抗が低下する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の変位−電気抵抗変換素子では上述したように、電極板の変位に伴って導 電性ゴム内の導電性パウダーの結合状態を変化させ、これにより電極板間の電気 抵抗値を変化させているので、電極板の変位に対して電極板間における電気抵抗 値の滑らかな変化が期待できない問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上述の課題を解決するためこの考案においては、一対の対向する電極板間に弾 性導電部材（この例では導電性ゴム）を挟着するとともに、少なくとも何れか一 方の電極板の導電性ゴムへの接触面か、あるいは導電性ゴムの電極板への接触面 を曲面に構成し、または電極シート上に形成された櫛状をなす一対の電極と、抵 抗被膜シート上に形成された抵抗被膜とを少許の間隙をもって対向させ、この抵 抗被膜シートをその抵抗被膜とは反対面から半球面状の弾性を有する押圧体で押 圧するように構成したことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】

この考案によれば、一方の電極板を固定し、他方の電極板を加圧すると、その 電極板の変位（一対の電極板間の間隔の変化）に応じてこの電極板と導電性ゴム との接触面積が変化し、一対の電極板間の電気抵抗値が変化する。また半球面状 の弾性を有する押圧体を抵抗被膜シートに押圧すると、加圧力の変化即ち押圧体 の変位によって抵抗被膜の一対の電極に対する接触面積が変化し、これによって も一対の電極間の電気抵抗値が変化する。

【０００６】

【実施例】

この考案に係わる変位−電気抵抗変換素子を、図面を参照して説明する。図１ は第１の実施例を示し、平面状をした一対の相対向する電極板１，２間に弾性導 電部材３が介在されて構成されている。電極板１，２はそれ自体硬い金属板で構 成されてもよいが、硬い絶縁板の一面に導電膜を被着したものでもよい。弾性導 電部材３としては上述した導電性ゴムを使用でき、その表面が曲面（この例では 半球面状）に形成され、その下面には電極板２が電気的に接触されるとともに印 刷配線基板などの固定部４に固定され、上面には電極板１が電気的に接触され、 これが外部より加圧されるように構成されている。

【０００７】 図１の実線図示状態では電極板１と導電性ゴム３との接触面積は小さいので抵 抗値（初期値）は比較的大きい。この電極板１に矢印方向から加圧してこれを点 線図示状態に変位させると、電極板１は導電性ゴム３を押しつぶして両者１，３ 間の接触面積が増大し、これら間の電気的抵抗値は実線図示状態の場合に比して 小さくなる。即ち接触面積が広くなるに伴って抵抗値は小さくなり、換言すれば 抵抗値は電極板１の変位量Ｌに関係する。また電極板１に対する加圧を止めるこ とにより、導電性ゴム３の弾力により電極板１は元の位置に復帰して抵抗値は初 期値に戻る。

【０００８】 この場合、電極板１，２間の抵抗値は導電性ゴム３の導電性パウダーの結合状 態の変化に依存するのではなく、電極板１と導電性ゴム３との接触面積の変化に 依存するものであるから、電極板１の変位に対してスムーズな抵抗値の変化が得 られる。図２における曲線５はこの関係を示したものであり、縦軸は抵抗値、横 軸は電極板１の変位量Ｌを目盛っている。

【０００９】 図３は第２の実施例を示したもので、この例では電極板１自体を湾曲させてそ の表面を曲面に構成し、導電性ゴム３の電極板１への接触面を平面に構成した場 合であり、電極板１に矢印方向に圧力を加えると電極板１は点線に示すように導 電性ゴム３に押し込まれ、両者１，３間の接触面積が変化して上例で説明した場 合と同様の動作状態となる。

【００１０】 図４は第３の実施例を示したもので、電極板１，２をそれぞれ湾曲させ、導電 性ゴム３の電極板１，２に対向する面を平面に構成した場合であり、この例でも 上述した各例と同様の動作が期待される。但しこの例では図３の例に比して、同 一変位量に対する電極板１，２と導電性ゴム３との接触面積の変化量が大きくな るので、同一変位量に対する電極板１，２間の抵抗値の変化量が大きくなる。

【００１１】 図５は第４の実施例を示す分解状態の斜視図である。この例では電極シート６ と、抵抗被膜シート７と、両者６，７間に介在されるスペーサ８と、加圧用部材 ９とから構成されている。電極シート６は絶縁シート１０上に一対の櫛形電極１ １，１２が互いに相手側電極に割り込む状態で被着されて形成され、抵抗被膜シ ート７は絶縁シート１３上（図において絶縁シート１３の下面）に抵抗被膜１４ が被着されて形成され、スペーサ８は絶縁シート１５の中央に窓孔１６が穿たれ て形成され、加圧用部材９は剛性シート１７の下面に弾性を有しかつ半球面状の 表面を有する押圧体１８が取り付けられて形成されている。

【００１２】 電極シート６の電極１１，１２と抵抗被膜シート７の抵抗被膜１４とがスペー サ８の窓孔１６を通して対向するように、絶縁シート１０と１３とがスペーサ８ の絶縁シート１５を介して接着され、加圧用部材９の上面からの加圧による押圧 体１８の抵抗被膜シート７への押圧によって、抵抗被膜１４を一対の電極１１， １２間に接触させるように構成されている。

【００１３】 図６は図５に示す変位−電気抵抗変換素子の組立状態の側面図であり、図５と の対応部分には同一符号を付してその説明を省略する。２０は加圧棒、２１は印 刷配線基板などの固定部である。この例では加圧用部材９は予圧用スプリング１ ９によって常時予圧され、図７に示すように抵抗被膜１４の一部が電極１１，１ ２に跨って接触して所定の抵抗値（初期値）が得られるように構成されている。

【００１４】 この構成において加圧用部材９を介して押圧体１８を加圧すれば、加圧力の変 化即ち加圧用部材９の変位に応じて抵抗被膜１４の電極１１，１２への接触面積 が変化し、接触面積が広い程電極１１，１２間の抵抗値は初期値より小さくなる 。また加圧力を除去すれば加圧用部材９は元の位置に復帰し、抵抗値は初期値に 戻る。この例では半球面状の弾性を有する押圧体１８が抵抗被膜シート７の背面 を押すように構成しており、この加圧用部材９を加圧するたとえば指先などの大 きさに無関係に一定の変位に対して一定の抵抗値の変化が得られ、小型で均一な 特性を有する変位−電気抵抗変換素子が提供される。

【００１５】 図８は図５に示す変位−電気抵抗変換素子を４組使用してジョイスティック装 置を構成した場合を示す断面図であり、図９はその一部分の分解斜視図である。 この例では円筒形のケース２２内に４組の変位−電気抵抗変換素子が収納されて いるが、図９に示すように電極シート６の絶縁シート１０、抵抗被膜シート７の 絶縁シート１３、スペーサ８の絶縁シート１５および加圧用部材９の剛性シート １７が、各変位−電気抵抗変換素子に対して共通に形成され、各シート１０，１ ３，１５の中央には透孔２３，２４，２５が形成され、加圧用部材９にも図８に 示すように透孔２６が形成されている。図９において図５と対応する部分には同 一符号を付してその説明を省略する。

【００１６】 ケース２２内の底部には突起３１が形成され、これに電極シート６，スペーサ ８，抵抗被膜シート７，加圧用部材９の各透孔２３，２４，２５，２６が嵌合さ れ、これらが重合された状態で各組の電極１１，１２と窓孔１６と抵抗被膜１４ と押圧体１８とが対向され、加圧用部材９の上面に摘み２６が載置されるように 構成されている。

【００１７】 摘み２６は蓋状の上部２７と椀状の下部２８とから構成され、それぞれの中央 に形成された嵌合部２９，３０の嵌合によって一体化されるように構成されてい る。またこの下部２８の上面とこれと対向するケース２２の内面との間には４個 の予圧用スプリング１９が介在されているが、この介在位置は各変位−電気抵抗 変換素子と対向する位置である。

【００１８】 この構成において、摘み２６の上部２７の上面の例えば左側を押すと、これに 伴って摘み２６はその下部２８が加圧用部材９の剛性シート１７を押して左側に 傾斜する。即ち剛性シート１７はその左側が下がるように傾斜し、その４個の押 圧体１８のうち、左側の押圧体が絶縁シート１３の背面に対して最も広い面積を もって押し付けられる。この結果絶縁シート１３上の４個の抵抗被膜１４のうち 、左側のものがこれと対向する絶縁シート１０上の電極１１，１２と最も広い面 積をもって接触するようになり、この左側に示す電極１１，１２間の抵抗値がそ の初期値より大きく低下する。この抵抗値の変化は摘み２６への加圧力即ち摘み ２６の傾斜量に関係する。この場合絶縁シート１０上の前後の電極の抵抗値は初 期値より僅かに低くなり、右側のそれはほとんど変化しない。

【００１９】 また摘み２６の上面の右側を押すと上述した場合とは逆の抵抗値の変化が得ら れる。さらに摘み２６の前または後の加圧に関しては、前または後の電極に関し て抵抗値の変化が得られる。また左右前後のみならず斜め方向における加圧につ いても、各組の電極の抵抗値の変化によってその加圧方向および加圧力が検知さ れる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のようにこの考案に係わる変位−抵抗値変換素子によれば、接触面積の変 化に応じて抵抗値を変化させるようにしているから、この抵抗値の変化が極めて 滑らかである効果を有し、全体の構成も簡単であって小型化できる効果があり、 信頼性が高く、高性能な変位−電気抵抗変換素子が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係わる変位−抵抗値変換素子の第１
の実施例を示す断面図。

【図２】その動作を説明する曲線図。

【図３】この考案に係わる変位−抵抗値変換素子の第２
の実施例を示す断面図。

【図４】この考案に係わる変位−抵抗値変換素子の第３
の実施例を示す断面図。

【図５】この考案に係わる変位−抵抗値変換素子の第４
の例を示す分解状態の斜視図。

【図６】図５に示す装置の組立状態の側面図。

【図７】図６の一部分の断面図。

【図８】図６に示す装置の使用状態を示す断面図。

【図９】図８に示される装置の一部分の分解斜視図。

【符号の説明】

１ 電極板 ２ 電極板 ３ 弾性導電部材 ６ 電極シート ７ 抵抗被膜シート ８ スペーサ ９ 加圧用部材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性パウダーをゴムまたは弾力性のあ
   る合成樹脂で固形化した弾性導電部材と、 この弾性導電部材を挟んでこれを加圧する一対の対向す
   る電極板とを有し、 この一対の電極板の少なくとも何れか一方の上記弾性導
   電部材への接触面、または上記弾性導電部材の上記電極
   板への接触面が曲面に構成されたことを特徴とする変位
   −電気抵抗変換素子。
2. 【請求項２】 絶縁シート上に櫛状をなす一対の電極
   が、互いに相手の電極内に挿入された状態で被着された
   電極シートと、 柔軟性を有する絶縁シート上に抵抗被膜が形成された抵
   抗被膜シートと、 この抵抗被膜シートと上記電極シートとの間に介在さ
   れ、抵抗被膜と一対の電極とを少許の間隙を保持して対
   向させるようにこの対向部分に窓孔が形成されたスペー
   サと、 上記抵抗被膜シートをその抵抗被膜とは反対面から押圧
   する半球面状の弾性を有する押圧体とを有することを特
   徴とする変位−電気抵抗変換素子。