(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の樹脂バインダ１００重量部に対し、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでフタル酸ジブチル吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを１５重量部〜２５０重量部配合した抵抗ペーストであって、上記カーボンパウダーが、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなる抵抗ペースト。
【請求項２】
請求項１記載の抵抗ペーストを絶縁基板上に印刷して抵抗体を形成し、この抵抗体に加えられる機械的な歪を抵抗値変化として検出する歪ゲージ。
【請求項３】
請求項１記載の抵抗ペーストを印刷し、複数の抵抗体を形成した絶縁基板と、絶縁基板に装着され、傾倒操作することによって抵抗体に機械的歪を生じさせる操作部からなる多方向操作体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてゲーム機やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の操作部に、操作方向の検出用として使用される抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゲーム機やパーソナルコンピュータ等の電子機器の多機能化や多様化に伴って、操作部が前後左右に操作可能な多方向操作体によって表示画面の座標入力を行うものが増え、この多方向操作体の操作方向の検出用に各種歪ゲージが多く用いられている。
【０００３】
従来のこの種の歪ゲージとしては、特開平７−２４３８０５号公報に記載された印刷タイプのものが知られており、絶縁基板に抵抗ペーストを印刷して多数の歪ゲージを同時に製作できるため、安価でかつ取扱いも容易なものとなっている。
【０００４】
このような従来の印刷タイプの歪ゲージについて、図３及び図４を用いて説明する。
【０００５】
図３（ａ）は従来の歪ゲージの断面図であり、同図において、１はリン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板、２はエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂バインダに銀粉やカーボンパウダー等の導電粉を分散した電極、３は両端が電極２に接続された抵抗体である。
【０００６】
そして、抵抗体３は、熱硬化性の変性フェノール樹脂等の樹脂バインダ４の１００重量部に対し、導電粉５として、粒子の繋がりが比較的少ない低ストラクチャーの、すなわちフタル酸ジブチルを単位重量当りどれだけ吸収するかを示す吸油量（以下、ＤＢＰ吸油量と記載する）が１００ｍｌ／１００ｇ以下と小さく、平均粒子径１〜２０μｍのグラファイトを２０〜２００重量部、または平均粒子径０．５〜５μｍのニッケルや銅等を５００〜９００重量部配合した抵抗ペーストを、絶縁基板１の上に印刷することによって形成されている。
【０００７】
以上の構成において、図３（ａ）の状態から絶縁基板１に荷重を加えて撓ませると、図３（ｂ）に示すように、絶縁基板１上に印刷形成された抵抗体３も撓んで圧縮方向に機械的歪が生じるため、樹脂バインダ４内に配合された導電粉５の間の距離が狭まり、抵抗体３の抵抗値は小さくなる。
【０００８】
また、これとは逆方向に荷重を加えて絶縁基板１を反らせると、抵抗体３には引張り方向に機械的歪が生じて導電粉５の間の距離が広がるため、抵抗値は大きくなり、これらの抵抗値の変化が電極２を介して機器の電子回路（図示せず）に送られることによって、歪ゲージに加えられた歪が検出されるものであった。
【０００９】
この時、歪ゲージの抵抗値は、加えられた引張り或いは圧縮方向の歪量に比例して、本来直線的に変化するはずであるが、実際には樹脂バインダ４内に配合された導電粉５が互いに干渉し合うため、図４に示すように、歪ゲージの歪と抵抗値変化率の関係は、本来の直線に対し１０数％程度のずれが生じた曲線を示すものとなっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の抵抗ペーストとこれを用いた歪ゲージにおいては、樹脂バインダ４内に配合されたグラファイトやニッケル、銅等の導電粉５の形状が鱗片状もしくは板状の粉体であるため、特に抵抗体３を圧縮する方向に歪ゲージを撓ませた場合、導電粉５が内部で干渉し合い突っ掛かりが生じて、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化せず、歪に対する抵抗値変化の直線性が悪くなるという課題があった。
【００１１】
また、グラファイトは、粉体中に炭素がどれだけ含まれているかを示す固定炭素量が７５％〜９５％と一般的に低く、炭素以外の有機物等は湿気を含み易いため、高湿度環境下で使用する場合、湿度によって抵抗値変動が大きくなるという課題もあった。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られると共に、高湿度環境下でも抵抗値変動の少ない抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の抵抗ペーストは、熱硬化性の樹脂バインダに、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを配合するものとし、しかもそのカーボンパウダーとしても、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなるものを用いて、抵抗ペーストを構成するものである。
【００１４】
これにより、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、熱硬化性の樹脂バインダ１００重量部に対し、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでフタル酸ジブチル吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを１５重量部〜２５０重量部配合した抵抗ペーストであって、上記カーボンパウダーが、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなる抵抗ペーストとしたものであり、この抵抗ペーストを用いて印刷形成した抵抗体は、導電粉の形状が球状であるため、機械的歪を生じさせても樹脂バインダ内部で導電粉が干渉し合うことがなく、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られる歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができるという作用を有する。また、そのカーボンパウダーとしても、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなるものとしており、これらのカーボンパウダーは固定炭素量が９９％以上と一般のグラファイトに比べて高く、他の浸水性を有する有機物等が殆ど含まれていないため、高湿度環境下での抵抗値変動を少なくすることができるという作用を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の抵抗ペーストを絶縁基板上に印刷して抵抗体を形成し、この抵抗体の機械的な歪を抵抗値変化として検出する歪ゲージとしたものであり、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた歪ゲージが得られるという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の抵抗ペーストを印刷し、複数の抵抗体を形成した絶縁基板と、絶縁基板に装着され、傾倒操作することによって抵抗体に機械的歪を生じさせる操作部からなる多方向操作体としたものであり、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた多方向操作体を得ることができるという作用を有する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による歪ゲージの断面図であり、同図において、リン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板１の上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂バインダに銀粉やカーボンパウダー等の導電粉を分散した電極２が印刷形成されていることは、従来の技術の場合と同様であるが、両端が電極２に接続された抵抗体８は、熱硬化性の変性フェノール樹脂等の樹脂バインダ４に、平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを導電粉９として配合した抵抗ペーストを、印刷することによって形成されている。
【００２１】
以上の構成において、絶縁基板１に荷重を加えて撓ませると、絶縁基板１上に印刷形成された抵抗体８が撓んで圧縮方向または引張り方向の機械的歪が生じ、樹脂バインダ４内に配合された導電粉９の間の距離が変化するため、抵抗体８の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化が電極２を介して機器の電子回路（図示せず）に送られることによって、歪ゲージに加えられた歪が検出されることは、従来の技術の場合と同様である。
【００２２】
以上のような抵抗ペースト及び歪ゲージの具体的な製作方法と、その特性について説明する。
【００２３】
抵抗ペーストは、熱硬化性の変性フェノール樹脂を樹脂バインダ４として用い、これに導電粉９と溶剤であるイソホロンとを混合して、ロールミルにより混練分散させる方法にて製作した。
【００２４】
そして、抵抗ペーストの導電粉９は、平均粒子径８０ｎｍでＤＢＰ吸油量２８ｍｌ／１００ｇのサーマル級カーボンブラックと、平均粒子径７０ｎｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇの黒鉛化カーボン、平均粒子径６μｍ及び２０μｍでＤＢＰ吸油量３０ｍｌ／１００ｇのメソフェーズカーボンマイクロビーズ、平均粒子径５μｍ及び２０μｍでＤＢＰ吸油量１０ｍｌ／１００ｇのガラス状カーボンを用い、その配合比や平均粒子径等を変えて上記の方法により数種類の抵抗ペーストを製作した。
【００２５】
なお、サーマル級カーボンブラックは旭カーボン製の旭サーマル、黒鉛化カーボンは東海カーボン製の＃３８００、メソフェーズカーボンマイクロビーズは大阪ガス製のＭＣＭＢ、ガラス状カーボンは日本カーボン製のＩＣＢが一般に知られている。
【００２６】
また、比較用の従来の抵抗ペーストとして、導電粉をグラファイトとしたものも、同様にその配合比や平均粒子径等を変えて数種類製作した。
【００２７】
そして、電極２が印刷形成された絶縁基板１の上に、これらの抵抗ペーストを用いて抵抗体８を印刷形成して歪ゲージを製作した後、絶縁基板１に荷重を加えて抵抗体８に歪を生じさせ、その時の歪に対する抵抗値変化率と抵抗値変化の直線性を評価した。
【００２８】
また、これらの歪ゲージを６０℃９０〜９５％ＲＨの高湿度環境下に１０００時間放置した後、抵抗値を測定し湿度に対する抵抗値変化率を評価した。
【００２９】
以上のように行った特性評価の結果について、（表１）を用いて説明する。
【００３０】
【表１】
0003855410.tif 000002
【００３１】
（表１）から明らかなように、ＤＢＰ吸油量が８０ｍｌ／１００ｇである従来のグラファイトを導電粉として用いた比較例１，２の歪に対する抵抗値変化率０．５〜０．８％に対し、導電粉がサーマル級カーボンブラックや黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンである実施例１〜６は、ＤＢＰ吸油量が１０〜６０ｍｌ／１００ｇと小さいため、歪に対する抵抗値変化率が０．６〜１．５％と、高い抵抗値変化率を得ることができた。
【００３２】
また、歪ゲージを撓ませた際に、樹脂バインダ内で鱗片状のグラファイトの導電粉が干渉し合う、比較例１，２の歪に対する抵抗値変化の直線性が８〜１０％であるのに対して、導電粉の形状が球状である実施例１〜６の直線性は５％以下と、歪に対する抵抗値変化の良好な直線性を示している。
【００３３】
さらに、固定炭素量が７５〜９５％であるグラファイトを使用した比較例１，２の高湿度環境下での抵抗値変動が５％以上と大きくなるのに対し、固定炭素量が９９％以上であるサーマル級カーボンブラックや黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンを導電粉に用いた実施例１〜６は、高湿度環境下での抵抗値変動も３％以下と少なくなることが確認できた。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、熱硬化性の樹脂バインダに、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを配合した抵抗ペーストを用いて歪ゲージを構成することによって、歪に対する高い抵抗値変化率が得られると共に、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られる歪ゲージを得ることができるものである。
【００３５】
また、カーボンパウダーに、固定炭素量が９９％以上であるサーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つを用いることによって、高湿度環境下での抵抗値変動を少なくすることもできる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態による多方向操作体の外観斜視図であり、同図において、１１はリン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板、１２は絶縁基板１１の中央部に下端が固定された操作部で、絶縁基板１１の四隅は剛体の取付台１３に固定されている。
【００３７】
そして、絶縁基板１１の上面には、操作部１２を挟んで左右に一対の第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂが、前後には一対の第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂが、実施の形態１と同様の抵抗ペーストを用いて印刷形成されている。
【００３８】
以上の構成において、操作部１２の上端を左方向に傾倒操作すると、この荷重によって絶縁基板１の左面は凹面に右面は凸面に変形し、第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂには各々圧縮方向と引張り方向の機械的歪が生じるため、樹脂バインダ内に配合された導電粉の間の距離が変化して、第一の抵抗体１４Ａの抵抗値は小さく第一の抵抗体１４Ｂの抵抗値は大きくなって、この抵抗値の変化が機器の電子回路（図示せず）に送られ、各々に加えられた歪が検出される。
【００３９】
そして、これとは逆に、操作部１２の上端を右方向に傾倒操作した場合には、第一の抵抗体１４Ａの抵抗値は大きく第一の抵抗体１４Ｂの抵抗値は小さくなり、同様に、前後方向に傾倒操作した場合には、第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂの抵抗値が各々変化することによって、操作部１２がどの方向にどれだけ傾倒操作されたかが検出されるように構成されている。
【００４０】
また、絶縁基板１１上に印刷形成された第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂや第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂには、実施の形態１と同様の抵抗ペーストが用いられているため、機械的歪が生じても樹脂バインダ内部で導電粉が干渉し合うことがなく、歪に対するスムーズな抵抗値変化が行われる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の抵抗ペーストを用いて多方向操作体を構成することによって、歪に対する高い抵抗値変化率と良好な直線性が得られると共に、高湿度環境下での抵抗値変動の少ない多方向操作体を得ることができるものである。
【００４２】
なお、以上の説明では、歪ゲージの抵抗体８や多方向操作体の抵抗体１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂを、リン青銅板の表面に絶縁処理が施された絶縁基板１や絶縁基板１１に印刷形成した構成について説明したが、抵抗体を印刷形成する絶縁基板は、ある程度の弾性を有するものであれば、セラミック等の無機絶縁物或いはポリエステル樹脂やフェノール樹脂等の絶縁樹脂でも実施が可能なことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、熱硬化性の樹脂バインダ１００重量部に対し、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでフタル酸ジブチル吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを１５重量部〜２５０重量部配合した抵抗ペーストであって、上記カーボンパウダーが、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなる抵抗ペーストとしたものである。これによれば、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による歪ゲージの断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による多方向操作体の外観斜視図
【図３】従来の歪ゲージの断面図
【図４】歪と抵抗値変化率の特性図
【符号の説明】
１，１１  絶縁基板
２  電極
４  樹脂バインダ
８  抵抗体
９  導電粉
１２  操作部
１３  取付台
１４Ａ，１４Ｂ  第一の抵抗体
１５Ａ，１５Ｂ  第二の抵抗体
【図１】
0003855410.tif 000003
【図２】
0003855410.tif 000004
【図３】
0003855410.tif 000005
【図４】
0003855410.tif 000006