入力装置
【課題】 特に、従来に比べて、効果的に、操作音を小さくできる入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ラバーステム２と、前記ラバーステム２に押圧されて変形可能な可動接点８とを有し、前記ラバーステム２が、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成される。これらゴム材は、例えば、シリコーンゴム（比較例）の損失係数Ｔａｎδよりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので、小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムによりラバーステム２を形成することで、操作音が小さい入力装置を製造することができる。
【解決手段】 ラバーステム２と、前記ラバーステム２に押圧されて変形可能な可動接点８とを有し、前記ラバーステム２が、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成される。これらゴム材は、例えば、シリコーンゴム（比較例）の損失係数Ｔａｎδよりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので、小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムによりラバーステム２を形成することで、操作音が小さい入力装置を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作音を小さくできる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラバーステムと、ラバーステムにより押圧されて変形可能な可動接点とを有して構成される押釦スイッチに対し、操作音を小さくする要求があった。
【０００３】
下記特許文献１の［００３９］欄や、特許文献２の［００５６］欄には、可動接点が反転したときにラバーステムにより音及び振動を吸収でき、これにより操作音を小さくできることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８４８６６号公報
【特許文献２】特開平１１−９６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、ゴムの材質や特性について何も言及されていない。また特許文献２には、［００３２］欄に、ゴムの材質は開示されているものの、これらの材質の特性、特に、小音効果の尺度となる物性、例えば、損失係数Ｔａｎδについて言及されていない。特許文献２にはシリコーンゴムの記載があるが、後述の実験に示すようにシリコーンゴムでは、小音効果を期待できないことがわかっている。
【０００６】
そこで本発明は上記従来課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて、効果的に、操作音を小さくできる入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムが、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
あるいは本発明は、ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムは、損失係数Ｔａｎδが０．２以上のゴム材で形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
ゴム材の小音効果は、損失係数Ｔａｎδ（損失正接）に依存し、損失係数Ｔａｎδが大きくなるほど、すなわち貯蔵弾性率に比して損失弾性率が大きくなるほど、小音効果が大きい。損失係数Ｔａｎδは、損失弾性率／貯蔵弾性率で示される。損失弾性率はゴムが受けた刺激（例えば音や振動）を熱エネルギーとして放出する成分である。損失係数Ｔａｎδが大きい、すなわち損失弾性率の比率が大きいゴム材は、音や振動を熱に変換しやすく、その結果として、小音効果が得られる。本発明におけるラバーステムとして使用されるフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムはいずれも、例えば、シリコーンゴム（比較例）よりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムによりラバーステムを形成することで、操作音が小さい入力装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の入力装置によれば、従来に比べて、効果的に、操作音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における押釦スイッチ（入力装置）を高さ方向から切断したときの縦断面図、
【図２】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図３】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図４】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図５】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図６】熱プレス時間を変化させた各架橋型フッ素ゴム（液状型）及び架橋型フッ素ゴム（ミラブル型）で形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図７】各架橋型フッ素ゴム（ミラブル型）の熱プレス時間を変化させて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図８】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３６０５（液状型）で形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図９】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）及び、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図１０】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）及び、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図１１】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図１２】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図１３】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図１４】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図１５】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図１６】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図１７】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムで形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図１８】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図１９】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図２０】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図２１】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約２ｍｍ）（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図２２】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約０．３ｍｍ）（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図２３】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約２ｍｍ）（伸び率ｖｓ引き裂き引張強さ）、
【図２４】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約０．３ｍｍ）（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図２５】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、低反発シリコーンゴム及びシリコーンゴムの反発弾性率と損失係数Ｔａｎδとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施形態における押釦スイッチ（入力装置）を高さ方向から切断したときの縦断面図である。
【００１３】
本実施形態における押釦スイッチ１は、ラバーステム２とスイッチ部３とを備える。
ラバーステム２は、押圧部４と押圧部４と一体に形成された支持部５とを備える。支持部５は基板６に支持されている。押圧部４の上面４ａは平坦面で形成された押圧面である。押圧部４の下面には下方向に突出する突出部４ｂが形成されている。ラバ−ステム２の上面（押圧面）４ａを下方に押圧すると、支持部５が変形して押圧部４を下方向へ移動させることが出来る。
【００１４】
スイッチ部３は、基板６上に形成された導電性の固定接点７と、固定接点７の上方を覆うように設けられたドーム状（あるいは凸状）の可動接点８とを備える。可動接点８は薄い金属板で形成されており、固定接点７に対向する可動接点８の下面８ａは接触部となっている。また、可動接点８の外周部８ｂは、基板６上に固定されている。可動接点８の外周部８ｂには基板６上に配線された導電パターン９が接続されており、また固定接点７には基板６の下面側に配線された導電パターンがスルーホールを介して接続されている（図示せず）。
【００１５】
ラバーステム２が下方に押圧されると突出部４ｂにて可動接点８の上面に下方向の荷重が加えられる。荷重が一定以上になると、可動接点８は反転し、可動接点８の下面（接触部）８ａの一部が固定接点７に接触し、これにより、スイッチ入力を行うことが出来る。
【００１６】
本実施形態における入力装置１の特徴的部分は、ラバーステム２が、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されている点である。
【００１７】
ゴム材の小音効果は、損失係数Ｔａｎδに依存し、損失係数Ｔａｎδが大きくなるほど、すなわち貯蔵弾性率に比して損失弾性率が大きくなるほど、小音効果が大きい。損失係数Ｔａｎδは、損失弾性率／貯蔵弾性率で示される。損失弾性率はゴムが受けた刺激（例えば音や振動）を熱エネルギーとして放出する成分である。損失係数Ｔａｎδが大きい、すなわち損失弾性率の比率が大きいゴム材は、音や振動を熱に変換しやすく、その結果、小音効果が得られる。本実施形態におけるラバーステムとして使用されるフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムはいずれも、例えば、シリコーンゴム（比較例）よりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムでラバーステムを形成することにより、可動接点８が反転したときの音（振動）を、可動接点８に当接するラバーステム２が高効率に吸収することで操作音を効果的に小さくすることができる。
【００１８】
ゴム材料の小音効果は、ポリマー分子同士、もしくはポリマー分子と補強材との間の摩擦に基づくものである。音や振動によって歪が与えられたときに発生した応力を取り除くと、一旦、ほぐれた主鎖と側鎖との絡み合いが再度元へ戻る挙動を示すが、このような運動を繰り返すと、分子間に摩擦が発生し、その音や振動による機械エネルギーを摩擦による熱エネルギーに変換して音や振動を減衰させるものと論じられている。
【００１９】
そして、小音効果の高い（損失係数Ｔａｎδが高い）ゴム材は、例えば、分子鎖が長く（例えば、架橋型フッ素ゴム）、あるいは、低分子量成分（液体や低分子量ポリマー）が適度に混合され（例えば、フロロシリコーンゴム）、または、フィラーの分散状態を向上させた（例えば、低反発シリコーンゴム）構成を備えている。
【００２０】
フッ素ゴムはフッ素樹脂を無理やり可塑化させたものなので、フッ素ゴム内には架橋に与らない低分子量領域が存在する。この低分子量領域（おそらくガラス転移温度は低い）が存在すると、熱で分子が動きやすくなるため緩和機構が増える。その海島構造的な理由から、フッ素ゴムは相対的にＴａｎδが大きいと考えられる。フッ素ゴムの構造式を以下の化学式１に示す。
【００２１】
【化１】
【００２２】
架橋型フッ素ゴムは、フッ素化ポリエーテル骨格と末端にシリコーン架橋反応基を有する、いわゆるシリコーンエラストマーとフッ素エラストマーを複合化したもので、シリコーン末端で架橋する（以下の化学式２を参照）。
【００２３】
【化２】
【００２４】
架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００は極めて分子鎖が長いゴム材料である。架橋型フッ素ゴムでの小音効果は分子鎖の構造的特徴が最も大きく影響していると思われる。この架橋型フッ素ゴムには、常温液状型で分子鎖が短いものも存在しており、この分子鎖が短い架橋型フッ素ゴムだと、Ｔａｎδが低く小音効果も得られない。架橋型フッ素ゴムについては、架橋密度により損失係数Ｔａｎδが変化すると考えられ、例えば架橋剤を低減したり熱プレス時間を短くして、架橋密度を低下させることで、損失係数Ｔａｎδを高めることができると考えられる。
【００２５】
架橋型フッ素ゴムは、ミラブル型、液状型の別を問わないが、液状型の場合は、架橋条件をミラブル型と異ならせることが必要である。液状型の場合、ミラブル型と同じ架橋条件とすると架橋が進みすぎ、良好な小音効果を得ることができない。よって、液状型の架橋型フッ素ゴムを用いる場合では、熱プレス温度を低くしたり、熱プレス時間を短くして架橋が進みすぎるのを抑制することで、良好な小音効果を得ることが出来る。
【００２６】
フロロシリコーンゴムは、シリコーンゴムの耐薬品性を向上させたもので、シリコーンエラストマーの側鎖にフッ素が付いている構造を持つ（以下の化学式３を参照）。
【００２７】
【化３】
【００２８】
シリコーンゴムとフロロシリコーンゴムは分子構造が類似しているにも関わらず、Ｔａｎδに２倍以上の差が生じている。この理由として、フロロシリコーンゴムは適度に低分子量シロキサンを含むために高い損失係数Ｔａｎδが得られるものと考えられる。フロロシリコーンゴムにはトリフルオロプロピル基（−ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）を有する低分子量シロキサンが含まれており、これが２００℃の高温化で熱処理しても揮発せず、数千ｐｐｍのオーダーでゴム内に残留していることが確認されている。つまり、ゴム内には低分子量成分を比較的多く含んでおり、この低分子量成分が存在すると緩和機構が増えるためＴａｎδの増加が起こり得ると考えられる。
【００２９】
またフロロシリコーンゴムは、架橋型フッ素ゴムよりも材料価格が安い。また、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムと比較して伸び率が大きく裂けにくい性質を有する。
【００３０】
低反発シリコーンゴムは、例えば、ジメチルシロキサン系のシリコーンポリマーにシリカ粒子（極少量の酸化チタンも含む）を補強材として含有し、ポリマーを架橋した構造である。シリコーンゴムは、Ｔａｎδは０．１以下で小音には適さない材料である。しかし、このシリコーンゴムでもシリカ増量や分散状態を変えるとＴａｎδを２倍以上も高くできる。このシリカの量や分散状態を変えることで小音効果を高めたのが低反発シリコーンゴムである。
【００３１】
ところで、反発弾性率が低いゴム材ほど損失係数Ｔａｎδは高いという相関関係がある。
【００３２】
Ｒ／１００＝Ｈ／Ｈｃ＝ｅｘｐ（−２πＴａｎδ）
ここでＲは、反発弾性率で、Ｈは、リュプケ式反発弾性試験機での跳ね返り高さで、Ｈｃが初期高さである。
【００３３】
このため、シリコーンゴムでも低反発タイプのシリコーンゴムを使用することで、損失係数Ｔａｎδを大きくでき小音効果を高めることができる。
【００３４】
低反発シリコーンゴムは、フッ素系のゴムよりも材料価格が安い。このため、ラバーステム２を低反発シリコーンゴムで形成すれば、高い小音効果を得た上に、より効果的に材料コストを低くすることが可能である。また、低反発シリコーンゴムの引張強さはシリコーンゴムと同程度で、破断までの伸び率はシリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムよりも高く、また裂けにくいという特徴がある。
【００３５】
本実施形態では、上記のゴム材を用いることで、ラバーステム２の損失係数Ｔａｎδを０．２以上に設定することが出来る。シリコーンゴム（比較例）の損失係数Ｔａｎδが０．０５〜０．１程度であるから、十分に損失係数Ｔａｎδが大きい。
【００３６】
本実施形態では、ラバーステム２のゴム硬度は、６０°〜９０°の範囲内であることが好適である。ゴム硬度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠する。
【００３７】
例えば上記に挙げた特許文献１，２は、操作面のある押圧部とは別にゴム材を取り付け、操作面のある押圧部は従来のように硬質な材質とし、その硬質な押圧部に軟質なゴム材を取り付ける構造としている。これに対して、本実施形態では、ラバーステム２全体を同じゴム材で形成し、しかもゴム硬度が高くても良好な小音効果を得ることができる。よって本実施形態では、簡単な構造を実現でき、また、ラバーステム２の薄型化を促進しやすい。
【実施例】
【００３８】
以下の様々なゴム材に対し、音圧測定、動的粘弾性（貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数Ｔａｎδ）の測定、反発弾性率の試験、応力ひずみ曲線の測定を行った。
【００３９】
（音圧測定方法）
押釦スイッチ操作音の音圧レベルと周波数特性を測定した。押釦スイッチの押圧部（ラバーステム２の押圧部４の上面４ａ）と測定器押圧部の間にシリコーンゴム（Ｈｓ４０° ２ｍｍ厚）を挟んだ状態で音圧を測定した。つまり押釦スイッチを押すシリコーンゴムを人間の指に想定して測定した。測定機器には、小野側器の騒音計ＬＡ−５１２０とヒューレットパッカード社のファンクションジェネレータ３３１４Ａを用いた。また、測定は、反無響音室（オーディオルーム）で行い、打鍵速度（ファンクションジェネレータにて測定）を打鍵周波数×振幅×２とした。
【００４０】
また押釦スイッチの可動接点（メタルコンタクト）には、材質：ＳＵＳ３０１、大きさ：φ５ｍｍ、厚さ：７５μｍを使用した。
【００４１】
（動的粘弾性の測定（貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数Ｔａｎδ））
動的粘弾性は、ＴＡインスツルメント社の固体粘弾性測定装置ＲＳＡ３により測定した。摩擦や音に関連する振動は１ｋＨｚ以上の周波数になる。しかし、このような高周波数になると試験機の駆動系のパワーが不足したり、試験機自体の振動がノイズとして現れたりする。よって、安定して測定ができる周波数は最大で１００〜２００Ｈｚ程度である。それ以上の周波数での粘弾性測定の実測は困難なのが現状である。ただ、動的粘弾性には時間温度換算則が利用でき、温度を段階的に変えて動的粘弾性の周波数依存性を測定することで、１ｋＨｚ以上の周波数帯域での粘弾性が予測できる。音圧のデータとの相関を考えると１ｋＨｚ以上の周波数帯域での測定が必要となるので、時間温度換算則を利用したＴａｎδの周波数依存性の測定が必要である。今回のＴａｎδ、貯蔵弾性率、損失弾性率の周波数依存性は、時間温度換算則を利用したものを示す。
【００４２】
（反発弾性率の試験）
反発弾性試験機（東洋精機製作所製トリプソ式）を用いて、反発弾性率を測定した。なお、測定は、基本的にＪＩＳ−Ｋ６２５５「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの反発弾性試験方法」に準拠した。
【００４３】
（応力ひずみ曲線）
１２ｃｍ×１２ｃｍのゴムシート(厚さ約２ｍｍと約０．３ｍｍ)をダンベル３号と引き裂き強度試験片Ａ型で加工してゴム試験片を作製した。このゴム試験片に対し、テンシロン万能試験機(（株）オリエンテック ＲＴＣ-１１５０Ａ)を用いて、移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎで試験片が破断するまでゴムを引っ張った。このときのゴムの伸びに対する荷重を自動測定して、引張強さと伸び率の関係及び引き裂き強さと伸び率の関係（応力ひずみ曲線：ＳＳ曲線）を測定した。引き裂き試験の場合は移動速度５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００４４】
（フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムの実験）
フッ素ゴム（３Ｍ製のＳＦＭ−７０Ａ）、架橋型フッ素ゴム（信越化学工業製ＳＩＦＥＬ９７００）、シリコーンゴム（東レダウコーニング製のＳＨ材とＳＥ材）でラバーステムを作製し、図１に示す押釦スイッチを用いて、上記した音圧測定、動的粘弾性の測定を行った。なおフッ素ゴムと架橋型フッ素ゴムの熱プレス条件は１６０℃−４分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。また、シリコーンゴムの熱プレス条件は１７５℃−４分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００４５】
図２は、各ゴム材にて形成したラバーステムを使用した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。音圧が高いほど操作音が高いことを示す。よって、音圧が低いほど小音効果に優れていることになる。図２に示すように、ラバーステム２にシリコーンゴムを使用した場合、最も操作音が高く、次いで、架橋型フッ素ゴム、フッ素ゴムの順に操作音が小さくなることがわかった。
【００４６】
図３は、各ゴム材における損失係数Ｔａｎδの周波数特性、図４は、各ゴム材における損失弾性率の周波数特性、図５は、各ゴム材における貯蔵弾性率の周波数特性を示す。
【００４７】
図３に示すように、音圧が最も低かったフッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδが最も大きくなり、音圧が最も高かったシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδが最も小さくなった。フッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδは相対的に高い値を示し０．５〜２程度を示した。また架橋型フッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδも０．２以上得られることがわかった。また、損失弾性率及び貯蔵弾性率も、シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びフッ素ゴムの順に高くなった。
以上により、ゴム材の損失係数Ｔａｎδが高いほど小音効果が大きいことがわかった。
【００４８】
（ミラブル型の架橋型フッ素ゴムと、液状型の架橋型フッ素ゴムの実験）
架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と、ＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の２種類でラバーステムを作製した。
【００４９】
実験では、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）の熱プレス条件を１６０℃−４分間に設定した。一方、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の熱プレス温度を１２０℃とし、熱プレス時間を１分間−４分間に設定した。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2に固定した。また２次架橋条件は全て２００℃−４時間とした。
【００５０】
図６は、各ゴム材を使用した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。
【００５１】
図６に示すように架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）を用いた場合、熱プレス時間が短くなるほど、音圧を低下できることがわかった。このように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）でも架橋条件を調整することで、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）とほぼ同等の音圧まで低下させることができるとわかった。
【００５２】
図７は、ラバーステムとして使用する架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）に対する熱プレス時間を変化させたときの、押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。なお熱プレス温度は１６０℃とした。図７に示すように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）の場合も熱プレス時間を短くすることで、音圧が低下する傾向が見られた。
【００５３】
図８では、ゴム硬度が６０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を調べた。なお、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）に対する熱プレス条件は、１６０℃−４分間とした。また、ゴム硬度が７０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）で形成したラバーステム（熱プレス条件は、１６０℃−４分間）を搭載した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性、及び、ゴム硬度が７０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）から形成したラバーステム（熱プレス条件は、１６０℃−４分間）を搭載した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性についても図８に記載した。なお、２次架橋条件を、２００℃−４時間とした。
【００５４】
図８に示すように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）を用いた場合でも、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）を用いた場合とほぼ同様の音圧が得られることがわかった。
【００５５】
図９、図１０は、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。引張りと引き裂きにおける応力ひずみ曲線は、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）とでほぼ同等であった。
【００５６】
（フロロシリコーンゴムの実験）
実験には、信越化学工業製のＦＥ−３６１−Ｕ（硬度は６２°）（図には「Ｆ３６」と記載）、東レダウコーニング製のＬＳ６３Ｕ（硬度は６０°）（図には「ＬＳ６」と記載）の各フロロシリコーンゴムを使用した。熱プレス条件は１６５℃−１０分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００５７】
図１１は、各ゴム材で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示す。図１２は、各ゴム材の損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示す。図１３は、各ゴム材の貯蔵弾性率の周波数特性を示す。図１４は、各ゴム材の損失弾性率の周波数特性を示す。図１５、図１６は各ゴム材の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。なお各図には、架橋型フッ素ゴム（ＳＩＥＦＬ９７００）及びシリコーンゴム（ＳＨ−８７１Ｕ：硬度７０°）の実験結果も合わせて掲載した。
【００５８】
図１１に示すように、フロロシリコーンゴムを使用した場合では、シリコーンゴムを用いた場合に比べて音圧を低くでき、また架橋型フッ素ゴムを用いた場合とほぼ同等、あるいは材質によっては架橋型フッ素ゴムを用いた場合よりも低い音圧を得ることが出来た。
【００５９】
図１２に示すように、フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、シリコーンゴムよりも高くなった。また、フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、架橋型フッ素ゴムとほぼ同等で、材質によっては架橋型フッ素ゴムよりも損失係数Ｔａｎδを高くできた。フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは０．３〜０．４程度であることがわかった。また、貯蔵弾性率は各ゴム材でさほど大きな差はなかったが、損失弾性率は、シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムの順に高くなった。
【００６０】
また図１５、図１６に示すように、フロロシリコーンゴムは、シリコーンゴムに比べて、引張強さが小さくなったが、伸び率が高く裂けにくい材質であることがわかった。
【００６１】
（低反発シリコーンゴムの実験）
実験には、信越化学工業製のＫＥ−５５６０Ｕ（硬度は６０°）、及び信越化学工業製のＫＥ−５５７０Ｕ（硬度は７２°）の低反発シリコーンゴムを用いた。熱プレス条件は１７０℃−１０分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００６２】
低反発シリコーンゴムＫＥ−５５６０Ｕの固形成分比は約５８％で、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５７０Ｕの固形成分比は約５４％であった。ちなみにフロロリシコーンゴムの固形成分比は１５％程度であった。また、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５６０Ｕの比重は約１．４５で、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５７０Ｕの比重は約１．４１であった。ちなみに一般のシリコーンゴムの比重は約１．１４であった。
【００６３】
図１７は、各ゴム材で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性、図１８は、各ゴム材における損失係数Ｔａｎδの周波数特性、図１９は、各ゴム材における貯蔵弾性率の周波数特性、図２０は、各ゴム材における損失弾性率の周波数特性、図２１ないし図２４は、各ゴム材の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。なお各図には、架橋型フッ素ゴム（ＳＩＥＦＬ９７００）及びシリコーンゴム（ＳＨ−８７１Ｕ：硬度７０°）の実験結果も合わせて掲載した。
【００６４】
図１７に示す実験結果に示すように、低反発シリコーンゴムを用いることで、シリコーンゴムよりも効果的に音圧を小さくできることがわかった。
【００６５】
また図１８に示す実験結果に示すように、低反発シリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、シリコーンゴムよりも高く出来ることがわかった。また図１８に示すように低反発シリコーンの損失係数Ｔａｎδは０．２〜０．３程度になることがわかった。また、低反発シリコーンゴムの貯蔵弾性率及び損失弾性率は、シリコーンゴムよりも大きくなった。
【００６６】
図２１ないし図２４の応力ひずみ曲線の実験は試験片の厚みを変えて行ったものである。低反発シリコーンゴムの引張強さはシリコーンゴムの引張強さとほぼ同等となった。ただし低反発シリコーンゴムの引張強さは、架橋型フッ素ゴムの引張強さに比べて１０〜２０％程度低下した。また破断までの伸び率について、低反発シリコーンゴムの伸び率は、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムよりも５０％〜１３０％程度大きくなった。
【００６７】
また、低反発シリコーンゴムの引き裂き強度は、シリコーンゴムと比較して約６０％〜１３０％程度、架橋型フッ素ゴムと比較して３０％〜９０％程度高くなった。また低反発シリコーンゴムの破断までの伸び率も、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムに比べて、２５０％〜８５０％程度に大きくなった。このように低反発シリコーンゴムは、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムと比較して、伸び率が大きくて裂けにくい性質を持っていることがわかった。
【００６８】
（反発弾性率と損失係数Ｔａｎδとの相関関係の実験）
各ゴム材の反発弾性率と損失係数Ｔａｎδ（周波数は１Ｈｚとした）との相関関係を図２５に示す。
【００６９】
図２５に示すように、反発弾性率が低くなるほど、損失係数Ｔａｎδが高くなることがわかった。図２５に示すように、シリコーンゴムは反発弾性率が高く且つ損失係数Ｔａｎδが低く、損失係数Ｔａｎδは高くても０．１５程度であったが、本実施例のフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムは、いずれも反発弾性率が低く、また０．２以上の損失係数Ｔａｎδが得られることがわかった。また低反発シリコーンゴムは、架橋型フッ素ゴムやフロロシリコーンゴムとほぼ同等の反発弾性率及び損失係数Ｔａｎδを備えることがわかった。
【符号の説明】
【００７０】
１ 押釦スイッチ（入力装置）
２ ラバーステム
３ スイッチ部
４ 押圧部
５ 支持部
６ 基板
７ 固定接点
８ 可動接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作音を小さくできる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラバーステムと、ラバーステムにより押圧されて変形可能な可動接点とを有して構成される押釦スイッチに対し、操作音を小さくする要求があった。
【０００３】
下記特許文献１の［００３９］欄や、特許文献２の［００５６］欄には、可動接点が反転したときにラバーステムにより音及び振動を吸収でき、これにより操作音を小さくできることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８４８６６号公報
【特許文献２】特開平１１−９６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、ゴムの材質や特性について何も言及されていない。また特許文献２には、［００３２］欄に、ゴムの材質は開示されているものの、これらの材質の特性、特に、小音効果の尺度となる物性、例えば、損失係数Ｔａｎδについて言及されていない。特許文献２にはシリコーンゴムの記載があるが、後述の実験に示すようにシリコーンゴムでは、小音効果を期待できないことがわかっている。
【０００６】
そこで本発明は上記従来課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて、効果的に、操作音を小さくできる入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムが、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
あるいは本発明は、ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムは、損失係数Ｔａｎδが０．２以上のゴム材で形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
ゴム材の小音効果は、損失係数Ｔａｎδ（損失正接）に依存し、損失係数Ｔａｎδが大きくなるほど、すなわち貯蔵弾性率に比して損失弾性率が大きくなるほど、小音効果が大きい。損失係数Ｔａｎδは、損失弾性率／貯蔵弾性率で示される。損失弾性率はゴムが受けた刺激（例えば音や振動）を熱エネルギーとして放出する成分である。損失係数Ｔａｎδが大きい、すなわち損失弾性率の比率が大きいゴム材は、音や振動を熱に変換しやすく、その結果として、小音効果が得られる。本発明におけるラバーステムとして使用されるフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムはいずれも、例えば、シリコーンゴム（比較例）よりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムによりラバーステムを形成することで、操作音が小さい入力装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の入力装置によれば、従来に比べて、効果的に、操作音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における押釦スイッチ（入力装置）を高さ方向から切断したときの縦断面図、
【図２】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図３】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図４】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図５】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図６】熱プレス時間を変化させた各架橋型フッ素ゴム（液状型）及び架橋型フッ素ゴム（ミラブル型）で形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図７】各架橋型フッ素ゴム（ミラブル型）の熱プレス時間を変化させて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図８】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３６０５（液状型）で形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図９】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）及び、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図１０】架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００（ミラブル型）及び、架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図１１】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにて形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図１２】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図１３】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図１４】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図１５】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図１６】フロロシリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図１７】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムで形成したラバーステムを搭載する各押釦スイッチの音圧の周波数特性を示すグラフ、
【図１８】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示すグラフ、
【図１９】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける貯蔵弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図２０】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける損失弾性率の周波数特性を示すグラフ、
【図２１】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約２ｍｍ）（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図２２】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約０．３ｍｍ）（伸び率ｖｓ引張強さ）、
【図２３】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約２ｍｍ）（伸び率ｖｓ引き裂き引張強さ）、
【図２４】低反発シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びシリコーンゴムにおける応力ひずみ曲線（ゴム試験片厚み約０．３ｍｍ）（伸び率ｖｓ引き裂き強さ）、
【図２５】フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、低反発シリコーンゴム及びシリコーンゴムの反発弾性率と損失係数Ｔａｎδとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施形態における押釦スイッチ（入力装置）を高さ方向から切断したときの縦断面図である。
【００１３】
本実施形態における押釦スイッチ１は、ラバーステム２とスイッチ部３とを備える。
ラバーステム２は、押圧部４と押圧部４と一体に形成された支持部５とを備える。支持部５は基板６に支持されている。押圧部４の上面４ａは平坦面で形成された押圧面である。押圧部４の下面には下方向に突出する突出部４ｂが形成されている。ラバ−ステム２の上面（押圧面）４ａを下方に押圧すると、支持部５が変形して押圧部４を下方向へ移動させることが出来る。
【００１４】
スイッチ部３は、基板６上に形成された導電性の固定接点７と、固定接点７の上方を覆うように設けられたドーム状（あるいは凸状）の可動接点８とを備える。可動接点８は薄い金属板で形成されており、固定接点７に対向する可動接点８の下面８ａは接触部となっている。また、可動接点８の外周部８ｂは、基板６上に固定されている。可動接点８の外周部８ｂには基板６上に配線された導電パターン９が接続されており、また固定接点７には基板６の下面側に配線された導電パターンがスルーホールを介して接続されている（図示せず）。
【００１５】
ラバーステム２が下方に押圧されると突出部４ｂにて可動接点８の上面に下方向の荷重が加えられる。荷重が一定以上になると、可動接点８は反転し、可動接点８の下面（接触部）８ａの一部が固定接点７に接触し、これにより、スイッチ入力を行うことが出来る。
【００１６】
本実施形態における入力装置１の特徴的部分は、ラバーステム２が、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されている点である。
【００１７】
ゴム材の小音効果は、損失係数Ｔａｎδに依存し、損失係数Ｔａｎδが大きくなるほど、すなわち貯蔵弾性率に比して損失弾性率が大きくなるほど、小音効果が大きい。損失係数Ｔａｎδは、損失弾性率／貯蔵弾性率で示される。損失弾性率はゴムが受けた刺激（例えば音や振動）を熱エネルギーとして放出する成分である。損失係数Ｔａｎδが大きい、すなわち損失弾性率の比率が大きいゴム材は、音や振動を熱に変換しやすく、その結果、小音効果が得られる。本実施形態におけるラバーステムとして使用されるフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムはいずれも、例えば、シリコーンゴム（比較例）よりも高い損失係数Ｔａｎδを示すので小音効果が高い。したがって、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムあるいは低反発シリコーンゴムでラバーステムを形成することにより、可動接点８が反転したときの音（振動）を、可動接点８に当接するラバーステム２が高効率に吸収することで操作音を効果的に小さくすることができる。
【００１８】
ゴム材料の小音効果は、ポリマー分子同士、もしくはポリマー分子と補強材との間の摩擦に基づくものである。音や振動によって歪が与えられたときに発生した応力を取り除くと、一旦、ほぐれた主鎖と側鎖との絡み合いが再度元へ戻る挙動を示すが、このような運動を繰り返すと、分子間に摩擦が発生し、その音や振動による機械エネルギーを摩擦による熱エネルギーに変換して音や振動を減衰させるものと論じられている。
【００１９】
そして、小音効果の高い（損失係数Ｔａｎδが高い）ゴム材は、例えば、分子鎖が長く（例えば、架橋型フッ素ゴム）、あるいは、低分子量成分（液体や低分子量ポリマー）が適度に混合され（例えば、フロロシリコーンゴム）、または、フィラーの分散状態を向上させた（例えば、低反発シリコーンゴム）構成を備えている。
【００２０】
フッ素ゴムはフッ素樹脂を無理やり可塑化させたものなので、フッ素ゴム内には架橋に与らない低分子量領域が存在する。この低分子量領域（おそらくガラス転移温度は低い）が存在すると、熱で分子が動きやすくなるため緩和機構が増える。その海島構造的な理由から、フッ素ゴムは相対的にＴａｎδが大きいと考えられる。フッ素ゴムの構造式を以下の化学式１に示す。
【００２１】
【化１】
【００２２】
架橋型フッ素ゴムは、フッ素化ポリエーテル骨格と末端にシリコーン架橋反応基を有する、いわゆるシリコーンエラストマーとフッ素エラストマーを複合化したもので、シリコーン末端で架橋する（以下の化学式２を参照）。
【００２３】
【化２】
【００２４】
架橋型フッ素ゴムＳＩＥＦＬ９７００は極めて分子鎖が長いゴム材料である。架橋型フッ素ゴムでの小音効果は分子鎖の構造的特徴が最も大きく影響していると思われる。この架橋型フッ素ゴムには、常温液状型で分子鎖が短いものも存在しており、この分子鎖が短い架橋型フッ素ゴムだと、Ｔａｎδが低く小音効果も得られない。架橋型フッ素ゴムについては、架橋密度により損失係数Ｔａｎδが変化すると考えられ、例えば架橋剤を低減したり熱プレス時間を短くして、架橋密度を低下させることで、損失係数Ｔａｎδを高めることができると考えられる。
【００２５】
架橋型フッ素ゴムは、ミラブル型、液状型の別を問わないが、液状型の場合は、架橋条件をミラブル型と異ならせることが必要である。液状型の場合、ミラブル型と同じ架橋条件とすると架橋が進みすぎ、良好な小音効果を得ることができない。よって、液状型の架橋型フッ素ゴムを用いる場合では、熱プレス温度を低くしたり、熱プレス時間を短くして架橋が進みすぎるのを抑制することで、良好な小音効果を得ることが出来る。
【００２６】
フロロシリコーンゴムは、シリコーンゴムの耐薬品性を向上させたもので、シリコーンエラストマーの側鎖にフッ素が付いている構造を持つ（以下の化学式３を参照）。
【００２７】
【化３】
【００２８】
シリコーンゴムとフロロシリコーンゴムは分子構造が類似しているにも関わらず、Ｔａｎδに２倍以上の差が生じている。この理由として、フロロシリコーンゴムは適度に低分子量シロキサンを含むために高い損失係数Ｔａｎδが得られるものと考えられる。フロロシリコーンゴムにはトリフルオロプロピル基（−ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）を有する低分子量シロキサンが含まれており、これが２００℃の高温化で熱処理しても揮発せず、数千ｐｐｍのオーダーでゴム内に残留していることが確認されている。つまり、ゴム内には低分子量成分を比較的多く含んでおり、この低分子量成分が存在すると緩和機構が増えるためＴａｎδの増加が起こり得ると考えられる。
【００２９】
またフロロシリコーンゴムは、架橋型フッ素ゴムよりも材料価格が安い。また、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムと比較して伸び率が大きく裂けにくい性質を有する。
【００３０】
低反発シリコーンゴムは、例えば、ジメチルシロキサン系のシリコーンポリマーにシリカ粒子（極少量の酸化チタンも含む）を補強材として含有し、ポリマーを架橋した構造である。シリコーンゴムは、Ｔａｎδは０．１以下で小音には適さない材料である。しかし、このシリコーンゴムでもシリカ増量や分散状態を変えるとＴａｎδを２倍以上も高くできる。このシリカの量や分散状態を変えることで小音効果を高めたのが低反発シリコーンゴムである。
【００３１】
ところで、反発弾性率が低いゴム材ほど損失係数Ｔａｎδは高いという相関関係がある。
【００３２】
Ｒ／１００＝Ｈ／Ｈｃ＝ｅｘｐ（−２πＴａｎδ）
ここでＲは、反発弾性率で、Ｈは、リュプケ式反発弾性試験機での跳ね返り高さで、Ｈｃが初期高さである。
【００３３】
このため、シリコーンゴムでも低反発タイプのシリコーンゴムを使用することで、損失係数Ｔａｎδを大きくでき小音効果を高めることができる。
【００３４】
低反発シリコーンゴムは、フッ素系のゴムよりも材料価格が安い。このため、ラバーステム２を低反発シリコーンゴムで形成すれば、高い小音効果を得た上に、より効果的に材料コストを低くすることが可能である。また、低反発シリコーンゴムの引張強さはシリコーンゴムと同程度で、破断までの伸び率はシリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムよりも高く、また裂けにくいという特徴がある。
【００３５】
本実施形態では、上記のゴム材を用いることで、ラバーステム２の損失係数Ｔａｎδを０．２以上に設定することが出来る。シリコーンゴム（比較例）の損失係数Ｔａｎδが０．０５〜０．１程度であるから、十分に損失係数Ｔａｎδが大きい。
【００３６】
本実施形態では、ラバーステム２のゴム硬度は、６０°〜９０°の範囲内であることが好適である。ゴム硬度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠する。
【００３７】
例えば上記に挙げた特許文献１，２は、操作面のある押圧部とは別にゴム材を取り付け、操作面のある押圧部は従来のように硬質な材質とし、その硬質な押圧部に軟質なゴム材を取り付ける構造としている。これに対して、本実施形態では、ラバーステム２全体を同じゴム材で形成し、しかもゴム硬度が高くても良好な小音効果を得ることができる。よって本実施形態では、簡単な構造を実現でき、また、ラバーステム２の薄型化を促進しやすい。
【実施例】
【００３８】
以下の様々なゴム材に対し、音圧測定、動的粘弾性（貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数Ｔａｎδ）の測定、反発弾性率の試験、応力ひずみ曲線の測定を行った。
【００３９】
（音圧測定方法）
押釦スイッチ操作音の音圧レベルと周波数特性を測定した。押釦スイッチの押圧部（ラバーステム２の押圧部４の上面４ａ）と測定器押圧部の間にシリコーンゴム（Ｈｓ４０° ２ｍｍ厚）を挟んだ状態で音圧を測定した。つまり押釦スイッチを押すシリコーンゴムを人間の指に想定して測定した。測定機器には、小野側器の騒音計ＬＡ−５１２０とヒューレットパッカード社のファンクションジェネレータ３３１４Ａを用いた。また、測定は、反無響音室（オーディオルーム）で行い、打鍵速度（ファンクションジェネレータにて測定）を打鍵周波数×振幅×２とした。
【００４０】
また押釦スイッチの可動接点（メタルコンタクト）には、材質：ＳＵＳ３０１、大きさ：φ５ｍｍ、厚さ：７５μｍを使用した。
【００４１】
（動的粘弾性の測定（貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数Ｔａｎδ））
動的粘弾性は、ＴＡインスツルメント社の固体粘弾性測定装置ＲＳＡ３により測定した。摩擦や音に関連する振動は１ｋＨｚ以上の周波数になる。しかし、このような高周波数になると試験機の駆動系のパワーが不足したり、試験機自体の振動がノイズとして現れたりする。よって、安定して測定ができる周波数は最大で１００〜２００Ｈｚ程度である。それ以上の周波数での粘弾性測定の実測は困難なのが現状である。ただ、動的粘弾性には時間温度換算則が利用でき、温度を段階的に変えて動的粘弾性の周波数依存性を測定することで、１ｋＨｚ以上の周波数帯域での粘弾性が予測できる。音圧のデータとの相関を考えると１ｋＨｚ以上の周波数帯域での測定が必要となるので、時間温度換算則を利用したＴａｎδの周波数依存性の測定が必要である。今回のＴａｎδ、貯蔵弾性率、損失弾性率の周波数依存性は、時間温度換算則を利用したものを示す。
【００４２】
（反発弾性率の試験）
反発弾性試験機（東洋精機製作所製トリプソ式）を用いて、反発弾性率を測定した。なお、測定は、基本的にＪＩＳ−Ｋ６２５５「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの反発弾性試験方法」に準拠した。
【００４３】
（応力ひずみ曲線）
１２ｃｍ×１２ｃｍのゴムシート(厚さ約２ｍｍと約０．３ｍｍ)をダンベル３号と引き裂き強度試験片Ａ型で加工してゴム試験片を作製した。このゴム試験片に対し、テンシロン万能試験機(（株）オリエンテック ＲＴＣ-１１５０Ａ)を用いて、移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎで試験片が破断するまでゴムを引っ張った。このときのゴムの伸びに対する荷重を自動測定して、引張強さと伸び率の関係及び引き裂き強さと伸び率の関係（応力ひずみ曲線：ＳＳ曲線）を測定した。引き裂き試験の場合は移動速度５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００４４】
（フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、シリコーンゴムの実験）
フッ素ゴム（３Ｍ製のＳＦＭ−７０Ａ）、架橋型フッ素ゴム（信越化学工業製ＳＩＦＥＬ９７００）、シリコーンゴム（東レダウコーニング製のＳＨ材とＳＥ材）でラバーステムを作製し、図１に示す押釦スイッチを用いて、上記した音圧測定、動的粘弾性の測定を行った。なおフッ素ゴムと架橋型フッ素ゴムの熱プレス条件は１６０℃−４分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。また、シリコーンゴムの熱プレス条件は１７５℃−４分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００４５】
図２は、各ゴム材にて形成したラバーステムを使用した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。音圧が高いほど操作音が高いことを示す。よって、音圧が低いほど小音効果に優れていることになる。図２に示すように、ラバーステム２にシリコーンゴムを使用した場合、最も操作音が高く、次いで、架橋型フッ素ゴム、フッ素ゴムの順に操作音が小さくなることがわかった。
【００４６】
図３は、各ゴム材における損失係数Ｔａｎδの周波数特性、図４は、各ゴム材における損失弾性率の周波数特性、図５は、各ゴム材における貯蔵弾性率の周波数特性を示す。
【００４７】
図３に示すように、音圧が最も低かったフッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδが最も大きくなり、音圧が最も高かったシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδが最も小さくなった。フッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδは相対的に高い値を示し０．５〜２程度を示した。また架橋型フッ素ゴムの損失係数Ｔａｎδも０．２以上得られることがわかった。また、損失弾性率及び貯蔵弾性率も、シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム及びフッ素ゴムの順に高くなった。
以上により、ゴム材の損失係数Ｔａｎδが高いほど小音効果が大きいことがわかった。
【００４８】
（ミラブル型の架橋型フッ素ゴムと、液状型の架橋型フッ素ゴムの実験）
架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と、ＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の２種類でラバーステムを作製した。
【００４９】
実験では、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）の熱プレス条件を１６０℃−４分間に設定した。一方、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の熱プレス温度を１２０℃とし、熱プレス時間を１分間−４分間に設定した。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2に固定した。また２次架橋条件は全て２００℃−４時間とした。
【００５０】
図６は、各ゴム材を使用した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。
【００５１】
図６に示すように架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）を用いた場合、熱プレス時間が短くなるほど、音圧を低下できることがわかった。このように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）でも架橋条件を調整することで、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）とほぼ同等の音圧まで低下させることができるとわかった。
【００５２】
図７は、ラバーステムとして使用する架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）に対する熱プレス時間を変化させたときの、押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示すグラフである。なお熱プレス温度は１６０℃とした。図７に示すように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）の場合も熱プレス時間を短くすることで、音圧が低下する傾向が見られた。
【００５３】
図８では、ゴム硬度が６０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を調べた。なお、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）に対する熱プレス条件は、１６０℃−４分間とした。また、ゴム硬度が７０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）で形成したラバーステム（熱プレス条件は、１６０℃−４分間）を搭載した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性、及び、ゴム硬度が７０°の架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）から形成したラバーステム（熱プレス条件は、１６０℃−４分間）を搭載した押釦スイッチにおける音圧の周波数特性についても図８に記載した。なお、２次架橋条件を、２００℃−４時間とした。
【００５４】
図８に示すように、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３６０５（液状型）を用いた場合でも、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）を用いた場合とほぼ同様の音圧が得られることがわかった。
【００５５】
図９、図１０は、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。引張りと引き裂きにおける応力ひずみ曲線は、架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ９７００（ミラブル型）と架橋型フッ素ゴムＳＩＦＥＬ３７０２（液状型）とでほぼ同等であった。
【００５６】
（フロロシリコーンゴムの実験）
実験には、信越化学工業製のＦＥ−３６１−Ｕ（硬度は６２°）（図には「Ｆ３６」と記載）、東レダウコーニング製のＬＳ６３Ｕ（硬度は６０°）（図には「ＬＳ６」と記載）の各フロロシリコーンゴムを使用した。熱プレス条件は１６５℃−１０分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００５７】
図１１は、各ゴム材で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性を示す。図１２は、各ゴム材の損失係数Ｔａｎδの周波数特性を示す。図１３は、各ゴム材の貯蔵弾性率の周波数特性を示す。図１４は、各ゴム材の損失弾性率の周波数特性を示す。図１５、図１６は各ゴム材の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。なお各図には、架橋型フッ素ゴム（ＳＩＥＦＬ９７００）及びシリコーンゴム（ＳＨ−８７１Ｕ：硬度７０°）の実験結果も合わせて掲載した。
【００５８】
図１１に示すように、フロロシリコーンゴムを使用した場合では、シリコーンゴムを用いた場合に比べて音圧を低くでき、また架橋型フッ素ゴムを用いた場合とほぼ同等、あるいは材質によっては架橋型フッ素ゴムを用いた場合よりも低い音圧を得ることが出来た。
【００５９】
図１２に示すように、フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、シリコーンゴムよりも高くなった。また、フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、架橋型フッ素ゴムとほぼ同等で、材質によっては架橋型フッ素ゴムよりも損失係数Ｔａｎδを高くできた。フロロシリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは０．３〜０．４程度であることがわかった。また、貯蔵弾性率は各ゴム材でさほど大きな差はなかったが、損失弾性率は、シリコーンゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムの順に高くなった。
【００６０】
また図１５、図１６に示すように、フロロシリコーンゴムは、シリコーンゴムに比べて、引張強さが小さくなったが、伸び率が高く裂けにくい材質であることがわかった。
【００６１】
（低反発シリコーンゴムの実験）
実験には、信越化学工業製のＫＥ−５５６０Ｕ（硬度は６０°）、及び信越化学工業製のＫＥ−５５７０Ｕ（硬度は７２°）の低反発シリコーンゴムを用いた。熱プレス条件は１７０℃−１０分間とし、２次架橋条件は２００℃−４時間とした。また、熱プレス圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2にした。
【００６２】
低反発シリコーンゴムＫＥ−５５６０Ｕの固形成分比は約５８％で、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５７０Ｕの固形成分比は約５４％であった。ちなみにフロロリシコーンゴムの固形成分比は１５％程度であった。また、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５６０Ｕの比重は約１．４５で、低反発シリコーンゴムＫＥ−５５７０Ｕの比重は約１．４１であった。ちなみに一般のシリコーンゴムの比重は約１．１４であった。
【００６３】
図１７は、各ゴム材で形成したラバーステム搭載押釦スイッチにおける音圧の周波数特性、図１８は、各ゴム材における損失係数Ｔａｎδの周波数特性、図１９は、各ゴム材における貯蔵弾性率の周波数特性、図２０は、各ゴム材における損失弾性率の周波数特性、図２１ないし図２４は、各ゴム材の応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を示す。なお各図には、架橋型フッ素ゴム（ＳＩＥＦＬ９７００）及びシリコーンゴム（ＳＨ−８７１Ｕ：硬度７０°）の実験結果も合わせて掲載した。
【００６４】
図１７に示す実験結果に示すように、低反発シリコーンゴムを用いることで、シリコーンゴムよりも効果的に音圧を小さくできることがわかった。
【００６５】
また図１８に示す実験結果に示すように、低反発シリコーンゴムの損失係数Ｔａｎδは、シリコーンゴムよりも高く出来ることがわかった。また図１８に示すように低反発シリコーンの損失係数Ｔａｎδは０．２〜０．３程度になることがわかった。また、低反発シリコーンゴムの貯蔵弾性率及び損失弾性率は、シリコーンゴムよりも大きくなった。
【００６６】
図２１ないし図２４の応力ひずみ曲線の実験は試験片の厚みを変えて行ったものである。低反発シリコーンゴムの引張強さはシリコーンゴムの引張強さとほぼ同等となった。ただし低反発シリコーンゴムの引張強さは、架橋型フッ素ゴムの引張強さに比べて１０〜２０％程度低下した。また破断までの伸び率について、低反発シリコーンゴムの伸び率は、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムよりも５０％〜１３０％程度大きくなった。
【００６７】
また、低反発シリコーンゴムの引き裂き強度は、シリコーンゴムと比較して約６０％〜１３０％程度、架橋型フッ素ゴムと比較して３０％〜９０％程度高くなった。また低反発シリコーンゴムの破断までの伸び率も、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムに比べて、２５０％〜８５０％程度に大きくなった。このように低反発シリコーンゴムは、シリコーンゴムや架橋型フッ素ゴムと比較して、伸び率が大きくて裂けにくい性質を持っていることがわかった。
【００６８】
（反発弾性率と損失係数Ｔａｎδとの相関関係の実験）
各ゴム材の反発弾性率と損失係数Ｔａｎδ（周波数は１Ｈｚとした）との相関関係を図２５に示す。
【００６９】
図２５に示すように、反発弾性率が低くなるほど、損失係数Ｔａｎδが高くなることがわかった。図２５に示すように、シリコーンゴムは反発弾性率が高く且つ損失係数Ｔａｎδが低く、損失係数Ｔａｎδは高くても０．１５程度であったが、本実施例のフッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムは、いずれも反発弾性率が低く、また０．２以上の損失係数Ｔａｎδが得られることがわかった。また低反発シリコーンゴムは、架橋型フッ素ゴムやフロロシリコーンゴムとほぼ同等の反発弾性率及び損失係数Ｔａｎδを備えることがわかった。
【符号の説明】
【００７０】
１ 押釦スイッチ（入力装置）
２ ラバーステム
３ スイッチ部
４ 押圧部
５ 支持部
６ 基板
７ 固定接点
８ 可動接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムが、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ゴム材の損失係数Ｔａｎδは、０．２以上である請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムは、損失係数Ｔａｎδが０．２以上のゴム材で形成されることを特徴とする入力装置。
【請求項１】
ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムが、フッ素ゴム、架橋型フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム及び低反発シリコーンゴムのうち、いずれかのゴム材により形成されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ゴム材の損失係数Ｔａｎδは、０．２以上である請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
ラバーステムと、前記ラバーステムに押圧されて変形可能な可動接点とを有する入力装置において、
前記ラバーステムは、損失係数Ｔａｎδが０．２以上のゴム材で形成されることを特徴とする入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−２５１１００（Ｐ２０１０−２５１１００Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８８０９（Ｐ２００９−９８８０９）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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