JP2016122363A - 触感測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の触感について定量的に評価することができる評価方法を提供する。【解決手段】基材の平滑面の触感を評価する方法であって、圧電素子２８を資料（基材）１２の平滑面に接触させつつ、基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させ、圧電素子からの出力信号を取得する。さらに、取得した信号を信号処理部にて処理し、出力信号の絶対値の平均、出力信号の分散、出力信号の中および高周波数成分に対する中周波数成分のパワースペクトル分布比、ならびに特定の周波数帯の周波数成分の総和の少なくとも１つを得る。【選択図】図２

Description

本発明は、平滑な表面の触感を測定する方法に関する。

近年のスマートフォン、タブレット型端末等の急速な普及に伴い、その操作面（例えば、タッチパネル）の触感を改善するための技術、例えば表面処理技術に対する関心が高まっている。

従来、このように処理された基材の表面、特にガラス、樹脂（プラスチック）、金属板などの平滑な表面の触感、特にその表面上で指を滑らせた場合の触感（滑り性）を定量的に評価する方法として、例えば、特許文献１に記載のように、基材の表面の動摩擦係数を測定する方法が用いられている。

特開２０１３−２５３２２８号公報

滑り性は、人が物を触るときの感覚（即ち、触感）の一つであるが、本発明者らは、人の触感は、滑り性に加え、その他の種々の感覚、例えば密着感、乾湿感、粗滑感、硬軟感、温冷感、弾性感、軽重感、厚薄感、フィット感等も含み得ることに気づいた。

従来のような動摩擦係数による評価方法によれば、滑り性については定量的に評価することができるが、その他の感覚について定量的に評価する方法は、未だ確立されていない。

従って、本発明は、滑り性だけではなく、他の触感についても定量的に評価することができる評価方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、基材の表面に、圧電素子を接触させて、移動させることにより、圧電素子が感圧の大きさに応じて特定の信号を出力し、この出力信号の特徴（出力電圧の特徴）から触感を評価できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の要旨によれば、基材の平滑面の触感を評価する方法であって、圧電素子を基材の平滑面に接触させつつ、基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させ、圧電素子からの出力信号を取得することを含む方法が提供される。

本発明の評価方法によれば、基材の平滑面の触感について、滑り性だけではなく、他の特性についても評価することが可能になる。

図１は、本発明の評価方法に用いられる装置１０の概略を示す平面図である。 図２は、図１の装置のｘ−ｘ線に沿った断面図である。 図３は、比較例における走査速度３．３ｍｍ／ｓでの動摩擦係数の測定結果を示す。 図４は、比較例における走査速度８．３ｍｍ／ｓでの動摩擦係数の測定結果を示す。 図５は、実施例１における走査速度５０ｍｍ／ｓおよび接触力０．２Ｎの条件での測定結果を示す。 図６は、実施例１における走査速度５０ｍｍ／ｓおよび接触力０．４Ｎの条件での測定結果を示す。 図７は、実施例１における走査速度５０ｍｍ／ｓおよび接触力１Ｎの条件での測定結果を示す。 図８は、実施例１における走査速度７５ｍｍ／ｓおよび接触力０．２Ｎの条件での測定結果を示す。 図９は、実施例１における走査速度７５ｍｍ／ｓおよび接触力０．４Ｎの条件での測定結果を示す。 図１０は、実施例１における走査速度７５ｍｍ／ｓおよび接触力１Ｎの条件での測定結果を示す。 図１１は、実施例２における走査速度５０ｍｍ／ｓの条件での分散値の評価結果を示す。 図１２は、実施例２における走査速度７５ｍｍ／ｓの条件での分散値の評価結果を示す。 図１３は、実施例３における走査速度５０ｍｍ／ｓの条件でのＲ_ｓ値の評価結果を示す。 図１４は、実施例３における走査速度７５ｍｍ／ｓの条件でのＲ_ｓ値の評価結果を示す。 図１５は、実施例４における走査速度５０ｍｍ／ｓの条件でのＦＦＴｓｕｍ_{１０−１５０}およびＦＦＴｓｕｍ_{１５０−５００}の評価結果を示す。 図１６は、実施例４における走査速度７５ｍｍ／ｓの条件でのＦＦＴｓｕｍ_{１０−１５０}およびＦＦＴｓｕｍ_{１５０−５００}の評価結果を示す。

本発明は、平滑面を有する基材の該平滑面の触感を評価する方法に関し、圧電素子を基材の平滑面に接触させつつ、基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させ、感圧の大きさに応じた圧電素子からの出力信号を取得することを含む。以下、本発明の評価方法について、詳細に説明する。

本発明の評価方法に用いられる装置は、圧電素子を有する触感センサと、触感センサを移動させる移動部と、触感センサの移動を制御する制御部と、触感センサから得られた信号を処理する信号処理部とを有して成る。また、上記装置は、被評価基材を固定する固定部、信号処理結果を表示する表示部等を有していてもよい。

図１に、本発明の評価方法に用いられる装置１０の構成の一例を、概略平面図にて示す。図２は、上記装置のｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。

図に示すように、本発明の評価方法に用いられる装置１０では、試料（基材）１２が、試料固定台１４上に固定される。試料固定台１４は、Ｚ軸ステージ１６上に設置されている。Ｘ軸スライダー１８には、それに沿って移動する片持ち梁２０が取り付けられている。片持ち梁２０は、ひずみゲージ２２を有し、片持ち梁の先端には、触感センサ２４が取り付けられている。触感センサ２４は、母材２６、およびその表面に設置された圧電素子２８を有して成る。

図示していないが、本発明の評価方法に用いられる装置は、さらに、触感センサ２４の移動速度および／または接触圧を測定するための測定部、触感センサの移動速度および／または接触圧を制御する制御部、信号を演算する信号処理部、得られた信号および演算結果を表示する表示部等を備えていてもよい。また、本発明の評価方法に用いられる装置は、図示する装置に限定されるものではなく、圧電素子を基材に接触させて移動できるものであればよい。

上記圧電素子２８は、圧電材料と電極を有してなる。好ましくは、圧電材料はフィルム状であり、その表面全体が電極で覆われている。上記圧電材料は、特に限定されないが、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいはフッ化ビニリデン系の共重合体、例えば、フッ化ビニリデンと、トリフルオロエチレン、ビニルフルオライド、ビニルクロライド、クロロフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、クロロジフルオロエチレン、ヘキサフルオロアセトンおよびヘキサフルオロプロピレンから選択される１種またはそれ以上の単量体との共重合体が挙げられる。圧電材料は、応答特性が、指腹部皮下組織に存在する触受容器の一つであり、皮膚変位の加速度を検出する感度が高く、微細なテクスチャの知覚認識に関与するパチニ小体の応答特性と類似している圧電材料が好ましく、例えば、ポリフッ化ビニリデンを用いることが好ましい。また、ポリフッ化ビニリデンは、感度および柔軟性が高く、加工が容易である点でも好ましい。

触感センサに用いられる母材は、人の指と同等の弾性を有することが好ましい。このような人の指と同等の弾性を有する材料は、特に限定されないが、例えば、種々の樹脂（例えば、シリコン樹脂）、ゴム（例えば、加硫ゴム）等を用いることができる。

また、触感センサは、人の指による触感に近づけるため、最外層に人の指紋を模すための模擬指紋部を有していてもよい。模擬指紋部は、圧電素子の表面を加工する（例えばエッチング）することにより形成されていてもよく、あるいは、模擬指紋部を形成した模擬指紋材を、最外層に設置してもよい。模擬指紋材を構成する材料としては、特に限定されないが、種々の樹脂を用いることができ、例えばアセテート樹脂のフィルムが挙げられる。

評価は、試料固定台１４上に、試料（基材）１２を固定し、触感センサ２４（詳細には、圧電素子２８）を試料固定台１４上の試料（基材）１２の平滑面に接触させた状態で、片持ち梁２０をＸ軸スライダー１８に沿って図１および図２において右向きの方向に移動させることにより行われる。

圧電素子と基材との接触面積は、特に限定されないが、人がその基材を触る時に指が接触する面積と同等であることが好ましい。例えば、圧電素子と基材との接触面積は、例えば、１．０〜３．０ｃｍ^２、例えば２．０ｃｍ^２であることが好ましい。

圧電素子と基材の接触力は、特に限定されないが、例えば、０．０１〜２０Ｎであり、好ましくは０．０１〜１０Ｎ、より好ましくは０．０５〜５．０Ｎ、さらに好ましくは０．１〜３．０Ｎ、さらにより好ましくは０．３〜２．０Ｎであり得る。この圧電素子２８と基材１２の接触力は、ひずみゲージ２２で測定することができる。この接触力は、Ｚ軸ステージ１６の高さを調節することにより、調節することができる。なお、接触力は、圧電素子が基材を押す力であって、基材の表面に対して垂直な力を意味する。

圧電素子と基材の接触圧は、特に限定されないが、例えば、０．０１〜２０Ｎ／ｃｍ^２であり、好ましくは人が基材を触る圧力に近い０．０１〜５．０Ｎ／ｃｍ^２、より好ましくは０．１〜３．０Ｎ／ｃｍ^２、さらに好ましくは０．２〜２．０Ｎ／ｃｍ^２、さらにより好ましくは０．３〜１．０Ｎ／ｃｍ^２であり得る。この圧電素子２８と基材１２の接触圧は、ひずみゲージ２２で測定することができる。また、Ｚ軸ステージ１６の高さを調節することにより、この接触圧を調節することができる。

圧電素子の基材に対する走査速度（移動速度）は、特に限定されないが、人が基材を触る速度に近いことが好ましい。走査速度は、例えば、５〜１，０００ｍｍ／ｓであってよく、好ましくは１０〜８００ｍｍ／ｓであり、より好ましくは３０〜５００ｍｍ／ｓであり、さらに好ましくは３０〜２００ｍｍ／ｓである。

触感センサ（詳細には、圧電素子）と基材間の接触圧および／または圧電素子の基材に対する走査速度は、一定であってもよく、変化させてもよい。また、触感センサは、基材と接触させて停止している状態から、一定速度で移動させ、最終的に停止させてもよく、あるいは、非接触状態で移動させながら基材に接触させ、所定の距離を移動させ、最終的に再度基材から離してもよい。なお、接触圧および／または走査速度を変化させる場合、必ずしも一定の割合で変化させなくてもよい。

接触圧を変化させる場合、例えば、圧電素子と基材間の接触圧が０の状態で評価を開始し、触感センサを移動させる間に徐々に大きくしてもよく、あるいは、所定の接触圧で評価を開始し、触感センサを移動させる間に徐々に小さくし、最終的に０にしてもよい。また、接触圧を大きくした後に、小さくしてもよく、その逆に変化させてもよい。

走査速度を変化させる場合、例えば、触感センサを停止した状態（即ち、走査速度が０である状態）から、徐々に加速してもよく、あるいは、所定の走査速度から徐々に速度を小さくし、最後に停止させてもよい。また、走査速度を大きくした後に、小さくしてもよく、その逆に変化させてもよい。

接触圧および／または走査速度は、評価すべき基材、その基材の用途等に応じて適宜選択することができる。

好ましくは、実際の使用に近い接触圧および走査速度が選択される。例えば、基材がスマートフォンのタッチパネル用である場合、フリック、スワイプ、ピンチ、スクラブ等の操作時の指とタッチパネルの接触圧および速度に対応した、接触圧および走査速度を選択することができる。

上記のように圧電素子を基材表面に接触させつつ、基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させることにより、圧電素子は、その感圧の変化に応じた出力信号を生成する。得られた出力信号の特徴（例えば、波形、強度、ピーク位置等）から、または、得られた出力信号を信号処理部（例えば、コンピュータ等）で演算処理した結果から、基材表面の触感を評価することができる。

演算処理した結果からは、出力信号の絶対値の平均、出力信号の分散、出力信号の中周波数成分（例えば、１００〜５００Ｈｚ）および高周波数成分（例えば５００〜２０００Ｈｚ）に対する中周波数成分のパワースペクトル分布比、ならびに特定の周波数帯、例えばマイスナー小体の反応域に対応する周波数帯（１０〜１５０Ｈｚ）またはパチニ小体の反応域に対応する周波数帯（１５０〜５００Ｈｚ）における周波数成分の総和等を得ることができる。

上記絶対値の平均は、下記式：

［式中、
Ｉは絶対値の平均を表し、
Ｎはサンプリング数を表し、
Ｖは測定値（電圧）を表す。］
により求められる。

サンプリングされた出力信号の分散は、下記式：

［式中、
Ｖ_ａはサンプリングされた出力信号の分散を表し、
Ｎサンプリング数を表し、
Ｖは測定値（電圧）を表し、

により求められる。

出力信号の中周波数成分および高周波数成分に対する中周波数成分のパワースペクトル分布比は、下記式：

［式中、Ｒ_Ｓは、出力信号の中周波数成分および高周波数成分に対する中周波数成分のパワースペクトル分布比を表し、
Ｐ（ｆ）は出力信号のパワースペクトル密度を表し、
ｆ_１は、中周波数成分の下限の周波数を表し、
ｆ_２は、中周波数成分の上限および高周波数成分の下限の周波数を表し、
ｆ_３は、高周波数成分の上限の周波数成分を表す。］
により求められる。例えば、この式において、ｆ_１を１００Ｈｚ、ｆ_２を５００Ｈｚ、ｆ_３を２０００Ｈｚとすることにより、測定周波数領域の中および高周波数成分（１００〜２０００Ｈｚ）の積分値に対する中周波数成分（１００〜５００Ｈｚ）の積分値の比Ｒ_Ｓが求められる。

これらＩ、Ｒ_ＳおよびＶ_ａ、ならびに出力信号の特徴は、１つのみを用いて、あるいは、いずれか２つまた３つ以上を用いて基材の触感を示す指標とすることができる。

本発明により評価される基材は、平滑面（平滑な表面）を有し、好ましくは少なくとも平滑面の一部が硬質である。

本明細書において、「平滑面」とは、表面粗さＲａが１００μｍ以下である表面を意味する。ここに、表面粗さＲａは、算術平均粗さＲａを意味し、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定される。

「硬質」とは、曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上である基材を意味する。ここに、曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ−７１７１に準拠して測定される。

本発明において使用可能な基材は、特に限定されないが、例えばガラス、サファイアガラス、樹脂、金属、セラミックス、半導体、木材、陶磁器、石材等、建築部材等から構成される。好ましくは、基材は、ガラス、樹脂、金属またはセラミックから構成される。

上記ガラスとしては、特に限定されないが、例えば、ソーダライムガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、クリスタルガラスおよび石英ガラスが挙げられ、これらは化学強化されていてもよい。

上記樹脂としては、特に限定されないが、例えば、天然または合成樹脂、一般的なプラスチック材料であってよく、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネートが挙げられる。

上記金属としては、特に限定されないが、例えばアルミニウム、銅、鉄等の金属単体または合金等の複合体が挙げられる。

上記半導体としては、特に限定されないが、シリコン半導体、ゲルマニウム半導体等が挙げられる。

基材の形状は、平滑な面を有し、その平滑な面を手（または指）で触ることができる形状であれば特に限定されず、例えば、板状、フィルム状、シート状、球状、棒状、円筒状、円錐状、多角柱状、多角錐状、ドーム状、ならびにこれらを組み合わせた任意の形状であってもよい。基材の平滑面は、平面であることが好ましいが、曲面であってもよい。曲面である場合、曲率半径は、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上、さらに好ましくは５ｃｍ以上である。この場合、評価は、触感センサを曲面に沿って移動させる、または、触感センサを曲面と同様の形状に変形させることにより行うことができる。

上記基材は、人が触れる可能性のある種々の物品に用いられるものであり得る。例えば、上記物品としては、特に限定されないが、種々の電子または電気機器、建材、家具、食器、文房具、自動車部品、光学部材、包装（例えば、食品の包装袋）、医療用器具等が挙げられる。特に、基材の平滑面は、これらの物品の表面を構成し、好ましくは、基材の平滑面は、電子または電気機器の表面、例えば電子または電気機器の筐体の表面、あるいは表示面および／または操作面であり得る。より好ましくは、基材の平滑面は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型パーソナルコンピュータなどの携帯情報端末、その他電子または電気機器のタッチパネルの操作面であり得る。

一の態様において、上記基材の平滑面は、表面処理されていてもよい。例えば、基材の平滑面は、平滑面上に種々の層を有していてもよい。このような層としては、例えば、防汚層、反射防止層、アンチグレア層、ハードコート層、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）層、その他ＳｉＯ_２層などが挙げられる。

一の態様において、上記基材の平滑面は、表面処理剤により処理されていてもよい。本発明の方法によれば、このように表面を処理された基材の触感も評価することができるので、表面処理剤の性能の評価にも用いることができる。

一の態様において、上記表面処理剤は、フッ素系化合物、例えばパーフルオロアルキル基含有化合物またはパーフルオロポリエーテル基含有化合物を含み、好ましくはパーフルオロポリエーテル基含有化合物を含む。

上記パーフルオロポリエーテル基含有化合物としては、パーフルオロポリエーテル基および硬化性部位（例えば、アクリレート基）を有する化合物、パーフルオロポリエーテル基および加水分解可能な基（例えば、アルコキシ基）を有するＳｉ原子を有する化合物などが挙げられる。このようなパーフルオロポリエーテル基含有化合物を含む表面処理剤は公知であり、例えば、国際公開第９７／０７１５５号、国際公開第２００３／００２６２８号等に記載されている。

試料（基材）として、下記の３種のガラスプレート（試料Ａ〜Ｃ）を用いた。
・試料Ａ
未処理の化学強化ガラス（コーニング社製、「ゴリラ」ガラス、厚さ０．７ｍｍ）

・試料Ｂ
化学強化ガラス（コーニング社製、「ゴリラ」ガラス、厚さ０．７ｍｍ）の表面を、Ｆ−（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｎ−で表されるパーフルオロポリエーテル基を有するシラン変性化合物を含む表面処理剤で処理したもの。

・試料Ｃ
化学強化ガラス（コーニング社製、「ゴリラ」ガラス、厚さ０．７ｍｍ）の表面を、ＣＦ_２Ｏ−（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ａ−（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｂ−（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｃ−（ＣＦ_２Ｏ）_ｄ−で表されるパーフルオロポリエーテル基を有するシラン変性化合物を含む表面処理剤で処理したもの。
なお、式中、（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）、（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）、（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）および（ＣＦ_２Ｏ）の存在順序は任意である。

表面処理剤での処理は、下記のように行った。
化学強化ガラスの表面に、市販の真空蒸着装置を用いて、上記の化合物を含む表面処理組成物を蒸着させた。

比較例１
動摩擦係数の測定
上記の試料Ａ〜Ｃについて、表面性測定機（「トライボギア ＴＹＰＥ：１４ＦＷ」、新東科学株式会社製）を用いて、摩擦子と基材表面の接触面積１ｃｍ^２（１ｃｍ×１ｃｍ）、４ｃｍ^２（２ｃｍ×２ｃｍ）、９ｃｍ^２（３ｃｍ×３ｃｍ）および２５ｃｍ^２（５ｃｍ×５ｃｍ）、接触力２Ｎ、ならびに走査速度３．３および８．３ｍｍ／ｓの条件で、動摩擦係数（−）を測定した。得られた動摩擦係数を、下記表１および図３および４に示す。

表１、図３および図４に示されるように、動摩擦係数は、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの順に大きかった。この傾向は、接触圧および走査速度を変化させても変わらなかった。即ち、従来の動摩擦係数による評価では、試料Ｃ、試料Ｂ、試料Ａの順で、滑り性が高いことは示されたが、その他の情報は得ることができなかった。

実施例１
図１および図２に示される装置を用いて、以下に示す条件で出力（電圧）を測定し、試料Ａ〜Ｃの表面を評価した。圧電素子として、パチニ小体と類似した応答特性を示すポリフッ化ビニリデンを用いた。

条件
接触力：０．２Ｎ、０．４Ｎ、１Ｎ
走査速度：５０ｍｍ／ｓ、７５ｍｍ／ｓ
走査距離：５０ｍｍ
サンプリング周波数：５ｋＨｚ

各条件での試料Ａ〜Ｃの評価結果を、図５〜１０に示す。
図５：走査速度５０ｍｍ／ｓ、接触力０．２Ｎ
図６：走査速度５０ｍｍ／ｓ、接触力０．４Ｎ
図７：走査速度５０ｍｍ／ｓ、接触力１Ｎ
図８：走査速度７５ｍｍ／ｓ、接触力０．２Ｎ
図９：走査速度７５ｍｍ／ｓ、接触力０．４Ｎ
図１０：走査速度７５ｍｍ／ｓ、接触力１Ｎ

図５〜１０に示されるように、出力信号に関して、以下のような特徴が見られた。
・走査速度を一定（５０ｍｍ／ｓまたは７５ｍｍ／ｓ）とした場合、接触力の増加（０．２Ｎ、０．４Ｎ、１．０Ｎ）に伴うセンサ出力挙動は以下の特徴を示した。
試料Ａでは、接触力が大きくなるに従い出力が大きくなった。
試料Ｂでは、接触力０．４Ｎの時に最も出力が小さくなった。
試料Ｃでは、接触力が大きくなるに従い出力が小さくなった。
上記特徴は走査速度によらず同様であった。

・接触力を一定（０．２Ｎ、０．４Ｎまたは１．０Ｎ）とした場合、試料間のセンサ出力挙動の大小関係は以下の特徴を示した。
接触力１．０Ｎの場合、試料Ａでの出力が最も大きくＢ、Ｃの順に小さくなった。
接触力０．４Ｎ以下の場合、試料Ａでの出力はＢ、Ｃに比べて大きいが、ＢおよびＣでの出力は同程度であった。
さらに、試料Ａでは、０．４Ｎ以上の接触力で、走査開始直後に大きな出力の増減が観察され、接触力が大きくなるとその変動は大きくなった。
試料ＡおよびＢでは、１．０Ｎの接触力で停止直前に大きな出力の増減が観察された。
上記特徴は走査速度によらずほぼ同様に見られたが、５０ｍｍ／ｓの時の方が顕著に確認された。

実施例２
分散値の測定
実施例１と同様の方法で、各試料について５回ずつ測定を行い、下記式から分散値を求めた。走査速度５０ｍｍ／ｓでの結果を図１１に、走査速度７５ｍｍ／ｓでの結果を図１２に示す。

［式中、
Ｖ_ａはサンプリングされた出力信号の分散を表し、
Ｎサンプリング数を表し、
Ｖは測定値（電圧）を表し、

図１１および図１２に示されるように、分散値に関して、以下のような特徴が見られた。
・走査速度を一定（５０ｍｍ／ｓまたは７５ｍｍ／ｓ）とした場合、分散値は、接触力（０．２Ｎ、０．４Ｎ、１．０Ｎ）の増加に伴って以下の特徴を示した。
試料Ａでは、接触力が大きくなるに従い分散値が大きくなった。
試料Ｂでは、接触力が０．４Ｎの時に分散値が最も小さくなった。
試料Ｃでは、接触力が大きくなるに従い分散値が小さくなった。
試料ＡおよびＢは、０．４Ｎから１．０Ｎの変化で分散値が顕著に大きくなったが、試料Ｃは、接触力によって分散値に顕著な差はなかった。
上記特徴は、走査速度によらずほぼ同様に見られたが、７５ｍｍ／ｓの時の方が顕著に確認された。

・接触力を一定（０．２Ｎ、０．４Ｎまたは１．０Ｎ）とした場合、試料間のセンサ出力挙動の大小関係は以下の特徴を示した。
接触力１．０Ｎの場合、試料Ａでの出力が最も大きく、Ｂ、Ｃの順に小さくなった。
接触力０．４Ｎ以下の場合、試料Ａでの出力は、試料Ｂ、Ｃに比べて大きいが、Ｂ、Ｃは同程度であった。
上記特徴は走査速度によらずほぼ同様に見られたが、７５ｍｍ／ｓの時の方が顕著に確認された。

実施例３
Ｒ_ｓ値の測定
実施例１と同様の方法で、各試料について５回ずつ測定を行い、下記式からＲ_ｓ値を求めた。走査速度５０ｍｍ／ｓでの結果を図１３に、走査速度７５ｍｍ／ｓでの結果を図１４に示す。

［式中、Ｐ（ｆ）は出力信号のパワースペクトル密度を表し、
ｆ_１は１００Ｈｚであり、
ｆ_２は５００Ｈｚであり、
ｆ_３は２０００Ｈｚである。］

図１３および図１４に示されるように、Ｒ_ｓ値に関して、以下のような特徴が見られた。
・走査速度を一定（５０ｍｍ／ｓまたは７５ｍｍ／ｓ）とした場合、Ｒｓ値は、接触力（０．２Ｎ、０．４Ｎ、１．０Ｎ）の増加に伴って以下の特徴を示した。
試料Ａは、接触力が大きくなるに従いＲｓ値が大きくなった。
試料Ｂは、接触力０．４Ｎの時にＲｓ値が最も小さくなった。
試料Ｃは、接触力が大きくなるに従いＲｓ値が小さくなった。

・接触力を同じ条件（０．２Ｎ、０．４Ｎまたは１．０Ｎ）とした場合、試料間のＲｓ値の大小関係は以下の特徴を示した。
接触力１．０Ｎの場合、試料Ｃは、試料Ａ、Ｂに比べてＲｓ値が小さい。
接触力０．４Ｎの場合、試料Ｂは、試料Ａ、Ｃに比べてＲｓ値が小さい。
接触力０．２Ｎの場合、試料Ｃは、試料Ａ、Ｂに比べて僅かにＲｓ値が大きい。
上記特徴は、走査速度によらずほぼ同様に見られたが、５０ｍｍ／ｓの時の方が顕著に確認された。

実施例４
実施例１で求めたセンサ出力挙動について、周波数成分分布を詳細に調べるための解析を行った。周波数分布を、低周波数帯１０〜１５０Ｈzと高周波数帯１５０〜５００Ｈｚに分けて、各々の帯域の総和を求めた。走査速度５０ｍｍ／ｓでの結果を図１５に、走査速度７５ｍｍ／ｓでの結果を図１６に示す。

図１５および図１６に示されるように、ＦＦＴｓｕｍ_{１０−１５０}およびＦＦＴｓｕｍ_{１５０−５００}に関して、以下のような特徴が見られた。
・低周波数の総和（ＦＦＴ（１０−１５０））は、試料Ａ〜Ｃいずれにおいても、接触力が大きくなるに従って大きくなった。この特徴は、走査速度によらず同様に見られた。
・一方で、高周波数の総和（ＦＦＴ（１５０−５００））については、以下の特徴が見られた。
試料Ａに関しては、走査速度５０ｍｍ／ｓでは接触力が大きくなるに従って大きくなったが、走査速度７５ｍｍ／ｓでは、接触力を０．２Ｎから０．４Ｎに上げると小さくなり、接触力を１Ｎとすると最も大きな値となった。
試料Ｂに関しては、走査速度によらず、接触力を０．２Ｎから０．４Ｎに上げると小さくなり、接触力を１Ｎとすると最も大きな値となった。
試料Ｃに関しては、走査速度によらず、接触力が大きくなるに従って小さくなった。

比較例に示されるように、従来の動摩擦係数による評価では、滑り性に関する情報は得られるものの、その他の特性についての情報は得ることはできなかった。一方、本発明の方法では、動摩擦係数のデータとは異なる特徴を有するデータを取得することができ、特に、走査速度および／または接触圧を変化させることにより、その特徴は様々に変化することが見出された。従って、これらの特徴を、人が基材表面に触れた場合の触感に対応させることにより、滑り性以外の触感についての評価が可能になると考えられる。

本発明は、様々な基材の表面の触感を評価するのに利用できる。

１０…装置
１２…試料（基材）
１４…試料固定台
１６…Ｚ軸ステージ
１８…Ｘ軸スライダー
２０…片持ち梁
２２…ひずみゲージ
２４…触感センサ
２６…母材
２８…圧電素子

Claims (15)

1. 基材の平滑面の触感を評価する方法であって、圧電素子を基材の平滑面に接触させつつ、基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させ、圧電素子からの出力信号を取得することを含む方法。
2. さらに、取得した出力信号を信号処理部にて処理し、出力信号の絶対値の平均、出力信号の分散、出力信号の中および高周波数成分に対する中周波数成分のパワースペクトル分布比、ならびに特定の周波数帯の周波数成分の総和の少なくとも１つを得ることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 圧電素子と基材間の接触圧が、０．０１〜５０Ｎ／ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 圧電素子の基材に対する移動速度が、５〜１，０００ｍｍ／ｓの範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 圧電素子と基材間の接触圧および／または圧電素子の基材に対する移動速度が、一定であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 圧電素子と基材間の接触圧および／または圧電素子の基材に対する移動速度を変化させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
7. 圧電素子を基材表面上を基材表面に対して相対的に移動させ、次いで停止させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
8. 基材が、電子または電気機器を構成する要素として使用されること特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 電子または電気機器を構成する要素が、筐体であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 基材が、電子または電気機器の表示面および／または操作面を構成する要素として使用されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
11. 電子または電気機器の表示面および／または操作面を構成する要素が、タッチパネルであることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 基材の平滑面が、表面処理剤により処理されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 表面処理剤が、パーフルオロポリエーテル基含有化合物を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 基材が、ガラス、サファイアガラス、樹脂、金属またはセラミックから構成されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 圧電素子が、ポリフッ化ビニリデンおよび電極から構成されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。

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