JPH0228563Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は例えば電子計算機のデータ入力キー或
はワードプロセツサの入力キーなどとして用いら
れるキースイツチ、特に鋭いクリツクのある操作
感覚を得ることができるキースイツチ機構に関す
るものである。

（従来技術） キースイツチは構造が簡単であり、コンパクト
に配設できるため多くの分野で広く用いられてい
る。特にオフイスオートメーシヨン化が進むなか
で、電子計算機のデータ入力キー、ワードプロセ
ツサの入力キーなどとして普及しており、需要は
益々伸びていく傾向にある。ここに従来用いられ
ているキースイツチの構造について説明する。

第１図は静電容量のスイツチの一例を示すもの
で、図において、１は基板、２は該基板１上に配
設されたハウジング、３は該ハウジング２に設け
られた穴２ａに摺動可能に配設されたキーステム
で、その上端には穴３ａが設けられており、下端
にはハウジング２の下面に当接する肩部３ｂが一
体形成されている。４は該キーステム３の上端に
装着されるキーキヤツプで、その中央部には下方
に延びる連結部４ａが形成され、該連結部４ａを
前記キーステム３の上端に設けられた穴３ａに嵌
合装着され、キーステム３と一体に構成される。
５は前記基板１とキーステム３との間に配設され
たラバースプリングで、通常は弾性力によりキー
キヤツプ４、キーステム３を上方に押し上げ、キ
ーステム３の下方に形成された肩部３ｂをハウジ
ング２の下面に当接した状態に保つている。６は
静電パツドでラバースプリング５の上部下面に接
着されており、その下端はアルミ蒸着フイルムが
装着され、さらにアルミ蒸着フイルムの下面には
コンデンサの誘電体となるポリエステルフイルム
が貼着されている。７ａ，７ｂは静電パツド６と
共に静電容量スイツチを構成する電極で、基板１
の上面に間隔をおいて装着されており、前記ラバ
ースプリング５がキーキヤツプ４、キーステム３
を上方に押し上げている状態では、静電パツト６
は電極７ａ，７ｂより離れた位置にあるため、静
電容量スイツチはOFF状態となつている。そし
てキーキヤツプ４が押し下げられ、静電パツド６
が電極７ａ，７ｂ上に押付けられると、電極７
ａ，７ｂ間の静電容量が静電パツド６を介して増
大し、静電容量スイツチはON状態となる。

（従来技術の問題点） このように構成されたキースイツチは、スイツ
チ作動時にキーキヤツプ４に上方から外力を加え
たときの動作特性が第２図に示すようになる。即
ち第１図の状態からキーキヤツプ４を押すと、ラ
バースプリングのピーク荷重P₂までは荷重が上
昇しつつストロークS₁まで移動し、更にキーキヤ
ツプ４を押してラバースプリングのピーク荷重
P₂を越えると、ラバースプリング５は大きく変
形して荷重は減少し、荷重がP₁に達したときス
トロークがS₂となつてスイツチはONとなる。更
にキーキヤツプ４を押すと荷重は再び上昇してス
トロークエンドS₃に達する。このような動作過程
において、ストロークS₁からS₂の間に荷重がP₂
からP₁に減少するクリツクは、操作感覚を得る
ために有効なものである。このクリツクはラバー
スプリング５によつて得られるが、ラバースプリ
ング５は自己復帰力を持つため、その構造上第２
図に示すように荷重P₂からP₁への荷重差が制限
され、またストロークS₁からS₂への荷重移動が緩
慢になるため、鋭いクリツクのある操作感覚を得
るのは難しい。

第３図Ａ、第３図Ｂは前記第１図の構成のキー
スイツチのOFF−ON時におけるラバースプリン
グ５と基板１との空間における空気の吸入および
排出の説明図である。静電容量スイツチにおい
て、外来雑音の影響防止対策としてスイツチON
とOFFとの両状態の静電容量値の差を大にする
ため、静電パツドと電極との接触面積を大にする
事が行われるので、第３図Ａにおいてはラバース
プリング５が大型となる。図においてスイツチ
ONよりOFFへの動作時、即ちキーステム３の上
昇の動作においてラバースプリング５と基板１と
の空間の容積の変化が大となり、該空間の空気の
吸入量が大となる。この空気の吸入は基板１とハ
ウジング２の下部との空隙を通路とするため、ラ
バースプリング内部へ外部空気を吸入する際、外
部空気中の塵埃や、該空隙の近辺の基板１上に塵
埃も外部空気と共に第３図Ａの如く吸入する。ま
たスイツチOFFよりONへの動作時、即ちキース
テム３の下降時には、ラバースプリング５が加圧
され、第３図Ｂの如くラバースプリング５と基板
１との空間が圧縮されるため該空間の空気の排出
となるが、空気中の塵埃の一部は該空間に残留
し、スイツチOFF−ONの操作回数と共に残留塵
埃は増加することとなる。このため電極７ａ，７
ｂと静電パツト６との間にも塵埃は入り、静電容
量値の変化を信号とするスイツチにおいては、静
電容量値の減少と共に、信号出力が不安定とな
り、キースイツチの安定性を欠くことになる。

さらに第１図の構成のキースイツチにおいて
は、静電パツド６をラバースプリング５の中央下
面に接着するのに接着を必要とするので、製造工
程において自動組立が困難となり、生産性の向上
を欠く事となる。

ところで実開昭57−67342号公報には、クリツ
ク点を遅らせることを目的にして、可動接点によ
つて２つの固定接点間を開閉するためのスイツチ
機構の考案が開示されている。ここに示されるキ
ーボードスイツチは、逆カツプ状をしたゴム製の
可動接点支持用弾性体の内面中央に可動接点が直
接に支持されており、その結果、可動接点が操作
子をもつて押し下げられる際に、絶縁基板上に固
定接点に対して可動接点が常に平行な状態で下降
するとは限らず、本願考案のような誘電体が貼着
された静電パツドを押付けることにより固定され
た電極間の静電容量を増大せしめる静電容量スイ
ツチに適用した場合に、その動作の安定性が確保
されない。

第４図は第１図のキースイツチの上記問題点を
考慮した従来の静電容量スイツチの一例であり、
図において８はハウジング、９は該ハウジング８
に設けられた穴８ａに摺動可能に配設されたキー
ステムで、キーステム９の上端には穴９ａが設け
られており、下部にはハウジング８の下面に当接
する肩部９ｂと静電パツド１０を保持する保持部
９ｃが一体成形されている。１１は該キーステム
９の上端に装着されるキーキヤツプで、その中央
部には下方に延びる連結部１１ａが形成され、該
連結部１１ａは前記キーステム９に設けられた穴
９ａに嵌合装着されて、キーステム９と一体的に
構成される。１２は前記キーステム９とハウジン
グ８との間に配設されたラバースプリングで、通
常は弾性力によりキーキヤツプ１１、キーステム
９および静電パツド１０を上方に押し上げる状態
を保つため、基板１３の上面に配設された電極１
４と静電パツド１０の間隔が離れ、該スイツチは
OFF状態を保持している。

このような構成のキースイツチは、第１図の構
成のキースイツチに比し、静電パツドと電極との
間の外部空気の吸入排出による塵埃の影響、およ
び静電パツド保持のための接着方法の問題につい
て対策されてはいるが、スイツチOFF−ON時の
動作特性は第２図に示す動作特性と殆んど同様な
特性で、第１図の構成のキースイツチと同じく鋭
いクリツクのある操作感覚を得るのは困難であ
る。さらに、ラバースプリング１２がスイツチ機
構外にあるため、スイツチ全体の高さを低く構成
することが困難である。

（考案の目的） 本考案は前記従来のキースイツチの問題点を解
消するためになされたもので、鋭いクリツクのあ
る操作感覚と動作の安定性が確保でき、かつ、ス
イツチ全体の背丈を大きくすることなくスイツチ
機構内の塵埃を防止し、生産の自動化の可能なキ
ースイツチ機構を提供することを目的とするもの
である。

（考案の概要） 本考案は前記目的を達成するため、誘電体が貼
着された静電パツドを押付けることにより固定さ
れた電極間の静電容量を増大せしめる静電容量ス
イツチのキースイツチ機構において、前記電極が
複数固定された基板と、該基板を覆うハウジング
と、該ハウジングに対して摺動可能に設けられた
キーステムと、該キーステム上に装着されたキー
キヤツプと、前記基板上に設けられ中央上部に穴
が形成されたラバースプリングと、このラバース
プリングの穴に嵌着自在に嵌合して前記静電パツ
ドを基板と平行に保持するパツドホルダーと、該
パツドホルダーとキーキヤツプとの間に嵌合した
コイルスプリングとを有するキースイツチ機構で
ある。

（実施例） 第５図は本考案によるキースイツチの一実施例
を示すもので、図において、２０は基板、２１は
該基板２０上に配設されたフレーム、２２は該フ
レーム２１にハウジング２３を介して摺動可能に
配設されたキーステムで、中央に穴２２ａが設け
られているとともに、肩部２２ｂが外周下方に形
成されている。前記ハウジング２３は下端に係合
肩部２３ａを備え、該係合肩部２３ａは前記フレ
ーム２１に設けられた穴２１ａに係合することに
よつてフレーム２１に取付けられており、上端に
は穴２３ｂが設けられ該穴２３ｂに前記キーステ
ム２２を摺動可能に嵌合支持し、前記キーステム
２２に形成された肩部２２ｂが穴２３ｂの周縁部
２３ｃに当接することにより、キーステム２２の
上方への移動を規制している。２４は前記キース
テム２２の上端に装着されているキーキヤツプ
で、その中央には下端に延びる連結部２４ａが形
成され、該連結部２４ａが前記キーステム２２に
設けられた穴２２ａに圧入嵌合され、キーステム
２２と一体化構造になつている。２５は該キーキ
ヤツプの下方に配設されたパツドホルダーで、そ
の下端にはパツド取付部２５ａが形成されてお
り、静電パツド２６を該パツドホルダー２５の中
央下部で保持している。なおパツドホルダー２５
の中央上部は管状部２５ｂが形成され、キーステ
ム２２の内面に案内されて上下方向に摺動可能に
配設されているとともに、ハウジング２３の下端
部に形成されている肩部２３ｄに当接して、上方
への移動が規制されるようになつている。また該
パツドホルダー２５の下端のパツド取付部２５ａ
の下面は、スイツチON時に静電パツド２６の圧
縮量が適切となる如く、その下方への寸法即ち静
電パツドの圧縮時の厚さが考慮され形成されてい
る。前記静電パツド２６はウレタンフオームなど
の材料により構成され、下端はアルミ蒸着フイル
ムが装着され、さらにアルミ蒸着フイルムの下面
にはコンデンサの誘電体となるポリエステルフイ
ルムが貼着されており、基板２０上の電極２７
ａ，２７ｂなどと共に静電容量スイツチを構成し
ている。２８は上記基板２０上に設けられ中央上
部に穴２８ａが形成されたラバースプリングであ
る。上記パツドホルダ２５は、このラバースプリ
ング２８の穴２８ａに嵌着自在に嵌合して静電パ
ツド２６を基板２０と平行に保持している。この
ラバースプリング２８は、シリコンゴム、オレフ
イン系エラストマーなどのゴム材によつて逆カツ
プ状に形成され、他方、上記パツドホルダー２５
はハウジング２３などと同様の硬質の合成樹脂材
料で形成されている。このため、ラバースプリン
グ２８の穴２８ａに嵌着自在に嵌合するパツドホ
ルダ２５は静電パツド２６を基板２０と平行に保
持することができる。該ラバースプリングの動作
特性は第６図に示すような特性を有し、パツドホ
ルダー２５をラバースプリング２８の自己スプリ
ング復帰作用にて保持すると共に、常に上方に押
圧すべく付勢している。２９は前記パツドホルダ
ー２５とキーキヤツプ２４との間に配設された圧
縮コイルスプリングで、パツドホルダー２５とキ
ーキヤツプ２４を互いに離間する方向に押圧して
おり、前記ラバースプリングと協働して各部材を
第５図の状態に保持している。

次に、このように構成されたキースイツチの作
動について説明する。キーキヤツプ２４を押すと
コイルスプリング２９が圧縮され、第６図に示す
ラバースプリング２８のピーク荷重P₂までつり
合いながらキーキヤツプ２４は下方へストローク
する。このようにしてキーキヤツプ２４が下方へ
ストロークすることにより、圧縮されるコイルス
プリングの荷重がラバースプリング２８のピーク
荷重P₂を越えた瞬間にラバースプリング２８は
急激に変形し、第７図に示すようにストロークS₁
からS₂の間で荷重はP₂からP₁まで急激に減少し
て、キーキヤツプ２４およびパツドホルダー２５
は吸込まれるような状態で急速に落下する。キー
キヤツプ２４とパツドホルダー２５の下方への落
下はパツドホルダー２５の下部に保持されている
静電パツド２６を基板２０上の電極２７ａ、およ
び２７ｂの上に圧接させることとなり、静電パツ
ド２６下面に貼着の誘電体ポリエステルフイルム
を介し、電極２７ａ，２７ｂはON状態となる。
ストロークS₂の時点においてコイルスプリング２
９の荷重はこの時点におけるラバースプリング２
８の荷重を大きく越えているため、ラバースプリ
ング２８は押し続けられ、荷重は徐々に増加しな
がらストロークエンドS₃に達する。なお、キーキ
ヤツプ２４に加えられる外力が除去されると、ラ
バースプリング２８およびコイルスプリング２９
の自己復帰力により、パツドホルダー２５および
キーキヤツプ２４は瞬時に上方へ移動せしめら
れ、パツドホルダー２５に保持されている静電パ
ツド２６も電極２７ａ，２７ｂより離れるので、
スイツチはOFF状態となる。

第８図は前記第５図の実施例におけるキースイ
ツチがクリツク動作を得られる主要部分の構成図
であり、各部分の番号および名称は第５図と同様
である。

このように本実施例のスイツチはその動作特性
が第７図に示すようになり、スイツチがONに至
るストロークS₁とS₂との間において、荷重がP₂
よりP₁へ急激に減少し、鋭いクリツクのある操
作感感覚を得ることができる。また静電パツドの
動きが早く、従つて静電容量値の変化が顕著なの
で、SN比の大きな安定した信号が得られる。

第９図は前記第５図の実施例のキースイツチが
スイツチOFF−ON時において、パツドホルダー
２５、ラバースプリング２８および基板２０に囲
まれている空間の空気の流出入の説明図である。
図においてパツドホルダー２５、ラバースプリン
グ２８および基板２０に囲まれた空間の容積は、
スイツチOFFよりON時、即ちパツドホルダー２
５の下降の際はラバースプリング２８は下方に圧
せられ該空間の容積が狭くなるので、空間内部の
空気はパツドホルダー２５の下方に設けられたエ
アー穴２５ｃより上方に流出する。またスイツチ
ONよりOFF時はパツドホルダー２５が上昇し、
該空間の容積は拡大するため、空気はエアー穴２
５ｃを通じ空間内に流入する。このようにスイツ
チON−OFFの繰返し動作において、該空間の内
部空気はエアー穴２５ｃを通じ流出入を繰返す
が、エアー穴２５ｃの上部はハウジング２３で覆
われており、外部空気との直接の接触が少いた
め、外部空気に混入の塵埃の吸入は小となり、従
つてスイツチ回路への塵埃の悪影響は軽減され
る。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、誘電体が貼着さ
れた静電パツドを押付けることにより固定された
電極間の静電容量を増大せしめる静電容量スイツ
チのキースイツチ機構において、前記電極が複数
固定された基板と、該基板を覆うハウジングと、
該ハウジングに対して摺動可能に設けられたキー
ステムと、該キーステム上に装着されたキーキヤ
ツプと、前記基板上に設けられ中央上部に穴が形
成されたラバースプリングと、このラバースプリ
ングの穴に嵌着自在に嵌合して前記静電パツドを
基板と平行に保持するパツドホルダーと、該パツ
ドホルダーとキーキヤツプとの間に嵌合したコイ
ルスプリングとを有するので、鋭いクリツクのあ
る操作感覚と動作の安定性が確保できキースイツ
チ機構を提供することができる。なお、この動作
特性により、静電パツドの圧縮時間が短く、従つ
て静電容量値の変化が急激なので、SN比の大き
な信号を得ることができる。

また、本考案はラバースプリングとパツドホル
ダーとを分離させて、ハウジング内部に配設した
ので、スイツチ操作時にスイツチ機構内部へ外部
空気の直接の流出入が少く、従つて外部塵埃の影
響を受け難い。なお、ラバースプリングの中央穴
部にパツドホルダーを嵌合したことにより、静電
パツドのパツドホルダーへの保持が、接着剤など
を使用することなく保持可能のため、スイツチの
生産に当り自動組立が可能となり、生産性の向上
が望まれる。更に、本考案によれば前記のように
ラバースプリングとコイルスプリングの組合せ弾
性力の利用のため、ラバースプリングのストロー
クを小さくすることができ、ラバースプリングの
小型化とともにラバースプリングをスイツチ機構
内部に配置できるので、スイツチ全体の高さを低
く構成することが可能である。

なお、本考案は前記実施例に示したもののみに
限定されるものでなく、他の形式のスイツチ機構
に対しても、パツドホルダー部分の交換で応用が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来用いられているキースイツチの一
例を示す断面図、第２図は第１図に示したキース
イツチの動作特性を示す図、第３図Ａおよび第３
図Ｂは第１図に示したキースイツチのスイツチ操
作時における空気吸入および空気排出の説明図、
第４図は従来用いられているキースイツチの他の
例を示す断面図、第５図は本考案によるキースイ
ツチの一実施例を示す断面図、第６図は第５図の
キースイツチに用いるラバースプリングの動作特
性を示す図、第７図は第５図に示すキースイツチ
の動作特性を示す図、第８図は第５図のキースイ
ツチのクイツク操作機構の説明図、第９図は第５
図のキースイツチのスイツチ操作時における空気
の流出入の説明図である。 ２０……基板、２１……フレーム、２２……キ
ーステム、２３……ハウジング、２４……キーキ
ヤツプ、２５……パツドホルダー、２６……静電
パツド、２７……電極、２８……ラバースプリン
グ、２９……コイルスプリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 誘電体が貼着された静電パツドを押付けること
   により固定された電極間の静電容量を増大せしめ
   る静電容量スイツチのキースイツチ機構におい
   て、前記電極が複数固定された基板と、該基板を
   覆うハウジングと、該ハウジングに対して摺動可
   能に設けられたキーステムと、該キーステム上に
   装着されたキーキヤツプと、前記基板上に設けら
   れ中央上部に穴が形成されたラバースプリング
   と、このラバースプリングの穴に嵌着自在に嵌合
   して前記静電パツドを基板と平行に保持するパツ
   ドホルダーと、該パツドホルダーとキーキヤツプ
   との間に嵌合したコイルスプリングとを有するこ
   とを特徴とするキースイツチ機構。