JPH0317376Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はコンピユータ、金銭登録機等の電子機
器におけるキーボード等に配列され、押ボタンを
押すことにより可動電極と固定電極との間の静電
容量を変化させてスイツチング作動を行わせる静
電容量形キースイツチに関する。

この種のキースイツチは、互に対向する一対の
固定電極と可動電極との間に誘電体を介在させ
て、いわゆるコンデンサを構成し、上記可動電極
を押ボタン等の操作部材によつて固定電極側に接
触させることによりこれら固定電極と可動電極の
間に蓄えられる静電容量を変化させてスイツチン
グ作動させるように構成されている。

ところでこの種のスイツチにおいては操作部材
の操作性と、静電容量の変化特性が所定の関係を
有するように構成されている。すなわち特願昭56
−119819号により本件出願人が提案した静電容量
形キースイツチは、可動電極として円錐形コイル
ばねを使用している。この円錐形コイルばねは、
操作部材の押下げストロークに対する静電容量の
変化特性が直線状に比例するものであり、静電容
量の設定値、つまりオン作動点の設定が任意に行
えるなどの利点がある。

しかしながら円錐形コイルばねを可動電極とし
て使用した場合、コイルばねの素線が誘電体を介
して固定電極に密接されることによつて静電容量
を増加させてスイツチをオン作動させるものであ
るから、コイルばねの固定電極への叩打音が発生
する。この叩打音はかなりの耳障りとなり、多数
台のコンピユータなどを使用する部屋では騒音と
なる。

一方、この種のスイツチは操作部材としてステ
ムが絶縁ケースに対して昇降動可能に摺接される
ため、ステムとケースとが長期の使用により摩耗
することがある。この摩耗粉がコイルばねや固定
電極側に付着するとコイルばねが固定電極に密着
させられても所定の静電容量値を確保できなくな
る惧れがある。

さらに、コイルばねの機械的保持の点では、コ
イルばねの上端をステムの下面に接着や係止等の
手段で連結しているが、コイルばねおよびステム
とも小形であるのでこれらの連結作業がきわめて
面倒となる難点がある。

そしてまた、操作部材を押圧すると円錐形コイ
ルばねが圧縮されるので、この復帰反力がオペレ
ータの手指に伝えられるようになる。このため、
オペレータはこの抵抗力に打ち勝つように操作部
材を強く押す（叩く）ようになり、したがつてス
イツチオンの位置が手指の感触では分らなくなる
ので、益々強く叩くようになり、長期の操作を続
けると疲労するなどの不具合もある。

本考案はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、コイルばねの叩
打音を遮断するとともに、ステム等の摩耗粉がコ
イルばねや固定電極に付着することを防止し、か
つコイルばねの機械的支持、位置決め等が容易に
行なえ、さらにはオペレータの押圧力を軽くする
ことができ、スイツチオンの位置を手指の感触で
判別することも可能になる静電容量形キースイツ
チを提供しようとするものである。

すなわち本考案は円錐形コイルばねもしくは釣
鐘形コイルばねからなる可動電極を、ゴム等の弾
性被覆体によつて覆うようにし、この被覆体によ
つて叩打音が外部に洩れるのを軽減するととも
に、摩耗粉などがコイルばねや固定電極にふり掛
るのを阻止し、かつ被覆体の形状をコイルばねの
外形形状に合致した形とすることによりこの被覆
体にてコイルばねを機械的に支持かつ位置決め
し、さらにはこの弾性被覆体にくびれ変形部を形
成して所定ストロークを越えて押されるとこの弾
性被覆体が弾性力を反転するようにし、これによ
りオペレータの押圧力を軽くすることができると
ともにスイツチオンの位置を手指の感触で判別す
ることを可能にしたことを特徴とする。

以下本考案の一実施例を第１図ないし第４図に
もとづき説明する。

図において１は絶縁ベース、たとえば合成樹脂
製のプリント配線基板であり、この基板１の上面
には固定電極２が形成されている。この固定電極
２はそれぞれ半円形の発信側固定電極２ａと受信
側固定電極２ｂとを互に対向離間して形成するこ
とにより構成されている。これら一対の固定電極
２ａ，２ｂの上面にはポリエステルフイルム等の
誘電体３が被着されている。

上記固定電極２は合成樹脂などの電気絶縁体か
らなるケース４により覆われており、このケース
４は図示しないキーボードに固定されている。ケ
ース４には操作部材としてのステム５が昇降動自
在に取り付けられており、このステム５の上端に
は押ボタン６が連結されている。押ボタン６とケ
ース４の間にはステム５および押ボタン６からな
る操作部材を押上げ復帰させるコイルばね７が介
装されている。ステム５にはガイド突部８，８が
形成されており、これらガイド突部８，８はケー
ス４に形成したガイド溝９，９に嵌合されて上下
方向に摺動されるようになつている。したがつて
ステム５はケース４に対して回動することなく上
下動自在となつている。

上記固定電極２とステム５との間には可動電極
１０が設けられている。この可動電極１０は導電
性の円錐形コイルばねもしくは釣鐘形（半円形）
コイルばねからなり、本実施例では釣鐘形コイル
ばねを示してある。上記釣鐘形コイルばね１０の
下端は、誘電体３を介して両固定電極２ａ，２ｂ
に跨つて接触させられており、上端はステム５の
下面に対向されている。このコイルばね１０はス
テム５により押されると、下端部側から順次固定
電極２に圧接されて接触面積が増すようになつて
いる。

しかして、上記可動電極１０としての釣鐘形コ
イルばねは弾性被覆体１１によつて被覆されてい
る。被覆体１１はたとえばゴムシートからなり、
周縁部にフランジ１２を有する釣鐘形をなしてい
る。フランジ１２は第２図に示すように、ケース
４と絶縁ベース１との間に挾持されており、これ
により被覆体１１自体が所定位置に固定されてい
る。この被覆体１１は釣鐘形コイルばね１０の外
形形状に合致する形を有してこのコイルばね１０
を覆つており、したがつて、コイルばね１０はこ
の被覆体１１により位置決めされ、かつ支持され
ている。この際、被覆体１１のステム５の下面に
対向した頂面には下向きの突起１３を形成し、こ
の突起１３をコイルばね１０の上端開口に嵌め込
むことにより、更にコイルばね１０の位置決めを
高精度に保つている。

また、釣鐘形被覆体１１には、たとえば上下方
向の途中にくびれ部１４を形成してあり、このく
びれ部１４は被覆体１１の撓みを促すとともに、
被覆体１１が所定量以上の撓みを生じるとこの被
覆体１１に下向きの弾性力、つまり反転力を生じ
させるものである。

このような構成に係る実施例のスイツチは、固
定電極２の発信側電極２ａと受信側電極２ｂの間
に所定の電圧を印加して待機する。この状態は第
２図に示されており、可動電極としての釣鐘形コ
イルばね１０はその下端部だけが誘電体３を介し
て固定電極２ａ，２ｂと接触しているだけである
から、コイルばね１０とこれら固定電極２ａ，２
ｂとの間の静電容量は小さく、よつて両固定電極
２ａ，２ｂは電気的にオフ状態に保たれている。

押ボタン６を押すと第３図のように、ステム５
が弾性被覆体１１を介して釣鐘形コイルばね１０
を圧縮する。コイルばね１０は各素線が下端側か
ら順に誘電体３を介して固定電極２ａ，２ｂに密
着し、この密着面積の増大に伴つて静電容量が増
す。この静電容量が所定値以上に達すると両固定
電極２ａ，２ｂが釣鐘形コイルばね、つまり可動
電極１０を介して導通されるのでスイツチオンの
状態になる。

押ボタン６の押圧を解除すると、この押ボタン
６およびステム５は復帰用コイルばね７の弾性力
によつて上昇復帰されるとともに、釣鐘形コイル
ばね１０は自己の復帰力により伸長する。したが
つて釣鐘形コイルばね１０の固定電極２に対する
接触面積が減少してスイツチオフの状態に戻る。

このようなキースイツチにおいては、釣鐘形コ
イルばね１０が第３図のように圧縮されると固定
電極２に密着するため、当接音、つまり叩打音が
発生する。しかしながらコイルばね１０は弾性被
覆体１１によつて被覆されているため、この被覆
体１１が叩打音を遮断して外部へ洩れるのを防止
する。このため操作音が減少される。

またステム５はケース４と摺接しつつ昇降動す
るので長期の使用によりこれらの間で摩耗を生
じ、摩耗粉を発生する。この摩耗粉は釣鐘形コイ
ルばね１０や固定電極２ａ，２ｂの上面に降り掛
ろうとするが、弾性被覆体１１が存在しているか
ら摩耗粉をコイルばね１０や固定電極２ａ，２ｂ
に付着させない。このためコイルばね１０と固定
電極２ａ，２ｂとの接触面に摩耗粉が進入するこ
とがなく、静電容量特性を長期に亘つて高精度に
維持することができる。

さらに、弾性被覆体１１はベース１とケース４
との間に固着されており、加えて被覆体１１の形
状をコイルばね１０の外形形状に沿わせた形状と
したため、被覆体１１内に収容したコイルばね１
０をこの被覆体１１により位置決めして保持する
ことができる。このため、コイルばね１０とステ
ム５との接合等の面倒な手間を要しない。特に被
覆体１１に突起１３を形成してコイルばね１０の
上端を係止したので、コイルばね１０および被覆
体１１が第３図のごとく撓んでも両者の位置関係
を一定に保つことができる。

ところで、押ボタン６を押し下げる場合には復
帰用コイルばね７の弾性抵抗、釣鐘形コイルばね
１０の弾性抵抗および弾性被覆体１１の弾性抵抗
を受ける。しかしながら弾性被覆体１１にはくび
れ部１４を形成したので、このくびれ部１４は被
覆体１１を円滑に撓ませるばかりでなく、被覆体
１１の上向きの弾性力を、所定撓み量以上になる
と第４図のごとき下向きの弾性力に反転させる。
このため、押ボタン６を所定ストロークまで押す
と、弾性被覆体１１の抵抗が無くなり、むしろ弾
性被覆体１１は下向きの力を生じるので、復帰用
コイルばね７の復帰力と釣鐘形コイルばね１０の
復帰力の一部と相殺し、押ボタン６の押圧力を軽
くする。つまり押ボタン６を押してゆくと所定の
ストロークで押圧力が軽くなる部分を生じる。こ
の押圧力が軽くなる部分でスイツチがオン作動と
なるように設定しておけば、オペレータの接触感
によりスイツチオンが判る。スイツチオンのとき
抵抗が大きくなるようにすると操作の疲労感を与
えるが、上記のごとくスイツチオンのとき抵抗が
小さくなるようにすれば長時間の操作でも疲労を
小さくすることができる。

なお、本考案は上記第１図ないし第４図に示さ
れた実施例に制約されるものではない。

たとえば第５図ないし第７図に示す変形例は、
ベース１の上面に１個の出力側固定電極５０を設
けるとともに、ベース１の裏面に入力側固定電極
５１を設けてある。そして釣鐘形コイルばね１０
は下端から接続用脚５２を延長し、この脚５２を
ベース１を貫通させて上記入力側固定電極５１に
常に接続させてある。その他の構成は前述の実施
例と同様であるので同一番号を付して説明を省略
する。

このような変形例では可動電極としての釣鐘形
コイルばね１０が第６図のごとく伸長されている
場合には、可動電極１０と出力側固定電極５０と
の静電容量が小さいのでオフ状態を保ち、かつ押
ボタン６、ステム５を押し下げた第７図の場合に
は釣鐘形コイルばね１０が圧縮されて、コイルば
ね１０の素線が出力側固定電極５０に誘電体３を
介して密着するからスイツチオンの状態となる。

さらにまた上記各実施例では可動電極として釣
鐘形コイルばね１０を使用した例を説明したが、
釣鐘形コイルばね１０に代つて円錐形コイルばね
を用いてもよい。釣鐘形コイルばねと円錐形コイ
ルばねの特性の差は第８図および第９図に示して
ある。すなわち第８図および第９図において実線
Ａは釣鐘形コイルばねの特性、破線Ｂは円錐形コ
イルばねの特性である。第８図から、円錐形コイ
ルばねＢの場合はストローク途中で抵抗が急に上
昇する箇所があり、このような抵抗上昇はオペレ
ータに操作感触上の不快感を与えることがあり、
かつ長時間の操作によつて疲労を与えるが、釣鐘
形コイルばねＡの場合はストロークと抵抗の変化
が直線的に比例するので円錐形コイルばねＢのご
とき不具合がない。

また第９図から、円錐形コイルばねＢの場合は
静電容量がストロークに対して直線的に比例する
のでスイツチオンとスイツチオフの差が明確でな
く、チヤタリング等により２度打ち等の誤動作を
生じやすいが、釣鐘形コイルばねＡは静電容量が
所定ストローク以上で急激に増大する範囲があ
り、このためスイツチオフとスイツチオンの容量
格差が大きくなつて誤作動を生じないなどの利点
がある。

しかしながら、本考案は弾性被覆体１１によ
り、防音、防塵およびコイルばねの位置決めを行
うものであるから、釣鐘形コイルばねに代つて円
錐形コイルばねを用いた場合でも弾性被覆体の機
能は同等の効果を奏す。

さらに誘電体３は固定電極２，５０に被覆され
るものだけには限らず、可動電極としての釣鐘形
もしくは円錐形コイルばねの各素線に被着しても
よい。

さらにまた弾性被覆体１１の弾性復帰力を適宜
に選択すれば、復形用コイルばね７を省略するこ
ともできる。

以上述べた通り本考案は、釣鐘形コイルばねも
しくは円錐形コイルばねからなる可動電極を、弾
性被覆体によつて覆つたので、このコイルばねが
固定電極側に密着する際に生じる叩打音を上記被
覆体によつて遮断して騒音を軽減する。またこの
被覆体により上記コイルばねや固定電極に付着し
ようとするごみや操作部材の摩耗粉等を阻止する
ので長期の使用に亘つて安定した特性が得られ
る。さらに弾性被覆体は上記コイルばねの外部形
状に合致されているので、この被覆体によつてコ
イルばねを機械的に支持しかつ位置決めするか
ら、上記コイルばねの装着作業が容易かつ高精度
に行なえる。そしてまた、弾性被覆体にはくびれ
変形部を形成して所定ストロークを越えて押され
た場合にこの弾性被覆体が弾性力を反転するよう
にしたから、オペレータの押圧力を軽くすること
ができるとともにスイツチオンの位置を手指の感
触で判別することが可能になり、疲労を軽減する
とともに操作フイーリングが向上するなどの利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の一実施例を示
し、第１図は分解斜視図、第２図および第３図は
互に異なる作動状態を示す断面図、第４図は弾性
被覆体のストローク−荷重特性図、第５図ないし
第７図は本考案の他の実施例を示し、第５図は分
解斜視図、第６図および第７図は互に異なる作動
状態を示す断面図である。また第８図および第９
図は円錐形コイルばねと釣鐘形コイルばねとを比
較して示すストローク−荷重特性図およびストロ
ーク−静電容量特性図である。 １……絶縁ベース、２，５０……固定電極、４
……ケース、５……ステム（操作部材）、６……
押ボタン（操作部材）、１０……可動電極として
の釣鐘形コイルばね、１１……弾性被覆体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 絶縁ベースに設けられた固定電極と、この固定
   電極と対向して設けられ圧縮された場合に各素線
   が上記固定電極側に密接されてこの接触面積の変
   化にもとづき上記固定電極との間の静電容量を変
   えてスイツチング作動をなす釣鐘形コイルばねも
   しくは円錐形コイルばねからなる可動電極と、上
   記固定電極もしくは可動電極に設けられた誘電体
   と、上記可動電極を押圧して固定電極側に押し付
   ける操作部材と、この操作部材と上記可動電極を
   構成する上記コイルばねとの間に設けられてこの
   コイルばねを被覆しこのコイルばねの外形形状に
   沿つた形状を有するとともに、上記操作部材に押
   された場合に所定ストロークを越えると弾性付勢
   方向を反転させるくびれ変形部を備えた弾性被覆
   体とを具備したことを特徴とする静電容量形キー
   スイツチ。