JPH07280671A - 静電容量式力センサー - Google Patents

静電容量式力センサー

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JPH07280671A
JPH07280671A JP6069609A JP6960994A JPH07280671A JP H07280671 A JPH07280671 A JP H07280671A JP 6069609 A JP6069609 A JP 6069609A JP 6960994 A JP6960994 A JP 6960994A JP H07280671 A JPH07280671 A JP H07280671A
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Hideo Morimoto
森本  英夫
Kazuyoshi Ando
和義 安藤
Toshimichi Nakatsugawa
順道 中津川
Kazuhiro Okada
和廣 岡田
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Wako KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスプレイに表示されるカーソルの操作部
として使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量
式センサーを提供すること。 【構成】 孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はセンサー、特に、静電
容量式力センサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】静電容量式力センサーとしては、例え
ば、図5に示すようなものがある。
【0003】このセンサーは、同図に示すように、中央
部にダイヤフラム部90を有し且つ前記ダイヤフラム部
90の中央に操作軸91を有した起歪体9aと、前記起
歪体9aに取付けられた基体9bとを具備し、前記起歪
体9aと基体9b相互間に空室Kを形成させると共にそ
の空室K内において、起歪体9a側に図6に示す電極部
Cが、基体9b側に図7に示す電極部Cx+,Cx−,
Cy+,Cy−がそれぞれ取付けられた構成としてあ
る。尚、前記基体9bの下面側には電子装置92を取付
けてあり、またこの電子装置92の周りを包囲するよう
にして環状板9cを配置させてある。
【0004】上記した電子装置92は、電極板1,2相
互間のギャップGの変化に伴う電極部Cと電極部Cx
+相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部
Cと電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相
互間における静電容量の変化を例えば電圧の変化に変換
するものとしてある。
【0005】この静電容量式力センサーは上記の如く構
成であるから、操作軸91に作用する大きさ及び方向を
それに対応する正負の電圧値に変換でき、この機能を利
用すれば、技術的にはディスプレイに表示されるカーソ
ルの操作部(所謂ジョイスティック)として使用でき
る。
【0006】しかしながら、このセンサーは、操作軸9
1に力を加えてダイヤフラム部90を変形させる形式の
ものであることから操作軸91の傾倒量が非常に小さ
く、カーソル操作部として使用した場合にはあまり操作
感がないという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、ディスプレイに表示されるカーソルの操作部として
使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量式力セ
ンサーを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】この発明の静電容量式力セ
ンサーは、孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。
【0009】また、この発明の静電容量式力センサー
は、孔10を有する上基板1と、前記孔10よりも小径
の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具備して
おり、前記操作軸3を孔10から貫通突出させると共に
バネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,2のう
ちの一方側を電極部Cとして機能する金属で構成すると
共に他方側に電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を
設け、前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−との間に小間隙を形成させてある。
【0010】なお、上記静電容量式力センサーに関し、
電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−のう
ち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布してある
こと又は絶縁材を挿入していることが好ましい。
【0011】
【作用】この発明は次のように作用する。
【0012】上基板1の孔10から突出している操作軸
3を傾倒力を加えると、前記操作軸3はバネBの付勢力
に抗して傾倒することになり、このため従来の技術の欄
に記載したダイヤフラム部を変形させるセンサーと比較
すると、その傾倒量は大きなものとなる。また、バネB
の強さ(バネ係数)を変えることで力の検出感度を容易
に変えることができる。
【0013】なお、この発明のセンサーでは、操作軸3
の上記傾倒に伴い上基板1に対して下基板2が姿勢変化
し、これら相互に形成された電極部Cと電極部Cx+,
Cx−,Cy+,Cy−は部分的に接近・離反すること
になり、従来の技術の欄に記載したセンサーと同様にデ
ィスプレイに表示されるカーソルの操作部として使用で
きる。
【0014】
【実施例】この発明の構成を実施例として示した図面に
従って説明する。
【0015】この実施例は、この発明の静電容量式力セ
ンサーをキーボードに施してカーソル操作部を構成させ
たものであり、図1に示すように、キーベース板50に
形成した開口部51からセンサーの下基板2をアルミ板
52と対向させるべく挿入し、この状態でセンサーの上
基板1を前記キーベース板50にビス止めするようにし
てセンサー全体をキーボードに取付けている。
【0016】上記静電容量式力センサーは、図1に示す
ように基本的には、上基板1と、これの下方に位置する
下基板2と、前記下基板2の上面に形成された操作軸3
と、前記上基板1に取付けられた電子装置4とから構成
されている。
【0017】上基板1は、図1や図2に示すように、P
CB(Print Circuit Board )製の板材で構成された略
T字状のもので、後述する軸主体30が遊挿できる大き
さの孔10を形成してあると共に、その下面には電子装
置4を配置させてある。また、この上基板1における下
基板2との対向面には、図3や図4に示すような形状の
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を設けてあると
共にこの電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−の配設
域と孔20との間に前記電極部よりも厚い円環状のスペ
ーサ11を配設してあり、操作軸3に外力が作用してい
ない状態において、電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−と下基板2とが接触しないようにしてある。尚、こ
の実施例では前記電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy
−に電圧を加えるようにしてあり、図4に示すように結
線ともどもエッチング又はスクリーン印刷により形成し
てある。
【0018】下基板2は、図1や図3に示すように、導
電性を有する金属製の円形板により構成されており、そ
の上面中央には操作軸3を構成する軸主体30(上部域
を雄ネジ部30aとしている)を突設してある。尚、こ
の下基板2には電極部は形成されていないが、この下基
板2自体が電極部として機能する。
【0019】操作軸3は、図1や図2に示すように、上
記軸主体30と、中空部31aを有し且つ前記軸主体3
0の雄ネジ部30aに螺着される樹脂製の太軸31と、
前記軸主体30に外挿される態様で中空部31a内に配
設された金属製の座金32及び圧縮コイルバネ33とか
ら構成されている。
【0020】尚、上記圧縮コイルバネ33の下端部は上
基板1の上面に形成されたGND(接地)用電極12と
電気的接続状態となっており、下基板2は、GND用電
極12→圧縮コイルバネ33→座金32→軸主体30の
経路で接地状態ならしめてある。
【0021】電子装置4は、電極部Cと電極部Cx+
相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部C
と電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相互
間,における静電容量の変化をそれぞれ電圧Vx+,V
x−,Vy+,Vy−に変換するものとしてあり、X−
X方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vx+)−(Vx
−)〕に、Y−Y方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vy
+)−(Vy−)〕に、それぞれ変換されると共にこれ
ら電圧の大きさによりディスプレイに表示されたカーソ
ルの移動速度と方向が決定されるようにしてある。
【0022】また、上記アルミ板52には、図1や図2
に示すように、軸主体30の中心線上に上方に突出する
脹らみ部52aを形成してあり、この脹らみ部52aは
これの頂部と下基板2の下面相互間に小間隙が形成され
る高さに設定してある。
【0023】この実施例のカーソル操作部は上記構成と
してあるから、指で太軸31の上端を押さえると圧縮コ
イルバネ33の付勢力に抗して下基板2の下面が脹らみ
部52aと当接することとなり、この状態で操作軸3に
傾倒力を加えると、下基板2の姿勢が図1の状態から図
2の状態に変化する。したがって、作用の欄に記載した
如く、従来の技術の欄に記載したダイヤフラム部を変形
させるセンサーと比較してその傾倒量を大きなものとな
り、優れた操作感を有することとなる。
【0024】尚、上記実施例では、下基板2を導電性を
有する金属で構成したが、これに限定されることなく、
下基板2を硬質合成樹脂で構成させるようにしてもよ
く、この場合には下基板2の上面に電極部Cを形成すれ
ばよい。
【0025】また、上記実施例にかえて、上基板1側に
電極部Cを形成し、下基板2側に電極部Cx+,Cx
−,Cy+,Cy−を形成するようにしてもよい。
【0026】そして、上記実施例の電極部の形成方法に
かえて、上・下基板1,2に金属板をインサートモール
ディングして電極部を形成してもよく、また、プリント
基板の製法により電極部を形成するようにしてもよい。
【0027】他方、上記実施例の静電容量式力センサー
に関し、電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−のうち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布
してあることが好ましい。
【0028】
【発明の効果】上記作用の欄に記載した内容から、ディ
スプレイに表示されるカーソルの操作部として使用する
場合に、優れた操作感を有する静電容量式力センサーを
提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の静電容量式力センサーをキ
ーボードに取付けた状態を示す断面図。
【図2】前記静電容量式力センサーの操作軸を傾倒させ
た状態を示す断面図。
【図3】前記静電容量式力センサーを斜め下方から見た
分解斜視図。
【図4】前記静電容量式力センサーの上基板に形成した
電極部を示す図。
【図5】先行技術の静電容量式力センサーの断面図。
【図6】先行技術の静電容量式力センサーにおける起歪
体側の電極部の平面図。
【図7】先行技術の静電容量式力センサーにおける基体
側の電極部の平面図。
【符号の説明】
B バネ C 電極部 Cx+ 電極部 Cx− 電極部 Cy+ 電極部 Cy− 電極部 1 上基板 2 下基板 3 操作軸 10 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中津川 順道 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地 株式会社 ワコー内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地 株式会社 ワコー内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 孔(10)を有する上基板(1)と、前
    記孔(10)よりも小径の操作軸(3)を上面に配設し
    てある下基板(2)とを具備しており、前記操作軸
    (3)を孔(10)から貫通突出させると共にバネ
    (B)により上方に付勢し、前記上・下基板(1)
    (2)の対向する面のうち、一方側に電極部(C)を、
    他方側に電極部(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy
    −)を、設けると共に前記電極部(C)と電極部(Cx
    +)(Cx−)(Cy+)(Cy−)との間に小間隙を
    形成させてあることを特徴とする静電容量式力センサ
    ー。
  2. 【請求項2】 孔(10)を有する上基板(1)と、前
    記孔(10)よりも小径の操作軸(3)を上面に配設し
    てある下基板(2)とを具備しており、前記操作軸
    (3)を孔(10)から貫通突出させると共にバネ
    (B)により上方に付勢し、前記上・下基板(1)
    (2)のうちの一方側を電極部(C)として機能する金
    属で構成すると共に他方側に電極部(Cx+)(Cx
    −)(Cy+)(Cy−)を設け、前記電極部(C)と
    電極部(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)との
    間に小間隙を形成させてあることを特徴とする静電容量
    式力センサー。
  3. 【請求項3】 電極(C)又は電極部(Cx+)(Cx
    −)(Cy+)(Cy−)のうち、少なくともどちらか
    一方に絶縁塗料を塗布してあることを特徴とする請求項
    1又は2記載の静伝容量式力センサー。
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