JPS5936804Y2 - 圧電キ−ボ−ド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧電振動子を多数並設した圧電キーボードの
改良に関し、更に詳しくは、中央振動部以外の部分を剛
性板で覆うことによって誤操作を防ぎ、Ｓ／Ｎ比を向上
させた常時励振式の圧電キーボードに関するものである
。

従来、圧電素子を用いたキーボードとしては、スナップ
アクション機構をもったハンマー等によって、圧電体に
機械的衝撃を加え、これによって発生する電気出力を整
形して論理回路を駆動させるものである。

しかし、このような装置では、電気出力は印加電圧の微
分出力となり、出力値も印加加速度によって変化するの
で動作が不安定となるし、また構造が複雑となり高価な
ものとなるなどの欠点があった。

そのため、常時圧電振動子を励振させ、外部からの機械
的応力によって振動状態を制動し、それによる読出し電
圧の変化を検出してキー操作の有無を検知する方式のキ
ーボードがある。

しかし、圧電振動子の振動面全体が外部に露出している
構成であったから、キー操作によって機械的負荷が加わ
る振動面の場所により圧電振動子の出力電圧の減衰率が
異なり、誤動作の原因となるし、キー操作の感覚がなく
、ミスタッチの場合にはオペレータ自身が気付かない等
の欠点があったし、昔た機械的強度の点でも問題があっ
た。

本考案の目的は、これら従来技術の欠点を解消し、キー
操作による応答を確実にし、ミスタッチを防止でき、し
かもキーボード面の機械的強度が高く耐久性にすぐれた
圧電キーボードを提供することにある。

要約すると本発明は、圧電振動子を常時励振させ、外部
の機械的応力によって振動状態を制動し、それによる読
出し電圧の減少を検知するタイプのものであって、圧電
振動子の振動面のうち中心付近の十分に応答する部分を
残して、残余の部分を剛性板で覆った構造の圧電キーボ
ードである。

以下図面に基づき本考案について詳述する。

第１図は本考案の一実施例を示すものである。

弾性薄板２にプレス加工等によって形成した凹面底部に
圧電磁器板１を貼着し、その露出面に励振電極と検知電
極とを設け、該凹面底部を振動部として利用する点は従
来のものと同様である。

本考案が従来のものと異なる点は、前記振動面のうち中
心付近の十分に応答する部分に開口部５を形成した剛性
板６で、前記弾性薄板２を覆う如く構成されている。

好捷しくは該剛性板６の表面を弾性シート７で被覆する
ことであるが、この弾性シート７は必須不可欠のもので
はない。

本考案においては、剛性板６の開口部５０部面積１は振
動部の面積Ｓ。

の８０％以下に定められており、しかも開口部５は振動
部のほぼ中央に位置していなければならない。

なお、上記数値限定の根拠については後述する。

圧電キーボード自体の動作原理は従来のものと同様であ
るが、ここで概略説明しておく。

第２図に示すように、圧電磁器板１と弾性薄板２からな
る圧電振動子Ｘの圧電磁器板１の露出面に設けられた励
振電極３に発振回路８から入力電圧■が印加されると、
検知電極４には第３図実線で示すような出力電圧Ｖ。

が現われる。ところが、圧電振動子Ｘに外部から機械的
応力を加えると、圧電振動子Ｘの挿入損失が増加し、同
図破線で示すように出力電圧はＶｌに低下する。

それ故、この出力電圧の変化を検出することによって、
圧電振動子Ｘに外部から応力が印加されたか否か、換言
すればキーが押されたか否かを検知することができるこ
になる。

第４図は本考案に係る圧電キーボードの裏側からみた分
解斜視図、第５図はその一部破断斜視図である。

圧電磁器板１に形成した励振電極３及び検知電極４への
電気的接続は、好１しくは絶縁フィルム１０や絶縁薄板
等の片面に形成した導体１１により、直接半田付、超音
波溶接等により接続する。

剛性板６の開口部５に対応する弾性シートγの位置には
キーに対応する文字や記号等を表示して釦く。

このようなキー操作部１２を指で押すと、第７図に示す
ように、開口部５のために弾性シート７は伸びてｈの距
離だけ下がったところで圧電振動子に接触する。

捷た、キー操作が完了し、指を離したときは、弾性シー
ト７の復元力が働き、元の状態に戻る。

このように、キーボード全体を弾性シートで被覆すれば
、防塵、防水効果があるし、またキー操作においてスト
ロークが生じるし、開口部の高さを適宜選定することに
よってストロークを調整できる。

次に剛性板６の開口部５の面積を限定した根拠について
述べる。

圧電振動子の振動部中心を０１・外周縁部を±Ｒで表わ
したとき、応力印加位置と検知電極に現われる出力電圧
の減衰率Ｖｏｕｔ −Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔをプロットする
と第７図に示すように変化し外周縁部子Ｒ，−Ｒの位置
ではもはや出力電圧は変化しなくなる。

つ昔り、常に振動部中心近傍に応力が加わることが肝要
である。

また、振動部面積Ｓ。

に対して剛性板の開口部面積Ｓ１を変化させると、Ｓ１
／Ｓｏ≦０．８の領域では減衰率は０．９以上のほぼ一
定な値に保たれるが、Ｓ１／Ｓｏ〉０．８では減衰率が
小さくなり、しかもそのばらつきが大きくなる。

このことは、実用上信頼性が乏しくなるということと、
キー操作の有無の検知が難かしくなることを意味してい
る。

それ故、圧電振動子の中心部に開口部を設け、しかもそ
の開口部の面積を振動部の面積の８０％以下とするとい
う限定には臨界的な極めて重大な意味があるのである。

なお、本考案において剛性板とは、指で押えた程度では
容易に変形しないような材料からなるものであればよく
、金属板でもよいし、硬質プラスチック板の如きもので
あってもよい。

本考案は上記のように構成した圧電キーボードであるか
ら、キーボード本体は剛性板の下部に設けられるため機
械的強度が犬となるし、振動部が凹んだ位置にあるから
□スタッチによる誤動作を防止でき、さらに開口部の面
積を振動部の面積の８０％以下としたことから、押圧時
と非押圧時における出力電圧の変化が大きく、再現性が
有り、常に安定して動作するので信頼性が高くなるなど
の顕著な実用的効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る圧電キーボードの部分断面図、第
２図はその動作原理の説明図、第３図はキー非押圧時と
押圧時における出力電圧波形図、第４図は本考案の一実
施を示す分解斜視図、第５図はその一部破断斜視図、第
６図はキー操作の状態を示す説明図、第７図は外力印加
位置と減衰率との関係線図、第８図は面積比率と減衰率
との関係線図である。 １・・・圧電磁器板、２・・・弾性薄板、３・・・励振
電極、４・・・検知電極、５・・・開口部、６・・・剛
性板、７・・・弾性シート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （υ 多数の開口部を形成した剛性板と、それら各開口
   部を塞ぎ、かつ中心がほぼ一致するように剛性板の裏面
   側から取付けた多数の圧電振動子を有し、前記開口部の
   面積を圧電振動子の振動部面積の８０％以下にしてなる
   常時励振型圧電キーボード。 （２）剛性板は、少なくともその開口部が弾性シートで
   被覆された構造をなしている実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の圧電キーボード。