JP2000188034A

JP2000188034A - シート状皿バネ

Info

Publication number: JP2000188034A
Application number: JP10364911A
Authority: JP
Inventors: Atsuko Tanaka; 厚子田中
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】シート状皿バネの押圧操作時にドーム状部周
囲に応力が均等に分散させて打鍵耐久性を向上し、従来
と略同等の押圧荷重が得られ明確で良好なクリック感触
を保持し、ストローク、操作荷重の調整も容易化しコス
トダウンを図る。【解決手段】所定形状の樹脂シート状体１の所定位置
に円形、楕円形などのドーム状部２をシートの片面に突
出状態で一体成形し、該ドーム状部２の頂点部内面側に
導電部３を備えたシート状皿バネ４に構成し、クリック
感触を出すために、前記導電部３のあるド−ム状部２を
第１ドーム状部となし、該第１ドーム状部２の周囲下端
縁に連続して少なくとも外周方向若しくは鉛直方向に延
設された第２ド−ム状部５を樹脂シート状体１上に介在
配備して前記第１ドーム状部２を底上げした構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機などの
移動体通信機器、家庭用電話機、電子手帳、ＯＡ機器、
計測機器、リモコン、計算機或いはコンピュータのデー
タ入力装置やスイッチ装置等に用いられるキーボードス
イッチの部品としてのプラスチック製のシート状皿バネ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯電話機や、その他の計測機器
などに用いられるキーボードスイッチでは、スイッチの
ｏｎ−ｏｆｆ操作を違和感なく行え、良好な感触性、例
えばクリック感触を出すために円形、楕円形などのドー
ム状部を樹脂フィルムや金属薄板などの所定形状のシー
トに片面に突出した状態で一体成形した構成のシート状
皿バネが用いられている。

【０００３】そして、このシート状皿バネでは、押圧力
を加えるとドーム状部がクリック感触を待ってへこみ、
また押圧力を解除すると元のドーム状に復帰する皿バネ
の働きをし、キーボードのキー配列に対応した回路基板
上に組み込まれて用いられるが、従来のプラスチック製
シート状皿バネの例では、図６にも示すように樹脂フィ
ルム等のシート状体ａの一方の面は、クリック感触を出
すための円形もしくは楕円形等の複数個のドーム状部ｂ
が膨出成形加工され、他方面側はストロークを出しクリ
ック感触を高めるためのスペーサｃが固定されて回路基
板ｅに定着されている。即ち、このスペーサｃはスイッ
チ周囲部を切り抜いて、シート状皿バネをスペーサｃ上
に固定することにより、スイッチ操作時のストロークの
調整、クリック感触、操作荷重の調整をするものや、ま
た図７のようにシート状体ａの一方の面にドーム状部ｂ
を形成すると共に、他方の面側へ突出する複数個の凸部
を設けて凸部支持体ｄとして機能させ、回路基板ｅに両
面接着テープｆで固定することも提案されている。（実
開平７−２５５３３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、シート状皿
バネにスペーサを用いる形態（図６）では、スイッチ周
囲部を切り抜くとためスペーサの形状が複雑になり、抜
型が必要になるとともに、スペーサの材料費も嵩み、か
つスペーサの張り合わせの手間、精度が必要となって作
業性が悪く問題がある。一方、図７に示すようにドーム
状部周囲の他方面側へ突出する凸部支持体ｄを一体で形
成する場合、安定した操作荷重、クリック感触、ストロ
ークを得るには凸部支持体ｄと回路基板ｅの接触面積が
小さいため、応力が集中し劣化、摩耗し易く、打鍵耐久
性に劣るし、このタイプのプラスチック製シート状皿バ
ネではストロークを凸部支持体ｄの高さで調整を行って
いるため、それに伴い固定用の粘着テープｆの厚さも変
える必要があり、また、固定ネジ、ビス等の締結具の使
用はシートの撓みを招くため、本来の荷重特性を保つに
は、固定方法が限定されてしまい設計上の自由度がなく
なって、製造コスト割高となり、しかも荷重特性の調整
も煩雑で作業性も悪く生産性を高められない欠点があっ
た。本発明では、これら従来の問題点を解決しようとす
るもので、シート状皿バネにスペーサや凸部支持体を併
用しなくても明確良好なクリック感触が得られると共
に、ｏｎ−ｏｆｆ操作時での荷重安定性を大幅に向上で
き、材料費並びに設備費の節減の容易でコストダウンが
図れるし、しかもクリック感触、ストローク操作荷重の
調整も簡便にでき、ニーズに対応したプラスチック製の
シート状皿バネを簡単で安価な形態で提供することを目
的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明にかかるシート状皿バネは、円
形或いは楕円形のドーム状部を樹脂シート状体に片面に
突出状態で一体成形し、該ドーム状部の頂点部内面側に
導電部を形成してなるシート状皿バネであって、前記導
電部のあるド−ム状部を第１ドーム状部となし、該第１
ドーム状部の周囲下端縁に連続して少なくとも外周方向
若しくは鉛直方向に延設された第２ド−ム状部を樹脂シ
ート状体上に介在配備してなるもので、スペーサを使用
せず、またド−ム状部周囲の他方面側へ突出する凸部支
持体も使用せずに従来と略同等の押圧荷重が得られ、押
圧感触がよく良好なクリック感触を保持し、ストロー
ク、クリック感触、操作荷重の調整が容易で、かつ、回
路基板への固定適性も備えさせた構成としたものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明にかかるシート状皿バネ
は、所定形状のプラスチック製シート即ち、樹脂シート
状体の所定位置に一体に形成され、かつこの樹脂シート
状体の片面側へ突出してクリック感触を出すための第１
ドーム状部と、該第１ドーム状部の周囲下端縁に連続し
て外周方向若しくは鉛直方向に延設された第２ドーム状
部を樹脂シート状体上に介在配備してなることにより、
第１ドーム状部に押圧力を加えることにより、第１ドー
ム状部周囲の第２ドーム状部に均一に応力が分散し第２
ドーム状部が押圧力方向に屈曲し始め、第１ドーム状部
のドーム形状を維持する以上の力が加わった時点で操作
荷重方向が反転するので、従来と略同等の押圧荷重が得
られ、良好なクリック感触が得られ、それと同時或いは
その直後に第１ドーム状部がへこみ内側の導電部が回路
基板上の回路接点に接触し電気的にＯＮする。そして押
圧を解除することにより元のドーム形状に復帰する。ま
た、第１ドーム状部周囲に第２ドーム状部による段差を
設けることにより、スペーサや凸部支持体を用いずにも
クリック感触を得られるまでのストロークを出すことが
可能となる。しかも、従来のように凸部支持体を用いず
に従来と略同等の押圧荷重が得られるので、良好な押圧
感触となり明確なクリック感触も得られるため、スイッ
チ操作時、すなわちドーム状部の押し下げ時にドーム状
部周囲に応力が分散し易く荷重安定性が向上する。さら
にスペーサを省くことができて、シート状皿バネのスイ
ッチ機構への組込工程の簡略化が可能であり、その上ス
ペーサ分の材料費の低減、設備費の低減となり、コスト
ダウンが図れる。また、クリック感触、ストローク、操
作荷重の調整には、第２ドーム状部の寸法を任意に設定
できるため、その調整が容易となり、各種ニーズに応じ
た荷重特性の調整が容易になった。

【０００７】以下、この発明の実施形態を図面を用いて
説明する。所定形状の樹脂シート状体１の所定位置に円
形、楕円形などのドーム状部２をシートの片面に突出状
態で一体成形し、該ドーム状部２の頂点部内面側に導電
部３を備えたシート状皿バネ４に構成し、クリック感触
を出すために、前記導電部３のあるド−ム状部２を第１
ドーム状部となし、該第１ドーム状部２の周囲下端縁に
連続して少なくとも外周方向若しくは鉛直方向に延設さ
れた第２ド−ム状部５を樹脂シート状体１上に介在配備
して前記第１ドーム状部２を底上げした構成としてあ
る。

【０００８】この場合、前記第２ドーム状部５は、第１
ドーム状部２の周囲に同径或いはそれより大径、例えば
最大で第１ドーム状部２の外周径に２〜４ｍｍ、好まし
くは０〜２ｍｍをプラスした大きさとし、即ち隣接され
るキーと干渉しない程度の大きさとし、第１ドーム状部
２の下端縁をシート表面からの高さｔ、例えば０．１〜
０．４ｍｍの段差を付けて上方に底上げするのがよい。
これには、前記第２ドーム状部５を水平面部５_１と鉛
直面部５_２とからなる筒状部とするか（図１）、或い
は第１ドーム状部２の裾に外周囲に拡張する傾斜面部か
らなる円錐状部に成形したり（図２）、第１ドーム状部
２の下端縁に高さ方向に垂直に延設される鉛直面部５
_２からなる円筒状部とする（図３）かして、明瞭なク
リック感が得られるようにすることが好適例として例示
される。

【０００９】そして、図示例のシート状皿バネ４をスイ
ッチ機構に用いるには、図４に示すように表示部１１を
有するキートップ部材１２を表面側に有し、裏面側に押
圧部１３とベース部１４とを有する押釦スイッチ用カバ
ー部材１５と回路基板１６との間にシート状皿バネ４の
ドーム状部２の頂点部を押圧部１３に対応させ、かつ回
路基板１６上の回路接点１７の上方に対応するように介
在配備してケース１８に組み込むことによって、導電部
３を回路接点１７に接離して回路開閉を行ない、スイッ
チのキートップの押圧時の感触を損なわないでクリック
感も良好にスイッチｏｎ−ｏｆｆ操作することができ
る。

【００１０】例えば、クリック感触を出すための円形或
いは楕円形等の前記第１ドーム状部２は、第２ドーム状
部５を設けることで、従来用いられていたスペーサの高
さ寸法０．１〜０．４ｍｍ、幅０〜２ｍｍ程度の段差を
つけて樹脂シート状体１に膨出一体成形されているが、
このシート状皿バネ４は操作荷重、ストロークで示す荷
重特性に基づくクリック率［反転荷重（極大値）に対す
る反転荷重と復帰荷重（極小値）との差の割合］をみて
もクリック感触が良好であることがわかる。（図５）

【００１１】なお、前記第２ドーム状部５での段差高さ
は、０．１ｍｍ以下では明瞭なクリック感が得られるス
トローク（図５で定義）に足りず、また０．４ｍｍ以上
では従来品の０．１〜０．３５ｍｍを上回ることとな
り、低ストローク化、機器の薄型化の進む今日の流れと
逆行することとなるので避けるべきである。また、段差
幅については、隣接キーとの干渉、組立時の省スペース
化より０〜２ｍｍ程度とするが、キー配列によっては適
宜選んだ段差幅とすることが配慮される。また、図２例
においての段差の角度は、球面（ドーム状部）と第２ド
ーム状部５の円錐状部との段差の境界部の球面接線と同
じく、或いはそれよりも内側であることが望ましい。本
発明で使用する樹脂シート状体１としては、厚さ１００
〜１２５μｍの二軸延伸ＰＥＴ、二軸延伸ＰＥＮ、二軸
延伸ＰＰＳなどが挙げられる。

【００１２】なお、前記シート状皿バネ４は、携帯電
話、計測機器などのキーボードスイッチに用いられ、そ
の用途上ユーザーの設計により任意の操作（反転）荷重
に調整されるが、操作性の重視される携帯電話等では１
５０〜３００ｇ、計測機器などの誤操作を防止する目的
には３００〜５００ｇに操作荷重を設定する。そして、
クリック感触を表すクリック率は、図１の例のものでは
７６，３６％を示し、図２の例は７５，５６％また図３
の例でも７４，８２％を示した。即ち、このクリック率
は操作（反転）荷重と復帰荷重の落差の操作荷重に対す
る割合を示し、この値が大きい程明確なスイッチ感触が
得られるもので、従来品では通常４０〜７０％程度であ
った。本発明における荷重の調整は、前記ドーム状部２
の形状で調整を行うが、ドーム高さを０．０１ｍｍ高く
することで操作荷重約１０ｇの増加に相当する点を考慮
してある。例えば、第２ドーム状部２の高さｔが０．１
ｍｍ以下程度だとクリック率が減少、即ちクリック感触
が鈍くなってしまうので、明確なクリック感触を得るた
めに０．１〜０．４ｍｍとして第１ドーム状部１を上方
に底上げ成形することで、或る程度のストロークを持た
せた形態とし、反転荷重（最大荷重）と復帰荷重との差
を大きくしてスペーサを用いずにも押圧感触が充分であ
って、明確なクリック感触を得られるようにしてある。

【００１３】次にこの発明の実施例を説明する。実施例１：樹脂シート状体として、１２５μｍのＰＥＴ
を用い、ドーム状部成形金型温度１８０℃、プレス圧力
３ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件下で１５秒加圧し、第１ドー
ム状部を成形した。さらに得られた成形物を第２ドーム
形状成形金型温度１８０℃、プレス圧力３ｋｇｆ／ｃｍ
^２の条件下で１５秒加圧し、図１に示すプラスチック
製シート状皿バネ（成形品）を得た。また、このプラ
スチック製シート状皿バネの成形品と従来品について、
操作荷重、ストローク、クリック感触を表すクリック率
［反転荷重（極大値）に対する反転荷重と復帰荷重（極
小値）との差の割合］をアイコーエンジニアリング社製
・フォースアナライザーＭＯＤＥＬ−１３０５Ｎで測定
した結果を表１（成形品）に、縦軸に操作荷重、横軸
にストロークをとり、荷重特性をグラフ化したものを図
５に示す。図中実線で示す曲線Ａは本発明によるプラス
チック製シート状皿バネの荷重特性を示し、一点破線で
示す曲線Ｂの従来のプラスチック製シート状皿バネより
クリック率がより大きく、クリック感触が良好であるこ
とがわかる。また、本発明の実施例の成形品と従来品に
ついて打鍵耐久試験を行った。打鍵荷重は５００ｇ、打
鍵振幅１ｍｍ、速度３（打／ｓｅｃ）の条件で６０万回
打鍵を行った結果を表２に示す。本発明成形品（成形品
）は、良好なクリック感触が得られ、スイッチ操作
時、即ちドーム状部の押し下げ時、ドーム状部周囲に応
力が均等に分散するため、打鍵耐久性が向上する。さら
に、ドーム状部周囲の段差の寸法を変えることにより、
任意の設定が容易になり、ユーザーのニーズに応じたク
リック感触、操作荷重、ストロークを得ることができ
る。

【００１４】実施例２：樹脂シート状体として、１２５
μｍのＰＥＴを用い、ドーム状部成形金型温度１８０
℃、プレス圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件下で１５秒加
圧し、第１ドーム状部および第２ドーム状部を形成し図
２に示すプラスチック製シート状皿バネスイッチを得
た。（成形品）また、このプラスチック製シート状皿
バネスイッチの成形品について操作荷重、ストローク、
クリック率をアイコーエンジニアリング社製フォースア
ナライザーで測定した結果を表１（成形品）に示す。
また、実施例１の打鍵耐久試験と同じ条件で打鍵を行っ
た結果を表２（成形品）に示す。クリック率は低めで
はあるものの、打鍵耐久性を備えたシート状皿バネスイ
ッチが得られた。

【００１５】実施例３：樹脂シート状体として、１２５
μｍのＰＥＴを用い、ドーム状部成形金型温度１８０
℃、プレス圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件下で１５秒加
圧し、第１ドーム状部および第２ドーム状部を形成し図
２に示すプラスチック製シート状皿バネスイッチを得
た。（成形品）また、このプラスチック製シート状皿
バネスイッチの成形品について操作荷重、ストローク、
クリック率をアイコーエンジニアリング社製フォースア
ナライザーで測定した結果を表１（成形品）に示す。
また、実施例１の打鍵耐久試験と同じ条件で打鍵を行っ
た結果を表２（成形品）に示す。クリック率は低めで
はあるものの、打鍵耐久性を備えたシート状皿バネスイ
ッチが得られた。

【００１６】

【表１】クリック率（％）

【００１７】

【表２】打鍵耐久試験結果

【００１８】この実施例のシート状皿バネは、スペーサ
や凸部支持体を用いないでも良好なクリック感触が得ら
れ、スイッチ操作時、即ちドーム状部の押し下げ時にド
ーム状部周囲に応力が均等に分散するために打鍵耐久性
が従来例に比べて向上するし、第２ドーム状部の寸法を
変えることで、ストロークを任意に設定できるためユー
ザーのニーズに応じたクリック感触、操作荷重を得るこ
とできる。なお、本発明の実施例では、第１ドーム状部
では円形または楕円形状の形状に膨出してあるが必要に
応じて他の種々な形状に膨出することも選べる。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係るシート状皿バネは、所定形
状の樹脂シート状体の所定位置に一体形成され、かつこ
のシート状体の片面側へ突出するクリック感触を出すた
めの第１ドーム状部と、該第１ドーム状部の下方周囲に
第２ドーム状部を形成することにより、従来と略同等の
押圧荷重が得られ明確なクリック感触をも得ることが可
能であり、スイッチ操作時、即ち第１ドーム状部の押し
下げ時、第１ドーム状部周囲に応力が分散し易いため、
荷重安定性が向上すると共に、スペーサを省くことがで
き、製造工程の簡略化、スペーサ分の材料費の低減、設
備費の低減となり、コストダウンが図れる。また、クリ
ック感触、ストローク、操作荷重の調整は、第２ドーム
状部の寸法を任意に設定できるため、ニーズに応じた荷
重特性の調整が容易となり、回路基板への固定適性を大
幅に向上できるシート状皿バネを低コストで提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシート状皿バネの第１の実施例を
示すもので、（ａ）は拡大縦断面図、（ｂ）は一部の平
面図、（ｃ）は他の形状の一部の平面図である。

【図２】本発明によるシート状皿バネの第２の実施例を
示すもので、（ａ）は拡大縦断面図、（ｂ）は一部の平
面図である。

【図３】本発明によるシート状皿バネの第３の実施例を
示すもので、（ａ）は拡大縦断面図、（ｂ）は一部の平
面図である。

【図４】図１の例の使用状態を示す一部の拡大縦断面図
である。

【図５】図１の例の使用時での操作荷重と、ストローク
との関係を示す荷重特性図である。

【図６】従来のシート状皿バネの第１の例を示すもの
で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図７】従来のシート状皿バネの第２の例を示すもの
で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【符号の説明】

１樹脂シート状体２第１ドーム状部３導電部４シート状皿バネ５第２ドーム状部５_１水平面部５_２鉛直面部１１表示部１２キートップ部１３押圧部１４ベース部１５押釦スイッチカバー部材１６回路基板１７回路接点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円形或いは楕円形のドーム状部を樹脂シ
ート状体に片面に突出状態で一体成形し、該ドーム状部
の頂点部内面側に導電部を形成してなるシート状皿バネ
であって、前記導電部のあるド−ム状部を第１ドーム状
部となし、該第１ドーム状部の周囲下端縁に連続して少
なくとも外周方向若しくは鉛直方向に延設された第２ド
−ム状部を樹脂シート状体上に介在配備してなることを
特徴とするシート状皿バネ。
【請求項２】前記第２ドーム状部が、水平面部と鉛直
面部とからなる筒状部であることを特徴とする請求項１
に記載のシート状皿バネ。
【請求項３】前記第２ドーム状部が、第１ドーム状部
の裾に外周囲に拡張する円錐状部であることを特徴とす
る請求項１に記載のシート状皿バネ。
【請求項４】前記第２ドーム状部が、第１ドーム状部
の下端縁に高さ方向に垂直に延設される筒状部であるこ
とを特徴とするシート状皿バネ。