JP2003263931A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点が弾性部材側に設けられて可動するもの
において、接点の剥離を防止することができる操作装置
を提供する。 【解決手段】 基板２の表面に１対の導電パターン９
ａ，９ｂが形成され、この導電パターン９ａ，９ｂに対
向して、押圧部材３が弾性部材５によって上下方向に移
動自在に支持されている。弾性部材５の内側の空間に
は、接点８が導電パターン９ａ，９ｂに対向して設けら
れている。前記弾性部材５と前記接点８は、それぞれポ
リジメチルシロキサンを主成分とするものであり、互い
に共有結合による化学的な結合力によって接合されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タ用のキーボード装置などの各種電子機器において回路
を開閉するために使用される操作装置に係り、特に操作
力で弾性変形する弾性部材に接点が設けられた操作装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のコンピュータ用のキーボー
ド装置として使用される操作装置を示す断面図である。
この操作装置５０は、押圧部材５１とメンブレンスイッ
チ６０で構成されている。

【０００３】押圧部材５１は、指で押圧される操作面５
２を有し、操作面５２の裏面に押圧突起５３が一体に形
成されている。前記押圧部材５１は、パンタグラフ形状
の支持部材５４によって操作面５２が上下方向に移動自
在に支持されている。前記押圧突起５３とメンブレンス
イッチ６０との間には、ゴム製の弾性部材５５が介装さ
れており、この弾性部材５５の弾性力によって操作面５
２が常に上方に付勢されている。また弾性部材５５の内
部には、下方へ突出する突起５６が一体に形成されてい
る。

【０００４】メンブレンスイッチ６０は、絶縁材料で形
成された上部シート６１と下部シート６２を有し、前記
上部シート６１と前記下部シート６２との間にシート状
のスペーサ６３が介装されている。上部シート６１と下
部シート６２との間には、前記押圧部材５１の下側にお
いて、それぞれ対向する面に電極パターンの一部である
接点６１ａ，６２ａが互いに対向して形成されている。
スペーサ６３には、円形の貫通穴６４が形成され、この
貫通穴６４に、前記接点６１ａ，６２ａが露出してい
る。

【０００５】押圧部材５１が押圧操作されると、このと
きの押圧力によって、弾性部材５５が押圧突起５３によ
って押し下げられ、さらに弾性部材５５の突起５６が上
部シート６１の表面を押圧することで接点６１ａが押し
下げられることで、接点６１ａと接点６２ａとが接触し
て、スイッチ出力がオフからオンに切り換えられる。ま
た前記押圧操作を解除することで、弾性部材５５の弾性
復帰力によって操作面５２が上方へ押し上げられて、ス
イッチ出力がオフに切り換えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の操
作装置は、上部シート６１と下部シート６２の双方に接
点６１ａ，６２ａを有する電極パターンを形成し、さら
に両シート６１，６２とスペーサ６３を含む３層構造に
する必要があるため、製造工程が煩雑になる問題があっ
た。

【０００７】そこで、弾性部材５５の突起５６の先端に
接点を設けて、この接点に対向するシートに１対の導電
パターンを形成してシートの構成を簡略化したものが提
案されている。しかし、前記接点を弾性部材５５に設け
て可動接点にすると、接点を接着剤を用いて弾性部材５
５に接着する必要があるため、打鍵操作や接着剤の劣化
によって接点が弾性部材から剥離してしまう問題があ
る。

【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、接点が弾性部材側に設けられて可動する構造の
ものにおいて、接点の剥離による接点不良を防止するこ
とができる操作装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極パターン
に対向して設けられ且つ前記電極パターンに接離可能に
支持された接点を有する弾性部材が設けられた操作装置
において、前記接点と前記弾性部材が、少なくとも共有
結合による結合力によって接合されていることを特徴と
するものである。

【００１０】上記本発明では、接点が可動するものであ
っても、前記接点と前記弾性部材が共有結合により化学
的に接合されるため、接点が弾性部材から剥離しにくく
なり、接点不良を防止することができる。また接着剤を
塗布する工程が不要になるので、製造工程を簡略化する
こともできる。

【００１１】例えば、シリコーン系のラバーで形成され
た前記弾性部材に、導電材を含むシリコーン系の前記接
点を付着させた後、前記接点を加熱硬化させることで形
成できる。具体的には、前記接点は、ケイ素原子に結合
したオキシム基を有するポリジメチルシロキサンを主成
分とするものであることが好ましく、また前記弾性部材
は、ケイ素原子に結合したビニル基を有するポリジメチ
ルシロキサンに、ケイ素原子に結合した水素原子を有す
るポリジメチルシロキサンを付加して得られる化合物を
主成分とするものであることが好ましい。

【００１２】このように接点と弾性部材の双方にポリジ
メチルシロキサンを主成分とする化合物を使用すると、
互いの部材の親和性をより高く発揮できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の操作装置は、押圧操作に
よってスイッチ出力がオフとオンとの間で切り換えら
れ、所定の操作信号を出力することができるものであ
る。例えば、前記操作装置を複数個配列して、パーソナ
ルコンピュータのキーボード装置に適用することができ
る。なお、操作装置を単独で設けたスイッチであっても
よい。図１は操作装置を示す断面図である。

【００１４】図１に示す操作装置１は、基板２上に押圧
部材３が昇降自在に支持されている。本実施の形態で
は、押圧部材３にパンタグラフ形状の支持部材４が設け
られて、押圧部材３が基板２から離れる方向と基板２に
接近する方向に移動自在に支持されている。

【００１５】図１に示すように、前記押圧部材３と基板
２との間には弾性部材５が設けられている。この弾性部
材５は、シリコーン系のゴムを素材として形成され、上
向きに凸状に形成されている。弾性部材５の内部には空
間６が形成されて、この空間６内の天井面に突起７が下
向きに突出して形成されている。前記突起７の先端には
接点８が形成されている。接点８は、シリコーン系の素
材にカーボンブラックや銀などの導電材を混入して形成
されたものである。

【００１６】基板２は、絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）をフィルム状に形成したもので
ある。ただし基板２はフィルム状のものではなく、ガラ
スエポキシ樹脂や紙フェノール樹脂で形成されたもので
あってもよい。前記基板２には、前記接点８との対向面
に１対の導電パターン９ａ，９ｂが形成されている。こ
の導電パターン９ａ，９ｂは、銅や金などの導電性の金
属材料を用いて印刷形成されて互いに離れて形成されて
いる。

【００１７】なお、キーボード装置では、前記基板２に
前記導電パターン９ａ，９ｂが複数組設けられている。
また前記基板２に広い面積の弾性シートが重ねられてお
り、この弾性シートに図１に示す構造の弾性部材５が複
数個一体に形成されており、この個々の弾性部材５が各
組の前記導電パターン９ａ，９ｂに対向している。

【００１８】前記押圧部材３の操作面３ａを下方へ押圧
すると、このときの押圧力によって支持部材４が折り畳
まれるように変形するとともに弾性部材５が撓み、接点
８の先端が導電パターン９ａと９ｂの双方に接触する位
置まで押し下げられる。接点８が導電パターン９ａと９
ｂに接触することで、導電パターン９ａと９ｂとが導通
してスイッチ出力がオンに切り替えられて、操作装置１
に予め割り当てられている操作信号がマイコンなどの処
理回路へ出力される。

【００１９】前記弾性部材５は、付加反応タイプのシリ
コーン系のゴムで形成され、具体的には、ケイ素原子に
結合したビニル基を有するポリジメチルシロキサンをベ
ースポリマーとして、このベースポリマーに架橋材とし
てケイ素原子に結合した水素原子を有するポリジメチル
シロキサン（商品名；ＰＲＫ−３Ｃ、東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン（株）製）を、白金（Ｐｔ）を触媒と
して付加することによって得ることができる。その反応
式を下記化１に示す。ただし、下記化１での反応前の各
ポリジメチルシロキサンは、ケイ素原子とこのケイ素原
子に結合する官能基の部分を示している。

【００２０】

【化１】

【００２１】実際には、ベースポリマーとして使用され
るケイ素原子に結合したビニル基を有するポリジメチル
シロキサンは、下記化２で表されるポリジメチルシロキ
サンのメチル基の一部がビニル基（−ＣＨ＝ＣＨ₂）で
置換されたものである。またこのベースポリマーには、
下記化２に示すポリジメチルシロキサンのメチル基の一
部が水酸基（−ＯＨ）で置換されたものも含まれてい
る。

【００２２】

【化２】

【００２３】架橋材として使用されるケイ素原子に結合
した水素原子を有するポリジメチルシロキサンは、下記
式３で表されるものである。

【００２４】

【化３】

【００２５】上記した各ポリジメチルシロキサンを白金
触媒を用いて生成したものを所定の金型内に流し込んで
オーブンで加熱して硬化させることで、下記化４に示す
架橋したポリジメチルシロキサンが得られる。

【００２６】

【化４】

【００２７】一方、前記接点８は、ケイ素原子に結合し
たオキシム基を有するポリジメチルシロキサンを空気中
で反応させることにより、空気中の水分（Ｈ₂Ｏ）と反
応してオキシムを副産物として生成しながら硬化させる
ことで得ることができる。

【００２８】本実施の形態の操作装置１では、前記弾性
部材５の突起７の先端に、前記接点８の主成分となるケ
イ素原子に結合したオキシム基を有するポリジメチルシ
ロキサンを塗布し、これを弾性部材５とともにオーブン
で加熱する。これによって、前記接点８が硬化させられ
て、接点８が弾性部材５に接合させられる。このとき加
熱して硬化させることによって、接点障害を引き起こす
原因となる低分子のシロキサンを外部に放出することが
できる。

【００２９】接点８と弾性部材５との接着機構について
説明すると、ケイ素原子にオキシム基が結合したポリジ
メチルシロキサン同士では、下記反応式５に示すよう
に、水分（Ｈ₂Ｏ）が互いのオキシム基と縮合反応し
て、双方のケイ素原子とケイ素原子とが酸素原子（−Ｏ
−）を介して結合する。また前記縮合反応によって、オ
キシム（Ｒ´ＲＣ＝ＮＯＨ）からなる副生成物がガスと
して外部に放出される。

【００３０】

【化５】

【００３１】接点８と弾性部材５との間では、下記式６
にしたがって反応が進行する。下記式６に示すように、
ケイ素原子に結合したオキシム基を有するポリジメチル
シロキサンからオキシム基（−ＯＮ＝ＣＲＲ´）が離れ
て残ったケイ素原子（−Ｓｉ）と、弾性部材５の水酸基
（−ＯＨ）から水素原子（Ｈ）が離れて残った酸素原子
（−Ｏ）とが結合して、接点８が弾性部材５の表面と接
合させられる。このときケイ素原子と酸素原子との間で
は、互いの不対電子を出し合うことで共有結合が生成さ
れるため、接点８が弾性部材５の表面との間で非常に強
い結合力が発揮される。なお、接点８と弾性部材５との
間では、前記共有結合による結合力とともに、ファンデ
ルワールス力や水素結合力などの結合力が複合して寄与
することで強固な結合力が発揮される。

【００３２】

【化６】

【００３３】なお、弾性部材５と接点８に適用される素
材は、上記した成分のものに限られるものではなく、弾
性部材５と接点８との間において共有結合力が発揮され
て接合されるものであればこれに限定されるものではな
い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した本発明は、弾性部材側に接
点を設けた可動接点のものにおいて、接点を弾性部材に
対して共有結合による強固な結合力によって接合するこ
とができるため、接点の剥離による接点不良を防止する
ことができる。また接着剤を塗布する工程が不要になる
ので、製造工程を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操作装置を示す断面図、

【図２】従来の操作装置を示す断面図、

【符号の説明】

１ 操作装置 ２ 基板 ３ 押圧部材 ５ 弾性部材 ７ 突起 ８ 接点 ９ａ，９ｂ 導電パターン（電極パターン）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極パターンに対向して設けられ且つ前
   記電極パターンに接離可能に支持された接点を有する弾
   性部材が設けられた操作装置において、 前記接点と前記弾性部材が、少なくとも共有結合による
   結合力によって接合されていることを特徴とする操作装
   置。
2. 【請求項２】 シリコーン系のゴムで形成された前記弾
   性部材に、導電材を含むシリコーン系の前記接点を付着
   させた後、前記接点が加熱硬化されたものである請求項
   １記載の操作装置。
3. 【請求項３】 前記接点は、ケイ素原子に結合したオキ
   シム基を有するポリジメチルシロキサンを主成分とする
   請求項２記載の操作装置。
4. 【請求項４】 前記弾性部材は、ケイ素原子に結合した
   ビニル基を有するポリジメチルシロキサンに、ケイ素原
   子に結合した水素原子を有するポリジメチルシロキサン
   を付加して得られる化合物を主成分とする請求項２また
   は３記載の操作装置。