JP2004127911A

JP2004127911A - メンブレンスイッチ及びこれを備えるダイヤル操作体

Info

Publication number: JP2004127911A
Application number: JP2003152008A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kikuchi; 菊池　智彦
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】微小な荷重で通電状態にすることができるメンブレンスイッチ及びこれを備えるダイヤル操作体を提供する。
【解決手段】メンブレンスイッチ１０は、導体１１ａを有する下部接点シート１１と、導体１２ａを有する上部接点シート１２との間にスペーサ１３が挟み込まれている。上部接点シート１２の接点部１２ｇに加圧力が加わると、この上部接点シート１２が撓み接点部１１ｇと接点部１２ｇとが接触する。導体１１ａ，１２ａは、導電部１１ｊ，１２ｊで接触しており常に導通した状態である。このため、接点部１１ｇと接点部１２ｇとが一点で接触しただけでメンブレンスイッチ１０が通電状態（ＯＮ）になる。その結果、非常に軽い動作力を加えるだけでメンブレンスイッチ１０が通電状態になり信頼性を向上させることができる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たわみ性を有するフィルムに印刷等で導体回路を形成した後、スペーサを挟み込んでスイッチを構成する、メンブレンスイッチ及びこれを備えるダイヤル操作体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メンブレンスイッチは、ポリエステルフィルム等のたわみ性を有する基材に導電性ペーストを印刷して形成された回路を利用したスイッチである。その特徴は軽く、薄く、フレキシブルであり、量産に向いている。このような性質により、コンピュータ用キーボード、家電製品、携帯電話をはじめとした携帯通信機器、自動車部品、楽器、医療機器など、あらゆる分野に幅広く利用されている。
図７は、従来のメンブレンスイッチの平面図である。図８は、従来のメンブレンスイッチの下部接点シートの平面図である。図９は、従来のメンブレンスイッチの上部接点シートの平面図である。図１０は、従来のメンブレンスイッチの断面図であり、図１０（Ａ）は非通電状態の断面図であり、図１０（Ｂ）は通電状態の断面図である。
【０００３】
従来のメンブレンスイッチ１１０は、図７〜図１０に示すように、下部接点シート１１１と、上部接点シート１１２と、スペーサ１１３と、コネクタ１１４などを備えている。下部接点シート１１１には、図８に示すように、導体１１１ａと突出部１１１ｂとが形成されており、この導体１１１ａには先端が略Ｕ字状に分岐した接点部１１１ｃ，１１１ｄが形成されている。上部接点シート１１２には、図９に示すように、下部接点シート１１１側の接点部１１１ｃ，１１１ｄと接触して導通状態になる円形状の接点部１１２ａが形成されている。スペーサ１１３には、図７に示すように、下部接点シート１１１側の接点部１１１ｃ，１１１ｄと上部接点シート１１２側の接点部１１２ａとが導通可能なように、これらと対応する部分に貫通孔１１３ａが形成されている。コネクタ１１４には、導体１１１ａが形成された下部接点シート１１１の一部である突出部１１１ｂが挿し込まれている。
【０００４】
次に、従来のメンブレンスイッチの動作を説明する。
図１０（Ａ）に示すように、突起部１０９ｄによって上部接点シート１１２が押し下げられて撓むと、図１０（Ｂ）に示すように接点部１１２ａが接点部１１１ｃ，１１１ｄと接触する。その結果、接点部１１１ｃ，１１１ｄが接点部１１２ａによってブリッジされて短絡しメンブレンスイッチ１１０が導通状態（ＯＮ）になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のメンブレンスイッチ１１０では、上部接点シート１１２に加わる加圧力が小さいと、二つの接点部１１１ｃ，１１１ｄのいずれか一方のみと接点部１１２ａが接触して、メンブレンスイッチ１１０が導通状態にならない問題があった。また、従来のメンブレンスイッチ１１０では、接点部１１１ｃ，１１１ｄと接点部１１２ａとを確実に接触させるために、弾力性のあるゴムなどからなる突起部１０９ｄをある程度以上の加圧力で上部接点シート１１２に密着させ押し付ける必要がある。このため、メンブレンスイッチ１１０を構成する部品が増加してコストが高くなってしまう問題があった。
【０００６】
この発明の課題は、微小な荷重で通電状態にすることができるメンブレンスイッチ及びこれを備えるダイヤル操作体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
請求項１の発明は、弾力性又はたわみ性を有し、スイッチング操作に用いられる任意の押圧手段が接触する第１の押圧箇所と、固定用押圧手段が接触する第２の押圧箇所が存在する、絶縁体よりなる第１の基材と、前記第１の基材の前記第１の押圧箇所及び前記第２の押圧箇所に対応する位置に貼り付けられている第１の導体と、前記第１の導体に対向する位置に存在する、絶縁体よりなる第２の基材と、前記第２の基材に貼り付けられ、前記第１の導体の前記第１の押圧箇所に対向する位置に前記第１の導体と接触が可能な部分を備える第２の導体と、前記第２の基材に貼り付けられ、前記第１の導体の前記第２の押圧個所に対向する位置に前記第１の導体と接触が可能な部分を備える第３の導体と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在すると共に、前記第１の押圧箇所に対応する第１の穴が設けられていると共に、前記第２の押圧箇所に対応する箇所に第２の穴が設けられている、絶縁体よりなるスペーサと、前記第２の基材上に設けられ、前記第２の導体と前記第３の導体が延在してなるコネクタ部材とよりなるメンブレンスイッチである。
【０００８】
請求項２の発明は、弾力性又はたわみ性を有し、スイッチング操作に用いられる任意の押圧手段が接触する第１の押圧箇所と、固定用押圧手段が接触する第２の押圧箇所が存在する、絶縁体よりなる第１の基材と、前記第１の基材の前記第１の押圧箇所に対応する位置に貼り付けられている第１の導体と、前記第１の基材の前記第２の押圧箇所に対応する位置に貼り付けられている第２の導体と、前記第１の導体及び前記第２の導体に対向する位置に存在する、絶縁体よりなる第２の基材と、前記第２の基材に貼り付けられ、前記第１の導体の前記第１の押圧箇所に対向する位置に前記第１の導体と接触が可能な部分を備えると共に、前記第２の導体の前記第２の押圧箇所に対向する位置に前記第２の導体と接触が可能な部分を備える第３の導体と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在すると共に、前記第１の押圧箇所に対応する箇所に第１の穴が設けられていると共に、前記第２の押圧箇所に対応する箇所に第２の穴が設けられている、絶縁体よりなるスペーサと、前記第１の基材上に設けられ、前記第１の導体と前記第２の導体が延在してなるコネクタ部材とよりなるメンブレンスイッチである。
【０００９】
請求項３の発明は、シャフトと、前記シャフトが貫通する軸受と、前記シャフトに固定されている、前記シャフトを中心軸として回転可能なダイヤル体と、前記ダイヤル体に対向する位置に設けられているスイッチング用押圧部材と、前記スイッチング用押圧部材に対向する位置に複数設けられているスイッチング用押圧箇所を具備する、請求項１又は２記載のメンブレンスイッチとを備えるダイヤル操作体である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチを搭載した操作ダイヤルの断面図である。
操作ダイヤル１は、タッチセンス機能を有し回転操作される装置である。操作ダイヤル１は、化粧パネル２によって覆われた電子機器などのシャーシ３に固定されている。操作ダイヤル１は、例えば、ＤＪ用のＣＤプレーヤなどに使用される装置であり、再生中のＣＤを一時停止させるときなどに操作される。操作ダイヤル１は、図１に示すように、ダイヤル４と、シャフト５と、軸受６と、エンコーダディスク７と、フォトインタラプタ８と、伝達部材９と、メンブレンスイッチ１０などを備えている。
【００１１】
ダイヤル４は回転操作される円盤状部材であり、例えば硬質プラスチック或はアルミニウムダイキャスト等で構成され、このダイヤル４には円周方向に円弧状の突起部４ａが設けられている。シャフト５は、ダイヤル４を回転自在に支持する部材であり、シャフト５の一方の端部にはダイヤル４が固定され、シャフト５の他方の端部にはエンコーダディスク７が固定されている。軸受６は、シャフト５を回転自在に支持する部材であり、軸受６の上部にはピン６ａ，６ｂと突出部６ｃとが形成され、軸受６の下部には取付部６ｄが形成されている。軸受６は、シャーシ３の底面にねじ３ａ，３ｂによって固定されている。エンコーダディスク７は、円周方向に等間隔のスリットを有する回転板であり、ダイヤル４と一体となって回転する。フォトインタラプタ８は、エンコーダディスク７の回転速度及び回転方向を検出する装置であり、発光素子と受光素子との間にエンコーダディスク７のスリットが通過する。フォトインタラプタ８は、取付部６ｄに固定されている。伝達部材９は、ダイヤル４側に加わる加圧力をメンブレンスイッチ１０側に伝達する部材であり、ダイヤル４同様円盤状であり、例えば硬質プラスチック或はアルミニウムダイキャスト等で構成される。伝達部材９には、ピン６ａ，６ｂを挿入する挿入孔９ａ，９ｂと、突起部４ａと接触する接触部９ｃと、メンブレンスイッチ１０と接触する突起部９ｄとが形成されている。
図１において、ダイヤル４と軸受６、またエンコーダディスク７と軸受６との間には僅かな隙間が設けられており、これによってダイヤル４及びエンコーダディスク７はシャフト５の長手方向に僅かに上下移動が可能なように構成されている。但し、この隙間はエンコーダディスク７とフォトインタラプタ８が接触しないように調整される。ダイヤル４の表面から押し下げると、その押圧力は突起部４ａを通じて伝達部材９を押し下げる。伝達部材９はこの動作に呼応して、メンブレンスイッチ１０を押し下げる。ダイヤル４の押し下げを止めると、メンブレンスイッチ１０の復帰力によって伝達部材９が押し上げられ、これと共にダイヤル４も押し上げられる。
【００１２】
図２は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの平面図である。図３は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの下部接点シートの平面図である。図４は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの上部接点シートの平面図である。図５は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチのスペーサの平面図である。
【００１３】
メンブレンスイッチ１０は、導体１１ａを有する下部接点シート１１と導体１２ａを有する上部接点シート１２との間にスペーサ１３を挟み込み、導体１１ａの接点部１１ｇと導体１２ａの接点部１２ｇとを加圧力によって導通させるスイッチである。メンブレンスイッチ１０は、図２〜図５に示すように、下部接点シート１１と、上部接点シート１２と、スペーサ１３と、コネクタ１４とを備えている。
【００１４】
下部接点シート１１は、導体１１ａを有する基材である。下部接点シート１１は、導電性のある銅、カーボン、銀などの微粒子をバインダ樹脂に混ぜた導電性ペーストをポリエステルフィルムに印刷して形成される。下部接点シート１１には、図３に示すように、電流が流れる導体１１ａと、コネクタ１４に挿入される突出部１１ｂと、図１に示す突出部６ｃが貫通する貫通孔１１ｃと、ピン６ａ，６ｂが貫通する貫通孔１１ｄ，１１ｅと、ねじ３ａが貫通する貫通孔１１ｆとが形成されている。
【００１５】
導体１１ａは、下部接点シート１１の表面に形成され配線を構成する導体パターン部分である。導体１１ａは、下部接点シート１１の中心から等距離の円周上に等間隔で６つ形成された円形状の接点部１１ｇと、下部接点シート１１の円周方向に形成されこれらの接点部１１ｇに接続される導体部１１ｈと、この導体部１１ｈから突出部１１ｂに伸びた導体部１１ｉと、ねじ３ａが貫通する円環状の導電部１１ｊと、この導電部１１ｊから突出部１１ｂに伸びた導体部１１ｋとから構成されている。
【００１６】
上部接点シート１２は、導体１２ａを有する基材である。上部接点シート１２は、下部接点シート１１と同様にポリエステルフィルムに導電性ペーストを印刷して形成される。上部接点シート１２は、図４に示すように、電流が流れる導体１２ａと、図１に示す突出部６ｃが貫通する貫通孔１２ｃと、ピン６ａ，６ｂが貫通する貫通孔１２ｄ，１２ｅと、ねじ３ａが貫通する貫通孔１２ｆとが形成されている。
【００１７】
導体１２ａは、上部接点シート１２の表面に形成され配線を構成する導体パターン部分である。導体１２ａは、上部接点シート１２の中心から等距離の円周上に等間隔で６つ形成された円形状の接点部１２ｇと、上部接点シート１２の円周方向に形成されこれらの接点部１２ｇに接続される導体部１２ｈと、この導体部１２ｈに接続されねじ３ａが貫通する円環状の導電部１２ｊとから構成されている。接点部１２ｇは、図２に示すように、接点部１１ｇと対向して配置されており、接点部１１ｇ，１２ｇは加圧力を受けたときに通電状態になる。導電部１２ｊは、図２に示すように、接点部１１ｇと対向して配置されており、図４に示すように導体部１２ｈに接続されている。導電部１１ｊ，１２ｊは、図１に示すねじ３ａによって締付けられており、導体１１ａと導体１２ａとを常時導通状態にする。
【００１８】
スペーサ１３は、導体１１ａと導体１２ａとの間に所定の間隔を形成する部材である。スペーサ１３は、下部接点シート１１と上部接点シート１２との間に挟み込まれており、これらを電気的に絶縁するポリエステルフィルムなどである。スペーサ１３には、図５に示すように、導電部１１ｊと導電部１２ｊとを接触させ導通させるための貫通孔１３ｃと、ピン６ａ，６ｂが貫通する貫通孔１３ｄ，１３ｅと、接点部１１ｇと接点部１２ｇとを接触させ導通させるための貫通孔１３ｇとが形成されている。貫通孔１３ｇは、スペーサ１３の中心から等距離の円周上に等間隔で６つ形成されている。
【００１９】
コネクタ１４は、電線、電気回路又は機器とメンブレンスイッチ１０とを電気的に接続するための接続具である。コネクタ１４は、図２及び図３に示すように、導体部１１ｉ，１１ｋが形成された突出部１１ｂの先端が挿し込まれることで、導体１１ａに接続される。
【００２０】
次に、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの動作を説明する。
図６は、この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの断面図であり、図６（Ａ）は非通電状態の断面図であり、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）は通電状態の断面図である。図６（Ａ）に示すように、上部接点シート１２に突起部９ｄが接触した状態で図１に示すダイヤル４が操作されると、ダイヤル４への接触により生ずる荷重が突起部４ａから伝達部材９を通じて突起部９ｄに作用する。その結果、図６（Ｂ）に示すように、上部接点シート１２を突起部９ｄが加圧して押し下げ、上部接点シート１２が撓み接点部１１ｇと接点部１２ｇとが接触する。図２〜図４に示すように、接点部１１ｇを有する導体１１ａと接点部１２ｇを有する導体１２ａとは、導電部１１ｊと導電部１２ｊとで接触しており常に導通した状態である。このため、接点部１１ｇと接点部１２ｇとが接触することでメンブレンスイッチ１０が通電状態（ＯＮ）になる。
また、ダイヤル４への接触により生ずる荷重が少なく、その結果、図６（Ｃ）に示すように、接点部１１ｇと接点部１２ｇとの接触がごく一部分だけであったとしても、図６（Ｂ）の状態と同様にメンブレンスイッチ１０が通電状態（ＯＮ）になる。
突起部９ｄに作用する荷重が小さくなると、上部接点シート１２の弾性力によって突起部９ｄが押し上げられ、図６（Ａ）に示す元の状態に復元してメンブレンスイッチ１０が非通電状態（ＯＦＦ）になる。
【００２１】
この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチには、以下に記載するような効果がある。
（１）　この実施形態では、導電部１１ｊ，１２ｊが導体１１ａ，１２ａを常時導通状態にし、導体１１ａ，１２ａの接点部１１ｇ，１２ｇが加圧力を受けたとき、僅かに接触すれば導通状態になる。その結果、図１０に示す従来のメンブレンスイッチ１１０のように接点部１１１ｃと接点部１１１ｄとに跨るように接点部１１２ａに大きな荷重を加えて接触させる必要がなく、タッチセンス程度の非常に軽い動作力を加えるだけでメンブレンスイッチ１０が通電状態になり信頼性を向上させることができる。また、従来のメンブレンスイッチ１１０のように弾力性のある突起部１０９ｄを上部接点シート１１２に密着させる必要がなくなり、部品点数が低減しコストダウンを図ることができる。
【００２２】
（２）　この実施形態では、接点部１１ｇと１２ｇとが一点で接触するだけで導通する構成になっていると共に、接点部１２ｇに常時導通している導電部１１ｊが設けられている。この構成により、図７に示される従来のメンブレンスイッチ１１０のコネクタ１１４と互換性がある。このため、２つの導体１１ａ，１２ａにそれぞれコネクタを接続する場合に比べて簡単に接続することができる。もし、接点部１２ｇから単に導体部１１ｉを延ばしてコネクタ１４を形成しようとすると、コネクタの接点部分が下部接点シート１１と上部接点シート１２にそれぞれ設けられる形になってしまい、コネクタの接点部分が従来のものと互換性がなくなってしまう。
【００２３】
（３）　この実施形態では、下部接点シート１１及び上部接点シート１２の中心から等距離の円周上に接点部１１ｇ，１２ｇが間隔を開けて複数配置されている。その結果、複数の接点部１１ｇのいずれか一つを軽く触れるだけでメンブレンスイッチ１０を簡単に通電状態にすることができる。
【００２４】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、６つの接点部１１ｇ，１２ｇを円周上に配置したが、設置間隔や設置個数は任意に設定することができる。また、この実施形態では、接点部１１ｇと接点部１２ｇとの間に間隙部を形成しているが、スペーサ１３の厚さや貫通孔１３ｇの内径を任意に設定して、接点部１１ｇと接点部１２ｇとの接触に必要な加圧力を調整することができる。さらに、この実施形態では、導電部１１ｊと導電部１２ｊとを直接接触させているが、他の導電部材を通じてこれらを電気的に接続し通電状態にしてもよい。また、この実施形態では、下部接点シート１１と上部接点シート１２とを同じ材質（例えばポリエステル）にて形成しているが、実際には上部接点シート１２が弾性力を持つ材質で形成されていれば良く、下部接点シート１１及びスペーサ１３は必ずしも弾性力を持つ材質で構成される必要はない。特に、下部接点シート１１は上部接点シート１２に加わる加圧力を受け止める際に必要な、硬い材質の平面上に設けられるか、或は下部接点シート１１そのものが硬い材質である必要がある。また、この実施形態では、下部接点シート１１側の導体部１１ｉ，１１ｋにコネクタ１４を接続しているが、コネクタを接続する導体部を上部接点シート側に形成してもよい。すなわち、前述の実施例にある上部接点シート１２と下部接点シート１１の上下関係が逆転し、接点シート１１が上側に、接点シート１２が下側に設けられ、接点シート１１が弾性部材によりなる構成になっていても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、微小な荷重で通電状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチを搭載した操作ダイヤルの断面図である。
【図２】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの平面図である。
【図３】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの下部接点シートの平面図である。
【図４】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの上部接点シートの平面図である。
【図５】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチのスペーサの平面図である。
【図６】この発明の実施形態に係るメンブレンスイッチの断面図であり、（Ａ）は非通電状態の断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は通電状態の断面図である。
【図７】従来のメンブレンスイッチの平面図である。
【図８】従来のメンブレンスイッチの下部接点シートの平面図である。
【図９】従来のメンブレンスイッチの上部接点シートの平面図である。
【図１０】従来のメンブレンスイッチの断面図であり、（Ａ）は非通電状態の断面図であり、（Ｂ）は通電状態の断面図である。
【符号の説明】
１　操作スイッチ
１０　メンブレンスイッチ
１１　下部接点シート
１１ａ　導体
１１ｇ　接点部
１１ｊ　導電部
１２　上部接点シート
１２ａ　導体
１２ｇ　接点部
１２ｊ　導電部
１４　コネクタ

Claims

（ａ）　１つ以上の押圧接触領域及び１つ以上の常時接触領域を有する第１の導体が表面にある、電気絶縁性の柔軟な第１の基材と、
（ｂ）　前記第１の導体に設けられている前記押圧接触領域の配置及び数に合わせて形成された１つ以上の押圧接触領域を有する第２の導体と、
前記第１の導体に設けられている前記常時接触領域に対応する配置及び数に合わせて形成された１つ以上の常時接触領域を有する第３の導体とが、前記第１の基材の前記第１の導体に対向する表面上にあり、
前記第２の導体と前記第３の導体を外部回路に接続する為のコネクタ部を備える、電気絶縁性の第２の基材と、
（ｃ）　前記第１の基材及び前記第２の基材の間に挟まれる配置であり、
前記第１の基材及び前記第２の基材上の前記押圧接触領域及び前記常時接触領域に対応する位置に各々貫通穴が設けられている、電気絶縁性のスペーサと
よりなるメンブレンスイッチ。
（ａ）　１つ以上の押圧接触領域を有する第１の導体及び１つ以上の常時接触領域を有する第２の導体が表面にあり、
前記第１の導体と前記第２の導体を外部回路に接続する為のコネクタ部を備える、電気絶縁性の柔軟な第１の基材と、
（ｂ）　前記第１の導体に設けられている前記押圧接触領域の配置及び数に合わせて形成された１つ以上の押圧接触領域を有すると共に、前記第２の導体に設けられている前記常時接触領域に対応する配置及び数に合わせて形成された１つ以上の常時接触領域を有する第３の導体が、前記第１の基材の前記第１の導体及び前記第２の導体に対向する表面上にある、電気絶縁性の第２の基材と、
（ｃ）　前記第１の基材及び前記第２の基材の間に挟まれる配置であり、
前記第１の基材及び前記第２の基材上の前記押圧接触領域及び前記常時接触領域に対応する位置に各々貫通穴が設けられている、電気絶縁性のスペーサと
よりなるメンブレンスイッチ。
（ａ）　シャフトと、
（ｂ）　前記シャフトが貫通する軸受と、
（ｃ）　前記シャフトに固定されている、前記シャフトを中心軸として回転可能なダイヤル体と、
（ｄ）　前記ダイヤル体に対向する位置に設けられており、少なくとも一つ以上のスイッチング用押圧凸部を具備するスイッチング用押圧部材と、
（ｅ）　前記スイッチング用押圧部材に設けられているスイッチング用押圧凸部に対向する位置に設けられている、少なくとも一つ以上のスイッチング用押圧箇所を具備する、請求項１又は２記載のメンブレンスイッチと
を備えるダイヤル操作体。