JP3798323B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平型キーを傾動することによる静電容量変化により多方向のスイッチ動作がなされるようにしたアナログ方式のポインテングデバイスとしての入力装置に関するもので、特に、薄型化と部品点数の削減を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電容量変化を利用したこの種の入力装置は、図７及び図８に示すように、キーステム１４をキートップ９にて３６０度所望の方向に傾動すると、キーステム１４と一体の導電性シリコンゴムなどからなる導電ゴム部材１３が９０度の間隔で放射状に配置されたいずれかの固定接点部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、これらの固定接点部の表面に絶縁印刷された誘電体膜（絶縁膜）１２を介在して圧接する。なお、導電ゴム部材１３は、中心の中央接点部１８と外周のアース接点部２１に導通状態にある。
【０００３】
例えば、キーステム１４を図７の９０度方向（上方向）に傾動して、導電ゴム部材１３を固定接点部２０ｂとアース接点部２１に同時に圧接すると、これらの間の誘電体膜１２の間隙の変化による静電容量の変化が電圧の変化として検出されて９０度の方向のスイッチ動作がなされたこととなる。
また、キーステム１４を左下方向に傾動して、導電ゴム部材１３を固定接点部２０ｃと２０ｄとアース接点部２１に同時に圧接すると、同様にして２７０度の方向のスイッチ動作がなされたこととなる。
【０００４】
本出願人は、静電容量の変化による傾動スイッチとして動作するとともに、キーステム１４を導電ゴム部材１３から分離して、キーステム１４のみによる押し釦スイッチとして動作するものをすでに提案した。これは、図５に示すように、キーステム１４の下端部の支点Ｏを中心としてキーステム１４をＡ方向に傾動すると、上述のような静電容量の変化による傾動スイッチとして動作し、又、図６に示すように、キーステム１４を上下方向に押し込むと、導電ゴム部材１３は押圧されず、キーステム１４だけが下降して押し釦スイッチとして動作する入力装置である。
【０００５】
さらに詳しくは、図５及び図６において、底の浅い４角形のハウジング１０の凹部１７の底面上部には、中心部分に中央接点部１８が配置され、この中央接点部１８の外周に馬蹄形の周辺接点部１９が配置され、さらにその外周に９０度ずつ４分割された弧状の固定接点部２０が配置され、角隅の２個所にアース接点部が配置され、これらの各接点部に接続されたそれぞれの接続端子部２３がハウジング１０の外部へ突出している。また、前記周辺接点部１９の外周と固定接点部２０の内周の略境界部分に半円弧状の２個の環状壁部２２がやや膨出して設けられ、この環状壁部２２の内側に導電性金属板を下向き椀形に成形した、いわゆるＭＴ板１１が載せられる。
【０００６】
前記ハウジング１０の底面上部の各接点部上には、薄い絶縁シート１２が被せられる。なお、この薄い絶縁シート１２は、ハウジング１０と別体のものを貼着するようにしてもよいし又はハウジング１０に絶縁膜を直接形成するようにしてもよい。この絶縁シート１２は、２個所の角隅部分が前記アース接点部を露出するために切り欠かれている。
【０００７】
前記絶縁シート１２の上面には、導電ゴム部材１３が載せられる。この導電ゴム部材１３の中央には、前記環状壁部２２が露出するだけの大きさの円孔２９が穿設されている。また、この導電ゴム部材１３の下面には、環状凹溝３１が形成されている。
【０００８】
４角柱のキーステム１４の上方にキートップ挿入孔３２が形成され、下端部には、抜け止め鍔部３４が設けられ、さらに、この抜け止め鍔部３４の中央下面に半球状の接点押圧部３３が膨出して形成されている。
【０００９】
前記キーステム１４は、キー加圧盤１５のキーステム嵌合孔３５に下方から差し込まれ、下面の嵌合凹部３６に、前記キーステム１４の抜け止め鍔部３４が嵌合係止される。また、このキー加圧盤１５は、全体が略円形をなし、外周部分が加圧鍔部３７をなし、この加圧鍔部３７の４個所を直線状にやや切欠いた形状をなし、この加圧鍔部３７の下面の嵌合凹部３６の周りには、加圧突条部３８が膨出して設けられている。そして、このキー加圧盤１５を導電ゴム部材１３の上に載せると、加圧突条部３８が導電ゴム部材１３の上面に接するとともに、この加圧突条部３８のない加圧鍔部３７の下面の平坦部分であって、４隅の円周部分よりやや内側下面に前記導電ゴム部材１３の突起が接する。
【００１０】
上述のように構成された各部品の組み立ては、前記ハウジング１０の環状壁部２２の内側にまずＭＴ板１１を載せ、環状壁部２２を内側に加締めて固定する。このＭＴ板１１の上に形成した絶縁シート１２（又は絶縁膜）の上に、導電ゴム部材１３、キーステム１４、キー加圧盤１５を順次重ねた後、上からカバー１６を被せる。すると、前記キーステム１４とキー加圧盤１５の中央部分がカバー１６の加圧盤嵌合孔３９から突出した状態になる。そして、カバー１６の両側の下方に折り曲げた係止部が前記ハウジング１０のカバー係止突起を摺動するように圧入すると、カバー係止突起が係止部の係止孔に係合して固着される。キーステム１４の上方のキートップ挿入孔３２には、キートップ９が嵌合される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような静電容量の変化により多方向のスイッチ動作がなされるようにした入力装置においては、キートップ９を操作すると、キーステム１４、キー加圧盤１５を介在して導電ゴム部材１３を押圧する構造になっているため、キートップ９と導電ゴム部材１３との間に、キーステム１４とキー加圧盤１５が存在し、全体の高さが高くなって、携帯電話機、その他の薄型化の要求される機器への搭載の要求に応えられなかった。また、部品点数が多いために組立工程が面倒になり、さらに、この種の小型化したスイッチ類では、小さなごみで動作が不順になったり、わずかな水滴の浸入で誤動作したり、静電気のため破壊してしまうなどの問題があった。
【００１２】
本発明は、部品点数を削減し、かつ、可能な限り背が低く、さらに、防水性、防塵性の優れたものを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、箱型をなしたハウジング１０と、このハウジング１０の凹部１７内に配置した複数の固定接点部２０と、これらの固定接点部２０の上に誘電体膜４３を介在しつつ密閉状態に被せた弾性シール材５０と、この弾性シール材５０の上に配置した平型キー５３とを具備し、この平型キー５３の傾動方向に対応して前記弾性シール材５０を固定接点部２０に押圧して静電容量の変化によりスイッチ動作をするようにした薄型の入力装置において、前記ハウジング１０は、前記凹部１７の上面中央部に、前記複数の固定接点部２０を環状に所定間隔で配置してなり、前記弾性シール材５０は、絶縁性を有する材料が用いられ、前記凹部１７に嵌合するシール材本体４９と、前記ハウジング１０の上端面を密閉する鍔部６１とを有し、前記シール材本体４９の下面に導電性膜４４を形成し、前記シール材本体４９の上面中央部にステム受筒部５８を形成すると共に、このステム受筒部５８の周りに凹溝５９を形成してなり、前記平型キー５３は、前記ステム受筒部５８に嵌合するステム５５と、前記凹溝５９の上面を圧接する加圧突起５６を形成してなることを特徴とする入力装置である。
【００１４】
このように構成された入力装置において、平型キー５３をいずれかの方向の個所を押すと、その方向の固定接点部２０の上面に押し付けられ、これらの間の誘電体膜４３の間隙の変化による静電容量の変化が電圧の変化として検出されて所定の方向のスイッチ動作がなされる。
平型キー５３の傾動を解除すると、この平型キー５３は、弾性シール材５０により元の位置に復帰される。
また、部品点数が削減され、かつ、可能な限り背が低くなり、さらに、防水性、防塵性の優れたものが得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１ないし図４に基づき説明する。
本発明による入力装置は、ハウジング１０と、ＭＴ板１１と、弾性シール材５０と、カバー１６と、平型キー５３とで構成されている。
前記ハウジング１０は、底の浅い４角形の箱型をなし、このハウジング１０の凹部１７の底面上部には、中心部分に中央接点部１８が配置され、この中央接点部１８の外周に馬蹄形の周辺接点部１９が配置され、さらにその外周に９０度ずつ４分割された弧状の固定接点部２０が配置され、角隅の２個所にアース接点部２１が配置され、これらの各接点部に接続されたそれぞれの接続端子部２３がハウジング１０の外部へ突出している。また、前記周辺接点部１９の外周と固定接点部２０の内周の略境界部分に半円弧状の２個の環状壁部２２がやや膨出して設けられている。
【００１６】
前記固定接点部２０には、図４に示すように、その表面の少なくとも弾性シール材５０との対向する上面に、絶縁印刷により又は絶縁コーティングにより誘電体膜４３を形成する。この誘電体膜４３の表面は、梨地のように小さな凹凸を形成することが望ましい。なお、２個所の角隅部分の前記アース接点部２１には、誘電体膜４３を形成しない。
前記環状壁部２２の内側には、導電性金属板を下向き椀形に成形した、いわゆるＭＴ板１１が載せられ、環状壁部２２を内側に加締めて固定する。
【００１７】
前記弾性シール材５０を、上面側から見た図２（ａ）と下面側から見た図２（ｂ）に基づき説明する。
この弾性シール材５０は、シリコンゴム、合成ゴムなどの弾力性を有するものからなり、そのシール材本体４９の部分は、ハウジング１０の凹部１７にすっぽりと入り、かつ、下面が前記固定接点部２０，アース接点部２１に軽く接する高さを有する。また、このシール材本体４９の上面の全外周には、前記ハウジング１０の上端面に被さるように係止する鍔部６１が一体に設けられている。
また、シール材本体４９の上面側の中央には、ステム受筒部５８が形成され、このステム受筒部５８と前記鍔部６１との間は凹溝５９となっている。さらに、鍔部６１の４角には、係合突起６０が突設されている。前記シール材本体４９の下面側には、円形の嵌合凹部６５が形成され、その中心部分に押圧突起６４が設けられている。また、前記嵌合凹部６５の突縁部６６の外周には、０．１ｍｍ程度の隙間用の浅溝６２が形成され、この浅溝６２から４方へ向けて接点逃孔６７が形成されている。
このようにして形成された弾性シール材５０の下面には、導電コーティングにより導電性膜４４を形成する。
なお、前記実施例では、誘電体膜４３は、固定接点２０の上に形成した。しかし、これに限られるものではなく、誘電体膜４３は、固定接点２０側に替えて弾性シール材５０の下面の導電性膜４４に形成するようにしてもよい。ただし、弾性シール材５０の導電性膜４４に誘電体膜４３を形成した場合には、角隅部分の前記アース接点部２１に接する２個所部分には、誘電体膜４３を形成しない。
【００１８】
前記平型キー５３は、下面側からみた図３（ａ）において、中央に背の低いステム５５が形成され、このステム５５の外周にリング状の加圧突起５６が形成され、さらに、周縁部には、係止鍔部５７が形成されている。
前記カバー１６は、図３（ｂ）に示すように、略真４角の板の両側を２個所ずつ下方に折り曲げて係止部４０とし、この係止部４０にそれぞれ係止孔４１が形成され、また、上面４角には、嵌合孔６８が穿設され、かつ中央には、抜き孔６９が穿設されている。
【００１９】
上述のように構成された各部品の組み立ては、まず、ハウジング１０の環状壁部２２の内側に設けた周辺接点部１９に、ＭＴ板１１の周縁部が接触するように嵌合する。環状壁部２２の外周に位置した高電位の固定接点部２０の誘電体膜４３が露出している。
【００２０】
このＭＴ板１１を載せた後、必要に応じてＭＴ板１１のずれ防止のため環状壁部２２を内側につぶして加締める。ＭＴ板１１を加締めにより固定した後、ハウジング１０の各接点部２０、２１とＭＴ板１１の上に弾性シール材５０を載せる。すると、弾性シール材５０の下面が固定接点部２０，アース接点部２１に軽く接触すると共に、押圧突起６４がＭＴ板１１に軽く接触する。また、弾性シール材５０の鍔部６１がハウジング１０の上端面に係止する。
さらに、その上からカバー１６を被せ、係合突起６０を嵌合孔６８から突出しつつ、カバー１６の両側の下方に折り曲げた係止部４０が前記ハウジング１０のカバー係止突起２４を摺動するように圧入すると、カバー係止突起２４が係止部４０の係止孔４１に係合して固着される。すると、カバー１６の抜き孔６９からステム受筒部５８と凹溝５９が露出した状態になる。
この結果、ハウジング１０の凹部１７内の弾性シール材５０の下面と各接点部１８、１９、２０、２１との間は、密閉状態となる。
【００２１】
前記カバー１６の抜き孔６９から露出したステム受筒部５８に平型キー５３のステム５５を圧入しつつ、平型キー５３の加圧突起５６を弾性シール材５０の凹溝５９に遊嵌して、加圧突起５６の下面が凹溝５９の上面に軽く接する状態にする。また、弾性シール材５０の係合突起６０は、平型キー５３における加圧突起５６と係止鍔部５７の間の天井面に軽く接している。
【００２２】
このようにして組み立てられた入力装置は、プリント基板５２の所定位置に搭載され、ケース上蓋５１を被せると、平型キー５３の係止鍔部５７がケース上蓋５１のキー窓５４よりやや下方に隙間を持って位置した状態となる。係止鍔部５７の直径がキー窓５４よりやや大きく形成されていることにより、係止鍔部５７が抜け止め作用をしている。
【００２３】
以上のような構成による本発明の入力装置の作用を説明する。
平型キー５３のキー操作をしていない初期状態では、図４に示すように、弾性シール材５０の下面と固定接点部２０の上面が軽く接するか、わずかな隙間を有し、また、弾性シール材５０の押圧突起６４は、ＭＴ板１１の上面と軽く接触している状態にある。
【００２４】
この状態で、平型キー５３における０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかの方向の個所を押すと、図１の鎖線で示すように、その方向の固定接点部２０の上面に、弾性シール材５０の凹溝５９が押し付けられ、これらの間の誘電体膜４３の間隙の変化による静電容量の変化が電圧の変化として検出されて所定の方向のスイッチ動作がなされたこととなる。
平型キー５３の傾動を解除すると、この平型キー５３は、弾性シール材５０により元の位置に復帰される。
【００２５】
押し釦スイッチとしても作動させるときは、平型キー５３の周縁部を強く押し付けるか、平型キー５３の中心部を垂直に押し込むことにより、弾性シール材５０の押圧突起６４でＭＴ板１１の中心部を凹ませ、中央接点部１８と周辺接点部１９を短絡して短絡信号が発生する。
【００２６】
前記実施例では、弾性シール材５０の４角（４５度、１３５度、２２５度、３１５度）に係合突起６０が設けられ、平型キー５３における加圧突起５６と係止鍔部５７の間の天井面に軽く接しているので、平型キー５３の傾き方向を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかの正しい方向に指向させることができる。しかし、これらの係合突起６０はなくともよい。これらの係合突起６０がない場合には、隣同士の２つの固定接点部２０が同時に誘電体膜４４の間隙の変化による静電容量の変化が電圧の変化として検出されて２つのスイッチ動作がなされたことにより、中間の角度（４５度、１３５度、２２５度、３１５度）の傾きのスイッチとして利用することもできる。
【００２７】
前記実施例では、ハウジング１０の中心部に押し釦スイッチの機構をもたせたが、これは、必ずしもなくともよい。
前記実施例では、４個の固定接点部２０を９０度間隔で設けたが、これに限られるものではなく、４個未満又は４個以上の固定接点部２０を等間隔、不等間隔で設けてもよい。
前記実施例では、弾性シール材５０を柔軟性と絶縁性のある材料で形成し、下面に導電性膜４４を形成したが、これに限られるものではなく、弾性シール材５０を導電性を備えたゴム材で形成し、必要に応じてその下面に直接誘電体膜４３を形成するか、別部材の絶縁シートを介在するようにしてもよい。
【００２８】
請求項１記載の発明によれば、箱型をなしたハウジング１０と、このハウジング１０の凹部１７内に配置した複数の固定接点部２０と、これらの固定接点部２０の上に誘電体膜４３を介在しつつ密閉状態に被せた弾性シール材５０と、この弾性シール材５０の上に配置した平型キー５３とを具備し、この平型キー５３の傾動方向に対応して前記弾性シール材５０を固定接点部２０に押圧して静電容量の変化によりスイッチ動作をするようにした薄型の入力装置において、前記ハウジング１０は、前記凹部１７の上面中央部に、前記複数の固定接点部２０を環状に所定間隔で配置してなり、前記弾性シール材５０は、絶縁性を有する材料が用いられ、前記凹部１７に嵌合するシール材本体４９と、前記ハウジング１０の上端面を密閉する鍔部６１とを有し、前記シール材本体４９の下面に導電性膜４４を形成し、前記シール材本体４９の上面中央部にステム受筒部５８を形成すると共に、このステム受筒部５８の周りに凹溝５９を形成してなり、前記平型キー５３は、前記ステム受筒部５８に嵌合するステム５５と、前記凹溝５９の上面を圧接する加圧突起５６を形成したので、独立したキーステムやキー加圧盤を削減でき、背の低い入力装置が得られるとともに、組立工程が容易になり、しかも、安価に提供できる。また、防塵、防水の効果と、静電気による破壊からの防止ができる。
さらに、背の低い装置でありながら、平型キー５３の傾動動作を、静電容量の変化による多方向のスイッチ動作として確実にとらえることができる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、弾性シール材５０の下面であって、固定接点部２０に対応する位置に０．１ｍｍ程度の浅溝６２を形成して圧接面６３とし、この圧接面６３の表面に導電性膜４４を形成したので、絶縁シートを使用した場合に比較して、さらに薄型で、かつ、組立工程の簡略化ができる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、誘電体膜４３に梨地のような凹凸を形成したので、シール材本体４９の下面の導電性膜４４との間に静電容量の変化を与えるための隙間が形成され、誘電体膜４３の間隙の変化による静電容量の変化が電圧の変化として確実に検出されて所定の方向のスイッチ動作がなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による入力装置の１実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明による弾性シール材５０の上面から見た斜視図、（ｂ）は、本発明による弾性シール材５０の下面から見た斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明による平型キー５３の下面から見た一部切り欠いた斜視図、（ｂ）は、本発明によるカバー１６の上面から見た斜視図、（ｃ）は、本発明によるＭＴ板１１の上面から見た一部切り欠いた斜視図、（ｄ）は、本発明によるハウジング１０の上面から見た一部切り欠いた斜視図である。
【図４】本発明による固定接点部２０と弾性シール材５０の拡大断面図である。
【図５】本出願人が先に提案した入力装置を傾動スイッチとして作動したときの断面図である。
【図６】図５における入力装置を押し釦スイッチとして作動したときの断面図である。
【図７】従来の入力装置の固定接点部２０の配置状態を示す平面図である。
【図８】図７における入力装置の断面図である。
【符号の説明】
９…キートップ、１０…ハウジング、１１…ＭＴ板、１２…絶縁シート、１３…導電ゴム部材、１４…キーステム、１５…キー加圧盤、１６…カバー、１７…凹部、１８…中央接点部、１９…周辺接点部、２０…固定接点部、２１…アース接点部、２２…環状壁部、２３…接続端子部、２４…カバー係止突起、２５…半円孔、２６…絶縁基材、２７…接着剤、２８…セパレータ、２９…円孔、３０…突起部、３１…環状凹溝、３２…キートップ挿入孔、３３…接点押圧部、３４…抜け止め鍔部、３５…キーステム嵌合孔、３６…嵌合凹部、３７…加圧鍔部、３８…加圧突条部、３９…加圧盤族合孔、４０…係止部、４１…係止孔、４２…揺動支点、４３…誘電体膜、４４…導電性膜、４９…シール材本体、５０…弾性シール材、５１…ケース上蓋、５２…プリント基板、５３…平型キー、５４…キー窓、５５…ステム、５６…加圧突起、５７…係止鍔部、５８…ステム受筒部、５９…凹溝、６０…係合突起、６１…鍔部、６２…浅溝、６３…圧接面、６４…押圧突起、６５…嵌合凹部、６６…突縁部、６７…接点逃孔、６８…嵌合孔、６９…抜き孔。

Claims (3)

1. 箱型をなしたハウジング１０と、このハウジング１０の凹部１７内に配置した複数の固定接点部２０と、これらの固定接点部２０の上に誘電体膜４３を介在しつつ密閉状態に被せた弾性シール材５０と、この弾性シール材５０の上に配置した平型キー５３とを具備し、この平型キー５３の傾動方向に対応して前記弾性シール材５０を固定接点部２０に押圧して静電容量の変化によりスイッチ動作をするようにした薄型の入力装置において、前記ハウジング１０は、前記凹部１７の上面中央部に、前記複数の固定接点部２０を環状に所定間隔で配置してなり、前記弾性シール材５０は、絶縁性を有する材料が用いられ、前記凹部１７に嵌合するシール材本体４９と、前記ハウジング１０の上端面を密閉する鍔部６１とを有し、前記シール材本体４９の下面に導電性膜４４を形成し、前記シール材本体４９の上面中央部にステム受筒部５８を形成すると共に、このステム受筒部５８の周りに凹溝５９を形成してなり、前記平型キー５３は、前記ステム受筒部５８に嵌合するステム５５と、前記凹溝５９の上面を圧接する加圧突起５６を形成してなることを特徴とする入力装置。
2. 弾性シール材５０の下面であって、固定接点部２０に対応する位置に０．１ｍｍ程度の浅溝６２を形成して圧接面６３とし、この圧接面６３の表面に導電性膜４４を形成したことを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 誘電体膜４３に、シール材本体４９の下面の導電性膜４４との間に静電容量の変化を与えるための隙間を形成する梨地のような凹凸を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の入力装置。

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