JP5590745B2

JP5590745B2 - ロングストローク・ドーム型可動接片

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Publication number: JP5590745B2
Application number: JP2012200224A
Authority: JP
Inventors: 順平影山
Original assignee: 不二電子工業株式会社
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: US20140054155A1; JP2014059953A

Description

本発明は、携帯電話、電子機器のキーボードなどの入力操作部のスイッチに用いられるロングストロークすなわち長押し込み量でドーム型の可動接片に関する。

多くのスイッチ用ドーム型の可動接片は、円形ないし小判型の外形とし、クリック感を持たせるために、薄いばね板をドーム型として成形している。このようなドーム型の可動接片において、ドーム高さを大きくして、押し込み量を長く、例えば０．３ｍｍ以上とした場合、（１）押し圧力が非常に大きくなる、（２）変形時に強い負荷が掛かるため、耐久性が悪化する、（３）押し圧力最大以降の押し込み量が短いため、底突き感が強く、指に負担が掛かる、などの問題がある。

一方、可動接片に、スリットを形成すれば、押し圧力は低くできるが、スリット部分に応力集中が起き、耐久性が悪化する。例えば特許文献１は、１枚のバネコンタクトシートに４つの扇状のスリットを形成し、各スリットの中心寄りの位置にバネコンタクトを形成しているが、バネコンタクトの存在のために、充分なクリック感が得られず、押し込み量も長くならず、しかもバネコンタクトの形成部分でクラックが発生し易い。

また、特許文献２は、円形のばね材を２つのドームとして形成し、中間位置に円弧状の長孔を形成した２段クリック付き接点ばねを開示している。その２段クリック付き接点ばねでは、２回のクリック感により大きなストロークが得られるが、２段成形が必要なことから、単純に大きなストロークを得るときに不向きである。

さらに、特許文献３および特許文献４は、ドーム型の可動接片とシートとを粘着剤により組み合わせ、これらをスイッチ基板などに組み込むことを開示している。これらの技術によると、シートに歪み（しわ）が発生し易く、ドーム型の可動接片とシートとの粘着が不安定であり、しかも可動接片にスリットがあるとき、使用中に粘着剤がスリット部分に漏れだし、動作不良が起きやすくなっている。

特公昭５８−５８７７１号公報特開２０１０−１４６７３７号公報特開平１０−１８８７２８号公報ＷＯ２００４／０５５８４８号公報

本発明の解決課題は、長押し込み量かつ低押し圧力で十分な耐久性を持ち、底突き感も低減されたドーム型の可動接片を提供するとともに、ドーム型の可動接片においてシートの歪み（しわ）や粘着剤の漏れを未然に防止することである。

上記課題のもとに本発明は、円形ないし小判型の１枚の弾性金属薄板をドーム型に形成してなるクリックアクション機能付きのドーム型接片（２）と、ドーム型接片（２）に形成した４つ以上のＬ字形ないし三角形のスリット（３）とを有するロングストローク・ドーム型可動接片（１）において、スリット（３）をドーム型接片（２）の中心に対して等しい角度の配置として形成しており、スリット（３）の頂角部をドーム型接片（２）の中心位置に向けられ、ドーム型接片（２）の中央部（４）とドーム型接片（２）の外周部（５）とをスリット（３）の間で放射方向で均一な幅の連結部（６）によって連結し、これらのスリット（３）の半径方向および円周方向の引張りテンションを低減させ、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２を最大荷重以前の押し込み量Ｓ１の１．０倍以上としている（請求項１）。

特に、本発明は、上記ドーム型接片（２）の固定のために、シート（１５）を用い、シート（１５）をドーム型接片（２）の凸形状にエンボス加工し、ドーム型接片（２）をシート（１５）のエンボス加工部分におさめ、シート（１５）の粘着剤（１４）によってシート（１５）に対して面接触する部分で固着している（請求項１）。

また、本発明は、ロングストローク・ドーム型可動接片（１）において、スリット（３）の中心位置のＬ字形の角部ないし三角形の頂角部を円弧状としている（請求項２）。

さらに、本発明は、ロングストローク・ドーム型可動接片（１）において、ドーム型接片（２）をシート（１５）に対して面接触する部分のうち外周部（５）でのみ固着している（請求項３）。

本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片（１）によると、Ｌ字形のスリット（３）の角部ないし三角形のスリット（３）の頂角部をドーム型接片（２）の中心位置に向け、かつ中心に対して等しい角度の配置として、ドーム型接片（２）に４つ以上のスリット（３）を形成し、ドーム型接片（２）の中央部（４）とドーム型接片（２）の外周部（５）との間に４つ以上の放射方向で均一な幅の連結部（６）を形成し、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２を最大荷重以前の押し込み量Ｓ１の１．０倍以上として、ロングストロークを確保しているから、長押し込み量でも低い押し圧力で、高い耐久性が得られ、押し圧力の最大荷重以降の押し込み量が長くなり、底突き感が弱く、指への負担が少なくなり、さらにクリック音の低減が図られる（請求項１）。

特にシート（１５）が予めエンボス加工されており、ドーム型接片（２）がシート（１５）のエンボス加工部分の内部におさまっているから、シート（１５）の粘着部分での歪みや、しわの発生が軽減でき、また、ドーム型接片（２）がシート（１５）の粘着剤（１４）により、シート（１５）に面接触する部分、すなわち中央部（４）、外周部（５）および連結部（６）で、シート（１５）に固着されているから、粘着剤（１４）の漏れや、はみ出し、特に粘着剤１４のスリット（３）からの漏れ出しが未然に防止でき、しかも、ドーム型接片（２）の反転動作も粘着力によって制限されず、滑らかな動きが期待できる（請求項１）。

本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片（１）において、スリット（３）の中心位置のＬ字形の角部ないし三角形の頂角部を円弧状としているから、スリット（３）の中心位置のクラックの発生が一層少なくできる（請求項２）。

本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片（１）によると、ドーム型接片（２）がシート（１５）の粘着剤（１４）により、シート（１５）に面接触する部分のうち、外周部（５）でのみ、シート（１５）に固着されているから、外周部（５）から中心寄りの部分で粘着剤（１４）の漏れや、はみ出し、粘着剤１４のスリット（３）からの漏れ出しが未然に防止でき、しかも、ドーム型接片（２）の反転動作が外周部（５）から中心寄りの部分で粘着力によって制限されず、一層滑らかな動きが期待できる（請求項３）。

ドーム型の可動接片と引張りテンションとの関係の説明図である。通常の可動接片および長押し込み量の可動接片についての引張りテンションの発生状況の説明図、および押し込み量−押し圧力のグラフである。本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片の説明図である。本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片についての引張りテンションの発生状況の説明図である。従来技術および本発明での押し込み量−押し圧力のグラフである。クラックの発生状況の平面図である。本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片をメンブレンスイッチに組み込んだ状態で動作前（通電前）の断面図である。本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片をメンブレンスイッチに組み込んだ状態で動作時（通電時）の拡大断面図である。シートに対する可動接片の粘着面の説明図である。シートに対する可動接片の粘着面の他の説明図である。

図１のａ、ｂに示すように、１枚の圧延鋼板２１をドーム型（椀型）にプレス成形し、クリック機能付きの可動接片２２とした場合に、図１のｃに示すように、成形後に、可動接片２２内では、成形により外周と中央との間で半径方向の強い引張りのテンションが掛かり、同時に円周方向にも強い引張りのテンションが掛かった状態となる。

図２のａ、ｂに示すように、通常の可動接片２２において、長押し込み量を確保するために、通常の可動接片２２より製品高さを出すように深い成形を行い、長押し込み量の可動接片２３とすると、図２のａ１、ｂ１に示すように、通常の可動接片２２に対して長押し込み量の可動接片２３の外半径方向および円周方向に掛かる引張りテンションがともに非常に大きくなり、その結果として、図２のａ２、ｂ２の押し込み量Ｓ−押し圧力Ｐのグラフのように、高い押し荷重となり、耐久性も悪化する。

すなわち、図２のａ２のように、通常の可動接片２２では、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２は最大荷重以前の押し込み量Ｓ１よりも小さい。しかし、図２のａ２のように、長押し込み量の可動接片２３では、押し圧力は、引張りテンションの増大分に相当して増大しており、最大荷重以前の押し込み量Ｓ１および最大荷重以降の押し込み量Ｓ２は、ともに通常の可動接片２２よりも大きくなっている。しかも最大荷重以降の押し込み量Ｓ２は、依然として最大荷重以前の押し込み量Ｓ１よりも小さくなっている。

また、長押し込み量の可動接片２３では、外周部以外のどの部位も全方位から強い引張りテンションで引っ張られている状態にあり、一箇所が変形し始めると、それに引きづられて全体が一気に変形する。そのために、最大押し荷重以降の座屈領域の押し込み量Ｓ２が短く、底突き感が強い。

そこで、本発明は、図３の（１）ないし（４）に示すように、ロングストローク・ドーム型可動接片１を構成するために、円形ないし小判型の１枚の弾性金属薄板をドーム型に形成して、クリックアクション機能付きのドーム型接片２を構成するとともに、ドーム型接片２に４つ以上のＬ字形ないし三角形のスリット３を形成するにあたり、Ｌ字形のスリット３の角部ないし三角形のスリット３の頂角部をドーム型接片２の中心位置に向け、かつ中心に対して等しい角度の配置として、ドーム型接片２に４つ以上のスリット３を形成し、ドーム型接片２の中央部４とドーム型接片２の外周部５との間に４つ以上の半径方向で均一な幅の連結部６を形成することによって、後述するように、半径方向および円周方向の引張りテンションを低減させるとともに、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２を最大荷重以前の押し込み量Ｓ１の１．０倍以上として、長押し込み量（ロングストローク）を確保している。

上記の１枚の弾性金属薄板は、厚み０．０４〜０．１ｍｍの程度で圧延鋼板、銀またはニッケルメッキのステンレスの圧延鋼板などの板を円形ないし小判型に打ち抜き、直径３〜６ｍｍの程度のドーム型としてプレス成形をする。また、４つ以上のスリット３は、Ｌ字形ないし三角形であり、隣り合うスリット３の間は、均一な幅すなわち同じ幅の連結部６となっている。

図３の（５）に示すように、ドーム型接片２は、外力の掛からない状態（変形前）のときに、側面から見てドーム型であるが、図３の（６）および（７）の断面形状のように、プッシャー７などによって中央部４の凸側で外力（押し圧力）を受けると、最大荷重以前まで偏平に変形するが、最大荷重以降でクリック動作のもとに変形し、中央部４の周囲で反り方向を反転させる。この反転時に、ロングストローク・ドーム型可動接片１は、中央部４の部分で対向する一対の印刷接点１１、１２を閉じて、電気的に導通状態とするか、または、中央部４に接した印刷接点１１と外周部５に接している印刷接点１２との間をドーム型接片２により閉じ、電気的に導通状態とする。外力（押し圧力）がなくなると、ドーム型接片２は、もとの状態に反転し、復帰するため、印刷接点１１、１２は、離れて電気的に不導通状態となる。

上記の構成によると、引張りテンションの作用域がスリット３の存在により遮断されるため、半径方向に掛かる引張りテンションは低減され、円周方向の引張りテンションは外周部５の限られた部分のみとなる。このようにドーム型接片２にＬ字状ないし三角形のスリット３を設けることで、ドーム型接片２に掛かる半径方向および円周方向の引張りテンションを低減している。

図４の（１）に示すように、曲げ加工によって、今までと同様に、引張りテンションが作用するとしても、実際にスイッチング動作時に変形動作する部分は、図４の（２）に示すように、ドーム型接片２の十字状の部位すなわち中央部４および連結部６のみであるため、連結部６の部位での半径方向のみの引張テンションが押し圧力となる。このように、スリット３は、ドーム型接片２に掛かる半径方向および円周方向の引張テンションを低減するように働く。

図５の（１）および（２）は、従来技術および本発明において、押し込み量Ｓと押し圧力Ｐとの関係を示している。従来技術および本発明においても、押し圧力は、最大荷重（最大押し圧力）以前の押し込み量Ｓ１までの区間では比例して増加するが、最大荷重（最大押し圧力）を越えると、クリック動作のもとに反転変形し、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２の区間では傾きの方向を変える。

図５の（１）の従来技術の押し込み量Ｓ−押し圧力Ｐのグラフに見られるように、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１と同じ材料、同じ大きさの長押し込み量の可動接片２３では、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２の区間では傾きが大きいため、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２は最大荷重以前の押し込み量Ｓ１よりも小さくなっている。これに対して、図５の（２）の本発明の押し込み量Ｓ−押し圧力Ｐのグラフのように、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１では、引張りテンションが少ないため、長押し込み量を確保するために、製品高さすなわちドーム高さを上げるように成形を行なっても、従来技術による長押し込み量の可動接片２３と比較して、最大の押し圧力があまり上がらず、低押し圧力となり、また低押し圧力のため、変形時に掛かる負荷が少なく、耐久性も向上するほか、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２の区間で、傾きが小さく、なだらかに減少するため、長押し込み量が実現できる。

しかも、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１では、スイッチとして動作する時に変形する中央の十字状の部位すなわち中央部４および外周部５に半径方向の引張テンションしか掛からないため、一部の連結部６が変形を開始してもそれに引きづられて、ドーム型接片２の全部位が一気に変形することがなく、緩やかに変形が行われる。

そのため、前記のように、最大押し荷重以降の座屈領域の押し込み量Ｓ２が長くなり、底突き感が低減されている。この結果、図５の（２）に示すように、本発明によると、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２は、最大荷重以前の押し込み量Ｓ１の１．０倍以上とでき、これによってロングストロークが実現できる。また、従来よりも緩やかに座屈し、中央部４で対応の接点に衝突するため、クリック音も低減される。

図６に見られるように、ロングストローク・ドーム型可動接片１のスリット３の角部や頂角部に面取りがないとき、その使用中に、スリット３の中心寄りの角部や頂角部にクラックが発生しやすい。この対策として、本発明は、図３の（１）ないし（４）に見られるように、必要に応じてスリット３の中心位置のＬ字の角部ないし三角形の頂角部を面取り半径（Ｒ）０．２ｍｍ以上のなめらかな曲線の円弧状として形成している。スリット３の角部や頂角部の面取りを行うことにより、スリット３の角部分からのクラックの発生を防止し、製品の更なる耐久性向上を図っている。なおスリット３は４個以上でもよく、それらは、中心角を同じとして配置される。

ここで、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１と前記の特許文献１の技術による製品すなわちのコンタクトプレートとを技術的に対比し、それらの相違点を明確にする。

１）特許文献１の製品では、接点内の半径方向ウエブの太さが中央に近づくにつれ細くなっている。これに対し、本発明では、半径方向ウエブに対応する連結部６の太さ（幅）が半径方向において均一となるように設計を行なっている。特許出願人による試作時の確認によると、特許文献１の製品では、材料の変形・負荷が一番大きくなる中央付近の半径方向ウエブが細いため、応力集中により容易にクラックが生じる。これに対して、本発明のロングストローク・ドーム型可動接片１では、連結部９の幅が均一となるように設計してあるから、応力集中が発生し難く、耐久性が良好となる。

２）特許文献１の製品では、接点中央付近に、中心から離れる方向の接触用バネコンタクト（突起）が出ているため、バネコンタクト（突起）に応力集中する形状となり、クラックが発生し易い。これに対し、本発明のロングストローク・ドーム型可動接片１では、バネコンタクト（突起）が無く、スリット３の角部に大きな円弧を設けるという工夫により、その部分に応力集中が発生しにくく、耐久性が良好となる。

３）本発明のロングストローク・ドーム型可動接片１のほか、ドーム型で外周部分が金属板から切り離されている可動接片２２、２３は、打鍵時に接点面側に偏平に押し潰れるだけでなく、押し潰れて外周方向へも拡大する機能を持っている。外周方向にも押し潰れることで、ドームの部分に掛かった力がより拡散され、良好なクリック感覚を得ることができる。これに対して、特許文献１の製品では、バネコンタクトプレートに半径方向ウエブが切り離されておらず、外周部が平坦なシート部分で完全な拘束状態のため、押し潰されても外周へと広がることができず、鈍いクリック感覚となる予測される。

次に、図７および図８は、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１をメンブレンスイッチ１０に組み込んだ例を示している。メンブレンスイッチ１０は、ＰＥＴなどのスペーサー１３を挟んで、２つのＰＥＴフィルム８、９の印刷接点１１、１２を対向させており、印刷接点１１と反対側の面で粘着剤１４によって本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１をＰＥＴフィルム８に固着している。ロングストローク・ドーム型可動接片１は、例えば数１０μｍの薄いＰＥＴフィルム製固定用のシート１５により覆われ、シート１５に塗布されている粘着剤１４によって外周部５で部分的に固定されており、プッシャー７で打鍵できるようになっている。

シート１５は、ロングストローク・ドーム型可動接片１のドーム型接片２の凸形状に予めエンボス加工されており、ドーム型接片２は、シート１５のエンボス加工部分に対して凸面で接し、エンボス加工部分の内部におさまっている。

図９および図１０は、シート１５に対するドーム型接片２の固着態様を示している。ドーム型接片２は、図９に斜線で示すように、シート１５の粘着剤１４によって、シート１５に対して面接触する部分、すなわち中央部４、外周部５および連結部６でシート１５に固着されているか、または図１０に斜線で示すように、シート１５に対して面接触する部分のうち外周部５でのみシート１５に固着されている。スリット３の部分は、シート１５に対して面接触しない部分であり、粘着剤１４は、シート１５の面でスリット３に対応する部分に塗布されない。このため、シート１５に粘着剤１４は、スリット３に対向する位置で露出することはない。

ドーム型接片２は、シート１５のエンボス加工部分の内部におさまっている。このためシート１５の粘着部分での歪みや、しわの発生が軽減できる。また、ドーム型接片２は、シート１５に対して必要な部分でのみ固着されている。このため、粘着剤１４の漏れや、はみ出し、特に粘着剤１４のスリット３からの漏れ出しが未然に防止できる。しかも、ドーム型接片２の反転動作も粘着力によって制限されず、滑らかな動きが期待できる。

ロングストローク・ドーム型可動接片１の中央部４をプッシャー７で押し込むことにより、ＰＥＴフィルム８の印刷接点１１が移動し、印刷接点１１、１２の間は電気的に導通する。

上記のようなメンブレンスイッチ１０に、本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１をシート１５と共に適用することにより、従来よりも長い押し込み量で、低い押し圧力かつ高耐久であり、底突き感の少ないスイッチを構成することができる。

本発明に係るロングストローク・ドーム型可動接片１は、各種機器のプッシュスイッチとして用いられる。また本発明において、シート１５は、１つのロングストローク・ドーム型可動接片１を固定するほか、組み込み対象のスイッチの形態に応じて、複数のロングストローク・ドーム型可動接片１を固定するためにも用いられる。

１ロングストローク・ドーム型可動接片
２ドーム型接片２１圧延鋼板２２可動接片２３可動接片
３スリット
４中央部
５外周部
６連結部
７プッシャー
８ＰＥＴフィルム
９ＰＥＴフィルム
１０メンブレンスイッチ
１１印刷接点
１２印刷接点
１３スペーサー
１４粘着剤
１５シート
Ｐ押し圧力
Ｓ押し込み量
Ｓ１最大荷重以前の押し込み量
Ｓ２最大荷重以降の押し込み量

Claims

円形ないし小判型の１枚の弾性金属薄板をドーム型に形成してなるクリックアクション機能付きのドーム型接片（２）と、ドーム型接片（２）に形成した４つ以上のＬ字形ないし三角形のスリット（３）と、ドーム型接片（２）を固定するシート（１５）とを有するロングストローク・ドーム型可動接片（１）において、
スリット（３）は、ドーム型接片（２）の中心に対して等しい角度の配置として形成されており、スリット（３）の頂角部は、ドーム型接片（２）の中心位置に向けられ、ドーム型接片（２）の中央部（４）とドーム型接片（２）の外周部（５）とは、スリット（３）の間で放射方向で均一な幅の連結部（６）によって連結されており、これらのスリット（３）は、半径方向および円周方向の引張りテンションを低減させ、最大荷重以降の押し込み量Ｓ２を最大荷重以前の押し込み量Ｓ１の１．０倍以上とし、さらにシート（１５）は、ドーム型接片（２）の凸形状にエンボス加工されており、ドーム型接片（２）は、シート（１５）のエンボス加工部分におさまり、シート（１５）の粘着剤（１４）によってシート（１５）に対して面接触する部分で固着されている、ことを特徴とするロングストローク・ドーム型可動接片（１）。
スリット（３）の中心位置のＬ字形の角部ないし三角形の頂角部は、円弧状として形成されている、ことを特徴とする請求項１記載のロングストローク・ドーム型可動接片（１）。
ドーム型接片（２）は、シート（１５）に対して面接触する部分のうち外周部（５）でのみ固着されている、ことを特徴とする請求項１記載のロングストローク・ドーム型可動接片（１）。