JP7369647B2 - 押釦スイッチ用部材 - Google Patents

Description

本発明は、押釦スイッチ用部材に関する。

従来から、回路基板上の固定接点に対して弾性的に接離可能な接点部材を備えた押釦スイッチ用部材が知られている。かかる押釦スイッチ用部材の基本構造は、回路基板に固定される固定部と、当該固定部より上方にあって弾性変形可能なドーム形状のドーム部と、当該ドーム部より上方にあって操作時に押圧可能なキートップとを備える構造である。このような押釦スイッチ用部材は、長期間の使用に伴い、ドーム内側の一部に応力が集中することによって当該位置を起点として破れが生じ、ドーム部の復元性が低下してスイッチ機能の不良につながる危険性を有する。

このような問題を解決する押釦スイッチ用部材として、例えば、ドーム部の一部の硬度を高めたものが知られている（特許文献１，２を参照）。

特開２００９－１１７０７３号公報 特開２０１８－１３３２０２号公報

上記公知の接点部材は、相応の良好な特性を有するが、さらなる高い耐久性が求められている。ドーム部の一部を高硬度にしても限界がある。ドーム部を耐久性の高いゴム部材のみで構成する方法も考えられるが、高コスト化を招いてしまう。また、ドーム部を汎用のゴム部材と、より耐久性の高いゴム部材とをブレンドする方法もあるが、その場合には、汎用のゴム部材の特性がドーム部の特性を決めてしまうため、高い耐久性を実現できない。

本発明は、低コストにて、ドーム部の耐久性を高めて長期間使用可能な押釦スイッチ用部材を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る押釦スイッチ用部材は、キートップと、当該キートップから一方に向かって拡径するドーム部と、当該ドーム部の前記キートップと反対側の開口側に固定される固定部と、を連接している押釦スイッチ用部材であって、
前記ドーム部は、前記ドーム部の外側の第１層と、前記ドーム部の内側の第２層との２層構造を有し、
前記第２層は、前記第１層に比べて、引き裂き強度が高く、かつ破断伸びが大きい。
（２）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、前記第１層は、前記第２層に比べて、塑性変形しにくく弾性変形しやすいものでも良い。
（３）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、さらに、前記固定部の一部若しくは全部が、前記第１層と、前記第２層との２層構造を有しても良い。
（４）別の実施形態に係る押釦スイッチ用部材では、好ましくは、さらに、前記キートップの一部若しくは全部が、前記第１層と、前記第２層との２層構造を有しても良い。

本発明によれば、低コストにて、ドーム部の耐久性を高めて長期間使用可能な押釦スイッチ用部材を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。 図２は、図１の押釦スイッチ用部材の製造方法の一例を図示する。 図３は、押釦スイッチ用部材の荷重と変位との関係を示す。

次に、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の縦断面図を示す。本明細書において、「縦断面図」は、押釦スイッチ用部材を回路基板に固定した状態にて操作側の最上面から回路基板に向けて垂直に切断したときの断面図をいう。

この実施形態に係る押釦スイッチ用部材１は、図１に示すように、操作部分としてのキートップ１０と、キートップ１０から一方に向かって拡径するドーム部２０と、ドーム部２０のキートップ１０と反対側の開口側に固定される固定部３０と、を連接している部材である。キートップ１０、ドーム部２０および固定部３０は、好ましくは、ゴム状弾性体からなる。また、キートップ１０は、その直下にあってドーム部２０の内方空間内に向けて突出する押し子４０を備える。この実施形態では、押し子４０も、ドーム部２０と同様のゴム状弾性体から主に構成される。キートップ１０、ドーム部２０、固定部３０および押し子４０の全てをゴム状弾性体から構成しない場合には、少なくともドーム部２０は、ゴム状弾性体から主に構成される。

この実施形態において、ゴム状弾性体としては、好適には、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）若しくはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー、ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、又は、上記したものの複合物等を例示できる。これらの例示のゴム状弾性体の内、特に、シリコーンゴムが好ましい。また、ゴム状弾性体は、シリカ等のフィラーを含有していても良い。

この実施形態では、ドーム部２０、押し子４０および固定部３０は、後述の２層から成るゴム状弾性体から構成されている。キートップ１０は、ドーム部２０を構成する２層の内の第１層（後述）にて主に構成されている。押釦スイッチ用部材１では、キートップ１０の一部（若しくは全部）は、後述する第１層と、後述する第２層との２層構造を有しても良い。キートップ１０は、この実施形態において、平面視形状が円形である円柱構成部材である。なお、キートップ１０の表面には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属あるいはガラス等からなる防傷層が形成されていても良い。

ドーム部２０は、キートップ１０から固定部３０に向かって拡径するドーム形状を有する部材である。ドーム部２０は、図１では、矢印Ａから矢印Ｂまでの領域のドーム形状の部材である。ドーム部２０は、好ましくは、キートップ１０および固定部３０よりも薄肉に形成されている。ドーム部２０は、キートップ１０からの押圧が所定以上になると大きく変形し、押圧を解除するとドーム部２０の弾性変形を利用して元の形状に復活する。ドーム部２０は、ドーム部２０の外側の第１層２１と、ドーム部２２の内側の第２層２２との２層構造を有する。第２層２２は、第１層２１に比べて、引き裂き強度が高く、かつ破断伸びが大きい。ここで、引き裂き強度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５２－１に基づいて測定される強度をいう。破断伸びは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に基づいて測定される強度をいう。この実施形態では、ドーム部２０のみならず、固定部３０および押し子４０も、第１層２１と第２層２２との積層構造を有する。キートップ１０は、そのほとんどが第１層２１のゴム状弾性体から構成されている。

押釦スイッチ用部材１の少なくともドーム部２０を第１層２１および第２層２２の積層構造のゴム状弾性体にて構成すると、押釦スイッチ用部材１の押圧操作を長期間行っても、応力集中部分がより耐久性の高い第２層２２に存在する。この結果、ドーム部２０が破けるリスクを低減できる。また、ドーム部２０を第２層２２のゴム状弾性体のみで形成する場合に比べて、押釦スイッチ用部材１のコストを低減できる。また、この実施形態では、第２層２２の厚さ（ｔ２）は、第１層２１の厚さ（ｔ１）と同一若しくはそれより小さい。また、ｔ２は、好ましくは（ｔ１＋ｔ２）に対して１％以上５０％以下の厚さ、さらに好ましくは（ｔ１＋ｔ２）に対して１０％以上５０％以下の厚さである。この結果、第１層２１よりもコストの高い第２層２２の量を少なくして押釦スイッチ用部材１の全体のコストを低減でき、かつドーム部２０の耐久性を高めることができる。なお、第１層２１の厚さ（ｔ１）は、第２層２２の厚さ（ｔ２）と比較して同一若しくは小さくても良い。

固定部３０は、ドーム部２０の外周に連接する。固定部３０は、押釦スイッチ用部材１を回路基板等に固定する部分である。この実施形態において、固定部３０の上面視形状は円形である。固定部３０には、取り付けのための孔や突起等が形成されていても良い。押釦スイッチ用部材１では、固定部３０の一部（若しくは全部）は、第１層２１と、第２層２２との２層構造を有する。

押し子４０は、押釦スイッチ用部材１にとってオプションとして設けられる部材であって、キートップ１０の直下から回路基板等に向けて突出する部材である。押し子４０は、押釦スイッチ用部材１を押釦スイッチに組み込んだときに、キートップ１０の直下に配置される構成要素（例えば、電極、メタルドームあるいは他種類のスイッチ）に接触してスイッチをオン・オフ可能な部分となる。押し子４０の先端に、スイッチをオン・オフ可能な金属板や網状接点を備えても良い。この実施形態において、押し子４０の平面視形状は円形である。押し子４０は、キートップ１０と一体であっても、あるいは別体であっても良い。押し子４０がキートップ１０と別体である場合には、例えば、キートップ１０を、押し子４０とドーム部２０と固定部３０との一体構成部材に接着することもできる。

次に、本発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法の一例について説明する。

図２は、図１の押釦スイッチ用部材の製造方法の一例を図示する。図２では、押釦スイッチ用部材１の材料となる分出しシート５０については、その構成をわかりやすくする観点から斜視図にて示している。

分出しシート５０は、第１層２１と第２層２２とを積層して成る。第２層２２の厚さは、第１層２１の厚さより小さい。第１層２１のゴム状弾性体の硬度は、好ましくは、第２層２２のゴム状弾性体の硬度に比べて同一である。ここでいう硬度は、デュロメータ タイプＡ（ショアＡ、ＪＩＳ Ｋ ６２５３）による硬度を意味する。第２層２２は、前述のとおり、第１層２１に比べて、引き裂き強度が高く、かつ破断伸びが大きい。

以下に製造工程を説明する。上述の分出しシート５０を第１金型６１（金型６０の一部）と第２金型６２（金型６０の一部）との間に供して（点線矢印ＩＮを参照）、金型６０を閉じ（矢印Ｃを参照）、分出しシート５０の成形と硬化を行う。金型６０の内部空間は、押釦スイッチ用部材１を成形可能な形態を有する。分出しシート５０がシリコーンゴムの場合には、硬化は、加熱によって行われる。金型６０内部の成形体の硬化後に、金型６０を開いて、押釦スイッチ用部材１を取り出す（点線矢印ＯＵＴを参照）。

（変形例）
図３は、押釦スイッチ用部材の荷重と変位との関係を示す。図３のグラフにおいて、横軸はストローク（押圧方向の変位）を、縦軸は荷重（操作する指にかかる力）を、それぞれ意味する。

図３に示すように、一般的な押釦スイッチ用部材の圧縮方向と復元方向における荷重曲線には、圧縮時のピーク荷重と復元時のピーク荷重（戻り荷重ともいう）との間に差（Ｄ）が生じる。Ｄが小さいほど、ドーム部は塑性変形しにくく弾性変形しやすいことを意味し、ヒステリシスが良い。

前述の実施形態では、第１層２１は、第２層２２に比べて、高い引き裂き強度を有し、かつ大きな破断伸びを有する。この変形例では、さらに、第１層２１として、第２層２２に比べてヒステリシスの良いゴム状弾性体を用いることができる（第１層２１のＤ＜第２層２２のＤ）。この結果、ドーム部２０が破けるリスクを低減できる。また、ドーム部２０を第２層２２のゴム状弾性体のみで形成する場合に比べて、押釦スイッチ用部材１のコストを低減できる。また、この実施形態では、第２層２２の厚さ（ｔ２）は、第１層２１の厚さ（ｔ１）と同一若しくはそれより小さい。また、ｔ２は、好ましくは（ｔ１＋ｔ２）に対して５％以上５０％以下の厚さ、さらに好ましくは（ｔ１＋ｔ２）に対して２０％以上５０％以下の厚さである。この結果、第１層２１よりもコストの高い第２層２２の量を少なくして押釦スイッチ用部材１の全体のコストを低減でき、かつドーム部２０の耐久性を高めることができる。

この変形例に係る押釦スイッチ用部材１も、第１層２１と第２層２２とを積層して成る分出しシート５０を用いて図２に基づいて説明した方法によって製造できる。第２層２２の厚さは、第１層２１の厚さより小さい方が好ましい。第１層２１のゴム状弾性体の硬度は、好ましくは、第２層２２のゴム状弾性体の硬度に比べて同一である。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態（変形例も含む）に係る押釦スイッチ用部材１およびそれらの製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。

例えば、キートップ１０、押し子４０および固定部３０の内の少なくとも１つは、第１層２１のゴム状弾性体のみ、第２層２２のゴム状弾性体のみ、または第１層２１のゴム状弾性体と第２層２２のゴム状弾性体の混合材料（ブレンド材）で構成されていても良い。

押釦スイッチ用部材１は、キートップ１０と、キートップ１０から一方に向かって拡径するドーム部２０と、ドーム部２０のキートップ１０と反対側の開口側に固定される固定部３０と、を連接している押釦スイッチ用部材であって、ドーム部２０は、ドーム部２０の外側の第１層２１と、ドーム部２０の内側の第２層２２との２層構造を有する。第１層２１は、第２層２２に比べて、塑性変形しにくく弾性変形しやすいゴム状弾性体から成るものであり、必ずしも、第２層２２が第１層２１に比べて、引き裂き強度が高く、かつ破断伸びが大きいことを要しない。

本発明は、押釦スイッチを備える機器に利用することができる。

１・・・押釦スイッチ用部材、１０・・・キートップ、２０・・・ドーム部、２１・・・第１層、２２・・・第２層、３０・・・固定部。

Claims (4)

1. キートップと、当該キートップから一方に向かって拡径するドーム部と、当該ドーム部の前記キートップと反対側の開口側に固定される固定部と、を連接している押釦スイッチ用部材であって、
   前記ドーム部は、前記ドーム部の外側の第１層と、前記ドーム部の内側の第２層との２層構造を有し、
   前記第２層は、前記第１層に比べて、引き裂き強度が高く、かつ破断伸びが大きいことを特徴とする押釦スイッチ用部材。
2. 前記第１層は、前記第２層に比べて、塑性変形しにくく弾性変形しやすいことを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用部材。
3. さらに、前記固定部の一部若しくは全部は、前記第１層と、前記第２層との２層構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の押釦スイッチ用部材。
4. さらに、前記キートップの一部若しくは全部は、前記第１層と、前記第２層との２層構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材。