JPWO2015186247A1 - タッチセンサ装置及び手乾燥装置 - Google Patents

Abstract

一方の面に形成されたタッチセンサ用パターン（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）と、タッチセンサ用パターン（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）から他方の面に通じるビアホール（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを備えたプリント基板（１）と、プリント基板（１）の他方の面に実装されて、ビアホール（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）を通じてタッチセンサ用パターン（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）と電気的に接続され、タッチセンサ用パターン（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の静電容量が閾値以上となった場合にタッチ操作を検出するマイクロコントローラ（４）とを有する。

Description

本発明は、タッチセンサ装置及びこれを搭載した手乾燥装置に関する。

タッチセンサ装置として、例えば特許文献１に開示される装置が知られている。特許文献１に開示される装置は、発光ボード、タッチセンサフィルム及び信号連結部を含み、発光ボードは駆動基板、駆動基板の第１面上に配置された半導体素子及び駆動基板の第１面上に配置され半導体素子の駆動を制御する駆動素子を含んでいる。タッチセンサフィルムは、発光ボードの上部に配置されたフィルム及びフィルム上に形成され外部からのタッチ動作を感知して駆動素子を制御するためのタッチ信号を生成するタッチ導通パターンを含んでいる。信号連結部は、タッチセンサフィルムと発光ボードとを相互に電気的に接続し、タッチセンサフィルムからのタッチ信号を駆動素子に伝送する。このようにすることで、タッチイベントを感知することができるタッチ導電パターンが別途のフィルムではなく、フィルム上に直接形成されるため、部材の数を減少させ製造コストを低減することができる。

特開２０１０−１５５５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるタッチセンサ装置においては、タッチセンサフィルムと駆動基板とを接続する専用の部品、例えば連結ベースフィルムが必要である。このため、製品組立時にコネクタ接続の手間がかかり組立作業時間が増加するだけでなく、材料費の増大につながる。また、タッチセンサフィルムと駆動基板とが重ねて配置される構造になっているため、製品の薄型化を図りにくい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タッチセンサ用パターンが形成された部材と駆動用の素子を実装する部材との接続用の部材を不要としたタッチセンサ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一方の面に形成されたタッチセンサ用パターンと、タッチセンサ用パターンから他方の面に通じるビアホールとを備えたプリント基板と、プリント基板の他方の面に実装されて、ビアホールを通じてタッチセンサ用パターンと電気的に接続され、タッチセンサ用パターンの静電容量が閾値以上となった場合にタッチ操作を検出するコントローラとを有することを特徴とする。

本発明に係るタッチセンサ装置及び手乾燥装置は、タッチセンサ用パターンが形成された部材と駆動用の素子を実装する部材との接続用の部材が不要であるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る手乾燥装置の実施の形態の構成を示す外観図である。 図２は、手乾燥装置の機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の断面図である。 図４は、タッチセンサ装置を基板裏面から見た状態を示す図である。 図５は、タッチセンサ装置の変形構成例を示す図である。 図６は、タッチセンサ装置を基板表面から見た状態を示す図である。 図７は、タッチセンサ装置の製品側面から見た断面図である。

以下に、本発明に係るタッチセンサ装置及び手乾燥装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明に係る手乾燥装置の実施の形態の構成を示す外観図である。手乾燥装置１００は、側板１０、前面パネル１６及び操作パネル１２を有する筐体１７を備えており、筐体１７の上面１７ａは前後方向の中央部が凹んで手挿入部１１が形成されている。手挿入部１１は、筐体１７の側板１０まで達している。手挿入部１１内には、ユーザの手が挿入されたか否かを検知するための手検知センサ２２と、筐体１７内に設置された送風用モータによって駆動されるファンから風が送られる送風口１５とが設けられている。手乾燥装置１００は、手挿入部１１内にユーザの手があることを手検知センサ２２が検出した場合、送風口１５から風が噴射され、ユーザの手に付着している水分を吹き飛ばすように動作する。

操作パネル１２の後ろにはタッチセンサ装置が設けられており、操作パネル１２の所定の部分にユーザが触れた場合にタッチ操作として検出できる操作部１４となっている。送風口１５から噴出する風の風量は、操作部１４へのタッチ操作によりユーザが多段階に調節することができる。例えば、ユーザは、操作部１４に対するタッチ操作により、送風口１５から噴出する風の風量を強中弱の３段階に設定可能である。

図２は、手乾燥装置の機能構成を示すブロック図である。手乾燥装置１００は、電源回路２１、手検知センサ２２、制御部２３、操作部１４、送風用モータ２４及びヒータ２５を備えている。

電源回路２１は、商用電源２０として入力される交流電源から、回路を動作させるための制御電源を生成し、制御部２３に出力する。なお、電源回路２１に入力される電源は、交流電源ではなく直流電源であっても良い。例えば、電源回路２１には、商用電源２０の代わりに、太陽光発電システムや蓄電池から直流電源が入力されるようにしても良い。なお、電源回路２１に直流電源を入力する場合には、電源回路２１は、入力される直流電源を降圧又は昇圧して制御電源を生成するように回路を構成すれば良い。手検知センサ２２は、手挿入部１１に人の手が挿入された場合に検出信号を制御部２３へ出力する。制御部２３は、手検知センサ２２から検出信号が入力された場合に手挿入部１１にユーザの手が挿入されたと判定し、送風用モータ２４を動作させて送風口１５に風を送る。

操作部１４にはタッチセンサ装置２６が適用されており、操作部１４に対するタッチ操作に応じて制御部２３が手乾燥装置１００の運転モードを変更する。ここで、運転モードとは、風量調整やヒータ２５のオンオフなどである。すなわち、制御部２３は、操作部１４に対するタッチ操作に応じて、送風用モータ２４により駆動されるファンによって送風口１５へ送られる風の風量を設定するとともにヒータ２５のオンオフを設定する。ヒータ２５を入に設定した場合には、制御部２３は、送風用モータ２４により駆動されるファンによって送風口１５へ送られる空気をヒータ２５で加熱し、温風として送風口１５から吹き出させる。

操作部１４の近傍には製品の運転状態を示すＬＥＤ（light emitting diode）２８が搭載されており、制御部２３は、運転モードに対応するＬＥＤ２８を点灯させる。例えば、制御部２３は、送風口１５から噴出する風の強中弱に対応して操作部１４の近傍に設けられているＬＥＤ２８のうちの一つを、設定風量が強中弱のいずれであるかに基づいて点灯させる。別の例として、制御部２３は、ヒータ２５のオンオフに対応して操作部１４の近傍に設けられているＬＥＤ２８のうちの一つを、ヒータ２５のオンオフの設定に基づいて点灯させる。

図３は、実施の形態に係るタッチセンサ装置の断面図である。操作部１４として適用されるタッチセンサ装置２６は、プリント基板１、コネクタ３Ａ，３Ｂ、マイクロコントローラ４を有する。プリント基板１は、各電子部品を実装して接続するための基板であり、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成されている。コネクタ３Ａ，３Ｂは、電源回路２１等のプリント基板１の外部に設けられた回路とマイクロコントローラ４との接続用のコネクタである。マイクロコントローラ４は、タッチセンサ装置２６を制御するコントローラである。すなわち、マイクロコントローラ４は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃに操作者の指が接近したことによる静電容量の変化を検出し、タッチ操作が行われたと判断する。例えば、マイクロコントローラ４は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃの静電容量が閾値以上となった場合にタッチ操作が行われたと判断する。タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃとマイクロコントローラ４とは、パターン６Ａ〜６Ｃを介して接続されている。また、コネクタ３Ａ，３Ｂとマイクロコントローラ４とは、パターン８Ａ，８Ｂを介して接続されている。

タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃは、プリント基板１の一方の面である裏面に形成されており、コネクタ３Ａ，３Ｂ及びマイクロコントローラ４は、プリント基板１の他方の面である表面に実装されている。パターン６Ａ〜６Ｃは、プリント基板１の表面に形成されている。

タッチセンサ装置２６は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが操作パネル１２と対向する向きで筐体１７内に設置される。

図４は、タッチセンサ装置を基板裏面から見た状態を示す図である。コネクタ３Ａ，３Ｂが実装される箇所には、基板穴５Ａ，５Ｂが設けられており、タッチセンサ装置２６を筐体１７内に組み込む際にプリント基板１の裏面側からコネクタ３Ａ，３Ｂが視認できるようになっている。

タッチセンサ装置２６を筐体１７内に組み込む際には、操作パネル１２を取り外してタッチセンサ装置２６を筐体１７内に設置し、電源回路２１等のプリント基板１外の回路とマイクロコントローラ４との接続のために、コネクタ３Ａ，３Ｂに対してプリント基板１と平行方向からケーブル側コネクタを接続する作業を行う。本実施の形態では、プリント基板１に基板穴５Ａ，５Ｂが設けられていることにより、コネクタ３Ａ，３Ｂにケーブルを接続する作業の作業性が向上する。なお、コネクタ３Ａ，３Ｂに色付きコネクタを用いることにより、基板穴５Ａ，５Ｂを通じて作業者がコネクタの色を直接視認した上で同色のコネクタを嵌合させる手法を採用できる。このような手法を用いることにより、直感的な作業が可能となって作業性が向上するとともに、誤接続を抑制できる。なお、基板穴５Ａ，５Ｂを設けるに当たっては、コネクタ３Ａ，３Ｂの正確な位置をプリント基板１の裏面側から認識できるようにする必要はなく、コネクタ３Ａ，３Ｂの一部がプリント基板１の裏面側から視認できれば良い。

図５は、タッチセンサ装置の変形構成例を示す図であり、基板裏面から見た状態を示す。基板穴５Ａ，５Ｂの代わりに切り欠き５Ｃ，５Ｄをプリント基板１に設けることでも作業性が向上する効果が得られる。

図６は、タッチセンサ装置を基板表面から見た状態を示す図である。タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃは、ビアホール７Ａ〜７Ｃを介して基板反対面のパターン６Ａ〜６Ｃに接続され、センサ制御を行うマイクロコントローラ４にパターン６Ａ〜６Ｃで接続される。前述のように、コネクタ３Ａ，３Ｂの下部には基板穴５Ａ，５Ｂが設けられている。

図７は、タッチセンサ装置の製品側面から見た断面図である。タッチセンサ装置２６は、プリント基板１に形成されるタッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが操作パネル１２と対向するように筐体１７内に配置され、外部から操作者がタッチ操作を行う。ここで、操作パネル１２とプリント基板１との隙間が大きいと、センサ感度が低下するため、可能な限り操作パネル１２とプリント基板１とを密着させて設置する。コネクタ３Ａ，３Ｂやマイクロコントローラ４は、プリント基板１の表面に実装されているため、プリント基板１の裏面に形成されたタッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃを操作パネル１２に密着させる妨げとはならない。

なお、ここでは基板１を両面基板として説明したが、片面基板を採用してパターン６Ａ〜６Ｃの代わりにジャンパーケーブルを用いてタッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃとマイクロコントローラ４とを接続することでも同様の機能が得られる。すなわち、プリント基板１の表面において、ビアホール７Ａ〜７Ｃとマイクロコントローラ４とをジャンパーケーブルで接続してもよい。

また、コネクタ３Ａ，３Ｂの裏面にコネクタ記号やコネクタ色指示をシルクスクリーン印刷して表示しておけば、基板穴５Ａ，５Ｂや切り欠き５Ｃ，５Ｄを介してプリント基板１の裏面側からコネクタ３Ａ，３Ｂがどのような種類のコネクタであるかなどを認識できるため、コネクタ３Ａ，３Ｂに対する配線作業性をさらに向上させることができる。

このように、実施の形態に係るタッチセンサ装置２６は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成されたプリント基板１にマイクロコントローラ４を実装しているため、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成された部材とマイクロコントローラ４を実装する部材との接続用の部材が不要である。

また、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成されたプリント基板１にマイクロコントローラ４を実装しているため、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃとマイクロコントローラ４との間の配線長を短くすることができ、タッチセンサの感度が低下することを防止できる。さらに、タッチセンサ装置２６は、基板を二つ重ねて配置する必要がないため、薄型化を実現できる。

また、タッチセンサ装置２６は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成された部材とマイクロコントローラ４を実装する部材との接続用の部材が不要であるため、材料費を低減することができる。また、タッチセンサ装置２６は、タッチセンサ用パターン２Ａ〜２Ｃが形成された部材とマイクロコントローラ４を実装する部材との接続用の部材が不要であるため、分解が容易である。

さらに、プリント基板１に基板穴５Ａ，５Ｂや切り欠き５Ｃ，５Ｄを設けることで、プリント基板１の裏面からコネクタ３Ａ，３Ｂを視認できるため、手乾燥装置１００の組立時にコネクタ３Ａ，３Ｂの配線作業性が向上する。

以上のように、本発明に係るタッチセンサ装置は、タッチセンサの感度を低下させることなく製品の薄型化を図れ、部品点数の増加を抑えられる点で有用であり、特に、化粧室や公衆洗面所等に設置される手乾燥装置への適用に適している。

１ プリント基板、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ タッチセンサ用パターン、３Ａ，３Ｂ コネクタ、４ マイクロコントローラ、５Ａ，５Ｂ 基板穴、５Ｃ，５Ｄ 切り欠き、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，８Ａ，８Ｂ パターン、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ビアホール、１０ 側板、１１ 手挿入部、１２ 操作パネル、１４ 操作部、１５ 送風口、１７ 筐体、１７ａ 上面、２０ 商用電源、２１ 電源回路、２２ 手検知センサ、２３ 制御部、２４ 送風用モータ、２５ ヒータ、２６ タッチセンサ装置、２８ ＬＥＤ、１００ 手乾燥装置。

Claims (4)

1. 一方の面に形成されたタッチセンサ用パターンと、該タッチセンサ用パターンから他方の面に通じるビアホールとを備えたプリント基板と、
   前記プリント基板の他方の面に実装されて、前記ビアホールを通じて前記タッチセンサ用パターンと電気的に接続され、前記タッチセンサ用パターンの静電容量が閾値以上となった場合にタッチ操作を検出するコントローラとを有することを特徴とするタッチセンサ装置。
2. 前記プリント基板の外部に設けられた回路に前記コントローラを接続するためのコネクタが、前記プリント基板の他方の面に実装されており、
   前記プリント基板は、前記コネクタが実装された部分に、穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ装置。
3. 前記プリント基板の外部に設けられた回路に前記コントローラを接続するためのコネクタが、前記プリント基板の他方の面に実装されており、
   前記プリント基板は、前記コネクタが実装された部分に、切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチセンサ装置を用いた操作部を有し、該操作部に対してのタッチ操作に基づいて運転モードを切り替えることを特徴とする手乾燥装置。

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