二段式押釦スイッチ部材
【課題】最初の入力を軽いタッチで実現でき、次の入力の際には確実な入力感を与えることができ、設置面積の小スペース化を可能とする二段式押釦スイッチ部材を提供する。
【解決手段】第二スイッチ部材４０の押し下げで最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材４０からの押圧を受けた第一スイッチ部材３０の押し下げで次の入力を実行する。第一スイッチ部材３０は、坐屈可能な第一ドーム部３２と、第一ドーム部３２の内側に接続される第一押圧部３３とを有し、第二スイッチ部材４０は、第一ドーム部３２の上方に配置される変形可能な第二ドーム部４２と、第二ドーム部４２の内側に接続される第二押圧部４３と、第二押圧部４３の押し込みで押し込み方向に可動な可動部４５と、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形する薄肉部４４とを有する。
【解決手段】第二スイッチ部材４０の押し下げで最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材４０からの押圧を受けた第一スイッチ部材３０の押し下げで次の入力を実行する。第一スイッチ部材３０は、坐屈可能な第一ドーム部３２と、第一ドーム部３２の内側に接続される第一押圧部３３とを有し、第二スイッチ部材４０は、第一ドーム部３２の上方に配置される変形可能な第二ドーム部４２と、第二ドーム部４２の内側に接続される第二押圧部４３と、第二押圧部４３の押し込みで押し込み方向に可動な可動部４５と、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形する薄肉部４４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段式押釦スイッチ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の車載用機器、多機能固定電話機、携帯電話機等の電子機器の機能が益々高度化するに伴い、当該電子機器に多くのスイッチを備える必要性が高くなってきている。しかし、スイッチの数が多すぎると、操作が複雑になり、操作者の負担が増大する。加えて、電子機器の小型化を図る上では、スイッチの数を制限する必要がある。このような理由から、１つのスイッチで多機能を発揮できる押釦スイッチ部材が求められている。かかる押釦スイッチ部材として、例えば、坐屈可能な薄肉部分をそれぞれ備える内側弾性体および外側弾性体から成り、内側弾性体の外側を覆うように外側弾性体を配置したタッチレスポンスセンサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示されているタッチレスポンスセンサでは、外側弾性体を押圧していくと、外側弾性体の内側が内側弾性体に当接し、内側弾性体の薄肉部が先に坐屈し、最初の接点入力が行われる。さらに押圧を継続すると、次に外側弾性体の薄肉部が坐屈し、二番目の接点入力が行われる。
【０００３】
また、図９に示す二段式押釦スイッチ部材も知られている。この二段式押釦スイッチ部材１００は、基板（例えば、ＰＣＢ）１０１上に固定されるリング形状の固定部１１０と、固定部１１０の内側に向かって延出する薄肉状の第一ドーム部１１１と、第一ドーム部１１１の内側に配置される円筒形状の第一押圧部材１１２と、第一押圧部材１１２の内側に向かって延出する薄肉状の第二ドーム部１１３と、第二ドーム部１１３の内側であって二段式押釦スイッチ部材部材１００の略中央に配置される略円柱形状の第二押圧部材１１４とを連接した構成を有する。第一押圧部材１１２の底部には導電層１１５が形成されており、第二押圧部材１１４の底部には導電層１１６が形成されている。一方、基板１０１上には、導電層１１５の直下に離間して２つの接点１０２，１０３が、導電層１１６の直下に離間して２つの接点１０４，１０５が、それぞれ分離して形成されている。導電層１１５と接点１０２，１０３との距離は、導電層１１６と接点１０４，１０５との距離よりも小さい。
【０００４】
二段式押釦スイッチ部材１００の第二押圧部材１１４を基板１０１に向かって押圧していくと、まず、第一ドーム部１１１が坐屈して、導電層１１５と接点１０２，１０３とが接触し、接点１０２，１０３が導通状態になる。その状態からさらに押圧を継続すると、次に、第二ドーム部１１３が坐屈して、導電層１１６と接点１０４，１０５とが接触し、接点１０４，１０５が導通状態になる。こうして、第二押圧部材１１４の押圧で、二段の入力を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３０１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１に開示されるタッチレスポンスセンサには、次のような問題がある。それは、外側弾性体の押圧開始からストロークが増加するに伴い、操作者の指にかかる反力が増加し、指への負担が大きいという問題である。それは、外側弾性体の薄肉部が坐屈後、内側弾性体が二回坐屈するまでの間、一方的に反力が増加するからである。また、図９に示す二段式押釦スイッチ部材１００は、第一ドーム部１１１を坐屈容易に構成すれば、第二ドーム部１１３のみを坐屈させれば良いだけなので、上記のタッチレスポンスセンサのような問題は生じにくい。しかし、二段式押釦スイッチ部材１００は、第一ドーム部１１１と第二ドーム部１１３を、二段式押釦スイッチ部材１００の径方向に直列にならべて配置する構造を有するため、底部の面積が大きくなってしまう。その結果、二段式押釦スイッチ部材１００を電子機器の操作パネルに組み込むためには、広い設置面積を必要とするという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解消すべくなされたものであって、最初の入力を次の入力に比べて軽いタッチで実現でき、次の入力の際には確実な入力感を操作者に与えることができ、かつ設置面積の小スペース化を可能とする二段式押釦スイッチ部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、ともに弾性変形可能な第一スイッチ部材および第二スイッチ部材を押圧方向に重ねた構造を有し、第二スイッチ部材の押し下げにより最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材からの押圧を受けた第一スイッチ部材の押し下げにより次の入力を実行する二段式押釦スイッチ部材であって、第一スイッチ部材は、坐屈可能な第一ドーム部と、当該第一ドーム部の内側に接続される第一押圧部とを有し、第二スイッチ部材は、第一ドーム部の上方に配置される変形可能な第二ドーム部と、当該第二ドーム部の内側に接続される第二押圧部と、当該第二押圧部の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部と、当該可動部がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部から可動部への押圧を低減し、第二押圧部が第一押圧部を押し下げ可能に変形する薄肉部とを有する二段式押釦スイッチ部材としている。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、可動部を、第一押圧部の径方向内側に配置した二段式押釦スイッチ部材である。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、第二押圧部の天面側に凹部を有し、薄肉部がその凹部の外縁部として形成されている二段式押釦スイッチ部材である。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、さらに、第二押圧部の天面に、凹部を覆うキートップを備える二段式押釦スイッチ部材である。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、さらに、凹部の内底部とキートップの下面との間に、可動部の上方への浮上を抑制する１若しくは２以上の浮上抑制部を備える二段式押釦スイッチ部材である。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、さらに、浮上抑制部を、凹部の内底部との間若しくはキートップの下面との間で隙間を有するように形成した二段式押釦スイッチ部材である。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、第二スイッチ部材を、第一スイッチ部材と同径若しくはより小径に形成した二段式押釦スイッチ部材である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、最初の入力を次の入力に比べて軽いタッチで実現でき、次の入力の際には確実な入力感を操作者に与えることができ、かつ設置面積の小スペース化を可能とする二段式押釦スイッチ部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す二段式押釦スイッチ部材をその構成部材の単位に分解した状態を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す第一スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２に示す第二スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、図３に示すＡ−Ａ線および図４に示すＢ−Ｂ線を合わせて、図１に示す二段式押釦スイッチ部材およびＰＣＢを切断したときの断面図である。
【図６】図６は、図５に示す二段式押釦スイッチ部材のキートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重して次の入力がなされた段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【図７】図７は、キートップを押し込んでいく荷重過程および押し込んだキートップから荷重を解除する抜重過程における、ストローク量と操作者の指に感じる反力との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の二段式押釦スイッチ部材の第二の実施の形態であって、キートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重した段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【図９】従来の二段式押釦スイッチ部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の二段式押釦スイッチ部材の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１．第一の実施の形態
図１は、第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材の斜視図である。
【００１９】
第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１は、好適には、基板の一例である印刷回路基板（ＰＣＢ）１０上に固定される。二段式押釦スイッチ部材１は、弾性変形可能な弾性体２０と、その上方に固定されるキートップ５０とを備える。ただし、キートップ５０は二段式押釦スイッチ部材１にとって必須の構成部材ではなく、二段式押釦スイッチ部材１は、少なくとも弾性体２０を備えていればよい。弾性体２０は、好ましくは、エラストマー、より好ましくはシリコーンゴムから構成される。キートップ５０は、樹脂、ガラス、セラミックス、金属等の如何なる材料で構成されても良く、好ましくは、樹脂から構成される。二段式押釦スイッチ部材１とＰＣＢ１０との固定および弾性体２０とキートップ５０との固定については、はめ込み、接着、筐体による上下方向からの挟持等の如何なる方法であるかを問わない。ＰＣＢ１０は、好適には、ガラス繊維で編んだクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ製の回路基板である。ただし、ＰＣＢ１０として、ガラスコンポジット基板、アルミナ等から成るセラミックス基板を採用しても良い。
【００２０】
図２は、図１に示す二段式押釦スイッチ部材をその構成部材の単位に分解した状態を示す分解斜視図である。
【００２１】
ＰＣＢ１０の弾性体２０を固定する側の面には、内側から外側に向かって、円形状の接点用電極１１、リング形状の接点用電極１２、リング形状の接点用電極１３、リング形状の接点用電極１４の順に、４種類の接点用電極１１，１２，１３，１４が互いに非接触状態で形成されている。接点用電極１１，１２，１３，１４は、互いにほぼ同じ厚さにて、好ましくは、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、タングステンあるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成される薄膜状若しくは薄板状の電極である。接点用電極１１の形状は、円形以外の形状、例えば、三角形、四角形等の形状、あるいは櫛歯形状でも良い。接点用電極１２，１３，１４は、円環状以外の形状、例えば、角枠形状であっても良い。接点用電極１１，１２，１３，１４は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、金属箔の貼り付けなど如何なる方法で形成しても良い。
【００２２】
弾性体２０は、ＰＣＢ１０側から、弾性変形可能な第一スイッチ部材３０、同じく弾性変形可能な第二スイッチ部材４０の順に、押圧方向に重ねた構造を有する。第一スイッチ部材３０は、接点用電極１４を、その内方に覆う大きさである。第一スイッチ部材３０および第二スイッチ部材４０は、好適には同じ種類のエラストマー（好適には、シリコーンゴム）から構成されるが、別の種類のエラストマーから構成しても良い。二段式押釦スイッチ部材１の主要部である弾性体２０は、第二スイッチ部材４０の押し下げにより最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材４０からの押圧を受けた第一スイッチ部材３０の押し下げにより次の入力を実行することが可能な構成を有する。第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０とは、はめ込み、接着、別部材による挟持等の如何なる方法で重ねて配置していても良い。
【００２３】
キートップ５０は、円柱形状の操作部５１と、その下面に操作部５１より大径である円形のフランジ部５２とを固定した形態を有する。キートップ５０のフランジ部５２は、第二スイッチ部材４０の天面側と固定されている。
【００２４】
図３は、図２に示す第一スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】
第一スイッチ部材３０は、円環形状の第一脚部３１と、当該第一脚部３１の内側に接続される坐屈可能な第一ドーム部３２と、当該第一ドーム部３２の内側に接続される略円筒形状の第一押圧部３３とを有する。第一脚部３１は、その内側の環内領域に、接点用電極１１，１２，１３，１４を配置できる形態を有する。第一脚部３１の下面には、第一脚部３１の環内領域に連通する２本の溝３１ａ，３１ａが形成されている。これら２本の溝３１ａ，３１ａは、ほぼ一直線になるように形成されている。溝３１ａ，３１ａは、第一スイッチ部材３０をその上方から押圧したときに、環内領域の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝３１ａは、２つではなく、３つ以上とし、あるいは１つのみとしても良い。なお、第一脚部３１は、第一スイッチ部材３０にとって必須の構成部材ではない。例えば、第一ドーム部３２を、ＰＣＢ１０あるいは第二スイッチ部材４０の第二脚部４１に固定するようにしても良い。第一ドーム部３２は、第一脚部３１の上方内側と第一押圧部３３の外側とを接続する薄肉の部材であって、下方に向かって大径に広がるドーム形状を有する部材である。
【００２６】
第一押圧部３３は、第一ドーム部３２の接合部分から、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４に接触しない高さまで下方に向かって延出する。第一押圧部３３の径方向略中央には、円形の開口面を有する穴３４が上下方向に貫通形成されている。この穴３４は、第二スイッチ部材４０の可動部４５（後述する）を挿通可能に形成されている。第一押圧部３３の下面、すなわち、ＰＣＢ１０との対向面には、略三日月形状の２つの凸部３３ａ，３３ａが形成されている。さらに、凸部３３ａ，３３ａを含む第一押圧部３３の下面には、導電層３５が形成されている。凸部３３ａ，３３ａに形成されている導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４の真上になるように形成されている。このため、第一押圧部３３が押し下げられると、凸部３３ａ，３３ａの下面の導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４に接触し、その結果、接点用電極１３，１４は電気的に接続する。導電層３５は、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、あるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成され、材料に限定されない。また、導電層３５は、第一スイッチ部材３０にとって必須の構成ではない。例えば、ＰＣＢ１０上にドーム型のスイッチを配置した場合には、第一押圧部３３の先端に導電層３５を形成する必要はない。
【００２７】
第一スイッチ部材３０の好適な大きさは、次のとおりである。穴３４の直径（Ｄ１）は３．０ｍｍ、第一押圧部３３の下方突出部分の直径（Ｄ２)は６．６ｍｍ、第一脚部３１の内側に形成される環内領域の直径（Ｄ３）は９．０ｍｍ、第一押圧部３３の天面の直径（Ｄ４）は８．０ｍｍ、第一ドーム部３２の下方外縁の直径（Ｄ５）は９．４ｍｍ、第一脚部３１の外縁の直径（Ｄ６）は１４．０ｍｍ、第一ドーム部３２の肉厚（Ｔ１）は０．３ｍｍ、導電層３５の下面から第一脚部３１の下面位置までの高さ（Ｈ１）は０．９ｍｍ、第一脚部３１の高さ（Ｈ２)は１．５ｍｍ、第一スイッチ部材３０の全高（Ｈ３）は３．５ｍｍである。
【００２８】
図４は、図２に示す第二スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２９】
第二スイッチ部材４０は、円環形状の第二脚部４１と、当該第二脚部４１の内側に接続される変形可能な第二ドーム部４２と、当該第二ドーム部４２の内側に接続される略円筒形状の第二押圧部４３と、第二押圧部４３の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部４５と、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形する薄肉部４４とを有する。
【００３０】
第二脚部４１は、その内側の環内領域に、第一スイッチ部材３０の第一ドーム部３２および第一押圧部３３を配置できる大きさを有する。第二脚部４１の下面には、第二脚部４１の環内領域に連通する２本の溝４１ａ，４１ａが形成されている。これら２本の溝４１ａ，４１ａは、ほぼ一直線になるように形成されている。溝４１ａ，４１ａは、第二スイッチ部材４０をその上方から押圧したときに、環内領域の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝４１ａは、２つではなく、３つ以上とし、あるいは１つのみとしても良い。なお、第二脚部４１は、第二スイッチ部材４０にとって必須の構成部材ではない。例えば、第二ドーム部４２を、第一スイッチ部材３０の第一脚部３１に固定するようにしても良い。なお、第二押圧部４３の下面と第一押圧部３３の上面の重なる位置の少なくとも一方に溝部を設ける場合には、溝３１ａおよび溝４１ａのいずれか一方のみを形成するようにしても良い。
【００３１】
第二ドーム部４２は、第二脚部４１の上方内側と第二押圧部４３の外側下端とを接続する薄肉の部材であって、下方に向かって湾曲形状に広がる部材である。第二ドーム部４２は、第一スイッチ部材３０の第一ドーム部３２の上方に配置される位置に形成されている。第二ドーム部４２は、キートップ５０を軽くタッチするだけで変形できるように、第一ドーム部３２と比較して、より薄肉に、あるいはより柔らかい材料から構成されるのが好ましい。第二ドーム部４２は、断面視にて上方に弧を描く形状であるが、弧を描かない斜面形状であっても良い。ただし、小さな押圧力にて第二ドーム部４２を変形可能に設計するためには、第二ドーム部４２は、断面視にて上方に弧を描く形状の方が好ましい。
【００３２】
第二押圧部４３の天面側の略中央には、下方にへこむ凹部４６が形成されている。凹部４６の下方には、第二押圧部４３の押し込みによって下方に可動な可動部４５が形成されている。可動部４５は、第一スイッチ部材３０の穴３４を貫通する径および位置にて形成されている。可動部４５の下方先端は、第二脚部４１よりも下方に位置する。第二押圧部４３の天面には、凹部４６と連通して径方向外側に通じる１本の溝４３ａが形成されている。溝４３ａは、キートップ５０をその上方から押圧したときに、凹部４６内の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝４３ａは、１つではなく、２つ以上としても良い。
【００３３】
凹部４６の外縁部には、薄肉状の薄肉部４４が形成されている。可動部４５は、薄肉部４４によって第二押圧部４３と接続されている。薄肉部４４は、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形することができる。薄肉部４４は、断面視にて下方に弧を描く形状であるが、弧を描かない斜面形状であっても良い。ただし、可動部４５が下降できなくなった後に、第二押圧部４３がスムーズに下降可能なように薄肉部４４が変形するには、薄肉部４４は、断面視にて下方に弧を描く形状の方が好ましい。
【００３４】
可動部４５の下面には、導電層４７が形成されている。導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２の真上になるように形成されている。このため、第二押圧部４３が押し下げられると、可動部４５の下面の導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２に接触し、その結果、接点用電極１１，１２は電気的に接続する。導電層４７は、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、あるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成され、材料に限定されない。また、導電層４７は、第二スイッチ部材４０にとって必須の構成ではない。例えば、ＰＣＢ１０上にドーム型のスイッチを配置した場合には、可動部４５の先端に導電層４７を形成する必要はない。
【００３５】
前述の第一スイッチ部材３０の好適な大きさを前提とする第二スイッチ部材４０の好適な大きさは、次のとおりである。可動部４５の直径（Ｄ１０）は２．５ｍｍ、第二脚部４１の裏側に形成される環内領域の直径（Ｄ１１）は１０．５ｍｍ、凹部４６の開口部の直径（Ｄ１２）は４．０ｍｍ、第二押圧部４３の天面の直径（Ｄ１３）は９．０ｍｍ、第二ドーム部４２の下方外縁の直径（Ｄ１４）は１１．０ｍｍ、第二脚部４１の外縁の直径（Ｄ１５）は１４．０ｍｍ、導電層４７の下面から第二脚部４１の下面位置までの高さ（Ｈ１０）は０．８ｍｍ、第二脚部４１の高さ（Ｈ１１)は１．５ｍｍ、第二押圧部４３の下面から第二脚部４１の下面までの高さ（Ｈ１２）は２．７ｍｍ、第二押圧部４３の天面から第二脚部４１の下面までの高さ（Ｈ１３）は４．５ｍｍである。
【００３６】
図５は、図３に示すＡ−Ａ線および図４に示すＢ−Ｂ線を合わせて、図１に示す二段式押釦スイッチ部材およびＰＣＢを切断したときの断面図である。
【００３７】
第一スイッチ部材３０の上に第二スイッチ部材４０を重ねると、第二スイッチ部材４０の可動部４５の下端に形成される導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２との間に、隙間（ｗ１）を隔てた状態になる。また、第一スイッチ部材３０の第一押圧部３３の下端に形成される導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４との間に、隙間（ｗ２）を隔てた状態になる。さらに、第二スイッチ部材４０の第二押圧部４３の円環の下端は、第一スイッチ部材３０の第一押圧部３３の上面との間に、隙間（ｗ３）を隔てた状態になる。隙間（ｗ１）と隙間（ｗ３）との関係は、ｗ１＝ｗ３若しくはｗ１＜ｗ３の関係にある。導電層４７が接点用電極１１，１２に接触して隙間（ｗ１）がゼロになったときに、第二押圧部４３の円環の下端が第一押圧部３３の上面と同時に接触するか若しくは未だ非接触の状態となる必要があるからである。隙間（ｗ１）がゼロになった後にキートップ５０から第二スイッチ部材４０へのさらなる押圧を受けると、薄肉部４４が変形しながら、第二押圧部４３が第一押圧部３３を下方に向けて押し下げる。
【００３８】
隙間（ｗ２）は、好ましくは、隙間（ｗ１）より大きい。最初の入力を軽いタッチで実行する一方、次の入力をある程度強い押し込みによって確実に行うようにするには、ｗ１＜ｗ２の方が、設計上、容易だからである。ただし、隙間（ｗ２）は必ずしも隙間（ｗ１）より大きくなくても良い。導電層４７が接点用電極１１，１２に接するまでの距離と、導電層３５が接点用電極１３，１４に接するまでの距離との間には、ｗ１とｗ３との関係と異なり、基本的に、相関関係がないからである。
【００３９】
前述の第一スイッチ部材３０および第二スイッチ部材４０の好適な大きさを前提にすると、隙間（ｗ１）、隙間（ｗ２）および隙間（ｗ３）は、それぞれ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍおよび０．７ｍｍである。
【００４０】
図６は、図５に示す二段式押釦スイッチ部材のキートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重して次の入力がなされた段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。図７は、キートップを押し込んでいく荷重過程および押し込んだキートップから荷重を解除する抜重過程における、ストローク量と操作者の指に感じる反力との関係を示すグラフである。
【００４１】
キートップ５０を押圧していないときには、二段式押釦スイッチ部材１は、図６に示す（Ａ）の状態にある。このときには、ストロークがゼロであり、操作者の指に与える反力もゼロである（図７では荷重曲線上の点Ａ）。キートップ５０を押圧していくと（ストローク量：ｐ（ｍｍ））、第二ドーム部４２がすぐに変形して、可動部４５の下端に形成される導電層４７が接点用電極１１，１２に接触し、最初の入力がなされる。これとほぼ同時に、第二押圧部４３の円環の下端が第一押圧部３３の上面と接触する（図７では、荷重曲線上の点Ｂ）。点Ｂにおける力（Ｆ１）は、約１．０Ｎである。これ以降、キートップ５０を押圧し続けると、第二スイッチ部４０が第一スイッチ部３０に対して押圧を与えることになる。第一ドーム部３２が坐屈するまで、指への反力が急激に増大する。そして、ストローク量がｒ（ｍｍ）に達したときに、第一ドーム部３２がその状態を維持するのに限界がきて、指への反力が最大になる。このときの力（Ｆ２）は約４．５Ｎである。そして、ついには、第一ドーム部３２が坐屈して、指への反力が急激に低下していく。次に、ストローク量がｓ（ｍｍ）になったときに、第一押圧部３３の下端に形成される導電層３５，３５が接点用電極１３，１４に接触し、次の入力がなされる（図７では、荷重曲線上の点Ｃ）。点Ｃにおける力（Ｆ３）は、約２．０Ｎである。これ以降、キートップ５０を押圧しても、第一スイッチ部３０および第二スイッチ部４０の両方とも下降しないので、急激に指への反力が増大する。二段式押釦スイッチ部材１の性能としては、ピーク荷重を意味するＦ２は２〜１０Ｎで、クリック率を意味する｛（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆ２｝×１００は３０％以上が好ましく、ピーク加重が３〜７Ｎでクリック率が４０％以上であるのがより好ましい。一方、Ｆ１は、０．３〜２Ｎであるのが好ましく、０．７〜１．５Ｎであるのがより好ましい。上述のように、図７に示すストローク量と反力の関係において、Ｆ２≒４．５Ｎ、Ｆ３≒２．０Ｎ、｛（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆ２｝×１００≒５６％であることから、二段式押釦スイッチ部材１の性能は、ピーク荷重、復帰力およびクリック率とも、好ましい性能の範疇にある。
【００４２】
２．第二の実施の形態
図８は、本発明の二段式押釦スイッチ部材の第二の実施の形態であって、キートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重した段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【００４３】
第二の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１が第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１と共通する部分については、同一の符号で示し、重複した説明を省略する。第二の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１は、第一の実施の形態と異なり、第二押圧部４３に形成されている凹部４６の底面に、可動部４５の上方への浮上を抑制する浮上抑制部４８を備える。浮上抑制部４８はキートップ５０の方向に突出し、その先端は、第二押圧部４３の天面の高さよりも低い位置に設定されており、浮上抑制部４８の先端面とキートップ５０の下面との間に隙間（ｗ４）がある。
【００４４】
キートップ５０に荷重していない段階（Ａ）、および当該段階（Ａ）から荷重していき可動部４５の先端に形成されている導電層４７が接点用電極１１，１２に接触する段階（Ｂ）までは、隙間（ｗ４）は維持される。しかし、第二スイッチ部材４０が第一スイッチ部材３０を押圧していくと、薄肉部４４が変形しながら第二押圧部４３が下降していく。この過程で、隙間（ｗ４）は徐々に狭くなっていき、ついにはキートップ５０の下面と浮上抑制部４８の先端が接触する（段階（Ｃ））。浮上抑制部４８は、その長さ方向に弾性変形可能となるように、エラストマー、好ましくはシリコーンゴムから構成されている。このため、浮上抑制部４８は、キートップ５０の押し下げを第一スイッチ部材３０に伝達する妨げにならない。浮上抑制部４８を可動部４５の上方に設けることにより、可動部４５の先端に形成されている導電層４７が接点用電極１１，１２に接触した後、第二押圧部４３が下降する際に、可動部４５にかかる押圧が小さくなり、その結果、可動部４５が上方に浮くという事態を効果的に防止できる。
【００４５】
浮上抑制部４８は、第二スイッチ部材４０と一体成形にて凹部４６の底面に形成されるのが好ましいが、別部材として凹部４６に接着等により固定しても良い。また、浮上抑制部４８を、キートップ５０の下面に接着して、凹部４６の底面との間に隙間（ｗ４）を形成するようにしても良い。さらには、凹部４６の底面とキートップ５０の下面の両方にそれぞれ浮上抑制部を形成し、両浮上抑制部の間に隙間（ｗ４）を形成するようにしても良い。また、浮上抑制部４８を第二スイッチ部材４０よりも伸縮性の高い材料で構成する場合には、浮上抑制部４８の先端をキートップ５０の下面に接触する高さに設定しても良い。かかる場合には、浮上抑制部４８は、第二押圧部４３の下降の妨げになりにくいからである。また、浮上抑制部４８を１つのみならず、２以上設けても良い。
【００４６】
３．その他の実施の形態
上述のように、本発明に係る二段式押釦スイッチ部材の好適な各実施の形態について説明してきたが、本発明に係る二段式押釦スイッチ部材は、上記の各実施の形態に限定されず、種々変形を施して実施可能である。
【００４７】
例えば、可動部４５の先端に形成される導電層４７が接点用電極１１，１２に接した時点で、第二押圧部４３の下面と第一押圧部３３の上面とが非接触状態であり、隙間（ｗ３）が存在するように、第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０をそれぞれ構成しても良い。また、可動部４５は、第一押圧部３３の穴３４を挿通しているが、穴３４の代わりに、第一押圧部３３に側面を開口させた凹部を形成し、可動部４５が凹部に沿って可動するようにしても良い。
【００４８】
また、可動部４５を第一押圧部３３の外側に配置して、最初に可動部４５の下降によって接点用電極１３，１４を接続し、次に、第一押圧部３３の下降によって接点用電極１１，１２を接続するように、第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０を構成しても良い。
【００４９】
薄肉部４４は、凹部４６の外縁部ではなく、別の形態で構成しても良い。例えば、凹部４６に代えて、第二押圧部４３に穴を貫通形成し、その穴の下方開口部分に複数本の紐状の弾性体を延出させ、当該紐状の弾性体に可動部４５を接続しても良い。キートップ５０は、必須の構成ではなく、また、前記の穴の上に被せるようにキートップ５０を配置しても良い。
【００５０】
第二脚部４１を、第一脚部３１の上方にてその側端面と面一になるようにしているが、第二脚部４１が第一脚部３１よりも内側に位置するように、第二スイッチ部材４０を構成しても良い。また、第二脚部４１が第一脚部３１の上に存在するが、第一脚部３１の側端面よりも外側に突出するように、第二スイッチ部材４０を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車載用機器、携帯電話、携帯情報端末をはじめ各種電子機器の二段式押釦スイッチ部材に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二段式押釦スイッチ部材
３０ 第一スイッチ部材
３２ 第一ドーム部
３３ 第一押圧部
４０ 第二スイッチ部材
４２ 第二ドーム部
４３ 第二押圧部
４４ 薄肉部
４５ 可動部
４６ 凹部
４８ 浮上抑制部
５０ キートップ
ｗ４ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段式押釦スイッチ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の車載用機器、多機能固定電話機、携帯電話機等の電子機器の機能が益々高度化するに伴い、当該電子機器に多くのスイッチを備える必要性が高くなってきている。しかし、スイッチの数が多すぎると、操作が複雑になり、操作者の負担が増大する。加えて、電子機器の小型化を図る上では、スイッチの数を制限する必要がある。このような理由から、１つのスイッチで多機能を発揮できる押釦スイッチ部材が求められている。かかる押釦スイッチ部材として、例えば、坐屈可能な薄肉部分をそれぞれ備える内側弾性体および外側弾性体から成り、内側弾性体の外側を覆うように外側弾性体を配置したタッチレスポンスセンサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示されているタッチレスポンスセンサでは、外側弾性体を押圧していくと、外側弾性体の内側が内側弾性体に当接し、内側弾性体の薄肉部が先に坐屈し、最初の接点入力が行われる。さらに押圧を継続すると、次に外側弾性体の薄肉部が坐屈し、二番目の接点入力が行われる。
【０００３】
また、図９に示す二段式押釦スイッチ部材も知られている。この二段式押釦スイッチ部材１００は、基板（例えば、ＰＣＢ）１０１上に固定されるリング形状の固定部１１０と、固定部１１０の内側に向かって延出する薄肉状の第一ドーム部１１１と、第一ドーム部１１１の内側に配置される円筒形状の第一押圧部材１１２と、第一押圧部材１１２の内側に向かって延出する薄肉状の第二ドーム部１１３と、第二ドーム部１１３の内側であって二段式押釦スイッチ部材部材１００の略中央に配置される略円柱形状の第二押圧部材１１４とを連接した構成を有する。第一押圧部材１１２の底部には導電層１１５が形成されており、第二押圧部材１１４の底部には導電層１１６が形成されている。一方、基板１０１上には、導電層１１５の直下に離間して２つの接点１０２，１０３が、導電層１１６の直下に離間して２つの接点１０４，１０５が、それぞれ分離して形成されている。導電層１１５と接点１０２，１０３との距離は、導電層１１６と接点１０４，１０５との距離よりも小さい。
【０００４】
二段式押釦スイッチ部材１００の第二押圧部材１１４を基板１０１に向かって押圧していくと、まず、第一ドーム部１１１が坐屈して、導電層１１５と接点１０２，１０３とが接触し、接点１０２，１０３が導通状態になる。その状態からさらに押圧を継続すると、次に、第二ドーム部１１３が坐屈して、導電層１１６と接点１０４，１０５とが接触し、接点１０４，１０５が導通状態になる。こうして、第二押圧部材１１４の押圧で、二段の入力を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３０１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１に開示されるタッチレスポンスセンサには、次のような問題がある。それは、外側弾性体の押圧開始からストロークが増加するに伴い、操作者の指にかかる反力が増加し、指への負担が大きいという問題である。それは、外側弾性体の薄肉部が坐屈後、内側弾性体が二回坐屈するまでの間、一方的に反力が増加するからである。また、図９に示す二段式押釦スイッチ部材１００は、第一ドーム部１１１を坐屈容易に構成すれば、第二ドーム部１１３のみを坐屈させれば良いだけなので、上記のタッチレスポンスセンサのような問題は生じにくい。しかし、二段式押釦スイッチ部材１００は、第一ドーム部１１１と第二ドーム部１１３を、二段式押釦スイッチ部材１００の径方向に直列にならべて配置する構造を有するため、底部の面積が大きくなってしまう。その結果、二段式押釦スイッチ部材１００を電子機器の操作パネルに組み込むためには、広い設置面積を必要とするという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解消すべくなされたものであって、最初の入力を次の入力に比べて軽いタッチで実現でき、次の入力の際には確実な入力感を操作者に与えることができ、かつ設置面積の小スペース化を可能とする二段式押釦スイッチ部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、ともに弾性変形可能な第一スイッチ部材および第二スイッチ部材を押圧方向に重ねた構造を有し、第二スイッチ部材の押し下げにより最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材からの押圧を受けた第一スイッチ部材の押し下げにより次の入力を実行する二段式押釦スイッチ部材であって、第一スイッチ部材は、坐屈可能な第一ドーム部と、当該第一ドーム部の内側に接続される第一押圧部とを有し、第二スイッチ部材は、第一ドーム部の上方に配置される変形可能な第二ドーム部と、当該第二ドーム部の内側に接続される第二押圧部と、当該第二押圧部の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部と、当該可動部がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部から可動部への押圧を低減し、第二押圧部が第一押圧部を押し下げ可能に変形する薄肉部とを有する二段式押釦スイッチ部材としている。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、可動部を、第一押圧部の径方向内側に配置した二段式押釦スイッチ部材である。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、第二押圧部の天面側に凹部を有し、薄肉部がその凹部の外縁部として形成されている二段式押釦スイッチ部材である。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、さらに、第二押圧部の天面に、凹部を覆うキートップを備える二段式押釦スイッチ部材である。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、さらに、凹部の内底部とキートップの下面との間に、可動部の上方への浮上を抑制する１若しくは２以上の浮上抑制部を備える二段式押釦スイッチ部材である。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、さらに、浮上抑制部を、凹部の内底部との間若しくはキートップの下面との間で隙間を有するように形成した二段式押釦スイッチ部材である。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、第二スイッチ部材を、第一スイッチ部材と同径若しくはより小径に形成した二段式押釦スイッチ部材である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、最初の入力を次の入力に比べて軽いタッチで実現でき、次の入力の際には確実な入力感を操作者に与えることができ、かつ設置面積の小スペース化を可能とする二段式押釦スイッチ部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す二段式押釦スイッチ部材をその構成部材の単位に分解した状態を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す第一スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２に示す第二スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、図３に示すＡ−Ａ線および図４に示すＢ−Ｂ線を合わせて、図１に示す二段式押釦スイッチ部材およびＰＣＢを切断したときの断面図である。
【図６】図６は、図５に示す二段式押釦スイッチ部材のキートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重して次の入力がなされた段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【図７】図７は、キートップを押し込んでいく荷重過程および押し込んだキートップから荷重を解除する抜重過程における、ストローク量と操作者の指に感じる反力との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の二段式押釦スイッチ部材の第二の実施の形態であって、キートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重した段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【図９】従来の二段式押釦スイッチ部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の二段式押釦スイッチ部材の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１．第一の実施の形態
図１は、第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材の斜視図である。
【００１９】
第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１は、好適には、基板の一例である印刷回路基板（ＰＣＢ）１０上に固定される。二段式押釦スイッチ部材１は、弾性変形可能な弾性体２０と、その上方に固定されるキートップ５０とを備える。ただし、キートップ５０は二段式押釦スイッチ部材１にとって必須の構成部材ではなく、二段式押釦スイッチ部材１は、少なくとも弾性体２０を備えていればよい。弾性体２０は、好ましくは、エラストマー、より好ましくはシリコーンゴムから構成される。キートップ５０は、樹脂、ガラス、セラミックス、金属等の如何なる材料で構成されても良く、好ましくは、樹脂から構成される。二段式押釦スイッチ部材１とＰＣＢ１０との固定および弾性体２０とキートップ５０との固定については、はめ込み、接着、筐体による上下方向からの挟持等の如何なる方法であるかを問わない。ＰＣＢ１０は、好適には、ガラス繊維で編んだクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ製の回路基板である。ただし、ＰＣＢ１０として、ガラスコンポジット基板、アルミナ等から成るセラミックス基板を採用しても良い。
【００２０】
図２は、図１に示す二段式押釦スイッチ部材をその構成部材の単位に分解した状態を示す分解斜視図である。
【００２１】
ＰＣＢ１０の弾性体２０を固定する側の面には、内側から外側に向かって、円形状の接点用電極１１、リング形状の接点用電極１２、リング形状の接点用電極１３、リング形状の接点用電極１４の順に、４種類の接点用電極１１，１２，１３，１４が互いに非接触状態で形成されている。接点用電極１１，１２，１３，１４は、互いにほぼ同じ厚さにて、好ましくは、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、タングステンあるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成される薄膜状若しくは薄板状の電極である。接点用電極１１の形状は、円形以外の形状、例えば、三角形、四角形等の形状、あるいは櫛歯形状でも良い。接点用電極１２，１３，１４は、円環状以外の形状、例えば、角枠形状であっても良い。接点用電極１１，１２，１３，１４は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、金属箔の貼り付けなど如何なる方法で形成しても良い。
【００２２】
弾性体２０は、ＰＣＢ１０側から、弾性変形可能な第一スイッチ部材３０、同じく弾性変形可能な第二スイッチ部材４０の順に、押圧方向に重ねた構造を有する。第一スイッチ部材３０は、接点用電極１４を、その内方に覆う大きさである。第一スイッチ部材３０および第二スイッチ部材４０は、好適には同じ種類のエラストマー（好適には、シリコーンゴム）から構成されるが、別の種類のエラストマーから構成しても良い。二段式押釦スイッチ部材１の主要部である弾性体２０は、第二スイッチ部材４０の押し下げにより最初の入力を実行し、次に第二スイッチ部材４０からの押圧を受けた第一スイッチ部材３０の押し下げにより次の入力を実行することが可能な構成を有する。第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０とは、はめ込み、接着、別部材による挟持等の如何なる方法で重ねて配置していても良い。
【００２３】
キートップ５０は、円柱形状の操作部５１と、その下面に操作部５１より大径である円形のフランジ部５２とを固定した形態を有する。キートップ５０のフランジ部５２は、第二スイッチ部材４０の天面側と固定されている。
【００２４】
図３は、図２に示す第一スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】
第一スイッチ部材３０は、円環形状の第一脚部３１と、当該第一脚部３１の内側に接続される坐屈可能な第一ドーム部３２と、当該第一ドーム部３２の内側に接続される略円筒形状の第一押圧部３３とを有する。第一脚部３１は、その内側の環内領域に、接点用電極１１，１２，１３，１４を配置できる形態を有する。第一脚部３１の下面には、第一脚部３１の環内領域に連通する２本の溝３１ａ，３１ａが形成されている。これら２本の溝３１ａ，３１ａは、ほぼ一直線になるように形成されている。溝３１ａ，３１ａは、第一スイッチ部材３０をその上方から押圧したときに、環内領域の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝３１ａは、２つではなく、３つ以上とし、あるいは１つのみとしても良い。なお、第一脚部３１は、第一スイッチ部材３０にとって必須の構成部材ではない。例えば、第一ドーム部３２を、ＰＣＢ１０あるいは第二スイッチ部材４０の第二脚部４１に固定するようにしても良い。第一ドーム部３２は、第一脚部３１の上方内側と第一押圧部３３の外側とを接続する薄肉の部材であって、下方に向かって大径に広がるドーム形状を有する部材である。
【００２６】
第一押圧部３３は、第一ドーム部３２の接合部分から、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４に接触しない高さまで下方に向かって延出する。第一押圧部３３の径方向略中央には、円形の開口面を有する穴３４が上下方向に貫通形成されている。この穴３４は、第二スイッチ部材４０の可動部４５（後述する）を挿通可能に形成されている。第一押圧部３３の下面、すなわち、ＰＣＢ１０との対向面には、略三日月形状の２つの凸部３３ａ，３３ａが形成されている。さらに、凸部３３ａ，３３ａを含む第一押圧部３３の下面には、導電層３５が形成されている。凸部３３ａ，３３ａに形成されている導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４の真上になるように形成されている。このため、第一押圧部３３が押し下げられると、凸部３３ａ，３３ａの下面の導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４に接触し、その結果、接点用電極１３，１４は電気的に接続する。導電層３５は、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、あるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成され、材料に限定されない。また、導電層３５は、第一スイッチ部材３０にとって必須の構成ではない。例えば、ＰＣＢ１０上にドーム型のスイッチを配置した場合には、第一押圧部３３の先端に導電層３５を形成する必要はない。
【００２７】
第一スイッチ部材３０の好適な大きさは、次のとおりである。穴３４の直径（Ｄ１）は３．０ｍｍ、第一押圧部３３の下方突出部分の直径（Ｄ２)は６．６ｍｍ、第一脚部３１の内側に形成される環内領域の直径（Ｄ３）は９．０ｍｍ、第一押圧部３３の天面の直径（Ｄ４）は８．０ｍｍ、第一ドーム部３２の下方外縁の直径（Ｄ５）は９．４ｍｍ、第一脚部３１の外縁の直径（Ｄ６）は１４．０ｍｍ、第一ドーム部３２の肉厚（Ｔ１）は０．３ｍｍ、導電層３５の下面から第一脚部３１の下面位置までの高さ（Ｈ１）は０．９ｍｍ、第一脚部３１の高さ（Ｈ２)は１．５ｍｍ、第一スイッチ部材３０の全高（Ｈ３）は３．５ｍｍである。
【００２８】
図４は、図２に示す第二スイッチ部材の平面図および当該平面図中のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２９】
第二スイッチ部材４０は、円環形状の第二脚部４１と、当該第二脚部４１の内側に接続される変形可能な第二ドーム部４２と、当該第二ドーム部４２の内側に接続される略円筒形状の第二押圧部４３と、第二押圧部４３の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部４５と、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形する薄肉部４４とを有する。
【００３０】
第二脚部４１は、その内側の環内領域に、第一スイッチ部材３０の第一ドーム部３２および第一押圧部３３を配置できる大きさを有する。第二脚部４１の下面には、第二脚部４１の環内領域に連通する２本の溝４１ａ，４１ａが形成されている。これら２本の溝４１ａ，４１ａは、ほぼ一直線になるように形成されている。溝４１ａ，４１ａは、第二スイッチ部材４０をその上方から押圧したときに、環内領域の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝４１ａは、２つではなく、３つ以上とし、あるいは１つのみとしても良い。なお、第二脚部４１は、第二スイッチ部材４０にとって必須の構成部材ではない。例えば、第二ドーム部４２を、第一スイッチ部材３０の第一脚部３１に固定するようにしても良い。なお、第二押圧部４３の下面と第一押圧部３３の上面の重なる位置の少なくとも一方に溝部を設ける場合には、溝３１ａおよび溝４１ａのいずれか一方のみを形成するようにしても良い。
【００３１】
第二ドーム部４２は、第二脚部４１の上方内側と第二押圧部４３の外側下端とを接続する薄肉の部材であって、下方に向かって湾曲形状に広がる部材である。第二ドーム部４２は、第一スイッチ部材３０の第一ドーム部３２の上方に配置される位置に形成されている。第二ドーム部４２は、キートップ５０を軽くタッチするだけで変形できるように、第一ドーム部３２と比較して、より薄肉に、あるいはより柔らかい材料から構成されるのが好ましい。第二ドーム部４２は、断面視にて上方に弧を描く形状であるが、弧を描かない斜面形状であっても良い。ただし、小さな押圧力にて第二ドーム部４２を変形可能に設計するためには、第二ドーム部４２は、断面視にて上方に弧を描く形状の方が好ましい。
【００３２】
第二押圧部４３の天面側の略中央には、下方にへこむ凹部４６が形成されている。凹部４６の下方には、第二押圧部４３の押し込みによって下方に可動な可動部４５が形成されている。可動部４５は、第一スイッチ部材３０の穴３４を貫通する径および位置にて形成されている。可動部４５の下方先端は、第二脚部４１よりも下方に位置する。第二押圧部４３の天面には、凹部４６と連通して径方向外側に通じる１本の溝４３ａが形成されている。溝４３ａは、キートップ５０をその上方から押圧したときに、凹部４６内の空気を外部に逃がし、押圧の抵抗を低減するためのものである。溝４３ａは、１つではなく、２つ以上としても良い。
【００３３】
凹部４６の外縁部には、薄肉状の薄肉部４４が形成されている。可動部４５は、薄肉部４４によって第二押圧部４３と接続されている。薄肉部４４は、可動部４５がそれ以上押し下げられなくなった後に、第二押圧部４３から可動部４５への押圧を低減し、第二押圧部４３が第一押圧部３３を押し下げ可能に変形することができる。薄肉部４４は、断面視にて下方に弧を描く形状であるが、弧を描かない斜面形状であっても良い。ただし、可動部４５が下降できなくなった後に、第二押圧部４３がスムーズに下降可能なように薄肉部４４が変形するには、薄肉部４４は、断面視にて下方に弧を描く形状の方が好ましい。
【００３４】
可動部４５の下面には、導電層４７が形成されている。導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２の真上になるように形成されている。このため、第二押圧部４３が押し下げられると、可動部４５の下面の導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２に接触し、その結果、接点用電極１１，１２は電気的に接続する。導電層４７は、導電性の高い材料（金、白金、銀、銅、あるいは上記金属の内の２種以上の合金など）から構成され、材料に限定されない。また、導電層４７は、第二スイッチ部材４０にとって必須の構成ではない。例えば、ＰＣＢ１０上にドーム型のスイッチを配置した場合には、可動部４５の先端に導電層４７を形成する必要はない。
【００３５】
前述の第一スイッチ部材３０の好適な大きさを前提とする第二スイッチ部材４０の好適な大きさは、次のとおりである。可動部４５の直径（Ｄ１０）は２．５ｍｍ、第二脚部４１の裏側に形成される環内領域の直径（Ｄ１１）は１０．５ｍｍ、凹部４６の開口部の直径（Ｄ１２）は４．０ｍｍ、第二押圧部４３の天面の直径（Ｄ１３）は９．０ｍｍ、第二ドーム部４２の下方外縁の直径（Ｄ１４）は１１．０ｍｍ、第二脚部４１の外縁の直径（Ｄ１５）は１４．０ｍｍ、導電層４７の下面から第二脚部４１の下面位置までの高さ（Ｈ１０）は０．８ｍｍ、第二脚部４１の高さ（Ｈ１１)は１．５ｍｍ、第二押圧部４３の下面から第二脚部４１の下面までの高さ（Ｈ１２）は２．７ｍｍ、第二押圧部４３の天面から第二脚部４１の下面までの高さ（Ｈ１３）は４．５ｍｍである。
【００３６】
図５は、図３に示すＡ−Ａ線および図４に示すＢ−Ｂ線を合わせて、図１に示す二段式押釦スイッチ部材およびＰＣＢを切断したときの断面図である。
【００３７】
第一スイッチ部材３０の上に第二スイッチ部材４０を重ねると、第二スイッチ部材４０の可動部４５の下端に形成される導電層４７は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１１，１２との間に、隙間（ｗ１）を隔てた状態になる。また、第一スイッチ部材３０の第一押圧部３３の下端に形成される導電層３５，３５は、ＰＣＢ１０上の接点用電極１３，１４との間に、隙間（ｗ２）を隔てた状態になる。さらに、第二スイッチ部材４０の第二押圧部４３の円環の下端は、第一スイッチ部材３０の第一押圧部３３の上面との間に、隙間（ｗ３）を隔てた状態になる。隙間（ｗ１）と隙間（ｗ３）との関係は、ｗ１＝ｗ３若しくはｗ１＜ｗ３の関係にある。導電層４７が接点用電極１１，１２に接触して隙間（ｗ１）がゼロになったときに、第二押圧部４３の円環の下端が第一押圧部３３の上面と同時に接触するか若しくは未だ非接触の状態となる必要があるからである。隙間（ｗ１）がゼロになった後にキートップ５０から第二スイッチ部材４０へのさらなる押圧を受けると、薄肉部４４が変形しながら、第二押圧部４３が第一押圧部３３を下方に向けて押し下げる。
【００３８】
隙間（ｗ２）は、好ましくは、隙間（ｗ１）より大きい。最初の入力を軽いタッチで実行する一方、次の入力をある程度強い押し込みによって確実に行うようにするには、ｗ１＜ｗ２の方が、設計上、容易だからである。ただし、隙間（ｗ２）は必ずしも隙間（ｗ１）より大きくなくても良い。導電層４７が接点用電極１１，１２に接するまでの距離と、導電層３５が接点用電極１３，１４に接するまでの距離との間には、ｗ１とｗ３との関係と異なり、基本的に、相関関係がないからである。
【００３９】
前述の第一スイッチ部材３０および第二スイッチ部材４０の好適な大きさを前提にすると、隙間（ｗ１）、隙間（ｗ２）および隙間（ｗ３）は、それぞれ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍおよび０．７ｍｍである。
【００４０】
図６は、図５に示す二段式押釦スイッチ部材のキートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重して次の入力がなされた段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。図７は、キートップを押し込んでいく荷重過程および押し込んだキートップから荷重を解除する抜重過程における、ストローク量と操作者の指に感じる反力との関係を示すグラフである。
【００４１】
キートップ５０を押圧していないときには、二段式押釦スイッチ部材１は、図６に示す（Ａ）の状態にある。このときには、ストロークがゼロであり、操作者の指に与える反力もゼロである（図７では荷重曲線上の点Ａ）。キートップ５０を押圧していくと（ストローク量：ｐ（ｍｍ））、第二ドーム部４２がすぐに変形して、可動部４５の下端に形成される導電層４７が接点用電極１１，１２に接触し、最初の入力がなされる。これとほぼ同時に、第二押圧部４３の円環の下端が第一押圧部３３の上面と接触する（図７では、荷重曲線上の点Ｂ）。点Ｂにおける力（Ｆ１）は、約１．０Ｎである。これ以降、キートップ５０を押圧し続けると、第二スイッチ部４０が第一スイッチ部３０に対して押圧を与えることになる。第一ドーム部３２が坐屈するまで、指への反力が急激に増大する。そして、ストローク量がｒ（ｍｍ）に達したときに、第一ドーム部３２がその状態を維持するのに限界がきて、指への反力が最大になる。このときの力（Ｆ２）は約４．５Ｎである。そして、ついには、第一ドーム部３２が坐屈して、指への反力が急激に低下していく。次に、ストローク量がｓ（ｍｍ）になったときに、第一押圧部３３の下端に形成される導電層３５，３５が接点用電極１３，１４に接触し、次の入力がなされる（図７では、荷重曲線上の点Ｃ）。点Ｃにおける力（Ｆ３）は、約２．０Ｎである。これ以降、キートップ５０を押圧しても、第一スイッチ部３０および第二スイッチ部４０の両方とも下降しないので、急激に指への反力が増大する。二段式押釦スイッチ部材１の性能としては、ピーク荷重を意味するＦ２は２〜１０Ｎで、クリック率を意味する｛（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆ２｝×１００は３０％以上が好ましく、ピーク加重が３〜７Ｎでクリック率が４０％以上であるのがより好ましい。一方、Ｆ１は、０．３〜２Ｎであるのが好ましく、０．７〜１．５Ｎであるのがより好ましい。上述のように、図７に示すストローク量と反力の関係において、Ｆ２≒４．５Ｎ、Ｆ３≒２．０Ｎ、｛（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆ２｝×１００≒５６％であることから、二段式押釦スイッチ部材１の性能は、ピーク荷重、復帰力およびクリック率とも、好ましい性能の範疇にある。
【００４２】
２．第二の実施の形態
図８は、本発明の二段式押釦スイッチ部材の第二の実施の形態であって、キートップに荷重していない段階（Ａ）、荷重を開始して最初の入力がなされた段階（Ｂ）、および当該段階（Ｂ）からさらに荷重した段階（Ｃ）の各状態を示す断面図である。
【００４３】
第二の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１が第一の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１と共通する部分については、同一の符号で示し、重複した説明を省略する。第二の実施の形態に係る二段式押釦スイッチ部材１は、第一の実施の形態と異なり、第二押圧部４３に形成されている凹部４６の底面に、可動部４５の上方への浮上を抑制する浮上抑制部４８を備える。浮上抑制部４８はキートップ５０の方向に突出し、その先端は、第二押圧部４３の天面の高さよりも低い位置に設定されており、浮上抑制部４８の先端面とキートップ５０の下面との間に隙間（ｗ４）がある。
【００４４】
キートップ５０に荷重していない段階（Ａ）、および当該段階（Ａ）から荷重していき可動部４５の先端に形成されている導電層４７が接点用電極１１，１２に接触する段階（Ｂ）までは、隙間（ｗ４）は維持される。しかし、第二スイッチ部材４０が第一スイッチ部材３０を押圧していくと、薄肉部４４が変形しながら第二押圧部４３が下降していく。この過程で、隙間（ｗ４）は徐々に狭くなっていき、ついにはキートップ５０の下面と浮上抑制部４８の先端が接触する（段階（Ｃ））。浮上抑制部４８は、その長さ方向に弾性変形可能となるように、エラストマー、好ましくはシリコーンゴムから構成されている。このため、浮上抑制部４８は、キートップ５０の押し下げを第一スイッチ部材３０に伝達する妨げにならない。浮上抑制部４８を可動部４５の上方に設けることにより、可動部４５の先端に形成されている導電層４７が接点用電極１１，１２に接触した後、第二押圧部４３が下降する際に、可動部４５にかかる押圧が小さくなり、その結果、可動部４５が上方に浮くという事態を効果的に防止できる。
【００４５】
浮上抑制部４８は、第二スイッチ部材４０と一体成形にて凹部４６の底面に形成されるのが好ましいが、別部材として凹部４６に接着等により固定しても良い。また、浮上抑制部４８を、キートップ５０の下面に接着して、凹部４６の底面との間に隙間（ｗ４）を形成するようにしても良い。さらには、凹部４６の底面とキートップ５０の下面の両方にそれぞれ浮上抑制部を形成し、両浮上抑制部の間に隙間（ｗ４）を形成するようにしても良い。また、浮上抑制部４８を第二スイッチ部材４０よりも伸縮性の高い材料で構成する場合には、浮上抑制部４８の先端をキートップ５０の下面に接触する高さに設定しても良い。かかる場合には、浮上抑制部４８は、第二押圧部４３の下降の妨げになりにくいからである。また、浮上抑制部４８を１つのみならず、２以上設けても良い。
【００４６】
３．その他の実施の形態
上述のように、本発明に係る二段式押釦スイッチ部材の好適な各実施の形態について説明してきたが、本発明に係る二段式押釦スイッチ部材は、上記の各実施の形態に限定されず、種々変形を施して実施可能である。
【００４７】
例えば、可動部４５の先端に形成される導電層４７が接点用電極１１，１２に接した時点で、第二押圧部４３の下面と第一押圧部３３の上面とが非接触状態であり、隙間（ｗ３）が存在するように、第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０をそれぞれ構成しても良い。また、可動部４５は、第一押圧部３３の穴３４を挿通しているが、穴３４の代わりに、第一押圧部３３に側面を開口させた凹部を形成し、可動部４５が凹部に沿って可動するようにしても良い。
【００４８】
また、可動部４５を第一押圧部３３の外側に配置して、最初に可動部４５の下降によって接点用電極１３，１４を接続し、次に、第一押圧部３３の下降によって接点用電極１１，１２を接続するように、第一スイッチ部材３０と第二スイッチ部材４０を構成しても良い。
【００４９】
薄肉部４４は、凹部４６の外縁部ではなく、別の形態で構成しても良い。例えば、凹部４６に代えて、第二押圧部４３に穴を貫通形成し、その穴の下方開口部分に複数本の紐状の弾性体を延出させ、当該紐状の弾性体に可動部４５を接続しても良い。キートップ５０は、必須の構成ではなく、また、前記の穴の上に被せるようにキートップ５０を配置しても良い。
【００５０】
第二脚部４１を、第一脚部３１の上方にてその側端面と面一になるようにしているが、第二脚部４１が第一脚部３１よりも内側に位置するように、第二スイッチ部材４０を構成しても良い。また、第二脚部４１が第一脚部３１の上に存在するが、第一脚部３１の側端面よりも外側に突出するように、第二スイッチ部材４０を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車載用機器、携帯電話、携帯情報端末をはじめ各種電子機器の二段式押釦スイッチ部材に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二段式押釦スイッチ部材
３０ 第一スイッチ部材
３２ 第一ドーム部
３３ 第一押圧部
４０ 第二スイッチ部材
４２ 第二ドーム部
４３ 第二押圧部
４４ 薄肉部
４５ 可動部
４６ 凹部
４８ 浮上抑制部
５０ キートップ
ｗ４ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに弾性変形可能な第一スイッチ部材および第二スイッチ部材を押圧方向に重ねた構造を有し、上記第二スイッチ部材の押し下げにより最初の入力を実行し、次に上記第二スイッチ部材からの押圧を受けた上記第一スイッチ部材の押し下げにより次の入力を実行する二段式押釦スイッチ部材であって、
上記第一スイッチ部材は、坐屈可能な第一ドーム部と、当該第一ドーム部の内側に接続される第一押圧部とを有し、
上記第二スイッチ部材は、上記第一ドーム部の上方に配置される変形可能な第二ドーム部と、当該第二ドーム部の内側に接続される第二押圧部と、当該第二押圧部の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部と、当該可動部がそれ以上押し下げられなくなった後に、上記第二押圧部から上記可動部への押圧を低減し、上記第二押圧部が上記第一押圧部を押し下げ可能に変形する薄肉部と、
を有することを特徴とする二段式押釦スイッチ部材。
【請求項２】
前記可動部は、前記第一押圧部の径方向内側にあることを特徴とする請求項１に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項３】
前記第二押圧部の天面側に凹部を有し、
前記薄肉部は、その凹部の外縁部として形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項４】
前記第二押圧部の天面に、前記凹部を覆うキートップを備えることを特徴とする請求項３に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項５】
前記凹部の内底部と前記キートップの下面との間に、前記可動部の上方への浮上を抑制する１若しくは２以上の浮上抑制部を備えることを特徴とする請求項４に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項６】
前記浮上抑制部は、前記凹部の内底部との間若しくは前記キートップの下面との間で隙間を有するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項７】
前記第二スイッチ部材は、前記第一スイッチ部材と同径若しくはより小径に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項１】
ともに弾性変形可能な第一スイッチ部材および第二スイッチ部材を押圧方向に重ねた構造を有し、上記第二スイッチ部材の押し下げにより最初の入力を実行し、次に上記第二スイッチ部材からの押圧を受けた上記第一スイッチ部材の押し下げにより次の入力を実行する二段式押釦スイッチ部材であって、
上記第一スイッチ部材は、坐屈可能な第一ドーム部と、当該第一ドーム部の内側に接続される第一押圧部とを有し、
上記第二スイッチ部材は、上記第一ドーム部の上方に配置される変形可能な第二ドーム部と、当該第二ドーム部の内側に接続される第二押圧部と、当該第二押圧部の押し込みによって押し込み方向に可動な可動部と、当該可動部がそれ以上押し下げられなくなった後に、上記第二押圧部から上記可動部への押圧を低減し、上記第二押圧部が上記第一押圧部を押し下げ可能に変形する薄肉部と、
を有することを特徴とする二段式押釦スイッチ部材。
【請求項２】
前記可動部は、前記第一押圧部の径方向内側にあることを特徴とする請求項１に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項３】
前記第二押圧部の天面側に凹部を有し、
前記薄肉部は、その凹部の外縁部として形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項４】
前記第二押圧部の天面に、前記凹部を覆うキートップを備えることを特徴とする請求項３に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項５】
前記凹部の内底部と前記キートップの下面との間に、前記可動部の上方への浮上を抑制する１若しくは２以上の浮上抑制部を備えることを特徴とする請求項４に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項６】
前記浮上抑制部は、前記凹部の内底部との間若しくは前記キートップの下面との間で隙間を有するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【請求項７】
前記第二スイッチ部材は、前記第一スイッチ部材と同径若しくはより小径に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の二段式押釦スイッチ部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７５７４６（Ｐ２０１１−１７５７４６Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６９００（Ｐ２０１０−３６９００）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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