全方向圧力センサとキートップの間の力伝達用弾性スペーサ
【課題】キートップとセンサとの隙間を正確に管理できる全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサを提供する。
【解決手段】本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサである。本発明では、力伝達用弾性スペーサは、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、からなる。
【解決手段】本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサである。本発明では、力伝達用弾性スペーサは、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間の力伝達用弾性スペーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
上部からの圧力によって、ジョイスティックのような３６０度方向の検出をし、なおかつ押し圧によって、特定の方向に対し強さを与えることができるようなセンサを全方向圧力センサと呼称する。例えば、アップサイド株式会社：東京都中央区日本橋本町４−１０−７トミヤマビル４ＦのＶＥＣＴＯＲ−ＰＡＤ（ベクターパッド）が一例である。
【０００３】
全方向圧力センサ１０（以下、単にセンサと言うこともある）は、薄いコイン状であり、図１の断面図に示すように、基板１２、シリコンゴム１４、導電性ゴム１６、銅電極１８から構成されている。センサは、図１において、シリコンゴム１４の上部から圧力を加えることで３６０度の方向データと圧力の強さに応じたアナログ電流出力を得る。その電流出力を専用ＩＣ（図示せず）によって、デジタルデータに変換する。センサ１０は直径１０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ程度の大きさであり、中には、０．２ｍｍ程度の空気層が導電性ゴム１６と銅電極１８の間にある。このセンサ１０の上部らか圧力を加えるとこの空気層が変形する。このときの、導電性ゴム１６と銅電極１８をコンデンサーの両電極とした静電容量の変化を２次元的にとらえる。
【０００４】
静電容量の変化は、電流変化として出力され、専用ＩＣによって、デジタル電圧出力に変換される。結果として、図２に示すような出力が得られる。このような全方向圧力センサの特性は、０．３Ｎ程度からの圧力が検出できることである。つまり、非常に感度の良いセンサが実現できている。このような特性を利用して、全方向圧力センサは、携帯電話、デジタルカメラ、カーナビゲーションの入力装置部に用いられてきている。このセンサはコンピュータ用入力装置、例えば、ポインティングデバイスであるマウスに特に適している。しかしながら、本発明はコンピュータ用入力装置に限定されるものではない。
【０００５】
このような全方向圧力センサは圧力の検出感度が非常に高いのが特徴である。そのため、センサに圧力を加えるために人間が直接指で触れる部分であるキートップをセンサに直接取付けることができない。
【０００６】
すなわち、センサの大きさが約１０ミリ程度の直径であり、指はそのセンサに直接圧力を伝えるには大きすぎる、
センサは、０．３Ｎつまり、約３０ｇ程度の荷重から検出ができ、そのため、キートップの荷重そのものがオフセットになってしまう、
センサの圧力感知部は、衝撃や摩耗、耐久性に弱い、等の理由による。
なお、センサとキートップの間には、約５０マイクロメーターから３００マイクロメーター程度の隙間が必要であった。
【０００７】
すなわち、図３を参照して説明すると、センサ１０のシリコンゴム１４の上部表面から隙間を空けて上側ケース２２の開口に配置されたキートップ２０を支持しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来例では、図４に示すように、キートップ２０は上側ケース２２に支持されていた。すなわち、キートップ２０は上側ケース２２に取付けられているバネ２６によって支持されていた。このため、キートップ２０の円周部分の１箇所を人指し指で押すと、図５に示すように、バネ２６が撓み、押された部分が下方に移動し、センサ１０のシリコンゴム１４に設けられた圧力感知部１４ａ（なお、図１〜図３においては、説明および図示の便宜上省略している）を押し下げ、圧力が検出されていた。
【０００９】
なお、ここで用いられているバネ２６は、ステンレスをスパイラル状にしたものや、細いプラスチックなどで形成したものである。
【００１０】
しかし、前述の従来例の構成では、量産時に、センサを固定している下側ケースと、キートップを支持している上側ケースとの間の寸法誤差のために、キートップの下部とセンサの上面との隙間は、正確に管理できなかった。この隙間が管理できないと、指で３６０度の圧力出力を得るときに、感度がまちまちに感じられることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、キートップとセンサとの隙間を正確に管理できな全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】全方向圧力センサの概略断面図である。
【図２】全方向圧力センサに加えられる力と出力の関係を示すグラフである。
【図３】全方向圧力センサとキートップの配置を示す概略断面図である。
【図４】キートップを上側ケースに支持する従来例の構造を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す従来例の動作状態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の力伝達用弾性スペーサを全方向圧力センサとキートップと共に示す概略断面図である。
【図７】本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図であり、図７ａはその平面図であり、図７ｂはその側面図である。
【図８】本発明の力伝達用弾性スペーサの動作状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサである。本発明では、力伝達用弾性スペーサは、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、からなる。
【実施例１】
【００１５】
図６は全方向圧力センサとキートップと共に本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図である。図６において、図１を参照して説明したセンサ１０と図３を参照して説明したキートップ２０が示されている。本発明においては、センサ１０とキートップ２０との間に、キートップに加えられた力をセンサ１０に伝達する力伝達用弾性スペーサ３０（以下、単にスペーサと言うこともある）が設けられている。スペーサ３０は、シリコンゴムで形成されており、シリコンゴムとしては、硬度が６０度から４０度程度のものを用いる。キートップ２０は、スペーサ３０の上に単に載置されるか、スペーサ３０に接着または粘着テープで一体になっている。
【００１６】
スペーサ３０は、キートップからの力が加わったときほとんど変形しない円形の厚い中央部分３０ａと、この中央部分３０ａから外方に延びる、キートップからの力が加わったとき加わった力の方向に変形する、リング状の極めて薄い中間部分３０ｂと、この中間部分からさらに外方に延びる、キートップからの力が加わったときほとんど変形しないリング状の厚い支持部分３０ｃと、中央部分３０ａの下面に設けられたリング状の突起部分３０ｄからなる。ここで、薄い部分、すなわち中間部分３０ｂは、５０マイクロンから２００ミクロンであって、厚い部分、すなわち、中央部分３０ａ、支持部分３０ｃは、１５０ミクロンから４００ミクロン程度の厚さがよい。
【００１７】
支持部分３０ｃは、センサ１０を取付けているプレート１０ａ上に配置されている。中間部分３０ｂは中央部分３０ａに対して上方に向かい力を弾力的に働かせ、中央部分３０ａをキートップ２０の下面に接触させている。この構造のため、センサ１０とキートップ２０との間に一定の隙間を維持できる。このことは、従来例では、前述したように、センサとキートップとの間の距離が上側ケースと下側ケースとの距離によって決められていたものであるが、それと比べて、隙間の間隔をはるかに正確に管理できるものである。また、スペーサ３０の突起部分３０ｄは、センサ１０の圧力感知部１４ａと対向する位置に形成されている。
【００１８】
図７には、スペーサの形状をよりよく理解するために、スペーサの各部分が示されている。なお、突起部分はスペーサの内側に形成されているので、図示していない。
【００１９】
次に、図８に示すように、指２８で、キートップ２０の円周状の一箇所を押すと、キートップ２０の押された部分に対応するスペーサ３０の薄い中間部分３０ｂが下方に変形し、突起部分３０ｄがセンサ１０の圧力感知部１４を押すことになる。この結果、圧力が検出され、方向を含む信号として取り出される。なお、中間部分３０ｂを厚く形成した場合、希望する対応する部分だけが押されないことになり、すなわち、それらの隣接部分も押されることになり、圧力が正しく検出されない。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 全方向圧力センサ
１０ａ 全方向圧力センサを取付けているプレート
１２ 基板
１４ シリコンゴム
１４ａ シリコンゴムの圧力感知部
１６ 導電性ゴム
１８ 銅電極
２０ キートップ
２２ 上側ケース
２６ バネ
２８ 指
３０ 力伝達用弾性スペーサ
３０ａ 力伝達用弾性スペーサの中央部分
３０ｂ 力伝達用弾性スペーサの中間部分
３０ｃ 力伝達用弾性スペーサの支持部分
３０ｄ 力伝達用弾性スペーサの突起部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間の力伝達用弾性スペーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
上部からの圧力によって、ジョイスティックのような３６０度方向の検出をし、なおかつ押し圧によって、特定の方向に対し強さを与えることができるようなセンサを全方向圧力センサと呼称する。例えば、アップサイド株式会社：東京都中央区日本橋本町４−１０−７トミヤマビル４ＦのＶＥＣＴＯＲ−ＰＡＤ（ベクターパッド）が一例である。
【０００３】
全方向圧力センサ１０（以下、単にセンサと言うこともある）は、薄いコイン状であり、図１の断面図に示すように、基板１２、シリコンゴム１４、導電性ゴム１６、銅電極１８から構成されている。センサは、図１において、シリコンゴム１４の上部から圧力を加えることで３６０度の方向データと圧力の強さに応じたアナログ電流出力を得る。その電流出力を専用ＩＣ（図示せず）によって、デジタルデータに変換する。センサ１０は直径１０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ程度の大きさであり、中には、０．２ｍｍ程度の空気層が導電性ゴム１６と銅電極１８の間にある。このセンサ１０の上部らか圧力を加えるとこの空気層が変形する。このときの、導電性ゴム１６と銅電極１８をコンデンサーの両電極とした静電容量の変化を２次元的にとらえる。
【０００４】
静電容量の変化は、電流変化として出力され、専用ＩＣによって、デジタル電圧出力に変換される。結果として、図２に示すような出力が得られる。このような全方向圧力センサの特性は、０．３Ｎ程度からの圧力が検出できることである。つまり、非常に感度の良いセンサが実現できている。このような特性を利用して、全方向圧力センサは、携帯電話、デジタルカメラ、カーナビゲーションの入力装置部に用いられてきている。このセンサはコンピュータ用入力装置、例えば、ポインティングデバイスであるマウスに特に適している。しかしながら、本発明はコンピュータ用入力装置に限定されるものではない。
【０００５】
このような全方向圧力センサは圧力の検出感度が非常に高いのが特徴である。そのため、センサに圧力を加えるために人間が直接指で触れる部分であるキートップをセンサに直接取付けることができない。
【０００６】
すなわち、センサの大きさが約１０ミリ程度の直径であり、指はそのセンサに直接圧力を伝えるには大きすぎる、
センサは、０．３Ｎつまり、約３０ｇ程度の荷重から検出ができ、そのため、キートップの荷重そのものがオフセットになってしまう、
センサの圧力感知部は、衝撃や摩耗、耐久性に弱い、等の理由による。
なお、センサとキートップの間には、約５０マイクロメーターから３００マイクロメーター程度の隙間が必要であった。
【０００７】
すなわち、図３を参照して説明すると、センサ１０のシリコンゴム１４の上部表面から隙間を空けて上側ケース２２の開口に配置されたキートップ２０を支持しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来例では、図４に示すように、キートップ２０は上側ケース２２に支持されていた。すなわち、キートップ２０は上側ケース２２に取付けられているバネ２６によって支持されていた。このため、キートップ２０の円周部分の１箇所を人指し指で押すと、図５に示すように、バネ２６が撓み、押された部分が下方に移動し、センサ１０のシリコンゴム１４に設けられた圧力感知部１４ａ（なお、図１〜図３においては、説明および図示の便宜上省略している）を押し下げ、圧力が検出されていた。
【０００９】
なお、ここで用いられているバネ２６は、ステンレスをスパイラル状にしたものや、細いプラスチックなどで形成したものである。
【００１０】
しかし、前述の従来例の構成では、量産時に、センサを固定している下側ケースと、キートップを支持している上側ケースとの間の寸法誤差のために、キートップの下部とセンサの上面との隙間は、正確に管理できなかった。この隙間が管理できないと、指で３６０度の圧力出力を得るときに、感度がまちまちに感じられることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、キートップとセンサとの隙間を正確に管理できな全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】全方向圧力センサの概略断面図である。
【図２】全方向圧力センサに加えられる力と出力の関係を示すグラフである。
【図３】全方向圧力センサとキートップの配置を示す概略断面図である。
【図４】キートップを上側ケースに支持する従来例の構造を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す従来例の動作状態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の力伝達用弾性スペーサを全方向圧力センサとキートップと共に示す概略断面図である。
【図７】本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図であり、図７ａはその平面図であり、図７ｂはその側面図である。
【図８】本発明の力伝達用弾性スペーサの動作状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサである。本発明では、力伝達用弾性スペーサは、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、からなる。
【実施例１】
【００１５】
図６は全方向圧力センサとキートップと共に本発明の力伝達用弾性スペーサを示す図である。図６において、図１を参照して説明したセンサ１０と図３を参照して説明したキートップ２０が示されている。本発明においては、センサ１０とキートップ２０との間に、キートップに加えられた力をセンサ１０に伝達する力伝達用弾性スペーサ３０（以下、単にスペーサと言うこともある）が設けられている。スペーサ３０は、シリコンゴムで形成されており、シリコンゴムとしては、硬度が６０度から４０度程度のものを用いる。キートップ２０は、スペーサ３０の上に単に載置されるか、スペーサ３０に接着または粘着テープで一体になっている。
【００１６】
スペーサ３０は、キートップからの力が加わったときほとんど変形しない円形の厚い中央部分３０ａと、この中央部分３０ａから外方に延びる、キートップからの力が加わったとき加わった力の方向に変形する、リング状の極めて薄い中間部分３０ｂと、この中間部分からさらに外方に延びる、キートップからの力が加わったときほとんど変形しないリング状の厚い支持部分３０ｃと、中央部分３０ａの下面に設けられたリング状の突起部分３０ｄからなる。ここで、薄い部分、すなわち中間部分３０ｂは、５０マイクロンから２００ミクロンであって、厚い部分、すなわち、中央部分３０ａ、支持部分３０ｃは、１５０ミクロンから４００ミクロン程度の厚さがよい。
【００１７】
支持部分３０ｃは、センサ１０を取付けているプレート１０ａ上に配置されている。中間部分３０ｂは中央部分３０ａに対して上方に向かい力を弾力的に働かせ、中央部分３０ａをキートップ２０の下面に接触させている。この構造のため、センサ１０とキートップ２０との間に一定の隙間を維持できる。このことは、従来例では、前述したように、センサとキートップとの間の距離が上側ケースと下側ケースとの距離によって決められていたものであるが、それと比べて、隙間の間隔をはるかに正確に管理できるものである。また、スペーサ３０の突起部分３０ｄは、センサ１０の圧力感知部１４ａと対向する位置に形成されている。
【００１８】
図７には、スペーサの形状をよりよく理解するために、スペーサの各部分が示されている。なお、突起部分はスペーサの内側に形成されているので、図示していない。
【００１９】
次に、図８に示すように、指２８で、キートップ２０の円周状の一箇所を押すと、キートップ２０の押された部分に対応するスペーサ３０の薄い中間部分３０ｂが下方に変形し、突起部分３０ｄがセンサ１０の圧力感知部１４を押すことになる。この結果、圧力が検出され、方向を含む信号として取り出される。なお、中間部分３０ｂを厚く形成した場合、希望する対応する部分だけが押されないことになり、すなわち、それらの隣接部分も押されることになり、圧力が正しく検出されない。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 全方向圧力センサ
１０ａ 全方向圧力センサを取付けているプレート
１２ 基板
１４ シリコンゴム
１４ａ シリコンゴムの圧力感知部
１６ 導電性ゴム
１８ 銅電極
２０ キートップ
２２ 上側ケース
２６ バネ
２８ 指
３０ 力伝達用弾性スペーサ
３０ａ 力伝達用弾性スペーサの中央部分
３０ｂ 力伝達用弾性スペーサの中間部分
３０ｃ 力伝達用弾性スペーサの支持部分
３０ｄ 力伝達用弾性スペーサの突起部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【請求項２】
請求項１記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記スペーサはシリコンゴムで形成されていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【請求項３】
請求項１記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記キートップは前記スペーサの上に載置され、又は前記キートップは前記スペーサと接着または粘着テープで一体になっていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【請求項１】
全方向圧力センサとキートップの間に配置される力伝達用弾性スペーサであって、全方向圧力センサに関連して支持されたリング状の厚い支持部分と、キートップの下面に当接する円形の厚い中央部分と、前記支持部分から前記中央部分を上方に向くように弾力的に支持して、前記サンサと前記キートップとの間に隙間を設けるためのリング状の薄い中間部分と、センサの圧力感知部に対向するように前記中間部分の下面に設けられた突起部分と、を有することを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【請求項２】
請求項１記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記スペーサはシリコンゴムで形成されていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【請求項３】
請求項１記載の力伝達用弾性スペーサにおいて、前記キートップは前記スペーサの上に載置され、又は前記キートップは前記スペーサと接着または粘着テープで一体になっていることを特徴とする力伝達用弾性スペーサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８１９８０（Ｐ２０１１−８１９８０Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２１６７（Ｐ２００９−２３２１６７）
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（５０８０４７０７１）株式会社ブルーマウステクノロジー (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（５０８０４７０７１）株式会社ブルーマウステクノロジー (5)
【Ｆターム（参考）】
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