感圧式入力装置
【課題】スイッチの寸法精度あるいはハウジングの組み立て精度に依らず、正常な押圧検知ができるスイッチ構造体を提供する。
【解決手段】互いに離間する複数の第一電極５０ａ、５０ｂから成る第一接点用電極５０を少なくとも有するプリント回路基板５と、そのプリント回路基板５の上方に配置され、当該プリント回路基板５の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバー３と、そのコンタクトラバー３からプリント回路基板５の方向への押圧を検知する検知装置とを備える感圧式入力装置１であって、第一接点用電極５０は、導電性弾性体４０との接触面積に依存して第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、検知装置は、電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に押圧を検知しない感圧式入力装置１である。
【解決手段】互いに離間する複数の第一電極５０ａ、５０ｂから成る第一接点用電極５０を少なくとも有するプリント回路基板５と、そのプリント回路基板５の上方に配置され、当該プリント回路基板５の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバー３と、そのコンタクトラバー３からプリント回路基板５の方向への押圧を検知する検知装置とを備える感圧式入力装置１であって、第一接点用電極５０は、導電性弾性体４０との接触面積に依存して第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、検知装置は、電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に押圧を検知しない感圧式入力装置１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載用機器、多機能固定電話機、携帯電話機等において、その操作パネル内のボタンを押した際にその押圧を感知して入力を認識可能な感圧式入力装置が搭載されている。このような感圧式入力装置は、例えば、操作パネル内に押圧可能なボタンを組み込み、そのボタンの下方に屈曲変形自在なゴム製のドームが備えられ、そのドームの天頂部裏側には、プリント回路基板上の接点用電極と対向するように接点部が固定された構造を有する（例えば、特許文献１を参照）。かかる構造の感圧式入力装置では、ボタンを押すと、ドームが下方に向かって変形し、ドーム裏側の接点部がプリント回路基板上の接点用電極と電気的に接続してスイッチがオンになる。
【０００３】
また、上記接点部を半球状の導電ゴムから成る導電体とし、当該導電体の曲面底部がプリント回路基板上の接点用電極と対向するように、その導電体をドームの裏側に配置したものも知られている（例えば、特許文献２を参照）。導電ゴムを用いた接点部を用いると、特許文献１に開示される感圧式入力装置とは異なり、ボタンを押す力に応じて、その導電体と接触用電極との接触面積を大きくすることができる。すなわち、接触用電極間の電気抵抗の大きさを、ボタンを押す力に依存させることができる。このような可変抵抗の機能を利用すると、例えば、作用した外力の大きさを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３８７３５号公報
【特許文献２】特開２００３−０８３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記可変抵抗の機能を利用した感圧機構を実現する上では、導電ゴム製の接点部に加えられる圧力とプリント回路基板上の接点用電極間の電気抵抗との間に、圧力の増加に伴い電気抵抗が直線的に減少する関係にあるのが理想的である。しかし、実際には、導電ゴム製の接点部がつぶれて接点用電極への接触面積が大きくなると、接点用電極間の電気抵抗が小さくなる作用の他に、接点部の過度の変形に起因して導電ゴム自身の電気抵抗が大きくなる作用も生じ始める。その結果、導電ゴム製の接点部を接点用電極に向けて押し込んでいくと、ある押し込み量以後、電気抵抗は小さくならずに飽和若しくは若干大きくなり始める。これは、導電ゴム自身がある程度変形していくと、その変形に伴ってゴムに混練されているカーボン粒子同士の距離が局所的に拡がり、カーボン粒子のネットワークがくずれるためであると考えられる。このため、導電ゴムを接点部に使用する場合、高精度の感圧式入力装置を実現するためには、接点部がプリント回路基板上の接点用電極に接触してから電気抵抗がほぼ飽和するまでの限られた圧力範囲を利用するのが好ましい。
【０００６】
図１６は、導電ゴムを接点部に用いた従来の感圧式入力装置の構造例を示す。（１６Ａ）は従来の感圧式入力装置およびその近傍の断面図を、（１６Ｂ）はプリント回路基板上の接点用電極の平面図を、それぞれ示す。
【０００７】
図１６に示す感圧式入力装置３００は、プリント回路基板３１０の上に弾性部材から成るコンタクトラバー３２０を固定し、当該コンタクトラバー３２０上にキートップ３３０を固定した構造を備える。プリント回路基板３１０の表面には、例えば銅箔により、一対の櫛歯状の電極３１１，３１２から構成される接点用電極３１３が備えられている。コンタクトラバー３２０は、例えば、シリコーンゴムで構成され、プリント回路基板３１０に固定される固定部３２１と、その固定部３２１からキートップ３３０の方向に開口面積を狭くする形状を有する上下方向に屈曲自在のドーム３２２と、そのドーム３２２の上方にある天面部３２３とを備える。導電ゴムから成る半球状の接点部３２４は、その球面底部を接点用電極３１３と対向するように、天面部３２３の裏面であって接点用電極３１３の上方に固定されている。キートップ３３０は、その上方から押し込む際に操作者の指を接触させる押圧部３３１と、その下方に連接されると共に押圧部３３１より底面積の大きなフランジ部３３２を備え、コンタクトラバー３２０の天面部３２３上に固定されている。また、ハウジング３４０には、穴３４１が形成されており、キートップ３３０の押圧部３３１のみが当該穴３４１から外方向に露出している。
【０００８】
図１６に示す感圧式入力装置３００の場合、例えば、キートップ３３０の寸法精度のバラツキあるいはハウジング３４０とキートップ３３０との組み付け精度のバラツキにより、フランジ部３３２とハウジング３４０との間の隙間ｔが大きくなる場合がある。隙間ｔが大きくなると、感圧式入力装置３００の内部に塵や埃が侵入しやすくなると共に、感圧式入力装置３００を備える機器の振動に伴いハウジング３４０とフランジ部３３２との接触／非接触の繰り返しにより異音が生じやすい。特に振動の大きな環境下（例えば、自動車の車内用機器）にて感圧式入力装置３００を用いる場合には、異音が激しくなり、機器（あるいはその機器を搭載している自動車等）の品質が低下してしまう。かかる不具合を避けるために、フランジ部３３２とハウジング３４０との隙間ｔを極めて小さくあるいはゼロにするように設計することもできる。
【０００９】
しかし、隙間ｔをほぼゼロにする設計を行うと、図１６（１６Ａ）の一点鎖線で示すように、キートップ３３０を押していない状態において、既にラバースイッチ３２０が下方に押され、接点部３２４が接点用電極３１３に押しつけられた状態になる可能性がある。先に述べたように、導電ゴムの利用できる圧力範囲は限られているので、キートップ３３０を押していないにもかかわらず接点部３２４に圧力が加わっている場合には、キートップ３３０の押圧を検知できる範囲が狭くなる。その結果、押圧前後の電気抵抗の変化を正しく検出できなくなるという問題が生じる。
【００１０】
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、感圧式入力装置とハウジングとの隙間を低減すると共に正確な押圧検知を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記問題の解消に鋭意努力を行ってきた結果、キートップを押していないときに、導電ゴムから成る半球状の接点部が接点用電極に押しつけられた状態にあっても、その後の押圧による接点部にかかる荷重を緩和させて接点部に過剰な圧力が加わらないようにすることにより、押圧を検知する範囲を確保することができるという知見を得て、本発明に至った。
【００１２】
具体的には、本発明の一実施形態は、互いに離間する複数の第一電極から成る第一接点用電極を少なくとも有するプリント回路基板と、そのプリント回路基板の上方に配置され、当該プリント回路基板の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバーと、そのコンタクトラバーからプリント回路基板の方向への押圧を検知する検知装置とを備える感圧式入力装置であって、コンタクトラバーは、第一接点用電極の上方において上記第一接点用電極に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体と、導電性弾性体を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接触した後に、導電性弾性体をプリント回路基板から離れる方向に移動させて導電性弾性体への荷重を緩和させる支持部材とを備え、第一接点用電極は、導電性弾性体との接触面積に依存して第一電極間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、検知装置は、電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に押圧を検知しない感圧式入力装置である。
【００１３】
また、本発明の別の実施形態では、前記導電性弾性体は、コンタクトラバーをプリント回路基板の方向へ向けて押し下げていない状態では、プリント回路基板との間に空間を有し、第一接点用電極と非接触状態にある。
【００１４】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記プリント回路基板は、第一接点用電極以外に、互いに離間する複数の第二電極から成る第二接点用電極をさらに備え、コンタクトラバーは、その第二接点用電極の上方に、導電性弾性体と第一接点用電極との距離より大きな距離を離して導電体を備え、検知装置は、導電性弾性体と第一接点用電極との接触後のさらなる押し下げにより、導電体と第二接点用電極とが接触した際に、次の押圧を検知する。
【００１５】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記コンタクトラバーにおいて、導電性弾性体は、導電体よりも内側に設けられ、プリント回路基板において、第一接点用電極は、第二接点用電極よりも内側に設けられている。
【００１６】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記導電体と前記第二接点用電極との間でデジタル回路のオン／オフ式のスイッチを構成する場合において、プリント回路基板は、導電性弾性体と第一接点用電極との間で構成される可変抵抗を備えるアナログ回路と上記デジタル回路を電気的に組み合わせた複合回路を備え、検知装置は、その複合回路から得られる単一の出力電圧により、第一段および第二段の各押圧を検知する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、感圧式入力装置とハウジングとの隙間を低減すると共に正確な押圧検知を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第一の実施の形態に係る感圧式入力装置およびその周囲のハウジングの一例を示す平面図（１Ａ）および当該感圧式入力装置の一部分解斜視図（１Ｂ）である。
【図２】図２は、図１に示す感圧式入力装置を図１（１Ａ）のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（２Ａ）、およびプリント回路基板上の第一接点用電極と第二接点用電極の平面図（２Ｂ）である。
【図３】図３は、図２に示す感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す断面図であって、（３Ａ）は導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を、（３Ｂ）はさらに進んで接点が第二接点用電極に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【図４】図４は、図２に示す感圧式入力装置のキートップへの押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの荷重曲線のシミュレーションを示すグラフであり、（４Ａ）は、導電性弾性体のみの荷重曲線を、（４Ｂ）は、導電性弾性体と接点の両方を合わせた荷重曲線を、それぞれ示す。
【図５】図５は、図２に示すＰＣＢ上のニ段スイッチ検出回路の部分を例示的に示す電気回路図であり、（５Ａ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とが別々に構成される回路を、（５Ｂ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを複合して構成される回路を、それぞれ示す。
【図６】図６は、図５に示す複合回路を複数備えた多重回路の例を示す図である。
【図７】図７は、一段目のスイッチの入力を検出するための処理の流れを示すフローチャート（７Ａ）およびその処理を行うハードウェアの構成（７Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図８】図８は、図１に示す感圧式入力装置であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接している状態でハウジング内に組み込まれた状態を図１のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（８Ａ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバーが０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｂ）と、同状態における導電性弾性体と接点の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｃ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバーが０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｄ）と、同状態における導電性弾性体と接点の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｅ）である。
【図９】図９は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（９Ａ）およびプリント回路基板上の第一接点用電極と第二接点用電極の平面図（９Ｂ）である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す断面図であって、（１０Ａ）は導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を、（１０Ｂ）はさらに進んで接点が第二接点用電極に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態に係る感圧式入力装置を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（１１Ａ）およびプリント回路基板上の第一接点用電極の平面図（１１Ｂ）である。
【図１２】図１２は、図１３に示す感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す図であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施例において用意した導電性弾性体の複数種の形状を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す複数種の導電性弾性体に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例において用意した３種類の外径を有する各種の導電性弾性体に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。
【図１６】図１６は、導電ゴムを接点部に用いた従来の感圧式入力装置の構造例を示す図であり、（１６Ａ）は従来の感圧式入力装置およびその近傍の断面図を、（１６Ｂ）はプリント回路基板上の接点用電極の平面図を、それぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の感圧式入力装置の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する感圧式入力装置は、車載用機器に設けられる入力装置であるが、これは一例に過ぎず、感圧式入力装置は、車載用若しくは家庭用のオーディオ機器、自動車のパワーウィンドウ、カメラ、固定電話、各種機器のリモートコントローラなどに備える入力装置に広く適用できる。
【００２０】
１．第１の実施の形態
感圧式入力装置の第１の実施の形態は、２段スイッチであって、内側に最初にオンとなるスイッチを、その外側に２番目にオンとなるスイッチを備える形態である。
【００２１】
図１は、感圧式入力装置１およびその周囲のハウジング４の一例を示す平面図（１Ａ）および感圧式入力装置１の一部分解斜視図（１Ｂ）である。図２は、図１に示す感圧式入力装置１を図１（１Ａ）のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（２Ａ）、およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０と第二接点用電極５１の平面図（２Ｂ）である。
【００２２】
図１（１Ｂ）および図２（２Ａ）に示すように、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１は、ハウジング４の上方から内部に向かって順に、キートップ２、コンタクトラバー３およびプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ： ＰＣＢ、以後、「ＰＣＢ」という）５とを重ねた構成を備える。ここで、キートップ２は、感圧式入力装置１に必須の構成ではなく、コンタクトラバー３の上部をハウジング４の外に露出させて、当該上部をキートップ２に代替させることもできる。
【００２３】
（１）キートップ
キートップ２は、ハウジング４に設けられた穴から上方に突出する突出部２１と、当該突出部２１の直下にあってハウジング４の下方にあるフランジ部２２とを備える。フランジ部２２は、ハウジング４の穴を通過できない大きさである。キートップ２は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂等に代表される樹脂の他、アルミニウム、ステンレススチール等の金属、ガラスあるいはセラミックスなどで構成することができる。
【００２４】
（２）コンタクトラバー
コンタクトラバー３は、ＰＣＢ５の上方に配置され、ＰＣＢ５の表面に向かって弾性的に駆動可能な部材である。コンタクトラバー３は、キートップ２からの加圧の有無若しくは大小に応じて上下方向可動となるように、弾性に富む材料、例えば、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、天然ゴムで構成される。これらの材料の中でも、シリコーンゴムあるいはウレタン系の熱可塑性エラストマーが好ましい。また、コンタクトラバー３を一種類の材料で構成しても良く、あるいは２種以上の材料で構成しても良い。キートップ２とコンタクトラバー３の固定あるいはコンタクトラバー３とＰＣＢ５との固定には、接着、熱融着、化学溶着、はめ込み等の如何なる固定方法をも採用できる。
【００２５】
コンタクトラバー３は、ＰＣＢ５からキートップ２に向かって順に、ＰＣＢ５に固定される固定部３１、その固定部３１の上方に連接するドーム３２、そのドーム３２の上方に連接するキートップ載置部３３を備える。固定部３１は略平板形状を有し、その中央部分が空洞になっている。ドーム３２は、固定部３１の内側から内側上方のキートップ載置部３３に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材である。ドーム３２は、キートップ２からの加圧を受けて、固定部の３１の空洞に向かって屈曲可能に設計されている。キートップ載置部３３は、平面からみて略円環形状を有すると共に、その上面にキートップ２を固定する部分である。ただし、キートップ載置部３３の形状は、完全な円環ではなく、円の一部を欠いた弧状であっても良い。さらには、円環ではなく角型の形状であっても良い。ドーム３２の内側であってキートップ載置部３３の下方には、ＰＣＢ５に向けて突出し、キートップ２からの押圧を受けて下方に動くことのできる可動部３４が形成されている。可動部３４の形状もまた、平面から見て円環形状若しくは円の一部を欠いた弧状、あるいは角形状であっても良い。可動部３４の下端には、導電性材料から成る接点４１が固定されている。接点４１は、例えば、金属、カーボン等の板若しくは薄膜にて形成可能である。
【００２６】
可動部３４よりさらに内側には、キートップ載置部３３から下方に向かって延出する薄肉の支持部材３６およびその支持部材３６の下端に連接する円板状の浮動部３７が形成されている。支持部材３６および浮動部３７は、キートップ載置部３３から吊り下げられている状態で形成されている。支持部材３６および浮動部３７の上方には、キートップ載置部３３によって全外周若しくは一部外周を囲まれる空間３５が形成されている。空間３５は、キートップ２側が開口する形状であるが、キートップ２側を閉じた閉空間であっても良い。浮動部３７の直下には、第一接点用電極５０に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体４０が固定されている。具体的には、導電性弾性体４０は、略半球状であって、その球面底部を下向きにして固定されている。導電性弾性体４０の一端は、略半球形状に限定されず、略円錐若しくは角錐形状、あるいはその略円錐若しくは角錐の先端のみを平らにした台形の形状であっても良い。導電性弾性体４０は、キートップ２側からの加圧を受けてＰＣＢ５に接触後に変形できるように、弾性に富む材料で構成されている。また、導電性弾性体４０には、導電性を付与するために導電性材料が分散されている。導電性材料としては、カーボン、金属等を例示できるが、粒子径が小さいもの（ナノレベルの粒子）を容易に製造でき、かつその取り扱いが容易なカーボンがより好ましい。また、導電性弾性体４０の母材（マトリックス）としては、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、天然ゴムを用いることができ、それらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。導電性材料の混合量は、導電性を高めかつシリコーンゴムの弾性を維持する観点から、絶縁性のマトリックスと当該導電性材料の総重量に対して１５〜４０重量％であるのが好ましく、さらには、１５〜３５重量％がより好ましい。
【００２７】
固定部３１の内径をＬ（ｍｍ）、キートップ２を押圧していない状態におけるＰＣＢ５の上面からキートップ載置部３３の上面までの高さをＨ１（ｍｍ）、同状態におけるＰＣＢ５の上面からドーム３２の上端までの距離をＨ２（ｍｍ）、同状態における接点４１の下面からＰＣＢ５の第二接点用電極５１までの距離をＤ（ｍｍ）、同状態における導電性弾性体４０の下面からＰＣＢ５の第一接点用電極５０までの距離をｄ（ｍｍ）とすると、ドーム３２の下端より内方の部材は、Ｌ（ｍｍ）の範囲内にあり、Ｈ１（ｍｍ）＞Ｈ２（ｍｍ）＞Ｄ（ｍｍ）＞ｄ（ｍｍ）の関係にある。コンタクトラバー３あるいはキートップ２の寸法公差によっては、キートップ２を押圧していない状態でｄ（ｍｍ）はゼロであても良いが、この実施の形態では、ｄ（ｍｍ）が存在する例で説明する。すなわち、導電性弾性体４０は、キートップ２を押圧していない状態において、ＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触していない。ここで、コンタクトラバー３の好適な寸法を例示すると、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍである。
【００２８】
支持部材３６は、導電性弾性体４０を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触した後に、導電性弾性体４０をＰＣＢ５から離れる方向に移動させて導電性弾性体４０への荷重を緩和させる機能を有する部材である。かかる機能を十分に発揮できるようにするには、上記の例示的な各種寸法を有するスイッチ駆動部３の場合には、支持部材３６の厚さ（Ｗ）は、０．０５〜０．２５ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１２〜０．１８ｍｍである。なお、支持部材３６をドーム３２と同様の非湾曲形のドームとし、ドーム３２を上方隆起するように湾曲する形状のドームとしても、本発明の目的を達成可能である。
【００２９】
（３）ＰＣＢ
ＰＣＢ５は、その表面に、導電性を有する配線、接点用電極等を備えた板状の基板である。ＰＣＢ５の材料としては、例えば、ガラス、ポリイミド樹脂等の絶縁性の高い樹脂、ＡｌＮ等のセラミックス、ガラスエポキシ等の複合材を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。金属等の導電性の高い基板をＰＣＢ５に用いることもできるが、その場合には、少なくとも配線、接点用電極の周囲には絶縁性を確保するような表面処理を行う必要がある。
【００３０】
ＰＣＢ５の表面には、図２（２Ｂ）に示すように、２種類の接点用電極が設けられている。一つは、コンタクトラバー３に固定された導電性弾性体４０の下方に配置される第一接点用電極５０であり、もう一つは、接点４１の下方に配置される第二接点用電極５１である。第一接点用電極５０は、２つの第一電極（この実施の形態では、櫛歯形状の櫛歯電極）５０ａ，５０ｂから構成され、一方の櫛歯を他方の櫛歯同士の隙間に配置して第一電極５０ａ，５０ｂを非接触状態で配置するように構成されている。第一接点用電極５０は、導電性弾性体４０との接触面積に依存して第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗を低下させる機能を持つ。また、第二接点用電極５１は、２つの第二電極（この実施の形態では、それぞれ同心円状の電極）５１ａ，５１ｂから構成され、一方を他方の内部に入れて互いに非接触状態で配置するように構成されている。ただし、第一接点用電極５０および第二接点用電極５１は、それを構成する第一電極５０ａ，５０ｂおよび第二電極５１ａ，５１ｂを、それぞれ別の形状若しくは別の配置にし、あるいは３つ以上の電極から構成するようにしても良い。第一接点用電極５０を配置する位置は、その中心に導電性弾性体４０の底部が接する位置とするのが好ましい。また、第二接点用電極５１は、接点４１が第二電極５１ａ，５１ｂの隙間をつなぐ位置に配置される。第一接点用電極５０および第二接点用電極５１の材料としては、導電性の高い材料であれば特定の材料に限定されないが、導電率が高く、かつ電極形成が容易である銅、タングステン、金、アルミニウム等が特に好ましい。また、第一接点用電極５０、第二接点用電極５１の形成には、箔の貼り付け、ＣＶＤあるいはＰＶＤ等の薄膜形成法、その他公知の如何なる方法でも利用できる。
【００３１】
図３は、感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す断面図であって、（３Ａ）は導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触したときの状態を、（３Ｂ）はさらに進んで接点４１が第二接点用電極５１に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【００３２】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー３は、キートップ２を押していない状態（３Ａの一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム３２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体４０がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。導電性弾性体４０は、過度に変形すると、その変形に伴って導電性粒子（ここでは、好適にはカーボン粒子）同士の距離が局所的に拡がり、導電性弾性体４０の電気抵抗が大きくなる。このため、過度の圧力が加わる前に、薄肉状の支持部材３６が変形する。これによって、導電性弾性体４０に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【００３３】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触した後に、キートップ２をさらに押圧し続けると、（３Ｂ）に示すように、（３Ａ）の状態（３Ｂの二点鎖線で示す状態）からさらに下方に沈み、導電性弾性体４０の外周側に配置されている接点４１が第二接点用電極５１に接触する。この結果、二段目のスイッチがオフからオンとなる。この状態からは、キートップ２から押圧した力は、接点４１でも受けることができるので、支持部材３６は、それ以後、ほとんどあるいは全く変形しない。
【００３４】
図４は、キートップ２への押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの荷重曲線のシミュレーションを示すグラフであり、（４Ａ）は、導電性弾性体４０のみの荷重曲線を、（４Ｂ）は、導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重曲線を、それぞれ示す。感圧式入力装置１は、図２（２Ａ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍの各寸法を有する。ｄ＝０．２５ｍｍが存在することから、キートップ２を押圧していない初期の押し込み量は０ｍｍである。
【００３５】
図４（４Ａ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。これは、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０にかかる荷重を緩和しているためである。一方、導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、図４（４Ｂ）に示すように、キートップ２への押圧の開始（点Ｐ０）から増加していき、その途中（変位量：０．２５ｍｍの位置）で導電性弾性体４０が接点用電極５０に接触後も増加していくが、変位量０．４５ｍｍ（点Ｐ１）で、ドーム３２が大きく坐屈して小さくなる。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。
【００３６】
図５は、ＰＣＢ５上のニ段スイッチ検出回路の部分を例示的に示す電気回路図であり、（５Ａ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とが別々に構成される回路を、（５Ｂ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを複合して構成される回路を、それぞれ示す。
【００３７】
（５Ａ）に示すように、一段目のスイッチ検出回路は、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０との接触面積が大きくなるに従い第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が少しずつ小さくなる、いわゆるアナログ回路６０である。一方、二段目のスイッチ検出回路は、接点４１と第二接点用電極５１との接触によって第二電極５１ａ，５１ｂ間の抵抗が急激に低下する、いわゆるデジタル回路７０である。アナログ回路６０は、第一電極５０ａ，５０ｂへの導電性弾性体４０の接触部分によって形成される可変抵抗６１と、基準抵抗６２とを直列接続した部分を備える。アナログ回路６０に基準抵抗６２を備えることにより、出力電圧（ＶＯｕｔ）の計測から可変抵抗６１の値を容易に求めることができる。キートップ２へのタッチにより一段目のスイッチの入力を検出する場合、タッチ前後における上記出力電圧の比（若しくは差）が予め設定しておいた閾値を越えた場合に、一段目のスイッチの入力を検知するようにできる。一方、デジタル回路７０は、抵抗７１と、接点４１と第二接点用電極５１との間で構成されるオン／オフ式のスイッチ７２とを直列接続した部分を備える。接点４１が第二接点用電極５１を短絡させたときのみ、スイッチの入力を検知できる。
【００３８】
（５Ｂ）に示すように、複合回路８０は、一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを組み合わせた回路である。複合回路８０は、第一電極５０ａ，５０ｂへの導電性弾性体４０の接触部分によって形成される可変抵抗８１と、接点４１と第二接点用電極５１との間で構成されるオン／オフ式のスイッチ８２とを並列に配置し、その並列回路に基準抵抗８３が直列接続した部分を備える。複合回路８０は、（５Ａ）に示す別々の回路に比べて、簡単な構成にてニ段スイッチの検出を可能にする点で有利である。単一の出力電圧（ＶＯｕｔ）を計測することにより、各スイッチの入力を判断できる。複合回路８０においても、基準抵抗８３を備えることにより、上述と同様の理由から、一段目のスイッチの検出を正確に求めることができる。また、スイッチ８２がオンになると、出力電圧（ＶＯｕｔ）が急激に低下するので、二段目のスイッチの入力を検知することができる。
【００３９】
図６は、複数の複合回路を備えた多重回路９０の例を示す図である。
【００４０】
感圧式入力装置１が複数存在する場合には、図６に示す多重回路９０を形成することもできる。多重回路９０は、並列回路９１ａ〜９１ｅに電圧を供給する前にスイッチ切換部９３を備え、基準抵抗９２を各並列回路９１ａ〜９１ｅに共通の抵抗として備えている。多重回路９０は、基準抵抗９２と並列回路９１ａ〜９１ｅとの交差点で１つの出力電圧（ＶＯｕｔ）を検出する。その出力電圧の検出は、スイッチ切換部９３と同期しており、どの並列回路９１ａ〜９１ｅに電圧が供給されているかが認識可能となっている。このような多重回路９０を構成すると、多くのニ段スイッチが存在している場合でも、省資源、かつ省スペースにて複数の感圧式入力装置１のニ段スイッチの入力を検出することができる。
【００４１】
図７は、一段目のスイッチの入力を検出するための処理の流れを示すフローチャート（７Ａ）およびその処理を行うハードウェアの構成（７Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【００４２】
ＰＣＢ５上には、図５にて説明したアナログ回路６０およびデジタル回路７０に電気的に接続されるマイクロコンピュータ９５およびメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ： ＲＡＭ， Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ： ＲＯＭ等）９６が配置されている。ただし、マイクロコンピュータ９５およびメモリ９６に、図５および図６にてそれぞれ説明した複合回路８０および多重回路９０が接続されていても良い。マイクロコンピュータ９５は、各種演算処理を行う機能を有する。また、メモリ９６には、各種コンピュータ・プログラムが格納されており、図７（７Ａ）に示す各処理を実行するためのコンピュータ・プログラムも格納されている。マイクロコンピュータ９５は、コンタクトラバー３からＰＣＢ５の方向への押圧を検知する検知装置であって、メモリ９６内に格納されているコンピュータ・プログラムを読み出しながら、アナログ回路６０からの電気信号に基づき、スイッチの入力を検出することができる。マイクロコンピュータ９５は、アナログ回路６０の電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際には、押圧を検知しない。具体的には、以下の処理が行われる。
【００４３】
まず、マイクロコンピュータ９５は、アナログ回路６０からの出力電圧を監視し、出力電圧に変化が生じたか否かを判断する（ステップＳＴ１）。出力電圧に変化があると、マイクロコンピュータ９５は、キートップ２へのタッチ前後の出力電圧の比又はそこから計算される可変抵抗値の比を演算する（ステップＳＴ２）。次に、マイクロコンピュータ９５は、上記の比がメモリ９６内に予め格納されている閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３の判断の結果、上記の比が閾値を超えた場合には、マイクロコンピュータ９５は、一段目のスイッチが押されたものと判断し、押圧信号を出力する（ステップＳＴ４）。一方、ステップＳＴ３の判断の結果、上記の比が閾値を超えていない場合には、マイクロコンピュータ９５は、一段目のスイッチが押されていないものと判断し、ステップＳＴ４に進まずにステップＳＴ１に戻る。なお、上記のマイクロコンピュータ９５は、中央演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ： ＣＰＵ）と称しても良い。また、ステップＳＴ２の出力電圧の比又はそこから計算される可変抵抗値の比は、出力電圧の差又はそこから計算される可変抵抗値の差であっても良い。
【００４４】
上記のように、キートップ２へのタッチ前後の相対値に基づいてアナログ回路６０におけるスイッチの入力の有無を判断する処理を行うことにより、入力検知の誤動作を効果的に防止することができる。キートップ２とハウジング４との間の隙間をゼロあるいは極めて小さくするようなキートップ２あるいはコンタクトラバー３の各寸法公差を考慮すると、感圧式入力装置１をハウジング４内に組み込んだ状態にてコンタクトラバー３が少し押された状態となり得る。この場合、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０と接触している場合も少なくない。このような状況において、例えば、出力電圧若しくは可変抵抗の絶対値に基づいてスイッチの入力を検知しようとすると、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０が接触している状態の最小抵抗値を閾値とせざるを得ない。さもないと、キートップ２を押していないにもかかわらず、スイッチが入力されたものと判断される場合もあるからである。しかし、タッチ前後の相対値に基づいてスイッチの入力の有無を判断すれば、感圧式入力装置１をハウジング４内に組み込んだ状態における抵抗値がどのような値であっても、キートップ２を押したときの抵抗値の方が必ず低くなるため、誤動作を低減することができる。
【００４５】
図８は、図１に示す感圧式入力装置１であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接している状態でハウジング４内に組み込まれた状態を図１のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（８Ａ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体４０の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｂ）と、同状態における導電性弾性体４０と接点４１の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｃ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体４０の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｄ）と、同状態における導電性弾性体４０と接点４１の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｅ）である。
【００４６】
図８（８Ａ）に示すように、感圧式入力装置１をハウジング４に組み込んだときに、キートップ２等の構成部材の寸法公差あるいは組み付け状態により、すでに導電性弾性体４０がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触している場合がある。このような場合、導電性弾性体４０はすでにつぶれている。しかし、キートップ２の押し込みにより、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０に過度の荷重が加わらないようにしているので、第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗が飽和するのを有効に防止でき、もって、スイッチの入力を正確に検知することができる。
【００４７】
感圧式入力装置１は、（８Ｂ）、（８Ｃ）、（８Ｄ）および（８Ｅ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０ｍｍの各寸法を有する。すなわち、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０との隙間（ｄ）は存在しない。
【００４８】
組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合には、図８（８Ｂ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。これは、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０にかかる荷重を緩和しているためである。一方、図８（８Ｃ）に示す導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、キートップ２への押圧の開始（点Ｐ０）から急激に増加していき、変位量０．４５ｍｍ（点Ｐ１）で、ドーム３２が大きく坐屈して小さくなる。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。また、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合には、図８（８Ｄ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。一方、図８（８Ｅ）に示す導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、キートップ２への押圧の開始時（点Ｐ０＝０．５７ｍｍ）直後に上昇するが（点Ｐ１）、すでにドーム３２が坐屈しているため、その後、荷重が小さくなっていく。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。
【００４９】
２．第２の実施の形態
感圧式入力装置の第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の２段スイッチであるが、外側に最初に入力されるスイッチを、その内側に２番目に入力されるスイッチを備える形態である。
【００５０】
図９は、感圧式入力装置１を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（９Ａ）およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０と第二接点用電極５２の平面図（９Ｂ）である。
【００５１】
図９（９Ａ）に示すように、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置１は、ハウジング４の上方から内部に向かって順に、キートップ２、コンタクトラバー１００およびＰＣＢ５を重ねた構成を備える。キートップ２は、第一の実施の形態と共通の形態を有するので、ここでは重複した説明を省略する。
【００５２】
（１）コンタクトラバー
コンタクトラバー１００とキートップ２あるいはＰＣＢ５との各固定方法、コンタクトラバー１００の構成材料については、第一の実施の形態と同様である。コンタクトラバー１００は、ＰＣＢ５に固定される固定部１０１と、固定部１０１の上方内側に連接するドーム１０２と、ドーム１０２の上方内側に連接する可動部１０３と、可動部１０３から上方内側に連接するキートップ載置部１０５を備える。キートップ載置部１０５は、コンタクトラバー１００の平面上ほぼ中央に配置されている。
【００５３】
固定部１０１は、略平板形状を有し、その中央部分が空洞になっている。ドーム１０２は、固定部１０１の空洞内側から可動部１０３に向かって内側斜め上方に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材であり、キートップ２からの荷重を受けると内側に屈曲可能に設計されている。可動部１０３は、略円柱形状であって下方に向かって径を小さくする形状を有しており、キートップ２を押し込むと下方に移動可能となっている。可動部１０３は、略円柱形状を有しており、ドーム１０２とドーム１０４に接続された状態で宙吊りの状態に配置されている。可動部１０３の下端における各第一接点用電極５０の上方の位置には、その球面底部を下向きにするように略半球状の導電性弾性体１１１が固定されている。導電性弾性体１１１の構成材料およびこれに混練されている導電性材料については、第一の実施の形態にて説明した導電性弾性体４０と共通するので、ここでは重複した説明を省略する。
【００５４】
ドーム１０４は、可動部１０３の内側からキートップ載置部１０５に向かって内側斜め上方に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材であり、キートップ２を押圧していき導電性弾性体１１１がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触後に、内側に屈曲可能となるように設計されている。ドーム１０４は、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後にキートップ２への押圧に抗しきれずに屈曲するように設計する必要がある。一方、ドーム１０２は、キートップ２の押圧開始後、可動部１０３の下降を容易にするように設計する必要がある。したがって、ドーム１０２は、ドーム１０４と比べて屈曲しやすいように設計される。そのためには、例えば、ドーム１０４は、ドーム１０２に比べて、より肉厚に設計しあるいは水平面からの角度をより大きく構成するのが好ましい。また、ドーム１０２，１０４は、導電性弾性体１１１がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触後、導電性弾性体１１１に対して過度に荷重が加わらないように、上方に変形して力を逃がす機能を有する部材である。すなわち、ドーム１０２，１０４は、導電性弾性体１１１を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後に、導電性弾性体１１１をＰＣＢ５から離れる方向に移動させて導電性弾性体１１１への荷重を緩和させる支持部材に相当する。かかる支持部材としての機能を十分に発揮できるようにするには、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後、キートップ２からの押圧に応じて変形しやすい厚さあるいは材料で構成するのが好ましい。
【００５５】
キートップ載置部１０５は、略円柱形状でやや下方に向かって小径に構成されている。キートップ載置部１０５の下端には、接点１１０が固定されている。接点１１０は、例えば、金属、カーボン等の板若しくは薄膜にて形成可能である。キートップ２を押圧していない状態における接点１１０の下面からＰＣＢ５の第二接点用電極５２までの距離をＤ（ｍｍ）、同状態における導電性弾性体１１０の下面からＰＣＢ５の第一接点用電極５０までの距離をｄ（ｍｍ）とすると、Ｄ（ｍｍ）＞ｄ（ｍｍ）の関係にある。ｄ（ｍｍ）は、キートップ２を押圧していない状態において存在していなくても良いが、この実施の形態では存在する。すなわち、導電性弾性体１１０は、キートップ２を押圧していない状態において、ＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接していない。
【００５６】
（２）ＰＣＢ
ＰＣＢ５は、その表面に、導電性を有する配線、接点用電極等を備えた板状の基板である。ＰＣＢ５の材料に関しては、第一の実施の形態と共通するので、ここでは重複した説明を省略する。ＰＣＢ５の表面には、図９（９Ｂ）に示すように、２種類の接点用電極が設けられている。一つは、コンタクトラバー１００における導電性弾性体１１１の下方に配置される第一接点用電極５０であり、もう一つは、接点１１０の下方に配置される第二接点用電極５２である。第一接点用電極５０は、第一の実施の形態と同様の櫛歯状の第一電極５０ａ，５０ｂから構成される。第二接点用電極５２は、円形状の第二電極５２ａと、その内部に配置される点形状の第二電極５２ｂとから構成される。第二電極５２ａ，５２ｂは、互いに非接触状態でＰＣＢ５上に配置されている。ただし、第一接点用電極５０、第二接点用電極５２は、その形状および配置を上記以外にしても良い。例えば、第二接点用電極５２は、互いに非接触状態で配置される半月状の２つの電極から構成しても良い。第一接点用電極５０の配置される位置は、その中心に導電性弾性体１１１の底部が接する位置とするのが好ましい。第二接点用電極５２は、接点１１０が第二電極５２ａ，５２ｂの隙間をつなぐ位置に配置される。第一接点用電極５０および第二接点用電極５２の材料としては、導電性の高い材料であれば特定の材料に限定されないが、電極形成の容易さから、銅、タングステン、金、アルミニウム等が特に好ましい。また、第一接点用電極５０、第二接点用電極５２の形成には、箔の貼り付け、ＣＶＤあるいはＰＶＤ等の薄膜形成法、その他公知の如何なる方法でも利用できる。
【００５７】
図１０は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す断面図であって、（１０Ａ）は導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触したときの状態を、（１０Ｂ）はさらに進んで接点１１０が第二接点用電極５２に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【００５８】
導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー１００は、キートップ２を押していない状態（１０Ａの一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム１０２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体１１１がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。その後、導電性弾性体１１１に過度の荷重が加わらないようにドーム１０２およびドーム１０４が変形し、これによって、導電性弾性体１１１に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【００５９】
導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後に、キートップ２を押圧し続けると、（１０Ｂ）に示すように、キートップ２およびコンタクトラバー１００は、（１０Ａ）の状態（１０Ｂの二点鎖線で示す状態）からさらに下方に沈む。そして、導電性弾性体１１１の内側に配置されている接点１１０が第二電極５２ａ，５２ｂに接触する。この結果、二段目のスイッチがオフからオンとなる。この状態からは、キートップ２から押圧した力は、接点１１０でも受けることができるので、ドーム１０２，１０４は、その後、ほとんど若しくは全く変形しない。
【００６０】
３．第３の実施の形態
感圧式入力装置の第３の実施の形態は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なり、１段スイッチである。
【００６１】
図１１は、感圧式入力装置１を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（１１Ａ）およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０の平面図（１１Ｂ）である。
【００６２】
図１１と図２を比較すると明らかなように、この実施の形態に係る感圧式入力装置１は、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１から二段目のスイッチに関わる構造を除外したものである。具体的には、この実施の形態に係る感圧式入力装置１は、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１に備えられている可動部３４、その直下の接点４１およびＰＣＢ５上の第二接点用電極５１を備えていない。
【００６３】
キートップ２は、第一の実施の形態と共通の形態を有するので、ここでは重複した説明を省略する。コンタクトラバー２００とキートップ２あるいはＰＣＢ５との各固定方法、コンタクトラバー２００の構成材料については、第一の実施の形態と同様である。コンタクトラバー２００は、ＰＣＢ５に固定される固定部２０１と、固定部２０１の上方内側に連接するドーム２０２と、ドーム２０２の上方内側に連接するキートップ載置部２０３と、キートップ載置部２０３の内側から下方に向かって延出する薄肉の支持部材２０６と、その支持部材２０６の下端に連接する円板状の浮動部２０７を備える。支持部材２０６および浮動部２０７の上方には、キートップ載置部２０３によって全外周若しくは一部外周を囲まれる空間２０５が形成されている。浮動部２０７の直下には、略半球状の導電性弾性体４０がその球面底部を下向きにして固定されている。導電性弾性体４０は、第一接点用電極５０の上方に配置されている。固定部２０１、ドーム２０２、キートップ載置部２０３、支持部材２０６、浮動部２０７および導電性弾性体４０は、第一の実施の形態で説明した固定部３１、ドーム３２、キートップ載置部３３、支持部材３６、浮動部３７および導電性弾性体４０とそれぞれ共通するため、これらについての重複した説明を省略する。また、ＰＣＢ５には、図１１（１１Ｂ）に示すように、第一接点用電極５０が設けられている。この第一接点用電極５０についても、第一の実施の形態にて説明した第一接点用電極５０と共通するので、その重複した説明を省略する。
【００６４】
図１２は、感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す図であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触したときの状態を示す断面図である。
【００６５】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー２００は、キートップ２を押していない状態（図１２の一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム２０２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体４０がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。導電性弾性体４０は、過度に変形すると、その変形に伴って導電性粒子（ここでは、好適にはカーボン粒子）同士の距離が局所的に拡がり、導電性弾性体４０の電気抵抗が大きくなる。このため、導電性弾性体４０に過度の荷重が加わる前に、薄肉状の支持部材２０６が変形する。これによって、導電性弾性体４０に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に何ら限定されるものではない。
【００６７】
（実験１：導電性弾性体の形状の検討）
第一の実施の形態に係る感圧式入力装置１（図１，２参照）において、導電性弾性体４０をどのような形状にするのが好ましいかを調べた。具体的には、荷重が１０Ｎを超えない範囲（好ましくは６Ｎまでの範囲）で電気抵抗の変位の差を十分に検知可能であって、かつ荷重の増大に対して急激な電気抵抗の低下がないという条件を満たす導電性弾性体４０の形状を調べた。変位図２（２Ａ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍとした。また、キートップ２を押圧していない初期の押し込み量は０ｍｍであった。
【００６８】
導電性弾性体４０は、次の方法にて作製した。シリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業株式会社製、製品名：ＫＥ ９５１−Ｕ）６０重量部に、アセチレンブラック（電気化学工業株式会社製）４０重量部を配合し、体積固有抵抗５オーム程度とした導電ゴムマスターバッチ（信越ポリマー株式会社製、製品名：８７Ｃ４０Ｐ-１）を用意した。この導電ゴムマスターバッチ５０重量部と、絶縁性のシリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業株式会社製、製品名：ＫＥ ９６１−Ｕ）５０重量部とを混練し、カーボンブラック２０重量％の導電ゴムを作製した。次に、一端が球面、平面、円錐、台形の各形状となるように種々の金型を用意して上記導電ゴムの成形を行い、各種先端形状を有する導電性弾性体４０を作製した。
【００６９】
図１３は、導電性弾性体４０の複数種の形状を示す図である。図１４は、図１３に示す複数種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸は荷重、縦軸は電気抵抗である。導電性弾性体４０を接触させる電極は第一接点用電極５０とした。荷重と電気抵抗は、荷重測定機を用いて、１．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で導電性弾性体４０を変位させる方法にて測定した。
【００７０】
「Ａ３」を除き、全高を統一して、一端が、球面形状、略平面形状、円錐形状および台形形状の各種導電性弾性体４０を用意した。一端が球面形状の導電性弾性体４０は、「Ａ１」、「Ａ２」および「Ａ３」の３種類である。「Ａ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ａ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ａ３」は、全高０．３０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．１５ｍｍの導電性弾性体である。一端が略平面形状の導電性弾性体４０は、「Ｂ１」および「Ｂ２」の２種類である。「Ｂ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．４０ｍｍ、球面部分の高さ０．１０ｍｍの導電性弾性体である。「Ｂ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．４０ｍｍ、球面部分の高さ０．１０ｍｍの導電性弾性体である。一端が円錐形状の導電性弾性体４０は、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｄ１」および「Ｄ２」の４種類である。「Ｃ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、円錐部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ｃ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、円錐部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ｄ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍの導電性弾性体である。「Ｄ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍの導電性弾性体である。先端が台形形状の導電性弾性体４０は、「Ｅ」のみである。「Ｅ」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍ、先端の平面部分の直径０．５０ｍｍの導電性弾性体である。
【００７１】
１０種類の導電性弾性体４０の荷重−抵抗曲線を比較すると、荷重の増加に対して抵抗が緩やかに減少する理想的な曲線に近いものは、図１４（１４Ａ）に示す「Ａ１」、「Ａ２」および「Ａ３」であった。次に、理想的なものは、図１４（１４Ｃ）に示す「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｄ１」および「Ｄ２」であった。その次は、図１４（１４Ｂ）に示す「Ｂ１」および「Ｂ２」と、図１４（１４Ｄ）に示す「Ｅ」であった。この結果より、可変抵抗機能を実現するためにより好ましい導電性弾性体４０は、先端部分が球面若しくは尖塔形状であり、先端が平面になると抵抗減少が大きく変わる位置（変位量）が存在し、先端部分が球面若しくは尖塔形状のものよりも比較的劣る傾向があることがわかった。
【００７２】
（実験２：導電性弾性体の外径の検討）
実験１で作製した導電ゴムを用いて、一端が球面の導電性弾性体「Ａ１」と同一の形態で、外径のみを５．０ｍｍ、３．０ｍｍおよび２．５ｍｍの３種類に変化させた導電性弾性体４０を作製し、各種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を調べた。好ましい導電性弾性体４０の外形としては、実験１と同様、荷重が１０Ｎを超えない範囲（好ましくは６Ｎまでの範囲）で電気抵抗の変位の差を十分に検知可能であって、かつ荷重の増大に対して急激な電気抵抗の低下がないという条件を満たす導電性弾性体４０の外形とした。荷重の変更方法は、実験１と同様である。
【００７３】
図１５は、外径を５．０ｍｍ、３．０ｍｍおよび２．５ｍｍの３種類の外径を有する各種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸は荷重、縦軸は電気抵抗である。
【００７４】
図１５に示すように、いずれの外径でも、荷重の上昇に対する急激な電気抵抗の低下はみられなかった。外径５．０ｍｍおよび外径３．０ｍｍの導電性弾性体４０は、外径２．５ｍｍの導電性弾性体４０と比べて、荷重の小さい領域（１００〜２００グラム）でも電気抵抗が大きく、当該領域において荷重の上昇に対する電気抵抗差を明確に検出可能であることがわかった。特に、外径３．０ｍｍの導電性弾性体４０は、外径５．０ｍｍの導電性弾性体４０よりも荷重の小さい領域における電気抵抗が大きく、比較的良好な電気抵抗の変化を確認することができた。
【００７５】
（実験３：支持部材の厚さの検討）
支持部材３６の厚さ（Ｗ）が異なる複数種のコンタクトラバー３を金型成形にて用意し、各種コンタクトラバー３の浮動部３７に、一端が球面形状で外径３ｍｍの導電性弾性体４０を取り付けた。次に、コンタクトラバー３の上方から１ｍｍ／ｓｅｃの速度で押圧し、０〜１．５ｍｍまで駆動したときの導電性弾性体４０に加わる荷重の変化および１．５〜２．０ｍｍまで駆動したときの導電性弾性体４０に加わる荷重の変化を調べた。その結果を、表１に示す。表中の評価結果は、３段階とし、使用できるが荷重に対して電気抵抗が不安定になる可能性があるレベルを「１」、十分に使用できるレベルであるが電気抵抗の変化が若干不安定、あるいは若干、荷重が伝わりにくいレベルを「２」、全く問題なく十分に使用できるレベルを「３」とした。そして、使用できないレベルは、評価なしとした。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１に示すように、支持部材３６の使用上最も良好な厚さ（Ｗ）は０．１５ｍｍであることがわかった。荷重に対する電気抵抗の変化は緩慢であって２ｍｍ可動のときにも十分に電気抵抗の変位を検出できた。次に、良好な厚さ（Ｗ）は、０．１０ｍｍおよび０．２０ｍｍであった。厚さ（Ｗ）が０．１０ｍｍの場合、可動初期には電気抵抗が少し不安定であるものの、それ以降の可動域では荷重に対する電気抵抗の変化は安定して低下した。また、厚さ（Ｗ）が０．２０ｍｍの場合、十分に電気抵抗の変位の差を検出できるが、電気抵抗の若干急な低下を生じる荷重域があった。最後に、レベル１とした厚さ（Ｗ）が０．０５ｍｍおよび０．２５ｍｍでは、荷重が一定に接点に若干伝わりにくい、あるいは急激な電気抵抗の変化が見られ、先に述べたレベル３，２のものに比べて若干劣っていたが、使用できるレベルであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、車載用機器をはじめ各種機器のスイッチに利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 感圧式入力装置
３ コンタクトラバー
５ ＰＣＢ（プリント回路基板）
３６ 支持部材
４０ 導電性弾性体
４１ 接点（導電体）
５０ 第一接点用電極
５０ａ 第一電極
５０ｂ 第一電極
５１ 第二接点用電極
５１ａ 第二電極
５１ｂ 第二電極
５２ 第二接点用電極
５２ａ 第二電極
５２ｂ 第二電極
６０ アナログ回路
７０ デジタル回路
７２ オン／オフ式のスイッチ
８０ 複合回路
９５ マイクロコンピュータ（検知装置）
１００ コンタクトラバー
１０２ ドーム（支持部材）
１０４ ドーム（支持部材）
１１１ 導電性弾性体
１１０ 接点（導電体）
２００ コンタクトラバー
２０６ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載用機器、多機能固定電話機、携帯電話機等において、その操作パネル内のボタンを押した際にその押圧を感知して入力を認識可能な感圧式入力装置が搭載されている。このような感圧式入力装置は、例えば、操作パネル内に押圧可能なボタンを組み込み、そのボタンの下方に屈曲変形自在なゴム製のドームが備えられ、そのドームの天頂部裏側には、プリント回路基板上の接点用電極と対向するように接点部が固定された構造を有する（例えば、特許文献１を参照）。かかる構造の感圧式入力装置では、ボタンを押すと、ドームが下方に向かって変形し、ドーム裏側の接点部がプリント回路基板上の接点用電極と電気的に接続してスイッチがオンになる。
【０００３】
また、上記接点部を半球状の導電ゴムから成る導電体とし、当該導電体の曲面底部がプリント回路基板上の接点用電極と対向するように、その導電体をドームの裏側に配置したものも知られている（例えば、特許文献２を参照）。導電ゴムを用いた接点部を用いると、特許文献１に開示される感圧式入力装置とは異なり、ボタンを押す力に応じて、その導電体と接触用電極との接触面積を大きくすることができる。すなわち、接触用電極間の電気抵抗の大きさを、ボタンを押す力に依存させることができる。このような可変抵抗の機能を利用すると、例えば、作用した外力の大きさを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３８７３５号公報
【特許文献２】特開２００３−０８３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記可変抵抗の機能を利用した感圧機構を実現する上では、導電ゴム製の接点部に加えられる圧力とプリント回路基板上の接点用電極間の電気抵抗との間に、圧力の増加に伴い電気抵抗が直線的に減少する関係にあるのが理想的である。しかし、実際には、導電ゴム製の接点部がつぶれて接点用電極への接触面積が大きくなると、接点用電極間の電気抵抗が小さくなる作用の他に、接点部の過度の変形に起因して導電ゴム自身の電気抵抗が大きくなる作用も生じ始める。その結果、導電ゴム製の接点部を接点用電極に向けて押し込んでいくと、ある押し込み量以後、電気抵抗は小さくならずに飽和若しくは若干大きくなり始める。これは、導電ゴム自身がある程度変形していくと、その変形に伴ってゴムに混練されているカーボン粒子同士の距離が局所的に拡がり、カーボン粒子のネットワークがくずれるためであると考えられる。このため、導電ゴムを接点部に使用する場合、高精度の感圧式入力装置を実現するためには、接点部がプリント回路基板上の接点用電極に接触してから電気抵抗がほぼ飽和するまでの限られた圧力範囲を利用するのが好ましい。
【０００６】
図１６は、導電ゴムを接点部に用いた従来の感圧式入力装置の構造例を示す。（１６Ａ）は従来の感圧式入力装置およびその近傍の断面図を、（１６Ｂ）はプリント回路基板上の接点用電極の平面図を、それぞれ示す。
【０００７】
図１６に示す感圧式入力装置３００は、プリント回路基板３１０の上に弾性部材から成るコンタクトラバー３２０を固定し、当該コンタクトラバー３２０上にキートップ３３０を固定した構造を備える。プリント回路基板３１０の表面には、例えば銅箔により、一対の櫛歯状の電極３１１，３１２から構成される接点用電極３１３が備えられている。コンタクトラバー３２０は、例えば、シリコーンゴムで構成され、プリント回路基板３１０に固定される固定部３２１と、その固定部３２１からキートップ３３０の方向に開口面積を狭くする形状を有する上下方向に屈曲自在のドーム３２２と、そのドーム３２２の上方にある天面部３２３とを備える。導電ゴムから成る半球状の接点部３２４は、その球面底部を接点用電極３１３と対向するように、天面部３２３の裏面であって接点用電極３１３の上方に固定されている。キートップ３３０は、その上方から押し込む際に操作者の指を接触させる押圧部３３１と、その下方に連接されると共に押圧部３３１より底面積の大きなフランジ部３３２を備え、コンタクトラバー３２０の天面部３２３上に固定されている。また、ハウジング３４０には、穴３４１が形成されており、キートップ３３０の押圧部３３１のみが当該穴３４１から外方向に露出している。
【０００８】
図１６に示す感圧式入力装置３００の場合、例えば、キートップ３３０の寸法精度のバラツキあるいはハウジング３４０とキートップ３３０との組み付け精度のバラツキにより、フランジ部３３２とハウジング３４０との間の隙間ｔが大きくなる場合がある。隙間ｔが大きくなると、感圧式入力装置３００の内部に塵や埃が侵入しやすくなると共に、感圧式入力装置３００を備える機器の振動に伴いハウジング３４０とフランジ部３３２との接触／非接触の繰り返しにより異音が生じやすい。特に振動の大きな環境下（例えば、自動車の車内用機器）にて感圧式入力装置３００を用いる場合には、異音が激しくなり、機器（あるいはその機器を搭載している自動車等）の品質が低下してしまう。かかる不具合を避けるために、フランジ部３３２とハウジング３４０との隙間ｔを極めて小さくあるいはゼロにするように設計することもできる。
【０００９】
しかし、隙間ｔをほぼゼロにする設計を行うと、図１６（１６Ａ）の一点鎖線で示すように、キートップ３３０を押していない状態において、既にラバースイッチ３２０が下方に押され、接点部３２４が接点用電極３１３に押しつけられた状態になる可能性がある。先に述べたように、導電ゴムの利用できる圧力範囲は限られているので、キートップ３３０を押していないにもかかわらず接点部３２４に圧力が加わっている場合には、キートップ３３０の押圧を検知できる範囲が狭くなる。その結果、押圧前後の電気抵抗の変化を正しく検出できなくなるという問題が生じる。
【００１０】
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、感圧式入力装置とハウジングとの隙間を低減すると共に正確な押圧検知を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記問題の解消に鋭意努力を行ってきた結果、キートップを押していないときに、導電ゴムから成る半球状の接点部が接点用電極に押しつけられた状態にあっても、その後の押圧による接点部にかかる荷重を緩和させて接点部に過剰な圧力が加わらないようにすることにより、押圧を検知する範囲を確保することができるという知見を得て、本発明に至った。
【００１２】
具体的には、本発明の一実施形態は、互いに離間する複数の第一電極から成る第一接点用電極を少なくとも有するプリント回路基板と、そのプリント回路基板の上方に配置され、当該プリント回路基板の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバーと、そのコンタクトラバーからプリント回路基板の方向への押圧を検知する検知装置とを備える感圧式入力装置であって、コンタクトラバーは、第一接点用電極の上方において上記第一接点用電極に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体と、導電性弾性体を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接触した後に、導電性弾性体をプリント回路基板から離れる方向に移動させて導電性弾性体への荷重を緩和させる支持部材とを備え、第一接点用電極は、導電性弾性体との接触面積に依存して第一電極間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、検知装置は、電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に押圧を検知しない感圧式入力装置である。
【００１３】
また、本発明の別の実施形態では、前記導電性弾性体は、コンタクトラバーをプリント回路基板の方向へ向けて押し下げていない状態では、プリント回路基板との間に空間を有し、第一接点用電極と非接触状態にある。
【００１４】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記プリント回路基板は、第一接点用電極以外に、互いに離間する複数の第二電極から成る第二接点用電極をさらに備え、コンタクトラバーは、その第二接点用電極の上方に、導電性弾性体と第一接点用電極との距離より大きな距離を離して導電体を備え、検知装置は、導電性弾性体と第一接点用電極との接触後のさらなる押し下げにより、導電体と第二接点用電極とが接触した際に、次の押圧を検知する。
【００１５】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記コンタクトラバーにおいて、導電性弾性体は、導電体よりも内側に設けられ、プリント回路基板において、第一接点用電極は、第二接点用電極よりも内側に設けられている。
【００１６】
また、本発明のさらなる別の実施形態では、前記導電体と前記第二接点用電極との間でデジタル回路のオン／オフ式のスイッチを構成する場合において、プリント回路基板は、導電性弾性体と第一接点用電極との間で構成される可変抵抗を備えるアナログ回路と上記デジタル回路を電気的に組み合わせた複合回路を備え、検知装置は、その複合回路から得られる単一の出力電圧により、第一段および第二段の各押圧を検知する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、感圧式入力装置とハウジングとの隙間を低減すると共に正確な押圧検知を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第一の実施の形態に係る感圧式入力装置およびその周囲のハウジングの一例を示す平面図（１Ａ）および当該感圧式入力装置の一部分解斜視図（１Ｂ）である。
【図２】図２は、図１に示す感圧式入力装置を図１（１Ａ）のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（２Ａ）、およびプリント回路基板上の第一接点用電極と第二接点用電極の平面図（２Ｂ）である。
【図３】図３は、図２に示す感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す断面図であって、（３Ａ）は導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を、（３Ｂ）はさらに進んで接点が第二接点用電極に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【図４】図４は、図２に示す感圧式入力装置のキートップへの押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの荷重曲線のシミュレーションを示すグラフであり、（４Ａ）は、導電性弾性体のみの荷重曲線を、（４Ｂ）は、導電性弾性体と接点の両方を合わせた荷重曲線を、それぞれ示す。
【図５】図５は、図２に示すＰＣＢ上のニ段スイッチ検出回路の部分を例示的に示す電気回路図であり、（５Ａ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とが別々に構成される回路を、（５Ｂ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを複合して構成される回路を、それぞれ示す。
【図６】図６は、図５に示す複合回路を複数備えた多重回路の例を示す図である。
【図７】図７は、一段目のスイッチの入力を検出するための処理の流れを示すフローチャート（７Ａ）およびその処理を行うハードウェアの構成（７Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図８】図８は、図１に示す感圧式入力装置であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接している状態でハウジング内に組み込まれた状態を図１のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（８Ａ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバーが０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｂ）と、同状態における導電性弾性体と接点の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｃ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバーが０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｄ）と、同状態における導電性弾性体と接点の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｅ）である。
【図９】図９は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（９Ａ）およびプリント回路基板上の第一接点用電極と第二接点用電極の平面図（９Ｂ）である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す断面図であって、（１０Ａ）は導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を、（１０Ｂ）はさらに進んで接点が第二接点用電極に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態に係る感圧式入力装置を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（１１Ａ）およびプリント回路基板上の第一接点用電極の平面図（１１Ｂ）である。
【図１２】図１２は、図１３に示す感圧式入力装置のキートップを押圧したときの状態を示す図であって、導電性弾性体が第一接点用電極に接触したときの状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施例において用意した導電性弾性体の複数種の形状を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す複数種の導電性弾性体に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例において用意した３種類の外径を有する各種の導電性弾性体に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。
【図１６】図１６は、導電ゴムを接点部に用いた従来の感圧式入力装置の構造例を示す図であり、（１６Ａ）は従来の感圧式入力装置およびその近傍の断面図を、（１６Ｂ）はプリント回路基板上の接点用電極の平面図を、それぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の感圧式入力装置の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する感圧式入力装置は、車載用機器に設けられる入力装置であるが、これは一例に過ぎず、感圧式入力装置は、車載用若しくは家庭用のオーディオ機器、自動車のパワーウィンドウ、カメラ、固定電話、各種機器のリモートコントローラなどに備える入力装置に広く適用できる。
【００２０】
１．第１の実施の形態
感圧式入力装置の第１の実施の形態は、２段スイッチであって、内側に最初にオンとなるスイッチを、その外側に２番目にオンとなるスイッチを備える形態である。
【００２１】
図１は、感圧式入力装置１およびその周囲のハウジング４の一例を示す平面図（１Ａ）および感圧式入力装置１の一部分解斜視図（１Ｂ）である。図２は、図１に示す感圧式入力装置１を図１（１Ａ）のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（２Ａ）、およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０と第二接点用電極５１の平面図（２Ｂ）である。
【００２２】
図１（１Ｂ）および図２（２Ａ）に示すように、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１は、ハウジング４の上方から内部に向かって順に、キートップ２、コンタクトラバー３およびプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ： ＰＣＢ、以後、「ＰＣＢ」という）５とを重ねた構成を備える。ここで、キートップ２は、感圧式入力装置１に必須の構成ではなく、コンタクトラバー３の上部をハウジング４の外に露出させて、当該上部をキートップ２に代替させることもできる。
【００２３】
（１）キートップ
キートップ２は、ハウジング４に設けられた穴から上方に突出する突出部２１と、当該突出部２１の直下にあってハウジング４の下方にあるフランジ部２２とを備える。フランジ部２２は、ハウジング４の穴を通過できない大きさである。キートップ２は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂等に代表される樹脂の他、アルミニウム、ステンレススチール等の金属、ガラスあるいはセラミックスなどで構成することができる。
【００２４】
（２）コンタクトラバー
コンタクトラバー３は、ＰＣＢ５の上方に配置され、ＰＣＢ５の表面に向かって弾性的に駆動可能な部材である。コンタクトラバー３は、キートップ２からの加圧の有無若しくは大小に応じて上下方向可動となるように、弾性に富む材料、例えば、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、天然ゴムで構成される。これらの材料の中でも、シリコーンゴムあるいはウレタン系の熱可塑性エラストマーが好ましい。また、コンタクトラバー３を一種類の材料で構成しても良く、あるいは２種以上の材料で構成しても良い。キートップ２とコンタクトラバー３の固定あるいはコンタクトラバー３とＰＣＢ５との固定には、接着、熱融着、化学溶着、はめ込み等の如何なる固定方法をも採用できる。
【００２５】
コンタクトラバー３は、ＰＣＢ５からキートップ２に向かって順に、ＰＣＢ５に固定される固定部３１、その固定部３１の上方に連接するドーム３２、そのドーム３２の上方に連接するキートップ載置部３３を備える。固定部３１は略平板形状を有し、その中央部分が空洞になっている。ドーム３２は、固定部３１の内側から内側上方のキートップ載置部３３に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材である。ドーム３２は、キートップ２からの加圧を受けて、固定部の３１の空洞に向かって屈曲可能に設計されている。キートップ載置部３３は、平面からみて略円環形状を有すると共に、その上面にキートップ２を固定する部分である。ただし、キートップ載置部３３の形状は、完全な円環ではなく、円の一部を欠いた弧状であっても良い。さらには、円環ではなく角型の形状であっても良い。ドーム３２の内側であってキートップ載置部３３の下方には、ＰＣＢ５に向けて突出し、キートップ２からの押圧を受けて下方に動くことのできる可動部３４が形成されている。可動部３４の形状もまた、平面から見て円環形状若しくは円の一部を欠いた弧状、あるいは角形状であっても良い。可動部３４の下端には、導電性材料から成る接点４１が固定されている。接点４１は、例えば、金属、カーボン等の板若しくは薄膜にて形成可能である。
【００２６】
可動部３４よりさらに内側には、キートップ載置部３３から下方に向かって延出する薄肉の支持部材３６およびその支持部材３６の下端に連接する円板状の浮動部３７が形成されている。支持部材３６および浮動部３７は、キートップ載置部３３から吊り下げられている状態で形成されている。支持部材３６および浮動部３７の上方には、キートップ載置部３３によって全外周若しくは一部外周を囲まれる空間３５が形成されている。空間３５は、キートップ２側が開口する形状であるが、キートップ２側を閉じた閉空間であっても良い。浮動部３７の直下には、第一接点用電極５０に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体４０が固定されている。具体的には、導電性弾性体４０は、略半球状であって、その球面底部を下向きにして固定されている。導電性弾性体４０の一端は、略半球形状に限定されず、略円錐若しくは角錐形状、あるいはその略円錐若しくは角錐の先端のみを平らにした台形の形状であっても良い。導電性弾性体４０は、キートップ２側からの加圧を受けてＰＣＢ５に接触後に変形できるように、弾性に富む材料で構成されている。また、導電性弾性体４０には、導電性を付与するために導電性材料が分散されている。導電性材料としては、カーボン、金属等を例示できるが、粒子径が小さいもの（ナノレベルの粒子）を容易に製造でき、かつその取り扱いが容易なカーボンがより好ましい。また、導電性弾性体４０の母材（マトリックス）としては、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、天然ゴムを用いることができ、それらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。導電性材料の混合量は、導電性を高めかつシリコーンゴムの弾性を維持する観点から、絶縁性のマトリックスと当該導電性材料の総重量に対して１５〜４０重量％であるのが好ましく、さらには、１５〜３５重量％がより好ましい。
【００２７】
固定部３１の内径をＬ（ｍｍ）、キートップ２を押圧していない状態におけるＰＣＢ５の上面からキートップ載置部３３の上面までの高さをＨ１（ｍｍ）、同状態におけるＰＣＢ５の上面からドーム３２の上端までの距離をＨ２（ｍｍ）、同状態における接点４１の下面からＰＣＢ５の第二接点用電極５１までの距離をＤ（ｍｍ）、同状態における導電性弾性体４０の下面からＰＣＢ５の第一接点用電極５０までの距離をｄ（ｍｍ）とすると、ドーム３２の下端より内方の部材は、Ｌ（ｍｍ）の範囲内にあり、Ｈ１（ｍｍ）＞Ｈ２（ｍｍ）＞Ｄ（ｍｍ）＞ｄ（ｍｍ）の関係にある。コンタクトラバー３あるいはキートップ２の寸法公差によっては、キートップ２を押圧していない状態でｄ（ｍｍ）はゼロであても良いが、この実施の形態では、ｄ（ｍｍ）が存在する例で説明する。すなわち、導電性弾性体４０は、キートップ２を押圧していない状態において、ＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触していない。ここで、コンタクトラバー３の好適な寸法を例示すると、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍである。
【００２８】
支持部材３６は、導電性弾性体４０を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触した後に、導電性弾性体４０をＰＣＢ５から離れる方向に移動させて導電性弾性体４０への荷重を緩和させる機能を有する部材である。かかる機能を十分に発揮できるようにするには、上記の例示的な各種寸法を有するスイッチ駆動部３の場合には、支持部材３６の厚さ（Ｗ）は、０．０５〜０．２５ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１２〜０．１８ｍｍである。なお、支持部材３６をドーム３２と同様の非湾曲形のドームとし、ドーム３２を上方隆起するように湾曲する形状のドームとしても、本発明の目的を達成可能である。
【００２９】
（３）ＰＣＢ
ＰＣＢ５は、その表面に、導電性を有する配線、接点用電極等を備えた板状の基板である。ＰＣＢ５の材料としては、例えば、ガラス、ポリイミド樹脂等の絶縁性の高い樹脂、ＡｌＮ等のセラミックス、ガラスエポキシ等の複合材を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。金属等の導電性の高い基板をＰＣＢ５に用いることもできるが、その場合には、少なくとも配線、接点用電極の周囲には絶縁性を確保するような表面処理を行う必要がある。
【００３０】
ＰＣＢ５の表面には、図２（２Ｂ）に示すように、２種類の接点用電極が設けられている。一つは、コンタクトラバー３に固定された導電性弾性体４０の下方に配置される第一接点用電極５０であり、もう一つは、接点４１の下方に配置される第二接点用電極５１である。第一接点用電極５０は、２つの第一電極（この実施の形態では、櫛歯形状の櫛歯電極）５０ａ，５０ｂから構成され、一方の櫛歯を他方の櫛歯同士の隙間に配置して第一電極５０ａ，５０ｂを非接触状態で配置するように構成されている。第一接点用電極５０は、導電性弾性体４０との接触面積に依存して第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗を低下させる機能を持つ。また、第二接点用電極５１は、２つの第二電極（この実施の形態では、それぞれ同心円状の電極）５１ａ，５１ｂから構成され、一方を他方の内部に入れて互いに非接触状態で配置するように構成されている。ただし、第一接点用電極５０および第二接点用電極５１は、それを構成する第一電極５０ａ，５０ｂおよび第二電極５１ａ，５１ｂを、それぞれ別の形状若しくは別の配置にし、あるいは３つ以上の電極から構成するようにしても良い。第一接点用電極５０を配置する位置は、その中心に導電性弾性体４０の底部が接する位置とするのが好ましい。また、第二接点用電極５１は、接点４１が第二電極５１ａ，５１ｂの隙間をつなぐ位置に配置される。第一接点用電極５０および第二接点用電極５１の材料としては、導電性の高い材料であれば特定の材料に限定されないが、導電率が高く、かつ電極形成が容易である銅、タングステン、金、アルミニウム等が特に好ましい。また、第一接点用電極５０、第二接点用電極５１の形成には、箔の貼り付け、ＣＶＤあるいはＰＶＤ等の薄膜形成法、その他公知の如何なる方法でも利用できる。
【００３１】
図３は、感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す断面図であって、（３Ａ）は導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触したときの状態を、（３Ｂ）はさらに進んで接点４１が第二接点用電極５１に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【００３２】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー３は、キートップ２を押していない状態（３Ａの一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム３２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体４０がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。導電性弾性体４０は、過度に変形すると、その変形に伴って導電性粒子（ここでは、好適にはカーボン粒子）同士の距離が局所的に拡がり、導電性弾性体４０の電気抵抗が大きくなる。このため、過度の圧力が加わる前に、薄肉状の支持部材３６が変形する。これによって、導電性弾性体４０に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【００３３】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触した後に、キートップ２をさらに押圧し続けると、（３Ｂ）に示すように、（３Ａ）の状態（３Ｂの二点鎖線で示す状態）からさらに下方に沈み、導電性弾性体４０の外周側に配置されている接点４１が第二接点用電極５１に接触する。この結果、二段目のスイッチがオフからオンとなる。この状態からは、キートップ２から押圧した力は、接点４１でも受けることができるので、支持部材３６は、それ以後、ほとんどあるいは全く変形しない。
【００３４】
図４は、キートップ２への押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの荷重曲線のシミュレーションを示すグラフであり、（４Ａ）は、導電性弾性体４０のみの荷重曲線を、（４Ｂ）は、導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重曲線を、それぞれ示す。感圧式入力装置１は、図２（２Ａ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍの各寸法を有する。ｄ＝０．２５ｍｍが存在することから、キートップ２を押圧していない初期の押し込み量は０ｍｍである。
【００３５】
図４（４Ａ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。これは、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０にかかる荷重を緩和しているためである。一方、導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、図４（４Ｂ）に示すように、キートップ２への押圧の開始（点Ｐ０）から増加していき、その途中（変位量：０．２５ｍｍの位置）で導電性弾性体４０が接点用電極５０に接触後も増加していくが、変位量０．４５ｍｍ（点Ｐ１）で、ドーム３２が大きく坐屈して小さくなる。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。
【００３６】
図５は、ＰＣＢ５上のニ段スイッチ検出回路の部分を例示的に示す電気回路図であり、（５Ａ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とが別々に構成される回路を、（５Ｂ）は一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを複合して構成される回路を、それぞれ示す。
【００３７】
（５Ａ）に示すように、一段目のスイッチ検出回路は、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０との接触面積が大きくなるに従い第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が少しずつ小さくなる、いわゆるアナログ回路６０である。一方、二段目のスイッチ検出回路は、接点４１と第二接点用電極５１との接触によって第二電極５１ａ，５１ｂ間の抵抗が急激に低下する、いわゆるデジタル回路７０である。アナログ回路６０は、第一電極５０ａ，５０ｂへの導電性弾性体４０の接触部分によって形成される可変抵抗６１と、基準抵抗６２とを直列接続した部分を備える。アナログ回路６０に基準抵抗６２を備えることにより、出力電圧（ＶＯｕｔ）の計測から可変抵抗６１の値を容易に求めることができる。キートップ２へのタッチにより一段目のスイッチの入力を検出する場合、タッチ前後における上記出力電圧の比（若しくは差）が予め設定しておいた閾値を越えた場合に、一段目のスイッチの入力を検知するようにできる。一方、デジタル回路７０は、抵抗７１と、接点４１と第二接点用電極５１との間で構成されるオン／オフ式のスイッチ７２とを直列接続した部分を備える。接点４１が第二接点用電極５１を短絡させたときのみ、スイッチの入力を検知できる。
【００３８】
（５Ｂ）に示すように、複合回路８０は、一段目のスイッチ検出回路と二段目のスイッチ検出回路とを組み合わせた回路である。複合回路８０は、第一電極５０ａ，５０ｂへの導電性弾性体４０の接触部分によって形成される可変抵抗８１と、接点４１と第二接点用電極５１との間で構成されるオン／オフ式のスイッチ８２とを並列に配置し、その並列回路に基準抵抗８３が直列接続した部分を備える。複合回路８０は、（５Ａ）に示す別々の回路に比べて、簡単な構成にてニ段スイッチの検出を可能にする点で有利である。単一の出力電圧（ＶＯｕｔ）を計測することにより、各スイッチの入力を判断できる。複合回路８０においても、基準抵抗８３を備えることにより、上述と同様の理由から、一段目のスイッチの検出を正確に求めることができる。また、スイッチ８２がオンになると、出力電圧（ＶＯｕｔ）が急激に低下するので、二段目のスイッチの入力を検知することができる。
【００３９】
図６は、複数の複合回路を備えた多重回路９０の例を示す図である。
【００４０】
感圧式入力装置１が複数存在する場合には、図６に示す多重回路９０を形成することもできる。多重回路９０は、並列回路９１ａ〜９１ｅに電圧を供給する前にスイッチ切換部９３を備え、基準抵抗９２を各並列回路９１ａ〜９１ｅに共通の抵抗として備えている。多重回路９０は、基準抵抗９２と並列回路９１ａ〜９１ｅとの交差点で１つの出力電圧（ＶＯｕｔ）を検出する。その出力電圧の検出は、スイッチ切換部９３と同期しており、どの並列回路９１ａ〜９１ｅに電圧が供給されているかが認識可能となっている。このような多重回路９０を構成すると、多くのニ段スイッチが存在している場合でも、省資源、かつ省スペースにて複数の感圧式入力装置１のニ段スイッチの入力を検出することができる。
【００４１】
図７は、一段目のスイッチの入力を検出するための処理の流れを示すフローチャート（７Ａ）およびその処理を行うハードウェアの構成（７Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【００４２】
ＰＣＢ５上には、図５にて説明したアナログ回路６０およびデジタル回路７０に電気的に接続されるマイクロコンピュータ９５およびメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ： ＲＡＭ， Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ： ＲＯＭ等）９６が配置されている。ただし、マイクロコンピュータ９５およびメモリ９６に、図５および図６にてそれぞれ説明した複合回路８０および多重回路９０が接続されていても良い。マイクロコンピュータ９５は、各種演算処理を行う機能を有する。また、メモリ９６には、各種コンピュータ・プログラムが格納されており、図７（７Ａ）に示す各処理を実行するためのコンピュータ・プログラムも格納されている。マイクロコンピュータ９５は、コンタクトラバー３からＰＣＢ５の方向への押圧を検知する検知装置であって、メモリ９６内に格納されているコンピュータ・プログラムを読み出しながら、アナログ回路６０からの電気信号に基づき、スイッチの入力を検出することができる。マイクロコンピュータ９５は、アナログ回路６０の電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際には、押圧を検知しない。具体的には、以下の処理が行われる。
【００４３】
まず、マイクロコンピュータ９５は、アナログ回路６０からの出力電圧を監視し、出力電圧に変化が生じたか否かを判断する（ステップＳＴ１）。出力電圧に変化があると、マイクロコンピュータ９５は、キートップ２へのタッチ前後の出力電圧の比又はそこから計算される可変抵抗値の比を演算する（ステップＳＴ２）。次に、マイクロコンピュータ９５は、上記の比がメモリ９６内に予め格納されている閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３の判断の結果、上記の比が閾値を超えた場合には、マイクロコンピュータ９５は、一段目のスイッチが押されたものと判断し、押圧信号を出力する（ステップＳＴ４）。一方、ステップＳＴ３の判断の結果、上記の比が閾値を超えていない場合には、マイクロコンピュータ９５は、一段目のスイッチが押されていないものと判断し、ステップＳＴ４に進まずにステップＳＴ１に戻る。なお、上記のマイクロコンピュータ９５は、中央演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ： ＣＰＵ）と称しても良い。また、ステップＳＴ２の出力電圧の比又はそこから計算される可変抵抗値の比は、出力電圧の差又はそこから計算される可変抵抗値の差であっても良い。
【００４４】
上記のように、キートップ２へのタッチ前後の相対値に基づいてアナログ回路６０におけるスイッチの入力の有無を判断する処理を行うことにより、入力検知の誤動作を効果的に防止することができる。キートップ２とハウジング４との間の隙間をゼロあるいは極めて小さくするようなキートップ２あるいはコンタクトラバー３の各寸法公差を考慮すると、感圧式入力装置１をハウジング４内に組み込んだ状態にてコンタクトラバー３が少し押された状態となり得る。この場合、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０と接触している場合も少なくない。このような状況において、例えば、出力電圧若しくは可変抵抗の絶対値に基づいてスイッチの入力を検知しようとすると、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０が接触している状態の最小抵抗値を閾値とせざるを得ない。さもないと、キートップ２を押していないにもかかわらず、スイッチが入力されたものと判断される場合もあるからである。しかし、タッチ前後の相対値に基づいてスイッチの入力の有無を判断すれば、感圧式入力装置１をハウジング４内に組み込んだ状態における抵抗値がどのような値であっても、キートップ２を押したときの抵抗値の方が必ず低くなるため、誤動作を低減することができる。
【００４５】
図８は、図１に示す感圧式入力装置１であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接している状態でハウジング４内に組み込まれた状態を図１のＡ−Ａ線にて切断したときの断面図（８Ａ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体４０の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｂ）と、同状態における導電性弾性体４０と接点４１の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｃ）と、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合に、押圧を開始してから二段目のスイッチがオンになるまでの導電性弾性体４０の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｄ）と、同状態における導電性弾性体４０と接点４１の合計の荷重曲線のシミュレーションを示すグラフ（８Ｅ）である。
【００４６】
図８（８Ａ）に示すように、感圧式入力装置１をハウジング４に組み込んだときに、キートップ２等の構成部材の寸法公差あるいは組み付け状態により、すでに導電性弾性体４０がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触している場合がある。このような場合、導電性弾性体４０はすでにつぶれている。しかし、キートップ２の押し込みにより、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０に過度の荷重が加わらないようにしているので、第一電極５０ａ，５０ｂ間の電気抵抗が飽和するのを有効に防止でき、もって、スイッチの入力を正確に検知することができる。
【００４７】
感圧式入力装置１は、（８Ｂ）、（８Ｃ）、（８Ｄ）および（８Ｅ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０ｍｍの各寸法を有する。すなわち、導電性弾性体４０と第一接点用電極５０との隙間（ｄ）は存在しない。
【００４８】
組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．３０ｍｍ押し込まれた状態にある場合には、図８（８Ｂ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。これは、支持部材３６が変形し、導電性弾性体４０にかかる荷重を緩和しているためである。一方、図８（８Ｃ）に示す導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、キートップ２への押圧の開始（点Ｐ０）から急激に増加していき、変位量０．４５ｍｍ（点Ｐ１）で、ドーム３２が大きく坐屈して小さくなる。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。また、組み込み時にすでにコンタクトラバー３が０．５７ｍｍ押し込まれた状態にある場合には、図８（８Ｄ）に示すように、導電性弾性体４０への荷重は、押し込み量０．５ｍｍ以後は、緩やかになり、押し込み量１．２５ｍｍを超えても１５０ｇ程度に抑えられている。一方、図８（８Ｅ）に示す導電性弾性体４０と接点４１の両方を合わせた荷重は、キートップ２への押圧の開始時（点Ｐ０＝０．５７ｍｍ）直後に上昇するが（点Ｐ１）、すでにドーム３２が坐屈しているため、その後、荷重が小さくなっていく。その後、変位量１．１０ｍｍ（点Ｐ２）で接点４１が第二接点用電極５１に接触し、急激に荷重が増加する。
【００４９】
２．第２の実施の形態
感圧式入力装置の第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の２段スイッチであるが、外側に最初に入力されるスイッチを、その内側に２番目に入力されるスイッチを備える形態である。
【００５０】
図９は、感圧式入力装置１を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（９Ａ）およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０と第二接点用電極５２の平面図（９Ｂ）である。
【００５１】
図９（９Ａ）に示すように、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置１は、ハウジング４の上方から内部に向かって順に、キートップ２、コンタクトラバー１００およびＰＣＢ５を重ねた構成を備える。キートップ２は、第一の実施の形態と共通の形態を有するので、ここでは重複した説明を省略する。
【００５２】
（１）コンタクトラバー
コンタクトラバー１００とキートップ２あるいはＰＣＢ５との各固定方法、コンタクトラバー１００の構成材料については、第一の実施の形態と同様である。コンタクトラバー１００は、ＰＣＢ５に固定される固定部１０１と、固定部１０１の上方内側に連接するドーム１０２と、ドーム１０２の上方内側に連接する可動部１０３と、可動部１０３から上方内側に連接するキートップ載置部１０５を備える。キートップ載置部１０５は、コンタクトラバー１００の平面上ほぼ中央に配置されている。
【００５３】
固定部１０１は、略平板形状を有し、その中央部分が空洞になっている。ドーム１０２は、固定部１０１の空洞内側から可動部１０３に向かって内側斜め上方に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材であり、キートップ２からの荷重を受けると内側に屈曲可能に設計されている。可動部１０３は、略円柱形状であって下方に向かって径を小さくする形状を有しており、キートップ２を押し込むと下方に移動可能となっている。可動部１０３は、略円柱形状を有しており、ドーム１０２とドーム１０４に接続された状態で宙吊りの状態に配置されている。可動部１０３の下端における各第一接点用電極５０の上方の位置には、その球面底部を下向きにするように略半球状の導電性弾性体１１１が固定されている。導電性弾性体１１１の構成材料およびこれに混練されている導電性材料については、第一の実施の形態にて説明した導電性弾性体４０と共通するので、ここでは重複した説明を省略する。
【００５４】
ドーム１０４は、可動部１０３の内側からキートップ載置部１０５に向かって内側斜め上方に向かってその径を小さくする形状を有する薄肉部材であり、キートップ２を押圧していき導電性弾性体１１１がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触後に、内側に屈曲可能となるように設計されている。ドーム１０４は、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後にキートップ２への押圧に抗しきれずに屈曲するように設計する必要がある。一方、ドーム１０２は、キートップ２の押圧開始後、可動部１０３の下降を容易にするように設計する必要がある。したがって、ドーム１０２は、ドーム１０４と比べて屈曲しやすいように設計される。そのためには、例えば、ドーム１０４は、ドーム１０２に比べて、より肉厚に設計しあるいは水平面からの角度をより大きく構成するのが好ましい。また、ドーム１０２，１０４は、導電性弾性体１１１がＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接触後、導電性弾性体１１１に対して過度に荷重が加わらないように、上方に変形して力を逃がす機能を有する部材である。すなわち、ドーム１０２，１０４は、導電性弾性体１１１を支持する変形自在な部材であって、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後に、導電性弾性体１１１をＰＣＢ５から離れる方向に移動させて導電性弾性体１１１への荷重を緩和させる支持部材に相当する。かかる支持部材としての機能を十分に発揮できるようにするには、導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後、キートップ２からの押圧に応じて変形しやすい厚さあるいは材料で構成するのが好ましい。
【００５５】
キートップ載置部１０５は、略円柱形状でやや下方に向かって小径に構成されている。キートップ載置部１０５の下端には、接点１１０が固定されている。接点１１０は、例えば、金属、カーボン等の板若しくは薄膜にて形成可能である。キートップ２を押圧していない状態における接点１１０の下面からＰＣＢ５の第二接点用電極５２までの距離をＤ（ｍｍ）、同状態における導電性弾性体１１０の下面からＰＣＢ５の第一接点用電極５０までの距離をｄ（ｍｍ）とすると、Ｄ（ｍｍ）＞ｄ（ｍｍ）の関係にある。ｄ（ｍｍ）は、キートップ２を押圧していない状態において存在していなくても良いが、この実施の形態では存在する。すなわち、導電性弾性体１１０は、キートップ２を押圧していない状態において、ＰＣＢ５上の第一接点用電極５０に接していない。
【００５６】
（２）ＰＣＢ
ＰＣＢ５は、その表面に、導電性を有する配線、接点用電極等を備えた板状の基板である。ＰＣＢ５の材料に関しては、第一の実施の形態と共通するので、ここでは重複した説明を省略する。ＰＣＢ５の表面には、図９（９Ｂ）に示すように、２種類の接点用電極が設けられている。一つは、コンタクトラバー１００における導電性弾性体１１１の下方に配置される第一接点用電極５０であり、もう一つは、接点１１０の下方に配置される第二接点用電極５２である。第一接点用電極５０は、第一の実施の形態と同様の櫛歯状の第一電極５０ａ，５０ｂから構成される。第二接点用電極５２は、円形状の第二電極５２ａと、その内部に配置される点形状の第二電極５２ｂとから構成される。第二電極５２ａ，５２ｂは、互いに非接触状態でＰＣＢ５上に配置されている。ただし、第一接点用電極５０、第二接点用電極５２は、その形状および配置を上記以外にしても良い。例えば、第二接点用電極５２は、互いに非接触状態で配置される半月状の２つの電極から構成しても良い。第一接点用電極５０の配置される位置は、その中心に導電性弾性体１１１の底部が接する位置とするのが好ましい。第二接点用電極５２は、接点１１０が第二電極５２ａ，５２ｂの隙間をつなぐ位置に配置される。第一接点用電極５０および第二接点用電極５２の材料としては、導電性の高い材料であれば特定の材料に限定されないが、電極形成の容易さから、銅、タングステン、金、アルミニウム等が特に好ましい。また、第一接点用電極５０、第二接点用電極５２の形成には、箔の貼り付け、ＣＶＤあるいはＰＶＤ等の薄膜形成法、その他公知の如何なる方法でも利用できる。
【００５７】
図１０は、第２の実施の形態に係る感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す断面図であって、（１０Ａ）は導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触したときの状態を、（１０Ｂ）はさらに進んで接点１１０が第二接点用電極５２に接触したときの状態を、それぞれ示す。
【００５８】
導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー１００は、キートップ２を押していない状態（１０Ａの一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム１０２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体１１１がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。その後、導電性弾性体１１１に過度の荷重が加わらないようにドーム１０２およびドーム１０４が変形し、これによって、導電性弾性体１１１に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【００５９】
導電性弾性体１１１が第一接点用電極５０に接触した後に、キートップ２を押圧し続けると、（１０Ｂ）に示すように、キートップ２およびコンタクトラバー１００は、（１０Ａ）の状態（１０Ｂの二点鎖線で示す状態）からさらに下方に沈む。そして、導電性弾性体１１１の内側に配置されている接点１１０が第二電極５２ａ，５２ｂに接触する。この結果、二段目のスイッチがオフからオンとなる。この状態からは、キートップ２から押圧した力は、接点１１０でも受けることができるので、ドーム１０２，１０４は、その後、ほとんど若しくは全く変形しない。
【００６０】
３．第３の実施の形態
感圧式入力装置の第３の実施の形態は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なり、１段スイッチである。
【００６１】
図１１は、感圧式入力装置１を、図１のＡ−Ａ線と同様の線にて切断したときの断面図（１１Ａ）およびプリント回路基板５上の第一接点用電極５０の平面図（１１Ｂ）である。
【００６２】
図１１と図２を比較すると明らかなように、この実施の形態に係る感圧式入力装置１は、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１から二段目のスイッチに関わる構造を除外したものである。具体的には、この実施の形態に係る感圧式入力装置１は、第１の実施の形態に係る感圧式入力装置１に備えられている可動部３４、その直下の接点４１およびＰＣＢ５上の第二接点用電極５１を備えていない。
【００６３】
キートップ２は、第一の実施の形態と共通の形態を有するので、ここでは重複した説明を省略する。コンタクトラバー２００とキートップ２あるいはＰＣＢ５との各固定方法、コンタクトラバー２００の構成材料については、第一の実施の形態と同様である。コンタクトラバー２００は、ＰＣＢ５に固定される固定部２０１と、固定部２０１の上方内側に連接するドーム２０２と、ドーム２０２の上方内側に連接するキートップ載置部２０３と、キートップ載置部２０３の内側から下方に向かって延出する薄肉の支持部材２０６と、その支持部材２０６の下端に連接する円板状の浮動部２０７を備える。支持部材２０６および浮動部２０７の上方には、キートップ載置部２０３によって全外周若しくは一部外周を囲まれる空間２０５が形成されている。浮動部２０７の直下には、略半球状の導電性弾性体４０がその球面底部を下向きにして固定されている。導電性弾性体４０は、第一接点用電極５０の上方に配置されている。固定部２０１、ドーム２０２、キートップ載置部２０３、支持部材２０６、浮動部２０７および導電性弾性体４０は、第一の実施の形態で説明した固定部３１、ドーム３２、キートップ載置部３３、支持部材３６、浮動部３７および導電性弾性体４０とそれぞれ共通するため、これらについての重複した説明を省略する。また、ＰＣＢ５には、図１１（１１Ｂ）に示すように、第一接点用電極５０が設けられている。この第一接点用電極５０についても、第一の実施の形態にて説明した第一接点用電極５０と共通するので、その重複した説明を省略する。
【００６４】
図１２は、感圧式入力装置１のキートップ２を押圧したときの状態を示す図であって、導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触したときの状態を示す断面図である。
【００６５】
導電性弾性体４０が第一接点用電極５０に接触しているときには、キートップ２およびコンタクトラバー２００は、キートップ２を押していない状態（図１２の一点鎖線で示す状態）から全体的に下方に沈んでおり、ドーム２０２がその内側に部分的に坐屈している。この状態からさらにキートップ２を押圧していくと、導電性弾性体４０がつぶれていき、第一接点用電極５０との接触面積が大きくなっていく。これにより、第一電極５０ａ，５０ｂ間の抵抗が小さくなっていく。導電性弾性体４０は、過度に変形すると、その変形に伴って導電性粒子（ここでは、好適にはカーボン粒子）同士の距離が局所的に拡がり、導電性弾性体４０の電気抵抗が大きくなる。このため、導電性弾性体４０に過度の荷重が加わる前に、薄肉状の支持部材２０６が変形する。これによって、導電性弾性体４０に加わった力の一部（Ｆ）を上方に逃がすことができる。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に何ら限定されるものではない。
【００６７】
（実験１：導電性弾性体の形状の検討）
第一の実施の形態に係る感圧式入力装置１（図１，２参照）において、導電性弾性体４０をどのような形状にするのが好ましいかを調べた。具体的には、荷重が１０Ｎを超えない範囲（好ましくは６Ｎまでの範囲）で電気抵抗の変位の差を十分に検知可能であって、かつ荷重の増大に対して急激な電気抵抗の低下がないという条件を満たす導電性弾性体４０の形状を調べた。変位図２（２Ａ）において、Ｌ＝１３．５ｍｍ、Ｈ１＝３．０ｍｍ、Ｈ２＝２．５ｍｍ、Ｄ＝１．１ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍとした。また、キートップ２を押圧していない初期の押し込み量は０ｍｍであった。
【００６８】
導電性弾性体４０は、次の方法にて作製した。シリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業株式会社製、製品名：ＫＥ ９５１−Ｕ）６０重量部に、アセチレンブラック（電気化学工業株式会社製）４０重量部を配合し、体積固有抵抗５オーム程度とした導電ゴムマスターバッチ（信越ポリマー株式会社製、製品名：８７Ｃ４０Ｐ-１）を用意した。この導電ゴムマスターバッチ５０重量部と、絶縁性のシリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業株式会社製、製品名：ＫＥ ９６１−Ｕ）５０重量部とを混練し、カーボンブラック２０重量％の導電ゴムを作製した。次に、一端が球面、平面、円錐、台形の各形状となるように種々の金型を用意して上記導電ゴムの成形を行い、各種先端形状を有する導電性弾性体４０を作製した。
【００６９】
図１３は、導電性弾性体４０の複数種の形状を示す図である。図１４は、図１３に示す複数種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸は荷重、縦軸は電気抵抗である。導電性弾性体４０を接触させる電極は第一接点用電極５０とした。荷重と電気抵抗は、荷重測定機を用いて、１．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で導電性弾性体４０を変位させる方法にて測定した。
【００７０】
「Ａ３」を除き、全高を統一して、一端が、球面形状、略平面形状、円錐形状および台形形状の各種導電性弾性体４０を用意した。一端が球面形状の導電性弾性体４０は、「Ａ１」、「Ａ２」および「Ａ３」の３種類である。「Ａ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ａ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ａ３」は、全高０．３０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、球面部分の高さ０．１５ｍｍの導電性弾性体である。一端が略平面形状の導電性弾性体４０は、「Ｂ１」および「Ｂ２」の２種類である。「Ｂ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．４０ｍｍ、球面部分の高さ０．１０ｍｍの導電性弾性体である。「Ｂ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．４０ｍｍ、球面部分の高さ０．１０ｍｍの導電性弾性体である。一端が円錐形状の導電性弾性体４０は、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｄ１」および「Ｄ２」の４種類である。「Ｃ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、円錐部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ｃ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１５ｍｍ、円錐部分の高さ０．３５ｍｍの導電性弾性体である。「Ｄ１」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍの導電性弾性体である。「Ｄ２」は、全高０．５０ｍｍ、直径３．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍの導電性弾性体である。先端が台形形状の導電性弾性体４０は、「Ｅ」のみである。「Ｅ」は、全高０．５０ｍｍ、直径２．５０ｍｍ、円柱部分の高さ０．１０ｍｍ、円錐部分の高さ０．４０ｍｍ、先端の平面部分の直径０．５０ｍｍの導電性弾性体である。
【００７１】
１０種類の導電性弾性体４０の荷重−抵抗曲線を比較すると、荷重の増加に対して抵抗が緩やかに減少する理想的な曲線に近いものは、図１４（１４Ａ）に示す「Ａ１」、「Ａ２」および「Ａ３」であった。次に、理想的なものは、図１４（１４Ｃ）に示す「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｄ１」および「Ｄ２」であった。その次は、図１４（１４Ｂ）に示す「Ｂ１」および「Ｂ２」と、図１４（１４Ｄ）に示す「Ｅ」であった。この結果より、可変抵抗機能を実現するためにより好ましい導電性弾性体４０は、先端部分が球面若しくは尖塔形状であり、先端が平面になると抵抗減少が大きく変わる位置（変位量）が存在し、先端部分が球面若しくは尖塔形状のものよりも比較的劣る傾向があることがわかった。
【００７２】
（実験２：導電性弾性体の外径の検討）
実験１で作製した導電ゴムを用いて、一端が球面の導電性弾性体「Ａ１」と同一の形態で、外径のみを５．０ｍｍ、３．０ｍｍおよび２．５ｍｍの３種類に変化させた導電性弾性体４０を作製し、各種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を調べた。好ましい導電性弾性体４０の外形としては、実験１と同様、荷重が１０Ｎを超えない範囲（好ましくは６Ｎまでの範囲）で電気抵抗の変位の差を十分に検知可能であって、かつ荷重の増大に対して急激な電気抵抗の低下がないという条件を満たす導電性弾性体４０の外形とした。荷重の変更方法は、実験１と同様である。
【００７３】
図１５は、外径を５．０ｍｍ、３．０ｍｍおよび２．５ｍｍの３種類の外径を有する各種の導電性弾性体４０に印加する荷重を変えたときの電気抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸は荷重、縦軸は電気抵抗である。
【００７４】
図１５に示すように、いずれの外径でも、荷重の上昇に対する急激な電気抵抗の低下はみられなかった。外径５．０ｍｍおよび外径３．０ｍｍの導電性弾性体４０は、外径２．５ｍｍの導電性弾性体４０と比べて、荷重の小さい領域（１００〜２００グラム）でも電気抵抗が大きく、当該領域において荷重の上昇に対する電気抵抗差を明確に検出可能であることがわかった。特に、外径３．０ｍｍの導電性弾性体４０は、外径５．０ｍｍの導電性弾性体４０よりも荷重の小さい領域における電気抵抗が大きく、比較的良好な電気抵抗の変化を確認することができた。
【００７５】
（実験３：支持部材の厚さの検討）
支持部材３６の厚さ（Ｗ）が異なる複数種のコンタクトラバー３を金型成形にて用意し、各種コンタクトラバー３の浮動部３７に、一端が球面形状で外径３ｍｍの導電性弾性体４０を取り付けた。次に、コンタクトラバー３の上方から１ｍｍ／ｓｅｃの速度で押圧し、０〜１．５ｍｍまで駆動したときの導電性弾性体４０に加わる荷重の変化および１．５〜２．０ｍｍまで駆動したときの導電性弾性体４０に加わる荷重の変化を調べた。その結果を、表１に示す。表中の評価結果は、３段階とし、使用できるが荷重に対して電気抵抗が不安定になる可能性があるレベルを「１」、十分に使用できるレベルであるが電気抵抗の変化が若干不安定、あるいは若干、荷重が伝わりにくいレベルを「２」、全く問題なく十分に使用できるレベルを「３」とした。そして、使用できないレベルは、評価なしとした。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１に示すように、支持部材３６の使用上最も良好な厚さ（Ｗ）は０．１５ｍｍであることがわかった。荷重に対する電気抵抗の変化は緩慢であって２ｍｍ可動のときにも十分に電気抵抗の変位を検出できた。次に、良好な厚さ（Ｗ）は、０．１０ｍｍおよび０．２０ｍｍであった。厚さ（Ｗ）が０．１０ｍｍの場合、可動初期には電気抵抗が少し不安定であるものの、それ以降の可動域では荷重に対する電気抵抗の変化は安定して低下した。また、厚さ（Ｗ）が０．２０ｍｍの場合、十分に電気抵抗の変位の差を検出できるが、電気抵抗の若干急な低下を生じる荷重域があった。最後に、レベル１とした厚さ（Ｗ）が０．０５ｍｍおよび０．２５ｍｍでは、荷重が一定に接点に若干伝わりにくい、あるいは急激な電気抵抗の変化が見られ、先に述べたレベル３，２のものに比べて若干劣っていたが、使用できるレベルであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、車載用機器をはじめ各種機器のスイッチに利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 感圧式入力装置
３ コンタクトラバー
５ ＰＣＢ（プリント回路基板）
３６ 支持部材
４０ 導電性弾性体
４１ 接点（導電体）
５０ 第一接点用電極
５０ａ 第一電極
５０ｂ 第一電極
５１ 第二接点用電極
５１ａ 第二電極
５１ｂ 第二電極
５２ 第二接点用電極
５２ａ 第二電極
５２ｂ 第二電極
６０ アナログ回路
７０ デジタル回路
７２ オン／オフ式のスイッチ
８０ 複合回路
９５ マイクロコンピュータ（検知装置）
１００ コンタクトラバー
１０２ ドーム（支持部材）
１０４ ドーム（支持部材）
１１１ 導電性弾性体
１１０ 接点（導電体）
２００ コンタクトラバー
２０６ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間する複数の第一電極から成る第一接点用電極を少なくとも有するプリント回路基板と、
そのプリント回路基板の上方に配置され、当該プリント回路基板の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバーと、
上記コンタクトラバーから上記プリント回路基板の方向への押圧を検知する検知装置と、
を備える感圧式入力装置であって、
上記コンタクトラバーは、
上記第一接点用電極の上方において上記第一接点用電極に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体と、
上記導電性弾性体を支持する変形自在な部材であって、上記導電性弾性体が上記第一接点用電極に接触した後に、上記導電性弾性体を上記プリント回路基板から離れる方向に移動させて上記導電性弾性体への荷重を緩和させる支持部材と、
を備え、
上記第一接点用電極は、上記導電性弾性体との接触面積に依存して上記第一電極間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、
上記検知装置は、上記電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に上記押圧を検知しないことを特徴とする感圧式入力装置。
【請求項２】
前記導電性弾性体は、前記コンタクトラバーを前記プリント回路基板の方向へ向けて押し下げていない状態では、前記プリント回路基板との間に空間を有し、前記第一接点用電極と非接触状態にあることを特徴とする請求項１に記載の感圧式入力装置。
【請求項３】
前記プリント回路基板は、前記第一接点用電極以外に、互いに離間する複数の第二電極から成る第二接点用電極をさらに備え、
前記コンタクトラバーは、上記第二接点用電極の上方に、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との距離より大きな距離を離して導電体を備え、
前記検知装置は、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との接触後のさらなる押し下げにより、上記導電体と上記第二接点用電極とが接触した際に、次の押圧を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の感圧式入力装置。
【請求項４】
前記コンタクトラバーにおいて、前記導電性弾性体は、前記導電体よりも内側に設けられ、
前記プリント回路基板において、前記第一接点用電極は、前記第二接点用電極よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の感圧式入力装置。
【請求項５】
前記導電体と前記第二接点用電極との間でデジタル回路のオン／オフ式のスイッチを構成する場合において、
前記プリント回路基板は、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との間で構成される可変抵抗を備えるアナログ回路と上記デジタル回路を電気的に組み合わせた複合回路を備え、
前記検知装置は、上記複合回路から得られる単一の出力電圧により、第一段および第二段の各押圧を検知することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の感圧式入力装置。
【請求項１】
互いに離間する複数の第一電極から成る第一接点用電極を少なくとも有するプリント回路基板と、
そのプリント回路基板の上方に配置され、当該プリント回路基板の表面に向かって弾性的に駆動可能なコンタクトラバーと、
上記コンタクトラバーから上記プリント回路基板の方向への押圧を検知する検知装置と、
を備える感圧式入力装置であって、
上記コンタクトラバーは、
上記第一接点用電極の上方において上記第一接点用電極に向かって突出して備えられ、その先端に向かって水平断面を小さくする形状を有する導電性弾性体と、
上記導電性弾性体を支持する変形自在な部材であって、上記導電性弾性体が上記第一接点用電極に接触した後に、上記導電性弾性体を上記プリント回路基板から離れる方向に移動させて上記導電性弾性体への荷重を緩和させる支持部材と、
を備え、
上記第一接点用電極は、上記導電性弾性体との接触面積に依存して上記第一電極間の電気抵抗を低下させる機能を持ち、
上記検知装置は、上記電気抵抗の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、当該閾値を超えたと判断した際に押圧を検知し、当該閾値を超えていないと判断した際に上記押圧を検知しないことを特徴とする感圧式入力装置。
【請求項２】
前記導電性弾性体は、前記コンタクトラバーを前記プリント回路基板の方向へ向けて押し下げていない状態では、前記プリント回路基板との間に空間を有し、前記第一接点用電極と非接触状態にあることを特徴とする請求項１に記載の感圧式入力装置。
【請求項３】
前記プリント回路基板は、前記第一接点用電極以外に、互いに離間する複数の第二電極から成る第二接点用電極をさらに備え、
前記コンタクトラバーは、上記第二接点用電極の上方に、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との距離より大きな距離を離して導電体を備え、
前記検知装置は、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との接触後のさらなる押し下げにより、上記導電体と上記第二接点用電極とが接触した際に、次の押圧を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の感圧式入力装置。
【請求項４】
前記コンタクトラバーにおいて、前記導電性弾性体は、前記導電体よりも内側に設けられ、
前記プリント回路基板において、前記第一接点用電極は、前記第二接点用電極よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の感圧式入力装置。
【請求項５】
前記導電体と前記第二接点用電極との間でデジタル回路のオン／オフ式のスイッチを構成する場合において、
前記プリント回路基板は、前記導電性弾性体と前記第一接点用電極との間で構成される可変抵抗を備えるアナログ回路と上記デジタル回路を電気的に組み合わせた複合回路を備え、
前記検知装置は、上記複合回路から得られる単一の出力電圧により、第一段および第二段の各押圧を検知することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の感圧式入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２３１１４（Ｐ２０１１−２３１１４Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４３７７（Ｐ２００９−１６４３７７）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【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２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【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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