(57)【要約】【課題】  小型であっても操作ストロークを長くして良好な操作感を得ることができ、仕様変更にも柔軟に対応可能で、特性のバラツキも少ない照光式スイッチを提供することにある。【解決手段】  本発明の照光式スイッチは、固定接点１ａが形成された基板１と、基板１上に実装された光源２，３と、固定接点１ａに対向するように基板１上に配設され且つ光源２，３に対向する位置に孔４ｂ，４ｃを有するドーム状のバネ４とを備えている。更に、この照光式スイッチでは、スイッチの力点となるバネ４の頂部４ａ付近の上に弾性材からなる押圧部材５を配置し、押圧されて弾性変形した押圧部材５の弾性力がバネ４が反転する荷重に達するとバネ４が反転して固定接点１ａに接触するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点が形成された基板と、該基板上に実装された光源と、前記固定接点に対向するように前記基板上に配設され且つ前記光源に対向する位置に孔を有するドーム状のバネとを備えた照光式スイッチであって、
スイッチの力点となる前記バネの頂部付近の上に弾性材からなる押圧部材を配置し、押圧されて弾性変形した前記押圧部材の弾性力が前記バネが反転する荷重に達すると前記バネが反転して前記固定接点に接触することを特徴とする照光式スイッチ。
【請求項２】
前記光源及びバネを覆うシートと、該シートを支持して前記光源及びバネが収納される空間を前記基板とシートとの間に確保するベースシートとを備え、
前記押圧部材は、前記バネが反転したときに前記ベースシートの高さ以上の高さを有する請求項１に記載の照光式スイッチ。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記バネが反転するために必要な荷重以下の荷重で弾性変形する硬さを有する請求項１又は２に記載の照光式スイッチ。
【請求項４】
前記押圧部材はシリコンからなる請求項１乃至３のいずれかに記載の照光式スイッチ。
【請求項５】
前記シリコンはＡ４０〜Ａ８０の硬さを有する請求項４に記載の照光式スイッチ。
【請求項６】
前記バネの孔と前記光源は、前記バネの中央の頂部を挟む対称位置に複数設けられている請求項１に記載の照光式スイッチ。
【請求項７】
前記光源は前記バネの中央に対向する位置に配置され、前記バネの孔は前記光源に対向する前記バネの中央に設けられている請求項１に記載の照光式スイッチ。
【請求項８】
前記押圧部材は円柱形をなし、その一方の円形の端面が前記バネの中央の頂部に当接する請求項６に記載の照光式スイッチ。
【請求項９】
前記押圧部材は円筒形をなし、その一方のリング状の端面が前記バネの孔の周囲に当接する請求項７に記載の照光式スイッチ。
【請求項１０】
前記押圧部材は略半球形状又は略円錐台形状をなし、その球状に突出する部分の頂点又は円錐台の上底が前記バネに当接する請求項６に記載の照光式スイッチ。
【請求項１１】
前記押圧部材は内周面の内径が上方に向かって広がるように傾斜した反射面からなる請求項９に記載の照光式スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源とドーム状のバネを備え、バネの孔から上方を照光する照光式スイッチに関するものであり、特に、小型であっても操作ストロークを長くして良好な操作感を得ることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光源とドーム状のバネを用いた照光式スイッチでは、ドーム状の弾性金属板からなる可動接片の頂部に一体に突起部を設け、その中心位置に照射孔を設けることで、光源からの光をスイッチの中心上方に照射すると共に製造し易く操作感を良好にしたものが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３０８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の照光式スイッチでは、突起部及びその頂部にある平坦部が、ドーム状の可動接片の中央に位置しているため、バネとして利用できる領域が狭められ、スイッチとして必要なバネ性を得るために可動接片の径を大きくすることが必要になり、大型化し易いという問題があった。
【０００５】
また、上記バネの突起部は、バネの曲げ加工により形成されていた。このため、仕様変更等により光源の高さが変わり、光源と突起部の内面とのクリアランスの変更が必要になると、バネを成形する金型を作り直さなければならず、コストが大幅に増すという問題もあった。
【０００６】
また、上記のようにバネの突起部が曲げ加工で形成されているため、その高さ寸法や上部の平坦度が曲げ加工精度に依存しており、それらにバラツキがあってバネの特性等が安定しないという問題もあった。
【０００７】
また、バネの突起部はバネと一体に形成された金属製の剛体からなるため、バネとして利用することができず、単にバネの全高を増すだけのものとなっていた。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、小型であっても操作ストロークを長くして良好な操作感を得ることができ、仕様変更にも柔軟に対応可能で、特性のバラツキも少ない照光式スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の照光式スイッチは、固定接点が形成された基板と、該基板上に実装された光源と、前記固定接点に対向するように前記基板上に配設され且つ前記光源に対向する位置に孔を有するドーム状のバネとを備えた照光式スイッチであって、スイッチの力点となる前記バネの頂部付近の上に弾性材からなる押圧部材を配置し、押圧されて弾性変形した前記押圧部材の弾性力が前記バネが反転する荷重に達すると前記バネが反転して前記固定接点に接触するものである。
【００１０】
また、前記照光式スイッチは、前記光源及びバネを覆うシートと、該シートを支持して前記光源及びバネが収納される空間を前記基板とシートとの間に確保するベースシートとを備え、前記押圧部材は、前記バネが反転したときに前記ベースシートの高さ以上の高さを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照光式スイッチでは、ドーム状のバネとは別部材で押圧部材を形成しバネの力点に配置することにより、押圧部材の直下部分もバネとして利用できるため、バネの径を大きくすることなく必要なバネ性を得ることができる。これにより、スイッチを小型化することが可能となる。
【００１２】
また、バネとは別部材で押圧部材を形成しているので、仕様変更等で光源の高さが変わっても、押圧部材の高さを変更するだけで対応することができ、変更が容易である。
【００１３】
また、押圧部材はシート状の材料から打ち抜いて形成するなど、高さや上下面の平坦度に関して加工バラツキの影響を受けにくい加工方法で形成することができ、バネの特性等を安定させることができる。
【００１４】
また、押圧部材はバネと別部材で形成された弾性材からなるため、バネとして利用することができ、バネのストロークに押圧部材の弾性変形によるストロークを加えて操作ストロークを増すことができ、バネを大型化することなく優れた操作感を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照光式スイッチを示す要部断面図である。
【図２】図１に示す照光式スイッチの平面図である。
【図３】図１に示す照光式スイッチを押圧したときの状態を示す要部断面図である。
【図４】図１に示す照光式スイッチにおけるバネ単品を押圧操作したときの荷重とストロークの関係を示すＦＳ（Ｆｏｒｃｅ−Ｓｔｒｏｋｅ）特性図である。
【図５】図１に示す照光式スイッチにおけるバネと押圧部材を押圧操作したときの荷重とストロークの関係を示すＦＳ特性図である。
【図６】図１に示す照光式スイッチを押し子で押圧したときの状態を示す要部断面図である。
【図７】図６に示す照光式スイッチの押し子に位置ズレが生じた場合を示す要部断面図である。
【図８】図１に示す押圧部材の形状を変更した例を示す要部断面図である。
【図９】図１に示す押圧部材の形状を変更した他の例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る照光式スイッチを示す要部断面図である。
【図１１】図１０に示す照光式スイッチの平面図である。
【図１２】図１０に示す照光式スイッチを押圧したときの状態を示す要部断面図である。
【図１３】図１０に示す照光式スイッチを押し子で押圧したときの状態を示す要部断面図である。
【図１４】図１３に示す照光式スイッチの押し子に位置ズレが生じた場合を示す要部断面図である。
【図１５】図１０に示す押圧部材の一部を変更した例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の実施形態に係る照光式スイッチは、図１及び図２に示すように、表面中央に設けられた固定接点１ａと、この固定接点１ａを挟んで２箇所にそれぞれ設けられた光源実装用の電極パターン１ｂ、１ｃと、表面外周付近に設けられた接続パターン１ｄを有する基板１とを備えている。この基板１は絶縁性を有する樹脂材等からなり、その裏面には、固定接点１ａ、電極パターン１ｂ、１ｃ及び接続パターン１ｄと適宜導通するように形成された端子１ｅが設けられている。
【００１７】
この基板１の電極パターン１ｂ、１ｃには、発光素子等からなる光源２，３がそれぞれ実装されている。
【００１８】
また、本実施形態における照光式スイッチは、外縁部が接続パターン１ｄに常時接すると共に固定接点１ａに対向するように基板１上に配設されたドーム状の可動接点を構成する金属製のバネ４を備えている。このバネ４は、光源２，３に対向する位置に光源２，３が通過可能な大きさの孔４ｂ、４ｃを有している。また、このバネ４は、その中央の頂部４ａ付近を押圧する力が一定の荷重に達すると反転するクリックアクション機能を備えている。
【００１９】
この照光式スイッチには、その力点である中央付近に円柱形の押圧部材５が配置されている。この押圧部材５は、シリコン等の弾性材からなり、シート状の弾性材から円柱形に打ち抜くこと等により形成されている。
【００２０】
また、この照光式スイッチは、光源２，３及びバネ４を覆う防塵防水用の透明なシート６と、このシート６の外周部分を支持して光源２，３及びバネ４が収納される空間を基板１とシート６との間に確保するベースシート７を備えている。
【００２１】
この照光式スイッチにおける押圧部材５は、その一方の円形の端面５ａがスイッチの力点である中央に位置するバネ４の頂部４ａに当接し、他方の円形の端面５ｂがシート６に当接した状態にある。このときに光源２，３は、バネ４の孔４ｂ、４ｃに対向あるいは孔４ｂ、４ｃから一部が突出した状態となっている。また、押圧部材５及びベースシート７は、少なくとも光源２，３又はバネ４の高さと同じかそれ以上の高さに設定されており、図３に示すように、スイッチがオン状態になったときにも、光源２，３とシート６との間に適度な空間Ｓが形成される。
【００２２】
上記本実施形態の照光式スイッチでは、図１に示すように、バネ４の頂部４ａが固定接点１ａから離れたオフ状態にあるときに、シート６の上から押圧部材５を押圧すると、押圧部材５が弾性変形し、そのまま押圧操作を続けると、押圧部材５の弾性力がバネ４が反転する荷重に達し、図３に示すように、バネ４が反転してその頂部４ａが固定接点１ａに接触してオン状態になる。
【００２３】
このような操作時の荷重とストロークの変化、並びにバネ４と押圧部材５の弾性変形の状態を図４及び図５等に基づいて説明する。図４は、押圧部材５を使用せずにバネ４のみを押圧操作するか又は弾性変形しない押圧部材５を用いた場合におけるスイッチの押圧荷重とストロークの関係を示しており、図５は、弾性材からなる押圧部材５及び金属製のバネ４を用いた場合におけるスイッチの押圧荷重とストロークの関係を示している。なお、ここで使用したバネ４は直径５ｍｍ、押圧部材５はバネ４の２０％の直径である直径１ｍｍのものを使用し、押圧部材５の材質は硬さがＡ４０〜Ａ５０（タイプＡデュロメーターによる計測値）のシリコンを用いている。
【００２４】
図４に示すように、バネ４のみ又は弾性変形しない押圧部材５の場合、押圧操作を始めると直ぐにバネ４が変形し、押圧荷重が所定の荷重（約１５００ｍＮ）に達するとクリック感を伴ってバネ４が反転する（往路ポイントＧＰ１）。バネ４が反転すると、反転の勢いでバネ４の頂部４ａが基板１上の固定接点１ａに接触し（往路ポイントＧＰ２）、バネ４の復元力に抗するように押圧荷重を高めることで接触状態を保つことになる。その後、押圧荷重が所定値まで下がると（復路ポイントＲＰ２）、バネ４が復元を始め、押圧荷重が反転に要する荷重よりも下がると（復路ポイントＲＰ１）、バネ４はドーム状に復元する。この場合、当然ながら、バネ４が弾性変形する距離がスイッチのストロークとなる。従って、スイッチのストロークを長くするには、バネ４を大型化して、その弾性変形する距離を増やすことが必要になる。
【００２５】
これに対し、図５に示すように、弾性材からなる押圧部材５及び金属製のバネ４の両方を用いた場合、押圧操作を始めると、バネ４と押圧部材５が共に変形するか又はバネ４よりも柔らかい押圧部材５が小さい押圧荷重で上下方向に潰れるように大きく変形する（０〜往路ポイントＧＰ１）。そして、押圧部材５が大きく変形したときの弾性力によりバネ４が押圧され、その弾性力がバネ４が反転する荷重に達するとバネ４は反転する（往路ポイントＧＰ１）。バネ４が反転すると、反転の勢いでバネ４の頂部４ａが基板１上の固定接点１ａに接触し（往路ポイントＧＰ２）、バネ４及び押圧部材５の復元力に抗するように押圧荷重を高めることで接触状態を保つことになる。その後、押圧荷重が下がり、押圧部材５の弾性力が所定値まで下がると（復路ポイントＲＰ２）、バネ４が復元を始め、押圧部材５の弾性力が反転に要する荷重よりも下がると（復路ポイントＲＰ１）、バネ４はドーム状に復元しながら潰れるように弾性変形していた押圧部材５が元の円柱形状に復元する。この場合、バネ４の弾性変形によるストロークだけでなく、押圧部材５の弾性変形によるストロークも加わり、バネ４を大型化することなくスイッチの操作ストロークは大きく増加することになる。
【００２６】
図１乃至図３に示したように本実施形態では、バネ４と弾部材からなる押圧部材５を用いているので、上記のようにバネ４の弾性変形によるストロークに押圧部材５の弾性変形によるストロークを加えてスイッチの操作ストロークを大きくすることができる。このときに、スイッチがオフ状態からオン状態になるまでの操作ストロークを大きくするには、バネ４が反転してオン状態になる前に押圧部材５が大きく弾性変形することが必要である。これにはバネ４よりも押圧部材５が柔らかいこと、即ちバネ４が反転するために必要な荷重以下の荷重で押圧部材５が大きく弾性変形する程度の硬さであることが求められ、操作感も考慮するとＡ４０〜Ａ８０の硬さのシリコンで押圧部材５を形成することが好ましい。
【００２７】
また、前述したように、押圧部材５の高さは、バネ４が反転してスイッチがオン状態になったときにも、光源２，３とシート６との間に適度な空間Ｓが形成されるように、少なくとも光源２，３又はバネ４の高さと同じかそれ以上の高さに設定されている。なお、この押圧部材５の高さは、バネ４が反転するために必要な荷重が加わって弾性変形した状態で光源２，３の高さよりも高いことが好ましい。また、操作性を考慮すると、スイッチの中央が外周部分よりも高い方が操作し易いため、ベースシート７よりも押圧部材５が高くなることが好ましい。
【００２８】
一方、図６及び図７に示すように、キーボードの表面シート等に設けられた押し子８を介して押圧操作がなされるスイッチに本実施形態の照光式スイッチを用いた場合、通常、図６に示すように、スイッチの力点である中央付近に押し子８の中心が載るように配置される。しかし、実装時のズレや操作の仕方によって、図７に示すように、押し子８の中心が力点からずれてしまうことがある。このような場合であっても、押圧部材５を力点に配置しているため、押し子８が多少ずれても押圧部材５がバネ４の中央を押圧し、スイッチのストロークや操作感を正常に保つことができ、正常な特性を得ることができる。特に、押圧部材５が円柱形であると、その上端を斜めから押圧してもバネ４の中央を適正に押圧することができる。
【００２９】
また、押圧部材５は、その材質だけでなく、形状によって操作の確実性と操作感を高めることも可能である。例えば、図８及び図９に示すように、押圧部材５を略半球形状、円錐台形状に形成して、その球状に突出する部分の頂点５ｃ又は円錐台の上底５ｄがバネ４の頂部４ａ付近に当接するように配置することにより、安定した状態で上下方向に弾性変形すると共にバネ４の頂部４ａを確実に押圧することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る照光式スイッチは、図１０及び図１１に示すように、基板１１の中央に光源１２が配置されたものとなっている。即ち、第２の実施形態における基板１１には、その表面中央に光源実装用の電極パターン１１ｂが設けられ、その電極パターン１１ｂの外側に固定接点１１ａが設けられ、表面外周付近に接続パターン１１ｄが設けられている。また、この基板１１の裏面には、前述した基板１と同様に、前記固定接点１１ａ、電極パターン１１ｂ及び接続パターン１１ｄと適宜導通する端子１１ｅが設けられている。
【００３１】
この基板１１の電極パターン１１ｂに発光素子等からなる光源１２が実装されて、基板中央に光源１２が配置される。
【００３２】
また、この照光式スイッチにおけるドーム状の可動接点を構成する金属製のバネ１４は、前述したバネ４と同様に、外縁部が接続パターン１１ｄに接触すると共に固定接点１１ａに対向するように基板１１上に配設されている。このバネ１４は、その中央の光源１２に対向する位置に光源１２が通過可能な大きさの孔１４ｂを有している。
【００３３】
更に、この照光式スイッチにおける押圧部材１５は、前述した押圧部材５と同様に、シリコン等の弾性材からなり、本実施形態においては円筒形をなすように打ち抜き等で形成されている。
【００３４】
また、この照光式スイッチにも、光源１２及びバネ１４を覆う防塵防水用の透明なシート１６と、このシート１６の外周部分を支持するベースシート１７が設けられている。
【００３５】
本実施形態における押圧部材１５は、その一方のリング状の端面１５ａがバネ１４の孔１４ｂの周縁部１４ａに当接し、他方のリング状の端面１５ｂがシート１６に当接することで、スイッチの力点に配置されている。このため、光源１２が発する光は、押圧部材１５の中央孔から上方に照射されスイッチを照光することになる。
【００３６】
この照光式スイッチでは、図１０に示すように、バネ１４の孔１４ｂの周縁部１４ａが固定接点１１ａから離れたオフ状態にあるときに、シート１６の上から押圧部材１５を押圧すると、押圧部材１５が弾性変形し、そのまま押圧操作を続けると、押圧部材１５の弾性力がバネ１４が反転する荷重に達し、図１２に示すように、バネ１４が反転して前記孔１４ｂの周縁部１４ａが固定接点１１ａに接触してオン状態になる。このときに、押圧部材１５が光源１２よりも高くなるように設定することで、シート１６と光源１２との間に空間Ｓが形成される。
【００３７】
この照光式スイッチにおいても、前述した第１の実施形態と同様に、押圧操作を始めると、バネ１４と押圧部材１５が共に変形するか又はバネ１４よりも柔らかい押圧部材１５が小さい押圧荷重で上下方向に潰れるように大きく変形し、その後、押圧部材１５が大きく変形したときの弾性力がバネ１４が反転する荷重に達するとバネ１４は反転し、バネ１４が反転すると、バネ１４の孔１４の周縁部１４ａが基板１１上の固定接点１１ａに接触する。その後、押圧荷重が下がり、押圧部材１５の弾性力が所定値まで下がると、バネ１４が復元を始め、押圧部材１５の弾性力が反転に要する荷重よりも下がると、バネ１４はドーム状に復元しながら潰れるように弾性変形していた押圧部材１５が元の円筒形状に復元する。このように、バネ１４の弾性変形によるストロークだけでなく、押圧部材１５の弾性変形によるストロークも加わり、操作ストロークは大きく増加することになる。
【００３８】
この照光式スイッチにおいても、図１３及び図１４に示すように、押し子８を用いた場合、押し子８の中心が力点からずれても、押圧部材１５を力点に配置しているため、押圧部材１５がバネ１４の中央付近を押圧し、正常な特性を得ることができる。
【００３９】
また、図１５に示すように、押圧部材１５の内周面１５ｂを、その内径が上方に向かって広がるように傾斜した反射面で構成することにより、内周面１５ｂをリフレクタとして用いることができ、高効率な光の取り出しが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１，１１  基板
１ａ，１１ａ  固定接点
１ｂ，１ｃ，１１ｂ  電極パターン
１ｄ，１１ｄ  接続パターン
１ｅ，１１ｅ  端子
２，３，１２  光源
４，１４  バネ
４ａ  頂部
４ｂ，４ｃ，１４ｂ  孔
５，１５  押圧部材
５ａ  一方の円形の端面
５ｂ  他方の円形の端面
５ｃ  頂点
５ｄ  上底
６，１６  シート
７，１７  ベースシート
８  押し子
１４ａ  周縁部
１５ａ  一方のリング状の端面
１５ｂ  他方のリング状の端面
１５ｃ  内周面
【図１】
2018022600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018022600.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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