(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者により押下される押下ボタンと、前記押下ボタンにより押下されるスイッチと、前記押下ボタンの位置を検出するセンサと、印加される電場に応じて粘性が変化する電気粘性流体が充填され前記押下ボタンの変位により変形して前記押下ボタンに反力を与える容器と、前記容器に連結され、前記押下ボタンの変位により伸縮して前記押下ボタンに反力を与えるばねと、前記センサの検知結果に基づいて前記電気粘性流体に電場を印加する電場制御部と、を有し、前記押下ボタンの押下方向に直交する方向から見て、前記容器における前記押下方向の中央部は両端部よりも細くなっており、前記電場制御部は、前記押下ボタンの押下開始時には前記電気粘性流体の粘性を第１の値とし、前記押下ボタンが一定量押し込まれたときに、前記電気粘性流体の粘性を前記第１の値よりも小さい第２の値とするものであり、前記押下ボタンの位置に基づいて前記電場により前記電気粘性流体の粘性を調節して前記容器の反力を調節可能であることを特徴とする押下部品。
【請求項２】
前記容器は硬質材料からなる底板及び蓋板並びに前記底板と蓋板との間の柔軟材料からなる側部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の押下部品。
【請求項３】
前記底板及び蓋板が導電性材料からなり、夫々前記電場制御部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の押下部品。
【請求項４】
前記電場制御部が電源と電圧調整器とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の押下部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は押しボタン等の押下部品に関し、特に、押下力に対する反力を電気的に制御することが可能な押下部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータの周辺器機であるマウス及びキーボード並びに電話機等の多くの装置において、押しボタン等の押下部品が多用されている。このような押下部品は、押下力変動又はクリック効果と呼ばれる機能を有することが好ましい。押下力変動とは、操作者が押下部品を押下する際に、押下量に応じてこの押下を妨げる力（以下、反力という）の大きさが変化する機能を指す。これにより、例えば、押下部品の押下開始時には反力が大きく、押下部品を一定量押下すると反力が急に減少し、操作者が押下部品を押下したことを確実に知覚することができる。
【０００３】
この押下力変動（クリック効果）を機械的に実現する技術として、特開２０００−３２１３８１号公報に開示されている押しボタン機構がある。この押しボタン機構においては、回転てこである第１の部材と、剛性アーム及び柔軟アームを備える第２の部材とを設け、これらの部材の外形を工夫し、これらの部材を組み合わせて駆動させることにより、前述の押下力変動を実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。特開２０００−３２１３８１号公報に開示されているような機械的手段により押下力変動を実現する押しボタン機構（押下部品）においては、押下時における反力の大きさ、押下力変動の大きさ及び押下ボタンの位置の押下力依存性が、押下部品を構成する各部品の寸法誤差によって押下部品間でばらつくという問題点がある。このようなばらつきを低減するためには、押下部品を構成する個々の部品において厳しい寸法管理を行い、また、押下部品の組立時において前述の反力及び押下力変動の大きさを機械的な調整作業によって制御することが必要となる。このため、押下部品の生産性が低下し、コストの増大を招いている。
【０００５】
また、近時、コンピュータのマウス及びキーボート等において、エンドユーザの好みに合わせて押下部品の反力及び押下力変動を調整することが要望されている。しかしながら、従来の機械的手段により押下力変動を実現している押下部品においては、このような調整は極めて困難である。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、押下時の反力及び押下力変動の大きさ並びに押下ボタンの位置の押下力依存性が容易に調整可能である押下部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る押下部品は、操作者により押下される押下ボタンと、前記押下ボタンにより押下されるスイッチと、前記押下ボタンの位置を検出するセンサと、印加される電場に応じて粘性が変化する電気粘性流体が充填され前記押下ボタンの変位により変形して前記押下ボタンに反力を与える容器と、前記容器に連結され、前記押下ボタンの変位により伸縮して前記押下ボタンに反力を与えるばねと、前記センサの検知結果に基づいて前記電気粘性流体に電場を印加する電場制御部と、を有し、前記押下ボタンの押下方向に直交する方向から見て、前記容器における前記押下方向の中央部は両端部よりも細くなっており、前記電場制御部は、前記押下ボタンの押下開始時には前記電気粘性流体の粘性を第１の値とし、前記押下ボタンが一定量押し込まれたときに、前記電気粘性流体の粘性を前記第１の値よりも小さい第２の値とするものであり、前記押下ボタンの位置に基づいて前記電場により前記電気粘性流体の粘性を調節して前記容器の反力を調節可能であることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、前記ばねと前記電気粘性流体が充填された容器とにより、前記押下ボタンに反力を印加するばね−減衰機構を形成する。前記電場制御部により電気粘性流体に印加する電場を制御することにより、電気粘性流体の粘性を制御し、これにより、前記電気粘性流体が充填された容器の変形抵抗を調節し、この結果、前記ばね−減衰機構が押下ボタンに与える反力を調整することができる。また、これにより、押下ボタンの位置の押下力依存性を調整することができる。更に、本発明においては、前記押下力変動機構により、前記スイッチが前記押下ボタンに印加する反力を変化させ、即ち押下力変動を実現し、操作者にスイッチが押下されたことを知覚させるが、押下開始時の反力を調整することにより、押下力変動の大きさを制御することができる。なお、本発明においては、押下力変動とは全体の反力に対する反力の変化量の割合をいう。
【００１０】
本発明においては、前記ばねと前記電気粘性流体が充填された容器とにより、前記押下ボタンに反力を印加するばね−減衰機構を形成する。前記電場制御部により電気粘性流体に印加する電場を制御することにより、電気粘性流体の粘性を制御し、これにより、前記電気粘性流体が充填された容器の変形抵抗を調節し、この結果、前記ばね−減衰機構が押下ボタンに与える反力を調整することができる。また、これにより、押下ボタンの位置の押下力依存性を調整することができる。更に、本発明においては、押下ボタンの位置を検出するセンサを有するため、押下ボタンの押圧量に応じて反力を調整することができる。これにより、前記スイッチが押下力変動機構を備えていなくても、押下力変動を実現することができ、また、押下力変動の大きさ及び変動位置を任意に制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例に係る押下部品の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施例の押下部品においては、電気基板７の表面に押圧されることにより開閉するスイッチ５が設けられている。本実施例においては、スイッチ５は押下力変動機構を備えた公知のダクトスイッチである。スイッチ５の上には押下ボタン３が設けられている。押下ボタン３は傘状の形状を有しており、上部の円板部３ａと下部の軸部３ｂとから構成されている。軸部３ｂの下端はスイッチ５の上端に連結している。円板部３ａは端部が下方に曲げられている。また、押下ボタン３の側部及び下部を囲むように筐体６が設けられている。筐体６の底部には押下ボタン３の軸部３ｂが貫通する孔部６ａが設けられ、押下ボタン３の円板部３ａの上面は筐体６の上面から突出している。
【００１２】
また、押下ボタン３の円板部３ａと筐体６との間には、軸部３ｂを囲むように、減衰機構部１及び適当なばね剛性を持ったばね４が設けられている。ばね４はコイル状の形状を有し、その軸方向が押下ボタン３の軸部３ｂの軸方向と一致し、且つ、軸部３ｂを囲み減衰機構部１の上端と円板部３ａの下端とに連結されている。減衰機構部１は筐体６とばね４との間に設けられ、上部の座金等の金属からなる蓋板１ａ、下部の座金等の金属からなる底板１ｂ及び蓋板１ａと底板１ｂとの間のビニール等の柔軟材料からなる側部１ｃとから構成されている。また、減衰機構部１の中央部には押下ボタン３の軸部３ｂが挿通する孔部１ｄが形成されている。減衰機構部１の形状は、側方、即ち軸部３ｂの軸方向に直交する方向から見ると、蓋板１ａを含む上部及び底板１ｂを含む下部の直径が大きく、中間部の直径が小さい断面エ字形状となっており、軸部３ｂの軸方向（以下、垂直方向という）から見ると、中心に孔部１ｄが形成された環状の形状となっている。減衰機構部１は、柔軟材料からなる側部１ｃが存在することにより、垂直方向に伸縮することができる。
【００１３】
減衰機構部１内には外部からの電場により粘性が変化する電気粘性流体８が充填されている。電気粘性流体８には、例えば、旭化成工業株式会社製ＡＲＣ０１、株式会社日本触媒製ＴＸ−ＥＲ８又は藤倉化成株式会社製ＴＨ−４０３等のＥＲ流体を使用することができる。これらのＥＲ流体はいずれも印加される電場が増大すると粘性が増加する特性を有する。また、本実施例の押下部品においては、電気粘性流体８に電場を印加する電場制御部２が設けられており、電場制御部２は減衰機構部１の蓋板１ａ及び底板１ｂに接続されている。電場制御部２は電源２ａ及び可変抵抗器等の電圧調整器２ｂが直列に接続されて構成されている。減衰機構部１及びばね４により、ばね−減衰機構９が構成されている。減衰機構部１の垂直方向の伸縮挙動は、ばね４から印加される力及び電気粘性流体８の粘性に依存する。
【００１４】
操作者が押下ボタン３の円板部３ａの上面を押圧すると、円板部３ａの垂直方向の位置が変位し、この変位が軸部３ｂを介して電気基板７上のスイッチ５に伝わり、スイッチ５を押圧する。このとき、ばね４と減衰機構部１とからなるばねー減衰機構９が、押下ボタン３に対して押下ボタン３の変位を妨げる方向に力を与える。また、スイッチ５も押下ボタン３に対して押下ボタン３の変位を妨げる方向に力を与える。ばねー減衰機構９及びスイッチ５が押下ボタン３に与える力の合計が、押下力に対する反力となる。スイッチ５は押下力変動機構を備えているため、押下ボタン３が一定量押し込まれると、前記反力の大きさが減少し、押下力変動が実現する。
【００１５】
このとき、ばねー減衰機構９が押下ボタン３に印加する力の大きさはばねー減衰機構９の特性に依存し、ばねー減衰機構９の特性はばね４のばね剛性（ばね定数）及び減衰機構部１内に充填されている電気粘性流体８の粘性に依存する。また、前記反力の大きさは押下ボタン３の変位量によっても変化し、この変化挙動もばね４のばね剛性及び電気粘性流体８の粘性に依存する。電場制御部２により減衰機構部１の蓋板１ａ及び底板１ｂを電極として電気粘性流体８に電場を印加する。このとき、電場制御部２の出力を調整して電気粘性流体８に印加する電場の強さを制御することにより、電気粘性流体８の粘性を制御することができる。伸縮率に応じて一定の反力を与えるばね４に対して、電気粘性流体８の粘性を調整することにより、ばねー減衰機構９全体の反力を制御することができる。これにより、押下ボタン３に印加する反力の大きさを任意に調整することができる。また、この結果、押下ボタン３の位置の押下力依存性を制御することができる。
【００１６】
更に、押下ボタン３が一定量押し込まれると、スイッチ５内の押下力変動機構が作動してスイッチ５の反力の大きさが減少するが、前述のように押下ボタン３の押下開始時におけるばねー減衰機構９の反力の大きさを調整することにより、全体の反力の大きさに対するスイッチ５による反力の減少の割合が変化する。これにより、押下力変動を変化させることができる。例えば、押下ボタン３の押下時における押下力変動が小さい場合には、電場制御部２を調整して電気粘性流体８の粘性を下げることにより低い減衰を実現して全体の反力を小さくし、押下力変動を大きくする。逆に、押下ボタン３を押下した時の押下力変動が大きい場合は、電気粘性流体８の粘性を上げることで高い減衰を実現して全体の反力を大きくし、押下力変動を小さくする。
【００１７】
通常、押下部品間において押下ボタン３とスイッチ５との間隙又はばね４のばね剛性がばらつくと、ばね４によって発生する反力もばらついてしまい一定にはならない。その結果、押下ボタン３の押下力に対する反力及び押下力変動（クリック効果）もまた、製品（押下部品）間でばらついてしまう。しかしながら、本実施例においては、電場制御部２により電気粘性流体８の粘性を制御することにより、押下力に対する反力を電気的に制御することができる。これにより、押下部品を構成する各部品の寸法ばらつき及び嵌合部分のガタ等の製造誤差等に起因する反力及び押下力変動のばらつきを修正し、反力及び押下力変動の大きさを出荷時に製品間で一定にすることができる。また、電場調整部２をユーザ設定することにより、エンドユーザが各自の好みに合わせて固有の調整を行うことが可能となる。
【００１８】
なお、本実施例においては、減衰機構部１の形状を前述の如く断面エ字形状としている。これにより、電気粘性流体８が減衰機構部１内を移動する際に、電気粘性流体８の圧力を高め、押下ボタン３に効果的に反力を与えることができる。しかしながら、本発明においては、減衰機構部１の形状は断面エ字形状に限定されず、いかなる形状であってもよい。また、本実施例においては、ばね４にコイル状の形状のばねを使用する例を示したが、ばねの形状はコイル状に限定されず、板ばね等他の形状であってもよい。更に、筐体６に押下ボタン３を位置決めするストッパを設け、非操作状態における押下ボタン３の位置を一定に保つこともできる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に係る押下部品は、前述の第１の実施例に係る押下部品（図１参照）に対して、押下ボタン３の位置を検知するセンサ（図示せず）を付加し、押下ボタン３の位置に基づいて電場調整部２の出力を制御するものである。また、スイッチ５には押下力変動機構を備えないスイッチを使用する。本実施例に係る押下部品の上記以外の構成は、前述の第１の実施例に係る押下部品の構成と同一である。
【００２０】
本実施例に係る押下部品においては、押下ボタン３（図１参照）が押下される際に、押下ボタン３の位置に応じて押下ボタン３に印加する反力の大きさを制御することができる。これにより、本実施例においては、ばねー減衰機構９により押下力変動を実現することができる。例えば、押下ボタン３の押下開始時には電気粘性流体８の粘性を大きくして前記反力を大きくし、押下ボタン３が一定量押し込まれたときに、電気粘性流体８の粘性を小さくして前記反力を小さくして、操作者が押下ボタン３を押下したことを確実に知覚できるようにすることができる。更に、押し込まれた押下ボタン３が元の位置に戻る際には電気粘性流体８の粘性を小さくして押下ボタン３が速やかに元の位置に戻るようにすることができる。このように、前述の第１の実施例と比較して、押下ボタン３の挙動をより詳細に制御することができる。
【００２１】
なお、前記各実施例において、押下ボタン３と筐体６との間に押下ボタン３をスイッチ５に向けて付勢する第２のばねを設けてもよい。これにより、押下ボタン３には、ばね−減衰機構９による上向き、即ちスイッチ５から遠ざかる方向の力と、前記第２のばねによる下向き、即ちスイッチ５に近づく方向の力とが印加される。この結果、非操作状態、即ち、押下ボタン３が押下されていない状態における押下ボタン３の位置は、前述のばね−減衰機構９による上向きの力と前記第２のばねによる下向きの力のバランスによって決まる。このため、電気粘性流体８の粘性を制御することにより、ばね−減衰機構９による上向きの力を制御し、非操作状態における押下ボタン３の位置を任意に制御することができる。これにより、本発明の押下部品を構成する各部品の寸法及び押下部品の組立誤差等により非操作状態における押下ボタン３の位置がばらついても、出荷時に調整することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、押下時の反力及び押下力変動の大きさ並びに一定の押下力を印加したときの変位部の押下方向における位置が容易に調整可能である押下部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る押下部品の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１；減衰機構部
１ａ；蓋板
１ｂ；底板
１ｃ；側部
１ｄ；孔部
２；電場制御部
２ａ；電源
２ｂ；電圧調整器
３；押下ボタン
３ａ；円板部
３ｂ；軸部
４；ばね
５；スイッチ
６；筐体
６ａ；孔部
７；電気基板
８；電気粘性流体
９；ばね−減衰機構
【図１】
0003853605.tif 000002