特許 7366706 静電容量式スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-13

(45)【発行日】2023-10-23

(54)【発明の名称】静電容量式スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 13/66 20060101AFI20231016BHJP

   H01H 13/00 20060101ALI20231016BHJP

   H01H 36/00 20060101ALN20231016BHJP

【ＦＩ】

H01H13/66

H01H13/00 B

H01H36/00 Y

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019210973

(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公開番号】P2021082543

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000219233

【氏名又は名称】東プレ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】浅野 護

(72)【発明者】

【氏名】三ツ森 大葵

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１７３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７５８３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ １３／６６

Ｈ０１Ｈ １３／００

Ｈ０１Ｈ ３６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の電極、及び前記第１の電極とは絶縁して配置された第２の電極からなる電極部と、
導電体または誘電体で形成された移動部材と、
突起部を備え、該突起部を変位させることにより前記移動部材と前記電極部との間の距離を変化させる押圧部材と、を有し、
前記移動部材は、第１の移動面、及び、前記第１の移動面とは独立して移動する第２の移動面を備え、
前記突起部は、前記押圧部材の第１の押圧により変位して、前記第１の移動面を前記電極部に接近させる第１の突起部と、前記第１の押圧よりも大きい第２の押圧により変位して前記第２の移動面を前記電極部に接近させる第２の突起部と、からなり、
更に前記移動部材は、平面形状を成し、前記第１の突起部の変位により付勢して前記第１の移動面を前記電極部側へ移動させる第１の発条部と、前記第２の突起部の変位により付勢して前記第２の移動面を前記電極部側へ移動させる第２の発条部と、
を備えたことを特徴とする静電容量式スイッチ。

【請求項2】

前記第１の発条部、及び第２の発条部は、渦巻き状のスプリングからなることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式スイッチ。

【請求項3】

第１の電極、及び前記第１の電極とは絶縁して配置された第２の電極からなる電極部と、
導電体または誘電体で形成された移動部材と、
突起部を備え、該突起部を変位させることにより前記移動部材と前記電極部との間の距離を変化させる押圧部材と、を有し、
前記移動部材は、第１の移動面、及び、前記第１の移動面とは独立して移動する第２の移動面を備え、
前記突起部は、前記押圧部材の第１の押圧により変位して、前記第１の移動面を前記電極部に接近させる第１の突起部と、前記第１の押圧よりも大きい第２の押圧により変位して前記第２の移動面を前記電極部に接近させる第２の突起部と、からなり、
前記押圧部材は、可撓性を有して変形する変形部材を有し、
前記第１の突起部は、前記押圧部材の平面視の中央に設けられ、前記押圧部材が押圧されていない通常時には前記移動部材と離間しており、前記第１の押圧時には、前記変形部材が変形することにより前記第１の移動面に接触し、
前記第２の突起部は、前記押圧部材の平面視で、前記第１の突起部から離れた位置に設けられ、前記通常時には前記移動部材と離間しており、前記第２の押圧時には、前記変形部材が変形することにより前記第２の移動面に接触すること
を特徴とする静電容量式スイッチ。

【請求項4】

前記第２の突起部は、前記押圧部材の平面視で、前記第１の突起部を挟んで対向する２箇所に設けられていること
を特徴とする請求項３に記載の静電容量式スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器へ情報を入力する入力装置等に用いられるスイッチに係り、入力方式に静電容量方式を用いた静電容量式スイッチに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、カメラのオートフォーカスシャッターなどでは、一つの構造体で二段階の入力が可能な二段スイッチが用いられている。二段スイッチの作動方式としては、メカ方式、容量方式、メカ・容量ダブル方式等、種々の方式が知られている。このうち、機械的な接点がなく耐久性に優れ、回路・構造の単純化、操作感触の良好性から、静電容量の変化を利用した静電容量式スイッチが多く用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１は、キーパッドに触れた指と基板上の導電パターン間の静電容量の変化と、キーパッドを全押しした操作によりキーパッドの接触面積の拡大により静電容量がさらに増加することを用いて二段入力を可能にしたスイッチについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１７５８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された静電容量式スイッチは、操作者の指が一方の電極になる構成であるので、指と電極との間隔が同一であっても、指のタッチ面積（指の太さ）や人体容量の変化によって容量値が変わるため、タッチの仕方により検出する容量値に大きな差が生じてしまい、スイッチのストロークと静電容量値の変化が入力環境により変動するという問題があった。

【0006】

また、人体に載ったノイズ除去や浮遊容量対策が難しく、安定した容量値が入手できないことがあり、急峻な容量変化を２箇所で得ることが困難であった。更には、個々のスイッチのバラツキもあり、速い操作が要求されるゲーム用マウスや連打が要求されるキーボード等の入力装置への使用には不向きであった。

【0007】

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速応答性を有し且つ１ストロークで安定した二段階の入力が可能な静電容量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】

【0008】

上記目的を達成するため、本願発明は、第１の電極、及び前記第１の電極とは絶縁して配置された第２の電極からなる電極部と、導電体または誘電体で形成された移動部材と、突起部を備え、該突起部を変位させることにより前記移動部材と前記電極部との間の距離を変化させる押圧部材と、を有し、前記移動部材は、第１の移動面、及び、前記第１の移動面とは独立して移動する第２の移動面を備え、前記突起部は、前記押圧部材の第１の押圧により変位して、前記第１の移動面を前記電極部に接近させる第１の突起部と、前記第１の押圧よりも大きい第２の押圧により変位して前記第２の移動面を前記電極部に接近させる第２の突起部と、からなり、更に前記移動部材は、平面形状を成し、前記第１の突起部の変位により付勢して前記第１の移動面を前記電極部側へ移動させる第１の発条部と、前記第２の突起部の変位により付勢して前記第２の移動面を前記電極部側へ移動させる第２の発条部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る静電容量スイッチでは、高速応答性を有し且つ１ストロークで安定した二段階の入力が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチの構成を示す断面図であり、操作されていない状態を示す。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチに用いられるラバー部材の断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチに用いられるラバー部材を下方から見た斜視図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチに用いられる固定電極の構成を示す平面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチに用いられる可動電極の構成を示す平面図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチに用いられる固定電極の上に可動電極が配置された状態を示す説明図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチが、１段階目まで操作されたときの状態を示す断面図である。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチが、２段階目まで操作されたときの状態を示す断面図である。

【図9】図９は、静電容量式スイッチを一段構造とした場合、及び二段構造とした場合のストロークと静電容量の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る静電容量式スイッチについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る静電容量式スイッチ（以下、単に「スイッチ」と略す）の構成を示す断面図である。

【0012】

図１に示すように、スイッチ１は、ラバー部材１１（押圧部材）と、プランジャ１２と、上ハウジング１３と、下ハウジング１４と、可動電極１６と、固定電極１７と、基板１８と、を備えている。下ハウジング１４には、スペーサ１５が設けられている。なお、符号１９は、下ハウジング１４を基板１８に固定するためのボスである。

【0013】

図２は、ラバー部材１１の断面図、図３は、ラバー部材１１を下方から見た斜視図である。ラバー部材１１は、可撓性を有し且つ絶縁性を有する材質で構成されている。例えばシリコーンゴム、ウレタンゴム、などで構成されている。

【0014】

図２に示すように、ラバー部材１１は、中空円筒形状をなす押圧部１１１と、押圧部１１１の下端面１１６の略中央部に形成され円柱形状をなす中央突起部１１３（第１の突起部）とを有する。また、ラバー部材１１は、下端面１１６の周囲部の２箇所に形成された周囲突起部１１４（第２の突起部）を備えている。２つの周囲突起部１１４は、中央突起部１１３を挟んで互いに対向する位置、即ち１８０°の位置に設けられている。

【0015】

中央突起部１１３の下端は、周囲突起部１１４の下端よりも若干量だけ下方に突起している。従って、押圧部１１１が押圧され、後述する支持脚部１１２が弾性変形すると、先に中央突起部１１３の下端が可動電極１６に接触し、更なる支持脚部１１２の弾性変形により周囲突起部１１４の下端が可動電極１６に接触することになる。換言すれば、押圧部１１１が押圧されて第１の押圧とされると、中央突起部１１３が可動電極１６に接触して、該可動電極１６を下方に移動させる。更に押圧部１１１が押圧されて、第１の押圧よりも大きい第２の押圧とされると、周囲突起部１１４が可動電極１６に接触して、該可動電極１６を下方に移動させる。

【0016】

ラバー部材１１は、円環形状をなし断面が矩形状とされたラバーベース１１５と、押圧部１１１とラバーベース１１５との間に設けられ、全体が上部裁断円錐形状をなす支持脚部１１２（変形部材）と、を備えている。

【0017】

ラバーベース１１５は、可動電極１６の周囲部の表面に位置してラバー部材１１全体を支持する。

【0018】

ラバー部材１１は、２つの突起部、即ち中央突起部１１３（第１の突起部）、及び周囲突起部１１４（第２の突起部）を備え、各突起部を上下方向に変位させることにより、可動電極１６（移動部材）と固定電極１７（電極部）との間の距離を変化させる押圧部材としての機能を備えている。

【0019】

中央突起部１１３（第１の突起部）は、ラバー部材１１（押圧部材）を平面視した図（図２の符号Ｇの方向から見た平面図）の中央に設けられ、ラバー部材１１が押圧されていない通常時には可動電極１６（移動部材）と離間しており、１段階目に押圧した際（第１の押圧時）には、支持脚部１１２が変形することにより第１の領域Ｐ１（第１の移動面）に接触する。

【0020】

また、周囲突起部１１４（第２の突起部）は、ラバー部材１１の平面視で、中央突起部１１３から離れた位置に設けられ、通常時には可動電極１６と離間しており、２段階目に押圧した際（第２の押圧時）には、支持脚部１１２が更に変形することにより第２の領域Ｐ２（第２の移動面）に接触する。

【0021】

支持脚部１１２は、可撓性を有しており、ユーザの操作により押圧部１１１が上端側から下方に向けて押圧された際に弾性変形する。このため、押圧部１１１は下方に移動し、ひいては中央突起部１１３及び周囲突起部１１４が下方に移動する。また、ユーザによる押圧が解除されると、弾性力により元の状態に戻る。

【0022】

図１に戻って、プランジャ１２は、ラバー部材１１の上方に設けられている。プランジャ１２は、筒状部１２１と、平板部１２２と、脚部１２３から構成されている。プランジャ１２は、例えばプラスチックなどの絶縁性の材質で構成されている。
なお、プランジャ１２の上部には、例えば、キートップ、マウスボタンなどの操作スイッチが設けられる。

【0023】

筒状部１２１は、円柱形状を成しており、上面はユーザにより符号「Ｆ」の方向から押圧される面とされている。平板部１２２は、基板１８に対してほぼ平行に形成されており、該平板部１２２の下面はラバー部材１１の押圧部１１１（図２参照）の上面に接している。

【0024】

脚部１２３は、平板部１２２の周囲から斜め下方に向けて形成されている。
プランジャ１２の周囲には、該プランジャ１２を保持するための上ハウジング１３及び下ハウジング１４が設けられている。

【0025】

下ハウジング１４は、筒形状を成しており、筒の中心軸が基板１８に対して垂直方向を向くように設けられている。
上ハウジング１３は、プランジャ１２を囲むように配置されている。上ハウジング１３の周囲部には突起１３１が形成され、下ハウジング１４の内面側には切欠１４１が形成され、突起１３１が切欠１４１に係合して、下ハウジング１４に対して上ハウジング１３が固定される。

【0026】

また、プランジャ１２が押圧されていない状態（符号「Ｆ」の方向から力が加えられてない状態）である通常状態において、上ハウジング１３の上部裏面１３２は、プランジャ１２の平板部１２２と面接触している。

【0027】

下ハウジング１４に形成されるスペーサ１５は、断面Ｌ字形状をなし、ラバー部材１１のラバーベース１１５の外周面と基板１８との間に設けられている。

【0028】

可動電極１６（移動部材）は、平板形状をなし、基板１８とほぼ平行になるようにスペーサ１５の上面に配置されている。また、可動電極１６の周囲部にはラバー部材１１のラバーベース１１５が接している。下ハウジング１４にスペーサ１５が形成されていることにより、スペース２０が形成されている。

【0029】

基板１８は、例えばリジッド基板である。基板１８には、平板形状の固定電極１７が形成され、更にその表面にレジストが形成されている。

【0030】

［可動電極１６、固定電極１７の構成］
次に、図４～図６を参照して可動電極１６及び固定電極１７の詳細な構成について説明する。図４は固定電極１７の平面図、図５は可動電極１６の平面図、図６は可動電極１６に固定電極１７（二点鎖線で表記）を重畳して示した平面図である。

【0031】

図４に示すように、絶縁性を有する基板１８に形成された固定電極１７（電極部）は、例えば銅箔などの導電体で構成され、半円形状をなす２つの電極、即ち、第１の電極１７１と第２の電極１７２を有している。各電極１７１、１７２の間の電極が形成されていない領域を空間部１７３とする。即ち、第１の電極１７１と第２の電極１７２は、空間部１７３により絶縁されている。空間部１７３はレジストで構成されている。

【0032】

第１の電極１７１及び第２の電極１７２は、それぞれ電線を経由して検出回路（図示省略）に接続されている。

【0033】

固定電極１７は、コンデンサとしての機能を有する。各電極１７１、１７２のうちの一方がドライブ側固定電極となり、他方がセンス側固定電極となっている。

【0034】

図５に示すように、可動電極１６は、ステンレスなどの金属板で形成されており、螺旋形状の切欠き１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃがエッチング等で形成される。切欠き１６１ａは狭幅の円弧形状を成しており、可動電極１６の中央部を中心として、３６０°よりも若干小さい角度分だけ形成されている。同様に、切欠き１６１ｂは狭幅の円弧形状を成しており、可動電極１６の中央部を中心として、３６０°よりも若干小さい角度分だけ形成されている。なお、可動電極１６は金属以外の誘電体で構成することも可能である。なお、図５では、切欠き１６１a、１６１bは３６０°よりも若干小さい角度分だけ形成される例について示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３６０°よりも大きくてもよい。

【0035】

切欠き１６１ｃは、２つの切欠き１６１ａ、１６１ｂの間の領域を通過し、且つ可動電極１６の中心部を通過するように形成されている。切欠き１６１ｃは、可動電極１６の中心部において半円状の曲線部ｐ１を形成している。曲線部ｐ１により、可動電極１６の中央の領域は、第１の領域Ｐ１（第１の移動面）と第２の領域Ｐ２（第２の移動面）の２つの領域に分割される。また、半円形状の曲線部ｐ１が形成されていることにより、第１の領域Ｐ１には半円形状部ｐ２が形成されている。
なお、曲線部ｐ１の形状は半円形状でなくても良く、ラバー部材１１の中央突起部１１３で押下される形状であればよい。例えば、半円形状部ｐ２の形状は四角形や三角形であってもよい。

【0036】

各切欠部１６１ａ～１６１ｃで挟まれる金属板の領域（符号ｑ１、ｑ２）は、狭幅な曲線状の領域となる。各切欠部１６１ａ～１６１ｃが形成されることにより、この領域は金属板に直交する方向（法線方向）に加えられる力により付勢するスプリングの機能を有することになる。切欠部１６１ａ～１６１ｃで挟まれる領域のうち、第１の領域Ｐ１に繋がる領域をスプリング部ｑ１（第１の発条部）とし、第２の領域Ｐ２に繋がる領域をスプリング部ｑ２（第２の発条部）とする。

【0037】

即ち、可動電極１６（移動部材）は平面形状を成し、中央突起部１１３の変位により付勢して第１の領域Ｐ１（第１の移動面）を固定電極１７側へ移動させるスプリング部ｑ１（第１の発条部）と、周囲突起部１１４の変位により付勢して第２の領域Ｐ２（第２の移動面）を固定電極１７側へ移動させるスプリング部ｑ２（第２の発条部）を備えている。
スプリング部ｑ１、及び、スプリング部ｑ２は渦巻き状のスプリングである。

【0038】

切欠部１６１ａ～１６１ｃは、例えば、アルキメデスの螺旋状に形成され、切欠きの幅は一定とされている。従って、スプリング部ｑ１、ｑ２も一定の幅となる。スプリング部ｑ１、ｑ２は、金属板に直交する方向（法線方向）の変動に対して、水平方向（金属板に平行な方向）の変動幅が少ないため、耐久性が高い。可動電極１６は、導電体または誘電体で形成された移動部材としての機能を備えている。

【0039】

なお、切欠部１６１ａ～１６１ｃは必ずしも同一の幅である必要はなく、外側の起点を太くし、終点に向けて徐々に細くなっても良いし、またこれとは反対に外側の起点を細くし、終点に向けて徐々に太くなっても良い。スプリング部ｑ１、ｑ２により第１の領域Ｐ１、及び第２の領域が上下方向（図５の紙面に直交する方向）に移動可能であればよい。切欠部１６１ａ～１６１ｃの形状は、種々の形状とすることができ、例えば、一定の幅で波打つ形状に形成されてもよい。

【0040】

スプリング部ｑ１が形成されることにより、可動電極１６の法線方向（図５の紙面に直交する方向）に第１の領域Ｐ１を押圧すると、第１の領域Ｐ１は法線方向に移動し、スプリング部ｑ１は付勢される。つまり、第１の領域Ｐ１を法線方向（直交する方向）に押圧するとスプリング部ｑ１は付勢され、押圧を解除すると第１の領域Ｐ１は元の位置に戻る。

【0041】

同様に、可動電極１６の法線方向に第２の領域Ｐ２を押圧すると、第２の領域Ｐ２は法線方向に移動し、スプリング部ｑ２は付勢され、押圧を解除すると元に戻る。即ち、第１の領域Ｐ１と第２の領域Ｐ２はそれぞれ独立に、可動電極１６の法線方向に移動する。
なお、第１の領域Ｐ１に形成される半円形状部ｐ２は、図２に示したラバー部材１１の中央突起部１１３により押圧される部位である。

【0042】

図６は、可動電極１６に固定電極１７を重畳して示す説明である。図６に示すように、切欠部１６１ｃのうち、可動電極１６の中央部を横切る領域αと、固定電極１７の空間部１７３は、互いに直交するように配置されている。

【0043】

［本実施形態の作用の説明］
次に、本実施形態に係るスイッチ１の作用について説明する。図７は、符号「Ｆ」に示す方向からプランジャ１２を押圧して第１の押圧としたときの状態（以下、第１の押圧状態という）を示す断面図である。図８は、第１の押圧状態から更にプランジャ１２を押圧して第１の押圧よりも大きい第２の押圧としたときの状態（以下、第２の押圧状態という）を示す断面図である。なお、図７、図８と対比するため、図１に示した状態、即ち、プランジャ１２が押圧されていない状態を「通常状態」ということにする。

【0044】

図１に示す通常状態では、プランジャ１２が押圧されていないため、支持脚部１１２（図２参照）は弾性変形していない。従って、中央突起部１１３は可動電極１６に接しておらず、可動電極１６と固定電極１７との間は距離ｚ１（図１参照）となっている。即ち、固定電極１７に対して可動電極１６は接近していないので、固定電極１７を形成する第１の電極１７１と第２の電極１７２との間の静電容量は、第１の静電容量（これを、Ｃ１とする）となる。

【0045】

次いで、ユーザがプランジャ１２を押圧すると、図７に示すように、ラバー部材１１の押圧部１１１が下方に移動し、支持脚部１１２が弾性変形して中央突起部１１３が下方に移動する。中央突起部１１３は、図５に示した半円形状部ｐ２に接触して、該半円形状部ｐ２ひいては第１の領域Ｐ１を下方に押圧することになる。第１の領域Ｐ１は下方に移動して固定電極１７に接近する。即ち、第１の押圧状態となる。このとき、プランジャ１２の平板部１２２と、上ハウジング１３の上部裏面１３２との間の距離はｘ１となる。なお、「固定電極１７に接近する」とは、レジストを介して固定電極１７に接触することを含む概念である。また、固定電極１７はレジストで覆われているため、可動電極１６の第１の領域Ｐ１ないし第２の領域Ｐ２が固定電極１７にレジストを介して接触しても、第１の電極１７１と第２の電極１７２とは絶縁状態であり、短絡することはない。

【0046】

第１の押圧状態において、固定電極１７の、第１の電極１７１と第２の電極１７２との間に可動電極１６のうちの第１の領域Ｐ１が接近するので、第１の電極１７１と第２の電極１７２との間の静電容量は，第２の静電容量（これを、Ｃ２とする）に変化する。

【0047】

また、可動電極１６にはスプリング部ｑ１が形成されているので、スプリング部ｑ１は付勢される。即ち、この状態でユーザがプランジャ１２の押圧を解除すると、スプリング部ｑ１の付勢力により可動電極１６は、元の平板形状に戻る。また、支持脚部１１２の付勢力によりラバー部材１１は通常状態（図１に示す状態）に戻されることになる。

【0048】

一方、図７に示した第１の押圧状態から更にプランジャ１２を押圧すると、図２に示した周囲突起部１１４が図５に示した可動電極１６の第２の領域Ｐ２を下方に押圧することになる。図８に示すように、第２の領域Ｐ２は下方に移動して固定電極１７に接近する。即ち、第２の押圧状態となる。このとき、プランジャ１２の平板部１２２と、上ハウジング１３の上部裏面１３２との間の距離はｘ２となる。

【0049】

第２の押圧状態において、固定電極１７の、第１の電極１７１と第２の電極１７２との間に可動電極１６のうちの第１の領域Ｐ１及び第２の領域Ｐ２の双方が接近するので、第１の電極１７１と第２の電極１７２との間の静電容量は，第３の静電容量（これを、Ｃ３とする）に変化する。

【0050】

また、プランジャ１２の押下を解除すると、スプリング部ｑ１、ｑ２の付勢力により可動部材１６は元の平板形状に戻る。また、支持脚部１１２並びに下端面１１６の付勢力によりラバー部材１１は通常状態（図１に示す状態）に戻される。

【0051】

［ストロークと静電容量の変化］
次に、プランジャ１２を押圧したときの、ストロークと静電容量の変化を、図９に示すグラフを参照して説明する。

【0052】

図９に示す曲線Ｓ１（実線）は、スイッチ１を二段構造にした場合（本実施形態の場合）を示し、曲線Ｓ２（破線）は、二段構造としない構造（標準構造）とした場合を示す。曲線Ｓ２では、プランジャ１２のストロークが０．５［ｍｍ］に達すると静電容量が上昇し始め、０．８［ｍｍ］付近で上限の４．２［ｐＦ］程度に達する。即ち、通常状態では静電容量は０［ｐＦ］とされ、プランジャの押下状態において４．２［ｐＦ］に変化する。

【0053】

一方、曲線Ｓ１では、プランジャ１２のストロークが０．５［ｍｍ］に達すると静電容量が上昇し始め、０．６～０．８［ｍｍ］の範囲で静電容量は２～２．５［ｐＦ］となる。更に、ストロークが０．９［ｍｍ］程度に達すると静電容量は４．２［ｐＦ］に達する。即ち、通常時において静電容量は０［ｐＦ］とされ、一段階の押圧で静電容量は２～２．５［ｐＦ］とされ、二段階の押圧で静電容量は４．２［ｐＦ］とされる。

【0054】

そののち、ストロークを大きくしても、可動電極１６と固定電極１７のレジストが接触した状態が維持されるだけであるので、静電容量は変化しない。
このように、本実施形態では、プランジャ１２のストロークにより切り替えられる二段階スイッチとして機能させることができる。

【0055】

［本実施形態の効果の説明］
このようにして、本実施形態に係るスイッチ１（静電容量スイッチ）では、ユーザがプランジャ１２を押下しない通常状態では、第１の電極１７１と第２の電極１７２の間の静電容量は第１の静電量Ｃ１となる。ユーザがプランジャ１２を押圧して第１の押圧状態となった場合には、静電容量は第２の静電容量Ｃ２となる。その後更に、ユーザがプランジャ１２を押圧して第２の押圧状態となった場合には、静電容量は第３の静電容量Ｃ３となる。

【0056】

そして、これらの静電容量の変化を検出することにより、ユーザによるプランジャ１２の押圧状態を検出できる。従って、スイッチ１を二段階スイッチして使用することが可能となる。

【0057】

また、ラバー部材１１に設けられる支持脚部１１２が弾性変形することにより、可動電極１６を押圧する構成であるので、ユーザによる押圧が解除されると即時に通常状態に戻るので、スイッチの切替速度を高めることができる。

【0058】

可動電極１６にスプリング部ｑ１、ｑ２を形成して、第１の領域Ｐ１、及び第２の領域Ｐ２を固定電極１７に接近させる構成であるので、即応性に優れ、且つ耐久性を高めることが可能となる。

【0059】

更に、短いストロークでアナログ信号（容量）の急激な変化を２箇所で作り出すことができ、「２動作／１ストローク」によりスイッチング動作の高速応答性を実現し、連打入力を可能とすることができる。

【0060】

また、ストローク当たりにおけるコンデンサの急峻な容量変化により、ＯＮ位置をユーザの好みの位置に合わせて選択することができる。また、従来のように人体に載ったノイズの影響を受けることなく、微小静電容量検出下でのＳ／Ｎ比が向上し、スイッチング動作の安定化することが可能である。

【0061】

更に、静電容量方式により微弱な力で確実な入力が可能なため二点の入力ポイントがあっても最適な荷重特性を維持できる。二段階の入力スイッチとしては簡素な構造のため、他の方式と比較して安価に製造できる。また、従来のコニカルスプリング方式の静電容量型スイッチではできなかった薄型化を図ることが可能となる。

【0062】

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【符号の説明】

【0063】

１ 静電容量式スイッチ
１１ ラバー部材（押圧部材）
１２ プランジャ
１３ 上ハウジング
１４ 下ハウジング
１５ スペーサ
１６ 可動電極（移動部材）
１７ 固定電極（電極部）
１８ 基板
２０ スペース
１１１ 押圧部
１１２ 支持脚部（変形部材）
１１３ 中央突起部（第１の突起部）
１１４ 周囲突起部（第２の突起部）
１１５ ラバーベース
１１６ 下端面
１２１ 筒状部
１２２ 平板部
１２３ 脚部
１３１ 突起
１３２ 上部裏面
１４１ 切欠
１６１ａ 切欠部
１６１ｂ 切欠部
１６１ｃ 切欠部
１７１ 第１の電極
１７２ 第２の電極
１７３ 空間部
ｐ１ 曲線部
ｐ２ 半円形状部
Ｐ１ 第１の領域（第１の移動面）
Ｐ２ 第２の領域（第２の移動面）
ｑ１ スプリング部（第１の発条部）
ｑ２ スプリング部（第２の発条部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】