OEM機器の操作部における静電容量式タッチキーとシリコーンゴムキーパッドの比較

連続したフロント面とストロークのない操作が用途に適している場合は、フラットな静電容量式タッチキーを選択肢にできます。形状によるキー位置の識別、物理的なストローク、機械的なフィードバックが重要な場合は、接点付きのシリコーンゴムキーを選択肢にできます。ただし、これらは検討の出発点であり、どの用途でも優れる方式を示すものではありません。Boydの構造例でも、フラットな静電容量式の積層構造と、接点やドームを備えたエラストマーキーパッドは区別されています。

静電容量式タッチキーとシリコーンゴムキーパッドを比較する際は、単にガラスとゴムを比べるのではなく、取り付けを完了したアセンブリ全体を比較してください。確認すべきなのは、操作者が目的の操作部を見つけ、正しいコマンドを入力し、その受け付けを認識し、確実に入力を解除できるかどうかです。

比較の前にキーパッドの構造を定義する

比較対象は、機能が固定されたフラットな静電容量式キーパッドと、機械的に操作するシリコーンゴムキーパッドのアセンブリです。 座標を検出するタッチスクリーンは、別の比較対象です。

静電容量式では、誘電体カバーの背面に所定の電極を配置し、検出回路とファームウェアでタッチ状態を判定します。シリコーンゴム方式では、成形キーの導電ピル（導電接点）が接点間を橋絡する構造、またはアクチュエータが別体のドームやスイッチを作動させる構造を用います。Epecのシリコーンゴムキーパッドの概要では、キー周囲の薄肉部（ウェブ）の変形と導電ピルの仕組みが説明されています。シリコーンという材料名だけでは、スイッチング方式は決まりません。

以下の比較は、この構造上の前提に限って使用してください。

調達時は、カスタム静電容量式タッチパネルとシリコーンゴムキーパッドを、同じ供給範囲で評価してください。個別部品としての供給なのか、合意した機能を備えるアセンブリとしての供給なのかをそろえ、見積書には含まれる部品を明記します。

ストロークと操作時のフィードバックを評価する

キーの位置を見つけること、キーの動きを感じること、コマンドが受け付けられたと確認することを分けて考えてください。 一つの段階が成功しても、他の段階が成功するとは限りません。

シリコーンゴムキーの形状は、触感を設計するための複数の変数を持っており、標準的な一種類の操作感に決まるわけではありません。Epecのゴムキーパッド設計ガイドでは、ウェブ構造、ストローク、荷重、触感特性が区別されています。接点の閉成点と開放点を明示した荷重–変位測定を依頼してください。治具、押圧位置、荷重の加え方、サンプルの改訂番号、および想定する筐体に取り付けた状態で測定したかどうかを記録します。

中央押しと偏心押し、コマンドの繰り返し入力、押し続ける操作、完全な復帰を比較してください。実際に使う手袋の型式と作業姿勢も評価に含めます。二本の指で挟んだときに操作感が良好なサンプルでも、手持ち型や壁面取り付け型の操作部に必要な、実装状態での動作を示しているとは限りません。

フラットな静電容量式タッチキーでは、タッチ検出性能の代わりに機械的な作動荷重を指定しないでください。確認方法を定義し、タッチ検出から上位システムによる受け付け、フィードバックまでの一連の動作を測定します。振動を追加するにはフィードバックシステムが必要です。静電容量の検出自体がクリック感を発生させるわけではありません。

見ずに操作する用途では、代表的な操作者に、主作業に注意を向けたまま必要なキーを探し、入力を開始し、保持し、解除してもらいます。誤ったキーの選択、入力の取りこぼし、意図しない繰り返し入力、不要な視線移動を記録してください。フラットな表面を探っている間に、目的のキーを見つける前からコマンドが発生しないか確認します。安全関連機能は、機器の独立した安全設計の対象として扱ってください。通常のキーパッドの操作感やタッチ検出だけでは、安全用途への適合性は立証できません。

グラフィック、照明、表面の清掃性を比較する

外観と清掃性は、表面材料の名称ではなく、完成した積層構造で承認してください。 サンプル評価の前に、点灯時、消灯時、清掃後の条件を指定します。

静電容量式の操作部では、カバー、インク、接着剤、空気層も検出に関わる積層構造の一部です。TIのCapTIvate設計ガイドでは、こうした機械・電気の関係が説明され、LED駆動信号が干渉源になり得ることも示されています。LEDを切り離した状態だけでなく、想定する照明状態で検出を確認してください。

シリコーンゴムの操作部では、照光する表示文字・記号にレーザーで形成したグラフィックを利用できます。Epecの特殊キーパッドに関する資料には、その構造例が掲載されています。すべてのゴムキーが適切に光を透過すると考えず、選択する加飾方法、半透明部分、遮光構造を指定してください。

組み立てた候補同士で、アイコンの位置合わせ、コントラスト、光漏れ、局所的に明るすぎる部分、視野角を比較します。版下の改訂番号、照明設定、検査条件、承認した外観サンプルを保存してください。

連続した表面は拭き取り清掃を検討するうえで有用な出発点ですが、その外周や窓の接合部も、成形キーの実際の形状と比較してください。洗浄剤、濃度、接触させる条件、拭き取り方法、繰り返し計画を定義します。清掃後には、変色、コーティングや表示文字・記号の損傷、残留物、機能の喪失を確認してください。拭き取りによってコマンドが発生し得る場合は、清掃中の入力ロックを指定し、試験します。拭き取りやすいことは、消毒の有効性が検証されていることや、薬品適合性の証拠にはなりません。

シール、取り付け、電子系の責任分担を確認する

筐体のシール、取り付け後の機械動作、コマンド認識は、それぞれ別の承認項目として扱ってください。 正面からの写真だけで、いずれかを判断することはできません。

IEC 60529は、外郭によって提供される保護を分類する規格です。したがって、筐体のIP等級は、濡れたキーがコマンドを正しく認識することの証拠にはなりません。組み立て後のシール境界を指定し、該当する使用条件で、意図した入力、意図しない作動、入力の解除、動作の回復をそれぞれ試験してください。

シリコーンゴム方式では、ベゼル、キーのウェブ、接点またはアクチュエータ、回路の支持部、締め付けられた外周部を通る断面図を依頼します。自由に動けるストロークと隙間を寸法で示してください。組立公差の限界条件で、接点への予圧、擦れ、復帰不良がないか確認します。必要な圧力逃がし経路がある場合は文書化し、環境シールを貫通する未検討の開口を作らないようにしてください。

静電容量式では、カバーの支持と接着、センサーの位置合わせ、近接する導体、接続テールの引き回しを文書化します。キーのストロークがないから背面の実装奥行きも不要だと考えず、実際に使用する電子回路と照明のためのスペースを確保してください。

責任分担は、カバーと加飾、センサーまたは接点回路、コントローラまたはスイッチ入力ハードウェア、ファームウェア、表示およびフィードバック用ハードウェア、上位システムのコマンド動作の六つに分けて明確にしてください。それぞれについて、供給者、統合責任者、受け入れの根拠資料を指定します。表示窓があることと、ディスプレイが供給されることは別です。

シリコーンゴム接点では、閉成時の許容接点抵抗と、スキャンおよびデバウンスの動作について合意してください。静電容量式入力では、接続部を流れるのが未処理の電極信号なのか、処理済みの出力なのかを明記します。Boydのガイドでは、コントローラの配置やアセンブリの供給範囲が異なる例が示されています。物理的なパネルの供給者がファームウェアも担当すると決めつけないでください。

想定するディスプレイ、照明、電源、負荷を使用し、電源を入れた製品で機能確認を繰り返してください。カスタム静電容量式タッチパネル設計ガイドには、図面と検証に関するより広い枠組みが示されています。ここでは、シリコーンゴム接点から方式を切り替えるときに何が変わるかを把握するために利用してください。

ハイブリッド構造が適する場合

シリコーンゴムと静電容量検出は、その組み合わせが明確な操作課題を解決する場合に限って組み合わせてください。 「シリコーン」と「静電容量式」は異なる属性を表す言葉であり、互いに排他的な分類ではありません。

原理上、適切に仕様を定めた非導電性シリコーンの表面は、静電容量電極の上にある誘電体積層の一部として使用できる可能性があります。これは、TIのガイドに示された材料と隙間の設計原則に基づくものです。同ガイドでは、隙間を埋めるために評価された材料にシリコーンも含まれています。ただし、既存のキーマットが変更なしで動作する証拠ではありません。

成形によってキー位置を示す表面形状は、操作者が目的のキーを見つける助けになり得ますが、ストロークやスナップ感が自動的に得られるわけではありません。動きを伴う触感構造では、さらに別の確認が必要です。検出は最初に触れた時点で起こるのか、途中まで動かした段階で起こるのか、それとも意図した作動位置でのみ起こるのでしょうか。指を載せた状態、位置を探る接触、途中までの押下、完全な押下、指を離す動作を試験してください。

一方、メンブレン接点や金属ドームの上にシリコーンゴムのアクチュエータを配置した構造は、機械的なスイッチング方式のままです。「ハイブリッド」と呼んでも静電容量式になるわけではありません。材料配合、導電性を持つ部分、静止時と押下時の形状、検出方式、想定するイベントの順序を記録してください。標準的なシリコーンゴム製品やハイブリッド製品に静電容量検出が含まれると考えず、案件ごとに構造の確認を依頼します。

三つの調達課題に対して方式を選ぶ

譲れない要件から検討を始め、試作品の根拠資料を使って、その方式を採用するか退けるか判断してください。 以下は選定手順の例であり、顧客の実績ではありません。

選んだ方式は、一つの比較記録にまとめて承認してください。記録様式の例： 試験を実施するまでは結果欄を空欄とし、サンプルID、積層構造の改訂番号、ファームウェア、筐体、試験条件、合意した受け入れ限界を添付します。

よくある質問

以下の質問は、構造を決定する前に解決しておくべき互換性、見積もり、承認の詳細に関するものです。

キーパッドの要件を確認する

二つの方式を公平に比較できるよう、操作者の作業内容と組立上の制約をまとめて提出してください。 キーレイアウト、筐体断面、現在のPCB／接点図面またはコントローラ計画、コネクタとピン配列、目標とする操作感、手袋の型式、清掃条件、照明状態、想定数量、交換要件を含めます。電子回路、ファームウェア、ディスプレイ、上位システムの機能のうち、購入者が用意するものを明確にしてください。

キーパッド要件の確認を依頼する