JP2002535789A

JP2002535789A - 個別および組合せキー出力の両方を持つキーボード

Info

Publication number: JP2002535789A
Application number: JP2000595357A
Authority: JP
Inventors: レヴィ，デイビッド，エイチ．
Original assignee: レヴィ，デイビッド，エイチ．
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2002-10-22

Abstract

(57)【要約】個別キー出力と組合せキー出力の両方を備えた小型タイルキーボードのユーザによる知覚性、性能、および製造性の改良。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、個別キーの結果として、また間隙に関連付けられた隣接キーの作動によってユニークな出力を提供する、大人の指よりも小さなキーを有するタイル式キーボードに関する。

【０００２】発明の背景小型化は技術進歩の中心的なパラダイムである。技術進歩の第２のパラダイムは、製品の複雑性の連続的な高まりであり、これはまた、ボタン数の増加の必要性とも関連してくる。これら２つの基本的なパラダイムは対立関係にあり、これは、時の進展に連れて、全体的な製品サイズの低下と追加機能性の需要の継続的高まりに従って、より小型の（かつ有用な）入力装置の必要性が高まっていくことを暗示している。音声技術はいつか高品質、低コスト、ほぼゼロに近いサイズでの入力を実現するのは確実であるが、かかる技術は、授業中や会議中、（飛行機や陸上の）公共交通機関の中、そして図書館の中といったごく一般的な状況で使用するのは常に不向きなのは明らかである。従って、これらの基本的な技術進歩曲線の連続的な軌道を実現するためには、最大の出力密度と最大の使い易さの両方を有する低コストのキーボードの製造が極めて望ましい。最大の出力密度とは、最小スペースでの最多単一タッチ操作数を意味する。最大の使い易さとは、とりわけ、１）各出力が隣接出力を誤って作動させてしまうことなくユーザの望んだ素早
さで各出力が容易に操作されなければならないことと、２）直観的でかつ自然であるために、出力を作動させるための技術が、使用パ
ターンや使用感を含めて、普遍的に知られ受け入れられた「ボタン」パラダイム
に基づくべきであることと、を意味する。

【０００３】この密度の問題はＬｅｖｙに対して付与された米国特許第５，６１２，６９０
号で十分対応されているが、使い易さの問題は対応されていない。関連従来技術
は、Ｌａｐｅｙｒｅに対して付与された米国特許第４，５４９，２７９号と同第
４，９９４，９９２号を含んでいる。これらの特許では、フルサイズキーボード
の隣接端部、中心、または交差部分を押すことによって、多数のワンタッチでア
クセス可能な動作（ＭｘＮ大人の指の幅、の面積において４ＭＮ−２Ｍ−２Ｎ
＋１）が提供される。Ｋｕｎｚに対して付与された米国特許４，４００，５９３
は小型化タイル式キーを使用して同じ密度を実現するが、キーが小さすぎて縁部
キー操作はできない。米国特許５，６１２，６９０は、サイズを詰めたキーの中
心に「火山」構造を導入し、最大出力密度を実質的に８ＭＮ−４ｍ−４ｎ＋１に
高めることによって、上記の特許に大きな前進を提供するものである。但し、こ
れらの特許はいずれも、タイル式キーボード、あるいは個別および組合せキー出
力を有するキーボードのいずれかの正常な具現化に対する重要かつ非自明の障害
には言及していない。

【０００４】たとえば、個別キーだけ、「あるいは」組合せキーだけで動作するキー付き装
置を具現化することは比較的簡単な問題である。しかし、個別キーと組合せキー
の両方ですばやくそして確実に動作する装置を具現化することは非常に難しい。
組合せキーだけの走査は、キースイッチディバウンスに対する良く理解されたソ
リューションを使って、２つの対向キーが登録されると常に確実な出力が決定で
きるので、比較的簡単な問題である。しかし、その装置が個別キーも出力する場
合には、高速な個別キー操作を提供したいとの要求と確実な組合せキー操作を提
供したいとの要求との間に固有の緊張が存在する。理由：組合せキーの信頼性を
高めるために、すべての対向する組合せキーの登場を待つための時間遅延を増や
す必要がある。これを増やすと、個別キーの動作が緩慢になる。この簡単な発明
はこの問題を解決して、高速な個別キー操作「および」信頼性の高い組合せキー
操作を提供する。

【０００５】従って、問題は、人々が非タイル式キーボードまたは独立キーキーボード、あ
るいはその両方に期待するに至った基準へとＩＡＣＫキーボードを高める要因で
ある。ＩＡＣＫキーボードは以下のものを提供することが望ましい。 − 出力精度の劣化のない高速な出力応答 − エラストマーキーボードによるユーザフィードバック：ボタンパラダイム
は、操作時のキーのたわみ、オーバートラベル、作動時のフィードバック、そし
てとりわけキー作動時のスナップ動作など、良く受け入れられた一定の触覚的特
性を含む。 − 剛直なキーの具現化 − バックライト性 − 単一エラストマーユニット内での各個別運動型キーの提供 − 組合せキーがペンシル式消しゴムなど小さな物体で動作するための手段 − ストローク長の増加：スナップ動作キーを有するユニットとそうでないユ
ニットの両方において、材質のデュロメーターを下げたり作動力を高めたりする
ことなく、タイル式の成形エラストマーキーボードのストローク長を大きくする
ことが望ましい。 − 作動力の低減：スナップ動作キーを有するユニットとそうでないユニット
の両方において、材質のデュロメーターを下げたりストローク長を減らしたりす
ることなく、タイル式の成形エラストマーキーボードの作動力を小さくすること
が望ましい。

【０００６】また、以下の製造上の問題に対応することが望ましい。 − 低コストで製造でき、消費者が通常使用する条件下で耐久性が得られるよ
うに、上記の機能を提供すること。 − 電子コンポーネントの組み込み：製品の幅、高さ、および厚さを最大に小
型化するため、（最終的には製品サイズの決定要因となる）入力装置が、電子部
品の更なる集積化を可能にすることによって更なる小型化またはコスト低減を可
能にすることが望ましい。 − 既存のキーボード技術をただ小型化するという可能性を禁じるために、２
つの要因（すなわち、各キーを４分の１に小型化すること、または装置のタイル
式性格）が組み合わされること。たとえば、既存の硬質なプラスチックキーキャ
ップ技術を４分の１に小型化するということになれば、公差が高く、高価で、壊
れやすく、また組立ての難しい装置になってしまう。また既存のエラストマーキ
ーボード技術を小型化するということであれば、キーのストロークを小さくした
り、提供されるサイクル数を減らさないでスナップ動作性自体の小型化はできな
いため、隣接キー間のギャップが容認できないほど大きなキーボードになってし
まう。

【０００７】本発明の概要本発明では、上記の制限が克服され、スナップ動作（フォースフィードバック
）キーキャップ、自律的動作可能な高剛性プラスチックキーキャップ、低力動作
を提供する連続平面を有するエラストマー、ＰＣＢ面積の増加、および出力制御
アルゴリズムを含む各実施態様によって各目的と各特長が実現される。すべての
実施態様は、小型化タイル式ＩＡＣＫキーボードの分野内である。間隙出力を有
する小型化タイル式キーボードを可能にする幾何学的詳細も記述される。

【０００８】スナップ動作、独立キーキャップ連続する平面エラストマーシートは上に開示された前述の特長を提供できるが
、それらはＩＡＣＫキーボードの中で触覚フィードバックを提供できない。非タ
イル式の従来技術のエラストマーキーボードは、キーのベースに薄い環状の面取
り部を成形することによってキーにタクタイル感を提供している。キーが押され
ると、円周内で面取り部分を引き伸ばし、面取り部が変形すると、キースイッチ
が接触する辺りでは力が大幅に低減する「オーバーセンタ」点をキーが通る。ど
の場合にも、この環状面取り部は、上から見てわかるように、キーキャップ面に
対して末端にある。このアプローチは、非常に低いコストで高品質なフィードバ
ックを提供するが、この方法は、各キーが互いに隣接するように意図されている
ことから隣接キー間に比較的大きなギャップができてしまい、エラストマータイ
ル式キーボードでは非常に不都合である。タイル式キーボードの内部に作り込ま
れた触覚フィードバックを実現するため、新しい構造がここに紹介される。この
好適実施態様では、それが作用するキーの下（キーに対して末端ではない）に薄
い面取りされた（角を丸くした）領域を置く。もうひとつの実施態様では、エラ
ストマーの下側から印刷回路基板表面へと平行な線の集合として延在するたくさ
んのサポートプロファイルを提供し、そのプロファイルと印刷回路基板間の角度
は＋４５°と−４５°の間で交替する。デュアルデュロメータエラストマーは、
上記のこの回路を保護するために使用することができる。

【０００９】伝統的なツーピースモールドではこの部品は除去できないので、こうしたキー
ボードの製造では、ツーリングに対する新しいアプローチが必要となる。この装
置のツーリングの場合、交替する内部コアが増やされる。内部コアを最初に取り
外すことによって、材料の変形によりこの部品を型から取り外せる。ツーリング
の別の実施態様では、ツーリングの第３部品が新規形成キーボードの横から引き
抜かれる。このアプローチは、四角のキー上に丸いスナップ動作装備を提供する
のに使用しても構わない。

【００１０】自立的な剛直なプラスチックキーキャップ剛直なプラスチックキーキャップは、使用においても、また製造時の印刷性に
おいても耐久性のある品質が得られるので望ましい。１つの実施態様では、平面
図では非常に非対称な剛直なプラスチックキーが使用される。間隙パッドが各個
別キーキャップの１つのコーナーに成形され、それによって各物理キーキャップ
に個別および間隙キー両方の表示を含ませる。残りの３つのコーナーは、隣接キ
ーに属する間隙パッドを収容するためのくぼみを含んでいる。これらのキーは人
間の指よりも小さいため、個別キー操作時でも、間隙パッドが動くときに異常な
動作を見ることはない。従って、その結果、ユーザは、間隙キーが物理的自律性
をもつと信じ込むことになる。隣接キーの最大の近接性を維持するとともに、各
キーが押されたときにわずかに傾いて移動する時の最大距離を提供するために、
キー縁部のスカートは、従来のキーのように外側に向けて角度を付けるのではな
く、内側に向けて角度が付けられている。

【００１１】別の実施態様では、間隙キーは、個別キーの最下面よりわずかに小さい高さを
もつ不動の柱で構成される。これらの柱もまた、間隙表示が印刷された人工キー
キャップを提供する。そしてまた、これらの柱がキーボード基板上面に対して不
動である間、使用中はユーザの指が間隙キーを完全に覆うのでこれはユーザには
見つけられることはなく、また関連キーが運動性があることから、ユーザは、間
隙キーも運動性があるとの印象を受ける。１つの実施態様では、横材がこれらの
不動柱を接続している。すべての中央柱（と横材）は単一のプラスチック片から
形成しても構わない。このキーボードは、光透過を妨げるスイッチ機構がないの
で、この単一片を透明な材料で形成することによってバックライト式にしても構
わない。内部全反射を実現するために角度を付けられた成形くぼみ、ミラーコー
ティングした裏面、またはキーボードの面内に導かれた光源から発する光をリダ
イレクトするための一連の一体成形ライトパイプ。柱の中に成形されたアンダー
カットは、タイル式構成の中で自律的な個別キーキャップを保持する手段、ある
いは組合せキー識別領域を除いた単一のエラストマーシートを保持する手段を提
供する。剛直なプラスチックキーキャップの場合には、個別キーの下の非化粧用
エラストマーシートが、スイッチ位置での導電性円盤とキー作動時の指を対抗す
るために必要なバネ力を提供するのに使用される。このシートは、キーと独立し
て製造しても、またキーと一体成形しても構わない。柱部品内のオープンな領域
は、個別プラスチックキーが下の印刷回路基板上のスイッチを作動するための手
段を提供する。あるいは、キースイッチ作動に金属製またはプラスチック製のス
ナップドームを使用しても構わない。フォームの周りにシートを曲げ、それによ
って柱をスプレーすることにより、アンダーカットの面内に組み込むことができ
る。エラストマーは化粧用部品ではないので、この実施態様では従来のスナップ
動作の触覚フィードバックエラストマー技術を使用しても構わない。（この問題
は後に詳しく述べる。）横材または不動柱、あるいはその両方を印刷回路基板に
付着しても構わない。これらの柱は、また、キーボード基板上面に直接個々に配
置しても構わない。

【００１２】連続面をもつエラストマー最小対抗力でのキー作動を提供するため、１つの実施態様では、エラストマー
面にほぼ直角の追加フランジを含んでいる。この構造を使用して、エラストマー
を緊張状態にすること以外の変形を経験する中で各キーを押すことができる。こ
のフランジは、押されたときにキー中心の方向へ変形することのできるビームに
作用する。この構造では、シートの引張変形でのみ押されるエラストマーキーキ
ャップが必要とするより低い作動力要件を提供するので、キー作動の力要件が同
じでありながらより高いデュロメータの材料の使用を可能にする。

【００１３】別の実施態様では、タイル式の連続エラストマーキーボードで耐久性のある印
刷面と低力作動の両方を提供するために２種類の硬さの材料が使用される。硬い
方の材料はまた、高い力がキーボード表面に加えられる場合において、キーボー
ド表面の裏側と印刷回路基板上面に配置される電子コンポーネントとの間の物理
的分離を維持するための構造的健全性を提供する。触角フィードバックを提供す
るため、金属製またはプラスチック製のスナップ動作ドームをエラストマーの下
に追加しても、また導電性円盤の中に組み込んでも構わない。また、組合せキー
の表示のための領域を除いた上記のエラストマーシートを、上記の不動柱のパッ
ドと一緒に使用しても構わない。

【００１４】ＰＣＢ領域の増加上記のタイル式小型キーボードは、キーボードを支持する印刷回路基板の上面
の最大８０％を電気部品用に使用できるよう構成できる。このメリットは、より
大型でその結果より安価な電子部品を利用でき、必要な基板面積を確保するため
製品内のどこか他所に第２基板を設ける必要もなくなり、チップ集積度を下げる
ことができることから実現される。これとともに、相互接続が一般的な製品故障
源であることは広く知られていることから、追加印刷回路基板への接続が不要に
なることも重要である。

【００１５】電子部品との更なる構造的健全性を提供するのに非導電性の絶縁保護コーティ
ングが使用される。導電レイヤをこの絶縁保護コーティングに追加するか、ある
いはエラストマーの内面上に導電レイヤを配置して、ＥＭＦ／ＲＦＩシールドを
提供しても構わない。別の実施態様では、このエラストマー材料は、導電性の粒
子または粉体を添加することで、それ自体が導電性にされる。

【００１６】出力選択アルゴリズム間隙出力を持つタイル式キーでは２つの時間遅延源がある。ひとつ目は、従来
のスイッチバウンスである。これは当業者には常識である。２つ目は、組合せキ
ーのストロークによる各キーの作動時間の差異である。これら２つの遅延が重な
った場合、信頼性の高い出力を維持しようとすれば、出力速度が格段に下がるこ
とになる（緩慢な動作）。様々に、この速度は、信頼性の低下を代償にして高め
ることができる。したがって、高い信頼性と高速な応答の両方を提供する実施態
様が呈示される。

【００１７】１つの実施態様は、小型タイル式キーボードにおいて組合せキーの操作に伴う
ノイズに対応した装置レベルのディバウンスを含む。これは、簡単に言えば、初
期読取値に基づいたデフォルト出力を指定するための電子回路とソフトウェアを
設計し、そして次に、誤った文字を新しいベースとして受け入れるか現在受け入
れられている初期出力を出力する前に所定の異常入力数の読み取りと無視を行う
ことである。１つの実施態様では、キーボードによる初期スイッチ認識とユーザ
へのフィードバック（約３０マイクロ秒）との間に人為的な遅延が加えられる。
この遅延により、指の動きは。最初のスイッチ認識後に弱まることなく継続でき
、それにより、ユーザが別のキーをタッチするための準備として指を引っ込める
前に、第２の意図されたスイッチ接触が発生する確率を高めている。この実施態
様の利点は、ユーザが極めて緩慢または軽い接触を行ったときにより顕著となる
。また、ユーザ入力の１つの関数としてこれらの遅延を変化させる動的な「学習
モード」を具現化するのも有益である。削除キーが誤った入力を指示していると
の前提のもとで、これらの遅延の長さはそれに従って再割当される。たとえば、
個々の出力に直後に削除キーを使用して、その後に関連組合せ出力を読み取る場
合は、一貫した測定の数または遅延時間、あるいはその両方を増やす必要がある
ことを示している。学習モードの更なる詳細レベルについて記載される。

【００１８】１つの実施態様は、出力信頼性の低下を最小限にしながらも、キー作動速度を
最大限にするための２層走査及び補正アルゴリズムを含んでいる。有効な出力オ
プションを決定した後にユーザフィードバック（ディスプレー上での視覚的フィ
ードバック、またはブザー音の形での聴覚的フィードバック、あるいはその両方
）を提供してから、出力後に獲得されたスイッチデータの関数としての元（仮の
）出力の修正に備えて、その後も走査を継続して行う。

【００１９】好適実施態様は、タイミング基準がキーアタックの性格によって確立された、
意図された個別キー作動の決定のための可変タイミング基準を含んでいる。たと
えば、個別キーがユーザによって意図されたものであると装置が判定するのに必
要な時間は、ストローク時のキースイッチで測定された抵抗の関数として変化し
ても構わない。低い固有抵抗は短い時間要件に相関し、高い固有抵抗は長い時間
要件に相関する。この実施態様のための電子回路は、キーボードスイッチマトリ
ックスを監視する抵抗閾値測定手段を含む。

【００２０】電子ハードウェアペンシル型消しゴムなどの小さな物体で信頼性のある動作ができるよう、前に
開示されたマトリクスＮｘＮの各軸に追加２Ｎ−１マトリクスが追加される。
これらの走査線は、組合せキーの間隙に配置された追加スイッチを監視し、それ
によって大きな指とペンシル型消しゴムなどの小さな物体の両方により信頼性の
高い動作をするシステムを提供する。

【００２１】別の実施態様では、各キースイッチは、マイクロプロセッサと直接的な通信状
態にある。マトリックス内の各スイッチの片側は、共通の電位に繋がれる。これ
により、キーボード全体が同時にイメージされ、組合せキーの作動時に各個別ス
イッチの正確な時間履歴を提供することができる。

【００２２】これらすべての実施態様は、単独でも、あるいは組み合わせて使用しても構わ
ない。

【００２３】詳細な説明図１ａは、１つの角部に中間パッド１２を一体成形されて成る剛性プラスチッ
ク製タイル形キーキャップ１０の平面図である。図１ｂは、ロッド１６の上方に
隆起中央パッド１４を備える剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０の側
面図である。ロッド１６は中間パッド１２と隆起中央パッド１４との間の、さら
に中央寄りに配置しても良い。逆面取り部１７が剛性プラスチック製タイル形キ
ーキャップ１０の外周部６４にアンダーカットを提供しており、キーの配列ミス
や操作中の傾きの結果、隣接するキーとキーが接触するのを少なくする働きをし
ている。隆起中央パッド１４と外周部６４との間の幾何学的関係の詳細について
は、図１９と図２０に示す。図２はマトリックス状に配列された複数の剛性プラ
スチック製タイル形キーキャップ１０を示す。１実施態様においては、中間パッ
ド１２によって、組合せキー出力を確認するための表面と、図３ａに示すように
、剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０を保持する表面との両方が提供
される。

【００２４】図３ａはポスト２１の上部に中間パッド１２を備えた剛性プラスチック製タイ
ル形キーキャップ１０を示す。これらのポスト２１は、上に中間銘２２を刻印し
た人工キーキャップを提供している。本実施態様のポスト２１は不動であるにも
拘らず、ポスト２１の不動性がユーザに感知されることはない。これは、使用中
はユーザの指で中間パッド１２が完全に覆われると共に、関連する剛性プラスチ
ック製タイル形キーキャップ１０が可動であるためであり、ユーザはそのために
中間（組合せ）キーも可動であるとの印象を受ける。本実施態様では、ポスト２
１は単一のプラスッチク片２３で形成される。ポスト２１に形成されるアンダー
カット２５により、剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０をタイル状の
構成で保持する手段が提供される。プロング１１がアンダーカット２５に嵌入し
て剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０を係止する。図示の例では、隆
起中央パッド１４を中心として２つのプロング１１が対象に設けられているが、
これより多数のプロングを使用しても良い。単一プラスチック片２３の開口部分
２９は、剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０に対して、下方のプリン
ト基板（不図示）上で公知のスイッチ手段を用いてスイッチを作動するための手
段を提供している。図３ｂは、ポスト２１の上部に中間パッド１２を備える剛性
プラスチック製タイル形キーキャップ１０が、クロスビーム７５を用いてキーキ
ャップ下面２０よりやや低い位置で取付けられる状態を示している。この実施態
様では、クロスビーム７５に、傾斜面７６ｂと対応する傾斜面７６ａ（図１の実
施態様の傾斜と反対に、キーに対して内向きに傾斜）が設けられている。図３ｃ
は図３ｂに示す線に沿って取った断面図である。この実施態様では、剛性プラス
チック製タイル形キーキャップ１０が、ギャップ６９を一体成形され、ギャップ
縁部４００がキーキャップ上表面の輪郭と一致しているクロスビーム７５によっ
て拘束されている。クロスビーム７５の下側１４５は、その下に位置するプリン
ト基板に固着しても良い。キーが押圧されると、スナップドーム４０２によって
、電気接続が確立される。図３ｄは概ね逆漏斗形のクロスビーム７５を示してい
る。ギャップ６９は、表面に出る部分が小さく、下方で断面積が実質的に大きく
なっており、剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０の縁部の輪郭と対応
する形状となっている。ウェブ部材４０６が各キーキャップ１０を連結している
。ウェブ部材４０６は内部開口部４０５を介してクロスビーム７５を通過してお
り、これによってキーパッドアセンブリ全体が２つの部分から構成されることと
なっている。キーキャップ１０は中間パッド１２により保持されている。

【００２５】図４は、単一プラスチック片２３を型２７に沿って曲げてポスト２１を拡開す
ることにより、剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０をアンダーカット
２５によって画定される平面に組付ける（あるいは、そのままでキーキャップを
スナップ嵌めしても良い）方法を示している。個々のキーの下に敷設されるエラ
ストマーシート１９が、スイッチの個所で導体４６を提供すると共に、通常の動
作中にユーザの指に対抗するのに必要な反発力を提供する働きもする。エラスト
マーシート１９は剛性プラスチック製タイル形キーキャップ１０とは別個に作成
しても良いし、一体成形しても良い。エラストマーシート１９を剛性プラスチッ
ク製タイル形キーキャップ１０とは別個に作成する場合、従来からあるスナップ
動作を触覚でフィードバックするエラストマー技術を用いることにより、スナッ
プ動作構造をタイル形キーキャップ１０の周囲ではなく、その下に持たせること
ができる。単一プラスチック片２３を透光性材料で形成することにより、キーボ
ードの背面から照明を行うことができる。スイッチ機構が無いために、高度の透
光性が得られる。成形凹部２４を用いて内部全反射させることや、鏡付裏面２６
を用いて光源からの光をキーボード面に向けて反射させることもできる。また、
単一プラスチック片２３は、各ポスト２１に光を与える個別光導体で形成しても
良い（図１５）。

【００２６】図５は、ビームレリーフ３０を備えた一体成形連続エラストマータイル形キー
ボードを示す。総称キー３１が容量性スイッチマトリックス３２に向けて押され
る際、所与の厚さの成形エラストマー２８から要求される作動力を、ビームレリ
ーフ３０が引張りではなく曲げにおいて材料を提供することで減少させる。ビー
ムレリーフ３０はまた、従来技術のキーボードのように基部ではなく、直立部３
７の上の表面３４に配置されることによって、スナップ動作触覚構造を提供する
こともできる。容量性スイッチマトリックス３２はプリント回路基板３５に埋設
されたトレースの交差マトリックスから成る。押え部材３６がキーボードをプリ
ント回路基板３５の表面に保持している。一体成形によって、製造コストを低減
することができる。

【００２７】図６は典型的な従来技術によるキーボード３８を示す。スナップ動作触覚構造
３３はキーボード３８の下、直立部３７の下方、外周部６４から離間して設けら
れている。隠れた領域３９がハウジング４０の下にあり、ここからキー３１が突
出している。隣接するキー２はハウジング４０によって分離されている。

【００２８】図７ａは、少なくとも２種類のデュロメータ硬度を有する一体成形連続エラス
トマータイル形キーボードを示している。成形エラストマー２８はピン６０によ
り軽く引張った状態で保持されている。キー３１の中心部６２にはデュロメータ
硬度の高い材料（７５〜９０）が使用されるのに対し、キー３１の下面２０は４
０〜５０とデュロメータ硬度の低い材料で形成されている。ウイング部６５のデ
ュロメータ硬度を高くする目的は、中間部にさらにスイッチを設ける必要なく、
鉛筆の消しゴムのような小さな物品の有効性を増すことにある（この目的は、図
７ｂに示すように、中心部６２の下向きの動きは中間パッド１２に影響を与える
が、中間パッド１２の下向きの動きは中心部６２に影響しないように、中間パッ
ド１２と中心部６２との間に棚部３１１を設けることによっても達成される。）
デュロメータ硬度の低いパッド６６が導体４６との間、および／または導体４６
内に組込まれており、スイッチのインターフェースにコンプライアンスを与えて
いる。指６７が組合せ（中間）キーを押しているところが示されている。

【００２９】図８は交互式スナップ動作構造４２を備えた一体成形連続エラストマータイル
形キーボードを示している。交互スナップ動作構造４２は隣接キーの下にある時
と下にない時との間で交互するスナップ動作触覚構造３３を備えたキー３１を提
供している。停止部４３が直立部３７の上部に対してストローク動作の終端を提
供している。停止部４３はまた、プリント回路基板３５の上に何らかの電子部品
４５が配設されている場合、その部品を補助的に保護する働きもする。共形コー
ト４８も電子部品４５を保護する。導電層４９は共形コート４８上に被覆しても
良いし、成形エラストマー２８の下側５０に設けても良い。キー３１が押される
と、導体４６がスイッチ４７を作動する。交互式スナップ動作構造４２は、図９
に示す二部式雌穴により作成することができる。図８と図９を参照すると、第１
部分５５が第１領域５１内に入り、第２部分５６が交互式第２領域内に位置して
いる。従来技術のキーボードの場合、二部式雌穴を必要としない。この成形方法
を用いることにより、角型のキーを動作する場合でも、平面図で見て円形のスナ
ップ動作構造を提供することもできる。図面では浮動パック２７８を備えた中間
パッド２７４も示されている。これらのパッドはデュロメータ硬度の高い材料７
３で形成された後、成形エラストマー２８の中に埋込成形されたもので、一体形
キーパッドに印字し易く耐久性の高い表面を与えている。背面照明を行う為には
、浮動パック２７８を半透明の材料で形成し、この半透明材料をさらに、発光ダ
イオードまたは光導体８７による照明を有するプリント回路基板３５まで下方に
延設するようにしても良い。発光ダイオード２５０は停止部４３とは異なる平面
（停止部の向こう）に示されている。

【００３０】図１０は、デュロメータ硬度の高い材料７３がキー３１の中心部６２に配設さ
れ、その上に開きを小さくしたギャップ６９とスナップ動作触覚構造３３とを含
むデュロメータ硬度の低い材料６８がオーバーモールドされている状態を示して
いる。スナップ動作触覚構造部３３は表面３４の下方、関連外周部６４に近接し
て設けられているアンダーカット６４によって構成されている。デュロメータ硬
度の低い材料６８のコンプライアンスにより、アンダーカット７０の形成に用い
た工具を抜き取ることができる。フット部７１はプリント回路基板３５上に載っ
ている。プリント回路基板３５の孔内に突出しているキーボード下面のボスは、
構造体に横方向の剛性を与えるために使用することができる。

【００３１】図１１は、略全面が硬質プラスチック材料で形成されたエラストマーＩＡＣＫ
キーボードを示している。図１１は図１０の変形であり、デュロメータ硬度の高
い材料７３がキー３１の縁部近くまで延びており、デュロメータ硬度の低い材料
６８はデュロメータ硬度の高い材料７３の下に延びている。これによって提供さ
れるコンプライアンスにより、スイッチ４７と導体４６との間の接触度が増し、
ユーザに対しては、キー作動後にオーバートラベルを擬した付加的な動きが与え
られる。上述のように、デュロメータ硬度の低い材料６８のコンプライアンスに
より、アンダーカット７０を形成する工具を抜き取ることができる。

【００３２】図１２では、デュロメータ硬度の高い材料７３が全面３４に沿って延設されて
いる。デュロメータ硬度の低い材料６８がフット７１とスナップ動作触覚構造３
３の働きをしている。この図では、図３の剛性プラスチック製タイル形キーパッ
ド１０をデュロメータ硬度の低い材料６８と一体化して、連続成形装置に硬質プ
ラスチック製キートップを設ける方法を示している。この実施態様は、作動力が
大きくなること、および／またはキー間の空隙が広くなるため、好ましいもので
はない。第２９図に示すスナップ動作触覚構造３３によって作動力を小さくする
ことができるが、これは、エラストマー部分に損傷を与えることなく工具から部
品を取り除くために必要な撓みを達成するという製造上の問題点が増えるという
犠牲を払って成された改良である。

【００３３】図１３は、個々に可動のキーと触覚フィードバックを備えた一体成形連続エラ
ストマータイル形ＩＡＣＫキーボードを示しており、そのほとんど全面が硬質プ
ラスチック材料で形成されており、キーの作動が幾何学的に制御される構造であ
る。この構造では、個々のキーが押圧される際に、そのストロークを通じてキー
の経路が制御される。主としてデュロメータ硬度の高い材料７３で形成されるキ
ー３１は、その縦断面形状が非対称であり、ユーザに最寄の位置に、好ましくは
装置正面に向けて軸ピン７６を有している。ユーザから最も遠いキー３１の側辺
が、デュロメータ硬度の低い材料６８から成る薄いウェブ４を介して隣接キーの
軸ピン７６と連結されており、スナップ動作触覚構造３３を構成している。キー
３１の他の２辺は図１１に示すように隣接キーと連結される。導体４６は、その
傾斜角度を小さくすることにより、軸ピン７６の周りを回転した後、プリント回
路基板３５と平行になって、スイッチ４７において高度に面接触する精度良く画
定された硬質の停止部となるように構成されている。これを斜視図で示したのが
図２１である。

【００３４】図１４は、プリント回路基板３５の上面の略８０％を電子部品８０で覆って利
用した状態を示す。スイッチ４７は関連するキーボード装置の説明で述べたよう
に、中間パッド１２用の場所として配置されている。

【００３５】以上に述べたような各材料の細かい寸法、位置／密度、さらには共形コート４
８によって、上述の実施形態のキーボードは、プリント回路基板３５の上面に集
積回路７７を含む電子部品８０を備えることができるようになる。スイッチ４７
用のトレースはバイアホール２３６を介してプリント回路基板３５の下層に導か
れており、上面全体を電子部品８０の相互接続トレースに使用できる構成となっ
ている。これによって、キーボードの配列を正しく行った後にプリント回路基板
に埋設することで、その露出面は将来的な製品の展開に供することができる。そ
のような製品展開中には修正が必要になるであろうが、トレースへのアクセスを
容易に行うことができる。

【００３６】図１５は、中間キーを備えたタイル形キーボード用の光導体８７を示す。中間
パッド１２は透光性材料から、図示のように直交相互接続部８８と共に成形され
る。内反射性ハウジング９０の中に収容されている光源８９からの光は、直交相
互接続部８８に沿って中間パッド１２を照射し、そこで光は再び中間パッド１２
の軸に沿って反射され、各中間パッドにおいて背面光を生み出す。同じ方法を個
別キーにも使用することができ、この場合は透光性エラストマーを用いて光を光
導体８７から中心部６２まで導く。光導体８７と単一プラスッチク片２３とは結
合して一体とすることもできる。

【００３７】図１６は、中間キーを備えたタイル形キーボードのキー動作を決定する事後（
２層）アルゴリズムを示すものである。これによると、応答速度と出力精度の両
方の性能が向上する。図１７と図１８に示す第１段階のアルゴリズムと組合せて
使用することも可能であり、この図のステップ１００から１１４が第１段階のア
ルゴリズムが相関する。マトリックスのスキャンは従来の行と列の検索方法でも
良いし、あるいは隣り合う２行を同時に駆動して２つの同時出力列を探すことに
より、目的とする組合せキー出力を自動的に示す新規の方法を採用しても良い。
ステップ１０２：作動されたキーが無ければ、スキャンを継続する。ステップ１
０４：１つのキーの作動が検出されると、装置は斜め横の（対角線上で隣接する
）キーも作動されているかどうかを判定する。隣接２行駆動法を採用している場
合は、さらにスキャンが必要である。作動状態のスイッチが組合せキー出力を目
的としていることを示す場合、ステップ１０６で内部テーブルから所望キーを探
し、ステップ１０８で所望キーを表示する。ユーザにはキーの登録が終わったと
いうフィードバックが与えられる。このフィードバックは聴覚、視覚および／ま
たは触覚的方法のいずれでも良い。斜め横のスイッチがステップ１０４で作動さ
れた場合、装置は個々のキー出力を目的としていると判断し、ステップ１０９、
すなわちどの個別キーを目的としているかを暫定的に判断するステップに進む。
ステップ１０９では、暫定的に判断された出力が検索され（ステップ１１０）、
および／または生データとしてレジスタおよび／または表示装置自体に記憶され
る（ステップ１１２）。ユーザに対して、キーの登録が成されたというフィード
バックが与えられることが重要である（ステップ１１１）。このフィードバック
は聴覚、視覚および／または触覚的方法のいずれでも良い。フィードバックの一
部または全部を知覚できない程度に（約２０マイクロ秒）遅延させる（ステップ
１０７）と、暫定的出力の判定が行われた後に筋肉運動を継続させることができ
るため、有用である。ユーザが軽いタッチで高速にキー動作を行っている場合は
特にそのことが言えるが、これはキーのストロークとストロークの間の時間を測
定し、削除キーを使った後に修正内容と相関させることができるためである。

【００３８】この出力はあくまで暫定的なものであるが、それは、第２層のスキャニング（
ステップ１１４）が開始されて、作動されたスイッチが開いていると判断される
程度の時間非作動状態となっているかどうか判定するためである（ステップ１１
６）。非作動状態となっていると判定された場合、サイクルはステップ１００に
戻って同じ処理を再び行う。非作動状態となっていると判定されなかった場合、
装置はステップ１１８において斜め横のスイッチの作動をスキャンし続ける。こ
のスキャンは、全スイッチがクリアされるまで継続される（ステップ１１６）。
全スイッチがクリアされる前に斜め横スイッチが作動されると、装置は組合せキ
ーが本来の目的であったと判断する。次いで装置は目的組合せキーを判定し（ス
テップ１２０）、その目的組合せキーを出力する（ステップ１２４）と共に、暫
定的に判定した出力を取り消す（ステップ１２２）。ユーザは、操作が登録され
たとのフィードバックを受けた後に最終的な出力を判定することが可能であるこ
とに気付かない。組合せ出力を達成できる正しいヒット数は、非常に少ない数（
８Ｍｈｚで１６サイクル程度）で精密な結果を出すことができる。この図では、
当業界で公知であり良く理解されているため、個別スイッチのデバウンスに伴う
待ち状態については示していない。

【００３９】図１７は、ＩＡＣＫキーボードのキー作動の改良された判定を行う別の実施態
様を示したものである。この図では、１つの組合せキーの中の個々のキーが別々
の時間に接触するのに伴う遅延について説明する。ステップ１８０において全て
の行がハイに駆動されるのと同時に、ステップ１８１で列に対するスイッチ動作
の検索を行う。少なくとも１つの列が作動スイッチを示した場合、ステップ１８
３において隣接する対の単位（第１行と第２行、第２行と第３行、第３行と第４
行）で行の駆動を行うと共に、スイッチ作動について列の調査を行う。ステップ
１８４において１つまたは２つの列の出力がハイであるか否かにより、分岐が生
じる。２つのラインがハイの場合、装置はステップ１２０においてどの組合せキ
ーが作動されたか判定し、ステップ１２４においてそれを表示し、その後全ての
列がローになるまで待機した（ステップ１８５）後、ステップ１８０で処理を繰
り返す。１つの列のみハイの場合、ステップ１８８において個別キーの調査に入
る。ステップ１８８については図１８に詳細に示す。ここでは簡単に説明すると
、ステップ１８８では、指定されたキーがハイであるサイクル数の記録を取るた
めに第１ヒットカウンタを設定する。ステップ１８６はその都度カウンタを増分
する。ステップ１８７は、カウントが所定数（Ｘ）になったかどうかを判定する
。この数の値（数値１）は正しく動作させるために決定的な要素である。好まし
い数値は約２０〜３０ミリ秒と同等の値である。この数は学習モードに組み入れ
ても良い。例えば、個別キーの後に削除キーを用い、その後関連組合せキーの入
力があった場合は、この所定の値を増加させるべきであることを強く示している
。上限値として良いのは約５０ミリ秒である。ステップ１２２においてカウンタ
のリセットを行い、ステップ１８５で装置が全ての列がローになるまで待機した
後、ステップ１８０で処理を反復する。

【００４０】図１８はステップ１８８の詳細説明図である。このアルゴリズムは装置レベル
のデバウンスを行うことで精度を維持しながらも最終的キーの獲得を早くし、隣
接キーが極端に近接していることで生じる誤作動を無くすものである。まず、第
１候補を同定し（ステップ１９０）した後、装置はデフォルトによりステップ１
９２，１８６、１８７と進む。第２サイクルにおいて選択肢が生じる場合がある
。ステップ１９２が分岐点となり、スキャン毎に、現在のスキャンがステップ１
９０で同定された第１候補と一致するかどうかを判定する。一致する場合、第１
カウンタが増分される（ステップ１８６）。数値１を監視するこの第１カウンタ
が所定のカウント数に達した場合（ステップ１８７）、その候補が目的の出力で
あると判定され、ステップ１１２において候補キーが出力される。一致しない場
合、装置は十分な数の候補測定が行われるまでスキャンを続ける（ステップ１８
０）。ただし、ステップ１９２において異なるキーのストロークが確認された場
合、（装置レベルのキーのバウンスにより）、ステップ１９８において第２候補
が同定され、ステップ１９９で第２カウンタの増分が行われる。第２カウンタが
前記の所定数値より相当小さい数値（８ＭＨｚでは１６が妥当な値）である第２
の数値（数値２）に達していない場合、サイクルはステップ１８０に戻って同じ
ことを繰り返す。第２カウンタの合計が数値２に達すると、第２候補が第１候補
に代わり、工程はステップ１８０に戻って再び処理を開始する。

【００４１】図１９は、中間出力を有するエラストマー小型タイルキーの最も基本的な実施
態様を示している。タイル形の小型キーボードにおいて動作するためには、キー
３１は一定の幾何学的拘束を受ける必要がある。指の中心部が個別キー３１を押
圧する際に、指の幅全部を収容できる程度に空きスペース１３２を大きくし、そ
うすることで隣接キー２の誤作動を防止するようにする必要がある。この条件を
クリアする一つの方法として、例えばキーを火山形にする方法がある。火山形と
は、頂部（隆起中央パッド１４）を底部（外周部６４間の距離）より相当小さく
し、かつ傾斜側面１２１の初期傾斜を大きくすることである。このような形状大
きさにより、個別キー３１にも中間出力（中間パッド１２として示されている）
にも確実に個別アクセスすることができる。別の方法としては、例えばキーボー
ドの主平面に対する隆起中央パッド１４の投影面積と外周部６４の投影面積を比
べた場合に、隆起中央パッド１４の投影面積を外周部６４の投影面積の約１５〜
３０％とする方法がある。また別の方法として、外周部６４から測った隆起中央
パッド１４の高さと隆起中央パッド１４の幅との比を小さくし過ぎないこと、具
体的にはその比を約１：６以上とすることがある。

【００４２】好ましい実施態様では、隆起中央パッド１４を幅３〜４．５ｍｍとし、外周部
６４の幅を７．５〜９．５ｍｍとする。中間パッドの直径は５〜６．５ｍｍとす
る。隆起中央パッドはアール部１３８を有する丸みをつけた正方形１３６である
。隆起中央パッド１４と外周部６４との距離は１．２ｍｍである。この距離はキ
ーのストローク１ｍｍにほぼ等しい。

【００４３】２つの個別キーの全体を突出させて１つの幅広のキーを形成することにより、
伸長形キー１５０が設けられている。「スペース」や「送信」など、重要な出力
および／または通常の出力用として比較的少数の伸長形キー１５０が使用される
。伸長形キー１５０のスイッチ機構については、既存のパターンに従っても良い
し、大型の単独スイッチを備えても良い。

【００４４】図２０は、指６７がセンターキー１５６の隆起中央パッド１４を押圧し、指６
７の縁部１５１がセンターキー１５６の隆起中央パッド１４の領域に集まる強い
力により服従している状態を示している。しかし、中央パッド１４の幅が狭いた
め、空間部１３２が存在し、その結果、指６７が隣接するキー１５５および１５
７に加える力はゼロまたはゼロ近くになるため、これらのキーが作動されること
はない。つまり、隆起中央パッド１４の幅を十分に狭くすることにより、指６７
の全幅が左側キー１５５の右縁１７０と右側キー１５７の左縁１７１との間に納
まるようにすることができる。さらに、隆起中央パッド１４と外周部６４との間
の高さは、指の縁部１５１が服従してセンターキー１５６が変位された後、また
予想される数ミリメートルの配置誤差を考慮して、隣接キー１５５，１５７の何
れにも大きな力が加わらないような高さとしなければならない。初期傾斜１６２
は大きくする（７０〜９０）。緩衝曲線１６０のバランスも次に重要な要素であ
る。上述のように、隆起中央パッド１４の幅と外周部６４の幅との比は約１：２
から１：３の間とする。

【００４５】図２１は、図１３に示した内容をさらに明確に示す斜視図である。

【００４６】図２２は、目的の個別キー出力と組合せキー出力とを、打鍵特性の関数として
区別するための論理図である。第１キースイッチマトリックス２７０がステップ
２１０でスキャンされる。ステップ２１２では、マイクロプロセッサ２５２が上
述のように、または他の方法で組合せキーを探す。目的の組合せキーが検出され
ると、ステップ２１３で適正な組合せが出力される。ステップ２１４においてカ
ウンタが増分される。カウンタはマイクロプロセッサ２５２の記録する、同一の
個別キーが連続して作動された回数を検数する。これがカウント数である。説明
の都合上、ここでは目的の個別キーであるかどうか判定するために評価の対象と
なる個別キーを第１候補と称することにする。ステップ２１６において第１候補
のキースイッチに対する打鍵が第１閾値の確立を保証するような品質のものであ
るかどうか判定される。（好ましい実施態様では、ここで測定される品質はスイ
ッチの抵抗率である。その他、打鍵速度やキャパシタンスなどの品質も使用でき
る。）抵抗率が最低閾値に達した場合、装置はステップ２１８に進み、ＩＮＤＶ
ＡＲ（個別キー変数）と呼ばれる変数を、本質的には無限省略時の値である数値
から「高い」数値に設定する。閾値に達しない場合、装置はステップ２１０に戻
る。ＩＮＤＶＡＲは、同一の個別キー（第１候補）がユーザの意図する出力であ
ると認められるためにこのキーを登録しなければならない回数を決定する変数で
ある。ステップ２２０において、カウント数と現在のＩＮＤＶＡＲの設定値とが
比較される。ＩＮＤＶＡＲよりカウント数の方が大きい場合、目的の個別キーに
関する判定基準が満たされていることになる。そうでない場合、ステップ２２２
で、第１候補スイッチへの打鍵が第２閾値の設定に関する判定基準を満たしてい
るか判定する。好ましい実施態様では、これを第１閾値より低い抵抗率とする。
（図２４に推奨値を示す。）第２閾値設定の判定基準を満たしている場合、ステ
ップ２２４においてＩＮＤＶＡＲが中間値に設定される。このプロセスは、抵抗
率を徐々に低くすることにより、カウント数の値を徐々に小さくしながら反復し
て行い、マイクロプロセッサ２５２に第１候補を出力することを指示する。この
手続きの目的は、ユーザが装置に加えた確実性の度合いと、目的の個別キーを確
立するのに必要な時間とを相関させることにある。ユーザの動きが非常に緩慢で
あれば、（かつ軽くキーを押していると）装置は自動的に、第１候補を目的の出
力として認めるまでに、連続的に変化しない入力の時間をより長く必要とするよ
うになる。ユーザの動きが速く確信的である（かつ強い力で押している）場合、
装置は第１候補を目的の出力として認めるまでに要する（連続的に変化しない入
力の）時間を短くする。この応用例では速度と力が相関しているため、結果的に
ＩＡＣＫキーボードに高速かつ確実な入力が行われると、それに応じて高速で確
実な出力が行われるようになる。

【００４７】図２３は図２２の論理図と関連する電気回路図である。第１キースイッチマト
リックス２７０は、図６の隆起センターキー２５３の下方に設けられるスイッチ
２５１から構成される。行２５４はマイクロプロセッ２５２によって駆動される
。列２５５からの信号がアナログ・ディジタル変換器２５６に送られ、このアナ
ログ・ディジタル変換器２５６からリポートライン２５８を介してマイクロプロ
セッサ２５２に対し、どちらのスイッチ２５１が作動されたか、またそのスイッ
チの抵抗率に関する情報が提供される。８ビットのリポートラインが設けられて
いる。リポートラインが駆動されていない時、プルアップ抵抗２５７アナログ・
ディジタル変換器への入力を一定値に保っている。図５に示した実施態様では、
容量状態を使用しても良いことに注意されたい。

【００４８】図２６は、図２２の電子処理を実施するのに使用できる数値の例を示したもの
である。ここでは５つの閾値が示されている。一例として、１列目は１０グラム
の力が個別スイッチに加わると、そのスイッチ内の抵抗率は１メガオームである
ことを示している。抵抗率がこの第１閾値に達するか、あるいはそれより高くな
ったという報告を受けると、ＩＮＤＶＡＲは５０００カウントに設定される。こ
の値は第１候補を目的の出力とするには、その連続読取りが０．５秒以上でなけ
ればならないという要件と相関している。（具体的なＩＮＤＶＡＲ数については
、プログラムの実行やクロック速度と共に増減するため、やや任意の部分がある
。図２４では、装置プログラムの各サイクルが０．０００１秒で完了する。）キ
ーのストロークの間に力が大きくなるに従って、他の閾値も到達され、個別キー
の出力を判定するのに必要な時間がそれに伴って短縮される。

【００４９】図２５ａは、４ｘ４の隆起センターキー２５３のマトリックスを備えたエラス
トマーＩＡＣＫキーボード２６０を示す。隆起センターキー２５３の下に複数の
個別キースイッチ導体パッド２６２が配置されており、第１導体アレー２６３を
構成している。好ましい実施態様では、個別キースイッチ導体パッド２６２がシ
リコーン系炭素添加円形パックをキーパッドエラストマー内に埋込成形したもの
で構成される。他のスイッチ技術を使用することもできる。第１導体アレー２６
３は第１接点マトリックス２７３に近接して、かつこれと平行に配設される（図
２５ｂ）。

【００５０】関連する個別キーの組合せの中間部の下、すなわち中間パッド２７４の下方に
複数の組合せキー接点パッド２６６が配置され、共に第２導体アレー２６７を構
成している。第２導体アレー２６７は下記の２つの機能を提供するものである。１）組合せキー接点パッド２６６の作動、あるいは（最低でも）関連する第１
キースイッチマトリックス２７０の相対する対角線の何れかの作動を判定基準と
して用いて、鉛筆の消しゴムのように非常に小さな物体により組合せキーを動作
できるようにする。２）既存の検出アルゴリズムの強化に利用できる別の情報を加える。

【００５１】第１導体アレー２６３を第２導体アレー２６７からややずらせて、これら２つ
がお互いに平面から逸脱するようにすると有用である。このエラストマーの実施
態様では、ナブ２６４が下方に突出し、導体パッドがプリント回路基板２６８上
のスイッチと誤接触しないように保持している。

【００５２】図２５ｂは個別キースイッチ接点２７２が第１接点マトリックス２７３を構成
しているプリント回路基板２６８を示している。第１接点マトリックス２７３は
第１導体アレー２６３と整合しており、第１スイッチマトリックス２７０を形成
している。図２５ｂはまた、第２接点マトリックス２７７を構成する組合せキー
接点２７６も示している。第２接点マトリックス２７７は第２導体アレー２６７
と整合し、第２スイッチマトリックス２８０を形成している。ここでちょっと図
２７を見ると、第２接点マトリックス２７７がイレイザ−点にＩＡＣＫキーボー
ドを動作させる方法が明確に示されている。

【００５３】図２５ｃは第１スイッチマトリックス２７０と第２スイッチマトリックス２８
０とを示している。第１導体アレー２６３と第２導体アレー２６７は第１接点マ
トリックス２７３および第２接点マトリックス２７７の真上に配設されている。

【００５４】第２６図は、各スイッチの片側が共通の電位、この場合では接地２８２に保持
されている。各個別キースイッチ接点２７２がプロセッサ２５２へと続くトレー
ス２７５を有している。この構成によると、全てのキーが同時にスキャンされる
ため、スイッチマトリックスのスキャンに伴うタイミング誤差を無くすことがで
きる。この実施態様は図２８に示すように実施することができる。

【００５５】図２７はエラストマーで構成したＩＡＣＫキーボードのインターフェース面を
示している。エラストマーキーボード２６０は中間パッド２７４と隆起センター
キー２５３を備える。この図では、横が大人の指２本分、縦が大人の指３本分で
、１回指で押すことにより３９の出力機能が得られるレイアウトを示している。
この時、横が大人の指Ｎ本分、縦が大人の指Ｍ本分の領域において、１回押して
得られる出力の数は８ＭＮ−２Ｎ２Ｍ＋１によって求められる。中間パッド２７
４は図２９に詳細に示すように固定しても良い。

【００５６】図２８は図２６に示したように実施されたプリント回路基板２６８の実施態様
を示しており、第１接点マトリックス２７３と第２接点マトリックス２７７がプ
リント回路基板２６８内にあるトレース２７５を介してマイクロプロセッサ２５
２に接続している。プリント回路基板２６８は、下側に連続的に導電性の表面を
有するエラストマーキーボード２６０により動作する。

【００５７】図２９は、個々に可動のキーと触覚フィードバックキーを備えた一体成形連続
エラストマータイル形キーボードを示している。キー３１はスナップ動作構造３
３を含み、このスナップ動作構造は上脚部１３３と下脚部１３５を有し、隣接キ
ー２の上脚部１３３および下脚部１３５と共に空隙部１３７を形成している。空
隙部１３７は開きを小さくしたギャップ６９を介して出入り可能である。スナッ
プ動作構造３３は脚部（１３３、１３５）の何れか、または両方に設けることも
できる。縁部がエラストマー製であるため、この実施態様では工具の使用を無く
すことができる。

【００５８】以上、特定の発明の特定の実施態様について説明して来たが、本発明から逸脱
することなく様々な変更および修正を、特に利点を組合せることによって加える
ことができることは、当業者にとって自明であろう。従って、請求項の記載は、
その範囲内において、本発明の真の精神と範囲に該当する全ての変更および修正
を包含するものである。よって、本発明の範囲は図示の実施態様に限定されるも
のではなく、請求項およびその法的等価物によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａは顕著な非対称性を有する剛性プラスチック製タイル形キ
ーキャップの平面図であり、図１ｂは顕著な非対称性を有する剛性プラスチック
製タイル形キーキャップの側面図である。

【図２】マトリックス状に配列された剛性プラスチックキーを示す。

【図３】図３ａは基層に不動ポストを取付けられて成る中間パッドを有す
る剛性プラスチック製タイル形キーキャップを示し、図３ｂは交差部材を有する
不動ポストから成る中間パッドを備えた剛性プラスチック製タイル形キーキャッ
プを示す。図３ｃは図３ｂの一部の断面図である。

【図４】基層を型に沿って可塑的に変形することにより、剛性プラスチッ
ク製タイル形キーキャップをアンダ‐カットの平面の中に組み入れる方法を示し
ている。

【図５】表面に応力緩和機構を備えた一体成形連続エラストマータイルキ
ーボードを示す。

【図６】従来技術によるキーボードを示す。

【図７】図７ａは、キー中心部のデュロメータ硬度を高くした一体成形連
続エラストマータイルキーボードを示し、図７ｂは細い指や鉛筆消しゴムにより
操作できる設計の断面図である。

【図８】スナップ動作構造を有する一実施態様を備えた一体成形連続エラ
ストマータイルキーボードを示す。

【図９】図７のスナップ動作構造を構成するために必要な成形用具を示す
。

【図１０】個々に可動のキーとスナップ動作触覚フィードバックを備えた
一体成形連続エラストマータイルキーボードを示す。

【図１１】個々に可動のキーとスナップ動作触覚フィードバックを備え、
そのほぼ全面が硬質プラスチック材料で形成されている一体成形連続エラストマ
ータイルキーボードを示す。

【図１２】キーを拘束するエラストマーと一体的に成形された硬質表面の
タイルキーボードを示す。

【図１３】個々に可動のキーとスナップ動作触覚フィードバックを備え、
そのほぼ全面が幾何学的に制御された硬質プラスチック材料で形成されている一
体成形連続エラストマータイルキーボードを示す。

【図１４】キーボード操作を支持すると共に電子部品を設けられたプリン
ト回路基板の上面を示す。

【図１５】中間キーを備えたタイルキーボード用の光導体を示す。

【図１６】中間キーを備えたタイルキーボードにおいてキーの作動を判定
するための好ましいアルゴリズムを示す。

【図１７】装置レベルのデバウンスを有するスキャニングアルゴリズムを
示す。

【図１８】装置レベルのデバウンスアルゴリズムの詳細を示す。

【図１９】中間出力を有する小型化タイルキーを示す。

【図２０】最も基本的な実施態様での動作中の指の断面図であり、さらに
、ＩＡＣＫキーボードの単独キーを明確に操作するために必要な要件を示してい
る。

【図２１】図１３に示した構成の斜視図である。

【図２２】目的の個別キー出力と組合せキー出力とを、打鍵特性の関数と
して区別するための論理図を示す。

【図２３】図１の論理図と関連する電気回路図を示す。

【図２４】図２の電子回路の実施に使用し得る数値の例を示す。

【図２５】図２５ａは、個別キー並びに組合せキーを有し、各所にスイッ
チ導体を配設されているエラストマーキーボードの裏側を示す。図２５ｂは、個
別キースイッチ接点と組合せキー接点の両方を有するＩＡＣＫプリント回路基板
を示す。図２５ｃは、第１スイッチマトリックスおよび第２スイッチマトリック
スを示す。

【図２６】各スイッチの片側が共通電位に保持されている接点マトリック
スを示す。

【図２７】エラストマーを用いて実施したＩＡＣＫキーボードのインター
フェース面を示す。

【図２８】下面が導電性であるエラストマーとインターフェースするため
に使用される、中間キースイッチおよび個別キースイッチの半割体を備えたプリ
ント回路基板を示す。

【図２９】個々に可動のキーと触覚フィードバックキーを備えた一体成形
連続エラストマータイルキーボードの別の実施態様の断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｍ 11/08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々の機能が複数のキーキャップの１つと関連付けられてい
る第１の複数機能と、各々の機能が前記複数のキーキャップ内の隣接するキーキ
ャップの組合せと関連付けられている第２の複数機能とを備えるコンパクトキー
パッドにおいて、キーキャップ構造が、キーキャップであって、該キーキャップの上部露出側に位置する接触面と外周
部とを含み、前記外周部が主平面において前記キーキャップの範囲を画定し、前
記外周部が複数の縁部を有しているキーキャップと、エラストマービームであって、該エラストマービームの第１端部が、ここで第
１縁部と称する前記複数の縁部の少なくとも１つに近接してかつこれと平行に配
設されており、前記第１縁部にレッジが形成されるように、前記第１端部が前記
キーキャップの下面において前記キーキャップに取付けられており、前記レッジ
が前記エラストマービーム上に伸びてその大部分を被覆しているエラストマービ
ームと、ビーム末端部であって、該ビーム末端部が前記第１縁部の下方に設けられてお
り、前記エラストマービームの第２端部に連結されることにより、前記コンパク
トキーパッドにおいて前記複数の縁部の中の隣接する縁部の間に最小の可視ギャ
ップを構成すると共に、触覚的フィードバック応答を与えるように前記コンパク
トキーパッドにこれと一体的に構成されているビーム末端部とを含むことを特徴
とするキーキャップ構造。
【請求項２】前記複数のキーキャップの中の隣接するキーキャップ間の水
平または垂直方向の中心距離の少なくともいずれかが、大人の指の幅の半分より
小さいか、ほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載のキーキャップ構造。
【請求項３】前記接触面の中心部に設けられた銘域をさらに含み、前記銘
域はやや隆起されると共に、その面積を大人の指の幅の半分掛ける大人の指の幅
の半分より相当小さくことにより、前記大人の指手段が前記複数のキーキャップ
の中の隣接するキーキャップに力を加えることなく、前記キーキャップに力を加
えることができるように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のキ
ーキャップ構造。
【請求項４】前記レッジがエラストマー材料で形成されており、前記接触
面の一部が第２の、比較的剛性の材料で形成されていることを特徴とする、請求
項３に記載のキーパッド構造。
【請求項５】前記レッジが前記ビーム末端部の少なくとも一部の上までさ
らに伸びていることを特徴する、請求項１に記載のキーパッド構造。
【請求項６】前記ビーム末端部が隣接するキーキャップの行程を拘束して
いることを特徴とする、請求項３に記載のキーパッド構造。
【請求項７】複数の個別キースイッチ手段の１つを作動する結果として出
力される複数の機能、および複数の個別キースイッチ手段の中の隣接するキース
イッチ手段をほぼ同時に作動する結果として出力される複数の機能と、制御用電
子回路を有するコンパクトキーボードシステムの改良であって、前記改良が、前
記複数の個別キースイッチ手段の各キースイッチ手段に加えられる力の大きさを
監視する力測定手段を含むことを特徴とする改良。
【請求項８】前記キーキャップの中心部に設けられた銘域をさらに含み
、前記銘域はやや隆起されると共に、その面積を大人の指の幅の半分掛ける大人
の指の幅の半分より相当小さくことにより、前記大人の指手段が前記複数のキー
キャップの中の隣接キーキャップに力を加えることなく、前記キーキャップに力
を加えることができるように構成されており、前記複数のキーキャップの中の隣
接するキーキャップ間の水平または垂直方向の中心距離の少なくともいずれかが
、大人の指の幅の半分より小さいか、ほぼ等しいことを特徴とする、請求項７に
記載のキーキャップ構造。
【請求項９】前記力測定手段がユーザの指の打鍵速度を測定し、その結果
として、前記コンパクトキーボードシステムが所与信号の最初の設定の瞬間から
遅延する時間量を変化せしめ、前記制御用電子回路が複数の個別キースイッチ手
段の１つからの入力を受け入れた後、前記第１複数機能の１つを出力するかどう
か判定する特徴とする、請求項８に記載の改良。
【請求項１０】各々の機能が複数のキーキャップの１つと関連付けられて
いる第１の複数機能と、各々の機能が前記複数のキーキャップの隣接するキーキ
ャップの組合せと関連付けられている第２の複数機能とを備えるコンパクトキー
パッドにおいて、キーパッド構造が、前記第１複数キーキャップの各々の中心部に設けられている複数の銘域で
あって、前記複数の銘域の各々が、やや隆起されると共に、その面積を大人の指
の幅の半分掛ける大人の指の幅の半分より相当小さくことにより、前記大人の指
手段が前記複数のキーキャップの中の１つまたはそれ以上の隣接キーキャップに
力を加えることなく、前記複数のキーキャップの１つに力を加えることができる
ように構成されている複数銘域と、全体として前記複数のキーキャップを画成している一体成形された縁部から成
るマトリックスを含んでいるエラストマーウェブと、前記複数のキーキャップの下に配設されて前記エラストマーウェブを支持して
いる底面部と、前記マトリックスの略下方に配設されている前記エラストマーウェブの境界構
造部であって、前記エラストマーウェブの主平面に対して垂直に、前記底面部に
向かって伸び、しかも前記キーキャップが休止位置にある時は前記底面部と接触
しない境界構造体と、前記エラストマーウェブの基脚部であって、前記複数のキーキャップの下に、
前記境界構造体に近接して、かつ前記境界構造体が前記底面部に向かって移動で
きるように前記境界構造体に対して軸をずらせて配設されており、前記底面部と
常に接触するように構成されている基脚部と、中心部上にスナップ動作構造を含むエラストマービームであって、前記基脚部
と前記境界構造体との間に配設されることにより、前記複数のキーキャップのい
ずれかが押圧される際に、ユーザに対して触覚フィードバックを提供するように
構成されているエラストマービームとを含むことを特徴とするキーパッド構造。
【請求項１１】前記エラストマーウェブが少なくとも２種類の硬さの材料
を含み、硬い方の材料が前記複数のキーキャップの各々の中心領域に配置され、
柔らかい方の材料が残りの部分に配置されていることを特徴とする、請求項１０
に記載のキーパッド構造。
【請求項１２】前記境界構造体の下方に配設されている行程制限構造体を
さらに含み、前記行程制限構造体の寸法が、であることを特徴とする、請求項１
０に記載のキーパッド。
【請求項１３】コンパクトキーパッドであって、各々の機能が、エラストマー系第１材料から運動性を与えられている複数のキ
ーキャップと関連付けられている第１複数機能と、各々の機能が、前記複数のキーキャップ中の隣接するキーキャップの組合せと
関連付けられている第２複数機能と、前記複数のキーキャップの各々の中心部に設けられている第１複数銘域で
あって、前記第１複数銘域の各々が、やや隆起されると共に、その面積を大人の
指の幅の半分掛ける大人の指の幅の半分より相当小さくことにより、前記大人の
指手段が前記複数のキーキャップの隣接するキーキャップに力を加えることなく
、前記キーキャップに力を加えることができるように構成されている複数銘域と
、前記複数のキーキャップの隣接し合うキーキャップ間の隙間に設けられている
第２複数銘域であって、前記第２複数銘域の各々が前記第１材料より高いデュロ
メータ硬度を有する第２材料で形成されている第２複数銘域とを含むことを特徴
とするコンパクトキーボード。
【請求項１４】前記第２複数銘域が単一の連続材料片から構成されている
ことを特徴とする、請求項１５に記載のコンパクトキーボード。