JP2004111403A - キーボード - Google Patents

Abstract

【課題】　キーステム構成を不要として、キーボードの薄型化に対応しつつ、キーストロークを大きく維持することができる、しかも、簡単な構成によりキー入力の操作性が良好で、確実なキー入力を可能としたキーボードを提供する。
【解決手段】　案内支持部材３を構成する第１リンク４と第２リンク５とを中途交叉部で回動自在に連結し、第１リンク４及び第２リンク５の各上ピン部１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂをキートップ２の下面の係止部１５，１６に装着し、下ピン部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂをホルダ部材７における取付け孔７ａの側に設けた係止部２７，２８に装着する。ラバースプリング６は取付け孔７ａに取り付けられ、その近傍には係止部２７，２８が形成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明は、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の入力装置等として用いられるキーボードに関するものである。

　　従来、この種のキーボードに使用されるキースイッチ装置としては、キーステムを一体に有するキートップをホルダプレートに形成されたホルダ部に挿通して案内支持するとともに、キーステムの下方にスイッチング部材を配設したキースイッチ装置が一般に用いられている。かかるキースイッチ装置は、キーステムの上下動をホルダ部を介して摺動案内し、キーステムの下部によりスイッチング部材を押下して、スイッチング動作を行わせるものである。

　また、スペースキーやリターンキー等の大型のキートップを使用するキースイッチ装置としては、キートップの押下時に、そのキートップが傾いた状態で押下されるのを防止すべく、特開昭６０−６２０１７号公報、特開昭６４−７４４１号公報に記載されたキースイッチ装置が知られている。

　特開昭６０−６２０１７号公報に記載されたキースイッチ装置は、軸によりはさみ状に交叉してなる２つのはさみ状部材にキートップを支持するとともに、キートップの中心部から離れた位置にスイッチング部材を配置している。そして、キートップの押下時には、各はさみ状部材の端部に形成された複数個のピンを水平方向に摺動案内するとともに、キートップの裏面に配設されたキーステムをホルダ部を介して上下に摺動案内しつつ、そのキーステムによりスイッチング部材を押下するようにしたものである。

　また、特開昭６４−７４４１号公報に記載されたキースイッチ装置は、特開昭６０−６２０１７号公報に記載されたキースイッチ装置と基本的構成を同じくするものであり、はさみ状部材に対するキートップの着脱を容易にする点に特徴を有している。

　これら各公報に記載されたキースイッチ装置は、スペースキー等の大型キーであっても、キートップのどの部分を押下しても、キートップの水平状態を保持しつつ、その上下動を案内できるものである。このように、前記したキースイッチ装置は、いずれにおいても、スイッチング部材を押下するためのキーステムをホルダ部を介して上下に摺動案内しつつ、そのキーステムでスイッチング部材を押下する点で共通している。

　これに対し、実開平２−５２３６号公報には、上下方向に摺動案内されるキーステムおよびホルダ部を備えないキースイッチ装置が記載されている。このキースイッチ装置は、矩形状の２つの枠体を備え、その２つの枠体をＸ字状に交叉させて、キートップの支持部材としている。キートップの下面中央部には、下方へ突出する突起が設けられ、その突起により、スイッチング部材であるラバースプリングを押圧するように構成されている。このキースイッチ装置においても、前記したキースイッチ装置と同様に、キートップのどの部分を押下しても、キートップを傾けてしまうことなく、キートップを水平に保持したまま下降させることができる。

特開昭６０−６２０１７号公報 特開昭６４−７４４１号公報 実開平２−５２３６号公報

　しかしながら、近年ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等における小型化、薄型化に伴い、これらに付設されるキーボードも小型化、薄型化が指向されてきている。一方では、キー入力の操作性を向上させるとともにキー入力の確実性を担保すべく大きなストロークが要求されている。このような状況下において、前記した一般に使用されているキースイッチ装置では十分なキーストロークを得ることができないという問題点があった。

　かかる一般に使用されているキースイッチ装置において、キーボードの薄型化を実現しようとすれば、ホルダ部により摺動案内されるキーステムの部分が減少し、これに伴うキートップの傾動に起因してキーステムとホルダ部との間でこじれが生じてしまう。逆に、これを防止するためキーステムがホルダ部により摺動案内される部分を大きくすると、キーストロークが減少してしまうというジレンマがある。

　ここに、キートップの押下時にキーステムとホルダ部との間でこじれが生じると、これが摺動ノイズ発生の原因となりキーの操作性を著しく損なうことになる。また、キーステムとホルダ部との間で生じるこじれは、常にキートップの中央部を押下している場合にはキーステムが垂直に押下されることとなるので発生しにくいものである。よって、かかるこじれの発生を防止すべく、キーの操作面積を小さくして常にキートップの中央部が押下されるようにすることも考えられるが、この場合もキーの操作性を著しく損なう点では前記のものと変わるところがない。

　また、前記各公報に記載されたキースイッチ装置は特にキーボードの薄型化を指向するものではない。即ち、特開昭６０−６２０１７号公報、特開昭６４−７４４１号公報に記載されたキースイッチ装置は、従来から存在するキーステム構造に他ならず、キーの高さは、スイッチング部材を押下するための押下部材の長さに依存し、本来的にキーの高さを低くして薄型化を図ることが困難なものである。更に、キートップの裏面に押下部材を形成する必要からキースイッチ装置の構造が複雑化して、コストアップの原因となるとともに、その組立が困難になるという問題があった。

　そして、実開平２−５２３６号公報に記載されたキースイッチ装置は、Ｘ字状に交叉させた２つの矩形状枠体を上下に折り畳もうとしても、２つの矩形状枠体の各脚部が上下に重なってしまい、相互に折り畳むことができないので、キートップのストローク最下点を低くすることができず、結果として、キースイッチ装置をより薄型化することができない。

　本発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであり、キーステム構造を不要として、薄型化に対応しつつ、キーストロークを大きく維持することができ、しかも簡単な構成によりキー入力の操作性が良好で、確実なキー入力を可能とするキーボードを提供することを目的とする。

　前記目的を達成するため、請求項１記載のキーボードは、ホルダ部材の上方に配置した複数のキートップと、それらのキートップ毎に、第１リンク部材と第２リンク部材とを可動自在に配置し、各キートップの下面とその下方のホルダ部材とに連結係止して、キートップの上下動を案内支持する案内支持手段と、キートップ毎にキートップを上方に付勢するとともに、キートップの上下動に伴ってスイッチング動作を行うラバースプリングとを有するキーボードであって、ホルダ部材における各キートップの下方中央部にそれぞれ設けられ、かつラバースプリングをそれぞれ配置する配置孔と、その各配置孔の近傍のホルダ部材に、キートップ毎にそれぞれ一体形成された第１リンク部材及び第２リンク部材の各下側端部を可動的に係止する係止部とを備えたものである。

　前記構成を有する本発明に係るキーボードによれば、キートップの非押下の状態において、キートップは、ラバースプリングにより上方に付勢される。かかる状態からキートップが押下されると、キートップはラバースプリングの付勢力に抗して下方へ移動される。かかるキートップの移動動作は、第１リンク部材と第２リンク部材とを可動状態に配置してなる案内支持手段により案内される。このように、キートップが下方へ移動されるに伴って、ラバースプリングはスイッチング動作を行う。

　一方、キートップの押下が解除されると、ラバースプリングの付勢力により、キートップは上方に移動案内されて元の位置に復帰する。

　以上説明したことから明らかなように、請求項１記載のキーボードによれば、キーステム構造を不要にして、キーストロークの大きさを維持しつつ、薄型化を実現することができ、しかも簡単な構成によりキー入力の操作性が良好で、確実なキー入力を可能とすることができる。

　次に、本発明を具体化した実施例について図面を参照して説明する。

　図１はキーボードに多数配列されたうちの一つのキースイッチ１の側断面図を示し、キースイッチ１はキートップ２と、第１リンク４と第２リンク５とを側面視Ｘ字状に配置した案内支持手段３と、該案内支持手段３にて押圧されるキャップ状のラバースプリング６と、案内支持手段３を支持するための合成樹脂製のホルダ部材７と、該ホルダ部材７に穿設された取付け孔７ａにスイッチング部２９，２９（図７参照）が臨むようにホルダ部材７の下面に張設するフレキシブルな印刷基板９と、その下面側に張設した補強板１０とからなる。

　図１及び図６に示すように、ラバースプリング６は、印刷基板９におけるスイッチング部（電気接点部）２９，２９（図７参照）の上方を覆うように、ホルダ部材７の貫通した取付け孔７ａ（貫通孔）内に嵌挿配置する。ラバースプリング６は、電気絶縁性のシリコーンゴム或いはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンメチレン）等で構成され、平面視略円板状の厚い頭部と、該頭部の周囲から下向きに延びる截頭円錐状のドーム部と、該ドーム部の外周に略水平に半径外向きに延びる厚肉の鍔部とからなる下向き開放のキャップ状に一体成形されている。

　キートップの押下時に、第１リンク４と第２リンク５との連結交叉部の下面の押圧部２６にて押圧されるラバースプリング６の頭部の下面には、スイッチング部２９，２９の接点部に当接して両スイッチング部を電気的にＯＮ・ＯＦＦするための導電性を有する導電ゴムからなる可動接点部３０を固着する。

　なお、ラバースプリング６全体を、シリコーンゴムにカーボンブラック等の導電性粒子を分散充填させて導電性を備えるように形成しても良い。

　ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂にて成形されたキートップ２は、その上面（表面）に数字、英字等の文字が刻印または印刷等により付されている。キートップ２の下面には、後述する第１リンク４における上自由端側のピン部１１ａ，１１ｂを略水平方向でキートップ２の前後方向に摺動可能に係止するための前後長手溝状の摺動係止部１６，１６と、第２リンク５における上自由端のピン部１３ａ，１３ｂを回動のみ可能に係止するための孔状の回動係止部１５，１５とを一体的に備えた前後長手の左右一対の係止部材１７，１７を一体成形或いは接着剤等により接着させて突設させる（図５参照）。

　図１及び図４（ａ）、（ｂ）を参照して、ガラス繊維強化合成樹脂など合成樹脂製の第１リンク４及び第２リンク５を詳細に説明する。図４（ａ）は第１リンク４の平面図、図４（ｂ）は第２リンク５の平面図である。第１リンク４は基部１８と上下自由端部１９，２０とにより平面視で実質上略Ｈ状に一体成形したもので、基部１８の側面には、支持孔２１を横向きに穿設し、下自由端部２０の左右両側端から延びるアーム部２０ａ，２０ｂの側面には、各々ピン部１２ａ，１２ｂを横向きに突設し、上自由端部１９の側面にはピン部１１ａ，１１ｂを横向きに突設する。

　第２リンク５も基部２２と上下自由端部２３，２４とにより平面視で実質上略Ｈ状に一体成形する。基部２２の一側面には横向きに枢支軸２５を突設し、該枢支軸２５を第１リンク４における支持孔２１に回動可能に嵌挿する。

　第２リンク５における下自由端部２４の左右両側端から延びるアーム部２４ａ，２４ｂの側面には、各々ピン部１４ａ，１４ｂを横向きに突設し、上自由端部２３の側面にはピン部１３ａ，１３ｂを横向きに突設する。この実施例では側面視において、第１リンク４における支持孔２１の中心線から上下のピン部１１ａ，１２ａの中心線までの距離及び、第２リンク５における枢支軸２５の中心線からピン部１３ａ，１４ａまでの距離がそれぞれ相等しくなるように形成する。このように構成すると、後述のように、第１リンク４の下自由端側のピン部１２ａ，１２ｂ箇所を中心にして案内支持手段３が回動変位することにより、キートップ２はホルダ部材７の上面に対して平行状に昇降動することができる。

　また、図示しないが、第１リンク４の基部１８及び第２リンク５の基部２２の下面には、下向き凸多角形状の押圧部をそれぞれ形成し、この両押圧部でラバースプリング６の頭部上面を押圧するようにしても良い。

　図６及び図７はガラス繊維強化合成樹脂製等の合成樹脂のホルダ部材７の一部を示す図であり、この実施例ではホルダ部材７は平面状である。該ホルダ部材７にはキャップ状のラバースプリング６の下端の鍔部が位置ずれ不能に嵌挿できる略矩形状の貫通した取付け孔７ａを穿設している。該取付け孔７ａの左右両側縁には、左右一対の回動係止部２７と、前後長手溝状の摺動係止部２８とを、その各係止部２７，２８が下方に開放するように一体的に射出成形されている。

　この場合、回動係止部２７の下向きＵ字状の係止溝２７ａと摺動係止部２８における前後長手のＵ字状の係止溝２８とは、ホルダ部材７の裏面に対して法線方向に開放するように形成すれば、合成樹脂の射出成形後の型抜き作業はきわめて容易になり、また、スライド型を用いる必要がない。

　また、これにより、図１及び図４に示すように、ラバースプリング６の上部（頭部）は、ホルダ部材７及び回動係止部２７、摺動係止部２８よりも上方に突出しており、ラバースプリング６の頭部上面を第２リンク５に形成された押圧部２６と確実に当接させることができる。

　そして、予め両リンク４，５を枢支軸２５及び支持孔２１の箇所で側面視Ｘ字状に組み立て、次いで、両リンク４，５の上側のピン部１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂをキートップ２における回動係止部１５，１５と摺動係止部１６，１６とに嵌挿した後、両リンク４，５の下端自由端部２０，２４の間隔を狭めた状態にして、ピン部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂを取付け孔７ａからホルダ部材７の裏面側に出るように挿入し、その後、両リンク４，５の下自由端２０，２４の間隔を拡げ、回動係止部２７，２７に対しては、その第１リンク４における下端側のピン部１２ａ，１２ｂを下側から嵌挿し、摺動係止部２８，２８に対しては第２リンク５における下端側のピン部１４ａ，１４ｂを下側から前後摺動するように嵌挿したのち、ホルダ部材７の下面に印刷基板９を張設固着すれば、両リンク４，５はホルダ部材７から脱落することがない。このとき、ホルダ部材７の裏面を上にして作業すると、より作業が容易となる。

　また、ピン部１１ａ，１１ｂ及び１４ａ，１４ｂ並びに摺動係止部１６，２８の形状寸法は、第１リンク４、第２リンク５が図３における左右方向に対して略不動となり、且つピン部１１ａ，１４ａの図１における左右方向の摺動を妨げないように決定される。具体的には、本実施例においては、各ピン部先端が対応する摺動係止部の外側側面と略接して摺動するようにしている。このため、支持孔２１より枢支軸２５が抜け出ることが防止される。

　この構成により、キートップ２の押下時に、ホルダ部材７の回動係止部２７の箇所を中心として第１リンク４が下向き回動（図１において右回り回動）する一方、第２リンク５は枢支軸２５の箇所を中心にして図１において左回り回動する。そうすると、両リンク４，５の交叉連結部の近傍でかつ第２リンク５に形成された押圧部２６にて、ラバースプリング６の頭部上面を下向きに押圧し、その下面の可動接点３０がスイッチング部２９，２９に接触してスイッチング動作するのである。

　図８の第２実施例は、第２リンク５の枢支軸２５の先端に大径頭部２５ａを形成する一方、第１リンク４の基部１８の中途下面に下向き開放した側面視略Ｃ字状の抱持体３１を形成し、該抱持体３１で枢支軸２５をその軸線と交叉する方向から被嵌することにより、一対のリンク４，５をＸ字状に組立てた後の外れ防止と横ずれ（リンク４、５の間隔が拡がること）を防止とを実現するものであり、このようにすれば、ホルダ部材７の回動係止部２７と摺動係止部２８とへの両リンク４，５のピン部の装着作業がさらに容易になる。

　図９〜図１２は、ホルダ部材７′を下向き凸湾曲状に形成し、キーボードに多数配列するキースイッチ１のキートップ２上面を下向き凸湾曲の包絡面３５に沿うように構成した第３実施例を示し、キーボードにおける合成樹脂製の上ケース３２の操作部孔３３に前記包絡面３５と相似形の下向き凸湾曲状のホルダ部材７′をねじ３４にて取り付ける。

　この実施例におけるキートップ２、第１リンク４、第２リンク５、及びラバースプリング６の形状及び構造は前記各実施例におけるものと同じであるので、詳細な説明は省略する。

　従来、キートップの下面に下向き突設したステムをホルダ部材に形成されたステムガイド部に挿通させて、キートップを上下動可能に案内支持するように構成し、キートップの上下動移動方向を、前記包絡曲面の法線方向とするため、ステムガイド部のガイド孔を前記法線方向に挿通するようにホルダ部材と一体的に射出成形するとき、上下一対の成形金型のうち、一方の成形金型に前記ガイド孔に相当するスライド金型を多数本摺動自在に放射状に装着する。そして、上下一対の成形金型にて形成されるキャビティ内に溶融合成樹脂を注入し、樹脂が固化したのち、スライド金型をそれぞれ前記法線方向に抜き出すという作業を実行しなければならない。

　このように、ステムガイド部のガイド孔を前記法線方向に挿通するように形成するには、成形金型が複雑になると共に、スライド金型の装着、抜き出しという工程が必要になるなど、キーボードの製作コストが高騰するので問題であった。

　本実施例では、合成樹脂製のホルダ部材７′における取付け孔７′ａの左右側縁に一体的に形成する回動係止部２７′及び摺動係止部２８′は図１０及び図１２に示すように、総ての係止部２７′，２８′における下向きＵ字状の回動係止溝２７ａ′や摺動係止溝２８′ａの開放方向が平行となるように形成するものである。

　このように総ての係止部２７′，２８′における下向きＵ字状の回動係止溝２７ａ′や摺動係止溝２８′ａの開放方向が平行となるように形成しても、この各係止溝に嵌まるピン部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂの高さ位置は前記包絡面３５と相似の包絡面上に位置することになり、従って、ホルダ部材７′上に配置する総てのキートップ２の上面も包絡面３５に略沿うように配列されることになるし、各キートップ２の上下動方向は包絡面３５の法線方向となる。この実施例においても、ホルダ部材７′の下面（裏面）側を印刷基板９にて覆うように張設し、その下面に補強板１０を張設する。

　ホルダ部材７′の成形方法の一実施例は、例えば、図１２に示す上下一対の成形金型３６，３７の合わせ面間のキャビティ３８内に溶融合成樹脂を注入して、前記ホルダ部材７′と回動係止部２７′及び摺動係止部２８′とを一体的に成形するとき、回動係止溝２７ａ′や摺動係止溝２８′ａに相当する突起部３９，４０を有する下金型３６の抜き方向と、当該総ての突起部３９，４０の側面とが平行となるように設定するのである。

　このようにすれば、下金型３６には突起部３９，４０を一体的に形成することができ、且つ金型の抜き方向が一方向でその作業を一挙できるから、ホルダ部材７′の成形作業が至極容易となるし、金型製作費用も廉価になる。
なお、キーボードの上ケース３２とホルダ部材７′とを一体的に成形する場合にも、本実施例を適用できることはいうまでもない。

　また、前述したホルダ部材を平面状或いは下向き凸湾曲状に形成する実施例において、ホルダ部材の材質をアルミ、鋼板等の薄金属板とし、これをプレス加工により、前記取付け孔７ａと回動係止部２７，２７′及び摺動係止部２８，２８′とを一挙に成形する場合にも、前記と同様の成形金型とすることで、前記各実施例の発明を適用することができる。

　さらに、スイッチング部２９を形成するフレキシブル印刷基板９に代えてメンブレンスイッチ回路板等の基板であっても良く可変容量型キーボードにも適用することができる。

キースイッチの側断面図である。 キートップの押下状態を示す側断面図である。 図１の III−III 矢視断面図である。 （ａ）は第１リンクの平面図、（ｂ）は第２リンクの平面図である。 キートップの下面図である。 ラバースプリング及び取付け孔の平面図である。 ホルダ部材の取付け孔部分の斜視図である。 一対のリンクの連結手段の第２実施例の側面図である。 キーボードの第３実施例の側断面図である。 図９の要部拡大側断面図である。 下向き凸湾曲状ホルダ部材の実施例を示す斜視図である。 成形金型の断面図である。

符号の説明

　　１　　　　キースイッチ
　　２　　　　キートップ
　　３　　　　案内支持手段
　　４　　　　第１リンク
　　５　　　　第２リンク
　　６　　　　ラバースプリング
　　７，７′　　　　ホルダ部材
　　７ａ，７′ａ　　取付け孔
　　９　　　　印刷基板
　１０　　　　補強板
　１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ　　　ピン部
　１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ　　　ピン部
　１５，２７，２７′　　　回動係止部
　１６，２８，２８′　　　摺動係止部
　２７ａ，２７′ａ　　　　回動係止溝
　２８ａ，２８′ａ　　　　摺動係止溝
　１８，２２　基部

Claims (1)

1. 　ホルダ部材の上方に配置した複数のキートップと、
   　それらのキートップ毎に、第１リンク部材と第２リンク部材とを可動自在に配置し、各キートップの下面とその下方のホルダ部材とに連結係止して、キートップの上下動を案内支持する案内支持手段と、
   　前記キートップ毎にキートップを上方に付勢するとともに、キートップの上下動に伴ってスイッチング動作を行うラバースプリングと
   　を有するキーボードであって、
   　前記ホルダ部材における前記各キートップの下方中央部にそれぞれ設けられ、かつ前記ラバースプリングをそれぞれ配置する配置孔と、
   　その各配置孔の近傍のホルダ部材に、前記キートップ毎にそれぞれ一体形成された前記第１リンク部材及び第２リンク部材の各下側端部を可動的に係止する係止部と、
   を備えたことを特徴とするキーボード。
   

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