JP2004139752A

JP2004139752A - キースイッチ装置及びキーボード

Info

Publication number: JP2004139752A
Application number: JP2002300757A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Aoyama; 青山　通啓
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】長期間に渡り、良好なクリック感を生じる打鍵操作特性を維持できるとともに安定した接点開閉動作を遂行できるキースイッチ装置を提供する。
【解決手段】キースイッチ装置１０は、キートップ１４の打鍵操作中に、クリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構２０を、作動部材５４とは別個に備える。クリック生成機構２０は、一対のリンク部材１６とベースパネル１２との相互係合領域にそれぞれ設けられる一対の衝合要素６４を備える。衝合要素６４は、キートップ１４の昇降動作中に、この相互係合領域における各リンク部材１６とベースパネル１２との間の相対移動動作に対する一時的な抵抗力を生じつつ弾性的に変位する。衝合要素６４は、ベースパネル１２の各摺動係合部２４に片持ち式に連結される弾性腕６６を備える。各リンク部材１６は、その連結部３６の一部分３６ａで弾性腕６６の膨出部分６８に衝合する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、打鍵操作されるキースイッチ装置に関し、特に、電子機器の入力装置であるキーボードに搭載されるキースイッチ装置に関する。さらに本発明は、そのようなキースイッチ装置を複数個備えたキーボードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型やパームトップ型のパーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器に装備される薄型すなわち低背型のキーボードにおいては、打鍵操作されるキースイッチ装置の低背化を促進しつつ、その操作性や耐久性を向上させることが要求されている。一般に、低背型キーボードに使用できるキースイッチ装置は、ベースパネルと、ベースパネルの上方に配置されるキートップと、互いに連動してキートップをベースパネル上方で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材と、キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構とを備えて構成される。キートップは、一対のリンク部材が互いに連動することにより、ベースパネルに対して実質的鉛直方向へ、所定の姿勢を保持しつつ昇降動作できる。
【０００３】
この種のキースイッチ装置では従来、一対のリンク部材として、（１）側面視逆Ｖ字状に組み合わされて、それらの第１端領域でベースパネル（又はキートップ）に摺動自在に係合し、かつ第２端領域で互いに歯車状に噛み合うとともにキートップ（又はベースパネル）に回動自在に係合する、いわゆるギアリンク形式のもの、（２）側面視Ｘ字状に組み合わされて交点で互いに回動可能に連結され、それらの第１端領域でベースパネル（又はキートップ）に摺動自在に係合し、かつ第２端領域でキートップ（又はベースパネル）に回動自在に係合する、いわゆるパンタグラフ形式のもの、（３）側面視Ｘ字状に組み合わされて交点で互いに摺動可能に連結され、それらの第１端領域でベースパネル（又はキートップ）に摺動可能に係合し、かつ第２端領域でキートップ（又はベースパネル）に回動自在に係合する、いわゆる変形パンタグラフ形式のもの等が採用されている。
【０００４】
また、一般にスイッチ機構は、一対の接点を対向させて各々に担持する一対のフレキシブルシート基板を有するシート状のスイッチ（本明細書でメンブレンスイッチと称する）と、キートップとメンブレンスイッチとの間に配置され、キートップの下降動作に伴いそれら接点を閉じるように作用する作動部材とを備えている。メンブレンスイッチの両シート基板は、ベースパネルの下で支持板（例えばキーボードの下部筐体）上に支持される。作動部材は通常、ゴム材料から一体成形されたドーム状要素からなり、そのドーム頂部をキートップ側に向けた姿勢でメンブレンスイッチ上に配置される。
【０００５】
上記構成において、キートップに外力が加わらないときには、スイッチ機構の作動部材がドーム頂部の外面で、キートップをベースパネル上方の初期位置（すなわちキートップの昇降ストローク上限位置）に付勢支持する。このときメンブレンスイッチは、一対の接点が開いた状態にある。また、オペレータの打鍵操作によりキートップが押し下げられたときには、作動部材はキートップに上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップが昇降ストローク下限位置に達する直前に、上側のシート基板を外面から押圧して両接点を閉成する。キートップへの押下力が解除されると、作動部材が弾性的に復元し、キートップを初期位置へ復帰させるとともに、上側のシート基板が復元して両接点が開放される。ここで作動部材は、それ自体のドーム形状に起因して、キートップ打鍵操作による弾性変形時に、キートップの押下変位量に非線形対応する弾性的付勢力をキートップに及ぼすようになっている。それにより、従来のキースイッチ装置では、キートップの押下変位量が所定値を超えたときにそれまで徐々に増加していた付勢力が急に減少するような、いわゆるクリック感を伴う独特の打鍵操作特性が得られている。
【０００６】
他方、従来のキースイッチ装置において、このようなクリック感を発揮するゴム製ドーム状の作動部材の代わりに、先端にスイッチ作動部を有する板ばね部材を一方のリンク部材に片持ち式に取り付け、この板ばね部材に、キートップ打鍵操作時の接点閉成機能と初期位置への弾性的付勢機能とを持たせたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このキースイッチ装置では、メンブレンスイッチを載置した支持板に、片側傾斜面を有する突起部を形成し、キートップ打鍵操作中に板ばね部材の先端のスイッチ作動部が支持板の突起部を乗り越えるように構成している。板ばね部材は、キートップが押し下げられたときに、先端のスイッチ作動部がメンブレンスイッチ上を摺動して、キートップに上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形する。そして、キートップが昇降ストローク下限位置に達する前に、板ばね部材のスイッチ作動部が、支持板の突起部に傾斜面側から乗り上げて、突起部を乗り越えた直後に上側のシート基板を押圧して接点部を閉成する。オペレータは、板ばね部材のスイッチ作動部が突起部を乗り越える際に、上記したクリック感を伴う打鍵操作感覚をキートップから感受する。
【０００７】
ところで、上記したメンブレンスイッチを有するキースイッチ装置をキーボードに組み込む際には、複数のキースイッチ装置におけるそれぞれのスイッチ機構の接点部を所定配列で備えた大判のメンブレンスイッチシートを使用している。このとき、一般にメンブレンスイッチシートは、一対のフレキシブルシート基板を両者間にスペーサシートを介在させて互いに重ねて置いただけの簡易な構成を有するので、キーボードの筐体内に浸入した液体に対する防水性に劣る傾向があった。そこで、防水型のキーボードに好適に搭載できるメンブレンスイッチシートとして、接点部等の導電要素部分を取り囲むように接着領域を配してスペーサシートと一対のフレキシブルシート基板とを互いに固着した密封型のメンブレンスイッチシートが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３４５５３５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０１９５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来のキースイッチ装置に装備されるゴム製ドーム状の作動部材は、キートップ打鍵操作時にクリック感を発揮するための特有の弾性変形様態に起因して、特に主変形領域に応力集中を生じ易い構造となっている。したがって、長期間に渡って打鍵操作を繰り返すことにより、作動部材のゴム材料に損耗、劣化が生じ、結果としてキースイッチ装置の打鍵操作特性が悪化する懸念があった。このような懸念は、特に低背型のキースイッチ装置に備えられる小型化された作動部材において、顕現することが予測される。
【００１０】
また、作動部材として板ばね部材を用いた前述した従来のキースイッチ装置では、板ばね部材の先端のスイッチ作動部が支持板の突起部を強制的に乗り越えることによりクリック感を生じるように構成しているので、やはり長期間に渡るキートップ打鍵操作の繰り返しにより、板ばね部材の材料に損耗、劣化が生じ、結果としてキースイッチ装置の打鍵操作特性が悪化する懸念があった。特にこの構成では、板ばね部材自体の弾性復元作用によりスイッチ機構の接点部を閉成するようになっているから、板ばね部材の損耗や劣化により接点開閉動作の安定性が損なわれることも危惧される。
【００１１】
また、防水型のキーボードに搭載できる前述した従来の密封型メンブレンスイッチシートは、それ自体、製造工程が煩雑なために比較的高価であり、キーボードの製造コストを高騰させることが危惧された。
【００１２】
本発明の目的は、打鍵操作されるキースイッチ装置において、長期間に渡り、良好なクリック感を生じる打鍵操作特性を維持できるとともに安定した接点開閉動作を遂行できるキースイッチ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記したようなキースイッチ装置を複数個備えた耐用年数の長いキーボードを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電子機器の入力装置としてのキーボードであって、安価でかつ優れた防水機能を有するキーボードを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ベースパネルと、ベースパネルの上方に配置されるキートップと、各々がベースパネル及びキートップの双方に可動式に係合するとともに互いに連動してキートップをベースパネルの上方で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材と、キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構と、キートップの昇降動作中に非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構とを具備するキースイッチ装置において、クリック生成機構は、一対のリンク部材の少なくとも一方とベースパネル及びキートップの少なくとも一方との相互係合領域に設けられる衝合要素であって、キートップの昇降動作中に、相互係合領域における一対のリンク部材の少なくとも一方とベースパネル及びキートップの少なくとも一方との間の相対移動動作に対する一時的な抵抗力を生じつつ弾性的に変位する衝合要素を具備することを特徴とするキースイッチ装置を提供する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のキースイッチ装置において、衝合要素は、少なくとも一方のリンク部材がベースパネルに摺動式に係合する摺動係合領域において、ベースパネルに設けられるキースイッチ装置を提供する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のキースイッチ装置において、衝合要素は、ベースパネルに片持ち式に連結されるとともに自由端領域に膨出部分を有する弾性腕を備え、少なくとも一方のリンク部材がその一部分で、相対移動中に弾性腕を弾性変形させながら膨出部分を乗り越えるキースイッチ装置を提供する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のキースイッチ装置において、クリック生成機構は、少なくとも一方のリンク部材の一部分に隣接して形成される凹所をさらに具備し、凹所は、一部分が弾性腕の膨出部分を乗り越えた直後に膨出部分を受容するキースイッチ装置を提供する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のキースイッチ装置において、キートップをベースパネルから離れる上方へ弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、付勢部材は、キートップの昇降動作に伴い、キートップの変位量に線形対応した付勢力を生じるキースイッチ装置を提供する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキースイッチ装置を複数個、配列して構成されるキーボードを提供する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、筐体と、筐体に組み付けられるベースパネルと、ベースパネルの上方で昇降方向へ個別に移動可能にベースパネルに支持される複数のキートップと、それらキートップの個々の昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉する複数のスイッチ機構とを具備し、複数のスイッチ機構は、ベースパネルの下方で筐体に支持され、複数のキートップに個別に対応して位置決めされる複数の接点部を担持するメンブレンスイッチシートと、ベースパネルの下方でメンブレンスイッチシートに積層され、複数のキートップの個々の下降動作に伴って複数の接点部を個別に押圧する複数の作動部材を担持する作動部シートとを備えるキーボードにおいて、作動部シートは、筐体に係合してメンブレンスイッチシートを液密封止する封止部を備え、それにより筐体内で複数のスイッチ機構に防水性を付与することを特徴とするキーボードを提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は本発明の一実施形態によるキースイッチ装置１０の分解斜視図、図２はキースイッチ装置１０の非操作時の組立断面図、図３はキースイッチ装置１０の押下操作時の組立断面図、図４はキースイッチ装置１０の主要部の平面図である。キースイッチ装置１０は、ベースパネル１２と、ベースパネル１２の主表面１２ａの上方に昇降方向へ移動可能に配置され、オペレータに打鍵操作される操作面１４ａを有するキートップ１４と、各々がベースパネル１２及びキートップ１４の双方に可動式に係合するとともに、互いに連動してキートップ１４をベースパネル１２上で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材１６と、キートップ１４の昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構１８と、キートップ１４の昇降動作中に非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構２０とを備えて構成される。
【００２１】
ベースパネル１２は、例えば樹脂材料の一体成形品からなる枠状部材であり、キートップ１４によって遮蔽される略矩形の開口部２２を備える。ベースパネル１２には、開口部２２を画定する一対の対向内周縁に沿って、互いに同一構造の一対の摺動係合部２４が、リンク摺動方向（図４で左右方向）ヘ相互離間して設けられる。各摺動係合部２４は、ベースパネル１２の主表面１２ａから開口部２２の上方へ庇状に延長される壁部分２４ａを有し、この壁部分２４ａの長手方向（図４で上下方向）両端の内側に、主表面１２ａに略平行に延びる案内溝２６がそれぞれ形成される。それら案内溝２６は、両者間に後述する各リンク部材１６の第１端領域を挿入可能な距離だけ互いに離れて配置される。各摺動係合部２４の案内溝２６には、一対のリンク部材１６の各々が、その第１端領域に設けた摺動部（後述する）にて摺動自在に連結される。
【００２２】
キートップ１４は、例えば樹脂材料の一体成形品からなる平面視で略矩形の皿状部材であり、操作面１４ａの反対側の内面１４ｂに、いずれも同一構造の二組の回動係合部２８が、リンク摺動方向へ互いに並置して形成される。各回動係合部２８は、キートップ１４の内面１４ｂから直立状に突設される板状片からなり、その板厚方向へ軸受穴３０が貫通形成される。各組を成す２個の回動係合部２８は、キートップ１４の内面１４ｂのリンク摺動方向略中央領域で、両者間に後述する各リンク部材１６の第２端領域を挿入可能な距離だけ互いに離れて配置される。各回動係合部２８の軸受穴３０には、一対のリンク部材１６の各々が、その第２端領域に設けた回動部（後述する）にて回動自在に連結される。
【００２３】
一対のリンク部材１６は、互いに同一の形状及び寸法を有し、それらの一端で互いに歯車状に連結されて側面視逆Ｖ字形態を呈し得るように組み合わされる。各リンク部材１６は、例えば樹脂材料の一体成形品からなり、互いに平行に延びる一対の腕部３２、３４と、それら腕部３２、３４をそれぞれの基端で互いに連結する連結部３６とを一体に備える。図示実施形態では、各リンク部材１６において、連結部３６を含む端部領域をリンク部材１６の第１端領域と定義し、両腕部３２、３４の自由端を含む端部領域をリンク部材１６の第２端領域と定義する。各リンク部材１６の第１端領域には、互いに離反する外側面から連結部３６の反対側へ、摺動部を構成する一対の摺動支軸３８が互いに同軸状に突設される。また、各リンク部材１６の第２端領域には、両腕部３２、３４の外側面から摺動支軸３８と同一側へ、回動部を構成する一対の回動支軸４０が互いに同軸状に突設される。さらに、各リンク部材１６の一方の腕部３２には、第２端領域の回動支軸４０に近接する先端面に１枚の歯４２が設けられ、他方の腕部３４には、同様に回動支軸４０に近接する先端面に２枚の歯４４が設けられる。
【００２４】
一対のリンク部材１６の各々は、その第１端領域をベースパネル１２の各摺動係合部２４に摺動式に係合させるとともに、第１端領域に設けた摺動支軸３８を各摺動係合部２４の案内溝２６に摺動可能に嵌入し、かつ第２端領域に設けた回動支軸４０をキートップ１４の各回動係合部２８の軸受穴３０に回動可能に嵌入して、ベースパネル１２とキートップ１４との間に配置される。このとき一対のリンク部材１６は、それぞれの一方の腕部３２の１枚の歯４２と、それぞれの他方の腕部３４の２枚の歯４４とが、互いに噛み合わされて連動構造を成し、それにより、両腕部３２、３４の回動支軸４０が規定するそれぞれの回動軸線４６を中心として、互いに連動して回動できるようになっている。
【００２５】
したがってキートップ１４は、一対のリンク部材１６がそれぞれの回動軸線４６を中心に同期して反対方向へ揺動するとともに、それぞれの摺動支軸３８がベースパネル１２に沿って略水平方向へ摺動することにより、ベースパネル１２に対し略鉛直方向へ、操作面１４ａを主表面１２ａに略平行に配置した所定の略水平姿勢を保持しつつ平行移動する。キートップ１４の打鍵ストロークすなわち昇降ストロークの上限位置は、一対のリンク部材１６の摺動支軸３８同士の相互接近方向への摺動が、ベースパネル１２の各摺動係合部２４の案内溝２６を画定する鉛直壁部分２４ｂによって係止された時点で規定される。キートップ１４がこの上限位置から下降するに従い、両リンク部材１６の摺動支軸３８は、キートップ１４の昇降方向に略直交する相互離反方向へ摺動する。キートップ１４が昇降ストロークの下限位置に達すると、後述するようにスイッチ機構１８の接点部が閉成される。
【００２６】
スイッチ機構１８は、一対の接点４８を対向させて各々に担持する一対のシート基板５０を有するメンブレンスイッチ５２と、キートップ１４とメンブレンスイッチ５２との間に配置され、キートップ１４の下降動作に伴い両接点４８を閉じるように作用する作動部材５４とを備えて構成される。メンブレンスイッチ５２の一対のシート基板５０の間には、それらシート基板５０を所定間隔に支持して両接点４８を開放状態に保持するシート状のスペーサ５６が設置される。両シート基板５０は、いずれも周知のフレキシブル印刷回路板の構成を有し、そのフィルム基体の表面に、互いに短絡可能な接点４８が設けられる。それらシート基板５０は、ベースパネル１２の下で支持板５８上に搭載され、両接点４８は、ベースパネル１２の開口部２２の略中心に位置決めされる。
【００２７】
なお、支持板５８は、例えばキースイッチ装置１０を組み込んだキーボードの下部パネルのような剛性要素であり、スイッチ機構１８のメンブレンスイッチ５２及び作動部材５４を固定的に支持する。また、一対のリンク部材１６は、それらの第１端領域が、ベースパネル１２の両摺動係合部２４とメンブレンスイッチ５２との間に受容されて上側シート基板５０の表面５０ａに摺動自在に搭載され、各摺動支軸３８が対応の案内溝２６とシート基板表面５０ａとの間に摺動自在に支持される。
【００２８】
作動部材５４は、ゴム材料から一体成形された段付き円筒状要素からなり、大径部分５４ａ、小径部分５４ｂ及び両部分５４ａ、５４ｂの間に介在する節部分５４ｃを有する。作動部材５４は、小径部分５４ｂをキートップ１４側へ向けた姿勢でベースパネル１２の開口部２２内に配置され、無負荷時には節部分５４ｃが上側のシート基板５０の上方に離隔して配置される。作動部材５４の節部分５４ｃの下面には、シート基板５０に向かって延びる柱状突起６０が形成される。一対のシート基板５０に担持された接点４８は、各シート基板５０が本質的に有するこしにより、スペーサ５６を介して通常は開放状態に保持され、作動部材５４の柱状突起６０の下方に位置決めされる。作動部材５４の小径部分５４ｂにシート基板５０に接近する方向への外力が加わると、作動部材５４は弾性変形し、柱状突起６０が上側のシート基板５０を外面から押圧することにより、一対の接点４８を閉じる。なお、図１に示すように、作動部材５４をその大径部分５４ａの開口端で、ベースパネル１２とメンブレンスイッチ５２との間に介在する可撓性を有するシート材６２（本明細書で作動部シート６２と称する）に一体的に連結することもできる。
【００２９】
上記構成において、キートップ１４に外力が加わらないときには、スイッチ機構１８の作動部材５４が小径部分５４ｂの開口端で、キートップ１４をベースパネル１２上方の初期位置（すなわちキートップ１４の昇降ストローク上限位置）に付勢支持する。このときメンブレンスイッチ５２は、一対の接点４８が開いた状態にある。また、オペレータの打鍵操作によりキートップ１４が押し下げられたときには、作動部材５４はキートップ１４に上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップ１４が昇降ストローク下限位置に達する直前に、上側のシート基板５０を外面から押圧して両接点４８を閉成する。キートップ１４への押下力が解除されると、作動部材５４が弾性的に復元し、キートップ１４を初期位置へ復帰させるとともに、上側のシート基板５０が復元して両接点４８が開放される。
【００３０】
ここで作動部材５４は、それ自体の段付き円筒形状に起因して、キートップ打鍵操作による弾性変形時に、キートップ１４の押下変位量に実質的に線形対応する弾性的付勢力をキートップ１４に及ぼすようになっている。すなわちキースイッチ装置１０では、作動部材５４はそれ自体、いわゆるクリック感を伴う独特の打鍵操作特性を生じるための部材ではなく、単にキートップ１４をベースパネル１２から離れる上方へ、押下変位量に略比例する付勢力によって弾性的に付勢する付勢部材として構成されている。したがってキースイッチ装置１０では、キートップ１４の打鍵操作中に、クリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構２０を、作動部材５４とは別個に備えている。
【００３１】
クリック生成機構２０は、一対のリンク部材１６とベースパネル１２との相互係合領域にそれぞれ設けられる一対の衝合要素６４を備える。衝合要素６４は、キートップ１４の昇降動作中に、この相互係合領域における各リンク部材１６とベースパネル１２との間の相対移動動作に対する一時的な抵抗力を生じつつ弾性的に変位するように作用する。なお、このような作用を有する衝合要素６４は、一対のリンク部材１６の少なくとも一方とベースパネル１２及びキートップ１４の少なくとも一方との相互係合領域に設けることにより、所望のクリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚を生じることができる。
【００３２】
図示実施形態では、衝合要素６４は、各リンク部材１６がベースパネル１２に摺動式に係合する摺動係合領域（すなわちリンク部材１６の第１端領域とベースパネル１２の摺動係合部２４との相互係合領域）において、ベースパネル１２に設けられている。さらに具体的には、衝合要素６４は、ベースパネル１２の各摺動係合部２４の庇状壁部分２４ａに片持ち式に連結される弾性腕６６を備える。弾性腕６６は、壁部分２４ａの長手方向略中央位置で、ベースパネル１２の主表面１２ａに近接する側に基端（連結端）を配置するとともに主表面１２ａから離れる側に自由端を配置して形成され、その自由端領域に、壁部分２４ａの内側に向けて膨出する膨出部分６８を有する。キートップ１４の昇降動作中に、各リンク部材１６は、その連結部３６の一部分（上面中央の丸縁部分）３６ａで弾性腕６６の膨出部分６８に衝合して、弾性腕６６を弾性変形させながら摺動係合部２４に対して移動する。
【００３３】
上記構成において、打鍵操作によりキートップ１４が昇降ストローク上限位置から押し下げられると、キートップ１４の下降動作に従って、両リンク部材１６の第１端領域は、ベースパネル１２の対応の摺動係合部２４内でキートップ１４の昇降方向に略直交する相互離反方向へ摺動する。この摺動動作の間に、上記したように各リンク部材１６が連結部３６の一部分３６ａで弾性腕６６の膨出部分６８に衝合して弾性腕６６を弾性変形させるが、このとき、弾性腕６６の弾性復元力に起因して、リンク部材１６の第１端領域の摺動動作（すなわちキートップ１４の昇降動作）に対する一時的な抵抗力が生じる。その後、各リンク部材１６の連結部３６の一部分３６ａが弾性腕６６の膨出部分６８を乗り越えることにより、そのような抵抗力が減少し、次いでキートップ１４が昇降ストローク下限位置に達して、スイッチ機構１８の接点部を閉成する。このようにして、クリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚が、キートップ１４の打鍵操作中に得られる。なお、キートップ１４への押下力が解除されると、作動部材５４の弾性的復元力により、両リンク部材１６の第１端領域が、ベースパネル１２の摺動係合部２４内で相互接近方向へ摺動して、再び弾性腕６６の膨出部分６８を乗り越え、次いでキートップ１４が初期位置へ復帰する。
【００３４】
このように、キースイッチ装置１０においては、スイッチ機構１８の作動部材５４として、キートップ１４の押下変位量に実質的に線形対応する弾性的付勢力をキートップ１４に及ぼす段付き円筒状部材を採用したから、キートップ打鍵操作に伴う弾性変形時にもその変形領域に応力集中が生じ難く、長期間に渡って打鍵操作を繰り返した場合にも、作動部材５４のゴム材料に生じ得る損耗や劣化を効果的に低減することができる。また、キートップ１４の打鍵操作中にクリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構２０として、作動部材５４から完全に独立して作用する衝合要素６４を、各リンク部材１６とベースパネル１２との相互係合領域に設けたから、長期間に渡って打鍵操作を繰り返した場合にも、スイッチ機構１８の接点開閉動作に影響を及ぼすことはない。したがってキースイッチ装置１０によれば、低背化に適した構造を有するにも関わらず、長期間に渡り、良好なクリック感を生じる打鍵操作特性を維持するとともに、安定した接点開閉動作を遂行することが可能になる。
【００３５】
また、ベースパネル１２に片持ち式に連結される弾性腕６６からなる衝合要素６４は、弾性腕６６自体の寸法を適宜調整することにより、狭小な空間を移動するリンク部材１６の第１端領域に対して必要十分な抵抗力を生じ得るので、良好なクリック感を安定的に生成することができる。ここでキースイッチ装置１０では、弾性腕６６によるクリック生成機能を一層向上させるために、図示のようにクリック生成機構２０として、各リンク部材１６の連結部３６の前述した一部分３６ａに隣接して形成される凹所７０をさらに備えることが有利である。この凹所７０は、図５に拡大して示すように、キートップ１４の打鍵操作中に、各リンク部材１６の一部分３６ａが弾性腕６６の膨出部分６８を乗り越えた直後に膨出部分６８を受容するように作用する。このような構成によれば、各リンク部材１６の一部分３６ａが対応の弾性腕６６の膨出部分６８を乗り越えることにより生じるクリック感を、膨出部分６８が凹部７０に突入する際の各弾性腕６６のスナップ式弾性復元動作によって感覚的に増大することができる。すなわち、弾性腕６６の弾性復元動作は、弾性腕６６とリンク部材１６との衝突により生じる振動や音としてオペレータに感受され、結果的にクリック感の増加として認識されることになる。
【００３６】
図６は、上記構成を有するキースイッチ装置１０を複数個、所定配置に配列して備えた本発明の一実施形態によるキーボード８０を概略で示す。キーボード８０は、ノート型やパームトップ型のパーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器の入力装置として使用できる低背構造を有する。キーボード８０では、前述したキースイッチ装置１０におけるベースパネル１２、メンブレンスイッチ５２、支持板５８及び作動部シート６２（使用する場合）がそれぞれ、キーボード８０に組み込まれる全てのキースイッチ装置１０に対して共通する大判のベースパネル８２、メンブレンスイッチシート８４、下部筐体８６及び作動部シート８８として形成されている。このような構成を有するキーボード８０は、長期間に渡り、多数のキースイッチ装置１０の各々において、良好なクリック感を生じる打鍵操作特性を維持できるとともに安定した接点開閉動作を遂行できる耐用年数の長いものとなる。
【００３７】
図７〜図９は、変形例によるクリック生成機構９０を備えたキースイッチ装置１０を示す。この変形例では、クリック生成機構９０は、各リンク部材１６の第１端領域とベースパネル１２の対応の摺動係合部２４との相互係合領域に設けられる各一対の衝合要素９２を備える。各摺動係合部２４における一対の衝合要素９２は、摺動係合部２４の庇状壁部分２４ａに片持ち式に連結される弾性腕９４をそれぞれに備える。それら弾性腕９４は、壁部分２４ａの長手方向両端の案内溝２６近傍位置で、互いに近接する側に基端（連結端）を配置するとともに互いに離反する側に自由端を配置して形成され、その自由端領域に、壁部分２４ａの内側に向けて膨出する膨出部分９６を有する。キートップ１４の昇降動作中に、各リンク部材１６は、その連結部３６の一部分（上面両端近傍の丸縁部分）３６ｂで一対の弾性腕９４の膨出部分９６にそれぞれ衝合して、弾性腕９４を弾性変形させながら摺動係合部２４に対して移動する。したがってこの衝合時には、弾性腕９４の弾性復元力に起因して、キートップ１４の昇降動作に対する一時的な抵抗力が生じ、その後、連結部３６の一部分３６ｂが膨出部分９６を乗り越えることにより、そのような抵抗力が減少する。
【００３８】
上記構成を有するクリック生成機構９０によっても、前述したクリック生成機構２０と同等の作用効果が奏されることは理解されよう。特にこの変形例では、一対のリンク部材１６の各々に対して２つの衝合要素９２を設置したから、それぞれの弾性腕９４の作用によって一層安定したクリック感を生じ得ることが予測される。なお、クリック生成機構９０においても、各弾性腕９４によるクリック生成機能を一層向上させるために、各リンク部材１６の連結部３６の前述した一部分３６ｂに隣接して、弾性腕９４の膨出部分９６を受容する凹所９８を形成することが有利である。
【００３９】
キースイッチ装置１０においては、スイッチ機構１８のゴム製円筒状の作動部材５４に代えて、図１０〜図１２に示すように、板ばね状の一対の作動部材１００、１０２を用いることもできる。それら作動部材１００、１０２は、それぞれの一端１００ａ、１０２ａでキートップ１４の裏面１４ｂに固定されるとともに他端１００ｂ、１０２ｂでメンブレンスイッチ５２上に摺動可能に当接され、側面視Ｘ字状の位置関係でキートップ１４とメンブレンスイッチ５２との間に設置される。一方の作動部材１００には、先端にスイッチ作動部１０４ａを有する板ばね状の延長部分１０４が片持ち式に連結される。
【００４０】
上記構成では、キートップ１４に外力が加わらないときには、一対の作動部材１００、１０２がキートップ１４をベースパネル１２上方の初期位置に付勢支持する。また、オペレータの打鍵操作によりキートップ１４が押し下げられたときには、両作動部材１００、１０２はキートップ１４に上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップ１４が昇降ストローク下限位置に達する直前に、作動部材１００の延長部分１０４がそのスイッチ作動部１０４ａでメンブレンスイッチ５２を外面から押圧して接点部を閉成する。キートップ１４への押下力が解除されると、両作動部材１００、１０２が弾性的に復元し、キートップ１４を初期位置へ復帰させるとともに、メンブレンスイッチ５２の接点部が開放される。
【００４１】
ここで、一対の作動部材１００、１０２は、キートップ打鍵操作による弾性変形時に、キートップ１４の押下変位量に実質的に線形対応する弾性的付勢力をキートップ１４に及ぼす付勢部材として構成されている。そして、前述したクリック生成機構９０が、キートップ１４の打鍵操作中に、クリック感を伴う非線形的打鍵操作感覚を生じさせる。このような構成によれば、比較的単純な板ばね構造を有する作動部材１００、１０２を使用できるので、キースイッチ装置１０を安価に作製できる利点がある。
【００４２】
ところで、前述したキーボード８０のように、個々にメンブレンスイッチを有する複数のキースイッチ装置を組み込んだキーボードでは、それらキースイッチ装置におけるそれぞれのスイッチ機構の接点部を所定配列で備えた大判のメンブレンスイッチシートを使用している。このとき、一般にメンブレンスイッチシートは、前述したように、一対のフレキシブルシート基板を両者間にスペーサシートを介在させて互いに重ねて置いただけの簡易な構成を有するので、キーボードの筐体内に浸入した液体に対する防水性に劣る傾向があった。図１３は、そのような簡易構成のメンブレンスイッチシートを有するにも関わらず、十分な防水機能を有する本発明の一実施形態によるキーボード１１０を示す。
【００４３】
キーボード１１０は、筐体１１２と、筐体１１２に組み付けられるベースパネル１１４と、ベースパネル１１４の上方で昇降方向へ個別に移動可能にベースパネル１１４に支持される複数のキートップ１１６と、それらキートップ１１６の個々の昇降動作に対応して電気回路の接点部（図示せず）を開閉する複数のスイッチ機構１１８とを備える。筐体１１２は、上部筐体１２０と下部筐体１２２とを互いに組み合わせて構成される。ベースパネル１１４は、下部筐体１２２に固定的に組み付けられて上部筐体１２０と下部筐体１２２との間に挟持される。複数のキートップ１１６の各々は、ベースパネル１１４上の所定位置に案内機構１２４を介して搭載され、対応位置に配置される各スイッチ機構１１８と協働して、キーボード１１０に組み込まれるキースイッチ装置を構成する。
【００４４】
複数のスイッチ機構１１８は、ベースパネル１１４の下方で下部筐体１２２に支持され、複数のキートップ１１６に個別に対応して位置決めされる複数の接点部を担持するメンブレンスイッチシート１２６と、ベースパネル１１４の下方でメンブレンスイッチシート１２６の上に積層され、複数のキートップ１１６の個々の下降動作に伴って複数の接点部を個別に押圧する複数の作動部材１２８を担持する作動部シート１３０とを備える。作動部シート１３０は、下部筐体１２２に係合してメンブレンスイッチシート１２６を機械的に液密封止する種々の封止部１３２を備える。それによりキーボード１１０では、筐体１１２内で複数のスイッチ機構１１８に十分な防水性が付与されている。
【００４５】
作動部シート１３０の封止部１３２は、例えば図１４に示すように、作動部シート１３０の外周縁領域１３０ａに設けられる。この場合、作動部シート１３０の外周縁領域１３０ａに対応する下部筐体１２２上の所定位置には、外周縁領域１３０ａを圧入する寸法及び形状を有する溝１２２ａが形成される。この構成では、メンブレンスイッチシート１２６を構成する一対のフレキシブルシート基板１３４とそれらの間のスペーサシート１３６とを互いに重ねて、複数の接点部を所定位置に位置決めしながら下部筐体１２２上に置いた後に、作動部シート１３０をメンブレンスイッチシート１２６上に載せ、その外周縁領域１３０ａを下部筐体１２２の溝１２２ａに圧入する。それにより、三層構造のメンブレンスイッチシート１２６における隣接層間の隙間が液密封止される。
【００４６】
このような封止部１３２は、図１５に示すように、メンブレンスイッチシート１２６の外周縁１２６ａを巻き込むように折曲した作動部シート１３０の外周縁領域１３０ｂによっても構成できる。この場合、作動部シート１３０の外周縁領域１３０ｂに対応する下部筐体１２２上の所定位置には、外周縁領域１３０ｂを受容する寸法及び形状を有する溝１２２ｂが形成される。この構成では、作動部シート１３０の圧入作業が不要となる利点がある。
【００４７】
また、図１６に示すように、ベースパネル１１４と下部筐体１２２との間には、ベースパネル１１４を下部筐体１２２に固定的に組み付けるための複数の嵌合部（フック１３８、１４０）が設けられるが、作動部シート１３０には、そのような嵌合部で下部筐体１２２に立設した外周壁１４２をそれぞれに挿通する複数の穴１４４が形成される。そこで、作動部シート１３０の封止部１３２は、穴１４４を画定する周縁領域１３０ｃにも設けることができる。この場合、作動部シート１３０の周縁領域１３０ｃは、下部筐体１２２に設けた外周壁１４２の外面に密接するように形成され、それにより、メンブレンスイッチシート１２６における隣接層間の隙間が液密封止される。
【００４８】
なお、ベースパネル１１４と下部筐体１２２との間に設けられる嵌合部においては、図１６に示すように、下部筐体１２２の外周壁１４２の上端をベースパネル１１４の下面に密接させることが好ましい。それにより、フック１３８、１４０の成形時にベースパネル１１４及び下部筐体１２２に必然的に形成される抜き穴１４６、１４８から、作動部シート１３０上に液体が浸入することを効果的に防止できる。同じ目的で、図１７に示すように、ベースパネル１１４のフック１３８の抜き穴１４６に隣接して外周壁１５０を形成し、下部筐体１２２上の外周壁１４２とベースパネル１１４上の外周壁１５０とを密接させる構成とすることもできる。
【００４９】
封止部１３２を作動部シート１３０の周縁全体に渡って設けた場合には、下部筐体１２２と作動部シート１３０との間でメンブレンスイッチシート１２６が完全封止され、それにより各スイッチ機構１１８の接点部が開閉動作し難くなることが予測される。そこで、液体の浸入し難いキーボード背面側に位置する作動部シート１３０の外周縁領域１３０ｄ（図１３）には、封止部１３２を部分的に設けるか或いは全く設けないことが望ましい。さらに、筐体１１２内部に浸入した液体が溜まり易いキーボード正面側には、上部筐体１２０とベースパネル１１４との間、及び下部筐体１２２に、それぞれ排水口１５２、１５４を設けることが有利である。
【００５０】
このように、上記構成を有するキーボード１１０によれば、比較的高価な密封型メンブレンスイッチシートを使用することなく、筐体１１２内で複数のスイッチ機構１１８に十分な防水性を付与することができる。したがってキーボード１１０は、安価でかつ優れた防水機能を有するものとなる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、他の様々な変形が可能である。例えば、クリック生成機構を有する本発明のキースイッチ装置の構成は、図示実施形態のようなギアリンク形式のリンク部材に限らず、パンタグラフ形式や変形パンタグラフ形式等の他形式のリンク部材を有するキースイッチ装置にも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、打鍵操作されるキースイッチ装置において、長期間に渡り、良好なクリック感を生じる打鍵操作特性を維持するとともに安定した接点開閉動作を遂行することが可能になる。したがって、このようなキースイッチ装置を複数個、配列して備えたキーボードは、耐用年数の長いものとなる。さらに本発明によれば、電子機器の入力装置としてのキーボードに、安価でかつ優れた防水機能を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるキースイッチ装置の分解斜視図である。
【図２】図１のキースイッチ装置を非操作時の状態で、図４の線ＩＩ−ＩＩに沿って示す組立断面図である。
【図３】図１のキースイッチ装置を押下操作時の状態で示す組立断面図である。
【図４】図３の状態にあるキースイッチ装置を、キートップを省略して示す平面図である。
【図５】図４のキースイッチ装置のクリック生成機構を拡大して示す図である。
【図６】図１のキースイッチ装置を組み込んだ本発明の一実施形態によるキーボードの一部切欠斜視図である。
【図７】変形例によるクリック生成機構を備えたキースイッチ装置を、キートップを省略して示す平面図である。
【図８】図７のキースイッチ装置を非操作時の状態で、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って示す組立断面図である。
【図９】図７のキースイッチ装置を押下操作時の状態で示す組立断面図である。
【図１０】他の変形例によるキースイッチ装置で使用される作動部材の斜視図である。
【図１１】図１０の作動部材を用いたキースイッチ装置を非操作時の状態で示す、図８と同様の組立断面図である。
【図１２】図１１のキースイッチ装置を押下操作時の状態で示す、図９と同様の組立断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態によるキーボードの縦断面図である。
【図１４】図１３のキーボードに装備された作動部シートの封止部の一例を示す拡大断面図である。
【図１５】図１４の封止部の変形例を示す拡大断面図である。
【図１６】図１３のキーボードに装備された作動部シートの封止部の他例を示す拡大断面図である。
【図１７】図１６に示すキーボードの変形例の拡大断面図である。
【図１８】図１３のキーボードの内部構造を部分的に示す概略図である。
【符号の説明】
１０…キースイッチ装置
１２、８２、１１４…ベースパネル
１４、１１６…キートップ
１６…リンク部材
１８、１１８…スイッチ機構
２０、９０…クリック生成機構
２４…摺動係合部
５２…メンブレンスイッチ
５４、１００、１０２…作動部材
６４、９２…衝合要素
６６、９４…弾性腕
６８、９６…膨出部分
７０、９８…凹所
８０、１１０…キーボード
８４、１２６…メンブレンスイッチシート
８８、１３０…作動部シート
１１２…筐体
１２０…上部筐体
１２２…下部筐体
１３２…封止部

Claims

ベースパネルと、該ベースパネルの上方に配置されるキートップと、各々が該ベースパネル及び該キートップの双方に可動式に係合するとともに互いに連動して該キートップを該ベースパネルの上方で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材と、該キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構と、該キートップの昇降動作中に非線形的打鍵操作感覚を生じさせるクリック生成機構とを具備するキースイッチ装置において、
前記クリック生成機構は、前記一対のリンク部材の少なくとも一方と前記ベースパネル及び前記キートップの少なくとも一方との相互係合領域に設けられる衝合要素であって、該キートップの前記昇降動作中に、該相互係合領域における該一対のリンク部材の少なくとも一方と該ベースパネル及び該キートップの少なくとも一方との間の相対移動動作に対する一時的な抵抗力を生じつつ弾性的に変位する衝合要素を具備することを特徴とするキースイッチ装置。
前記衝合要素は、前記少なくとも一方のリンク部材が前記ベースパネルに摺動式に係合する摺動係合領域において、該ベースパネルに設けられる請求項１記載のキースイッチ装置。
前記衝合要素は、前記ベースパネルに片持ち式に連結されるとともに自由端領域に膨出部分を有する弾性腕を備え、前記少なくとも一方のリンク部材がその一部分で、前記相対移動中に該弾性腕を弾性変形させながら該膨出部分を乗り越える請求項２に記載のキースイッチ装置。
前記クリック生成機構は、前記少なくとも一方のリンク部材の前記一部分に隣接して形成される凹所をさらに具備し、該凹所は、該一部分が前記弾性腕の前記膨出部分を乗り越えた直後に該膨出部分を受容する請求項３に記載のキースイッチ装置。
前記キートップを前記ベースパネルから離れる上方へ弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備し、該付勢部材は、該キートップの前記昇降動作に伴い、該キートップの変位量に線形対応した付勢力を生じる請求項１〜４のいずれか１項に記載のキースイッチ装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のキースイッチ装置を複数個、配列して構成されるキーボード。
筐体と、該筐体に組み付けられるベースパネルと、該ベースパネルの上方で昇降方向へ個別に移動可能に該ベースパネルに支持される複数のキートップと、それらキートップの個々の昇降動作に対応して電気回路の接点部を開閉する複数のスイッチ機構とを具備し、該複数のスイッチ機構は、前記ベースパネルの下方で前記筐体に支持され、前記複数のキートップに個別に対応して位置決めされる複数の前記接点部を担持するメンブレンスイッチシートと、該ベースパネルの下方で該メンブレンスイッチシートに積層され、該複数のキートップの個々の下降動作に伴って該複数の接点部を個別に押圧する複数の作動部材を担持する作動部シートとを備えるキーボードにおいて、
前記作動部シートは、前記筐体に係合して前記メンブレンスイッチシートを液密封止する封止部を備え、それにより該筐体内で前記複数のスイッチ機構に防水性を付与することを特徴とするキーボード。