JP2007517366A

JP2007517366A - キーボード

Info

Publication number: JP2007517366A
Application number: JP2006546355A
Authority: JP
Inventors: パーコックス，デイル，マックフィー
Original assignee: パーコックス，デイル，マックフィー
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2024-12-06
Also published as: US20070147934A1; DE602004011111T2; GB2409576A; EP1890309B1; GB0329985D0; RU2010115119A; GB2413011B; CN1906720B; GB2413011A; GB2409576B; AU2004312632A1; JP4699386B2; AU2004312632B2; ATE459084T1; EP1697952A1; RU2402831C2; WO2005066984A1; DE602004011111D1; EP1697952B1; GB0512262D0

Abstract

剛質プラスチック材料製の管状ハウジング（１０）を含むスイッチ。複数のタブ（１２）がハウジング（１０）の１端の周囲に並んで配置されている。ハウジング（１０）は、環状リブ（２６）をそのベース部に有する弾性ドーム部材（２４）を受領する窪部（１６）を提供し、その窪部（１６）は比較的に鋭利なエッジ（２２）を有した環状溝（２０）を有しており、ドーム部材（２４）の環状リブ（２６）を受領する。ドーム部材（２４）が窪部（１６）に正確に挿入されると、下方に作用する力がタブ（１２）に提供され、ドーム部材（２４）のベース部上に折り畳ませ、ハウジング（１０）の縦側壁に対して実質的に垂直にし、そのエッジ部（２９）と実質的に同一平面にする。オプションで、熱がタブ（１２）に適用され、少なくとも部分的に軟らかくし、共に溶解させて、ドーム部材（２４）のベース部で環状リブ（２６）を完全に覆う実質的に一体のフランジを形成させ、ハウジング（１０）とドーム部材（２４）との間に液密シール状態を形成する。タブ（１２）を有する端部の反対側のハウジング（１０）の端部には開口部（３０）が提供され、キーキャップ（３４）のステム（３２）がスライド式に係合される。ドーム部材（２４）を受領する窪部（１６）は、使用時に変形したとき、ドーム部材（２４）がハウジング（１０）の内壁と接触しないよう、充分な隙間を提供するように形状化されている。
【選択図】図４

Description

本発明はキーボード、キーパッド等々に関し、さらに特定すれば、例えばパソコン等々で使用するタッチタイプキーボードまたはキーパッド用のスイッチに関する。

本質的に、コンピュータ用のキーボードは、各スイッチの状態をモニターし、その状態の変化に対する特定の対応を作動させるマイクロプロセッサーに接続された一連のスイッチを含んでいる。

典型的なキーボードでは、キーの下側に回路のグリッドを含んだキーマトリックスが提供されている。各回路は特定キーの下側で切断されている。キーを押すと回路の切断部が繋がり、弱電流を流させる。プロセッサーはキーマトリックスをモニターし、グリッドの連続性を発見する。閉回路を発見すると、キーマトリックス上のその回路の位置をそのＲＯＭの特徴マップと比較する。特徴マップは基本的にはそのプロセッサー用の比較チャートであり、キーマトリックスのＸ-Ｙ座標で表されるそのキーが何を意味するかを告げる。

キーボードは、キーボードの回路を流れる電流に変化をもたらすスイッチを活用する。キーが回路に対してキースイッチを押すと、“バウンド”として知られる少量の振動が両表面間に発生する。キーボードのプロセッサーは、この非常に素早いスイッチ切り替えが同一キーの反復プレス操作で生じたものではないと認識し、信号からそのような少量の変動を濾過して、それを１回のキープレスとして処理する。

キーボードは様々なスイッチ技術を活用する。ユーザはキーボードを操作する際に音響反応や触知反応が発生することを好む傾向がある。そのような異なる技術にはゴムドーム機構、静電容量機構、金属接触機構、膜機構及びフォーム要素機構が含まれる。

恐らく、今日活用されている最もポピュラーなスイッチ技術はゴムドーム機構の利用である。そのようなキーボードでは、各キーは硬質カーボン中心部を有した小型のフレキシブルなゴムドーム上に提供される。キーがプレスされると、キーの底部のプランジャーがドームに対して押し下げられる。これでカーボン中心部も押し下げられ、キーマトリックスの下側の硬質平坦面を押圧する。キーがプレス状態で保持されるかぎり、カーボン中心部はマトリックスのその部分の回路を完成させている。キーが解放されると、ゴムドームは元の形状に戻り、キーを通常ポジションに戻す。

ゴムドームスイッチキーボードは安価であり、比較的に良好な触知反応を提供し、ゴム層がキーマトリックスを覆っているために汚れや腐食に対して相当なる抵抗力を有する。膜型スイッチはゴムドームキーボードに作用が非常に類似している。しかし、膜型キーボードは個別のキーを有していない。その代わりに、各キーの代用の突起部を備えた１枚のゴムシートを有しており、重工業用または極端な条件での使用のために設計された装置において多用される。しかし、それらはほとんど、あるいは全く触知反応を提供せず、従って操作が幾分困難であるため、通常のコンピュータシステムではほとんど採用されていない。さらに、１つの突起部に欠陥があるだけで膜は使用できない。また、各パッド成型品は特定キーボード設計用である。

キーパッドの上部と下部との間のエラストマーパッドの周辺を圧締処理することによるキーパッドを防水加工することは過去に提案された。しかし、そのようなキーパッドはタッチタイプ感触を提供せず、提供の意図もなく、そのような提案を、ずっと大きなタッチタイプのキーボードにいかに適用するのか暗示もなかった。

上述のようにゴムドームスイッチボードは、キーマトリックスをゴム層が覆っているために比較的に汚れや腐食に対して抵抗性を備えているが、防水ではなく、液体が侵入するとキーボードは短絡により故障する。いずれにしろ、その比較的に良好な触知反応のおかげでゴムドームキーボードは最もポピュラーなキーボードであり続ける。

防水性ドームスイッチキーボードを提供するため、いくつかの提案がなされた。しかし、そのような改良は複雑で、製造コストが高くなる。しかも完全には防水とならず、液体の侵入を許し、短絡を引き起こさせるものであった。

例えば、米国特許４７０５９２５で開示されたアレンジでは個別ドームが利用された。それぞれのドームはキーキャップハウジング内に収容され、ハンドリングと組み立てを助ける。構造体内の各ドームのベースは膜に対して押し付けられ、埃を排除するが、ドーム内部の空気圧のためにそのようにすることでキーの感触に影響が及ぶ。そのような封止（シール）はキーボードを防水としない。米国特許４０２１６３０は外科用メスのスイッチを開示する。そこではドームはハウジングと膜の間で圧締加工され、防水シールが提供されるが、触知の感触を提供するようには設計されておらず、コンピュータキーボード等には適さない。

よって、本発明の１目的は、完全防水型で、製造が容易であり、安価であるキーボード用スイッチの提供である。

本発明の第１の特徴によれば、管状ハウジングと、ベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材とを含んだスイッチが提供される。ドーム部材はハウジング内に収容され、使用時に弾性的に変形する。ハウジングは内側環状溝を有し、ドーム部材の環状リブを受領する。ハウジングには複数のタブが、その１端周囲に配置されている。タブは、ドーム部材をハウジング内に導入させる開口形態から、ドーム部材のベース部を実質的に覆い、環状溝内でドーム部材の環状リブを圧締加工し、ハウジングとドーム部材との間に液密シール状態を提供するシール形態まで可動である。

本発明の第２の特徴によれば、管状ハウジングと、ドーム部材のベース部から延伸する環状リブとを含んだドーム部材とを含んだスイッチが提供される。ドーム部材はハウジング内に収容され、使用時に弾性的に変形する。ハウジングは内側環状溝を有しており、ドーム部材の環状リブを受領する。ハウジングには、ドーム部材をハウジングに導入させる開口形態から、実質的にドーム部材を覆ってドーム部材の環状リブを環状溝内で圧締加工し、液密シール状態をハウジングとドーム部材との間で提供し、使用時に変形したときにハウジングの内壁と接触しないようにドーム部材の少なくとも一部を充分に間隙を開けてハウジング内で受領させる液密シール形態にまで移動するクランプ（圧締）手段が提供されている。

１好適実施例では、タブはハウジングの１端の実質的に周囲全体に提供され、ドーム部材のベース部をカバーする環状フランジを形成するために開口形態からシール形態にまで永久的に変形可能であることが望ましい。このような変形は加熱及び/又は力の作用で提供される。好適には、シール形態でおいて、タブはハウジングの縦側壁に対して実質的に垂直で、その端部と実質的に同一平面であり、ドーム部分の過剰変形を望む接触の提供に不要とする。

１好適実施例においては、ハウジングの内部はドーム部材を受領するように形状化された幅広部分と、開口部に導く幅狭部分とを有している。キーキャップはそこにスライド式に係合し、使用時にドーム部材を選択的に変形し、解放する。好適には開口部またはスロットがハウジングの幅狭部分に提供され、キーキャップの下からハウジングに入った湿気を逃がす。便利には環状溝には、環状リブとドーム部材の残り部分との間の交差部に対応する比較的に鋭利なエッジが提供される。

本発明は第１及び/又は第２の特徴により定義された複数のスイッチを含んだキーボードにも関係する。この場合、好適にはキーボードは共に接続されているか、一体的に形成された複数のスイッチを定義するボード部材を含む。

本発明の第３の特徴によれば、スイッチで使用するドーム部材が提供される。このドーム部材は使用時に弾性的に変形し、そのベース部から延伸する環状リブを有している。環状リブはドーム部材の側壁の厚みよりも厚い。Ｖ形状の溝は環状リブとドーム部材の側壁との間の交差部を提供する。

好適には、ハウジングの環状溝のエッジはドーム部材のＶ形状溝内にその頂点で設置されて頂点との間に液密シール状態を提供し、ハウジングとドーム部材との間に液密シール状態を提供する。

本発明の第１の特徴はスイッチの製造方法にも関係する。この方法は、管状ハウジングを提供し、ハウジング内でドーム部材のベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材を提供するステップを含んでいる。ドーム部材は使用時に弾性的に変形し、ハウジングはドーム部材の環状リブを受領する内側環状溝を有している。ハウジングにはその１端部の周囲に配置された複数のタブが提供されている。この方法は、ドーム部材をハウジング内に導入させる開口形態から、ドーム部材のベース部を実質的に覆い、ドーム部材の環状リブを環状溝内で圧締処理し、ハウジングとドーム部材との間で液密シール状態を提供するシール形態にまでタブを移動させることを含む。

本発明の第２の特徴はスイッチの製造方法にも関わる。この方法は、管状ハウジングを提供し、ドーム部材のベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材をハウジング内に提供する。ドーム部材は使用時に弾性的に変形し、ハウジングはドーム部材の環状リブを受領する内側環状溝を有している。ハウジングにはクランプ手段が提供されている。方法はさらにドーム部材をハウジング内に導入させる開口形態から、ドーム部材のベースを実質的に覆い、ドーム部材の環状リブを環状溝内で圧締処理し、ハウジングとドーム部材との間で液密シール状態を提供するシール形態にまでクランプ手段を移動させることを含む。少なくともドーム部材の一部は、使用時に変形したときにハウジングの内壁と接触しないように充分な間隙を有してハウジング内で受領される。

本発明のこれら及び他の特徴は以下の実施例の説明からさらに明らかとなろう。

本発明の実施例を添付の図面を利用して解説する。

図１と図２及び図４に示す本発明の例示的実施例によるスイッチは、剛質プラスチック材料製の管状ハウジング１０を含んでいる。複数のタブ１２はハウジング１０の１端の周囲に並んで配置されている。ハウジング１０は窪部１４を提供し、弾性ドーム部材と幅狭部分１８を受領する幅広カップ形状部（幅広部分）１６を有している。比較的に鋭利なエッジ２２を有した環状溝２０は幅広部分１６内でハウジング内に提供される。

図３と図５を解説する。製造時に弾性ドーム部材２４はハウジング内の窪部１４の幅広部分１６に挿入される。図６に示すドーム部材２４には環状リブ２６がそのベース部周囲に提供されている。環状リブ２６はドーム部材２４の残りよりも大きな厚みを有している。接触部材２８はドーム部材２４の上部の内面中央部に提供されている。

図３と図５で示すドーム部材２４はハウジング１０内に正確に挿入され、その環状リブ２６はハウジング１０内の環状溝２０内に配置される。その鋭利なエッジ２２はリブ２６とドーム部材２４の残りとの間の交差部に位置する。次に下方に作用する力がタブ１２に提供され、それらをドーム部材２４のベース部上に折り畳ませ、ハウジング１０の縦側壁に対して実質的に垂直にし、そのエッジ部２９と実質的に同一平面にする。オプションで、熱がタブ１２に適用され、それらを少なくとも部分的に軟らかくし、共に溶解させて実質的に一体のフランジを形成させ、ドーム部材２４のベース部で環状リブ２６を完全に覆い、ハウジング１０とドーム部材２４との間に液密シール状態を提供する。

タブ１２を有する端部の反対側のハウジング１０の端部には、キーキャップ３４のステム３２がスライド式に係合する開口部３０が提供される。ステム３２はドーム部材２４の上面とカップリングされる。図８で示すように、好適には開口部３６が提供され、キーキャップ３４の下側からハウジング内に侵入する湿気を逃す。

使用に際してユーザがキーをプレスすると、ステム３２はドーム部材２４を下方に押し下げ、それを変形させて接触部材２８を下方に移動させ、望む電気回路を完成させる。キーが解放されると、ドーム部材２４は元の形状に戻り、電気回路は切断される。ドームの寿命を延ばし、適正な作動をさせるため、ドーム部材２４を受領する凹部を提供する窪部１４の幅広部分１６は、使用時に変形したとき、ドーム部材２４がハウジング１０の内壁と接触しないよう、充分な間隙を提供するように形状化されている。

そのようなスイッチを採用したキーボード（図示せず）は、複数のハウジングが望む形状で一体的に形成された１体のボードを含んでいる。ドーム部材はハウジングのそれぞれに配置され、タブが変形してハウジングとドーム部材との間で液密シール状態を提供する。ボードはキーマトリックスと共に上部と下部内に配置され、キーキャップはハウジングの開口部に挿入されてキーボードを完成させる。液密シール状態は上部と下部の間の周囲全体に配置される。さらに、バッテリーコンパートメントを下部に提供することができる。好適にはそのコンパートメントにも液密シール状態手段が提供される。

前述の実施例は非限定的に本発明を説明するためのものである。本発明のスコープから逸脱せずに多くの代用実施例が可能である。

図１は本発明の例示的実施例によるスイッチハウジングの正面図である。図２は図１のスイッチハウジングの平面図である。図３は本発明の例示的実施例によるスイッチの平面図である。図４は図１のスイッチハウジングの断面図である。図５は図３のスイッチの断面図である。図６は本発明の例示的実施例によるスイッチでの使用のためのドーム部材の断面図である。図７はキーキャップを含む本発明の例示的実施例によるスイッチの断面図である。図８は本発明の例示的実施例によるキーボードの上部の斜視図であり、ハウジングの幅狭部分の側壁の開口部を図示する。

符号の説明

１０管状ハウジング
１２タブ
２０環状溝
２４ドーム部材
２６環状リブ

Claims

スイッチであって、
管状のハウジングと、
ベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材と、
を含んでおり、
前記ドーム部材は前記ハウジング内に収容され、使用時に弾性的に変形し、前記ハウジングは内側環状溝を有し、前記ドーム部材の前記環状リブを受領し、前記ハウジングには複数のタブが、その１端周囲に配置されており、前記タブは、前記ドーム部材を前記ハウジング内に導入させる開口状態から、前記ドーム部材の前記ベース部を実質的に覆い、前記環状溝内で前記ドーム部材の前記環状リブをクランプ（圧締）処理し、前記ハウジングと前記ドーム部材との間に液密シール状態を提供するシール形態まで可動であることを特徴とするスイッチ。
使用時に変形したときにハウジング内の内壁と接触しないように、ドーム部材の少なくとも一部を充分に隙間を開けて前記ハウジング内で受領させることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
スイッチであって、
管状のハウジングと、
ベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材と、
を含んでおり、
前記ドーム部材は前記ハウジング内に収容され、使用時に弾性的に変形し、前記ハウジングは内側環状溝を有しており、前記ドーム部材の前記環状リブを受領し、前記ハウジングには、前記ドーム部材を前記ハウジングに導入させる開口形態から、実質的に前記ドーム部材の前記ベース部を覆って前記ドーム部材の前記環状リブを前記環状溝内でクランプ（圧締）処理し、液密シール状態を前記ハウジングと前記ドーム部材との間で提供し、使用時に変形したときに前記ハウジングの内壁と接触しないように前記ドーム部材の少なくとも一部を十分に隙間を開けて前記ハウジング内で受領させる液密シール形態にまで移動するクランプ（圧締）手段が提供されていることを特徴とするスイッチ。
クランプ手段は、その１端周囲に配置された複数のタブを含んでおり、該タブは、ドーム部材をハウジング内に導入させる開口形態から、実質的に前記ドーム部材のベース部を覆って前記ドーム部材の環状リブを環状溝内でクランプ（圧締）処理し、前記ハウジングと前記ドーム部材との間に液密シール状態を提供するシール形態にまで移動することを特徴とする請求項３記載のスイッチ。
タブは、ハウジングの１端の実質的に周囲全体に提供されていることを特徴とする請求項１，２または４記載のスイッチ。
タブは、ドーム部材のベース部を覆う環状フランジを形成するために、開口形態からシール形態にまで実質的に永久的に変形可能であることを特徴とする請求項１，２，４または５記載のスイッチ。
タブの変形は加熱及び／又は力の作用で提供されることを特徴とする請求項７記載のスイッチ。
シール形態において、タブはハウジングの縦側壁に対して実質的に垂直で、その端部と実質的に同一平面であることを特徴とする請求項１，２，４，５，６または７記載のスイッチ。
ハウジングの内部はドーム部材を受領するように形状化された幅広部分と、開口部に導く幅狭部分とを有しており、キーキャップはそこにスライド式に係合し、使用時に前記ドーム部材を選択的に変形及び解放することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のスイッチ。
ハウジングの幅狭部分には、その側壁に少なくとも１つの開口部が提供されていることを特徴とする請求項９記載のスイッチ。
環状リブとドーム部材の残り部分との間の交差部に対応する比較的に鋭利なエッジが環状溝に提供されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のスイッチ。
請求項１から１１のいずれかに記載のスイッチを複数個含むことを特徴とするキーボード。
共に接続されているか、一体的に形成された複数のスイッチを搭載するボード部材を含むことを特徴とする請求項１２記載のキーボード。
スイッチの製造方法であって、
管状のハウジングを提供するステップと、
ベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材を前記ハウジング内に提供するステップと、
を含んでおり、
前記ドーム部材は使用時に弾性的に変形し、前記ハウジングは前記ドーム部材の前記環状リブを受領する内側環状溝を有しており、前記ハウジングにはその１端周囲に配置された複数のタブが提供されており、
本方法は、
前記ドーム部材を前記ハウジング内に導入させる開口形態から、前記ドーム部材の前記ベース部を実質的に覆い、前記ドーム部材の前記環状リブを前記環状溝内でクランプ処理し、前記ハウジングと前記ドーム部材との間で液密シール状態を提供するシール形態にまで前記タブを移動させるステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
スイッチの製造方法であって、
管状のハウジングを提供するステップと、
ベース部から延伸する環状リブを有したドーム部材を前記ハウジング内に提供するステップと、
を含んでおり、
前記ドーム部材は使用時に弾性的に変形し、前記ハウジングは前記ドーム部材の前記環状リブを受領する内側環状溝を有しており、前記ハウジングにはクランプ手段が提供されており、
本方法は、
前記ドーム部材を前記ハウジング内に導入させる開口形態から、前記ドーム部材の前記ベース部を実質的に覆い、前記ドーム部材の前記環状リブを前記環状溝内でクランプ処理し、前記ハウジングと前記ドーム部材との間で液密シール状態を提供するシール形態にまで前記クランプ手段を移動させるステップをさらに含んでおり、
少なくとも前記ドーム部材の１部は、使用時に変形したときに前記ハウジングの内壁と接触しないように充分な隙間を有して前記ハウジング内で受領されることを特徴とする方法。
添付の図面で実質的に説明されているスイッチ。
添付の図面で実質的に説明されているキーボード。
添付の図面で実質的に説明されているスイッチの製造方法。
スイッチで使用するドーム部材であって、
該ドーム部材は使用時に弾性的に変形し、そのベース部から延伸する環状リブを有しており、該環状リブは前記ドーム部材の側壁の厚みよりも厚く、Ｖ形状の溝は前記環状リブと前記ドーム部材の前記側壁との間の交差部を提供することを特徴とするドーム部材。
請求項１９記載のドーム部材を含むスイッチであって、ハウジングの環状溝のエッジは前記ドーム部材のＶ形状溝内にその頂点で設置されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のスイッチ。
請求項２０記載のスイッチを複数個含むことを特徴とするキーボード。