JP2015005053A - キースイッチ装置及びキーボード - Google Patents

Abstract

【課題】構成部材の構造を変更することなしに、異なる入力感を得ることが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２は、キートップ２１と、スイッチ部材３と、制御装置４とを有する。スイッチ部材３は、第１接点部３４と第２接点部３５とを有し、第１接点部と第２接点部との間の接触状態が、キートップの押下距離に応じて変化する。制御装置４は、第１接点部と第２接点部との間の接触状態を示す接触状態信号を取得し、接触状態信号に対応する接触状態値と、しきい値とを比較してスイッチ部材がオン状態であるか否かを判定し、オン状態と判定したときに、オン信号を送信する。しきい値は任意に設定可能である。
【選択図】図８

Description

本発明は、キースイッチ装置及びキーボードに関する。

デスクトップ型及びノートブック型のパーソナルコンピュータ等の電子機器や、商業施設で使用されるレジスタ装置などにはキーボードが搭載される。キーボードは、打鍵操作される複数のキースイッチ装置を備える。キースイッチ装置はそれぞれ、支持板と、支持板上に配置されるキートップと、スイッチ部材を有する。スイッチ部材は、キートップの昇降動作に応じて電気回路の接点を開閉する部材であり、メインブレンスイッチ又はメンブレンシートと称される接点部材を使用することが知られている。

また、キースイッチ装置を押下するときの押下荷重、及びキースイッチ装置がオンするまでのキートップの押下変位等により決定されるキースイッチ装置の操作の入力感を向上させる種々の技術が知られている。

特開平５−１１９１４号公報 特開平１１−２８２６０５号公報

しかしながら、キースイッチ装置の入力感を向上させる従来の技術は、キースイッチ装置を形成する構成部材の構造を変更するものであるので、構成部材の構造を変更するために新たな金型を作成するなど、製造コストが上昇するおそれがあった。

本発明は、構成部材の構造を変更することなしに、異なる入力感を得ることができるキースイッチ装置を提供することを目的とするものである。

１つの実施形態では、キースイッチ装置は、キートップと、スイッチ部材と、制御装置とを有する。スイッチ部材は、第１接点部と第２接点部とを有し、第１接点部と第２接点部との間の接触状態は、キートップの押下距離に応じて変化する。制御装置は、第１接点部と第２接点部との間の接触状態を示す接触状態信号を取得する。制御装置は、接触状態信号に対応する接触状態値としきい値とを比較して、スイッチ部材がオン状態であるか否かを判定し、オン状態と判定したときに、オン信号を送信する。しきい値は任意に設定可能である。

本発明によれば、構成部材の構造を変更せずに、キースイッチ装置毎に異なる入力感を得ることができる。

電子機器の一例を概略的に示す斜視図である。 図１に示す電子機器の分解斜視図である。 キーボードの分解斜視図である。 キースイッチ装置の分解斜視図である。 （ａ）はラバードームの一例の押下荷重と変位との関係を示すグラフであり、（ｂ）はラバードームの他の例の押下荷重と変位との関係を示すグラフである。 キースイッチ装置の断面図である。 キースイッチ装置の押下荷重、接点間電圧及びキートップの鉛直方向の変位の関係を示すグラフである。 パーソナルコンピュータの一例の回路ブロック図である。 図８に示すパーソナルコンピュータのキーボードの演算部の機能ブロック図である。 しきい値電圧とキートップの鉛直方向の変位との関係を示すグラフである。 （ａ）は図９に示す演算部の判定処理のフローチャートを示す図であり、（ｂ）は図９に示す演算部のしきい値設定処理のフローチャートを示す図である。 パーソナルコンピュータの他の例の回路ブロック図である。 図１２に示す回路ブロック図の部分等価回路である。 図１２に示すパーソナルコンピュータのキーボードの演算部の機能ブロック図である。 しきい値抵抗値とキートップの鉛直方向の変位との関係を示すグラフである。 （ａ）は図１４に示す演算部の判定処理のフローチャートを示す図であり、（ｂ）は図１４に示す演算部のしきい値設定処理のフローチャートを示す図である。 他のキースイッチ装置の押下荷重、接点間電圧及びキートップの鉛直方向の変位の関係を示すグラフである。

以下図面を参照して、本発明に係るキースイッチ装置及びキーボードについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、電子機器の一例であるノートブック型のパーソナルコンピュータ１００の外観を示す斜視図である。

パーソナルコンピュータ１００は、本体筐体１０１と、本体筐体１０１に揺動自在に連結されるディスプレイ筐体１０２とを備える。本体筐体１０１の表面にはキーボード１及びポインティングデバイス１０３といった入力装置が組み込まれる。キーボード１は、本体筐体１０１の表面に形成される開口１０４内に嵌め込まれる。キーボード１は複数のキースイッチ装置２を備え、単一平面内に複数のキースイッチ装置２が所定の配列で配置される。

ディスプレイ筐体１０２には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display、液晶ディスプレイ）パネルモジュール１０５が組み込まれる。ディスプレイ筐体１０２が本体筐体１０１に対し揺動して本体筐体１０１に重ね合わせられることにより、パーソナルコンピュータ１００は折り畳まれる。

図２は、パーソナルコンピュータ１００の本体筐体１０１からキーボード１が取り外された状態を示す分解斜視図である。

キーボード１は、本体筐体１０１の開口１０４内に配置される支持板１０７上に固定される。支持板１０７の表面は平坦であり、支持板１０７の平坦な表面によってキーボード１の平坦性が確保される。支持板１０７は、ステンレス鋼等の金属材料又は合成樹脂材料等で形成される。キーボード１は、不図示の複数のねじによって固定される。ねじは、キーボード１に形成される不図示の貫通孔を介して支持板１０７に螺合される。

図３は、キーボード１の分解斜視図である。

キーボード１は、複数のキースイッチ装置２の下方に配置されるメンブレンシート３と、メンブレンシート３のテール部３０を介して接続される制御装置４とを有する。

図４は、キースイッチ装置２の構造を概略的に示す分解斜視図である。

キースイッチ装置２は、キートップ２１と、一対のリンク部材２２ａ、２２ｂと、ハウジング２３と、ラバードーム２４と、スイッチ部材として機能するメンブレンシート３と、薄膜シート２５とを有する。

キートップ２１は、平面視で矩形の皿状部材であり、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料を一体成形して形成される。一対のリンク部材２２ａ、２２ｂは、ＡＢＳ等の合成樹脂材料を一体成形してにより形成される部材であり、キートップ２１を昇降可能に支持する。ハウジング２３は、ＡＢＳ等の合成樹脂材料を一体成形して形成される部材であり、その内側にラバードーム２４を収納する。

ラバードーム２４は、シリコーン樹脂等の可撓性合成樹脂で形成され、キートップ２１の押下に応じてメンブレンシート３の接点部を押下する作動部材である。ラバードーム２４は、キートップ２１が押下され、上方から押下荷重が印加されると、弾性変形し弾性復元力が蓄積される。次いで、キートップ２１の押下が解除されると、ラバードーム２４は、弾性復元力によって原形に復元し、キートップ２１は初期位置に戻る。

薄膜シート２５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料で形成される薄膜フィルムである。

図５（ａ）はラバードームの一例の押下荷重と変位との関係を示すグラフであり、図５（ｂ）はラバードームの他の例の押下荷重と変位との関係を示すグラフである。図５（ａ）及び５（ｂ）において、横軸はラバードームを押下するキートップの鉛直方向の変位であり、縦軸はラバードームを押下する荷重である。また、図５（ａ）及び５（ｂ）において、実線はキートップの変位が増加するときのラバードームの一例の押下荷重と変位との関係を示し、破線はキートップの変位が減少するときのラバードームの一例の押下荷重と変位との関係を示す。

図５（ａ）に示すラバードームの押下荷重は、図５（ｂ）に示すラバードームの押下荷重よりも大きい。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、キースイッチに用いるラバードームの押下荷重が変化することによって、キースイッチの押下特性も変化する。図５（ａ）と図５（ｂ）とを比較すると、図５（ｂ）のラバードームの方が、図５(ａ）のラバードームよりもより低荷重でキースイッチをオンとすることが可能であり、より少ない押下荷重で操作することができる。一方、より高い押下荷重によってキースイッチをオンさせたい要望がある場合、押下荷重がより大きいラバードームを用いることが好ましい。なお、ラバードームの押下荷重と変位との関係はヒステリシス特性を有しており、ラバードームを押下するときの荷重は、ラバードームが戻るときの荷重よりも大きい。

図６は、キースイッチ装置２の構造を断面図である。

メンブレンシート３は、上側シート３１と、下側シート３２と、スペーサ３３と、第１接点部３４と、第２接点部３５とを有する。

上側シート３１、下側シート３２及びスペーサ３３は、ポリエステルフィルム等の樹脂材料で形成される薄膜フィルムである。スペーサ３３は、第１接点部３４及び第２接点部３５が配置される位置と対応する位置に貫通孔が形成される。

第１接点部３４は、銀ペーストやカーボンペースト等の導電インクにより形成され、上側シート３１の裏面に不図示の配線パターンと共に印刷される。第２接点部３５は、銀ペースト及びカーボンペースト等の導電インクにより形成され、下側シート３２の表面に不図示の配線パターンと共に印刷される。第１接点部３４及び第２接点部３５は、スペーサ３３の貫通孔を介して互いに対向するように配置される。キートップ２１が押下されていないとき、第１接点部３４と第２接点部３５とは互いに接触しておらず、第１接点部３４と第２接点部３５との間は絶縁されている。ラバードーム２４により第１接点部３４が押下されることにより、第１接点部３４と第２接点部３５とが互いに接触する。キートップの押下によるラバードーム２４の変形に応じて第１接点部３４が変形するため、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触面積は徐々に増加していく。第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触面積が増加するに従って、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触抵抗の抵抗値が減少していく。

図７は、キートップ２１の鉛直方向の変位と、キースイッチ装置２が押下されるときの押下荷重と、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧との関係の一例を示すグラフである。図７において、横軸はキートップ２１の鉛直方向の変位を示し、左縦軸は押下荷重を示し、右縦軸は接点間電圧を示す。Ａで示されるグラフは、キートップ２１の鉛直方向の変位とキースイッチ装置２が押下されるときの押下荷重との関係を示す。Ｂで示されるグラフはキートップ２１の鉛直方向の変位と第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧との関係を示す。

矢印Ｃで示される第１ピークまでは、押下荷重は、キートップ２１の鉛直方向の変位するに従って増加する。矢印Ｃで示される第１ピークを過ぎると、押下荷重は、ラバードームの側壁が湾曲してラバードームの抵抗力が減少するため減少する。次いで、図７において矢印Ｄで示される第２ピークの近傍において、ラバードーム２４の上面がメンブレンシート３に接する。

ラバードーム２４の上部がメンブレンシート３に接してメンブレンシート３の上側シート３１を押下げことにより、キートップ２１の鉛直方向の変位が略０．８ｍｍになると、上側シート３１の裏面に配置される第１接点部３４と下側シート３２の表面に配置される第２接点部３５とが接触し始める。第１接点部３４と第２接点部３５とが接触することにより、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触抵抗の抵抗値が減少し、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧が低下し始める。その後、キートップ２１を更に鉛直方向に変位させると、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触面積が徐々に増加するに従って、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触抵抗の抵抗値が徐々に減少していく。第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触抵抗の抵抗値が減少していくに従って、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧が低下する。そして、第１接点部３４と第２接点部３５とが十分に接触すると、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接触抵抗の抵抗値は十分小さくなり、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧は略ゼロになる。

図８は、パーソナルコンピュータの一例の回路ブロック図である。

キーボード１は、メンブレンシート３に配置される複数の第１接点部３４及び第２接点部３５と、複数の第１接点部３４及び第２接点部３５それぞれに電気的に接続される制御装置４とを有する。制御装置４は、パーソナルコンピュータ１００に配置される中央演算装置１０８に電気的に接続される。

制御装置４は、キーＩ／Ｏ部４１と、記憶部４２と、演算部４３と、演算装置Ｉ／Ｏ部４４と、複数の抵抗４５とを有する。

複数の第１接点部３４及び第２接点部３５はそれぞれ、キーボード１に配置されるキースイッチ装置２の位置に対応するように配置される。複数の第１接点部３４はそれぞれ、制御装置４のキーＩ／Ｏ部４１に接続されると共に、抵抗４５を介して電源電圧に接続される。複数の第２接点部３５は、一括して接地される。

キーＩ／Ｏ部４１には、第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点部から第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧に対応する値を持つ接点間電圧信号が送信される。キーＩ／Ｏ部４１は、受信した接点間電圧信号に対応する接点間電圧をアナログ―デジタル変換し、アナログ―デジタル変換された接点間電圧を、接点間電圧信号を出力した第１接点部３４及び第２接点部３５に対応するキースイッチ装置２の番号を示すキースイッチ番号と共に出力する。

記憶部４２には、演算部４３が実行する処理のためのコンピュータプログラムが記憶されると共に、キーボード１を動作させるための各種の情報が記憶される。記憶部４２は、キースイッチ装置２それぞれについて、キースイッチ装置２がオン状態であるか否かを判定するときに使用するしきい値電圧を記憶する。しきい値電圧は、キースイッチ装置２それぞれの番号を示すキースイッチ番号に紐付けられて記憶される。

演算部４３は、記憶部４２に記憶されるコンピュータプログラムに基づいて、キーＩ／Ｏ部４１を介して受信した接点間電圧信号に応じた処理を実行する。

演算装置Ｉ／Ｏ部４４は、演算部４３から出力される信号を中央演算装置１０８に出力すると共に、中央演算装置１０８から出力される種々の信号を受信する。

複数の抵抗４５はそれぞれ、同一の抵抗値を有する。

図９は、演算部４３の機能ブロック図である。

演算部４３は、電圧取得部４３１と、接点オン判定部４３２と、接点オン信号送信部４３３と、しきい値電圧信号受信部４３４と、しきい値電圧設定部４３５とを有する。

電圧取得部４３１は、複数の第１接点部３４それぞれの接点間電圧と、対応するキースイッチ装置２の番号を示すキースイッチ番号とをキーＩ／Ｏ部４１から所定の周期で取得する。

接点オン判定部４３２は、電圧取得部が取得した接点間電圧と、記憶部４２に記憶されるしきい値電圧とを比較する。取得された接点間電圧としきい値電圧とを比較するとき、接点オン判定部４３２は、キーＩ／Ｏ部から取得したキースイッチ番号と記憶部４２に記憶されるキースイッチ番号とを関連付ける。接点オン判定部４３２は、接点間電圧がしきい値電圧よりも小さいと判定したとき、接点オン判定部４３２は、オン状態であると判定する。

接点オン信号送信部４３３は、接点オン判定部４３２がオン状態であると判定したとき、オン信号を送信する。接点オン信号送信部４３３から送信されたオン信号は、演算装置Ｉ／Ｏ部４４を介して中央演算装置１０８に送信される。

しきい値電圧信号受信部４３４は、キースイッチのしきい値電圧を設定あるいは変更する場合に、設定するしきい値電圧を示すしきい値電圧信号及びキースイッチを特定するキースイッチ番号信号を中央演算装置１０８から演算装置Ｉ／Ｏ部４４を介して受信する。しきい値電圧信号受信部４３４がしきい値電圧信号及びキースイッチ番号を受信すると、しきい値電圧設定部４３５は、記憶部４２に記憶される、受信したキースイッチ番号に対応するしきい値電圧を、受信したしきい値電圧信号に対応する電圧に変更する。記憶部４２に記憶されるしきい値電圧を変更するとき、しきい値電圧設定部４３５は、中央演算装置１０８から受信したキースイッチ番号と記憶部４２に記憶されるキースイッチ番号とを関連付けることにより、キースイッチ番号に対応するしきい値電圧を変更し、記憶部４２に記憶させる。

図１０は、しきい値電圧とキートップ２１の鉛直方向の変位との関係を示すグラフである。図１０において、横軸はキートップ２１の鉛直方向の変位を示し、左縦軸は押下荷重を示し、右縦軸は接点間電圧を示す。Ａで示されるグラフは、キートップ２１の鉛直方向の変位とキースイッチ装置２が押下されるときの押下荷重との関係を示す。Ｂで示されるグラフはキートップ２１の鉛直方向の変位と第１接点部３４と第２接点部３５との間の接点間電圧との関係を示す。

図１０において、第１しきい値電圧Ｖ１は２．８Ｖであり、第２しきい値電圧Ｖ２は１．６Ｖであり、第３しきい値電圧Ｖ３は０．８Ｖである。

しきい値電圧設定部４３５がしきい値電圧を第１しきい値電圧Ｖ１に設定したとき、キースイッチ装置２がオン状態になるキートップ２１の変位は０．８３ｍｍである。しきい値電圧設定部４３５がしきい値電圧を第２しきい値電圧Ｖ２に設定したとき、キースイッチ装置２がオン状態になるキートップ２１の変位は０．８５ｍｍである。しきい値電圧設定部４３５がしきい値電圧を第３しきい値電圧Ｖ３に設定したとき、キースイッチ装置２がオン状態になるキートップ２１の変位は０．８７ｍｍである。また、矢印Ｃ〜Ｅで示される荷重はそれぞれ、しきい値電圧設定部４３５がしきい値電圧を第１しきい値電圧Ｖ１、第２しきい値電圧Ｖ２及び第３しきい値電圧Ｖ３に設定したときの押下荷重である。しきい値電圧を小さくするに従って押下荷重は小さくなる。

しきい値電圧設定部４３５がしきい値電圧を変化させることにより、キースイッチ装置２をオン状態とするのに必要なキートップ２１の変位及び押下荷重の大きさが変化する。キーボード１のユーザが好ましい変位及び押下荷重でキースイッチ装置２がオン状態になるようにしきい値電圧を設定することにより、キースイッチ装置２はユーザが望む入力感を提供することができる。

図１１（ａ）は、演算部４３の判定処理のフローチャートを示す図であり、図１１（ｂ）は、演算部４３のしきい値設定処理のフローチャートを示す図である。

スイッチのオン状態を判定する場合には、Ｓ１０１において、電圧取得部４３１は、接点間電圧信号と、対応するキースイッチ装置２の番号を示すキースイッチ番号信号とをキーＩ／Ｏ部４１から取得する。

次いで、Ｓ１０２において、接点オン判定部４３２は、電圧取得部が取得した接点間電圧信号に対応する接点間電圧と、記憶部４２に記憶されるキースイッチのしきい値電圧とを比較する。接点オン判定部４３２が接点間電圧がしきい値電圧よりも大きいと判定した場合、処理はＳ１０１に戻り、Ｓ１０１およびＳ１０２の処理を所定期間ごとに繰り返す。

Ｓ１０２にて接点オン判定部４３２が接点間電圧がしきい値電圧よりも小さいと判定した場合、接点オン判定部は接点がオンとなったと判定し、処理はＳ１０３に進む。そして、Ｓ１０３において、接点オン信号送信部４３３は、オン信号を中央演算装置１０８に送信する。

キースイッチのしきい値を設定する場合、図１１（ｂ）のＳ２０１において、しきい値電圧信号受信部４３４は、しきい値電圧信号及びキースイッチ番号信号を中央演算装置１０８から受信する。そして、Ｓ２０２において、しきい値電圧設定部４３５は、記憶部４２に記憶されるしきい値電圧を、受信したしきい値電圧信号に対応する電圧に変更する。変更されたしきい値電圧は、キースイッチ番号と対応づけて記憶部４２に記憶される。

しきい値電圧の設定は、パーソナルコンピュータ１００の操作者がＬＣＤパネルモジュール１０５の画面を介して行うことができる。しきい値電圧の設定するためのコンピュータプログラム及びしきい値電圧を設定するためのグラフィカルユーザインタフェースを表示するためのコンピュータプログラムは、中央演算装置１０８に接続される主記憶装置１０９に記憶される。

図１２は、パーソナルコンピュータの他の例の回路ブロック図である。

パーソナルコンピュータ１１０には、キーボード５が配置される。キーボード５には、メンブレンシート６が配置されると共に、制御装置７が配置される。

メンブレンシート６は、複数の第１接点部３４及び第２接点部３５に加えて、第１接点６０及び第２接点６１を備える。

メンブレンシート６は、第１端子６２、第２端子６４、第３端子６６および第４端子６８を有する。第１接点６０は、第１端子６２に接続される第１配線６３と、第２端子６４に接続される第２配線６５とにそれぞれ接続される。第２接点６１は、第３端子６６に接続される第３配線６７と、第４端子６８に接続される第４配線６９とにそれぞれ接続される。

図１３は、第１接点６０及び第２接点６１と第１接点６２〜第４接点６８との接続関係を示す等価回路図である。

第１接点６０と第１端子６２とを接続する第１配線６３の配線抵抗の抵抗値をＲ₁とし、第１接点６０と第２端子６４とを接続する第２配線６５の配線抵抗の抵抗値をＲ₂とする。第２接点６１と第３端子６６とを接続する第３配線６７の配線抵抗の抵抗値をＲ₃とし、第２接点６１と第４端子６８とを接続する第４配線６９の配線抵抗の抵抗値をＲ₄とする。また、第１接点６０と第２接点６１との間の接触抵抗の抵抗値をＲ_Cとする。

この場合、第１端子６２と第４端子６８との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₁＋Ｒ_C＋Ｒ₄）で示され、第２端子６４と第３端子６６との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₂＋Ｒ_C＋Ｒ₃）で示される。また、第１端子６２と第２端子６４との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₁＋Ｒ₂）で示され、第３端子６６と第４端子６８との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₃＋Ｒ₄）で示される。

したがって、第１接点６０と第２接点６１との間の接触抵抗Ｒ_Cは、式（１）に示すように、これらの端子間の配線抵抗の抵抗値から演算可能である。

制御装置７は、第２演算部７０を有する。また、制御装置７は、第１スイッチ７１、第２スイッチ７２、第３スイッチ７３及び第４スイッチ７４を有する。

第１スイッチ７１及び第３スイッチ７３はそれぞれ、ソースが電源電圧Ｖｄｄに接続されたｐＭＯＳトランジスタである。第１スイッチ７１のドレインは第１端子６２に接続され、第３スイッチ７３のドレインは第３端子６６に接続される。第２スイッチ７２及び第４スイッチ７４はそれぞれ、ソースが接地されたｎＭＯＳトランジスタである。第２スイッチ７２のドレインは第２端子６４に接続され、第４スイッチ７４のドレインは第４端子６８に接続される。第１スイッチ７１、第２スイッチ７２、第３スイッチ７３及び第４スイッチ７４のゲートは第２演算部７０に接続される。

図１４は、第２演算部７０の機能ブロック図である。

第２演算部７０は、第１電圧取得部７０１と、第２電圧取得部７０２と、第３電圧取得部７０３と、第４電圧取得部７０４と、電圧抵抗変換部７０５と、接触抵抗演算部７０６とを有する。第２演算部７０は、接点オン判定部７０７と、接点オン信号送信部７０８と、しきい値抵抗信号受信部７０９と、しきい値抵抗設定部７１０とを更に有する。

第１電圧取得部７０１は、第１スイッチ７１をオンして第１端子６２と抵抗４５とを接続するとともに、第４スイッチ７４をオンして第４端子６８を接地し、第１端子６２と第４端子６８の間の端子間電圧を示す第１電圧を取得する。第１電圧を取得した後に、第１電圧取得部７０１は、第１スイッチ７１及び第４スイッチ７４をオフする。

第２電圧取得部７０２は、第３スイッチ７３をオンして第３端子６６と抵抗４５とを接続するとともに、第２スイッチ７２をオンして第２端子６４を接地し、第２端子６４と第３端子６６の間の端子間電圧を示す第２電圧を取得する。第２電圧を取得した後に、第２電圧取得部７０２は、第２スイッチ７２及び第３スイッチ７３をオフする。

第３電圧取得部７０３は、第１スイッチ７１をオンして第１端子６２と抵抗４５とを接続するとともに、第２スイッチ７２をオンして第２端子６４を接地し、第１端子６２と第２端子６４の間の端子間電圧を示す第３電圧を取得する。第３電圧を取得した後に、第３電圧取得部７０３は、第１スイッチ７１及び第２スイッチ７２をオフする。

第４電圧取得部７０４は、第３スイッチ７３をオンして第３端子６６と抵抗４５とを接続する一方、第４スイッチ７４をオンして第４端子６８を接地し、第３端子６６と第４端子６８の間の端子間電圧を示す第４電圧を取得する。第４電圧を取得した後に、第４電圧取得部７０４は、第３スイッチ７３及び第４スイッチ７４をオフする。

電圧抵抗変換部７０５は、取得された第１電圧〜第４電圧をそれぞれ、第１抵抗値〜第４抵抗値に変換する。電圧抵抗変換部７０５は、記憶部４２に記憶される電圧抵抗変換テーブルを参照することにより、第１電圧〜第４電圧をそれぞれ、第１抵抗値〜第４抵抗値に変換する。第１抵抗値は、第１端子６２と第４端子６８との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₁＋Ｒ_C＋Ｒ₄）に対応し、第２抵抗値は、第２端子６４と第３端子６６との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₂＋Ｒ_C＋Ｒ₃）に対応する。また、第３抵抗値は、第１端子６２と第２端子６４との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₁＋Ｒ₂）に対応し、第４抵抗値は、第３端子６６と第４端子６８との間の配線抵抗の抵抗値は（Ｒ₃＋Ｒ₄）に対応する。

接触抵抗演算部７０６は、電圧抵抗変換部７０５が変換した第１抵抗値〜第４抵抗値を用いて式（１）に従って演算し、接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cを演算する。

接点オン判定部７０７は、接触抵抗演算部７０６が演算した接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cと、記憶部４２に記憶され、キースイッチ装置２がオン状態であるか否かを判定するときに使用するしきい値抵抗値とを比較する。接点オン判定部７０７は、接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cがしきい値抵抗値よりも小さいと判定したとき、オン状態であると判定する。

接点オン信号送信部７０８は、接点オン判定部７０７がオン状態であると判定したとき、オン信号を送信する。接点オン信号送信部７０８から送信されたオン信号は、演算装置Ｉ／Ｏ部４４を介して中央演算装置１０８に送信される。

しきい値抵抗値を設定あるいは変更する場合、しきい値抵抗受信部７０９は、しきい値抵抗値を中央演算装置１０８から演算装置Ｉ／Ｏ部４４を介して受信する。しきい値抵抗受信部７０９は、しきい値抵抗値を受信すると、記憶部４２に記憶されているしきい値抵抗値を、受信したしきい値抵抗値に変更する。

図１５は、しきい値抵抗値と操作荷重との関係の一例を示すグラフである。図１５は、抵抗４５の抵抗値が１０ｋΩであり、抵抗値Ｒ₁〜Ｒ₄がそれぞれ１００Ωの場合の例である。図１５において、横軸は押下荷重を示し、縦軸は第１接点６０と第２接点６１との間の接触抵抗Ｒ_cを示し、Ｒ_c1〜Ｒ_c5はそれぞれ、設定されるしきい値抵抗値である。

縦軸は第１接点６０と第２接点６１との間の接触抵抗Ｒ_cは押下荷重が高くなるに従って、すなわちキートップの変位が大きくなるに従って下がる。しきい値抵抗値Ｒ_c1はしきい値抵抗値Ｒ_c2よりも大きく、しきい値抵抗値Ｒ_c2はしきい値抵抗値Ｒ_c3よりも大きく、また、しきい値抵抗値Ｒ_c3はしきい値抵抗値Ｒ_c4よりも大きく、しきい値抵抗値Ｒ_c4はしきい値抵抗値Ｒ_c5よりも大き。第１接点６０と第２接点６１との間の接触抵抗Ｒ_cがしきい値抵抗値Ｒ_c1〜Ｒ_c5になったときの接点間電圧は、０．３３Ｖ〜０．１５Ｖである。図１５の関係より、接点間電圧から接点間抵抗を導くことができ、検出された接点間電圧を接点間抵抗値に変換し、設定されたしきい値と比較することができる。

図１６（ａ）は、第２演算部７０の判定処理のフローチャートを示す図であり、図１６（ｂ）は、第２演算部７０のしきい値設定処理のフローチャートを示す図である。

オンしたか否かを判定する際、Ｓ３０１において、第１電圧取得部７０１は、第１スイッチ７１をオンして第１端子６２と抵抗４５とを接続するとともに、第４スイッチ７４をオンして第４端子６８を接地する。第１電圧取得部７０１は、第１端子６２と第４端子６８の間の端子間電圧を示す第１電圧を取得する。

次いで、Ｓ３０２において、第２電圧取得部７０２は、第３スイッチ７３をオンして第３端子６６と抵抗４５とを接続するとともに、第２スイッチ７２をオンして第２端子６４を接地する。第２電圧取得部７０２は、第２端子６４と第３端子６６の間の端子間電圧を示す第２電圧を取得する。

次いで、Ｓ３０３において、第３電圧取得部７０３は、第１スイッチ７１をオンして第１端子６２と抵抗４５とを接続するとともに、第２スイッチ７２をオンして第２端子６４を接地する。第３電圧取得部７０３は、第１端子６２と第２端子６４の間の端子間電圧を示す第３電圧信号を取得する。

次いで、Ｓ３０４において、第４電圧取得部７０４は、第３スイッチ７３をオンして第３端子６６と抵抗４５とを接続するとともに、第４スイッチ７４をオンして第４端子６８を接地する。第４電圧取得部７０４は、第３端子６６と第４端子６８の間の端子間電圧を示す第４電圧を取得する。

次いで、Ｓ３０５において、電圧抵抗変換部７０５は、取得された第１電圧〜第４電圧をそれぞれ、第１抵抗値〜第４抵抗値に変換する。

次いで、Ｓ３０６において、接触抵抗演算部７０６は、電圧抵抗変換部７０５が変換した第１抵抗値〜第４抵抗値から接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cを演算する。

次いで、Ｓ３０７において、接点オン判定部７０７は、接触抵抗演算部７０６が演算した接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cと、しきい値抵抗値とを比較する。接点オン判定部７０７が接触抵抗の抵抗値Ｒ_Cがしきい値抵抗値よりも大きいと判定した場合、処理はＳ３０１に戻り、所定の期間ごとにＳ３０１からの処理が実行される。

接点オン判定部７０７が接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗値よりも小さいと判定した場合、接点がオンとなったと判断され、処理はＳ３０８に進む。そして、Ｓ３０８において、接点オン信号送信部７０８は、オン信号を中央演算装置１０８に送信する。

一方、しきい値抵抗値を設定あるいは変更する場合、Ｓ４０１において、しきい値抵抗値受信部７０９は、しきい値抵抗値を中央演算装置１０８から受信する。そして、Ｓ４０２において、しきい値抵抗設定部７１０は、記憶部４２に記憶されるしきい値抵抗値を、受信したしきい値抵抗値に対応するように変更する。

これまで説明したキーボード１及びキーボード５ではそれぞれ、キースイッチ装置の接点間の接点間電圧又は接触抵抗の抵抗値に応じてキースイッチ装置がオン状態になる条件を設定・変更できる。すなわち、キーボード１及び５はそれぞれ、キースイッチ装置２のキートップの鉛直方向の変位に応じてキースイッチ装置がオン状態になる条件を設定できるので、キースイッチ装置毎に異なる入力感となるようにオン状態になる条件を設定できる。また、キーボード１及び５ではそれぞれ、オン状態であるか否かを判定するしきい値を変更できるので、キースイッチ装置の入力感を操作者の好みに応じてキースイッチ装置毎に設定できる。

また、キーボード５では、キースイッチ装置の接点間の接触抵抗の抵抗値に応じてキースイッチ装置がオン状態になる条件を設定できる。キーボード５では、メンブレンシートに配置される接点と制御装置との間の配線の配線抵抗の影響を排除できるので、キースイッチ装置がオン状態になる条件をより正確に設定できる。

キーボード１及び５では、接点間電圧又は接触抵抗の抵抗値を使用しているが、接点間電流など、接点間の接触状態を示す他の要素に基づいてオン状態になる条件を設定してもよい。

キーボード１及び５では、１つの制御装置で複数のキースイッチ装置のオン状態を制御しているが、キースイッチ装置毎に制御装置を配置してもよい。また、キーボードに配置される全てのキースイッチ装置のオン状態を制御してもよく、キーボードに配置される複数のキースイッチ装置のうち、単数又はいくつかのキースイッチ装置のオン状態を制御してもよい。例えば、使用頻度が高いキースイッチ装置は、他のキースイッチ装置と比較してオン状態となるキートップの変位が小さくなるように、オン状態になる条件を設定してもよい。また、決定キー等重要なキーに使用されるキースイッチ装置は、他のキースイッチ装置と比較してオン状態となるキートップの変位が大きくなるように、オン状態になる条件を設定してもよい。

また、決定キー等重要なキーに使用されるキースイッチ装置は、接点間の接触状態に加えて他の要件も満たしたときに、オン状態になるように設定してもよい。例えば、接点間の接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗よりも小さくなっている時間が所定のしきい値時間よりも長くなったときにオン状態となるように設定してもよい。演算部は、接点間の接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗よりも小さくなったときに時間の計測を開始し、所定のしきい値時間の間、接点間の接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗よりも小さい状態が継続するか否かを判定する。演算部は、所定のしきい値時間の間、接点間の接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗よりも小さい状態が継続したと判定したとき、オン状態信号を送信する。所定のしきい値時間が経過する前に、接点間の接触抵抗の抵抗値がしきい値抵抗の抵抗よりも大きくなったとき、演算部は、オン状態ではないと判定し、時間の計測を停止する。

また、キーボード１及び５では、スイッチ部材としてメンブレンシートが使用されるが、ドーム状の導体であるバネ部材を有するメカスイッチをスイッチ部材として使用してもよい。メカスイッチでは、キートップを押下することにより、バネ部材が湾曲してバネ部材の下方に位置する接点を導通させてオン状態となる。

図１７は、メカスイッチを有するキースイッチ装置の押下荷重、接点間電圧及びキートップの鉛直方向の変位の関係を示すグラフである。図１７において、横軸はキートップの鉛直方向の変位を示し、左縦軸は押下荷重を示し、右縦軸はバネ部材の下方に位置する接点の接点間電圧を示す。Ａで示されるグラフは、キートップの鉛直方向の変位とキースイッチ装置が押下されるときの押下荷重との関係を示す。Ｂで示されるグラフはキートップの鉛直方向の変位とバネ部材の下方に位置する接点の接点間電圧との関係を示す。図１７において、実線はキートップの変位が増加するときのメカスイッチの押下荷重と変位との関係を示し、破線はキートップの変位が減少するときのメカスイッチの押下荷重と変位との関係を示す。

図１７から理解されるように、メカスイッチを有するキースイッチ装置を使用した場合でも、メンブレンシートを使用したキーボード１及び５と同様に、キースイッチ装置の接点間の接触抵抗の抵抗値に応じてキースイッチ装置がオン状態になる条件を設定できる。

また、キーボード５では、電圧抵抗変換部７０５は、記憶部４２に記憶される電圧抵抗変換テーブルを参照することにより、第１電圧〜第４電圧をそれぞれ、第１抵抗値〜第４抵抗値に変換しているが、演算により電圧を抵抗値に変換してもよい。例えば、ダミー抵抗４５の抵抗値が既知である場合、電源電圧Ｖｄｄとダミー抵抗の抵抗値Ｒ_Dを使用して、式（２）〜（５）に基づいて演算することにより、第１電圧〜第４電圧をそれぞれ、第１抵抗値〜第４抵抗値に変換してもよい。

１、５ キーボード
２ キースイッチ装置
３、６ メンブレンシート（スイッチ部材）
４、７ 制御装置
３４、６０ 第１接点
３５、６１ 第２接点

Claims (6)

1. キートップと、
   第１接点部と第２接点部とを有し、前記第１接点部と前記第２接点部との間の接触状態が前記キートップの押下距離に応じて変化するスイッチ部材と、
   前記第１接点部と前記第２接点部との間の接触状態を示す接触状態信号を取得し、前記接触状態信号に対応する接触状態値としきい値とを比較して前記スイッチ部材がオン状態であるか否かを判定し、オン状態と判定したときに、オン信号を送信する制御装置と、を有し、
   前記しきい値は任意に設定可能である、ことを特徴とするキースイッチ装置。
2. 前記接触状態信号は、前記第１接点部と前記第２接点部との間の電圧を示す接点間電圧を示す接点間電圧信号であり、
   前記しきい値は、しきい値電圧を示すしきい値電圧であり、
   前記制御装置は、前記接点間電圧が前記しきい値電圧よりも小さいときに、前記スイッチ部材がオン状態であると判定する、請求項１に記載のキースイッチ装置。
3. 前記接触状態信号は、前記第１接点部と前記第２接点部との間の接触抵抗の抵抗値を示す接触抵抗値信号であり、
   前記しきい値は、しきい値抵抗値を示すしきい値抵抗であり、
   前記制御装置は、前記接触抵抗の抵抗値が前記しきい値抵抗値よりも小さいときに、前記スイッチ部材がオン状態であると判定する、請求項１に記載のキースイッチ装置。
4. 前記スイッチ部材は、前記第１接点部に接続された第１端子及び第２端子と、前記第２接点部に接続された第３端子及び第４端子とを更に有し、
   前記制御装置は、前記第１端子と前記第４端子との間の抵抗値である第１抵抗値を示す第１抵抗値、前記第２端子と前記第３端子との間の抵抗値である第２抵抗値を示す第２抵抗値、前記第１端子と前記第２端子との間の抵抗値である第３抵抗値を示す第３抵抗値、及び前記第３端子と前記第４端子との間の抵抗値である第４抵抗値を示す第４抵抗値に基づいて前記接触抵抗の抵抗値を演算する、請求項３に記載のキースイッチ装置。
5. 前記スイッチ部材は、メンブレンスイッチである、請求項１〜４の何れか一項に記載のキースイッチ装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のキースイッチ装置を有する、キーボード。

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