JP2015043349A - キーボードのキースイッチ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】照光寿命が長くて比較的安価な、また均一で良好な照光状態が得られるとともに、部品点数の少ないキーボードのキースイッチ構造を提供する。
【解決手段】キートップ１１１を透過性部材により形成するとともに、光透過性の抜き文字部１１１ｃを形成し、接点部を有し光透過性を有するメンブレンシート１１６の下部にバックプレート１１７を配設する。バックプレート１１７は、導光機能を有するとともにキースイッチを固定する機能を有する。バックプレート１１７に対向してＬＥＤ光源１２５を備える。バックプレート１１７に光を水平方向に導く導光機能と固定機能を持たせることにより、部材の点数の削減が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理機器、測定機器、医療機器などにおける入力装置として用いられるキーボードのキースイッチ構造に関し、特に暗い環境下でも良好な操作性を確保できる照光機能を有するキースイッチ構造に関する。

従来、暗い環境下でも良好な操作性を確保できるキーボード装置の開発が行われており、例えば、特開２００２−２５１９３７号公報に開示されるものがある。この公報に開示される発明の実施の形態のキースイッチ構造は、押釦を上方に付勢する椀状の弾性部材にメンブレンスイッチを配設し、メンブレンスイッチの下側に貫通孔を有するベース基板および保護シートを介してＥＬ素子を配列する構造となっている。

以上のようにメンブレンスイッチの下面にＥＬ素子を配置した照光式キーボードスイッチを構成したことにより、面発光するＥＬ素子により、複数の押釦を同時に照光可能となり、押釦の明瞭な照光が得られ、使用部品数も少なくしたキーボードスイッチを提供することが可能となる。

特開２００２−２５１９３７号公報

しかしながら上記従来のＥＬ素子を用いたキースイッチ構造のものは、ＥＬ素子の照光寿命が３０００時間程度と比較的短いのが一般的であり、数年間の使用を保証する情報処理機器、測定機器または医療機器等には採用できないという問題があった。さらに、照光させるためには高周波・高電圧の交流を供給するインバータが必須であることにより、製品が高価になるという問題もあった。

またノートパソコンに広く採用されているリンク機構部を有するキーボードにＥＬ素子を設ける場合は、キートップの裏面に配設されたリンク機構部の直下にＥＬ素子を設けることが難しく、リンク機構部の直下以外の箇所に配置せざるを得ない。そのため均一で良好なキートップへの照光を得ることが困難であるという問題もあった。

また上記特許文献１に記載される照光式キーボードスイッチは、メンブレンスイッチの下側に鋼板やアルミニウム製のベース基板が設けられ、更にその下側に保護シートを介してＥＬ素子が配設された構成となっているので、部品点数が多く、更に部品点数の少ない装置が望まれている。

そこで本発明は、照光寿命が長くて比較的安価な、また均一で良好な照光状態が得られるとともに、部品点数の少ないキースイッチ構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、キートップと、接点部を具備し、光透過性を有するメンブレンシートと、前記キートップを保持するホルダー部材と、前記メンブレンシートの下部に配設され、導光機能を有し、前記ホルダー部材を直接固定するバックプレート部材と、前記バックプレート部材に対して水平方向に発光する光源と、前記光源からの光を前記キートップ方向へ反射する反射部とを備え、前記光源からの光を前記バックプレート部材が水平方向に導き、前記反射部により前記光を前記キートップ方向へ反射させ、前記メンブレンシートを介して前記キートップを照光することを特徴とするものである。

本発明によれば、メンブレンシートを光透過性として形成し、またメンブレンシートの下部に配設されたバックプレート部材を導光機能を有するものとして形成して、光源をバックプレート部材に対して発光するように配設しているので、均一で良好な照光状態が得られる。また光源として発光ダイオードを使用することにより、照光寿命が長く、安価な装置が得られる。さらにメンブレンシートの下部にバックプレート部材のみを配設する構成としているので、部品点数が少なくなる効果も有する。

実施例１のキースイッチ構造を示す断面図である。 実施例１のキースイッチ構造を示す分解斜視図である。 メンブレンシートおよびバックプレートを示す構造説明図である。 実施例１を示す断面図である。 実施例１のホルダーおよび補強ブリッジを示す斜視図である。 実施例２のキースイッチ構造を示す分解斜視図である。 キートップとＬＥＤの位置関係を示す説明図である。 実施例２における照光状態を示す説明図である。 実施例３のキースイッチ構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。各図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は実施例１のキースイッチ構造を示す断面図であり、図２は実施例１のキースイッチ構造を示す分解斜視図である。

図１、図２において、第１の実施の形態のキースイッチ１１０は、キートップ１１１と、キートップ１１１に対して摺動可能に設けられた第１リンク部材１１２、キートップ１１１に対して回転可能に設けられた第２リンク部材１１３、キートップ１１１が押下されることにより屈曲し、押下力が排除されるとキートップ１１１を元の位置に復帰させるラバードーム（弾性部材）１１４、第１、第２リンク部材１１２、１１３を保持するホルダー１１５、ラバードーム１１４の直下に接点部を有するメンブレンシート１１６、ホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａを固定する穴１１７ａを有し、導光性、即ち、光透過性及び光反射性を有する材料（樹脂）により形成されたバックプレート（バックプレート部材）１１７、およびバックプレート１１７に対して並設され、複数のＬＥＤ１２５を横方向に配列したＬＥＤアレイ１２４（図２に示す）とにより構成されている。

キートップ１１１は、図２に示すように、光の透過度合いを任意に調整した透明あるいは半透明の樹脂により形成された本体部１１１ａと、本体部１１１ａの上部に形成され、光の透過を抑えるために調整された単色または多色の塗装を施した塗装部１１１ｂ、およびレーザマーキングなどで文字や記号の形に塗装を取り除くことにより、抜き文字あるいは抜き記号を形成した抜き文字部１１１ｃとを有する。なお抜き文字部１１１ｃは、キートップ１１１の上面に通常印刷される文字、記号、数字等をすべて含むものである。

キートップ１１１の裏面には、第１リンク部材１１２の一端を回転可能に支持する回転支持部１１１ｄと、第２リンク部材１１３の一端を回転可能にかつ水平方向に移動可能に支持するスライド支持部１１１ｅが設けられている。第１リンク部材１１２は、一対の脚部１１２ａ、１１２ｂを有し、該脚部１１２ａ、１１２ｂの一端にはキートップ１１１の回転支持部１１１ｄに挿入支持される第１連結棒１１２ｃが脚部１１２ａ，１１２ｂを連結するように設けられ、同様に脚部１１２ａ，１１２ｂの他端には、第２連結棒１１２ｄが脚部１１２ａ，１１２ｂを連結するように設けられていて、更に、脚部１１２ａ，１１２ｂの各々の外面には、第１連結棒１１２ｃと第２連結棒１１２ｄとをつなぐ線上にあって、かつそれぞれの連結棒１１２ｃ，１１２ｄに対して等距離となる位置に軸１１２ｅ，１１２ｆが設けられている。

第２リンク部材１１３は一対の脚部１１３ａ，１１３ｂを有し、該脚部１１３ａ，１１３ｂの一端にはキートップ１１１のスライド支持部１１１ｅに回転可能にかつ水平方向に平行移動可能に支持される第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄが外側に向けて設けられ、他端には第１リンク部材１１２の両連結棒１１２ｃ，１１２ｄ間と等しい距離に第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆが外側に向けて設けられている。また、第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄと第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆをつなぐ線上にあってかつ各々の支持突起１１３ｃ，１１３ｄ；１１３ｅ，１１３ｆに対して等距離となる位置に軸穴１１３ｇ，１１３ｈが設けられている。更に、脚部１１３ａ，１１３ｂは第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄよりも先端側において連結部１１３ｉにより連結されている。

ラバードーム１１４は、ゴム等を素材として略カップ状に形成され、内面中央部に接点押下部１１４ａが下方に向けて突出形成されている。ホルダー１１５は１キー単位に分割して枠状に形成され、その一端付近に第１リンク部材１１２の第２連結棒１１２ｄを回転可能にかつ水平方向に平行移動可能に支持するためのスライドガイド１１５ｂが設けられていて、他端付近には第２リンク部材１１３の第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆを回転自在に支持する回転ガイド１１５ｃ，１１５ｄが設けられている。

またホルダー１１５の両端中央には、ラバードーム１１４の外周部を固定する円弧形のガイド壁１１５ｅが対向するように設けられ、更にホルダー１１５の下面にはメンブレンシート１１６の貫通穴１１６ｆを囲むように複数個所に所定の長さの溶着用ピン１１５ａが形成されている。

メンブレンシート１１６は、図３に示すように、２枚の可撓性シート１１６ａ，１１６ｂと、この２枚の可撓性シート１１６ａ，１１６ｂに挟まれたスペーサシート１１６ｃから成り、このスペーサシート１１６ｃには図２に示すように、複数のキーに対応して複数の貫通穴１１６ｆが設けられている。貫通穴１１６ｆは２枚の可撓性シート１１６ａ，１１６ｂ間に空間を形成し、この空間内で互いに対向して位置するように、バックプレート１１７側の可撓性シート１１６ｂには固定接点１１６ｄが、ラバードーム１１４側の可撓性シート１１６ａには可動接点１１６ｅがそれぞれ設けられている。なお図３はメンブレンシートおよびバックプレートを示す構造説明図である。

固定接点１１６ｄおよび可動接点１１６ｅにより接点部を構成する。また貫通穴１１６ｆの周囲に位置するようにメンブレンシート１１６に複数の透孔１１６ｇが設けられている。メンブレンシート１１６は上面１１６ｈが凹凸形状に形成されているとともに、全体が光透過性部材から形成されている。

導光機能を持たせたバックプレート１１７は、以上の各部品を搭載するように下部に配置されもので、光透過性および光反射性を有する部材（樹脂）により形成されている。このバックプレート１１７にはメンブレンシート１１６の透孔１１６ｇに対応してメンブレンシート１１６とほぼ同等の厚さのスペーサ突起１１７ｂが形成されており、各スペーサ突起１１７ｂの中央にホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａを通す穴１１７ａが貫通するように設けられている。更にバックプレート１１７の下面側には反射部１２３としての凹部が形成されている。反射部１２３は、図１に示すように、キートップ１１１の中央部の略直下に、円錐形状に形成され、その上面１２３ａおよび側面１２３ｂは光の反射面となっている。バックプレート１１７の上面１１７ｃは凹凸形状に形成され、下部から透過してきた光を上方へ拡散する。

図２に示すように、バックプレート１１７の一側面に対向してＬＥＤアレイ１２４が設けられている。ＬＥＤアレイ１２４は複数のＬＥＤ光源１２５をバックプレート１１７の側面に沿って列状に配設しており、バックプレート１１７の側面に対して光を照射する。ＬＥＤアレイ１２４は、図示しない電源が投入されると点灯する。ＬＥＤアレイ１２４から発せられる光は、バックプレート１１７の内部を屈曲しながら通過し、キートップ１１１の中央部の直下に形成された反射部１２３の上面１２３ａおよび側面１２３ｂに光が反射し、反射した光はメンブレンシート１１６側に入る。

バックプレート１１７には、図４、図５に示すように、断面が矩形の突起状の補強ブリッジ１１７ｄが形成されている。補強ブリッジ１１７ｄはバックプレート１１７と一体に形成され、隣接するキースイッチ１１０のホルダー１１５間に設けられている。各キースイッチ１１０のホルダー１１５は、上述のように、溶着用ピン１１５ａを介してバックプレート１１７に固定されているが、補強ブリッジ１１７ｄによりさらに強固に固定される。溶着用ピン１１５ａを補強ブリッジ１１７ｄに対して溶着するようにしてもよいし、あるいは補強ブリッジ１１７ｄ間にホルダー１１５を嵌め込むだけにしてもよい。なお図４は実施例１を示す断面図、図５は実施例１のホルダーおよび補強ブリッジを示す斜視図である。

次に動作を説明する。図１、図２、図３において、キートップ１１１を上方から任意の荷重で押下すると、キートップ１１１は下方に移動し、これによりラバードーム１１４が屈曲し、ラバードーム１１４の接点押下部１１４ａが、メンブレンシート１１６の可動接点１１６ｅを押圧する。これにより可動接点１１６ｅが固定接点１１６ｄに接触し、スイッチ閉状態となる。

図示しない電源によりＬＥＤアレイ１２４に配設されたＬＥＤ光源１２５が点灯されると、ＬＥＤ光源１２５から発せられる光は、透明樹脂で形成されたバックプレート１１７の内部を通過する。バックプレート１１７の上面１１７ｃは凹凸形状になっているので、バックプレート１１７を通過した光はバックプレート１１７から出る際に矢印で示すように、拡散する。またキートップ１１の中央部の直下に形成された反射部１２３の上面１２３ａおよび側面１２３ｂに光が反射し、反射した光の一部はメンブレンシート１１６に入る。側面１２３ｂは斜めに傾斜して形成されているので、バックプレート１１７を通過してきた光はメンブレンシート１１６方向へ反射される。

メンブレンシート１１６に入った光は、メンブレンシート１１６が光透過性であるためにメンブレンシート１１６を通過する。このとき通過する光は、メンブレンシート１１６から出る際に、メンブレンシート１１６の上面１１６ｈの凹凸形状により再度拡散される。そして拡散された光の一部は、ラバードーム１１４の外側から、第１リンク部材１１２および第２リンク部材１１３をすり抜けてキートップ１１１の裏面に到達する。

キートップ１１１には、図６に示すように、抜き文字部１１１ｃが形成されており、この抜き文字部１１１ｃに光が裏面から照光されることにより、キートップ１１１上面に形成されている文字や記号の形に光って見える。図６はキートップと反射部の位置関係を示す説明図である。

ＬＥＤ光源１２５から発せられる光は、きわめて指向性の強いものであるが、実施例１によれば、ＬＥＤアレイ１２４に配設されたＬＥＤ光源１２５から発せられた光は、透明樹脂で形成されたバックプレート１１７を通過する際にその上面１１７ｃの凹凸形状により拡散され、さらにメンブレンシート１１６を通過する際にもその上面１１６ｈの凹凸形状により拡散されるので、メンブレンシート１１６の上部に設けられる第１、第２リンク部材１１２、１１３をすり抜けてキートップ１１１下面に到達することができる。その結果、キートップ１１１に形成された抜き文字部１１１ｃを照光することが可能となる。光が細かく拡散されることにより、抜き文字部１１１ｃに照光する光は均一となり、キートップ１１１の上部から見た場合、文字や記号等が見易くなる。

実施例１によれば、単一の部材であるバックプレート１１７にキースイッチの各部品を搭載する機能と導光性部材としての機能を持たせたので、部品点数が削減され、キースイッチの全高が低くなり、キーボードの薄型化を図ることができる。またキースイッチのベース部が薄くなるので、キーボード本体へのキースイッチの実装（例えば、従来の非照光式のものから照光式のものへの置き換え）が容易になる。

また部品点数が削減できることから、製造コストを削減することが可能になる。さらにバックプレート１１７に補強ブリッジ１１７ｄを設けたことにより、ホルダー１１５が強固に保持され、とくにキーボードを湾曲させた場合の強度（保持力）が向上する効果が得られる。

次に実施例２を説明する。図７は実施例２のキースイッチ構造を示す分解斜視図、図８は実施例２のキースイッチを示す断面図である。図７、図８において、実施例２のバックプレート２１７は、実施例１と同様に、キースイッチの各部品を搭載するようにこれらの部品の下部に配置されもので、光透過性および光反射性を有する樹脂部材により形成されている。

バックプレート２１７には、実施例１で示したスペーサ突起は設けられておらず、即ち、バックプレート２１７は平板状になっており、平板状の部分にホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａを通す穴２１７ａが貫通するように設けられている。またバックプレート２１７の下面側には反射部１２３が形成されており、上面２１７ｂには凹凸が形成されている。またバックプレート２１７の一側面に対向して、複数のＬＥＤ光源１２５を設けたＬＥＤアレイ１２４が設けられている。その他の構成は実施例１と同様である。

実施例２における照光動作は実施例１と同様である。実施例２によれば、実施例１の有する効果に加えて、バックプレート２１７が平板状になっているので、製造が容易であり、実施例１に対して初期投資を抑えることができる。

次に実施例３のキースイッチ構造を説明する。図９は実施例３のキースイッチ構造を示す断面図である。図９において、実施例３のキースイッチ３１０は、キートップ３１１、ホルダー３１２、ラバードーム３１３、メンブレンシート３１４およびバックプレート３１５から構成されている。キートップ３１１の裏面にはステム３１１ａとクランプ爪３１１ｂが下方に向けて形成されている。

ホルダー３１２の中央部には摺動孔３１２ａが形成され、この摺動孔３１２ａにキートップ３１１のステム３１１ａが摺動可能に挿入される。またホルダー３１２には抜け止め用の突起部３１２ｂが形成され、キートップ３１１が上方に移動した場合にクランプ爪３１１ｂがこの突起部３１２ｂに引っ掛かってキートップ３１１がホルダー３１２から外れないようになっている。ホルダー３１２には下方に向いた固定用ボス３１２ｃが一体に形成されている。固定用ボス３１２ｃには段差が形成され、内部にネジ孔が形成されている。

ラバードーム３１３は弾性材料で形成され、その上部がキートップ３１１のステム３１１ａに接するように、メンブレンシート３１４の上部に配設される。ラバードーム３１３の内部には接点押下部３１３ａが形成されている。メンブレンシート３１４は、第１の実施の形態と同様に、上面３１４ａが凹凸形状に形成され、また全体が光透過性部材から形成されている。またメンブレンシート３１４には貫通孔３１４ｂが形成されている。

バックプレート３１５は光透過性および光反射性を有する材料により形成され、上面３１５ａが凹凸形状に形成されている。バックプレート３１５にも貫通孔３１５ｂが形成され、この貫通孔３１５ｂとメンブレンシート３１４の貫通孔３１４ｂに、ホルダー３１２の固定用ボス３１２ｃが挿通されている。固定用ボス３１２ｃにネジ３１６が嵌め込まれることにより、バックプレート３１５およびメンブレンシート３１４とホルダー３１２とが固定される。固定した状態において、メンブレンシート３１４の上面３１４ａとホルダー３１２の下面との間に間隙が形成される。また図示していないが、バックプレート３１５の一側面に対向して、実施例１で説明した複数のＬＥＤ光源を有するＬＥＤアレイが配設されている。

以上のように構成した実施例３においても、照光動作は実施例１と同様である。第３の実施の形態によれば、メンブレンシート３１４とホルダー３１２との間に間隙を有しているので、バックプレート３１５から入った光がメンブレンシート３１４を通過する際にその上面３１４ａの凹凸形状で良好に拡散される効果を有する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、実施例２においても補強ブリッジを設けるようにしてもよい。またバックプレートに形成した反射部は１つに限らず、複数個設けてもよい。また設ける位置についても、キートップ上の抜き文字部１１１ｃの位置に合わせて配置するようにしてもよい。

１１０ キースイッチ
１１１ キートップ
１１１ｃ 文字部
１１６ メンブレンシート
１１６ｈ メンブレンシート上面
１１７ バックプレート
１１７ａ バックプレート上面
１２３ 反射部
１２４ ＬＥＤアレイ
１２５ ＬＥＤ光源

Claims (6)

1. キートップと、
   接点部を具備し、光透過性を有するメンブレンシートと、
   前記キートップを保持するホルダー部材と、
   前記メンブレンシートの下部に配設され、導光機能を有し、前記ホルダー部材を直接固定するバックプレート部材と、
   前記バックプレート部材に対して水平方向に発光する光源と、
   前記光源からの光を前記キートップ方向へ反射する反射部とを備え、
   前記光源からの光を前記バックプレート部材が水平方向に導き、前記反射部により前記光を前記キートップ方向へ反射させ、前記メンブレンシートを介して前記キートップを照光することを特徴とするキーボードのキースイッチ構造。
2. 前記反射部は前記バックプレート部材に形成される請求項１記載のキーボードのキースイッチ構造。
3. 前記ホルダー部材は前記バックプレート部材に溶着により直接固定される請求項１又は２記載のキーボードのキースイッチ構造。
4. 前記バックプレート部材は、前記ホルダー部材に形成された固定用の突起部を固定する固定部を有する請求項１、２または３記載のキーボードのキースイッチ構造。
5. 前記固定部は、前記バックプレート部材の平板部に形成された穴である請求項４記載のキーボードのキースイッチ構造。
6. 前記メンブレンシートの上面及び前記バックプレート部材の上面は凹凸形状を有する請求項１記載のキーボードのキースイッチ構造。

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