JP2018006007A - キースイッチ - Google Patents

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渡辺 正志
Masashi Watanabe
正志 渡辺
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Abstract

【課題】 キースイッチのおいてはキートップを押した時にバネ部材が弾性変形するためのストロークをある程度稼ぐ必要がある。しかし、従来のラバー製バネ部材では側面形状が高くなってしまい、キースイッチ全体の背の高さを低く抑えることが難しかった。【解決手段】 基台2と、前記基台2の上方に配置されるキートップ3と、互いに連動して前記キートップ3を基台2に対して昇降動作可能に支持するためにX字状に交差して配設される第1リンク部材4及び第2リンク部材5と、前記基台2と前記キートップ3との間に配置され前記キートップ3の昇降動作に応じて電気回路7bの接点部7aを開閉するスイッチ機構6とを備えるキースイッチ1において、前記スイッチ機構6は、前記基台2の上面2aに配置され電気回路7bの接点部7aを有するシート状スイッチ部材7と、前記電気回路7bの接点部7a上に配置される金属製の板状バネ部材8と、前記板状バネ部材8を収納し前記基台2に固定されるハウジング9と、を備える。【選択図】 図1

Description

本発明は、パーソナルコンピュータなどの電子機器の入力装置であるキーボードなどに搭載されるキースイッチに関する。
従来、この種のキースイッチとして、基台と、基台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基台に対して昇降方向へ案内支持するX字状に交差して配設されたいわゆるパンタグラフ式の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が開閉するスイッチ機構とを備えたものが知られている(特許文献1参照)。前記一対のリンク部材は、両方のリンク部材の交差部が回動可能に接続されており、互いに連動して回動することにより、キートップを基台に対して実質的鉛直方向へ水平姿勢を保持しつつ昇降動作させることができる。また、前記スイッチ機構は側面台形状をしたラバー製バネ部材を有している。このラバー製バネ部材は、キートップの下降動作に伴い電気回路の接点部を閉成するように弾性変形すると共に、キートップの上昇動作時には上限位置に復帰させる弾性的付勢力を発揮する付勢部材として機能する。
特開平11−73844号公報
しかしながら、上記従来のキースイッチにあっては、キートップを押した時にソフトタッチのクリック感が得られるようにするためには、ラバー製バネ部材が弾性変形する際のストロークをある程度稼ぐ必要がある。そのためにラバー製バネ部材の側面形状が高くなってしまい、キースイッチ全体の背の高さを低く抑えることが難しかった。
そこで、本発明の目的は、背の高さを低く抑えたキースイッチを提供するものである。
上記課題を解決するため、本発明に係るキースイッチは、基台と、前記基台の上方に配置されるキートップと、互いに連動して前記キートップを基台に対して昇降動作可能に支持するためにX字状に交差して配設される一対のリンク部材と、前記基台と前記キートップとの間に配置され前記キートップの昇降動作に応じて電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構とを備えるキースイッチにおいて、前記スイッチ機構は、前記基台の上面に配置され電気回路の接点部を有するシート状スイッチ部材と、前記電気回路の接点部上に配置される金属製の板状バネ部材と、前記板状バネ部材を収納し前記基台に固定されるハウジングと、を備える。
本発明に係るキースイッチによれば、従来のラバー製バネ部材に代えて金属製の板状バネ部材を用いたので、弾性変形する際のストロークを小さくすることができ、キースイッチの背の高さを低く抑えられる。
本発明に係るキースイッチの分解斜視図である。 基台の拡大斜視図である。 図1のA部拡大図である。 図1のB部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る板状バネ部材の拡大斜視図である。 本発明の一実施形態に係るハウジングの拡大斜視図である。 基台に本発明のスイッチ機構を組み付けた斜視図である。 一対のリンク部材にキートップを組み付けた斜視図である。 本発明に係るキースイッチの斜視図である。 (a)は図9の10a−10a断面図、(b)は図10の10b−10b断面図、(c)は図10の10c−10c断面図であって、いずれもキートップの上限位置における断面である。 キートップの下限位置における図10と同様の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る板状バネ部材の斜視図である。 他の実施形態に係る板状バネ部材の弾性変形時の断面図である。
以下添付図面に基づいて本発明に係るキースイッチの実施形態を詳細に説明する。図1乃至図11には本発明の一実施形態に係るキースイッチが示されている。このキースイッチ1は、矩形状の基台2と、この基台2の上方に配置されるキートップ3と、互いに連動して前記キートップ3を基台2に対して昇降動作可能に支持するためにX字状に交差して配設される第1リンク部材4及び第2リンク部材5と、前記基台2と前記キートップ3との間に配置され前記キートップ3の昇降動作に応じて電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構6とを備える。前記スイッチ機構6は、前記基台2の上面2aに配置されて電気回路7bの接点部7aを有するシート状スイッチ部材7と、前記電気回路の接点部7a上に配置される金属製の板状バネ部材8と、前記板状バネ部材8を収納し前記基台2に固定されるハウジング9とを備えている。
図1及び図2に示されるように、前記基台2は剛性を有する平板状の樹脂板又は金属板からなり、平坦な上面2aを有する。基台2の長辺側の左右両側には対称形の一対の開口窓2bが設けられる。この開口窓2bの基本形状は矩形であり、その内側縁には基台2の一部を切り起こして形成した一対の係合部2cが互いに向かい合うように設けられている。これらの係合部2cには前記ハウジング9の左右の枠体9aの外側面から突出する係合突起9cが係合される係合孔2dが設けられる。また、前記一対の開口窓2bの内側縁には前記一対の係合部2cに挟まれた位置に矩形状の張出部2eが設けられる。そして、この一対の張出部2eの一方側に前記ハウジング9を基台2の上面2aに載置する際の位置決め孔2fが設けられる。
さらに、上記基台2には、前記一対の開口窓2bの内側縁の一端側に前記第1リンク部材4と係合する第1フック2gが設けられ、また前記開口窓2bの外側縁の他端側に前記第2リンク部材5と係合する第2フック2hが設けられている。第1フック2g及び第2フック2hは、それぞれの先端にL字状に屈曲した形の鉤部2g’、2h’を有している。さらにまた、上記基台2には、前記一対の開口窓2bの各内側縁の他端側に一対のガイドピン2iが上向きに設けられている。このガイドピン2iは、一対のリンク部材4,5が基台2から外れないようにするためのガイドとなる。
前記シート状スイッチ部材7は、一例ではメンブレンシートスイッチからなり、前記基台2の上面2aに載置される。メンブレンシートスイッチ7は、対向させた一対の接点とこの接点から延びる電気回路7bがそれぞれパターン形成された一対のフレキシブル回路基板7cからなり、前記一対の接点が開放状態に保持された状態で接点部7aを構成している。このメンブレンシートスイッチ7には、前記基台2に設けられた開口窓2bと基本形状がほぼ同じ矩形状の一対の開口窓7dが設けられる。この開口窓7dは、図7に示されるように、前記基台2の上面2aにメンブレンシートスイッチ7を載置した時に、基台2の開口窓2bとほぼ重なる位置に設けられており、基台2に設けられた係合部2c、張出部2e、第1フック2g、第2フック2h及びガイドピン2iがメンブレンシートスイッチ7の開口窓7dから露出する。
前記キートップ3は、樹脂成形品からなる平面視で方形又は矩形の平板状部材であり、上面3aが操作面となる。また、上面3aの内側には前記第1リンク部材4及び第2リンク部材5の一端側を回動支持する支持部が設けられている。この支持部はキートップ3の内側に設けられた凹部3bの内周面の四隅に近接する位置に設けられ、前記凹部3bの他端側の両隅部に設けられる一対の支持溝部3cと、凹部3bの一端側の両隅部に設けられる一対の支持受部3dとからなる。前記支持溝部3cは下方側が開放された凹溝である。また、前記支持受部3dは、図3に示されるように、水平台3d’と、この水平台3d’の内側端に設けられた縦壁3d’’とを有する。なお、キートップ3の凹部3bの中心には下方に向けて僅かに突出する円柱状突起3eが一体に設けられる。
前記第1リンク部材4及び第2リンク部材5は、X字状に交差して配設されたいわゆるパンタグラフ式のリンク部材である。第1リンク部材4及び第2リンク部材5のいずれもが、左右一対の腕部4a,5aと、これら腕部4a,5aを繋ぐ連結部4b,5bとで四角形の枠体を構成する樹脂成形品からなる。第1リンク部材4の左右の腕部4aのほぼ中間部には外側面から突出する支軸4cが設けられ、この支軸4cに対応して前記第2リンク部材5の左右の腕部5aのほぼ中間部には前記支軸4cを回転可能に支持する軸受溝5cが設けられて、これら支軸4cと軸受溝5cとでX字状リンクの交差部12を構成している(図10(c)及び図11(c)を参照)。この実施形態において、前記軸受溝5cは、図10(c)及び図11(c)に示されるように、先端が上向きに屈曲した傾斜溝によって形成されており、回動する際に支軸4cを確実に支持することで、第1リンク部材4と第2リンク部材5とが互いにスムーズに連動できるようにしている。
このように、前記支軸4cと軸受溝5cとで構成される交差部12において、第1リンク部材4と第2リンク部材5とが回動可能に接続されることになる。具体的には第2リンク部材5の枠体の内側空間5d内に第1リンク部材4を配置し、軸受溝5cに支軸4cを嵌め入れて接続することで、第1リンク部材4と第2リンク部材5とは交差部12においてX字状に交差した状態で配設される。
上記交差部12において接続された第1リンク部材4及び第2リンク部材5は、前記基台2とキートップ3にそれぞれ支持される。この実施形態では第1リンク部材4の腕部4aの一端側には前記基台2に設けられた第1フック2gと係合する係合溝孔4dが設けられる。この係合溝孔4dは、図4に示されるように、前記第1フック2gの先端の鉤部2g’が係合する水平バー4d’を孔の先端に有している。また、腕部4aの他端側には前記キートップ3に設けられた支持溝部3cに嵌合される円柱状の支持ピン4eが設けられている。一方、第2リンク部材5の腕部5aの一端側には前記キートップ3に設けられた支持受部3dの水平台3d’の上に載置された状態で支持される支持ピン5eが設けられ、腕部5aの他端側には前記基台2に設けられた第2フック2hと係合する支持ピン5fが設けられる。この支持ピン5fは、図10(c)及び図11(c)に示されるように、前記第2フック2hの先端の鉤部2h’と係合するフック部5f’を有している。
上述したように、前記第1リンク部材4及び第2リンク部材5は、交差部12において回動可能に接続されると共に、各腕部4a,5aの両端側が前記基台2とキートップ3とに回動可能に支持される。前記第1リンク部材4は、図10(a)及び図11(a)に示されるように、基台2の一端側に設けられた第1フック2gを支点として腕部4aの他端側が上下に回動し、前記第2リンク部材5は、図10(c)及び図11(c)に示されるように、基台2の他端側に設けられた第2フック2hを支点として腕部5aの一端側が上下に回動する。その際、腕部4a,5aの回動が互いにスムーズとなるように、第1リンク部材4側では、図10(a)及び図11(a)に示されるように、前記第1フック2gが係合する係合溝孔4dに所定のクリアランスc1を設けている。また、第2リンク部材5側では、図10(c)及び図11(c)に示されるように、腕部5aの一端側の支持ピン5eを支持する支持受部3dの水平台3d’に所定のクリアランスc2を設けている。そのため、第1リンク部材4及び第2リンク部材5が回動する際には、各腕部4a,5aがクリアランスc1、c2内で多少動き得ることで、互いの連動がスムーズとなる。
前記メンブレンシートスイッチ7の接点部7a上には板状バネ部材8が配設される。この板状バネ部材8は、図1及び図5に示されるように、バネ性を有する薄板金属材、例えばステンレス材によって全体が略四角形に形成され、外縁の角部4カ所に脚部8aが設けられ、中央部には小さな膨らみを持ったドーム形状の円形の押圧部8bが形成される。各脚部8aは押圧部8bから先端に向かって傾斜しており、図10(b)に示されるように、板状バネ部材8が配置された時には押圧部8bの内側とメンブレンシートスイッチ7の接点部7aとの間に押圧部8bが弾性変形するための空間10が確保され、押圧部8bの良好なクリック感が得られる。この空間10は従来のラバー製バネ部材が弾性変形するためにストロークに比べて小さいものである。
また、この実施形態では、図5に示されるように、押圧部8bには同一形状の4個の孔部8cが全面に設けられている。この孔部8cは押圧部8bを構成する薄板金属材を型抜きしたものである。このような孔部8cを押圧部8bの全体に設けることで、押圧部8bが容易に弾性変形して、ソフトタッチのクリック感を得ることが出来る。このように、薄板金属材からなる板状バネ部材8は、従来のようなラバー製バネ部材とは異なって弾性変形するストロークが小さくても安定した良好なクリック感が得られる。また、この実施形態では板状バネ部材8の押圧部8bに大きな孔部8cを設けたことで、より一層ソフトタッチのクリック感を得ることができる。なお、前記孔部8cの形状や大きさなどを適時設計変更することで、押圧部8bを押した時のソフトタッチを調整することができる。
前記板状バネ部材8はその上方に配置されたハウジング9内に収納されている。このハウジング9は、図1及び図6に示されるように、樹脂材によって一体成形された四角形状の枠体9aからなり、枠体9aの内側には前記板状バネ部材8を収納する四角形状の凹部9bが形成されている。そして、この凹部9bに収納された板状バネ部材8は、凹部9bの四隅に4本の脚部8aの各先端をそれぞれ突き当てることで保持されると共に、ハウジング9の凹部9bの上面を被覆するシート状部材11によって上方への飛び出しが防止される。このシート状部材11はフィルム状樹脂シートからなり、外周部がハウジング9の枠体9aの上面に接着され、上から押された時には撓み変形が可能である。また、ハウジング9の左右の枠体9aの外側面には枠体9aの前後端の近傍に、前記基台2に設けられた係合部2cに固定される係合突起9cがそれぞれ設けられている。
なお、前記シート状部材11の上面には中心部に円錐台状の突起11aが設けられている。この円錐台状突起11aは背の低い円錐台をシート状部材11に一体成形したものであり、前記板状バネ部材8の押圧部8bに対応した位置に設けられる。また、この円錐台状突起11aは前記キートップ3の内側に設けられた背の低い円柱状突起3eの位置とも対応している。
上記の構成部材からなるキースイッチ1は、図7に示されるように、先ず基台2の上にメンブレンシートスイッチ7を載置し、両者の開口窓2b,7dを位置合わせしたのち接着される。次いでメンブレンシートスイッチ7の接点部7aの上に板状バネ部材8を配置し、その上からハウジング9を被せる。ハウジング9の位置決めは、基台8の張出部2eに設けた位置決め孔2fにハウジング9の枠体9aの下面に突出させた位置決めピン9dを位置合わせすることで行う。また、ハウジング9の左右の枠体9aに設けた係合突起9cを基台2に設けた係合部2cの係合孔2dに差し込んで係合させ、ハウジング9を基台2に固定する。なお、係合突起9cを係合孔2dに差し込んだのち係合部2cにかしめることで固定してもよい。かしめ手段としては、例えば熱かしめや冷間かしめなどが適用される。
図8はキートップ3に第1リンク部材4及び第2リンク部材5を組み込んだ状態を示す。第1リンク部材4と第2リンク部材5とは、第1リンク部材4の腕部4aのほぼ中間部に設けられた支軸4cを第2リンク部材5の腕部5aのほぼ中間部に設けられた軸受溝5cの嵌め入れることにより接続されると共に、第1リンク部材4の腕部4aの他端側に設けられた支持ピン4eがキートップ3の凹部3bの他端側の両隅部近傍に設けられた支持溝部3cに嵌合支持され、また第2リンク部材5の腕部5aの一端側に設けられた支持ピン5eがキートップ3の凹部3bの一端側の両隅部に設けられた支持受部3dによって支持される。
図9は上記キートップ3に組み込まれた一対のリンク部材4,5を基台2に組み込んだ状態を示す。基台2に固定されたハウジング9の上から上記一対のリンク部材4,5を被せる。この時、第1リンク部材4の四角枠の内側にハウジング9が納まる。次に第1リンク部材4の腕部4aの一端側に設けられた係合溝孔4dに基台2の前端側に設けられた第1フック2gを挿入し、図10(a)及び図11(a)に示されるように、第1フック2gの先端の鉤部2g’を水平バー4d’に係合させる。また、第2リンク部材5の腕部5aの他端側に設けられた支持ピン5fを基台2に設けられた第2フック2hに係合させる。
次に図10及び図11に基づいて、本実施形態に係るキースイッチ1の動作について説明する。図10にはキートップ3の上限位置の状態が示されている。図10(c)に示されるように、一対のリンク部材4,5は、支軸4cが軸受溝5cに嵌合支持されることで交差するように配設されX字状を構成する。また、図10(b)に示されるように、ハウジング9の上面を覆うシート状部材11に設けられた円錐台状突起11aの上面がキートップ3の内側面に設けられた円柱状突起3eと接触している。また、メンブレンシートスイッチ7の接点部7aでは一対の接点が開放状態に保持され、この開放状態を保つように、接点部7aの上方に板状バネ部材8がシート状部材11の下面と接触するようにして押圧部8bを保持している。
また、第1リンク部材4は、図10(a)及び図11(a)に示されるように、腕部4aの一端側に設けられた係合溝孔4dに基台2の第1フック2gが係合され、腕部4aの他端側に設けられた支持ピン4eがキートップ3の支持溝部3cに嵌合支持されている。一方、第2リンク部材5は、図10(c)及び図11(c)に示されるように、腕部5aの一端側に設けられた支持ピン5eがキートップ3の支持受部3dに支持され、腕部5aの他端側に設けられた支持ピン5fが基台2の第2フック2hに係合している。このようにして、一対のリンク部材4、5は、第1リンク部材4の一端側を支点として、また第2リンク部材5の他端側を支点として、互いに交差しながら回動することになり、パンタグラルフのように上下することによって、キートップ3を基台2に対して実質的に鉛直方向に水平姿勢を保持しつつ昇降動作させることができる。
図11はキートップ3が昇降動作の下限位置にあるとき時の状態を示す。キートップ3を押し下げると、X字状を構成していた一対のリンク部材4,5は交差部12を中心に互いに横臥するように回動する。このリンク部材4,5の回動によってキートップ3が下降し、図11(b)に示されるように、円柱状突起3eが円錐台状突起11aを押して、シート状部材11を下方に撓ませることで板状バネ部材8を下方に押す。押された板状バネ部材8は押圧部8bが湾曲状に弾性変形することでメンブレンシートスイッチ7の接点部7aが押圧されて閉成する。また、キートップ3の上面から手を離すと押圧力が解除され、板状バネ部材8の弾性復帰力によってシート状部材11を押上げると共に円錐台状突起11a及び円柱状突起3eを介してキートップ3を押し上げる力が働き、それに伴って一対のリンク部材4,5が互いに連動して起き上がる方向に回動し、X字状を再び構成する。前述したように、第1リンク部材4側では、前記第1フック2gが係合する係合溝孔4dに所定のクリアランスc1を設けてあり、また、第2リンク部材5側では、腕部5aの一端側の支持ピン5eを支持する支持受部3dの水平台3d’に所定のクリアランスc2を設けてあるので、第1リンク部材4及び第2リンク部材5の回動が互いにスムーズとなる。
図12及び図13には板状バネ部材の他の実施形態が示されている。この実施形態に係る板状バネ部材18は中央部には小さな膨らみを持ったドーム形状の円形の押圧部18bとその外周縁4カ所に脚部18aを有するもので、押圧部18bの一部にメンブレンシートスイッチ7の接点部7aに向かう押圧片18cが設けられている。この押圧片18cは押圧部18bの中央部分にコ字状の切込み18dを入れ、この切込み18dの内側を下方側に切り起こしたものである。また、押圧片18cは先端部分に平坦部18eを有している。この板状バネ部材18は、押圧部18bだけでなく押圧片18cが弾性変形し、メンブレンシートスイッチ7の接点部7aを押圧片8cの平坦部18eが直接押圧する。したがって、この実施形態に係る板状バネ部材18は、最初に押圧部18bが弾性変形し、さらに押圧を加えることで押圧片18cが弾性変形して接点部7aを押圧するので、2段階でメンブレンシートスイッチ7の接点部7aを押圧することになり、よりソフトタッチのクリック感が得られる効果がある。
1 キースイッチ
2 基台
2a 上面
2b,7d 開口窓
2c 係合部
2d 係合孔
2e 張出部
2f 位置決め孔
2g 第1フック
2g’,2h’ 鉤部
2h 第2フック
2i ガイドピン
3 キートップ
3a 上面
3b 凹部
3c 支持溝部
3d 支持受部
3d’ 水平台
3d’’ 縦壁
3e 円柱状突起
4 第1リンク部材
4a,5a 腕部
4b,5b 連結部
4c 支軸
4d 係合溝孔
4d’ 水平バー
4e,5e 支持ピン
4f,5f 支持ピン

5 第2リンク部材
5c 軸受溝
5d 内側空間
5f’ フック部
6 スイッチ機構
7 シート状スイッチ部材(メンブレンシートスイッチ)
7a 接点部
7b 電気回路
7c フレキシブル回路基板
8,18 板状バネ部材
8a,18a 脚部
8b、18b 押圧部
8c 孔部
9 ハウジング
9a 枠体
9b 凹部
9c 係合突起
9d 位置決めピン
10 空間
11 シート状部材
11a 円錐台状突起
12 交差部
18c 押圧片
18d 切込み
18e 平坦部
c1、c2 クリアランス

Claims (6)

  1. 基台と、
    前記基台の上方に配置されるキートップと、
    互いに連動して前記キートップを基台に対して昇降動作可能に支持するためにX字状に交差して配設される一対のリンク部材と、
    前記基台と前記キートップとの間に配置され前記キートップの昇降動作に応じて電気回路の接点部を開閉するスイッチ機構とを備えるキースイッチにおいて、
    前記スイッチ機構は、前記基台の上面に配置され電気回路の接点部を有するシート状スイッチ部材と、前記電気回路の接点部上に配置される金属製の板状バネ部材と、前記板状バネ部材を収納し前記基台に固定されるハウジングと、を備えるキースイッチ。
  2. 前記一対のリンク部材は、交差部において回動可能に接続された第1リンク部材と第2リンク部材とを備え、
    前記第1リンク部材の一端側が基台に支持されると共に他端側がキートップに支持され、第2リンク部材の一端側がキートップに支持されると共に他端側が基台に支持される請求項1に記載のキースイッチ。
  3. 前記板状バネ部材は弾性変形する押圧部を有し、且つ押圧部には孔部が設けられている請求項1に記載のキースイッチ。
  4. 前記板状バネ部材は弾性変形する押圧部を有し、且つ押圧部の一部に切り起こし片が設けられている請求項1に記載のキースイッチ。
  5. 前記押圧部は小さな膨らみを持ったドーム形状をしている請求項3又は4に記載のキースイッチ。
  6. 前記ハウジングは前記板状バネ部材を収納する凹部を有する枠体を有し、この枠体には前記凹部を覆うシート状部材が設けられ、シート状部材の上面には前記板状バネの押圧部に対応する位置に突起が設けられている請求項1に記載のキースイッチ。


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020144993A (ja) * 2019-03-04 2020-09-10 シチズン電子株式会社 スイッチ部材

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