JP2018098099A - キースイッチ装置及びキーボード - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、操作者がクリック感を感知する前に接点をＯＮにして、誤認識によるキー入力抜けを防止可能なキースイッチ装置を提供する。
【解決手段】操作面を有するキートップと、キートップを鉛直方向へ昇降させる移動部材と、移動部材を支持する孔部を有する支持部材と、移動部材と支持部材との間に配置され、移動部材を押下方向と反対側の方向に付勢する第１ばねと、キートップの昇降動作に対応して開閉する電気接点を有する接点部とを有し、接点部は、上部接点と下部接点とを備え、上部接点と下部接点との間には導電性を有する第２ばねが配置され、上部接点と第２ばねとが接触すると、上部接点と下部接点とが導通状態となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、キースイッチ装置及びキーボードに関する。

従来から、打鍵操作されるキースイッチ装置において、キーを打鍵したときの感触を得るために、電気接点を導通する際に適切なクリック感を発生させるラバードームなどの反力発生部材が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−３５８２１号公報

上述したキースイッチ装置は、キーを押下していくと反力発生部材に徐々に荷重が加わり、あるところで急激に荷重が減少し、その後電気接点が導通する構造が一般的である。この構造の課題点を図６から説明する。

図６にラバードームのストローク量に対する押下荷重の変化をグラフで示す。図６に示すように、操作者は荷重が増加から減少に反転する箇所Ｐ１でクリック感を感知するため、箇所Ｐ１の時点でキー入力し電気接点がＯＮになったと認識する。しかし、実際に電気接点が導通してキー入力が行われるタイミングは、押下荷重が減少に反転し再度増加して少し経過した箇所Ｐ２の時点である。

したがって、操作者は特に高速で打鍵する場合に、押下荷重が増加から減少に反転した時点（箇所Ｐ１）でクリック感を感知して、領域Ｑの間にキーから指を離してしまいキー入力が出来ない虞がある。

本発明は、上記課題に鑑み、操作者がクリック感を感知する前に電気接点をＯＮにして、誤認識によるキー入力抜けを防止可能なキースイッチ装置を提供することにある。

本発明は、
操作面を有するキートップと、
前記キートップを鉛直方向へ昇降させる移動部材と、
前記移動部材を支持する孔部を有する支持部材と、
前記移動部材と前記支持部材との間に配置され、前記移動部材を押下方向と反対側の方向に付勢する第１ばねと、
前記キートップの昇降動作に対応して開閉する電気接点を有する接点部とを有し、
前記接点部は、上部接点と下部接点とを備え、前記上部接点と前記下部接点との間には導電性を有する第２ばねが配置され、
前記上部接点と前記第２ばねとが接触すると、前記上部接点と前記下部接点とが導通状態となる。

開示の技術によれば、操作者がクリック感を感知する前に接点をＯＮにして、誤認識によるキー入力抜けを防止可能なキースイッチ装置を提供できる。

本実施形態に係るキースイッチ装置の分解斜視図である。 本実施形態に係るキースイッチ装置の断面図である。 本実施形態に係るキースイッチ装置の断面図である。 本実施形態に係るキースイッチ装置において、スライダのストローク量とキートップを押下する押下荷重との関係を説明する図である。 図１のキースイッチ装置が装着されたキーボードの構成図である。 従来のキースイッチ装置を構成するラバードームのストローク量に対する押下荷重の変化を示したグラフである。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

本実施の形態においては、パーソナルコンピュータのキーボードに配置されているキースイッチ装置を例に取り上げて説明する。

図１は、第１の実施形態に係るキースイッチ装置１の分解斜視図である。図２は本実施形態に係るキースイッチ装置の断面図である。図２（Ａ）は、図１のＩ−Ｉ線におけるキースイッチ装置の断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の部分拡大断面図である。なお、図２に示すキースイッチ装置１は、押下操作が行われていない状態を例示している。

図１、図２に示すキースイッチ装置１は、操作者が押し下げる操作面１０ａを有するキートップ１０と、操作者が押込むことにより移動軸Ｊに沿って鉛直方向に昇降移動する移動部材と、移動部材を支持する支持部材とを備える。本実施形態における移動部材は、スライダ１１を含む。スライダ１１の一部は、キートップ１０に覆われている。

本実施形態におけるキートップ１０は、一方の側が開口した箱型に形成されている。図２においては、キートップ１０の底部が開口している。キートップ１０は、スライダ１１の上部に固定され、スライダ１１から取り外し可能に形成されている。キートップ１０の操作面１０ａには、記号や文字などの入力情報を打刻することができる。

スライダ１１は、スライダ本体１１ｃと、スライダ本体１１ｃからパネル部材１２に向かって（矢印Ｙ２方向）延びる挿入部１１ａとを有する。

本実施形態における挿入部１１ａは、断面形状がほぼ正方形になるように形成されている。挿入部１１ａは、パネル部材１２にスライダ１１を係止させるための係止爪１１ｂを有する。係止爪１１ｂは、スライダ本体１１ｃからパネル部材１２に向かって延びており、先端にはパネル部材１２に引っ掛けるための突起が形成されている。

また、挿入部１１ａのパネル部材１２側には、スライダ１１が押込まれる方向と反対側にスライダ１１を付勢するコイルばね１１ｄを備えている。

本実施形態における支持部材は、パネル部材１２を含む。パネル部材１２はモールドパネルであり、板状部１２ｃと板状部１２ｃから突出するように形成されている棒状部１２ａを有する。棒状部１２ａには貫通する孔部１２ｂが形成され、孔部１２ｂには挿入部１１ａ及びコイルばね１１ｄが挿入されている。挿入部１１ａの断面形状に対応して、孔部１２ｂは断面形状がほぼ正方形に形成されている。本実施形態において、スライダ１１の挿入部１１ａが孔部１２ｂに嵌合し、コイルばね１１ｄは孔部１２ｂ内を貫通している。

棒状部１２ａの外周面には、スライダ１１が押込まれる方向（押下方向）と反対側の方向（矢印Ｙ１方向）にスライダ１１を付勢する第１ばね１３が装着されている。第１ばね１３はコイルスプリングであり、スライダ本体１１ｃと板状部１２ｃとの間に配置される。第１ばね１３は、コイルスプリングではなく、ドームラバーなどであってよい。

パネル部材１２は、接点部としてのメンブレンシート１４上に配置されている。メンブレンシート１４には、押圧されることにより電気的に接続される接点が形成されている。接点部としては、メンブレンシートに限られず、所望の電気的な接続を行うことができるプリント配線板などの部材を任意に採用できる。

メンブレンシート１４は、上部メンブレンシート１５と下部メンブレンシート１６とを含む。上部メンブレンシート１５には上部接点としての接点１５Ａが設けられ、下部メンブレンシート１６には下部接点としての接点１６Ａが設けられ、接点１５Ａと接点１６Ａとが接触することで電気接点が導通（閉（ＯＮ））状態となる。本実施形態では、スライダ１１の押下側に配置されたコイルばね１１ｄが、接点１５Ａと接点１６Ａとを接触させる押圧部として機能する。本実施形態のコイルばね１１ｄは、接点１５Ａと接点１６Ａの直上位置に配置されている。なお、下部メンブレンシート１６は、サポートパネル２０の上面に配置されている。

上部メンブレンシート１５と下部メンブレンシート１６との間には、導電性を有する第２ばね１７が配置されている。第２ばね１７は、スライダ１１の押下方向への移動により上方側（矢印Ｙ１側）に湾曲した状態から反転した際に、操作者にクリック感を発生させる。

第２ばね１７は皿ばねであり、材質はリン青銅などであってよい。勿論、第２ばね１７は皿ばねの限りではなく、導電性を有するドームラバーなどであってよい。第２ばね１７がリン青銅製の皿ばね１７の場合、例えば厚さが０．１ｍｍ程度、直径が９ｍｍ程度が好ましい。

皿ばね１７は、接点１５Ａと接点１６Ａとの間に配置される。皿ばね１７は導電性を有しているため、上部メンブレンシート１５の接点１５Ａと皿ばね１７とが接触した時点で、接点１５Ａは下部メンブレンシート１６の接点１６Ａと導通して電気接点が閉状態となる。

皿ばね１７は、下部メンブレンシート１６の上面に配置されたベースプレート１８の上部に載置されている。ベースプレート１８は、下部メンブレンシート１６の接点１６Ａを保護する導電性の金属箔等の導電性部材である。ベースプレート１８は、例えば厚さ０．０７５ｍｍ程度、直径が１１ｍｍ程度が好ましい。

図示例のベースプレート１８は、中央部に孔部１８ａを有している。なお、孔部１８ａの直下位置には下部メンブレンシート１６の接点１６Ａが配置されている。勿論、本実施形態のベースプレート１８は、孔部１８ａを有さない構成のものを使用してよい。

本実施形態の皿ばね１７は、接着シート１９により下部メンブレンシート１６に接着固定される。

接着シート１９はポリエチレンなどで形成され、片面側に接着剤が塗布されているシートである。接着シート１９には孔部１９ａが形成されている。孔部１９ａには、皿ばね１７の上面の一部が配置される。したがって、孔部１９ａから皿ばね１７の上面の一部が露出する。孔部１９ａの皿ばね１７が露出する部分の寸法は、例えば直径が７ｍｍ程度であることが好ましい。また孔部１９ａの直上位置には、上部メンブレンシート１５の接点１５Ａが配置されている。

押下操作がなされて上部メンブレンシート１５の接点１５Ａが皿ばね１７と接触すると、接点１５Ａは導電性を有する皿ばね１７を介して下部メンブレンシート１６の接点１６Ａと導通し電気接点が閉状態となる。つまり、本実施形態のキースイッチ装置１は、皿ばね１７が押下操作により反転する前の、上部メンブレンシート１５と皿ばね１７とが接触した時点で接点導通が行われる。

上記した各構成が配されるメンブレンシート１４全体の厚さＤは、０．６５ｍｍ程度が好ましい。

＜動作＞
次に、図３、図４を参照しながら、本実施形態に係るキースイッチ装置１の動作について説明する。図３は本実施形態に係るキースイッチ装置１の断面図である。図３（Ａ）は、電気接点が閉状態となったＯＮ時点Ａを示す図である。図３（Ｂ）は、第２ばねが反転した反転時点Ｂを示す図である。

本実施形態のキースイッチ装置１は、図２の押下操作がなされてない状態から操作者がキートップ１０を押下すると、図３（Ａ）に示すＯＮ時点Ａの状態となる。

スライダ１１が押下方向へ移動し、コイルばね１１ｄが上部メンブレンシート１５を押圧し、上部メンブレンシート１５の接点１５Ａと皿ばね１７とが接触した瞬間に接点１５Ａと１６Ａが導通状態となり（ＯＮ時点Ａ）スイッチ入力が行われる。このとき、皿ばね１７は反転していないため、操作者はクリック感を感知していない。

スライダ１１が更に押下方向へ移動すると、図３（Ｂ）に示す反転時点Ｂの状態となる。即ち、コイルばね１１ｄが上部メンブレンシート１５を更に押圧して、皿ばね１７が反転状態となると接点１５Ａと皿ばね１７、及び接点１６Ａが接触する。この反転時点Ｂで操作者はクリック感を感知する。つまり、操作者がクリック感を感知する前に接点導通が行われてキー入力が実施されるため、従来のようにクリック感を感知した直後にキートップを離してしまうことによるキー入力抜けを確実に防止できる。

図４に、本実施形態に係るキースイッチ装置において、スライダ１１のストローク量とキートップを押下する押下荷重との関係を説明するグラフを示す。

図４（Ａ）はコイルスプリング１３のみの場合における、スライダ１１のストローク量とキートップを押下する押下荷重との関係を説明するグラフである。図４（Ｂ）は皿ばね１７のみの場合における、スライダ１１のストローク量とキートップを押下する押下荷重との関係を説明するグラフである。図４（Ｃ）は、コイルスプリング１３と皿ばね１７を併用した本実施形態における、スライダ１１のストローク量とキートップを押下する押下荷重との関係を説明するグラフである。

図４（Ａ）に示すように、コイルスプリング１３のみの場合の押下荷重は、スライダ１１のストローク量（移動量）に対し線形で増加する特性がある。

また、図４（Ｂ）に示すように、皿ばね１７のみの場合の押下荷重は、皿ばね１７が反転する前まで一気に上がり、皿ばね１７の反転後に急激に減少した後、再度増加する特性を有している。

図４（Ｃ）に示す本実施形態の場合には、キートップ１０及びスライダ１１はコイルスプリング１３のみで支持されているため、当初の押下荷重は図４（Ａ）に示すコイルスプリング１３の特性のまま、ストローク量に対し線形で増加していく。

その後、スライダ１１のコイルばね１１ｄと上部メンブレンシート１５とが接触する。その後直ぐに、接点１５Ａがコイルばね１１ｄに押圧されて皿ばね１７と接触して、接点１５Ａと接点１６Ａとが導通するＯＮ時点Ａとなる（図３（Ａ））。ＯＮ時点Ａにおける押下荷重は２０ｇｆ程度、ストローク量は１．６２５ｍｍ程度である。

その後の押下荷重は、コイルスプリング１３、メンブレンシート１４の反力、及び皿ばね１７の合成押下荷重で推移（増加）する。そして、図３（Ｂ）に示すように皿ばね１７が反転する反転時点Ｂとなると、接点１５Ａと皿ばね１７、接点１６Ａが接触する。この反転時点Ｂのとき操作者はクリック感を感知する。その後は、図４（Ｂ）に示す皿ばね１７の反転後の押下荷重の特性を推移する。

ここで、操作者の感覚と、接点導通のタイミングと、押下荷重の変化に注目する。
キートップ１０が押下され始めた段階では、コイルスプリング１３の反力により操作者はキートップ１０を押下し始めたことを認識する。

その後、接点１５Ａと皿ばね１７とが接触すると、以降皿ばね１７の荷重（メンブレンシート１４の反力を含む）がコイルスプリング１３の反力に加わることにより、操作者は押下荷重が急激に重くなったと感じる。この時点は上記したＯＮ時点Ａであり、既に接点１５Ａと接点１６Ａとが導通状態となっている。

操作者が更にキートップ１０を押下すると、やがて反転時点Ｂで皿ばね１７が反転することで押下荷重はピークを越えて急激に減少する。操作者は皿ばね１７の反転によるクリック感と押下荷重が急激に減少したことにより、感覚的にもスイッチを確実に押下したことを認識できる。なお、反転時点Ｂにおける押下荷重は６０ｇｆ程度、ストローク量は１．９２５ｍｍ程度である。

上記してきたように、本実施形態のキースイッチ装置１の接点導通のタイミングは、皿ばね１７が押下操作により反転する前の上部メンブレンシート１５と接触した時点で行われる。つまり、操作者がクリック感を感知する前に接点導通が行われてキー入力が実施されるため、従来のようにクリック感を感知した直後にキートップを離してしまうことによるキー入力抜けを確実に防止できる。

図５に、本実施の形態におけるキーボードの概略平面図を示す。キーボード３０には、複数のキースイッチ装置１が配置されている。それぞれのキースイッチ装置１に、本実施形態における機構を採用することにより、操作者がキーボードを高速で打鍵する場合に、従来のようにクリック感を認識直後にキートップを離してキー入力抜けが生じることを防止できる。なお、キーボードに複数のキースイッチ装置を配置する場合には、複数のキースイッチ装置のメンブレンシートやベース部材を共通化して実施される。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ キースイッチ装置
１１ スライダ（移動部材）
１１ａ 挿入部
１１ｃ スライダ本体
１２ パネル部材（支持部材）
１２ｂ 孔部
１２ｃ 板状部
１３ コイルスプリング（第１ばね）
１４ メンブレンシート
１５ 上部メンブレンシート
１６ 下部メンブレンシート
１７ 皿ばね（第２ばね）
１８ ベースプレート
１９ 接着シート
２０ サポートパネル
３０ キーボード

Claims (4)

1. 操作面を有するキートップと、
   前記キートップを鉛直方向へ昇降させる移動部材と、
   前記移動部材を支持する孔部を有する支持部材と、
   前記移動部材と前記支持部材との間に配置され、前記移動部材を押下方向と反対側の方向に付勢する第１ばねと、
   前記キートップの昇降動作に対応して開閉する電気接点を有する接点部とを有し、
   前記接点部は、上部接点と下部接点とを備え、前記上部接点と前記下部接点との間には導電性を有する第２ばねが配置され、
   前記上部接点と前記第２ばねとが接触すると、前記上部接点と前記下部接点とが導通状態となることを特徴とするキースイッチ装置。
2. 前記移動部材の押下方向の面には、前記接点部を押圧する押圧部が配置され、
   前記押圧部の直下位置に、前記第２ばねが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ装置。
3. 前記下部接点には、
   押下方向と反対側の面に前記下部接点を保護する導電性部材が配置されており、
   前記導電性部材の押下方向と反対側の面に前記第２ばねが載置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキースイッチ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のキースイッチ装置を複数有することを特徴とするキーボード。