JP3043054U - コンピュータ用キーボードの電磁感応スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 正確で迅速なキー入力が行えるコンピュータ
用キーボードの電磁感応スイッチの提供。 【解決手段】 上導電層と下導電層を具えたプリント配
線板に特殊な電磁感応キースイッチの構造と電気回路制
御ユニットを組み合わせて、キーの動きを信号に変えて
コンピュータに送り、ＣＰＵのプログラムを執行するこ
とで、速やかに信号処理を行い、キー入力の取りこぼし
と取り間違いがなく、線性で無雑音の特徴を有するもの
とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一種のコンピュータ用キーボードの電磁感応スイッチに関し、特に 上導電層と下導電層を具えたプリント配線板に特殊な電磁感応キースイッチの構 造と電気回路制御ユニットを組み合わせて、キーの動きを信号に変えてコンピュ ータに送り、ＣＰＵのプログラムを執行することで、速やかに信号処理を行い、 キー入力の取りこぼしと取り間違いがなく、線性で無雑音の特徴を有するものに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

コンピュータ用キーボードの歴史をたどると、最も早期のものは機械式にオン オフを行うものとされ、それからトルーＮキー（ｔｒｕｅ Ｎ ｋｅｙ）が紹介 され、それは押して出力する（ｄｅｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ）タイプ のものであった。キーボードのマトリクスに関しては、ショートＮキー（ｓｈｏ ｒｔ Ｎ ｋｅｙ）が使用された。

【０００３】 キーボードは情報を入力するのに使用され、キー入力のとりこぼし或いはとり 間違いがあってはならず、たとえ情報が非常に速いスピードで入力されたとして も、キーボードは正確に入力を行えるものでなくてはならない。即ち、優れたキ ーボードは線性で、作業中断点（ブレークポイント：ｂｒｅａｋ ｐｏｉｎｔ） がなく、騒音を発生しないものがよい。

【０００４】 周知の技術では、線性であっても非線性のものと同じように作業中断点と騒音 を有するいくつかのキーボードがあり、それらは優れたキーボードとはいえなか った。あるキーボードではマトリクスにダイオードを加えてトルーＮキーを改善 しており、ＩＣチップとオンオフ調整回路、及びラッチ制御により制御、調整を おこなっており、それによりキー入力の取りこぼし或いは取り間違いを非常に減 らしている。しかし、各一つのキースイッチに一つのダイオードを加えると、例 えば伝統的なキーボードでは１０８個のキースイッチに１０８個のダイオードが 必要となり、マトリクス回路にかかるコストは相対的に増加し、また製造での複 雑性、難しさがました。

【０００５】 過去には、コンデンサタイプのキースイッチがあり、それは上導電層、及び接 触層、及び下導電層を有し、製造コストが高く、使用寿命が短く、さらに、湿気 の影響を受けやすいため、安定度に劣り、ゆえにこのコンデンサタイプのキース イッチはそれにかかるコストとその機能の低さから漸次排除された。

【０００６】 キースイッチの二つ目のタイプとして、プリント配線板と、磁気コアコイルと 増幅コイルを具え、中心に貫通孔が設けられた電磁タイプのものがある。この種 類のキースイッチは多くのコイルを設けた両面プリント配線板を必要とし、また 、コンデンサの高キャパシタンスは高コストを意味した。ゆえにこの種のキース イッチも漸次排除されてきた。

【０００７】 現在、三層の導電皮膜がキースイッチに採用されている。たとえば、ＩＢＭ製 のキースイッチはその典型的なものである。この設計においては、仮想Ｎキーが 構築され、ＩＣチップとコントローラーで制御される。また、この種のキースイ チは、キー入力の取りこぼしと取り間違いを訂正するために第２自動走査を採用 している。しかしこの種のキーボードの生産コストと材料コストは高い。 アメリカ合衆国特許第４，４９４，１０９号及び４，５２９，９６７号には導 電方式とコンデンサ方式の２種のキーボードがそれぞれ記載されている。しかし 、それらは性能が悪く、キー入力の取りこぼしや取り間違いを起こし、さらにコ ストが高く、雑音を発生し、非線性の感触があった。本考案によると、これらの 二つのアメリカ合衆国特許にあった問題が解消された。即ち、それはオンオフが 適当に改善されて異なる使用者に適合するものに改善され得るものとされたこと による。

【０００８】 アメリカ合衆国特許第４，４９４，１０９号では、非接触タイプで、トランス フォーマー及び二次感応方式アレイ信号を採用しており、信号はマルチプレクサ と二進／十進変換器と二進計数器と保存ラッチ回路を通過する。この考案は明ら かに本考案とは異なる。アメリカ合衆国特許第４，５２９，９６７号は感応の形 成と相互感応原理を利用してコレクタオープン回路とデコーダ、アナログマルチ プレクサと電圧比較器、インベンターとマイクロプロセッサを組み合わせたＮキ ーサイクルを経て、電磁作用を利用したキースイッチを利用し、さらに走査制御 を組合せており、この方式と方法は本考案のものとは異なる。

【０００９】 アメリカ合衆国特許第３，６９８，５３１号は選択可能な振動とスプリングを 利用したキーボードの固態スイッチに関するもので、磁気セクターとは異なるも のであり、異なる交差する電流波形を生じて電位がその後に検出され、それから パルスを発生してコントロールスイッチのゲート動作を行い、信号が出力ゲート に送られる。その形状と動作原理は本考案のものとは異なる。

【００１０】 アメリカ合衆国特許第３，８２５，９０９号は磁性体と二つのセクションの感 応クロスチェーン方式を採用した固態スイッチで、本考案のスイッチとは異なる 。

【００１１】 アメリカ合衆国特許第３，７４０，７４６号は導電ドラムと二つの半円辺と絶 縁板を採用してマトリックスコード化変換を構成している。それは少なくとも上 導電層と、上と下の磁気セクターからなる三層を有する。その構造、形態及び組 合せは本考案とは異なる。

【００１２】 アメリカ合衆国特許第４，２８３，７１４号に記載の交差マトリクス感応キー ボードは本考案とは異なる。

【００１３】 アメリカ合衆国特許第３，６５１，５６７号に記載の中央交差チャネルと磁気 リングを、マルチプレクサと比較器と共に備えた非接触内部ロックシステムも本 考案とは異なる。

【００１４】 アメリカ合衆国特許第４，３００，１２７号は、固態非接触スタイルを提出し ており、それは二つの交差する磁気リングとそれに組み合わされる一つの磁気コ アを備え、キースイッチの作業電流は第１ニッケルコイルにより発生している。 これは本考案とは異なる。

【００１５】 アメリカ合衆国特許第４，３４４，０６８号は、磁気リング磁気コイル収集シ ステムを提供している。それは磁気ブロックと異なる磁気セクターをマトリクス と組み合わせて信号を走査する。それから信号が増幅器、比較器、シフトレジス タ、及びラッチングとマイクロプロセッサに送られる。一方、電圧と電流は差動 増幅器と線性の電流或いは電圧により増加させられる。これも本考案とは異なる 。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案者あすでに平成８年特願第３５６５８８号にて、キー入力の取りこぼし がなく、線性で無声である電磁感応スイッチを提供している。本考案では、上導 電層と下導電層を設けたプリント配線板に特殊な電磁感応キースイッチの構造と 電気回路制御ユニットを組み合わせることで、正確なキー入力が行え、ＣＰＵの プログラム執行により、速やかなキー入力が行えると共に、キー入力の取りこぼ しや取り間違いがなく、線性で無音の特徴を有するようにした、一種の、コンピ ュータ用キーボードの電磁感応スイッチを提供することを課題としている。

【００１７】 本考案はさらに、製造コストが低く、キーの引っ掛かりを発生しない、一種の コンピュータ用キーボードの電磁感応スイッチを提供することを課題としている 。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、一つのキーボードマトリクス走査装置１１を有し、該キー ボードマトリクス走査装置１１が、複数の電磁感応キースイッチ３を具え、各電 磁感応キースイッチ３に設けられた一つの磁柱３４が、キーの押圧操作により、 電磁感応キースイッチ３の下方の対応する位置に上導電層２１と下導電層２２を 有するプリント配線板２の磁柱３４に対応する位置に設けられた貫通孔２３を貫 通し、上記下導電層２２を感応させて電流を発生させるようにしてあり、 上記上導電層２１の走査線２１１に一つのデコーダ１８が連接し、該デコーダ １８は、走査線２１１に電流変化が発生した時、その外部空間に磁効果を発生し 、電磁感応キースイッチ３の磁柱３４で磁力線を切断して電磁石を形成し、下導 電層２２の回帰線の感応により電流を発生し、 上記プリント配線板２の上導電層２１と下導電層２２に、感応電流を敏感に検 出するための一つの電流及び電圧制御回路１０が連接し、 上記デコーダの入力端に一つのＣＰＵ１７が連接し、該ＣＰＵ１７に入出力連 接部、振動器、及び指示表示部がそれぞれ連接し、 下導電層２２の回帰線に一つのアナログマルチプレクサ１２が連接し、該アナ ログマルチプレクサ１２がＣＰＵ１７に連接してＣＰＵ１７の制御信号を受けて 電磁感応キースイッチ３の感応により発生した電流信号に対して選択を行い、 信号増幅装置１３がアナログマルチプレクサ１２の出力端に連接し、該アナロ グマルチプレクサ１２が選択して出力した信号に対して増幅を行い信号強度を増 し、 上記信号増幅装置１３の出力端に一つの信号トリガ装置１５が連接し、該信号 トリガ装置が信号増幅装置１３の出力した信号を受け取り、上限と下限レベルの 正確度により、該信号が高レベルか或いは低レベルかを判定し、 信号ラッチ又はクリア装置１６が、上記信号トリガ装置１５の出力端に連接し 、該信号ラッチ又はクリア装置１６の出力端がＣＰＵ１７に連接し、該信号ラッ チ又はクリア装置１６は、信号トリガ装置１５の出力信号を受け取ってＣＰＵ１ ７に送り、信号をラッチするか或いはクリアするのに用いられ、 ブレークポイント制御装置１４が、信号増幅装置１３に連接すると共に、ＣＰ Ｕ１７にも連接し、ＣＰＵ１７の制御信号を受けてオンオフの上限と下限を取得 し、押圧位置の修正を行い、 以上の電気回路の連結により、本考案は、指の押圧力が異なるために引き起こ される不確定なオンオフを修正し、同時にキー入力の取りこぼしや取り間違いを 防止し、線性で無雑音である特徴を有するものとされた、コンピュータ用キーボ ードの電磁感応スイッチとしている。

【００１９】 請求項２の考案は、前記上導電層２１と下導電層２２がプリント配線板の貫通 孔の円周の周囲にほぼ同心円状に設けられて、相互に離れた二列の軌道通路を有 していることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータ用キーボードの電磁 感応スイッチとしている。

【００２０】 請求項３の考案は、前記上導電層２１と下導電層２２の一つの軌道通路が、電 流及び電圧制御回路に連接している、請求項２に記載のコンピュータ用キーボー ドの電磁感応スイッチとしている。

【００２１】 請求項４の考案は、前記上導電層２１と下導電層２２が相互に垂直に交差する 位置に設けられた、請求項１又は請求項２に記載のコンピュータ用キーボードの 電磁感応スイッチとしている。

【００２２】 請求項５の考案は、前記電磁感応キースイッチに一つのキーキャップ保持体３ ３が設けられてキーキャップ保持体３３の下部に下に突出し磁柱３４と連接して 一体とされた柱体が設けられた、請求項１に記載のコンピュータ用キーボードの 電磁感応スイッチとしている。

【００２３】 請求項６の考案は、キーボードマトリクス走査装置１１が、一回に多くの走査 を行うキー走査方式を有するものとされたた、請求項１に記載のコンピュータ用 キーボードの電磁感応スイッチとしている。

【００２４】

【考案の実施の形態】

図１から図４を参照されたい。本考案は一種のコンピュータ用キーボードの電 磁感応スイッチで、一つの電気回路制御ユニット１、一つのプリント配線板２及 び複数の電磁感応キースイッチ３を具えている。

【００２５】 その中、電磁感応キースイッチ３は、キーボードマトリクス走査装置１１中に 設けられ、該キーボードマトリクス走査装置１１の押しキー走査方式は、一回で 多くの走査を行う方式とされ、各電磁感応キースイッチ３はそれぞれ一つのキー シート３１、一つのスプリング３２、一つのキーキャップ保持体３３、一つの磁 柱３４、及び一つのキーキャップ３５が組み合わされてなる。その中、キーシー ト３１上には一つの収容空間３１１が開設され、スプリング３２、キーキャップ 保持体３３がその中に設置され、収容空間３１１の一側に収容孔３１２が設けら れ、該収容孔３１２に一つの中空の磁柱３４が設置されて、該キーキャップ保持 体３３上に一つのキーキャップ３５が設けられ、キーキャップ保持体３３の一側 に下に突出するよう設けられた柱体３３１が磁柱３４の中央孔に差し込まれて連 接されている。

【００２６】 電磁感応キースイッチ３が押されると、磁柱３４が、上導電層２１と下導電層 ２２を具えたプリント配線板２を貫通して下導電層２２を感応させて電流を発生 する（アンペアの法則による）。

【００２７】 プリント配線板２は電磁感応キースイッチ３の下方の対応位置に設けられ、該 プリント配線板２の磁柱３４に対応する位置には、それぞれ貫通孔２３が設けら れ、該プリント配線板２の上下の表面の該貫通孔２３周囲に隣接する面に、同心 円形状を有すると共に相互に離れた二列の軌道通路が設けられた複数組の上導電 層２１と下導電層２２が設けられ、上導電層２１と下導電層２２に相互に交差す る垂直交差連接方式が採用されて、電磁感応キースイッチ３が押される時に磁柱 ３４が貫通孔２３を貫通することで通電するのに利用され、その中、上導電層２ １の一つの軌道通路即ち走査線２１１はデコーダ１８と連接し、下導電層２２の 一つの軌道通路即ち回帰線２２１はアナログマルチプレクサ１２と連接し、上導 電層２１と下導電層２２の走査線２１１と回帰線２２１はそれぞれ電流及び電圧 制御回路１０に連接し、それにより電磁感応キースイッチ３の感応電流検出の敏 感度を増加してある。

【００２８】 走査線２１１に電流の変化がある時、その外部空間は磁効果を発生し、電磁感 応キースイッチ３の磁柱３４が磁力線を切断して電磁石を形成し、回帰線２２１ により電流が出される。

【００２９】 さらに図１と図３に示されるように、上導電層２１の走査線２１１は一つのデ コーダ１８を介してＣＰＵ１７と連接し、ＣＰＵ１７の回帰線２２１はアナログ マルチプレクサ１２を介してＣＰＵ１７と連接し、該アナログマルチプレクサ１ ２はＣＰＵ１７の制御信号を受けて電磁感応キースイッチ３の検出した電流信号 を選択し出力する。

【００３０】 信号増幅装置１３は、アナログマルチプレクサ１２が選択し出力した信号を増 幅し、信号強度を増す。

【００３１】 信号トリガ装置１５は、信号増幅装置１３の出力端に連接し、信号増幅装置１ ３の出力した信号を受け取り、上限と下限レベルの正確度を定義して該信号が高 レベルか或いは低レベルかを判定する。

【００３２】 信号ラッチ又はクリア装置１６は、信号トリガ装置１５の出力端に連接し、該 信号ラッチ又はクリア装置１６の出力端はＣＰＵ１７に連接し、該信号ラッチ又 はクリア装置１６は、信号トリガ装置１５の出力信号を受け取ってＣＰＵ１７に 送り、信号をラッチするか或いはクリアするのに利用される。

【００３３】 ブレークポイント制御装置１４は、信号増幅装置１３に連接すると共に、ＣＰ Ｕ１７にも連接し、ＣＰＵ１７の制御信号を受けてオンオフの上限と下限を取得 し、押圧位置の修正を行う。

【００３４】 このほか、ＣＰＵ１７が入出力連接部１９と振動器２０及び指示表示部３０と 連接している。

【００３５】 以上の電気回路の連結により、本考案は、指の押圧力が異なるために引き起こ される不確定なオンオフを修正し、同時にキー入力の取りこぼしや取り間違いを 防止し、線性で無雑音である特徴を有するものとされている。

【００３６】 本考案のコンピュータ用キーボードの電磁感応スイッチは以下の改良点を有し ている。 １．キー入力の取りこぼしや取り間違いがない。 ２．線性で、優れた触知感覚を有する。 ３．キーボードのオンオフ状況切換えの上限と下限を調整できる。 ４．雑音がない。 ５．ディストーションがない。 ６．高作業速度である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による電気回路ブロック図である。

【図２】本考案による電磁感応キースイッチの分解斜視
図である。

【図３】本考案によるプリント配線板と外部電気回路と
の連接表示図である。

【図４】本考案による電磁感応キースイッチとプリント
配線板の連結関係表示図である。

【符号の説明】

１ 電気回路制御ユニット １０ 電流及び電圧制御回路 １１ キーボードマトリクス走査装置 １２ アナログマルチプレクサ １３ 信号増幅装置 １４ ブレークポイント制御装置 １５ 信号トリガ装置 １６ 信号ラッチ又はクリア装置 １７ ＣＰＵ １８ デコーダ １９ 入出力連接部 ２０ 振動部 ３０ 指示表示部 ２ プリント配線板 ２１ 上導電層 ２１１ 軌道通路（走査線） ２１２ 上軌道通路 ２２ 下導電層 ２２１ 軌道通路（回帰線） ２２２ 下軌道通路 ２３ 貫通孔 ３ 電磁感応キースイッチ ３１ キーシート ３１１ 収容空間 ３１２ 収容孔 ３２ スプリング ３３ キーキャップ保持体 ３３１ 柱体 ３４ 磁柱 ３５ キーキャップ

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つのキーボードマトリクス走査装置１
   １を有し、該キーボードマトリクス走査装置１１が、複
   数の電磁感応キースイッチ３を具え、各電磁感応キース
   イッチ３に設けられた一つの磁柱３４が、キーの押圧操
   作により、電磁感応キースイッチ３の下方の対応する位
   置に上導電層２１と下導電層２２を有するプリント配線
   板２の磁柱３４に対応する位置に設けられた貫通孔２３
   を貫通し、上記下導電層２２を感応させて電流を発生さ
   せるようにしてあり、 上記上導電層２１の走査線２１１に一つのデコーダ１８
   が連接し、該デコーダ１８は、走査線２１１に電流変化
   が発生した時、その外部空間に磁効果を発生し、電磁感
   応キースイッチ３の磁柱３４で磁力線を切断して電磁石
   を形成し、下導電層２２の回帰線の感応により電流を発
   生し、 上記プリント配線板２の上導電層２１と下導電層２２
   に、感応電流を敏感に検出するための一つの電流及び電
   圧制御回路１０が連接し、 上記デコーダの入力端に一つのＣＰＵ１７が連接し、該
   ＣＰＵ１７に入出力連接部、振動器、及び指示表示部が
   それぞれ連接し、 下導電層２２の回帰線に一つのアナログマルチプレクサ
   １２が連接し、該アナログマルチプレクサ１２がＣＰＵ
   １７に連接してＣＰＵ１７の制御信号を受けて電磁感応
   キースイッチ３の感応により発生した電流信号に対して
   選択を行い、 信号増幅装置１３がアナログマルチプレクサ１２の出力
   端に連接し、該アナログマルチプレクサ１２が選択して
   出力した信号に対して増幅を行い信号強度を増し、 上記信号増幅装置１３の出力端に一つの信号トリガ装置
   １５が連接し、該信号トリガ装置が信号増幅装置１３の
   出力した信号を受け取り、上限と下限レベルの正確度に
   より、該信号が高レベルか或いは低レベルかを判定し、 信号ラッチ又はクリア装置１６が、上記信号トリガ装置
   １５の出力端に連接し、該信号ラッチ又はクリア装置１
   ６の出力端がＣＰＵ１７に連接し、該信号ラッチ又はク
   リア装置１６は、信号トリガ装置１５の出力信号を受け
   取ってＣＰＵ１７に送り、信号をラッチするか或いはク
   リアするのに用いられ、 ブレークポイント制御装置１４が、信号増幅装置１３に
   連接すると共に、ＣＰＵ１７にも連接し、ＣＰＵ１７の
   制御信号を受けてオンオフの上限と下限を取得し、押圧
   位置の修正を行い、 以上の電気回路の連結により、本考案は、指の押圧力が
   異なるために引き起こされる不確定なオンオフを修正
   し、同時にキー入力の取りこぼしや取り間違いを防止
   し、線性で無雑音である特徴を有するものとされた、コ
   ンピュータ用キーボードの電磁感応スイッチ。
2. 【請求項２】 前記上導電層２１と下導電層２２はプリ
   ント配線板の貫通孔の円周の周囲にほぼ同心円状に設け
   られて、相互に離れた二列の軌道通路を有していること
   を特徴とする、請求項１に記載のコンピュータ用キーボ
   ードの電磁感応スイッチ。
3. 【請求項３】 前記上導電層２１と下導電層２２の一つ
   の軌道通路が、電流及び電圧制御回路に連接している、
   請求項２に記載のコンピュータ用キーボードの電磁感応
   スイッチ。
4. 【請求項４】 前記上導電層２１と下導電層２２が相互
   に垂直に交差する位置に設けられた、請求項１又は請求
   項２に記載のコンピュータ用キーボードの電磁感応スイ
   ッチ。
5. 【請求項５】 前記電磁感応キースイッチに一つのキー
   キャップ保持体３３が設けられてキーキャップ保持体３
   ３の下部に下に突出し磁柱３４と連接して一体とされた
   柱体が設けられた、請求項１に記載のコンピュータ用キ
   ーボードの電磁感応スイッチ。
6. 【請求項６】 キーボードマトリクス走査装置１１が、
   一回に多くの走査を行うキー走査方式を有するものとさ
   れたた、請求項１に記載のコンピュータ用キーボードの
   電磁感応スイッチ。