JP3437958B2 - キーボード装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キーボード装置、
とくにコンピュータやPOS (Point Of Sales)端末、自動
制御装置などの処理システムに好適に適用されるキーボ
ード装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを使用する様々な処理シス
テムには、マン・マシンインタフェースとして多くのキ
ーボード入力装置が使用されている。とくに、たとえば
POS 端末や自動制御装置などの場合には、その装置に固
有の機能に応じたキーボード入力装置が使用される。こ
れは、装置の機能に応じた所望の指示やデータを汎用の
キーボードより効率よく入力するためである。そのた
め、これらのキーボードには、システムに固有の機能に
対応したキーが配設されている。

【０００３】このようなシステムに固有のキーは、当然
ながら、個々のシステムに応じて設けられ、それらが操
作しやすいように配列されている。各キーは、XY座標位
置に方形に配列され、キーボード装置には、各キーに固
有の座標位置をそれに固有の符号の信号に変換するエン
コーダが備えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】POS 端末や自動制御装
置などの処理システムを設計すると、それに応じたキー
の数および配列を有するキーボード装置を設計し、製造
する。また、エンコーダも、一般にはROM (Read-Only M
emory)が使用され、キーボードの製造段階において、シ
ステムに固有の符号化プログラムが書き込まれる。

【０００５】キーボード装置は、キートップまたはキー
シート、キースイッチ、キースイッチに対応するXYマト
リクス回路が印刷配線されたスイッチ基板、エンコーダ
が搭載されたエンコーダ回路基板、およびキースイッチ
が装着されたスイッチパネルを含む筐体など、様々な構
成要素から構成されている。顧客の要求する処理システ
ムは多様性に富み、したがってそれに使用されるキーボ
ード装置は、処理システムの要求条件に応じて、実に様
々なキー配列のものを設計し、製造しなければならな
い。とくにマトリクス配線基板や筐体などは、従来、納
入する個々のシステム仕様に応じて個別に設計し、製造
しなければならなかった。これは、設計や製造に非常に
工数を要し、多くの種類の部品を在庫させ、納期を伸ば
し、したがってキーボード装置自体の価格を上昇させる
要因となっていた。

【０００６】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、設計や製造の工数が短く、多種類の部品を用意して
おく必要のないキーボード装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題を解決するために、次のようなキーボード装置が提
供される。すなわちこのキーボード装置は、接点を有し
マトリクス状に配列された複数のキースイッチと、複数
のキースイッチのそれぞれの接点の一方の端子をマトリ
クスの第１の方向に相互に接続する第１の複数の回路パ
ターン、および前記接点の他方の端子をマトリクスの第
２の方向に相互に接続する第２の複数の回路パターンを
有し、第１および第２の回路パターンが互いに交差する
ように印刷配線された第１の回路基板と、複数のキース
イッチの状態に応じた符号の信号を生成するエンコーダ
回路を担持する第２の回路基板と、第１の複数の回路パ
ターンのそれぞれに接続された対応する複数の導電体を
有し、複数の導電体が可撓性の平坦な絶縁材料で被覆さ
れた第１のフラットケーブルと、第２の複数の回路パタ
ーンのそれぞれに接続された対応する複数の導電体を有
し、複数の導電体が可撓性の平坦な絶縁材料で被覆され
た第２のフラットケーブルとを含み、第２の回路基板
は、エンコーダ回路に第１のフラットケーブルを接続す
る第１のコネクタと、エンコーダ回路に第２のフラット
ケーブルを接続する第２のコネクタとを含む。

【０００８】好ましくは、本発明によるキーボード装置
はさらに、複数のキースイッチを担持する全体として矩
形の平板部材と、平板部材の４辺のそれぞれの全長にわ
たって４辺の対応する辺に係合する互いに同じ形状のス
ロットが形成された４本の長尺状筐体素片と、４本の長
尺状筐体素片を相互に結合して全体として矩形の平面形
状を形成する４つの結合部材とを含み、平板部材は、長
尺筐体素片および結合部材によって担持される。

【０００９】本発明によればまた、次のようなキーボー
ド装置の製造方法が提供される。すなわちこの方法は、
マトリクス状に配列される第１の複数のキースイッチの
それぞれの接点の一方の端子をマトリクスの第１の方向
に相互に接続する第１の複数の回路パターン、および前
記接点の他方の端子をマトリクスの第２の方向に相互に
接続する第２の複数の回路パターンを有し第１および第
２の回路パターンが互いに交差するように印刷配線され
た第１の回路基板を用意する工程と、第１の複数のキー
スイッチより少ない所望の第２の複数のキースイッチを
用意する工程と、第１の回路基板から第２の複数のキー
スイッチに対応した部分を切り出す工程と、第２の複数
のキースイッチの状態に応じた符号の信号を生成するエ
ンコーダ回路を担持する第２の回路基板を用意する工程
と、前記切り出された部分における第１の複数の回路パ
ターンのそれぞれに、第１のフラットケーブルの可撓性
の平坦な絶縁材料で被覆された対応する複数の導電体を
それぞれ接続する工程と、前記切り出された部分におけ
る第２の複数の回路パターンのそれぞれに、第２のフラ
ットケーブルの可撓性の平坦な絶縁材料で被覆された対
応する複数の導電体をそれぞれ接続する工程と、エンコ
ーダ回路に接続された第１のコネクタに第１のフラット
ケーブルを、またエンコーダ回路に接続された第２のコ
ネクタに第２のフラットケーブルをそれぞれ接続する工
程と、第２の複数のキースイッチの接点を前記切り出さ
れた部分における第１および第２の回路パターンに接続
する工程とを含む。

【００１０】好ましくは、本発明による製造方法はさら
に、全体として矩形の平板部材に第２の複数のキースイ
ッチを装着する工程と、平板部材の辺に係合するスロッ
トが形成された長尺状筐体部材を用意する工程と、長尺
状筐体部材から平板部材の４辺に対応する長さの部分を
切り出して４辺のそれぞれに対応する４本の長尺状筐体
素片を用意する工程と、４本の長尺状筐体素片を平板部
材の４辺に係合させる工程と、４本の長尺状筐体素片を
４つの結合部材によって相互に結合して全体として矩形
の平面形状を有する筐体を形成する工程とを含む。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるキーボード装置の実施例を詳細に説明する。図１を
参照すると、実施例のキーボード装置10は、キーボード
装置、とくにコンピュータやPOS (Point Of Sales)端
末、自動制御装置などの処理システムに有利に適用され
る。キーボード装置10は、直交座標のＸ方向に４個、Ｙ
方向に７個、計28個配列されたキースイッチ12を含み、
これらがスイッチパネル14に固着されている。スイッチ
パネル14はなくてもよく、その場合、スイッチ12は、後
述のスイッチ基板28に直接、固定される。このスイッチ
12の数は、説明のための例であって、もちろん本発明
は、この特定の数や形式のスイッチに限定されるもので
はない。同図では、図の複雑化を避けるため、少数のス
イッチ12のみが図示されている。他の構成要素について
も同様である。

【００１２】スイッチ12は、その中央に上下に可動なロ
ッド16を有し、これにキートップ18が嵌合される。キー
トップ18に代わってキーシート（図示せず）を配設して
もよい。キースイッチ12は、内部にロッド16の下降に応
じて閉成する接点 130（図５）を有し、それに接続され
ている端子20および22（図２）がXYマトリクス回路パタ
ーン24および26（図３）にそれぞれハンダ付けされる。
ロッド16に内部に発光ダイオード（図示せず）が配設さ
れていてもよい。XYマトリクス回路パターン24および26
は、スイッチ基板28の一方の主面30に印刷配線され、上
述のハンダ接続によってスイッチ基板28がスイッチパネ
ル14に担持される。

【００１３】図２から分かるように、スイッチ基板28に
はさらに、エンコーダ回路基板32がねじ34によって取り
付けられている。エンコーダ回路基板32は、エンコーダ
集積回路36などの様々な回路素子が搭載された印刷配線
基板であり、実際には、上述のネジ34の他に３箇所で同
様のネジによってスイッチ基板28に取り付けられてい
る。ネジ34以外の取り付け部分は、図の複雑化を避ける
ため図示されていない。エンコーダ基板32のネジ34によ
る固定は、このように3箇所に限らず、またファスナな
どによる他の固定支持方法でもよい。

【００１４】スイッチパネル14は、全体として矩形の平
面形状を有し、その４辺36、38、40および42が筐体素片
44、46などに嵌合されることによって、筐体48に担持さ
れる。筐体48は、図１ではその一部しか示されていない
が、素片44および46をコーナ部材50で接続し、スイッチ
パネル14の他の辺40および42についても同様に行なうこ
とによって、全体として矩形に形成される。こうして組
み立てられた組立体を、図１における下方から他のパネ
ル52で閉じることによって、キーボード装置10が完成す
る。

【００１５】スイッチパネル14は、全体として矩形の、
本実施例ではアルミニウムの平板材料からなり、スイッ
チ12の位置に矩形の開口54が形成されて、これにスイッ
チ12が嵌合される。スイッチ12は、図１の下方の可動ロ
ッド16と反対の対応する位置にセンタ突起56（図２）を
有している。スイッチ基板28は、スイッチパネル14より
若干小さい、全体として矩形の、たとえばエポキシ樹脂
などの合成樹脂平板であり、図３に示すように、スイッ
チ基板28にはセンタ突起56に対応する位置に円形開口58
が形成されている。この開口58に突起56が係合すること
により、スイッチ12の基板28に対する位置が定まる。

【００１６】各キースイッチ12は、XY座標位置に方形に
配列され、図３から分かるように、スイッチ基板28の一
方の主面、すなわちスイッチ12とは反対側の主面30には
XYマトリックスパターンの回路 132（図５）を形成する
銅の回路パターン24および26が印刷配線されている。一
方の回路パターン24は、各キー12の接点の一方の端子22
をＹ方向に相互に接続する配線であり、また他方の回路
パターン26は、各キー12の接点の他方の端子20をＸ方向
に相互に接続する配線である。スイッチ12の端子20およ
び22は、スイッチ基板の主面30と反対側の主面62（図
１）からそれぞれ対応する位置の接続開口64および66を
通して主面30の側へ突出している。この突出部がハンダ
付けされることによって、端子20および22がそれぞれ回
路パターン24および26に電気的に接続される。両方向の
配線24および26は、主面30の上に形成されたカーボンジ
ャンパ部60で平面的に交差し、電気的に互いに絶縁され
ている。これによって、各キースイッチの接点12がマト
リクス状に交差接続される。

【００１７】これから分かるように、回路パターン24お
よび26は、中心の円形開口58、ジャンパ部60、ならびに
接続開口64および66を含んで１つのキースイッチ12に対
応する１単位のスイッチ回路68を構成している。スイッ
チ基板28には、このようなスイッチ回路68が、搭載され
るスイッチ12の数だけ形成されている。

【００１８】より詳細には、本実施例に特徴的なこと
は、スイッチ基板28は、１単位のスイッチ回路68が多数
形成された原スイッチ基板（図示せず）から、キーボー
ド装置10の要求仕様、すなわち所望のキー12の数および
配列に応じて切り出されたものであることである。すな
わち、キーボード装置10の製造者は、１単位のスイッチ
回路68が多数、たとえば100 x 120 個形成された、大き
な原スイッチ基板を用意しておき、顧客の要求に応じて
必要な、たとえば本実施例では4 x 7 個のスイッチ回路
68の配列の部分を切り出してスイッチ基板28を製造す
る。したがって、キーボード装置10の要求仕様によら
ず、原スイッチ基板は、大きな寸法のものを１種類だけ
設計し、製造しておけば十分である。

【００１９】XYマトリクスにおける各キースイッチ12に
固有の座標位置は、エンコーダ基板32に搭載されている
エンコーダ集積回路36によってそれに固有の符号の信号
に変換される。図２に示すように、エンコーダ集積回路
36はエンコーダ基板32に一方の主面70に実装されてい
る。エンコーダ集積回路36は、キースイッチ12の接点 1
30の開閉状態に応じた符号の信号を生成する符号化回路
であり、要求仕様に応じたキー配列の信号を符号化する
符号化プログラムが蓄積されるメモリ（図示せず）を有
する。このメモリは、有利には、ROM (Read-Only Memor
y)である。

【００２０】エンコーダ基板32は、やはり、全体として
矩形の、たとえばエポキシ樹脂などの合成樹脂平板であ
り、本実施例ではスイッチ基板28より小さい。エンコー
ダ基板32の主面70および他方の主面72には、たとえば参
照符号80で図１に示すような銅の印刷配線が形成され、
これによってエンコーダ集積回路36や他の搭載部品72、
ならびにコネクタ74、76および78などが相互に接続され
る。

【００２１】これらのコネクタのうち一つ74は、フラッ
トケーブル82によってスイッチ基板28の一方の回路パタ
ーン24に接続される。また、他のコネクタ76は、同様の
別のフラットケーブル84によって他方の回路パターン26
に接続される。フラットケーブル84を例にとると、図４
に示すように、ケーブル84は、保護シートとして、本実
施例ではポリエチレンテレフタラート(PET) 樹脂の平板
な可撓性長尺部材86で形成され、その平板なシート86の
内部に、たとえば銅箔などの平板状導電体88が保持され
ている。この例では、Ｙ方向のキースイッチ12の数、７
個に対応して７本の導体88が配設され、各導体88は、図
示のように全体としてＬ字形に形成されている。Ｌ字形
の一方のアーム90の遠端92は、長尺部材86から露出し
て、コネクタ部94を構成している。他方のアーム96は、
その遠端が、やはり長尺部材86から露出して端子22と接
続される接続部98を構成している。

【００２２】図２に示すように、このフラットケーブル
84をスイッチ基板28の一方の主面30上に配設し、接続部
98を端子22に接続してハンダ付けし、コネクタ部94をコ
ネクタ76に挿入することによって、Ｘ方向の７本の回路
パターン26がコネクタ76を介してエンコーダ集積回路36
に接続される。Ｙ方向の４本の回路パターン24について
も同様である。より詳細には、フラットケーブル82を主
面30上に配設し、接続部 100を端子20に接続してハンダ
付けし、コネクタ部 102をコネクタ74に挿入することに
よって、Ｙ方向の４本の回路パターン24がコネクタ74を
介してエンコーダ集積回路36に接続される。これによっ
て、すべてのキースイッチ12のキー接点（図示せず）が
エンコーダ集積回路36に電気的に接続されたことにな
る。

【００２３】本実施例でさらに特徴的なことは、筐体素
片44および46は、長い原筐体材料（図示せず）から、キ
ーボード装置10の要求仕様、すなわち所望のキー12の数
および配列に応じて切り出されたものであることであ
る。すなわち、キーボード装置10の製造者は、Ｘおよび
Ｙ方向におけるキースイッチ12の配列数に応じて必要な
長さの筐体素片44および46を必要な数だけ切り出して筐
体素片44および46を製造することができる。したがっ
て、キーボード装置10の要求仕様によらず、原筐体材料
は、長い寸法のものを１種類だけ設計し、製造しておけ
ば十分である。

【００２４】したがって筐体素片44および46は、長手方
向、すなわちＸおよびＹ方向の長さが異なるだけで、こ
れと交差する方向、すなわち横断方向の断面形状は同じ
である。筐体素片46を例にとると、素片46には、長手方
向に走るスロット 104が図示のように形成され、この中
にスイッチパネル14の一辺38を挿入することによって、
両者が係合する。同様に、筐体素片44に長手方向に形成
されたスロット 106の中にスイッチパネル14の他の一辺
36を挿入することによって、両者が係合する。スイッチ
パネル14の残りの辺40および42についても同様である。

【００２５】コーナ部材50は、やはり図１から分かるよ
うに、角部 108と、これから互いに垂直な角度で突出す
る２本の突出部 110および 112を有する結合部材であ
る。筐体素片44および46にはそれぞれ、はやりその長手
方向に形成された別のスロット114および 116をそれぞ
れ有し、これらの中にコーナ部材50の突出部 110および
112をそれぞれ挿入することによって、筐体素片44およ
び46が互いに実質的に垂直の平面角度をなして係合され
る。スイッチパネル14の他の３つの隅部についても、コ
ーナ部材50と同じコーナ部材（図示せず）によって同様
に係合が達成される。こうして、４本の筐体素片と４個
のコーナ部材とによって、全体として矩形の平面形状を
有する筐体48が形成される。

【００２６】エンコーダ集積回路36のROM には、要求仕
様に応じたキー配列のキースイッチ12の接点 130の開閉
状態に応じた符号化信号を生成する符号化プログラムが
書き込まれる。

【００２７】こうして組み立てられた組立体は、底部パ
ネル52を筐体素片44および46などの下面 118および 120
などに当接させ、所要の箇所をパネル52の開口 122を通
してネジ 124で固着することによって、内部が閉止され
る。その際、出力コネクタ78に出力ケーブル 126のコネ
クタ 128を係合させることによって、エンコーダ集積回
路36を含むキーボード回路が出力ケーブル 126に接続さ
れ、キーボード装置10が完成する。

【００２８】

【発明の効果】このように本発明によれば、所望のキー
配列に応じて、スイッチ基板を大きな寸法の原スイッチ
基板から切り出し、筐体素片を長い原筐体材料から切り
出すことによって、要求仕様に応じたキーの数と配列を
満足するキーボード装置を設計、製造することができ
る。したがって、設計や製造の工数が短く、多種類の部
品を用意しておく必要がない。本発明はとくに、多様な
仕様のキーボード装置を注文に応じて生産する多種少量
生産に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるキーボード装置の実施例を示す分
解斜視図である。

【図２】図１に示す実施例のキーボード装置を同図の下
方、すなわち底面から見た場合を示す分解斜視図であ
る。

【図３】同実施例におけるスイッチ基板を図２の上方か
ら見た部分平面図である。

【図４】同実施例におけるフラットケーブルの例を示す
平面図である。

【図５】同実施例のキーボード装置の回路構成例を示す
機能回路図である。

【符号の説明】 10 キーボード装置 12 キースイッチ 14 スイッチパネル 24、26 回路パターン 28 スイッチ基板 32 エンコーダ基板 36 エンコーダ集積回路 44、46 筐体素片 50 コーナ部材 82、84 フラットケーブル 74、76、78 コネクタ

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接点を有し、マトリクス状に配列された
   第１の複数のキースイッチと、 該第１の複数のキースイッチのそれぞれの接点の一方の
   端子を前記マトリスクの第１の方向に相互に接続する第
   １の複数の回路パターン、および該接点の他方の端子を
   前記マトリスクの第２の方向に相互に接続する第２の複
   数の回路パターンを有し、第１および第２の回路パター
   ンが互いに交差するように印刷配線された第１の回路基
   板と、 前記第１の複数のキースイッチの状態に応じた符号の信
   号を生成するエンコーダ回路を担持する第２の回路基板
   と、 第１の複数の回路パターンのそれぞれに接続された対応
   する複数の導電体を有し、該複数の導電体が可撓性の平
   坦な絶縁材料で被覆された第１のフラットケーブルと、 第２の複数の回路パターンのそれぞれに接続された対応
   する複数の導電体を有し、該複数の導電体が可撓性の平
   坦な絶縁材料で被覆された第２のフラットケーブルとを
   含み、 前記第１の回路基板は、前記第１の複数のキースイッチ
   よりも多い数の第２の複数のキースイッチのそれぞれの
   接点の一方の端子を前記マトリスクの第１の方向に相互
   に接続する第１の複数の回路パターンよりも多い数の第
   ３の複数の回路パターン、および該接点の他方の端子を
   該マトリスクの第２の方向に相互に接続する第２の複数
   の回路パターンよりも多い数の第４の複数の回路パター
   ンを有し、第３および第４の回路パターンが互いに交差
   するように印刷配線された第３の回路基板から該第１の
   複数のキースイッチに対応した部分にて切り出されたも
   のであること、前記第２の回路基板は、前記エンコーダ
   回路に第１のフラットケーブルを接続する第１のコネク
   タと、該エンコーダ回路に第２のフラットケーブルを接
   続する第２のコネクタとを含むことを特徴とするキーボ
   ード装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、該装置
   はさらに、 前記第１の複数のキースイッチを担持する全体として矩
   形の平板部材と、 該平板部材の４辺のそれぞれの全長にわたって該４辺の
   対応する辺に係合する互いに同じ形状のスロットが形成
   された４本の長尺状筐体素片と、 該４本の長尺状筐体素片を相互に結合して全体として矩
   形の平面形状を形成する４つの結合部材とを含み、 前記平板部材は、前記長尺状筐体素片および前記結合部
   材によって担持されること、前記４本の長尺状筐体素片
   は、前記平板部材の４辺に係合するスロットの形成され
   た長尺状筐体部材から該４辺に対応する長さ部分にて切
   り出されたものであることを特徴とするキーボード装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、第２の
   回路基板は、第１の回路基板に担持されることを特徴と
   するキーボード装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の装置において、前記エ
   ンコーダ回路は、前記第１の複数のキースイッチに応じ
   た符号化プログラムを蓄積可能なメモリを含むことを特
   徴とするキーボード装置。
5. 【請求項５】 マトリクス状に配列される第１の複数の
   キースイッチのそれぞれの接点の一方の端子を前記マト
   リクスの第１の方向に相互に接続する第１の複数の回路
   パターン、および該接点の他方の端子を前記マトリクス
   の第２の方向に相互に接続する第２の複数の回路パター
   ンを有し、第１および第２の回路パターンが互いに交差
   するように印刷配線された第１の回路基板を用意する工
   程と、 第１の複数のキースイッチより少ない所望の第２の複数
   のキースイッチを用意する工程と、 第１の回路基板から第２の複数のキースイッチに対応し
   た部分を切り出す工程と、 第２の複数のキースイッチの状態に応じた符号の信号を
   生成するエンコーダ回路を担持する第２の回路基板を用
   意する工程と、 前記切り出された部分における第１の複数の回路パター
   ンのそれぞれに、第１のフラットケーブルの可撓性の平
   坦な絶縁材料で被覆された対応する複数の導電体をそれ
   ぞれ接続する工程と、 前記切り出された部分における第２の複数の回路パター
   ンのそれぞれに、第２のフラットケーブルの可撓性の平
   坦な絶縁材料で被覆された対応する複数の導電体をそれ
   ぞれ接続する工程と、 前記エンコーダ回路に接続された第１のコネクタに第１
   のフラットケーブルを、また該エンコーダ回路に接続さ
   れた第２のコネクタに第２のフラットケーブルをそれぞ
   れ接続する工程と、 第２の複数のキースイッチの接点を前記切り出された部
   分における第１および第２の回路パターンに接続する工
   程とを含むことを特徴とするキーボード装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法において、該方法
   はさらに、 全体として矩形の平板部材に第２の複数のキースイッチ
   を装着する工程と、 該平板部材の辺に係合するスロットが形成された長尺状
   筐体部材を用意する工程と、 該長尺状筐体部材から前記平板部材の４辺に対応する長
   さの部分を切り出して該４辺のそれぞれに対応する４本
   の長尺状筐体素片を用意する工程と、 該４本の長尺状筐体素片を前記平板部材の４辺に係合さ
   せる工程と、 前記４本の長尺状筐体素片を４つの結合部材によって相
   互に結合して全体として矩形の平面形状を有する筐体を
   形成する工程とを含むことを特徴とするキーボード装置
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の方法において、該方法
   はさらに、第２の回路基板を第１の回路基板に担持する
   工程を含むことを特徴とするキーボード装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の方法において、前記エ
   ンコーダ回路は、書換え可能なメモリを含み、該方法は
   さらに、前記複数のキースイッチに応じた符号化プログ
   ラムを該メモリに書き込む工程を含むことを特徴とする
   キーボード装置の製造方法。