JP3613560B2 - 発電機構を備えたキー入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機構を備えたキー入力装置に関し、特にパーソナルコンピュータ等の入力装置として用いられ、操作者のキー入力操作によって同時に発電もなされる発電機構を備えたキー入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パーソナルコンピュータ等における入力装置であるキーボードは、パーソナルコンピュータ等の本体と１本あるいはそれ以上のケーブルで接続されており、操作者の行うキー入力による信号はこのケーブルを通してパーソナルコンピュータ等に入力されることになる。このときに必要な電力に関しては、前出のケーブルを使用してパーソナルコンピュータ等本体からキーボードに供給されることになる。
【０００３】
しかし、この形態ではキーボードの設置位置の自由度が無いため、キーボード内部に充電池のような電源を備えて、キー入力内容については赤外線通信や電波によってパーソナルコンピュータ等本体へ送信するようにしてケーブルレス化を実現し、キーボードの設置位置の自由度を持たせるようになった。
【０００４】
このようなケーブルレスのキーボードでは、それ自体に電源が必要であり、特開昭５８ー１０３０１５号公報には、圧電素子を用いてキー操作により発電し、電池の交換や充電を不要にする発電気候を備えたキー入力装置が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、ケーブルレス化されたキーボードは、そのキー入力内容をパーソナルコンピュータ等へ送信／入力のためには必ず電力が必要となり、これらはキーボーに内蔵された電池を利用することになるが、定期的に交換あるいは充電する必要が生じることである。
【０００６】
その理由は、ケーブルレス化によりキーボード外部からの電力供給を行う手段がなくなるためである。
【０００７】
第２の問題点は、特開昭５８−１０３０１５にみられる圧電素子を使用した発電方式の場合、赤外線通信や電波により信号をパーソナルコンピュータへ送信するにのに十分なある程度大きな電力を得ようとすると、機構が大きくなることである。
【０００８】
その理由は、現在の圧電素子の特性から、大きな電力を得るためには積層数の増加や、圧縮力を大きくする必要があり、このために加圧装置を複雑化する必要が生じるためである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上側に設けられ前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記発電用コイルが一定の圧縮力を生じるまで下降しないように阻止する拘束弁（図１の１６）とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記拘束弁の位置を通過して更に下降することを特徴とする。
【００１０】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸（図５の２３）に軸支され通常状態では先端が前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出しているラッチ（図５の２２）と、前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記ラッチの先端が係止して一定の力まで下降しないように阻止するようにするために前記ラッチを通常状態に保持するように前記ラッチを付勢する拘束用付勢手段（図５の２４）と、前記キートップの押下が解除された時に前記発電用ばねの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記ラッチが回転して前記ラッチの先端が前記走行路から退避可能な力で前記ラッチを通常状態に保持するように付勢する復帰用付勢手段（図５の２５）とを含み、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記ラッチより上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記ラッチの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記ラッチの位置を通過して更に下降することを特徴とする。
【００１１】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上側に設けられ上側には倒れ易く下側には倒れ難いリップ（図８の３２）を前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出している弾性を有する拘束弁（図８の３１）と、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁の前記リップに下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記リップを下側に倒して前記拘束弁の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時は前記発電用コイルの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記発電用磁石に押されて前記リップが上側に倒れることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、上端（図１１の４２）が前記発電用コイルの上側に位置し下端（図１１の４３）が前記発電用磁石が上下動する走行路の外側に位置し通常は前記上端が前記発電用コイルの走行路内に突出し前記下端から前記上端までの中間部分（図１１の４４）が垂直線と小さい角度で傾き前記上端の前記発電用磁石と対向する部分が垂直線と大きな角度で前記発電用コイルから外側に行くほど高くなるように傾いているか前期発電用磁石の下面の外側ほど高くなるように垂直線と大きな角度で傾いている面に前記上端が対向しているかのいずれかである板ばね（図１１の４１）とを含み、前記発電用コイルが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねの前記上端より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用電磁石が前記板ばねの前記上端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記上端が前記走行路から退避して前記発電用磁石が前記上端の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記走行路から退避することを特徴とする。
【００１３】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸（図１２の５２）に軸支され通常は先端（図１２の５３）を前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出させている板ばね（図１２の５１）と、この板ばねを下面が前記水平軸より前記発電用磁石の走行路側でしかもこの走行路から外側に離隔した位置で固定支点（図１２の発電用コイル１３の上面）に当接するように付勢する復帰用付勢手段（図１２の５４）とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記板ばねの先端を下側にたわませて前記板ばねの位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記復帰用付勢手段の力に抗して上側に回転して前記走行路から退避することを特徴とする。
【００１４】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、後端が前記発電用コイルの上端近傍に固定され通常は先端を前記発電用電磁石が上下動する走行路内に突出させた板ばねと、前記発電用電磁石により先端が下向きに押されて撓む前記板ばねの下面を前記発電用磁石の走行路から外側に離隔した位置で支持する固定支点とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記発電用磁石が前記板ばねの前記固定支点から先端側を十分に撓ませる力を前記発電用ばねから受けるようになったときに前記板ばねの位置を超えて下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石が前記板ばねの後端から先端までの全体を上側へ撓ませて前記板ばねの先端を前記走行路から退避させることを特徴とする。
【００１５】
上述の発電機構を備えたキー入力装置を用いたキーボードは、前記発電用磁石の上下動により前記発電用コイルに生じる電力を用いてキー入力の内容を無線信号により外部へ送出する用にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置の縦断面図である。
【００１８】
キートップ１１は、下面が支持ばね１２の上端に固定され、支持ばね１１の下端は枠体１７に固定されている。キー１１の下面には発電用磁石１４が発電用ばね１５を介して取り付けられている。枠体１７の支持ばね１２の内側に発電用コイル１３が固定され、発電用コイル１３の上面に拘束弁１６が固定されている。図１は、キートップ１１が非押下の状態を示し、発電用磁石１４が拘束弁１６より上側に位置している。
【００１９】
指でキートップ１１を押し下げることにより支持ばね１２が圧縮され、キートップ１１から指を離せばキートップ１１は支持ばね１２の力で上昇する。発電用ばね１５、発電用磁石１４もキートップ１１に従って下降、上昇するが、拘束弁１６の作用により発電用磁石１４は、キートップ１１とは少しずれた動きをする。
【００２０】
拘束弁１６は、下降する発電用磁石１４に当接して発電用ばね１５の圧縮力が一定の力になるまで発電用磁石１４の下降を一旦遮り、発電用ばね１５の圧縮力が一定の力以上になると発電用磁石１４を通過させて、更に下降することができるようにするものである。しかも、拘束弁１６は上昇する発電用磁石１４には小さな力しか及ぼさず、発電用磁石１４がほとんど停止することなく通過することができるようにするものである。
【００２１】
図５は、拘束弁１６の詳細を示す断面図である。
【００２２】
発電用コイル１３の上面の少なくとも２個所以上の等配された位置に固定されたケース２１に設けられた水平な軸２３にラッチ２２が軸支され、ラッチ２２の後端はケース２１との間に設けられた拘束用ばね２４および復帰用ばね２５とで挟まれ、通常はラッチ２２は水平で先端を発電用磁石１４が上下動する走行路内に突出している。拘束用ばね２４は、以下に述べるように大きな力のばねとし、復帰用ばね２５は小さな力のばねとする。
【００２３】
図６に示すように発電用磁石１４が下降し、ラッチ２２の先端に当接しても拘束用ばね２４の力でラッチ２２の回転が妨げられ、発電用磁石１４は一旦停止し、その後のキートップ１１の下降により発電用ばね１５の圧縮力が一定以上になった時にラッチ２２が図６における右回りに十分に回転してラッチ２２の先端が走行路から退避して発電用磁石１４をさらに下降させる。
【００２４】
一方、図７に示すように発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４がラッチ２２の先端に下側から当接してラッチ２２を図７における左回りに回転させる。この時は、復帰用ばね２５が圧縮させられラッチ２２に反力を及ぼすが、復帰用ばね２５の力は小さいので発電用磁石１４はほとんど停止することなく上昇する。
【００２５】
キートップ１１が図１に示す非押下状態から指で押し下げられ、発電用磁石１４も少しだけ下降したが拘束弁１６に下降を止められた状態を図２に示す。この後、キートップ１１がさらに押し下げられると、支持ばね１２とともに発電用ばね１５も、より大きく圧縮されていき、圧縮力が一定（拘束用ばね２４のばね力に対応する力）に達した時点で図３に示すように発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過して更に下降する。キートップ１１が拘束弁１６の上面に当接しても発電用磁石１４は、発電用ばね１５のばね力および慣性力により、下降を続け図４に示す状態になる。
【００２６】
キートップ１１から指を離し、押下を解除すると、キートップ１１は支持ばね１２の力で上昇し、発電用磁石１４も発電用ばね１５と共に上昇し、図１の状態に戻る。
【００２７】
キートップ１１の押下により発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過すると発電用磁石１４は発電用コイル１３内を下降することとなり、発電用コイル１３に起電力が生じる。この発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過したときの発電用ばね１５の圧縮力は常に一定の値となっており、しかも発電用磁石１４は、停止した状態から発電用ばね１５に押されて下降し始めるので、キートップ１１の押下を繰り返しても発電用磁石１４の速度および加速度の変化状態が常に同一となる再現性があり、発電用コイル１３で常に同じレベルの発電が行われることとなる。
【００２８】
操作者がキートップ１１から指を離すことにより、支持ばね１２の反発力でキー１１、発電用ばね１５、発電用磁石１４が上昇する時も、発電用コイル１３に再び磁束変化による電流が発生する。
【００２９】
操作者のキートップ１１の押し下げおよび離す動作によって交流電流が得られるので、必要に応じて整流する。本実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置を複数並べ、ケーブルレスキーボードに用い、キー入力による信号をパーソナルコンピュータの本体等に送出するための赤外線や電波等の送信機を機能させる目的に発電用コイル１３に生じた電流を利用できる。
【００３０】
ケーブルレスキーボードに蓄電池を備え、発電用コイル１３に生じた電流を整流し、その電流で蓄電池を充電し、蓄電池を電源として赤外線や電波等の送信機を動作させることもできる。
【００３１】
また、本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、ケーブルレスキーボードに限らず、携帯用電子機器等においても用いることができ、発電用コイル１３に生じた電流でその電子機器の回路を動作させるようにすることもできる。
【００３２】
図８は、他の拘束弁の詳細を示す断面図である。
【００３３】
図８において拘束弁３１は、弾性を有するシリコンゴム等で成形され、全体としては環状をなし、発電用コイル１３の上面に沿って固定されている。拘束弁３１の内面に沿って縁が斜め上に向き、発電用磁石１４の走行路内に突出したリップ３２が設けられている。
【００３４】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、図９に示すように発電用磁石１４がリップ３２に当たり、リップ３２を縁が下向きに倒れるように大きく弾性変形させなければならなくて、大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は拘束弁３１の位置で一旦停止することとなる。
【００３５】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、図１０に示すように、発電用磁石１４がリップ３２に当たっても縁を更に上向きになるように少しだけ弾性変形させればよいので小さな抵抗力しか受けないで拘束弁３１の位置を通過する。
【００３６】
なお、拘束弁３１は、環状のものでなくても、発電用コイル１３の上面の等配した位置に複数の分離したものを配置するようにすることもできる。または、環状の拘束弁３１の内面にリップ３２のみを切れ切れに分離して配置するようにしてもよい。
【００３７】
図１１は、さらに他の拘束弁を示す断面図である。
【００３８】
図１１において、発電用コイル１３の内周を等分する位置に配置された縦方向に長い複数の板ばね４１が拘束弁を構成する。板ばね４１の下端４３が発電用コイル１３の下側の発電用磁石１４の走行路の外側の位置で枠体１７に固定され、通常は、上端４２が内側が発電用磁石１４の走行路内に突出し、上端４２と下端４３の間の中間部４４は垂直線に対し小さな角度で傾いている。また、板ばね４１の上端４２は、外側ほど高くなるように垂直線と大きな角度をなすように折り曲げられている。
【００３９】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、図９に示すように発電用磁石１４が板ばね４１の上端４２に当たり、上端４２が傾いているために上端４２を外側へ押し出して発電用磁石１４は上端４２の位置を通過することになるが、上端４２の垂直線に対する傾きが大きいので発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は拘束弁３１の位置で一旦停止することとなる。
【００４０】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が板ばね４１の中間部４４に当たっても中間部４４が垂直線に対し少ししか傾いていないの小さな抵抗力しか受けないで板ばね４１の位置を通過する。
【００４１】
なお、発電用電磁石１４の板ばね４１の上端４２が当たる部分が外側ほど高くなるように傾いている用にして、板ばね４１の上端４２に傾きを設けないようにすることもできる。
【００４２】
図１２は、さらに他の拘束弁を示す断面図である。
【００４３】
図１２において、発電用コイル１３の上面の外周に等配された位置に設けられた複数の水平な軸５２に軸支された複数の板ばね５１が拘束弁を構成する。板ばね５１は、発電用コイル１３後端と枠体１７との間に設けられた圧縮ばね５４により図１２における右回りの回転力を付加されて、通常は下面を発電用コイル１３の上面に当接させて水平な状態にあり、先端５３を発電用磁石１４の走行路に突出させている。ただし、圧縮ばね５４の力は弱く設定しておく。
【００４４】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、発電用磁石１４が板ばね５１の先端５３に当たり、先端５３を下側へ押し曲げて先端５３を走行路から退避させて発電用磁石１４は板ばね５１の位置を通過することになるが、このときは板ばね５１の発電用コイル１３の上面からはみ出た短い部分の曲げのみで先端５３を走行路から退避させなければならないため、発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は板ばね５１の位置で停止することとなる。
【００４５】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が板ばね５１の先端５３に当たると板ばね５１は軸５２を中心に図１２における左回りに回転し、圧縮ばね５４による小さな抵抗力しか受けないで発電用磁石１４は板ばね５１の位置を通過する。
【００４６】
なお、板ばね５１の材質、厚さおよび幅を適当に選ぶほか、先端５３をある程度下に傾けた形状にしておくとか、発電用磁石１４の先端５３が当たる部分に傾斜を設ける等して発電用磁石１４が先端５３を下向きに曲げるときに受ける抵抗力を適当に調節することもできる。また、板ばね５１の発電用コイル１３の上面に接する部分の長さと、接していない先端部分の長さとの比を変えることによっても発電用磁石１４が受ける抵抗力を調整することができる。
【００４７】
また、図１２において、板ばね５１を軸５２に軸支させることなく、後端を固定し、先端を自由端とした片持ち梁状に支持した板ばね（以下の説明で片持ちばねと称す）でさらに他の拘束弁を構成することもできる。ただし、この場合も片持ちばねは上側には自由に曲げられるように空間を設けておき、通常の状態においては片持ちばねの先端は発電用磁石１４の走行路内に突出し、片持ちばねの下面の先端部分を除く他の部分は発電用コイル１３の上面に接しているようにする。
【００４８】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、発電用磁石１４が片持ちばねの先端に当たり、先端を下側へ押し曲げて先端を走行路から退避させて発電用磁石１４は片持ちばねの位置を通過することになるが、このときは片持ちばねの発電用コイル１３の上面からはみ出た短い部分の曲げのみで先端を走行路から退避させなければならないため、発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が生じるように発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は片持ちばねの位置で一旦停止することとなる。
【００４９】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が片持ちばねの先端に当たると片持ちばねの全体が上側に撓んで先端を発電用磁石１４の走行路から退避させることができるため、片持ちばねから小さな抵抗力しか受けないで発電用磁石１４は片持ちばねの位置を通過する。
【００５０】
なお、通常の状態において片持ちばねの下面を発電用コイル１３の上面に密着させないで少しの隙間を設けておけば、発電用磁石１４が下降する際に先端に当たって片持ちばねを下側に撓ませるときに、片持ちばねは、まず全体で少し撓んで下面が発電用コイル１３の上面に当接してから先端部分のみを撓ませることとなるので発電用磁石１４が片持ちばねから受ける抵抗力を少し小さくなるように調整することができる。
【００５１】
【発明の効果】
第１の効果は、操作者のキー入力操作によるキートップの押し下げ速度に依存することのない一様な発電が常に可能となることである。
【００５２】
その理由は、発電用磁石の下降時に拘束弁により、発電用磁石を発電用ばねが一定の圧縮力を生じるまで停止させることにより、発電用磁石の発電用コイル内を上下動作が常に一様になるようにし、発電用コイルが常に同じレベルの発電を行えるようにしているからである。
【００５３】
第２の効果は、ケーブルレス式キーボード等に用いることにより、必要な内蔵電源の機能を果たし、他の内蔵電源を不要とすることができることである。あるいはケーブルレス式キーボード等の内蔵電源としての電池を充電することにより、この電池の使用時間の延長が可能となることである。
【００５４】
その理由は、電力を必要とするキー入力場面で操作者のキー入力操作を元に発電が行われるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１の非押下状態の断面図である。
【図２】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げていて発電用磁石１４が拘束弁１６に停止させられた状態の断面図である。
【図３】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げていて発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過した状態の断面図である。
【図４】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げ発電用コイル１３の上面に当接した状態の断面図である。
【図５】図１中の拘束弁１６の詳細を示す断面図である。
【図６】図５の拘束弁１６のラッチ２２の先端が発電用磁石１４により下側に押された状態の断面図である。
【図７】図５の拘束弁１６のラッチ２２の先端が発電用磁石１４により上側に押された状態の断面図である。
【図８】図１中の拘束弁１６の他の例を示す断面図である。
【図９】図８に示す拘束弁３１のリップ３２が発電用磁石１４により下側に押された状態の断面図である。
【図１０】図８に示す拘束弁３１のリップ３２が発電用磁石１４により上側に押された状態の断面図である。
【図１１】図１中の拘束弁１６のさらに他の例を示す断面図である。
【図１２】図１中の拘束弁１６のさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ キートップ
１２ 支持ばね
１３ 発電用コイル
１４ 発電用磁石
１５ 発電用ばね
１６ 拘束弁
１７ 枠体
２１ ケース
２２ ラッチ
２３ 軸
２４ 拘束用ばね
２５ 復帰用ばね
３１ 拘束弁
３２ リップ
４１ 板ばね
４２ 上端
４３ 下端
４４ 中間部
５１ 板ばね
５２ 軸
５３ 先端
５４ 圧縮ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機構を備えたキー入力装置に関し、特にパーソナルコンピュータ等の入力装置として用いられ、操作者のキー入力操作によって同時に発電もなされる発電機構を備えたキー入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パーソナルコンピュータ等における入力装置であるキーボードは、パーソナルコンピュータ等の本体と１本あるいはそれ以上のケーブルで接続されており、操作者の行うキー入力による信号はこのケーブルを通してパーソナルコンピュータ等に入力されることになる。このときに必要な電力に関しては、前出のケーブルを使用してパーソナルコンピュータ等本体からキーボードに供給されることになる。
【０００３】
しかし、この形態ではキーボードの設置位置の自由度が無いため、キーボード内部に充電池のような電源を備えて、キー入力内容については赤外線通信や電波によってパーソナルコンピュータ等本体へ送信するようにしてケーブルレス化を実現し、キーボードの設置位置の自由度を持たせるようになった。
【０００４】
このようなケーブルレスのキーボードでは、それ自体に電源が必要であり、特開昭５８ー１０３０１５号公報には、圧電素子を用いてキー操作により発電し、電池の交換や充電を不要にする発電気候を備えたキー入力装置が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、ケーブルレス化されたキーボードは、そのキー入力内容をパーソナルコンピュータ等へ送信／入力のためには必ず電力が必要となり、これらはキーボーに内蔵された電池を利用することになるが、定期的に交換あるいは充電する必要が生じることである。
【０００６】
その理由は、ケーブルレス化によりキーボード外部からの電力供給を行う手段がなくなるためである。
【０００７】
第２の問題点は、特開昭５８−１０３０１５にみられる圧電素子を使用した発電方式の場合、赤外線通信や電波により信号をパーソナルコンピュータへ送信するにのに十分なある程度大きな電力を得ようとすると、機構が大きくなることである。
【０００８】
その理由は、現在の圧電素子の特性から、大きな電力を得るためには積層数の増加や、圧縮力を大きくする必要があり、このために加圧装置を複雑化する必要が生じるためである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上側に設けられ前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記発電用コイルが一定の圧縮力を生じるまで下降しないように阻止する拘束弁（図１の１６）とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記拘束弁の位置を通過して更に下降することを特徴とする。
【００１０】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸（図５の２３）に軸支され通常状態では先端が前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出しているラッチ（図５の２２）と、前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記ラッチの先端が係止して一定の力まで下降しないように阻止するようにするために前記ラッチを通常状態に保持するように前記ラッチを付勢する拘束用付勢手段（図５の２４）と、前記キートップの押下が解除された時に前記発電用ばねの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記ラッチが回転して前記ラッチの先端が前記走行路から退避可能な力で前記ラッチを通常状態に保持するように付勢する復帰用付勢手段（図５の２５）とを含み、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記ラッチより上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記ラッチの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記ラッチの位置を通過して更に下降することを特徴とする。
【００１１】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上側に設けられ上側には倒れ易く下側には倒れ難いリップ（図８の３２）を前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出している弾性を有する拘束弁（図８の３１）と、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁の前記リップに下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記リップを下側に倒して前記拘束弁の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時は前記発電用コイルの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記発電用磁石に押されて前記リップが上側に倒れることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、上端（図１１の４２）が前記発電用コイルの上側に位置し下端（図１１の４３）が前記発電用磁石が上下動する走行路の外側に位置し通常は前記上端が前記発電用コイルの走行路内に突出し前記下端から前記上端までの中間部分（図１１の４４）が垂直線と小さい角度で傾き前記上端の前記発電用磁石と対向する部分が垂直線と大きな角度で前記発電用コイルから外側に行くほど高くなるように傾いているか前期発電用磁石の下面の外側ほど高くなるように垂直線と大きな角度で傾いている面に前記上端が対向しているかのいずれかである板ばね（図１１の４１）とを含み、前記発電用コイルが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねの前記上端より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用電磁石が前記板ばねの前記上端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記上端が前記走行路から退避して前記発電用磁石が前記上端の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記走行路から退避することを特徴とする。
【００１３】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸（図１２の５２）に軸支され通常は先端（図１２の５３）を前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出させている板ばね（図１２の５１）と、この板ばねを下面が前記水平軸より前記発電用磁石の走行路側でしかもこの走行路から外側に離隔した位置で固定支点（図１２の発電用コイル１３の上面）に当接するように付勢する復帰用付勢手段（図１２の５４）とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記板ばねの先端を下側にたわませて前記板ばねの位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記復帰用付勢手段の力に抗して上側に回転して前記走行路から退避することを特徴とする。
【００１４】
本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、下端が枠体（図１の１７）に固定された支持ばね（図１の１２）と、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップ（図１の１１）と、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばね（図１の１５）と、前記枠体に固定された発電用コイル（図１の１３）と、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石（図１の１４）と、後端が前記発電用コイルの上端近傍に固定され通常は先端を前記発電用電磁石が上下動する走行路内に突出させた板ばねと、前記発電用電磁石により先端が下向きに押されて撓む前記板ばねの下面を前記発電用磁石の走行路から外側に離隔した位置で支持する固定支点とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記発電用磁石が前記板ばねの前記固定支点から先端側を十分に撓ませる力を前記発電用ばねから受けるようになったときに前記板ばねの位置を超えて下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石が前記板ばねの後端から先端までの全体を上側へ撓ませて前記板ばねの先端を前記走行路から退避させることを特徴とする。
【００１５】
上述の発電機構を備えたキー入力装置を用いたキーボードは、前記発電用磁石の上下動により前記発電用コイルに生じる電力を用いてキー入力の内容を無線信号により外部へ送出する用にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置の縦断面図である。
【００１８】
キートップ１１は、下面が支持ばね１２の上端に固定され、支持ばね１１の下端は枠体１７に固定されている。キー１１の下面には発電用磁石１４が発電用ばね１５を介して取り付けられている。枠体１７の支持ばね１２の内側に発電用コイル１３が固定され、発電用コイル１３の上面に拘束弁１６が固定されている。図１は、キートップ１１が非押下の状態を示し、発電用磁石１４が拘束弁１６より上側に位置している。
【００１９】
指でキートップ１１を押し下げることにより支持ばね１２が圧縮され、キートップ１１から指を離せばキートップ１１は支持ばね１２の力で上昇する。発電用ばね１５、発電用磁石１４もキートップ１１に従って下降、上昇するが、拘束弁１６の作用により発電用磁石１４は、キートップ１１とは少しずれた動きをする。
【００２０】
拘束弁１６は、下降する発電用磁石１４に当接して発電用ばね１５の圧縮力が一定の力になるまで発電用磁石１４の下降を一旦遮り、発電用ばね１５の圧縮力が一定の力以上になると発電用磁石１４を通過させて、更に下降することができるようにするものである。しかも、拘束弁１６は上昇する発電用磁石１４には小さな力しか及ぼさず、発電用磁石１４がほとんど停止することなく通過することができるようにするものである。
【００２１】
図５は、拘束弁１６の詳細を示す断面図である。
【００２２】
発電用コイル１３の上面の少なくとも２個所以上の等配された位置に固定されたケース２１に設けられた水平な軸２３にラッチ２２が軸支され、ラッチ２２の後端はケース２１との間に設けられた拘束用ばね２４および復帰用ばね２５とで挟まれ、通常はラッチ２２は水平で先端を発電用磁石１４が上下動する走行路内に突出している。拘束用ばね２４は、以下に述べるように大きな力のばねとし、復帰用ばね２５は小さな力のばねとする。
【００２３】
図６に示すように発電用磁石１４が下降し、ラッチ２２の先端に当接しても拘束用ばね２４の力でラッチ２２の回転が妨げられ、発電用磁石１４は一旦停止し、その後のキートップ１１の下降により発電用ばね１５の圧縮力が一定以上になった時にラッチ２２が図６における右回りに十分に回転してラッチ２２の先端が走行路から退避して発電用磁石１４をさらに下降させる。
【００２４】
一方、図７に示すように発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４がラッチ２２の先端に下側から当接してラッチ２２を図７における左回りに回転させる。この時は、復帰用ばね２５が圧縮させられラッチ２２に反力を及ぼすが、復帰用ばね２５の力は小さいので発電用磁石１４はほとんど停止することなく上昇する。
【００２５】
キートップ１１が図１に示す非押下状態から指で押し下げられ、発電用磁石１４も少しだけ下降したが拘束弁１６に下降を止められた状態を図２に示す。この後、キートップ１１がさらに押し下げられると、支持ばね１２とともに発電用ばね１５も、より大きく圧縮されていき、圧縮力が一定（拘束用ばね２４のばね力に対応する力）に達した時点で図３に示すように発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過して更に下降する。キートップ１１が拘束弁１６の上面に当接しても発電用磁石１４は、発電用ばね１５のばね力および慣性力により、下降を続け図４に示す状態になる。
【００２６】
キートップ１１から指を離し、押下を解除すると、キートップ１１は支持ばね１２の力で上昇し、発電用磁石１４も発電用ばね１５と共に上昇し、図１の状態に戻る。
【００２７】
キートップ１１の押下により発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過すると発電用磁石１４は発電用コイル１３内を下降することとなり、発電用コイル１３に起電力が生じる。この発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過したときの発電用ばね１５の圧縮力は常に一定の値となっており、しかも発電用磁石１４は、停止した状態から発電用ばね１５に押されて下降し始めるので、キートップ１１の押下を繰り返しても発電用磁石１４の速度および加速度の変化状態が常に同一となる再現性があり、発電用コイル１３で常に同じレベルの発電が行われることとなる。
【００２８】
操作者がキートップ１１から指を離すことにより、支持ばね１２の反発力でキー１１、発電用ばね１５、発電用磁石１４が上昇する時も、発電用コイル１３に再び磁束変化による電流が発生する。
【００２９】
操作者のキートップ１１の押し下げおよび離す動作によって交流電流が得られるので、必要に応じて整流する。本実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置を複数並べ、ケーブルレスキーボードに用い、キー入力による信号をパーソナルコンピュータの本体等に送出するための赤外線や電波等の送信機を機能させる目的に発電用コイル１３に生じた電流を利用できる。
【００３０】
ケーブルレスキーボードに蓄電池を備え、発電用コイル１３に生じた電流を整流し、その電流で蓄電池を充電し、蓄電池を電源として赤外線や電波等の送信機を動作させることもできる。
【００３１】
また、本発明の発電機構を備えたキー入力装置は、ケーブルレスキーボードに限らず、携帯用電子機器等においても用いることができ、発電用コイル１３に生じた電流でその電子機器の回路を動作させるようにすることもできる。
【００３２】
図８は、他の拘束弁の詳細を示す断面図である。
【００３３】
図８において拘束弁３１は、弾性を有するシリコンゴム等で成形され、全体としては環状をなし、発電用コイル１３の上面に沿って固定されている。拘束弁３１の内面に沿って縁が斜め上に向き、発電用磁石１４の走行路内に突出したリップ３２が設けられている。
【００３４】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、図９に示すように発電用磁石１４がリップ３２に当たり、リップ３２を縁が下向きに倒れるように大きく弾性変形させなければならなくて、大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は拘束弁３１の位置で一旦停止することとなる。
【００３５】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、図１０に示すように、発電用磁石１４がリップ３２に当たっても縁を更に上向きになるように少しだけ弾性変形させればよいので小さな抵抗力しか受けないで拘束弁３１の位置を通過する。
【００３６】
なお、拘束弁３１は、環状のものでなくても、発電用コイル１３の上面の等配した位置に複数の分離したものを配置するようにすることもできる。または、環状の拘束弁３１の内面にリップ３２のみを切れ切れに分離して配置するようにしてもよい。
【００３７】
図１１は、さらに他の拘束弁を示す断面図である。
【００３８】
図１１において、発電用コイル１３の内周を等分する位置に配置された縦方向に長い複数の板ばね４１が拘束弁を構成する。板ばね４１の下端４３が発電用コイル１３の下側の発電用磁石１４の走行路の外側の位置で枠体１７に固定され、通常は、上端４２が内側が発電用磁石１４の走行路内に突出し、上端４２と下端４３の間の中間部４４は垂直線に対し小さな角度で傾いている。また、板ばね４１の上端４２は、外側ほど高くなるように垂直線と大きな角度をなすように折り曲げられている。
【００３９】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、図９に示すように発電用磁石１４が板ばね４１の上端４２に当たり、上端４２が傾いているために上端４２を外側へ押し出して発電用磁石１４は上端４２の位置を通過することになるが、上端４２の垂直線に対する傾きが大きいので発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は拘束弁３１の位置で一旦停止することとなる。
【００４０】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が板ばね４１の中間部４４に当たっても中間部４４が垂直線に対し少ししか傾いていないの小さな抵抗力しか受けないで板ばね４１の位置を通過する。
【００４１】
なお、発電用電磁石１４の板ばね４１の上端４２が当たる部分が外側ほど高くなるように傾いている用にして、板ばね４１の上端４２に傾きを設けないようにすることもできる。
【００４２】
図１２は、さらに他の拘束弁を示す断面図である。
【００４３】
図１２において、発電用コイル１３の上面の外周に等配された位置に設けられた複数の水平な軸５２に軸支された複数の板ばね５１が拘束弁を構成する。板ばね５１は、発電用コイル１３後端と枠体１７との間に設けられた圧縮ばね５４により図１２における右回りの回転力を付加されて、通常は下面を発電用コイル１３の上面に当接させて水平な状態にあり、先端５３を発電用磁石１４の走行路に突出させている。ただし、圧縮ばね５４の力は弱く設定しておく。
【００４４】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、発電用磁石１４が板ばね５１の先端５３に当たり、先端５３を下側へ押し曲げて先端５３を走行路から退避させて発電用磁石１４は板ばね５１の位置を通過することになるが、このときは板ばね５１の発電用コイル１３の上面からはみ出た短い部分の曲げのみで先端５３を走行路から退避させなければならないため、発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は板ばね５１の位置で停止することとなる。
【００４５】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が板ばね５１の先端５３に当たると板ばね５１は軸５２を中心に図１２における左回りに回転し、圧縮ばね５４による小さな抵抗力しか受けないで発電用磁石１４は板ばね５１の位置を通過する。
【００４６】
なお、板ばね５１の材質、厚さおよび幅を適当に選ぶほか、先端５３をある程度下に傾けた形状にしておくとか、発電用磁石１４の先端５３が当たる部分に傾斜を設ける等して発電用磁石１４が先端５３を下向きに曲げるときに受ける抵抗力を適当に調節することもできる。また、板ばね５１の発電用コイル１３の上面に接する部分の長さと、接していない先端部分の長さとの比を変えることによっても発電用磁石１４が受ける抵抗力を調整することができる。
【００４７】
また、図１２において、板ばね５１を軸５２に軸支させることなく、後端を固定し、先端を自由端とした片持ち梁状に支持した板ばね（以下の説明で片持ちばねと称す）でさらに他の拘束弁を構成することもできる。ただし、この場合も片持ちばねは上側には自由に曲げられるように空間を設けておき、通常の状態においては片持ちばねの先端は発電用磁石１４の走行路内に突出し、片持ちばねの下面の先端部分を除く他の部分は発電用コイル１３の上面に接しているようにする。
【００４８】
キートップ１１の押下時に発電用磁石１４が下降するときは、発電用磁石１４が片持ちばねの先端に当たり、先端を下側へ押し曲げて先端を走行路から退避させて発電用磁石１４は片持ちばねの位置を通過することになるが、このときは片持ちばねの発電用コイル１３の上面からはみ出た短い部分の曲げのみで先端を走行路から退避させなければならないため、発電用磁石１４は大きな抵抗力を受け、この大きな抵抗力に等しい圧縮力が生じるように発電用ばね１５が圧縮されるまで発電用磁石１４は片持ちばねの位置で一旦停止することとなる。
【００４９】
一方、キートップ１１の押下の解除により、発電用磁石１４が上昇する時は、発電用磁石１４が片持ちばねの先端に当たると片持ちばねの全体が上側に撓んで先端を発電用磁石１４の走行路から退避させることができるため、片持ちばねから小さな抵抗力しか受けないで発電用磁石１４は片持ちばねの位置を通過する。
【００５０】
なお、通常の状態において片持ちばねの下面を発電用コイル１３の上面に密着させないで少しの隙間を設けておけば、発電用磁石１４が下降する際に先端に当たって片持ちばねを下側に撓ませるときに、片持ちばねは、まず全体で少し撓んで下面が発電用コイル１３の上面に当接してから先端部分のみを撓ませることとなるので発電用磁石１４が片持ちばねから受ける抵抗力を少し小さくなるように調整することができる。
【００５１】
【発明の効果】
第１の効果は、操作者のキー入力操作によるキートップの押し下げ速度に依存することのない一様な発電が常に可能となることである。
【００５２】
その理由は、発電用磁石の下降時に拘束弁により、発電用磁石を発電用ばねが一定の圧縮力を生じるまで停止させることにより、発電用磁石の発電用コイル内を上下動作が常に一様になるようにし、発電用コイルが常に同じレベルの発電を行えるようにしているからである。
【００５３】
第２の効果は、ケーブルレス式キーボード等に用いることにより、必要な内蔵電源の機能を果たし、他の内蔵電源を不要とすることができることである。あるいはケーブルレス式キーボード等の内蔵電源としての電池を充電することにより、この電池の使用時間の延長が可能となることである。
【００５４】
その理由は、電力を必要とするキー入力場面で操作者のキー入力操作を元に発電が行われるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１の非押下状態の断面図である。
【図２】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げていて発電用磁石１４が拘束弁１６に停止させられた状態の断面図である。
【図３】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げていて発電用磁石１４が拘束弁１６の位置を通過した状態の断面図である。
【図４】図１の発電機構を備えたキー入力装置のキートップ１１を押し下げ発電用コイル１３の上面に当接した状態の断面図である。
【図５】図１中の拘束弁１６の詳細を示す断面図である。
【図６】図５の拘束弁１６のラッチ２２の先端が発電用磁石１４により下側に押された状態の断面図である。
【図７】図５の拘束弁１６のラッチ２２の先端が発電用磁石１４により上側に押された状態の断面図である。
【図８】図１中の拘束弁１６の他の例を示す断面図である。
【図９】図８に示す拘束弁３１のリップ３２が発電用磁石１４により下側に押された状態の断面図である。
【図１０】図８に示す拘束弁３１のリップ３２が発電用磁石１４により上側に押された状態の断面図である。
【図１１】図１中の拘束弁１６のさらに他の例を示す断面図である。
【図１２】図１中の拘束弁１６のさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ キートップ
１２ 支持ばね
１３ 発電用コイル
１４ 発電用磁石
１５ 発電用ばね
１６ 拘束弁
１７ 枠体
２１ ケース
２２ ラッチ
２３ 軸
２４ 拘束用ばね
２５ 復帰用ばね
３１ 拘束弁
３２ リップ
４１ 板ばね
４２ 上端
４３ 下端
４４ 中間部
５１ 板ばね
５２ 軸
５３ 先端
５４ 圧縮ばね
Claims (7)
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、前記発電用コイルの上側に設けられ前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記発電用コイルが一定の圧縮力を生じるまで下降しないように阻止する拘束弁とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記拘束弁の位置を通過して更に下降することを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸に軸支され通常状態では先端が前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出しているラッチと、前記キートップの下降に伴って下降してくる前記発電用磁石を前記ラッチの先端が係止して一定の力まで下降しないように阻止するようにするために前記ラッチを通常状態に保持するように前記ラッチを付勢する拘束用付勢手段と、前記キートップの押下が解除された時に前記発電用ばねの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記ラッチが回転して前記ラッチの先端が前記走行路から退避可能な力で前記ラッチを通常状態に保持するように付勢する復帰用付勢手段とを含み、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記ラッチより上側に位置しているが、前記キートップが押下されて下降する過程において前記発電用磁石が前記ラッチの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記ラッチの位置を通過して更に下降することを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、前記発電用コイルの上側に設けられ上側には倒れ易く下側には倒れ難いリップを前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出している弾性を有する拘束弁と、前記キートップが非押下状態では前記発電用磁石は前記拘束弁より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記拘束弁の前記リップに下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用電磁石が前記リップを下側に倒して前記拘束弁の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時は前記発電用コイルの力で前記発電用磁石が上へ上昇するのを妨げないように前記発電用磁石に押されて前記リップが上側に倒れることを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、上端が前記発電用コイルの上側に位置し下端が前記発電用磁石が上下動する走行路の外側に位置し通常は前記上端が前記発電用コイルの走行路内に突出し前記下端から前記上端までの中間部分が垂直線と小さい角度で傾き前記上端の前記発電用磁石と対向する部分が垂直線と大きな角度で前記発電用コイルから外側に行くほど高くなるように傾いているか前期発電用磁石の下面の外側ほど高くなるように垂直線と大きな角度で傾いている面に前記上端が対向しているかのいずれかである板ばねとを含み、前記発電用コイルが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねの前記上端より上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用電磁石が前記板ばねの前記上端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記上端が前記走行路から退避して前記発電用磁石が前記上端の位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記走行路から退避することを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、前記発電用コイルの上端近傍に設けられた水平軸に軸支され通常は先端を前記発電用磁石が上下動する走行路内に突出させている板ばねと、この板ばねを下面が前記水平軸より前記発電用磁石の走行路側でしかもこの走行路から外側に離隔した位置で固定支点に当接するように付勢する復帰用付勢手段とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記発電用ばねの圧縮力が一定になった時に前記発電用磁石が前記板ばねの先端を下側にたわませて前記板ばねの位置を通過して更に下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石に前記板ばねが押されて前記復帰用付勢手段の力に抗して上側に回転して前記走行路から退避することを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 下端が枠体に固定された支持ばねと、下面がこの支持ばねの上端に固定されたキートップと、このキートップの下面に上端が固定された発電用ばねと、前記枠体に固定された発電用コイルと、前記発電用ばねの下端に固定され前記支持ばねまたは前記発電用ばねの伸縮により前記発電用コイルの内側を上下動可能な発電用磁石と、後端が前記発電用コイルの上端近傍に固定され通常は先端を前記発電用電磁石が上下動する走行路内に突出させた板ばねと、前記発電用電磁石により先端が下向きに押されて撓む前記板ばねの下面を前記発電用磁石の走行路から外側に離隔した位置で支持する固定支点とを含み、前記キートップが非押下状態では、前記発電用磁石は前記板ばねより上側に位置しているが、前記キートップが押されて下降する過程において前記発電用磁石が前記板ばねの先端に下降を一旦止められて前記板ばねの前記固定支点から先端側を十分に撓ませる力を前記発電用ばねから受けるようになったときに前記板ばねの位置を超えて下降し、前記キートップの押下が解除された時には前記発電用ばねの力で上昇する発電用磁石が前記板ばねの後端から先端までの全体を上側へ撓ませて前記板ばねの先端を前記走行路から退避させることを特徴とする発電機構を備えたキー入力装置。
- 前記発電用磁石の上下動により前記発電用コイルに生じる電力を用いてキー入力の内容を無線信号により外部へ送出する請求項１〜６のいずれかに記載の発電機構を備えたキー入力装置を用いたキーボード。
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