JP3689843B2

JP3689843B2 - キースイッチ

Info

Publication number: JP3689843B2
Application number: JP24134599A
Authority: JP
Inventors: 正之米山
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-08-27
Also published as: EP1079403A3; DE69916826D1; EP1079403B1; TW486703B; EP1079403A2; JP2001067977A; US6107584A; DE69916826T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キーボート入力装置用キースイッチに係り、特にノート型パソコン、モバイル等の携帯型パソコンのキーボード入力装置に用いて好適なキースイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ノート型パソコン、モバイル等の携帯型パソコンのキーボード入力装置に対する薄型化の要求は益々強くなっており、この要求に応えるべく、例えば、特開平６−２６００５３号公報には、図４に示すようなキースイッチが提案されている。このものは、可動接点を備えたフレキシブル回路基板（スイッチ基板）１上に板状ホルダ２を重合固定し、該ホルダ２に下部が支承されたパンタグラフ組立体（案内支持部材）３の上部にキートップ４を装着している。
【０００３】
前記パンタグラフ組立体３は、Ｘ形をなすように中間部がヒンジ結合された２つのヒンジ部材（可動部材）５，６を備えており、両可動部材５，６は、それぞれの一端部がホルダ２およびキートップ４に設けた挟持部２ａ、４ａに回動可能に支持されると共に、それぞれの他端部がキートップ４およびホルダ２に設けた摺動段部４ｂ、２ｂに摺動可能に支持されている。キートップ４は、前記ホルダ２の開口から突出させた、前記可動接点を包囲するラバースプリング７の付勢力をパンタグラフ組立体３を介して受けることで、常時は図示の上昇端に位置決めされ、この状態からキートップ４を押込むと、パンタグラフ組立体３が折畳まれてラバースプリング７が押つぶされ、前記可動接点が閉成するようになる。すなわち、ホルダ２とキートップ４との間にパンタグラフ組立体３を介装することで、キートップ４の設置高さを可及的に低くすることができ、その分、キーボード入力装置が薄型化することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したキースイッチは、製造コストが安価であること、ホルダ２およびキートップ４とパンタグラフ組立体３との間に良好な摺動フィーリング性が得られることなどの理由により、ホルダ２を始め、キートップ４、可動部材５，６などの各要素が全て樹脂により形成されていた。この場合、強度的な制約および成形時における樹脂回りの制約から、特にホルダ２を薄肉にすることには限界があり（１mm程度が限界）、挟持部２ａおよび摺動段部２ｂを含めれば、ホルダ２は全体としてかなりの厚さとなり、キーボード入力装置に対する、さらなる薄型化の要求に応えることができないという問題があった。
【０００５】
なお、ホルダ２を金属製とすることで、その薄型化は可能であるが、この場合は、パンタグラフ組立体３を構成する２つの可動部材５，６がホルダ２に金属接触することとなって、摺動フィーリング性が悪化し、その上、挟持部２ａおよび摺動段部２ｂを成形する複雑な加工が必要となって製造コストが大幅に上昇し、根本的な解決には至らない。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、摺動フィーリング性を犠牲にしたり、あるいは製造コストの大幅な上昇を来すことなくホルダの薄型化を達成し、もってキーボード入力装置の薄型化に大きく寄与するキースイッチを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、可動接点を備えたスイッチ基板上に板状ホルダを重合固定し、該ホルダに下部が支承された樹脂製パンタグラフ組立体の上部に樹脂製キートップを装着し、前記ホルダの開口から突出させた、前記可動接点を包囲するラバースプリングの付勢力により常時は前記キートップを浮上させ、かつ該キートップの押込みに応じて前記可動接点を閉成させるキースイッチにおいて、前記ホルダを、前記開口を有する金属製支持プレートと該支持プレートの開口縁に沿って配置固定された樹脂製支持フレームとから形成し、前記支持フレームを、前記支持プレートの開口縁に一体形成した起立片とスイッチ基板との間に挟持させると共に、前記支持フレームに前記パンタグラフ組立体の下部を支承させたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成したキースイッチにおいて、ホルダを金属製支持プレートと前記パンタグラフ組立体の下部を支承する樹脂製支持フレームとから形成したので、支持プレートとして薄肉のものを用いることが可能になり、全体を樹脂で形成する場合に比べてホルダの薄型化が可能になる。また、支持フレーム、パンタグラフ組立体およびキートップは何れも樹脂製となっているので、ホルダおよびキートップとパンタグラフ組立体との間に良好な摺動フィーリング性が確保される。
【０００９】
本発明において、上記支持フレームは、Ｘ形に配置されたパンタグラフ組立体の一方の可動部材の下端部を係止する挟持部と該パンタグラフ組立体の他方の可動部材の下端部を係止する摺動段部とを備え、前記挟持部と摺動段部とは、それぞれスイッチ基板と協働して、前記一方の可動部材の下端部を回動可能に支持する軸承部と前記他方の可動部材の下端部を摺動可能に支持する摺動案内溝を形成するようになっている構成とすることができる。
【００１０】
本発明は、上記支持プレートの素材を限定するものではないが、該支持プレートの素材としては、強度および耐食性に優れたステンレス鋼の薄板を用いるのが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１乃至３は、本発明に係るキースイッチの一つの実施の形態を示したものである。本キースイッチは、後述する可動接点（図３）を包囲するラバースプリング１１を複数備えたスイッチ基板１０と、このスイッチ基板１０上に重合固定され、前記ラバースプリング１１を挿通させるための矩形の開口２１を有する板状ホルダ２０と、この板状ホルダ２０に下部が支承されたパンタグラフ組立体３０と、このパンタグラフ組立体３０の上部に取付板４０を介して装着されたキートップ５０とから概略構成されている。
【００１２】
スイッチ基板１０は、図３によく示されるように、金属製（通常、アルミニウム製）の平板１２上にメンブレンシート１３を配置してなっている。メンブレンシート１３は、配線１４を表面に形成した絶縁性接点基板１５と、裏面に可動導体１６を形成した絶縁性可動板１７と、前記接点基板１５と可動板１７とをわずかの間隔で隔離する絶縁性スペーサ１８とからなっており、前記可動導体１６の背面側を包囲する位置に前記ラバースプリング１１が配設されている。ラバースプリング１１は、常時は伸長して図示のドーム形状を維持し、この状態では、可動導体１６が配線１４から離間して可動接点が開成状態を維持する。そして、この開成状態からラバースプリング１１を押しつぶすと、その頂部内側に存在する突起１１ａが可動板１７を押下げ、この結果、可動導体１６が配線１４に接触して可動接点が閉成するようになる。なお、ラバースプリング１１への押圧力を解除すると、その復元力で図示の状態に復帰する。
【００１３】
ホルダ２０は、前記開口２１を有する平板状支持プレート２２と、この支持プレート２２の開口２１内に配置されたコ字形の支持フレーム２３とから構成されている。支持プレート２２は、ここでは、板厚の極めて薄い（0.2mm 程度）ステンレス鋼板からなっており、その開口２１の縁部には開口内に向けて上方傾斜する複数の起立片２４が一体に形成されている。一方、支持フレーム２３は、樹脂から一体成形され、その外周面には、各起立片２４の嵌合を可能とする嵌合溝２５が形成されている。そして、支持フレーム２３は、その嵌合溝２５に起立片２４を嵌合させることにより前記開口２１内に前後、左右に位置決めされると共に、該起立片２４と前記スイッチ基板１０との間に挟持されている。支持フレーム２３にはまた、その左右脚片の内側に、後に詳述するパンタグラフ組立体３０の下部を支承する一対の挟持部２６と一対の摺動段部２７とが形成されている。
【００１４】
パンタグラフ組立体３０は、樹脂から一体成形された枠形状の２つの可動部材３１，３２をＸ形をなすように相互にヒンジ結合してなっている。より詳しくは、一方の可動部材（第１の可動部材）３１の左右枠片にはヒンジピン３３が、他方の可動部材（第２の可動部材）３２の左右枠片には前記ヒンジピン３３を嵌入可能なピン孔３４がそれぞれ設けられている。また、第１の可動部材３１は、その基端部を除く大部分が第２の可動部材３２の左右枠片間の間隔よりも狭幅に形成されており、この第１の可動部材３１を第２の可動部材３２の内側に位置させた状態のもと、両可動部材を相互に撓ませながらピン孔３４にヒンジピン３３を嵌入させることで、第１の可動部材３１と第２の可動部材３２とは、相互に回動可能に結合される。
【００１５】
上記パンタグラフ組立体３０を構成する第１の可動部材３１の基端部は広幅に形成されており、この基端部の左右隅角部には、前記ホルダ２０を構成する支持フレーム２３の挟持部２６に嵌合可能な第２のヒンジピン３５が突設されている。挟持部２６は、支持フレーム２３の裏面側を広幅とした異形溝形状をなしており（図１）、支持フレーム２３の裏面側から第１の可動部材３１を上方へ移動させることで、その第２のヒンジピン３５が挟持部２６に係止される。一方、パンタグラフ組立体３０を構成する第２の可動部材３２は、その一端の左右隅角部に、前記支持フレーム２３の摺動段部２７に係合可能な摺動ピン３６を突設している。この摺動ピン３６は、支持フレーム２３の裏面側から第２の可動部材３２を上方へ移動させることで、前記摺動段部２７に係止される。しかして、最終の組立状態において、これら挟持部２６および摺動段部２７の背面側は、前記スイッチ基板１０により閉鎖されるようになっており、これにより、挟持部２６とスイッチ基板１０との間には、第１の可動部材３１の基端側の第２のヒンジピン３５を回動可能に支承する軸承部３７が協働して形成され、一方、摺動段部２７とスイッチ基板１０との間には、第２の可動部材３２の摺動ピン３６を摺動案内するための摺動案内溝３８が協働して形成される。
【００１６】
取付板４０は、その両端に階段状に下がった支承部４１，４２を設けている。これら支承部のうち、一端側の支承部４１は前記第１の可動部材３１の先端側の枠片（軸片）３１ａを、その他端側の支承部４２は前記第２の可動部材３２の他端側の枠片（軸片）３２ａをそれぞれ係止する役割をなすもので、その一端側の支承部４１がかなりの長さを有しているのに対し、他端側の支承部４２は前記軸片３２ａを支持するに足る必要最小限の長さを有している。一方、キートップ５０の裏面には、前記取付板４０の両端の支承部４１，４２に係合可能なフック５１，５２が突設されている。キートップ５０は、その両端のフック５１，５２に取付板４０の支承部４１，４２を引掛けることで、該取付板４０に脱着可能に結合される。しかして、この結合状態において、取付板４０の一端側の支承部４１とキートップ５０との間には、前記第１の可動部材３１の先端側の軸片３１ａを摺動案内するための摺動案内溝４３が協働して形成され、一方、取付板４０の他端側の支承部４２とキートップ５０との間には、前記第２の可動部材３２の軸片３２ａを回動可能に支承する軸承部４４が協働して形成される。なお、取付板４０およびキートップ５０はそれぞれ樹脂から一体成形されており、両者は、キートップ５０の裏面に突設した位置決め用割りピン５３を取付板４０の中央に開けた位置決め孔４５に嵌合させることで、相互に位置決めされるようになっている。
【００１７】
上記キースイッチを組立てるには、先ず、第１の可動部材３１と第２の可動部材３２とを、それぞれに設けたヒンジピン３３とピン孔３４とを利用して一体化し、パンタグラフ組立体３０を得る。次に、取付板４０の一方の支承部４１に前記第１の可動部材３１の軸片３１ａを載せると共に、第２の可動部材３２の軸片３２ａを撓ませながら、これを取付板４０の他方の支承部４２に引掛け、パンタグラフ組立体３０と取付板４０とのサブアセンブリ体を得る。一方、ホルダ２０は、その支持プレート２２を表裏反対向きとして所定高さに保持し、その起立片２４に支持フレーム２３の嵌合溝２５を嵌合させながら、該支持フレーム２３を起立片２４に載置しておく。この状態のもと、前記パンタグラフ組立体３０と取付板４０とのサブアセンブリ体をホルダ２０の開口２１を通して押込む。すると、パンタグラフ組立体３０を構成する第１の可動部材３１の第２のヒンジピン３５が支持フレーム２３の挟持部２６に引掛かると共に、第２の可動部材３２の摺動ピン３６が支持フレーム２３の摺動段部２７に引掛かる。
【００１８】
その後、ホルダ２０の開口２１からラバースプリング１１を突出させながらホルダ２０の支持プレート２２にスイッチ基板１０を重合固定する。すると、支持フレーム２３とスイッチ基板１０との間に軸承部３７と摺動案内部３８とが協働して形成され、該軸承部３７にパンタグラフ組立体３０を構成する第１の可動部材３１の下端部（第２のヒンジピン３５）が回動可能に支承されると共に、該摺動案内部３８に第２の可動部材３２の下端部（摺動ピン３６）が摺動可能に支持される。これと同時に、ラバースプリング１１の付勢力が取付板４０に加えられ、パンタグラフ組立体３０が伸長して取付板４０がホルダ２０から浮上した状態となる。この段階でホルダ２０を反転させ、キートップ５０を、その割りピン５３と取付板４０の位置決め孔４５とを位置合せしながら取付板４０に上方から押込むと、キートップ５０のフック５１，５２に取付板４０の支承部４１，４２の先端部が引掛かり、キートップ５０が取付板４０に一体化される。これにより、取付板４０とキートップ５０との間に摺動案内部４３と軸承部４４とが協働して形成され、該摺動案内部４３に第１の可動部材３１の上端部（軸片３１ａ）が摺動可能に支持されると共に、該軸承部４４に第２の可動部材３２の上端部（軸片３２ａ）が回動可能に支承され、これにて、キースイッチは完成する。
【００１９】
本キースイッチは、ホルダ２０を金属製支持プレート２２とパンタグラフ組立体３０の下部を支承する樹脂製支持フレーム２３とから形成しているので、支持プレート２２として薄肉のものを用いることが可能になり、全体を樹脂で形成する場合に比べてホルダ２０の薄型化が可能になる。しかも、支持プレート２２は、単純な平板形状となっているので、製造コストの上昇はわずかとなる。
本実施の形態において、支持フレーム２３は、支持プレート２２の開口２１内においてその開口縁に設けた複数の起立片２４とスイッチ基板１０との間に挟持される構成となっているので、支持フレーム２３の組付けはきわめて簡単となる。また、支持フレーム２３は、Ｘ形に配置されたパンタグラフ組立体３０の一方の可動部材３１の下端部を回動自在に支持する挟持部２５と前記パンタグラフ組立体の他方の可動部材３２の下端部を摺動可能に支持する摺動段部２６とを備える構造としているので、パンタグラフ組立体３０をホルダ２０の開口２１を通して一方向へ移動させるだけで、パンタグラフ組立体３０の下部を支持フレーム２３に係止することができ、パンタグラフ組立体３０の組付けは簡単となる。さらに、パンタグラフ組立体３０の上部には取付板４０を介してキートップ５０を脱着可能に装着する構造としているので、本キースイッチの組立は、全体として簡単となる。
【００２０】
このように完成したキースイッチは、キートップ５０を押込むと、パンタグラフ組立体３を構成する第１、第２の可動部材３１、３２が軸承部３７、４４を支点に揺動すると同時に、それぞれの一端部が摺動案内部４３、３８に沿って摺動し、パンタグラフ組立体３０が折畳まれて、ラバースプリング７が押つぶされ、この結果、スイッチ基板１０内の可動接点が閉成する。一方、この状態からキートップ５０への押圧力を解除すると、ラバースプリング１１の復元力で、第１、第２の可動部材３１、３２が軸承部３７、４４を支点に再び揺動すると同時に、それぞれの一端部が摺動案内部４３、３８に沿って再び摺動し、パンタグラフ組立体３０が伸長してキートップ５０が、図１に示す元の状態に復帰し、スイッチ基板１０内の可動接点が開成する。しかして、前記摺動案内部４３、３８を提供するホルダ２０の支持フレーム２３を始め、パンタグラフ組立体３０を構成する第１、第２の可動部材３１、３２、取付板４０並びにキートップ５０が樹脂製となっているので、パンタグラフ組立体３０とホルダ２０およびキートップ５０との間に良好な摺動フィーリング性が確保される。
【００２１】
ここで、キーボード入力装置は、多数のキースイッチを装備するので、これに必要数のキースイッチを一度に組込むには、例えば、次のような組立手順を採用する。
すなわち、必要数のキートップ５０の載置部を有するトレイ（図示略）を用意し、このトレイの各載置部に逆向きにキートップ５０を載置する。次に、このトレイ上に前記ホルダ２０を構成する支持プレート２２を逆向きに被せ、支持プレート２２の開口２１内にキートップ５０のフック５１，５２を位置させ、続いて、各支持フレーム２３を支持プレート２２の開口２１に納めて、これを支持プレート２２の起立片２４上に載置する。一方、別途パンタグラフ組立体３０と取付板４０とを一体化したサブアセンブリ体を用意し、各サブアセンブリ体を、その取付板４０を先行して前記開口２１に押込み、該取付板４０の支承部４１，４２にキートップ５０のフック５１，５２を係合させて、前記サブアセンブリ体にキートップ５０を一体化する。この時、支持フレーム２３の挟持部２５と摺動段部２６とに、パンタグラフ組立体３０の第１の可動部材３１のヒンジピン３５、第２の可動部材３２の摺動ピン３６をそれぞれ係合させる。しかる後、スイッチ基板１０を、そのラバースプリング１１を前記開口２１内に押込みながら支持プレート２２に合せ、適宜の固定手段でスイッチ基板１０を支持プレート２２に一体化し、これにてキーボード入力装置に対する各キースイッチの組付けは完了する。
【００２２】
このようにして完成したキーボード入力装置は、金属製の支持プレート２２の使用でホルダ２が薄型となっていることから、全体として薄型となり、ノート型パソコン、モバイル等の携帯型パソコンに用いて好適となる。しかも、メンブレンシート１３は、その背面側が既存の金属製平板１２により、そのおもて面側が前記金属製支持プレート２２によりサンドイッチ状に挟持されるので、グランド面が倍増し、静電破壊（ＥＳＤ）から十分に保護されて耐久信頼性の面でも有利となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るキースイッチによれば、摺動フィーリング性を犠牲にしたり、あるいは製造コストの上昇を来すことなくホルダを薄型化することができ、キーボード入力装置の薄型化に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキースイッチの構造を示す断面図である。
【図２】本キースイッチの構造を示す分解斜視図である。
【図３】本キースイッチを構成するスイッチ基板の構造を断面図である。
【図４】従来のキースイッチの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０スイッチ基板
１１ラバースプリング
１３メンブレンシート
２０ホルダ
２１開口
２２支持プレート
２３支持フレーム
２４起立片
２６挟持部
２７摺動段部
３０パンタグラフ組立体
３１，３２可動部材
３１ａ，３２ａ軸片
３５ヒンジピン
３６摺動ピン
４０取付板
４１，４２取付板の支承部
５０キートップ
５１，５２キートップのフック

Claims

可動接点を備えたスイッチ基板上に板状ホルダを重合固定し、該ホルダに下部が支承された樹脂製パンタグラフ組立体の上部に樹脂製キートップを装着し、前記ホルダの開口から突出させた、前記可動接点を包囲するラバースプリングの付勢力により常時は前記キートップを浮上させ、かつ該キートップの押込みに応じて前記可動接点を閉成させるキースイッチにおいて、前記ホルダを、前記開口を有する金属製支持プレートと該支持プレートの開口縁に沿って配置固定された樹脂製支持フレームとから形成し、前記支持フレームを、前記支持プレートの開口縁に一体形成した起立片とスイッチ基板との間に挟持させると共に、前記支持フレームに前記パンタグラフ組立体の下部を支承させたことを特徴とするキースイッチ。
パンタグラフ組立体の上部に取付板を介してキートップを装着したことを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ。
支持フレームが、Ｘ形に配置されたパンタグラフ組立体の一方の可動部材の下端部を係止する挟持部と該パンタグラフ組立体の他方の可動部材の下端部を係止する摺動段部とを備え、前記挟持部と摺動段部とは、それぞれスイッチ基板と協働して、前記一方の可動部材の下端部を回動可能に支持する軸承部と前記他方の可動部材の下端部を摺動可能に支持する摺動案内溝を形成するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のキースイッチ。
支持プレートが、ステンレス鋼の薄板からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のキースイッチ。