JP3741479B2 - キースイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキースイッチに関し、ワープロ、コンピュータ、計測機器等のキーボードスイッチ、操作スイッチに使用される好適なキースイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、情報機器の普及に伴い、人間の意思を情報機器に伝えるＩ／Ｏとしてのキースイッチ、及びキーボード等の重要性が益々高まっており、特に、キースイッチを複数個配列したキーボードは情報機器への入力手段の主流となっている。また、マンマシンインタフェース重視の風潮に伴い、このようなキースイッチ、及びキーボードには、タッチ感覚の良さといった要素が求められており、個人の感性にマッチした、操作感覚の良いキースイッチを望む声が一層強まっている。
【０００３】
図２５に、従来から用いられているキースイッチの構造の一例を示す。鉄板等で作られたサポートパネル７上にスイッチ要素６であるメンブレンシートが配置され、その上面にさらにハウジング４が配置される。このハウジング４内にはスライダ２と、スプリング５が挿入され、スライダ２を駆動するキートップ１がスライダ２の上部に配置される。
【０００４】
キートップ１が押し下げられると、スライダ２の下端がメンブレンシートを押し、接点を閉じる。メンブレンシートは、複数の接点を印刷した２枚のシートを、この接点に対応する位置に穴を有するスペーサ用シートを介して配置した構造を持つ。接点が閉じられると電気信号が発生し、この信号はディジタル信号に変換されてＣＰＵへ伝達する電子回路へ送られる。
ここで、キートップ１を押し下げる距離やスプリング５を押し下げる際の力の強さ（スプリング強度）等を変えることによって様々なタッチ感覚が得られる。
【０００５】
一般にタッチ感覚は、キーを押した距離（ストローク）に対する指が受ける力（抗力）で示され、これを押下特性と呼ぶ。
従来用いられている図２５のキースイッチ構造における代表的な押下特性を図２６に示す。図２６（ａ）は、スプリング５の力によって直線的に抗力が増加していくことを示している。図２６（ｂ）は、スプリングのかわりにドームゴムと呼ばれるお碗状のゴムを用いた場合の曲線的な押下特性を示している。
また、図２６（ｃ）は、急峻な抗力変化（クリック感）を持つ押下特性を示しているが、これは、スプリング５とドームゴムを組合わせることによって実現される。
【０００６】
このように、タッチ感覚は、ストロークとスプリング強度とともに、クリック感を含めた押下特性によって種々のものが考え出されるが、タッチ感覚の好適さには個人差があり、硬めのタッチを好む人もあり、また柔らかめのタッチを好む人もある。また入力されたことを指を通じて伝えるクリック感を煩わしく感じるため、クリック感のないものを好む人もある。
【０００７】
ただし、従来からの多数の被検者を用いたキースイッチの押下特性の研究によれば、図２７に示すものが理想的な押下特性であると考えられている。
すなわち、キーのぐらつきを少なくするための適度な初圧を持ち、図２７（ａ）に示すように、キートップに加わる抗力がストローク位置によらず一定のもの（抗力の傾きがゼロ）、図２７（ｂ）に示すように、キートップに加わる抗力がキートップを押圧するにつれて減少するもの（抗力の傾きが負）、図２７（ｃ）に示すように、キートップに加わる抗力が減少すると共にある位置でクリック感が得られるもの（抗力の傾きが負＋クリック感）が、軽快に打鍵できるものと考えられている。
【０００８】
しかし、従来用いられているスプリングやドームゴムを利用したキースイッチでは、クリック感のあるものや、一時的に抗力が負となるものもあるが、理想とされる図２７に示した傾きが一定してゼロ、あるいは一定して負となるような押下特性を実現できるものはない。
【０００９】
そこでこの発明は、キースイッチの押下特性における抗力の傾きがゼロ又は負であり、さらにこれに加えてクリック感がある押下特性を実現して、快適な打鍵が可能なキースイッチを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、任意の力が加えられて押圧される被押圧手段と、この被押圧手段に対し、加えられた任意の力に応じて抗力を発生する抗力発生手段と、被押圧手段が押圧された距離に応じて前記抗力に対抗する押圧力を発生する押圧力発生手段とを備え、前記押圧力発生手段が、被押圧手段の押圧方向に対して内径が増加する傾斜面を持った開口部を有しかつその開口部に前記被押圧手段が挿入されるキー固定部材と、被押圧手段に取り付けられ、前記開口部に内接し押圧方向とは略垂直方向に開口部の内壁を押す力を発生する弾性部材とからなることを特徴とするキースイッチを提供するものである。
【００１１】
ここで前記被押圧手段が押圧された距離によらず、前記抗力発生手段が発生する抗力が一定となるように前記押圧力発生手段を調整してもよく、また、前記抗力発生手段が発生する抗力が被押圧手段が押圧されるに従って減少するようにするか、あるいは、前記抗力発生手段が発生する抗力が被押圧手段が押圧されるに従って減少し、かつ被押圧手段が所定の位置まで押圧された場合に、その位置で前記抗力の減少率が変化するように前記押圧力発生手段を調整してもよい。
【００１３】
ここで、前記弾性部材が、圧縮バネと、圧縮バネの両端に装着されるキャップとから構成されるようにしてもよい。
また、滑動性の点から、前記キャップはポリアセタール系樹脂からなることが好ましい。
また、前記弾性部材は、ゴム系材料、板バネ又は捩じりバネであってもよい。
【００１４】
さらに、この発明は、前記キー固定部材が、その開口部の内壁にその内壁をじぐざぐに一周する凹部を有し、この凹部において前記弾性部材が開口部と内接し、前記被押圧手段が押圧されて弾性部材が押圧方向に移動する際に前記キー固定部材が回転するキースイッチを提供するものである。
【００１６】
ここで、前記被押圧手段とは、たとえばキーボード等において実際に指が接触する面を持つキートップを意味する。
また通常キートップを押圧するときにぐらつきをなくすために、キートップが押圧方向に延びた構造を持つか、又は、キートップの下に押圧を補助するスライダが接着される。すなわち、被押圧手段は、キートップ及びスライダによって構成される。ここで、キートップにはＡＢＳ等の材料がもちられ、スライダにはポリアセタール等の材料が用いられる。
【００１７】
通常キーボード等において、前記スライダは、中央部分に開口部を持ったキー固定部材（一般的にハウジングと呼ばれる）の開口部に挿入される。
前記抗力発生手段とは、いわゆる弾性体であればよく、たとえば圧縮バネ（スプリング）、板バネ、ドームゴム、捩じりバネ等を用いることができるが、これに限定するものではない。
ドームゴムとして用いられるゴム系材料としては、たとえばシリコーンゴムを用いることができる。
前記抗力発生手段は、前記ハウジング開口部に挿入される。そしてスライダが抗力発生手段を上方から押圧することによって、この抗力発生手段が上方への抗力を発生する。
【００１８】
前記押圧力発生手段は、前記ハウジングと、押圧方向とは略垂直方向に前記開口部内壁を押す力を発生する弾性部材とから構成される。
ここで、前記抗力に対向する押圧力を発生させるために、前記ハウジングの開口部の内径は、押圧方向の上部が狭く、下部が広くなるように、徐々に増加するように形成される必要がある。すなわち、開口部を形成する内壁は、押圧方向に対して広がる傾斜を持つ。
そして、キートップを押圧して行くに従い、前記弾性部材がこの傾斜した内壁面を押すことにより、前記抗力に対向する押圧力が発生させられる。
この弾性部材も、前記抗力発生手段と同様に、圧縮バネ、板バネ、ドームゴム、捩じりバネ等を用いることができるが、これに限定するものではない。
【００１９】
また、この弾性部材が内壁を押す力、及び内壁の押圧方向に対する傾斜角を適正に調整することによって、被押圧手段が押圧された距離によらず、前記抗力が一定となるようにすることができる。
また、同様に内壁を押す力と傾斜角を調整することによって、被押圧手段が押圧されるに従って前記抗力が減少するようにできる。
被押圧手段が押されるに従って前記抗力が減少し、かつ被押圧手段が所定の位置まで押圧された場合にこの抗力の減少率を変化させるためには、内壁の所定の位置において内壁傾斜面の傾斜角を変化させればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
第１実施例
図１に、この発明の第１実施例のキースイッチの構図の断面図を示す。
図１において、鉄板等で作られたサポートパネル７上に、スイッチ要素６であるメンブレンシートが配置されるが、これは従来と同様である。
さらに、キースイッチは、キーを固定するためのハウジング４と、このハウジング４内に挿入されるスライダ２とこのスライダ２内に挿入された第２バネ要素３と、前記スライダ２を駆動するキートップ１と、前記ハウジング４の内側に配置された第１バネ要素５から構成される。
【００２１】
ハウジング４は、スイッチ要素６の上に固定されるが、その中央部分は、スライダ２が挿入されるようにたとえば円筒形の開口部となっている。この円筒形の開口部の内径は一定ではなく、図１に示すようにスライダ２が押圧される上下方向で異なっていることを特徴とする。
すなわち、押圧方向の上方よりも下方の内径が徐々に大きくなるような傾斜を持つ。ただし、開口部の内壁のうち、キートップ１が押圧されたときに第２バネ要素３が通過する内壁部分４Ｂのみが傾斜を持てばよく、他の内壁部分（４Ａ，４Ｃ）は、キートップの押圧方向に対して平行でよい。図１では、内壁４Ｂは、後述する（９）式で表されるような曲線形状の傾斜を持つものを表している。
【００２２】
第１バネ要素５は、従来と同様に、たとえば圧縮バネあるいはドームゴムが用いられる。
第２バネ要素３は、圧縮バネと、その両端に取り付けられハウジングの開口部と内接するキャップとから構成される。第２バネ要素３自体はスライダ２の下部に、圧入あるいは嵌合等によって取り付けられる。
【００２３】
図３に、第２バネ要素３の構造の具体例を示す。
圧縮バネは圧縮コイルバネが望ましいが、ゴム系のバネを用いても良い。前記キャップは滑動性のよい硬いポリアセタール樹脂が望ましいが、適度な摩擦を利用するためにゴム系のキャップを用いても良い。また、圧縮バネとキャップのどちらもゴム系の樹脂を用いるときは、一体成形することができる。
【００２４】
通常、キートップ１が押圧されていないときは、この図１に示すように、第２バネ要素３は圧縮され、ハウジング４の開口部の比較的狭い内径を持つ内壁と内接している。この内接している内壁部分は一定の内径を持つ。
第２バネ要素３は、この圧縮された状態で一定の内径を持つ内壁を水平方向の力で押圧している。
【００２５】
図２に、キートップ１が押圧されたときのキースイッチの状態の説明図を示す。同図に示すように、キートップ１が押し下げられると、第２バネ要素３も下方に押し下げられ、ハウジングの傾斜した内壁に沿って水平方向に伸びる。このとき、第２バネ要素３は、傾斜した内壁の内接しているが、第２バネ要素３が傾斜した内壁を押す水平方向の力によって、キートップ１、すなわちスライダ２を下方に押し下げる力が発生する。
【００２６】
この第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」は、実際にキートップ１を押圧する力と相乗して、圧縮された第１バネ要素５の抗力に対抗する力となる。別の観点から言えば、キートップ１をある距離だけ押圧すると、それ以後は第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」が加わるため、その後は軽いタッチ感覚でキートップ１を押し下げるように感じられる。
【００２７】
すなわち、第２バネ要素３がないとき、キートップ１を押圧するに従い、第１バネ要素５の抗力は大きくなっていくので、さらにキートップを押圧するためにはキートップ１を押し下げる力（キートップの抗力）も大きくせざるをえないが、この発明では、第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」が加わるので、キートップ１をさらに押圧していっても、キートップ１を押圧する指の力をキートップ１の押圧を開始するときのキートップの抗力と同じ力とすることができる。
このとき、図２７（ａ）に示したような押下特性のキースイッチが得られる。また、第２バネ要素３の圧縮率をさらに強めるように予め調整することで、キートップ１を押圧するにしたがって、キートップの抗力を初期値よりも小さくすることができる。この場合は、図２７（ｂ）のような押下特性のキースイッチが得られる。
【００２８】
図４に、この発明の第１及び第２のバネ要素の力の作用原理の説明図を示す。第１バネ要素５の力の働きを図４（ａ）に、スライダ２内に挿入された第２バネ要素３の力の働きを図４（ｂ）に示す。ここでは、第２バネ要素３の内接点での摩擦はないものとして考える。
【００２９】
釣り合い時（Ｆ1H＝Ｆ2H）の関係をみると、次式が成り立つ。
Ｆ1＝２×Ｆ2／ｔａｎθ
ここで、Ｆ1は第１バネ要素５の抗力を、Ｆ2は第２バネ要素３の内壁を押す力を示している。この式で示されるように、第２バネ要素３の力Ｆ2を大きくすること、または角度θを小さくすることによって、抗力に対抗する力Ｆ2Hを大きくすることができる。第２バネ要素３自体では圧縮量に比例する力を発生させるだけであるが、ハウジングの内壁の傾斜面の角度θは任意の値に設定することができるためキートップ１のストローク位置に対しての力変化は、この角度θにより自由に変化可能である。また、第２バネ要素３のキャップとハウジング４間の摩擦係数の値を変えることでキートップの抗力を変化させることができる。
【００３０】
次のような特性値を持つキースイッチを作れば、図２７（ａ）に示す押下特性が得られる。
図１に示す第１実施例において、たとえば、キートップ１のストローク長を４mmとしたとき、ハウジングの高さ：１０mm、ハウジング４の上部の開口部の内径１０mm、ハウジングの形状をａ1＝０．００１４７、ａ2＝０．０３３０、ａ3＝０．００６１９程度とする。ここでａ1，ａ2，ａ3は、後述する（９）式で表される曲線の係数である。
さらに、第１バネ要素のバネ定数：４ｇ／ｍｍに対して第２バネ要素のバネ定数：１２ｇ／ｍｍとする。
このとき、キートップの抗力をほぼ一定に保つような押下特性（図２７（ａ））を持つキースイッチを作ることができる。また、さらに、ハウジングの形状をａ1＝０．００７２６、ａ2＝０．０３０６、ａ3＝０．０２４７程度とすれば、図２７（ｂ）の押下特性を持つキースイッチを作ることができる。
【００３１】
次に、ハウジング４の内壁と第２バネ要素３のキャップの間に摩擦がある場合の原理について説明する。
図５に、ハウジング４の内壁で、第２バネ要素３が内接する部分の表面に加わる力の作用原理の説明図を示す。ここでこの表面の形状をｇ（ｘ）で表わし、内接する作用点をＡとする。
【００３２】
図５のように、第１、第２のバネ要素５、３による抗力ｆ1、ｆ2は点Ａにおけるスロープ接線方向の分力と、接線に対し垂直方向の分力に分けることができる。ここでｆ1、ｆ2は、バネの縮みを用いて次式で表わされる。
ｆ1＝１／２・ｋ1・〔ｌ1−（ｘ1＋ｘ）〕…………(1)
ｆ2＝ｋ2・〔ｌ2−（ｘ2＋ｇ（ｘ）〕………………(2)
ただし、ｌ1、ｌ2はそれぞれ第１、第２バネ要素の自然長を、ｘ1、ｘ2はそれぞれ第１、第２バネ要素の予備圧縮長さを表わしている。
【００３３】
また、ｇ（ｘ）は第１バネ要素５が図５の原点からｘだけ縮まったときの第２バネ要素３の先端位置のｙ軸における位置を示しており、これがスロープ形状を表わす。
それぞれの抗力の斜面に平行および垂直な方向の分力は次式で与えられる。
ｆ1H＝ｆ1・ｃｏｓ（η） ｆ2H＝ｆ2・ｓｉｎ（η）…………(3)
ｆ1V＝ｆ1・ｓｉｎ（η） ｆ2V＝ｆ2・ｃｏｓ（η）…………(4)
【００３４】
ここで斜面に平行な方向の分力の釣合式は、斜面上の動摩擦係数をμとして次式で示される。
ＦH＝ｆ1H−［ｆ2H＋μ（ｆ1V＋ｆ2H）］……（５）
（５）式に（３）、（４）式を代入して整理すると次式を得る。
【００３５】
これから、実際に指に作用するキートップの抗力Ｆは次のようになる。
右片をｃｏｓ（η）でくくると、
【００３６】
ここでｔａｎ（η）は作用点Ａにおけるスロープ形状関数ｇ（ｘ）の接線の傾きであるから、
ｔａｎ（η）＝ｄ／ｄｘ・ｇ（ｘ）……（７）
とかける。（１）、（２）、（７）式を（６）式に代入して次式（８）を得る。
【００３７】
【数１】
【００３８】
この（８）式により与えられるｇ（ｘ）がスロープ形状である。
例えば図１９のような押下特性を実現するためには、（８）式のＦに５０（ｇ）を代入して、関数ｇ（ｘ）を求めればよい。
ただし（６）式の微分方程式は解析的に解くのが困難であり、通常は数値解析法により近似的に求められている。
【００３９】
ここで、第２バネ要素３のキャップ材料をポリアセタール（旭化成ＬＡ５３１相当品）とした場合の具体例を以下に示す。
摩擦係数μ：0.15
第１バネ要素５のバネ定数ｋ1：４（ｇ／mm）
第２バネ要素３のバネ定数ｋ2：12（ｇ／mm）
第１バネ要素の自然長ｌ1：20（mm）
第２バネ要素の自然長ｌ2：10（mm）
第１バネ要素の予備圧縮長さｘ1：10（mm）
第２バネ要素の予備圧縮長さｘ2：３（mm）
キートップの全ストローク長：4.0mm
【００４０】
以上のように定数を定めると、（８）式より、ハウジングのスロープ形状ｇ（ｘ）は、次式（９）で近似的に表わされる。
ｇ（ｘ）＝ａ1ｘ3＋ａ2ｘ2＋ａ3ｘ……（９）
ここで、ａ1＝0.00147、ａ2＝0.00330、ａ3＝0.00619
このｇ（ｘ）すなわち、ハウジング内壁の表面形状の一例を、図２０に示す。
【００４１】
このように、ｇ（ｘ）で表わされる内壁面を持つハウジングを作れば、図１９、すなわち図２７（ａ）のような押下特性を持った理想的なキースイッチを作ることができる。
【００４２】
図１に示した第１実施例では、ハウジング４の開口部において、内壁の４Ａ及び４Ｃの部分は、押圧方向に対して平行であり、内壁のうち４Ｂの部分が曲線の傾斜を持っていたが、内壁４Ａ，４Ｃに一定の傾斜を持たせてもよい。
この場合には、図２７（ｃ）に示したようなクリック感のある押下特性をもたせることができる。
図２１は、第１実施例において内壁４Ａ及び４Ｃの部分にも一定の傾斜をもたせたハウジングの概略図を示している。
【００４３】
図２２は、図２１のハウジング４を採用した場合の押下特性を示したものである。
同図によれば、第２バネ要素３が傾斜面４Ａをスライドしているときはややなめらかにキートップの抗力が減少するが、傾斜面４Ｂの位置までキートップが押下げられたときは急にキートップの抗力が減少することになる。
すなわち、この抗力の著しい変化は、キートップのタッチ感覚にクリック感を与える。
【００４４】
第２実施例
図６，図７に本発明の第２実施例のキースイッチの構造を示す。
図６は第１実施例の第２バネ要素３を図７に示すような座屈を起こす板バネにシャフトを取り付けた構造にしたものである。このような構造のバネ要素を用いれば、ストロークによって第２バネ要素の抗力が変化するので、ハウジングの形を複雑にすることなく、図２７（ｃ）に示したようなクリック感を持った押下特性を得ることができる。
【００４５】
第３実施例
図８，図９に本発明の第３実施例のキースイッチの構造を示す。
図８は第１実施例の第２バネ要素３を図９に示すような捩じりバネにしたものである。
図３に示したバネ要素を用いる場合では、押下特性の可変幅を広くとるためスライダの幅もある程度大きくする必要がある。たとえばバネ要素の横方向への伸びしろを５ｍｍ程度取るためには、スライド２の直径は１０ｍｍ以上必要となる。これではキースイッチ全体の幅は２０ｍｍ以上となり、標準キーボードのキースイッチの幅である１９ｍｍを実現することはできない。
【００４６】
図９に示す捩じりバネを用いることにより、スイラダの直径に関わりなく横方向の伸びしろを長くとることができるため、スライダ２を細くすることが可能となる。たとえば、スライダの直径を５ｍｍ程度とすることができ、この場合にはキースイッチの横幅を１５ｍｍ程度となる。したがって標準キーボードでも使用可能である。このように、捩じりバネを用いることによってキースイッチの横幅を小さくすることができる。
なお、この実施例でも、ハウジングの内壁の傾斜面を第１実施例のようにすることによって同様の押下特性が得られる。
【００４７】
第４実施例
図１０，図１１に本発明の第４実施例のキースイッチの構造を示す。
図１０は第１実施例のバネ要素を図１１に示すような樹脂材料の板バネにしたものである。たとえば、スライダ２と同じポリアセタール樹脂を用いることができる。この場合、スライダと一体成形が可能であるので、上記実施例よりも部品数の削減や工数の削減ができる。
【００４８】
第５実施例
図１２，図１３は本発明の第５実施例のキースイッチの構造のうち第２バネ要素３とハウジング部分を示したものである。
図１２に示すようにハウジング４は、前記実施例と同じようなキー固定部分と、押圧方向軸を中心に水平回転する回転部から構成される。また、この回転部の内壁には、この内壁をじぐざぐに一周する溝が形成されており、この溝に第２バネ要素３の両端がはめ込まれる。
【００４９】
図１３は、この回転部の内面の斜視図と展開図を示したものである。たとえば、第２バネ要素３の端が点１と点１’にあるときにキートップ１を押すと、第２バネ要素の端は点２と点２’に向かって動く。キートップ１を離すときは点３と点３’に向かって動く。さらにキートップ１を押すときは第２バネ要素の端は点４と点４’に向かって動き、さらに離すと点１と点１’に向かって動く。すなわちキートップの押下げをするごとに第２バネ要素は上記動作を繰り返す。
【００５０】
ただし、第２バネ要素はスライダに取付けられているので上下運動をするだけであるが、ハウジング４の一部が回転できるようになっていることにより、この回転部の溝の中を第２バネ要素３の端が動くことになる。これにより、キートップを押すときのハウジングを通る経路と離すときの経路を区別することができる。
このキートップを押すときと離すときの経路に異なる傾斜を付けることにより、キートップを押すときと離すときの押下特性を変えることができる。したがって、押下特性を変えることによって、キートップを押すときにはクリック感を与え、離すときにはクリック感を付けないというようなタッチ感覚を得ることが可能となる。
【００５１】
図２３に、この第５実施例におけるハウジング４の回転部の溝形状の具体例を示す。図２３（ａ）は、図１３（ａ）と同様に、溝を展開した図であり、図２３（ｂ），（ｃ）は、図２３（ａ）に対する溝の形状を示した断面図である。
すなわち、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＡ−Ａ’及びＣ−Ｃ’の軸に沿った溝の形状を示しており、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）におけるＢ−Ｂ’及びＤ−Ｄ’の軸に沿った溝の形状を示している。
このような形状の溝を設けることによって、図２４に示すようなキートップを押すときと離すときのクリック感の異なる押下特性を実現することができる。
【００５２】
第６実施例
図１４に、本発明の第６実施例のキースイッチの構造を示す。
図１４に示すようにスライダ２の一部分に傾斜を付け、第２バネ要素をハウジングに組み込む。
また、スライダ２は第２バネ要素が接する部分のみを傾斜を持った溝としてもよい。この実施例も、図４に示した第１実施例と同様な原理により、第２バネ要素の水平方向の力とスライダの傾斜面の角度の関係から第１バネ要素の抗力に対抗する上下方向の力を発生することができる。
【００５３】
したがって、スライダの傾斜面の角度を所定の値に設定することによって、図２７（ａ）あるいは図２７（ｂ）に示すような押圧特性を持ったキースイッチを形成することができる。なお、第２バネ要素３は、第１実施例で用いたものと同じ材質のものを用いることができる。
【００５４】
第７実施例
図１５に、本発明の第７実施例のキースイッチの構造を示す。
図１５は、第６実施例の第２バネ要素３を、図７に示すような座屈を起こす板バネにしたものである。この場合も、第２実施例と同様なクリック感を持った押下特性を得ることができる。
【００５５】
第８実施例
図１６に、本発明の第８実施例のキースイッチの構造を示す。
図１６は、第６実施例の第２バネ要素３を、図９に示すような捩じりバネにしたものである。この実施例によれば、第３実施例と同様に、横幅の小さいキースイッチを形成することが可能である。
【００５６】
第９実施例
図１７に、本発明の第９実施例のキースイッチの構造を示す。
図１７に示すキースイッチは、第２バネ要素３として図１１に示すような樹脂材料の板バネをハウジング４の開口部の凹部に挿入した構造を持つ。この板バネにハウジングと同じポリアセタール樹脂を用いればハウジングと一体成形することもでき、部品数の削減、製造工数の削減ができる。
【００５７】
第１０実施例
図１８に、本発明の第１０実施例のキースイッチの構造のうち、キートップ１及びスライダ２部分を示したものである。他の部分はたとえば図１４に示した第６実施例と同様でよい。
図１８において、スライダ２の一部に回転部１０を備えたことを特徴とする。回転部１０は、押圧方向軸を中心に水平方向に回転するように、スライダ２と第２バネ要素３とが接するスライダ２の外周部分に取り付けられる。
また、第５実施例と同様に、図２３に示すのと同様な溝を回転部１０の外周に備える。そして、第２バネ要素３の両端がこの溝に挿入される。この場合も、第５実施例と同様に、キートップ１を押したとき離したときとで異なるクリック感を持ったタッチ感覚を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、理想とされる図２７に示した押下特性を持つキースイッチを提供することができる。したがって、従来よりも軽快で疲れの少ない打鍵をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のキースイッチの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の第１実施例のキースイッチの構成を示す断面図である。
【図３】第１実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図４】この発明のバネ要素の力の作用原理の説明図である。
【図５】この発明のバネ要素の力の摩擦を考慮した場合の作用原理の説明図である。
【図６】この発明の第２実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図７】第２実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図８】この発明の第３実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図９】第３実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図１０】この発明の第４実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１１】第４実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図１２】第５実施例のキースイッチのハウジングの構造を示す断面図である。
【図１３】第５実施例のハウジングの回転部の構造を示す図である。
【図１４】この発明の第６の実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１５】この発明の第７実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１６】この発明の第８実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１７】この発明の第９実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１８】この発明の第１０実施例のキースイッチにおけるスライダの構造を示す断面図である。
【図１９】この発明が実現しようとする押下特性の一つを示す図である。
【図２０】この発明で用いられるハウジング内壁の表面形状の具体例を示す図である。
【図２１】この発明の第１実施例のハウジング形状の変形例を示した図である。
【図２２】図２１における押下特性を示す図である。
【図２３】この発明の第５実施例のハウジングの回転部の溝形状の具体例を示した図である。
【図２４】図２３における押下特性を示す図である。
【図２５】従来のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図２６】従来のキースイッチの押下特性を示す図である。
【図２７】理想的な押下特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１ キートップ
２ スライダ
３ 第２バネ要素
４ ハウジング
５ 第１バネ要素
６ スイッチ要素
７ サポートパネル
１０ 回転部
【発明の属する技術分野】
本発明はキースイッチに関し、ワープロ、コンピュータ、計測機器等のキーボードスイッチ、操作スイッチに使用される好適なキースイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、情報機器の普及に伴い、人間の意思を情報機器に伝えるＩ／Ｏとしてのキースイッチ、及びキーボード等の重要性が益々高まっており、特に、キースイッチを複数個配列したキーボードは情報機器への入力手段の主流となっている。また、マンマシンインタフェース重視の風潮に伴い、このようなキースイッチ、及びキーボードには、タッチ感覚の良さといった要素が求められており、個人の感性にマッチした、操作感覚の良いキースイッチを望む声が一層強まっている。
【０００３】
図２５に、従来から用いられているキースイッチの構造の一例を示す。鉄板等で作られたサポートパネル７上にスイッチ要素６であるメンブレンシートが配置され、その上面にさらにハウジング４が配置される。このハウジング４内にはスライダ２と、スプリング５が挿入され、スライダ２を駆動するキートップ１がスライダ２の上部に配置される。
【０００４】
キートップ１が押し下げられると、スライダ２の下端がメンブレンシートを押し、接点を閉じる。メンブレンシートは、複数の接点を印刷した２枚のシートを、この接点に対応する位置に穴を有するスペーサ用シートを介して配置した構造を持つ。接点が閉じられると電気信号が発生し、この信号はディジタル信号に変換されてＣＰＵへ伝達する電子回路へ送られる。
ここで、キートップ１を押し下げる距離やスプリング５を押し下げる際の力の強さ（スプリング強度）等を変えることによって様々なタッチ感覚が得られる。
【０００５】
一般にタッチ感覚は、キーを押した距離（ストローク）に対する指が受ける力（抗力）で示され、これを押下特性と呼ぶ。
従来用いられている図２５のキースイッチ構造における代表的な押下特性を図２６に示す。図２６（ａ）は、スプリング５の力によって直線的に抗力が増加していくことを示している。図２６（ｂ）は、スプリングのかわりにドームゴムと呼ばれるお碗状のゴムを用いた場合の曲線的な押下特性を示している。
また、図２６（ｃ）は、急峻な抗力変化（クリック感）を持つ押下特性を示しているが、これは、スプリング５とドームゴムを組合わせることによって実現される。
【０００６】
このように、タッチ感覚は、ストロークとスプリング強度とともに、クリック感を含めた押下特性によって種々のものが考え出されるが、タッチ感覚の好適さには個人差があり、硬めのタッチを好む人もあり、また柔らかめのタッチを好む人もある。また入力されたことを指を通じて伝えるクリック感を煩わしく感じるため、クリック感のないものを好む人もある。
【０００７】
ただし、従来からの多数の被検者を用いたキースイッチの押下特性の研究によれば、図２７に示すものが理想的な押下特性であると考えられている。
すなわち、キーのぐらつきを少なくするための適度な初圧を持ち、図２７（ａ）に示すように、キートップに加わる抗力がストローク位置によらず一定のもの（抗力の傾きがゼロ）、図２７（ｂ）に示すように、キートップに加わる抗力がキートップを押圧するにつれて減少するもの（抗力の傾きが負）、図２７（ｃ）に示すように、キートップに加わる抗力が減少すると共にある位置でクリック感が得られるもの（抗力の傾きが負＋クリック感）が、軽快に打鍵できるものと考えられている。
【０００８】
しかし、従来用いられているスプリングやドームゴムを利用したキースイッチでは、クリック感のあるものや、一時的に抗力が負となるものもあるが、理想とされる図２７に示した傾きが一定してゼロ、あるいは一定して負となるような押下特性を実現できるものはない。
【０００９】
そこでこの発明は、キースイッチの押下特性における抗力の傾きがゼロ又は負であり、さらにこれに加えてクリック感がある押下特性を実現して、快適な打鍵が可能なキースイッチを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、任意の力が加えられて押圧される被押圧手段と、この被押圧手段に対し、加えられた任意の力に応じて抗力を発生する抗力発生手段と、被押圧手段が押圧された距離に応じて前記抗力に対抗する押圧力を発生する押圧力発生手段とを備え、前記押圧力発生手段が、被押圧手段の押圧方向に対して内径が増加する傾斜面を持った開口部を有しかつその開口部に前記被押圧手段が挿入されるキー固定部材と、被押圧手段に取り付けられ、前記開口部に内接し押圧方向とは略垂直方向に開口部の内壁を押す力を発生する弾性部材とからなることを特徴とするキースイッチを提供するものである。
【００１１】
ここで前記被押圧手段が押圧された距離によらず、前記抗力発生手段が発生する抗力が一定となるように前記押圧力発生手段を調整してもよく、また、前記抗力発生手段が発生する抗力が被押圧手段が押圧されるに従って減少するようにするか、あるいは、前記抗力発生手段が発生する抗力が被押圧手段が押圧されるに従って減少し、かつ被押圧手段が所定の位置まで押圧された場合に、その位置で前記抗力の減少率が変化するように前記押圧力発生手段を調整してもよい。
【００１３】
ここで、前記弾性部材が、圧縮バネと、圧縮バネの両端に装着されるキャップとから構成されるようにしてもよい。
また、滑動性の点から、前記キャップはポリアセタール系樹脂からなることが好ましい。
また、前記弾性部材は、ゴム系材料、板バネ又は捩じりバネであってもよい。
【００１４】
さらに、この発明は、前記キー固定部材が、その開口部の内壁にその内壁をじぐざぐに一周する凹部を有し、この凹部において前記弾性部材が開口部と内接し、前記被押圧手段が押圧されて弾性部材が押圧方向に移動する際に前記キー固定部材が回転するキースイッチを提供するものである。
【００１６】
ここで、前記被押圧手段とは、たとえばキーボード等において実際に指が接触する面を持つキートップを意味する。
また通常キートップを押圧するときにぐらつきをなくすために、キートップが押圧方向に延びた構造を持つか、又は、キートップの下に押圧を補助するスライダが接着される。すなわち、被押圧手段は、キートップ及びスライダによって構成される。ここで、キートップにはＡＢＳ等の材料がもちられ、スライダにはポリアセタール等の材料が用いられる。
【００１７】
通常キーボード等において、前記スライダは、中央部分に開口部を持ったキー固定部材（一般的にハウジングと呼ばれる）の開口部に挿入される。
前記抗力発生手段とは、いわゆる弾性体であればよく、たとえば圧縮バネ（スプリング）、板バネ、ドームゴム、捩じりバネ等を用いることができるが、これに限定するものではない。
ドームゴムとして用いられるゴム系材料としては、たとえばシリコーンゴムを用いることができる。
前記抗力発生手段は、前記ハウジング開口部に挿入される。そしてスライダが抗力発生手段を上方から押圧することによって、この抗力発生手段が上方への抗力を発生する。
【００１８】
前記押圧力発生手段は、前記ハウジングと、押圧方向とは略垂直方向に前記開口部内壁を押す力を発生する弾性部材とから構成される。
ここで、前記抗力に対向する押圧力を発生させるために、前記ハウジングの開口部の内径は、押圧方向の上部が狭く、下部が広くなるように、徐々に増加するように形成される必要がある。すなわち、開口部を形成する内壁は、押圧方向に対して広がる傾斜を持つ。
そして、キートップを押圧して行くに従い、前記弾性部材がこの傾斜した内壁面を押すことにより、前記抗力に対向する押圧力が発生させられる。
この弾性部材も、前記抗力発生手段と同様に、圧縮バネ、板バネ、ドームゴム、捩じりバネ等を用いることができるが、これに限定するものではない。
【００１９】
また、この弾性部材が内壁を押す力、及び内壁の押圧方向に対する傾斜角を適正に調整することによって、被押圧手段が押圧された距離によらず、前記抗力が一定となるようにすることができる。
また、同様に内壁を押す力と傾斜角を調整することによって、被押圧手段が押圧されるに従って前記抗力が減少するようにできる。
被押圧手段が押されるに従って前記抗力が減少し、かつ被押圧手段が所定の位置まで押圧された場合にこの抗力の減少率を変化させるためには、内壁の所定の位置において内壁傾斜面の傾斜角を変化させればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
第１実施例
図１に、この発明の第１実施例のキースイッチの構図の断面図を示す。
図１において、鉄板等で作られたサポートパネル７上に、スイッチ要素６であるメンブレンシートが配置されるが、これは従来と同様である。
さらに、キースイッチは、キーを固定するためのハウジング４と、このハウジング４内に挿入されるスライダ２とこのスライダ２内に挿入された第２バネ要素３と、前記スライダ２を駆動するキートップ１と、前記ハウジング４の内側に配置された第１バネ要素５から構成される。
【００２１】
ハウジング４は、スイッチ要素６の上に固定されるが、その中央部分は、スライダ２が挿入されるようにたとえば円筒形の開口部となっている。この円筒形の開口部の内径は一定ではなく、図１に示すようにスライダ２が押圧される上下方向で異なっていることを特徴とする。
すなわち、押圧方向の上方よりも下方の内径が徐々に大きくなるような傾斜を持つ。ただし、開口部の内壁のうち、キートップ１が押圧されたときに第２バネ要素３が通過する内壁部分４Ｂのみが傾斜を持てばよく、他の内壁部分（４Ａ，４Ｃ）は、キートップの押圧方向に対して平行でよい。図１では、内壁４Ｂは、後述する（９）式で表されるような曲線形状の傾斜を持つものを表している。
【００２２】
第１バネ要素５は、従来と同様に、たとえば圧縮バネあるいはドームゴムが用いられる。
第２バネ要素３は、圧縮バネと、その両端に取り付けられハウジングの開口部と内接するキャップとから構成される。第２バネ要素３自体はスライダ２の下部に、圧入あるいは嵌合等によって取り付けられる。
【００２３】
図３に、第２バネ要素３の構造の具体例を示す。
圧縮バネは圧縮コイルバネが望ましいが、ゴム系のバネを用いても良い。前記キャップは滑動性のよい硬いポリアセタール樹脂が望ましいが、適度な摩擦を利用するためにゴム系のキャップを用いても良い。また、圧縮バネとキャップのどちらもゴム系の樹脂を用いるときは、一体成形することができる。
【００２４】
通常、キートップ１が押圧されていないときは、この図１に示すように、第２バネ要素３は圧縮され、ハウジング４の開口部の比較的狭い内径を持つ内壁と内接している。この内接している内壁部分は一定の内径を持つ。
第２バネ要素３は、この圧縮された状態で一定の内径を持つ内壁を水平方向の力で押圧している。
【００２５】
図２に、キートップ１が押圧されたときのキースイッチの状態の説明図を示す。同図に示すように、キートップ１が押し下げられると、第２バネ要素３も下方に押し下げられ、ハウジングの傾斜した内壁に沿って水平方向に伸びる。このとき、第２バネ要素３は、傾斜した内壁の内接しているが、第２バネ要素３が傾斜した内壁を押す水平方向の力によって、キートップ１、すなわちスライダ２を下方に押し下げる力が発生する。
【００２６】
この第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」は、実際にキートップ１を押圧する力と相乗して、圧縮された第１バネ要素５の抗力に対抗する力となる。別の観点から言えば、キートップ１をある距離だけ押圧すると、それ以後は第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」が加わるため、その後は軽いタッチ感覚でキートップ１を押し下げるように感じられる。
【００２７】
すなわち、第２バネ要素３がないとき、キートップ１を押圧するに従い、第１バネ要素５の抗力は大きくなっていくので、さらにキートップを押圧するためにはキートップ１を押し下げる力（キートップの抗力）も大きくせざるをえないが、この発明では、第２バネ要素３による「下方に押し下げる力」が加わるので、キートップ１をさらに押圧していっても、キートップ１を押圧する指の力をキートップ１の押圧を開始するときのキートップの抗力と同じ力とすることができる。
このとき、図２７（ａ）に示したような押下特性のキースイッチが得られる。また、第２バネ要素３の圧縮率をさらに強めるように予め調整することで、キートップ１を押圧するにしたがって、キートップの抗力を初期値よりも小さくすることができる。この場合は、図２７（ｂ）のような押下特性のキースイッチが得られる。
【００２８】
図４に、この発明の第１及び第２のバネ要素の力の作用原理の説明図を示す。第１バネ要素５の力の働きを図４（ａ）に、スライダ２内に挿入された第２バネ要素３の力の働きを図４（ｂ）に示す。ここでは、第２バネ要素３の内接点での摩擦はないものとして考える。
【００２９】
釣り合い時（Ｆ1H＝Ｆ2H）の関係をみると、次式が成り立つ。
Ｆ1＝２×Ｆ2／ｔａｎθ
ここで、Ｆ1は第１バネ要素５の抗力を、Ｆ2は第２バネ要素３の内壁を押す力を示している。この式で示されるように、第２バネ要素３の力Ｆ2を大きくすること、または角度θを小さくすることによって、抗力に対抗する力Ｆ2Hを大きくすることができる。第２バネ要素３自体では圧縮量に比例する力を発生させるだけであるが、ハウジングの内壁の傾斜面の角度θは任意の値に設定することができるためキートップ１のストローク位置に対しての力変化は、この角度θにより自由に変化可能である。また、第２バネ要素３のキャップとハウジング４間の摩擦係数の値を変えることでキートップの抗力を変化させることができる。
【００３０】
次のような特性値を持つキースイッチを作れば、図２７（ａ）に示す押下特性が得られる。
図１に示す第１実施例において、たとえば、キートップ１のストローク長を４mmとしたとき、ハウジングの高さ：１０mm、ハウジング４の上部の開口部の内径１０mm、ハウジングの形状をａ1＝０．００１４７、ａ2＝０．０３３０、ａ3＝０．００６１９程度とする。ここでａ1，ａ2，ａ3は、後述する（９）式で表される曲線の係数である。
さらに、第１バネ要素のバネ定数：４ｇ／ｍｍに対して第２バネ要素のバネ定数：１２ｇ／ｍｍとする。
このとき、キートップの抗力をほぼ一定に保つような押下特性（図２７（ａ））を持つキースイッチを作ることができる。また、さらに、ハウジングの形状をａ1＝０．００７２６、ａ2＝０．０３０６、ａ3＝０．０２４７程度とすれば、図２７（ｂ）の押下特性を持つキースイッチを作ることができる。
【００３１】
次に、ハウジング４の内壁と第２バネ要素３のキャップの間に摩擦がある場合の原理について説明する。
図５に、ハウジング４の内壁で、第２バネ要素３が内接する部分の表面に加わる力の作用原理の説明図を示す。ここでこの表面の形状をｇ（ｘ）で表わし、内接する作用点をＡとする。
【００３２】
図５のように、第１、第２のバネ要素５、３による抗力ｆ1、ｆ2は点Ａにおけるスロープ接線方向の分力と、接線に対し垂直方向の分力に分けることができる。ここでｆ1、ｆ2は、バネの縮みを用いて次式で表わされる。
ｆ1＝１／２・ｋ1・〔ｌ1−（ｘ1＋ｘ）〕…………(1)
ｆ2＝ｋ2・〔ｌ2−（ｘ2＋ｇ（ｘ）〕………………(2)
ただし、ｌ1、ｌ2はそれぞれ第１、第２バネ要素の自然長を、ｘ1、ｘ2はそれぞれ第１、第２バネ要素の予備圧縮長さを表わしている。
【００３３】
また、ｇ（ｘ）は第１バネ要素５が図５の原点からｘだけ縮まったときの第２バネ要素３の先端位置のｙ軸における位置を示しており、これがスロープ形状を表わす。
それぞれの抗力の斜面に平行および垂直な方向の分力は次式で与えられる。
ｆ1H＝ｆ1・ｃｏｓ（η） ｆ2H＝ｆ2・ｓｉｎ（η）…………(3)
ｆ1V＝ｆ1・ｓｉｎ（η） ｆ2V＝ｆ2・ｃｏｓ（η）…………(4)
【００３４】
ここで斜面に平行な方向の分力の釣合式は、斜面上の動摩擦係数をμとして次式で示される。
ＦH＝ｆ1H−［ｆ2H＋μ（ｆ1V＋ｆ2H）］……（５）
（５）式に（３）、（４）式を代入して整理すると次式を得る。
これから、実際に指に作用するキートップの抗力Ｆは次のようになる。
ここでｔａｎ（η）は作用点Ａにおけるスロープ形状関数ｇ（ｘ）の接線の傾きであるから、
ｔａｎ（η）＝ｄ／ｄｘ・ｇ（ｘ）……（７）
とかける。（１）、（２）、（７）式を（６）式に代入して次式（８）を得る。
【００３７】
【数１】
この（８）式により与えられるｇ（ｘ）がスロープ形状である。
例えば図１９のような押下特性を実現するためには、（８）式のＦに５０（ｇ）を代入して、関数ｇ（ｘ）を求めればよい。
ただし（６）式の微分方程式は解析的に解くのが困難であり、通常は数値解析法により近似的に求められている。
【００３９】
ここで、第２バネ要素３のキャップ材料をポリアセタール（旭化成ＬＡ５３１相当品）とした場合の具体例を以下に示す。
摩擦係数μ：0.15
第１バネ要素５のバネ定数ｋ1：４（ｇ／mm）
第２バネ要素３のバネ定数ｋ2：12（ｇ／mm）
第１バネ要素の自然長ｌ1：20（mm）
第２バネ要素の自然長ｌ2：10（mm）
第１バネ要素の予備圧縮長さｘ1：10（mm）
第２バネ要素の予備圧縮長さｘ2：３（mm）
キートップの全ストローク長：4.0mm
【００４０】
以上のように定数を定めると、（８）式より、ハウジングのスロープ形状ｇ（ｘ）は、次式（９）で近似的に表わされる。
ｇ（ｘ）＝ａ1ｘ3＋ａ2ｘ2＋ａ3ｘ……（９）
ここで、ａ1＝0.00147、ａ2＝0.00330、ａ3＝0.00619
このｇ（ｘ）すなわち、ハウジング内壁の表面形状の一例を、図２０に示す。
【００４１】
このように、ｇ（ｘ）で表わされる内壁面を持つハウジングを作れば、図１９、すなわち図２７（ａ）のような押下特性を持った理想的なキースイッチを作ることができる。
【００４２】
図１に示した第１実施例では、ハウジング４の開口部において、内壁の４Ａ及び４Ｃの部分は、押圧方向に対して平行であり、内壁のうち４Ｂの部分が曲線の傾斜を持っていたが、内壁４Ａ，４Ｃに一定の傾斜を持たせてもよい。
この場合には、図２７（ｃ）に示したようなクリック感のある押下特性をもたせることができる。
図２１は、第１実施例において内壁４Ａ及び４Ｃの部分にも一定の傾斜をもたせたハウジングの概略図を示している。
【００４３】
図２２は、図２１のハウジング４を採用した場合の押下特性を示したものである。
同図によれば、第２バネ要素３が傾斜面４Ａをスライドしているときはややなめらかにキートップの抗力が減少するが、傾斜面４Ｂの位置までキートップが押下げられたときは急にキートップの抗力が減少することになる。
すなわち、この抗力の著しい変化は、キートップのタッチ感覚にクリック感を与える。
【００４４】
第２実施例
図６，図７に本発明の第２実施例のキースイッチの構造を示す。
図６は第１実施例の第２バネ要素３を図７に示すような座屈を起こす板バネにシャフトを取り付けた構造にしたものである。このような構造のバネ要素を用いれば、ストロークによって第２バネ要素の抗力が変化するので、ハウジングの形を複雑にすることなく、図２７（ｃ）に示したようなクリック感を持った押下特性を得ることができる。
【００４５】
第３実施例
図８，図９に本発明の第３実施例のキースイッチの構造を示す。
図８は第１実施例の第２バネ要素３を図９に示すような捩じりバネにしたものである。
図３に示したバネ要素を用いる場合では、押下特性の可変幅を広くとるためスライダの幅もある程度大きくする必要がある。たとえばバネ要素の横方向への伸びしろを５ｍｍ程度取るためには、スライド２の直径は１０ｍｍ以上必要となる。これではキースイッチ全体の幅は２０ｍｍ以上となり、標準キーボードのキースイッチの幅である１９ｍｍを実現することはできない。
【００４６】
図９に示す捩じりバネを用いることにより、スイラダの直径に関わりなく横方向の伸びしろを長くとることができるため、スライダ２を細くすることが可能となる。たとえば、スライダの直径を５ｍｍ程度とすることができ、この場合にはキースイッチの横幅を１５ｍｍ程度となる。したがって標準キーボードでも使用可能である。このように、捩じりバネを用いることによってキースイッチの横幅を小さくすることができる。
なお、この実施例でも、ハウジングの内壁の傾斜面を第１実施例のようにすることによって同様の押下特性が得られる。
【００４７】
第４実施例
図１０，図１１に本発明の第４実施例のキースイッチの構造を示す。
図１０は第１実施例のバネ要素を図１１に示すような樹脂材料の板バネにしたものである。たとえば、スライダ２と同じポリアセタール樹脂を用いることができる。この場合、スライダと一体成形が可能であるので、上記実施例よりも部品数の削減や工数の削減ができる。
【００４８】
第５実施例
図１２，図１３は本発明の第５実施例のキースイッチの構造のうち第２バネ要素３とハウジング部分を示したものである。
図１２に示すようにハウジング４は、前記実施例と同じようなキー固定部分と、押圧方向軸を中心に水平回転する回転部から構成される。また、この回転部の内壁には、この内壁をじぐざぐに一周する溝が形成されており、この溝に第２バネ要素３の両端がはめ込まれる。
【００４９】
図１３は、この回転部の内面の斜視図と展開図を示したものである。たとえば、第２バネ要素３の端が点１と点１’にあるときにキートップ１を押すと、第２バネ要素の端は点２と点２’に向かって動く。キートップ１を離すときは点３と点３’に向かって動く。さらにキートップ１を押すときは第２バネ要素の端は点４と点４’に向かって動き、さらに離すと点１と点１’に向かって動く。すなわちキートップの押下げをするごとに第２バネ要素は上記動作を繰り返す。
【００５０】
ただし、第２バネ要素はスライダに取付けられているので上下運動をするだけであるが、ハウジング４の一部が回転できるようになっていることにより、この回転部の溝の中を第２バネ要素３の端が動くことになる。これにより、キートップを押すときのハウジングを通る経路と離すときの経路を区別することができる。
このキートップを押すときと離すときの経路に異なる傾斜を付けることにより、キートップを押すときと離すときの押下特性を変えることができる。したがって、押下特性を変えることによって、キートップを押すときにはクリック感を与え、離すときにはクリック感を付けないというようなタッチ感覚を得ることが可能となる。
【００５１】
図２３に、この第５実施例におけるハウジング４の回転部の溝形状の具体例を示す。図２３（ａ）は、図１３（ａ）と同様に、溝を展開した図であり、図２３（ｂ），（ｃ）は、図２３（ａ）に対する溝の形状を示した断面図である。
すなわち、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＡ−Ａ’及びＣ−Ｃ’の軸に沿った溝の形状を示しており、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）におけるＢ−Ｂ’及びＤ−Ｄ’の軸に沿った溝の形状を示している。
このような形状の溝を設けることによって、図２４に示すようなキートップを押すときと離すときのクリック感の異なる押下特性を実現することができる。
【００５２】
第６実施例
図１４に、本発明の第６実施例のキースイッチの構造を示す。
図１４に示すようにスライダ２の一部分に傾斜を付け、第２バネ要素をハウジングに組み込む。
また、スライダ２は第２バネ要素が接する部分のみを傾斜を持った溝としてもよい。この実施例も、図４に示した第１実施例と同様な原理により、第２バネ要素の水平方向の力とスライダの傾斜面の角度の関係から第１バネ要素の抗力に対抗する上下方向の力を発生することができる。
【００５３】
したがって、スライダの傾斜面の角度を所定の値に設定することによって、図２７（ａ）あるいは図２７（ｂ）に示すような押圧特性を持ったキースイッチを形成することができる。なお、第２バネ要素３は、第１実施例で用いたものと同じ材質のものを用いることができる。
【００５４】
第７実施例
図１５に、本発明の第７実施例のキースイッチの構造を示す。
図１５は、第６実施例の第２バネ要素３を、図７に示すような座屈を起こす板バネにしたものである。この場合も、第２実施例と同様なクリック感を持った押下特性を得ることができる。
【００５５】
第８実施例
図１６に、本発明の第８実施例のキースイッチの構造を示す。
図１６は、第６実施例の第２バネ要素３を、図９に示すような捩じりバネにしたものである。この実施例によれば、第３実施例と同様に、横幅の小さいキースイッチを形成することが可能である。
【００５６】
第９実施例
図１７に、本発明の第９実施例のキースイッチの構造を示す。
図１７に示すキースイッチは、第２バネ要素３として図１１に示すような樹脂材料の板バネをハウジング４の開口部の凹部に挿入した構造を持つ。この板バネにハウジングと同じポリアセタール樹脂を用いればハウジングと一体成形することもでき、部品数の削減、製造工数の削減ができる。
【００５７】
第１０実施例
図１８に、本発明の第１０実施例のキースイッチの構造のうち、キートップ１及びスライダ２部分を示したものである。他の部分はたとえば図１４に示した第６実施例と同様でよい。
図１８において、スライダ２の一部に回転部１０を備えたことを特徴とする。回転部１０は、押圧方向軸を中心に水平方向に回転するように、スライダ２と第２バネ要素３とが接するスライダ２の外周部分に取り付けられる。
また、第５実施例と同様に、図２３に示すのと同様な溝を回転部１０の外周に備える。そして、第２バネ要素３の両端がこの溝に挿入される。この場合も、第５実施例と同様に、キートップ１を押したとき離したときとで異なるクリック感を持ったタッチ感覚を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、理想とされる図２７に示した押下特性を持つキースイッチを提供することができる。したがって、従来よりも軽快で疲れの少ない打鍵をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のキースイッチの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の第１実施例のキースイッチの構成を示す断面図である。
【図３】第１実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図４】この発明のバネ要素の力の作用原理の説明図である。
【図５】この発明のバネ要素の力の摩擦を考慮した場合の作用原理の説明図である。
【図６】この発明の第２実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図７】第２実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図８】この発明の第３実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図９】第３実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図１０】この発明の第４実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１１】第４実施例の第２バネ要素３の構造の一実施例を示す図である。
【図１２】第５実施例のキースイッチのハウジングの構造を示す断面図である。
【図１３】第５実施例のハウジングの回転部の構造を示す図である。
【図１４】この発明の第６の実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１５】この発明の第７実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１６】この発明の第８実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１７】この発明の第９実施例のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図１８】この発明の第１０実施例のキースイッチにおけるスライダの構造を示す断面図である。
【図１９】この発明が実現しようとする押下特性の一つを示す図である。
【図２０】この発明で用いられるハウジング内壁の表面形状の具体例を示す図である。
【図２１】この発明の第１実施例のハウジング形状の変形例を示した図である。
【図２２】図２１における押下特性を示す図である。
【図２３】この発明の第５実施例のハウジングの回転部の溝形状の具体例を示した図である。
【図２４】図２３における押下特性を示す図である。
【図２５】従来のキースイッチの構造を示す断面図である。
【図２６】従来のキースイッチの押下特性を示す図である。
【図２７】理想的な押下特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１ キートップ
２ スライダ
３ 第２バネ要素
４ ハウジング
５ 第１バネ要素
６ スイッチ要素
７ サポートパネル
１０ 回転部
Claims (7)
- 任意の力が加えられて押圧される被押圧手段と、
この被押圧手段に対し、加えられた任意の力に応じて抗力を発生する抗力発生手段と、
被押圧手段が押圧された距離に応じて前記抗力に対抗する押圧力を発生する押圧力発生手段とを備え、
前記押圧力発生手段が、被押圧手段の押圧方向に対して内径が増加する傾斜面を持った開口部を有しかつその開口部に前記被押圧手段が挿入されるキー固定部材と、被押圧手段に取り付けられ、前記開口部に内接し押圧方向とは略垂直方向に開口部の内壁を押す力を発生する弾性部材とからなることを特徴とするキースイッチ。 - 前記被押圧手段が押圧された距離によらず、前記抗力発生手段が発生する抗力が一定となるように、前記押圧力発生手段が調整されたことを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
- 前記抗力発生手段が発生する抗力が、被押圧手段が押圧されるに従って減少するように、前記押圧力発生手段が調整されたことを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
- 前記抗力発生手段が発生する抗力が、被押圧手段が押圧されるに従って減少し、かつ被押圧手段が所定の位置まで押圧された場合に、その位置で前記抗力の減少率が変化するように、前記押圧力発生手段が調整されたことを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
- 前記弾性部材が、圧縮バネと、圧縮バネの両端に装着されるキャップとからなることを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
- 前記弾性部材が、板バネ又は捩じりバネであることを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
- 前記キー固定部材が、その開口部の内壁にジグザグに一周する凹部を有し、
この凹部において前記弾性部材が開口部と内接し、前記被押圧手段が押圧されて弾性部材が押圧方向に移動する際に前記キー固定部材が回転することを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
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