JP3752206B2 - キースイッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の入力装置として使用されるキーボード等のキースイッチに関し、特に、ノートブックコンピュータまたはPDA(Personal Display Assistance)のためにキーボードの小型化、薄型化を図りつつ大きなキーストロークを実現するとともに、簡単な構成でキー操作時にクリック感を与えることにより、明確なキー操作感を具現し且つ確実なキー入力を可能とするキースイッチに関する。また、全体構成を簡単にすることにより、組立工程を簡単にするキースイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、キーボードの小型化に伴い、キートップが薄く扁平化される一方で、キー入力の操作性を向上させるとともにキー入力の確実性を確保するために、キー操作に関して大きなキーストロークを要求し且つ確実なクリック感を要求するようになった。この種のキーボードに使用されるキースイッチとして各種のキースイッチが提案されている。
【0003】
例えば、日本国特開平8−279316には次のようなキースイッチが提案されている。即ち、キートップの上下動を案内する案内部材を第1リンク部材と第2リンク部材から構成し、この第1リンク部材と第2リンク部材を側面視X字状に交差配置してキートップの上下動を案内するようにする。前記第1リンク部材にはその端部にスイッチ作動部が形成されたスプリング部材を形成し、支持板には傾斜面を備えた傾斜突起部を形成する。スプリング部材が傾斜突起部の傾斜面に沿って摺動しながらキートップの押下荷重を高くする。スプリング部材が傾斜突起部を乗り越えてスイッチシート面に落ち、押下荷重を急に低くしてクリック感を付与する。同時に、スプリング部材のスイッチ作動部がスイッチング部を押圧しつつ接触し、キー動作が行われる。前記キースイッチはラバースプリング(rubber spring)を使用せず、リンク構造の案内部材を使用することにより、キーボードの小型化、薄型化を図ることができる。さらに、支持板に傾斜突起部を形成してスプリング部材のスイッチ作動部が前記傾斜突起部を乗り越えた後摺動して押下荷重を変更することにより、クリック感を与える効果がある。
【0004】
ところがかかるリンク構造では、キーボードの薄型化には限界があった。薄型のキーボードは、ノートブックコンピュータやPDAの普及拡大に伴って近年さらに要求されているが、キートップのストロークを減らして薄型化を図ることは、クリック感(タッチ感)が悪くなり、使い勝手が劣ることとなる。そこでキートップのストロークを確保してクリック感を良好に保ちつつ、キーボードの薄型化を実現するためには、キースイッチのストローク以外の高さを減らす必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、キースイッチのストロークは確保しつつ、ストローク以外の高さを減らすことにより、キーボードへの押圧時にはキートップのストロークだけ下がり、タッチ感(クリック感)に優れ、ノートブックコンピュータやPDAの厚さを薄くすることが可能なキースイッチを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ユーザの指によって押下されるキーボードのキートップと、前記キートップの押下によって下降し、前記押下が解除されると、前記キートップを上方に押し上げるリンク組立体と、キーボードフレームの上面に配置され、前記リンク組立体の押圧によってキー動作を認識するFPC(Flexible Printed Circuits)と、前記FPCの上に、前記キーボードフレームに対して移動可能なプレートとを含み、前記リンク組立体は第1リンク及び第2リンクからなり、第1リンク及び第2リンクは各々一対の脚部を有すると共に、各一対の脚部はアーム部で連結され、前記第1リンクでは、脚部の上端が前記キートップに軸支され、脚部の下端が前記プレートに軸支され、さらに前記脚部の間に前記アーム部に連結した略帯状の弾性体を備え、前記プレートに板ばね状の支持体を設けて、前記弾性体のプレート側の端部を前記支持体に押圧するように設け、前記支持体からの弾性力によって前記リンク組立体に上方向きの力を加えるようにし、前記第2リンクは、その脚部の上端がキートップに軸支され、かつ脚部の下端がキーボードフレームに軸支されると共に、前記第1リンクの脚部と前記プレートとは、プレートに形成した中心がプレート面の下に位置する孔に第1リンクの脚部を軸支して結合し、前記第1リンクと第2リンクとは、その脚部の中間部にそれぞれ突起または孔が設けられ、前記突起と孔との結合によって互いに交差して開閉脚可能に軸支され、前記キートップへの圧力により、前記弾性体は前記支持体を加圧し、前記両リンクは開脚しつつ下降し、さらに前記支持体からの弾性力が所定値以上に増加すると、前記弾性体が湾曲しながら急激に下降してFPCを押圧することにより、キーオンにするようにしたことを特徴とするキースイッチを提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を添付図に基づいて詳細に説明する。
図1は実施例に係るキースイッチの斜視図である。図2はキートップが元の状態、即ちユーザが押下していない非押下状態におけるリンク組立体の側面図である。同図に示すように、本発明のキースイッチはキートップ1、リンク組立体2、プレート5、FPC4及びフレーム3からなるが、図において上方から下方に、即ちキーボードの表面から下部に、キートップ1、リンク組立体2、プレート5、FPC4、フレーム3の順序で配置される。
【0008】
キートップ1は、キーボードなどの表面に位置し、数字(0、1、3、…)、文字(a、b、c、……、!、@、#、…)或いはその他の機能表示(Esc、Ctrl、Alt、Home、PgUp、…)がその表面、即ち上面に印字されており、ユーザの指などの接触によって押下されてキー入力を行い、後述するリンク組立体の圧力を受けて元の状態に復帰するなどの上下動を行う部材であって、通常、方形の屋根状にプラスチック等から形成される。また、スペース(space)キー、エンタ(enter)キーまたはシフト(shift)キー等は長方形になっている。
【0009】
リンク組立体2は前記キートップ1の上下動を案内する部材であって、前記キートップ1の押下で圧縮されて板ばねが急激に撓む現象などによってクリック感を提供する。
【0010】
プレート5は、左右摺動が可能なものであって、前記リンク組立体2と結合してキーボードを折り畳むか或いはコンピュータなどの蓋を閉める時、前記リンク組立体2を開脚してリンク組立体2の高さを低めることにより、キーボード全体の高さを低くする機能を行う。また、プレート5には支持ばね(板ばね状の支持体)5Sが形成されており、弾性力によって後述の板ばね2Aに圧力を加える。前記支持ばね5Sは良好なクリック感を得るために適宜な弾性力で板ばね2Aを押し付ける必要があるが、このためには支持ばね5Sが一定の寸法以上にならなければならない。従って、FPC4及びフレーム3に溝を設け、前記支持ばね5Sを略V字状に屈曲させて前記溝に収容する形が好ましい。
【0011】
FPC(プレキシブルプリント回路)4は、前記キートップ1の下降によってその接触点が接触してそれぞれのキートップ1に対応する文字などを認識するための回路であって、通常、マトリックス回路から構成される。3はフレームである。フレームは前記リンク組立体2と結合される結合機具を備え、前記リンク組立体2を支持してキートップ1を支持する部材である。
【0012】
次に、前記各部材を相互連結する結合機具及びリンク組立体2の各部材について詳細に説明する。前記キートップ1の裏面には、リンク組立体2と結合するために、それぞれ一対のリンク固定用フック1Aと一対のリンク固定用溝1Bが設けられている。リンク固定用フック1Aは、半月状を有し、リンク組立体2のキートップ用固定棒2Cと結合してキートップ用固定棒2Cの回動を支持する。また、リンク固定用溝1Bはリンク組立体2の直線運動ガイドであり、リンク組立体2のキートップ用固定棒2Dと結合してキートップ用固定棒2Dの回動を支持する。
【0013】
本実施例では、前記リンク固定用フック1Aがキートップ1の裏面の後方に、リンク固定用溝1Bがキートップ1の裏面の前方に位置しているが、この位置はリンク組立体2の固定棒の位置に応じて適切に変更することができる。また、リンク組立体2にフックまたは溝を形成し、キートップ1に固定棒を形成しても構わない。
【0014】
フレーム3には、リンクと結合するために一対の突起が設けられている。即ち、第2リンク22の第2リンク突起2Hと結合するための1対の第2リンク用ブラケット32が設けられている。前記第2リンク用ブラケット32は第2リンク突起2Hの円運動を支持する。これらの突起とブラケットは互いに置き換えて形成することも可能である。即ち、ブラケットを第2リンクに、突起をフレームにそれぞれ形成してもよい。
【0015】
次に、リンク組立体2とその各構成部材及び他の部材との連結について説明する。図1及び図2に示すように、リンク組立体2は内側リンクと外側リンクからなり、両リンクは側面視X字状に交差配置してある。本実施例では、便宜上、板ばねを供え且つ内側に位置するリンクを第1リンク21とし、板ばねを供えず且つ外側に位置するリンクを第2リンク22とする。
【0016】
第1リンク21の1対の脚部211の間には板ばね2Aが位置する。これは弾性力を備えた板状の部材であって、一定の圧力を加えると、弓状に湾曲してクリック感を提供する。また、このように湾曲した弓状の板ばね2Aの底面がFPC4を押圧してFPC4の接点をオン(ON)にし、該当キートップ1に対応する文字を認識させる。本実施例において、板ばね2Aは脚部211等と共にモールドしたが、これに限定されるのではない。例えば、金属などで形成し、リンク組立体との結合にはインサート成形法を使用することができる。また、リンク(第1リンク)を金属としてもよい。
【0017】
第1リンク21の脚部211の上端にはキートップ用固定棒2Cがそれぞれ設けられている。前記キートップ用固定棒と前記固定用フック1Aとの結合によってキートップ1とリンク組立体2が固定される。
【0018】
一方、第2リンク22の脚部222の上端にはキートップ用固定棒2Dがそれぞれ設けられている。前記キートップ固定棒2Dと前記リンク固定用溝1Bとの結合によってキートップ1とリンク組立体2が固定される。前記固定棒2Dは前記リンク固定用溝1Bへの容易な挿入のために、一面を傾斜面とすることが好ましい(図3)。
【0019】
第1リンク21の脚部211の下端には第1リンク突起2Gが設けられている。この突起2Gはプレート5の第1リンク用リテイナー51に挿入されて結合される。前記リテイナー51は長孔形或いは楕円形であり、第1リンク21が円運動しつつ摺動することを支持する。また、前記リテイナー51はプレート5を加工して形成するが、その中心がプレート5の面より下方に位置する。従って、リンク組立体2の全体的な高さを低くすることができる。
【0020】
一方、第2リンク22の脚部222の下端には第2リンク突起2Hが設けられている。この突起2Hはフレーム3の第2リンク用ブラケット32に挿入されて結合される。前記ブラケット32の孔は前記突起2Hに対応する形状をしており、第2リンク22の円運動を支持する。前記ブラケット32の孔と突起2Hとの結合において、突起2Hの下方にプレート5が位置し、プレート5が突起2Hを支える形にすることが好ましい。前記ブラケット32はフレーム3を加工して形成するが、この加工においてブラケット32の底部がフレーム3の上面より低く位置するように形成することが難しい。即ち、突起2Hの底部がフレーム3の上面より低く位置するように形成することが加工上難しい。従って、突起2Hの下方にプレート5を通過させて突起の底面がフレームの上面より低く位置するようにすることにより、突起の中心をフレーム3の底面に近接させて設置することが可能になり、リンク組立体2を低く設置し且つキーボードを薄くすることができる(図4参照)。
【0021】
前記各リンク21、22にはその中間、即ち両リンクの交差部にそれぞれ孔及び突起が設けられている。本実施例では、第1リンク21には突起、第2リンク22には孔が設けられていると仮定する。即ち、リンク軸支用突起2Eとリンク軸支用孔2Fである。ところが、これとは逆に、第1リンク21に孔、第2リンク22に突起を形成してもよい。前記突起2Eと孔2Fとの結合によって、第1リンク21と第2リンク22が互いに交差して開閉脚可能に軸支される。
【0022】
次に、キースイッチの作用を説明する。まず、キーボードを折り畳み或いはコンピュータの蓋を閉める時、リンク組立体2の高さが低くなることについて説明する。図2の状態でキーボードが折り畳まれるか或いはコンピュータの蓋が閉まると、図6で示すようにプレート5が矢印B方向に動く。これにより、第1リンク用リテイナー51も矢印B方向に動きながら、その中に挿入されている第1リンク突起2Gを矢印B方向に引っ張る。このため、第1リンク21全体が矢印方向に引かれ、まるで挟みの如く開脚動作を行うことになり、第1リンク21の位置、即ちリンク組立体2全体の位置が低くなる。
【0023】
この際、リンク組立体2の高さが最低になる状態では、板ばね2Aが全く変形されないか或いはほぼ変形されない状態となるように、各部材の寸法を調整することが好ましい。これは永久変形を防止して長時間に亘って使用するためである。
【0024】
一方、前記プレート5の移動はノートブックコンピュータまたはPDA(Personal Display Assistance)の蓋の回動を変換させることにより行われる。即ち、図5(A),(B)に示すように、蓋とキーボードとの連結部を軸とし、この軸の端部に歯付きカムを形成し、プレート5はこれと対応する孔を形成する。従って、蓋の開閉に伴ってカムが回転してプレート5を移動させる。
【0025】
また、折り畳み式キーボードは、広がる時には、キーボードを載置した両プレート5が互いに押し付けるようにしてプレート5が移動するようにし、畳まれる時には両プレートが互いに離れてプレート5が逆方向に移動するようにする(図7参照)。
【0026】
一方、キーボードを広げるか或いはコンピュータなどの蓋を開く時のキートップ1の上昇について説明する。図8に示すように、キーボードを広げるか或いは蓋を開くと、プレート5及び支持ばね5Sが図8の矢印A方向に移動する。前記支持ばね5Sが前記板ばね2Aを押圧し、且つ図示しない第1リンク21及び第2リンク22の作用点が板ばね2Aの上に位置することにより、支持ばね5Sの付勢力はリンク組立体2を上昇させる力に変化し、結果的にキートップ1をB方向に上昇させる。
【0027】
次に、キー入力について説明する。図2の状態でキートップ1がユーザの指などによって押下されると、キートップ1はプレートの支持ばね5Sの弾性力に反して下降する。この際、第1リンク21は第1リンク突起2Gを中心として一方向に回転する。これにより、第1リンク21のリンク軸支用突起2Eも下降する。一方、第2リンク22は第2リンク突起2Hを中心として他方向に回転する。これにより、第1リンク21と第2リンク22とがまるで挟みの如く開脚動作を行うが、この際、リンク軸支用突起2Eが下降することにより、第1リンク突起2Gは左下側に押し付けられる。従って、第1リンク21の突起2Gはプレート5の長孔形の第1リンク用リテイナー51の孔に従って図上の左側に移動する相対的な運動を行う(図9参照)。
【0028】
一方、この際、板ばね2Aは長手方向に圧縮力を受ける。最初はこの圧縮力によって板ばね2Aがプレート5の支持ばね5Sを押し付けつつ下降し、リンク組立体の開脚動作方向に移動する。このようにキートップ1が下降する状態で、支持ばね5Sの弾性力によってキートップ1を上昇させようとする力が発生する。キートップ1の押下が続くと、プレート5の支持ばね5Sはそれ以上押し付けられようとしないため、板ばね2Aに強い圧縮力が作用する。従って、キートップ1には急に大きい荷重がかかり、その荷重が臨界荷重を超える場合には、この圧縮力が一定の限界を過ぎると、板ばね2Aは図10に示すように湾曲しつつ急激に下降する。これにより、ユーザはクリック感を確実に感じる。また。湾曲した板ばね2Aが直下のFPC4を押下して接点をオンにすることにより、キー入力を認識させる。
【0029】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものはない。例えば、スペースなどの倍数キーには図11(A),(B)に示すようにリンク組立体2を多数使用することにより、キートップ1のいずれの箇所が押下されても、その圧力がムラなく加えられるようにすることができる。
【0030】
また、図12に示すように、第1リンク21と第2リンク22との交差部において、本軸2E1を中心として本軸が円滑な回動を行うように補助軸2E2が助力する方式を取ることにより、リンク相互回転軸の中心に対して板ばね2Aから距離を確保して、蓋を開くか或いはキーボードを広げたとき、確実なキートップの上昇運動及びキートップ押下後(入力)の確実なキートップの復元を可能とする。また、こうしてリンク組立体の厚さを薄くすることにより、キーボードを薄くすることができる。即ち、図12において、図示しない第1リンク21に主突起2E1と補助突起2E2とをそれぞれ形成する。一方、第2リンク22には前記主突起2E1と補助突起2E2にそれぞれ対応する主孔2F1と補助孔2F2をそれぞれ形成する。
【0031】
この際、主孔2F1はできる限り第2リンク22の上部に形成することが好ましい。これはキートップの確実な上下動のためには主軸を上方に位置させる必要があるからである。従って、主突起2E1が主孔2F1に完全に挿入されない方がさらに好ましい。これにより、主突起2E1が主孔2F1から離脱する場合がある。これを防止するために、下方開口の補助孔2F2を形成し、ここに補助突起2E2を挿入すると、第1リンク21の上方への離脱は補助突起2E2と補助孔2F2との結合によって、第1リンク21の下方への離脱は主突起2E1と主孔2F1によって阻止され、安定な結合状態で良好なクリック感を得ることができる。
【0032】
また、キートップ1の下降によって両リンクが下降しつつ開脚する時には、前記補助突起2E2が補助孔2F2の上端に係止され、キートップ1がそれ以上下降し得なくする抵抗力を受け、一方、キートップ1の上昇によって両リンクが上昇しつつ閉脚する時には、前記補助突起2E2が補助孔2F2の下端に係止され、それ以上上昇し得なくする抵抗力を受けるので、キートップの離脱に対する優れた抵抗力を得ることができる。
【0033】
また、図13に示すように、板ばね2Aは支持ばね5Sと接触する部分に溝2A1を形成して支持ばね5Sとの結合を確実に行うことができる。
【0034】
また、フレーム3の溝を形成し、支持ばね5Sを略U字状に屈曲して、屈曲部分を前記溝に収容させることができる(図10参照)。こうすると、狭い空間でも前記支持ばね5Sの長さを長くすることができるため、十分な弾性が得られ且つ耐久性も向上する。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、弾性体と支持体の弾性力によってキートップを上昇させる。キートップが下降する際には、前記支持体の弾性力によって急に高い圧力が必要となり、キートップから高い圧力を加えることで弾性体が湾曲して優れたクリック感が得られる。
さらに、一リンクをプレートに連結して、プレートの移動によってキートップの位置を最も低くするか或いは最も高くしてコンパクトにすることができると共に、クリック感を良くすることができる。
また、支持体を湾曲させて狭い空間で長い長さを持たせることにより、耐久性を向上させる。湾曲部分は凹んだプレートに収容して全体的な高さを低くしてキーボードを低くすることができる。
さらにまた、弾性体に溝を設け、この溝に支持体を収容することにより、弾性体と支持体との結合を確実にするという効果がある。
また複数個のリンク組立体を用いることにより、倍数キーなどの大きなキートップの場合でも、圧力を均一に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係るキースイッチの斜視図
【図2】 本発明の一実施例に係る第1リンクと第2リンクの側面図
【図3】 本発明の一実施例に係るキートップ用固定棒の断面図
【図4】 本発明の一実施例に係るフレームとリンクとの結合を示す図
【図5】 (A)は本発明の一実施例に係るノートブックコンピュータにおける、蓋とキーボードとの連結部に設けたカムを示す一部切欠図、(B)は本発明の一実施例に係るノートブックコンピュータにおける、カムの回転によるプレートの移動を示す一部切欠図
【図6】 本発明の一実施例において、キーボードを折り畳み或いは蓋を閉める時のリンク組立体の下降を示す図
【図7】 本発明の一実施例において、キーボードを広げる、又は折り畳む時のプレートの移動を示す図
【図8】 本発明の一実施例において、プレートの移動によるリンク組立体の上昇を示す図
【図9】 本発明の一実施例において、キートップの下降によるリンク組立体の下降を示す図
【図10】 本発明の一実施例において、板ばねがFPCを押圧してキーオンになることを示す図
【図11】 (A)は本発明の他の実施例において、倍数キーに多数のリンクを適用した場合を示す図、(B)は本発明の他の実施例の変形例において、倍数キーに多数のリンクを適用した場合を示す図
【図12】 本発明のさらに他の実施例において、第1リンクと第2リンクとの結合部を示す図
【図13】 本発明のさらに他の実施例において、板ばねと支持ばねとの結合関係を示す図
【符号の説明】
1 キートップ
1A リンク固定用フック
1B リンク固定用溝
2 リンク組立体
21 第1リンク(内側リンク)
22 第2リンク(外側リンク)
211 第1リンク脚部
222 第2リンク脚部
2A 板ばね(弾性体)
2A1 溝
2C、2D キートップ用固定棒
2E リンク軸支用突起
2E1 本軸
2E2 補助軸
2F リンク軸支用孔
2F1 第2リンク22に設けた主孔
2F2 補助孔
2G 第1リンク突起
2H 第2リンク突起
3 フレーム
32 第2リンク用ブラケット
4 FPC(Flexible Printed Circuits)
5 プレート(plate)
51 第1リンク用リテイナー
5S 支持ばね(板ばね状の支持体)
Claims (4)
- ユーザの指によって押下されるキーボードのキートップと、 前記キートップの押下によって下降し、前記押下が解除されると、前記キートップを上方に押し上げるリンク組立体と、
キーボードフレームの上面に配置され、前記リンク組立体の押圧によってキー動作を認識するFPC(Flexible Printed Circuits)と、
前記FPCの上に、前記キーボードフレームに対して移動可能なプレートとを含み、
前記リンク組立体は第1リンク及び第2リンクからなり、第1リンク及び第2リンクは各々一対の脚部を有すると共に、各一対の脚部はアーム部で連結され、
前記第1リンクでは、脚部の上端が前記キートップに軸支され、脚部の下端が前記プレートに軸支され、さらに前記脚部の間に前記アーム部に連結した略帯状の弾性体を備え、
前記プレートに板ばね状の支持体を設けて、
前記弾性体のプレート側の端部を前記支持体に押圧するように設け、前記支持体からの弾性力によって前記リンク組立体に上方向きの力を加えるようにし、
前記第2リンクは、その脚部の上端がキートップに軸支され、かつ脚部の下端がキーボードフレームに軸支されると共に、
前記第1リンクの脚部と前記プレートとは、プレートに形成した中心がプレート面の下に位置する孔に第1リンクの脚部を軸支して結合し、
前記第1リンクと第2リンクとは、その脚部の中間部にそれぞれ突起または孔が設けられ、前記突起と孔との結合によって互いに交差して開閉脚可能に軸支され、
前記キートップへの圧力により、前記弾性体は前記支持体を加圧し、前記両リンクは開脚しつつ下降し、さらに前記支持体からの弾性力が所定値以上に増加すると、前記弾性体が湾曲しながら急激に下降してFPCを押圧することにより、キーオンにするようにしたことを特徴とする、キースイッチ。 - 前記弾性体の先端に設けた溝内に前記支持体を収容することにより、前記弾性体と前記支持体とが取り付けられていることを特徴とする、請求項1のキースイッチ。
- 前記支持体は、略U字状に湾曲し、かつ該湾曲部分の頂点が下側になるようにして、前記プレートに設けた溝に該湾曲部分を収容することを特徴とする、請求項1または請求項2のキースイッチ。
- 前記第1リンク及び第2リンクとの組み合せを複数個設け、これらのリンクの組み合わせに対応した大きさのキートップを設けることを特徴とする、請求項1のキースイッチ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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