JP4693792B2 - 打鍵装置 - Google Patents

Description

この発明は、打鍵装置に関し、特にメタルドームの試験片の耐久性試験を行う際に、メタルドームの打鍵耐久寿命を高い精度で確認することを可能とし、また、前記メタルドームが破断した直後で打鍵試験を終了し、その破断情況も観察できることを可能とした打鍵装置に関する。

近年、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ＭＤ、ＣＤプレーヤ等のスイッチとしてはドーム型スイッチが使用されている。このドーム型スイッチには、メタルドーム及びこのメタルドームを基板の表面に押さえて位置を保持するためのドーム押えシートが使用されている。

ドーム型スイッチは、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板の上に導電性材料からなる第１接点部が備えられ、この第１接点部の周りに第２接点部が環状に備えられている。前記第１接点部に接離可能な可撓性を備えた椀型形状のメタルドームが、その外周を第２接点部に接続して載置されている。

前記メタルドームは導電材料としての例えばステンレスの材料からなる。さらに、メタルドームは上記の第１接点部をほぼ中央にして覆うように、つまり椀型形状の凹面の中心方向側に前記第１接点部が位置するように配置されているので、メタルドームの頂点が下方へ押圧されると、頂点付近が反転して凹むように押し込まれて第１接点部に接触し、導通することになる。

したがって、メタルドームは繰り返し打鍵されることから、何十万回ないしは何百万回の打鍵耐久性が要求されるので、メタルドーム用の打鍵装置が用いられて、メタルドームの試験片に対して耐久性試験が行われている。

図５を参照するに、従来のメタルドーム用の打鍵装置１０１としては、複数のメタルドーム１０３を設置するための複数のドーム設置部１０５を備えたステージ１０７が基台１０９上に設けられており、前記複数の各ドーム設置部１０５に設置された複数のメタルドーム１０３を繰り返し打鍵するための複数の打鍵ヘッド１１１が前記複数の各メタルドーム１０３に対応して基台１０９上の架台１１３に設けられている。

すなわち、前記架台１１３は、基台１０９上に立設した支柱部１１５とこの支柱部１１５に横架したシリンダ保持部材１１７とから構成されており、前記シリンダ保持部材１１７には、前記複数の各打鍵ヘッド１１１が前記メタルドーム１０３を打鍵すべくメタルドーム１０３に向けて上下運動せしめる打鍵ヘッド駆動装置としての例えば複数のエアシリンダ１１９が前記複数の各メタルドーム１０３に対応して設けられており、前記複数の各打鍵ヘッド１１１が前記各エアシリンダ１１９のシリンダロット１２１の下端に設けられている。

また、上記の複数のエアシリンダ１１９は１つの電磁弁１２３を介して制御装置１２５に接続されており、複数のエアシリンダ１１９が同じ周期で同時に上下動する構成である。

したがって、複数のメタルドーム１０３をステージ１０７の各ドーム設置部１０５へ設置すると共に予め打鍵回数を制御装置１２５で設定してから打鍵を開始することで、前記設定打鍵回数分の打鍵耐久寿命が確認される。

なお、従来のメタルドーム１０３用の打鍵装置１０１としては、特許文献１に示されているキーボード打鍵試験機が該当するものである。
特開平１−１０８６２３号公報

ところで、従来のメタルドーム用の打鍵装置１０１では、予め「打鍵耐久寿命（回数）」を試験前に決めておき、この設定打鍵回数で打鍵終了後のメタルドーム１０３の合否のみを確認していた。そのために、メタルドーム１０３の本来の打鍵耐久寿命が分からないという問題点があった。

すなわち、メタルドーム１０３が破断した直後のメタルドーム１０３の状態を確認したいのであるが、予め設定した打鍵回数が終了するまでは、たとえその途中でメタルドーム１０３が破断しても、その後も打鍵し続けることになるので、予め設定した打鍵回数分のみの打鍵耐久寿命が確認されるだけである。したがって、メタルドーム１０３破断時のデータ収集ができないものであった。そのために、様々な形状のメタルドーム１０３を開発していく上での弊害となるという問題点があった。

上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の打鍵装置は、椀型形状のメタルドームを伏せた状態で設置するドーム設置部を備えたステージと、このステージに設置した前記メタルドームを繰り返し打鍵する打鍵ヘッドと、この打鍵ヘッドを前記メタルドームに向けて往復運動せしめる打鍵ヘッド駆動装置と、を備えた打鍵装置において、
前記ドーム設置部に設置されたメタルドームの破断を検出する破断検出センサを、前記メタルドームに対向して前記ステージの内部に設けたことを特徴とするものである。

また、この発明の打鍵装置は、前記打鍵装置において、前記メタルドームと前記破断検出センサとの間に、平板状の樹脂部材を介設することが好ましい。

また、この発明の打鍵装置は、前記打鍵装置において、前記ステージに複数のドーム設置部を設け、あるいは１つのドーム設置部を備えたステージを複数個、設けると共に、前記各ドーム設置部にそれぞれ前記破断検出センサを設け、前記各ドーム設置部に対応して複数個の打鍵ヘッドを設け、これらの各打鍵ヘッドをそれぞれ独立して駆動制御する構成であることが好ましい。

また、この発明の打鍵装置は、前記打鍵装置において、前記破断検出センサが近接センサであることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、破断検出センサでメタルドームの亀裂（破断）を検出できるので、メタルドームの破断直後の打鍵回数が分かる。したがって、メタルドームの本来の正確な打鍵耐久寿命が分かる。例えば、破断検出センサには高周波磁界を発生する検出コイルが備えられ、電磁誘導によりメタルドームに誘導電流が流れるが、この電流の変化からメタルドームの破断を検出できる。

また、破断検出センサを導入したので、メタルドームの設置位置精度や形状に依存しない設定電圧（閾値）で破断の大きさの判別もできる。微小な破断も判別できる。

また、メタルドームの破断直後に打鍵試験を停止できるので、メタルドームの破断直後の状態（破断の初期状態）を確認でき、メタルドームの形状等の違いによる破断のメカニズムも分かる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１を参照するに、この実施の形態に係る打鍵装置１は、可撓性を備えた椀型形状のメタルドーム３を設置するためのドーム設置部５を備えたステージ７が複数個、基台９上に設けられており、前記複数の各ステージ７のドーム設置部５に設置された各メタルドーム３を繰り返し打鍵するための複数の打鍵ヘッド１１が前記複数の各メタルドーム３に対応して基台９上の架台１３に設けられている。

なお、上記のメタルドーム３は導電材料としての例えばステンレスの金属材料からなり、メタルドーム３の頂点が打鍵ヘッド１１で下方へ押圧されると、図２（Ｂ）の２点鎖線に示されているように頂点付近が反転して凹むように押し込まれる構成である。

また、上記の架台１３は、基台９上に立設した支柱部１５とこの支柱部１５に横架したシリンダ保持部材１７とから構成されており、前記シリンダ保持部材１７には、前記複数の各打鍵ヘッド１１が前記メタルドーム３を打鍵すべくメタルドーム３に向けて上下方向に往復運動せしめる打鍵ヘッド駆動装置としての例えば複数のエアシリンダ１９が前記複数の各メタルドーム３に対応して設けられており、前記各エアシリンダ１９のシリンダロッド２１の下端に打鍵ヘッド１１が設けられている。

また、上記の各エアシリンダ１９はそれぞれ電磁弁２３を介して制御装置２５に接続されており、複数の各エアシリンダ１９が互いに独立して制御されて上下動する構成である。

なお、前述した実施の形態では、１つのドーム設置部５を備えたステージ７を複数個、設けたが、複数のドーム設置部５を備えた１つのステージが設けられても良い。

図２（Ａ）を併せて参照するに、上記の各ドーム設置部５には、当該ドーム設置部５に設置されたメタルドーム３の破断を検出する破断検出センサとしての例えば近接センサ２７が、前記メタルドーム３に対向してステージ７の内部に設けられている。なお、上記の各近接センサ２７はそれぞれ制御装置２５に接続されている。また、上記のメタルドーム３と近接センサ２７との間に、平板状の樹脂部材としての例えば樹脂プレート２９が介設されている。

言い換えれば、近接センサ２７がステージ７に設けたセンサ用穴部３１に挿入される形態で埋め込み設置されている。前記近接センサ２７が上から樹脂プレート２９で覆われるようにセンサ用穴部３１が塞がれており、前記樹脂プレート２９の上面がメタルドーム３を設置するためのドーム設置部５となる。このようにメタルドーム３と近接センサ２７との間に樹脂プレート２９を介設することで、近接センサ２７が金属部であるメタルドーム３だけを感知することができる。

上記構成により、複数の椀型形状のメタルドーム３が複数の各ステージ７のドーム設置部５へ伏せた状態で設置される。次いで、予め何十万回ないしは何百万回という設定打鍵回数が制御装置２５に設定されてから、メタルドーム３の打鍵試験が開始される。

制御装置２５の指令により各電磁弁２３を介して複数のエアシリンダ１９が互いに独立して作動して前記打鍵ヘッド１１を上下に往復動せしめることで、図２（Ａ）に示されているように各ステージ７のメタルドーム３が対応する各打鍵ヘッド１１で打鍵される。このとき、各メタルドーム３の頂点が下方へ押圧されると、図２（Ｂ）の２点鎖線に示されているように頂点付近が反転して凹むように押し込まれることになる。

図３を併せて参照するに、近接センサ２７は先端部に検出コイル３３が設けられており、前記検出コイル３３に接続した内部回路３５が近接センサ２７の内部に設けられている。前記検出コイル３３より点線の矢印の方向に高周波磁界が発生する。

そこで、検出物体３７（金属）であるメタルドーム３が図３の実線の矢印で示されているように前記検出コイル３３の高周波磁界に近づくと、電磁誘導により検出物体３７（メタルドーム３に該当）に誘導電流（渦電流）が流れることになる。しかも、上記の打鍵試験の過程で、メタルドーム３に亀裂等の破断が生じていないときは、上記の検出物体３７の誘導電流（渦電流）が変化せずに安定した状態となる。

上記の打鍵試験の過程でメタルドーム３が破断すると、このメタルドーム３の破断状態には、例えば、図４（Ａ）に示されているように大きく隙間が空いた破断と、図４（Ｂ）に示されているように微小な亀裂などがある。これらの「メタルドーム３の破断」は検出物体３７であるメタルドーム３に誘導電流に変化を生じさせることになる。この誘導電流の変化は、近接センサ２７の検出コイル３３のインピーダンス、発振、電圧値をも変化させる。

そこで、検出コイル３３から出力される電圧値に対して、「メタルドーム３の破断」時の閾値を設けることで、「メタルドーム３の破断」の状態を検出することができるのである。例えば、図４（Ｃ）に示されているように、メタルドーム３の直径がφ３ｍｍであるとき、メタルドーム３が破断していないときの電圧値に対して「メタルドーム３の破断」の電圧値の変化を相対値として換算すると、メタルドーム３が破断無しの電圧値（相対値）は０ｍＶであり、図４（Ａ）に示されているように大きく隙間が空いた破断のときは近接センサ２７の電圧値（相対値）が４０ｍＶであり、図４（Ｂ）に示されているように微小な亀裂のときは近接センサ２７の電圧値（相対値）が３０ｍＶである。

したがって、予めメタルドーム３の各破断状態での電圧値（相対値）の閾値を予め設定しておくことで、上記の打鍵試験の過程でメタルドーム３が破断したことを検出することができる。しかも、破断の大きさを判別することができる。

また、打鍵開始後、複数のメタルドーム３のいずれかが破断すると、その破断したメタルドーム３の箇所の近接センサ２７が前記破断を検出するが、複数の各エアシリンダ１９は各電磁弁２３で互いに独立して制御される構成であるので、該当するエアシリンダ１９（つまり、打鍵ヘッド１１）のみを停止することができる。しかも、そのときの打鍵回数は制御装置２５の図示しないメモリに記憶して保持することができ、その他のメタルドーム３に対しては停止することなく、引き続き打鍵試験を続けることができる．
ちなみに、従来例の図５の場合と同じように複数のエアシリンダ１９（つまり、打鍵ヘッド１１）を１つの電磁弁２３で駆動制御させてしまうと、１つのメタルドーム３が破断した時に、他の全てのメタルドーム３の破断試験も止めなければならなくなる。

以上のことをまとめると、この実施の形態の打鍵装置１では下記の効果を奏する。

（１）破断検出センサとしての例えば近接センサ２７を導入し、この近接センサ２７でメタルドーム３の亀裂（破断）を検出できるので、メタルドーム３の破断直後の打鍵回数が分かる。したがって、試験開始から破断までの正確な打鍵回数を把握できるので、メタルドーム３の本来の打鍵耐久寿命が分かる。

（２）近接センサ２７をメタルドーム３の破断を検出する破断検出センサとして使用することで、メタルドーム３の設置位置精度やメタルドーム３の形状に依存せずに破断を検出できる。つまり、メタルドーム３の適用範囲を広くできる。

（３）近接センサ２７をメタルドーム３の破断を検出する破断検出センサとして使用することで、予め設定した設定電圧（閾値）で破断の大きさを判別することもできる。大きく隙間の空いた破断だけでなく、徴小な亀裂も判別できる。

（４）複数の打鍵ヘッド１１は互いに独立して制御できるので、メタルドーム３が破断した場合、その破断直後に該当する打鍵ヘッド１１だけを停止できることから、メタルドーム３の破断直後の状態（破断の初期状態）を確認でき、メタルドーム３の形状等の違いによる破断のメカニズムを分析し、把握することができる。

この発明の実施の形態の打鍵装置の概略的な正面図である。 （Ａ）はステージの断面を含む拡大図で、（Ｂ）はメタルドームが打鍵されるときの状態を示す概略的な断面図である。 近接センサの動作原理とメタルドームの破断の検知方法を示す概略説明図である。 メタルドームの破断状態の平面図とその破断時の近接センサの電圧値の変化量（相対値）を示すもので、（Ａ）は大きく隙間の空いた破断状態のときで、（Ｂ）は微小な亀裂のときで、（Ｃ）は破断無しのときである。 従来の打鍵装置の概略的な正面図である。

符号の説明

１ 打鍵装置
３ メタルドーム
５ ドーム設置部
７ ステージ
１１ 打鍵ヘッド
１３ 架台
１９ エアシリンダ（打鍵ヘッド駆動装置）
２３ 電磁弁
２５ 制御装置
２７ 近接センサ（破断検出センサ）
２９ 樹脂プレート（樹脂部材）
３３ 検出コイル
３７ 検出物体

Claims (4)

1. 椀型形状のメタルドームを伏せた状態で設置するドーム設置部を備えたステージと、このステージに設置した前記メタルドームを繰り返し打鍵する打鍵ヘッドと、この打鍵ヘッドを前記メタルドームに向けて往復運動せしめる打鍵ヘッド駆動装置と、を備えた打鍵装置において、
   前記ドーム設置部に設置されたメタルドームの破断を検出する破断検出センサを、前記メタルドームに対向して前記ステージの内部に設けたことを特徴とする打鍵装置。
2. 前記メタルドームと前記破断検出センサとの間に、平板状の樹脂部材を介設したことを特徴とする請求項１記載の打鍵装置。
3. 前記ステージに複数のドーム設置部を設け、あるいは１つのドーム設置部を備えたステージを複数個、設けると共に、前記各ドーム設置部にそれぞれ前記破断検出センサを設け、前記各ドーム設置部に対応して複数個の打鍵ヘッドを設け、これらの各打鍵ヘッドをそれぞれ独立して駆動制御する構成であることを特徴とする請求項１又は２記載の打鍵装置。
4. 前記破断検出センサが近接センサであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の打鍵装置。

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