JP5072903B2 - キースイッチ装置及びキーボード - Google Patents

Description

本発明は、打鍵操作されるキースイッチ装置に関し、特に、電子機器の入力装置であるキーボードで好適に使用されるキースイッチ装置に関する。さらに本発明は、そのようなキースイッチ装置を多数備えたキーボードに関する。

従来、ノート型パーソナルコンピュータやノート型ワードプロセッサ等の携帯用電子機器の分野では、機器の携帯性を向上させる目的で、キーボードを含む機器筐体の薄型化すなわち低背化を実現するための様々な技術が提案されている。特に、打鍵操作される多数のキースイッチ装置を備えたキーボードを低背化する際には、一定水準の操作性を確保するためにキースイッチ装置のストローク量を所定量に維持しつつ、キースイッチ装置の非操作（スイッチオフ）時及び押下げ操作（スイッチオン）時の全高を削減することが要求されている。

低背型キーボードに使用できるキースイッチ装置として、例えば特許文献１は、ベースと、ベース上に配置されるキートップと、互いに噛合連動してキートップをベース上で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材と、キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構とを備えたキースイッチ装置を開示する。一対のリンク部材は、側面視逆Ｖ字状に組合わされて、それらの第１端領域でベースに摺動可能に係合し、かつ第２端領域で互いに歯車状に噛み合うとともにキートップに回動自在に連結される。各リンク部材は、互いに略平行に延びる一対の腕部を有し、それら腕部の末端領域すなわち第２端領域に、キートップに回動自在に係合する支軸が延設されるとともに、支軸に略直交する方向へ１つ以上の歯が突設される。他方、キートップには、各リンク部材の各腕部の支軸を回動自在に支持する４個の枢着部が設けられる。

キートップは、これらリンク部材がそれぞれの歯同士を噛合させて支軸を中心に互いに反対方向へ回動するとともに、それぞれの第１端領域がベースに沿って摺動することにより、ベースに対し実質的鉛直方向へ所定の姿勢を保持しつつ平行移動できる。キートップが昇降ストロークの下限位置に到達すると、一対のリンク部材はキートップの内側に実質的に寝かせた状態で収容される。このような構成により、キートップの打鍵ストローク量を維持しつつ、キースイッチ装置の非操作時及び押下げ時の全高を低減することができる。

またスイッチ機構は、ベースの下方に配置され、一対の接点を担持する一対のシート基板を有するシート状スイッチ（本明細書でメンブレンスイッチと称する）と、キートップとメンブレンスイッチとの間に配置され、キートップの下降動作に伴い一対の接点を閉じるように作用する作動部材とから構成される。作動部材は、ゴム材料から一体成形されたドーム状部材であり、キートップの下方位置でベースに形成した開口部を介して、ドーム頂部をキートップ側に向けた姿勢でメンブレンスイッチ上に配置される。メンブレンスイッチの一対のシート基板の間にはスペーサが配置され、それにより一対の接点は、通常は開状態に保持されて、作動部材のドーム頂部の内面に設けた突起の下方に位置決めされる。

作動部材は、キートップに外力が加わらないときには、ドーム頂部の外面でキートップをベースから鉛直上方へ離れたストローク上限位置（初期位置）に付勢支持する。他方、オペレータの打鍵操作によりキートップが押下げられたときには、作動部材はキートップに上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップがストローク下限位置に接近するに従い突起によってメンブレンスイッチの上側のシート基板を外面から押圧して接点を閉じる。キートップへの押下げ力が解除されると、作動部材が弾性的に復元し、キートップを初期位置へ復帰させるとともに、上側のシート基板が復元して接点が開く。

特開平１１−００３６２８号公報

上記した従来のキースイッチ装置において、キートップに設けられる複数の枢着部の各々は、各リンク部材の各腕部の支軸を回動自在に支持する軸受穴と、軸受穴に連通する切欠きとを備えた板状部材として、キートップの内面に突設される。それら枢着部の切欠きは、各リンク部材の支軸の太さに比べて小さい幅を有して、キートップの内面に略直交する方向へ互いに略平行に延設される。キースイッチ装置を組立てる際には、一対のリンク部材を組合せてベース上の所定位置に寝かせて配置した状態（すなわちキートップのストローク下限位置に対応する状態）で、キートップの各枢着部を対応の各リンク部材の支軸に上から押付け、支軸をまず枢着部の切欠きに圧入して枢着部を弾性変形させつつ、軸受穴にスナップ式に嵌入する。この構成により、キースイッチ装置の組立てが容易になるとともに、キートップの成形型の構造が簡略化される。

しかしこの構成では、成形後のキートップから型を脱離する際に、各枢着部の軸受穴を成形する型部分を、成形された各枢着部からその切欠きを通して強制的に引き抜くことになるので、リンク部材組付時と同様に各枢着部が弾性変形し、その影響で軸受穴の所定の形状及び寸法が型脱離後に微妙に変化してしまう場合がある。各枢着部の軸受穴にこのような変形が生じると、軸受穴と各リンク部材の支軸との間の不要な隙間により、キートップがその打鍵操作時に望ましくないがたつきを生じる傾向がある。キートップのがたつきは、リンク部材の案内によるキートップの平行移動に影響を及ぼし、結果としてメンブレンスイッチの接点の正確な閉成を困難にすることが懸念される。このような問題を解決するために、各枢着部の軸受穴を成形する型部分を軸線方向へ脱離可能な構成にすると、型の構造が複雑になり、製造コストが上昇する危惧がある。

また、キートップの各枢着部は、各リンク部材の一対の腕部の外側に位置して、各腕部の第２端領域から外方へ延設される支軸を枢支する。すなわち、一対の枢着部の間に対応のリンク部材の一対の腕部が配置される。したがって、各リンク部材の一対の腕部が成形誤差等により互いに接近する方向へ撓曲している場合には、キートップの各枢着部はこの撓曲を矯正できず、結果として各リンク部材の支軸を各枢着部の軸受穴に正確に嵌入することが困難になる場合がある。さらに、上記したようにキートップをリンク部材に組付ける際に、各枢着部から各支軸に加わる力によって一対の腕部が互いに接近する方向へ撓曲する傾向があり、やはり各リンク部材の支軸を各枢着部の軸受穴に正確に嵌入することが困難になる。また、キートップがその端縁を持ち上げる方向への外力を受けたときにも、同様に一対の腕部が互いに接近する方向へ撓曲する傾向があり、この場合にはリンク部材の支軸がキートップの枢着部から比較的容易に離脱してしまう危惧がある。

リンク部材の支軸がキートップの枢着部の軸受穴から容易に離脱することを防止するために、枢着部の切欠きを一層狭くすることが考えられる。しかしこの構成では、キートップをリンク部材に組付ける際に要する力が増大し、組付作業性が悪化することが懸念される。したがって、キートップをリンク部材に組付ける作業性を悪化させることなく、キートップからのリンク部材の容易な離脱を防止することが望まれている。

ところで、従来のキースイッチ装置においては、各リンク部材の一対の腕部の第１端領域が、ベースとメンブレンスイッチとの間に形成された一対の案内溝に沿って摺動するものが知られている。この場合、各リンク部材の第１端領域は、ベースとメンブレンスイッチとの双方に接触して摩擦抵抗を受けつつ摺動する。この構成において、各リンク部材の一対の腕部を相互に連結する連結部が、各腕部の第１端領域の摺動面と実質的同一の面上に外面を有する場合には、キートップの昇降動作中に、各リンク部材の連結部もメンブレンスイッチの上面に接触して摩擦抵抗を受けつつ摺動することになり、その影響で、キートップの円滑かつ正確な打鍵操作が妨げられる危惧がある。特に、ベース、リンク部材及びメンブレンスイッチが互いに異なる材料から形成される現状の構成では、このような摩擦抵抗による操作性悪化の問題が顕現する。

また、従来のキースイッチ装置においては一般に、メンブレンスイッチの下方に、例えば金属製の支持板やキーボードの樹脂製下部筐体等の支持構造が設けられる。支持構造は通常、キートップからドーム状作動部材を介してメンブレンスイッチに負荷される弾性力を受けるとともに、ドーム状作動部材がメンブレンスイッチの接点を閉じる際の押圧力を受けるように構成される。したがって、支持構造とメンブレンスイッチの特に接点近傍領域との間に塵埃が介在すると、キートップの打鍵操作により接点を正確かつ安定的に開閉させることが困難になる場合がある。このような問題を解決するために、キースイッチ又はキーボードの組立てをクリーンルーム内で行うことが考えられるが、製造コストを上昇させるので好ましくない。

本発明の目的は、打鍵操作されるキートップを有したキースイッチ装置において、メンブレンスイッチとその支持構造との間に介在する塵埃に起因して、メンブレンスイッチの接点を正確かつ安定的に開閉させることが困難になる問題を、安価な構造で解決できるキースイッチ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記したようなキースイッチ装置を多数備え、組立作業性及び操作性に優れたキーボードを提供することにある。

本発明は、ベースと、ベース上に配置されるキートップと、キートップをベース上で昇降方向へ案内支持する案内支持部材と、キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構とを具備するキースイッチ装置において、スイッチ機構は、一対の接点を各々に担持する一対のシート基板とそれらシート基板の間に設置されるスペーサとを有してベースの下方に配置されるメンブレンスイッチと、キートップの昇降動作に伴って弾性変形するとともにキートップが下降する間にメンブレンスイッチの上側のシート基板を押圧して接点を閉じるドーム状の作動部材とを備え、メンブレンスイッチの下方に支持板がさらに配置され、支持板には、メンブレンスイッチの接点及び作動部材のドーム開口端に対応する位置に、それぞれ突起部分が形成され、それら突起部分は、メンブレンスイッチの下側のシート基板に当接されて、接点を支持するとともにメンブレンスイッチを介してドーム開口端を支持することにより、ドーム開口端の内側における接点の周囲の領域に対応して支持板とメンブレンスイッチとの間に隙間を形成すること、を特徴とするキースイッチ装置を提供する。

本発明はまた、上記したキースイッチ装置を多数配列して構成されるキーボードを提供する。

本発明によれば、メンブレンスイッチとその支持構造との間に介在する塵埃に起因して、メンブレンスイッチの接点を正確かつ安定的に開閉させることが困難になる問題を、安価な構造で解決できる。また本発明によれば、組立作業性及び操作性に優れたキーボードが提供される。

本発明の関連技術（第１の実施形態）によるキースイッチ装置の分解斜視図である。 図１のキースイッチ装置で使用されるキートップの底面図である。 図１のキースイッチ装置で使用されるベース及び一対のリンク部材の組立て時の平面図である。 図１のキースイッチ装置の組立時の部分切欠き平面図である。 図４のキースイッチ装置の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 図４のキースイッチ装置の線VI−VIに沿った断面図である。 本発明の関連技術（第２の実施形態）によるキースイッチ装置の分解斜視図である。 図７のキースイッチ装置の主要部の拡大断面図で、キートップがストローク下限位置にある状態を示す。 図７のキースイッチ装置の主要部の拡大断面図で、キートップがストローク上限位置にある状態を示す。 本発明の関連技術（第３の実施形態）によるキースイッチ装置の分解斜視図である。 図１０のキースイッチ装置で使用されるリンク部材の拡大斜視図である。 変形例によるリンク部材の拡大斜視図である。 他の変形例によるリンク部材の拡大斜視図である。 他の変形例によるキースイッチ装置の主要部の分解斜視図である。 本発明の実施形態（第４の実施形態）によるキースイッチ装置の断面図である。 本発明の実施形態によるキーボードの部分切欠き斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は本発明の関連技術（第１の実施形態）によるキースイッチ装置１０を分解斜視図で示す。キースイッチ装置１０は、ベース１２と、ベース１２の主表面１２ａ上に昇降方向へ移動可能に配置され、オペレータの手指で打鍵される操作面１４ａを有するキートップ１４と、キートップ１４をベース１２上で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材１６と、キートップ１４の昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構１８とを備えて構成される。

ベース１２は、キートップ１４によって遮蔽される略矩形の中心開口部２０を備える枠状部材である。ベース１２には、中心開口部２０を画成する一対の対向内周面１２ｂに沿って、二組の摺動係合部２２が左右方向ヘ互いに離間して設けられる。各摺動係合部２２は、ベース１２の主表面１２ａ及び内周面１２ｂから突出する壁部分を有してＬ字状に伸び、この壁部分の内側に、主表面１２ａに略平行に延びる案内溝２２ａが形成される。各組を成す２個の摺動係合部２２は、各々の案内溝２２ａをベース１２の一対の内周面１２ｂに沿った対応位置に配置する。さらに、各組で対応する側の摺動係合部２２は、ベース１２の内周面１２ｂに沿って左右方向へ整列配置される。各摺動係合部２２には、一対のリンク部材１６の各々がその後述する第１端領域で摺動自在に係合する。

キートップ１４は、略矩形平面形状を有する皿状の部材であり、操作面１４ａの反対側の内面１４ｂに、二組の枢着部２４が互いに並置して形成される。各枢着部２４は、キートップ１４の内面１４ｂから直立状に突設される一対の板状の軸受部材２６、２８から構成される。図２に明示するように、各組を成す２個の枢着部２４は、キートップ１４の内面１４ｂの左右方向中央領域で、一対のリンク部材１６の各々の後述する第２端領域に係合できる距離だけ互いに離れて配置され、各リンク部材１６の第２端領域を回動自在に支持する。さらに、各組で対応する側の枢着部２４は、キートップ１４の内面１４ｂ上で左右方向へ整列配置される。キートップ１４の各枢着部２４の構成は、以下でさらに詳述する。

一対のリンク部材１６は、互いに実質的同一の形状及び寸法を有し、それらの一端で互いに歯車状に連結されて側面視逆Ｖ字状に組合わされる。各リンク部材１６は、互いに平行に延びる一対の腕部３０、３２と、それら腕部３０、３２を互いに連結する連結部３４とを一体に備える。図示実施形態では、連結部３４に隣接する両腕部３０、３２の基端領域が、リンク部材１６の第１端領域を構成し、連結部３４から離れた両腕部３０、３２の末端領域が、リンク部材１６の第２端領域を構成する。図３に明示するように、各リンク部材１６の第１端領域には、両腕部３０、３２の互いに離反する外側面から連結部３４の反対側へ一対の支軸３６がそれぞれ同軸状に突設される。また、各リンク部材１６の第２端領域には、両腕部３０、３２の外側面から支軸３６と同一側へ一対の支軸３８が、かつ両腕部３０、３２の互いに対向する内側面から連結部３４と同一側へ一対の支軸４０が、それぞれ同軸状に突設される。さらに、各リンク部材１６の一方の腕部３０には、第２端領域の支軸３８、４０に隣接する先端面に１枚の歯４２が設けられ、他方の腕部３２には、同様に支軸３８、４０に隣接する先端面に２枚の歯４４が設けられる。

一対のリンク部材１６の各々は、各腕部３０、３２の基端領域に設けた支軸３６を、ベース１２の各摺動係合部２２の案内溝２２ａに摺動自在に嵌入し、かつ各腕部３０、３２の末端領域に設けた支軸３８、４０を、キートップ１４の各枢着部２４の一対の軸受部材２６、２８に回動自在に係合させて、ベース１２とキートップ１４との間に配置される。このとき一対のリンク部材１６は、それぞれの一方の腕部３０の１枚の歯４２と、それぞれの他方の腕部３２の２枚の歯４４とが噛み合わされ、それにより、両腕部３０、３２の支軸３８、４０が共有する回動軸線４６（図３）を中心として、互いに連動して回動できるようになっている。

したがってキートップ１４は、一対のリンク部材１６がそれぞれの回動軸線４６を中心に同期して反対方向へ揺動するとともに、それぞれの支軸３６がベース１２に沿って略水平方向へ摺動することにより、ベース１２に対し略鉛直方向へ、操作面１４ａを主表面１２ａに略平行に配置した所定の略水平姿勢を保持しつつ平行移動する。キートップ１４の打鍵ストロークの上限位置は、一対のリンク部材１６の各支軸３６の相互接近方向への摺動が、ベース１２の各摺動係合部２２の案内溝２２ａを画成する壁部分によって係止された時点で規定される。キートップ１４がこの上限位置から下降するに従い、一対のリンク部材１６の各支軸３６は、キートップ１４の昇降方向に略直交する相互離反方向へ摺動する。キートップ１４が打鍵ストロークの下限位置に達すると、一対のリンク部材１６はキートップ１４の内面１４ｂ側に収容されるとともに、ベース１２の中心開口部２０に受容される（図３）。

スイッチ機構１８は、一対の接点４８を対向させて各々に担持する一対のシート基板５０（一方の接点４８及び一方のシート基板５０のみ図１に示す）を有するメンブレンスイッチ５２と、キートップ１４とメンブレンスイッチ５２との間に配置され、キートップ１４の下降動作に伴い両接点４８を閉じるように作用する作動部材５４とから構成される。メンブレンスイッチ５２の一対のシート基板５０の間には、それらシート基板５０を所定間隔に支持して両接点４８を開状態に保持するスペーサ５６（図５）が設置される。

メンブレンスイッチ５２の両シート基板５０は、いずれも周知のフレキシブル印刷回路板の構成を有し、そのフィルム基体の表面に、互いに短絡可能な接点４８が設けられる。それらシート基板５０は、ベース１２の下で支持板５８上に支持され、両接点４８は、ベース１２の中心開口部２０の略中心に位置決めされる。作動部材５４は、ゴム材料から一体成形されたドーム状部材であり、ドーム頂部５４ａをキートップ１４側に向けた姿勢で、ベース１２の中心開口部２０内に配置される。作動部材５４は、無負荷時にはドーム頂部５４ａを上側のシート基板５０の上方に離隔して配置する。作動部材５４のドーム頂部５４ａの内面には、シート基板５０に向かって延びる柱状の押圧部（図示せず）が形成される。

一対のシート基板５０に担持された接点４８は、各シート基板５０が本質的に有するこしにより、スペーサ５６を介して通常は開状態に保持され、作動部材５４の押圧部の下方に位置決めされる。作動部材５４のドーム頂部５４ａにシート基板５０に接近する方向への外力が加わると、作動部材５４は弾性変形し、押圧部が上側のシート基板５０を外面から押圧することにより、一対の接点４８を閉じる。なお、図示実施形態では作動部材５４は、その下端のドーム開口端５４ｂで、ベース１２と上側のシート基板５０との間に配置される可撓性を有するシート部材６０に固定的に連結される。或いは、シート部材６０を用いずに、作動部材５４を上側のシート基板５０に直接連結することもできる。

キースイッチ装置１０では、キートップ１４に外力が加わらないときには、スイッチ機構１８の作動部材５４がドーム頂部５４ａの外面でキートップ１４をベース１２から鉛直上方へ離れた上限位置（図５）に付勢支持する。このときメンブレンスイッチ５２は、一対の接点４８が開いた状態にある。また、オペレータの打鍵操作によりキートップ１４が押下げられたときには、作動部材５４はキートップ１４に上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップ１４が下限位置に達する直前に上側のシート基板５０を外面から押圧して接点４８を閉じる。キートップ１４への押下げ力が解除されると、作動部材５４が弾性的に復元し、キートップ１４を上限位置へ復帰させるとともに、上側のシート基板５０が復元して接点４８が開く。

キースイッチ装置１０においては、前述したようにキートップ１４に、一対のリンク部材１６の各々の第２端領域に形成した二組の支軸３８、４０を回動自在に支持する４個の枢着部２４が設けられる。図２及び図４に示すように、各枢着部２４を構成する一対の軸受部材２６、２８は、各リンク部材１６の支軸３８、４０によって規定される第２端領域の回動軸線４６方向に互いに離間して配置され、それら軸受部材２６、２８の間に各リンク部材１６の腕部３０、３２の末端領域を回動軸線４６方向へ実質的に挟持するようになっている。すなわち、各枢着部２４の軸受部材２６、２８は、各リンク部材１６の各腕部３０、３２の末端領域の外側面と内側面とにそれぞれ僅かな隙間を介して対向配置される。

各枢着部２４の軸受部材２６、２８は、各リンク部材１６の各腕部３０、３２に設けた支軸３８、４０をそれぞれ回動自在に支持する。図示実施形態では、それら軸受部材２６、２８は、リンク部材１６の回動軸線４６を中心に互いに異なる側に配置される。図５及び図６に示すように、各軸受部材２６、２８には、各腕部３０、３２に設けた支軸３８、４０の各々の外周面に摺動接触する実質的半円筒状の軸受面２６ａ、２８ａが形成される。各組を成す２個の枢着部２４の軸受部材２６、２８は、それぞれの軸受面２６ａ、２８ａが共通の軸線４６′（図２）に関して同一円周面上に配置される。したがって、各枢着部２４にリンク部材１６の各腕部３０、３２の支軸３８、４０を装着すると、軸受部材２６、２８がそれぞれの軸受面２６ａ、２８ａの協働により、支軸３８、４０をその回動軸線４６が軸線４６′に合致した心出し状態に支持する。

各軸受部材２６、２８にはさらに、キートップ１４の内面１４ｂから離れた先端領域に、内面１４ｂに略直交する方向へ延びて軸受面２６ａ、２８ａに連通する導入面２６ｂ、２８ｂが形成される。両軸受部材２６、２８の導入面２６ｂ、２８ｂは、共通の軸線４６′から幾分離れて配置され、互いに協働して、キートップ１４の各枢着部２４に対応の各リンク部材１６の支軸３８、４０を嵌入する際の導入部として作用する。

上記構成を有するキースイッチ装置１０では、キートップ１４に設けられる各枢着部２４の一対の軸受部材２６、２８が、それぞれの軸受面２６ａ、２８ａの協働により、従来のキースイッチ装置におけるキートップの各枢着部の軸受穴と同様に作用して、各リンク部材１６の各腕部３０、３２の支軸３８、４０を回動自在に支持する。さらに、各枢着部２４の軸受部材２６、２８の導入面２６ｂ、２８ｂは、互いに協働して、従来のキースイッチ装置におけるキートップの各枢着部の切欠きと同様に作用する。すなわち、キースイッチ装置１０の組立工程において、キートップ１４を一対のリンク部材１６に組付ける際には、両リンク部材１６を組合せてベース１２上の所定位置に寝かせて配置した図３の状態（すなわちキートップ１４のストローク下限位置に対応する状態）で、キートップ１４の各枢着部２４の軸受部材２６、２８を対応の各リンク部材１６の各腕部３０、３２の支軸３８、４０に上から押付け、支軸３０、３２をまず軸受部材２６、２８の導入面２６ｂ、２８ｂの間に圧入して軸受部材２６、２８を弾性変形させつつ、軸受面２６ａ、２８ａ内にスナップ式に嵌入する。このようにキースイッチ装置１０は、従来のキースイッチ装置と同等の組立ての容易さを発揮できる。

しかも、キートップ１４の成形工程においては、中子を有しない一般的単純構造の型（図示せず）により、各枢着部２４の軸受部材２６、２８を成形した後、キートップ１４を型から脱離する際に、軸受部材２６、２８の軸受面２６ａ、２８ａを成形する型部分を、成形された各軸受部材２６、２８からそれらの導入面２６ｂ、２８ｂを通して強制的に引き抜くことができる。この場合、各枢着部２４の軸受部材２６、２８に個別かつ分散的に応力が加わるので、各軸受部材２６、２８の軸受面２６ａ、２８ａの型脱離後の変形を、従来のキースイッチ装置におけるキートップの各枢着部の軸受穴が被る変形に比べて、可及的に抑制することができる。その結果、キースイッチ装置１０の組立完了後、各枢着部２４の軸受部材２６、２８の軸受面２６ａ、２８ａと各リンク部材１６の支軸３８、４０との間の不要な隙間が削減される。したがってキースイッチ装置１０によれば、キートップ１４の成形型の構成に起因する製造コストの上昇を回避しつつ、キートップ１４の打鍵操作時に生じ得る望ましくないがたつきを可及的に排除でき、以て、打鍵操作による正確な接点開閉動作を実現できる。

さらに、キートップ１４の各枢着部２４を構成する一対の軸受部材２６、２８は、各リンク部材１６の各腕部３０、３２の末端領域の回動軸線方向両側に配置されて各腕部３０、３２を実質的に挟持するので、各リンク部材１６の一対の腕部３０、３２が成形誤差等により互いに接近又は離反する方向へ撓曲している場合であっても、上記したように各リンク部材１６にキートップ１４を組付ける間に各枢着部２４がこの撓曲を矯正し、結果として各リンク部材１６の支軸３８、４０を各枢着部２４の軸受部材２６、２８の軸受面２６ａ、２８ａに正確に嵌入することが可能になる。また、各リンク部材１６にキートップ１４を組付ける際に各枢着部２４から各支軸３８、４０に押圧力が負荷されたときや、組付後にキートップ１４にベース１２から離れる上方への外力が負荷されたときにも、各リンク部材１６の一対の腕部３０、３２は互いに接近又は離反する方向への撓曲を軸受部材２６、２８により阻止されるので、キートップ１４に各リンク部材１６を正確かつ比較的容易に組付けることができるとともに、各リンク部材１６からのキートップ１４の不用意な離脱を効果的に防止することができる。

特にキースイッチ装置１０では、キートップ１４の各枢着部２４の軸受部材２６、２８が、実質的半円筒状の軸受面２６ａ、２８ａによって、各リンク部材１６の各腕部３０、３２の支軸３８、４０を半分ずつ支持する構成としたので、キートップ１４を両リンク部材１６に組付ける際には、従来のキースイッチ装置におけるキートップの各枢着部を弾性変形させると同等の力によって、各枢着部２４の軸受部材２６、２８を分散的応力負荷により個別に弾性変形させることができる。したがって、キートップ１４を両リンク部材１６に組付ける際に要する力の増加を抑制し、以て組付作業性の悪化を効果的に防止することができる。なお、キートップ１４の各枢着部２４は、型脱離に起因する各軸受部材２６、２８の軸受面２６ａ、２８ａの変形を可及的に防止できるとともに、キートップ組付時の力の増加を可及的に抑制できることを前提に、軸受部材２６、２８のそれぞれが、各リンク部材１６の各腕部３０、３２の支軸３８、４０の半分以上を支持できる軸受面２６ａ、２８ａを有する構成にすることもできる。

図７は、本発明の関連技術（第２の実施形態）によるキースイッチ装置７０を示す。キースイッチ装置７０は、キートップ７２及び一対のリンク部材７４の構成以外は、図１に示すキースイッチ装置１０と実質的同一の構成を有するので、対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。すなわちキースイッチ装置７０は、ベース１２と、ベース１２の主表面１２ａ上に昇降方向へ移動可能に配置され、オペレータの手指で打鍵される操作面７２ａを有するキートップ７２と、キートップ７２をベース１２上で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材７４と、キートップ７２の昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構１８と、スイッチ機構１８の下方に配置される支持板５８とを備えて構成される。

キースイッチ装置７０のキートップ７２は、従来のキースイッチ装置におけるキートップと実質的同一の構成を有する。したがって、キートップ７２の内面７２ｂには、二組の枢着部７６が左右方向へ互いに並置して形成される。各枢着部７６は、キートップ７２の内面７２ｂから直立状に突設される板状片からなり、板厚方向へ貫通する軸受穴７６ａと、内面７２ｂに略直交する方向へ延びて軸受穴７６ａに連通する切欠き７６ｂとを備える。各組を成す２個の枢着部７６は、キートップ７２の内面７２ｂの左右方向中央領域で、一対のリンク部材７４の各々の後述する第２端領域に係合できる距離だけ互いに離れて配置され、各リンク部材７４の第２端領域を回動自在に支持する。さらに、各組で対応する側の枢着部７６は、キートップ７２の内面７２ｂ上で左右方向へ整列配置される。

一対のリンク部材７４は、従来のキースイッチ装置におけるリンク部材に類似した構成を有する。すなわち両リンク部材７４は、互いに実質的同一の形状及び寸法を有し、それらの一端で互いに歯車状に連結されて側面視逆Ｖ字状に組合わされる。各リンク部材７４は、互いに平行に延びる一対の腕部７８、８０と、それら腕部７８、８０を互いに連結する連結部８２とを一体に備える。図示実施形態では、連結部８２に隣接する両腕部７８、８０の基端領域が、リンク部材７４の第１端領域を構成し、連結部８２から離れた両腕部７８、８０の末端領域が、リンク部材７４の第２端領域を構成する。各リンク部材７４の第１端領域には、両腕部７８、８０の互いに離反する外側面から連結部８２の反対側へ一対の支軸８４がそれぞれ同軸状に突設される。また、各リンク部材７４の第２端領域には、両腕部７８、８０の外側面から支軸８４と同一側へ一対の支軸８６がそれぞれ同軸状に突設される。さらに、各リンク部材７４の一方の腕部７８には、第２端領域の支軸８６に隣接する先端面に１枚の歯８８が設けられ、他方の腕部８０には、同様に支軸８６に隣接する先端面に２枚の歯９０が設けられる。

一対のリンク部材７４の各々は、各腕部７８、８０の基端領域に設けた支軸８４を、ベース１２の各摺動係合部２２の案内溝２２ａに摺動自在に嵌入し、かつ各腕部７８、８０の末端領域に設けた支軸８６を、キートップ７２の各枢着部７６の軸受穴７６ａに回動自在に嵌入して、ベース１２とキートップ７２との間に配置される。このとき一対のリンク部材７４は、それぞれの一方の腕部７８の１枚の歯８８と、それぞれの他方の腕部８０の２枚の歯９０とが噛み合わされ、それにより、両腕部７８、８０の支軸８６が共有する回動軸線９２（図８）を中心として、互いに連動して回動できるようになっている。

図８及び図９に拡大して示すように、キースイッチ装置７０では、各リンク部材７４の第２端領域に設けた一対の支軸８６の各々に、回動軸線９２に直交する方向へ直線状に延びる１つのスリット９４が形成される。各支軸８６のスリット９４は、キートップ７２が昇降ストロークの下限位置にあるときに、キートップ７２の各枢着部７６に設けた切欠き７６ｂに対し実質的平行に配置されるように、各支軸８６の軸線方向端面上で位置決めされる（図８）。また、キートップ７２が昇降ストロークの下限位置から上方へ移動する間、各支軸８６のスリット９４は、キートップ７２に対するリンク部材７４の傾斜角度に対応して、各枢着部７６の切欠き７６ｂに対し傾斜する（図９）。各支軸８６の軸線方向端面からのスリット９４の深さは、スリット９４によって分割形成される支軸８６の半体部分８６ａが、支軸８６の外周面に径方向内方へ向けて加わる外力により、互いに接近する方向へ比較的容易に弾性変形できるような範囲で選定される。

キースイッチ装置７０の組立工程において、キートップ７２を一対のリンク部材７４に組付ける際には、両リンク部材７４を組合せてベース１２上の所定位置に寝かせて配置した状態（すなわちキートップ７２のストローク下限位置に対応する状態）で、キートップ７２の各枢着部７６を対応のリンク部材７４の各支軸８６に上から押付け、支軸８６をまず切欠き７６ｂに圧入して枢着部７６を弾性変形させつつ、軸受穴７６ａにスナップ式に嵌入する。このとき、各支軸８６のスリット９４が各枢着部７６の切欠き７６ｂに実質的平行に配置されているので、支軸８６は、切欠き７６ｂを通過する間に両半体部分８６ａが互いに接近する方向への外力を受けて比較的容易に弾性変形する。それにより、切欠き７６ｂを押し広げる方向への支軸８６の外径が縮小され、結果として、支軸８６を従来よりも小さな力で枢着部７６の軸受穴７６ａに嵌入できる。

他方、組立てられたキースイッチ装置７０において、キートップ７２が例えばその端縁を持ち上げるような上方への外力を受けるときには、キートップ７２は作動部材５４の付勢によりストローク下限位置から上方へ移動し、それにより各支軸８６のスリット９４が各枢着部７６の切欠き７６ｂに対して傾斜配置される。したがって、そのような外力が各枢着部７６を介して各支軸８６に負荷されたとしても、支軸８６の各半体部分８６ａは、枢着部７６の切欠き７６ｂの通過を容易にするような変形を実質的に生じない。その結果、リンク部材７４の支軸８６はキートップ７２の枢着部７６の軸受穴７６ａ内に安定的に保持される。このように、キースイッチ装置７０によれば、キートップ７２を両リンク部材７４に組付ける作業性を悪化させることなく、キートップ７２からのリンク部材７４の容易な離脱を防止することができる。

図１０は、本発明の関連技術（第３の実施形態）によるキースイッチ装置１００を示す。キースイッチ装置１００は、一対のリンク部材１０２の構成以外は、図７に示すキースイッチ装置７０と実質的同一の構成を有するので、対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。すなわちキースイッチ装置１００は、ベース１２と、ベース１２の主表面１２ａ上に昇降方向へ移動可能に配置されるキートップ７２と、キートップ７２をベース１２上で昇降方向へ案内支持する一対のリンク部材１０２と、キートップ７２の昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構１８と、スイッチ機構１８の下方に配置される支持板５８とを備えて構成される。

キースイッチ装置１００の一対のリンク部材１０２は、従来のキースイッチ装置におけるリンク部材に類似した構成を有する。すなわち両リンク部材１０２は、互いに実質的同一の形状及び寸法を有し、それらの一端で互いに歯車状に連結されて側面視逆Ｖ字状に組合わされる。各リンク部材１０２は、互いに平行に延びる一対の腕部１０４、１０６と、それら腕部１０４、１０６を互いに連結する連結部１０８とを一体に備える。図示実施形態では、連結部１０８に隣接する両腕部１０４、１０６の基端領域が、リンク部材１０２の第１端領域を構成し、連結部１０８から離れた両腕部１０４、１０６の末端領域が、リンク部材１０２の第２端領域を構成する。各リンク部材１０２の第１端領域には、両腕部１０４、１０６の互いに離反する外側面から連結部１０８の反対側へ一対の支軸１１０がそれぞれ同軸状に突設される。また、各リンク部材１０２の第２端領域には、両腕部１０４、１０６の外側面から支軸１１０と同一側へ一対の支軸１１２がそれぞれ同軸状に突設される。さらに、各リンク部材１０２の一方の腕部１０４には、第２端領域の支軸１１２に隣接する先端面に１枚の歯１１４が設けられ、他方の腕部１０６には、同様に支軸１１２に隣接する先端面に２枚の歯１１６が設けられる。

一対のリンク部材１０２の各々は、各腕部１０４、１０６の基端領域に設けた支軸１１０を、ベース１２の各摺動係合部２２の案内溝２２ａに摺動自在に嵌入し、かつ各腕部１０４、１０６の末端領域に設けた支軸１１２を、キートップ７２の各枢着部７６の軸受穴７６ａに回動自在に嵌入して、ベース１２とキートップ７２との間に配置される。このとき一対のリンク部材１０２は、それぞれの一方の腕部１０４の１枚の歯１１４と、それぞれの他方の腕部１０６の２枚の歯１１６とが噛み合わされ、それにより、両腕部１０４、１０６の支軸１１２が共有する回動軸線１１８（図１１）を中心として、互いに連動して回動できるようになっている。

キースイッチ装置１００では、各リンク部材１０２の連結部１０８は、各腕部１０４、１０６の末端領域に設けた支軸１１２の摺動動作に従ってベース１２に沿って移動する間、他部材に実質的に接触しない形状を有する。すなわち図１１に示すように、各リンク部材１０２の連結部１０８は、両腕部１０４、１０６の支軸１１０の周辺部分の外表面に対し、段差を介して落ち込んで広がる外表面１０８ａを有する。その結果、キートップ７２の昇降動作に対応して各リンク部材１０２の支軸１１０がベース１２の各摺動係合部２２の案内溝２２ａ内で移動する間、リンク部材１０２の第１端領域は、支軸１１０の周辺部分の外表面が、ベース１２と作動部材５４を連結したシート部材６０とに接触して摩擦抵抗を受けつつ摺動する一方で、連結部１０８とシート部材６０との間には、連結部１０８の外表面１０８ａの形状に起因して隙間が形成される。したがってキースイッチ装置１００によれば、キートップ７２の昇降動作中に、一対のリンク部材１０２とそれらを担持するシート部材６０との間の摺動による摩擦抵抗が軽減され、以て、キートップ７２を円滑かつ正確に打鍵操作できるようになる。

なお、図示しないが、シート部材６０を用いずに、作動部材５４を上側のシート基板５０に直接連結する構成においては、キートップ７２の昇降動作中、リンク部材１０２の両支軸１１０の周辺部分の外表面が、ベース１２とメンブレンスイッチ５２の上側のシート基板５０とに接触して摩擦抵抗を受けつつ摺動する一方で、リンク部材１０２の連結部１０８はシート基板５０に接触しない。したがって同様に、キートップ７２の昇降動作中に、一対のリンク部材１０２とそれらを担持するメンブレンスイッチ５２との間の摺動による摩擦抵抗が軽減され、以て、キートップ７２を円滑かつ正確に打鍵操作できるようになる。また、図示しないが、各リンク部材の第１端領域の下に、ベース１２の一部分が延設される構成においても、ベース１２のそのような延長部分に接触しない連結部１０８を有するリンク部材１０２を採用することにより、キートップ７２の打鍵操作性を向上させることができる。

キースイッチ装置１００のリンク部材１０２は、上記した形状の連結部１０８に限らず、例えば図１２に変形例として示すアーチ状の連結部１０８′を採用することができる。また、図１３に示すように、リンク部材１０２の第１端領域から第２端領域側へ幾分偏移した位置に、連結部１０８″を形成することもできる。いずれの場合も、連結部１０８′、１０８″は、各腕部１０４、１０６の支軸１１２に伴いベース１２に沿って移動する間、メンブレンスイッチ５２やシート部材６０等の他部材に実質的に接触せず、それにより各リンク部材１０２と他部材との間の摺動による摩擦抵抗を軽減して、キートップ７２の打鍵操作性を向上させるように作用する。

図１４は、キースイッチ装置１００のさらに他の変形例を示す。この変形例では、メンブレンスイッチ５２及びシート部材６０の各々に、図１３に示すような連結部１０８″を有するリンク部材１０２の第１端領域の支軸１１０が摺動する位置に、それぞれ貫通穴１２０、１２２が形成されている。したがってこの変形例では、キートップ７２の昇降動作中に、各リンク部材１０２の第１端領域に設けた一対の支軸１１０は、シート部材６０の貫通穴１２２及びメンブレンスイッチ５２の貫通穴１２０を通って、それらの下にある支持板５８の表面上を摺動する。そしてその間、各リンク部材１０２の連結部１０８″は、シート部材６０に非接触に移動し、それにより各リンク部材１０２とシート部材６０との間の摺動による摩擦抵抗を軽減する。

なお、上記した各実施形態によるキースイッチ装置１０、７０、１００で例示した本発明の構成は、その一構成要件である一対のリンク部材を上記したギアリンク構造のリンク部材１６、７４、１０２に限定するものではなく、他の様々な構造のリンク部材を備えるキースイッチ装置に適用できるものである。そのような他の一対のリンク部材としては、側面視Ｘ字状に組合わされて交点で互いに回動可能に連結されるもの（例えば実開平５−６６８３２号公報参照）、側面視Ｘ字状に組合わされて交点で互いに摺動可能に連結されるもの（例えば特開平９−２７２３５号公報参照）等が挙げられる。

図１５は、本発明の実施形態（第４の実施形態）によるキースイッチ装置１３０を示す。キースイッチ装置１３０は、ベース１３２と、ベース１３２の主表面１３２ａ上に昇降方向へ移動可能に配置され、オペレータの手指で打鍵される操作面１３４ａを有するキートップ１３４と、キートップ１３４をベース１３２上で昇降方向へ案内支持する案内支持部材１３６と、キートップ１３４の昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構１３８と、スイッチ機構１３８の下方に配置される支持板１４０とを備えて構成される。ベース１３２、キートップ１３４及びスイッチ機構１３８は、基本的には図１のキースイッチ装置１０におけるベース１２、キートップ１４及びスイッチ機構１８と同様の構成を有する。

ベース１３２は、その主表面１３２ａから突出して中心開口部１４２を画成する中空のスリーブ１４４を一体に備える。またキートップ１３４は、操作面１３４ａの反対側の内面に、ベース１３２のスリーブ１４４に摺動可能に受容される柱状のスライダ１４６が設置される。スリーブ１４４とスライダ１４６とは、互いに協働して案内支持部材１３６として機能する。スイッチ機構１３８は、一対の接点１４８を対向させて各々に担持する一対のシート基板１５０を有するメンブレンスイッチ１５２と、キートップ１３４とメンブレンスイッチ１５２との間に配置され、キートップ１３４の下降動作に伴い両接点１４８を閉じるように作用するドーム状の作動部材１５４とから構成される。メンブレンスイッチ１５２の一対のシート基板１５０の間には、それらシート基板１５０を所定間隔に支持して両接点１４８を開状態に保持するスペーサ１５６が設置される。また作動部材１５４は、その下端のドーム開口端１５４ｂで、上側のシート基板１５０に直接連結される。

キースイッチ装置１３０では、キートップ１３４に外力が加わらないときには、スイッチ機構１３８の作動部材１５４がドーム頂部１５４ａの外面で、スライダ１４６を介してキートップ１３４をベース１３２から鉛直上方へ離れた図示の上限位置に付勢支持する。このときメンブレンスイッチ１５２は、一対の接点１４８が開いた状態にある。また、オペレータの打鍵操作によりキートップ１３４が押下げられたときには、作動部材１５４はスライダ１４６を介してキートップ１３４に上方への弾性付勢力を及ぼしつつ変形し、キートップ１３４が下限位置に達する直前に上側のシート基板１５０を外面から押圧して接点１４８を閉じる。キートップ１３４への押下げ力が解除されると、作動部材１５４が弾性的に復元し、キートップ１３４を上限位置へ復帰させるとともに、上側のシート基板１５０が復元して接点１４８が開く。

支持板１４０は、メンブレンスイッチ１５２の下側のシート基板１５０の外面に当接されて、キースイッチ装置１３０の支持構造体を構成する。下側のシート基板１５０に対向する側の支持板１４０の表面には、メンブレンスイッチ１５２の一対の接点１４８及び作動部材１５４のドーム開口端１５４ｂに対応する位置に、それら接点１４８及びドーム開口端１５４ｂを固定的に支持可能な形状及び寸法を有する複数の突起部分１５８が形成される。それにより、少なくとも作動部材１５４のドーム開口端１５４ｂの内側における接点１４８の近傍領域では、支持板１４０とメンブレンスイッチ１５２との間に隙間１６０が形成されている。なお図示実施形態では、作動部材１５４のドーム開口端１５４ｂの外側領域でも、支持板１４０とメンブレンスイッチ１５２との間に同様に隙間１６０が形成される。しかしこの外側領域は、塵埃の存在が接点開閉動作に不都合な影響を及ぼさないことが予測される場合には、隙間１６０を排除して支持板１４０をメンブレンスイッチ１５２に当接させる構成としてもよい。

上記構成を有するキースイッチ装置１３０では、支持板１４０はその複数の突起部分１５８で、キートップ１３４の打鍵操作時にキートップ１３４から作動部材１５４を介してメンブレンスイッチ１５２に負荷される弾性力を受けるとともに、作動部材１５４がメンブレンスイッチ１５２の接点１４８を閉じる際の押圧力を受けることができる。しかも、接点１４８の近傍領域では支持板１４０とメンブレンスイッチ１５２との間に隙間１６０が形成されているので、この隙間１６０の範囲内で支持板１４０の表面に塵埃が付着している場合にも、塵埃が接点１４８の正確かつ安定的な開閉動作に影響を及ぼすことは回避される。したがってキースイッチ装置１３０は、クリーンルーム等の高価な設備を使用せず、通常の組立工程で組み立てることができ、そのときに、メンブレンスイッチ１５２の接点１４８の開閉動作に不都合な影響を及ぼすような塵埃がメンブレンスイッチ１５２とその支持構造との間に介在する確率を低減することができる。

なお、キースイッチ装置１３０の支持板１４０は、キースイッチ装置１３０を組み込むキーボードの樹脂製下部筐体の上に設置される金属製部材から構成できるが、キーボードの構造に対応して、そのような金属製支持板を排除して、キーボードの樹脂製下部筐体自体を支持板１４０として構成することもできる。また、キースイッチ装置１３０の一構成要件である案内支持部材１３６として、上記構造の代わりに、図１で示すような一対のリンク部材１６や、前述した他の様々な構成のリンク部材を備える構成とすることもできる。

図１６は、例として図１のキースイッチ装置１０を多数備えた本発明の実施形態によるキーボード１７０を示す。キーボード１７０は、様々な形状のキートップ１４を有するキースイッチ装置１０を多数、所定の配列で備えて構成される。キーボード１７０では、キースイッチ装置１０におけるベース１２、メンブレンスイッチ５２（シート基板５０及びスペーサ５６）、作動部材５４を固定したシート部材６０並びに支持板５８がいずれも、キーボード１７０に組み込まれる全てのキースイッチ装置１０に対して共通する大判のベース１２′、メンブレンスイッチ５２′、シート部材６０′及び支持板５８′として形成される。また、前述した他の実施形態によるキースイッチ装置７０、１００、１３０を多数配列して、同様にキーボードを構成することができる。このようなキーボードは、組立作業性及び操作性に非常に優れたものとなる。

１０、７０、１００、１３０ キースイッチ装置
１２、１３２ ベース
１４、７２、１３４ キートップ
１６、７４、１０２ リンク部材
１８、１３８ スイッチ機構
２４ 枢着部
２６、２８ 軸受部材
３６、３８、４０、８４、８６、１１０、１１２ 支軸
５２、１５２ メンブレンスイッチ
５４、１５４ 作動部材
５８、１４０ 支持板
６０ シート部材
９４ スリット
１５８ 突起部分
１６０ 隙間
１７０ キーボード

Claims (3)

1. ベースと、該ベース上に配置されるキートップと、該キートップを該ベース上で昇降方向へ案内支持する案内支持部材と、該キートップの昇降動作に対応して電気回路の接点を開閉するスイッチ機構とを具備するキースイッチ装置において、
   前記スイッチ機構は、一対の前記接点を各々に担持する一対のシート基板とそれらシート基板の間に設置されるスペーサとを有して前記ベースの下方に配置されるメンブレンスイッチと、前記キートップの昇降動作に伴って弾性変形するとともに該キートップが下降する間に該メンブレンスイッチの上側の該シート基板を押圧して該接点を閉じるドーム状の作動部材とを備え、該メンブレンスイッチの下方に支持板がさらに配置され、
   前記支持板には、前記メンブレンスイッチの前記接点及び前記作動部材のドーム開口端に対応する位置に、それぞれ突起部分が形成され、それら突起部分は、前記メンブレンスイッチの下側の前記シート基板に当接されて、該接点を支持するとともに該メンブレンスイッチを介して該ドーム開口端を支持することにより、該ドーム開口端の内側における該接点の周囲の領域に対応して該支持板と該メンブレンスイッチとの間に隙間を形成すること、
   を特徴とするキースイッチ装置。
2. 前記案内支持部材は、前記ベースから突出する中空のスリーブと、前記キートップに設けられ、該スリーブに摺動可能に受容される柱状のスライダとを具備し、前記作動部材が該スライダを介して前記キートップを上方へ付勢する、請求項１に記載のキースイッチ装置。
3. 請求項１又は２に記載のキースイッチ装置を多数配列して構成されるキーボード。

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