JP5125449B2 - キースイッチ構造 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理機器、測定機器、医療機器などにおける入力装置として用いられるキーボードのキースイッチ構造に関し、特に防水性に優れたキースイッチ構造に関する。

従来、可搬型のパーソナルコンピュータ等に用いられるキーボードにおいては、キートップのどの部分を押下してもキートップが傾くことなく下降する所謂操作性を確保するようにしている。そのために従来のキースイッチ構造においては、キートップの下部にリンク機構を備えている。キートップの下部にリンク機構を備えたキースイッチ構造としては、例えば、特開２００１−２２９７６４号公報に開示されるものがある。

図５に上記文献に開示されるリンク機構を備えた従来のキースイッチ構造を示す。図５において、従来のキースイッチ１０は、キートップ１１と、キートップ１１に対して回転可能に設けられた第１リンク部材１２、キートップ１１に対して摺動可能に設けられた第２リンク部材１３、キートップ１１が押下されることにより屈曲し、押下力が排除されるとキートップ１１を元の位置に復帰させるラバードーム（弾性部材）１４、第１、第２リンク部材１２、１３を保持するホルダー１５、ラバードーム１４の直下に接点部１６ａを有するメンブレンシート１６、ホルダー１５が固定されるバックプレート１７とにより構成されている。第１リンク部材１２と第２リンク部材１３によりリンク機構が構成される。

またバックプレート１７には上方に突出する打ち出し部１７ａが形成されており、この打ち出し部１７ａは、メンブレンシート１６に形成された透孔１６ｂに入り込む。またホルダー１５の下部には溶着用ピン１５ａが形成されており、この溶着用ピン１５ａは、バックプレート１７の打ち出し部１７ａに形成された孔１７ｂに入り込むようになっている。溶着用ピン１５ａが孔１７ｂに入り込んだ状態で、バックプレート１７は、メンブレンシート１６を挟んでホルダー１５に溶着されている。

以上のキースイッチ構造においては、仮にキートップ１１の端部が押下された場合でも、第１、第２リンク部材１２、１３からなるリンク機構によりキートップ１１は水平状態を維持しながら下降する。例えば、図５に矢印Ａで示すキートップ１１の端部の位置が押下された場合、まず第１リンク部材１２の右端部が下降する。第１リンク部材１２の左端部は左側へ移動する。これにより第１リンク部材１２の中央部は下降し、中央部で第１リンク部材１２と連結されている第２リンク部材１３も下降する。第２リンク部材１３の下降によりキートップ１１の左端部も下降する。このようにキートップ１１の端部を押下してもキートップ１１が水平状態を保ったまま下降することで、押下位置による操作感の差異がないように、即ち、操作性を確保するようにしている。

従来のキーボード装置において、操作者がキースイッチを操作している際に誤ってキーボード上に液体を溢した場合に備えて、防水性を具備した装置が開発され、例えば、特開２００２−２１６５７５号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるキーボード装置は、周囲に防水壁を有する防水シートをメンブレンシート上に設け、キーボード上面に誤って液体を溢した場合でもキーボード下部の回路基板等に影響を与えないようにしている。
特開２００１−２２９７６４号公報 特開２００２−２１６５７５号公報

しかしながら、現在ではキーボードは、薄型、小型化が進み、メンブレンシート単体での充分な糊幅が確保できない。そのため従来のキースイッチ構造では液体を溢して長時間放置すると、メンブレンシートの貼り付け糊部から液体の浸入が発生する。即ち、図５に矢印Ｂで示すように、メンブレンシート１６の透孔１６ｂにおいて、バックプレート１７の打ち出し部１７ａの周囲とメンブレンシート１６の間から液体が浸入する可能性がある。

また、防水シートを設けたキースイッチ構造においては、防水シートに樹脂フィルムまたは他の材料を成形して周囲に防水壁を形成する場合、防水シートは厚さが厚くなる傾向にあり、薄型、小型化が進んだキーボードでは、キー押下時に、ラバードームが接点部の上部の防水シートを押すので、キートップの押下開始から接点部が閉成されるまでに時間が掛かる傾向がある。これを避けるために、上記特許文献２のように、接点部の上部の防水シートに逃げ穴を形成した場合には、この逃げ穴に水が長時間溜まると、メンブレンシートの糊幅の状態によって、メンブレンシートに浸水する可能性がある。

そこで本発明は、メンブレンシート内に浸入を防ぐとともに、液体の滞留を防止するすぐれたキースイッチ構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、キートップを押下してメンブレンシートに設けられた接点部を閉成するキースイッチ構造において、前記メンブレンシートの上部に配設された防水シートと、前記防水シートの上部に配設され、前記防水シート側に突出する第１の突起部を有する第１の固定部材と、前記メンブレンシートの下部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第２の突起部を有する第２の固定部材とを具備し、前記防水シート及び前記第２の突起部には、前記第１の突起部が入り込む穴がそれぞれ形成され、前記メンブレンシートには前記第２の突起部が入り込む穴が形成され、前記防水シートと前記第２の突起部の頂部とを密着させたことを特徴とするものである。

また他の発明は、キートップを押下してメンブレンシートに設けられた接点部を閉成するキースイッチ構造において、前記メンブレンシートの上部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第１の突起部を有する第１の固定部材と、前記メンブレンシートの下部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第２の突起部を有する第２の固定部材とを具備し、前記メンブレンシートの上部シート及び前記第２の突起部には、前記第１の突起部が入り込む穴がそれぞれ形成され、前記メンブレンシートのスペーサシートおよび下部シートには前記第２の突起部が入り込む穴が形成され、前記上部シートと前記第２の突起部の頂部とを密着させたことを特徴とする。

本発明によれば、メンブレンシートの上部は防水シートで覆われ、防水シートを挟んだ状態で、第１の固定部材と第２の固定部材の第２の突起部の頂部で密着しているので、メンブレンシート内に浸水することはなくなる。また第１の固定部材に水はけ溝を形成することにより、液体は第１の固定部材の外側に排出されるので、メンブレンシートの上部に長時間液体が滞留することはなくなる。

また他の発明に拠れば、メンブレンシートの上部シートを挟んで、第１の固定部材と第２の固定部材の第２の突起部の頂部で密閉させているので、メンブレンシート内に浸水することはなくなる。また第１の固定部材に水はけ溝を形成することにより、液体は第１の固定部材の外側に排出されるので、メンブレンシートの上部に長時間液体が滞留することはなくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。各図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は本発明の第１の実施の形態のキースイッチ構造を示す分解斜視図であり、図２は第１の実施の形態のキースイッチ構造を示す断面図である。

図１、図２において、第１の実施の形態のキースイッチ１１０は、キートップ１１１と、キートップ１１１に対して回転可能に設けられた第１リンク部材１１２、キートップ１１１に対して摺動可能に設けられた第２リンク部材１１３、キートップ１１１が押下されることにより屈曲し、押下力が排除されるとキートップ１１１を元の位置に復帰させるラバードーム（弾性部材）１１４、第１、第２リンク部材１１２、１１３を保持するホルダー（第１の固定部材）１１５、ホルダー１１５により固定され、ホルダー１１５の下部に配設される防水シート１１８、防水シート１１８を挟んでラバードーム１１４の直下に接点部を有するメンブレンシート１１６、およびバックプレート（第２の固定部材）１１７とにより構成されている。

キートップ１１１の表面（上面）には文字または記号１１１ｃが印刷されている。キートップ１１１の裏面には、第１リンク部材１１２の一端を回転可能に支持する回転支持部１１１ｄと、第２リンク部材１１３の一端を回転可能にかつ水平方向に移動可能に支持するスライド支持部１１１ｅが設けられている。第１リンク部材１１２は、一対の脚部１１２ａ、１１２ｂを有し、該脚部１１２ａ、１１２ｂの一端にはキートップ１１１の回転支持部１１１ｄに挿入支持される第１連結棒１１２ｃが脚部１１２ａ，１１２ｂを連結するように設けられ、同様に脚部１１２ａ，１１２ｂの他端には、第２連結棒１１２ｄが脚部１１２ａ，１１２ｂを連結するように設けられていて、更に、脚部１１２ａ，１１２ｂの各々の外面には、第１連結棒１１２ｃと第２連結棒１１２ｄとをつなぐ線上にあって、かつそれぞれの連結棒１１２ｃ，１１２ｄに対して等距離となる位置に軸１１２ｅ，１１２ｆが設けられている。

第２リンク部材１１３は一対の脚部１１３ａ，１１３ｂを有し、該脚部１１３ａ，１１３ｂの一端にはキートップ１１１のスライド支持部１１１ｅに回転可能にかつ水平方向に平行移動可能に支持される第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄが外側に向けて設けられ、他端には第１リンク部材１１２の両連結棒１１２ｃ，１１２ｄ間と等しい距離に第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆが外側に向けて設けられている。また、第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄと第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆをつなぐ線上にあってかつ各々の支持突起１１３ｃ，１１３ｄ；１１３ｅ，１１３ｆに対して等距離となる位置に軸穴１１３ｇ，１１３ｈが設けられている。更に、脚部１１３ａ，１１３ｂは第１支持突起１１３ｃ，１１３ｄよりも先端側において連結部１１３ｉにより連結されている。

ラバードーム１１４は、ゴム等を素材として略カップ状に形成され、内面中央部に接点押下部１１４ａが下方に向けて突出形成されている。ホルダー１１５は１キー単位に分割して枠状に形成され、その一端付近に第１リンク部材１１２の第２連結棒１１２ｄを回転可能にかつ水平方向に平行移動可能に支持するためのスライドガイド１１５ｂが設けられていて、他端付近には第２リンク部材１１３の第２支持突起１１３ｅ，１１３ｆを回転自在に支持する回転ガイド１１５ｃ，１１５ｄが設けられている。

またホルダー１１５の両端中央には、ラバードーム１１４の外周部を固定する円弧形のガイド壁１１５ｅが対向するように設けられ、更にホルダー１１５の下面にはメンブレンシート１１６の貫通穴１１６ｆを囲うように複数個所に所定の長さの溶着用ピン１１５ａが形成されている。またホルダー１１５の下部には複数個所に水はけ溝１１５ｆは形成されている。水はけ溝１１５ｆは、ホルダー１１５の枠内部に溜まった液体をホルダー１１５の外側に排出できるようにしたものである。

メンブレンシート１１６は、図２に示すように、それぞれ可撓性を有する上部シート１１６ａ，下部シート１１６ｂと、これらの上部シート１１６ａと下部シート１１６ｂに挟まれたスペーサシート１１６ｃから成り、このスペーサシート１１６ｃには複数のキーに対応して複数の貫通穴１１６ｆが設けられている。貫通穴１１６ｆは上部シート１１６ａと下部シート１１６ｂの間に空間を形成し、この空間内で互いに対向して位置するように、バックプレート１１７側の下部シート１１６ｂには固定接点１１６ｄが、ラバードーム１１４側の上部シート１１６ａには可動接点１１６ｅがそれぞれ設けられている。固定接点１１６ｄおよび可動接点１１６ｅにより接点部を構成する。また図１に示すように、貫通穴１１６ｆの周囲に位置するようにメンブレンシート１１６に複数の透孔１１６ｇが設けられている。

防水シート１１８はメンブレンシート１１６全体を覆うように配設され、裏面には、メンブレンシート１１６の接点部に対向する位置にある糊不可部１１８ａを除いて、全面的に粘着剤が塗布されている。この粘着剤により防水シート１１８はメンブレンシート１１６に接着される。防水シート１１８はメンブレンシート１１６全体を覆うように配設される。防水シート１１８は、メンブレンシート１１６の外周部糊幅が充分確保できる場合は、メンブレンシート１１６と同等の大きさでメンブレンシート１１６上に貼り付けられる。この場合は、メンブレンシート１１６の周囲下部とバックプレート１１７の周囲上部は両面テープ等で貼り付けられる。

糊不可部１１８ａの周りには、ホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａに対向する位置に、溶着用穴１１８ｂが形成されている。溶着用穴１１８ｂには溶着用ピン１１５ａが挿入され、防水シート１１８はホルダー１１５と後述のバックプレート１１７の打ち出し部１１７ｂとの間に挟まれた状態で溶着される。溶着用穴１１８ｂはホルダー１１５により完全に塞がれて熱溶着されることにより密閉される。

バックプレート１１７は、以上の各部品を搭載するように下部に配置される。このバックプレート１１７には、メンブレンシート１１６の透孔１１６ｇに対応する複数の位置に、打ち出し部１１７ｂが形成され、この打ち出し部１１７ｂには、ホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａを通す穴１１７ａが貫通するように設けられている。打ち出し部１１ｂの高さは、メンブレンシート１１６の厚さとほぼ同等となっている。したがって、組み立てた状態においては、図２に示すように、打ち出し部１１７ｂの頂部が防水シート１１８に密着する。

次に組み立て動作を説明する。図１、図２において、まずバックプレート１１７上にメンブレンシート１１６を載せ、バックプレート１１７の各打ち出し部１１７ｂをメンブレンシート１１６の透孔１１６ｇに通す。そして防水シート１１８を、溶着用穴１１８ｂが打ち出し部１１７ｂの穴１１７ａの位置に合うように、また糊不可部１１８ａがメンブレンシート１１６の接点部の位置に合うように、メンブレンシート１１６の上に被せ、接着する。

その上からホルダー１１５の溶着用ピン１１５ａを、防水シート１１８の溶着用穴１１８ｂを通して打ち出し部１１７ｂの穴１１７ａに挿入し、熱溶着する。溶着用ピン１１５ａの先端部（下端部）は加熱することにより扁平状に変形させ、防水シート１１８とメンブレンシート１１６を挟んでホルダー１１５とバックプレート１１７を密着固定する。これによりメンブレンシート１１６は防水シート１１８の下側に完全に密閉され、もし防水シート１１８の上部に液体が零れたとしても、メンブレンシート１１６に浸入することはなくなる。

また防水シート１１８上に液体がこぼれ、ホルダー１１５の枠内部に入り込んだ場合、キートップ１１１を押下することにより、水はけ溝１１５ｆからホルダー１１５の枠外へ排出される。したがって、メンブレンシート１１６の接点部１１６ｅの上部に液体が長時間滞留することはない。

次にスイッチ動作を説明する。図２において、キートップ１１１を上方から任意の荷重で押下すると、キートップ１１１は下方に移動し、これによりラバードーム１１４が屈曲し、ラバードーム１１４の接点押下部１１４ａが、防水シート１１８を介して、メンブレンシート１１６の接点部を押圧する。これによりスイッチ閉状態となる。また第１リンク部材１１２および第２リンク部材１１３により、キートップ１１１の上部のどの部分を押下されても、キートップ１１１は水平状態を保ったまま下方に移動し、スイッチ閉状態が得られる。

以上のように、第１の実施の形態によれば、防止シート１１８をメンブレンシート１１６上に配設し、バックプレート１１７の打ち出し部１１７ｂのメンブレンシート１１６と接触する部分を全て密閉したので、水などの液体をキーボード上に溢した場合でも、その液体がメンブレンシート１１６内に浸入することはなくなる。また防水シート１１８上に液体がこぼれ、ホルダー１１５の枠内部に入り込んだ場合でも、入り込んだ液体は、水はけ溝１１５ｆからホルダー１１５の枠外へ排出されるので、メンブレンシート１１６の接点部の上部に液体が長時間滞留することはない。

次に本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は第２の実施の形態のキースイッチ構造を示す分解斜視図、図４は第２の実施の形態のキースイッチ構造を示す断面図である。図３、図４において、第２の実施の形態のキースイッチ２１０は、キートップ２１１と、キートップ２１１に対して回転可能に設けられた第１リンク部材２１２、キートップ２１１に対して摺動可能に設けられた第２リンク部材２１３、キートップ２１１が押下されることにより屈曲し、押下力が排除されるとキートップ２１１を元の位置に復帰させるラバードーム（弾性部材）２１４、第１、第２リンク部材２１２、２１３を保持するホルダー（第１の固定部材）２１５、ラバードーム２１４の直下に接点部を有するメンブレンシート２１６、およびバックプレート（第２の固定部材）２１７とにより構成されている。

このうち、キートップ２１１、第１リンク部材２１２、第２リンク部材２１３、ラバードーム２１４およびホルダー２１５は、前記第１の実施の形態のものと同様であり、これらについての詳細な説明は省略する。なおホルダー２１５は、第１の実施の形態と同様に、水はけ溝２１５ｆが形成されている。

メンブレンシート２１６は、図４に示すように、それぞれ可撓性を有する上部シート２１６ａ、下部シート２１６ｂと、これらの上部シート２１６ａと下部シート２１６ｂに挟まれたスペーサシート２１６ｃから成り、このスペーサシート２１６ｃには複数のキーに対応して複数の貫通穴２１６ｆが設けられている。貫通穴２１６ｆは上部シート２１６ａと下部シート２１６ｂの間に空間を形成し、この空間内で互いに対向して位置するように、バックプレート２１７側の下部シート２１６ｂには固定接点２１６ｄが、ラバードーム２１４側の上部シート２１６ａには可動接点２１６ｅがそれぞれ設けられている。固定接点２１６ｄおよび可動接点２１６ｅにより接点部を構成する。

また、メンブレンシート２１６の上部シート２１６ａには、ホルダー２１５の溶着用ピン２１５ａが通過するだけの大きさの溶着用穴２１６ｈが形成され、またスペーサシート２１６ｃと下部シート２１６ｂには、図４に示すように、後述のバックプレート２１７の打ち出し部２１７ｂが入り込む透孔２１６ｇが形成されている。

バックプレート２１７は、以上の各部品を搭載するように下部に配置される。このバックプレート２１７には、メンブレンシート２１６の透孔２１６ｇに対応する複数の位置に、打ち出し部２１７ｂが形成され、この打ち出し部２１７ｂには、ホルダー２１５の溶着用ピン２１５ａを通す穴２１７ａが貫通するように設けられている。打ち出し部２１７ｂの高さは、メンブレンシート２１６の下部シート２１６ｂとスペーサシート２１６ｃを重ねた厚さ、即ち、透孔２１６ｇの高さとほぼ同等となっている。したがって、組み立てた状態においては、図４に示すように、打ち出し部２１７ｂの頂部が上部シート２１６ａの溶着用穴２１６ｈの周囲の下側に密着し、また穴２１７ａの位置が溶着用穴２１６ｈの位置に一致する。

次に組み立て動作を説明する。図３、図４において、まずバックプレート２１７上にメンブレンシート２１６を載せ、バックプレート２１７の各打ち出し部２１７ｂをメンブレンシート２１６の透孔２１６ｇに通す。その上からホルダー２１５の溶着用ピン２１５ａを、メンブレンシート２１６の上部シート２１６ａの溶着用穴２１６ｈを通して打ち出し部２１７ｂの穴２１７ａに挿入し、熱溶着する。

溶着用ピン２１５ａの先端部（下端部）を加熱することにより扁平状に変形させ、メンブレンシート２１６の上部シート２１６ａを挟んでホルダー２１５とバックプレート２１７を密着固定する。これによりメンブレンシート２１６のスペーサシート２１６ｃおよび下部シート２１６ｂは、上部シート２１６ａの下側に完全に密閉される。このとき、上部シート２１６ａの溶着用穴２１６ｈの裏面周囲に粘着剤を塗布することにより、上部シート２１６ａはより強固に打ち出し部２１７ｂに固着される。

もしメンブレンシート２１６の上部に液体が零れたとしても、上部シート２１６ａより下部に浸入することはなくなる。またメンブレンシート２１６上に液体がこぼれ、ホルダー２１５の枠内部に入り込んだ場合、キートップ２１１を押下することにより、水はけ溝２１５ｆからホルダー２１５の枠外へ排出される。したがって、メンブレンシート２１６の接点部の上部に液体が長時間滞留することはない。

以上のように第２の実施の形態では、メンブレンシート２１６の上部シート２１６ａにより、バックプレート２１７の打ち出し部２１７ｂが入り込む透孔２１６ｇを密閉し、上部シート２１６ａの溶着用穴２１６ｈおよびバックプレート２１７の溶着用穴２１７ａをホルダー２１５で密閉したので、水などの液体をキーボード上に溢した場合でも、その液体がメンブレンシート２１６の内部に浸入することはない。またメンブレンシート２１６上に液体がこぼれ、ホルダー２１５の枠内部に入り込んだ場合でも、入り込んだ液体は、水はけ溝２１５ｆからホルダー２１５の枠外へ排出されるので、メンブレンシート２１６の接点部の上部に液体が長時間滞留することはない。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、メンブレンシート１１６、２１６とバックプレート１１７、２１７を同じ材質、例えば、ポリカーボネ―ト等で構成してもよい。このように同じ材質でメンブレンシートとバックプレートを構成することにより、メンブレンシートが熱膨張した場合に、バックプレートも同様に熱膨張するので、メンブレンシートに撓み等が発生することがなくなる。さらに同じ材質でなくても、同等の熱膨張係数を有する材質であれば、同等の効果を得ることができる。特に上記第２の実施の形態においては、メンブレンシート２１６の上部シート２１６ａをバックプレート２１７の打ち出し部２１７ｂに接着しているので、この効果は顕著である。

第１の実施の形態のキースイッチ構造を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態のキースイッチ構造を示す断面図である。 第２の実施の形態のキースイッチ構造を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態のキースイッチ構造を示す断面図である。 従来のキースイッチ構造を示す断面図である。

符号の説明

１１０、２１０ キースイッチ
１１５、２１５ ホルダー
１１５ｆ、２１５ｆ 水はけ溝
１１６、２１６ メンブレンシート
１１６ｇ、２１６ｇ 透孔
１１７、２１７ バックプレート
１１７ａ 溶着用穴
１１７ｂ、２１７ｂ 打ち出し部
１１８ 防水シート
１１８ｂ 溶着用穴
２１６ａ 上部シート
２１６ｈ、２１７ａ 溶着用穴

Claims (6)

1. キートップを押下してメンブレンシートに設けられた接点部を閉成するキースイッチ構造において、
   前記メンブレンシートの上部に配設された防水シートと、
   前記防水シートの上部に配設され、前記防水シート側に突出する第１の突起部を有する第１の固定部材と、
   前記メンブレンシートの下部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第２の突起部を有する第２の固定部材とを具備し、
   前記防水シート及び前記第２の突起部には、前記第１の突起部が入り込む穴がそれぞれ形成され、
   前記メンブレンシートには前記第２の突起部が入り込む穴が形成され、
   前記防水シートと前記第２の突起部の頂部とを密着させたことを特徴とするキースイッチ構造。
2. 前記防水シートの穴は、前記第１の固定部材により溶着されて密着される請求項１記載のキースイッチ構造。
3. 前記第１の固定部材には、前記防水シート上に溜まった液体を排出するための水はけ溝が形成される請求項１記載のキースイッチ構造。
4. キートップを押下してメンブレンシートに設けられた接点部を閉成するキースイッチ構造において、
   前記メンブレンシートの上部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第１の突起部を有する第１の固定部材と、
   前記メンブレンシートの下部に配設され、該メンブレンシート側に突出する第２の突起部を有する第２の固定部材とを具備し、
   前記メンブレンシートの上部シート及び前記第２の突起部には、前記第１の突起部が入り込む穴がそれぞれ形成され、
   前記メンブレンシートのスペーサシートおよび下部シートには前記第２の突起部が入り込む穴が形成され、
   前記上部シートと前記第２の突起部の頂部とを密着させたことを特徴とするキースイッチ構造。
5. 前記上部シートの穴は、前記第１の固定部材により溶着されて密閉される請求項４記載のキースイッチ構造。
6. 前記第１の固定部材には、前記上部シート上に溜まった液体を排出するための水はけ溝が形成される請求項４記載のキースイッチ構造。

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