JP5621353B2 - キースイッチ構造 - Google Patents

キースイッチ構造

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Description

本発明は、パーソナルコンピュータなどに使用されるキースイッチの構造に関し、特に薄型、小型のパーソナルコンピュータに用いられる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16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16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(弾性復帰部材)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16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。
特開2001−229764号公報
しかしながら上記従来のキースイッチ構造においては、第1リンク部材と第2リンク部材で構成されるリンク機構がラバードームを囲むように配置されている。即ち、第1リンク部材と第2リンク部材が水平方向に重なった部分がラバードームの両側に位置している。そのためラバードームの両側にリンク機構を配設するためのより広いスペースを必要とし、キースイッチの幅を狭くすることが困難であるという問題があった。
また従来のキースイッチ構造においては、リンク機構を構成する第1リンク部材と第2リンク部材のうち、一方のリンク部材のホルダー側を摺動可能とするとともに他方のリンク部材のキートップ側を摺動可能としているので、キートップが押下された際にキートップは水平方向にずれながら下降するという問題もあった。
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接点を導通し、復帰部材によりキートップを元の位置に戻すキースイッチ構造において、前記キートップを上下動可能に支持する支持部材を複数具備し、前記複数の支持部材はそれぞれ、少なくとも一辺が前記復帰部材の配置径以下であり、前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材に、非押下時のキートップを水平状態に保持する保持手段を設け、前記保持手段は前記少なくとも一つの支持部材の両端部に設けられることを特徴とするものである。
本発明によれば、支持部材が復帰部材の周囲に配設されない構成とすることが可能となり、幅狭のキースイッチを提供することが可能となる。また複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材に、非押下時のキートップを水平状態に保持する保持手段を設け、該保持手段を少なくとも一つの支持部材の両端部に設けるようにすることにより、非押下時のキートップを水平状態に安定して保持することができる効果がある。
本発明の実施例1のキースイッチ構造を示す平面図である。 実施例1のキースイッチ構造を示す側面図である。 実施例1の第1支持部とその周辺を示す側面図である。 実施例1の第1支持部材とその周辺を示す拡大平面図である。 第2支持部とその周辺を示す側面図である。 第2摺動保持部を示す側面図である。 第3支持部材とその周辺を示す側面図である。 第1ホルダーを示す平面図である。 第2ホルダーを示す平面図である。 第1ホルダーおよび第2ホルダーの固定状態を示す説明図である。 第1支持部材、第2支持部材及び第3支持部材とラバードームの大きさの関係を示す説明図である。 第1支持部材の動作を示す説明図である。 第2支持部材の動作を示す説明図である。 第3支持部材の動作を示す説明図である。 実施例2のキースイッチを示す平面図である。 リンク機構を備えた従来のキースイッチ構造を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図1は本発明の実施例1のキースイッチ構造を示す平面図、図2は実施例1のキースイッチ構造を示す側面図である。
図1、図2において、実施例1のキースイッチ20は、キートップ21と、キートップ21を上下動可能に支持する第1支持部材22、第2支持部材23および第3支持部材24、第1支持部材22および第3支持部材24を保持する第ホルダー25、第2支持部材23および第3支持部材24を保持する第2ホルダー26、キートップ21が押下されると屈曲し、押下力が排除されるとキートップ21を元の位置に復帰させるラバードーム(復帰部材)27、ラバードーム27の直下に図示しない接点部を有するメンブレンシート28およびバックプレート29とを有する。なお図1においてキートップ21は説明の都合上破線で示してある。
キートップ21の下面には、一対の第1摺動保持部31a、31b、一対の第2摺動保持部32a、32bおよび一対の回転保持部33a、33bが設けられている。第1摺動保持部31a、31bは、図1、図3に示すように、第1支持部材22の一方の端部両側面に形成された摺動ピン22a、22bが摺動可能に係合する溝部31c、31dを有し、摺動ピン22a、22bは、キートップ21が押下された際および押下状態から元の位置に復帰する際に、溝部31c、31d内を摺動する。また摺動ピン22a、22bの先端部により溝部31c、31dの外側壁31ca、31daがそれぞれ位置規制されることにより、キートップ21が図1に示す矢印Y方向に位置規制される。なお図3は第1支持部とその周辺を示す側面図である。
図4は第1支持部材とその周辺を示す拡大平面図である。図3、図4において、第1摺動保持部31a、31bの上部はそれぞれキートップ21の矢印Y方向の中央方向に延長されており、この延長部31e、31fの下面に、キートップ21が非押下時に、第1支持部材22の端部に形成された面取り部22c(図3に示す)が面接触する。面取り部22cが延長部31e、31fの下面に面接触することにより、キートップ21は非押下時に安定した状態で位置保持される。
第1支持部材22の他方の端部両側面には回転ピン22d、22eが形成され、回転ピン22d、22eは第1ホルダー25に形成された溝部25a、25bにそれぞれ回転可能に嵌入している。回転ピン22d、22eの先端部がそれぞれ溝部25a、25bの奥壁25aa、25baにより位置規制されることにより、第1支持部材22が図1に示す矢印Y方向に位置規制される。第1支持部材22の他方の端部先端側には突起部22fが設けられている。突起部22fは、図3に示すように第1支持部材22の回転角度を規制するもので、第1支持部材22が所定の角度まで回転した際にメンブレンシート2に面接触するテーパ面22faが形成されている。突起部22fは、図4に示すように、第1ホルダー25の溝部25cに回転可能に入り込んでいる。
第2摺動保持部32a、32bは、図5、図6に示すように、第2支持部材23の一方の端部両側面に形成された摺動円柱部23aの両端部が摺動可能に係合する溝部32c、32dを有し、摺動円柱部23aは、キートップ21が押下された際および押下状態から元の位置に復帰する際に、溝部32c、32d内を摺動する。また摺動円柱部23aの両端部がそれぞれ溝部32c、32dに係合することにより、キートップ21が図6に示す矢印Y方向に位置規制される。なお図5は第2支持部材とその周辺を示す側面図、図6は第2摺動保持部を示す側面図である。
図1、図5において、第2支持部材23の他方の端部両側面には回転ピン23e、23fが形成され、回転ピン23e、23fは第2ホルダー26に形成された溝部26a、26bにそれぞれ回転可能に嵌入している。回転ピン23e、23fの先端部がそれぞれ溝部26a、26bの奥壁により位置規制されることにより、第2支持部材23が図1に示す矢印Y方向に位置規制される。第2支持部材23の他方の端部には面取り部23gが形成されている。面取り部23gは、図5に示すように第2支持部材23の回転角度を規制するもので、第2支持部材23が所定の角度まで回転した際にメンブレンシート2に面接触する。第2支持部材23の他方の端部は、第2ホルダー26の溝部26cに回転可能に入り込んでいる。
第2支持部材23は、図1及び図5から判るように、クランク状の角柱からなり、その側面23h、23iが第2ホルダー26の内壁部26g、26hに摺接することによっても、第2支持部材23は図1に示す矢印Y方向に位置規制される。また本実施例で第2支持部材23をクランク状に形成しているように、キースイッチの形状、大きさ又はラバードームの配置等に応じて、支持部材の形状を変えることができ、柔軟な対応が可能である。
一対の回転保持部33a、33bは第3支持部材24を回転可能に保持する。即ち、回転保持部33a、33bは、図1及び図7に示すように、第3支持部材24の支軸部24aを回転可能に保持する溝部33c、33dをそれぞれ有し、支軸部24aは、キートップ21が押下された際および押下状態から元の位置に復帰する際に、溝部33c、33d内を回転する。図7は第3支持部材とその周辺を示す側面図である。
第3支持部材24は概ねコの字状に形成され、支軸部24aの他に側端部24b、24cおよび先端部24d、24eを有する。一方の先端部24dは、図1に示すように、第1ホルダー25に形成された溝部25dに矢印Y方向に摺動可能に嵌入している。第1ホルダー25には突起部25eが形成され、突起部25eの先端部が第3支持部材24の側端部24bの内側に当接している。またキートップ21の端部内側には固定壁21aが突出して形成されており、固定壁21aは第3支持部材24の側端部24bの外側に当接している。即ち、上記突起部25eと固定壁21aとで第3支持部材24の側端部24bを摺動可能に保持している。第3支持部材24の側端部24bはキートップ21の押下に伴って回動動作をするが、突起部25eおよび固定壁21aは、側端部24bが回動動作をしても常に側端部24bに当接するような形状および位置に形成されている。
第3支持部材24の他方の先端部24eは、図1に示すように、第2ホルダー26に形成された溝部26dに矢印Y方向に摺動可能に嵌入している。第2ホルダー26には壁部26eが形成され、壁部26eは第3支持部材24の側端部24cの内側に当接している。またキートップ21の端部内側には固定壁21bが突出して形成されており、固定壁21bは第3支持部材24の側端部24cの外側に当接している。即ち、上記壁部26eと固定壁21bとで第3支持部材24の側端部24cを摺動可能に保持している。壁部26eおよび固定壁21bは、第3支持部材24の側端部24cが回動動作をしても常に側端部24cに当接するような形状および位置に形成されている。
図8は第1ホルダーを示す平面図である。図8において、第1ホルダー25には、複数(3個)の固定用ピン25fが設けられ、また第2ホルダー26にも、図9に示すように、複数(2個)の固定用ピン26fが設けられている。これらの固定用ピン25f、26fは、図10に示すバックプレート29に形成された打ち出し部29aに形成された孔29bに挿入されて溶着される。打ち出し部29aの上部はメンブレンシート28に形成された孔28aに挿入され、第1ホルダー25および第2ホルダー26は、直接バックプレート29に固定される。
ラバードーム(復帰部材)27は、図2に示すように、メンブレンシート28とキートップ21の間に配置され、キートップ21の押下時にメンブレンシート28を押圧する突起部27aが形成されている。突起部27aの下方のメンブレンシート28には、図示していないが接点部が設けられている。突起部27aが接点部を押圧することにより接点部が電気的に導通される。
図11は本実施例の第1支持部材22、第2支持部材23および第3支持部材24とラバードーム27との大きさの関係を示す説明図である。図11において、ラバードーム27の径(配置径)をLとし、第1支持部材22の摺動ピン22aの先端から摺動ピン22bの先端までの距離(第1支持部材22を矩形とした場合の短い方の辺の長さ)をL1とし、第2支持部材23の幅(同様に第2支持部材23を矩形とした場合の短い方の辺の長さ)をL2とし、第3支持部材24の幅(同様に第3支持部材24を矩形とした場合の短い方の辺の長さ)をL3とする。
この場合、本実施例では、L1、L2、L3ともにラバードーム27の径L以下に設定している(L1≦L、L2≦L、L3≦L)。これによりラバードーム27の径に囚われないで支持部材を配置することが可能となり、また支持部材をラバードーム27の径より小さくすることにより、支持部材自体を小さくし、それによりキースイッチ自体の大きさを小さくすることが可能である。さらにキースイッチの形状にも柔軟に対応することも可能である。
次に本実施例の動作を説明する。キートップ21が押下される前の状態は図2に示す状態である。この状態では、第1支持部材22の突起部22fのテーパ面22faが、メンブレンシート28に面接触しているので、また、第1支持部材22の端部に形成された面取り部22cが第1摺動保持部31a、31bの延長部31e、31fに面接触しているので、キートップ21は安定した状態で位置保持されている。また第2支持部材23に形成された面取り部23gがメンブレンシート28に面接触しているので、これによってもキートップ21は安定した状態に保持される。
この状態から図2に示す矢印方向にキートップ21が押下されると、第1支持部材22は回転ピン22d、22eを中心に図2における時計回り方向に回転する。このときキートップ21の第1摺動保持部31a、31bの溝部31c、31dを第1支持部材22の摺動ピン22a、22bが水平方向に摺動する。キートップ21を最下部まで押下すると、第1支持部材22は、図12に示すように略水平状態になる。
また第2支持部材23は、回転ピン23e、23fを中心に図2における反時計回り方向に回転する。このとき摺動円柱部23aが、第2摺動保持部32a、32bの溝部32c、32d内を水平方向に摺動する。キートップ21が最下部まで押下されると、第2支持部材23は、図13に示すように、略水平状態になる。
第3支持部材24は、回転保持部33a、33bに保持されている支軸部24aを中心に、図7に示す状態から反時計回り方向に回転する。このとき第3支持部材24の先端部24d、24eは、それぞれ第1ホルダー25の溝部25dおよび第2ホルダー26の溝部26d内を水平方向に摺動する。キートップ21が最下部まで押下されると、第3支持部材24は、図14に示すように、略水平状態になる。
以上の一連の動作が同時に行われているとき、第1支持部材22は、図4に示すように、回転ピン22d、22eの先端部がそれぞれ第1ホルダー25の溝部25a、25bの奥壁25aa、25baにより位置規制されることにより、矢印Y方向の位置ずれが規制される。そして第1摺動保持部31a、31bは、第1支持部材22の摺動ピン22a、22bの先端部によりそれぞれ溝部31c、31dの外側壁31ca、31daが位置規制されており、これによりキートップ21が矢印Y方向への位置ずれを規制される。
また第2支持部材23は、図1に示すように、その側面23h、23iが第2ホルダー26の内壁部26g、26hに摺接して位置規制されることにより、矢印Y方向の位置ずれを規制される。そして第2摺動保持部32a、32bは、第2支持部材23の摺動円柱部23aの先端部によりそれぞれ溝部32c、32dの奥部が位置規制されており、これによってもキートップ21が矢印Y方向への位置ずれを規制される。
第3支持部材24は、図1に示すように、一方の側端部24bの内側が第1ホルダー25の突起部25eに当接し、他方の側端部24cの内側が第2ホルダー26の壁部26eに当接することにより矢印X方向の位置ずれが規制されている。そしてキートップ21に内側に向けて形成された固定壁21aが第3支持部材24の側端部24bの外側に当接し、キートップ21の反対側に同様に内側に向けて形成された固定壁21bが第3支持部材24の他方の側端部24cの外側に当接しており、これによりキートップ21は矢印X方向への位置ずれを規制される。以上のようにキートップ21は押下された際、矢印X方向へも矢印Y方向へも位置ずれせず、また傾くことも回転することもなく、オペレータによる垂直方向の押下に対して垂直に下降する。
キートップ21は水平状態を保ち、垂直方向に下降する。これによりラバードーム27はキートップ21の裏面により押圧されて座屈する。座屈したラバードーム27の突起部27aがメンブレンシート28の図示しない接点部を押圧し、キースイッチが電気的に導通する。オペレータがキートップ21に対する押下力を排除すると、ラバードーム27の復帰力により押し上げられてキートップ21は上方へ移動するが、これに伴って、第1支持部材22、第2支持部材23および第3支持部材24がそれぞれ押下時と反対方向の動作を行い、キートップ21は水平状態を保ったまま上方へ移動する。
以上のように実施例1によれば、第1支持部材22、第2支持部材23および第3支持部材24のそれぞれの少なくとも一辺をラバードーム27の配置径以下にしたので、支持部材をラバードーム27を囲まないように配置することで、キースイッチの幅を狭くすることが可能となる。またキートップ21の大きさの割にラバードーム27の大きさを大きくできるので、キースイッチの長ストローク化および長寿命化を図ることができる。さらに第1支持部材22に回転角度を規制するための突起部22fおよび面取り部22cを形成し、また第2支持部材23にも面取り部23gを形成したので、キートップ21の非押下時にキートップ21が確実に水平状態を保つことができる。さらにキートップ21の位置ずれ防止機能を有するので、押下時に、X方向にもY方向にも位置ずれすることなく垂直方向に下降する。
次に実施例2について説明する。図15は実施例2のキースイッチを示す平面図である。図15において、実施例2のキースイッチ40は、キートップ41、キートップ41上下動可能に支持する第1支持部材42、第2支持部材43および第3支持部材24、第1支持部材42および第3支持部材24を保持する第ホルダー45、第2支持部材43および第3支持部材24を保持する第2ホルダー46、キートップ41が押下されると屈曲し、押下力が排除されるとキートップ41を元の位置に復帰させるラバードーム27、ラバードーム27の直下に図示しない接点部を有するメンブレンシートおよびバックプレートとを有する。(メンブレンシートとバックプレートは図示していない。)
キートップ41の平面形状は矩形ではなく、湾曲形状となっている。第1支持部材42は実施例1の第1支持部材22と同様の形状で同様に回転可能になっているが、その回転軸42aは矢印Y方向に対して角度θ1だけキートップ41の形状に沿った方向に変位している。それに伴って、第1ホルダー45の溝部45a、45b、45cが実施例1のそれらに対して矢印Y方向に対して角度θ1だけ傾けて形成されており、また第1摺動保持部51a、51bも矢印Y方向に対して角度θ1だけ傾けて配置されている。
また第2支持部材43も実施例1の第2支持部材23と同様の形状で同様に回転可能となっているが、その回転軸43aは矢印Y方向に対して角度θ2だけキートップ41の形状に沿った方向に変位している。それに伴って、第2ホルダー26の溝部46a、46bが実施例1のそれらに対して矢印Y方向に対して角度θ2だけ傾けて形成され、第2摺動保持部52a、52bも矢印Y方向に対して角度θ2だけ傾けて配置されている。その他の構成は実施例1と同様である。
上記構成の実施例2においては、キートップ41押下による動作は上記実施例1と同様である。実施例2においては、第1支持部材42および第2支持部材43を傾けて配置することにより、キートップ41の形状に沿った配置とすることができる。第1支持部材42および第2支持部材43をキートップ41の形状に沿った配置とすることにより、キートップ41の上面のどこを押下されても、キートップ41が傾くことなく、水平状態を保ちながら下降することが可能となる。
上記各実施例では支持部材を3個設けた例を説明したが、本発明は支持部材の数は3個に限定されるものではなく、2個、4個または他の数でもよい。また上記実施例では支持部材の形状として、板状(第1支持部材)、角柱状(第2支持部材)および丸棒状(第3支持部材)の3種類の形状支持部材を使用する例を示したが、キースイッチの大きさ及び形状に応じて、どの形状の支持部材を使用するか選択可能である。例えば、キースイッチが大きい場合は板状の支持部材を使用することができ、キースイッチが細長い場合は丸棒状の支持部材を使用することができる。
さらに上記実施例では第1支持部材および第2支持部材をクランク形状としたが、クランク形状とすることにより、支持部材の配置に柔軟性を持たせることができ、より一層キースイッチの形状に応じた配置とすることが可能となる。即ち、支持部材のクランク形状はキースイッチの形状および配置位置に応じて柔軟に変更可能である。
本発明のキースイッチ構造は、情報処理機器、測定装置、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装置に用いられ、特に小型、薄型のパーソナルコンピュータの入力装置としてのキーボード装置に用いられる。
20、40 キースイッチ
21、41 キートップ
21a、21b 固定壁
22、42 第1支持部材
22c 面取り部
22f 突起部
23、43 第2支持部材
23g 面取り部
24 第3支持部材
25、45 第1ホルダー
25b
26、46 第2ホルダー
26e 壁部
27 ラバードーム
28 メンブレンシート
31a、31b 第1摺動保持部
32a、32b 第2摺動保持部

Claims (5)

  1. キートップを押下して接点を導通し、復帰部材によりキートップを元の位置に戻すキースイッチ構造において、
    前記キートップを上下動可能に支持する支持部材を複数具備し、
    前記複数の支持部材はそれぞれ、少なくとも一辺が前記復帰部材の配置径以下であり、
    前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材に、非押下時のキートップを水平状態に保持する保持手段を設け、
    前記保持手段は前記少なくとも一つの支持部材の両端部に設けられることを特徴とするキースイッチ構造。
  2. 前記複数の支持部材はそれぞれ、前記キートップに設けられた摺動保持部または回転保持部に係合するとともに、ホルダーに設けられた回転保持部または摺動保持部に係合する請求項1記載のキースイッチ構造。
  3. 前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材の所定方向に位置ずれを規制する第1の規制手段と、前記少なくとも一つの支持部材に対するキートップの前記所定方向の位置ずれを規制する第2の規制手段とを設けた請求項1または請求項2記載のキースイッチ構造。
  4. 前記複数の支持部材のうちの前記少なくとも一つの支持部材以外の支持部材の前記所定方向とは異なる方向の位置ずれを規制する第3の規制手段と、該前記少なくとも一つの支持部材以外の支持部材に対するキートップの前記異なる方向の位置ずれを規制する第4の規制手段とを設けた請求項3記載のキースイッチ構造。
  5. 前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材はキートップの非矩形の形状に沿って配置される請求項1記載のキースイッチ構造。
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