JP5842447B2 - キーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズル、キーボード打鍵装置及びキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法 - Google Patents

Description

本発明は、キーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズル、キーボード打鍵装置及びキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法に関する。

ノート型パーソナルコンピュータ（ノート型パソコン）等、キーボードを備えた電子機器は、その生産過程においてキーボードを打鍵することによる各種テストに供されることがある。電子機器の生産ラインは、インライン化が進んでおり、キーボードの打鍵を伴う各種テストも製品である電子機器が生産ライン上を移動している状態で行われる場合もある。

生産ライン上を移動する電子機器が備えるキーボードを打鍵するとき、例えば、打鍵アームを備える打鍵装置を用いると、打鍵アームがキーと接触し、キーを引っかけたり、キーを傷つけたりするおそれがある。

従来、圧搾空気に依ってキーを押下するキーボード打鍵装置が知られている（特許文献１参照）。すなわち、対象とするキーに高圧の圧搾空気を吹き付け、キーを押下（打鍵）する。キーボード打鍵に圧搾空気を用いれば、非接触でキーの打鍵を行うことができ、キーへの装置の衝突を回避することができる。

実開昭６１−１６１７３９号公報

しかしながら、前記特許文献１で開示されたキーボード打鍵装置のように圧搾空気を利用する場合、圧搾空気の噴射初期において、吹き付けられる圧搾空気の圧力が高すぎる場合がある。すなわち、圧搾空気は、圧搾空気供給源で高圧状態とされ、その後、制御弁を開放することにより圧搾空気噴射ノズルから噴射される。このため、制御弁が開かれた直後の圧搾空気の圧力が高くなり、この圧力がピークの圧力となる。ピークの圧力を発現した後は、ほぼ一定の圧力を維持することができる。

ところで、電子装置が備えるキーには、通常、衝撃に対する品質保証値が設定されている。このため、圧搾空気の噴射初期の圧力（ピークの圧力）による力が品質保証領域を越えてしまうことがある。ここで、ピークの圧力による力が品質保証領域内となるように圧搾空気の状態を調節することも考えられる。しかしながら、ピークの圧力を低下させると、ピークの圧力を発現した後のほぼ定常状態の圧力がキーを打鍵するために必要となる圧力を下回ることが懸念される。これでは、キーが適切に押下されず、試験が行われないおそれがある。

また、キーボードの打鍵に限らず、圧搾空気により噴射対象を押圧しようとするときは、同様の問題が生じ得る。

そこで、本明細書開示のキーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズル、キーボード打鍵装置及びキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法は、圧搾気体の噴射が開始された直後のピークの圧力による大きい力が圧搾気体の噴射対象へ作用することを抑制することを課題とする。

本明細書開示のキーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズルは、基端側から先端側へ貫通する空間を有する本体部と、前記空間内にスライド可能に収納され、キーボードが備えるキーに向かって噴射され、前記キーを押下する圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部と、前記通路を通過する前記圧搾気体を受け、前記可動ノズル部を前記先端側へ向かって突出させる可動ノズル部駆動手段と、前記可動ノズル部を前記基端側に付勢する付勢部材とを備えている。

圧搾気体は、圧搾気体生成部により生成される。圧搾気体生成部により生成された圧搾気体は、制御弁が開放されることにより可動ノズル部が備える噴射口から噴射される。制御弁開放直後の圧搾気体はピークの圧力を示す。可動ノズル部を付勢部材により本体部の基端側に付勢しておくことにより、可動ノズル部の噴射口を噴射対象から離しておくことができる。噴射口を噴射対象から離しておくことにより、圧搾気体の噴射が開始された直後のピークの圧力による大きい力が圧搾気体の噴射対象へ作用することを抑制することができる。

本明細書開示のキーボード打鍵装置は、圧搾気体生成部と、前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を噴射する圧搾気体噴射ノズルと、前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体の前記圧搾気体噴射ノズルへの導入を制御する弁と、前記弁の開放及び閉鎖を行う制御部とを備え、前記圧搾気体噴射ノズルは、
一端の基端側から他端の先端側へ貫通する空間を有する本体部と、前記空間にスライド可能に収納され、前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部と、前記通路を通過する圧搾気体を受け、前記可動ノズル部を前記先端側へ向かって突出させる可動ノズル部駆動手段と、前記可動ノズル部を前記基端側に付勢する付勢部材とを備えている。

これにより、キーボードが備えるキーを所望の力で打鍵することができる。

本明細書開示のキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法は、基端側から先端側へ貫通する空間を有する本体部の前記空間内にスライド可能に収容され、キーボードが備えるキーに向かって噴射され、前記キーを押下する圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部を付勢部材により前記本体部の基端側に位置させる工程と、前記可動ノズル部が備える受圧部に圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を衝突させ、前記付勢部材を圧縮しつつ前記可動ノズル部を前記本体部の先端側に移動させ、前記圧搾気体生成手段により生成された圧搾気体を前記可動ノズル部が備える噴射口からキーボードが備えるキーに向かって噴射し、前記キーを押下する工程と、を備えている。

これにより、圧搾気体の噴射が開始された直後のピークの圧力による大きい力が圧搾気体の噴射対象へ作用することを抑制することができる。

本明細書開示のキーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズル、キーボード打鍵装置及びキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法によれば、圧搾気体の噴射が開始された直後のピークの圧力による大きい力が圧搾気体の噴射対象へ作用することを抑制することができる。

図１は、キーボード打鍵装置のブロック図である。 図２は、キーボード打鍵装置に含まれる圧搾空気噴射ノズルの分解図である。 図３は、キーボード打鍵装置が備える圧搾空気噴射ノズルが噴射する圧搾空気による力の推移を示すグラフである。 図４（Ａ）、（Ｂ）は、キー打鍵時に、圧搾空気噴射ノズルから圧搾空気が吹き出す様子を模式的に示す説明図である。 図５（Ａ）〜（Ｄ）は、キーボード打鍵装置が備える可動ノズル部の動作の様子を示す説明図である。 図６は、キーボード打鍵装置の動作を説明するフロー図である。 図７は、実施例のキーボード打鍵装置が備える圧搾空気噴射ノズルが噴射する圧搾空気による力のキーボード上面における推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。

図１は、キーボード打鍵装置１のブロック図である。図２は、キーボード打鍵装置１に含まれる圧搾空気噴射ノズル１０の分解図である。本明細書において、基端側及び先端側は、図１及び図２に示すように設定する。図４（Ａ）、（Ｂ）は、実施例のキーボード打鍵装置１によりキー打鍵時に圧搾空気が吹き出す様子を模式的に示す説明図である。キーボード打鍵装置１は、生産ライン上を移動する電子装置に組み込まれたキーボード２０に含まれるキー２１を圧搾空気により打鍵する。

キーボード打鍵装置１は、圧搾空気生成部２、圧搾空気生成部２により生成された圧搾空気を噴射する圧搾空気噴射ノズル１０を備える。さらに、キーボード打鍵装置１は、圧搾空気生成部２により生成された圧搾空気の圧搾空気噴射ノズル１０への導入を制御する制御弁３を備える。制御弁３は電磁弁である。さらに、キーボード打鍵装置１は、制御弁３の制御部４を備える。圧搾空気生成部２は、ポンプにより圧搾空気を生成する。なお、圧搾空気生成部２、圧搾空気噴射ノズル１０は、それぞれ圧搾気体生成部、圧搾気体噴射ノズルの一例であり、圧搾気体は、空気に限られない。圧縮することが可能な気体であれば、圧搾気体として使用可能である。具体的には、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなど、不活性な気体であることが望ましい。本実施形態においては、圧搾気体として圧搾空気を用いる。

圧搾空気噴射ノズル１０は、本体部１１と、圧搾空気の噴射口１２ｂ１を備えた可動ノズル部１２を備えている。本体部１１は、基端側から先端側に貫通する空間１１１を有する筒状部材である。本体部１１は、先端側に開口部１１ａを備える。また、開口部１１ａよりも基端側に、開口部１１ａよりも横断面の径が大きいバネ受け部１１ｂを形成する段部が設けられている。また、バネ受け部１１ｂよりも基端側に、後述する可動ノズル部１２の摺動部１２ａが収容される収容部１１ｃが形成されている。収容部１１ｃの内周面は、摺動部１２ａが摺動する摺動面となる。

一方、可動ノズル部１２は、本体部１１が備える空間内にスライド可能に収納され、圧搾気体を基端側から先端側へ通過させる通路１２１を備えている。可動ノズル部１２は、基端側に位置する摺動部１２ａと、この摺動部１２ａよりも先端側に位置し、摺動部１２ａよりも横断面の径が小さい先端筒状部１２ｂを備えている。摺動部１２ａには、空気の漏れを抑制するガスケット１５が装着されている。先端筒状部１２ｂには、噴射口１２ｂ１が設けられている。この噴射口１２ｂ１は、通路１２１の先端側に位置し、通路１２１の径を他の部分よりも細くすることによって形成されている。可動ノズル部１２は、噴射口１２ｂ１の一部に設けられ、圧搾空気により圧力を受ける受圧部１２ｂ２を備える。受圧部１２ｂ２は、通路１２１内を通過する圧搾空気が衝突し、可動ノズル部１２を本体部１１に対し、スライドさせる。従って、受圧部１２ｂ２は、通路１２１内に設けられている。本実施例では、通路１２１の先端で、且つ通路１２１の径が他の部分よりも細くなっている部分に、噴射口１２ｂ１が設けられている。したがって、この通路１２１の先端部分に、通路１２１の内側に迫り出す部分を形成することにより、迫り出す部分で通路１２１を細くすることができ、受圧部１２ｂ２を簡易な形状にすることができる。すなわち、迫り出す部分は、圧搾空気からの圧力を受ける機能を有すると共に、通路１２１を細くする機能も兼ねている。この受圧部１２ｂ２には、本体部１１の基端側から導入された圧搾空気が衝突し、受圧部１２ｂ２は、圧力を受ける。受圧部１２ｂ２に圧搾空気が衝突することにより、可動ノズル部１２は、本体部１１の先端側に移動することができる。すなわち、受圧部１２ｂ２は、可動ノズル部１２を本体部１１の先端側に移動させて、噴射口１２ｂ１を図４に示すように圧搾空気の噴射対象となるキー２１に接近させる可動ノズル部駆動手段に相当する。可動ノズル部駆動手段として、アクチュエータを採用することもできる。しかしながら、アクチュエータを装備した場合、装置が大掛かりなものとなり、コストも上昇する。本実施例の圧搾空気噴射ノズル１０は、受圧部１２ｂ２を備えることにより、キー２１を打鍵するために用いられる圧搾空気を可変ノズル部１２の駆動に利用することができる。このため、可変ノズル部１２を駆動するための別途の駆動手段を必要としない。受圧部１２ｂ２は、図２において参照符号Ａで囲んだ部分を拡大して示すように、噴射口１２ｂ１の基端側に位置し、軸方向と交差する内周面として形成されている。キーボード打鍵装置１は、可動ノズル部１２を、本体部１１の基端側に付勢するバネ部材１３を備えている。このバネ部材１３は、付勢部材の一例である。バネ部材１３は、可動ノズル部１２を本体部１１の基端側に移動させ、噴射口１２ｂ１を噴射対象から離しておくことができる。可動ノズル部１２は、バネ部材１３が装備されることにより、格別のアクチュエータによることなく、本体部１１の基端側に位置することができる。キーボード打鍵装置１を生産ライン上に設置するときは、圧搾空気が供給されておらず、バネ部材１３が圧搾空気により圧縮されていない状態で噴射口１２ｂ１の位置が所望の位置となるように圧搾空気噴射ノズル１０の位置が調整される。具体的に、噴射口１２ｂ１は、圧搾空気の噴射初期にピークの圧力が発揮されている状態で、キー２１が押下されない位置に調整される。バネ部材１３のバネ定数は、圧搾空気の圧力の大きさを参照して決定する。バネ部材１３のバネ定数は、圧搾空気が噴射されている状態のときにバネ部材１３が圧縮され、可動ノズル部１２を先端側に向かって突出させることができる値とする。本実施例において、バネ部材１３は、コイルバネを用いているが、他の形態のバネ部材を用いてもよい。また、バネ部材以外の弾性部材を用いることもできる。即ち、圧搾空気が噴射されていない状態のときに、可動ノズル部１２を本体部１１の基端側に付勢し、噴射口１２ｂ１を噴射対象から離しておくことができる部材であれば付勢部材として採用することができる。

以上のように、本体部１１、可動ノズル部１２、バネ部材１３を備える圧搾空気噴射ノズル１０は、以下のように組み立てられる。すなわち、可動ノズル部１２の先端筒状部１２ｂを本体部１１の開口部１１ａから突出させる。このとき、バネ受け部１１ｂと摺動部１２ａとの間にバネ部材１３が挟持される。そして、キャップ部１４の嵌入部１４ａを本体部１１の基端部に装着する。キャップ部１４のチューブ接続部１４ｂには、制御弁３が接続されたチューブが接続される。

ここで、本実施例に対する比較例として、可動ノズル部１２を先端側に突出した位置で固定状態とした場合に圧搾空気が噴射対象としてのキーに与える力について図３を参照しつつ説明する。圧搾空気生成部２によって生成された圧搾空気は、制御弁４が開弁されることにより、噴射される。この噴射の初期は、それまで圧搾空気生成部２に充填されていた圧搾空気が一気に放出されるため、圧力が高い。この結果、キー２１に吹き付けられる圧搾空気による力は強大となり、品質保証領域を越えてしまうことがある。このような圧搾空気の特性に対し、本実施例のキーボード打鍵装置１は、以下に説明する動作によりキー２１に加わる力を抑制する。図４を参照しつつ、キーボード打鍵装置１、具体的には圧搾空気噴射ノズル１０の動作について説明する。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、キーボード打鍵装置１によりキー打鍵時に圧搾空気が吹き出す様子を模式的に示す説明図である。図４（Ａ）は、噴射開始直後の状態を示している。図４（Ｂ）は、可動ノズル部１２が先端側に移動し、本体部１１の開口部１１ａから突出した状態を示している。すなわち、図４（Ｂ）は噴射口１２ｂ１がキー２１に接近した状態を示している。まず、噴射開始直後は、噴射口１２ｂ１は、噴射対象であるキー２１から離れた位置にある。このため、圧搾空気の圧力が高くても、実際にキー２１に作用する力は低い。圧搾空気は、噴射口１２ｂ１から噴射されるだけでなく、受圧部１２ｂ２に衝突する。圧搾空気が受圧部１２ｂ２に衝突すると、圧搾空気の圧力を受けた可動ノズル部１２は、先端側に押し出される。可動ノズル部１２が先端側に押し出されると、開口部１１ａから露出した先端筒状部１２ｂの露出量が増加し、噴射口１２ｂ１がキー２１に接近する。噴射口１２ｂ１がキー２１に接近した時点では、既に、圧搾空気のピークの圧力は減少しており、キー２１に作用する力は品質保証領域内に収まる。この結果、キー２１は、品質保証領域内の力で押下される。

以上のような圧搾空気の噴射を実現するキーボード打鍵装置１の動作につき、図５（Ａ）〜（Ｄ）、図６に示すフロー図を参照しつつ説明する。キーボード打鍵装置１が以下に説明する動作をすることにより、本明細書開示の圧搾空気噴射方法が実現される。

まず、ステップＳ１で制御部４は、噴射対象、すなわち押下対象となるキー２１が可動ノズル部１２の下側に位置しているかの確認を行う。このとき、キーボード打鍵装置１は、図５（Ａ）に示す状態となっている。すなわち、キーボード打鍵装置１は、バネ部材１３の弾性力により、可動ノズル部１２が、本体部１１の基端側に位置する状態となっている。

ステップＳ２では、制御部４は、制御弁３を開放する。これにより、可動ノズル部１２内の通路１２１に、圧搾空気生成部２により生成された圧搾空気が流れ込む。通路１２１内に流れ込んだ圧搾空気は、可動ノズル部１２が備える受圧部１２ｂ２に衝突し、受圧部１２ｂ２に加わる圧力を増大させる。受圧部１２ｂ２に衝突した圧搾空気のエネルギは、可変ノズル部１２を先端側に押し出す力に変換される。可変ノズル部１２は、本体部１１に対しスライド可能に収納されている。このため、可変ノズル部１２は、図５（Ｂ）に示すように、圧搾空気が受圧部１２ｂ２に衝突したことに起因する力により、本端部１１の先端側に移動する。この結果、噴射口１２ｂ１は、キー２１に接近する。可動ノズル部１２は、先端側に移動するとき、バネ部材１３を圧縮する。なお、可動ノズル部１２が移動している間も圧搾空気は噴射口１２ｂ１から噴射されている。

そして、図５（Ｃ）に示すように、可動ノズル部１２は、先端側に最も移動する。この時点で、圧搾空気の圧力は噴射開始直後の値と比較して低下しているため、噴射口１２ｂ１から噴射される圧搾空気によりキー２１に作用する力は、品質保証領域内に収まっている。圧搾空気が噴射されている間、可動ノズル部１２は、バネ部材１３を圧縮しつつ、先端側に位置している。

次いで、制御部４は、ステップＳ３において制御弁３を閉弁する。これにより、可動ノズル部１２を先端側に移動させていた圧搾空気の供給が遮断される。このとき、バネ部材１３は、圧縮されているため、可動ノズル部１２は、基端側への付勢力を受けている。この結果、可動ノズル部１２は、基端側に移動し、図５（Ｄ）に示すように元位置に復帰する。

図７は、実施例のキーボード打鍵装置１が噴射する圧搾空気による力のキーボード上面における推移を示すグラフである。実線が本実施例であり、一点鎖線が比較例である。本実施例では、比較例がピーク値を示す時点で、噴射口１２ｂ１がキー２１から離れているので、キーボード２０の上面で計測される力が抑制され、噴射期間全域に亘ってその力の大きさは平準化されていることがわかる。このように、本実施例のキーボード打鍵装置１によれば、複雑な圧搾空気の圧力調整を伴うことなく、圧搾空気による力の大きさを調整することができる。また、可動ノズル部の先端側への移動に圧搾空気を利用しているため、別個のアクチュエータが不要である。さらに、噴射口１２ｂ１を噴射対象から離しておくためのアクチュエータも不要である。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、上記実施例では、圧搾空気の噴射対象として、キーボード上のキーを想定しているが、他の物品を噴射対象とすることもできる。圧搾空気が噴射されることによる力を所定範囲内に納めたいときに、本実施例の圧搾空気噴射ノズルは有効である。

１ キーボード打鍵装置
２ 圧搾空気生成部
３ 制御弁
４ 制御部
１０ エアー噴射ノズル
１１ 本体部
１１ａ 開口部
１１ｂ バネ受け部
１１ｃ 摺動面
１２ 可動ノズル部
１２ａ 摺動部
１２ｂ 先端筒状部
１２ｂ１ 噴射口
１２ｂ２ 受圧部
１３ バネ部材
１４ キャップ部
１４ａ 嵌入部
１４ｂ チューブ接続部
１５ ガスケット

Claims (4)

1. 基端側から先端側へ貫通する空間を有する本体部と、
   前記空間内にスライド可能に収納され、キーボードが備えるキーに向かって噴射され、前記キーを押下する圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部と、
   前記通路を通過する前記圧搾気体を受け、前記可動ノズル部を前記先端側へ向かって突出させる可動ノズル部駆動手段と、
   前記可動ノズル部を前記基端側に付勢する付勢部材と
   を備えることを特徴とするキーボード打鍵装置に用いる圧搾気体噴射ノズル。
2. 前記可動ノズル部は、前記通路の先端側に、前記通路の径が他の部分よりも細い噴射口を有し、
   前記可動ノズル部駆動手段は、前記噴射口の一部に設けられ、前記圧搾気体により圧力を受ける受圧部である
   ことを特徴とする請求項１記載の圧搾気体噴射ノズル。
3. 圧搾気体生成部と、
   前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を噴射する圧搾気体噴射ノズルと、
   前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体の前記圧搾気体噴射ノズルへの導入を制御する弁と、
   前記弁の開放及び閉鎖を行う制御部と
   を備え、
   前記圧搾気体噴射ノズルは、
   一端の基端側から他端の先端側へ貫通する空間を有する本体部と、
   前記空間にスライド可能に収納され、前記圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部と、
   前記通路を通過する圧搾気体を受け、前記可動ノズル部を前記先端側へ向かって突出させる可動ノズル部駆動手段と、
   前記可動ノズル部を前記基端側に付勢する付勢部材と
   を備えたキーボード打鍵装置。
4. 基端側から先端側へ貫通する空間を有する本体部の前記空間内にスライド可能に収容され、キーボードが備えるキーに向かって噴射され、前記キーを押下する圧搾気体を前記基端側から前記先端側へ通過させる通路を備えた可動ノズル部を付勢部材により前記本体部の基端側に位置させる工程と、
   前記可動ノズル部が備える受圧部に圧搾気体生成部により生成された圧搾気体を衝突させ、前記付勢部材を圧縮しつつ前記可動ノズル部を前記本体部の先端側に移動させ、前記圧搾気体生成手段により生成された圧搾気体を前記可動ノズル部が備える噴射口からキーボードが備えるキーに向かって噴射し、前記キーを押下する工程と、
   を備えたキーボード打鍵装置における圧搾気体噴射方法。

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