JPH0772960A - キー入力装置及びそのゴムアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キー入力装置及びゴムアクチュエータに関
し、スイッチパネルなしにキートップ又は同様の指操作
部が制御された軌道に沿って移動できるようにすること
を目的とする。 【構成】 サポートパネル１４と、スイッチ素子１６
と、ゴムアクチュエータ１８とからなり、該ゴムアクチ
ュエータは、ベース部２０と、上方に突出する弾性変形
可能な環状のスカート２２と、該スカートの下部に設け
られたスイッチ係合部２４と、該スカートの上部に設け
られる操作部２６とからなり、該スカートが、該スカー
トの周方向に対向する第１及び第２のスカート部分を有
し、該第１のスカート部分と該第２のスカート部分と
が、互いに異なる弾性特性を有し、該操作部を押圧した
ときに該スカートが該第１のスカート部分及び該第２の
スカート部分の一方の側に大きく変形するようにした構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はキーボード等のキー入力
装置、及びキー入力装置で使用されるゴムアクチュエー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワープロやパソコンとともに使用される
キーボードには、文字キーや数字キー、並びに制御キー
等が配列されている。各キーは指で押圧することにより
下方に移動し、各キーの下部に設けられているスイッチ
素子を駆動するようになっている。指を各キーから離す
と、各キーはスプリング等の弾性力により最初の位置に
戻る。

【０００３】各キーは、人から見える表面側に位置する
キートップと、キートップの下部に形成された軸部を受
ける円筒状のガイドを有するスイッチパネルと、スイッ
チパネルの下にあるスイッチ素子とからなっている。キ
ートップの下部の軸部がスイッチパネルの円筒状のガイ
ドに摺動可能に案内されることにより、キートップは上
記したように上下に移動可能である。スイッチパネルは
一枚の板であるが、円筒状のガイドはこの板に対して垂
直上方向に筒状に突出する。スイッチ素子としては、メ
ンブレンスイッチが多く使用されている。

【０００４】さらに、スイッチパネルとスイッチ素子と
の間にはゴムアクチュエータが配置される。ゴムアクチ
ュエータは、キートップの軸部の下端部と当接する突起
を有し、各キーを最初の位置に戻すスプリングの作用を
行うとともに、各キーを指で押圧するときに指が衝撃感
を受けない作用をも有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ワープロやパソコン等
の小型化が進展するにつれて、キーボード等のキー入力
装置も小型化が要求される。特に、キー入力装置の低背
化が要求されている。また、安価なキー入力装置の提供
が求められている。そのために、従来必要であったスイ
ッチパネルを省略することが考えられている。しかし、
スイッチパネルはキートップの姿勢を制御するために必
要であり、スイッチパネルを省略する場合にはそれに代
わる手段を設けることが必要である。

【０００６】本発明の目的は、スイッチパネルなしにキ
ートップ又は同様の指操作部が制御された軌道に沿って
移動できるようにしたキー入力装置及びゴムアクチュエ
ータを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるキー入力装
置は、平坦なサポートパネル１４と、該サポートパネル
上にほぼ平坦に配置されたスイッチ素子１６と、該スイ
ッチ素子上に配置されるゴムアクチュエータ１８とから
なり、該ゴムアクチュエータは、該スイッチ素子上にほ
ぼ平坦に載置されるベース部２０と、該ベース部と一体
的に該ベース部から上方に突出する弾性変形可能な環状
のスカート２２と、該スカートのほぼ中央で該スカート
の下部に設けられたスイッチ係合部２４と、該スカート
のほぼ中央で該スカートの上部に設けられる操作部２６
とからなり、該スカートが、該スカートの周方向に対向
する第１及び第２のスカート部分２２ａ、２２ｂを有
し、該第１のスカート部分と該第２のスカート部分と
が、互いに異なる弾性特性を有し、該操作部を押圧した
ときに該スカートが該第１のスカート部分及び該第２の
スカート部分の一方の側に大きく変形するようにしたこ
とを特徴とする。また、本発明によるゴムアクチュエー
タは、上記ゴムアクチュエータと同様の構成を有する。

【０００８】

【作用】上記構成においては、従来のスイッチパネルは
省略され、キートップ等の操作手段はスカートのほぼ中
央で該スカートの上部に設けられる操作部に直接に取り
つけられることができる。あるいは、この操作部を直接
に指で操作することができる。キートップがスカートの
上部の操作部に直接に取りつけられる場合には、キート
ップを押圧するとスカートが変形し、スカートの下部の
スイッチ係合部がメンブレンスイッチ等のスイッチ素子
に係合することにより入力を行うことができる。

【０００９】スカートが変形するときに、スカートは第
１のスカート部分及び該第２のスカート部分の一方の側
に大きく変形するようになっている。すなわち、スカー
トの上面は一側が枢着された板のように移動し、よって
キートップはほぼ一定の軌跡に従って案内されつつ上下
運動することになる。例えばスカートがキーボードを操
作している操作者の手前側に大きく変形するようになっ
ている場合には、スカートの上面はピアノのキーと同様
の枢動運動を行い、操作者はピアノのキーを叩くような
タッチでキーボードのキーを操作することができる。

【００１０】

【実施例】図１から図７は本発明の第１実施例を示す図
である。図１はキー入力装置としてのキーボード１０の
一部を示し、キーボード１０は複数のキー１２を有す
る。キーボード１０は図示しないフレームを有し、フレ
ーム内には、金属の平坦なサポートパネル１４と、サポ
ートパネル１４上にほぼ平坦に配置されたスイッチ素子
１６と、スイッチ素子１６上に配置されるゴムアクチュ
エータ１８とからなる。

【００１１】図８に示されるように、スイッチ素子１６
はメンブレンスイッチであり、上プラスチックシート１
６ａと、下プラスチックシート１６ｂと、上下プラスチ
ックシート１６ａ、１６ｂの間に挿入されたスペーサ１
６ｃと、上下プラスチックシート１６ａ、１６ｂの内面
にそれぞれ形成された対向する電極１６ｄ、１６ｅとか
らなる。電極１６ｄ、１６ｅはスペーサ１６ｃのない位
置に形成され、それがキー１２の位置と対応する。キー
１２を押すことにより、上プラスチックシート１６ａが
撓んで電極１６ｄ、１６ｅが接触する。キー１２を離す
と電極１６ｄ、１６ｅが離れる。電極１６ｄ、１６ｅは
それぞれ導電パターンにより制御装置等へ接続される。
このようなメンブレンスイッチは公知である。

【００１２】ゴムアクチュエータ１８は、図１から図４
に示されている。図２は図１のゴムアクチュエータ１８
の一部の平面図、図３は図２の線III ─III に沿った断
面図、図４は図２の線IV−IVに沿った断面図である。ま
た、図５はスカートの位置に対するスカートの厚さ
（ｔ）を示す図である。ゴムアクチュエータ１８は、エ
ラストマー材料からなり、スイッチ素子１６上にほぼ平
坦に載置されるベース部２０と、ベース部２０と一体的
にベース部２０から上方に山型に突出する弾性変形可能
な環状のスカート２２とからなる。スイッチ係合部２４
がスカート２２のほぼ中央でスカートの下部に設けら
れ、操作部２６がスカート２２のほぼ中央でスカート２
２の上部に設けられる。スイッチ係合部２４はスイッチ
素子１６と係合すべき部分であり、操作部２６はキート
ップ１２ａを取りつける部分である。

【００１３】スカート２２はほぼ矩形断面形状の環状壁
からなり、矩形の辺に対応して、第１のスカート部分２
２ａ、第２のスカート部分２２ｂ、第３のスカート部分
２２ｃ、第４のスカート部分２２ｄを有する。第１のス
カート部分２２ａはキーボード１０の操作者から見て手
前側に位置し、これに対向する第２のスカート部分２２
ｂが操作者から見て奥側に位置し、そして第３及び第４
のスカート部分２２ｃ、２２ｄが両側に位置する。

【００１４】第１のスカート部分２２ａと第２のスカー
ト部分２２ｂとは互いに異なる弾性特性を有し、第３の
スカート部分２２ｃと第４のスカート部分２２ｄとはほ
ぼ同じ弾性特性を有する。すなわち、第１実施例におい
ては、図４及び図５に示されるように、第１のスカート
部分２２ａの厚さ（シリコンゴムで０．４ｍｍ程度）は
第２のスカート部分２２ｂの厚さ（シリコンゴムで０．
７ｍｍ程度）よりも小さく、変形しやすくなっている。
また、第３のスカート部分２２ｃ（及び第４のスカート
部分２２ｄ）の厚さは、第１のスカート部分２２ａの厚
さと第２のスカート部分２２ｂの厚さとの間にあってこ
れらに滑らかに接続するようになっている。

【００１５】さらに、操作部２６はスカート２２から上
方にベース部２０に対してほぼ垂直に立ち上がる四角の
環状の筒として形成される。スイッチ係合部２４は、操
作部２６を形成する環状の筒の下端部に橋状に連結さ
れ、よって環状の筒の下端部と橋状のスイッチ係合部２
４との間に隙間Ｓが形成される。キートップ１２ａは下
方に延びる弾性的な爪１２ｂを有し、キートップ１２ａ
が操作部２６に載置され、このときにキートップ１２ａ
に固定された爪１２ｂが該隙間Ｓに挿入されるようにな
っている。爪１２ｂは操作部２６を形成する環状の筒の
下端部に弾性作用により係止される。

【００１６】上記構成において、キートップ１２ａを指
で押すと、スカート２２が変形し、スイッチ係合部２４
が下方に移動してスイッチ素子１６を押し、データ入力
作用を行うことができる。指をキートップ１２ａから離
すと、スカート２２が弾性的に最初の位置に戻り、スイ
ッチ係合部２４がスイッチ素子１６から離れる。図６に
示されるように、キートップ１２ａを指で押して、スカ
ート２２が変形するときに、ゴムアクチュエータ１８の
スカート２２は第１のスカート部分２２ａの側に大きく
変形するようになっている。すなわち、スカート２２の
上面は一側が枢着された板のように移動し、よってキー
トップ１２ａはほぼ一定の軌跡に従って案内されつつ上
下運動することになる。この場合、スカート２２はキー
ボード１０を操作している操作者の手前側に大きく変形
するようになっており、スカート２２の上面はピアノの
キーと同様の枢動運動を行い、操作者はピアノのキーを
叩くようなタッチ（ピアノタッチ）でキーボード１０の
キー１２を操作することができる。従って、従来のスイ
ッチパネルがなくても、キートップ１２ａは安定的な軌
道に沿って案内されることになる。

【００１７】図７はキートップ１２ａの手前側の端部位
置、中央の位置、及び奥側の端部位置をピンポイントで
タッチしたときの押下げ量を示す図である。ａは図４に
示されるようにスイッチ係合部２４の下面とスイッチ素
子１６との間の距離、ｂはａよりも大きい値、例えばス
イッチ係合部２４の上面とスイッチ素子１６との間の距
離である。キー入力を行うためには，少なくともａ以上
の押下量（キーの移動量）が必要である。

【００１８】上記したように、第１のスカート部分２２
ａの厚さは第２のスカート部分２２ｂの厚さよりも小さ
いので、奥側の端部位置をタッチした場合には手前側の
端部位置をタッチした場合よりも大きな力が必要にな
る。しかしながら、実際のキーボード１０においては、
各キートップ１２ａの大きさと指の大きさとの間には大
きな差はない。従って、例え指がキートップ１２ａの中
央から外れて端部をタッチしたような場合であっても、
指がピンポイントでキートップ１２ａの端部にタッチす
るわけではなく、指はキートップ１２ａのかなりの部分
を押している。従って、指がキートップ１２ａをタッチ
する位置により、図７に示されるような押下力の差はな
い。

【００１９】図９及び図１０は本発明の第２実施例のゴ
ムアクチュエータ１８を示す図である。このゴムアクチ
ュエータ１８は図１のゴムアクチュエータ１８と同様に
図１のキーボード１０で使用することができる。ゴムア
クチュエータ１８は、ベース部２０と、弾性変形可能な
環状のスカート２２と、スイッチ係合部２４と、操作部
２６とからなる。

【００２０】スカート２２はほぼ矩形断面形状の環状壁
からなり、第１のスカート部分２２ａ、第２のスカート
部分２２ｂ、第３のスカート部分２２ｃ、第４のスカー
ト部分２２ｄを有する。第１のスカート部分２２ａはキ
ーボード１０の操作者から見て手前側に位置し、これに
対向する第２のスカート部分２２ｂが操作者から見て奥
側に位置し、そして第３及び第４のスカート部分２２
ｃ、２２ｄが両側に位置する。

【００２１】第１のスカート部分２２ａと第２のスカー
ト部分２２ｂとは互いに異なる弾性特性を有する。ただ
し、この場合には、第１のスカート部分２２ａの厚さは
第２のスカート部分２２ｂの厚さと同じであり、第１の
スカート部分２２ａの長さｌ ₁ が第２のスカート部分２
２ｂの長さｌ₂ よりも大きくしてある。よって、厚さが
同じで長さが長ければ変形しやすくなり、その結果、こ
の実施例も第１実施例と同様な作用をすることができ
る。尚、長さの短いスカート部分２２ｂ側においては、
寸法ｌで示す剛性の高い部分２２ｐが付加されている。

【００２２】また、図９において、スカート２２は正方
形よりもむしろ長方形であり、短辺と長辺を有する。よ
ってスカート２２は、各辺の長手方向について、短辺は
曲がりにくく、長辺は曲がりやすい。第１及び第２のス
カート部分２２ａ、２２ｂは、短辺に設けられているの
でそれ自身は曲がりにくいが、曲がりやすい長辺の変形
に従って図９の平面に対して上下に平行に撓みやすい。
従って、この場合にも、スカート２２はキーボード１０
を操作している操作者の手前側に大きく変形するように
なっており、スカート２２の上面はピアノのキーと同様
の枢動運動を行い、操作者はピアノのキーを叩くような
タッチ（ピアノタッチ）でキーボード１０のキー１２を
操作することができる。従って、従来のスイッチパネル
がなくても、キートップ１２ａは安定的な軌道に沿って
案内されることになる。

【００２３】図１１及び図１２は本発明の第３実施例を
示す図である。このゴムアクチュエータ１８は図１のゴ
ムアクチュエータ１８と同様に図１のキーボード１０で
使用することができる。ゴムアクチュエータ１８は図１
から図８を参照して説明したのと同様の特徴を有する。

【００２４】この実施例においては、ゴムアクチュエー
タ１８は、実質的に不動である第２のスカート部分２２
ｂと第４のスカート部分２２ｄとの接続部、及び平坦な
ベース部２０にかけて、切り欠き穴３０を設けてある。
さらに、メンブレンスイッチからなるスイッチ素子１６
の上プラスチックシート１６ａにも切り欠き穴３２を設
けてある。これらの穴３０、３２を通してＬＥＤ３４が
取りつけられる（図１１はＬＥＤ３４がない状態で示さ
れている）。ＬＥＤ３４のリードの下端部には導電ゴム
チューブ３６が取りつけられており、下プラスチックシ
ート１６ｂ上の導電パターン上に接着される。切り欠き
穴３０は詰物又は止具３８により閉鎖される。このよう
にして、特定のキー１２、又は全てのキー１２を照明す
ることができる。

【００２５】図１３は本発明の第４実施例を示す図であ
る。このゴムアクチュエータ１８は図１のゴムアクチュ
エータ１８と同様にエラストマー材料からなり、ベース
部２０と、弾性変形可能な環状のスカート２２と、スイ
ッチ係合部２４と、操作部２６とからなる。スカート２
２はほぼ矩形断面形状の環状壁からなり、第１のスカー
ト部分２２ａ、第２のスカート部分２２ｂ、第３及び第
４のスカート部分（図示せず）を有する。第１のスカー
ト部分２２ａと第２のスカート部分２２ｂとは互いに異
なる弾性特性を有し、すなわち、第１のスカート部分２
２ａの厚さは第２のスカート部分２２ｂの厚さよりも小
さく、変形しやすくなっている。この実施例の操作部２
６は、第１実施例の操作部２６のように煙突状に立ち上
がっていず、スカート２２の上部でほぼ平坦に形成され
ている。この操作部２６はキートップに接続されず、指
で直接に操作されることができる。この実施例は、例え
ば電卓等のキーに使用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のスイッチパネルがなくてもキートップ等がほぼ一
定の軌跡に従って案内されつつ上下運動することができ
るようになる。そして、操作者はピアノタッチでキー入
力装置を操作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す部分断面側面図であ
る。

【図２】図１のゴムアクチュエータの平面図である。

【図３】図２の線III ─III に沿った断面図である。

【図４】図２の線IV─IVに沿った断面図である。

【図５】スカートの厚さを示す図である。

【図６】図５の部分の作動状態にあるところを示す図で
ある。

【図７】ゴムアクチュエータの押下量を示す図である。

【図８】図１のスイッチ素子の断面図である。

【図９】本発明の第２実施例を示す平面図である。

【図１０】図９の線X ─X に沿った断面図である。

【図１１】本発明の第３実施例を示す平面図である。

【図１２】図１１の部分断面図である。

【図１３】本発明の第４実施例を示す平面図である。

【符号の説明】

１２…キー １４…サポートパネル １６…スイッチ素子 １８…ゴムアクチュエータ ２０…ベース部 ２２…スカート ２２ａ…第１のスカート部分 ２２ｂ…第２のスカート部分 ２４…スイッチ係合部 ２６…操作部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦なサポートパネル（１４）と、該サ
   ポートパネル上にほぼ平坦に配置されたスイッチ素子
   （１６）と、該スイッチ素子上に配置されるゴムアクチ
   ュエータ（１８）とからなり、 該ゴムアクチュエータは、該スイッチ素子上にほぼ平坦
   に載置されるベース部（２０）と、該ベース部と一体的
   に該ベース部から上方に突出する弾性変形可能な環状の
   スカート（２２）と、該スカートのほぼ中央で該スカー
   トの下部に設けられたスイッチ係合部（２４）と、該ス
   カートのほぼ中央で該スカートの上部に設けられる操作
   部（２６）とからなり、 該スカートが、該スカートの周方向に対向する第１及び
   第２のスカート部分（２２ａ、２２ｂ）を有し、該第１
   のスカート部分と該第２のスカート部分とが、互いに異
   なる弾性特性を有し、該操作部を押圧したときに該スカ
   ートが該第１のスカート部分及び該第２のスカート部分
   の一方の側に大きく変形するようにしたことを特徴とす
   るキー入力装置。
2. 【請求項２】 該スカート（２２）がほぼ矩形断面形状
   の環状壁からなり、該第１のスカート部分（２２ａ）が
   操作者から見て手前側に位置し、且つ該第２のスカート
   部分（２２ｂ）が操作者から見て奥側に位置し、そして
   該第１及び第２のスカート部分の間に第３及び第４のス
   カート部分（２２ｃ、２２ｄ）が形成され、該第１のス
   カート部分が該第２のスカート部分よりも変形しやすく
   形成され、該操作部を押圧したときに該スカートが操作
   者のいる手前側に大きく変形するようにしたことを特徴
   とする請求項１に記載のキー入力装置。
3. 【請求項３】 該第１のスカート部分（２２ａ）の壁厚
   が、該第２のスカート部分（２２ｂ）の壁厚よりも小さ
   いことを特徴とする請求項２に記載のキー入力装置。
4. 【請求項４】 該第１のスカート部分（２２ａ）の立ち
   上がり方向の長さが、該第２のスカート部分（２２ｂ）
   の立ち上がり方向の長さよりも大きいことを特徴とする
   請求項２に記載のキー入力装置。
5. 【請求項５】 該操作部（２６）が、該スカートから上
   方に該ベース部に対してほぼ垂直に立ち上がる環状の筒
   として形成され、該スイッチ係合部（２４）は、該操作
   部を形成する環状の筒の下端部に橋状に連結され、よっ
   て環状の筒の下端部と該橋状のスイッチ係合部との間に
   隙間が形成され、さらに、該操作部にはキートップ（１
   ２ａ）が載置され、該キートップに固定された爪（１２
   ｂ）が該隙間に挿入されるようにしたことを特徴とする
   請求項３に記載のキー入力装置。
6. 【請求項６】 該ゴムアクチュエータ（１８）に穴（３
   ０）が設けられ、照明手段（３４）が該穴に配置されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のキー入力装置。
7. 【請求項７】 該ゴムアクチュエータ（１８）の該操作
   部（２６）が直接に指で操作されるように形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のキー入力装置。
8. 【請求項８】 ほぼ平坦なベース部（２０）と、該ベー
   ス部と一体的に該ベース部から上方に突出する弾性変形
   可能な環状のスカート（２２）と、該スカートのほぼ中
   央で該スカートの下部に設けられたスイッチ係合部（２
   ４）と、該スカートのほぼ中央で該スカートの上部に設
   けられる操作部（２６）とからなり、該スカートが、該
   スカートの周方向に対向する第１及び第２のスカート部
   分（２２ａ、２２ｂ）を有し、該第１のスカート部分と
   該第２のスカート部分とが、互いに異なる弾性特性を有
   し、該操作部を押圧したときに該スカートが該第１のス
   カート部分及び該第２のスカート部分の一方の側に大き
   く変形するようにしたこことを特徴とするキー入力装置
   のゴムアクチュエータ。