JPH11339590A - 電子調整式キースイッチ及びそれを用いたキーボード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性（重さや硬さ）を簡単な操作で可変自在
とし、入力速度の向上や入力ミスの減少、及び疲労の減
少を図れる電子調整式キースイッチを提供する。 【解決手段】 キートップ１の直下には軸７が取付けら
れており、軸７を通して永久磁石２，４とばね６とに接
続されている。軸７と同心円状に配置されたコイル３，
５は全体を保持する柱によって固定されており、流れる
電流値に応じて永久磁石２，４との間に反発力を生ず
る。キートップ１が押下されると、軸７が下方に移動し
て接点８に接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子調整式キースイ
ッチ及びそれを用いたキーボード装置に関し、特にコン
ピュータ用キーボード等の押しボタン式キースイッチの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のコンピュータ用キーボー
ド等の押しボタン式キースイッチとしては、キーの重さ
の補正やキー操作を抑制するために、永久磁石と電磁石
との組み合わせでキーの特性を調整するものがある。こ
の押しボタン式キースイッチの構造については、実開平
０５−０４８１６４号公報に開示されている。

【０００３】すなわち、キーにキー保持板の下面と対向
するストッパを設け、このストッパに磁界の向きが上下
方向とされた永久磁石を固着する。キー保持板の下面の
永久磁石と対向する位置に、電流調整装置から給電され
るコイルを配設し、コイルにおける励磁時の磁界の向き
を永久磁石の磁界の向きとは反対とする。

【０００４】上記の構成において、コイルを励磁させる
と、永久磁石の磁界がコイルの磁界と反発し、キーが上
方に付勢される。この時、コイルに流す電流量を増やす
と、永久磁石とコイルとの間の反発力が大きくなり、逆
にコイルに流す電流量を減らすと、永久磁石とコイルと
の間の反発力が小さくなる。これによって、キーの押下
力を可変にすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の押しボ
タン式キースイッチでは、キーの特性がキーを構成する
各部品の特性で決められてしまう。例えば、キーを押し
た時の重さはキーを押し上げているばねの弾性（ばね定
数）に依存し、キーを押し込んだ時の手応え（硬さ）は
キーの接点の種類（金属接点やゴム接点等）、あるいは
ストッパの構造に依存する。

【０００６】したがって、押しボタン式キースイッチで
はキースイッチの特性（ストローク、重さ、硬さ）が製
品毎に固有のものとなっており、キーボード購入時には
そのキースイッチの特性の選択が強いられることにな
る。

【０００７】また、操作者によっては指の長さや力が異
なり、キーの押し方が微妙に異なるが、これは一般の電
気製品のスイッチの場合、操作回数が限られているため
にそれほど問題にはならないが、コンピュータのキーボ
ードの場合、操作者が長時間操作する環境にあるので、
手がキーの特性になじめないと入力ミスや操作者の疲労
につながる。

【０００８】この場合、１台のコンピュータを複数の操
作者で共用する際に、操作者によって操作しやすいキー
の特性が異なるため、ある操作者にとっては操作しやす
いが、他の操作者にとっては操作しにくいということも
生ずる。

【０００９】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、特性（重さや硬さ）を簡単な操作で可変自在とす
ることができ、入力速度の向上や入力ミスの減少、及び
疲労の減少を図ることができる電子調整式キースイッチ
及びそれを用いたキーボード装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による電子調整式
キースイッチは、キートップが弾性部材によって上方に
付勢され、前記キートップが前記弾性部材の付勢力に抗
して下方に押下された時に予め設定された信号を出力す
るための電子調整式キースイッチであって、前記弾性部
材に組合せて用いられかつ前記弾性部材と同方向への付
勢力を発生する電磁石及び永久磁石を備えている。

【００１１】本発明によるキーボード装置は、複数のキ
ートップが夫々対応する複数の弾性部材によって上方に
付勢され、前記キートップが前記弾性部材の付勢力に抗
して下方に押下された時に予め設定された信号を出力す
る複数の電子調整式キースイッチを用いるキーボード装
置であって、前記弾性部材に組合せて用いられかつ前記
弾性部材と同方向への付勢力を発生する電磁石及び永久
磁石を前記複数の電子調整式キースイッチ各々に具備し
ている。

【００１２】すなわち、本発明の電子調整式キースイッ
チは、キーを押し戻すためのばねに、電磁石と永久磁石
とを組合せた電磁ばねを組合せ、電磁石のコイルに流す
電流でキー全体のばねの特性を補正している。

【００１３】キーの操作性は各電磁石のコイルに流す電
流のみで制御することができるため、操作性を調整する
制御部はキーボードに内蔵するだけではなく、コンピュ
ータ本体にも内蔵することができる。また、各電磁石の
コイルに流す電流をソフトウェアからも制御することが
できるようにしておくと、各操作者毎に異なった操作性
を設定することが可能となる。

【００１４】キーボードを操作する上で、最適なキーの
重さや硬さは各操作者毎に異なり、指でキーを押す力が
キーのばねの硬さより小さいと、キーを押すのに無用な
力を必要とする。

【００１５】逆に、キーを押す力が強いと、キーを押し
込んだ時に指に衝撃が伝わる。そこで、本発明ではキー
を押した時のクリック感と、キーを押し込んだ時の手応
え（弾性）とを補正可能とすることで、快適なキー操作
を実現している。この場合、従来のように、キーのばね
定数そのものの補正は行っていないが、キーのクリック
感の補正のみで十分である。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による
電子調整式キースイッチの構成を示す図であり、図２は
本発明の一実施例による電子調整式キースイッチの部分
断面図である。

【００１７】これらの図において、キートップ１の直下
には軸７が取付けられており、軸７を通して永久磁石
２，４とばね６とに接続されている。軸７と同心円状に
配置されたコイル３，５は全体を保持する柱９によって
固定されている。また、キートップ１が押下されると、
軸７も下方に移動して接点８に接触するように構成され
ている。

【００１８】ばね６は従来技術のキースイッチと同様
に、コイルばねや板ばね、あるいはゴムばねを用いるこ
とが可能である。接点８も従来技術と同様に、金属接点
やプリント印刷基板と導電ゴムとの組合せ等を用いるこ
とが可能である。

【００１９】図３は図２の永久磁石２とコイル３との関
係を示す図であり、図４は図２の永久磁石４とコイル５
との関係を示す図である。これらの図において、永久磁
石２とコイル３との位置関係は軸７の最大変位の２／１
で密結合になるように配設されている。

【００２０】永久磁石４とコイル５との位置関係は軸７
の最大変位内で疎結合から密結合まで包括するよう、ま
たキートップ１が押込まれた位置で密結合になるように
配設されている。永久磁石２の外径及びコイル３の内
径、あるいは永久磁石４の外径及びコイル５の内径は夫
々上述した条件を満たしていれば、特に外形についての
制限はない。

【００２１】図５は本発明の一実施例による電子調整式
キースイッチの圧力−変位特性を示す図である。図にお
いて、領域１は永久磁石２とコイル３とによる補正特性
を示し、領域２は永久磁石４とコイル５とによる補正特
性を示している。

【００２２】これら図１〜図５を参照して本発明の一実
施例による電子調整式キースイッチの動作について説明
する。

【００２３】キートップ１を押下した時、軸７の下方へ
の移動によって軸７に固定された永久磁石２，４も同様
に下方に移動し、ばね６を圧縮・縮小する。キートップ
１を下限まで押込んだ時には軸７が接点８に接触して接
点８を作動させる。

【００２４】まず、永久磁石２とコイル３との関係を説
明する。キートップ１に対しては永久磁石２がコイル３
の中心に移動するまで、永久磁石２とコイル３との反発
力でキートップ１を押下する圧力を要する。その後、永
久磁石２がコイル３を通り過ぎると、永久磁石２がコイ
ル３の中心に位置する時よりも、キートップ１を押下す
る圧力は少なくてすむ。

【００２５】これは永久磁石２とコイル３との間隙を、
キートップ１を押込んだ時の軸７の移動距離よりも大き
くとったためである。この特性によって、キートップ１
を押込む時にクリック感が発生する。永久磁石２とコイ
ル３との反発力はコイル３に流す電流に比例するため、
この電流を調整することでクリック感を補正することが
可能となる。

【００２６】次に、永久磁石４とコイル５との関係を説
明する。永久磁石４とコイル５とはキートップ１を押下
していない時に疎結合であり、反発力は弱い。キートッ
プ１を押下した時には永久磁石４とコイル５との結合が
最も強まり、反発力が最大となる。

【００２７】この反発力はコイルに流す電流に比例す
る。この特性によって、キートップ１を下限まで押込ん
だ時に要する圧力を補正することができる。この圧力は
操作者にはキーをたたいた時の弾性として感じられる。
接点８の作動後にコイル３，５に流す電流を止めれば、
キー押下に要する圧力をばね６の硬さのみにすることが
できる。

【００２８】ここで、永久磁石２とコイル３との組合せ
においてはコイル３の内径が永久磁石２の外径よりも十
分に大きくなくてはならない（２倍程度）。また、永久
磁石４とコイル５との組合せにおいては永久磁石４の外
径とコイル５の内径との差を極力小さくしなくてはなら
ない。

【００２９】上述した作用によって、コイル３，５に流
す電流を調整することで、キースイッチのキータッチを
操作者に合わせて補正することが可能となる。

【００３０】上記の説明では、本発明の一実施例による
電子調整式キースイッチに軸７に沿って２個の永久磁石
２，４を配置しているが、永久磁石及びコイルの位置を
調整することによって、永久磁石を１個で済ますことも
可能である。

【００３１】図６は本発明の一実施例による電子調整式
キースイッチを用いたキーボードの構成を示すブロック
図である。図において、キーボード１０はキータッチ調
整回路１１と、第１のコイル群１２と、第２のコイル群
１３と、接点群１４と、キーボード出力回路１５と、指
示キー１６−１〜１６−ｍとから構成されている。

【００３２】第１のコイル群１２は複数のキートップ１
各々のコイル３のグループを示しており、第２のコイル
群１３は複数のキートップ１各々のコイル５のグループ
を示しており、接点群１４は複数のキートップ１各々に
対応する接点８のグループを示している。キーボード出
力回路１５は接点群１４の中のいずれかの接点８からの
信号に応じた信号を生成して上位装置２０に送出する。

【００３３】この場合、操作者が指示キー１６−１〜１
６−ｍのいずれかを押下すると、あるいは操作者が上位
装置２０上にてキータッチの程度を指定すると、キータ
ッチ調整回路１１はその指示に応じて第１のコイル群１
２及び第２のコイル群１３に夫々流す電流値を調整す
る。尚、キータッチ調整回路１１は接点群１４のいずれ
かが作動した後に第１のコイル群１２及び第２のコイル
群１３各々に流す電流を止めることで、キー押下に要す
る圧力をばね６の硬さのみにすることも可能である。

【００３４】これによって、キーボード１０に配置され
た複数のキートップ１各々のキータッチを指定されたク
リック感や手応えにすることが可能となる。尚、指示キ
ー１６−１〜１６−ｍは複数個設置してあるが、指示キ
ーの押下時間に応じて第１のコイル群１２及び第２のコ
イル群１３に夫々流す電流値を調整するようにすれば、
指示キーは一つでも調整可能となる。

【００３５】図７は本発明の他の実施例による電子調整
式キースイッチを用いたキーボードの構成を示すブロッ
ク図である。図において、本発明の他の実施例では第１
のコイル群１２及び第２のコイル群１３を一つのコイル
群１７とした以外は図６に示す本発明の一実施例と同様
の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付し
てある。また、同一構成要素の動作は本発明の一実施例
と同様である。

【００３６】本発明の他の実施例は上述した永久磁石を
１個で済ます場合に対応するものであり、永久磁石とコ
イル群の各コイルとの位置を調整することで、コイルも
１個とした場合の構成を示している。

【００３７】このように、キートップ１を押し戻すため
のばね６に、永久磁石２，４とコイル３，５とを組合せ
た電磁ばねを組合せ、コイル３，５に流す電流でキート
ップ１にかかる弾性力の特性を補正することで、キース
イッチの操作性を各操作者にあわせることができる。よ
って、操作者の手の負担を最低限にし、作業能率を向上
させることができるので、キーボード１０によるデータ
入力時の入力速度の向上と入力ミスの減少と操作者の疲
労の減少とを図ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、キ
ートップが弾性部材によって上方に付勢され、キートッ
プが弾性部材の付勢力に抗して下方に押下された時に予
め設定された信号を出力するための電子調整式キースイ
ッチにおいて、弾性部材と同方向への付勢力を発生する
電磁石及び永久磁石を弾性部材に組合せて用いることに
よって、特性（重さや硬さ）を簡単な操作で可変自在と
することができ、入力速度の向上や入力ミスの減少、及
び疲労の減少を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電子調整式キースイッ
チの構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例による電子調整式キースイッ
チの部分断面図である。

【図３】図２の永久磁石２とコイル３との関係を示す図
である。

【図４】図２の永久磁石４とコイル５との関係を示す図
である。

【図５】本発明の一実施例による電子調整式キースイッ
チの圧力−変位特性を示す図である。

【図６】本発明の一実施例による電子調整式キースイッ
チを用いたキーボードの構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の他の実施例による電子調整式キースイ
ッチを用いたキーボードの構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ キートップ ２，４ 永久磁石 ３，５ コイル ６ ばね ７ 軸 ８ 接点 ９ 柱 １０ キーボード １１ キータッチ調整回路 １２ 第１のコイル群 １３ 第２のコイル群 １４ 接点群 １５ キーボード出力回路 １６−１〜１６−ｍ 指示キー １７ コイル群

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キートップが弾性部材によって上方に付
   勢され、前記キートップが前記弾性部材の付勢力に抗し
   て下方に押下された時に予め設定された信号を出力する
   ための電子調整式キースイッチであって、 前記弾性部材に組合せて用いられかつ前記弾性部材と同
   方向への付勢力を発生する電磁石及び永久磁石を有する
   ことを特徴とする電子調整式キースイッチ。
2. 【請求項２】 前記電磁石へ印加する電流値を可変する
   ことで前記電磁石及び前記永久磁石による付勢力を可変
   するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電子
   調整式キースイッチ。
3. 【請求項３】 前記キートップの押下時のみ前記電磁石
   へ電流を印加するよう構成したことを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の電子調整式キースイッチ。
4. 【請求項４】 前記電磁石と前記永久磁石との位置を可
   変することで前記キートップに対する圧力−変位特性に
   ヒステリシス特性を持たせるよう構成したことを特徴と
   する請求項１から請求項３のいずれか記載の電子調整式
   キースイッチ。
5. 【請求項５】 前記永久磁石は、前記キートップに取付
   けられた軸の予め設定された位置に固定された第１及び
   第２の永久磁石からなり、 前記電磁石は、前記第１及び第２の永久磁石各々に対応
   して配設されかつ前記軸と同心円状に配置された第１及
   び第２の電磁石からなることを特徴とする請求項１から
   請求項４のいずれか記載の電子調整式キースイッチ。
6. 【請求項６】 複数のキートップが夫々対応する複数の
   弾性部材によって上方に付勢され、前記キートップが前
   記弾性部材の付勢力に抗して下方に押下された時に予め
   設定された信号を出力する複数の電子調整式キースイッ
   チを用いるキーボード装置であって、 前記弾性部材に組合せて用いられかつ前記弾性部材と同
   方向への付勢力を発生する電磁石及び永久磁石を前記複
   数の電子調整式キースイッチ各々に有することを特徴と
   するキーボード装置。
7. 【請求項７】 前記電磁石へ印加する電流値を可変する
   ことで前記電磁石及び前記永久磁石による付勢力を可変
   する電流値可変手段を含むことを特徴とする請求項６記
   載のキーボード装置。
8. 【請求項８】 前記キートップの押下時のみ前記電磁石
   へ電流を印加するよう調整する調整手段を含むことを特
   徴とする請求項６または請求項７記載のキーボード装
   置。
9. 【請求項９】 前記電磁石と前記永久磁石との位置を可
   変することで前記キートップに対する圧力−変位特性に
   ヒステリシス特性を持たせるよう前記複数の電子調整式
   キースイッチ各々を構成したことを特徴とする請求項６
   から請求項８のいずれか記載のキーボード装置。
10. 【請求項１０】 前記永久磁石は、前記キートップに取
    付けられた軸の予め設定された位置に固定された第１及
    び第２の永久磁石からなり、 前記電磁石は、前記第１及び第２の永久磁石各々に対応
    して配設されかつ前記軸と同心円状に配置された第１及
    び第２の電磁石からなることを特徴とする請求項６から
    請求項９のいずれか記載のキーボード装置。