JPS5944729B2 - 押しボタンキ−ボ−ド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明はキーボードシステムに関し、さらに明確には電
子ポケット計算機、電話、またはそれらに類似したもの
に使用する押しボタンキーボードシステムに関する。

在来のポケット計算機においてはデータ（たとえば数字
および算術演算）は通常単極単投（ｓｉｎｇｌｅｐｏｌ
ｅ、、ｓｉｎｇｌｅ−ｔｈｒｏｗ（ＳＰＳＴ））瞬時ス
イッチを閉じる特定のキーを押して入れられる。

キーボード上でのキーの物理的配置は通常Ｘ−Ｙマトリ
クス（すなわち行と列の直角の配列）になされている。
選択されたキーを押すと独自の信号が発生される。たと
えばキーの配列のうちで行がＫＮ、ＫＯ、ＫＰおよびＫ
Ｑと指定され、キーの列がＤｌ、、Ｄ２、・・・・・・
・・・Ｄｌｌと指定されていたとし、たとえぱ行ＫＮ列
Ｄ１のキーを押したとすると、数字１に対応する信号が
計算機へ供給される。多くの従来のキーボードにおける
キー（駆動素子）物理的配置は規則正しいＸ−Ｙマトリ
クスになされていても、キーボードの電気的導体通路は
通常この規則正しい配置に従つていなかつた。

しばしばキーボードに使用されるスイッチの型は各スイ
ツチヘいくつかの導電路を必要とするもので、したがつ
て印刷回路ボードあるいはその類似のものに比較的複雑
でこみいつた導体パターンを印刷しなければならなかつ
た。別の公知の在来キーボードにおいては＝般的に直角
のＸ−Ｙ導体マトリクスが使用されているけれども、導
体は格子パターン中で互いに交叉して上側と１つの横側
からキーボードを出ており、キーボードを基台または電
子論理構成要素へ接続するためにはキーボードの上側と
横側とから出る２組の導体のためのそれぞれのコネクタ
あるいは接続線が必要である。これらの接続線等を導体
へ接続するには時間がかかり、必要とするコネクタある
いは接続線のぶんだけ高価になる。本キーボード状態の
技術を表わしていると考えられる米国特許第３６８４８
４２号、第３８０６６７３号、第３８０８３８４号が参
照される〜 発明の要約 本発明の目的は複雑な印刷回路基板を必要としないキー
ボード装置を得ることである。

本発明の他の目的は基台または他の電子構成部品へ簡単
に安価に接続でき、その動作に信頼性があるキーボード
装置を得ることである。

さらに、本発明の他の目的は、キーボード用基板に比較
的安価な熱可塑性樹脂を使用できるキーボード装置を得
ることである。

簡単に述べると、押しボタンキーボードシステムは電気
的絶縁性基板、基板の１つの面に行と列に配列された複
数個の駆動素子、および基板のこの面上の複数個の導体
からなつている。

導体は互いに平行で前記行の方向に伸びている。素子の
各列に１つの導体があり、素子の各行には他の導体があ
る。各行導体は基板と各々の行の素子との間に配置され
ている。各素子は柔軟な導電性物質で、各行導体から離
れた初期位置を有する。さらに素子の各々はその初期位
置から素子の少なくとも１つの点がそれに対応した行導
体と接触している駆動位置へ変形可能なように弾力性を
有する。各列の素子をその各々の列導体へ電気的に接続
する装置が備えられており、素子の任意の１つを１駆動
された位置へ動かすと行導体と駆動された素子の列導体
の間で回路が完結する。発明の実施態様 次に添付図面を参照すると、いくつかの図面において同
じ参照数字は同じ部分を示している。

添付図面において全体的に１で不されているポケツト計
算機は鋳造された合成樹脂あるいはそれと類似物のケー
ス３（仮想線で示されている）からなり、その中で各種
の電気的装置あるいは電子構成要素（たとえば各種の固
体、集積回路および半導体論理構成要素）が基台５の上
にすえられている。データは本発明のキーボードシステ
ム９の所望の押しボタンキー７を手で押し下げることに
より計算機に入れられ、計算機のデータ出力はデイスプ
レイ１１に示される。このデイスプレイは、たとえば当
業では周知の在来の発行ダイオード（ＬＥＤ）モジユー
ルからなる。計算機の電源は示されていない。本発明に
よりキーボードシステム９は鋳造された合成樹脂からな
る電気的絶縁性基板ボード１３と、複数個の単極単投（
ＳＰＳＴ）瞬時スイツチ１５からなる。

これらのスイツチはボード１３の１つの表面にＸｌ，Ｘ
２，Ｘ３、およびＸ４で示されている行と、Ｙｌ，Ｙ２
，Ｙ３，Ｙ４、およびＹ５で示されている列とに配列さ
れた複数個の駆動素子またはドーム型円盤１７、および
ボードのこの表面上の複数個の導体からなる。これらの
導体は互いに平行で、行の方向に伸びている。素子の各
行には１つの導体があり、これらの行導体は行Ｘｌ，Ｘ
２，Ｘ３，Ｘ４の各々に対してＣＸｌ，ＣＸ２，ＣＸ３
，ＣＸ４で指示されている。さらに素子の各列には１つ
の導体があり、これらの列導体は列Ｙｌ，Ｙ２，Ｙ３，
Ｙ４、およびＹ５の各々に対してＣＹｌ，ＣＹ２，ＣＹ
３，ＣＹ４、およびＣＹ５で指示されている。各行導体
ＣＸｌ，ＣＸ２、等はボード１３とその各々の円盤の行
との間に配置されており、円盤の各々の中心部分はその
行に整列されている。列導体ＣＹｌとＣＹ５は各々行Ｘ
１とＸ４の外側に離れて示されているが、他の列導体は
隣接した行の間に位置している。各円盤１７は燐青銅合
金の比較的薄いシートのような導電性材料の凹凸円形部
材からなり、第３図、６図、７図に示されているような
凸状の初期位置を有する。

円盤はその凹面をボード１３およびそれらの行導体へ向
けて配置されている。各円盤１７はその中央部分が各行
導体から離れている初期凸状位置（第３図、６図、７図
参照）から、少なくとも１つの点１８（すなわちその中
心部分）が各行導体と接触するように駆動された位置（
第８図参照）へ部分的に中央を越えて弾性的に変形する
ことにより互いに独立に動くことができる。一般的に１
９で指示されている手段が備えられており、円盤の各列
Ｙｌ，Ｙ２、等をその各々の列導体ＣＹｌ，ＣＹ２、等
へ電気的に接続する。したがつて列の円盤の任意の１つ
を駆動位置べ動かすと、各行導体と駆動された円盤の列
導体の間に回路が完結する。たとえば、もし行Ｘ３と列
Ｙ４の円盤がその駆動位置へ中心を越えて押下げられる
と、行導体ＣＸ３と列導体ＣＹ４の間で回路が完結し、
その円盤独自の回路が完了する。次に第２図から第４図
を参照すると、基板ボード１３は鋳造されたプラスチツ
クボードからなり、それは各々円形断面をした導電性金
属で通常構成されている導体ＣＸｌ−４とＣＹｌ−５を
受け入れて固定させるための互いに平行にボードの縦方
向に伸びて形成された士連のみぞ２１を有する。

みぞ２１は一般的に断面が半円形に示されているけれど
も、この断面形状は使用可能なものであると理解された
い。たとえばみぞは幅が線の直径よりも少し狭い矩形断
面にすることができ、そうすれば線はその中へ押し込ま
れた場合しつかりと固定される。第２図に示されている
ようにボードの各円盤の位置にはあさい円形の凹所２５
が備えられている。線の上表面は基板ボード１３の凹所
２５の底面の上を伸びており、円盤１７の中心部分と接
触することができる。これらの凹所は円盤の領域でさら
に多く線を露出させて円盤が駆動位置へ中心を越えて押
し下げられた時に容易に接触するようにできる。これら
の凹所２５は各円盤１７よりも直径が多少小さい。第２
図と第４図にはつきりと示されているように、円盤１７
と導体との間に絶縁物２７が配置されていて、電気的接
続が好ましくない場所で円盤を導体から電気的に絶縁し
ており、円盤が駆動位置にある時に円盤の各々の中央部
分が中央を越えて曲がつて各行導体と接触してもよいよ
うになされてぃる。

さらに明確に絶縁物はＥ．Ｉ．ＤｕｐＯｎｔｄｅＮｅｍ
ＯｕｒｓａｎｄＣＯｍｐａｎｙからマイラ一（″ＭＹＬ
ＡＲ゛）の商標で売られているポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＯｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌ
ａｔｅ）のような絶縁物質の柔軟なシートからなるシー
ト２９である。シート２９はこの例ではシート２９の下
面あるいはボード１３の上面に付けられた熱的に活性化
された接着剤によつてボード１３の１つの面に固定され
ている。公知の他の接着剤を使用することもできる。シ
ート２９はみぞ２１に受けられた導体線の上にあり、そ
れらの線を各みぞの中へしつかりと保持している。シー
トは円盤１７の列に対応する円形の開口３１の列を有し
、各円盤ごとに１つの開口３１がある。これらの開口は
円盤１７より多少小さく、一般的に凹所２５と同じ直径
を有している。したがつて各円盤１７の外周のへりは絶
縁シート２９の上面に各凹所２５より上へ支持されてお
り、したがつて導体線から電気的に絶縁されている。シ
ート２９の厚さと開口３１の直径は、円盤が駆動された
位置へ中央を越えて動かされた時円盤の中心部分が各行
導体ＣＸｌ，ＣＸ２等と接触するように定められている
。したがつてシート２９の厚さは円盤を各行導体から離
す手段となつている。円盤１７の各列Ｙｌ，Ｙ２、等は
申一の金属部材３３からなり、それから打ぬかれた複数
個の円盤１７と、円盤と各キヤリヤ細片３５ａ，３５ｂ
の間にある円盤の両側の各タブ３７ａと３７ｂによつて
列の円盤の各々に１本に電気的に接続されている１対の
金属キヤリャ細片３５ａ，３５ｂとを有する。各円盤の
周辺の残りの部分はそれをとりまくスリツト３９で定め
られており、したがつて各円盤は部材３３の他の円盤と
は独立にその駆動された位置へ中央を越えて弾力的に動
くことができる。キヤリャ細片３５ａと３５ｂは列の中
のすべての円盤を電気的に互いに接続し各列の円盤を電
気的に共通にする手段を構成している。シート２９は一
連の孔４１ａ−４１ｅを有し、それらは１つづつ各列導
体（第２図参照）に対応している。たとえば孔４１ａは
列Ｙ１を構成している部材３３のキヤリヤ細片３５ｂの
下の列導体ＣＹｌと一致しており、キャリャ細片３５ｂ
をそれに対応した列導体ＣＹｌへ孔４１ａを通した導体
の細片のスポット溶接によつて電気的に接続することが
できる。孔４１ｂ−４１ｅは同様にそれに対応した列導
体ＣＹ２−ＣＹ５と一致しており、各円盤列部材３３を
各列導体へ電気的に接続することができる。このように
して各列導体ヘスポツト溶接された部材３３の各々のキ
ャリヤ細片３５ａ，３５ｂは円盤の各列の各々を各列導
体へ電気的に接続する手段１９を構成する。本発明のキ
ーボードの列導体はボード１３上で多様な位置に配置す
ることができるので、各種の電子論理構成要素とキーボ
ードをより容易にインターフエイスすることができる。

図示されているように列導体は行導体と交互に配置され
ている。しかしながら列導体のすべてをボードの縁へ配
置することができる。さらに図に示された組立体におい
て任意の列導体は任意の所望の列の役をはたせることが
わかる。たとえば、列Ｙ１の部材３３を導体ＣＹｌでな
くＣＹ４で示されている列導体ヘスポット溶接すること
により、導体ＣＹ４は列Ｙ１の列導体になる。このよう
にキーボードのほんの少しの変更により、導体の実効的
な電気的組立は変化する。さらに明確には、円盤１７は
平面図では通常円形で回転楕円体のｌ部分のような２重
曲率外面を有する皿形断面をしており、それらが初期あ
るいは静止位置にある時は一般に凸の上面を有し、この
凸面は押しボタンキー７のちくび４０によつてかみ合う
ことができる。

円盤はその中央部分１８があらかじめ選択されたたわみ
力を受けた時中央を越えた駆動位置を有し、たわみ力を
除くとその初期位置へ自動的にもどるので、この素子は
その初期位置へもどる機械的メモリーを有する。もちろ
ん、これらの駆動素子はここに示し説明したものとは異
なる形にすることができる。この円盤はその各々の行導
体と電気的接触をする時に、その初期位置から中央を越
えた駆動位置へ急にたわむことが望ましい。この急なた
わみの結果キーを押下げるオペレーターに触感のフイー
ドバツクが与えられ、それは指先に感じられる。さらに
急に中央を越えて変形するとき耳に聞える信号を発生し
、押しボタンが正しく押下げられて所望の電気的信号を
発生したことを指示する。好ましくは透明なマイラ一か
らなる柔軟な絶縁材料の第２のシート４３は部材３３と
シート２９上に粘着され、部材３３をボード１３上の正
しい位置に粘着して保持し、円盤１７をボードに対して
密閉する。

シート４３は好ましくはその下面に圧力感受性接着剤被
覆を有しており、部材３３とシート２９の上面に粘着す
る。前に述べたようにシート４３は柔軟であるから、円
盤１７を中央を越えた駆動位置へ自由に押下げることが
できる。円盤をボードに対して密閉することにより、円
盤と各々の行導体の接触面は円盤と各々の導体の間の接
触動作に悪影響を及ぼすほこりの侵入を免がれることが
できる。次に第５図と第６図を参照すると、本発明のキ
ーボードシステムの他の実施例が前に述べたキーボード
システム９と区別するために全体的に９ａで示されてい
る。

一般的にはキーボードシステム９と９ａは同じ機能を有
する対応した部品を指示する同じ参照文字に関しては同
じものである。キーボード９と９ａの主な差は導体の形
にある。さらに明確には第６図に示されているように、
キーボードシステム９ａのボード１３′では、プライム
を付けた参照文字ＣＸ２′，ＣＹ３／等で指示されてお
り一般的に断面が矩形で平らな上面４９（第６図参照）
を有する行と列導体を受け入れるみぞ４５は一般的に矩
形の断面をしている。この平らな上面はボード１３の凹
所の底面より上に出ており、円盤がその駆動位置へ中央
を越えて動かされると円盤１７の中心部と接触をする。
キーボードシステム９に使用された導体のような円形の
線も半円形あるいは矩形断面のみぞの中へ受入れること
ができるけれども、キーボードシステム９ａでは矩形断
面のみぞを用意することが望ましく、そうすることによ
り平らな面４９がボード１３／の上面に対して斜めにな
ることがなくなる。キーボード９と同じく、キーボード
システム９ａのシート２９がボードの上面に接着させて
導体細片４７をみぞ４５の所定の位置に保持する。キー
ボードシステム９ａのオペレーシヨンはキーボード９と
同様であるから詳細に説明する必要なないであろう。キ
ーボードシステム９と９ａのいずれにおいても、線また
は細片導体は第２図と第５図に各々示されている２３ａ
と４７ａのようにボード１３と１３′の１端から伸び出
している。これらの導体の端末または伸張部は曲げるこ
とができ、キーボードと母ボードとをインターフエイス
するために基台５の受入れ接続端子ソケツト５０へ直接
そう人できコネクタピンを形成する。このように行導体
と列導体はすべてボード１３の同じ端から出ているので
、本発明のキーボードを母ボードあるいは他の電子構成
部品へ電気的に接続するために中央線のような付加的コ
ネクタを必要としない。さらに明確には導体伸張部２３
ａと４７ａは基台の受入れ端子ソケツトへそう入され、
所定の位置でハンダづけされればよい。本発明のキーボ
ードシステムの他の利点は、基台の１端にある端子ソケ
ットへそう入される導体端末２３ａと４７ａおよび、基
台のもう１つの端にある対応した端子ソケツト５０へそ
う人されるデイスプレイ１１の導体端末５１により、キ
ーボードとデイスプレイの両方の導体リード線を在来の
波ハンダ付け装置中で基台へ同時にハンダ付けできるこ
とである。ハンダ付けをした後、導体端末２３ａまたは
４７ａは曲げられ、キーボードシステム９または９ａは
第１図に示されているように基台５の上の所定の位置に
横になり、キー７で駆動することができる。線および細
片導体は基板ボード１３と１３ａの各々のみぞ２１と４
５の中へ容易に受入れられ、またこれらの導体は絶縁性
シート２９によりボード上の所定の位置に粘着して保た
れているので、印刷回路ボードは必要でなくなる。

さらに本発明のキーボードシステムではハンダ付を必要
としないので、基板ボード１３または１３／はアクリロ
ニトリル−ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）（Ａｃｒｙ
ｌＯｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｌ］Ｔａｄｉｅｎｅ＝Ｓｔｙｒ
ｅｎｅ）またはそれと同類のような、安価で溶解温度が
比較的低い加熱可塑性樹脂の中に鋳造することができる
。

さらに基板ボードは計算機の中に組込まれた時外から見
えないので、いろいろな色のスクラツププラスチツク中
に鋳造することもできる。第１０図に示されているよう
に、シート２９と円盤部材３３はボード１３の凹所２５
に対して任意に合わせて、一般的に５３で示されている
ような手段により所定の位置に固定することができる。

さらに明確には、手段５３はボード１３の上面に＝般的
に直角にそこから突き出して鋳造されている複数個の位
置決め突起として示されている。突起５５は＝般に断面
が弧状になつていて、絶縁シート２９の位置決め孔５７
および円盤部材３３のキヤリヤ細片３５ａ，３５ｂの孔
５９を通してそう入することができ、こうしてシート２
９の開口３１と部材３３の円盤１７をボード１３の凹所
２５に対して正しく位置を定める。突起は孔５９の中で
きちつと合うように多少テーパになつている。このよう
に突起５５と孔５９を押し合わせることにより部材３３
はボード１３上に確実に固定される。各々の行導体を円
盤の各行の下に離して並べられた平行な線または細片の
対で構成して、円盤が中央を越えた駆動位置へ動かされ
た時に円盤が同時に接触するようにすることもできる。

上に述べたことから本発明のいくつかの目的が達成され
、他の利点も得られることが分るであろう。

本発明は、前述したようにキーボードを基台あるいは他
の電子構成部品へ電気的に接続するための付加的コネク
タを必要とせず、又、基台の一端にある端子ソケツトへ
挿入されるキーボードの導体端末と、基台のもう一つの
端にある端子ソケツトへ挿入されるデイスプレイ用導体
端末とは、ハンダ付装置にて、基台に対して同時にハン
ダ付けが可能である。

又、本発明によるキーボード装置のキーボード用基板に
は比較的安価な熱可塑性樹脂を用いることが可能である
。従つて、本発明によるキーボード装置は部品数の削減
が可能であり、安価であり、又、量産性に優れ、製造コ
ストを低減出来るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はポケツト計算機の側立面図で、ケース、デイス
プレイモジユール、および種々の電子論理構成要素（図
示されていない）を支持している母ボードを含む計算機
の主構成要素を示しており、本発明のキーボードシステ
ムは計算機のケースの中に示されている。 第２図は種々の部分を破断で示した本発明のキーボード
システムの拡大された平面図である。第３図は第１図の
線３−３に沿つて拡大された横断面図である。第４図は
第２図と第３図に示したキーボードシステムの分解斜視
図である。第５図は本発明のキーボードシステムの他の
実施例の拡大された部分平面図である。第６図は第５図
のキーボードシステムの横断面図である。第７図は第２
図から第４図に示したキーボードシステムの一部分の拡
大された断面図でドーム型スイツチ駆動素子の初期凸状
位置を示しており、その下の各導体がはつきりと示され
ている。ここで図をはつきりさせるためにある部分は厚
さを誇張して示している。第８図は第７図と同様な図で
、スイツチ素子の中央を越えた駆動位置を示している。
第９図は本発明のキーボードと、計算機またはその類似
物の基台へ同時にハンダ付けするために基台へ接続され
たデイスプレイモジユールとを示している。第１０図は
本発明のキーボードシステムの一部分の分解部分斜視図
で、キーボードの種々の部分を合わせて固定する他の方
法を示している。１・・・・・・ポケツト計算機、３・
・・・・・ケース、５・・・・・・基台、７・・・・・
・押しボタンキー、９，９ａ・・・・・・キーボードシ
ステム、１１・・・・・・デイスプレイ、１３，１３ｔ
゜゜・・゜基板ポード、１５・・・・・・スィッチ、１
７・・・・・・ドーム型円盤、１８・・・・・・点、１
９・・・・・・電気的接続手段、２１・・・・・・みぞ
、２３ａ・・・・・・線、２５・・・・・・凹所、２７
・・・・・・絶縁物、２９・・・・・絶縁物シート、３
１・・・・・・開口、３３・・・・・・金属部材、３５
ａ，３５ｂ・・・・・−キャリャ細片、３７ａ，３７ｂ
゜゜゜゜゜“タブ、３９・・・・・・スリツト、４０・
・・・・・ちくび、４１ａ−４１ｅ・・・・・・孔、４
３・・・・・・絶縁物シート、４５・・・・・・みぞ、
４７ａ・・・・・・線、４９・・・・・・平らな面、５
０・・・・・・接続端子ソケット、５１・・・・・・導
体端末、５３・・・・・・固定手段、５５・・・・・・
突起、５７・・・・・・位置決め孔、５９・・・・・・
孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気的絶縁性基板と、前記基板の１つの表面上に行
   と列とに配置された複数個の駆動素子と、前記基板の１
   つの表面上の複数個の導体とを具備する押しボタンキー
   ボード装置において、前記導体は互いに平行で前記行と
   共通な方向に伸びる列導体と行導体とによつて構成され
   、かつ前記基板の一端部の近辺で共通に終端となつてお
   り、前記各行導体は前記基板と前記各行の駆動素子との
   間において前記基板に沿つて伸び、さらに前記列導体は
   隣接する前記行導体と間隔をおいて前記行導体の間に配
   置されたいくつかの前記列導体と共に前記基板に沿つて
   伸びており、前記各列を構成する前記駆動素子は互いに
   電気的に接続され、前記各列はそれぞれ一つの前記列導
   体と電気的に接続され、前記駆動素子によつて構成され
   る各行はそれぞれ一つの前記行導体と対向し、前記駆動
   素子の各々は柔軟な電気的導電性材料からなり前記各々
   の行導体から離れた初期位置を有し、前記駆動素子の各
   々はその初期位置から前記駆動素子の少なくとも一つの
   点が前記各行導体と電気的に接触する駆動位置へ弾性的
   に変形可能であり、前記駆動素子がその前記駆動位置へ
   移動されると前記導体の終端から、前記移動された駆動
   素子が接触する前記行導体および前記移動された駆動素
   子が存在する列と電気的に接続された前記列導体を介し
   て前記導体の終端へ戻るように延在する回路が形成され
   ることを特徴とする前記押しボタンキーボード装置。