JPS6022462B2 - キ−ボ−ド用容量性キ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコンピュータ等に用いられるキーボードに関し
、より詳細には薄型のキーボード‘こ特に使用される容
量性キー装贋に関する。

従来の技術とその問題点 容量性キー装置を備えたキーボードは情報処理入力端末
に広く用いられている。

たとえば本出願人が所有する米国特許第３７５０１１３
号明細書には、容量性キーを用いた回路技術が開示され
ている。容量性キーのおのおのはオペレータがキーを押
して選択する特定のデータ片または演算片に対応してい
る。典型的なものとしては適度の予荷重を容量性キーに
与えてキーを正常位置に保ちこれによって偶発的な作動
の可能性を減少させている。したがってオペレータは積
極的、かつ意識的にキーを押すことに集中できる。オペ
レータによってタッチされる容量性キーの表面は内蔵さ
れるキーのメカニズムを作動させるデータ処理機械にの
びているプランジャに連結されている。 容量性キーの
他の公知例は米国特許第４０９０２２９号明細書に開示
されている。この米国特許明細書に記載される容量性キ
ーは１枚のシート状の可動コンデンサ板を有しており、
この可動コンデンサ板は１まね状に形成されていて、こ
のばねが弾性的に変形した状態においてキーの不作動位
置すなわちＯＦＦ状態が提供されるようになされている
。しかしながら上述の如き従釆技術の容量性キーは、従
来より知られているように、キ−の周囲を包囲してこの
キーを保持するためのハウジングを各キー毎に有してい
る。

このようなハウジングを有するキーはねじ等の稀付部品
によって組立てられるために組立工程が複雑であるとと
もに各キーの重量および高さが比較的大きなものとなる
という欠点を有していた。このようなキーボードの重量
および高さを必然的に増大させる従来技術のキー装置の
欠点は、コンピュータが急速に普及し室内定置型のもの
からポータブルタイプのものへその需要の主流が移行す
るに伴って大きな問題となっている。

したがってキーボードの全体重量および特に高さ方向の
寸法を減少した薄型のキーボ−ド‘こ用いることのでき
るキー装置の開発が望まれている。発明の目的 本発明の目的は、前述の如き従来技術のキー装置の欠点
を解決し、軽量かつ薄型であって更に組立ての容易な薄
型キーボード用の容量性キー装置を提供することである
。

発明の構成 本発明の容量性キー装置は、キーボードのプリント回路
板の底面に取付けられるようになされた固定コンデンサ
板と、この固定コンデンサ板に隣接する第１の位置と固
定コンデンサ板から離れた第２の位置との間を運動する
ことのできる可動コンデンサ板と、この可動コンデンサ
板を第１の位置から第２の位置へ押圧するスイッチ作動
軸および案内軸を有する可動のプランジャ体と、プリン
ト回路板に鉄着されるようになされた案内体とを備えて
おり、これによって、案内体はプリント回路板に俄着さ
れてこのプリント回路板によって直接支持されるととも
に、この案内体と可動のプランジャ体の案内軸との協働
によりプランジャ体の往復運動を案内し、したがってプ
ランジャ体のスイッチ作動軸によって可動コンデンサ板
を第２の位置に押圧することができるようになされた構
成を有している。

実施例の説明 次に本発明を図面に示した実施例につき詳細に説明する
。

第１図は本発明の薄型容量性スイッチ組立体の部品配置
を示す斜視図である。

符号１川ま周知の補強材１４によって端緑が支持されそ
の一部が示されている薄型キーボードのプリント回路板
である。既に知られているようにプリント回路板はたと
えば繊維ガラスまたは他の不導蚤性材料で作られる。銅
の層がプリント回路板１０の底面１３に積層されている
。

この層は周知のように食刻されてプリント回路と固定コ
ンデンサ板とを形成している。この固定コンデンサ板は
食刻された銅に施されたハンダマスクによりプリント回
路の残り部分から隔離される。プリント回路板１０の下
方には例えばＣＡ７２５銅合金製の単一シート形状の可
動コンデンサ板２２が設けられておりこの可動コンデン
サ板は第１図の如く切抜かれていて単一シートに対して
スイッチの作動の際の榛み運動における所望の可孫性を
与えている。

可動コンデンサ板２２はプリント回路板１川こ設けた開
口３２，３４をそれぞれ伸長する２つの耳状部片２４，
２６を有している。これら２つの耳状部片はプリント回
路板１０の頂面上で折曲げられて適所にハンダづけされ
可動コンデンサ板２２をプリント回路板１０の底面１２
に隣接して維持している。可動コンデンサ板２２の比較
的大きな部分３０は底面１２に接して位置決めされると
プリント回路板１０の底面１２にある固定コンデンサ板
と向き合うようになる。

この固定コンデンサ板は周知の構造であるので平明を期
するため図示を省略した。かくして可動コンデンサ板２
２は銅合金積層体の底面に設けられた固定コンデンサ板
と協働して本発明の容量性スイッチを作動させる。

可動コンデンサ板２２の大きい部分すなわち可動部分３
０の一方の端縁面には切欠部２８が形成され、この切欠
部はスイッチ作動時に可動コンデンサ２２が棲む間の応
力解放手段として作用する。他方、切欠部６０が可動コ
ンデンサ板２２の孫み点を規定し、かつ榛みの間の付加
的な応力解放手段として作用をする。プリント回路板１
０の表面１３の直ぐ上には突出部４２を備えた鉄着式の
案内体１６があり、この突出部は組立てられるとプリン
ト回路板１０の閉口３６を貫通してプリント回路板の表
面に接して案内体１６をしっかりと適所にはめ込む。

鉄着式の案内体１６には上方にのびる一体形成の環状を
なす中央案内部４０があり、このの中央案内部４川ま、
その一部にフック４８をもち「 このフックは以下に詳
述するように組立体のプランジャ体１８の垂下するＵ字
型部分５０と共にプランジャ体を固定した往復運動関係
に保持するための相互係止装置を形成している。かくし
てＵ字型部分辱０とフック４８は案内体１６とプランジ
ャ体苗溝との間の往復の度合いを規定し「プランジャ体
が復帰運動するときのプランジャ体富雛のストッパとし
て作用する。プランジャ体１８は中央案内部４０の中を
往復する一体に形成される環状の案内軸４６をもってい
る。

案内藤４６と中央案内部４０とは協働して本発明のキー
スィツチを作動させた時にプランジャ体１８の垂直運動
を案内する働きをする。コイルばね４４は案内体１６と
プランジャ体１８との間に位置決めされていてプランジ
ャ体１８を案内体１６から上方に押上げるように作用す
る。スイッチ作動軸５２もプランジャ体１８と一体に形
成されている。操作者が本発明のスイッチ・キーを下方
に押すとスイッチ作動軸５２は案内体１６の開口５８と
プリント回路板１０の閉口３８とを通って可動コンデン
サ板２２の大きい部分３川こ向かって動いていく。かく
してスイッチ作動軸５２は可動コンデンサ板２２と係合
するまで下方に動いてから可動コンデンサ板をプリント
回路板１０の底面１２にある固定コンデンサ板から引離
す。この動きはススィッチを作動させる働きとなる。プ
ランジャ体１８の垂下する側壁１９に沿って間隔をおい
て設けられたそれぞれの開□５６はキーキャップ２０が
プランジャ体１８に圧力ばめされるとき、キーキャップ
２０と一体成形の隣接するプラケツト２５とをはまりと
よめ係合させるための可操部を成形する働きをする。ブ
ラケット２５はプランジャ体１８の側壁１９の下で適所
にはめ込まれる。第２図を参照すると、可動コンデンサ
板２２がプリント回路板１０の底面１２の一部に固着さ
れているのが示される。

第２図に示すふちどり線６２によって画定される面積は
たとえば４．８３８平方センチメートルである。第２図
によく示すように、耳状部片２４，２６はプリント回路
板１０の開口３２，３４をそれぞれ貫通している。耳状
部片２４，２６はプリント回路板の表面１３上で折曲げ
られ、ハンダづけされてプリント回路板１０の底面に可
動コンデンサ板を適所で固定して維持する。第２図にま
た符号２３ａ，２３ｂで示す個所に接して本発明による
他のスイッチ組立体を設けることができる。第３図を参
照すると、中央案内部４０と協働する案内軸４６の構成
と、互に協働して相互係止装置を構成するフック４８と
Ｕ字型部分５０との係合状態を組立体の断面で示されて
いる。

第３図にはスイッチ作動麹５２と可動コンデンサ板２２
とが第１の位置すなわち不作勤位置にある状態を実線で
示し、またこれ等が第２の位置すなわち作動位置にある
状態を破線および符号５２ａ，２２ａで示してある。第
３図示のように、案内体１６には間隔をおいて上方にの
びる４つの柱６４がある。これらの柱によってコィばね
４４の下端を適所に位置決めする。他方「プランジャ体
１８には、第４図示のようにコイルばね４４の上端を適
切な位置に保持するためにこれらのばねと組み合わされ
る下方にのびる柱５４が形成されている。第４図を参照
すると、中央案内部４０の垂下部分４２が示されている
。この垂下部分４２にはプリント回路板１０の関口３６
の壁と協働して垂下部分４２と係合しかつこれを受入れ
る外方に角度をなす支承面７０をもった側方にのびる係
止アーム６６，６８が示される。案内体１６を形成する
可榛性プラスチック材の固有の弾性のために係止アーム
６６，６８は開口３６を通ると外方に拡がって、閉口３
６を超えプリント回路板１０の底面１３と係合する。こ
の取付過程を通じて、案内体１６を形成する材料の固有
の可榛・性によって、案内体の中央部７４は開口３６へ
の垂下部分４２の挿入中に下方に変位して係止アーム６
６，６８の先端部が開□３６を通過することを可能にす
る。従って係止アーム６６，６８が−旦閉口３６を通過
し、案内体１６の中央部分７４に作用する力が解放され
ると、中央部分７４は変位する前の位置に復帰しこれに
よりばね作用が起きて係止アーム６６，６８の先端部を
底面１２に向けて動かしプリント回路板１０上に案内体
１６を確実に固定する。これによって、本発明の各々の
スイッチ組立体はプリント回路板１０上の所望の個所で
確実な固定位置に保たれる。第５図にはプランジャ体１
８上に設けられたキーキヤツプ２０が示されておりキー
キャツプの垂下する壁２１と一体に形成されたブラケッ
ト２５はプランジャ体１８の壁の下面と係合している。

さらに第５図にはプランジャ体の案内軸４６とスイッチ
作動軸５２間の間隔が示される。前述したように各部品
、部材は従来の大量生産技術によって容易に型成形する
ことのできる熱可塑性プラスチックの如き樹脂材料で作
ることができる。樹脂材料には各部品、部材に可鏡性を
与えるようなものを選択する。したがって前述したよう
に互いが容易に鉄着される。代表的な材料の１つはポリ
ホルムアルデヒドのホモポリマ（ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅ
ｒ）すなわちアセタール樹脂であるィー・アィ・デュポ
ン社（Ｅ．１．ＤｕｐｏｎｔＣｏｒｐ．）の製品、デル
リン（戊ｌｒｉｎ）である。他の代表的な材料は、こ）
に記載されたものと同様であって成形加工の分野では周
知の例えばポリエステルである。本発明の可動コンデン
サ板の材料に関して云えば、ＣＡ７２５銅合金が望まし
いが、他の材料たとえばベリリウム鋼合金のようなもの
を用いてもよい。その他の合金も、適切な度合いの可操
性と電気容量特性を備え、かつこれらの特性が長期の使
用期間にわたって持続される限り、用いることができる
。本発明によれば、改良された薄型容量性キーは、組立
体全体に対し、たとえば１９．０５肌の大中に低くされ
た全高と３．８１肌の行程長をもったキーボードスイッ
チとして提供される。

これにより本発明のキーボードスイッチは当業者に理解
されるように、薄型キーボードに特に有用である。これ
は、前述したようにスイッチ組立体のハウジングを用い
る必要性を全くなくし、プリント回路板に直接支持され
、かつ部品が互いにばね作用ではまりばめされる組立体
を提供し、さらに部品を接続するねじまたはナットなど
の金具類を要しないことによって達成される。ハウジン
グや金具類を不要とすることによって、スイッチ組立体
のコストを大中に減じ、かつ大量生産技法に特に有効に
働く。本発明の別の特徴は、容量性キーの片側となる板
が本発明のキーボードのプリント回路を提供するプリン
ト回路板に形成された金属簿層を展開して作られること
である。

プリント回路板と本発明の容量性キーの板を同時に作る
ことによって組立体のコトをさらに大中に切下げられる
ことは明らかである。さらに簡単化された組立体によっ
て、特定の長さをもった垂下プランジャスィッチ作動軸
をもち、かつキー頂部に連結されたプランジャ部が用い
られる。

成形プラスチック材で作られるプランジャ部の簡易化さ
れた構造により、信号変化用スイッチの作動点を非常に
簡単な要領で変えるには、スイッチ作動藤の長さを変え
るだけでよくなる。従ってはまりばめ部品を交換するこ
とにより簡単な信号変化点が得られる。またプランジャ
の案内額とスイッチ作動軸はこれらの間に実質的な支間
をもっているのでキーボード内でプランジャ案内のきり
出を充分に制御する。ここに述べた組立体の構成により
、この種の他のスイッチに見られるようなスイッチの作
動時の典型的なはね返りがなくなる。

スイッチ組立体を作り上げる部材が簡単になされた構成
であるので、本発明のキーで構成されたキーボードの謎
え向きの部品のみがプリント基板、プリント基板に設け
た電子装置またはプリント回路とされる。発明の効果従
って前述の記載から明らかなように本発明によれば、ね
じやナットの如き他の金具を使用しないでも容易にかつ
簡単に互にはめあうことができる簡素化された部品から
構成される簡素化された薄型容量性キーボードスイッチ
が提供される。

本発明の簡素化された組立体のよってハウジングまたは
支持枠は一切不要でなくなり、このため本組立体は支持
用のハウジングを必要とする従来技術の装置と比較して
著しく安価に作られる。本発明の容量性スイッチの可動
および固定コンデンサ板と、プリント回路とを含む電気
的構成部材が全てプリント回路板の下にあるので、キー
ボードの有効構成部品はキーボードの使用時常に問題と
なる液体洩れやほこりから守られる。したがって本発明
の個々のキースィツチからなるキ−ボードは長期にわた
つ作動できる。本発明によれば、構成部品、部材の組立
が簡単でそのコストも切下げられ、また組立体を作るの
に必要構成部材の数を減少させられるので前述した事項
は市場的に利点の高いキー装置とすることができる。

以上記載されたキー装置は、本発明の好適な実施例をな
すものであるが、本発明はこの特定のキー装置に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない限り変
更を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄型容量性スイッチの組立体の斜
視図、第２図は本発明の薄型容量性スイッチ組体体を示
す平面図で、スイッチ組立体を支持しているプリント回
路板を底面から眺めたもの、第３図は第１図の薄型容量
スイッチ組立体の断面図で、プリント回路板上で組立て
られ、かつ支持されている構成部品を示すもの、第４図
は第３図の４−４線に沿った断面図、第５図は第４図の
５−５線に沿った断面図である。 １０…・・・プリント回路、１６……案内体、１８……
プランジャ体、２０……キーキャップ、２２・・・・・
・可動コンデンサ板、４４・・・・・・コイルばね、４
６・・・・・・案内軸、５２・・・・・・スイッチ作動
軸。 多１図多２図 嫌３図 努ナ図 籍ざ麓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の（ａ）〜（ｈ）の構成要件を備えたことを特徴
   とする薄型キーボード用容量性キー装置：（ａ） 固定
   コンデンサ板；この固定コンデンサ板はキーボードのプ
   リント回路板の底面に取付けられるようになつている。 （ｂ） 可動コンデンサ板；この可動コンデンサ板は前
   記固定コンデンサ板に隣接する第１の位置と、前記コン
   デンサ板から離れた第２の位置との間を運動できるよう
   になされている。（ｃ） 可動のプランジヤ体；この可
   動のプランジヤ体は前記可動コンデンサ板の前記第１の
   位置に対応する第１の位置と同じく前記可動コンデンサ
   板の第２の位置に対応する第２の位置との間を往復運動
   するようになされている。 （ｄ） 案内体；この案内体は前記プリント回路板に嵌
   着されるように一体に形成された下側部を有している。 （ｅ） 弾性部材；この弾性部材は前記案内体と前記可
   動のプランジヤ体との間に設けられていて該プランジヤ
   体を前記第２の位置から前記第１の位置へ向けて押圧す
   る。（ｆ） 案内軸；この案内軸は前記プランジヤ体と
   一体に形成されており、前記案内体と協働して前記プラ
   ンジヤ体の往復運動を案内する。 （ｇ） 相互係止装置；この相互係止装置は前記案内体
   と前記プランジヤ体とにそれぞれ一体に形成して設けら
   れていてこれ等案内体およびプランジヤ体を互に固定さ
   れた往復運動の関係に保持する。 （ｈ） スイツチ作動軸；このスイツチ作動軸は前記プ
   ランジヤ体にこれと一体に形成されており、前記案内体
   およびこの案内体が取付けられるプリント回路板にそれ
   ぞれ設けられる協働する開口を通つて前記プランジヤ体
   と共に往復運動して前記可動コンデンサ板を前記第１の
   位置から前記第２の位置へ押圧する。 ２ 前記可動コンデンサ板が導電材料でできた１枚の弾
   性変形可能なシートであり、この弾性変形可能なシート
   はその一端部に接して設けた一体の耳状部片をもち、こ
   れら耳状部片はプリント回路板の対応する開口を通つて
   前記可動コンデンサ板の前記一端部を係止するようにな
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の薄型キーボード用容量性キー装置。 ３ 前記可動コンデンサ板には切抜き部分があつて一体
   の前記耳状部片を画定し、この切抜き部分は係止された
   前記一端部を前記可動コンデンサ板の可動な部分から離
   し、さらに両側で対向する連結アームを画定して前記係
   止された一端部と可動部分を形成していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の薄型キーボード用容量
   性キー装置。 ４ 前記可動コンデンサ板が弾性を有する導電性の銅合
   金を打抜いて作られる１枚のシートでできていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の薄型キーボード
   用容量性キー装置。 ５ 前記案内体は前記案内軸を往復動可能に係合して受
   入れるための一体の環状をなして上方にのびる案内部と
   、一体の下方にのびる前記下側部上に設けられ互に対向
   して側方にのびる可撓性の係止アームとを備えており、
   該係止アームはプリント回路板の開口と係合して撓むこ
   とによつて該開口を通過する支承面を有していて、前記
   開口を通過すると前記係止アームは外方に撓んでアーム
   が挿入されるプリント回路板の底面と係合するようにな
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の薄型キーボード用容量性キー装置。 ６ 案内体の外側縁に沿い案内体と一体に形成される拡
   がり部分が設けられ、この拡がり部分の下側面がプリン
   ト回路板の頂面と係合し、これによつて可撓性の係合ア
   ームをプリント回路板にしつかりと係合させる可撓性の
   はまりばめ作用特性が案内体の中央部付近にもたらされ
   ることをを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の薄型
   キーボード用容量性キー装置。 ７ 前記案内体に設けられる一体の相互係止装置が環状
   の前記案内部の頂縁から半径方向にのびる一体のフツク
   であり、また前記フツクと協働するプランジヤ体に設け
   られる一体の相互係止装置は往復係合でもつてフツクを
   受入れる一体のＵ形部分であることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の薄型キーボード用容量性キー装置
   。 ８ 容量性キー装置の垂直方向の長さが１９ｍｍである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄型キー
   ボード用容量性キー装置。 ９ スイツチ作動軸の移動行程が３．８ｍｍであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄型キーボー
   ド用容量性キー装置。 １０ プランジヤ体の頂部にはまりばめさされたキーキ
   ヤツプを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の薄型キーボード用容量性キー装置。