(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キー入力デバイスのキー感触検査装置であって、
キー押下時におけるシェル構造体が飛び移り座屈現象を起こす極大加重と極小荷重を測定する荷重測定手段と、
前記極大荷重と前記極小荷重の差に対する前記極大荷重の比として定義されるクリック率を算出するクリック率算出手段と、
打鍵速度に対する前記極大荷重及び前記極小荷重をプロットした荷重曲線からキー押下時に伴う荷重を減衰させる減衰力を同定する減衰力同定手段と、
前記荷重曲線から打鍵速度をゼロとしたときの減衰力を推定し、前記打鍵速度ゼロの前記極大荷重と前記極小荷重を使って前記クリック率を補正する補正手段と、
補正した前記クリック率の値によって前記キー入力デバイスのクリック感の良否判定を行う良否判定手段と、
を有することを特徴とするキー感触検査装置。
【請求項２】
前記荷重の減衰力は、キー押下時に前記シェル構造体と前記シェル構造体を粘着シート部材と回路基板の間に挟み込んで固定するキー構造の粘着シート部材のシート溝で形成される空気流通路における空気の流れによる減衰力と、前記粘着シート部材の熱膨張による減衰力を含むことを特徴とする請求項１に記載のキー感触検査装置。
【請求項３】
キー入力デバイスのキー感触検査方法であって、
キー押下時におけるシェル構造体が飛び移り座屈現象を起こす極大加重と極小荷重を測定する荷重測定ステップと、
前記極大荷重と前記極小荷重の差に対する前記極大荷重の比として定義されるクリック率を算出するクリック率算出ステップと、
打鍵速度に対する前記極大荷重及び前記極小荷重をプロットした荷重曲線からキー押下時に伴う荷重を減衰させる減衰力を同定する減衰力同定ステップと、
前記荷重曲線から打鍵速度をゼロとしたときの減衰力を推定し、前記打鍵速度ゼロの前記極大荷重と前記極小荷重を使って前記クリック率を補正する補正ステップと、
補正した前記クリック率の値によって前記キー入力デバイスのクリック感の良否判定を行う良否判定ステップと、
を有することを特徴とするキー感触検査方法。
【請求項４】
キー入力デバイスのキー感触検査装置に適用されるプログラムであって、
コンピュータに、
キー押下時における前記シェル構造体が飛び移り座屈現象を起こす極大加重と極小荷重を測定する荷重測定ステップと、
前記極大荷重と前記極小荷重の差に対する前記極大荷重の比として定義されるクリック率を算出するクリック率算出ステップと、
打鍵速度に対する前記極大荷重及び前記極小荷重をプロットした荷重曲線からキー押下時に伴う荷重を減衰させる減衰力を同定する減衰力同定ステップと、
前記荷重曲線から打鍵速度をゼロとしたときの減衰力を推定し、前記打鍵速度ゼロの前記極大荷重と前記極小荷重を使って前記クリック率を補正する補正ステップと、
補正した前記クリック率の値によって前記キー入力デバイスのクリック感の良否判定を行う良否判定ステップと、
を実行させるキー感触検査装置のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キー入力デバイスのキー感触検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などに使用するキーは、メタルドームのようなシェル構造体を有し、操作感を付与するためのクリック感を持っている。キー押下時におけるクリック感は、メタルドームが飛び移り現象と呼ばれる座屈を起こす時の荷重変化によって生まれる。
【０００３】
キー押下時に、メタルドームを変形させた時に生じる反力は、ある程度までは荷重に応じて連続的に変形するが、極大荷重Ｐ１に達すると飛び移り座屈現象を起こし、回路基板に到達する極小荷重Ｐ２まで低下する（図２参照）。
【０００４】
従来、キー入力デバイスにおけるクリック感は、η＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１で定義されるクリック率ηを用いて評価されることが多く、このクリック率ηが大きくなる程、クリック感が良いとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２０１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、クリック感を持つキー入力デバイスの検査工程において、製品が組み立てられた状態で計測される荷重は、キーを押下したときの空気の流れによる減衰力の影響を受け、打鍵速度に応じて変化する。例えば、高速打鍵時の動的なクリック率は、低速打鍵時の静的なクリック率よりも低く計測される。
【０００７】
通常、品質管理上は打鍵速度の影響を除外するために静的なクリック率が用いられるが、キー毎にメタルドームの変位と荷重の関係を測定するのは、時間がかかり煩雑である。一方、組立ラインにおいて、組み上がったキー入力デバイスのクリック率検査を自動化する場合は、処理時間の短縮が求められるため動的なクリック率を用いる必要がある。しかし、良品判定において、判定基準としての静的なクリック率に対し、動的なクリック率の方が低い値になるため、不良品の過剰検出が生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明では、キー入力デバイスの組立ラインにおけるクリック率検査の精度を向上させるキー感触検査技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の一つの態様は、キー入力デバイスのキー感触検査装置であって、キー押下時におけるシェル構造体が飛び移り座屈現象を起こす極大加重と極小荷重を測定する荷重測定手段と、前記極大荷重と前記極小荷重の差に対する前記極大荷重の比として定義されるクリック率を算出するクリック率算出手段と、打鍵速度に対する前記極大荷重及び前記極小荷重をプロットした荷重曲線からキー押下時に伴う荷重を減衰させる減衰力を同定する減衰力同定手段と、前記荷重曲線から打鍵速度をゼロとしたときの減衰力を推定し、前記打鍵速度ゼロの前記極大荷重と前記極小荷重を使って前記クリック率を補正する補正手段と、補正した前記クリック率の値によって前記キー入力デバイスのクリック感の良否判定を行う良否判定手段と、を有することを特徴とするキー感触検査装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
上記発明の一態様によれば、動的クリック率から静的クリック率を求めることができ、品質管理で用いられる静的クリック率と同じ基準で高速検査が可能となり、製品の組立ライン上での自動検査において不良品の過剰検出が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態になるキー入力デバイスのキー感触検査装置の一基本構成を示す図である。
【図２】測定対象となるキー入力デバイスのキー構成例を示す図である。
【図３】押しボタンスイッチにおけるメタルドームの飛び移り座屈現象を説明する図である。
【図４】高速打鍵時におけるクリック率の変化を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態になるクリック率の減衰特性による補正を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態になる減衰特性の補正を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態になる補正された減衰曲線と実測値の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態になる減衰特性の同定処理フローを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態になる補正されたクリック率によってキー感触を検査する検査処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、キー入力デバイスのキー感触検査装置の一基本構成を示す。キー感触検査装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）３、メモリ４、および検査処理部１０を有するコンピュータである。
【００１４】
また、検査処理部１０は、荷重測定手段１１、クリック率算出手段１２、減衰力同定手段１３、補正手段１４、および良否判定手段１５を有する。
【００１５】
荷重測定手段１１は、キー入力デバイス２の各押しボタンスイッチのキートップが押下されたときに、シェル構造体（メタルドーム）が飛び移り座屈現象を起こす極大加重Ｐ１と極小荷重Ｐ２を力センサによって測定する。測定された極大加重Ｐ１と極小荷重Ｐ２の値は、記憶部２０に格納される。また、クリック率算出手段１２は、測定荷重Ｐ１、Ｐ２から（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１として定義されるクリック率を算出する。
【００１６】
さらに、減衰力同定手段１３は、シェル構造体においてキーの打鍵速度に応じて発生する空気の流れ及び粘着シート部材の熱膨張に対する荷重の減衰力を同定し、補正手段１４は、打鍵速度ゼロのときの荷重Ｐ１、Ｐ２についての減衰力を推定し、その打鍵速度ゼロの荷重を使ってクリック率を補正する。
【００１７】
そして、良否判定手段１５が、補正された前記クリック率の値によって前記キー入力デバイスのクリック感の良否判定を行う構成となっている。
【００１８】
図２は、測定対象とするキー入力デバイスのキー構成例を示す。図２（ａ）は、キー入力デバイスの構成（上面図）を示し、図２（ｂ）は、一つのキー部分の構成（断面図）を示している。
【００１９】
複数ある個々のキーは、電極３０１を備えた回路基板３００上にメタルドーム（シェル構造体）１００の両端部が接触し、メタルドーム１００の上面に粘着シート部材２００が貼り付けられている。キー入力デバイスは、複数のキー部分を覆うように、粘着シート部材２００が取り付けられ、その粘着シート部材２００には、直交する複数のシート溝２０１が設けられている。キー押下時にメタルドームに発生する空気は、シート溝２０１を介して外に流れる構造となっている。
【００２０】
図３は、押しボタンスイッチにおけるメタルドームの飛び移り座屈現象を説明する図である。図３（ａ）は、キーにおける押下時の荷重の測定系を示し、図３（ｂ）は、メタルドームの変位と反力の関係を示している。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、回路基板に対しメタルドームを押下したときの荷重に対するメタルドームからの反力Ｆが力センサによって測定され、メタルドームの変位分としてのストロークＸに対する反力（荷重）Ｆとの関係が図３（ｂ）のように得られる。
【００２２】
反力Ｆは、ある程度まで荷重に応じて連続的に変形し、Ｐ１（極大荷重）に達すると座屈が開始して飛び移り現象を起こし、回路基板に到達するＰ２（極小荷重）まで低下する。このときのＰ１，Ｐ２を用いて、押しボタンスイッチのキー感触を評価する指標としてクリック率η＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１が定義される。
【００２３】
図４は、高速打鍵時におけるクリック率の変化を示す。キー入力デバイス２を高速で打鍵すると、図４（ａ）に示す（１）の静的な荷重曲線におけるＰ１、Ｐ２は、図４（ｂ）の打鍵速度（ｖ）に対する荷重（Ｆ）のプロットに見られるように、Ｐ１’、Ｐ２’へとシフトし、図４（ａ）の（２）のような荷重曲線となる。したがって、動的なクリック率η＝（Ｐ１’−Ｐ２’）／Ｐ１’は、静的なクリック率η＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１よりも低くなる。
【００２４】
従来、品質基準は静的なクリック率の値を適用していたため、キー入力デバイスのクリック率の良否判定において不良品の過剰検出が発生する傾向にあった。
【００２５】
図５は、クリック率の減衰特性による補正を示す。図５（ａ）は、打鍵速度ｖに対するキー押下の荷重を示し、図５（ｂ）は、極大荷重Ｐ１を例に、キー入力デバイスとしての個体Ａ、Ｂの打鍵速度ｖに対するキー押下の荷重を示している。減衰特性は、粘着シート溝による流路の減衰特性と膨張の影響で決まり個体差は小さいが、静荷重については個体差がある。
【００２６】
したがって、あるキー入力デバイスの個体について打鍵速度と荷重の関係を計測し、減衰特性を同定し、別の個体でも減衰特性は同じとして、動荷重Ｐ１’、Ｐ２’より静荷重Ｐ１、Ｐ２を推定して静的なクリック率に換算することが、キー感触の検査では評価精度を向上させることとなる。
【００２７】
図６は、キー押下時における荷重の減衰特性の補正を示す。図６では、極大荷重Ｐ１を例として示している。荷重の減衰要因としては、主に、キー押下時に打鍵速度ｖに応じて発生する空気の流れによる減衰力分（ａｖα（ａは係数、α＜１）として表され、グラフでは点線で示している）と、粘着シート部材の膨張による圧力低下の減衰力分（ｂｖ（ｂ＜０）として表され、グラフでは細い実践で示している）とがある。
【００２８】
図６に示すように、打鍵速度ｖに対する動荷重は、ｖが大きくなるにしたがってこれらの減衰力分だけ静荷重より大きい値となる。したがって、静荷重は、品質管理で用いられる静的なクリック率と同じ基準で検査可能とするように、これらの減衰力分を補正した減衰曲線（太い実線）を用いて、静的荷重を求めてクリック率を補正する必要がある。
【００２９】
この減衰曲線を推定して打鍵速度ｖがゼロとなるＰ１（０）の点を求める。また、同様に、極小荷重Ｐ２についてＰ２（０）を求め、これらＰ１（０）、Ｐ２（０）を静荷重としてクリック率の算出に適用する。
【００３０】
なお、打鍵速度ｖがゼロとなるときの静荷重Ｐ１（０）、Ｐ２（０）は、以下のような式で表わせる。
【００３１】
【数１】
0005423527.tif 000002
図７は、補正された減衰曲線と実測値の関係を示したものである。図中、●印は、実機による実測値を示し、実線は、打鍵速度ｖに対する動荷重の式２による理論値を示している。打鍵速度ｖに対する動荷重の理論式は、以下の式２のようになる。
【００３２】
【数２】
0005423527.tif 000003
式２において、α、ａ、ｂは、計測対象のキー入力デバイスの個体毎に求められる。その測定結果は、式３に示すような行列式として近似する。なお、ｎは、測定点数であり、Ｍ-1は、一般化逆行列を示している。
【００３３】
【数３】
0005423527.tif 000004
そして、以下に示す式４を使い、α＝０〜１の間で誤差の二乗和ｅを最小化するαを数値計算で求める。このように計算した結果、ある実機の例では、ＦO ＝１７１．６ｇｆ、α＝０．５、ａ＝１４．６５、ｂ＝−３．０として算出された。
【数４】
0005423527.tif 000005
【００３４】
図８は、減衰特性の同定処理フローを示す。まず、ステップＳ１１において、キー感触検査装置１の測定対象とするキー入力デバイス２に、標準端末（個体）をセットする。
【００３５】
つぎに、ステップＳ１２において、荷重測定手段１１は、個体に備わる複数のキーから測定対象キーを選定し、ステップＳ１３において、打鍵速度を変更し、ステップＳ１４において、キー押下時の荷重を測定し、メタルドームが飛び移り座屈現象を起こすときの極大荷重Ｐ１と極小荷重Ｐ２のデータを収集し、記憶部２０に保存する。
【００３６】
また、ステップＳ１５において、予め予定した全打鍵速度ｖについてのデータが収集されたかを判定する。全速度についてのデータ収集が完了していなければ、ステップＳ１３以降の処理を繰り返す。全打鍵速度ｖについてのデータ収集が完了していれば、ステップＳ１６において、全キーについての測定が完了したかを判定し、完了していなければ、ステップＳ１２に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００３７】
全キーについてのデータ収集が完了していれば、ステップＳ１７において、減衰力同定手段１３は、記憶部２０に保存されたＰ１、Ｐ２を使用して、打鍵速度に対するキーの動荷重から打鍵速度ゼロのときの静荷重を推定するキー押下時の空気の流れによる減衰力と粘着シートの膨張による圧力低下が重畳された減衰曲線を同定する。
【００３８】
そして、ステップＳ１８において、同定の結果、決定された式１における係数α、ａ、ｂを記憶部２０に保存する。
【００３９】
図９は、補正されたクリック率によってキー感触を検査する検査処理フローを示す。
【００４０】
まず、ステップＳ２１において、キー感触検査装置１の測定対象とするキー入力デバイス２として、量産端末をセットする。
【００４１】
つぎに、ステップＳ２２において、荷重測定手段１１は、打鍵速度をある値Ｖに設定する。ステップＳ２３において、測定対象のキーを選定し、ステップＳ２４において、メタルドームが飛び移り座屈現象を起こすときの極大荷重Ｐ１と極小荷重Ｐ２を測定する。
【００４２】
ステップＳ２５において、全キーについての測定が完了したかを判定し、完了していなければ、ステップＳ２３に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００４３】
全キーについてのデータ収集が完了していれば、ステップＳ２６において、補正手段１４は、記憶部２０に保存された減衰推定式を使って、端末個体毎に打鍵速度ゼロのときのＰ１、Ｐ２の荷重をＰ１（０）＝Ｐ１（Ｖ）−ｆ１（Ｖ）、Ｐ２（０）＝Ｐ２（Ｖ）−ｆ２（Ｖ）として補正し、静的なクリック率を算出する。
【００４４】
ステップＳ２７において、良否判定手段１５は、補正されたクリック率が良品とする閾値を満足するかを判定する。所定の閾値以上であれば、良品と判定し（ステップＳ２８）、閾値以下であれば、不良品と判定する（ステップＳ２９）。
【００４５】
以上の本発明によって、動的クリック率から静的クリック率を求める事が可能になる。これにより、品質管理で用いられる静的クリック率と、ラインでの高速検査の結果の整合性が取れるため、不良品の過剰検出の問題が解消される。また、動的クリック率の基準を製品の統計データから取得する必要が無くなるため、運用コストや製品切り替え時の作業の低減が可能となる。
【００４６】
さらに、物理モデルを特定して減衰パラメータを同定するため、多項式近似した場合と比較して近似曲線が振動的にならず、計算が安定する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
携帯電話やＰＤＡなどクリック感を有するキー入力デバイスの検査システム。
【符号の説明】
【００４８】
１  キー感触検査装置
２  キー入力デバイス
３  ＣＰＵ
４  メモリ
１０  検査処理部
１１  荷重測定手段
１２  クリック率算出手段
１３  減衰力同定手段
１４  補正手段
１５  良否判定手段
２０  記憶部
１００  メタルドーム
２００  粘着シート部材
２０１  シート溝
３００  回路基板
３０１  電極
【図１】
0005423527.tif 000006
【図２】
0005423527.tif 000007
【図３】
0005423527.tif 000008
【図４】
0005423527.tif 000009
【図５】
0005423527.tif 000010
【図６】
0005423527.tif 000011
【図７】
0005423527.tif 000012
【図８】
0005423527.tif 000013
【図９】
0005423527.tif 000014