(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた接触端子部と、前記接触端子部の上方に昇降自在に設けられるキーキャップと、前記キーキャップを弾力的に昇降されるように支持し、前記キーキャップの下降時にその一側が前記接触端子部を加圧する弾性体とを備えるキーボードユニットのキースイッチにおいて、
前記弾性体は、その両端部が前記基板上に回動自在に支持され、中央部は前記キーキャップの下面に接触されるように隆起され、前記両端部と中央部との間に前記中央部と反対の曲率をもった曲面部が形成されたバンド状構造体であり、さらに、前記曲面部は、前記接触端子部よりも低い位置に配置されてなることを特徴とするキーボードユニットのキースイッチ。
【請求項２】
前記弾性体は、プラスチック材質から形成されることを特徴とする請求項１に記載のキーボードユニットのキースイッチ。
【請求項３】
一側の短辺部が前記基板に回転自在に設けられ、そこから長辺部により連結された他側の短辺部は前記キーキャップの下面に結合されてそのキーキャップの昇降運動を支持するクロスリンクがさらに備わり、
前記弾性体の両端部は前記クロスリンクの一側の短辺部に結合されたことを特徴とする請求項１に記載のキーボードユニットのキースイッチ。
【請求項４】
前記クロスリンクの一側の短辺部は前記長辺部に対して相対回転自在に結合されたことを特徴とする請求項３に記載のキーボードユニットのキースイッチ。
【請求項５】
一側の短辺部が前記基板に回転自在に設けられ、そこから長辺部により連結された他側の短辺部は前記キーキャップの下面に結合されてそのキーキャップの昇降運動を支持するクロスリンクがさらに備わり、
前記弾性体の両端部は前記クロスリンクの一側の短辺部に隣接して前記基板に回転自在に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のキーボードユニットのキースイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報プロセッサーの入力装置として使用されるキーボードユニットのキースイッチに係り、特に、スリム化に好適なキーボードユニットのキースイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ノート型パソコンや携帯情報端末（ＰＤＡ）などのような情報プロセッサーには、図１に示されたように、複数のキースイッチ１１０よりなるキーボードユニット１００が情報入力ユニットとして備わっている。
【０００３】
そして、各キースイッチ１１０は、図２及び図３に示すように、ユーザの手がタッチされるキーキャップ１１１と、このキーキャップ１１１を基板１１５上において昇降自在に支持するクロスリンク１１３と、前記基板１１５上に設けられて加圧力により電気信号を生じる接触端子部１１４と、前記キーキャップ１１１を下方から弾力的に支える弾性体であって、キーキャップ１１１の下降により押されつつその中心の接触突起１１２ａで前記接触端子部１１４を押下するラバードーム１１２とを含む。従って、ユーザがキーキャップ１１１を押下すれば、図４に示されたように、その下方のラバードーム１１２が押されつつ弾力的に変形され、この時に前記接触突起１１２ａが前記接触端子部１１４を加圧すればそのキースイッチ１１０に与えられた電気信号が生じるのである。それから、キーキャップ１１１を押下していた力を除去すれば、前記ラバードーム１１２が弾力的に復元されつつキーキャップ１１１を元の位置に押し上げる。
【０００４】
図５は、前記キーキャップ１１１を押下する時にラバードーム１１２に作用する加圧力とそれによるラバードーム１１２の変形量との関係を示したものである。すなわち、最初に加圧力が強まれば変形量も次第に増えるが、ある一定の圧力Ｆ１を超えれば圧力を弱めても変形が急激に起きる現象が生じる。これをバックリング現象といい、これがユーザにはキースイッチ１１０を十分に押下した触感として伝わる。すなわち、キースイッチ１１０のキーキャップ１１１を押下すれば、このキーキャップ１１１がラバードーム１１２を押下することとなり、ラバードーム１１２は徐々に加圧変形される。それから、前述したバックリング現象が生じる瞬間突然下方にぼこんと凹むことになる。ユーザはこのようにキーキャップ１１１が急速に下方に凹む触感によりキースイッチ１１０が十分に押下されたことを認知する。従って、このようなバックリング現象はユーザに該当キースイッチ１１０の操作完了感を与えるために必ず必要な現象であると言える。
【０００５】
ところで、最近の情報プロセッサーは持ち運びの便利性及び設置空間の余裕などを勘案して次第にスリム化が要求される趨勢にあり、前記キーボードユニット１００のスリム化も要求されている。しかし、前記のように基板１１５上に設けられたドーム状のラバー部材１１２がキーキャップ１１１を支持していた従来の構造においては、キースイッチ１１０のスリム化に多くの制約を伴う。通常、前記接触突起１１２ａが初期の位置から接触端子部１１４を押下するまでのストロークｈ１（図３）は２．４ｍｍである。すなわち、キーキャップ１１１を押下すれば２．４ｍｍが押し込まれつつ前記接触突起１１２ａが接触端子部１１４を押下することになり、その間に前述したバックリング現象が生じてユーザに操作感を与えるのである。結局、キースイッチ１１０の高さを低めるには前記２．４ｍｍのストロークｈ１を除いたラバードーム１１２の高さｈ２を低めなくてはならないが、前述のようなドーム状ではこの高さｈ２をあまりにも低めすぎた場合にバックリング現象がよく生ぜず、またキーキャップ１１１をさらに元の位置に押し上げる復元力も弱まる。特に、ラバー材質よりなるドーム１１２の場合にはその高さを任意に低める場合、疲労破壊に対する耐力が格段に落ちる。すなわち、キースイッチ１１０としての機能を十分に果たすためには前記ラバードーム１１２が約６０ｇｆの力で加わる１，０００万回の反復荷重に耐え得なくてはならないが、前述のようにその高さを任意に低めればその前に疲労破壊が起きる可能性が非常に高い。
【０００６】
従って、キースイッチの操作に悪影響を与えないとともに全体的な高さを低められる新しい構造のキーボードユニットが要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、円滑で安定した押し操作を保障しつつも、従来よりも高さを低めるのに好適に改善されたキーボードユニットのキースイッチを提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板上に設けられた接触端子部と、前記接触端子部の上方に昇降自在に設けられるキーキャップと、前記キーキャップを弾力的に昇降されるように支持し、前記キーキャップの下降時にその一側が前記接触端子部を加圧する弾性体とを備えるキーボードユニットのキースイッチにおいて、前記弾性体は、その両端部が前記基板上に回動自在に支持され、中央部は前記キーキャップの下面に接触するように隆起され、前記両端部と中央部との間に前記中央部と反対の曲率をもった曲面部が形成されたバンド状構造体であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の特徴によるキーボードユニットのキースイッチは、基板と、前記基板上に昇降自在に設けられるキーキャップと、前記キーキャップを弾力的に昇降されるように支持する弾性体と、前記弾性体の表面にコーティングされて前記弾性体の変形に応じて電気的信号を生じる圧電コーティング膜とを含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
図６ないし図８は、本発明の第１実施形態に係るキースイッチの構造を示したものである。
【００１１】
図示するように、この実施形態に係るキースイッチ２１０は、ユーザの手がタッチするキーキャップ２１１と、一側の短辺部２１３ａは前記基板２１５に回動自在に支持され、そこから長辺部２１３ｃにより連結された他側の短辺部２１３ｂは前記キーキャップ２１１の下面に結合されてこのキーキャップ２１１を基板２１５上において昇降自在に支持するクロスリンク２１３と、前記基板２１５上に設けられて加圧力により電気信号を生じる接触端子部２１４と、前記キーキャップ２１１を下方から弾力的に支えてキーキャップ２１１が下降する時に押されつつその中心の接触突起２１２ｄで前記接触端子部２１４を押下する弾性体２１２とを含む。
【００１２】
ここで、前記弾性体２１２は複数の曲率をもったバンド形状の構造体よりなる。すなわち、この弾性体２１２の両端部２１２ｃは前記基板２１５に回動自在に支持されたクロスリンク２１３の一側の短辺部２１３ａに結合されてその一側の短辺部２１３ａと共に回動するように設けられ、中央部２１２ａは前記キーキャップ２１１の下面に接触するように隆起した形状を有する。また、前記中央部２１２ａと両端部２１２ｃとの間には前記中央部２１２ａと反対の曲率をもった曲面部２１２ｂが形成されているが、前述したバックリング現象はこの曲面部２１２ｂで生じる。そして、この弾性体２１２は前記クロスリンク２１３と同様にプラスチック材質から形成されることが望ましい。
【００１３】
前記構成において、ユーザがキーキャップ２１１を押下すれば、図８に示したように、前記弾性体２１２の中央部２１２ａがキーキャップ２１１により押下される。これにより、前記クロスリンク２１３の一側の短辺部２１３ａに結合された弾性体２１２の両端部２１２ｃが矢印方向に回転し、前記曲面部２１２ｂは前記中央部２１２ａの押下による圧力及び前記両端部２１２ｃの回転によるモーメントを同時に受けて図面のように凹状に変形する。この時、前記接触突起２１２ｄが接触端子部２１４を加圧して電気信号を生じ、これと同時に前記曲面部２１２ｂにおいてはバックリング現象が生じてキーキャップ２１１を押下するユーザにキースイッチ操作完了感を与える。
【００１４】
そして、このような構造においては、弾性体２１２の曲面部２１２ｂが前述のように接触端子部２１４が設けられた基板２１５の上面よりも低い位置において変形されるので、全体の高さを低めるのに有利になる。すなわち、従来には弾性体であるラバードーム１１２（図２）が接触端子部と同一高さの基板上に設けられて変形及び復元動作が両方ともその基板上においてのみなされていたが、本願発明の構成においては弾性体２１２のうちバックリング現象を引き起こす曲面部２１２ｂが接触端子部２１４よりも低い位置において変形されるので、相対的に基板２１５上に突出する部位の高さ（Ｈ１＋Ｈ３）を低められる（ただし、接触端子部２１４が設けられる面が従来の基板と同じ高さである）。言い換えれば、接触突起２１２ｄが接触端子部２１４を押下するためのストロークＨ１は従来と同様にするとしても、図７に示したように、弾性体２１２の疲労強度及び復元力の確保のためにさらに与えるべき高さを基板２１５の上下Ｈ２、Ｈ３に分散して配置できるので、基板２１５上に突き出る高さ（Ｈ１＋Ｈ３）をより一層低められるのである。そして、弾性体２１２をプラスチック材質から形成すれば、ゴム材質のラバードームよりも弾力により優れているので、弾性体２１２の高さをより一層低められる。従って、この構成によれば、前述のようにキースイッチ２１０の操作を円滑に行いつつも弾性体２１２の高さを低めて全体的にキースイッチの高さを低められる。
【００１５】
一方、この実施形態においては、前記クロスリンク２１３の一側の短辺部２１３ａと、長辺部２１３ｃ及び他側の短辺部２１３ｂが一体的に構成されたことを例示したが、前記弾性体２１２の変形を円滑に誘導するためには、図９Ａ及び図９Ｂのように、前記弾性体２１２’の両端部が結合される一側の短辺部２１３ａ’を長辺部２１３ｃ’に対して回転自在に構成することもできる。または、図１０に示されたように、クロスリンク２１３”とは別途に弾性体２１２”の両端部２１２ｃ”を基板に直接的に回転自在に設けることもできる。この二つの場合とも弾性体の両端部の回転をより円滑にする効果がある。
【００１６】
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の第２実施形態によるキーボードユニットのキースイッチ構造を示したものである。
【００１７】
この実施形態に係るキースイッチは、キーキャップ３１１と、このキーキャップ３１１を基板３１５上において昇降自在に支持するクロスリンク３１３と、前記キーキャップ３１１を下方から弾力的に支える弾性体３１２とを含む。前記弾性体３１２は前述した第１実施形態と同様に、その両端部３１２ｃがクロスリンク３１３の回動軸である一側の短辺部３１３ａに結合され、中央部３１２ａがキーキャップ３１１の下面に接触してその間にバックリング現象が生じる屈曲面３１２ｂが形成されたバンド形状のプラスチック構造体から構成される。そして、基板３１５上に接触端子部を設ける代わりに、前記弾性体３１２の表面に圧電コーティング膜３１２ｄを形成し、ここで生じる電気的信号を信号線３１４に連結されたセンサー３１６で感知するように構成した。すなわち、第１実施形態のように接触端子部が接触突起によって押されて電気信号を生じるのではなく、弾性体３１２が変形される時に前記圧電コーティング膜３１２ｄにおいて直ちに電気信号が生じてそれをセンサー３１６が感知するようにしたのである。
【００１８】
前記構成において、ユーザがキーキャップ３１１を押下すれば、前記弾性体３１２の中央部３１２ａがキーキャップ３１１により押下される。これにより、前記クロスリンク３１３の一側の短辺部３１３ａに結合された弾性体３１２の両端部３１２ｃが回転され、前記曲面部３１２ｂは前記中央部３１２ａの押下による圧力及び前記両端部３１２ｃの回転によるモーメントを同時に受けて凹状に変形される。そして、前記弾性体３１２の変形により前記コーティング膜３１２ｄにおいて直ちに電気信号が生じ、これをセンサー３１６が感知して該当キースイッチの操作を認識する。
【００１９】
従って、このような第２実施形態の構成においては、第１実施形態と同様に曲面部３１２ｂが基板３１５の最上面よりも低い位置において変形されるため（ただし、基板３１５の最上面が従来の基板と同じ高さである）、基板３１５上に突出する高さ（Ｈ１＋Ｈ３）を低められるだけではなく、接触突起がないため、キーキャップ３１１の移動ストロークを第１実施形態と全く同様にしても接触突起そのものが占めていた分だけの高さをより一層低められる。
【００２０】
一方、この実施形態においては、コーティング膜３１２ｄを弾性体３１２の上側の表面に形成したことを例示しているが、反対に下側の表面に形成しても同一の効果が得られる。
【００２１】
また、この実施形態においても、前述した図９Ａ、図９Ｂ及び図１０の構成をそのまま採用できることはもちろんである。すなわち、前記弾性体３１２の変形を円滑に誘導するために前記弾性体３１２の両端部が結合される一側の短辺部３１３ａを長辺部３１３ｃに対して回転自在に構成することもでき、または、クロスリンク３１３とは別途に弾性体３１２の両端部３１２ｃを基板に直接的に回転自在に設けることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るキーボードのキースイッチは、キーキャップを弾力的に支える弾性体を改造してその高さを低めることにより、キースイッチの操作に悪影響を与えないとともに全体的な高さを低めてスリム化を有利にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のキースイッチが採用されたキーボードユニットを概略的に示した図である。
【図２】  図１に示されたキースイッチの分解斜視図である。
【図３】  図１に示されたキースイッチの操作前の状態を示した断面図である。
【図４】  図１に示されたキースイッチの操作後の状態を示した断面図である。
【図５】  図１に示されたキースイッチの操作時にラバードームに作用する圧力と変形量との関係を概略的に示したグラフである。
【図６】  本発明の第１実施形態に係るキースイッチを示した斜視図である。
【図７】  図６に示されたキースイッチの操作前の状態を示した断面図である。
【図８】  図６に示されたキースイッチの操作後の状態を示した断面図である。
【図９Ａ】  図６に示されたキースイッチの変形可能な構造を示した図である。
【図９Ｂ】  図６に示されたキースイッチの変形可能な構造を示した図である。
【図１０】  図６に示されたキースイッチの変形可能な構造を示した図である。
【図１１Ａ】  本発明の第２実施形態に係るキースイッチを示した断面図である。
【図１１Ｂ】  図１１Ａの要部拡大図である。
【符号の説明】
２１０  キースイッチ
２１１  キーキャップ
２１２  弾性体
２１２ａ  中央部
２１２ｂ  曲面部
２１２ｃ  両端部
２１２ｄ  接触突起
２１３  クロスリンク
２１３ａ  短辺部
２１３ｂ  短辺部
２１３ｃ  長辺部
２１４  接触端子部
２１５  基板
【図１】
0003655244.tif 000002
【図２】
0003655244.tif 000003
【図３】
0003655244.tif 000004
【図４】
0003655244.tif 000005
【図５】
0003655244.tif 000006
【図６】
0003655244.tif 000007
【図７】
0003655244.tif 000008
【図８】
0003655244.tif 000009
【図９Ａ】
0003655244.tif 000010
【図９Ｂ】
0003655244.tif 000011
【図１０】
0003655244.tif 000012
【図１１Ａ】
0003655244.tif 000013
【図１１Ｂ】
0003655244.tif 000014