(57)【要約】【課題】  操作キーの押下操作に基づく回路基板の反り、電子部品の損傷及び電子部品の回路基板からの剥離を防止できるようにする。【解決手段】  筐体２の内部から外方に向けて付勢される操作キー４と、該操作キー４に対向して前記筐体２の内部に配される回路基板１１の表面１１ａに形成されたスイッチパターン１１ｂとを備え、前記操作キー４が、前記筐体２の外方に露出するキー本体１５と、導電性を有すると共に前記スイッチパターン１１ｂに対向する前記キー本体１５の対向面１５ｂ側に配され、前記キー本体１５を前記筐体２の内部に向けて押し下げた際に前記スイッチパターン１１ｂに接触して該スイッチパターン１１ｂを導通させる導通部２３と、前記キー本体１５と前記導通部２３との間に配される弾性変形可能な弾性体１７とを備えることを特徴とする操作キーユニット３１を提供する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部から外方に向けて付勢される操作キーと、該操作キーに対向して前記筐体の内部に配される回路基板の表面に形成されたスイッチパターンとを備え、
前記操作キーが、前記筐体の外方に露出するキー本体と、導電性を有すると共に前記スイッチパターンに対向する前記キー本体の対向面側に配され、前記キー本体を前記筐体の内部に向けて押し下げた際に前記スイッチパターンに接触して該スイッチパターンを導通させる導通部と、前記キー本体と前記導通部との間に配される弾性変形可能な弾性体とを備えることを特徴とする操作キーユニット。
【請求項２】
前記弾性体が、金属製薄板を前記キー本体の対向面から前記導通部側に突出する略凸形状に形成してなることを特徴とする請求項１に記載の操作キーユニット。
【請求項３】
前記弾性体が、前記導通部を取り付ける平坦面を有する先端壁部と、前記キー本体の対向面から前記先端壁部の周縁に向けて延びる側壁部と、これら側壁部及び先端壁部の間に形成され、凸状の曲面を有する曲面壁部とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操作キーユニット。
【請求項４】
前記操作キーが、前記キー本体の対向面から前記回路基板側に延びる支持部を備え、
該支持部の先端が、前記対向面からの導通部の先端位置よりもキー本体側に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の操作キーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話機、簡易型携帯電話機（ＰＨＳ（登録商標））、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、パーソナルコンピュータ等の各種電子機器や扇風機、ドライヤー、電動歯ブラシ等の各種電気機器に使用する操作キーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話機、簡易型携帯電話機、ＰＤＡ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、パーソナルコンピュータ等の各種電子機器や扇風機、ドライヤー、電動歯ブラシ等の電気機器には、その筐体の外方から内部に向けて押下操作する操作キーユニットが広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。この種の操作キーユニットは、筐体の外方側から内部に向けて押下操作可能な操作キーと、操作キーに対向する回路基板表面に形成されたスイッチパターンと、このスイッチパターンを覆うクリックドームとを備えている。
【０００３】
この操作キーユニットでは、外方に露出した操作キーを回路基板に向けて押下した際に、回路基板から突出するクリックドーム（金属材料からなる）が弾性変形することにより、回路基板のスイッチパターンを導通させるように構成されている。
また、例えば、図６に示すように、操作キー５１の本体５３の先端にクリックドーム５５側に突出する突起部５７を設け、操作キー５１を押下する圧力がクリックドーム５５の一部に集中するように、この突起部５７によりクリックドーム５５を弾性変形させる構成を有する操作キーユニットもある。この構成の場合には、小さい力で操作キー５１の本体５３で押下しても、突起部５７の先端にクリックドーム５５を押圧する力が集中するため、クリックドーム５５を容易かつ確実に弾性変形させて回路基板５９のスイッチパターン６１を導通させることができる。
【特許文献１】特開平７−５８８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の操作キーユニットでは、小さな力でクリックドーム５５を押下できるものの、操作キー５１を押下する圧力が突起部５７やクリックドーム５５を介して回路基板５９の一部に集中するため、回路基板５９が撓んだり、回路基板５９に搭載された電子部品が損傷したり、回路基板５９の撓みによって回路基板５９に実装された電子部品が回路基板５９から剥離するという問題がある。また、クリックドーム５５は回路基板５９に取り付けられているため、クリックドーム５５やクリックドーム５５とスイッチパターン６１との接触状態に不良があった場合には、回路基板５９上で修理する必要があり、修理作業が面倒になるという問題もある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、操作キーを押下した際に確実にスイッチパターンを導通させると共に、操作キーの押下操作に基づく回路基板の反り、電子部品の損傷及び電子部品の回路基板からの剥離を防止できる操作キーユニットの提供、また、容易に修理作業できる操作キーユニットの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る操作キーユニットは、筐体の内部から外方に向けて付勢される操作キーと、該操作キーに対向して前記筐体の内部に配される回路基板の表面に形成されたスイッチパターンとを備え、前記操作キーが、前記筐体の外方に露出するキー本体と、導電性を有すると共に前記スイッチパターンに対向する前記キー本体の対向面側に配され、前記キー本体を前記筐体の内部に向けて押し下げた際に前記スイッチパターンに接触して該スイッチパターンを導通させる導通部と、前記キー本体と前記導通部との間に配される弾性変形可能な弾性体とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る操作キーユニットは、前記弾性体が、金属製薄板を前記キー本体の対向面から前記導通部側に突出する略凸形状に形成してなることを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明に係る操作キーユニットは、前記弾性体が、前記導通部を取り付ける平坦面を有する先端壁部と、前記キー本体の対向面から前記先端壁部の周縁に向けて延びる側壁部と、これら側壁部及び先端壁部の間に形成され、凸状の曲面を有する曲面壁部とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る操作キーユニットは、前記操作キーが、前記キー本体の対向面から前記回路基板側に延びる支持部を備え、該支持部の先端が、前記対向面からの導通部の先端位置よりもキー本体側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、筐体の外方側から内部に向けてキー本体を押し下げ、導通部がスイッチパターンに接触した状態からさらにキー本体を押し下げた際には、キー本体と導通部の間に配された弾性体が弾性変形してキー本体を押し下げる力を吸収するため、回路基板が過度な力で押し付けられることを抑制できる。したがって、キー本体により回路基板を押圧する力による回路基板の反り、回路基板に搭載される電子部品の損傷、及び電子部品の回路基板からの剥離を防止することができる。
また、弾性体や導通部に不良が発生した際には、操作キーのみを交換すればよいため、操作キーユニットの修理作業を容易に行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１から図５は本発明に係る一実施形態を示しており、ここで説明する実施の形態は、この発明を携帯電話機に適用した場合のものである。図１に示すように、この実施の形態に係る携帯電話機１は、平面視略矩形の板状に形成された筐体２と、数字キー、通話キー及び終話キー等の複数の操作キー４を有する操作部３と、各種の情報を表示する表示部５と、通話用のマイクロフォン部及びスピーカ部（不図示）とを備えている。操作部３の操作キー４及び表示部５の表示面は、筐体２の一方の主面２ａから外方に露出している。
マイクロフォン部及びスピーカ部は、筐体２の内部のうち、筐体２の長手方向の両端部２ｂ，２ｃにそれぞれ配されており、スピーカ部は主面２ａのうち一端に形成された放音口７ａを通じて音声等を放音するようになっている。また、マイクロフォン部は筐体２の主面２ａのうち他端に形成された集音口７ｂを通じて音声等を集音するようになっている。なお、スピーカ部を配した筐体２の長手方向の一端部２ｂには、基地局との無線通信を行うためのアンテナ９が設けられている。
【０００９】
筐体２の内部には、図２に示すように、前述した表示部５、アンテナ９、マイクロフォン部及びスピーカ部等を電気的に接続する回路基板１１が配されている。この回路基板１１の表面１１ａには、携帯電話機１の通話機能、表示機能、入力操作機能等の各種機能を制御するための電子部品（不図示）が搭載され、また、後述する操作キー４の導通部に接触させるための２つの電極部（スイッチパターン）１１ｂが形成されている。この回路基板１１の表面１１ａには、弾性変形可能な略シート状のゴムシート１３が配されている。このゴムシート１３には、回路基板１１の電極部１１ｂに対向配置された操作キー４が設けられている。
【００１０】
操作キー４は、ゴムシート１３に一体的に形成されたキー本体１５と、キー本体１５の裏面（対向面）１５ｂの略中央部に設けられた弾性変形可能な弾性体１７と、弾性体１７の周囲に位置するキー本体１５の裏面１５ｂに設けられた支持部１９と、弾性体１７の先端部に設けられた略柱状の突起部２１と、２つの電極部１１ｂに対向するように突起部２１の先端に配される導通部２３とを備えている。
キー本体１５は、ゴムシート１３の弾性力によって回路基板１１の表面１１ａから離間する方向に付勢されており、外力を受けない状態において、回路基板１１との間に所定の隙間を有して配置されている。また、キー本体１５は、その表面１５ａが筐体２の主面２ａから外方に露出するように筐体２に形成された開口部２ｄに挿通されている。このキー本体１５は、その周縁部１３ａを弾性変形させることにより、回路基板１１の表面１１ａに近づけることができる。
【００１１】
弾性体１７は、図３に示すように、ステンレス鋼等の金属製材料からなる薄板をキー本体１５の裏面１５ｂから突出する略凸形状に形成したものであり、突起部２１を取り付ける先端壁部２５と、キー本体１５の裏面１５ｂから先端壁部２５の周縁に向けて延びる側壁部２７と、これら先端壁部２５と側壁部２７との間に配され、凸状の曲面２９ａを有する曲面壁部２９とを備えている。
先端壁部２５は、回路基板１１の表面１１ａに対向する平坦面２５ａを有しており、この平坦面２５ａに突起部２１が取り付けられるようになっている。曲面壁部２９は、先端壁部２５の周縁全体にわたって形成されている。この曲面壁部２９は、略直線状に延びる先端壁部２５や側壁部２７と比較して曲率が小さいため、容易に変形させることができる、すなわち、弾性体１７の弾性変形は、この曲面壁部２９の変形により行われる。
【００１２】
突起部２１は、弾性体１７の先端壁部２５に接着されており、変形しない硬い材料から形成することが好ましい。これは、先端壁部２５を変形させることなく、曲面壁部２９を確実に弾性変形させるためである。導通部２３は、導電性を有する材料からなり、２つの電極部１１ｂに跨って接触することにより、２つの電極部１１ｂ間を相互に導通させるものである。
支持部１９は、図２に示すように、略柱状に形成されており、キー本体１５の裏面１５ｂに接着されている。キー本体１５が外力を受けない状態においては、支持部１９の先端は、キー本体１５の裏面１５ｂを基準とした導通部２３の先端位置よりもキー本体側に位置している。すなわち、キー本体１５の裏面１５ｂを基準とした支持部１９の高さ寸法は、弾性体１７、突起部２１及び導通部２３の高さ寸法の合計よりも小さい。
以上のように構成された操作キー４及び回路基板１１の電極部１１ｂにより、押下操作を行うための操作キーユニット３１が構成されている。
【００１３】
上述した操作キーユニット３１において、キー本体１５を押下した際には、キー本体１５の周縁部１３ａが弾性変形して、図４に示すように、導通部２３が２つの電極部１１ｂに跨って接触し、２つの電極部１１ｂ間を電気的に導通させる。
その後、この接触状態からさらに力を加えてキー本体１５を押し下げた際には、弾性体１７が弾性変形する。すなわち、図５に示すように、弾性体１７のうち、先端壁部２５と側壁部２７との間に配される曲面壁部２９が弾性変形して、弾性体１７の先端がキー本体１５の裏面１５ｂ側に凹むことになる。この弾性変形は、弾性体１７が金属製薄板からなるため、瞬間的に行われる。
【００１４】
また、この弾性変形の際には、図４に示すように、支持部１９の先端が回路基板１１の表面１１ａに近接して、キー本体１５を基準とした導通部２３の先端位置と支持部１９の先端位置とが等しくなり、支持部１９の先端が導通部２３と共に回路基板１１の表面１１ａに当接することになる。
この状態においては、導通部２３の先端に加えて支持部１９の先端も回路基板１１を押さえつけることになるため、キー本体１５により回路基板１１を押圧する力が導通部２３の先端及び支持部１９の先端の双方に分散されることになる。すなわち、回路基板１１の表面に接触する支持部１９の先端の面積は大きいことが好ましい。
【００１５】
以上のように、操作キーユニット３１によれば、導通部２３が２つの電極部１１ｂに接触した状態からさらにキー本体１５を押し下げても、弾性体１７が弾性変形してキー本体１５を押し下げる力を吸収するため、回路基板１１が過度な力で押し付けられることを抑制できる。また、支持部１９を設けることにより、キー本体１５により回路基板１１を押圧する力が、導通部２３の先端及び支持部１９の先端の双方に分散されることになるため、キー本体１５の押圧力が回路基板１１の一部に集中することを防止できる。
以上のことから、キー本体１５により回路基板１１を押圧する力による回路基板１１の反り、回路基板１１に搭載される各種電子部品の損傷、及び電子部品の回路基板１１からの剥離を防止することができる。
【００１６】
また、弾性体１７や導通部２３に不良が発生した際には、電子部品を多数搭載した回路基板１１を交換することなく、ゴムシート１３に形成された操作キー４のみを交換すれば良いため、操作キーユニット３１の修理作業を容易に行うこともできる。なお、弾性体１７の不良とは、例えば、弾性体１７の弾性変形が不十分になることを示している。また、導通部２３の不良とは、例えば、接触しても２つの電極部１１ｂ間の導通が不十分になることを示している。
さらに、弾性体１７の曲面壁部２９のみを局所的に弾性変形させることができ、また、この弾性変形は瞬間的に行われるため、キー本体１５を押し下げる際には良好なクリック感を得ることができる。
【００１７】
また、弾性体１７と導通部２３との間に硬い材料から形成された突起部２１を設けているため、導通部２３が電極部１１ｂに接触した状態からキー本体１５をさらに押し下げた際に、先端壁部２５を変形させることなく、先端壁部２５に隣接する曲面壁部２９を確実に弾性変形させることができる。
さらに、弾性体１７と導通部２３との間に突起部２１を配することにより、回路基板１１の表面１１ａと筐体２の開口部２ｄとの距離が携帯電話機１のデザイン等により変更されたとしても、突起部２１の長さ寸法のみを変えることにより、導通部２３と電極部１１ｂとのクリアランスを適宜変更することができる。このため、ゴムシート１３に一体的に形成されるキー本体１５や、弾性体１７、支持部１９を汎用的に使用することができ、携帯電話機１の製造コスト削減を図ることができる。
【００１８】
なお、上記実施形態において、導通部２３は、突起部２１を介して弾性体１７の先端に取り付けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも弾性体１７の先端に導通部２３が取り付けられていればよい。すなわち、導通部２３は、例えば、弾性体１７の平坦面２５ａに直接取り付けられるとしてもよい。
また、曲面壁部２９は、先端壁部２５の周縁全体にわたって形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも側壁部２７が先端壁部２５を支持するように形成されていればよい。
また、弾性体１７は、金属製薄板から形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも弾性変形可能な材料から形成されていればよい。すなわち、弾性体１７は、弾性変形可能な樹脂材料から形成されるとしても構わない。
【００１９】
さらに、キー本体１５は、キー本体の周縁部１３ａにより筐体２の外方側に付勢されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも筐体２の内部から外方側に付勢されていればよい。すなわち、例えば、支持部１９の先端に弾性変形可能な弾性部材を取り付けて、この弾性部材によりキー本体１５を付勢するとしてもよい。この構成においては、キー本体１５の押下を解除した際に弾性部材が弾性復帰することにより、キー本体１５が筐体２の外方側に付勢されることになる。
この構成の場合には、複数の操作キー４を１つのゴムシート１３に一体的に設けずに、複数の操作キー４を各々独立して形成することができるため、弾性体１７や導通部２３に不良が発生した際に、個々の操作キー４のみを交換すれば良いため、操作キーユニット３１の修理作業をさらに容易に行うことができる。
【００２０】
また、キー本体１５、弾性体１７及び支持部１９は、別個の部材から形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、ゴムシート１３に一体的に形成されるとしても構わない。
さらに、操作キーユニット３１は、１つの筐体２からなる携帯電話機１に設けられるとしたが、これに限ることはなく、２つの筐体を重ね合わせ可能に連結した携帯電話機に設けてもよいし、ＰＤＡやデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、パーソナルコンピュータ等の各種電子機器や扇風機、ドライヤー、電動歯ブラシ等の各種電気機器に設けるとしても構わない。
【００２１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る操作キーユニットを搭載した携帯電話機を示す斜視図である。
【図２】図１の携帯電話機において、操作キーユニットを示す拡大断面図である。
【図３】図１の携帯電話機において、操作キーユニットの弾性体を示す拡大断面図である。
【図４】図１の携帯電話機において、操作キーユニットの操作キーを押し下げた状態を示す拡大断面図である。
【図５】図１の携帯電話機において、操作キーユニットの操作キーを押し下げた状態における弾性体を示す拡大断面図である。
【図６】従来の操作キーユニットの一例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
２  筐体
４  操作キー
１１  回路基板
１１ａ  表面
１１ｂ  電極部（スイッチパターン）
１５  キー本体
１５ｂ  裏面（対向面）
１７  弾性体
１９  支持部
２３  導通部
２５  先端壁部
２５ａ  平坦面
２７  側壁部
２９  曲面壁部
２９ａ  曲面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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