(57)【要約】【課題】簡略な構造で密閉度の高い防水キーボードを提供。【解決手段】防水キーボード100は、キートップ122を支持するキーパネル136と、キー接点116およびそれらの接続回路126が配設されたメンブレーン112、114と、メンブレーン112、114および接続回路126を支持するサポートベース102と、サポートベースに支持された状態でメンブレーンとキーパネルとの間にあってサポートベースと協働してメンブレーンを封止する薄膜シート134とを有する。薄膜シートは、可撓性のある合成樹脂からなり、サポートベースの周縁部106に押さえ部材110によって押圧される。キーパネルおよびサポートベースを相互に固定すると、薄膜シートおよびサポートベースでメンブレーンを封止し、これを塵埃および水分から保護する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体として矩形の平面形状を有し複数のキートップを支持する第１の枠体と、
対応する複数のキー接点およびそれらの接続回路が配設された回路支持体と、
前記平面形状に対応する平面形状を有し、前記回路支持体を支持する基体をなす第２の枠体と、
第２の枠体に支持された状態で前記回路支持体と第１の枠体との間にあって、第２の枠体と協働して該回路支持体を封止する防水層と、
該防水層を第２の枠体の周縁部に押圧する弾性長尺部材と、
第１および第２の枠体を相互に固定する緊定手段とを含み、
該防水層は可撓性のある合成樹脂からなり、
前記緊定手段は、第１および第２の枠体の間に前記弾性長尺部材を介在させて第１および第２の枠体を相互に押圧し、これによって前記防水層および第２の枠体で前記回路支持体を封止し、該回路支持体を塵埃および水分から保護することを特徴とするキーボード。
【請求項２】
請求項１に記載のキーボードにおいて、前記防水層は、弾性を有する合成樹脂から形成され、前記キー接点を閉成させるドームクリック機構が該防水層に一体成形されていることを特徴とするキーボード。
【請求項３】
請求項１に記載のキーボードにおいて、該キーボードは、前記複数のキートップに係合する対応する複数のドーム部材を含み、前記防水層は伸展性のある薄い合成樹脂フィルムであり、前記複数のドーム部材は、弾性を有する合成樹脂からなり、前記防水層と第１の枠体との間に配設されていることを特徴とするキーボード。
【請求項４】
請求項１に記載のキーボードにおいて、前記防水層は、伸展性のある薄い合成樹脂フィルムであり、第２の枠体のなす平面に垂直な方向において前記複数のキー接点を含むスイッチ素子とほぼ同じ高さに配設されていることを特徴とするキーボード。
【請求項５】
請求項３に記載のキーボードにおいて、前記回路支持体は、前記複数のキー接点および接続回路が形成されたメンブレーンを含み、前記防水層は、第２の枠体のなす平面に垂直な方向において前記回路支持体とほぼ同じ高さに配設されていることを特徴とするキーボード。
【請求項６】
全体として矩形の平面形状を有し複数のキートップを支持するキートップ支持体と、
対応する複数のキー接点およびそれらの接続回路が配設された回路支持体と、
前記平面形状に対応する外形形状を有し、前記回路支持体を支持する枠体と、
該枠体に支持された回路支持体と前記キートップ支持体との間にあって、前記枠体と協働して該回路支持体を封止する防水層と、
前記枠体の周縁部と係合し、前記防水層を該周縁部に押圧する弾性長尺部材と、
前記枠体の前記回路支持体に対して前記キートップ支持体の反対側に位置して、前記枠体の開口を閉じる底板と、
該底板と前記枠体との間を封止して該底板を該枠体に固定する固定手段とを含み、
前記防水層は、可撓性のある合成樹脂からなり、
前記弾性長尺部材は、前記防水層を前記枠体の周縁部に封止し、該回路支持体を塵埃および水分から保護することを特徴とするキーボード。
【請求項７】
請求項６に記載のキーボードにおいて、前記固定手段は、前記枠体に形成されて前記底板の端縁を受け入れて係合する溝を含むことを特徴とするキーボード。
【請求項８】
請求項６に記載のキーボードにおいて、前記固定手段は、前記枠体に係合して前記底板の端縁を支持する押さえ部材を含むことを特徴とするキーボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーボード、とくにコンピュータにデータや指示を手操作で入力するフルキーボード、テンキーパッドなどの手操作入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、キーボードには、日常の生活防水から医療現場での使用などを含めて完全防水まで、様々な防水、防滴、防塵処理が施されたものがある。たとえば、特開平10-222267号公報（特許文献１）や特開平9-305281号公報（特許文献２）には、キースイッチの配設されたサポートパネルを覆う弾性体の防水カバーによってスイッチ素子部へのミスト状の油や水蒸気の侵入を防止するパソコン用のキーボードが開示されている。いずれも、防水カバーとサポートベースによって、両者の間にあるサポートパネルに配設されているスイッチ素子部を完全に覆うことで、防塵、防滴効果を達成している。キートップは、防水カバーの上方に配設され、キートップを押した時、弾性体の防水カバーを介してスイッチ素子部を押圧することになる。
【特許文献１】特開平10-222267号公報
【特許文献２】特開平9-305281号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１および２に記載のキーボードはいずれも、堅牢な防水機構であり、防水構造専用の部材を用意して組み立てる必要があり、したがって製造原価も高い。
【０００４】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、通常のキーボードと実質的に同等の操作感を維持しながら、簡略な構造で密閉度の高い防水キーボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による防水キーボードは、全体として矩形の平面形状を有し複数のキートップを支持する第１の枠体と、対応する複数のキー接点およびそれらの接続回路が配設された回路支持体と、平面形状に対応する平面形状を有し、回路支持体を支持する基体をなす第２の枠体と、第２の枠体に支持された状態で回路支持体と第１の枠体との間にあって第２の枠体と協働して該回路支持体を封止する防水層と、防水層を第２の枠体の周縁部に押圧する弾性長尺部材と、第１および第２の枠体を相互に固定する緊定手段とを含み、防水層は可撓性のある合成樹脂からなり、緊定手段は、第１および第２の枠体の間に弾性長尺部材を介在させて第１および第２の枠体を相互に押圧し、これによって防水層および第２の枠体で回路支持体を封止し、回路支持体を塵埃および水分から保護する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によればこのように、第２の枠体に支持された状態で回路支持体と第１の枠体との間にあって第２の枠体と協働して回路支持体を封止する防水層が弾性長尺部材によって第２の枠体の周縁部に押圧されることにより、簡略な構造で密閉度の高い防水キーボードが提供される
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に添付図面を参照して本発明による防水キーボードの実施例を詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の実施例による防水キーボード100は、たとえば、パーソナルコンピュータなどに使用される106キーボードなどの標準キー配列の汎用フルキーボードである。
【０００８】
キーボード100は、同図の下方に示すように基体としてのサポートベース102を有する。サポートベース102は、全体として平坦なほぼ矩形の平面形状を有する合成樹脂の一体成形品の枠体であり、下側および側面にはネジ穴103以外の開口はない。サポートベース102の内方部には、若干の深さの凹部104が形成されている。凹部104は、やはり矩形の平面形状をなし、その周縁部106が凹部の底面に対してわずかに隆起している。周縁部106には、図示のように周縁方向に溝108が形成され、溝108は、凹部104の底面を含む面方向に垂直な方向の断面が、本実施例では全体として半円形またはＵ字形であり、キーボード100を組み立てたとき、後述の合成樹脂薄膜シート134を介して押さえ部材110をこれに嵌合させる大きさを有している。この断面形状は、勿論他の形状でもよく、たとえば矩形なども有利に適用される。
【０００９】
サポートベース102の凹部104には、キースイッチメンブレーン112および114が間にスペーサ113を介して載置される。キースイッチメンブレーン112および114は、後に分かるように両者で対をなして回路支持体として機能し、これ自体、公知の構成であってよい。下側のメンブレーン112は、全体として凹部104の大きさとほぼ同じ平面寸法の矩形の可撓性合成樹脂シートであり、同図における上側の面には、キースイッチを構成する接点116の一方の電極118とその配線回路パターンが印刷されて形成されている。同様に、上側のメンブレーン114も、全体として下側のメンブレーン112とほぼ同じ平面寸法の矩形の可撓性合成樹脂シートであり、その下面には、キースイッチの接点116の他方の電極120とその配線回路パターンが印刷されて形成されている。スペーサ113は、電気的に絶縁性の材料で形成され、全体としてメンブレーン112または114とほぼ同じ平面寸法の矩形の平面形状を有する。スペーサ113には、接点116の電極118および120に対応する位置に、本実施例では円形の透孔（図示せず）が穿設され、これによって、後述のキートップ122が押された時、接点116における電極118および120が透孔を介して相互に接触し、そのキーに応じた電気回路を閉成する。
【００１０】
メンブレーン112および114は対を成し、その一部、本実施例では１つの隅部に回路基板124が配設され、これに搭載された回路に接点116の配線回路パターン126が接続されている。回路基板124の回路には、接続コード128が接続されている。コード128は、図示のように、組み立てた状態では、サポートベース102の周縁部106に形成された溝130に収容され、孔132を通ってキーボード100の外部に出る。孔132とコード128との間も、パッキンまたは樹脂材などにより防水処理がされている。接続コード128は、コネクタ（図示せず）を介してパーソナルコンピュータなどの利用装置（図示せず）に接続される。
【００１１】
さて、本実施例では、これらの上方に可撓性および伸展性のある合成樹脂薄膜シート134が配設されている。この薄膜シート134は、たとえばポリエチレンテレフタラート（PET）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどの平坦な薄いフィルムからなり、基板124を含むメンブレーン114の上方からこれらを覆うように配設されて防水層として機能する。薄膜シート134は、その周縁の上方から押さえ部材110を溝108に挿入して嵌合させることにより、メンブレーン112および114とともにサポートベース108に固定される。薄膜シート134は全体として、サポートベース102の外形寸法とほぼ同じ平面寸法を有し、たとえば信越ポリマー株式会社から市販のポリラップ（商標）などのフィルム状シートが有利に適用される。このような長尺のシート状素材をそのまま、上述のように押さえ部材110で固定して、固定後、その周囲を適切な大きさに切断するようにしてもよい。
【００１２】
押さえ部材110は、たとえばシリコーンゴム、ネオプレンゴムなどの長尺ひも状の弾性合成樹脂からなり、内密またはスポンジ状であってよい。その長手方向に垂直な断面は、溝108の断面に合わせた円形または矩形などの形状でよい。押さえ部材110が薄膜シート134を介して溝108の内部に押し込まれると、その弾性により薄膜シート134がサポートベース102に堅固に固定される。
【００１３】
これらの上にキーパネル136が載置される。キーパネル136には多数のキートップ122が配設されこれらを可動的に保持する枠体であり、これによって、106キーボードまたはテンキーパッドが形成される。キートップ122は、その下部の突起138にドーム部材140を嵌合させて、これらが薄膜シート134を介して対応する接点116の上に載置される。これによって、１つのキーに対応するキースイッチが構成される。
【００１４】
ドーム部材140は、シリコーンゴムなどの弾性合成樹脂で形成され、中空で半球状の形状の頂部に突起を有している。ドーム部材140は、この半球形状と材質の弾性によってクリックアクションを達成し、キートップ122を上方から弾性に抗して押圧した時に接点116の１対の電極118および120が相互に接触するようにこれらを押圧し、また、押圧力を解放すると弾性による反発力でキートップ122が原位置に復帰する、いわゆるドームクリック機構を構成している。このドーム部材140によって得られる反発力は、快適な感触のキータッチを生ずる。そのとき、薄膜シート134は、十分に薄く、かつ可撓性および伸展性ないし展延性を有している。したがって、キートップ122の上下動およびそれによるドーム部材140の変形に十分耐えることができ、かつメンブレーン112および114や基板124で形成される電気回路および機械的接点を外部から封止して、上下左右、いずれの方向からの塵埃や水分の侵入を阻止することができる。
【００１５】
図面には、キートップ122、ドーム部材140および接点116などが１組しか示されていないが、これは図の煩雑化を避けるためであって、実際には、これらは多数、たとえば112個も配設されて、キーマトリクスを構成していることは、言うまでもない。また、各図において、同様の構成要素は、同じ参照符号で示す。
【００１６】
これらの各構成要素を、図に一点鎖線142、144および146で示すように組み立てて、最終的には、サポートベース102にキーパネル136を嵌合させ、両者を周縁の適切な複数箇所でビス148などの緊締手段にて互に対して固定する。これによって、キーパネル136の周縁部は、押さえ部材110を介してサポートベース102の周縁部106に対して適切な圧力で押圧される。この押圧力と押さえ部材110の弾性により、完全な防水、封止機構が達成され、防水キーボード100が完成する。勿論、キーボード100の中央付近でもビス留めをしてよいが、防水の観点からは、中央付近にビス穴は少ない方がよく、本実施例では、周縁部だけで全体を固定している。
【００１７】
図２を参照すると、本発明によるキーボードの他の実施例は、薄膜シート134およびドーム部材140に代わって、防水シート150が配設されている以外は、図１に示す実施例と同じ構成である。防水シート150は、サポートベース102の外形寸法とほぼ同じ平面寸法を有し、たとえばシリコーンまたはネオプレンなどの弾性のある合成樹脂シート部材からなる防水層である。その厚さは、たとえば0.7 mm程度であり、基板124を含むメンブレーン114の上方からこれらを覆うように配設されている。
【００１８】
防水シート150には、図示のようにドーム部材140（図１）に相当する多数のドーム142が凸状に一体成形されている。これによって、個別のドーム部材140で得られるキータッチと同様の快適な感触を生ずる。また、回路基板124に相当する位置には、図２の上方から見た凸部154が回路基板124に対応する形状で、これも一体形成されている。凸部154は、その下側が、同図からは見えないが、凹部をなしてその内部に基板124およびそれに搭載されている集積回路や発光ダイオードなどの回路部品を収納することができる形状を有している。防水シート150は、前述の薄膜シート134と同様にして、その周縁の上方から押さえ部材110を溝108に挿入して嵌合させることにより、メンブレーン112および114とともにサポートベース108に固定される。押さえ部材110および溝108はなくてもよい。または、押さえ部材110に相当する形状部を防水シート150の周縁に一体的に形成し、この形状部を溝108に係合させることによって、防水シート150をサポートベース102に固定するように構成してもよい。
【００１９】
上述の実施例はいずれも、薄膜シート134または防水シート150などの可撓性および伸展性のある防水層が押さえ部材110によってサポートベース102に堅固に固定されることによって、メンブレーン112および114や基板124で形成される電気回路および機械的接点を外部から封止し、上下左右、いずれの方向からの塵埃や水分の侵入を阻止する、防水、防塵、防滴機構を実現している。
【００２０】
図３を参照すると、図１に示す実施例におけるキーパネル136の１つの隅部、たとえば192に形成された排液孔190が示されている。これは、隅部192を図１における下方から見た状態であり、サポートベース102に対してキーパネル136を嵌合させて組み立てたとき、サポートベース102の周縁部106の平面に対して溝190が空間を形成し、これによって排液孔が形成される。排液孔190は、いくぶん外部に向かって下方に傾斜し、防水シート150の上面に不用意に溜まった水などの液体をキーボード100の外部に排出する開口として機能する。なお、図３には、サポートベース102から挿入されたビス148がネジ係合するネジ穴194も図示されている。図２に示す実施例においても、このような排液孔190が形成されている。
【００２１】
図４および図５を参照すると、本発明によるキーボードの他の実施例がそれぞれ部分側面図および部分斜視図で示されている。この実施例は、たとえば本出願人の保有する特許第3437958号に記載のようなフリーサイズのキーボードに有利に適用される。
【００２２】
この実施例のキーボード300は、スイッチ基板302に多数のキースイッチ304が支持され、スイッチ基板302は、長尺状のフレーム306の溝345に嵌合することによって支持されている。スイッチ基板302には、図１に示す実施例と同様の回路基板328も支持されている。回路基板328は、たとえばキーボードエンコーダなどの回路部品348が搭載されている。
【００２３】
キースイッチ304は、防水シート308を介してキートップ310に機構的に連結され、キートップ310は、同じくフレーム306に支持されているアルミニウムなどの金属板からなるキーパネル312にキートップガイド部材314を介して可動的に支持されている。キーパネル312は、コーナ部材330にビス346で固定される。これによってキートップ310は、同図における上下方向の摺動が可能である。キートップ310やキースイッチ304などは、実際には多数配列されているが、図では２組のみが示されている。
【００２４】
防水シート308は、図１に示す実施例について前述したように、たとえばシリコーンゴムなどの可撓性および伸展性のあるシート材からなり、キートップ310の下端320とキースイッチ304の上端322との間の高さに配設されている。防水シート308は、その周縁の上方から押さえ部材316を溝318に挿入して嵌合させることにより、フレーム306に固定される。
【００２５】
キートップ310の上方向の反発力は、キースイッチ304に内蔵されているバネ機構によって形成され、この反発力によってクリックアクションを達成している。より詳細には、キートップ310を上方から弾性に逆らって、たとえば50〜100g程度の力で押圧すると、その下端320がキースイッチ304を押下し、対応する接点の１対の電極を相互に接触させ、また、押圧力を解放すると反発力でキートップ310が原位置に復帰する、いわゆるメカニカルクリック機構を実現している。
【００２６】
この実施例も同様に、防水シート308による可撓性および伸展性のある防水層が押さえ部材316によってフレーム306に堅固に固定されることによって、キースイッチ304や回路基板124で形成される電気回路および機械的接点を外部から封止し、上下左右、いずれの方向からも防水、防塵、防滴機能を達成している。
【００２７】
より詳細には、フレーム306の同図における下面には、長さ方向に沿って溝324が形成されている。溝324は、本実施例では、矩形またはＵ字状の縦方向断面形状を有し、これに防水紐326が収容される。防水紐326は、たとえばシリコーンゴムなどの弾性体からなり、後述の底板332が装着されたときにフレーム306と底板332との間に形成される間隙を封止する機能を有する。
【００２８】
ところで、本実施例は、図６および図７からもわかるように、プラスチック押出し材である４本のフレーム306をプラスチック成形品の４個のコーナ部材330で相互に連結して全体として矩形の枠体が形成され、注文仕様に応じて自由なキー配列と大きさを有するフリーサイズのキーボード300である。底板332は、たとえばアルミニウムなどの金属板で形成され、その４隅がコーナ部材330にビス338によって固着され、さらに、押出し成形品である長尺状の押え板334によってフレーム306にも固定されている。
【００２９】
フレーム306は、図８にその端面を示すが、同図の下面に長手方向に沿って溝340が形成されている。溝340には、これと対応するように押え板334に形成された、やはり長尺状の係合突起342が着脱可能に受け入れられる。係合突起342を矢印Ｄの方向に係合溝340の中へ挿入することによって、押え板334のフレーム340への装着状態では、底板332を押え板334でフレーム306の下面に押圧し、両者の間に介挿された弾性体防水紐326によって、底板332と防水シート308との間の空間344を封止し、その内部への下方からの液体や塵埃の侵入を防ぐことができる。押え板334はまた、底板332の周縁を均等に押圧するので、底板332の中央付近の撓みを防止することができる。
【００３０】
上述の実施例では、押え板334は、フレーム306とは別体で構成されていた。しかし、両者を一体に成形してもよい。後者の場合、フレーム306は、底板332の端縁を受け入れて係合させる溝を有する構造をとる。これによっても、防水紐326によって堅固な水密構造が達成される。
【００３１】
図７に戻って、２本のフレーム306の連結は、コーナ部材330によって行なわれる。両者の連結部には、防水パッキン336が介挿され、これは、シリコーンゴムなどの弾性材料によって図示のような形状に形成されている。これによっても、底板332と防水シート308との間の空間344が封止されている。
【００３２】
フレーム306はさらに、図７の上側の面に長手方向に沿って溝350が形成されている。溝350は、矩形またはＵ字形の縦方向断面を有し、これには、防水紐352（図４）が受け入れられる。この防水紐352は、たとえば利用者の装置（図示せず）のパネルに本キーボード300を取り付ける適用例において、そのパネルとフレーム306の上面との間の間隙を封止し、これによって機器内部への浸水を防止するものである。
【００３３】
本実施例においても、水抜き穴354が形成されている。水抜き穴354は、図１に示す実施例における排液孔190と同様の機能を有し、図９、図１０および図１１からわかるように、コーナ部材330に穿設されている。これは、キーボード300の４個のコーナ部材330のすべてに形成する必要はなく、それらのうちの、たとえば１個のコーナ部材に形成すればよい。より具体的には、コーナ部材330の成形時には盲穴でよく、フレームを組み立てる際、特定のコーナ部材のそれを貫通させればよい。水抜き穴354は、防水シート308の上面に不用意に溜まった水などの液体を矢印Ｂの方向へキーボード300の外部に排出する。上述した利用者装置のパネルにキーボード300を装着した適用例では、この水抜き穴354には、たとえばゴムなどのドレーンパイプを接続することができ、これによって排水が利用者装置の内部に侵入しないようにしている。
【００３４】
キートップ310が矢印A（図４）の方向に押されると、キートップ310の下端320は防水シート308を下方に押し下げ、防水シート308は、図４における右側に示すように、その可撓性、伸展性もしくは展延性から撓むことができる。これによって、キースイッチ304は、その内部にある接点を閉成することができる。防水シート308を配設する高さは、同図からわかるように、キースイッチ304の上下動の範囲内にあるのがよく、好ましくは上下動の範囲のほぼ中央付近がよい。このような高さに防水シート308が配設される、同じくその高さに、フレーム306の溝318を形成し、この溝に押さえ部材316を係合させることによって、その高さに防水シート308を固定させる。このようにすることによって、防水シート308は、無理なく、つまり破損したり破けたりすることなく、キートップ310の下端320の上下動を受け入れ、キートップ310の上下動でキースイッチ304を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による防水キーボードの実施例を示す部分切欠き分解斜視図である。
【図２】本発明による防水キーボードの他の実施例を示す、図１と同様の部分切欠き分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施例におけるキーパネルの隅部を示す部分切欠き斜視図である。
【図４】本発明による防水キーボードのさらに他の実施例を示す部分拡大断側面図である。
【図５】図４に示す実施例の部分切欠き、一部分解斜視図である。
【図６】図４に示す実施例の底面図である。
【図７】同実施例のコーナ部分を示す部分切欠き分解斜視図である。
【図８】同実施例の押え板と底板との係合構造を示す説明図である。
【図９】同実施例のコーナ部を示す部分切欠き平面図である。
【図１０】図９にコーナ部の右側面図である。
【図１１】図９に示すコーナ部の下側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
100、300  キーボード
102  サポートベース
110  押さえ部材
116  接点
124  回路基板
132  孔
134  薄膜シート
136  キーパネル
150  防水シート
190  排液孔
308  防水シート
310  キートップ
316  防水紐
【図１】
2005302384.tif 000003
【図２】
2005302384.tif 000004
【図３】
2005302384.tif 000005
【図４】
2005302384.tif 000006
【図５】
2005302384.tif 000007
【図６】
2005302384.tif 000008
【図７】
2005302384.tif 000009
【図８】
2005302384.tif 000010
【図９】
2005302384.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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