(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの上に間隔を空けて配置された複数個の押圧部材と、前記ベースの上で前記押圧部材を上下動可能に支持する支持部材と、前記ベースと前記押圧部材との間に位置して前記押圧部材を常に上方へ付勢する付勢部材と、前記ベース上に配置されて前記押圧部材で押圧されたときに接点が切り換えられるメンブレンスイッチと、前記ベースと前記押圧部材との間に位置し前記メンブレンスイッチの接点が切り換えられたときに前記押圧部材に対して押圧方向と逆方向への反発力を与える圧電素子部と、前記複数個の押圧部材のそれぞれの上面に密着して複数の押圧部材を覆うシート部材とが設けられており、
前記シート部材の表面には、それぞれの押圧部材の輪郭に沿う段差部が形成されており、前記シート部材は、隣り合う前記押圧部材の間で前記ベース上に配置された部材に触れることなく直接に張られているとともに、前記シート部材がそれぞれの前記押圧部材の押圧操作を互いに妨げないように伸縮性を有していることを特徴とするキーボード装置。
【請求項２】
前記シート部材は、シリコーン系のゴムシートである請求項１記載のキーボード装置。
【請求項３】
前記押圧部材には、前記メンブレンスイッチを押すステムが設けられ、前記ステムは弾性体で形成されている請求項１または２記載のキーボード装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ステムより弾性力の小さい弾性体で形成されている請求項３記載のキーボード装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの入力装置として使用されるキーボード装置に係り、特に薄型のコンピュータ用として好適なキーボード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のキーボード装置のキー単体の断面図を示している。
図４に示すキーボード装置２０は、ベースプレート２、メンブレンスイッチ５、付勢部材６、ステム７、キートップ１８、支持部材９から構成される。
【０００３】
前記ベースプレート２上には、メンブレンスイッチ５が設けられ、このメンブレンスイッチ５の上に、キートップ１８が支持部材９により上下動可能に支持されている。
【０００４】
前記メンブレンスイッチ５は、２枚重ねのフィルム状部材からなり、このフィルム状部材の対向内面で且つ前記ステム７で押される位置に、所定寸法の隙間を挟んでそれぞれ接点５ａが対向して設けられている。
【０００５】
前記接点５ａ上には、常に上方へ付勢される付勢部材６が設けられ、この付勢部材６とキートップ１８の下面中央部に設けられたステム７とが当接している。
【０００６】
前記キーボード装置２０では、図４の矢印Ｐで示すように、キートップ１８を指等で下方へ押圧すると、前記付勢部材６の付勢力に抗して付勢部材６が変形するとともにメンブレンスイッチ５の接点５ａが接触してＯＮに切換えられる。このとき、前記キートップ１８が押されたことを示すＯＮ信号が図示しない回路で検出され、所定の処理が行なわれる。また、キートップ１８から指等を離すと、付勢部材６の付勢力によってステム７が押し上げられると同時にキートップ１８が持ち上げられてメンブレンスイッチ５がＯＦＦ状態となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のキーボード装置では、防滴や防塵の対策が施されているわけではなく、キートップとキートップとの間の隙間から水などの液体や塵等が侵入する問題があった。
【０００８】
すなわち、従来型のキーボード装置が搭載されるノートブックサイズのパーソナルコンピュータでは、回転可能に支持されている液晶ディスプレイが蓋の役目を果たし、使用していないときには液晶ディスプレイを閉じることで、防滴及び防塵に対して効果を発揮することができる。しかしながら、業務用として屋外や工場など劣悪な環境で使用する場合には、水滴や塵などの侵入により、キーボード装置さらにはコンピュータ本体に不具合を引き起こす可能性が高まる。
【０００９】
その対策として、キーボード装置の表面を覆うように設置するゴム製のシートがコンピュータ本体と別体のものとして販売されており、これを購入してキーボードに被せるという防滴及び防塵対策も図られている。
【００１０】
しかし、上記シートを購入してキーボードに被せた状態では、シートとキーとの間に一体性がなく、シートとキー表面との間に隙間が発生してキーを押すときに違和感があったり、またキーボード上でシートが位置ずれする問題がある。
【００１１】
さらに、近年のノートブックサイズの小型薄型化を図った携帯用パソコン等の普及に伴って、キーボード装置の薄型化の要求が高まっている。上記した従来型のキーボード装置では、確実なクリック感触を起こさせるのに付勢部材の高さが所定以上必要になり、確実なクリック感触を保ちながら薄型化を図ることは困難であった。また、このような薄型のキーボードに前記のような別売りのシートを被せて使用すると、キーそのもののクリック感触が少ない上にさらにキーとシートとの間に隙間が形成されやすく、さらにキーの押圧時の反発感触が少なくなる。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、操作感触を損なうことなく防滴性及び防塵性を付与することができ、しかも薄型化を図ることができるキーボード装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベースと、前記ベースの上に間隔を空けて配置された複数個の押圧部材と、前記ベースの上で前記押圧部材を上下動可能に支持する支持部材と、前記ベースと前記押圧部材との間に位置して前記押圧部材を常に上方へ付勢する付勢部材と、前記ベース上に配置されて前記押圧部材で押圧されたときに接点が切り換えられるメンブレンスイッチと、前記ベースと前記押圧部材との間に位置し前記メンブレンスイッチの接点が切り換えられたときに前記押圧部材に対して押圧方向と逆方向への反発力を与える圧電素子部と、前記複数個の押圧部材のそれぞれの上面に密着して複数の押圧部材を覆うシート部材とが設けられており、
前記シート部材の表面には、それぞれの押圧部材の輪郭に沿う段差部が形成されており、前記シート部材は、隣り合う前記押圧部材の間で前記ベース上に配置された部材に触れることなく直接に張られているとともに、前記シート部材がそれぞれの前記押圧部材の押圧操作を互いに妨げないように伸縮性を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
上記のように、複数の押圧部材を共通の１枚のシート部材で全体を覆うことにより、水滴や塵などのキーボード装置内部への侵入が防止されることで防滴性及び防塵性を付与することができる。例えば水滴の侵入により回路がショートしたり、塵の堆積により操作感触を損なうといった不具合を防止することができ、屋外や工場などの劣悪な環境で使用したとしても不具合を引き起こす確率を低く抑えることができる。
【００１５】
さらに、圧電素子部を設けることにより、キーボード装置を薄型化したとしても、十分なクリック感触を操作者に感じさせることができる。すなわち、操作者が押圧部材を押圧操作して、メンブレンスイッチがＯＮに切り換わったときに圧電素子部が押圧部材を上方へ反発させる方向へ変形駆動することにより、押圧部材を上方へ突き上げさせることができる。これによって、実際には押圧部材のストロークは変化していないものの、実際のストローク以上のストロークで操作したように操作者に錯覚を起こさせることが可能になる。
【００１６】
また本発明では、前記シート部材は、シリコーン系のゴムであることが好ましい。特に伸縮性を有するものであれば、上記シリコーン系のゴムに限定されるものではない。
【００１７】
上記手段により、操作者が指等で押圧部材を押圧操作した場合にはシート部材が十分に引き伸ばされ、また押圧部材から指等を離した場合にはシート部材は直ちに押圧部材を操作する前の状態に復帰できる。上記のように、十分な伸縮性を有するシート部材を用いることで、特に操作時に隣接するキーに対して、シート部材の弾性力によってキーが変形するなどといった悪影響を防止できる。
【００１８】
また本発明では、複数の各押圧部材の間が、前記シート部材のみで接続されていることが好ましい。
【００１９】
上記手段により、防滴性及び防塵性を阻害することなく且つ操作感触を損なうことなく、入力操作できる。また、操作者が誤ってペンなどでシート部材を刺してしまった場合でも孔が開くことを防止できる場合がある。
【００２０】
以上のように本発明では、各キーの境界を明確にすることができ、例えば操作者が所望のキーとは異なるキーを押してしまうといった誤操作の発生を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキーボード装置について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明のキーボード装置の押圧操作前と押圧操作後の状態を示す断面図、図２は圧電素子の制御回路を示す概略図、図３はキーボード装置の参考例である。
【００２３】
本発明のキーボード装置１は、図１に示すように、ベースプレート２、圧電素子部３、スペーサ４、メンブレンスイッチ５、付勢部材６、ステム７、押圧部材（キートップ）８、支持部材９、シート部材１０により構成されている。
【００２４】
前記ベースプレート２は、平板状のアルミ等の金属板等からなり、キーボード装置１の下端部に設けられる。ベースプレート２の上には、複数の圧電素子部３が設けられる。
【００２５】
前記圧電素子部３は、図２に示すように、圧電素子制御回路１１によって制御される。押圧部材８を押圧操作してメンブレンスイッチ５がＯＮになると、圧電素子制御回路１１がこのＯＮ信号を検知して、圧電素子部３を駆動させるための駆動信号を生成する。この駆動信号により圧電素子制御回路１１に組込まれているスイッチ素子を制御して、圧電素子部３に所定の駆動電圧を印加するようになっている。
【００２６】
前記圧電素子部３に所定の駆動電圧が印加されると、圧電素子部３の少なくとも中央部が伸張し、中央部が上下方向に湾曲するようになっている。
【００２７】
前記圧電素子部３の中央部を上方へ湾曲させることによって、圧電素子部３よりも上方に設けられているメンブレンスイッチ５及び付勢部材６が上方に突き上げられてクリック感触が生起される。このクリック感触がステム７を介して、押圧操作している押圧部材８に伝達される。この場合、前記とは逆に圧電素子部３を下方に湾曲させることにより、クリック感触を生起させるようにしてもよい。
【００２８】
前記圧電素子部３とベースプレート２との間には、複数のスペーサ４が設けられ、このスペーサ４によって圧電素子部３とベースプレート２との間に所定寸法の隙間４ａが形成される。
【００２９】
前記スペーサ４は、所定の厚さ寸法の絶縁材料からなり、圧電素子部３の外周部の下面に接着剤等により取り付けられる。
【００３０】
前記圧電素子部３の上には、フィルム状のメンブレンスイッチ５が設けられる。このメンブレンスイッチ５は、従来例で示したものと同様であり、２枚重ねのフィルム状部材からなり、この部材の対向内面で且つステム７で押される位置に、所定寸法の隙間が形成された一対の接点が設けられている。このとき互いに対向する接点は、前記圧電素子部３の少なくとも中央部上に位置している。
【００３１】
前記メンブレンスイッチ５は、接点の外部からの押圧操作によって、互いに対向する接点が接離して、接点の切り換えが行われる。
【００３２】
また、前記接点上には、板ばね等の弾性部材からなるドーム状の反転可能な付勢部材６が設けられている。これによりメンブレンスイッチ５の上側表面と付勢部材６の内側の頂上部との間に所定寸法の隙間６ａが形成される。
【００３３】
前記付勢部材６は、その頂上部が押圧されて反転されることでキートップが押圧操作されたときのクリック感触を生起させると共に、メンブレンスイッチ５の接点を接離させて、接点の切り換えを行なうようになっている。
【００３４】
また付勢部材６は、ドーム状の頂上部の外側がステム７の真下に配置されている。なおこのときの付勢部材６は、ステム７に接着させておいてもよい。すなわち、押圧部材８の押圧操作によるステム７の上下動により付勢部材６を反転、あるいはこの反転から初期状態のドーム状に復帰させることができる。
【００３５】
前記ステム７は、例えばシリコーンゴム等の発泡体の弾性体からなり、このステム７の弾性力は、前記付勢部材６の弾性力と同等になるように設定される。
【００３６】
またステム７の上部には、外形が略矩形の押圧部材８が設けられ、この押圧部材８の中央部にステム７が接着剤等で取り付けられる。
【００３７】
前記押圧部材８の下面外周寄りには、押圧部材８を上下動可能に支持する弾性体からなる支持部材９が、固着されている。前記支持部材９の弾性力は、ステム７より小さく設定されて、押圧部材８を押圧するときの押圧力が大きくならないように設定される。
【００３８】
さらに前記押圧部材８の上面には、シート部材１０が設けられる。このシート部材１０は、複数の押圧部材が共通（１枚）のシートで覆われる。前記シート部材１０により、シート部材１０の上側と下側とで完全に分離され、水などの液体や塵等の行き来ができないようになっている。
【００３９】
また前記シート部材１０は、各押圧部材８の境界が容易に識別できるように、段差部１０ａが形成される。
【００４０】
また前記シート部材１０は、シリコーン系のゴムで且つ伸縮性を有するものが用いられる。この場合、前記シート部材１０は、押圧部材８を押圧操作したときに隣接する押圧部材に影響を与えないように、十分な伸張性を有するとともに縮んだときに操作前の初期状態に確実に復帰できる部材である。なお、伸縮性を有するものであれば、シリコーン系のゴムに限られるものではなく、樹脂系のものなどであってもよい。
【００４１】
次に、本発明のキーボード装置１の動作について説明する。
図１に示すように、押圧部材８を指Ｆで押圧荷重Ｐを加えて押圧操作すると、支持部材９が弾性変形して縮むと共に、ステム７が下方に移動して付勢部材６の頂上部を押圧して、ステム７と付勢部材６とが共に弾性変形する。
【００４２】
そして、所定量だけ付勢部材６が弾性変形すると反転し、この付勢部材６の反転によってクリック感触が生起されて押圧部材８に伝達されると共に、押圧部材８に加えていた押圧荷重Ｐによって、互いに対向した接点が接触し、メンブレンスイッチ５の接点の切り換えが行なわれる。この接点の切り換えで、メンブレンスイッチ５のスイッチ回路（図示せず）がＯＮされる。
【００４３】
さらに、スイッチ回路（図示せず）のＯＮ信号が、前記圧電素子制御回路１１により検出され、圧電素子制御回路１１が駆動されて、圧電素子部３の少なくとも中央部が伸張されて上方に湾曲されて、前記メンブレンスイッチ５及び付勢部材６を上方に突き上げてクリック感触が生起される。
【００４４】
このクリック感触が、ステム７を介して押圧部材８に伝達されて、押圧部材８を押圧していた操作者にクリック感触を伝達することができる。
【００４５】
また、前記付勢部材６が反転してメンブレンスイッチ５の接点の切り換えが行なわれた後においても、押圧部材８の押圧荷重Ｐにより、圧電素子部３が下方に押圧され、圧電素子部３の少なくとも中央部が隙間４ａ側に撓み、圧電素子部３がベースプレート２の表面に当接する。すると、ステム７が押圧部材８の押圧荷重Ｐによる押圧力により弾性変形して所定寸法縮む。
【００４６】
また図１の両矢印で示されているように、押圧部材８を指Ｆにより押圧荷重Ｐで押圧すると、シート部材１０が引き伸ばされる。このとき、シート部材１０は、その部材が有する伸縮性により隣接する押圧部材を、例えば隣接する押圧部材が同時に押されてしまうなどの影響を与えることなく操作できる。そして、押圧部材８から指Ｆを離すと、押圧部材８が上方へ押し上げられるとともにシート部材１０が前記とは逆に縮んで初期状態に復帰する。
【００４７】
本発明のキーボード装置は、押圧部材８を押圧操作して、圧電素子部３が駆動するまでの時間を非常に短く設定しているので、付勢部材６の反転によるクリック感触と、圧電素子部３の駆動によるクリック感触とが、ほぼ同時に生起される。したがって、押圧部材８が押圧操作されている操作者に伝達されるクリック感触は、互いのクリック感触が合成された、１回だけのクリック感触として伝達されたように感じ取ることができる。
【００４８】
また、本発明のキーボード装置は、図３に示すキーボード装置１５として提供できる。なおこの場合、図１と同一の符号は同一のものであり、その説明を省略する。
【００４９】
図３に示すキーボード装置１５は、支持部材９に直接シート部材１０が接着剤等を用いて取り付けられ、前記シート部材１０の下面には矩形状の押圧部材１６が接着剤等で直接取り付けられているものである。このように、キーボード装置１５は、図１に示すキーボード装置１とは異なり、弾性を有するステム７が省略され、前記押圧部材１６により付勢部材６が直接押圧されるものである。この場合、押圧部材１６を押圧操作していないときには、シート部材１０が撓まずに水平状態となる位置で、付勢部材６と押圧部材１６とが当接するようになっている。
【００５０】
また図示していないが、図１に示したように複数のキーは共通のシート部材１０で覆われ、隣接するキーはシート部材１０のみで接続されている。
【００５１】
前記キーボード装置１５は、シート部材１０を指Ｆで押圧操作すると、支持部材９が弾性変形して縮むと共に、押圧部材１６が下方に移動して付勢部材６の頂上部を押圧して、押圧部材１６と付勢部材６とが共に弾性変形する。以下、前記と同様にして、付勢部材６の反転によるクリック感触と、圧電素子部３の駆動によるクリック感触との合成されたクリック感触が操作者に伝達される。
【００５２】
本発明のキーボード装置は、上記実施の形態に限らず、例えば、圧電素子部をメンブレンスイッチの上側に設けるタイプでもよく、また圧電素子部を縦長状に配置して横方向に湾曲させるようにしてもよい。また圧電素子部が下方へ湾曲したときに押圧部材を突き上げるようにしてもよく、あるいは一部を湾曲させるだけではなく波状に変形させるものでもよい。また圧電素子部は、薄板状のものではなく、片持ちタイプのものであってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のキーボード装置は、キーボード装置内への水滴などの液体や塵等の浸入が食い止められ、回路のショートや操作感の悪化を防止することができ、業務用に限らず屋外や工場などの劣悪な環境で使用したとしても故障する確率を低く抑えることができる。しかも、キーボード装置を薄型化に形成したとしても、操作者に確実なクリック感触を伝達させることができ、操作感を損うことがなく、キー入力の誤操作が防止される。
【００５４】
また、伸縮性を有するシート部材を使用することにより、押圧部材を指等で押圧操作した場合でも十分に伸張して押圧部材を操作することができるとともに、押圧部材から指等を離した場合でも撓みのないしっかりと張られた元の状態に復帰することができるため、操作感触を損うことがない。
【００５５】
また、操作者が誤ってシート部材をペン等で刺してしまった場合でも孔が開くことを防止できるとともに、押圧部材の押圧操作によって、隣接する押圧部材のシート部材が変形するといった悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキーボード装置の押圧操作前と押圧操作後の状態を示す断面図、
【図２】圧電素子の制御回路を示す概略図、
【図３】キーボード装置の参考例を示す断面図、
【図４】従来のキーボード装置を示す断面図、
【符号の説明】
１，１５  キーボード装置
２  ベースプレート
３  圧電素子部
４  スペーサ
５  メンブレンスイッチ
６  付勢部材
７  ステム
８，１６  押圧部材
９  支持部材
１０  シート部材
１０ａ  段差部
１１  圧電素子制御回路
【図１】
0004219051.tif 000002
【図２】
0004219051.tif 000003
【図３】
0004219051.tif 000004
【図４】
0004219051.tif 000005