JP2000353443A - キーボード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のキーボード装置では、防滴及び防塵対
策が十分ではなく、且つ確実なクリック感触を損わずに
薄型化を図ることが困難であった。 【解決手段】 複数の押圧部材８の表面に共通の伸縮性
を有するシート部材１０が設けられ、押圧部材８の押圧
動作に応じてシート部材１０が伸縮する。またベースプ
レート２とメンブレンスイッチ５との間に圧電素子部３
が設けられ、メンブレンスイッチ５の接点の切り換えに
よって、前記圧電素子部３の中央部が上方へ湾曲変形す
るとともに、この圧電素子部３の変形により押圧部材８
が上方へ突き上げられる。

Description

【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２
０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１
８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１
８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、複数個の押圧
部材と、前記押圧部材を上下動可能に支持する支持部材
と、前記押圧部材を常に上方へ付勢する付勢部材と、前
記押圧部材が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、前記メンブレンスイッチの操作に
より接点が切り換えられたときに前記押圧部材が押し込
まれる方向とは逆方向へ反発させる圧電素子部と、前記
複数個の押圧部材の表面に密着して複数の押圧部材を覆
う伸縮性を有する共通のシート部材とが設けられている
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】また本発明では、前記シート部材の表面
は、各押圧部材の境界で段差を有していることが好まし
く、これにより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は本発明のキーボード装置
の他の実施の形態である。

【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。なお、段差部１０ａを設けない場合には、シー
ト部材１０の表面に境界を示す線等を印刷等により形成
してもよい。

【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ことが好ましい。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１
０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１
０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】本発明のキーボード装置の他の実施形態を示す
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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 勇一 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 遠藤 芳久 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 片岡 安弘 東京都品川区北品川６−７−35 ソニー株 式会社内 (72)発明者 蓑宮 武夫 東京都品川区北品川６−７−35 ソニー株 式会社内 Ｆターム(参考） 5G006 AA01 BA01 BB03 CB05 DB03 FB04 FB14 LG02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の押圧部材と、前記押圧部材を上
   下動可能に支持する支持部材と、前記押圧部材を常に上
   方へ付勢する付勢部材と、前記押圧部材が押圧されたと
   きに接点が切り換えられるメンブレンスイッチと、前記
   メンブレンスイッチの操作により接点が切り換えられた
   ときに前記押圧部材が押し込まれる方向とは逆方向へ反
   発させる圧電素子部と、前記複数個の押圧部材の表面に
   密着して複数の押圧部材を覆う伸縮性を有する共通のシ
   ート部材とが設けられていることを特徴とするキーボー
   ド装置。
2. 【請求項２】 前記シート部材は、シリコーン系のゴム
   である請求項１記載のキーボード装置。
3. 【請求項３】 複数の押圧部材の間が、前記シート部材
   のみで接続されている請求項１または２記載のキーボー
   ド装置。
4. 【請求項４】 前記シート部材の表面は、各押圧部材の
   境界で段差を有している請求項１ないし３のいずれかに
   記載のキーボード装置。