JPH02197025A - 電気スイッチ要素 - Google Patents

電気スイッチ要素

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JPH02197025A
JPH02197025A JP1192465A JP19246589A JPH02197025A JP H02197025 A JPH02197025 A JP H02197025A JP 1192465 A JP1192465 A JP 1192465A JP 19246589 A JP19246589 A JP 19246589A JP H02197025 A JPH02197025 A JP H02197025A
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dome
key
circuit
keyboard
actuator
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William P Harper
ウィリアム・ピー・ハーパー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオペレータに触感をフィードバックするような
スナップ・アクション電気スイッチ要素に関する。
このスナップ・アクション電気スイッチ要素はキーボー
ドの複数の各キーと協働する。−例までに、斯かるキー
ボードは、小売店、航空路ターミナル、ファースト・フ
ード・レストラン端末機、データ端末機および計算器等
に有益である。
本発明の概要を云えば、キーボード用触感スナップ・ア
クション電気スイッチ要素は弓形状の反転可能な第一の
ドームと、反転可能な第一のドームから伸長する第二の
ドーム状操作突起とからなり、この操作ドーム状突起は
反転可能なドームと一体であって反転しない。スナップ
・アクション電気スイッチ要素は、第一のドームを反転
させまた触感をフィードバックさせるように反転しない
第二のドームを介して直接または間接的に与えられる操
作力によって作動される。この電気スイッチ要素を備え
るキーボードは、−個のエレメントからなる多数のキー
と、該エレメントに被着した第二の導電性回路と電気接
触するように上記第一のドームに被着されて反転可能な
導電性回路とを備えることが出来る。
従来のキーボードは二つの基本的な形態がある。
一方の形態のキーボードは一連の独立または個別のキー
があり、これらのキーはその下部に配置した回路を接続
するように操作される。別個のキーを有するキーボード
の典型的な用途は携帯用電子計算器である。他方の形態
は、平坦なプラスチックシートがその上に印刷した凡例
を持つようなキーボードであって、この凡例は平坦なプ
ラスチックシートの下に配置したキーを操作させるよう
に押圧する領域を形成している。
平坦な凡例シートを有する形態のキーボードでは、その
凡例シートが該シートに設けた複数の点若しくは領域を
形成するもので、その特定の領域或いは点と関連してキ
ーを操作するようにオペレータが押圧する場合がある。
キーボードの各キーがその一個のキーの操作によって電
気的接続がなされたときにオペレータにその触感をフィ
ードバックして与えるものであれば特に望ましいことで
ある。平坦な凡例シートの下に配置したキーは、電気回
路の接続の為に設けられ、また、電気回路が形成された
ときにオペレータにその触感をフィードバックして伝え
るものである。
平坦な凡例シートを有する従来のキーボードがもつ一つ
の問題は、該シートの下に配装したキーが多数の部品を
要しそれ故に組立に多大の時間を要するような複雑な構
造をもつことである。キーを組立てるために比較的多大
の時間を要するのは、キーが多数の部品から成ることに
関係があるだけでなく、キーの適正な作動を確保する為
にそれら部品を整合させる必要があるからである。典型
的なキーボードは多数の点を形成する凡例シートを含む
もので、オペレータはその点を押圧して凡例シートの下
に配置されたキーを作動させるものである。典型的には
、凡例シートの下には小さな多数の突起を有する第二の
シートがあって、この第二のシートは凡例シートと整合
されて凡例シート上の点または領域のそれぞれに一個の
突起が位置するように配置される。各突起はキーボード
に下向きに挿入され、弓形状の個々の反転可能な金属性
ドームを作動させる為に用意される。このキーボードは
各キーに対して個々若しくは個別の金属性ドームを備え
る。各ドームは、その外周に接続した第一の回路と該ド
ーム中心下部に配置した第二の回路とを与える印刷回路
基板上に配装され、これによってドームが反転した際に
、両回路の接続がなされる。個々の金属性ドームは、そ
のドーム突起の頂部を通す穴をもつ接着テープで基板に
保持される。部品点数が比較的多数である為、斯かるキ
ーボードのコストは極めて高く、また組立て作業も相当
なものとなる。このような従来のキーボードを組立てる
場合、各キーが電気的接続と触感をフィードバックでき
るように個々のドーム中心を小さな突起それぞれと正確
に合致させるようにする。従って、この組立て手法では
高い正確度が要求される。更に、部品点数が多い為、そ
のキーボードは比較的厚くなり、かつユーザに乱雑な形
状を与えてしまう、厚みの大きなキーボードはそれを装
着する為に大きなスペースを要することとなる。更にま
た、斯かる従来のキーボードは、キーを押圧したときレ
ジスターに二重の入力を与える傾向がある。このような
二重入力はドームと小さな突起との整合ミスに起因する
ことが多い。
二重入力の他の原因は、従来のドームがキーの二重操作
のときに振動または飛びはね易いことにある。従来のキ
ーはまた触感をフィードバックすることなく閉成しがち
である。触感のフィードバックなしにキーがこのように
閉成するのは、小さな突起とドームとの整合ミスによる
ことが多い。例えば、小さな突起がドームの中心から外
れて配置された場合には、ユーザに触感をフィードバッ
クすることなくその突起がキーを作動させてしまう。
平坦な可撓性凡例シート上の点をオペレータの指で押す
ことによってそれぞれのキーが作動されるものであるこ
とが分る。従来のスイッチは、金属性ドームを作動させ
る突起に極めて近接した点でシートが押圧されるという
欠点があった。従来のキーボードでは、オペレータが突
起から外れた点を押すと、所望とするキーが作動しない
ばかりかその隣り合ったキーを作動させるという可能性
が非常に高かった。
第二の形態のキーボードは多数の個別なキーを有するも
のである。斯かるキーボードは米国特許筒３．８９８．
４２１号に開示されている。この特許は個々のキーがア
クチュエータを反転させるように押されるようなキーボ
ードを開示しており、そのアクチュエータはダブルスナ
ツプアクション要素を与えるように曲がり節で中央部か
ら分割された環状突出部を有する球状突起から構成され
ている。
中央部に力を及ぼすことによってこの要素が押圧される
と、環状突出部が移動し、そして一対の固定接点と共に
メーク接点が電気的接触を形成し、また第一のスナップ
アクションが与えられる。その後、中央部分が第二のス
ナップアクションを受けてこの中央部分が両面定接点の
間に位置する。
この特許に開示された要素の重大な欠点は、この要素が
二つのスナップアクションを受けることにある。二つの
スナップアクションを通してキーを押圧するオペレータ
は、電気接触が一度形成されたのか、または二度形成さ
れたのかと混同するようになる。従って、中央部分で反
転を可能にするようなことは望ましいのもではない。
本発明の目的は、簡単かつ部品点数の少ないものであっ
てこれによって簡便な組立て法が可能なキーボードスイ
ッチのための電気スイッチ要素を提供することにある。
本発明の目的は、またドームアクチュエータが作動突起
部と整合する必要のない電気スイッチ要素を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、二重の入力が低減されるような電
気スイッチ要素を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、触感をフィードバックするこ
となくキーが閉成される事態を減少させることにある。
本発明の更に他の目的は、キーの中心に向ける力の度合
を少なくするキーを提供することである。
換言すれば１本発明の目的は、アクチュエータの中心か
ら外れた例えば凡例シートの領域に力が加えられた場合
でも作動するキーを提供することにある。
本発明は、多数のキーを有するキーボードスイッチの為
の電気スイッチ要素を提供するもので、各キーは第一の
反転可能なドームからなるスナップアクション触感アク
チュエータを含み、このドームはそれと一体であって反
転しないドーム作動突起部を有する。この作動突起部は
ドームに比して比較的硬く、ドームが正規の負荷で反転
するまでその反転に抗する。ここに説明する本発明の好
ましい実施例において、ドーム操作突起部は第一のドー
ムと一体であって第一のドームの中心から伸長する第二
の弓状またはドーム状突起部から成る。この第二のド−
ム状起部は正規の負荷での反転に抗する形状を有し、ま
た第一のドームは正規の負荷で反転するような形状を備
える。
上記のアクチュエータは往来周知の種々のキー応用製品
に適用することが可能である。本発明のアクチュエータ
は、携帯用計算器などのように独立した又は個別のキー
を有する機器にも適用できるが、比較的平坦であってそ
の上に印刷した凡例をもつシートを有する形態のキーボ
ードに使用するのが特に適当である。
以下、図面に示す実施例を参照しながら本発明を更に詳
細に説明する。
第１図および第２図を参照すると、本発明に係る電気ス
イッチ要素を備えた新規なキーボード部品およびキーボ
ード・アセンブリが示されている。
第１図のキーボード・アセンブリは、金属、ベークライ
トの如き硬質プラスチック、ファイバーボードまたはそ
の他の適当な支持部材からなる硬質背板若しくは補強ボ
ード１１０を有する。−層の可撓性プラスチック絶縁材
１１２、例えばマイラまたはその他の適当な絶縁材が、
背板１１０上に配装され、好ましくはその背板に接着さ
れる。銅或いは導電性インクの如き導電性プリント回路
パターン１１４が絶縁材１１２の上面側に設けられ、こ
れら絶縁材１１２と導電性パターン１１４とは実質的に
一体な層のプリント回路を形成する。プラスチック製ス
ペーサ１１６は絶縁材１１２上に配装接着される。この
スペーサ１１６（同じくマイラからなる）は一連の円孔
１１８を有し、これら各円孔１１８は上記各回路パター
ン１１４と整合しており、また、ドーム状キー要素１２
０と協働する。各ドーム状キー要素１２０は一枚の単一
プラスチック部材１２２（例えばマイラ）に形成された
突起部であり、この部材１２２の下側に沿って伸長する
銅、インク又はその他の適当な導電性材料からなるプリ
ント回路パターン１２４がこれら各キー要素１２０の下
側の少なくとも一部に延設されている。単一のプラスチ
ック部材１２２は、最初は所望の上記回路パターン１２
４を有する一枚の平坦な可撓性プリント回路からなるも
のである。ドーム状キー要素１２０夫々は、公知の技術
によって加熱加圧下に押型工具の形状に形成される。単
一のプラスチック部材１２２の平坦部（すなわち、ドー
ム部以外の部分）は、スペーサ１１６に接着される。
各キー要素１２０は、弓形状または球状の第一のドーム
部１２６とおよびこのドーム部１２６の中央から突出す
る弓形状若しくは球状の第二のドーム部１２８とを備え
る。一方のドーム部１２６は反転自在なドーム部を構成
し、また他方のドーム部１２８は反転可能なドーム部１
２６に対する反転しないドーム状アクチュエータである
。
プラスチック（例えばマイラ）からなる平坦なカバーシ
ート１３０は各ドーム状キー要素１２０の頂部における
アクチュエータ１２８と接触するように配装されており
、このカバーシート１３０の上面部（すなわち、各ドー
ムと接触しない側）には、キーボードの使用者に読まれ
るような数字・文字またはその他のキー表示が設けられ
る。
ドーム状キー要素１２０およびそれらと協働する絶縁材
１１２上の回路パターンは事実上キーステーションを構
成する。第１図に示すキーボードの操作において、使用
者は操作させようとする特定のキーステーションに指等
を置く（カバーシート１３０に設けたキー表示をみなが
らなどして）。
使用者は次いでそのキーを下方に押して両回路パターン
１１４と１２４とを接触させて回路を形成させ、これに
よって電気信号をキーボードから発生させるようにする
。カバーシート１３０から特定のキーに操作力を与える
と、この操作力はドーム状アクチュエータ１２８を介し
て第一のドーム部１２６に伝えられ、該ドーム部１２６
は下方に移動してその回路パターン１２４を他の回路パ
ターン１１４に接触させて電気回路を形成する。この下
方移動において、第一のドーム部１２６の少なくとも一
部が第２図に点線で示すとおり、下方の対応位置または
キー要素１２０の作動位置に反転する。すなわち、作動
前の位置では第一のドーム部１２６は既述の如く凸状の
曲面を有するが、その少なくとも一部はその曲面が反対
になるように、すなわち凹状になるように作動位置に反
転する。換言すれば、ドーム部１２６の曲がりは非作動
位置においてポジティブであり、一方作動位置では少な
くともその一部がネガティブとなる。この反転によって
スナップ・アクションが起きて、使用者はドーム部１２
６が下方に移動して両回路パターン１１４と１２４との
間に電気接触を確立したという触感フィトバックを感じ
ることとなる。
ドーム状アクチュエータ１２８は上記ドーム作動中に亘
って反転するものではない。キーに対してアクチュエー
タとして機能するこのドーム部、すなわち、アクチュエ
ータ１２８は下方のドーム部１２６に操作力を伝＾るよ
うに機能する。
この結果、アクチュエータ１２８は反転しないが（正規
の操作負荷の状態で）、下方のドーム部１２６はこれら
両ドーム形状部の相対的な寸法によって少なくともその
一部が反転する。斯かる相対的寸法は第２図に好ましい
ドーム形状としてその詳細が示されている。第２図のド
ーム形状において、大きなドーム部１２６の半径”Ｒ”
は０．２００インチから１０インチ（５，０８〜２５．
４ｍｍ）の範囲であり（図示の場合では０．７５０イン
チ）、その高さＨは０．Ｏ１口〜０．１００インチ（０
，２５４〜２．５４＋＋ｏｎ）の範囲であり（図示の場
合０．０３０インチ）、また、アクチュエータ１２８の
半径ｒは０．０３０〜０．１２５インチ（０，７６２〜
３．１７５ｍｍ　）の範囲であり（図示の場合０．０６
２５インチ）、そしてその高さｈは０．０１０〜０．０
６０インチ（０，２５４〜１．５２４ｍｍ　）の範囲で
ある（図示の場合０．０２インチ）。シート１２２の厚
みは０．００２〜０．００フインチ（０，０５０８〜０
．１７７８ｍｍ）である。大きなドーム部１２６の寸法
りはｒｉ３よびＨｌそしてアクチュエータ１２８の寸法
ｄはｒおよびｈの関数として各々決められる。
シートの厚みｔは変え得るが、大きなドーム部１２６お
よびアクチュエータ１２８の同寸法は前記各範囲の比率
に維持するか或いは既述の厚みｔを変化させる場合には
適当に調整する必要があるなど所定の限界がある。それ
らの範囲内で、本発明のキー形態は正常な操作力の下で
ドーム部１２６の少なくとも一部が反転する一方、アク
チュエータ１２８が操作力の伝達器の如く作用して反転
しないように機能するものである。
本発明は以上のとおり、プラスチック絶縁シート部材に
形成したスナップ・アクション突起部を備える可撓性プ
リント回路板を有し、この突起部は、操作力を加えた際
に触感フィー、ドパツクを与えるように反転可能な弓状
の第一のドーム部と、該第一のドーム部上に一体に形成
され且つこの第一のドーム部の半径より小さな半径を有
する反転しない弓状の第二のドーム部とを備え、反転し
ないこの第二のドーム部は上記第一のドーム部に反転の
為の操作力を伝えるアクチュエータとなる構成を具備す
るので、この電気スイッチ要素は、操作力がセンターを
外れて加えられた場合でも、適正なキーアクションが触
感を伴って達成されるということである。従って例えば
、操作力が特定のドームのそのセンターからいくらか外
れた部分に加えられた場合、すなわち、操作すべきドー
ム」二のカバーシート１３０においてそのドームを直接
下方に押さないような操作力が該シートに加えられた場
合でも、アクチュエータ１２８は大きなドーム部１２６
を作動させるようにそれに下方向に十分な操作力を伝え
て所望の触感レスポンスを達成するものである。このこ
とは、プラスチック製ドームキーがその中心を外して操
作された場合に触感レスポンスが貧弱であるか若しくは
全く感じられないという従来の各種形態を克服する重要
な利点となる。
従って、この電気スイッチ要素を用いてキーボードスイ
ッチを構成すると、二重入力の虞を低減し、良好な触感
レスポンスを伴うスイッチの開成が達成され、また１部
品点数の低減による組立の簡便と低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る電気スイッチ要素を用いたキーボ
ードスイッチの拡大断面図、第２図は本発明に係る触感
フィードバックを与える為の操作力で反転可能なスナッ
プ・アクション電気スイッチ要素の部分詳細図である。 １１０：　背抜または補強ボード １１２　：　　絶　　　　　　縁　　　　　　材１１４
　：　　回　　路　　パ　　タ　　−　　ン１１６　：
　　ス　　　　ベ　　　　　　　　　サ１１８　二　　
　円　　　　　　　　　　　　　　　孔１、２０・　ド
ーム状キー要素 １２２：　単一のプラスチックシート部材１２４　：　
　回　　路　　パ　　タ　　−　　ン１２６二 １２８　： １３０　： 第一のドーム部 アクチュエータ カ　　バ　　−　　シ　　−　　ト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. プラスチック絶縁シート部材に形成した少なくとも一個
    のスナップ・アクション突起部を備える可撓性プリント
    回路板を有し、上記突起部は、操作力を加えた際に触感
    フィードバックを与えるように反転可能な弓状の第一の
    ドーム部と、該第一のドーム部上に一体に形成され且つ
    この第一のドーム部の半径より小さな半径を有する反転
    しない弓状の第二のドーム部とを備え、上記第一のドー
    ム部はその内面に接点を形成する導電性回路パターンを
    有し、反転しない上記第二のドーム部は上記第一のドー
    ム部に反転の為の操作力を伝えるアクチュエータとなる
    ように構成したことを特徴とする触感フィードバックを
    与えるように操作力で反転可能なスナップ・アクション
    電気スイッチ要素。
JP1192465A 1980-01-31 1989-07-25 電気スイッチ要素 Pending JPH02197025A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US117,063 1980-01-31
US06/117,063 US4307268A (en) 1978-11-17 1980-01-31 Tactile element and keyboard including the tactile element

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1281781A Division JPS56121224A (en) 1980-01-31 1981-01-30 Touchhsensitive element and keyboard having same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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