JP6632795B2

JP6632795B2 - キースイッチ装置及びキーボード

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Publication number: JP6632795B2
Application number: JP2014197484A
Authority: JP
Inventors: 淳一丸山
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP2016071965A; TWI573160B; US9842710B2; TW201612935A; US20160093455A1; CN105470025A

Description

本発明は、キー入力に使用されるキースイッチ装置及びキーボードに関する。

従来より、一対のリンク部材が、それぞれの端部で互いに噛合することによって連動可能に組み合わされたギアリンク構造を有するキースイッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このキースイッチ装置は、キートップと、互いに連動してキートップを鉛直方向へ昇降させる一対のリンク部材と、接点を有するメンブレンシートと、キースイッチ装置の構造上の基礎となる支持板と、リンク部材の一端を支持板上に取り付けるためのフレーム部材とを備えている。フレーム部材には、一対のリンク部材の各々に設けられている回動軸部を回動可能に嵌入する軸受部が形成されている。また、フレーム部材は、鉛直下方に延びる脚部を備えている。支持板は、フレーム部材の脚部を貫通させる円形の貫通孔を備えている。

フレーム部材の軸受部はリンク部材の回動軸部を受容し、フレーム部材の脚部が支持板の貫通孔を貫通することで、一対のリンク部材は支持板上に回動可能に取り付けられる。そして、支持板の貫通孔を貫通したフレーム部材の脚部の先端が熱カシメにより変形することで、フレーム部材が支持板上に固定される。

特開２００９−７６３２１号公報

ところで、リンク部材が変形したり、リンク部材がフレーム部材の軸受部から外れたり又はメンブレンシートの接点の接触不良が検出された場合、即ち、キースイッチ装置の不良が検出された場合、キースイッチ装置を分解して修理する必要がある。

しかしながら、フレーム部材が熱カシメにより支持板上に固定されているため、リンク部材及びフレーム部材を支持板から取り外すことが容易ではなく、キースイッチ装置を分解して修理することが困難であった。

本発明は、容易に分解及び修理することが可能なキースイッチ装置及びキーボードを提供することにある。

上記目的を達成するため、明細書に開示されたキースイッチ装置は、操作面を有するキートップと、互いに連動して前記キートップを鉛直方向へ昇降させる一対のリンク部材と、鉛直下方に延びる脚部と、当該脚部の先端に設けられる鍔部とを有し、前記一対のリンク部材を回動可能に支持するフレーム部材と、前記フレーム部材の前記脚部及び前記鍔部を貫通する貫通孔、及び前記貫通孔の外周の一部から前記貫通孔の内側に向けて斜め上方に突出する突出部を有する支持板と、を備え、前記貫通孔は、前記突出部と前記鍔部とが係合する係合位置と、前記突出部と前記鍔部とが係合しない取り外し位置との間を前記フレーム部材がスライド可能に構成され、前記突出部は、前記係合位置に設けられており、前記取り外し位置には設けられていないことを特徴とする。

本発明によれば、キースイッチ装置及びキーボードを容易に分解及び修理することができる。

本実施の形態に係るキースイッチ装置の構成図である。図１のＡ−Ａ線におけるキースイッチ装置の断面図である。キーボードの構成図である。フレーム部材の構成図である。リンク部材の構成図である。フレーム部材及び一対のリンク部材の配置関係を示す図である。メンブレンシートの断面図である。（Ａ）は、上方から見た長孔の形状を示す図である。（Ｂ）は、長孔と脚部及び鍔部との位置関係を示す図である。（Ｃ）は、図８（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。（Ｄ）は、長孔と脚部及び鍔部との位置関係を示す図である。（Ｅ）は、図８（Ｄ）のＣ−Ｃ線の断面図である。（Ａ），（Ｂ）は、図１のＤ−Ｄ線に沿ったフレーム部材、メンブレンシート及び支持板の断面図である。（Ａ）は、４つの長孔の配置の第１変形例を示す図である。（Ｂ）は、図１０（Ａ）の４つの長孔の配置が採用される場合のフレーム部材が支持板に固定される前後の状態を示す図である。（Ｃ）は、４つの長孔の配置の第２変形例を示す図である。（Ｄ）は、図１０（Ｃ）の４つの長孔の配置が採用される場合のフレーム部材が支持板に固定される前後の状態を示す図である。（Ａ）は、フレーム部材の第１変形例の構成図である。（Ｂ）は、フレーム部材の第２変形例の構成図である。（Ａ）は、熱カシメ前の図１１（Ａ）のフレーム部材、メンブレンシート及び支持板の断面図である。（Ｂ）は、熱カシメ後の図１１（Ａ）のフレーム部材、メンブレンシート及び支持板の断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係るキースイッチ装置の構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ線におけるキースイッチ装置の断面図である。図３は、キーボードの構成図である。

図１に示すキースイッチ装置１００は、操作者が押し下げる操作面１０２ａを有するキートップ１０２と、キートップ１０２を支持すると共に、互いに連動してキートップ１０２を鉛直方向へ昇降させる一対のリンク部材１０３と、スイッチとして機能する接点（不図示）を含むメンブレンシート１０４と、平板状の支持板１０５と、リンク部材１０３の一端を支持板１０５上に固定的に取り付けるためのフレーム部材１０６と、を備えている。図２に示すように、キートップ１０２の裏面には、後述するリンク部材１０３の摺動部１０３ｄを水平方向に案内する案内部１０２ｂが形成されている。

図３に示すキーボード５０は、図１に示すキースイッチ装置１００が複数配列されている。キーボード５０では、メンブレンシート１０４及び支持板１０５は、キーボード５０に含まれる全てのキースイッチ装置１００に対して共通する大判のメンブレンシート１０４’及び支持板１０５’として形成されている。キートップ１０２、リンク部材１０３及びフレーム部材１０６は、キースイッチ装置１００毎に、別々に設けられている。

図４は、フレーム部材１０６の構成図である。図４に示すように、フレーム部材１０６は、樹脂材料からなる平面視で略矩形の枠状部材である。一対の枠部分１０６ａには、後述するリンク部材１０３の回動軸部１０３ｃを回動可能に嵌入する軸受部１０６ｂが形成されている。また、フレーム部材１０６は、支持板１０５の長孔１０５ａに挿入される、鉛直下方に延びる脚部１０６ｃと、脚部１０６ｃの先端に水平に設けられた円盤状の鍔部１０６ｄと、フレーム部材１０６が支持板１０５に取り付けられたときにメンブレンシート１０４の開口端１０４ａ及びドームラバー１０４ｂが貫通する貫通孔１０６ｅとを備えている。脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄが支持板１０５の長孔１０５ａに挿入されると、フレーム部材１０６の底部（即ち、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄを除くフレーム部材１０６の底の部分）は支持板１０５の上面と接触する。

図５は、リンク部材１０３の構成図である。対となるリンク部材１０３は互いに同一の形状を有するので、図５は一つのリンク部材を示している。リンク部材１０３は、樹脂で構成され、それらの一端で互いに噛合して連動可能に組み合わされる。リンク部材１０３は、キートップ１０２が昇降動作の上限位置にあるときに側面視Ｖ字状を呈するＶ字ギアリンクの構成を有する。各リンク部材１０３は、互いに同一方向へ略平行に延びる一対の腕部１０３ａと、腕部１０３ａ間を連結する胴部１０３ｂとを備えている。

図５では、胴部１０３ｂから離隔する両腕部１０３ａの末端及びその周辺領域を、リンク部材１０３の第１端領域と定義する。また、胴部１０３ｂに隣接する両腕部１０３ａの基端及びその周辺領域を、リンク部材１０３の第２端領域と定義する。

各リンク部材１０３の第１端領域で且つ腕部１０３ａの互いに対向する内側面には突起状の回動軸部１０３ｃが互いに設けられている。また、各リンク部材１０３の第２端領域で且つ腕部１０３ａの互いに離反する外側面には突起状の摺動部１０３ｄが設けられている。さらに、一方の腕部１０３ａの第１端領域に第１歯部１０３ｅが設けられ、他方の腕部１０３ａの第１端領域に第２歯部１０３ｆが設けられている。各リンク部材１０３は、第１端領域の回動軸部１０３ｃをフレーム部材１０６の軸受部１０６ｂに回動可能に嵌入し、かつ第２端領域の摺動部１０３ｄをキートップ１０２の裏面に設けた案内部１０２ｂ（図２参照）に摺動可能に嵌入した状態で、メンブレンシート１０４とキートップ１０２との間に配置される。このとき、一方のリンク部材１０３の第１歯部１０３ｅと他方のリンク部材１０３の第２歯部１０３ｆとが、互いに噛み合わされて連動する。これにより、一対のリンク部材１０３は、連動して互いに回動軸部１０３ｃを中心として回動する。

図６は、フレーム部材１０６及びリンク部材１０３の配置関係を示す図である。キートップ１０２が昇降動作の下限位置にあるときに、フレーム部材１０６はリンク部材１０３の内側に配置される。各リンク部材１０３の回動軸部１０３ｃは、フレーム部材１０６の軸受部１０６ｂに回動可能に嵌入されているので、フレーム部材１０６及びリンク部材１０３は、図６のＸ方向及びＹ方向（即ち水平方向）にスライドされても、各リンク部材１０３はフレーム部材１０６から外れることはない。

図１に戻り、メンブレンシート１０４は、透明な素材で構成されている。メンブレンシート１０４は、フレーム部材１０６及びリンク部材１０３を支持板１０５に固定するための貫通孔１０４ｊと、開口端１０４ａとを有する。開口端１０４ａには、キートップ１０２を押下する力に対する反力を発生する反力発生部材としてのドームラバー１０４ｂが装着される。

図７にメンブレンシート１０４の断面図を示す。図７に示すように、メンブレンシート１０４は、２枚のシート基板１０４ｃ及び１０４ｄと、スイッチとして機能する一対の接点１０４ｅを備えている。シート基板１０４ｃとシート基板１０４ｄとのそれぞれに接点１０４ｅが設けられており、これらの接点１０４ｅが対となっている。シート基板１０４ｃの接点１０４ｅがシート基板１０４ｄの接点１０４ｅと接触することで、接点１０４ｅはオン状態となる。シート基板１０４ｃとシート基板１０４ｄは所定距離だけ離れており、間にスペーサ１０４ｈが設けられている。接点１０４ｅ同士は対向するように、シート基板１０４ｃ及び１０４ｄ上の、スペーサ１０４ｈに設けられた開口１０４ｉの位置にそれぞれ形成されている。ドームラバー１０４ｂの天井部１０４ｆには突起１０４ｇが形成されている。キートップ１０２が押下された場合、ドームラバー１０４ｂが挫屈変形し、突起１０４ｇがメンブレンシートの接点１０４ｅが形成されている部分を押下する。これにより、接点１０４ｅ同士が接触してキー入力が実行される。

図１に示すように、支持板１０５には、フレーム部材１０６の円盤状の鍔部１０６ｄを挿入し、フレーム部材１０６を固定するための４つの長孔１０５ａが形成されている。長孔１０５ａは貫通孔である。図８（Ａ）は、上方から見た長孔１０５ａの形状を示す図である。図８（Ｂ）は、長孔１０５ａと脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄとの位置関係を示す図である。図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。図８（Ｄ）は、長孔１０５ａと脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄとの位置関係を示す図である。図８（Ｅ）は、図８（Ｄ）のＣ−Ｃ線の断面図である。鍔部１０６ｄの形状は円盤に限らず、ｎ角形（ｎ＝３以上）でもよい。

図８（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、長孔１０５ａの外周の一部には、支持板１０５の表面から長孔１０５ａの内側に向けて斜め上方に突出する突出部１０５ｂが形成されている。突出部１０５ｂは上面視でＵ字形状である。また、図８（Ｂ）、（Ｅ）に示すように、突出部１０５ｂ間の幅Ｃ１（即ち、Ｕ字形状の内側の幅）は、脚部１０６ｃの直径Ａ１よりも大きいが、円盤状の鍔部１０６ｄの直径Ｂ１よりも小さい。このため、図８（Ｂ）に示すように、鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃを長孔１０５ａに挿入し、図８（Ｄ）に示すように、鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃをＸ方向にスライドすることで、フレーム部材１０６が支持板１０５に固定される。逆に、図８（Ｄ）の状態から、鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃを−Ｘ方向にスライドすることで、フレーム部材１０６を支持板１０５から取り外すことができる。尚、鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃ以外のフレーム部材１０６と支持板１０５との接触関係は後述する。

図９（Ａ），（Ｂ）は、図１のＤ−Ｄ線に沿ったフレーム部材１０６、メンブレンシート１０４及び支持板１０５の断面図である。図９（Ａ）は、フレーム部材１０６が支持板１０５に固定される前の状態を示し、図９（Ｂ）は、フレーム部材１０６が支持板１０５に固定された後の状態を示す。また、図９（Ａ）では、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄ以外のフレーム部材１０６が点線で示されている。図９（Ａ）に示すように、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄが支持板１０５の長孔１０５ａに挿入されると、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄ以外のフレーム部材１０６の底部は支持板１０５の上面と接触する。従って、図９（Ａ）の状態から、フレーム部材１０６をＸ方向にスライドすることで、図９（Ｂ）に示すように、鍔部１０６ｄが突出部１０５ｂに係合し、フレーム部材１０６が支持板１０５に固定される。つまり、図９（Ｂ）では、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄ以外のフレーム部材１０６の底部は支持板１０５の上面と接触し、鍔部１０６ｄが突出部１０５ｂの下面に接触するので、フレーム部材１０６が上下に動かないように支持板１０５に固定される。

図１０（Ａ）は、４つの長孔１０５ａの配置の第１変形例を示す図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の４つの長孔１０５ａの配置が採用される場合のフレーム部材１０６が支持板１０５に固定される前後の状態を示す図である。図１０（Ｃ）は、４つの長孔１０５ａの配置の第２変形例を示す図である。図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）の４つの長孔１０５ａの配置が採用される場合のフレーム部材１０６が支持板１０５に固定される前後の状態を示す図である。

図１では、４つの長孔１０５ａの長径がＸ方向と平行になるように、４つの長孔１０５ａが支持板１０５に設けられている。しかし、図１０（Ａ）に示すように、各長孔１０５ａの長径Ｚが、各長孔１０５ａの中心１０５ｃを通過する同一円周１１０に接するように、４つの長孔１０５ａが支持板１０５に設けられていてもよい。つまり、フレーム部材１０６を回転して支持板１０５に固定するように４つの長孔１０５ａが支持板１０５に設けられていてもよい。

この場合、図１０（Ｂ）に示すように、フレーム部材１０６がＸ方向又はＹ方向と平行でない状態で、フレーム部材１０６の鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃが各長孔１０５ａに挿入される。そして、フレーム部材１０６を反時計回りに回転することで、フレーム部材１０６が支持板１０５に固定される。フレーム部材１０６が支持板１０５に固定された状態では、フレーム部材１０６はＸ方向又はＹ方向と平行になる。フレーム部材１０６が支持板１０５に固定されている状態で、フレーム部材１０６を時計回りに回転するとフレーム部材１０６を支持板１０５から取り外すことができる。通常、操作者は、キートップ１０２を回転するように押下することはないので、キースイッチ装置１００が不用意にキーボード本体から外れることを回避できる。

また、図１０（Ｃ）に示すように、４つの長孔１０５ａの長径がＹ方向と平行になるように、４つの長孔１０５ａが支持板１０５に設けられてもよい。この場合、図１０（Ｄ）に示すように、フレーム部材１０６がＸ方向又はＹ方向と平行な状態で、フレーム部材１０６の鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃが各長孔１０５ａに挿入される。そして、フレーム部材１０６を−Ｙ方向にスライドすることによって、フレーム部材１０６は支持板１０５に固定される。フレーム部材１０６が支持板１０５に固定されている状態で、フレーム部材１０６をＹ方向にスライドすることによってフレーム部材１０６を支持板１０５から取り外すことができる。

図４では、フレーム部材１０６の脚部１０６ｃの先端に予め鍔部１０６ｄが設けられているが、図１１（Ａ）に示すように、フレーム部材１０６の脚部１０６ｃの先端に鍔部１０６ｄが設けられていなくてもよい。つまり、脚部は、先端が細い鉛直下方に延びる棒形状でもよい。

図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）のフレーム部材１０６、メンブレンシート１０４及び支持板１０５の断面図である。図１１（Ａ）のフレーム部材１０６の脚部１０６ｃの先端には鍔部が設けられていないので、このままでは、フレーム部材１０６を支持板１０５に固定することができない。そこで、図１２（Ｂ）に示すように、長孔１０５ａを貫通した脚部１０６ｃの先端を熱カシメにより変形することで、脚部１０６ｃの先端に、上述した突出部１０５ｂ間の幅Ｃ１より大きな直径を有する鍔部１０６ｆを形成する。これにより、フレーム部材１０６が支持板１０５上に固定される。また、脚部１０６ｃの先端に鍔部１０６ｆが形成された場合も、フレーム部材１０６を−Ｘ方向にスライドすることでフレーム部材１０６を支持板１０５から取り外すことができる。

また、図１１（Ｂ）に示すように、脚部１０６ｃの先端近傍には、肉抜き部１０６ｇが形成されていてもよい。これにより、熱カシメにより溶融した樹脂で長孔１０５ａが塞がれてしまうことを回避することができる。

以上説明したように、上記実施の形態によれば、フレーム部材１０６が鉛直下方に延びる脚部１０６ｃと、当該脚部の先端に設けられる鍔部１０６ｄとを有し、支持板１０５が、フレーム部材１０６の脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄを貫通する長孔１０５ａと、長孔１０５ａの外周の一部から長孔１０５ａの内側に向けて斜め上方に突出する突出部１０５ｂとを有する。従って、脚部１０６ｃ及び鍔部１０６ｄを長孔１０５ａに挿入し、所定の方向（例えば、Ｘ方向）にスライドすることで、鍔部１０６ｄが突出部１０５ｂに係合し、フレーム部材１０６を支持板１０５に固定することができる。逆に、鍔部１０６ｄ及び脚部１０６ｃを上記所定の方向と反対の方向（例えば、−Ｘ方向）にスライドすることで、フレーム部材１０６を支持板１０５から取り外すことができる。よって、修理者は、キースイッチ装置１００を容易に分解及び修理することができる。また、不良が発生したキー（キートップ１０２、フレーム部材１０６、リンク部材１０３又はドームラバー１０４ｂ）のみの交換が可能なので、廃棄物を減らすことができる。また、取り外されたキートップ１０２、フレーム部材１０６、一対のリンク部材１０３及びドームラバー１０４ｂなどは壊れていない限り、再利用が可能である。さらに、フレーム部材１０６の脚部１０６ｃの先端に鍔部１０６ｄが予め設けられている場合、熱カシメ用の治具が不要になるので、キースイッチ装置の製造設備のコストを低減できる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

１００キースイッチ装置
１０２キートップ
１０３リンク部材
１０４メンブレンシート
１０５支持板
１０５ａ長孔
１０５ｂ突出部
１０６フレーム部材
１０６ｃ脚部
１０６ｄ鍔部

Claims

操作面を有するキートップと、
互いに連動して前記キートップを鉛直方向へ昇降させる一対のリンク部材と、
鉛直下方に延びる脚部と、当該脚部の先端に設けられる鍔部とを有し、前記一対のリンク部材を回動可能に支持するフレーム部材と、
前記フレーム部材の前記脚部及び前記鍔部を貫通する貫通孔、及び前記貫通孔の外周の一部から前記貫通孔の内側に向けて斜め上方に突出する突出部を有する支持板と、
を備え、
前記貫通孔は、前記突出部と前記鍔部とが係合する係合位置と、前記突出部と前記鍔部とが係合しない取り外し位置との間を前記フレーム部材がスライド可能に構成され、
前記突出部は、前記係合位置に設けられており、前記取り外し位置には設けられていないことを特徴とするキースイッチ装置。
前記突出部は上面視でＵ字形状であり、
当該Ｕ字形状の内側の幅は、前記脚部の直径よりも大きく且つ前記鍔部の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ装置。
前記フレーム部材が回転して前記支持板に固定されるように前記貫通孔が前記支持板上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキースイッチ装置。
前記鍔部は熱カシメにより形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキースイッチ装置。
前記脚部の先端近傍には、肉抜き部が形成されていることを特徴とする請求項４項に記載のキースイッチ装置。
請求項１乃至５のキースイッチ装置が複数配列されていることを特徴とするキーボード。