键开关装置和键盘的制作方法

本发明涉及键开关(keyswitch)装置和键盘(keyboard)。

背景技术：

作为计算机等的信息输入设备之一，熟知有配设了多个(plural)键开关装置的键盘。

一种键开关装置也是周知的，其具有：支撑机构，对被进行压下操作的键顶(keytop)进行支撑；橡胶杯(rubbercup)，对键顶向上方施加弹力；及膜片开关(membraneswitch)，键顶被压入时，接点(也称“触点”或“接触点”)被按压，由此变为连接状态(专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1](日本)特开2003－263257号公报

技术实现要素：

[发明要解决的课题]

当一个键开关装置上配置两个接点对(pair)，通过按下键顶以使两个接点对同时连接时，由于按压键顶的力和按压方法因操作者而异，所以存在不能稳定连接两个接点对的可能性。

本发明的一方式的例示目的之一在于，提供可稳定地连接多个接点对的键开关装置和键盘。

[用于解决课题的手段]

根据本发明的一方式，键开关装置具有：

移动部件，通过压下操作而进行移动；

支撑机构，可移动地支撑所述移动部件；

电连接部件，配置多个由上侧电极和下侧电极组成的接点对；及

碟簧，配置在所述移动部件和所述电连接部件之间，随着所述移动部件的移动进行弹性变形，由此对所述电连接部件进行按压，

其中，相对于一个移动部件配置了多个接点对，

所述碟簧当由于所述移动部件的移动而发生变形时，同时对相对于对应的所述移动部件而配置的所述多个接点对进行按压。

[发明效果]

根据本发明的一方式，可稳定地连接多个接点对。

附图说明

[图1]基于一实施方式的键开关装置和键盘的斜视图。

[图2]基于一实施方式的键开关装置的第一截面图。

[图3]基于一实施方式的键开关装置的第二截面图。

[图4]说明膜片电极图案和驱动电路的图。

[图5]说明基于一实施方式的键开关装置的动作的图(操作前)。

[图6]说明基于一实施方式的键开关装置的动作的图(操作后)。

[图7]表示基于一实施方式的键开关装置的压下特性的图表。

[图8]表示基于参考例的键开关装置的压下特性的图表。

[图9]说明其他电极图案的图。

[图10]说明其他电极图案的图。

[图11]说明其他电极图案的图。

[图12]说明其他电极图案的图。

[图13a]表示绸纹片的图。

[图13b]表示绸纹片的图。

具体实施方式

接着，参照附图对并非用于限定本发明的例示实施方式进行说明。

需要说明的是，在所有附图中，对相同或相对应的部件或部品赋予了相同或相对应的参照符号，并对重复说明进行了省略。另外，在没有特别指定的情况下，附图不以表示部件或部品之间的相对比例为目的。所以，就具体尺寸而言，可由所属领域的技术人员参照以下的并非用于限定的实施方式而进行确定。

另外，以下说明的实施方式并非用于限定本发明，仅是例示，实施方式中记载的所有特征或其组合并不一定是本发明的本质内容。

图1～图4是表示键开关装置和配置了多个所述键开关装置的键盘的一实施方式的图。

图1对键盘100的一部分进行了扩大表示。图2表示对键开关装置1在键顶10和连接部件11、12的卡合位置处进行了切断的截面，图3表示对键开关装置1在连接部件11、12的齿部11c、12c的齿合(咬合)位置处进行了切断的截面。图4表示膜片23上所形成的下侧电极27、28和上侧电极31、32、及与膜片23连接的驱动电路41。

就键盘100而言，其具有键开关装置1、基材21、支撑材22及膜片23。

键开关装置1安装在基材21上。基材21是金属板，具有可对键开关装置1进行保持的强度。另外，在基材21的表面上，还形成了对后述的连接部件11、12进行支撑的框部21a。

键开关装置1具有：键顶10，由操作者进行操作；齿轮连接机构13，沿升降方向可移动地对键顶10进行支撑；膜片23，设置了通过被键顶10压下而进行开闭的开关；及碟簧51，对键顶10沿离开基材21的方向进行施力。

键顶10具有与碟簧51抵接而对碟簧51进行按压的按压部10a。按压部10a配置在键顶10的内侧中央区域。按压部10a上形成了具有切掉了部分端部的形状的插入部10b。

齿轮连接机构13是支撑机构的一例，具有两个连接部件11、12。键顶10通过连接部件11、12被基材21所支撑。连接部件11、12在一个端部具有滑动轴11a、12a，在另一端部具有旋转轴11b、12b。

连接部件11、12的滑动轴11a、12a插入基材21的框部21a内，通过框部21a可沿基材21的表面被滑动支撑。旋转轴11b、12b分别插入形成在按压部10a上的插入部10b内，可被插入部10b旋转支撑。

另外，如图3所示，连接部件11、12的形成了旋转轴11b、12b的一侧的端部上形成了齿部11c、12c。齿部11c和齿部12c进行了齿合，由此连接部件11和连接部件12可进行连动。

膜片23如图2所示配置在支撑材22的下侧，具有上侧层24、下侧层26及隔离部(spacer)25。

上侧层24和下侧层26由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜形成。另外，在上侧层24和下侧层26上，分别通过印刷导电性糨糊(paste)而形成了上侧电极31、32和下侧电极27、28。

隔离部25是在上侧层24和下侧层26之间形成间隙的部件。隔离部25在与碟簧51相对的位置处具有在上侧层24和下侧层26之间形成间隙91的孔25a。

在与间隙91相对应的下侧层的区域内，形成了下侧电极27的接点27a和下侧电极28的接点28a。另外，在与间隙91相对应的上侧层的区域内，形成了上侧电极31的接点31a和上侧电极32的接点32a。接点27a、28a、31a、32a如图4所示其各自的平面形状被形成为半圆形。

各接点27a、28a、31a、32a配置在通过碟簧51而被按压的膜片23的区域92内。接点27a和接点32a、及接点28a和接点31a分别沿上下方向相对配置。下侧电极27的接点27a和上侧电极32的接点32a形成一个接点对，下侧电极28的接点28a和上侧电极31的接点31a形成一个接点对。

通过如上所述形成接点27a、28a、31a、32a，膜片23被构成为相对于一个碟簧51(一个键顶10)配设了两个接点对的结构。所以，在本实施方式的键开关装置1中，通过键顶10的操作，下侧电极27的接点27a和上侧电极32的接点32a的接点对、及下侧电极28的接点28a和上侧电极31的接点31a的接点对可被同时连接。

膜片23的下侧电极27、28和上侧电极31、32与驱动电路41连接。驱动电路41可与个人计算机等装置44连接。

驱动电路41具有与下侧电极28和上侧电极31连接的第一控制电路42、及与下侧电极27和上侧电极32连接的第二控制电路43。在本实施方式中，第一控制电路42和第二控制电路43是相互独立的电气电路。驱动电路41例如当第一控制电路42输出的控制信号和第二控制电路43输出的控制信号一致时，向装置44输出信号，然而，信号的输出方式并不限定于此。

碟簧51配设在膜片23和键顶10之间，具体而言，设置在膜片23的上部所配设的支撑材22和按压部10a的下表面之间。

碟簧51具有按压部52和袴(裤)部53。按压部52是与键顶10的按压部10a接触的部分，被形成在碟簧51的中央。袴部53是当按压部52被按压碟簧51被施加载荷时进行压弯变形(纵向变形)的部分。袴部53从按压部52的外周缘向支撑材22延伸为袴状(裤状)。

接着，基于图1～图6对键开关装置1的动作进行说明。

从图1～图3和图5所示的状态开始，由操作者压下键顶10后，键顶10朝向膜片23进行移动。与此同时，与按压部10a连接的旋转轴11b、12b被键顶10按压，由此连接部件11、12进行移动。连接部件11、12进行移动时，滑动轴11a、12a在框部21a的内部沿水平方向进行滑动。

如图3所示，由于连接部件11的齿部11c和连接部件12的齿部12c进行了卡合，所以，连接部件11、12中的一个进行了移动后，另一个也连动并进行移动。由于两个连接部件同时进行移动，所以，键顶10可相对于基材21大致垂直地进行移动。

通过键顶10的压下，按压部10a对碟簧51的按压部52进行按压。键顶10被压下预定距离后，碟簧51进行压弯变形并进行上下反转，由此按压部52可对膜片23的上侧层24进行按压。

图4所示的区域92是碟簧51发生反转时被按压部52按压的区域。

图4所示的区域93是形成了孔25a，并且膜片23被按压时，上侧层24进行变形的区域。区域92被设置在区域93的中央。

碟簧51进行压弯变形并进行反转后，通过按压部52按压区域92，上侧层24进行变形，随着该变形，接点27a和接点32a的接点对、及接点28a和接点31a的接点对被同时连接。

以下，对使用了碟簧51的键开关装置1的压下特性进行说明。键开关装置的压下特性是指，压下键顶时的载荷和键顶的行程(移动量)之间的关系。

图7示出了使用了碟簧51的键开关装置1的压下特性。另外，图8示出了作为参考例而使用了橡胶杯的键开关装置的压下特性。

在图7和图8中，横轴表示键顶的移动量(mm)，纵轴表示载荷(n)。虚线表示与键顶的移动量相应的键顶的压下载荷(n)，实线表示与键顶的移动量相应的膜片开关的开闭。键顶的移动量是以键顶压下前的初始位置(「0」)为基准的从初始位置开始的键顶的压下距离。膜片开关的开闭是开关的接点的连接状态，“on”表示接点被连接了的状态，“off”表示接点未被连接的状态。

压下键顶时的压下特性和键顶通过碟簧或橡胶杯被压回时的压下特性不同，两者具有偏差。所以，如图7和图8所示，键开关的压下特性是一种具有迟滞现象(hysteresis)的特性。

首先，基于图8说明使用了橡胶杯的键开关装置的压下特性。

键顶被压下后，通过下降的键顶，橡胶杯被进行按压，橡胶杯发生弹性变形。随着弹性变形而发生的橡胶杯的弹力被施加在键顶上，导致产生使键顶升起的力，所以键顶的压下载荷逐渐变大。

在图8所示的例子中，在键顶的移动量到达了大约0.50mm的位置(b1)处，橡胶杯发生压弯变形。压弯变形发生后，橡胶杯施加至键顶的弹力下降，所以载荷也降低。

键顶移动至大约1.10mm(b2)的位置处后，橡胶杯与膜片抵接。然而，在此状态下，膜片的下侧电极和上侧电极还处于分离状态，接点对并没有被连接。

从该状态开始继续压下键顶后，橡胶杯对膜片进行按压，膜片的上侧层发生变形并接近下侧层。通过上侧层的变形，膜片上产生了欲要使键顶抬起的力。所以，键顶的移动量超过了大约1.10mm之后，按压键顶的载荷增大。

随着键顶的压下，上侧层进一步发生变形并接近下侧层，不久，上侧电极就与下侧电极进行接触并进行电连接。在图8所示的例子中，键顶移动至大约1.28mm(b3)的位置处后，上侧电极和下侧电极进行连接，变为on状态。

继续压下键顶，上侧层变形至极限变形位置后，键顶的进一步的移动受到限制。在图8所示的例子中，在移动量为大约2.00mm(b4)处，键顶的移动受到限制。b4处的移动量(2.00mm)是键顶的行程量。

解除键顶的压下，键顶返回至大约1.22mm的位置(b5)后，上侧电极和下侧电极的连接被解除，接点变为off状态。接着，键顶移动至大约1.50mm(b6)的位置后，橡胶杯从上侧层分离。之后，键顶移动至大约0.50mm(b7)的位置后，进行了压弯变形的橡胶杯返回原来的状态，键顶也返回压下前的状态。

在作为弹性部件而使用了的橡胶杯的键开关装置的情况下，从橡胶杯开始进行压弯变形(b1)至上侧电极和下侧电极进行连接为止(b3)的键顶的移动量比较长。具体而言，从b1(移动量大约为0.50mm)至b3(移动量大约为1.28mm)为止，键顶移动了大约0.78mm。从b1位置至b3位置为止的键顶移动是由操作者对键顶进行压下而引起的移动。

所以，在使用了橡胶杯的键开关装置中，上侧电极和下侧电极通过操作者的按压键顶的力而被连接。

然而，按压键顶的力和按压方法因操作者而异。为此，在使用了橡胶杯的键开关装置中，如果操作者使用不足以使两个接点对同时连接的力对键顶进行了按压、或从偏离了键顶中央的位置进行了按压，则存在不能稳定地同时连接两个接点对的可能性。另外，还需要在从橡胶杯开始变形起至接点对变为on为止的期间内持续进行一定量的键顶的压下，以使橡胶杯压下。但是，在压下键顶的中途，如果力的施加方式改变了，则各接点对变为on的时机也会发生变化，所以存在两个接点对不能同时变为on的可能性。

接着，基于图7对使用了本实施方式的碟簧51的键开关装置1的压下特性进行说明。

在图5所示的状态下操作者对键顶10进行压下操作后，通过按压部10a，碟簧51的按压部52被进行按压。按压部52被按压导致碟簧51逐渐发生弹性变形，随着弹性变形而产生的弹力沿与键顶10的压下方向相反的方向发生作用。所以，键顶10的载荷逐渐变大。

在图7所示的例子中，当键顶10的移动量到达了大约1.38mm(a1)处时，碟簧51发生压弯变形。图6表示进行了压弯变形的碟簧51。

通过碟簧51的压弯变形，如图5所示的朝按压部10a向图示上方进行了突出的按压部52变为如图6所示的朝膜片23向图示下方进行了突出的状态。碟簧51的压弯变形现象也称为“反转现象”或“飞移现象”。

碟簧51的袴部53当碟簧51被施加了预定载荷(本实施方式中大约为0.6n)时发生压弯变形，通过该压弯变形，按压部52如图6所示沿压下方向发生瞬时移动，并对上侧层24进行按压。

通过碟簧51的压弯变形，当键顶移动了大约1.38mm时，键顶10的载荷从图7中a1所示的载荷量(大约为0.8n)急剧下降至a2所示的载荷量(大约为0.6n)。

通过碟簧51的压弯变形而进行了反转的按压部52朝下侧层26对膜片23的上侧层24的区域92进行按压。据此，上侧层24向下侧层26进行变形，下侧电极27的接点27a和上侧电极32的接点32a的接点对、及下侧电极28的接点28a和上侧电极31的接点31a的接点对进行连接，并变为on状态。

上侧电极31、32和下侧电极27、28变为连接状态后，继续压下键顶10后，由于碟簧51在压弯变形后也会发生若干弹性变形，所以键顶10会进一步向下方进行移动。之后，由于碟簧51的存在，在键顶10到达作为键顶10的移动极限位置的、移动量大约为1.83mm(a3)的位置的时点，键顶10的移动受到限制。

解除键顶的压下后，通过碟簧的基于弹性变形的恢复力，键顶10沿与压下方向相反的方向进行移动，然而，在键顶10到达大约1.08mm(a4)的位置为止的期间，碟簧51维持其压弯变形的状态。

键顶10到达大约1.08mm(a4)的位置后，碟簧51返回压弯变形前的状态。通过碟簧51返回压弯变形前的状态，按压部52返回原来的状态，并从上侧层24分离，据此，下侧电极27的接点27a和上侧电极32的接点32a的接点对、及下侧电极28的接点28a和上侧电极31的接点31a的接点对的连接被解除，变为off状态。

另外，通过碟簧51返回压弯变形前的状态，如a5处所示，键顶10的载荷也增大。之后，通过碟簧51的恢复力，键顶10向上方进行移动，并返回压下前的状态。

在基于本实施方式的键开关装置1中，通过碟簧51进行了压弯变形时的反转力对上侧层24的区域92进行按压，可使两个接点对进行连接。

由于碟簧51的压弯变形不会在局部发生，所以，因压弯变形而反转的按压部52会无偏倚地对上侧层24的整个区域92进行按压。另外，按压部52按压上侧层24的按压力并不是操作者按压键顶10的力，而是碟簧51反转时所产生的反转力。此外，通过碟簧51的压弯变形，按压部52向下方瞬时移动，并对上侧层24进行按压。所以，即使操作者压下键顶10的位置存在偏差，也不会影响上侧电极31、32和下侧电极27、28的连接。另外，与使用橡胶杯的情况不同，由于发生了压弯变形的碟簧51的按压部52可进行瞬时反转，所以，与碟簧51开始进行压弯变形几乎同时地，上侧层24被按压部52进行压下。为此，从碟簧51开始进行压弯变形起基本不需要间隔时间，就可同时按压两个接点对以使其连接，这样就可防止各接点对变为on的时机出现偏差。

在基于本实施方式的键开关装置1中，如上所述，由于形成了上侧电极32(接点32a)和下侧电极27(接点27a)的对、及上侧电极31(接点31a)和下侧电极28(接点28a)的对的区域92可被无偏倚地均匀地被进行按压，所以可稳定地同时连接多个接点对。

接着，对改变了上侧电极及下侧电极的形状的键开关装置的各种实施方式进行说明。

在上述例子中，键开关装置1的各电极27、28、31、32的各接点27a、28a、31a、32a都使用了被形成为半圆形的图案。然而，上侧电极和下侧电极的各接点的图案并不限定于此，还可形成具有任意图案的电极。

以下，基于图9～图12对上侧电极和下侧电极的其他形状的图案进行例示。不管在哪个例子中，由于上侧电极和下侧电极都是相同的形状，所以，在图9～图12中仅示出了上侧电极，并且以下也仅对上侧电极进行说明。另外，在图9～图12中，对与图1～图4所示的结构相对应的结构赋予了相同的符号，并省略了其说明。

图9所示的上侧层62具有与第一控制电路42连接的上侧电极33和与第二控制电路43连接的上侧电极34。

上侧电极33的接点33a和上侧电极34的接点34a被形成为在区域92的内部交互并列且相互平行延伸。接点33a分叉为两股，并被设置了两个，接点34a配设在两个接点33a之间。

图10所示的上侧层63具有与第一控制电路42连接的上侧电极35和与第二控制电路43连接的上侧电极36。

上侧电极35的接点35a和上侧电极36的接点36a都分叉为二股，并都被设置了两个，接点35a和接点36a被形成为在区域92内交互平列且相互平行延伸。

图11所示的上侧层64具有与第一控制电路42连接的两个上侧电极37和与第二控制电路43连接的两个上侧电极38。

上侧电极37、38各自具有平面形状被形成为扇形的接点37a、38a。接点37a和接点38a在区域92内沿圆周方向交互配置。另外，两个接点37a和两个接点38a以区域92的中央为基准相互相对配置。

图12所示的上侧层65具有与第一控制电路42连接的四个上侧电极39和与第二控制电路43连接的四个上侧电极40。

上侧电极39、40各自具有四个被形成为等边三角形的接点39a、40a。接点39a和接点40a交互配置。另外，四个接点39a和四个接点40a中的两个两个各自成对，并且在区域92的内部，成对的两个接点39a和接点40a相互相对配置。

如图9～图12所示，电极的接点形状可采用扇形形状、三角形状等各种形状。另外，在与第一控制电路42连接的电极和与第二控制电路43连接的电极分别被配设多个的情况下，除了如图4、9、10、11、12所示可对各电极的接点进行相互邻接配置之外，还可在区域92的内部对其进行分散配置。

以上尽管对本发明的实施方式进行了详述，但是本发明并不限定于上述特定的实施方式，在权利要求书记载的本发明的要旨的范围内，还可进行各种各样的变形和变更。

具体而言，在上述实施方式中，示出了键开关装置1使用碟簧51作为在键顶10和膜片23之间所配设的弹性部件的例子，然而，除了碟簧51之外，还可使用图13a和图13b所示的绸纹片55。

绸纹片55在片状部件56上形成了凸部57。凸部57藉由被按压可发生压弯变形。所以，也可使用绸纹片55来取代碟簧51。

另外，在上述实施方式中，示出了使用齿轮连接机构13作为支撑键顶的支撑机构的例子。然而，支撑机构的方式并不限定于此，还可通过缩放机构(pantograph)等其他支撑机构来对键顶进行支撑。

需要说明的是，键顶10和按压部10a是移动部件的一例。

连接部件11、12和框部21a是指示机构的一例。

膜片23是电连接部件的一例。

碟簧51是碟簧的一例。

上侧层24、62、63、64、65可为在树脂片上形成了上侧电极的层，是电极片的一例。

下侧层26可为藉由印刷而形成了下侧电极的层，是印刷配线基板的一例。

就从a1所示的载荷量急剧下降至a2所示的载荷量的点而言，其是开始进行移动部件的压下之后，使移动部件压下的载荷首次下降时的载荷下降点的一例。

键盘100是键盘的一例。

本国际申请主张基于2015年7月1日申请的日本国专利申请第2015－133045号的优先权，并将日本国专利申请第2015－133045号的全部内容援用于本国际申请。

[工业实用性]

本实施方式的键盘和键开关装置例如可应用于产业机械的操作盘、医疗设备的操作盘等。尽管本实施方式的键开关装置配置于键盘，但是并不限定于此，还可应用于进行键输入的任意装置。

[符号说明]

1键开关装置

10键顶

10a按压部

11、12连接(link)部件

21基材

22支撑材

23膜片(membranesheet)

24上侧层

26下侧层

27、28下侧电极

31～40上侧电极

27a、28a、30a～40a接点

41驱动电路

42第一控制电路

43第二控制电路

51碟簧(discspring)

52按压部

53袴部

55绸纹片(embossedsheet)