pcb / switch device film of the interface of the computer keyboard and improvement of the cantilevered switch structure

【発明の詳細な説明】 片持式スイッチ構造のコンピュータキーボード及び改良に係るＰＣＢ/スイッチ 素子膜のインターフェース 技術分野本発明は、コンピュータのキーボード、特に、片持式キーを有するコンピュータのキーボードに関する。 背景技術コンピュータキーボード業界の成熟に伴ない、キーボードの製造メーカーにとって、低コストのキーボードを製造することが益々、必要となっている。 従来、 製造メーカーは、図１に示したようなキーボード１０を製造していた。 従来技術のコンピュータのキーボードの一つは、1985年12月24日付けでタカムラ（Takamu ra）に付与された米国特許第4,560,844号に開示されている。 キーボード１０は、堅牢な金属製支持板１６と、堅牢な金属製又はプラスチック製取り付け板１８と、堅牢なプラスチック製包囲体２０とを含むハウジング１ ４内に取り付けられている多数のキー１２から成っている。 また、キーボード１ ０は、支持体１６と取り付け板１８との間に配置された、スイッチ素子膜（Swit ch membrane）２２及びドームシート２４とを備えている。 取り付け板１８は、多数のキー支持体２６を有しており、このキー支持体２６ には、キー１２の軸部３０が摺動可能に取り付けられ、このため、キー１２は、 休止位置から作用位置に動くことが出来る。 スイッチ素子膜２２は、それぞれのキー１２の下方に配置された多数のスイッチ接点を有している。 これらのスイッチ接点は、これらのキーを押して作用させる。 ドームシート２４は、上方に突出して、キー１２をその休止位置に偏倚させる、多数の弾性的ドーム２８を備えている。 ドーム２８は、キー１２を押したときにへこみ、また、ユーザがキー１２を放したときに、その元の位置に復帰してコンピュータのキーに「ばね状」の感触を持たせる。 キーを押すと、スイッチ素子膜２２は作動されたスイッチ接点から、同様に、キーボード１０上に設けられているが、図示しないマイクロプロセッサのような電気回路に電気信号を送る。 図１に示した従来技術のキーボードの欠点の一つは、単ブロックキー支持体２ ６とキー１２のキー軸部３０との間の支承インターフェースに関するものである。 このインターフェースにて、キーの軸部３０はキー支持体２６内で摺動し、その内に表面摩擦を生じさせる。 キーボードの加齢に伴ない、この表面摩擦は増大し、キー１２は自由に動き難くなる。 その結果、キーボードのユーザは、より強くコンピュータのキーを押さなければならない。 このキーボードを押す力が強くなければならないことは、ユーザの疲労及びその他の反復的な応力状態の原因となる。 支承インターフェースが更に劣化すると、コンピュータのキーは、その押した位置で「動かなくなり」、または、休止位置に戻る速さが極めて遅くなる。 かかる状況のとき、キーの軸部３０とキーの支持体２６との間の摩擦は、ドーム２８により付与されるばね状力に等しく、又はそれ以上となる。 キーボードの製造メーカーは、表面摩擦に起因する問題点を軽減するため、キー軸部と支持体との間の支承インターフェース部分に潤滑剤を付与することが多い。 残念ながら、かかる潤滑剤を付与するためには、更に組み立て時間がかかり、又、特殊な潤滑剤を使用することが必要となる。 このことは、コンピュータのキーボードの全体的なコスト増につながる。 図１に示した従来技術のキーボードのもう一つの欠点は、個々のキーをその該当するキー支持体に別個に且つ独立的に取り付けなければならない点である。 従来のキーボードは、典型的に、１０１個のキーから成っている。 これらのキーの各々を個々に組み立てるためには、相当な時間及び費用が必要とされる。 本発明は、従来のキー軸部／支持体のインターフェース部分を無くし、これにより、かかるインターフェース部分に伴う問題点を解決するコンピュータのキーボードを提供することである。 図面の簡単な説明一又は二以上の好適な実施例について、以下に、添付図面に関して説明する。 図１は、従来の単ブロック構造体内に可動状態に取り付けられたキーを有する従来技術のコンピュータのキーボードの断面図、 図２は、コンピュータのキーボード包囲体の上方右側を部分断面図とした、本発明によるコンピュータのキーボードの概略図的な平面図、 図３は、図２の線３−３に沿った概略図的な断面図、 図４Ａ及び図４Ｂは、図３のキーボードの分解断面図、 図５は、キーボードのアダーパッド部分に配置された「数字」キーの概略図的な分解平面図、 図６は、片持ち式キーを取り付け片に付けるのに使用される可撓性ヒンジの拡大断面図、 図７は、その休止位置にあるキーの正面部分の拡大断面図、 図８は、その押された作用位置にあるキーの正面部分の拡大断面図、 図９は、本発明の一実施例による片持ち式キーの概略図的な平面図、 図１０は、その押された作用位置にあるキーを示す図９のキーの概略図的な側面図、 図１１は、本発明によるスイッチ素子膜／ＰＣＢインターフェース部分の断面図、 図１２は、図１１のスイッチ素子膜／ＰＣＢインターフェース部分の概略図的な分解斜視図である。 発明の開示及び本発明を実施する最良の形態図２には、本発明に従って構成されたコンピュータのキーボード５０が概略図で示してある。 キーボード５０は、堅牢なプラスチック製ハウジング、又は包囲体５２と、選択された形態にて該ハウジング５２内に配置された多数のキー５４ とを備えている。 キー５４には、キーボードの頂部の全体に配置された「エスケープ」キー５６と、「機能」キー５８と、標準的なタイプライターの配置を形成する「ＱＷＥＲＴＹ」キー６０と、キーボードの右側におけるアダーパッド６３ の「数字」キー６２とが含まれる。 キーボード５０内のコンピュータキーの殆んどは、「エスケープ」キー５６及び「機能」キ−５８のような「シングルーワイド」のキーである。 「スペースバー」キ−６４、「アルト」キ−６６、「コントロール」キ−６８、「シフト」キ−７０、 「キャップロック」キ−７２、「タブ」キ−７４、「エンター」キ− ７ ６及び「インサート」キー７８のような「マルチ−ワイド」のキーもある。 「シングル−ワイド」のキーは「マルチ−ワイド」キーのキーキャップよりも幅の狭い狭小幅のキーキャップを有している。 キーボード５０のキーの配置は、説明の便宜のために図示したものである。 今日、製造されている殆んどのコンピュータのキーボードは、キーボード５０に示すよりも多数のキーを有する。 例えば、コンピュータのキーボードは、典型的に、１０１個のキーを有しており、これらのキーには、上述のキーに加えて、「Ｑ ＷＥＲＴＹ」キー５４と「数字」キー６２との間に介在させた「カーソル」キー及び「編集」キーがある。 本発明は、図示したキーボードにのみ限定されるものではなく、多数のキー（「シングル−ワイド」のキー及び「マルチ−ワイド」のキーの双方を含む）を有し且つ選択した形態に配置することの出来るキーボードに組み込むことが可能である。 コンピュータのキーボード５０の上右側は、その下方の回路及びインターフェース部分の構造を示すために切り欠いた包囲体５２の一部を備える状態で示してある。 コンピュータのキーボード５０は、その上に多数の集積回路８２及びその他の電子構成要素が取り付けられた母板、即ちプリント回路基板（ＰＣＢ）８０ を備えている。 典型的に、集積回路は、一又は複数のマイクロプロセッサから成る。 ＰＣＢ８０に取り付けられたその他の電子構成要素には、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、及び周波数基準器がある。 また、一定の選択随意的なモード（ 「ナムロック）、「キャップロック」及び「スクロールロック」のような）を識別するインジケータランプ（図示せず）をＰＣＢ８０に取り付けることも可能である。 ＰＣＢ８０は、アダーパッド６３の上方で且つ「機能」キー５８の右側にてコンピュータのキーボード５０の上方右コーナ部分内に嵌まり得る設計としてある。 ＰＣＢ８０の位置決めは、以下により詳細に説明する、本発明に従って構成された新規なＰＣＢ／素子膜のインターフェース部分によって容易となる。 本発明の一つの特徴によれば、キーボード５０内の個々の列のキー５４には、 共通の基部ユニット、又は取り付け片が一体に形成されている。 図２に示すように、最右側の機能キー（参照符号８４で表示）には、取り付け片８６が一体に設けられている。 個々のキー８４は、細長の部材８８によって取り付け片８６に取り付けられており、このため、キー８４は、取り付け片８６の周りで片持ち状に支持されている。 この一体的構造は図５により詳細に示してあり、以下に更に詳細に説明する。 図３、図４Ａ及び図４Ｂは、（図２の線３−３に沿った）アダーパッド６３に関するコンピュータのキーボード５０の断面図を概略図的に示すものである。 コンピュータのキーボード５０は、包囲体の頂部分１２０と、包囲体の底部分１２ ２と、多数の片持ち式キー１１４乃至１１８とを備えている。 これら包囲体の頂部分１２０及び底部分１２２は、堅牢なプラスチックで形成し且つ適当な審美的な外観にて成形し、片持ち式キー１１４乃至１１８の収容体を提供し得るようにすることが望ましい。 包囲体の底部分１２２は、上面１２６を有する傾斜した支持部材又は板１２４を備えている。 支持板１２４は、上面１２６から上方に突出する多数のクリップ１２８乃至１３３（図４Ｂ）を有している。 これらのクリップについては、以下により詳細に説明する。 キーボード５０は、包囲体の底部分１２２の上面１２６の頂部に配置されたスイッチ素子膜（以下スイッチメンブランと呼ぶ）１３４を備えている。 スイッチメンブラン１３４は、マイラー（Mylar）のような可撓性で且つ絶縁性のある材料で形成することが望ましい上方層１３６及び下方層１３８を備えている。 スイッチメンブラン１３４は、上方層１３６及び下方層１３８の上に形成された多数のスペーサ１４０を備えている。 これらのスペーサ１４０は、選択したパターンにて層の上に付着させた非導電性の絹紗スクリーン材料で形成することが望ましい。 スイッチメンブラン１３４は、それぞれのキー１１４乃至１１８によって作用可能に配置された多数のスイッチ接点１４２ａ／１４２ｂ−１４６ａ／１４６ ｂを備えている。 上方層１３６の上にある上方接点１４２ａ−１４６ａは、下方層１３８上にあるそれぞれの下方接点１４２ｂ−１４６ｂに整合され且つこれらの接点から離間されている。 スペーサ１４０は、スイッチ接点間に適当な空隙による分離状態を保ち、このため、この空隙を通じて信号が伝達されることはない。 しかしながら、関連するキー１１４乃至１１８を押せば、この分離状態は解消される。 スイッチメンブラン１３４は、関連する接点スイッチから周縁端１４８に配置された端子又はパッドに電気信号を伝達する多数の導電性経路（図示せず）を備えている。 かかる接点１４２ａ／１４２ｂ−１４６ａ／１４６ｂ及び導電性経路は銀で形成することが望ましい。 これと代替的に、スイッチ接点は、炭素系材料で形成してもよい。 スイッチメンブラン１３４は２つの分離した層として開示されているが、該スイッチメンブランは重ね合わせて上方層１３６及び下方層１３８を形成する単一の層から成るものとしてもよい。 これと代替的に、スイッチメンブランは、その上面に離間した対のスイッチ接点が形成された単一の層からなるものとしてもよい。 次に、接点はへこみ可能なドームの一部に成形し又は取り付けた導電性分路により作用される。 かかるスイッチの構造は、例えば、1987年6月30日付けでネメス（Nemeth）等に付与された米国特許第4,677,268号、1988年7月26日付けでスズキ（Suzuki）等に付与された米国特許第4,760,217号、1989年3月21日付けでカワサキ（Kawasaki）に付与された米国特許第4,814,561号に記載されている。 更に別の代替例として、スイッチメンブランは、スイッチ接点位置に形成された開口を有する第三の絶縁層により分離された二層のスイッチ接点を備えることも出来る。 この代替的な実施例では、スペーサ１４０の使用は不要である。 コンピュータのキーボード５０はスイッチメンブラン１３４の頂部に配置されたドームシート１５０を更に備えている。 ドームシート１５０は、ゴム又はエラストマー的材料のような弾性的な絶縁材料で形成され、又多数の弾性的で且つへこみ可能なドーム１５２−１５６を備えている。 これらのドーム１５２−１５６ は、該当するスイッチ接点１４２ａ／１４２ｂ−１４６ａ／１４６ｂと整合し得るようドームシート１５０の上で適当に離間されている。 個々のドームは、円筒形部分１５８と、ドームシート１５０の上方に円筒形部分１５８を懸架する截頭円錐形部分１６０とを備えている。 截頭円錐形部分１６ ０は、円筒形部分１５８に下向きの力を加えたときにへこむような構造としてある。 しかしながら、ドームシート材料には弾性があるため、その下向きの力を除去したならば、ドームはそのへこみ前の状態に「反発して戻る」。 また、これらドームの各々は、スイッチメンブラン１３４のそれぞれのスイッチ接点と直接整合した状態で円筒形部分１５８の底面から下方に突出する操作ノブ１６２を備えている。 又、ドームシート１５０は、その一周端に配置された立上り部分１６４を備えている。 組み立てたとき、この立上り部分は包囲体の底部分１２２に形成された開口部１６６を貫通して伸長する。 この立上り部分１６４は、パッド又はプラットホームの止め具として機能し、コンピュータのキーボード５０の前端を支持する。 この構造によれば、典型的に、キーボードを組み立てた後に包囲体の外側に取り付けられる別個のゴム製止め具が不要となる。 本発明のこの特徴により、材料コスト及び組み立て時間が軽減される。 コンピュータのキーボード５０は、多数の取り付け片１７０乃至１７４を備えており、これらの取り付け片にそれそれの片持ち式キー１１４乃至１１８が可撓状態で取り付けられている。 追加的な取り付け片１６９が取り付け片１７０に隣接した位置に配置されているが、この取り付け片にキーは取り付けられていない。 取り付け片１６９乃至１７４は、ドームシート１５０の頂部に配置され且つそれそれのクリップ１２８乃至１３３を介して支持板１２４に固着されている。 ドームシート１５０及びスイッチメンブラン１３４は、整合穴（図示せず）を有し、それぞれのクリップ１２８乃至１３３がこれらの整合穴を通って伸長し、該当する取り付け片１７０乃至１７４にクランプ止めされるようにすることが望ましい。 一つの代替例において、クリップ１２８乃至１３３は、ドームシート１５０及びスイッチメンブラン１３４の整合穴を貫通して下方に伸長し、支持板１２４にクリップ止めされる取り付け片１６９乃至１７４の一部として形成することも出来る。 その何れの実施例も取り付け片を支持板に固着するクリップ手段を構成する。 更に、クリップ１２８乃至１３３以外に、ねじ、スナップ、超音波溶接、加熱固着及び接着部のようなその他の公知な締結部材を効果的なクリップ手段として採用することが可能である。 取り付け片１６９乃至１７３には、該当するドーム１５２乃至１５６を受け入れ得るようにそれぞれの穴１７６乃至１８０が形成されている。 該当するドームがないから、取り付け片１７４にはかかる穴は無い。 片持ち式キー１１４乃至１１８は、それぞれキーキャップ１８２乃至１８６と、細長の部材１８８乃至１９２とを備えている。 細長の部材１８８乃至１９２の一端は、該当する取り付け片１７０乃至１７４に可撓性を有して取り付けられる一方、その他端は関連するキーキャップ１８２乃至１８６に結合されている。 キーキャップ１８２乃至１８６は、細長の部材１８８乃至１９２により片持ち状に支持されている。 これらの細長の部材１８８乃至１９２は、蛇行状の形状のヒンジ１９４乃至１９８により該当する取り付け片１７０乃至１７４に取り付けることが望ましい。 図６には、第一の片持ち式スイッチ１８２の細長の部材１８８を取り付け片１ ７０に連結する蛇行形状のヒンジ１９４の一例が拡大図で示してある。 ヒンジ１ ９４は、取り付け片１７０に接続された第一の曲げ部分３００と、細長部材１８ ８に接続された第二の曲げ部材３０２とを有して「Ｓ」字形であることが望ましい。 該「Ｓ」字形のヒンジは、片持ち式キーの支持に使用されるヒンジ（プラスチック製であることが望ましい）の摩耗及び疲労を軽減するのに役立つ。 第一の曲げ部分３００は、第二の曲げ部分３０２の断面厚さＴ ₂よりも薄い断面厚さＴ ₁を有する。 これらの厚さは、片持ち式キーが回転するときの中心となる所望の片持ち箇所を識別し得るように設計段階で選択することが可能である。 これらの厚さプロファイルにより、片持ち箇所は第一の曲げ部分３００に位置する。 「Ｓ」 字形ヒンジであることが望ましいが、本発明により単一の曲げ部分を有し、又はその他の多数の曲げ部分を有するヒンジを採用することも可能である。 図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、スイッチメンブラン１３４の下方層１ ３８は上方層１３６を僅かに超えて伸長している。 ＰＣＢ８０は上方層１３６の端部に隣接して整合され且つ下方層１３８の端部の頂部に位置している。 この構成は、本発明のもう一つの特徴であるスイッチメンブラン／ＰＣＢのインターフェース部分２１８を提供する。 このインターフェース部分については図１１及び図１２に関して更に詳細に説明する。 図５には、列状の片持ち式キーを有するアダーパッド６３の一部の分解図が示してある。 図３乃至図５を参照し、又、更に説明する目的にて、片持ち式キー１ １４、１１５、１１６は、それぞれ「第一の」列９０、「第二の」列９２及び「 第三の」列９４として整合された「第一」、「第二」及び「第三」の片持ち式キーとして説明する。 取り付け片１７０、１７１、１７２は、それぞれ「第一」、 「第二」、「第三」の取り付け片と称する。 第一の列９０における第一の片持ち式キー１１４は第一の取り付け片１７０に作用可能に取り付けられる。 同様に、 それぞれの第二の列９２及び第三の列９４内の第二の片持ち式キー１１５及び第三の片持ち式キー１１６の各々は、共通の該当する第二の取り付け片１７１及び第三の取り付け片１７２に作用可能に取り付けられている。 第一の片持ち式キー１１４及び第一の取り付け片１７０の第一の列９０は、プラスチックで単一の一体品として形成することが望ましい（図５）。 同様に、第二の及び第三の列の片持ち式キーは、その各々がプラスチックの単一の一体品として形成される。 これと代替的に、キーキャップは別個の工程で成形し、その後に、細長の部材に取り付けてもよい。 キーキャップをキーボードのその他のキーと異なる色で形成しようする場合、かかる方法が望ましい。 例えば、アダーパッドの「入力キー」１１０は別個の工程でグレーに着色して、その後に細長の部材１１１に取り付けることが出来る。 これと代替的に、キー頂部は、二又はより多数の色を同時に付与する多色工程で成形してもよい。 かかる工程において、片持ち式キーの各々を一つずつ成形し、（プラスチックのような）異なる着色材料が所望のキーに付与されるように出来る。 その結果、同一の一体のキーストリップに色の異なるキーが取り付けられることになる。 この色の異なるプラスチックは、包囲体の後方に隠れてキーボードのユーザには見えない取り付け片と一体となる。 この代替的工程は効率が良く且つコスト効果がある。 ドームシート１５０のドーム１５２乃至１５６及びスイッチメンブラン１３４ 内の１４２ａ／１４２ｂ−１４６ａ／１４６ｂは、キーボードを横断して長手方向に伸長する水平列状に配置され、又、該当する片持ち式キー１１４乃至１１８ の列と関係付けられている。 これらのドームは、取り付け片１６９乃至１７３の該当する穴の列を貫通して上方に伸長している。 これらのスイッチ接点列はドーム及び取り付け片の穴の該当する列の下方に整合されている。 マルチ−ワイドの「Ｏ／ＩＮＳ」キー７８（図５）は、より幅の広いキーキャップを取り付け片１７０に接続する二つの細長の部材１０２、１０４を備えている。 整合させたドーム及びスイッチ接点は、細長の部材１０２、１０４の双方の下方に配置されている。 これらのスイッチ接点は、並列に接続し、（例えば、マルチ−ワイドキーの右側又は左側のみを押すことにより）その何れかの接点を作用させることにより、所望のキーのストロークを作用させることが望ましい。 故に、この構造は押している間にキーが水平であることを確実にするための水平用化ワイヤー等を採用しない。 また、「スペースバー」キー、「コントロール」キー、「キャップロック」キーのようなその他のマルチ−ワイドキーは、該当するドーム及びスイッチと共に細長の部材を多数、採用する。 本発明によれば、片持ち式キー１１４乃至１１８は、重なり合った配置状態の形態とされる。 第二の片持ち式キー１１５の第二の列９２は、第一の片持ち式キー１１４の第一の列９０に隣接し且つ該第一の列の一部に重なり合うように配置される。 同様に、第三の片持ち式キー１１６の第三の列９４は、第二の片持ち式キー１１５の第二の列９２に隣接し且つ該第二の列の一部に重なり合う。 この形態にて、第三の片持ち式キー１１６の細長の部材１９０は、第二の取り付け片１７１の上方を伸長し、ドーム１５４の頂部に着座する。 第三の片持ち式キー１１６のキーキャップ１８４は、第二の片持ち式キー１１５の細長の部材１ ８９の一部の上方を伸長する。 第三の片持ち式キー１１６がその作用位置まで押されると、ドーム１５４が屈曲し又はへこみ、このため、操作ノブ１６２が上方スイッチ接点１４４ａを付勢して下方スイッチ接点１４４ｂと作用可能な係合状態にする。 第二の片持ち式キー１１５が第一の取り付け片１７０及び第一の片持ち式キー１１４の細長部分の上方を伸長して、ドーム１５３の上に着座する。 第二の片持ち式キー１１５がドーム１５３を押してスイッチ接点１４３ａ／１４３ｂを作用させる。 同様に、第一の片持ち式キー１１４がドーム１５２に係合し且つ該ドームを屈曲させて、スイッチ接点１４２ａ／１４２ｂを作用させる。 本発明のもう一つの特徴によれば、片持ち式キー１１４乃至１１８は、該当するキーキャップ１８２乃至１８６と一体に形成され且つ該キーキャップ１８２乃至１８６から下方に突出する一又は複数のフック２００乃至２０４を備えている。 ドーム１７６乃至１７９に隣接して、関係付けられた取り付け片１６９乃至１ ７２には、相補的で且つ該当するループ２０６乃至２０９が形成されている（図５）。 これらのフックは、対応するループに摺動可能に接続されている。 ループの下方で且つドームの穴に隣接して、第二の穴（図５に符号２１０で表示）が形成されている。 これらの第二の穴の目的は、以下に説明する。 ループ及びフックの形態は、図７及び図８に示した第三の片持ち式キー１１６ の拡大断面図でより明確に示してある。 図７において、第三の片持ち式キー１１ ６は、その休止位置にある。 フック２０２は、ループ２０７に当接して、第三の片持ち式キー１１６が上方に動くのを制限する。 下向きの力Ｆ（図８）を加えたとき、フック２０２はループ２０７を通り且つ第一の取り付け片１７０に形成された開口部又は穴２１０を通って、下方に摺動する。 フック２０２は、ゴム又はエラストマー製のドームシート１５０にその「底部が接する」。 その結果、極めて静かなキーストロークとなる。 本発明は、プラスチック製の包囲体又は取り付け板を打撃することでプラスチック対プラスチック同士の衝突を生じる従来技術のキーボードに伴う騒音の問題を著しく軽減するものである。 下向きの力Ｆを除去すると、片持ち式キーは弾性的な「ばね状」ドームの作用によってその休止位置に向けて上方に戻る。 フック２０２は、再度、対応するループ２０７に当接し、片持ち式キーが上方に動くのを制限する。 このフック及びループの構造は、加えた力Ｆを除去したならば、ドームのばねに起因する力により、片持ち式キーが休止位置を越えて「飛び出す」のを阻止する効果がある。 図３を参照すると、包囲体の頂部分１２０は、第一の片持ち式キー１８２が上方に動くのを制限するフック２００に対する「ループ」として機能する張り出し部２１１を備えている。 このようにして、追加の取り付け片は使用されない。 取り付け片１６９は、第二の片持ち式キー１１５のフック２０１に対するループ２ ０６を提供する。 本発明は、フック及びループの構造を採用するものとして説明したが、片持ち式キーの上方への移動停止位置を設定するその他の上方ストッパ手段も採用可能である。該ストッパ手段は、第一及び第二の相補的なインターロック要素を備え、そのインターロック要素の一方が取り付け片に設けられ、そのインターロック要素の他方が片持ち式キーに設けられるようにすることが望ましい。一つの可能な代替例は、その一端にボールが設けられた円筒形ロッドであり、該ロッドはキーキャップから下方に突出し、相関連するリング状要素に摺動可能に取り付けられる。該ボールは、リング状要素と当接し、キーが上方に動くのを制限する。また、その他の機械的構造も採用可能である。本発明の重なり合う片持ち式構造体を簡単に説明すると、一列の片持ち式キーがドームを押して、隣接する列状の片持ち式キーの取り付け片の下方に配置された列状のスイッチを作用させる。この一列の片持ち式キーに対する上方ストッパ手段の一部は、次の隣接する列の片持ち式キー（即ち、２列上にあるキー）の取り付け片に設けられている。例えば、第三の片持ち式キー１１６はドーム１５４ を押し、第二の取り付け片１７１の下方に整合されたスイッチ接点１４４ａ／１ ４４ｂを作用させる。第三列の片持ち式キー１１６に対する上方ストッパ機構は、その２列上にある第一の片持ち式キーの第一の取り付け片１７０に設けられている。細長の部材により付与されるモーメントアームが長いため、取り付け片の周りで顕著な片持ち式動作が得られるが、キーは、依然、ユーザが周知の標準的なキーボードの形態を提供し得るように密に実装され且つ配置される点でこの構造体は有利である。図９及び図１０には、本発明による片持ち式キーの構造の代替的な実施例が示してある。片持ち式キー４００は、該片持ち式キー４００を支持する堅牢なビーム４０４を有する細長の部材４０２と、可撓性の中央部材４０６とを備えている。可撓性部材４０６は、細長の部材４０２（図９）のＵ字形の切欠き部分である。図１０に示すように、可撓性部材４０６は、弾性的なドーム４０８の上方に配置され且つ該ドーム４０８に係合する。下向きの力Ｆを加えると、片持ち式キー４ ００は中間位置まで動き、そのため、ドーム４０８は、屈曲し、又はへこむ。片持ち式キー４００を中間位置を越える程度まで押すと、可撓性部材４０６は僅かに上方に曲がって、キーキャップ４１０及び堅牢なビーム４０４がその下方への動きを続けることを可能にする。これによって、可撓性部材４０６はドーム４０ ８がへこんだ後に、片持ち式キー４００を押すことを可能にするオーバートラベル（overtravel）手段を提供する。図１１及び図１２には、本発明によって構成されたスイッチメンブラン／ＰＣ Ｂインターフェース部分の概略図が示してある。包囲体の底部分１２２の支持板１２４には、矩形の通路２２０が形成されている。ゴム又は発泡材のような弾性材料から成ることが望ましい相互接続ブロック又は支持部材２２２が通路２２０ 内に配置され、又、支持板１２４の上面１２６から僅かに上方に持ち上げらている。支持板１２４は、上面１２６から上方に突出し、通路２２０に沿って整合させた多数の偏位可能な締結具２２４乃至２２７を備えている。これらの締結具は、以下に更に詳細に説明する。スイッチメンブラン１３４の上方層１３６及び下方層１３８は、上面１２６の頂部に配置され、支持部材２２２により画成されたインターフェース領域の左側（図面に関して）に伸長している。下方層１３８には、スロット２３０、 ２３ １が形成される一方、上方層１３６には、それぞれの締結部２２６、２２７を受け入れるスロット２３４、２３５が形成されている。これらのスロットの代替手段として、上方層１３６及び下方層１３８には、該当する締結部２２６、２２７ を受け入れ得る寸法とした開口部を形成してもよい。スイッチメンブラン１３４には、多数の導電性経路（下方層１３８の導電性経路２３８で示すようなもの）がパターンを成して形成されている。これらの経路は片持ち式キーの下方に配置されたスイッチ接点から周端２３９におけるインターフェース部分のパッド（下方層１３８のパッド２４０で示すようなもの）まで電気信号を送る。同様の経路及びインターフェースパッドが上方層１３６の底面（図示せず）にパターンを成して形成されている。又、下方層１３８は、上方層１３６に設けられたパッドに弾性的に係合する第一の端部２４４と、インターフェースパッド２４６を画成する第二の端部とを有する分路２４２を備えている。上方層１３６のパターンが下方層１３８のパターンに係合する結果、上方層１３ ６に対する回路接続が可能となる。 ＰＣＢ８０は支持板１２４の上面１２６の頂部に配置され、又、支持部材２２ ２により画成されたインターフェース領域の右側（図面に関して）に伸長している。 ＰＣＢ８０には、対応する締結部２２４、２２５を受け入れるスロット２４ ８、２５０が形成されている。 ＰＣＢ８０の周端２５２は、周端２３９の頂部で伸長し、ＰＣＢ８０に設けられた導電性のフェースフェースパッドはスイッチメンブラン１３４のインターフェースパッド２４０、２４６と整合する。 ＰＣＢ８ ０はスイッチメンブラン１３４の上方層１３６に隣接する位置に配置されるが、 この上方層１３６に重なり合うことはない。単一層のスイッチメンブランが採用される代替的な実施例において、ＰＣＢ８０は単一層のスイッチメンブランに単に重なり合うだけである。これと代替的に、メンブランに対するＰＣＢの方向は、支持部材２２２に代えてドームシートの一部を使用して、メンブランの上方層がＰＣＢの頂部に位置するようにすることが出来る。この場合、上方メンブラン層は、分路（２４２）を収容し、また、上方層は下方層を僅かに越えて伸長する。また、スイッチメンブラン／ＰＣＢのインターフェース部分２１８は、ＰＣＢ ８０の上方に配置された相互接続部材２５６と、スイッチメンブラン１３４とを備えている。相互接続部材２５６は、図示する目的のため図１１及び図１２に拡大して示したスイッチメンブラン１３４に関するＰＣＢ８０の相対的な高さを考慮するため、段状の形態にしてある。部材２５６は、相互接続部材の長手方向強度を増す、構造的補強部分２５８を有している。締結具２２４乃至２２７が相互接続部材２５６の外側リング２５８に嵌まる。相互接続部材２５６は、組み立てられたとき、締結具２２４乃至２２７内にスナップ嵌めしてＰＣＢ８０をスイッチメンブランの下方層１３８に保持し、又、 上方層１３６及び下方層１３８を相互に保持する。締結具２２４乃至２２７は、 下方層１３８に対する相互接続部材２５６及びＰＣＢ８０を（多少、圧縮性のある）弾性的な支持部材２２２に対して保持し、ＰＣＢ８０及び下方層１３８上に設けられたインターフェースパッド間の電気的接触を促進する。また、これらの締結具は、上方層１３６及び下方層１３８を共に保持して、メンブラン層間の電気的接続を促進する。これにより、ＰＣＢ８０は、電気的に結合されて、上方層１３６及び下方層１３８上に設けられたスイッチ接点からの電気信号を受け取る。下方層１３８からの信号は、パッド２４０を通してＰＣＢ８０に伝達される。上方層１３６からの信号は、その上に設けられたパッドを通じて、又、下方層１ ３８に設けられた分路２４２及びパッド２４６を通じてＰＣＢ８０に伝達される。支持部材２２２、相互接続部材２５６、及び締結具２２４は、ＰＣＢ８０をスイッチメンブラン１３４に接続するためのインターフェース手段を提供する。追加的な実施例として、相互接続部材２５６には、力集中ノブ２５４が多数、 形成されており、該ノブは、ＰＣＢ８０上の所定の位置に対し、又、支持部材２ ２２により画成された接触面領域内のスイッチメンブラン１３４に圧力を集中する。個々のキーがキー支持体内を垂直方向に動く、従来のキー構造体におけるプラスチック対プラスチック同士の支承インターフェースに伴う問題点を解消する点で本発明による片持ち式キーボードは、従来技術のキーボードよりも有利である。本発明のもう一つの有利な点は、片持ち式キーの全て列が取り付け片に沿って一体のユニットとして成形される点である。組み立て中、一つの取り付け片を支持体に固着することによってキー全体の列をキーボード上に配置することが可能となる。これは、そのそれぞれのキー支持体内に、１０１個のキー本体を個々に組み立てる場合よりも効率的である。また、本発明は、包装スペースを節約するスイッチメンブラン／ＰＣＢのインターフェース部分を提供するという利点がある。この新規なインターフェース部分であること、及びインジケータランプの下方にてキーボードの右側コーナ部分に小型のＰＣＢ板を配置することは、比較的幅の狭いキーボードの構造を可能にするものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１０月２５日【補正内容】 補正後の請求の範囲 １． コンピュータのキーボードにして、 （ａ）支持板（１２４）と、 （ｂ）第一のユニットとを備え、該第一のユニットが、 前記支持板（１２４）に固着された第一の取り付け片（１７０）と、 第一の片持ち式キー（１１４）の第一の列（９０）とを備え、該第一の片持ち式キー（１１４）の各々が、一端が第一の取り付け片（１７０）に撓み可能に取り付けられ、他端がキーキャップ（１８２）に結合された少なくとも一つの細長の部材（１８８）を有し、該個々の第一の片持ち式キー（１１４）が休止位置から押された作用位置まで可動であり、 （ｃ）第二のユニットを備え、該第二のユニットが、 前記支持板（１２４）に固着された第二の取り付け片（１７１）と、 第一の片持ち式キー（１１４）の第一の列（９０）に隣接し且つ該第一の列（ ９０）の一部に重なり合う第二の片持ち式キー（１１５）の第二の列（９２）とを備え、該第二の片持ち式キー（１１５）の各々が、一端が第二の取り付け片（ １７１）に撓み可能に取り付けられ、他端がキーキャップ（１８３）に結合された少なくとも一つの細長の部材（１８９）を有し、該個々の第二の片持ち式キー（１１５）が休止位置から押された作用位置まで可動であり、 （ｄ）前記取り付け片（１７０、１７１）と支持板（１２４）との中間に配置され、前記第一のユニットの下方に整合された一列のスイッチ接点（１４３）を有するスイッチメンブラン（１３４）と、 前記取り付け片と支持板（１２４）との中間に配置され、一列の弾性的ドーム（１５３）を有するドームシート（１５０）と、を備え、 前記第二の片持ち式キー（１１５）の細長の部材（１８９）が、前記第一のユニットの下方でドームシート（１５０）の対応するドーム（１５３）及び対応するスイッチ接点（１４３）の上方に伸長し、前記第二の片持ち式キーが、該第二の片持ち式キーがその作用位置に押されたとき、対応するスイッチ接点を作用させることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ２． 請求の範囲第１項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記第一の取り付け片（１７０）には穴（１７７）が形成され、 前記一列のスイッチ接点（１４３）が前記第一の取り付け片（１７０）の対応する穴（１７７）の下方に整合され、 前記一列の弾性的ドーム（１５３）が前記第一の取り付け片（１７０）の対応する穴（１７７）を通って上方に伸長することを特徴とするコンピュータのキーボード。 ３． 請求の範囲第１項乃至第２項の何れかにに記載のコンピュータのキーボードにして、 個々のドーム（１５３）が、対応する第二の片持ち式キーが押されたとき、対応するスイッチ接点を作用させる手段を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ４． 請求の範囲第１項乃至第３項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記第一の取り付け片（１７０）及び前記片持ち式キー（１１４）の第一の列（９０）が単一の一体のユニットとして形成され、 前記第二の取り付け片（１７１）及び第二の列（９２）の片持ち式キー（１１ ５）が単一の一体のユニットとして形成されることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ５． 請求の範囲第１項乃至第４項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記片持ち式キー（１１４、１１５）が異なる色のキーを形成する少なくとも二つの異なる色の材料の一方で形成されることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ６． 請求の範囲第１項乃至第５項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記片持ち式キーの細長の部材が蛇行形状のヒンジ（１９４）によりそれぞれの取り付け片に取り付けられることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ７． 請求の範囲第１項乃至第５項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記片持ち式キーの細長の部材が「Ｓ」字形ヒンジ（１９４）によりそれぞれの取り付け片に取り付けられ、個々の「Ｓ」字形ヒンジが取り付け片に取り付けられた第一の曲げ部分（３００）と細長の部材に接続された第二の曲げ部分（３ ０２）とを備え、該第一の曲げ部分が第二の曲げ部分の断面厚さ（Ｔ ₂ ）よりも薄い断面厚さ（Ｔ ₁ ）であることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ８． 請求の範囲第１項乃至第７項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記個々の片持ち式キー（４００）が休止位置と作用位置との間の中間位置を通って可動であり、 前記ドーム（４０８）が、片持ち式キーが前記中間位置に押されたとき屈曲し得るようにされ、 前記片持ち式キーの個々の細長の部材（４０２）が、中間位置を越えて押されたとき、第二の片持ち式キーが下方への動きを続けるのを許容するオーバートラベル手段を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ９． 請求の範囲第１項乃至第８項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、片持ち式キーの少なくとも一つの列が「シングル−ワイド」のキー及び「マルチ−ワイド」キーを有し、該「シングル−ワイド」キーが第一の幅の狭小なキーキャップ、「マルチ−ワイド」キーが第一の幅よりも広い第二の幅の幅の広いキーキャップ、「マルチ−ワイド」キーが幅の広いキーキャップをそれぞれの第一及び第二の取り付け片に接続する多数の細長の部材をそれぞれ有し、 該多数の細長の部材の各々が、関係付けられたドーム及びスイッチ接点の上方に配置されることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １０． 請求の範囲第１項乃至第９項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記ドームシート（１５０）及びスイッチメンブラン（１３４）には、整合された穴が形成され、 前記キーボードが、 前記取り付け片を前記支持板（１２４）に固着するクリップ手段を更に備え、 該クリップ手段が、ドームシート（１５０）に形成された整合穴及びスイッチメンブラン（１３４）を通って伸長し、取り付け片（１７０−１７１）を支持板（ １２４）に接続する複数の締結部材を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １１． 請求の範囲第１項乃至第１０項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記片持ち式キー（１１４、１１５）、ドームシート（１５０）及びスイッチメンブラン（１３４）を収容する頂部分（１２０）及び底部分（１２２）を有する包囲体（５２）であって、前記底部分（１２２）に形成された開口部（１６６ ）包囲体（５２）を備え、 前記ドームシート（１５０）が、包囲体の底部分（１２２）に形成された開口部（１６６）を貫通して伸長し、コンピュータのキーボードを支持する周縁部分（１６４）を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １２． 請求の範囲第１項及び第３項乃至第１１項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記第一及び第二の取り付け片（１７０−１７１）には、穴（１７７−１７８ ）が形成され、 第三のユニットを備え、該第三のユニットが、 前記支持板（１２４）に固着され、穴（１７９）が形成された第三の取り付け片（１７２）と、 第二の片持ち式キー（１１５）の第二の列（９２）に隣接し且つ該第二の列（ ９２）の一部に重なり合う第三の片持ち式キー（１１６）の第三の列（９４）とを備え、第三の片持ち式キー（１１６）の各々が、その一端が第三の取り付け片（１７２）に撓み可能に取り付けられ、その他端がキーキャップ（１８４）に結合された少なくとも一つの細長の部材（１９０）を備え、第三の片持ち式キー（ １１６）の各々が休止位置から押された作用位置まで可動であり、 前記スイッチメンブラン（１３４）が、それぞれの第一、第二、第三の取り付け片（１７０−１７２）の対応する穴（１７７−１７９）の下方に整合された多数列のスイッチ接点（１４３−１４５）を有し、 前記ドームシート（１５０）が、それぞれ第一、第二、第三の取り付け片（１ ７０−１７２）の対応する穴（１７７−１７９）を通って上方に伸長する多数列の弾性的ドーム（１５３−１５５）を有し、 第三の片持ち式キー（１１６）の細長の部材（１９０）が、第二の取り付け片（１７１）及び対応するスイッチ接点（１４４）を貫通して伸長する対応するドーム（１５４）の上方を伸長し、第三の片持ち式キー（１１６）が、該第三の片持ち式キーがその作用位置に押されたとき、対応するスイッチ接点（１４４）を作用させ、 第三の片持ち式キーの上方への移動停止位置を設定する上方ストッパ手段を備え、該上方ストッパ手段が、相補的な第一及び第二のインターロック構成要素を備え、該第一のインターロック構成要素が第一の取り付け片（１７０）に設けられ、第二のインターロック構成要素が個々の第三の片持ち式キー（１１６）に設けられることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １３． 請求の範囲第１２項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記上方ストッパ手段の第一のインターロック構成要素が、前記穴（１７７） に隣接して第一の取り付け片（１７０）に形成されたループ（２０７）を備え、 前記上方ストッパ手段の第二のインターロック構成要素が、第三の片持ち式キー（１１６）のキーキャップ（１８４）から下方に突出するフック（２０２）を備え、該フック（２０２）が、第三の片持ち式キーが押されたとき、該第三の片持ち式キーが下方に移動するのを許容し得るように応するループ（２０７）内で摺動可能に相互に接続され、第三の片持ち式キーが下方に移動するのを許容し、 該フックが対応するループに当接し、第三の片持ち式キーがその休止位置にあるとき、前記フックが、対応するループに当接して、第三の片持ち式キーが上方に動くのを制限することを特徴とするコンピュータのキーボード。 １４． 請求の範囲第１３項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記ドームシート（１５０）が第一、第二及び第三の取り付け片（１７０−１ ７２）の下方に配置され、 前記第一の取り付け片（１７０）が、対応するループ（２０７）の下方に整合された第二の穴（２１０）を有し、 前記フック（２０２）が、個々の第三の片持ち式キー（１１６）が押されたときに対応する第二の穴（２１０）を通り、前記ドームシート（１５０）に接触することを特徴とするコンピュータのキーボード。 １５． 請求の範囲第１項乃至第１４項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、 前記スイッチメンブラン（１３４）が、（１）対応する片持ち式キーにより作用され得る位置に配置されるスイッチ接点と、（２）導電性の第一のインターフェースパッド（２４０、 ２４６）と、（３）スイッチ接点から第一のインターフェースパッドまで電気信号を送る導電性経路（２３８、２４２）とを備え 前記スイッチメンブラン（１３４）に重なり合う位置に配置されたプリント回路板（８０）であって、前記スイッチメンブラン（１３４）の上の対応する第一のインターフェースパッドに対する導電性の第二のインターフェースパッドを有するプリント回路板と、 前記プリント回路板を前記スイッチメンブラン（１３４）に接続するインターフェース手段とを備え、該インターフェース手段が、 支持部材（２２２）と、 前記プリント回路板（８０）及びスイッチメンブラン（１３４）の上方に配置された相互接続部材（２５６）と、 前記相互接続部材（２５６）に下向きの圧力を加え、前記プリント回路板（８ ０）を前記スイッチメンブラン（１３４）と共に支持部材（２２２）に付勢し、 第一及び第二のインターフェースパッド間の電気的接触を促進させる締結手段とを備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １６． コンピュータのキーボードにして、 支持板（１２４）と、 該支持板（１２４）に作用可能に取り付けられた複数のキーと、 前記キーと支持板（１２４）との中間に配置されたスイッチメンブラン（１３ ４）であって、（１）該当するキー（２）によって作用可能な位置に配置されたスイッチ接点と、該スイッチ接点から遠方の位置に配置された導電性の第一のインターフェースパッド（２４０、２４６）と、（３）スイッチ接点から第一のインターフェースパッドまで電気信号を伝達する電導性経路（２３８、２４２）とを有するスイッチメンブラン（１３４）と、 スイッチメンブラン（１３４）の第一の導電性インターフェースパッドに重なり合う位置に配置されたプリント回路板（８０）であって、該当する第一のインターフェースパッド用の第二の導電性インターフェースパッドを有するプリント回路板と、 該プリント回路板を前記スイッチメンブラン（１３４）に接続するインターフェース手段と、を備え、該インターフェース手段が、 支持部材（２２２）と、 前記プリント回路板（８０）及びスイッチメンブラン（１３４）の上方の位置に配置された相互接続部材（２５６）と、 該相互接続部材（２５６）に下向きの圧力を加え、前記プリント回路板（８０ ）をスイッチ部材（１３４）と共に付勢して、前記支持部材（２２２）に押し付け、第一のインターフェースパッドと第二のインターフェースパッドとの電気的接触を促進させる締結手段と、を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １７． 請求の範囲第１５項又第１６項に記載のコンピュータのキーボードにして、前記相互接続部材（２５６）が、インターフェース面領域内にてスイッチメンブラン（１３４）上の選択した位置に集中的な圧力を加える複数の集中ノブ（２ ５４）を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １８． 請求の範囲第１５項又第１６項に記載のコンピュータのキーボードにして、前記支持部材（２２２）が、前記締結手段により前記相互接続部材に加えられた下向きの圧力により圧縮可能な弾性材料で形成されることを特徴とするコンピュータのキーボード。 １９． 請求の範囲第１５項又第１６項に記載のコンピュータのキーボードにして、前記締結手段が、前記相互接続部材に締め付けられて、下向きの力を加える少なくとも一つの撓み可能な締結具（２２４−２２７）を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ２０． コンピュータのキーボードにして、 選択した形態にて配置され、その個々のキーがその休止位置から押された作用位置まで可動である複数のキー（５４）と、 キーをその休止位置に向けて偏倚させ得るように、関係付けられたキーに対する弾性的ドームを有するドームシート（１５０）と、 前記キー及びドームシート（１５０）を包み込む包囲体（５２）であって、開口部（１６６）が形成された包囲体と、を備え、 前記ドームシート（１５０）が、前記包囲体の開口部を貫通して伸長し、コンピュータのキーボードを支持する周縁部分を有することを特徴とするコンピュータのキーボード。 ２１． 請求の範囲第２０項に記載のコンピュータのキーボードにして、前記ドームシート（１５０）の周縁部分が前記開口部（１６６）を貫通して伸長する立上り部分（１６４）を備えることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ２２． 請求の範囲第２０項又は第２１項に記載のコンピュータキーボードにして、前記包囲体（５２）が、頂部分（１２０）及び底部分（１２２）を有し、 前記開口部（１６６）が該底部分に形成されることを特徴とするコンピュータのキーボード。 ２３． 請求の範囲第２０項、第２１項又は第２２項の何れかの項に記載のコンピュータのキーボードにして、前記包囲体（５２）が、前面及び背面を有し、 前記開口部（１６６）が前記包囲体（５２）の前面に形成されることを特徴とするコンピュータのキーボード。

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