JPH0458129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、タイプライター、電子計算機の入
出力装置、ワードプロセツサーなどの事務機械に
おいて、キーのタツチ感を改善し、長時間のキー
操作に耐え得るようにしたキーボードのキーに関
するものである。

〔従来の技術〕

各種事務機械のキーボードに配設されているキ
ーは、上下動自在にして上方への復帰習性を付与
されたキーレバーに取付けられ、上面または上面
と前面に文字、記号等が表示されるもので、通常
合成樹脂で形成されている。

そして、この種のキーは操作性を考慮して質量
が小さく、軽い押圧力で操作される。しかし、重
量感に乏しい指に対する追従性が良すぎると、し
つかりしたタツチ感が得られず、また押圧力が大
きすぎると大きな反力を受けるため、長時間に亘
つてキーを操作していると、指が痛くなるという
不都合があつた。

そこで、キーの重量を増大し、キーのタツチ感
を重くすることも考えられるが、その場合には以
下に述べるような種々の不具合を伴い、実用性に
欠ける。

すなわち、押圧初期、つまり指がキーを押し下
げようとした瞬間、キーは静止状態からいきなり
動こうとするが、キーは重量増加により十分な慣
性を有しているので、理論上無限大の加速度αと
なり（実際には指およびキーは完全な剛体ではな
いのである有限値をとる）、Ｆ＝mα（但し、Ｆは
力、ｍはキー全体の質量）で示される通り、大き
な力Ｆを必要とする。

したがつて、指がキーに当つた瞬間、その反力
が指に非常に大きな力となつて作用するため、指
や関節が痛くなり、長時間のキー操作に耐えられ
なくなる。

また、無限大に近い加速度αで動き出したキー
がそのストロークいつぱいまで動く過程を考えて
みると、キーは十分な慣性を持つているので、一
旦動き出したら復帰用ばねの力に逆らつてどんど
ん動こうとする訳で、時には指の動きより早い速
度で動こうとする。

そのため、指に対する反力が小さくなり、タツ
チ感がなくなる。これを防ぐためにばねの力を大
きくすることも考えられるが、そうするとキーを
押し下げるにつれてばねの反力が増し、操作性を
低下させる。

次に、キーがストロークいつぱいまで押し下げ
られて停止した時を考えると、今度は前述の押圧
初期とは逆に速度が零となるので、理論上−∞の
加速度が生じる。したがつて、この時にも指に大
きな反力が作用し、指や関節等を痛める。

このような従来の単に質量に大きくしたキーの
押圧操作時における動荷重（反力およびタツチ感
の強さと対応する）と時間との関係は、第４図に
仮想線で示すようになる。この図から明らかなよ
うに、押圧初期と終期（最押下位置）で非常に大
きな動荷重が発生して強いタツチ感があるが、そ
の中間では動荷重が殆んどなくなるためタツチ感
がなくなる。

さらに、キーが復帰する場合を考えると、特に
ピアノのスタツカート奏法の如くキーを弾くよう
に操作した場合、キーは指から離れた状態でばね
の力により復帰するわけであるが、上限位置で停
止した際、キーの上昇速度が零になり、加速度α
が−∞に近い値となる。

そのため、反動でキーが僅かながら沈み込み、
初期位置への復帰が遅れ、しかもキーが沈むと連
結して同一キーを押圧操作した場合、タツチ感が
感じられなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、このような従来のキーボードのキ
ーにおける種々の問題を解決するためになされた
ものであり、キー操作時のタツチ感を良好にし、
しかも指や関節に痛みを感じるようなことがな
く、長時間のキー操作も容易に行なえるようにす
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明によるキーボードのキーは、上記の目
的を達成するため、上下動自在で上方への復帰習
性を付与されたキーレバーに取付けられたキーの
内部に錘部材をダンパ効果を発揮し得る部材を介
して配設したものである。

上記ダンパー効果を発揮し得る部材（ダンパー
部材）としては、天然ゴムもしくは合成ゴム等の
成形物、発泡樹脂、ばね、あるいは粘性流体など
を用いることができる。

〔作用〕

この発明によるキーボードのキーは、キーの内
部に配設された錘部材の比較的大きな慣性力とそ
れを保持するダンパー部材のタンパー効果とによ
つて次のような作用をなす。

すなわち、押圧初期にキーが下降し始める際に
は、ダンパー部材のダンパー効果によつて錘部材
の静止し続けようとする慣性力の影響を少なくし
て指に加わる反力を軽減し、その後錘部材もキー
と同動するようになるため、適度なタツチ感を与
えながらキーが指の動きに追従し、最下位置に達
してキーの下降が停止しても錘部材はその慣性力
でタンパー部材にエネルギを蓄えさせながらさら
に若干下降し続けるため、急激に大きな反力が発
生するようなことはない。

その後、ダンパー部材に蓄えられたエネルギに
よつてキーが上方に運動しようとすると、指にそ
の反力を感じることになる。

このように、キー操作時のタツチ感が常に良好
となり、しかも押圧初期及び終期に過大な反力が
発生するようなことがなくなるので、操作者が指
や関節に痛みを感じるようなことが殆んどなくな
り、長時間のキー操作も容易になる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図はこの発明に係るキーボードのキーの一
実施例を示す断面図である。

同図において、１はキーボード、２はキーボー
ド１に設けられた挿通孔３を貫通して上下動自在
に配設され、上端にキー４が取付けられ下端がプ
ツシユスイツチ５に作動連結されたキーレバー
で、このキーレバー２はコイルばね６によつて常
時上方への復帰習性を付与されている。

キー４は合成樹脂によつて一体に形成されるこ
とにより円筒状もしくは立方体状の本体４Ａと、
同じく合成樹脂によつて形成され、前記本体４Ａ
の下端開口を閉塞する蓋４Ｂとで殻構造体をな
し、その上面もしくは上面と前面に所定の文字、
記号等が表示され、内部に錘部材７がダンパー効
果を発揮し得る部材（以下「ダンパー部材」と称
す）８を介して配設されている。

錘部材７としては、鉄、鉛等の質量体が用いら
れる。一方、ダンパー部材８としては天然ゴム、
合成ゴム等の弾性を有する成形物とか、発泡ウレ
タン、発泡シリコン等の発泡樹脂が用いられ、こ
のダンパー部材８内に前記錘部材７が埋設されて
いる。なお９はプツシユスイツチ５が取付れられ
たプリント基板もしくはシヤーシである。

次に、上記構成からなるキーの押圧操作とその
作用効果を第２図に基づいて説明する。

先ず、第１図に示す状態すなわち押圧前の状態
においては、錘部材７がその自重によりダンパー
部材８の錘部材７と対応する下部側を所定量圧縮
した状態でダンパー部材８のほぼ中央に位置して
いる。

この状態において、第２図ａに示すように指で
キー４の上面を押圧操作すると、錘部材７に比べ
て軽いキー４自体はコイルばね６の付勢力に抗し
て沈みはじめるが、肝心の錘部材７はダンパー部
材８の働きにより静止状態を維持する。

すなわち、ダンパー部材８の錘部材７に対応す
る下部側が膨張し、上部側が圧縮されることで錘
部材７は静止状態を維持しようとし、ダンパー部
材８の圧縮によりエネルギが蓄積される。

したがつて、錘部材７を備えているにも拘ら
ず、指への反力Ｒは押圧初期において大きな反力
とはならず、軽いキーと同様な操作力で操作で
き、前述のエネルギが蓄えられる量に応じてその
反力が徐々に増加していく。

ダンパー部材８の圧縮量は押圧操作が進むにつ
れて増加し、ついに錘部材７に加速度を与える量
にまで達し、錘部材７をキー４と一体に移動させ
る。

第２図ｂはこの時の状態を示す。この場合、押
圧途中における反力Ｒは指に感じる反力の最大値
となるが、ダンパー部材８の働きにより反力Ｒも
加速度αも決して無限大に近い値にはなり得な
い。

ここで、オペレータが押圧力を変化させると、
例えば押圧力を強める方向に変化させれば、ダン
パー部材８の上部側が錘部材７によつてより一層
圧縮され、エネルギの蓄積が増加するので反力Ｒ
も増加し、より重量感のあるキータツチとなる。
逆に押圧力を弱める方向に変化させれば、錘部材
７のみがダンパー部材８のエネルギで動こうとす
るが、その反作用がキー４自体に与えられるの
で、キー４全体としては指の動きに追従する。

さらに押圧が進むと、指の押圧力を変えない限
りダンパー部材８のエネルギと錘部材７の慣性に
よる反力Ｒとが釣合い状態を保つため、十分な操
作感を得ることができる。第２図ｃはこの時の状
態を示す。

次に、キー４が最大ストロークまで下降し、第
２図ｄに示すように最下位置で停止すると、キー
４自体はその位置で停止するが、錘部材７は慣性
により更に下方に運動し続けようとするので、錘
部材７の加速度αは極く僅かな値しかとらない。

また、キー４本体は加速度がある程度大きな有
限値をとるものの質量が小さいため、Ｆ＝mαで
示される力Ｆはそれほど大きな値をとらず、した
がつて反力Ｒも小さい。

加えて、錘部材７が下方に運動し続けダンパー
部材８の下部側を圧縮してエネルギを蓄えだす
と、このエネルギによつてキー４本体も下方へ微
少ではあるが動こうとするため、指に感じる反力
Ｒは一層僅かなものとなる。

このようにして最下位置で停止したキー４の内
部では錘部材７がダンパー部材８の下部側を圧縮
してエネルギを蓄えつつ止まつた後、今度は逆に
エネルギの放出により上方に運動しようとするの
で、指はその反力を感じることができる。

また、錘部材７のその後の動きは、ダンパー部
材８の内部で上下に運動（振動）を繰り返そうと
するが、ダンパー部材８のダンパー作用によりそ
の振動の減衰は速く、指をキー４から離す動作に
は殆んど支障をきたすことがない。

上述した実施例のキーによる押圧操作時の動荷
重（反力：タツチ感）と時間との関係は第４図に
実線で示すようになり、仮想線で示す従来のキー
（単に質量を大きくしたもの）による特性に比べ
て、押圧初期と押圧終期（最下位置）での反力が
小さく、指にしつくりと密着した理想的なタツチ
感を得ることができる。しかも過大な反力が発生
しないので指や関節等の痛みが少なく、長時間に
亘る操作が可能になる。

また、キーが最上位置に復帰して停止した時、
錘部材７はダンパー部材８内でダンパー効果を受
けつつ短時間ではあるが上下に運動し続けるの
で、反力は僅かなものとなり、キー４のバウンド
量を少なくでき、初期位置への復帰を早めること
ができる。

この場合、キー４本体と錘部材７の固有振動数
を異ならせておけば、互いに干渉し合つてキー４
のバウンドを阻止するため、初期位置への復帰が
より一層早くなり、同一キーの連続操作に良好な
タツチ感を与えることができる。

なお、錘部材７とダンパー部材８の材質選定お
よびダンパー部材８の錘部材７の上下に位置する
部分の厚みを加減すれば、タツチ感を変えること
が可能である。

第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図で
あり、ａはダンパー部材としてグリス、オイル等
の粘性流体２０を用いた例、ｂは上下一対ずつ合
計４つのコイルばね２１で錘部材７を弾性的に支
持した例、ｃは一対の板ばね２２で錘部材７を支
持した例、ｄはゴム、発泡体等のダンパー部材２
３に錘部材としての金属粉末２４を混入した例、
そしてｅは粘性流体２０と金属粉末２４の懸濁液
を用いた例である。

なお、錘部材として適当な質量を有する金属粉
末を用いても、その１粒ずつの重量は小さいがキ
ー４の内部に収納する金属粉末の合計重量が最適
な錘部材７の塊と同じになるような量でダンパー
部材に混入すれば、充分に錘部材としての作用を
なす。

また、第３図ａ及びｅに示したように、ダンパ
ー部材として粘性流体２０を用いる場合はそれよ
り比重が大きい錘部材７あるいは金属粉末２４が
キー４の静止状態では下部に沈むことになるが、
押圧初期にはその錘部材７あるいは金属粉末２４
が粘性流体２０のダンパ作用を受けながらキー４
の下面から浮く方向に相対変位し、押圧終期には
逆に沈む方向に相対変位して、それぞれ反力の発
生を軽減できるので何等差し支えない。

その他の変形例としては、第３図ａとｂとの組
み合わせ、すなわち粘性流体２０とコイルばね２
１とを併用し、これらでダンパー効果を持たせた
り、ａとｅとを組み合わせるなど種々の変更が可
能である。

さらに、同図ｄの構成においては、金属粉末２
４を含んだゴム等のダンパー部材２３をキー４に
注入成形することが可能であり、また錘部材７を
ゴム等にインサート成形した後、キー４本体を多
重成形して一体構造にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によるキー
ボードのキーは、その内部にダンパー効果を発揮
し得る部材を介して錘部材を配設したので、キー
が指にしつくり密着して指の持つ押圧時のエネル
ギを最も効率よくキーの運動エネルギに変換する
ことができ、キー操作時のタツチ感が向上すると
共に、押圧初期及び終期に過大な反力が発生する
ことがなくなるので、操作者の指や関節が痛くな
るようなことが殆んどなくなり、長時間のキー操
作を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るキーの一実施例を示す
断面図、第２図は押圧操作と効果を説明するため
の図で、ａは押圧初期、ｂは押圧途中、ｃは押圧
後期、ｄは最下位置に停止した状態、第３図ａ〜
ｅはそれぞれこの考案の他の実施例を示すキーの
断面図、第４図はこの発明によるキーと従来の単
に質量を大きくしたキーの押圧操作時の動荷重
（タツチ感）と時間との関係を比較して示す線図
である。 １……キーボード、２……キーレバー、４……
キー、５……プツシユスイツチ、６……圧縮コイ
ルばね、７……錘部材、８……ダンパー部材、２
０……粘性流体、２１……コイルばね、２２……
板ばね、２３……ダンパー部材、２４……金属粉
末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下動自在で上方への復帰習性を付与された
   キーレバーに取付けられたキーの内部に錘部材を
   ダンパー効果を発揮し得る部材を介して配設した
   ことを特徴とするキーボードのキー。 ２ ダンパー効果を発揮し得る部材は、天然もし
   くは合成ゴム等の成形物であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のキーボードのキー。 ３ ダンパー効果を発揮し得る部材は、発泡樹脂
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のキーボードのキー。 ４ ダンパー効果を発揮し得る部材は、ばねであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   キーボードのキー。 ５ ダンパー効果を発揮し得る部材は、粘性流体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のキーボードのキー。