专利名称：一体型键顶以及使用该键顶的键盘输入装置和计算机的制作方法
技术领域：
本发明涉及键顶成形体以及使用该键顶的键盘输入装置和计算机。
以往，作为计算机和字处理机等的键盘输入装置，在按下各键顶进行操作并闭合电接点时，是通过引导机构和伸缩式(pantagraph)机构使键顶动作，这一点已为人们所熟知。
但是，近几年来，特别是在有关笔记本型等携带用的计算机等方面人们正在寻求更加小型轻量化、尤其是薄型化，作为其中一环，有关键盘输入装置，也要求做得更薄。
但是，在利用了上述以往的引导机构和伸缩式机构的键盘输入装置的情况下，由于在键顶和电接点之间需要有设置这些机构的空间，因而，确实难以达到充分的薄型化。
因此，例如就像实开平6-38358号公报中所示出的那样，人们考虑到，通过相对周围的框架部分经由铰链(hinge)连接键顶，并在用该铰链支持的状态下使键顶动作，尽力缩小键顶和电接点之间的空间。
然而，在该铰链式的情况下，虽然使键顶的下方(与电接点之间)小型化并谋求键盘输入装置更进一步薄型化。但是实际上，在探讨具体化时，特别是有关铰链部分，必须考虑强度(能经受由外力作用引起的破损等的绝对的强度)，对反复进行键盘输入操作的耐久性(疲劳强度)和键按下操作中所需要的操作力。进而，要考虑到对操作力的作用位置的偏移的转换动作的准确性或者制造/组装的容易性等。在实现作为键盘输入装置的薄型化方面，为了满足这些必要条件，最合适地设定铰链部分的各尺寸(长度、厚度、宽度的总和等)以及位置等，是相当困难的。
即，首先，就铰链部分的长度而言，由于各键盘部分的大小受键盘的面积和键配置等的制约，而且，就键顶本身的面积而言，从键盘输入操作性的观点来看也必须要在规定面积以上，因此，框架和键顶之间的间隔受到限制。铰链部分的长度通常由于是以该框架和键顶的间隔来规定，因此，不能很长地设定在规定长度以上。
另外，就铰链部分的厚度和宽度(宽度的总和＝各铰链部分的宽度×条数)而言，在确保铰链部分的强度(绝对强度)方面，希望都是大的好，另一方面，由于加大了键顶的按下操作力，因而降低了操作性。
换言之，就铰链部分的厚度而言，从给操作力的影响的观点来看，薄的一方是理想的，但为了确保强度(绝对强度)，厚的一方是合适的。通常，就受应力直接影响的耐久性来说，铰链厚度的2次方有效，另外，就受弹簧力直接影响的操作力而言，铰链厚度的3次方有效。
另一方面，就铰链部分的宽度(宽度的总和)而言，在较低的抑制操作力方面，窄的一方为好，但为了确保强度(绝对强度)，还是宽的一方有利。但是，对于来自平常未设想的横方向或斜方向等的键操作力的作用，由于即使铰链宽度宽，也不太有效，因此就绝对强度而言，铰链宽度的影响比较小。
另外，就铰链部分的位置(即是说，在键顶的哪一部分设定铰链部分)，当在键顶的指定的一边的中央部分设定铰链部分的情况下，当操作力偏离键顶的中央部分作用在铰链宽度方向的端部时(所谓侧向挤压时)，由于通过铰链部分的扭曲变形而使另一端凸出，因而电接点难以闭合。即，难以保持对于操作力的作用位置的偏移的转换动作的准确性。这种现象，在横向长度的键顶的场合时尤为显著。
进一步说，在通常的键盘输入操作中，即使用预定的制动器部分限制相对铰链部分的框架部分的固定点为中心的位移动作产生的冲程(stroke)，键顶也会被位移。换言之，由于通过上述制动器的作用键顶位移冲程被抑制固定范围以下，因此关于键顶一边的整个宽度(即不仅是在一边的端部一侧也是在中心部分)，即使设置了铰链部分，也不能对提高耐久性(疲劳强度)产生那样好的影响。不如通过增大铰链宽度增大所需的操作力，另外，若要避免这一点，就不得不使铰链厚度变薄那么多，在装入用不同材料形成的铰链部分时，由于不好用等，反而往往带来不方便。
如以上那样，在实现作为键盘输入装置的薄型化方面，为了满足上述的必要条件，最合适地设定铰链部分的各尺寸和位置是相当困难的。
本发明是鉴于上述技术课题而提出的，其目的在于，对有关铰链部分的强度、耐久性、操作性以及其它的必要条件进行最合适的设计，提供了制造和装配容易的铰链式的薄型化的一体型键顶以及使用了该键顶的键盘输入装置和计算机。
为此，本申请的第1发明的特征在于，多个键顶是对其周围的框架部分一体地形成的一体型键顶，各键顶的指定的一边的两端近旁分别通过伸展为指定的宽度和厚度的略成直线形状的铰链部分，相对于上述框架，被连接成可以位移，并一体地形成上述键顶和铰链部分以及框架部分。
另外，本申请的第2发明的特征在于，在上述第1发明中，上述键顶、铰链部分以及框架部分是使用塑性材料而一体成形的。
此外，本申请的第3发明的特征在于，在上述第2发明中，上述铰链部分就其厚度t(mm)和宽度的和W(mm)来说，在0.25≤t≤0.6，而且2≤W≤10的范围内，被设定以便满足820t+W≤14。
在这里，之所以将铰链部分的厚度t作为上述范围是因为，在与键顶和框架部分一起将铰链部分用塑性材料一体成形时，对于长时期使用，在厚度t不满0.25(mm)时，即使能确保操作感觉良好，也得不到充分的耐久性，另外，有时也会有绝对强度不够，另一方面，若厚度t超过0.6(mm)，则即使耐久性充分，操作感觉也会变差。另外，之所以将铰链部分的宽度(宽度的和)W作为上述的范围。是由于对于长时间使用，在宽度w不满2(mm)情况下，即使能确保操作感觉良好也不能获得充分的耐久性，另一方面，在宽度w超过10(mm)时，即使耐久性充分，操作感觉也会变差。
此外，就铰链部分的厚度t和宽度(宽度之和)w来说，之所以8≤20t+w≤14，是因为在8＞20t+w的区域，即使能确保操作感觉良好，也不能获得充分的耐久性，另一方面，在20t+w＞14的区域，即使耐久性良好，操作感觉也会变差。
另外，本申请的第4发明的特征在于，在上述第1发明中，上述铰链部分是用金属制的或塑性材料制的板材制成的。
此外，本申请的第5发明的特征在于，在上述第4发明中，上述铰链部分是用金属制的板材料制成，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，在0.1≤t≤0.25，而且1≤w≤6的范围内被设定以便满足4≤20t+w≤8。
在这里，之所以将铰链部分的厚度t作为上述的范围，是由于在与键顶和框架一起将由金属制的板材制成的铰链部一体成形时，对于长期间使用，在厚度t不满0.1(mm)情况下，即使能确保操作感觉良好也不能获得充分的耐久性，另外，有时也有绝对强度不够的情况。另一方面，若厚度t超过0.25(mm)，则即使耐久性充分，操作感觉也会变差。另外，之所以将铰链部分的宽度(宽度之和)作为上述的范围，是由于对长时期使用，在宽度w不满1(mm)情况下，作为铰链宽度过窄不能确保强度，处理也变得困难，另外，宽度超过6(mm)时，即使耐久性充分，操作感觉也会变差。还有，就铰链部分的厚度t和宽度(宽度之和)w而言，之所以4≤20t+w≤8，是由于在4＞20t+w的区域，即使能确保操作感觉良好也不能获得充分的耐久性，另一方面，在20t+w＞8的区域，即使耐久性充分，操作感觉也会变差。
另外，本申请的第6发明的特征在于，在上述第4发明中，上述铰链部分是用塑性材料制的板材料制成，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，被设定在0.1≤t≤0.5，而且2≤w≤10的范围内，以便满足7≤20t+w≤12。
在这里，之所以将铰链部分的厚度t作为上述的范围，是由于在与键顶和框架部分一起将由塑性材料制的板材制成的铰链部分一体成形时，对长时期使用，在厚度t不满0.1(mm)情况下，即使能确保操作感觉良好也不能获得充分的耐久性，另外，也有绝对强度不足的时候，另一方面，若厚度t超过0.5(mm)，即使耐久性充分，操作感觉也会变差。另外，之所以将铰链部分的宽度(宽度之和)w作为上述的范围，是由于对于长时期的使用，在宽度w不足2(mm)情况下，即使能确保操作感觉良好，也不能获得充分的耐久性，另一方面，若宽度w超过10(mm)，即使耐久性充分，操作感觉也会变差，另外，会产生超过键顶宽度的情况。
此外，就铰链部分的厚度t和宽度(宽度之和)w而言，之所以7≤20t+w≤12，是由于在7＞20t+w的区域，即使能确保操作感觉良好，也不能获得充分的耐久性，另一方面，在20t+w＞12的区域，即使耐久性充分，操作感觉也会变差。
另外，本申请的第7发明的特征在于，在上述第1～第6中任何一个发明中，在上述各键顶的按下操作部分和与上述铰链部分的连接端部之间，设置了比上述按下操作部分还要低地设定的指定长度的低位部分。
另外，本申请的第8发明的特征在于，它具备具有多个键顶的键盘、对应各键顶设置的电接点，以及在该电接点和上述键顶之间配置的接点按压部件、并且是通过上述键顶的按下操作、经由上述接点按压部件使上述电接点闭合的键盘输入装置，并且在上述键盘中，使用涉及上述第1～第7的任何一个发明的一体型键顶。
此外，本申请的第9发明的特征是，作为计算机具备涉及上述第8发明的键盘输入装置。
图1是示出涉及本发明的实施形态1的计算机的一例的斜视图。
图2是示出涉及上述实施形态1的计算机的键盘输入装置的结构的分解斜视图。
图3是涉及实施形态1的键顶的平面说明图。
图4是沿着图3中的IV-IV线的纵向断面说明图。
图5是示出涉及实施形态1的键顶的按下操作状态的纵向断面说明图。
图6是示出在涉及实施形态1的键顶的按下操作时的点按(click)特性一例的曲线图。
图7是示出涉及实施形态1的键顶的铰链部分的厚度和宽度的最佳范围的曲线图。
图8是涉及本发明的实施形态2的键顶的平面说明图。
图9是沿着图8的IX-IX线的纵向断面说明图。
图10是示出涉及实施形态2的键顶的铰链部分的厚度和宽度的最佳范围的曲线图。
图11是涉及本发明的实施形态3的键顶平面说明图。
图12是沿着图11的XII-XII的纵向断面说明图。
图13是示出涉及实施形态3的键顶的铰链部分的厚度和宽度的最佳范围的曲线图。
图14是涉及本发明的实施形态4的键顶的平面说明图。
图15是沿着图14的XV-XV的纵向断面说明图。
图16是涉及本发明的实施形态5的键顶的平面说明图。
图17是沿着图16的XVII-XVII的纵向断面说明图。
实施形态1以下，根据附图详细说明本发明的实施形态。
图1是示出涉及本发明的实施形态1的计算机1的一例的斜视图。如该图所示那样，上述计算机1例如是携带用的笔记本型的计算机，相对于主体部分的框体2，盖体4设置为可以开闭。在上述主体部分的框体2中设置了键盘输入装置3，另一方面，在盖体4中设置了例如具备液晶面板的显示部分5。
上述键盘输入装置3如从图2完全了解的那样，顺序地重叠着加强板7、膜片开关板(membrance switch sheet)8、点按橡胶9以及一体型键顶10，例如通过使用粘接剂相互固定而形成一个整体。
上述加强板7例如是金属制品，被安装在主体部分框体2的上侧，并对加到键盘输入装置3中的键操作力起着增强作用。在本实施形态中，作为该加强板7，例如使用厚度为0.8(mm)的铝制的板材。
另外，上述膜片开关板8，具体结构未图示，但具有与从以往清楚地知道的结构完全相同的断面构造，在上下2块电极板之间，除去对应于键顶11的下方的部分外中间装入由电绝缘层形成的衬垫，通过按下操作键顶11，经由以下所述的点按橡胶(click rubber)9，上侧(可动一侧)的电极板对着由加强板17上面所支持的下侧(固定一侧)的电极板被按压，就使两电极的接点之间导通。
上述点按橡胶9配设在键顶11的下方(电接点之间)，如以后更详细地说明那样，在键顶11被按下操作时，将上述上侧(可动一侧)的电极板对着下侧(固定一侧)的电极板按压，形成闭合电接点的接点按压部件，同时，为了使键顶11的按下操作具有一种节度感(点按(click)感)，各键顶11位置于它的各凸状部分9a上。
另外，上述一体型键顶10是并排着各自对应于在键盘输入操作中所需要的文字、数字、符号等键符号的键顶，在本实施形态中，如以后所述那样全部键顶11作为与框架部分12一起一体成形的键顶成形体而被构成。另外，上述膜片开关板8及点按橡胶9分别是与键顶成形体10大致相同的大小，并分别被一体成形。
还有，在上述键顶成形体10的上侧，也可以重叠只覆盖它的框架部分12的盖板Sc(装饰板)而被配置。
如图3和图4所示那样，各键顶11从俯视角度看大致形成为矩形形状，并位于分别对应于框架12而形成的略成矩形形状的开口部分13内。
在本实施形态中，各键顶11，它的指定的一边(在图3的例子中是上边)的两端近旁，经过延伸为指定的宽度和厚度的略呈直线形状的铰链部分15相对，上述框架部分12而被连接起来，通过被按下操作，如由图5清楚地知道那样，以相对上述铰链部分15的框架部分12的固定部分15a为支点，各键顶11向下方转动，进行作为操作键的弯曲动作。还有，在该键盘输入操作时，键顶11的转动动作，通过铰链部分15所连接的一边的底部11S的下面触到点按橡胶后停止而被限制。就是说，用上述一边的底部11S和点按橡胶9形成制动器机构。
在本实施形态中，就全部的键顶11而言，各键顶11、铰链部分15以及框架部分12使用指定的塑性材料，并作为整体物体(键顶成形体10)而成形，作为该塑性材料，在本实施形态中，例如使用了ABS(丙烯腈·丁二烯.苯乙烯)树脂。
再者，作为上述点按橡胶9的材料，例如使用了硬度(肖氏硬度)为50度左右的硅橡胶。而且，在该点按橡胶9和上述键顶成形体10的粘接(具体地说，是键顶成形体10的框架部分12的下面和点按橡胶9的上面的粘接)中，例如应用了双面粘接带(例如日本电工株式会社生产的No.5302A)。或者，也可能通过以热加工的方式(热力)组装。
在选定上述键顶成形体10的树脂材料时，在物性上将疲劳强度(耐久性)高，以及弯曲弹性率比较小(铰链力小)作为主要基准进行选定。具体地说，将以下的物性值作为基准进行选定。
a)疲劳限度(对于重复107次而言)1.52.0(Kg/mm2)b)弯曲弹性率100～200(Kg/mm2)。
作为满足这二个物性值的树脂材料，除ABS树脂外，尼龙树脂(尤其是，尼龙·ABS的混合物、或在尼龙中加入玻璃纤维等无机物等)、氯化乙烯树脂(尤其是混合了ABS树脂和丁腈橡胶等)或聚丙烯树脂等适用。
以下示出将上述ABS树脂作为材料而使用了的键顶成形体10的成形方法·条件等的一个例子。
·键顶成形体的主要尺寸(mm)长×宽×基本厚度＝120×280×3·铰链部分的断面(矩形断面)尺寸(mm)厚度t×宽度w＝0.3×5(例1)，0.4×4(例2)，0.5×4(例3)再者，上述宽度w是2个铰链部分15的各个宽度W1，W2之和。
·成形方法注射模塑成形(热流道(hot runner)与冷流道(coldrunner)并用)·成形机注射模塑成形机(住友重型机械株式会社制造；型号P165/75)·树脂温度180℃·金属模温度60℃·注射压力120Mpa(例1)，100Mpa(例2)，85Mpa(例3)在如上所述按下键顶11后进行键盘输入操作时，要求作为伴随键盘输入操作的一种节度感的点按感，但该点按感是通过伴随键顶11的按下操作的进行，操作负荷增加，若达到某一界限值，则在形成点按橡胶9的凸部9a的侧壁部分产生压曲而获得的。就是说，由于该侧壁部分的压曲现象突然产生大的挠度使操作负荷下降，该操作负荷的急剧下降给操作感觉作为一种节度感的点按感。
图6是示出在键顶11的按下操作时的点按特性的一个例子的曲线图，曲线6a表示在下方没有配置点按橡胶9的状态下在单独只按下操作键顶11时操作力对冲程的变化特性，另外，曲线6b表示在只将点按橡胶9(即是将点按橡胶9的凸部9a直接地)单独按下操作时操作力对冲程的变化特性，再有，曲线6c表示在将点按橡胶9配置在下方的正常的状态下(参照图4和图5)按下操作了键顶11时的综合操作力对冲程的变化特性。
如从上述图6的曲线图清楚地知道那样，在未使用点按橡胶9时(参照曲线6a)，键顶11的操作力随着冲程的增加只是上升，中间暂时不下降。因此，这时，不能获得作为在键操作时的节度感的点按感。
另一方面，在只将点按橡胶9单独地进行了按下操作时(参照曲线6b)，操作力继续上升，随着冲程的增加，一旦，若操作力达到峰值(最大值Cb1)，由于压曲现象突然产生大的冲程并使操作力下降，若下降到下限值Cb2，随着冲程的增加操作力再次上升。因此，这时，就产生作为在键操作时的节度感的点按感。还有，这时，作为表示点按感的程度的指标的点按率CR(％)用下面的算式(1)算出。
·CR〔％〕＝{(Cb1-Cb2)/Cb1}×100… (1)这样的在键顶11的按下操作中的操作力暂时下降现象是因为，如上述那样，通过进行按下操作，在形成噪音橡胶9的凸部9a的侧壁部分产生压曲现象，根据点按橡胶9的形状、尺寸和材料性质等，能够获得不同的点按特性。
然后，在将点按橡胶9配置在下方的正规状态下(参照图4和图5)按下操作了键顶11时(参照曲线6c)，其操作力变为将键顶单独时(曲线6a)和点按橡胶单独时(曲线6b)的操作力相加的综合的操作力，但即使就该综合的操作力而言，伴随着进行按下操作，操作力暂时下降现象也会明显地出现，比点按橡胶单独时的点按率还要低，可获得明确的点按感。
在本实施形态中，更希望得到50％以上的点按率CR，另外，设定了在产生该点按感的时刻，点按橡胶9的凸部9a的背面一侧被推压在膜片开关板8上(参照图5)，并闭合电接点。
接着，就有关上述铰链部分15的纵向断面的基本尺寸的决定方法进行说明。
在本实施形态中，为了确定铰链部分15的厚度t和宽度w的最佳范围，制作了各种有关铰链部分15的厚度t和宽度w的尺寸不同的键顶11的样品，将这些样品与各个点按橡胶9相互组合，进行了作为键顶11的操作感觉及耐久性的试验。还有，上述宽度w是2个铰链部分15的各个宽度W1，W2的和(W＝W1+W2)。
以下示出在该试验中使用的键顶(样品)的材料，基本尺寸以及噪音橡胶的特性。
·使用的塑性材料ABS树脂(成形条件是上述那样。)·键顶的宽度尺寸12(mm)
·点按橡胶的特性(橡胶单独时)峰值负荷(图6中的Cb1值)＝50(g)，点按率CR＝70％另外，以下示出耐久性试验的试验条件等。
·试验装置键盘耐久性试验装置(Ico engineering公司制造；型号RA500)·试验负荷350(g)·试验速度2次/秒·试验冲程10(mm)(最大)·压头顶端的曲率半径R＝10(mm)；材料缩醛树脂(Derlin)·判定基准在断定键顶操作时的开关功能差或外观有异常时，就判定为耐久寿命到了。而且，在即使增加1000万次的重复负荷，一点异常也没有看到时就认为合格。
此外，就操作感觉而言，在感觉到在键顶的按下操作中所需要的力变大，操作感变重时，就判定为感觉变差。
另外，在该操作感觉试验中判定为性能变差时，以及在耐久性试验中判定为寿命到期时和在耐久性试验中进行了合格判定时，分别就有关样品，测定了点按率CR。
在图7的曲线图中示出试验结果。在该图7中，符号G表示在1000万次(107次)的耐久性试验中是合格的，而且，操作感觉也是良好的。这时，点按率CR为50％以上。另外，符号B1表示在耐久性试验中是合格的，但操作感觉差。此时，点按率CR不是50％。此外，符号B2表示操作感觉良好(这时，点按率CR为50％以上)，但在耐久性试验中判定为异常。
由图7的曲线图可知，关于铰链部分15的厚度t，在不足0.25(mm)时，操作感觉良好，点按率CR也能确保在50％以上，但不能获得充分的耐久性。这时，由于铰链厚度薄，因而成形性差，另外，即使认为能无故障成形，但由于绝对强度不足，也包含寿命提前到期。另一方面，在厚度t超过0.6(mm)时，耐久性充分，但操作感觉变差。
另外，关于铰链部分15的宽度，在不足2(mm)时，操作感觉良好，并能确保点按率也在50％以上，但不能得到充分的耐久性。另一方面，在宽度超过10(mm)时，耐久性充分，但操作感觉变差。
因此，作为铰链部分15的厚度t和宽度w必需设定在0.25≤t≤0.6，而且2≤w≤10的范围内。
而且，即使在上述的范围内，通过厚度t和宽度w的尺寸的组合，就操作感觉和耐久性双方来说，也不能得到良好的结果。亦即，厚度t和宽度w的双方尺寸的组合，只在图7中的直线7a和直线7b之间的区域时，就操作感觉和耐久性的双方来说，能得到良好的结果。在直线7b的上侧区域，耐久性充分，但操作感觉变差。另外，在直线7a的下侧的区域，操作感觉良好，并且点按率CR也能确保在50％以上，但不能得到充分的耐久性。
直线7a和直线7b，可以分别用以下的式子(2)、(3)来表示。
·直线7aw+20t-8＝0…(2)·直线7bw+20t-14＝0 …(3)因此，为了获得有关操作感觉和耐久性两方的良好结果，人们发现为了全满足以下条件，设定铰链部分15的厚度t和宽度w就行。这与在图7中附加斜线表示的区域相符合。而且，在本实施形态1中，根据有关条件进行了铰链部分15的尺寸设定。
·厚度t(mm)的范围0.25≤t≤0.6…(4)·宽度w(mm)的范围2≤w≤10…(5)·厚度t和宽度w的2个尺寸的组合8≤20t+w≤14…(6)然后，在本实施形态1中，根据有关条件进行了铰链部分15的尺寸设定。
另外，除上述ABS树脂外，还使用满足上述的材料选定的基准物性值(疲劳限度1.5～2.0(Kg/mm2)；弯曲弹性率100～200(Kg/mm2)的树脂材料，就是说，使用尼龙树脂(特别是在尼龙·ABS的混合物，或尼龙中加入玻璃纤维等无机物的树脂等)、氯乙烯基树脂(特别是掺和了ABS树脂和丁腈橡胶等树脂等)以及聚丙烯使键顶成形体10的材料成形，并进行了与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但即使有关哪种材料，都示出与上述ABS树脂的情况相同的倾向，并示出了大致相同的数值范围。此外，作为其它的树脂材料，例如即使是聚碳酸酯树脂、丙烯酰基树脂、聚乙烯树脂也都示出了与上述ABS树脂情况相同的倾向。
另外，再设想例如所谓空格键等大型的键的场合，将键顶11的宽度变更为40(mm)并进行与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但显示与上述的键顶宽度12(mm)时相同的倾向，就数值范围讲也能得到相同的结果。
如以上所述的那样，使用设定了铰链部分15的厚度t和宽度w的键顶成形体10组装上述键盘输入装置3(参照图2)。因此，组装比较容易，而且，能够获得就有关铰链部分的强度、耐久性、操作性等其他必要条件进行最佳设计的铰链式的薄型化的键盘输入装置。
另外，使用该键盘输入装置3组装了上述携带用的计算机1(参照图1)。由此，作为计算机能够谋求更进一步薄型化。
如以上所说明的那样，若依据本实施形态，由于各键顶11通过上述铰链部分15对周围的框架部分12被连接成能够转动，因此，与利用以往的引导机构和伸缩式机构的键顶相比，就能使键顶11的下方(即与电接点之间)小型化，就有可能谋求键盘输入装置3更进一步薄型化。
这时，由于上述铰链部分15被设置在键顶11的指定的1边的两端近旁，因此，即使在键盘输入的操作力偏离键顶11的中央部分并作用在铰链宽度方向的端部时(所谓推压时)，通过铰链部分15的扭曲变形就能抑制另一端一边凸出，防止电接点难以闭合。即，与在键顶指定一边的中央设置了铰链部分的情况相比较，能够提高对于操作力的作用位置的离散的转换动作的准确性。
另外，由于铰链部分15只在键顶11指定/边的两端近旁被设置，因此与在整个上述1边设置铰链部分的情况相比，不会引起键盘输入操作力的增大，并能将铰链部分设定为厚壁，有可能提高铰链部分的强度(绝对强度)，对于来自通常未设想的横方向或斜方向等键操作力的作用，能有效地防止铰链部分15的损坏。另外，还提高成形性。
此外，关于多个键顶11，由于键顶11、铰链部分15以及框架部分12使用塑性材料整体成形，因此就像用铰链连接并且装置用不同材料形成的键顶及其周围的框架部分的情况一样，在制造和装配过程中不会花费很多工时和工夫，对键盘输入装置3的组装也容易，并能降低制造成本。
另外，特别是上述铰链部分15，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，在0.25≤t≤0.6，而且2≤w≤10的范围内，由于进行了满足8≤20t+w≤14那样地设定，因此，关于与键顶11和框架部分12一起用塑性材料将铰链部分15一体成形的情况，在良好地维持键盘输入操作中的操作性方面，能够确保在长期使用时的耐久性(疲劳强度)。
此外，由于要将上述键顶成形体10装配键盘输入装置3，因此，装配比较容易，而且能够获得就有关铰链部分的强度、耐久性、操作性等其他必要条件进行最佳设计的铰链式的薄型化的键盘输入装置。
另外，由于要使用该键盘输入装置3装配上述携带用的计算机1，因此，有可能谋求作为计算机的更进一步薄型化。
实施形态2下面，说明有关本发明的实施形态2。再在以下的说明中，在与上述实施形态1中的情况相同的部分附上相同的符号，再多的说明被省略。
在本实施形态中，如图8和图9所示那样，连接键顶21指定1边(图8中的上边)的两端近旁的各铰链部分25与键顶21以及其周围的框架部分22本来就是以不同材料形成的。在本实施形态中，作为该铰链部分25的材料，使用的是金属制成的板材料，例如使用了在JIS C5210中规定的磷青铜板材。
而且，既然将设定为指定厚度和宽度的磷青铜板材设置在成形型内的指定部位，那么，例如就使用ABS树脂进行所谓插入(insert)成形，并将键顶21、铰链部分25和框架部分22进行了一体(整体)成形。再者，在用于铰链部分21中的插入材料(磷青铜板材)的一端端部近旁设定了指定直径的孔部分25h，该孔部分25h在成形型内被设置，以便以成形状态位于键顶21的上述1边的底部21s的背面。
由此，铰链部分25的一端用穿透上述孔部分25h的突起部分21b被固定在上述1边的底部21s的背面，另一方面，另一端以插入框架部分22内的状态连接键顶21和框架部分22。
下面，说明有关上述铰链部分25的纵向断面的基本尺寸的决定方法。
在本实施形态中，为了决定铰链部分25的厚度t和宽度w(W＝W1+W2)的最佳范围，将铰链部分25的厚度t和宽度w进行各种变更，并进行与实施形态1时相同的操作感觉和耐久性的试验。
在该试验中使用的键顶(样品)的材料，基本尺寸、点按橡胶的特性，以及操作感觉和耐久性的试验的试验装置·条件·判定方法等假定都与实施形态1的情况相同。
将试验结果示于图10的曲线图中。该图10中的符号G、B1和B2分别表示与实施形态1的情况相同的结果。
从图10的曲线图可知，就铰链中分25的厚度t而言，在不足0.1(mm)时，操作感觉良好，并且点按率CR也能确保在50％以上，但不能获得充分的耐久性。另一方面，在厚度t超过0.25(mm)时，耐久性充分，但操作感觉变差。
另外，关于铰链部分25的宽度w，在不足1(mm)时，作为铰链宽度过窄，难以确保强度，另外，作为铰链部分的使用(操纵)性变得极差。再者，在下限值时，若厚度是指定范围，则显示出良好的结果。另一方面，在宽度超过6(mm)时，耐久性充分，但操作感觉变差。
因此，作为铰链部分25的厚度t和宽度w，必需设定在0.1≤t≤0.25，且1≤w≤6的范围内。
而且，即使在上述范围内，通过厚度t和宽度w的尺寸的组合，就操作感觉和耐久性的两方而言，也不能获得良好的结果。亦即，厚度t和宽度w的2个尺寸的组合，只在图10中的直线10a和直线10b之间的区域时，才能获取有关操作感觉和耐久性的双方的良好的结果。在直线10b的上侧区域，耐久性充分，但操作感觉变坏。另外，在直线10a的下侧区域，操作感觉良好，并且点按率CR也能确保在50％以上，但不能获得充分的耐久性。
直线10a和直线10b能够分别用以下算式(7)、(8)表示。
·直线10aw+20t-4＝0…(7)·直线10bw+20t-8＝0…(8)因此，就操作感觉和耐久性的双方而言，为了得到良好的结果，人们懂得，为要完全满足以下的条件，设定铰链部分25的厚度t和宽度w就可以。这与在图10中附加斜线表示的区域相符合。而且，在本实施形态2中，根据有关条件进行了铰链部分25的尺寸设定。
·厚度t(mm)的范围0.1≤t≤0.25…(9)·宽度w(mm)的范围1≤w≤6…(10)·厚度t和宽度w的2个尺寸的组合4≤20t+w≤8…(11)另外，将铰链部分25的材料，改变为各种上述磷青铜以外的例如在JIS G4801中规定的弹簧钢或在JIS G4307中规定的不锈钢(例如SUS304)等其他的金属制成的板材，并进行了与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但不管是哪种材料，都示出了与上述磷青铜的情况相同的倾向。此外，例如设想所谓空格键等大型键的情况，并将键顶11的宽度变更为40(mm)，进行了与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但显示出与上述键顶宽度12(mm)的情况相同的倾向，即使在数值范围内也能得到相同的结果。
以上，如所说明那样，若依据本实施形态，有关键盘输入装置3更进一步薄型化和对操作力的作用位置的离散的转换动作的准确性的提高。另外，有关将键顶成形体装入键盘输入装置3以及装配具备该键盘输入装置3的计算机1，都能够起到与上述实施形态1相同的效果。
而且，这时，由于使用金属制成的板材形成了铰链部分25，因此，与键顶21和周围的框架部分22比较，在铰链部分25中能够使用机械的、物理的特性的优质材料，与使用相同材料使它们全部成形的情况相比较，能够提高铰链部分25的强度(绝对强度)和耐久性(疲劳强度)。另一方面，由于铰链部分25只被设置在键顶21的指定1边的两端近旁，因此，与在上述1边的整个宽度上设置铰链部分的情况相比，能够不引起键盘输入操作力的增大并将铰链部分25设定为厚壁，并有可能提高铰链部分25的强度(绝对强度)，对来自通常未设想到的横方向或斜方向等的键操作力的作用，能有效地防止铰链部分25的损坏。另外，在制造时，也能提高在键顶21和框架部分22之间装配铰链部分25(金属制的板材)时的使用性。
此外，就多个键顶21而言，由于键顶21、铰链部分25和框架部分22被整体地成形，因此，就像用铰链连接并组装用不同材料形成的键顶及其周围的框架部分的情况那样，在制造和装配中，不费很多工时和工夫，向键盘输入装置3的装配也很容易，也能降低制造成本。
另外，尤其是上述铰链部分25是用金属制的板材形成，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，在0.1≤t≤0.25，且1≤w≤6的范围内，由于被设定以满足4≤20t+w8，因此，有关与键顶21和框架22一起把用金属制的板材形成的铰链部分25一体成形的情况，在良好地维持了键盘输入操作中的操作性方面也能确保长期使用时的耐久性(疲劳强度)。
实施形态3下面说明有关本发明的实施形态3。
在本实施形态中，如图11和图12所示，连接键顶31的指定1边(图11的上边)的两端近旁的各铰链部分35，与实施形态2的情况相同，键顶31和其周围的框架部分32本来是以不同材料形成的，但在本实施形态中，作为该铰链部分35的材料是塑性材料制的板材，例如使用了PET树脂制的板材。
而且，既然将设定为指定厚度和宽度的PET树脂的板材设置在成形型内的指定部位，那么就使用例如ABS树脂进行所谓插入成形，并将键顶31、铰链部分35和框架部分32进行了一体成形。再者，在铰链部分31中使用的插入材料(PET树脂制的板材)的一端的端部近旁，和在实施形态2中的情况一样，设置了指定直径的孔部分35h，该孔部分35h设置在成形型内，以便使其以成形状态位于键顶31的上述1边的底部31s的背面。
由此，铰链部分35，它的一端以贯穿上述孔部分35h的突起部分31b被固定在上述1边的底部31s的背面，另一方面，另一端以插入框架部分32内的状态，连接键顶和框架部分32。
下面，说明有关上述铰链部分35的纵向断面的基本尺寸的决定方法。
在本实施形态中，也进行与上述实施形态1和2相同的试验，并用相同的方法，决定铰链部分35的厚度t和宽度w(W＝W1+W2)的最佳范围。
在图13的曲线图中示出试验结果。在该图13中的符号G、B1和B2分别表示与实施形态1和2的情况相同的结果。
从图13的曲线图中，就铰链部分35的厚度t而言，不足0.1(mm)时，操作感觉良好，点按率CR也能确保在50％以上，但不能得到充分的耐久性。这时，由于铰链厚度特别薄(0.05(mm))，因此引起绝对强度不够，从而也包含寿命提前到期。另一方面，当厚度t超过0.5(mm)时，耐久性充分，但操作感觉变坏。
另外，关于铰链部分35的宽度，在不足2(mm)时，操作感觉良好，点按率CR也能确保在50％以上，但不能得到充分的耐久性。另一方面，若宽度W超过10(mm)，即使耐久性充分，但操作感觉也会变差。
因此，作为铰链部分35的厚度t和宽度w，必需设定在0.1≤t≤0.5，且2≤w≤10的范围内。
而且，即使在上述范围内，由于厚度t和宽度w的尺寸的组合，就操作感觉和耐久性的双方而言，不能得到良好的结果。亦即，厚度t和宽度w的2个尺寸的组合，只在图13的直线13a和直线13b之间的区域时，操作感觉和耐久性的双方才能得到良好的结果。在直线13b的上侧区域，耐久性充分，但操作感觉不好。另外，在直线13a的下侧区域，操作感觉良好，点按率CR也能确保在50％以上，但不能得到充分的耐久性。
直线13a和直线13b，可以分别用以下算式(12)、(13)来表示。
·直线13aw+20t-7＝0 …(12)·直线13bw+20t-12＝0 …(13)因此，为了得到有关操作感觉和耐久性的双方的良好的结果，人们发现，设定铰链部分35的厚度t和宽度w就行，以便全部满足以下条件。这与在图10中附加斜线表示的区域相符合。而且，在本实施形态2中，根据有关条件，进行了铰链部分25的尺寸设定。
·厚度t(mm)的范围0.1≤t≤0.5 …(14)·宽度w(mm)的范围2≤w≤10 …(15)·厚度t和宽度w的2个尺寸的组合7≤20t+w≤12 …(18)另外，作为上述PET树脂以外的板材，将铰链部分35的材料变为例如聚碳酸脂树脂的板材，进行与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但显示出与上述PET树脂情况大致相同的倾向。作为上述铰链部分35的材料，在键顶31和框架部分32的成形材料(母材)的组合时，如果比起该毋材来，是熔化温度或可以成形温度为更高的树脂材料就可以使用。
此外，设想例如所谓空格键等大型键的情况，将键顶11的宽度变为40(mm)，并进行了与上述相同的操作感觉和耐久性的试验，但显示了与上述键顶宽度12(mm)的情况相同的倾向，即使就数值范围而言，也能得到同样的结果。
以上，如所说明的那样，若依据本实施形态，除了在铰链部分35中使用的材料不同这一点外，与上述实施形态2相同，基本上能够取得相同的效果。
特别地，上述铰链部分35是塑性材料制的板材，就其厚度t(mm)和宽度w(mm)而言，由于被设定在0.1≤t≤0.5，且2≤w≤10的范围内以便满足7≤20+w≤12，因此，就与键顶31和框架部分32一起把用塑性材料制的板材形成的铰链部分35一体成形的情况而言，在良好地维持键盘输入操作中的操作性方面，能确保长时期使用时的耐久性(疲劳强度)。
实施形态4下面说明有关本发明的实施形态4。该实施形态4示出上述实施形态2或3的变形例。
亦即，用金属制的或塑性材料制的板材形成铰链部分并通过插入成形，在键顶和框架一体成形时，如图14和图15所示那样，将板材40不仅延长到铰链部分45，而且延长到键顶41和框架42后形成，将这样的板材40定位并设置在成形型内，进行插入成形。
这时，框架42具有比内部更高强度的芯材料并被加固。另外，框架部分42一侧和铰链部分45的连接强度以及铰链部分45的支持强度也将提高。此外，关于键顶41一侧，由于板材40被延长到键顶41的大约中央部分，并被4个地方的突起部分41b固定，因此，键顶一侧和铰链部分45的连接强度以及支持强度能够提高。
实施形态5下面，说明有关本发明的实施形态5。
在本实施形态中，如图16和图17所示那样，在上述各键顶51的按下操作部分51a和向铰链部分55的连接端部51b之间，设置了比上述按下操作部分51a还要低地被设定的指定长度的低位部分51b。该低位部分51c的长度Lc最理想的是被设定为是铰链部分55的长度Lh的1/2以上。
这样，在本实施形态中，由于在上述键顶51的按下操作部分51a和向铰链部分55的连接端部51b之间，设置了比按下操作部分51a还要低地被设定的指定长度的低位部分51c，因此，在按下键顶51进行键盘输入操作时，在关于操作力难以作用于该低位部分51c方面，能够使操作力的作用点远离向上述铰链部分55的连接端部51b。其结果，引起操作力的作用点从按下操作部分51a的大约中央向铰链部分55一侧偏离，能有效地防止闭合电接点所需要的操作力的增大，以及随之而来的操作性的恶化和向铰链的过大应力作用。
再者，本发明不限于以上的实施形态，在不离开其要点的范围内，不言而喻可以作各种改进或设计上的各种变更。
像以上那样，若根据本申请的方案1的发明，由于各键顶通过上述铰锭部分对周围的框架被连接成可以转动，因此，与利用以往的引导机构和伸缩式机构的情况相比，能够使键顶的下方(就是说与电接点之间)小型化，并有可能谋求键盘输入装置更进一步薄型化。
在这种情况下，由于上述铰链部分被设置在键顶的指定1边的两端近旁，因此，即使在键盘输入的操作力偏离键顶的中央部分并作用在铰链宽度方向的端部时(所谓挤压时)，也能够抑制由于铰链部分的扭曲弯形而使另一端凸起并能够防止电接点难以闭合现象发生。
另外，由于铰链部分被设置只在键顶的指定1边的两端近旁，因此，与将铰链部分设置上述整个1边的情况相比，不会引起键盘输入操作力的增大，并能够将铰链部分设定为厚壁，并能提高铰链部分的强度(绝对强度)，对来自通常未设想到的横方向或斜方向等的键操作力的作用力，能有效地防止铰链部分的损坏。另外，在用树脂一体成形键顶时成形性也将提高。
另外，若根据本申请的方案2的发明，基本上起到与上述方案1的发明相同的效果。特别地就多个键顶而言，由于使用塑性材料将键顶、铰链部分和框架部分进行一体成形，因此，就像用铰链连接并装配用不同材料形成的键顶及其周围的框架部分的情况那样，在制造和装配中不用花费很多的工时和工夫，向键盘输入装置组装也容易，制造成本也可以降低。
此外，若根据本申请的方案3的发明，基本上能起到与上述方案2的发明的相同的效果。特别是，上述铰链部分，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，由于被设定在0.21≤t≤0.6，且2≤w≤10的范围内，以便满足8≤wt+w≤14，因此，关于使用塑性材料将铰链部分与键顶及框架部分一起进行了一体成形的情况，在良好地维持了在键操作中的操作性方面，能够确保长期使用时的耐久性(疲劳强度)。
另外，若根据本申请的方案4的发明，基本上能起到与上述方案的发明的相同的效果。特别是，由于使用金属制的或塑性材料制的板材形成铰链部分，因此，与键顶和周围的框架部分相比，能够在铰链部分使用机械的，物理的特性好的材料，与使用相同材料使它们的全部成形的情况相比较，能够提高铰链部分的强度(绝对强度)和耐久性(疲劳强度)。在这种情况下，由于铰链部分只在键顶的指定1边的两端近旁被设置，因此，与在上述整个1边设置铰链部分的情况相比，不会引起键盘输入操作力的增大，并能够将铰链部设定为厚壁，有可能提高铰链部分的强度(绝对强度)，对于来自通常未设想到的横方向或斜方向等的键操作力的作用，在能有效地防止铰链部分的损坏方面，制造时也能提高在将铰链部分(金属制的或塑性材料制的板材)安装在键顶和框架部分之间时的使用性。
另外，若根据本申请的方案5的发明，基本上能起到与上述方案4的发明的相同的作用。特别是，上述铰链部分是用金属制的板材形成的，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，由于被设定在0.1≤t≤0.25，且1≤w≤6的范围内，以便满足4≤20t+w≤8，因此，有关将用金属制的板材形成的铰链部分与键顶和框架部分一体成形的情况，在良好地维持了键盘输入操作中的操作性方面，也能确保长期使用时的耐久性(疲劳强度)。
另外，根据本申请的方案6的发明，基本上能起到与上述方案4的发明的同样的效果。特别是，上述铰链部分是用塑性材料制的板材形成的，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，由于被设定在0.1≤t≤0.5，且2≤w≤10的范围内，以便满足7≤20t+w≤12，关于将使用塑性材料制的板材形成的铰链部分与键顶及框架部一体成形的情况，在良好地维持了键盘输入操作中的操作性方面，能够确保长期使用时的耐久性(疲劳强度)。
另外，根据本申请的方案7的发明，基本上能起到与上述方案1～方案6的发明中任何1项的同样的效果。而且，加之，在上述各键顶的按下操作部分与向上述铰链部分的连接端部之间，由于设置了比上述按下操作部分更低地被设定的指定长度的低位部分，因此，在按下键顶进行键盘输入操作时，在操作力难以作用于该低位部分方面，能够使操作力的作用点远离向上述铰链部分的连接端部。由此，能够有效地防止使电接点闭合所需要的操作力的增大，以及随之而来的操作性的恶化和对铰链部分的过大的应力的作用。
另外，若根据本申请的方案8的发明，就有关装入键盘输入装置的一体型键顶而言，能够起到与上述方案1～方案7的发明中任何一个发明的同样的效果。加之，作为键盘输入装置，组装比较容易，而且，能够获得就有关铰链部分的强度、耐久性、操作性及其他必要条件进行最佳设计的铰链式的薄型化的键盘输入装置。
此外，若根据本申请的方案9的发明，就装入计算机的键盘输入装置而言，能够起到与上述方案8的发明的相同的效果，而且，能够请求作为计算机的更进一步的薄型化。
权利要求
1.一种一体型键顶，多个键顶是相对其周围的框架部分整体成形的一体型键顶，其特征在于，各键顶的指定的1边的两端近旁，分别通过伸长为指定的宽度和厚度的略呈直线形状的铰链部分，相对上述框架部分能转动地被连接，并使上述键顶、铰链部分和框架部分整体地被形成。
2.权利要求1记载的一体型键顶，其特征在于，上述键顶、铰链部分和框架部分是使用塑性材料而一体成型的。
3.权利要求2记载的一体型键顶，其特征在于，上述铰链部分，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，被设定在0.25≤t≤0.6，且2≤w≤10的范围内，以满足8≤20t+w≤14。
4.权利要求1记载的一体型键顶，其特征在于，上述铰链部分是用金属制的或塑性材料制的板材。
5.权利要求4记载的一体型键顶，其特征在于，上述铰链部分是用金属制的板材形成的，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，被设定在0.1≤t≤0.25，且1≤w≤6的范围内，以满足4≤20t+w≤8。
6.权利要求4记载的一体型键顶，其特征在于，上述铰链部分是用塑性材料制的板材形成的，就其厚度t(mm)和宽度之和w(mm)而言，被设定在0.1≤t≤0.5，且2≤w≤10的范围内，以满足7≤20t+w≤12。
7.权利要求1记载的一体型键顶，其特征在于，在上述各键顶的按下操作部分与向上述铰链部分的连接端部之间，设置了比上述按下操作部分更低地被设定的指定长度的低位部分。
8.一种键盘输入装置，该装置包括具有多个键顶的键盘、对应各键顶而设置的电接点以及在该电接点和上述键顶之间配置的接点按压部件，并且是通过上述键顶的按下操作，经由上述接点按压部件使上述电接点被闭合的键盘输入装置，其特征在于，在上述键盘中，使用权利要求1记载的一体型键顶。
9.计算机，其特征在于具备在权利要求8中记载的键盘输入装置。
全文摘要
本发明提供制造和装配容易的铰链式的薄型化的一体型键顶以及使用该键顶的键盘输入装置和计算机。多个键顶是对周围的框架部分通过整体成型而形成的一个体型键顶,其特征是,在各键顶的指定的1边的两端近旁,通过伸长为指定的宽度和厚度的略呈直线形状的铰链部分对框架能够转动地被连接,上述键顶、铰链部分和框架使用塑性材料被一体成型,另外,上述铰链部分厚度t(mm)和宽度之和w(mm)被设定在0.25≤t≤0.6,2≤w≤10,以满足8≤20t+w≤14。
文档编号H01H13/702GK1195129SQ9810589
公开日1998年10月7日 申请日期1998年3月26日 优先权日1997年3月27日
发明者表野匡, 内泽学 申请人:三菱电机株式会社