入力装置
【課題】小型で薄型の入力装置を構成でき、操作部を操作して動作部材の変形を検出する際、操作力により基板などとの接続部に過大な力が作用するのを防止する。
【解決手段】下部ケース２の凹部２４内に動作部材４が収納され、蓋体３が固定される。動作部材４は、４隅に固定部４２が設けられ、この固定部４２が下部ケース２の凹部２４の底面２４ａと蓋体３とで挟持されて固定される。動作部材４には、操作部４１の周囲の４方向に、前記固定部４２よりも厚さ寸法の薄い変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが設けられ、この変形部に歪み検出素子が取り付けられている。操作ノブ４１ａを操作して変形部を変形させたときに、その力がケース内にのみ作用し、接続端子６１，６２，６３，６４と基板などとの接続部に過大な力が作用しない。
【解決手段】下部ケース２の凹部２４内に動作部材４が収納され、蓋体３が固定される。動作部材４は、４隅に固定部４２が設けられ、この固定部４２が下部ケース２の凹部２４の底面２４ａと蓋体３とで挟持されて固定される。動作部材４には、操作部４１の周囲の４方向に、前記固定部４２よりも厚さ寸法の薄い変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが設けられ、この変形部に歪み検出素子が取り付けられている。操作ノブ４１ａを操作して変形部を変形させたときに、その力がケース内にのみ作用し、接続端子６１，６２，６３，６４と基板などとの接続部に過大な力が作用しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から与えられる操作力で変形する動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子を備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータの操作部には、キーボード装置とともに、棒状の操作部が突出した入力装置が実装されている。この入力装置は、棒状の操作部の周囲に、４方向に延びる変形部が設けられ、この変形部に歪み検出素子が貼られている。前記操作部を指で倒すと、４方向に延びる変形部のいずれかが変形し、この変形量が前記歪み検出素子で検出されて、操作部が倒された方向および操作部に加えられた荷重の大きさに基づいて、Ｘ−Ｙ座標データとして出力することができる。
【０００３】
従来の前記入力装置は、操作部と変形部および固定部を有し、固定部が板金で形成された支持板に固定されており、この支持板がパーソナルコンピュータの操作部において、キーボード装置の基板などに固定されている。そのため、入力装置そのものが大きくなり、また前記支持板を、これを実装するキーボード装置の基板などの構造に対応するように、個別に設計して製造する必要があった。
【０００４】
以下の特許文献１ないし３に記載の入力装置は、操作部と変形部と固定部とが一体に形成され、前記変形部に歪み検出素子が取り付けられている。そして、操作部と変形部と固定部とが一体に形成された部材を、直接に基板などに実装できるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−３３１２７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１２７１号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１ないし３に記載のように、操作部と変形部と固定部とが一体に形成された部材を、直接に基板などに実装できるようにすると、入力装置を小型にでき、入力装置を複数種類のキーボード装置に共通に使用することが可能になる。
【０００６】
しかし、特許文献１ないし３に記載の入力装置は、いずれも前記部材の固定部を直接に基板に固定している。そのため、操作部を操作して変形部に歪みを与えようとしたときに、前記固定部にも応力が作用し、固定部と基板との固定構造を破壊しかねない。特許文献１と特許文献２に記載のものは、前記固定部を単に半田付けで基板などに固定しているため、操作部を操作したときに、半田付け部分が破壊されやすい。また、特許文献２に記載のものは、入力装置を固定する専用の金具が必要となるため、入力装置を基板などの固定する固定構造が複雑になる。
【０００７】
また、特許文献１ないし３に記載のものは、いずれも、変形部と固定部とが同じ厚さで一体に形成されているため、操作部を操作したときに歪みを変形部に集中させることが困難であり、操作力が固定部に直接に作用して、固定部と基板などとの接続部を破壊しやすい。
【０００８】
さらに、従来の入力装置は、前記変形部が外部に露出している。よって、この変形部に外部の部品や機構などが当たって、変形部に少しでも力が作用すると、検出素子が誤動作するおそれがある。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、小型で、実装しやすく、しかも操作力によって実装部を破壊することが生じにくい入力装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、変形部が外部に露出することなく、変形部に誤って外力が作用することが生じにくい入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ケースと、このケース内に収納された動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子とを有し、
前記動作部材は、操作部と、固定部と、前記操作部に作用する操作力で変形可能な変形部とが一体に形成され、前記検出素子が前記変形部に設けられており、
前記固定部が、前記ケース内で固定され、前記操作部および前記変形部が、前記ケース内で動くことが可能とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の入力装置は、動作部材がケースの内部に保持され、このケースがキーボード装置の基板などに実装される。そのため、動作部材の操作部に操作力が作用し、変形部に歪みが与えられたときに、ケースが前記基板などから剥がれにくい。またケースの寸法を小さくすることで、小型の入力装置を構成しやすい。さらに、同じ入力装置を、複数種類の基板などに共通に実装することが可能である。
【００１３】
本発明では、前記ケースは、凹部を有する下部ケースと、前記凹部を覆う蓋体とを有しており、前記動作部材が前記凹部内に挿入されて、前記動作部材の前記固定部が、前記凹部の底部と前記蓋体とで挟まれて固定されている構造が好ましい。
【００１４】
この入力装置は、組み立て作業が容易であり、しかも動作部材の固定部を、ケース内でしっかりと固定することができる。
【００１５】
この場合に、本発明は、前記動作部材は、中央部に前記操作部が設けられ、前記中央部よりも外側の複数箇所または前記中央部を囲む全周に前記固定部が設けられており、前記固定部が前記変形部よりも厚く形成されていることが好ましい。
【００１６】
動作部材の変形部を固定部よりも薄く構成することにより、操作部に操作力が作用したときに、変形部に歪みを集中させることができ、歪み検出素子から大きな検出出力を得ることができる。しかも、操作力により固定部に大きな応力が与えられるのを防止できる。
【００１７】
また、本発明は、前記動作部材の前記変形部が、前記ケースの内部に密閉されていることが好ましい。変形部がケースの内部に収納されており、好ましくは密閉されていることにより、誤って外力が変形部に作用するのを防止できる。
【００１８】
さらに、本発明は、前記動作部材には、可撓性基板が貼られ、前記可撓性基板の前記変形部に重ねられた部分に前記検出素子が実装されていることが好ましい。
【００１９】
この構造では、動作部材に可撓性基板を貼着するのみで、変形部に歪み検出素子を実装できる。なお、本発明では、前記検出素子が、動作部材の変形部に直接に貼着されているものであってもよいし、検出素子が、変形部に、印刷工程などで直接に形成されているものであってもよい。
【００２０】
さらに、前記ケースには、外部へ突出する端子が固定されており、前記検出素子が前記端子に接続されている構造が好ましい。
【００２１】
前記ケースに端子を設けることで、入力装置を、キーボード装置の基板などに容易に実装できるようになる。
【００２２】
この場合に、前記端子の先部が、前記ケースの底面と同一面上に位置していることが好ましい。この構造では、端子の先端を基板の表面のランド部などに半田付けしたときに、ケースの底面が前記基板の表面に接する。そのため、操作部が操作されたときの力が、ケースと基板との当接部で受けられ、端子とランド部などとの半田付け部に大きな応力が作用するのを防止しやすい。
【００２３】
また、本発明では、前記ケース内では、前記操作部と対向する位置にスイッチ機構が装備されており、前記動作部材には、前記操作部に進退自在に取り付けられたノブが設けられ、前記ノブで前記変形部を変形させることができるとともに、前記ノブを押圧することで、前記スイッチ機構を動作させることが可能に構成できる。
【００２４】
また、本発明は、前記ケース内には、前記検出素子の出力を処理する回路が実装された回路部が設けられているものとすることも可能である。
【００２５】
あるいは、前記ケース内に、前記回路部に代えてあるいは前記回路部と共に、パーソナルコンピュータなどのホスト機器との間で信号を授受するインターフェースを有する回路が実装されていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の入力装置は、小型に構成でき、複数の機器に共通に実装することも可能となる。また、操作部に操作力が作用したときに、キーボード装置の基板などに対する取付け部に破壊力が作用しにくい。また、操作していないときに、変形部に外力が作用するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態の入力装置１を示す斜視図、図２は前記入力装置１の分解斜視図、図３は、動作部材４と可撓性基板５を背面側から見た斜視図、図４は前記入力装置１の回路図、図５は前記入力装置１の半断面図である。
【００２８】
図２の分解斜視図に示すように、第１の実施の形態の入力装置１は、下部ケース２と、上部ケースである蓋体３とを有しており、下部ケース２と蓋体３とでケースが構成されている。そして、下部ケース２と蓋体３との間に、動作部材４と可撓性基板５とが収納されている。
【００２９】
前記下部ケース２は、電気的に絶縁な合成樹脂材料で形成されている。図２および図５に示すように、下部ケース２は、下面２１と上面２２が平面であり、下面２１と上面２２は互いに平行である。また、第１の外側面２ａと第２の外側面２ｂは互いに平行な平面であり、第３の外側面２ｃと第４の外側面２ｄは互いに平行な平面である。第１の外側面２ａおよび第２の外側面２ｂと、第３の外側面２ｃおよび第４の外側面２ｄは、互いに直交している。よって、下部ケース２は、平面形状がほぼ正方形であり且つ幅寸法よりも高さ寸法が小さい薄型形状である。なお、下部ケース２の下面２１に、入力装置１を位置決めするための突起が一体に形成されていてもよい。
【００３０】
下部ケース２の上面２２の四隅には、蓋体３を固定するための突起２３が設けられている。それぞれの突起２３は、円柱形状であり、合成樹脂により下部ケース２と一体に形成されている。
【００３１】
下部ケース２には、上面２２に開口する有底の凹部２４が形成されている。凹部２４は、互いに平行に対向する内側面２４ｂと内側面２４ｃおよび底面２４ａで囲まれる中央の領域が、前記動作部材４を収納する収納領域である。また、前記凹部２４は、前記収納領域から、第１の外側面２ａに向けて延長する保持領域２５ａと、前記収納領域から、第２の外側面２ｂに向けて延長する保持領域２５ｂを有している。前記底面２４ａは、前記収納領域から前記保持領域２５ａおよび保持領域２５ｂに向けて連続する平面である。
【００３２】
前記下部ケース２には、接続端子６１，６２，６３，６４が取り付けられている。この接続端子６１，６２，６３，６４は、前記下部ケース２を成型する際に、インサートされたものである。
【００３３】
接続端子６１，６２，６３，６４は、導電性の金属板で形成されている。接続端子６１と６２は、前記保持領域２５ａにおいて、凹部２４の底面２４ａとほぼ同一面で露出する接続片６１ａ，６２ａと、これら接続片６１ａ，６２ａから垂直に曲げられたクランプ片６１ｂ，６２ｂを有している。接続端子６３，６４は、前記保持領域２５ｂにおいて、底面２４ａとほぼ同一面で露出する接続片６３ａ，６４ａと、これら接続片６３ａ，６４ａから垂直に曲げられたクランプ片６３ｂ，６４ｂを有している。
【００３４】
また、下部ケース２には、ＦＧ端子６６，６６がインサートされている。このＦＧ端子６６，６６は、静電対策用であり、その一部６６ａ，６６ａが、下部ケース２の上面２２に露出している。
【００３５】
蓋体３は、金属板であり、その形状は、下部ケース２の平面形状とほぼ一致している。蓋体３には、下部ケース２の４箇所に形成されたそれぞれの前記突起２３に対応する位置に固定穴３１が形成されている。また蓋体３の中心には操作穴３２が開口している。
【００３６】
前記動作部材４は合成樹脂材料で一体に形成されている。図２と図３および図５に示すように、動作部材４は平面形状がほぼ正方形であり、対向する側面４ａ，４ｂおよび対向する側面４ｃ，４ｄを有している。側面４ｃと側面４ｄの間隔は、下部ケース２の凹部２４の内側面２４ｂと内側面２４ｃとの間隔とほぼ位置しており、動作部材４は、凹部２４の収納領域内に動くことなく保持される。
【００３７】
図３では、動作部材４の側面４ｃと側面４ｄとの中点を通り側面４ｃおよび側面４ｄに平行な軸をＸ軸として示し、動作部材４の側面４ａと側面４ｂとの中点を通り側面４ａおよび側面４ｂに平行な軸をＹ軸として示している。
【００３８】
動作部材４は、その中央部分が操作部４１であり、操作部４１では、上方に向かって延びる操作ノブ４１ａが一体に形成されている。動作部材４は、その４つの角部が固定部４２である。固定部４２は、前記Ｘ軸を挟んでその両側に距離を空けて配置されており、また固定部４２は、前記Ｙ軸を挟んでその両側に距離を空けて配置されている。図３に示すように、それぞれの固定部４２には、裏面側に段差を介して突出する下部支持面４２ａが一体に形成されている。それぞれの下部支持面４２ａは、互いに同一平面上に位置している。図２に示すように、それぞれの固定部４２には、表面側に段差を介して突出する上部支持面４２ｂが一体に形成されている。それぞれの上部支持面４２ｂは、互いに同一平面上に位置している。
【００３９】
動作部材４には、４箇所に切欠き部４３が形成されている。それぞれの切欠き部４３は、動作部材４を上下に貫通する貫通穴である。切欠き部４３は、それぞれの固定部４２と前記操作部４１との間に形成されている。すなわち、切欠き部４３は、前記Ｘ軸を挟んでその両側に距離を空けた位置に形成され、また前記Ｙ軸を挟んでその両側に距離を空けた位置に形成されている。
【００４０】
図３に示すように、動作部材４には、側面４ａの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第１のＸ方向変形部４４ａが形成され、側面４ｂの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第２のＸ方向変形部４４ｂが形成されている。また、側面４ｃの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第１のＹ方向変形部４４ｃが形成され、側面４ｄの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第２のＹ方向変形部４４ｄが形成されている。
【００４１】
動作部材４は、前記操作部４１および４箇所の固定部４２以外の箇所では、厚さ寸法が一定である。よって、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、それぞれの固定部４２よりも厚さ寸法が小さい。また、第１のＸ方向変形部４４ａから側面４ａにかけて、Ｘ軸上で厚さ寸法が均一であり、第２のＸ方向変形部４４ｂから側面４ｂにかけて、Ｘ軸上で厚さ寸法が一定である。第１のＹ方向変形部４４ｃから側面４ｃにかけて、Ｙ軸上で厚さ寸法が均一であり、第２のＹ方向変形部４４ｄから側面４ｄにかけて、Ｙ軸上で厚さ寸法が一定である。
【００４２】
前記可撓性基板５は、動作部材４の裏面に接着固定されている。ただし、可撓性基板５は、動作部材４の裏面において４箇所の下部支持面４２ａを除いた位置に接着固定されている。
【００４３】
前記可撓性基板５の裏面には、歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが固定されて実装されている。この歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、伸び方向の歪み量に応じて電気抵抗が変化するものである。歪み検出素子Ｒａは、第１のＸ方向変形部４４ａの裏面に取り付けられている。同様に歪み検出素子Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、それぞれ第２のＸ方向変形部４４ｂ、第１のＹ方向変形部４４ｃ、第２のＹ方向変形部４４ｄの裏面に取り付けられている。歪み検出素子Ｒａが、第１のＸ方向変形部４４ａの裏面において側面４ａ側にやや片寄った位置に取り付けられていると、第１のＸ方向変形部４４ａの変形量を効果的に検出できる。これは歪み検出素子Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおいても同じである。
【００４４】
図３に示すように、可撓性基板５には動作部材４の側面４ａから突出する突出部５５が形成されており、この突出部５５に一対の導電性のランド５１，５２が露出している。同様に、可撓性基板５には動作部材４の側面４ｂから突出する突出部５６が形成されており、この突出部５６に一対のランド５３，５４が露出している。可撓性基板５の面には、それぞれのランド５１，５２，５３，５４と、それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを導通させる導電パターンが形成されている。可撓性基板５上で構成されている回路は図４に示す通りである。
【００４５】
上記入力装置１の組み立て方法は、動作部材４の裏面に可撓性基板５を貼着した後に、動作部材４を下部ケース２の凹部２４内に収納する。このとき、可撓性基板５に形成されたランド５１を、接続端子６１の接続片６１ａに対向させ、可撓性基板５のランド５２を、接続端子６２の接続片６１ａに対向させる。同様に、可撓性基板５に形成されたランド５３と５４を、接続端子６３，６４の接続片６３ａ，６４ａに対向させる。さらに接続端子６１のクランプ片６１ｂと接続端子６２のクランプ片６２ｂとを折り曲げて、可撓性基板５の突出部５５を保持し、ランド５１，５２と接続片６１ａ，６２ａとを導通させる。同様にして、接続端子６３のクランプ片６３ｂと接続端子６４のクランプ片６４ｂとを折り曲げて突出部５６を保持し、ランド５３，５４と接続片６３ａ，６４ａとを導通させる。
【００４６】
その後、下部ケース２の上に蓋体３を被せ、下部ケース２に設けられたそれぞれの突起２３を蓋体３の固定穴３１に挿入し、それぞれの突起２３の先部を加圧しまたは加熱して加圧して潰すことにより、下部ケース２に蓋体３が固定される。
【００４７】
このとき、蓋体３を、下部ケース２の上面２２に密着させて固定する。これにより、図５に示すように、動作部材４の固定部４２の下面に突出して形成された下部支持面４２ａが、下部ケース２の凹部２４の底面２４ａに押し付けられ、蓋体３が、動作部材４の固定部４２の上面に突出して形成された上部支持面４２ｂに押し付けられる。動作部材４は、４隅に設けられた固定部４２が、下部ケース２の底面２４ａと蓋体３とで挟まれて動かないように固定されている。一方、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、下部ケース２の凹部２４の底面２４ａから離れており、且つ蓋体３からも離れている。よって、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、ケース内で変形可能である。また、図５に示すように、操作部４１に設けられた操作ノブ４１ａは、蓋体３の操作穴３２の内周縁から距離を空けて位置しており、操作ノブ４１ａを倒すように操作することが可能である。
【００４８】
この入力装置１では、接続端子６２およびランド５２に電源電圧が与えられ、接続端子６３およびランド５３が接地電位に設定される。またＦＧ端子６６，６６は、この入力装置１が搭載される機器本体側の接地部に接続される。操作ノブ４１ａが、下部ケース２の第１の外側面２ａに向かう方向に倒され、または第２の外側面２ｂに向かう方向へ倒されると、第１のＸ方向変形部４４ａと第２のＸ方向変形部４４ｂが変形し、この部分に取り付けられている歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂの抵抗値が変化する。その結果、図４の回路図に示す歪み検出素子Ｒａと歪み検出素子Ｒｂとの中点の電位が変化し、この電位の変化は、ランド５１から接続端子６１を経て出力される。
【００４９】
また、操作ノブ４１ａが下部ケース２の第３の外側面２ｃに向かう方向へ倒され、または第４の外側面２ｄに向かう方向へ倒されると、第１のＹ方向変形部４４ｃと第２のＹ方向変形部４４ｄが変形し、この部分に設けられた歪み検出素子ＲｃとＲｄの抵抗値が変化する。よって、歪み検出素子Ｒｃと歪み検出素子Ｒｄとの中点の電位が変化し、この電位の変化が、ランド５４から接続端子６４を経て出力される。
【００５０】
図５に示すように、この入力装置１では、動作部材４に設けられた各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが、４隅に設けられた固定部４２よりも肉厚が薄いため、操作ノブ４１ａが操作されたときに各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが変形しやすい。図３に示すように、第１のＸ方向変形部４４ａは、両側が切欠き部４３，４３で挟まれ、且つ第１のＸ方向変形部４４ａは、固定部４２よりも薄く形成され、さらに第１のＸ方向変形部４４ａから、動作部材４の側面４ａに向けて、同じ肉厚が形成されている。そのため、操作ノブ４１ａを倒したときの変形量を多く確保できるようになる。これは、第２のＸ方向変形部４４ｂ、第１のＹ方向変形部４４ｃおよび第２のＹ方向変形部４４ｄにおいても同じである。
【００５１】
そのため、操作ノブ４１ａに操作力を与えたときに、接続端子６１と６４から高感度の検出出力を得ることができる。
【００５２】
なお、この実施の形態では、動作部材４の４隅に固定部４２が設けられているが、この固定部４２が、動作部材の外周の全周に連続して形成されているものであってもよい。
【００５３】
この入力装置１は、下部ケース２の大きさの範囲内で構成されているため、全体が小型で薄型である。この入力装置１は、接続端子６１，６２，６３，６４、およびＦＧ端子６６，６６を、キーボード装置の基板などに形成された導電パターンに半田付けすることで実装できる。前記のように、操作ノブ４１ａを倒すように操作したときに、その応力が、ケース内に設けられた動作部材４の変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに集中して作用するため、ケースから延びる接続端子６１，６２，６３，６４と基板との半田付け部に大きな応力が作用することはない。よって、操作ノブ４１ａを操作する操作力によって、半田付け部が破壊されることなどを防止できる。
【００５４】
図６は本発明の第２の実施の形態の入力装置１０１を示す分解斜視図、図７は第２の実施の形態の入力装置１０１の下部ケースに取り付けられた接続端子を示す斜視図、図８（Ａ）（Ｂ）は、入力装置１０１の動作別の断面図である。
【００５５】
図６に示すように、第２の実施の形態の入力装置１０１は、動作部材１０４の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形することで検知出力を得ることができ、この動作原理は、第１の実施の形態の入力装置１と同じである。
【００５６】
図６に示すように、入力装置１０１は、下部ケース１０２を有し、この下部ケース１０２に凹部１２４が形成されている。下部ケース１０２の上面の４隅部にはそれぞれ突起１２３が一体に形成され、この突起１２３が蓋体１０３に形成された連結穴１３１に挿入されて、下部ケース１０２と蓋体１０３とが固定される。
【００５７】
動作部材１０４は、下部ケース１０２の凹部１２４内に収納される。動作部材１０４は、第１の実施の形態の動作部材４と同様に、中央部に操作部１４１が形成され、その外側の４隅に固定部１４２が設けられ、それぞれの固定部１４２には、下部支持面１４２ａと上部支持面１４２ｂが一体に形成されている。そして、下部支持面１４２ａと上部支持面１４２ｂが、下部ケース１０２の凹部１２４の底面と蓋体１０３との間に挟まれて固定される。
【００５８】
動作部材１０４には、それぞれの固定部１４２の内側に切欠き部１４３が形成されており、切欠き部１４３で挟まれた部分に、４箇所の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが一体に形成されている。
【００５９】
動作部材１０４の中心部には、上方に向けて突出する操作部１４１が一体に形成されており、この操作部１４１の中心に、上下に貫通する摺動穴１４１ａが形成されている。この実施の形態では、操作ノブ１４６が動作部材１０４と別体に形成されている。図６および図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、操作ノブ１４６は、蓋体１０３の操作穴１３２の内部に位置し、操作ノブ１４６の基部の周囲に形成されたフランジ部１４６ｂが、蓋体１０３の中心部の隆起部１３３内に位置している。また、操作ノブ１４６は、動作部材１０４の操作部１４１の外周部に摺動自在に取り付けられており、操作ノブ１４６の中心に形成された押圧突起１４６ａが、前記動作部材１０４の摺動穴１４１ａに摺動自在に挿入されている。
【００６０】
図６に示す可撓性基板１０５は、動作部材１０４の裏面に接着されており、この可撓性基板１０５に、図３に示すのと同じ歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが実装されている。それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、動作部材１０４の各変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄの下面に取り付けられている。
【００６１】
可撓性基板１０５の中央部には穴１０５ａが形成されており、前記操作ノブ１４６に形成された押圧突起１４６ａは、この穴１０５ａを貫通している。
【００６２】
この入力装置１０１では、下部ケース１０２の凹部１２４の底部にスイッチ機構が設けられている。このスイッチ機構は、導電性で且つばね性を有する板材でドーム状に形成された反転板１７１を有している。また、下部ケース１０２の凹部１２４の底面には、外側電極１７２と内側電極１７３とが設けられ、前記反転板１７１の外周縁が、前記外側電極１７２に導通している。
【００６３】
図７に示すように、下部ケース１０２内には、前記外側電極１７２と一体のスイッチ端子１７２ａと、前記内側電極１７３と一体のスイッチ端子１７３ａが埋設されている。それぞれのスイッチ端子１７２ａ，１７３ａは、下部ケース１０２の側面から外側へ突出している。
【００６４】
図７に示すように、下部ケース１０２には、接続端子１６１，１６２，１６３，１６４が埋設されているが、これは、第１の実施の形態の入力装置１に設けられた接続端子６１，６２，６３，６４と同じである。また図７に示すＦＧ端子１６６，１６６は、第１の実施の形態のＦＧ端子６６，６６と同じである。
【００６５】
この入力装置１０１は、図８（Ａ）に示すように、操作ノブ１４６に押圧力を与えないと、反転板１７１の弾性力で、操作ノブ１４６が上方へ押し上げられている。また、図８（Ｂ）に示すように、操作ノブ１４６を押圧すると、操作ノブ１４６に形成された押圧突起１４６ａによって反転板１７１が変形させられて、反転板１７１の中央部が内側電極１７３に当接し、外側電極１７２と内側電極１７３とが導通する。
【００６６】
また、図８（Ａ）ようにスイッチ機構がＯＦＦの状態、または図８（Ｂ）に示すようにスイッチ機構がＯＮの状態で、操作ノブ１４６を倒すと、動作部材１０４の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形し、歪み検出素子ＲａとＲｂの中点電位が変化し、また歪み検出素子ＲｃとＲｄの中点電位が変化する。
【００６７】
この入力装置１０１においても、動作部材１０４は、４隅に設けられた固定部１４２が、下部ケース１０２の凹部１２４の底面と蓋体１０３との間に挟まれて固定され、操作ノブ１４６を操作すると、ケース内で、変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形する。よって、操作ノブ１４６に操作力を与えたときに、各接続端子１６１，１６２，１６３，１６４などと基板の導電パターンとの半田付け部に過大な力が作用するのを防止できる。
【００６８】
また、図８（Ａ）に示すようにスイッチ機構がＯＦＦの状態で、操作ノブ１４６を倒したときと、図８（Ｂ）に示すようにスイッチ機構がＯＮの状態で、操作ノブ１４６を倒したときとで、別々の入力信号を生成することが可能である。
【００６９】
図９は本発明の第３の実施の形態の入力装置２０１を示す分解斜視図、図１０は、回路部と可撓性基板を示す斜視図、図１１は、入力装置２０１の断面図である。
【００７０】
第３の実施の形態の入力装置２０１において、第１の実施の形態の入力装置１と同じ構成の部分は同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７１】
図９および図１１に示すように、下部ケース２０２の高さ寸法は、第１の実施の形態の下部ケース２よりもやや大きい。下部ケース２０２の上面２２には、４箇所に突起２３が一体に形成されており、この突起２３が蓋体３の固定穴３１内に挿入されて、下部ケース２０２と蓋体３とが固定される。
【００７２】
下部ケース２０２には、第１の凹部２２４が形成されており、この第１の凹部２２４の底部には、４隅に支持台２２４ａが一体に突出して形成されている。動作部材４は、下部ケース２０２の第１の凹部２２４内に収納される。このとき、動作部材４の固定部４２の下面に突出する下部支持面４２ａが、それぞれの前記支持台２２４ａの上に設置される。そして、蓋体３により、固定部４２の上面に突出する上部支持面４２ｂが加圧される。これにより、ケース内において、動作部材４は、その４隅の固定部４２が、上下から挟まれた状態で確実に固定される。
【００７３】
下部ケース２０２には、前記第１の凹部２２４の内部において、この第１の凹部２２４よりもさらに深く形成された第２の凹部２２５が設けられている。この第２の凹部２２５内に回路部２０７が収納されている。この回路部２０７は、多層基板の各面に能動素子などが薄膜形成された集積回路素子である。回路部２０７は正方形で、前記第２の凹部２２５も正方形であり、回路部２０７は、第２の凹部２２５内に動くことなく収納される。
【００７４】
動作部材４の下面には、可撓性基板２０５が接着されている。この可撓性基板２０５の動作部材４に接着される面と逆側の面には、図３に示した歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが実装されており、それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、動作部材４の各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの下面に取り付けられる。
【００７５】
図１０に示すように、前記可撓性基板２０５には、同じ可撓性基板で一体に形成された延長基板２１５が設けられている。そして、この延長基板２１５に前記回路部２０７が実装されている。図９に示すように、可撓性基板２０５が、動作部材４の下面に接着固定された状態で、延長基板２１５が可撓性基板２０５に重なるように１８０度反転するように折り畳まれ、その結果、回路部２０７が、前記第２の凹部２２５内に収納できるようになる。
【００７６】
延長基板２１５には、３方向に延びるコネクタ部２１５ａが設けられている。延長基板２１５には導電パターンが形成されており、回路部２０７の各電極は、この導電パターンを介して、コネクタ部２１５ａの各ランド部に導通されている。そして、下部ケース２０２に設けられた複数の接続端子２６０のそれぞれが前記ランド部に半田付けなどで接続されている。
【００７７】
前記回路部２０７には、図４の回路図の歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂの中点電位を検出して、その電位の変化をＸ座標出力とする回路、歪み検出素子Ｒｃ，Ｒｄの中点電位を検出して、その電位の変化をＹ座標出力とする回路、およびパーソナルコンピュータなどのホスト側機器と通信するインターフェースを備えた回路などが収納されている。よって、図９ないし図１１に示す入力装置２０１をキーボード装置などに実装すると、入力装置２０１の各接続端子２６０から、Ｘ−Ｙ座標データを含む、マウスの出力データと同等のデータを出力させることができる。あるいは、回路部２０７および、パーソナルコンピュータにインストールしたドライバーとで、入力装置２０１の出力をマウスの出力データと同等のデータに変換することができる。
【００７８】
図１２は本発明の第４の実施の形態の入力装置３０１を示す斜視図である。
この入力装置３０１は、動作部材３０４の上面の４箇所に操作突起３４１ａが一体に形成されており、この操作突起３４１が、蓋体３０３に形成された４つの操作穴３３２のそれぞれから上方へ突出している。動作部材３０４では、前記操作突起３４１ａが、変形部の上に形成されており、いずれかの操作突起３４１を押圧すると、その下の変形部が変形する。この変形が歪み検出素子により検出される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す斜視図、
【図２】第１の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図３】第１の実施の形態の入力装置の動作部材と可撓性基板を裏側から示す斜視図、
【図４】入力装置の回路構成図、
【図５】第１の実施の形態の入力装置の断面図、
【図６】本発明の第２の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図７】第２の実施の形態の下部ケース内に埋設された端子の斜視図、
【図８】（Ａ）（Ｂ）は第２の実施の形態の入力装置を動作別に示す断面図、
【図９】本発明の第３の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図１０】第３の実施の形態の入力装置に設けられた回路部と可撓性基板を示す斜視図、
【図１１】第３の実施の形態の入力装置を示す断面斜視図、
【図１２】本発明の第４の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【符号の説明】
【００８０】
１ 入力装置
２ 下部ケース
３ 蓋体
４ 動作部材
５ 可撓性基板
２４ 凹部
４１ 操作部
４１ａ 操作ノブ
４２ 固定部
４２ａ 下部支持面
４２ｂ 上部支持面
４３ 切欠き部
４４ａ 第１のＸ方向変形部
４４ｂ 第２のＸ方向変形部
４４ｃ 第１のＹ方向変形部
４４ｄ 第２のＹ方向変形部
６１，６２，６３，６４ 接続端子
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ 歪み検出素子
１７１ 反転板
１７２ 外側電極
１７３ 内側電極
２０２ 下部ケース
２０５ 可撓性基板
２０７ 回路部
２１５ 延長基板
２２４ 第１の凹部
２２４ａ 支持台
２２５ 第２の凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から与えられる操作力で変形する動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子を備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータの操作部には、キーボード装置とともに、棒状の操作部が突出した入力装置が実装されている。この入力装置は、棒状の操作部の周囲に、４方向に延びる変形部が設けられ、この変形部に歪み検出素子が貼られている。前記操作部を指で倒すと、４方向に延びる変形部のいずれかが変形し、この変形量が前記歪み検出素子で検出されて、操作部が倒された方向および操作部に加えられた荷重の大きさに基づいて、Ｘ−Ｙ座標データとして出力することができる。
【０００３】
従来の前記入力装置は、操作部と変形部および固定部を有し、固定部が板金で形成された支持板に固定されており、この支持板がパーソナルコンピュータの操作部において、キーボード装置の基板などに固定されている。そのため、入力装置そのものが大きくなり、また前記支持板を、これを実装するキーボード装置の基板などの構造に対応するように、個別に設計して製造する必要があった。
【０００４】
以下の特許文献１ないし３に記載の入力装置は、操作部と変形部と固定部とが一体に形成され、前記変形部に歪み検出素子が取り付けられている。そして、操作部と変形部と固定部とが一体に形成された部材を、直接に基板などに実装できるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−３３１２７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１２７１号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１ないし３に記載のように、操作部と変形部と固定部とが一体に形成された部材を、直接に基板などに実装できるようにすると、入力装置を小型にでき、入力装置を複数種類のキーボード装置に共通に使用することが可能になる。
【０００６】
しかし、特許文献１ないし３に記載の入力装置は、いずれも前記部材の固定部を直接に基板に固定している。そのため、操作部を操作して変形部に歪みを与えようとしたときに、前記固定部にも応力が作用し、固定部と基板との固定構造を破壊しかねない。特許文献１と特許文献２に記載のものは、前記固定部を単に半田付けで基板などに固定しているため、操作部を操作したときに、半田付け部分が破壊されやすい。また、特許文献２に記載のものは、入力装置を固定する専用の金具が必要となるため、入力装置を基板などの固定する固定構造が複雑になる。
【０００７】
また、特許文献１ないし３に記載のものは、いずれも、変形部と固定部とが同じ厚さで一体に形成されているため、操作部を操作したときに歪みを変形部に集中させることが困難であり、操作力が固定部に直接に作用して、固定部と基板などとの接続部を破壊しやすい。
【０００８】
さらに、従来の入力装置は、前記変形部が外部に露出している。よって、この変形部に外部の部品や機構などが当たって、変形部に少しでも力が作用すると、検出素子が誤動作するおそれがある。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、小型で、実装しやすく、しかも操作力によって実装部を破壊することが生じにくい入力装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、変形部が外部に露出することなく、変形部に誤って外力が作用することが生じにくい入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ケースと、このケース内に収納された動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子とを有し、
前記動作部材は、操作部と、固定部と、前記操作部に作用する操作力で変形可能な変形部とが一体に形成され、前記検出素子が前記変形部に設けられており、
前記固定部が、前記ケース内で固定され、前記操作部および前記変形部が、前記ケース内で動くことが可能とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の入力装置は、動作部材がケースの内部に保持され、このケースがキーボード装置の基板などに実装される。そのため、動作部材の操作部に操作力が作用し、変形部に歪みが与えられたときに、ケースが前記基板などから剥がれにくい。またケースの寸法を小さくすることで、小型の入力装置を構成しやすい。さらに、同じ入力装置を、複数種類の基板などに共通に実装することが可能である。
【００１３】
本発明では、前記ケースは、凹部を有する下部ケースと、前記凹部を覆う蓋体とを有しており、前記動作部材が前記凹部内に挿入されて、前記動作部材の前記固定部が、前記凹部の底部と前記蓋体とで挟まれて固定されている構造が好ましい。
【００１４】
この入力装置は、組み立て作業が容易であり、しかも動作部材の固定部を、ケース内でしっかりと固定することができる。
【００１５】
この場合に、本発明は、前記動作部材は、中央部に前記操作部が設けられ、前記中央部よりも外側の複数箇所または前記中央部を囲む全周に前記固定部が設けられており、前記固定部が前記変形部よりも厚く形成されていることが好ましい。
【００１６】
動作部材の変形部を固定部よりも薄く構成することにより、操作部に操作力が作用したときに、変形部に歪みを集中させることができ、歪み検出素子から大きな検出出力を得ることができる。しかも、操作力により固定部に大きな応力が与えられるのを防止できる。
【００１７】
また、本発明は、前記動作部材の前記変形部が、前記ケースの内部に密閉されていることが好ましい。変形部がケースの内部に収納されており、好ましくは密閉されていることにより、誤って外力が変形部に作用するのを防止できる。
【００１８】
さらに、本発明は、前記動作部材には、可撓性基板が貼られ、前記可撓性基板の前記変形部に重ねられた部分に前記検出素子が実装されていることが好ましい。
【００１９】
この構造では、動作部材に可撓性基板を貼着するのみで、変形部に歪み検出素子を実装できる。なお、本発明では、前記検出素子が、動作部材の変形部に直接に貼着されているものであってもよいし、検出素子が、変形部に、印刷工程などで直接に形成されているものであってもよい。
【００２０】
さらに、前記ケースには、外部へ突出する端子が固定されており、前記検出素子が前記端子に接続されている構造が好ましい。
【００２１】
前記ケースに端子を設けることで、入力装置を、キーボード装置の基板などに容易に実装できるようになる。
【００２２】
この場合に、前記端子の先部が、前記ケースの底面と同一面上に位置していることが好ましい。この構造では、端子の先端を基板の表面のランド部などに半田付けしたときに、ケースの底面が前記基板の表面に接する。そのため、操作部が操作されたときの力が、ケースと基板との当接部で受けられ、端子とランド部などとの半田付け部に大きな応力が作用するのを防止しやすい。
【００２３】
また、本発明では、前記ケース内では、前記操作部と対向する位置にスイッチ機構が装備されており、前記動作部材には、前記操作部に進退自在に取り付けられたノブが設けられ、前記ノブで前記変形部を変形させることができるとともに、前記ノブを押圧することで、前記スイッチ機構を動作させることが可能に構成できる。
【００２４】
また、本発明は、前記ケース内には、前記検出素子の出力を処理する回路が実装された回路部が設けられているものとすることも可能である。
【００２５】
あるいは、前記ケース内に、前記回路部に代えてあるいは前記回路部と共に、パーソナルコンピュータなどのホスト機器との間で信号を授受するインターフェースを有する回路が実装されていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の入力装置は、小型に構成でき、複数の機器に共通に実装することも可能となる。また、操作部に操作力が作用したときに、キーボード装置の基板などに対する取付け部に破壊力が作用しにくい。また、操作していないときに、変形部に外力が作用するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態の入力装置１を示す斜視図、図２は前記入力装置１の分解斜視図、図３は、動作部材４と可撓性基板５を背面側から見た斜視図、図４は前記入力装置１の回路図、図５は前記入力装置１の半断面図である。
【００２８】
図２の分解斜視図に示すように、第１の実施の形態の入力装置１は、下部ケース２と、上部ケースである蓋体３とを有しており、下部ケース２と蓋体３とでケースが構成されている。そして、下部ケース２と蓋体３との間に、動作部材４と可撓性基板５とが収納されている。
【００２９】
前記下部ケース２は、電気的に絶縁な合成樹脂材料で形成されている。図２および図５に示すように、下部ケース２は、下面２１と上面２２が平面であり、下面２１と上面２２は互いに平行である。また、第１の外側面２ａと第２の外側面２ｂは互いに平行な平面であり、第３の外側面２ｃと第４の外側面２ｄは互いに平行な平面である。第１の外側面２ａおよび第２の外側面２ｂと、第３の外側面２ｃおよび第４の外側面２ｄは、互いに直交している。よって、下部ケース２は、平面形状がほぼ正方形であり且つ幅寸法よりも高さ寸法が小さい薄型形状である。なお、下部ケース２の下面２１に、入力装置１を位置決めするための突起が一体に形成されていてもよい。
【００３０】
下部ケース２の上面２２の四隅には、蓋体３を固定するための突起２３が設けられている。それぞれの突起２３は、円柱形状であり、合成樹脂により下部ケース２と一体に形成されている。
【００３１】
下部ケース２には、上面２２に開口する有底の凹部２４が形成されている。凹部２４は、互いに平行に対向する内側面２４ｂと内側面２４ｃおよび底面２４ａで囲まれる中央の領域が、前記動作部材４を収納する収納領域である。また、前記凹部２４は、前記収納領域から、第１の外側面２ａに向けて延長する保持領域２５ａと、前記収納領域から、第２の外側面２ｂに向けて延長する保持領域２５ｂを有している。前記底面２４ａは、前記収納領域から前記保持領域２５ａおよび保持領域２５ｂに向けて連続する平面である。
【００３２】
前記下部ケース２には、接続端子６１，６２，６３，６４が取り付けられている。この接続端子６１，６２，６３，６４は、前記下部ケース２を成型する際に、インサートされたものである。
【００３３】
接続端子６１，６２，６３，６４は、導電性の金属板で形成されている。接続端子６１と６２は、前記保持領域２５ａにおいて、凹部２４の底面２４ａとほぼ同一面で露出する接続片６１ａ，６２ａと、これら接続片６１ａ，６２ａから垂直に曲げられたクランプ片６１ｂ，６２ｂを有している。接続端子６３，６４は、前記保持領域２５ｂにおいて、底面２４ａとほぼ同一面で露出する接続片６３ａ，６４ａと、これら接続片６３ａ，６４ａから垂直に曲げられたクランプ片６３ｂ，６４ｂを有している。
【００３４】
また、下部ケース２には、ＦＧ端子６６，６６がインサートされている。このＦＧ端子６６，６６は、静電対策用であり、その一部６６ａ，６６ａが、下部ケース２の上面２２に露出している。
【００３５】
蓋体３は、金属板であり、その形状は、下部ケース２の平面形状とほぼ一致している。蓋体３には、下部ケース２の４箇所に形成されたそれぞれの前記突起２３に対応する位置に固定穴３１が形成されている。また蓋体３の中心には操作穴３２が開口している。
【００３６】
前記動作部材４は合成樹脂材料で一体に形成されている。図２と図３および図５に示すように、動作部材４は平面形状がほぼ正方形であり、対向する側面４ａ，４ｂおよび対向する側面４ｃ，４ｄを有している。側面４ｃと側面４ｄの間隔は、下部ケース２の凹部２４の内側面２４ｂと内側面２４ｃとの間隔とほぼ位置しており、動作部材４は、凹部２４の収納領域内に動くことなく保持される。
【００３７】
図３では、動作部材４の側面４ｃと側面４ｄとの中点を通り側面４ｃおよび側面４ｄに平行な軸をＸ軸として示し、動作部材４の側面４ａと側面４ｂとの中点を通り側面４ａおよび側面４ｂに平行な軸をＹ軸として示している。
【００３８】
動作部材４は、その中央部分が操作部４１であり、操作部４１では、上方に向かって延びる操作ノブ４１ａが一体に形成されている。動作部材４は、その４つの角部が固定部４２である。固定部４２は、前記Ｘ軸を挟んでその両側に距離を空けて配置されており、また固定部４２は、前記Ｙ軸を挟んでその両側に距離を空けて配置されている。図３に示すように、それぞれの固定部４２には、裏面側に段差を介して突出する下部支持面４２ａが一体に形成されている。それぞれの下部支持面４２ａは、互いに同一平面上に位置している。図２に示すように、それぞれの固定部４２には、表面側に段差を介して突出する上部支持面４２ｂが一体に形成されている。それぞれの上部支持面４２ｂは、互いに同一平面上に位置している。
【００３９】
動作部材４には、４箇所に切欠き部４３が形成されている。それぞれの切欠き部４３は、動作部材４を上下に貫通する貫通穴である。切欠き部４３は、それぞれの固定部４２と前記操作部４１との間に形成されている。すなわち、切欠き部４３は、前記Ｘ軸を挟んでその両側に距離を空けた位置に形成され、また前記Ｙ軸を挟んでその両側に距離を空けた位置に形成されている。
【００４０】
図３に示すように、動作部材４には、側面４ａの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第１のＸ方向変形部４４ａが形成され、側面４ｂの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第２のＸ方向変形部４４ｂが形成されている。また、側面４ｃの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第１のＹ方向変形部４４ｃが形成され、側面４ｄの内側で且つ切欠き部４３で挟まれた領域に第２のＹ方向変形部４４ｄが形成されている。
【００４１】
動作部材４は、前記操作部４１および４箇所の固定部４２以外の箇所では、厚さ寸法が一定である。よって、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、それぞれの固定部４２よりも厚さ寸法が小さい。また、第１のＸ方向変形部４４ａから側面４ａにかけて、Ｘ軸上で厚さ寸法が均一であり、第２のＸ方向変形部４４ｂから側面４ｂにかけて、Ｘ軸上で厚さ寸法が一定である。第１のＹ方向変形部４４ｃから側面４ｃにかけて、Ｙ軸上で厚さ寸法が均一であり、第２のＹ方向変形部４４ｄから側面４ｄにかけて、Ｙ軸上で厚さ寸法が一定である。
【００４２】
前記可撓性基板５は、動作部材４の裏面に接着固定されている。ただし、可撓性基板５は、動作部材４の裏面において４箇所の下部支持面４２ａを除いた位置に接着固定されている。
【００４３】
前記可撓性基板５の裏面には、歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが固定されて実装されている。この歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、伸び方向の歪み量に応じて電気抵抗が変化するものである。歪み検出素子Ｒａは、第１のＸ方向変形部４４ａの裏面に取り付けられている。同様に歪み検出素子Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、それぞれ第２のＸ方向変形部４４ｂ、第１のＹ方向変形部４４ｃ、第２のＹ方向変形部４４ｄの裏面に取り付けられている。歪み検出素子Ｒａが、第１のＸ方向変形部４４ａの裏面において側面４ａ側にやや片寄った位置に取り付けられていると、第１のＸ方向変形部４４ａの変形量を効果的に検出できる。これは歪み検出素子Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおいても同じである。
【００４４】
図３に示すように、可撓性基板５には動作部材４の側面４ａから突出する突出部５５が形成されており、この突出部５５に一対の導電性のランド５１，５２が露出している。同様に、可撓性基板５には動作部材４の側面４ｂから突出する突出部５６が形成されており、この突出部５６に一対のランド５３，５４が露出している。可撓性基板５の面には、それぞれのランド５１，５２，５３，５４と、それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを導通させる導電パターンが形成されている。可撓性基板５上で構成されている回路は図４に示す通りである。
【００４５】
上記入力装置１の組み立て方法は、動作部材４の裏面に可撓性基板５を貼着した後に、動作部材４を下部ケース２の凹部２４内に収納する。このとき、可撓性基板５に形成されたランド５１を、接続端子６１の接続片６１ａに対向させ、可撓性基板５のランド５２を、接続端子６２の接続片６１ａに対向させる。同様に、可撓性基板５に形成されたランド５３と５４を、接続端子６３，６４の接続片６３ａ，６４ａに対向させる。さらに接続端子６１のクランプ片６１ｂと接続端子６２のクランプ片６２ｂとを折り曲げて、可撓性基板５の突出部５５を保持し、ランド５１，５２と接続片６１ａ，６２ａとを導通させる。同様にして、接続端子６３のクランプ片６３ｂと接続端子６４のクランプ片６４ｂとを折り曲げて突出部５６を保持し、ランド５３，５４と接続片６３ａ，６４ａとを導通させる。
【００４６】
その後、下部ケース２の上に蓋体３を被せ、下部ケース２に設けられたそれぞれの突起２３を蓋体３の固定穴３１に挿入し、それぞれの突起２３の先部を加圧しまたは加熱して加圧して潰すことにより、下部ケース２に蓋体３が固定される。
【００４７】
このとき、蓋体３を、下部ケース２の上面２２に密着させて固定する。これにより、図５に示すように、動作部材４の固定部４２の下面に突出して形成された下部支持面４２ａが、下部ケース２の凹部２４の底面２４ａに押し付けられ、蓋体３が、動作部材４の固定部４２の上面に突出して形成された上部支持面４２ｂに押し付けられる。動作部材４は、４隅に設けられた固定部４２が、下部ケース２の底面２４ａと蓋体３とで挟まれて動かないように固定されている。一方、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、下部ケース２の凹部２４の底面２４ａから離れており、且つ蓋体３からも離れている。よって、各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、ケース内で変形可能である。また、図５に示すように、操作部４１に設けられた操作ノブ４１ａは、蓋体３の操作穴３２の内周縁から距離を空けて位置しており、操作ノブ４１ａを倒すように操作することが可能である。
【００４８】
この入力装置１では、接続端子６２およびランド５２に電源電圧が与えられ、接続端子６３およびランド５３が接地電位に設定される。またＦＧ端子６６，６６は、この入力装置１が搭載される機器本体側の接地部に接続される。操作ノブ４１ａが、下部ケース２の第１の外側面２ａに向かう方向に倒され、または第２の外側面２ｂに向かう方向へ倒されると、第１のＸ方向変形部４４ａと第２のＸ方向変形部４４ｂが変形し、この部分に取り付けられている歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂの抵抗値が変化する。その結果、図４の回路図に示す歪み検出素子Ｒａと歪み検出素子Ｒｂとの中点の電位が変化し、この電位の変化は、ランド５１から接続端子６１を経て出力される。
【００４９】
また、操作ノブ４１ａが下部ケース２の第３の外側面２ｃに向かう方向へ倒され、または第４の外側面２ｄに向かう方向へ倒されると、第１のＹ方向変形部４４ｃと第２のＹ方向変形部４４ｄが変形し、この部分に設けられた歪み検出素子ＲｃとＲｄの抵抗値が変化する。よって、歪み検出素子Ｒｃと歪み検出素子Ｒｄとの中点の電位が変化し、この電位の変化が、ランド５４から接続端子６４を経て出力される。
【００５０】
図５に示すように、この入力装置１では、動作部材４に設けられた各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが、４隅に設けられた固定部４２よりも肉厚が薄いため、操作ノブ４１ａが操作されたときに各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが変形しやすい。図３に示すように、第１のＸ方向変形部４４ａは、両側が切欠き部４３，４３で挟まれ、且つ第１のＸ方向変形部４４ａは、固定部４２よりも薄く形成され、さらに第１のＸ方向変形部４４ａから、動作部材４の側面４ａに向けて、同じ肉厚が形成されている。そのため、操作ノブ４１ａを倒したときの変形量を多く確保できるようになる。これは、第２のＸ方向変形部４４ｂ、第１のＹ方向変形部４４ｃおよび第２のＹ方向変形部４４ｄにおいても同じである。
【００５１】
そのため、操作ノブ４１ａに操作力を与えたときに、接続端子６１と６４から高感度の検出出力を得ることができる。
【００５２】
なお、この実施の形態では、動作部材４の４隅に固定部４２が設けられているが、この固定部４２が、動作部材の外周の全周に連続して形成されているものであってもよい。
【００５３】
この入力装置１は、下部ケース２の大きさの範囲内で構成されているため、全体が小型で薄型である。この入力装置１は、接続端子６１，６２，６３，６４、およびＦＧ端子６６，６６を、キーボード装置の基板などに形成された導電パターンに半田付けすることで実装できる。前記のように、操作ノブ４１ａを倒すように操作したときに、その応力が、ケース内に設けられた動作部材４の変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに集中して作用するため、ケースから延びる接続端子６１，６２，６３，６４と基板との半田付け部に大きな応力が作用することはない。よって、操作ノブ４１ａを操作する操作力によって、半田付け部が破壊されることなどを防止できる。
【００５４】
図６は本発明の第２の実施の形態の入力装置１０１を示す分解斜視図、図７は第２の実施の形態の入力装置１０１の下部ケースに取り付けられた接続端子を示す斜視図、図８（Ａ）（Ｂ）は、入力装置１０１の動作別の断面図である。
【００５５】
図６に示すように、第２の実施の形態の入力装置１０１は、動作部材１０４の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形することで検知出力を得ることができ、この動作原理は、第１の実施の形態の入力装置１と同じである。
【００５６】
図６に示すように、入力装置１０１は、下部ケース１０２を有し、この下部ケース１０２に凹部１２４が形成されている。下部ケース１０２の上面の４隅部にはそれぞれ突起１２３が一体に形成され、この突起１２３が蓋体１０３に形成された連結穴１３１に挿入されて、下部ケース１０２と蓋体１０３とが固定される。
【００５７】
動作部材１０４は、下部ケース１０２の凹部１２４内に収納される。動作部材１０４は、第１の実施の形態の動作部材４と同様に、中央部に操作部１４１が形成され、その外側の４隅に固定部１４２が設けられ、それぞれの固定部１４２には、下部支持面１４２ａと上部支持面１４２ｂが一体に形成されている。そして、下部支持面１４２ａと上部支持面１４２ｂが、下部ケース１０２の凹部１２４の底面と蓋体１０３との間に挟まれて固定される。
【００５８】
動作部材１０４には、それぞれの固定部１４２の内側に切欠き部１４３が形成されており、切欠き部１４３で挟まれた部分に、４箇所の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが一体に形成されている。
【００５９】
動作部材１０４の中心部には、上方に向けて突出する操作部１４１が一体に形成されており、この操作部１４１の中心に、上下に貫通する摺動穴１４１ａが形成されている。この実施の形態では、操作ノブ１４６が動作部材１０４と別体に形成されている。図６および図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、操作ノブ１４６は、蓋体１０３の操作穴１３２の内部に位置し、操作ノブ１４６の基部の周囲に形成されたフランジ部１４６ｂが、蓋体１０３の中心部の隆起部１３３内に位置している。また、操作ノブ１４６は、動作部材１０４の操作部１４１の外周部に摺動自在に取り付けられており、操作ノブ１４６の中心に形成された押圧突起１４６ａが、前記動作部材１０４の摺動穴１４１ａに摺動自在に挿入されている。
【００６０】
図６に示す可撓性基板１０５は、動作部材１０４の裏面に接着されており、この可撓性基板１０５に、図３に示すのと同じ歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが実装されている。それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、動作部材１０４の各変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄの下面に取り付けられている。
【００６１】
可撓性基板１０５の中央部には穴１０５ａが形成されており、前記操作ノブ１４６に形成された押圧突起１４６ａは、この穴１０５ａを貫通している。
【００６２】
この入力装置１０１では、下部ケース１０２の凹部１２４の底部にスイッチ機構が設けられている。このスイッチ機構は、導電性で且つばね性を有する板材でドーム状に形成された反転板１７１を有している。また、下部ケース１０２の凹部１２４の底面には、外側電極１７２と内側電極１７３とが設けられ、前記反転板１７１の外周縁が、前記外側電極１７２に導通している。
【００６３】
図７に示すように、下部ケース１０２内には、前記外側電極１７２と一体のスイッチ端子１７２ａと、前記内側電極１７３と一体のスイッチ端子１７３ａが埋設されている。それぞれのスイッチ端子１７２ａ，１７３ａは、下部ケース１０２の側面から外側へ突出している。
【００６４】
図７に示すように、下部ケース１０２には、接続端子１６１，１６２，１６３，１６４が埋設されているが、これは、第１の実施の形態の入力装置１に設けられた接続端子６１，６２，６３，６４と同じである。また図７に示すＦＧ端子１６６，１６６は、第１の実施の形態のＦＧ端子６６，６６と同じである。
【００６５】
この入力装置１０１は、図８（Ａ）に示すように、操作ノブ１４６に押圧力を与えないと、反転板１７１の弾性力で、操作ノブ１４６が上方へ押し上げられている。また、図８（Ｂ）に示すように、操作ノブ１４６を押圧すると、操作ノブ１４６に形成された押圧突起１４６ａによって反転板１７１が変形させられて、反転板１７１の中央部が内側電極１７３に当接し、外側電極１７２と内側電極１７３とが導通する。
【００６６】
また、図８（Ａ）ようにスイッチ機構がＯＦＦの状態、または図８（Ｂ）に示すようにスイッチ機構がＯＮの状態で、操作ノブ１４６を倒すと、動作部材１０４の変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形し、歪み検出素子ＲａとＲｂの中点電位が変化し、また歪み検出素子ＲｃとＲｄの中点電位が変化する。
【００６７】
この入力装置１０１においても、動作部材１０４は、４隅に設けられた固定部１４２が、下部ケース１０２の凹部１２４の底面と蓋体１０３との間に挟まれて固定され、操作ノブ１４６を操作すると、ケース内で、変形部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが変形する。よって、操作ノブ１４６に操作力を与えたときに、各接続端子１６１，１６２，１６３，１６４などと基板の導電パターンとの半田付け部に過大な力が作用するのを防止できる。
【００６８】
また、図８（Ａ）に示すようにスイッチ機構がＯＦＦの状態で、操作ノブ１４６を倒したときと、図８（Ｂ）に示すようにスイッチ機構がＯＮの状態で、操作ノブ１４６を倒したときとで、別々の入力信号を生成することが可能である。
【００６９】
図９は本発明の第３の実施の形態の入力装置２０１を示す分解斜視図、図１０は、回路部と可撓性基板を示す斜視図、図１１は、入力装置２０１の断面図である。
【００７０】
第３の実施の形態の入力装置２０１において、第１の実施の形態の入力装置１と同じ構成の部分は同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７１】
図９および図１１に示すように、下部ケース２０２の高さ寸法は、第１の実施の形態の下部ケース２よりもやや大きい。下部ケース２０２の上面２２には、４箇所に突起２３が一体に形成されており、この突起２３が蓋体３の固定穴３１内に挿入されて、下部ケース２０２と蓋体３とが固定される。
【００７２】
下部ケース２０２には、第１の凹部２２４が形成されており、この第１の凹部２２４の底部には、４隅に支持台２２４ａが一体に突出して形成されている。動作部材４は、下部ケース２０２の第１の凹部２２４内に収納される。このとき、動作部材４の固定部４２の下面に突出する下部支持面４２ａが、それぞれの前記支持台２２４ａの上に設置される。そして、蓋体３により、固定部４２の上面に突出する上部支持面４２ｂが加圧される。これにより、ケース内において、動作部材４は、その４隅の固定部４２が、上下から挟まれた状態で確実に固定される。
【００７３】
下部ケース２０２には、前記第１の凹部２２４の内部において、この第１の凹部２２４よりもさらに深く形成された第２の凹部２２５が設けられている。この第２の凹部２２５内に回路部２０７が収納されている。この回路部２０７は、多層基板の各面に能動素子などが薄膜形成された集積回路素子である。回路部２０７は正方形で、前記第２の凹部２２５も正方形であり、回路部２０７は、第２の凹部２２５内に動くことなく収納される。
【００７４】
動作部材４の下面には、可撓性基板２０５が接着されている。この可撓性基板２０５の動作部材４に接着される面と逆側の面には、図３に示した歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが実装されており、それぞれの歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、動作部材４の各変形部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの下面に取り付けられる。
【００７５】
図１０に示すように、前記可撓性基板２０５には、同じ可撓性基板で一体に形成された延長基板２１５が設けられている。そして、この延長基板２１５に前記回路部２０７が実装されている。図９に示すように、可撓性基板２０５が、動作部材４の下面に接着固定された状態で、延長基板２１５が可撓性基板２０５に重なるように１８０度反転するように折り畳まれ、その結果、回路部２０７が、前記第２の凹部２２５内に収納できるようになる。
【００７６】
延長基板２１５には、３方向に延びるコネクタ部２１５ａが設けられている。延長基板２１５には導電パターンが形成されており、回路部２０７の各電極は、この導電パターンを介して、コネクタ部２１５ａの各ランド部に導通されている。そして、下部ケース２０２に設けられた複数の接続端子２６０のそれぞれが前記ランド部に半田付けなどで接続されている。
【００７７】
前記回路部２０７には、図４の回路図の歪み検出素子Ｒａ，Ｒｂの中点電位を検出して、その電位の変化をＸ座標出力とする回路、歪み検出素子Ｒｃ，Ｒｄの中点電位を検出して、その電位の変化をＹ座標出力とする回路、およびパーソナルコンピュータなどのホスト側機器と通信するインターフェースを備えた回路などが収納されている。よって、図９ないし図１１に示す入力装置２０１をキーボード装置などに実装すると、入力装置２０１の各接続端子２６０から、Ｘ−Ｙ座標データを含む、マウスの出力データと同等のデータを出力させることができる。あるいは、回路部２０７および、パーソナルコンピュータにインストールしたドライバーとで、入力装置２０１の出力をマウスの出力データと同等のデータに変換することができる。
【００７８】
図１２は本発明の第４の実施の形態の入力装置３０１を示す斜視図である。
この入力装置３０１は、動作部材３０４の上面の４箇所に操作突起３４１ａが一体に形成されており、この操作突起３４１が、蓋体３０３に形成された４つの操作穴３３２のそれぞれから上方へ突出している。動作部材３０４では、前記操作突起３４１ａが、変形部の上に形成されており、いずれかの操作突起３４１を押圧すると、その下の変形部が変形する。この変形が歪み検出素子により検出される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す斜視図、
【図２】第１の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図３】第１の実施の形態の入力装置の動作部材と可撓性基板を裏側から示す斜視図、
【図４】入力装置の回路構成図、
【図５】第１の実施の形態の入力装置の断面図、
【図６】本発明の第２の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図７】第２の実施の形態の下部ケース内に埋設された端子の斜視図、
【図８】（Ａ）（Ｂ）は第２の実施の形態の入力装置を動作別に示す断面図、
【図９】本発明の第３の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【図１０】第３の実施の形態の入力装置に設けられた回路部と可撓性基板を示す斜視図、
【図１１】第３の実施の形態の入力装置を示す断面斜視図、
【図１２】本発明の第４の実施の形態の入力装置の分解斜視図、
【符号の説明】
【００８０】
１ 入力装置
２ 下部ケース
３ 蓋体
４ 動作部材
５ 可撓性基板
２４ 凹部
４１ 操作部
４１ａ 操作ノブ
４２ 固定部
４２ａ 下部支持面
４２ｂ 上部支持面
４３ 切欠き部
４４ａ 第１のＸ方向変形部
４４ｂ 第２のＸ方向変形部
４４ｃ 第１のＹ方向変形部
４４ｄ 第２のＹ方向変形部
６１，６２，６３，６４ 接続端子
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ 歪み検出素子
１７１ 反転板
１７２ 外側電極
１７３ 内側電極
２０２ 下部ケース
２０５ 可撓性基板
２０７ 回路部
２１５ 延長基板
２２４ 第１の凹部
２２４ａ 支持台
２２５ 第２の凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケース内に収納された動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子とを有し、
前記動作部材は、操作部と、固定部と、前記操作部に作用する操作力で変形可能な変形部とが一体に形成され、前記検出素子が前記変形部に設けられており、
前記固定部が、前記ケース内で固定され、前記操作部および前記変形部が、前記ケース内で動くことが可能とされていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ケースは、凹部を有する下部ケースと、前記凹部を覆う蓋体とを有しており、前記動作部材が前記凹部内に挿入されて、前記動作部材の前記固定部が、前記凹部の底部と前記蓋体とで挟まれて固定されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記動作部材は、中央部に前記操作部が設けられ、前記中央部よりも外側の複数箇所または前記中央部を囲む全周に前記固定部が設けられており、前記固定部が前記変形部よりも厚く形成されている請求項２記載の入力装置。
【請求項４】
前記動作部材の前記変形部が、前記ケースの内部に密閉されている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記動作部材には、可撓性基板が貼られ、前記可撓性基板の前記変形部に重ねられた部分に前記検出素子が実装されている請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項６】
前記ケースには、外部へ突出する端子が固定されており、前記検出素子が前記端子に接続されている請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記端子の先部が、前記ケースの底面と同一面上に位置している請求項６記載の入力装置。
【請求項８】
前記ケース内では、前記操作部と対向する位置にスイッチ機構が装備されており、前記動作部材には、前記操作部に進退自在に取り付けられたノブが設けられ、前記ノブで前記変形部を変形させることができるとともに、前記ノブを押圧することで、前記スイッチ機構を動作させることが可能である請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記ケース内には、前記検出素子の出力を処理する回路が実装された回路部が設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１】
ケースと、このケース内に収納された動作部材と、前記動作部材の変形を検出する検出素子とを有し、
前記動作部材は、操作部と、固定部と、前記操作部に作用する操作力で変形可能な変形部とが一体に形成され、前記検出素子が前記変形部に設けられており、
前記固定部が、前記ケース内で固定され、前記操作部および前記変形部が、前記ケース内で動くことが可能とされていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ケースは、凹部を有する下部ケースと、前記凹部を覆う蓋体とを有しており、前記動作部材が前記凹部内に挿入されて、前記動作部材の前記固定部が、前記凹部の底部と前記蓋体とで挟まれて固定されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記動作部材は、中央部に前記操作部が設けられ、前記中央部よりも外側の複数箇所または前記中央部を囲む全周に前記固定部が設けられており、前記固定部が前記変形部よりも厚く形成されている請求項２記載の入力装置。
【請求項４】
前記動作部材の前記変形部が、前記ケースの内部に密閉されている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記動作部材には、可撓性基板が貼られ、前記可撓性基板の前記変形部に重ねられた部分に前記検出素子が実装されている請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項６】
前記ケースには、外部へ突出する端子が固定されており、前記検出素子が前記端子に接続されている請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記端子の先部が、前記ケースの底面と同一面上に位置している請求項６記載の入力装置。
【請求項８】
前記ケース内では、前記操作部と対向する位置にスイッチ機構が装備されており、前記動作部材には、前記操作部に進退自在に取り付けられたノブが設けられ、前記ノブで前記変形部を変形させることができるとともに、前記ノブを押圧することで、前記スイッチ機構を動作させることが可能である請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記ケース内には、前記検出素子の出力を処理する回路が実装された回路部が設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−５９２１０（Ｐ２００８−５９２１０Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３４４５２（Ｐ２００６−２３４４５２）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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