入力装置
【課題】各種電子機器の入力操作部に用いられる入力装置に関し、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供する。
【解決手段】円板リング状の磁石３９そのものをインサート成形して外皮部分が樹脂３１からなる外形球状の球体部３３に対し、その貫通部３７に、一端側の近傍位置に鍔部５１を有した棒状軸５０を他端側から挿通させていき、貫通部３７の一部をなす第一凹部４２に鍔部５１を圧入することで一体化させ回転磁石部材３０に形成した。その圧入時に、鍔部５１が磁石３９に直接当接しないように樹脂３１で一体に第一受け部４４を設け磁石３９の破損を低減させるようにした。そして、この回転磁石部材３０の軸部３５を回転可能に下ケース６０上に支持させて、球体部３３への回転操作ができる形態の低背構成のものとした。
【解決手段】円板リング状の磁石３９そのものをインサート成形して外皮部分が樹脂３１からなる外形球状の球体部３３に対し、その貫通部３７に、一端側の近傍位置に鍔部５１を有した棒状軸５０を他端側から挿通させていき、貫通部３７の一部をなす第一凹部４２に鍔部５１を圧入することで一体化させ回転磁石部材３０に形成した。その圧入時に、鍔部５１が磁石３９に直接当接しないように樹脂３１で一体に第一受け部４４を設け磁石３９の破損を低減させるようにした。そして、この回転磁石部材３０の軸部３５を回転可能に下ケース６０上に支持させて、球体部３３への回転操作ができる形態の低背構成のものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の入力操作部に用いられる入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の高機能化や小型化が進むにつれ、これらの入力操作部用の入力装置にも様々な形態のものが用いられ、球体からなる操作体を回転操作するトラックボール装置を搭載するものも増えてきた。
【０００３】
以下に、従来の入力装置として用いられているトラックボール装置について、図面を用いて説明する。
【０００４】
図９は従来の入力装置としてなるトラックボール装置の断面図、図１０は同分解斜視図、図１１は同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図である。
【０００５】
同図において、１は、側方四方向にそれぞれ突出する突出部２を備えた上面視十字形で、中央に貫通孔３を有する絶縁樹脂製の下ケースである。下ケース１の対向位置となる一組の突出部２の先端面中央には、係止突起がそれぞれ設けられ、残りの対向位置となる一組の突出部２の先端面には、係止段部がそれぞれ設けられている。
【０００６】
また、下ケース１の貫通孔３を構成している内側壁には、板バネ７の他端側が埋設固定されており、板バネ７の一端側は片持ち状で貫通孔３内に位置している。なお、板バネ７は前記一端側の先端高さ位置が埋設箇所よりも上方位置になるように根元部分に上方への曲げ加工が施されている。
【０００７】
９は、略円柱状に形成されたローラで、その一端には、円筒形状で周方向に沿ってＮ極とＳ極が所定角度で交互に着磁されたリング磁石１０が固着されている。このローラ９の四つが下ケース１の各突出部２上にそれぞれ載置されている。その配置関係としては、各ローラ９の軸線が、載せられた突出部２の突出方向にそれぞれ直交する方向に向けられ、リング磁石１０は隣り合う突出部２で挟まれた四ヶ所の角部となる空間部分にそれぞれ位置されている。つまり、四つのローラ９は、上面視では正方形となる配置関係で配されている。
【０００８】
そして、１２は操作体としてなる球形状のボールで、板バネ７の一端部上に載置されて上方に付勢されている。
【０００９】
１４は、絶縁樹脂製の上ケースで、中央に前記ボール１２より小径の上方円形孔１５を有すると共に、下ケース１の突出部２に対応して側方四方向に突出した突出部１６を備えた形状となっている。それら各突出部１６の下面両側には下方開口の鉤状部１７が設けられ、この鉤状部１７の下方開口部分と下ケース１の突出部２上面との間で、前記各ローラ９は回転可能に保持されている。
【００１０】
１９は、上ケース１４の上方から突出部１６の上面に重ねて配された金属板製のカバーで、重なり合う突出部１６、２の先端位置から対向状態で垂下する一対の第一脚部２０と一対の第二脚部２１を備えている。第一脚部２０の先端位置には角孔２０Ａが設けられ、第二脚部２１の下端には係止爪２１Ａが設けられている。
【００１１】
そして、第一脚部２０は、角孔２０Ａ内に下ケース１の一対の突出部２に設けられた係止突起が嵌め合わされて係止され、第二脚部２１は、係止爪２１Ａが下ケース１の残りの一対の突出部２に設けられた係止段部にかしめられて、下ケース１、ローラ９、ボール１２、上ケース１４が一体化されて機構構成部が構成されている（図１１参照）。そして、この機構構成部は、ボール１２の上方円形孔１５からの上方への突出部分に対し、指等でボール１２を回転操作および押圧操作ができるようになっている。
【００１２】
以上の機構構成部に対し、それに組み合わせられる基板構成部の配線基板２３には、各リング磁石１０に対応するように四つのホール素子等の磁気検出素子２４が前後左右位置に実装され、また、その中央位置には一つのプッシュスイッチ２５が実装されている。基板構成部は、この配線基板２３、磁気検出素子２４、プッシュスイッチ２５によって構成されている。
【００１３】
そして、機構構成部と基板構成部とは、前記各リング磁石１０が前記各磁気検出素子２４に対して上下で所定間隔を保った対向状態になるように位置決めされて組み合わせられている。また、その状態で、図９に示すように、プッシュスイッチ２５の上方位置には、板バネ７の一端部を介してボール１２が位置している。
【００１４】
以上のように、当該トラックボール装置は構成され、次に、その動作について説明する。
【００１５】
まず、ボール１２の上方への突出部分を回転操作すると、ボール１２が若干押し下げられつつ対応する方向に移動していき、その方向側に位置したローラ９に当接して前記ローラ９はボール１２の回転に伴って回転する。このローラ９の回転に応じてリング磁石１０も共回りして磁気変化が発生し、その磁気変化を対応した磁気検出素子２４が検出して所定出力が得られる。この出力信号に基づいて機器の制御部がボール１２の回転操作状態などを判別して機器の所定機能が作動される。
【００１６】
一方、ボール１２の突出部分に対し押し下げ操作をすると、ボール１２は板バネ７を押し下げながら下方に移動していき、板バネ７の一端部下面でプッシュスイッチ２５を押してスイッチ信号が得られる。このプッシュスイッチ２５からの信号も機器の制御部で検出されて機器の所定機能が作動される。
【００１７】
前記の各操作では、例えば、前記ボール１２への回転操作に応じて機器の表示部内のカーソルやポインタなどの移動がされ、前記ボール１２への押し下げ操作によって選択されている項目が決定されるなどの制御がされて用いられるものであった。
【００１８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第４１８７０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前記トラックボール装置は、回転操作時にボール１２が少し押し下げられつつ対応する方向にボール１２が移動していき、その方向側のローラ９にボール１２が当接して当該ローラ９が回転される機構のものであったため、ボール１２をローラ９よりも若干上方位置に配したものとする必要があり、低背化に限度があった。そして、一般的に、トラックボール装置はボールを操作するものであるためスムーズに操作できて好ましかったが、機器の小型薄型化が進むにつれてトラックボール装置にも低背化が求められるようになってきており、近年では、トラックボール装置のように操作部分が球状で低背に構成された新たな入力装置の提案を要望されることも多くなってきた。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために本発明は、中央貫通孔を有した円板リング状でその周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁されている磁石が、樹脂で覆われて球状の球体部に構成されると共に、その磁石の中央貫通孔の中心軸線に沿って外方各々の両側に突出した軸部を有した回転磁石部材と、その回転磁石部材の各軸部をそれぞれ回転可能に支持する下ケースと、対応する開口部から前記回転磁石部材の球体部の上部部分を所定量外方に突出させて前記下ケースに結合された上ケースとを有し、前記回転磁石部材を、一端側の近傍位置に鍔部を有する一本の棒状軸を他端側から前記磁石の中央貫通孔に挿通させて構成したものとすると共に、その棒状軸として、挿通されていく外面箇所と前記磁石の中央貫通孔の内壁との間に全周に亘って所定隙間を有するものを用いて、前記棒状軸の前記鍔部が、前記磁石を覆っている前記樹脂に圧入固定されることによって前記回転磁石部材に構成されていることを特徴とする入力装置としたものである。
【００２３】
これであれば、回転磁石部材の磁石そのものを樹脂で覆って構成した球体部を操作する形態で、低背薄型構成の新たな入力装置に実現できる。また、当該構成であれば、球体部内の磁石が製造時・使用時共に保護される構成にでき、これによって、安定した使用状態が長期に亘って維持されるものとして実現することができるという作用も有する。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態による入力装置の断面図
【図２】同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図
【図３】同分解斜視図
【図４】同上ケースを除いた状態での上面図
【図５】図４のＱ−Ｑ線での断面図
【図６】同要部である下ケースの外観斜視図
【図７】同要部である回転磁石部材の断面図
【図８】同要部である回転磁石部材の分解斜視図
【図９】従来の入力装置としてなるトラックボール装置の断面図
【図１０】同分解斜視図
【図１１】同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図、図２は同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図、図３は同分解斜視図、図４は同上ケースを除いた状態での上面図である。なお、図１は、図４のＰ−Ｐ線での断面を示している。そして、図５は、図４のＱ−Ｑ線での断面図、図６は、同要部である下ケースの外観斜視図である。
【００２８】
同図に示すように、当該入力装置は、従来品同様に機構構成部と基板構成部とを組み合わせて構成したものとなっており、以下に機構構成部、基板構成部の順に説明していく。
【００２９】
同図において、３０は回転磁石部材であり、この回転磁石部材３０は、外形が球状で外皮部分が樹脂３１からなる球体部３３（図１〜図３、図５参照）と、球体部３３から球体直径に同軸上で外方に向かって両側それぞれに直線状に突出している軸部３５（図３、図４参照）とを有している。
【００３０】
そして、回転磁石部材３０は、図７の回転磁石部材の断面図、図８の回転磁石部材の分解斜視図に示すように、球体部３３の直径方向に貫通した一つの貫通部３７（図７参照）に、一本の棒状軸５０を挿通させて構成されている。なお、詳細は後述するが、前記軸部３５は棒状軸５０の両端部分でそれぞれ構成されている。
【００３１】
回転磁石部材３０の球体部３３内には、直径２〜３ｍｍ前後のフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等からなる略円板リング状の磁石３９が、インサート成形で固定されている（図７、図８参照）。磁石３９は、その中央位置に設けられている中央貫通孔４０の中心が球体部３３中心に一致するように固定されている。そして、この磁石３９としては、リングの周方向に沿って例えば６０度間隔でＮ極とＳ極が交互に隣接して着磁されたものを用いている。
【００３２】
回転磁石部材３０において外皮部分を構成している樹脂３１は、図７および図８に示したように、磁石３９の円板リングの側面側においては、少なくとも中央貫通孔４０の周囲近傍にあたる箇所を覆いこむことがないように、その箇所を露出状態とする第一孔部４１、第二孔部４６を有した形状に形成され、さらにそのそれぞれの外方位置には第一孔部４１、第二孔部４６にそれぞれ連通し、側面視で第一孔部４１、第二孔部４６よりも大きい形状の第一凹部４２、第二凹部４７が内側方向に窪むように、つまり磁石３９の円板リングの側面側に窪んだ状態となるように形成されている。なお、この第一凹部４２の第一孔部４１以外の底部位置が第一受け部４４としてなり、第二凹部４７の第二孔部４６以外の底部位置が第二受け部４８としてなっている。つまり、当該構成では、部品点数などを増やすことなく、各受け部４４、４８を、円板状の磁石３９のリング側面に密着状態で外皮部分を構成している樹脂３１により一体形成して設けたものとなっている。
【００３３】
前記のように樹脂３１で磁石３９そのものを覆った構成としたことによって、磁石３９の中央貫通孔４０は、各孔部４１と４６、各凹部４２と４７とを介して一直線状で外方に連通状態になっており、これらで前述した球体部３３の貫通部３７が構成されている。
【００３４】
一方、棒状軸５０は、図７や図８に示すように、断面が略円形の直線棒状で、一端側の近傍位置に鍔部５１を有した形状になっている。
【００３５】
この棒状軸５０を、他端側から球体部３３の貫通部３７内に挿入させていき回転磁石部材３０を製作する。つまり、棒状軸５０の他端を、第一凹部４２、第一孔部４１、磁石３９の中央貫通孔４０、第二孔部４６、第二凹部４７に挿通させていく。なお、この棒状軸５０の挿入時に磁石３９を破損させることがないように、棒状軸５０の貫通部３７内に挿入される箇所の外形寸法としては、磁石３９の中央貫通孔４０内壁との間に全周に亘って所定の隙間が保たれるものとし、かつ鍔部５１の形状としては、鍔部５１が第一凹部４２内に圧入される形状となるものとしている。
【００３６】
そして、前記のように棒状軸５０を貫通部３７内に挿入させていき、鍔部５１の他端側の面が、樹脂３１からなる第一受け部４４に当接するまで、鍔部５１を第一凹部４２内に圧入させ、仕掛品とする。その仕掛品では、鍔部５１を樹脂３１からなる第一受け部４４で受ける構成としているため、磁石３９の不用意な破損などが防止できる。なお、鍔部５１と第一凹部４２との形状は特に限定されることはないが、鍔部５１を側面視円形のものとし、第一凹部４２を側面視で略正方形のものとしておけば、圧入箇所が部分的な四箇所で均等な圧入状態のものにできるため圧入作業性に優れると共に、鍔部５１形状や第一凹部４２形状の微修正により圧入状態の調整なども簡単に行えるため好ましい。
【００３７】
前記仕掛品においては、棒状軸５０の他端側は、球体部３３から外方に突出している。その状態で、次に前記他端側の先端から、棒状軸５０に対し自由に回転しないように圧入状態となるＣリングやＯリングなどの固着部材５３を嵌め込み球体部３３側に押し込んでいく。この固着部材５３としても、外形が第二凹部４７内に圧入状態となる形状のものを用い、前記のように押し込んでいって第二凹部４７内に圧入し、第二受け部４８に当接する状態で停止させる。このように、固着部材５３側も、樹脂３１からなる第二受け部４８で受ける構成としているため、磁石３９の不用意な破損などが防止できる。なお、固着部材５３と第二凹部４７との形状は、前述した第一凹部４２と鍔部５１の形状関係と同様に、第二凹部４７を側面視で略正方形のものとし、固着部材５３を側面視円形のものとすれば、同様の効果が得られるので好ましく、さらに固着部材５３としても安価なものが使用できて好ましい。
【００３８】
以上のように、棒状軸５０は両側ともに球体部３３内で圧入保持状態になされて球体部３３に一体化され、これによって回転磁石部材３０が製作されている。このとき、球体部３３の直径方向に同軸で、棒状軸５０一端側の鍔部５１からの外方位置が一方側に突出して一端側の軸部３５となり、固着部材５３から他方側に突出した棒状軸５０他端側の外方位置が他方側の軸部３５となる。なお、当該構成であれば、回転磁石部材３０を少ない工数で安価に得ることができる。
【００３９】
この回転磁石部材３０を四つ使用して機構構成部は構成されており、その機構構成部についての説明をさらに続ける。
【００４０】
図１〜図６において、６０は、ポリアセタール等の絶縁樹脂製の下ケースで、その上面には、直線溝６２付きの半球状凹部６１が四つ設けられている。半球状凹部６１の内壁はそれぞれ下方にいくにつれて小径となる形状で、その下方中央位置は上下に貫通している。この四つの半球状凹部６１は、下ケース６０の中心位置から等距離で、９０度ピッチの位置に形成されている。そして、個々の半球状凹部６１には、図４や図６などからも判るように、各々一対の直線溝６２が設けられている。直線溝６２は、半球状凹部６１の円形中心を通る直径の延長線に沿ってそれぞれ外方に向かって一つずつ設けられ、その配設状態としては、上面視で異なる半球状凹部６１に設けられて隣り合った直線溝６２どうしが直交した正方形となる位置関係で設けられている。
【００４１】
この一対の直線溝６２付きの半球状凹部６１が、回転磁石部材３０の配設箇所となり、回転磁石部材３０は、球体部３３の下方部分が半球状凹部６１内に配されて一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内に回転可能に支持されている。
【００４２】
ここで、直線溝６２の構成や直線溝６２内での軸部３５の支持構造について詳細説明をする。
【００４３】
直線溝６２は、図６に示したように、半球状凹部６１側の底面に対し半球状凹部６１より離れた側となる先端底面位置が水平面で一段高く形成された段部６３となっている。そして、直線溝６２の軸部３５外周面側に応じて対向している内側壁には、上面視で略かまぼこ状の突起からなる第一支持部６５、第二支持部６７が一つずつ設けられている。ここに、第一支持部６５と第二支持部６７とは軸線方向には互いに位置をずらして設けている。そして、これらの突出中心位置によって、軸部３５を、軸部３５の中心軸線の高さ位置で軸部３５外周面からその中心軸線に向かって支持可能なものに形成している。一方、直線溝６２の軸部３５の軸線方向先端に対向する内側壁にも、上面視で略かまぼこ状の突起からなる第三支持部６９が設けられており、その突出中心位置によって、軸部３５の中心軸線の高さ位置を含んで軸部３５の軸線方向先端の側面を支持可能なものに形成している。なお、三つの各支持部６５、６７、６９は略かまぼこ状の突起以外の形状であってもよい。
【００４４】
回転磁石部材３０の軸部３５は、この直線溝６２内に、軸部３５先端を軸線方向に線接触状態で段部６３上に載せられると共に、第三支持部６９で軸部３５の軸線方向先端の側面が支持され、かつ第一支持部６５と第二支持部６７とで軸部３５の外周面を中心軸線に向かって支持された状態で配されている（図４参照）。
【００４５】
以上のように、個々の回転磁石部材３０は、一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内で回転可能に支持されて配され、球体部３３は、下方部分が半球状凹部６１内に位置されている。そして、四つの回転磁石部材３０としては、図４に示したように、下ケース６０上に上面視で正方形になる関係で配されており、個々の回転磁石部材３０は、球体部３３の中心どうしを繋ぐ仮想円の直径方向に沿って回転可能に支持されたものとなっている。なお、四つの回転磁石部材３０は、四つの球体部３３を一本の指で同時に触れることが可能なように各々３〜５ｍｍ前後の間隔などに配置されていると好ましい。
【００４６】
そして、下ケース６０においては、その上面に、さらに、半球状凹部６１どうしで囲まれている中央位置に円形リング状になるように磁性板設置用凹部７０を有し（図３、図６参照）、その中にはリング状磁性板７２が固定されている（図１、図４、図５参照）。このリング状磁性板７２は、下ケース６０のそりなどを防ぐと共に、回転磁石部材３０の磁石３９を吸引させ、非操作時に不用意に回転磁石部材３０が回転することを防ぐために設けたものである。
【００４７】
また、下ケース６０は、上面視で対向した位置に第一外方突出部７５、第二外方突出部７６を有している（図３〜図５参照）。第一外方突出部７５は、突出方向先端位置が下方に向かう略Ｌ字状で、その下端を当接させて配する形態のものとしている。一方、第二外方突出部７６には、その下面に押圧突起７７が設けられている。
【００４８】
８０は、下ケース６０に結合される上ケースである。上ケース８０は、各回転磁石部材３０の球体部３３の上方部分を、対応する開口部から突出させて下ケース６０に上方から結合されている（図１、図２、図５参照）。なお、上ケース８０は、軸部３５の上方への抜け止め機能も果たす。そして、上ケース８０の材質としては、ポリカーボネートなどの樹脂製のものやステンレスなどの磁性板製のものなどとすればよい。なお、上ケース８０と下ケース６０との結合方法については特に限定はされないが、当該構成では、図３などからも判るように、下ケース６０側部に設けたカシメ突起６０Ａを上ケース８０側部に設けたカシメ用貫通孔８０Ａに挿入させ、カシメ突起６０Ａの上端を潰しカシメすることによって上ケース８０と下ケース６０とを結合させたものとしている。
【００４９】
以上のように、当該入力装置の機構構成部は構成されている。そして、この機構構成部は、図５に示したように、第一外方突出部７５の下端位置を支点として第二外方突出部７６側が低くなる傾倒動作が可能なように、第一外方突出部７５を基板構成部上に載せて配されている。
【００５０】
一方、基板構成部は、図１〜図５に示したように、配線基板８２を有し、その配線基板８２には、各回転磁石部材３０の球体部３３に対応した位置に四つのホール素子等の磁気検出素子８４が、また、一つのプッシュスイッチ８６が第二外方突出部７６の押圧突起７７に対応した位置に実装されて構成されている。なお、基板構成部上を絶縁シートで覆い防水性を高める構成などとしてあってもよい。なお、プッシュスイッチ８６としては、押圧操作で節度感触を伴ってスイッチオン状態に切り換わるものが好ましいが、特にそれのみに限定はされない。
【００５１】
基板構成部に対して機構構成部は、第一外方突出部７５の下端位置が支点となる傾倒動作が可能となるように、配線基板８２に第一外方突出部７５の下端を載せ、第二外方突出部７６の押圧突起７７をプッシュスイッチ８６に当接させて配されている。その状態で、回転磁石部材３０の球体部３３は、対応する各磁気検出素子８４に上下に所定間隔をあけて対向して位置している。
【００５２】
当該入力装置は以上のように構成されており、次に、その動作について説明する。
【００５３】
四つの回転磁石部材３０は、非操作時の通常状態では、各球体部３３は、下ケース６０に固定されたリング状磁性板７２に磁石３９が吸引された状態となっている。このため、四つの回転磁石部材３０は安定した停止状態で維持されている。
【００５４】
その通常状態から、指などで上ケース８０の上面に沿って平行になぞり操作をして、回転磁石部材３０の球体部３３を回転操作する。このとき、各回転磁石部材３０は、一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内で支持されて回転可能な方向が限定されているので、前記のなぞり操作に応じて回転動作が可能なものが所定量回転する。なお、このなぞり操作時に、プッシュスイッチ８６が押圧突起７７で不用意に作動されないように、プッシュスイッチ８６のスイッチ動作力設定や、第一外方突出部７５の下端位置から押圧突起７７までの距離を適宜検討して設定しておくことは重要である。
【００５５】
なお、前記なぞり操作は、回転磁石部材３０の球体部３３に対し磁石３９外周を覆っている樹脂３１部分への操作になり、また磁石３９外周を樹脂３１で覆っているものとしているため、外的衝撃などを含んで磁石３９が樹脂３１で保護されて磁石３９の不用意な破損なども発生し難い。また、球体部３３内においても、棒状軸５０の鍔部５１と磁石３９との間および固着部材５３と磁石３９との間に樹脂３１からなる第一受け部４４および第二受け部４８を介在させたものとし、さらに、磁石３９の中央貫通孔４０の内壁と、そこに挿通されている棒状軸５０の外面との間に全周に亘って所定隙間を有する構成としていることも、磁石３９の不用意な破損などの発生防止に寄与している。
【００５６】
そして、回転磁石部材３０は、いずれの軸部３５も、対応した直線溝６２内で先端位置を段部６３上に線接触状態で載せられる共に、第一〜第三支持部６５、６７、６９によって支持されている。特に、第一支持部６５と第二支持部６７との位置を軸線方向にずらして軸部３５の外周面箇所をそれぞれ支持させているため、軸部３５のガタツキを大きく発生させることなく軸部３５の外周面と各支持部６５、６７間のクリアランスを大きくとることが可能となって、回転磁石部材３０の回転動作も滑らかなものにできる。なお、一般的に、例えば上方開口のＵ字状に形成した支持部に、回転可能な軸体を載せて同一円周上の外周面位置を支持させた構成であれば、その支持された円周上の位置に異物が噛み込んだ場合に軸体の回転状態が阻害されやすいが、当該構成のように、第一支持部６５と第二支持部６７との位置を軸線方向にずらした配置としておけば、異物の噛み込みなども低減できて、長期に亘って安定した回転動作がなされるものに実現できる。
【００５７】
前記のなぞり操作によって、回転磁石部材３０が回転すると、その球体部３３内に一体化されている磁石３９も同期回転する。これによって磁気変化が発生し、その磁気変化に応じて対応する磁気検出素子８４から所定の出力信号が得られる。そして、機器の制御部は、四つの回転磁石部材３０に応じたそれぞれの磁気検出素子８４からの信号に基づき演算処理などをして操作された方向や距離を判別し、それに応じて機器の所定機能を作動させる。
【００５８】
前記のなぞり操作をやめると、四つの回転磁石部材３０はリング状磁性板７２に再び磁石３９が吸引された状態となって、各回転磁石部材３０が安定して停止している通常状態に戻る。
【００５９】
次に、指などで球体部３３上から、つまり上ケース８０上から押し下げ操作をすると、機構構成部は、第一外方突出部７５の下端位置を支点として第二外方突出部７６側が低くなる傾倒動作をして、下方に移動する押圧突起７７でプッシュスイッチ８６を作動させる。そのプッシュスイッチ８６のスイッチ出力も前記機器の制御部で検出されて機器の所定機能が作動される。このとき、プッシュスイッチ８６から節度感触が得られると操作状態が判りやすくなり好ましい。
【００６０】
なお、このときに回転磁石部材３０においては、上ケース８０から上方に突出した球体部３３部分を含んで指などで押し下げ操作されるようになるが、各球体部３３は径が小さく、かつ各球体部３３内の磁石３９がリング状磁性板７２に吸引されているため、この押し下げ操作時において回転磁石部材３０の回転動作が大きく発生することはない。
【００６１】
前記の押し下げ操作力を除くと、プッシュスイッチ８６が押し下げ前の状態に戻って押圧突起７７を押し戻し、機構構成部も押し下げ前の状態に戻る。
【００６２】
なお、前述の機器の所定機能とは、例えばなぞり操作で機器の表示部内のカーソル移動をさせ、前記押し下げ操作で選択されている項目を決定させるなどの制御がなされる事例があげられるが、それのみに特に限定はされない。
【００６３】
以上のように、当該入力装置は、磁石３９そのものを球状にインサート成形した球体部３３を操作部分としている。このために、従来のトラックボール装置よりも低背で薄型のものに構成することができる。そして、前述したように、その球体部３３は、磁石３９の不用意な破損発生が防止できる構成のものとしているため、長期に亘って安定した使用状態が維持できるものに実現できる。また、軸部３５の支持構造を、異物の噛み込みなどの発生が抑えられる構成のものとしたため、操作性に優れ、また、この支持構造も長期に亘って安定した使用状態が維持できることに大きく寄与する。
【００６４】
なお、前記には、押し下げ操作時にプッシュスイッチ８６が作動される構成のものを説明したが、その構成は必須ではなく、必要に応じて押し下げ操作でプッシュスイッチ８６が作動されるものとすればよい。なお、機構構成部がプッシュスイッチ８６を作動させるための構成も前述説明したものに限定されることはない。
【００６５】
また、以上には四つの回転磁石部材３０を上面視で正方形となる位置関係で配置した例を説明したが、上面視で正方形以外となる位置関係に配してあってもよい。さらには、回転磁石部材３０は、四つ以外の複数であってもよく、または一つのみであってもよい。それらのときには、回転磁石部材３０の球体部３３の配置状態に応じて磁気検出素子８４を配置したものとすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明による入力装置は、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の入力操作部用に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
３０ 回転磁石部材
３１ 樹脂
３３ 球体部
３５ 軸部
３７ 貫通部
３９ 磁石
４０ 中央貫通孔
４１ 第一孔部
４２ 第一凹部
４４ 第一受け部
４６ 第二孔部
４７ 第二凹部
４８ 第二受け部
５０ 棒状軸
５１ 鍔部
５３ 固着部材
６０ 下ケース
６０Ａ カシメ突起
６１ 半球状凹部
６２ 直線溝
６３ 段部
６５ 第一支持部
６７ 第二支持部
６９ 第三支持部
７０ 磁性板設置用凹部
７２ リング状磁性板
７５ 第一外方突出部
７６ 第二外方突出部
７７ 押圧突起
８０ 上ケース
８０Ａ カシメ用貫通孔
８２ 配線基板
８４ 磁気検出素子
８６ プッシュスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の入力操作部に用いられる入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の高機能化や小型化が進むにつれ、これらの入力操作部用の入力装置にも様々な形態のものが用いられ、球体からなる操作体を回転操作するトラックボール装置を搭載するものも増えてきた。
【０００３】
以下に、従来の入力装置として用いられているトラックボール装置について、図面を用いて説明する。
【０００４】
図９は従来の入力装置としてなるトラックボール装置の断面図、図１０は同分解斜視図、図１１は同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図である。
【０００５】
同図において、１は、側方四方向にそれぞれ突出する突出部２を備えた上面視十字形で、中央に貫通孔３を有する絶縁樹脂製の下ケースである。下ケース１の対向位置となる一組の突出部２の先端面中央には、係止突起がそれぞれ設けられ、残りの対向位置となる一組の突出部２の先端面には、係止段部がそれぞれ設けられている。
【０００６】
また、下ケース１の貫通孔３を構成している内側壁には、板バネ７の他端側が埋設固定されており、板バネ７の一端側は片持ち状で貫通孔３内に位置している。なお、板バネ７は前記一端側の先端高さ位置が埋設箇所よりも上方位置になるように根元部分に上方への曲げ加工が施されている。
【０００７】
９は、略円柱状に形成されたローラで、その一端には、円筒形状で周方向に沿ってＮ極とＳ極が所定角度で交互に着磁されたリング磁石１０が固着されている。このローラ９の四つが下ケース１の各突出部２上にそれぞれ載置されている。その配置関係としては、各ローラ９の軸線が、載せられた突出部２の突出方向にそれぞれ直交する方向に向けられ、リング磁石１０は隣り合う突出部２で挟まれた四ヶ所の角部となる空間部分にそれぞれ位置されている。つまり、四つのローラ９は、上面視では正方形となる配置関係で配されている。
【０００８】
そして、１２は操作体としてなる球形状のボールで、板バネ７の一端部上に載置されて上方に付勢されている。
【０００９】
１４は、絶縁樹脂製の上ケースで、中央に前記ボール１２より小径の上方円形孔１５を有すると共に、下ケース１の突出部２に対応して側方四方向に突出した突出部１６を備えた形状となっている。それら各突出部１６の下面両側には下方開口の鉤状部１７が設けられ、この鉤状部１７の下方開口部分と下ケース１の突出部２上面との間で、前記各ローラ９は回転可能に保持されている。
【００１０】
１９は、上ケース１４の上方から突出部１６の上面に重ねて配された金属板製のカバーで、重なり合う突出部１６、２の先端位置から対向状態で垂下する一対の第一脚部２０と一対の第二脚部２１を備えている。第一脚部２０の先端位置には角孔２０Ａが設けられ、第二脚部２１の下端には係止爪２１Ａが設けられている。
【００１１】
そして、第一脚部２０は、角孔２０Ａ内に下ケース１の一対の突出部２に設けられた係止突起が嵌め合わされて係止され、第二脚部２１は、係止爪２１Ａが下ケース１の残りの一対の突出部２に設けられた係止段部にかしめられて、下ケース１、ローラ９、ボール１２、上ケース１４が一体化されて機構構成部が構成されている（図１１参照）。そして、この機構構成部は、ボール１２の上方円形孔１５からの上方への突出部分に対し、指等でボール１２を回転操作および押圧操作ができるようになっている。
【００１２】
以上の機構構成部に対し、それに組み合わせられる基板構成部の配線基板２３には、各リング磁石１０に対応するように四つのホール素子等の磁気検出素子２４が前後左右位置に実装され、また、その中央位置には一つのプッシュスイッチ２５が実装されている。基板構成部は、この配線基板２３、磁気検出素子２４、プッシュスイッチ２５によって構成されている。
【００１３】
そして、機構構成部と基板構成部とは、前記各リング磁石１０が前記各磁気検出素子２４に対して上下で所定間隔を保った対向状態になるように位置決めされて組み合わせられている。また、その状態で、図９に示すように、プッシュスイッチ２５の上方位置には、板バネ７の一端部を介してボール１２が位置している。
【００１４】
以上のように、当該トラックボール装置は構成され、次に、その動作について説明する。
【００１５】
まず、ボール１２の上方への突出部分を回転操作すると、ボール１２が若干押し下げられつつ対応する方向に移動していき、その方向側に位置したローラ９に当接して前記ローラ９はボール１２の回転に伴って回転する。このローラ９の回転に応じてリング磁石１０も共回りして磁気変化が発生し、その磁気変化を対応した磁気検出素子２４が検出して所定出力が得られる。この出力信号に基づいて機器の制御部がボール１２の回転操作状態などを判別して機器の所定機能が作動される。
【００１６】
一方、ボール１２の突出部分に対し押し下げ操作をすると、ボール１２は板バネ７を押し下げながら下方に移動していき、板バネ７の一端部下面でプッシュスイッチ２５を押してスイッチ信号が得られる。このプッシュスイッチ２５からの信号も機器の制御部で検出されて機器の所定機能が作動される。
【００１７】
前記の各操作では、例えば、前記ボール１２への回転操作に応じて機器の表示部内のカーソルやポインタなどの移動がされ、前記ボール１２への押し下げ操作によって選択されている項目が決定されるなどの制御がされて用いられるものであった。
【００１８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第４１８７０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前記トラックボール装置は、回転操作時にボール１２が少し押し下げられつつ対応する方向にボール１２が移動していき、その方向側のローラ９にボール１２が当接して当該ローラ９が回転される機構のものであったため、ボール１２をローラ９よりも若干上方位置に配したものとする必要があり、低背化に限度があった。そして、一般的に、トラックボール装置はボールを操作するものであるためスムーズに操作できて好ましかったが、機器の小型薄型化が進むにつれてトラックボール装置にも低背化が求められるようになってきており、近年では、トラックボール装置のように操作部分が球状で低背に構成された新たな入力装置の提案を要望されることも多くなってきた。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために本発明は、中央貫通孔を有した円板リング状でその周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁されている磁石が、樹脂で覆われて球状の球体部に構成されると共に、その磁石の中央貫通孔の中心軸線に沿って外方各々の両側に突出した軸部を有した回転磁石部材と、その回転磁石部材の各軸部をそれぞれ回転可能に支持する下ケースと、対応する開口部から前記回転磁石部材の球体部の上部部分を所定量外方に突出させて前記下ケースに結合された上ケースとを有し、前記回転磁石部材を、一端側の近傍位置に鍔部を有する一本の棒状軸を他端側から前記磁石の中央貫通孔に挿通させて構成したものとすると共に、その棒状軸として、挿通されていく外面箇所と前記磁石の中央貫通孔の内壁との間に全周に亘って所定隙間を有するものを用いて、前記棒状軸の前記鍔部が、前記磁石を覆っている前記樹脂に圧入固定されることによって前記回転磁石部材に構成されていることを特徴とする入力装置としたものである。
【００２３】
これであれば、回転磁石部材の磁石そのものを樹脂で覆って構成した球体部を操作する形態で、低背薄型構成の新たな入力装置に実現できる。また、当該構成であれば、球体部内の磁石が製造時・使用時共に保護される構成にでき、これによって、安定した使用状態が長期に亘って維持されるものとして実現することができるという作用も有する。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態による入力装置の断面図
【図２】同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図
【図３】同分解斜視図
【図４】同上ケースを除いた状態での上面図
【図５】図４のＱ−Ｑ線での断面図
【図６】同要部である下ケースの外観斜視図
【図７】同要部である回転磁石部材の断面図
【図８】同要部である回転磁石部材の分解斜視図
【図９】従来の入力装置としてなるトラックボール装置の断面図
【図１０】同分解斜視図
【図１１】同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図、図２は同機構構成部と基板構成部との組み合わせ前の斜視図、図３は同分解斜視図、図４は同上ケースを除いた状態での上面図である。なお、図１は、図４のＰ−Ｐ線での断面を示している。そして、図５は、図４のＱ−Ｑ線での断面図、図６は、同要部である下ケースの外観斜視図である。
【００２８】
同図に示すように、当該入力装置は、従来品同様に機構構成部と基板構成部とを組み合わせて構成したものとなっており、以下に機構構成部、基板構成部の順に説明していく。
【００２９】
同図において、３０は回転磁石部材であり、この回転磁石部材３０は、外形が球状で外皮部分が樹脂３１からなる球体部３３（図１〜図３、図５参照）と、球体部３３から球体直径に同軸上で外方に向かって両側それぞれに直線状に突出している軸部３５（図３、図４参照）とを有している。
【００３０】
そして、回転磁石部材３０は、図７の回転磁石部材の断面図、図８の回転磁石部材の分解斜視図に示すように、球体部３３の直径方向に貫通した一つの貫通部３７（図７参照）に、一本の棒状軸５０を挿通させて構成されている。なお、詳細は後述するが、前記軸部３５は棒状軸５０の両端部分でそれぞれ構成されている。
【００３１】
回転磁石部材３０の球体部３３内には、直径２〜３ｍｍ前後のフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等からなる略円板リング状の磁石３９が、インサート成形で固定されている（図７、図８参照）。磁石３９は、その中央位置に設けられている中央貫通孔４０の中心が球体部３３中心に一致するように固定されている。そして、この磁石３９としては、リングの周方向に沿って例えば６０度間隔でＮ極とＳ極が交互に隣接して着磁されたものを用いている。
【００３２】
回転磁石部材３０において外皮部分を構成している樹脂３１は、図７および図８に示したように、磁石３９の円板リングの側面側においては、少なくとも中央貫通孔４０の周囲近傍にあたる箇所を覆いこむことがないように、その箇所を露出状態とする第一孔部４１、第二孔部４６を有した形状に形成され、さらにそのそれぞれの外方位置には第一孔部４１、第二孔部４６にそれぞれ連通し、側面視で第一孔部４１、第二孔部４６よりも大きい形状の第一凹部４２、第二凹部４７が内側方向に窪むように、つまり磁石３９の円板リングの側面側に窪んだ状態となるように形成されている。なお、この第一凹部４２の第一孔部４１以外の底部位置が第一受け部４４としてなり、第二凹部４７の第二孔部４６以外の底部位置が第二受け部４８としてなっている。つまり、当該構成では、部品点数などを増やすことなく、各受け部４４、４８を、円板状の磁石３９のリング側面に密着状態で外皮部分を構成している樹脂３１により一体形成して設けたものとなっている。
【００３３】
前記のように樹脂３１で磁石３９そのものを覆った構成としたことによって、磁石３９の中央貫通孔４０は、各孔部４１と４６、各凹部４２と４７とを介して一直線状で外方に連通状態になっており、これらで前述した球体部３３の貫通部３７が構成されている。
【００３４】
一方、棒状軸５０は、図７や図８に示すように、断面が略円形の直線棒状で、一端側の近傍位置に鍔部５１を有した形状になっている。
【００３５】
この棒状軸５０を、他端側から球体部３３の貫通部３７内に挿入させていき回転磁石部材３０を製作する。つまり、棒状軸５０の他端を、第一凹部４２、第一孔部４１、磁石３９の中央貫通孔４０、第二孔部４６、第二凹部４７に挿通させていく。なお、この棒状軸５０の挿入時に磁石３９を破損させることがないように、棒状軸５０の貫通部３７内に挿入される箇所の外形寸法としては、磁石３９の中央貫通孔４０内壁との間に全周に亘って所定の隙間が保たれるものとし、かつ鍔部５１の形状としては、鍔部５１が第一凹部４２内に圧入される形状となるものとしている。
【００３６】
そして、前記のように棒状軸５０を貫通部３７内に挿入させていき、鍔部５１の他端側の面が、樹脂３１からなる第一受け部４４に当接するまで、鍔部５１を第一凹部４２内に圧入させ、仕掛品とする。その仕掛品では、鍔部５１を樹脂３１からなる第一受け部４４で受ける構成としているため、磁石３９の不用意な破損などが防止できる。なお、鍔部５１と第一凹部４２との形状は特に限定されることはないが、鍔部５１を側面視円形のものとし、第一凹部４２を側面視で略正方形のものとしておけば、圧入箇所が部分的な四箇所で均等な圧入状態のものにできるため圧入作業性に優れると共に、鍔部５１形状や第一凹部４２形状の微修正により圧入状態の調整なども簡単に行えるため好ましい。
【００３７】
前記仕掛品においては、棒状軸５０の他端側は、球体部３３から外方に突出している。その状態で、次に前記他端側の先端から、棒状軸５０に対し自由に回転しないように圧入状態となるＣリングやＯリングなどの固着部材５３を嵌め込み球体部３３側に押し込んでいく。この固着部材５３としても、外形が第二凹部４７内に圧入状態となる形状のものを用い、前記のように押し込んでいって第二凹部４７内に圧入し、第二受け部４８に当接する状態で停止させる。このように、固着部材５３側も、樹脂３１からなる第二受け部４８で受ける構成としているため、磁石３９の不用意な破損などが防止できる。なお、固着部材５３と第二凹部４７との形状は、前述した第一凹部４２と鍔部５１の形状関係と同様に、第二凹部４７を側面視で略正方形のものとし、固着部材５３を側面視円形のものとすれば、同様の効果が得られるので好ましく、さらに固着部材５３としても安価なものが使用できて好ましい。
【００３８】
以上のように、棒状軸５０は両側ともに球体部３３内で圧入保持状態になされて球体部３３に一体化され、これによって回転磁石部材３０が製作されている。このとき、球体部３３の直径方向に同軸で、棒状軸５０一端側の鍔部５１からの外方位置が一方側に突出して一端側の軸部３５となり、固着部材５３から他方側に突出した棒状軸５０他端側の外方位置が他方側の軸部３５となる。なお、当該構成であれば、回転磁石部材３０を少ない工数で安価に得ることができる。
【００３９】
この回転磁石部材３０を四つ使用して機構構成部は構成されており、その機構構成部についての説明をさらに続ける。
【００４０】
図１〜図６において、６０は、ポリアセタール等の絶縁樹脂製の下ケースで、その上面には、直線溝６２付きの半球状凹部６１が四つ設けられている。半球状凹部６１の内壁はそれぞれ下方にいくにつれて小径となる形状で、その下方中央位置は上下に貫通している。この四つの半球状凹部６１は、下ケース６０の中心位置から等距離で、９０度ピッチの位置に形成されている。そして、個々の半球状凹部６１には、図４や図６などからも判るように、各々一対の直線溝６２が設けられている。直線溝６２は、半球状凹部６１の円形中心を通る直径の延長線に沿ってそれぞれ外方に向かって一つずつ設けられ、その配設状態としては、上面視で異なる半球状凹部６１に設けられて隣り合った直線溝６２どうしが直交した正方形となる位置関係で設けられている。
【００４１】
この一対の直線溝６２付きの半球状凹部６１が、回転磁石部材３０の配設箇所となり、回転磁石部材３０は、球体部３３の下方部分が半球状凹部６１内に配されて一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内に回転可能に支持されている。
【００４２】
ここで、直線溝６２の構成や直線溝６２内での軸部３５の支持構造について詳細説明をする。
【００４３】
直線溝６２は、図６に示したように、半球状凹部６１側の底面に対し半球状凹部６１より離れた側となる先端底面位置が水平面で一段高く形成された段部６３となっている。そして、直線溝６２の軸部３５外周面側に応じて対向している内側壁には、上面視で略かまぼこ状の突起からなる第一支持部６５、第二支持部６７が一つずつ設けられている。ここに、第一支持部６５と第二支持部６７とは軸線方向には互いに位置をずらして設けている。そして、これらの突出中心位置によって、軸部３５を、軸部３５の中心軸線の高さ位置で軸部３５外周面からその中心軸線に向かって支持可能なものに形成している。一方、直線溝６２の軸部３５の軸線方向先端に対向する内側壁にも、上面視で略かまぼこ状の突起からなる第三支持部６９が設けられており、その突出中心位置によって、軸部３５の中心軸線の高さ位置を含んで軸部３５の軸線方向先端の側面を支持可能なものに形成している。なお、三つの各支持部６５、６７、６９は略かまぼこ状の突起以外の形状であってもよい。
【００４４】
回転磁石部材３０の軸部３５は、この直線溝６２内に、軸部３５先端を軸線方向に線接触状態で段部６３上に載せられると共に、第三支持部６９で軸部３５の軸線方向先端の側面が支持され、かつ第一支持部６５と第二支持部６７とで軸部３５の外周面を中心軸線に向かって支持された状態で配されている（図４参照）。
【００４５】
以上のように、個々の回転磁石部材３０は、一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内で回転可能に支持されて配され、球体部３３は、下方部分が半球状凹部６１内に位置されている。そして、四つの回転磁石部材３０としては、図４に示したように、下ケース６０上に上面視で正方形になる関係で配されており、個々の回転磁石部材３０は、球体部３３の中心どうしを繋ぐ仮想円の直径方向に沿って回転可能に支持されたものとなっている。なお、四つの回転磁石部材３０は、四つの球体部３３を一本の指で同時に触れることが可能なように各々３〜５ｍｍ前後の間隔などに配置されていると好ましい。
【００４６】
そして、下ケース６０においては、その上面に、さらに、半球状凹部６１どうしで囲まれている中央位置に円形リング状になるように磁性板設置用凹部７０を有し（図３、図６参照）、その中にはリング状磁性板７２が固定されている（図１、図４、図５参照）。このリング状磁性板７２は、下ケース６０のそりなどを防ぐと共に、回転磁石部材３０の磁石３９を吸引させ、非操作時に不用意に回転磁石部材３０が回転することを防ぐために設けたものである。
【００４７】
また、下ケース６０は、上面視で対向した位置に第一外方突出部７５、第二外方突出部７６を有している（図３〜図５参照）。第一外方突出部７５は、突出方向先端位置が下方に向かう略Ｌ字状で、その下端を当接させて配する形態のものとしている。一方、第二外方突出部７６には、その下面に押圧突起７７が設けられている。
【００４８】
８０は、下ケース６０に結合される上ケースである。上ケース８０は、各回転磁石部材３０の球体部３３の上方部分を、対応する開口部から突出させて下ケース６０に上方から結合されている（図１、図２、図５参照）。なお、上ケース８０は、軸部３５の上方への抜け止め機能も果たす。そして、上ケース８０の材質としては、ポリカーボネートなどの樹脂製のものやステンレスなどの磁性板製のものなどとすればよい。なお、上ケース８０と下ケース６０との結合方法については特に限定はされないが、当該構成では、図３などからも判るように、下ケース６０側部に設けたカシメ突起６０Ａを上ケース８０側部に設けたカシメ用貫通孔８０Ａに挿入させ、カシメ突起６０Ａの上端を潰しカシメすることによって上ケース８０と下ケース６０とを結合させたものとしている。
【００４９】
以上のように、当該入力装置の機構構成部は構成されている。そして、この機構構成部は、図５に示したように、第一外方突出部７５の下端位置を支点として第二外方突出部７６側が低くなる傾倒動作が可能なように、第一外方突出部７５を基板構成部上に載せて配されている。
【００５０】
一方、基板構成部は、図１〜図５に示したように、配線基板８２を有し、その配線基板８２には、各回転磁石部材３０の球体部３３に対応した位置に四つのホール素子等の磁気検出素子８４が、また、一つのプッシュスイッチ８６が第二外方突出部７６の押圧突起７７に対応した位置に実装されて構成されている。なお、基板構成部上を絶縁シートで覆い防水性を高める構成などとしてあってもよい。なお、プッシュスイッチ８６としては、押圧操作で節度感触を伴ってスイッチオン状態に切り換わるものが好ましいが、特にそれのみに限定はされない。
【００５１】
基板構成部に対して機構構成部は、第一外方突出部７５の下端位置が支点となる傾倒動作が可能となるように、配線基板８２に第一外方突出部７５の下端を載せ、第二外方突出部７６の押圧突起７７をプッシュスイッチ８６に当接させて配されている。その状態で、回転磁石部材３０の球体部３３は、対応する各磁気検出素子８４に上下に所定間隔をあけて対向して位置している。
【００５２】
当該入力装置は以上のように構成されており、次に、その動作について説明する。
【００５３】
四つの回転磁石部材３０は、非操作時の通常状態では、各球体部３３は、下ケース６０に固定されたリング状磁性板７２に磁石３９が吸引された状態となっている。このため、四つの回転磁石部材３０は安定した停止状態で維持されている。
【００５４】
その通常状態から、指などで上ケース８０の上面に沿って平行になぞり操作をして、回転磁石部材３０の球体部３３を回転操作する。このとき、各回転磁石部材３０は、一対の軸部３５が対応する一対の直線溝６２内で支持されて回転可能な方向が限定されているので、前記のなぞり操作に応じて回転動作が可能なものが所定量回転する。なお、このなぞり操作時に、プッシュスイッチ８６が押圧突起７７で不用意に作動されないように、プッシュスイッチ８６のスイッチ動作力設定や、第一外方突出部７５の下端位置から押圧突起７７までの距離を適宜検討して設定しておくことは重要である。
【００５５】
なお、前記なぞり操作は、回転磁石部材３０の球体部３３に対し磁石３９外周を覆っている樹脂３１部分への操作になり、また磁石３９外周を樹脂３１で覆っているものとしているため、外的衝撃などを含んで磁石３９が樹脂３１で保護されて磁石３９の不用意な破損なども発生し難い。また、球体部３３内においても、棒状軸５０の鍔部５１と磁石３９との間および固着部材５３と磁石３９との間に樹脂３１からなる第一受け部４４および第二受け部４８を介在させたものとし、さらに、磁石３９の中央貫通孔４０の内壁と、そこに挿通されている棒状軸５０の外面との間に全周に亘って所定隙間を有する構成としていることも、磁石３９の不用意な破損などの発生防止に寄与している。
【００５６】
そして、回転磁石部材３０は、いずれの軸部３５も、対応した直線溝６２内で先端位置を段部６３上に線接触状態で載せられる共に、第一〜第三支持部６５、６７、６９によって支持されている。特に、第一支持部６５と第二支持部６７との位置を軸線方向にずらして軸部３５の外周面箇所をそれぞれ支持させているため、軸部３５のガタツキを大きく発生させることなく軸部３５の外周面と各支持部６５、６７間のクリアランスを大きくとることが可能となって、回転磁石部材３０の回転動作も滑らかなものにできる。なお、一般的に、例えば上方開口のＵ字状に形成した支持部に、回転可能な軸体を載せて同一円周上の外周面位置を支持させた構成であれば、その支持された円周上の位置に異物が噛み込んだ場合に軸体の回転状態が阻害されやすいが、当該構成のように、第一支持部６５と第二支持部６７との位置を軸線方向にずらした配置としておけば、異物の噛み込みなども低減できて、長期に亘って安定した回転動作がなされるものに実現できる。
【００５７】
前記のなぞり操作によって、回転磁石部材３０が回転すると、その球体部３３内に一体化されている磁石３９も同期回転する。これによって磁気変化が発生し、その磁気変化に応じて対応する磁気検出素子８４から所定の出力信号が得られる。そして、機器の制御部は、四つの回転磁石部材３０に応じたそれぞれの磁気検出素子８４からの信号に基づき演算処理などをして操作された方向や距離を判別し、それに応じて機器の所定機能を作動させる。
【００５８】
前記のなぞり操作をやめると、四つの回転磁石部材３０はリング状磁性板７２に再び磁石３９が吸引された状態となって、各回転磁石部材３０が安定して停止している通常状態に戻る。
【００５９】
次に、指などで球体部３３上から、つまり上ケース８０上から押し下げ操作をすると、機構構成部は、第一外方突出部７５の下端位置を支点として第二外方突出部７６側が低くなる傾倒動作をして、下方に移動する押圧突起７７でプッシュスイッチ８６を作動させる。そのプッシュスイッチ８６のスイッチ出力も前記機器の制御部で検出されて機器の所定機能が作動される。このとき、プッシュスイッチ８６から節度感触が得られると操作状態が判りやすくなり好ましい。
【００６０】
なお、このときに回転磁石部材３０においては、上ケース８０から上方に突出した球体部３３部分を含んで指などで押し下げ操作されるようになるが、各球体部３３は径が小さく、かつ各球体部３３内の磁石３９がリング状磁性板７２に吸引されているため、この押し下げ操作時において回転磁石部材３０の回転動作が大きく発生することはない。
【００６１】
前記の押し下げ操作力を除くと、プッシュスイッチ８６が押し下げ前の状態に戻って押圧突起７７を押し戻し、機構構成部も押し下げ前の状態に戻る。
【００６２】
なお、前述の機器の所定機能とは、例えばなぞり操作で機器の表示部内のカーソル移動をさせ、前記押し下げ操作で選択されている項目を決定させるなどの制御がなされる事例があげられるが、それのみに特に限定はされない。
【００６３】
以上のように、当該入力装置は、磁石３９そのものを球状にインサート成形した球体部３３を操作部分としている。このために、従来のトラックボール装置よりも低背で薄型のものに構成することができる。そして、前述したように、その球体部３３は、磁石３９の不用意な破損発生が防止できる構成のものとしているため、長期に亘って安定した使用状態が維持できるものに実現できる。また、軸部３５の支持構造を、異物の噛み込みなどの発生が抑えられる構成のものとしたため、操作性に優れ、また、この支持構造も長期に亘って安定した使用状態が維持できることに大きく寄与する。
【００６４】
なお、前記には、押し下げ操作時にプッシュスイッチ８６が作動される構成のものを説明したが、その構成は必須ではなく、必要に応じて押し下げ操作でプッシュスイッチ８６が作動されるものとすればよい。なお、機構構成部がプッシュスイッチ８６を作動させるための構成も前述説明したものに限定されることはない。
【００６５】
また、以上には四つの回転磁石部材３０を上面視で正方形となる位置関係で配置した例を説明したが、上面視で正方形以外となる位置関係に配してあってもよい。さらには、回転磁石部材３０は、四つ以外の複数であってもよく、または一つのみであってもよい。それらのときには、回転磁石部材３０の球体部３３の配置状態に応じて磁気検出素子８４を配置したものとすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明による入力装置は、操作部分が球状のもので低背構成の新たな入力装置を提供できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の入力操作部用に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
３０ 回転磁石部材
３１ 樹脂
３３ 球体部
３５ 軸部
３７ 貫通部
３９ 磁石
４０ 中央貫通孔
４１ 第一孔部
４２ 第一凹部
４４ 第一受け部
４６ 第二孔部
４７ 第二凹部
４８ 第二受け部
５０ 棒状軸
５１ 鍔部
５３ 固着部材
６０ 下ケース
６０Ａ カシメ突起
６１ 半球状凹部
６２ 直線溝
６３ 段部
６５ 第一支持部
６７ 第二支持部
６９ 第三支持部
７０ 磁性板設置用凹部
７２ リング状磁性板
７５ 第一外方突出部
７６ 第二外方突出部
７７ 押圧突起
８０ 上ケース
８０Ａ カシメ用貫通孔
８２ 配線基板
８４ 磁気検出素子
８６ プッシュスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央貫通孔を有した円板リング状でその周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁されている磁石が、樹脂で覆われて球状の球体部に構成されると共に、その磁石の中央貫通孔の中心軸線に沿って外方各々の両側に突出した軸部を有した回転磁石部材と、その回転磁石部材の各軸部をそれぞれ回転可能に支持する下ケースと、対応する開口部から前記回転磁石部材の球体部の上部部分を所定量外方に突出させて前記下ケースに結合された上ケースとを有し、前記回転磁石部材を、一端側の近傍位置に鍔部を有する一本の棒状軸を他端側から前記磁石の中央貫通孔に挿通させて構成したものとすると共に、その棒状軸として、挿通されていく外面箇所と前記磁石の中央貫通孔の内壁との間に全周に亘って所定隙間を有するものを用いて、前記棒状軸の前記鍔部が、前記磁石を覆っている前記樹脂に圧入固定されることによって前記回転磁石部材に構成されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
棒状軸の鍔部とこれに対向する磁石の側面との間に介在する受け部が、前記磁石の外周を覆っている樹脂によって一体形成されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
回転磁石部材の軸部を回転可能に支持する支持構造として、少なくとも、前記軸部の外周面箇所をそれぞれ支持する第一支持部と第二支持部とを有し、その第一支持部と第二支持部との支持位置を軸線方向にずらしている構成とした請求項１記載の入力装置。
【請求項１】
中央貫通孔を有した円板リング状でその周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁されている磁石が、樹脂で覆われて球状の球体部に構成されると共に、その磁石の中央貫通孔の中心軸線に沿って外方各々の両側に突出した軸部を有した回転磁石部材と、その回転磁石部材の各軸部をそれぞれ回転可能に支持する下ケースと、対応する開口部から前記回転磁石部材の球体部の上部部分を所定量外方に突出させて前記下ケースに結合された上ケースとを有し、前記回転磁石部材を、一端側の近傍位置に鍔部を有する一本の棒状軸を他端側から前記磁石の中央貫通孔に挿通させて構成したものとすると共に、その棒状軸として、挿通されていく外面箇所と前記磁石の中央貫通孔の内壁との間に全周に亘って所定隙間を有するものを用いて、前記棒状軸の前記鍔部が、前記磁石を覆っている前記樹脂に圧入固定されることによって前記回転磁石部材に構成されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
棒状軸の鍔部とこれに対向する磁石の側面との間に介在する受け部が、前記磁石の外周を覆っている樹脂によって一体形成されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
回転磁石部材の軸部を回転可能に支持する支持構造として、少なくとも、前記軸部の外周面箇所をそれぞれ支持する第一支持部と第二支持部とを有し、その第一支持部と第二支持部との支持位置を軸線方向にずらしている構成とした請求項１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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１１３５９６（Ｐ２０１２−１１３５９６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３３６０（Ｐ２０１０−２６３３６０）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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