JP2005078864A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 押圧操作可能なスイッチにおいて、筐体内に簡単に搭載して製造工程を単純化できる入力装置を提供する。
【解決手段】 弾性支持部材３と検出基板４には、補強部材５に設けられた係止片５ｃ，５ｃで係止される角穴４ｃ，４ｃと係止穴３ｃ，３ｃが形成されている。前記弾性支持部材３には十字キー２が嵌合している。前記弾性支持部材３と検出基板４と補強部材５には、筐体１０に設けられた位置決めピン１２，１２が挿入されて位置決めされる貫通孔３ｄ，３ｄ、貫通穴４ｄ，４ｄ、丸穴５ｄ，５ｄがそれぞれ形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の部材が組み合わされて形成される入力装置に係り、特に筐体内に容易に組み込むことができる入力装置に関する。

下記特許文献１は、ゲーム機器用入力装置に関するものであり、スティック形状の操作体が設けられている。この操作体は、筐体内に設けられたコイルバネによって持ち上げられた状態で支持されている。また筐体内部にはプレートで支持されたフレキシブル基板が設けられ、このフレキシブル基板上に前記操作体と対向する位置に４個の弾性部材が設けられている。各弾性部材の内部には接点が設けられており、前記操作体をいずれかの方向へ操作したときに前記弾性部材が弾性変形して、各接点が前記フレキシブル基板上に設けられた電極と接触するように設定されている。
特開２０００−３４８５７４号公報

しかし、上記特許文献１に示すものは、フレキシブル基板上に前記電極と対向する位置に弾性部材を位置決めして固定し、さらに弾性部材の上部に設けられた各凸部と操作体に設けられた凹部とを嵌め合わせる工程が必要になるため、筐体内に組み込む時間がかかり製造工程が煩雑になる。

また、前弾性部材に設けられた接点と前記フレキシブル基板に設けられた電極との接触面積に応じて出力がアナログ的に変化するものでは、前記接点と前記電極との相対的な位置関係が常に一定とはならず、操作体を同じように操作したにも拘わらず常に出力が同じにならないため操作性が損なわれる。

本発明は前記課題を解決するものであり、筐体内に簡単に組み込むことが可能で、また操作体の操作量に基づく出力を常に安定して出力できる入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、筐体内で支持される操作体と、前記操作体を押圧可能に支持する弾性支持部材と、前記操作体を押圧操作したときの前記弾性支持部材の弾性変形に基づいて出力が変化する検出基板と、前記検出基板を固定する補強部材を有し、
前記弾性支持部材と検出基板と補強部材とが互いに位置決めされており、少なくとも前記補強部材が前記筐体に設けられた位置決め手段によって位置決めされていることを特徴とするものである。

上記本発明では、筐体側の所定の位置に位置決め手段を設けるだけで、装置を容易に筐体内に組み込むことができ、製造工程を簡略化できる。

例えば、前記補強部材には複数の係止片が設けられ、この係止片で前記検出基板と前記弾性支持部材とがそれぞれ位置決めされている。

また、前記位置決め手段は、前記筐体内から内方へ突出する複数の位置決めピンであり、この位置決めピンによって前記弾性支持部材と前記検出基板と前記補強部材がそれぞれ貫通されて位置決めされている構成にできる。

また、前記操作体は十字キーであり、前記検出基板には前記十字キーの各押圧操作面に対応する位置にそれぞれ接点が設けられている構成にすることができる。この場合、前記弾性支持部材には、各接点に対応する位置にそれぞれ凸部が設けられており、前記押圧操作面を押圧操作したときの前記凸部の動作力に基づいて前記接点の出力が変化することが好ましい。なお前記操作体は、押圧操作面が２つ設けられてシーソー支持されたものであってもよい。

また、前記接点は、抵抗体とこの抵抗体に対向する低抵抗体で構成されており、前記抵抗体と前記低抵抗体との接触長さまたは接触面積に基づいて前記出力が変化する構成にすることができる。

抵抗体と低抵抗体で構成されているものでは、前記凸部と前記検出基板とが前記接点に対応する位置において固着されていることが好ましい。

また前記凸部には、前記検出基板を貫通する突起部が形成されていてもよい。ただし、前記突起部は、単体であっても複数設けられていてもよい。

このように凸部と検出基板とを所定の位置で位置決めすることで、凸部と接点との互いの相対位置が常に一定に保たれて、押圧荷重や押圧ストロークに応じた出力を安定して出力できるようになる。

本発明は、筐体の所定の位置に位置決め手段を設けるだけで、入力装置を筐体内に簡単に組み込むことが可能になり、製造工程を簡略化できる。

また、接触面積に応じて出力が変化する接点において、接点と凸部との相対位置を常に一定に保つことができるので、押圧荷重や押圧ストロークに応じた前記出力を一定にできる。

図１は本発明の入力装置の一例を示す分解斜視図、図２は入力装置を操作面側から見たときの平面図、図３は図２の３−３線で切断したときの断面図、図４は図２の４−４線で切断したときの断面図、図５は図２の５−５線で切断したときの断面図、図６は検出手段を示す断面図である。

この入力装置１は、十字キー（操作体）２と弾性支持部材３と検出基板４Ａと補強部材５で構成され、筐体１０に取り付けられる。

前記十字キー２は、合成樹脂などで形成され、また図２に示すように、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２側に位置する押圧操作面２ｘ１，２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２を有している。前記十字キー２の下面中央には、下向き（Ｚ２側）に突出する嵌合突起２ａが一体に形成され、また前記嵌合突起２ａの周囲の各角部にはフランジ２ｂ，２ｂ，２ｂ，２ｂが一体に形成されている。よって、前記十字キー２が前記筐体１０に形成された十字形状の開口部１０ａに内側から挿入されたときに、前記各フランジ２ｂが前記開口部１０ａの各縁部で係止されて前記十字キー２が筐体１０の開口部１０ａから外側に抜け出ないようになっている。

図１に示すように、前記十字キー２のＺ２側には弾性支持部材３が設けられている。この弾性支持部材３は、合成ゴムやシリコーンゴムなどの弾性変形可能な部材で全体が円板状に形成されている。前記弾性支持部材３の中心には円形の嵌合穴３ａが形成されており、この嵌合穴３ａに前記十字キー２の嵌合突起２ａがＺ１側から挿入されて嵌合している。

なお、図示していないが前記嵌合穴３ａの周囲には切欠きが形成されており、この切欠きに前記フランジ２ｂが挿入されて、前記十字キー２の下面と前記弾性支持部材３の上面とが接している。前記切欠きが形成されることで前記フランジ２ｂと前記弾性支持部材３との干渉が回避されて前記十字キー２と前記弾性支持部材３とが互いに接近させられて、装置のＺ方向に対する厚み寸法を小さくできる。

図１と図３に示すように、前記弾性支持部材３には、前記嵌合穴３ａを中心としたときにＸ１側，Ｘ２側，Ｙ１側及びＹ２側、すなわち前記押圧操作面２ｘ１，２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２に対応する位置に、Ｚ２側に向く凸部３ｂ，３ｂ，３ｂ，３ｂが形成されている。前記凸部３ｂはいずれも同じ形状であり、Ｚ２側に向けて徐々に細くなっており、また前記凸部３ｂの先端は前記検出基板４Ａと面または球面で接触している。

図３に示すように、前記弾性支持部材３の上面には、各凸部３ｂに対応する位置にピン状の突部３ｔがそれぞれ形成されている。この各突部３ｔは、前記十字キー２の下面に形成されたスリット状の挿入凹部２ｄに挿入されており、これにより前記十字キー２が前記弾性支持部材３に取り付けられたときに回り止めとして機能している。

図１と図２と図４に示すように、前記弾性支持部材３には、Ｘ１方向とＹ２方向に対して４５度の角度位置、及びＸ２方向とＹ１方向に対して４５度の角度位置に、それぞれＺ方向に貫通するスリット状の係止穴３ｃ，３ｃが形成されている。前記係止穴３ｃ，３ｃは、前記弾性支持部材３の周縁に互いに対向して形成されている。そして前記弾性支持部材３には、図１と図５に示すように、Ｘ１方向とＹ１方向に対して４５度の角度位置、及びＸ２方向とＹ２方向に対して４５度の角度位置にそれぞれに円形の貫通孔３ｄ，３ｄが形成されている。これも前記と同様に前記弾性支持部材３の周縁部寄りに互いに対向して形成されている。

図１に示すように、前記弾性支持部材３の後方（Ｚ２側）には検出基板４Ａが設けられている。この検出基板４Ａは、図６に示すように下部シート４ａ、上部シート４ｂ及び離間シート４ｍの３層構造であり、いずれのシートも可撓性と絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの合成樹脂で形成されている。なお、離間シート４ｍに代えて、下部シート４ａ及び上部シート４ｂの双方または一方に絶縁性を有する樹脂膜を形成して、上下シート４ｂ，４ａの間隔が確保されるようにしてもよい。

また前記検出基板４Ａには、前記各凸部３ｂに対向する位置に接点６，６，６，６が設けられている。すなわち、前記離間シート４ｍには前記各接点６に対応する位置に穴４ｍ１が形成され、前記穴４ｍ１が形成された前記下部シート４ａと上部シート４ｂの対向面に抵抗体６ａと低抵抗体６ｂが所定の空間を開けて形成されている。前記抵抗体６ａはカーボン膜などで、そのパターンは矩形状（必ずしも矩形状にある必要はない）であり、前記低抵抗体６ｂは前記抵抗体６ａよりも電気抵抗の低い膜であり、例えば銀、金、銅などの金属膜である。そして前記抵抗体６ａの両側には、銀、銅などで形成された電極膜６ａ１，６ａ２が接続されている。なお、前記抵抗体６ａと低抵抗体６ｂは共に矩形状に形成されているものでもよく、あるいはいずれも円形状に形成されているものでもよく、または抵抗体６ａが矩形状で低抵抗体６ｂが円形状であってもよい。

図３に示すように、前記検出基板４Ａの接点６に対応する位置において、前記弾性支持部材３の各凸部３ｂの先端部分（図３のＳ点で示す領域）と前記検出基板４Ａの上部シート４ｂとが接着剤で固定されている。これにより前記各凸部３ｂとこれに対向する前記各接点６との相対的な位置が常に一定に保たれるように設定される。

前記検出基板４Ａは、前記弾性支持部材３と重なる円形部４ｇと帯状の引出部４ｈで構成され、前記引出部４ｈが前記電極膜６ａ１，６ａ２が延びて形成され他の電極と接続されている。前記検出基板４Ａの円形部４ｇには、前記弾性支持部材３の係止穴３ｃ，３ｃと対向する位置に角穴４ｃ、４ｃが貫通して形成され、また前記貫通孔３ｄ，３ｄと対向する位置には貫通穴４ｄ，４ｄが形成されている。

図１に示すように、前記検出基板４Ａの裏面にはアルミなどの金属板で形成された補強部材５が設けられている。この補強部材５は円形で薄板状のものであり、前記弾性支持部材３と検出基板４Ａの円形部４ｇとほぼ同じ径寸法で形成されている。なお前記補強部材５の形状は、円形に限らず矩形（正方形）であってもよい。そして前記補強部材５には、前記検出基板４Ａの角穴４ｃ，４ｃに対向する位置に係止片５ｃ，５ｃが折り曲げて形成されており、この係止片５ｃ，５ｃはＺ−Ｘ平面で切断したときの断面がＬ字状に形成されている。また前記補強部材５には、前記貫通孔３ｄ，３ｄと対向する位置に丸穴５ｄ，５ｄが形成されている。

前記入力装置１は、Ｚ１側から順番に十字キー２、弾性支持部材３、検出基板４Ａ、補強部材５が重ねられて組み立てられる。前記弾性支持部材３と検出基板４Ａと補強部材５を重ねたときに、前記貫通孔３ｄと貫通穴４ｄと丸穴５ｄが互いに重なって弾性支持部材３から補強部材５まで貫通するようになっている。前記補強部材５の係止片５ｃ，５ｃが、前記検出基板４Ａに形成された角穴４ｃ，４ｃに挿入され、そして前記弾性支持部材３に形成された係止穴３ｃ，３ｃに挿入される。また前記係止片５ｃ，５ｃの先端に形成された外側に向く鉤部５ｃ１，５ｃ１によって、前記鉤部５ｃ１，５ｃ１が弾性支持部材３を貫通したときに前記補強部材５が記弾性支持部材３に係止される。

本実施の形態では、前記係止穴３ｃ，３ｃは、前記係止片５ｃ，５ｃの板厚寸法と同じで且つ幅寸法も互いに同じに形成されており、前記弾性支持部材３が弾性変形可能な材料で形成されているため、前記係止片５ｃ，５ｃが前記係止穴３ｃ，３ｃに挿入可能となる。そして前記弾性支持部材３が前記補強部材５で位置決めされると、前記検出基板４Ａは前記両部材３，５に挟まれた状態となる。また前記検出基板４Ａでは、前記係止片５ｃ，５ｃのＺ側に延びる起立片５ｃ２，５ｃ２の内側面がそれぞれ前記角穴４ｃ，４ｃの内縁４ｃ１，４ｃ１（図４参照）にそれぞれ当接するため図２に示すＵ方向には移動することができず、さらに前記起立片５ｃ２，５ｃ２の幅寸法と前記角穴４ｃ，４ｃの幅寸法は互いに同じに形成されているため図１のＵ方向にも移動することができない。よって前記検出基板４Ａは前記補強部材５に対して位置ずれすることなく確実に位置決めされる。

そして、前記十字キー２の嵌合突起２ａが、前記弾性支持部材３の嵌合穴３ａに対してＺ１側から挿入されて嵌め合わされることで、前記十字キー２から前記補強部材５までが互いに離れることなく位置決めされた状態で一体に組み立てられる。

本実施の形態の入力装置１は、筐体１０の内側に組み込まれて使用されるものである。例えば図１に示すように、前記補強部材５の裏側に合成樹脂や金属などで形成されたベース１１上に載置される。一方、前記十字キー２が挿入される筐体１０の内面１０ｂには、Ｚ２方向（内方）に突出する位置決め手段としての一対の位置決めピン１２，１２が設けられている。この位置決めピン１２，１２は、前記筐体１０の開口部１０ａの近傍に対向して設けられている。

前記位置決めピン１２，１２は、前記弾性支持部材３に形成された貫通孔３ｄ，３ｄ、そして前記検出基板４Ａに形成された貫通穴４ｄ，４ｄ、さらに補強部材５に形成された丸穴５ｄ，５ｄにそれぞれ挿入されている。そして前記位置決めピン１２，１２の先端は、前記ベース１１上に形成された凹部１１ａ，１１ａ内に位置している。

本実施の形態の入力装置１では、前記位置決めピン１２は円柱状に形成されているものであるが、その位置決めピン１２の径寸法は前記弾性支持部材３に形成された貫通孔３ｄの径寸法及び前記補強部材５に形成された丸穴５ｄの径寸法とそれぞれ同じに設定されているため、前記位置決めピン１２が前記貫通孔３ｄ及び丸穴５ｄとの間にほとんど隙間なく挿入される。したがって、前記弾性支持部材３と補強部材５は、前記筐体１０に対して確実に位置決めされる。

なお、前記検出基板４Ａに形成された貫通穴４ｄ，４ｄの径寸法は、前記位置決めピン１２の径寸法よりも大径である。このため、筐体１０に形成された位置決めピン１２，１２が弾性支持部材３側から挿入される際に前記検出基板４が前記弾性支持部材３や補強部材５に対して多少位置ずれを起していたとしても前記位置決めピン１２を弾性支持部材３から補強部材５まで貫通し易くなる。なお、前記補強部材５に設けられた係止片５ｃによって前記検出基板４Ａが補強部材５上に確実に位置決めされているため、前記貫通穴４ｄ，４ｄが前記貫通孔３ｄ，３ｄと丸穴５ｄ，５ｄに対して大きく位置ずれすることがない。

なお、前記ベース１１はプリント基板や合成樹脂板であってもよい。また図５では、前記ベース１１に前記位置決めピン１２，１２の先端が位置する凹部１１ａ，１１ａが形成されているが、この形状に限られるものではなく、前記位置決めピン１２，１２の先端が逃げることができるものであれば貫通孔などであってもよい。

上記のようにして筐体１０内に設置された入力装置１では、筐体１０の表面１０ｃから十字キー２の押圧操作面２ｘ１，２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２が所定寸法突出した状態で支持されている。十字キー２の非操作時には、十字キー２に設けられた各フランジ２ｂが、前記弾性支持部材３の弾性復帰力によって筐体１０の内面１０ｂに当接するようにして持ち上げられている。またこのとき十字キー２の嵌合突起２ａは、前記検出基板４Ａの上面から所定距離離れた状態にある。

例えば図３に示す状態において、前記十字キー２の押圧操作面２ｘ１がＺ２側に向けて押圧操作されると、前記押圧操作面２ｘ１に対向する弾性支持部材３の凸部３ｂが押圧される。このとき図２で示すＹ軸に対してＸ２側に位置する２つのフランジ２ｂが支点となった状態で十字キー２が傾けられるとともに前記凸部３ｂの弾性変形力に基づいて前記検出基板４Ａの接点６に対向する位置が押圧される。また、前記押圧操作面２ｘ１に対する押圧力を解除すると、前記弾性支持部材３の弾性復帰力によって前記十字キー２が元の状態に復帰させられる。また、その他の押圧操作面２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２についても前記と同様にして中心を挟んで対向する２つのフランジ２ｂが支点として傾斜する。

本実施の形態の入力装置１は、押圧力に応じて出力がアナログ的に変化するものである。前記検出基板４Ａに設けられた接点６では、十字キー２の押圧力または押圧ストロークに応じて前記抵抗体６ａと前記低抵抗体６ｂとの接触面積が変化するものである。前記押圧操作面２ｘ１を押圧する押圧力が小さいときには前記低抵抗体６ｂが前記抵抗体６ａに接触する面積が小さいため、前記電極膜６ａ１と６ａ２との間での電気抵抗値の変化率は小さいものであると検知される。また押圧操作面２ｘ１を押圧する押圧力が大きい場合には、前記低抵抗体６ｂが前記抵抗体６ａに接触する面積が増大するため、前記電極膜６ａ１と６ａ２との間での電気抵抗値の変化率が大きいものと検知される。このようにして検出された電気抵抗値を図示しない制御部で判断することにより、電気抵抗値の変化率が小さいときには前記十字キー２の押圧ストロークまたは押圧荷重が小さいと判断され、また前記変化率が大きいときには前記押圧ストロークまたは押圧荷重が大きいと判断される。なお、その他の押圧操作面２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２について上記と同様にして検知される。

また、上記したように前記弾性支持部材３の凸部３ｂと前記検出基板４Ａとは、前記接点６の位置において互いに接着固定されているため、十字キー２を押圧操作したときに前記凸部３ｂによって前記接点６が押される位置は常に一定している。したがって、十字キー２を押圧したときの押圧量に応じて出力される値は常に一定したものとなる。例えばこの入力装置１をゲーム用のコントローラに搭載して画面上のキャラクタを移動操作する場合では、同じ押圧荷重または押圧ストロークであれば常に同じ移動量だけキャラクタを移動させることができるようになり、操作性が常に安定したものとなる。

図７は弾性支持部材３と検出基板４との位置決めでの他の実施形態を示す断面図、図８は接点の形状を示す平面図である。

この実施の形態での弾性支持部材３の凸部３ｂの先端には、棒状の突起部３ｅが一体に形成され、この突起部３ｅは前記検出基板４Ｂを貫通する長さ寸法で形成されている。すなわち、前記検出基板４Ｂの上部シート４ｂと下部シート４ａには、Ｚ方向に貫通する穴４ｆ，４ｅが形成され、この穴４ｅ，４ｆに前記突起部３ｅが挿入されている。また前記抵抗体６ａと低抵抗体６ｂには、その中央部にそれぞれ抵抗膜や低抵抗膜が形成されていない非導通領域９が矩形状に形成されて、この非導通領域９を前記突起部３ｅが通っている。また前記抵抗体６ａでは、前記非導通領域９を挟んで両側に位置する半抵抗体６ａ３，６ａ４を互いに導通させる一対のブリッジ導電膜８，８が形成されている。なお前記低抵抗体６ｂにおいても、前記と同様にてブリッジ導電膜が形成されている。

図７と図８に示す実施形態においても、前記と同様にして十字キー２のいずれかの押圧操作面が押圧操作されると、前記凸部３ｂの弾性変形力に応じて前記抵抗体６ａと低抵抗体６ｂとの間の接触面積が変化させられて、十字キー２の押圧力や押圧ストロークに応じて出力がアナログ的に変化させられる。またこの場合、前記弾性支持部材３の各３ｂと前記検出基板４の各接点６との相対的な位置が同じ位置となるように位置決めされているため、十字キー２の押圧力や押圧ストロークに対する出力が常に一定となる。

なお、図７と図８では、前記非導通領域９が前記突起部３ｅの径よりも広い面積で形成されているが、この非導通領域９が前記突起部３ｅの径と同じに形成されていてもよい。また、この実施の形態では、凸部３ｂの先端に単一の突起部３ｅが形成されているが、これに限らず複数の突起部が形成されて上部シート４ｂと下部シート４ａにそれぞれ前記複数の突起部が挿入される穴が形成されて位置決めされるものであってもよい。

本発明の入力装置の一例を示す分解斜視図、 組立後の入力装置を操作面側から見たときの平面図、 図２の３−３線で切断したときの断面図、 図２の４−４線で切断したときの断面図、 図２の５−５線で切断したときの断面図、 押圧操作の検出手段の説明図、 弾性支持部材と検出基板との他の位置決め構造を示す断面図、 図７での接点の形状を示す平面図、

符号の説明

１ 入力装置
２ 十字キー（操作体）
２ａ 嵌合突起
２ｂ フランジ
２ｘ１，２ｘ２，２ｙ１，２ｙ２ 押圧操作面
３ 弾性支持部材
３ａ 嵌合穴
３ｂ 凸部
３ｃ 係止穴
３ｄ 貫通孔
４ 検出基板
４ｃ 角穴
４ｄ 貫通穴
５ 補強部材
５ｃ 係止片
５ｄ 丸穴
６ 接点
１０ 筐体
１０ａ 開口部
１２ 位置決めピン（位置決め手段）

Claims (8)

1. 筐体内で支持される操作体と、前記操作体を押圧可能に支持する弾性支持部材と、前記操作体を押圧操作したときの前記弾性支持部材の弾性変形に基づいて出力が変化する検出基板と、前記検出基板を固定する補強部材を有し、
   前記弾性支持部材と検出基板と補強部材とが互いに位置決めされており、少なくとも前記補強部材が前記筐体に設けられた位置決め手段によって位置決めされていることを特徴とする入力装置。
2. 前記補強部材には複数の係止片が設けられ、この係止片で前記検出基板と前記弾性支持部材とがそれぞれ位置決めされている請求項１記載の入力装置。
3. 前記位置決め手段は、前記筐体内から内方へ突出する複数の位置決めピンであり、この位置決めピンによって前記弾性支持部材と前記検出基板と前記補強部材がそれぞれ貫通されて位置決めされている請求項１または２記載の入力装置。
4. 前記操作体は十字キーであり、前記検出基板には前記十字キーの各押圧操作面に対応する位置にそれぞれ接点が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記弾性支持部材には、各接点に対応する位置にそれぞれ凸部が設けられており、前記押圧操作面を押圧操作したときの前記凸部の動作力に基づいて前記接点の出力が変化する請求項４記載の入力装置。
6. 前記接点は、抵抗体とこの抵抗体に対向する低抵抗体で構成されており、前記抵抗体と前記低抵抗体との接触長さまたは接触面積に基づいて前記出力が変化する請求項５記載の入力装置。
7. 前記凸部と前記検出基板とが前記接点に対応する位置において固着されている請求項６記載の入力装置。
8. 前記凸部には、前記検出基板を貫通する突起部が形成されている請求項６記載の入力装置。

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