JP2011070815A - 操作入力装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から大きな外力が負荷されても所定の防水性を確保できる操作入力装置を提供する。
【解決手段】プリント基板２０の上方で支持した操作ダイヤル６０を回動操作することにより、前記プリント基板２０に実装した磁気検出センサー２６，２７で、前記操作ダイヤル６０の回動操作に基づく磁界の変化を検出する操作入力装置である。特に、上面外周縁部に環状リブ１１を突設したベース１０に前記プリント基板２０を実装するとともに、前記ベース１０を被覆する平面形状を有する弾性防水材４０で前記ベース１０を被覆するとともに、リング状固定具７０の下面に突設したカシメ用突起７３，７４を前記弾性防水材４０に設けた防水用圧入孔４７，４８に圧入するとともに、前記ベース１０にカシメ固定することにより、前記操作ダイヤル６０を回動可能に抜け止めした。
【選択図】図９

Description

本発明は操作入力装置、特に、携帯電話機、ＰＤＡ，テレビ，ビデオの電子機器に組み込まれる操作入力装置に関する。

従来、操作入力装置としては、例えば、特許文献１に示すように、円板状の回転操作子１０と、回転操作子１０を回転自在に支持するケース部材１１と、回転操作子１０と対向して配置された回路基板１２と、固定接点１３及び可動接点１４からなる接点接続構造とを備え、回転操作子１０と回路基板１２との間にゴム状シート１５を備え、ゴム状シート１５には、回路基板１２に対し傾動支持部４９を介して傾動自在に支持された傾動押圧部４２とを備え、接点接続構造が回路基板１２上の傾動押圧部４２の両端部と対応する位置に間隔を置いてそれぞれ配置され、回転操作子１０を回転させ、傾動押圧部４２が回路基板１２に傾動支持部４９を介して支持されて回転操作子１０の回転方向側に傾動し、傾動押圧部４２が回転方向側に配置された可動接点１４を固定接点１３側に押圧するようにした回転式入力装置がある。

特開２００６−０３２１１８号公報

しかしながら、前述の回転式入力装置では、その図２および図４に示すように、接触式ジョグで回転動作部と基板との間で弾性部材を挟持して防水性を確保している。このため、円板状の回転操作子に大きな外力が負荷された場合に、リブ４４と突起４３との圧接力が低下し、防水性が低下するおそれがある。
本発明は外部から大きな外力が負荷されても所定の防水性を確保できる操作入力装置を提供することにある。

本発明に係る操作入力装置は、前述の課題を解決すべく、プリント基板の上方で支持した操作ダイヤルを回動操作することにより、前記プリント基板に実装した磁気検出センサーで、前記操作ダイヤルの回動操作に基づく磁界の変化を検出する操作入力装置であって、上面外周縁部に環状リブを突設したベースに前記プリント基板を実装するとともに、前記ベースを被覆する平面形状を有する弾性防水材で前記ベースを被覆するとともに、リング状固定具の下面に突設したカシメ用突起を前記弾性防水材に設けた防水用圧入孔に圧入するとともに、前記ベースにカシメ固定することにより、前記操作ダイヤルを回動可能に抜け止めした構成としてある。

本発明によれば、プリント基板がベースの環状リブ内に配置されるとともに、弾性防水材で被覆されるので、操作ダイヤルに大きな外力が負荷されても水が侵入しにくく、所望の防水性を有する操作入力装置が得られる。

本発明の実施形態としては、弾性防水材の外周縁部に設けた肉厚部に、ベースの環状リブに嵌合する環状溝部を形成してもよい。
本実施形態によれば、弾性防水材とベースと接触面積が増加し、沿面距離が長くなるので、防水性がより一層高い操作入力装置が得られる。

本発明の他の実施形態としては、ベースに突き出し加工で設けた突き出し部にカシメ孔を設け、前記突き出し部とリング状固定具とで前記カシメ孔の外周縁部を上下から圧縮する構成としてもよい。
本実施形態によれば、カシメ用突起の外周面に対してより大きな接触力で弾性防水材が圧接することになり、高い防水性を有する操作入力装置が得られる。

本発明に係る電子機器は、前述の操作入力装置を筐体の基台に取り付ける一方、筐体のカバーの裏面とベースの環状リブとで弾性防水材の肉厚部を圧縮して保持する構成としてもよい。
本発明によれば、筐体のカバーと操作入力装置とが弾性防水材の肉厚部を圧縮することにより、筐体内への水の侵入を確実に防止できる電子機器が得られる。

本発明に係る他の電子機器は、前述の操作入力装置を、筐体のカバーの裏面に先付けしたものであってもよい。
本発明によれば、筐体のカバーの裏面に先付けするので、筐体の寸法精度、組立精度のバラツキによる水の侵入を確実に防止でき、信頼性の高い電子機器が得られるという効果ある。

図１Ａ，１Ｂ，１Ｃは本発明に係る操作入力装置の第１実施形態を示す斜視図、側面図および異なる角度から視た斜視図である。 図２Ａ，２Ｂは図１Ａ，１Ｃで示した操作入力装置の断面斜視図である。 図３Ａは第１実施形態の平面図、図３Ｂ，３Ｃは図３ＡのＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。 図１で示した第１実施形態の分解斜視図である。 図１で示した第１実施形態の下方から視た分解斜視図である。 図６Ａは図４で図示した弾性防水材の平面図、図６Ｂ，６Ｃは図６ＡのＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。 第１実施形態の組立方法を説明するための斜視図である。 図８Ａ，図８Ｂは組立前後を示す断面図である。 第１実施形態の組立後を示す異なる位置の断面図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂ，１０Ｃは本発明に係る操作入力装置の第２実施形態を示す平面図および図１０ＡのＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。 図１０で示した第２実施形態の分解斜視図である。 図１０で示した第２実施形態の下方から視た分解斜視図である。 図１３Ａは図１０で図示した弾性防水材の平面図、図１３Ｂ，１３Ｃは図１３ＡのＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。 第２実施形態の組立後を示す断面図である。 図１５Ａ，図１５Ｂは本発明に係る操作入力装置の第３実施形態を示す斜視図である。 図１６Ａ，図１６Ｂは第３実施形態の組立後を示す断面図、断面斜視図である。 図１７Ａ，図１７Ｂは第３実施形態に係るベースのそれぞれ異なる角度から視た斜視図である。

本発明に係る操作入力装置の実施形態を添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係る操作入力装置は、図１ないし図９に図示するように、大略、ベース１０と、フレキシブルなプリント基板２０と、下面にドーム状可動接点からなる中央の押しボタンスイッチ３１ａおよび４個の押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅを貼り付けた樹脂製フィルムカバー３０と、弾性防水材４０と、前記弾性防水材４０に組み付けられる操作リング５０と、前記操作リング５０に摺動シート５９を介して回動可能に載置される操作ダイヤル６０と、前記操作ダイヤル６０の嵌合孔６１内に嵌め込まれ、前記ベース１０にカシメ固定されるリング状固定具７０と、前記リング状固定具７０に係合固定される押しボタン８０と、からなるものである。

ベース１０は、図４および図５に示すように、円形薄板の外周縁部に沿って環状リブ１１を突設するとともに、その中央に一対のカシメ孔１２，１３を設ける一方、その隅部に接続孔１４を設けてある。

前記プリント基板２０は、その外周縁部から接続部２１を延在する一方、その中央に中央導電部（図示せず）を設けてあるとともに、前記中央導電部を中心として同一円周上に均等なピッチで４個の導電部（図示せず）を配置してある。前記中央導電部および前記導電部は、環状固定接点部と前記環状固定接点部内に配置された固定接点部とからなるものである。また、前記プリント基板２０は、前記中央導電部を間にして２対の方形の貫通孔２２，２３が形成されている。一対の貫通孔２２，２２の外側に治具孔２４,２５をそれぞれ設けてある一方、残る一対の貫通孔２３，２３の外側にホール素子からなる磁気検出センサー２６，２７を表面実装してある。なお、プリント基板２０は、金属薄板からなるベースにフレキシブルなプリント基板を貼着一体化したものであってもよい。

樹脂製フィルムカバー３０は、前記プリント基板２０に被覆可能な平面形状を有し、接着剤を塗布した裏面のうち、前記中央導電部および前記導電部に対応する位置に、偏平なドーム状反転バネからなる中央押しボタンスイッチ３１aおよび押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１eがそれぞれ貼り付けられている。また、前記樹脂製フィルムカバー３０は、前記プリント基板２０の貫通孔２２，２３および治具孔２４，２５に対応する位置に、貫通孔３２，３３および治具孔３４，３５をそれぞれ設けてある。さらに、前記樹脂製フィルムカバー３０は、前記プリント基板２０に組み付けた磁気検出センサー２６，２７を被覆しないように逃げ部３６を設けてある。

弾性防水材４０は、前記ベース１０を被覆可能な平面形状を有し、外周縁部に形成した肉厚部４１から３本の弾性腕部４２を均等なピッチで外方に延在してある。前記肉厚部４１は、その下面に前記ベース１０の環状リブ１１に嵌合可能な環状溝部４３を形成してある。また、前記弾性防水材４０は、前記中央導電部および前記導電部に対応する位置に操作用中央突起４４aおよび操作用突起４４ｂ〜４４eを下方側にそれぞれ突設してある一方、前記磁気センサー２６を被覆できるように膨出部４５ａ，４５ｂを上方側に突設してある。さらに、前記操作用中央突起４４ａおよび操作用突起４４ｂ〜４４ｅの直上には嵌合用中央凹部４６ａおよび嵌合用凹部４６ｂ〜４６ｅをそれぞれ形成してある。そして、前記嵌合用中央凹４６ａ部の両側には防水用圧入孔４７，４８を設けてある。

操作リング５０は、図４および図５に示すように、前記弾性防水材４０の載置可能な外周形状を有している。そして、前記操作リング５０は、前記嵌合用凹部４６ｂ〜４６ｅと対応する位置に操作用突起５１〜５４を下方側に突設してある。なお、操作リング５０は、後述する操作ダイヤル６０の回動操作を円滑に行うために環状の摺動シート６９を載置可能となっている。

操作ダイヤル６０は、図４および図５に示すように、前記弾性防水材４０の肉厚部４１内に配置可能な同心円形状であり、その中心に後述するリング状固定具７０を嵌合できる嵌合孔６１を設けてある。また、前記操作ダイヤル６０は、前記嵌合孔６１の内側面に係合用環状段部６２を形成してあるとともに、その下面内周縁部に沿って環状溝部６３，６４を同心円上に形成してある。前記環状溝部６３の底面には摺動シート６９が組み込まれる一方、前記環状溝部６４の底面には両面接着テープ６５を介して環状マグネット６６が組み込まれる。前記環状マグネット６６は、例えば、Ｎ極およびＳ極を交互に連続的に磁化したものであり、外周縁部に位置決め突起６７が設けられている。

リング状固定具７０は、前記操作ダイヤル６０の嵌合孔６１に嵌合可能な外径寸法を有し、その内側面から内側に一対の組立用突部７１を突設してある。前記組立用突部７１にはピンセット等の先端部を挿入できる保持孔７２を設けてある。また、前記リング状固定具７０は組立用突部７１の下面基部にカシメ用突起７３，７４をそれぞれ設けてある。さらに、前記リング状固定具７０は、その下面に係合段部７５を形成してある。そして、前記リング状固定具７０は、前記カシメ用突起７３，７４を前記ベース１０のカシメ孔１２，１３にそれぞれカシメ固定することにより、前記ベース１０と前記操作ダイヤル６０とで弾性防水材４０を挟持し、防水性を高めている。

押しボタン８０は、前記リング状固定具７０に嵌合可能な外周形状を有し、その下面中央に操作用中央突起８１を突設してある。そして、前記押しボタン８０は、その下面外周縁部に突設した弾性爪部８２を、前記リング状固定具７０の係合段部７５に係合することにより、抜け止めされる。

次に、前述の構成部品の組立方法を説明する。
まず、図示しない治具である一対の位置決めピンに前記プリント基板２０の治具孔２４,２５を挿入して位置決めする。そして、前記プリント基板２０に磁気検出センサー２６,２７を設置し、電気接続する。ついで、前記位置決めピンに樹脂製フィルムカバー３０の治具孔３４,３５を挿入し、プリント基板２０に貼着一体化することにより、中央導電部および導電部にドーム状反転バネからなる中央押しボタンスイッチ３１ａおよび押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅをそれぞれ位置決めする。

そして、前記ベース１０の接続孔１４にプリント基板２０の接続部２１を挿入して位置決めする。ついで、前記ベース１０の環状リブ１１に弾性防水材４０の肉厚部４１に設けた環状溝部４３を嵌合した後、嵌合用凹部４６ｂ〜４６ｅに操作リング５０の操作用突起５１〜５４をそれぞれ嵌合して位置決めする。

一方、操作ダイヤル６０の環状溝部６３の底面に摺動シート６９を配置するとともに、環状溝部６４の底面に両面接着テープ６５を介して環状マグネット６６を固定する。そして、操作リング５０の上面に前記摺動シート６９を載置して位置決めすることにより、前記操作ダイヤル６０が回動可能に支持する。

さらに、リング状固定具７０の保持孔７２にピンセット（図示せず）の先端部を挿入してつまみ上げ、前記操作ダイヤル６０の環状段部６２に係合するとともに、カシメ用突起７３，７４を弾性防水材４０の防水用圧入孔４７，４８に圧入する。さらに、前記カシメ用突起７３，７４を、樹脂製フィルムカバー３０およびプリント基板２０の貫通孔３３，２３を介してベース１０のカシメ孔１２，１３にそれぞれ挿入し、カシメ固定する。これにより、操作ダイヤル６０が抜け止めされるとともに、前記リング状固定具７０とベース１０とで前記弾性防水材４０が挟持される。特に、図９に示すように、前記リング状固定具７０のカシメ用突起７３，７４は弾性防水材４０の防水用圧入孔４７，４８に圧入されているだけでなく、前記リング状固定具７０で防水用圧入孔４７，４８の外周縁部を上方から圧縮しているので、高い防水性を確保できるという利点がある。
なお、前記操作リング５０は弾性防水材４０および押しボタンスイッチ７０に付勢されているので、ガタツキが生じない。

最後に、前記リング状固定具７０の係合段部７５に押しボタン８０の弾性爪部８２を弾性係合することにより、操作用中央突起８１が弾性防水材４０の嵌合用中央凹部４６ａに嵌合される。前記押しボタン８０は、弾性防水材４０および中央押しボタンスイッチ３１ａに付勢されているので、ガタツキが生じない。

次に、図７ないし図９に図示するように、前記操作入力装置を携帯電話機の筐体内に組み込む場合について説明する。
まず、図７に示すように、携帯電話機の基台９０に突設した位置決め用突起９１に弾性防水材４０から延在した弾性腕部４２の位置決め孔４２ａを嵌合して位置決めし、ついで、図８に示すように、前記基台９０にカバー９２を取り付ける。前記カバー９２は、その開口部９３の縁部下面に環状段部９４を形成してある。このため、前記基台９０に前記カバー９２を取り付けることにより、前記ベース１０の環状リブ１１と前記カバー９２の環状段部９４とで前記弾性防水材４０の肉厚部４１を圧縮する。この結果、前記カバー９２と前記操作入力装置の弾性防水材４１との圧接部分から水が侵入することはない。また、図９に示すように、例えば、操作ダイヤル６０の周辺から水が内部に侵入しても、リング状固定具７０のカシメ用突起７３，７４が弾性防水材４０の防水用圧入孔４７，４８に圧入されているとともに、前記圧入孔４７，４８の外周縁部を上方から圧縮しているので、より一層高い防水性を確保できる。

なお、本実施形態では、前述の組立構造に限らず、例えば、携帯電話機の基台９０に設けた位置決め孔に、弾性防水材４０の弾性腕部４２に形成した位置決め用突起を係合することにより、取り付けてもよい。

次に、前述の構成からなる操作入力装置を携帯電話機（図示せず）に適用した場合の操作方法について説明する。
操作ダイヤル６０を前記リング状固定具７０の軸心を中心として回動させると、前記操作ダイヤル６０は摺動シート６９を介して操作リング５０上を回動する。そして、前記操作ダイヤル６０に取り付けた環状マグネット６６の回動に伴い、一対の磁気検出センサー２６，２７が磁界の変化をそれぞれ検知し、これに基づいて回動方向および回動量を検出する。
そして、その検出結果が図示しない制御回路を介してモニターの画面表示にスクロールバーの移動として反映される。ついで、所望の位置にスクロールバーが到達した場合に、押しボタン８０を押圧することにより、その操作用中央突起８１で中央押しボタンスイッチ３１ａの反転バネを反転させ、対応する中央導電部を導通させて選択指令を出力する。
また、操作ダイヤル６０の周辺部を押し下げ、操作リング５０の操作用突起５１〜５４で押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅの反転バネを適宜反転させることにより、対応する導電部をそれぞれ導通させてもよい。

本実施形態では、非接触による回転検知方式であるので、従来例に係る接触による回転検知方式よりも、円滑で良好な操作感触が得られるという利点ある。

第２実施形態は、図１０ないし図１４に図示するように、ベース１０の中央に突き出し加工を施して形成した突き出し段部１５，１５にカシメ孔１２，１３をそれぞれ形成してある。このため、図１４に示すように、リング状固定具７０のカシメ用突起７３，７４が弾性防水材４０の圧入孔４７，４８に圧入されているだけでなく、前記弾性防水材４０の圧入孔４７，４８の外周縁部がベース１０の突き出し段部１５とリング状固定具７０とで上下から圧縮するように挟持されている。このため、実施形態２によれば、より一層優れた防水性を有する操作入力装置が得られるという利点がある。
他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

第３実施形態は、図１５ないし図１７に図示するように、携帯電話機の筐体のカバー９２の裏面側に先付けする場合である。
第１実施形態と異なる点は、ベース１０の中央部に突き出し加工を施して形成した突き出し段部１５，１５にカシメ孔１２，１３をそれぞれ形成する一方、その外周縁部に取付孔１６ａを有する略三角形の取付部１６を延在した点である。
本実施携帯では、筐体のカバー９２の裏面側にネジ９５で先付けすることにより、筐体の寸法精度および組立精度のバラツキによる防水性のバラツキを解消でき、より一層信頼性の高い防水性を有する電子機器が得られるという利点がある。
他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

本発明にかかる操作入力装置は携帯電話機に限らず、他のモバイル機器やその他の電子機器に適用してもよいことは勿論である。

１０：ベース
１１：環状リブ
１２，１３：カシメ孔
１４：接続孔
１５：突き出し段部
２０：プリント基板
２２，２３：貫通孔
２４，２５：治具孔
２６，２７：磁気検出センサー
３０：樹脂製フィルムカバー
３１ａ：中央押しボタンスイッチ
３１ｂ〜３１ｅ：押しボタンスイッチ
３２，３３：貫通孔
３４，３５：治具孔
４０：弾性防水材
４１：肉厚部
４２：弾性腕部
４３：環状溝
４４ａ：操作用中央突起
４４ｂ〜４４ｅ：操作用突起
４６ａ：嵌合用中央凹部
４６ｂ〜４６ｅ：嵌合用凹部
４７，４８：防水用圧入孔
５０：操作リング
５１〜５４：操作用突起
６０：操作ダイヤル
６１：嵌合孔
６２：係合用環状段部
６３，６４：環状溝部
６６：環状マグネット
６９：摺動シート
７０：リング状固定具
７１：組立用突部
７２：保持孔
７３，７４：カシメ用突起
８０：押しボタン
８１：操作用中央突起
８２：弾性爪部
９０：基台
９２：カバー
９３：開口部
９４：環状段部

Claims (5)

1. プリント基板の上方で支持した操作ダイヤルを回動操作することにより、前記プリント基板に実装した磁気検出センサーで、前記操作ダイヤルの回動操作に基づく磁界の変化を検出する操作入力装置であって、
   上面外周縁部に環状リブを突設したベースに前記プリント基板を実装するとともに、前記ベースを被覆する平面形状を有する弾性防水材で前記ベースを被覆するとともに、リング状固定具の下面に突設したカシメ用突起を前記弾性防水材に設けた防水用圧入孔に圧入するとともに、前記ベースにカシメ固定することにより、前記操作ダイヤルを回動可能に抜け止めしたことを特徴とする操作入力装置。
2. 弾性防水材の外周縁部に設けた肉厚部に、ベースの環状リブに嵌合する環状溝部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
3. ベースに突き出し加工で設けた突き出し部にカシメ孔を設け、前記突き出し部とリング状固定具とで前記カシメ孔の外周縁部を上下から圧縮することを特徴する請求項１または２に記載の操作入力装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作入力装置を筐体の基台に取り付ける一方、筐体のカバーの裏面とベースの環状リブとで弾性防水材の肉厚部を圧縮して保持することを特徴とする電子機器。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作入力装置を、筐体のカバーの裏面に先付けしたことを特徴とする電子機器。

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