JP4568265B2

JP4568265B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP4568265B2
Application number: JP2006307855A
Authority: JP
Inventors: 英樹伊藤; 平野　　伸児
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: JP2008123342A

Description

本発明は、操作突部に与える力で変形部を変形させ、前記変形部の弾性変形量を検出することで、座標情報などの入力を可能とした入力装置に関する。

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、棒状の操作突部を有する入力装置が実装されている。以下の特許文献１ないし３に記載のように、この種の入力装置は、棒状の操作突部とその周囲の４方向に延びる変形部とが合成樹脂で一体に形成されており、それぞれの変形部に歪み検出素子が貼着されている。

前記操作突部を指で倒すと、操作突部が倒れる向きに応じていずれかの変形部に曲げ変形が与えられ、この曲げ変形が前記歪み検出素子で検出される。４つの変形部に対応するどの歪み検出素子が検出したかを検出し、さらに歪み検出素子で検出された歪み量を検出することにより、操作突部に力が与えられた方向および操作突部に与えられた荷重の大きさを認識できる。この検出出力に基づいて、Ｘ−Ｙ座標上の操作データなどを出力することができる。
特開２００１−３３１２７０号公報特開２００１−３３１２７１号公報特開２０００−２６７８０３号公報

この入力装置では、合成樹脂で形成された１つの部材に４つの変形部が形成され、それぞれの変形部に歪み検出部が取り付けられている。そのため、各歪み検出部を結ぶ配線パターンを、各変形部と重ねて設けることが必要である。この入力装置では、Ｘ方向の歪みを検出する２つのＸ方向検出素子を直列に接続してその両側から電力を与え、２つのＸ方向検出素子の中間からＸ出力を得るようにしており、またＹ方向の歪みを検出する２つのＹ方向検出素子を直列に接続してその両側から電力を与え、２つのＹ方向検出素子の中間からＹ出力を得るように回路を構成するのが一般的である。

上記各検出素子および前記回路を構成する配線パターンを、それぞれの変形部と重なるように構成すると、その配線回しが複雑になる。また、各変形部を小型に構成しようとすると、狭い領域内に検出素子と配線パターンとを密集させて配置しなくてはならなくなり、配線パターンの形成がいっそう困難になる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、４つの変形部を有する動作部材に、検出素子とこの検出素子を接続する配線パターンとを、狭いスペース内に効率的に配置できる入力装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、４つの変形部を有する動作部材を小型に形成でき、しかも配線パターンが過剰に密集するのを防止できる入力装置を提供することを目的としている。

第１の本発明は、操作突部が一体に形成された動作部材に、前記操作突部を挟んで第１のＸ方向変形部と第２のＸ方向変形部とが形成され、前記操作突部を挟んで第１のＹ方向変形部と第２のＹ方向変形部とが形成されて、
前記第１のＸ方向変形部に第１のＸ方向検出素子が、前記第２のＸ方向変形部に第２のＸ方向検出素子が、前記第１のＹ方向変形部に第１のＹ方向検出素子が、前記第２のＹ方向変形部に第２のＹ方向検出素子が、それぞれ取り付けられており、
前記動作部材には、前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に電力を与え、且つ前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に電力を与える電力供給用の第１の導電部と第２の導電部、および前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子との中間からＸ出力を得るためのＸ出力用の導電部と、前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子との中間からＹ出力を得るためのＹ出力用の導電部とが設けられており、
前記Ｘ出力用の導電部と前記Ｙ出力用の導電部がそれぞれ２個設けられて、前記動作部材には、それぞれのＸ出力用の導電部を前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に個別に接続する配線パターンと、それぞれのＹ出力用の導電部を前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に個別に接続する配線パターンとが設けられていることを特徴とするものである。

第２の本発明は、操作突部が一体に形成された動作部材に、前記操作突部を挟んで第１のＸ方向変形部と第２のＸ方向変形部とが形成され、前記操作突部を挟んで第１のＹ方向変形部と第２のＹ方向変形部とが形成されて、
前記第１のＸ方向変形部に第１のＸ方向検出素子が、前記第２のＸ方向変形部に第２のＸ方向検出素子が、前記第１のＹ方向変形部に第１のＹ方向検出素子が、前記第２のＹ方向変形部に第２のＹ方向検出素子が、それぞれ取り付けられており、
前記動作部材には、前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に電力を与え、且つ前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に電力を与える電力供給用の第１の導電部と第２の導電部、および前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子との中間からＸ出力を得るためのＸ出力用の導電部と、前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子との中間からＹ出力を得るためのＹ出力用の導電部とが設けられており、
前記第１の導電部と前記第２の導電部がそれぞれ２個設けられて、前記動作部材には、それぞれの第１の導電部を一方の前記Ｘ方向検出素子と一方の前記Ｙ方向検出素子に個別に接続する配線パターンと、それぞれの第２の導電部を他方の前記Ｘ方向検出素子と他方の前記Ｙ方向検出素子に個別に接続する配線パターンとが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の入力装置では、２つのＸ方向検出素子の間からＸ出力を得る導電部、および２つのＹ方向検出素子の間からＹ出力を得る導電部を２つに分割し、２つの導電部から外部へＸ出力やＹ出力を出力できるようにしている。または、電力を与えるための第１の導電部と第２の導電部をそれぞれ２つに分割し、２つの導電部から電力を供給できるようにしている。このように、検出素子を接続する配線パターンを動作部材に設けるのではなく、２つの導通部から入力装置の外部に引き出しているために、動作部材に設ける配線パターンを簡略化することができる。そのため、動作部材を小型化しやすくなる。

また本発明は、好ましくは、前記配線パターンは、前記動作部材の面にパターン形成されているものである。

この配線パターンは、合成樹脂製の動作部材の面に直接に導電性材料でパターン形成される。あるいは、動作部材の面にレジストなどの絶縁性の下地膜を形成した後に、この下地膜の表面に導電性材料でパターン形成される。または、、本発明では、動作部材に、配線パターンが形成されたフレキシブル基板（フィルム基板）を貼着し、このフレキシブル基板に各検出素子を装着したものであってもよい。

また本発明は、前記動作部材が合成樹脂で形成されて、この動作部材に金属板で形成された端子が複数個取り付けられており、それぞれの前記導電部は前記端子と一体に形成されているものとすることができる。

このように、金属板で形成された端子と導電部とを一体に形成することにより、この端子を用いて外部の回路に直接に接続することができる。または、端子が、動作部材以外の例えばケースに設けられ、動作部材に設けられた導電部と、ケースなどに設けられた端子とが導通されたものであってもよい。

さらに、本発明は、前記動作部材には、４つの貫通穴が形成されて、前記第１のＸ方向変形部と前記第２のＸ方向変形部および前記第１のＹ方向変形部と前記第２のＹ方向変形部が、前記貫通孔に両側から挟まれて形成されており、前記配線パターンは、前記第１のＸ方向検出素子および前記第２のＸ方向検出素子および前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子と共に、前記第１のＸ方向変形部と前記第２のＸ方向変形部および前記第１のＹ方向変形部と前記第２のＹ方向変形部に設けられているものにできる。

上記のように、本発明は、各Ｘ方向変形部とＹ方向変形部の限られたスペース内であっても、検出素子と配線パターンとを極度に過密化させずに配置することが可能である。

本発明の入力装置は、動作部材の狭い領域内に、検出素子と共に、配線パターンを余裕を有して引き回しできる。よって、小型の動作部材にも対応することができる。

図１は本発明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の平面図、図３は図２に示す入力装置１をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、図４は図２に示す入力装置１をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図、図５は図２に示す入力装置１をＶ−Ｖ線で切断した断面図である。図６は前記入力装置１を斜め上方から見た分解斜視図、図７は前記入力装置１の一部を斜め下方から見た分解斜視図である。図８は動作部材の平面図、図９（Ａ）は、実施の形態における動作部材の底面の構造を示す底面図、図９（Ｂ）は比較例の動作部材の底面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、動作部材の底面に設けられる回路を実施の形態別に示す回路図、図１０（Ｄ）は比較例の回路図である。

図６の分解斜視図に示すように、この入力装置１は、下部ケース２と、上部ケース３とを有しており、下部ケース２と上部ケース３とでケースが構成されている。そして、下部ケース２と上部ケース３との間に、動作部材４と操作ノブ６および押圧スイッチ機構７が収納されている。この入力装置１は、平面で見たときの寸法が８ｍｍ×８ｍｍ以下の小型のものであり、さらに５ｍｍ×５ｍｍ以下の小型のものとすることも可能である。

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。また、下部ケース２はリフロー半田工程で加熱炉の熱に耐えることができるように、ＬＣＰまたはＰＰＳなどの高耐熱性の合成樹脂材料で形成されている。図１ないし図６に示すように、下部ケース２は、底面２１と上面２２が平面であり、底面２１と上面２２は互いに平行である。また、第１の側面２ａと第２の側面２ｂは互いに平行な平面であり、第３の側面２ｃと第４の側面２ｄは互いに平行な平面である。第１の側面２ａおよび第２の側面２ｂと、第３の側面２ｃおよび第４の側面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。

下部ケース２には、上面２２に開口する有底の収納凹部２４が形成されており、この収納凹部２４内に動作部材４が収納される。収納凹部２４には、その底面２４ａから一段高く形成された支持面２４ｂが４箇所に設けられている。それぞれの支持面２４ｂは、互いに離れて下部ケース２の４隅側に配置されており、それぞれの支持面２４ｂは同一平面上に位置している。収納凹部２４の底面２４ａの中央には、スイッチ機構７を収納する凹部２５が形成されている。凹部２５は平面形状が円形である。

図６に示すように、前記スイッチ機構７は、中央接点板７１と外側接点板７２を有している。中央接点板７１と外側接点板７２は、共に導電性の金属板で形成されており、中央接点板７１と外側接点板７２は、下部ベース２内に埋設されている。図６の分解斜視図および図４の断面図に示すように、中央接点板７１には中央接点部７１ａが一体に形成されており、この中央接点部７１ａは、前記凹部２５の底面の中央に露出している。中央接点板７１の他端にはスイッチ接続端子７１ｂが一体に形成されており、このスイッチ接続端子７１ｂが、下部ケース２の第３の側面２ｃの外面に折り曲げられている。スイッチ接続端子７１ｂの表面は、第３の側面２ｃと平行である。

外側接点板７２には、２つに分岐された外側接点部７２ａ，７２ａが一体に形成されており、この外側接点部７２ａ，７２ａは、前記凹部２５の底面において、前記中央接点部７１ａを挟んで両側に露出している。外側接点板７２の他端にはスイッチ接続端子７２ｂが一体に形成されており、図２と図４に示すように、スイッチ接続端子７２ｂは、下部ケース２の第４の側面２ｄの外面に折り曲げられており、スイッチ接続端子７２ｂの表面と第３の側面２ｄとが平行である。

図６に示すように、下部ケース２の前記凹部２５内には反転部材７３が収納されている。この反転部材７３は、導電性の金属板で形成されており、ドーム状に形成された反転部７３ａと、その外周の固定接続部７３ｂを有している。反転部材７３が凹部２５内に収納されると、固定接続部７３ｂが、前記外側接点部７２ａ，７２ａに接触し、中央の反転部７３ａが、前記中央接点部７１ａの上方に距離を空けて対向する。反転部７３ａに上方からの押圧部が与えられると、反転部７３ａが反転して中央接点部７１ａに接触し、中央接点板７１と外側接点板７２とが導通状態となる。

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。動作部材４もＬＣＰまたはＰＰＳなどの高耐熱性の合成樹脂材料で形成されている。

図６の分解斜視図、図８の平面図および図９の底面図に示すように、動作部材４は平面形状がほぼ正方形の板状の部材であり、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。動作部材４は、下部ケース２に形成された前記収納凹部２４内にほとんど隙間がなく収納される大きさに形成されている。

図８では、動作部材４の側面４ａと側面４ｂの双方の中点を通り側面４ｃおよび側面４ｄに平行な軸をＸ軸とし、動作部材４の側面４ｃと側面４ｄの双方の中点を通り側面４ａおよび側面４ｂに平行な軸をＹ軸としており、互いに直交するＸ軸とＹ軸の交点をＯで示している。

図９（Ａ）に示すように、動作部材４の底面４１は平面である。図６および図８に示すように、動作部材４の上面では、４隅に固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが設けられている。固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの表面は互いに同一面上に位置しており、これらは前記底面４１と平行な面である。動作部材４の上面では、側面４ａの内側に、固定部４２ａと固定部４２ｂの間を結ぶ細長の連結部４２ｅが設けられている。同様にして、側面４ｂの内側には細長の連結部４２ｆが、側面４ｃと側面４ｄの内側には、それぞれ連結部４２ｇ，４２ｈが設けられている。連結部４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈの表面は、それぞれ固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの表面と同一面である。よって、動作部材４は、固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄおよび連結部４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈが形成されている外周部分が肉厚部であり、この肉厚部に囲まれた部分が、前記肉厚部よりも厚さ寸法の小さい薄肉部である。

動作部材４が、下部ケース２の収納凹部２４内に収納されると、動作部材４の底面４１の４隅部が収納凹部２４の底部に設けられた４箇所の支持面２４ｂに当接し、動作部材４の上面の４隅部に設けられた固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが上部ケース３の下面に当接する。このように、動作部材４はその肉厚部である４隅の部分が、下部ケース２の収納凹部２４の底部と上部ケース３の下面とでしっかりと挟まれて固定される。

動作部材４の前記薄肉部には、上下に貫通する４箇所の貫通穴４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが形成されている。図８に示すように、貫通穴４５ａは、前記固定部４２ａの内側に沿ってＬ字形状に形成されている。同様に、貫通穴４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、それぞれ固定部４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの内側に沿ってＬ字形状に形成されている。

そして、動作部材４の薄肉部には、貫通穴４５ａと貫通穴４５ｂとで挟まれた部分に第１のＸ方向変形部４３ａが形成され、貫通穴４５ｃと貫通穴４５ｄとで挟まれた部分に第２のＸ方向変形部４３ｂが形成されている。また、貫通穴４５ａと貫通穴４５ｃとで挟まれた部分に第１のＹ方向変形部４４ａが形成され、貫通穴４５ｂと貫通穴４５ｄとで挟まれた領域に第２のＹ方向変形部４４ｂが形成されている。

第１のＸ方向変形部４３ａは、貫通穴４５ａと貫通穴４５ｂとで挟まれた領域を意味している。すなわち、図８に示すように貫通穴４５ａと貫通穴４５ｂのＸ２側の縁部を結ぶ線Ｌ１を設定したときに、第１のＸ方向変形部４３ａの中心Ｏ側の端部である基端４３ａ１は前記線Ｌ１上に位置している。また、貫通穴４５ａと貫通穴４５ｂのＸ１側の縁部を結ぶ線Ｌ２を設定したときに、第１のＸ方向変形部４３ａの先端４３ａ２は前記線Ｌ２上に位置している。

図８に示すように、第１のＸ方向変形部４３ａの幅寸法Ｗ０は、基端４３ａ１から先端４３ａ２に至る間、均一である。ただし、前記幅寸法が第１のＸ方向変形部４３ａの場所によって相違していてもよい。また、第１のＸ方向変形部４３ａの幅寸法Ｗ０を二分する線は、前記Ｘ軸と一致している。

第２のＸ方向変形部４３ｂは、中心Ｏを挟んで、第１のＸ方向変形部４３ａと対称の位置にあり且つ対称形状である。第１のＹ方向変形部４４ａと第２のＹ方向変形部４４ｂも互いに対称形状であり、これらは、第１のＸ方向変形部４３ａおよび第２のＸ方向変形部４３ｂと同じ寸法を有し且つ同じ形状に形成されている。すなわち、第１のＸ方向変形部４３ａと第２のＸ方向変形部４３ｂおよび第１のＹ方向変形部４４ａと第２のＹ方向変形部４４ｂは、その幅方向を二分する中心線が、直交するＸ軸およびＹ軸に一致しており、またそれぞれの変形部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂが、中心Ｏに近い側に位置する基端と、中心Ｏから離れて位置する先端を有している。

図６に示すように、動作部材４の薄肉部の中心には、操作突部４６が一体に形成されている。操作突部４６の軸中心線は、Ｘ軸とＹ軸の交点である中心Ｏに一致している。また、操作突部４６の軸中心線は、Ｘ軸およびＹ軸の双方に直交している。操作突部４６の中心には、動作部材４を上下に貫通する軸芯穴４６ａが形成されている。この軸芯穴４６ａは断面が円形である。

操作突部４６の本体部分の外周面４６ｂは、図８において破線Φで示すように円柱面である。そして操作突部４６には、前記外周面４６ｂからＸ軸に沿って相反する方向へ突き出る第１のＸ方向突出部４７ａと第２のＸ方向突出部４７ｂが一体に形成されている。また外周面４６ｂからＹ軸に沿って相反する方向へ突き出る第１のＹ方向突出部４８ａと第２のＹ方向突出部４８ｂが一体に形成されている。

第１のＸ方向突出部４７ａは、第１のＸ方向変形部４３ａの先端４３ａ２に向く先側部４７ａ１を有している。この先側部４７ａ１は、第１のＸ方向変形部４３ａの基端４３ａ１を越えて、先端４３ａ２側に位置している。すなわち、第１のＸ方向突出部４７ａは、その一部が第１のＸ方向変形部４３ａの上に位置している。前記先側部４７ａ１は、曲面形状であり、図８に示すように、先側部４７ａ１と第１のＸ方向変形部４３ａとの境界部は曲線であり、ほぼ円弧曲線である。第１のＸ方向変形部４３ａの基端４３ａ１が位置する前記線Ｌ１から、第１のＸ方向突出部４７ａの先側部４７ａ１までの最大距離は、第１のＸ方向変形部４３ａの長さ寸法（線Ｌ１から線Ｌ２までのＸ軸上の距離）の１／４以上であることが好ましく、さらに好ましくは１／３以上である。

図８には、前記線Ｌ１上における第１のＸ方向突出部４７ａの幅寸法をＷ１で示している。線Ｌ１上では、第１のＸ方向突出部４７ａの幅寸法Ｗ１が第１のＸ方向変形部４３ａの幅寸法Ｗ０よりも短く、前記線Ｌ１よりもＸ１側においては、第１のＸ方向突出部４７ａの両側（Ｙ１側とＹ２側）に、第１のＸ方向変形部４３ａの一部が位置している。前記幅寸法Ｗ１は前記幅寸法Ｗ０の２／３以下が好ましく、さらに好ましくは１／２以下である。

第１のＸ方向突出部４７ａの先側部４７ａ１が、第１のＸ方向変形部４３ａの上に位置しているため、操作突部４６に対してＸ１側へ倒す向きの押圧力が与えられたときに、この押圧力が先側部４７ａ１からその下に位置する第１のＸ方向変形部４３ａに直接に作用し、第１のＸ方向変形部４３ａに曲げ歪みが発生しやすくなる。また、第１のＸ方向突出部４７ａの先側部４７ａ１が曲面形状であるため、操作突部４６に押圧力を与えたときに、先側部４７ａ１と第１のＸ方向変形部４３ａとの境界部で応力を分散させることができ、第１のＸ方向変形部４３ａのいずれか一箇所に過大な応力が集中するの防止でき、亀裂などが発生する故障を防止しやすい。

さらに、第１のＸ方向突出部４７ａの幅寸法Ｗ１よりも第１のＸ方向変形部４３ａの幅寸法Ｗ０が広く、第１のＸ方向突出部４７ａのＹ１側とＹ２側の両側部に、第１のＸ方向変形部４３ａの一部が存在している。よって、操作突部４６にＸ１方向への押圧力が作用したときに、先側部４７ａ１から第１のＸ方向変形部４３ａの幅寸法Ｗ０の全域に直接に過大な押圧力が作用することがない。すなわち、第１のＸ方向変形部４３ａの先側部４７ａ１の両側が、第１のＸ方向変形部４３ａの一部で補強されていることになり、操作突部４６に押圧力を与えたときに、第１のＸ方向変形部が破損しにくい。

このように、実施の形態の入力装置１は、操作突部４６がＸ１方向へ押されたときに、第１のＸ方向変形部４３ａに曲げ歪みを発生させやすく、しかも第１のＸ方向変形部４３ａが疲労しにくく、また破損する危険性も少ない。

第２のＸ方向突出部４７ｂもＸ２側に向く曲面形状の先側部４７ｂ１を有しているが、この先側部４７ｂ１と第２のＸ方向変形部４３ｂとの位置関係は、前記先側部４７ａ１と第１のＸ方向変形部４３ａとの関係と同じである。また、第１のＹ方向突出部４８ａも先側部４８ａ１を有し、第２のＹ方向突出部４８ｂも先側部４８ｂ１を有している。先側部４８ａ１と第１のＹ方向変形部４４ａとの位置関係および先側部４８ｂ１と第２のＹ方向変形部４４ｂとの位置関係も、前記先側部４７ａ１と第１のＸ方向変形部４３ａとの関係と同じである。

図６に示すように、動作部材４の側面４ａには、インサート成型工程によって、検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃが埋設されており、側面４ｂには、検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃが埋設されている。検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、動作部材４の側面４ａに露出して下向きに折り曲げられている。下部ケース２の上面には小凹部２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成されている。動作部材４が下部ケース２の収納凹部２４内に収納されると、検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃの基部が、小凹部２６ａ，２６ｂ，２６ｃに嵌合する。また、図１に示すように、各検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃが、下部ケース２の第１の側面２ａの外面に密着して配列する。

同様に、検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、動作部材４の側面４ｂに露出して下向きに折り曲げられている。下部ケース２の上面には小凹部２７ａ，２７ｂ，２７ｃが形成されている。動作部材４が下部ケース２の収納凹部２４内に収納されると、検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃの基部が、小凹部２７ａ，２７ｂ，２７ｃに嵌合する。また、各検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃが、下部ケース２の第２の側面２ｂの外面に密着して配列する。

図３の断面図に示すように、検出端子５１ｂの先部は、動作部材４の内部において底部側に折り曲げられており、その一部が導電部５１ｂ１となっている。この導電部５１ｂ１の表面は、動作部材４の底面４１と同一面に現れている。図９に示すように、検出端子５１ａと一体の導電部５１ａ１および検出端子５１ｃと一体の導電部５１ｃ１も底面４１と同一面に現れている。さらに、検出端子５２ａと一体の導電部５２ａ１、検出端子５２ｂと一体の導電部５２ｂ１、および検出端子５２ｃの導電部５２ｃ１も、底面４１と同一面に現れている。

図９（Ａ）に示すように、動作部材４の底面４１は平面であるが、この底面４１では、第１のＸ方向変形部４３ａに、第１のＸ方向検出素子である検出素子５３ｘが設けられ、第２のＸ方向変形部４３ｂに、第２のＸ方向検出素子である検出素子５４ｘが設けられている。また、第１のＹ方向変形部４４ａに、第１のＹ方向検出素子である検出素子５３ｙが設けられ、第２のＹ方向変形部４４ｂに、第２のＹ方向検出素子である検出素子５４ｙが設けられている。それぞれの検出素子５３ｘ，５３ｙ，５４ｘ，５４ｙはそれぞれ歪みゲージであり、伸び方向および縮み方向の歪み量に応じて電気抵抗が変化するものである。図９および図１０の回路図では、各検出素子を識別するために、検出素子５３ｘを「Ｘ＋」で示し、検出素子５３ｙを「Ｙ＋」で示している。また、検出素子５３ｙを「Ｙ−」で示し、検出素子５４ｙを「Ｙ＋」で示している。

図９（Ａ）に示すように、動作部材４の底面４１には、配線パターンが印刷工程で直接に形成されている。すなわち、動作部材４の底面４１に、銀ペーストなどの導電性インクにより配線パターンが形成されている。この印刷工程において、それぞれの配線パターンが、底面４１に現れている導電部５１ａ１，５１ｂ１，５１ｃ１、および導電部５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１に導通される。前記各検出素子５３ｘ，５３ｙ，５４ｘ，５４ｙは、前記配線パターンと共に印刷工程で形成される。あるいは、各検出素子５３ｘ，５３ｙ，５４ｘ，５４ｙが動作部材４と別体に形成され、動作部材４の底面４１に貼着されてもよい。

図６に示すように、動作部材４では、側面４ａに３個の検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃが設けられて、底面４１に３個の導電部５１ａ１，５１ｂ１，５１ｃ１が設けられ、側面４ｂに３個の検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃが設けられて、底面４１に３個の導電部５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１が現れている。このように、側面４ａと側面４ｂに３個ずつ検出端子を設け、底面４１に合計で６個の導電部５１ａ１，５１ｂ１，５１ｃ１および導電部５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１が設けられているため、動作部材４の底面４１に形成される配線パターンの引き回しを単純な構成にできる。

図９（Ａ）と図１０（Ａ）の回路図とを参照して説明すると、導電部５１ａ１と検出素子５３ｘおよび検出素子５４ｙとの間には、配線パターン５５ａが形成されている。導電部５１ｂ１と検出素子５３ｘとの間には、配線パターン５５ｂが形成され、導電部５１ｃ１と検出素子５４ｙとの間には配線パターン５５ｃが形成されている。導電部５２ａ１と検出素子５４ｘおよび検出素子５３ｙとの間には、配線パターン５６ａが形成されている。導電部５２ｂ１と検出素子５４ｘとの間には配線パターン５６ｂが形成され、導電部５２ｃ１と検出素子５３ｙとの間には配線パターン５６ｃが形成されている。

図９（Ａ）と図１０（Ａ）に示す実施の形態では、導電部５１ｂ１と導電部５２ｂ１が、Ｘ出力を得るための導電部であり、導電部５１ｃ１と導電部５２ｃ１が、Ｙ出力を得るための導電部である。また、導電部５２ａ１と導電部５２ａ１が、各検出素子に電力を供給するための第１の導電部と第２の導電部である。

図９（Ａ）に示すように、第１のＸ方向変形部４３ａと第２のＸ方向変形部４３ｂでは、検出素子５３ｘと検出素子５４ｘの両側を配線パターンが１本ずつ通過しているのみであって、配線パターンの通過本数が少ない。また、第１のＹ方向変形部４４ａと第２のＹ方向変形部４４ｂでは、検出素子５３ｙと検出素子５４ｙの側方に１本の配線パターンが通過するのみであり、配線パターンの通過本数が少ない。

図１０（Ａ）において破線で示されているように、前記実施の形態の入力装置１が基板に実装されると、この基板の表面に形成されている導電パターン（すなわち入力装置１の外部に設けられた導電体）によって、検出端子５１ｂと検出端子５２ｂとが接続されてＸ出力が得られる。また、基板の表面に形成されている導電パターン（すなわち入力装置１の外部に設けられた導電体）によって、検出端子５１ｃと検出端子５２ｃとが短絡されてＹ出力が得られる。

図９（Ｂ）の比較例は、前記実施の形態における動作部材４と同等の機能を発揮する動作部材４Ａを示している。この動作部材４Ａでは、前記実施の形態の動作部材４と同様に、第１のＸ方向変形部に検出素子５３ｘが設けられ、第２のＸ方向変形部に検出素子５４ｘが設けられている。また第１のＹ方向変形部に検出素子５３ｙが設けられ、第２のＹ方向変形部に検出素子５４ｙが設けられている。

そして、動作部材４Ａには合計４個の検出端子が設けられている。この比較例では図１０（Ｄ）の回路図に示されるように、４個の検出端子は、「ＶｃｃｏｒＺ」で表される電源端子、「ＧＮＤ」で表される接地端子、さらにＸ出力端子とＹ出力端子である。図９（Ｂ）に示すように、４個の検出端子を設けた例では、図９（Ａ）に示した実施の形態に比べて、動作部材４Ａの底面に設けられる配線パターンの引き回し構造が複雑になる。図９（Ｂ）では、例えば、検出素子５４ｙの左側に２本のパターンを形成し、検出素子５４ｙの右側に１本のパターンを形成することが必要になる。また、検出素子５３ｘの一方の側部に２本のパターンを形成することが必要になる。さらに、図９（Ｂ）に示す例では、各検出素子５３ｘ，５４ｘ，５３ｙ，５４ｙと軸芯穴４６ａとの間にも配線パターンを形成することが必要である。

これに対し、図９（Ａ）に示す実施の形態では、動作部材４に検出端子を合計６本設け、図１０（Ａ）に示すように、入力装置１の外部に設けられた導電体によって、検出端子５１ｂと検出端子５２ｂとを導通させ、且つ検出端子５１ｃと検出端子５２ｃとを接続することにより、動作部材４に形成する配線パターンの引き回しを簡単にできる。よって、図９（Ａ）に示す実施の形態は、図９（Ｂ）に示す例に比べて、動作部材４を小型に形成しやすい。

図６と図７に示す操作ノブ６は合成樹脂製であり、操作本体部６１は円柱形状である。操作ノブ６の下端の周縁部にはフランジ部６２が突出形成されている。図７に示すように、操作ノブ６には底面から一体に突出する押圧突起６３が設けられており、押圧突起６３の周囲には嵌合凹部６４が形成されている。押圧突起６３は円柱形状であり、図３と図４に示すように、押圧突起６３は、動作部材４の中心Ｏに形成されている軸芯穴４６ａ内にほとんど隙間が無く且つ摺動自在に挿入される。そして、押圧突起６３の下端は、スイッチ機構７を構成している反転部材７３の反転部７３ａに上方から対向する。

また、前記嵌合凹部６４をＸ−Ｙ平面と平行な面で切断したときの断面形状は、動作部材４の操作突部４６および各突出部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂの断面形状とほぼ同じである。よって、押圧突起６３が軸芯穴４６ａ内に挿入されると、嵌合凹部６４が、操作突部４６および各突出部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂとほとんど隙間なく嵌合し、操作ノブ６と操作突部４６とが互いに回動しないように連結される。

図６と図７に示すように、上部ケース３は金属板で形成され、平坦な押圧部３１を有している。この上部ケース３が下部ケース２に取り付けられると、押圧部３１の下面が操作部材４の固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの表面に密着し、この固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが、下部ケース２と上部ケース３との間で動かないように挟まれる。

上部ケース３の中央部には、上方へ向けてリング状に***する***部３２が形成され、この***部３２に円形の開口部３３が形成されている。図３と図４に示すように、上部ケース３が下部ケース２に取り付けられると、前記操作ノブ６の操作本体部６１が、前記開口部３３内を通過して上部ケース３よりも上方へ突出する。また、図３と図４に示すように、操作ノブ６に形成されたフランジ部６２が***部３２の内部に位置し、***部３２の内部にはフランジ部６２が上下に移動できる移動空間６６が形成される。操作ノブ６はこの移動空間６６の高さ寸法内において、反転部材７３を押圧する方向へ摺動できる。

上部ケース３には、対向する２辺からそれぞれ直角に折り曲げられた４つの保持片３４が設けられており、それぞれの保持片３４の先端には固定爪３５が一体に形成されている。下部ケース２の上に反転部材７３と動作部材４および操作ノブ６が設置された後に、上部ケース３が被せられるが、このとき、図１および図２に示すように、保持片３４が、下部ケース２の第３の側面２ｃと第４の側面２ｄの表面に設置される。さらに固定爪３５が下部ケース２の底面２１に向けて折り曲げられる。

図５および図６に示すように、下部ケース２の底面２１には、第３の側面２ｃから連続する一対の固定凹部２１ａと、第４の側面２ｄから連続する一対の固定凹部２１ａとが形成されている。図５に示すように、それぞれの固定凹部２１ａの底面２１ａ１は、中心Ｏに向かうにしたがって底面２１から徐々に離れるように傾斜している。

前記上部ケース２の保持片３４から突出する固定爪３５は、前記固定凹部２１ａの内部に押し付けるようにして折り曲げられる。固定凹部２１ａの底面２１ａ１が傾斜面であるために、保持片３４に対して固定爪３５を９０度未満の角度となるように折り曲げることができる。また、折り曲げ後のスプリングバックによって、固定爪３５の表面３５ａが、上部ケース２の底面２１から大きく突出するのを防止できる。よって、組み立て後の入力装置１では、固定爪３５の表面３５ａと下部ケース２の底面２１とがほぼ同一面となる。

この実施の形態の入力装置１は、図１に示すように、操作ノブ６以外の部分が立方体のチップ状であり、リフロー半田工程で、基板などに実装して固定することが可能である。このとき、下部ケース２の底面にほぼ同一面に現れている４つの固定爪３５を、基板の金属膜の部分などに半田付けすることにより、入力装置１を基板上に強固に固定することができる。

前記リフロー半田工程において、下部ケース２の第１の側面２ａに現れている３個の検出端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、第２の側面２ｂに現れている３個の検出端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃが、基板表面に形成された導電パターンに半田付けされる。このとき、図１０（Ａ）に示すように、検出端子５２ａを電源供給パターンに接続し、検出端子５１ａを接地パターンに接続する。また、検出端子５１ｂと検出端子５２ｂをＸ出力パターンに接続し、検出端子５１ｃと検出端子５２ｃをＹ出力パターンに接続する。さらに、第３の側面２ｃに現れているスイッチ接続端子７１ｂと第４の側面２ｄに現れているスイッチ接続端子７２ｂが、基板表面のスイッチ検出パターンに半田付けされる。

この入力装置１では、操作ノブ６に傾き方向の押圧力を与えることで、Ｘ−Ｙ座標データなどを出力することができる。操作ノブ６に傾き方向の押圧力が作用すると、動作部材４では、第１のＸ方向変形部４３ａと第２のＸ方向変形部４３ｂ、ならびに第１のＹ方向変形部４４ａと第２のＹ方向変形部４４ｂの少なくとも１つに曲げ歪みが与えられ、この曲げ歪みが検出素子５３ｘ，５４ｘ，５３ｙ，５４ｙで検出される。

図８に示すように、操作突部４６と一体の第１のＸ方向突出部４７ａが、第１のＸ方向変形部４３ａの上に位置しているため、操作ノブ６に作用するＸ１方向への倒れ力により、第１のＸ方向変形部４３ａに大きな歪みを発生させることができる。これは、他の変形部４３ｂ，４４ａ，４４ｂにおいても同じである。

例えば、操作ノブ６によって操作突部４６に対しＸ１方向へ傾かせる押圧力が作用すると、第１のＸ方向変形部４３ａの背面に設けられた検出素子５３ｘに伸び方向の歪みが与えられ、第２のＸ方向変形部４３ｂの背面に設けられた検出素子５４ｘに縮み方向の歪みが与えられる。図１０（Ａ）に示す回路において、検出素子５３ｘと検出素子５４ｘに互いに逆極性の歪みが与えられると、検出素子５３ｘと検出素子５４ｘとの中間の電位が各検出素子５３ｘ，５４ｘの個々の抵抗値の変化に対してほぼ２倍変化する。この中間の電位の変化がＸ出力として与えられる。

これは、操作突部４６にＹ方向へ倒す押圧力が与えられたときも同じであり、検出素子５３ｙと検出素子５４ｙとに伸びと縮みの逆の歪みが与えられ、検出素子５３ｙと検出素子５４ｙの中間の電位が変化する。この電位の変化がＹ出力として得られる。このようにして出力されるＸ出力とＹ出力から座標入力データを生成することが可能である。

また、操作ノブ６がその軸方向に沿って垂直に押圧されると、操作ノブ６に一体に設けられた押圧突起６３が、操作部材４の軸芯穴４６ａ内を摺動し、押圧突起６３の下端により、図３と図４などに示される反転部材７３の反転部７３ａが反転して中央接点部７１ａに接触する。これにより中央接点板７１と外側接点板７２とが導通して、スイッチの切換え出力を検出することが可能である。

なお、前記実施の形態では、動作部材４の操作突部４６と一体に設けられた、第１のＸ方向突出部４７ａの先側部４７ａ１が曲面形状であり、他の突出部４７ｂ，４８ａ，４８ｂの先側部４７ｂ１，４８ａ１，４８ｂ１も曲面形状である。しかし、これら先側部４７ａ１，４７ｂ１，４８ａ１，４８ｂ１が角張った形状や、断面が台形の形状などであってもよい。

図１０（Ｂ）（Ｃ）は、動作部材４の底面４１に配置される検出素子の配線構造の他の実施の形態を示す回路図である。

図１０（Ｂ）に示す実施の形態では、動作部材４に６個の検出端子が設けられている。図１０（Ｂ）において実線で示す配線部が、動作部材４の底面４１に形成されている配線パターンであり、それぞれの配線パターンが検出端子に接続されている。図１０（Ｂ）において破線で示している配線部は、入力装置１の外側に設けられる配線パターンである。検出素子５４ｘの一端が接続されている接続端子と検出素子５３ｙの一端が接続されている接続端子とが、基板上で共に電源供給部に接続されている。また、検出素子５３ｘに接続された接続端子と検出素子５４ｙに接続された検出端子とが、基板上の接地部に接続されている。図１０（Ｂ）に示す回路パターンを備えることにより、動作部材４の底面４１での配線パターンの引き回し構造を簡単にできる。

図１０（Ｃ）に示す実施の形態では、動作部材４に８個の接続端子が設けられている。図１０（Ｃ）において実線で示す配線部が、動作部材４の底面４１に形成された配線パターンであり、それぞれの配線パターンは接続端子に接続されている。図１０（Ｃ）において破線で示している配線部は、入力装置１の外側に設けられる導電パターンである。

検出素子５４ｘが接続されている接続端子と検出素子５３ｘが接続されている接続端子とが入力装置１の外側で接続されて、Ｘ出力とされている。また検出素子５３ｙが接続されている検出端子と検出素子５４ｙとが入力装置１の外側で接続されて、Ｙ出力とされている。また、検出素子５４ｘの一端が接続されている接続端子と検出素子５３ｙの一端が接続されている接続端子とが、入力装置１の外側で電源供給部に接続されている。また、検出素子５３ｘに接続された接続端子と検出素子５４ｙに接続された検出端子とが、入力装置１の外側で接地部に接続されている。

図１０（Ｃ）に示す実施の形態では、それぞれの検出素子５３ｘ，５４ｘ，５３ｙ，５４ｙの両端が、検出端子に一対一の関係で接続されているため、動作部材４の底面４１での配線パターンの引き回しを簡単にできる。

本発明の実施の形態の入力装置を示す斜視図、実施の形態の入力装置を示す平面図、図２に示す入力装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、図２に示す入力装置をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図、図２に示す入力装置をＶ−Ｖ線で切断した断面図、入力装置を斜め上方から見た分解斜視図、入力装置を構成する操作ノブと上部ケースを斜め下側から見た分解斜視図、入力装置に設けられた動作部材の平面図、（Ａ）は実施の形態の入力装置に設けられた動作部材の配線の引き回し状態を示す底面図、（Ｂ）は比較例の動作部材の配線の引き回し状態を示す底面図、（Ａ）は実施の形態の入力装置の回路図、（Ｂ）ないし（Ｃ）は入力装置の他の構成を示す回路図、図１０（Ｄ）は比較例の回路図、

符号の説明

１入力装置
２下部ケース
３上部ケース
４動作部材
６操作ノブ
７スイッチ機構
２４収納凹部
３１押圧部
３２ ***部
３３開口部
３４保持片
３５固定爪
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ固定部
４３ａ第１のＸ方向変形部
４３ａ１基端
４３ａ２先端
４３ｂ第２のＸ方向変形部
４４ａ第１のＹ方向変形部
４４ｂ第２のＹ方向変形部
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ貫通穴
４６操作突部
４６ａ軸芯穴
４７ａ第１のＸ方向突出部
４７ｂ第２のＸ方向突出部
４８ａ第１のＹ方向突出部
４８ｂ第２のＹ方向突出部
４７ａ１，４７ｂ１，４８ａ１，４８ｂ１先側部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ検出端子
５１ａ１，５１ｂ１，５１ｃ１導電部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ検出端子
５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１導電部
５３ｘ，５３ｙ，５４ｘ，５４ｙ検出素子
６１操作本体部
６３押圧突起
６４嵌合凹部
７１中央接点板
７２外側接点板
７３反転部材

Claims

操作突部が一体に形成された動作部材に、前記操作突部を挟んで第１のＸ方向変形部と第２のＸ方向変形部とが形成され、前記操作突部を挟んで第１のＹ方向変形部と第２のＹ方向変形部とが形成されて、
前記第１のＸ方向変形部に第１のＸ方向検出素子が、前記第２のＸ方向変形部に第２のＸ方向検出素子が、前記第１のＹ方向変形部に第１のＹ方向検出素子が、前記第２のＹ方向変形部に第２のＹ方向検出素子が、それぞれ取り付けられており、
前記動作部材には、前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に電力を与え、且つ前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に電力を与える電力供給用の第１の導電部と第２の導電部、および前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子との中間からＸ出力を得るためのＸ出力用の導電部と、前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子との中間からＹ出力を得るためのＹ出力用の導電部とが設けられており、
前記Ｘ出力用の導電部と前記Ｙ出力用の導電部がそれぞれ２個設けられて、前記動作部材には、それぞれのＸ出力用の導電部を前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に個別に接続する配線パターンと、それぞれのＹ出力用の導電部を前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に個別に接続する配線パターンとが設けられていることを特徴とする入力装置。
操作突部が一体に形成された動作部材に、前記操作突部を挟んで第１のＸ方向変形部と第２のＸ方向変形部とが形成され、前記操作突部を挟んで第１のＹ方向変形部と第２のＹ方向変形部とが形成されて、
前記第１のＸ方向変形部に第１のＸ方向検出素子が、前記第２のＸ方向変形部に第２のＸ方向検出素子が、前記第１のＹ方向変形部に第１のＹ方向検出素子が、前記第２のＹ方向変形部に第２のＹ方向検出素子が、それぞれ取り付けられており、
前記動作部材には、前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子に電力を与え、且つ前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子に電力を与える電力供給用の第１の導電部と第２の導電部、および前記第１のＸ方向検出素子と前記第２のＸ方向検出素子との中間からＸ出力を得るためのＸ出力用の導電部と、前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子との中間からＹ出力を得るためのＹ出力用の導電部とが設けられており、
前記第１の導電部と前記第２の導電部がそれぞれ２個設けられて、前記動作部材には、それぞれの第１の導電部を一方の前記Ｘ方向検出素子と一方の前記Ｙ方向検出素子に個別に接続する配線パターンと、それぞれの第２の導電部を他方の前記Ｘ方向検出素子と他方の前記Ｙ方向検出素子に個別に接続する配線パターンとが設けられていることを特徴とする入力装置。
前記配線パターンは、前記動作部材の面にパターン形成されている請求項１または２記載の入力装置。
前記動作部材が合成樹脂で形成されて、この動作部材に金属板で形成された端子が複数個取り付けられており、それぞれの前記導電部は前記端子と一体に形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
前記動作部材には、４つの貫通穴が形成されて、前記第１のＸ方向変形部と前記第２のＸ方向変形部および前記第１のＹ方向変形部と前記第２のＹ方向変形部が、前記貫通孔に両側から挟まれて形成されており、前記配線パターンは、前記第１のＸ方向検出素子および前記第２のＸ方向検出素子および前記第１のＹ方向検出素子と前記第２のＹ方向検出素子と共に、前記第１のＸ方向変形部と前記第２のＸ方向変形部および前記第１のＹ方向変形部と前記第２のＹ方向変形部に設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。