JP5262254B2 - アナログポインティングキー構造 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話端末、ＰＤＡ、ゲームコントローラ等の電子機器の操作装置に用いて好適なアナログポインティングキー構造に関するものである。

従来、周知のように、剛体キートップと、表面に前記剛体キートップが固定され、前記剛体キートップを囲繞する位置に前記表面に沿った方向に前記剛体キートップが変位することを許容し、かつ、該変位を復元可能な弾性復帰部が設けられた支持部材と、該支持部材に固定されて前記剛体キートップを囲繞し、かつ、前記剛体キートップと前記弾性復帰部との間に位置するリング状磁石部材と、前記剛体キートップと連動する前記リング状磁石部材の変位による磁束密度の変化を検出する磁気センサとを備えたアナログポインティングキー構造が知られている。

例えば、下記特許文献１には、キートップと、操作面側となる表面に前記キートップが固着され、裏面に該裏面と対向する基板の接点入力部を押込む押し子を有する支持部材と、押し子を中央として該押し子の側方位置で支持部材に固定する磁石と、キートップの側方移動に伴う磁石の連動で生ずる磁束密度の変化を検出する磁気センサと、磁石と押し子との間にキートップの押込み操作によって押込み操作方向での変位を許容する弾性可撓部を設けたアナログポインティングキー構造が開示されている。
特開２００７−１２５９１号公報

ところで、上記特許文献１に開示されるアナログポインティングキー構造では、支持部材のみによってキートップの動作を規定するので、例えば、キートップの押し込み操作をするとキートップに押込み操作方向の変位が即座に復元しなかったり、キートップと連動する磁石の反応性が悪くなったりするという問題があった。すなわち、このような操作性が低いアナログポインティングキー構造では、実用性に乏しいという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は操作性が良好で実用性に優れた薄型のアナログポインティングキー構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
アナログポインティングキー構造に係る第一の解決手段として、剛体キートップと、表面に前記剛体キートップが固定され、前記剛体キートップを囲繞する位置の少なくとも一部に前記表面に沿った方向に前記剛体キートップが変位することを許容し、かつ、該変位を復元可能な弾性復帰部が設けられた支持部材と、該支持部材に固定されて前記剛体キートップを囲繞し、かつ、少なくともその一部が前記剛体キートップと前記弾性復帰部との間に位置するリング状磁石部材と、前記剛体キートップと連動する前記リング状磁石部材の変位による磁束密度の変化を検出する磁気センサとを備えたアナログポインティングキー構造において、前記支持部材の裏面に固定されて、前記支持部材の厚さ方向に前記剛体キートップが変位することを許容し、かつ、該変位を復元可能な弾性部材を備える、という手段を採用する。
これにより、剛体キートップの動作の一部を弾性部材で規定することができる。また、剛体キートップとリング状磁石とが支持部材の厚さ方向において重ならない配置となる。

また、アナログポインティングキー構造に係る第二の解決手段として、上記第一の解決手段において、前記弾性部材は、前記支持部材の表面に沿った方向において前記剛体キートップと前記リング状磁石部材とを位置決めする、という手段を採用する。
これにより、支持部材の表面に沿った方向において剛体キートップとリング状磁石部材との相対的な位置関係が不変のものとなる。

また、アナログポインティングキー構造に係る第三の解決手段として、上記第一又は第二の解決手段において、前記支持部材の表面側に位置し、前記剛体キートップを露出させる貫通孔が設けられたトップカバーが備えられると共に前記リング状磁石部材が前記支持部材の表面側に設けられ、前記トップカバーと前記リング状磁石部材との間に前記リング状磁石部材を覆う円環状被覆部材を備える、という手段を採用する。
これにより、剛体キートップを支持部材の表面に沿った方向にスライド操作してもトップカバーの貫通孔からリング状磁石部材が露出しない。

また、アナログポインティングキー構造に係る第四の解決手段として、上記第一から第三のうちいずれかの解決手段において、前記支持部材の裏面側に位置する基板と、前記支持部材と前記基板との間に位置すると共に前記基板に電気的に接続されて前記剛体キートップの変位に基づいて前記基板に電気信号を供給するスイッチシートとを備え、前記磁気センサは、前記支持部材の厚さ方向において前記剛体キートップと重ならないように前記基板に配置されている、という手段を採用する。
これにより、支持部材の厚さ方向において磁気センサと剛体キートップとが重ならない配置となる。

また、アナログポインティングキー構造に係る第五の解決手段として、上記第四の解決手段において、前記基板を収容する基板収容凹部と該基板収容凹部の底面から該底面と交差する方向に突設された突起部と該基板収容凹部を囲繞し前記トップカバーが貼付されたトップカバー貼付面とが設けられた板金が樹脂と一体成型されたフロントケースを備え、前記弾性部材は、前記突起部に接触して前記剛体キートップの前記支持部材の表面に沿った方向の可動範囲を制限する、という手段を採用する。
これにより、剛体キートップの可動範囲が調整され、また、剛体キートップのスライド操作に伴って支持部材に負荷が生じない。

また、アナログポインティングキー構造に係る第六の解決手段として、上記第五の解決手段において、前記磁気センサが前記基板収容凹部の底面と対向する前記基板のセンサ実装面に設けられると共に前記板金に前記支持部材の厚さ方向において前記磁気センサと重なる位置に磁気センサ逃げ孔が設けられ、該磁気センサ逃げ孔に前記磁気センサを収容する、という手段を採用する。
これにより、該磁気センサ逃げ孔に前記磁気センサが収容される。

本発明に係るアナログポインティングキー構造によれば、剛体キートップの動作を支持部材のみならず、剛体キートップの動作の一部を弾性部材で規定することができるので、例えば、剛体キートップに対する押し込み操作による変位を即座に復元させたり、剛体キートップとリング状磁石部材との位置関係を規定したりことができる。
また、剛体キートップとリング状磁石部材とが支持部材の厚さ方向において重ならない配置となるので、設計の自由度を向上させて薄型化を図ることができる。
従って、操作性が良好で実用性に優れた薄型のアナログポインティングキー構造を提供することができる。

また、弾性部材が剛体キートップとリング状磁石部材とを位置決めするものでは、支持部材の表面に沿った方向において剛体キートップとリング状磁石部材との相対的な位置関係が不変のものとなるので、剛体キートップをスライド操作するとリング状磁石部材も同一の変位量でスライドし、反応性を向上させて操作性を良好なものとすることができる。

また、円環状被覆部材を備えるものでは、剛体キートップを支持部材の表面に沿った方向にスライド操作してもトップカバーの貫通孔からリング状磁石部材が露出しないので、塵等がリング状磁石部材に吸着して操作性が悪化することを防止することができる。

また、磁気センサが厚さ方向において剛体キートップと重ならないように基板に配置されているものでは、支持部材の厚さ方向において磁気センサと剛体キートップとが重ならない配置となるので、操作性を良好に保持した状態で設計の自由度を向上させて、さらに薄型化を図ることができる。

また、弾性部材が突起部に接触して剛体キートップの前記前記支持部材の表面に沿った方向の可動範囲を制限するものでは、剛体キートップの可動範囲が調整され、また、剛体キートップのスライド操作に伴って支持部材に負荷が生じないので、良好な操作性に適合するように可動範囲を設定することができると共に支持部材の劣化に伴う操作性の悪化を防止することができる。

また、磁気センサ逃げ孔に磁気センサを収容するものでは、磁気センサ逃げ孔に磁気センサが収容されるので、さらに薄型化を図ることが可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るアナログポインティングキー構造Ａの分解斜視図である。
図１に示すように、アナログポインティングキー構造Ａは、シート状に形成されたキーシート１と、メタルドームシート１４と、フレキシブル基板１６とが重ねられて、これをフロントケース２４に装着することにより概略構成されている。なお、フロントケース２４は、板金１９と樹脂とが一体的に成型されたものであるが、図１においては理解容易のために板金１９を独立のものとして図示している。

図２は、キーシート１の分解斜視図であり、図３は、図２とは反対側から見たキーシート１の外観斜視図であり、図４は、アナログポインティングキー構造Ａの一部断面図である。
図２に示すように、キーシート１は、トップカバー２と、トップキーラバー１３と（図３参照）、決定キートップ３と、決定キーラバー６と、ストッパープレート１０と、リング状磁石部材５と、目隠しプレート４とを備えている。

トップカバー２は、シート状に成型された部材であり、円孔２ａと複数の略湾状孔２ｂとを備えている。円孔２ａは、決定キートップ３が露出するように構成されており、複数の略湾状孔２ｂは、トップカバー２の厚さ方向に押下及び復帰可能なボタン２ｃを構成している。

トップキーラバー１３は、図３に示すように、ゴム状弾性体からなり、トップカバー２と略同大に成型された部材である。このトップキーラバー１３は、トップカバー２に貼付されており、該貼付面と反対側の面には、ボタン２ｃと対応する位置に複数のボタン押し子１３ｃが突設されている。

決定キートップ３は、図２に示すように、硬質樹脂を略円盤形状に成型した部材であり、操作者の指等と接触して操作を直接的に受ける。この決定キートップ３は、接着剤で決定キーラバー６に貼付されている。

決定キーラバー６は、ゴム状弾性体を略円盤形状に成型した部材であり、円形貼付部７と、リング状磁石固定部９と、環状蛇腹部８と、環状固定部８ａを備えている。
円形貼付部７は、決定キートップ３が貼付されている円形平面７ａを備えており、決定キーラバー６の中央部に成型されている。
リング状磁石固定部９は、円形平面７ａから決定キーラバー６の厚さ方向に窪んで同方向の断面が略Ｕ字状に成型された部位であり、円形貼付部７を囲繞する位置に環状に成型されている。
環状蛇腹部８は、決定キーラバー６の厚さ方向の断面が蛇腹状に成型された部位であって、リング状磁石固定部９を囲繞する位置に環状に成型された部位である。この環状蛇腹部８は、円形平面７ａに沿って作用する荷重を受けたときに弾性変形をすることができるようになっている。
環状固定部８ａは、円環状に成型された部位であり、環状蛇腹部８を囲繞すると共に決定キーラバー６の周縁を構成している。この環状固定部８ａは、トップカバー２の円孔２ａの周縁に接着材で固着されている。

リング状磁石部材５は、円環状の永久磁石からなり、リング状磁石固定部９に収容かつ固定されている。このリング状磁石部材５は、図２及び図４に示すように、その内径がトップカバー２の円孔２ａの径よりも小さく形成されると共にその外径が円孔２ａの径よりも大きく形成されている。また、このリング状磁石部材５の外径と内径は、その差が決定キートップ３のスライド可能な長さよりも大きく構成されている。

ストッパープレート１０は、図２示すように、略円盤形状に形成された部材であり、中央に位置する押し子部１１と、この押し子部１１を囲繞するバネ部１２と、この押し子部１１を囲繞するように環状に形成された外環固定部１２ａとを備えている。
押し子部１１は、略円盤形状に形成されたものであり、図３に示すように、メタルドームシート１４の方向（図１参照）に形成された押し子円面１１ａと、この押し子円面１１ａの中央からメタルドームシート１４の方向に突設されたキートップ押し子１１ｂとを備えている。この押し子部１１は、図４に示すように、押し子円面１１ａと反対側に形成される荷重受面１１ｃが、決定キーラバー６における円形貼付部７の円形平面７ａの反対側に形成される裏面７ｂに固着されている。

バネ部１２は、図２に示すように、押し子部１１を囲繞するように配置されており、押し子部１１と外環固定部１２ａとを接続している。このバネ部１２は、決定キートップ３の押下時には撓み、クリック感に影響の出ない撓み荷重に設定されると共に、決定キートップ３のスライド操作によって厚さ方向と直交する方向に荷重が加わっても容易に変形がなされないように設定されている。
外環固定部１２ａは、円環状に形成されたものであり、図４に示すように、バネ部１２に接続されると共に、メタルドームシート１４と対向するリング状磁石固定部９の固着面９ａに固着されている。

目隠しプレート４は、図２に示すように、略円環状の部材であり、決定キートップ３の径と略同一の内径とリング状磁石部材５の外径と略同一の外径とを有する。この目隠しプレートは、リング状磁石部材５のトップカバー２側に形成された円環平面４ａに貼付されている。すなわち、図４に示すように、トップカバー２の円孔２ａから露出するリング状磁石部材５の内周側の一部を被覆して、上方からリング状磁石部材５が視認されないようにしている。

図１に戻って、メタルドームシート１４は、略矩形状に形成されたものであり、スイッチングの機能を有するメタルドームを各ボタン２ｃ（各ボタン押し子１３ｃ）と決定キートップ３（キートップ押し子１１ｂ）との位置に応じて配列させたものである。
このメタルドームシート１４には、断面矩形となった八つのシート逃げ孔１５が、決定キートップ３を囲繞するように、周状に等間隔で設けられている。このメタルドームシート１４は、フレキシブル基板１６に貼付されている。

フレキシブル基板１６は、略矩形状に形成されたものであり、複数の電子部品が実装されている。この実施形態では、リング状磁石部材５によって作用する磁力を検出するホール素子１７がフレキシブル基板１６のフロントケース２４側に実装されている。具体的には、四つのホール素子１７が決定キートップ３を囲繞するように周状に等間隔で設けられている。
また、このフレキシブル基板１６には、シート逃げ孔１５と同大同形状に形成された八つの基板逃げ孔１８が、四つのホール素子１７を囲繞するように、シート逃げ孔１５に対応する位置に周状に等間隔に設けられている。このようなフレキシブル基板１６は、フロントケース２４に収容・固着されている。

フロントケース２４は、インサート板金１９を樹脂と一体的にインサート成型したものである。
インサート板金１９は、キーシート貼付面２３と、このキーシート貼付面２３から窪んで形成されてフレキシブル基板１６を収容するフレキシブル基板収容部２０と、このフレキシブル基板収容部２０の底面２０ａに形成された四つのホール素子逃げ孔２１及び周状に突設された八つの突起部２２とを備えている。

ホール素子逃げ孔２１は、フレキシブル基板収容部２０に収容されたフレキシブル基板１６に実装された四つのホール素子１７の位置に対応して周状に四つ形成されており、図４に示すようにホール素子１７を収容している。
突起部２２は、図２に示すように、底面２０ａにおいて、四つのホール素子１７を囲繞するように周状に、略直交方向に突出して形成されたものであり、シート逃げ孔１５と基板逃げ孔１８とを挿通している（図５参照）。
このような構成により、フレキシブル基板収容部２０の底面２０ａにフレキシブル基板１６が貼付されている。

次に、上記の構成からなるアナログポインティングキー構造Ａの動作について、図を用いて説明する。図５は、図４とは異なる箇所におけるアナログポインティングキー構造Ａの断面図である。
まず、図５に示すように、操作者が適度な荷重を加えて決定キートップ３を厚さ方向と直交する方向（決定キーラバー６の表面６ａに沿った方向）にスライド移動させると、決定キーラバー６における環状蛇腹部８のうち、スライド方向の環状蛇腹部８が縮小し、スライド方向と反対方向の環状蛇腹部８が伸長する。この際、リング状磁石部材５は、ストッパープレート１０を介して決定キートップ３と連動して、決定キートップ３と同様の変位量だけ同方向にスライド移動する。

リング状磁石部材５がスライド移動するとリング状磁石部材５と四つのホール素子１７（図４参照）の相対的な位置関係が変化し、リング状磁石部材５と各ホール素子１７の厚さ方向のオーバーラップ量が変化するため、四つのホール素子１７で差磁束を検出し、決定キートップ３の位置が読み取られる。すなわち、ホール素子１７は、このリング状磁石部材５の位置に基づいた磁束密度を検知信号としてフレキシブル基板１６に供給する。

決定キートップ３をさらに同方向にスライド移動させていくとストッパープレート１０の周縁が突起部２２に突き当たって、突起部２２が決定キートップ３の可動範囲を制限する。この際にも、ホール素子１７は、この変位量に応じた検知信号をフレキシブル基板１６に供給し続ける。また、ストッパープレート１０の周縁が突起部２２に突き当たる位置まで決定キートップ３をスライド移動させたとしても、リング状磁石部材５は目隠しプレート４により被覆されており、上方から視認されない。

操作者が荷重を取り除くと、環状蛇腹部８による復帰弾性力により環状蛇腹部８の変形が復元されると共に決定キートップ３の位置が基準の位置に復帰する。

一方、操作者が厚さ方向に決定キートップ３を押し込み操作すると、円形貼付部７の周縁及びバネ部１２が厚さ方向に撓み、決定キー押し子１１ｂが厚さ方向に変位する。この際、この押し込み操作は、クリック感に影響のない良好なものである。
そして、この決定キー押し子１１ｂの変位をメタルドームシート１４が検知すると、メタルドームシート１４が押下信号をフレキシブル基板１６に供給する。

操作者が押し込み操作を止めるとバネ部１２の復帰弾性力により、決定キートップ３の変位がすばやく解消されて基準の位置に戻る。操作者は、決定キートップ３の厚さ方向の変位が解消された状態で、上記と同様に再度決定キートップ３をスライド操作する。この際、決定キートップ３の厚さ方向の変位が解消されているので、スライド操作に伴って決定キートップ３のキートップ押し子１１ｂがメタルドームシートに干渉することはない。

以上説明した通り、アナログポインティングキー構造Ａによれば、ストッパープレート１０を備えて、決定キートップ３を押し込み操作しても押し込み操作を止めると決定キートップ３の変位がすばやく解消されて即座に基準の位置に戻る。そして、次の押し込み操作又はスライド操作が即座に行われる。

以上説明したように、本発明に係るアナログポインティングキー構造Ａによれば、決定キートップ３の動作を決定キーラバー６のみならず、決定キートップ３の動作の押し込み操作をストッパープレート１０で規定することができるので、決定キートップ３に対する押し込み操作による変位を即座に復元させることができる。
また、スライド方向における決定キートップ３とリング状磁石部材５との位置関係を規定するので、決定キートップ３をスライド操作するとリング状磁石部材５も同一の変位量でスライドし、リング状磁石部材５の反応性を向上させることができる。

また、決定キーラバー６が突起部２２に接触して決定キーラバー６の表面６ａに沿った方向の可動範囲を制限するものでは、決定キートップ３の可動範囲が調整され、また、決定キートップ３のスライド操作に伴って決定キーラバー６に負荷が生じないので、良好な操作性に適合するように可動範囲を設定することができると共に決定キーラバー６の劣化に伴う操作性の悪化を防止することができる。
また、目隠しプレート４を備えるものでは、決定キートップ３を決定キーラバー６の表面に沿った方向にスライド操作してもトップカバーの貫通孔からリング状磁石部材が露出しないので、塵等がリング状磁石部材に吸着して操作性が悪化することを防止することができる。
すなわち、操作性を良好なものとすることができる。

また、決定キートップ３とリング状磁石部材５とが決定キーラバー６の厚さ方向において重ならない配置となるので、設計の自由度を向上させて薄型化を図ることができる。

また、ホール素子１７が厚さ方向において決定キートップ３と重ならないようにフレキシブル基板１６に配置されているものでは、決定キーラバー６の厚さ方向においてホール素子１７と決定キートップ３とが重ならない配置となるので、操作性を良好に保持した状態で設計の自由度を向上させて、さらに薄型化を図ることができる。

また、ホール素子逃げ孔２１にホール素子１７を収容するものでは、磁気センサ逃げ孔２１にホール素子１７が収容されるので、さらに薄型化を図ることが可能となる。
従って、操作性が良好で実用性に優れた薄型のアナログポインティングキー構造Ａを提供することができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、決定キートップ３の形状は略円盤形状のとしたが、他の形状にしてもよい。また、その材質は、硬質樹脂に限られず、金属等で構成してもよい。

また、上述した実施の形態では、磁気センサとしてホール素子１７を用いたが、ホールＩＣ、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ＩＣ等であってもよい。

本発明の実施形態において、アナログポインティングキー構造Ａの分解斜視図である。 本発明の実施形態において、キーシート１の分解斜視図である。 本発明の実施形態において、図２とは反対側から見たアナログポインティングキー構造Ａの外観斜視図である。 本発明の実施形態において、キーシート１の一部断面図である。 本発明の実施形態において、図４とは異なる箇所におけるアナログポインティングキー構造Ａの断面図である。

符号の説明

２…トップカバー
２ａ…円孔（貫通孔）
３…決定キートップ（剛体キートップ）
４…目隠しプレート（円環状被覆部材）
５…リング状磁石部材
６…決定キーラバー（支持部材）
６ａ…表面
８…環状蛇腹部（弾性復帰部）
１０…ストッパープレート（弾性部材）
１４…メタルドームシート（スイッチシート）
１６…フレキシブル基板（基板）
１７…ホール素子（磁気センサ）
１９…板金
２０…基板収容部（基板収容凹部）
２０ａ…底面
２１…ホール素子逃げ孔（磁気センサ逃げ孔）
２４…フロントケース
Ａ…アナログポインティングキー構造

Claims (4)

1. 剛体キートップと、
   表面に前記剛体キートップが固定され、前記剛体キートップを囲繞する位置の少なくとも一部に前記表面に沿った方向に前記剛体キートップが変位することを許容し、かつ、該変位を復元可能な弾性復帰部が設けられた支持部材と、
   該支持部材に固定されて前記剛体キートップを囲繞し、かつ、少なくともその一部が前記剛体キートップと前記弾性復帰部との間に位置するリング状磁石部材と、
   前記剛体キートップと連動する前記リング状磁石部材の変位による磁束密度の変化を検出する磁気センサとを備えたアナログポインティングキー構造において、
   前記支持部材の裏面に固定されて、前記支持部材の厚さ方向に前記剛体キートップが変位することを許容し、かつ、該変位を復元可能な弾性部材を備え、
   前記支持部材の裏面側に位置する基板と、前記支持部材と前記基板との間に位置すると共に前記基板に電気的に接続されて前記剛体キートップの変位に基づいて前記基板に電気信号を供給するスイッチシートとを備え、
   前記磁気センサは、前記支持部材の厚さ方向において前記剛体キートップと重ならないように前記基板に配置され、
   前記基板を収容する基板収容凹部と該基板収容凹部の底面から該底面と交差する方向に突設された突起部と該基板収容凹部を囲繞しトップカバーが貼付されたトップカバー貼付面とが設けられた板金が樹脂と一体成型されたフロントケースを備え、
   前記弾性部材は、前記突起部に接触して前記剛体キートップの前記支持部材の表面に沿った方向の可動範囲を制限することを特徴とするアナログポインティングキー構造。
2. 前記弾性部材は、前記支持部材の表面に沿った方向において前記剛体キートップと前記リング状磁石部材とを位置決めすること特徴とする請求項１に記載のアナログポインティングキー構造。
3. 前記支持部材の表面側に位置し、前記剛体キートップを露出させる貫通孔が設けられたトップカバーが備えられると共に前記リング状磁石部材が前記支持部材の表面側に設けられ、
   前記トップカバーと前記リング状磁石部材との間に前記リング状磁石部材を覆う円環状被覆部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアナログポインティングキー構造。
4. 前記磁気センサが前記基板収容凹部の底面と対向する前記基板のセンサ実装面に設けられると共に前記板金に前記支持部材の厚さ方向において前記磁気センサと重なる位置に磁気センサ逃げ孔が設けられ、該磁気センサ逃げ孔に前記磁気センサを収容することを特徴とする請求項１に記載のアナログポインティングキー構造。

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