JP2007080279A5 - - Google Patents

Description

電子機器に用いるトラックボール装置

本発明は、操作体への所定操作によって各種入力操作が可能な入力装置としてなる、電子機器に用いるトラックボール装置に関するものである。

近年、各種入力操作用の入力装置を備えた電子機器は、目覚ましく普及している。

このような従来の電子機器について、図１１を用いて以下に説明する。

図１１は従来の電子機器の要部斜視図であり、同図において、１は入力装置で、その端子部２が使用電子機器の配線板３の所定位置に半田付けによって電気的かつ機械的に接続されている。

この入力装置１は、上方側に突出または露出状態の操作体４を有し、操作する人の手や指がこの操作体４に触れることによって操作体４が所定の方向に操作され、上記所定操作に対応した電気信号を出力させるものである。

そして、この電気信号は、半田付けによって電子機器の配線板３に電気的に接続された端子部２を通じて電子機器のマイクロコンピュータ（図示せず）等に伝達され、その信号に合わせて電子機器は所定の機能を作動させる。

そして、５は、電子機器の上ケースとなる筐体で、入力装置１の操作体４を挿通可能な開口部５Ａを備え、その開口部５Ａから入力装置１の操作体４のみが筐体５上面側に突出または露出するようにして、上記入力装置１を固定した配線板３上に配設されている。

このように構成された従来の入力装置１を備えた電子機器は、筐体５から上方側に突出または露出した入力装置１の操作体４に対して所定操作をすることによって、電子機器の各種機能を作動させることができるものであった。

しかしながら上記従来の電子機器では、入力装置１が故障し、その入力装置１の交換が必要な場合には、電子機器の筐体５を開いて配線板３を取り出し、半田付けで接続された入力装置１の端子部２を配線板３から外して、故障した入力装置１を取り除いた後に、正常に作動する新しい入力装置（図示せず）を配線板３に半田付けで電気的かつ機械的に取り付け、もとの状態に組み合わせなければならず、非常に手間がかかるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、使用電子機器の筐体内の配線板を取り出すことなく、故障頻度の高い機構的に動く部位を容易に交換することができる構成とされた、電子機器に用いるトラックボール装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、操作体としてのボールの下方外周位置に、磁石付きの四本のローラが部品用ケース内に上面視矩形状でそれぞれ回転可能に支持された構成の機構構成部と、上記ボールへの回転操作で対応する上記ローラが回転された際、そのローラと共廻りする上記磁石の磁気変化を検出するための磁気検出素子が配された配線板構成部とからなり、上記ボールは、非操作時に一端が上記部品用ケースに固定された片持ち状の板ばねの他端部によって上方に押し上げられて上記各ローラと上記ボールとの間に所定隙間があいた状態で維持され、上記ボールへの回転操作時においては対応する方向に上記ボールが移動して上記対応するローラに当接しそのローラが回転されることを特徴とする電子機器に用いるトラックボール装置としたものであり、トラックボール装置において、故障頻度の高い機構的に動く部分を含む機構構成部のみの交換が可能である上、非操作時においてはボールの不用意な回転が防止され、回転操作時においては対応する方向のローラがボール操作と連動して回転し所定出力が得られるものにできるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、配線板構成部にボールへの押し下げ操作で作動されるスイッチをさらに配して、上記ボールへの押し下げ操作に伴って、非操作時に上記ボールを上方に押し上げている片持ち状の板ばねの他端部が上記ボールと共に下方側に移動し、その板ばねの下面で上記スイッチの作動がなされる構成としたものであり、非操作時において上記ボールを上方に押し上げている板ばねを利用した構成のため、追加部品など少なくスイッチ付きのものとして構成できるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、故障頻度の高い機構的に動く部分を含む機構構成部のみの交換が可能である上、非操作時においてはボールの不用意な回転が防止され、回転操作時においては対応する方向のローラがボール操作と連動して回転し所定出力が得られる、電子機器に用いるトラックボール装置を実現できるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による電子機器の分解斜視図、図２は同主要部材となる蓋状カバーを取り付ける際の筐体内側から観た状態を示す概念図である。

同図において、１１は、上面視略正方形状で樹脂製の部品用ケース１２内に信号生成第一手段１３が設けられた入力装置で、この入力装置１１は、電子機器の上ケースとなる筐体１４に組み込まれるものである。

そして、この筐体１４には、入力装置１１の部品用ケース１２を位置決めして嵌め込める大きさの開口部１５が設けられている。

この開口部１５は、筐体１４の上面側に相当する部分が、部品用ケース１２の外形よりも大きい径に設けられた円形開口穴部１５Ａとなり、その下方が円形開口穴部１５Ａと同一中心位置で部品用ケース１２の外形に合わせて設けられた方形開口孔部１５Ｂ、およびその方形開口孔部１５Ｂの各辺の中央位置に外方側に突出形成された保持用開口孔部１５Ｃから構成されている。

なお、保持用開口孔部１５Ｃは、後述する蓋状カバー１９との組み合わせの関係で、その外周面を繋ぐ仮想線が、円形開口穴部１５Ａと同一かそれより小さい相似の円弧となるように構成することが好ましい。

そして、この円形開口穴部１５Ａ下方には、方形開口孔部１５Ｂと保持用開口孔部１５Ｃとによって筐体１４の残部部分が形成されることとなり、その残部部分は、筐体１４の上面よりも低い位置の平坦で同一高さの段部１５Ｄとなっている。

そして、筐体１４の開口部１５の底部に相当する筐体１４内の位置には、配線板１６等の内部部材が配されている。

この内部部材である配線板１６には、入力装置１１に設けられた信号生成第一手段１３と組み合わされることによって機能して所定の出力を生ずる信号生成第二手段１７が配設されている。

この信号生成第二手段１７を構成する素子は、端子部１８を有し、その端子部１８は、配線板１６に半田付けによって接続されている。

そして、１９は、円形開口穴部１５Ａを塞ぐ蓋状カバーであり、円形開口穴部１５Ａの径より少し小径で、その中央に貫通孔２０Ａを有する円形リング状の平板部２０と、平板部２０下面の外周部から下方に突出した四ヶ所のＬ形柱状部２１〜２４からなり、このＬ形柱状部２１〜２４の平板部２０に連結していない方の水平部２５〜２８の外側面には凹溝２９〜３２がそれぞれ設けられている。

また、このＬ形柱状部２１〜２４は、蓋状カバー１９下面に等角度ピッチで設けられ、水平部２５〜２８は、開口部となる先端方向が同一方向に合わせて設けられている。

さらに、その水平部２５〜２８のそれぞれの長さは、開口部１５の保持用開口孔部１５Ｃの長さ寸法よりも短く構成されている。

そして、上記入力装置１１は、筐体１４の開口部１５の方形開口孔部１５Ｂ内に嵌め込まれて位置決めされ、その後、筐体１４の上方から、Ｌ形柱状部２１〜２４を、対応する開口部１５の保持用開口孔部１５Ｃにそれぞれ挿入するようにして蓋状カバー１９を装着し、円形リング状の平板部２０下面を段部１５Ｄ上に当接させた状態で、蓋状カバー１９を時計回り方向に回転させて蓋状カバー１９のＬ形柱状部２１〜２４の水平部２５〜２８を筐体１４の段部１５Ｄ下面に引っ掛け、蓋状カバー１９を筐体１４に取り付け固定する。

また、この蓋状カバー１９の時計回り方向への回転に伴って、蓋状カバー１９のＬ形柱状部２１〜２４の外側面に設けられた凹溝２９〜３２は、筐体１４内に設けられた凸部３３〜３６と各々嵌合して、嵌合した後は蓋状カバー１９に反時計回り方向の小さな力が作用しても、簡単に蓋状カバー１９が回転して外れることのないようになっている。

なお、蓋状カバー１９が筐体１４に固定された状態で、両者の上面位置が面一状態になるように、平板部２０の厚みと円形開口穴部１５Ａの深さを設定しておくと外観上で見栄えのよいものとなる。

そして、上記状態で蓋状カバー１９が筐体１４に固定された際に、入力装置１１は、側方位置が筐体１４の段部１５Ｄの側壁で規制され、上下方向では配線板１６と蓋状カバー１９によって挟み込まれて固定状態になる。

このように本発明においては、筐体１４に蓋状カバー１９を装着固定するのみで入力装置１１を容易に取り付けることができる。

次に、このように入力装置１１が装着された電子機器の動作について説明する。

まず、この入力装置１１の操作体となる操作部１１Ａを手や指等により操作すると、その操作部１１Ａと連動して信号生成第一手段１３が作動し、これと組み合わされて機能する筐体１４内の配線板１６に配設された信号生成第二手段１７が作動し、この信号生成第二手段１７の端子部１８からの所定出力が配線板１６の所定パターンを介してマイクロコンピュータ（図示せず）に伝達され、その信号に合わせて該電子機器は所定機能を作動させる。

その入力装置１１の操作部１１Ａへの操作を中断すると、信号生成第一手段１３の作動が停止すると共に、信号生成第二手段１７も停止して、その出力信号が発生しない状態に戻る。

このように本発明によるものは、入力装置１１の操作部１１Ａへの操作性や電子機器自身の応答性は、従来と同等なものである。

また、本実施の形態による電子機器において、入力装置１１を交換する場合には、まず蓋状カバー１９を反時計回り方向に所定以上の大きさの力、すなわちＬ形柱状部２１〜２４の凹溝２９〜３２に嵌合している各凸部３３〜３６が外れる大きさの力を加えて回転させ、筐体１４の段部１５Ｄの下面に引っ掛けてあるＬ形柱状部２１〜２４の水平部２５〜２８をそれぞれ保持用開口孔部１５Ｃ内の位置に戻し、蓋状カバー１９を筐体１４から上方に取り外す。

次に、筐体１４の方形開口孔部１５Ｂに位置決め装着されている入力装置１１を取り出してから正常に作動する新しい入力装置（図示せず）を筐体１４の方形開口孔部１５Ｂに嵌め込む。

そして、再度上記に説明したように、蓋状カバー１９を筐体１４の開口部１５に対して挿入し、その後、時計回り方向に回転させて蓋状カバー１９の各Ｌ形柱状部２１〜２４の水平部２５〜２８を段部１５Ｄの下面にそれぞれ引っ掛けると共に、その外側面の凹溝２９〜３２に各凸部３３〜３６を嵌合させることにより、筐体１４の段部１５Ｄ、配線板１６および蓋状カバー１９で新しい入力装置を固定状態とする。

特に、通常の電子機器においては、操作部１１Ａを操作することによって機構的に動作する部分を含む入力装置１１の故障頻度が高いことは周知であるが、本発明によるものは、上記に説明したように、入力装置１１が容易に交換できるものである。

なお、上記故障モードの場合には、当該部分のみを交換するのみで正常な動作になることが多く、筐体１４内の配線板１６に端子部１８が半田付け接続されて配設された信号生成第二手段１７等は故障等し難いため、交換の必要がなく、上記入力装置１１の取り替えのみで、入力装置１１内の信号生成第一手段１３に対し、信号生成第二手段１７が組み合わされて即座に機能するものとなる。

なお、蓋状カバー１９の筐体１４への固定方法としては、上記に説明したＬ形柱状部２１〜２４を備えたものを回して固定する以外にも、スナップフィット方式やネジ止め方式を用いて固定するものであってもよい。

また、上記入力装置１１の交換時等に、信号生成第一手段１３と信号生成第二手段１７との位置合わせが比較的簡単にできるようにするため、入力装置１１の信号生成第一手段１３および配線板１６に配設された信号生成第二手段１７は、例えば磁気や光などを用いた非接触状態で組み合わさって機能するものが好ましい。

すなわち、その一事例としては、入力装置１１の信号生成第一手段１３を磁石とし、筐体１４内の信号生成第二手段１７をホール素子などの磁気センサとして、入力装置１１の信号生成第一手段１３と筐体１４内の信号生成第二手段１７とが非接触状態で機能して信号生成第二手段１７から所定出力が得られるようにすればよい。

この場合には、入力装置１１の信号生成第一手段１３と筐体１４内の信号生成第二手段１７との間に、防滴性の絶縁シート３７を配することも可能となり、筐体１４の入力装置１１を嵌め込む開口部１５や入力装置１１自身等から侵入する塵や水分を絶縁シート３７で防ぐこともでき、防塵および防滴構造とすることができる。

ここで、絶縁シート３７を配する代わりに、筐体１４の開口部１５部分の外周部および底部を覆う壁を設けて、箱形凹部状に囲うようにして防滴構造としてもよい。

また、蓋状カバー１９の材質を、導光材料の材質のもので形成すると共に、筐体１４内の信号生成第二手段１７を設けた配線板１６等にＬＥＤやＥＬ素子などの発光部品を配して、この発光部品が発する光が蓋状カバー１９を通して筐体１４上面まで導かれるようにすると、入力装置１１の周囲が光るようにでき、入力装置１１の装着位置の視認性が向上し、夜間等の使用時においても良好に操作できるものにできる。

さらに、蓋状カバー１９に加え、入力装置１１の部品用ケース１２自身を導光材料の材質のものとして、上記同様に発光部品が発する光を導くようにしてもよい。

以上のように本実施の形態によれば、電子機器の筐体１４を開いて配線板１６を取り出したりせずに、蓋状カバー１９を筐体１４から外すのみで、機構的に動く部分を含む入力装置１１を取り出せて容易に交換することができ、再度蓋状カバー１９を筐体１４に取り付けるだけで入力装置１１が電気的かつ機械的に接続されて機能する電子機器を実現できるものである。

また、入力装置１１の操作部１１Ａへの所定操作に対応する出力は、信号生成第一手段１３に組み合わさって機能する信号生成第二手段１７から発するものであるため、両者を非接触状態で機能するものにすると、信号生成第二手段１７が設けられた配線板１６上を、信号生成第二手段１７上を含むようにして防滴性の絶縁シート３７で覆う構成とすることもでき、この構成のものにおいては、信号生成第二手段１７およびそれを配設した配線板１６が、筐体１４外部からの塵や水分の侵入に対して保護された筐体１４内の防塵・防滴構造のものとすることができる。

さらに、蓋状カバー１９を導光材料で形成して筐体１４内からの光を導くことによって入力装置１１の位置の視認性を向上させることもできる。

なお、本発明は、入力装置１１の操作部１１Ａとして、スティック・パッド・転動部材等を搭載し、それらへの操作により、信号生成第一手段１３が作動するもの全てに適用可能なものである。

（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１による電子機器において、その入力装置１１として、磁気を用いて所定操作に応じた検出ができるトラックボール装置を搭載したものを説明するものである。

なお、実施の形態１と同じ構成の部分には、同一符号を付与して、詳細な説明を省略する。

図３は本発明の第２の実施の形態による電子機器の分解斜視図、図４は同断面図、図５は同筐体およびトラックボール装置のケース部を除いた状態の平面図、図６は同図５のＡ−Ａ線における断面図、図７は同筐体およびトラックボール装置のケース部、ボール、ローラを除いた状態の平面図である。

同図に示すように、本実施の形態による電子機器は、筐体１４の開口部１５内に入力装置１１となるトラックボール装置４０が嵌め込まれ、その上方から蓋状カバー１９が筐体１４に装着固定されることによって、トラックボール装置４０が位置決め装着されていることは実施の形態１の場合と同じである。

まず、このトラックボール装置４０について、以下に詳細に説明する。

同図において、４１は樹脂形成された上面視四角形のトラックボール装置としての基体部であり、その上面の各辺それぞれの近くには、図４および図５に示すように、四本の円形軸状のＸＩローラ４２、ＸIIローラ４３およびＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５が、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように正方形状に配置され、基体部４１に一体形成された二ヶ所ずつの支持部４６〜４９によりそれぞれ回転可能に支持されている。

そして、このトラックボール装置４０の操作体としてのボール５０の中心よりも少し下方の外周に、上記ＸＩローラ４２、ＸIIローラ４３およびＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５それぞれの中央に設けられた当接部４２Ａ，４３Ａおよび４４Ａ，４５Ａがボール５０と所定の間隔をもって位置するように配置されている。

また、上記のＸＩローラ４２〜ＹIIローラ４５の当接部４２Ａ〜４５Ａの断面は、円周の等分位置に所定の凸凹部を有する円形状をしている（図４参照）。

そして、ＸＩローラ４２〜ＹIIローラ４５の一端部には、図５および図６に示すように、９０°毎にＮまたはＳ極が交互に着磁された信号生成第一手段となる磁石５１〜５４がそれぞれ設けられ、各ローラ４２〜４５の回転と一体に共廻りするように構成されている。

なお、図５の平面図においても、磁石５１〜５４に斜線を施して見やすく記載している。

また、この上記各部材を覆っている５５は、基体部４１の上方側に固定されて両者で部品用ケースとなるトラックボール装置４０用の樹脂製のケース部で、図３および図４に示すように、その上面中央部には、収容されたボール５０の上部が突出するようにボール５０の径よりも少し小さい円形孔５５Ａを有し、上面の外周から下方に伸びて下端が基体部４１に固定された周囲壁５５Ｂからなり、通常状態において、ボール５０がこのトラックボール装置４０から外れることを防止している。

さらに、ボール５０は、一端が基体部４１にインサート成形などによって固定された片持ち状の板ばね５６の他端部によって下方から押し上げられており、ボール５０を操作しない通常状態においては、ケース部５５上面中央部の円形孔５５Ａはボール５０上端によって塞がれるようになっている。

また、このボール５０は、下方向に押す力が加わったときには、ボール５０下端で板ばね５６を押し下げてケース部５５と基体部４１によって構成される空間内部を上下に移動可能な構成となっている。

このように構成されたトラックボール装置４０は、上述のごとく筐体１４の開口部１５に嵌め込まれた後に、蓋状カバー１９が装着されて、部品用ケース（基体部４１およびケース部５５）の側方位置が筐体１４の段部１５Ｄの側壁で規制され、上下方向では筐体１４内に配された配線板５７と蓋状カバー１９によって挟み込まれて固定され、電子機器に装着されている。

そして、上記筐体１４内に配された配線板５７には、トラックボール装置４０の第一信号発生手段である磁石５１〜５４と組み合わされることによって機能し、所定の出力を生ずる信号生成第二手段として、磁気センサ５８〜６１がそれぞれの端子部５８Ａ〜６１Ａを半田付け接続されることによって配設されている。

この各々の磁気センサ５８〜６１は、当該トラックボール装置４０の各ローラ４２〜４５に取り付けられた磁石５１〜５４に対応する位置に設けられている。

さらに、この磁気センサ５８〜６１上を含めて配線板５７の上方は、可撓性を有する絶縁シート６２で覆われている。

また、この配線板５７に配された磁気センサ５８〜６１の配設位置の中央部分が、トラックボール装置４０のボール５０の下端位置に対応しており、その配線板５７上の中央部分には自力復帰型のプッシュスイッチ６３が配設されている。

この自力復帰型のプッシュスイッチ６３は、配線板５７上に金属箔等によって形成された外側固定接点６４上に、上方に凸状の弾性金属薄板からなるドーム状可動接点６５を載せて、その中央部下面を、同様に配線板５７上に設けられた中央固定接点６６と所定の間隔をあけて対峙させ、ドーム状可動接点６５上部を下面に粘着層を有する可撓性の絶縁フィルム６７で覆って構成されているものである。

上記構成のプッシュスイッチ６３は、低寸法でしかも安価に構成できると共に、自力復帰型で動作時に節度感を有する高性能なものである。

なお、ドーム状可動接点６５の弾性反発力は、通常状態およびボール５０の回転操作時に押されて反転することがないように、所定の大きさ以上に設定されている。

また、この自力復帰型のプッシュスイッチ６３は、必ずしも配線板５７上で形成する必要はなく、単体スイッチとして完成した低寸法のプッシュスイッチを配線板５７上に装着したものであってもよい。

本実施の形態による電子機器は、このように構成されるものであり、以下にその動作を、図８のトラックボール装置の回転操作時に状態を示す図５のＸ−Ｘ線における断面図および、図９の同プッシュ操作時の状態を示す図５のＸ−Ｘ線における断面図等を用いて説明する。

まず、本実施の形態による電子機器において、入力装置となるトラックボール装置４０を操作していない図４および図６に示す通常状態から、トラックボール装置４０のケース部５５の円形孔５５Ａから上方に突出した操作体としてのボール５０上部を手や指で触れて、図６および図８に矢印で示すように、ボール５０を左方向に回転操作する場合について最初に説明する。

この操作時においては、ボール５０の外周には操作方向に対応するＸＩローラ４２の当接部４２Ａのみか、それに加えてＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５の何れか一方の当接部４４Ａまたは４５Ａが一緒に当接するようになる。

このとき、ボール５０は、操作方向に対応するＸＩローラ４２の当接部４２Ａに設けられた凹凸部に対して直角に当接してボール５０が回転するので、ＸＩローラ４２を回転させるに十分に大きな摩擦が得られてＸＩローラ４２は回転する。

一方、操作方向の直交方向のＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５の何れか一方の当接部４４Ａまたは４５Ａにボール５０が当接しても、ボール５０と凹凸部との当接方向が水平方向に近くなるため、いずれのＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５が回転するのに必要な摩擦が得られずにボール５０は空転してＹＩローラ４４、ＹIIローラ４５は回転しない。

そして、このＸＩローラ４２の回転に伴い、その一端部に設けられた信号生成第一手段である磁石５１が共廻りして、磁石５１に対応するように下方の配線板５７に配設された信号生成第二手段である磁気センサ５８に、磁石５１のＮまたはＳ極が交互に接近を繰返す。

このとき、磁石５１のＮ極が磁気センサ５８に近づくと、磁気センサ５８に作用するＮ極の磁気が大きくなり、それに伴って磁気センサ５８の正の出力電圧も大きくなる。

一方、Ｓ極が磁気センサ５８に近づくと、磁気センサ５８に作用するＳ極の磁気が大きくなり、それに伴って磁気センサ５８の負の出力電圧も大きくなる。

そして、この磁気センサ５８の端子部５８Ａからの出力電圧が所定の値を超えるとＯＮ状態、下回るとＯＦＦ状態とマイクロコンピュータ（図示せず）などで処理することによってデジタル信号を生成する。

これによってＸＩローラ４２の回転数が検出でき、それに合わせて当該電子機器のディスプレイ画面上に表示されたカーソル等のＸ軸の正または負の一方向への移動量が検知されるものである。

同様にして、ボール５０を右方向に回転操作すると、今度はＸＩローラ４２は回転しないでＸIIローラ４３が回転して、ディスプレイ画面上に表示されたカーソルのＸ軸の上記左方向への回転操作とは逆の方向への移動量が、そして前および後ろ方向に回転操作すると、ＸＩローラ４２とＸIIローラ４３に回転は伝達されないが、対向しているＹＩローラ４４またはＹIIローラ４５に回転が伝達されＹ軸の正または負方向への移動量がそれぞれ検知される。

さらにボール５０を斜め方向に回転操作すると、ＸＩローラ４２またはＸIIローラ４３の一方とＹＩローラ４４またはＹIIローラ４５の一方が共に、その回転方向および回転成分に応じて回転し、Ｘ軸およびＹ軸それぞれの方向におけるカーソルの設定された方向への移動量が検知されるものである。

なお、以上の説明において、このトラックボール装置４０のＸＩローラ４２〜ＹIIローラ４５の磁石５１〜５４として９０°毎にＮまたはＳ極が着磁されているもの、すなわち各ローラ４２〜４５の１回転中に２回信号を発するものを説明したが、これは必要に応じて増減させてもよい。

次に、上記ボール５０の回転操作によって、ディスプレイ画面上のカーソルが所望の位置に到達した時に、図４に示す通常状態からボール５０の上部を手や指でプッシュ操作すると、ボール５０は、下方に配設された板ばね５６を押し下げていき、絶縁シート６２を介して板ばね５６に設けた突出部５６Ａ下面で配線板５７上に配設されたプッシュスイッチ６３の上部中央位置すなわちドーム状可動接点６５の中央部を下方に押す。

そして、この押し下げ力が所定の値を超えると、ドーム状可動接点６５は節度感を伴いながら弾性反転して、図９の断面図に示すように、ドーム状可動接点６５の中央下面が中央固定接点６６に接触し、ドーム状可動接点６５を介して外側固定接点６４と中央固定接点６６の間が導通する。

そして、その信号は配線板５７上の配線パターン（図示せず）を介して、このトラックボール装置４０を使用する電子機器の回路に、ディスプレイ画面上のカーソルの位置の認識信号等として伝達される。

この後、ボール５０に加えた押し下げ力を除くと、プッシュスイッチ６３のドーム状可動接点６５は自らの弾性復元力により元のドーム形状に復帰し、絶縁シート６２および板ばね５６の突出部５６Ａを介してボール５０を上方に押し戻し、プッシュスイッチ６３の外側固定接点６４と中央固定接点６６の間は再び電気的オフ状態となる。

また、ボール５０は、片持ち状の板ばね５６自身の復元力によってケース部５５の円形孔５５Ａに当接されるまで押上げられて、元の図４の通常状態に戻る。

なお、板ばね５６を配する代わりに、絶縁シート６２のプッシュスイッチ６３に対応する位置をドーム状に形成し、ボール５０下端を当接させてボール５０を上方に付勢してケース部５５の円形孔５５Ａを塞ぐようにしてもよい。

以上のように本実施の形態によれば、ボール５０の回転操作によってディスプレイ画面上に表示されたカーソルを容易に細かい精度で移動操作することができると共に、ボール５０をプッシュ操作することによって下方のプッシュスイッチ６３を動作させて、カーソルの位置の認識信号などを発することができる、小さい投影面積でしかも動作の安定したプッシュスイッチ付きのトラックボール装置を備えた電子機器が得られるものである。

この電子機器においても、トラックボール装置４０の機構的に動作する部分に故障が発生した時等に、筐体１４を開いて配線板５７を取り出すことなく、当該部分に相当するトラックボール装置４０の部分のみを容易に交換できると共に、磁気センサ５８〜６１上を含む配線板５７上に防滴性の絶縁シート６２が配してあるため、防塵・防滴構造のものにできることは実施の形態１の場合と同じである。

（実施の形態３）
本実施の形態による電子機器は、上述の実施の形態２に説明した電子機器と同様に、入力装置として磁気式のトラックボール装置４０を備えたものではあるが、信号生成第二手段が実施の形態２のものとは異なるものであるため、その信号生成第二手段の部分を主として以下に説明する。

なお、実施の形態１および２と同一構成部分、例えばトラックボール装置４０の詳細構成等には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０は本発明の第３の実施の形態による電子機器において、筐体およびトラックボール装置のケース部、ボール、ローラを除いた状態の平面図であり、同図に示すように、本実施の形態によるものは、上記の実施の形態２にて図７に示したものに対して、配線板５７に装着された信号生成第二手段が、四つのリードスイッチ７１〜７４で構成されているものである。

この四つのリードスイッチ７１〜７４は、各端子部７１Ａ〜７４Ａが電子機器の配線板５７上に半田付け接続されることによって配設されており、その装着位置は、上述の実施の形態２のものと同様に、基体部４１に回転可能に支持されたＸＩローラ４２〜ＹIIローラ４５（図１０には図示せず）に装着された信号生成第一手段である磁石５１〜５４（図１０には図示せず）にそれぞれ対応した位置となっている。

このリードスイッチ７１〜７４は、それぞれに対応したローラ４２〜４５に装着された磁石５１〜５４のＮ極またはＳ極の位置がローラ４２〜４５の回転によって相対的に変化することでＯＮ、ＯＦＦを繰返し、デジタル信号が出力できる素子である。

なお、本実施の形態における上記以外の構成は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。

次に以上のように構成された本実施の形態による電子機器の動作について説明する。

まず、トラックボール装置４０のボール５０を左側に回転操作すると、実施の形態２の場合と同様に、その方向に対応するＸＩローラ４２が回転すると共に、信号生成第一手段となる磁石５１が共廻りし、磁石５１に対応して設けられた信号生成第二手段であるリードスイッチ７１に、そのＮまたはＳ極が交互に接近を繰返すことは同じである。

そして、磁石５１のＮ極およびＳ極の位置が、リードスイッチ７１に対して所定の位置範囲内ではリードスイッチ７１がＯＮ状態となり、その位置範囲を外れるとリードスイッチ７１がＯＦＦ状態に切換わって、その磁石５１の回転に伴うデジタル信号が生成できるものである。

これによってローラ４２の回転数すなわち、このトラックボール装置４０を使用する電子機器のディスプレイ画面上に表示されたカーソルの設定された方向への移動量が検知されることは実施の形態２と同様であるので説明を省略する。

そして、上記とは異なる方向に回転操作した場合にも同様の動作となり、その操作方向に対応するリードスイッチ７１〜７４からデジタル信号が生成される。

また、本実施の形態による電子機器におけるトラックボール装置４０のボール５０をプッシュ操作する際の動作、およびトラックボール装置４０の装着方法は、実施の形態２の場合と同じであるので説明を省略する。

そして、上記のように、信号生成第二手段としてリードスイッチ７１〜７４を配設したものとすることにより、信号生成第二手段の出力がデジタル信号で得られるので、電子機器側での信号処理としてＡ／Ｄ変換回路が不要にでき、電子機器の回路設計も簡素化することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態による電子機器は、上述の実施の形態１に説明した電子機器に対し、入力装置１１の装着部分の構成が異なるものであり、その異なる構成部分を主に図面を用いて説明する。

図１２は本発明の第４の実施の形態による電子機器の要部斜視図、図１３は同分解斜視図、図１４は同図１３に示すＢ−Ｂ線における完成状態の断面図である。

同図に示すように、本実施の形態による電子機器は、筐体８１そのものを用いて入力装置１１を位置決め装着するようにしたものである。

つまり、本実施の形態によるものは、実施の形態１で説明した蓋状カバー１９（図１参照）を用いない構成であり、このために、構成部品点数が少なくて済むものである。

以下、その内容について説明すると、同図に示すように、筐体８１には、入力装置１１の操作部１１Ａに対応する開口部８１Ａが所定の位置に設けられていると共に、その開口部８１Ａ近傍の筐体８１の裏面側部分は、入力装置１１の部品用ケース１２の上部形状に応じた位置決め用の凹部８１Ｂが設けられたものとなっている。

なお、同図に図示はしていないが、筐体８１の開口部８１Ａを形成した同一面には、他の操作部材等も備えたものになっており、入力装置１１の操作部１１Ａを操作する筐体８１の面側は、この電子機器の主操作面として構成されている。

そして、その開口部８１Ａおよび凹部８１Ｂの位置に対応するようにして、筐体８１内に配された配線板１６上には、信号生成第二手段１７が半田付けなどにより配設されている。

なお、この信号生成第二手段１７は、入力装置１１内に設けられた信号生成第一手段（図示せず）と、非接触状態で組み合わされることによって始めて機能して所定出力を発するものである。

そして、この配線板１６の上面は、信号生成第二手段１７の上部を含んで、絶縁シート３７で全面を覆われている。

このとき、同図には図示していないが、この配線板１６には、入力装置１１の信号生成第二手段１７以外の電子部品等も装着・実装されており、それらの電子部品等の上部を含んで絶縁シート３７は、配線板１６の当該全面を覆っている。

つまり、筐体８１の主操作面側に対応する配線板１６の面側は、全て一枚の絶縁シート３７で覆われたものとなっており、開口部８１Ａやその同一面に構成された他の操作部材用の孔やスリット部分からの塵埃や水分の侵入があっても、確実に配線板１６およびそれに装着・実装された信号生成第二手段１７や電子部品等を保護できるようになっている。

そして、入力装置１１は、操作部１１Ａを筐体８１の開口部８１Ａに挿通させるようにして、筐体８１の凹部８１Ｂ裏面と配線板１６上の絶縁シート３７との間で挟み込まれるようにして所定位置に位置決め装着されている。

このとき、入力装置１１は、部品用ケース１２の上部が筐体８１の凹部８１Ｂ内に挿入された状態になっており、その部品用ケース１２と凹部８１Ｂとの側部どうしの係合によって、入力装置１１は、配線板１６面に対して平行な方向への位置決めがなされると共に、上下方向には、部品用ケース１２の上面が、筐体８１の凹部８１Ｂ裏面で押え込まれて、凹部８１Ｂ裏面と配線板１６上の絶縁シート３７との間で部品用ケース１２が挟み込まれて位置決めされている。

なお、上記構成とする際には、絶縁シート３７は柔軟性を有するものであるために、若干、部品用ケース１２の上面を筐体８１の凹部８１Ｂ裏面で押え込んで、部品用ケース１２の下面が、絶縁シート３７を厚み方向に少し圧縮するようにして装着するようにすると、入力装置１１のガタツキ等も低減でき、高品質なものにできる。

このように構成された本実施の形態による電子機器は、部品点数少なく構成でき、筐体８１を開くのみで、入力装置１１の操作部１１Ａを含む部分が取り換え可能なものにできる。

なお、その入力装置１１の動作等については、実施の形態１によるものと同じであるため、説明を省略する。

また、上記には筐体８１で入力装置１１を押え込む構成を説明したが、他の部材で同様に入力装置１１を位置決め装着してもよい。

さらに、非接触の信号生成第一手段を有する入力装置１１の操作形態としては、上記に説明したスティックタイプに限定されるものではなく、例えば、実施の形態２に説明したトラックボール装置４０など、ボールやローラのような転動部材を操作体として備えた入力装置であってもよく、また、パッド方式で所定入力操作が可能な入力装置にも適用でき、さらに、入力装置１１以外の部材にも適用可能なものである。

本発明による電子機器に用いるトラックボール装置は、配線板を取り出すことなく、故障頻度の高い機構的に動く部分を含む機構構成部のみの交換が可能である上、非操作時においてはボールの不用意な回転が防止され、回転操作時においては対応する方向のローラがボール操作と連動して回転し所定出力が得られるものとして実現できるという効果を有し、各種電子機器に有用である。

本発明の第１の実施の形態による電子機器の分解斜視図 同主要部材となる蓋状カバーを取り付ける際の筐体内側から観た状態を示す概念図 本発明の第２の実施の形態による電子機器の分解斜視図 同断面図 同筐体およびトラックボール装置のケース部を除いた状態の平面図 同図５のＡ−Ａ線における断面図 同筐体およびトラックボール装置のケース部、ボール、ローラを除いた状態の平面図 同トラックボール装置の回転操作時の状態を示す図５のＸ−Ｘ線における断面図 同トラックボール装置のプッシュ操作時の状態を示す図５のＸ−Ｘ線における断面図 本発明の第３の実施の形態による電子機器において、筐体およびトラックボール装置のケース部、ボール、ローラを除いた状態の平面図 従来の電子機器の要部斜視図 本発明の第４の実施の形態による電子機器の要部斜視図 同分解斜視図 同図１３に示すＢ−Ｂ線における完成状態の断面図

符号の説明

１１ 入力装置
１１Ａ 操作部
１２ 部品用ケース
１３ 信号生成第一手段
１４，８１ 筐体
１５，８１Ａ 開口部
１５Ａ 円形開口穴部
１５Ｂ 方形開口孔部
１５Ｃ 保持用開口孔部
１５Ｄ 段部
１６，５７ 配線板
１７ 信号生成第二手段
１８，５８Ａ〜６１Ａ，７１Ａ〜７４Ａ 端子部
１９ 蓋状カバー
２０ 平板部
２０Ａ 貫通孔
２１〜２４ Ｌ形柱状部
２５〜２８ 水平部
２９〜３２ 凹溝
３３〜３６ 凸部
３７，６２ 絶縁シート
４０ トラックボール装置
４１ 基体部
４２ ＸＩローラ
４２Ａ〜４５Ａ 当接部
４３ ＸIIローラ
４４ ＹＩローラ
４５ ＹIIローラ
４６〜４９ 支持部
５０ ボール
５１〜５４ 磁石
５５ ケース部
５５Ａ 円形孔
５５Ｂ 周囲壁
５６ 板ばね
５６Ａ 突出部
５８〜６１ 磁気センサ
６３ プッシュスイッチ
６４ 外側固定接点
６５ ドーム状可動接点
６６ 中央固定接点
６７ 絶縁フィルム
７１〜７４ リードスイッチ
８１Ｂ 凹部

Claims (2)

1. 操作体としてのボールの下方外周位置に、磁石付きの四本のローラが部品用ケース内に上面視矩形状でそれぞれ回転可能に支持された構成の機構構成部と、上記ボールへの回転操作で対応する上記ローラが回転された際、そのローラと共廻りする上記磁石の磁気変化を検出するための磁気検出素子が配された配線板構成部とからなり、上記ボールは、非操作時に一端が上記部品用ケースに固定された片持ち状の板ばねの他端部によって上方に押し上げられて上記各ローラと上記ボールとの間に所定隙間があいた状態で維持され、上記ボールへの回転操作時においては対応する方向に上記ボールが移動して上記対応するローラに当接しそのローラが回転されることを特徴とする電子機器に用いるトラックボール装置。
2. 配線板構成部にボールへの押し下げ操作で作動されるスイッチをさらに配して、上記ボールへの押し下げ操作に伴って、非操作時に上記ボールを上方に押し上げている片持ち状の板ばねの他端部が上記ボールと共に下方側に移動し、その板ばねの下面で上記スイッチの作動がなされる構成とした請求項１記載の電子機器に用いるトラックボール装置。