JP2010146805A - 操作入力装置およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】環状マグネットが破断しにくく、耐久性に優れ、設計の自由度が大きい操作入力装置を提供する。
【解決手段】同一円周上に１対の弾性係合受け部１６，１６を切り起こしたベース１０と、複数個の押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅを同一円周上に実装し、ホール素子２７を実装するとともに、前記ベース１０に積み重ねて一体化したプリント基板２０と、外周縁部を前記ベース１０の弾性係合受け部１６に係合して抜け止めし、前記プリント基板２０の押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅ上に載置した環状ホルダー４０と、上面に環状マグネット５８を同心円上に配置し、前記環状ホルダー４０に同一軸心上に位置決めして載置された環状の操作ダイヤル５０と、前記操作ダイヤル５０の嵌合孔５１に挿入され、前記ベース１０に固定し、前記操作ダイヤル５０の内周縁部に回動可能に係合して抜け止めするリング状固定具７０と、からなる操作入力装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、回動操作できるとともに、押しボタンスイッチを操作することにより、携帯電話機や携帯用音楽プレーヤに適用でき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、情報を表示する表示手段と、上記表示手段に表示された表示内容を少なくとも上下左右方向にスクロールするための第一操作手段と、上記第一操作手段とは異なる操作で、他の表示内容に変更させる第二操作手段と、上記表示手段ならびに上記第一および第二操作手段を制御する制御手段とを備え、上記第一操作手段の操作で得られる信号により、上記表示手段に表示される表示内容は、上記制御部の制御で少なくとも上下左右方向にスクロールされ、かつ、上記第二操作手段に対して円周方向に操作して得られる信号により、上記表示手段に表示される表示内容は、上記制御部の制御で拡大縮小される又はその階層や頁が移動される携帯用電子機器が開示されている（特許文献１参照）。

前記携帯用電子機器では、特許文献１の段落００３６、００３５の記載および図２に図示されているように、リング状操作部１８の下面にリング磁石２８が磁性板２９を介して固着してある。
特開２００４−７０６５４号公報

しかしながら、前述の携帯用電子機器では、リング状操作部１８の下面にリング磁石２８の上面を固着し、前記リング磁石２８の下面側は直接支持されていない。このため、例えば、前記リング状操作部１８に外部から衝撃力が加わると、リング磁石２８が破断しやすいだけでなく、リング磁石２８が破断すると、最悪、取付台２７の上面に引っ掛かり、動作不能となって故障の原因となる。
また、リング磁石２８は磁気センサ３０の上方近傍に配置する必要があるが、他の内部構成部品との関係で配置できる位置が制限され、設計の自由度が小さいという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、環状マグネットが破断しにくく、耐久性に優れ、設計の自由度が大きい操作入力装置を提供することを課題とする。

本発明にかかる操作入力装置は、前記課題を解決すべく、同一円周上に複数の押しボタンスイッチを配置し、かつ、磁界検出素子を配置したプリント基板の上方に、上面に環状マグネットを同心円状に配置した環状の操作ダイヤルを、回動可能に支持した操作入力装置であって、前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記押しボタンスイッチを操作できる構成としてある。

本発明によれば、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置してあるので、前記操作ダイヤルに外部から衝撃力が加わり、環状マグネットに破断もしくはクラックが発生した場合でも、取付場所から脱落してプリント基板上の実装部品等に接触することがなく、耐久性が向上する。
また、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、配置できる位置の選択範囲が広くなり、設計の自由度が大きくなり、設計しやすい。
さらに、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、環状マグネットの有無を目視で確認しやすく、付け忘れを防止でき、歩留まりが向上する。

本発明にかかる他の操作入力装置は、同一円周上に少なくとも１対の弾性係合受け部を切り起こしたベースと、複数個の押しボタンスイッチを同一円周上に実装し、かつ、磁界検出素子を実装するとともに、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、外周縁部を前記ベースの弾性係合受け部に係合して抜け止めするとともに、前記プリント基板の押しボタンスイッチ上に載置した環状ホルダーと、上面に環状マグネットを同心円上に配置し、前記環状ホルダーに同一軸心上に位置決めされて載置された環状の操作ダイヤルと、前記操作ダイヤルの嵌合孔に挿入され、前記ベースに固定することにより、前記操作ダイヤルの内周縁部に回動可能に係合して抜け止めするリング状固定具と、からなる操作入力装置であって、前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記環状ホルダーを介して前記押しボタンスイッチを操作できる構成としてある。

本発明によれば、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置してあるので、前記操作ダイヤルに外部から衝撃力が加わり、環状マグネットに破断もしくはクラックが発生した場合でも、取付場所から脱落してプリント基板上の実装部品等に接触することがなく、耐久性が向上する。
また、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、配置できる位置の選択範囲が広くなり、設計の自由度が大きくなり、設計しやすい。
さらに、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、環状マグネットの有無を目視で確認しやすく、付け忘れを防止でき、歩留まりが向上する。

本発明にかかる実施形態としては、操作ダイヤルの上面に同心円状に設けた環状溝内に、環状マグネットを配置してもよい。
本実施形態によれば、環状マグネットが環状溝内に配置されるので、前記環状マグネットが破断しても、その破片が散逸しにくく、より一層故障が生じにくくなる。
また、前記環状溝内に環状マグネットを配置するので、位置決め作業が容易となり、生産性が向上する。

本発明にかかる他の実施形態としては、操作ダイヤルの上面に、環状マグネットの脱落を防止するキャップカバーを貼着一体化しておいてもよい。
本実施形態によれば、環状マグネットの破断を前記キャップカバーで防止できるとともに、万一、破断しても、その破片が散逸しにくく、故障しにくい。

本発明にかかる別の実施形態としては、操作ダイヤルと環状ホルダーとの間に摺動シートを配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、操作ダイヤルの回動が円滑になり、操作感触が向上する。特に、適切な摩擦係数を有する摺動シートを選択すれば、操作ダイヤルの過回転を防止できる。

本発明にかかる電子機器としては、外部から操作できるように前述の操作入力装置の操作ダイヤルをハウジングから露出させて取り付けておいてもよい。

本発明によれば、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置してあるので、前記操作ダイヤルに外部から衝撃力が加わり、環状マグネットに破断もしくはクラックが発生した場合でも、取付場所から脱落してプリント基板上の実装部品等に接触することがなく、耐久性が向上する。
また、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、配置できる位置の選択範囲が広くなり、設計の自由度が大きくなり、設計しやすい。
さらに、操作ダイヤルの上面に環状マグネットを配置するので、環状マグネットの有無を目視で確認しやすく、付け忘れを防止でき、歩留まりの良い電子機器が得られるという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図７の添付図面に従って説明する。
本実施形態に操作入力装置は、図１ないし図３に示すように、フレキシブルなプリント基板２０を貼着一体化した金属ベース１０と、下面にドーム状可動接点からなる中央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、前記ベース１０に固定される環状ホルダー４０と、上面に環状マグネット５８を固定した操作ダイヤル５０と、前記操作ダイヤル５０の嵌合孔５１の中央に配置される押しボタン６０と、前記金属ベース１０にカシメ固定され、前記操作ダイヤル５０内周縁部を回動可能に抜け止めするとともに、前記押しボタン６０の外周縁部を押し下げ可能に抜け止めするリング状固定具７０と、からなるものである。

前記金属ベース１０は、図３および図５に示すように、外周縁部に図示しない他部品を係合，固定する係合用爪部１１を切り起こした平面略円形であり、その中心から同一円周上に８つのカシメ孔１２を設けてあるとともに、その外側近傍に円形および方形の治具孔１３，１４を設けてある。また、前記治具孔１３，１４の外側円周上に位置決め突起１５を下方側に切り起こし、更に、その外側円周上に一対の弾性係合受け部１６，１６を上方側に切り起こしてある。

フレキシブルな樹脂フィルムからなるプリント基板２０は、裏面に接着材を塗布した略円形の基板本体２０ａと、前記基板本体２０ａから延在するリード部２０ｂとから形成されている。前記基板本体２０ａは、その中央に導電部２１ａを設けてあるとともに、前記導電部２１ａを中心として同一円周上に均等のピッチで導電部２１ｂ〜２１ｅを配置してある。前記導電部２１ａ〜２１ｅ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一対の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、前記金属ベース１０のカシメ孔１２および治具孔１３，１４と対応する位置に、カシメ孔２２および治具孔２３，２４をそれぞれ設けてある。さらに、前記基板本体２０ａは、そのカシメ孔２２の外側近傍に後述するホール素子２７を電気接続するための設置部２５，２５を形成してある。前記ホール素子２７は上方を通過する磁束に反応して検出信号を出力する特性を有する。そして、前記プリント基板２０は、前記設置部２５にホール素子２７を位置決めして接続する。
なお、前記導電部２１ａ〜２１ｅは、例えば、固定接点部が同心円状であってもよく、また、平面視略Ｃ字形の一方の固定接点部の中央に、他方の固定接点部を配置しておいてもよい。また、２６は前記金属ベース１０の弾性係合受け部１６が突出するための係合孔である。

樹脂製フィルムカバー３０は、前記基板本体２０ａに被覆可能な平面形状を有し、接着材を塗布した裏面のうち、前記導電部２１ａ〜２１ｅと対応する位置に、扁平なドーム状反転バネからなる押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅがそれぞれ貼り付けられている（図５）。また、前記押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅは押圧時の空気抵抗を小さくすべく、前記基板本体２０ａの裏面に前記押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅに連通する通気部３６を形成してある。さらに、前記樹脂製フィルムカバー３０は、前記金属ベース１０のカシメ孔１２および治具孔１３，１４と対応する位置に、カシメ孔３２および治具孔３３，３４をそれぞれ設けてある。そして、前記樹脂製フィルムカバー３０は、その外周縁部近傍に前記ホール素子２７に嵌合する逃げ部３５を形成してある。

環状ホルダー４０は、図２および図４に示すように、その外周縁部の対向する位置に、前記金属ベース１０の弾性係合受け部１６に係合可能な係合爪部４２を備えた舌片４１設けてある。また、環状ホルダー４０は、その外周縁部のうち、前記押しボタンスイッチ２１ｂ〜２１ｅに載置可能なリブ４３を均等なピッチで突設してあるとともに、前記リブ４３の下面に、前記押しボタンスイッチ２１ｂ〜２１ｅをそれぞれ押圧可能な操作用突起４４を突設してある。さらに、前記リブ４３，４３の間に位置する外周縁部に一対のスペーサ４５，４５を側方に突設してある。前記スペーサ４５は、後述する操作ダイヤル５０が、前記プリント基板２０に実装した図示しない制御素子に当接しないようにするためのものである。
なお、前記環状ホルダー４０の舌片４１、リブ４３およびスペーサ４５は、それらの上面が面一となっており、後述する操作ダイヤル５０の回動操作を円滑に行うための環状の摺動シート４９を載置可能となっている。

操作ダイヤル５０は、図２および図４に示すように、前記金属ベース１０に載置可能な同心円形状であり、その中心に後述する押しボタン６０およびリング状固定具７０を嵌合できる嵌合孔５１を設けてある。また、前記操作ダイヤル５０は、その嵌合孔５１の内周縁部に沿って環状リブ５２を設けるとともに、その外側に環状溝部５３を形成してある。さらに、前記環状溝部５３の外側には、環状段部５４を形成してある。そして、前記環状溝部５３に環状マグネット５８を嵌合するとともに、前記環状段部５４に環状メタルキャップカバー８０を両面テープ８１を介して貼着一体化することにより、前記環状マグネット５８を抜け止めする。
なお、前記環状メタルキャップカバー８０は抜け止め機能だけでなく、装飾効果をも有している。また、前記操作ダイヤル５０は、必ずしも円形である必要はなく、回動可能であれば、例えば、正八角形であってもよい。

押しボタン６０は、図２および図４に示すように、その外周縁部に係合用リブ６１を突設し、後述するリング状固定具７０の嵌合孔７１内に抜け止め可能な外周形状を有している。また、前記押しボタン６０は、その下面中央部に中央押しボタンスイッチ３１ａを押し下げる操作用突起６２を設けてある。なお、前記係合用リブ６１には位置決め用切り欠き部６３を設けてある。

リング状固定具７０は、図２および図４に示すように、前記操作ダイヤル５０の嵌合孔５１に嵌合し、その下面に設けた環状突部７２（図６）を樹脂製フィルムカバー３０に当接させ、そのカシメ用突起７３を前記金属ベース１０のカシメ孔１２にカシメて固定される。また、リング状固定具７０は、前記操作ダイヤル５０の環状リブ５２に係合することにより、回動可能に抜け止めできる外形寸法を有する。さらに、リング状固定具７０は、その内周縁部に前記押しボタン６０の係合用リブ６１に係合し、押し下げ可能に抜け止めする内径寸法を有している。そして、リング状固定具７０は、その内周縁部に前記押しボタン６０の位置決め用切り欠き部６３に係合する位置決め用突起７４を有している。

次に、前述の構成部品の組立工程について説明する。
まず、図示しない治具である一対の位置決めピンに前記金属ベース１０の治具孔１３，１４を挿入して位置決めする。ついで、ホール素子２７，２７および他の制御素子を所定の位置に実装したプリント基板２０の治具孔２３，２４を、前記治具である一対の位置決めピンに挿入することにより、前記金属ベース１０の弾性係合受け部１６に前記プリント基板２０の係合孔２６を嵌合して貼着一体化する。さらに、樹脂製フィルムカバー３０の治具孔３３，３４を前記治具である位置決めピンに挿入し、前記プリント基板２０の本体部２０ａに樹脂製フィルムカバー３０を貼着一体化することにより、導電部２１ａ〜２１ｅにドーム状反転バネからなる押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅをそれぞれ位置決めする。

ついで、前記金属ベース１０の弾性係合受け部１６に環状ホルダー４０の係合爪部４２を係合して位置決めすることにより、前記環状ホルダー４０の操作用突起４４が前記押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅ上に当接する。

一方、操作ダイヤル５０の環状溝部５３に環状マグネット５８を嵌合するとともに、環状段部５４に両面テープ８１を介して環状メタルキャップカバー８０を貼着一体化することにより、前記環状マグネット５８を抜け止めする。

そして、図示しない治具にリング状固定具７０を裏返して位置決めし、その嵌合孔７１に押しボタン６０を裏返して位置決めし、ついで、前記操作ダイヤル５０を裏返して位置決めする。さらに、前記操作ダイヤル５０の裏面に環状摺動シート４９を配置した後、金属ベース１０に一体化した環状ホルダー４０を前記操作ダイヤル５０に組み付ける。さらに、金属ベース１０のカシメ孔１２から突出するリング状固定具７０のカシメ用突起７３をカシメることにより、全ての構成部品を一体化する。
なお、リング状固定具７０の金属ベース１０に対する固定方法は、カシメ固定に限らず、弾性係合による固定、溶接固定であってもよい。

本実施形態によれば、押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅに載置された押しボタン６０および環状ホルダー４０がドーム状反転バネのバネ力で上方に付勢されている。このため、上下方向のガタツキが生じないとともに、操作ダイヤル５０の慣性力による回り過ぎを抑制でき、誤操作が生じにくい。

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５０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５０は摺動シート４９を介して環状ホルダー４０上を回動する。このため、前記操作ダイヤル５０と一体な環状マグネット５８が回動し、一対のホール素子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６０を押すことにより、中央押しボタンスイッチ３１ａの反転バネが反転し、対応する導電部２１ａを導通させて選択指令を出力する。
また、操作ダイヤル５０の周辺部を押し下げ、環状ホルダー４０の押圧用突起４４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２１ｂ〜２１ｅを導通させてもよい。

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。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明に係る操作入力装置を示す斜視図である。 図１Ａで示した操作入力装置の分解斜視図である。 図２で示した操作入力装置の要部の分解斜視図である。 図１Ｂで示した操作入力装置の分解斜視図である。 図４で示した操作入力装置の要部の分解斜視図である。 図６Ａは本発明に係る操作入力装置の底面図、図６Ｂ，図６Ｃは図６ＡのＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。 図７Ａは本発明に係る操作入力装置の底面図、図７Ｂは図７ＡのＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１０：金属ベース
１３，１４：治具孔
１６：弾性係合受け部
２０：プリント基板
２１ａ〜２１ｅ：導電部
２５：設置部
２７：ホール素子
３０：樹脂製フィルムカバー
３１ａ〜３１ｅ：押しボタンスイッチ
４０：環状ホルダー
４４：操作用突起
５０：操作ダイヤル
５１：嵌合孔
５２：環状リブ
５３：環状溝
５４：環状段部
５８：環状マグネット
６０：押しボタン
６１：環状リブ
６２：操作用突起
７０：リング状固定具
７１：嵌合孔
７３：カシメ用突起
８０：環状メタルキャップカバー

Claims (6)

1. 同一円周上に複数の押しボタンスイッチを配置し、かつ、磁界検出素子を配置したプリント基板の上方に、上面に環状マグネットを同心円状に配置した環状の操作ダイヤルを、回動可能に支持した操作入力装置であって、
   前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記押しボタンスイッチを操作できることを特徴とする操作入力装置。
2. 同一円周上に少なくとも１対の弾性係合受け部を切り起こしたベースと、
   複数個の押しボタンスイッチを同一円周上に実装し、かつ、磁界検出素子を実装するとともに、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、
   外周縁部を前記ベースの弾性係合受け部に係合して抜け止めするとともに、前記プリント基板の押しボタンスイッチ上に載置した環状ホルダーと、
   上面に環状マグネットを同心円上に配置し、前記環状ホルダーに同一軸心上に位置決めされて載置された環状の操作ダイヤルと、
   前記操作ダイヤルの嵌合孔に挿入され、前記ベースに固定することにより、前記操作ダイヤルの内周縁部に回動可能に係合して抜け止めするリング状固定具と、
   からなる操作入力装置であって、
   前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記環状ホルダーを介して前記押しボタンスイッチを操作できることを特徴とする操作入力装置。
3. 操作ダイヤルの上面に同心円上に設けた環状溝内に、環状マグネットを配置したことを特徴とする請求項１また２に記載の操作入力装置。
4. 操作ダイヤルの上面に、環状マグネットの脱落を防止するキャップカバーを貼着一体化したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
5. 操作ダイヤルと環状ホルダーとの間に摺動シートを配置したことを特徴とする請求項２ない４のいずれか１項に記載の操作入力装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルをハウジングから露出させて取り付けたことを特徴とする電子機器。

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