JP3964068B2 - 入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等に使用される歪み検出素子を用いた入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歪み検出素子を用いた入力装置は、図２１に示すように、柔軟性を有する合成樹脂からなる操作部材５１は、角柱型の操作部５１ａと、操作部５１ａの下部から互いに９０度の角度を持って放射状に伸びる３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄと、操作部５１ａの下部で３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄを繋ぐ繋ぎ部５１ｅとを備えており、この操作部材５１は、コンピュータに使用されるキーボードの枠体５０に、適宜手段によって取り付けられている。
そして、この操作部材５１は、操作部５１ａをＸ１，Ｘ２方向、及びＹ１，Ｙ２方向に倒すことにより、それぞれ基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄが撓むようになっており、この撓み量は、操作部５１ａの倒し量に従って大きくなったり、小さくなったりする。
また、このような操作部材５１の製造は、操作部材５１の形状に合致した空間部と、基部５１ｃの端部の位置に注入口Ｃ（図２１参照）を設けた金型を用意し、この注入口Ｃから液状の合成樹脂を空間部に注入して、成形加工により操作部材５１が製造されるようになっている。
【０００３】
また、ポリエステル材からなるフレキシブル基板５２の一面には、抵抗体からなる２個の歪み検出素子５３、５４と、歪み検出素子５３、５４に接続され、銀系の導電インクを印刷して形成されたリード線５５、５６とが設けられている。
そして、このようなフレキシブル基板５２の一部は、９０度の角度に配置された基部５１ｂ、５１ｃの上面に、歪み検出素子５３、５４が形成されていない側が接着剤にて直付けされており、一方の歪み検出素子５３は基部５１ｂ上に、また、他方の歪み検出素子５４は基部５１ｃ上に位置して取り付けられた状態となっている。
【０００４】
そして、このような入力装置の操作は、操作部材５１の操作部５１ａをＸ１方向に倒すと、基部５１ｂの上面が伸びる方向に撓むと共に、基部５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も伸びて抵抗値が高くなり、また、操作部５１ａをＸ２方向に倒すと、基部５１ｂ上面が縮む方向に撓むと共に、基板５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も縮んで抵抗値が低くなる。
また、操作部５１ａをＹ１方向に倒すと、前記と同様の原理により歪み検出素子５４の抵抗値は高くなり、更に、Ｙ２方向に倒すと、歪み検出素子５４の抵抗値は低くなる。
また、図２２は従来の入力装置の電圧検出回路図を示し、歪み検出素子５３と５４の一端を接続してグランドＧに接続し、歪み検出素子５３の他端から端子Ｔｘに接続すると共に、歪み検出素子５４の他端を端子Ｔｙに接続し、回路側に設けられた分圧抵抗で分圧された電圧を取り出すような構成となっており、そして、上述した抵抗値の変化を電圧値の変化として検出し、電圧値の変化をコンピュータが読み取って、操作部５１ａのＸ１，Ｘ２，或いはＹ１，Ｙ２の動きがカーソルの上下、左右の動きとなるようにカーソルを制御するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置は、歪み検出素子５３、５４とリード線５５、５６をシールドする部材がなく、このため、操作部５１ａの操作時おける静電気により、歪み検出素子５３、５４、及びリード線５５、５６が破壊するという問題がある。
また、シールド部材がないため、キーボードに使用した際、ロジック回路等からのデジタルノイズの影響を受けるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板上面に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板上に形成された、前記梁部と同数の歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記梁部及び前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設した構成とした。また、第２の解決手段として、前記絶縁板には、前記基部の端部から突出して、前記導電パターンの導出部を覆う帯状部が形成されている構成とした。また、第３の解決手段として、舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けた構成とした。
また、第４の解決手段として、上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板の前記一方の面に形成された歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設した構成とした。また、第５の解決手段として、舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けた構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の入力装置を図１〜図１８に基づいて説明すると、何れも本発明の入力装置に係り、図１はその平面図、図２は図１の２−２線における断面図、図３は図１の３−３線における断面図、図４は操作部材にフレキシブル基板を組み合わせた平面図、図５は操作部材の平面図、図６は操作部材の下面図、図７は図５の７−７線における断面図、図８は操作部材の要部の斜視図、図９は操作部材の製造を示す説明図、図１０はフレキシブル基板の平面図、図１１はフレキシブル基板の配線を示す説明図、図１２〜図１６はフレキシブル基板の製造を示す説明図、図１７は絶縁板の平面図、図１８はシールド板の平面図、図１９はその電圧検出回路図、図２０は図１９の電圧検出回路図を分かり易くした回路図である。
【０００８】
本発明の歪み検出素子を用いた入力装置を図１〜図１８に基づいて説明すると、比較的板厚の厚い金属板からなり、キーボードの枠体等を構成する取付板１は、切り起こしされた複数個の折り曲げ可能な舌片１ａを設けている。
合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂（変形ポリフエニレンエーテル）の成型品からなる柔軟性を有する操作部材２は、特に、図５〜図８に示すように、内部に空洞部を設けた上下方向に柱状に延びる角柱型の操作部３と、一端が操作部３の下部（一方の端部）において連結され、操作軸３の軸線に対して直交する方向に互いに９０度の角度を持って十字状で放射状に延びる４個の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄと、この梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれの他端に連結されて放射状に延び、前記梁部と共に上面が平坦状を成した板状の基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄと、操作部３の隅部に設けられ、隣り合う梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間を分離する三角状の孔６と、三角位置において前記基部の上面に設けられた窪み部７を有している。
【０００９】
また、前記操作部材２は、図７に示すように、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄとの連結部から端部までの基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さは、キーボードに組み込まれた部品等によって、取付板１への取付位置が規制されて異なると共に、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さに応じて、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄのそれぞれに連結された梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの厚みを、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの下面側に凹部８を設けることにより異ならしめている。
そして、この厚みは、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さが長い基部に連結された梁部は薄く、また、長さの短い基部に連結された梁部は厚くなるように形成されており、この実施例では、梁部４ａの厚みが最も厚く、次に、梁部４ｂの厚みが厚く、次いで、同じ厚さに形成した梁部４ｃ、４ｄとなっており、操作部３を挟んで対向して配置された一対の梁部４ａ、４ｂの厚みに比して、操作部３を挟んで対向して配置されたもう一対の梁部４ｃ，４ｄの厚みを薄くした構成となっている。
【００１０】
また、操作部３は、図１に示すように、矢印Ｘ１，Ｘ２、及びＹ１，Ｙ２方向に倒すことができ、この倒れに基づいて、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄは撓んで、その上面側が延びたり縮んだりするようになっており、操作部３を一定の角度に倒した時、基部の長さが短いものは、長いものに比して梁部の撓みが大きくなることから、上述のように、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さによって梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの厚みを変えることにより、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さの違いによる梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの撓みの大きさを変えることができ、全体として梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの均一な撓みを得ることができる。
更に、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間に設けた孔６の存在により、操作部３を倒した時、隣り合う梁部が互いに影響を受けることなく、それぞれの梁部が撓むことができるものである。
【００１１】
また、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄは、図５、図６、図８に示すように、操作部３に結合された側の幅が広く、また、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄに結合された側の幅が狭くなるような台形状に形成され、これによって、操作部３を倒した時に生じる、梁部における基部側に比して操作部３側の大きな撓みを抑制し、梁部全体として均一な撓みを得るようにしている。
また、前記操作部材２は、その下面に操作部３と対向する位置に凸部９を設けてあり、図２、図３に示すように、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの平坦状の下面を取付板１に載置して、取付板１に操作部材２が取り付けられた際、凸部９を取付板１に近接させることにより、操作部３を倒した時、凸部９が取付板１に当接して、操作部３が勢い大きく倒れるのを防止している。
なお、この実施例では、４個の孔６を設けて、十字状の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄを形成したもので示したが、例えば、９０度の角度をもって形成された複数個の梁部４ａ、４ｃと、隣り合う梁部４ａと４ｃとの間に孔６を設けた構成にしてもよい。
【００１２】
また、このような操作部材２の製造は、図９に示すように、操作部材２の形状に合致した空間部１０と、操作部３の上端部の位置に、空間部１０に通ずる注入口１１を設けた金型１２を用意し、この注入口１１から液状の合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂を空間部１０に注入して、成形加工により操作部材２が製造されるようになっている。
そして、このように、操作部３の上端部の位置から合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂を注入して操作部材２を成形加工すると、注入口１１が操作部材２の略中心部に位置すると共に、比較的肉厚の操作部３から比較的薄肉の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ、及び基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄへと液状の合成樹脂が流れるようになり、このため、液状の合成樹脂の流れが良好となり、品質が一定し、精度の良好な操作部材２が得られる。
【００１３】
また、ポリイミド等の絶縁材からなるフイルム状のフレキシブル基板１３は、特に、図１０〜図１６に示すように、帯状部１４と、帯状部１４の側端から突出した矩形状の張り出し部１５と、張り出し部１５の位置に、張り出し部１５と帯状部１４に跨って形成された四角状の孔１６と、孔１６の周辺の位置で、帯状部１４と張り出し部１５に設けられた複数個のスルーホール１７を有している。
そして、フレキシブル基板１３の上面には、銀ペースト等を印刷して形成された導電パターン１８が設けられ、また、フレキシブル基板１３の下面には、銀ペースト等を印刷して形成された接続導体１９が設けられている。
【００１４】
更に、フレキシブル基板１３上には、孔１６を挟んで対向する位置に、両端がそれぞれ前記導電パターン１８に接続された状態で、抵抗インクを印刷して形成した抵抗体からなる歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、この歪み検出素子から大きく離れた位置に、両端がそれぞれ前記導電パターン１８に接続された状態で、抵抗インクを印刷して形成された検出素子となる抵抗体２１が設けられている。
そして、これらの歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと抵抗体２１は、スルーホール１７に形成された導体で、導電パターン１８と接続導体１９とが接続されることにより適宜に接続された状態となっている。
また、フレキシブル基板１３の上面には、図１６に示すように、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、抵抗体２１と、これらを繋ぐ導電パターン１８の一部を覆って保護するための絶縁材からなる被覆部２２と、導電パターン１８の外部への導出部を覆って保護するための絶縁材からなる被覆部２３とが設けられ、また、フレキシブル基板１３の下面には、孔１６の周囲に位置する張り出し部１５、帯状部１４、及び接続導体１９を覆うようにエポキシ系の絶縁材からなる被覆部２４が設けられた構成となっている。
【００１５】
そして、このようなフレキシブル基板１３、及び歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ等の製造方法を図１２〜図１６に基づいて説明すると、先ず、図１２に示すように、フレキシブル基板１３の上面に銀ペーストを印刷して、導電パターン１８の一部を構成するランド部を形成すると共に、フレキシブル基板１３にスルーホール１７を設ける。
次に、図１３に示すように、フレキシブル基板１３の上面に銀ペーストを印刷して、導電パターン１３の全体を形成すると共に、フレキシブル基板１３に操作部３挿通用の孔１６を設ける。
次に、図１４に示すように、導電パターン１３に接続された状態で、フレキシブル基板１３の上面に抵抗インクを印刷して、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと抵抗体２１を形成する。
次に、図１５の点線で示すように、フレキシブル基板１３に下面に銀ペーストを印刷して、接続導体１９を形成すると共に、スルーホール１７に銀ペーストの導体を形成して、下面の接続導体１９と上面の導電パターン１８とを接続する。
次に、図１６に示すように、フレキシブル基板１３の上面に絶縁材を印刷して、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，抵抗体２１、及び導電パターン１３の一部を被覆する被覆部２２を形成し、次いで、フレキシブル基板１３に上面に絶縁材を印刷して、導電パターン１３の導出部を被覆する被覆部２３を形成し、最後に、フレキシブル基板１３の下面にエポキシ系の絶縁材を印刷して、接続導体１９を被覆する被覆部２４を形成して、その製造が完了する。
【００１６】
そして、本発明の入力装置の回路構成は、図１９、図２０に示すように、歪み検出素子２０ａと２０ｂとが、また、歪み検出素子２０ｃと２０ｄとがそれぞれ直列に接続されると共に、直列接続された歪み検出素子２０ａ及び２０ｂと、直列接続された歪み検出素子２０ｃ及び２０ｄとが並列に接続されている。
また、歪み検出素子２０ｂと２０ｄの接続部とグランドＧとの間には、抵抗体２１が設けられ、歪み検出素子２０ａと２０ｃとの接続部から電圧Ｖが供給されて、分圧された電圧を端子Ｔ１，Ｔ２から取り出すと共に、端子Ｔ３から抵抗体２１の抵抗値の変化による電圧を取り出すようになっている。
【００１７】
ここで、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの抵抗値は初期状態ですべて同じに形成されているため、端子Ｔ１の電圧と端子Ｔ２の電圧とは、何れも端子Ｔ３の電圧と電圧Ｖの中央値と丁度同じになる。
そして、例えば、歪み検出素子２０ａの抵抗値が減少し、歪み検出素子２０ｂの抵抗値が増加すると、端子Ｔ１における電圧は上がる。
それによって、本装置が接続されている機器は、Ｘ軸方向にカーソルを移動させることができる。
同様に、歪み検出素子２０ｃ，２０ｄの抵抗値が変化すると、端子Ｔ２における電圧が上がり、それによって、Ｙ軸方向のカーソルを移動させることができる。 更に、操作軸３が軸方向に押圧された時、歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの抵抗値変化に比べ、抵抗体２１の抵抗値はあまり変化しないため、端子Ｔ３における電圧が変化し、これによって、Ｚ軸方向の変化に対応したカーソルの制御を行うことができる。
【００１８】
また、このように構成されたフレキシブル基板１３は、図２〜図４に示すように、孔１６に操作部材２の操作部３が挿通されて、エポキシ系の被覆部２４に塗布されたエポキシ系の接着剤により、フレキシブル基板１３が操作部材２の上面、即ち、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄと基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの上面に接着されている。
そして、接着された際は、歪み検出素子２０ａは梁部４ａ上に、歪み検出素子２０ｂは梁部４ｂ上に、歪み検出素子２０ｃは梁部４ｃ上に、また、歪み検出素子２０ｄは梁部４ｄ上に、更に、抵抗体２１は基部５ｄ上に位置した状態で取り付けられている。
【００１９】
なお、上記実施例では、４個の歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを使用したもので説明したが、２個の歪み検出素子２０ａ、２０ｃを用いるものでも良い。
また、絶縁材からなるフイルム状の絶縁板２５は、図１７に示すように、帯状部２６と、帯状部２６の側端部から突出して形成された張り出し部２７と、この張り出し部２７と帯状部２６に跨って形成された孔２８とを有している。
そして、この絶縁板２５は、図２、図３に示すように、孔２８に操作部材２の操作部３を挿通して、フレキシブル基板１３上に載置され、接着剤で被覆部２２、２３に取り付けられている。
なお、絶縁板２５は、接着剤による貼り付けによらず、単に、フレキシブル基板１３上に載置するものでも良い。
そして、絶縁板２５がフレキシブル基板１３上に取り付けられた際は、絶縁板２５により、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，抵抗体２１、及び導電パターン１８の一部が被覆部２２、２３と共に覆われた状態となり、また、図２に示すように、帯状部２６の一部が基部５ｃの端部から突出して、操作部３近傍の導電パターン１８の上部に位置して導出部を覆うようになっている。
【００２０】
また、第１の金属板からなるアルミ箔等のシールド板２９は、図１８に示すように、帯状部３０と、帯状部３０の側端部から突出して形成された張り出し部３１と、この張り出し部３１と帯状部３０に跨って形成された孔３２と、帯状部３０と張り出し部３１とに設けられた３個の突片３３とを有している。
そして、このシールド板２９は、図１〜図３に示すように、孔３０に操作部材２の操作部３を挿通して、絶縁基板２５上に載置、或いは接着剤で絶縁基板２５に取り付けられて、絶縁基板２５の帯状部２６の一部を除いて、ほぼ全面を覆うようにすると共に、突片３３を操作部材２の窪み部７に位置させるようになっている。
なお、このシールド板２９は、予め絶縁基板２５に接着したものを、絶縁基板２５と共に操作部３に挿通して、フレキシブル基板１３上に取り付けるようにしても良い。
【００２１】
そして、このように、操作部材２に、フレキシブル基板１３、絶縁板２５、シールド板２９を取り付けたものを、図１〜図３に示すように、取付板１に載置した後、取付板１の舌片１ａを操作部材２の窪み部７側に折り曲げ、シールド板２９の突片３３に当接した状態で、突片３３と共に操作部材２を押さえることにより、取り付けられるようになっている。
この時、操作部材２の基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの平坦状の下面が第２の金属板からなる取付板１上に載置されて、凸部９と取付板１との間に僅かな間隙が形成され、また、シールド板２９は舌片１ａと導通されて、シールド板２９により、操作部材２上の導電パターン１８と歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの上部を電気的にシールドするようになっている。
【００２２】
そして、このような入力装置は次のように動作する。操作部材２の操作部３をＸ１方向に倒すと、梁部４ａの上面は伸びる方向に撓むと共に、梁部４ｂの上面は縮む方向に撓むため、梁部４ａ上の歪み検出素子２０ａの抵抗値は増加する反面、梁部４ｂ上の歪み検出素子２０ｂの抵抗値は減少する。逆に、操作部材２の操作部３をＸ２方向に倒すと、梁部４ａの上面は縮む方向に撓むと共に、梁部４ｂの上面は伸びる方向に撓むため、梁部４ａ上の歪み検出素子２０ａの抵抗値は減少する反面、梁部４ｂ上の歪み検出素子２０ｂの抵抗値は増加する。何れにせよ、端子Ｔ１の電圧に変化が生じて、本装置が接続されている機器は、Ｘ軸方向にカーソルを移動させることができる。
【００２３】
また、操作部材２の操作部３をＹ１方向に倒すと、梁部４ｃの上面は伸びる方向に撓むと共に、梁部４ｄの上面は縮む方向に撓むため、梁部４ｃ上の歪み検出素子２０ｃの抵抗値は増加する反面、梁部４ｄ上の歪み検出素子２０ｄの抵抗値は減少する。逆に、操作部材２の操作部３をＹ２方向に倒すと、梁部４ｃの上面は縮む方向に撓むと共に、梁部４ｄの上面は伸びる方向に撓むため、梁部４ｃ上の歪み検出素子２０ｃの抵抗値は減少する反面、梁部４ｄ上の歪み検出素子２０ｄの抵抗値は増加する。何れにせよ、端子Ｔ２の電圧に変化が生じて、Ｙ軸方向にカーソルを移動させることができる。
【００２４】
また、操作部材２の操作部３を軸方向に押圧すると、操作部３は凸部９と取付板１との間の僅かな間隙で移動するため、抵抗体２１の抵抗値がわずか変化し、これによって、端子Ｔ３における電圧が変化して、Ｚ軸方向のカーソルの移動を行うようなっている。
このように、操作部３の移動によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にカーソルを移動するようになっていると共に、この操作部３の操作時における静電気は、シールド板２９の存在により、シールド板２９を介して取付板１に落ちて、操作部材２上に配設された導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、破壊することがない。
【００２５】
なお、上記実施例では、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの端部に基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄを連結したのを示したが、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄを削除して、操作部３に直接、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄを連結し、この基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄ上に、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを配設しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の入力装置は、フレキシブル基板１３上に形成した導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄと電気的に絶縁した状態で、導電パターン１８と歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの上部にシールド板２９を配設したため、操作部３の操作時における静電気をシールド板２９により逃がすことができ、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの破壊のない入力装置を提供できる。
また、キーボードに使用した際、ロジック回路等からのデジタルノイズをシールド板２９で遮断でき、精度の良好な入力装置を提供できる。
また、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄとシールド板２９との間に絶縁板２５を介在することにより、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄとシールド板２９との間の絶縁を確実にでき、静電気による導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの破壊防止を一層確実にできる入力装置を提供できる。
また、絶縁板２５の帯状部２６を、操作部材２の基部の端部から突出させて、フレキシブル基板１３上の導電パターン１８の上部にまで延長して位置させることにより、広い範囲での絶縁が図れると共に、特に、小型化されたものに適用して好適なものが得られる。
また、取付板１の舌片１ａにより、シールド板２９の接地と共に、操作部材２の取付を行うものであるため、入力装置の取り付けと接地が簡単で、作業性の良好な入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置の平面図。
【図２】図１の２−２線における断面図。
【図３】図１の３−３線における断面図。
【図４】本発明の入力装置に係る操作部材とフレキシブル基板を組み合わせた平面図。
【図５】本発明の入力装置に係る操作部材の平面図。
【図６】本発明の入力装置に係る操作部材の下面図。
【図７】図５の７−７線における断面図。
【図８】本発明の入力装置に係る操作部材の要部の斜視図。
【図９】本発明の入力装置に係る操作部材の製造を示す説明図。
【図１０】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の平面図。
【図１１】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の配線を示す説明図。
【図１２】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１３】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１４】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１５】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１６】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１７】本発明の入力装置に係る絶縁板の平面図。
【図１８】本発明の入力装置に係るシールド板の平面図。
【図１９】本発明の入力装置に係る電圧検出回路図。
【図２０】図１９の電圧検出回路図を分かり易くした回路図。
【図２１】従来の入力装置の斜視図。
【図２２】従来の入力装置係る電圧検出回路図。
【符号の説明】
１ 取付板
１ａ 舌片
２ 操作部材
３ 操作部
４ａ 梁部
４ｂ 梁部
４ｃ 梁部
４ｄ 梁部
５ａ 基部
５ｂ 基部
５ｃ 基部
５ｄ 基部
６ 孔
７ 窪み部
８ 凹部
９ 凸部
１０ 空洞部
１１ 注入口
１２ 金型
１３ フレキシブル基板
１４ 帯状部
１５ 張り出し部
１６ 孔
１７ スルーホール
１８ 導電パターン
１９ 接続導体
２０ａ 歪み検出素子
２０ｂ 歪み検出素子
２０ｃ 歪み検出素子
２０ｄ 歪み検出素子
２１ 抵抗体
２２ 被覆部
２３ 被覆部
２４ 被覆部
２５ 絶縁板
２６ 帯状部
２７ 張り出し部
２８ 孔
２９ シールド板
３０ 帯状部
３１ 張り出し部
３２ 孔
３３ 突片
Ｌ 長さ
Ｈ 厚み
Ｔ１ 端子
Ｔ２ 端子
Ｔ３ 端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等に使用される歪み検出素子を用いた入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歪み検出素子を用いた入力装置は、図２１に示すように、柔軟性を有する合成樹脂からなる操作部材５１は、角柱型の操作部５１ａと、操作部５１ａの下部から互いに９０度の角度を持って放射状に伸びる３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄと、操作部５１ａの下部で３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄを繋ぐ繋ぎ部５１ｅとを備えており、この操作部材５１は、コンピュータに使用されるキーボードの枠体５０に、適宜手段によって取り付けられている。
そして、この操作部材５１は、操作部５１ａをＸ１，Ｘ２方向、及びＹ１，Ｙ２方向に倒すことにより、それぞれ基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄが撓むようになっており、この撓み量は、操作部５１ａの倒し量に従って大きくなったり、小さくなったりする。
また、このような操作部材５１の製造は、操作部材５１の形状に合致した空間部と、基部５１ｃの端部の位置に注入口Ｃ（図２１参照）を設けた金型を用意し、この注入口Ｃから液状の合成樹脂を空間部に注入して、成形加工により操作部材５１が製造されるようになっている。
【０００３】
また、ポリエステル材からなるフレキシブル基板５２の一面には、抵抗体からなる２個の歪み検出素子５３、５４と、歪み検出素子５３、５４に接続され、銀系の導電インクを印刷して形成されたリード線５５、５６とが設けられている。
そして、このようなフレキシブル基板５２の一部は、９０度の角度に配置された基部５１ｂ、５１ｃの上面に、歪み検出素子５３、５４が形成されていない側が接着剤にて直付けされており、一方の歪み検出素子５３は基部５１ｂ上に、また、他方の歪み検出素子５４は基部５１ｃ上に位置して取り付けられた状態となっている。
【０００４】
そして、このような入力装置の操作は、操作部材５１の操作部５１ａをＸ１方向に倒すと、基部５１ｂの上面が伸びる方向に撓むと共に、基部５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も伸びて抵抗値が高くなり、また、操作部５１ａをＸ２方向に倒すと、基部５１ｂ上面が縮む方向に撓むと共に、基板５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も縮んで抵抗値が低くなる。
また、操作部５１ａをＹ１方向に倒すと、前記と同様の原理により歪み検出素子５４の抵抗値は高くなり、更に、Ｙ２方向に倒すと、歪み検出素子５４の抵抗値は低くなる。
また、図２２は従来の入力装置の電圧検出回路図を示し、歪み検出素子５３と５４の一端を接続してグランドＧに接続し、歪み検出素子５３の他端から端子Ｔｘに接続すると共に、歪み検出素子５４の他端を端子Ｔｙに接続し、回路側に設けられた分圧抵抗で分圧された電圧を取り出すような構成となっており、そして、上述した抵抗値の変化を電圧値の変化として検出し、電圧値の変化をコンピュータが読み取って、操作部５１ａのＸ１，Ｘ２，或いはＹ１，Ｙ２の動きがカーソルの上下、左右の動きとなるようにカーソルを制御するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置は、歪み検出素子５３、５４とリード線５５、５６をシールドする部材がなく、このため、操作部５１ａの操作時おける静電気により、歪み検出素子５３、５４、及びリード線５５、５６が破壊するという問題がある。
また、シールド部材がないため、キーボードに使用した際、ロジック回路等からのデジタルノイズの影響を受けるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板上面に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板上に形成された、前記梁部と同数の歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記梁部及び前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設した構成とした。また、第２の解決手段として、前記絶縁板には、前記基部の端部から突出して、前記導電パターンの導出部を覆う帯状部が形成されている構成とした。また、第３の解決手段として、舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けた構成とした。
また、第４の解決手段として、上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板の前記一方の面に形成された歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設した構成とした。また、第５の解決手段として、舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けた構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の入力装置を図１〜図１８に基づいて説明すると、何れも本発明の入力装置に係り、図１はその平面図、図２は図１の２−２線における断面図、図３は図１の３−３線における断面図、図４は操作部材にフレキシブル基板を組み合わせた平面図、図５は操作部材の平面図、図６は操作部材の下面図、図７は図５の７−７線における断面図、図８は操作部材の要部の斜視図、図９は操作部材の製造を示す説明図、図１０はフレキシブル基板の平面図、図１１はフレキシブル基板の配線を示す説明図、図１２〜図１６はフレキシブル基板の製造を示す説明図、図１７は絶縁板の平面図、図１８はシールド板の平面図、図１９はその電圧検出回路図、図２０は図１９の電圧検出回路図を分かり易くした回路図である。
【０００８】
本発明の歪み検出素子を用いた入力装置を図１〜図１８に基づいて説明すると、比較的板厚の厚い金属板からなり、キーボードの枠体等を構成する取付板１は、切り起こしされた複数個の折り曲げ可能な舌片１ａを設けている。
合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂（変形ポリフエニレンエーテル）の成型品からなる柔軟性を有する操作部材２は、特に、図５〜図８に示すように、内部に空洞部を設けた上下方向に柱状に延びる角柱型の操作部３と、一端が操作部３の下部（一方の端部）において連結され、操作軸３の軸線に対して直交する方向に互いに９０度の角度を持って十字状で放射状に延びる４個の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄと、この梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれの他端に連結されて放射状に延び、前記梁部と共に上面が平坦状を成した板状の基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄと、操作部３の隅部に設けられ、隣り合う梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間を分離する三角状の孔６と、三角位置において前記基部の上面に設けられた窪み部７を有している。
【０００９】
また、前記操作部材２は、図７に示すように、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄとの連結部から端部までの基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さは、キーボードに組み込まれた部品等によって、取付板１への取付位置が規制されて異なると共に、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さに応じて、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄのそれぞれに連結された梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの厚みを、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの下面側に凹部８を設けることにより異ならしめている。
そして、この厚みは、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さが長い基部に連結された梁部は薄く、また、長さの短い基部に連結された梁部は厚くなるように形成されており、この実施例では、梁部４ａの厚みが最も厚く、次に、梁部４ｂの厚みが厚く、次いで、同じ厚さに形成した梁部４ｃ、４ｄとなっており、操作部３を挟んで対向して配置された一対の梁部４ａ、４ｂの厚みに比して、操作部３を挟んで対向して配置されたもう一対の梁部４ｃ，４ｄの厚みを薄くした構成となっている。
【００１０】
また、操作部３は、図１に示すように、矢印Ｘ１，Ｘ２、及びＹ１，Ｙ２方向に倒すことができ、この倒れに基づいて、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄは撓んで、その上面側が延びたり縮んだりするようになっており、操作部３を一定の角度に倒した時、基部の長さが短いものは、長いものに比して梁部の撓みが大きくなることから、上述のように、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さによって梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの厚みを変えることにより、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの長さの違いによる梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの撓みの大きさを変えることができ、全体として梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの均一な撓みを得ることができる。
更に、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間に設けた孔６の存在により、操作部３を倒した時、隣り合う梁部が互いに影響を受けることなく、それぞれの梁部が撓むことができるものである。
【００１１】
また、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄは、図５、図６、図８に示すように、操作部３に結合された側の幅が広く、また、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄに結合された側の幅が狭くなるような台形状に形成され、これによって、操作部３を倒した時に生じる、梁部における基部側に比して操作部３側の大きな撓みを抑制し、梁部全体として均一な撓みを得るようにしている。
また、前記操作部材２は、その下面に操作部３と対向する位置に凸部９を設けてあり、図２、図３に示すように、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの平坦状の下面を取付板１に載置して、取付板１に操作部材２が取り付けられた際、凸部９を取付板１に近接させることにより、操作部３を倒した時、凸部９が取付板１に当接して、操作部３が勢い大きく倒れるのを防止している。
なお、この実施例では、４個の孔６を設けて、十字状の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄを形成したもので示したが、例えば、９０度の角度をもって形成された複数個の梁部４ａ、４ｃと、隣り合う梁部４ａと４ｃとの間に孔６を設けた構成にしてもよい。
【００１２】
また、このような操作部材２の製造は、図９に示すように、操作部材２の形状に合致した空間部１０と、操作部３の上端部の位置に、空間部１０に通ずる注入口１１を設けた金型１２を用意し、この注入口１１から液状の合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂を空間部１０に注入して、成形加工により操作部材２が製造されるようになっている。
そして、このように、操作部３の上端部の位置から合成樹脂、或いはガラス繊維入りの合成樹脂を注入して操作部材２を成形加工すると、注入口１１が操作部材２の略中心部に位置すると共に、比較的肉厚の操作部３から比較的薄肉の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ、及び基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄへと液状の合成樹脂が流れるようになり、このため、液状の合成樹脂の流れが良好となり、品質が一定し、精度の良好な操作部材２が得られる。
【００１３】
また、ポリイミド等の絶縁材からなるフイルム状のフレキシブル基板１３は、特に、図１０〜図１６に示すように、帯状部１４と、帯状部１４の側端から突出した矩形状の張り出し部１５と、張り出し部１５の位置に、張り出し部１５と帯状部１４に跨って形成された四角状の孔１６と、孔１６の周辺の位置で、帯状部１４と張り出し部１５に設けられた複数個のスルーホール１７を有している。
そして、フレキシブル基板１３の上面には、銀ペースト等を印刷して形成された導電パターン１８が設けられ、また、フレキシブル基板１３の下面には、銀ペースト等を印刷して形成された接続導体１９が設けられている。
【００１４】
更に、フレキシブル基板１３上には、孔１６を挟んで対向する位置に、両端がそれぞれ前記導電パターン１８に接続された状態で、抵抗インクを印刷して形成した抵抗体からなる歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、この歪み検出素子から大きく離れた位置に、両端がそれぞれ前記導電パターン１８に接続された状態で、抵抗インクを印刷して形成された検出素子となる抵抗体２１が設けられている。
そして、これらの歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと抵抗体２１は、スルーホール１７に形成された導体で、導電パターン１８と接続導体１９とが接続されることにより適宜に接続された状態となっている。
また、フレキシブル基板１３の上面には、図１６に示すように、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、抵抗体２１と、これらを繋ぐ導電パターン１８の一部を覆って保護するための絶縁材からなる被覆部２２と、導電パターン１８の外部への導出部を覆って保護するための絶縁材からなる被覆部２３とが設けられ、また、フレキシブル基板１３の下面には、孔１６の周囲に位置する張り出し部１５、帯状部１４、及び接続導体１９を覆うようにエポキシ系の絶縁材からなる被覆部２４が設けられた構成となっている。
【００１５】
そして、このようなフレキシブル基板１３、及び歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ等の製造方法を図１２〜図１６に基づいて説明すると、先ず、図１２に示すように、フレキシブル基板１３の上面に銀ペーストを印刷して、導電パターン１８の一部を構成するランド部を形成すると共に、フレキシブル基板１３にスルーホール１７を設ける。
次に、図１３に示すように、フレキシブル基板１３の上面に銀ペーストを印刷して、導電パターン１３の全体を形成すると共に、フレキシブル基板１３に操作部３挿通用の孔１６を設ける。
次に、図１４に示すように、導電パターン１３に接続された状態で、フレキシブル基板１３の上面に抵抗インクを印刷して、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと抵抗体２１を形成する。
次に、図１５の点線で示すように、フレキシブル基板１３に下面に銀ペーストを印刷して、接続導体１９を形成すると共に、スルーホール１７に銀ペーストの導体を形成して、下面の接続導体１９と上面の導電パターン１８とを接続する。
次に、図１６に示すように、フレキシブル基板１３の上面に絶縁材を印刷して、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，抵抗体２１、及び導電パターン１３の一部を被覆する被覆部２２を形成し、次いで、フレキシブル基板１３に上面に絶縁材を印刷して、導電パターン１３の導出部を被覆する被覆部２３を形成し、最後に、フレキシブル基板１３の下面にエポキシ系の絶縁材を印刷して、接続導体１９を被覆する被覆部２４を形成して、その製造が完了する。
【００１６】
そして、本発明の入力装置の回路構成は、図１９、図２０に示すように、歪み検出素子２０ａと２０ｂとが、また、歪み検出素子２０ｃと２０ｄとがそれぞれ直列に接続されると共に、直列接続された歪み検出素子２０ａ及び２０ｂと、直列接続された歪み検出素子２０ｃ及び２０ｄとが並列に接続されている。
また、歪み検出素子２０ｂと２０ｄの接続部とグランドＧとの間には、抵抗体２１が設けられ、歪み検出素子２０ａと２０ｃとの接続部から電圧Ｖが供給されて、分圧された電圧を端子Ｔ１，Ｔ２から取り出すと共に、端子Ｔ３から抵抗体２１の抵抗値の変化による電圧を取り出すようになっている。
【００１７】
ここで、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの抵抗値は初期状態ですべて同じに形成されているため、端子Ｔ１の電圧と端子Ｔ２の電圧とは、何れも端子Ｔ３の電圧と電圧Ｖの中央値と丁度同じになる。
そして、例えば、歪み検出素子２０ａの抵抗値が減少し、歪み検出素子２０ｂの抵抗値が増加すると、端子Ｔ１における電圧は上がる。
それによって、本装置が接続されている機器は、Ｘ軸方向にカーソルを移動させることができる。
同様に、歪み検出素子２０ｃ，２０ｄの抵抗値が変化すると、端子Ｔ２における電圧が上がり、それによって、Ｙ軸方向のカーソルを移動させることができる。 更に、操作軸３が軸方向に押圧された時、歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの抵抗値変化に比べ、抵抗体２１の抵抗値はあまり変化しないため、端子Ｔ３における電圧が変化し、これによって、Ｚ軸方向の変化に対応したカーソルの制御を行うことができる。
【００１８】
また、このように構成されたフレキシブル基板１３は、図２〜図４に示すように、孔１６に操作部材２の操作部３が挿通されて、エポキシ系の被覆部２４に塗布されたエポキシ系の接着剤により、フレキシブル基板１３が操作部材２の上面、即ち、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄと基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの上面に接着されている。
そして、接着された際は、歪み検出素子２０ａは梁部４ａ上に、歪み検出素子２０ｂは梁部４ｂ上に、歪み検出素子２０ｃは梁部４ｃ上に、また、歪み検出素子２０ｄは梁部４ｄ上に、更に、抵抗体２１は基部５ｄ上に位置した状態で取り付けられている。
【００１９】
なお、上記実施例では、４個の歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを使用したもので説明したが、２個の歪み検出素子２０ａ、２０ｃを用いるものでも良い。
また、絶縁材からなるフイルム状の絶縁板２５は、図１７に示すように、帯状部２６と、帯状部２６の側端部から突出して形成された張り出し部２７と、この張り出し部２７と帯状部２６に跨って形成された孔２８とを有している。
そして、この絶縁板２５は、図２、図３に示すように、孔２８に操作部材２の操作部３を挿通して、フレキシブル基板１３上に載置され、接着剤で被覆部２２、２３に取り付けられている。
なお、絶縁板２５は、接着剤による貼り付けによらず、単に、フレキシブル基板１３上に載置するものでも良い。
そして、絶縁板２５がフレキシブル基板１３上に取り付けられた際は、絶縁板２５により、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，抵抗体２１、及び導電パターン１８の一部が被覆部２２、２３と共に覆われた状態となり、また、図２に示すように、帯状部２６の一部が基部５ｃの端部から突出して、操作部３近傍の導電パターン１８の上部に位置して導出部を覆うようになっている。
【００２０】
また、第１の金属板からなるアルミ箔等のシールド板２９は、図１８に示すように、帯状部３０と、帯状部３０の側端部から突出して形成された張り出し部３１と、この張り出し部３１と帯状部３０に跨って形成された孔３２と、帯状部３０と張り出し部３１とに設けられた３個の突片３３とを有している。
そして、このシールド板２９は、図１〜図３に示すように、孔３０に操作部材２の操作部３を挿通して、絶縁基板２５上に載置、或いは接着剤で絶縁基板２５に取り付けられて、絶縁基板２５の帯状部２６の一部を除いて、ほぼ全面を覆うようにすると共に、突片３３を操作部材２の窪み部７に位置させるようになっている。
なお、このシールド板２９は、予め絶縁基板２５に接着したものを、絶縁基板２５と共に操作部３に挿通して、フレキシブル基板１３上に取り付けるようにしても良い。
【００２１】
そして、このように、操作部材２に、フレキシブル基板１３、絶縁板２５、シールド板２９を取り付けたものを、図１〜図３に示すように、取付板１に載置した後、取付板１の舌片１ａを操作部材２の窪み部７側に折り曲げ、シールド板２９の突片３３に当接した状態で、突片３３と共に操作部材２を押さえることにより、取り付けられるようになっている。
この時、操作部材２の基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄの平坦状の下面が第２の金属板からなる取付板１上に載置されて、凸部９と取付板１との間に僅かな間隙が形成され、また、シールド板２９は舌片１ａと導通されて、シールド板２９により、操作部材２上の導電パターン１８と歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの上部を電気的にシールドするようになっている。
【００２２】
そして、このような入力装置は次のように動作する。操作部材２の操作部３をＸ１方向に倒すと、梁部４ａの上面は伸びる方向に撓むと共に、梁部４ｂの上面は縮む方向に撓むため、梁部４ａ上の歪み検出素子２０ａの抵抗値は増加する反面、梁部４ｂ上の歪み検出素子２０ｂの抵抗値は減少する。逆に、操作部材２の操作部３をＸ２方向に倒すと、梁部４ａの上面は縮む方向に撓むと共に、梁部４ｂの上面は伸びる方向に撓むため、梁部４ａ上の歪み検出素子２０ａの抵抗値は減少する反面、梁部４ｂ上の歪み検出素子２０ｂの抵抗値は増加する。何れにせよ、端子Ｔ１の電圧に変化が生じて、本装置が接続されている機器は、Ｘ軸方向にカーソルを移動させることができる。
【００２３】
また、操作部材２の操作部３をＹ１方向に倒すと、梁部４ｃの上面は伸びる方向に撓むと共に、梁部４ｄの上面は縮む方向に撓むため、梁部４ｃ上の歪み検出素子２０ｃの抵抗値は増加する反面、梁部４ｄ上の歪み検出素子２０ｄの抵抗値は減少する。逆に、操作部材２の操作部３をＹ２方向に倒すと、梁部４ｃの上面は縮む方向に撓むと共に、梁部４ｄの上面は伸びる方向に撓むため、梁部４ｃ上の歪み検出素子２０ｃの抵抗値は減少する反面、梁部４ｄ上の歪み検出素子２０ｄの抵抗値は増加する。何れにせよ、端子Ｔ２の電圧に変化が生じて、Ｙ軸方向にカーソルを移動させることができる。
【００２４】
また、操作部材２の操作部３を軸方向に押圧すると、操作部３は凸部９と取付板１との間の僅かな間隙で移動するため、抵抗体２１の抵抗値がわずか変化し、これによって、端子Ｔ３における電圧が変化して、Ｚ軸方向のカーソルの移動を行うようなっている。
このように、操作部３の移動によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にカーソルを移動するようになっていると共に、この操作部３の操作時における静電気は、シールド板２９の存在により、シールド板２９を介して取付板１に落ちて、操作部材２上に配設された導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、破壊することがない。
【００２５】
なお、上記実施例では、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの端部に基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄを連結したのを示したが、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄを削除して、操作部３に直接、基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄを連結し、この基部５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄ上に、歪み検出素子２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを配設しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の入力装置は、フレキシブル基板１３上に形成した導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄと電気的に絶縁した状態で、導電パターン１８と歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの上部にシールド板２９を配設したため、操作部３の操作時における静電気をシールド板２９により逃がすことができ、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの破壊のない入力装置を提供できる。
また、キーボードに使用した際、ロジック回路等からのデジタルノイズをシールド板２９で遮断でき、精度の良好な入力装置を提供できる。
また、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄとシールド板２９との間に絶縁板２５を介在することにより、導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄとシールド板２９との間の絶縁を確実にでき、静電気による導電パターン１８、及び歪み検出素子２０ａ〜２０ｄの破壊防止を一層確実にできる入力装置を提供できる。
また、絶縁板２５の帯状部２６を、操作部材２の基部の端部から突出させて、フレキシブル基板１３上の導電パターン１８の上部にまで延長して位置させることにより、広い範囲での絶縁が図れると共に、特に、小型化されたものに適用して好適なものが得られる。
また、取付板１の舌片１ａにより、シールド板２９の接地と共に、操作部材２の取付を行うものであるため、入力装置の取り付けと接地が簡単で、作業性の良好な入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置の平面図。
【図２】図１の２−２線における断面図。
【図３】図１の３−３線における断面図。
【図４】本発明の入力装置に係る操作部材とフレキシブル基板を組み合わせた平面図。
【図５】本発明の入力装置に係る操作部材の平面図。
【図６】本発明の入力装置に係る操作部材の下面図。
【図７】図５の７−７線における断面図。
【図８】本発明の入力装置に係る操作部材の要部の斜視図。
【図９】本発明の入力装置に係る操作部材の製造を示す説明図。
【図１０】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の平面図。
【図１１】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の配線を示す説明図。
【図１２】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１３】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１４】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１５】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１６】本発明の入力装置に係るフレキシブル基板の製造を示す説明図。
【図１７】本発明の入力装置に係る絶縁板の平面図。
【図１８】本発明の入力装置に係るシールド板の平面図。
【図１９】本発明の入力装置に係る電圧検出回路図。
【図２０】図１９の電圧検出回路図を分かり易くした回路図。
【図２１】従来の入力装置の斜視図。
【図２２】従来の入力装置係る電圧検出回路図。
【符号の説明】
１ 取付板
１ａ 舌片
２ 操作部材
３ 操作部
４ａ 梁部
４ｂ 梁部
４ｃ 梁部
４ｄ 梁部
５ａ 基部
５ｂ 基部
５ｃ 基部
５ｄ 基部
６ 孔
７ 窪み部
８ 凹部
９ 凸部
１０ 空洞部
１１ 注入口
１２ 金型
１３ フレキシブル基板
１４ 帯状部
１５ 張り出し部
１６ 孔
１７ スルーホール
１８ 導電パターン
１９ 接続導体
２０ａ 歪み検出素子
２０ｂ 歪み検出素子
２０ｃ 歪み検出素子
２０ｄ 歪み検出素子
２１ 抵抗体
２２ 被覆部
２３ 被覆部
２４ 被覆部
２５ 絶縁板
２６ 帯状部
２７ 張り出し部
２８ 孔
２９ シールド板
３０ 帯状部
３１ 張り出し部
３２ 孔
３３ 突片
Ｌ 長さ
Ｈ 厚み
Ｔ１ 端子
Ｔ２ 端子
Ｔ３ 端子
Claims (5)
- 上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板上に形成された前記梁部と同数の歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記梁部及び前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設したことを特徴とする入力装置。
- 前記絶縁板には、前記基部の端部から突出して、前記導電パターンの導出部を覆う帯状部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
- 舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の入力装置。
- 上下方向に柱状に延びる操作部と、一端が前記操作部の一方の端部に連結されると共に他端が平板状の基部に連結されて前記操作部の軸線に対して直交する方向に互いに所定の角度を有して放射状に延びる複数個の梁部とを有する操作部材と、絶縁材からなるフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の一方の面に形成された導電パターンと、該導電パターンに接続されて前記フレキシブル基板の前記一方の面に形成された歪み検出素子と、薄板状の第１の金属板からなるシールド板とを備え、前記操作部材の前記基部上に前記フレキシブル基板を配設し、該フレキシブル基板上に前記導電パターン及び前記歪み検出素子と電気的に絶縁した状態で絶縁板を配設し、該絶縁板上に少なくとも前記梁部と前記基部の一方の面に形成された前記導電パターン及び前記歪み検出素子の形成領域を被覆するように前記シールド板を配設したことを特徴とする入力装置。
- 舌片を有する第２の金属板からなる取付板を備え、前記舌片を前記シールド板上に当接させて、前記操作部材を前記取付板に取り付けたことを特徴とする請求項４記載の入力装置。
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