JP4301312B2 - 操作入力装置およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、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、携帯電話機等に組み込まれる操作入力装置としては、例えば、ベースと、上面に複数個の押しボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、前記プリント基板上で上下動可能に前記ベースに支持された操作板と、N極およびS極を交互に配置した環状マグネットを下面に組み付け、前記操作板の上面に回動自在に組み付けられた円盤型操作ダイヤルと、からなり、前記円盤型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知して回動方向を検出する一方、前記円盤型操作ダイヤルを押圧することにより、前記操作板を介して前記押しボタンスイッチを操作することを特徴とする操作入力装置がある(特許文献1参照)。
特開2005−106126号公報
しかしながら、前述の操作入力装置では、特許文献1の図3および図4に示すように、金属ベース10に支持された操作板50上で操作ダイヤル70を回動可能に支持している。このため、前記操作ダイヤル70を操作板50で回動可能に支持するためには前記操作板50に所定の厚さを確保する必要があり、装置の薄型化が困難である。
また、前記操作ダイヤル70を、操作板50を介して金属ベース10に組み付ける場合には、前記操作板50に前記操作ダイヤル70をカシメ固定等で固定した後、前記操作板50を金属ベース10に組み付ける必要があるので、組み立てに手間がかかり、生産性が低いという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、組立作業が容易で、生産性の高い薄型の操作入力装置を提供することにある。
本発明にかかる操作入力装置は、前記課題を解決すべく、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、前記押しボタンスイッチに対応する位置に操作用突起を突設し、かつ、前記押しボタンスイッチに前記操作用突起を介して載置される環状の操作板と、下面に環状マグネットを同心円上に一体化し、前記操作板に同一軸心上に載置される環状の操作ダイヤルと、前記操作ダイヤルの嵌合孔内に挿入され、下面に突設した少なくとも2本の支持脚部を前記ベースに連結することにより、前記操作ダイヤルを抜け止めするとともに、回動可能に支持するリング状固定具と、前記リング状固定具の操作孔内に抜け止めされるとともに、前記プリント基板に実装した押しボタンスイッチを操作可能な押しボタンと、からなる操作入力装置であって、前記リング状固定具で前記押しボタンを介して前記操作板を回り止めする一方、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、前記操作板の操作用突起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、前記操作ダイヤルは前記固定具を介して回動可能に支持されるので、前記操作板に高い回動支持機能を必要としない。このため、前記操作板を薄くでき、装置を薄型化できる。
また、固定具をベースに連結することにより、操作ダイヤルを抜け止めできるとともに、回動可能に支持できるので、組立工数が少なくなり、生産性が向上する。
さらに、本発明によれば、より多機能な操作入力装置が得られる。
本発明にかかる実施形態としては、前記ベースから切り起こした少なくとも2つの弾性受け部に、前記固定具の下面に突設した少なくとも2本の支持脚部をそれぞれ弾性係合してもよい。
本実施形態によれば、ベースに固定具をワンタッチで取り付けることができ、より一層生産性が向上する。
本発明にかかる電子機器は、前述の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルを露出させて取り付けた構成としてある。
本発明によれば、薄型で生産性の高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16の添付図面に従って説明する。
本実施形態にかかる操作入力装置1は、例えば、携帯電話機(図示せず)に組み込むことにより、モニター内のスクロールバーをスクロールし、後述する押しボタン40等を介して選択指示を出すことができる。
前記操作入力装置1は、図2および図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、前記中央押しボタンスイッチ31aを操作する押しボタン40と、前記押しボタンスイッチ31b〜31eに載置される操作板45と、下面に環状マグネット53を固定した操作ダイヤル50と、前記金属ベース10に前記操作ダイヤル50を抜け止めするリング状固定具60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6に示すように、平面略円形であり、その中心から同一円周上に4つの弾性受け部12を均等のピッチで切り起こしてある。前記弾性受け部12のうち、対向する一対の弾性受け部12,12の外側に治具孔13,14をそれぞれ設けてある一方、残る一対の弾性受け部の外側に後述するMRセンサ26,26を嵌め込むための逃げ部15,15を形成してある。
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の弾性受け部12および治具孔13,14と対応する位置に、係合孔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、その外周縁部に後述するMRセンサ26を嵌め込むための切り欠き部25を形成してある。前記MRセンサ26は横方向に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、前記切り欠き部25に反転させたMRセンサ26を落とし込んで接続してある。
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。
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。また、前記樹脂製フィルムカバー30は、前記金属ベース10の弾性受け部12および治具孔13,14に対応する位置に、係合孔32および治具孔33,34をそれぞれ設けてある。さらに、前記樹脂製フィルムカバー30は、その外周縁部に前記MRセンサ26を嵌合するための逃げ部35を形成してある。
押しボタン40は、図2および図5に示すように、後述する操作ダイヤル50の嵌合孔51に嵌合可能な外周形状を有し、その外周下端縁部に一対の回り止め用爪部41,41を同一軸心上に突設してある。また、前記回り止め用爪部41の両側基部には、ガタツキを防止するための面取り部42をそれぞれ形成してある。
操作板45は、前記押しボタンスイッチ21b〜21eに載置可能な直径を有する同心円形状であり、その内周縁部に、前記押しボタン40の回り止め用爪部41に係止する一対の回り止め用突起46を突設してある。また、前記金属ベース10の逃げ部15に対応する位置に切り欠き部47を設けてある。さらに、前記操作板45は、その下面に前記押しボタンスイッチ21b〜21eを押圧するための操作用突起48を突設してある。
なお、前記操作板45は、その上面に、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摺動シートを貼着一体化してもよく、摩擦抵抗の小さい樹脂材料を塗布してもよく、また、摩擦抵抗を小さくするために梨地加工を施しておいてもよい。
操作ダイヤル50は、図4に示すように、前記金属ベース10を被覆可能な同心円形状であり、その中心に前記押しボタン40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、その下面周辺縁部に突設した環状リブ52を介して環状マグネット53を位置決めして固定してある。前記環状マグネット53はN極およびS極を交互に配置したものである。特に、本実施形態によれば、環状マグネット53が操作板45に直接接触しない。このため、操作ダイヤル50に作用する摩擦抵抗が小さく、円滑に操作できる薄型の操作入力装置が得られるという利点がある。なお、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。
リング状固定具60は、図2および図5に示すように、前記操作ダイヤル50の嵌合孔51に嵌合して抜け止めできる外径寸法を有するとともに、前記押しボタン40を嵌合して抜け止めできる内径寸法の操作孔61を有している。また、前記リング状固定具60は、その下面に前記金属ベース10の弾性受け部12に弾性係合可能な支持脚部62を突設けてある。さらに、前記リング状固定具60は、前記支持脚部62の片側基部に位置規制用突部63を突設してある。
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、MRセンサ26,26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、前記治具の一対のピンに挿入することにより、前記金属ベース10の弾性受け部12に前記プリント基板20の係合孔22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、前記押しボタンスイッチ31aに押しボタン40を載置して位置決めするとともに、前記押しボタンスイッチ31b〜31e上に操作板45を載置して位置決めすることにより、前記押しボタン40の回り止め用爪部41に、操作板45の回り止め用突起46を係止する。ついで、押しボタン40に操作ダイヤル50の嵌合孔51を嵌合した後、リング状固定具60を押しボタン40と操作ダイヤル50との間に挿入し、リング状固定具60の支持脚部62を金属ベース10の弾性受け部12に弾性係合する。これにより、リング状固定具60が操作ダイヤル50を抜け止めするとともに、金属ベース10に押しボタン40および操作板45を抜け止めする。さらに、前記リング状固定具60の位置規制用突部63が押しボタン40の面取り部42に当接することにより、前記押しボタン40を回り止めする。このため、前記押しボタン40に係合する操作板45も同様に回り止めされる。
なお、リング状固定具60の金属ベース10に対する固定方法は、弾性係合に限らず、カシメ固定、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40および操作板45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の慣性力で回り過ぎることを抑制でき、誤操作が生じにくい。
また、金属ベース10にリング状固定具60を固定することにより、金属ベース10に、押しボタン40、操作板45および操作ダイヤル50をワンタッチで組み付けできるので、生産性に優れた操作入力装置が得られるという利点がある。
次に、前述の構成からなる操作入力装置3を携帯電話機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60の軸心を中心として回動させると、前記操作ダイヤル50は操作板45およびリング状固定具60に摺接しながら回動する。さらに、前記操作ダイヤル50と一体な環状マグネット53が回動し、一対のMRセンサ26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40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ることにより、操作板45の押圧用突起48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。
本実施形態よれば、MRセンサ26を利用しているので、環状マグネット53を前記MRセンサ26の上方に配置する必要がなく、薄型の操作入力装置が得られるという利点がある。
第2実施形態は、図10ないし図16に示すように、基本的構造は第1実施形態とほぼ同様であり、異なる点はホール素子27を利用した点である。前記ホール素子27は、上下方向から通過する磁束を検出して出力信号を出力する特性を有するものである。なお、同一部分には同一番号を附して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、本実施形態では、ホール素子27を使用しているので、環状マグネット53の直下に前記ホール素子27を配置する必要がある。このため、前記プリント基板20の外周縁部から延在した迫り出し部20cに切り欠き部25を設け、前記切り欠き部25に反転させた前記ホール素子27を配置することにより(図11および図12)、前記ホール素子27の直上に環状マグネット53を配置してある(図16)。他は前述の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
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は本発明にかかる操作入力装置の第1実施形態を異なる角度から視た斜視図である。 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一部を分解して上方から視た分解斜視図である。 図4Aおよび図4Bは図2で図示した操作入力装置の一部を分解して異なる角度から視た分解斜視図である。 図1Bで示した操作入力装置の分解斜視図である。 図5で示した操作入力装置の一部を分解して下方から視た分解斜視図である。 図7Aは図1で示した操作入力装置の底面図、図7Bは図7Aで示すB−B線で切断した場合の縦断面図である。 図8Aおよび8Bは図7Aで示した操作入力装置のVIIIA-VIIIA線およびVIIIB-VIIIB線で切断した場合の縦断面図である。 図9Aは図1で示した操作入力装置の底面図、図9Bは図9Aで示すB−B線で切断した場合の縦断面図である。
図10Aおよび図10Bは本発明にかかる操作入力装置の第2実施形態を異なる角度から視た斜視図である。 図10Aで示した操作入力装置を分解して上方から視た分解斜視図である。 図11で図示した操作入力装置の一部を分解して異なる角度から視た分解斜視図である。 図10Aで図示した操作入力装置を分解して下方から視た分解斜視図である。 図11で図示した操作入力装置の一部を分解して下方から視た斜視図である。 図15Aおよび図15Bは図10Aで示した操作入力装置の縦断面図である。 図16Aは図10Aで示した操作入力装置の底面図、図16Bは図16Aで示すB−B線で切断した場合の縦断面図である。
10:金属ベース
12:弾性受け部
13,14:治具孔
15:逃げ部
20:プリント基板
21a〜21e:導電部
22:係合孔
23,24:治具孔
25:切り欠き部
26:MRセンサ
27:ホール素子
30:樹脂製フィルムカバー
31a〜31a:押しボタンスイッチ
32:係合孔
33,34:治具孔
40:押しボタン
41:回り止め用爪部
42:面取り部
45:操作板
46:回り止め用突起
47:切り欠き部
48:操作用突起
50:操作ダイヤル
51:嵌合孔
52:環状リブ
53:環状マグネット
60:リング状固定具
61:操作孔
62:支持脚部
63:位置規制用突部

Claims (3)

  1. 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、前記押しボタンスイッチに対応する位置に操作用突起を突設し、かつ、前記押しボタンスイッチに前記操作用突起を介して載置される環状の操作板と、下面に環状マグネットを同心円上に一体化し、前記操作板に同一軸心上に載置される環状の操作ダイヤルと、前記操作ダイヤルの嵌合孔内に挿入され、下面に突設した少なくとも2本の支持脚部を前記ベースに連結することにより、前記操作ダイヤルを抜け止めするとともに、回動可能に支持するリング状固定具と、前記リング状固定具の操作孔内に抜け止めされるとともに、前記プリント基板に実装した押しボタンスイッチを操作可能な押しボタンと、からなる操作入力装置であって、
    前記リング状固定具で前記押しボタンを介して前記操作板を回り止めする一方、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、前記操作板の操作用突起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。
  2. 前記ベースから切り起こした少なくとも2つの弾性受け部に、前記固定具の下面に突設した少なくとも2本の支持脚部をそれぞれ弾性係合したことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。
  3. 請求項1または請求項2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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