JPH1049293A

JPH1049293A - 多方向入力装置

Info

Publication number: JPH1049293A
Application number: JP8219191A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Iwaizumi; 一雅岩泉; Kazuo Kanao; 一雄金尾; Toshio Ogawa; 敏生小川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明では、携帯用ＰＣのキースイッチの間
に配置することができ、ＰＣを軽量・小型化することが
でき、且つ信頼性が高く、安価な多方向入力装置を提供
することである。【解決手段】取付板と、該取付板上に載置された弾性
基板と、該弾性基板上に形成された複数個の歪み検知部
材と、前記歪み検知部材を操作するための操作体とから
なり、前記取付板と弾性基板とを溶着部にて固着したこ
とである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次元の座標入力
を行う多方向入力装置に関し、詳しくは、携帯用のパー
ソナルコンピュータのキーボード装置のキースイッチの
間に配置出来るような小型の多方向入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯用のパーソナルコンピュータ
（以下ＰＣと称す）のカーソル移動のための多方向入力
装置は、マウスに変わる機構としてトラックボールやス
ライディングポインタなどが用いられている。しかしな
がら、これらの機構を、配置するためにはＰＣの１０キ
ーやアルファベットキー等で構成されるキーボード装置
以外の場所に所定のスペースが必要であり、携帯用のＰ
Ｃの軽量・小型化の妨げになっていた。

【０００３】そこで、ＰＣのキースイッチの間に配置で
きる多方向入力装置として、歪み検知部材を用いたもの
が製作されている。

【０００４】以下、図６、７によって従来の歪み抵抗検
知部材を用いた多方向入力装置について説明する。図６
は、従来の多方向入力装置を示す斜視図、図７は、従来
の多方向入力装置を示す側面図である。図において、金
属板からなる保持板１０は、横棒と縦棒からなる略Ｔ字
状であって、該保持板１０の上には、絶縁材料からなる
Ｌ字状の弾性板１１が重なるように載置されている。該
弾性板１１上には、長方形状の一対（２個）の第一の歪
み抵抗検知素子１２と第二の歪み抵抗検知素子１３とが
それぞれの長手方向が直交（９０度）する位置に印刷な
どにより形成されている。すなわちこれは、第一の歪み
抵抗検知素子１２がＴ字状の保持板１０の横棒上に、第
二の歪み抵抗検知素子１３がＴ字状の縦棒上に設けてあ
る。固定部１４、１４は、保持板１０のＴ字状の横棒と
縦棒上のそれぞれに、円形状に突き出し加工などにて形
成され、その位置は、Ｌ字状の弾性板１１のそれぞれの
端部に対応する位置である。そして、前記固定部１４の
突き出しの厚みだけ保持板１０と弾性板１１との間に隙
間が形成されている。

【０００５】操作体１５は、円柱状であって、広径部１
５ａと狭径部１５ｂとからなる。そして、該操作体１５
は、Ｌ字状の弾性板１１上の角部に、その表面に対して
垂直方向に突出させて、接着剤などで固着されている。
ネジ１６は、前記弾性板１１を保持板１０の前記固定部
１４に固定するためのものである。ピポット支持部１７
は、保持板１０の横棒上のほぼ中央部に円錐状に突き出
し加工などにて形成されており、円錐状のピポット支持
部１７の先端が、前記操作体１５の狭径部１５ｂの端面
と弾性板１１を介して当接し、操作体１５を保持してい
る。そして、前記ピポット支持部１７の高さが、前記隙
間と一致する。回路パターン１８、・・は、その一端が
第一又は第二の歪み抵抗検知素子１２、１３と電気的に
接続されており、他端は、図示していない回路部と接続
するためのコネクタ部を構成している。

【０００６】次に、上述の多方向入力装置の動作を説明
する。まず、操作体１５を、例えば指などによって所望
の方向（矢印Ｘ方向）に力を加えると、その力の方向と
操作力に対応して該操作体１５が固着されている弾性板
１１が変形する。すなわち、弾性板１１上に形成された
第一の歪み抵抗検知素子１２の部分が、その長手方向に
沿って凹面に変形する。一方、第二の歪み抵抗検知素子
１３の部分はピボット支持部１７によって、その長手方
向に対して、ねじれ変形をする。この第一の歪み抵抗検
知素子１２の変形によって第一の歪み抵抗検知素子は、
抵抗値が変化するが第二の歪み抵抗検知素子１３は、ね
じれ応力が加えられるだけで、抵抗値変化はほとんど起
こらない。また、次に操作体１５を、例えば矢印Ｙ方向
に操作すると、上述と同様に第二の歪み抵抗検知素子１
３の部分が凹面に変形し、抵抗値が変化するが、第一の
歪み抵抗検知素子１２は、ねじれ応力が加えられるだけ
であるので、抵抗値変化はほとんど起こらない。このよ
うに、二つの歪み抵抗検知素子１２、１３からそれぞれ
の歪み量（抵抗値の変化）を検知して、操作体１５の操
作の方向と、操作力とが前記回路部（図示せず）によっ
て演算・算出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例の多方向入
力装置は、保持板１０と弾性板１１とが、ネジ１６によ
って固定されていることから、ネジ１６のスペースを確
保する必要があり、特に最近の携帯用ＰＣのように極限
まで、要求されて来ている小型化に対応するためには、
本多方向入力装置の面積方向の小型化に限界があった。
また、保持板１０と弾性板１１との間に、固定部１４に
より、隙間を設ける必要があるため、多方向入力装置の
厚み方向の小型化も困難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】取付板と、該取付板上に
載置された弾性基板と、該弾性基板上に形成された複数
個の歪み検知部材と、前記歪み検知部材を操作するため
の操作体とからなり、前記取付板と前記弾性基板とを溶
着部にて固着したことである。

【０００９】また、前記溶着部の位置を、操作体の作用
部と歪み検知部材とを結ぶ延長線上としたことである。

【００１０】また、前記取付板の前記歪み検知部材と対
向する位置に孔を設け、該孔を前記歪み検知部材の変形
の逃げとしたことである。

【００１１】また、前記歪み検知部材の両側近傍に溝部
が形成されていることである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１の分
解斜視図、図２に示す図１のＡ−Ａ’断面図に基づいて
説明する。図において、取付板１は、ステンレスなどの
金属材料から成り、横棒部と縦棒部とを有する略Ｔ字状
に形成されている。該取付板１は、中央部の略十字状の
孔１ａと、略Ｔ字状を構成している横棒部の一端部に形
成された孔１ｂとを具備している。なお、前記横棒部の
両端部に設けた腕部１ｄ、１ｄと、縦棒部の端部とに半
円状の切り欠き部１ｃ、１ｃ、１ｃが、形成されてい
る。

【００１３】弾性基板２は、前記取付板１とほぼ同形状
の略Ｔ字状であって、図２に示す図１のＡ−Ａ’断面図
に示すような四層構造に成っている。該弾性基板２の、
ベース基板２ａは、ステンレス材などの金属材料から成
り、該ベース基板２ａ上には、エポキシ樹脂などの絶縁
材料から成る絶縁層２ｂが形成されている。該絶縁層２
ｂは、必要に応じて印刷工程を二度行う二度塗りが行な
われている。これは、絶縁層２ｂのピンホールによる絶
縁不良を防止するためである。前記絶縁層２ｂ上には、
最初に例えば銀ペーストなどから成る複数本の印刷回路
２ｃ、２ｃ、・・を印刷によって形成する。次に、歪み
検知部材の実施の形態の例としてカーボンペーストから
成り、抵抗値が例えば３〜５ｋΩである第一及び第二の
抵抗体層２ｄ、２ｄ’及び、２ｅ、２ｅ’が印刷によっ
て、それぞれ同一抵抗値となるように形成されている。
該第一の抵抗体層２ｄ、２ｄ’と第二の抵抗体層２ｅ、
２ｅ’とで、二対の歪み検知部材が構成されている。

【００１４】また、図１において、弾性基板２の略中央
部には、円形の貫通孔２ｆが形成されており、該貫通孔
２ｆを中心にして、その周囲に横長状の二対の前記第一
及び第二の抵抗体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’が配設
され、且つ、それぞれ抵抗体層の長手方向を結ぶ線が十
字を描くように配置されている。また、同じく前記貫通
孔２ｆを中心にして、相互に隣接する前記第一及び第二
の抵抗体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’の間に、表面か
ら裏面に貫通した４個のＬ字状の溝部２ｇ、２ｇ、・・
が、打ち抜き加工などで形成されている。該溝部２ｇ
は、Ｌ字のそれぞれの辺が前記抵抗体層の長手方向と概
略平行になるように形成されている。なお、前記溝部２
ｇをＬ字状としたが、矩形や円形の孔、又は矩形の切り
欠き部であってもよい。ただし、弾性基板２全体の強度
を出来るだけ高く保つためには、前記Ｌ字状の溝部２ｇ
が好適である。

【００１５】複数本の前記印刷回路２ｃ、・・のそれぞ
れの一端部、又は一端部及び中間部が、二対の第一及び
第二の抵抗体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’のそれぞれ
の端部と電気的に接続されている。また、印刷回路２
ｃ、・・の他端部は、外部接続用のランド部２ｉ、２
ｉ、・・となり、該ランド部２ｉ、２ｉ、・・は、Ｔの
字状の弾性基板２の横棒部に沿って４個、縦棒部の幅方
向に並べて２個形成されている。さらに、該ランド部２
ｉ、２ｉ、・・は、半田接続のために銀ペースト上に銅
ペーストが印刷されている。さらに略Ｔ字状に形成され
た弾性基板２の横棒部の一方の端部には、前記取付板１
の孔１ｂと対向する位置に、孔２ｈが形成されている。

【００１６】弾性基板２上の、前記第一及び第二の抵抗
体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’の長手方向の外方延長
上のそれぞれに４個の溶着部２ｊが形成されており、該
溶着部２ｊは、絶縁層２ｂを印刷していないため、金属
材料からなるベース基板２ａが露出されている。そし
て、この溶着部２ｊにて、取付板１とベース基板２ａと
をスポット溶接で固着することができる。操作体３は、
アルミ材などの金属材料から成り、円筒状であって中間
部の広径部３ａと、両端部の第一の狭径部３ｂと、第二
の狭径部３ｃとから構成されている。なお、前記第一の
狭径部３ｂには、前記操作体３の操作を容易にするため
に適宜、操作部材を係合しても良い。

【００１７】印刷配線板４は、フレキシブルな絶縁材料
と導電材料との積層材から成り、本体部４１と、該本体
部４１に連設された導出部４２とからなる。また、該印
刷配線板４の本体部４１には、導電材料としての銅箔を
エッチングなどによって形成した複数本の回路パターン
４ａ、４ａ、・・と、前記回路パターン４ａ、・・の一
方の端部のそれぞれに６個のランド部４ｂ、４ｂ、・・
とが形成されている。該ランド部４ｂ、４ｂ、・・は、
前記弾性基板２のランド部２ｉ、２ｉ、・・と対応する
位置に配置されている。そして、前記本体部４１の略中
央部には、前記操作体３の広径部３ａが挿通される貫通
孔４ｃが形成されている。また前記導出部４２には、前
記回路パターン４ａ、・・のそれぞれの他方の端部が集
められて端子部４ｄが形成されている。

【００１８】さらに、導出部４２の中間部には、略円形
のカシメ止め部４ｅが形成されている。該カシメ止め部
４ｅは、前記取付板１の孔１ｂと、弾性基板２の孔２ｈ
と対応する位置に形成されおり、例えば図示していない
熱可塑性の成形材料をカシメ止め部４ｅに配置してい
る。そして、該熱可塑性の成形材料を溶着（熱カシメ）
させて取付板１と弾性基板２と印刷配線板４との三つの
部材を固着する。なお、該カシメ止め部４ｅは、この多
方向入力装置をＰＣのキースイッチ間に組み込み、印刷
配線板４の導出部４２の端子部４ｄを他の回路パターン
（図示せず）と接続する際に、その作業時において、不
要な力が加わり、前記印刷配線板４のランド部４ｂと弾
性基板２のランド部２ｉとの半田による接続が剥がされ
ないように保護するためのものである。

【００１９】次に、本発明の組立について、説明をす
る。まず、予め、印刷回路２ｃ、・・のランド部２ｉ、
・・に半田ペーストを設けた弾性基板２の貫通孔２ｆ
に、操作体３の第二の狭径部３ｃを挿通し、広径部３ａ
を、前記貫通孔２ｆの周縁部に当接する。そして、前記
第二の狭径部３ｃの先端部が弾性基板２から、突出して
いる所をポンチ（図示せず）によってカシメ付け、操作
体３を弾性基板２に固着する。次に、前記弾性基板２
を、ほぼ同形状の取付板１上に隙間なく密着・載置す
る。そして、貫通孔２ｆを中心にして、二対の抵抗体層
２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’の周囲に配置された４箇所
の前記溶着部２ｊ、・・をスポット溶接にて一度もしく
は二度の工程で、弾性基板２と取付板１とを密着・一体
化する。このとき、取付板１に形成されている略十字状
の孔１ａと対向する位置に、十字状に設けた４個の前記
抵抗体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’が配置される。

【００２０】次に、弾性基板２上に、印刷配線板４の本
体部４１を載置する。このとき該本体部４１の貫通孔４
ｃには、操作体３の広径部３ａが挿通される。そして、
本体部４１のランド部４ｂ、４ｂ、・・と、弾性基板２
のランド部２ｉ、２ｉ、・・とは、対向して形成されて
おり、熱圧着によって、相互のランド部４ｂとランド部
２ｉとを半田によって電気的に接続させる。この接続に
よって二対（４個）の抵抗体層２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２
ｅ’は、ブリッジ回路（図４参照）を構成することにな
り、前記本体部４１に連接した前記導出部４２の端子部
４ｄから歪み量である出力（電圧）信号を取り出すこと
が出来るようになる。最後に、印刷配線板４の導出部４
２の前記カシメ止め部４ｅに設けた、熱可塑性の成形材
料を、溶着（熱カシメ）することにより取付板１と弾性
基板２と印刷配線板４との三つの部材が、固着されて、
本発明の多方向入力装置は、組み立てを完了する。この
後、本多方向入力装置は、携帯用の小型ＰＣのキースイ
ッチの間に組み込まれる。この組み込みは、図５に示す
ように複数個のキーボードスイッチ５、・・を備えたキ
ーボード装置内部の保持部材（図示せず）に、前記多方
向入力装置の取付板１に設けた３個の半円状の前記切り
欠き部１ｃを係合もしくは、止め付け、多方向入力装置
の操作体３を所望のキーボードスイッチ５、・・から突
出するように組み込まれることになる。なお、前記切り
欠き部１ｃの形状や、配置については、キーボード装置
の仕様に基づき任意に設定すれば良く、本実施の形態に
限定されるものではない。

【００２１】次に本発明の多方向入力装置の動作につい
て、図３に基づいて説明する。まず、ＰＣのキースイッ
チの間に組み込まれた力点となる操作体３に指（図示せ
ず）などで、例えば矢印Ｙ方向の力を与える。このＹ方
向の力によって、該操作体３の連結部が作用点（作用
部）となり、弾性基板２を変形する。この時、この作用
点と、歪み検知部材である一対の第一の抵抗体層２ｄと
抵抗体層２ｄ’との延長線上にある前記溶着部２ｊが支
点となり、抵抗体層２ｄ、２ｄ’に変形による歪みが生
じる。このとき取付板１の十字状の孔１ａは、前記変形
を妨げないための逃げ部となるように配置されている。
この変形による歪みとは、抵抗体層２ｄが凹面に、抵抗
体層２ｄ’が凸面に変形されることである。この変形に
て抵抗体層２ｄの抵抗値は、小さく（下がる）なり、抵
抗体層２ｄ’の抵抗値は、大きく（上がる）なる。よっ
て、第一の抵抗体層２ｄと抵抗体層２ｄ’との一対の抵
抗値変化の差を演算することで、抵抗値変化が二倍に拡
大され、操作の力と方向とを確実に検出できる。一方、
このとき第二の抵抗体層２ｅと抵抗体層２ｅ’は、その
長手方向に対してねじれ応力が加えられるだけで抵抗値
変化は無視できる程度である。つまり、第一の抵抗体層
２ｄ、２ｄ’上の座標軸方向のみの力が検出できる。

【００２２】次に、操作体３に矢印のＸ方向に力を加え
たとき、第二の抵抗体層２ｅが凹面に、抵抗体層２ｅ’
が凸面に変形され、第一の抵抗体層２ｄ、２ｄ’は、ね
じり応力が加えられ、第二の抵抗体層２ｅ、２ｅ’上の
座標軸方向のみの力が検出できる。このようにブリッジ
回路（図４参照）のそれぞれ一方の回路を構成している
一対の抵抗体層２ｄ、２ｄ’又は抵抗体層２ｅ、２ｅ’
の抵抗値のバランス（比率）に変化が生じ、矢印Ｙ又は
Ｘ方向への操作体３への力に対応した電圧が、端子部４
ｄから出力される。この出力電圧を演算処理して、操作
体３の操作方向と、操作力を算出してＰＣディスプレー
上のカーソルの移動が制御される。

【００２３】なお、上述の如き変形による歪みが生じる
際に、第一の抵抗体層２ｄ、２ｄ’と第二の抵抗体層２
ｅ，２ｅ’との間に形成されている４個のＬ字状の溝部
２ｇ、２ｇ、・・によって、隣り合う抵抗体層の余分な
変形を防止し、それぞれの抵抗体層は独立して、歪み変
形又はねじれ変形を生じ、相互の影響は、無視できるレ
ベルに押さえられる。

【００２４】

【発明の効果】溶着部にて取付板１と弾性基板２とを固
着していることからネジによる取付と比較して面積方向
のスペースを小さくでき、且つ個々にネジの取付を複数
の工程で行うのに比較して溶着部では、例えばスポット
溶接等により複数箇所の溶接を一度の工程で固着できる
ことからより安価な多方向入力装置が提供できる。ま
た、厚み方向についても、ネジによる取付では、隙間を
設けるために所定の厚さの固定部を設ける必要があって
入力装置がその分厚くなるが、溶着部では、固定部を設
ける必要がなく、取付板１と弾性基板２とを密着させる
ことができるために、厚みの薄い多方向入力装置が提供
できる。

【００２５】前記溶着部の位置を、操作体の作用部と歪
み検知部材とを結ぶ延長線上としたことは、操作体の操
作による歪み検知部材の変形が妨げられない支点の位置
を定めたものであって、いわゆる、溶着部の位置を支点
とし、操作体の位置を作用点とし、これらの中間に歪み
検知部材を位置させることになり、これらがそれぞれ一
直線上に配置できることから、正確な歪み量を検知でき
る多方向入力装置が提供できる。

【００２６】また、取付板の歪み検知部材と対向する位
置に孔を設けて、該孔を歪み検知部材の変形の逃げにし
ているため、取付板と弾性基板とが密着・積層されてい
ても、歪み検知部材の変形に際し、この変形を確実に果
たすことが出来る。

【００２７】また、溝部２ｇ、・・が、抵抗体層それぞ
れの間に形成されていることから、ある抵抗体層が歪み
を生じる際に、他の抵抗体層に余分な歪み・変形を与え
ることを防止する働きをして、高い信頼性が得られる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多方向入力装置の実施の形態を示す分
解斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明の動作を説明するための説明図である。

【図４】本発明の動作を説明するためのブリッジ回路図
である。

【図５】本発明の多方向入力装置を用いたキーボードを
説明するための説明図である。

【図６】従来の多方向入力装置を示す斜視図である。

【図７】従来の多方向入力装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１取付板１ａ、１ｂ孔１ｃ切り欠き部２弾性基板２ａベース基板２ｂ絶縁層２ｃ印刷回路２ｄ、２ｄ’、２ｅ、２ｅ’ 抵抗体層２ｆ、４ｃ貫通孔２ｇ溝部２ｈ孔２ｉ、４ｂランド部２ｊ溶着部３操作体３ａ広径部３ｂ狭径部４印刷配線板４ａ回路パターン４ｄ端子部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】取付板と、該取付板上に載置された弾性
基板と、該弾性基板上に形成された複数個の歪み検知部
材と、前記歪み検知部材を操作するための操作体とから
なり、前記取付板と前記弾性基板とを溶着部にて固着し
たことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】前記溶着部の位置を、操作体の作用部と
歪み検知部材とを結ぶ延長線上としたことを特徴とする
請求項１記載の多方向入力装置。
【請求項３】前記取付板の前記歪み検知部材と対向す
る位置に孔を設け、該孔を前記歪み検知部材の変形の逃
げとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
多方向入力装置。
【請求項４】前記歪み検知部材の両側近傍に溝部が形
成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又
は請求項３記載の多方向入力装置。