JP4057500B2 - 多方向入力装置 - Google Patents

Description

この発明は例えば携帯電話機や携帯型ゲーム機等において、ディスプレイ画面上の位置決め操作に用いられる多方向入力装置に関し、特に導電性ゴム接点を使用し、その抵抗体パターンに対する接触面積の変化による抵抗値の変化によってアナログ出力が得られる構成とされている多方向入力装置に関する。

図８は導電性ゴム接点を用いて構成された多方向入力装置の従来構成例を示したものであり、一面が開放された箱状をなすボディ１１の内部底面に配置された基板１２には図示していないが、４つの抵抗体パターンが円周上に９０°間隔で配列されて形成されており、これら抵抗体パターン上に導電性ゴム接点１３がそれぞれ配置されている。導電性ゴム接点１３は略半球形状をなすものとされ、その球面が抵抗体パターンと対接されている。

４つの導電性ゴム接点１３上には押圧部材１４が搭載され、この押圧部材１４の中心に設けられている貫通孔１５にレバー１６が抜け止めされて取り付けられている。レバー１６はボディ１１の開放面を蓋するカバー１７に設けられている開口１８から外部に突出されている。図中、１９は押圧部材１４を基板１２方向に付勢する板ばねを示す。

上記のような構造を有する多方向入力装置は、レバー１６を傾倒操作すると、レバー１６と共に押圧部材１４が傾倒し、これにより導電性ゴム接点１３が押圧されて弾性変形する（つぶれる）。この変形により導電性ゴム接点１３の、抵抗体パターンに対する接触面積は増大し、抵抗体パターンが接続されている端子２１間の抵抗値がこの接触面積の増大に伴って減少する。従って、この多方向入力装置によればレバー１６の傾倒方向及び傾倒角度に応じたアナログ出力を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。

なお、この例ではレバー１６の下方にスナッププレート２２が配置され、かつこのスナッププレート２２の反転によってオンとなる（導通される）一対の接点パターンが基板１２上に形成されており、レバー１６を軸方向に押圧することによって接点（スイッチ）をオン、オフすることができるものとなっている。
特開２００２−１６３９６０号公報

ところで、この種のアナログ出力を得る多方向入力装置においては、操作性の良さあるいは操作感触の良さといった点から、軽動作力で長ストロークであるといったことが要求され、この点で図８に示したレバー１６を具備する多方向入力装置は例えばレバー１６を長くすることにより、そのような軽動作力、長ストロークを実現可能であるものの、操作部がこのようなレバーではなく、十字キーのような天面（操作面）が押圧操作されるキートップとされる場合には軽動作力で長ストロークを実現するのは極めて困難となっていた。

即ち、導電性ゴム接点上に位置するキートップを押圧操作する構造ではキートップのストロークは導電性ゴム接点のつぶれ量によって決まるものの、導電性ゴム接点は押圧に伴い抵抗体パターンとの接触面積が増大するように例えば半球体形状とされているため、つぶれるに従って変形しにくくなり、よってストロークを大きくしようとすると大きな押圧力が必要となり、一方小さな押圧力では大きなストロークを得られないといったことになる。

この発明の目的は上述した問題に鑑み、軽動作力で長ストロークを実現でき、かつ安定したアナログ出力が得られる多方向入力装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、円周上に配列された複数の抵抗体パターンと、それら抵抗体パターンとそれぞれ対向配置された複数の導電性ゴム接点を有し、キートップを押圧操作して傾倒させることにより、その傾倒方向に対応した導電性ゴム接点が押圧されて抵抗体パターンとの接触面積が増大する構造の多方向入力装置は、複数の導電性ゴム接点を下面に保持し、かつその下面に上記円周の中心上に位置して支点をなす突起が形成されている保持板と、その保持板の上面とキートップの内面との間に各導電性ゴム接点と対応して配置された複数のスペーサゴムとを備え、上記押圧操作によりスペーサゴムが変形し、かつ保持板が上記支点を中心に回動する構造とされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、導電性ゴム接点が略円錐台形状とされて、その小径側が抵抗体パターンと対向されているものとされる。

請求項３の発明では請求項１の発明において、スペーサゴムがそろばん玉形状とされる。

請求項４の発明では請求項１の発明において、スペーサゴムが導電性ゴム接点より上記円周の中心寄りに配置されているものとされる。

請求項５の発明では請求項１の発明において、複数のスペーサゴムが薄肉部を介して互いに連結一体化されているものとされる。

請求項６の発明によれば、円周上に配列された複数の抵抗体パターンと、それら抵抗体パターンとそれぞれ対向配置された複数の導電性ゴム接点を有し、キートップを押圧操作して傾倒させることにより、その傾倒方向に対応した導電性ゴム接点が押圧されて抵抗体パターンとの接触面積が増大する構造の多方向入力装置は、複数の導電性ゴム接点が保持板に、その保持板の上下面からそれぞれ突出するように挿通保持されて、その上方突出部及び下方突出部がそれぞれキートップの内面及び抵抗体パターンと対向されているものとされ、保持板の下面に上記円周の中心上に位置して支点をなす突起が形成され、上記押圧操作により上記上方突出部及び下方突出部がそれぞれ変形し、かつ保持板が上記支点を中心に回動する構造とされる。

請求項７の発明では請求項６の発明において、上記上方突出部及び下方突出部が共に略円錐台形状とされる。

請求項８の発明では請求項１又は６の発明において、キートップはフランジを備え、そのフランジによって抜け止めされて機器のハウジングに設けられた開口に配置される構造とされる。

請求項９の発明では請求項８の発明において、複数の抵抗体パターンが形成されている基板上に、保持板をキートップ方向に付勢する弾性部材が配置されているものとされる。

請求項１０の発明では請求項９の発明において、弾性部材がドーム状をなすゴムとされ、そのドームの天面に設けられた穴に上記突起が挿通されているものとされる。

請求項１１の発明では請求項１０の発明において、上記フランジの回りを囲むように上記ハウジングの内面に形成されているリブの外周面と全周にわたって密着する周壁が上記ゴムに一体形成されているものとされる。

この発明によれば、キートップの押圧操作により変形するスペーサゴムを具備することにより、あるいはキートップの押圧操作により変形する導電性ゴム接点のキートップ内面と対向する上方突出部を具備することにより、軽動作力で長ストロークを実現でき、さらに安定したアナログ出力を得られる多方向入力装置を実現することができる。

この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明による多方向入力装置の一実施例を示したものであり、この例では多方向入力装置は４方向のアナログ入力を行うものとされ、機器に実装された状態を示している。機器は例えば携帯型のゲーム機とされ、図１中、３１は機器のハウジングを示し、３２は機器のメイン基板を示す。

多方向（４方向）入力装置はこの例では抵抗体パターンが形成された基板４０とベースゴム５０と導電性ゴム接点６０と保持板７０とスペーサゴム８０とキートップ９０とよりなるものとされ、基板４０は機器のメイン基板３２上に載置されている。

基板４０には４つの抵抗体パターン４１が円周上、９０°間隔で配列されて形成されており、各抵抗体パターン４１は略方形をなすものとされ、図には示していないが、その対向する辺から一対のリードパターンがそれぞれ導出されている。抵抗体パターン４１は例えばカーボンペーストによって印刷形成され、基板４０はこの例ではフィルム基板とされている。

基板４０上に載置されているベースゴム５０は例えばシリコーンゴムよりなるものとされ、この例では導電性ゴム接点６０を保持する保持板７０をキートップ９０方向に付勢する弾性部材として機能すると共に、機器のハウジング３１と係合して密閉性を高める機能を有するものとされる。

図２はこのベースゴム５０の形状を示したものであり、底面部５１の中央にはドーム部５２が形成され、このドーム部５２を囲む円周上には４つの穴５３が基板４０の各抵抗体パターン４１の位置と対応して形成されている。ドーム部５２の天面には穴５４が設けられており、この穴５４を囲む部分は下方に若干伸長され、筒状をなすものとされている。底面部５１は図２Ａに示したように十字形をなし、その周囲には全周にわたって周壁５５が形成されている。基板４０に形成されている４つの抵抗体パターン４１はそれぞれこのベースゴム５０の穴５３内に位置されて露出される。

各抵抗体パターン４１と対向配置される導電性ゴム接点６０は保持板７０の下面に保持されており、この例ではこれら導電性ゴム接点６０と保持板７０とは一体成形されて形成されたものとなっている。図３はこの構成を示したものであり、保持板７０は樹脂製とされ、導電性ゴム接点６０は例えばシリコーンゴムにカーボンパウダーが混入されたものとされる。

保持板７０は十字形をなし、４つの導電性ゴム接点６０はその十字の各先端部の下面に配置されている。導電性ゴム接点６０はこの例では略円錐台形状をなすものとされ、保持板７０の下面から突出されてその小径側が抵抗体パターン４１と対向するものとされる。

保持板７０の下面の中央には先端が球面状をなす突起７１が形成されており、この突起７１が上述したベースゴム５０のドーム部５２に設けられている穴５４に挿通される。これにより、保持板７０は図１に示したようにドーム部５２に位置決め支持され、突起７１は抵抗体パターン４１が配列されている円周の中心上に位置される。

なお、図１の状態で突起７１の先端（下端）と基板４０との間には若干の隙間があるものとされ、つまり突起７１は基板４０に対して若干浮いた状態となっている。また各導電性ゴム接点６０の先端（下端）は突起７１の先端よりわずかに上方に位置するようにされている。

保持板７０の上面にはスペーサゴム８０が搭載され、このスペーサゴム８０の上にキートップ９０が搭載される。図４はキートップ９０の形状を示したものであり、キートップ９０は十字形をなし、つまり十字キーとされている。なお、キートップ９０にはフランジ９１が設けられており、キートップ９０はこのフランジ９１によって抜け止めされて機器のハウジング３１に設けられている開口３３に配置され、開口３３から突出される。

ハウジング３１の内面にはキートップ９０のフランジ９１の回りを囲むようにリブ３４が形成されており、前述したベースゴム５０の周壁５５はこのリブ３４と係合され、リブ３４の外周面と全周にわたって密着されている。

キートップ９０の内面と保持板７０の上面との間に、各導電性ゴム接点６０と対応して配置されている４つのスペーサゴム８０はこの例では薄肉部８１を介して互いに連結一体化されており、図５に示したような構成とされる。スペーサゴム８０はこの例ではそろばん玉形状とされる。なお、各スペーサゴム８０はこの例では図１に示したように、円周上に配列されている導電性ゴム接点６０より、その円周の中心寄りに位置されている。スペーサゴム８０及び薄肉部８１は例えばシリコーンゴム製とされる。

上記のような構成とされた多方向入力装置ではキートップ９０が押圧操作されて傾倒すると、スペーサゴム８０は押圧されて変形し、また保持板７０は下方に押されてその突起７１が基板４０と当接し、突起７１を支点として回動する。そして、傾倒方向に対応した導電性ゴム接点６０が押圧されて変形し、この変形により抵抗体パターン４１との接触面積が増大するものとなる。図６はこの様子を示したものであり、矢印Ｐは押圧操作方向を示す。

一方、押圧を解除すると、ドーム部５２の弾性復元力により保持板７０は元の位置に復帰し、かつ導電性ゴム接点６０及びスペーサゴム８０も元の形状に弾性復帰し、これによりキートップ９０が元の位置に復帰する。

上述したように、この例によればそろばん玉形状とされ、つまり上下面が円錐台形状とされたスペーサゴム８０を具備し、キートップ９０が押圧操作されると、導電性ゴム接点６０と共に、このスペーサゴム８０も容易に変形する（つぶれる）ものとなっているため、軽動作力で長ストロークを実現することができる。なお、この例ではスペーサゴム８０を導電性ゴム接点６０より中心寄りに配置しており、このように中心寄りに配置することにより、さらに動作力（押圧力）を軽減することができる。

また、４つの導電性ゴム接点６０は回動支点をなす突起７１を有する保持板７０に保持され、この保持板７０が回動して導電性ゴム接点６０が抵抗体パターン４１に押圧接触される構造となっているため、例えばその導電性ゴム接点６０と、回動支点を挟んで反対側に位置する導電性ゴム接点６０とが同時に抵抗体パターン４１と接触するといったことは発生せず、その点で安定かつ正確な出力が得られ、誤入力を防止することができる。

さらに、このようなスペーサゴム８０及び保持板７０を具備することにより、押圧操作されたキートップ９０はスペーサゴム８０が変形し、かつ保持板７０が回動することによって、その押圧操作された部位と中心を挟んで反対側の部位が持ち上がるといったことが発生せず、つまり図６に示したように押圧操作された部位が単に押し込まれるような動作をするため、非操作状態において例えばキートップ９０のフランジ９１とハウジング３１の内面との間にクリアランスを設けておく必要はなく、よってハウジング３１内においてその厚さ方向の占有空間を小さくすることができ、その分実装される機器の薄型化に寄与することができる。

また、非操作状態においてはベースゴム５０のドーム部５２によって保持板７０は上方に付勢され、これにより全ての導電性ゴム接点６０が抵抗体パターン４１と接触しない状態が保証されるため、その点で良好な性能を得ることができる。なお、この例では保持板７０の突起７１と基板４０との間に若干の隙間を設けているが、この隙間はなしとしてもよい。

さらに、この例ではベースゴム５０に設けた周壁５５が機器のハウジング３１のリブ３４と全周にわたって密着され、これにより内部の密閉性を高められるものとなっており、ハウジング３１の開口３３を介してのゴミや水分の機器内への侵入を防止でき、かつ例えば抵抗体パターン４１へのゴミや水滴の付着を低減することができる。

上述した例ではスペーサゴム８０はそろばん玉形状とされているが、スペーサゴム８０の形状はこれに限らず、例えば球、半球、あるいは導電性ゴム接点６０と同様、円錐台形状としてもよい。但し、変形が容易で、かつ上下（上下面）２箇所変形しやすいことから、そろばん玉形状を採用するのが好ましい。また、この例では４つのスペーサゴム８０が薄肉部８１によって連結一体化されているが、これら４つのスペーサゴム８０を個々独立したものとしてもよい。但し、この例のように薄肉部８１によって一体化しておくことで、組み立てが簡易に行えるものとなる。

導電性ゴム接点６０の形状はこの例では略円錐台形状をなすものとされているが、例えばその形状を半球状としてもよい。

また、この例ではドーム部５２及び周壁５５を有するベースゴム５０を具備し、保持板７０をキートップ９０方向に付勢する弾性部材をドーム状をなすゴムとしているが、弾性部材にはゴムに限らず、例えばコイルバネ等を用いることもできる。

さらに、抵抗体パターン４１は機器のメイン基板３２とは別の基板４０に形成されているが、基板４０を使用せず、メイン基板３２に直接抵抗体パターン４１を形成するといった構成を採用することも可能である。

次に、図７を参照してこの発明による多方向入力装置の他の構成例について説明する。

この例では図１に示した多方向入力装置のように導電性ゴム接点６０とは別にスペーサゴム８０を設けるのではなく、それらを一体化した構造となっており、導電性ゴム接点６０’は保持板７０の貫通孔７２に挿通されて保持板７０の上下面からそれぞれ突出するように保持されており、その下方突出部６１が抵抗体パターン４１と対向され、上方突出部６２がキートップ９０の内面と対向されている。

上方突出部６２及び下方突出部６１は共に略円錐台形状をなすものとされ、キートップ９０が押圧操作されると、これら上方突出部６２及び下方突出部６１がそれぞれ押圧されて変形するものとなっている。なお、保持板７０には回動支点をなす突起７１が図１と同様に形成されており、押圧操作により保持板７０は突起７１を支点として回動する。

この図７に示したような構成を有する多方向入力装置においても、キートップ９０の押圧操作により導電性ゴム接点６０’の抵抗体パターン４１と対向する下方突出部６１のみならず、上方突出部６２も変形し（つぶれ）、これにより軽動作力で長ストロークを実現できるものとなる。なお、上方突出部６２及び下方突出部６１の形状は略円錐台形状に限らず、例えば半球状としてもよい。

以上、この発明による多方向入力装置の実施例を前後左右の４方向にキートップ９０が押圧され、傾倒される構造の４方向入力装置として説明したが、その方向は４方向に限るものではなく、即ち導電性ゴム接点６０（６０’）の数は４つに限るものではない。

請求項１の発明による多方向入力装置の一実施例の構成を説明するための斜視断面図。 Ａは図１におけるベースゴムの斜視図、Ｂはその断面図。 Ａは図１における導電性ゴム接点が一体形成されている保持板の平面図、Ｂはその断面図、Ｃはその底面図。 Ａは図１におけるキートップの平面図、Ｂはその断面図。 Ａは図１におけるスペーサゴムの平面図、Ｂはその正面図。 図１に示した多方向入力装置が押圧操作された状態を示す斜視断面図。 請求項６の発明による多方向入力装置の一実施例の構成を説明するための斜視断面図。 従来の多方向入力装置を示す断面図。

Claims (11)

1. 円周上に配列された複数の抵抗体パターンと、それら抵抗体パターンとそれぞれ対向配置された複数の導電性ゴム接点を有し、キートップを押圧操作して傾倒させることにより、その傾倒方向に対応した導電性ゴム接点が押圧されて抵抗体パターンとの接触面積が増大する構造とされている多方向入力装置であって、
   上記複数の導電性ゴム接点を下面に保持し、かつその下面に上記円周の中心上に位置して支点をなす突起が形成されている保持板と、
   その保持板の上面と上記キートップの内面との間に、上記各導電性ゴム接点と対応して配置された複数のスペーサゴムとを備え、
   上記押圧操作により上記スペーサゴムが変形し、かつ上記保持板が上記支点を中心に回動する構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
2. 請求項１記載の多方向入力装置において、
   上記導電性ゴム接点が略円錐台形状とされて、その小径側が上記抵抗体パターンと対向されていることを特徴とする多方向入力装置。
3. 請求項１記載の多方向入力装置において、
   上記スペーサゴムがそろばん玉形状とされていることを特徴とする多方向入力装置。
4. 請求項１記載の多方向入力装置において、
   上記スペーサゴムが上記導電性ゴム接点より上記円周の中心寄りに配置されていることを特徴とする多方向入力装置。
5. 請求項１記載の多方向入力装置において、
   上記複数のスペーサゴムが薄肉部を介して互いに連結一体化されていることを特徴とする多方向入力装置。
6. 円周上に配列された複数の抵抗体パターンと、それら抵抗体パターンとそれぞれ対向配置された複数の導電性ゴム接点を有し、キートップを押圧操作して傾倒させることにより、その傾倒方向に対応した導電性ゴム接点が押圧されて抵抗体パターンとの接触面積が増大する構造とされている多方向入力装置であって、
   上記複数の導電性ゴム接点は保持板に、その保持板の上下面からそれぞれ突出するように挿通保持されて、その上方突出部及び下方突出部がそれぞれ上記キートップの内面及び抵抗体パターンと対向され、
   上記保持板の下面に上記円周の中心上に位置して支点をなす突起が形成され、
   上記押圧操作により上記上方突出部及び下方突出部がそれぞれ変形し、かつ上記保持板が上記支点を中心に回動する構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
7. 請求項６記載の多方向入力装置において、
   上記上方突出部及び下方突出部が共に略円錐台形状とされていることを特徴とする多方向入力装置。
8. 請求項１又は６記載の多方向入力装置において、
   上記キートップはフランジを備え、そのフランジによって抜け止めされて機器のハウジングに設けられた開口に配置される構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
9. 請求項８記載の多方向入力装置において、
   上記複数の抵抗体パターンが形成されている基板上に、上記保持板を上記キートップ方向に付勢する弾性部材が配置されていることを特徴とする多方向入力装置。
10. 請求項９記載の多方向入力装置において、
    上記弾性部材がドーム状をなすゴムとされ、そのドームの天面に設けられた穴に上記突起が挿通されていることを特徴とする多方向入力装置。
11. 請求項１０記載の多方向入力装置において、
    上記フランジの回りを囲むように上記ハウジングの内面に形成されているリブの外周面と全周にわたって密着する周壁が上記ゴムに一体形成されていることを特徴とする多方向入力装置。

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