(57)【要約】      （修正有）【課題】トラックボールとローラの接触を強くし、トラックボールおよびローラ間の連動を確保する。【解決手段】トラックボールおよび各ローラの少なくとも一方の表面を弾性体により形成し、さらに、前記各ローラの表面に凹凸を形成する。このような構成の採用により、トラックボールとローラの接触状態を強固にするとともに、トラックボールおよびローラ間にゴミなどの異物あるいは液体などが付着した場合にもトラックボールおよびローラの安定的な連動あるいは制動を確保することができ、トラックボール装置の操作性を向上させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全方向に回転可能に配設されたトラックボールと、相互に直交する回転軸を有し、前記トラックボールにそれぞれ接触するように配設された２つのローラと、各ローラをそれぞれ回転駆動させる２つのモータと、前記各モータの駆動を制御する制御手段とを有するトラックボール装置であって、
前記トラックボールおよび前記各ローラの少なくとも一方の表面を弾性体により形成し、さらに、前記各ローラの表面に凹凸を形成したことを特徴とするトラックボール装置。
【請求項２】
前記各ローラにローレット状の凹凸を形成したことを特徴とする請求項１に記載のトラックボール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラックボール装置に係り、特に、トラックボールおよびトラックボールに接触するローラの材質およびローラの形状を改良したトラックボール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、パソコンや各種電子機器の表示画面上においてのカーソルの移動や、数値設定の手段としてトラックボール装置が採用されており、さらに、表示画面上において、ある点またはある領域に近づいたり進入した場合に、トラックボールに反力を作用させ、触感を加えることにより操作者の手に抵抗を知覚させる装置等が採用されてきた。
【０００３】
このような従来のトラックボール装置の一例としては、上面に円形状の開口が形成された筐体と、この筐体内の前記開口より上方の一部を露出し、各方向に回転可能に収納されたトラックボールと、このトラックボールの直交する側面にそれぞれ接触する２つの円柱状のローラと、各ローラに接続され、各ローラの回転方向および回転量を検出する回転検出手段と、各ローラに接続され、各ローラにトルクを付与するトルク発生手段としてのモータとを有している。
【０００４】
前記回転検出手段には、パルスエンコーダが接続されており、このパルスエンコーダは、前記トラックボールの回転による前記各ローラの回転方向および回転量を前記回転検出手段により検出し、パソコン等の各電子機器の制御装置へ前記トラックボールの回転方向および回転量をパルス信号として出力するようになっている。
【０００５】
このような構成において、操作者が前記トラックボールに手を接触させてトラックボールの回転操作を行なうと、このトラックボールの回転方向が誤った回転方向であった場合、回転検出手段がこのトラックボールの回転方向を検出しているので、誤った回転方向にトラックボールを回転させることができるローラをトラックボールがその誤った回転方向と逆方向に回転するように回転させることにより操作者はトラックボールを回転させようとしても制動力を感じることになりトラックボールの回転方向に誤りがあったことを触覚を通じて認識することができる。また、ローラによるトラックボールの回転駆動を断続的に行なうことにより操作者はトラックボールから振動を受けることができる。
【０００６】
一方、操作者によるトラックボールの回転方向が正しい場合、各モータともローラを駆動しないので、トラックボールはその自由回転を許容されることになる。すると、このトラックボールの回転により前記各ローラが従動回転し、前記回転検出手段により前記トラックボールの直交する２方向の回転量が検出され、この回転量に応じたパルス信号をパルスエンコーダが出力し、パソコンや各種電子機器の制御回路において所定の処理が行なわれ表示画面上においてカーソルの移動および数値の設定等が行なわれる。なお、トラックボールの回転方向が正しい場合にもローラを断続的に正しい方向に駆動するようにしてクリック感を与えることもできる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−３０５４９０号公報  （第３−４頁、第１１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来のトラックボール装置においては、エンコーダ機構に配設されたローラは、その形状が円柱形状であったため、球状のトラックボールは点接触することになり、トラックボールとローラの接触状態が弱かった。また、ゴミなどの異物あるいは液体等がトラックボールおよびローラに付着した場合、トラックボールとローラの接触状態がさらに弱くなり、トラックボールおよびローラ間の連動が正確に行なわれなくなり、ローラによりトラックボールに安定的に制動力を付与することができなかったり、トラックボールの回転量検出が安定的に行なわれないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、トラックボールとローラの接触状態を強固にするとともに、トラックボールおよびローラ間にゴミなどの異物あるいは液体等が付着した場合にもトラックボールおよびローラの連動を確保することのできるトラックボール装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため本発明のトラックボール装置の特徴は、トラックボールおよび各ローラの少なくとも一方の表面を弾性体により形成し、さらに、前記各ローラの表面に凹凸を形成した点にある。
【００１１】
このような構成を採用したことにより、トラックボールおよびローラ間の接触状態を強固に保つことができるとともに、トラックボールおよびローラ間にゴミなどの異物あるいは液体等が付着したとしてもトラックボールおよびローラの安定的な連動あるいは制動を確保することができ、トラックボール装置の操作性を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る他のトラックボール装置の特徴は、各ローラにローレット状の凹凸を形成した点にある。
【００１３】
このような構成を採用したことにより、トラックボールおよびローラの接触面積を確実に増大してトラックボール装置の操作性をさらに向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトラックボール装置を図１に示す実施形態により説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るトラックボール装置の実施形態を示す要部斜視図である。
【００１６】
本実施形態のトラックボール装置１は、ケーシング２と、操作者の選択入力手段としてのトラックボール３と、前記トラックボール３の操作に対応して操作対象の属性や状態を感触としてフィードバックさせうる機構としてのモータ機構４ａ，４ｂとを有している。
【００１７】
前記ケーシング２は２つに分割されており、図示しない一方のケーシングには、前記トラックボール３の一部を露出させる開口が形成される。また、図１に示すケーシング２には、後述するローラ５ａ，５ｂの回転軸５ｃ，５ｄの各一端を回転自在に支持する支持台２ａ，２ｂと、ローラ５ａ，５ｂの他の一端を回転自在に支持するとともに、後述するモータ本体７ａ，７ｂの一端を支持する支持台２ｃ，２ｄと、モータ本体７ａ，７ｂの他の一端を支持する支持台２ｅ，２ｆとがそれぞれ形成されている。さらに、前記ケーシング２の底面には開口９が形成されており、この開口９に前記ケーシング２の裏面からトラックボール３の回転方向および回転量を検出するフォトセンサのような位置センサ１２が配設されている。この位置センサ１２は、トラックボール３の表面に形成されている微細な模様の移動を検出してトラックボール３の回転方向および回転量を検出するようになっている。
【００１８】
前記トラックボール３は、表面をニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン（ＥＰＤＭ）系ゴムあるいはシリコンゴム等の弾性体により被覆された球状の回転体であって、全ての方向に回転自在にボール支持台１０に支承されている。前記ボール支持台１０の底面には、このボール支持台１０上に支承されたトラックボール３とローラ５ａ，５ｂがそれぞれ当接するように図示しない開口が形成されている。
【００１９】
前記モータ機構４ａ，４ｂは、前記ボール支持台１０に支承された前記トラックボール３の回転方向の縦方向および横方向に前記ボール支持台１０に形成された図示しない開口においてそれぞれ当接する円柱状のローラ本体５ｅ，５ｆを備えたローラ５ａ，５ｂを有しており、両ローラ５ａ，５ｂは、相互に直交する方向に延在する回転軸５ｃ，５ｄに前記ローラ本体５ｅ，５ｆが支持されている。
各ローラ５ａ，５ｂの回転軸５ｃ，５ｄのそれぞれの一端部には平歯車６ａ，６ｂが嵌着され、また、回転軸５ｃ，５ｄの両端は、前記支持台２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄにそれぞれ回転自在に支持されている。前記支持台２ｃ，２ｅ，２ｄ，２ｆには、それぞれ駆動源であるモータ本体７ａ，７ｂが支持されており、各モータ本体７ａ，７ｂにはピニオン８ａ，８ｂが連結されている。そして、これらの平歯車６ａ，６ｂは対応するピニオン８ａ，８ｂにそれぞれ噛合している。また、前記ローラ本体５ｅ，５ｆは、ニトリルゴム、エチレン系ゴムあるいはシリコンゴム等の弾性体により形成されており、さらに、ローラ本体５ｅ，５ｆには、軸線方向に延在するローレット状の凹凸１１が形成されている。
【００２０】
なお、前記モータ機構４ａ，４ｂおよび前記位置センサ１２は、図示しない制御装置に接続されており、この制御装置は、操作対象の属性や状態を感触としてフィードバックさせるための制御テーブルを格納する図示しないＲＯＭを有しており、図示しない電子機器の表示画面上においてカーソルが目的とする領域に近づいたり、あるいはある境界をまたいだ際には、前記ＲＯＭに格納された制御テーブルを参照し、前記モータ本体７ａ，７ｂの駆動を制御して前記ローラ本体５ｅ，５ｆの回転、トルク、速度等を変化させ、操作者が操作する前記トラックボール３に操作感触を付与するようになっている。
【００２１】
このような構成において、操作者が前記トラックボール３を任意の方向に回転させると、前記位置センサ１２が前記トラックボール３の回転方向および回転量を検出し、前記位置センサ１２から前記トラックボール３の回転方向および回転量に応じたパルス信号が出力され、図示しない制御装置において所定の処理が行なわれ、パソコンや各電子機器の表示画面上においてカーソルの移動や数値の設定等が行なわれる。このとき、表示画面上においてカーソルが目的とする領域に近づいたり、あるいはある境界をまたいだ際には、前記制御装置において所定の制御テーブルにより前記モータ本体７ａ，７ｂが駆動され、前記ローラ本体５ｅ，５ｆにより前記トラックボール３に制動力が作用し、トラックボール３に操作感触、例えばクリック感、振動、衝撃等が付与される。
【００２２】
本実施形態のトラックボール装置１は、トラックボール３の表面および各ローラ５ａ，５ｂのローラ本体５ｅ，５ｆがニトリルゴム、エチレン系ゴムあるいはシリコンゴム等の弾性体により被覆されるか、もしくは形成されており、さらに、各ローラ本体５ｅ，５ｆの表面にはローレット状の凹凸１１が形成されているので、トラックボール３と各ローラ本体５ｅ，５ｆの接触面積を増大して両者の接触状態を良好に保持することができる。さらに、ローラ本体５ｅ，５ｆの表面に形成された凹凸１１の凸部と前記トラックボール３の表面に強い接触圧が生じることにより、前記トラックボール３および前記各ローラ５ａ，５ｂにゴミなどの異物あるいは液体等が付着した場合にも前記トラックボール３と前記各ローラ５ａ，５ｂの接触状態を良好に保つことができ、両者間の安定した駆動伝達を行なうことができる。
【００２３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、前述した実施形態においてトラックボール３と各ローラ本体５ｅ，５ｆの両方の表面を弾性体により形成したように説明したが、いずれか一方のみを弾性体としてもよい。また、本実施形態においては、各ローラ５ａ，５ｂの表面にローレット状に凹凸を形成しているが、ディンプル状など他の形状の凹凸でもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のトラックボール装置によれば、トラックボールと各ローラの接触状態を強固にすることができるうえ、トラックボールおよび各ローラにゴミなどの異物あるいは液体等が付着した場合にもトラックボールと各ローラの接触を保つことができ、トラックボール装置の操作性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトラックボール装置の実施形態を示す要部斜視図
【符号の説明】
１  トラックボール装置
２  ケーシング
３  トラックボール
４ａ，４ｂ  モータ機構
５ａ，５ｂ  ローラ
５ｃ，５ｄ  回転軸
５ｅ，５ｆ  ローラ本体
６ａ，６ｂ  平歯車
７ａ，７ｂ  モータ本体
８ａ，８ｂ  ピニオン
９  開口
１０  ボール支持台
１１  凹凸
１２  位置センサ
【図１】
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