(57)【要約】【課題】過荷重が加えられる場合でも、荷重センサの破損を防止すること。【解決手段】操作荷重に応じた信号を出力する荷重センサ２と、荷重センサ２に対して操作荷重を伝える腕部１２と、荷重センサ２に初期荷重を生じさせるように折り返されたバネ部１３と、腕部１２を支持する支持部１５が形成されたベース部１１とを備え、腕部１２に加えられた操作荷重を、支持部１５を支点として腕部１２に対し荷重センサ２の初期荷重を減少させる方向に力を作用させ、バネ部１３の折り返し部分を腕部１２の側方において当該腕部１２の延在方向に沿って形成した。【選択図】図３
2012199059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作荷重に応じた信号を出力する荷重センサと、
前記操作荷重が加えられる入力位置と前記荷重センサに当接する当接位置とを含むように延在し、前記荷重センサに対して前記操作荷重を伝える腕部と、
前記当接位置において前記荷重センサに初期荷重を生じさせるように折り返して形成された付勢部と、
前記腕部を支持する支持部が形成されたベース部とを備え、
前記入力位置において前記腕部に加えられた前記操作荷重は、前記支持部を支点として前記当接位置において前記腕部に対し前記荷重センサの初期荷重を減少させる方向に力を作用させ、
前記付勢部の折り返し部分は、前記腕部の側方において当該腕部の延在方向に沿って形成されることを特徴とする押圧式入力装置。
【請求項２】
前記ベース部と前記腕部とが、前記当接位置側において前記付勢部の折り返し部分を介して一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の押圧式入力装置。
【請求項３】
前記ベース部、前記腕部及び前記付勢部が、金属板材により一体に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の押圧式入力装置。
【請求項４】
前記ベース部、前記腕部及び前記付勢部が、別体に形成され、
前記付勢部の折り返し部分に連なる一対の対向部の間に、前記ベース部及び前記腕部が挟み込まれるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の押圧式入力装置。
【請求項５】
前記腕部は、延在方向に直交する側方に突出した一対の突起部を有し、
前記支持部は、前記ベース部において前記腕部の延在方向における複数箇所に、前記一対の突起部を位置決め状態で支持するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の押圧式入力装置。
【請求項６】
前記ベース部には、前記当接位置において前記付勢部を位置決め状態で配置する位置決め部が形成されたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の押圧式入力装置。
【請求項７】
操作荷重に応じた信号を出力する荷重センサと、
前記操作荷重が加えられる入力位置と前記荷重センサに当接する当接位置とを含むように延在し、前記荷重センサに対して前記操作荷重を伝える腕部材と、
前記当接位置において前記荷重センサに初期荷重を生じさせる付勢部材と、
前記腕部材を支持する支持部が形成されたベース部とを備え、
前記入力位置において前記腕部材に加えられた前記操作荷重は、前記支持部を支点として前記当接位置において前記腕部材に対し前記荷重センサの初期荷重を減少させる方向に力を作用させ、
前記腕部材は、延在方向に直交する側方に突出した一対の突起部を有し、
前記支持部は、前記ベース部材において前記腕部の延在方向における複数箇所に、前記一対の突起部を位置決め状態で支持するように形成されたことを特徴とする押圧式入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧式入力装置に関し、特に、液晶ディスプレイを備えた電子機器の操作に用いられる押圧式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、押圧式入力装置として、電子機器のタッチスクリーンに加わる押圧荷重によって、押圧位置を検出するものが知られている（特許文献１参照）。この種の押圧式入力装置は、例えば、タッチスクリーンの裏面の四隅に荷重センサを設けて構成される。押圧式入力装置は、タッチスクリーンに加わる荷重を各荷重センサで受け、各荷重センサで検出された圧力分布の変化により押圧位置を特定する。なお、このような入力装置に使用する荷重センサは、上記特許文献１ではタッチスクリーンの裏面の四隅に設けているが、１箇所でも検出可能なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来の押圧式入力装置においては、タッチスクリーンの押圧荷重が直に荷重センサに加わるものなので、大きな荷重が加わると荷重センサが破損するおそれがあった。特に、荷重センサに圧電セラミックスが用いられる場合には破損し易いという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、過荷重が加えられる場合でも、荷重センサの破損を防止することができる押圧式入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の押圧式入力装置は、操作荷重に応じた信号を出力する荷重センサと、前記操作荷重が加えられる入力位置と前記荷重センサに当接する当接位置とを含むように延在し、前記荷重センサに対して前記操作荷重を伝える腕部と、前記当接位置において前記荷重センサに初期荷重を生じさせるように折り返して形成された付勢部と、前記腕部を支持する支持部が形成されたベース部とを備え、前記入力位置において前記腕部に加えられた前記操作荷重は、前記支持部を支点として前記当接位置において前記腕部に対し前記荷重センサの初期荷重を減少させる方向に力を作用させ、前記付勢部の折り返し部分は、前記腕部の側方において当該腕部の延在方向に沿って形成されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、腕部に加えられる操作荷重により荷重センサに作用する初期荷重が減少されるため、押圧式入力装置に過荷重が加えられても荷重センサが破損することが防止される。また、付勢部の折り返し部分が腕部の側方において当該腕部の延在方向に沿って形成されるため、この折り返し部分によって荷重センサから腕部の延在方向への配線の引き出しが阻害されることがない。よって、例えば、長尺状の設置スペースに押圧式入力装置を配置することができる。
【０００８】
また本発明の上記押圧式入力装置において、前記ベース部と前記腕部とが、前記当接位置側において前記付勢部の折り返し部分を介して一体に形成される。この構成によれば、ベース部と腕部と付勢部とが一体化されるため、部品点数を削減してコストを低減でき、さらに組み立て性と組み立て精度を向上できる。
【０００９】
また本発明の上記押圧式入力装置において、前記ベース部、前記腕部及び前記付勢部が、金属板材により一体に形成される。この構成によれば、金属板材によって容易に、ベース部と腕部と付勢部とを一体的に形成できる。
【００１０】
また本発明の上記押圧式入力装置において、前記ベース部、前記腕部及び前記付勢部が、別体に形成され、前記付勢部の折り返し部分に連なる一対の対向部の間に、前記ベース部及び前記腕部が挟み込まれるように配置される。この構成によれば、ベース部、腕部、付勢部が別体に形成されるため、装置各部の設計変更に柔軟に対応できる。
【００１１】
また本発明の上記押圧式入力装置において、前記腕部は、延在方向に直交する側方に突出した一対の突起部を有し、前記支持部は、前記ベース部において前記腕部の延在方向における複数箇所に、前記一対の突起部を位置決め状態で支持するように形成される。この構成によれば、一対の突起部が支持される支持位置の変更によって、操作荷重が加わる力点と支点との距離、荷重センサに当接する作用点と支点との距離を容易に変更でき、荷重センサのセンサ感度を調整できる。また、支持部に対して腕部が位置決めされることで、力点と支点との距離、作用点と支点との距離を精度よく調整できる。
【００１２】
また本発明の上記押圧式入力装置において、前記ベース部には、前記当接位置において前記付勢部を位置決め状態で配置する位置決め部が形成される。この構成によれば、付勢部を当接位置に精度よく配置でき、付勢部の付勢力によって腕部を介して荷重センサに適切な初期荷重を生じさせることができる。
【００１３】
また本発明の他の押圧式入力装置は、操作荷重に応じた信号を出力する荷重センサと、
前記操作荷重が加えられる入力位置と前記荷重センサに当接する当接位置とを含むように延在し、前記荷重センサに対して前記操作荷重を伝える腕部材と、前記当接位置において前記荷重センサに初期荷重を生じさせる付勢部材と、前記腕部材を支持する支持部が形成されたベース部とを備え、前記入力位置において前記腕部材に加えられた前記操作荷重は、前記支持部を支点として前記当接位置において前記腕部材に対し前記荷重センサの初期荷重を減少させる方向に力を作用させ、前記腕部材は、延在方向に直交する側方に突出した一対の突起部を有し、前記支持部は、前記ベース部材において前記腕部の延在方向における複数箇所に、前記一対の突起部を位置決め状態で支持するように形成されたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、腕部材に加えられる操作荷重により荷重センサに作用する初期荷重が減少されるため、押圧式入力装置に過荷重が加えられても荷重センサが破損することが防止される。また、一対の突起部が支持される支持位置の変更によって、操作荷重が加わる力点と支点との距離、荷重センサに当接する作用点と支点との距離を容易に変更でき、荷重センサのセンサ感度を調整できる。また、支持部に対して腕部材が位置決めされることで、力点と支点との距離、作用点と支点との距離を精度よく調整できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、過荷重が加えられる場合でも、荷重センサの破損を防止することができ、折り返して形成された付勢部によって荷重センサから腕部の延在方向への配線の引き出しが阻害されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の側面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の動作説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の分解斜視図である。
【図６】第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の感度調整の説明図である。
【図７】第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係る押圧式入力装置は、液晶ディスプレイを備えた電子機器の操作に用いられるものであるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
図１および図２を参照して、押圧式入力装置の全体構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の側面図である。
【００１９】
図１および図２に示す押圧式入力装置１は、電子機器に設けられた操作パネル６（図３参照）の背面の所定の場所に、少なくとも一ヶ所、あるいは四隅に配置され、操作パネル６からの操作荷重を受けるように構成されている。押圧式入力装置１は、荷重センサ２と、荷重センサ２に対して操作パネル６からの操作荷重を伝達する荷重伝達部材３とを備えている。荷重伝達部材３は、ステンレス等の金属板材を折り曲げて、上下方向で対向する一対の平板部間に荷重センサ２を挟み込むように形成されている。
【００２０】
荷重センサ２の下側の平板部は、上面視略長方形状のベース部１１となっている。ベース部１１の一端側の略半部には、フレキシブル基板４が取り付けられている。フレキシブル基板４上には、荷重センサ２が配置される。ベース部１１の他端側には、端部を上向きに折り曲げて、上側の平板部（後述する腕部１２）を支持する支持部１５が形成されている。荷重センサ２の上側の平板部は、ベース部１１よりも長尺に形成された上面視略長方形状の腕部１２となっている。
【００２１】
腕部１２は、支持部１５で支持された支持位置を挟んで、一端側で荷重センサ２に当接され、他端側で操作パネルからの操作荷重が加えられる。すなわち、腕部１２は、支持部１５を支点とした梃子として機能する。また、腕部１２の一端側及びベース部１１の一端側は、短手方向に位置した一側部において、Ｕ字状のバネ部（付勢部）１３を介して連なっている。バネ部１３は、腕部１２とベース部１１との連結部分の折り返しによって形成されたＵ字バネであり、この折り返し部分によって腕部１２の一端側とベース部１１の他端側とを引き付けている。
【００２２】
腕部１２の一端側は、このバネ部１３によってベース部１１上の荷重センサ２に押し付けられる方向に付勢力が発生し、荷重センサ２に対して初期荷重を付与している。よって、腕部１２は、操作パネル６からの操作荷重を他端側で受けることで、支持部１５を中心として荷重センサ２に作用する初期荷重に対して逆向きに力を作用させる。このように、本実施の形態に係る押圧式入力装置１では、操作パネル６からの操作荷重がバネ部１３を押し返すように作用し、荷重センサ２に作用する初期荷重が減少される。そして、電子機器のＩＣにおいて、操作パネル６の背面の少なくとも１ヶ所の各押圧式入力装置１からの入力に基づいて、操作パネル６に対する操作位置や操作荷重が算出される。
【００２３】
フレキシブル基板４は、荷重センサ２が設けられた基板であり、例えば、絶縁層としてのポリイミドフィルム上に配線（導電パターン）を形成して構成される。フレキシブル基板４は、ベース部１１（腕部１２）の延在方向において、ベース部１１の一端側から外側に向って帯状に延出している。すなわち、フレキシブル基板４は、ベース部１１上において支持部１５が形成された側とは逆側で、かつバネ部１３の折り返し部分の延在方向に沿って外方に延出している。このため、荷重センサ２からの配線の引き出しが、バネ部１３及び支持部１５によって阻害されることがない。このように、配線が腕部１２の延在方向に引き出し可能なため、例えば、長尺状の設置スペースに押圧式入力装置１の配置が可能となっている。
【００２４】
また、フレキシブル基板４は、電子機器の不図示のＩＣに接続され、荷重センサ２からの出力値をＩＣに入力する。荷重センサ２は、例えば、ピエゾ抵抗効果や圧電効果を利用したフォースセンサ等であり、突起２１を有する検出面２２を上側に向けて配置されている。荷重センサ２の突起２１には、ベース部１１の一端側に対向する腕部１２の一端側が当接されている。この腕部１２の当接箇所には、操作パネルからの操作荷重が、荷重センサ２に対する初期荷重を減少させる方向に作用する。よって、操作パネル６に対して過荷重が加えられても、荷重センサ２に初期荷重以上の荷重が作用しないため、荷重センサ２の破損が防止される。
【００２５】
また、本実施の形態に係る押圧式入力装置１では、荷重センサ２に対する荷重伝達機構が、金属板材を折り曲げて形成した荷重伝達部材３で構成されている。このため、ベース部１１と腕部１２とバネ部１３とが一体化されるため、簡易な構成で部品点数を削減してコストを低減でき、さらに組み立て性と組み立て精度を向上できる。
【００２６】
図３を参照して、押圧式入力装置の動作について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る押圧式入力装置の動作説明図である。なお、図３Ａ、Ｂは操作パネルの非操作状態、図３Ｃ、Ｄは操作パネルの操作状態をそれぞれ示す。
【００２７】
図３Ａ、Ｂに示すように、腕部１２は、ベース部１１に設けられた支持部１５により支持されている。また、腕部１２は、一端側において荷重センサ２の突起２１に当接され、他端側において押し子５を介して操作パネル６に当接されている。すなわち、腕部１２は、ベース部１１の支持部１５に支持された支持位置を支点Ｐ１、押し子５が設けられた操作荷重の入力位置を力点Ｐ２、荷重センサ２に当接する当接位置を作用点Ｐ３とした梃子として機能する。
【００２８】
この操作パネルの非操作状態では、作用点Ｐ３において、バネ部１３の付勢力により腕部１２の一端側が荷重センサ２に引き付けられている。このとき、操作パネル６には操作荷重が加わっていないため、バネ部１３の付勢力が腕部１２の一端側を介して荷重センサ２に初期荷重Ｆ１として付与される。
【００２９】
本実施の形態に係る押圧式入力装置１では、腕部１２及びベース部１１の板厚が約０．２［ｍｍ］、腕部１２とベース部１１との間隔が荷重センサ２を挟まない状態で約０．４［ｍｍ］、バネ部１３のＲが約０．６［ｍｍ］、荷重センサ２の高さ寸法が約０．６［ｍｍ］に設定されている。そして、ベース部１１に荷重センサ２が配置されることで腕部１２とベース部１１との間隔が約０．２［ｍｍ］だけ広がり、荷重センサ２に約４．０［Ｎ］の初期荷重が発生する。この初期荷重は荷重センサ２及び荷重伝達部材３が破損しない程度に設定されている。
【００３０】
この非操作状態から操作パネル６が操作荷重Ｆ２で押圧されると、ベース部１１の支持部１５を支点Ｐ１として腕部１２の他端側から一端側に操作荷重が伝達される。このとき、操作荷重の大きさが、支点Ｐ１から力点Ｐ２までの距離と、支点Ｐ１から作用点Ｐ３までの距離との割合に応じて可変される。例えば、支点Ｐ１から力点Ｐ２までの距離をＸとし、支点Ｐ１から作用点Ｐ３までの距離をＹとした場合、操作荷重Ｆ２はＸ／Ｙ倍されて作用点Ｐ３に伝達される。
【００３１】
なお、本実施の形態に係る押圧式入力装置１は、ベース部１１における支持部１５の折り曲げ位置を変更することにより、支点位置を動かすことができる。例えば、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を近付けることで荷重センサ２からの出力を高くして、センサ感度を高くできる。また、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を遠ざけることで荷重センサ２からの出力を低くして、センサ感度を低くできる。よって、電子機器の製品仕様や電子機器に対する取付位置に応じて、荷重センサ２のセンサ感度を調整することも可能である。
【００３２】
作用点Ｐ３に伝達された操作荷重Ｆ２は、初期荷重に対して逆向きに作用するため、荷重センサ２に対する初期荷重が減少される。この結果、バネ部１３の付勢力が緩められて初期荷重Ｆ１が減少され、荷重センサ２に荷重Ｆ３が作用する。このように、操作パネル６に対する操作荷重が大きくなるにつれて、荷重センサ２に作用する荷重が小さくなるため、荷重センサ２に対して初期荷重Ｆ１以上の荷重が作用することがない。よって、荷重センサ２に定格荷重以上の荷重が加わることがなく、荷重センサ２の破損を防止できる。
【００３３】
荷重センサ２は、腕部１２の一端側から受ける荷重を、操作荷重に応じた信号として電子機器のＩＣに出力する。電子機器のＩＣは、荷重センサ２からの出力値に応じて、操作パネル６に対する操作位置及び操作荷重を算出する。例えば、ＩＣは、操作パネル６の四隅に配置された複数の押圧式入力装置１の荷重センサ２からの出力値の割合に基づいて、操作パネル６における操作位置及び操作荷重を特定する。
【００３４】
なお、本実施の形態では、電子機器のＩＣによって操作位置及び操作荷重が算出されたが、フレキシブル基板４にＩＣを設けて押圧式入力装置１側で操作位置及び操作荷重が算出されてもよい。また、押圧式入力装置１は操作パネル６に例えば一つ設けられていても良く、操作パネル６の操作位置検出手段から得られた操作位置の出力値と荷重センサ２より得られた操作荷重の出力値とを電子機器のＩＣに出力する。
【００３５】
図３Ｃ、Ｄに示す操作状態から操作パネル６に対する押圧が解除されると、腕部１２の一端側において初期荷重に対して逆向きに作用する操作荷重が除かれる。そして、バネ部１３の弾性力が、腕部１２の一端側を介して荷重センサ２に対して初期荷重Ｆ１として再び付与される。
【００３６】
以上のように、本実施の形態に係る押圧式入力装置１によれば、操作パネル６からの操作荷重により荷重センサ２に作用する初期荷重が減少されるため、操作パネル６に対して過荷重が加えられても、荷重センサ２が破損することが防止される。また、バネ部１３の折り返し部分が腕部１２の一側部に沿って形成されるため、バネ部１３によって荷重センサ２から腕部１２（ベース部１１）の延在方向に延びる配線の引き出しが阻害されることがない。
【００３７】
（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。第２の実施の形態に係る押圧式入力装置は、上述した第１の実施の形態に係る押圧式入力装置と荷重伝達機構の各部が別体に形成された点について主に相違する。
【００３８】
図４および図５を参照して、押圧式入力装置の全体構成について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の斜視図である。図５は、第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の分解斜視図である。
【００３９】
図４及び図５に示すように、押圧式入力装置５１は、荷重センサ５２と、荷重センサ５２に対して操作荷重を伝達するように複数の部材を組み合わせた形成された荷重伝達機構５３とを備えている。荷重伝達機構５３は、上面開放の溝型形状の断面で長尺状のベース部材（ベース部）６１を有している。ベース部材６１の底板部６２には、開口部６４が形成されている。底板部６２の背面には、フレキシブル基板５４が取り付けられ、フレキシブル基板５４の配置された荷重センサ５２がベース部材６１の開口部６４を介して上方に突出される。ベース部材６１の側板部６３には、底板部６２に対向するように腕部材（腕部）７１が支持されている。
【００４０】
腕部材７１は、上面開放の溝型形状の断面でベース部材６１よりも長尺状に形成されており、一端側で荷重センサ５２に当接され、他端側で操作パネル５６（図７参照）からの操作荷重が加えられる。腕部材７１の延在方向の途中部分には、側板部６３から側方に突出した一対の突起部７４が設けられている。腕部材７１は、この突起部７４を介してベース部材６１の側板部６３に支持されている。腕部材７１の一端側には、側面視Ｕ字状のバネ部材（付勢部）８１が取り付けられる。バネ部材８１の下板部８２はフレキシブル基板５４の背面に当接し、バネ部材８１の上板部８３は腕部材７１の上面に当接する。
【００４１】
腕部材７１の一端側は、バネ部材８１により荷重センサ５２に引き寄せられ、荷重センサ５２に対して初期荷重を付与している。腕部材７１は、操作パネル５６からの操作荷重を他端側で受けることで、一対の突起部７４が支持される支持位置を中心として荷重センサ５２に作用する初期荷重に対して逆向きに力を作用させる。このように、本実施の形態に係る押圧式入力装置５１では、操作パネル５６からの操作荷重がバネ部材８１を押し返すように作用し、荷重センサ５２に作用する初期荷重が減少される。そして、電子機器のＩＣにおいて、操作パネル５６の背面の少なくとも１ヶ所の各押圧式入力装置５１からの入力に基づいて、操作パネル５６に対する操作位置や操作荷重が算出される。
【００４２】
ベース部材６１は、例えば樹脂材料等により形成され、長尺状の底板部６２と、底板部６２の短手方向の両端部から立ち上がる一対の側板部６３とを有している。底板部６２の一端側には、開口部６４が形成されている。開口部６４は、底板部６２からフレキシブル基板５４上の荷重センサ５２の検出面９２を突出させている。一対の側板部６３には、外向きに折り返された上端部分を部分的に切り欠いて、一対の突起部７４を支持する一対の支持部６６とバネ部材８１を位置決めする一対の位置決め部６７とが形成されている。一対の支持部６６は、ベース部材６１の他端側において延在方向の２箇所に形成されている。これにより、ベース部材６１に対する腕部材７１の取付位置が可変可能となっている。
【００４３】
一対の支持部６６は、溝状に形成されており、一対の突起部７４を支持した状態で僅かな隙間が形成される溝幅を有している。このように、一対の支持部６６は、一対の突起部７４を位置決め状態で支持し、この支持位置を中心として腕部材７１を僅かに揺動可能としている。一対の位置決め部６７は、ベース部材６１の一端側に溝状に形成されており、バネ部材８１の上板部８３に合わせた溝幅を有している。また、一対の位置決め部６７は、荷重センサ５２の検出面９２とバネ部材８１の上板部８３とを対向させるように位置決めする。これにより、バネ部材８１の付勢力が、腕部材７１の一端側を介して荷重センサ５２に精度よく作用される。
【００４４】
腕部材７１は、例えば樹脂材料等により形成され、長尺状の底板部７２と、底板部７２の短手方向の両端部から立ち上がる一対の側板部７３とを有している。腕部材７１の一対の側板部７３の外面間隔は、ベース部材６１の一対の側板部６３の内面間隔よりも小さく形成されている。このため、腕部材７１の一対の側板部７３は、ベース部材６１の一対の側板部６３の内側に配置される。一対の側板部７３には、腕部材７１の延在方向の途中部分から外向きに突出した一対の突起部７４が設けられている。腕部材７１は、一対の突起部７４がベース部材６１の一対の支持部６６に支持されることで、ベース部材６１によって揺動可能に支持される。この一対の突起部７４は、一対の支持部６６に支持されることで腕部材７１の支点を構成する。
【００４５】
この場合、ベース部材６１の延在方向の複数箇所（本実施の形態では２箇所）に一対の支持部６６が形成されているため、一対の突起部７４の支持位置を可変させることで支点変更が可能となっている。また、一対の突起部７４は、腕部材７１の延在方向の中心から外れた位置に設けられている。この構成により、支点変更した場合であっても、腕部材７１を前後反転してベース部材６１に取り付けることで、腕部材７１とベース部材６１との相対的な位置関係を維持できる。
【００４６】
具体的には、ベース部材６１の他端付近の一対の支持部６６に一対の突起部７４が支持される場合には、図４に示す向きで腕部材７１がベース部材６１に支持される。また、ベース部材６１の中央付近の一対の支持部６６に一対の突起部７４が支持される場合には、図４に示す向きから前後反転して腕部材７１がベース部材６１に支持される。このように腕部材７１の支点変更をした場合に、腕部材７１を前後反転することで、ベース部材６１の他端側から外方に延出する腕部材７１の長さを略一定に保っている。
【００４７】
底板部７２には、延在方向の複数箇所にスリット状の溝部７５が形成されている。溝部７５は、操作パネルからの操作荷重を受ける押し子５５（図７参照）が取り付けられる。底板部６２において押し子５５が取り付けられた部分は、押し子５５を介して操作パネル５６に当接されることで腕部材７１の力点を構成する。このように、押し子５５の取付位置を腕部材７１の延在方向において可変させることで力点変更が可能となっている。また、底板部７２において荷重センサ５２に対向する部分は、荷重センサ５２の突起９１に当接することで腕部材７１の作用点を構成する。
【００４８】
バネ部材８１は、ステンレス等の金属板材を折り返して、上板部８３と下板部８２との間にベース部材６１及び腕部材７１を挟み込むように形成されている。上板部８３及び下板部８２は、折り返し部８４によって連結されており、側面視Ｕ字状に形成されている。バネ部材８１は、この折り返し部８４によって腕部材７１の底板部７２とベース部材６１の底板部６２とを引き付けるように付勢する。また、バネ部材８１は、開放された側方側からベース部材６１の位置決め部６７に装着され、腕部材７１を介して荷重センサ５２に初期荷重を生じさせる。
【００４９】
上板部８３は、折り返し部８４の上端部から腕部材７１の上方を横切るように形成され、腕部材７１の底板部７２に接する抜け止め部８６が形成されている。バネ部材８１は、抜け止め部８６が腕部材７１の一対の側板部７３に引っ掛かることで、腕部材７１及びベース部材６１から外れることが防止される。下板部８２は、フレキシブル基板５４を介してベース部材６１の背面に当接する。
【００５０】
フレキシブル基板５４は、荷重センサ５２が設けられた基板であり、例えば、絶縁層としてのポリイミドフィルム上に配線（導電パターン）を形成して構成される。フレキシブル基板５４は、ベース部材６１（腕部材７１）の延在方向において、ベース部材６１の一端側から外側に向って帯状に延出している。すなわち、フレキシブル基板５４は、折り返し部８４の板幅方向に沿ってベース部材６１から外方に延出している。このように、配線が腕部材７１の延在方向に引き出し可能なため、荷重センサ５２からの配線の引き出しが折り返し部８４によって阻害されることがない。これにより、例えば、長尺状の設置スペースに押圧式入力装置５１の配置が可能となっている。
【００５１】
また、フレキシブル基板５４は、電子機器の不図示のＩＣに接続され、荷重センサ５２からの出力値をＩＣに入力する。荷重センサ５２は、例えば、ピエゾ抵抗効果や圧電効果を利用したフォースセンサ等であり、突起９１を有する検出面９２を上側に向けて配置されている。荷重センサ５２の突起９１には、ベース部材６１の一端側に対向する腕部材７１の一端側が当接されている。この腕部材７１の当接箇所には、操作パネル５６からの操作荷重が、荷重センサ５２に対する初期荷重を減少させる方向に作用する。よって、操作パネル５６に対して過荷重が加えられても、荷重センサ５２に初期荷重以上の荷重が作用しないため、荷重センサ５２の破損が防止される。
【００５２】
また、本実施の形態に係る押圧式入力装置５１では、荷重センサ５２に対する荷重伝達機構５３が、複数の部材を組み合わせて構成されている。このため、装置各部の設計変更に対して柔軟に対応することができる。具体的には、バネ部材８１のバネ圧にバラツキが生じる場合や、荷重センサ５２に対する初期荷重を変更したい場合には、バネ部材８１を交換することで対応できる。また、支点変更及び力点変更によって、力点と支点との距離と作用点と支点との距離とを容易に変更でき、荷重センサ５２のセンサ感度を調整できる。
【００５３】
ここで、図６を参照して、押圧式入力装置の感度調整について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の感度調整の説明図である。図６Ｂは、図６Ａから力点を変更した状態を示し、図６Ｃは図６Ａから支点を変更した状態を示す。
【００５４】
図６に示すように、腕部材７１は、一対の突起部７４によってベース部材６１の一対の支持部６６に支持されている。また、腕部材７１は、一端側において荷重センサ５２の突起９１に当接され、他端側において押し子５５を介して操作パネル５６に当接されている。すなわち、腕部材７１は、一対の突起部７４と一対の支持部６６との支持位置を支点Ｐ１、押し子５５が設けられた位置を力点Ｐ２、荷重センサ５２の突起９１に当接した位置を作用点Ｐ３とした梃子として機能する。この状態で、腕部材７１の力点Ｐ２に操作パネル５６から操作荷重が加わると、腕部材７１が一対の突起部７４を支点Ｐ１として僅かに揺動される。
【００５５】
このとき、腕部材７１の作用点Ｐ３に作用する操作荷重の大きさが、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、及び支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離の割合に応じて変化する。例えば、図６Ａでは、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、及び支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離が、約１：１に設定されている。したがって、操作パネル５６からの操作荷重が、ほぼ変化されることなく腕部材７１の作用点Ｐ３に伝達される。作用点Ｐ３に伝達された操作荷重は、初期荷重に対して逆向きに作用するため、荷重センサ５２に対する初期荷重が減少される。
【００５６】
また、図６Ｂに示すように、押し子５５の位置を調整して力点変更することにより、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、及び支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を約１：２に設定してもよい。この場合、操作パネル５６からの操作荷重が、ほぼ半減されて腕部材７１の作用点Ｐ３に伝達される。また、図６Ｃに示すように、腕部材７１を前後反転して支点変更することにより、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、及び支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を約３：１に設定してもよい。この場合、操作パネル５６からの操作荷重が、約３倍に増やされて腕部材７１の作用点Ｐ３に伝達される。このとき、一対の突起部７４は、ベース部材６１の支持部６６に対して位置決め状態で支持されるため、力点と支点との距離、作用点と支点との距離が精度よく調整される。
【００５７】
このように、支点Ｐ１及び力点Ｐ２の位置を変えることにより、力点Ｐ２から入力される操作荷重を変化させて作用点Ｐ３に伝達でき、荷重センサ５２のセンサ感度を調整できる。具体的には、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を近付けることで荷重センサ５２からの出力を高くして、センサ感度を高くできる。逆に、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を遠ざけることで荷重センサ５２からの出力を低くして、センサ感度を低くできる。よって、電子機器の製品仕様や電子機器に対する取付位置に応じて、荷重センサ５２のセンサ感度を調整できる。また、荷重センサ５２に作用する荷重を小さくすることで、定格荷重の小さな荷重センサ５２を用いることも可能である。
【００５８】
図７を参照して、押圧式入力装置の動作について説明する。図７は、第２の実施の形態に係る押圧式入力装置の動作説明図である。なお、図７Ａ、Ｂは操作パネルの非操作状態、図７Ｃ、Ｄは操作パネルの操作状態をそれぞれ示す。
【００５９】
図７Ａ、Ｂに示すように、操作パネル５６の非操作状態では、バネ部材８１の弾性力により腕部材７１の一端側が荷重センサ５２に引き付けられている。腕部材７１は、作用点Ｐ３において荷重センサ５２の突起９１に当接する。このとき、操作パネル５６には操作荷重が加わっていないため、バネ部材８１の付勢力が腕部材７１の一端側を介して荷重センサ５２に初期荷重Ｆ１として付与される。
【００６０】
図７Ｃ、Ｄに示すように、非操作状態から操作パネル５６が操作荷重Ｆ２で押圧されると、操作荷重が一対の突起部７４の支持位置を支点として腕部材７１の作用点Ｐ３に伝達される。この際、操作荷重Ｆ２の大きさは、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離の割合に応じて可変される。本実施の形態では、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離が約１：１に設定されるため、操作荷重Ｆ２の大きさがほぼ変化することなく、操作荷重の向きだけが逆向きに変換されて腕部材７１の一端側に伝達される。
【００６１】
作用点Ｐ３に伝達された操作荷重Ｆ２は、初期荷重に対して逆向きに作用するため、荷重センサ５２に対する初期荷重が減少される。この結果、バネ部材８１の付勢力が緩められて初期荷重Ｆ１が減少され、荷重センサ５２に荷重Ｆ３が作用する。このように、操作パネル５６に対する操作荷重が大きくなるにつれて、荷重センサ５２に作用する荷重が小さくなるため、荷重センサ５２に対して初期荷重Ｆ１以上の荷重が作用することがない。よって、荷重センサ５２に定格荷重以上の荷重が加わることがなく、荷重センサ５２の破損を防止できる。
【００６２】
荷重センサ５２は、腕部材７１の一端側から受ける荷重を、操作荷重に応じた信号として電子機器のＩＣに出力する。電子機器のＩＣは、荷重センサ５２からの出力値に応じて、操作パネル５６に対する操作位置及び操作荷重を算出する。例えば、ＩＣは、操作パネル５６の四隅に配置された複数の押圧式入力装置５１の荷重センサ５２からの出力値の割合に基づいて、操作パネル５６における操作位置及び操作荷重を特定する。
【００６３】
なお、本実施の形態では、電子機器のＩＣによって操作位置及び操作荷重が算出されたが、フレキシブル基板５４にＩＣを設けて押圧式入力装置５１側で操作位置及び操作荷重が算出されてもよい。また、押圧式入力装置５１は操作パネル５６に例えば一つ設けられていても良く、操作パネル５６の操作位置検出手段から得られた操作位置の出力値と荷重センサ５２より得られた操作荷重の出力値とを電子機器のＩＣに出力する。
【００６４】
図７Ｃ、Ｄに示す操作状態から操作パネル５６に対する押圧が解除されると、腕部材７１の一端側において初期荷重に対して逆向きに作用する操作荷重が除かれる。そして、バネ部材８１の弾性力が、腕部材７１の一端側を介して荷重センサ５２に対して初期荷重Ｆ１として再び付与される。
【００６５】
以上のように、本実施の形態に係る押圧式入力装置５１によれば、操作パネル５６からの操作荷重により荷重センサ５２に作用する初期荷重が減少されるため、操作パネル５６に対して過荷重が加えられても、荷重センサ５２が破損することが防止される。また、バネ部材８１の折り返し部８４が腕部材７１の一側部に沿って形成されるため、この折り返し部８４によって荷重センサ５２から腕部材７１（ベース部材６１）の延在方向に延びる配線の引き出しが阻害されることがない。また、支点変更及び力点変更によって、支点Ｐ１と力点Ｐ２との距離、支点Ｐ１と作用点Ｐ３との距離を容易に変更でき、荷重センサ５２のセンサ感度を広い範囲で調整できる。
【００６６】
また、上記した各実施の形態において、バネ部及びバネ部材が片持ちで付勢力を生じさせる構成としたが、これに限定されない。バネ部及びバネ部材は、ベース部からのフレキシブル基板の延出を阻害しないように形成されればよく、例えば両持ちで付勢力を生じさせる構成でもよい。
【００６７】
また、上記した各実施の形態において、腕部及び腕部材は、直線状に延在する構成としたが、これに限定されない。腕部及び腕部材は、操作荷重が入力される入力位置と荷重センサに当接する当接位置とを含むように延在すればよい。また、腕部材は、入力位置と当接位置との間に支持位置が設定される構成に限らず、端部に支持位置が設定されてもよい。この場合、腕部材の端部は、一端部を上下から挟み込む支持部によって支持される。
【００６８】
また、上記した各実施の形態においては、バネ部及びバネ部材が金属板材で形成されたが、これに限定されない。バネ部及びバネ部材は、例えば、樹脂材料によって形成されてもよい。
【００６９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１、５１  押圧式入力装置
２、５２  荷重センサ
３  荷重伝達部材
４、５４  フレキシブル基板
１１  ベース部
１２  腕部
１３  バネ部（付勢部）
１５、６６  支持部
５３  荷重伝達機構
６１  ベース部材（ベース部）
６７  位置決め部
７１  腕部材（腕部）
７４  突起部
８１  バネ部材（付勢部）
８２  下板部（対向部）
８３  上板部（対向部）
８４  折り返し部
【図１】
2012199059.tif 000003
【図２】
2012199059.tif 000004
【図３】
2012199059.tif 000005
【図４】
2012199059.tif 000006
【図５】
2012199059.tif 000007
【図６】
2012199059.tif 000008
【図７】
2012199059.tif 000009