(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作体としてのボールと、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように配置されると共に、上記ボールの中心よりも下方の外周に当接して上記ボールを回転自在に支持する円形の当接部、およびこの当接部側方の円形外周の等分位置に、上記対向する各二本に対しそれぞれ逆向きに傾斜した鋸歯状の歯が設けられた爪歯車をそれぞれ有し、下方の基体部により回転可能に支持された四本のローラと、一枚の弾性金属薄板から伸ばされた四本の弾性アームの先端が上記爪歯車の外周に弾接して、上記ローラの回転方向を規制するばね板と、上記四本のローラの回転に伴う上記各弾性アームの上下動時に押されて動作するように上記基体部に配設された四つのスイッチからなるトラックボール装置。
【請求項２】
対向する二本ずつの二組のローラが、同一平面上においてボールの中心よりも下方の外周に当接する請求項１記載のトラックボール装置。
【請求項３】
少なくとも一組のローラの対向間隔が所定の間隔よりも小さくなるように付勢されており、ボールの自重および操作時の圧力により所定の間隔まで押し広げられて、二組のローラで上記ボールを支持する請求項１または２に記載のトラックボール装置。
【請求項４】
各ローラの回転時に、この各ローラの爪歯車の外周に弾接する各弾性アームの先端が、鋸歯状の歯の頂上部との弾接から次の歯との弾接へ移行する際に、上記次の歯と最初に当接する小弾性脚を、上記各弾性アームの先端に設けると共に、四つのスイッチが動作時に節度感を発するタイプである請求項１〜３のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項５】
各ローラの回転時に、この各ローラの爪歯車の外周に弾接する各弾性アームの先端が、鋸歯状の歯の頂上部との弾接から次の歯との弾接へ移行する際に、上記次の歯の底部に当接して節度感を生じると共に、四つのスイッチが動作時に節度感を発しないタイプである請求項１〜３のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項６】
二組のローラの各対向間隔がボールの下降により広がるように、上記二組のローラの支持部が弾性変形可能であり、上記ボールの下方の基体部に、上記ボールの下降により押されて動作する自力復帰型のセンタースイッチを配設した請求項１〜５のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項７】
基体部に配設した四つのスイッチおよびセンタースイッチの上部を可撓性を有する絶縁シートで覆った請求項１〜６のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項８】
基体部に配設した四つのスイッチおよびセンタースイッチの操作ボタンを、可撓性を有する絶縁シートと一体に形成した請求項１〜７のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項９】
ボールの全表面が弾性材料からなる被膜で覆われた請求項１〜８のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載のトラックボール装置と、情報を表示する表示手段と、機器全体の制御を行なう電子回路からなり、ボールを回転させて少なくとも一つのスイッチの出力信号により表示手段に表示される情報の選択を行なわせるようにした電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器のディスプレイ画面上におけるカーソルの移動を操作するトラックボール装置およびこれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラックボール装置について、図１６を用いて説明する。
【０００３】
図１６は従来のトラックボール装置の構成を示す斜視図であり、同図において、４１は操作体としてのボールで、操作する人の手や指が上面に触れることによって全方向に自由に回転できるように本体部（図示せず）に保持されており、その外周には、上面視直交方向に一対のローラ４２および４３が当接している。
【０００４】
また、ローラ４２および４３には回転の向きおよび回転量を検出する手段として、回転の向きを識別できる二信号タイプの回転型エンコーダ４４および４５がそれぞれ連結されている。
【０００５】
そして、ボール４１を手や指で回転させると、ローラ４２および４３が回転して回転型エンコーダ４４および４５で、ボール４１のＸ軸方向およびＹ軸方向における回転の向きおよび回転量を検出してそれに対応した信号を出力し、このトラックボール装置を使用する電子機器の回路においてこの信号を処理し、ディスプレイ画面上のカーソル（図示せず）が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、検出された回転の向きおよび検出された回転量に対応した量だけ移動するものであった。
【０００６】
しかし、近年のディスプレイ画面の高精度化に伴い、ディスプレイ画面を備えた電子機器が増加・多様化して、小型の携帯用情報機器等にも使用されるようになりつつあり、このような機器において、上記従来の構成のトラックボール装置ではボール４１が自在に回転しすぎるために、目的の位置を行き過ぎたり、目的の位置に保持しておきたいのに動いてしまったりして細かい操作がし難いので、より細かい操作精度のものが要求されるようになってきた。
【０００７】
そして、このような要求に応えるものの一つとして、特開平８−１８５２５９号公報に記載されたトラックボール装置が知られている。
【０００８】
このトラックボール装置は、図１７の構成を示す斜視図のように、ローラ５２および５３に取り付けた回転羽５４および５５とストッパー５６および５７の組み合わせによって、ボール５１の回転操作時に節度感を感じるようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のトラックボール装置は、節度感が余り明確とは言えず、また回転羽５４および５５とストッパー５６および５７の間の隙間によってローラ５２および５３すなわちボール５１が軽い操作力で動く回転遊び角が大きく、操作時にガタツキとして感じられるという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ボールの回転操作時に明確な節度感を生じて、電子機器のディスプレイ画面上におけるカーソルの移動を細かい精度で操作でき、しかも操作時にガタツキを感じないトラックボール装置およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のトラックボール装置は、ボールの中心位置よりも下方を、二本ずつが対向した二組が直交するように配置された四本のローラで回転自在に支持し、対向するローラに対し、円形外周の等分位置にそれぞれ逆向きに傾斜した鋸歯状の歯を有する爪歯車を設けると共に、一枚の弾性金属薄板製のばね板から伸ばされた四本の弾性アームの先端を爪歯車の外周に弾接させてローラの回転方向を規制し、さらに各ローラの回転に伴う各弾性アームの上下動時に押されて動作する四つのスイッチを配設するものである。
【００１２】
これにより、ボールの回転操作時に明確な節度感を生じて細かい精度の操作ができ、しかも操作時にガタツキを感じないトラックボール装置およびこれを用いた電子機器を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、操作体としてのボールと、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように配置されると共に、上記ボールの中心よりも下方の外周に当接して上記ボールを回転自在に支持する円形の当接部、およびこの当接部側方の円形外周の等分位置に、上記対向する各二本に対しそれぞれ逆向きに傾斜した鋸歯状の歯が設けられた爪歯車をそれぞれ有し、下方の基体部により回転可能に支持された四本のローラと、一枚の弾性金属薄板から伸ばされた四本の弾性アームの先端が上記爪歯車の外周に弾接して、上記ローラの回転方向を規制するばね板と、上記四本のローラの回転に伴う上記各弾性アームの上下動時に押されて動作するように上記基体部に配設された四つのスイッチからなるトラックボール装置としたものであり、操作体としてのボールに当接・支持している対向する二本ずつの二組のローラのうち、ボールの回転操作に伴う回転により、爪歯車の外周に弾接する弾性アームの先端が鋸歯状の歯の傾斜面に沿って上る方向のローラは、ボールからローラに伝達される回転トルクが少しずつ大きくなりながら回転し、弾性アームの先端が鋸歯状の歯の頂上部から次の歯の底部へ移行する際にローラおよびボールを介して操作者の指に伝わる節度感を生じると共に、伝達される回転トルクは少し小さくなり、弾性アームの先端は再び次の歯の傾斜面に沿って上り、節度感と共に、その次の歯の底部へ落ち込むことを繰り返していくが、ボールの回転操作時に、弾性アームの先端が爪歯車の鋸歯状の歯の底部から次の歯の頂上部との段差を乗り越えなければならない回転方向のローラは、弾性アームの先端が段差を乗り越えることができずに回転しないので、回転する側のローラの爪歯車に弾接する弾性アームの上下動時に動作するスイッチでボールの回転の向きおよび回転量を検出することができると共に、各弾性アームの先端が爪歯車の外周に弾接しているので、操作時にボールが軽い力で動くことによるガタツキを感じることがなく、さらに、ボールの回転操作時に信号を出力するのは対向する二本のローラの片方側のスイッチのみであって、各スイッチからローラの二方向の回転を識別する出力を得る必要がないので、回転量検査部としてのスイッチの構成およびその出力信号の処理が簡単にできるトラックボール装置を実現できるという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、対向する二本ずつの二組のローラが、同一平面上においてボールの中心よりも下方の外周に当接するものであり、請求項１に記載の発明による作用に加えて、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように正方形状に配置された四本のローラが同一平面上でボールの中心点よりも下方に当接するので、ボールの両方の向きの回転に対してボールの回転方向によって別々に回転する各ローラを同じ条件で回転させることができるので、二組のローラ間に回転誤差を生じ難いという作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、少なくとも一組のローラの対向間隔が所定の間隔よりも小さくなるように付勢されており、ボールの自重および操作時の圧力により所定の間隔まで押し広げられて、二組のローラで上記ボールを支持するようにしたものであり、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように上面視正方形状に配置された四本のローラが確実にボールに当接するようにできるので、二組のローラをそれぞれの向きに確実に回転させることができるという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、各ローラの回転時に、この各ローラの爪歯車の外周に弾接する各弾性アームの先端が、鋸歯状の歯の頂上部との弾接から次の歯との弾接へ移行する際に、上記次の歯と最初に当接する小弾性脚を、上記各弾性アームの先端に設けると共に、四つのスイッチが動作時に節度感を発するタイプであるものであり、ボールの回転操作時にスイッチが節度を伴った動作を行なうので電気信号の発生と正確に一致した明確な節度感を発して、細かい操作ができるトラックボール装置とすることができるという作用を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、各ローラの回転時に、この各ローラの爪歯車の外周に弾接する各弾性アームの先端が、鋸歯状の歯の頂上部との弾接から次の歯との弾接へ移行する際に、上記次の歯の底部に当接して節度感を生じると共に、四つのスイッチが動作時に節度感を発しないタイプであるものであり、ボールの回転操作時にローラの回転に伴った明快な一つの節度感を当接部で発し、これに合わせた電気信号を得られるので快適な操作ができるトラックボール装置とすることができるという作用を有する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の発明において、二組のローラの各対向間隔がボールの下降により広がるように、上記二組のローラの支持部が弾性変形可能であり、上記ボールの下方の基体部に、上記ボールの下降により押されて動作する自力復帰型のセンタースイッチを配設したものであり、ボールの回転操作により、トラックボール装置を使用する電子機器のディスプレイ画面上のカーソルや表示の位置を細かい精度で操作できると共に、ボールを押し下げ操作することによって、カーソルや表示の位置の認識信号を発するスイッチを備えたトラックボール装置とすることができるという作用を有する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発明において、基体部に配設した四つのスイッチおよびセンタースイッチの上部を可撓性を有する絶縁シートで覆ったものであり、トラックボール装置に水等がかかっても、各スイッチの接点部等に影響を受けない防滴構造とすることができるという作用を有する。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の発明において、基体部に配設した四つのスイッチおよびセンタースイッチの操作ボタンを、可撓性を有する絶縁シートと一体に形成したものであり、四つのスイッチ相互の操作ボタンの位置が安定しているのでトラックボール装置の動作が安定すると共に、トラックボール装置全体としての構成部材数が少なくて組立ても容易であるという作用を有する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の発明において、ボールの全表面が弾性材料からなる被膜で覆われたものであり、ボールの回転を各ローラに伝達する当接部の摩擦力を大きくすることができて、当接部で滑り難く安定した動作をすると共に、静電気の発生し難いトラックボール装置とすることができるという作用を有する。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一つに記載のトラックボール装置と、情報を表示する表示手段と、機器全体の制御を行なう電子回路からなり、ボールを回転させて少なくとも一つのスイッチの出力信号により表示手段に表示される情報の選択を行なわせるようにした電子機器としたものであり、ボールの回転操作時のクリック節度感が明確で、表示手段上におけるカーソルや表示したい情報そのものなどの移動を細かい精度で操作できると共に、ローラおよびボールの回転遊び角が小さく、操作性の優れた電子機器を実現することができるという作用を有する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるトラックボール装置のケースを除いた状態の平面図、図２は同外観斜視図、図３は同分解斜視図である。
【００２５】
そして、図４および図５は、ケースを装着した状態の同トラックボール装置の図１の各切断線における断面図を示し、図４はＰ−Ｏ−Ｐ線、図５はＱ−Ｏ−Ｑ線における断面図である。
【００２６】
同図において、１はトラックボール装置の基体部で、樹脂形成された四角形の上面の各辺それぞれの近くには、図１および図３、図４に示すように、四本の円形軸状のＸＩローラ２，ＸIIローラ３およびＹＩローラ４，ＹIIローラ５が、対向する二本ずつの二組が互いに直交するように上面視正方形状に配置され、基体部１と一体に同一高さに形成された二ヶ所ずつの支持部６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｄにより、回転可能に支持されている。
【００２７】
そして、図１に二点鎖線で示し、図２〜図４に実線で示すこのトラックボール装置の操作部としてのボール８の中心よりも少し下方の外周に、上記ＸＩローラ２，ＸIIローラ３およびＹＩローラ４，ＹIIローラ５それぞれの中間部に設けられた円形断面の当接部２Ａ，３Ａおよび４Ａ，５Ａが当接して、ボール８を同一平面上で全方向に回転可能に支持している。
【００２８】
ここで、図１のＲ−Ｒ線における断面図である図６に示すように、ＸＩローラ２を支持する支持部６Ａには、ＸＩローラ２の回転軸部２Ｂを、支持脚９Ａの凹部９Ｂ内に押し込む方向に付勢する弾性脚部９Ｃが設けられて、ＸＩローラ２とＸIIローラ３の対向間隔が所定の間隔よりも小さくなる方向に軽い力で付勢している。
【００２９】
この弾性脚部９ＣによりＸＩローラ２が押される力は小さいものであって、ボール８の自重およびボール８を回転操作する際の圧力によりＸＩローラ２が押されるとＸIIローラ３との間隔が広げられて、ボール８がこれらと直交するＹＩローラ４，ＹIIローラ５を含めた四本のローラに確実に当接するように設定されている。
【００３０】
これによって、平行する二組のＸＩローラ２，ＸIIローラ３およびＹＩローラ４，ＹIIローラ５の間隔や高さのバラツキがあってもボール８を四本のローラに確実に当接させることができるものであり、この支持部６Ａの弾性脚部９Ｃと同様の弾性脚部を、必要に応じて他の支持部６Ｂ〜６Ｄおよび７Ａ〜７Ｄにも設けてもよいものである。
【００３１】
また、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の各当接部２Ａ〜５Ａの側方には、図１および図５に示すように、円形外周の三等分位置である１２０°間隔に三ヶ所の鋸歯状の歯２Ｃ〜５Ｃ（４Ｃ，５Ｃは図示せず）を有する爪歯車２Ｄ〜５Ｄがそれぞれ設けられている。
【００３２】
そして、この爪歯車２Ｄ〜５Ｄの鋸歯状の歯２Ｃ〜５Ｃは、図５に示すように、対向しているＸＩローラ２とＸIIローラ３、および図示しないＹＩローラ４とＹIIローラ５において逆向きに傾斜するように組み合わされていると共に、各歯２Ｃ〜５Ｃには基体部１に固定された弾性金属薄板製のばね板１０から伸ばされた四つの弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄ（１０Ｃ，１０Ｄは図示せず）の先端１１Ａ〜１１Ｄ（１１Ｃ，１１Ｄは図示せず）がそれぞれ弾接しており、対向するＸＩローラ２とＸIIローラ３およびＹＩローラ４とＹIIローラ５が互いに反対方向のみに回転するように規制する回転方向規制部２Ｅ〜５Ｅ（４Ｅ，５Ｅは図示せず）を構成している。
【００３３】
すなわち、図５に示す場合のようにボール８の左方向への回転操作に伴う回転により、爪歯車２Ｄの鋸歯状の歯２Ｃに弾接する弾性アーム１０Ａの先端１１Ａが歯２Ｃの傾斜面に沿って上る方向となるＸＩローラ２は、弾性アームの先端１１Ａが歯２Ｃの傾斜面に沿って上り、頂上部から次の歯の底部へと節度感を生じて移行しながら回転していくが、ボール８の右方向への回転操作に伴う回転の場合には、弾性アームの先端１１Ａは爪歯車２Ｄの鋸歯状の歯２Ｃの底部から隣接する歯の頂上部との段差を乗り越えなければならない方向となり、ＸＩローラ２は回転しないように規制されるものである。
【００３４】
また、各ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の爪歯車２Ｄ〜５Ｄには、それぞれ弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの先端１１Ａ〜１１Ｄが弾接しているので、このトラックボールの操作時に、ボール８が軽い力で動くことによるガタツキを感じることはない。
【００３５】
また、ばね板１０から伸ばされた四つの弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの中間よりもやや先端寄りの位置には、下方への突出部１２Ａ〜１２Ｄ（１２Ｃ，１２Ｄは図示せず）が設けられ、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５それぞれの回転量検出部として下方の基体部１に配設された四つのプッシュタイプのスイッチ１３Ａ〜１３Ｄの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄの上面にそれぞれ当接している。
【００３６】
このスイッチ１３Ａ〜１３Ｄは、図３および図５に示すように、基体部１の所定の位置に設けられた窪み１Ａ〜１Ｄの底面に、金属板をプレス加工した外側固定接点１５Ａ〜１５Ｄ（１５Ｃ，１５Ｄは図示せず）および中央固定接点１６Ａ〜１６Ｄ（１６Ｃ，１６Ｄは図示せず）をほぼ同じ高さにインサート成形固定し、弾性金属薄板をプレス加工した円形ドーム状の可動接点１７Ａ〜１７Ｄの外周部を外側固定接点１５Ａ〜１５Ｄ上に載せて、その中央部を中央固定接点１６Ａ〜１６Ｄに対峙させると共に、中央部上面に各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄが当接するように、四つの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄと一体に絶縁性の樹脂で成形加工された可撓性のシート１８を、基体部１上に貼り付けたものである。
【００３７】
なお、判り易くするために各図面には、シート１８の厚さを大きく表わしているが、実際にはかなり薄く、上面への軽い押圧力で弾性変形するものであり、この可撓性のシート１８を貼り付けることによって、トラックボール装置に水等がかかっても、各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄの接点部等に影響を受けない防滴構造となっている。
【００３８】
また、各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄは、必ずしも絶縁シート１８と一体に形成する必要はなく、それぞれ個別に製作してから組み合わせてもよいものであるが、上記のように一体に樹脂で成形加工することによって、四つのスイッチ１３Ａ〜１３Ｄ相互の操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄの位置が安定すると共に、トラックボール装置全体としての構成部材数が少なくなり、組立ても容易となるものである。
【００３９】
そして、図２および図４、図５において、このトラックボール装置を覆っている１９は樹脂製のケースであり、上面のボール８の径よりも少し小さい円形孔１９Ａからボール８の上部が操作部として突出すると共に、上面外周から下方に伸びて、四本のＸＩローラ２〜ＹIIローラ５等を囲む周囲壁１９Ｂの下端が基体部１に固定されている。
【００４０】
次に、以上のように構成された本実施の形態によるトラックボール装置の動作について説明する。
【００４１】
まず、通常状態において、図２および図４、図５に示すトラックボール装置のケース１９の円形孔１９Ａから上方に突出した操作部としてのボール８の上部に手や指で触れて、図４に矢印で示すように、ボール８を左方向に回転操作する場合について説明すると、ボール８の外周に当接部２Ａ〜５Ａが当接しているＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の四本のローラのうち、操作方向に平行するＹＩローラ４とＹIIローラ５には回転は伝達されないが、直交しているＸＩローラ２とＸIIローラ３に回転が伝達されようとする。
【００４２】
しかし、このＸＩローラ２とＸIIローラ３の当接部２Ａ，３Ａの側方には、図５に示すように、鋸歯状の歯２Ｃ，３Ｃを有する爪歯車２Ｄ，３Ｄおよびこれに弾接する弾性アーム１０Ａ，１０Ｂの先端１１Ａ，１１Ｂからなる回転方向規制部２Ｅ，３Ｅがそれぞれ設けられていて、前述のように、ボール８の左方向の回転によって、ＸＩローラ２の回転方向規制部２Ｅの鋸歯状の歯２Ｃに弾接する弾性アーム１０Ａの先端１１Ａは、歯２Ｃの傾斜面に沿って上る方向となるので、ＸＩローラ２はボール８から当接部２Ａに伝達される回転トルクが少しずつ大きくなりながら回転し、弾性アーム１０Ａの先端１１Ａが歯２Ｃの頂上部との弾接から次の歯の底部との弾接へと節度感を生じながら移行すると、伝達される回転トルクは少し小さくなり、弾性アーム１０Ａの先端１１Ａは再び次の歯の傾斜面に沿って上り、またその次の歯の底部へと節度感を生じながら移行することによる上下動を繰り返していく。
【００４３】
そして、このＸＩローラ２の回転に伴う弾性アーム１０Ａの先端１１Ａの上下動に合わせて、弾性アーム１０Ａの先端寄りの下方に設けられた突出部１２Ａも上下動することによって、これに当接するスイッチ１３Ａの操作ボタン１４Ａが下方に繰り返し押される。
【００４４】
これによって、図５に示すスイッチ１３Ａの円形ドーム状の可動接点１７Ａの上面中央が繰り返し下方に押され、可動接点１７Ａは節度感を伴いながら、図７の断面図に示すような形状に弾性反転したり、元の図５に示す形状に弾性復帰することを繰り返すのに伴い、その中央部が中央固定接点１６Ａに接触して外側固定接点１５Ａと中央固定接点１６Ａの間を短絡したりオープン状態とすることを繰り返して、電気信号を発生する。
【００４５】
そして、ＸＩローラ２の爪歯車２Ｄの外周には１２０°間隔に三つの鋸歯状の歯２Ｃが設けられているので、ＸＩローラ２の一回転中に三回の電気信号を発生し、その電気信号は外側固定接点１５Ａと中央固定接点１６Ａに接続された出力端子（図示せず）を介して使用電子機器の回路に伝達される。
【００４６】
これによって、ＸＩローラ２の回転量すなわち、このトラックボール装置を使用する電子機器のディスプレイ画面上のカーソルの設定された方向であるＸ軸の負方向への移動量が検知されるものである。
【００４７】
一方、ボール８の左方向の回転によって、ＸIIローラ３の回転方向規制部３Ｅの爪歯車３Ｄの鋸歯状の歯３Ｃに弾接する弾性アーム１０Ｂの先端１１Ｂは、歯３Ｃの底部から隣接する歯の頂上部との段差を乗り越えることができずに段差の根元で停止してＸIIローラ３は回転しないので、ボール８と当接部３Ａの間でスリップする。
【００４８】
したがって、ＸIIローラ３の回転量検出部としてのスイッチ１３Ｂの外側固定接点１５Ｂと中央固定接点１６Ｂの間は短絡されず、スイッチ１３Ｂは電気信号を発生しない。
【００４９】
同様にして、ボール８を右方向に回転操作すると、今度はＸＩローラ２は回転しないでＸIIローラ３が回転して、ディスプレイ画面上のカーソルの設定された方向であるＸ軸の正方向への移動量が、そして前および後ろ方向に回転操作すると、ＸＩローラ２とＸIIローラ３に回転は伝達されないが、直交しているＹＩローラ４またはＹIIローラ５に回転が伝達され、カーソルの設定された方向であるＹ軸の正または負方向への移動量がそれぞれ検知される。
【００５０】
さらにボール８を斜め方向に回転操作すると、ＸＩローラ２またはＸIIローラ３の一方とＹＩローラ４またはＹIIローラ５の一方が、その回転方向および回転成分に応じて回転し、Ｘ軸およびＹ軸それぞれの方向におけるカーソルの設定された方向への移動量が検知されるものである。
【００５１】
したがって、ボール８の回転操作時に信号を出力するのは対向する二本の片方のローラに対応するスイッチのみであって、各スイッチでローラの回転の向きを認識する必要がないので、回転量検出部としてのスイッチの構成およびその出力信号の処理が簡単にできるものである。
【００５２】
なお、以上の説明において、このトラックボール装置のＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の爪歯車２Ｄ〜５Ｄは１２０°間隔に三つの鋸歯状の歯２Ｃ〜５Ｃを有しているので、各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄは各ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の１回転中に３回の電気信号を発生すると説明したが、これは必要に応じて増減してもよい。
【００５３】
また、上記の構成のトラックボール装置では、ボール８の回転操作によるＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の回転に伴い、各回転方向規制部２Ｅ〜５Ｅの各爪歯車２Ｄ〜５Ｄ外周の鋸歯状の歯２Ｃ〜５Ｃに弾接する各弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの先端１１Ａ〜１１Ｄが、鋸歯状の歯２Ｃ〜５Ｃの頂上部との弾接から次の歯の底部との弾接に移行する際に節度感を生じると共に、各ローラ２〜５の回転量検出部としてのスイッチ１３Ａ〜１３Ｄの動作時に、各ドーム状の可動接点１７Ａ〜１７Ｄが弾性反転する際にも節度感を生じるので、一回の電気信号の発生に伴い、僅かな時間差で二つずつの節度感を発生することになる。
【００５４】
これに対し、回転方向規制部２Ｅ〜５Ｅの弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの部分で生じる節度感を抑えるようにする場合の、弾性アームを有するばね板の外観斜視図を図８に示す。
【００５５】
同図に示すように、このばね板２０の四つの弾性アーム２０Ａ〜２０Ｄの先端２１Ａ〜２１Ｄには、下方に向けて小弾性脚２２Ａ〜２２Ｄがそれぞれ設けられている。
【００５６】
この小弾性脚２２Ａ〜２２Ｄは各弾性アーム２０Ａ〜２０Ｄよりもずっと小さい弾性押圧力を有するものであり、図９のＸＩローラの回転方向規制部の部分断面図に示すように、ＸＩローラ２の回転に伴い、回転方向規制部２Ｆの爪歯車２Ｄ外周の鋸歯状の歯２Ｃに弾接する弾性アーム２０Ａの先端２１Ａが、鋸歯状の歯２Ｃの頂上部との弾接から次の歯の底部との弾接に移行する際に、この小弾性脚２２Ａが次の歯の底部と最初に当接し、その後に先端２１Ａが当接することによって、弾接移行時の衝撃を緩和して、節度感の発生を抑えるものである。
【００５７】
これによって、各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄの可動接点１７Ａ〜１７Ｄが弾性反転時に発する節度感が、ボール８を操作する人の手に明確に感じられて、各スイッチ１３Ａ〜１３Ｄによる電気信号の発生と正確に一致した節度感による細かい操作ができるものである。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、ボール８の回転操作時に節度感を生じて電子機器のディスプレイ画面上におけるカーソルの移動を細かい精度で操作できると共に、操作時にボール８が軽い力で動くことによるガタツキを感じることがなく、さらにボール８の回転操作時に信号を出力するのは対向する二本の一方のローラ側の回転量検出部としてのスイッチのみであって、各スイッチでローラの回転の向きを識別する必要がないので、スイッチの構成およびその出力信号の処理が簡単にできるトラックボール装置を実現できるものである。
【００５９】
そして、ボール８の全表面を弾性材料からなる被膜で覆うことによって、ボール８と各ローラの当接部２Ａ〜５Ａの間の摩擦力を大きくすることができて、この部分で滑り難く、また静電気の発生を少なくすることができ、操作のし易いトラックボール装置とすることができるものである。
【００６０】
（実施の形態２）
図１０は本発明の第２の実施の形態によるトラックボール装置のケース部分を除いた状態の平面図、図１１および図１２はケース部分を装着した状態の同トラックボール装置の図１０の各切断線における断面図を示し、図１１はＴ−Ｏ−Ｔ線における断面図、図１２はＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図である。
【００６１】
同図に示すように、本実施の形態によるトラックボール装置は上記の実施の形態１によるものに対し、樹脂形成された四角形の基体部２３の中央、すなわちボール８の下方に自力復帰型のセンタースイッチ２４（図１０には点線で示す）を配設したものである。
【００６２】
そして、それぞれのローラの当接部２Ａ〜５Ａがボール８の中心よりも少し下方の外周に当接してボール８を全方向に回転可能に支持し、各ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５を支持部６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｄで回転可能に支持していることは、実施の形態１と同じであるが、これらの支持部６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｄのうち、少なくとも各ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の各当接部２Ａ〜５Ａに近い位置で支持する支持部６Ａ〜６Ｄには、実施の形態１において図６を用いて説明したように、各ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の回転軸部２Ｂ〜５Ｂを、二組それぞれの対向間隔が小さくなる方向に軽い力で付勢する弾性脚部９Ｃ〜９Ｆ（９Ｅ，９Ｆは図示せず）が設けられている。
【００６３】
これによって、対向する二組のローラであるＸＩローラ２とＸIIローラ３およびＹＩローラ４とＹIIローラ５の対向間隔を押し広げながら、ボール８が下降できるようになっている。
【００６４】
勿論、上記の弾性脚部９Ｃ〜９Ｆと同様の弾性脚部を他の支持部７Ａ〜７Ｄに設けてもよい。
【００６５】
そして、ばね板１０の中央孔１０Ｅ内において、ボール８の下端部が当接する絶縁樹脂製の可撓性のシート２５の下方には、図１１および図１２に示すように、基体部２３が中央に設けられた窪み２３Ａ内にセンタースイッチ２４が配設されている。
【００６６】
このセンタースイッチ２４は、回転量検出部としての四つのスイッチ１３Ａ〜１３Ｄと同様の構成のプッシュタイプのスイッチであり、窪み２３Ａの底面に金属板をプレス加工した外側固定接点２６Ａと中央固定接点２６Ｂをインサート成形固定し、外側固定接点２６Ａ上に弾性金属薄板製をプレス加工した円形ドーム状の可動接点２６Ｃを載せてその中央部を中央固定接点２６Ｂと対峙させ、さらにその上面中央に、可撓性のシート２５の下面に一体に樹脂成形加工された操作ボタン２５Ａを当接させたものである。
【００６７】
なお、円形ドーム状の可動接点２６Ｃの弾性反転力は、通常状態およびボール８の回転操作時にボール８の下端に押されて反転することがないように、所定の大きさ以上に設定されている。
【００６８】
次に、以上のように構成された本実施の形態によるトラックボール装置の動作について説明する。
【００６９】
まず、通常状態において、操作体としてのボール８の上部を回転操作して、このトラックボール装置を使用する電子機器のディスプレイ画面上のカーソルの位置を操作する場合の動作は、実施の形態１によるものの場合と同じであるので、説明は省略する。
【００７０】
次に、ディスプレイ画面上のカーソルが所望の位置に到達した時に、図１１および図１２に示す通常状態の位置からボール８の上部を手や指で押し下げ操作すると、図１３の断面図に示すように、ボール８の中心よりも下方の外周に当接するＸＩローラ２とＸIIローラ３およびＹＩローラ４とＹIIローラ５の対向間隔を押し広げながら、ボール８が下降し、その下端部がシート２５の下面に一体に形成されているセンタースイッチ２４の操作ボタン２５Ａを押し下げる。
【００７１】
そして、操作ボタン２５Ａによってセンタースイッチ２４のドーム状の可動接点２６Ｃの中央を下方に押す力が所定の大きさを超えると、可動接点２６Ｃは節度感を伴って弾性反転して中央下面が中央固定接点２６Ｂに接触し、外側固定接点２６Ａと中央固定接点２６Ｂの間が短絡され、その電気信号は、それぞれの固定接点に接続された出力端子（図示せず）を介して使用電子機器の回路に、ディスプレイ画面上のカーソルの位置の認識信号として伝達される。
【００７２】
なお、このボール８の押し下げ操作時に、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５を支持している支持部６Ａ〜６Ｄの各弾性脚部９Ｃ〜９Ｆは、図１３に示すように、ＸＩローラ２とＸIIローラ３（ＹＩローラ４とＹIIローラ５）の対向間隔が広げられることにより、いずれも弾性変形して外側に傾く。
【００７３】
この後、ボール８の上部に加える押し下げ力を除くと、センタースイッチ２４の可動接点２６Ｃは自身の弾性復元力により元のドーム形状に復帰しようとして、操作ボタン２５Ａを介してボール８を押し上げると共に、支持部６Ａ〜６Ｄの各弾性脚部９Ｃ〜９Ｆも元の状態に戻ろうとして、ＸＩローラ２とＸIIローラ３およびＹＩローラ４とＹIIローラ５を元の対向間隔まで押し戻すことによりボール８を押し上げることによって、トラックボール装置は元の図１２の状態に復帰し、センタースイッチ２４の外側固定接点２６Ａと中央固定接点２６Ｂの間は再びオープン状態となる。
【００７４】
なお、このボール８を押し下げ操作する際に、ボール８が下方に動く量は僅かであるためＸＩローラ２〜ＹIIローラ５は殆ど回転せず、したがって回転量検出部としての四つのスイッチ１３Ａ〜１３Ｄが動作することはない。
【００７５】
以上のように本実施の形態によれば、ボール８の回転操作時に節度感を生じて、ディスプレイ画面上のカーソルの移動を細かい精度で操作できると共に、ボール８を押し下げ操作することによって、下方のセンタースイッチ２４を動作させて、カーソルの位置の認識信号を発することができる、動作の安定したトラックボール装置を実現できるものである。
【００７６】
（実施の形態３）
図１４は本発明の第３の実施の形態によるトラックボール装置の、実施の形態１で示した図１のＱ−Ｏ−Ｑ線と同様の切断線における断面図であり、同図に示すように、本実施の形態によるトラックボール装置は前記の実施の形態１によるものに対して、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５それぞれの回転量検出部としてのスイッチ部分の構成が異なるものである。
【００７７】
すなわち、このスイッチ２７Ａ〜２７Ｄ（２７Ｃ，２７Ｄは図示せず）は、図１４およびスイッチ接点部の分解斜視図である図１５に示すように、基体部２８の所定位置に設けられた窪み２８Ａ〜２８Ｄの底面に、金属板をプレス加工した外側固定接点２９Ａ〜２９Ｄおよび中央固定接点３０Ａ〜３０Ｄをインサート成形固定し、弾性金属薄板をプレス加工した可動接点３１Ａ〜３１Ｄの外周部３２Ａ〜３２Ｄを外側固定接点２９Ａ〜２９Ｄ上に載せて、その中央舌片部３３Ａ〜３３Ｄを中央固定接点３０Ａ〜３０Ｄに対峙させると共に、その上面に各スイッチ２７Ａ〜２７Ｄの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄを当接させていることは、実施の形態１の場合と同じである。
【００７８】
しかし、中央固定接点３０Ａ〜３０Ｄは外側固定接点２９Ａ〜２９Ｄよりも少し低くなるようにインサート成形固定され、また可動接点３１Ａ〜３１Ｄは平板リング状の外周部３２Ａ〜３２Ｄと細幅の連結部３４Ａ〜３４Ｄで連結された中央舌片部３３Ａ〜３３Ｄが連結部３４Ａ〜３４Ｄの部分で折り曲げられて上方に突出している。
【００７９】
次に、このように構成されたスイッチ２７Ａ〜２７Ｄを有するトラックボール装置の動作について説明する。
【００８０】
ボール８の回転操作時のＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の回転に伴い、各弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄ（１０Ｃ，１０Ｄは図示せず）と各爪歯車２Ｄ〜５Ｄ（４Ｄ，５Ｄは図示せず）の間で節度感を生じながら、各弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの突出部１２Ａ〜１２Ｄ（１２Ｃ，１２Ｄは図示せず）が上下動することによって、操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄ（１４Ｃ，１４Ｄは図示せず）が繰り返し下方に押されることにより、可動接点３１Ａ〜３１Ｄの中央舌片部３３Ａ〜３３Ｄが繰り返し下方に押されて細幅の連結部３４Ａ〜３４Ｄで弾性変形して、中央固定接点３０Ａ〜３０Ｄに接触して外側固定接点２９Ａ〜２９Ｄと中央固定接点３０Ａ〜３０Ｄの間を短絡したり、元の図１４の状態に復帰してオープン状態とすることを繰り返して電気信号を発生することは、実施の形態１の場合と同様である。
【００８１】
しかし、このスイッチ２７Ａ〜２７Ｄの動作時において、可動接点３１Ａ〜３１Ｄは中央舌片部３３Ａ〜３３Ｄが連結部３４Ａ〜３４Ｄで弾性変形して上下動するだけで、実施の形態１の場合のように、節度感を生じることはない。
【００８２】
したがって、ボール８の回転操作時において、一回の電気信号の発生に伴う節度感は、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の爪歯車２Ｄ〜５Ｄと弾性アーム１０Ａ〜１０Ｄの間で発生する一つだけであり、明確な節度感で快適な回転操作ができるものである。
【００８３】
なお、上記の説明において、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の回転量検出部としてのスイッチ２７Ａ〜２７Ｄは、固定接点２９Ａ〜２９Ｄと３０Ａ〜３０Ｄおよび可動接点３１Ａ〜３１Ｄが共に金属材料製である場合について説明したが、これは、可撓性シートの下面に印刷等により形成した可動接点を、対向する基板上の固定接点に押圧接触させる、いわゆるメンブレンスイッチ等のように動作時に節度感や節度音を発しないものであってもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態１〜３に説明したトラックボール装置を電子機器の操作面に装着し、液晶表示装置等の表示手段に表示される情報の選択をトラックボール装置のボールを回転させて行い、選択された情報に応じて動作させる電子機器を構成することにより、クリック節度感が明確で、表示手段上におけるカーソルや表示したい情報そのものなどの移動を細かい精度で操作できると共に、ボールとローラの当接部で滑り難く、ローラおよびボールの回転遊び角が小さく、情報に応じた機能を速やかに実行させることのできる操作性の優れた電子機器とすることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ボールの回転操作時に明確なクリック節度感を生じて、電子機器のディスプレイ画面上におけるカーソルの移動を細かい精度で操作できると共に、操作時にガタツキを感じないトラックボール装置およびこれを用いた電子機器を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるトラックボール装置のケースを除いた状態の平面図
【図２】同外観斜視図
【図３】同分解斜視図
【図４】同ケースを装着した状態の図１のＰ−Ｏ−Ｐ線における断面図
【図５】同ケースを装着した状態の図１のＱ−Ｏ−Ｑ線における断面図
【図６】同図１のＲ−Ｒ線における断面図
【図７】同ケースを装着した状態において、ボールを回転操作する場合の図１のＱ−Ｏ−Ｑ線における断面図
【図８】同弾性アームを有するばね板の他の形状を示す外観斜視図
【図９】同他の形状のばね板を備えたＸＩローラの回転方向規制部の部分断面図
【図１０】本発明の第２の実施の形態によるトラックボール装置のケース部分を除いた状態の平面図
【図１１】同ケースを装着した状態の図１０のＴ−Ｏ−Ｔ線における断面図
【図１２】同ケースを装着した状態の図１０のＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図
【図１３】同ケースを装着した状態において、ボールを押し下げ操作する場合の図１０のＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図
【図１４】本発明の第３の実施の形態によるトラックボール装置の、図１のＱ−Ｏ−Ｑ線と同様の切断線における断面図
【図１５】同スイッチ接点部の分解斜視図
【図１６】従来のトラックボール装置の構成を示す斜視図
【図１７】従来のトラックボール装置の他の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１，２３，２８  基体部
１Ａ〜１Ｄ，２３Ａ，２８Ａ〜２８Ｄ  窪み
２  ＸＩローラ
２Ａ〜５Ａ  当接部
２Ｂ  回転軸部
２Ｃ〜５Ｃ  歯
２Ｄ〜５Ｄ  爪歯車
２Ｅ〜５Ｅ，２Ｆ  回転方向規制部
３  ＸIIローラ
４  ＹＩローラ
５  ＹIIローラ
６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｄ  支持部
８  ボール
９Ａ  支持脚
９Ｂ  凹部
９Ｃ〜９Ｆ  弾性脚部
１０  ばね板
１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｄ  弾性アーム
１０Ｅ  中央孔
１１Ａ〜１１Ｄ，２１Ａ〜２１Ｄ  先端
１２Ａ〜１２Ｄ  突出部
１３Ａ〜１３Ｄ，２７Ａ〜２７Ｄ  スイッチ
１４Ａ〜１４Ｄ，２５Ａ  操作ボタン
１５Ａ〜１５Ｄ，２６Ａ，２９Ａ〜２９Ｄ  外側固定接点
１６Ａ〜１６Ｄ，２６Ｂ，３０Ａ〜３０Ｄ  中央固定接点
１７Ａ〜１７Ｄ，２６Ｃ，３１Ａ〜３１Ｄ  可動接点
１８  シート
１９  ケース
１９Ａ  円形孔
１９Ｂ  周囲壁
２２Ａ〜２２Ｄ  小弾性脚
２４  センタースイッチ
２５  シート
３２Ａ〜３２Ｄ  外周部
３３Ａ〜３３Ｄ  中央舌片部
３４Ａ〜３４Ｄ  連結部
【図１】
0003956576.tif 000002
【図２】
0003956576.tif 000003
【図３】
0003956576.tif 000004
【図４】
0003956576.tif 000005
【図５】
0003956576.tif 000006
【図６】
0003956576.tif 000007
【図７】
0003956576.tif 000008
【図８】
0003956576.tif 000009
【図９】
0003956576.tif 000010
【図１０】
0003956576.tif 000011
【図１１】
0003956576.tif 000012
【図１２】
0003956576.tif 000013
【図１３】
0003956576.tif 000014
【図１４】
0003956576.tif 000015
【図１５】
0003956576.tif 000016
【図１６】
0003956576.tif 000017
【図１７】
0003956576.tif 000018