(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上面視正方形状に配置され、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軸状の四本のローラと、上記対向する二本のローラの上記ボールとの当接部側方の各円形外周の等角度位置に、それぞれ逆向きに傾斜した鋸歯状の歯が所定数ずつ設けられた爪歯車、およびこの爪歯車の歯に弾接して上記ローラの逆方向の回転を制止する制止爪との組み合わせにより、上記対向する二本のローラを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と、上記四本のローラのそれぞれの回転量を検出する回転量検出部からなるトラックボール装置。
【請求項２】
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上面視正方形状に配置され、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軸状の四本のローラと、上記各ローラの回転中心に対して等角度間隔で放射状に突出した所定数のピンに対し、上記各ローラの所定方向の回転時には上記ピンに押されて弾性変位・復帰を繰り返しながら上記ローラの回転を可能とするが、上記各ローラの逆方向の回転時には上記ピンに当接して上記ローラの回転を制止するように係合する制止爪との組み合わせにより、上記対向する二本のローラを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と、上記四本のローラのそれぞれの回転量を検出する回転量検出部からなるトラックボール装置。
【請求項３】
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または２に記載のトラックボール装置。
【請求項４】
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１〜３のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項５】
四本のローラそれぞれの回転方向規制部の歯またはピンの数が、各ローラの一回転中における回転量検出部の出力数と同期した請求項１〜４のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項６】
回転量検出部が、各ローラの外周に設けた可動接点に、下方の枠体に保持された弾性固定接点を弾接させて構成された回転スイッチである請求項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】
回転量検出部が各ローラに設けたピンによって制止爪としての弾性復帰型のレバーを駆動されるスイッチである請求項２〜５のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項８】
回転量検出部の弾性を有する出力端子が下方に突出し、使用電子機器の配線基板に弾接接続される請求項６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】
四本のローラがボールに当接する位置にそれぞれ貫通孔を有して上端面が開口部となった椀状で、この上端面の外周から下方に伸びた周囲壁が下方の基体部に固定されたケース部と、中央に上記ボールの直径よりも小さい円形孔を有し、上記ケース部上端面の開口部に対し着脱可能なリング状の蓋板とで上記ボールが囲われた請求項１〜９のいずれか一つに記載のトラックボール装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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回転量検出部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１５を用いて説明する。
【０００３】
図１５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、５１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５２および５３が当接している。
【０００４】
また、ローラ５２および５３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５４および５５がそれぞれ連結されている。
【０００５】
そして、ボール５１を手や指で回転させると、ローラ５２および５３が回転して回転型エンコーダ５４および５５で、ボール５１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５１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１６の構成を示す斜視図のように、ローラ６２および６３に取り付けた回転羽６４および６５とストッパー６６および６７の組み合わせによって、ボール６１の回転操作時にクリック感を生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、クリック節度感が余り明確とは言えず、また回転羽６４および６５とストッパー６６および６７の間の隙間によってローラ６２および６３すなわちボール６１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、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した四本のローラで回転自在に支持すると共に、対向するローラの円形外周の等角度位置に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、および爪歯車の歯に弾接してローラの逆方向の回転を制止する制止爪からなる回転方向規制部を設け、各ローラに回転量検出部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クリック感節度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上面視正方形状に配置され、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軸状の四本のローラと、上記対向する二本のローラの上記ボールとの当接部側方の各円形外周の等角度位置に、それぞれ逆向きに傾斜した鋸歯状の歯が所定数ずつ設けられた爪歯車、およびこの爪歯車の歯に弾接して上記ローラの逆方向の回転を制止する制止爪との組み合わせにより、上記対向する二本のローラを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と、上記四本のローラのそれぞれの回転量を検出する回転量検出部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を回転自在に当接・支持している対向する二本ずつの二組の円柱形状のローラのうち、ボールの回転操作に伴って爪歯車の鋸歯状の歯に弾接する制止爪が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、制止爪が歯の先端から次の歯の根元との段差分だけ落ち込む際に明確なクリック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、制止爪は再び次の歯の傾斜面に沿って上り、また段差分だけ落ち込むことを繰り返していくが、ボールの回転操作に伴なう回転により、制止爪が爪歯車の鋸歯状の歯の根元部から隣接する歯の先端との段差を乗り越えなければならない方向のローラは、制止爪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みの回転量検出部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、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一方のローラの回転量検出部のみであって、各回転量検出部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、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上面視正方形状に配置され、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軸状の四本のローラと、上記各ローラの回転中心に対して等角度間隔で放射状に突出した所定数のピンに対し、上記各ローラの所定方向の回転時には上記ピンに押されて弾性変位・復帰を繰り返しながら上記ローラの回転を可能とするが、上記各ローラの逆方向の回転時には上記ピンに当接して上記ローラの回転を制止するように係合する制止爪との組み合わせにより、上記対向する二本のローラを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と、上記四本のローラのそれぞれの回転量を検出する回転量検出部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を回転自在に当接・支持している対向する二本ずつの二組の円柱形状のローラのうち、ボールの回転操作に伴ってローラから放射状に突出したピンに押されて制止爪が弾性変位する側のローラは、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、所定の回転位置でピンが制止爪から離れると制止爪は元の位置に弾性復帰し、次のピンに当接する際に明確なクリック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、制止爪は再び次のピンに押されて弾性変位・復帰を繰り返していくが、ボールの回転操作に伴う回転に対して、制止爪がピンに当接して回転を制止する側のローラは回転しないので、請求項１に記載の発明と同様の作用を有する。
【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、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、各ローラを両方の向きの回転に対して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共に、回転量検出部の出力信号の処理も簡単に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、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。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、四本のローラそれぞれの回転方向規制部の歯またはピンの数が、各ローラの一回転中における回転量検出部の出力数と同期したものであり、ボールの回転操作時にクリック節度感と同期して信号を出力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、回転量検出部が、各ローラの外周に設けた可動接点に、下方の枠体に保持された弾性固定接点を弾接させて構成された回転スイッチであるものであり、簡単な構成の回転スイッチによって、コンパクトで正確に信号を出力す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。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一つに記載の発明において、回転量検出部が各ローラに設けたピンによって制止爪としての弾性復帰型のレバーを駆動されるスイッチであるものであり、各ローラに設けたピンによってプッシュ操作タイプ等の自力復帰型のスイッチを駆動する構成とすることによって、回転方向規制部と回転量検出部を一体に構成できるので、コンパクトでしかも安価な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。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項６記載の発明において、回転量検出部の弾性を有する出力端子が基体部の下面に突出し、使用電子機器の配線基板に弾接接続されるものであり、請求項６に記載の発明による作用に加えて、トラックボール装置を使用電子機器に装着する際に、トラックボール装置を電子機器の配線基板に押し付けて固定するだけで被接続接点部に弾接接続されるので、半田付け等の接続工程が不要で、組立工程の簡素化が図れ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発明において、四本のローラがボールに当接する位置にそれぞれ貫通孔を有して上端面が開口部となった椀状で、この上端面の外周から下方に伸びた周囲壁が下方の基体部に固定されたケース部と、中央に上記ボールの直径よりも小さい円形孔を有し、上記ケース部上端面の開口部に対し着脱可能なリング状の蓋板とで上記ボールが囲われたものであり、通常状態においてボールがトラックボール装置から外れることがないと共に、蓋板を外すことによってボールを交換することができ、さらにトラックボール装置に水等がかかっても、回転量検出部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。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０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回転量検出部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、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、しかもクリック節度感が明確で、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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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部分を除いた状態の平面図、図２は同外観斜視図である。
【００２６】
そして、図３〜図５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１の各切断線における断面図を示し、図３はＰ−Ｏ−Ｐ線、図４はＱ−Ｏ−Ｑ線、図５はＲ−Ｏ−Ｒ線における断面図である。
【００２７】
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，７Ａ）〜（６Ｄ，７Ｄ）により、回転可能に支持されている。
【００２８】
そして、図１に二点鎖線で示し、図２〜図５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。
【００２９】
ここで、図１のＳ−Ｓ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、その支持用凹部９Ａ内に弾性脚部９Ｂ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。
【００３０】
この弾性脚部９Ｂ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。
【００３１】
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、必要に応じて、上記の支持部６Ａの弾性脚部９Ｂと同様の弾性脚部を他の支持部６Ｂ〜６Ｄにも設けてもよい。
【００３２】
そして、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４に示すように、円周の四等分位置である９０°間隔に四ヶ所の鋸歯状の歯２Ｂ〜５Ｂ（４Ｂ，５Ｂは図示せず）を有する爪歯車２Ｃ〜５Ｃ（４Ｃ，５Ｃは図示せず）がそれぞれ設けられ、各歯２Ｂ〜５Ｂには基体部１から伸ばされた弾性金属薄板製の制止爪２Ｄ〜５Ｄが弾接すると共に、爪歯車２Ｃ〜５Ｃの鋸歯状の歯２Ｂ〜５Ｂの向きが、対向している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において逆向きに傾斜するように組み合わされて、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を構成している。
【００３３】
すなわち、このような組み合わせにより、図４に示すように、ボール８の回転操作に伴う回転により、爪歯車２Ｃの鋸歯状の歯２Ｂに弾接する制止爪２Ｄが歯２Ｂの傾斜面に沿って上る方向の回転となるＸＩローラ２は、制止爪２Ｄが歯２Ｂの先端と根元との段差分だけ落ち込む際に明確なクリック節度感を生じながら回転していくが、ボール８の回転操作に伴う回転により、制止爪３Ｄが爪歯車３Ｃの鋸歯状の歯３Ｂの根元部から隣接する歯の先端との段差を乗り越えなければならない方向となるＸIIローラ３は、制止爪３Ｄが段差を乗り越えることができず回転しないように規制されるものである。
【００３４】
また、各ローラ２〜５の爪歯車２Ｃ〜５Ｃにはそれぞれ制止爪２Ｄ〜５Ｄ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】
そして、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の各回転方向規制部２Ｅ〜５Ｅの側方には、図１および図５に示すように、回転可動接点１０〜１３が配設され、基体部１から二つずつペアとなって伸ばされた、弾性金属薄板製の弾性固定接点１４〜１７がそれぞれ弾接して、各ローラの回転量検出部としての回転スイッチ１８〜２１を形成している。
【００３６】
この回転スイッチ１８〜２１の構成は、図７の回転スイッチ接点部の外観斜視図に示すように、回転可動接点１０〜１３の円形リング状部１０Ａ〜１３Ａとこれに導通した櫛歯状部１０Ｂ〜１３Ｂに対して、上記のペアとなった弾性固定接点１４（１４Ａ，１４Ｂ）〜１７（１７Ａ，１７Ｂ）がそれぞれ弾接しており、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の回転に伴い、ペアとなった二つずつの弾性固定接点（１４Ａ，１４Ｂ）〜（１７Ａ，１７Ｂ）それぞれの間で電気的に接・離することによって信号を発するものである。
【００３７】
なお、上記の回転可動接点１０〜１３の櫛歯状部１０Ｂ〜１３Ｂは、ＸＩローラ２〜ＹIIローラ５の爪歯車２Ｃ〜５Ｃの鋸歯状の歯２Ｂ〜５Ｂと同数の四つ設けられ、歯２Ｂ〜５Ｂと所定の角度関係にあるように設定されてクリック節度感と信号の発生が同期するようになっている。
【００３８】
また、回転スイッチ１８〜２１の出力端子（図示しない１８Ａ，１８Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ）および１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂは各弾性固定接点１４（１４Ａ，１４Ｂ）〜１７（１７Ａ，１７Ｂ）と一体の弾性金属薄板で形成されて基体部１の下面に突出しており、このトラックボール装置を使用する電子機器の配線基板に押し付けて固定するだけで弾接接続されるようになっているものである。
【００３９】
そして、図２〜図５において、このトラックボール装置を覆っている２２および２３は、樹脂製のケース部および蓋板である。
【００４０】
ケース部２２は、図３〜図５に示すように、上端が開口部となりボール８の下部を包むように設けられた椀状部２２Ａと、その上端面の外周から下方に伸びて下端が基体部１に固定された周囲壁２２Ｂからなり、椀状部２２Ａには、ＸＩローラ２，ＸIIローラ３およびＹＩローラ４，ＹIIローラ５それぞれの中央の当接部２Ａ，３Ａおよび４Ａ，５Ａがボール８の外周に当接する位置に四つの貫通孔２２Ｃが設けられると共に、中央は皿状部２２Ｄとなって基体部１中央の窪み１Ａ内に収容されており、このトラックボール装置に水などがかかっても、基体部１上の四つの回転スイッチ１８〜２１等に影響を受け難い防滴構造となっている。
【００４１】
また、蓋板２３は、図３〜図５および図８の外観斜視図に示すように、ボール８の上部が突出するボール８の径よりも少し小さい円形孔２３Ａを中央部に有するリング状で、下面の段２３Ｂ付きの二つの脚部２３Ｃをケース部２２上端面の二つの結合孔２２Ｅにそれぞれ挿入して捩じることによって、ケース部２２に対して着脱可能に結合されており、通常状態において、ボール８がこのトラックボール装置から外れることを防止していると共に、蓋板２３を外すことによって、ボール８を交換することができるようになっている。
【００４２】
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。
【００４３】
まず、通常状態において、図２〜図５に示すトラックボール装置の蓋板２３の円形孔２３Ａ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３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、操作方向に直交するＹＩローラ４とＹIIローラ５には回転は伝達されないが、対向しているＸＩローラ２とＸIIローラ３に回転が伝達されようとする。
【００４４】
しかし、このＸＩローラ２とＸIIローラ３の当接部２Ａと３Ａの側方には、図４に示す、鋸歯状の歯２Ｂと３Ｂを有する爪歯車２Ｃと３Ｃおよびこれに弾接する制止爪２Ｄと３Ｄからなる回転方向規制部２Ｅおよび３Ｅがそれぞれ設けられており、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２Ｂに弾接する制止爪２Ｄは、歯２Ｂ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、制止爪２Ｄが歯２Ｂの先端から次の歯の根元との段差分だけ落ち込む際に明確なクリック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、再び制止爪２Ｄは次の歯の傾斜面に沿って上り、また次の段差分だけ落ち込むことを繰り返していく。
【００４５】
そして、ＸＩローラ２の回転に伴って、ＸＩローラ２の回転スイッチ１８を形成する回転可動接点１０も回転し、円形リング状部１０Ａと櫛歯状部１０Ｂに弾接するペアとなった弾性固定接点１４（１４Ａ，１４Ｂ）の間が電気的に接・離することによって、上記のクリック節度感と同期した電気信号を１回転中に４回発生し、その信号は図示しない出力端子１８Ａ，１８Ｂ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の回転数すなわち、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軸正方向または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の鋸歯状の歯３Ｂに弾接する制止爪３Ｄは、歯３Ｂの根元部から隣接する歯の先端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の回転スイッチ１９は動作せず、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軸の負方向または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、対向している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、ボール８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】
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２Ｂ〜５Ｂは９０°間隔に四つの鋸歯状の歯２Ｂ〜５Ｂを有し、回転可動接点１０〜１３にはこれと同数の四つの櫛歯状部１０Ｂ〜１３Ｂが設けられている。すなわち各ローラ２〜５の１回転中に４回信号を発するとしたが、これは必要に応じて増減することができる。
【００５２】
以上のように本実施の形態によれば、ボール８の回転操作時にクリック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の一方のローラの回転量検出部としての回転スイッチ１８または１９および２０または２１のみであって、各回転量検出部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。
【００５３】
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２〜５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。
【００５４】
（実施の形態２）
図９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１０および図１１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１の各切断線における断面図を示し、図１０はＴ−Ｏ−Ｔ線における断面図、図１１はＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図である。
【００５５】
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２４の上面に、四本の円形軸状のＸＩローラ２５，ＸIIローラ２６およびＹＩローラ２７，ＹIIローラ２８が、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、基体部２４と一体に同一高さに形成された二ヶ所ずつの支持部（２９Ａ，３０Ａ）〜（２９Ｄ，３０Ｄ）により回転可能に支持されており、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２５〜ＹIIローラ２８それぞれの円形断面の当接部２５Ａ〜２８Ａ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ことは同じであるが、ＸＩローラ２５〜ＹIIローラ２８の一端部には、各ローラの回転中心に対して９０°の角度間隔で、四本ずつのピン３１〜３４が放射状に突出しており、また、基体部２４には、回転量検出部としての同一構成の四つのスイッチ３５Ａ〜３５Ｄが、その操作用のレバー３６Ａ〜３６Ｄと上記各ローラ２５〜２８のピン３１〜３４がそれぞれ当接・係合するように配設されている。
【００５６】
この回転量検出部としてのスイッチ３５Ａ〜３５Ｄは、図１２のカバーを除いた状態の平面図および図１３の分解斜視図で示す３５のように構成され、レバー３６の軸部３７がスイッチケース４０の上端に設けた支持凹部４１とカバー４２により回動可能に支持されると共に、可動接点４３の弾性力によりレバー３６の先端３８が上端位置にあるように付勢されている。
【００５７】
そして、レバー３６の先端３８を所定の位置まで押し下げることによって、図１２に点線で示すように、レバー３６が軸部３７を中心として回動し、下方の駆動部３９がスイッチケース４０内に収容された弾性金属薄板製の可動接点４３を奥へ押して弾性変形させ、接点部４４を固定接点４５に接触させて出力端子４６と４７の間に信号を出力し、レバー３６に加える押し力を除くと、可動接点４３の弾性復元力によって元の状態に復帰するプッシュ操作タイプの自力復帰型で薄型のスイッチである。
【００５８】
そして、四つのスイッチ３５Ａ〜３５Ｄは、図１１に示すように、それぞれのレバー３６Ａ，３６Ｂおよび図示しない３６Ｃ，３６Ｄの先端３８Ａ，３８Ｂおよび図示しない３８Ｃ，３８Ｄが、二本ずつ対向するＸＩローラ２５とＸIIローラ２６および図示しないＹＩローラ２７とＹIIローラ２８の一端部に四本ずつ放射状に突出したピン３１，３２および図示しない３３，３４によってボール８から離れる方向に押される場合のみに、レバー３６Ａまたは３６Ｂおよび３６Ｃまたは３６Ｄが付勢力に抗して回動すなわち弾性変位するように配設されている。
【００５９】
言い換えると、対向するＸＩローラ２５とＸIIローラ２６がそれぞれ異なる方向に回転する場合に、スイッチ３５Ａと３５Ｂの一つずつがそれぞれ動作し、ＹＩローラ２７とＹIIローラ２８がそれぞれ異なる方向に回転する場合に、スイッチ３５Ｃと３５Ｄの一つずつがそれぞれ動作するように、各スイッチ３５Ａ〜３５Ｄのレバー３６Ａ〜３６Ｄが制止爪としての作用をして各ローラ２５〜２８の回転方向を規制する回転方向規制部を構成している。
【００６０】
また、このトラックボール装置を覆っているケース部２２および蓋板２３等他の部分の構成は、実施の形態１の場合と同じである。
【００６１】
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。
【００６２】
まず、通常状態において、トラックボール装置の蓋板２３の円形孔２３Ａ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１０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２５Ａ〜２８Ａが当接しているＸＩローラ２５〜ＹIIローラ２８の四本のローラのうち、操作方向に直交するＹＩローラ２７とＹIIローラ２８には回転は伝達されないが、対向しているＸＩローラ２５とＸIIローラ２６に回転が伝達されようとする。
【００６３】
しかし、このＸＩローラ２５とＸIIローラ２６の一端部にはそれぞれ、図９および図１１に示すように、放射状に四本ずつのピン３１および３２が突出し、基体部２４に配設されたスイッチ３５Ａおよび３５Ｂのレバー３６Ａおよび３６Ｂと当接して、上述のような回転方向規制部を構成しているので、ボール８の左方向の回転に伴い、ピン３１によって先端３８Ａがボール８から離れる方向に押されるスイッチ３５Ａのレバー３６Ａが付勢力に抗して回動してＸＩローラ２５の回転を規制せず、図１４の断面図に示すように、ボール８から当接部２５Ａに伝達される回転トルクが大きくなりながら、先端３８Ａが押し下げられる。
【００６４】
これによって、図１２により説明したようにスイッチ３５Ａが動作して出力端子４６Ａと４７Ａの間を短絡させる。
【００６５】
そして、ＸＩローラ２５の所定の回転位置でピン３１とスイッチ３５Ａのレバー３６Ａとの係合が外れると、レバー３６Ａは図示しない可動接点の弾性復元力によって元の上端位置まで押し戻されて、ＸＩローラ２５の次のピン３１に節度感を伴いながら当接すると、伝達される回転トルクは少し小さくなると共に、出力端子４６Ａと４７Ａの間は再びオープン状態となる。
【００６６】
このように、ＸＩローラ２５の回転に伴い、スイッチ３５Ａのレバー３６Ａが付勢力に抗する回動すなわち弾性変位・復帰を繰り返すことによって、スイッチ３５Ａにおいて上記のクリック節度感と同期した電気信号をＸＩローラ２５の１回転中に４回発生し、その信号はスイッチ３５Ａの出力端子４６Ａ，４７Ａを介して使用電子機器の回路に伝達される。
【００６７】
これによって、ＸＩローラ２５の回転数すなわち、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軸正方向または負方向への移動量が検知されるものである。
【００６８】
一方、ボール８の左方向回転によって、ＸIIローラ２６の一端部に突出した四本のピン３２は、スイッチ３５Ｂのレバー３６Ｂの先端３８Ｂを根元方向へ押すように動こうとするが、レバー３６Ｂはこの方向には動かないのでピン３２は動かない、すなわちＸIIローラ２６は回転しないので、ボール８と当接部２６Ａの間でスリップする。
【００６９】
したがって、回転スイッチ３５Ｂは動作せず、電気信号を発生しない。
【００７０】
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２５は回転しないでＸIIローラ２６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軸の負方向または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２５とＸIIローラ２６に回転は伝達されないが、対向しているＹＩローラ２７またはＹIIローラ２８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。
【００７１】
さらにボール８を斜め方向に回転操作すると、ＸＩローラ２５またはＸIIローラ２６の一方とＹＩローラ２７またはＹIIローラ２８の一方が、ボール８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。
【００７２】
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２５〜ＹIIローラ２８の一端部には四本ずつのピン３１〜３４が放射状に突出している。すなわち各ローラ２５〜２８の１回転中に４回信号を発するとしたが、これは必要に応じて増減することもできる。
【００７３】
以上のように本実施の形態によれば、上記の実施の形態１によるものに加えて、各ローラ２５〜２８に設けたピン３１〜３４によってプッシュ操作タイプの自力復帰型のスイッチ３５Ａ〜３５Ｄを駆動する構成とすることによって、回転方向規制部と回転量検出部を一体に構成できるので、コンパクトでしかも安価なトラックボール装置を実現できる。
【００７４】
また、上記実施の形態１および２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、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、しかもクリック節度感が明確で、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。
【００７５】
【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部分を除いた状態の平面図
【図２】同外観斜視図
【図３】同ケース部分を装着した状態の図１のＰ−Ｏ−Ｐ線における断面図
【図４】同ケース部分を装着した状態の図１のＱ−Ｏ−Ｑ線における断面図
【図５】同ケース部分を装着した状態の図１のＲ−Ｏ−Ｒ線における断面図
【図６】同図１のＳ−Ｓ線における断面図
【図７】同回転スイッチ接点部の外観斜視図
【図８】同蓋板とケースの結合部を示す外観斜視図
【図９】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１０】同ケース部分を装着した状態の図９のＴ−Ｏ−Ｔ線における断面図
【図１１】同ケース部分を装着した状態の図９のＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図
【図１２】同スイッチのカバーを除いた状態の平面図
【図１３】同分解斜視図
【図１４】同ケース部分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９のＵ−Ｏ−Ｕ線における断面図
【図１５】従来のトラックボール装置の構成を示す斜視図
【図１６】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】
１，２４  基体部
１Ａ  窪み
２，２５  ＸＩローラ
２Ａ〜５Ａ  当接部
２Ｂ〜５Ｂ  歯
２Ｃ〜５Ｃ  爪歯車
２Ｄ〜５Ｄ  制止爪
２Ｅ〜５Ｅ  回転方向規制部
３，２６  ＸIIローラ
４，２７  ＹＩローラ
５，２８  ＹIIローラ
６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｄ，２９Ａ〜２９Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄ  支持部
８  ボール
９Ａ  支持用凹部
９Ｂ  弾性脚部
１０〜１３  回転可動接点
１０Ａ〜１３Ａ  円形リング状部
１０Ｂ〜１３Ｂ  櫛歯状部
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１５Ａ，１５Ｂ，１６，１６Ａ，１６Ｂ，１７，１７Ａ，１７Ｂ  弾性固定接点
１８〜２１  回転スイッチ
１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ  出力端子
２２  ケース部
２２Ａ  椀状部
２２Ｂ  周囲壁
２２Ｃ  貫通孔
２２Ｄ  皿状部
２２Ｅ  結合孔
２３  蓋板
２３Ａ  円形孔
２３Ｂ  段
２３Ｃ  脚部
３１〜３４  ピン
３５，３５Ａ〜３５Ｄ  スイッチ
３６，３６Ａ〜３６Ｄ  レバー
３７  軸部
３８，３８Ａ，３８Ｂ  先端
３９  駆動部
４０  スイッチケース
４１  支持凹部
４２  カバー
４３  可動接点
４４  接点部
４５  固定接点
４６，４６Ａ，４７，４７Ａ  出力端子
【図１】
0004000744.tif 000002
【図２】
0004000744.tif 000003
【図３】
0004000744.tif 000004
【図４】
0004000744.tif 000005
【図５】
0004000744.tif 000006
【図６】
0004000744.tif 000007
【図７】
0004000744.tif 000008
【図８】
0004000744.tif 000009
【図９】
0004000744.tif 000010
【図１０】
0004000744.tif 000011
【図１１】
0004000744.tif 000012
【図１２】
0004000744.tif 000013
【図１３】
0004000744.tif 000014
【図１４】
0004000744.tif 000015
【図１５】
0004000744.tif 000016
【図１６】
0004000744.tif 000017