(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板部材と、この基板部材の下面に配設された複数個の歪み検出素子と、前記複数の歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材の上面に配設された操作部材とを備え、前記基板部材の下面中央部には、下方に突出する凸部を設け、この凸部が前記基板部材が載置されるプリント基板に当接可能にすると共に、前記基板部材、又は前記操作部材の何れか一方には、前記歪み検出素子が位置する上方において、突起が設けられ、前記操作部材の押圧によって、前記歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材の上部が押圧されて、前記突起を介して前記歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材を撓ませるようにしたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記歪み検出素子は、円周方向に９０度の角度を持って４個配設したことを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記操作部材の上面に凹部を設けたことを特徴とする請求項１、又は２記載の入力装置。
【請求項４】
前記操作部材が前記基板部材に凹凸嵌合により取り付けられたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記操作部材がケースによって保持されたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の入力装置。
【請求項６】
前記基板部材には、前記歪み検出素子間の位置に孔を設けて梁部を形成し、この梁部に前記歪み検出素子を配設したことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等に使用される歪み検出素子を用いた入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歪み検出素子を用いた入力装置は、図１８に示すように、柔軟性を有する合成樹脂からなる操作部材５１は、角柱型の操作部５１ａと、操作部５１ａの下部から互いに９０度の角度を持って放射状に伸びる３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄと、操作部５１ａの下部で３個の板状の基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄを繋ぐ繋ぎ部５１ｅとを備えており、この操作部材５１は、基部５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ下面全面がコンピュータに使用されるキーボードの枠体５０に当接、載置された状態で、基部５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの先端部が枠体５０により押し付けられて取り付けられている。
そして、この操作部材５１は、操作部５１ａをＸ１，Ｘ２方向、及びＹ１，Ｙ２方向に倒すことにより、それぞれ基部５１ｂ、５１ｃ，５１ｄが撓むようになっており、この撓み量は、操作部５１ａの倒し量に従って大きくなったり、小さくなったりする。
【０００３】
また、ポリエステル材からなる帯状のフレキシブル基板５２の一面には、抵抗体からなる２個の歪み検出素子５３、５４と、歪み検出素子５３、５４に接続され、銀系の導電インクを印刷して形成されたリード線５５、５６とが設けられている。
そして、このようなフレキシブル基板５２の一部は、９０度の角度に配置された基部５１ｂ、５１ｃの上面に、歪み検出素子５３、５４が形成されていない側が接着剤にて直付けされており、一方の歪み検出素子５３は基部５１ｂ上に、また、他方の歪み検出素子５４は基部５１ｃ上に位置して取り付けられた状態となっている。
【０００４】
そして、このような入力装置は、帯状のフレキシブル基板５２に形成されたリード部５５，５６がキーボードのプリント基板（図示せず）に半田付けで接続され、この入力装置の操作は、操作部材５１の操作部５１ａをＸ１方向に倒すと、基部５１ｂの上面が伸びる方向に撓むと共に、基部５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も伸びて抵抗値が高くなり、また、操作部５１ａをＸ２方向に倒すと、基部５１ｂ上面が縮む方向に撓むと共に、基板５１ｂ上に配置された歪み検出素子５３も縮んで抵抗値が低くなる。
また、操作部５１ａをＹ１方向に倒すと、前記と同様の原理により歪み検出素子５４の抵抗値は高くなり、更に、Ｙ２方向に倒すと、歪み検出素子５４の抵抗値は低くなる。
そして、上述した抵抗値の変化を電圧値の変化として検出し、電圧値の変化をコンピュータが読み取って、操作部５１ａのＸ１，Ｘ２，或いはＹ１，Ｙ２の動きがカーソルの上下、左右の動きとなるようにカーソルを制御するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置は、操作部材５１の操作部５１ａを倒すことにより基部５１ｂ、５１ｃを撓ませるようにしたため、その撓みの感度が悪く、歪み検出素子の微細な可変ができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、基板部材の撓みの感度が良く、歪み検出素子の微細な可変ができる入力装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、平板状の基板部材と、この基板部材の下面に配設された複数個の歪み検出素子と、前記複数の歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材の上面に配設された操作部材とを備え、前記基板部材の下面中央部には、下方に突出する凸部を設け、この凸部が前記基板部材が載置されるプリント基板に当接可能にすると共に、前記基板部材、又は前記操作部材の何れか一方には、前記歪み検出素子が位置する上方において、突起が設けられ、前記操作部材の押圧によって、前記歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材の上部が押圧されて、前記突起を介して前記歪み検出素子が位置する部分の前記基板部材を撓ませるようにした構成とした。
【０００８】
また、第２の解決手段として、前記歪み検出素子は、円周方向に９０度の角度を持って４個配設した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記操作部材の上面に凹部を設けた構成とした。
【００１０】
また、第４の解決手段として、前記操作部材が前記基板部材に凹凸嵌合により取り付けられた構成とした。
また、第５の解決手段として、前記操作部材がケースによって保持された構成とした。
【００１１】
また、第６の解決手段として、前記基板部材には、前記歪み検出素子間の位置に孔を設けて梁部を形成し、この梁部に前記歪み検出素子を配設した構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の入力装置の図面を説明すると、図１は本発明の入力装置の第１の実施例の平面図、図２は図１の２−２線における断面図、図３は本発明の入力装置の第１の実施例に係り、フレキシブル基板を裏返した斜視図、図４は本発明の入力装置の第１の実施例の分解斜視図である。
また、図５は本発明の入力装置の第２の実施例に係るクリップの斜視図、図６は本発明の入力装置の第２の実施例に係る要部の断面図、図７は本発明の入力装置の第３の実施例に係るクリップの斜視図、図８は本発明の入力装置の第３の実施例に係る要部の断面図である。
また、図９は本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す平面図、図１０は図９の１０−１０線における断面図、図１１は図１０の１１−１１線における断面図、図１２は本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材と入力装置の分解斜視図、図１３は本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材を裏面から見た斜視図、図１４は本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す要部断面図、図１５は本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材と入力装置の分解斜視図、図１６は本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材を裏面から見た斜視図、図１７は本発明の入力装置に係り、第３の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す要部断面図である。
【００１３】
本発明の歪み検出素子を用いた入力装置の第１実施例を図１〜図４に基づいて説明すると、キーボード等に使用されるプリント基板１は、この上面に配線パターン１ａが施されると共に、この配線パターン１ａと接続された状態で複数個のランド部１ｂが形成されている。
合成樹脂等の成型品からなる柔軟性を有する平板状の基板部材３は、その上面中央部に設けられた角柱状の凸部３ａと、下面中央部において下方に突出する凸部３ｂとを有する。
【００１４】
そして、基板部材３は、八角形状をなし、凸部３ａから９０度の角度で十字状に延びる複数個の梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、この梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄの隣り合うそれぞれの他端に連結された連結部５と、凸部３ａの隅部と対向する位置において、隣り合う梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと連結部５との間に囲まれた箇所に、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間を分離するく字状の孔５ｂとを有している。
そして、基板部材３の梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、凸部３ａの軸線に対して直角方向に延びると共に、梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ間に位置する連結部５の外周部は、凸部３ａの中心を挟んで互いに対向する位置が切り落としされて形成された直線状部５ａを有したものもとなっている。
【００１５】
また、図１に示すように、基板部材３の上面の位置Ｘ１，Ｘ２、及びＹ１，Ｙ２を押圧すると、基板部材３の梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄは撓んで、その下面側が延びたり縮んだりするようになると共に、梁部４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ間に設けた孔５ｂの存在により、押圧した時、隣り合う梁部が互いに影響を受けることなく、それぞれの梁部が撓むことができるようになっている。
【００１６】
また、絶縁板からなり、中央部に孔６ａを有するフレキシブル基板６は、基板部材３の外形と同じ形状の八角形状を有すると共に、フレキシブル基板６の大きさは、基板部材３の外形と略等しく、或いは若干小さく形成されたものとなっている。
そして、このフレキシブル基板６の下面である一面側には、図３に示すように、円周方向に９０度の角度を持って配設され、抵抗体からなる４個の矩形状の歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、これ等の歪み検出素子７ａ７ｂ、７ｃ、７ｄを繋ぐ銀ペースト等からなる導電体８ａと、この導電体８ａの一端に設けられ、且つ、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ間に形成された銀ペースト等からなる複数個（４個）の端子部８ｂとが設けられている。
なお、上記実施例では、４個の歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを使用したもので説明したが、２個の歪み検出素子７ａ、７ｃを用いるものでも良い。
【００１７】
そして、このようなフレキシブル基板６は、孔６ａに凸部３ｂを挿通した状態で、上面である他面側が基板部材３の下面に接着剤により接着されて取り付けられており、フレキシブル基板６が取り付けられた際、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれは梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの下面に位置すると共に、端子部８ｂが連結部５の下面に位置した状態となり、その結果、連結部５に設けられた直線状部５ａは、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ間に位置した状態となっている。
【００１８】
金属材からなるＵ字状の複数個のクリップ９は、く字状に折り曲げられた上片部９ａと、直線状の下片部９ｂとを有し、これらのクリップ９は、連結部５の直線状部５ａの位置で、基板部材３とフレキシブル基板６とを挟持した状態で取り付けられている。
また、これらのクリップ９が取り付けられた際、下片部９ｂは端子部８ｂに接触した状態となっている。
【００１９】
そして、このような構成を有する入力装置は、クリップ９の下片部９ｂがプリント基板１のランド部１ｂ上に載置された状態で半田１０付けされて、プリント基板１に取り付けられる。
また、半田１０付けされた際、ランド部１ｂと下片部９ｂと端子部８ｂとが同時に半田１０付けされて、各歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、配線パターン１ａに接続されると共に、クリップ９の下片部９ｂによって、フレキシブル基板６とプリント基板１と間に隙間が形成されて、それぞれの梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが撓み易くなっている。
また、基板部材３が取り付けられた際、下面の凸部３ｂがプリント基板１に当接した状態となっている。
【００２０】
なお、上記実施例では、フレキシブル基板６に歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを設けたが、この歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの下面に直接設けると共に、下面に設けた凸部３ｂによって、基板部材３の下面とプリント基板１との間に隙間を設けても良い。
【００２１】
また、図５，図６は本発明の入力装置の第２の実施例を示し、この実施例は、クリップ９の上片部９ａに切り溝９ｃを形成すると共に、下片部９ｂにおいて、幅方向の横切る方向に凸条部からなる複数個の凸部９ｄを設けたものである。
そして、このクリップ９を取り付けた際、凸部９ｄの頂部が端子部８ｂに接触して、クリップ９の端子部８ｂへの接触を良くすると共に、ランド部１ｂと下片部９ｂとの間、及び下片部９ｂと端子部８ｂとの間に隙間を持たせ、この隙間によって半田１０付けした際、ランド部１ｂと下片部９ｂとの間、及び下片部９ｂと端子部８ｂとの間に半田１０を介在させて、ランド部１ｂと下片部９ｂと端子部８ｂとの間の半田１０付けを、一層良好にして、確実にしたものである。
その他の構成は、前記第１の実施例と同様であるので、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００２２】
また、図７，図８は本発明の入力装置の第３の実施例を示し、この実施例は、クリップ９の上片部９ａに切り溝９ｃを形成すると共に、下片部９ｂにおいて、頂部に小突起９ｅを有する凸部９ｄと、孔９ｆとを設けたものである。
そして、このクリップ９を取り付けた際、凸部９ｄの頂部の小突起９ｅが端子部８ｂに接触して、クリップ９の端子部８ｂへの接触を良くすると共に、半田１０付けした際、孔９ｆに半田１０を介在させて、ランド部１ｂと下片部９ｂと端子部８ｂとの間の半田１０付けを、一層良好にして、確実にしたものである。
その他の構成は、前記第１の実施例と同様であるので、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００２３】
また、図９〜図１３は、上記のような本発明の入力装置に、操作部材の第１の実施例を組み合わせたもので、この第１の実施例における操作部材１１は、図９〜図１３に示すように、合成樹脂の成型品等から構成され、指を当て易くするために上面に設けられた円弧状の凹部１１ａと、下面に設けられた４個の突起１１ｂと、下面中央部に設けられた凹部１１ｃとを有する。
このような操作部材１１は、凹部１１ｃに基板部材３の凸部３ａを圧入、或いは接着する等して、両者が凹凸嵌合して取り付けられている。
そして、操作部材１１が取り付けられた際、それぞれの突起１１ｂは、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが位置する上方の基板部材３の上部、即ち、梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ上に位置したものとなっている。
【００２４】
そして、このような入力装置の操作は、操作部材１１を位置Ｘ１で押圧すると、梁部４ａが押されて梁部４ａの下面は延びる方向に撓み、また、そのモーメントの影響が反対側の梁まで及ぶことで梁部４ｂの下面は縮む方向に撓むため、梁部４ａの下面の歪み検出素子７ａの抵抗値は減少する反面、梁部４ｂの下面の歪み検出素子７ｂの抵抗値は増加し、更に、位置Ｘ２で押圧すると、梁部４ｂの下面は伸びる方向に撓み、また、それに反して梁部４ａの下面は縮む方向に撓むため、梁部４ｂの下面の歪み検出素子７ｂの抵抗値は減少する反面、梁部４ａの下面の歪み検出素子７ａの抵抗値は増加し、これによって、歪み検出素子７ａと７ｂとの間に電圧差が生じて、Ｘ軸方向のカーソルの移動を行うようになる。
【００２５】
また、操作部材１１を位置Ｙ１で押圧すると、梁部４ｃの下面は延びる方向に撓み、また、それに反して梁部４ｄの下面は縮む方向に撓むため、梁部４ｃの下面の歪み検出素子７ｃの抵抗値は減少する反面、梁部４ｄの下面の歪み検出素子７ｄの抵抗値は増加し、更に、位置Ｙ２で押圧すると、梁部４ｄの下面は伸びる方向に撓み、また、その反面梁部４ｃの下面は縮む方向に撓むため、梁部４ｄの下面の歪み検出素子７ｄの抵抗値は減少する反面、梁部４ｃの下面の歪み検出素子７ｃの抵抗値は増加し、これによって、歪み検出素子７ｃと７ｄとの間に電圧差が生じて、Ｙ軸方向のカーソルの移動を行うようになる。
【００２６】
また、図１４〜図１６は、上記のような本発明の入力装置に、操作部材の第２の実施例を組み合わせたもので、この第２の実施例における操作部材１１は、前記第１の実施例の突起１１ｂに代えて、下面に４個の凹部１１ｄを設けると共に、基板部材３には、４個の突起３ｃを設け、この突起３ｃを凹部１１ｄに圧入、又は接着等して、両者を凹凸嵌合したものである。
そして、４個の突起３ｃは、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと対向する位置にあり、操作部材１１が前記同様に位置Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２で押圧された際、前記と同様の動作が行われて、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの抵抗値が変化するものである。
【００２７】
また、図１７は、上記のような本発明の入力装置に、操作部材の第３の実施例を組み合わせたもので、この第３の実施例における操作部材１１は、抜け止め用の鍔部１１ｅを設け、突起１１ｂを基板部材３上に位置させた状態で、ケース１２の孔１２ａから操作部材１１を突出させて、ケース１２によって操作部材１１を保持した構成となっている。
即ち、前記実施例では、基板部材３と操作部材１１とが凹凸嵌合による取付となったものであるが、第３の実施例は、操作部材１１がケース１２によって取り付けられたものである。
そして、操作部材１１が位置Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２で押圧された際、基板部材３が撓んで、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの抵抗値が変化するものである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の入力装置において、基板部材３の上面には、操作部材１１が配設され、この操作部材１１の押圧によって、歪み検出素子７ａ、７ｃが位置する基板部材３の上部を押圧することにより、基板部材３を撓ませるようにしたため、基板部材３の撓みの感度が良く、歪み検出素子の微細な可変ができる入力装置を提供できる。
【００２９】
また、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、円周方向に９０度の角度を持って４個配設したため、従来の２個の歪み検出素子に比して、精度の良好な入力装置を提供できる。
【００３０】
また、操作部材１１の上面に凹部１１ａを設けたため、押圧する際に指の位置が安定し、操作性の良好な入力装置を提供できる。
【００３１】
また、基板部材３、又は操作部材１１の何れか一方には、歪み検出素子が位置する上方において、突起３ｃ、１１ｂが設けられ、操作部材１１の押圧時、突起３ｃ、１１ｂを介して基板部材３を撓ませるようにしたため、基板部材３の撓みを一層大きくでき、歪み検出素子のより微細な可変ができる入力装置を提供できる。
【００３２】
また、操作部材１１が基板部材３に凹凸嵌合により取り付けられたため、その取付が簡単で、生産性の良好な入力装置を提供できる。
【００３３】
また、操作部材１１がケース１２によって保持されたため、操作部材１１が基板部材３と分離できて、操作部材１１に自由度を持たせることができる入力装置を提供できる。
【００３４】
また、基板部材３の下面中央部には、下方に突出する凸部３ｂを有し、この凸部３ｂがプリント基板１に当接可能としたため、基板部材３の下面とプリント基板１との間に隙間を形成でき、隙間によって基板部材３が撓み易くなる入力装置を提供できる。
【００３５】
また、基板部材３には、歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ間の位置に孔５ｂを設けて梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを形成し、この梁部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに歪み検出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを配設したため、操作部材１１を位置Ｘ１，Ｘ２で押圧した時には、梁部４ｃ、４ｄに、また、位置Ｙ１，Ｙ２で押圧した時には梁部４ａ、４ｂに影響を与えず、従って、変化させたい歪み検出素子のみの抵抗値を変化させることができて、精度の良好な入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置の第１の実施例の平面図。
【図２】図１の２−２線における断面図。
【図３】本発明の入力装置の第１の実施例に係り、フレキシブル基板を裏返した斜視図。
【図４】本発明の入力装置の第１の実施例の分解斜視図。
【図５】本発明の入力装置の第２の実施例に係るクリップの斜視図。
【図６】本発明の入力装置の第２の実施例に係る要部の断面図。
【図７】本発明の入力装置の第３の実施例に係るクリップの斜視図。
【図８】本発明の入力装置の第３の実施例に係る要部の断面図。
【図９】本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す平面図。
【図１０】図９の１０−１０線における断面図。
【図１１】図１０の１１−１１線における断面図。
【図１２】本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材と入力装置の分解斜視図。
【図１３】本発明の入力装置に係り、第１の実施例の操作部材を裏面から見た斜視図。
【図１４】本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す要部断面図。
【図１５】本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材と入力装置の分解斜視図。
【図１６】本発明の入力装置に係り、第２の実施例の操作部材を裏面から見た斜視図。
【図１７】本発明の入力装置に係り、第３の実施例の操作部材を取り付けた状態を示す要部断面図。
【図１８】従来の入力装置の斜視図。
【符号の説明】
１  プリント基板
１ａ  配線パターン
１ｂ  ランド部
３  基板部材
３ａ  凸部
３ｂ  凸部
３ｃ  突起
４ａ  梁部
４ｂ  梁部
４ｃ  梁部
４ｄ  梁部
５  連結部
５ａ  直線状部
５ｂ  孔
６  フレキシブル基板
６ａ  孔
７ａ  歪み検出素子
７ｂ  歪み検出素子
７ｃ  歪み検出素子
７ｄ  歪み検出素子
８ａ  導電体
８ｂ  端子部
９  クリップ
９ａ  上片部
９ｂ  下片部
９ｃ  切り溝
９ｄ  凸部
９ｅ  突起
９ｆ  孔
１０  半田
１１  操作部材
１１ａ  凹部
１１ｂ  突起
１１ｃ  凹部
１１ｄ  凹部
１１ｅ  鍔部
１２  ケース
１２ａ  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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