JP2007272683A - 電子ペン - Google Patents

Abstract

【課題】ペンタッチ操作時に信号ケーブルを保護している螺旋管に信号ケーブルが引っ張られることをなくし、ペンタッチの操作性を良くする。
【解決手段】樹脂製チューブが被覆されている螺旋管を抜け止めリングを介して中間リングに圧入し、その螺旋管内に信号ケーブルを通す。中間リングは、尾栓内部に回転摺働するための隙間を持って設置されていて螺旋管は、尾栓に対して自在に回転するものである。また、信号ケーブルのペン側端末には基板等のペン内部ユニットが接続設置されていて外筒に対して回転できるようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は座標入力装置等に使用する電子ペンに関するものである。

電子ペンの一例として、座標入力装置に使用する信号検出ペンが知られている。図６に示す座標入力装置に使用する信号検出ペン５０は、外部ノイズの影響を防止するため外筒５１の内部に設置されているペン制御基板５２の信号グランドを、金属等の導電体で作製されている前記外筒５１と同電位となるよう外筒５１に、電気的に接続する必要がある。
また、信号ケーブルをカバーしている金属の薄板で作製されている螺旋管５３は、信号検出ペン５０を接続するタブレット入力装置本体（図示せず）に固定され、フレームグランド（図示せず）につながっている。螺旋管５３と外筒５１を直接接続すると、商用電源からのノイズや本体装置からのノイズがフレームグランドに漏れており、外筒５１を通してペン制御基板５２に入り込み、信号検出を不安定にさせるため、螺旋管５３の外周には樹脂製のチューブ７１が被覆され、外筒５１をつなぐ役目をしている尾栓５４とは絶縁されている。あるいは、電気的に必ず接続しないよう樹脂等の絶縁体で構成することもできる。尾栓５４との固定は、樹脂製のチューブが被覆されている螺旋管５３に樹脂又は金属製でできている抜け止めリング７０を挿入し、尾栓５４の内壁に圧入する。

外筒５１とペン制御基板５２上に配置されている信号グランドを電気的に接続する方法には、外筒５１内部のペン制御基板５２上に配置されている信号グランドからリード線（図示せず）を引き出し、外筒５１に半田付けする。あるいはカシメ等により機械的に接続する方法があるが、信号検出ペン５０の組み立てのしやすさを考えた場合、ペン制御基板５２の信号グランドに半田付け接続されたグランド用スプリング５７を、外筒５１内部に圧入固定してあるインサートリング５５に直接押し当てるか、またはインサートリング５５に設置されたガイドリング５６の内部底面７２に押し当てて接続する方法が実用的である。

グランド用スプリング５７をペン制御基板５２に半田付けする箇所としては、ペン制御基板５２の前側（ペン先側）あるいは後ろ側（尾栓側）から接続することが考えられる。
後ろ側から接続する場合、グランド用スプリング５７をペン制御基板５２の後ろ側に半田付けし、それを電気的に外筒５１と接続するために、もし、樹脂製の尾栓５４を使った場合はねじが切られた金属金具（図示せず）を尾栓５４内部に圧入し、これを外筒５１にねじ込みをすれば電気的に接続できることになる。
前側から接続する場合、グランド用スプリング５７をペン制御基板５２の前側に半田付けし、外筒５１と接続するために、ホルダー５８をグランド用スプリング５７で挟み込み、そのままペン制御基板５２を外筒５１に挿入すればガイドリング５６を介して電気的に接続する。

市場での使われ方として、ペン先６０を強く押したり、叩かれたりすることにより、ペン先６０が破損することがある。ペン先６０及び内部センサー部を保護するために、ペン先６０に大きな力が加わったとき、ペン軸６１が外筒５１の内部に沈み込むように尾栓５４側にクッションスプリング６２を設置した構造を採用している。

クッションスプリング６２は、ペン制御基板５２、ホルダー５８、取付けリング２０をペン先６０側に常に押し当てた状態にさせ、ペン先６０にクッションスプリング６２の指定押し荷重以上の力が加わった場合に、ペン先６０が外筒５１内部に沈み込み、ペン先及びセンサー部保護の役目をする。クッションスプリング６２の指定押し荷重は、グランド用スプリング５７の指定押し荷重より大きくすることにより、グランド用スプリング５７はインサートリング５５あるいはガイドリング５６との接触を、より確実なものとしている。
また、そのときの指定押し荷重は、タブレット盤面等にペンタッチした時に軽い力でペン先６０が沈み込まないよう適度な力で押し当てており、ペンタッチ感触を損なわないものである。

信号検出ペン５０は、尾栓５４から引き出されている信号ケーブル６９が座標入力装置本体（図示せず）に配線され、信号ケーブル６９を覆う螺旋管はブッシュ（図示せず）により座標入力装置本体の板金筐体に取り付けられる。信号ケーブル６９は螺旋管内を通すことにより外部から保護され、ペンタッチ操作をしているときも信号ケーブル６９が直接引っぱられることがないので、信号ケーブル６９が断線することなく自由自在に座標入力装置盤面上を動かすことができる。
特開２００３−２５６１２１号公報。

しかしながら螺旋管は、抜け止めリング７０を介して尾栓５４に固定されているためペンタッチあるいは筆記操作時、ペンの握りを変えたり、ペンを持ち手内で回転させたりするときに螺旋管５３がペン外筒５１の回転に合わせて動くため、非常に使い勝手が悪くなっている。螺旋管５３は金属製の薄板端面を折り曲げ重なり合うよう螺旋状に巻きながら製作されたものなので腰が強くペンタッチ操作のときペンが螺旋管５３に引っ張られるように感じられペンタッチ操作の使い難さにつながっていた。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、座標入力装置の座標を検出する信号検出または、座標入力装置に座標データを入力する電子ペンにおいて、電子ペンを構成する外筒の後端部に設けられている尾栓から、引き出されている信号ケーブルを保護している螺旋管は、回転手段により前記尾栓内を回転摺動する電子ペンを提案するものである。

信号検出ペンの後端に設けられている尾栓から引き出されている信号ケーブルを、保護しているカバーが尾栓と分離し、回転自在となっているのでペンタッチあるいは筆記操作時は信号ケーブルのカバーである螺旋管に引っ張られることなくペン操作ができ使い勝手の良い環境を提供できるものである。
また、螺旋管自体にも負荷が少なくなり螺旋管の外れ、破断等を抑えることができる。

樹脂製チューブが被覆されている螺旋管を、抜け止めリングを介して中間リングに圧入し、その螺旋管内に信号ケーブルが通っている。中間リングは、尾栓内部に回転摺働するための隙間を持って設置されていて螺旋管は、尾栓に対して自在に回転するものである。また、信号ケーブルのペン側端末には基板等のペン内部ユニットが接続設置されていて外筒に対して回転できるようになっている。これは螺旋管との接触により信号ケーブルにねじり負荷が加わっても信号ケーブルと一体となって内部ユニットが動くためケーブル接続部に負荷が加わりにくく断線の心配がないものである。

以下、添付図面に基づいて電子ペンの一例である信号検出ペンを例に説明する。
図１は、本発明の一例である座標入力装置と、座標検出用の信号検出ペン１の構成図である。参照符号１は座標入力装置に使用される信号検出（座標指示）ペンであり、座標入力を行うには、信号検出ペン１の先端がタブレット２の盤面上を当接することにより、タブレット２内の各電極線と信号検出ペン１のペン軸の導体（図示せず）部分が容量結合し、タブレット２内の各電極線から伝わる各電気信号を、信号処理部で処理することで、信号検出ペン１先端のタブレット２盤面上の座標を検出する。

次に本発明の信号検出ペン１の尾栓回り及び内部の構造について図２を参照して説明する。
金属等の導電材料でできている外筒１９は、金属又は樹脂等でできた尾栓３にねじ込まれている。
尾栓３には信号ケーブル７を保護するためのカバーとして、樹脂製のチューブを被覆した螺旋管６が、中間リング２２を介して回転摺働可能な隙間を持って尾栓３の内部に設置されている。信号ケーブル７のペン先側端末には、信号検出のためのペン制御基板８が半田付けにより接続されている。ペン制御基板８と信号ケーブル７との接続部保護のため取付けリング２０が、信号ケーブル７の被覆にかしめられたクランプ金具５とねじ止めされている。取付けリング２０のペン制御基板８側端面には、溝（図示せず）が形成されている。ペン制御基板８端面が、上記、溝と挿入合致して信号ケーブル７と一体となり、ペン制御基板８と溝の接続部に負荷が掛からないようになっている。
ペン制御基板８のペン先側の端面には、スイッチ検出のための遮蔽軸１４及びセンサーであるフォトインタラプタ２４が組み込まれたホルダー１３が接続されている。また、外筒１９とペン制御基板８上に配置されている信号グランドを接続するために、グランド用スプリング１０がペン制御基板８に半田付けされている。信号を検出するためのペン先２７と繋がっているペン軸１７は、遮蔽軸１４とチャック１５を介して接続し、信号伝達用スプリング１１が遮蔽軸１４に挿入され、ペン制御基板８に半田付けされている。グランド用スプリング１０は、外筒１９に圧入されているインサートリング１６と、接触して設置されているガイドリング１２に圧接されている。

外筒１９内部のペン制御基板８は、ホルダー１３と取付けリング２０に挟まれガイドリング１２に挿入されている。取付けリング２０と抜け止めリング４の間にはクッションスプリング９が配置され、ペン制御基板８をペン先側に常に押しつけるよう付勢している。
ホルダー１３の内部には、金属で形成されている遮蔽軸１４が摺働できるように保持されている。遮蔽軸１４の片端面にはスリ割りの入ったチャック１５が形成されておりペン軸１７が差し込めるようになっている。また他方、片端面は先端径が小さくなっておりペンスイッチ動作をさせるフォトインタラプタ２４のシャッターの役目を持っている。遮蔽軸１４に圧入されている信号伝達用スプリング１１はペン制御基板８にペン軸１７から信号を伝えることと、ペンスイッチ荷重を付勢させるための役目をしている。
外筒１９先端には、ポリアセタール等の潤滑性のある樹脂材料で作られた軸受け１８が取り付けられ、ペン軸１７がスムーズに摺働するようになっている。

次に、本発明の詳細について図２、図３を参照して説明する。
樹脂製チューブ２１が被覆された螺旋管６に、金属又は樹脂製の抜け止めリング４を挿入し、金属又は樹脂製でできた中間リング２２に圧入する。抜け止めリング４は、軸方向に4箇所すり割り(図示せず)が入っており、内面には密着性を良くするためにねじ状の溝が円周上に形成されている。螺旋管６に、被覆された樹脂製チューブ２１に抜け止めリング４を被せ、中間リング２２の内面に沿って圧入することにより、中間リング２２から螺旋管６が抜けず固定できるものである。中間リング２２の内面は、抜け止めリング４の圧入ガイドになるよう途中傾斜が設けられており、最後は所定の抜け強度を得るため抜け止めリング４のすり割り部（図示せず）を絞り込むようにストレート部２５が形成されている。また、中間リング２２は回転摺動させるために、尾栓３内周と、隙間２６を持って保持される。中間リング２２は、金属製に係わらず摩擦抵抗が小さい潤滑性のあるポリアセタール系樹脂製でも可能である。螺旋管６を圧入した中間リング２２は、外筒１９端面側から螺旋管６を尾栓３に通して、尾栓３内部の鍔２８に当接する。抜け止めリング４の他方の端面は、クッションスプリング９が受け、そのばね力で中間リング２２を保持する。クッションスプリングのばね力は取付けリング２０側と中間リング２２側両方に働きバランスを保つ。ペンタッチ操作により外筒１９を回転させたとき、螺旋管６は外筒１９の回転に追従せず、ペン制御基板８と一体となりペンタッチ操作に負荷を与えないようになる。なお、抜け止めリング４はクッションスプリング９が受けるような構造としたが、別途尾栓３内部に中間リング２２を受ける突起を設けても可能である。

図４、図５に他の実施例を示す。中間リング２９にベアリング２３を利用して螺旋管６を保持することも可能である。上記のように、抜け止めリング４を螺旋管６に被覆した樹脂製チューブ２１に挿入し、ベアリング２３内部に圧入する。ベアリング２３は尾栓３内部に圧入固定することにより螺旋管６と外筒１９とは別に回転自在になるものである。
以上のような構造にすることによりペンタッチ操作時は螺旋管に引っ張られることなく使い勝手の良い操作がタブレット盤面上で行えるものである。

容量結合式座標検出装置の構成図 本発明の要部断面図 本発明の要部拡大断面図 他の実施例の要部断面図 他の実施例の要部拡大断面図 従来の要部断面図

符号の説明

１ 信号検出ペン
２ タブレット（座標盤）
３ 尾栓
４ 抜け止めリング
５ クランプ金具
６ 螺旋管
７ 信号ケーブル
８ ペン制御基板
９ クッションスプリング
１０ グランド用スプリング
１１ 信号伝達用スプリング
１２ ガイドリング
１３ ホルダー
１４ 遮蔽軸
１５ チャック
１６ インサートリング
１７ ペン軸
１８ 軸受け
１９ 外筒
２０ 取付リング
２１ 樹脂製チューブ
２２ 中間リング
２３ ベアリング
２４ フォトインタラプタ
２５ ストレート部
２６ 隙間
２７ ペン先
２８ 鍔
２９ 中間リング

Claims (1)

1. 座標入力装置の座標を検出する信号検出または、座標入力装置に座標データを入力する電子ペンにおいて、電子ペンを構成する外筒の後端部に設けられている尾栓から、引き出されている信号ケーブルを保護している螺旋管は、回転手段により前記尾栓内を回転摺動することを特徴とする電子ペン。

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