JP2008165477A - 電子ペン - Google Patents

Abstract

【目的】
電子ペン内部のペン制御基板が回転しないことにより信号検出が安定にでき、かつ、ペン先及びセンサー部の保護を兼ね備えた内部構造と柔軟なコードを使いペンタッチあるいは筆記の操作性が良くなることを目的とする。
【構成】
信号ケーブルと信号ケーブルを保護しているケーブルカバーが一体構造となっている柔軟なコードに取付リングをカシメ、その取付リングは尾栓内部に形成されている回り止めリングのすり割り溝部に隙間を持って保持されている。
【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１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に、電気的に接続する必要がある。
また、信号ケーブル６９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（アース）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、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、尾栓５４とは絶縁されている。また、尾栓５４と絶縁体で被覆されていない螺旋管５３が繋がっていると先のノイズが尾栓５４と外筒５１を介してペン制御基板５２に入り込むので、螺旋管５３は電気的に接続しないよう絶縁体で被覆されている必要がある。なお、尾栓５４と螺旋管５３は電気的に外筒５１と接続しないよう絶縁体で構成しても良いものである。螺旋管５３と尾栓５４との固定は、樹脂製のチューブ７１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、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。
また、ペン先は、ユーザーが簡単に回せないように軸径方向の断面が小判型形状になっており、内部センサー部の信号伝達用スプリング６６の変形を防止している。

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７３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５３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５３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の回転に合わせて一緒に動くため、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最小曲げＲが決まっており、無理にそれ以下に曲げると螺旋管５３が外れ破断の原因となる。この曲げＲが大きければ大きいほど螺旋管５３の腰が強く（曲げＲが大きい）、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。

これを解消するために螺旋管５３に代わり、信号ケーブルとそれを保護しているケーブルカバーが、信号ケーブルと一体化されている柔軟なコードを使い、ペンタッチ操作のし易いペンを製作した。ケーブルカバーは信号ケーブルの外周に金属細線で編組され（図示せず）、その外周に樹脂製チューブが被っている構成なので一体化されたコード全体が柔らかく信号検出ペンがコードに引っ張られることがないものである。
また、信号ケーブルとそれを保護しているケーブルカバーが信号ケーブルと一体化されたコードは引っ張りや捩りに対し、強度を発揮できるものである。ところが確かにコードは腰が弱く（曲げＲが小さい）、ペンタッチ操作はし易くなったが、コードが尾栓に固定されているため従来構造のようにペン先に大きな力が加わったとき、ケーブルカバーが信号ケーブルと一体化されたコードは尾栓に固定されているためコードが逃げるところがなくペン軸が外筒内部に沈み込むことができず、ペン先及び内部センサー部を保護することができない。逆にペン先保護構造とするために、コードを軸方向に移動させるために信号ケーブルにカシメられた取付リング（図示せず）を介して中間リング（図示せず）に圧入し、尾栓内部と隙間を持って保持される構造とした場合、コードは軸方向に移動するが回転もする。従ってコードが捩られたとき内部基板が回転し回転方向によっては信号伝達用スプリングと遮蔽軸との間で負荷が掛かり信号伝達用スプリングを変形させ遮蔽軸がロックしてしまいペンタッチストロークができず信号検出ができないことがある。あるいはグランド用スプリングとガイドリングの間で負荷が掛かりグランド用スプリングが変形し、ガイドリングに対しグランドが浮いてしまい信号検出が不安定になってしまうことがある。

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と該信号ケーブルを保護しているカバーが一体となっているコードに、電子ペンに内蔵されているペン制御基板と、前記コードをつなぎ合わせる取り付けリングを設け、該取り付けリングをコードにカシメ、このカシメにより、取り付けリングに突起部分を設け、前記取り付けリングは尾栓内部に形成されている回り止めリングのすり割り溝部に、前記カシメにより設けられた突起部分を挿入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柔軟なコードは、尾栓に直接固定せず、回り止めリングにより尾栓内で軸方向には移動するが、回転しない構造になっている。柔軟なコードよりペンタッチあるいは筆記操作時はコード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、コードが回転しないので、電子ペン内部のペン制御基板が回されることがなくスプリングの変形による信号検出が不安定になることがないものである。

信号ケーブルと信号ケーブルを保護しているケーブルカバーが一体構造となっているコードは、電子ペン内部のペン制御基板に保持するため取り付けリングがカシメられている。取り付けリングはコードにカシメたとき潰され側面両側に突起ができる。尾栓内壁には径方向にすり割りが入っている回り止めリングが圧入されており、そのすり割り溝部分に取り付けリングの突起部分が軸方向に移動できるように隙間を持って設置されている。コードは尾栓に対して回り止めリングによって回転せず、ペン先に大きな力が加わった場合にはすり割りの溝に沿って軸方向に移動できるものである。

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、図３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。
信号ケーブルと信号ケーブル６を保護するためのケーブルカバーが、一体構造となっているコード６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。コード６の外周には取り付けリング５がカシメられている。取り付けリング５は取付リング５のペン制御基板８側端面にあるすり割り溝２２がペン制御基板に挿入合致されている。尾栓３内部にあるクッションスプリング９は取り付けリング５の尾栓３側端面を押圧しているので取付リング５はペン制御基板８から外れることがなくペン制御基板８に固定される。コード６の端末から出ている信号ケーブルはペン制御基板８に半田付けされているが取り付けリング５が固定されていることにより信号ケーブルの半田付け接続部には負荷が掛からないようになっている。尾栓３内部には、すり割り溝部２３の入った回り止めリング４が圧入されており、コード６の外周にカシメられた取付リング５がすり割り溝部２３に沿って軸方向に移動可能な隙間を持って設置されている。
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２０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７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。

ペン制御基板８は、ホルダー１３と取付けリング５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５の端面と尾栓内部の段地部２１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が摺動できるように保持されている。遮蔽軸１４の片端面にはすり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２０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がスムーズに摺動するようになっている。
ペン先７は、ユーザーが簡単に回せないように軸径方向の断面が小判型形状２４になっており、回されることによる内部センサー部の信号伝達用スプリング１１の変形を防いでいる。

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。
信号ケーブルと信号ケーブルを保護するためのケーブルカバーが一体構造となっているコード６はペン先側端末には、ペン制御基板８とコード６との接続部保護のために、コード６の外周に取り付けリング５がカシメられている。取り付けリング５は、コード６の外周にカシメるときに径方向に潰され外周側面に突起２５ができている。取り付けリング５は潰しやすくするため肉厚が薄くなっており、また、コード６の外周面と密着性を良くするため内面には山形の溝が円周上に形成されている。なお、内面の溝はねじ状の溝が円周上に形成されていても同様な効果がある。尾栓３内部にはコード６の回転防止のためにすり割りの入った金属製の回り止めリング４が圧入されている。取り付けリング５の外周側面にできた突起２５は回り止めリング４のすり割り溝部２３に隙間を持って設置されている。なお、回り止めリング４は金属製に係わらずポリアセタール等の樹脂製でも可能である。取り付けリング５と尾栓３内部段地部２１の間には、クッションスプリング９が設置されている。尾栓３のペン先側端面は取り付けリング５のペン制御基板８接合部鍔部まで取付リング５が移動できる隙間を持って伸びており取り付けリング５の保持と軸方向に移動するときのガイドとなっている
コード６が捩られたときコード６にカシメられた取付リング５は外周面の突起２５と回り止めリング４の溝部２３により左右どちらの方向にも回転しない。また、ペン先７に大きな力が加わったときペン先７が外筒１９内部に沈み込み、ペン先７及びセンサー部保護の役目をする。
なお、本発明は尾栓３内部に別部品の回り止めリング４を圧入したが、尾栓３と回り止めリング４が一体構造となった金属あるいは樹脂成形品でも構成できるものである。

以上のような構造にすることにより電子ペン内部のペン制御基板が回転しないので信号伝達用スプリング及びグランド用スプリングの変形がなく信号検出が安定に行える。
また、ペンタッチ操作時は柔軟なコードによりコードに引っ張られることがなく、ペン先に大きな力が加わってもペン先及びセンサー部を保護できる使い勝手の良いペンタッチあるいは筆記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 本発明の説明図 本発明の内部斜視図 従来例

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 回り止めリング
５ 取付リング
６ コード
７ ペン先
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 フォトインタラプタ
２１ 段地部
２２ 溝
２３ 溝部
２４ 小判型形状
２５ 突起

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と該信号ケーブルを保護しているカバーが一体となっているコードに、電子ペンに内蔵されているペン制御基板と、前記コードをつなぎ合わせる取り付けリングを設け、該取り付けリングをコードにカシメ、このカシメにより、取り付けリングに突起部分を設け、前記取り付けリングは尾栓内部に形成されている回り止めリングのすり割り溝部に、前記カシメにより設けられた突起部分を挿入することを特徴とする電子ペン。