JP2022500788A

JP2022500788A - 電磁インクペン

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Publication number: JP2022500788A
Application number: JP2021515603A
Authority: JP
Inventors: ユェンヂーリー; リーミンドン
Original assignee: Hanvon Ugee Technology Co Ltd
Current assignee: Hanvon Ugee Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2038-10-18
Also published as: CN109177585A; US11360583B2; EP3855291A4; EP3855291A1; EP3855291B1; US20210349557A1; JP7174842B2; WO2020056832A1

Abstract

本発明は、ペン芯、ケースとケース内にあるペン本体を備える電磁インクペンを開示し、前記ケースは前部ケースと後部ケースを備え、前記ペン本体は、第一鉄心と鉄心収容部を備え、前記鉄心収容部にペン芯ホルダーリンクロッド、第二鉄心と第三鉄心が設けられ、第一鉄心の外及び第二鉄心の外には何れもコイルが巻かれ、第一鉄心がペン芯のペン先側に近く、ペン芯が第一鉄心の中央を通ってからペン芯ホルダーリンクロッドの一端によって挟持され、ペン芯ホルダーリンクロッドの他端が第二鉄心の中央を通ってさらに第三鉄心を押し進めるように設けられ、後部ケース内にＰＣＢＡ電子回路基板が設けられ、ＰＣＢＡ電子回路基板と鉄心収容部との間に弾性構造が設けられる。本発明は、可変静電容量技術の代わりに可変インダクタンス技術を採用し、価格が低く、性能がより優れ、前部ケースの鉄心収容部とＰＣＢＡ電子回路基板との間に弾性構造が増設し、寸法一致性がよく、量産化に有利で且つ使用寿命が長く、情報入力機器の分野に広く応用できる。【選択図】図３

Description

本発明は情報入力機器の分野に関し、特に電磁インクペンに関する。

デジタル化電子情報技術の絶え間ない発展に伴い、ヒューマンマシンインタラクションはますます身近なものになってきている。電磁タッチは、オリジナル手書き入力を完璧に反映できることで、ますます人気を集めている。

電磁タッチの主なデバイスとして、アンテナ板、制御ボードと電磁ペンを含む。電磁ペンは、電磁タッチの肝心な構成部として、クリックできるだけではなく、その筆圧を感知する特徴を利用して絵描き、習字などもできる。

電磁ペンはその内部の発振回路及び電磁タッチ技術を応用した機器におけるアンテナ板で電磁波を伝搬させることで、電磁ペンの位置検出を実現する。電磁ペンは通常、インダクタンスとコンデンサーによって構成され、インダクタンスが鉄心とコイルで構成され、インダクタンス又はコンデンサーの値を調整することで、電磁ペンの周波数を変えることができる。

電磁入力技術は現在、タブレット、携帯電話、電子ペーパーブック、手書きタブレット、電子ホワイトボードなどの電子機器に広く応用されているが、よく見かける電磁ペンは対応する電磁機器でしか作動できず、紙への書き込みができない。そのために、電磁筆記とインク筆記の機能を併せ持つ電磁インクペンが市場に現れた。

従来の電磁インクペンの多くは、可変静電容量技術によって実現されているが、可変静電容量では、可変コンデンサーの精度と価格に制限されており、性能、価格などの面において、電磁インクペンの普及が困難である。それに、電磁インクペンは複数の部品によって構成されて、各部品にはそれぞれ製造誤差があり、各部品はまた異なる材質であるため、組立生産時に寸法不一致の問題が発生することがよくあり、それによって電磁ペンの出荷時の実際の寸法が標準寸法より小さく或いは大きくなる問題を引き起こし、量産には不利である。

上記技術問題を解決するために、本発明の目的は、安価で寸法一致性の優れた電磁インクペンを提供することにある。

本発明が採用する技術案は以下になる：電磁インクペンは、ペン芯と、ケースと、ケース内にあるペン本体とを備え、前記ケースは前部ケースと後部ケースとを備え、前記ペン本体は、第一鉄心と、鉄心収容部とを備え、前記鉄心収容部にはペン芯ホルダーリンクロッドと、第二鉄心と、第三鉄心とが設けられ、前記第一鉄心の外及び前記第二鉄心の外には何れもコイルが巻かれており、前記第一鉄心が前記ペン芯のペン先側に近く、前記ペン芯が前記第一鉄心の中央を通ってから前記ペン芯ホルダーリンクロッドの一端によって挟持され、前記ペン芯ホルダーリンクロッドの他端が前記第二鉄心の中央を通ってさらに前記第三鉄心を押し進めるように設けられ、前記後部ケース内にはＰＣＢＡ電子回路基板が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板と前記鉄心収容部との間には弾性構造が設けられている。

さらに、前記ペン本体はペン芯ロッドを備え、前記ペン芯は順に前記第一鉄心の中央と前記ペン芯ロッドの中央を通ってから前記ペン芯ホルダーリンクロッドの一端に挟持されている。

さらに、前記鉄心収容部には凹溝が開けられており、前記凹溝は前記第二鉄心と互いに嵌合されている。

さらに、前記第二鉄心は前記鉄心収容部の内部に配置されている。

さらに、前記鉄心収容部の後方にはスタッドが設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはねじ穴が設けられ、前記スタッドはねじにより前記ねじ穴に固定されている。

さらに、前記鉄心収容部は鉄心収容部前部と鉄心収容部後部とを含み、前記鉄心収容部後部は回転するように前記鉄心収容部前部と互いに結合されている。

さらに、前記ペン芯ホルダーリンクロッドには段差が設けられている。

さらに、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはＰＣＢＡ外付け固定係合位置が設けられている。

さらに、前記弾性構造にはシリコーンゴムリングが採用されている。

さらに、前記第二鉄心の外径が前記第三鉄心の外径より小さい。

本発明の有益な効果は以下になる：ペン本体は、鉄心収容部と、コイルが巻かれた第一鉄心とを備え、鉄心収容部にはペン芯ホルダーリンクロッドと、第三鉄心と、コイルが巻かれた第二鉄心とが設けられており、ペン芯の移動とペン芯ホルダーリンクロッドを組み合わせて第二鉄心と第三鉄心との間の距離を変えることでパッシブ電磁インクペンのインダクタンスを変えて、さらにインクペンの周波数を変えて、可変静電容量技術の代わりに可変インダクタンス技術を採用し、価格がより低く、性能がより優れる。前部ケースの鉄心収容部と後部ケースのＰＣＢＡ電子回路基板との間に弾性構造が増設されており、前部及び後部ケースとペン本体との組み立ての過程において、弾性構造の弾性的遊びにより組み立ての誤差を除去することによって、電磁インクペンの出荷時の実際の寸法を標準寸法と等しくして、量産化に有利であるとともに、弾性構造によって、部品が機械的な衝撃や摩耗により破損する確率を下げて、電磁インクペンの使用寿命を延ばすクッションとしても機能できる。

本発明の電磁インクペンの構造模式図である。本発明の電磁インクペンの断面図である。本発明の電磁インクペンの一つの実施例の構造分解図である。本発明の電磁インクペンのもう一つの実施例の構造分解図である。ＰＣＢＡ電子回路基板の構造模式図である。本発明の２つの鉄心の間隔とコイルのインダクタンス値との関係曲線図である。

以下では、明細書の添付図面と具体的な実施例を組み合わせて本発明についてさらに解釈及び説明する。

図１乃至図４を参照すると、電磁インクペンは、ペン芯１と、ケースと、ケース内にあるペン本体とを備え、前記ケースは前部ケース（図示しない）と後部ケース（図示しない）とを備え、前記ペン本体は、第一鉄心２と鉄心収容部とを備え、前記鉄心収容部にはペン芯ホルダーリンクロッド３と、第二鉄心４と、第三鉄心５とが設けられ、前記第一鉄心２の外及び第二鉄心４の外には何れもコイルが巻かれており、前記第一鉄心２がペン芯１のペン先側に近く、前記ペン芯１が第一鉄心２の中央を通ってからペン芯ホルダーリンクロッド３の一端によって挟持され、前記ペン芯ホルダーリンクロッド３の他端が第二鉄心４の中央を通ってさらに第三鉄心５を押し進めて、前記後部ケース内にはＰＣＢＡ電子回路基板７が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板７と鉄心収容部との間には弾性構造８が設けられている。

本発明では、三鉄心構造を利用してインダクタンスの変化を実現し、巻線のある鉄心である第一鉄心２はペン芯のペン先側に近く、エネルギーの送受信を担っている。一方、第二鉄心４が巻線のある鉄心で、第三鉄心５が巻線のない鉄心である。第二鉄心４中央の貫通穴は第三鉄心５中央の貫通穴より大きく、この２つの鉄心がペン芯の後方に置かれて、且つ第二鉄心４は第三鉄心５よりペン芯のペン先により近くなっており、このような構造によれば、第三鉄心５の後方に、ペン先が優れたフォースフィードバック性能を持つように、内部の弾性部材などの構造を設計できる十分な空間を持たせることができる。

ペン芯ホルダーリンクロッド３は、ペン芯の挟持とリンクロッドの機能を有する。図３又は図４に示すように、ペン芯ホルダーリンクロッド３の一端はペン芯１を挟持でき、ペン芯ホルダーリンクロッド３の他端がリンクロッド機能を有する一本の細長いプラスチックロングロッドである。ペン芯ホルダーリンクロッド３は、鉄心収容部のペン先方向から中に装着することが可能である。

ペン芯が力を受けた時に、ペン芯１が第一鉄心２の中央を通ってからペン芯ホルダーリンクロッド３の一端によって挟持され、ペン芯ホルダーリンクロッド３の他端が第二鉄心４の中央を通ってさらに第三鉄心５を押し進めて、第二鉄心４と第三鉄心５との２つの鉄心間の距離を変えて、インダクタンス値の変化を起こす。

図６に示すように、本発明によれば、第二鉄心４と第三鉄心５との２つの鉄心が密着した場合、２つの鉄心間のエアギャップが極めて小さく、鉄心がペン芯によって僅かに押し進められた時に、２つの鉄心間にエアギャップが形成され、この時、磁気回路（即ち磁場の閉回路）では磁気抵抗が増大し、インダクタンス値が大幅に低くなる。本発明はこの特性を利用し、ペン芯が僅かに動いた時にも、十分に大きなペン周波数変化を発生させることが可能である。インクペンに活用された使用場面では、電子筆跡は軽く描く時にも現れることができ、本物のインクペン、鉛筆の使用感覚と同じにすることができる。

ＰＣＢＡ電子回路基板７上には固定静電容量値があり、第一鉄心２と第二鉄心４との２つの巻線のあるインダクタンスは、基板上のコンデンサーと並列にＰＣＢＡ電子回路基板７に接続されている。最初に、アンテナ板が一つの周波数で発射してペンを充電し、アンテナ板の発射停止時、ペンがエネルギーを受け取る側から、エネルギーを発射する側に変わり、ペンの巻線のインダクタンスが変化し、ＰＣＢＡ電子回路基板７上の固定コンデンサーと並列接続され、ペンが発射する周波数を変えて、さらにアンテナ板が異なるペン周波数を得られるようにして、異なる筆圧値変化を発生させる。

図１と図２に示すように、本発明の第一鉄心２、第二鉄心４と第三鉄心５の全てを中空構造とすることができるが、ペン芯１のペン先側が左、ペン後端が右にある。図３又は図４に示すように、鉄心収容部は互いに嵌合される鉄心収容部前部６１と鉄心収容部後部６２とを含み、第二鉄心４はペン後部方向から鉄心収容部前部６１に固定できる。一方、第三鉄心５は第二鉄心４の後方にあり、鉄心収容部の内部に取り付けられて、鉄心収容部内で移動できる。ペン芯ホルダーリンクロッド３が第二鉄心４の中央を通ってから第三鉄心５を鉄心収容部内で押し進める。

弾性構造８は、電磁ペンの出荷時の実際の寸法が標準寸法と等しくなるように、電磁インクペンのペン先からペン後部への軸方向誤差を除去や吸収するための一定の弾性的遊びを有する。また、弾性構造８はさらに、ＰＣＢＡ電子回路基板７と鉄心収容部などの部品が機械的な衝撃や摩耗により破損することを防止し、使用寿命を延ばすクッションとしても機能する。弾性構造８はゴムリング（例えばシリコーンゴムリング）、弾性金属片、フィルム片などの弾性を有する構造により実現できる。

本発明のペン芯１は、従来のインクペンのペン芯を用いて実現することができる。

図１乃至図４に示すように、さらに好ましい実施形態として、前記ペン本体はさらにペン芯ロッド９を備え、前記ペン芯１は順に第一鉄心２の中央とペン芯ロッド９の中央を通ってからペン芯ホルダーリンクロッド３の一端に挟持されている。

具体的に、ペン芯ロッド９が第一鉄心２とペン芯ホルダーリンクロッド３との間に位置し、ペン芯１を保護できる。組み立てる時、まずはペン芯ホルダーリンクロッド３を鉄心収容部のペン先方向から中に取り付けて、ペン芯ホルダーリンクロッド３を中に取り付けてから、さらにペン芯ロッド９をペン先方向から鉄心収容部前部６１に結合させる。

図４を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記鉄心収容部には凹溝６１１が開けられており、前記凹溝６１１は第二鉄心４と互いに嵌合されている。具体的に、第二鉄心４は凹溝６１１により鉄心収容部前部６１に取り付けて固定できる（つまり横から鉄心収容部前部６１内に取り付けられる）。

図３を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記第二鉄心４は鉄心収容部の内部に位置する。具体的に、第二鉄心４は完全に鉄心収容部の内部に取り付けて固定できる。

図３乃至図５に示すように、さらに好ましい実施形態として、前記鉄心収容部の後方にはスタッド１０が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板７にはねじ穴１１が設けられ、前記スタッド１０はねじ１２によりねじ穴１１に固定されている。

具体的に、ねじ穴１１は楕円形穴とすることが可能で、スタッド１０は円柱とすることが可能であるので、ＰＣＢＡ電子回路基板７がねじ１２によりロックされた後も、ペン先或いはペン後部方向に僅かの距離だけ移動することが可能で（楕円形穴の特性）、取り付け時に位置の調節を行いやすくして、取付の誤差を少なくする。

図３又は図４を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記鉄心収容部は鉄心収容部前部６１と鉄心収容部後部６２とを含み、前記鉄心収容部後部６２は回転するように鉄心収容部前部６１と互いに結合されている。

図３又は図４を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記ペン芯ホルダーリンクロッド３には段差３１が設けられている。

本発明のペン芯ホルダーリンクロッド３は、一端がペン芯１を挟持し、他端が段差を有する一本の細長いプラスチックロングロッドである。ペン芯１が力を受けた時、ペン芯ホルダーリンクロッド３はリンクロッド機能を有し、そのリンクロッドの末端には段差３１があり、第二鉄心４の中央を通って、段差３１により第三鉄心５を押し進めることが可能である。

図５を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記ＰＣＢＡ電子回路基板７にはＰＣＢＡ外付け固定係合位置７１が設けられている。

図４と図５に示すように、ペン芯１、第一鉄心２、第二鉄心４、第三鉄心５、鉄心収容部などの部品がケース内に組み立てられた時、ケースの後部ケースはＰＣＢＡ外付け固定係合位置７１に突いて固定されて、且つペン先方向へ押される。ペン本体が前部と後部ケース内に置かれているので、前部と後部ケースが結合される時、後部ケースはＰＣＢＡ外付け固定係合位置７１を介して、ペン本体の全体を前部ケース方向（即ちペン先方向）へ強く押し寄せて、それにより前部ケースと後部ケースの緊密なはめ合い或いは接続を実現できる。

さらに好ましい実施形態として、前記弾性構造にはシリコーンゴムリングが採用されている。

さらに好ましい実施形態として、前記第二鉄心の外径が第三鉄心の外径より小さい。

本発明の巻線のない第三鉄心の外径は、巻線のある第二鉄心よりも大きい。第二鉄心に近い端部において、第三鉄心の外径が小さくなっており、ペン全体としての外観は、巻線のない第三鉄心が内部にあることで唐突になることはなく、全体としての外観の一致性が比較的良い。

さらに好ましい実施形態として、前記第二鉄心の中央には第一貫通穴が開けられ、前記第三鉄心の中央には第二貫通穴が開けられており、前記第一貫通穴の直径が第二貫通穴の直径より大きい。

本発明における第二鉄心の第一貫通穴が第三鉄心の第二貫通穴より直径が大きいことにより、ペン芯がペン芯ホルダーリンクロッド末端の段差で第三鉄心を押し進めるようにできる。

本発明の電磁インクペンの動作原理は以下になる：ペン芯のペン先が書き込みにより力を受けた時に、ペン芯が第一鉄心の中央を通ってペン芯ホルダーリンクロッドの一端に挟持されて、ペン芯ホルダーリンクロッドの他端が第二鉄心の中央を通って、段差により第三鉄心を押し進めることにより、第二鉄心と第三鉄心の間に異なる距離を形成して、第二鉄心コイルのインダクタンス値を変化させ、第二鉄心の変化するインダクタンスと第一鉄心コイルのインダクタンスはＰＣＢＡ電子回路基板上の固定コンデンサーと並列接続されて、さらにペンが発射する周波数を変化させて、異なる筆圧値の変化を発生させる。また、本発明によれば、鉄心収容部とＰＣＢＡ電子回路基板との間に弾性構造が増設されており、前部及び後部ケースとペン本体との組み立ての過程において、弾性構造の弾性的遊びにより組み立ての誤差を除去することによって、電磁ペンの出荷時の実際の寸法を標準寸法と等しくして、量産化に有利であり、生産直行率を向上させると同時に、弾性構造によって、部品が機械的な衝撃や摩耗により破損する確率を下げて、電磁ペンの使用寿命を延ばすクッションとしても機能できる。

以上では、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の精神に反することなく、本願の特許請求の範囲に定義された範囲内に含まれる様な等価な変形又は置換を行うこともできる。

Claims

ペン芯と、ケースと、ケース内にあるペン本体とを備え、前記ケースは前部ケースと後部ケースとを備え、前記ペン本体は、第一鉄心と鉄心収容部とを備え、前記鉄心収容部にはペン芯ホルダーリンクロッドと、第二鉄心と、第三鉄心とが設けられ、前記第一鉄心の外及び前記第二鉄心の外には何れもコイルが巻かれており、前記第一鉄心が前記ペン芯のペン先側に近く、前記ペン芯が前記第一鉄心の中央を通ってから前記ペン芯ホルダーリンクロッドの一端によって挟持され、前記ペン芯ホルダーリンクロッドの他端が前記第二鉄心の中央を通ってさらに前記第三鉄心を押し進めるように設けられ、前記後部ケース内にはＰＣＢＡ電子回路基板が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板と前記鉄心収容部との間には弾性構造が設けられていることを特徴とする電磁インクペン。
前記ペン本体はさらにペン芯ロッドを備え、前記ペン芯は順に前記第一鉄心の中央と前記ペン芯ロッドの中央を通ってから前記ペン芯ホルダーリンクロッドの一端に挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記鉄心収容部には凹溝が開けられており、前記凹溝は前記第二鉄心と互いに嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記第二鉄心は前記鉄心収容部の内部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記鉄心収容部の後方にはスタッドが設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはねじ穴が設けられ、前記スタッドはねじにより前記ねじ穴に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記鉄心収容部は鉄心収容部前部と鉄心収容部後部とを含み、前記鉄心収容部後部は回転するように前記鉄心収容部前部と互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記ペン芯ホルダーリンクロッドには段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁インクペン。
前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはＰＣＢＡ外付け固定係合位置が設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電磁インクペン。
前記弾性構造にはシリコーンゴムリングが採用されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電磁インクペン。
前記第二鉄心の外径が前記第三鉄心の外径より小さいことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電磁インクペン。