JP6555120B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関する。

挿入された電子ペンと電気的に接続する電子機器が知られている。例えば特許文献１には、ペン本体を分離型クレードルに挿入すると、ペン本体に設けられた端子が分離型クレードルの接点バネを押し上げて端子と接点バネとが当接し、ペン本体と分離型クレードルが電気的に接続される技術が開示されている。

特開２００６−２６０３４５号公報

特許文献１の技術では、分離型クレードル内の空間に接点ばねが突き出た状態のままペン本体が挿入されるため、端子が接点バネを押し上げる際にそれらがこすれてしまい、端子が摩耗するという問題がある。
そこで、本発明は、挿入された電子ペンの端子に電極を接触させて電気的に接続される電子機器において、端子と接触する位置に電極が固定されている場合に比べて端子の摩耗を抑制することを目的とする。

本発明の請求項１に係る電子機器は、円筒の形をした円筒部を有する筐体と、当該円筒部の軸から離れた位置に設けられたペン先と、端子とを備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、移動可能に支持された電極と、自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、前記電子ペンが自機に挿入されると前記ペン先が決められた位置に導かれるように前記電子ペンを回転させる回転機構とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る電子機器は、端子を備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、移動可能に支持された電極と、自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、電子部品と、前記電極と前記電子部品とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板であって、前記電極が移動する距離に応じた長さのフレキシブルプリント基板とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る電子機器は、端子を備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、移動可能に支持された電極と、自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、自機に挿入された前記電子ペンの窪みに押し付けられる押し付け部材であって、前記電子ペンを自機に対して出し入れする際に当該押し付け部材を押し戻すのに要する力に比べて、前記電子ペンを回転させる際に当該押し付け部材を押し戻すのに要する力の方が大きい押し付け部材とを備えることを特徴とする。

請求項１、２、３に係る発明によれば、挿入された電子ペンの端子に電極を接触させて電気的に接続される電子機器において、端子と接触する位置に電極が固定されている場合に比べて端子の摩耗を抑制することができる。
請求項１に係る発明によれば、挿入の際に電子ペンの向きに気を付けなくても、電子ペンの端子を電極に接触させることができる。
請求項２に係る発明によれば、電極が移動しても電子機器と電極との接続を維持することができる。
請求項３に係る発明によれば、自機への電子ペンの抜き差しにおける抵抗を小さくしつつ、自機に挿入された電子ペンの回転を抑制することができる。

実施例に係る電子ペンシステムの全体構成を表す図 符号化画像を説明するための図 電子ペンの構成を表す図 ペン先が突出した状態の電子ペンを表す図 クレードルの構成を表す図 クレードルに電子ペンが挿入された状態を表す図 先端保持部材の板部材を拡大して表す図 電極を拡大して表す図 １つのＦＰＣに接続された２つの電極を表す図 窪み及びロック部材を拡大して表す図 変形例の窪みの例を表す図 変形例のクレードルの一例を表す図 変形例の電子ペンの一例を表す図 変形例のクレードルの一例を表す図 クレードルに挿入される電子ペンの挙動の一例を表す図

［１］実施例
図１は実施例に係る電子ペンシステム１００の全体構成を表す。電子ペンシステム１００は、電子ペン１と、クレードル２と、媒体２００と、ＰＣ（Personal Computer）３００とを備える。電子ペン１は、媒体２００に文字や図形などをユーザが手書きで筆記する機能と、媒体２００上に形成された符号化画像を撮像する機能とを実現する。媒体２００上に形成された符号化画像は、決められた符号化方式に従って情報を符号化し画像化したものである。

クレードル２は、電子ペン１と電気的に接続することで、電子ペン１と外部装置との通信を仲介したり、電子ペン１への電力の供給を行ったりする（つまり通信機能及び充電機能を有する）電子機器である。クレードル２は、電子ペン１を挿入する穴部３を有し、穴部３に電子ペン１を挿入することで電子ペン１と電気的に接続するようになっている。

媒体２００は、紙やＯＨＰシートなどのプラスチック、その他の材質のものでもよいし、表示内容が電気的に書き換えられる電子ペーパでもよい。ＰＣ３００は、電子ペン１によって指定された位置の符号化画像から情報が復号されると、復号された情報を用いて処理を実行する。ＰＣ３００は、例えば、ユーザにより電子ペン１を用いて手書きされた筆記内容を電子化し、電子文書を示す電子データを生成する。

図２は符号化画像を説明するための図である。図２に示すように、符号化画像は、複数の点状画像の集合で構成される。図２において、黒で示した矩形の領域Ａ１、Ａ２は点状画像が配置された領域に対応し、斜線の領域Ａ３からＡ９は点状画像が配置されていない領域に対応する。符号化画像は、媒体２００を識別する識別情報や媒体２００上の位置を示す位置情報を表す画像であり、点状画像の配置パターンに応じて情報が表される。

図３は電子ペン１の構成を表す。図の電子ペン１は、筐体１０と、フレーム２０と、電子部品群３０と、リフィル４０と、ノック部材５０と、シャフト６０と、支持部材７０とを備える。図３（ａ）は幅方向から見た電子ペン１を表し、図３（ｂ）はノック部材５０を正面から見た電子ペン１を表す。電子ペン１においては、後述するペン先４１が付いている方を前方といい、その反対側を後方というものとする。

筐体１０は、管の形をした部分を有する長尺の部材であり、非金属の材料（例えば樹脂材料）を用いて形成されている。筐体１０は、円筒の形をした円筒部１１と、円筒部１１の前方に形成され、先細りの形をして後述するペン先４１が突出する先端部１２とを有する。円筒部１１の内周面１１１側には円柱の形をした内部空間１５が形成されている。内部空間１５、すなわち筐体１０の内部には、電子ペン１が備える各部が格納されている。

先端部１２には、後述するペン先４１が筐体１０から突出する際の通り道となる開口１６と、上述した符号化画像を撮像する際の光の通り道となる開口１７とが形成されている。また、筐体１０の円筒部１１には窪み１８が形成されている。窪み１８は、クレードル２に挿入された状態の電子ペン１が回転しないように押さえる部材（詳しくは後述する）が接触する部分である。

フレーム２０は、筐体１０に固定されて電子部品群３０を支持する骨組みである。フレーム２０は、固定部２１と、ガイド部２２と、支持部２３とを有する。固定部２１は、円筒部１１の内周面１１１と大きさ及び形が共通する面を有し、内周面１１１に接着等により固定される。ガイド部２２は、２本の棒の形をしており、後述する支持部材７０が有するスライダー７１をこれらの棒に沿って移動可能に支持する。支持部２３は、後述する電子部品群３０が有する基板３１及びバッテリー３６を支持する。

電子部品群３０は、電子ペン１が上述した符号化画像を撮像する機能を実現するための複数の電子部品である。電子部品群３０は、基板３１と、照射装置３２と、撮影装置３３と、圧力センサ３４と、フレキシブルプリント基板３５と、バッテリー３６と、複数のクレードル端子３７とを備える。

基板３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む演算装置やメモリなどを備え、電子ペン１の電源を管理する処理、照射装置３２及び撮影装置３３の駆動を制御する処理、符号化画像を撮影する処理、撮影した符号化画像をＰＣ３００に送信する処理などを行う。

照射装置３２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を有し、光源が発光した光（本実施例では赤外光）を開口１７の方向に照射する。撮影装置３３は、レンズ、絞込部、リフレクタ及びイメージセンサ等を有し、開口１７から入射してくる光を受光して被写体（例えば上述した符号化画像）を撮影する。

圧力センサ３４は、後述するペン先４１が押された力を測定する。ペン先４１が押された力とは、電子ペン１を用いた筆記の際に媒体に押し付けられたペン先４１に作用する圧力、すなわち筆圧である。フレキシブルプリント基板３５は、繰り返し変形させても電気的特性を維持する基板であり、基板３１と圧力センサ３４とを電気的に接続する。バッテリー３６は、例えば充電池であり、電子ペン１を駆動するための電力を電子ペン１の各部に供給する。

複数のクレードル端子３７は、いずれも筐体１０の円筒部１１に設けられた端子であり、それぞれが基板３１と電気的に接続されている。各クレードル端子３７は本発明の「端子」の一例である。クレードル端子３７は、電子ペン１がクレードル２に差し込まれた状態でクレードル２の電極と接触し、基板３１とクレードル２とを電気的に接続する。これにより、クレードル２を介して接続された外部装置と基板３１とが通信を行ったり、その外部装置から供給される電力が基板３１に供給されたりする。基板３１は、クレードル端子３７を介して電力が供給されると、供給された電力により自身及び各部を動作させるとともに、バッテリー３６を充電する。

リフィル４０は、いわゆる替え芯であり、電子ペン１から取り外して別のリフィル４０に交換することが可能となっている。リフィル４０は、真っ直ぐな棒状の部材であり、後述する支持部材７０によって図中の矢印が示す長手方向Ｂ１に移動可能に支持されている。長手方向Ｂ１とは棒状のリフィル４０の長手に沿った方向である。リフィル４０は、前方にペン先４１を有し、ペン先４１の後方にインク格納部４２を有する。

ペン先４１は、リフィル４０が長手方向Ｂ１に移動したときに開口１６から突出する位置に配置されている。開口１６よりも光の通り道となる開口１７の方が大きいため、ペン先４１は円筒部１１の軸から離れた位置、言い換えると軸よりも円筒部１１側に寄った位置、に配置されている。電子ペン１においてペン先４１が寄っている側（図３（ａ）においては左側）をペン先側というものとする。ペン先側の反対側にはクレードル端子３７が設けられている。電子ペン１においてクレードル端子３７が設けられている側（図３（ａ）においては右側）をクレードル端子側というものとする。

インク格納部４２は、軸が長手方向Ｂ１に沿った回転体（具体的には円筒）の形をしており、中空の内部にペン先４１に供給するインクを格納する。図３では、ペン先４１が筐体１０の内部に引っ込んだ状態になっているが、ペン先４１が電子ペン１の後方から前方に向かう前向き方向Ｂ２（長手方向Ｂ１に沿って前方に向かう方向でもある）に移動して筐体１０から突出すると、ペン先４１を媒体に押し付けて筆記動作が行われることで、ペン先４１からインクが吐出されて文字や絵柄が描かれることになる。

ノック部材５０は、ペン先４１を筐体１０の外部に突出させるための力が加えられる部材である。ノック部材５０は、リフィル４０よりも後ろで外部の物体（例えばユーザの指）に接触してその物体からの力が加えられる。ノック部材５０は、外部から加えられた力をシャフト６０に伝達する。

シャフト６０は、本実施例ではＳＵＳ（Steel Use Stainless）で形成された細長い棒状の部材である。シャフト６０は、リフィル４０よりも後ろで外部から受けた力（ノック部材５０が外部から受けた力）を伝達してリフィル４０を長手方向Ｂ１に移動させる。シャフト６０は、ノック部材５０に前方に向かう力が加わると、ノック部材５０から力が伝達されて前方に移動する。シャフト６０の前端は支持部材７０に固定されている。

支持部材７０は、リフィル４０が固定され、フレーム２０をガイドとして移動することでリフィル４０を長手方向Ｂ１に移動可能に支持する部材である。支持部材７０は、スライダー７１と、バネ７２とを有する。スライダー７１は、フレーム２０が有するガイド部２２によりガイドされて、長手方向Ｂ１に沿って移動する。スライダー７１には、リフィル４０の後端が固定されるとともに、シャフト６０の前端が固定されている。このため、シャフト６０が前方に移動すると、スライダー７１も前方に移動し、それに伴ってリフィル４０も前方に移動するようになっている。

スライダー７１には前述した圧力センサ３４が設けられている。圧力センサ３４は、リフィル４０の後端に接触する位置に設けられている。このため、リフィル４０のペン先４１が媒体に押し付けられると、ペン先４１が媒体に加える圧力（筆圧）に対する媒体からの反力がリフィル４０を介して圧力センサ３４に伝わり、圧力として測定されるようになっている。

バネ７２は、前端がフレーム２０の固定部２１に接触し、それ以上前方に移動しないようになっている。また、バネ７２は、後端がスライダー７１に接触し、スライダー７１に対して後方向きの力を加えている。これにより、電子ペン１の前方側を鉛直下方に向けてもリフィル４０が飛び出てこないようになっている。ただし、ノック部材５０に力が加えられると、シャフト６０及び支持部材７０が前方に移動してリフィル４０のペン先４１が筐体１０から突出する。

図４はペン先４１が突出した状態の電子ペン１を表す。図４に表すようにノック部材５０が前方に移動すると、基板３１を起動するスイッチがノック部材５０によって押下され、電子部品群３０の各々に電力が供給されることになる。圧力センサ３４には、フレキシブルプリント基板３５を介して電力が供給される。また、圧力センサ３４からの信号はフレキシブルプリント基板３５を介して基板３１に伝達される。

図４では、ペン先４１が媒体２００に押し付けられた状態が表されている。この状態では、圧力センサ３４が筆圧を測定し、測定した筆圧の値がフレキシブルプリント基板３５を介して基板３１に供給される。基板３１は、例えば閾値以上の筆圧が測定されると、照射装置３２及び撮影装置３３を駆動させるよう制御を行う。これにより、照射装置３２が照射した赤外光が開口１７を通って媒体２００の領域Ｒに到達し、領域Ｒで拡散反射した赤外光（拡散反射光）が撮影装置３３に到達する。この拡散反射光は、領域Ｒに形成されている符号化画像を表す。

領域Ｒは、ペン先４１が媒体２００に接触する接触位置Ｐ１に応じた位置にある領域である。具体的には、接触位置Ｐ１よりも、リフィル４０から撮影装置３３に向かう方向に、リフィル４０と撮影装置３３との距離だけずれた位置に領域Ｒは存在する。撮影装置３３は、この領域Ｒからの光を読み取るセンサであり、読み取った光（拡散反射光）が表す符号化画像を撮影する。

撮影装置３３は、この撮影をあらかじめ定められたフレームレート（例えば、６０ｆｐｓ（フレーム毎秒））で行う。基板３１は、撮影された符号化画像から、その符号化画像が表す情報を復号し、識別情報及び位置情報を抽出する。この抽出には、周知の技術が用いられればよく、例えば特開２０１３−１５２７０５に記載されている技術が用いられる。基板３１は、抽出したこれらの情報をＰＣ３００に送信する。

図５はクレードル２の構成を表す。図５では、机等に設置されたクレードル２を水平方向に見たところが表されている。クレードル２は、挿入された電子ペン１を覆う形をしているが、クレードル２の内部が分かり易いように、図５では電子ペン１を覆う形をした部材については端面を表している。クレードル２は、支持部材２１０と、電極部２２０と、移動機構４００と、配線部材２６０と、基板２７０と、ペンロック機構２８０と、ローラー２９０とを備える。

支持部材２１０は、電子ペン１がクレードル２に挿入されると挿入された電子ペン１を支持する部材である。支持部材２１０は、電子ペン１が挿入される穴部３の外周を形成している。支持部材２１０は、第１支持部材２１１と、第２支持部材２１２とを有する。第１支持部材２１１は、挿入された電子ペン１と接触する接触面２１１ｓを有し、図３の説明で述べた電子ペン１のペン先側を支持する。第２支持部材２１２は、挿入された電子ペン１と接触する接触面２１２ｓを有し、電子ペン１のクレードル端子側を支持する。第２支持部材には、後述する電極部２２０が有する電極を通すための電極穴２１３及び２１４が形成されている。

電極部２２０は、電極２２１及び２２２と、回転軸２２３及び２２４とを有する。電極２２１及び２２２は移動可能に支持されている。詳細には、電極２２１は、回転軸２２３を中心にして回転移動するように支持されており、回転移動することで先端２２１ｐが電極穴２１３を通って第２支持部材２１２の接触面２１２ｓから突出するように配置されている。図５では、先端２２１ｐが接触面２１２ｓよりも引っ込んだ状態になっている。電極２２２は、回転軸２２４を中心にして回転移動するように支持されており、回転移動することで先端２２２ｐが電極穴２１４を通って第２支持部材２１２の接触面２１２ｓから突出するように配置されている。図５では、先端２２２ｐが接触面２１２ｓよりも引っ込んだ状態になっている。

移動機構４００は、自機（クレードル２）に電子ペン１が挿入されると、電子ペン１から受ける力によって電極２２１及び２２２をクレードル端子３７に接触する位置（以下「第１位置」という）に移動させる。移動機構４００は、先端保持部材２３０と、電極保持部材２４０と、コイルばね２５０とを備える。

先端保持部材２３０は、挿入された電子ペン１の先端部１２が押し当てられる部材であり、押し当てられた先端部１２を保持する。先端保持部材２３０は、板部材２３１と、支点部材２３２とを有する。板部材２３１は、板状の部材であり、円柱状の部材である支点部材２３２を中心に回転可能に支持されている。電子ペン１の先端部１２は、板部材２３１のうちの第１支持部材２１１側の接触領域２３３が板部材２３１と接触する。板部材２３１は、支点部材２３２を挟んで接触領域２３３の反対側にある接触領域２３４が電極保持部材２４０と接触する。

電極保持部材２４０は、電極２２１及び電極２２２を保持する部材である。電極保持部材２４０は、第１板部材２４１と第２板部材２４２とを有する。第１板部材２４１は、鉛直下方の端部を板部材２３１の接触領域２３４に接触させ、先端保持部材２３０によって支持されている。先端保持部材２３０の板部材２３１が支点部材２３２を中心に回転すると、それに応じて第１板部材２４１が上下するようになっている。

第１板部材２４１は、鉛直上方側に電極穴２４３及び２４４が形成されている。電極穴２４３には、電極２２１の先端２２１ｐとは反対の後端２２１ｑ側が通されており、電極穴２４４には、電極２２２の先端２２２ｐとは反対の後端２２２ｑ側が通されている。図５の状態では、第１板部材２４１によって両電極の後端側が鉛直下方に力を受けており、この力により各々の回転軸を中心に回転することで、両電極の先端が第２支持部材２１２の接触面２１２ｓよりも引っ込むようになっている。

第２板部材２４２は、一方の端部が第１板部材２４１に固定されており、鉛直上方を向いた面にコイルばね２５０の一方の端部が接触している。コイルばね２５０の他方の端部は第２支持部材２１２に接触しており、この位置は動かないものとする。つまり、第２板部材２４２は、コイルばね２５０から鉛直下向きの力を受けている。板部材２３１の接触領域２３４には、コイルばね２５０からの力と第１板部材２４１、第２板部材２４２に加わる重力とを合計した力Ｆ１が鉛直下向きに加えられている。この力Ｆ１により、電極２２１及び電極２２２の各後端側が鉛直下方に押し下げられ、板部材２３１の接触領域２３３側が鉛直上方に押し上げられている。

配線部材２６０は、電極部２２０と基板２７０とを電気的に接続する配線を有する部材である。配線部材２６０は、第１ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）２６１と、第２ＦＰＣ２６２とを有する。第１ＦＰＣ２６１は、一方の端部が電極穴２４３よりも後端２２１ｑ側で電極２２１に半田２６３によって半田付けされ、他方の端部が基板２７０に接続されている。第２ＦＰＣ２６２は、電極穴２４４よりも後端２２２ｑ側で電極２２２に半田２６４によって半田付けされ、他方の端部が基板２７０に接続されている。これにより各電極と基板２７０とが電気的に接続されている。

基板２７０は、図示せぬ外部電源や外部装置と接続され、電極２２１及び電極２２２を介して電子ペン１が接続されると、電子ペン１のバッテリー３６を充電したり、電子ペン１と外部装置との通信を仲介したりする。基板２７０は本発明の「電子部品」の一例である。なお、基板２７０の代わりに別の電子部品が設けられていてもよい（例えば基板が外付けの場合に基板までのケーブルを接続する端子など）。

ペンロック機構２８０は、クレードル２に挿入された電子ペン１が円筒部１１の軸を中心に回転しないようにロックする機構である。ローラー２９０は、クレードル２に挿入された電子ペン１のクレードル端子側を第２支持部材２１２に押し付ける部材である。ペンロック機構２８０及びローラー２９０については後ほど詳しく説明する。

図６はクレードル２に電子ペン１が挿入された状態を表す。ユーザによりクレードル２に挿入された電子ペン１は、挿入方向Ｂ１１に移動して、ペン先側が第１支持部材２１１に接触し、クレードル端子側が第２支持部材２１２に接触し、先端部１２が先端保持部材２３０に接触することで支持されている。先端保持部材２３０には、自機に挿入された電子ペン１のペン先４１が位置する場所に穴が設けられている。この穴の形状について図７を参照して詳しく説明する。

図７は先端保持部材２３０の板部材２３１を拡大して表す。板部材２３１は、穴２３５を有する。穴２３５は、段差面２３６と、開口２３７とを有する。穴２３５は、電子ペン１の先端部１２が挿入されてくる側の方が広く、反対側に近づくに連れて狭くなる穴である。また、穴２３５は途中で狭くなっており、その段差の部分に段差面２３６が形成されている。段差面２３６は先端部１２側を向いた面であり、円環の形をしている。

段差面２３６の内縁２３８はペン先４１を通すが筐体１０の先端部１２は通さない大きさとなっている。また、開口２３７はペン先４１を通す大きさとなっている。これにより、図７（ａ）に表すようにペン先４１が突出した状態の先端部１２が挿入された場合、図７（ｂ）に表すようにペン先４１が内縁２３８及び開口２３７を通り抜ける一方、先端部１２は段差面２３６に接触した状態で停止するようになっている。段差面２３６のうち先端部１２が接触する領域が図５に表す接触領域２３３となる。

このように穴２３５が設けられていることで、電子ペン１のペン先４１が突出している状態でもペン先４１が先端保持部材２３０に接触しないようになっている。また、電子ペン１のペン先側が接触領域２３３側に来るため、クレードル端子３７を電極２２１及び２２２の方に向けて電子ペン１が支持されるようになっている。

また、ペン先４１が突出していない状態の電子ペン１が挿入された場合でも、図７（ｃ）に表すように先端部１２が段差面２３６に接触した状態で停止する。このように、電子ペン１においては、ペン先４１の状態にかかわらず、電子ペン１が先端保持部材２３０により保持されるようになっている。また、ペン先４１が突出している状態でも突出していない状態でも、クレードル２に電子ペン１が挿入されたときのクレードル端子３７の先端保持部材２３０からの距離が共通となり、各クレードル端子３７が第１位置に移動した電極２２１及び２２２と接触するようになっている。

図６に戻る。先端保持部材２３０の板部材２３１の接触領域２３３には、電子ペン１の重さによって鉛直下向きの力Ｆ２が加わっている。この力Ｆ２により、支点部材２３２を介した反対側の接触領域２３４には鉛直上向きの力Ｆ３が加えられることになる。接触領域２３３と接触領域２３４では、支点部材２３２からの距離が接触領域２３４の方が近くなっている。そのため、力Ｆ３は力Ｆ２よりも小さくなるが、それでも図５に表す力Ｆ１（コイルばね２５０からの力と第１板部材２４１、第２板部材２４２に加わる重力とを合計した力）よりも大きくなるようになっている。

そのため、板部材２３１の接触領域２３４側が鉛直上方に押し上げられ、電極保持部材２４０が押し上げられる。その結果、電極２２１及び２２２が回転してそれぞれの先端２２１ｐ及び２２２ｐが第２支持部材２１２の接触面２１２ｓから突出する。このときには先端部１２が板部材２３１を押し下げる位置まで電子ペン１が挿入されており、クレードル端子３７が電極穴２１３及び２１４と向かい合う位置まで達している。そのため、電極穴２１３から突出した電極２２１の先端２２１ｐ及び電極穴２１４から突出した電極２２２の先端２２２ｐは、それぞれ対応するクレードル端子３７と接触する。

以上のとおり、先端保持部材２３０は、自機（クレードル２）に挿入された電子ペン１に押されて姿勢が変化する部材であり、本発明の「姿勢変化部材」の一例である。ここでいう姿勢とは、部材の向きや位置、形状などのことである。本実施例では、先端保持部材２３０の向きが変化する。また、先端保持部材２３０は、電子ペン１と接触する部分である接触領域２３３が電子ペン１の重さで押し下げられることにより姿勢が変化する。移動機構４００は、姿勢が変化した先端保持部材２３０が加える力により電極２２１及び２２２を上述した第１位置（クレードル端子３７に接触する位置）まで移動させる。この姿勢が変化した先端保持部材２３０による力は、電極保持部材２４０を介して電極２２１及び２２２に加えられる。

クレードルの電極が突出したまま固定されていると、電極がクレードル端子とこすれてしまい、電極もクレードル端子も摩耗することになる。本実施例では、電子ペン１が挿入されることで電極が突出するため、第１位置（クレードル端子と接触する位置）に電極が固定されている場合に比べて電極及びクレードル端子の摩耗が抑制される。また、突出したまま固定された電極は筐体ともこすれるので、電子ペン１を挿入するときの抵抗となる。

本実施例では電子ペン１の挿入中には電極が突出しておらず筐体１０とこすれないので、第１位置に電極が固定されている場合に比べて電子ペン１を挿入するときの抵抗が小さくなる。また、電子ペン１の重さにより先端保持部材２３０の姿勢が変化するため、電子ペン１を挿入する際に人が力を加えなくても電極２２１及び２２２が第１の位置に移動するようになっている。

電極保持部材２４０が押し上げられると、電極２２１の後端２２１ｑ及び電極２２２の後端２２２ｑも押し上げられる。このように電極が移動しても、各電極と基板２７０とは変形させても電気的特性を維持する配線部材であるＦＰＣ２６１及び２６２を介して接続されている。また、各ＦＰＣは、電極が移動する距離に応じた長さとなっている。この長さについて図８を参照して説明する。

図８は電極２２１を拡大して表す。電極２２１が図５に表す状態から図６に表す状態まで回転すると、ＦＰＣ２６１のうち電極２２１に固定されている端部２６１ｐが距離Ｌ１だけ移動している。この場合、ＦＰＣ２６１は、図５に表す状態における自身の両端の距離Ｌ２＋距離Ｌ１よりも長くなっている。これにより、電極が移動しても基板２７０と電極との接続が維持される。

また、電子ペン１においては、電極２２１の後端２２１ｑ側と電極２２２の後端２２２ｑ側とが別々のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）の端部（図６に表す端部２６１ｐ及び２６２ｐ）に接続されている。両電極の後端側が１つのＦＰＣの端部に接続されると、次の問題が生じる。

図９は１つのＦＰＣ２６５に接続された電極２２１ｘ及び２２２ｘを表す。図９（ａ）では第２支持部材の接触面２１２ｓから先端が突出しているときの両電極が表され、図９（ｂ）では接触面２１２ｓから先端が引っ込んだときの両電極が表されている。図９（ａ）では、両電極の後端側に接続されたＦＰＣ２６５の端部２６５ｐが１枚の真っ直ぐな板状になっている。これに対し、図９（ｂ）では、端部２６５ｐの両電極に挟まれた部分に歪みが生じている。

このように図９の例では、電極を第１位置まで移動させる力の一部がＦＰＣ２６５の端部２６５ｐを変形させる力として使われてしまい、端部２６５ｐの剛性によっては電極が第１位置まで移動しないということが起こり得る。電子ペン１においては前述したように両電極の後端側が別々のＦＰＣの端部に接続されているので、ＦＰＣの端部の変形に力を要するということがなく、図９の例に比べて、電極が第１位置に移動しやすくなっている。また、図９の例に比べると、２つの電極の距離を短く設計してもよくなっている。

ペンロック機構２８０は、押し付け部材２８１と、ロック部材２８２とを有する。押し付け部材２８１は、ばね等を有し、電子ペン１の方に向かう力を加えてロック部材２８２を電子ペン１に押し付ける。ペンロック機構２８０は、電子ペン１がクレードル２に挿入されるとロック部材２８２が押し付けられる位置に筐体１０の窪み１８が位置するように配置されている。

図１０は窪み１８及びロック部材２８２を拡大して表す。図１０（ａ）では窪み１８を含む筐体１０の断面が表されている。窪み１８は、断面が弧の形をした窪み面１８１によって形成されている。ロック部材２８２は自機（クレードル２）に挿入された電子ペン１の窪み１８に押し付けられる部材であり、本発明の「押し付け部材」の一例である。
ロック部材２８２は、円盤の形をした円盤部２８３と、円盤部２８３を回転可能に支持する回転軸２８４とを有する。回転軸２８４は図示せぬ押し付け部材２８１により支持されている。窪み面１８１の半径は、外周面２８５の半径よりも大きくなっている。これにより、ロック部材２８２が窪み１８に押し付けられると、円盤部２８３の外周面２８５が窪み面１８１に接触するようになっている。

電子ペン１がクレードル２から抜き取られると、筐体１０は抜き取り方向Ｂ１２に移動する。すると、円盤部２８３は窪み面１８１との摩擦により回転しながら押し戻される。円盤部２８３が回転しないと、この摩擦が電子ペン１を抜き取る際の抵抗力となるが、本実施例ではこの摩擦が円盤部２８３の回転力に変換される。このため、円盤部２８３が回転しない場合に比べて電子ペン１を抜き取る際の抵抗力が小さくなる。

図１０（ｂ）では、正面から見た窪み１８と、筐体１０を円筒部１１の軸を中心に回転させたときの回転方向Ｂ１３とが表されている。窪み面１８１の回転方向Ｂ１３側には、平らな側面１８２が形成されている。このため、回転方向Ｂ１３に回転させる力が電子ペン１に加わった場合、円盤部２８３が側面１８２に引っ掛かるため、それ以上回転しなくなる。このように、ペンロック機構２８０によって、クレードル２に挿入された電子ペン１が回転しないようになっている。

ローラー２９０は、円盤の形をした円盤部２９１と、円盤部２９１を回転可能に支持する回転軸２９２とを有する。円盤部２９１は、電子ペン１がクレードル２に挿入される際に、筐体１０に接触して電子ペン１を第２支持部材２１２側に押し付ける。筐体１０との摩擦により円盤部２９１が回転しながら電子ペン１を押し付けるので、円盤部２９１が回転しない場合に比べて電子ペン１を挿入する際の抵抗力が小さくなる。

クレードル２から電子ペン１が抜き取られると、電子ペン１により加えられていた図６に表す力Ｆ２及びＦ３が加わらなくなるので、図５に表すように、力Ｆ１により電極２２１及び２２２の各後端側が鉛直下方に押し下げられ、板部材２３１の接触領域２３３側が鉛直上方に押し上げられる。このように、移動機構４００は、自機（クレードル２）から電子ペン１が抜き取られると、電子ペン１が挿入される前に所在していた位置（以下「第２位置」という）まで電極２２１及び２２２を移動させる。

力Ｆ１は、電極保持部材２４０及びコイルばね２５０によって先端保持部材２３０に加えられる。このように、移動機構４００は、電子ペン１が自機（クレードル２）から抜き取られると先端保持部材２３０（姿勢変化部材の一例）を元の姿勢に戻す力Ｆ１を先端保持部材２３０に加えることで、電極２２１及び２２２を前述した第２位置まで移動させる。これにより、電極２２１及び２２２が第２位置に移動しない場合に比べて、電子ペン１が抜き取られるときのクレードル端子３７の摩耗が抑制される。

［２］変形例
上述した実施例は本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、実施例及び各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。

［２−１］ペンロック機構
ペンロック機構は実施例で述べたものに限らない。例えば電子ペン１の窪みに押し付けられる押し付け部材の形状が円盤の形でなく球の形や半球の形であってもよい。その場合の窪みの形状について図１１を参照して説明する。

図１１は本変形例の窪み１８ａの例を表す。図１１（ａ）では水平方向に見た窪み１８ａの断面が表されている。この断面では、窪み１８ａの窪み面１８１ａが半径ｒ１の円の円周と重なる形をしている。図１１（ｂ）では鉛直下方に見た窪み１８ａの断面が表されている。この断面では、窪み１８ａの窪み面１８１ａが半径ｒ１よりも小さい半径ｒ２の円の円周と重なる形をしている。

窪み１８ａに例えば球形の押し付け部材を押し付けた場合、筐体１０ａが移動する方向における窪み面１８１ａの半径が大きいほど、押し付け部材が緩やかに押し戻されるので、筐体１０ａを移動させる力が小さくてすむ。よって、窪み１８ａに球形の押し付け部材を押し付けた場合、電子ペン１を自機（クレードル２）に対して出し入れする際に押し付け部材を押し戻すのに要する力に比べて、電子ペン１を回転させる際に押し付け部材を押し戻すのに要する力の方が大きくなる。

これにより、クレードル２への電子ペン１の抜き差しにおける抵抗を小さくしつつ、クレードル２に挿入された電子ペン１が回転することが抑制される。なお、窪みを形成する面の半径を図１１の例のように変える代わりに、押し付け部材の形状を変えてもよい。例えば電子ペンが抜き差しされる方向を長手とする楕円体を押し付け部材とすることで、押し付け部材を押し戻す力が上記のようになる。

［２−２］力の調整機構
電極を第１位置まで移動させる力（以下「第１の力」という）及び電極を第２位置まで移動させる力（以下「第２の力」という）が調整されるようになっていてもよい。

図１２は本変形例のクレードル２ｂの一例を表す。クレードル２ｂは、先端保持部材２３０ｂを備える。先端保持部材２３０ｂは、板部材２３１ｂと、支点部材２３２ｂとを有する。板部材２３１ｂは、レール部２３９を有する。レール部２３９は、支点部材２３２ｂが格納される空間を形成し、円柱状の支点部材２３２ｂを接触領域２３４から接触領域２３３に向かう方向Ｂ２１及びその反対向きの方向Ｂ２２に移動可能に支持する。

支点部材２３２ｂは、レール部２３９におけるいずれかの位置において固定されるようになっている。支点部材２３２ｂの固定位置が接触領域２３３に近いほど、支点が力点（電子ペン１の重さが加わる点）に近くなり、作用点（電極保持部材２４０に力を加える点）が支点から遠くなるので、接触領域２３３において電子ペン１から加えられる力Ｆ２によって接触領域２３４で電極保持部材２４０に加えられる鉛直上向きの力Ｆ５が小さくなる。力Ｆ５は、電極２２１及び２２２を第１位置まで移動させる第１の力の一例である。

反対に、支点部材２３２ｂの固定位置が接触領域２３３から遠いほど、支点が力点から遠くなり、作用点が支点に近くなるので、前述した力Ｆ２が変わらなくても力Ｆ５が大きくなる。このため、例えば使用されていくうちに電極２２１及び２２２が突出しなくなったりクレードル端子との接触が悪くなったりした場合に、力Ｆ５が大きくなるように調整することで元通りに接触するようになる。

また、接触領域２３４に加わる鉛直下向きの力Ｆ１（コイルばね２５０からの力と電極保持部材２４０に加わる重力とを合計した力）が変わらなくても、支点が接触領域２３４に近くなるほど先端保持部材２３０ｂの接触領域２３３側を持ち上げる力Ｆ６が小さくなり、支点が接触領域２３４から遠くなるほど力Ｆ６が大きくなる。力Ｆ６は、先端保持部材２３０ｂを元の姿勢に戻す力、すなわち電極２２１及び２２２を第２の位置に移動させる第２の力の一例である。このため、例えば使用により先端保持部材２３０ｂが元の姿勢に戻らなくなった場合も、力Ｆ６が大きくなるように調整することで元の姿勢に戻るようになる。

本変形例では、先端保持部材２３０ｂが、姿勢が変化した自部材が電極に加える力（例えば力Ｆ５）及び自部材を元の姿勢に戻す力（例えば力Ｆ６）の大きさを調整する調整機構として機能する。これにより、例えば重さが異なる電子ペンが挿入される場合も、第１の力及び第２の力を調整することで、電極２２１及び２２２の突出の度合いや先端保持部材２３０ｂの姿勢の戻り具合が調整される。

なお、調整機構の構成はこれに限らない。例えばコイルばね２５０の端に接触する部材の位置を変化させてコイルばね２５０の縮み量を変化させることで第１の力及び第２の力を調整する機構であってもよい。また、例えば電極保持部材に重りなどの重量物を引掛けたりモータ等で負荷を加えたりして第１の力及び第２の力を調整する機構であってもよい。また、第１の力だけを調整する機構であっても、第２の力だけを調整する機構であってもよい。要するに、第１の力及び第２の力のいずれか又は両方を調整する機構であれば、どのような機構が調整機構として用いられてもよい。いずれの場合も、電極とクレードル端子の接触具合又は先端保持部材の姿勢の戻り具合のいずれか又は両方が調整される。

［２−３］ペン回転機構
電子ペンがクレードルに挿入される際に、電子ペンのペン先側が特定の方向を向くように規制されてもよい。

図１３は本変形例の電子ペン１ｃの一例を表す。図１３（ａ）では前方から見た電子ペン１ｃが表され、図１３（ｂ）では電子ペン１ｃの幅方向に見た電子ペン１ｃが表されている。電子ペン１ｃは、開口１７ｃが設けられた先端部１２ｃを有する。開口１７ｃは、図１３（ａ）に表すように前方から見たときに円形の一部が欠けた形をしており、この欠けた部分には先端部１２ｃのうちペン先４１が配置されるペン先部１２１が設けられている。また、先端部１２ｃのうちペン先部１２１以外の部分には斜面１２２が形成されている。

図１４は本変形例のクレードル２ｃの一例を表す。図１４（ａ）では電子ペン１ｃが挿入される方から見たクレードル２ｃが表され、図１４（ｂ）では机等に設置されたクレードル２ｃの穴部３ｃの内部を水平方向に見たところが表されている。クレードル２ｃは、穴部３ｃに挿入された電子ペン１ｃのペン先４１が先端保持部材２３０ｃの穴２３５ｃに位置したときに開口１７ｃに対向する位置に規制部材２１５を有する。

規制部材２１５は、鉛直上方（穴部３ｃが開口している方）に斜面２１６を有する。斜面２１６は、先端保持部材２３０ｃの穴２３５ｃから離れている方が高く、穴２３５ｃに近い方が低いように斜めに形成された平面である。ここでいう斜めに形成された平面とは、その法線が挿入方向Ｂ１１及び挿入方向Ｂ１１に直交する方向のいずれに対しても角度を成す平面のことである。規制部材２１５は、開口１７ｃよりも小さく形成されており、斜面２１６側の端部が開口１７ｃに入り込むようになっている。

図１５はクレードル２ｃに挿入される電子ペン１ｃの挙動の一例を表す。図１５（ａ）では、挿入方向Ｂ１１に移動する電子ペン１ｃのペン先４１が先端保持部材２３０ｃの穴２３５ｃが設けられた位置とは異なる位置に向けて移動している様子が表されている。この場合、図１３に表す電子ペン１ｃの斜面１２２と規制部材２１５の斜面２１６とが接触して、ペン先４１の挿入方向Ｂ１１に穴２３５ｃがくる位置となるまで電子ペン１ｃが回転方向Ｂ３１に回転する。その位置まで回転した後、規制部材２１５が開口１７ｃに入り込むことで、ペン先４１が穴２３５ｃを通り抜けて先端部１２ｃが先端保持部材２３０ｃによって保持される。

以上のとおり、規制部材２１５は、電子ペン１ｃが自機（クレードル２ｃ）に挿入されるとペン先４１が決められた位置（図１５の例ではペン先４１の挿入方向Ｂ１１に穴２３５ｃがくる位置）に導かれるように電子ペン１を回転させる回転機構として機能する。これにより、クレードルに挿入する際に電子ペンの向きに気を付けなくても、電子ペンのクレードル端子が電極に接触するようになっている。

［２−４］電極の数及び配置
実施例ではクレードルに電極が２つ設けられていたが、１つであってもよいし、３つ以上設けられていてもよい。また、実施例では２つの電極が挿入方向Ｂ１１に並べて配置されていたが、電子ペンの幅方向に並べて配置されていてもよい。要するに、電極は、電子ペンが備えるクレードル端子に対応する数及び位置に設けられていればよい。

［２−５］クレードルの機能
実施例ではクレードルが通信機能及び充電機能を有していたが、これに限らず、両機能のうちのいずれか一方を有していてもよいし、他の機能（例えば周辺機器との接続機能や表示機能、放音機能など）を有していてもよい。

［２−６］姿勢変化部材
実施例では姿勢変化部材の一例である先端保持部材２３０が電子ペン１の重さにより姿勢を変化させていたが、これに限らず、例えば電子ペン１をユーザが押す力により姿勢を変化させてもよい。これにより、例えば水平方向に沿った挿入方向や鉛直上方の成分を有する挿入方向に電子ペンを挿入するクレードルに本発明を適用してもよくなる。

［２−７］第２位置への移動
実施例ではクレードルから電子ペンが抜き取られると電極が第２位置に移動したが、これに限らない。例えば第１位置に移動した電極を挟み込んで電極を第１位置で固定する固定部材により電子ペンが抜き取られても電極が第１位置で止まったままとなり、クレードルに設けられたレバーをユーザが動かすことで固定部材から解放された電極が第２位置に移動するようになっていてもよい。この場合でも、電子ペンが挿入される際には電極が固定されている場合に比べて電極及びクレードル端子の摩耗が抑制される。

１…電子ペン、２…クレードル、１０…筐体、１１…円筒部、１２…先端部、２０…フレーム、３０…電子部品群、３１…基板、３７…クレードル端子、４０…リフィル、４１…ペン先、５０…ノック部材、６０…シャフト、７０…支持部材、２１０…支持部材、２１３…規制部材、２２０…電極部、２３０…先端保持部材、２４０…電極保持部材、２５０…コイルばね、２６０…配線部材、２７０…基板、２８０…ペンロック機構、２９０…ローラー、３００…ＰＣ、４００…移動機構

Claims (3)

1. 円筒の形をした円筒部を有する筐体と、当該円筒部の軸から離れた位置に設けられたペン先と、端子とを備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、
   移動可能に支持された電極と、
   自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、
   前記電子ペンが自機に挿入されると前記ペン先が決められた位置に導かれるように前記電子ペンを回転させる回転機構と
   を備える電子機器。
2. 端子を備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、
   移動可能に支持された電極と、
   自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、
   電子部品と、
   前記電極と前記電子部品とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板であって、前記電極が移動する距離に応じた長さのフレキシブルプリント基板と
   を備える電子機器。
3. 端子を備える電子ペンが自機に挿入されると当該電子ペンを支持する支持部材と、
   移動可能に支持された電極と、
   自機に前記電子ペンが挿入されると、当該電子ペンから受ける力によって前記電極を前記端子に接触する第１位置に移動させる移動機構と、
   自機に挿入された前記電子ペンの窪みに押し付けられる押し付け部材であって、前記電子ペンを自機に対して出し入れする際に当該押し付け部材を押し戻すのに要する力に比べて、前記電子ペンを回転させる際に当該押し付け部材を押し戻すのに要する力の方が大きい押し付け部材と
   を備える電子機器。

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