JPH0130165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、座標入力装置、デイジタイザなどの
コンピユータ入力装置に使用する入力装置用ペン
に関するものである。 従来例の構成とその問題点 コンピユータの入力端末装置として、文字、図
形などをペンで描き、ペン位置を入力盤面上の座
標として読み込む座標入力装置がよく使用されて
いる。このような座標入力装置においては、座標
の検出法として、ペンを入力盤面との間の電磁結
合が用いられることが多い。このようにペンと入
力盤面とを空間的に結合すると、ペン先の形状、
入力盤面の汚れなどが座標検出に与える影響が少
なく、信頼性の高い装置とすることができる。し
かしその反面、入力盤面からペンが離れてもその
間の結合が存在するので入力盤面にペンが触れな
くとも座標が入力されてしまう。そのため、従来
はペンにペン先と連動するマイクロスイツチを取
り付け、ペン先の筆圧によつてマイクロスイツチ
を動作させてペンと入力盤面との接触を検出して
いる。 このような構成においては、ペンの上下動、お
よびスイツチの開閉によるクリツク感が伴ない、
微妙な文字、図形等の入力に際し入力が跡切れし
たりして書きにくいという問題がある。 一方、このような入力装置の用途が拡大するに
つれ、入力装置用のペンも単に入力盤面との接触
の有無を検出するのみではなく、接触圧すなわち
筆圧を二段階程度識別する機能があれば便利なこ
とが多い。たとえば、手書き文字や図形の入力や
カーソルの移動は弱い筆圧で第１段スイツチを作
動させて行ない、またカーソルの固定でメニユー
入力を強い筆圧で第２段スイツチを作動させて行
なうなどの用途が考えられる。このような使い方
においては、第１段スイツチの作動によるペン上
下動のストロークが大きいと、ペンの上下動を感
じて文字や図形を書きづらく、また入力に跡切れ
を生じて誤入力されるという問題が起こる。また
第２段スイツチが、上記の文字や図形を描く程度
の通常の筆圧で作動する作動荷重の軽い場合も、
上記と同様にペン上下動による書きづらさや入力
ミスが起る。カーソルの移動と固定の操作は、ペ
ンを入力盤面上に軽く接触させてなぞりながらカ
ーソル移動を行なつて（第１段目スイツチをオン
させて）、所定の入力盤面上の位置にくればペン
を強く入力盤面に押しつけ第２段スイツチをオン
させることでカーソルを固定することになる。こ
のカーソル移動と固定の操作時において、第２段
スイツチの作動する荷重が軽いと、カーソル移動
時に第２段スイツチがオンしてしまいカーソルが
固定されるという誤動作が起り易くなる。また、
ペンを強く入力盤面に押しつけてカーソル固定を
行なう時には、第２段スイツチの作動によるペン
上下動のストロークを、入力操作者に感じさせ
て、入力操作を確実に行なつたという安心感を操
作者に与えるとことが望まれる。 以上のような筆記性や操作性を満たしながら、
ペンの入力盤面への接触圧を多段階に検出する入
力装置用ペンは、従来にはないものである。 発明の目的 本発明の目的は、文字や図形を描いて入力する
際のわずらわしいペン上下による書きづらさを感
じさせず、またカーソル操作における誤入力をな
くし、さらにはカーソルの固定入力操作時にはペ
ンの上下動を操作者に感知せしめてカーソル固定
操作を確実に行なえたという安心感を与えるな
ど、筆記性と操作性に優れた、ペンと入力盤面と
の接触圧を二段階に検出できる入力装置用ペンを
提供することにある。 発明の構成 本発明の入力装置用ペンは、入力操作時に入力
盤面に接しめられるペン軸と、これに連動したス
イツチ作動荷重の異なる二個のスイツチとを備
え、入力操作によつてペン軸に与えられた押圧力
を前記の二個のスイツチに与えることにより、ペ
ン軸の入力盤面に対する接触圧を二段階で検出す
るように構成し、前記二個のスイツチの内の一個
はペン軸の入力盤面への接触を検出するのに必要
な押圧力が20ｇ〜100ｇの範囲内にある第１段ス
イツチとし、この第１段スイツチは対向電極を有
する電極部と、絶縁性ゴム弾性体で成る屈曲部と
脚部とで設けられた空間部の内頂面に電気導電体
で成る接点を設置して成るラバースイツチとで構
成され、かつこのラバースイツチの接点と前記電
極板との距離を0.1mm〜0.4mmの範囲内にあるよう
に構成し、また前記の二個のスイツチの他の一個
がペン軸の入力盤面に対する接触するのに必要な
ペン軸からの押圧力が300ｇ〜600ｇの範囲内にあ
る第２段スイツチとし、この第２段スイツチの作
動にともなうペン上下動のストロークが0.4mm以
上あるように構成したものであり、手書き文字や
図形を入力する際にはペンの上下動のストローク
を感じさせず、またカーソルの固定操作時にはペ
ンの上下動のストロークを感じさせることで入力
操作者に入力操作できたことを感知せしめること
ができ、さらにはカーソル移動操作時に誤つてカ
ーソルが固定されることのないなど、筆記性と操
作性に優れた、筆圧の二段階検出を確実に行なえ
るものである。 本発明において、第１段スイツチの作動するの
に必要な押圧力を20ｇ〜100ｇの範囲内に制限し
ている理由は、20ｇ以下にするとペンに振動を与
えるだけでスイツチが作動する誤動作の原因とな
るからであり、また100ｇ以上にすると通常の筆
記具で筆記する程度の筆圧で書いているとスイツ
チの動作が不安定になり、筆記の跡切れが起り誤
動作しやすくなるからである。また第１段目スイ
ツチ部におけるラバースイツチの接点と電極板と
の距離を0.1mm〜0.4mmの範囲内に制限している理
由は、0.1mm以下にすると製造寸法のばらつきや
繰返し使用による寸法変化によりスイツチ動作が
不安定になるからであり、また0.4mm以上にする
とペン繰作時にペンの上下動を感じるようになる
ためである。次に第２段スイツチの作動するのに
必要な押圧力を300ｇ〜600ｇに制限している理由
は、300ｇ以下では通常の筆圧で筆記して文字や
図形を描いている際に第２段目スイツチが作動
し、この第２段スイツチによるペン上下動により
書きづらさが生じるためである。また600ｇ以上
になると、入力操作に強い筆圧が必要で肉体的負
担が大きく疲れやすくなるという問題が生じるた
めである。また第２段スイツチの作動にともなう
ペン上下動のストロークを0.4mm以上にしている
理由は、0.4mm以下になるとこのストロークによ
るペン上下動のクリツク感がなくなるからであ
る。 なお上記した第２段スイツチの作動にともなう
ペン上下動のストロークの上限は、操作性の理由
から３mm以下にするのが好ましいといえる。 実施例の説明 以下本発明の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。 第１図は本発明の一実施例における入力装置用
ペンの断面図である。第１図において、１は入力
盤面から発生される磁界を検出するためのピツク
アツプコイル、２はペン軸、３は第１段スイツチ
用のラバースイツチ、４は第１段スイツチ用の対
向電極を有する電極板、５は第２段スイツチ用の
導電性ゴムから成る接点、６は第２段スイツチ用
の対向電極を有する電極板、７は第２段スイツチ
の作動荷重を決めるためのバネ、８は第１段スイ
ツチ用の電極板４に取り付けられたリード線、９
は第２段スイツチ用の電極板６に取り付けられた
リード線、１０はペン軸２とラバースイツチ３と
を電極板４に軽く圧接するための与圧バネ、１２
はピツクアツプコイル１と二個のスイツチとから
の信号をペン外部へ取り出すケーブル、１１はピ
ツクアツプコイル１や二個のスイツチのリード線
８，９と、ケーブル１２とを中継して接続するた
めのプリント基板、１３はペン軸２と与圧バネ１
０とを収納するペン軸ホルダー、１４は第１段ス
イツチ用のラバースイツチ３と電極板４ならびに
第２段スイツチ用の接点５を保持収納するための
スイツチハウジング、１５は第２段スイツチ用の
電極板６ならびにプリント基板１１とを保持する
ための基板ハウジング、１６はペン全体のための
ケースである。 以上の構成において、与圧バネ１０はペン軸２
とラバースイツチ３とを保持する程度の軽い圧接
力を加えるようにしてあり、実質的に第１段スイ
ツチの動作には影響がないようにしている。また
ペン軸ホルダー１３とスイツチハウジング１４と
はネジで連結し一体化されている。基板ハウジン
グ１５とケース１６とは接着剤により接着されて
一体化されている。さらには、ペン軸２はペン軸
ホルダー１３内でしゆう動できるようになつてお
り、ペン軸ホルダー１３とスイツチハウジング１
４との一体化物と、基板ハウジング１５とケース
１６との一体化物とはその接触面においてしゆう
動できるように構成されている。 第２図は、第１図におけるペン軸２と、ラバー
スイツチ３と電極４とから成る第１段スイツチ部
の組立構成とそれぞれの構造とを示す分解断面図
である。第２図において、ラバースイツチ３は３
ａの絶縁性シリコーンゴムから成る屈曲部と、３
ｂの絶縁性シリコーンゴムから成る脚部とで設け
られた空間部の内頂部に３ｃの導電性ゴムから成
る接点で構成されている。この第１段目スイツチ
の作重荷重は屈曲部３ａのゴム硬度や厚み、さら
にはリング状に構成された脚部３ｂの内径により
決定される。電極板４は、４ａのエポキシ樹脂と
ガラス芯材とから成る積層基板、積層基板４ａの
片面に設けられた４ｂの一対の対向電極を有する
対向電極部、４ｃと４ｄの積層基板４ａの他の片
面に設けられた端子部、４ｅと４ｆのスルホール
メツキされたスルホール部とから成つており、対
向電極部４ｂの一方はスルホール部４ｅを通じて
端子部４ｃに導通され、また対向電極部４ｂの他
の一方はスルホール部４ｆを通じて端子部４ｆに
導通されている。端子部４ｃと４ｄとにはリード
線８が半田付けにより取り付けられている。 以上のように構成したペンは、ペン軸２からの
押圧力によりラバースイツチ３の屈曲部３ａが屈
曲し、ラバースイツチ３の接点３ｃが電極板３の
対向電極部４ｂに圧接され、対向電極に電気的導
通が起り第１段スイツチがオンとなる。さらにペ
ン軸２からの押圧力が増し、この押圧力が第２段
スイツチ用のバネクの力に打ち勝つようになる
と、ペン軸ホルダー１３とスイツチハウジング１
４との一体化物と、基板ハウジング１５とケース
１６の一体化物との間にしゆう動が起つて接点５
に電極板６が圧接され、この結果、電極板６の対
向電極間に電気的導通が起り、第２段スイツチが
オンする。なお第２段スイツチ用の上記電極板６
は、第１段スイツチ用の電極板４と同様に構成さ
れている。また第１段スイツチの作動によるペン
上下動のストロークは、ラバースイツチ３の接点
３ｃと電極板４の対向電極部４ｂとの間の距離に
より決まり、第２段スイツチの作動によるペン上
下動のストロークは接点５と電極板６との間の距
離により決められる。以上のことから、本発明の
入力装置用ペンは弱い筆圧で第１段スイツチが作
動し、強い筆圧によつて第２段スイツチが作動す
るので、ペンの入力盤面への接触圧、即ち筆記筆
圧を二段階で検出するものである。 以上のように構成したペンにおいて、第１段ス
イツチと第２段スイツチの作動荷重やペンにおこ
る上下動のストロークを、前記した方法によつて
本発明の範囲内に設定した本発明の実施例による
入力装置用ペンを作製して、その筆記性や操作性
などを調らべたものが表―１に示す実施例１〜実
施例３である。この表―１に示す実施例から本発
明の範囲内に構成された入力装置用ペンは、文字
や図形を手書きして入力する時にはペンの上下動
を実質的に感じなく、またカーソル固定操作時に
はペンの上下動によるクリツク感の感知ができる
ために、入力操作者に入力操作を行なえたことを
知らしせしめることがあるものである。このよう
なカーソル固定操作を行なえたことを知らす他の
方法に、ブザーをならす、あるいは表示灯を点灯
させるなど、聴覚や視覚にうつたえる手段がある
が、これらは騒音などの作業環境や操作者の注意
力が必要となるので十分なものではない。これに
対して本発明は上記したように、手の皮膚感覚に
うつたえるものであるので、確実に操作者にカー
ソル固定操作できたことを知らしせしめることが
でき、操作者に安心感を与えることができるもの
である。 次にスイツチに作動する荷重やスイツチ作重に
よるペン上下動のストロークを本発明の範囲外に
あり、他の構成は第１図に示すものと同様なペン
を作製して、筆記性や操作性を調べたのが表―１
に示す比較例１〜比較例５である。この比較例の
ものは、本発明の範囲内にある実施例のものに比
較して、明らかに筆記性や操作性が劣つているこ
とが分かる。 なお本発明の上記実施例では第２図に示すよう
にラバースイツチ３の脚部３ｂをリング状に設け
ているが、この脚部３ｂは接点３ｃと電極板４と
の間に空隙を作り出す目的のものであるので、屈
曲部３ａの電極板４に面する表面に一つひとつ独
立した絶縁部で成る突起物を設けたものに脚部３
ｂを置き換えても本発明の効果を得るものであ
る。

【表】

【表】 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は作動
荷重の異なる二個のスイツチをペン軸に連動し、
この二個のスイツチにペン軸に通じて筆記筆圧に
よる押圧力を印加するように構成し、前記の二個
のスイツチの内の一個はペン軸の入力盤面への接
触を検出するのに必要なスイツチへの押圧力が20
ｇ〜100ｇの範囲内にある第１段スイツチとし、
この第１段スイツチを電極板とラバースイツチと
で構成し、このラバースイツチの接点と電極との
距離を0.1mm〜0.4mmの範囲内にあるように構成
し、また前記二個のスイツチの内の他の一個はペ
ン軸の入力盤面への接触を検出するのに必要スイ
ツチへの押圧力が300ｇ〜600ｇの範囲内にある第
２段スイツチとし、この第２段スイツチの作動に
ともなうペン上下動のストロークが0.4mm以上で
あるように構成することで、手書き文字や図形を
入力する際は、わずらわしいペンの上下動を感じ
ることなく、通常の筆記具の使用と同様な筆圧で
描くことにより確実に入力できるものである。ま
たカーソル移動操作時には第２段スイツチが作動
して誤動作することなくカーソル移動ができ、カ
ーソルの固定操作の際には操作者にペンの上下動
により、カーソル固定の操作を知らしせしめるこ
とができるものである。以上のように本発明は、
実用的な筆記性や操作性にすぐれており、入力盤
面への接触圧の変化を確実に二段階で検出できる
多機能な入力装置用ペンを得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における入力装置用
ペンの断面図、第２図は第１図の第１段スイツチ
部の組立構成を示す分解断面図である。 １……ピツクアツプコイル、２……ペン軸、３
……ラバースイツチ、４，６……電極板、５……
接点、１３……ペン軸ホルダー、１４……スイツ
チハウジング、１５……基板ハウジング、１６…
…ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力操作時に入力盤面に接しめられるペン軸
   と、これに連動したスイツチ作動荷重の異なる二
   個のスイツチとを備え、入力操作にともなつてペ
   ン軸に与えられる押圧力を前記の二個のスイツチ
   に与えることにより、ペン軸の入力盤面に対する
   接触圧を二段階で検出するように構成し、前記二
   個のスイツチの内の一個はペン軸の入力盤面への
   接触を検出するのに必要なペン軸の押圧力が20ｇ
   〜100ｇの範囲内にある第１段スイツチとし、こ
   の第１段スイツチは対向電極を有する電極部と、
   絶縁性ゴム弾性体で成る屈曲部と脚部とで設けら
   れた空間部の内頂部に電気導電体で成る接点を設
   置して成るラバースイツチとで構成され、かつこ
   のラバースイツチの接点と前記電極板との距離を
   0.1mm〜0.4mmの範囲内にあるように構成し、ま
   た、前記二個のスイツチの他の一個がペン軸の入
   力盤面に対する接触を検出するのに必要なペン軸
   からの押圧力が300ｇ〜600ｇの範囲内にある第２
   段スイツチとし、この第２段スイツチの作動にと
   もなうペン上下動のストロークが0.4mm以上ある
   ように構成したことを特徴とする入力装置用ペ
   ン。