JPH0235329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、座標入力装置や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、文字や図
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、ペンと入力盤面との間の電極結
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、ペン先の形状や
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
触れてなくても座標が入力されてしまう。 そのために、従来はペンにペン先と連動するマ
イクロスイツチを取付け、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。しかしながらこの様な
マイクロスイツチを取付けた従来のペンでは、座
標入力時にペン先に比較的大きなストロークが生
じて、文字や図形の入力時に入力がとぎれたり、
あるいは筆圧によるペン先のへこみのために書き
づらいという問題点があつた。 また、感圧導電性ゴムをスイツチとしてペン内
に設け、ペン先と連動させて、ペン先の筆圧によ
り入力盤面との接触を検出する方法も考えられて
いる。この方法の場合は、ペン先のストロークが
ほとんどなく、文字や図形の入力時においてスト
ロークによる書きづらさはない。しかしながらこ
の様な感圧導電ゴムスイツチを用いた従来のペン
では、粒子径の大きい導電性金属粉末をゴム内に
多量に充填しているために硬度が高くなり、また
弾力性が大きく減少するなど、ゴム本来の望まし
い性質が失なわれるため、スイツチとしての寿命
が10万回程度と非常に悪い。さらに大きいチヤタ
リングやバウンデイングが頻度多く発生するため
に、座標の誤入力を起こすという大きな問題があ
つた。 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、チ
ヤタリングやバウンデイングがおこりにくく、長
寿命特性を持ち、さらに通常の筆記具と同じ感覚
で書いてもペンの入力盤面への接触を確実に検出
できる、高い信頼性と優れた筆記性とを有する入
力装置用ペンを提供することを目的とする。 発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の入力装置用
ペンは、対向電極を有する電極部と、絶縁性有機
弾性材で成る脚部と前記と前記電極部間に平行す
るように設けられ、且つ絶縁性有機弾性材から成
り押圧力が加わると屈曲し押圧力が解除されると
元の形状に復元する屈曲部と該屈曲部に電気的導
体で成る接点とを設けたラバースイツチと、入力
盤面に接しめられるペン軸と、これらペン軸とラ
バースイツチと電極部とを収納するペンケースと
を備え、入力操作に伴なつて前記ペン軸に与えら
れる押圧力を前記ラバースイツチに伝え、この押
圧力でラバースイツチの屈曲部をペン軸のストロ
ーク量に応じた分だけ屈曲させることでラバース
イツチの接点を前記電極部に接触させて、前記電
極部の対向電極間を非導通状態から導通状態に変
えることで、前記ペン先の前記入力盤面に対する
接触を検出するように構成し、入力操作によりペ
ン軸の入力盤面に対する接触を検出するのに必要
な前記ペン先に与えられる押圧力を20ｇ〜100ｇ
の範囲内にあるように構成したものである。 このように、上記構成で、しかもペン軸に与え
られる押圧力（以下「動作荷重」と称す）を20ｇ
〜100ｇの範囲内にあるようにすることで、通常
の筆記具と同じ感覚で入力操作を行なつても入力
装置用ペンの入力盤面への接触を毎回確実に検出
できる。またラバースイツチを用いているため、
長い寿命特性を有し、さらにはチヤタリングやバ
ウンデイングもほとんど起らない。 さらにペン軸のストローク0.1mm〜0.4mmの範囲
にあるように構成すれば、ペン軸にいくらかのス
トロークがあつても、そのペン軸は押圧による屈
折部の屈折時に弾性体から成る該屈折部の抵抗を
受けながら静かに沈むような動きを示すために、
入力操作による筆記を始めてもペン軸のストロー
クを実用的には操作者に感じさせず、むしろ入力
盤面に対するペンタツチにソフトさが出て操作性
が高くなり筆記性よく書くことができる。 本発明において、動作荷重を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入り、さらに
は入力操作時に操作者がペン軸をほんの少しの力
で入力盤面に触れただけでスイツチが入つてしま
い、入力誤動作を起し易くなるためであり、また
100ｇ以上になると通常の筆記具と同じ感覚で書
いた場合にスイツチが入らない事が起り、入力ミ
スが発生するためである。 また特許請求の範囲第２項記載の入力装置用ペ
ンにおいて、ペン軸のストロークを0.1mm〜0.4mm
の範囲内に制限していることの理由は、0.1mm以
下になるとペンのわずかな振動でもスイツチが入
つてしまい、入力ミスを起し易いためであり、さ
らに0.4mm以上になると筆記時に入力操作者がペ
ン先の上下動のストロークを感じて書きづらくな
り、筆記性に劣るようになるためである。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。 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はピツクアツプコイル用リード
線、３はペン軸、４はラバースイツチ、５は電極
板、６は電極板５の収納と電極板５のラバースイ
ツチ４への圧接状態を調整することとを兼ねた調
節ネジ、７はペン先部の外ケースを兼ねたスイツ
チ部ホルダーであり、このスイツチ部ホルダー７
は、ペン軸３とラバースイツチ４と電極板５とを
納めた調節ネジ６を収納するものである。８はス
イツチ用リード線であり、ピツクアツプコイル用
リード線２とともに、プリント基板９に接続され
ている。１０はプリント基板９に接続され、ラバ
ースイツチ４と電極板５とからなるスイツチ部か
らの信号とピツクアツプコイル１からの信号とを
ペン外部へ取り出すケーブル、１１はペン後部の
ケースである。 第２図は、第１図におけるペン軸３とラバース
イツチ４と電極板５とから成るスイツチ部の拡大
分解断面図で、ラバースイツチ４は、導電性ゴム
から成る接点部４ａと、絶縁性ゴムから成り押圧
力が加わると屈曲し押圧力が解除されると元の形
状に復元する屈曲部４ｂと、絶縁性ゴムから成る
脚部１４ｃとで構成されている。電極板５は、く
し目状の一対の対向電極部５ａと、スルホール部
５ｂ，５ｃと、端子部５ｄ，５ｅとから成つてお
り、くし目状の対向電極部５ａの一方はスルホー
ル部５ｂを通じて端子部５ｄに導通され、またく
し目状の対向電極部５ａの他方はスルホール部５
ｃを通じて端子部５ｅに導通されている。端子部
５ｄ，５ｅにはスイツチ用リード線８が取付けら
れている。 以上の構成において、調節ネジ６は、スイツチ
部ホルダー７内に収納されたペン軸３及びラバー
スイツチ４を単に保持する程度の軽い圧接力が加
わるように調整してあり、実質的にラバースイツ
チの動作には影響のないようにしてある。この状
態からペン軸３を通じて圧力を印加すると、その
押圧力はラバースイツチ４に加わり、ラバースイ
ツチ４の屈曲部４ｂが屈曲するので、接点部４ａ
が電極板５の対向電極部５ａに圧接される。その
結果、対向電極部５ａ，５ｂ間が電気的に絶縁状
態から導通状態になる。また、ペン軸３によるラ
バースイツチ４への押圧力が解除されると屈曲し
ていた屈曲部４ｂが元の形状に復元し、この復元
力によりペン軸３はスイツチ部ホルダー７の外方
向に押し出されて待機位置に戻り、接点部４ａが
電極板５から離れて対向電極部５ａ，５ａ間が非
導通状態になる。 本実施例の構成において、ラバースイツチ４の
形状や寸法あるいは絶縁性有機弾性体であるゴム
の硬度を変える事により、動作荷重やペン軸の上
下動のストローク量を変えたペンを用意して、検
出率（ペン軸の入力盤面への接触の検出率）やチ
ヤタリング発生率、筆記性（ペン軸の上下動によ
る書きづらさがなく書き易いかどうか）、さらに
はスイツチ寿命などを調べた。この結果は、動作
荷重と検出率およびチヤタリング発生率との関係
を第３図に示し（この場合のペン軸のストローク
量は0.4mmとしている）、ストローク量と筆記性と
の関係を第４図に示した（この場合の動作荷重は
20ｇ〜100ｇの範囲内としている）。またスイツチ
寿命は下記表に示しており、この表中に記載のス
イツチング回数では動作荷重の変化は±10％内に
あり問題は出ておらず、現在も試験を続けてい
る。

【表】 以上の結果から明らかなように、本発明の範囲
内にある入力装置用ペンは、検出率や筆記性に優
れており、また実用上問題となるチヤタリングも
ほとんど無く、しかも長寿命性を示すものである
ことがわかる。 これに対して本発明の範囲外にあるペンは、検
出率や筆記性に劣り、チヤタリングも発生しやす
く、良くないことが、上記の第３図および第４図
からわかる。 次に、上記した各種性能の評価方法について説
明する。 検出率は、入力盤面上に入力装置用ペンで所定
の文字を階書で100画筆記し、この時、ペンの信
号引き出し用のケーブル１０を通じて直流電圧を
印加して、この回路に接続した発光ダイオードの
点灯数を計数した。なおこの場合の筆記は、通常
の筆記具と同じ感覚で行なうようにしている。そ
してこの調査を19才から53才までの男子10名と、
19才から42才までの女子10名との、男女20名につ
いて行なつて、上記の男女20名が筆記した画数の
総数（100画×20名＝2000画）に対する発光ダイ
オードの総点灯数との比を100分率で表した。 チヤタリングの評価は、所定の文字をペンで階
書で筆記し、この時のペン内のスイツチ部のスイ
ツチング波形をデジタルストレージオシロスコー
プで観測し、チヤタリング時間が5msec以上のも
のをチヤタリングとして計数した。筆記した文字
の画数は200画とし、この筆記した200画中に対す
る上記のチヤタリング総数の比を100分率で示し
た。なお、この場合の筆記も通常の筆記具を用い
て行なう場合の感覚と同じように行なつている。 筆記性は、ペンで入力盤面上に所定の文字50字
を通常の市販の筆記具を用いて書くのと同じ調子
で筆記して、ペン先のストロークによる上下動を
感じて書きづらくないかどうかを調べた。この調
査は19才〜53才の男子10名と、19才〜42才の女子
10名との、男女20名について行なつた。そして筆
記者総数20名に対する、通常の筆記具と同じ感覚
で筆記でき書きづらさは感じないとした者の総人
数の比を100分率で表した。 スイツチ寿命の試験は、入力盤面上でペンを20
mmで200msecの速度でストローク15mmの直線往復
運動し、かつ毎秒３回の速度で上下往復運動さ
せ、ペン先が入力盤面に接触した時にペン先に
450ｇの荷重がかかるようにして行なつた。そし
て試験前後の動作荷重の変化率を調べた。 また動作荷重の測定は、台ばかりの測定台上に
ペンのペン先を静かに押し当てていきながら、こ
のペンの信号引き出し用ケーブルを通じてペン内
のスイツチ部と接続してある発光ダイオードが点
灯した時の台バカリの目盛を読み取つて、動作荷
重とした。勿論、この回路には直流電圧をあらか
じめ印加していた。 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、スイツチ
の動作荷重を20ｇ〜100ｇの範囲内にあるように
構成したので、通常の市販されている筆記具を用
いて筆記するのと全く同じ感覚で入力操作を行な
つても、ペン先の入力盤面への接触を確実に検出
でき、また実用的に問題となるチヤタリングが起
こらなく、さらに入力操作で文字などを書く時に
操作者にペン先のクリツクアクシヨンやストロー
クを感じさせないという筆記性に優れたものであ
る。またラバースイツチを用いているので寿命特
性も良く信頼性も高い。

【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図は同入力装置用ペンのスイ
ツチ部の拡大分解断面図、第３図は本発明の一実
施例における入力装置用ペンの動作荷重と検出率
ならびにチヤタリング発生率との関係の説明図、
第４図は同入力装置用ペンのペン軸のストローク
量と筆記性との関係の説明図である。 ３……ペン軸、４……ラバースイツチ、４ａ…
…接点部、４ｂ……屈曲部、４ｃ……脚部、５…
…電極板、５ａ……対向電極部、７……スイツチ
部ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向電極を有する電極部と、絶縁性有機弾性
   材で成る脚部と前記電極部面に平行するように設
   けられ且つ絶縁性有機弾性材から成り押圧力が加
   わると屈曲し押圧力が解除されると元の形状に復
   元する屈曲部と該屈曲部に電気的導体で成る接点
   とを設けたラバースイツチと、入力盤面に接しめ
   られるペン軸と、これらペン軸とラバースイツチ
   と電極部とを収納するペンケースとを備え、入力
   操作に伴なつて前記ペン軸に与えられる押圧力を
   前記ラバースイツチに伝え、この押圧力でラバー
   スイツチの屈曲部をペン軸のストローク量に応じ
   た分だけ屈曲させることでラバースイツチの接点
   を前記電極部に接触させて、前記電極部の対向電
   極間を非導通状態から導通状態に変えることで前
   記ペン軸の前記入力盤面に対する接触を検出し、
   前記ラバースイツチへの押圧力が解除されると屈
   曲していた屈曲部が元の形状に復元する力で前記
   ペン軸を前記ペンケースから外方向に押し出して
   待機位置に戻し、これにより前記接点を前記電極
   部から離して前記対向電極部間を非導通状態にす
   ることでペン軸の入力盤面に対する接触検知を解
   除するように構成し、入力操作により前記ペン軸
   の入力盤面に対する接触を検出するのに必要な前
   記ペン軸に与えられる押圧力を20〜100ｇの範囲
   内にあるように構成した入力装置用ペン。 ２ ペン軸が入力操作に伴ない入力盤面に押し当
   てられることで上下動するペン軸のストローク
   が、0.1mm〜0.4mmの範囲内にあるように構成した
   特許請求の範囲第１項記載の入力装置用ペン。