JPS60205626A - 入力装置用ペン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、座標入力装置やディジタイザなどの２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 コンピュ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と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
イッチを取付け、ペン先の筆圧１ζよ２てマイクロスイ
ッチを動作させて、ペンと入力盤面との接触を検出して
いる。しかしながら仁の様なマイクロスイッチを取付け
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７形の入力時に入力がと
ぎれたシ、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った。

また、感圧導電性ゴムをスイッチとしてペン内に設け、
ペン先と連動させて、ペン先の筆圧にょ多入力盤面との
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ッチを用いた従来
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、スイッチとしての寿命が１０万回程度と非
常１ζ悪い。さらに大きいチャタリングやバウンディン
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った。

発明の目的 本発明はｔ記従来の欠点を解消するもので、チャタリン
グやバウンディングがおこりに＜＜、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 を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ｗｔ電極部、絶縁性有機弾性材から成
る屈曲部と脚部とで形成される空間部の内項部に電気的
導体から成る接点を設けたラバースイッチと、入力盤面
に接しめられるペン先と、これらペン先とラバースイッ
チと電極部とを収納するペンケースとを備え、入力操作
に伴なって前記ペン先に与えられる押圧力を前記ラバー
スイッチに伝え、前記ラバースイッ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
から導通させることで、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
先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２０９〜１００ｇの範囲内に
あるように構成したものである。

このように、を記構酸で、しかもペン先に与えられる押
圧力（以下１動作荷重、と称す）を２０ｇ〜１００　ｆ
ｌの範囲内にあるようにすることで、通常の筆記具と同
し感覚で入力操作を行なっ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。またラバースイッ
チを用いているため、長い寿命特性を有し、さらにはチ
ャタリングやバウンディングもほとんど起らない。

さらにペン先のストロークを０１ｊｆｆ〜０．４　ｆｌ
の範囲にあるように構成すれば、ペン先にい（らかのス
トロークがあっても、そのペン先は弾性体から成る脚部
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先のストロークを
実用的には操作者に感じさせず、むしろ入力盤面に対す
るペンタッチにソフトさが出て操作性が高くなシ筆記性
よく書くことができる。

本発明において、動作荷重を２０ｆ〜１００ｆの範囲内
に制限している理由は、２９　ｆ以下にするとペンに振
動を与えるだけでスイッチが入り、さらには入力操作時
に操作者がペン先をほんの少しの力で入力盤面に触れた
だけでスイッチが入ってしまい、入力誤動作を起し易く
なるためであシ、また１００ｆ以とになると通常の筆記
具と同じ感覚で書いた場合にスイッ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、ペン先のストロークを０１０〜０４１１ＥＩの範囲
内に制限していることの理由は、Ｑｌｌａｌ以下になる
とペンのわずかな振動でもスイッチが入ってしまい、入
力ミスを起し易いためであシ、さらに０．４ｆｌ以とに
なると筆記時に入力操作者がペン先のｔ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ックアップコイル、（
２）はピックアップコイル用リード線、（３）はペン軸
、（４）はラバースイッチ、（６）は電極板、（６）は
電極板（５）の収納と電極板（５）のラバースイッチ（
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ッチ部ホルダ
ーであシ、このスイッチ部ホルダー（７）は、ペン軸（
３）とラバースイッチ（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）はスイッ
チ用リード線であシ、ピックアッ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
。（至）はプリント基板（９）に接続され、ラバースイ
ッチ（４）と電極板（５）とからなるスイッチ部からの
信号とピックアップコイル（１）からの信号とをペン外
部へ取り出すケーブル、αυ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）とラバースイッ
チ（４）と電極板（５）とから成るスイッチ部の拡大分
解断面図で、ラバースイッチ（４）は、導電性ゴムから
成る接点部（４ａ）と、絶縁性ゴムから成る屈曲部（４
ｂ）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、クシ目状の一対の対向電極
部（５ａ）と、７．）Ｌ／ホール部（５ｂＸ５ｃ）と、
端子部（５ｄ）　（５ｅ）とから成っており、くし目状
の対向電極部（６ａ）の一方はスルホール部（６ｂ）を
通じて端子部（６ｄ）に導通され、またくし目状の対同
電極部（６ａ）の他・方はスルホール部（５ｃ）を通じ
て端子部（５ｅ）に導通されている。端子部（６ａ）＜
ｓｅ）にはスイッチ用リード線（８）が取付けられてい
暮。

以上の構成において、調節ネジ（６）は、スイッチ部ホ
ルダー（７）内に収納されたペン軸（３）及びラバース
イッチ（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ッチの動作に
は影啼のないようにしである。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
ッチ（４）に加わり、ラバースイッチ（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）　（５ａ）間がｒ４気的に絶縁状態から
導通状態になる。

本実施例の構成において、ラバースイッチ（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、動作荷重やペン先のｔ下動のストローク
凰を変えたペンを用意して、検出率（ペン先の入力盤面
への接触の検出率）やチャタリング発生率、筆記性（ペ
ン先の辷下動による書きづらさがなく書き易いかどうか
）、さらにはスイッ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ャタリング発生率との関係を
第８図に示しくこの場合のペン先のストローク量は０．
４寵としている）、ストローク凰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２０１〜１００ｇ
の範囲内としている）。またスイッチ寿命は下記表に示
しており、仁の表中に記載のスイッ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ｔ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、検出率や筆記性薯ζ優れておシ、ま
た実用上問題となるチャタリングもほとんど無り、シか
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、チャタリングも発生しやす（、良くないこ
とが、上記の第８図および第４図かられかる。

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ｔに入力装置用ペンで所定の文字を
障害で１００画筆記し、この時、ペンの信号引き出し用
のケーブルαＱ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５８才まで
の男子１ｏ名と、１９才から４２才までの女子１０名と
の、男女２０名について行なって、を記の男女２０名が
筆記した画数の総数（１００画Ｘ　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。

チャタリングの評価は、所定の文字をペンで障害で筆記
し、この時のペン内のスイッチ部のスイッチング波形を
デジタルストレージオシロスコープで観測し、チャタリ
ング時間が５ｍ５ｅｃ以りのものをチャタリングとして
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ャタリング総数の比
を１００分率で示した１、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っ
ている。

筆記性は、ペンで入力盤面ｔ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１こよるＬ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２
０名について行なった。

そして竿記者総数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。

スイッチ寿命の試験は、入力盤面りでペンを２０闘で２
００　ｍ　ｓｅｃの速度でストローク１５１１ＪＭの直
線往復運動し、かつ毎秒８回の速度でＬ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４５ｏｆの
荷重がかかるようにして行なった。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、台ばかシの測定台Ｊｚｌこペン
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ッチ部と接
続しである発光ダイオードが点灯した時の台バカリの目
感を読み取って、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る。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、スイッチの動作荷重
を２０　ｆ〜１００１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っても、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
チャタリングはほとんど起らないなど、筆記性に優れた
ものである。

またラバースイッ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図は同人力装を用ペンのスイッチ部の拡大分
解断面図、第８図は本発明の一実施例における入力装置
用がンの動作荷重と検出率ならび１こチャタリング発生
率との関係の説明図、第４図は同人力装置用ペンのペン
先のストローク量と筆記性との凹係の説明図である。 （３）・・・ペン軸、’（４）・・・ラバースイッチ、
（４ａ）・・・接点部、（４ｂ）・・・屈曲部、（４ｃ
）・・・ルＪ部、（５）・・・電極板、（５ａ）・・・
対向電極部、（７）・・・スイッチ部ホルダー。 代理人　森本義弘 第１図 第２図 第３図 ←γ荷重（１）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向電極を有する電極部と、絶縁性有機弾性材から
   成る屈曲部と脚部とで形成される空間部の内項部に電気
   的導体から成る接点を設けたラバースイッチと、入力盤
   面に接しぬられるペン先と、これらペン先とラバースイ
   ッチと電極部とを収納するペンケースとを備え、入力操
   作に伴なって前記ペン先に与えられる押圧力を前記ラバ
   ースイッチに伝え、前記ラバースイッチの接点を前記電
   極部に接触させて、前記電極部の対向電極間を非導通状
   態から導通させることで、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、入力操作によシペ
   ン先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２０　ｆ〜ｉｏｏ　ｆｌの
   範囲内Ｉζあるように構成した入力装置用ペン。 ２、ペン先が入力操作に伴ない入力盤面に押し当てられ
   る仁とで上下動するペン先のストロークが、（＋、１ｓ
   ｍ〜０．４ｆｆ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。