JPS6146512A - 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、ディジタイザなどのコンピュ
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９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、入力盤面の汚扛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
マイクロスイッチを取り付け、ペン先の筆圧によってマ
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。

このような構成においては、ペンの上下動、およびスイ
ッチの開閉によるクリック感が伴ない、微妙な文字９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ｎ、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ｎば便利なことが多い。たとえば、手書き
文字を入力する際に、文字や図形などを描く場合やカー
ソルの移動は軽い筆圧で第１段目スイッチをオンさせて
行ない、カーソルの固定を強い筆圧で第２段目スイッチ
をオンさせて行なう等の用途がある。

このような使い方において、第２段目スイッチの作動に
ともなうペン上下動のストロークが大きいペンを用い、
文字や図形を描いている時に第２段目スイッチが作動す
ると、ペンに大きい上下動が起り書きづらくなるという
問題が起る。一方、このような問題をなくするために、
第２段目スイッチの作動に必要な荷重を筆記による筆圧
よシ十分に大きいものにすると、第２段目スイッチをオ
ンさせてカーソルを固定する時に、強い荷重でペンを入
力盤面に押しつける操作が必要となり、スイッチが重く
て使いにくいという操作上の問題がある。

発明の目的 本発明の目的は、上記のようなわづられしいペンの上下
動による書きづらさを感じず罠、ペンと入力盤面との接
触検出が可能で、しかもその接触圧を２段階に検出がで
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
しめられるペン先と、これに連動したスイッチ動作荷重
の異なる２個のスイッチとを備え、入力操作にともなっ
てペン先に与えられる押圧力を２個のスイッチに与える
ことにより、ペン先の入力盤面に対する接触および接触
圧の変化を２段゛階で検出するように構成し、第１段目
スイッチはペン先の入力、盤面に対する接触を検知する
のに必要なペン先に与えられる押圧力を２０５Ｅ〜１ｏ
Ｏりの範囲内とし、かつこの第１段目のスイッチ操作に
伴なって生ずるペンの上下−のストロークが０ａ４ｔａ
以下になるように構成し、さらに第２段目スイッチはペ
ン先の入力盤面に対する接触を検出するのに必要なペン
先に与えられる押圧力を第１段目スイッチのこれと同様
なペン先に与えられる押圧力エリ９０Ｐ以上大きく、か
つｅｏｏｙ以下の範囲にあるように構成すると共に、こ
の第２段目のスイッチ操作に伴うペンの上下動のストロ
ークを、第１段目スイッチの操作に伴なうペンの上下動
のストロークと同等かもしくはこれ以下になるように構
成したものであシ、ペン軸やケースなどペンの上下動に
よるストロークを感じずに、筆圧の２段階検出を行なう
ものである。

本発明において、弱い筆記筆圧で入力盤面との接触を検
出する第１段目スイッチの動作荷重ｆ：２０ｙ〜１ｏＯ
ｙの範囲内に制限しているのは、２０ｙ以下にするとペ
ンに振動を与えるだけでスイッチが入ったシ、あるいは
操作時に軽く入力盤面に触れるだけでスイッチが入って
しまい、誤動作が起り易くなるためである。また１００
ｙ以上では通常の筆記具と同じ感覚で筆記すると、スイ
ッチが入りにくくなり、入力ミスが起るからである。

また第１段目スイッチの操作に伴なうペンの上下動によ
るストロークを０．４簡以下に制限している理由は、０
．４ｒｔａｎ以上になると筆記時にペンの上下動による
ストロークを感じて書きづらくなり操作性が劣るように
なるためである。

さらに強い筆記筆圧で入力盤面との接触を検出する第２
段目スイッチの動作荷重を、第１段目スイッチの動作荷
重より９０ｇ以上大きく、かつｅｏｏｙ以下に制御して
いる理由は、９０ｙ以下の差であれば第２段目スイッチ
の動作荷重と第１段目スイッチの動作荷重とが接近し、
弱い筆圧でカーソル移動を行なっている時に、この筆記
筆圧が少し強くなるだけ第２段目スイッチがオンしてし
まい前記カーソルが固定されてしまうという誤入力が起
り易くなるためである。またｅｏｏｐ以上になると、前
−記のカーソルを固定する操作時に強い筆記筆圧が必要
となり、操作しづらくなるからである。また第２段目ス
イッチの操作に伴なうペンの上下動によるストロークを
、第１段目スイッチ用作に伴なうペンの上下動によるス
トロークと同等かもしくは小さくなるように制限してい
る理由は、前記第２段目スイッチのストロークが前記第
１段目スイッチのストロークより大きくなると、文字や
図形などを筆記して入力している時に第２段目スイッチ
もオンした場合のペンの上下動のストロークを感じやす
くなり、筆記性におじて劣るようになるからである。

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。

実施例１ 第１図は本発明の一実施例における入力装置用ペンの先
端にある入力盤面との接触検出部の断面図である。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はペン軸、１３はペン
全体のケース、３は第１段目スイッチ用のラバースイッ
チ、６は第１段目スイッチ用対向電極板、４は第２段目
スイッチ用の感圧性導電ゴムで、６は第２段目スイッチ
用の対向電極板、７Ｆｉ対向電極板４と６とを電気的に
絶縁するためのスペーサである。９はラバースイッチ３
と感圧性導電ゴム４．対向電極板６゜６、スペーサ７と
をケース１３内に重ね合わせ、ペン軸２とこれらの圧接
状態を調整する挾持体を韮ねた調整ネジである。１１は
第１段目スイッチ用の対向電極板５に取シ付けられたリ
ード線、１２は第２段目スイッチ用の対向電極板６に取
シ付けられたリード線で、いずれもスペーサ７の側面に
ある穴を介してケース１３の内壁面に設はターを通じて
上方に取り出している。

第２図は、第１図におけるペン軸２．ラバースイッチ３
．感圧性導電ゴム４．対向電極板６，６、スペーサ７、
調整ネジ９とから成るスイッ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。ラバースイッチ３は
、３ａの押しボタン部、３ｂのシリコ、−ンゴムから成
る屈曲部、３ｅの導電性ゴムから成る接点部、３Ｃのポ
リエチレンフィルムから成る脚部とで構成さ九ており、
この第１段目スイッチがオンする動作荷重は屈曲部３ｂ
のゴム硬度や厚み、リング状に構成された脚部３Ｃの内
径を選択することで２０７に調整されている。対向電極
板６は、５ａのエポキシとガラス芯とから成る基板、５
ｂの基板５ａ上に設けられた一対の対向電極部、５Ｃと
６ｄの端子部、ｅｓｅと６ｆのスルホール部とから成っ
ており、対向電極部６ｂの一方はスルホール部６ｅを通
じて端子部６Ｃに導通され、また対向電極部５ｂの他の
一方はスルホール部５ｆを通じて端子部６ｄに導通さｎ
ている。端子部６ＣとｃｓｄＶＣはリード線１１が取シ
付けられている。また感圧性導電ゴム４は第２段目スイ
ッチ用のものであり、この感圧性導電ゴム４には感度調
整用スペーサ８を設けている。

対向電極板６は、ｅ＆のエポキシとガラス芯とから成る
基板、６ｂの一対の対向電極部、６ｃと６ｄの端子部、
６ｅと６ｆのスルホール部とから成っており、対向電極
部６ｂの一方はスルホール部６ｅを通じて端子部６Ｃに
導通され、対向電極部６ｂの他のニガはスルホール部６
ｆを通じて端子部６ｄに導通され、端子部６Ｃと６ｄに
はリード線１２が取シ付けらｎている。調整ネジ９には
、１０のドライバー溝が設けられている。第２段目スイ
ッチのオンする動作荷重は、リング状に設けられた感度
調整用スペーサ８の厚みや内径、あるいは調整ネジ９の
先端部のアールなどを選択することで１１０ｙに調整さ
れている。

以上のように構成したペンは、ペン軸２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３や感圧性導
電ゴム４に伝わる。そして最初に比較的に低筆圧で第１
段目スイッチであるラバースイッチ３の屈曲部３ｂがた
わんで接点部３ｅが対向電極板６の対向電極部６ｂに圧
接され、対向ンする。さらにペン軸２からの押圧力が増
すと、ペン軸２．ラバースイッチ３．対向電極板５．ス
°ペーサ７、対向電極６を通じて、ペン軸２からの比較
的に強い押圧力が感圧性導電ゴム４に加わる。

この結果、感圧性導電ゴム４内に内在さｎている導電性
粒子どうしが接触し、感圧性導電ゴム４が電気的導体と
な９、この感圧性導電ゴムに接触している対向電極板６
の対向電極部６ｂの対向電極間に電気的導通が起シ第２
段目スイッチがオンする。以上のように相対的に弱い筆
記筆圧で第１段目スイッチがオンし、相対的に強い筆記
筆圧で第２段スイッチがオンするので、ペン軸の入力盤
面への接触圧、すなわち筆記筆圧を二段階で検出する。

なお上記実施例における第１段目スイッチの作動による
ペン軸の上下動によるストロークは、ラバースイッチ３
の脚部３Ｃの厚み（高さ）を０．１ａとすることで、０
．１１１Ｉ１１としている。同様に第２段口スイッチの
作動によるペン軸上下動のストロークは、感圧性導電ゴ
ム４に設けた感度調整用スペーサ８の厚みを０．１咽に
することで、０．１ｍとしている。上記のように構成し
た本発明のペンではペンの上下動によるストロークを筆
記時に感じなく、ペンの入力盤面への接触圧を二段階に
検出でき、筆記性に優れたものであった。

実施例２ ペンのスイッチ部の構成を上記実施例１と同様とし、但
し第１段目スイッチの作動荷重はラバースイッチ３の屈
曲部の厚みを大きくすることで１ｏＯｙとし、また第１
段目スイッチの作動によるペン軸２の上下動のストロー
クをラバースイッチ３の脚部の厚み寸法を０．４ｔｔａ
ｎにすることで０．４閣とした。さらに第２段目スイッ
チの作動荷重は感圧性導電ゴム４に設けた感度調整用ス
ペーサ８の内径と厚みを選定することで６００ｙとし、
この第２段目スイッチの作動によるペン軸２の上下動の
ストロークは、前記の感度調整用スペーサ８の厚み’ｉ
ｏ、４ｍとすることで０．４閣とした。このような構成
にした本発明の範囲内にある本実施例のペンについて、
筆記性などを調らべたところ、筆記時のペンの上下動の
ストロークを感じることなく、ペンの入力盤面罠への接
触圧を二段階に検出でき、筆記性に優れたものであった
。

なお本発明の範囲内にあるペンにおいて、スイッチ作動
時におけるペンの上下動のストロークを０．４　＋ａ以
下にすれば、筆記時に上記のペンのストロークを感じな
い理由は、入力操作にともなうペン軸からの押圧力によ
り、スイッチの作動荷重を決めているゴム弾性体を圧縮
、たわませることによるペン軸のストロークであるため
で、むしろメカ盤面に対するペンのタッチにソフトさが
出て、筆記性を高めていることを多数の実験によシ確か
めている。しかし、上記のようにゴム弾性体を用いてい
てもペンの上下動のストロークを０．４　ｍより大きく
すると、ペンのストロークを感じるようになる。上記の
理由でペンスイッチの作動荷重を決める物にゴム弾性体
を用いることで、バネを用いた場合より、筆記性が大き
く向上される。

また、比較的に軽い筆圧で文字や図形を描いてこの座標
を入力するのに用いる第１段目スイッチにおいては、ラ
バースイッチを用いると、感圧性導電ゴムを用いた場合
よシ、スイッチの開閉の耐久性で１０倍以上の寿命を示
し、チャタリングの発生率は１／１ｏ以下で優れたもの
である＠実際にペンを用いて文字や図形を描く時の筆圧
を調らべると、その筆圧は１１０Ｐ〜２８０ノの範囲内
にあった。また比較的に弱い筆圧で第１段目スイッチを
作動させて移動させたカーソルの固定を、比較的強い抑
圧で第２段目スイッチを作動させて行なうが、この時の
第１段目スイッチの作動荷重の重さが操作する者にとっ
て許せる最高荷重を調査したところ、６００ｙが限度で
あることが分った。この第２段目スイッチの作動荷重が
ｅｏｏｐ以上になると、肉体的な負担が大きくなり、手
や腕などの疲れがでて好ましくない。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば作動する
荷重の異なる二個のスイッチをペン軸に４動させて、こ
のスイッチにペン軸から筆圧を印加するように構成し、
かつ上記の二個のスイッチは、その内の一個がスイッチ
がオンする作動荷重が２０Ｆ〜１００ｙの範囲内にあり
かつペンに生ずる上下動のストロークが０５４ｇ以下で
ある第１段目スイッチとし、他の一個のスイッチは作動
荷重が上記第１段目スイッチよｆ）９０９以上重くかつ
ｅｏｏｙ以下であシさらにペンに生ずるストロークが上
記第１段目スイッチの場合と同等もしくはそれ以下にあ
る第２段目スイッチに構成することによシ、通常の筆圧
で描いた手書き文字や図形の入力あるいはカーソルの移
動を第１段目スイッチをオンさせることで行なえ、また
肉体的に負担にならない程度の強い筆圧でカーソルの固
定を第２段目スイッチをオンさせて行なうことができる
ものである。またカーソルの移動操作時に、第２段目ス
イッチがオンして誤入力することもないものである。さ
らに文字などを描いている時に、ペンの上下動による書
きづらさもないものである。

以上のように本発Ｆ！Ａは操作性よく、ペンの入力盤面
への接触圧を、確実に二段階検出が実現できる多機能の
入力装置用ペンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における接触検出部の断面図
、第２図は第１図の主要部の組立構成を示す分解断面図
である。 １・・・・・・ピックアップコイル、２・・・・・・ペ
ン軸、３・・・・・・ラバースイッチ、４・・・・・・
感圧性導電ゴム、５゜６・・・・・・対向電極板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (4)

【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ッチ作動荷重の異なる二個のスイッ
   チとを備え、入力操作にともなってペン軸に与えられる
   押圧力を二個のスイッチに与えることにより、ペン先の
   入力盤面に対する接触および接触圧の変化を二段階で検
   出するように構成し、前記の二個のスイッチの一個は弱
   い筆圧で作動するスイッチ（以下第１段目スイッチとす
   る）とし、この第１段目スイッチは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の押圧力を２０
   ｇ〜１００ｇの範囲内とし、かつこの第１段目スイッチ
   の作動にともなって生ずるペンの上下動のストロークを
   ０．４ｍｍ以下になるように構成し、前記の二個のスイ
   ッチの他の一個は強い筆圧で作動するスイッチ（以下第
   ２段目スイッチとする）とし、この第２段目スイッチの
   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
   ン軸に与えられる押圧力が、第１段目スイッチのこれと
   同様な押圧力より９０ｇ以上大きく、かつ６００ｇ以下
   の範囲内にあるように構成すると共に、この第２段目ス
   イッチの作動にともなって生ずるペンの上下動のストロ
   ークを、第１段目スイッチの作動にともなって生ずるペ
   ンの上下動のストロークと同等かもしくはこれ以下にな
   るように構成したことを特徴とする入力装置用ペン。
2. （２）第２段目スイッチにおいて、このスイッチの作動
   荷重を決める構成物に、ゴム弾性体を用いていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の入力装置用ペン
   。
3. （３）二個のスイッチが、この二個のスイッチの作動荷
   重を決める構成物に、ゴム弾性体を用いていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の入力装置用ペン。
4. （４）第１段目スイッチが、ゴム弾性体で成る屈曲部と
   脚部とで空間部を構成し、この空間部の内頂部に電気的
   導電材料で成る接点を設けたラバースイッチと、対向電
   極を有する電極板とで構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の入力装置用ペン。