JPS6146514A - 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２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。ノしかし
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
マイクロスイン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
文字を入力する際に、文字や図形を描く場合やカーソル
の移動は弱い筆圧で行ない（第１段目スイッチをオンさ
せる）、カーソルの固定を強い筆圧で行なう（第２段目
スイッチをオンさせる）などの用途が考えられる。

このような使い方において、第１段目スイッチの作動に
よシペン上下動のストロークが大きいペンを用いて文字
や図形を書くと、前記したようにペン軸の上下動を感じ
て書きにくいとか入力に跡切れが起こったシして筆記性
に問題が生ずる。また第２段目スイッチをオンさせてカ
ーソルを固定する操作を行なう時は、ペンを入力盤面上
に軽く接触させながらペンを移動させてカーソルの移動
を行ない所望の座標上でペンを入力盤面に強く押しつけ
第２段目スイッチをオンさせてカーソルの固定を行なう
ことになる。この操作を行なう時は、第２段目スイッチ
の作動によるペンの上下動のストロークを操作者に感じ
させて、カーソルの固定入力を確実に行なったという安
心感を操作者に与えることが望まれる。また上記の軽い
筆圧によるカーソル移動操作で第２段目スイッチが作動
することは望ましくない。さらに第１段目スイッチを作
動させて手書きの文字や図形を入力している時に、スイ
ッチの作動によるペン上下動のストロークを感じさせる
第２段目スイッチにおいては、この文字や図形を描く程
度の通常の筆圧でこの第２段目スイッチが作動するのは
、筆記性の面から好ましくない。このような操作性を満
たして多段階に筆圧を検出する入力装置用ペンは、従来
ではないものである。

発明の目的 本発明の目的は、上記のように第１段目スイッチをオン
させて文字や図形を描いて入力する時にはわずられしい
ペンの上下動による書きづらさを感じさせず、第２段目
スイッチをオンさせてカーソルの固定入力する時にはペ
ンの上下動を感知させて確実に入力操作を行なったとい
う安心感を与える操作性の優れた、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
ことを目的とする。

発明の構成 本発明の入力装置用ペンは、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、入力操作によってペン軸
に与えられた押圧力を二個のスイッ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の変化を二段階で
検出するように構成し、前記二個のスイッチの内の一個
のスイッチは弱い筆圧で作動する第１段目スイッチとし
、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２゜Ｐ〜１ｏ
ｏＰの範囲内とし、かつこの第１段目スイッチの作動荷
重を決める構成物にゴム弾性体を用い、上記第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０．４朋以下になるようにして筆記時のペンの上
下動を感じさせない構成にし、また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第２段目スイッチと
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の押圧力が３００Ｐ〜
６００Ｆの範囲内にあシ、さらにこの第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
０．４ＭＴＲになるようにしてこの時の操作によるペン
の上下動を感じさせるように構成したものであシ、文字
や図形を描いて入力する時にはペン軸やペンケースなと
のぺ／の上下動を感じさせずに、またカーソルの固定や
メニューの入力操作時にはペンの上下動を感じさせて入
力操作者に入力したことの安心感を与え、カーソルの移
動時に誤入力してカーソルの固定がされなくて、しかも
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段目スイッチの作動する押圧力を
２０ｇ〜１００ノの範囲内に制限している理由は、２０
ｙ以下にするとペンに振動を与えるだけでスイッチが作
動し誤入力の原因となるからである。また１００１以上
にすると、通常の筆記具と同じ感覚で筆記した場合に、
スイッチの作動に不安定性が出て、筆記の跡切れが起り
易くなシ誤入力しやすくなるからである。また第１段目
スイッチの作動時のペンの上下動を０．４ＭＩＲ以下に
なるように制限している理由は、スイッチの作動る本発
明のペンにおいてもそのストロークが０．４闘以上にな
ると、ペンの上下動によるストロークを感じるようにな
るからである。

また第２段目スイッチの作動する押圧力を３００Ｐ〜６
００ノに制限している理由は、３００ｙ以下であれば文
字や図形を描く通常の筆圧やカーソルの移動時に第２段
目スイッチの作動が発生し、ペンの上下動による書きづ
らさや誤入力が起こり易くなるからである。またｅｏｏ
ｙ以上になると、カーソルの固定入力を行なう時に、ペ
ンを入力盤面に強く押しつける必要がでて、肉体的な負
担のために手が疲れ易くなるためである。さらに第２段
目スイッチの作動にともなうペンの上下動のストローク
を０．４ｆ１以上になるように制限している理由は、こ
のストロークが０．４鰭以下ではペンの上下動のクリッ
ク感がなくなるからである。

なお上記の第２段目スイッチの作動にともなうペンの上
下動のストロークの上限は、操作性の点から３Ｍ以下に
する方が好ましいといえる〇実施例の説明 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断
面図である０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ンクアップコイル、２はペ
ン軸、３は第１段目スイッチ用の感圧性導電ゴム、４は
第１段目スイッチ用の対向電極を有する電極板、６は第
２段目スイッチ用の接点、６は第２段目スイッチ用の対
向電極を有する電極板、７は第２段目スイッチの作動荷
重を決めるためのバネ、８は第１段目スイッチ用の電極
板４に取シ付けられたリード線、９は第２段目スイッチ
用の電極板６に取シ付けられたリード線、１ｏはペン軸
２を通じて感圧性導電ゴム３を電極板４に軽く圧接する
ための与圧バネ、１２はピックアップコイル１と二個の
スイッチ部とからの信号をペン外部へ取シ出すケーブル
、１１はピックアップコイル１やリード線８，９とケー
ブル１２とを中継して接続するだめのプリント基板、１
３はペン軸２と与圧バネ１０とを収納するべ／軸ホルダ
ー、１４は第１段目スイッチ用の感圧性導電ゴム３と電
極板４ならびに第２段目スイッチ用の接点６とを保持す
るためのスイッチハウジング、１６は第２段目スイッチ
用の電極板６とプリント基板１１とを保持するだめの基
板ノ・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と第１段
目スイッチ用の感圧性導電ゴムを保持する程度の軽い圧
接力を加えるようにしてあシ、実質的に第１段目スイッ
チの動作には影響がないようにしである。またペン軸ホ
ルダー１３とスイッチハウジング１４はネジによシ一体
化されたものと、基板ハウジング１６はケース１６と接
着によシ一体化されたものとはしゅう動するようになっ
ている。第２段目スイッチ用の接点５と電極板６との距
離が、第２段目スイッチの作動によるペンの上下動のス
トロークを主に決めることになる。

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、その押圧力は第１段目スイッチ用の感圧性
導電ゴム３に加わシ、感圧性導電ゴム３は導電性を有す
るようになって電極板４の対向電極間に導通がおこり、
第１段目スイッチはオンすることになる。さらにペン軸
２がらの押圧力を増していくと、この押圧力がバネ７の
力に打ち勝つようになり、その結果、ペン軸ホルダー１
３とスイッチハウジング１４との一体化されたものと、
基板ハウジング１５とケース１６との一体化されたもの
との間にしゅう動が起り、接点６に電極板６とが圧接さ
れ、この電極板６０対向電極間に導通が起り、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段目スイッチが
オンするので、ペン軸の入力盤面への接触圧、す々わち
筆記筆圧を二段階で検出する。

なお、上記実施例においては、第１段目スイッチの作動
する荷重はペン軸２の感圧性導電ゴムを圧接する頭部の
先端にアールを設けて、このアールの程度を選定するこ
とで２０１に調節している。

この第１段目スイッチの作動によるペンの上下動のスト
ロークは０．１ＭＮとなっている。また第２段目スイッ
チの作動荷重はバネ７を選定することにより３００ｙに
調節されている。さらに、この第１段目２イツテチが作
動するペンの上下動のストロークは、接点６と電極６と
の距離を０．６朋に設定することで、ストロークを０　
、５　ｆｆｆｆに調節されているＯ 以上のように構成された本発明の実施例によるペンでは
、手書きで文字や図形を入力している時にはペンの上下
動による書きづらさがおこらなく、−４カーソルを固定
する操作においてはペンの上下動を感じることによシそ
の入力操作を行なえたことを感知できるなど筆記性や操
作性に優れ、入力盤面への接触圧を二段階に検出できる
ものであった。

実施例２ 第２図は本発明の範囲内における実施例２における第１
段目２イツテ部の組立構成とそれぞれの構造を示す断面
図であシ、１７のペン軸、１８のスイッチ部品、電極板
４で構成されており、ペン軸１７は実施例１の第１図で
示したペン軸２の頭部をフラットにしたものである。ス
イッチ部品１８は、１８ａの絶縁性ゴム弾性体で成るゴ
ム部、１８ｂの導電性ゴム部、１８ｃのポリエチレンフ
ィルムで成シ導電性ゴム板１８ｂよシ肉厚のスペーサ部
とから構成されている。そして、本実施例２においては
、ペン軸１７が実施例１の第１図のペン軸２に相当し、
スイッチ部品１８は同様に実施例１の感圧性導電ゴム３
に相当する機能を持ったものである。

このように構成された第１段目スイッチは、ペン軸１７
からの押圧力により、スイッチ部品１８のゴム部１８ａ
が変形し、ゴム部１８ａの内項部が導電性ゴム部１ｓｂ
を圧接する。この結果、導電性ゴム部１８ｂが対向電極
で成る電極板４に押しつけられて、電極板４０対向電極
間に導通が起りスイッチとしてオンすることになる。こ
の第１することで決められ、本実施例では１００７に調
節されている。またこの第１段目スイッチの作動による
ペンの上下動のストロークは、ゴム部１８ａの内項部と
導電性ゴム部１ｓｂまでの距離と導電性ゴム部１ｓｂか
ら電極板４までの距離とでほとんど決定され、本実施例
ではこの距離を０　、４　ｆｆ１ｆｆとすることで、第
１段目スイッチの作動によるペン上下動のストロークは
０．４順に調節されている。

本実施例２の他の構成は前記の実施例と同様な構成にし
ているが、但し、第２段目スイッチ部のバネ７を選択す
ることで第２段目スイッチの作動荷重をｅｏｏｙに調整
され、１だ第２段目スイッチの作動によるペン上下動は
接点６と電極板６との距離を３闘にすることで、このペ
ン上下動のストロークをほぼ３闘に調節されている。以
上のように構成され本発明の範囲内のペンでは、通常の
筆記具と同様な筆圧で文字や図形を筆記して入力する場
合（第１段目スイッチをオンさせる）にはペンの上下動
による書きづらさがなく、また強い筆圧で第２段目スイ
ッチをオンさせてカーソルの固定入力を行なう場合には
ペンの上下動を感じさせることによって、カーンル固定
入力操作をしたことを操作者に感知せしめることができ
るなど筆記性と操作性に優れ、ペンの入力盤面への接触
圧を二段階に検出できるものであった。

なお本発明の第１段目スイッチにおいて、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、かつこのス
イッチの作動によるペン上下動のストロークを０．４朋
以下になるように構成したペンで、筆記時にペンの上下
動のストロークによる書きづらさが起らない理由は、こ
の時のストロークがペン軸からの押圧力によシスイッチ
の作動荷重を決めているゴム弾性体を圧縮変形させての
ストロークであるために、ペンが静かに沈む感じになる
ためで、結果的にはこの時のストロークはむし７ろペン
の入力盤面に対するタッチにソフトさが出て、さらに筆
記性を高めていることを多数の実験によシ確認している
。しかし上記のようにゴム弾性体を用いても、ペンの上
下動のストロークを’３．４ｇｇより大きくしていくと
、筆記時にペンの上目スイッチに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、筆記性を大きく
向上させている。

実際にペンを用いて文字や図形を筆記する時の筆圧を詳
しく調べると、その筆圧の範囲は１１Ｑｇ〜２８０ｙに
あった。従って通常の筆圧で手書きして文字や図形を入
力するのに用いる第１段目スイッチは、その作動荷重を
１００ｆ以下にすれば筆記途中のスイッチ切れは起らな
い。この事は、スイッチの作動荷重の設定値とスイッチ
切れとの関係をディジタルオンシロスコープで調らべて
も確認している。また第２段目スイッチの作動荷重の設
定値と実用性についても、実際にペンで調べたところ、
作動荷重を３ｏＯｙ以上にすれば通常の筆圧で文字や図
形を描いてもほとんどスイッチが作動しないこと、また
６００ｙ以下にすればペン操作時の肉体的な負担がない
ことを確認した。

この理由から第２段目スイッチの作動荷重を３００ｇ〜
６００Ｆの範囲内にあるようにしている。

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荷重
の異なる二個のスイッチをペン軸に連動させて、このス
イッチにペン軸を通じて筆圧による押圧力を印加するよ
うに構成し、かつ上記の二個のスイッチは、その内の一
個がスイッチオンする作動荷重を決める構成物にゴム弾
性体を用いてその作動荷重を２０ｇ〜１００ｙの範囲内
にあシかつペンに生ずる上下動のストロークが０．４１
１Ｍ以下にある第１段目スイッチとし、他の一個のスイ
ッチは作動荷重が３０ＯＰ〜６００ｙの範囲内にあって
かつペンに生ずる上下動のストロークをＱ、４ｆｆ以上
にしてペンの上下動を感知させるように構成することに
よシ、筆記性や操作性よくペンの入力盤面への接触圧を
二段階で検出できるものであり、通常の筆圧で文字や固
形の筆記時にはペンの上下動による香きづらさがなくこ
れらを入力でき、またカーソルの固定入力の場合には入
力操以上のように本発明は筆記性や操作性よく、ペンの
入力盤面への接触圧を、二段階に検出できる多機能の入
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入力装置用ペンの断
面図、第２図は本発明の他の一実施例における第１段目
スイッチ部の組立構成を示す分解断面図である。 １・・・・・・ピックアソグコイル、２．１７・・・・
・・ペン軸、３・・・・・感圧性導電ゴム、６・・・・
・・接点、４・・・・電極板、１８・・・・・・スイッ
チ部品。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名！Ｉ
！１図 第　２　胸

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
   い筆圧で作動する第１段目スイッチとし、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が２０ｇ〜１００ｇの範囲内に
   ありかつこの第１段目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、上記第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０．４ｍ
   ｍ以下にしてこのストロークを筆記時に感じさせない構
   成にし、また前記の二個のスイッチの他の一個は強い筆
   圧で作動する第２段目スイッチとし、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
   要なペン軸の押圧力が３００ｇ〜６００ｇの範囲内にあ
   り、さらにこの第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０．４ｍｍ以上にして
   このストローク即ちペンのへこみを操作時に感じさせる
   ように構成したことを特徴とする入力装置用ペン。