JPS6146513A - 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。しかしそ
の反面、人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、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
スイッチを作動させて行ない、またカーソルの固定でメ
ニュー人力を強い筆圧で第２段スイッチを作動させて行
においては、第１段スイッ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、まだ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段スイッチが、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
ル移動を行なって（第１段目スイッチをオンさせて）、
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段スイッ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段スイッチの作動する荷重が軽いと、カ
ーソル移動時に第２段スイッ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シ易くなる。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段スイッチの作動によるペン上下動のストロ
ークを、人力操作者に感じさせて、入力操作を確実に行
なったという安心感を操作者に与えることが望まれる。

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
られ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前記の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２０ｔ〜１０ｏｔの範囲内にある第１段スイン
チとし、この第１段スイッ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
た空間部の内項面に電気導電体で成る接点を設置して成
るラバースイッチとで構　　　　　　′成され、かつこ
のラバースイッチの接点と前記電極板との距離を０．１
閣〜０　、４　＋ｍｎの範囲内にあるように構成し、ま
た前記の二個のスイッチの他の一個がペン軸の人力盤面
に対する接触するのに必要なペン軸からの押圧力が３０
０９〜６０ｏ１の範囲内にある第２段スイッチとし、こ
の第２段スイッチの作動にともなうペン上下動のストロ
ークが０．４叫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っ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段スイッチの作動するのに必要な
押圧力を２０．９〜１ｏｏｇの範囲内に制限している理
由は、２０．９以下にするとペンに振動を与えるだけで
スイッチが作動する誤動作の原因となるからであり、ま
た１　００９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ッ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段目スイッチ部におけるラバースイッチの接点と
電極板との距離を０．１Ｗ１〜０．４ｍの範囲内に制限
している理由は、０．１ｔｒａｎ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ッチ
動作が不安定になるからであり、また０、４閣以上にす
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段スイッチの作動するのに必要な押圧
力を３００，９〜ｅ　ｏｏｇに制限している理由は、３
ｏｏ７以下では通常の筆圧て筆記して文字や図形を描い
ている際に第２段目スイッチが作動し、この第２段スイ
ッ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ｅｏｏｇ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段スイッチの作動にとも
なうペン上下動のストロークを０．４ｒａｎ以上にして
いる理由は、０．４ｔｒｒｍ以下になるとこのストロー
クによるペン上下動のクリック感がなくなるからである
。

なお上記した第２段スイッ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３叫以下に
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だめのピックアップコイル、２はペ
ン軸、３は第１段スイッチ用のラバースイッチ、４は第
１段スイッチ用の対向電極を有する電極板、６は第２段
スイッチ用の導電性ゴムから成る接点、６は第２段スイ
ッチ用の対向電極を有する電極板、７は第２段スイッチ
の作動荷重を決めるためのバネ、８は第１段スイッチ用
の電極板４に取り付けられたリード線、９は第２段スイ
ッチ用の電極板らに取り付けられたリード線、１０はペ
ン軸２とラバースイッチ３とを電極板４に軽く圧接する
ための与圧バネ、１２はピックアップコイル１と二個の
スイッチとからの信号をペン外部へ取り出すケーブル、
１１はピックアップコイル１や二個のスイッチのリード
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゜とを収納
するペン軸ホルダー、１４は第１段スイッチ用のラバー
スイッチ３と電極板４ならびに第２段スイッチ用の接点
６を保持収納するためのス′・イッチハウジング、１６
は第２段スイッチ用の電極板６ならびにプリント基板１
１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
スイッチ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段スイッチの動作には影響が
ないようにしている。壕だペン軸ホルダー１３とスイッ
チノ・ウジング１４とはネジで連結し一体化されている
。基板ノ・ウジング１６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内でしゅう動できるようになっており
、ペン軸ホルダー１３とスイッチノ・ウジング１４との
一体化物と、基板ハウジング１６とケース１６との一体
化物とはその接触面においてしゅ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、ラバースイッチ
３と電極板４とから成る第１段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。第２図にお
いて、ラバースイッチ３は３ａの絶縁性シリコーンゴム
から成る屈曲部と、３ｂ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山頂部に３０の導電性ゴ
ムから成る接点で構成されている。この第１段目スイッ
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
スルホールメッキされたスルホール部とから成っており
、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ＩＪ　＋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
よりラバースイッチ３の屈曲部３ａが屈曲し、ラバース
イッチ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ｉ）第１段スイッチが
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段スイッ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とスイッチハウジング１
４との一体化物と、基板ハウジング１６とケース１６の
一体化物との間にしゅう動が起って接点６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段スイッチがオンする。なお第２段スイ
ッチ用の上記電極板６は、第１段スイッチ用の電極板４
と同様に構成されている。また第１段スイッチの作動に
よるペン上下動のストロークは、ラバースイッチ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段スイッチの作動によるペン上下動のスト
ロークは接点６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段スイッチが作動し、強い筆圧によって第２段
スイッチが作動するので、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段スイッチと
第２段スイッチの作動荷重やペンにおこる上下動のスト
ロークを、前記した方法によっ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に汗す実施例か
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
動によるクリッ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、聴覚や視覚にうったえる手段があ
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、手の皮膚感覚にうったえるもので
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。

次にスイッチの作動する荷重やスイッチ作重によるペン
上下動のス）ａ−りを本発明の範囲外にあシ、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６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って
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
スイッチ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３ｂを置き換えても本発明の効果を得るもの
である。

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
なる二個のスイッチをペン軸に連動し、この二個のスイ
ッチにペン軸を通じて筆記筆圧による押圧力を印加する
ように構成し、前記の二個のスイッ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ッチへ
の押圧力が２０９〜１００ｇの範囲内にある第１段スイ
ッチとし、この第１段スイッチを電極板とラバースイッ
チとで構成し、このラバースイッチの接点と電極との距
離を０．１ｍ〜０．４Ｎｎの範囲内にあるように構成し
、また前記二個のスイッ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ッチへの押圧力
が３ｏｏｇ〜ｅｏｏｇの範囲内にある第２段スイッチと
し、この第２段スイッチの作動にともなうペン上下動の
ストロークが０．４９ｎ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、わずられしいペ
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
０またカーソルの移動操作時には第２段スイッチが作動
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１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
すぐれておシ、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段スイッチ部の組立構成を
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、４．６・・・・
・・電極板、５・・・・・・接点、１３・・・・・・ペ
ン軸ホルダー、１４・・・・・・スイッチハウジング、
１５・・・・・・基板ハウジング、１６・・・・・・ケ
ース。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１多筒　
１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   を前記の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段スイッチとし、この第
   １段スイッ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ッ
   チとで構成され、かつこのラバースイッチの接点と前記
   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、前記二個のスイッチの他の一個
   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段スイッチとし、この第２段スイッチの作動にと
   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。