(57)【要約】  【課題】  ペン本体の分解なしでペン芯を交換可能とし、かつ取り入れられたペン芯を保持するペン芯の保持機構において、永久ひずみによるペン芯保持力の低下を抑制する。  【解決手段】  ペン型入力装置の内部に設けられ、一方から挿入されるペン芯を保持する保持部材１３０であって、一方から挿入されるペン芯を受け入れる開口部１３１ａを有する開口部側(一端)１３１と、センサ素子に当接する加圧部１３２ａを有する加圧部側(他端)１３２と、開口部側(一端)１３１と加圧部側(他端)１３２との間に位置してペン芯を保持するペン芯保持部を内部に有する弾性機構部１３３とを有し、このペン芯保持部は、開口部側(一端)１３１と加圧部側(他端)１３２との両端にて支持されたバネ機構によりペン芯を保持する。  【選択図】  図８
2006301980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に取り付けられるペン芯と、
前記ペン芯から得られるユーザの筆圧を検出するセンサ素子と、
前記ペン芯を保持するとともに前記センサ素子を加圧する保持部材とを含み、
前記保持部材は、前記ペン芯を受け入れる開口部と、前記センサ素子に向けて設けられる加圧部と、当該開口部と当該加圧部との間に設けられ当該ペン芯を保持するペン芯保持部とを有することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項２】
前記保持部材の前記ペン芯保持部は、当該保持部材の前記開口部と前記加圧部との両端で保持されるバネ機構を形成することを特徴とする請求項１記載のペン型入力装置。
【請求項３】
前記保持部材は樹脂により形成され、当該保持部材の前記ペン芯保持部は、前記開口部と前記加圧部との間に設けられるスリットを利用した樹脂の弾性変形を用いて、前記ペン芯を保持することを特徴とする請求項１記載のペン型入力装置。
【請求項４】
前記センサ素子は弾性部材として感圧導電性エラストマーを含み、
前記保持部材の前記加圧部は、ユーザによる筆圧により前記感圧導電性エラストマーを加圧することを特徴とする請求項１記載のペン型入力装置。
【請求項５】
前記センサ素子の前記弾性部材は前記感圧導電性エラストマーと当該感圧導電性エラストマーを保護する保護部材とを積層して構成され、
前記保持部材の前記加圧部は、前記保護部材に当接して前記感圧導電性エラストマーを加圧することを特徴とする請求項４記載のペン型入力装置。
【請求項６】
前記センサ素子は、渦巻き形状の電極パターンを有し、
前記保持部材の前記加圧部は、前記電極パターンの形状に合わせて大きさが決定されるとともに、球面の一部を形成する加圧面が設けられることを特徴とする請求項１記載のペン型入力装置。
【請求項７】
本体と、
前記本体の先端方向から装着されるペン芯と、
前記本体内に設けられ、装着された前記ペン芯を保持する保持部材とを含み、
前記保持部材は、装着される前記ペン芯の受け入れ口側に位置する一端と、受け入れられる当該ペン芯の突き当て側に位置する他端と、当該一端と当該他端との間に位置して当該ペン芯を保持するペン芯保持部とを有し、当該ペン芯保持部は、当該一端と当該他端との両端にて支持されたバネ機構により当該ペン芯を保持することを特徴とするペン。
【請求項８】
前記保持部材の前記ペン芯保持部は前記ペン芯の外径に沿った形状を有し、当該保持部材は、当該ペン芯が当該ペン芯保持部に圧入されることで当該ペン芯保持部により当該ペン芯を保持することを特徴とする請求項７記載のペン。
【請求項９】
前記保持部材は樹脂により形成され、当該保持部材の前記ペン芯保持部は、樹脂の変形により前記ペン芯を保持することを特徴とする請求項７記載のペン。
【請求項１０】
前記保持部材は、前記ペン芯からのインク吐出のための通気孔が前記他端側に設けられていることを特徴とする請求項７記載のペン。
【請求項１１】
ペンの内部に設けられ、一方から挿入されるペン芯を保持する保持部材であって、
一方から挿入される前記ペン芯を受け入れる開口部と、
挿入された前記ペン芯を突き当てる突き当て部と、
前記開口部の側に位置する一端と前記突き当て部の側に位置する他端との間に位置して当該ペン芯を保持するペン芯保持部とを有し、
前記ペン芯保持部は、前記一端と前記他端との両端にて支持されたバネ機構により前記ペン芯を保持することを可能とする保持部材。
【請求項１２】
樹脂により形成されるとともに、前記ペン芯保持部は、前記開口部と前記加圧部との間に設けられるスリットを利用した樹脂の弾性変形を用いて、前記ペン芯を保持することを可能とすることを特徴とする請求項１１記載の保持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコンピュータ装置との通信を行うペン型入力装置やペンに関し、より詳しくは、ペン芯の保持機構に改良を加えたペン型入力装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばコンピュータ装置に対する情報入力装置として、ペン型入力装置が注目されている。このペン型入力装置では、本来のペンが有する印字機能に加え、ペンで印字された内容をデジタル式に記録する電子デバイスを備えたものが知られている(例えば、特許文献１参照。)。従来のペン型入力装置では、紙面に設けられている位置情報を光センサによって読み出すとともに、使用された時間、ペンの傾き、ペンのシリアル情報などの各種情報が取得される。更に、この特許文献１には、ユーザによる紙面への記入動作によりペン先が紙面に押し付けられている状態を検出する筆圧センサが設けられたペン型入力装置が開示されている。
【０００３】
このような筆圧センサが設けられたペン型入力装置などでは、例えばボールペンのインクを含ませたペン芯を保持する保持機構が設けられる場合がある。そして、このペン芯は交換可能であることが一般的であり、この保持機構としても、簡易にペン芯の挿脱着を可能とし、また、装着されたペン芯を安定して保持することが要求される。交換可能なボールペン芯の保持機構として、従来の技術では、例えばエラストマーの筒形状部品で構成し、ペン芯を圧入した後、摩擦抵抗を利用して保持するものが存在する。また、樹脂の筒形状部品にペン芯を圧入し、保持するものも存在する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０８１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ペン本体の分解をせずにペン芯を交換しようとすると、従来の保持機構では、時間の経過や温度環境の変化などにより永久ひずみが発生し、保持力が低下する現象が生じていた。また、時間の経過とともにペン芯外径も変化することで、保持機構による保持力が落ち、ペン芯が抜けやすくなるという問題が発生していた。更に、ペン芯の後端部にはインクを出すための通気が必要であり、保持部品にも通気孔が必要となる。このような通気孔を設けた状態にて、変形の発生しにくい保持機構が望まれている。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ペン本体の分解なしでペン芯を交換可能とし、かつ取り入れられたペン芯を保持するペン芯の保持機構において、永久ひずみによるペン芯保持力の低下を抑制することにある。
また他の目的は、ボールペンのペン芯を良好に保持した状態にて、ペン芯の後端部への通気孔を確保することにある。
更に他の目的は、ペン型入力装置における筆圧を検知するセンサ素子とともに用いられた場合には、筆圧検知に際してそのセンサ素子に対する良好な筆圧検出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明が適用されるペン型入力装置は、本体と、この本体に取り付けられるペン芯と、このペン芯から得られるユーザの筆圧を検出するセンサ素子と、ペン芯を保持するとともにセンサ素子を加圧する保持部材とを含み、この保持部材は、ペン芯を受け入れる開口部と、センサ素子に向けて設けられる加圧部と、開口部と加圧部との間に設けられペン芯を保持するペン芯保持部とを有することを特徴としている。
【０００８】
ここで、この保持部材のペン芯保持部は、保持部材の開口部と加圧部との両端で保持されるバネ機構を形成することを特徴としている。
また、この保持部材は樹脂により形成され、この保持部材のペン芯保持部は、開口部と加圧部との間に設けられるスリットを利用した樹脂の弾性変形を用いて、ペン芯を保持することを特徴としている。これらの保持部材によれば、樹脂の弾性部分を両端支持することで、この弾性部分の変形を軽減することが可能となる。
【０００９】
また、センサ素子は、弾性部材からなる感圧導電性エラストマーを含み、この保持部材の加圧部は、ユーザによる筆圧により感圧導電性エラストマーを加圧することを特徴とすることができる。
更に、このセンサ素子の弾性部材は感圧導電性エラストマーとこの感圧導電性エラストマーを保護する保護部材とを積層して構成され、この保持部材の加圧部は、保護部材に当接して感圧導電性エラストマーを加圧することを特徴としている。
また更に、センサ素子は、渦巻き形状の電極パターンを有し、保持部材の加圧部は、この電極パターンの形状に合わせて大きさが決定されるとともに、球面の一部を形成する加圧面が設けられることを特徴とすれば、センサ素子による良好な筆圧検知が可能となる点で好ましい。
【００１０】
一方、本発明が適用されるペンは、本体と、この本体の先端方向から装着されるペン芯と、本体内に設けられ、装着されたペン芯を保持する保持部材とを含み、この保持部材は、装着されるペン芯の受け入れ口側に位置する一端と、受け入れられるペン芯の突き当て側に位置する他端と、この一端と他端との間に位置してペン芯を保持するペン芯保持部とを有し、このペン芯保持部は、一端と他端との両端にて支持されたバネ機構によりペン芯を保持することを特徴としている。
【００１１】
ここで、この保持部材のペン芯保持部はペン芯の外径に沿った形状を有し、この保持部材は、ペン芯がペン芯保持部に圧入されることでペン芯保持部によりペン芯を保持することを特徴としている。
また、この保持部材は樹脂により形成され、保持部材のペン芯保持部は、樹脂の変形によりペン芯を保持することを特徴とすることができる。
更に、この保持部材は、ペン芯からのインク吐出のための通気孔が他端側に設けられていることを特徴とすれば、ボールペンのペン芯後端部を通気でき、インクを良好に吐出させることができる点で優れている。
【００１２】
また他の観点から捉えると、本発明は、ペンの内部に設けられ、一方から挿入されるペン芯を保持する保持部材であって、一方から挿入されるペン芯を受け入れる開口部と、挿入されたペン芯を突き当てる突き当て部と、開口部の側に位置する一端と突き当て部の側に位置する他端との間に位置してペン芯を保持するペン芯保持部とを有し、このペン芯保持部は、一端と他端との両端にて支持されたバネ機構によりペン芯を保持することを可能としている。
【００１３】
ここで、この保持部材は、樹脂により形成されるとともに、このペン芯保持部は、開口部と加圧部との間に設けられるスリットを利用した樹脂の弾性変形を用いてペン芯を保持することを可能とすることで、簡易な構成にて、永久ひずみによるペン芯の保持力低下を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ペン本体の分解なしでペン芯を交換可能としかつ取り入れられたペン芯を保持するペン芯の保持機構を備えたペンにおいて、保持機構の永久ひずみによるペン芯保持力低下を大幅に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用されるペン型入力装置の全体構成を示した斜視図である。図１に示すペン型入力装置は、可搬性電子機器の一つであるペン本体１０と、ペン本体１０のペン先保護やスイッチとして機能するキャップ３０とを備えている。
ペン本体１０は、外装ケース１１により全体が覆われている。また、ペン本体１０の後端部には、ストラップ３９を取り付けるためのストラップ用穴１９が設けられている。ペン本体１０は、中間部から両端部に行くに従ってゆるやかに縮径していく外形形状であり、ユーザが握ったときに手になじむように形成されている。そして、ペン本体１０には、インジケータ部２４が設けられている。このインジケータ部２４は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)や液晶パネル等を有し、例えばバッテリ残量などを表示することができる。
【００１６】
このように構成されたペン本体１０は、通常のボールペンと同様な筆記機能に加え、筆記された内容を例えば光学的に読み取って記憶し、必要に応じて外部のコンピュータ装置と通信する電子機能を備えている。
キャップ３０は、ペン本体１０のペン先を覆うためのキャップ本体３１と、キャップ本体３１の縁部３１ａの一部を切り欠いて形成された切欠き部３２と、キャップ本体３１の外面３１ｃに取り付けられ、紙等を挟持するためのクリップ３４とを有する。
ペン本体１０を使用しないときには、図１に示すように、キャップ３０で先端部を覆うことによりペン先を保護し、ペンのインクが乾かないようにしている。そして、ペン本体１０を使用するときには、キャップ３０を外してペン本体１０の後端部に十分挿入して係合させることにより、キャップ３０をペン本体１０で保持して、キャップ３０の喪失を防ぐことができる。
【００１７】
ここで、キャップ３０とペン本体１０との取り付けについては、方向性を持たせている。すなわち、キャップ３０とペン本体１０とがある特定の位置関係でないと、キャップ３０をペン本体１０に係合させることができないように、キャップ３０の内面形状とペン本体１０の先端部および後端部の外面形状とが形成されている。具体的に説明するとキャップ３０がペン本体１０の先端部ないしは後端部に挿入される際には、切欠き部３２がインジケータ部２４側に位置するように構成される。また、キャップ３０は、キャップ本体３１の内面にマグネット(図示せず)を備えている。このマグネットは、ペン本体１０に設けられたスイッチ機構(図示せず)に対応するための部品である。すなわち、キャップ３０をペン本体１０の先端側から外すとスイッチが入って電源が入り、ペン本体１０の先端側をキャップ３０に付けるとスイッチが切れる。このように、キャップ３０の取り付けによってスイッチのオン/オフを可能にすることで、ユーザによる使用感を向上させることができると共に、スイッチの切り忘れによる不要な電力消費を抑えることができる。
【００１８】
図２は、屋内の机上等でペン本体１０を使用する場合の例を示した図である。ここでは、ペン本体１０を机などに載置し、また、充電や通信を可能にするためのクレードル５０が示されている。クレードル５０は、挿入されたペン本体１０を把持する分離部５１と、分離部５１を取り付け可能に構成されるベース５２とを備え、これらにより分離型クレードルを構成している。また、ここでは、この分離部５１のＵＳＢコネクタに接続されるインタフェースとしてのＵＳＢケーブル５３が示されている。この分離部５１やベース５２などで構成されるクレードル５０は、ペン本体１０を載置するための機能と、ペン本体１０への充電や外部端末との通信のための機能とを兼ね備えている。ベース５２は、載置された際に安定性を増大させるために、内部におもり(図示せず)が設けられている。また、充電機能や通信機能は分離部５１に持たせている。ユーザがペン本体１０を外部に持ち出して使用する際、クレードル５０から分離部５１だけを取り外して持ち出すことで、外部で充電や通信等を行なうことが可能となる。この分離部５１にはおもり等の載置のための機能は備えておらず、軽量であり、これを分離して持ち歩くことで、可搬性を高めることができる。
【００１９】
図３は、ペン本体１０の構造を説明するための部分断面図である。ペン本体１０は、図１にて説明したように外装ケース１１により全体が覆われている。そして、ペン本体１０の外装ケース１１は、外装ケース１１の先端に突出するペン先１２ａを有するペン芯１２を取り付け可能に構成されている。このペン芯１２は、ペン先１２ａから吐出するインクを蓄えると共に、外装ケース１１の先端から挿入されることによりペン本体１０に装着される。また、ペン先１２ａを掴んで引き抜くことで、ペン本体１０から取り外すことができる。また、外装ケース１１の内部には、ペン芯１２を介して伝達されたユーザの筆圧を検出する筆圧センサ部１００を備えている。この筆圧センサ部１００は、小型感圧センサであるセンサ素子１１０と、ペン芯１２を保持すると共にセンサ素子１１０を押圧する保持部材(加圧素子)１３０とから構成される。
【００２０】
また、ペン本体１０は、例えばアノト社が提供しているドットパターンを読み込む光学モジュール１５を備えている。更に、ペン本体１０を充電するための電力の供給や、外部のコンピュータとの通信を行うための端子１６を備えている。この端子１６は、図２に示した分離部５１にペン本体１０が挿入された際に分離部５１の端子(図示せず)と接続され通電可能に構成されている。また更に、ペン本体１０には、充電した後に放電することで、ペン本体１０の電力源となる例えばリチウムイオン電池からなる電池１７と、例えば電源をオンしたときに震えるバイブレータ１８とを備えている。また、ペン本体１０の内部には、各種集積回路や電子部品を搭載した基板２０が設けられている。この基板２０上には、光学モジュール１５が取り付けられるとともに、ペン本体１０の全体を制御するプロセッサ２１と、光学モジュール１５により読み取られた情報(筆記された内容、位置情報等)を格納するメモリ２２と、例えばBluetooth(商標)などにより無線通信を行うための無線通信モジュール２３などが備えられている。
【００２１】
図４は、ペン芯１２を保持するフレーム４０の構造を説明するための斜視図である。フレーム４０は、ペン芯１２を支持可能に構成され、かつ基板２０と係合可能に構成された樹脂製の長手部材(絶縁部材)である。そのようなフレーム４０は、ヘッド部４１、溝部４２、および保持部材規制片４３を備えている。
【００２２】
ヘッド部４１は、フレーム４０の一端部に設けられており、ペン本体１０(図３参照)におけるペン先１２ａ側の端部を構成している。そのため、フレーム４０に支持されたペン芯１２のペン先１２ａを外部に露出させるための貫通穴(図示せず)が形成されている。  溝部４２は、ペン芯１２を受け入れてペン芯１２を軸方向に移動可能に支持(保持)するためのもので、ペン芯１２の形状に対応した横断面形状を有し、フレーム４０の長手方向に延びて形成されている。また、溝部４２は、その延長上に、筆圧センサ部１００の保持部材１３０を受け入れ可能に形成されている。この保持部材１３０は、ペン芯１２のペン先１２ａとは反対側の端部(奥側の端部)から、ペン芯１２を着脱可能に挿入(圧入)するための部材である。付言すると、ユーザがペン本体１０を手に持って専用用紙に文字等を書くと、その筆圧がペン芯１２から保持部材１３０に入力される。すなわち、ユーザによりペン芯１２に印加された圧力が保持部材１３０に伝わると、保持部材１３０がセンサ素子１１０を押圧する。センサ素子１１０は、その圧力(筆圧)を検知して、その検知結果をプロセッサ２１に出力している。
【００２３】
図４に示す保持部材規制片４３は、フレーム４０に保持部材１３０が受け入れられているときには、フレーム４０の長手方向に関する保持部材１３０の移動量が所定の範囲内になるように保持部材１３０を規制する。
この保持部材規制片４３は、溝部４２の上を横断するように延在している。そして、溝部４２内で保持部材１３０にペン芯１２が挿入されているときには、保持部材規制片４３は、ペン芯１２および保持部材１３０が溝部４２から脱落しないように作用している。
【００２４】
図５は、本実施の形態が適用される筆圧センサ部１００の構成を示した図である。前述のように筆圧センサ部１００は、大きくセンサ素子１１０と保持部材(加圧素子)１３０とで構成される。そして、センサ素子１１０は、ＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)電極１１１と、このＦＰＣ電極１１１と基板２０(図４参照)上の端子とを連結するＦＰＣリード１１２を備えている。またセンサ素子１１０は、ＦＰＣ電極１１１の電極パターン(後述)と対峙する位置に設けられる感圧導電性エラストマー１２０と、この感圧導電性エラストマー１２０を保護する保護カバー１２１とを備えている。
一方、保持部材１３０は、センサ素子１１０の保護カバー１２１に対して十分硬い硬質絶縁材料が用いられ、その接触面はなめらかな球面となっている(後述)。この保持部材１３０にてセンサ素子１１０を加圧することにより、抵抗値を変化させて高感度に圧力(荷重)が検出されるときの繰返し荷重に対して、耐久性の高い筆圧センサ部１００を実現している。
【００２５】
図６は、筆圧センサ部１００のセンサ素子１１０を構成するＦＰＣ電極１１１の形状を説明するための図である。ＦＰＣ電極１１１は、例えば直径(φ)４ｍｍからなる電極中心に渦巻き形状の電極パターン１１３を形成し、保持部材１３０(図５参照)による加圧時に、電極パターン１１３の中心から均等に感圧導電性エラストマー１２０に電極が接触できる形状とされている。このＦＰＣ電極１１１の電極パターン１１３の電極厚さは、銅電極１２μｍにニッケル・金メッキ３.５μｍを加えたものであり、φ４ｍｍの電極面外周部に２５μｍの厚さを有するＦＰＣカバーレイ１１４が形成されている。このＦＰＣカバーレイ１１４をφ４ｍｍの電極面外周部に配置することで、ＦＰＣ電極１１１と感圧導電性エラストマー１２０との間に一定の間隙を確保することが可能となる。
【００２６】
図７は、筆圧センサ部１００におけるセンサ素子１１０の断面を示した図である。図７に示すように、筆圧センサ部１００のセンサ素子１１０は、ＦＰＣ電極１１１上に、電極パターン１１３と、電極パターン１１３を囲むＦＰＣカバーレイ１１４とが形成されている。このＦＰＣカバーレイ１１４は、第１の接着部１２２にて感圧導電性エラストマー１２０と接着される。このＦＰＣカバーレイ１１４としては、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)や、耐熱性や耐寒性に優れたポリイミドフィルムであるカプトン(商標)などが用いられ、硬度が高く圧縮されにくいものが望ましい。感圧導電性エラストマー１２０としては、例えば厚さ０.５ｍｍのイナバゴム(株)製イナストマー＃８６を用いた。第１の接着部１２２の接着領域は、ＦＰＣ電極１１１上のφ４ｍｍの電極パターン形成領域の外側にあるＦＰＣカバーレイ１１４上である。
【００２７】
また、感圧導電性エラストマー１２０は、第２の接着部１２３にて保護カバー１２１と接着される。保護カバー１２１としては、例えば厚さ０.５ｍｍのウレタンゴム(硬度７０Ｈｓ)が用いられている。また、この第２の接着部１２３による接着領域は、第１の接着部１２２の接着領域と同様にφ４ｍｍの電極パターン形成領域の外側だけである。その結果、感圧導電性エラストマー１２０と保護カバー１２１とは、φ４ｍｍの電極パターン形成領域に対応する領域については接着剤により接着されていない。この領域は保持部材１３０からの圧力が重点的にかかる部分である。この領域を非接着領域とすることで、保持部材１３０を介して例えば斜め方向から筆圧がかかった場合に、横ずれ力などの抵抗の加わる部分は自由となる。そして、この部分を自由にすることで、電極パターン１１３に均等に圧力をかけることが可能となる。
【００２８】
ここで、保護カバー１２１を設けずに保持部材１３０の加圧部(後述)をそのまま感圧導電性エラストマー１２０に当接させた場合には、上記のような繰り返し加重には耐えられず、早い時点で感圧導電性エラストマー１２０に穴があいてしまった。また、保護カバー１２１として硬い材質を選択すると、感圧導電性エラストマー１２０に対する面圧が大きくなってしまい、好ましい感度を得ることが困難となる。そこで、本実施の形態では、厚さ０.５ｍｍのウレタンゴム(硬度７０Ｈｓ)を保護カバー１２１に採用することで、適度な圧力分散により高感度な特性が得られるセンサ素子１１０を実現している。以上のようにして形成されるセンサ素子１１０では、センサ感圧部の素子外形サイズは、厚さ１.５ｍｍ以下となる。そして、０から５００ｇｆのダイナミックレンジをカバーし、抵抗値が無荷重時４０ｋΩ以上、荷重３０ｇｆで１２０ｋΩ以下に変化する抵抗値可変型の感圧センサで、２００ｇｆの繰返し荷重１０００万回以上でも、これらの性能を維持することのできる高耐久センサを実現している。
【００２９】
次に、筆圧センサ部１００の保持部材１３０について、図８〜図１０を用いて説明する。
図８は、保持部材１３０の構成を示した斜視図である。また、図９は、図８に示す円筒状の保持部材１３０を縦方向に切断した断面図である。更に、図１０は、図８に示す保持部材１３０を横方向に切断した断面図である。保持部材１３０の材料としては、耐永久ひずみ特性の良い、ポリカーボネードグラスファイバー入りの樹脂などが採用される。
【００３０】
本実施の形態が適用される保持部材１３０は、ペン芯１２(図３参照)を保持する機能とともに、センサ素子１１０(図５参照)の弾性部材(保護カバー１２１および感圧導電性エラストマー１２０)を加圧する機能を有する。保持部材１３０は、ペン芯１２を受け入れる開口部１３１ａを有する開口部側(一端)１３１と、弾性部材側に向けて設けられる加圧部１３２ａを有する加圧部側(他端)１３２と、この開口部側１３１と加圧部側１３２との間に設けられペン芯１２を保持するペン芯保持部１３３ａ(図９、図１０参照)を内壁に備えた弾性機構部１３３とを備えている。この弾性機構部１３３は、複数(本実施の形態では２つ)のスリット１３６と、開口部側１３１および加圧部側１３２とによって両端が保持されるバネ機構を形成している。ペン芯保持部１３３ａの長手方向の両側にスリット１３６が設けられることで、ペン芯１２が圧入保持された状態で、保持部材１３０の弾性機構部１３３に適正な弾性変形を生じさせることが可能である。また、加圧部側１３２の端面である加圧部１３２ａは、前述のような半径(Ｒ)１０ｍｍの滑らかな球面を形成していることで、ペン芯１２の衝撃が局所的に生じることを防止し、ウレタンゴム等で構成される保護カバー１２１に対して保持部材１３０を柔らかく当接させることができる。また、斜め方向からの筆圧が生じた場合であっても、適度な荷重分散によって良好な筆圧の検知が可能となる。
【００３１】
開口部側１３１の内面である開口部１３１ａは、ペン芯１２の径よりも大きくなっており、ペン芯１２の圧入応力が直接加わらない構造としている。内面中間部である弾性機構部１３３のペン芯保持部１３３ａが、他の内径よりも小さく絞られた形状となっており、この部分でペン芯１２を圧入保持する。このペン芯保持部１３３ａの断面形状は、ペン芯１２の外径に沿った形状とされており、ペン芯１２との接触面積が大きくなるように構成されている。これによって、ペン芯保持部１３３ａについて、その弾性力に加えて摩擦力をも向上させ、ペン芯１２の保持力をより高めることが可能となる。また、保持部材１３０の内面の加圧部側１３２には、挿入されたペン芯１２の後端部(ペン先１２ａと反対側)が突き当たる位置に最奥部(突き当て部)１３４(図９参照)が設けられている。更に、保持部材１３０の加圧部側１３２には、通気孔１３８が設けられ、挿入されたペン芯１２の後端部に対して、インクを吐出させるための通気を確保している。また、内面の最奥部１３４には、内径絞りを開放するためと、インクの通気孔１３８を確保するための横穴１３７が設けられており、この部分についてもペン芯１２からの直接の応力が加わらない構造となっている。
【００３２】
ここで、ペン本体１０を分解することなくペン芯１２を交換可能とするためには、ペン芯１２の先端であるペン先１２ａから容易に抜き挿しできるものとすることが必要となる。そのためには、ペン芯１２が保持機構に圧入された際、常時、一定荷重をペン芯１２に加える必要がある。このとき、従来の保持機構では、時間の経過、または温度環境の変化により永久ひずみが発生し、時間の経過、およびペン芯外径の変化により、保持力が落ち、ペン芯が抜けやすくなるという問題が発生していた。
一方、本実施の形態が適用される保持部材１３０は、両端支持のバネ機構を用いることで、ペン芯１２の圧入時のたわみ変形について、そのたわみ変形部の両端が保持されることとなる。これによって、永久ひずみを起こしにくい構造を得ることが可能となる。
【００３３】
以上、詳述したように、本実施の形態では、ペン型入力装置にて、感圧導電性エラストマーを利用した感圧センサであるセンサ素子を採用した。そして、このセンサ素子は、電極パターンの高さとＦＰＣカバーレイの高さとで特定の間隙を確保し、表面保護用のウレタンゴムである保護カバーを感圧導電性エラストマーに対して積層状に配置した。このような構造にて、例えば３０ｇｆからの荷重に反応する高感度かつ繰返し荷重に対して高い耐久性をもつ小型のセンサ構造を実現している。更に、このような構造からなるセンサ素子を使用することで、筆圧検知に必要なペン芯の移動距離(ストローク)を低減させることができる。また更には、ペン先端の衝撃が吸収されるため、ユーザの書き味を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態では、ペン型入力装置に用いられユーザが文字を記すペンにおけるペン芯の保持部材として、取り替え可能なボールペン等のペン芯を保持する機構(ペン芯保持機構)を備えた。そして、このペン芯保持機構が、前述のように両端保持のバネ機構を構成し、かつボールペンインクのための通気孔を有している。これによって、ペン芯の保持力低下を発生しにくくし、即ち、永久ひずみによるペン芯保持力低下を低減させたペン芯の保持機構を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態が適用されるペン型入力装置の全体構成を示した斜視図である。
【図２】屋内の机上等でペン本体を使用する場合の例を示した図である。
【図３】ペン本体の構造を説明するための部分断面図である。
【図４】ペン芯を保持するフレームの構造を説明するための斜視図である。
【図５】本実施の形態が適用される筆圧センサ部の構成を示した図である。
【図６】筆圧センサ部のセンサ素子を構成するＦＰＣ電極の形状を説明するための図である。
【図７】筆圧センサ部のセンサ素子の断面を示した図である。
【図８】保持部材の構成を示した斜視図である。
【図９】図８に示す保持部材を縦方向に切断した断面図である。
【図１０】図８に示す保持部材を横方向に切断した断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…ペン本体、１１…外装ケース、１２…ペン芯、１２ａ…ペン先、１００…筆圧センサ部、１１０…センサ素子、１１１…ＦＰＣ電極、１１３…電極パターン、１２０…感圧導電性エラストマー、１２１…保護カバー、１３０…保持部材(加圧素子)、１３１…開口部側(一端)、１３１ａ…開口部、１３２…加圧部側(他端)、１３２ａ…加圧部、１３３…弾性機構部、１３３ａ…ペン芯保持部、１３４…最奥部(突き当て部)、１３６…スリット、１３７…横穴、１３８…通気孔
【図１】
2006301980.tif 000003
【図２】
2006301980.tif 000004
【図３】
2006301980.tif 000005
【図４】
2006301980.tif 000006
【図５】
2006301980.tif 000007
【図６】
2006301980.tif 000008
【図７】
2006301980.tif 000009
【図８】
2006301980.tif 000010
【図９】
2006301980.tif 000011
【図１０】
2006301980.tif 000012