(57)【要約】  本発明は、ケースとケース内にあるペン本体とを備える電磁ペンを開示し、ケースは前部ケースと後部ケースを備え、ペン本体は、ペン芯、第一鉄心、鉄心収容部とＰＣＢＡ電子回路基板を備え、第一鉄心の外にコイルが巻かれ、第一鉄心が鉄心収容部のペン芯のペン先に近い端部に固定され、鉄心収容部内に第二鉄心が設けられ、ペン芯が第一鉄心の中央を通って第二鉄心を押し進め、ＰＣＢＡ電子回路基板と鉄心収容部との間に弾性構造が設けられ、ＰＣＢＡ電子回路基板に係合溝が設けられ、後部ケースに係合溝と嵌合される端部が設けられる。本発明によれば、前部ケースの鉄心収容部とＰＣＢＡ電子回路基板との間に弾性構造が増設され、弾性構造の弾性的遊びにより、電磁ペン出荷時の実際寸法を標準寸法と等しくして、量産化に有利で、部品が機械的な衝撃や摩耗により破損する確率を下げ、電磁ペンの使用寿命を延ばす。本発明は情報入力機器の分野に広く応用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、ケース内にあるペン本体とを備え、前記ケースは前部ケースと後部ケースとを備え、前記ペン本体は、ペン芯と、第一鉄心と、鉄心収容部と、ＰＣＢＡ電子回路基板とを備え、前記第一鉄心の外にはコイルが巻かれており、前記第一鉄心が前記鉄心収容部の前記ペン芯のペン先に近い端部に固定され、前記鉄心収容部内には第二鉄心が設けられ、前記ペン芯は、前記第一鉄心の中央を通ってさらに前記第二鉄心を押し進めるように設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板と前記鉄心収容部との間には弾性構造が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板には係合溝が設けられ、前記後部ケースには前記係合溝と互いに嵌合される端部が設けられていることを特徴とする電磁ペン。
【請求項２】
前記鉄心収容部の後方にはスタッドが設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはねじ穴が設けられ、前記スタッドはねじにより前記ねじ穴に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ペン。
【請求項３】
前記第一鉄心と前記第二鉄心との間にはさらにフィルム片が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ペン。
【請求項４】
前記鉄心収容部内にはさらにペン芯ホルダーが設けられ、前記ペン芯ホルダーは前記第二鉄心の後方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁ペン。
【請求項５】
前記ペン芯の後端には段差が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電磁ペン。
【請求項６】
前記第一鉄心の中央には第一貫通穴が開けられ、前記第二鉄心の中央には第二貫通穴が開けられており、前記第一貫通穴の直径が前記第二貫通穴の直径より大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電磁ペン。
【請求項７】
前記第一鉄心の外径が前記第二鉄心の外径より小さいことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電磁ペン。
【請求項８】
前記弾性構造にはシリコーンゴムリングが採用されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電磁ペン。
【請求項９】
前記スタッドは円柱であり、前記ねじ穴は楕円形穴であることを特徴とする請求項２に記載の電磁ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報入力機器の分野に関し、特に電磁ペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
計算機技術の迅速な発展に伴って、各種類のハードウェア機器も日進月歩で次々と現れるようになっている。入力機器には、文字手書きと絵描き入力の需要により便利にするために、手書きタブレット、絵描きタブレットなどを含み、「絵描きタブレット」と総称して呼べる各種の手書き描画入力機器が現れた。
【０００３】
絵描きタブレットは技術的に電気抵抗式、静電容量式、電磁式、表面音波式、光学（赤外）などに分けられる。その中で、電磁式が最も広く応用されており、且つ既に市場に認められている。電磁式絵描きタブレットはさらに、アクティブとパッシブの二種類に分けられている。それに応じて、電磁式絵描きタブレットシステムに含まれている電磁ペンもアクティブとパッシブの二種類に分けられている。パッシブ電磁ペンの周波数の大きさの変化は、可変静電容量技術または可変インダクタンス技術によって達成することができる。パッシブ電磁ペン可変インダクタンス技術を採用した電磁式絵描きタブレットシステムは、初期時、変化するインダクタンスがＰＣＢＡ上のコンデンサーと並列接続になり、アンテナ板が一つの周波数で発射してペンを充電し、アンテナ板の発射停止時、ペンがエネルギーを受け取ることから、エネルギーを発射するように変わり、ペン上のインダクタンスが変化した時に、ＰＣＢＡ上の固定コンデンサーと並列接続され、ペンが発射する周波数を変えて、さらにアンテナ板が異なるペン周波数を得られるようにして、異なる筆圧値（書く時の重量感を反映した）変化を発生させる。
【０００４】
パッシブ電磁ペンの可変インダクタンス技術は、巻線のあるソレノイドにおいて使用されることが多く、ソレノイド内の鉄心を移動させることにより、インダクタンス値を変化させたり、或いは、同一軸線上の２つの鉄心のうち、一方の鉄心に巻線があり、他方の鉄心に巻線がなく、２つの鉄心の遠近関係を変化させることで、インダクタンス値を変化させる目的を達成する。前者の場合は、ソレノイド上に巻線することになるので、ペンの直径が後者より太くなる上に、前者の場合は、コイルがソレノイドに巻かれているので、コイルと鉄心との間の距離を大きくしてしまい、前者のエネルギー損失も後者より大きくなる。
【０００５】
しかしながら、２つの鉄心の遠近関係を利用する構成を採用する電磁ペンは、多くの部品からなり、各部品にはそれぞれ製造誤差がよくあり、各部品はまた異なる材質であるため、組立生産時に寸法不一致の問題が発生することがあり、それによって電磁ペンの出荷時の実際の寸法が標準寸法より小さく或いは大きくなる問題を引き起こし、量産には不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記技術問題を解決するために、本発明の目的は、寸法一致性の優れた電磁ペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明が採用する技術案は以下になる：電磁ペンは、ケースと、ケース内にあるペン本体とを備え、前記ケースは前部ケースと後部ケースとを備え、前記ペン本体は、ペン芯と、第一鉄心と、鉄心収容部と、ＰＣＢＡ電子回路基板とを備え、前記第一鉄心の外にはコイルが巻かれており、前記第一鉄心が前記鉄心収容部の前記ペン芯のペン先に近い端部に固定され、前記鉄心収容部内には第二鉄心が設けられ、前記ペン芯が前記第一鉄心の中央を通ってさらに前記第二鉄心を押し進めて、前記ＰＣＢＡ電子回路基板と前記鉄心収容部との間には弾性構造が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板には係合溝が設けられ、前記後部ケースには前記係合溝と互いに嵌合される端部が設けられている。
【０００８】
さらに、前記鉄心収容部の後方にはスタッドが設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはねじ穴が設けられ、前記スタッドはねじにより前記ねじ穴に固定されている。
【０００９】
さらに、前記第一鉄心と前記第二鉄心との間にはさらにフィルム片が設けられている。
【００１０】
さらに、前記鉄心収容部内にはさらにペン芯ホルダーが設けられ、前記ペン芯ホルダーは前記第二鉄心の後方に配置されている。
【００１１】
さらに、前記ペン芯の後端には段差が設けられている。
【００１２】
さらに、前記第一鉄心の中央には第一貫通穴が開けられ、前記第二鉄心の中央には第二貫通穴が開けられており、前記第一貫通穴の直径が前記第二貫通穴の直径より大きい。
【００１３】
さらに、前記第一鉄心の外径が前記第二鉄心の外径より小さい。
【００１４】
さらに、前記弾性構造にはシリコーンゴムリングが採用されている。
【００１５】
さらに、前記スタッドは円柱であり、前記ねじ穴は楕円形穴である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の有益な効果は以下になる：本発明の電磁ペンでは、ペン本体のＰＣＢＡ電子回路基板には係合溝が設けられ、後部ケースには係合溝と互いに嵌合される端部が設けられており、係合溝と端部の嵌合により、前部ケースと後部ケースの結合時に、後部ケースがペン本体を前部ケースへ突くことで、前部ケースと後部ケースの緊密なはめ合い或いは接続を実現できる。前部ケースの鉄心収容部とＰＣＢＡ電子回路基板との間には弾性構造が増設されており、弾性構造の弾性的遊びにより、ペン芯のペン先からペン後部までの軸方向における各部の部品の製造誤差を無くして、電磁ペンの出荷時の実際の寸法を標準寸法と等しくして、量産化に有利である。同時に、弾性構造はまた、部品が機械的な衝撃や摩耗により破損する確率を下げて、電磁ペンの使用寿命を延ばすクッションとしても機能できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電磁ペンの全体構造模式図である。
【図２】本発明の電磁ペンの斜視分解図である。
【図３】本発明におけるＰＣＢＡ電子回路基板の構造模式図である。
【図４】本発明の電磁ペンのペン本体の組立後の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、明細書の添付図面と具体的な実施例を組み合わせて本発明についてさらに解釈及び説明する。
【００１９】
図１、図２、図３および図４を参照すると、電磁ペンは、ケースと、ケース内にあるペン本体７とを備え、前記ケースは前部ケース８と後部ケース９とを備え、前記ペン本体７は、ペン芯１と、第一鉄心２と、鉄心収容部と、ＰＣＢＡ電子回路基板とを備え、前記第一鉄心２の外にはコイル２１が巻かれており、前記第一鉄心２が鉄心収容部のペン芯１のペン先に近い端部に固定され、前記鉄心収容部内には第二鉄心４２が設けられ、前記ペン芯１は第一鉄心２の中央を通ってさらに第二鉄心４２を押し進めて、前記ＰＣＢＡ電子回路基板と鉄心収容部との間には弾性構造５が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板には係合溝６２が設けられ、前記後部ケース９には係合溝６２と互いに嵌合される端部９１が設けられている。
【００２０】
従来技術の２つの鉄心の遠近関係を利用する構造の電磁ペンは通常、コイルが巻かれていない鉄心がペン先側に近い端部にある構造を採用しており、そのペン先はコイルが巻かれていない鉄心に突き当たっており、ペン先が力を受けた時に、コイルが巻かれていない鉄心を、コイルが巻かれた鉄心に近づくように押し進めて、インダクタンスの変化を起こす。しかしながら、この構造によれば、往々にして２つの鉄心間の距離をあまり遠くすることができなくなるため、非常に薄い弾性材料からなる弾性素子しか置くことができず、長時間の使用後、この弾性素子が弾性疲労することによって、２つの鉄心間の距離がコントロールできなくなり、この電磁ペンが正常に作動できなくなる。
【００２１】
本発明の電磁ペンは、同様に２つの鉄心の遠近関係を利用する構造を用いてインダクタンス変化を起こすが、構造的に異なるのは、コイルが巻かれた鉄心（すなわち第一鉄心）がペン先側に近く、ペン芯が第一鉄心の中央を通り、巻線がない鉄心（すなわち第二鉄心）を押し進めることである。このような構造によれば、第二鉄心の後方に、ペン先が優れたフォースフィードバック性能を持つようにペン芯ホルダー、内部の弾性部材などの構造を設計できる十分な空間を持たせることができる。さらに、このようなペンの先端は巻線のある鉄心構造であり、コイルがソレノイドに巻かれた可変インダクタンス構造と比較して、ペンの直径が小さく、よってペンの外観は比較的細く、かつ美しくでき、ペンが得るエネルギーも、ソレノイドに巻かれた構造より大きく、また、薄すぎる弾性部材もなく、製品の寿命が長い。本発明によれば、第二鉄心が押し進められると、巻かれたコイルのインダクタンス値が変化し、変化するインダクタンスがＰＣＢＡ電子回路基板上のコンデンサーと並列接続になり、アンテナ板が一つの周波数で発射してペンを充電し、アンテナ板の発射停止時、ペンがエネルギーを受け取る側から、エネルギーを発射する側に変わり、ペンの巻線のインダクタンスが変化した時に、ＰＣＢＡ電子回路基板上の固定コンデンサーと並列接続され、ペンが発射する周波数を変えて、さらにアンテナ板が異なるペン周波数を得られるようにして、異なる筆圧値変化を発生させる。
【００２２】
ＰＣＢＡ電子回路基板はコイル２１と電気的に接続されて、変化するインダクタンスを周波数の変化に変換して、さらに、アンテナ板が異なるペン周波数を得られるようにして、異なる筆圧値を発生させる。具体的に、ＰＣＢＡ電子回路基板は鉄心収容部の後方にあり、ねじなどの方式で鉄心収容部と固定的に接続することが可能である。
【００２３】
図２に示すように、本発明の第一鉄心２と第二鉄心４２は何れも中空構造であり、内部で軸方向に沿って移動するようにペン芯１を収容することができる。ペン芯１のペン先側が左、ペン後端が右にある。図２に示すように、鉄心収容部は互いに嵌合される前部４１と底部４４とを備え、第一鉄心２はペン先方向から鉄心収容部の前部４１に固定され、第二鉄心４２はペン後部方向から鉄心収容部内に装着される。第一鉄心２は固定されているが、第二鉄心４２はペン芯１によって鉄心収容部内で押し進められることが可能である。底部４４は回転可能に前部４１と組み合わせられて、鉄心収容部を構成する。
【００２４】
係合溝６２は主に、前部ケースと後部ケースの緊密なはめ合い或いは接続を実現できる固定作用を果たす。係合溝６２がＰＣＢＡ電子回路基板の中央後部（すなわち、ペン本体７の後端）に配置され、後部ケース９の端部９１に係接されることが可能である。図１と図３に示すように、前部ケース８と後部ケース９とが結合される場合、後部ケース９の端部９１が係合溝６２に係接によって固定されて、ペン本体７全体を前部ケース８へ突く。
【００２５】
弾性構造５は、電磁ペンの出荷時の実際の寸法が標準寸法と等しくなるように、電磁ペンのペン先からペン後部への軸方向誤差を除去及び吸収するための一定の弾性的遊びを有する。また、弾性構造５はさらに、後部ケースと鉄心収容部などの部品が機械的な衝撃や摩耗により破損することを防止し、使用寿命を延ばすクッションとしても機能する。弾性構造５はゴムリング（例えばシリコーンゴムリング）、弾性金属片、フィルム片などの弾性を有する構造により実現できる。
【００２６】
図２と図３を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記鉄心収容部の後方にはスタッド４５が設けられ、前記ＰＣＢＡ電子回路基板にはねじ穴６１が設けられ、前記スタッド４５はねじによりねじ穴６１に固定されている。
【００２７】
図２を参照し、さらに好ましい実施形態として、第一鉄心２と第二鉄心４２との間にはさらにフィルム片３が設けられている。
【００２８】
本発明によれば、第一鉄心２と第二鉄心４２との２つの鉄心は、ペン芯１で書いていない時に、一つの固定かつ正確な距離を保たなければならないので、間に一枚の厚さが正確なフィルム片３を挟むことで、２つの鉄心間の距離を確保する。
【００２９】
図２を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記鉄心収容部内にはさらにペン芯ホルダー４３が設けられ、前記ペン芯ホルダー４３は第二鉄心４２の後方に配置されている。
【００３０】
本発明のペン芯ホルダー４３は、ペン芯１を挟持するためのものである。
【００３１】
図２を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記ペン芯１の後端には段差１１が設けられている。
【００３２】
段差１１は第二鉄心４２を押し進めるための構造である。
【００３３】
図２を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記第一鉄心２の中央には第一貫通穴が開けられ、前記第二鉄心４２の中央には第二貫通穴が開けられており、前記第一貫通穴の直径が第二貫通穴の直径第二鉄心４２より大きい。
【００３４】
本発明の第一鉄心２の第一貫通穴は第二鉄心４２の第二貫通穴より直径が大きく、ペン芯１がペン芯１後端の段差１１で第二鉄心４２を押し進めるようにできる。
【００３５】
さらに好ましい実施形態として、前記第一鉄心の外径が第二鉄心の外径より小さい。
【００３６】
本発明の巻線のない第二鉄心の外径は、巻線のある第一鉄心よりも大きい。第一鉄心に近い端部において、第二鉄心の外径が小さくなっており、ペン全体としての外観は、巻線のない第二鉄心が内部にあることで唐突になることはなく、全体としての外観の一致性が比較的良い。
【００３７】
図１と図２を参照し、さらに好ましい実施形態として、前記弾性構造５にはシリコーンゴムリングが採用されている。
【００３８】
さらに好ましい実施形態として、前記スタッドは円柱であり、前記ねじ穴は楕円形穴である。
【００３９】
本発明のＰＣＢＡ電子回路基板上のねじ穴は楕円形穴で、鉄心収容部のスタッドは円柱であるため、ＰＣＢＡ電子回路基板がねじによりロックされた後も、ペン先或いはペン後部へ僅かの距離だけ移動することが可能なので（楕円形穴の特性）、取り付け時に位置の調節を行いやすくして、取付の誤差を少なくする。
【００４０】
本発明の電磁ペンの動作原理は以下になる：ペン芯のペン先が書くことで力を受けた時に、ペン芯が第一鉄心の中央及び第二鉄心の中央を通ってからペン芯ホルダーに挟持されて、ペン芯後端の段差により第二鉄心を軸方向に押し進めることにより、第一鉄心と第二鉄心の間に異なる距離を生成して、コイルのインダクタンス値を変化させ、変化するインダクタンスはＰＣＢＡ電子回路基板上の固定コンデンサーと並列接続されて、さらにペンが発射する周波数を変化させて、異なる筆圧値の変化を発生させる。また、本発明では、ペン本体のＰＣＢＡ電子回路基板には係合溝が設けられ、後部ケースには係合溝と互いに嵌合される端部が設けられており、係合溝と端部の嵌合により、前部ケースと後部ケースの結合時に、後部ケースがペン本体を前部ケースへ突くことで、前部ケースと後部ケースの緊密なはめ合い或いは接続を実現できる。前部ケースの鉄心収容部と後部ケースとの間に弾性構造が増設されており、弾性構造の弾性的遊びにより、ペン芯のペン先からペン後部までの軸方向における各部の部品の製造誤差を無くして、電磁ペンの出荷時の実際の寸法を標準寸法と等しくして、量産化に有利であり、生産直行率を向上させる。同時に、弾性構造はまた、部品が機械的な衝撃や摩耗により破損する確率を下げて、電磁ペンの使用寿命を延ばすクッションとしても機能できる。
【００４１】
以上では、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の精神に反することなく、本願の特許請求の範囲に定義された範囲内に含まれる様な等価な変形又は置換を行うこともできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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