CN104331176A - 多功能仿真电容笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能仿真电容笔，包括笔身（1）和笔头（11），其特征在于：所述的笔头（11）包括笔尖（10）、金属箍（9）和连接杆（8），笔尖（10）通过金属箍（9）固定在连接杆（8）的一端，通过连接杆（8）与笔身（1）的下部磁性相吸使得连接杆（8）插入笔身（1）下部的空腔内固定。本发明的电容笔体积整体比真实的笔略小，出行时可以方便携带，笔柄较长，手感轻巧灵活，笔身的重量合适，久写不累；笔尖的大小和屏幕的接触面积是按屏幕的触点来设计的，提升书写的精度；能够做到和真实的笔类似，使用起来和真实的笔差别不大；电容笔灵敏和流畅耐用不粘屏，能够随时更换笔头，不同场合使用不同笔头，使用范围广。

Description

多功能仿真电容笔

技术领域

 本发明涉及智能电子设备领域，尤其是指一种专门操作电容触摸屏的笔，具体地说是一种便携、笔头易更换、适用范围广的多功能仿真电容笔。

背景技术

控屏是利用人体的电流感应工作的。其是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO（即镀膜导电玻璃），最外层是一薄层矽土玻璃保护层。ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场、用户和触控屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触控屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。

随着智能电容屏触控手机，平板电脑，桌面电脑一体机，智能电视的横行，笼罩全球，对触摸屏的需求增多，配件也跟着流行起来，市场潜力巨大，电容笔的出现是为了更好的输入手机和平板电脑，使用者不需要长时间用手指来操作，避免了长时间娱乐工作所带来的疲劳。比如说很多人用来画画，长时间用手指触控的话就会有很多缺点体现出来，疲劳，触控不精准，手指过粗，出汗等都会影响触摸书写。电容手写笔的出现就解决了这一问题。电容手写笔是用导体材料制作的具有导电特性、用来触控电容式屏幕完成人机对话操作用的笔。用于触控有电容式触摸屏的手机、游戏机，电脑等电子设备。使用电容笔能减少手到屏幕的细菌交叉感染，也能免去因手指操作易留下指纹汗渍，而为清洁屏幕的烦恼，还能带来更好的体验感。

电容式触控原理在于手指或其它导电材质触控到面板时，面板会侦测表面的电容变化而产电子讯号，而判断触控位置。因此你可使用手指或其它导电材质来操控；而一般传统的塑胶电阻式触控笔等无法导电的材质则无法来操控。目前市场上的电容式触控笔，主要采用的导电材质有导电棉、橡胶（表面涂导电漆）、导电纤维，其原理都是在表面采用导电材质。原理虽简单，但实际上传统电容笔会很容易出现笔画断笔，不灵敏的现象。还不如手指好用。电容屏的灵敏度很高，可以精确定位笔尖的位置，可以写和我们平时书写时相仿大小的字，在显示屏上同步画出对应不同压力值的笔迹的宽度和笔锋，其书写效果几乎等同于纸笔的书写。理论精度能达到1-2mm，但由于手指或电容笔的笔头较粗，实际不容易精确定位在1-2mm的范围，因为电容屏对手指和粗笔头的电容笔的感知精度不高，所以在电容屏不容易写出较小字体。电容屏也无压力感应功能，固不能形成原笔迹。且传统电容笔主要由金属笔杆和导电硅胶组成。市面上的电容笔笔身比较短小，手感不好不适合长时间书写。传统电容笔由于多是模拟手指的指腹触感，采用半球型笔尖，所以一般电容笔的笔头较粗，笔头比较单一，书写时由于笔头过大无法直视笔头的移动轨迹，笔迹比较粗略，精度不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种便携、笔头易更换、适用范围广的多功能仿真电容笔。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种多功能仿真电容笔，包括笔身和笔头，其特征在于：所述的笔头包括笔尖、金属箍和连接杆，笔尖通过金属箍固定在连接杆的一端，通过连接杆与笔身的下部磁性相吸使得连接杆插入笔身下部的空腔内固定。

所述笔身的下部设有开口槽，该开口槽用于容纳连接杆上相对应的凸出块。

所述的连接杆带有磁性且笔身的下部设有能与磁性吸合的金属。

所述的笔身内设有调节装置，该调节装置包括活动杆，活动杆的端部和活动杆的杆身上分别设有上限位片和下限位片且活动杆的另一端设有第一磁片，上限位片和下限位片分别位于笔身内设置的上挡片和下挡片的上方，且下限位片和上挡片之间设有套置在活动杆上的弹簧，该活动杆分别依次穿过上挡片和下挡片后使得第一磁片与连接杆端部的第二磁片相吸从而固定连接杆。

所述笔尖的形状包括表面涂满纳米银的硅胶制成的锥形针状、导电硅胶制成的半球状、导电硅胶制成的钢笔笔尖状、表面涂满纳米银的硅胶制成的圆柱状、导电纤维材料制成的毛发状、美工笔状以及导电硅胶制成的水滴状。

锥形针状的笔尖分为三层，最底层的笔尖直径设计在1.2mm～2.2mm、中间层的笔尖直径2.4mm～3.4mm、上层的笔尖直径3.2 mm，笔尖的层与层之间落差间距设在0.5mm～1mm。

美工笔状的笔尖由下至上是直径由细变粗、硬度由软变硬且中间保持弯曲的状态。

所述的笔身伸缩式。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的电容笔笔身可采用木质笔杆也可采用金属材料，以满足不同的手感，便于大量生产。

本发明的电容笔体积整体比真实的笔略小，出行时可以方便携带，笔柄较长，手感轻巧灵活，笔身的重量合适，久写不累；笔尖的大小和屏幕的接触面积是按屏幕的触点来设计的，提升书写的精度；能够做到和真实的笔类似，使用起来和真实的笔差别不大。

本发明的电容笔使用了活动杆和弹簧，书写时用力过度，可以起到缓冲作用，对屏幕起到了保护作用，延长了屏幕和笔的使用寿命，而且提高了书写的舒适度。

本发明的电容笔灵敏和流畅耐用不粘屏，非普通的电容笔可以相比的；能够随时更换笔头，不同场合，使用不同笔头，使用范围广，用户可以根据不同的需要自己动手制作笔头，或者进行定制。

本发明的电容笔笔尖的接触面积控制够小，使得精度较高精确触控，运笔流畅；仿生学原理，还原真实手指应用环境；笔头润滑，实用寿命延伸；注重触感工艺于笔腔体内，触控精度好于手指或一般电容笔；笔头表面设有软性保护层，减小摩擦力；不仅运笔流畅，而且书写时保护了电容屏，也不会在屏幕保护膜上产生划痕，还能抵御非正常外力的损害。

本发明的电容笔使用者能够随时随地进行创作，不仅让用户的手写习惯得到了保留，而且不仅是一支笔， 能剪切，编辑，涂鸦，画画，能够在智能设备上做专业的美工操作。

本发明的电容笔性价比高，适用于多种电容式触摸屏，可以获得更高的触摸精度，有效避免使用手指操作时造成的输入错误（特别适合手指较粗，指甲较长及手指多汗者使用）。 

附图说明

附图1为本发明的结构示意图之一；

附图2为附图1的笔身结构示意图；

附图3为附图1的笔头结构示意图；

附图4为本发明的结构示意图之二；

附图5为附图4的笔身结构示意图；

附图6为附图4的笔头结构示意图；

附图7为附图4的调节装置结构示意图；

附图8为本发明的伸缩型笔身结构示意图；

附图9为附图6中的笔头所带的锥形针状笔尖结构放大示意图；

附图10为本发明的半球状笔尖结构示意图；

附图11为本发明的钢笔笔尖状笔尖结构示意图；

附图12为本发明的圆柱状笔尖结构示意图；

附图13为本发明的毛发状笔尖结构示意图；

附图14为本发明的美工笔状笔尖结构示意图；

附图15为本发明的水滴状笔尖结构示意图。

其中：1—笔身；2—上挡片；21—上限位片；3—下挡片；31—下限位片；4—开口槽；41—凸出块；5—活动杆；6—第一磁片；61—第二磁片；7—弹簧；8—连接杆；9—金属箍；10—笔尖；11—笔头。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-15所示：一种多功能仿真电容笔，包括笔身1和笔头11，笔身1能够根据需要确定是否做成伸缩式的笔身，以减小电容笔整体的长度和体积便于携带，笔头11包括笔尖10、金属箍9和连接杆8，笔尖10通过金属箍9固定在连接杆8的一端，通过连接杆8与笔身1的下部磁性相吸使得连接杆8插入笔身1下部的空腔内固定；为了防止笔头在使用过程中旋转打滑，在笔身1的下部设有开口槽4，该开口槽4用于容纳连接杆8上相对应的凸出块41，凸出块41与开口槽4相互咬合，且开口槽4和凸出块41一般都两两或两两以上成对设置。具体来说，上述简化版的电容笔的连接杆8固定方式是通过下述方式实现的：该连接杆8自身带有磁性且笔身1的下部设有能与磁性吸合的金属，通过连接杆8和笔身1的相互吸引，起到固定作用的同时也方便快速更换笔头11；解决了传统使用的电容笔蛇形螺旋进行旋转安装，安装处比较薄容易开裂，而且安装繁琐整体笔身比较粗的问题。

另外为了电容笔能够在使用时自动调节用力大小，提升书写手感并保护电容屏，在笔身1内设有调节装置，该调节装置包括活动杆5，活动杆5的端部和活动杆5的杆身上分别设有上限位片21和下限位片31且活动杆5的另一端设有第一磁片6，上限位片21和下限位片31分别位于笔身1内设置的上挡片2和下挡片3的上方，且下限位片31和上挡片2之间设有套置在活动杆5上的弹簧7，该活动杆5分别依次穿过上挡片2和下挡片3后使得第一磁片6与连接杆8端部的第二磁片61相吸从而固定连接杆8，该种方式是通过连接杆8端部的第二磁片61和活动杆5端部的第一磁片6相互吸引，起到固定笔头11作用的同时也方便快速更换笔头11。

为配合本发明所提供的电容笔，现设计了七种不同专业用途的笔头11，笔头11端部的笔尖10的形状包括表面涂满纳米银的硅胶制成的锥形针状、导电硅胶制成的半球状、导电硅胶制成的钢笔笔尖状、表面涂满纳米银的硅胶制成的圆柱状、导电纤维材料制成的毛发状、美工笔状以及导电硅胶制成的水滴状。

第一种笔头11把笔尖10做成了锥形针状（见附图6和附图9），该种笔尖10能够提高书写时的可视角度，和传统书写保持一致。由于电容屏没压力感知的功能，所以无法随意的画出对应不同压力值的笔迹的宽度和笔锋。因此把锥形针状的笔尖10分为三层，最底层的笔尖10直径设计在1.2mm～2.2mm（电容屏的理论精度能达到1-2mm），能够使笔画的宽度最小化；中间层的笔尖10直径2.4mm～3.4mm；上层的笔尖10直径3.2 mm；笔尖10的层与层之间落差间距设在0.5mm～1mm。笔尖10材料选用质地柔软的表面涂满纳米银（银是一种导电性能极佳的金属）的硅胶，并在笔尖10上加一层透明的导电涂层，增加书写时的流畅度和耐用性。书写时会因为书写力度变大，使得底层笔尖10向上（硅胶是柔软的有弹性的材料），中间层和上层笔尖10部分向下接触电容屏，从而改变了对电容屏幕的接触面积。给笔尖10施加压力，通过改变笔尖10与电容屏接触面积的变化来反映笔尖10压力的变化，形成原笔迹。当需要快速记录(如会议记录)、原笔迹(如文件签批)、精确操作(如绘画)时则可以使用这个电容笔的笔头11来完成。不用力书写时笔迹的宽度控制在1.2mm，轻度用力书写时笔迹的宽度控制在1.8 mm～2.4mm,中度用力书写时笔迹的宽度控制在2.8 mm～3.2 mm。如果通过对软件的开发和优化，可以进一步提高书写的精确。该种笔头11的优点是：提高了电容屏的触控灵敏度，书写精度和流畅度，减小了电容笔的笔头直径，提高了书写时的可视角度。胶材质电容笔均采用此廉价的材料。导电胶柔软，但是牢固耐用在硅胶头上经过了特殊的处理，加了一层肉眼看不到的特殊涂层。比普通的笔在流畅度上要好。笔头11是可以拆卸的，笔头11出现了意外，更换一个笔头11又可以用。精度灵敏度大小都合适。提高电容屏的触控灵敏度，减小电容笔的笔头11直径。

第二种笔头11是把笔尖10做成半球型（见附图10），主要是模拟手指的指腹触感，提高了使用角度范围，所以笔尖10较粗大，书写时可视角比较小，精度不高字体粗大，传统的电容笔多采用这种形状。如将传统的半球型笔尖改成水滴型（见附图15），摩擦力减小书写更流畅，书写可视角大大的提高。该种笔头11的优点是：材料大部分采用导电硅胶，此材料比较廉价。

第三种笔头11是把笔尖10做成钢笔形状，笔尖10是一个1.2mm直径的球形体（见附图11）,两边是金属箍9将连接笔尖10的衔片固定住。球形体选用耐用的柔软的导电硅胶，和球形体相连接的衔片部分则硬度提升。主要适用小字号的书写，几何作图，机械作图，相对线宽较细线宽没有明显变化的作业。该种笔头11的优点是：可以把和电容屏的接触面积控制在最小1平面毫米左右，笔迹的宽度1mm左右固定不变。

第四种笔头11是把笔尖10做成直径3毫米的圆柱形（见附图12），采用硬度适中表面涂满纳米银的硅胶，做成磨砂质感，制造几条随机的竖条凹坑，用金属箍9固定；写出来的字中间自然生成镂空感，字体比较粗有种水彩笔的感觉。该种笔头11的优点是：比较适合孩子涂鸦、娱乐。

第5种笔头11是把笔尖10采用笔直的导电纤维材料（如毛发状）按照中间长两边短的方式进行安装（见附图13），做成一支会导电的毛笔。通过软件的优化实现在电容屏上书写毛笔字。该种笔头11的优点是：笔尖10采用纤维材质，能自动保持笔直的状态所有纤维向中心靠拢，这种材质在电容笔上采用的较少，但是流畅度比硅胶要好许多，作画，写字都很细腻，流畅。 

第六种笔头11是把笔尖10模拟美工笔的形状设计，即笔尖10由下至上是直径由细变粗、硬度由软变硬且中间保持弯曲的状态。这样就能通过改变书写角度就能实现，改变笔迹的宽度。当然也可以做成画油画的笔刷型笔头，在电脑上模拟画油画的感觉一定很棒。用户也可以自己动手做出自己所需的不同的笔头或者制定，因为这是一支可以更换不同笔头的电容笔。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种多功能仿真电容笔，包括笔身（1）和笔头（11），其特征在于：所述的笔头（11）包括笔尖（10）、金属箍（9）和连接杆（8），笔尖（10）通过金属箍（9）固定在连接杆（8）的一端，通过连接杆（8）与笔身（1）的下部磁性相吸使得连接杆（8）插入笔身（1）下部的空腔内固定。

2.根据权利要求1所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：所述笔身（1）的下部设有开口槽（4），该开口槽（4）用于容纳连接杆（8）上相对应的凸出块（41）。

3.根据权利要求1或2所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：所述的连接杆（8）带有磁性且笔身（1）的下部设有能与磁性吸合的金属。

4.根据权利要求1或2所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：所述的笔身（1）内设有调节装置，该调节装置包括活动杆（5），活动杆（5）的端部和活动杆（5）的杆身上分别设有上限位片（21）和下限位片（31）且活动杆（5）的另一端设有第一磁片（6），上限位片（21）和下限位片（31）分别位于笔身（1）内设置的上挡片（2）和下挡片（3）的上方，且下限位片（31）和上挡片（2）之间设有套置在活动杆（5）上的弹簧（7），该活动杆（5）分别依次穿过上挡片（2）和下挡片（3）后使得第一磁片（6）与连接杆（8）端部的第二磁片（61）相吸从而固定连接杆（8）。

5.根据权利要求1所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：所述笔尖（10）的形状包括表面涂满纳米银的硅胶制成的锥形针状、导电硅胶制成的半球状、导电硅胶制成的钢笔笔尖状、表面涂满纳米银的硅胶制成的圆柱状、导电纤维材料制成的毛发状、美工笔状以及导电硅胶制成的水滴状。

6.根据权利要求5所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：锥形针状的笔尖（10）分为三层，最底层的笔尖（10）直径设计在1.2mm～2.2mm、中间层的笔尖（10）直径2.4mm～3.4mm、上层的笔尖（10）直径3.2 mm，笔尖（10）的层与层之间落差间距设在0.5mm～1mm。

7.根据权利要求5所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：美工笔状的笔尖（10）由下至上是直径由细变粗、硬度由软变硬且中间保持弯曲的状态。

8.根据权利要求1所述的多功能仿真电容笔，其特征在于：所述的笔身（1）为伸缩式。