JP2012108894A - 静電容量型タッチペン - Google Patents

Abstract

【課題】入力パッドからのアナログ的な入力、即ち、毛筆や絵筆で描いたような、ごく細い描線から筆幅一杯の太い線まで、線幅を変更しながら描くような入力、あるいは、「止め」や「跳ね」などを行った際に、極めて予測不可能かつランダムに「掠れた」描線が描けるような入力ペンを提供すること。
【解決手段】入力用タッチペンの入力尖端をテーパ繊維から構成し、前記テーパ繊維表面には導電性樹脂の被覆を構築する。更に、入力尖端をテーパ繊維に収束させた繊維束体から構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、パソコン、携帯端末などの情報処理装置に接続された静電容量型入力パッドに座標情報を入力するための静電容量型入力パッド用のタッチペンに関する。

従来、静電入力型タッチペンとしては、導電性を持つ把持部と、その把持部に電気的に接続する導電性を持つペン先を備えたものが提案されている（例えば特許文献１）。このような構成は、正確な座標を入力出来、入力パッドを傷めることの少ないタッチペンとして、この当時としては重宝されるものであった。しかしながら、昨今の技術的進歩により、入力パッドの盤面上の座標をより細かい解析が可能になると、このような構成のタッチペンによる接触は、押し付けられ変形して密着した「面」での接触と認識されてしまうこととなる。このことは、ある程度の面積を持ったアイコン等へのタッチであれば問題は無いが、例えば、描画を行う際に、ごく細い線を入力したい場合には支障を来たしてしまう。
また、導電性を持つペン先の例として、軸尖端の部分に導電性フェルト布を巻いたペン（特許文献１の図２）、軸尖端の部分に導電性繊維の植毛を施したペン（特許文献１の図３）が開示されているが、これらの導電性フェルト布あるいは導電性繊維の植毛が摩耗してしまうと、把持部との導電性が失われ、その再生が困難である。

通常の紙への筆記においては、毛筆を用いれば、ごく細い線から太い線へ、逆に太い線からごく細い線へ、線幅を変更することは容易である。このような、いわゆる筆文字入力を可能にした入力用のペンも開示されている（特許文献２）。これは、ペン体内に設けられた受信器によって入力パッドからの信号を受信し、入力パッドからの距離を計算して筆圧の強弱を判断するものである。この方法であると、入力パッド上に描いたつもりの描線が、入力パッドからの距離から計算された描線に判断されて表示されてしまう欠点がある。

特開平１０−３９９８９号公報（特許請求の範囲等） 特開２００４−６２７２９号公報（特許請求の範囲、図面等）

入力パッドからのアナログ的な入力、即ち、毛筆や絵筆で描いたような、ごく細い描線から筆幅一杯の太い線まで、線幅を変更しながら描くような入力、あるいは、「止め」や「跳ね」などを行った際に、極めて予測不可能かつランダムに「掠れた」描線が求められるような場面においては、上記従来のタッチペンでは入力を行うことが出来ない。

即ち、本発明は次の（１）〜（５）に存する。
（１）テーパ繊維からなる入力尖端を持つ入力用タッチペンであり、
前記テーパ繊維表面には導電性樹脂の被覆を持つことを特徴とする入力用タッチペン。
（２）上記入力尖端は前記テーパ繊維を収束させた繊維束体であることを特徴とする上記（１）記載の入力用タッチペン。
（３）上記繊維束体の尖端は穂筆であることを特徴とする上記（１）または（２）の何れか一つに記載の入力用タッチペン。
（４）上記テーパ繊維は基端に被係止部が形成され、上記入力用タッチペン本体に備わる係止部に対して着脱自在であることを特徴とする上記（１）記載の入力用タッチペン。
（５）上記テーパ繊維を収束させた繊維束体は基端に被係止部が形成され、上記入力用タッチペン本体に備わる係止部に対して着脱自在であることを特徴とする上記（２）または（３）の何れか一つに記載の入力用タッチペン。

本発明のタッチペンを用いれば、入力パッドから、アナログ的な入力、即ち、毛筆や絵筆で描いたような、ごく細い描線から筆幅一杯の太い線まで、線幅を変更しながら描くような入力、あるいは、「止め」や「跳ね」などを行った際に、極めて予測不可能かつランダムに「掠れた」描線を入力することが出来る。

以後は、入力用タッチペンの軸方向尖端側を先方、逆側を後方として説明を行う。
本発明の実施形態で使用するテーパ繊維の断面模式図である。 本発明の第１実施形態の入力ペンの断面模式図である。 本発明の第２実施形態で使用するテーパ繊維の繊維束入力尖端（穂筆）の断面模式図である。 本発明の第２実施形態の入力ペンの断面模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例で使用するテーパ繊維の繊維束入力尖端（平筆）の断面模式図である。

本発明で用いるテーパ繊維の基材としては、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの１種又は２種以上の組み合わせからなる繊維体からなるものが挙げられる。これらの樹脂に導電性の炭素材等を混練してテーパ繊維を形成し後、導電性を持つテーパ状の繊維としようとすると、異物が混練された状態であるため、細く成形する途中で形状を維持できなくなりボロボロに崩壊してしまう。そこで、前記列挙したような、ごく普通のテーパ繊維に導電性樹脂の被膜を持たせる方が、安価に製造出来るうえ、再利用も簡単に出来る。これらの繊維の抵抗値は１０¹⁰Ω／ｃｍ以下であることが望ましい。また、これらの繊維を使用して穂筆を構成する場合、繊維の少なくとも一部をこの導電性繊維としてもよく、穂筆の全ての繊維を導電性繊維とすることもできる。

また、テーパ繊維の導電性被膜に用いられる導電性材料は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリンなどの導電性樹脂を分散または可溶化させた樹脂溶液をテーパ繊維に塗布し、固化または加熱硬化させることにより得られる。これらの導電性材料を用いる際に、導電性を適宜調整するために、２，３，７，８−テトラシアノ−１，４，６，９−テトラアザナフタレン、ドデシルベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸などのドーパントを添加した導電性樹脂を使用することができる。

また、前記繊維に用いることができる導電性材料として、一般的な導電性材料であるカーボンブラック、黒鉛、および、金属粒子等も用いることができる。前記した通り全体がこのような材料からなる繊維では、入力パネルを傷付ける等の問題が出てくるが、ポリエステル、ポリアミドなどの合成繊維の表面を被覆したり、繊維の一部に上記の導電性材料を用いた場合、繊維としての柔軟性を調整すれば、このような問題を回避できる。

このように導電性材料によって被覆されたテーパ繊維は、軸筒に固定しやすいように、その後端に被係止部を設けることができる。

前記したようなテーパ繊維を繊維束（穂筆）として形成させ、ブラシ状あるいは穂筆状として使用することも出来る。テーパ繊維の後端側を、前記の導電性材料などで固化して束ねる事により、繊維束（穂筆）として形成させることが出来る。また、テーパ繊維が熱可塑性樹脂からなるものであれば、繊維の後端を熱融着させ、束ねて繊維束（穂筆）として形成させることも出来る。
これらの繊維束（穂筆）の後端には、前記の繊維単独の場合と同様に被係止部を設けることができる。本願では、被係止部は鍔状であって、軸筒先端の係止部に嵌着されている。

ペンの軸体は、導電性繊維の繊維束（穂筆）が十分に大きければ、導電性のない材料からなる軸体でも静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置に入力が可能である。ただし、繊維束（穂筆）が小さい場合や、静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置の応答性能が劣る場合、カーボンブラックや金属微粒子などを配合した合成樹脂軸や、合成樹脂軸表面にめっきをほどこした軸や、導電性金属からなる軸を用いることにより、軸体の把持部とペン先が導電性を有するような軸体が得られる。また、ペン先〜軸体を導通させる場合、軸体は、軸体の把持部とペン先が導電性を有していれば、1部品単体で構成、または、先軸、軸筒、尾栓などの複数部品により構成してもよいし、あるいは、先軸、軸筒などの部材の外周部にカーボンブラックや金属微粒子などを配合した合成樹脂を被覆したり、めっきをほどこしたり、導電性金属からなる被覆を施したり、又は、前記の導電性材料の被覆を施してもよい。更には、軸体内部に、ペン先と導通するように、導電性繊維、導電性スポンジ、金属、グラファイト焼結体などの導電体を収納しておくことで、導電体の体積を増大させ、静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置の応答性を適宜調整することができる。

このように構成されたペンを用いて静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置に座標を入力する場合、使用者は、軸体を把持し、ペン先を静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置に押し当てることで入力する。この結果、静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置とペン先先端の間に、正確な接触面積に依存した企図される静電容量が形成され、正確な入力が可能となる。
このテーパ繊維の曲げ強度等、繊維束（穂筆）の固さ等を調整することによって、使用者にとって適切な入力時の感触にすることが可能となる。即ち、テーパ繊維の曲げ強度等あるいは繊維束（穂筆）の固さ等の変更によって曲げ強度及び可撓性を希望する値に調整し、使用者にとって適切な「筆記抵抗」や「入力感」とすることが容易となる。この際、テーパ繊維あるいは繊維束（穂筆）からなる筆記尖端を着脱可能としておくことにより、これらの交換による「筆記抵抗」や「入力感」の調整が、より容易となる。

また、筆記尖端が着脱可能であることは、テーパ繊維あるいは繊維束（穂筆）劣化の際に、その交換が容易となるものである。ここで言う劣化とは、使い続けによるテーパ繊維あるいは繊維束（穂筆）の磨耗または欠損などの物理的な劣化、あるいは、テーパ繊維あるいは繊維束（穂筆）を構成する導電性材料の酸化または有機溶剤による溶解、膨潤などが挙げられる。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る入力用タッチペンについて説明する。
（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態の入力用タッチペンに使用するテーパ繊維２の模式図である。テーパ繊維２自体は、同図に示す通りの先細り形状の繊維である。そして、本発明の入力用タッチペンに使用するテーパ繊維は、その表面を導電性被膜２１で覆われる。

このテーパ繊維２の後方、後端基部の直ぐ前方には導通のための接触部２３が設けられ、入力ペンの本体軸１側の接続部１２と接触導通する。この接触部２３は、本体軸１側の接続部１２での摩擦抵抗を大きくするために繊維表面に凹凸を形成させたり、捲縮をさせたりしてもよい。また、このテーパ繊維２の後端基部には鍔状の被係止部２２を設け、本体軸１からの抜け止めとしてもよいものである。この被係止部２２は、前記した接触部２３を設けた場合、導電性被膜２１で覆う必要は無く、繊維の基材が露出する状態でもよい。
言うまでもないが、被係止部２２を導電性被膜２１で覆えば、この部分でも導通することが可能となる。

図２に示す通り、本体軸１は手指に接触する軸外周部に導電性を有する部材１１で被覆されている。前記した通り、この本体軸１は導電性材料のみから構成することも出来る。ここでは、本体軸１の接続部１２とテーパ繊維２の接触部２３とが、接触・導通しており、テーパ繊維２後端の被係止部２２は導電性被膜２１で覆われていない。尖端部テーパ繊維２の導電性被膜２１から、接触部２３、接続部１２を通じて、本体軸１外周部まで、導電性材料で繋がっている構成となっている。本実施例において、テーパ繊維２から軸本体１外周部までの電気抵抗の測定を行ったが、相当に高い値で測定値が変動し、明確な値を測定値として示すことが出来ないが、入力動作に対する反応は全く問題が無く正確な入力を行うことができた。

このように構成した入力用タッチペンは、入力尖端部が唯一本のテーパ繊維２であり、外観、使用感ともに極細の毛筆に酷似しており、細かい毛筆類似の入力が可能となる。使用が進み、テーパ繊維２が摩耗した場合には、このテーパ繊維２を除去して、新たに導電性被膜２１を被覆したテーパ繊維２´を装着することができる。この時、本体軸１の接続部１２が洗濯バサミ状に構成されていれば、テーパ繊維２の交換はより容易である。ところで、テーパ繊維２上の導電性被膜２１のみが摩耗によって無くなってしまった場合には、前記した方法により導電性被膜２１を再建することにより、再度入力用タッチペンとして使用可能となる。

ところで、テーパ繊維を交換可能としない場合には、導電性被膜２１で覆った被係止部２２、あるいは、接触部２３において、接続部１２との導通を確実にするために、導電性材料を含む接着剤を用いて、被係止部２２、あるいは、接続部２３と、接続部１２とを接着することも出来る。

（第２の実施形態）第２の実施形態は、軸体を導電性のない軸体１’としたこと以外は第１の実施形態と同様にして構成した。この実施形態においても、テーパ繊維２が着脱可能となっているため、使用者が「筆記抵抗」や「入力感」が気に入らない場合には、このテーパ繊維２を交換することで、気に入った「筆記抵抗」や「入力感」とすることができる。本実施例において、テーパ繊維２から導電性のない軸体１’までの電気抵抗を測定したが、測定器の上限（１０ＭΩ）を超えて測定不能であった。しかし問題なく正確な入力を行うことができた。

（第３の実施形態）次に、図３を参照しながら、テーパ繊維２を収束させた第２の実施形態に係る繊維束体の入力尖端について説明する。ここで収束されるテーパ繊維２一本一本は、前記したような第１の実施形態で使用した導電性被膜２１を被覆したテーパ繊維２と同じものである。ここでは、基材２０が熱可塑性樹脂のテーパ繊維２の基部を加熱によって繊維同士を融着させ、その融着部を後方から加熱しながら押し広げて被係止部２５を形成している。

ここでは、導電性被膜２１がテーパ繊維２の後端まで施されていても、この熱融着の工程によって破壊されてしまうので、改めて前記した方法によって導電性被膜２１を形成させ、本体軸１側との導通を確保することも可能である。また、この図３では、被係止部に導電性被膜２１を設けて導通を確保する形態を採っているが、より確実に本体軸１側との導通を確保するために、この被係止部２５の何れかの箇所に端子部を設けることもできる。この端子部を繊維束２４の入力尖端被係止部２５に設けた場合は、当然ながら、本体軸１側に、この端子部と合致できる位置に接続部を設けることでより固い接続を確保することができる。

図４に示す通り、第１の実施形態同様、本体軸１は手指に接触する軸外周部に導電性を有する部材１１で被覆されている。前記した通り、この本体軸１は導電性材料のみから構成することも出来る。ここでは、本体軸１の接続部１２と繊維束の入力尖端被係止部とが、接触・導通しており、繊維束２４の入力尖端後端の被係止部２５は導電性被膜２１で覆われている。繊維束２４の入力尖端の導電性被膜２１から、接触部２３、接続部１２を通じて、本体軸１外周部まで、導電性材料で繋がっている構成となっている。本実施例において、繊維束２４から軸本体１外周部までの電気抵抗の測定を行ったが、相当に高い値で測定値が変動し、明確な値を測定値として示すことが出来ないが、入力動作に対する反応は全く問題が無く正確な入力を行うことができた。

このように構成した入力用タッチペンは、入力尖端部がテーパ繊維の繊維束であり、外観、使用感ともに毛筆に酷似しており、毛筆類似の入力が可能となる。使用が進み、テーパ繊維が摩耗した場合には、このテーパ繊維の繊維束２４を除去して、新たに導電性被膜２１を被覆したテーパ繊維の繊維束２４´を装着することができる。ところで、テーパ繊維上の導電性被膜２１のみが摩耗によって無くなってしまった場合には、前記した方法により導電性被膜２１を再建することにより、再度入力用タッチペンとして使用可能となる。

この第３の実施形態においても、繊維束２４を交換可能としない場合には、導電性被膜２１で覆った被係止部２５において、接続部１２との導通を確実にするために、導電性材料を含む接着剤を用いて、被係止部２５と、接続部１２とを接着することも出来る。

（第４の実施形態）第４の実施形態は、意匠上の理由等で、前記第３の実施形態において、本体軸１を後端が開放された竹製の筆様の形態としたものである（図示せず）。この竹製の軸本体１内部に、前記した通り、ペン先と導通するように、導電性繊維、導電性スポンジ、金属、グラファイト焼結体などの導電体を収納しておくことで、導電体の体積を増大させ、静電容量型座標入力装置または表示一体型静電容量型入力装置の応答性を適宜調整することができる。そして、入力尖端部保護のため、本体軸先方に嵌着するキャップ体を備えてもよい。本実施例において、テーパ繊維２から導電性のない竹製の本体軸１外週部までの電気抵抗を測定したが、測定器の上限（１０ＭΩ）を超えて測定不能であった。しかし問題なく正確な入力を行うことができた。

（第３の実施形態の変形例）更に、図５を参照しながら、テーパ繊維２を収束させた第２の実施形態の変形例に係る繊維束体の入力尖端について説明する。ここでは、入力尖端を幅広の平筆状に形成させた以外は、前記第２の実施形態と同様である。このように構成した入力用タッチペンは、入力尖端部がテーパ繊維２の繊維束２４であり、外観、使用感ともに所謂絵筆に酷似しており、絵筆に類似の入力が可能となる。

この他、繊維束体の入力尖端の形状には断面が楕円形の絵筆状のもの、平筆よりも更に幅広の刷毛状のもの等を挙げることが出来る。

以上の説明から明らかなように、本発明の静電入力型タッチペンによれば、入力パッドからのアナログ的な入力、即ち、毛筆や絵筆で描いたような、ごく細い描線から筆幅一杯の太い線まで、線幅を変更しながら描くような入力、あるいは、「止め」や「跳ね」などを行った際に、極めて予測不可能かつランダムに「掠れた」描線を得ることが出来る。また、使用により入力尖端部が損耗した場合でも、導電性被膜の再建、あるいは、入力先端部そのものの交換が容易に行える。

本発明品は、デジタル映像への加筆、加工、あるいは、文字、筆跡および絵画の入力に利用することが出来る。

１ 本体軸
２ テーパ繊維
１０ 本体軸基材
１１ 導電性を有する部材
１２ 本体軸接続部
２０ テーパ繊維基材
２１ 導電性被膜
２２ テーパ繊維被係止部
２３ テーパ繊維接触部
２４ テーパ繊維の繊維束
２５ 繊維束被係止部

Claims (5)

1. テーパ繊維からなる入力尖端を持つ入力用タッチペンであり、
   前記テーパ繊維の表面には導電性樹脂の被覆を持つことを特徴とする入力用タッチペン。
2. 前記入力尖端は前記テーパ繊維を収束させた繊維束体であることを特徴とする請求項１記載の入力用タッチペン。
3. 前記繊維束体の尖端は穂筆であることを特徴とする請求項２に記載の入力用タッチペン。
4. 前記テーパ繊維は基端に被係止部が形成され、入力用タッチペン本体に備わる係止部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１記載の入力用タッチペン。
5. 前記テーパ繊維を収束させた繊維束体は基端に被係止部が形成され、前記入力用タッチペンの本体に備わる係止部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項２または３の何れか１項に記載の入力用タッチペン。

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