JP2014095978A - 静電容量式タッチパネル用筆記具 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、本体軸に非導電性材料を採用することができるとともに、安定してタッチパネル操作が可能である静電容量式タッチパネル用筆記具を提供することにある。
【解決手段】本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具は、中空部を有し、非導電性材料からなる本体軸と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部と、導電性材料を含む筆先部と、を有し、該芯部は該中空部に内蔵され、該筆先部と該芯部とが接触していることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具は、中空部を有し、非導電性材料からなる本体軸と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部と、導電性材料を含む筆先部と、を有し、該芯部は該中空部に内蔵され、該筆先部と該芯部とが接触していることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、静電容量式タッチパネルの操作を行なうための筆記具、すなわち、静電容量式タッチパネル用筆記具に関する。
近年、スマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯ゲーム機などに代表されるタッチパネルを備えた電子機器が次々に商品化され、広く一般に普及している。タッチパネルとは、表示装置と位置入力装置とを組み合わせた電子部品であり、その動作原理によって、抵抗膜式、赤外線式、静電容量式などの様々な種別がある。これらのうち、現在、主流となっているものは抵抗膜式タッチパネルである。しかし、多点検出（マルチタッチ）が可能な静電容量式タッチパネルを採用したスマートフォンの登場により、静電容量式タッチパネルが注目を集めている。
静電容量式タッチパネルとは、指などでパネルに触れた際に、指先とパネル内の導電膜との間で生じる静電容量の変化を検知することにより、位置検出を行なう方式のタッチパネルである。静電容量式タッチパネルのうち、マルチタッチが可能なものは投影型と呼ばれるものであり、絶縁性フィルムと、その下に配置された２層の透明電極からなる電極パターンと、演算処理を行なう集積回路と、から構成されている。
静電容量式タッチパネルの操作は基本的に指先によって行なわれる。しかしながら、指先で操作することにより、パネル表面に皮脂や指紋よる汚れが生じ美観が損なわれたり、汚れにより操作精度が低下したりするなどの不具合があることも知られている。そこで、たとえば、特開平１０−１７１５８０号公報（特許文献１）に示されるようなタッチペンなどが利用されはじめている。
ところで、人体は約１０ｐＦの静電容量を有する一種のコンデンサと見なすことができる。従来のタッチペンは、導電性のペン先端部と、導電性のペン本体軸とを有し、該ペン先端部と人体とを導通状態とし、人体をコンデンサとして利用することによって、タッチパネルの操作を行なうものである。すなわち、ペン本体軸には導電性材料を使用しなければならないという制約を有している。ここで使用される導電性材料は、典型的には、金属材料であり、また、たとえば、特許文献１に示されるような導電性材料を練り込んだ樹脂材料である。
しかしながら、これらの材料は、一般的なサインペンなどの本体軸に使用されているポリプロピレンなどの通常の樹脂材料に比べて、デザインの自由度や製造コストの観点において劣るという問題があった。そして、これまでに、本体軸に非導電性材料を使用し、ペン先端部と人体とを電気的に絶縁しながら、安定してタッチパネル操作が可能である筆記具は開発されていない。
本発明は上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、本体軸に非導電性材料を採用することができるとともに、安定してタッチパネル操作が可能である静電容量式タッチパネル用筆記具を提供することにある。
本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行なったところ、たとえば、導電性繊維の集合体を樹脂で成形して棒状の構造体としたもののように、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部を、筆記具の中空な本体軸に内蔵することによって、タッチパネルに接触する筆記具の先端部（以下、筆先部とも記す）と人体とが電気的に絶縁された状態であっても、静電容量式タッチパネルの操作が可能であるとの知見を得、この知見に基づきさらに検討を重ねることにより本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具は、中空部を有し、非導電性材料からなる本体軸と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部と、導電性材料を含む筆先部と、を有し、該芯部は該中空部に内蔵され、該筆先部と該芯部とが接触していることを特徴としている。
ここで、上記芯部は多孔質体であることが好ましい。
ここで、上記部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維であることが好ましく、より好ましくは、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維またはポリアミド系合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。
ここで、上記部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維であることが好ましく、より好ましくは、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維またはポリアミド系合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。
また、上記部材は、ポリエステル系合成樹脂、アクリル系合成樹脂、ポリアミド系合成樹脂またはポリウレタン系合成樹脂からなる多孔質体である基材を導電性材料で修飾してなる導電性部材であっても良く、より好ましくは、ポリウレタン系合成樹脂からなる多孔質樹脂成形体を、導電性材料で修飾してなる導電性部材である。さらに、ポリウレタン系合成樹脂からなる多孔質樹脂成形体は、ウレタン発泡成形体であることが好ましい。
さらに、上記導電性材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）およびコバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも１種の金属からなる硫化物、または銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）から選ばれる少なくとも１種の金属からなるめっき金属からなることが好ましい。
また、上記芯部と上記筆先部とが一体物であっても良い。
本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具は、本体軸に非導電性の材料を採用することができるとともに、安定してタッチパネル操作が可能である。
以下、本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具の構成について、図面を参照して、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の図面において、同一の参照符号を付した部位は同様の機能を有するものとし、同じ説明は繰返さない。
［実施の形態１］
＜筆記具＞
図１に、本発明の一例である静電容量式タッチパネル用筆記具の模式的断面図を示す。図１に示す筆記具１は、内部に中空部３を有し、非導電性材料からなる本体軸２と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部４と、導電性材料を含む筆先部５と、から構成されている。図１に示すように、芯部４は中空部３に内蔵されており、筆先部５と芯部４とは接触している。
＜筆記具＞
図１に、本発明の一例である静電容量式タッチパネル用筆記具の模式的断面図を示す。図１に示す筆記具１は、内部に中空部３を有し、非導電性材料からなる本体軸２と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部４と、導電性材料を含む筆先部５と、から構成されている。図１に示すように、芯部４は中空部３に内蔵されており、筆先部５と芯部４とは接触している。
ここで、筆先部５と芯部４とを接触させる方式は特に限定されない。たとえば、両者を嵌合構造として接合しても良いし、糊などで接着しても良い。また、両者が合成繊維や合成樹脂からなる場合には、熱で溶着しても良い。なお、後述するように、筆先部５と芯部４とは、一体物とすることもできる。
上記の構成を有する筆記具１は、非導電性の本体軸２を握持して、筆先部５でパネル表面に触れることにより、静電容量式タッチパネルの操作が可能であるという優れた効果を示す。
本発明の効果が発現する機序の詳細については現時点では不明である。しかし、本発明者は、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部が、一種のコンデンサとしての機能を有しており、導電性材料を含む筆先部を介してタッチパネルの表面から電荷を取り去ることができるとともに、電荷を貯蔵することで一定の電圧を保つため、指先で操作するときと同様に、タッチパネルの静電容量を変化させることができるものと推測している。
以下、本発明の筆記具を構成する各部について説明する。
≪本体軸≫
本体軸２は非導電性材料から構成されており、内部に中空部３を有している。本体軸２の外形や大きさは、典型的には、従来公知のマーカーやサインペンと同様とすることができる。本体軸２の外形や大きさは特に制限されず、握り易さや美観などを考慮し、所望の外形や大きさとすることができる。
≪本体軸≫
本体軸２は非導電性材料から構成されており、内部に中空部３を有している。本体軸２の外形や大きさは、典型的には、従来公知のマーカーやサインペンと同様とすることができる。本体軸２の外形や大きさは特に制限されず、握り易さや美観などを考慮し、所望の外形や大きさとすることができる。
（非導電性材料）
本体軸２は非導電性材料から構成されることを要する。ここで、非導電性材料とは、概ね抵抗率が１０9Ωｃｍを超過する材料を示す。このような非導電性材料としては、一般的な合成樹脂を挙げることができ、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン（登録商標）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、たとえば、木材や竹材なども、この非導電性材料に含まれる。本発明の筆記具は、本体軸に非導電性材料を採用することができることにより、高いデザイン性や製造コストの低減を実現することができる。
本体軸２は非導電性材料から構成されることを要する。ここで、非導電性材料とは、概ね抵抗率が１０9Ωｃｍを超過する材料を示す。このような非導電性材料としては、一般的な合成樹脂を挙げることができ、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン（登録商標）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、たとえば、木材や竹材なども、この非導電性材料に含まれる。本発明の筆記具は、本体軸に非導電性材料を採用することができることにより、高いデザイン性や製造コストの低減を実現することができる。
（中空部）
中空部３は、典型的には、筒状の空洞である。中空部３の構造、材質、形状、大きさは特に制限されず、芯部４を内蔵、保持し得るものであれば、どのようなものであっても良い。中空部３としては、たとえば、本体軸２の内部に形成された空洞であっても良く（すなわち、本体軸２と中空部３とが一体であっても良く）、また、たとえば、本体軸２の内部に形成された空洞に、別途、合成樹脂からなるチューブなどを挿入して中空部３とすることもできる。
中空部３は、典型的には、筒状の空洞である。中空部３の構造、材質、形状、大きさは特に制限されず、芯部４を内蔵、保持し得るものであれば、どのようなものであっても良い。中空部３としては、たとえば、本体軸２の内部に形成された空洞であっても良く（すなわち、本体軸２と中空部３とが一体であっても良く）、また、たとえば、本体軸２の内部に形成された空洞に、別途、合成樹脂からなるチューブなどを挿入して中空部３とすることもできる。
≪芯部≫
芯部４は、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成されており、中空部３に内蔵されている。本発明の筆記具は、芯部４が一種のコンデンサとしての機能を有するが故、本体軸２が非導電性材料であっても、静電容量式タッチパネルの操作が可能であると考えられる。芯部４の形状は特に限定されないが、作り易さの観点から、本体軸２や中空部３の形状や大きさと合わせて、円柱状、角柱状、棒状などとするのが好ましい。
芯部４は、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成されており、中空部３に内蔵されている。本発明の筆記具は、芯部４が一種のコンデンサとしての機能を有するが故、本体軸２が非導電性材料であっても、静電容量式タッチパネルの操作が可能であると考えられる。芯部４の形状は特に限定されないが、作り易さの観点から、本体軸２や中空部３の形状や大きさと合わせて、円柱状、角柱状、棒状などとするのが好ましい。
芯部４は、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成されている。このような芯部は、以下の構成（Ａ）および（Ｂ）の少なくとも一方を含むことが好ましい。
〔構成（Ａ）：合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる部材〕
構成（Ａ）において、芯部は合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる部材から構成される。この場合、上記部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。そして、芯部は、該導電性繊維を含む繊維の集合体である。ここで、芯部に含まれる繊維は、すべて導電性繊維であることが好ましいが、導電性繊維と非導電性繊維とが混合されていても良い。
構成（Ａ）において、芯部は合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる部材から構成される。この場合、上記部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。そして、芯部は、該導電性繊維を含む繊維の集合体である。ここで、芯部に含まれる繊維は、すべて導電性繊維であることが好ましいが、導電性繊維と非導電性繊維とが混合されていても良い。
本発明者は、構成（Ａ）を有する芯部の内部には、局所的に、２つの導電性繊維とそれらに挟まれた絶縁体である空気とからなるコンデンサに類似した構造が形成されており、それらが多数形成されることを以って、芯部全体がコンデンサに類似した機能を発揮するものと予想している。
（部材）
上記のように、構成（Ａ）において、部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。
上記のように、構成（Ａ）において、部材は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維である。
（基材）
ここで、構成（Ａ）における基材とは、単独の繊維のみならず、複数の繊維の集合体をも含むものとする。
ここで、構成（Ａ）における基材とは、単独の繊維のみならず、複数の繊維の集合体をも含むものとする。
（繊維の集合体）
繊維の集合体とは、複数の繊維の集合であって、一定の２次元的、３次元的形状を有するものを示す。このような繊維の集合体としては、単に複数の繊維を集合させたものの他、たとえば、織物、編物、不織布、フェルトなどの繊維構造体や、複数の繊維を一方向に引き揃えて収束させた繊維収束体などを挙げることができる。ここで、単に複数の繊維を集合させたものは、中空部に挿入、充填されることによって、中空部の内部形状に対応した一定の形状を有しているものとする。
繊維の集合体とは、複数の繊維の集合であって、一定の２次元的、３次元的形状を有するものを示す。このような繊維の集合体としては、単に複数の繊維を集合させたものの他、たとえば、織物、編物、不織布、フェルトなどの繊維構造体や、複数の繊維を一方向に引き揃えて収束させた繊維収束体などを挙げることができる。ここで、単に複数の繊維を集合させたものは、中空部に挿入、充填されることによって、中空部の内部形状に対応した一定の形状を有しているものとする。
また、たとえば、合成繊維を収束させたものに樹脂を含浸させ引抜成形した多孔質繊維構造体や、上記の繊維の集合体に樹脂を含浸し、圧縮成形した多孔質繊維構造体もこれに含まれるものとする。すなわち、基材は多孔質体とすることもでき、これにより芯部も多孔質体とすることができる。上記のコンデンサに類似した機能を発揮し易いとの観点および後述する導電性処理の容易性の観点から、このような多孔質体は、開気孔を多く含むことが好ましく、気孔率は、１０％以上９０％以下であることが好ましい。
（導電性繊維）
導電性繊維は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維であることが好ましい。本発明者は、このように、繊維が単なる導体ではなく、繊維の芯材が誘電体であり、該芯材の表面に導電性の層が形成されている構成によって、上記の効果が発現し易いことを知見している。ここで、合成繊維からなる基材の一部に導電性材料で被覆されていない部分が含まれていても良いが、基材の表面全体が被覆されていることが、上記の効果が得られ易いという観点から好ましい。
導電性繊維は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維であることが好ましい。本発明者は、このように、繊維が単なる導体ではなく、繊維の芯材が誘電体であり、該芯材の表面に導電性の層が形成されている構成によって、上記の効果が発現し易いことを知見している。ここで、合成繊維からなる基材の一部に導電性材料で被覆されていない部分が含まれていても良いが、基材の表面全体が被覆されていることが、上記の効果が得られ易いという観点から好ましい。
また、このような導電性繊維は、繊維の集合体となることによって、コンデンサに類似した機能を有することができるとともに、自己放電特性に優れるため、余分な電荷を自然放電することができ、その結果、本発明の筆記具は、繰り返し安定してタッチパネル操作が可能であると考えられる。
ここで、上記の自己放電特性の観点から、導電性繊維の表面電気抵抗値は、１０-1Ωｃｍ以上１０9Ωｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０1Ωｃｍ以上１０8Ωｃｍ以下、特に好ましくは、１０2Ωｃｍ以上１０6Ωｃｍ以下であることが好適である。
（合成繊維）
導電性繊維の基材となる合成繊維としては、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維またはポリアミド系合成繊維を用いることが好ましい。より具体的には、ポリエステル系合成繊維としては、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラートが好ましく、アクリル系合成繊維としては、アクリロニトリル、株式会社カネカのモダアクリルが好ましい。また、ポリアミド系合成繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６、およびナイロン６１２が好ましい。
導電性繊維の基材となる合成繊維としては、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維またはポリアミド系合成繊維を用いることが好ましい。より具体的には、ポリエステル系合成繊維としては、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラートが好ましく、アクリル系合成繊維としては、アクリロニトリル、株式会社カネカのモダアクリルが好ましい。また、ポリアミド系合成繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６、およびナイロン６１２が好ましい。
ここで、合成繊維からなる基材の繊維径は、２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。また、取扱いの容易性の観点から、５μｍ以上が好ましい。２００μｍを超過すると、上記の効果が得られ難い傾向にあり好ましくない。
このような合成繊維からなる基材は、たとえば、溶融紡糸することによって製造することができ、また、たとえば、合成繊維からなるフィルムを作製し、これを細く裁断することによっても製造することができる。
（導電性材料）
合成繊維からなる基材を被覆する導電性材料としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）およびコバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも１種の金属の硫化物、または銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）から選ばれる少なくとも１種の金属からなるめっき金属が好ましい。これらのうち、剥離し難く、形成後における酸素などとの反応性の低さの観点から、Ｃｕの硫化物である硫化銅が好ましく、硫化銅はＣｕ9Ｓ5が特に好ましい。
合成繊維からなる基材を被覆する導電性材料としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）およびコバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも１種の金属の硫化物、または銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）から選ばれる少なくとも１種の金属からなるめっき金属が好ましい。これらのうち、剥離し難く、形成後における酸素などとの反応性の低さの観点から、Ｃｕの硫化物である硫化銅が好ましく、硫化銅はＣｕ9Ｓ5が特に好ましい。
導電性材料による被覆量は、合成繊維からなる基材の質量に対して、１質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。被覆量が該範囲を占める場合には、芯部が上記の機能を発揮し易い傾向にある。ここで、被覆量のより好ましい範囲は、１質量％以上１５質量％以下であり、特に好ましい範囲は、２質量％以上７質量％以下である。
合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆する方法としては、導電性材料が硫化銅である場合には、たとえば、銅塩およびチオ硫酸塩を含有する水溶液（以下、処理液とも記す）に、合成繊維の集合体を浸漬する方法を挙げることができる。なお、以下の説明において、このような方法で、あるものを「処理液に浸漬する」ことを、あるものに「導電性処理を施す」とも記す。
（その他）
さらに、導電性繊維は、シランカップリング剤などの結合材を有していても良い。たとえば、合成繊維からなる基材と導電性材料との間にシランカップリング剤を介在させることにより、基材とシランカップリング剤との強固な結合、および導電性材料とシランカップリング剤との強固な結合が生じるために、導電性材料の剥離を効率的に抑制することができ、以って、導電性繊維の耐久性を向上させることができる。
さらに、導電性繊維は、シランカップリング剤などの結合材を有していても良い。たとえば、合成繊維からなる基材と導電性材料との間にシランカップリング剤を介在させることにより、基材とシランカップリング剤との強固な結合、および導電性材料とシランカップリング剤との強固な結合が生じるために、導電性材料の剥離を効率的に抑制することができ、以って、導電性繊維の耐久性を向上させることができる。
〔構成（Ｂ）：多孔質樹脂成形体からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材〕
構成（Ｂ）において、芯部は多孔質樹脂成形体からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される。この場合、芯部は、複数の部材から構成されていても良く、また、１つの部材から構成されていても良い。多孔質樹脂成形体からなる基材は、表面を導電性材料で修飾されていることを要し、より好ましくは、細孔の内部まで導電性材料によって修飾されていることが好適である。
構成（Ｂ）において、芯部は多孔質樹脂成形体からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される。この場合、芯部は、複数の部材から構成されていても良く、また、１つの部材から構成されていても良い。多孔質樹脂成形体からなる基材は、表面を導電性材料で修飾されていることを要し、より好ましくは、細孔の内部まで導電性材料によって修飾されていることが好適である。
本発明者は、構成（Ｂ）を有する芯部の内部にもまた、局所的に、導電性材料からなる２つの導電性部位と、それらに挟まれた絶縁体である空気または誘電体である樹脂と、からなるコンデンサと類似した構造が形成されており、それらが多数形成されることを以って、芯部全体がコンデンサと類似した機能を発揮するものと予想している。
（部材）
構成（Ｂ）において、部材は、多孔質樹脂成形体からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材である。
構成（Ｂ）において、部材は、多孔質樹脂成形体からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材である。
（基材）
構成（Ｂ）において、基材は、多孔質樹脂成形体とすることができる。基材は、複数の多孔質樹脂成形体から構成されていても良く、また、１つの多孔質樹脂成形体から構成されていても良い。
構成（Ｂ）において、基材は、多孔質樹脂成形体とすることができる。基材は、複数の多孔質樹脂成形体から構成されていても良く、また、１つの多孔質樹脂成形体から構成されていても良い。
（多孔質樹脂成形体）
基材となる多孔質樹脂成形体としては、たとえば、合成樹脂粉末を焼結成形して内部に気孔を形成させたものや、合成樹脂を発泡成形したもの（すなわち、発泡成形体）などを挙げることができる。また、上記の多孔質繊維構造体の場合と同様の理由により、多孔質樹脂成形体は開気孔を多く含むことが好ましく、気孔率は１０％以上８０％以下であることが好ましい。
基材となる多孔質樹脂成形体としては、たとえば、合成樹脂粉末を焼結成形して内部に気孔を形成させたものや、合成樹脂を発泡成形したもの（すなわち、発泡成形体）などを挙げることができる。また、上記の多孔質繊維構造体の場合と同様の理由により、多孔質樹脂成形体は開気孔を多く含むことが好ましく、気孔率は１０％以上８０％以下であることが好ましい。
（合成樹脂）
上記の多孔質樹脂成形体の原料となる合成樹脂には、ポリエステル系合成樹脂、アクリル系合成樹脂、ポリアミド系合成樹脂またはポリウレタン系合成樹脂を用いることができる。より具体的には、ポリエステル系合成樹脂としては、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラートが好ましく、アクリル系合成樹脂としては、アクリロニトリル、株式会社カネカのモダアクリルが好ましい。また、ポリアミド系合成樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、およびナイロン６１２が好ましい。また、さらに、ポリウレタン系合成樹脂としては、キクロン株式のポリウレタンである「キクロン（登録商標）」が好ましい。
上記の多孔質樹脂成形体の原料となる合成樹脂には、ポリエステル系合成樹脂、アクリル系合成樹脂、ポリアミド系合成樹脂またはポリウレタン系合成樹脂を用いることができる。より具体的には、ポリエステル系合成樹脂としては、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラートが好ましく、アクリル系合成樹脂としては、アクリロニトリル、株式会社カネカのモダアクリルが好ましい。また、ポリアミド系合成樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、およびナイロン６１２が好ましい。また、さらに、ポリウレタン系合成樹脂としては、キクロン株式のポリウレタンである「キクロン（登録商標）」が好ましい。
上記に例示したもののうち、ポリウレタンからなる発泡成形体（すなわち、ウレタン発泡成形体）が、製造コストおよび所望の気孔率が得られ易いなどの観点から、好ましい。
（導電性材料）
構成（Ｂ）における導電性材料としては、構成（Ａ）において導電性材料として説明したものを好適に用いることができる。繊維の集合体に導電性処理を施すのと同様に、多孔質樹脂成形体を上記で説明した処理液に浸漬することによって、多孔質樹脂成形体の外表面のみならず、気孔内表面をも導電性材料で修飾することができる。
構成（Ｂ）における導電性材料としては、構成（Ａ）において導電性材料として説明したものを好適に用いることができる。繊維の集合体に導電性処理を施すのと同様に、多孔質樹脂成形体を上記で説明した処理液に浸漬することによって、多孔質樹脂成形体の外表面のみならず、気孔内表面をも導電性材料で修飾することができる。
ここで、導電性材料による修飾量は、多孔質樹脂成形体からなる基材の質量に対して、１質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。修飾量が該範囲を占める場合には、芯部が上記の機能を発揮し易い傾向にある。ここで、修飾量のより好ましい範囲は、１質量％以上１５質量％以下であり、特に好ましい範囲は、２質量％以上７質量％以下である。
（その他）
さらに、構成（Ｂ）においても、構成（Ａ）の場合と同様に、導電性材料の剥離を防止するために、シランカップリング剤などの結合材によって、多孔質樹脂成形体と導電性材料とを結合しても良い。
さらに、構成（Ｂ）においても、構成（Ａ）の場合と同様に、導電性材料の剥離を防止するために、シランカップリング剤などの結合材によって、多孔質樹脂成形体と導電性材料とを結合しても良い。
≪筆先部≫
筆先部５は導電性材料を含む。ここで、筆先部５としては、上記で芯部４として説明した構成のすべてが採用可能である。すなわち、導電性繊維を含んでいても良く、導電性処理が施された繊維の集合体や多孔質樹脂成形体などであっても良い。そして、筆先部５と芯部４とは、同一の材質からなっていても良く、一体物であっても良い。一体物であれば、部品点数を低減することができるため、製造工程の簡略化が可能であり、製造コストの観点から好ましい。
筆先部５は導電性材料を含む。ここで、筆先部５としては、上記で芯部４として説明した構成のすべてが採用可能である。すなわち、導電性繊維を含んでいても良く、導電性処理が施された繊維の集合体や多孔質樹脂成形体などであっても良い。そして、筆先部５と芯部４とは、同一の材質からなっていても良く、一体物であっても良い。一体物であれば、部品点数を低減することができるため、製造工程の簡略化が可能であり、製造コストの観点から好ましい。
筆先部５の基材は、芯部４と同様の合成繊維からなる基材または多孔質樹脂成形体であることが好ましい。これらの基材は、クッション性が高いためパネルに傷をつけることがなく、繰り返し使用が可能であり耐久性も優れている。
また、筆先部５としては、芯部４として例示したもの以外にも、金属材料や、合成樹脂や合成繊維に導電性粉末を練り込んだものなども使用することもできる。すなわち、筆先部５は、金属成形体や導電性粉末を含む樹脂成形体などであっても良い。また、ここでの導電性粉末は特に制限されず、たとえば、炭素系導電性粉末、無機系導電性粉末、有機系導電性粉末、金属系導電性粉末などを用いることができる。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、筆先部５の形状の一例を示している。これらは、あくまで一例に過ぎず、筆先部５の形状はこれらに限定されない。筆先部５の形状は、操作性やデザイン性を考慮し、適宜変更することができる。
図３（ｄ）は、繊維収束体である筆先部５を示している。この繊維収束体は、複数の繊維を一方向に引き揃えて収束させた後、一方の端部を糊や熱によって結合、結束したものである。ここで、使用目的によっては、繊維収束体の外形全体を糊で結合し、先端を尖らせたものとすることもできる。
このように、筆先部が繊維収束体である場合には、該繊維収束体は、合成繊維からなる基材を導電性材料で被覆してなる導電性繊維を含むことが好ましく、該導電性繊維は、パネルと接触する側の端部にテーパ形状を有することが好ましい。
このような導電性繊維を得る方法としては、合成繊維からなる基材の一方の端部を、たとえば、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液に浸漬して、部分的に溶解させることによって、該端部にテーパ形状を形成した後、導電性処理を施せば良い。
このようにパネルと接触する側の端部がテーパ形状を有することによって、導電性繊維の自己放電特性が向上し、タッチパネルの応答感度を向上させることができる。
また、この場合の合成繊維には、ポリブチレンテレフタラートが好適である。ポリブチレンテレフタラートは、十分なコシを有しており、滑らかで、毛筆や絵筆のような使用感を実現することができる。
上記のような繊維収束体からなる筆先部は、毛筆や絵筆のような感覚のマルチタッチが可能であるため、たとえば、美術の分野などにおいて、とりわけ有用性が高い。
［実施の形態２］
＜筆記具＞
図２に、本発明の他の一例である静電容量式タッチパネル用筆記具の模式的断面図を示す。図２に示す筆記具１０１は、本体軸１０２の両端部に筆先部５を有しており、それぞれの端部において筆先部５の形状または大きさは異なっている。その他の点においては、筆記具１と同様であり、筆記具１０１は、中空部３および芯部４を備えている。
＜筆記具＞
図２に、本発明の他の一例である静電容量式タッチパネル用筆記具の模式的断面図を示す。図２に示す筆記具１０１は、本体軸１０２の両端部に筆先部５を有しており、それぞれの端部において筆先部５の形状または大きさは異なっている。その他の点においては、筆記具１と同様であり、筆記具１０１は、中空部３および芯部４を備えている。
上記の構成を有する筆記具１０１は、筆記具１と同様に、非導電性の本体軸１０２を握持して、筆先部５でパネル表面に触れることにより、静電容量式タッチパネルの操作が可能であるという優れた効果を示す。そして、使用目的に合わせて、筆先部５の使い分けが可能であり、汎用性および利便性が高いという効果をも有している。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下のようにして、本発明の静電容量式タッチパネル用筆記具を作製し、市販のスマートフォンを用いて、タッチパネルの操作試験を行なった。なお、以下の説明において、表面電気抵抗値は、抵抗測定器（製品名：ＳＡＮＷＡ ＳＤ−４２０Ｃ、三和電気計器株式会社製）によって測定された値である。
＜実施例１〜３＞
≪実施例１≫
まず、非導電性材料であるポリプロピレンを原料として、射出成形によって、中空部を有する本体軸（外径：１０ｍｍ、内径：８ｍｍ、長さ：１００ｍｍ）を作製した。
≪実施例１≫
まず、非導電性材料であるポリプロピレンを原料として、射出成形によって、中空部を有する本体軸（外径：１０ｍｍ、内径：８ｍｍ、長さ：１００ｍｍ）を作製した。
次に、アクリル系合成繊維からなる基材を導電性材料である硫化銅で被覆してなる導電性繊維である、日本蚕毛染色株式会社が製造販売する「サンダーロン（登録商標）」（素材：短繊維、品種：１Ｔ×３８ｍｍ、密度：１．１５ｇ／ｃｍ3）を準備した。このサンダーロンの表面電気抵抗値は、１００Ωｃｍであった。
次に、ポリエチレンからなるチューブ（外径：６．４４ｍｍ、内径：５．４８ｍｍ、長さ：７６ｍｍ）を準備し、該チューブに０．１ｇのサンダーロンを充填し、芯部を作製した。このとき、該芯部の気孔率は、９５％であった。
なお、ここでは、芯部の気孔率は次のようにして求めた。まず、チューブの長手方向に垂直な断面を真円とみなし、チューブの内容積を求めた。次に、チューブ内に充填されたサンダーロンの質量をチューブの内容積で除すことにより、芯部の密度とした。そして、次式により、気孔率を求めた。
式：気孔率（％）＝｛１−（芯部の密度／サンダーロンの密度）｝×１００
次に、日本蚕毛染色株式会社が製造販売するサンダーロンからなるフェルト（以下、サンダーロンフェルトとも記す）を準備し、該フェルトを外径４ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に切断加工することによって、筆先部を作製した。このサンダーロンフェルトの表面電気抵抗値は、１００Ωｃｍであり、気孔率は６０％であった。
次に、日本蚕毛染色株式会社が製造販売するサンダーロンからなるフェルト（以下、サンダーロンフェルトとも記す）を準備し、該フェルトを外径４ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に切断加工することによって、筆先部を作製した。このサンダーロンフェルトの表面電気抵抗値は、１００Ωｃｍであり、気孔率は６０％であった。
次に、芯部の一方の開口部（すなわち、チューブの一方の開口部）に、筆先部の端部から長さ方向に５ｍｍの部分までを挿入することにより、筆先部と芯部とを接合した。これにより、筆先部と芯部とからなる接合体を得た。このとき、チューブ内において、サンダーロン（導電性繊維）とサンダーロンフェルト（導電性繊維構造体）とが接触している状態とした。すわなち、筆先部と芯部とが接触している状態とした。
次に、この筆先部と芯部とからなる接合体を、上記で作製した本体軸に挿入して固定し、実施例１に係る筆記具を作製した。
≪実施例２≫
まず、上記と同様のサンダーロンフェルト（表面電気抵抗値：１００Ωｃｍ、気孔率：６０％）を外径４ｍｍ、長さ８０ｍｍの円柱状に切断加工した。該加工されたサンダーロンフェルトの端部から長さ方向に６５ｍｍの部分までを、上記と同様のポリエチレンからなるチューブに挿入し、筆先部と芯部とが一体物である、筆先部および芯部を作製した。
まず、上記と同様のサンダーロンフェルト（表面電気抵抗値：１００Ωｃｍ、気孔率：６０％）を外径４ｍｍ、長さ８０ｍｍの円柱状に切断加工した。該加工されたサンダーロンフェルトの端部から長さ方向に６５ｍｍの部分までを、上記と同様のポリエチレンからなるチューブに挿入し、筆先部と芯部とが一体物である、筆先部および芯部を作製した。
そして、上記のように一体物である筆先部および芯部を用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る筆記具を作製した。
≪実施例３≫
まず、ポリエステル系合成繊維を引抜成形した多孔質繊維構造体（形状：円柱状、外形：４ｍｍ、長さ：８０ｍｍ）を準備した。
まず、ポリエステル系合成繊維を引抜成形した多孔質繊維構造体（形状：円柱状、外形：４ｍｍ、長さ：８０ｍｍ）を準備した。
この多孔質繊維構造体を、硫酸銅と還元剤としてのチオ硫酸ナトリウムとを含有する処理液に浸漬することにより、該多孔質繊維構造体を、導電材料である硫化銅によって修飾した。このとき、修飾率は６質量％であった。また、導電処理後の多孔質繊維構造体（以下、導電性多孔質繊維構造体とも記す）の表面電気抵抗率は５００〜７００Ωｃｍであり、気孔率７０％であった。
そして、この導電性多孔質繊維構造体を、一体物である筆先部および芯部として用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係る筆記具を作製した。
＜比較例１〜３＞
≪比較例１≫
実施例１の筆記具において、芯部を用いない以外は、実施例１の筆記具と同様にして比較例１に係る筆記具を作製した。すなわち、比較例１の筆記具は、本体軸、中空部および筆先部を有しているが、芯部は有していない。
≪比較例１≫
実施例１の筆記具において、芯部を用いない以外は、実施例１の筆記具と同様にして比較例１に係る筆記具を作製した。すなわち、比較例１の筆記具は、本体軸、中空部および筆先部を有しているが、芯部は有していない。
≪比較例２≫
市販のアルミニウム箔（厚み：１２μｍ）を所定の大きさに切断し、捲回して、外形４ｍｍ、長さ７０ｍｍの円柱状捲回体とした。そして、該円柱状捲回体を芯部として用いる以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る筆記具を作製した。
市販のアルミニウム箔（厚み：１２μｍ）を所定の大きさに切断し、捲回して、外形４ｍｍ、長さ７０ｍｍの円柱状捲回体とした。そして、該円柱状捲回体を芯部として用いる以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る筆記具を作製した。
≪比較例３≫
市販のアルミニウム箔（厚み：１２μｍ）を所定の大きさに切断し、捲回して、外形４ｍｍ、長さ８０ｍｍの円柱状捲回体とした。そして、該円柱状捲回体を一体物である筆先部および芯部として用いる以外は、実施例２と同様にして、比較例３に係る筆記具を作製した。
市販のアルミニウム箔（厚み：１２μｍ）を所定の大きさに切断し、捲回して、外形４ｍｍ、長さ８０ｍｍの円柱状捲回体とした。そして、該円柱状捲回体を一体物である筆先部および芯部として用いる以外は、実施例２と同様にして、比較例３に係る筆記具を作製した。
＜評価＞
≪タッチパネル操作試験≫
以上のようにして作製した実施例および比較例の筆記具を用いて、静電容量式タッチパネルの操作試験を行なった。
≪タッチパネル操作試験≫
以上のようにして作製した実施例および比較例の筆記具を用いて、静電容量式タッチパネルの操作試験を行なった。
まず、市販のスマートフォン「ＧＡＬＡＸＹ Ｓ（登録商標）」のタッチパネルに筆記具でタッチして、応答があるかどうかを確認した。さらに、応答があったものに対しては、その後１０秒毎にタッチを繰り返し、これを１０分間継続することによって、連続操作が可能であるかを確認した。
試験結果および各筆記具の構成を表１に示す。表１中、連続操作の欄において、「可」とは１０分間の連続操作のうちに応答感度に変化がなかったことを示し、「不可」とは１０分間の連続操作のうちに、応答しなくなるか、応答感度が低下したものを示す。また、ここで、応答感度が低下するとは、パネルにタッチしてから応答があるまでの時間が長くなることを示す。
表１から明らかなように、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部を有し、該芯部と、導電性材料を含む筆先部とが接触している実施例の筆記具は、タッチパネルの連続操作が安定して可能である。これに対して、かかる構成を有さない比較例の筆記具はタッチパネルの応答がないか、応答があっても連続操作が可能ではない。
以上より、実施例の静電容量式タッチパネル用筆記具は、中空部を有し、非導電性材料からなる本体軸と、非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部と、導電性材料を含む筆先部と、を有し、該芯部は該中空部に内蔵され、該筆先部と該芯部とが接触していることを以って、筆先部と人体とが絶縁された状態であってもタッチパネルの操作が可能であることが確認できた。
この結果は、実施例の静電容量式タッチパネル用筆記具は、本体軸に非導電性材料を採用することができるとともに、安定してタッチパネル操作が可能であることを示している。
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、静電容量式タッチパネルの操作を行なうための筆記具に利用できる。
１，１０１ 筆記具、２，１０２ 本体軸、３ 中空部、４ 芯部、５ 筆先部。
Claims (5)
- 中空部を有し、非導電性材料からなる本体軸と、
非導電性材料からなる基材を導電性材料で修飾してなる部材から構成される芯部と、
導電性材料を含む筆先部と、を有し、
前記芯部は前記中空部に内蔵され、
前記筆先部と前記芯部とが接触している、静電容量式タッチパネル用筆記具。 - 前記芯部は多孔質体である、請求項１に記載の静電容量式タッチパネル用筆記具。
- 前記部材は、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維またはポリアミド系合成繊維からなる基材を、導電性材料で被覆してなる導電性繊維、または、ポリウレタン系合成樹脂からなる成形体を、導電性材料で修飾してなる導電性部材である、請求項１または２に記載の静電容量式タッチパネル用筆記具。
- 前記導電性材料は、Ｃｕ、Ａｇ、ＰｄおよびＣｏから選ばれる少なくとも１種の金属からなる硫化物、またはＣｕ、ＡｇおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の金属からなるめっき金属からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の静電容量式タッチパネル用筆記具。
- 前記芯部と前記筆先部とが一体物である、請求項１〜４のいずれかに記載の静電容量式タッチパネル用筆記具。
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