JP2015219865A - 入力用タッチペン - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を備えたペン先を交換可能に形成するとともに、交換時にペン先を弾性変形させることなく容易に装着することができる入力用タッチペンを提供する。【解決手段】導電性を有する軸筒11と、軸筒11に装着される導電性を有するペン先80と、ペン先80を軸筒11に固定するための固定部材70とを備えたタッチペン10において、ペン先80は軸筒11の一端を被覆するように装着され、固定部材70は軸筒11の一端に装着されたペン先80の他端側の辺縁前後を覆うように装着されるとともに、ペン先80に形成された外方段部105が固定部材70に形成された内方段部73と係合することで、ペン先80が軸筒11に固定されるように形成した。【選択図】図２

Description

本発明は、パソコン、携帯端末などの静電容量型入力装置に座標情報を入力するための静電容量型入力装置用のタッチペンに関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末の普及により静電容量型入力装置の所持率が増しており、それらの利用者の多くは、操作を指で行っている。しかし、指での操作では、入力するパネルの押し間違えが生じたり、画面が汚れている場合には指の滑りが悪くなり操作性が劣ったりするという欠点があった。
さらに、指にネイルを施したり爪が長かったりする場合には、画面を爪で押して操作を試みても、静電式のために爪では画面が反応しないといった欠点も指摘されている。
このような欠点を解決するため、静電容量型入力装置に座標情報を入力するために用いられるコードレス型の位置指示器（いわゆるタッチペン）についての技術が、特許文献１に開示されている。

特許文献１の技術は、静電容量型入力装置のパネルと接触させるペン先として、導電性を有する弾性部材を用いている。また、この弾性部材は着脱可能に形成されている。

特許第４８４０８９１号

ここで、弾性部材を用いた導電性を有するペン先は、弾性部材と画面とが接触して抵抗が増すことによる操作感の低下を防ぐため、弾性部材の厚さを薄くし、かつ、ペン先を細く形成されているものもある。
また、弾性部材の厚さを薄くすると、一般的に消耗が早く、筆圧が強い使用者には適さないといったことが指摘されている。
上記欠点を解決するために、特許文献１の技術では、弾性部材を交換可能とするために、弾性部材が着脱可能に形成されている。ここで、特許文献１の弾性部材の固定方法は、弾性部材の開口部付近に設けた内方へ突出するリング状の突起をその突起に対応した溝に嵌め込むものである。そのため、装着時には、その溝から突起を外すために弾性変形させなければならず、弾性部材の消耗を早めてしまうことが想定される。

そこで、本発明は、長期間に渡った使用を可能とするため、導電性を有するペン先を交換可能に形成し、さらに、交換時にペン先を弾性変形させることなく容易に装着することを可能とした入力用タッチペンを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成を備える。
（第１の発明）
本発明のうち第１の発明は、導電性を有する軸筒11と、軸筒11の一端に装着される導電性を有するペン先80と、このペン先80を軸筒11に固定するための固定部材70とを備えた入力用タッチペン10において、ペン先80は、一端は閉塞しているとともに他端が開放しており、かつ、その他端側付近の外周には、外方段部105が形成され、ペン先80は、軸筒11の一端を被覆するように装着され、固定部材70は、軸筒11の一端に装着されたペン先80の他端側の辺縁前後を覆うように装着されるとともに、外方段部105は、固定部材70の内周に形成された内方段部73と係合することで、ペン先80が軸筒11に固定され、ペン先80から軸筒11の表面に至るまでの導電経路が確立されることを特徴とする。

軸筒11とは、筒形状を呈するタッチペン10の外部構造であって、その一端には、導電性を有するペン先80が装着される。なお、軸筒11は、軸筒11が導電性を有し、かつ、少なくとも一端に導電性を有するペン先80を備えていればよく、他端は、閉塞しているものであっても別のペン先80が装着されているものであってもよい。
ペン先80とは、静電容量型入力装置のパネルと接触し、その操作を行う部材である。このとき、ペン先80が導電性を含んだ物質から形成されることでペン先80自身が導電性を有するものであってもよい。また、ペン先80が導電性を含まない物質から形成された場合には、その表面に導電性の物質の塗布等を行うことによりペン先80が全体として導電性を有するものであってもよい。

また、ペン先80の形状は、静電容量型入力装置のパネルとの接触面積を広くするためにドーム状に形成されることが望ましい。そして、ペン先80の開口部分付近の外周には、ペン先80の内方に向けて段差を有した外方段部105が形成されている。
固定部材70とは、両端が開放した筒形状を呈する部材であって、ペン先80と軸筒11との固定を介在するものである。また、固定部材70の内周には、ペン先80の外方段部105と係合するために、固定部材70の内方に向けて段差を有した内方段部73が形成されている。
このとき、ペン先80と軸筒11との固定方法は、ペン先80が軸筒11の一端を被覆するように装着されるとともに、固定部材70を軸筒11の一端に装着されたペン先80の他端側の辺縁前後を覆うように装着させ、固定部材70を介してペン先80を軸筒11に固定させるものである。また、ペン先80と固定部材70とは、外方段部105と内方段部73とが係合するように固定する。なお、固定部材70と軸筒11との固定方法は特に限定されるものではないが、軸筒11から固定部材70が着脱可能な方法によるものとする。

上述の結果、ペン先80が軸筒11に固定されることにより、ペン先80から軸筒11の表面に至るまでの導電経路が確立されることで、静電容量型入力装置の操作を行うことができる。
（第２の発明）
本発明のうち第２の発明は、前記した第１の発明の特徴に加え、固定部材70が導電性材料を含んで形成されることにより、導電経路は、ペン先80から固定部材70を経由し、軸筒11の表面に至ることを特徴とする。

この構成によれば、導電性を有する部材が増すことにより、より確実に導電経路を形成することができる。さらに、第１の発明に比べ、導電経路が他の部材による抵抗を受けることが減るため反応性に富み、操作性が向上することも想定される。
（第３の発明）
本発明のうち第３の発明は、前記した第１、第２の発明の特徴に加え、ペン先80の表面には、導電性繊維103が植毛されていることを特徴とする。
第３の発明は、ペン先80の導電性を特定したものである。ここで、導電性繊維103は、導電性を有し、かつ、ある程度の柔軟性を備えた繊維状のものが用いられる。

また、導電性繊維103は、ゴム等の弾性素材を用いたものと比べて、操作時の滑りがよいことが特徴とされている。そのため、細かい写真の加工や製図、精密な絵をパネル上で描く場合などにも用いることができる。

本発明は、上述のように構成されているので、導電性を有したペン先の交換が可能とされている。さらに、ペン先を直に軸筒に係合させず固定部材を介することで、交換時にペン先を弾性変形させることなく装着でき、特に導電性繊維をペン先に用いた場合にその繊維を傷めることのない入力用タッチペンを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るタッチペンの側面図（A）及び側面断面図（B）である。 本発明の実施形態に係るタッチペンの後方側の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る導電性を有するペン先の交換状態を表した断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るタッチペン10として、軸筒11の一端に導電性を有するペン先80を備え、他端には筆記部としてのボールペンチップ92を備えたタッチペン10を例に説明する。なお、本発明において、タッチペン10及びその構成部品についての「前方」とは筆記部としてのボールペンチップ92を備えた方向を示し、「後方」とはその反対側の方向を示すものとする。
本発明の実施形態に係るタッチペン10は、図１（A）に示すように、先軸20及び後軸30を備えた軸筒11と、筆記部として先軸20の先端から突出するボールペンチップ92と、導電性を有するペン先80として後軸30の後方に装着された操作部品80と、操作部品80と後軸30の後端側付近との間に配置されたクリップ60とを備えた外観を呈している。

先軸20とは、タッチペン10の外部構造のうち、先端は先細り形状を呈した中空の筒形部材である。図１（B）に示すように、先軸20は、先軸20の後端の内周に形成した先軸雌ネジ24と、筒形状の先軸胴部21と、先軸胴部21の先端から前方にかけて外径が縮径された先軸テーパー部22と、先軸20の先端面に設けられた先端口23とを備えている。
後軸30とは、タッチペン10の外部構造のうち、両端を開放させた中空の筒形部材である。図１（B）に示すように、後軸30は、筒形状の後軸胴部31と、後軸胴部31から後軸30の後端側にかけて外径が縮径された後軸テーパー部32とを備えている。

また、図１（B）に示すように、後軸30の内部には、回転式の繰出機構40と、繰出機構40の後端部に螺合された中継筒50とが収容される。繰出機構40は、先軸雌ネジ24と螺合することにより固定されるガイド筒43と、ガイド筒43の後方に形成された図示しないガイド溝に収まる摺動コマ42と、後軸胴部31に内接し、摺動コマ42を摺動させる円筒カム41とを備えている。なお、ガイド筒43は、その先端が後軸胴部31から突出しており、その外周には先軸雌ネジ24と螺合する後軸雄ネジ33が形成されている。さらに、後軸雄ネジ33の後端近傍には、先軸20の後端と当接するリング部材12が装着されている。

図２に示す、中継筒50は、先端部の一端が閉じた筒形状であり、その後端部は外径が後軸テーパー部32とほぼ同じ率で縮径されている。中継筒50は、その先端にガイド筒43と連結するための突起部51と、円筒カム41と螺合するため突起部51のやや後方の外周に形成された中継筒雄ネジ52と、操作部品80と螺合するため中継筒50の後端側の内面に形成された中継筒雌ネジ53とを備えている。
また、中継筒50は、その後端付近が後軸テーパー部32の後端部の内面に当接しているため、後軸テーパー部32から後方に抜け落ちることはない。なお、ガイド筒43は、先軸雌ネジ24と後軸雄ネジ33とが螺合されることで、先軸20に固定される。円筒カム41は、中継筒50を介して、操作部品80と螺合されることで後軸30に固定されている。ここで、後軸30を先軸20に対し一方向に捻って回転させると、円筒カム41は、摺動コマ42を前方に摺動させる。その結果、摺動コマ42の先端に嵌着された筆記リフィル90の先端は、先端口23から突出することとなる。

図３に示すように、係止部材70は、筒形状の本体部71と、本体部71の内方に向けた段差であり、操作部品80と係合するための内方段部73と、本体部71の内周に設けられ、操作部品80と螺合するための係止部材雄ネジ72とを備えている。
図３に示すように、操作部品80は、静電容量型入力装置を操作する静電容量方式のタッチペン10の操作部である。操作部品80は、ホルダー81と、ホルダー81に着脱可能に装着され、かつ、ホルダー81の後端に空間部104を介して半球状に覆うゴム100と、ゴム100の表面に植毛された導電性繊維103とを備えている。

図３に示すように、ホルダー81は、筒形状のホルダー先端部81aと、ホルダー先端部81aの後端から外方に設けられたホルダーフランジ85と、ホルダーフランジ85の後端に形成され、ホルダーフランジ85より外径の小さいホルダー後端部81bと、ホルダー後端部81bからホルダー81の後端面にかけ、導電性繊維103を植毛したペン先80の装着を容易にするために外径を縮径させたホルダーテーパー部86とを備えている。また、ホルダー81には、軸方向に貫通孔84が開けられている。さらに、ホルダー先端部81aの外周には、中継筒雌ネジ53と螺合するホルダー雄ネジ82が形成されている。また、ホルダーフランジ85の外周には、係止部材雄ネジ72と螺合するための図示しないホルダー雌ネジが形成されている。

図３に示すように、ゴム100は、開口部付近の外径方向に円盤状に形成された平面部101と、平面部101の外周面からホルダー後端部81bまでを覆い、かつ、ホルダー後端部81bの外径よりも大きい内径を有する半球状に形成されたゴム半球部102と、ゴム半球部102の外周に形成され、内方に向けて段差を有した外方段部105とを備えている。この外方段部105は、軸筒11に固定される際に係止部材70に形成された内方段部73と係合する。そして、ゴム半球部102の表面には、導電性繊維103が植毛される。このとき、ホルダー後端部81bの外径とゴム半球部102との内径には差が生じており、この差により空間部104が形成されることとなる。また、ゴム半球部102は、タッチペン10の操作時に強く押しつけられた際には、ホルダー後端部81bによって受け止められることとなる。なお、空間部104の空気は、貫通孔84を通じて通気可能となっている。

また、本発明の実施形態に係るゴム100は、導電性ゴムを用いて形成される。なお、導電性繊維103は、導電性を備えた繊維を静電植毛することで形成される。さらに、先軸20及び後軸30についても、導電性を含んだ材料、たとえば金属材、導電性樹脂材、金属粉末と混合された樹脂成形品等から形成されている。上述の結果、タッチペン10の操作部から手指までの導通が確保されるため、静電容量方式のタッチペン10として筆記及び操作が可能となる。
図１に示す、クリップ60は、軸筒11への取付部に円環状の取付孔が形成されたクリップである。なお、クリップ60の前方側には、その下面から後軸胴部31に向けて突出する狭持部61が存しており、この狭持部61の突出部分と後軸胴部31の外周面との間で衣服のポケット等に挟持できるようになっている。

図１に示すように、筆記リフィル90は、図示しないインクが収容される筒体91と、筒体91の先端に嵌合されるボールペンチップ92とを備えている。筒体91の後端は、摺動コマ42に設けられた挿入突起部46に嵌着されており、先軸20と後軸30とを相対回転させることによって選択された一の筆記リフィル90が備えるボールペンチップ92が先端口23から突出することで、筆記可能となる。
次に、本発明の実施形態に係るタッチペン10の組立方法について説明する。
まず、リング部材12を装着したガイド筒43の後端に突起部51を挿入し、中継筒雄ネジ52と図示しない円筒カム雌ネジとを螺合させて、繰出機構40と中継筒50とを固定する。そして、中継筒50及び繰出機構40の外周面と当接するように後軸30を装着する。

続いて、クリップ60が挿入されたホルダー81を、ホルダー雄ネジ82と中継筒雌ネジ53とを螺合させることにより、中継筒50に固定する。
そして、ホルダーテーパー部86の傾斜を利用し、平面部101をホルダーフランジ85に接触させるよう挿入して、導電性繊維103が植毛された操作部品80を装着する。その後、内方段部73を外方段部105と係合させるとともに、係止部材雄ネジ72とホルダー雌ネジ83とを螺合させることにより、係止部材70を介して操作部品80を後軸30に固定する。
最後に、筆記リフィル90を対応した図示しないリフィル挿入孔に挿入し、後軸雄ネジ33と先軸雌ネジ24とを螺合させることにより、先軸20と後軸30とを固定し、タッチペン10を完成させる。

以上説明したように構成されているため、本発明の実施形態に係るタッチペン10は以下のような効果を奏する。
本発明の実施形態に係るタッチペン10は、導電性繊維103が植毛された植毛ペン先を用いているため、ゴム等の弾性素材を用いたものと比べて、操作時の滑りがよいとされており、画面の小さなスマートフォン等において細かい写真の加工や製図、精密な絵を描く場合にも、不便なく用いることができる。
ここで、操作時の主となる導電経路としては、画面と接触した導電性繊維103から係止部材70を通じて後軸30へ伝わり、後軸30からリング部材12を介し、先軸20へ導電するものとなっている。なお、本発明の実施形態に係るゴム100は導電性を有するため、ゴム100と中継筒50とが接触した場合には、導電性繊維103からゴム100へ、その後ゴム100から中継筒50を経由して係止部材70へも導電することも可能となっている。

また、本発明の実施形態に係るタッチペン10によれば、使用により導電性繊維103が消耗した植毛ペン先のみを交換可能とされている。
さらに、本発明の実施形態に係るタッチペン10によれば、操作部品80と後軸30との固定は、係止部材70を介して行うため、操作部品80が直接後軸30に係合されているわけではない。そのため、植毛ペン先のみを交換可能とされており、経済面及び環境面について好ましいものとなっている。
さらに、この構成の結果、交換後の取付時に操作部品80を過度に弾性変形させることなく行うことができ、特に導電性繊維103を用いた植毛ペン先の場合には繊維を傷めることなく交換できるため、好適なものとされる。

10 タッチペン 11 軸筒
12 リング部材
20 先軸 21 先軸胴部
22 先軸テーパー部 23 先端口
24 先軸雌ネジ
30 後軸 31 後軸胴部
32 後軸テーパー部 33 後軸雄ネジ
40 繰出機構 41 円筒カム
42 摺動コマ 43 ガイド筒
44 挿入突起部
50 中継筒 51 突起部
52 中継筒雄ネジ 53 中継筒雌ネジ
60 クリップ 61 狭持部
70 係止部材（固定部材） 71 本体部
72 係止部材雄ネジ 73 内方段部
80 操作部品（ペン先） 81 ホルダー
81a ホルダー先端部 81b ホルダー後端部
82 ホルダー雄ネジ 83 貫通孔
84 ホルダーフランジ 85 ホルダーテーパー部
90 筆記リフィル 91 筒体
92 ボールペンチップ
100 ゴム 101 平面部
102 ゴム半球部 103 導電性繊維
104 空間部 105 外方段部

Claims (3)

1. 導電性を有する軸筒と、
   前記軸筒の一端に装着される導電性を有するペン先と、
   前記ペン先を前記軸筒に固定するための固定部材とを備えた入力用タッチペンにおいて、
   前記ペン先は、一端は閉塞しているとともに他端が開放しており、かつ、該他端側付近の外周には、外方段部が形成され、
   前記ペン先は、前記軸筒の一端を被覆するように装着され、
   前記固定部材は、前記軸筒の一端に装着された前記ペン先の前記他多端側の辺縁前後を覆うように装着されるとともに、前記外方段部は、前記固定部材の内周に形成された内方段部と係合することで、前記ペン先が前記軸筒に固定され、
   前記ペン先から前記軸筒の表面に至るまでの導電経路が確立されることを特徴とする入力用タッチペン。
2. 前記固定部材が導電性材料を含んで形成されることにより、
   前記導電経路は、前記ペン先から前記固定部材を経由し、前記軸筒の表面に至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. 前記ペン先の表面には、導電性繊維が植毛されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力用タッチペン。