JP5785033B2 - 入力ペン及びペン先 - Google Patents

Description

本件は、タッチパッドやタッチパネル、デジタイザといった接触位置の変位を入力情報に変換する入力装置（以下、単にタッチパッド等とも称す）に対して入力を行うための入力ペンに関する。

従来、静電容量検出型のポインティングデバイスの１つであるタッチパッド等は、入力操作を行う場合に、操作者の指が用いられていた。
しかし、タッチパッド等は、入力操作を指で行った場合、操作する指先の接触領域が一定せず、検出した座標情報が、操作者の意図にそぐわないことがあった。

このため、指による操作に代えて、入力ペン（スタイラスペン）による操作が行われるようになってきた。特に、タッチパッド等の操作面上で文字を書くように指や入力ペンを動かして入力を行う所謂手書き入力を行う場合、入力ペンを用いた方が、実際の筆記に近く、入力がし易い。

図２２は、入力ペンの構成の一例を示す外観図である。図２２に示されるように、この入力ペン９０は、中空棒状の本体９１の一端部に、先端を軸方向に対して斜めにカットした操作面９２Ｓを有する中空筒状の導電性操作体９２の基部を嵌め込んだものである。

この入力ペン９０を用いてタッチパッド等の操作面に対して操作する場合は、鉛筆や筆記用ペンを持つように本体９１を把持し、その把持のときに、少なくとも１本の指を導電性操作体９２に接触させた状態で、導電性操作体９２の操作面９２Ｓをタッチパッド等（図示なし）の入力面に当接し、当接した操作面９２Ｓを適宜移動させて、その座標位置を入力する。

特開平１０−１８７３２９号公報 特開２０００−１２２７９９号公報 特開２００９−１９９５７１号公報

前記既知の入力ペン９０は、入力ペン９０の軸方向に対して、導電性操作体９２の操作面９２Ｓの角度が予め決められた角度αを有するものであるため、この入力ペン９０を用いて座標位置の入力を行う場合、その角度αは一部の操作者にとって好適な角度であったとしても、他の者にとって好適な角度とは限らず、この入力ペン９０が何人にとっても良好な操作性を有するものではないという問題がある。

また、表示画面上のボタンやメニューの選択等のために入力ペン９０でタップした際、入力ペン９０の操作面９２Ｓがタッチパッド等の入力面と平行でなく、傾いた状態で接触すると、操作面９２Ｓの周辺部が片当たりし、他の部分が接触しないので、充分な接触面積がとれず、正しく認識されない。このためタップする度に入力ペン９０の操作面９２Ｓが、タッチパッド等の入力面と平行であるか否かを気にしながら、タップすることになり、非常に操作性が悪いという問題点があった。

そこで、特許文献３に示すように、ユニバーサルジョイントを用いて操作面の角度を自由に変えられるようにした入力ペンも提案されている。この場合、操作面がタッチパッド等の入力面に対して傾いた状態で接触しても、入力ペンをタッチパッド等に押し付けることで、入力ペンの操作面がタッチパッド等の入力面に倣い、入力ペンの操作面とタッチパッド等の入力面とが完全に接触することになる。しかし、この場合でも入力ペンの操作面が傾いてタッチパッド等に接触してから入力面に追従して完全に接触するまでに多少の時間がかかるため、すばやく文字を入力する場合やタップする場合の追従性が悪いという問題点があった。

このため、特許文献１に示すように、内部に摺動スイッチを設けてスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで、タップに代わる動作をおこなうものも提案されている。しかし、この構成でも、すばやく文字を入力する場合の追従性は改善できない。

また、入力ペンの先端を球形とすることで、入力ペンをどのような角度でタッチパッド等に接触させても入力が行えるようにしたものも提案されている。この場合、タッチパッド等と入力ペンとの静電結合が充分に形成されるようにペン先の曲率半径を充分に大きくする必要があり、ペン先が太くなるため、接触している位置、即ち入力する座標点の周囲がペン先によって隠れてしまう部分が多く、操作しづらいという問題点があった。

このため、特許文献２に示すように、入力ペンのペン先に弾性体を用い、接触時にペン先がつぶれることで充分な接触面積が得られるようにした入力ペンも提案されている。この場合、接触時の弾性変形が大きいほど、非接触時のペン先を細くできるが、変形の度合いを大きくし過ぎると、入力時のブレが大きくなり、文字等を入力する際の操作感が悪くなってしまう。このため、弾性体を用いることによってペン先を細くするのにも限界があった。

本発明は、かかる問題点を解決するもので、入力ペンの操作性を向上させる技術の提供を目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の入力ペンは、
静電容量検出型の座標入力装置に対する入力操作に用いられる入力ペンであって、
棒状の本体と、当該本体の一端側に設けられたペン先を備え、
前記ペン先が、扁平であり、本体との接合部側の扁平幅と比べて先端部側の扁平幅が狭く、扁平面の一方を前記座標入力装置との接触面とし、当該接触面が前記座標入力装置に対して凸の曲率を有し、当該接触面が少なくとも一部に導電性を有する。

本発明によれば、入力ペンの操作性を向上させる技術を提供できる。

実施形態１に係る入力ペンの外観図 ペン先部分の説明図 ペン先の剛性を確認する試験の説明図 ペン先の説明図 実施形態２に係る入力ペンの外観図 ペン先部分の説明図 ペン先の説明図 ペン先の説明図 ペン先の外観斜視図 入力時の状態図 ペン先の縦断面図 変形例のペン先の説明図 ペン先の剛性を確認する試験の説明図 実施形態３に係るペン先の外観図 入力時の状態図 実施形態３に係るペン先の説明図 基幹部の捻りの説明図 ペン先の説明図 変形例３−１のペン先の説明図 変形例３−２のペン先の説明図 変形例３−３のペン先の説明図 従来の入力ペンの説明図

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の実施の形態の構成は例示であり、本発明は実施の形態の構成に限定されない。
〈実施形態１〉
図１は、本実施形態１に係る入力ペンの外観図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は底面図である。図２はペン先部分の説明図であり、正面と平行な断面（ｘ−ｙ面）を示すものである。

図１に示されるように、実施形態１による入力ペン１０は、棒状円筒型の本体１と、当該本体１の一端部に接続されたペン先２とを有する。
本体１は、ユーザによって握持される棒状の部材であり、少なくとも一部に導電性を有している。本実施形態では、本体１を円筒型としたが、これに限らずユーザが手に持って操作するのに適した形状であれば良く、例えば四角柱や六角柱であっても良い。また、本体１のサイズについても手に持って操作するのに適したサイズであれば、任意に設定して良く、例えば軸の直径を５ｍｍ〜２０ｍｍ、軸の長さ（ｙ軸方向の長さ）を５０ｍｍ〜１５０ｍｍとする。なお、本実施形態１では、軸の外形を９ｍｍ、長さを１２０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの中空円筒形状とした。

また、本実施形態１では、本体１を金属製とすることで、本体表面とペン先２との導電性を確保している。本体１の材質としては、鉄、ステンレス、アルミ、ニッケル、銅、真鍮、そしてこれらの合金等を用いることができる。なお、加工性や重量、耐候性の観点から本実施形態ではアルミ合金を用いている。

ペン先２は、図２に示すように、ドーム状の当接部２１や、本体１との接合部２２を有する外形形状となっている。ペン先２は、接合部２２を本体１の中空部１３に嵌入することで本体１に固設される。このときペン先２の接合部２２の外径を本体１の内径と略同じか僅かに大きく形成しておくことで、嵌入した接合部２２の外周面と本体１の内周面１２との摩擦によってペン先２が抜け止めされる構成でも良いし、接合部２２と内周面１２とを接着剤等で接着する構成でもよい。

また、ペン先２は、剛性の高い材料で形成された支持体２３Ｂと、支持体２３Ｂの先端部を覆う弾性体２３Ａと、当該支持体２３Ｂ及び弾性体２３Ａの外面を被覆した導電性の上被部２４とを有する。

支持体２３Ｂの材料は、所定以上の剛性を有するものであれば特に限定されず、金属、セラミック、合成樹脂等であっても良い。なお、合成樹脂を用いる場合、例えば少なくと
も４０°以上、好ましくは５０°以上の硬度のものを用いる。

また、弾性体２３Ａは、支持体２３Ｂと比べて柔らかく弾性を有した部材であり、例えばゴム、シリコン、ウレタン、スポンジ等であって、硬度が４０°未満、好ましくは２０°〜３０°の材料からなる。これにより、ペン先２を所定の力（筆圧に相当する力）で平面に押しつけた場合、弾性体２３Ａが押し縮められてペン先２の先端部が変形するが、その変形量が支持体２３Ｂによって規制される。図３は、変形量を確認する試験の説明図である。図３（ａ）に示すように入力ペン１０の中心軸１４と平面８０との成す角が所定の角度θとなるようにペン先２が平面８０に触れた状態を初期状態とし、本体１を平面８０と垂直な方向Ｆ１へ所定の力（例えば５０ｇ）で付勢した際、図３（ｂ）に示すようにペン先２（支持体２３）の当接部２１が変形して本体１が付勢力の方向Ｆ１へ移動した量を変形量Ｈｆとして測定する。図３（ｂ）では入力ペン１０の初期状態を点線で示し、変形後の状態を実線で示している。なお、図３（ｂ）では説明のため当接部２１が大きく変形した状態を示したが、本実施形態１のペン先２では、変形が支持体２３Ｂによって制限されるため、実際の変形量Ｈｆは僅かである。例えば、変形量Ｈｆの閾値を少なくとも２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下と設定する。このように支持体２３Ｂによってペン先の変形量を制限することにより、文字入力時の軸のブレを防止し、操作性を向上させている。

また、上被部２４は、支持体２３の周囲に密着して設けられた薄膜状の部材である。本実施形態では、ペン先の導電性及び摺動性を確保するため、上被部２４として布を採用した。上被部２４としての布は、織物、編み物、フエルト、不織布などの組織構成が限定されるものではなく、繊維を薄膜状に形成したものであれば良い。但し、ペン先２を摺動させた際の耐久性を確保し、且つ図３で示した変形量Ｈｆを閾値以下とするため、上被部２４としての布は、織物や編み物とするのが望ましい。なお、上被部２４としてフエルトを用いる場合は、いったん毛織物に織ったものを縮絨して織フエルトとするのが良い。

繊維の材質は、特に限定されず、木綿、麻、リンネル等の植物繊維、羊毛、絹、カシミヤ等の動物繊維、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル等の合成繊維といった任意の繊維を用いることができる。

そして上被部２４は、少なくとも一部に導電性の繊維を用い、表面抵抗が１×１０^３〜１×１０^５となっている。ここで導電性の繊維とは、ステンレス、チタン、アルミニウム等の繊維や、ナイロンやポリエステル等の繊維の表面にメッキや蒸着により金属層を形成したもの、導電性フィラー（金属粉、カーボン粉、金属フレーク、金属の短繊維、カーボンの短繊維）を材料中に分散混入した繊維などである。

上被部２４は、全ての繊維を導電性にしたものに限らず、上被部２４を構成する繊維の一部に導電性の繊維を混用したものでも良い。例えば、絶縁性の繊維に対して所定割合の導電性の繊維を混紡した撚糸を用いて上被部２４の布地を製造しても良い。また、縦糸と横糸の一方を絶縁性の糸、他方を導電性の糸として、交織したものでも良い。また、複数本の糸で編地を作成する際に、一部の糸を導電性の糸としたものでも良い。更に、絶縁性の糸で作成した生地に導電性の糸を縫い込んだものでも良い。本実施形態の上被部２４は、８ゲージ〜１３ゲージで天竺編みする際、糸の１／３に導電性の糸を用いて編地を作成した。

上被部２４で支持体２３の外周面を覆ったペン先２の接合部２２を本体１の中空部１３に嵌入し、固定することで、上被部２４の外面と本体１の内周面とが接触し、ペン先２と本体１とが導通する。即ち、ユーザが金属製の本体１を握持するとユーザの手とペン先とが導通することになる。このため入力時にペン先２がタッチパッド等の入力面に当接する
と、ユーザと導通したペン先２がグランドラインとして機能し、ペン先２とタッチパッド等とが静電結合して静電容量が生じ、この静電容量の変化をタッチパッド等が入力情報として検出する。

図４は、ペン先２の先端形状の説明図であり、図４（ａ）が非接触時のペン先の先端を示す図、図４（ｂ）が入力時のペン先の先端を示す図である。
図４（ａ）に示すように、ペン先２の先端部は、長軸方向（軸１４方向）先端側に向けて凸のドーム型となっており、入力時にタッチパッド等の入力面と接する領域Ｃａが入力面と接して変形した時の曲率Ｘを１／５ｍｍ〜１／１０ｍｍとしている。そして、図４（ｂ）に示すように、入力時にペン先２の先端をタッチパッド等の入力面５１に当接させた場合、領域Ｓａの範囲で入力面５１からペン先２の表面までの距離が所定距離Ｔｈ以内となる。ここで所定距離Ｔｈは、ペン先２とタッチパッド等とが静電結合する距離の上限値である。即ち、領域Ｓａでペン先表面とタッチパッド等とが静電結合し、この間の静電容量が検出される。なお、本実施形態１では、領域Ｓａの幅が３ｍｍ〜６ｍｍとなるように設定している。

従来、入力の安定性を高めるためにペン先に導電性のゴムやスポンジ等の弾性体を用いた入力ペンは、入力時に弾性体が変形してペン先が４〜６ｍｍ程度沈み込む為、文字を入力する際、一ストローク毎にペン先を４〜６ｍｍ程度浮かせて次のストロークに移らないと、ペン先がタッチパッド等の入力面から離れずにストロークが続いてしまう。このため、従来の入力ペンで文字入力を行うためには、一ストローク毎にペン先を入力面から意識して離さなければならず、非常に操作感が悪いという問題があった。

これに対し本実施形態１によれば、支持体２３の剛性が高く、筆記時にペン先が沈み込まないため、通常の筆記具で筆記するのと同様に手書き文字入力を行うことができ、高い操作性を実現できる。

〈実施形態２〉
図５は、本実施形態２による入力ペン２０の外観図であり、図５（ａ）は背面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）は右側面図、図５（ｄ）は平面図、図５（ｅ）は底面図である。

図５に示されるように、実施形態１による入力ペン２０は、棒状円筒型の金属製本体（本体）１と、金属製本体１の一端部に接続されたペン先２とを有する。
図６はペン先部分の説明図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図である。

図６（ｂ）に示すように、ペン先２は、本体との接続部側から先端部側への軸（ｙ軸）と直交する断面形状が扁平である。また、ペン先２は、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、本体１との接合部側の扁平幅（ｘ軸方向の幅）と比べて先端部側の扁平幅が狭い先細り形状となっている。

本実施形態では、ペン先２における扁平面の一方を前記座標入力装置との接触面２２ａとし、当該接触面が前記座標入力装置に対して凸の曲率を有している。
また、図７，図８は、ペン先２の意匠を示す図である。図７，図８では、ペン先２の外観として表れる部分を実線で示し、その他の部分を破線で示している。なお、図７（ａ）は背面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は右側面図、図７（ｄ）は平面図、図７（ｅ）は底面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図である。

そして、図９はペン先２の外観斜視図、図１０は入力時の状態図、図１１はペン先２の縦断面図である。
本体１は、ユーザによって握持される棒状の部材であり、少なくとも一部に導電性を有している。本実施形態では、本体１を円筒型としたが、これに限らずユーザが手に持って操作するのに適した形状であれば良く、例えば四角柱や六角柱であっても良い。また、本体１のサイズについても手に持って操作するのに適したサイズであれば、任意に設定して良く、例えば軸の直径を５ｍｍ〜２０ｍｍ、軸の長さ（ｙ軸方向の長さ）を５０ｍｍ〜１５０ｍｍとする。なお、本実施形態１では、軸の外形を９ｍｍ、長さを１２０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの中空円筒形状とした。

また、本実施形態２では、本体１を金属製とすることで、本体表面とペン先２との導電性を確保している。本体１の材質としては、鉄、ステンレス、アルミ、ニッケル、銅、真鍮、そしてこれらの合金等を用いることができる。なお、加工性や重量、耐候性の観点から本実施形態ではアルミ合金を用いている。

ペン先２は、少なくとも一部に導電性を有して本体と導通することで、接触面２２ａが座標入力装置との間で静電結合する電極として機能する。本実施形態では、弾性層２６が導電性を有しているが、これに限らず弾性層２６及び基幹部２５が共に導電性を有していても良い。

本実施形態２のペン先２は、図１１に示すように基幹部２５と、基幹部２５の接触面２２ａ側に導電性の弾性層（上被部）２６を有し、後端側の接続部２２が本体１の一端部に嵌入されている。これにより導電性の弾性層２６と金属製の本体１とが電気的に接続し、金属製の本体１を握持するユーザの手とペン先２の接触面２２ａを導通させている。

ペン先２の基幹部２５は、入力時にペン先２にかかる圧力に対して充分な剛性を有した樹脂や金属等の材料で構成されている。弾性層２６は、入力時にタッチパッド等に押し当てられた際に弾性変形して充分な接触面積を確保するように、所定の肉厚を有している。

導電性の弾性層２６は、天然ゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、シリコン、ウレタン、スポンジ、ポリエステル等の中にカーボンあるいは金属等の導電性フィラーを入れて成形した。

図１０（ａ）に示すように文字入力を行う際、ペン先２がタッチパッド等の入力面５１に当接すると、ユーザと導通したペン先２がグランドラインとして機能し、ペン先２とタッチパッド等とが静電結合して静電容量が生じ、この静電容量の変化をタッチパッド等が入力情報として検出する。

ペン先２は、５０ｇの力で押圧した時には接触面（図９（ｂ）の２２ｂ）が直径３ｍｍの円より大きくなるように構成されるが、より好ましくは５０ｇの力で押圧した時、接触面が直径３ｍｍの円より大きくかつ直径８ｍｍの円より小さくなるように構成すると、静電容量の変化を検出するのに適している。

図１０（ｂ）に示すように、タッチパッド等の入力面に対して垂直に入力ペン２０を当接させてタップなどを行う場合にも、ペン先２の幅を狭く形成した先端部が撓んで接触面が確保される。

本実施形態２によれば、ペン先２をタッチパッド等に押し当てた際、弾性層２６が弾性変形しても基幹部２５によって変形が規制されるので、入力時に軸がブレるほど変形して
しまうことを防ぐことができる。

また、ペン先２は、扁平で先が細い形状であるため、入力時にペン先２によって隠れてしまう領域が少なく、操作性が良い。

図１３（ａ）に示すように入力ペン２０Ａの中心軸１４と平面８０との成す角が所定の角度θとなるようにペン先２が平面８０に触れた状態を初期状態とし、本体１を平面８０と垂直な方向Ｆ１へ所定の力（例えば５０ｇ）で付勢した際、図１３（ｂ）に示すようにペン先２（基幹部２５）が撓んで本体１が付勢力の方向Ｆ１へ移動した量を変形量Ｈｆとして測定する。図１３（ｂ）では入力ペン２０Ａの初期状態を点線で示し、変形後の状態を実線で示している。なお、図１３（ｂ）では説明のためペン先２が大きく変形した状態を示したが、本実施形態１の基幹部２５は高剛性の材料を用いているため、実際の変形量Ｈｆは僅かである。例えば、変形量Ｈｆの閾値を少なくとも１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下と設定する。なお、この閾値は、基幹部２５単体の変形量を規定するものとしても良いし、基幹部２５に導電層２８を被覆したペン先２の変形量を規定するものとしても良い。また、基幹部２５単体の閾値とペン先２の閾値とを別に定めても良い。例えば基幹部２５単体の閾値を０．２ｍｍ以下、ペン先２の閾値を０．５ｍｍ以下等としても良い。このように基幹部２５の剛性を高く設定することにより、文字入力時の軸のブレを防止し、操作性を向上させている。

ペン先２の接触面２２ａは、タッチパッド等の入力面５１（図１２（ｃ））に対して凸の曲面であり、この曲率を所定値以下としている。例えば本変形例では、接触面２２ａの曲率Ｘを１／５ｍｍ〜１／１０ｍｍとしている。このように接触面２２ａの曲率を小さく、即ち緩やかな曲面としたことにより、入力時にペン先２の接触面２２ａとタッチパッド等の入力面５１との接触面積が充分に確保できるようにしている。図１２（ｃ）に示すように、入力時にペン先２の接触面２２ａをタッチパッド等の入力面５１に当接させた場合、領域Ｓａの範囲で入力面５１からペン先２の表面までの距離が所定距離Ｔｈ以内となる。ここで所定距離Ｔｈは、ペン先２とタッチパッド等とが静電結合する距離の上限値である。即ち、領域Ｓａでペン先表面とタッチパッド等とが静電結合し、この間の静電容量が検出される。従来の入力ペンでは、ペン先の弾性体が変形することで、領域Ｓａを確保していたが、本変形例では、ペン先２の当接面の曲率を所定値（閾値）より小さくすることで、ペン先２が大きく変形しなくても領域Ｓａが確保できるようにしている。なお、本実施形態１では、領域Ｓａの幅が３ｍｍ〜６ｍｍとなるように設定している。また、図１２（ｃ）に示すように、上記実施形態３及び変形例の入力ペン２０，２０Ａは、本体１の長軸（中心軸）１４の先端側が入力時にタッチパッド等の入力面と交わる位置１５が、静電結合する領域Ｓａの中央と一致するように構成しても良い。入力ペン２０，２０Ａをタッチパッド等に接触させて入力を行う場合、この静電結合する領域Ｓａの中央の位置情報が入力される。即ち、本体１の中心軸１４と入力面５１との交わる位置１５と、領域Ｓａの中央とが一致する構成とすることで、位置１５と入力位置とが一致することになる。これにより入力ペン２０，２０Ａを把持して入力を行う際の入力ペンと入力位置との位置関係が、鉛筆やボールペン等の通常の筆記具を把持して紙に文字を書く際の筆記具と筆記位置（紙にインクが載る位置）との位置関係と同じになり、通常の筆記と同じ感覚でタッチパッド等への入力を行うことができるので操作性が向上する。

導電層２８としての布は、織物、編み物、フエルト、不織布などの組織構成が限定されるものではなく、繊維を薄膜状に形成したものであれば良い。但し、ペン先２を摺動させた際の耐久性を確保し、且つ図３で示した変形量Ｈｆを閾値以下とするため、導電層２８としての布は、織物や編み物とするのが望ましい。なお、導電層２８としてフエルトを用いる場合は、いったん毛織物に織ったものを縮絨して織フエルトとするのが良い。

繊維の材質は、特に限定されず、木綿、麻、リンネル等の植物繊維、羊毛、絹、カシミヤ等の動物繊維、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル等の合成繊維といった任意の繊維を用いることができる。

そして導電層２８は、少なくとも一部に導電性の繊維を用い、表面抵抗が１×１０^３〜１×１０^５となっている。ここで導電性の繊維とは、ステンレス、チタン、アルミニウム等の繊維や、ナイロンやポリエステル等の繊維の表面にメッキや蒸着により金属層を形成したもの、導電性フィラー（金属粉、カーボン粉、金属フレーク、金属の短繊維、カーボンの短繊維）を材料中に分散混入した繊維などである。

導電層２８は、全ての繊維を導電性にしたものに限らず、導電層２８を構成する繊維の一部に導電性の繊維を混用したものでも良い。例えば、絶縁性の繊維に対して所定割合の導電性の繊維を混紡した撚糸を用いて導電層２８の布地を製造しても良い。また、縦糸と横糸の一方を絶縁性の糸、他方を導電性の糸として、交織したものでも良い。また、複数本の糸で編地を作成する際に、一部の糸を導電性の糸としたものでも良い。更に、絶縁性の糸で作成した生地に導電性の糸を縫い込んだものでも良い。本実施形態の上被部２４は、８ゲージ〜１３ゲージで天竺編みする際、糸の１／３に導電性の糸を用いて編地を作成した。

このように本変形例によれば、基幹部２５の剛性が高く、筆記時にペン先２が沈み込まないため、通常の筆記具で筆記するのと同様に手書き文字入力を行うことができ、高い操作性を実現できる。

〈実施形態３〉
図１４は、本実施形態３によるペン先２Ａの意匠を示す図であり、図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は右側面図、図１４（ｃ）は左側面図、図１４（ｄ）は背面図、図１４（ｅ）は平面図、図１４（ｆ）は底面図、図１４（ｇ）は図１４（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図、図１５は、使用状態の説明図、図１６（ａ）はペン先２Ａを正面から見た参考図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図、図１４（ｃ）は図１６（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。

図１４、図１５に示されるように、実施形態３によるペン先２Ａは、ユーザが指に装着することで、タッチパッド等に対して入力ペンのように入力を行えるようにするもの（指ぺン）である。また、図１６に示すように、ペン先２Ａは、指保持部３０と基幹部２９を有している。

指保持部３０は、図１６（ｂ）に示すように断面形状が略環状であり、一部にギャップを有している。このギャップを押し広げるようにユーザが指を指保持部３０の環内に挿入すると、広げられた指保持部３０が戻ろうとする弾性力によりユーザの指を挟持することで、ペン先２がユーザの指に固定される。なお、指保持部３０は、図１６（ｂ）に示すように、縦方向（ｚ方向）の高さ３０Ｈよりも横方向（ｘ方向）の幅３０Ｗの方が大きくなっている。これは、装着する指の形状に合わせたものであり、基幹部２９と連設された指保持部３０の背面３０Ｍが平面か或いは基幹部２９と略同じ曲率の曲面とし、この背面３０Ｍがユーザの指の腹に当たるように装着される。

基幹部２９は、前述の実施形態２における基幹部２５と同様にタッチパッド等との接触面２２ａを有する。基幹部２９は、入力時にペン先２Ａにかかる圧力に対して充分な剛性を有した樹脂や金属等の材料で構成されている。

基幹部２９は、少なくとも一部に導電性を有し、ユーザの指と接触面２２ａを導通させる。本実施形態３では、基幹部２９と指保持部３０とを導電性の材料で一体的に成型したことにより、指保持部３０で保持したユーザの指と接触面２２ａとが導通する。なお、基幹部２９及び指保持部３０を構成する導電性の材料とは、例えばゴムやプラスチックに導電性フィラーを混合したものや、金属である。なお、本実施形態３では、ニッケル合金を用いている。また、これに限らず、ステンレスやチタン、アルミニウム、プラチナ、金、銀などで基幹部２９や指保持部３０を構成しても良い。

ペン先２の接触面２２ａは、タッチパッド等の入力面５１に対して凸の曲面であり、この曲率を所定値以下としている。例えば本変形例では、接触面２２ａの曲率Ｘを１／５ｍｍ〜１／１０ｍｍとしている。このように接触面２２ａの曲率を小さく、即ち緩やかな曲面としたことにより、入力時にペン先２の接触面２２ａとタッチパッド等の入力面５１との接触面積が充分に確保できるようにしている。図１８に示すように、入力時にペン先２の接触面２２ａをタッチパッド等の入力面５１に当接させた場合、領域Ｓａの範囲で入力面５１からペン先２の表面までの距離が所定距離Ｔｈ以内となる。ここで所定距離Ｔｈは、ペン先２とタッチパッド等とが静電結合する距離の上限値である。即ち、領域Ｓａでペン先表面とタッチパッド等とが静電結合し、この間の静電容量が検出される。従来の入力ペンでは、ペン先の弾性体が変形することで、領域Ｓａを確保していたが、本変形例では、ペン先２の当接面の曲率を所定値（閾値）より小さくすることで、ペン先２が大きく変形しなくても領域Ｓａが確保できるようにしている。なお、本実施形態１では、領域Ｓａの幅が３ｍｍ〜６ｍｍとなるように設定している。

このように基幹部２９導電性を有し、接触面２２ａの曲率が所定値以下であれば、入力を行うための領域Ｓａを確保できるため、基幹部２９が金属や高剛性のプラスチックであっても接触面２２ａに弾性層を設ける必要がない。但し、本実施形態３では、摺動性を向上させるため基幹部２９の接触面２２ａに導電性の布（上被部）２８を貼付している。

図１７は、ペン先２Ａの前方斜め上であって接触面２２ａの接線方向から見た図である。本実施形態の基幹部２９は、図１７（ａ）に示すように水平方向（指の腹）に対して所定の角度θａで捻りを有している。なお、図１４及び図１７（ａ）では、右利き用に基幹部２９に捻りを加えたものを示したが、左利き用の場合には、図１７（ｂ）に示すように、この捻りを反対向きとする。このように基幹部２９に捻りを設けたのは、次の理由による。

紙に筆記具で文字を書く場合、筆記具を持つ手は、手のひらが紙面に対して傾いている。通常、このように紙面に対して、手のひらを傾けた状態で指の第一関節や第二関節を動かして文字を書くことに慣れているため、タッチパッド等に対しても同じ状態で文字を書くように入力操作が行うことが望ましい。そこで入力ペンを用いて入力操作を行えば、筆記具と同じ状態で文字を入力できるが、本実施形態３のように指先で文字を入力する場合に、手のひらを紙面に対して傾けると、タッチパッド等の入力面に触れる指先も指の腹が傾くことになる。このように指の腹を傾けてタッチパッド等の入力面に触れると、爪が邪魔をして指先が充分に入力面と接触できず、安定した入力を行うことができない。このため手のひらを入力面と平行にして指の腹を入力面に付けて入力を行うことも考えられるが、この場合、文字を書くための指の動きが、通常の筆記具を用いた場合と全く異なり、違和感を覚える。特に指の腹を入力面に付けた状態では、指の第一関節や第二関節を有効に
動かすことができず、非常に入力しづらい。

そこで、本実施形態では、図１７に示したように基幹部２９に捻りを設けることで、指の腹に対して接触面２２ａが所定の角度θａを有するようにした。これにより、タッチパッド等の入力面に対して手のひらを傾けた状態、即ち指の腹が入力面に対して傾いた状態としても、指先に装着したペン先２Ａの接触面２２ａは、入力面と正対することになり、安定した入力を行うことができる。従って、通常の筆記具を用いた場合と同じ手の向きで入力を行うことができる。

このように本実施形態３のペン先２Ａを指に装着してタッチパッド等の入力を行うことにより、タッチパッド等との接触面２２ａが安定したものとなるので、精度良く入力を行うことができる。

また、本実施形態３におけるペン先２Ａの基幹部２９は、装着したユーザの指の腹に対して所定角度θａの捻りを有しているので、単に指で入力を行うよりも入力がし易く、操作性が向上する。

〈変形例３−１〉
図１９は、前述の実施形態３の変形例を示す図であり、図１９（ａ）はペン先２Ｂの背面図、図１９（ｂ）は基幹部２９及び指保持部３０Ａの背面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）に示したＡ−Ａ線の断面図である。本変形例は、前述の実施形態３と比べ、基幹部２９及び指保持部３０Ａを絶縁体の材料を用いて構成した点が異なっている。なお、その他の構成は同じであるため同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。

本変形例では、ゴム、シリコン、ウレタン、ポリスチレン等、絶縁体の材料で基幹部２９及び指保持部３０Ａを一体成型した。なお、基幹部２９には、図１９（ｂ）に示すように貫通穴２９Ａが設けられ、この貫通穴２９Ａを介して接触面２２ａ側の導電層２８と、内側の導電層２７とが電気的に接続されている。このため、ユーザが指を指保持部３０Ａに挿入すると、当該指が内側導電層２７と接し、内側導電層２７が外側導電層２８と接続していることから、ユーザの指と接触面２２ａが導通する。

従って、本変形例のように基幹部２９や指保持部３０Ａを絶縁体で構成しても前述の実施形態３と同様に操作性の良いペン先を実現できる。
〈変形例３−２〉
図２０は、前述の実施形態３の変形例を示す図であり、図２０（ａ）はペン先２Ｃの背面図、図２０（ｂ）は基幹部２９と指保持部の分解図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）に示したＡ−Ａ線の断面図、図２０（ｄ）は図２０（ａ）に示したＢ−Ｂ線の断面図である。本変形例は、前述の実施形態３と比べ、基幹部２９と指保持部３０Ａとを別体に構成した点が異なっている。なお、その他の構成は同じであるため同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。

基幹部２９は、タッチパッド等の入力面に対して凸の板状の部材であり、少なくとも一部に導電性を有し、接触面２２ａとユーザの指とを導通させている。本変形例では、金属製の板の接触面側に導電層（上被部）２８を設けて基幹部２９を構成している。なお、本例の基幹部２９は、前述の実施形態３と同じく、指の腹と接する後端側の面に対して接触面２２ａが所定の角度θａとなるように捻りを有している。

指保持部３０Ａは、弾性体からなるリング状の部材である。本例の指保持部３０Ａは、シリコーンゴムを用いた所謂ゴムバンドである。
本例のペン先２Ｃは、指保持部３０Ａの内周面に基幹部２９の後端面を接着してなり、
ユーザが指をリング状の指保持部３０Ａに挿入すると、指保持部３０Ａの弾性力により基幹部２９を指側に付勢し、接触面２２ａと反対側の面を指に密着させることで、指に対し接触面２２ａを固定する。

本例の指保持部３０Ａは、基幹部２９と別部材としたので、基幹部２９のように導電性や剛性を有する必要がなく、自由に材質を選択できる。このため、低硬度（例えば１０°〜３０°）のシリコーンゴムを用いて指保持部３０Ａを構成しており、ユーザの指の爪にマニキュアやネイルチップ、ストーン、ビーズ等の装飾が施してある場合にも装飾を痛めることがない。

〈変形例３−３〉
図２１は、前述の実施形態３の変形例を示す図であり、図２１（ａ）はペン先２Ｄの背面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）に示したＡ−Ａ線の断面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）に示したＢ−Ｂ線の断面図である。本変形例は、前述の実施形態３と比べ、指保持部の形状が異なっている。なお、その他の構成は同じであるため同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。

前述の実施形態３の指保持部３０は、正面にギャップを有し、指が挿入された際に両サイドの部材が外側に撓み、戻ろうとする弾性力により指を保持する構成となっている。これに対し本変形例の指保持部３０Ｂでは、一方のサイドの部材３０Ｌを他方のサイドまで延長し、他方のサイドの部材３０Ｒと一部重なり、外側に被さる形状とした。

即ち、本例の指保持部３０Ｂは、基幹部２９と連設した背面３０Ｍと、この背面３０Ｍの一方のサイドに設けられ断面が環状となるよう正面を越えて他方のサイドへわたされた帯状の部材３０Ｌと、前記背面３０Ｍの他方のサイドに設けられ前記部材３０Ｌと重なる帯状の部材３０Ｒとを有し、背面３０Ｍと帯状の部材３０Ｌ，３０Ｒとで一つの環をなす。なお、長い方の部材３０Ｌの自由端側に、短い方の部材３０Ｒの自由端の外側に被さる被せ部Ｌ１を有している。この被せ部Ｌ１は、指保持部３０Ｂの環内に指が挿入され、帯状の部材３０Ｌ，３０Ｒが、図２１（ｂ）において点線で示したように外側へ押し広げられた際にも被せ部Ｌ１が帯状の部材３０Ｒに被さるよう帯状の部材３０Ｌと部材３０Ｒとが所定の長さ重なるように設定する。

そして、帯状部材３０Ｌの外周面に宝石や貴金属による装飾３０Ｋを施した。本変形例によれば、ペン先２Ｄの正面に現れる帯状部材３０Ｌの外周が一方のサイドから他方のサイドにわたり連続して広くとれるので、装飾を施す際の自由度が高く、意匠性が向上する。

１０，２０，２０Ａ 入力ペン
１ 本体
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ ペン先

Claims (4)

1. 静電容量検出型の座標入力装置に対する入力操作を行うペン先であって、
   所定以上の剛性を有した支持体と、
   前記支持体の少なくとも前記座標入力装置との接触面側となる面を覆う上被部とを有し、
   前記支持体が、先端から後端への方向と直交する断面において、前記支持体の幅方向の長さに対して前記幅方向と直交する方向の長さが短く、前記幅方向の長さが前記支持体の後端側から先端側に向かって短くなる先細りの形状であり、
   前記上被部で覆った接触面が前記座標入力装置に対して凸の曲面であり、当該接触面が少なくとも一部に導電性を有し、
   前記ペン先が棒状の本体の先端に取り付けられ、前記棒状の本体を前記座標入力装置の入力面に対して所定角度傾けた状態で前記ペン先の前記接触面を前記入力面に接触させた凸状の前記接触面のうち、前記入力面と静電結合する領域の中央を前記本体の中心軸が通る構成としたペン先。
2. 静電容量検出型の座標入力装置に対する入力操作を行うペン先であって、
   所定以上の剛性を有した支持体と、
   前記支持体の少なくとも前記座標入力装置との接触面側となる面を覆う上被部とを有し、
   前記支持体が、先端から後端への方向と直交する断面において、前記支持体の幅方向の長さに対して前記幅方向と直交する方向の長さが短く、前記幅方向の長さが前記支持体の後端側から先端側に向かって短くなる先細りの形状であり、
   前記上被部で覆った接触面が前記座標入力装置に対して凸の曲面であり、当該接触面が少なくとも一部に導電性を有し、
   前記ペン先が棒状の本体の先端に取り付けられ、前記棒状の本体を前記座標入力装置の入力面に対して所定角度傾けた状態で前記ペン先の前記接触面を前記入力面に接触させ、前記本体を前記入力面に対して垂直方向に５０ｇの力で付勢した場合に、前記ペン先が撓んで前記本体が垂直に移動する量を１ｍｍ以下としたペン先。
3. 前記接触面の曲率半径を５ｍｍ〜１０ｍｍとした請求項１又は２に記載のペン先。
4. 静電容量検出型の座標入力装置に対する入力操作に用いられる入力ペンであって、
   前記請求項１から３の何れか１項に記載のペン先と、
   前記ペン先を固定する本体とを備え、
   前記ペン先と前記本体との固定部で前記ペン先と前記本体とを電気的に接続し、前記本体の表面の少なくとも一部と前記ペン先の接触面とを導通させた入力ペン。

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