JP5996101B2 - 接触感応式の容量方式のディスプレイ用の入力機器 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部に記載された、いわゆる接触感応式の容量方式のディスプレイ用の入力機器、並びにこの入力機器の使用に関する。

このようなディスプレイ用の入力機器は、原則的に公知である。

例えば、導電性のシャフトから成る入力ペンが公知であり、このようなペンでは一端に、ディスプレイもしくはディスプレイの表面用の、弾性に形成された導電性で軟質のコンタクトプラグが形成されている。

このような入力ペンには、それが純然たる入力ペンとしては価格が高すぎ、しかも筆記機能又は塗布機能を満たさないという欠点がある。

さらに別の入力ペンは、一端に筆記機構又は塗布具もしくはアプリケータを有していて、他方の側に、コンタクトプラグとして形成された導電性の装置を有しており、このコンタクトプラグは、容量方式のディスプレイとの接触時に入力機能を可能にするもしくは発揮する。

しかしながら上に述べた公知の入力ペンには、多くの欠点がある。

例えばこのような入力ペンは、製造コストが高い。従来技術によるほぼすべてのこのような入力ペンは、ボールペンであり、従って使用者はその選択に関して極めて制限されている。

ゆえに本発明の課題は、上に述べた公知の入力機器における欠点を有しておらず、かつ極めて安価に製造することができる入力機器を提供することである。本発明のさらなる課題は、入力機器を、使用者が引き続き慣れた形式で、完璧な筆記用具、製図用具、絵描き用具又は化粧用具として使用することができるようにすることである。

この課題は、請求項１及び請求項１１に記載の特徴によって解決される。

本発明に係る入力機器は、先端を尖らせることができる単純な筆記用具、製図用具、絵描き用具、化粧用具又はイレーザであり、先端を尖らせることができるように形成された機器は少なくとも、マーキングを書くための芯から成っている。

これによって包含される入力機器は、例えば、全体が芯として機能するソリッドコアペンであっても、又は木材、プラスチック及び／又は木材代用品（ＷＰＣ）製の外装によって取り囲まれた芯であってもよい。このとき芯は、鉛芯、カラー芯、化粧芯又はイレーザ芯であってよい。

さらにソリッドコアペン又は取り囲まれた芯が追加的に、例えばシートの形態のコーティング又は択一的な装飾表面層を有しているか否かは、些細なことである。

驚いたことに、芯、芯外装及び／又はコーティングに導電性の成分又は添加剤を加えることによって、先端を尖らすことができる入力機器の芯材料及び／又は芯外装及び／又は、コーティングが導電性に形成されていると、本発明のように単純な構造を有する安価な機器を、入力機器として利用できるということが判明している。

上に述べたように、先端を尖らすことができる入力機器というのは、使用者が市販の鉛筆削り、手持ち式鉛筆削り又はその他の先端を尖らせる装置を用いて、使用可能な状態を得るために始めにもしくは後で尖らすことができる機器を包含する。

芯が木材代用品によって取り囲まれている入力機器では、木材代用品は、プラスチック又はいわゆるＷＰＣ（木材プラスチック複合材）であっていてよい。このような入力機器もしくは外装は、押出し成形法もしくは同時押出し成形法又は射出成型法によって製造される。

また入力機器は、色を出さない芯を有することもできる。このような芯は例えば、イレーザ芯であってよく、このイレーザ芯は同様に、いわゆるイレーザペンとしてソリッドイレーザペンであっても、又は外装を備えた芯／ストランドであってもよい。この場合においてもイレーザ材料及び／又は外装には、既に述べたように、物質／添加剤が混合されていて、これによってイレーザ材料は導電特性を有している。

既に述べたように、芯及び／又は芯外装及び／又はコーティングは、導電性に構成されていなくてはならず、これについては以下に例を挙げて詳しく述べる。

従来技術によれば、ほぼすべてのスタンダードプラスチック又はプラスチック含有の材料は、特定の添加剤を加えることによって導電性にすることができる。これらの添加剤は、それ自体導電性を有している。このような添加剤としては、例えばグラファイト、炭素繊維、導電煤、金属繊維、「カーボンナノチューブ」、銅顔料、銀めっきされた銅顔料及び／又は銀粉が挙げられる。

芯、外装、コーティング及び／又は接触エレメントを導電性にするために、これらの材料にもいわゆる帯電防止剤が添加されていてよい。帯電防止剤によって、対象物における静電気の帯電が阻止もしくは抑制される。このとき、内部の帯電防止剤と外部の帯電防止剤とを区別することが肝要である。このような帯電防止剤は、例えば金属ワイヤとして内部に加工することも、又は金属粉として外部に蒸着することもできる。

導電性の外装のための例としては、導電性の木材代用品があり、この木材代用品は、従来技術である独国特許出願公開第１０２００８０３４０１３号に基づいて公知のＷＰＣであり、この木材代用品もしくはＷＰＣは、５〜５０質量％、好ましくは少なくとも１０〜４０質量％のグラファイトパウダの添加によって導電性にすることができる。

従来技術による木材代用品材料は、下記の成分から成っている：
１５〜３０質量％ 少なくとも一種のポリマ結合剤
５０〜８０質量％ 少なくとも一種の有機充填剤
０〜２０質量％ 少なくとも一種の無機充填剤
０.５〜５質量％ 少なくとも一種の接着促進剤
１〜３０質量％ 少なくとも一種のワックス
０〜１０質量％ 少なくとも一種のカラー顔料
０〜１０質量％ 少なくとも一種の無機添加剤。

ポリオレフィンをベースとする木材代用品のための具体的な実施例は、下記のように構成されている：
６０質量％ 木粉
１２質量％ グラファイト
４質量％ ワックス（アミドワックス）
２質量％ 無機添加剤（ステアリン酸）
２１質量％ ポリオレフィン
１質量％ 接着促進剤（無水マイレン酸グラフトポリプロピレン）。

このとき驚くほど好適なこととして判明したことであるが、導電性添加剤の混合によって、市販の削り装置を用いた削り性が制限されることない。１０Ｎｃｍ未満のいわゆる削りモーメントが、維持されている。

木材によって取り囲まれた公知のペンにおけるすべての通常特性は、制限されることなく維持されている。

外装材料としてＷＰＣではなく、純粋なプラスチックが使用される場合には、プラスチックに導電性添加剤を混合する必要がある。

スタンダードプラスチックは、約１０¹⁴オームの電気的な体積抵抗を有している。導電性を得るための添加剤の混合によって、この値は１０²オームにまで低下させることができる。

導電性プラスチックのための例としては、POLYONE社の製品「Gravi Tech GRV PP-030-IO Black FD」が挙げられる。

芯は、鉛芯、カラー芯、イレーザ芯及び化粧芯又はチョークとして形成されていてよい。

導電性の鉛芯は、従来技術に基づいて当業者にとって周知のように、下記のように形成されていてよい：
グラファイト ５０質量％
クレー ４０質量％
添加剤 １質量％
含浸剤 ９質量％。

例えばさらに、例えば市販のソリッドコアペンにおいて使用されるポリマ結合されたグラファイト芯を挙げることができる：
グラファイト ７０質量％
ポリマ（ＰＳ） ２０質量％
添加剤 １質量％
ワックス ９質量％。

導電性のブルーのカラー芯のための例としては、下記の組成が挙げられる。銀めっきされた銅顔料はここでは導電性添加剤である：
１.５質量％ 顔料、ブルー
３９質量％ 窒化ホウ素
１６質量％ 銀めっきされた銅顔料
５質量％ ステアリン酸カルシウム
７質量％ ステアリン酸
５質量％ カルボキシメチルセルロース
８質量％ 雲母
１６.５質量％ 凍石。

汎用のイレーザ芯又はイレーザチップを導電性に構成するために、これらのイレーザにグラファイトを添加することができる。

導電性のイレーザ物質のための基本処方は、例えば下記の通りである：
ポリマ １５〜９０質量％
無機充填剤 ０〜８０質量％
オイル（例えばホワイト油） ０〜１０質量％
グラファイト １０〜５０質量％。

ポリマはこのときＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＥＰＤＭ／ＰＰ又はこれらの混合物から及び／又はポリオレフィン、アクリラート又はＰＵＲを備えたものから成っていてよい。古典的な充填物質としては、チョーク、滑石及び／又はカオリンがある。

導電性の化粧芯のための例としては、アイラインの芯が挙げられ、このアイラインの芯は、下記の組成を有している：
８質量％ ステアリン酸リチウム
２０質量％ ミリスチン酸イソプロピル
１１質量％ 水酸化パーム核グリセリダーゼ
４５質量％ 顔料 ブルー
０.５質量％ パンテノール
０.５質量％ プロピルパラペン
１５質量％ 銀粉。

この処方は、独国実用新案第２０２００５０２１２５１号明細書に記載された変化態様としての処方であって、銀粉の添加／追加によって導電性にされた処方である。

コーティングというのは、以下においてカラー層／ラッカ層又は薄いシートコーティングを意味し、これらは主として装飾目的もしくは表面シールのために役立つ。

導電性のラッカコーティングのための１例は、下記の成分を有している：
ニトロセルロース １８質量％
可塑剤 ６質量％
樹脂 ６質量％
アクリラート ６質量％
グラファイト １２質量％
無機充填剤 ２０質量％
有機添加剤 ０.５質量％
溶剤（ＶＯＣ） １００質量％に対する残り。

シートコーティングもまた導電性を有することができる。この場合の例としては、Ｋｕｒｚ社の製品「Ａｌｕｆｉｎ」を挙げることができ、これはアルミニウム-金属被覆されたスタンピングホイルである。

筆記先端とは反対側の端部には、タブレットＰＣ又はディスプレイ用の接触エレメントであるエレメントが形成されており、このエレメントは、導電性の材料から構成されていて、該エレメントと導電性の芯、導電性の外装及び／又は導電性のコーティングとの間には、導電性の接触部／結合部が形成されている。

エレメントと芯、外装及び／又はコーティングとの間には、択一的に誘電体が形成されていてもよい。

エレメントは解離可能又は解離不能にペンと結合されていてよい。解離可能な結合の場合、接触エレメントは、ペンを尖らす場合に、他のペンにおいて使用することができ、これによって使用者は、さらなるコスト上の利点を得る。

このことはまた、接触エレメントが頻繁な使用又は目的外の使用によって故障した場合に、故障した接触エレメントを新しいエレメントと交換することができ、ペン全体を交換する必要がないので好適である。解離可能な結合のための一例は、差込み結合であり、この結合形式では、差し込まれた状態において確実な保持を保証するために、接触エレメントの保持部の内径は、ペン端部の外径よりも小さく形成されている。

接触エレメントは、従来技術に基づいて公知であるように、しばしば、ゴム状に、弾性的に及び／又はフォーム状に形成された材料から成っており、このような材料に、導電性を得るための添加剤が混合されている。

いわゆるイレーザチップも、従来技術に基づいて良く知られているように、導電性に構成して、エレメントとして機能させることができる。この態様ではイレーザチップは、イレーザとしての本来の機能の他に、同時に、タブレットのディスプレイのための接触機能をも引き受ける。

従来技術によるイレーザチップは、しばしば金属スリーブによって取り囲まれて保持されており、このときスリーブはペンの端部にかしめによって解離不能に固定されている。

さらに驚くべきことであるが、導電性に構成された芯、外装及び／又はコーティング及び使用者の手との間に、直接的な接触部、もしくは直接的な導電性の移行部が存在している必要はない。さらに誘電体としての導電中断部が形成されていてよく、これにより、一種のコンデンサ素子が形成され、このコンデンサ素子によって、使用者のディスプレイと入力機器との接触時に十分に大きな電荷移動が生ぜしめられ、これによってタブレットにおいて入力機能を発揮することができる。

そのために例として挙げられる入力機器では、芯及び外装が導電性であるが、薄いラッカ層は導電性ではない。入力機能は制限されずに与えられている。

同じことは、接触エレメントと導電性の芯、外装及び／又はコーティングとの間における結合部に対しても言え、このような結合部において、僅かな間隙もしくは間隔による導電の中断が入力機器の機能を損なうことはない。これによって形成された誘電体に基づいて、入力機能を発揮するのに十分な電荷移動が行われる。

次に図１〜図３に示した実施形態を参照しながら本発明を詳説する。

接触エレメントを取り付けられた、芯から成る入力機器を示す断面図である。 芯、芯外装及びイレーザチップから成る入力機器を示す断面図である。 芯外装及びコーティングから成る入力機器を示す断面図である。

図１には、ソリッドコアペン（Vollminenstift）１１として形成された入力機器１が示されている。芯１１２は、この実施形態ではペン１１の全横断面にわたって延在している。入力機器１の、筆記先端１１７とは反対側の端部には、接触エレメント１２が配置されている。この接触エレメント１２は、アンダカットされた結合部もしくは突出部１１５によって保持されている。本実施形態では、芯１１２も接触エレメント１２も、ここではフォームラバーボディとしてもしくはゴム弾性体１２１として、導電性に形成されている。図示されていない使用目的において、使用者は入力機器をタブレットの表面と接触させ、これによりタブレットと使用者の手との間における導電接続を生ぜしめる。この接触によって電荷の移動（Ladungsverschiebung）が発生し、これによってタブレットもしくはタブレットＰＣにおける入力機能が喚起される。

接触エレメント１２１の使用によって、タブレットの表面が大切に扱われ、例えばひっかき傷が防止される。しかしながら、接触エレメント１２１はその弾性に基づいてタブレットに接触するので、接触エレメント１２１とタブレットとの間における接触面もまた増大する。

さらに接触エレメント１２１の緩衝特性に基づいて、入力ノイズが減じられており、かつディスプレイの表面に作用する、単位面積当たりの力が減じられる。

図２に示した入力機器１の択一的な構成について説明すると、この入力機器１は、芯１１２と外装１１３とを有している。筆記先端１１７とは反対側の端部には、イレーザチップ１２２の形態の接触エレメント１２が形成されており、イレーザチップ１２２は、導電性を有している。従来技術に基づいて良く知られているように、イレーザチップ１２２は金属スリーブ１１４を用いて保持され、この金属スリーブ１１４は、外装１１３に移動不能に保持されていて、同時にイレーザチップ１２２を不動に保持している。イレーザチップ１２２、外装１１３及び／又は芯１１２は、導電接触している。この構成において芯１１２及び外装１１３は導電性に形成されている。

図３に示した入力機器１は、芯１１２、外装１１３及びコーティング１１８を有している。図示の本実施形態では、外装１１３及び芯１１２が導電性に形成されている。薄いコーティング１１８は、導電性に形成されていてよいが、導電性に形成する必要はない。コーティング１１８が非導電性に形成されている場合、図示されていない使用事例において、使用者の手と入力機器１との間には、コンデンサ／誘電体が形成される。薄いコーティング１１８では容量が極めて大きいので、タブレットの接触時における電荷の移動は、入力機能を得るもしくは喚起させるのに十分である。

図３に示した入力機器１は、接触エレメント１２を有していてよい。この接触エレメント１２は、接着層１１６を用いてペン１１に固定されている。

接触エレメント１２の代わりに、入力機器１は、筆記先端とは反対側の端部に滑りラッカ（Gleitlack）を備えることができ、このようになっていると、タブレットの表面における容易かつ快適な滑動が可能になる。この態様においても述べておくと、滑りラッカの層が薄い場合、滑りラッカは必ずしも導電性に形成されている必要はないが、もちろん導電性であってもよい。

上に述べた入力機器は、いわゆるタブレットコンピュータもしくはスマートフォンの接触感応式の容量方式のディスプレイのために又はディスプレイにおいて使用される。入力機器は単純なペンであり、この単純なペンは、先端を尖らすことができるように形成されており、入力機器は芯であるか、又はコーティングを備えた芯であるか、又は外装を備えた芯であるか、又は芯、外装及びコーティングを有している。芯、外装及び／又はコーティングは、導電性に形成されている。入力機器の一端には、タブレット／ディスプレイ用の接触エレメントであるエレメントが形成されており、接触エレメントは導電性の材料として設けられている。

芯、外装、コーティング及び／又は接触エレメントは、導電性の成分又は添加剤を有しており、これらの添加剤は、グラファイト、炭素繊維、導電煤、金属繊維、「カーボンナノチューブ」、銅顔料、銀めっきされた銅顔料及び／又は銀粉である。

１ 入力機器
１１ 単純なペン
１１２ 芯
１１３ 外装
１１４ 金属スリーブ
１１５ アンダカットされた突出部
１１６ 接着層
１１７ 筆記先端
１１８ コーティング
１２ 接触エレメント
１２１ フォームラバーボディ
１２２ イレーザチップ

Claims (9)

1. 筆記用具、製図用具、絵描き用具、化粧用具又はイレーザとして先端を尖らすことができるように形成されている単純なペンである、接触感応式の容量方式のディスプレイ用の入力機器であって、
   前記入力機器は、芯であるか、
   又は前記入力機器は、コーティングを備えた芯であるか、
   又は前記入力機器は、外装を備えた芯であるか、
   又は前記入力機器は、芯、外装及びコーティングを有しており、
   前記芯、前記外装及び／又は前記コーティングは、導電性に形成されており、
   前記入力機器の一端に、タブレット／ディスプレイ用の接触エレメントであるエレメントが形成されており、
   前記接触エレメントは、導電性の材料から形成されており、
   前記芯は、鉛芯、カラー芯、化粧芯又はイレーザ芯として形成されており、
   前記エレメントと前記芯、前記外装及び／又は前記コーティングとの間に、導電性の接点が形成されているか、
   又は前記エレメントと前記芯、前記外装及び／又は前記コーティングとの間に、誘電体が形成されている
   ことを特徴とする、接触感応式の容量方式のディスプレイ用の入力機器。
2. 前記外装は、プラスチック及び／又は木材代用品（ＷＰＣ）から形成されている、請求項１記載の入力機器。
3. 前記芯、前記外装及び／又は前記コーティングは、導電性の成分又は添加剤を有しており、
   かつ該添加剤は、グラファイト、炭素繊維、導電煤、金属繊維、「カーボンナノチューブ」、銅顔料、銀めっきされた銅顔料及び／又は銀粉である、請求項１または２記載の入力機器。
4. 前記芯、前記外装、前記コーティング及び／又は前記エレメントは、添加剤として、いわゆる帯電防止剤を有している、請求項１又は３記載の入力機器。
5. 導電性の前記コーティングは、カラー層又はシート層である、請求項１又は３記載の入力機器。
6. 前記エレメントは、前記ペンに解離可能に取り付けられて形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の入力機器。
7. 前記エレメントは、前記ペンに解離不能に取り付けられて形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の入力機器。
8. 前記エレメントは、イレーザ又はイレーザチップとして形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の入力機器。
9. いわゆるタブレットコンピュータもしくはスマートフォンの接触感応式の容量方式のディスプレイのための、請求項１記載の入力機器の使用。

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