JP6107448B2 - スタイラスペンおよびダンパースプリング - Google Patents

Description

本開示の技術は、タッチパネルのタッチ操作に用いられるスタイラスペンおよびそのダンパースプリングに関する。

スマートフォンなど、タッチパネルを備える機器が普及している。タッチパネルの操作にはスタイラスペンが使用される。

このスタイラスペンに関し、導電性を持つペン先およびペン本体により、静電容量型座標入力パッドを操作することが知られている（たとえば、特許文献１）。また、ペン先に導電性繊維を備えることが知られている（たとえば、特許文献２）。

特開平１０−１６１７９５号公報 特開２０１０−３９６１０号公報

ところで、タッチパネルが静電容量式であれば、手とタッチパネルとの間に介在するスタイラスペンは導電性が必要であり、このスタイラスペンには導電性を持たせた樹脂やゴムなどが使用されている。

しかし樹脂やゴムで導電性を得ようとすれば、ペン先にはある程度の太さが必要となる。太いペン先は細かく書くには不便である。感度が得られないため、ペン先の接触ポイントとタッチパネルの検出ポイントとの間にズレを生じ、ペンタッチが不正確になる。

固い材料からなるペン先は筆圧によって固い感触となる。タッチパネルにペン先を当てる度に音を生じたり、ペン操作に違和感を生じるなど、操作に不快感を生じる。

ペン先をタッチパネルに押し付けた際にペン先側とグリップなどの本体側部材との間に隙間を生じると、この隙間によりペン先側の導通が損なわれるなど、操作性に課題がある。

そこで、本開示の技術の目的は上記課題に鑑み、操作性を高めたスタイラスペンを提供することにある。

上記目的を達成するため、本開示の技術の一側面によれば、ペン先部を覆うカバー部材とペン先部との間に、弾性が異なる複数の接点部を有する導通部材を備える。導通部材は、接点部によりペン先部を移動可能に支持し、ペン先部とカバー部材とを導通させる。

本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) ペン先部とカバー部材の導通が維持され、操作性を高めることができる。

(2) ペン先部に複数の異なる弾性が付与され、各弾性により複数の筆感が得られる。

そして、本開示の技術の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るスタイラスペンを示す図である。 スタイラスペンの使用状態を示す斜視図である。 スタイラスペンを示す縦断面図である。 スタイラスペンの構成部材を示す分解斜視図である。 ダンパースプリングの一例を示す斜視図である。 他のダンパースプリングの平面および側面を示す図である。 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面を示す断面図である。 他のダンパースプリングを示す斜視図である。 他のダンパースプリングを示す斜視図である。 ペンヘッドを中心にスタイラスペンを示す平面図である。 グリップの弾性表示部を示す側面図である。 スタイラスペンの非加圧状態を示す断面図である。 スタイラスペンの加圧状態を示す断面図である。 角度に対する弾性を示す図である。 スタイラスペンの変形例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るスタイラスペンを示す断面図である。 第３の実施の形態に係るスタイラスペンを示す断面図である。 ダンパースプリングを示す斜視図である。 他の実施の形態に係るスタイラスペンを示す断面図である。 他の実施の形態に係るスタイラスペンを示す断面図である。

〔第１の実施の形態〕

図１は第１の実施の形態に係るスタイラスペンを示している。このスタイラスペン２はたとえば、静電容量型座標入力パッドのタッチ入力に用いられる。このスタイラスペン２は、ペン本体４、グリップ６およびペンヘッド８を備える。ペン本体４はたとえば、絶縁材料で形成されている。このペン本体４の端部にはキャップ１０が取り付けられている。

このペン本体４にはグリップ６が固定されている。グリップ６はペンヘッド８のカバー部材の一例である。このグリップ６とペン本体４の固定部分には固定リング１２が取り付けられている。この固定リング１２は金属でもよいし、合成樹脂であってもよい。

グリップ６は中空状であり、金属などの導電材料で形成されている。このグリップ６にはペンヘッド８が移動可能に取り付けられている。このペンヘッド８はペン先部の一例であり、良好な導電性を持つ導電材料で形成されている。この導電材料にはたとえば、アルミニウムなどの金属や、弾性を有する良好な導電性を持つ導電性樹脂を用いてもよい。このペンヘッド８の先端部には一例として球形のペン先端部１４が形成されている。このペン先端部１４がグリップ６から露出している。

図２は、スタイラスペン２の使用状態を示している。スタイラスペン２はタッチパネル１６を備える電子機器１８の情報入力や情報選択に用いられる。タッチパネル１６は静電容量型座標入力パッドの一例である。電子機器１８は、タッチパネル１６を備えるたとえば、スマートフォンなどの情報機器である。

このスタイラスペン２ではたとえば、グリップ６を手２０で握り、ペン先端部１４をタッチパネル１６の表面に接触させ、タッチや、タッチさせながらスライド操作を行う。タッチパネル１６のペン先端部１４の接触点Ｐが、ペン先端部１４からペンヘッド８およびグリップ６を介して手２０に導通し、導通回路２２を介して接地される。これにより、タッチパネル１６上のタッチやスライド位置を表す座標入力が行える。

図３は、スタイラスペン２の縦断面を示している。図４は、スタイラスペン２を構成部材に分解して示している。

ペン本体４には軸部２４が備えられ、この軸部２４は中空部２６を備えている。この中空部２６によって、軸部２４の軽量化が図られている。この中空部２６には後端にキャップ１０の固定部２８が取り付けられ、中空部２６がキャップ１０によって閉塞されている。キャップ１０を着脱可能にし、中空部２６を交換用のペンヘッド８などの部品収納部に用いてもよい。

ペン本体４の基部３０にはグリップ６が嵌合され、グリップ６の端部と基部３０との間に固定リング１２が取り付けられている。固定リング１２、グリップ６および基部３０はたとえば、接着剤などの固定手段により固定されている。基部３０にはグリップ６側に挿入されるペンヘッド支持部３２が形成されている。このペンヘッド支持部３２はグリップ６の中空部３４より径小である。このペンヘッド支持部３２の前端には平坦な支持面３６が形成されている。

グリップ６の中空部３４には、ペンヘッド８の抜け止め部３８が形成されている。この抜け止め部３８は中空部３４の内径より径小な環状立壁部である。

ペンヘッド８の先端には球形面のペン先端部１４が備えられ、後端には球形面からなる支点部４０が備えられている。この支点部４０がペンヘッド支持部３２の支持面３６に接触し、ペンヘッド８がペンヘッド支持部３２に支持される。

ペンヘッド８の中間部には環状の係止部４２が備えられている。この係止部４２は、ペン本体４のペンヘッド支持部３２とグリップ６の抜け止め部３８との間に配置され、抜け止め部３８にペンヘッド８の係止部４２が移動可能に係止されている。

ペンヘッド８は、グリップ６の中空部３４の内径より径小である。グリップ６の先端部はペンヘッド８のペン先端部１４側を露出させている。

グリップ６の内壁部とペンヘッド８の間にはダンパースプリング４８が介挿されている。このダンパースプリング４８はペンヘッド８とグリップ６との導通を取る導通部材の一例である。このダンパースプリング４８の持つ弾性により、ペンヘッド８がグリップ６に移動および屈曲可能に支持されている。

図５はダンパースプリング４８の一例を示している。このダンパースプリング４８には、リング部５０と、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３が備えられている。リング部５０は、弾性を備える導電材料で形成された環状体であり、ペンヘッド８に嵌合させる嵌合部である。このリング部５０は円環状でもよいし、三角形や六角形などの角筒状であってもよい。

スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は弾性が異なる複数の接点部の一例である。つまり、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は接点部として、ペンヘッド８に接触している。スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は２つのスプリングアームで構成し、また、４つ以上のスプリングアームで構成してもよい。各スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は一例としてリング部５０から放射状に一定の角度でたとえば、１２０度毎に配置されている。

各スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３には固定部５４が備えられている。この固定部５４によりリング部５０に接着または溶接により取り付けられている。各スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の幅をＷ１、Ｗ２、Ｗ３、厚さをｔ１、ｔ２、ｔ３とすれば、ｔ１＝ｔ２＝ｔ３、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３としてもよいし、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３としてもよい。このような幅Ｗまたは厚さｔを異ならせ、角度によって弾性を変化させてもよい。また、弾性材料により弾性を異ならせてもよい。

各スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３はリング部５０と別体でもよく、同一材料または異なる材料で一体形状としてもよい。

図６は、他のダンパースプリング４８を示している。図６のＡはダンパースプリング４８の平面を示し、図６のＢはダンパースプリング４８の側面を示している。このダンパースプリング４８では、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の厚さｔをｔ１＝ｔ２＝ｔ３とし、各幅ＷをＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３としている。幅ＷをＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３とすることにより、異なる弾性が設定されている。

図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面を示している。グリップ６の内壁面には、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３に対応する溝部５６−１、５６−２、５６−３が形成されている。スプリングアーム５２−１は溝部５６−１に嵌合させ、スプリングアーム５２−２は溝部５６−２に嵌合させ、また、スプリングアーム５２−３は溝部５６−３に嵌合させる。これにより、グリップ６の内壁面の所定位置にダンパースプリング４８が位置決めされて固定される。ダンパースプリング４８の回動などの移動を防止できる。

図８および図９は他のダンパースプリング４８を示している。ダンパースプリング４８は、図８に示すように、各スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の幅Ｗを同一幅のＷ１＝Ｗ２＝Ｗ３とし、リング部５０側の各根元部分に半円状の切欠部５８を形成し、各切欠部５８の大きさを異ならせてもよい。これにより、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の弾性を異ならせてもよい。

スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は、図９に示すように、グリップ６の内壁形状に対応可能な湾曲形状としてもよい。

図１０のＡは、ペンヘッド８を中心にスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の配置を示している。

スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は図１０のＡに示すように、ペンヘッド８を中心にペンヘッド８を包囲して設置されている。これにより、ペンヘッド８は、グリップ６の中心にスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の弾性により移動可能および屈曲可能に支持されている。この場合、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の各弾性をＳ１、Ｓ２、Ｓ３とし、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３とする。つまり、この実施の形態ではペンヘッド８の中心角度θ＝１２０〔°〕ごとに異なる弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が付与されている。この場合、弾性Ｓ１は幅Ｗ１のスプリングアーム５２−１に対応し、弾性Ｓ２は幅Ｗ２のスプリングアーム５２−２に対応し、弾性Ｓ３は幅Ｗ３のスプリングアーム５２−３に対応している。つまり、ペンヘッド８を屈曲させる場合、弾性Ｓ１には最も大きい荷重Ｆ（図１３）、弾性Ｓ３では最も小さい荷重Ｆ、弾性Ｓ２ではその中間の荷重Ｆとなる。

図１０のＢは、ペンヘッド８を中心にグリップ６の弾性表示部６０を示している。図１１は、弾性表示部６０をグリップ６の側面から示している。

この実施の形態では、異なる弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対し、弾性表示部６０には弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対向する荷重Ｆの大きさを示している。弾性表示部６０にある弾性表示６０−１、６０−２、６０−３は弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対応する荷重Ｆの程度を示している。これにより、ユーザは所望の弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を中心角度θにより選択することができる。

図１２は、タッチパネル１６上のスタイラスペン２の非加圧状態を示している。スタイラスペン２のペン先端部１４をタッチパネル１６に接触させた非加圧状態では、ペンヘッド８はグリップ６の中心軸Ｏ上に直線状に維持される。この場合、筆圧は小さく、接触点Ｐの生成を感じる程度の筆感となる。

図１３は、タッチパネル１６上のスタイラスペン２の加圧状態を示している。図１２に示す状態からスタイラスペン２にたとえば、タッチパネル１６に向かう荷重Ｆを作用させると、この荷重Ｆが選択されている弾性たとえば、弾性Ｓ１に打ち勝てば、図１３に示すように、支点部４０を中心に荷重Ｆの方向と反対方向にペンヘッド８が移動する。この移動により、ペンヘッド８とグリップ６との間に間隔Δｘが生じる。ユーザはこれにより、荷重Ｆに対向するタッチパネル１６から筆圧を感じ、タッチパネル１６とペン先端部１４の接触圧を感じることができる。このような間隔Δｘが生じても、この間隔Δｘに関係無く、グリップ６とペンヘッド８との間はダンパースプリング４８の介在により電気的に導通し、この導通が維持される。

図１４は、グリップ６の角度θと弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の関係を示している。角度θは、ペンヘッド８およびダンパースプリング４８の中心軸Ｏを中心とする角度（中心角度）である。これら角度θについて、角度θＩは弾性表示６０−３、角度θＩＩは、弾性表示６０−２、角度θＩＩＩは弾性表示６０−１に対応している。つまり、弾性表示６０−１、６０−２、６０−３をグリップ６の上側に設定すれば、これらに対応する角度θＩ、θＩＩ、θＩＩＩが設定され、弾性Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を選択することができる。

なお、図１４には弾性の値として縦軸に１．０〔Ｎ〕〜２．０〔Ｎ〕を明示しているが、これらの値は一例であり、斯かる値に本開示の技術が限定されるものではない。また、角度θＩ、θＩＩ、θＩＩＩの弾性についても直下角度における値であり、角度θＩ、θＩＩ、θＩＩＩの近傍では荷重Ｆの加わり方が変化するので、弾性の大きさが変化する。弾性の変化傾向についても直線的に限定されるものではなく非直線的であってもよい。

図１５は、ペンヘッド８の変形例を示している。剛性の高い弾性材料を用いてペンヘッド８を形成すれば、ペンヘッド８の移動はダンパースプリング４８の弾性のみに依存することとなる。これに対し、弾性により屈曲可能なペンヘッド８を用いてもよい。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) グリップ６にペンヘッド８を弾性が異なるスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３を備えるダンパースプリング４８によって移動および屈曲可能に支持させている。これにより、グリップ６とペンヘッド８はスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３によって導通が維持されている。したがって、スタイラスペン２の操作性を高めることができる。

(2) グリップ６にダンパースプリング４８によって移動および屈曲可能に支持されたペンヘッド８は、押圧により荷重Ｆを加えた際にグリップ６に当たり且つダンパースプリング４８で弾性支持されるので、導通回路２２（図２）の導通維持とともにペンヘッド８のがたつきを防止できる。安定した筆感が得られる。

(3) 中心角度θにより異なる複数の弾性が設定され、単一のスタイラスペン２で異なる弾性を選択し、タッチパネル１６に対する接触感度を選択することができる。

(4) ペンヘッド８やペン先端部１４に硬質材料を使用しても、ダンパースプリング４８の弾性により、筆圧に対応する感度が得られる。

(5) ユーザの筆圧やその好みに対応する筆感が得られる。

(6) スタイラスペン２をいずれの角度で持てば、どの程度の弾性（たとえば、書き心地）になるか、容易に判断できる。弾性表示部６０の形態は、既述の図形表示だけでなく、着色や文字表示または凹凸形状であってもよい。このような弾性表示部６０の表示を確認し、所望の角度に向けてスタイラスペン２を握ることにより、好みの弾性（書き心地）を得ることができる。

〔第２の実施の形態〕

図１６は、第２の実施の形態に係るスタイラスペンの断面を示している。この実施の形態では、ペンヘッド８の後部側を窪ませたスプリング保持部６２が形成され、このスプリング保持部６２にスプリング６４が設置されている。このスプリング６４の端部がペンヘッド支持部３２側のスプリングベース６６に当接されている。スプリングベース６６はペンヘッド支持部３２に被せられた補強部材である。

＜第２の実施の形態の効果＞

斯かる構成によっても上記実施の形態と同様の効果が得られる。

さらに、斯かる構成ではペンヘッド８がスプリング６４によりペンヘッド支持部３２に弾性支持されている。これにより、既述のダンパースプリング４８による弾性支持にスプリング６４による軸方向の弾性支持が加わり、双方の弾性の相乗効果によりスタイラスペン２の操作性がより高められる。

〔第３の実施の形態〕

図１７は、第３の実施の形態に係るスタイラスペンの断面を示している。図１８は、このスタイラスペン２に用いられているダンパースプリング４８を示している。

この実施の形態では、ダンパースプリング４８のリング部５０を径大にし、このリング部５０をグリップ６側に固定している。この場合、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３はリング部５０からペンヘッド８に向かって突出している。この場合、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は、ペンヘッド８に接触する複数の接点部の一例である。

斯かる構成によっても、スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３の端部側をペンヘッド８に接触させ、複数の接点部として機能させることができる。グリップ６とペンヘッド８の導通が維持される。しかも、弾性が異なるスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３によりペンヘッド８が移動および屈曲可能に支持させる。したがって、上記実施の形態と同様に、異なる弾性によって複数の筆感が得られ、スタイラスペン２の操作性が高められる。

〔他の実施の形態〕

(1) ダンパースプリング４８は図１９に示すように、グリップ６の内壁からペンヘッド８の外面に向かって突出する湾曲スプリングで形成してもよい。図１９において、上記実施の形態と同一部分には同一符号を付してある。

(2) ダンパースプリング４８は図２０に示すように、グリップ６の内壁からペンヘッド８の外面に向かって突出するジグザグ状の屈曲スプリングで形成してもよい。図２０において、上記実施の形態と同一部分には同一符号を付してある。

(3) ペンヘッド８は単一の導電材料でもよく、ペン先端部１４のみを弾性や剛性の異なる導電材料で形成してもよい。

(4) 上記実施の形態では、ダンパースプリング４８のスプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３をグリップ６の内壁に設けた溝部５６−１、５６−２、５６−３に嵌合させているが、これに限定されない。スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３は、グリップ６の内壁に突起を設けて回転を阻止する形態でもよく、接着剤などの固定手段で固定する形態でもよい。スプリングアーム５２−１、５２−２、５２−３をペンヘッド８に固定する場合にも同様である。

以上説明したように、本開示の技術の最も好ましい実施の形態などについて説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

２ スタイラスペン
４ ペン本体
６ グリップ
８ ペンヘッド
１０ キャップ
１２ 固定リング
１４ ペン先端部
１６ タッチパネル
１８ 電子機器
２０ 手
２２ 導通回路
２４ 軸部
２６ 中空部
２８ 固定部
３０ 基部
３２ ペンヘッド支持部
３４ 中空部
３６ 支持面
３８ 抜け止め部
４０ 支点部
４２ 係止部
４８ ダンパースプリング
５０ リング部
５２−１、５２−２、５２−３ スプリングアーム
５４ 固定部
５６−１、５６−２、５６−３ 溝部
５８ 切欠部
６０ 弾性表示部
６０−１、６０−２、６０−３ 弾性表示
６２ スプリング保持部
６４ スプリング
６６ スプリングベース

Claims (4)

1. ペン先部と、
   前記ペン先部を覆うカバー部材と、
   弾性が異なる複数の接点部により前記ペン先部を移動可能に支持し、前記ペン先部と前記カバー部材とを導通させる導通部材と、
   を備えるスタイラスペン。
2. 前記ペン先部は、屈曲可能な弾性を有する導電材料で形成した請求項１に記載のスタイラスペン。
3. 前記ペン先部に付与されている前記弾性を表す表示部を前記カバー部材に備える、請求項１または請求項２に記載のスタイラスペン。
4. ペン先部をカバー部材に移動可能に支持するスタイラスペンのダンパースプリングであって、
   前記カバー部材または前記ペン先部に取り付けられる環状部と、
   この環状部に支持されて前記ペン先部または前記カバー部材側に突出し、前記ペン先部を異なる弾性により支持する複数の接点部と、
   を備えるダンパースプリング。
   

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