JP6474264B2 - 鉛筆及びキャップと鉛筆とからなるキャップ付き鉛筆 - Google Patents

Description

本発明は、キャップを装着した際に静電容量型タッチパネルのタッチペンとして使用することのできる鉛筆と当該キャップとからなるキャップ付き鉛筆に関する。

現在、液晶パネルの表面に直接触れることによって操作可能な、タブレット、あるいはスマートフォンなどと称される電子機器が数多く提供されており、それとともに静電容量式のタッチペンも数多く提供されている。ここで、タッチペンを用いて電子機器に情報を入力するためには、タッチパネル表面上に触れた際に、一定の接触面積を有していること、手指からタッチペンに接触する接触面までの導電経路が確保されていること、が必要である。
また、現在、スマートフォンやタブレットを使用しながら紙にメモを取るなど筆記するような機会も増えている。こうした要望に応えるため、鉛筆に外装可能な筒状体の先端に導電性のフェルト等からなる導電性部材を取り付けた鉛筆キャップであって、導電性部材に鉛筆の芯を突き刺し、導電経路を確保することで、鉛筆をタッチペンとして用いることが出来るようにした発明が特許文献１に開示されている。

特許第５６２９０３２号公報

しかし、特許文献１に記載された発明においては、既存の鉛筆をタッチペンとして用いることができるが、鉛筆用キャップを鉛筆に装着したときに、突出した鉛筆の芯を導電性のフェルト等に突き刺すことで使用者の手指から接触部までの導電経路を確保している。そのため、芯とフェルトとの接触が外れてしまった場合は入力が出来なくなる。特に入力中にタッチパネル上を左右に滑らせるような動きをする場合においては、芯を突き刺した際にフェルトにできた穴が広がり、芯とフェルトとの接触が外れやすく、入力操作時の反応が悪くなるおそれがある。

そこで、本発明においては、タッチペンとして使用でき、かつタッチペンとして使用した時に安全に使用することができるキャップ付き鉛筆を提供することを課題とする。

本発明において、鉛筆2の筆記側、つまり鉛筆2を削り筆記するために使用する側を先端とし、その逆側を後端とする。また、キャップ3については、開口している側を開口端、閉鎖されている側を閉鎖端とする。
（第１の発明）
本発明における第１の発明は、鉛筆2と、導電性を有するとともに該鉛筆2に装着可能なキャップ3と、を有するキャップ付き鉛筆1であって、
前記鉛筆2表面には導電性を有する導電性部23と導電性を有しない非導電性部24とを有し、
前記キャップ3の一端は開口しており、他端は閉鎖されており、該キャップ3の内部の開口端側には、前記非導電性部24を圧入できる程度の内径を有する圧入部42が設けられており、該キャップ3の内部の閉鎖端側の内径は、前記圧入部42の内径よりも小径になっており、
前記非導電性部24の前後方向の長さは、前記圧入部42の長手方向に沿った長さよりも長いことを特徴とする。

「圧入部42」とは、キャップ3を鉛筆2の後端側から圧入装着した際に、鉛筆2の外周を覆う部分である。また、圧入部42の内径は、非導電性部24を圧入できる程度の大きさであるから、鉛筆2を圧入装着した際に、この圧入部42の一部に鉛筆2は締め付けられ、この締め付けによって、鉛筆2はキャップ3に保持される。
本第１の発明において、鉛筆2の先端側、つまり導電性部23側からキャップ3を装着すると、導電性を有した鉛筆2の外周と導電性を有したキャップ3とが互いに接触するため、鉛筆2とキャップ3とが電気的に導通する。よって、使用者が導電性部23を持つと、使用者の手指からキャップ3までの導電経路が確保される。よって、導電性部23側からキャップ3を装着して、キャップ3先端をタッチパネル表面に接触させると、キャップ付き鉛筆1をタッチペンとして機能させることができる。

一方、非導電性部24の前後方向の長さが、圧入部42の長手方向に沿った長さよりも長いため、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着すると、鉛筆2の表面のうち、非導電性部24のみがキャップ3と接触することとなる。よって、使用者が鉛筆2を持っても、使用者の手指からキャップ3までの導電経路は、鉛筆2の非導電性部24によって遮断される。よって、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着しても、キャップ付き鉛筆1はタッチペンとして機能しない。

つまり、本第１の発明におけるキャップ付き鉛筆1は、鉛筆2の導電性部23側からキャップ3を装着するとタッチペンとして機能し、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着するとタッチペンとしては機能しない。言い換えれば、鉛筆2の導電性部23側は鉛筆2の筆記先端22側であるから、尖った先端側にキャップ3を装着した場合にのみタッチペンとして機能し、尖った筆記先端22が露出している場合にはタッチペンとして機能しないため、タッチペンとして使用している際には、芯の先で手指を怪我するおそれがなく、安全に使用することができる。なお、鉛筆2の非導電性部24を両端に配置し、中央部を導電性部23としても、鉛筆2の筆記時には一端を削って使用し、削った側の外面の導電性部23がキャップ3と導電するため、同様の効果を得ることができる。

（第２の発明）
本発明における第２の発明は、第１の発明に加え、前記キャップ3の閉鎖端部には、タッチペン部材5が備えられていることを特徴とする。
「タッチペン部材5」とはタッチパネルと接触する部材であって、キャップ3先端に位置しキャップ3の底面を構成する部材である。
キャップ3は鉛筆2から外れにくい素材であって、かつタッチパネル上を左右に滑らせた際にタッチパネル表面に傷が付きにくい素材であることが望ましい。よって、本第２の発明によれば、圧入部は鉛筆表面との摩擦係数が大きい素材で形成し、タッチペン部材5はタッチパネル表面に傷が付きにくい素材で形成することができる。

（第３の発明）
本発明における第３の発明は、第１又は第２の発明に加え、前記非導電性部24の端面においては、鉛筆2の芯が被覆されていることを特徴とする。
本第３の発明によれば、非導電性部24の端面においては、鉛筆2の芯が被覆されているため、未使用時において、鉛筆2の端部のうち、どちらが非導電性部24であるかが容易に分かる。よって、未使用時から鉛筆2を削って筆記可能とする際に過って非導電性部24を削ってしまうことを防止できる。

本発明は、鉛筆の導電性部側からキャップを装着すると、タッチペンとして使用でき、鉛筆の非導電性部側からキャップを装着すると、タッチペンとしては使用できないため、タッチペンとして使用する場合に安全に使用することができる。
また、タッチペン部材を設けたことで、タッチパネル上を左右に滑らせた際にタッチパネル表面に傷が付きにくいキャップ付き鉛筆を提供できることとなる。
また、非導電性部側の端面においては、鉛筆の芯を被覆した際には、未使用時から鉛筆を削って筆記可能とする際に、どちら側から削れば良いのかが一目でわかり、過って非導電性部側を削ってしまうことを防止できる。

鉛筆の先端にキャップを装着した際の斜視図（Ａ）及び正面断面図の模式図（Ｂ）を示す。 鉛筆の後端にキャップを装着した際の斜視図（Ａ）及び正面断面図の模式図（Ｂ）を示す。 キャップの斜視図（Ａ）及び正面断面図（Ｂ）を示す。 変形例における鉛筆の先端にキャップを装着した際の斜視図を示す。

本実施の形態における一例としてのキャップ付き鉛筆1は、図１（Ａ）に示すように、鉛筆2と、鉛筆2に装着可能なキャップ3と、からなる。
（１）鉛筆2
本実施の形態における鉛筆2の断面形状は正六角形であって、図１（Ｂ）に示すように、軸体20と、軸体20の軸心を貫通する芯21と、からなる。また、鉛筆2の先端には、円錐形状に削られた筆記先端22が形成されている。さらに、鉛筆2の表面の後端部分には導電性を有しない非導電性部24が形成されており、鉛筆2の表面であって非導電性部24の手前から筆記先端22の後方までには導電性を有した導電性部23が形成されている。なお、鉛筆2の断面形状は、円形あるいは正五角形等であってもよく、キャップ3に装着可能であれば、特に限定されるものではない。
芯21は、カーボン材で構成される鉛筆芯やロイコ染料、顕色剤、変色温度調整剤を含む熱変色性組成物で構成されている熱変色芯等であるが、特に限定されるものではない。

（２）導電性部23
導電性部23は、図１（Ｂ）に示すように、鉛筆2の表面であって、非導電性部24の手前に形成されている。また、以下の（２−１）及び（２−２）に示す方法等によって鉛筆2の表面に形成される。
（２−１）導電性材料を含むインクで塗装する方法
導電性材料としては、カーボンブラックや硫化銅などの金属、カーボンナノチューブなどの無機物に加え、有機物として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリンなどの導電性樹脂が挙げられる。
これらの導電性樹脂を用いる際は、導電性を適宜調整するために、２，３，７，８−テトラシアノ−１，４，６，９−テトラアザナフタレン、ドデシルベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸などのドーパントを添加する。
塗装方法としては、前記導電性材料に軸体20をドブ漬けするほか、刷毛塗り、吹き付け等を行ってもよい。また、必要に応じて焼き付け等を行ってもよい。また、導電性材料を軸体20の外面に塗装した後、導電性に影響を与えない程度に導電性部23の上から更に塗装を施しても良い。

（２−２）導電性薄膜を転写印刷する方法
導電性薄膜としては、カーボンブラックや金属微粒子などを配合した合成樹脂の薄膜又は金属からなる箔が挙げられる。
なお、少なくとも、鉛筆2の先端側からキャップ3を装着した際に、後述するキャップ3の圧入部42の一部によって締め付けられる部分から使用者が持つ部分までが電気的に導通していればよいため、先端側だけに導電性を施しても良いが、鉛筆2は削って使用するものであるため、非導電性部24の手前すべてを導電性部23として形成してもよい。また、鉛筆2は削って使用するものであるから、削る前の鉛筆2の両端部分の外面を非導電性部24としてもよい。

（３）非導電性部24
非導電性部24は、図１（Ｂ）に示すように、鉛筆2の表面であって後端部分に形成された、導電性を有しない部分である。非導電性部24の前後方向の長さは、後述するキャップ3の圧入部42の長手方向に沿った長さよりも長い。また、非導電性部24側の端面は塗料等で覆われているため、芯21が露出していない。
非導電性部24は、ドブ漬け、刷毛塗り又は吹き付け等により非導電性の塗料を鉛筆2の表面に塗装することで形成される。

（４）キャップ3
本実施の形態におけるキャップ3は導電性を有しており、図３（Ｂ）に示すように、筒状のキャップ軸4と、キャップ軸4の閉鎖端部に設けられたタッチペン部材5と、からなる。なお、キャップ軸4とタッチペン部材5とを一体に成形してもよい。
（５）キャップ軸4
キャップ軸4は、導電性を有しており、鉛筆2に外挿することができる程度の大きさの円筒状の部材である。
キャップ軸4の内周には、図３（Ｂ）に示すように、開口端から１／３に位置する第１テーパ部40と、第１テーパ部40に連続して設けられ、１／２の位置よりも後方に位置する第２テーパ部41と、が形成されている。

第１テーパ部40及び第２テーパ部41の直径は、第１テーパ部40の開口端側の端部から第２テーパ部41の閉鎖端側の端部にかけて除々に縮径している。また、第１テーパ部40の開口端側の端部の直径は鉛筆2の径よりも僅かに大きく、第１テーパ部40の閉鎖端側の端部は非導電性部24の外径と同程度か僅かに小さい。
そのため、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着した場合にあっては、図２（Ｂ）に示すように、非導電性部24の後端が第１テーパ部40の閉鎖端側の端部あたりに位置するまで鉛筆2を圧入できる。また、導電性部23の外径と非導電性部24の外径は等しいため、鉛筆2の筆記先端22側からキャップ3を装着した場合にあっても、図１（Ｂ）に示すように、筆記先端22の後方であって、鉛筆2のうち削られていない部分である導電性部23の先端が第１テーパ部40の閉鎖端側の端部に位置するまで鉛筆2を圧入できる。ここで、図２（Ｂ）に示すように、非導電性部24側からキャップ3を圧入装着した場合に、鉛筆2の外周を覆う部分を圧入部42とする。つまり、鉛筆2にキャップ3を装着する際、この圧入部42の一部が鉛筆2の外周を締め付けるため、キャップ3が鉛筆2から脱落しない。

キャップ軸4の閉鎖端側の端部には、タッチペン部材5を取り付ける基礎となる筒状の基部43と、基部43の外周に設けられタッチペン部材5と係合する係合溝44と、が設けられている。また、係合溝44を構成する外側の壁であって、閉鎖端側の端部の内周には僅かに縮径した係合部45が設けられている。
また、キャップ軸4の外周には、図３（Ａ）に示すように、閉鎖端側の端部から後方に向かって突出したリブ46と、このリブ46に沿って両側に２つずつ設けられた通気孔47と、が形成されている。
キャップ軸4は、金属材料、又は前述の（２−１）に示した方法で言及した導電性材料を含む合成樹脂、によって所定の形状、所定の寸法に形成されている。また、導電性材料を含まない樹脂を所定の形状、所定の寸法に形成した後、前述の（２−１）及び（２−２）で言及した方法等によってキャップ軸4の表面に導電性を施すことで形成してもよい。導電性材料を含まない樹脂としては、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン等を用いることができる。

（６）タッチペン部材5
タッチペン部材5は、図３（Ｂ）に示すように、キャップ軸4の基部43に取り付けられた被装着具50と、被装着具50に被せられている入力部材51と、からなる。ここで、タッチペン部材5を構成する被装着具50と入力部材51のうち、少なくとも入力部材51は導電性を有する。
被装着具50はゴム状部材であって、薄肉に形成された半球体形状で球面が開口端側に位置し、被装着具50の開口端部が係合溝44に位置するように、基部43の閉鎖端側の端部に装着されている。被装着具50の開口端部の外周には、僅かに拡径した拡径部52が設けられている。前述のように被装着具50は球面形状をしているため、拡径部52と球面部分との間には僅かな段差が形成されている。

入力部材51は導電性ゴムからなり、被装着具50に密着しており、入力部材51の開口端部は被装着具50とともに係合溝44に位置する。
入力部材51を装着した被装着具50の拡径部52と、キャップ軸40の係合部45と、が係り合う。そのため、入力部材51が係合部45と拡径部52とによって挟持され、被装着具50及び入力部材51はキャップ軸4に固定される。
なお、導電性ゴムとしては、天然ゴム、合成ゴム等の各種ゴム材料に、導電性カーボンブラックや金属粉末、あるいはカーボンナノチューブ等を配合したものを用いることができる。また、入力部材51は導電性が施されていれば良く、導電性の施されていないゴムの表面に前述の（２−１）及び（２−２）で言及した方法等で導電性を施してもよい。また、導電性の施されているゴムの表面に導電性繊維を静電植毛することで、導電性を施した入力部材51としてもよい。導電性繊維は、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などを機材とする繊維に前述の導電性材料を被覆したり、繊維の中に直接練り込んだり、化学結合させることで形成されている。

なお、本実施の形態において、タッチペン部材5は被装着具50及び入力部材51からなるとしたが、これに限ったものではない。例えば、被装着具50と、入力部材51とを一体に成型してもよい。また、鉛筆2の芯21に熱変色芯を使用した場合には、導電性材料を含む摩擦体をタッチペン部材5としてもよい。また、タッチペン部材5として、前述の導電性繊維の束をキャップ軸4の閉鎖端側の端部に設けてもよい。この場合、繊維束を構成する全ての繊維を導電性繊維としても良いし、一部を導電性繊維としても良い。

（７）まとめ
本実施の形態において、図１（Ａ）に示すように、鉛筆2の筆記先端22側、つまり導電性部23側からキャップ3を装着すると、図１（Ｂ）に示すように、導電性を有した鉛筆2の外周と導電性を有したキャップ軸4とが互いに接触するため、鉛筆2とキャップ軸4とが電気的に導通する。また、キャップ軸4の閉鎖端側の端部に設けられたタッチペン部材5も導電性を有しているため、キャップ軸4とタッチペン部材5も電気的に導通する。よって、使用者が導電性部23を持つと、使用者の手指からキャップ3の閉鎖端部に設けられたタッチペン部材5までの導電経路が確保される。そのため、導電性部23側からキャップ3を装着して、キャップ3の閉鎖端部に設けられたタッチペン部材5をタッチパネル表面に接触させると、キャップ付き鉛筆1をタッチペンとして機能させることができる。

一方、図２（Ａ）に示すように、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着すると、図２（Ｂ）に示すように、鉛筆2の表面のうち、非導電性部24のみがキャップ3と接触することとなる。よって、使用者が鉛筆2を持っても、使用者の手指からキャップ3までの導電経路は、鉛筆2の非導電性部24によって遮断されるため、キャップ付き鉛筆1はタッチペンとして機能しない。
つまり、鉛筆2の導電性部23側からキャップ3を装着するとタッチペンとして機能し、鉛筆2の非導電性部24側からキャップ3を装着するとタッチペンとしては機能しない。言い換えれば、鉛筆2の導電性部23側は鉛筆2の筆記先端22側であるから、尖った筆記先端22にキャップ3を装着した場合にのみタッチペンとして機能し、尖った筆記先端22が露出している場合にはタッチペンとして機能しないため、タッチペンとして使用している際には、芯の先で怪我するおそれはなく、安全に使用することができる。

また、本実施の形態に係るキャップ3の閉鎖端部には、キャップ軸4とは別体でタッチペン部材5が備えられているため、キャップ軸4の材質によらずに、タッチパネル表面と接触するタッチペン部材5の材質を選択することができる。例えば、キャップ軸4は、摩擦係数の大きい材質から形成し、タッチペン部材5は摩擦係数の低い材質から形成すると、鉛筆2は抜けにくく、かつタッチパネルへの入力はしやすいキャップ付き鉛筆1を提供できる。
また、本実施の形態に係る鉛筆2は、非導電性部24側の端面は塗料等で覆われおり、芯21が露出していない。そのため、まだ鉛筆2が削られていない状態であって、筆記可能とするために鉛筆2の先端を削る場合、芯21が露出していないことが目印となって、使用者が過って非導電性部24側を削ってしまうことを防げる。
また、キャップ軸4の外周には、リブ46に沿って通気孔47が設けられているため、使用者がキャップ3を誤飲しても通気孔47によって通気するため、使用者の安全が確保されることとなる。なお、通気孔47は少なくとも１カ所以上形成されていればよい。

なお、鉛筆2の先端にキャップ3を装着した際に、キャップ3の閉鎖端面と導電性部23の後端との間のインピーダンスが、測定周波数が１ｋＨｚにおいて、１．６×１０^８Ωを超えると、タッチパネルが反応しないため、キャップ付き鉛筆1をタッチペンとして使用することが困難である。よって、鉛筆2の先端にキャップ3を装着した際に、前記インピーダンスが、測定周波数が１ｋＨｚにおいて、１．６×１０^８Ω以下となるように、キャップ3及び鉛筆2に導電性を付与すればよい。
なお、導電性部43を鉛筆本体4の表面に形成するのではなく、軸体20の原材料に前述の（２−１）の方法で言及した導電性材料を混合して加工することで、軸体20全体に導電性を施し、非導電性の塗料を軸体20の後端表面にだけ塗装することで非導電性部24及び導電性部23を形成してもよい。また、導電性を有しない素材で軸体20を形成し、非導電性部24を残して、残りの軸体20の表面に前述の（２−１）及び（２−２）で言及した方法等で導電性を施してもよい。また、鉛筆2の後端に、図４に示すように、消しゴムや摩擦体等の非導電性物質を設け非導電性部24としてもよい。消しゴムや摩擦体は、芯22の種類に合わせて、適当な素材で形成することが望ましい。

本発明は、筆記するための鉛筆として利用できるだけでなく、タッチパネルへの入力に用いるタッチペンとして利用することができる。

1 キャップ付き鉛筆 2 鉛筆
3 キャップ 4 キャップ軸
5 タッチペン部材 20 軸体
21 芯 22 筆記先端
23 導電性部 24 非導電性部
40 第１テーパ部 41 第２テーパ部
42 圧入部 43 基部
44 係合溝 45 係合部
46 リブ 47 通気孔
50 被装着具 51 入力部材
52 拡径部

Claims (3)

1. 鉛筆と、導電性を有するとともに該鉛筆に装着可能なキャップと、を有するキャップ付き鉛筆であって、
   前記鉛筆表面は導電性を有する導電性部と導電性を有しない非導電性部とを有し、
   前記キャップの一端は開口しており、他端は閉鎖されており、該キャップの内部の開口端側には、前記非導電性部を圧入できる程度の内径を有する圧入部が設けられており、該キャップの内部の閉鎖端側の内径は、前記圧入部の内径よりも小径になっており、
   前記非導電性部の前後方向の長さは、前記圧入部の長手方向に沿った長さよりも長いことを特徴とするキャップ付き鉛筆。
2. 前記キャップの閉鎖端部には、タッチペン部材が備えられていることを特徴とする請求項１記載のキャップ付き鉛筆。
3. 前記非導電性部の端面においては、鉛筆の芯が被覆されていることを特徴とする請求項１又は２記載のキャップ付き鉛筆。