JP6803739B2

JP6803739B2 - タッチペン

Info

Publication number: JP6803739B2
Application number: JP2016242912A
Authority: JP
Inventors: 宏和川嶋; 栄史竹内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP2018097703A

Description

本発明は、主に静電容量入力装置に使用されるタッチペンに関する。

タッチパネル等の静電容量入力装置への入力に使用されるタッチペンは、入力装置の画面にペン先を近づけたとき、入力装置側の電極との間に静電容量が生じることで、ペン先の位置が検出される。そして、ペン先の位置検出を可能とするための十分な静電容量を得るためには、ユーザの手指とペン先とが導通していることが重要である。

従来、ペン先とユーザの手指との導通状態を向上させたタッチペンがあった（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されているタッチペンは、導電性のペン本体（軸体）と、導電性のペン先軸部（入力突端）とからなり、ペン本体とペン先軸部とが互いに導通する様に構成されている。これにより、ペン本体の把持部をユーザが把持したとき、ユーザの手指からペン先軸部の入力端（ペン先）までの導通が確保される。

特開２０１２−２５２５２５号公報

特許文献１のタッチペンでは、ペン先とペン本体との導通を確保するために、ペン先軸部がペン本体に固定されている。このため、タッチペンの使用中、入力端（ペン先）はペン本体に対して動かず、従って、ユーザの筆圧が弱い場合や、ユーザの手指にブレが生じた場合、パネルから入力端が僅かに浮き上がる。ペン先から浮き上がった箇所では静電容量が小さくなり、パネルへの入力中の線や文字が途切れる（いわゆる線飛び）といった問題が生じる虞があった。

本発明の目的は、使用中において静電容量入力装置と入力端との間に十分な静電容量が生じている状態を維持することが可能なタッチペンを提供することを目的とする。

本発明に係るタッチペンは、ペン先軸部と、ペン本体と、弾性部材と、を備える。ペン先軸部は入力端が形成されており、このペン先軸部が進退可能に通された開口部を有するペン本体内に設けられる。弾性部材は、ペン本体内に設けられ、ペン先軸部を入力端の方向へ付勢する。ペン先軸部、ペン本体、及び弾性部材は、導電性を有しており、入力端とペン本体とが弾性部材を介して互いに導通している。

上記タッチペンによれば、ペン先軸部が弾性部材に付勢されているため、タッチペンの使用中において、ユーザの筆圧の強弱によらず、また、ユーザの手指にブレが生じても、弾性部材によって付勢されたペン先軸部の進退動作により、静電容量入力装置の画面に対して適度な圧力で接触させることができる。また、入力端とペン本体とが弾性部材を介して互いに導通しているため、ペン先軸部が進退動作した場合でも、その導通は維持される。

上記タッチペンにおいて、ペン本体は、開口部が形成された先端部と、把持部と、を含み、先端部と把持部とは分離可能に係合されており、弾性部材は、先端部及び把持部の係合状態において、先端部と把持部とによって挟持されることによりペン本体に固定されており、先端部及び把持部の少なくとも一方が弾性部材を介して入力端と導通していることが好ましい。

この構成によれば、先端部と把持部との間に弾性部材を挟むだけでよいので、ペン本体への弾性部材の固定が簡略化される。

本発明に係るタッチペンは、ペン先軸部と、ペン本体と、弾性部材と、導電体と、を備える。ペン先軸部は、入力端が形成されており、このペン先軸部が進退可能に通された開口部を有するペン本体内に設けられる。弾性部材は、ペン本体内に設けられ、ペン先軸部を入力端の方向へ付勢する。導電体は、ペン本体内に設けられ、静電容量入力装置との間の静電容量を増大させる。ペン先軸部及び弾性部材は、導電性を有する。入力端と導電体とが弾性部材を介して互いに導通している。

上記タッチペンによれば、ペン先軸部が弾性部材に付勢されているため、使用中におけるユーザの筆圧の強弱によらず、また、使用中にユーザの手指にブレが生じても、付勢されているペン先軸部の進退動作により、静電容量入力装置の画面に対して適度な圧力で接触させることができる。また、入力端と導電体とが弾性部材を介して互いに導通しているため、ペン先軸部が進退動作した場合でも、その導通は維持される。

本発明に係るタッチペンによれば、使用中において、静電容量入力装置と入力端との間に十分な静電容量が生じた状態を維持することが可能となる。

第１実施形態に係るタッチペンを模式的に示した破断面図である。第２実施形態に係るタッチペンを模式的に示した破断面図である。第３実施形態に係るタッチペンを模式的に示した破断面図である。

以下、本発明に係るタッチペンの実施形態について具体的に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態のタッチペン１００は、携帯式タブレットやスマートフォンに採用される静電容量入力型座標入力装置等の画面（いわゆる、「タッチパネル」と称されるものであり、以降、本明細書では単に、「パネル」と称する。）に線や文字等を入力する際に使用される。図１に示される様に、タッチペン１００は、ペン先軸部１０、ペン本体２０、及び弾性部材３０を備える。尚、図１では、タッチペン１００の特徴構成のみを図示し、他の構成に関しては省略する。他の図においても同様である。

ペン先軸部１０は、線や文字等をパネルに入力するとき、パネルに接触または近接させる入力端１１が形成されている。具体的には、ペン先軸部１０の長手方向においてペン先となる第１端部側に形成されている。ペン先軸部の長手方向の長さは、後述する進退動作時におけるペン先軸部１０の移動量や、弾性部材３０との位置関係に応じて設定される。

ペン先軸部１０は、導電性を有するものである。ペン先軸部１０には、例えば、導電性樹脂から形成されるものや、樹脂に金属メッキされたものが好適である。

ペン本体２０は、入力時にユーザに把持される部分である。ペン本体２０は、その中心線（ペン本体２０の長手方向に平行な中心線）に沿う仮想平面で二分割されたパーツ２０ａ及びパーツ２０ｂから構成されている。パーツ２０ａ及びパーツ２０ｂの夫々の一端部には切り欠き部が形成されており、パーツ２０ａ及びパーツ２０ｂを連結すると、ペン本体２０の先端部２０１に開口部２０２が形成される。ペン先軸部１０の入力端１１は、この開口部２０２からペン本体２０の外側に突出する様に設けられる。

ペン本体２０は、導電性を有するものである。ペン本体２０には、例えば、導電性樹脂や金属から形成されたものや、樹脂に金属メッキや導電物を塗装したものが用いられる。また、ペン本体２０は、ある程度の強度（例えば、ユーザがタッチペン１００を床に落としても容易に壊れない程度の強度。）を備えていることが好ましい。

弾性部材３０は、ペン本体２０内において、先端部２０１に近い位置に設けられる。弾性部材３０は、ペン先軸部１０の第２端部１２（入力端１１とは反対側の端部）と接続されており、ペン先軸部１０を入力端１１の方向（ペン先の方向）へ付勢する。これにより、ペン先軸部１０は、開口部２０２から進退動作が可能となる。

弾性部材３０は、入力端１１と平行な面３０１に孔３０２が形成されている。孔３０２にペン先軸部１０の第２端部１２が通されて、弾性部材３０がペン先軸部１０に接続されている。

弾性部材３０は、長手方向における外縁部３０３及び外縁部３０４が、ペン本体２０内に設けられている保持部２１及び保持部２２に取り付けられている。或いは、保持部２１及び保持部２２を設けず、弾性部材３０の外縁部３０３及び外縁部３０４をペン本体２０の内壁に、接着剤にて直接取り付けても構わない。

弾性部材３０には、例えば、板バネやコイルバネが用いられる。このとき、低負荷のものが採用される。尚、弾性部材３０には、これらに限定されない種々の弾性部材を用いることができる。また、弾性部材３０は、導電性を有するものである。弾性部材３０に対する導電処理としては、例えば、弾性部材３０を導電性ポリマーや金属で被履すること等が挙げられる。

上記の様にして構成されたタッチペン１００は、パネルに線や文字を入力中、ユーザの筆圧の強弱によらず、また、ユーザの手指にブレが生じても、弾性部材３０に付勢されたペン先軸部１０の進退動作により、入力端１１をパネルに対して適度な圧力で接触させることができる。また、入力端１１とペン本体２０とが弾性部材３０を介して互いに導通しているため、ペン先軸部１０が進退動作した場合でも、その導通は維持される。その結果、パネルに対する操作性が向上する。

［第２実施形態］
図２に示される様に、本発明の第２実施形態に係るタッチペン１０１は、ペン本体２０が先端部２０３（第１実施形態に係る先端部２０１と区別するため、第２実施形態においては「先端部２０３」とする。）、及びユーザが把持する把持部２０４から構成されている。先端部２０３には、ペン先軸部１０の入力端１１を進退可能に通す開口部２０２が形成されている。

先端部２０３及び把持部２０４の係合部分には、何れか一方に雄ネジ、もう一方に雌ネジが設けられており、雌ネジに雄ネジを嵌め込むことにより、先端部２０３及び把持部２０４は係合する。このとき、弾性部材３０の外縁部３０３及び外縁部３０４の夫々が、先端部２０３及び把持部２０４の間に挟持される。これにより、弾性部材３０は、ペン本体２０に固定される。

先端部２０３及び把持部２０４に挟持されることにより、ペン本体２０と係合された弾性部材３０は、第１実施形態に係るタッチペン１００の弾性部材３０と同様に、ペン先軸部１０と接続する。これにより、ペン先軸部１０は、弾性部材３０に入力端１１の方向へ付勢されることにより、開口部２０２から進退可能となる。

また、ペン本体２０は、先端部２０３及び把持部２０４の少なくとも一方が導電性を有する。ユーザは、ペン本体２０の導電性を有する方を把持すれば、その部材（先端部２０３または把持部２０４）、弾性部材３０、及びペン先軸部１０の入力端１１は導通する。

上記の様にして構成されたタッチペン１０１は、パネルに線や文字を入力中、ユーザの筆圧の強弱によらず、また、ユーザの手指にブレが生じても、弾性部材３０に付勢されたペン先軸部１０の進退動作により、入力端１１をパネルに対して適度な圧力で接触させることができる。また、入力端１１とペン本体２０とが弾性部材３０を介して互いに導通しているため、ペン先軸部１０が進退動作した場合でも、その導通は維持される。その結果、パネルに対する操作性が向上する。

また、第２実施形態に係るタッチペン１０１の構成は、ペン本体２０の形成時に、弾性部材３０を挟持して、弾性部材３０をペン本体２０に固定する。このため、タッチペン１０１の製造が簡単となる。このため、第１施形態に係るタッチペン１００の様に、別途部材（保持部２１、保持部２２や接着剤）を必要としないため、コスト削減に寄与する。

［第３実施形態］
図３に示される様に、本発明の第３実施形態に係るタッチペン１０２は、ペン本体２０内に導電体４０が設けられている。

導電体４０は、静電容量入力装置との間の静電容量を増大させるものである。導電体４０は、ペン本体２０内に設けられ、弾性部材３０と接続される。このとき、弾性部材３０と導電体４０との導通を妨げない様に接続する。図３では、弾性部材３０と導電体４０とは、板バネとコイルバネとで接続されているが、これに限られない。

ペン本体２０は、第１実施形態に係るタッチペン１００と同様に、２つのパーツ２０ａ及びパーツ２０ｂから構成してもよく、また、第２実施形態に係るタッチペン１０１と同様に、先端部２０３及び把持部２０４から構成してもよい。

導電体４０を備えたタッチペン１０２は、パネルに線や文字を入力中、ユーザの筆圧の強弱によらず、また、ユーザの手指にブレが生じても、弾性部材３０に付勢されたペン先軸部１０の進退動作により、入力端１１をパネルに対して適度な圧力で接触させることができる。また、入力端１１と導電体４０とが弾性部材３０を介して互いに導通しているため、ペン先軸部１０が進退動作した場合でも、その導通は維持される。その結果、パネルに対する操作性が向上する。

［その他の実施形態］
近年、静電容量入力装置（パネル）とコンピュータとを接続し、パネルにタッチすると、コンピュータが起動する様に構成されているタッチペンが普及している。この様なタッチペンは、タッチペンの内部に、パネルとコンピュータとの間でデータの送受信を行うための通信モジュールを備えていることが一般的である。

本実施形態においても、この様な通信モジュールをペン本体２０内に備えることができる。第１〜第３実施形態に係るタッチペン１００〜１０２において、ペン先軸部１０の第２端部１２に検知センサを設け、通信モジュールを検知センサに接続する。ペン先軸部１０が弾性部材３０に抗して後退したとき、センサが押圧される。そして、通信モジュールに検知したことを送信し、通信モジュールを介したデータの送受信が可能となる。

この様に構成すれば、例えば、タッチペンの入力端がパネルに接触すると、パネルに接続されているコンピュータをＯＮすることができる。また、所定時間、タッチペンの入力端がパネルに非接触状態である場合、コンピュータをＯＦＦする様に設定することが可能となる。

また、ペン先軸部１０が進退可能に動作することを利用して、ユーザの筆圧の強弱によって、パネルに入力される線の太さを自動的に変更可能な様に構成することもできる。例えば、第１〜第３実施形態に係るタッチペン１００〜１０２において、ペン先軸部１０の第２端部１２の後方に、感圧センサを設ける。感圧センサは、ペン先軸部１０が第２端部１２の方向へ移動したとき、ペン先軸部１０に押圧される位置に配する。ユーザがパネルに線を描くとき、ユーザの筆圧の強弱により、感圧センサに対するペン先軸部１０の押圧力は異なる。感圧センサにこの押圧力を検知させて、押圧力の強弱に応じて線の太さを決定する。

上記の様に、通信モジュールや感圧センサを第１〜第３実施形態に係るタッチペン１００〜１０２に備えることにより、ユーザの利便性を向上させることができる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０…ペン先時部
１１…入力端
２０…ペン本体
２０２…開口部
３０…弾性部材
４０…導電体
１００〜１０２…タッチペン

Claims

入力端が形成されたペン先軸部と、
前記ペン先軸部が進退可能に通された開口部を有するペン本体と、
前記ペン本体内に設けられ、前記ペン先軸部を前記入力端の方向へ付勢する弾性部材と、
を備え、
前記ペン先軸部、前記ペン本体、及び前記弾性部材は、導電性を有し、
前記入力端と前記ペン本体とが前記弾性部材を介して互いに導通しており、
前記ペン本体は、前記開口部が形成された先端部と、把持部と、を含み、前記先端部と前記把持部とは分離可能に係合されており、
前記弾性部材は、前記先端部及び前記把持部の係合状態において、前記先端部と前記把持部とによって挟持されることにより前記ペン本体に固定されており、
前記先端部及び前記把持部の少なくとも一方が前記弾性部材を介して前記入力端と導通しているタッチペン。
入力端が形成されたペン先軸部と、
前記ペン先軸部が進退可能に通された開口部を有するペン本体と、
前記ペン本体内に設けられ、前記ペン先軸部を前記入力端の方向へ付勢する弾性部材と、
前記ペン本体内に設けられ、静電容量入力装置との間の静電容量を増大させる導電体と、
を備え、
前記ペン先軸部及び前記弾性部材は、導電性を有し、
前記入力端と前記導電体とが前記弾性部材を介して導通しているタッチペン。