JP6960277B2 - 電磁誘導タッチペン - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導タッチペンに関する。

近年、画面上への物理的な接触により入力を行う、デジタイザ等のポインティングデバイスが広く用いられている。すなわち、ペン型に形成された位置指示器で、位置検出装置が設けられた板状の入力装置の入力面に接触して接触位置を検出するものである。
このようなデジタイザには様々な方式があるが、その中に、電磁誘導方式がある。これは、位置指示器の中に、入力装置の入力面の下に設置されている位置検出装置が発生する特定の周波数の電磁波に対して共振する電磁誘導コイルが設けられていて、この共振が生じた位置を入力位置として認識するものである。

ここで、上述の電磁誘導コイルは磁性体のコアの周りにコイルが巻き回されているものである。
従来の位置指示器のうち、筆記機能のないものでは、樹脂製の芯体が筒状のフェライトコアを貫通し、その先端が入力面に接するとともに、この筒状のフェライトコアの周りにコイルが巻き回されているもの（下記特許文献１）や、棒状のフェライトコアの先端部分をペン先形状の樹脂で被覆し、この先端部分より後方の部分にコアが巻き回されているもの（下記特許文献２）がある。

特開２００９−８６９２５号公報 ＷＯ ２０１６／０３１３２９ Ａ１

本発明は、このような電磁誘導方式のデジタイザをリフィルとして形成し、持ち手となる軸筒に収容して電磁誘導タッチペンとする場合、その軸筒の材質が電磁誘導に影響を与えて入力ができなくなることを防ぐことを課題とする。

（１）第１の態様
上記の課題に鑑み、本発明の第１の態様に係る電磁誘導タッチペン10は、
軸心に位置するフェライトコア64と、
前記フェライトコア64の外周に配設される電磁誘導コイル65と、
前記フェライトコア64の先端に装着される接触先端62と、
前記接触先端62に加わる押圧を感知する感圧センサ66と、
がリフィルとして構成されているデジタイザリフィル60が、電気抵抗率１ＧΩ・ｍ以上、かつ、比重が１未満の材質で形成された軸筒15の内部に収納され、
前記接触先端62は、前記軸筒15の先端から突出可能に形成されていることを特徴とする。

なお、本発明においては、電磁誘導タッチペン10において、入力装置の入力面と接触する接触先端62の位置する方向を「先端」と定義し、その反対方向を「後端」と定義する。
軸筒15は筒状（たとえば、断面が正六角形の筒状又は円筒状）に形成された部材で、その内部空間にデジタイザリフィル60を収容する。
ここで、接触先端62が軸筒15の先端から突出可能である、ということは、軸筒15の先端（軸筒15の先端に先部材40が装着される場合には、その先部材40の先端）から突出したままであっても、また、使用時にノック動作等で突出するような構造でもあっても、いずれでもよい。

（２）第２の態様
軸筒15の材質は、前記第１の態様で言及したように、電磁誘導に影響を与えない程度の、電気抵抗率１ＧΩ・ｍ以上、かつ、比重が１未満であれば特に限定されないが、含水率が２０％未満の木材が望ましい。すなわち、本発明の第２の態様は、前記第１の態様の特徴に加え、前記軸筒15の材質は木材であることを特徴とする。なお、含水率は、たとえば、株式会社サンコウ電子研究所の電気式水分計ＭＲ−２００IIを用いて測定を行うことができる。

（３）第３の態様
本発明の第３の態様は、前記第２の態様の特徴に加え、前記軸筒15の先端に継手部材30が装着され、
該継手部材30の先端に、先細に形成され、かつ、前記接触先端62が突出可能な先端開口42が先端に設けられている先部材40が装着されていることを特徴とする。

先部材40は、先端に向かって先細形状を呈し、その先端と後端とが開放している。この先部材40は非金属製であり、たとえば合成樹脂の射出成形で形成することができる。
先部材40はその後端部分で軸筒15の先端部分と接続される。ここで、軸筒15は木製であるためその先端に先部材40が直接接続されるような構造（たとえば、ネジ構造）を設けることは困難である。したがって、軸筒15の先端に継手部材30を装着して、この継手部材30に先部材40を装着することとしている。一方、先部材40の先端開口42からは、軸筒15内部に収容されたデジタイザリフィル60の接触先端62が突出することとなっている。

また、前記継手部材30は、非金属製であるとともに、
外径がより小径で前記軸筒15の先端内部に挿入固定される後方部31と、
外径がより大径で前記軸筒15の先端から露出しているとともに該露出している部分の外周に雄ネジ33が形成されている前方部32と、を有するとともに、
前記先部材40の後端部分の内周面には前記雄ネジ33と螺合する雌ネジ43が形成されていることを特徴とする。なお、継手部材30は軸筒15と一体にして、前記雄ネジ33が突出した軸筒形状として形成してもよい。

（４）第４の態様
本発明の第４の態様は、前記第３の態様の特徴に加え、前記継手部材30は、
前記軸筒15の先端部分の外周を覆う筒状の被覆部35と、
前記被覆部35の前方に連設される筒状のグリップ部36と、を有するともに、
前記グリップ部36の先端部分の内周面には雌ネジ37が形成されているとともに、
前記先部材40の後端部分の外周面には前記雌ネジ37と螺合する雄ネジ44が形成されていることを特徴とする。

前記軸筒15を、たとえば通常の鉛筆と同じ太さで形成したい場合に、先部材40に雄ネジ44を設けて軸筒15と螺合しようとすると、その雄ネジ44部分の外径を、軸筒15の内径に収まる程度に小さくする必要がある。このような構造を実現するには先部材40を金属製にして薄肉加工にする方法が採用されるが、デジタイザリフィル60の電磁誘導に影響を及ぼすこととなる。よって、先部材40は金属で形成することは好ましくない。
そのため、継手部材30を、上記の被覆部35及びグリップ部36を備えた構成として、先端側にあるグリップ部36に設けられた雌ネジ37に先部材40の雄ネジ44を螺合することとした。
なお、継手部材30の外径は軸筒15の外径よりも大きくなるが、これは、後付けでグリップラバーを鉛筆に装着した場合とほぼ同等の外径に留まることとなり、使用上の違和感は少ない。

（５）第５の態様
本発明の第５の態様は、前記第２から第５までのいずれかの特徴に加え、前記軸筒15は、長手方向に沿って二分割された軸筒部材16が接着されて形成されているとともに、
前記軸筒の内周面には、前記デジタイザリフィル60が挿通可能な程度に内径が狭窄した肉厚部17が形成されていることを特徴とする。

この肉厚部17は、デジタイザリフィル60が軸筒15の内部で横方向に振れたり撓んだりと動くのを防ぐ「振り止め」機能のために設けられている。また、軸筒が木材の場合はリフィルが肉厚部17に接触した際に衝撃や振動を吸収する役割も果たす。この肉厚部17とデジタイザリフィル60との間のクリアランスは、０．２ｍｍ未満であることが効果的であり、望ましい。

本発明は、上記のように構成されているので、電磁誘導方式のデジタイザをリフィルとして形成し、これを軸筒に収容して電磁誘導タッチペンとする場合、その軸筒の材質が電磁誘導に影響を与えて入力ができなくなることを防ぐことができる。また、電磁誘導タッチペンとして軽量であるため、持ちやすく、落下による衝撃にも強いものを提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンを、キャップを先端に装着した状態で側面図（Ａ）及び側面断面図（Ｂ）にて示す。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンで使用される軸筒を側面図（Ａ）、側面断面図（Ｂ）及び平面図（Ｃ）で示す。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンで使用される軸筒を組図で示す。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンで使用されるデジタイザリフィルを正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び側面断面図（Ｃ）で示す。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンにおける電磁誘導コイルの回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンの使用状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンを一部断面側面図で示す。 本発明の第２の実施の形態に係る電磁誘導タッチペンで使用される継手部材を、側面図（Ａ）及び側面断面図（Ｂ）にて示す。

本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る電磁誘導タッチペン10は、図１に示すように、キャップ20を備えた筆記具様の形態として形成されている。図１（Ａ）では、軸筒15の先端にキャップ20が装着された状態が示されている。軸筒15の後端には尾栓50が装着されている（図１（Ａ）及び（Ｂ））。キャップ20にはクリップ21が形成されているとともに、その底面には誤飲時に気道を確保するための通気孔22が設けられている（図１（Ｂ））。キャップ20は、非使用時には図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように軸筒15の先端に装着されるが、使用時には先端から取り外して、軸筒15の後端に装着可能である。キャップ20は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の合成樹脂の射出成形にて形成される。

軸筒15は、電気抵抗率１ＧΩ・ｍ以上の非磁性体材料である部材を断面六角形の筒状（図２（Ｃ）参照）に加工して形成している。その内部には、先端に接触先端62が装着されたデジタイザリフィル60が収容されている。軸筒15の内径は、デジタイザリフィル60の外径よりやや大きくなっているが、肉厚部17の部分で、０．２ｍｍ未満のクリアランスをもって、デジタイザリフィル60が挿通可能な程度に狭窄している。軸筒15の後端には、尾栓50の小径部分51が挿入され、軸筒15の内面とは接着剤にて接着されている。尾栓50の先端部分には、デジタイザリフィル60の後端にある固定部68が挿入され保持されている。また、尾栓50の後端に位置する大径部分52の外径は軸筒15の外径とほぼ同一である。尾栓50は、接着剤との相性の良いポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等のプラスチックの射出成形にて形成される。

一方、軸筒15の先端には、非金属製、たとえばポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等のプラスチックの射出成形にて形成された継手部材30の小径な後方部31が挿入され、これもまた軸筒15の内面とは接着剤にて接着されている。継手部材30の大径な前方部32は軸筒15の先端から露出しており、外周面には雄ネジ33が形成されている。
さらに軸筒15の先端にはまた、軸筒15の外径とほぼ同一で、先端にかけてテーパー状に縮径する先細部41を有する先部材40が装着されている。先部材40の先端及び後端はいずれも開放している。先部材40の後端部分の内周面には雌ネジ43が形成され、前記継手部材30の雄ネジ33と螺合することとなっている。また先端部分の先端開口42からは、デジタイザリフィル60先端の接触先端62が突出している。先部材40は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の硬質プラスチックの射出成形にて形成される。このように先部材40を軸筒15から脱着可能とすることで、デジタイザリフィル60が故障や描画種類を変更する場合に、デジタイザリフィル60を交換可能とすることができる。

軸筒15の構造をさらに、図２及び図３を参照しつつ説明する。軸筒15は、先述の通り、断面六角形の筒状構造を呈しており、長手方向に沿って二分割された軸筒部材16が貼り合わされて形成されている。軸筒15の内部空間には、前述の通り肉厚部17が形成されており、前述したように、デジタイザリフィル60が軸筒15の内部で横方向に振れたり撓んだりと動くことを防ぐ「振り止め」機能がこれにより発揮され、落下等による衝撃が電磁誘導タッチペン10に加えられても軸筒15内に収容されたデジタイザリフィル60への損傷をより防ぐことができる。

ここで、軸筒15の材質として用いられる種類としては、たとえば、気乾比重１未満とした木材であり、檜、檜葉、桐、チーク、マホガニー、杉、松、桜、竹、アオダモ、ホワイトアッシュ、ホワイトファー、ハードメープル、インセンスシダー、リンデン、バルサなどが挙げられる。また、無垢の木材だけではなく、間伐材、廃材チップや木粉等を集めて固めた圧縮加工材料のような木質材を使用することも可能である。また、その際の含水率は２０％未満である。なお、含水率は株式会社サンコウ電子研究所の電気式水分計ＭＲ−２００IIを用いて測定を行う。

ここで、軸筒15に木材を使用する意義は以下の通りである。
合成ゴム又は合成樹脂のような無機質の素材より、天然の木材のような有機質の素材の方が環境に優しいものであり、自然の素材で作成され、また、コンピューターを操作する人にとっても木の香りによる安らぎを与えることができる。また、木材を用いることによって靭性が高く衝撃にも強いために軸筒15が割れにくく、また、落下時等の音を吸収するという別の効果もある。さらに、塗装すると、木材の道管の色が濃く染まって木目が浮き出し美しく仕上がるという利点もある。

また、木材は、水分を吸収するので、指に汗をかいた場合であっても、指先の汗を吸収し、指が汗で滑ったりすることがない。さらに利用者の手が直接軸筒15の木肌に触れるので木の温もりが伝わり作業効率の向上が期待される。
そして、木材は、使い込めば、使い込む程に特有の渋みが生れ、独特の風雅な感じを与えることができる。一方、軸筒15に傷が付いた場合でも、削り出せば、容易に修復することができ、経済的でもある。

ゆえに日常を無機質で無味乾燥な電子部材に囲まれている作業環境のなかで、木製の軸筒15が有する特有の手触り感と暖かさにはストレス解消と癒しの心理効果が期待される。また、それぞれに異なる木目模様の個性的なゆらぎや質感等の固体別特徴により、長期の使用頻度に比例して専用意識が芽生え、日常の手入れを楽しめる等の精神的なリラックス効果も望める。

さらに、学校教育現場において、デジタル、アナログが混在している環境下では、筆記具として用いられる鉛筆と近似した材料を用いることで、違和感なく使用することができる。

デジタイザリフィル60は、図４に示すように、金属製の収納筒63の先端に、棒状のフェライトコア64を内蔵した合成樹脂製の先端継手61が装着され、その先端に合成樹脂製の接触先端62が装着されている。また、フェライトコア64の周囲には、先端継手61を挟んで電磁誘導コイル65が巻き回されている。収納筒63の中には、電磁誘導コイル65と電気的に接続された感圧センサ66とコンデンサ67とが収納されている。また、収納筒63の後端には前述した固定部68が装着されている。さらに、収納筒63を先端方向に付勢するリターンスプリング69も装着されている。このリターンスプリング69は、先端継手61の押圧により収納筒63が後方へ移動する際に圧縮される。

本実施の形態の電磁誘導タッチペン10の接触先端62が押圧されると、デジタイザリフィル60のフェライトコア64も後方へ押圧される。これにより、感圧センサ66が接触した状態となる。
電磁誘導コイル65、コンデンサ67及び感圧センサ66は図示しない配線によって図５に示すような回路を形成している。ここで、感圧センサ66が接触すると、図５の回路が閉状態となる。

図６は、本実施の形態の電磁誘導タッチペン10の使用状態を示すものである。入力装置70の入力面71の下面には、特定の周波数の電磁波を発生する図示しない位置検出装置が設けられている。そして、入力面71の上を電磁誘導タッチペン10の接触先端62で描線72のようになぞると、接触先端62が押圧される。これにより、図５に示す回路が閉状態となると、電磁誘導により、回路に電流が流れることになる。この電磁誘導が生じた位置を、入力装置70は座標情報として認識することで、描線72が電子データとしても記録されることとなる。

なお、接触先端62への筆圧が解除されると、リターンスプリング69の復元力によりフェライトコア64も前方へ復帰して感圧センサ66の接触も解除され、図５の回路は開状態となる。

（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態においては、継手部材30が図８に示すような形状を呈し、先部材40が図７に示すような形状を呈する他は、第１の実施の形態と同様である。
ＡＢＳ等の合成樹脂で形成される継手部材30は、軸筒15の外径とほぼ同一の内径を有する後半部分の被覆部35と、前半部分のグリップ部36とから成る。グリップ部36の表面にはグリップラバー38が装着されている。グリップ部36の先端内周面には雌ネジ37が形成されている。被覆部35とグリップ部36との境界部分の内部空間には、内径が小さくなった狭窄部39が形成されている。この狭窄部39の内径は、デジタイザリフィル60が挿通可能な程度となっており、その隙間は０．２ｍｍ未満のクリアランスとして形成されている。この部分でデジタイザリフィル60が軸筒15の内部で動くことを防ぐ「振り止め」としての機能が発揮され、落下等による衝撃が電磁誘導タッチペン10に加えられても軸筒15内に収容されたデジタイザリフィル60への損傷をより防ぐことができる。
一方、先部材40の後端部分は外径が減じており、その表面には雄ネジ44が形成されている。

継手部材30の被覆部35には後方から軸筒15の先端が挿入され、接着により固定される。一方、継手部材30のグリップ部36には前方から先部材40の雄ネジ44が螺合される。

上記構成により、継手部材30の部分の外径は軸筒15の外径より太くなっているが、この部分にグリップラバー38が装着されていることもあり、かえって握りやすくなっている。

本発明は、電磁誘導タッチペンとして利用可能である。

10 電磁誘導タッチペン 15 軸筒 16 軸筒部材
17 肉厚部
20 キャップ 21 クリップ 22 通気孔
30 継手部材 31 後方部 32 前方部
33 雄ネジ 35 被覆部 36 グリップ部
37 雌ネジ 38 グリップラバー 39 狭窄部
40 先部材 41 先細部 42 先端開口
43 雌ネジ 44 雄ネジ
50 尾栓 51 尾栓の小径部分 52 尾栓の大径部分
60 デジタイザリフィル 61 先端継手 62 接触先端
63 収納筒 64 フェライトコア 65 電磁誘導コイル
66 感圧センサ 67 コンデンサ 68 固定部
69 リターンスプリング
70 入力装置 71 入力面 72 描線

Claims (1)

1. 軸心に位置するフェライトコアと、
   前記フェライトコアの外周に配設される電磁誘導コイルと、
   前記フェライトコアの先端に装着される接触先端と、
   前記接触先端に加わる押圧を感知する感圧センサと、
   がリフィルとして構成されているデジタイザリフィルが、電気抵抗率１ＧΩ・ｍ、かつ、比重が１未満の材質で形成された軸筒の内部に収納され、
   前記接触先端は、前記軸筒の先端から突出可能に形成されているとともに、
   前記軸筒の先端に継手部材が装着され、
   該継手部材の先端に、先細に形成され、かつ、前記接触先端が突出可能な先端開口が先端に設けられている先部材が装着され、
   前記継手部材は、
   前記軸筒の先端部分の外周を覆う筒状の被覆部と、
   前記被覆部の前方に連設される筒状のグリップ部と、を有するともに、
   前記グリップ部の先端部分の内周面には雌ネジが形成されているとともに、
   前記先部材の後端部分の外周面には前記雌ネジと螺合する雄ネジが形成されていることを特徴とする電磁誘導タッチペン。

Images