JP5139601B1 - 入力デバイス及びそれを用いた入力ペン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
入力デバイス20は、中空部を備える留め部材22と、留め部材の中空部22aに挿入された複数の導電性繊維23と、を具備し、導電性繊維の先端は、留め部材から露出しており、留め部材は導電性材料で形成されている。
入力ペン30は、上記の入力デバイスを内部に収納するペン本体21と、ペン本体の一部に設けた金属リング24と、を備え、金属リングが入力デバイスと電気的に接続されている。
【選択図】図3
Description
この方式のペン型入力デバイスは、静電容量体であるペン本体を備え、このペン本体の先端部には、タッチパネル式情報端末の情報入力画面やソフトキーボードのボタンに圧接する導電性のペン先が設けられている。
ペン先が情報入力画面に押圧される力は使用者により様々であり、従来においてはタッチパネルに対する損傷を抑制するため、このペン先に複数本の導電性繊維を採用して筆形に形成した入力デバイスも提案されている(特許文献1、特許文献2)。
すなわち、第一の課題として、タッチパネルへの損傷を抑制するだけの可撓性を維持しつつ繰り返しの使用に耐えるだけの耐久性を備えるものが依然として存在しない点である。例えば筆形のペン先を開示する特許文献1に示される入力デバイスにおいては、保持リブにより複数本の導電性繊維を保持する形態を採用するが、この形態では使用している最中に何本かの導電性繊維が脱落してしまう。このようになると、使用時に残った導電性繊維には必要以上の圧力が加わることになり、ペン先の変形等が生じてしまう。
例えば、特許文献1や特許文献2の入力デバイスでは、ペン先のタッチパネルに対する接触面積は使用により増大する一方であり(すなわち使用によりペン先がつぶれてしまい)、例えば細かい字や細い線を入力することがたちまちに困難となってしまう。
中空部を備える留め部材と、前記留め部材の中空部に挿入された複数の導電性繊維と、を具備し、
留め部材の中空部に導電性繊維を挿入させ、
導電性繊維の後端に導電体を挿入して、
導電性繊維及び導電体の上から留め部材で被覆し、
留め部材を加熱処理によって収縮させて、
導電性繊維の先端を前記留め部材から露出させるとともに、
導電体、導電性繊維及び留め部材を一体化させたものであることを特徴とする。
前記導電性繊維は、炭素繊維と金属繊維とが混合されて形成されていることを特徴とする。
前記導電性繊維の先端は、その径方向で、前記留め部材からの露出長さを漸次変化させたものであることを特徴とする。
(4)本発明の入力デバイスは、上記(1)〜(3)において、
前記留め部材は、ポリオレフィン、PET、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂からなる熱収縮チューブを加熱処理によって収縮したものであることを特徴とする。
前記導電性部材が前記入力デバイスと電気的に接続されていることを特徴とする。
導電性繊維としては、特にその種類を限定するものではないが、例えば、炭素繊維、金属細線、ミクロンサイズのカーボンブラック粒子を練りこんだ繊維、金属メッキ繊維、ナイロン繊維に硫化銅を化学結合させた有機導電性の繊維、表面に導電性ポリマーをコートした繊維など公知の種々の導電性繊維が挙げられる。
前記導電性繊維は、炭素繊維と金属繊維とが混合されて形成されていてもよい。炭素繊維と金属繊維とを混合することにより、炭素繊維の柔軟性と、金属繊維の耐久性とをバランスよく織り交ぜることができる。また、複数の導電性繊維のうちの芯部に位置する導電性繊維と、この芯部より外側に位置する周縁部における導電性繊維とで、互いに硬さを異ならせてもよい。より具体的には、芯部と周縁部とで径(例えば芯部における繊維の径を周縁部における繊維の径より太くする等)、又は材質(例えば芯部では金属繊維とし、周縁部では炭素繊維にする等)を異ならせることなどが考えられる。
なお、芯部と周縁部との境を厳密なものとする必要は必ずしもなく、意図する性能を実現するために適宜その境は調整可能である。
なお、複数の導電性繊維の後端(ペン先とは反対側)は、樹脂により複数の導電性繊維を互いに接着させてもよい。これにより、後述する留め部材や導電体を省略することができる。導電性繊維を接着するための樹脂としては、特に制限はないが、ウレタン樹脂やアクリル樹脂、SBR(スチレン-ブタジエンゴム)、エポキシ樹脂などの公知の合成系接着剤を好適に用いることができる。
なお、これらの接着性樹脂は単独でも導電性をある程度確保することができるが、カーボン粉末や金属微粒子を混在させてもよい。
留め部材は、複数の導電性繊維を束ねるための部材であり、例えば円筒状のプラスチック材料などにより形成される。なお、留め部材には、導電性樹脂(導電性を確保できる樹脂)や、カーボンなどパウダーを混ぜた樹脂を用いることが望ましい。導電性を確保できる樹脂としては、ウレタン樹脂やアクリル樹脂、SBR(スチレン-ブタジエンゴム)、エポキシ樹脂などが挙げられる。
また、導電性を向上させるために、カーボン粉末や金属微粒子を混在させたものを用いることもできる。
なお、前記留め部材を熱収縮チューブを用いて形成することもできる。ドライヤーなどの加熱手段によって熱収縮チューブ(留め部材)を収縮させて、複数の導電性繊維を留め部材の中に簡単に束ねることができる。熱収縮チューブとしては、ポリオレフィン、PET、フッ素系の熱可塑性樹脂が挙げられる。
なお、熱収縮チューブの素材にカーボン粉末等の導電粉末を混合して導電性を付与することもできる。
本発明の入力デバイスは、複数の導電性繊維の先端(ペン先)は、導電性繊維どうしが固着されていない状態(非固着状)となっていることが望ましい。非固着状とすることにより、タッチパネルに傷を付けにくいという利点があり、仮に使用により先端の形状が変化した場合においても、他の形状に比して情報入力画面との接触面積が変化してしまうことを抑制することが出来る。
ここで、「非固着状」とは、いわゆる導電性繊維どうしが互いに分離状態になっている状態をいう。
また、導電性繊維の先端(ペン先)の径方向で、前記留め部材からの露出長さを漸次変化させた形状としてもよい。これにより、ペン先の摩耗や変形により情報入力画面との接触面積が変化することを抑制し、情報入力の確実性を担保することができる。
本実施形態の入力デバイスは、さらに、前記導電性繊維を留め部材で束ね、その後端(ペン先とは反対側)に導電体を固着したものを、ホルダーとしてのペン本体の中に収納することもできる。
導電体としては、細長い棒状の金属や炭素などが挙げられ、断面が円形や角形のパイプ状のものであってもよい。この場合は、前記留め部材が導電性材料で形成されていなくても、金属パイプなどの導電体を介して、使用者の手とペン先との導電性を確保できる。
また、実施形態の入力デバイスは、タッチパネル等の情報入力画面を備えるタッチパネル式電子端末に対して使用されるものである。タッチパネル式電子端末としては、タッチパネル等の情報入力画面を具備した据え置き型のパーソナルコンピュータや、タッチパネル式の携帯型情報端末(いわゆるタブレットPCやi−Pad(登録商標)などの情報端末や、携帯型の音楽再生機器やナビゲーション端末など)が挙げられる。
なお、入力デバイスの形状に制限はないが、使用者が手で扱い易いようにホルダーであるペン本体の内部(中空部)に収納されて用いることが好ましい。
そして、ペン本体の一部に金属リングなどの導電性部材を設け、使用者がペン本体の金属リングを把持したときに、使用者の手が、金属リング、導電体、導電性繊維を介して、電子端末のタッチパネルと導通性を有するようになる。
なお、導電性繊維を挿入する留め部材の一部を除去して、この除去した箇所における導電性繊維と金属リングとを電気的に接続するようにしてもよい。
なお、金属リングは、使用者の指と接触する部分に保湿成分を塗布しておいてもよい。例えば、金属リングの表面の一部または全周にわたって溝を形成し、この溝の中に保湿成分を埋め込んでおく。使用者の指が乾燥していた場合には導電性が落ちるので、この保湿成分によってこの導電性低下を抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る入力デバイス(以下では、その一例として「入力ペン」と称する)の好ましい実施例を説明する。図1は、本実施例の入力ペン20の使用形態を示す概略説明図である。
図示するように、情報入力画面12およびソフトキーボード13等を備えたタッチパネル式情報端末11に対して、入力ペン20を用いて使用者が所望の情報を入力しているときの形態を示している。すなわち、使用者は、入力ペン20のペン本体21を把持して、そのペン先23bで情報入力画面12に情報を入力する。
なお、本実施例においては、ペン本体21には導電性部材(金属リング)24が設けられており、この導電性部材24は、ペン本体21内に収容されている導電性繊維23を介してペン先23bと電気的に接続されている。
また、導電性繊維23の後端23aは、接着性を有するエポキシ樹脂により互いに接着(固着)されている。これにより、入力ペン20の使用による経年劣化(束ねられた導電性繊維が抜け落ちる等)が防止されている。
また、先端23bは、導電性繊維23が分離状態になっている。
また、図4では、導電性繊維23の後端23aがその径に渡ってすべて接続部24aと接続されているが、この例に限定されずに複数の導電性繊維23のいずれかの導電性繊維が接続部24aと接続されていてもよい。
なお、導電性繊維23の後端23aのうち接続部24aと接続される部位については、接着剤であるエポキシ樹脂を除去することが導電性を向上させるためには好ましい。
なお、ペン先23bの形状は、図5(a)(b)に示すとおり、その径方向(図ではX方向)における一方の端(周縁部)pから他方の端(周縁部)sにかけて、留め部材22からの露出長さを漸次変化するテーパ状としている。これにより、ペン先の摩耗や変形により情報入力画面との接触面積が変化することを抑制し、情報入力の確実性を担保することができる。
なお、芯部23cの外形は円形状となっているが、これに限らず角形状であってもよい。また、芯部23cの大きさに関しても、意図するペン先の固さを基づいて任意に設定が可能である。本実施例では、芯部23cにおける導電性繊維23の径(例えば直径)は、周縁部23dにおける導電性繊維23の径よりも大きく設定されている。これにより、ペン先の強度を高めつつ、いわゆる毛筆の如き滑らかさも実現することができる。
また、図6(b)に示すように、導電性繊維23の芯部23cの長さを短く、周縁部23dの長さを長く形成することもできる。この場合は、芯部23cの繊維の材質を導電性繊維以外のものにすることもできる。例えばポリエステル繊維などを用いることにより入力部(ペン先)となる先端23bの腰を強くすることもできる。
図7は、実施例2の入力デバイスのペン先付近の拡大縦断面図である。実施例2の入力デバイスは、導電性繊維(炭素繊維)23が留め部材22により束ねられている点では、実施例1と同様であるが、留め部材22が熱収縮チューブにより形成され、導電性繊維23の後端23aは、ステンレス製の導電体(パイプ)25と固着している点で異なる。
次に、ドライヤーなどを用いて外部から熱風を当てて熱収縮性チューブを収縮させて、ステンレスパイプ、導電性繊維、留め部材を一体化する。熱収縮チューブの収縮により、導電性繊維のほつれを拘束できるとともに、ステンレスパイプを導電性繊維の後端に固着することができる。
図7(b)では、まず、留め部材としての熱収縮性チューブの内部に導電性繊維を挿入したものを、ドライヤーなどを用いて外部から熱風を当てて熱収縮性チューブを収縮させて固定する。その後、導電体としてのステンレスパイプ25に導電性繊維23の後端を挿入して、導電性繊維を固定した留め部材と一体化する。
なお、この場合、ステンレスパイプ25の端部にカシメ25aを形成することにより、
接続強度及び導電性繊維との電気的接続が確実になる。
次に、図8を用いて、実施例3の入力ペンを説明する。図8は、実施例1で示した入力デバイス20と、いわゆるボールペンタイプのペン先31の二つを、回転式又はノック式で切り替えるハイブリッドタイプの入力ペン30の内部構造を示す縦断面図である。このうち、ボールペンタイプのペン先31は、シャーペンシルタイプのペン先を用いてもよい。
図9は、実施例4の入力ペン30の内部構造を示す縦断面図である。実施例4の入力ペン30は、ボールペンタイプのペン先31とは反対側に、いわゆる背中合わせで、複数の導電性繊維23からなる入力デバイス20を設けている。不使用時にはペン先にキャップ32を被せて保護している。
なお、ペン先の切り替え機構に関しては、種々の公知の切り替え機構を採用することができるので詳細は省略する。
図10は、実施例5の入力ペンの内部構造を示す縦断面図である。図示するように、ペン本体に収納された入力デバイス20は、金属リング24との電気的に接続状態を有している。すなわち、金属リング24から突出した接続部材24aは、留め部材22又は導電体25と電気的に接続している。接続部材としては、板バネ、ワイヤ、導電性のハケ、などが挙げられる。これにより、入力デバイスが上下や回転で移動しても金属リングとの電気的接続が保たれる。
12 情報入力画面
13 キーボード
20 入力デバイス
21 本体
22 留め部材
22a 中空部
23 導電性繊維
23a 導電性繊維の後端
23b 導電性繊維の先端(ペン先)
23c 導電性繊維の芯部
23d 導電性繊維の周縁部
24 導電性部材(金属リング)
24a 接続部
25 導電体(ステンレスパイプ)
25a カシメ
30 入力ペン
31 ペン先
32 キャップ
p ペン先の一方の端(周縁部)
s ペン先の他方の端(周縁部)
Claims (5)
- 中空部を備える留め部材と、前記留め部材の中空部に挿入された複数の導電性繊維と、を具備し、
留め部材の中空部に導電性繊維を挿入させ、
導電性繊維の後端に導電体を挿入して、
導電性繊維及び導電体の上から留め部材で被覆し、
留め部材を加熱処理によって収縮させて、
導電性繊維の先端を前記留め部材から露出させるとともに、
導電体、導電性繊維及び留め部材を一体化させたものであることを特徴とする入力デバイス。 - 前記導電性繊維は、炭素繊維と金属繊維とが混合されて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の入力デバイス。
- 前記導電性繊維の先端は、その径方向で、前記留め部材からの露出長さを漸次変化させたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の入力デバイス。
- 前記留め部材は、ポリオレフィン、PET、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂からなる熱収縮チューブを加熱処理によって収縮したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の入力デバイス。
- 上記請求項1乃至4のいずれかに記載の入力デバイスを内部に収納するペン本体と、
前記ペン本体の一部に設けた金属リングなどの導電性部材と、を備え、
前記導電性部材が前記入力デバイスと電気的に接続されていることを特徴とする入力ペン。
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