JP7506582B2

JP7506582B2 - 入力ペン

Info

Publication number: JP7506582B2
Application number: JP2020183904A
Authority: JP
Inventors: 剛史西田
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2024-06-26
Anticipated expiration: 2040-11-02
Also published as: JP7805399B2; JP2024107446A; JP2022073736A

Description

本発明は入力ペンに関する。

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、ペン形に形成されたタッチペンで、位置検出装置が設けられた板状の入力装置の入力面に先端を接触させた接触位置を検出するものである。そのようなタッチペンには様々な入力方式がある。下記特許文献１には、いわゆる静電容量方式と電磁誘導方式という、２つの異なる入力方式のタッチペンを１つの軸に収容して、入力装置によって入力方式を使い分けることが可能な入力ペンが開示されている。

特開２０２０－７７１１５号公報

上記特許文献１に開示された入力ペンでは、異なる入力方式のタッチペンが軸の両端に装着されている。そのため、入力方式を切り替えたいときには軸を反転する必要があり、頻繁な入力方式の切り替えには適していない。また、入力ペンを一旦机上等においたあと再び使用する場合、両方のタッチペンのいずれが静電容量方式なのかあるいは電磁誘導方式なのかが分かりにくく、使用してみて適切でない入力方式を選んでしまうこともある。

本願の実施態様は、異なる入力方式のタッチペンを１つの軸に備えつつ、入力方式の切替の際にも軸の反転又はノック動作の不要な入力ペンの提供を課題とする。

本願の第１の実施態様に係る入力ペンは、軸筒と、入力先端を有するとともに該入力先端を前記軸筒の先端から露出させた状態で前記軸筒に収容される電磁誘導ユニットと、を備える電磁誘導タッチペンと、前記入力先端が先端側に位置するように前記電磁誘導タッチペンが前記軸筒ごと内部に挿入される外筒と、前記外筒の先端に装着され押圧により変形可能であるとともに前記入力先端を被覆する接触先端と、前記接触先端の内部に押圧により後退して前記入力先端と接触して押圧する押圧部と、を備える静電容量タッチペンと、を有するとともに、前記入力先端の反応荷重が前記接触先端の反応荷重の２倍以上である。

上記構成により、本願の第１の実施態様に係る入力ペンは、電磁誘導タッチペンと静電容量タッチペンとをいずれも外筒の先端側に備えている。そして、入力面への反応荷重が、接触先端の変形のみにとどまり入力先端にまで至らないような比較的小さい場合には静電容量タッチペンとして使用できる。一方、入力面への反応荷重が、接触先端の変形が入力先端にまで至るような比較的大きい場合には電磁誘導タッチペンとして使用できる。

本願の第２の実施態様に係る入力ペンは、第１の実施態様の構成に加え、前記外筒の外周に周方向に形成される環状溝と、前記環状溝に周方向に等配されて形成される複数の開口と、前記環状溝に嵌入される弾性リングと、をさらに備え、前記弾性リングの緊縮により前記電磁誘導タッチペンが前記外筒に保持される。

上記構成により、本願の第２の実施態様に係る入力ペンは、外筒の環状溝に嵌入される弾性リングによって、電磁誘導タッチペンが保持されることで、使用中に電磁誘導タッチペンが外筒に対して先端側に脱落するようなことが防止できる。

本願の第３の実施態様に係る入力ペンは、第２の実施態様の構成に加え、前記外筒と前記電磁誘導タッチペンとの保持荷重は、前記入力先端の反応荷重の２倍以上である。

上記構成により、本願の第３の実施態様に係る入力ペンは、弾性リングによる外筒と電磁誘導タッチペンとの保持荷重によって、入力先端に反応荷重がかかっている場合でも、電磁誘導タッチペンが外筒に対して後端側にずれて移動するようなことが防止できる。

本願の実施態様は上記のように構成されているので、異なる入力方式のタッチペンを１つの軸に備えつつ、入力方式の切替の際にも軸の反転又はノック動作の不要な入力ペンを提供することが可能となる。

実施形態の入力ペンの斜視図である。実施形態の入力ペンの分解斜視図である。外筒の斜視図である。外筒の正面図である。外筒の右側面図である。外筒の底面図である。外筒の平面図である。図３Ｂのａ－ａ断面図である。静電容量タッチペンの分解斜視図である。入力ペンの正面図である。入力ペンの右側面図である。入力ペンの底面図である。入力ペンの平面図である。図５Ａのｂ－ｂ断面図である。図５Ｅのｃ－ｃ断面図である。図５Ｅの先端部分の拡大図である。入力ペンの使用状態における正面図である。入力ペンの使用状態における右側面図である。図６Ａのｄ－ｄ断面図である。図６Ｃの先端部分の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において共通している符号は、各図の説明において特に言及されていなくても同一の構成を指し示すものである。

図１は、実施形態の入力ペン１の斜視図である。入力ペン１は、外筒３０と、係止部材２１と、接触先端２２とで構成される静電容量タッチペン２０に、電磁誘導タッチペン１０が挿入された構造を有する。外筒３０の後端からは、電磁誘導タッチペン１０の軸筒１３の後端が突出している。導電性プラスチック製で断面正六角形の外筒３０の後端近傍には外方に突出したクリップホルダ３９が形成され、このクリップホルダ３９にステンレス鋼製のクリップ４１が装着される。外筒３０の外周には、周方向に形成される環状溝３７が複数本（図中では４本）形成され、この環状溝３７の各々にはステンレス鋼製の弾性リング４０が嵌入される。

図２は、実施形態の入力ペン１の分解斜視図である。静電容量タッチペン２０は、図１と同様に、外筒３０と、係止部材２１と、接触先端２２とで構成される。外筒３０の後端近傍にクリップホルダ３９を介してクリップ４１が装着されること、及び、外筒３０の外周に形成される複数本の環状溝３７の各々に弾性リング４０が嵌入されることもまた図１と同様である。電磁誘導タッチペン１０は、木製で断面正六角形の軸筒１３に電磁誘導ユニット１１が収容された構造を有し、軸筒１３の先端からは電磁誘導ユニット１１の入力先端１２が露出している。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、外筒３０のそれぞれ斜視図、正面図及び右側面図である。外筒３０は、断面正六角形を呈し外径が最大の部分である大径部３１と、大径部３１の先端側に位置し外径が縮小した円柱状の被径止部３２と、被径止部３２の先端側に位置し外径がさらに縮小した円柱状の装着部３３とで構成される。大径部３１の後端近傍には外方に突出したクリップホルダ３９が形成され、このクリップホルダ３９にステンレス鋼製のクリップ４１が装着される。大径部３１の外周には、周方向に形成される環状溝３７が複数本（図中では４本）形成され、この環状溝３７の各々にはステンレス鋼製の弾性リング４０が嵌入される。被径止部３２の外周には雄ネジが形成されている。また、装着部３３の先端には導通孔３６が貫通している。

図３Ｄは、外筒３０を先端側から見た底面図である。大径部３１の後端にクリップホルダ３９を介して装着されるクリップ４１、大径部３１の先端側に位置する被径止部３２、弾性リング４０の一部、被径止部３２の先端側に位置する装着部３３、及び装着部３３の先端に貫通している導通孔３６が視認される。

図３Ｅは、外筒３０を後端側から見た平面図である。大径部３１の後端にクリップホルダ３９を介して装着されるクリップ４１、外筒３０の内部空間を形成する収容部３４及び移行部３５、移行部３５から先端側に貫通する導通孔３６、並びに弾性リング４０の一部が視認される。

図３Ｆは、図３Ｂのａ－ａ断面図である。大径部３１の後端にクリップホルダ３９を介して装着されるクリップ４１、大径部３１の先端側に位置する被径止部３２、弾性リング４０の一部、被径止部３２の先端側に位置する装着部３３、及び装着部３３の先端に貫通している導通孔３６が視認される。外筒３０の内部空間は、大径部３１の内部空間を占める収容部３４と、収容部３４の先端側で内径が縮小する移行部３５と、移行部３５から先端側に貫通する導通孔３６とで構成される。大径部３１の外周に形成される環状溝３７の各々には、外周の６辺の一つおきに等配されて形成される複数の（本実施形態では３個の）開口３８が形成されている。弾性リング４０は、環状溝３７のうち開口３８が形成されていない部分に係止し、開口３８の部分で収容部３４にまで嵌入している。

図４は、静電容量タッチペン２０の分解斜視図である。外筒３０の装着部３３に接触先端２２を装着してから、係止部材２１を被径止部３２に装着することで、図２に示す静電容量タッチペン２０が形成される。

図５Ａ及び図５Ｂは、入力ペン１のそれぞれ正面図及び右側面図である。図２に示す電磁誘導タッチペン１０の外径は、図３Ｆに示す収容部３４の内径より僅かに小さいため、電磁誘導タッチペン１０は静電容量タッチペン２０の後端から収容部３４に挿入され、軸筒１３の後端が大径部３１の後端から露出している。大径部３１の先端に装着される係止部材２１の先端から、接触先端２２が露出している。大径部３１の外周に形成される環状溝３７には弾性リング４０が嵌入している。

図５Ｃは、入力ペン１を先端側から見た底面図である。本図では視認されない大径部３１の後端にクリップホルダ３９を介して装着されるクリップ４１、大径部３１の先端に装着される係止部材２１、弾性リング４０の一部、及び係止部材２１の先端から露出している接触先端２２が視認される。

図５Ｄは、入力ペン１を後端側から見た平面図である。大径部３１の後端にクリップホルダ３９を介して装着されるクリップ４１、外筒３０に収容される軸筒１３、軸筒１３の内部空間である貫通孔１４、及び弾性リング４０の一部が視認される。

図５Ｅは、図５Ａのｂ－ｂ断面図である。外筒３０の大径部３１の後端から、電磁誘導タッチペン１０が収容部３４に挿入されている。電磁誘導タッチペン１０は、木製の軸筒１３の貫通孔１４の前半部分に電磁誘導ユニット１１が挿入された構造を有する。電磁誘導ユニット１１の先端の入力先端１２は、軸筒１３の先端から露出している。電磁誘導ユニット１１は、図示は省略するが、電磁誘導タッチペン１０として必要な回路基板、電磁誘導コイル、フェライトコア、筆圧検知部等を備えている。収容部３４に収容されている電磁誘導タッチペン１０は、環状溝３７に嵌入している弾性リング４０により外筒３０に保持されている。また、電磁誘導タッチペン１０の入力先端１２と、静電容量タッチペン２０の接触先端２２とは、同一の軸線上に、しかも同一の方向を向いて配設されている。

図５Ｆは、図５Ｅのｃ－ｃ断面図である。軸心に電磁誘導ユニット１１を収容する軸筒１３は、環状溝３７に嵌入している弾性リング４０により外筒３０に保持されている。弾性リング４０は、長辺４０ａと短辺４０ｂとが交互に配された六角形状に形成されている。弾性リング４０のうち、短辺４０ｂは環状溝３７のうち開口３８が形成されていない部分に係止し、また、長辺４０ａは開口３８の部分で収容部３４にまで嵌入して、電磁誘導タッチペン１０の外側面に接している。このように装着された弾性リング４０の緊縮により電磁誘導タッチペン１０が外筒３０に保持されている。

図５Ｇは、図５Ｅの先端部分の拡大図である。電磁誘導タッチペン１０は、入力先端１２が静電容量タッチペン２０の先端側に位置するように、外筒３０の内部に挿入されている。電磁誘導タッチペン１０の入力先端１２は外筒３０の内部の移行部３５に位置している。外筒３０の大径部３１の先端側には外径が縮小した円柱状の被径止部３２が形成され、被径止部３２の外周には雄ネジが形成されている。また、被径止部３２の先端側には外径がさらに縮小した円柱状の装着部３３が形成されている。装着部３３の先端には導通孔３６が貫通している。

一方、静電容量タッチペン２０の接触先端２２は、導電性ゴムにより形成され、円筒形状の外装部２２ａと、外装部２２ａの先端を閉塞するドーム状の接触部２２ｂと、外装部２２ａの後端縁から外方へフランジ状に突出した支持部２２ｃと、接触部２２ｂの内面から後方へ突出する円柱状の押圧部２２ｄとで構成される。

係止部材２１は、合成樹脂製で、先端方向へ外形が僅かに縮小する略筒状に形成されている。係止部材２１の後端側の内面には、被径止部３２の外周の雄ネジと螺号する雌ネジが形成されている。

接触先端２２は、押圧部２２ｄを導通孔３６へ挿入しつつ、支持部２２ｃが被径止部３２と装着部３３との段部に当接するまで外装部２２ａを装着部３３に被覆するようにして、外筒３０の先端に装着される。この状態で、係止部材２１を被径止部３２と螺合させることで、接触先端２２の脱落が防止される。この状態で、９８～２４５ｍＮ程度の比較的軽い反応荷重で端末に触れることで静電容量タッチペン２０としての入力が可能である。なお、接触先端２２は押圧により変形可能であるが、端末との接触により生じた荷重が接触先端２２の反応荷重（２９４～４９０ｍＮ）に満たないときは、入力先端１２と押圧部２２ｄとは離間した状態を保ち、電磁誘導タッチペン１０による入力はなされない。

図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、入力ペンの使用状態における正面図及び右側面図であり、また、図６Ｃは、図６Ａのｄ－ｄ断面図である。これらの図では、端末との接触により接触先端２２が変形を被っている以外は、それぞれ図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｅと同じである。

図６Ｄは、図６Ｃの先端部分の拡大図である。端末との接触により生じた荷重が接触先端２２の反応荷重以上であるときは、接触先端２２は変形し、それに伴い押圧部２２ｄが相対的に後退し、入力先端１２と接触する。これにより、電磁誘導ユニット１１では入力先端１２への押圧による電磁誘導が生じ、電磁誘導タッチペン１０としての入力が可能となる。なお、この状態であっても、静電容量タッチペン２０による入力は可能である。

ここで、弾性リング４０による電磁誘導タッチペン１０の保持荷重は、電磁誘導タッチペン１０の反応荷重（２９４～４９０ｍＮ）の２倍以上（９８０ｍＮ以上）としている。これにより、電磁誘導タッチペン１０の反応荷重の範囲内で入力作業が行われている限り、電磁誘導タッチペン１０が外筒３０に対し相対的に後方にずれることはない。

なお、外筒３０及び軸筒１３の形状は、上述のような断面正六角形には限定されず、断面を円形、三角形又は四角形等の任意の形状としてもよい。また、外筒３０において環状溝３７が設けられる箇所は、上述の実施形態のように先端側には限定されず、後方側であっても、また、中間位置であってもよい。

本発明は、入力ペンに利用可能である。

１入力ペン
１０電磁誘導タッチペン１１電磁誘導ユニット１２入力先端
１３軸筒１４貫通孔
２０静電容量タッチペン２１係止部材２２接触先端
２２ａ外装部２２ｂ接触部２２ｃ支持部
２２ｄ押圧部
３０外筒３１大径部３２被径止部
３３装着部３４収容部３５移行部
３６導通孔３７環状溝３８開口
３９クリップホルダ
４０弾性リング４１クリップ

Claims

軸筒と、入力先端を有するとともに該入力先端を前記軸筒の先端から露出させた状態で前記軸筒に収容される電磁誘導ユニットと、を備える電磁誘導タッチペンと、
前記入力先端が先端側に位置するように前記電磁誘導タッチペンが前記軸筒ごと内部に挿入される外筒と、前記外筒の先端に装着され押圧により変形可能であるとともに前記入力先端を被覆する接触先端と、前記接触先端の内部に押圧により後退して前記入力先端と接触して押圧する押圧部と、を備える静電容量タッチペンと、を有するとともに、
前記入力先端の反応荷重が前記接触先端の反応荷重の２倍以上である、入力ペン。
前記外筒の外周に周方向に形成される環状溝と、
前記環状溝に周方向に等配されて形成される複数の開口と、
前記環状溝に嵌入される弾性リングと、をさらに備え、
前記弾性リングの緊縮により前記電磁誘導タッチペンが前記外筒に保持される、請求項１に記載の入力ペン。
前記外筒と前記電磁誘導タッチペンとの保持荷重は、前記入力先端の反応荷重の２倍以上である、請求項２に記載の入力ペン。