(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ式のタッチペンであって、
ペン本体と、
前記ペン本体に交換可能に装着されるペン先と、
を備え、
前記ペン先は、
金属芯と、前記金属芯を覆う表面層と、前記金属芯と前記表面層の間に形成された中間層とを備え、
前記中間層と前記表面層は異なる色で形成されていることを特徴とするタッチペン。
【請求項２】
前記金属芯、前記表面層、及び前記中間層の摩耗強度は、前記金属芯＞前記中間層＞前記表面層であることを特徴とする請求項１に記載のタッチペン。
【請求項３】
前記ペン本体は、前記金属芯に電界を発生させる電子回路を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチペン。
【請求項４】
前記表面層は、フェルトであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のタッチペン。
【請求項５】
前記中間層は、ＰＯＭであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のタッチペン。
【請求項６】
アクティブ式のタッチペンのペン先であって、
前記タッチペンのペン本体に交換可能に装着され、
金属芯と、前記金属芯を覆う表面層と、前記金属芯と前記表面層の間に形成された中間層とを備え、
前記中間層と前記表面層は異なる色で形成されていることを特徴とするタッチペンのペン先。
【請求項７】
前記金属芯、前記表面層、及び前記中間層の摩耗強度は、前記金属芯＞前記中間層＞前記表面層であることを特徴とする請求項６に記載のタッチペンのペン先。
【請求項８】
前記表面層は、フェルトであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のタッチペンのペン先。 
【請求項９】
前記中間層は、ＰＯＭであることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載のタッチペンのペン先。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチペン及びそのペン先に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、携帯型情報機器(タブレット、ノートＰＣ、スマートフォン、携帯電話、ＰＤＡ等)、デジタルオーディオプレーヤー、携帯ゲーム機、カーナビゲーション装置、コピー機、金融機関のＡＴＭ、及び駅や飲食店の自動券売機など多方面に利用されている。このようなタッチパネルの操作は、画像が表示されるディスプレイ表面の所望の位置を、指、タッチペンやスタイラスなどと呼ばれる専用のペン（以下、「タッチペン」と称す。）でタッチ又は押圧することにより行う。
【０００３】
タッチパネルには、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などがある。ここで、静電容量方式のタッチパネルでは、指先あるいはペンと導電膜との間で静電容量の変化を捉えることで、ディスプレイ上の入力位置を検出する。
【０００４】
かかる静電容量方式のタッチパネルに用いるタッチペンは、パッシブペンとアクティブペンがある。パッシブペンは、一般的に、ペンホルダーと、このペンホルダーの先端に取り付けられた、導電性ゴム等の柔らかい材質のペン先とから主に構成される。ペン先に柔らかい材質を使用しているのは、静電容量の変化を検出するためにタッチパネルとの接触面積を大きくする必要があるためである。このように、パッシブペンでは、タッチパネルとの接触面積を大きくする必要があるため、ペン先を細くすることができず、細い文字の筆記等に向いていない。
【０００５】
他方、アクティブペンは、主として、ペンホルダーと、このペンホルダーの先端に取り付けられたペン先と、ペン先から電界を発生させる、ペンホルダーの内部に設けられた電気回路とで構成されている。アクティブペンでは、ペン先から電界を発生させるため、タッチパネルでの位置検出精度が比較的よく、ペン先を細くすることができる。図６〜図８は、タッチペンのペン先の一例を示す模式断面図である。
【０００６】
図６に示すように、ペン先として金属芯１０１をＰＯＭ（ポリアセタール）１０２で被覆したものを使用すると、タッチパネルでの位置検出精度はよいが滑り安いため書き心地があまりよくない。また、図７に示すように、ペン先として導電性フェルト１０３を使用すると、書き心地がよいが金属芯を使用したものに比べて位置検出精度が低い。また、図８に示すように、金属芯１０１にフェルト１０４を被覆したものは、位置検出精度及び書き心地がよいが、耐摩耗性が低いため摩耗によりフェルトが削れて金属芯が出ると、タッチパネルを傷つけてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−６５１４７号公報
【特許文献２】実開平５−３０９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、タッチパネルでの位置検出精度及び書き心地がよく、かつ、タッチパネルを傷つけることを防止することが可能なアクティブ式のタッチペン及びそのペン先を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アクティブ式のタッチペンであって、ペン本体と、前記ペン本体に交換可能に装着されるペン先と、を備え、前記ペン先は、金属芯と、前記金属芯を覆う表面層と、前記金属芯と前記表面層の間に形成された中間層とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記金属芯、前記表面層、及び前記中間層の摩耗強度は、前記金属芯＞前記中間層＞前記表面層であることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ペン本体は、前記金属芯に電界を発生させる電子回路を備えることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記表面層は、フェルトであることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記中間層は、ＰＯＭであることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記中間層と前記表面層は異なる色で形成されていることが望ましい。
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アクティブ式のタッチペンのペン先であって、前記タッチペンのペン本体に交換可能に装着され、金属芯と、前記金属芯を覆う表面層と、前記金属芯と前記表面層の間に形成された中間層とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記金属芯、前記表面層、及び前記中間層の摩耗強度は、前記金属芯＞前記中間層＞前記表面層であることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記表面層は、フェルトであることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記中間層は、ＰＯＭであることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記中間層と前記表面層は異なる色で形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、位置検出精度及び書き心地がよく、かつ、タッチパネルを傷つけることを防止することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施の形態に係るコンピュータシステムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のタッチペンのペン先の模式断面図である。
【図３】図３は、図１のペン本体の模式断面図である。
【図４】図４は、ペン本体にペン先を取り付けた状態（タッチペン）を示す模式断面図である。
【図５】図５は、ペン先の表面層が摩耗により削れた状態を説明するための図である。
【図６】図６は、タッチペンのペン先の一例を示す模式断面図である。
【図７】図７は、タッチペンのペン先の一例を示す模式断面図である。
【図８】図８は、タッチペンのペン先の一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るタッチペン及びそのペン先の実施の形態について説明する。本発明の構成要素は、本明細書の図面に一般に示してあるが、様々な構成で広く多様に配置し設計してもよいことは容易に理解できる。したがって、本発明のタッチペン及びそのペン先の実施の形態についての以下のより詳細な説明は、特許請求の範囲に示す本発明の範囲を限定するものではなく、単に本発明の選択した実施の形態の一例を示すものであって、本明細書の特許請求の範囲に示す本発明と矛盾無く、装置、構成、構造についての選択した実施の形態を単に示すものである。当業者は、特定の細目の１つ以上が無くても、又は他の方法、部品、材料でも本発明を実現できることが理解できる。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係るコンピュータシステムの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、コンピュータシステム１は、タブレット型コンピュータ１０と、タブレット型コンピュータ１０に座標入力を与えるためのタッチペン２０と、を備えている。タブレット型コンピュータ１０は、略箱形状の筐体１１の表面にタッチパネル１２を収納すると共に、筐体１１の内部に、タッチパネル１２の表示及び座標検出を制御する駆動検出部等の各種電子部品を搭載した基板を収納している。
【００２４】
タッチパネル１２は、静電容量式のタッチパネルであり、指又はタッチペン２０により、座標入力が可能に構成されている。タッチパネル１２は、Ｘ方向及びＹ方向に複数配列されたＩＴＯを備えており、上述の駆動検出部で、タッチパネル１２を駆動し、指による静電容量の変化、及びタッチペン２０のペン先４０により発生する所定周波数の交流電界による静電容量の変化を検出することで、指又はタッチペン２０による座標入力が可能となっている。
【００２５】
タッチペン２０は、ペン本体３０とペン本体３０に対して交換可能に構成されたペン先４０とを備えている。タッチペン２０は、電源スイッチ３１がＯＮされると、周波数ｆ１の交流電界（例えば、正弦波信号）を発生し、さらに、ペン先４０が押下されると、周波数ｆ２（但し、ｆ２＞ｆ１）の交流電界を発生し、駆動検出部では、これらの交流電界による静電容量の変化を検出することができる。タブレット型コンピュータ１０では、ペン先４０がタッチパネル１２にタッチされた場合に、カーソルを表示し、ペン先４０をタッチパネル１２で押下した場合に、描画（筆記）を開始することにしてもよい。
【００２６】
図２は、図１のペン先４０の模式断面図、図３は、図１のペン本体３０の模式断面図、図４は、ペン本体３０にペン先４０を装着した状態（タッチペン）を示す模式断面図、図５は、ペン先４０の表面層が摩耗により削れた状態を説明するための図である。
【００２７】
図２〜図４において、ペン本体３０は、中空のシリンダーであるペン本体部２１と、ペン本体部２１に収容される基板２２と、を備えている。ペン本体部３０は、電源スイッチ３１が設けられている。ペン本体部１は、プラスチックなどの材料を用いてユーザが手で持って操作するのに好適な大きさ及び形状に形成されている。
【００２８】
基板２２には、ペン先４０を摺動可能に保持するホルダー２３と、バッテリ３２、トランスデューサー３３、コントロールＩＣ３４、圧力検出部３５が搭載されている。ホルダー２３は、ペン先４０が挿入される挿入孔２３ａと、ペン先４０を外向きに付勢するスプリング２３ｂとを備えている。圧力検出部３５は、ペン先４０がタッチパネル１２などに当接され、その押圧力によってペン先４０がスプリング２３ｂの弾性力に抗して押し込まれた際の圧力を検出して、コントロールＩＣ３４に出力する。なお、圧力検出部３５でペン先４０の押下を検出することとしたが、これに限られるものではなく、他の公知の検出方法を使用してもよい。
【００２９】
バッテリ３２は、リチウム電池やアルカリ電池等の電池である。電源スイッチ３１は、バッテリ３２とコントロールＩＣ３４間に電気的に接続され、バッテリ３２から出力される電力をオン及びオフするために用いられる。電源スイッチ３１がオフの状態では、タッチペン２０は、タッチパネル１２に接触するためのユーザの指をシミュレートするためにパッシブタッチペンとして用いられる。
【００３０】
ユーザが、電源スイッチ３１をオンすると、バッテリ３２からコントロールＩＣ３４に電力が供給され、コントロールＩＣ３４は、電圧レベルを調整してトランスデューサー３３及び圧力検出部３５に電圧を供給する。トランスデューサー３３は電圧が供給されると、発振を開始して正弦波信号を生成し、アクティブタッチペンとして用いられる。
【００３１】
トランスデューサー３３は、例えば、電圧制御発振器であり、ペン先４０の金属芯４１と電気的に接続されている。トランスデューサー３３は、コントロールＩＣ３４により出力される電圧に基づいて正弦波信号（周波数ｆ１，振幅Ａ１）を生成し、正弦波信号をペン先４０の金属芯４１を通じて送信し、タッチパネル１２はこれを受信する。
【００３２】
コントロールＩＣ３４は、圧力検出部３５の圧力検出結果に基づいて、ペン先４０の押下を検出した場合には、トランスデューサー３３に出力する電圧を変更し、正弦波信号（周波数ｆ２（但し、ｆ２＞ｆ１），振幅Ａ１）を生成させる。
【００３３】
本実施の形態では、タッチパネル１２での位置検出精度及び書き心地がよく、かつ、タッチパネル１２を傷つけることを防止するために、ペン先４０を、金属芯４１と、金属芯４１を覆う表面層４３と、金属芯４１と表面層４３の間に形成された中間層４２とで形成している。摩耗強度（耐摩耗性）は、金属芯４１＞中間層４２＞表面層４３とすることが望ましい。
【００３４】
金属芯４１は、略キノコ形状を呈し、ホルダー２３の挿入孔２３ａに挿入される挿入部４１ａと、ペン本体部２１から突出する頭部４１ｂとで構成されている。金属芯４１は、例えば、アルミニウム、亜鉛、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、イリジウム、ロジウム、コバルト、オスミウム、ルテニウム、鉄等の金属材料を使用することができ、例えば、導電性・経済性・抗菌性等の点から、金、銀、銅等の材料が望ましい。
【００３５】
中間層４２は、金属芯４１の頭部４１ｂを被覆する。中間層４２は、表面層４３よりも摩耗強度（耐摩耗性）の高い材料が望ましく、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）等のゴム材料を使用することができる。また、中間層４２は、タッチパネル１２を傷つけないように、タッチパネル１２の表面のガラスの強度（例えば、ＪＩＳの「Ｈ」規格で表現される）よりも強度の小さいものが望ましい。中間層２２は、導電性及び非導電性の材料のいずれを使用してもよい。金属芯４１から交流電界が発生するため、中間層２２を非導電性の材料としても、タッチパネル１２で高い位置検出精度で検出することができる。
【００３６】
表面層４３は、中間層４２を被覆する。表面層４３は、摩擦抵抗（摩擦係数）の高い材料が望ましく、例えば、フェルト等のプラスチック材料を使用することができる。これは、紙とペンを用いた筆記と同等の書き心地に近づけるためには、表面の摩擦抵抗を大きくすることが望ましいためである。また、表面層４３は、タッチパネル１２を傷つけないように、タッチパネル１２の表面のガラスの強度（例えば、ＪＩＳの「Ｈ」規格で表現される）よりも強度の小さいものが望ましい。また、表面層４３は、導電性又は非導電性の材料を使用することができる。金属芯４１から交流電界が発生するため、表面層４３を非導電性の材料としても、タッチパネル１２で高い位置検出精度で検出することができる。
【００３７】
なお、表面層４３が摩耗により削れて中間層３２が露出したことが容易に認識できるように、中間層４２と表面層４３は、異なる色で形成するのが望ましく、例えば、中間層４２を赤色、表面層４３を黒色や白色で形成してもよい。
【００３８】
例えば、図５に示すように、ペン先４０の使用による摩耗により表面層４３が削れても、金属芯４１が露出せず、中間層４２が露出するため、タッチパネル１２を傷つけることを防止することができる。また、中間層４２と表面層４３を異なる色で形成することにより、ユーザは中間層４２の表面が露出したことを容易に視認することができる（例えば、中間層４２の赤色が露出する）。ユーザは、中間層４２が露出した場合にペン先４０を交換すればよく、ユーザは、ペン先４０の交換時期を容易に判断することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、アクティブ式のタッチペン２０において、ペン本体３０と、ペン本体３０に交換可能に装着されるペン先４０と、を備え、ペン先４０は、金属芯４１と、金属芯４１を覆う表面層４３と、金属芯４１と表面層４３の間に形成された中間層４２とを備えているので、タッチパネル１２位置検出精度及び書き心地がよく、かつ、タッチパネル１２を傷つけることを防止することが可能となる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、金属芯４１、表面層４３、及び中間層４２の摩耗強度は、金属芯＞中間層＞表面層としたので、表面層４３が削れても表面層４３よりも摩耗強度の高い中間層４２あるため、金属芯４１が露出してタッチパネル１２を傷つけることを防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、中間層４２と表面層４３を異なる色で形成することとしたので、ユーザは、表面層４３が削れて、中間層４２が露出したことを容易に判断することができ、容易にペン先４０の交換時期を判断することが可能となる。
【００４２】
本発明に係るタッチペン及びそのペン先は、各種タッチパネルに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  コンピュータシステム
１０  タブレット型コンピュータ
１１  筐体
１２  タッチパネル
２０  タッチペン
２１  ペン本体部
２２  基板
２３  ホルダー
２３ａ  挿入孔
２３ｂ  スプリング
３０  ペン本体
３１  電源スイッチ
３２  バッテリ
３３  トランスデューサー
３４  コントロールＩＣ
３５  圧力検出部
４０  ペン先
４１  金属芯
４１ａ  挿入部
４１ｂ  頭部
４２  中間層
４３  表面層
【図１】
0005903131.tif 000002
【図２】
0005903131.tif 000003
【図３】
0005903131.tif 000004
【図４】
0005903131.tif 000005
【図５】
0005903131.tif 000006
【図６】
0005903131.tif 000007
【図７】
0005903131.tif 000008
【図８】
0005903131.tif 000009