特許 5781495 タッチパネル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5781495

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】タッチパネル装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20150907BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 480

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-287081(P2012-287081)

(22)【出願日】2012年12月28日

(65)【公開番号】特開2014-130443(P2014-130443A)

(43)【公開日】2014年7月10日

【審査請求日】2014年11月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 容子

【審査官】 脇水 佳弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２５８６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０８９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６０８２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０２０３６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０３−３／０４８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示手段の表示面に配置され、操作を受け付ける矩形状のタッチパネルを有するタッチパネル装置であって、
前記タッチパネルの各辺のそれぞれに、前記タッチパネルの裏面に接離可能に当接して垂直方向に前記タッチパネルを変位させる第１の変位手段及び第２の変位手段が近接して１対の組として配置され、
前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段にそれぞれ波長及び振幅が同じ周期的な駆動信号を印加し、一方のみに前記駆動信号を印加したり、前記駆動信号の位相を変化させたりすることで、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段のいずれか一方を前記タッチパネルの裏面に接触する状態とし、いずれか他方を前記タッチパネルの裏面から離反する状態とする状態を持たせることにより、前記タッチパネルを複数の振動パターンで変位させる振動駆動制御手段を具備することを特徴とするタッチパネル装置。

【請求項2】

前記振動駆動制御手段は、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に同じ前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを第１の振動パターンで変位させると共に、前記第１の変位手段もしくは前記第２の変位手段の一方のみに前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを前記第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。

【請求項3】

前記振動駆動制御手段は、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に同じ前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを第１の振動パターンで変位させると共に、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に位相の異なる前記駆動信号をそれぞれ印加することで前記タッチパネルを前記第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させることを特徴とする請求項１又は２記載のタッチパネル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示部上にタッチパネルを設置したタッチパネル装置に関し、特にタッチパネルを振動させ、操作者に触感をフィードバックする機能を有するタッチパネル装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、表示部上にタッチパネルを設置したタッチパネル装置において、操作キーを押した感覚を操作者へ触感でフィードバックするフォースフィードバックと呼ばれる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、タッチパネルに圧電素子を設け、操作者がタッチパネルの操作面をタッチした際に、圧電素子に駆動信号を印加することでタッチパネルを振動させ、操作者に触感をフィードバックするように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２５８６６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術では、操作者にフィードバックする触感を変化させるためには、圧電素子に印加する駆動信号の波長や振幅を変化させる必要があり、複雑な制御回路が必要になってしまうという問題点があった。

【0005】

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、複雑な制御回路を必要することなく、操作者にフィードバックする触感を変化させることができるタッチパネル装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のタッチパネル装置は、表示手段の表示面に配置され、操作を受け付ける矩形状のタッチパネルを有するタッチパネル装置であって、 前記タッチパネルの各辺のそれぞれに、前記タッチパネルの裏面に接離可能に当接して垂直方向に前記タッチパネルを変位させる第１の変位手段及び第２の変位手段が近接して１対の組として配置され、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段にそれぞれ波長及び振幅が同じ周期的な駆動信号を印加し、一方のみに前記駆動信号を印加したり、前記駆動信号の位相を変化させたりすることで、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段のいずれか一方を前記タッチパネルの裏面に接触する状態とし、いずれか他方を前記タッチパネルの裏面から離反する状態とする状態を持たせることにより、前記タッチパネルを複数の振動パターンで変位させる振動駆動制御手段を具備することを特徴とする。
さらに、本発明のタッチパネル装置において、前記振動駆動制御手段は、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に同じ前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを第１の振動パターンで変位させると共に、前記第１の変位手段もしくは前記第２の変位手段の一方のみに前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを前記第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させるようにしても良い。
さらに、本発明のタッチパネル装置において、前記振動駆動制御手段は、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に同じ前記駆動信号を印加することで前記タッチパネルを第１の振動パターンで変位させると共に、前記第１の変位手段及び前記第２の変位手段に位相の異なる前記駆動信号をそれぞれ印加することで前記タッチパネルを前記第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させるようにしても良い。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、タッチパネルの裏面の近接した箇所にそれぞれ当接され、タッチパネルの面に対して垂直方向にタッチパネルを変位させる第１の変位手段及び第２の変位手段を設け、第１の変位手段及び第２の変位手段にそれぞれ駆動信号を印加することで、タッチパネルを複数の振動パターンで変位させることができるため、複雑な制御回路を必要することなく、操作者にフィードバックする触感を変化させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るタッチパネル装置の実施の形態が搭載された画像形成装置の構成例を示す斜視図である。

【図2】図１に示すタッチパネル装置の構成例を示す平面図である。

【図3】図２に示すＡ−Ａ’断面図である。

【図4】図２に示す圧電素子の変位状態を示す説明図である。

【図5】図１に示す画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。

【図6】図２に示すタッチパネルの振動パターン例を示す図である。

【図7】図２に示すタッチパネルの振動パターン例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態のタッチパネル装置１０が搭載された画像形成装置１００は、複写機であり、図１を参照すると、原稿読取部１２０と、原稿給送部１３０と、記録部１４０とを備えている。原稿読取部１２０は、記録部１４０の上部に配設され、原稿給送部１３０は、原稿読取部１２０の上部に配設されている。なお、本件の画像形成装置１００は、複写機で説明したが、スキャナー、複合機等が含まれるのは、言うまでもない。

【0010】

画像形成装置１００の前面側には、画像形成装置１００の設定や動作指示を行うタッチパネル装置１０が配設されている。タッチパネル装置１０は、図２及び図３を参照すると、操作入力を受け付ける各種操作キーを表示する表示部１１と、表示部１１の表示面に設けられ、操作者の指先やスタイラス等の押圧による入力を検知し、入力が検知された位置に対応する信号を出力することで、表示部１１に表示された操作キーへの操作を受け付けるタッチパネル１２とを備えている。表示部１１としては、例えば液晶表示パネルが用いることができる。また、タッチパネル１２としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等を用いることができ、本実施の形態では、押圧されると、押圧力に応じて微少量撓む（歪む）構造のものが用いられている。

【0011】

表示部１１は、図３を参照すると、筐体１３内に収納保持され、表示部１１上には、タッチパネル１２が配置されている。また、筐体１３には、表示部１１及びタッチパネル１２の周辺領域を覆うアッパカバーを設けられており、筐体１３のアッパカバーで覆われた箇所の、タッチパネル１２の裏面には、タッチパネル１２の面に対して垂直方向にタッチパネル１２を変位させる変位手段として機能する第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂが設けられている。第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂは、帯状の圧電振動板１５と、圧電振動板１５を両持ち支持する一対の支持部材１６と、圧電振動板１５の中央部に設けられ、タッチパネル１２の裏面に当接する当接部材１７とを備えている。第１の圧電素子１４ａと第２の圧電素子１４ｂとは、それぞれの当接部材１７、すなわちタッチパネル１２の裏面との当接箇所が近接するように、１対の組として配置されている。本実施の形態では、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂが、矩形状のタッチパネル１２における各辺の中央付近にそれぞれ、計４セット配置されている。なお、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの組数及び配置箇所は適宜選択することができる。

【0012】

第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂは、印加される駆動信号に応じて、図４に示すように、タッチパネル１２の裏面に近づく方向、もしくはタッチパネル１２の裏面から遠ざかる方向に圧電振動板１５を撓ませてタッチパネル１２を垂直な方向に変位させる。図４（ａ）には、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの両方の圧電振動板１５がタッチパネル１２の裏面に近づく方向に撓んだ状態が示されている。この場合には、タッチパネル１２は、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂによって矢印で示すように押上げられることになる。図４（ｂ）には、第１の圧電素子１４ａの圧電振動板１５のみがタッチパネル１２の裏面に近づく方向に撓んだ状態が示されている。この場合には、タッチパネル１２は、第１の圧電素子１４ａによって矢印で示すように押上げられることになる。なお、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂ（当接部材１７）とタッチパネル１２の裏面とは、固着されておらず、接離可能に構成されている。図４（ｃ）には、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの両方の圧電振動板１５がタッチパネル１２の裏面から遠ざかる方向に撓んだ状態が示されている。この場合には、タッチパネル１２は、操作者の指による操作圧や自重によって矢印で示すように押下げられることになる。図４（ｄ）には、第１の圧電素子１４ａの圧電振動板１５のみがタッチパネル１２の裏面から遠ざかる方向に撓んだ状態が示されている。この場合には、タッチパネル１２は、第２の圧電素子１４ｂによって支持された状態となり、垂直方向変位することがない。

【0013】

タッチパネル装置１０には、図２を参照すると、印刷枚数等の数値を入力するためのテンキー、設定情報を初期化させる指示を入力するためのリセットキー、複写動作を停止させたり、入力された数値を消去させたりするためのストップキー、印刷動作を開始させる出力指示を入力するためのスタートキー等の操作キーが設けられている。

【0014】

原稿読取部１２０は、図１を参照すると、スキャナー１２１と、プラテンガラス１２２と、原稿読取スリット１２３とを備える。スキャナー１２１は、ＬＥＤ及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー等から構成され、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送方向に移動可能に構成されている。プラテンガラス１２２は、ガラス等の透明部材により構成された原稿台である。原稿読取スリット１２３は、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送方向と直交方向に形成されたスリットを有する。

【0015】

プラテンガラス１２２に載置された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー１２１は、プラテンガラス１２２に対向する位置に移動され、プラテンガラス１２２に載置された原稿ＭＳを走査しながら原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部１４０に出力する。また、原稿給送部１３０により搬送された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー１２１は、原稿読取スリット１２３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット１２３を介し、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送動作と同期して原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部１４０に出力する。

【0016】

原稿給送部１３０は、原稿載置部１３１と、原稿排出部１３２と、原稿搬送機構１３３とを備えている。原稿載置部１３１に載置された原稿ＭＳは、原稿搬送機構１３３によって、１枚ずつ順に繰り出されて、原稿読取部１２０の原稿読取スリット１２３に対向する位置へ搬送され、その後、原稿排出部１３２に排出される。なお、原稿給送部１３０は、可倒式に構成され、原稿給送部１３０を上方に持ち上げることで、プラテンガラス１２２の上面を開放させることができる。

【0017】

記録部１４０は、画像形成部１５０を備えると共に、給紙部１６０と、搬送路１７０と、搬送ローラー１８１と、排出ローラー１８２と、排出トレイ１９０とを備えている。

【0018】

給紙部１６０は、記録紙Ｐを収納する複数の給紙カセット１６１ａ〜ｄと、給紙カセット１６１ａ〜ｄから記録紙Ｐを１枚ずつ搬送路１７０に繰り出す給紙ローラー１６２とを備えている。給紙ローラー１６２、搬送ローラー１８１及び排出ローラー１８２が搬送部として機能し、記録紙Ｐが搬送される。給紙ローラー１６２によって搬送路１７０に繰り出された記録紙Ｐは、搬送ローラー１８１によって画像形成部１５０に搬送される。そして、画像形成部１５０によって記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー１８２によって機外に出力される。記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー１８２に導かれ、排出トレイ１９０に出力される。

【0019】

画像形成部１５０は、感光体ドラム１５１と、帯電部１５２、露光部１５３と、現像部１５４と、転写部１５５と、クリーニング部１５６と、定着部１５７とを備えている。露光部１５３は、レーザー装置やミラー等を備えた光学ユニットであり、画像データに基づいてレーザー光を出力して、露光部１５３によって帯電された感光体ドラム１５１を露光し、感光体ドラム１５１の表面に静電潜像を形成する。現像部１５４は、トナーを用いて感光体ドラム１５１に形成された静電潜像を現像する現像ユニットであり、静電潜像に基づいたトナー像を感光体ドラム１５１上に形成させる。転写部１５５は、現像部１５４によって感光体ドラム１５１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写させる。クリーニング部１５６は、転写後の感光体ドラム１５１上に残留するトナーを除去する。定着部１５７は、転写部１５５によってトナー像が転写された記録紙Ｐを加熱してトナー像を記録紙Ｐに定着させる。

【0020】

次に、画像形成装置１００のハードウェア構成例について図５を参照して説明する。
画像形成装置１００のタッチパネル装置１０、原稿読取部１２０、原稿給送部１３０、画像形成部１５０及び搬送部（給紙ローラー１６２、搬送ローラー１８１、排出ローラー１８２）は、制御部１に接続され、制御部１によって動作制御される。また、制御部１には、記憶部２と、画像処理部３とが接続されている。

【0021】

制御部１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ＲＯＭには画像形成装置１００の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。制御部１は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、タッチパネル装置１０から入力された所定の指示情報等に応じて装置全体の制御を行う。

【0022】

記憶部２は、半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段であり、原稿読取部１２０によって原稿を読み取ることで取得された画像データが記憶される。

【0023】

画像処理部３は、画像データに対して所定の画像処理を行う手段であり、例えば、拡大縮小処理や、濃度調整、階調調整等の画像改善処理が行われる。

【0024】

タッチパネル装置１０には、図５を参照すると、制御部１からの指示に基づいて、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂを駆動する振動駆動制御部１８とが設けられている。振動駆動制御部１８は、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂにそれぞれ駆動信号を印加することで、それぞれの圧電振動板１５を撓ませてタッチパネル１２を垂直な方向に変位させる。駆動信号は、サイン波等の周期的な信号である。振動駆動制御部１８は、圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに対して、波長及び振幅が同じ駆動信号を印加する。そして、振動駆動制御部１８は、一方のみに駆動信号を印加したり、駆動信号の位相を変化させたりすることで、図６及び図７に示すような、４種類の振動パターンでタッチパネル１２を垂直な方向に変位させる。

【0025】

図６（ａ）には、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに対して位相が同じ駆動信号（サイン波）を印加した場合の、圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの変位量と、タッチパネル１２の変位量（第１の振動パターン）とが示されている。この場合には、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの変位量と、タッチパネル１２の変位量とが一致する。従って、第１の振動パターンでは、タッチパネル１２を押し上げる期間と、タッチパネル１２が押し下げられる期間とが同時間で交互に繰り返されることになる。

【0026】

図６（ｂ）には、第１の圧電素子１４ａのみに対して駆動信号（サイン波）を印加した場合の、圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの変位量と、タッチパネル１２の変位量（第２の振動パターン）とが示されている。この場合には、第１の圧電素子１４ａの変位量と第２の圧電素子１４ｂの変位量とが合成され、第２の振動パターンでは、タッチパネル１２を押し上げる期間が間欠的に繰り返されることになる。

【0027】

図７（ａ）には、第１の圧電素子１４ａと第２の圧電素子１４ｂとに対して位相が１／４波長ずらした駆動信号（サイン波）を印加した場合の、圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの変位量と、タッチパネル１２の変位量（第３の振動パターン）とが示されている。この場合には、第１の圧電素子１４ａの変位量と第２の圧電素子１４ｂの変位量とが合成され、第３の振動パターンでは、タッチパネル１２を押し上げる長い期間と、タッチパネル１２が押し下げられる短い期間とが交互に繰り返されることになる。

【0028】

図７（ｂ）には、第１の圧電素子１４ａと第２の圧電素子１４ｂとに対して位相が半波長ずらした駆動信号（サイン波）を印加した場合の、圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂの変位量と、タッチパネル１２の変位量（第４の振動パターン）とが示されている。この場合には、第１の圧電素子１４ａの変位量と第２の圧電素子１４ｂの変位量とが合成され、第４の振動パターンでは、タッチパネル１２を押し上げる期間が連続して繰り返されることになる。

【0029】

なお、本実施の形態では、波長及び振幅が同じ駆動信号を用いて、４種類の振動パターンでタッチパネル１２を垂直な方向に変位させるように構成したが、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂのそれぞれに印加する駆動信号の位相のずれによっては、さらに多くの振動パターンでタッチパネル１２を垂直な方向に変位させることができる。

【0030】

以上説明したように本実施の形態においては、タッチパネル１２の裏面の近接した箇所にそれぞれ当接され、タッチパネル１２の面に対して垂直方向にタッチパネル１２を変位させる第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂと、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂにそれぞれ駆動信号を印加することで、タッチパネル１２を複数の振動パターンで変位させる振動駆動制御部１８とで構成されている。この構成により、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに波長及び振幅が同じ駆動信号をそれぞれ印加する印加しても、一方のみに駆動信号を印加したり、駆動信号の位相を変化させたりすることで、複数の振動パターンでタッチパネル１２を垂直な方向に変位させることができ、複雑な制御回路を必要することなく、操作者にフィードバックする触感を変化させることができるという効果を奏する。

【0031】

さらに、本実施の形態において、振動駆動制御部１８は、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに同じ駆動信号を印加することでタッチパネル１２を第１の振動パターンで変位させると共に、第１の圧電素子１４ａもしくは第２の圧電素子１４ｂの一方のみに駆動信号を印加することでタッチパネル１２を第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させるように構成されている。

【0032】

さらに、本実施の形態において、振動駆動制御部１８は、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに同じ駆動信号を印加することでタッチパネル１２を第１の振動パターンで変位させると共に、第１の圧電素子１４ａ及び第２の圧電素子１４ｂに位相の異なる駆動信号をそれぞれ印加することでタッチパネル１２を第１の振動パターンとは異なる振動パターンで変位させるように構成されている。

【0033】

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

【符号の説明】

【0034】

１ 制御部
２ 記憶部
３ 画像処理部
１０ タッチパネル装置
１１ 表示部
１２ タッチパネル
１３ 筐体
１４ａ 第１の圧電素子
１４ｂ 第２の圧電素子
１５ 圧電振動板
１６ 支持部材
１７ 当接部材
１８ 振動駆動制御部
１００ 画像形成装置
１２０ 原稿読取部
１２１ スキャナー
１２２ プラテンガラス
１２３ 原稿読取スリット
１３０ 原稿給送部
１３１ 原稿載置部
１３２ 原稿排出部
１３３ 原稿搬送機構
１４０ 記録部
１５０ 画像形成部
１５１ 感光体ドラム
１５２ 帯電部
１５３ 露光部
１５４ 現像部
１５５ 転写部
１５６ クリーニング部
１５７ 定着部
１６０ 給紙部
１６１ａ〜ｄ 給紙カセット
１６２ 給紙ローラー
１７０ 搬送路
１８１ 搬送ローラー
１８２ 排出ローラー
１９０ 排出トレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】