JP2019016038A - Force receiving member, force detection sensor, and electronic pen - Google Patents

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JP2019016038A JP2017131034A JP2017131034A JP2019016038A JP 2019016038 A JP2019016038 A JP 2019016038A JP 2017131034 A JP2017131034 A JP 2017131034A JP 2017131034 A JP2017131034 A JP 2017131034A JP 2019016038 A JP2019016038 A JP 2019016038A
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義久 杉山
Yoshihisa Sugiyama
義久 杉山
謙 鈴木
Ken Suzuki
謙 鈴木
一夫 原
Kazuo Hara
一夫 原
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Abstract

To provide a force receiving member capable of enhancing durability against an applied force.SOLUTION: A force receiving member of a force detection sensor which detects an applied force from an electric variation detected on the basis of a displacement occurring according to the received force, includes a rod-like section whose one end in an axial direction is at a position for receiving the force, and a braking section. The braking section has a cylindrical shape, and in the hollow section of the cylindrical shape, the rod-like section is partially accommodated. An inner wall surface of the cylindrical-shaped braking section is couped with an outer peripheral surface on the one end side in the axial direction of the rod-like section, and is spatially apart from an outer peripheral surface of the rod-like section on the other end side different from the one end in the axial direction of the rod-like section. A displacement occurring by the received force in a state in which the other end side of the rod-like section is locked, of the braking section is detected by the force detection sensor provided at the other end side of the rod-like section rather than the coupling position of the rod-like section and the braking section.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、受けた力に応じて生じるひずみなどの変位を検出することに基づいて、前記受けた力を検出するようにする力検出センサにおける力受付部材に関する。また、この発明は、この力受付部材で受け付けた外力を検出する力検出センサに関する。さらに、この発明は、この力検出センサを用いて、例えば電子ペンの芯体に対して軸芯方向に印加される筆圧(Z軸方向の力成分)の力成分を検出する電子ペンに関する。   The present invention relates to a force receiving member in a force detection sensor that detects a received force based on detecting a displacement such as a strain generated according to the received force. The present invention also relates to a force detection sensor that detects an external force received by the force receiving member. Furthermore, the present invention relates to an electronic pen that uses this force detection sensor to detect a force component of a writing pressure (force component in the Z-axis direction) applied in the axial direction to the core of the electronic pen, for example.

電子ペンにおいては、位置検出センサの入力面に対する接触や、接触時の圧力(筆圧)を検出するための圧力センサを有するものが多い。圧力センサの構成としては、機構的に誘電体を2つの電極で挟み、筆圧に応じて2電極間の静電容量が変化する構成の容量可変キャパシタ(特許文献1参照)や、半導体デバイスで構成された容量可変キャパシタ(特許文献2参照)などが用いられることが多いが、ひずみゲージを用いることも提案されている(特許文献3及び特許文献4参照)。   Many electronic pens have a pressure sensor for detecting contact with an input surface of a position detection sensor and pressure (writing pressure) at the time of contact. As a configuration of the pressure sensor, a dielectric capacitor is mechanically sandwiched between two electrodes, and a capacitance variable capacitor (see Patent Document 1) having a configuration in which the capacitance between the two electrodes changes according to the writing pressure, or a semiconductor device is used. A configured variable capacitor (see Patent Document 2) or the like is often used, but the use of a strain gauge has also been proposed (see Patent Document 3 and Patent Document 4).

ひずみゲージは、物体のひずみを測定するための力学的センサ(力検出センサ)であり、電子ペンでは、半導体ひずみゲージが用いられることが多い。半導体ひずみゲージは、半導体の電気抵抗率が応力により変化するピエゾ抵抗効果(piezoresistive effect)や、印加された圧力に比例した分極(表面電荷)が現れる圧電効果(piezoelectric effect)を利用したひずみゲージである。   A strain gauge is a mechanical sensor (force detection sensor) for measuring strain of an object, and a semiconductor strain gauge is often used in an electronic pen. Semiconductor strain gauges are strain gauges that use the piezoresistive effect, in which the electrical resistivity of a semiconductor changes with stress, and the piezoelectric effect, in which polarization (surface charge) is proportional to the applied pressure. is there.

ひずみゲージを用いた圧力センサとしては、いわゆる3軸力検出センサも提案されており、電子ペンでは、主として、この3軸力検出センサを用いることが考えられる(特許文献5及び特許文献6参照)。このひずみゲージを用いた3軸力検出センサを、電子ペンに用いた場合、位置検出センサの入力面に直交する電子ペンの軸心方向の圧力(筆圧)のみならず、位置検出センサの入力面に対し、電子ペンが所定の角度傾いた状態においても、電子ペンのペン先に印加される力を検出することができて、位置検出センサの入力面に対する電子ペンの傾き角なども検出することができて便利である。   A so-called triaxial force detection sensor has also been proposed as a pressure sensor using a strain gauge, and it is conceivable to use this triaxial force detection sensor mainly in an electronic pen (see Patent Documents 5 and 6). . When this triaxial force detection sensor using a strain gauge is used for an electronic pen, not only the pressure (writing pressure) in the axial direction of the electronic pen perpendicular to the input surface of the position detection sensor but also the input of the position detection sensor Even when the electronic pen is inclined at a predetermined angle with respect to the surface, the force applied to the pen tip of the electronic pen can be detected, and the inclination angle of the electronic pen with respect to the input surface of the position detection sensor is also detected. It can be convenient.

特開2011−186803号公報JP 2011-186803 A 特開2013−161307号公報JP 2013-161307 A 米国特許第5548092号公報US Pat. No. 5,548,092 米国特許第9322732号公報US Patent No. 9322732 特開2010−164495号公報JP 2010-164495 A 米国特許第4896543号公報U.S. Pat. No. 4,896,543

ところで、電子ペンの芯体に印加される外力をひずみゲージを用いて検出する力検出センサとしては、前述の特許文献5の3軸力検出センサを用いたもので構成することができる。図16(A)は、この種の力検出センサの一例を、電子ペンの筆圧などの外力の印加方向であるZ軸方向に直交する方向から見た正面図であり、起歪部101と、この起歪部101に一体に結合された力受付部102とからなる。   By the way, as a force detection sensor which detects the external force applied to the core of an electronic pen using a strain gauge, it can comprise with what used the above-mentioned triaxial force detection sensor of patent document 5. FIG. FIG. 16A is a front view of an example of this type of force detection sensor as viewed from a direction orthogonal to the Z-axis direction, which is an application direction of external force such as writing pressure of an electronic pen. The force receiving unit 102 is integrally coupled to the strain generating unit 101.

力受付部102は、起歪部101との結合側とは反対側の先端部において、印加される力を受け付けて、起歪部101に伝達する機能を備える。電子ペンの場合には、力受付部102は、電子ペンの芯体自身あるいは芯体が嵌合される棒状部材とされる。図16(B)は、この例の力検出センサの縦断面図(Z軸方向を含む方向の断面図)であり、図16(C)は、その斜視図である。なお、図16(B)〜(E)では、便宜上、力受付部102は起歪部101の近傍のみ示している。   The force receiving unit 102 has a function of receiving an applied force and transmitting the applied force to the strain generating unit 101 at the distal end opposite to the side coupled to the strain generating unit 101. In the case of an electronic pen, the force receiving unit 102 is a core of the electronic pen itself or a rod-like member to which the core is fitted. FIG. 16B is a longitudinal sectional view (a sectional view in a direction including the Z-axis direction) of the force detection sensor of this example, and FIG. 16C is a perspective view thereof. 16B to 16E, for the sake of convenience, the force receiving unit 102 is shown only in the vicinity of the strain generating unit 101.

起歪部101は、図16(B)及び図16(C)に示すように、円筒状のダイヤフラム保持部101bの一方の開口部側に、薄い円板状のダイヤフラム101aが設けられたような構造を備えている。そして、円板状のダイヤフラム101aの中央部において棒状の力受付部102と結合されている。   As shown in FIGS. 16 (B) and 16 (C), the strain generating portion 101 is such that a thin disk-like diaphragm 101a is provided on one opening side of the cylindrical diaphragm holding portion 101b. It has a structure. And it is couple | bonded with the rod-shaped force reception part 102 in the center part of the disk-shaped diaphragm 101a.

ダイヤフラム101aの、力受付部102との結合側と反対側の面には、ひずみゲージ103が貼り付けられて取り付けられている。このひずみゲージ103は、例えば円板形状の絶縁性フィルムシートからなるフレキシブル基板103a上に、複数個のひずみ受感素子(図示は省略)が配設されたものからなる。   A strain gauge 103 is attached to the surface of the diaphragm 101a opposite to the side where the force receiving portion 102 is coupled. The strain gauge 103 is formed by arranging a plurality of strain sensing elements (not shown) on a flexible substrate 103a made of, for example, a disk-shaped insulating film sheet.

この例の3軸力検出センサにおいて、Z軸方向の力(筆圧)が力受付部102を介して起歪部101に印加された場合には、起歪部101のダイヤフラム101aには、引張・圧縮応力が加わり、図16(D)に示すように、力受付部102のZ軸方向の変位に応じて下側に凸となるように湾曲する。ひずみゲージ103は、ダイヤフラム101aの湾曲に応じて変位して、図16(D)の矢印で示すように、伸長変位する。このため、ひずみゲージ103のフレキシブル基板103aに配設されているひずみ受感素子にも同様にして伸長する変位が生じ、その抵抗値が変化するので、その変化を検出することでZ軸方向の力(筆圧)を検出することができる。   In the triaxial force detection sensor of this example, when a force (writing pressure) in the Z-axis direction is applied to the strain generating unit 101 via the force receiving unit 102, the diaphragm 101a of the strain generating unit 101 has a tensile force. -A compressive stress is added and it curves so that it may become convex below according to the displacement of the Z-axis direction of the force reception part 102, as shown in FIG.16 (D). The strain gauge 103 is displaced according to the curvature of the diaphragm 101a, and is extended and displaced as indicated by an arrow in FIG. For this reason, the strain-sensitive element disposed on the flexible substrate 103a of the strain gauge 103 is similarly displaced, and its resistance value changes. By detecting the change, the Z-axis direction is detected. Force (writing pressure) can be detected.

この場合に、この例の3軸力検出センサの場合には、芯体には、Z軸方向に直交するX軸方向あるいはY軸方向の力成分も印加される。そして、このX軸方向あるいはY軸方向の力成分は、力受付部102の長さに応じた曲げモーメントとして作用し、起歪部101のダイヤフラム101aには、曲げ応力及びせん断応力が加わる。したがって、ダイヤフラム101aにおいては、図16(E)に示すように、X軸方向あるいはY軸方向の力の印加方向において、力受付部102との結合部よりも手前側では、ダイヤフラム1012aが収縮するように変位し、力受付部102との結合部よりも後ろ側では、ダイヤフラム101aが伸長するように変位する。この変位に応じたひずみを、ひずみゲージ103に配設されているひずみ受感素子により検出して、前記X軸方向及びY軸方向の力成分を検出することができる。そして、その検出した力から、電子ペンの傾きや電子ぺンの回転を検出できる。   In this case, in the case of the triaxial force detection sensor of this example, a force component in the X axis direction or the Y axis direction orthogonal to the Z axis direction is also applied to the core body. The force component in the X-axis direction or the Y-axis direction acts as a bending moment corresponding to the length of the force receiving unit 102, and bending stress and shear stress are applied to the diaphragm 101a of the strain generating unit 101. Therefore, in the diaphragm 101a, as shown in FIG. 16E, the diaphragm 1012a contracts in front of the coupling portion with the force receiving portion 102 in the direction of applying the force in the X-axis direction or the Y-axis direction. The diaphragm 101a is displaced so as to extend on the rear side of the connecting portion with the force receiving portion 102. The strain corresponding to the displacement can be detected by the strain sensing element provided in the strain gauge 103, and the force components in the X-axis direction and the Y-axis direction can be detected. Then, the tilt of the electronic pen and the rotation of the electronic pen can be detected from the detected force.

ところで、電子ペンのような細長の筒状の筐体を有し、その筐体の軸心方向の一方の開口側に印加される外力の力成分を検出する場合には、図16に示したような、軸心方向に所定の長さを有する力受付部102と、当該力受付部102が軸心方向において外力を受ける側とは反対側に設けられる起歪部101とからなる構造が一般的となる。   By the way, in the case of having an elongated cylindrical casing such as an electronic pen and detecting a force component of an external force applied to one opening side in the axial direction of the casing, it is shown in FIG. Such a structure comprising a force receiving portion 102 having a predetermined length in the axial direction and a strain generating portion 101 provided on the side opposite to the side where the force receiving portion 102 receives external force in the axial direction is generally used. It becomes the target.

この場合に、Z軸方向の力(電子ペンの場合には筆圧)は、力受付部102を介して起歪部101のダイヤフラム101aに対して直接的に加わり、ダイヤフラム101aには、素材の伸び・縮みを生じさせる引張・圧縮応力が生じる。この引張・圧縮応力は、ダイヤフラム101aの断面積と荷重の関係のみで大きさが決まる。   In this case, a force in the Z-axis direction (writing pressure in the case of an electronic pen) is directly applied to the diaphragm 101a of the strain generating unit 101 via the force receiving unit 102, and the diaphragm 101a includes a material of the material. Tensile / compressive stress that causes elongation / contraction occurs. The magnitude of the tensile / compressive stress is determined only by the relationship between the cross-sectional area of the diaphragm 101a and the load.

一方、Z軸方向に直交するX軸方向及びY軸方向の力成分は、力受付部102を介して曲げモーメントとして起歪部101に加わり、ダイヤフラム101aには曲げ応力及びせん断応力として加わる。この曲げ応力及びせん断応力は、ダイヤフラム101aから力点までの距離に応じた曲げモーメントに応じたものとなる。電子ペンにおいては、力点は、芯体の先端となるので、ダイヤフラム101aから力点までの距離は、力受付部102の長さ分、あるいは力受付部102の長さ分に、当該力受付部102に嵌合された芯体の先端までの長さが加わったものとなって、曲げモーメントは大きくなる。したがって、X軸方向及びY軸方向の力成分に基づいて起歪部101のダイヤフラム101aに加わる曲げ応力及びせん断応力は、Z軸方向の力成分に基づいてダイヤフラム101aに加わる引張・圧縮応力に比較して大きなものとなる。   On the other hand, force components in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction are applied to the strain generating portion 101 as a bending moment via the force receiving portion 102, and are applied to the diaphragm 101a as bending stress and shear stress. The bending stress and the shearing stress correspond to a bending moment corresponding to the distance from the diaphragm 101a to the power point. In the electronic pen, since the power point is the tip of the core, the distance from the diaphragm 101a to the power point is equal to the length of the force receiving unit 102 or the length of the force receiving unit 102. As a result, the bending moment is increased. Therefore, the bending stress and the shear stress applied to the diaphragm 101a of the strain generating portion 101 based on the force components in the X-axis direction and the Y-axis direction are compared with the tensile / compressive stress applied to the diaphragm 101a based on the force component in the Z-axis direction. And become big.

このため、X軸方向及びY軸方向の力成分によりダイヤフラム101aに生じるひずみは、比較的大きくなって、当該X軸方向及びY軸方向の力成分は比較的高感度で検出することができるが、Z軸方向の力成分(筆圧)は、高感度で検出することが困難である。   For this reason, the distortion generated in the diaphragm 101a due to the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction becomes relatively large, and the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction can be detected with relatively high sensitivity. The force component (writing pressure) in the Z-axis direction is difficult to detect with high sensitivity.

ところで、起歪体に印加される応力と発生するひずみとの間には、一般的に、図17に示すような関係があり、応力σに対してひずみεの関係が直線の比例関係にある弾性域を超える応力が加わると、図17に示すように、塑性域に至り、応力とひずみの関係が直線ではなくなり、最悪の場合には破断に至る。そこで、起歪体においては、加わる応力が弾性域で収まるようにすることが重要である。   Incidentally, there is generally a relationship as shown in FIG. 17 between the stress applied to the strain generating body and the generated strain, and the relationship of the strain ε with respect to the stress σ is a linear proportional relationship. When a stress exceeding the elastic region is applied, as shown in FIG. 17, the plastic region is reached, and the relationship between the stress and the strain is not a straight line, and in the worst case, the fracture occurs. Therefore, it is important for the strain body to make the applied stress fall within the elastic range.

このことを考慮して、上述の例の3軸力検出センサにおいて、Z軸方向の感度を上げるためには、図17に示される弾性域で収まるような範囲となることを考慮しつつ、ダイヤフラム101aの厚さを薄くして、Z軸方向の力成分に基づいてダイヤフラム101aに加わる引張・圧縮応力を大きくすることが考えられる。   In consideration of this, in order to increase the sensitivity in the Z-axis direction in the above-described three-axis force detection sensor in the above example, the diaphragm is considered to be within the elastic range shown in FIG. It is conceivable to reduce the thickness of 101a and increase the tensile / compressive stress applied to the diaphragm 101a based on the force component in the Z-axis direction.

しかしながら、Z軸方向の感度を上げるためにダイヤフラム101aの厚さを薄くした場合には、X軸方向及びY軸方向の力成分による大きな曲げモーメントに基づく曲げ応力及びせん断応力により、ダイヤフラム101a自身や、ダイヤフラム101aとダイヤフラム保持部101bとの結合部で破断が生じてしまう恐れがある。すなわち、上述の例の3軸力検出センサにおいては、Z軸方向の力成分による引張・圧縮応力よりも、X軸方向及びY軸方向の力成分による曲げモーメントに基づく曲げ応力及びせん断応力が大きいので、Z軸方向の力成分に基づく引張・圧縮応力が、弾性域で収まるような範囲となるように考慮してダイヤフラム101aの厚さを薄くしても、当該X軸方向及びY軸方向の力成分による曲げ応力及びせん断応力が、弾性域を超えてしまい、破断が生じてしまう恐れがある。   However, when the thickness of the diaphragm 101a is reduced in order to increase the sensitivity in the Z-axis direction, the diaphragm 101a itself and the shear stress are caused by bending stress and shear stress based on a large bending moment due to force components in the X-axis direction and the Y-axis direction. There is a risk that the joint between the diaphragm 101a and the diaphragm holding portion 101b may break. That is, in the triaxial force detection sensor of the above example, the bending stress and the shear stress based on the bending moment due to the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction are larger than the tensile / compressive stress due to the force component in the Z-axis direction. Therefore, even if the thickness of the diaphragm 101a is made thin so that the tensile / compressive stress based on the force component in the Z-axis direction falls within the elastic range, the X-axis direction and the Y-axis direction can be reduced. The bending stress and the shear stress due to the force component may exceed the elastic range and breakage may occur.

また、ダイヤフラム101aの厚さを薄くした場合には、Z軸方向に衝撃荷重が加わった場合に、ダイヤフラム101aが破断してしまう恐れもあった。   In addition, when the thickness of the diaphragm 101a is reduced, the diaphragm 101a may be broken when an impact load is applied in the Z-axis direction.

さらに、近年の電子ペンの細型化に伴い、芯体や芯体が嵌合される力受付部102が非常に細くなるために、力点、つまり、芯体の先端に加わる外力のX軸方向及びY軸方向の力成分による大きな曲げモーメントによって、芯体や芯体が嵌合される力受付部102が破損してしまう恐れもあった。   Furthermore, since the core and the force receiving portion 102 into which the core body is fitted become very thin with the recent reduction in size of the electronic pen, the force point, that is, the external force applied to the tip of the core body in the X-axis direction and There is also a possibility that the core body and the force receiving portion 102 to which the core body is fitted are damaged by a large bending moment due to the force component in the Y-axis direction.

この発明は、以上の点にかんがみ、印加される力に対する耐力を大きくすることができる力受付部材及び当該力受付部材を用いた力検出センサを提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a force receiving member capable of increasing the proof strength against an applied force and a force detection sensor using the force receiving member.

上記の課題を解決するために、
受けた力に対応して生じる変位に基づいて検出される電気的な変量から前記受けた力を検出する力検出センサの力受付部材であって、
棒状部と制動部を備え、
前記棒状部は、軸心方向の一端の側で前記力を受けるように構成されており、
前記制動部は、筒状形状を有し、前記筒状形状の中空部内に前記棒状部が部分的に収納されており、前記筒状形状の前記制動部の内壁面は、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側の外側周面と結合すると共に、前記棒状部の軸心方向の前記一端とは異なる他端の側では前記棒状部の前記外側周面と空間的に離間するように構成されており、
前記棒状部の前記他端の側にて前記制動部は係止されており、前記受けた力により生じる前記変位を、前記棒状部の軸心方向に前記棒状部と前記制動部との結合位置よりも前記棒状部の前記他端の側において前記制動部に配設された前記力検出センサで検出するようにされることを特徴とする力受付部材を提供する。
To solve the above problem,
A force receiving member of a force detection sensor for detecting the received force from an electrical variable detected based on a displacement generated in response to the received force;
It has a rod-shaped part and a braking part,
The rod-shaped portion is configured to receive the force on one end side in the axial direction,
The braking portion has a cylindrical shape, and the rod-shaped portion is partially accommodated in the hollow portion of the cylindrical shape, and an inner wall surface of the cylindrical braking portion is an axis of the rod-shaped portion. It is coupled with the outer peripheral surface on the one end side in the central direction, and is spatially separated from the outer peripheral surface of the rod-shaped portion on the other end side different from the one end in the axial direction of the rod-shaped portion. Configured,
The braking portion is locked on the other end side of the rod-shaped portion, and the displacement caused by the received force is coupled to the position where the rod-shaped portion and the braking portion are coupled in the axial direction of the rod-shaped portion. The force receiving member is characterized in that it is detected by the force detection sensor disposed in the braking part on the other end side of the rod-like part.

上述の構成の力受付部材によれば、棒状部の軸心方向の中間位置で、棒状部の周囲を覆うような筒状形状の制動部と結合されている。したがって、棒状部の軸心方向の他端側に設けられる力検出部で、棒状部に印加される力による変位を検出する構成においても、印加される力による曲げモーメントや衝撃荷重は、制動部により抑圧されるので、棒状部の破断や棒状部に結合される起歪部での破断を防止することができる。   According to the force receiving member having the above-described configuration, the rod-shaped portion is coupled to the cylindrical braking portion that covers the periphery of the rod-shaped portion at an intermediate position in the axial direction of the rod-shaped portion. Therefore, even in the configuration in which the force detection unit provided on the other end side in the axial direction of the rod-shaped portion detects the displacement due to the force applied to the rod-shaped portion, the bending moment and the impact load due to the applied force are Therefore, it is possible to prevent breakage of the rod-shaped portion and breakage at the strain-generating portion coupled to the rod-shaped portion.

この発明によれば、印加される力に対する耐力を大きくすることができる力受付部材を提供することができる。このため、印加される力に対する耐力が大きい力検出センサを提供することができると共に、電子ペンを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a force receiving member capable of increasing the proof strength against an applied force. For this reason, while being able to provide the force detection sensor with large proof strength with respect to the applied force, an electronic pen can be provided.

この発明による力受付部材の第1の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of 1st Embodiment of the force reception member by this invention. この発明による力受付部材の第1の実施形態を用いた力検出センサの第1の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of 1st Embodiment of the force detection sensor using 1st Embodiment of the force reception member by this invention. この発明による力検出センサの第1の実施形態を用いたひずみ検出回路の回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of the distortion | strain detection circuit using 1st Embodiment of the force detection sensor by this invention. この発明による力検出センサの第1の実施形態を用いた電子ペンの第1の実施形態の要部の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural example of the principal part of 1st Embodiment of the electronic pen using 1st Embodiment of the force detection sensor by this invention. 第1の実施形態の電子ペンの電子回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electronic circuit example of the electronic pen of 1st Embodiment. この発明による力受付部材の第2の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of 2nd Embodiment of the force reception member by this invention. この発明による力受付部材の第2の実施形態を用いた力検出センサの第2の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of 2nd Embodiment of the force detection sensor using 2nd Embodiment of the force reception member by this invention. この発明による力受付部材及び力検出センサの第3の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of 3rd Embodiment of the force reception member and force detection sensor by this invention. この発明による力検出センサの第3の実施形態の一部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a part of structure of 3rd Embodiment of the force detection sensor by this invention. この発明による力受付部材及び力検出センサの第3の実施形態を用いた電子ペンの第3の実施形態の要部の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural example of the principal part of 3rd Embodiment of the electronic pen using 3rd Embodiment of the force reception member and force detection sensor by this invention. この発明による力受付部材及び力検出センサの第4の実施形態を用いた電子ペンの第4の実施形態の要部の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural example of the principal part of 4th Embodiment of the electronic pen using 4th Embodiment of the force reception member and force detection sensor by this invention. この発明による力検出センサの第4の実施形態の一部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a part of structure of 4th Embodiment of the force detection sensor by this invention. この発明による力受付部材及び力検出センサの第5の実施形態を用いた電子ペンの第5の実施形態の要部の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural example of the principal part of 5th Embodiment of the electronic pen using 5th Embodiment of the force reception member and force detection sensor by this invention. 第5の実施形態の電子ペンの電子回路例を、位置検出装置の回路例と共に示す図である。It is a figure which shows the electronic circuit example of the electronic pen of 5th Embodiment with the circuit example of a position detection apparatus. この発明の実施形態で用いられる変位受感素子の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the displacement sensitive element used by embodiment of this invention. この発明による力検出センサと比較する力検出センサの例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the force detection sensor compared with the force detection sensor by this invention. 弾性部材に加わる応力と、生じるひずみとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the stress added to an elastic member, and the distortion which arises.

以下、この発明による力受付部材の実施形態及び当該力受付部材の実施形態を用いた力検出センサの実施形態を、図を参照しながら説明する。また、この発明による力検出センサの実施形態を用いた電子ペンの実施形態についても説明する。   Hereinafter, an embodiment of a force receiving member according to the present invention and an embodiment of a force detection sensor using the embodiment of the force receiving member will be described with reference to the drawings. Also, an embodiment of an electronic pen using the embodiment of the force detection sensor according to the present invention will be described.

[第1の実施形態]
図1は、この発明による力受付部材の第1の実施形態の構造例を説明するための図である。この実施形態の力受付部材10は、棒状部11と制動部12とが結合された構成とされる。なお、この実施形態の力受付部材10は、発信信号をタブレット端末に静電結合方式で送出する電子ペンの筆圧、傾き角及び回転を検出するための力検出センサに用いる場合の例であり、力受付部材10は、当該静電結合方式の電子ペンに適合するように構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a view for explaining a structural example of a first embodiment of a force receiving member according to the present invention. The force receiving member 10 of this embodiment is configured such that a rod-shaped portion 11 and a braking portion 12 are coupled. The force receiving member 10 of this embodiment is an example of a case where the force receiving member 10 is used as a force detection sensor for detecting writing pressure, tilt angle, and rotation of an electronic pen that transmits a transmission signal to a tablet terminal by an electrostatic coupling method. The force receiving member 10 is configured to be compatible with the electrostatic coupling type electronic pen.

図1(A)は、この発明による力受付部材10の実施形態の側面図であり、また、図1(B)は、この実施形態の力受付部材10の縦断面図である。この実施形態の力受付部材10には、実施形態の電子ペンの芯体20(図1(C)参照)が装着されるものである。図1(C)は、芯体20の一例の断面図である。そして、この実施形態の説明においては、電子ペンの芯体20の軸心方向を、Z軸方向とし、Z軸方向に直交すると共に、互いに直交する方向として、X軸方向及びY軸方向を定義する。   FIG. 1A is a side view of an embodiment of a force receiving member 10 according to the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the force receiving member 10 of this embodiment. The force receiving member 10 of this embodiment is mounted with the core 20 (see FIG. 1C) of the electronic pen of the embodiment. FIG. 1C is a cross-sectional view of an example of the core body 20. In the description of this embodiment, the axial center direction of the electronic pen core 20 is defined as the Z-axis direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction are defined as directions orthogonal to the Z-axis direction and orthogonal to each other. To do.

この実施形態の力受付部材10は、芯体20に印加される外力のZ軸方向の力成分(筆圧)と、芯体20に印加される外力のZ軸方向に直交するX軸方向の力成分及びY軸方向の力成分とに応じて後述する起歪部に生じたひずみ(変位の例)を、変位検出部の例としてのひずみ検出部において検出するようにするものである。   The force receiving member 10 of this embodiment includes a force component (writing pressure) in the Z-axis direction of external force applied to the core body 20 and an X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction of external force applied to the core body 20. A strain (an example of displacement) generated in a strain generating unit, which will be described later, according to the force component and the force component in the Y-axis direction is detected by a strain detection unit as an example of a displacement detection unit.

この実施形態の力受付部材10の棒状部11は、弾性を有する硬質の材料、この例では金属で構成されており、芯体20を嵌合させると共に、貫通させるための貫通孔11aを備える筒状体の構成とされている。棒状部11を構成する金属材料としては、この例ではSUSが用いられている。棒状部11は、この例では円筒形状を有するように構成されている。なお、以下の説明においては、芯体20を挿入する側を棒状部11の軸心方向の一端側とし、軸心方向の反対側を他端側とする。したがって、この例においては、棒状部11は、その一端側において力が印加されることになる。   The rod-like portion 11 of the force receiving member 10 of this embodiment is made of a hard material having elasticity, in this example, a metal, and is a cylinder provided with a through-hole 11a for allowing the core body 20 to be fitted and penetrated. It is configured as a body. In this example, SUS is used as the metal material constituting the rod-shaped portion 11. In this example, the rod-shaped part 11 is configured to have a cylindrical shape. In the following description, the side into which the core body 20 is inserted is one end side in the axial direction of the rod-shaped portion 11 and the opposite side in the axial direction is the other end side. Therefore, in this example, force is applied to the rod-shaped portion 11 at one end side thereof.

制動部12は、この例では、弾性を有する硬質の材料であって、棒状部11とは異なる材料、例えば樹脂で構成されており、この例では、図1(B)及び(C)に示すように、その中空部12a内に棒状部11を部分的に収納する筒状形状を有する。制動部12を構成する樹脂材料としては、この例では、PEEK(Polyether ether ketone)が用いられている。   In this example, the braking portion 12 is a hard material having elasticity, and is made of a material different from the rod-like portion 11, for example, a resin. In this example, the braking portion 12 is shown in FIGS. Thus, it has the cylindrical shape which accommodates the rod-shaped part 11 partially in the hollow part 12a. In this example, PEEK (Polyether ether ketone) is used as the resin material constituting the braking portion 12.

そして、この例では、制動部12は、その軸心方向の一端側(棒状部11の一端側と同じ側)の内壁面12bが、棒状部11の軸心方向の一端と他端との間の中間位置で棒状部11の外周側面11Dbと結合されていると共に、軸心方向の他端側では、制動部12の筒状形状の内壁面12bが棒状部11の外側周面11bから離間するように構成されている。この例では、後述するように、棒状部11に印加される力により棒状部に係る曲げモーメントをできるだけ抑圧することができるように、制動部12は、できるだけ棒状部11の一端側寄りの位置で棒状部11と結合される。   In this example, the braking portion 12 has an inner wall surface 12b on one end side in the axial direction (the same side as one end side of the rod-like portion 11) between the one end and the other end of the rod-like portion 11 in the axial direction. The cylindrical inner wall surface 12b of the brake portion 12 is separated from the outer peripheral surface 11b of the rod portion 11 at the other end side in the axial center direction. It is configured as follows. In this example, as will be described later, the braking portion 12 is as close to one end side of the rod-shaped portion 11 as possible so that the bending moment applied to the rod-shaped portion can be suppressed as much as possible by the force applied to the rod-shaped portion 11. It is combined with the rod-shaped part 11.

すなわち、筒状形状の制動部12の軸心方向の一端側の内径は、棒状部11との結合のため、棒状部11の外径R2と等しくなるように構成されている。そして、この制動部12の一端側の内径がR2とされる部分12cの軸心方向の長さは、所定の長さL1とされ、この軸心方向の長さL1の部分12cが、棒状部11の外側周面と接合されて、制動部12が棒状部11と結合されている。以下、制動部12の軸心方向の一端側の部分12cは、結合部12cと称することとする。   That is, the inner diameter of one end side in the axial direction of the cylindrical brake portion 12 is configured to be equal to the outer diameter R <b> 2 of the rod-shaped portion 11 for coupling with the rod-shaped portion 11. The axial length of the portion 12c having an inner diameter R2 on one end side of the braking portion 12 is a predetermined length L1, and the portion 12c having the axial length L1 is a rod-shaped portion. The brake portion 12 is joined to the rod-like portion 11 by being joined to the outer peripheral surface of the rod 11. Hereinafter, the portion 12c on one end side in the axial direction of the braking portion 12 is referred to as a coupling portion 12c.

この結合部12cの軸心方向の位置は、できるだけ棒状部11の一端側に近傍が良く、例えば制動部12の結合部12cの軸心方向の一端側の端面と、棒状部11の一端側の端面とが同一位置となるような状態が最良である。しかし、この例では、力受付部材10は、その軸心方向の一端側が、電子ペンの筐体のペン先側となり、電子ペンのペン先側は一般的に先端側に向かって先細となる形状であるので、その形状の制約に合わせて、最も棒状部11の一端側となる軸心方向位置に、制動部12の結合部12cがなるように構成されている。   The position of the coupling portion 12c in the axial direction is preferably as close as possible to the one end side of the rod-shaped portion 11. For example, the end surface on the one end side in the axial direction of the coupling portion 12c of the braking portion 12 and the one end side of the rod-shaped portion 11 A state where the end face is at the same position is the best. However, in this example, the force receiving member 10 has a shape in which one end side in the axial direction is the pen tip side of the housing of the electronic pen, and the pen tip side of the electronic pen is generally tapered toward the tip side. Therefore, the coupling portion 12c of the braking portion 12 is configured at the axial center position closest to the one end side of the rod-shaped portion 11 in accordance with the shape restriction.

そして、この例では、制動部12の軸心方向の他端側においては、その筒状形状の内径R3が、棒状部11の外径R2よりも大きくされており(R3>R2)、これにより、筒状形状の制動部12の他端側の内壁面12bと棒状部11の他端側における側周面11bとの間には空間が生じるように構成されている。この例では、制動部12の軸心方向の他端側の内径R3の部分12dは所定の長さL3とされており、この長さL3の他端側部分の外径はR4とされて一定とされており、したがって、その部分12dの厚さは(R4−R3)で一定の円筒状形状とされている。この長さL3の部分12dは、力受付部材10を力検出センサに適用して、後述するように、電子ペンに用いられたときに、電子ペンの筐体内において、Z軸方向、X軸方向及びY軸方向に移動不可となるように係止される部分とされる。以下、制動部12の軸心方向の他端側の部分12dは、係止用部12dと称することとする。   In this example, the cylindrical inner diameter R3 is larger than the outer diameter R2 of the rod-shaped part 11 on the other end side in the axial direction of the braking part 12 (R3> R2). A space is formed between the inner wall surface 12b on the other end side of the cylindrical brake portion 12 and the side peripheral surface 11b on the other end side of the rod-like portion 11. In this example, the portion 12d of the inner diameter R3 on the other end side in the axial direction of the braking portion 12 has a predetermined length L3, and the outer diameter of the other end portion of the length L3 is R4 and is constant. Therefore, the thickness of the portion 12d is (R4-R3) and has a constant cylindrical shape. This length L3 portion 12d is applied to the force detection sensor 10 as a force detection sensor, and when used in an electronic pen, as will be described later, in the case of the electronic pen, in the Z-axis direction and the X-axis direction. And it is set as the part latched so that it cannot move in the Y-axis direction. Hereinafter, the portion 12d on the other end side in the axial direction of the braking portion 12 is referred to as a locking portion 12d.

そして、制動部12の結合部12cと係止用部12dとの間の部分は、係止用部12d側から結合部12c側に、徐々に直線的に先細となる傾斜側面部12eとされている。この実施形態では、この傾斜側面部12eの軸心方向の長さは、所定の長さL2とされ、後述するように起歪部として用いられる。したがって、この例では、制動部12は、軸心方向において、他端側から棒状部11との結合部12cに向かって先細となる外形形状を有する円錐台形状に構成されている。   And the part between the coupling | bond part 12c and the latching | locking part 12d of the braking part 12 is made into the inclined side surface part 12e which becomes taper linearly gradually from the latching | locking part 12d side to the coupling | bond part 12c side. Yes. In this embodiment, the length of the inclined side surface portion 12e in the axial center direction is a predetermined length L2, which is used as a strain generating portion as will be described later. Therefore, in this example, the braking portion 12 is configured in a truncated cone shape having an outer shape that tapers from the other end side toward the coupling portion 12c with the rod-like portion 11 in the axial direction.

制動部12の厚さは、結合部11c,係止用部11d及び傾斜側面部11eで同一としてもよいが、この例では、図1(B)に示すように、係止用部11dの厚さは、他の部分よりも若干厚くされている。なお、傾斜側面部11eは、この例では起歪部としても用いるので、結合部12cよりも薄くしてもよい。   The thickness of the braking portion 12 may be the same in the coupling portion 11c, the locking portion 11d, and the inclined side surface portion 11e, but in this example, as shown in FIG. The thickness is slightly thicker than the other parts. Since the inclined side surface portion 11e is also used as a strain generating portion in this example, it may be thinner than the coupling portion 12c.

この場合に、この例では、図1(A)及び(B)に示すように、制動部12の軸心方向の長さは、棒状部11の軸心方向の長さよりも長く選定されており、軸心方向において、棒状部11は、その一端側及び他端側が、制動部12で覆われない状態となっている。なお、図1(B)に示すように、制動部12において内径が、棒状部11の外径R2と等しくなる部分は、結合部12cよりも若干傾斜側面部12e側にも伸びており、棒状部11に対して、制動部12がしっかりと接合された結合されるようにされている。   In this case, in this example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the axial length of the braking portion 12 is selected to be longer than the axial length of the rod-like portion 11. In the axial direction, the rod-like portion 11 is in a state where one end side and the other end side thereof are not covered with the braking portion 12. As shown in FIG. 1B, a portion of the braking portion 12 having an inner diameter equal to the outer diameter R2 of the rod-shaped portion 11 extends slightly toward the inclined side surface portion 12e rather than the coupling portion 12c. The brake part 12 is joined to the part 11 in a firmly joined state.

芯体20は、この例では、導電体材料例えば導電性金属からなる信号伝達芯21の一方の先端部21a側が、例えば硬質樹脂からなるペン先保護部材22により保護される構成を備える。なお、この例では、信号伝達芯21のペン先保護部材22で覆われていない部分は、外部に露出する状態となっているが、その表面は絶縁被覆されている。ただし、信号伝達芯21のペン先側とは反対側の端部21bは、後述するように、電子ペンの筐体内に設けられるプリント基板の回路と電気的に接続するために絶縁被覆は施されず、露出された状態とされている。   In this example, the core body 20 has a configuration in which one end portion 21a side of the signal transmission core 21 made of a conductive material such as a conductive metal is protected by a pen tip protection member 22 made of, for example, a hard resin. In this example, the portion of the signal transmission core 21 that is not covered with the pen tip protection member 22 is exposed to the outside, but its surface is covered with insulation. However, the end 21b opposite to the pen tip side of the signal transmission core 21 is provided with an insulating coating so as to be electrically connected to a circuit of a printed circuit board provided in the housing of the electronic pen, as will be described later. Instead, it is exposed.

信号伝達芯21の径R5は、例えば1mm程度とされており、前述の棒状部11の貫通孔11aの径R1よりも小さい値(R5<R1)とされている。なお、この例では、信号伝達芯21のペン先保護部材22側の先端部21aは、径R5よりも若干大きい径の球形とされている。   The diameter R5 of the signal transmission core 21 is, for example, about 1 mm, and is a value (R5 <R1) smaller than the diameter R1 of the through-hole 11a of the rod-like portion 11 described above. In this example, the tip portion 21a on the pen tip protection member 22 side of the signal transmission core 21 is a sphere having a diameter slightly larger than the diameter R5.

芯体20のペン先保護部材22は、信号伝達芯21の先端部21aを覆うペン先部22aと、棒状部11の貫通孔11a内に挿入される嵌合部22bとを備える。ペン先部22aは、頂部が丸められた円錐形状とされていると共に、この円錐形状の底面側には嵌合部22bよりも若干径の大きい段差部22cを備えている。   The pen tip protection member 22 of the core body 20 includes a pen tip portion 22 a that covers the tip end portion 21 a of the signal transmission core 21, and a fitting portion 22 b that is inserted into the through hole 11 a of the rod-like portion 11. The nib portion 22a has a conical shape with a rounded top, and a step portion 22c having a slightly larger diameter than the fitting portion 22b on the bottom surface side of the conical shape.

芯体20の嵌合部22bは、この例では、ペン先部22aの段差部22cに連続して一体的に構成されており、棒状部11の貫通孔11aに応じた柱状形状を備える。この場合に、芯体20の嵌合部22bの外径R6は、棒状部11の貫通孔11aの径R1よりはわずかに小さい値とされており、嵌合部22bは、貫通孔11a内に嵌合されるが、芯体20を引き抜くようにしたときには、芯体20が容易に貫通孔11aから離脱することができるように構成されている。なお、芯体20のペン先部22aの段差部22cの径は、棒状部11の貫通孔11aの径R1よりは大きく選定されている。   In this example, the fitting portion 22b of the core body 20 is integrally formed continuously with the step portion 22c of the pen tip portion 22a, and has a columnar shape corresponding to the through hole 11a of the rod-like portion 11. In this case, the outer diameter R6 of the fitting portion 22b of the core body 20 is set to a value slightly smaller than the diameter R1 of the through hole 11a of the rod-like portion 11, and the fitting portion 22b is placed in the through hole 11a. Although fitted, the core body 20 can be easily detached from the through hole 11a when the core body 20 is pulled out. The diameter of the step portion 22c of the nib portion 22a of the core body 20 is selected to be larger than the diameter R1 of the through hole 11a of the rod-shaped portion 11.

図1の構成の力受付部材10においては、その棒状部11の一端側から、芯体20を、ペン先保護部材22のペン先部22aとは反対側から、貫通孔11a内に挿通させて、芯体20のペン先保護部材22の嵌合部22bを棒状部11に嵌合させた状態で取り付ける。そして、制動部12の他端側の係止用部12dがX軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向に動かないように係止されている状態で、芯体20のペン先部22aに力が印加されると、芯体20が力受付部材10の棒状部11に嵌合されているので、芯体20に印加された力が、棒状部11に伝達され、力受付部材10には、X軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向の力成分が加わる。   In the force receiving member 10 having the configuration of FIG. 1, the core body 20 is inserted into the through hole 11 a from one end side of the rod-shaped portion 11 from the side opposite to the pen tip portion 22 a of the pen tip protection member 22. The fitting portion 22b of the nib protection member 22 of the core body 20 is attached in a state of being fitted to the rod-like portion 11. Then, with the locking portion 12d on the other end side of the braking portion 12 locked so as not to move in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, a force is applied to the pen tip portion 22a of the core body 20. Is applied to the rod-shaped portion 11 of the force receiving member 10, the force applied to the core body 20 is transmitted to the rod-shaped portion 11, and the force receiving member 10 Force components in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are added.

そして、後述するように、この力受付部材10を用いた力検出センサは、制動部12の係止用部12dがX軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向に動かないように係止されて使用されるので、芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに印加された力のZ軸方向の力成分に基づく応力は、引張・圧縮応力(筆圧は主として圧縮応力)となって芯体20及び力受付部材10に加わる。また、X軸方向及びY軸方向Z軸方向の力成分は、芯体20及び力受付部材10に対して曲げモーメントに基づく曲げ応力として加わる。   As will be described later, the force detection sensor using the force receiving member 10 is locked so that the locking portion 12d of the braking portion 12 does not move in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Since it is used, the stress based on the force component in the Z-axis direction of the force applied to the pen tip portion 22a of the pen tip protection member 22 of the core body 20 is tensile / compressive stress (writing pressure is mainly compressive stress). The core body 20 and the force receiving member 10 are added. Further, the force components in the X-axis direction and the Y-axis direction and the Z-axis direction are applied to the core body 20 and the force receiving member 10 as bending stress based on the bending moment.

この場合に、制動部12が存在しない場合には、棒状部11には、その他端側が係止されているときには、当該棒状部11の長さ全体に応じた大きな曲げモーメントによる曲げ応力が棒状部11に加わる。これに対して、この実施形態では、棒状部11には、制動部12が結合されているので、曲げモーメントは、棒状部11の一端側から制動部12の結合部12cまでの長さ分までは、直接的に棒状部11に印加されるが、結合部12cの位置から棒状部11の他端側までに対しては、棒状部11と制動部12とに対してかかる状態となり、曲げモーメントは抑圧される。   In this case, when the brake portion 12 is not present, when the other end side is locked to the rod-like portion 11, bending stress due to a large bending moment corresponding to the entire length of the rod-like portion 11 is applied to the rod-like portion. Join 11 On the other hand, in this embodiment, since the brake portion 12 is coupled to the rod-shaped portion 11, the bending moment is equal to the length from one end side of the rod-shaped portion 11 to the coupling portion 12c of the brake portion 12. Is applied directly to the rod-shaped portion 11, but from the position of the coupling portion 12c to the other end side of the rod-shaped portion 11, it is applied to the rod-shaped portion 11 and the braking portion 12, and the bending moment Is suppressed.

これにより、この実施形態の力受付部材10を用いた力検出センサによれば、X軸方向及びY軸方向の曲げモーメントを抑圧することができるので、棒状部11や芯体20の破断を防止することができると共に、Z軸方向の力成分に基づく応力と、X軸方向及びY軸方向の力成分に基づく応力とを、バランス良く検出することができるようになる。   Thereby, according to the force detection sensor using the force receiving member 10 of this embodiment, the bending moment in the X-axis direction and the Y-axis direction can be suppressed, so that the rod-shaped portion 11 and the core body 20 are prevented from being broken. In addition, the stress based on the force component in the Z-axis direction and the stress based on the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction can be detected with good balance.

この実施形態の力受付部材10を用いた力検出センサにおいては、制動部12の係止用部12dがX軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向に動かないように係止されるので、制動部12の傾斜側面部12eは、印加された力に応じた応力に基づいて、X軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向の変位としてのひずみを生じる。   In the force detection sensor using the force receiving member 10 of this embodiment, the locking portion 12d of the braking portion 12 is locked so as not to move in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The inclined side surface portion 12e of the portion 12 generates strain as displacement in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction based on the stress corresponding to the applied force.

そこで、この実施形態の力受付部材10を用いた力検出センサでは、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eに、X軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向に生じるひずみを検出することで、芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに印加された力のX軸方向及びY軸方向並びにZ軸方向の力成分を検出するようにする。   Therefore, in the force detection sensor using the force receiving member 10 of this embodiment, strain generated in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction on the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10 is detected. Thus, the force components in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the force applied to the pen tip portion 22a of the pen tip protection member 22 of the core body 20 are detected.

この場合に、前述したように、芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに印加された力のZ軸方向の力成分に基づく応力は、引張・圧縮応力(筆圧は主として圧縮応力)となり、制動部12の傾斜側面部12eにおいては、結合部12cと隣接する軸心方向位置部分では、よりZ軸方向の力成分による圧縮応力に基づくZ軸方向の変位(ひずみ)が生じし易いものとなっている。   In this case, as described above, the stress based on the force component in the Z-axis direction of the force applied to the pen tip portion 22a of the pen tip protection member 22 of the core body 20 is tensile / compressive stress (writing pressure is mainly compression). In the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12, a displacement (strain) in the Z-axis direction based on a compressive stress due to a force component in the Z-axis direction is generated at a position in the axial direction adjacent to the coupling portion 12c. It is easy to do.

そのため、この実施形態の力受付部材10を用いた力検出センサ30では、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eの、結合部12cと隣接する軸心方向位置部分には、図2(A)及び(B)に示すように、Z軸方向の変位(ひずみ)を検出するための変位受感素子として、この例では、4個のひずみ受感素子Z1〜Z4が、傾斜側面部12eの円周方向に並べられて配設されるように、設けられている。この場合に、ひずみ受感素子Z1〜Z4のそれぞれは、傾斜側面部12eの軸心方向の伸び、縮みに応じて抵抗値を変化するひずみ受感素子が用いられている。   Therefore, in the force detection sensor 30 using the force receiving member 10 according to this embodiment, the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10 has an axial position adjacent to the coupling portion 12c in FIG. As shown in (A) and (B), as a displacement sensitive element for detecting displacement (strain) in the Z-axis direction, in this example, four strain sensitive elements Z1 to Z4 are inclined side surface portions. 12e is provided so as to be arranged in the circumferential direction. In this case, each of the strain sensitive elements Z1 to Z4 is a strain sensitive element that changes its resistance value in accordance with the expansion and contraction of the inclined side surface portion 12e in the axial direction.

この場合において、ひずみ受感素子Z1とひずみ受感素子Z2とは互いに180度角間隔離れるように、また、ひずみ受感素子Z3とひずみ受感素子Z4とは互いに180度角間隔離れるように、配設されている。   In this case, the strain sensitive element Z1 and the strain sensitive element Z2 are separated from each other by 180 degrees, and the strain sensitive element Z3 and the strain sensitive elements Z4 are separated from each other by 180 degrees. It is arranged.

なお、Z軸方向のひずみを検出するためには、4個のひずみ受感素子Z1〜Z4を用いるのではなく、傾斜側面部12eの円周方向に帯状に設けられた1個のひずみ受感素子で構成したり、2個のひずみ受感素子を円周方向に並べて配設するようにしてもよい。   In order to detect the strain in the Z-axis direction, one strain-sensitive sensor provided in a strip shape in the circumferential direction of the inclined side surface portion 12e is used instead of using the four strain-sensitive elements Z1 to Z4. It may be configured by an element, or two strain sensitive elements may be arranged side by side in the circumferential direction.

そして、芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに印加された力のX軸方向及びY軸方向の力成分は、前述したように、芯体20及び棒状部11に対して曲げモーメントとして働くので、その曲げ応力に応じたひずみが制動部12の傾斜側面部12eに生じる。この例の力検出センサ30では、図2(A)及び(B)に示すように、ひずみ受感素子Z1〜Z4の配設位置よりも軸心方向に他端側の部分の傾斜側面部12eにおいて、この例では、X軸方向及びY軸方向の変位を検出する変位受感素子として、4個ずつのひずみ受感素子X1〜X4、Y1〜Y4が、円周方向に並べられて配設されるように、設けられている。この場合に、ひずみ受感素子X1〜X4、Y1〜Y4のそれぞれは、傾斜側面部12eにおいて軸心方向に直交する方向の伸び、縮みに応じて抵抗値を変化するひずみ受感素子が用いられている。   The force components in the X-axis direction and the Y-axis direction of the force applied to the nib portion 22a of the nib protection member 22 of the core body 20 are bent with respect to the core body 20 and the rod-shaped portion 11 as described above. Since it acts as a moment, a strain corresponding to the bending stress is generated in the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12. In the force detection sensor 30 of this example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the inclined side surface portion 12e at the other end side in the axial direction from the position where the strain sensitive elements Z1 to Z4 are disposed. In this example, four strain sensitive elements X1 to X4 and Y1 to Y4 are arranged in the circumferential direction as displacement sensitive elements for detecting displacements in the X axis direction and the Y axis direction. Is provided. In this case, each of the strain sensitive elements X1 to X4 and Y1 to Y4 is a strain sensitive element that changes its resistance value in accordance with the expansion and contraction in the direction orthogonal to the axial direction in the inclined side surface portion 12e. ing.

この場合において、ひずみ受感素子X1及びX2の組とひずみ受感素子X3及びX4の組とは互いに180度角間隔離れるように、また、ひずみ受感素子Y1及びY2の組とひずみ受感素子Y3及びY4の組とは互いに180度角間隔離れるように、配設されている。この180度角間隔離れた位置は、X軸方向、また、Y軸方向の力成分による曲げ応力により、一方は、引張ひずみが生じ、他方は圧縮ひずみが生じる位置である。   In this case, the set of the strain sensitive elements X1 and X2 and the set of the strain sensitive elements X3 and X4 are separated from each other by 180 degrees, and the set of the strain sensitive elements Y1 and Y2 and the strain sensitive element. The set of Y3 and Y4 is disposed so as to be 180 degrees apart from each other. The positions separated by an angular interval of 180 degrees are positions where tensile strain is generated on one side and compressive strain is generated on the other side due to bending stress due to force components in the X-axis direction and Y-axis direction.

なお、X軸方向、また、Y軸方向のひずみを検出するためには、4個のひずみ受感素子X1〜X4、また、4個のひずみ受感素子Y1〜Y4を用いるのではなく、X軸方向、また、Y軸方向のひずみ受感素子を、傾斜側面部12eの円周方向に、1個ずつ、或いは2個ずつ並べて配設するようにしてもよい。   In order to detect strain in the X-axis direction and in the Y-axis direction, the four strain-sensitive elements X1 to X4 and the four strain-sensitive elements Y1 to Y4 are not used. The strain-sensitive elements in the axial direction and the Y-axis direction may be arranged one by one or two by two in the circumferential direction of the inclined side surface portion 12e.

図3に、以上のように配設されたひずみ受感素子Z1〜Z4、ひずみ受感素子X1〜X4、Y1〜Y4が用いられて構成されるひずみ検出回路31の例を示す。この例のひずみ検出回路31は、図3に示すように、X軸方向,Y軸方向及びZ軸方向のそれぞれのひずみを検出する回路として、それぞれブリッジ回路(ホイートストンブリッジ回路)32X,32Y,32Zが形成されて構成されている。   FIG. 3 shows an example of the strain detection circuit 31 configured using the strain sensitive elements Z1 to Z4, the strain sensitive elements X1 to X4, and Y1 to Y4 arranged as described above. As shown in FIG. 3, the strain detection circuit 31 in this example is a bridge circuit (Wheatstone bridge circuit) 32X, 32Y, 32Z as a circuit for detecting strain in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Is formed.

そして、図3に示すように、ひずみ検出回路31からは、複数個の端子が導出されており、それらの端子が、電子ペンにこの実施形態の力検出センサ30が用いられたときに、電子ペンの筐体内に設けられているプリント基板に形成されている電子回路と接続されている。   As shown in FIG. 3, a plurality of terminals are derived from the strain detection circuit 31, and these terminals are electronic when the force detection sensor 30 of this embodiment is used in an electronic pen. It is connected to an electronic circuit formed on a printed circuit board provided in the pen casing.

すなわち、図3に示すように、ひずみ検出回路31からは、X軸方向のひずみを検出するためのブリッジ回路32Xの出力端子32Xa,32Xb、Y軸方向のひずみを検出するためのブリッジ回路32Yの出力端子32Ya,32Yb、及びZ軸方向のひずみを検出するためのブリッジ回路32Zの出力端子32Za,32Zbが設けられると共に、それら3個のブリッジ回路32X,32Y,32Zのそれぞれに共通に電源電圧を印加するための端子32V及び端子32Gが設けられている。   That is, as shown in FIG. 3, from the strain detection circuit 31, the output terminals 32Xa and 32Xb of the bridge circuit 32X for detecting the strain in the X-axis direction, and the bridge circuit 32Y for detecting the strain in the Y-axis direction. The output terminals 32Ya and 32Yb and the output terminals 32Za and 32Zb of the bridge circuit 32Z for detecting strain in the Z-axis direction are provided, and a power supply voltage is commonly applied to each of the three bridge circuits 32X, 32Y and 32Z. A terminal 32V and a terminal 32G for application are provided.

ひずみ検出回路31は、図示は省略するが、例えば、絶縁性フィルムシートからなるフレキシブル基板上に、図3に示すように、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の力成分の大きさに応じたひずみを検出するブリッジ回路32X,32Y及び32Zのそれぞれを構成する複数個のひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4及びZ1〜Z4を配設すると共に、それらを導電パターンにより、図3に示すように、接続して構成することができる。そして、そのひずみ検出回路31が形成されているフレキシブル基板を、ひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4の配設位置が図2(A)及び(B)に示すような位置となるようにして、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eに貼り付けることで、力検出センサ30を構成することができる。   Although the illustration of the strain detection circuit 31 is omitted, for example, on the flexible substrate made of an insulating film sheet, the magnitude of the force component in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction as shown in FIG. A plurality of strain sensing elements X1 to X4, Y1 to Y4 and Z1 to Z4 constituting the bridge circuits 32X, 32Y and 32Z for detecting the corresponding strains are disposed, and these are arranged by a conductive pattern as shown in FIG. As shown in FIG. And the arrangement | positioning position of the strain sensitive elements X1-X4, Y1-Y4, Z1-Z4 is the position as shown to FIG. 2 (A) and (B) about the flexible substrate in which the distortion | strain detection circuit 31 is formed. Thus, the force detection sensor 30 can be configured by being attached to the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10.

また、このようなフレキシブル基板を用いる方法ではなく、ひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4のそれぞれを、図2(A)及び(B)に示すような配設位置となるようにして、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eに貼り付け、それら複数個のひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4の間を、例えばMID(Molded Interconnect Device)等を用いた印刷による導電パターンで、図3に示すように接続するようにしてもよい。   Further, instead of using such a flexible substrate, the strain sensitive elements X1 to X4, Y1 to Y4, and Z1 to Z4 are arranged at positions as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). Thus, it affixes on the inclination side part 12e of the braking part 12 of the force reception member 10, and between these some distortion | strain sensitive elements X1-X4, Y1-Y4, Z1-Z4, for example, MID (Molded Interconnect Device) ) Etc. may be used for connection as shown in FIG.

[第1の実施形態の電子ペン]
図4は、この実施形態の力検出センサ30が搭載された電子ペン40の主要部の構成例を説明するための断面図である。図4は、この実施形態の電子ペン40の、円筒状の筐体401の軸心方向(Z軸方向)の一方の開口側の断面図であり、筐体401の当該開口側には、上述した力受付部材10を備える力検出センサ30が収納されている。
[Electronic Pen of First Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a main part of the electronic pen 40 on which the force detection sensor 30 of this embodiment is mounted. FIG. 4 is a cross-sectional view of one opening side in the axial direction (Z-axis direction) of the cylindrical housing 401 of the electronic pen 40 of this embodiment. A force detection sensor 30 including the force receiving member 10 is housed.

この例では、筐体401の中空部内には、プリント基板408を載置する載置部を備えるホルダー部402が、当該中空部内において軸心方向に移動不可となる状態で収納されている。そして、このホルダー部402には、軸心方向の凹穴402aが設けられており、この凹穴402a内に、力検出センサ30の力受付部材10の係止用部12dが嵌合されることで、当該力検出センサ1が、筐体401の中空部内において、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれの方向にも動かないように係止される。   In this example, a holder portion 402 including a placement portion on which the printed circuit board 408 is placed is accommodated in a hollow portion of the housing 401 in a state in which it cannot move in the axial direction in the hollow portion. The holder portion 402 is provided with a concave hole 402a in the axial direction, and the locking portion 12d of the force receiving member 10 of the force detection sensor 30 is fitted into the concave hole 402a. Thus, the force detection sensor 1 is locked in the hollow portion of the housing 401 so as not to move in any of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

そして、この状態において、図示は省略するが、力検出センサ30の力受付部材10の傾斜側面部12eに被着されているひずみ検出回路31の各出力端子32Xa,32Xb、32Ya,32Yb、32Za,32Zbのそれぞれと、プリント基板408に形成されている筆圧及び傾き検出回路とが電気的に接続されると共に、ひずみ検出回路31の端子32V及び端子32Gと電源供給回路とが電気的に接続されるようにされる。   In this state, although not illustrated, the output terminals 32Xa, 32Xb, 32Ya, 32Yb, 32Za, and the like of the strain detection circuit 31 that are attached to the inclined side surface portion 12e of the force receiving member 10 of the force detection sensor 30. Each of 32Zb and the writing pressure and inclination detection circuit formed on the printed circuit board 408 are electrically connected, and the terminals 32V and 32G of the strain detection circuit 31 and the power supply circuit are electrically connected. To be made.

芯体20は、図4に示すように、筐体401の中空部内に収納された力検出センサ30の力受付部材10の棒状部11の貫通孔11a内に、芯体20の嵌合部22bが挿入されて、力受付部材10に対して係止される。このとき、芯体20の信号伝達芯21は、力受付部材10の貫通孔11aを通して、筐体401内のプリント基板408側まで挿入される。そして、図4に示すように、芯体20の信号伝達芯21の絶縁被覆されていない他端部21bは、プリント基板408の形成されている電子回路に接続されている信号線403と電気的に接続して、信号伝達芯21が、プリント基板408の電子回路と電気的に接続される。   As shown in FIG. 4, the core body 20 has a fitting portion 22 b of the core body 20 in the through hole 11 a of the rod-shaped portion 11 of the force receiving member 10 of the force detection sensor 30 housed in the hollow portion of the housing 401. Is inserted and locked to the force receiving member 10. At this time, the signal transmission core 21 of the core body 20 is inserted through the through hole 11 a of the force receiving member 10 to the printed circuit board 408 side in the housing 401. As shown in FIG. 4, the other end 21 b of the signal transmission core 21 of the core body 20 not electrically insulated is electrically connected to the signal line 403 connected to the electronic circuit on which the printed circuit board 408 is formed. The signal transmission core 21 is electrically connected to the electronic circuit of the printed circuit board 408.

この実施形態の電子ペン40においては、筐体401の中空部内には、力検出センサ30の周囲を覆うようにするカバー体404が、ホルダー部402に軸芯方向において嵌合されることで、設けられている。そして、筐体401の芯体20のペン先部22a側の開口側にはねじ部401aが形成されており、このねじ部401aに螺合することで、筐体401の開口側に結合するスリーブ部材405が設けられている。   In the electronic pen 40 of this embodiment, a cover body 404 that covers the periphery of the force detection sensor 30 is fitted into the holder portion 402 in the axial direction in the hollow portion of the housing 401. Is provided. A screw portion 401a is formed on the opening side of the core body 20 of the housing 401 on the pen tip portion 22a side, and a sleeve coupled to the opening side of the housing 401 by being screwed to the screw portion 401a. A member 405 is provided.

スリーブ部材405は、芯体20のペン先部22a側に開口405aを備え、この開口405aに向かって先細となるような円錐台形状を有している。スリーブ部材405の開口405aは、芯体20のペン先部22aの段差部22cの外径よりも大きい径を有している。このスリーブ部材405の開口405aの径は、芯体20がX軸方向及びY軸方向に大きな力を受けたときに、段差部22cとスリーブ部材405の開口405aの端面とが衝合することでストッパとして機能して、当該X軸方向及びY軸方向の衝撃荷重が芯体30に加わっても芯体20が保護されるように選定されている。   The sleeve member 405 includes an opening 405a on the pen tip portion 22a side of the core body 20, and has a truncated cone shape that tapers toward the opening 405a. The opening 405 a of the sleeve member 405 has a diameter larger than the outer diameter of the step portion 22 c of the nib portion 22 a of the core body 20. The diameter of the opening 405a of the sleeve member 405 is such that when the core body 20 receives a large force in the X-axis direction and the Y-axis direction, the stepped portion 22c and the end surface of the opening 405a of the sleeve member 405 collide with each other. The core body 20 is selected so that it functions as a stopper and the core body 20 is protected even if impact loads in the X-axis direction and the Y-axis direction are applied to the core body 30.

すなわち、スリーブ部材405の開口405aの径は、X軸方向及びY軸方向の力による応力が芯体20の弾性域内の所定の応力であるときに、芯体20の段差部22cと開口405aの端面とが衝合するような値に選定されている。   In other words, the diameter of the opening 405a of the sleeve member 405 is such that when the stress due to the forces in the X-axis direction and the Y-axis direction is a predetermined stress within the elastic region of the core body 20, the step portion 22c of the core body 20 and the opening 405a. The value is selected so that it meets the end face.

そして、この例では、図4に示すように、カバー体404の、芯体20のペン先部20a側は、スリーブ部材405の形状に応じて先細となるようにされている。そして、このカバー体404の周囲には、電子ペン40に内蔵されるバッテリー(図示は省略)を充電するために用いるコイル407が巻回されている。   In this example, as shown in FIG. 4, the pen body 20 a side of the core body 20 of the cover body 404 is tapered according to the shape of the sleeve member 405. A coil 407 used for charging a battery (not shown) built in the electronic pen 40 is wound around the cover body 404.

以上のように構成された電子ペン40において、芯体20に対して外力が加わると、上述したようにして、その外力のX軸方向,Y軸方向及びZ軸方向の力成分に応じたひずみが、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eに生じ、そのひずみの大きさに応じた検出出力信号が、ひずみ検出回路31から得られる。   In the electronic pen 40 configured as described above, when an external force is applied to the core body 20, as described above, the strain corresponding to the force components of the external force in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Is generated at the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10, and a detection output signal corresponding to the magnitude of the strain is obtained from the strain detection circuit 31.

そして、この実施形態の電子ペン40では、このひずみ検出回路31からの検出出力信号から、芯体20に印加されている筆圧を検出すると共に、電子ペン40の傾きを検出し、その検出した筆圧及び傾きの情報を、電子ペン40と共に使用されるセンサ部を備えるタブレット端末に送信されるようにされる。   And in the electronic pen 40 of this embodiment, while detecting the writing pressure applied to the core 20 from the detection output signal from this distortion | strain detection circuit 31, the inclination of the electronic pen 40 is detected, and it detected. Information on writing pressure and inclination is transmitted to a tablet terminal including a sensor unit used together with the electronic pen 40.

この実施形態の電子ペン40における電子回路の例を、図5に示す。この図5に示すように、電子ペン40のコイル407には、充電装置から送られてくる電磁波、あるいは電子ペン40と共に使用されるセンサ部を備えるタブレット端末から送られてくる電磁波により誘導電流が発生し、その誘導電流が整流用ダイオード51を通じて例えば電気二重層キャパシタ52のようなキャパシタに流れて、この電気二重層キャパシタ52を充電する。   An example of an electronic circuit in the electronic pen 40 of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the coil 407 of the electronic pen 40 has an induced current caused by electromagnetic waves sent from the charging device or electromagnetic waves sent from a tablet terminal provided with a sensor unit used with the electronic pen 40. The induced current flows through a rectifying diode 51 to a capacitor such as an electric double layer capacitor 52, and charges the electric double layer capacitor 52.

電圧変換回路53は、この電気二重層キャパシタ52の充電電圧から電子回路の電源電圧Vccを生成し、ひずみ検出回路31及びプリント基板に形成されている筆圧及び傾き検出回路54及び信号発信回路55に供給する。   The voltage conversion circuit 53 generates the power supply voltage Vcc of the electronic circuit from the charging voltage of the electric double layer capacitor 52, and the writing pressure and inclination detection circuit 54 and the signal transmission circuit 55 formed on the distortion detection circuit 31 and the printed circuit board. To supply.

ひずみ検出回路31では、上述したようにして、電子ペン40の芯体20に印加される外力のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の力成分に応じたひずみを検出し、それぞれの方向のひずみ検出出力を筆圧及び傾き検出回路54に供給する。   In the strain detection circuit 31, as described above, the strain corresponding to the force component in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the external force applied to the core 20 of the electronic pen 40 is detected, and each direction is detected. Is supplied to the writing pressure and inclination detection circuit 54.

筆圧及び傾き検出回路54は、Z軸方向のひずみの検出出力から、電子ペン40の芯体20に印加される筆圧を検出し、その検出した筆圧に応じた、例えばデジタル信号を生成して、信号発信回路55に供給する。また、筆圧及び傾き検出回路54は、X軸方向及びY軸方向のひずみの検出出力から、電子ペン40のセンサ部の入力面に対する傾き角を検出し、その検出した傾き角に応じた、例えばデジタル信号を生成して、信号発信回路55に供給する。   The writing pressure and inclination detection circuit 54 detects the writing pressure applied to the core 20 of the electronic pen 40 from the detection output of the distortion in the Z-axis direction, and generates, for example, a digital signal corresponding to the detected writing pressure. Then, the signal is supplied to the signal transmission circuit 55. Further, the writing pressure and inclination detection circuit 54 detects an inclination angle with respect to the input surface of the sensor unit of the electronic pen 40 from the detection output of the distortion in the X-axis direction and the Y-axis direction, and according to the detected inclination angle. For example, a digital signal is generated and supplied to the signal transmission circuit 55.

信号発信回路55は、タブレット端末のセンサ部に、静電容量方式で、芯体20の信号伝達芯21を通じて、位置検出用信号を供給すると共に、この位置検出用信号の付加情報として、筆圧及び傾き検出回路54からの筆圧情報や傾き角の情報のデジタル信号に応じた信号を供給する。   The signal transmission circuit 55 supplies a position detection signal to the sensor unit of the tablet terminal through the signal transmission core 21 of the core body 20 in an electrostatic capacity manner, and writing pressure as additional information of the position detection signal. And a signal corresponding to a digital signal of writing pressure information and inclination angle information from the inclination detection circuit 54 is supplied.

なお、この図5の例の電子ペン40では、筆圧情報や傾き角の情報のデジタル信号は、芯体20の信号伝達芯21を通じて、位置検出用信号の付加情報としてタブレット端末に送信するようにしたが、電子ペンに、例えばブルートゥース(登録商標)規格の無線通信部を搭載して、位置検出用信号とは別個に、タブレット端末に無線通信するように構成してもよい。   In the electronic pen 40 in the example of FIG. 5, the digital signal of writing pressure information and inclination angle information is transmitted to the tablet terminal as additional information of the position detection signal through the signal transmission core 21 of the core body 20. However, for example, a wireless communication unit of Bluetooth (registered trademark) standard may be mounted on the electronic pen so as to perform wireless communication with the tablet terminal separately from the position detection signal.

[第2の実施形態]
以上説明した第1の実施形態の力受付部材10における制動部12は、円錐台形状を備えており、ひずみ検出回路31のひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4のそれぞれを配設する傾斜側面部12eは、曲面である。このため、受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4を配設しにくいという問題がある。
[Second Embodiment]
The braking unit 12 in the force receiving member 10 of the first embodiment described above has a truncated cone shape, and each of the strain sensing elements X1 to X4, Y1 to Y4, Z1 to Z4 of the strain detection circuit 31 is provided. The inclined side surface portion 12e to be disposed is a curved surface. For this reason, there exists a problem that it is difficult to arrange | position the sensitive elements X1-X4, Y1-Y4, Z1-Z4.

以下に説明する第2の実施形態の力受付部材10Aは、この問題を解決することができるように構成したものである。図6(A)は、この第2実施形態の力受付部材10Aの側面図であり、図6(B)は、この第2の実施形態の力受付部材10Aの縦断面図である。また、図6(C)は、この第2の実施形態の力受付部材10Aを軸心方向に棒状部11の一端側から見た図であり、図6(D)は、この第2の実施形態の力受付部材10Aを軸心方向に棒状部11の他端側から見た図である。また、図7(A)及び(B)は、第2の実施形態の力受付部材10Aに、ひずみ検出回路を装着した力検出センサ30Aの実施形態を示すものである。この第2の実施形態の力受付部材10A及び力検出センサ30Aにおいて、上述した第1の実施形態の力受付部材10及び力検出センサ30と同一部分には、同一符号を付してある。   The force receiving member 10A of the second embodiment described below is configured to solve this problem. FIG. 6A is a side view of the force receiving member 10A of the second embodiment, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the force receiving member 10A of the second embodiment. FIG. 6C is a view of the force receiving member 10A of the second embodiment viewed from one end side of the rod-shaped portion 11 in the axial direction, and FIG. 6D is the second embodiment. It is the figure which looked at the force reception member 10A of the form from the other end side of the rod-shaped part 11 in the axial direction. FIGS. 7A and 7B show an embodiment of a force detection sensor 30A in which a strain detection circuit is attached to the force receiving member 10A of the second embodiment. In the force receiving member 10A and the force detection sensor 30A of the second embodiment, the same parts as those of the force receiving member 10 and the force detection sensor 30 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.

この第2の実施形態の力受付部材10Aにおいては、第1の実施形態の力受付部材10と同様の構成の棒状部11を備えると共に、第1の実施形態の力受付部材10の制動部12とは異なる形状の制動部12Aを備える。この第2の実施形態の力受付部材10Aの制動部12Aは、ひずみ検出回路31のひずみ受感素子X1〜X4,Y1〜Y4,Z1〜Z4のそれぞれを配設する面を平面形状とするために、この例では、図6(A)及び(C)に示すように、4角錐台形状に構成される。   The force receiving member 10A of the second embodiment includes a rod-like portion 11 having the same configuration as that of the force receiving member 10 of the first embodiment, and the braking portion 12 of the force receiving member 10 of the first embodiment. 12A having a different shape from the above. The braking portion 12A of the force receiving member 10A of the second embodiment has a flat surface on which the strain sensing elements X1 to X4, Y1 to Y4, and Z1 to Z4 of the strain detection circuit 31 are disposed. In addition, in this example, as shown in FIGS. 6A and 6C, a quadrangular pyramid shape is formed.

したがって、制動部12Aの傾斜側面部12Aeは、図6(A)及び(C)に示すように、4個の傾斜平面部12Aea、12Aeb、12Aec、12Aedを有する。そして、この例においては、図6(B)に示すように、この制動部12Aの傾斜側面部12Aeの4個の傾斜平面部12Aea、12Aeb、12Aec、12Aedの壁の厚さは一定とされている。これは、4個の傾斜平面部12Aea、12Aeb、12Aec、12Aedのそれぞれ内の領域においては、ほぼ同様のひずみが発生するように考慮したものである。   Therefore, the inclined side surface portion 12Ae of the braking portion 12A has four inclined flat surface portions 12Aea, 12Aeb, 12Aec, and 12Aed as shown in FIGS. In this example, as shown in FIG. 6B, the wall thickness of the four inclined plane portions 12Aea, 12Aeb, 12Aec, 12Aed of the inclined side surface portion 12Ae of the braking portion 12A is constant. Yes. This is so considered that almost the same strain is generated in each of the four inclined plane portions 12Aea, 12Aeb, 12Aec, and 12Aed.

このように構成されているため、図6(B)及び図6(D)に示すように、この第2の実施形態の力受付部材10Aにおいて、傾斜側面部12Aeの4個の傾斜平面部12Aea、12Aeb、12Aec、12Aedと棒状部11との間を離間させる中空空間12Aaも、4角錐台形状となるようにされている。   Since it is configured in this way, as shown in FIGS. 6B and 6D, in the force receiving member 10A of the second embodiment, the four inclined flat surface portions 12Aea of the inclined side surface portion 12Ae. , 12Aeb, 12Aec, 12Aed and the hollow space 12Aa that separates the rod-shaped portion 11 is also formed in a quadrangular pyramid shape.

そして、この第2の実施形態の力受付部材10Aでは、図6(A)及び(B)、また、図7(A)及び(B)に示すように、制動部12Aの棒状部11との結合部12Acは、第1の実施形態の力受付部材10の結合部12cと同様に円柱状形状を有するように構成されている。また、第2の実施形態の力受付部材10Aの制動部12Aの係止用部12Adの外形形状は、第1の実施形態の力受付部材10の結合部12cと同様に円柱状形状を有するように構成されている。   And in force reception member 10A of this 2nd embodiment, as shown in Drawing 6 (A) and (B), and Drawing 7 (A) and (B), it is with rod-like part 11 of braking part 12A. The coupling portion 12Ac is configured to have a columnar shape like the coupling portion 12c of the force receiving member 10 of the first embodiment. Further, the outer shape of the locking portion 12Ad of the braking portion 12A of the force receiving member 10A of the second embodiment has a columnar shape like the coupling portion 12c of the force receiving member 10 of the first embodiment. It is configured.

ただし、第2の実施形態の力受付部材10Aの制動部12Aの係止用部12Adの内壁面12Abの形状は、図6(D)に示すように、制動部12Aと棒状部11との間の中空空間12Aaが4角錐台形状であることから、4角形形状とされる。   However, the shape of the inner wall surface 12Ab of the locking portion 12Ad of the braking portion 12A of the force receiving member 10A of the second embodiment is between the braking portion 12A and the rod-shaped portion 11 as shown in FIG. Since the hollow space 12Aa has a quadrangular frustum shape, the hollow space 12Aa has a quadrangular shape.

そして、この実施形態の力受付部材10Aを用いた力検出センサ30Aにおいては、図7(A)に示すように、制動部12Aの傾斜側面部12eの傾斜平面部12Aeaには、Z軸方向のひずみ受感素子Z1と、Y軸方向のひずみ受感素子Y1及びY3が配設され、また、傾斜平面部12Aebには、Z軸方向のひずみ受感素子Z3と、X軸方向のひずみ受感素子X1及びX3が配設される。また、図7(B)に示すように、制動部12Aの傾斜側面部12eの傾斜平面部12Aecには、Z軸方向のひずみ受感素子Z2と、Y軸方向のひずみ受感素子Y2及びY4が配設され、また、傾斜平面部12Aedには、Z軸方向のひずみ受感素子Z4と、X軸方向のひずみ受感素子X2及びX4が配設される。   In the force detection sensor 30A using the force receiving member 10A of this embodiment, as shown in FIG. 7A, the inclined flat surface portion 12Aea of the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12A has a Z-axis direction. The strain sensitive element Z1 and the strain sensitive elements Y1 and Y3 in the Y-axis direction are disposed, and the inclined plane portion 12Aeb has the strain sensitive element Z3 in the Z-axis direction and the strain sensitive element in the X-axis direction. Elements X1 and X3 are arranged. Further, as shown in FIG. 7B, the inclined flat surface portion 12Aec of the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12A has a strain sensitive element Z2 in the Z-axis direction and strain sensitive elements Y2 and Y4 in the Y-axis direction. In addition, a strain sensitive element Z4 in the Z-axis direction and strain sensitive elements X2 and X4 in the X-axis direction are disposed in the inclined plane portion 12Aed.

なお、制動部12Aの傾斜側面部12eの傾斜平面部12Aeaと傾斜平面部12Aecとは、互いに180度角間隔だけ離れた部分となっており、Y軸方向の力が棒状部11に印加されたときに、その曲げモーメントにより、互いに逆向きのひずみ、つまり一方の面には圧縮ひずみが、他方の面には伸長ひずみが生じる。同様に、傾斜側面部12eの傾斜平面部12Aebと傾斜平面部12Aedとは、互いに180度角間隔だけ離れた部分となっており、X軸方向の力が棒状部11に印加されたときに、その曲げモーメントにより、互いに逆向きのひずみ、つまり一方の面には圧縮ひずみが、他方の面には伸長ひずみが生じる。   The inclined flat surface portion 12Aea and the inclined flat surface portion 12Aec of the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12A are portions that are separated from each other by an angular interval of 180 degrees, and a force in the Y-axis direction is applied to the rod-shaped portion 11. Occasionally, the bending moment causes strains in opposite directions, ie, compressive strain on one surface and elongation strain on the other surface. Similarly, the inclined flat surface portion 12Aeb and the inclined flat surface portion 12Aed of the inclined side surface portion 12e are portions separated from each other by an angular interval of 180 degrees, and when a force in the X-axis direction is applied to the rod-shaped portion 11, Due to the bending moment, strains in opposite directions, that is, compressive strain occurs on one surface and elongation strain occurs on the other surface.

図7(A)及び(B)に示したひずみ受感素子X1〜X4及びY1〜Y4の配置は、上述した傾斜平面部12Aea〜12Aedにおけるひずみの発生方向を考慮して、ひずみに対応した力成分を効率良く検出することができるようにするための配置である。   The arrangement of the strain sensing elements X1 to X4 and Y1 to Y4 shown in FIGS. 7A and 7B is a force corresponding to the strain in consideration of the strain generation direction in the inclined plane portions 12Aea to 12Aed. This is an arrangement for allowing the components to be detected efficiently.

なお、この第2の実施形態における力検出センサ30Aにおけるひずみ検出回路31は、図4に示した第1の実施形態における力検出センサ30と同様に構成されているものであり、ここではその説明は省略する。   The strain detection circuit 31 in the force detection sensor 30A in the second embodiment is configured in the same manner as the force detection sensor 30 in the first embodiment shown in FIG. Is omitted.

そして、この第2の実施形態の力検出センサ30Aは、図4に示した第1の実施形態の電子ペン40に、第1の実施形態の力検出センサ30に代えて装着することができ、上述した第1の実施形態の電子ペン40を構成することができる。   The force detection sensor 30A of the second embodiment can be attached to the electronic pen 40 of the first embodiment shown in FIG. 4 instead of the force detection sensor 30 of the first embodiment. The electronic pen 40 of the first embodiment described above can be configured.

この第2の実施形態の力受付部材10A及び力検出センサ30Aによれば、ひずみ検出回路31を構成するひずみ受感素子のそれぞれを配設する面が、制動部12Aの傾斜平面部12Aea〜12Aedとすることができるので、ひずみ検出回路31の、力受付部材10Aへの装着が容易になるという効果を奏する。   According to the force receiving member 10 </ b> A and the force detection sensor 30 </ b> A of the second embodiment, the surfaces on which the strain sensing elements constituting the strain detection circuit 31 are disposed are the inclined flat surface portions 12 </ b> Aea to 12 </ b> Aed of the braking portion 12 </ b> A. Therefore, the strain detection circuit 31 can be easily mounted on the force receiving member 10A.

なお、第1の実施形態及び第2の実施形態における力受付部材10は、制動部12の傾斜側面部12eに、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の3軸の全ての力成分を検出するためのひずみ受感素子が配設されていて、棒状部11の他端側は自由端となっているので、制動部12の結合部12cとの結合部分よりも棒状部11の他端側の部分は省略してもよい。ただし、上述の第1及び第2の実施形態においては、棒状部11の、制動部12の結合部12cとの結合部分よりも他端側の部分により、芯体20の信号伝達芯21が覆われて保護されていると共に、当該棒状部11はこの例では、金属で構成されているので、信号伝達芯21に対するシールドの役目を果たすこともできる。   Note that the force receiving member 10 in the first and second embodiments applies all three force components in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction to the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12. Since the strain sensing element for detection is arranged and the other end side of the rod-shaped portion 11 is a free end, the other end of the rod-shaped portion 11 is more than the coupling portion with the coupling portion 12c of the braking portion 12. The side part may be omitted. However, in the above-described first and second embodiments, the signal transmission core 21 of the core body 20 is covered by the portion of the rod-like portion 11 on the other end side of the coupling portion with the coupling portion 12c of the braking portion 12. In this example, the rod-shaped portion 11 is made of metal, and can serve as a shield for the signal transmission core 21.

[第3の実施形態の力検出センサ]
上述した第1の実施形態及び第2の実施形態の力検出センサ30及び30Aでは、力受付部材10及び10Aの制動部12及び12Aの傾斜側面部12e及び12Aeを起歪部として用い、その起歪部の部分に、ひずみ検出回路31を構成するひずみ受感素子を配設するようにした。
[Force Detection Sensor of Third Embodiment]
In the force detection sensors 30 and 30A of the first embodiment and the second embodiment described above, the braking portions 12 of the force receiving members 10 and 10A and the inclined side surface portions 12e and 12Ae of 12A are used as the strain generating portions. The strain sensing element constituting the strain detection circuit 31 is disposed in the strain portion.

しかし、この発明による力検出センサは、力受付部材の構成要素を起歪部とする構成に限らず、起歪部を、力受付部材に取り付けた構造とすることもできる。第3の実施形態の力検出センサは、そのように構成した場合の一例である。   However, the force detection sensor according to the present invention is not limited to the configuration in which the component of the force receiving member is the strain generating portion, but may be a structure in which the strain generating portion is attached to the force receiving member. The force detection sensor of the third embodiment is an example of such a configuration.

図8を参照して、この第3の実施形態の力検出センサ30Bについて説明する。この第3の実施形態の力検出センサ30Bで用いる力受付部材としては、第1の実施形態の力受付部材10または第2の実施形態の力受付部材10Aのいずれも用いることができる。図8の例の力検出センサ30Bでは、力受付部材10を用いた場合としている。この図8において、上述した第1の実施形態の力受付部材10と同一部分には、同一参照符号を付してある。   A force detection sensor 30B according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As the force receiving member used in the force detection sensor 30B of the third embodiment, either the force receiving member 10 of the first embodiment or the force receiving member 10A of the second embodiment can be used. In the force detection sensor 30B in the example of FIG. 8, the force receiving member 10 is used. In FIG. 8, the same parts as those of the force receiving member 10 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.

この第3の実施形態の力検出センサ30Bにおいては、力受付部材10の棒状部11の他端側に、起歪部60とひずみゲージ70とを設ける。起歪部60は、力受付部材10の棒状部11の内径R1に等しいあるいは若干小さい外径R7を有する円柱状部61と、この円柱状部61の軸心方向の一方の端部側に、当該円柱状部61と一体的に形成されている円板状のダイヤフラム部62とからなる。ダイヤフラム部62の径R8は、力受付部材10の制動部12の他方の端部側の内径R3と等しいあるいは若干小さい値とされている。起歪部60は、円柱状部61が円板状のダイヤフラム部62の中央に位置するように構成されている。   In the force detection sensor 30 </ b> B of the third embodiment, a strain generating portion 60 and a strain gauge 70 are provided on the other end side of the rod-like portion 11 of the force receiving member 10. The strain generating portion 60 has a columnar portion 61 having an outer diameter R7 that is equal to or slightly smaller than the inner diameter R1 of the rod-shaped portion 11 of the force receiving member 10, and one end side in the axial direction of the columnar portion 61. The disk-shaped diaphragm part 62 is formed integrally with the cylindrical part 61. The diameter R8 of the diaphragm 62 is set to a value that is equal to or slightly smaller than the inner diameter R3 on the other end side of the braking portion 12 of the force receiving member 10. The strain generating portion 60 is configured such that the columnar portion 61 is positioned at the center of the disc-shaped diaphragm portion 62.

そして、起歪部60の円柱状部61及びダイヤフラム部62の中心位置には、芯体20の信号伝達芯21の径R5よりも若干大きい径R9の軸心方向の貫通孔60aが設けられている。この起歪部60は、図8に示すように、力受付部材10の棒状部11の他端側の貫通孔11a内に円柱状部61が嵌合されて接合されると共に、ダイヤフラム部62の周縁部が制動部12の他端側の内壁面12bと接合されるようにして、力受付部材10の他端側に取り付けられる。   At the center position of the columnar part 61 and the diaphragm part 62 of the strain generating part 60, an axial through hole 60a having a diameter R9 slightly larger than the diameter R5 of the signal transmission core 21 of the core body 20 is provided. Yes. As shown in FIG. 8, the strain generating portion 60 is joined by joining a cylindrical portion 61 into a through hole 11 a on the other end side of the rod-like portion 11 of the force receiving member 10, and the diaphragm portion 62. The peripheral edge portion is attached to the other end side of the force receiving member 10 so as to be joined to the inner wall surface 12 b on the other end side of the braking portion 12.

そして、起歪部60のダイヤフラム部62の、円柱状部61が形成されている面とは反対側には、ひずみゲージ70が被着されている。このひずみゲージ70は、図9(A)に示すように、ダイヤフラム部62よりも径が若干小さい円板状の絶縁シート71の上に、この例では、ひずみに応じて抵抗値が変化する複数個のひずみ受感素子X1,X2,Y1,Y2及びZ1〜Z4が配設されたものである。   A strain gauge 70 is attached to the diaphragm 62 of the strain generating part 60 on the side opposite to the surface on which the cylindrical part 61 is formed. As shown in FIG. 9A, the strain gauge 70 is formed on a disc-shaped insulating sheet 71 having a diameter slightly smaller than that of the diaphragm portion 62, and in this example, a plurality of resistance values whose resistance values change according to the strain. The strain sensitive elements X1, X2, Y1, Y2 and Z1 to Z4 are arranged.

すなわち、ひずみ受感素子X1とX2とは、X軸方向のひずみに応じて抵抗値が変化するように、互いに180度角間隔離れた位置に配設され、また、ひずみ受感素子Y1とY2とは、Y軸方向のひずみに応じて抵抗値が変化するように、互いに180度角間隔離れた位置に配設されている。そして、ひずみ受感素子Z1及びZ2は、図9(A)において絶縁シート71の上半分の領域において180度よりも若干小さい角範囲の円弧状に形成されると共に、ひずみ受感素子Z3及びZ4は、絶縁シート71の下半分の領域において180度よりも若干小さい角範囲の円弧状に形成されて、Z軸方向のひずみを検出するようにされている。   That is, the strain sensitive elements X1 and X2 are disposed at positions spaced apart from each other by 180 degrees so that the resistance value changes according to the strain in the X-axis direction, and the strain sensitive elements Y1 and Y2 Are arranged at positions that are 180 degrees apart from each other so that the resistance value changes according to the strain in the Y-axis direction. Then, the strain sensitive elements Z1 and Z2 are formed in an arc shape having an angle range slightly smaller than 180 degrees in the upper half region of the insulating sheet 71 in FIG. 9A, and the strain sensitive elements Z3 and Z4. Is formed in an arc shape with an angular range slightly smaller than 180 degrees in the lower half region of the insulating sheet 71 to detect strain in the Z-axis direction.

そして、図9(A)では図示を省略するが、絶縁シート71上には、周知のように、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のひずみ検出用のブリッジ回路を構成するように、ひずみ受感素子X1,X2,Y1,Y2及びZ1〜Z4を電気的に接続するための導電パターンが形成されていると共に、接続用の端子が形成されている。   And although illustration is abbreviate | omitted in FIG.9 (A), on the insulating sheet 71 so that the bridge | bridging circuit for distortion detection of an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction may be comprised so that it may well be known. A conductive pattern for electrically connecting the strain sensitive elements X1, X2, Y1, Y2 and Z1 to Z4 is formed, and a terminal for connection is formed.

なお、ひずみゲージ70の絶縁シート71には、起歪部60の貫通孔60aと連通して、芯体20の信号伝達芯21を貫通させるための貫通孔71aが形成されている。   The insulating sheet 71 of the strain gauge 70 is formed with a through-hole 71 a that communicates with the through-hole 60 a of the strain-generating portion 60 and allows the signal transmission core 21 of the core body 20 to penetrate.

以上のように構成される第3の実施形態の力検出センサ30Bは、第1の実施形態と同様にして、静電結合方式の電子ペンに搭載することができる。図10は、この第3の実施形態の力検出センサ30Bを搭載した静電結合方式の電子ペン40Bを示すもので、第1の実施形態の電子ペン40と同様の部分には、同一参照符号を付して、その説明は省略する。   The force detection sensor 30B of the third embodiment configured as described above can be mounted on an electrostatic coupling type electronic pen in the same manner as in the first embodiment. FIG. 10 shows an electrostatic coupling type electronic pen 40B equipped with the force detection sensor 30B of the third embodiment. The same reference numerals are used for the same parts as those of the electronic pen 40 of the first embodiment. The description is omitted.

図10に示すように、力検出センサ30Bは、制動部12の他端側の係止用部12dが、電子ペン40Bのこのホルダー部402の凹穴402a内に、嵌合されることで、筐体401の中空部内において、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれの方向にも動かないように係止される。   As shown in FIG. 10, the force detection sensor 30B is configured such that the locking portion 12d on the other end side of the braking portion 12 is fitted into the concave hole 402a of the holder portion 402 of the electronic pen 40B. In the hollow portion of the housing 401, the housing 401 is locked so as not to move in any of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

そして、この第3の実施形態の電子ペン40Bにおいては、図10では図示を省略するが、ひずみゲージ70に形成されている端子が、プリント基板408に設けられている回路素子と接続されることで、ひずみ検出回路が構成される。   In the electronic pen 40B of the third embodiment, although not shown in FIG. 10, the terminals formed on the strain gauge 70 are connected to the circuit elements provided on the printed circuit board 408. Thus, a strain detection circuit is configured.

そして、芯体20が、スリーブ部材405の開口405aから挿入されることで、当該芯体のペン先保護部材22が、棒状部11の一端側において、貫通孔11a内に嵌合される。このとき、芯体20の信号伝達芯21は、棒状部11の貫通孔11aを通り、さらに、起歪部60の貫通孔60a及びひずみゲージ70の絶縁シート71の貫通孔71aを通って、プリント基板408側に突出するようになる。そして、前述の第1の実施形態の電子ペン40と同様にして、芯体20の信号伝達芯21の絶縁被覆されていない他端部21bは、プリント基板408の形成されている電子回路に接続されている信号線403と電気的に接続して、信号伝達芯21が、プリント基板408の電子回路と電気的に接続される。   Then, the core body 20 is inserted from the opening 405 a of the sleeve member 405, so that the nib protection member 22 of the core body is fitted into the through hole 11 a on one end side of the rod-shaped portion 11. At this time, the signal transmission core 21 of the core body 20 passes through the through-hole 11a of the rod-shaped portion 11, and further passes through the through-hole 60a of the strain-generating portion 60 and the through-hole 71a of the insulating sheet 71 of the strain gauge 70. It protrudes toward the substrate 408 side. In the same manner as the electronic pen 40 of the first embodiment described above, the other end 21 b of the signal transmission core 21 of the core body 20 that is not insulated is connected to the electronic circuit on which the printed circuit board 408 is formed. The signal transmission core 21 is electrically connected to the electronic circuit of the printed circuit board 408 by being electrically connected to the signal line 403.

この第3の実施形態の電子ペン40Bにおける電子回路の構成は、図5に示したものと同様となる。電子ペン40Bのその他の構成は、上述した第1の実施形態及び第2の実施形態と同様である。   The configuration of the electronic circuit in the electronic pen 40B of the third embodiment is the same as that shown in FIG. Other configurations of the electronic pen 40B are the same as those in the first embodiment and the second embodiment described above.

この図10の例の電子ペン40Bにおいて、芯体20のペン先部22aに力が印加されると、芯体20のペン先保護部材22の嵌合部22bが嵌合されている棒状部11に、その力が伝達され、棒状部11の他端側の起歪部60のダイヤフラム部62には、図9(B)及び(C)に示すような変位を生じ、その変位に応じたひずみを生じる。   In the electronic pen 40B of the example of FIG. 10, when a force is applied to the pen tip portion 22a of the core body 20, the rod-like portion 11 into which the fitting portion 22b of the pen tip protection member 22 of the core body 20 is fitted. The force is transmitted to the diaphragm portion 62 of the strain-generating portion 60 on the other end side of the rod-like portion 11 to cause displacement as shown in FIGS. Produce.

すなわち、この例の電子ペン40Bにおいて、Z軸方向の力(筆圧)が芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに印加された場合には、力検出センサ30Bの起歪部60のダイヤフラム部62には、棒状部11により引張・圧縮応力が加わり、図9(B)に示すように、ダイヤフラム部62は、棒状部11のZ軸方向の変位に応じて下側に凸となるように湾曲する。   That is, in the electronic pen 40B of this example, when a force (writing pressure) in the Z-axis direction is applied to the pen tip portion 22a of the pen tip protection member 22 of the core body 20, the strain generating portion of the force detection sensor 30B. Tensile / compressive stress is applied to the diaphragm portion 62 of the 60 by the rod-shaped portion 11, and the diaphragm portion 62 protrudes downward according to the displacement of the rod-shaped portion 11 in the Z-axis direction as shown in FIG. 9B. It curves to become.

すると、起歪部60のダイヤフラム部62に被着されているひずみゲージ70の絶縁シート71は、ダイヤフラム部62の湾曲に応じて変位して、図9(B)で矢印で示すように、伸長変位する。このため、ひずみゲージ70の絶縁シート71に配設されているひずみ受感素子にも同様にして伸長する変位が生じ、その抵抗値が変化するので、その変化を検出することでZ軸方向の力(筆圧)を検出することができる。   Then, the insulating sheet 71 of the strain gauge 70 attached to the diaphragm portion 62 of the strain generating portion 60 is displaced according to the curvature of the diaphragm portion 62, and extends as shown by an arrow in FIG. 9B. Displace. For this reason, the strain-sensitive element disposed on the insulating sheet 71 of the strain gauge 70 is similarly displaced, and its resistance value changes. By detecting this change, the Z-axis direction is detected. Force (writing pressure) can be detected.

また、芯体20のペン先保護部材22のペン先部22aに、Z軸方向に直交するX軸方向あるいはY軸方向の力成分が印加された場合には、そのX軸方向あるいはY軸方向の力成分は、力受付部材10に対して曲げモーメントとして作用し、起歪部60のダイヤフラム部62には、曲げ応力及びせん断応力が加わる。したがって、ダイヤフラム部62においては、図9(C)に示すように、X軸方向あるいはY軸方向の力の印加方向から見て棒状部11よりも手前側では、ダイヤフラム部62のひずみゲージ70側が収縮するように変位し、棒状部11よりも後ろ側では、ダイヤフラム部62のひずみゲージ70側が伸長するように変位する。   Further, when a force component in the X-axis direction or the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction is applied to the pen-tip portion 22a of the nib protection member 22 of the core body 20, the X-axis direction or the Y-axis direction. The force component acts as a bending moment on the force receiving member 10, and bending stress and shear stress are applied to the diaphragm portion 62 of the strain generating portion 60. Therefore, in the diaphragm portion 62, as shown in FIG. 9C, the strain gauge 70 side of the diaphragm portion 62 is closer to the front side of the rod-like portion 11 when viewed from the direction of applying the force in the X-axis direction or the Y-axis direction. It is displaced so as to contract, and on the rear side of the rod-shaped part 11, it is displaced so that the strain gauge 70 side of the diaphragm part 62 extends.

このダイヤフラム部62に変位に応じたひずみを、ひずみゲージ70に配設されているひずみ受感素子X1,X2,Y1,Y2により検出して、前記X軸方向及びY軸方向の力成分を検出することができる。そして、その検出した力から、電子ペンの傾きや電子ぺンの回転を検出できる。   The strain corresponding to the displacement in the diaphragm 62 is detected by the strain sensing elements X1, X2, Y1, and Y2 provided in the strain gauge 70, and the force components in the X axis direction and the Y axis direction are detected. can do. Then, the tilt of the electronic pen and the rotation of the electronic pen can be detected from the detected force.

以上のようにして、この第3の実施形態では、力受付部材10と、起歪部60とを組み合わせて力検出センサ30Bを構成した点が、上述の第1の実施形態及び第2の実施形態とは異なるが、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、曲げモーメントに対する耐力の大きい力受付部材及び力検出センサを実現することができるという効果を奏する。   As described above, in the third embodiment, the force detection sensor 30B is configured by combining the force receiving member 10 and the strain generating portion 60, and thus the first and second embodiments described above. Although different from the form, as in the first embodiment and the second embodiment, there is an effect that it is possible to realize a force receiving member and a force detection sensor having a high resistance to bending moment.

[第4の実施形態]
ところで、電子ペンの芯体の先端に印加されるZ軸方向の力を検出する力検出センサ、つまり、筆圧を検出する筆圧検出部材の例として、例えば、特開2013−161307号公報に開示されているような筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子を用いた構成のものが知られている。この種の半導体素子は、従来、筆圧として検出するZ軸方向の衝撃荷重に対する耐力の問題があった。
[Fourth Embodiment]
By the way, as an example of a force detection sensor that detects a force in the Z-axis direction applied to the tip of the core of the electronic pen, that is, a writing pressure detection member that detects writing pressure, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-161307 A configuration using a semiconductor element whose capacitance is variable according to the writing pressure as disclosed is known. Conventionally, this type of semiconductor element has a problem of strength against an impact load in the Z-axis direction detected as writing pressure.

上述の実施形態の力受付部材10,10Aは、曲げモーメントに対する耐力が大きくなると共に、Z軸方向の衝撃荷重に対しても耐力を有する。そこで、上述の実施形態の力受付部材10,10Aを用いることで、上述のような半導体素子を用いた力検出センサの例としての筆圧検出手段の耐力の問題を解決することができる。   The force receiving members 10 and 10A of the above-described embodiment have a proof strength against a bending moment and also have a proof strength against an impact load in the Z-axis direction. Therefore, by using the force receiving members 10 and 10A of the above-described embodiment, it is possible to solve the problem of the strength of the writing pressure detecting means as an example of the force detecting sensor using the semiconductor element as described above.

以下に説明する第4の実施形態は、以上のことを考慮して、この実施形態の力受付部材10や10Aを用いると共に、筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子を用いた構成の力検出センサの例としての筆圧検出手段を搭載する電子ペンを提供するものである。   In the fourth embodiment described below, in consideration of the above, the force receiving member 10 or 10A of this embodiment is used, and a semiconductor element whose capacitance is variable according to writing pressure is used. The present invention provides an electronic pen equipped with a writing pressure detection means as an example of a configured force detection sensor.

図11は、この第4の実施形態の電子ペン40Cの要部の構成例を説明するための断面図であり、上述した第1〜第3の実施形態と同様に静電容量方式の電子ペンに適用した場合である。この図11の例では、第1の実施形態の力受付部材10を用いている。この図11において、第1の実施形態の電子ペン40と同一の部分には、同一の参照符号を付してある。   FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a main part of the electronic pen 40C according to the fourth embodiment. As in the first to third embodiments described above, a capacitive electronic pen is used. It is a case where it applies to. In the example of FIG. 11, the force receiving member 10 of the first embodiment is used. In FIG. 11, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the electronic pen 40 of the first embodiment.

この第4の実施形態の電子ペン40Cにおいては、図11に示すように、筐体401内のホルダー部402Cにはプリント基板408Cが載置されて設けられるが、この場合に、当該プリント基板408Cは筐体401の中空部内の中央位置となるようにされている。すなわち、プリント基板408Cの横断面の中心位置が、筐体401の円柱状の中空区間の中心線位置である、いわゆる軸心と一致するように、プリント基板408Cは配設されている。   In the electronic pen 40C according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, a printed circuit board 408C is placed on the holder portion 402C in the housing 401. In this case, the printed circuit board 408C is provided. Is at the center position in the hollow portion of the housing 401. That is, the printed circuit board 408C is disposed so that the center position of the cross section of the printed circuit board 408C coincides with a so-called axial center that is the center line position of the cylindrical hollow section of the housing 401.

そして、このプリント基板408Cの長手方向(筐体401の軸心方向)のペン先側の端面には、図11に示すように、筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子90を用いた筆圧検出部材80が、芯体20に印加される筆圧(Z軸方向の力成分)を検出することが可能な状態で取り付けられている。   Then, on the end surface on the pen tip side in the longitudinal direction (axial direction of the housing 401) of the printed circuit board 408C, as shown in FIG. 11, a semiconductor element 90 whose capacitance is variable according to writing pressure is provided. The used writing pressure detection member 80 is attached in a state capable of detecting writing pressure (force component in the Z-axis direction) applied to the core body 20.

そして、この第4の実施形態では、力受付部材10の棒状部11の貫通孔11aを貫通して、棒状部11の他端側から、プリント基板408C側に突出する芯体20の信号伝達芯21の他端部21Cbが、筆圧検出部材80に嵌合されている。この例では、芯体20の信号伝達芯21の他端部21Cbは、筆圧検出部材80と嵌合するために、先端が丸められた形状とされている。   And in this 4th Embodiment, the signal transmission core of the core 20 which penetrates the through-hole 11a of the rod-shaped part 11 of the force reception member 10 and protrudes from the other end side of the rod-shaped part 11 to the printed circuit board 408C side. The other end 21 </ b> Cb of 21 is fitted to the writing pressure detection member 80. In this example, the other end portion 21 </ b> Cb of the signal transmission core 21 of the core body 20 has a shape with a rounded tip for fitting with the writing pressure detection member 80.

図12は、筆圧検出部材80の構成を説明するための図であり、図12(A)は、この筆圧検出部材80の斜視図、図12(B)は、図12(A)のA−A線を含む縦断面図、図12(C)は、筆圧検出部材80をプリント基板408Cに取り付けたときの状態を示す図である。   12A and 12B are diagrams for explaining the configuration of the writing pressure detecting member 80. FIG. 12A is a perspective view of the writing pressure detecting member 80, and FIG. 12B is a drawing of FIG. FIG. 12C, which is a longitudinal sectional view including the AA line, is a diagram showing a state when the writing pressure detecting member 80 is attached to the printed circuit board 408C.

この例の筆圧検出部材80は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により製作されている半導体チップとして構成される圧力感知チップ90を、例えば立方体あるいは直方体の箱型のパッケージ81内に封止したものである(図12(A)、(B)参照)。   In this example, the writing pressure detecting member 80 includes a pressure sensing chip 90 configured as a semiconductor chip manufactured by, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, sealed in a cubic or rectangular parallelepiped box-shaped package 81, for example. (See FIGS. 12A and 12B).

圧力感知チップ90は、印加される圧力を、静電容量の変化として検出するものであり、この例では、第1の電極91と、第2の電極92と、第1の電極91及び第2の電極92の間の絶縁層(誘電体層)93とからなる。この例の圧力感知チップ90は、圧力Pを第1の電極91の上面91a側から受ける。第1の電極91および第2の電極92は、この例では、単結晶シリコン(Si)からなる導体で構成される。絶縁層93は、この例では酸化膜(SiO)からなる絶縁膜で構成される。なお、絶縁層93は、酸化膜で構成する必要はなく、他の絶縁物で構成しても良い。 The pressure sensing chip 90 detects the applied pressure as a change in capacitance. In this example, the first electrode 91, the second electrode 92, the first electrode 91, and the second electrode are detected. And an insulating layer (dielectric layer) 93 between the electrodes 92. The pressure sensing chip 90 in this example receives the pressure P from the upper surface 91 a side of the first electrode 91. In this example, the first electrode 91 and the second electrode 92 are made of a conductor made of single crystal silicon (Si). In this example, the insulating layer 93 is composed of an insulating film made of an oxide film (SiO 2 ). The insulating layer 93 need not be composed of an oxide film, and may be composed of other insulators.

そして、絶縁層93の第1の電極91と対向する面側には、この例では、当該面の中央位置を中心とする円形の凹部94が形成されている。この凹部94により、絶縁層93と、第1の電極91との間に空間が形成される。この例では、凹部94の底面は平坦な面とされ、その直径Dは、例えばD=1mmとされている。また、凹部94の深さは、この例では、数十ミクロン〜数百ミクロン程度とされている。   And in this example, the circular recessed part 94 centering on the center position of the said surface is formed in the surface side which opposes the 1st electrode 91 of the insulating layer 93. As shown in FIG. Due to the recess 94, a space is formed between the insulating layer 93 and the first electrode 91. In this example, the bottom surface of the recess 94 is a flat surface, and its diameter D is, for example, D = 1 mm. In addition, the depth of the concave portion 94 is about several tens of microns to several hundreds of microns in this example.

この凹部94からなる空間の存在により、第1の電極91は、第2の電極92と対向する面とは反対側の面91a側から押圧されると、当該凹部94からなる空間の方向に撓むように変位可能となり、第1の電極91と第2の電極92との間に形成される静電容量Cvは、押圧力Pに基づいて第1の電極91に生じた変位に応じた変化をする。   Due to the presence of the space formed by the recess 94, the first electrode 91 is bent in the direction of the space formed by the recess 94 when pressed from the surface 91 a side opposite to the surface facing the second electrode 92. The electrostatic capacity Cv formed between the first electrode 91 and the second electrode 92 changes in accordance with the displacement generated in the first electrode 91 based on the pressing force P. .

この実施形態の筆圧検出部材80においては、以上のような構成を備える圧力感知チップ90は、圧力を受ける第1の電極91の面91aが、図12(A)及び(B)において、パッケージ81の上面81aに対向する状態でパッケージ81内に収納されている。   In the writing pressure detection member 80 of this embodiment, the pressure sensing chip 90 having the above-described configuration has a surface 91a of the first electrode 91 that receives pressure, as shown in FIGS. 12A and 12B. 81 is housed in the package 81 so as to face the upper surface 81a of the 81.

パッケージ81は、この例では、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性材料からなるパッケージ部材82と、このパッケージ部材82内において、圧力感知チップ90が圧力を受ける面91a側に設けられる弾性部材83とからなる。弾性部材83は、所定の弾性を有する圧力伝達部材の一例である。   In this example, the package 81 includes a package member 82 made of an electrically insulating material such as a ceramic material or a resin material, and an elastic member 83 provided in the package member 82 on the surface 91a side where the pressure sensing chip 90 receives pressure. It consists of. The elastic member 83 is an example of a pressure transmission member having a predetermined elasticity.

そして、この例では、パッケージ部材82内の、圧力感知チップ90が圧力を受ける第1の電極91の面91a側の上部には、第1の電極91の面積に対応した凹部82aが設けられており、この凹部82a内には弾性部材83が充填されて配置されている。弾性部材83は、この例では、所定の弾性を有するシリコン樹脂、例えばシリコンゴムで構成されている。   In this example, a recess 82 a corresponding to the area of the first electrode 91 is provided in the upper portion of the package member 82 on the surface 91 a side of the first electrode 91 where the pressure sensing chip 90 receives pressure. The recess 82a is filled with an elastic member 83. In this example, the elastic member 83 is made of a silicon resin having a predetermined elasticity, for example, silicon rubber.

そして、パッケージ81には、上面81aから弾性部材83の一部にまで連通する連通穴84が形成されている。すなわち、パッケージ部材82には、当該連通穴84の一部を構成する貫通孔82bが形成されていると共に、弾性部材83には、連通穴84の端部を構成する凹穴83aが設けられている。また、パッケージ部材82の連通穴84の開口部側(上面81a側)にはテーパー部82cが形成されて、連通穴84の開口部は、ラッパ状形状とされている。   The package 81 has a communication hole 84 that communicates from the upper surface 81 a to a part of the elastic member 83. That is, the package member 82 is formed with a through hole 82 b that constitutes a part of the communication hole 84, and the elastic member 83 is provided with a concave hole 83 a that constitutes an end of the communication hole 84. Yes. Further, a tapered portion 82c is formed on the opening portion side (upper surface 81a side) of the communication hole 84 of the package member 82, and the opening portion of the communication hole 84 has a trumpet shape.

図12(A)及び(B)において、点線で示すように、連通穴84には、この例では、芯体20の信号伝達芯21の他端側21Cbが挿入される。なお、この例では、貫通孔82bの内径は、信号伝達芯21の他端側21Cbの直径より若干大きくされていると共に、凹穴83aの内径は、信号伝達芯21の他端側21Cbが凹穴83aに当接する部分の直径よりも若干小さくされていることで、テーパー部82cと貫通孔82bによって信号伝達芯21の他端側21Cbの筆圧検出部材80の内部へのガイドを容易にするとともに、筆圧検出部材80に挿入された信号伝達芯21の他端側21Cbが容易に脱落しないように構成されている。   12A and 12B, as shown by dotted lines, the other end side 21Cb of the signal transmission core 21 of the core body 20 is inserted into the communication hole 84 in this example. In this example, the inner diameter of the through hole 82b is slightly larger than the diameter of the other end side 21Cb of the signal transmission core 21, and the inner diameter of the recessed hole 83a is recessed in the other end side 21Cb of the signal transmission core 21. By making the diameter slightly smaller than the diameter of the portion in contact with the hole 83a, the taper portion 82c and the through hole 82b can easily guide the other end side 21Cb of the signal transmission core 21 into the writing pressure detecting member 80. At the same time, the other end side 21Cb of the signal transmission core 21 inserted into the writing pressure detection member 80 is configured not to easily fall off.

そして、図12(A)及び(B)に示すように、筆圧検出部材80のパッケージ部材82からは、圧力感知チップ90の第1の電極91と接続される第1のリード端子85が導出されると共に、圧力感知チップ90の第2の電極92と接続される第2のリード端子86が導出される。第1のリード端子85は、例えば金線85aにより第1の電極91と電気的に接続される。また、第2のリード端子86は、第2の電極92に接触した状態で導出されることにより第2の電極92と電気的に接続される。もっとも、第2のリード端子86と第2の電極92とも、金線などで電気的に接続しても勿論良い。   Then, as shown in FIGS. 12A and 12B, a first lead terminal 85 connected to the first electrode 91 of the pressure sensing chip 90 is led out from the package member 82 of the writing pressure detecting member 80. At the same time, the second lead terminal 86 connected to the second electrode 92 of the pressure sensing chip 90 is derived. The first lead terminal 85 is electrically connected to the first electrode 91 by, for example, a gold wire 85a. The second lead terminal 86 is electrically connected to the second electrode 92 by being led out in contact with the second electrode 92. Of course, the second lead terminal 86 and the second electrode 92 may be electrically connected by a gold wire or the like.

また、この例においては、パッケージ部材82からは、図12(B)及び(C)に示すように、信号伝達芯21の他端部21Cbと電気的に接続されるように構成された第3のリード端子87が導出される。   In this example, the package member 82 is configured to be electrically connected to the other end portion 21Cb of the signal transmission core 21 as shown in FIGS. 12 (B) and 12 (C). Lead terminal 87 is derived.

すなわち、この例では、連通穴84の貫通孔82bの内壁面には、導体からなる接点88が設けられており、信号伝達芯21の他端側21Cbが連通穴84内に挿入されたときに、他端側21Cbの絶縁被覆が剥がされた導体部分が、この接点88と電気的に接続されるように構成されている。この接点88は、第3のリード端子87とは金線87aにより電気的に接続されている。   That is, in this example, a contact 88 made of a conductor is provided on the inner wall surface of the through hole 82 b of the communication hole 84, and the other end 21 Cb of the signal transmission core 21 is inserted into the communication hole 84. The conductor portion from which the insulation coating on the other end side 21Cb is peeled off is configured to be electrically connected to the contact point 88. The contact 88 is electrically connected to the third lead terminal 87 by a gold wire 87a.

この例では、第1、第2及び第3のリード端子85,86及び87は、導体で構成され、図示のように幅広とされている。そして、この例では、第1、第2及び第3のリード端子85,86及び87は、パッケージ81の上面81aに対向した底面81bから、当該底面81bに対して垂直な方向に導出されていると共に、第1及び第3のリード端子85及び87と、第2のリード端子86とは、筆圧検出部材80が配設されるプリント基板408Cの厚さdに対応する間隔を空けて、互いに平行に対向するように導出されている。   In this example, the first, second, and third lead terminals 85, 86, and 87 are made of a conductor and are wide as shown. In this example, the first, second, and third lead terminals 85, 86, and 87 are led out from the bottom surface 81b facing the top surface 81a of the package 81 in a direction perpendicular to the bottom surface 81b. At the same time, the first and third lead terminals 85 and 87 and the second lead terminal 86 are spaced from each other at an interval corresponding to the thickness d of the printed circuit board 408C on which the writing pressure detection member 80 is disposed. It is derived | led-out so that it may oppose in parallel.

そして、図12(C)に示すように、筆圧検出部材80を、プリント基板408Cの端面408Caに対して、パッケージ81の底面81bが当接した状態で、第1及び第3のリード端子85及び87と、第2のリード端子86(図12(C)では第2のリード端子86の図示は省略)とにより当該プリント基板408Cの厚さ方向を挟持するように配設する。なお、パッケージ81の底面81bには、位置決め用の突起81cが設けられており、この突起81cがプリント基板408Cの端面408Caに設けられている凹穴(図示は省略)に嵌合することで、筆圧検出部材80は、プリント基板408Cに対して位置決めされる。   Then, as shown in FIG. 12C, the first and third lead terminals 85 of the writing pressure detecting member 80 are in a state where the bottom surface 81b of the package 81 is in contact with the end surface 408Ca of the printed circuit board 408C. And 87 and the second lead terminal 86 (the second lead terminal 86 is not shown in FIG. 12C) so as to sandwich the thickness direction of the printed circuit board 408C. Note that a positioning projection 81c is provided on the bottom surface 81b of the package 81, and this projection 81c is fitted into a concave hole (not shown) provided in the end surface 408Ca of the printed circuit board 408C. The writing pressure detection member 80 is positioned with respect to the printed circuit board 408C.

そして、プリント基板408Cの一面408Cbに設けられている印刷配線パターン409及び410と、第1のリード端子85及び第3のリード端子87を半田411及び412にて電気的に接続しかつ固定する。また、図示は省略するが、同様にして、プリント基板408Cの一面408Cbとは反対側の面に設けられている印刷配線パターンと、第2のリード端子86を半田付けして固定する。   Then, the printed wiring patterns 409 and 410 provided on the one surface 408Cb of the printed board 408C, the first lead terminal 85 and the third lead terminal 87 are electrically connected and fixed by the solder 411 and 412. Although not shown, similarly, the printed wiring pattern provided on the surface opposite to the one surface 408Cb of the printed board 408C and the second lead terminal 86 are soldered and fixed.

なお、この例においては、図示は省略するが、プリント基板408Cには、第1のリード端子85が接続される印刷配線パターン409と、第2のリード端子86が接続される印刷配線パターンとが接続されている信号処理回路が設けられていると共に、第3のリード端子87が接続されている印刷配線パターン410が接続されている信号発信回路が設けられている。信号処理回路は、筆圧検出部材80の圧力感知チップ90の静電容量Cvから筆圧を検出し、その検出した筆圧を、信号発信回路に供給すると共に、信号発信回路を制御するようにする。信号発信回路は、電子ペン40Cと共に使用される位置検出センサに対して、位置検出用信号を送出するとともに、信号処理回路の制御を受けて、信号処理回路からの筆圧の情報を、例えば芯体20を通じて送出するようにする処理を行う。   In this example, although not shown, the printed circuit board 408C includes a printed wiring pattern 409 to which the first lead terminal 85 is connected and a printed wiring pattern to which the second lead terminal 86 is connected. A signal processing circuit to which the printed wiring pattern 410 to which the third lead terminal 87 is connected is connected and a signal processing circuit to be connected are provided. The signal processing circuit detects the writing pressure from the electrostatic capacitance Cv of the pressure sensing chip 90 of the writing pressure detection member 80, supplies the detected writing pressure to the signal transmission circuit, and controls the signal transmission circuit. To do. The signal transmission circuit sends a position detection signal to a position detection sensor used together with the electronic pen 40C, and receives control of the signal processing circuit to obtain information on writing pressure from the signal processing circuit, for example, a core. A process of sending out through the body 20 is performed.

この状態で、図12(C)に示すように、芯体20の信号伝達芯21の他端部21Cbを介して、筆圧検出部材80に軸芯方向に押圧力Pが加わると、その押圧力Pに応じた圧力が弾性部材83を介して、圧力感知チップ90に印加される。すると、圧力感知チップ90の第1の電極91が印加された圧力に応じて撓む変位を生じ、圧力感知チップ90の静電容量Cvは、印加された圧力に応じて変化する。プリント基板408Cに設けられている信号処理回路は、この静電容量Cvの容量値に応じた信号処理を行う。   In this state, when a pressing force P is applied to the writing pressure detection member 80 in the axial direction via the other end portion 21Cb of the signal transmission core 21 of the core body 20, as shown in FIG. A pressure corresponding to the pressure P is applied to the pressure sensing chip 90 via the elastic member 83. Then, the first electrode 91 of the pressure sensing chip 90 is deflected according to the applied pressure, and the capacitance Cv of the pressure sensing chip 90 changes according to the applied pressure. The signal processing circuit provided on the printed circuit board 408C performs signal processing according to the capacitance value of the electrostatic capacitance Cv.

そして、第4の実施形態の電子ペン40Cにおいては。芯体20に印加された力が、直接に圧力感知チップ90の第1の電極に印加されるのではなく、力受付部材10を介して印加される。さらに、この例では、弾性部材83が、芯体20の信号伝達芯21の他端部21Cbと圧力感知チップ90の第1の電極91との間に介在する。これにより、圧力感知チップ90が圧力を受ける第1の電極91における耐圧性、耐ショック性が向上し、当該第1の電極91が過大な圧力、予期しない瞬間圧力などにより損壊されてしまうことを防止することができる。   And in the electronic pen 40C of the fourth embodiment. The force applied to the core body 20 is not applied directly to the first electrode of the pressure sensing chip 90 but is applied via the force receiving member 10. Furthermore, in this example, the elastic member 83 is interposed between the other end portion 21 </ b> Cb of the signal transmission core 21 of the core body 20 and the first electrode 91 of the pressure sensing chip 90. This improves the pressure resistance and shock resistance of the first electrode 91 to which the pressure sensing chip 90 receives pressure, and the first electrode 91 is damaged by excessive pressure, unexpected momentary pressure, and the like. Can be prevented.

なお、図11では、図示を省略したが、この第4の実施形態の電子ペン40Cにおいては、力受付部材10の制動部12の傾斜側面部12eには、図2(A)及び(B)に示したように、X軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子X1〜X4と、Y軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子Y1〜Y4が配設されている。ただし、この第4の実施形態の電子ペン40Cにおいては、Z軸方向の変位は、上述のようにして、筆圧検出部材80で検出するので、この傾斜側面部12eには、図2(A)及び(B)に示したZ軸方向のひずみ受感素子Z1〜Z4は設けられない。すなわち、この第4の実施形態の電子ペン40Cに用いられている力検出センサ30Cは、X軸方向及びY軸方向の力成分は、力受付部材10の傾斜側面部12eにおける変位(ひずみ)を検出するで構成され、Z軸方向の力成分は、筆圧検出部材80で構成されているものとなる。   Although not shown in FIG. 11, in the electronic pen 40C of the fourth embodiment, the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10 is shown in FIGS. As shown in FIG. 4, strain sensitive elements X1 to X4 for detecting strain in the X-axis direction and strain sensitive elements Y1 to Y4 for detecting strain in the Y-axis direction are arranged. However, in the electronic pen 40C of the fourth embodiment, since the displacement in the Z-axis direction is detected by the writing pressure detecting member 80 as described above, the inclined side surface portion 12e has the structure shown in FIG. ) And strain sensing elements Z1 to Z4 in the Z-axis direction shown in (B) are not provided. That is, in the force detection sensor 30C used in the electronic pen 40C of the fourth embodiment, the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction is the displacement (strain) in the inclined side surface portion 12e of the force receiving member 10. The force component in the Z-axis direction is constituted by the writing pressure detection member 80.

そして、この第4の実施形態では、X軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子X1〜X4と、Y軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子Y1〜Y4についてのブリッジ回路が、ひずみ検出回路として、プリント基板408Cに設けられており、そのひずみ検出回路で検出されたX軸方向及びY軸方向の力成分により、電子ペン40Cの傾斜角や回転が検出される。そして、その検出された傾斜角の情報や回転の情報が、筆圧と同様にして、信号発信回路からの信号として、芯体20を通じて送出される。   And in this 4th Embodiment, the bridge | bridging circuit about the strain sensitive elements X1-X4 for detecting the distortion | strain in X-axis direction, and the strain sensitive elements Y1-Y4 for detecting the distortion | strain in a Y-axis direction. However, the strain detection circuit is provided on the printed circuit board 408C, and the tilt angle and rotation of the electronic pen 40C are detected by the force components in the X-axis direction and the Y-axis direction detected by the strain detection circuit. Then, the detected inclination angle information and rotation information are transmitted through the core body 20 as a signal from the signal transmission circuit in the same manner as the writing pressure.

第1の実施形態の電子ペンと同様に、この第4の実施形態の電子ペンにおいても、筆圧情報、傾斜角の情報及び回転の情報は、芯体20から送出するのではなく、別途、無線送信手段を用いて送信するようにしてもよい。   Similarly to the electronic pen of the first embodiment, in the electronic pen of the fourth embodiment, the writing pressure information, the inclination angle information, and the rotation information are not sent from the core body 20 but separately. You may make it transmit using a wireless transmission means.

なお、この第4の実施形態の電子ペンにおいては、力受付部材10の傾斜側面部12eには、X軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子X1〜X4と、Y軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子Y1〜Y4を設けず、筆圧のみを検出する構成としてもよい。   In the electronic pen according to the fourth embodiment, the inclined side surface portion 12e of the force receiving member 10 has strain-sensitive elements X1 to X4 for detecting strain in the X-axis direction and strain in the Y-axis direction. It is good also as a structure which detects only the pen pressure, without providing the strain sensitive elements Y1-Y4 for detecting.

[第5の実施形態]
以上の第1〜第4の実施形態では、電子ペンが静電結合方式の場合であったが、この発明は、電磁誘導方式の電子ペンにも適用できる。
[Fifth Embodiment]
In the above first to fourth embodiments, the electronic pen is of the electrostatic coupling type, but the present invention can also be applied to an electromagnetic induction type electronic pen.

図13は、電磁誘導方式の第5の実施形態の電子ペン40Dの要部の構成例を説明するための断面図であり、この例は、上述の第4の実施形態を、電磁誘導方式の電子ペンに適用した場合である。この図13において、図11の第4の実施形態の電子ペン40Cの構成部分と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a main part of the electronic pen 40D of the fifth embodiment of the electromagnetic induction method. This example is a modification of the above-described fourth embodiment of the electromagnetic induction method. This is the case when applied to an electronic pen. In FIG. 13, the same reference numerals are given to the same parts as those of the electronic pen 40 </ b> C of the fourth embodiment in FIG. 11, and detailed description thereof is omitted.

図13に示すように、この第5の実施形態の電子ペン40Dにおいては、プリント基板408Dの端部に筆圧検出部材80Dが取り付けられており、この筆圧検出部材80Dで、芯体20Dに印加される筆圧を検出することができるように構成されている。この例の筆圧検出部材80Dは、図12に示した筆圧検出部材80から、第3のリード端子87及び接点88並びにそれらを接続する金線87aを除去した構成を備える。   As shown in FIG. 13, in the electronic pen 40D of the fifth embodiment, the writing pressure detection member 80D is attached to the end of the printed circuit board 408D, and the writing pressure detection member 80D is used to attach the core 20D. It is comprised so that the applied pen pressure can be detected. The writing pressure detection member 80D of this example has a configuration in which the third lead terminal 87, the contact 88, and the gold wire 87a connecting them are removed from the writing pressure detection member 80 shown in FIG.

この第5の実施形態における力受付部材10Dも、棒状部11Dと、この棒状部11Dと結合される制動部12とからなる構成は、上述の実施形態の力受付部材と同様であり、制動部12は、その軸心方向の一端側の内壁面12bが、棒状部11Dの軸心方向の一端と他端との間の中間位置で棒状部11Dの外周側面11Dbと結合されていると共に、軸心方向の他端側では、制動部12の筒状形状の内壁面12bが棒状部11Dの外側周面11Dbから離間するように構成されている。ただし、第5の実施形態における力受付部材10Dは、棒状部11Dの構成が、上述の実施形態の力受付部材10の棒状部11とは異なる。   The force receiving member 10D in the fifth embodiment is also configured in the same manner as the force receiving member in the above-described embodiment in the configuration including the rod-shaped portion 11D and the braking portion 12 coupled to the rod-shaped portion 11D. 12, the inner wall surface 12b on one end side in the axial direction is coupled to the outer peripheral side surface 11Db of the rod-shaped portion 11D at an intermediate position between one end and the other end in the axial direction of the rod-shaped portion 11D. On the other end side in the central direction, the cylindrical inner wall surface 12b of the braking portion 12 is configured to be separated from the outer peripheral surface 11Db of the rod-shaped portion 11D. However, the force receiving member 10D in the fifth embodiment is different in the configuration of the rod-shaped portion 11D from the rod-shaped portion 11 of the force receiving member 10 in the above-described embodiment.

すなわち、図13に示すように、この第5の実施形態における力受付部材10Dの棒状部11Dは、軸心方向の貫通孔は備えず、中実の円柱状部材に、この電磁誘導方式の電子ペン40D用の芯体20Dを嵌合する凹穴11Daを設けた構成とされている。そして、この例では、棒状部11Dの他端側には、筆圧検出部材80Dの圧力感知チップ90を押圧するように嵌合する押圧用突部11Dcが形成されている。この押圧用突部11Dcは、第4の実施形態の電子ペン40Cの場合における芯体20の信号伝達芯21の他方の端部21Cbと同様の役割をする。   That is, as shown in FIG. 13, the rod-like portion 11D of the force receiving member 10D according to the fifth embodiment does not include a through hole in the axial direction, and the solid cylindrical member is provided with this electromagnetic induction type electron. It is set as the structure which provided the concave hole 11Da which fits core 20D for pen 40D. In this example, a pressing protrusion 11Dc that fits to press the pressure sensing chip 90 of the writing pressure detection member 80D is formed on the other end side of the rod-shaped portion 11D. The pressing protrusion 11Dc plays the same role as the other end 21Cb of the signal transmission core 21 of the core body 20 in the case of the electronic pen 40C of the fourth embodiment.

そして、この第5の実施形態の電子ペン40Dにおける芯体20Dは、静電結合方式の電子ペン用の芯体20の信号伝達芯21を除去し、ペン先保護部材22の部分のみで構成されているのと同様の構成を備える。すなわち、芯体20Dは、例えば硬質の樹脂材料などで構成され、ペン先部20Daと、棒状部11の凹穴11Da内に挿入される嵌合部20Dbとを備える。ペン先部20Daは、頂部が丸められた円錐形状とされていると共に、この円錐形状の底面側には嵌合部20Dbよりも若干径の大きい段差部20Dcを備えている。   The core body 20D in the electronic pen 40D of the fifth embodiment is configured by removing the signal transmission core 21 of the core body 20 for the electrostatic coupling type electronic pen and only the pen tip protection member 22 portion. It has the same configuration as that. That is, the core body 20 </ b> D is made of, for example, a hard resin material, and includes a pen tip portion 20 </ b> Da and a fitting portion 20 </ b> Db inserted into the recessed hole 11 </ b> Da of the rod-like portion 11. The nib portion 20Da has a conical shape with a rounded top, and a step portion 20Dc having a slightly larger diameter than the fitting portion 20Db on the bottom surface side of the conical shape.

この芯体20Dは、図13に示すように、力受付部材10Dの棒状部11Dの凹穴11Da内に、その嵌合部20Dbが圧入嵌合されることで、力受付部材10Dに対して装着される。しかし、芯体20Dを強く引っ張ることで、力受付部材10Dの棒状部11Dから容易に離脱させることができる。   As shown in FIG. 13, the core body 20D is attached to the force receiving member 10D by press-fitting the fitting portion 20Db into the recessed hole 11Da of the rod-like portion 11D of the force receiving member 10D. Is done. However, the core body 20D can be easily detached from the rod-shaped portion 11D of the force receiving member 10D by strongly pulling the core body 20D.

この状態で、芯体20Dのペン先部20Daに圧力が印加されると、芯体20Dと棒状部11Dとは印加された圧力に対して一体的変位するので、棒状部11Dの軸心方向の他端側の押圧用突部11Dcにより、筆圧検出部材80Dの圧力感知チップ90に圧力が伝達され、筆圧が静電容量の変化として検出される。そして、検出された筆圧の情報は、この実施形態の電子ペン40Dから、この例では、電磁結合により、電磁誘導方式の位置検出装置に送信される。   In this state, when a pressure is applied to the pen tip portion 20Da of the core body 20D, the core body 20D and the rod-shaped portion 11D are integrally displaced with respect to the applied pressure. Pressure is transmitted to the pressure sensing chip 90 of the writing pressure detecting member 80D by the pressing protrusion 11Dc on the other end side, and the writing pressure is detected as a change in capacitance. The detected writing pressure information is transmitted from the electronic pen 40D of this embodiment to an electromagnetic induction type position detecting device by electromagnetic coupling in this example.

この第5の実施形態の電子ペン40Dにおいても、力受付部材10Dの制動部12の傾斜側面部12eには、第4の実施形態の場合と同様に、X軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子X1〜X4と、Y軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子Y1〜Y4が配設されている。そして、第5の実施形態の電子ペン40Dにおいては、X軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子X1〜X4と、Y軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感素子Y1〜Y4についてのブリッジ回路を含むひずみ検出回路31D(後述の図14参照)が設けられており、このひずみ検出回路31Dで検出されたX軸方向及びY軸方向の力成分から、電子ペン40Dの傾き角や回転が検出され、それら傾き角や回転の情報が、この例では、電磁結合により、電磁誘導方式の位置検出装置に送信される。   Also in the electronic pen 40D of the fifth embodiment, the inclined side surface portion 12e of the braking portion 12 of the force receiving member 10D is for detecting strain in the X-axis direction as in the case of the fourth embodiment. Strain sensitive elements X1 to X4 and strain sensitive elements Y1 to Y4 for detecting strain in the Y-axis direction are provided. In the electronic pen 40D of the fifth embodiment, strain sensitive elements X1 to X4 for detecting strain in the X-axis direction and strain sensitive elements Y1 to Y4 for detecting strain in the Y-axis direction. A strain detection circuit 31D (see FIG. 14 described later) including a bridge circuit is provided, and the tilt angle of the electronic pen 40D is determined from the force components in the X-axis direction and the Y-axis direction detected by the strain detection circuit 31D. In this example, the information on the tilt angle and rotation is transmitted to the electromagnetic induction type position detection device by electromagnetic coupling.

図14は、この第5の実施形態の電子ペン40Dのプリント基板408Dに形成されている電子回路の一例を、この電子ペン40Dと電磁誘導結合による信号授受を行う位置検出装置200の回路構成例と共に示す図である。   FIG. 14 shows an example of a circuit configuration of a position detection device 200 that exchanges signals with the electronic pen 40D by electromagnetic inductive coupling as an example of the electronic circuit formed on the printed circuit board 408D of the electronic pen 40D of the fifth embodiment. It is a figure shown with.

電子ペン40Dは、この実施形態では、位置検出装置200のセンサの導体と電磁誘導結合することにより、位置検出用信号を授受すると共に、筆圧検出部材80Dを通じて検出される筆圧情報と、ひずみ検出回路31Dの出力から検出される電子ペン40Dの傾き角や回転の情報を、位置検出装置200に送信するように構成される。   In this embodiment, the electronic pen 40D transmits and receives a position detection signal by electromagnetic induction coupling with a conductor of the sensor of the position detection device 200, and writing pressure information detected through the writing pressure detection member 80D and distortion. Information on the tilt angle and rotation of the electronic pen 40 </ b> D detected from the output of the detection circuit 31 </ b> D is transmitted to the position detection device 200.

電子ペン40Dにおいては、コイル407に対して、キャパシタ501が並列に接続されて並列共振回路502が構成される。そして、電子ペン40Dは、図14に示すように、当該電子ペン40Dの電子回路の全体を制御する、この例ではICからなるペン制御回路510を備える。   In the electronic pen 40 </ b> D, a capacitor 501 is connected in parallel to the coil 407 to form a parallel resonance circuit 502. As shown in FIG. 14, the electronic pen 40D includes a pen control circuit 510 that controls the entire electronic circuit of the electronic pen 40D, which is an IC in this example.

そして、並列共振回路502にて位置検出装置200から電磁結合により受信した交流信号が、キャパシタ503を通じてダイオード505及び506と、整流電圧の蓄電用のキャパシタ507からなる整流回路504に供給されて整流され、キャパシタ507に蓄電される。そして、キャパシタ507の両端間に得られる整流出力電圧が、電圧安定化回路508で安定化され、ペン制御回路510の電源電圧として供給される。   Then, the AC signal received by electromagnetic coupling from the position detection device 200 by the parallel resonance circuit 502 is supplied to the rectification circuit 504 including the diodes 505 and 506 and the capacitor 507 for storing the rectified voltage through the capacitor 503 and rectified. And stored in the capacitor 507. The rectified output voltage obtained across the capacitor 507 is stabilized by the voltage stabilizing circuit 508 and supplied as the power supply voltage for the pen control circuit 510.

そして、この実施形態の電子ペン40Dにおいては、並列共振回路502に並列に、スイッチ回路509が接続されている。このスイッチ回路509は、ペン制御回路510によりオン・オフ制御されるように構成されている。   In the electronic pen 40D of this embodiment, a switch circuit 509 is connected in parallel with the parallel resonance circuit 502. The switch circuit 509 is configured to be on / off controlled by the pen control circuit 510.

また、この実施形態の電子ペン40Dでは、図14に示すように、ペン制御回路510には、筆圧検出部材80Dの圧力感知チップ90で構成される可変容量キャパシタ90Cが接続される。この可変容量キャパシタ90Cには、抵抗511が並列に接続されている。この例では、ペン制御回路510は、可変容量キャパシタ90Cを充電した後、抵抗511を通じて放電させ、可変容量キャパシタ90Cが接続されている端子の電圧(可変容量キャパシタ90C両端電圧に相当)が所定閾値になるまでの時間を計測することで、可変容量キャパシタ90Cの静電容量を測定する。   In the electronic pen 40D of this embodiment, as shown in FIG. 14, the pen control circuit 510 is connected to a variable capacitor 90C constituted by the pressure sensing chip 90 of the writing pressure detection member 80D. A resistor 511 is connected in parallel to the variable capacitor 90C. In this example, the pen control circuit 510 charges the variable capacitor 90C and then discharges it through the resistor 511. The voltage at the terminal to which the variable capacitor 90C is connected (corresponding to the voltage across the variable capacitor 90C) is a predetermined threshold value. The electrostatic capacity of the variable capacitor 90C is measured by measuring the time until it becomes.

ペン制御回路510は、その測定した可変容量キャパシタ90Cの静電容量の変化から筆圧の変化を検出し、芯体20Dに筆圧が印加されたかどうかを検出すると共に、筆圧が印加されたことを検出したときには、その筆圧値を可変容量キャパシタ90Cの静電容量の値から算出するようにする。   The pen control circuit 510 detects a change in the writing pressure from the measured change in the capacitance of the variable capacitor 90C, detects whether or not the writing pressure is applied to the core 20D, and the writing pressure is applied. When this is detected, the writing pressure value is calculated from the capacitance value of the variable capacitor 90C.

そして、この実施形態では、ペン制御回路510は、算出した筆圧値の情報(筆圧データ)を、当該筆圧データによってスイッチ回路509をオン・オフ制御することで、複数ビットのデジタル信号を、ASK信号あるいはOOK信号として位置検出装置200に送信する。   In this embodiment, the pen control circuit 510 performs on / off control of the switch circuit 509 on the calculated writing pressure value information (writing pressure data) based on the writing pressure data, thereby generating a multi-bit digital signal. The ASK signal or the OOK signal is transmitted to the position detection device 200.

ペン制御回路510は、また、ひずみ検出回路31Dで検出されたX軸方向及びY軸方向の力成分の出力から、電子ペン40Dの傾き角や回転を算出し、算出した傾き角や回転の情報を、そのデジタル信号の各ビットによってスイッチ回路509をオン・オフ制御することで、ASK信号あるいはOOK信号として位置検出装置200に送信する。   The pen control circuit 510 also calculates the tilt angle and rotation of the electronic pen 40D from the output of the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction detected by the strain detection circuit 31D, and information on the calculated tilt angle and rotation. Is transmitted to the position detection device 200 as an ASK signal or an OOK signal by controlling the switching circuit 509 on / off by each bit of the digital signal.

一方、位置検出装置200には、図14に示すように、X軸方向ループコイル群211Xと、Y軸方向ループコイル群212Yとが積層されて位置検出コイルが形成されている。各ループコイル群211X,212Yは、例えば、それぞれn本,m本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群211X,212Yを構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。   On the other hand, in the position detection device 200, as shown in FIG. 14, an X-axis direction loop coil group 211X and a Y-axis direction loop coil group 212Y are stacked to form a position detection coil. Each of the loop coil groups 211X and 212Y is composed of, for example, n and m rectangular loop coils, respectively. The loop coils constituting the loop coil groups 211X and 212Y are arranged so as to be sequentially overlapped at equal intervals.

また、位置検出装置200には、X軸方向ループコイル群211X及びY軸方向ループコイル群212Yが接続される選択回路213が設けられている。この選択回路213は、2つのループコイル群211X,212Yのうちの一のループコイルを順次選択する。   The position detection apparatus 200 is provided with a selection circuit 213 to which the X-axis direction loop coil group 211X and the Y-axis direction loop coil group 212Y are connected. The selection circuit 213 sequentially selects one loop coil of the two loop coil groups 211X and 212Y.

さらに、位置検出装置200には、発振器221と、電流ドライバ222と、切り替え接続回路223と、受信アンプ224と、検波器225と、ローパスフィルタ226と、サンプルホールド回路227と、A/D変換回路228と、処理制御部229とが設けられている。処理制御部229は、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。   Further, the position detection device 200 includes an oscillator 221, a current driver 222, a switching connection circuit 223, a reception amplifier 224, a detector 225, a low-pass filter 226, a sample hold circuit 227, and an A / D conversion circuit. 228 and a processing control unit 229 are provided. The processing control unit 229 is configured by a microcomputer, for example.

発振器221は、周波数f0の交流信号を発生する。電子ペン40Dの共振回路111の共振周波数は、この周波数f0を中心周波数とするように選定されている。そして、発振器221で発生した交流信号は電流ドライバ222に供給される。電流ドライバ222は、発振器221から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路223へ送出する。切り替え接続回路223は、処理制御部229からの制御により、選択回路213によって選択されたループコイルが接続される接続先(送信側端子T、受信側端子R)を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Tには電流ドライバ222が、受信側端子Rには受信アンプ224が、それぞれ接続されている。   The oscillator 221 generates an AC signal having a frequency f0. The resonance frequency of the resonance circuit 111 of the electronic pen 40D is selected so that the frequency f0 is the center frequency. Then, the AC signal generated by the oscillator 221 is supplied to the current driver 222. The current driver 222 converts the AC signal supplied from the oscillator 221 into a current and sends it to the switching connection circuit 223. The switching connection circuit 223 switches the connection destination (transmission side terminal T, reception side terminal R) to which the loop coil selected by the selection circuit 213 is connected under the control of the processing control unit 229. Among the connection destinations, a current driver 222 is connected to the transmission side terminal T, and a reception amplifier 224 is connected to the reception side terminal R.

選択回路213により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路213及び切り替え接続回路223を介して受信アンプ224に送られる。受信アンプ224は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器225へ送出する。   The induced voltage generated in the loop coil selected by the selection circuit 213 is sent to the reception amplifier 224 via the selection circuit 213 and the switching connection circuit 223. The reception amplifier 224 amplifies the induced voltage supplied from the loop coil and sends it to the detector 225.

検波器225は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、ローパスフィルタ226へ送出する。ローパスフィルタ226は、前述した周波数f0より充分低い遮断周波数を有しており、検波器225の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路227へ送出する。サンプルホールド回路227は、ローパスフィルタ226の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、A/D(Analog to Digital)変換回路228へ送出する。A/D変換回路228は、サンプルホールド回路227のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部229に出力する。   The detector 225 detects the induced voltage generated in the loop coil, that is, the received signal, and sends it to the low-pass filter 226. The low-pass filter 226 has a cutoff frequency sufficiently lower than the above-described frequency f0, converts the output signal of the detector 225 into a DC signal, and sends it to the sample hold circuit 227. The sample hold circuit 227 holds a voltage value at a predetermined timing of the output signal of the low-pass filter 226, specifically at a predetermined timing during the reception period, and sends it to an A / D (Analog to Digital) conversion circuit 228. The A / D conversion circuit 228 converts the analog output of the sample hold circuit 227 into a digital signal and outputs the digital signal to the processing control unit 229.

処理制御部229は、選択回路213におけるループコイルの選択、切り替え接続回路223の切り替え、サンプルホールド回路227のタイミングを制御する。処理制御部229は、A/D変換回路228からの入力信号に基づき、X軸方向ループコイル群211X及びY軸方向ループコイル群212Yから一定の送信継続時間をもって電磁誘導信号を送信させる。   The processing control unit 229 controls the selection of the loop coil in the selection circuit 213, switching of the switching connection circuit 223, and timing of the sample hold circuit 227. Based on the input signal from the A / D conversion circuit 228, the processing control unit 229 causes the X-axis direction loop coil group 211X and the Y-axis direction loop coil group 212Y to transmit electromagnetic induction signals with a constant transmission duration.

X軸方向ループコイル群211X及びY軸方向ループコイル群212Yの各ループコイルには、電子ペン40Dから送信される電磁誘導信号によって誘導電圧が発生する。処理制御部229は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン40DのX軸方向及びY軸方向の指示位置の座標値を算出する。   An induced voltage is generated in each loop coil of the X-axis direction loop coil group 211X and the Y-axis direction loop coil group 212Y by an electromagnetic induction signal transmitted from the electronic pen 40D. The processing control unit 229 calculates the coordinate value of the indicated position in the X axis direction and the Y axis direction of the electronic pen 40D based on the level of the voltage value of the induced voltage generated in each loop coil.

また、処理制御部229は、電流ドライバ222に、送信信号を断続制御するため感動の信号及び送信信号レベル制御のための信号を供給すると共に、電子ペン40Dからの筆圧データや識別情報などの付加情報の受信処理を行うようにする。処理制御部229は、電子ペン40Dからの、例えばASK信号からなる断続信号を、複数ビットのデジタル信号として検出して、筆圧データや識別情報などの付加情報を検出するようにする。   In addition, the processing control unit 229 supplies the current driver 222 with an inspiration signal and a signal for transmission signal level control for intermittently controlling the transmission signal, as well as writing pressure data and identification information from the electronic pen 40D. The reception process of the additional information is performed. The processing control unit 229 detects an intermittent signal including, for example, an ASK signal from the electronic pen 40D as a multi-bit digital signal, and detects additional information such as writing pressure data and identification information.

[電子ペン40Dの動作及び位置検出装置200の動作]
位置検出装置200は、処理制御部229の処理制御に基づいて送信信号を送出している。なお、電子ペン40Dは、位置検出装置200ではなく、専用の充電装置と電磁結合することで、当該専用の充電装置から送出される交流信号を受信することもできる。
[Operation of Electronic Pen 40D and Operation of Position Detection Device 200]
The position detection device 200 transmits a transmission signal based on the process control of the process control unit 229. Note that the electronic pen 40D can receive an AC signal transmitted from the dedicated charging device by electromagnetically coupling with the dedicated charging device instead of the position detection device 200.

電子ペン40Dでは、位置検出装置200あるいは充電装置からの交流信号を並列共振回路502で受信する状態にないときには、整流回路504のキャパシタ507には蓄電はされない。   In the electronic pen 40D, when the AC signal from the position detection device 200 or the charging device is not received by the parallel resonance circuit 502, the capacitor 507 of the rectifier circuit 504 is not charged.

そして、電子ペン40Dが、位置検出装置200あるいは充電装置からの交流信号を並列共振回路502で受信する状態になると、並列共振回路502で受信された交流信号が整流回路504で整流され、キャパシタ507に蓄電される。ペン制御回路510は、整流回路504のキャパシタ507に得られる整流出力電圧が所定の電圧以上であれば、電圧安定化回路508からの電源電圧により、安定に動作することができる。   When the electronic pen 40D enters a state where the parallel resonance circuit 502 receives an AC signal from the position detection device 200 or the charging device, the AC signal received by the parallel resonance circuit 502 is rectified by the rectification circuit 504, and the capacitor 507 is received. Is stored. The pen control circuit 510 can operate stably by the power supply voltage from the voltage stabilization circuit 508 if the rectified output voltage obtained in the capacitor 507 of the rectifier circuit 504 is equal to or higher than a predetermined voltage.

この場合に、電子ペン40Dのスイッチ回路509がオフであるときには、並列共振回路502は、位置検出装置200から送信された交流信号に対して共振動作を行って、電磁誘導信号を位置検出装置200に返送(帰還)する。位置検出装置200のループコイル211Xや212Yは、電子ペン40Dの共振回路502からの電磁誘導信号を受信する。これに対して、電子ペン40Dのスイッチ回路509がオンであるときには、並列共振回路502は、位置検出装置200からの交流信号に対する共振動作が禁止された状態になり、このために、並列共振回路502から位置検出装置200に電磁誘導信号は返送(帰還)されず、位置検出装置200のループコイル211Xや212Yは、電子ペン40Dからの信号を受信しない。   In this case, when the switch circuit 509 of the electronic pen 40D is OFF, the parallel resonance circuit 502 performs a resonance operation on the AC signal transmitted from the position detection device 200, and sends an electromagnetic induction signal to the position detection device 200. Return (return) to. The loop coils 211X and 212Y of the position detection device 200 receive the electromagnetic induction signal from the resonance circuit 502 of the electronic pen 40D. On the other hand, when the switch circuit 509 of the electronic pen 40D is on, the parallel resonance circuit 502 is in a state in which the resonance operation for the AC signal from the position detection device 200 is prohibited. The electromagnetic induction signal is not returned (returned) from 502 to the position detection device 200, and the loop coils 211X and 212Y of the position detection device 200 do not receive the signal from the electronic pen 40D.

この例では、位置検出装置200の処理制御部229は、電子ペン40Dにより指示された位置を検出する位置検出動作時には、ループコイル211X及びループコイル212Yを順次に切り替えながら、発振器221からの交流信号を電子ペン40Dに送信すると共に、送信後に受信に切り替えて、その帰還信号のレベルを検出する。この位置検出時においては、電子ペン40Dのペン制御回路510は、スイッチ回路509は常時オフとして、常に、並列共振回路502で受信した交流信号を、位置検出装置200に帰還する状態にする。   In this example, the processing control unit 229 of the position detection device 200 performs an AC signal from the oscillator 221 while sequentially switching the loop coil 211X and the loop coil 212Y during the position detection operation for detecting the position designated by the electronic pen 40D. Is transmitted to the electronic pen 40D and switched to reception after transmission, and the level of the feedback signal is detected. At the time of position detection, the pen control circuit 510 of the electronic pen 40D always turns off the switch circuit 509 and always returns the AC signal received by the parallel resonance circuit 502 to the position detection device 200.

位置検出装置200の処理制御部229は、ループコイル211X及びループコイル212Yのそれぞれで受信した帰還信号のレベルの大きさを監視し、そのレベルに基づいて、電子ペン40Dにより指示された座標位置を検出する。   The processing control unit 229 of the position detection device 200 monitors the level of the level of the feedback signal received by each of the loop coil 211X and the loop coil 212Y, and based on the level, determines the coordinate position indicated by the electronic pen 40D. To detect.

そして、この例では、位置検出装置200の処理制御部229は、電子ペン40Dからの受信信号の有無の検出を、電子ペン40Dから伝達される情報のビット数分の回数だけ行うことにより、当該複数ビットのデジタル信号の情報を受信する。   In this example, the processing control unit 229 of the position detection device 200 detects the presence / absence of a reception signal from the electronic pen 40D by performing the number of times corresponding to the number of bits of information transmitted from the electronic pen 40D. Receives information of a multi-bit digital signal.

一方、電子ペン40Dのペン制御回路510は、前述したように、位置検出装置200に送信する筆圧データなどの情報に対応した複数ビットのデジタル信号を生成し、その複数ビットのデジタル信号により、位置検出装置200との間の電磁誘導信号の送受信に同期してスイッチ回路509をオン・オフ制御する。   On the other hand, as described above, the pen control circuit 510 of the electronic pen 40D generates a multi-bit digital signal corresponding to information such as writing pressure data transmitted to the position detection device 200, and the multi-bit digital signal The switch circuit 509 is turned on / off in synchronization with transmission / reception of an electromagnetic induction signal to / from the position detection device 200.

位置検出装置200の処理制御部229は、電子ペン40Dからの受信信号の有無の検出を、電子ペン40Dから伝達される情報のビット数分の回数だけ行うことにより、デジタル信号である前記電子ペン40Dからの情報を受信することができる。   The processing control unit 229 of the position detection device 200 detects the presence / absence of a reception signal from the electronic pen 40D by the number of times corresponding to the number of bits of information transmitted from the electronic pen 40D, so that the electronic pen that is a digital signal is used. Information from 40D can be received.

この第5の実施形態の電子ペン40Dを構成する力受付部材10Dは、上述の実施形態の力受付部材と同様の作用効果を奏する。したがって、この第5の実施形態の電子ペン40Dにおいても、半導体素子としての圧力感知チップ90を用いた筆圧検出部材80Dを用いても、外部から印加される力に対して耐力が大きくなる。   The force receiving member 10D constituting the electronic pen 40D of the fifth embodiment has the same effects as the force receiving member of the above-described embodiment. Therefore, even in the electronic pen 40D of the fifth embodiment, even if the writing pressure detection member 80D using the pressure sensing chip 90 as a semiconductor element is used, the proof strength is increased with respect to the force applied from the outside.

なお、以上説明した電磁誘導方式の電子ペン40Dは、静電結合方式の電子ペンの第4の実施形態に適用した場合として説明したが、静電結合方式の電子ペンの第1〜第3の実施形態にも適用することができる。その場合において、第1の実施形態及び第2の実施形態に適用した場合には、力受付部材10及び10Aの傾斜側面部12eに、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の3軸の全ての力成分を検出するためのひずみ受感素子が配設されていて、棒状部11Dの他端側は筆圧検出部材80Dを押圧する必要がないので、制動部12の結合部12cとの結合部分よりも他端側の棒状部11Dの中実部分は省略してもよい。   The electromagnetic induction type electronic pen 40D described above has been described as applied to the fourth embodiment of the electrostatic coupling type electronic pen, but the first to third of the electrostatic coupling type electronic pens are described. The present invention can also be applied to the embodiment. In that case, when applied to the first embodiment and the second embodiment, the force receiving members 10 and 10A are provided with three side axes of the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction on the inclined side surface portion 12e. A strain sensing element for detecting all force components is provided, and the other end side of the rod-shaped portion 11D does not need to press the writing pressure detection member 80D. You may abbreviate | omit the solid part of rod-shaped part 11D of the other end side rather than a coupling | bond part.

[他の実施形態または変形例]
上述の実施形態における力検出センサにおけるX軸方向及びY軸方向の力成分については、当該力成分に基づいて起歪部に生じる変位であるひずみを検出するようにするが、そのひずみ受感素子としては、上記の例のようなひずみ応じた抵抗変化を検出するものに限られるものではない。
[Other Embodiments or Modifications]
Regarding the force component in the X-axis direction and the Y-axis direction in the force detection sensor in the above-described embodiment, the strain, which is a displacement generated in the strain generating portion based on the force component, is detected. As described above, the present invention is not limited to one that detects a resistance change according to strain as in the above example.

図15は、起歪部に生じる変位であるひずみに応じた静電容量変化を検出するひずみ受感素子の一例を示すものである。すなわち、この例のひずみ受感素子300においては、絶縁シートからなるフレキシブル基板303上に、互いに接続された複数個の第1の電極301と、複数個の第2の電極302とが、図15(A)に示すように櫛歯状に配設されている。そして、複数個の第1の電極301は、第1の端子TXに共通に接続されると共に、複数個の第2の電極302は、第2の端子RXに共通に接続される。   FIG. 15 shows an example of a strain sensing element that detects a change in capacitance according to a strain that is a displacement generated in the strain generating portion. That is, in the strain sensitive element 300 of this example, a plurality of first electrodes 301 and a plurality of second electrodes 302 connected to each other on a flexible substrate 303 made of an insulating sheet are shown in FIG. As shown to (A), it arrange | positions at the comb-tooth shape. The plurality of first electrodes 301 are commonly connected to the first terminal TX, and the plurality of second electrodes 302 are commonly connected to the second terminal RX.

この図15(A)の構成のひずみ受感素子300は、図15(B)の等価回路に示すように、第1の端子TXと第2の端子RXとの間に、キャパシタ300Cが接続されているものとなる。そして、第1の端子TXに交流信号の送信信号を供給するようにすれば、第2の端子RXからは、キャパシタ300Cの静電容量に応じた信号レベルの受信信号が得られる。   In the strain sensitive element 300 having the configuration of FIG. 15A, a capacitor 300C is connected between the first terminal TX and the second terminal RX as shown in the equivalent circuit of FIG. It will be what. If a transmission signal of an AC signal is supplied to the first terminal TX, a reception signal having a signal level corresponding to the capacitance of the capacitor 300C can be obtained from the second terminal RX.

そして、例えば図15(D)に示すように、板状の起歪部310の上面にひずみ受感素子300が被着されている場合において、Z軸方向の力を起歪部310が受けた場合には、起歪部310は、図15(E)に示すように撓んで、起歪部310の上面は収縮するようにひずむので、起歪部310の上面のひずみ受感素子300のフレキシブル基板303も、図15(C)及び(E)に示すように収縮する変位をする。このため、ひずみ受感素子300では、第1の電極301と第2の電極302との間隔が狭くなり、キャパシタ300Cの静電容量は、大きくなるように変化する。   For example, as shown in FIG. 15D, when the strain sensitive element 300 is attached to the upper surface of the plate-like strain generating portion 310, the strain generating portion 310 receives a force in the Z-axis direction. In this case, since the strain generating portion 310 is bent as shown in FIG. 15E and the upper surface of the strain generating portion 310 is distorted so as to be contracted, the strain sensing element 300 on the upper surface of the strain generating portion 310 is flexible. The substrate 303 is also displaced to contract as shown in FIGS. 15 (C) and 15 (E). For this reason, in the strain sensitive element 300, the space | interval of the 1st electrode 301 and the 2nd electrode 302 becomes narrow, and the electrostatic capacitance of the capacitor 300C changes so that it may become large.

一方、例えば図15(G)に示すように、板状の起歪部310の下面にひずみ受感素子300が被着されている場合において、Z軸方向の力を起歪部310が受けた場合には、起歪部310は、図15(H)に示すように撓んで、起歪部310の下面は収縮するようにひずむので、起歪部310の下面のひずみ受感素子300のフレキシブル基板303も、図15(F)及び(H)に示すように伸長する。このため、ひずみ受感素子300では、第1の電極301と第2の電極302との間隔が広くなり、キャパシタ300Cの静電容量は、小さくなるように変化する。   On the other hand, as shown in FIG. 15G, for example, when the strain sensitive element 300 is attached to the lower surface of the plate-like strain generating portion 310, the strain generating portion 310 receives a force in the Z-axis direction. In this case, since the strain generating portion 310 is bent as shown in FIG. 15H and the lower surface of the strain generating portion 310 is distorted so as to contract, the flexible portion of the strain sensing element 300 on the lower surface of the strain generating portion 310 is flexible. The substrate 303 also extends as shown in FIGS. 15 (F) and 15 (H). For this reason, in the strain sensitive element 300, the space | interval of the 1st electrode 301 and the 2nd electrode 302 becomes wide, and the electrostatic capacitance of the capacitor 300C changes so that it may become small.

ひずみ受感素子300の第2の端子RXに得られる受信信号のレベルは、キャパシタ300Cの静電容量の大きさに応じたものとなるので、この第2の端子RXに得られる受信信号のレベルを検出することで、起歪部310に生じたひずみを検出することができ、その検出したひずみから、印加された力を検出することができる。   Since the level of the reception signal obtained at the second terminal RX of the strain sensing element 300 depends on the capacitance of the capacitor 300C, the level of the reception signal obtained at the second terminal RX. By detecting this, it is possible to detect the strain generated in the strain generating section 310, and it is possible to detect the applied force from the detected strain.

また、第3の実施形態においては、力検出センサ30Bにおいては、起歪部60に、ひずみに応じて抵抗値が変化するひずみ受感素子を用いたひずみゲージ70を被着するであったが、ひずみゲージ70の部分において、図15に示した、ひずみに応じて静電容量が変化するひずみ受感素子を用いてもよい。   In the third embodiment, in the force detection sensor 30B, the strain gauge 70 using the strain sensing element whose resistance value changes according to the strain is attached to the strain generating portion 60. In the portion of the strain gauge 70, a strain sensitive element whose capacitance changes in accordance with the strain shown in FIG. 15 may be used.

なお、上述の実施形態の力受付部材10,10A,10Dでは、棒状部11、11Dと制動部12,12A,12Dとは、異なる材料で構成して、結合するようにした。しかし、棒状部11、11Dと制動部12,12A,12Dとは、同一材料で構成して結合するようにしてもよい。例えば、棒状部11、11Dと制動部12,12A,12Dとを共に金属や硬質の樹脂などの同一材料で構成してもよい。その場合に、第1の実施形態及び第2の実施形態では、制動部12,12Aは、起歪部としても使用するようにするので、制動部12,12Aは、棒状部11に印加された外力に応じてひずみを生じ易いように、厚さが薄い金属や樹脂で構成するようにしてもよい。   In the force receiving members 10, 10 </ b> A, 10 </ b> D of the above-described embodiment, the rod-like parts 11, 11 </ b> D and the braking parts 12, 12 </ b> A, 12 </ b> D are made of different materials and coupled. However, the rod-like parts 11 and 11D and the braking parts 12, 12A and 12D may be made of the same material and coupled. For example, the rod-shaped portions 11 and 11D and the braking portions 12, 12A, and 12D may be made of the same material such as metal or hard resin. In that case, in the first embodiment and the second embodiment, the braking portions 12 and 12A are also used as strain generating portions, so the braking portions 12 and 12A are applied to the rod-shaped portion 11. You may make it comprise with thin metal and resin so that it may be easy to produce distortion according to external force.

また、棒状部11、11Dと制動部12,12A,12Dとを共に金属や硬質の樹脂などの同一材料で構成する場合には、棒状部11、11Dと制動部12,12A,12Dとを別部材ではなく一体的に構成することも可能である。   When the rod-like portions 11 and 11D and the braking portions 12, 12A and 12D are both made of the same material such as metal or hard resin, the rod-like portions 11 and 11D and the braking portions 12, 12A and 12D are separated. It is also possible to configure integrally instead of the members.

10、10A、10D…力受付部材、11、11D…棒状部、11b…棒状部11の外周側面、12、12A、12D…制動部、12a…制動部12と棒状部11との間の空間、12b…制動部の内壁面、12c…結合部、12d…係止部、12e…傾斜側面部、20、20D…芯体、30、30A、30C、30D…力検出センサ、31…ひずみ検出回路、40、40B、40C、40D…電子ペン、
10, 10 </ b> A, 10 </ b> D ... force receiving member, 11, 11 </ b> D ... rod-like portion, 11 b ... outer peripheral side surface of rod-like portion 11, 12, 12 </ b> A, 12 </ b> D ... braking portion, 12 a. 12b ... Inner wall surface of braking part, 12c ... Coupling part, 12d ... Locking part, 12e ... Inclined side face part, 20, 20D ... Core, 30, 30A, 30C, 30D ... Force detection sensor, 31 ... Strain detection circuit, 40, 40B, 40C, 40D ... electronic pen,

Claims (14)

受けた力に対応して生じる変位に基づいて検出される電気的な変量から前記受けた力を検出する力検出センサの力受付部材であって、
棒状部と制動部を備え、
前記棒状部は、軸心方向の一端の側で前記力を受けるように構成されており、
前記制動部は、筒状形状を有し、前記筒状形状の中空部内に前記棒状部が部分的に収納されており、前記筒状形状の前記制動部の内壁面は、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側の外側周面と結合すると共に、前記棒状部の軸心方向の前記一端とは異なる他端の側では前記棒状部の前記外側周面と空間的に離間するように構成されており、
前記棒状部の前記他端の側にて前記制動部は係止されており、前記受けた力により生じる前記変位を、前記棒状部の軸心方向に前記棒状部と前記制動部との結合位置よりも前記棒状部の前記他端の側において前記制動部に配設された前記力検出センサで検出するようにされることを特徴とする力受付部材。
A force receiving member of a force detection sensor for detecting the received force from an electrical variable detected based on a displacement generated in response to the received force;
It has a rod-shaped part and a braking part,
The rod-shaped portion is configured to receive the force on one end side in the axial direction,
The braking portion has a cylindrical shape, and the rod-shaped portion is partially accommodated in the hollow portion of the cylindrical shape, and an inner wall surface of the cylindrical braking portion is an axis of the rod-shaped portion. It is coupled with the outer peripheral surface on the one end side in the central direction, and is spatially separated from the outer peripheral surface of the rod-shaped portion on the other end side different from the one end in the axial direction of the rod-shaped portion. Configured,
The braking portion is locked on the other end side of the rod-shaped portion, and the displacement caused by the received force is coupled to the position where the rod-shaped portion and the braking portion are coupled in the axial direction of the rod-shaped portion. Further, the force receiving member is configured to be detected by the force detection sensor disposed in the braking portion on the other end side of the rod-shaped portion.
前記棒状部は金属で構成され、前記制動部は樹脂で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の力受付部材。
The force receiving member according to claim 1, wherein the rod-shaped portion is made of metal, and the braking portion is made of resin.
前記制動部は、軸心方向において、前記棒状部の前記他端の側から前記棒状部との結合部に向かって先細となる外形形状を有している
ことを特徴とする請求項1に記載の力受付部材。
The said braking part has the external shape which tapers toward the coupling | bond part with the said rod-shaped part in the axial direction from the said other end side of the said rod-shaped part. Force receiving member.
前記棒状部には、軸心方向に凹部または貫通孔が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の力受付部材。
The force receiving member according to claim 1, wherein the rod-shaped portion is provided with a recess or a through hole in an axial direction.
力受付部材で受けた力に対応して生じる変位に基づいて検出される電気的な変量から前記受けた力を検出する力検出部を備えた力検出センサであって、
前記力受付部材は、
棒状部と制動部を備え、
前記棒状部は、軸心方向の一端の側で前記力を受けるように構成されており、
前記制動部は、筒状形状を有し、前記筒状形状の中空部内に前記棒状部が部分的に収納されており、前記筒状形状の前記制動部の内壁面は、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側の外側周面と結合すると共に、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側とは異なる他端の側では前記棒状部の前記外側周面と空間的に離間するように構成されており、
前記棒状部の前記他端の側にて前記制動部は係止されており、前記力受付部材で受けた力により生じる前記変位を、前記棒状部の軸心方向に前記棒状部と前記制動部との結合位置よりも前記棒状部の前記他端の側において前記制動部に配設された前記力検出部で検出するように構成されていることを特徴とする力検出センサ。
A force detection sensor comprising a force detector for detecting the received force from an electrical variable detected based on a displacement generated in response to a force received by a force receiving member,
The force receiving member is
It has a rod-shaped part and a braking part,
The rod-shaped portion is configured to receive the force on one end side in the axial direction,
The braking portion has a cylindrical shape, and the rod-shaped portion is partially accommodated in the hollow portion of the cylindrical shape, and an inner wall surface of the cylindrical braking portion is an axis of the rod-shaped portion. It is combined with the outer peripheral surface on the one end side in the central direction, and is spatially separated from the outer peripheral surface of the rod-shaped portion on the other end side different from the one end side in the axial direction of the rod-shaped portion. Is configured as
The braking portion is locked on the other end side of the rod-shaped portion, and the displacement caused by the force received by the force receiving member is applied to the rod-shaped portion and the braking portion in the axial direction of the rod-shaped portion. A force detection sensor configured to be detected by the force detection unit disposed in the braking unit on the side of the other end of the rod-shaped part with respect to the coupling position.
前記力検出部には、前記力受付部材で受けた前記軸心方向の力及び前記軸心方向に直交する方向の力を受感する複数個の変位受感素子が設けられている
ことを特徴とする請求項5に記載の力検出センサ。
The force detection unit is provided with a plurality of displacement sensing elements that sense the axial force received by the force receiving member and the force orthogonal to the axial direction. The force detection sensor according to claim 5.
前記力検出部は、前記棒状部の軸心方向の前記他端の側に、ダイヤフラムを備えており、前記ダイヤフラムに、前記力受付部材で受けた前記軸心方向の力及び前記軸心方向に直交する方向の力を受感する複数個の変位受感素子が設けられている
ことを特徴とする請求項5に記載の力検出センサ。
The force detector includes a diaphragm on the other end side in the axial direction of the rod-shaped portion, and the diaphragm receives the force in the axial direction received by the force receiving member and the axial direction in the diaphragm. The force detection sensor according to claim 5, wherein a plurality of displacement sensing elements that sense forces in directions orthogonal to each other are provided.
先端部が筒状の筐体の軸心方向の一方の開口部から外部に突出するように設けられた芯体に対して印加された力を検出する力検出センサを前記筒状の筐体の内部に備えた電子ペンであって、
前記力検出センサは、力受付部材で受けた力に対応して生じる変位に基づいて検出される電気的な変量から前記受けた力を検出するように構成されており、
前記力受付部材は、
棒状部と制動部を備え、
前記棒状部は、軸心方向の一端の側で前記力を受けるように構成されており、
前記制動部は、筒状形状を有し、前記筒状形状の中空部内に前記棒状部が部分的に収納されており、前記筒状形状の前記制動部の内壁面は、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側の外側周面と結合すると共に、前記棒状部の軸心方向の前記一端の側とは異なる他端の側では前記棒状部の前記外側周面と空間的に離間するように構成されており、
前記棒状部の前記他端の側にて前記制動部は係止されており、前記力受付部材で受けた力により生じる前記変位を、前記棒状部の軸心方向に前記棒状部と前記制動部との結合位置よりも前記棒状部の前記他端の側において前記制動部に配設された前記力検出センサで検出するように構成されていることを特徴とする電子ペン。
A force detection sensor for detecting a force applied to a core provided so that a tip portion projects outward from one opening in the axial direction of the cylindrical casing is provided on the cylindrical casing. An electronic pen provided inside,
The force detection sensor is configured to detect the received force from an electrical variable detected based on a displacement generated in response to the force received by the force receiving member,
The force receiving member is
It has a rod-shaped part and a braking part,
The rod-shaped portion is configured to receive the force on one end side in the axial direction,
The braking portion has a cylindrical shape, and the rod-shaped portion is partially accommodated in the hollow portion of the cylindrical shape, and an inner wall surface of the cylindrical braking portion is an axis of the rod-shaped portion. It is combined with the outer peripheral surface on the one end side in the central direction, and is spatially separated from the outer peripheral surface of the rod-shaped portion on the other end side different from the one end side in the axial direction of the rod-shaped portion. Is configured as
The braking portion is locked on the other end side of the rod-shaped portion, and the displacement caused by the force received by the force receiving member is applied to the rod-shaped portion and the braking portion in the axial direction of the rod-shaped portion. An electronic pen configured to be detected by the force detection sensor disposed in the braking portion on the side of the other end of the rod-shaped portion with respect to the coupling position.
前記力検出センサは、前記力受付部材で受けた前記軸心方向の力及び前記軸心方向に直交する方向の力を受感する複数個の変位受感素子が設けられている
ことを特徴とする請求項8に記載の電子ペン。
The force detection sensor is provided with a plurality of displacement sensing elements that sense the axial force received by the force receiving member and the force orthogonal to the axial direction. The electronic pen according to claim 8.
前記力検出センサは、前記棒状部の軸心方向の前記他端の側に、ダイヤフラムを備えており、前記ダイヤフラムに、前記力受付部材で受けた前記軸心方向の力及び前記軸心方向に直交する方向の力を受感する複数個の変位受感素子が設けられている
ことを特徴とする請求項8に記載の電子ペン。
The force detection sensor includes a diaphragm on the other end side in the axial direction of the rod-shaped portion, and the diaphragm receives the force in the axial direction received by the force receiving member and the axial direction in the diaphragm. The electronic pen according to claim 8, further comprising a plurality of displacement sensing elements that sense forces in directions orthogonal to each other.
前記筐体の、前記芯体の先端部が突出する開口部の側は、前記開口部に向かって先細となる外形形状を有していると共に、
前記力受付部材の前記制動部は、軸心方向において、前記棒状部の前記他端の側から前記棒状部との結合部に向かって先細となる外形形状を有している
ことを特徴とする請求項8に記載の電子ペン。
The side of the opening of the housing from which the tip of the core body protrudes has an outer shape that tapers toward the opening,
The braking portion of the force receiving member has an outer shape that tapers from the other end side of the rod-shaped portion toward the coupling portion with the rod-shaped portion in the axial direction. The electronic pen according to claim 8.
前記力受付部材の棒状部は、前記芯体を軸芯方向に貫通させる貫通孔を備え、
前記力検出部は、前記力受付部材の前記棒状部を貫通した芯体の前記先端部の側とは反対側で前記芯体と嵌合している、
ことを特徴とする請求項8に記載の電子ペン。
The rod-shaped portion of the force receiving member includes a through hole that penetrates the core body in the axial direction,
The force detector is fitted to the core on the side opposite to the tip side of the core passing through the rod-shaped portion of the force receiving member.
The electronic pen according to claim 8.
信号発信回路を備えるとともに、
前記芯体は前記信号発信回路からの信号を前記芯体の前記先端部から送出させる導体部を備えており、
前記芯体の前記導体部は、前記棒状部の前記貫通孔を挿通して、前記信号発信回路と電気的に接続されることを特徴とする請求項12に記載の電子ペン。
With a signal transmission circuit,
The core body includes a conductor portion for sending a signal from the signal transmission circuit from the tip portion of the core body,
13. The electronic pen according to claim 12, wherein the conductor portion of the core body is electrically connected to the signal transmission circuit through the through hole of the rod-shaped portion.
前記筐体の前記開口部の側には、共振回路の一部を構成するコイルが設けられている、
ことを特徴とする請求項8に記載の電子ペン。
On the opening side of the housing, a coil that constitutes a part of a resonance circuit is provided.
The electronic pen according to claim 8.
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