CN105074629A - 位置指示器以及位置指示器的芯体 - Google Patents

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Abstract

即使是在芯体的芯体主体部的粗细细的情况下,也能够避免成为笔尖的前端部在使用中脱离的问题。具备检测沿芯体(4)的轴心方向施加的压力的压力检测部7的位置指示器。芯体(4)由以下部分构成:前端部(44),由弹性材料构成;基座部(43),由比该前端部(44)的弹性材料硬的材料构成,沿芯体(4)的轴心方向与前端部(44)结合;以及芯体主体部(41),沿芯体(4)的轴心方向与该基座部(43)结合,与轴心方向正交的方向的粗细比基座部(43)细,由硬质的材料构成。芯体(4)以沿轴心方向能够移动的状态收纳在框体(2)内,使得前端部(44)从框体(2)的开口向外部露出,且使向前端部(44)施加的轴心方向的压力传递到在芯体主体部(41)的与基座部(43)的相反侧设置的压力检测部(7)。

Description

位置指示器以及位置指示器的芯体
技术领域
本发明涉及与位置检测装置一同使用的、例如笔形状的位置指示器,尤其涉及具备检测对芯体的前端部(笔尖)施加的压力(笔压)的功能的位置指示器中的芯体的结构。
背景技术
近年来,作为平板式PC(个人计算机)等的输入设备,使用位置输入装置。该位置输入装置例如由形成为笔型的位置指示器和位置检测装置构成,该位置检测装置具有使用该位置指示器进行指示操作或字符以及图等的输入的输入面。
以往,作为这种笔型的位置指示器,周知电磁感应方式的位置检测装置用的位置指示器。该电磁感应方式的位置指示器具有谐振电路,该谐振电路通过对卷绕在作为磁芯的例子的铁氧体芯的线圈连接谐振用电容器而构成。并且,位置指示器通过对位置检测装置发送由该谐振电路中得到的谐振信号,从而对位置检测装置指示位置。
此外,这种笔型的位置指示器以往构成为具有如下功能:检测对芯体的前端部(笔尖)施加的压力(笔压),并传递给位置检测装置。在该情况下,为了检测笔压,公知如下方法:使用使构成谐振电路的电容器的静电电容或线圈的电感根据笔压来改变的机构。
图18表示现有的位置指示器的结构例,该位置指示器具有使构成位置指示器的谐振电路的电容器的静电电容根据笔压来改变的电容可变电容器型的笔压检测用模块,且在专利文献1(特开2011-186803号公报)中记载。该图18是用于说明该位置指示器的结构例的纵截面图。
如图18所示,该位置指示器100构成为在筒状的框体(外壳)101内具有芯体102、卷绕在铁氧体芯103上的位置指示线圈104、可变电容电容器105以及印刷电路板106。
框体101成为在轴方向的一端侧具有开口部101a,轴方向的另一端侧关闭的圆筒形。并且,安装有电子部件的印刷电路板106通过粘结剂或固定螺钉等的固着单元而被固定在该框体101的靠着圆筒型的中空部内的轴方向的另一端侧。并且,铁氧体芯103收纳在框体101的靠着形成有开口部101a的一端侧。
铁氧体芯103构成沿着轴心方向具有贯通孔103a的例如圆筒形,在铁氧体芯103的外周上,卷绕构成谐振电路的位置指示线圈104而安装。位置指示线圈104的未图示的两端与在印刷电路板106上安装的构成谐振电路的电子部件电连接。并且,在铁氧体芯103的贯通孔103a中,芯体102插通。
芯体102由粗细(直径)大致恒定的棒状的构件构成,为了不会损伤由玻璃面等构成的输入面,由具有弹性的材料构成。该芯体102的轴心方向的一端成为具有笔尖的作用的前端部102a,在图18的例中形成为大致圆锥状,在将芯体102插通铁氧体芯103的贯通孔103a而收纳在框体101内时,以从开口部101a向外部露出的方式突出。此外,芯体102的轴心方向的另一端102b与可变电容电容器105结合。
由于前端部102a与显示画面等接触,所以芯体102由不会损伤该显示画面的例如具有弹性的树脂构成。
可变电容电容器105在图18中省略详细的图示,可变电容电容器105夹着圆板状的电介质沿轴心方向具有第一电极和第二电极。第二电极粘附在电介质的印刷电路板106侧的平面上。此外,通过前端面为纺锤型且由弹性材料构成的导电体来形成第一电极,以将该纺锤型的前端面侧与电介质对置的方式设置在芯体102侧。并且,对构成该第一电极的导电体结合芯体102的另一端102b侧。
若对芯体102的前端部102a施加轴心方向的压力,则通过该压力,由构成第一电极的弹性材料构成的导电体向电介质侧按压,进行弹性变形,电介质和导电体的接触面积变化。可变电容电容器105呈现与该接触面积对应的静电电容。即,可变电容电容器105呈现与对芯体102施加的压力对应的静电电容。由于可变电容电容器105构成谐振电路的一部分,所以通过将该谐振电路的谐振频率从位置指示器100传递给位置检测装置侧,从而能够在位置检测装置侧检测对位置指示器100的芯体102施加的笔压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2011-186803号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于以上说明的位置指示器100没有粗细的限制,而以比较粗的形状构成,所以芯体102如上所述那样由从其前端部102a到与可变电容电容器结合的另一端102b为止大致相同直径的、比较粗的棒状的由树脂构成的构件构成。这样,由于芯体102比较粗,所以即使由具有弹性的材料构成,也能够对可变电容电容器105传递笔压。
但是,最近在被称为智能手机的高功能便携电话终端等的小型的便携设备中,与显示画面重叠而使用触摸面板(触摸传感器),作为其输入单元,使用位置指示器。这种便携设备被设置为小型且薄型的结构。因此,位置指示器也被要求细型。
若位置指示器成为细型,则铁氧体芯103也成为细型。因此,铁氧体芯103的贯通孔103a也变细。于是,还需要将芯体102变细,在使用了如以往的由弹性材料构成的棒状体的芯体的情况下,其强度不充分,此外,成为不适合将笔压传递给可变电容电容器的芯体。
因此,提出了如下内容:通过将芯体由例如以金属或更加硬质的树脂构成的硬的材料构成,从而将强度设为充分,能够将对芯体施加的笔压可靠地传递给压力检测部。
此时,若将前端部也由相同的硬质的材料构成,则产生由该硬的前端部损伤显示画面等的顾虑。因此,如图19(A)所示,提出了如下内容:将芯体110划分为与显示画面等的输入面接触的前端部111和芯体主体部112,将前端部111由比芯体主体部112软质且具有弹性的材料构成,且将芯体主体部112由以金属或硬质的树脂构成的硬的材料构成。
并且,提出了如下内容:在由弹性材料构成的前端部111上,设置用于使芯体主体部112嵌合的轴心方向的凹孔111a,如图19(B)所示,将芯体主体部112的一端压入嵌合、粘结到该凹孔111a内,从而构成芯体110。
但是,这种情况下产生如下的问题。即,在图19的结构的情况下,因为使由比该芯体主体部112软的材料构成的前端部111与由硬质的材料构成的芯体主体部112结合,所以两者的亲和性变差。并且,芯体主体部112和前端部111的接合部仅仅是细的芯体主体部112与前端部111嵌合的凹孔112a的内壁面,由于芯体主体部112的粗细细,所以接合面积非常小。
这样,由于芯体主体部112和前端部111的亲和性差、且前端部111和芯体主体部112的接合面积小,所以前端部111和芯体主体部112的接合强度小,存在在位置指示器的使用中,前端部111从芯体主体部112脱离的顾虑。并且,若前端部111脱离,则存在由金属等构成的硬质的芯体主体部112损伤显示画面的玻璃面等的、位置指示器的前端部接触的输入面的顾虑。
本发明的目的在于,提供一种能够改善以上的问题点的位置指示器以及位置指示器的芯体。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题,技术方案1的发明提供一种位置指示器,包括:
芯体;
筒状的框体,在所述芯体的轴心方向的一端侧具备用于使其轴心方向的一端侧向外部露出的开口;以及
压力检测部,设置在所述筒状的框体内,检测沿所述芯体的轴心方向施加的压力,
该位置指示器的特征在于,
所述芯体具有:
前端部,由弹性材料构成;
基座部,由比所述前端部硬的材料构成,且沿所述芯体的轴心方向与所述前端部结合;以及
芯体主体部,沿所述芯体的轴心方向与所述基座部结合,且与所述轴心方向正交的方向的粗细比所述基座部细、并由硬质的材料构成,
所述芯体以沿所述轴心方向能够移动的状态收纳在所述框体内,使得所述前端部从所述框体的所述开口向外部露出,且使向所述前端部施加的轴心方向的压力传递给在所述芯体主体部的与所述基座部的相反侧设置的所述压力检测部。
上述的结构的技术方案1的发明的位置指示器的芯体由以下部分构成:前端部,由弹性材料构成;基座部,由比前端部更硬的材料构成;以及芯体主体部,比基座部更细且由硬质的材料构成。并且,芯体主体部与粗细比该芯体主体部更粗的基座部结合,芯体的前端部与基座部结合。
芯体主体部虽然细,由于与前端部相比为硬质,所以与由与芯体主体部的亲和性高的材料构成的基座部结合。因此,基座部与芯体主体部牢牢结合。尤其,如技术方案4所述,芯体主体部和基座部还能够一体构成,此时,基座部完全不会从芯体主体部脱离。
并且,由于基座部的粗细比芯体主体部粗,所以在前端部对该基座部结合时,两者的结合部分的整体的表面积(结合面积)变大,前端部牢牢固定于基座部。因此,能够避免在位置指示器的使用中,前端部从基座部脱离的问题。
发明效果
根据本发明的位置指示器,即使是在芯体的芯体主体部的粗细细的情况下,通过基座部的存在,也能够避免前端部在使用中脱离的问题。
附图说明
图1是用于说明本发明的位置指示器的第一实施方式的结构例的图。
图2是表示本发明的位置指示器的实施方式、和具备与该位置指示器一同使用的位置检测装置的电子设备的例子的图。
图3是表示本发明的位置指示器的第一实施方式的主要部分的截面图以及立体图的图。
图4是本发明的位置指示器的第一实施方式的主要部分的分解立体图。
图5是用于说明本发明的位置指示器的第一实施方式中的芯体的结构例的图。
图6是用于说明本发明的位置指示器的第二实施方式的结构例的图。
图7是用于说明本发明的位置指示器的第二实施方式中的芯体的结构例的图。
图8是用于说明本发明的位置指示器的第二实施方式中的用于芯体的安装的构件的结构例的图。
图9是用于说明本发明的位置指示器的第二实施方式中的用于芯体的安装的构件的结构例的图。
图10是用于说明本发明的位置指示器的第三实施方式的主要部分的结构例的分解立体图。
图11是用于说明本发明的位置指示器的第三实施方式的结构例的图。
图12是用于说明本发明的位置指示器的第三实施方式中的芯体的结构例的图。
图13是用于说明本发明的位置指示器的其他的实施方式中的芯体的结构例的图。
图14是用于说明本发明的位置指示器的其他的实施方式中的芯体的结构例的效果的图。
图15是用于说明本发明的位置指示器的第四实施方式的结构例的图。
图16是用于说明本发明的位置指示器的第四实施方式中的芯体的结构例的图。
图17是用于说明本发明的位置指示器的第四实施方式的结构例的图。
图18是用于说明以往的位置指示器的结构例的图。
图19是用于说明所提案的位置指示器的芯体的结构例的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的位置指示器的几个实施方式。
[第一实施方式]
图1~图5是用于说明本发明的位置指示器的第一实施方式的结构例的图。图2是表示使用该第一实施方式的位置指示器1的电子设备200的一例的图。在该例中,电子设备200是具有例如LCD(液晶显示器(LiquidCrystalDisplay))等的显示装置的显示画面200D的高功能便携电话终端,在显示画面200D的下部(背侧)具有电磁感应方式的位置检测装置202。
该例的电子设备200的框体具有收纳笔形状的位置指示器1的收纳凹孔201。使用者根据需要,从电子设备200取出在收纳凹孔201中收纳的位置指示器1,将显示画面200D作为输入面而进行位置指示操作。
在电子设备200中,若在显示画面200D上由笔形状的位置指示器1进行位置指示操作,则在显示画面200D的背侧设置的位置检测装置202检测由位置指示器1所操作的位置以及笔压,电子设备200的位置检测装置202具有的微型计算机实施与在显示画面200D中的操作位置以及笔压对应的显示处理。
图1是表示该第一实施方式的位置指示器1的整体的概要的图。图1(A)是为了说明,只切断位置指示器1的外壳2(框体)的外壳主体2a,示出了其内部的图。此外,图1(B)是从芯体4侧沿轴心方向看该第一实施方式的位置指示器1的图。
如图1(A)所示,位置指示器1在轴心方向细长,且具有外壳2,该外壳2构成轴心方向的一方开口、且轴心方向的另一方关闭的有底的圆筒状的框体。该外壳2例如由树脂等构成,且由在内部具有中空部的圆筒形状的外壳主体2a和与该外壳主体2a结合的外壳盖子2b构成。芯体4和卷绕了线圈5的磁芯该例中铁氧体芯6对基板支架3结合而收纳在外壳主体2a的中空部内。芯体4的一部分通过在成为外壳主体2a的笔尖的轴心方向的一个端部形成的开口部21,向外部突出而露出。
在该例中,铁氧体芯6具备在中心轴位置具有预定的直径的贯通孔6a的圆柱状形状。芯体4的后述的芯体主体部41插通铁氧体芯6的贯通孔6a,从而与基板支架3结合。铁氧体芯6的贯通孔6a的内径被选定为比芯体4的芯体主体部41的直径大。因此,芯体4通过铁氧体芯6的贯通孔6a,以能够沿轴心方向移动的状态与基板支架3结合。
基板支架3例如由树脂构成,且构成为收纳在外壳主体2a的中空部内时,沿成为位置指示器1的轴心方向的长边方向,感压用部件支架部3a和印刷电路板载放台部3b连续。在感压用部件支架部3a中,收纳有感压用部件(笔压检测用的多个部件)7,在印刷电路板载放台部3b中,载放并保持印刷电路板8。以下,为了简化说明,感压用部件支架部3a简称为支架部3a。在基板支架3中,支架部3a形成在最靠近芯体4侧,芯体4以及铁氧体芯6与该支架部3a结合。
图3(A)是图1(B)的X-X线截面图,这是沿着通过位置指示器1的轴心位置、且与印刷电路板8的基板面(印刷形成有导体图案并载放电路部件的面)8a平行的方向,切断了位置指示器1的主要部分的截面图。此外,图3(B)是图1(B)的Y-Y线截面图,这是沿着通过位置指示器1的轴心位置、且与印刷电路板8的基板面8a垂直的方向,切断了位置指示器1的主要部分的截面图。进一步,图3(C)是关注了基板支架3的、尤其关注了支架部3a的立体图。
此外,图4(B)是表示基板支架3与芯体4以及铁氧体芯6结合的状态的图。此外,图4(A)是用于说明基板支架3的支架部3a以及感压用部件7的分解立体图。
在印刷电路板8中,设置有在被按下时成为接通且若停止按下则返回到断开的按钮开关(拨动开关(Sideswitch))11,并且设置有与线圈5构成谐振电路的电容器12、13。进一步,在印刷电路板8中,设置有IC14。
并且,在该例中,在位置指示器1的外壳主体2a的侧周面的、与拨动开关11对应的位置上,打穿贯通孔15(参照图2),拨动开关11的按下操作键16以能够通过该贯通孔15而按下该拨动开关11的方式露出。
构成谐振电路的一部分的电容器12、13、及IC14在该例中作为芯片部件而配置在印刷电路板8上。并且,在该实施方式中,通过调整微调电容器12的静电电容,从而调整谐振电路的谐振频率。
并且,在基板支架3的支架部3a中,收纳有如图1、图3以及图4(A)所示的由多个部件构成的感压用部件7。通过这样在支架部3a中收纳感压用部件7,构成笔压检测用模块。通过芯体4的芯体主体部41与该笔压检测用模块结合,由笔压检测用模块的感压用部件7检测出对芯体4的突出构件42施加的笔压。在该情况下,笔压检测用模块通过构成它的感压用部件7的一部分根据芯体4对突出构件42施加的笔压而与芯体4一同沿轴心方向移动,从而检测笔压。
在该例中,在基板支架3的印刷电路板载放台部3b上载放印刷电路板8而固定,此外,在支架部3a中收纳感压用部件7,且能够将使卷绕了线圈5的铁氧体芯6以及芯体4与基板支架3结合的部件作为一个模块部件来处理。并且,通过使该模块部件收纳在外壳主体2a的中空部内,从而能够完成位置指示器1。另外,如后所述,芯体4相对基板支架3装卸自如地结合。即,在该实施方式的位置指示器1中,芯体4成为能够更换的结构。
如图1(A)以及图3(A)所示,外壳主体2a的轴心方向的一端侧成为笔形状的位置指示器1的笔尖侧,在该外壳主体2a的笔尖侧,具有由贯通孔构成的开口部21。
在该例中,如图1以及图3(A)所示,芯体4由从外壳主体2a的开口部21向外部突出的突出构件(笔尖构件)42和芯体主体部41构成。图5表示该第一实施方式中的芯体4的结构例。图5(A)是芯体4的侧面图。此外,图5(B)是从芯体主体部41侧沿其轴心方向观察芯体4的图。此外,图5(C)是图5(A)中的B-B截面图(芯体4的纵截面图)。进一步,图5(D)是用于说明该第一实施方式中的芯体4的制作方法以及组装的图。
芯体主体部41在该例中成为截面为圆形的细长的棒状体,如前所述,具有比铁氧体芯6的贯通孔6a的内径R0还小的外径R1(参照图3(B))。此外,突出构件42具有前端成为拱形状、半球状或者纺锤形等的形状的所谓的炮弹型的圆柱状形状,其外径R2(参照图5(B))被选定为比铁氧体芯6的贯通孔6a的内径R0大且比外壳主体2a的开口部21的直径R3小。突出构件42的外径R2例如被设置为1.0mm~2.0mm。
并且,突出构件42由沿轴心方向结合的基座部43和前端部44构成。基座部43和前端部44作为不同构件而构成。并且,不同构件的基座部43和前端部44结合,从而组装为突出构件42。
如图1以及图3(A)所示,前端部44是在使芯体4与基板支架3结合的状态下,其整体从外壳主体2a的开口部21向外部露出的部分,是成为所谓的笔尖的部分。在该例中,该前端部44具有外径为R2的炮弹型形状。
另一方面,基座部43在该例中具有外径与前端部44的外径R2相等的圆柱状形状,且如图5(C)以及(D)所示,沿其中心轴方向具备在与前端部44对置的端面侧具有开口的凹部43a。并且,在该第一实施方式中,如图5(C)所示,关于基座部43,芯体主体部41从与形成有凹部43a的侧相反侧的端面与该基座部43一体地作为同一构件而形成。
并且,在前端部44的与基座部43对置的端面上,如图5(C)以及(D)所示,形成有与基座部43的凹部43a嵌合的突部44a。
在该例的情况下,与芯体主体部41一体构成的基座部43由硬质的材料构成,使得芯体主体部41插通铁氧体芯6的贯通孔6a而与基板支架3的感压用部件7结合,从而能够将对前端部44施加的压力(笔压)充分地传递给感压用部件7。在该第一实施方式中,芯体主体部41和基座部43由树脂、例如聚碳酸酯构成。另外,构成与芯体主体部41一体构成的基座部43的树脂并不限定于聚碳酸酯,也可以是合成树脂或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene))树脂等的其他的硬质的树脂。
另一方面,前端部44由比芯体主体部41以及基座部43软质的弹性材料构成,使得即使与电子设备200的显示画面200D接触,也不会损伤显示画面200D。在该第一实施方式中,前端部44例如由弹性体、优选为热硬化性弹性体构成。在该例中,在弹性体的基础构件中,使用三菱化学株式会社制造的PRIMALLOY(注册商标),并使用作为大冢化学株式会社制造的“TISMO”、“钛酸钾复合塑料”等的钛酸钾材料等的混合物而提高了耐摩性的材料。
并且,在该实施方式中,芯体4通过将一体构成的芯体主体部41以及基座部43和前端部44进行焊接、优选为热焊接而制造。在该实施方式中,作为热焊接,使用二色成型。并且,在该实施方式中,在二色成型中,将一次材料作为弹性体,使用前端部44的形成用的模具而先形成前端部44,之后,以前端部44的突部44a与基座部43的凹部43a嵌合的方式,将作为二次材料的聚碳酸酯流入基座部43以及芯体主体部41的形成用的模具,形成基座部43和与该基座部43一体的芯体主体部41。
若这样进行二色成型,则因为二次材料的树脂的温度高,所以在二次材料对由一次材料的弹性体而形成的前端部44流入时,弹性体再次熔化,前端部44和基座部43之间的密封性提高。因此,前端部44和基座部43强固地结合,能够进一步改善前端部44脱离的问题。
另外,也可以在二色成型时,将作为一次材料的聚碳酸酯流入基座部43以及芯体主体部41的形成用的模具,形成基座部43和与该基座部43一体的芯体主体部41,之后,使用前端部44的形成用的模具,流入二次材料的弹性体,从而以使前端部44的突部44a与基座部43的凹部43a嵌合的方式形成前端部44。
另外,在以上的二色成型时,例如通过放电纹理加工等而实施纹理加工处理的话更好,使得在前端部44的突部44a的与基座部43的接合面上,能够可靠地接合前端部44和基座部43。
若将如以上的结构的芯体4与在开头使用图19说明的芯体110相比,能够大幅改善前端部44在使用中脱离的问题。即,在该第一实施方式的芯体4中,芯体4的前端部44通过与直径比芯体主体部41还大的基座部43接合而将芯体主体部41和前端部44结合,而不是如图19的例那样与细的棒状的芯体主体部41直接接合。
并且,在通过使前端部44的突部44a与基座部43的凹部43a嵌合而使两者结合时,两者的接合面除了突部44a和凹部43a的相互的嵌合面之外,相互对置的端面也成为接合面,与图19时相比能够获得更大的接合面积。因此,前端部44能够对基座部43比较强固地接合。此时,在上述的第一实施方式中,基座部43具有与前端部44相同的外径,相对于前端部44的基座部43侧的端面的接合面积成为最大,在这一点上,接合强度也大。
进一步,在该第一实施方式中,由于前端部44和与芯体主体部41成为一体的基座部43是通过热焊接、在该例中通过二色成型而结合的结构,所以前端部44和基座部43的接合部进行焊接而亲和性较好地接合,前端部44对基座部43较强固地结合。并且,在上述的实施方式的情况下,由于在二色成型的工序中,将一次材料作为弹性体而先形成前端部44,之后,流入二次材料的高温的树脂,将与芯体主体部41成为一体的基座部43成型,从而能够使前端部44的与基座部43的接合面再次熔化,能够实现与基座部43的接合,所以能够提高两者的密封性,进一步提高结合强度。
并且,在该第一实施方式中,由于芯体主体部41与基座部43一体构成,所以在芯体主体部41和基座部43之间不会产生脱离的问题。
如以上那样构成的芯体4中,芯体主体部41插通铁氧体芯6的贯通孔6a,从而如后所述那样对构成感压用部件7的多个部件的一个可插拔地结合。在该结合状态下,如前所述,前端部44成为其整体从位置指示器1的外壳主体2a的开口部21完全突出而向外部露出的状态。并且,如图1以及图3(A)所示,基座部43构成为位于外壳主体2a的开口部21的部分。即,选定芯体4的轴心方向的长度以及基座部43的轴心方向的长度d1(参照图5(A)、(C)),使得在芯体4与基板支架3结合的状态下,基座部43的外周侧面与形成开口部21的贯通孔的轴心方向的端面(以下,称为开口部21的内壁面)对置(对面)。
进一步,选定芯体4的轴心方向的长度以及基座部43的轴心方向的长度d1,使得即使在对芯体4的前端部44施加压力,芯体4沿轴心方向移动了其最大移动量时,基座部43的外周侧面也维持与开口部21的内壁面对置(对面)的状态而不会成为前端部44的一部分与开口部21的内壁面对置(对面)的状态。
因此,在上述的实施方式中,即使对芯体4的前端部44施加压力,也能够避免发生由比基座部43软质的弹性材料构成的前端部44的外周侧面与开口部21的内壁面相互摩擦的事态。
由于芯体4的突出构件42的前端部44由弹性体构成,硬度小且不光滑,所以若与外壳主体2a的开口部21的内壁面相互摩擦,则存在不能对感压用部件7传递准确的压力的可能性。但是,在该第一实施方式中,如图1(A)以及图3(A)所示,构成为与外壳主体2a的开口部21的内壁面对置的部分成为基座部43,该基座部43例如由聚碳酸酯等的硬度大的材料构成,所以具有不会产生前端部44被外壳主体2a的开口部21挂住的问题的效果。
并且,在该第一实施方式中,如上所述,芯体4插通铁氧体芯6的贯通孔6a而对感压用部件7可插拔地结合,由此,芯体4能够更换。
并且,准备至少前端部44的材质不同的多种芯体4。例如,准备作为芯体4的前端部44和位置检测装置的输入面之间的触感能获得光滑的感触的材质的芯体4,或者能获得稍微具有挂感的感触的材质,或者能获得比较软的触感的材质。如后所述,该实施方式的位置指示器1构成为,通过握着从位置指示器1的外壳主体2a的开口部21向外部露出的突出构件42的部分而从外壳主体2a拔出,能够取出芯体4。并且,位置指示器1构成为,更换后的芯体4能够从位置指示器1的外壳主体2a的开口部21插入而插通铁氧体芯6的贯通孔6a,从而以与感压用部件7嵌合的方式安装。
即,在上述的实施方式的位置指示器1中,通过采用呈现各种硬度、材质感的作为构成芯体4的前端部44的弹性体,从而能够构成能够实现多种多样的写感的芯体4。位置指示操作者能够从这些多种多样的写感的多个芯体4中选择自己喜欢的芯体4而安装在位置指示器1中利用,此外,还能够根据操作目的来更换突出构件来使用。
接着,以下说明构成笔压检测用模块的基板支架3的支架部3a以及感压用部件7。关于该例的笔压检测用模块,存在与在开头使用专利文献1而说明的相同地使用了根据对芯体4施加的笔压而静电电容变化的电容可变电容器的情况。
如图4(A)所示,该例的感压用部件7由电介质71、端子构件72、保持构件73、导电构件74、弹性构件75的多个部件构成。端子构件72构成由感压用部件7构成的电容可变电容器的第一电极。此外,导电构件74和弹性构件75电连接而构成所述电容可变电容器的第二电极。
另一方面,如图3(C)以及图4(A)所示,基板支架3的支架部3a由具有中空部的筒状体34构成,成为将感压用部件7在其中空部内沿轴心方向排列而收纳的结构。
在如上述的由多个部件构成的感压用部件7中,如图4(A)所示,作为在由筒状体34构成的支架部3a内不沿轴心方向移动的部件的电介质71和端子构件72,通过在构成支架部3a的筒状体34的侧周面的一部分形成的将与轴心方向正交的方向设为开口的开口部35,从与该筒状体34的轴心方向正交的、与印刷电路板8的基板面8a垂直的方向插入,如图3(C)以及图4(B)所示那样收纳。
另外,在筒状体34的侧周面的与壁部37的连结部,形成有沿轴心方向具有比端子构件72的厚度稍微大的预定的宽度的缝隙38a、38b。端子构件72具有与该缝隙38a、38b嵌合的凸部72a、72b。因此,端子构件72通过凸部72a、72b与筒状体34的缝隙38a、38b嵌合,以不会沿轴心方向移动的方式被筒状体34卡定。
此外,在筒状体34的内壁,在沿轴心方向与缝隙38a、38b相邻的位置上,形成有凹槽39,该凹槽39的内径大于筒状体34的形成开口部35的部分的内径(参照图3(A))。电介质71具有与凹槽39嵌合的外形,成为具有与凹槽39的轴心方向的宽度对应的厚度的板状体的结构。因此,电介质71通过开口部35插入到筒状体34的凹槽39而被嵌合,从而在嵌合状态下,不会在筒状体34内沿轴心方向移动。
此外,构成支架部3a的筒状体34的轴心方向的芯体4侧成为开口36a。另一方面,构成支架部3a的筒状体34的印刷电路板载放台部3b侧通过壁部37而封闭。
并且,对保持构件73沿其轴心方向经由弹性构件75结合了导电构件74的构件,从开口36侧插入到筒状体34内。并且,通过在保持构件73的圆柱状形状部73a的侧周面形成的卡合突部73e以及73f与在构成支架部3a的筒状体34的侧周面形成的卡合孔34a以及34b(参照图3(B))卡合,从而保持构件73相对于筒状体34卡定。其中,卡合突部73e、73f以及卡合孔34a以及34b构成为,当保持构件73收纳在筒状体34的中空部内的状态下,能够沿其轴心方向在筒状体34的中空部内移动。
起到电容可变电容器的第一电极的作用的端子构件72具有引线部72d。当引线部72d收纳在支架部3a内时,该引线部72d横跨筒状体34的壁部37,与在印刷电路板载放台部3b上载放的印刷电路板8的基板面8a的接地部8b(参照图3(C))焊接而连接。
另外,端子构件72具有L字状突起72e,该L字状突起72e使得在电介质71和端子构件72收纳在支架部3a内时,按压电介质71的开口侧端部。
保持构件73具有圆柱状形状部73a和环状突部73c,该圆柱状形状部73a在成为其轴心方向的芯体4侧的侧,设置有使芯体4的芯体主体部41压入嵌合的凹孔73b,该环状突部73c在与凹孔73b侧的轴心方向的相反侧,设置有使导电构件74嵌合的凹孔73d。
导电构件74由具有导电性且能够进行弹性变形的弹性构件构成,例如由硅导电橡胶或加压导电橡胶构成。导电构件74具有与保持构件73的环状突部73c的凹孔73d嵌合的突部74a。此外,弹性构件75例如由具有导电性的螺旋弹簧构成,且包括具有弹性的卷绕部75a、和在该卷绕部75a的一端部具有端子片75b且在卷绕部75a的另一端部具有连接部75c。
弹性构件75以将保持构件73的环状突部73c收纳在其卷绕部75a内的方式,沿保持构件73的轴心方向进行组合。并且,导电构件74的突部74a与保持构件73的环状突部73c的凹孔73d嵌合。此时,弹性构件75的连接部75c从保持构件73的环状突部73c的缝隙部插入到在环状突部73c中形成的凹孔73d的底部(参照图3(A)以及图3(B))。因此,在导电构件74的直径小部74b对保持构件73的环状突部73c进行压入嵌合时,导电构件74的直径小部74b的端面与具有导电性的弹性构件75的连接部75c接触,成为电连接的状态。
并且,弹性构件75的端子片75b构成为当弹性构件75的端子片75b插入到筒状体34内时,横跨电介质71、端子构件72以及壁部37,与在印刷电路板载放台部3b上载放的印刷电路板8的基板面8a的导电图案焊接而连接。
如以上所述,在将感压用部件7收纳在构成支架部3a的筒状体34内之后,如图3(A)及(B)以及图4(B)所示,对筒状体34的开口36a压入嵌合应对掉落用构件9。如图3(A)以及(B)所示,该应对掉落用构件9具有沿轴心方向插通芯体4的芯体主体部41的贯通孔45a,且具有外径与筒状体34的开口36a侧的部分36的内径相比大致相等或者稍微小的圆柱状部9b。并且,应对掉落用构件9通过将其圆柱状部9b压入嵌合到筒状体34的开口36a侧的部分36内,从而与支架部3a结合。
此外,在应对掉落用构件9中,在圆柱状部9b的相反侧沿轴心方向形成有内径与铁氧体芯6的外径大致相等的凹部9c。铁氧体芯6通过与其芯体4的突出构件42侧相反侧的端部压入嵌合到该应对掉落用构件9的凹部9c内,从而经由应对掉落用构件9而与基板支架3的支架部3a结合。
接着,如以上那样在基板支架3上结合了铁氧体芯6的状态下,使芯体4的芯体主体部41插通铁氧体芯6的贯通孔6a。并且,将芯体4的芯体主体部41的端部压入嵌合到收纳在支架部3a中的保持构件73的圆柱状形状部73a的凹孔73b。在该情况下,即使是在将芯体4压入嵌合到圆柱状形状部73a的凹孔73b的状态下,如图3(A)以及图4(B)所示,芯体4的芯体主体部41成为在铁氧体芯6的芯体4的突出构件42侧也露出的状态,通过对芯体4的突出构件42施加的压力(笔压),芯体4能够抵抗弹性构件75的偏移力,沿轴心方向向外壳盖子2b侧发生位移。
芯体4在被压入嵌合到保持构件73的圆柱状形状部73a的凹孔73b之后,能够从该凹孔73b拔出。因此,如前所述,能够更换芯体4。
如以上所述,在与外壳盖子2b结合的基板支架3的印刷电路板载放台部3b中载放印刷电路板8,在支架部3a中收纳感压用部件7,进一步,通过对支架部3a结合铁氧体芯6的同时结合芯体4,从而形成如图4(B)所示的模块部件。
接着,将该模块部件以芯体4的突出构件42从外壳主体2a的开口部21向外部突出的方式,插入到外壳主体2a的中空部内。并且,通过将外壳主体2a和外壳盖子2b结合,完成位置指示器1。
在该位置指示器1中,若对芯体4的突出构件42施加压力,则根据该压力,芯体4沿轴心方向向外壳主体2a内的方向发生位移。并且,通过该芯体4的位移,芯体主体部41所结合的支架部3a内的保持构件73抵抗弹性构件75的弹性偏移力,向电介质71侧发生位移。其结果,与保持构件73嵌合的导电构件74向电介质71侧发生位移,导电构件74和电介质71之间的距离还有导电构件74和电介质71的接触面积根据对芯体4施加的压力而变化。
由此,在构成第一电极的端子构件72和构成第二电极的导电构件74之间形成的电容可变电容器的静电电容根据对芯体4施加的压力而变化。通过该电容可变电容器的静电电容的变化从位置指示器1传递给位置检测装置202,在位置检测装置202中,检测对位置指示器1的芯体4施加的笔压。
由于通过与该第一实施方式的位置指示器1进行电磁感应耦合来进行位置检测以及笔压检测的位置检测装置202的电路结构例如能够应用使用在日本特开2005-10844号公报和日本特开2007-164356号公报中记载的结构等以往已知的结构,所以在该说明书中,省略其详细的说明。
[第二实施方式]
接着,参照图6~图9说明本发明的位置指示器的第二实施方式。第一实施方式的位置指示器1是作为笔压检测用而使用了电容可变电容器的情况,但该第二实施方式的位置指示器1B是为了笔压检测而检测构成谐振电路的线圈的电感值的变化的情况。
该第二实施方式的位置指示器1B也是与第一实施方式相同地与在图2所示的电子设备200中搭载的位置检测装置202B一同使用的位置指示器。其中,该第二实施方式的位置指示器1B将笔压检测对应于利用谐振电路的线圈的电感值的变化,位置检测装置202B与位置检测装置202的笔压检测的方法不同。关于位置指示器1B的电路以及位置检测装置202B的电路结构在后面叙述。另外,在该第二实施方式的说明中,对于与第一实施方式相同的部分赋予相同的参照标号,省略其详细的说明。此外,在以下的第二实施方式的说明中,对与第一实施方式的各部对应的各部,对相同的参照标号附加后缀B而表示。
图6是表示该第二实施方式的位置指示器1B的整体的概要的图。为了说明,该图6与上述的第一实施方式时的图1相同地只切断位置指示器1B的外壳2B的外壳主体2Ba而表示其内部。
并且,在该第二实施方式中,在外壳主体2Ba的中空部内与第一实施方式相同地收纳有例如由树脂构成基板支架3B,该基板支架3B保持了芯体4B、卷绕了线圈5B的铁氧体芯6B、感压用部件(笔压检测用部件)7B、印刷电路板8B。基板支架3B的长边方向的端部与第一实施方式的基板支架3相同地在基板支架3B的结合部3Bc与外壳盖子2Bb结合。
在该第二实施方式的位置指示器1B中,在铁氧体芯6B中没有设置贯通孔,芯体4B与铁氧体芯6B插拔自如地结合。在该情况下,在该第二实施方式中,如后所述,芯体4B经由底座构件45与铁氧体芯6B插拔自如地安装而结合。并且,构成为在对芯体4B施加了笔压时,芯体4B和铁氧体芯6B一体地发生位移,对感压用部件7B传递压力。
图7是用于说明该第二实施方式中的芯体4B的结构的图。图7(A)是将该第二实施方式的芯体4B沿其轴心方向从与前端部44B的相反侧观察的图,图7(B)是芯体4B的侧面图,图7(C)是图7(A)中的C-C线截面图。此外,图7(D)是该第二实施方式的芯体4B的组装结构图。进一步,图7(E)是图6所示的第二实施方式的位置指示器1B中的芯体4B附近的放大截面图。
在该第二实施方式中,如图7(A)~(E)所示,芯体4B与第一实施方式的芯体4相同地由芯体主体部41B和突出构件42B构成,突出构件42B由基座部43B和前端部44B构成。并且,基座部43B和前端部44B通过焊接、尤其通过作为热焊接的例子的二色成型而与第一实施方式的芯体4的突出构件42完全相同地形成突出构件42B。
即,如图7(C)所示,以前端部44B的突部44Ba对基座部43B的嵌合凹部43Ba嵌合的方式,基座部43B和前端部42B通过二色成型而结合,形成芯体4B。在该第二实施方式中,前端部44B也是由弹性材料、例如热可塑性的弹性体构成,基座部43B以及与该基座部43B一体的芯体主体部41B由硬质的树脂、例如POM(聚甲醛(polyoxymethylene))树脂构成。基座部43B以及芯体主体部41B也可以由ABS树脂构成。
在该第二实施方式的芯体4B中,由于不将芯体主体部41B沿轴心方向插通铁氧体芯6B,而是与铁氧体芯6B嵌合而结合,所以其轴心方向的长度比第一实施方式时的芯体4短。此外,由于经由底座构件45与铁氧体芯6B结合,所以该芯体主体部41B的截面形状与第一实施方式时的芯体4不同。
如图7(A)~(E)所示,芯体主体部41B与基座部43B作为一体,形成在该基座部43B的与前端部44B侧的相反侧的端面43Bb的中央部。在该例中,如图7(A)所示,芯体主体部41B作为整体而具有四角柱形状,且通过该4角柱的4个侧面而形成的4个切口部41Ba、41Bb、41Bc、41Bd的每个具有沿中心轴方向以矩形状切口的形状。即,芯体主体部41B的截面等于以使2个长方形将其重心位置设为相同的状态相互的长边方向正交的方式十字型交叉的形状(参照图7(A))。
并且,如图7(B)~(E)所示,芯体主体部41B形成为朝着其前端侧缓慢地变细。即,如图7(C)所示,芯体主体部41B形成为如下:相比芯体主体部41B的与基座部43B的结合部位置中的、相互对置的侧面间的距离Ta而言,芯体主体部41B的前端侧中的、相互对置的相同的侧面间的距离Tb更小。并且,该芯体主体部41B的轴心方向的长度d2(参照图7(C))被选定为比后述的底座构件45的高度(厚度)d3(参照图8(B))大,且被选定为与铁氧体芯6B的后述的凹孔6Ba的深度相等或者比该深度短。
接着,说明底座构件45。图8是表示底座构件45的结构例的图,图8(A)是从其轴心方向观察的俯视图,图8(B)是图8(A)中的D-D线截面图。
如图8(A)以及(B)所示,底座构件45是高度(厚度)为d3(d3<d2)的中空圆柱(环状圆板)。在此,底座构件45的高度(厚度)d3例如被设置为为0.3mm~0.4mm。底座构件45的外周圆的直径R5成为比芯体4B的前端部44B以及基座部43B的直径R2大的值。
在该底座构件45的中心位置,具有截面形状为与该底座构件45的外周圆同心圆的圆形且直径为R6的贯通孔45a。在该例中,该底座构件45由硬度比以POM树脂或ABS树脂构成的芯体4B的基座部43B以及芯体主体部41B大的材料、例如聚碳酸酯构成。另外,底座构件45也可以由非磁性体的金属、例如SUS305或SUS310S等构成。此时,芯体4B的基座部43B以及芯体主体部41B能够由聚碳酸酯构成。
在该例中,底座构件45的轴心方向的一个板面通过粘结材料与铁氧体芯6B的芯体4B侧的端面粘结而固定。在铁氧体芯6B的芯体4B侧的端面的中央,形成有与底座构件45的贯通孔45a相同的直径R6或者比该直径稍微大的直径的凹孔6Ba。该凹孔6Ba的深度d4成为从芯体4B的芯体主体部41B的轴心方向的长度d2减去底座构件45的高度d3所得的长度还大(d4>d2-d3)。底座构件45以其贯通孔45a的中心位置和铁氧体芯6B的凹孔6Ba的中心位置一致的方式对准位置,粘结在铁氧体芯6B上。
在该第二实施方式中,也与第一实施方式相同地将外壳主体2Ba的轴心方向的一端侧设置为笔形状的位置指示器的笔尖侧,外壳主体2Ba在该笔尖侧具有用于使芯体4B的突出构件42B向外部突出的开口部21B。此时,如图7(E)所示,外壳主体2Ba的中空部与第一实施方式相同地具有比开口部21B的直径R3还大的直径,在构成该中空部的内壁面的开口部21B侧形成台阶部22B。
并且,如图6以及图7(E)所示,在外壳主体2Ba的中空部内的开口部21B侧,以粘结在铁氧体芯6B的底座构件45的端面与台阶部22B卡合、且底座构件45的贯通孔45a的中心位置和外壳主体2Ba的开口部21B的中心位置一致的方式,在外壳主体2Ba内配置铁氧体芯6B。
在该情况下,如图6以及图7(E)所示,底座构件45的外径R5成为比位置指示器1的外壳主体2Ba的形成开口部21B的侧的中空部的直径R4稍微小或者与直径R4相同、且大于外壳主体2Ba的开口部21B的直径R3。即,底座构件45的外径R5被设置为R3<R5≤R4。因此,底座构件45不会从外壳主体2B的开口部21B脱落,而是由外壳主体2B内的台阶部22B而卡定。
底座构件45的贯通孔45a的直径R6被设置为芯体4B的芯体主体部41B被压入嵌合的直径。即,在该例中,如图7(A)所示,在芯体主体部41B的截面的形状中,将4个角部的切口部41Ba~41Bd中处于对角的切口部、在图7(A)的例中切口部41Bb和切口部41Bd之间的最长的对角线距离设为D1、将最短的对角线距离设为D2时,贯通孔45a的直径R6被选定为下式。
D2<R6<D1……(式1)
其中,如上所述,由于芯体主体部41B成为越是其前端侧则越细的形状,所以切口部41Bb和切口部41Bd之间的最长的对角线距离D1是在芯体主体部41B的与基座部43B的结合部的值,此外,最短的对角线距离D2是在芯体主体部41B的前端部的值。
如以上所述,底座构件45的贯通孔45a的形状被设置为圆形,芯体主体部41B的截面形状被设置为具有角部的形状,并且确定了底座构件45的贯通孔45a的直径R6和芯体主体部41B的大小的尺寸关系的结果,如图9(A)所示,若芯体主体部41B插入到底座构件45的贯通孔45a内,则硬度比底座构件45小的芯体主体部41B的一部分发生变形,从而芯体主体部41B如图9(B)所示那样与底座构件45嵌合,成为压入保持在底座构件45的状态。
假设在底座构件45的贯通孔45a的截面为圆形、并且芯体主体部41B的截面形状为圆形的情况下,如上所述,由于在将芯体主体部41B形成为越是前端则越细时,底座构件45的贯通孔45a和芯体主体部41B以圆形的线接触,所以不能进行弹性变形,存在不能将芯体主体部41B在底座构件45的贯通孔45a内压入至与基座部43B的结合部(根部)的情况。尤其,如该实施方式所示,以压入到细的芯体主体部41B的根部而牢牢嵌合的方式高精度地形成贯通孔45a是非常困难的。
相对于此,该例的芯体主体部41B的截面形状成为具有多个角部的形状,且底座构件45的贯通孔45a的截面形状是圆形,形状不同。
并且,如图7(A)所示,由于该例的芯体主体部41B具有4个角部的切口部41Ba~41Bd,所以若将芯体主体部41B插入到底座构件45的圆形的贯通孔45a,则在8个点上与贯通孔45a的内壁面接触。如图7(C)中也有所示,由于芯体主体部41B构成为越是前端则越细,所以该接触位置成为比芯体主体部41B的与基座部43B的结合部近前的位置。
但是,若从该位置进一步将芯体主体部41B压入贯通孔45a直到与基座部43B的结合部,则由于芯体主体部41B的材质的硬度比底座构件45的材质的硬度小,芯体主体部41B的、与底座构件45的贯通孔45a的接触部为所述8个点的角部,所以容易变形,因此,通过所述压入,该角部以被挤压的方式变形,芯体主体部41B与底座构件45的贯通孔45a牢牢嵌合。由此,芯体4B通过底座构件45而被压入保持。
但是,若在如以上那样牢牢的保持状态下,对芯体4B提供从底座构件45拔出的力,则基于底座构件45的芯体4B与芯体主体部41B的压入保持被解除,芯体4B能够容易地从底座构件45拔出。因此,在该第二实施方式的位置指示器1B中,也能够更换芯体4B。
并且,在该例中,如前所述,底座构件45对铁氧体芯6的端面粘结而固定。因此,如图6以及图7(E)所示,在使芯体4B的芯体主体部41B贯通底座构件45的贯通孔45a而压入到底座构件45时,芯体主体部41B如上所述那样与底座构件45嵌合,且其前端部嵌合到在铁氧体芯6B的端面设置的凹孔6Ba内。此时,在该例中,由于底座构件45粘结且固定于铁氧体芯6B的端面,所以即使不将芯体4B的芯体主体部41B在铁氧体芯6B的凹孔6Ba中压入保持,芯体4B也如前所述那样通过底座构件45而被保持。因此,铁氧体芯6B的凹孔6Ba的尺寸精度可以不形成为如底座构件45的贯通孔45a那样的高精度,可以仅仅是能够将芯体4B的芯体主体部41B松嵌合(日语:遊嵌)的尺寸精度。
不过,在该第二实施方式中,由于通过芯体4B的芯体主体部41B具有如上述的角部,以多接点与凹型的嵌合部接触,通过使该角部变形,能够与凹型的嵌合部牢牢嵌合,所以通过将铁氧体芯6B的凹孔6Ba也形成为满足上述的(式1),能够使得与芯体4B的芯体主体部41B牢牢嵌合。因此,在能够通过铁氧体芯6B的凹孔6Ba而与芯体4B的芯体主体部41B牢牢嵌合的情况下,底座构件45即使不粘结到铁氧体芯6B,只将芯体4B的芯体主体部41B通过底座构件45的贯通孔45a而压入到铁氧体芯6B的凹孔6Ba,也能够固定在铁氧体芯6B的端面上。
在该情况下,如图7(E)所示,基座部43B的轴心方向的长度(高度)d1(参照图7(B)以及(C))成为如下长度:比外壳主体2Ba的开口部21B的内壁面的轴心方向的长度d5大,且在芯体4B与铁氧体芯6B成为一体而沿轴心方向移动了最大量时,基座部43B的侧周面也与开口部21B的内壁面对置。由此,与第一实施方式相同地,能够避免芯体4B的前端部44B与开口部21B的内壁面相互摩擦而摩耗的状态。
如以上所述,根据上述的第二实施方式,通过构成为不是使芯体4B直接压入铁氧体芯中,而是使用底座构件45来保持芯体4B的结构,能够实现芯体4B可插拔的位置指示器1B。在该情况下,根据该第二实施方式,由于不需要设为在铁氧体芯6B中设置贯通孔的结构,所以容易使铁氧体芯6B变细,从而位置指示器1B能够成为细型化的结构。
并且,由于将底座构件45的贯通孔45a的截面形状设为圆形,且将芯体4B的芯体主体部41B的截面形状设为以多个、在该例中8个角部与圆接触的形状,所以通过该角部的变形,能够使芯体4B与底座构件45牢牢嵌合。并且,该嵌合的解除也容易。
因此,该第二实施方式的位置指示器1B也与第一实施方式相同地起到能够成为细型化并能够更换芯体4B的显著的效果。
[基板支架3B以及感压用部件7B的结构]
如图6所示,基板支架3B与第一实施方式的基板支架3相同地在芯体4B侧具有感压用部件支架部3Ba(以下,简称为支架部3Ba),并且在与芯体4B侧的相反侧,具有形成为与该支架部3Ba连续的印刷电路板载放台部3Bb。
并且,该第二实施方式的感压用部件7B由铁氧体片(ferritechip)701、螺旋弹簧702以及弹性体构成,该弹性体在该例中为硅橡胶703。另外,铁氧体芯6B是第一磁性体的一例,铁氧体片701是第二磁性体的一例。
并且,在支架部3Ba中,构成感压用部件7B的铁氧体片701、螺旋弹簧702以及硅橡胶703在沿着从印刷电路板载放台部3Bb侧朝向芯体4B侧的方向的轴线方向上顺次排列而保持。进一步,在基板支架3B的印刷电路板载放台部3Bb中载放印刷电路板8B。
在该第二实施方式的位置指示器1B中,在印刷电路板8B的基板面8Ba中,与第一实施方式相同地设置有拨动开关11、电容器12以及13、其他的部件以及导体图案。但是,在该第二实施方式中,与第一实施方式不同地,在印刷电路板8B中没有设置IC14以及其周边电路。另外,如图6所示,在该第二实施方式中,在印刷电路板载放台部3Bb中载放且被卡定的状态下,印刷电路板8B也成为不与外壳主体2Ba的内壁面接触而离间的状态。
铁氧体芯6B在与芯体4B侧的相反侧具有直径大于线圈5B的卷绕部分的凸缘部6Bb,通过该凸缘部6Bb的部分被支架部3Ba卡定,从而相对于基板支架3B卡定而被保持。
在该第二实施方式中,若由位置指示器1B的使用者对芯体4B的突出构件42B的前端部44B施加按压力(笔压),则根据该按压力,结合有芯体4B的铁氧体芯6B的凸缘部6Bb的端面抵抗螺旋弹簧702的偏移力,向铁氧体片701侧偏移而接近。于是,对应于此,线圈5B的电感发生变化,从谐振电路的线圈5B发送的电波的相位(谐振频率)发生变化。
并且,若按压力进一步变大,则铁氧体片701的端面与硅橡胶703抵接,使该硅橡胶703弹性偏移。由此,通过与硅橡胶703的弹性系数对应的变化特性,线圈5B的电感发生变化,从谐振电路的线圈5B发送的电波的相位(谐振频率)发生变化。
另外,在该第二实施方式中,螺旋弹簧702被设置为弹性系数比硅橡胶703小。即,若将螺旋弹簧702的弹性系数设为k1,将硅橡胶703的弹性系数设为k2,则成为k1<k2的关系。因此,螺旋弹簧702以更小的按压力进行弹性变形,硅橡胶703若不施加比螺旋弹簧702大的按压力则不进行弹性变形。
由于通过与该第二实施方式的位置指示器1B进行电磁感应耦合来进行位置检测以及笔压检测的位置检测装置202B的电路结构能够应用例如使用在日本特开2010-129920号公报中记载的结构等以往已知的结构,所以在该说明书中,省略其详细的说明。
另外,在上述的第二实施方式中,由于作为为了检测笔压而改变谐振电路的线圈的电感的方法,是使作为第一磁性体的铁氧体芯相对于作为第二磁性体的铁氧体片根据笔压的施加而移动的结构,所以芯体4B是经由底座构件45与作为第一磁性体的铁氧体芯6B嵌合的结构。
但是,作为为了检测笔压而改变谐振电路的线圈的电感的方法,也有使作为第二磁性体的铁氧体片相对于作为第一磁性体的铁氧体芯根据笔压的施加而移动的结构。本发明也能够应用于这样使铁氧体移动的情况。在该情况下,能够设为芯体4B经由底座构件45与作为第二磁性体的铁氧体片嵌合的结构。在该情况下,在铁氧体片的接合底座构件的端面上,形成要插入芯体4B的芯体主体部41B的凹孔。
[第三实施方式]
接着,参照图10~图12说明本发明的位置指示器的第三实施方式的主要部分。该第三实施方式的位置指示器1C是与第一实施方式相同地根据静电电容的变化来检测笔压的例子。在以下的第三实施方式的说明中,对与第一实施方式的各部对应的各部,对相同参照标号附加后缀C来表示。
在该第三实施方式中,尤其通过所谓被称为MEMS(微电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystem))的半导体设备来构成感压用部件7C。在以下的说明中,将使用了该MEMS的感压用的电容可变设备称为静电电容方式压力传感半导体设备(以下,称为压力传感设备)。并且,在该第三实施方式中,芯体4C与上述的第一实施方式以及第二实施方式不同,芯体主体部41C和突出构件42C的基座部43C不是一体,而是作为不同体而构成。
在该第三实施方式中,也与第一实施方式以及第二实施方式相同地通过在外壳主体2Ca内收纳与外壳盖子2Cb结合的基板支架3C来组装位置指示器1C的结构。
图10表示该第三实施方式中的基板支架3C的尤其是感压用部件支架部3Ca(以下,简称为支架部3Ca)的部分的立体图以及感压用部件7C的分解立体图。此外,图11(A)是第三实施方式的位置指示器1C的部分截面图,尤其表示支架部3Ca附近。此外,图11(B)是用于说明在该第三实施方式中使用的压力传感设备的结构的截面图,是图10中的G-G线截面图。
如图10所示,该第三实施方式中的感压用部件7C由压力传感设备711、以螺旋弹簧构成的弹性构件712、保持构件713构成。
该例的压力传感设备711是例如将作为通过MEMS技术而制作的半导体设备来构成的压力感知芯片800在例如立方体或者长方体的箱型的封装体810内封装的设备(参照图10以及图11(B))。
压力感知芯片800是将被施加的压力作为静电电容的变化来检测的芯片,在该例中,具有如图11(B)所示的结构。
该例的压力感知芯片800例如被设置为纵以及横的长度为1.5mm、高度为0.5mm的长方体形状。如图11(B)所示,该例的压力感知芯片800由第一电极801、第二电极802、第一电极801以及第二电极802之间的绝缘层(电介质层)803构成。在该例中,第一电极801以及第二电极802由以单结晶硅(Si)构成的导体构成。
并且,在该例中,在该绝缘层803的与第一电极801对置的面侧形成以该面的中央位置为中心的圆形的凹部804。在绝缘层803和第一电极801之间由该凹部804形成空间805。
在如以上的结构的压力感知芯片800中,在第一电极801和第二电极802之间形成静电电容Cd。并且,若从第一电极801的与第二电极802对置的面的相反侧的上面801a侧对第一电极801施加压力,则第一电极801向空间805侧弯曲,以第一电极801和第二电极802之间的距离缩短、静电电容Cd的值增大的方式变化。第一电极801的弯曲量根据被施加的压力的大小而变化。因此,静电电容Cd成为与对压力感知芯片800施加的压力的大小相应的可变电容。
并且,在该例中,在通过封装体810的压力感知芯片800来承受压力的第一电极801的上面801a侧的上面810a,设置有对由压力感知芯片800来承受压力的部分的面积进行覆盖的凹部811,在该凹部811内被充填弹性构件812。并且,在封装体810中,形成从上面810a连通到弹性构件812的一部分的连通孔813。
并且,如图10以及图11(B)所示,从压力感知芯片800的封装体810导出与压力感知芯片800的第一电极801连接的第一引线端子821,且导出与压力感知芯片800的第二电极802连接的第二引线端子822。并且,在该例中,如图10以及图11(A)所示,第一引线端子821以及第二引线端子822被焊接在载放于基板支架3C的印刷电路板载放台部3Cb的印刷电路板8C的基板面。
弹性构件712由螺旋弹簧构成。并且,保持构件713在成为其轴心方向的芯体4C侧的侧,具有使芯体4C的芯体主体部41C的端部压入嵌合的环状突部713a,且在其轴心方向的相反侧,具有插通压力传感设备711的连通孔813的棒状突部713c。棒状突部713c将对芯体4C施加的笔压通过压力传感设备711的封装体810内的弹性构件812而传递到压力感知芯片800的第一电极801。
基板支架3C的支架部3Ca具有在构成该支架部3Ca的筒状体34C的侧周面的一部分形成的沿与轴心方向正交的方向具有开口的开口部35C。在该第三实施方式中,构成感压用部件7C的压力传感设备711、由螺旋弹簧构成的弹性构件712、保持构件713经由该开口部35C从与轴心方向正交的方向收纳在支架部3Ca内。
[第三实施方式中的芯体4C的结构例]
如图10以及图11(A)所示,在该第三实施方式中,与第一实施方式相同地,在卷绕了线圈5C的铁氧体芯6C中,形成有贯通孔6Ca。芯体4C的芯体主体部41C插通该铁氧体芯6C的贯通孔6Ca,其端部压入嵌合到由保持构件713的环状突部713b形成的嵌合凹部。
图12表示该第三实施方式中的芯体4C的结构例。图12(A)是芯体4C的侧面图。此外,图12(B)是将芯体4C从芯体主体部41C侧沿其轴心方向观察的图。此外,图12(C)是图12(A)中的H-H线截面图(芯体4的纵截面图)。进一步,图12(D)是用于说明该第三实施方式中的芯体4C的制作方法以及组装的图。
芯体主体部41C在该例中被设置为截面成为圆形的细长的棒状体,且具有比铁氧体芯6C的贯通孔6Ca的内径小的外径R6。在该第三实施方式中,芯体主体部41C由金属构成,与突出构件42C的基座部43C成为不同体。
突出构件42C在该第三实施方式中也由基座部43C和前端部44C构成,具有炮弹型形状。并且,在第三实施方式中,以在前端部44C中形成的突部44Ca嵌合到设置在基座部43C的凹部43Ca的方式,与第一实施方式相同地,通过作为焊接、尤其是热焊接的例子的二色成型而形成基座部43C和前端部44C,从而形成突出构件42C。并且,与第一实施方式相同地,前端部44C由弹性体、优选为热可塑性的弹性体构成,基座部43C由比前端部44C更硬质的树脂、例如聚碳酸酯或ABS树脂构成。
但是,在该第三实施方式中,在基座部43C中,除了前端部44C的突部44Ca嵌合的凹部43Ca之外,与芯体主体部41C的直径大致相等的直径的凹孔43Cb形成在与前端部44C侧相反侧的端面的中央。并且,通过芯体主体部41C的一端部压入嵌合到通过二色成型而与前端部44C结合而形成为突出构件42C的基座部43C的凹孔43Cb,从而形成芯体4C。在该情况下,芯体主体部41C和基座部43C和前端部44C的硬度的关系成为如下。
[前端部44C的硬度]<[基座部43C的硬度]≤[芯体主体部41C的硬度]
首先,该第三实施方式中的芯体4C将一次材料作为热可塑性弹性体而使用前端部44C的形成用的模具,从而形成具有突部44Ca的前端部44C。之后,以前端部44C的突部44Ca与基座部43C的凹部43Ca嵌合的方式,将作为二次材料的、例如聚碳酸酯流入基座部43的形成用的模具,通过二色成型而形成由具有凹孔43Cb的基座部43C和前端部44C构成的突出构件42C。并且,之后,伴着粘结剂,将由金属构成的芯体主体部41C的一个端部压入嵌合到基座部43C的凹孔43Cb。由此,形成芯体4C。
另外,在以上的二色成型时,在前端部44C的突部44Ca的与基座部43C的接合面,以能够将前端部44C和基座部43C可靠地接合的方式,例如通过放电纹理加工等而实施纹理加工处理的话更好。在芯体主体部41C和基座部43C的凹孔43Cb的接合面,也是相同的。
在该第三实施方式的芯体4C的情况下,与第一以及第二实施方式的芯体4以及4B不同,芯体主体部41C和基座部43C为不同构件,且将两者伴着粘结剂而结合。因此,与图19所示的例相同地,与突出构件42C和芯体主体部41C的结合部分的结合强度成为问题。
但是,在该第三实施方式中,突出构件42C由前端部44C和基座部43C构成,基座部43C能够由硬质的树脂构成,与硬质的芯体主体部41C的亲和性变好。因此,与如图19所示的例那样将硬质的芯体主体部112同由弹性构件构成的前端部111直接结合的情况下相比,芯体主体部41C和突出构件42C的基座部43C的结合强度格外提高。并且,与第一实施方式以及第二实施方式相同地,与将硬质的芯体主体部112同由弹性构件构成的前端部111直接结合的情况相比,由弹性构件构成的前端部44C和基座部43C的接合面积变大,更加强固地被接合,所以能够避免前端部44C从基座部43C脱离的情况。
在该第三实施方式中,也如在图12(B)中由虚线所示,由于突出构件42C的基座部43C与外壳主体2Ca的开口部21C对置,所以能够避免软质的前端部44C接触到外壳主体2Ca。
此外,在该第三实施方式中,如图12(B)所示,芯体主体部41C的长度(轴心方向的长度)成为如下长度:当芯体4收纳在外壳主体2Ca内时,即使根据笔压而芯体4沿轴心方向移动,芯体主体部41C和基座部43C的结合部也始终位于外壳主体2Ca内。
由于芯体主体部41C和突出构件42C成为不同体,所以也存在突出构件42C从芯体主体部41C脱离的情况,但由于芯体主体部41C的长度如上所述那样被选定,所以不会从外壳主体2Ca的开口部21C向外部突出,位置指示器不会损伤电子设备的输入面。
另外,在该第三实施方式中,也可以将作为不同构件的基座部43C和芯体主体部41C的部分通过作为焊接、尤其是热焊接的例子的二色成型而形成。在该情况下,由于基座部43C和芯体主体部41C被焊接,所以亲和性更高,能够使基座部43C更难以从芯体主体部41C脱离。另外,在该情况下,前端部44C和基座部43C也可以通过不是二色成型的焊接等的其他的结合方法而被结合。
接着,在如以上那样对基板支架3C的支架部3Ca结合了铁氧体芯6C的状态下,使芯体4C的芯体主体部41C插通铁氧体芯6C的贯通孔6Ca。并且,将芯体4C的芯体主体部41C的端部压入嵌合到收纳在支架部3Ca中的保持构件713的环状突部713b。
如以上所述,在该第三实施方式中,也通过在与外壳盖子2Cb结合的基板支架3C的印刷电路板载放台部3Cb中载放印刷电路板8C,在支架部3Ca中收纳感压用部件7C,进一步,在支架部3Ca结合有铁氧体芯6C的同时结合有芯体4C,从而能够形成模块部件。
接着,将该模块部件以芯体4C的突出构件42C的前端部44C的整体和基座部43C的一部分从外壳主体2Ca的开口部21C向外部突出而露出的方式,插入到外壳主体2Ca的中空部内,将外壳主体2Ca和外壳盖子2Cb结合,从而完成位置指示器1C。
在该位置指示器1C中,若对芯体4C的突出构件42C的前端部44C施加压力,则根据该压力,芯体4C沿轴心方向向外壳主体2Ca内的方向发生位移。并且,通过该芯体4C的位移,通过芯体主体部41C与芯体4C结合的支架部3Ca内的保持构件713抵抗弹性构件712的弹性偏移力,向压力传感设备711侧发生位移。于是,通过保持构件713的棒状突部713c,压力传感设备711内的压力感知芯片800的第一电极801被按下。其结果,压力感知芯片800的第一电极801和第二电极802之间的静电电容根据对芯体4C施加的压力而变化。
在该情况下,压力感知芯片800的承受压力的面侧不会被作为按压构件的棒状突部713c直接按压,而是弹性构件812介入,所以压力感知芯片800的承受压力的面侧的耐压性提高,能够防止该面侧通过压力而被损坏的情况。
此外,棒状突部713c通过插入到在压力感知芯片800的封装体810中设置的连通孔813而被定位,通过棒状突部713c而被施加的压力经由弹性构件812可靠地施加到压力感知芯片800。
如上所述,该例的压力感知芯片800是非常小型的,容易进行位置指示器的细型化。并且,该第四实施方式还具有结构非常简单的优点。
另外,该第三实施方式的位置指示器1C的电路结构以及与该位置指示器1C一同使用的位置检测装置的电路结构能够使用在第一实施方式中说明的图5所示的电路结构。
[其他的实施方式或者变形例]
<芯体的突出构件的其他的结构例>
在上述的实施方式中,在芯体4、4B、4C的突出构件42、42B、42C中,在前端部44、44B、44C的侧设置突部44a、44Ba、44Ca,在基座部43、43B、43C的侧形成凹部43a、43Ba、43Ca,并设为以将两者嵌合的状态进行二色成型,但当然也可以在芯体的突出构件的基座部的侧设置突部,且在前端部的侧设置凹部。在该情况下,也与上述的实施方式中的芯体4、4B、4C的突出构件42、42B、42C相同地,由于与在平面接合前端部和基座部的情况相比,接合面积变大,所以接合强度变大。
图13表示该其他的结构例的具备突出部的芯体的几个例。在该图13中,只将芯体的突出构件设为截面而示出,作为芯体整体的结构,也可以是上述的芯体4、4B、4C中的任一个。
在图13(A)的例子的芯体4D的突出构件42D中,外表面的形状成为拱形状、半球状或者纺锤形等的形状的前端部44D构成为,在与基座部43D结合的侧的端面具有凹部44Da,使得具有与该前端部44D的外表面相似形状的内壁面。在该情况下,前端部44D成为厚度大致恒定的薄构件。另一方面,突出构件42D的基座部43D构成为,在与前端部44D结合的侧的端面具有与凹部44Da嵌合的形状的突部43Da。并且,与上述的实施方式相同地,将前端部44D和基座部43D进行二色成型而形成突出构件42D。
此外,在图13(B)的例子的芯体4E的突出构件42E中,基座部43E构成为,在与前端部44E结合的侧的端面具有突部43Ea,该突部43Ea在圆锥形的顶部具有火山口(caldera)状的凹部,另一方面,前端部44E构成为,在与基座部43E结合的侧的端面具有与基座部43E的突部43Ea对应的形状的凹部44Ea。并且,与上述的实施方式相同地,将前端部44E和基座部43E进行二色成型而形成突出构件42E。
进一步,在图13(C)的例的芯体4F的突出构件42F中,基座部43F构成为,在与前端部44F结合的侧的端面具有突部43Fa,该突部43Fa具有圆锥台形状,另一方面,前端部44F构成为,在与基座部43E结合的侧的端面具有与基座部43F的突部43Fa对应的形状的凹部44Fa。并且,与上述的实施方式相同地,将前端部44F和基座部43F进行二色成型而形成突出构件42F。
另外,各例的芯体主体部41D、41E、41F的结构以及该芯体主体部41D、41E、41F和基座部43D、43E、43F的结合关系与上述的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式相同是如前所述。并且,在该图13的例中,芯体主体部41D、41E、41F、基座部43D、43E、43F、前端部44D、44E、44F的材料也与上述的实施方式相同。
在图13(B)以及(C)的情况下,由于外表面的形状成为拱形状、半球状或者纺锤形等的形状,所以前端部44D的厚度对应于凹部44Da的形状,与图13(A)的情况相同地,成为薄构件。这样,通过将前端部44D、44E、44F设为薄的结构,能够提高在将该前端部44D、44E、44F由软的材料形成时的耐摩耗性。
即,对于芯体4、4B~4F的前端部44、44B~44F,存在考虑所谓的写感而被要求尽可能软的材料的情况。在前端部中使用了这样的软的材料的情况下,例如图14(A)所示的芯体4的情况下,由于前端部44的厚度厚,所以从如玻璃面这样的位置指示器的操作面(输入面)GL和前端部44的接触部分至硬质的基座部43为止的距离长,因此,如图14(B)所示,前端部44弯曲而操作面GL和前端部44的接触面积变大。若这样前端部44和操作面GL的接触面积变大,则相应地存在前端部44容易摩耗的问题。
相对于此,在图13的例子的芯体4D~4F的情况下,如上所述,由于前端部44D~44F薄,所以从操作面GL和前端部44D~44F的接触部分至硬质的基座部43D~43F为止的距离变短,操作面GL和前端部44的接触面积比上述的第一~第三实施方式的芯体4、4B、4C时减小。由此,与操作面的摩擦所引起的前端部44D~44F的摩耗减少,即使是在将前端部44D~44F设为比较软的材料的情况下,也能够使得难以摩耗。
<其他>
在以上的实施方式中,构成突出构件的基座部和前端部通过二色成型而形成,但也可以不是二色成型,而是将基座部和前端部通过粘结而结合。
[第四实施方式:静电电容方式的位置指示器]
以上的实施方式中的芯体都是位置检测装置应用于通过电磁感应方式而检测指示位置的位置指示器的芯体的情况,但位置检测装置也能够应用于通过静电电容方式而检测指示位置且具有笔压检测的功能的位置指示器的芯体。
图15(A)是表示该第四实施方式的位置指示器1G的芯体4G侧的结构的截面图,图15(B)是表示位置指示器1G的一部分的部件的例的图。此外,图16是用于说明该第四实施方式的位置指示器1G的芯体4G的结构例的图。进一步,图17是用于说明该第四实施方式的位置指示器1G的电路结构的图。另外,在该第四实施方式的位置指示器1G中,对与第一实施方式的位置指示器1的部件对应的部件,对相同标号附加记号G来表示。
该第四实施方式的位置指示器1G是被称为所谓的有源静电笔的类型,在其外壳内部具有振荡电路,且具有将来自该振荡电路的交流信号从芯体4G向位置检测传感器(省略图示)送出的结构。因此,第四实施方式的位置指示器1G的芯体4G构成为具有导电性。
如图17所示,作为电路的结构,位置指示器1G包括电源电路205、控制电路206、水晶振子203以及由后述的感压用部件7G构成的电容可变电容器204。在该例中,电源电路205具备电池。另外,电源电路205还能够构成为具备通过来自位置检测传感器的电磁感应信号而被充电的电双层电容器。
控制电路206由通过来自该电源电路205的电源电压而被驱动的IC(集成电路(IntegratedCircuit))构成,通过具备在谐振电路的一部分中具有水晶振子203的振荡电路,输出预定的频率的振荡信号。控制电路206将该预定的频率的振荡信号通过导电性的芯体4G向位置检测传感器送出。在该情况下,在导电性的芯体4G的周围,设置有与芯体4G电绝缘的导电性的导体盖子部91,该导体盖子部91例如经由位置指示器1G的导电性的外壳主体以及人体而被接地,从而振荡信号作为不平衡信号而被提供给位置检测传感器。
位置检测传感器通过对多个导体中的、接收来自该位置指示器1G的交流信号的导体的位置进行搜索并检测,从而检测出由位置指示器1G所指示的位置。
此外,在控制电路206连接有由后述的感压用部件7G构成的电容可变电容器204。电容可变电容器204具有与对芯体4G施加的笔压相应的电容。控制电路206通过检测与电容可变电容器204的电容相应的信号,检测对芯体4G施加的笔压,生成与该笔压对应的数字信号(例如,8比特的数字信号)。
并且,控制电路206为了由位置检测传感器检测位置指示器1G指示的位置而在与提供振荡信号的期间不同的期间,例如根据生成的数字信号而将振荡信号进行断续从而生成振幅调制信号,并通过该振幅调制信号,将与笔压对应的数字信号传输给位置检测传感器。即,例如在8比特的数字信号中的某比特为“1”时,在与该1比特对应的期间,送出预定振幅的振荡信号,在某比特为“0”时,在与该1比特对应的期间,停止振荡信号的送出(将振幅设为零),从而对振荡信号进行振幅调制,将8比特的数字信号传送到位置检测传感器。
在位置检测传感器中,接收该振荡信号的振幅调制信号并进行解调,从而检测由8比特的数字信号构成的笔压。另外,在紧接着8比特的振幅调制信号之前,例如发送振荡信号作为预定时间脉冲信号,其作为开始比特由位置检测传感器所检测,由此,能够检测8比特的笔压信号。
接着,参照图15以及图16说明该第四实施方式的位置指示器1G的结构的例。
如图15(A)所示,在该第四实施方式的位置指示器1G中,筒状的外壳主体2Ga由导电性的材料、例如SUS(不锈钢(SteelSpecialUseStainless))构成。在筒状的外壳主体2Ga的设置芯体4G的侧的开口部内,导电性盖子部91的一部分被压入嵌合。通过该压入嵌合,作为导体的外壳主体2Ga和导电性盖子部91进行电连接。并且,在位置指示器1G的操作者拿着外壳主体2Ga的部分而进行了位置指示操作时,外壳主体2Ga以及导电性盖子部91通过人体而与地(Earth)连接。
如图15(A)所示,导电性盖子部91成为圆锥台形状,且在沿其中心线的方向上具有中空部91a。在导电性盖子部91的尖端细的开口端侧压入嵌合有用于使导电性的芯体4G相对于导电性盖子部91进行电绝缘的绝缘性盖子部92的一部分。绝缘性盖子部92具有与导电性盖子部91相似的圆锥台形状,在沿其中心线的方向上,具有内径比芯体4G的突出构件42G的外径稍微大的中空部92a。如后所述,芯体4G在该绝缘性盖子部92的中空部92a内以滑动自如的状态被插通。
在该第四实施方式的位置指示器1G中,也在外壳主体2Ga的中空部内收纳具有支架部(感压用部件支架部)3Ga和印刷电路板载放台部3Gb的基板支架3G。与第一实施方式的基板支架3相同地,通过轴心方向的一端部与外壳盖子2b(参照图4(B))连结,从而该基板支架3G在轴心方向上不能移动。
在基板支架3G的印刷电路板载放台部3Gb上,载放印刷电路板8G。该印刷电路板8G由在外壳盖子2b的端面3c形成的卡定片33(参照图4(B))卡定,从而被卡定在印刷电路板载放台部3Gb上。在印刷电路板8G上,形成印刷布线图案,图17所示的电源电路205、控制电路206、水晶振子203以及其他的电路部件对该印刷布线图案进行电连接而安装。
在基板支架3G的支架部3Ga中,收纳有与第一实施方式的感压用部件7相同的结构的感压用部件7G。即,如图15(A)所示,感压用部件7G由电介质71G、端子构件72G、保持构件73G、导电构件74G、弹性构件75G的多个部件构成。端子构件72G构成由感压用部件7G构成的电容可变电容器204的第一电极。此外,导电构件74G和弹性构件75G进行电连接,构成所述电容可变电容器204的第二电极。
并且,如在第一实施方式中所说明,在感压用部件7G中,对芯体4G施加的压力(笔压)传递给保持构件73G。并且,该保持构件73G根据被传递的压力,使导电构件74G抵抗弹性构件75G的偏移力而沿轴芯方向向电介质71G侧偏移,导电构件74G和电介质71G的接触面积根据传递给保持构件73G的压力而变化。由感压用部件7G构成的电容可变电容器204的电容根据导电构件74G和电介质71G的接触面积而变化,所以成为与传递给保持构件73G的压力对应的值。
在该第四实施方式中,芯体4G并不是在感压用部件7G的保持构件73G的凹孔73Gb内直接嵌合,而是经由芯体支架93而嵌合。芯体支架93由导电性的金属、例如SUS构成,且作为整体而具有棒状形状。并且,该芯体支架93在其轴心方向的一侧具有芯体4G的芯体主体部41G插拔自如地嵌合的凹孔93a,此外,在轴心方向的另一侧具有在感压用部件7G的保持构件73G的凹孔73Gb内嵌合的突部93b。进一步,芯体支架93在其轴心方向的中间具有凸缘部93c。
另一方面,在该第四实施方式中,准备线圈的内径Rc比芯体支架93的突部93b侧的外径的最大值大且比凸缘部93c的外径小的螺旋弹簧94(参照图15(B))。该螺旋弹簧94由导电性材料、例如导电性金属构成。
并且,在芯体支架93的突部93b侧安装了该螺旋弹簧94的状态下,将芯体支架93的突部93b嵌合到感压用部件7G的保持构件73G的凹孔73Gb。另外,在该第四实施方式中,如图15(B)所示,螺旋弹簧94的凸缘部93c侧的端部94b构成为,通过向内侧弯曲而与在芯体支架93的凸缘部93c的附近设置的孔(省略图示)嵌合,从而可靠地进行导电性的螺旋弹簧94和导电性的芯体支架93的电连接。另一方面,螺旋弹簧94的与凸缘部93c的相反侧的端部94a构成为,通过在该例中在基板支架3G中形成的贯通孔或间隙(省略图示),直线状地延长至印刷电路板载放台部3Gb侧,通过其延长部而与印刷电路板8G的电路部件进行电连接。
此外,如图15(A)所示,在基板支架3G的支架部3Ga的芯体4G侧的开口部中,设置有弹簧卡定部95,螺旋弹簧94的与凸缘部93c的相反侧的端部与该弹簧卡定部95对接,由此,进行螺旋弹簧94的轴芯方向的位置限制。
如以上所述,芯体4G嵌合到芯体支架93而被保持,芯体支架93的突部93b嵌合到保持构件73的凹孔73b而与感压用部件7G结合。在该结合状态下,来自设置在印刷电路板8G的控制电路206的信号通过螺旋弹簧94以及芯体支架93而被提供给导电性的芯体4G,从该芯体4G发送给位置检测传感器。
并且,在该第四实施方式的位置指示器1G中,在没有对芯体4G施加笔压时,通过感压用部件7G的弹性构件75G对保持构件73G施加朝向芯体4G侧的弹性偏移力。因此,经由芯体支架93而与保持构件73G结合的芯体4G也成为被施加从芯体主体部41G侧向前端部44G侧的弹性的偏移力的状态。
并且,在该第四实施方式中,即使是对芯体4G施加了压力(笔压)时,因螺旋弹簧94的存在,所以在对芯体4G施加直到该螺旋弹簧94开始偏移为止的预定的压力之前,对芯体4G施加的压力不会传递给感压用部件7G。即,该第四实施方式的位置指示器1G在笔压的检测中,具有关于比直到螺旋弹簧94开始偏移为止的预定的压力小的压力(笔压)的死区。并且,若所述预定的压力以上的压力被施加到芯体4G,则经由保持构件73G,笔压以导电构件74G向轴心方向偏移的方式传递,构成感压用部件7G的电容可变电容器204的电容根据笔压而变化。
如前所述,控制电路206检测与该电容可变电容器204的电容相应的信号来检测笔压,并生成与该检测出的笔压相应的数字信号。并且,控制电路206将与该数字信号对应的振幅调制信号通过螺旋弹簧94以及芯体支架93提供给导电性的芯体4G,从该芯体4G发送给位置检测传感器。
接着,说明该第四实施方式中的芯体4G的结构。在该第四实施方式中,如图15(A)以及图16(A)所示,芯体4G构成为,与前端部44G一同构成突出构件42G的基座部43G和芯体主体部41G一体构成,且由不同材料构成的前端部44G于基座部43G结合。在该情况下,前端部44G的硬度比基座部43G以及芯体主体部41G小且成为软质,这与上述的实施方式相同。
该芯体4G与第一实施方式的芯体4的不同点仅在于,其材料成为导电性材料,由与第一实施方式的芯体4相同的形成方法而制造。例如,如图16(A)所示,芯体主体部41G和基座部43G一体构成。并且,将该芯体主体部41G和基座部43G一体构成中的基座部43G和前端部44G进行焊接,优选进行热焊接(例如,二色成型)。其中,在该第四实施方式中,如图16(A)所示,成为在前端部44G侧设置凹部44Ga而与在基座部43G侧设置的突部43Ga嵌合的结构。
在该例中,该芯体主体部41G以及基座部43G的材料由在不具有导电性的预定的树脂中将具有导电性的材料、例如碳(Carbon)的粉体混入(或者混合,以下相同)预定量而使得具有导电性的材料构成。同样地,在该例中,前端部44G也由在预定的树脂中将碳的粉体混入预定量,从而由具有导电性的材料构成。
在该例的情况下,在构成芯体主体部41G以及基座部43G的导电性材料中包含的树脂和在构成前端部44G的导电性材料中包含的树脂成为不同的树脂材料,且前端部44G的树脂材料的硬度比基座部43G以及芯体主体部41G的树脂材料小且成为软质。若举树脂材料的例子,则在构成芯体主体部41G以及基座部43G的导电性材料中包含的树脂例如被设置为ABS、POM、PC,此外,在构成前端部44G的导电性材料中包含的树脂例如被设置为POM或弹性体。
另外,在该例中,通过使在构成芯体主体部41G以及基座部43G的导电性材料中包含的树脂材料和在构成前端部44G的导电性材料中包含的树脂材料不同,从而使硬度不同,但也可以使用相同的树脂材料,改变作为要混入的导电性材料的例子的碳的粉体的量,也可以将混入的导电性材料设为不同。在作为混入的导电性材料而使用不同的材料的情况下,各自的混入量不需要相同。
在以上说明的第四实施方式的位置指示器1G中,芯体4G也被设置为经由芯体支架93与感压用部件7G可插拔地结合,由此,能够更换芯体4G。在该情况下,芯体4G能够与芯体支架93一同从感压用部件7G插拔,但芯体4G还能够从芯体支架93插拔,可以只更换芯体4G。
根据上述的第四实施方式的芯体4G的结构,能够与前述的实施方式相同地容易准备前端部44G的材质不同的多种芯体。因此,与上述的第一实施方式~第三实施方式相同地,通过采用呈现各种硬度、材质感的材料作为构成前端部44G的材料中的树脂材料,能够构成能够实现多种多样的写感的芯体4G。并且,根据以上说明的第四实施方式的芯体4G,也同样获得与从上述的第一实施方式~第三实施方式获得的其他的效果是理所当然的。
此外,由于该第四实施方式的位置指示器1G是静电方式的电子笔,所以与上述的第一实施方式~第三实施方式的电磁感应式的位置指示器不同,芯体4G的芯体主体部41G不需要插通或者嵌合铁氧体芯的中心孔。因此,芯体4G的芯体主体部41G能够将其粗细设为比上述的第一实施方式~第三实施方式时的芯体的芯体主体部更粗。进一步,在该第四实施方式中,芯体4G经由芯体支架93而与感压用部件7G的保持构件73G嵌合。因此,还能够缩短芯体4G的芯体主体部41G的长度。
根据以上,在第四实施方式中,即使芯体4G的芯体主体部41G比上述的第一实施方式~第三实施方式时的芯体的芯体主体部软,也能够对感压用部件7G传递笔压。因此,如图16(B)所示,第四实施方式的芯体还能够作为将突出构件42G′和芯体主体部41G′设为一体且由同一个导电性材料构成的芯体4G′。此外,如图16(C)所示,也可以设为将基座部和前端部设为一体的突出构件42G″与该突出构件42G″由不同的材料构成,设为由比突出构件42G″硬质的芯体主体部41G″构成的芯体4G″。并且,在图16(B)以及图16(C)的结构的芯体4G′、芯体4G″的情况下,通过采用呈现各种硬度、材质感的材料作为至少构成前端部的材料中的树脂材料,能够构成能够实现多种多样的写感的芯体4G。
如以上所述,根据上述的第四实施方式的位置指示器,在静电方式的电子笔中,维持芯体的导电性的同时,至少能够起到将前端部设为各种硬度或材质的显著的结构。
另外,在以上的第四实施方式中,构成突出构件42G的基座部43G和前端部44G也通过二色成型而形成,但也可以不是二色成型,而是通过粘结等而将基座部43G和前端部44G结合。
此外,关于该第四实施方式的芯体4G,当然也能够设为在上述的第一实施方式~第三实施方式中说明的例的结构(参照图5、图7、图12)以及变形例(参照图13以及图14)的结构。因此,芯体主体部当然也可以是金属。即,关于第一实施方式~第三实施方式的电磁感应方式的位置指示器描述的芯体的变形例或其他的实施方式在该第四实施方式的静电电容方式的位置指示器的芯体的情况下,除了材料为导电性材料之外,完全相同地适用。
另外,上述的第四实施方式的有源静电笔设为在框体内具有振荡电路的类型,但也可以在内部不具有振荡电路,而通过电场耦合而获得来自位置检测传感器的信号,对该获得的信号进行放大并发送给位置检测传感器的类型的静电电容方式的有源静电笔,本发明也能够应用于这样的类型的有源静电笔。
附图标记说明
1,1B,1C,1G…位置指示器、2…外壳、2a…外壳主体、2b…外壳盖子、4,4B,4C,4G…芯体、6,6B,6C…铁氧体芯、21,21B,21C…开口部、41,41B,41C,41G…芯体主体部、42,42B,42C,42G…突出构件、43,43B,43C,43G…基座部、44,44B,44C,44G…前端部、7,7B,7C,7G…感压用部件。

Claims (24)

1.一种位置指示器,包括:
芯体;
筒状的框体,在所述芯体的轴心方向的一端侧具备用于使其轴心方向的一端侧向外部露出的开口;以及
压力检测部,设置在所述筒状的框体内,检测沿所述芯体的轴心方向施加的压力,
该位置指示器的特征在于,
所述芯体由以下部分构成:
前端部,由弹性材料构成;
基座部,由与所述前端部的所述弹性材料不同的、比所述前端部的所述弹性材料硬的材料构成,且沿所述芯体的轴心方向与所述前端部结合;以及
芯体主体部,沿所述芯体的轴心方向与所述基座部结合,且与所述轴心方向正交的方向的粗细比所述基座部细,
所述芯体以沿所述轴心方向能够移动的状态收纳在所述框体内,使得所述前端部从所述框体的所述开口向外部露出,且使向所述前端部施加的轴心方向的压力传递给在所述芯体主体部的与所述基座部的相反侧设置的所述压力检测部。
2.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述芯体相对于所述框体配置,使得所述前端部的整体从所述开口向外部突出地露出、且所述基座部的沿着所述轴心方向的方向的侧面与所述框体的所述开口部的沿着所述轴心方向的面对置。
3.如权利要求2所述的位置指示器,其特征在于,
所述基座部的沿着所述轴心方向的方向的侧面的、所述轴心方向的长度被选定为比通过对所述前端部施加压力而使所述芯体沿所述轴心方向移动的最大量大。
4.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部由相同的材料一体形成。
5.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部由不同的材料构成,所述芯体主体部是与所述基座部相同或者比所述芯体主体部硬的材质。
6.如权利要求5所述的位置指示器,其特征在于,
所述芯体主体部由金属构成。
7.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述芯体主体部具有在所述框体内收纳时不从所述框体的所述开口向外方突出的长度。
8.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部和所述基座部通过焊接而结合。
9.如权利要求8所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部和所述基座部通过二色成型而形成。
10.如权利要求9所述的位置指示器,其特征在于,
所述二色成型如下进行:在形成了所述前端部之后针对所述前端部形成所述基座部。
11.如权利要求5所述的位置指示器,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部通过焊接而结合。
12.如权利要求11所述的位置指示器,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部通过二色成型而形成。
13.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部由弹性体构成,
所述基座部由树脂构成。
14.如权利要求1所述的位置指示器,该位置指示器为被卷绕线圈的磁性体设置在所述框体内的所述开口和所述压力检测部之间的电磁感应方式的位置指示器,其特征在于,
在所述磁性体中,设置有所述芯体的所述芯体主体部能够沿轴心方向移动地插通的贯通孔,
将芯体配置在所述框体内,使得在使所述前端部以及基座部位于所述框体的开口侧的状态下,使所述芯体主体部插通所述磁性体的所述贯通孔,将对所述前端部施加的压力传递给所述压力检测部。
15.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部在所述基座部侧具备突部,且所述基座部在所述前端部侧具备与所述前端部的突部对应的凹部。
16.如权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部在所述基座部侧具备凹部,且所述基座部在所述前端部侧具备与所述前端部的凹部对应的突部。
17.一种位置指示器的芯体,其特征在于,由以下部分构成:
前端部,由弹性材料构成;
基座部,由比所述前端部的所述弹性材料硬的材料构成,沿所述芯体的轴心方向与所述前端部结合;以及
芯体主体部,沿所述芯体的轴心方向与所述基座部结合,与所述轴心方向正交的方向的粗细比所述基座部细,
所述前端部从在位置指示器的筒状的框体的轴心方向的一端部设置的开口向外部露出,并且,
所述芯体以沿所述轴心方向能够移动的状态收纳在所述框体内,使得将向所述前端部施加的轴心方向的压力传递给压力检测部,该压力检测部设置在所述位置指示器的筒状的框体内,检测沿所述轴心方向施加的压力。
18.如权利要求17所述的位置指示器的芯体,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部由相同的材料一体形成。
19.如权利要求17所述的位置指示器的芯体,其特征在于,
所述基座部和所述芯体主体部由不同的材料构成。
20.如权利要求19所述的位置指示器的芯体,其特征在于,
所述芯体主体部由金属构成。
21.如权利要求1至5、权利要求7至13、权利要求15、权利要求16中的任一项所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部、所述基座部以及芯体主体部由导电性树脂构成。
22.如权利要求6所述的位置指示器,其特征在于,
所述前端部以及所述基座部由导电性树脂构成。
23.如权利要求17至19的任一项所述的位置指示器的芯体,其特征在于,
所述前端部、所述基座部以及芯体主体部由导电性树脂构成。
24.如权利要求20所述的位置指示器的芯体,其特征在于,
所述前端部以及所述基座部由导电性树脂构成。
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