JP2014026553A5

JP2014026553A5 -

Info

Publication number: JP2014026553A5
Application number: JP2012167827A
Authority: JP
Filing date: 2012-07-28
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2032-07-28

Description

従来の位置指示器は、上述のように、筒状の筐体１１１の内側の空間内に、芯体１０１、フェライトチップ１０２、Ｏリング１０３、コイル１０５が巻回されたフェライトコア１０４、プリント基板１１４、プリント基板１１４を保持する基板ホルダー１１３、などの構成部品を、直接的に、収納するようにしている。

しかし、筐体１１１内に収納された各構成部品が、筐体１１１内で位置ずれを生じると回路定数の変化を引き起こし、正常に使用することができなくなるおそれがある。特に、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを含む場合、両者の中心軸がずれたりすることにより、回路定数が変化して、フェライトチップ１０２の近接によるインダクタンスの変化が所望のものとならないおそれがある。このため、従来のように、筐体内に直接的に構成部品のそれぞれを収納するようにする場合には、筒状の筐体１１１内の内壁面に段差を設けて構成部品の中心軸方向の移動を規制したり、プリント基板１１４や基板ホルダー１１３を構成部品の中心軸方向の固定用に利用したりする工夫が必要であった。

Ｏリング１４は、第１の筒状体５Ａの内径より小さい外径を備えると共に、フェライトチップ１３の突部１３ｂの径より大きい内径を備える弾性体、例えば弾性ゴムで構成されている。この場合、Ｏリング１４の断面は円形を有し、その直径は、フェライトチップ１３の突部１３ｂの高さよりも大きく選定されている。

図４、図５及び図６に示すように、第１のコンデンサ回路１８１のホルダー１８１０及び第２のコンデンサ回路１８２のホルダー１８２０は、その中心軸方向に、チップコンデンサ１８３の形状に応じた有底の中空部１８１１及び１８２１をそれぞれ備える。

そして、端子部材１８１４の一端１８１４ａは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、連結部材１７と対向する端面側に導出されて、連結部材１７の端子部材１７２の他方の端部のリング状電極導体１７２ｃと衝合して電気的に接続されるように構成されている。また、端子部材１８１４の他端１８１４ｂは、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２のコンデンサ回路１８２と対向する端面側において、中空部１８１１の開口よりも外側に折り曲げられて設けられている。

以上説明した電子インクカートリッジ１０のコイル１６、コンデンサ回路１８及びプッシュスイッチ７を含む電子回路部分の等価回路を、図８に示す。この場合に、前述したように、コイル１６の一端１６ａ及び他端１６ｂは、連結部材１７の端子部材１７２の一方の端部１７２ａ及び端子部材１７３の一方の端部１７３ａに接続されている。

前述したように、連結部材１７に対して、コンデンサ回路１８の第１のコンデンサ回路１８１が結合された状態では、連結部材１７の端子部材１７２の一方の端部１７２ａは、他方の端部のリング状電極導体１７２ｃを介して、コンデンサ回路１８の第１のコンデンサ回路１８１の端子部材１８１４の一端１８１４ａに接続される。また、連結部材１７の端子部材１７３の一方の端部１７３ａは、他方の端部１７３ｃを介して、第１のコンデンサ回路１８１の端子部材１８１５の一端１８１５ａに接続される。

このとき、連結部材１７の外周面のリング状凹溝１７ａ，１７ｂが、第１の筒状体５Ａの内壁面に設けられているリング状突部５Ａｄ、５Ａｅに嵌合して、連結部材１７は、第１の筒状体５Ａ内に係止される。そして、この実施形態では、第１の筒状体５Ａの中空部内の芯体１１の先端側に、コイルバネ１２が配置されているので、このコイルバネ１２により、芯体１１、フェライトチップ１３、Ｏリング１４は、常に、コイル１６が巻回されたフェライトコア１５側に付勢されることで、それら各部材のガタツキが防止される。

そして、この第１の実施形態では、第１の筒状体５Ａの中空部内に、芯体１１と、インダクタンス可変のコイル１６（フェライトチップ１３とＯリング１４とフェライトコア１５を含む）と、連結部材１７とが中心軸方向に順次に並べられて収納されており、連結部材１７の端面には、コンデンサ回路１８との接続用の端子であって、コイル１６の一端及び他端と接続されている端子部材１７２の他方の端部のリング状電極導体１７２ｃ及び端子部材１７３の他方の端部１７３ｃの挿入孔１７３ｄが、外部から接触可能な状態で形成されている。

そして、上述の実施形態では、コイル１６の一端及び他端に接続されている連結部材１７に設けられた端子が、第１の筒状体５Ａから露呈するように構成されているので、静電容量が調整されたコンデンサ回路１８の一方の電極及び他方の電極を、当該コイル１６の一端及び他端に接続されている連結部材１７に設けられた端子に接続するように、コンデンサ回路１８を連結部材１７に結合するだけで、位置指示器を構成することができ、構成が非常に簡単になる。

この例の場合、プッシュスイッチ７からは、図２（Ｂ）に示すように、その電気的接続のためのフレキシブル基板からなるリード部（以下、フレキシブルリード部という）９が導出されている。そして、下部ハーフ３の電子インクカートリッジ１０のキャップ１９と螺合する周部の一部には、図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図２（Ｃ）に示すように、キャップ１９との間で空隙を生じるようにする案内溝３ｆが形成されている。プッシュスイッチ７から導出されているリード部９は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示すように、この案内溝３ｆを通じて、下部ハーフ３の外部に導出可能とされる。

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、低域フィルタ２２６と、サンプルホールド回路２２７と、Ａ／Ｄ変換回路２２８と、同期検波器２２９と、低域フィルタ２３０と、サンプルホールド回路２３１と、Ａ／Ｄ変換回路２３２と、処理制御部２３３とが設けられている。処理制御部２３３は、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。

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、低域フィルタ２２６へ送出する。低域フィルタ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、低域フィルタ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２３３に出力する。

一方、同期検波器２２９は、受信アンプ２２４の出力信号を発振器２２１からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ２３０に送出する。この低域フィルタ２３０は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器２２９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２３１に送出する。このサンプルホールド回路２３１は、低域フィルタ２３０の出力信号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２３２へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２３２は、サンプルホールド回路２３１のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部２３３に出力する。

また、その例の場合には、電子インクカートリッジの第１の筒状体５Ａの開口５Ａｂ側において、連結部材１７の端面が露呈されているので、コンデンサ回路１８は、上述の実施形態の説明と同様にして、連結部材１７に嵌合させることで筐体内に収納させることができる。なお、その場合に、電子インクカートリッジの第１の筒状体５Ａの長さを、上述の実施形態よりも長くして、開口５Ａｂ側においては、連結部材１７の端面と、第１の筒状体５Ａの開口５Ａｂの端面との間で、凹部を形成し、コンデンサ回路１８の一部をその凹部内に収納することができるようにしてもよい。そして、その場合には、その凹部内に収納されるコンデンサ回路１８部分においては、周面にリング状突部を設けると共に、当該凹部の第１の筒状体５Ａの中空部の内壁面には、対応するリング状凹溝を形成しておき、コンデンサ回路１８のリング状突部を、第１の筒状体５Ａのリング状凹溝に嵌合させることで、コンデンサ回路１８を、電子インクカートリッジの開口５Ａｂ側に係止させることができる。

そして、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、筒状体５０内には、開口５０ａ側から見て、コイルバネ２２、芯体２１、コイル２４が巻回された第１の磁性体の例としてのフェライトコア２３、Ｏリング２５、第２の磁性体の例としてのフェライトチップ２６、及び連結部材２７、コンデンサ回路２８の順に、それら各部品の中心軸方向が筒状体５０の中心軸方向となるような状態で、順次に並べられて収納される。そして、筒状体５０の開口５０ｂに、キャップ１９が挿入されて、筒状体５０の開口５０ｂが閉塞される。

なお、この第２の実施形態では、第１の実施形態の場合と異なり、筒状体５０の中心軸方向の所定位置に連結部材２７が収納された時点で、この連結部材２７の側周面に対応する筒状体５０の側周面位置５０ｃ，５０ｄを絞ることにより筒状体５０の内周面に突部を形成することで、筒状体５０に連結部材２７を圧接挟持させて、連結部材２７が中心軸方向に移動しないように位置規制させる。

この第２の実施形態における芯体２１が、例えば樹脂で構成され、図１０（Ｂ）に示すように、筒状体５０の開口５０ａから延出される棒形状の先端部と、筒状体５０内で中心軸方向に移動可能となるように、筒状体５０の内径よりも若干小さい径の鍔部２１ａを備えると共に、この鍔部２１ａの上面のほぼ中央に突部２１ｂを備える。

フェライトコア２３の芯体２１側とは中心軸方向に反対側の端面のほぼ中央には、位置合わせ用の凹部２３ｂが形成されている。このフェライトコア２３の凹部２３ｂには、図１０（Ａ）に示すように、例えばゴムなどの弾性体からなるＯリング２５及びフェライトチップ２６を介して、連結部材２７の端面から形成されている突部２７ａが挿入される。フェライトチップ２６には、この例では、連結部材２７の突部２７ａが挿通される貫通孔２６ａが形成されている。連結部材２７の突部２７ａの中心軸方向の長さは、突部２７ａがフェライトコア２３の凹部２３ｂに、Ｏリング２５及びフェライトチップ２６を介して挿入される長さであって、且つ、フェライトコア２３が、芯体２１に印加される押圧力に応じて、中心軸方向に、連結部材２７の方に偏倚可能となる長さとされる。

すなわち、スイッチ回路３０７がオフであるときには、並列共振回路１０Ｒは、位置検出装置２００Ｂ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２００Ｂに返送することができる。位置検出装置２００Ｂのループコイルは、位置指示器１Ｂの共振回路１０Ｒからの電磁誘導信号を受信する。これに対して、スイッチ回路３０７がオンであるときには、並列共振回路１０Ｒは、位置検出装置２００Ｂ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１０Ｒから位置検出装置２００Ｂに電磁誘導信号は返送されず、位置検出装置２００Ｂのループコイルは、位置指示器１Ｂからの信号を受信しない。

そして、このＩＤパッケージ３２０を、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筒状体５０Ａの中空部内において、中心軸方向に並ぶコンデンサ回路２８を構成する第２のコンデンサ回路２８２Ａとキャップ１９との間に配置する。なお、第２のコンデンサ回路２８２Ａは、ＩＤパッケージ３２０との結合部の構成をのぞき、図６に示した第２のコンデンサ回路１８２と、同様の構成を備える。

図１８は、ＩＤパッケージ３２０の構成例を示すもので、図１８（Ａ）は、このＩＤパッケージ３２０を、コンデンサ回路２８を構成する第２のコンデンサ回路２８２Ａ側から見た図である。また、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）のＩ−Ｉ断面図である。また、図１８（Ｃ）は、ＩＤパッケージ３２０を、キャップ１９側から見た図である。

ＩＤパッケージ３２０は、図１８（Ｂ）に示すように、円柱状の樹脂からなるパッケージ３２１内に、ＩＤ送信回路３００を収納すると共に、このＩＤ送信回路３００の前述した２端子が接続される２個の端子部材３２２及び３２３を有する。また、ＩＤパッケージ３２０の周部には、筒状体５０Ａの開口５０ｂ側に形成されている軸芯方向の溝５０ｆに係合する中心軸方向に沿う突部３２０ａが形成されている。更に、ＩＤパッケージ３２０は、第２のコンデンサ回路２８２Ａは、図６に示す第２のコンデンサ回路２８２と同様に、その中心軸方向の両端面間を貫通する端子部材１８２５と、図７に示すキャップ１９の端面の端子部材１９３とを電気的に接続するための貫通端子部材３２４を有する。

更に、図１８（Ｃ）に示すように、ＩＤパッケージ３２０のキャップ１９側の端面には、端子部材３２２の他端３２２ｂ、端子部材３２３の他端３２３ｂ及び端子部材３２４の他端３２４ｂのそれぞれが露呈されている。

この第４の実施形態の電子インクカートリッジ２０Ａにおいては、以上のようにして、ＩＤパッケージ３２０が筒状体５０Ａ内に収納されることにより、コイル２２の両端間にＩＤ送信回路３００が並列に接続される状態になる。すなわち、前述した図１４において、コネクタ１９９を介することなく、コイル２２及び第１のコンデンサ回路２８１に並列に、ＩＤパッケージ３００が接続される。

なお、ＩＤ送信回路３００は、コイル２２に並列に接続されれば良いので、ＩＤパッケージ３２０は、コンデンサ回路２８とキャップ１９との間に設ける場合のみに限られるものではない。例えば、ＩＤ送信回路３００を連結部材２７とコンデンサ回路２８との間に設けることもできる。

Claims

芯体に印加された圧力に対応してインダクタンスが変化するコイルと、所定の静電容量を有するコンデンサ回路とが並列に接続された共振回路を備え、前記共振回路の共振周波数の変化に基づいて前記芯体に印加された圧力を検出する電磁誘導方式の電子インクカートリッジであって、
筒状体の中心軸方向に、前記筒状体の一端から延出した芯体と前記コンデンサ回路との間に前記コイルが位置するように、少なくとも前記芯体、前記コイルが前記筒状体内に収納されており、
前記コイルと前記コンデンサ回路との間に、前記コイルの一端及び他端を前記コンデンサ回路の一端と他端にそれぞれ電気的に接続する連結部材が位置するように、前記連結部材が前記筒状体内に収納されるとともに前記筒状体に係止されており、
前記連結部材の、前記コンデンサ回路に対向する端面側に設けられた接続端子が前記コンデンサ回路の前記一端及び他端とそれぞれ電気的に接続されることで、前記コイルの前記一端及び他端がそれぞれ電気的に接続された前記連結部材を介して前記コイルと前記コンデンサ回路とが電気的に接続される
ことを特徴とする電磁誘導方式の電子インクカートリッジ。
前記コンデンサ回路は筒状形状を有しており、前記筒状形状を有する前記コンデンサ回路の中心軸方向の一方の端面には、前記第１のコンデンサ回路の第１及び第２の端子が配置されているとともに、
前記コンデンサ回路の中心軸方向の他方の端面には、前記第１のコンデンサ回路の第１及び第２の端子と、前記第２のコンデンサ回路の第１の端子が前記第１のコンデンサ回路の前記第１の端子に接続された前記第２のコンデンサ回路の第２の端子が配置されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の電磁誘導方式の電子インクカートリッジ。