JP2018180974A - スタイラス - Google Patents

Abstract

【課題】ペン先に圧力がかかった時に、ペン先が、筐体内に引っ込んでしまうような現象を回避したスタイラスを提供する。【解決手段】筒状の筐体内に芯体部と、芯体部に印加される圧力を検出するための圧力検出部と、芯体部と嵌合されて、圧力を圧力検出部に伝達する機能を備える結合部と、結合部を筐体の軸芯方向に押圧制御する芯体部押圧制御部とを備える。結合部は、芯体部押圧制御部による押圧を受ける押圧受部と、圧力検出部と軸芯方向の一端側が係合する押子部材と、芯体部の筐体のペン先側とは反対側と嵌合する嵌合部と、押子部材の軸心方向の一端側とは反対側の他端側を、軸心方向に移動可能に収納する収納部と、収納部内に配されて、押子部材の他端側を、収納部の軸心方向のペン先側に弾性的に常時偏倚させるように付勢する弾性部材とを備える。【選択図】図４

Description

この発明は、芯体部に印加される圧力を検出する機能を有するスタイラスに関する。

芯体部に印加される圧力を検出する機能を有するスタイラスの例として、位置検出センサを備える位置検出装置と共に使用する電子ペンが知られている。すなわち、電子ペンは、従来から、芯体部の先端部（ペン先）に印加された圧力（筆圧）を検出して、位置検出装置に伝達する機能を備えるように構成されている。

この場合に、筆圧を検出する筆圧検出部の例としては、キャパシタの静電容量を筆圧に応じて変化させる機構を用いるもの（例えば特許文献１（特開２０１１−１８６８０３号公報）参照）や、印加される圧力に応じて静電容量を変化させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子からなる感圧チップがパッケージ部品として収納されているもの（例えば特許文献２（特開２０１３−１６１３０７号公報）参照）などが知られている。

ところで、近年、例えば特許文献３（特開２００７‐２１９７２３号公報）や特許文献４（特開２０１２−２５６０８８号公報）に開示されているように、電子ペンの芯体として、ボールペンのリフィルや、シャープペンシルのリフィルなどの筆記具機能部材が用いられるものが提案されている。この種の電子ペンによれば、電子ペンと共に使用される位置検出装置の位置検出センサの上に用紙を載せてボールペンやシャープペンシルで筆記をすることで、用紙に筆跡を残すと共に、位置検出センサにより、その筆跡を認識させて電子情報としても残すことができるというメリットがある。

また、この種の電子ペンとして、ノック式で、ボールペンのリフィルのペン先を筐体の軸心方向の一方の開口から突出させるようにするものや、ノック式でシャープペンシルのリフィルのペン先から筆記用芯を突出させるようにしたものも提案されている。この種の電子ペンにおいては、ノック操作によっては筆圧検出部に圧力が印加されないようにすることが肝要であり、特許文献５（ＷＯ２０１６／１６７２６４号公報）には、そのように構成されたノック式でシャープペンシルのリフィルのペン先から筆記用芯を突出させるようにした電子ペンが開示されている。

特開２０１１−１８６８０３号公報 特開２０１３−１６１３０７号公報 特開２００７‐２１９７２３号公報 特開２０１２−２５６０８８号公報 ＷＯ２０１６／１６７２６４号公報

図１２は、上記の特許文献５に開示された電子ペンの構成を模式的に示した図である。この例の電子ペンは、筒状の筐体１０１内に、シャープペンシルのリフィル１０２が、そのペン先１０２ａが筐体１０１の軸心方向の一方の開口１０１ａから突出する状態で収納されていると共に、このシャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側に印加される圧力を検出するための筆圧検出部１０３が収納されている。シャープペンシルのリフィル１０２と、筆圧検出部１０３との間には、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側に印加される圧力を筆圧検出部１０３に伝達するための筆圧伝達部材１０４が設けられている。

そして、筐体１０１の軸心方向の後端側（ペン先１０２ａ側とは反対側）の開口１０１ｂから突出するようにノック部材１０５が設けられており、シャープペンシルのリフィル１０２は、ペン先１０２ａ側とは反対側から、このノック部材１０５によりペン先１０２ａ側に押圧されて、黒鉛などからなる筆記用芯１０６が繰り出されるようにされる。この場合に、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノック部材１０５は、ノック操作時の押圧力が筆圧検出部１０３に印加されないようにして、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側とは反対側と係合するように構成されている。これにより、ノック部材１０５の押下操作による筆記用芯１０６の繰り出し操作時の押圧力が筆圧検出部１０３に印加されないように構成されている。

シャープペンシルのリフィル１０２は、芯挿通管１０２１と、芯収容管１０２２とが、バネ１０２３を介して連結されており、芯収容管１０２２には、図示を省略する周知の芯繰り出し機構が設けられている。

使用者によりノック部材１０５が押下操作されると、図１２（Ｂ）に示すように、芯収容管１０２２がバネ１０２３の弾性力に抗して芯挿通管１０２１側に移動して、芯収容管１０２２内に設けられている芯繰り出し機構により、筆記用芯１０６が、芯挿通管１０２１の先端部であるシャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａを通じて外部に突出する。

ノック部材１０５に対する押下操作が消失すると、ノック部材１０５の図示を省略した復帰機構により、図１２（Ｃ）に示すように、ノック部材１０５は、図１２（Ａ）の状態に戻る。そして、シャープペンシルのリフィル１０２においては、バネ１０２３による弾性復帰力により、芯挿通管１０２１と芯収容管１０２２とが元の状態に戻ろうとする。

しかしながら、周知のように、芯繰り出し機構は、芯収容管１０２２の前端に設けられるチャックリングとチャックとを備えており、チャックが筆記用芯１０６を咥えて繰り出すように動作するために、芯挿通管１０２１と芯収容管１０２２との軸芯方向の位置関係は完全には元の状態に復帰せず、当該筆記用芯１０６の太さの分だけ、図１２（Ｃ）に示すように、芯挿通管１０２１と芯収容管１０２２とがバネ１０２３の弾性変位力に抗して、互いに近づくようになる。このため、シャープペンシルのリフィル１０２の軸心方向の長さは、図１２（Ａ）に示した筆記用芯をペン先１０２ａから繰り出していないときと比べて、短くなる。

このため、図１２（Ｃ）に示すように、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側とは反対側と、筆圧伝達部材１０４との間に隙間ｇが生じる。この隙間ｇのために、例えば使用者がシャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側を紙面や位置検出装置のセンサの入力面に押し付けて使用を開始しようとしたときに、図１２（Ｄ）に示すように、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａが、筐体１０１内に引っ込んでしまうようになり、使用者にとって違和感を生じる。

使用者が使用を開始しようとしたときに、図１２（Ｄ）に示すように、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａが、筐体１０１内に引っ込んでしまうような現象は、以上のようなシャープペンシルのリフィル１０２における繰り出し機構に基づく原因だけのみにより生じるものではない。例えば、ノック部材１０５や筆圧伝達部材１０４の寸法誤差や、筐体１０１内でのシャープペンシルのリフィル１０２、筆圧伝達部材１０４、筆圧検出部１０３及びノック部材１０５の配置誤差などの公差が原因で、シャープペンシルのリフィル１０２のペン先１０２ａ側とは反対側と、筆圧伝達部材１０４との間に隙間が生じる場合があり、その場合にも、同様の問題が生じる。

したがって、上記のような寸法誤差や、配置誤差などを考慮すると、電子ペンの筆記具機能部材として、シャープペンシルのリフィル１０２を用いる場合のみならず、ボールペンのリフィルやその他を用いる場合にも、芯体部と、筆圧検出部と、筆圧伝達部材とノック部材との間に公差がある場合には、同様の問題が生じる。

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにしたスタイラスを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、
筒状の筐体と、
前記筒状の筐体内に収納される芯体部と、
前記筐体内に収納され、前記筐体の軸心方向の一方の開口側から前記芯体部に印加される圧力を検出するための圧力検出部と、
前記芯体部の前記開口側とは反対側が嵌合され、前記圧力を前記圧力検出部に伝達する機能を備える結合部と、
外部からの操作に応じて、前記芯体部の前記開口側とは反対側を、前記開口側に変位させるように押圧する状態と、前記押圧する状態を解除した状態とを現出するように前記結合部を押圧制御する芯体部押圧制御部と、
を備え、
前記結合部は、
前記芯体部押圧制御部による前記押圧を受ける押圧受部と、
前記圧力検出部と前記軸芯方向の一端側が係合する押子部材と、
前記芯体部の前記開口側とは反対側と嵌合する嵌合部と、
前記押子部材の前記軸心方向の一端側とは反対側の他端側を、前記軸心方向に移動可能に収納する収納部と、
前記収納部内に配されて、前記押子部材の前記他端側を、前記収納部の前記軸心方向の前記開口側に弾性的に常時偏倚させるように付勢する弾性部材と、
を備えることを特徴とするスタイラスを提供する。

上述の構成の発明においては、芯体部は結合部に嵌合される。結合部は、軸心方向の一端側が圧力検出部に嵌合している押子部材の軸心方向の他端側を収納する収納部を備える。そして、押子部材の軸心方向の他端側は、収納部内において、弾性部材により、筐体の軸心方向の一方の開口側に常時偏倚するようにされている。

したがって、例えば筆記用芯の繰り出し機構によりシャープペンシルのリフィルの長さが短くなったとしても、また、公差があったとしても、押子部材の他端側は、収納部において軸心方向に隙間が生じないようになる。このため、芯体部と結合部と圧力伝達部材との間には、軸心方向の隙間が生じることはなく、ペン先側に圧力が印加されても芯体部が筐体内に引っ込むような事態は生じない。

この発明によるスタイラスの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明によるスタイラスの第１の実施形態の構成例の一部を説明するための図である。 図１の例のスタイラスのペン先側の構成の拡大断面図である。 図１の例のスタイラスのペン先側とは反対側の後端側の構成の拡大断面図である。 図１の例のスタイラスの結合部の構成例を示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 この発明によるスタイラスの第１の実施形態の電子回路構成例及び位置検出装置の電子回路構成例を示す図である。 この発明によるスタイラスの第１の実施形態における要部の動作を説明するために用いる図である。 この発明によるスタイラスの第１の実施形態における要部の動作を説明するために用いる図である。 この発明によるスタイラスの第２の実施形態の電子回路構成例を示す図である。 この発明によるスタイラスの第２の実施形態と共に使用される位置検出装置の電子回路構成例を示す図である。 芯体部にシャープペンシルのリフィルを用いるスタイラスの構成例及びその問題点を説明するための図である。

［第１の実施形態］
以下、この発明によるスタイラスの第１の実施形態を、図１〜図９を参照しながら説明する。

図１は、この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図であり、この第１の実施形態のスタイラスは、電磁誘導方式の電子ペン１の構成とされた場合の例である。図１（Ａ）は、この実施形態の電子ペン１の全体の構成を示すもので、内部構成を説明するためにペン形状の筐体２および一部部品を破断して示した図である。

この第１の実施形態の電子ペン１においては、図１（Ａ）に示すように、筒状の筐体２内に、芯体部の一例を構成するシャープペンシルのリフィル３と、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側とは反対側の後端部３ｂが嵌合される結合部４と、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側に印加される圧力（筆圧）を検出する圧力検出部（筆圧検出部）５と、芯体部押圧制御部を構成するノック式押圧部材６とが、筐体２の軸心方向に順に並べられるように配設されている。なお、以下の説明において、電子ペン１のペン先側とは反対側を後端側と称する。

図１（Ｂ）は、シャープペンシルのリフィル３の一例を示している。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、このシャープペンシルのリフィル３の例えば黒鉛芯などの筆記用芯３０の繰り出し機構部を説明するための拡大図である。このシャープペンシルのリフィル３の繰り出し機構については、後で詳述する。

また、図３は、電子ペン１のペン先側の拡大断面図、図４は、電子ペン１のシャープペンシルのリフィル３と結合部４との結合部分よりも後端側の拡大断面図、をそれぞれ示している。ただし、図１（Ａ）の断面図と図４の断面図とでは、断面を見る方向が互いに直交する方向となっており、図１（Ａ）は後述する筆圧検出部５の端子と電気的な接続がなされるプリント基板の基板面に垂直な方向から見た図であり、図４は、基板面に平行な方向から見た図である。

なお、図４（Ａ）は、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａが操作されていないときの電子ペン１の状態を示しており、また、図４（Ｂ）は、筆記用芯を繰り出すために、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａが押下操作されているときの電子ペン１の状態を示している。

図１（Ａ）に示すように、この実施形態では、例えば樹脂などの弾性を有する材料からなるパイプ状のリフィル保護筒７が筐体２内に設けられており、シャープペンシルのリフィル３は、そのペン先３ａ側及び後端部３ｂ側が突出する状態でこのリフィル保護筒７内に挿通されている。リフィル保護筒７の内径は、シャープペンシルのリフィル３の径Ｒ（図１（Ｂ）参照）よりも大きいものとされている。

筐体２は、この例では、図１（Ａ）、図３及び図４に示す筒状の外側筐体２１と、外径が外側筐体２１の内径よりも僅かに小さい筒状の内側筐体２２とが嵌合されることで構成されている。この例では、外側筐体２１は、軸心方向のペン先側から電子ペン１の後端側までの長さを備える。また、内側筐体２２は、リフィル保護筒７を筐体２の中空部内に保持するように、軸心方向のペン先側からリフィル保護筒７の後端側までの長さを備える。

そして、図１（Ａ）及び図３に示すように、筐体２の軸心方向の一端側が、この実施形態の電子ペン１のペン先側とされており、内側筐体２２のペン先側には、図１（Ａ）及び図３に示すように、例えば樹脂などからなるペン先スリーブ２３が、ねじ部２３ａにおいて、内側筐体２２のねじ部２２ａと螺合される構成とされている。

そして、この実施形態においては、図１（Ａ）及び図３に示すように、ペン先スリーブ２３のペン先側には、この例では金属製の先端キャップ部材２４が設けられている。この先端キャップ部材２４は、図１（Ａ）及び図３に示すように、シャープペンシルのリフィル３から繰り出される筆記用芯３０を突出させる開口２４ａを備える。なお、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａは、この先端キャップ部材２４の中空部内に収納されて、外部には突出しない。

そして、この第１の実施形態の電子ペン１においては、図１（Ａ）及び図３に示すように、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側には、コイル８が巻回された磁性体コア、この例では、フェライトコア９が、リフィル保護筒７のペン先側に保持されて設けられている。フェライトコア９には、図３に示すように、軸心方向に貫通孔９ａが設けられており、芯体部を構成するシャープペンシルのリフィル３が挿通可能に構成されている。この場合に、シャープペンシルのリフィル３は、そのペン先３ａ側が、このフェライトコア９のペン先側から突出するように構成されている。フェライトコア９の貫通孔９ａの径は、シャープペンシルのリフィル３の径Ｒ（図１（Ｂ）参照）よりも大きいものとされ、この例では、リフィル保護筒７の内径と同径とされている。

この例おいては、フェライトコア９の後端側の端部には、図３に示すように、例えば弾性ゴム材などの弾性部材９１が被せられている。弾性部材９１には、フェライトコア９の貫通孔９ａと連通する貫通孔が設けられている。そして、リフィル保護筒７のペン先側の端部に形成されているか嵌合凹部７ａに、フェライトコア９の後端側の端部が、弾性部材９１を介して嵌合されることにより、リフィル保護筒７の端部にフェライトコア９が結合保持される。

リフィル保護筒７の後端側には、図１（Ａ）及び図４に示すように、鍔部７ｂが設けられていると共に、この鍔部７ｂの周側面には、内側筐体２２の後端側に設けられている係合開口部２２ｂ，２２ｃと係合する突起７ｃ，７ｄが形成されている。

フェライトコア９が結合されたリフィル保護筒７は、内側筐体２２のペン先側の開口から、当該内側筐体２２の中空部内に、フェライトコア９がペン先側となるように挿入される。そして、図１（Ａ）及び図４に示すように、リフィル保護筒７が内側筐体２２内に押し込まれて、リフィル保護筒７の突起７ｃ，７ｄが、内側筐体２２の係合開口部２２ｂ，２２ｃと係合するようにされる。これにより、リフィル保護筒７は内側筐体２２に係止する状態となる。その後、先端キャップ部材２４を具備したペン先スリーブ２３が、内側筐体２２のペン先側に螺合されて、取り付けられる。

この場合に、図３に示すように、フェライトコア９のペン先側には、フェライトコア９の貫通孔９ａと連通する貫通孔を備えると共に、例えば弾性ゴム等からなる弾性部材９２が被せられている。そのため、フェライトコア９のペン先側は、この弾性部材９２を介してペン先スリーブ２３及び先端キャップ部材２４の内壁面と衝合するような状態となる。この、弾性部材９２は、貫通孔９ａを備えている細いフェライトコア９の端部の損傷を保護するため機能と、リフィル保護筒７を内側筐体２２に対して軸心方向に移動しないように係止させる機能を備える。フェライトコア９の後端側に設けられる弾性部材９１も同様の機能を有する。

この実施形態においては、リフィル保護筒７の外周面の軸心方向の中間部には、平坦部とされたプリント基板載置部７ｅが形成されており、このプリント基板載置部７ｅに、細長形状のプリント基板１１が配設される。この例では、このプリント基板１１には、フェライトコア９に巻回されているコイル８と共に共振回路を構成するキャパシタ（図示せず）が配設されており、コイル８の両端が、プリント基板１１に半田付け等されて、前記共振回路が構成されるようにされている。

以上のようにして筐体２の内側筐体２２に対して係止されたリフィル保護筒７の内部空間に、シャープペンシルのリフィル３が挿入され、図１（Ａ）及び図３に示すように、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａが、フェライトコア９のペン先側の端部よりも突出する状態なるようにされると共に、図１（Ａ）及び図４に示すように、シャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂは、リフィル保護筒７の後端側の端部の鍔部７ｂよりも、さらに後端側に突出する状態となるようにされる。

そして、突出しているシャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂは、図４に示すように、結合部４に形成されている嵌合凹部４１に嵌合される。嵌合凹部４１は、シャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂとの嵌合部を構成する。この例においては、嵌合凹部４１には、例えば弾性ゴムからなる弾性部材４１ａが挿入固定されており、シャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂは、嵌合凹部４１の弾性部材４１ａに対して圧入されるようにして嵌合される。

この例においては、結合部４とリフィル保護筒７の後端との間には、弾性部材、この例ではコイルバネ１２が設けられており、結合部４は、内側筐体２２に係止されているリフィル保護筒７に対して常に後端側に弾性的に偏倚するように付勢されている。

結合部４は、嵌合凹部４１に後端部３ｂが嵌合されているシャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側に印加される圧力（筆圧）を、筆圧検出部５に伝達する機能を有すると共に、後述するノック操作部が操作されたときに、シャープペンシルのリフィル３の繰り出し機構を働かせるように、当該シャープペンシルのリフィル３をそのペン先３ａ側に押圧変位させるための部材としての機能を有する。コイルバネ１２は、ノック操作によりペン先側に変位させられた結合部４を、ノック操作の押圧力が解除されたときに元の位置に復帰させるためのものである。

図５は、この結合部４を説明するための斜視図である。結合部４は、筆圧検出部５にペン先３ａに印加される圧力を伝達する機能のための構成として、この図５及び図１（Ａ）、図４に示すように、筆圧検出部５の軸芯方向の一端側に係合する押子部材４２を、その棒状部４２１の後端部４２１ａ側が筆圧検出部５と嵌合することができるように突出させた状態で収納する収納部４３を備える。

収納部４３は、図４及び図５に示すように、円柱形状の収納空間４３１を有し、この収納空間４３１の開口側を蓋部４３２で閉塞した構成とされている。蓋部４３２の中心位置には、図４及び図５に示すように、押子部材４２の棒状部４２１の後端部４２１ａ側を突出させるようにするための貫通孔４３２ａが形成されている。

押子部材４２は、例えば硬質樹脂材料からなる独立の部品であり、図４及び図５に示すように、この例では、収納空間４３１の形状に合わせた円板状板部４２２と、この円板状板部４２２の中心位置から当該円板状板部４２２に対して垂直に植立された棒状部４２１とが一体に形成されて構成されている。そして、この押子部材４２は、円板状板部４２２がペン先側となるようにして、収納部４３の収納空間４３１に挿入される。

そして、この実施形態では、押子部材４２の円板状板部４２２と蓋部４３２との間には、押子部材４２を常に収納空間４３１の底部側（ペン先側）に偏倚させるように付勢するための弾性部材が設けられる。当該弾性部材として、この例では、押子部材４２の円板状板部４２２の径よりは小さい巻き径であり、且つ、棒状部４２１の径よりは大きい巻き系を有するコイルバネ４４が、図４及び図５に示すように、棒状部４２１に巻き付けられるようにして配置される。

そして、蓋部４３２が、押子部材４２の棒状部４２１の後端部４２１ａ側を貫通孔４３２ａを通じて収納部４３の外部に突出させると共に、コイルバネ４４により円板状板部４２２側がペン先側に弾性的に偏倚させられるようにして、収納空間４３１を閉塞するように収納部４３に取り付けられる。

図４に示すように、筆圧検出部５は、ホルダー部１３に保持されている。ホルダー部１３は、筆圧検出部５の端子と電気的な接続を行うプリント基板１４も保持する。この例では、筆圧検出部５は、筆圧をキャパシタの静電容量の変化を検出することで検出するもので、キャパシタは、導電性を有する弾性体５１と、金属端子部材５２と、弾性体５１と金属端子部材５２との間に設けられる誘電体５３とで構成される。

弾性体５１は、図４に示すように誘電体５３が曲面の砲弾型を備え、誘電体５３と接触する側とは反対側に設けられている嵌合部５１ａに、押子部材４２の棒状部４２１の後端部４２１ａが嵌合される。

結合部４の嵌合凹部４１には、シャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂが嵌合されているので、このシャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側に圧力（筆圧）が印加されると、結合部４の押子部材４２を介して、当該圧力が筆圧検出部５の弾性体５１に印加される。すると、砲弾型の弾性体５１の先端曲面が誘電体５３に押し付けられようにされて、弾性体５１と誘電体５３との接触面積が印加される圧力に応じて変化し、弾性体５１と、金属端子部材５２と、誘電体５３とで構成されるキャパシタの静電容量が変化する。したがって、その静電容量の変化から筆圧が検出することができる。この実施形態の電子ペン１では、この筆圧の情報は、共振回路の共振周波数の変化として位置検出装置に伝達される。

ホルダー部１３は、ペン先側から見て、弾性体５１、誘電体５３、金属端子部材５２の順に軸芯方向に並べて収納する保持部１３１を備える。また、ホルダー部１３は、プリント基板１４を載置して保持する基板載置台部１３２を備える。そして、保持部１３１に保持されているキャパシタの２個の電極を構成する弾性体５１と、金属端子部材５２と、プリント基板１４との間で必要な電気的接続を行う。

そして、この実施形態では、図示は省略するが、このプリント基板１４と、プリント基板１１との間で必要な電気的な接続がなされて、コイル８とプリント基板１１のキャパシタとからなる共振回路に、さらに、筆圧検出部５で構成されるキャパシタが並列に接続される。

ホルダー部１３の後端部の端面には、後端閉塞蓋１５が接合されて取り付けられている。そして、ホルダー部１３が、当該ホルダー部１３を収納する収納空間１６ａを備える円筒状のホルダー収納体１６内に収納される。そして、後端閉塞蓋１５の周端縁が、ホルダー収納体１６の後端端面に接合される。これにより、ホルダー収納体１６の収納空間１６ａ内に、筆圧検出部５及びプリント基板１４を保持したホルダー部１３が収納固定されたユニット部品が構成される。

そして、筆圧検出部５の弾性体５１の嵌合部５１ａに、結合部４の押子部材４２の棒状部４２１の後端部４２１ａが嵌合されることにより、ホルダー収納体１６に収納されているホルダー部１３に対して結合部４が結合される。

図１及び図４に示すように、ホルダー収納体１６の軸心方向の長さは外側筐体２１の後端側から、リフィル保護筒７の鍔部７ｂの端面及び内側筐体２２の後端側端面の位置まで延長されている。そして、ホルダー収納体１６のペン先側の端部が、図４に示すように、外側筐体２１の内壁に設けられている突部２１ｂと、リフィル保護筒７の鍔部７ｂの端面及び内側筐体２２の後端側端面との間で挟持されることで、筐体２内において軸心方向に移動しないように固定されている。

図６は、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、結合部４と筆圧検出部５との間の位置で切断したときの断面図である。この図６の断面図及び図５に示すように、この例においては、結合部４のシャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂとの嵌合凹部４１が形成されている部分からは、図５に示すように、軸心方向に直交する方向に突出する押圧受部４５ａ及び４５ｂが形成されている。この押圧受部４５ａ及び４５ｂは、芯体部押圧制御部を構成するノック式押圧部材６の結合部押圧部６ｂによる押圧を受けることができるように、ホルダー収納体１６よりも突出するように構成されている。

このため、ホルダー収納体１６のペン先側には、図４及び図６に示すように、結合部４の押圧受部４５ａ及び４５ｂの部分を回避するようにするスリット部１６ｂ及び１６ｃが形成されており、このスリット部１６ｂ及び１６ｃを通じて、結合部４の押圧受部４５ａ及び４５ｂが、ホルダー収納体１６よりも外方に突出するように構成されている。

そして、以上のように構成されているホルダー収納体１６の外側に、ノック式押圧部材６が被せられるようにされる。ノック式押圧部材６は、ノック操作用突出部６ａと結合部押圧部６ｂとからなる。ノック操作用突出部６ａは、外側筐体２１の後端側の開口２１ａから突出するようにされている。結合部押圧部６ｂは、筒状に構成されており、その中空部内にホルダー収納体１６を収納すると共に、そのペン先側の端縁が、結合部４の押圧受部４５ａ及び４５ｂと衝合するように構成されている。

また、ノック式押圧部材６は、少なくとも後述するシャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構を動作させるための軸心方向の移動においては、ホルダー収納体１６の存在により邪魔されることなく、軸心方向に移動可能となるように構成されている。すなわち、ノック式押圧部材６は、ホルダー収納体１６に収納されているホルダー部１３に保持されている筆圧検出部５に対しては、ノック操作による力が全く印加されない状態で摺動移動可能に構成されている。

ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａと結合部押圧部６ｂとの連結部には、図４に示すように、段部６ｃが形成されており、この段部６ｃが、外側筐体２１と、開口２１ａで係合して、開口２１ａからノック操作用突出部６ａのみが突出して、結合部押圧部６ｂは筐体２の内部から飛び出さないように構成されている。

そして、ノック操作用突出部６ａは、内部が中空部とされており、この中空部に、ホルダー収納体１６の後端側の後端閉塞蓋１５との間において、復帰用コイルバネ１７が設けられている。この復帰用コイルバネ１７により、ノック操作用突出部６ａは、常に、後端閉塞蓋１５とは離間するように弾性的に付勢されている。なお、復帰用コイルバネ１７の位置決めのために、後端閉塞蓋１５のノック操作用突出部６ａ側の面の中央には、突部１５ａが形成されている。

電子ペン１の組み立ての際には、ホルダー収納体１６に、筆圧検出部５及びプリント基板１４が保持されているホルダー部１３が収納されて、後端閉塞蓋１５により結合されたユニットに対して、結合部４の押子部材４２の棒状部４２１の後端部４２１ａが筆圧検出部５の弾性体５１の嵌合部に嵌合されることにより、ホルダー部１３及びホルダー収納体１６に対して結合部４が結合され、その後、ノック式押圧部材６が、前記ユニットに後端閉塞蓋１５から被せられる。そして、それらが外側筐体２１内に収納された状態で、外側筐体２１が、内側筐体２２と嵌合される。

すると、前述したように、ホルダー収納体１６のペン先側の端面が、内側筐体２２の後端側端面及びリフィル保護筒７の鍔部７ｂの端面と衝合する状態となると共に、ホルダー収納体１６のペン先側が、内側筐体２２の後端側端面及びリフィル保護筒７の鍔部７ｂの端面と外側筐体２１の突部２１ｂとの間で挟持される状態となり、ホルダー収納体１６が筐体２内に係止される。

そして、この状態で、シャープペンシルのリフィル３が、フェライトコア９の貫通孔９ａに、その後端部３ｂ側から挿入されて、シャープペンシルのリフィル３がフェライトコア９及びリフィル保護筒７を貫通して、前記後端部３ｂが結合部４の嵌合凹部４１に嵌合される。したがって、この例の電子ペン１では、シャープペンシルのリフィル３は、交換可能の構造となっている。

シャープペンシルのリフィル３を装着した後、ペン先スリーブ２３が、内側筐体２２に螺合される。以上により、この実施形態の電子ペン１が完成となる。そして、この電子ペン１では、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａが使用者により押下操作されると、図４（Ｂ）に示すように、ノック式押圧部材６の結合部押圧部６ｂにより結合部４が摺動移動することで、この結合部４に嵌合されているシャープペンシルのリフィル３に当該押圧操作が伝達されることで、シャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構が働き、ペン先３ａから筆記用芯３０が突出するようにされる。

［シャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構］
次に、シャープペンシルのリフィル３における芯の繰り出し機構について、図２（Ａ）及び（Ｂ）の拡大図を参照しながら説明する。なお、図２（Ａ）は、筆記用芯３０が繰り出されていない状態を示し、また、図２（Ｂ）は、筆記用芯３０が繰り出されている状態を示している。

シャープペンシルのリフィル３は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯挿通管３１の先端部のペン先３ａの開口から、シャープペンシルの筆記用芯３０、例えば黒鉛芯が繰り出し機構３２により繰り出される構成を有する。芯挿通管３１は、芯収容管３３と嵌合されている。繰り出し機構３２は、芯収容管３３の前端に設けられるチャックリング３２１と、チャック３２２と、摺動管３２３と、バネ３２４とで構成される。

摺動管３２３は、芯収容管３３の外径と等しい外径の大径部３２３ａと、芯収容管３３の中空部の径よりも若干小さい外径の小径部３２３ｂを備える。摺動管３２３の小径部３２３ｂの一部は、芯収容管３３内に挿入される。そして、摺動管３２３の小径部３２３ｂの先端側に、チャック３２２が取り付けられている。

摺動管３２３の小径部３２３ｂの、芯収容管３３内に挿入されない部分には、バネ３２４が配設される。このバネ３２４により、摺動管３２３及びチャック３２２は、常に、芯挿通管３１及び芯収容管３３に対してペン先３ａとは反対側に弾性的に付勢されている。

チャック３２２は、黒鉛芯などの筆記用芯３０を把持するもので、そのペン先３ａ側の端部３２２ａは、他の部分よりも外径が大きい大径部とされており、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯収容管３３の前端に設けられているチャックリング３２１と係合して、摺動管３２３及びチャック３２２は、バネ３２４の弾性変位力に関わらず、図２（Ａ）の状態、または、図２（Ｂ）の状態で係止するようにされている。

摺動管３２３の大径部３２３ａは、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａとは反対側の端部まで延長されており、この摺動管３２３の大径部３２３ａの端部が後端部３ｂとなる。

したがって、上述のように、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａが利用者によりノック式に押圧されて、ペン先３ａ側に押圧力が印加されると、結合部４を介して、ペン先３ａ側へ変移させる押圧力が摺動管３２３に印加される。そして、この押圧力により、摺動管３２３が、芯挿通管３１及び芯収容管３３に対してペン先３ａ側に摺動し、その摺動した分だけ、チャック３２２により黒鉛芯などの筆記用芯３０が繰り出される。

この場合に、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、チャック３２２の端部３２２ａの外径は、チャック３２２の端部３２２ａが筆記用芯３０を把持していない図２（Ａ）の状態と、チャック３２２の端部３２２ａが筆記用芯３０を把持している図２（Ｂ）の状態では、筆記用芯３０の太さの分だけ異なることになる。このため、チャックリング３２１に対するチャック３２２の端部３２２ａの係合位置が、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、異なり、チャック３２２の端部３２２ａのペン先３ａ側の端縁の位置は、Δｄだけ異なることになる。このため、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、摺動管３２３は、芯収容管３３に対してΔｄだけ近づくようになり、シャープペンシルのリフィル３の全体としては、Δｄだけ短くなるような状態となる。

しかし、この実施形態では、このようにシャープペンシルのリフィル３の長さが芯繰り出し時と、非繰り出し時とで異なっても、後述するノック操作時の結合部４の動作により、その影響が操作者に感得されないようにされている。

また、前述したように、この実施形態では、この繰り出し時のノック式押圧部材６への押圧力は、筆圧検出部５には印加されずに、結合部４を介して、シャープペンシルのリフィル３の後端部３ｂに伝達される。

したがって、上述の実施形態の電子ペン１によれば、筆圧検出部５に対しては、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａからの筆圧のみがかかり、ペン先とは反対側からの、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａへの押圧によるシャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構に対する圧力は印加されないので、筆圧検出部５の劣化を軽減することができる。

［電子ペン１と共に使用する位置検出装置における位置検出および筆圧検出のための回路構成］
次に、上述の実施形態の電子ペン１による指示位置の検出および電子ペン１に印加される筆圧の検出を行う位置検出装置５００の回路構成例及びその動作について、図７を参照して説明する。

電子ペン１は、図７に示すように、フェライトコア９に巻回されているコイル８と、筆圧検出部５により構成される可変容量キャパシタ５Ｃと、プリント基板１１に配設されているキャパシタ１１Ｃとが並列に接続された共振回路を備える。

一方、位置検出装置５００には、Ｘ軸方向ループコイル群５１１と、Ｙ軸方向ループコイル群５１２とが積層されて位置検出コイル５１０が形成されている。各ループコイル群５１１，５１２は、例えば、それぞれｎ，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５１１，５１２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。

また、位置検出装置５００には、Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２が接続される選択回路５１３が設けられている。この選択回路５１３は、２つのループコイル群５１１，５１２のうちの一のループコイルを順次選択する。

さらに、位置検出装置５００には、発振器５２１と、電流ドライバ５２２と、切り替え接続回路５２３と、受信アンプ５２４と、検波器５２５と、低域フィルタ５２６と、サンプルホールド回路５２７と、Ａ／Ｄ変換回路５２８と、同期検波器５２９と、低域フィルタ５３０と、サンプルホールド回路５３１と、Ａ／Ｄ変換回路５３２と、処理制御部５３３とが設けられている。処理制御部５３３は、マイクロコンピュータにより構成されている。

発振器５２１は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。そして、発振器５２１は、発生した交流信号を、電流ドライバ５２２と同期検波器５２９に供給する。電流ドライバ５２２は、発振器５２１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５２３へ送出する。切り替え接続回路５２３は、処理制御部５３３からの制御により、選択回路５１３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５２２が、受信側端子Ｒには受信アンプ５２４が、それぞれ接続されている。

選択回路５１３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５１３及び切り替え接続回路５２３を介して受信アンプ５２４に送られる。受信アンプ５２４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５２５及び同期検波器５２９へ送出する。

検波器５２５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５２６へ送出する。低域フィルタ５２６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５２５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５２７へ送出する。サンプルホールド回路５２７は、低域フィルタ５２６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５２８へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路５２８は、サンプルホールド回路５２７のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部５３３に出力する。

一方、同期検波器５２９は、受信アンプ５２４の出力信号を発振器５２１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５３０に送出する。この低域フィルタ５３０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５２９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５３１に送出する。このサンプルホールド回路５３１は、低域フィルタ５３０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５３２へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路５３２は、サンプルホールド回路５３１のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部５３３に出力する。

処理制御部５３３は、位置検出装置５００の各部を制御する。すなわち、処理制御部５３３は、選択回路５１３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路５２３の切り替え、サンプルホールド回路５２７、５３１のタイミングを制御する。処理制御部５３３は、Ａ／Ｄ変換回路５２８、５３２からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２から一定の送信継続時間（連続送信区間）をもって電波を送信させる。

Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２の各ループコイルには、電子ペン１から送信（帰還）される電波によって誘導電圧が発生する。処理制御部５３３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１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。また、処理制御部５３３は、送信した電波と受信した電波との位相差に応じた信号のレベルに基づいて筆圧を検出する。

このようにして、位置検出装置５００では、接近した電子ペン１の位置を処理制御部５３３で検出する。そして、受信した信号の位相を検出することにより、電子ペン１の筆圧値の情報を得る。

［実施形態の電子ペン１におけるノック操作時の結合部４の動作について］
以上説明した実施形態の電子ペン１に対して使用者により、シャープペンシルのリフィル３から筆記用芯３０を繰り出すためのノック操作がなされたときの動作を、結合部４の動作を中心として以下に説明する。

図８は、図１２に示した例との比較を容易にするために、この実施形態の電子ペン１における先端キャップ部材２４を設けずに、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａが筐体２のペン先側の開口から突出する場合を想定した場合の構成を簡略化して示した図である。また、図９は、先端キャップ部材２４を有する上述の実施形態の電子ペン１の構成を簡略化して示した図である。以下、図４及び図８並びに図９を参照して電子ペン１の動作を説明する。

図４（Ａ）及び図８（Ａ）並びに図９（Ａ）に示す状態は、電子ペン１に、シャープペンシルのリフィル３から筆記用芯３０を繰り出すためのノック操作がなされていないときの状態である。このとき、コイルバネ４４により押子部材４２は、円板状板部４２２が、収納部４３の底部に押し付けられ、結合部４をペン先側に弾性的に偏倚させる状態となっている。

この状態において、上述したように、ノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａが使用者によりノック押下操作されたときには、図４（Ｂ）及び図８（Ｂ）並びに図９（Ｂ）に示すように、結合部４がペン先３ａ側に摺動移動し、このため、シャープペンシルのリフィル３の摺動管３２３が芯収容管３３に対して摺動移動して、芯の繰り出し機構により筆記用芯３０が繰り出される。

この状態では、図４（Ｂ）及び図８（Ｂ）並びに図９（Ｂ）に示すように、結合部４の収納部４３においては、押子部材４２の円板状板部４２２と収納部４３の蓋部４３２との間のコイルバネ４４は収縮する状態となっており、押子部材４２の円板状板部４２２と収納部４３の底部との間には隙間ｇｓ（図９（Ｂ）参照）が生じる。

この状態から、使用者がノック操作用突出部６ａへの押下操作を解除すると、コイルバネ１７により、ノック操作用突出部６ａは元の状態（図４（Ａ）及び図８（Ａ）並びに図９（Ａ）の状態）に復帰する。このとき、結合部４の収納部４３においては、収縮していたコイルバネ４４が弾性的に伸張復帰し、コイルバネ４４により押子部材４２は、円板状板部４２２が、隙間ｇｓを無くすように収納部４３の底部に押し付けられ、結合部４をペン先側に弾性的に偏倚させる状態に復帰し、隙間ｇｓは消滅する。

以上のように、この実施形態では、図８（Ｃ）並びに図９（Ｃ）に示すように、筆記用芯３０が繰り出されたために、シャープペンシルのリフィル３の全長が短くなったとしても、結合部４の収納部４３の収納空間４３１の底部と押子部材４２の円板状板部４２２との間の隙間が生じることはない。したがって、図８（Ｃ）並びに図９（Ｃ）に示すように、筆記用芯３０が電子ペン１のペン先側から突出していた場合において、使用者が筆記しようとして筆記用芯３０を紙面に押し当てたとしても、冒頭で述べたような筆記用芯３０が引っ込んでしまうような事態は生じない。

そして、シャープペンシルのリフィル３は、筆記用芯３０が一旦繰り出されて、全長が短くなった後には、その全長が更に短くなることはないので、その後にノック押下操作があったとしても、そのノック押下操作が解除された後には、図８（Ｃ）並びに図９（Ｃ）の状態となり、その状態で、筆記用芯３０の先端に圧力が加わっても、シャープペンシルのリフィル３が後端側に引っ込んでしまうような動きは生じない。

そして、この実施形態では、上述のように、筆記用芯３０が繰り出されたために、シャープペンシルのリフィル３の全長が短くなって、後端側に若干引っ込むようになったとしても、図９（Ｃ）に示すように、先端キャップ部材２４によりシャープペンシルのリフィル３のペン先３ａは覆われているので、当該シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａの変化は外部から観察されない。

したがって、この実施形態の電子ペン１においては、筆記開示時の感触だけでなく、見た目においても、シャープペンシルのリフィル３から繰り出された筆記用芯やペン先が引っ込んでしまうということを、使用者に感得させることがないようにすることができる。

［第２の実施形態］
以上は、電磁誘導方式の電子ペンの場合に、この発明を適用した例であるが、この発明は、静電結合方式の電子ペンにも適用できることは勿論である。

この発明を適用した静電結合方式の電子ペンの例としては、機械構造的な構成は、以下に説明する点を除けば、上述した第１の実施形態の電子ペンと同様の構成とすることができる。

すなわち、この実施形態の静電結合方式の電子ペン１Ａにおいては、例えば、シャープペンシルのリフィル３を導電性の金属で構成すると共に、プリント基板に信号発信回路を設ける。そして、信号発信回路の出力端と、シャープペンシルのリフィル３とを電気的に接続するように構成し、信号発信回路からの信号をシャープペンシルのリフィル３を通じて位置検出装置に送信するようにする。この場合に、筆圧検出部５で検出された筆圧の情報は、信号発信回路からの信号に含めるようにする。なお、この実施形態の静電結合方式の電子ペン１Ａにおいては、フェライトコア９に巻回されているコイル８は、信号発信回路を駆動する電圧を得るために用いられる。

図１０は、この第２の実施形態の静電結合方式の電子ペン１Ａの回路基板に形成される電子回路の例を示す図である。

図１０において、２０１は電気二重層キャパシタ、２０２は整流用ダイオード、２０３は電圧変換回路、２０４は、この例の信号発信回路を構成する発振回路である。図１０に示すように、この例では、コイル８の一端はダイオード２０２のアノードに接続され、他端は、接地（ＧＮＤ）されている。また、電気二重層キャパシタ２０１の一端はダイオード２０２のカソードに接続され、他端は、接地されている。

導電性の金属で構成されているこの実施形態のシャープペンシルのリフィル３Ａは、回路基板の発振回路２０４と接続線２０５を通じて電気的に接続されている。発振回路２０４は、筆圧検出部５の可変容量キャパシタ５Ｃの容量に応じて周波数が変化する信号を発生し、その発生した信号を接続線２０５を通じてシャープペンシルのリフィル３Ａに供給する。発振回路２０４からの信号は、シャープペンシルのリフィル３Ａよりその信号に基づく電界として放射される。

発振回路２０４は、例えばコイルとキャパシタによる共振を利用したＬＣ発振回路により構成される。この実施形態の電子ペン１Ａにより指示された座標位置を検出する位置検出装置では、この信号の周波数よりシャープペンシルのリフィル３Ａのペン先に加えられた筆圧を求めることができる。

電圧変換回路２０３は、電気二重層キャパシタ２０１に蓄えられた電圧を一定の電圧に変換して発振回路２０４の電源として供給する。この電圧変換回路２０３は、電気二重層キャパシタ２０１の両端の電圧よりも低くなるような降圧タイプのものでも良いし、電気二重層キャパシタ２０１の両端の電圧よりも高くなるような昇圧タイプのものでも良い。また、電気二重層キャパシタ２０１の両端の電圧が前記一定の電圧よりも高い場合は降圧回路として動作し、前記一定の電圧よりも低い場合は昇圧回路として動作する昇降圧タイプのものでも良い。

この実施形態の電子ペン１Ａを図示しない充電器に装着したときに、充電器が発生する交番磁界によりコイル８には誘導起電力が発生して、ダイオード２０２を介して電気二重層キャパシタ２０１を充電する。

この実施形態の電子ペン１Ａが通常動作するとき（充電動作を行わないとき）は、コイル８は固定電位（この例では接地電位（ＧＮＤ））となるため、シャープペンシルのリフィル３Ａの周囲に設けたシールド電極として作用する。なお、シャープペンシルのリフィル３Ａが通常動作するときのコイル８の固定電位は、接地電位に限らず、電源のプラス側電位であっても良いし、電源のプラス側電位と接地電位との中間の電位であっても良い。

図１１は、第２の実施形態の電子ペン１Ａからの信号を受け、センサ上の位置を検出すると共に、筆圧を検出するようにする位置検出装置６００を説明するためのブロック図である。

この実施形態の位置検出装置６００は、図１１に示すように、センサ６１０と、このセンサ６１０に接続されるペン検出回路６２０とからなる。センサ６１０は、この例では、断面図は省略するが、下層側から順に、第１の導体群６１１、絶縁層（図示は省略）、第２の導体群６１２を積層して形成されたものである。第１の導体群６１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体６１１Ｙ_１、６１１Ｙ_２、…、６１１Ｙ_ｍ（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。

また、第２の導体群６１２は、第１の導体６１１Ｙ_１、６１１Ｙ_２、…、６１１Ｙ_ｍの延在方向に対して交差する方向、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の第２の導体６１２Ｘ_１、６１２Ｘ_２、…、６１２Ｘ_ｎ（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。

このように、位置検出装置６００のセンサ６１０では、第１の導体群６１１と第２の導体群６１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、電子ペン１Ａが指示する位置を検出する構成を備えている。

なお、以下の説明において、第１の導体６１１Ｙ_１、６１１Ｙ_２、…、６１１Ｙ_ｍについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体６１１Ｙと称する。同様に、第２の導体６１２Ｘ_１、６１２Ｘ_２、…、６１２Ｘ_ｎについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体６１２Ｘと称することとする。

ペン指示検出回路６２０は、センサ６１０との入出力インターフェースとされる選択回路６２１と、増幅回路６２２と、バンドパスフィルタ６２３と、検波回路６２４と、サンプルホールド回路６２５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路６２６と、制御回路６２７とからなる。

選択回路６２１は、制御回路６２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群６１１および第２の導体群６１２の中から１本の導体６１１Ｙまたは６１２Ｘを選択する。選択回路６２１により選択された導体は増幅回路６２２に接続され、電子ペン１Ａからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路６２２により増幅される。この増幅回路６２２の出力はバンドパスフィルタ６２３に供給されて、電子ペン１Ａから送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。

バンドパスフィルタ６２３の出力信号は検波回路６２４によって検波される。この検波回路６２４の出力信号はサンプルホールド回路６２５に供給されて、制御回路６２７からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路６２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路６２６からのデジタルデータは制御回路６２７によって読み取られ、処理される。

制御回路６２７は、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路６２５、ＡＤ変換回路６２６、および選択回路６２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路６２７は、ＡＤ変換回路５２６からのデジタルデータから、電子ペン１Ａによって指示されたセンサ６１０上の位置座標を算出すると共に、筆圧検出部５で検出された筆圧を検出するようにする。

すなわち、制御回路６２７は、例えばまず第２の導体６１２Ｘ_１〜６１２Ｘ_ｎを順次に選択する選択信号を選択回路６２１に供給し、第２の導体６１２Ｘ_１〜６１２Ｘ_ｎのそれぞれの選択時に、ＡＤ変換回路６２６から出力されるデータを信号レベルとして読み取る。そして、第２の導体６１２Ｘ_１〜６１２Ｘ_ｎの全ての信号レベルが所定値に達していなければ、制御回路６２７は、電子ペン１Ａがセンサ６１０上に無いものと判断し、第２の導体６１２Ｘ_１〜６１２Ｘ_ｎを順次に選択する制御を繰り返す。

第２の導体６１２Ｘ_１〜６１２Ｘ_ｎのいずれかから所定値以上のレベルの信号が検出された場合には、制御回路６２０は、最も高い信号レベルが検出された第２の導体６１２Ｘの番号とその周辺の複数個の第２の導体６１２Ｘを記憶する。そして、制御回路６２７は、選択回路６２１を制御して、第１の導体６１１Ｙ_１〜６１１Ｙ_ｍを順次選択して、ＡＤ変換回路６２６からの信号レベルを読み取る。このとき制御回路６２７は、最も大きい信号レベルが検出された第１の導体６１１Ｙとその周辺の複数個の第１の導体６１１Ｙの番号を記憶する。

そして、制御回路６２７は、以上のようにして記憶した、最も大きい信号レベルが検出された第２の導体６１２Ｘの番号及び第１の導体６１１Ｙの番号とその周辺の複数個の複数個の第２の導体６１２Ｘ及び第１の導体６１１Ｙから、電子ペン１Ａにより指示されたセンサ６１０上の位置を検出する。

制御回路６２７は、また、ＡＤ変換回路６２６からの信号の周波数を検出し、その検出した周波数から、電子ペン１Ａの筆圧検出部５で検出された筆圧値を検出する。すなわち、前述したように、電子ペン１Ａの発振回路２０４の発振周波数は、筆圧検出部５で構成される可変容量キャパシタ５Ｃの静電容量に応じた周波数となっている。制御回路６２７は、例えば、電子ペン１Ａの発振回路２０４の発振周波数と筆圧値との対応テーブルの情報を備えており、この対応テーブルの情報から、筆圧値を検出する。

なお、上述の第２の実施形態では、電子ペン１Ａは、筆圧検出部５で検出した筆圧を周波数に変換してシャープペンシルのリフィル３Ａに供給するようにしたが、筆圧を対応させる信号属性としては周波数に限られるものではなく、信号の位相や信号の断続回数などに筆圧を対応させるようにしても良い。また、信号発信回路は、発振回路の発振信号そのものではなく、当該発振信号を変調したりして、発振信号に何らかの処理を加えた信号を発生するように構成したものであってもよい。

また、信号発信回路からの信号は、導電性金属で構成されるシャープペンシルのリフィル３Ａを通じて送出するようにしたが、シャープペンシルのリフィル３Ａに代えて、ペン先スリーブ２３のペン先側に設けられている先端キャップ部材２４を導電性の金属で構成して、この先端キャップ部材２４と信号発信回路とを電気的に接続することで、当該先端キャップ部材２４を通じて、信号発信回路からの信号を送信するようにしてもよい。さらには、シャープペンシルのリフィル３Ａと、先端キャップ部材２４との両方から、信号発信回路からの信号を送信するようにしてもよい。

［その他の実施形態または変形例］
なお、上述の実施形態では、筆圧検出部で検出された筆圧情報は、信号送出部からの位置検出用信号と共に、送出するようにしたが、回路基板の回路載置部に、例えばブルートゥース（登録商標）規格の無線送信部を設けて、位置検出用信号とは別個に、筆圧情報は、この無線送信部を通じて位置検出装置に送信するように構成してもよい。

また、上述の実施形態の電子ペンにおいては、芯体部は、芯の繰り出し機構を備えるシャープペンシルのリフィルとしたが、芯体部は、シャープペンシルのリフィルに限られる訳ではなく、冒頭でも述べたように、例えばノック式によりペン先が押し出されるボールペンのリフィルであってもよい。

また、上述の実施形態の筆圧検出部は、誘電体を２個の電極で挟む構成のものを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により製作されている半導体デバイスとして構成される可変容量キャパシタからなる圧力感知チップを、例えば立方体あるいは直方体の箱型のパッケージ内に封止したもので構成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、筆圧検出部は、筆圧に応じて静電容量を可変する可変容量キャパシタを用いるようにしたが、共振回路の共振周波数を変化させる変化素子であれば、インダクタンス値や抵抗値を可変するものであってもよいことは言うまでもない。

なお、上述の実施形態では、芯体部押圧制御部の例としてのノック式押圧部材６のノック操作用突出部６ａは、電子ペン１の筐体２の後端側から突出するようにされて、軸心方向のノック操作を受けるようにしたが、ノック操作用突出部を筐体２の側周面から突出するように設けて、軸心方向に直交する方向のノック操作を受けるようにすると共に、このノック操作用突出部が受ける軸芯方向に直交する方向の力を、軸心方向の力に変えて、結合部４の押圧受部４５ａ及び４５ｂに伝達するようにする部材を設けるように構成してもよい。

なお、以上の実施形態においては、位置検出装置と共に使用する電子ペンの場合にこの発明を適用したが、位置検出装置と共に使用するのではなく、シャープペンシルやボールペンの機能を備え、かつ、筆圧検出部を備える筆記具としてのスタイラスにも、この発明は適用可能である。

１，１Ａ…電子ペン、２…筐体、３，３Ａ…シャープペンシルのリフィル、４…結合部、５…筆圧検出部、６…ノック式押圧部材、６ａ…ノック操作用突出部、６ｂ…結合部押圧部、７…リフィル保護筒、８…コイル、９…フェライトコア、１１，１４…プリント基板、１２…コイルバネ、１３…ホルダー部、１６…ホルダー収納体、１７…コイルバネ、４１…嵌合部、４２…押子部材、４３…収納部、４４…コイルバネ、４５ａ，４５ｂ…押圧受部

Claims (14)

1. 筒状の筐体と、
   前記筒状の筐体内に収納される芯体部と、
   前記筐体内に収納され、前記筐体の軸心方向の一方の開口側から前記芯体部に印加される圧力を検出するための圧力検出部と、
   前記芯体部の前記開口側とは反対側と嵌合され、前記圧力を前記圧力検出部に伝達する機能を備える結合部と、
   外部からの操作に応じて、前記芯体部の前記開口側とは反対側を、前記開口側に変位させるように押圧する状態と、前記押圧する状態を解除した状態とを現出するように前記結合部を押圧制御する芯体部押圧制御部と、
   を備え、
   前記結合部は、
   前記芯体部押圧制御部による前記押圧を受ける押圧受部と、
   前記圧力検出部と前記軸芯方向の一端側が嵌合する押子部材と、
   前記芯体部の前記開口側とは反対側と嵌合する嵌合部と、
   前記押子部材の前記軸心方向の一端側とは反対側の他端側を、前記軸心方向に移動可能に収納する収納部と、
   前記収納部内に配されて、前記押子部材の前記他端側を、前記収納部内において、前記筐体の軸心方向の前記一方の開口側に弾性的に常時偏倚させるように付勢する弾性部材と、
   を備えることを特徴とするスタイラス。
2. 前記押子部材の前記他端側には、軸芯方向に直交する方向に張り出す鍔部が形成されていると共に、
   前記結合部の前記収納部の前記圧力検出部側は、前記押子部材の前記一端側を挿通可能な貫通孔を有する蓋部で閉塞されており、
   前記弾性部材は、前記押子部材の前記鍔部と、前記収納部の前記蓋部との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
3. 前記弾性部材は、コイルバネである
   ことを特徴とする請求項２に記載のスタイラス。
4. 前記芯体部押圧制御部は、前記圧力検出部に圧力を印加させることなく、前記結合部の前記押圧受部を前記開口側に押圧するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
5. 前記外部からの操作のためのノック部を備え、前記芯体部押圧制御部は、前記ノック部のノック操作に応じて前記結合部を押圧制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
6. 前記芯体部は、筆記用芯を、前記外部からの操作に応じて繰り出す機構を具備するシャープペンシル機構を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
7. 前記筐体の前記軸心方向の前記一方の開口側には、前記芯体部を構成する前記シャープペンシル機構のペン先部から繰り出される前記筆記用芯を挿通させて外部に突出させるようにする金属製のペン先部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載のスタイラス。
8. 前記筐体内に収納される筒状の内部筐体を備え、
   前記芯体部は、前記内部筐体に対して、前記開口側とは反対側の前記結合部と嵌合する側を突出させた状態で、前記内部筐体内を軸芯方向に移動可能の状態で収納され、
   前記内部筐体と、前記結合部との間に、前記内部筐体と前記結合部とを前記軸心方向に互いを離間させるように弾性的に偏倚させる第２の弾性部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
9. 前記筆圧検出部は、前記結合部の前記押子部材が嵌合する導体部材と、前記導体部材の前記嵌合側とは反対側と当接する誘電体と、前記誘電体を前記導体部材と挟持するようにする端子部材とを備え、前記誘電体と前記導体部材との接触面積が、前記押子部材を通じて印加される圧力に応じて変化することで、前記誘電体を挟む前記導体部材と前記端子部材とにより構成されるキャパシタの静電容量の変化として、前記圧力を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
10. 前記筆圧検出部は、前記押子部材を通じて印加される圧力に応じて静電容量を変化させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子からなる感圧チップがパッケージ部品として収納されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
11. 前記筐体の前記軸心方向の一方の開口側には、磁性体コアに巻回されたコイルが設けられると共に、前記磁性体コアには、軸心方向の貫通孔が設けられており、
    前記芯体部の前記開口側が、前記磁性体コアの前記貫通孔を挿通されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
12. 前記コイルに並列にキャパシタが接続されて、位置検出センサとの間で信号の送受を行う共振回路が構成されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載のスタイラス。
13. 前記筐体の一方の開口側に導体が設けられると共に、前記筐体内に信号発信回路が設けられ、前記信号発信回路からの信号が、前記導体を通じて外部に送出される
    ことを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
14. 前記芯体部は、前記信号発信回路からの信号を送出するための前記導体を備えている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のスタイラス。
    

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