JP2023005972A - 電子ペン及び電子ペン用芯体 - Google Patents

Abstract

【課題】 細型化してもハードな使用に充分に耐えることができる信頼性が高く、容易に製造が可能な電子ペンを実現する。【解決手段】 芯体２４は、軸部２４１とペン先部２４２とで構成され、軸部２４１は棒状体で一方の端部側の側面周囲に沿って溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２が設けられる。ペン先部２４２は、軸部２５１の一方の端部側が差し込まれる孔部２４２Ｈが設けられており、当該孔部２４２Ｈの内壁面には軸部２４１の溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２に嵌合する突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２が設けられる。芯体２４を筐体２３に装着した場合には、芯体２４の軸部２４１の溝部Ｇｖ１が、筐体２３の開口部２３ａより外側に位置するようにされる。【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer）やスマートフォンなどの電子機器に搭載された位置検出装置に対する位置指示器として用いられる電子ペンおよび当該電子ペンに用いられる電子ペン用の芯体に関する。

タブレットＰＣ（Personal Computer）やスマートフォンなど呼ばれる高機能電話端末といった電子機器の入力デバイスの１つとして、位置検出装置と位置指示器とが用いられている。位置指示器は一般にペン型に形成されており、電子ペンやスタイラスなどと呼ばれている。この明細書では、ペン型に形成された位置指示器を電子ペンと記載する。電子ペンの芯体は、書き味（書き具合）に影響を与えるものであるので、電子ペンの重要な構成部材である。電子ペンの芯体については、そのペン先を接触させる電子機器の操作面（入力面）がガラスや樹脂などであるため、芯体のペン先と操作面との間に生じる摩擦による引っ掛かりやペン先の摩耗などの様々な要素が考慮されて、種々の工夫がされてきた。

例えば、後に記す特許文献１には、弾性部材からなる先端部と、先端部の弾性部材より硬い材料からなる基台部と、基台部よりも細い芯体本体部とで芯体を構成する発明が開示されている。特許文献１に開示された芯体の場合には、書き味を替えたり、電子機器の操作面との摩擦を少なくしたりするなどのことが可能になる。また、本願出願人は、操作面との摩擦による摩耗を抑えるため、ポリパラフェニレンテレフタルアミドで形成した繊維を樹脂に混在させて、電子ペン用芯体を形成することについて研究し、既に国際特許出願を行っている（国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／００３５０８）。

特開２０１５－２６３５９号公報

近年においては、位置検出装置が搭載された電子機器の小型化に伴い、電子ペンについても小型化、細型化が進められており、これに伴って電子ペン用芯体についても細型化が進められている。しかしながら、芯体を細型化することにより、強度が低下し、破損しやすくなってしまうと、細型化された信頼性の高い電子ペンは実現できない。また、電子ペン用芯体については、書き味がよく、電子機器の操作面を傷つけることがなく、芯体のペン先の摩耗が少なくすることが望まれる。更には、できるだけ簡単に製造できるようにすることも望まれる。このように、電子ペン用の芯体の細型化に際しては、強度の向上、書き味の向上、電子機器の操作面（入力面）の保護、ペン先の摩耗の軽減、製造の簡易化といった課題をクリアしなければならない。

しかしながら、上述した特許文献１に開示された発明の場合、電子ペン用の芯体を２色成形により先端部と基台部と芯体本体部とをいわゆる２色成形（熱溶着）により一体に形成するので、全ての部分が樹脂材料となる。このため、細型化した場合には強度の面で充分でない場合があると考えられる。また、操作面との摩擦による摩耗を抑えるため、ポリパラフェニレンテレフタルアミドで形成した繊維を樹脂に混在させて、電子ペン用芯体を形成する場合にも、その全体は樹脂であるので、細型化した場合には、同様に強度の面で心配が残る。そもそも、繊維を混在させた樹脂により、細型化した芯体本体部（軸部）を構成すること自体が難しい。

以上のことに鑑み、細型化してもハードな使用に充分に耐えることができ、信頼性が高く、容易に製造が可能な電子ペンを実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、
棒状体であって、一方の端部側の側面周囲に沿って溝部が設けられた軸部と、前記軸部の前記一方の端部側が差し込まれる孔部を備え、前記孔部の内壁面には前記軸部の前記溝部に嵌合する突起部が設けられたペン先部とからなる芯体と、
筒状体であって、一方の端部が開口部となり、内部に前記芯体の装着部を備えた筐体と
を備え、
前記筐体の前記開口部から前記芯体を後端側より挿入して前記装着部に装着した場合に、前記芯体の前記軸部の前記溝部が、前記筐体の前記開口部より外側に位置する
ことを特徴とする電子ペンを提供する。

この電子ペンによれば、軸部とペン先部とは別部材とされ、軸部に強度の高い棒状体を用い、ペン先部に弾力性や摩擦耐性のある材料を用いるといったことが可能にされる。また、ペン先部の孔部に軸部の一方の端部が挿入されると、軸部の溝部とペン先部の突起部とが嵌合し、容易に外れることが無いようにされる。また、芯体を筐体内部に取り付けた場合に、芯体のペン先が筐体から十分に突出するようにされると共に、軸部の溝部にはペン先部の突起が嵌合しているので、強い筆圧をかけても軸部からペン先部が外れるといったことが無いようにされる。

位置検出装置と電子ペンとからなる入力装置が用いられて構成された電子機器の一例を説明するための図である。 実施形態の電子ペンの構成例を説明するための図である。 実施の形態の電子ペン用芯体の構成を説明するための図である。 実施の形態の電子ペンの筐体に電子ペン用芯体を装着した場合の態様を説明するための図である。 実施の形態の電子ペンの電子ペン用芯体のペン先部の他の構成例を説明するための図である。

以下、図を参照しながら、この発明の電子ペン及び電子ペン用芯体の一実施の形態について説明する。

［電子機器の具体例］
位置検出装置が搭載され、当該位置検出装置に対して用いられる電子ペンによる指示入力が可能にされた電子機器の一例を、図１を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態の電子ペン、電子ペン用芯体は、この発明による電子ペン、電子ペン用芯体の一実施の形態が適用されたものである。この実施の形態の電子機器は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置を備えるタブレットＰＣやスマートフォン（高機能携帯電話端末）であり、位置検出装置が搭載された電子機器本体１と、電子ペン２とからなる。

電子機器本体１は、筐体１Ａとフロントパネル１Ｆとの間にＬＣＤ、検出方式の異なる２つの位置検出センサ、マザーボードなどが積層（重畳配置）されて構成される。この実施形態において、検出方式の異なる２つの位置検出センサは、１つは電磁誘導方式の位置検出センサであり、もう１つは静電容量方式の位置検出センサである。

フロントパネル１Ｆには開口部１ＦＷが設けられている。当該開口部１ＦＷは、ＬＣＤの表示画面の表示領域及び電子ペン２などを用いた使用者による入力を受け付ける操作領域と同じ大きさにとなっている。なお、この実施の形態では、ＬＣＤの表示領域に対応する操作領域１ＦＷを、電子ペン２を接触させて入力操作を行う操作面と呼ぶ場合もある。また、電子機器本体１の筐体１Ａには、後述する電子ペン２を収納する収納部１１が設けられており、電子ペン２を使用しない場合には、電子ペン２を当該収納部１１に収納しておくようにされる。

電子ペン２は、電磁誘導方式の位置検出センサを通じての情報の入力に用いられる。使用者は、必要に応じて、収納部１１に収納されている電子ペン２を取り出して、操作領域１ＦＷ上で位置指示操作を行う。電子ペン２は、例えば、図や絵を入力するなど、細かな情報の入力を行う場合に用いて好適なものである。また、電子機器本体１は、静電容量方式の位置検出センサが搭載されており、使用者が手の指を操作領域１ＦＷ上に接触させることにより、主には、アイコンや表示ボタンの選択などの操作を行うことができる。もちろん、使用者が手の指を操作領域１ＦＷ上に接触させることにより、静電容量方式の位置検出センサを通じて、描画や手書き文字の入力を行うことも可能である。

従って、電子機器本体１の操作領域１ＦＷ上で、電子ペン２により操作がされたとする。この場合、電子機器本体１の内部に設けられた電磁誘導方式の位置検出センサにより、電子ペン２で操作された位置及び筆圧が検出され、これに応じて電子機器本体１の表示等制御回路（マイクロコンピュータ）は、ＬＣＤの表示画面への表示処理を制御する。同様に、当該電子機器において、電子機器本体１の操作領域１ＦＷ上で、使用者の手の指等により操作がされたとする。この場合、電子機器本体１の内部に設けられた静電容量方式の位置検出センサにより、指等による指示位置が検出され、これに応じて電子機器本体１の表示等制御回路は、ＬＣＤの表示画面への表示処理を制御する。

電子ペン２は、上述したように、電磁誘導方式の位置検出センサに対して機能するものであり、詳しくは後述するが、共振回路を構成するコイルとコンデンサ（キャパシタ素子）とが搭載されている。この実施の形態の電子機器においては、電子機器本体１の収納部１１に電子ペン２が収納されているか否かを、例えば、メカニカルスイッチにより、あるいは、電子ペン２の共振回路のコイルとの電磁誘導により信号の送受により、検出可能になっている。これにより、収納部１１に電子ペン２が収納されている場合には、電磁誘導方式の位置検出センサを動作させずに、電子ペン２による指示位置の検出を行わないようにして、当該電子機器本体１における消費電力の省力化を実現している。

［電子ペンの構成例］
次に、図１に示した電子機器本体１に搭載された電磁誘導方式の位置検出センサに対して位置指示を行う電子ペン２の構成例について説明する。図２は、この実施形態の電子ペン２の構成例を説明するための図であり、図２（Ａ）は電子ペン２の断面図を、図２（Ｂ）は電子ペン２の等価回路を示している。

図２に示すように、電子ペン２は、筐体２３内に、電子ペン機能を実現するための種々の部材が搭載されて構成される。フェライトコア２２は、例えば円柱状のフェライト材料に、詳しくは後述する棒状の芯体２４を挿通するための所定の径（例えば径＝１ｍｍ）の軸心方向の貫通孔が、軸心方向の中心線を含む位置に形成されたものである。

フェライトコア２２の貫通孔には、芯体２４がフェライトコア２２を貫通するように挿入される。すなわち、芯体２４は、フェライトコア２２の軸心方向の長さよりも長いものである。また、フェライトコア２２の当該貫通孔に挿入される芯体２４の部分は、当該貫通孔の径よりもやや短い径を有するものであり、当該貫通孔内を軸心方向に摺動移動することができるようにされる。なお、芯体２４のペン先となる端部部分（ペン先部）は、フェライトコア２２の貫通孔の径よりも長い径を有すると共に、先端部が半球状に加工され、タッチパネルなどの操作面（操作領域）上において、スムーズに移動させることができるようにしたものである。

図２（Ａ）に示すように、フェライトコア２２の軸心方向の中心を含む所定の長さの部分は、軸心方向に沿ってコイル２１が巻回されたコイル巻回部となり、その両側の部分はコイルが巻回されていないコイル非巻回部となっている。すなわち、フェライトコア２２をその軸心方向に見たとき、ペン先側の端部から、コイル巻回部のペン先側の端部までの部分は、コイルが巻回されない第１のコイル非巻回部とされる。また、コイル巻回部の他方の端から、フェライトコア２２のペン先側とは反対の端部までの部分は、コイル２１が巻回されない第２のコイル非巻回部とされる。

フェライトコア２２に巻回されたコイル２１の両端からの延伸線（導体線）２１ａ，２１ｂは、筐体２３の内側を、後述するプリント基板２６まで延伸されて、プリント基板２６に設けられているコンデンサＣｆに接続される。これにより、コイル２１とプリント基板２６上のコンデンサＣｆとによって共振回路を構成し、電磁誘導方式の位置検出装置との間において、電磁誘導により相互に信号を送受することができる。

芯体２４のペン先とは反対側には、モールド部２５Ａ、筆圧検出部２５Ｂ、嵌合部２５Ｃ、接続端子部２５Ｄからなる接続部２５が設けられる。この接続部２５は、コイル２１とフェライトコア２２と芯体２４とからなるペン先側の部分と、後述するプリント基板２６及び基板保護パイプ２７とを一体的に接続する部分である。モールド部２５Ａは、樹脂等により円筒状に構成された部分であり、モールド部２５Ａのフェライトコア２２側の端面の外周は、フェライトコア２２のコイル巻回部の外周よりもやや大きくなっている。そして、モールド部２５Ａのフェライトコア２２と対向する端面側にはフェライトコア２２の第２のコイル非巻回部が嵌合する凹部が設けられている。

更に、モールド部２５Ａの内部には、図２（Ａ）に示すように、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５が設けられている。これらの各部が、モールド部２５Ａと、後述する嵌合部２５Ｃとによって挟み込まれ、筆圧を検出する筆圧検出部２５Ｂとなる。

具体的に、芯体保持部Ａ１は、例えば硬質ゴム等によりカップ状に形成され、芯体２４のペン先側とは反対側の端部部分が差し込まれて、これを保持する。芯体保持部Ａ１の芯体２４とは反対側の底面部は球面状に形成されている。そして、芯体保持部Ａ１は、芯体２４に加えられる筆圧に応じて導電ゴムＡ２を押圧する押圧部として機能する。導電ゴムＡ２は、所定の厚みを有すると共に、誘電体Ａ４の対向する面と同じ形状、同じ大きさのものである。そして、導電ゴムＡ２のペン先側の面は、芯体保持部Ａ１の球面状に形成された底面部と対向し、他方の面はリングスペーサＡ３を介して誘電体Ａ４の一の面と対向する。

リングスペーサＡ３は、リング状に形成された部材であり、導電ゴムＡ２と誘電体Ａ４のペン先側の面との間に、リングスペーサＡ３の厚み分だけ空隙を設け両者を乖離させる（離れさせる）ものである。誘電体Ａ４は、例えばセラミックなどの導電性よりも誘電性が優位な物質により形成され、直流電圧に対しては電気を通さない絶縁体としてふるまうものである。誘電体Ａ４の他の面には、所定の面積を有する端子部材Ａ５が貼付するようにして設けられている。このように、導電ゴム（第１の電極）Ａ２と端子部材（第２の電極）Ａ５とが、誘電体Ａ４を挟み込むことにより、可変容量コンデンサを構成している。

すなわち、芯体２４のペン先に加えられる筆圧に応じて、芯体２４は軸心方向に上げ下げするように摺動移動する。これに連動し、芯体保持部Ａ１が導電ゴムＡ２を押し上げたり、下げたりする。導電ゴムＡ２と誘電体Ａ４との間にはリングスペーサＡ３により空隙が設けられているので、導電ゴムＡ２は、芯体２４に加えられる筆圧に応じて、誘電体Ａ４に近づいて接触して、その接触面積を変化させる。これにより、誘電体Ａ４を挟む導電ゴムＡ２と端子部材Ａ５との間の静電容量が筆圧に応じて変化する。なお、筆圧が加えられていない時には、導電ゴムＡ２は、リングスペーサＡ３の存在により誘電体Ａ４から離れる。

導電ゴムＡ２に接続された導電線と、端子部材Ａ５に接続された導電線とが、例えば、モールド部２５Ａと嵌合部２５Ｃの外側を通り、後述する接続端子部２５Ｄの端子に接続され、接続端子部２５Ｄの端子を通じて、プリント基板２６の電子回路に接続される。これにより、プリント基板２６の電子回路部において、芯体２４に加えられる筆圧を、上述したように構成される可変容量コンデンサの静電容量の変化として検出できる。

この例において、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５により構成される筆圧検出部２５Ｂは、例えば、特開平５－２７５２８３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様のものである。また、筆圧検出部２５Ｂは、特開２０１１－１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様に構成することもできる。また、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することもできる。

嵌合部２５Ｃは、後述する基板保護パイプ２７と嵌合する部分である。嵌合部２５Ｃは、樹脂や硬質ゴムなどにより例えば略円筒状に形成され、モールド部２５Ａと強固に嵌合して一体的になっている。これにより、上述もしたように、モールド部２５Ａと嵌合部２５Ｃとによって、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５が挟みこまれ、これらの部材から構成される筆圧検出部２５Ｂが、筐体２３内に安定に保持される。

嵌合部２５Ｃの内側には、後述するプリント基板２６の先端部が嵌合する凹部が設けられている。なお、嵌合部２５Ｃの外径は、基板保護パイプ２７の内径よりやや長くなっており、基板保護パイプ２７と強固に嵌合できるようになっている。嵌合部２５Ｃに基板保護パイプ２７を嵌合させた場合には、基板保護パイプ２７の外周が、嵌合部２５Ｃやモールド部２５Ａの外周と一致するようになっている。

接続端子部２５Ｄは、図２（Ａ）に示すように、嵌合部２５Ｃに連結する上下に２枚の板部からなる部分である。この板部が後述するプリント基板２６を挟み込むようになっている。この場合、上下に２枚の板部の間隔は、プリント基板２６の厚みよりもやや狭くなっており、プリント基板２６を挟持できるようになっている。

これら２枚の板部の一方、例えば、図２（Ａ）において上側の板部には、上述した導電ゴムＡ２と、端子部材Ａ５からの導電線が接続された端子が、上側の面から回路基板側の端面を巻き込んで下側の面にまで至るように設けられている。これにより、接続端子部２５Ｄにプリント基板２６を差し込んだ時に、プリント基板２６に設けられている電子回路の端子部と自動的に接続されるようになっている。

プリント基板２６は、長方形状の絶縁基板上に上述した電子回路への端子や当該電子回路を構成する種々の回路部品が搭載され、それらを接続する配線が設けられて形成される。種々の回路部品には、制御回路として機能するＩＣ（Integrated Circuit）、複数のコンデンサＣｆなどが含まれる。プリント基板２６は、図２（Ａ）に示すように、基板保護パイプ２７の内部に収納されて保護される。

基板保護パイプ２７は、金属、カーボン素材、合成樹脂などが用いられて形成され、折れたり曲がったりしにくい硬質管状部材である。基板保護パイプ２７は、その両端に、芯体側開口部と後端側開口部とを有している。これら芯体側開口部と後端側開口部とは、軸心方向と交差する方向の開口部である。芯体側開口部から基板保護パイプ２７の内側の所定範囲の部分に、接続部２５の嵌合部２５Ｃが差し込まれて両者が嵌合する。同様に、後端側開口部から基板保護パイプ２７の内側の所定範囲の部分に、パイプ蓋２８が差し込まれて両者が嵌合する。このパイプ蓋２８にも、プリント基板２６の端部が差し込まれる凹部が設けられている。

これにより、芯体２４は、その後端部から筐体２３の開口部２３ａより挿入され、芯体保持部Ａ１に差し込まれて、その先端側の部分を筐体２３から突出させるようにして、筐体２３内に装着される。すなわち、芯体保持部Ａ１は、芯体２４の装着部を構成する。この場合に、コイル２１が巻回されたフェライトコア２２に芯体２４が挿通されたペン先側の部分と、接続部２５と、プリント基板２６を収納した基板保護パイプ２７と、パイプ蓋２８とが一体的に接続されて、筐体２３内に収納されて、電子ペン２が構成される。

この実施形態の電子ペン２の等価回路は、図２（Ｂ）に示すものとなる。すなわち、コイル２１と、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部２５Ｂと、プリント基板２６上のコンデンサＣｆとが並列に接続されて共振回路を構成する。これにより、後述する電磁誘導方式の位置検出センサを備えた位置検出装置との間で、信号の送受を行うことができるようにされる。

［電子ペン用芯体の構成例］
図３は、実施の形態の電子ペン用芯体（以下、単に芯体と記載する。）２４の構成を説明するための図である。図３（Ａ）の外観図に示すように、芯体２４は、棒状体の軸部２４１と、先端が半球状に加工され、後端側に孔部が設けられたカップ状のペン先部２４２とから構成される。

この実施の形態において、軸部２４１は、カーボン素材により構成されている。カーボン素材は、鉄と比較すると、強度は１０倍であり、折れにくいものである。その他にも、カーボン素材には、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性、耐酸性、電導性に優れているという特徴があり、細型化する芯体２４の軸部２４１を形成する材料としては好適である。また、ペン先部２４２は、例えば、ポリアセタール樹脂（いわゆるＰＯＭ）によって構成される。ポリアセタール樹脂は、自己潤滑性を備え、摩擦係数が小さいため、摩擦特性に優れている。このため、電子機器本体１の操作領域（操作面）１ＦＷ上に接触させて操作入力を行っても操作面を傷つけることが少なく、また、ペン先部２４２が極度に摩耗してしまうこともない。この他にも、ポリアセタール樹脂は、強度も高く、耐衝撃性についても優れているので、細型化する芯体２４のペン先部２４２を形成する材料として好適である。

図３（Ａ）に示したように、カップ状のペン先部２４２の孔部に軸部２４１を差し込むことにより、１本の芯体２４が構成される。図３（Ｂ）の軸部２４１の一方の端部側（ペン先側）の断面図に示すように、軸部２４１のペン先側の端部部分の側面には、その周囲に沿って、溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２が設けられている。すなわち、溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２は、軸部２４１の長手方向に位置を変えて、軸部２４１の側面周囲にリング状に設けられた凹部である。

また、図３（Ｃ）のペン先部２４２の断面図に示すように、ペン先部２４２は、軸部２４１の一方の端部側（ペン先側）が差し込まれる孔部２４２Ｈが設けられている。当該孔部２４２Ｈの内壁面には、内壁面に沿ってリング状の突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２が設けられている。突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２は、孔部２４２Ｈに軸部２４１が差し込まれた場合に、軸部２４１の溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２に対応する位置に設けられている。このため、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈに、軸部２４１のペン先側の端部を挿入すると、軸部２４１の溝部Ｇｖ１にペン先部２４２の突起部Ｐｒ１が嵌合し、軸部２４１の溝部Ｇｖ２にペン先部の突起部Ｐｒ２が嵌合する。

このように、軸部２４１の長手方向に離れた２つの溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２に対して、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面に設けられた突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２が嵌合することによって、軸部２４１に対して、ペン先部２４２を強固に取り付けることができる。しかも、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈに、軸部２４１の溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２が設けられた側を、少し力を加えるようにして差し込むだけで、軸部２４１に対して、ペン先部２４２を簡単に、しかも強固に取り付けて、芯体２４を構成できる。

［芯体の装着態様］
図４は、実施の形態の電子ペンの筐体に電子ペン用芯体を装着した場合の態様を説明するための図である。図２を用いて説明したように、芯体２４は、その後端部から筐体２３の開口部２３ａより挿入し、芯体保持部Ａ１に差し込むことにより、筐体２３の内部に装着される（取り付けられる）。この場合、図４に示すように、芯体２４のペン先部２４２の先端側は、筐体２３の開口部２３ａから突出し、軸部２４１の少なくとも溝部Ｇｖ１は、筐体２３の開口部２３ａより外側に位置する。

すなわち、図４において、芯体２４の軸部２４１の溝部Ｇｖ１の前端面Ｆｆは、筐体２３の先端面２３Ｔよりも左側に位置し、溝部Ｇｖ１の全体が、筐体２３の外側に位置している。これにより、芯体２４のペン先部２４２の先端側を十分に筐体２３から突出させることができる。また、筐体２３の外側で軸部２４１の溝部Ｇｖ１とペン先部２４２の突起部Ｐｒ１とが嵌合しているので、芯体２４のペン先部２４２に比較的に強い筆圧がかけられても、軸部２４１からペン先部２４２が外れるといった不都合を生じさせることがない。

なお、後述もするように、溝部は１つでもよいが、溝部が1つの場合、ペン先部２４２が衝撃等で外れてしまう場合がある。ペン先部２４２が外れて、軸部２４１のみがペンに刺さったままの場合、開口部２３ａから溝部Ｇｖ１が外側に出ていれば、カッターナイフ等の刃で引っかけて芯体の軸部２４１をペンから取り外すことができる。すなわち、溝部Ｇｖ１は芯体２４の軸２４１部を取り外すための引っかけ部となる。

また、この実施の形態の芯体２４は、筐体２３の開口部２３ａから芯体２４を後端側より挿入して芯体保持部Ａ１に装着した場合には、ペン先部２４２の後端側の所定部分は、筐体２３の内部に位置する。図４に示した例の場合には、溝部Ｇｖ１に嵌合する突起部Ｐｒ１よりやや後側の部分は、筐体２３内に位置するようになっている。この実施の形態の芯体２４の場合には、図４に示したように、筐体２３の外側では軸部２４１の溝部Ｇｖ１とペン先部２４２の突起部Ｐｒ１とが嵌合し、筐体２３の内側では軸部２４１の溝部Ｇｖ２とペン先部２４２の突起部Ｐｒ２とが嵌合する。

従って、軸部２４１の溝部Ｇｖ２及びこれに嵌合する突起部Ｐｒ２は、筐体２３内に位置することになる。これにより、軸部２４１に対してペン先部２４２をより強固に取り付けることができると共に、軸部２４１からペン先部２４２が簡単に外れたり、破損したりすることが無いようにできる。例えば、軸部２４１に取り付けられたペン先部２４２の全体を、筐体２３から突出するようにしたとする。この場合には、軸部２４１に取り付けられたペン先部２４２の後端面に何かが引っ掛かるなどした場合には、ペン先部２４２が軸部２４１から外れたり、ペン先部２４２の後端部分が損傷したりするなどの不都合を生じる可能性がある。しかし、この実施の形態の電子ペン２の場合には、図４に示したように、ペン先部２４２の後端側の所定部分は、筐体２３の内部に位置するので、外れやすくなったり、ペン先部２４２の後端側を損傷させたりするといった不都合を生じさせることがない。

また、電子ペン２においては、筐体２３の開口部２３ａから芯体２４を後端側より挿入して芯体保持部Ａ１に装着した場合を考える。この場合、ペン先部２４２の後端側の所定部分の側面２４２Ｓｄと筐体２３の開口部２３ａ部分の内壁面２３Ｉｎとが、若干の隙間を空けて平行に対向する。上述もしたように、筐体２３内に取り付けられた芯体２４は、軸心方向（電子ペン２の長手方向）に筆圧が掛けられると、芯体２４は筐体２３内に押し込まれるように摺動移動し、筆圧検出部２５Ｂを通じて適切に筆圧を検出することができる。また、筆圧が解除されれば、筐体２３内に押し込まれるようにされた芯体２４は、押し出されて元の位置に復帰する。

この場合に、ペン先部２４２の後端側の所定部分の側面２４２Ｓｄと筐体２３の開口部２３ａ部分の内壁面２３Ｉｎとは、若干の隙間を空けて平行に対向している。このため、両者が接触することなく、芯体２４は、筆圧に応じて、筐体２３内に入ったり、出たりする摺動移動をストレスなく繰り返すことができ、筆圧を適切に検出し、これを電子機器本体１の電磁誘導方式の位置検出装置に対して適切に提供できる。

［ペン先部２４２の他の構成例］
図５は、実施の形態の電子ペンの電子ペン用芯体のペン先部の他の構成例を説明するための図である。上述した実施の形態では、芯体２４のペン先部２４２は、ポリアセタール樹脂により形成するものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂など種々の樹脂を用いて、ペン先部２４２を構成できる。

また、単に１種類の樹脂によりペン先部２４２を構成するのではなく、上述したいずれかのベース樹脂に対して、繊維状材料を混入させた繊維材料混入樹脂によりペン先部２４２を構成してもよい。ベース樹脂に繊維材料を混入させるのは、電子ペン２は、ペン先部２４２を電子機器本体１の操作領域（操作面）１ＦＷに接触させて使用されるものであるので、ペン先部２４２の摩耗を減少させることができる。

図５（Ａ）は、ベース樹脂Ｂｓに対して繊維状材料を混入させて形成した繊維材料混入樹脂により形成したペン先部２４２Ａについて説明するための図である。なお、図５（Ａ）に示すペン先部２４２Ａの場合にも、図３Ｃに示したペン先部２４２の場合と同様に、軸部２４１が差し込まれる孔部２４２ＡＨを備えている。当該孔部２４２ＡＨの内壁面には、図５（Ａ）に示すように、軸部２４１の一方の端部に設けられた溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２に対応する突起部ＰｒＡ１、ＰｒＡ２が設けられている。

図５（Ａ）に示したペン先部２４２Ａは、ベース樹脂Ｂｓとしてポリアセタール樹脂に、繊維状材料Ｆｉとして、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ケブラー（登録商標））繊維を混入させて形成したものである。上述もしたように、ポリアセタール樹脂は摩擦特性に優れたものである。また、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、高強度で、高耐熱性であり、柔軟性のあるものである。このため、ポリアセタール樹脂にポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を混入した繊維材料混入樹脂で形成したペン先部２４２Ａは、使用による摩耗をより低減させることができると共に、操作領域（操作面）１ＦＷを傷つけることもない。もちろん、ポリアセタール樹脂の摩擦特性が劣化することもないので、電子機器本体１の操作領域（操作面）１ＦＷに対して過度の負荷を掛け、傷をつけてしまうといったことも抑制できる。

なお、ペン先部２４２に含まれる繊維は、ペン先部の曲面に凡そ沿って配置されるように樹脂に混入される。これにより、樹脂が摩耗により擦り減っても、高強度の繊維で操作領域（操作面）１ＦＷを傷つけることがない。

また、単に１種類の樹脂によりペン先部２４２を構成するのではなく、２種類の樹脂により、ペン先部２４２を構成してもよい。例えば、ペン先部２４２の後端側をポリエチレンテフタレート樹脂により形成し、先端側をポリアセタール樹脂により形成するといったことが可能になる。図５（Ｂ）は、先端側部分Ｔｐと後端側部分Ｒｒとで異なる樹脂を用いて、いわゆる２色成形により形成したペン先部２４２Ｂについて説明するための図である。なお、図５（Ｂ）に示すペン先部２４２Ｂの場合にも、図３Ｃに示したペン先部２４２の場合と同様に、軸部２４１が差し込まれる孔部２４２ＢＨを備えている。当該孔部２４２ＢＨの内壁面には、図５（Ａ）に示すように、軸部２４１の一方の端部に設けられた溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２に対応する突起部ＰｒＢ１、ＰｒＢ２が設けられている。

図５（Ｂ）に示したペン先部２４２Ｂは、先端側部分Ｔｐにエラストマーが用いられ、後端側部分Ｒｒにポリアセタールが用いられて形成されたものである。エラストマー（elastomer）は、弾性を持った高分子の総称のことであり、いわゆるゴムがこれにあたる。具体的には、天然ゴム、合成ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなど種々のものが存在する。このように、先端側部分Ｔｐをエラストマーにすることによって、ペン先が電子機器本体１の操作領域（操作面）１ＦＷに接触した場合に、より柔らかな感触を得ることができ、いわゆる書き味（書き具合）よくすることができる。

なお、２色成形は、インサート成形とは異なり、１サイクルで異なる材質もしくは異色の樹脂を交互に成形して熱溶着することにより、２種の樹脂で１つの成形品を作る技術である。異なる材質もしくは異色の樹脂を熱溶着により強固に接続することができるので、異なる材質もしくは異色の樹脂を用いていながら、両者が分離することのない、信頼性の高い１つの形成品を作ることができる。なお、２色成形は、異材質成形、ダブルモードなどと呼ばれる場合もある。

［実施の形態の効果］
上述した実施の形態の電子ペン２の場合には、軸部２４１に対して、ペン先部２４２、を簡単に取り付けて、芯体２４を構成できる。この場合、軸部２４１の溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２とペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面の突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２とが嵌合するので、軸部２４１からペン先部２４２が容易に外れることが無いように、強固に取る付けることができる。また、筐体２３の開口部２３ａから芯体２４を後端側より挿入して芯体保持部Ａ１に装着した場合に、芯体２４の軸部２４１の溝部Ｇｖ１が、筐体２３の開口部２３ａより外側に位置するようにされる。これにより、芯体２４のペン先部２４２の先端側を充分に筐体２３から突出させることができ、使い勝手の良い電子ペンが実現できる。これらのことから、細型化してもハードな使用に充分にも十分に耐えることができ、信頼性が高く、容易に製造が可能な電子ペンが実現できる。

これらの効果は、ペン先部２４２Ａ、２４２Ｂと軸部２４１を用いて形成した芯体についても言えることである。更に、ペン先部２４２Ａを用いた場合には、より摩耗を減少させ、寿命の長い、細型の芯体を実現できる。また、ペン先部２４２Ｂを用いた場合には、書き味を良好にした細型の芯体が実現できる。

［変形例］
なお、上述した実施の形態では、芯体２４の軸部２４１は、カーボン素材により形成するものとして説明したが、これに限るものではない。棒状体にした場合にある程度の強度を備え、一方の端部に溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２を形成可能な種々の材料により構成することが可能である。例えば、ステンレス鋼などの金属により、軸部２４１を構成することもできる。このように、芯体２４の内、少なくとも軸部２４１を、カーボン素材や金属などの導電性材料を用いて形成することによって、静電容量方式の電子ペンについても、同様の芯体を用いて構成できる。

また、上述した実施の形態では、軸部２４１の一方の端部には、長手方向に位置を変えて、２つの溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２を設けるようにしたが、これに限るものではない。軸部２４１の一方の端部には、少なくとも１つの溝部を設けておけばよい。この場合、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面に設ける突起部Ｐｒ１もまた、溝部Ｇｖ１に対応するものを１つ設けておけばよい。しかし、より強固に軸部２４１に対してペン先部２４２を取り付けてその状態を維持できるようにするためには、軸部２４１には２つの溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２を設け、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面には、２つの突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２を設けることが好ましい。

また、軸部２４１の一方の端部に設ける溝部と、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面に設ける突起部とは、種々の態様で設けることができる。例えば、軸部２４１の一方の端部の側面周囲に、繋げればリング状になるように、飛び飛びに複数の溝部を形成してもよい。これ場合、ペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面には、内壁面に沿って、繋げればリング状になるように、軸部２４１の溝部に対応して、飛び飛びに突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２を形成すればよい。また、軸心方向に３つ以上の溝部、突起部を設けることも可能であるし、溝部の幅及び突起部の幅については、適宜の幅とすることができる。

また、上述した実施の形態では、軸部２４１に溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２を設け、ペン先部２４２に突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２を設けるようにしたが、これに限るものではない。軸部２４１の一方の端部の側面周囲に突起部を形成し、これに対応する溝部をペン先部２４２の孔部２４２Ｈの内壁面に設けるようにしてもよい。しかし、ペン先部２４２の全体的な強度を考えれば、上述した実施の形態のように、軸部２４１に溝部Ｇｖ１、Ｇｖ２を設け、ペン先部２４２に突起部Ｐｒ１、Ｐｒ２を設けるように構成する方が好ましい。

また、上述した実施の形態では、ペン先部２４２は、ポリアセタール樹脂により形成したり、ポリアセタール樹脂にポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を混入して形成したり、エラストマーとポリアセタール樹脂の２色成形により形成したりした。しかし、これに限るものではない。樹脂材料としては、ポリアセタール樹脂以外の樹脂、例えば、上述もしたように、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテフタレート樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ＡＢＳ樹脂といった種々の樹脂を用いることが可能である。

また、繊維状材料には、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維以外の材料を用いてもよい。例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、その他の種々の繊維を用いること可能である。しかし、高強度で柔軟性のあるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を使用した場合には、ペン先部の摩耗の抑制と操作面に対する負荷の軽減の両方を満足させることができる。また、エラストマーにしても、合成ゴムやシリコンゴムなど種々の材料を用いることが可能である。

１…電子機器本体、１Ｆ…フロントパネル、１ＦＷ…開口部（操作領域）、１Ａ…筐体、１１…収納部、２…電子ペン、２１…コイル、２１ａ、２１ｂ…延伸線（導体線）、２２…フェライトコア、２３…筐体、２３ａ…開口部、２３Ｔ…筐体の先端面、２３Ｉｎ…内壁面、２４…芯体、２４１…軸部、Ｇｖ１、Ｇｖ２…溝部、Ｆｆ…溝部の前端面、２４２、２４２Ａ、２４２Ｂ…ペン先部、Ｂｓ…ベース樹脂、Ｆｉ…繊維状材料、Ｐｒ１、Ｐｒ２、ＰｒＡ１、ＰｒＡ２、ＰｒＢ１、ＰｒＢ２…突起部、２４２Ｈ、２４２ＡＨ、２４２ＢＨ…孔部、２４２Ｓｄ…ペン先部の側面、Ｔｐ…先端側部分、Ｒｒ…後端側部分、２５…接続部、２５Ａ…モールド部、２５Ｂ…筆圧検出部、Ａ１…芯体保持部、Ａ２…導電ゴム、Ａ３…リングスペーサ、Ａ４…誘電体、Ａ５…端子部材、２５Ｃ…嵌合部、２５Ｄ…接続端子部、２６…プリント基板、２７…基板保護パイプ、２８…パイプ蓋、Ｃｆ…コンデンサ

Claims (16)

1. 棒状体であって、一方の端部側の側面周囲に沿って溝部が設けられた軸部と、前記軸部の前記一方の端部側が差し込まれる孔部を備え、前記孔部の内壁面には前記軸部の前記溝部に嵌合する突起部が設けられたペン先部とからなる芯体と、
   筒状体であって、一方の端部が開口部となり、内部に前記芯体の装着部を備えた筐体と
   を備え、
   前記筐体の前記開口部から前記芯体を後端側より挿入して前記装着部に装着した場合に、前記芯体の前記軸部の前記溝部が、前記筐体の前記開口部より外側に位置する
   ことを特徴とする電子ペン。
2. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記軸部の前記溝部は、前記軸部の長手方向に離れて２か所に設けられており、
   前記筐体の前記開口部から前記芯体を後端側より挿入して前記装着部に装着した場合に、前記芯体の前記軸部の２か所の前記溝部の内、少なくとも端部側の溝部が、前記筐体の前記開口部より外側位置する
   ことを特徴とする電子ペン。
3. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記筐体の前記開口部から前記芯体を後端側より挿入して前記装着部に装着した場合に、前記ペン先部の後端側の所定部分は、前記筐体の内部に位置する
   ことを特徴とする電子ペン。
4. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記筐体の前記開口部から前記芯体を後端側より挿入して前記装着部に装着した場合に、前記ペン先部の後端側の所定部分の側面と前記筐体の前記開口部部分の内壁面とが、隙間を空けて平行に対向する
   ことを特徴とする電子ペン。
5. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記軸部は、カーボン素材により形成されている
   ことを特徴とする電子ペン。
6. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記ペン先部は、ベース樹脂に繊維状材料が混入された繊維材料混入樹脂により形成されている
   ことを特徴とする電子ペン。
7. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記ペン先部は、ベース樹脂としてのポリアセタール樹脂に、繊維状材料としてポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を混入して形成したものである
   ことを特徴とする電子ペン。
8. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記ペン先部は、先端側部分と後端側部分とで異なる材料が用いられて２色成形されたものである
   ことを特徴とする電子ペン。
9. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体の前記ペン先部は、先端側部分と後端側部分と構成され、先端側部分はエラストマーが用いられ、後端側部分はポリアセタール樹脂が用いられて、２色成形されたものである
   ことを特徴とする電子ペン。
10. 棒状体であって、一方の端部側の側面周囲に沿って溝部が設けられた軸部と、
    前記軸部の前記一方の端部側が差し込まれる孔部を備え、前記孔部の内壁面には前記軸部の前記溝部に嵌合する突起部が設けられたペン先部と
    とからなる電子ペン用芯体。
11. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記軸部の前記溝部は、前記軸部の長手方向に離れて２か所に設けられている
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。
12. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記軸部は、カーボン素材により形成されている
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。
13. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記ペン先部は、ベース樹脂に繊維状材料が混入された繊維材料混入樹脂により形成されている
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。
14. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記ペン先部は、ベース樹脂としてのポリアセタール樹脂に、繊維状材料としてポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を混入して形成したものである
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。
15. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記芯体の前記ペン先部は、先端側部分と後端側部分とで異なる材料が用いられて２色成形されたものである
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。
16. 請求項１０に記載の電子ペン用芯体であって、
    前記ペン先部は、先端側部分と後端側部分とで構成され、先端側部分はエラストマーが用いられ、後端側部分はポリアセタール樹脂が用いられて、２色成形されたものである
    ことを特徴とする電子ペン用芯体。

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