以下、この発明による位置指示器の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1〜図5は、この発明による位置指示器の第1の実施形態の構成例を説明するための図である。図2は、この第1の実施形態の位置指示器1を用いる電子機器200の一例を示すものである。この例では、電子機器200は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置の表示画面200Dを備える高機能携帯電話端末であり、表示画面200Dの下部(裏側)に、電磁誘導方式の位置検出装置202を備えている。
この例の電子機器200の筐体は、ペン形状の位置指示器1を収納する収納凹穴201を備えている。使用者は、必要に応じて、収納凹穴201に収納されている位置指示器1を、電子機器200から取り出して、表示画面200Dを入力面として位置指示操作を行う。
電子機器200においては、表示画面200D上で、ペン形状の位置指示器1により位置指示操作がされると、表示画面200Dの裏側に設けられた位置検出装置202が、位置指示器1で操作された位置及び筆圧を検出し、電子機器200の位置検出装置202が備えるマイクロコンピュータが、表示画面200Dでの操作位置及び筆圧に応じた表示処理を施す。
図1は、この第1の実施形態の位置指示器1の全体の概要を示すものである。図1(A)は、説明のために、位置指示器1のケース2(筐体)のケース本体2aのみを破断して、その内部を示したものである。また、図1(B)は、この第1の実施形態の位置指示器1を、芯体4側から軸心方向に見た図である。
図1(A)に示すように、位置指示器1は、軸心方向に細長であって、軸心方向の一方が開口とされると共に、軸心方向の他方が閉じられた有底の円筒状の筐体を構成するケース2を備える。このケース2は、例えば樹脂などからなるもので、内部に中空部を有する円筒形状のケース本体2aと、このケース本体2aと結合されるケースキャップ2bとにより構成されている。ケース本体2aの中空部内には、基板ホルダー3に、芯体4と、コイル5が巻回された磁性体コア、この例ではフェライトコア6とが結合されて収納される。芯体4の一部は、ケース本体2aのペン先となる軸心方向の一方の端部に形成された開口部21を通じて外部に突出して露呈する。
フェライトコア6は、この例では、中心軸位置に所定の径の貫通孔6aを有する円柱状形状を備える。芯体4の後述する芯体本体部41が、フェライトコア6の貫通孔6aを挿通して、基板ホルダー3と結合されている。フェライトコア6の貫通孔6aの内径は、芯体4の芯体本体部41の径よりも大きく選定されている。したがって、芯体4は、フェライトコア6の貫通孔6aを通して、軸心方向に移動可能の状態で、基板ホルダー3に結合されている。
基板ホルダー3は、例えば樹脂により構成され、ケース本体2aの中空部内に収納されたときに、位置指示器1の軸心方向となる長手方向に、感圧用部品ホルダー部3aと、プリント基板載置台部3bとが連続するように構成されている。感圧用部品ホルダー部3aには、感圧用部品(筆圧検出用の複数個の部品)7が収納され、プリント基板載置台部3bには、プリント基板8が載置され、保持される。以下、説明の簡単のため、感圧用部品ホルダー部3aは、ホルダー部3aと略称する。ホルダー部3aは、基板ホルダー3において、最も芯体4側に形成されており、このホルダー部3aに芯体4及びフェライトコア6が結合される。
図3(A)は、図1(B)のX−X線断面図であり、これは、位置指示器1の軸心位置を通り、かつ、プリント基板8の基板面(導体パターンが印刷形成されていて回路部品が載置される面)8aに平行な方向に位置指示器1を切断した要部の断面図である。また、図3(B)は、図1(B)のY−Y線断面図であり、これは、位置指示器1の軸心位置を通り、かつ、プリント基板8の基板面8aに垂直な方向に位置指示器1を切断した要部の断面図である。さらに、図3(C)は、基板ホルダー3の特にホルダー部3aに注目した斜視図である。
また、図4(B)は、基板ホルダー3と芯体4及びフェライトコア6とが結合した状態を示す図である。また、図4(A)は、基板ホルダー3のホルダー部3a及び感圧用部品7を説明するための分解斜視図である。
プリント基板8には、押下されたときにオンとなり、押下を停止するとオフに戻るプッシュスイッチ(サイドスイッチ)11が設けられていると共に、コイル5と共振回路を構成するコンデンサ12,13が設けられている。更に、プリント基板8には、IC14が設けられている。
そして、この例では、位置指示器1のケース本体2aの側周面の、サイドスイッチ11に対応する位置には貫通孔15(図2参照)が穿かれており、サイドスイッチ11の押下操作子16が、この貫通孔15を通じて当該サイドスイッチ11を押下することができるように露呈するようにされている。
共振回路の一部を構成するコンデンサ12,13、また、IC14は、この例ではチップ部品としてプリント基板8に配設される。そして、この実施形態では、トリマーコンデンサ12の静電容量が調整されることで、共振回路の共振周波数が調整される。
そして、基板ホルダー3のホルダー部3aには、図1、図3及び図4(A)に示すような複数個の部品からなる感圧用部品7が収納される。このようにホルダー部3aに感圧用部品7が収納されることで、筆圧検出用モジュールが構成される。この筆圧検出用モジュールに、芯体4の芯体本体部41が結合されることで、芯体4の突出部材42に印加される筆圧が筆圧検出用モジュールの感圧用部品7で検出される。この場合に、筆圧検出用モジュールは、これを構成する感圧用部品7の一部が、芯体4が突出部材42に印加される筆圧に応じて、芯体4と共に軸心方向に移動することで、筆圧を検出する。
この例においては、基板ホルダー3のプリント基板載置台部3bにプリント基板8を載置して固定し、また、ホルダー部3aに感圧用部品7を収納すると共に、コイル5が巻回されたフェライトコア6及び芯体4を基板ホルダー3に結合させたものを、一つのモジュール部品として扱うことができる。そして、そのモジュール部品を、ケース本体2aの中空部内に収納させることで、位置指示器1を完成させることができる。なお、芯体4は、後述するように、基板ホルダー3に対して着脱自在に結合されている。すなわち、この実施形態の位置指示器1では、芯体4は、交換可能の構成とされている。
図1(A)及び図3(A)に示すように、ケース本体2aの軸心方向の一端側がペン形状の位置指示器1のペン先側とされており、このケース本体2aのペン先側には、貫通孔からなる開口部21を備える。
芯体4は、この例では、図1及び図3(A)に示すように、ケース本体2aの開口部21から外部に突出する突出部材(ペン先部材)42と芯体本体部41とで構成されている。図5に、この第1の実施形態における芯体4の構成例を示す。図5(A)は、芯体4の側面図である。また、図5(B)は、芯体4を、その軸心方向に芯体本体部41側から見た図である。また、図5(C)は、図5(A)におけるB−B断面図(芯体4の縦断面図)である。さらに、図5(D)は、この第1の実施形態における芯体4の製法及び組立を説明するための図である。
芯体本体部41は、この例では断面が円形の細長の棒状体とされており、前述したように、フェライトコア6の貫通孔6aの内径R0よりも小さい外径R1を備える(図3(B)参照)。また、突出部材42は、先端がドーム状、半球状、あるいは紡錘形などの形状となっているいわゆる砲弾型の円柱状形状を備え、その外径R2(図5(B)参照)は、フェライトコア6の貫通孔6aの内径R0よりは大きく、ケース本体2aの開口部21の径R3よりは小さく選定されている。突出部材42の外径R2は、例えば1.0mm〜2.0mmとされている。
そして、突出部材42は、軸心方向に結合される基台部43と先端部44とからなる。基台部43と先端部44とは別部材として構成される。そして、別部材の基台部43と先端部44とが結合されて突出部材42として組み上げられる。
先端部44は、図1及び図3(A)に示すように、芯体4を基板ホルダー3に結合させた状態においては、その全体が、ケース本体2aの開口部21から外部に露呈する部分であり、いわゆるペン先となる部分である。この例では、この先端部44は、外径がR2の砲弾型形状を備えている。
一方、基台部43は、この例では外径が先端部44の外径R2と等しい円柱状形状を有すると共に、図5(C)及び(D)に示すように、先端部44と対向する端面側に開口を備える凹部43aを、その中心軸方向に備える。そして、この第1の実施形態においては、図5(C)に示すように、基台部43は、凹部43aが形成されている側とは反対側の端面から芯体本体部41が、この基台部43と一体に同一部材として形成されている。
そして、先端部44の基台部43と対向する端面には、図5(C)及び(D)に示すように、基台部43の凹部43aと嵌合する突部44aが形成されている。
この例の場合、芯体本体部41と一体に構成される基台部43は、芯体本体部41が、フェライトコア6の貫通孔6aを挿通して基板ホルダー3の感圧用部品7に結合して、先端部44に印加される圧力(筆圧)を、感圧用部品7に十分に伝達することができるように、硬質の材料で構成される。この第1の実施形態では、芯体本体部41と基台部43は、樹脂、例えばポリカードネートにより構成する。なお、芯体本体部41と一体に構成される基台部43を構成する樹脂は、ポリカーボネートに限らず、合成樹脂やABS(acrylonitrile−butadiene−styrene)樹脂等のその他の硬質の樹脂であってもよい。
一方、先端部44は、電子機器200の表示画面200Dに接触しても、表示画面200Dを傷つけることがないように、芯体本体部41及び基台部43よりも軟質の弾性材料で構成される。この第1の実施形態では、先端部44は、例えばエラストマー、好ましくは熱硬化性エラストマーで構成する。この例では、エラストマーのベース部材に、三菱化学社製のプリマロイ(登録商標)を用い、大塚化学社製の「TISMO」、「ポチコン」などのチタン酸カリウム材等の混ぜ物をして、耐摩耗性を向上させた材料を用いた。
そして、この実施形態では、芯体4は、一体に構成される芯体本体部41及び基台部43と先端部44とを溶着、好ましくは熱溶着することにより製造する。この実施形態では、熱溶着として2色成形を用いる。そして、この実施形態では、2色成形において、1次材料をエラストマーとして、先端部44の形成用の金型を用いて先端部44を先に形成し、その後、先端部44の突部44aが基台部43の凹部43aに嵌合するようにして、2次材料としてポリカーボネートを、基台部43及び芯体本体部41の形成用の金型に流し込んで、基台部43と、この基台部43と一体の芯体本体部41とを形成する。
このようにして2色成形すると、2次材料の樹脂は温度が高いので、1次材料のエラストマーで形成された先端部44に対して2次材料が流れ込んだ際に、エラストマーが再溶融して、先端部44と基台部43との間の密着性が向上する。したがって、先端部44と、基台部43とは強固に結合し、先端部44が外れてしまうという問題を、より改善することができる。
なお、2色成形に当たって、1次材料としてポリカーボネートを、基台部43及び芯体本体部41の形成用の金型に流し込んで、基台部43と、この基台部43と一体の芯体本体部41とを形成し、その後、先端部44の形成用の金型を用いて、2次材料のエラストマーを流し込んで、基台部43の凹部43aに、先端部44の突部44aを嵌合させるようにして先端部44を形成するようにしてもよい。
なお、以上の2色成形に当たって、先端部44の突部44aの基台部43との接合面には、先端部44と基台部43とを確実に接合することができるように、例えば放電シボ加工などにより、シボ加工処理を施こしておくとさらに良い。
以上のような構成の芯体4は、冒頭で図19を用いて説明した芯体110に比較すると、先端部44が使用中に外れてしまうという問題を、大幅に改善することができる。すなわち、この第1の実施形態の芯体4においては、芯体4の先端部44は、図19の例のように細い棒状の芯体本体部41と直接に接合するのではなく、芯体本体部41よりも径の大きい基台部43と接合することで、芯体本体部41と先端部44とを結合するようにしている。
そして、先端部44の突部44aを、基台部43の凹部43aに嵌合させて両者を結合させたときには、両者の接合面は、突部44aと凹部43aとの互いの嵌合面のみならず、互いに対向する端面も接合面となり、図19の場合に比較して大きな接合面積を得ることができる。このため、先端部44は、基台部43に対して比較的強固に接合することができる。この場合に、上述の第1の実施形態では、基台部43は先端部44と同じ外径を備えており、先端部44の基台部43側の端面に対する接合面積は、最大となっており、その点でも、接合強度が大きい。
さらに、この第1の実施形態では、先端部44と、芯体本体部41と一体とされた基台部43とが、熱溶着、この例では2色成形により結合される構成であるので、先端部44と基台部43との接合部は溶着されて親和性良く接合され、先端部44は、基台部43に対して、より強固に結合される。そして、上述の実施形態の場合に、2色成形の工程において、1次材料をエラストマーとして先端部44を先に形成し、その後、2次材料の高温の樹脂を流し込んで、芯体本体部41と一体とされた基台部43を成形することで、先端部44の基台部43との接合面を再溶融させて、基台部43との接合を実現することができるので、両者の密着性を向上させて、結合強度をさらに向上させることができる。
そして、この第1の実施形態においては、芯体本体部41は基台部43と一体に構成されているので、芯体本体部41と基台部43との間のはずれの問題は生じない。
以上のように構成された芯体4は、芯体本体部41がフェライトコア6の貫通孔6aを挿通して、後述するように、感圧用部品7を構成する複数個の部品の一つに、挿脱可能に結合するようにされる。この結合状態では、前述したように、先端部44は、その全体が位置指示器1のケース本体2aの開口部21から完全に突出して、外部に露呈する状態になる。そして、基台部43は、図1及び図3(A)に示すように、ケース本体2aの開口部21の部分に位置するように構成されている。すなわち、芯体4が、基板ホルダー3に対して結合された状態では、基台部43の外周側面が、開口部21を形成する貫通孔の軸心方向の端面(以下、開口部21の内壁面という)と対向(対面)するように、芯体4の軸心方向の長さ及び基台部43の軸心方向の長さd1(図5(A),(C)参照)が選定されている。
さらに、芯体4の先端部44に圧力が印加されて、芯体4が、軸心方向にその最大移動量だけ移動したときにも、基台部43の外周側面が、開口部21の内壁面と対向(対面)する状態を維持して、先端部44の一部が、開口部21の内壁面と対向(対面)する状態とならないように、芯体4の軸心方向の長さ及び基台部43の軸心方向の長さd1が選定されている。
したがって、上述の実施形態においては、芯体4の先端部44に圧力が印加されても、基台部43よりも軟質の弾性材料からなる先端部44の外周側面が、開口部21の内壁面と擦れ合う事態が発生しないようにすることができる。
芯体4の突出部材42の先端部44は、エラストマーからなり、硬度が小さく滑りが悪いので、ケース本体2aの開口部21の内壁面と擦れ合うと、感圧用部品7に正確な圧力が伝わらない可能性がある。しかし、この第1の実施形態においては、図1(A)及び図3(A)に示すように、ケース本体2aの開口部21の内壁面と対向する部分は、基台部43となるように構成されており、この基台部43は、例えばポリカーボネートなどの硬度の大きい材料で構成されているので、先端部44がケース本体2aの開口部21で引っかかるという問題は生じないという効果がある。
そして、この第1の実施形態においては、上述したように、芯体4は、フェライトコア6の貫通孔6aを挿通して、感圧用部品7に挿脱可能に結合されるようにされており、これにより、芯体4は、交換可能とされている。
そして、芯体4は、少なくとも先端部44の材質の異なるものが複数種、用意される。例えば、芯体4の先端部44と位置検出装置の入力面との間の接触感として、すべりが良いとの感触が得られる材質にしたり、多少引っかかり感のある感触が得られる材質にしたり、また、比較的柔らかい接触感が得られる材質にしたりしたものを用意する。この実施形態の位置指示器1は、後述するように、位置指示器1のケース本体2aの開口部21から外部に露呈している突出部材42の部分を持って、ケース本体2aから引き抜くようにすることで、芯体4を取り出すことができるように構成されている。そして、交換後の芯体4は、位置指示器1のケース本体2aの開口部21から挿入し、フェライトコア6の貫通孔6aを挿通して、感圧用部品7に嵌合させることでように装着することができるように、位置指示器1は構成されている。
すなわち、上述の実施形態の位置指示器1においては、芯体4の先端部44を構成するエラストマーとして、種々の硬度、材質感を呈するものを採用することで、多種多様な書き味を実現できる芯体4を構成することができる。位置指示操作者は、それらの多種多様な書き味の複数個の芯体4の中から、自分の好みの芯体4を選択して位置指示器1に装着して利用することができ、また、操作目的に応じて突出部材を交換して使用することもできる。
次に、筆圧検出用モジュールを構成する基板ホルダー3のホルダー部3a及び感圧用部品7について、以下に説明する。この例の筆圧検出用モジュールは、冒頭で特許文献1を用いて説明したものと同様に、芯体4に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する容量可変コンデンサを用いた場合である。
この例の感圧用部品7は、図4(A)に示すように、誘電体71と、端子部材72と、保持部材73と、導電部材74と、弾性部材75との複数個の部品からなる。端子部材72は、感圧用部品7で構成される容量可変コンデンサの第1の電極を構成する。また、導電部材74と弾性部材75とは電気的に接続されて、前記容量可変コンデンサの第2の電極を構成する。
一方、基板ホルダー3のホルダー部3aは、図3(C)及び図4(A)に示すように、中空部を備える筒状体34により構成され、感圧用部品7を、その中空部内において軸心方向に並べて収納する構成とされている。
上記のような複数個の部品からなる感圧用部品7のうち、筒状体34からなるホルダー部3a内で、軸心方向に移動しない部品である誘電体71と、端子部材72は、図4(A)に示すように、ホルダー部3aを構成する筒状体34の側周面の一部に形成された軸心方向に直交する方向を開口とする開口部35を通じて、当該筒状体34の軸心方向に直交する、プリント基板8の基板面8aに垂直な方向から挿入されて、図3(C)及び図4(B)に示すように収納される。
なお、筒状体34の側周面の壁部37との連結部には、軸心方向に、端子部材72の厚さより若干大きい所定の幅を有するスリット38a、38bが形成されている。端子部材72は、このスリット38a,38bに嵌合する張り出し部72a,72bを備える。したがって、端子部材72は、張り出し部72a,72bが、筒状体34のスリット38a,38bに嵌合することで、軸心方向には移動しないように筒状体34に係止される。
また、筒状体34の内壁には、スリット38a,38bと軸心方向に隣り合う位置において、筒状体34の開口部35が形成されている部分の内径よりも大きい内径の凹溝39(図3(A)参照)が形成されている。誘電体71は、凹溝39に嵌合する外形を有し、凹溝39の軸心方向の幅に対応した厚さを有する板状体の構成とされている。したがって、誘電体71は、開口部35を通じて筒状体34の凹溝39に挿入して嵌合させられることで、嵌合状態では、筒状体34内で軸心方向には移動しないようにされる。
また、ホルダー部3aを構成する筒状体34は、その軸心方向の芯体4側は開口36aとされている。一方、ホルダー部3aを構成する筒状体34のプリント基板載置台部3b側は、壁部37により閉塞されている。
そして、保持部材73に対して、その軸心方向に、弾性部材75を介して導電部材74が結合されたものが、開口36a側から筒状体34内に挿入される。そして、保持部材73の円柱状形状部73aの側周面に形成されている係合突部73e及び73fが、ホルダー部3aを構成する筒状体34の側周面に形成されている係合孔34a及び34b(図3(B)参照)に係合することで、保持部材73が筒状体34に対して係止する。ただし、保持部材73は、筒状体34の中空部内に収納された状態において、筒状体34の中空部内を、その軸心方向に移動可能となるように、係合突部73e、73f及び係合孔34a及び34bは構成されている。
容量可変コンデンサの第1の電極の役割を果たす端子部材72は、リード部72dを備える。このリード部72dは、ホルダー部3a内に収納されたときに、筒状体34の壁部37を跨いで、プリント基板載置台部3b上に載置されているプリント基板8の基板面8aのランド部8b(図3(C)参照)に半田付け接続される。
なお、端子部材72は、誘電体71と端子部材72とがホルダー部3a内に収納されたときに、誘電体71の開口側端部が押さえるようにするL字状突起72eを備える。
保持部材73は、その軸心方向の芯体4側となる側に、芯体4の芯体本体部41を圧入嵌合させる凹穴73bが設けられている円柱状形状部73aと、凹穴73b側とは軸心方向の反対側に、導電部材74を嵌合する凹穴73dが設けられているリング状突部73cとを備えている。
導電部材74は、導電性を有すると共に弾性変形可能な弾性部材からなるものとされており、例えば、シリコン導電ゴムや、加圧導電ゴムにより構成される。導電部材74は、保持部材73のリング状突部73cの凹穴73dに嵌合する突部74aを備える。また、弾性部材75は、例えば導電性を有するコイルバネで構成され、弾性を有する巻回部75aと、この巻回部75aの一端部に端子片75bを有し、巻回部75aの他端部に接続部75cを有している。
弾性部材75は、保持部材73のリング状突部73cをその巻回部75a内に収納するようにして、保持部材73の軸心方向に組み合わされる。そして、導電部材74の突部74aが、保持部材73のリング状突部73cの凹穴73dに嵌合される。このとき、弾性部材75の接続部75cは、保持部材73のリング状突部73cのスリット部からリング状突部73cに形成されている凹穴73dの底部に挿入するようにされる(図3(A)及び図3(B)参照)。したがって導電部材74の径小部74bが保持部材73のリング状突部73cに圧入嵌合されたときには、導電部材74の径小部74bの端面が、導電性を有する弾性部材75の接続部75cと接触して、電気的に接続される状態となる。
そして、弾性部材75の端子片75bは、筒状体34内に挿入された時には、誘電体71、端子部材72及び壁部37を跨いで、プリント基板載置台部3b上に載置されているプリント基板8の基板面8aの導電パターンに、半田付け接続されるように構成されている。
以上のようにして感圧用部品7を、ホルダー部3aを構成する筒状体34内に収納した後、筒状体34の開口36aには、図3(A)及び(B)ならびに図4(B)に示すように、落下対策用部材9を圧入嵌合する。この落下対策用部材9は、図3(A)及び(B)に示すように、軸心方向に芯体4の芯体本体部41を挿通する貫通孔45aを有すると共に、筒状体34の開口36a側の部分36の内径にほぼ等しい、あるいは若干小さい外径の円柱状部9bを備える。そして、落下対策用部材9は、その円柱状部9bを、筒状体34の開口36a側の部分36内に圧入嵌合することで、ホルダー部3aに結合する。
また、落下対策用部材9には、軸心方向において、円柱状部9bの反対側に、フェライトコア6の外径に内径がほぼ等しい凹部9cが形成されている。フェライトコア6は、その芯体4の突出部材42側とは反対側の端部が、この落下対策用部材9の凹部9c内に圧入嵌合されることで、基板ホルダー3のホルダー部3aに、落下対策用部材9を介して結合する。
次に、以上のように基板ホルダー3にフェライトコア6を結合した状態において、芯体4の芯体本体部41を、フェライトコア6の貫通孔6aに挿通させる。そして、芯体4の芯体本体部41の端部を、ホルダー部3aに収納されている保持部材73の円柱状形状部73aの凹穴73bに圧入嵌合する。この場合に、芯体4を円柱状形状部73aの凹穴73bに圧入嵌合させた状態においても、芯体4の芯体本体部41は、図3(A)及び図4(B)に示すように、フェライトコア6の芯体4の突出部材42側にも露呈する状態とされていて、芯体4の突出部材42に印加される圧力(筆圧)によって、芯体4が、弾性部材75の偏倚力に抗して、軸心方向にケースキャップ2b側に変位可能とされている。
芯体4は、保持部材73の円柱状形状部73aの凹穴73bに圧入嵌合した後、この凹穴73bから引き抜くことが可能である。したがって、前述したように、芯体4は、交換が可能である。
以上のようにして、ケースキャップ2bに結合された基板ホルダー3のプリント基板載置台部3bにプリント基板8が載置され、ホルダー部3aに感圧用部品7が収納され、さらに、ホルダー部3aにフェライトコア6が結合されると共に、芯体4が結合されることで、図4(B)に示したような、モジュール部品が形成される。
次に、このモジュール部品を、芯体4の突出部材42がケース本体2aの開口部21から外部に突出するようにして、ケース本体2aの中空部内に挿入する。そして、ケース本体2aとケースキャップ2bとを結合することで、位置指示器1が完成となる。
この位置指示器1において、芯体4の突出部材42に圧力が印加されると、その圧力に応じて、芯体4は、軸心方向にケース本体2a内の方向に変位する。そして、この芯体4の変位により、芯体本体部41が結合されているホルダー部3a内の保持部材73が弾性部材75の弾性偏倚力に抗して、誘電体71側に変位する。その結果、保持部材73に嵌合されている導電部材74が、誘電体71側に変位し、導電部材74と誘電体71との間の距離、さらには、導電部材74と誘電体71との接触面積が、芯体4に印加される圧力に応じて変化する。
これにより、第1の電極を構成する端子部材72と、第2の電極を構成する導電部材74との間で形成される容量可変コンデンサの静電容量が、芯体4に印加される圧力に応じて変化する。この容量可変コンデンサの静電容量の変化が、位置指示器1から位置検出装置202に伝達されることで、位置検出装置202では、位置指示器1の芯体4に印加される筆圧を検出する。
この第1の実施形態の位置指示器1と電磁誘導結合により位置検出及び筆圧検出を行う位置検出装置202の回路構成は、例えば特開2005-10844号公報や特開2007-164356号公報に記載された構成を用いるなど、従来から知られているものを適用可能であるので、この明細書では、その詳細な説明は省略する。
[第2の実施形態]
次に、この発明による位置指示器の第2の実施形態を、図6〜図9を参照して説明する。第1の実施形態の位置指示器1は、筆圧検出用として容量可変コンデンサを用いた場合であるが、この第2の実施形態の位置指示器1Bは、筆圧検出のために、共振回路を構成するコイルのインダクタンス値の変化を検出する場合である。
この第2の実施形態の位置指示器1Bも、第1の実施形態と同様に、図2に示した電子機器200に搭載されている位置検出装置202Bと共に使用されるものである。ただし、この第2の実施形態の位置指示器1Bが、筆圧検出を、共振回路のコイルのインダクタンス値の変化を利用することに対応して、位置検出装置202Bは、位置検出装置202とは、筆圧検出の方法が異なる。位置指示器1Bの回路及び位置検出装置202Bの回路構成については後述する。なお、この第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下の第2の実施形態の説明において、第1の実施形態の各部と対応する各部には、同一参照符号にサフィックスBを付加して示す。
図6は、この第2の実施形態の位置指示器1Bの全体の概要を示すものである。この図6は、説明のために、上述の第1の実施形態の場合の図1と同様に、位置指示器1Bのケース2Bのケース本体2Baのみを破断して、その内部を示したものである。
そして、この第2の実施形態においては、ケース本体2Baの中空部内に、第1の実施形態と同様に、芯体4Bと、コイル5Bが巻回されているフェライトコア6Bと、感圧用部品(筆圧検出用部品)7Bと、プリント基板8Bとを保持した、例えば樹脂により構成される基板ホルダー3Bが収納される。基板ホルダー3Bの長手方向の端部は、第1の実施形態の基板ホルダー3と同様に、基板ホルダー3Bの結合部3Bcにおいてケースキャップ2Bbに結合されている。
この第2の実施形態の位置指示器1Bにおいては、フェライトコア6Bには貫通孔は設けられず、芯体4Bはフェライトコア6Bに挿脱自在に結合される。この場合に、この第2の実施形態では、芯体4Bは、後述するように、台座部材45を介して、フェライトコア6Bに挿脱自在に装着されて結合される。そして、芯体4Bに筆圧が印加されたときには、芯体4Bとフェライトコア6Bとが一体に変位して、感圧用部品7Bに圧力を伝達するように構成されている。
図7は、この第2の実施形態における芯体4Bの構成を説明するための図である。図7(A)は、この第2の実施形態の芯体4Bを、その軸心方向に、先端部44Bとは反対側から見た図、図7(B)は、芯体4Bの側面図、図7(C)は、図7(A)におけるC−C線断面図である。また、図7(D)は、この第2の実施形態の芯体4Bの組立構成図である。更に、図7(E)は、図6に示した第2の実施形態の位置指示器1Bにおける芯体4B近傍の拡大断面図である。
この第2の実施形態においては、図7(A)〜(E)に示すように、芯体4Bは、第1の実施形態の芯体4と同様に、芯体本体部41Bと、突出部材42Bとからなり、突出部材42Bは、基台部43Bと先端部44Bとからなる。そして、突出部材42Bは、第1の実施形態の芯体4の突出部材42と全く同様にして、基台部43Bと先端部44Bとが、溶着、特に熱溶着の例としての2色成形により形成される。
すなわち、図7(C)に示すように、基台部43Bの嵌合凹部43Baに、先端部44Bの突部44Baが嵌合するようにして、基台部43Bと先端部44Bとが2色成形により結合されて、芯体4Bが形成される。この第2の実施形態においても、先端部44Bは、弾性材料、例えば熱可塑性のエラストマーで構成され、基台部43B及びこの基台部43Bと一体の芯体本体部41Bとは、硬質の樹脂、例えばPOM(polyoxymethylene;ポリアセタール)樹脂とされる。基台部43B及び芯体本体部41Bは、ABS樹脂で構成してもよい。
この第2の実施形態の芯体4Bにおいては、芯体本体部41Bは、フェライトコア6Bを軸心方向に挿通せずに、フェライトコア6Bに嵌合して結合されるため、その軸心方向の長さが、第1の実施形態の場合の芯体4よりは短い。また、台座部材45を介して、フェライトコア6Bに結合されるようにされるために、この芯体本体部41Bの断面形状が、第1の実施形態の場合の芯体4とは異なる。
芯体本体部41Bは、図7(A)〜(E)に示すように、基台部43Bと一体として、この基台部43Bの先端部44B側とは反対側の端面43Bbの中央部に形成されている。芯体本体部41Bは、この例では、図7(A)に示すように、全体として四角柱形状を有すると共に、その4角柱の4個の側面により形成される4個の切り欠き部41Ba,41Bb,41Bc,41Bdのそれぞれが、中心軸方向に沿って矩形状に切り欠かれた形状を有する。すなわち、芯体本体部41Bの断面は、2個の長方形をその重心位置を同じにした状態で、互いの長辺方向が直交するように十字型に交差させた形状に等しい(図7(A)参照)。
そして、芯体本体部41Bは、図7(B)〜(E)に示すように、その先端側に向かって徐々に細くなるように形成されている。すなわち、図7(C)に示すように、芯体本体部41Bの基台部43Bとの結合部位置における、互いに対向する側面間の距離Taよりも、芯体本体部41Bの先端側における、互いに対向する同じ側面間の距離Tbの方が小さくなるように、芯体本体部41Bは形成されている。そして、この芯体本体部41Bの軸心方向の長さd2(図7(C)参照)は、後述する台座部材45の高さ(厚さ)d3(図8(B)参照)よりも大きく選定されていると共に、フェライトコア6Bの後述する凹穴6Baの深さと等しい、あるいは短く選定されている。
次に、台座部材45について説明する。図8は、台座部材45の構成例を示す図で、図8(A)は、その軸心方向から見た上面図、図8(B)は、図8(A)におけるD-D線断面図である。
台座部材45は、図8(A)及び(B)に示すように、高さ(厚さ)がd3(d3<d2)の中空円柱(リング状円板)である。ここで、台座部材45の高さ(厚さ)d3は、例えば0.3〜0.4mmとされている。台座部材45の外周円の径R5は、芯体4Bの先端部44B及び基台部43Bの径R2よりも大きい値とされている。
この台座部材45の中心位置には、断面形状が、当該台座部材45の外周円と同心円の円形であって、径がR6の貫通孔45aを有する。この例では、この台座部材45は、POM樹脂やABS樹脂からなる芯体4Bの基台部43B及び芯体本体部41Bよりも硬度が大である材料、例えばポリカーボネートで構成されている。なお、台座部材45は、非磁性体の金属、例えばSUS305やSUS310Sなどにより構成するようにしても良い。その場合には、芯体4Bの基台部43B及び芯体本体部41Bはポリカードネートで構成することができる。
台座部材45は、この例では、フェライトコア6Bの芯体4B側の端面に、軸心方向の一方の板面が接着材により接着されて固定される。フェライトコア6Bの芯体4B側の端面の中央には、台座部材45の貫通孔45aと同じ径R6、あるいはわずかに大きい径の凹穴6Baが形成されている。この凹穴6Baの深さd4は、芯体4Bの芯体本体部41Bの軸心方向の長さd2から台座部材45の高さd3を差し引いた長さよりも大きくされている(d4>d2−d3)。台座部材45は、その貫通孔45aの中心位置と、フェライトコア6Bの凹穴6Baの中心位置とが一致するように位置合わせして、フェライトコア6Bに接着される。
この第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ケース本体2Baの軸心方向の一端側がペン形状の位置指示器のペン先側とされており、ケース本体2Baは、このペン先側に、芯体4Bの突出部材42Bを外部に突出させるための開口部21Bを備える。この場合に、ケース本体2Baの中空部は、図7(E)に示すように、第1の実施形態と同様に、開口部21Bの径R3よりも大きい径を有し、この中空部を構成する内壁面の開口部21B側には段部22Bが形成されている。
そして、図6及び図7(E)に示すように、ケース本体2Baの中空部内の開口部21B側において、フェライトコア6Bに接着された台座部材45の端面が段部22Bと係合し、かつ、台座部材45の貫通孔45aの中心位置と、ケース本体2Baの開口部21Bの中心位置とが一致するように、フェライトコア6Bが、ケース本体2Ba内に配設される。
この場合に、台座部材45の外径R5は、図6及び図7(E)に示すように、位置指示器1のケース本体2Baの開口部21Bが形成されている側の中空部の径R4よりも僅かに小さい、あるいは径R4と同一であって、且つ、ケース本体2Baの開口部21Bの径R3よりは大きいものとされている。すなわち、台座部材45の外径R5は、R3<R5≦R4とされている。したがって、台座部材45は、ケース本体2Baの開口部21Bから脱落してしまうことはなく、ケース本体2Ba内の段部22Bにより係止する。
台座部材45の貫通孔45aの径R6は、芯体4Bの芯体本体部41Bが圧入嵌合される径とされている。すなわち、この例では、図7(A)に示すように、芯体本体部41Bの断面の形状において、4つの角部の切り欠き部41Ba〜41Bdのうちの対角にある切り欠き部、図7(A)の例では、切り欠き部41Bbと切り欠き部41Bdとの間の最も長い対角線距離をD1、最も短い対角線距離をD2としたときに、貫通孔45aの径R6は、
D2<R6<D1 ・・・ (式1)
に選定されている。ここで、芯体本体部41Bは、上述したように、その先端側ほど細くなるような形状とされているので、切り欠き部41Bbと切り欠き部41Bdとの間の最も長い対角線距離D1は、芯体本体部41Bの基台部43Bとの結合部における値であり、また、最も短い対角線距離D2は、芯体本体部41Bの先端部における値である。
以上のように、台座部材45の貫通孔45aの形状が円形とされ、芯体本体部41Bの断面形状が角部を有する形状とされると共に、台座部材45の貫通孔45aの径R6と、芯体本体部41Bの大きさの寸法関係が定められた結果、芯体本体部41Bが、図9(A)に示すように、台座部材45の貫通孔45a内に挿入されると、台座部材45よりも硬度が小さい芯体本体部41Bが一部変形をすることにより、芯体本体部41Bは、図9(B)に示すように台座部材45と嵌合して、台座部材45に圧入保持される状態となる。
もしも、台座部材45の貫通孔45aの断面が円形であると共に、芯体本体部41Bの断面形状が円形である場合に、上述したように、芯体本体部41Bを先端ほど細くなるように形成したときには、台座部材45の貫通孔45aと芯体本体部41Bとが円形の線で接触するので、弾性変形ができずに、芯体本体部41Bを基台部43Bとの結合部(付け根部)まで、台座部材45の貫通孔45a内に押し込めない場合がある。特に、この実施形態のように、細い芯体本体部41Bの付け根まで押し込んでしっかりと嵌合するように、貫通孔45aを高精度で形成することは非常に困難である。
これに対して、この例の芯体本体部41Bの断面形状は、複数個の角部を有する形状とされていると共に、台座部材45の貫通孔45aの断面形状は、円形であって、形状が異なる。
そして、この例の芯体本体部41Bは、図7(A)に示すように、4つの角部の切り欠き部41Ba〜41Bdを有するので、芯体本体部41Bを台座部材45の円形の貫通孔45aに挿入すると、貫通孔45aの内壁面と、8点で接触するようになる。この接触位置は、図7(C)にも示したように、芯体本体部41Bは、先端ほど細くなるように構成されているので、芯体本体部41Bの基台部43Bとの結合部よりも手前の位置となる。
しかし、その位置から更に、芯体本体部41Bを、基台部43Bとの結合部まで、貫通孔45aに圧入すると、芯体本体部41Bの材質は、台座部材45の材質よりも硬度が小さいことと、芯体本体部41Bの、台座部材45の貫通孔45aとの接触部が、前記8点の角部であるので変形が容易となるため、前記圧入により、当該角部がつぶれるように変形し、芯体本体部41Bは、台座部材45の貫通孔45aと、しっかりと嵌合する。これにより、芯体4Bは、台座部材45により圧入保持される。
ただし、以上のようにしてしっかりとした保持状態において、芯体4Bに対して、台座部材45から引き抜くような力を与えると、台座部材45による芯体4Bの芯体本体部41Bとの圧入保持は解除され、芯体4Bは、容易に台座部材45から引き抜くことができる。よって、この第2の実施形態の位置指示器1Bにおいても、芯体4Bは交換可能となっている。
そして、この例では、前述したように、台座部材45は、フェライトコア6の端面に接着されて固定される。したがって、図6及び図7(E)に示すように、芯体4Bの芯体本体部41Bを、台座部材45の貫通孔45aを貫通させて台座部材45に圧入させたときには、芯体本体部41Bは、上述したように台座部材45と嵌合すると共に、その先端部が、フェライトコア6Bの端面に設けられている凹穴6Ba内に嵌合される。この場合に、この例では、台座部材45は、フェライトコア6Bの端面に接着されて固定されているので、芯体4Bの芯体本体部41Bを、フェライトコア6Bの凹穴6Baで圧入保持しなくても、芯体4Bは、前述したように、台座部材45により保持される。このため、フェライトコア6Bの凹穴6Baの寸法精度は、台座部材45の貫通孔45aのような高精度に形成しなくてもよくなり、単に、芯体4Bの芯体本体部41Bを遊嵌することができる寸法精度でよい。
もっとも、この第2の実施形態では、芯体4Bの芯体本体部41Bが上述のような角部を有することで、多接点で凹型の嵌合部と接し、その角部を変形させることで、凹型の嵌合部としっかりと嵌合することができるので、フェライトコア6Bの凹穴6Baも、上述した(式1)を満足するように形成することで、芯体4Bの芯体本体部41Bとしっかりと嵌合させるように構成することもできる。したがって、フェライトコア6Bの凹穴6Baにより、芯体4Bの芯体本体部41Bとしっかりと嵌合させることができる場合には、台座部材45は、フェライトコア6Bに接着しなくても、芯体4Bの芯体本体部41Bを、台座部材45の貫通孔45aを通じてフェライトコア6Bの凹穴6Baに圧入するだけで、フェライトコア6Bの端面に固定することができる。
この場合に、図7(E)に示すように、基台部43Bの軸心方向の長さ(高さ)d1(図7(B)及び(C)参照)は、ケース本体2Baの開口部21Bの内壁面の軸心方向の長さd5よりも大きく、かつ、芯体4Bがフェライトコア6Bと一体となって、軸心方向に最大量を移動したときにも、基台部43Bの側周面が開口部21Bの内壁面と対向している長さとされている。これにより、第1の実施形態と同様に、芯体4Bの先端部44Bが開口部21Bの内壁面と擦れ合って摩耗する状態を回避することができる。
以上のようにして、上述した第2の実施形態によれば、芯体4Bを、直接にフェライトコアに圧入させるのでなく、台座部材45を用いて芯体4Bを保持するようにする構成することで、芯体4Bが挿脱可能になる位置指示器1Bを実現できる。この場合に、この第2の実施形態によれば、フェライトコア6Bに貫通孔を設ける構成とする必要はないので、フェライトコア6Bを細くすることが容易となり、位置指示器1Bは、細型化の構成とすることができる。
そして、台座部材45の貫通孔45aの断面形状を円形とすると共に、芯体4Bの芯体本体部41Bの断面形状を、円と、複数個、この例では8個の角部で接する形状としたので、この角部の変形により、台座部材45に対して芯体4Bをしっかりと嵌合させることができる。しかも、その嵌合の解除も容易である。
したがって、この第2の実施形態の位置指示器1Bも、第1の実施形態と同様に、細型化でありながら、芯体4Bの交換が可能であるという顕著な効果を奏する。
[基板ホルダー3B及び感圧用部品7Bの構成]
図6に示すように、基板ホルダー3Bは、第1の実施形態の基板ホルダー3と同様に、芯体4B側に感圧用部品ホルダー部3Ba(以下、ホルダー部3Baと略称する)を備えると共に、芯体4B側とは反対側において、このホルダー部3Baに連続するように形成されているプリント基板載置台部3Bbを備える。
そして、この第2の実施形態の感圧用部品7Bは、フェライトチップ701と、コイルバネ702と、弾性体、この例ではシリコンゴム703とで構成されている。なお、フェライトコア6Bは、第1の磁性体の一例であり、フェライトチップ701は、第2の磁性体の一例である。
そして、ホルダー部3Baには、感圧用部品7Bを構成するフェライトチップ701、コイルバネ702及びシリコンゴム703が、プリント基板載置台部3Bb側から芯体4B側に向かう方向に沿う軸線方向に、順次並べられて保持される。更に、基板ホルダー3Bのプリント基板載置台部3Bbには、プリント基板8Bが載置される。
この第2の実施形態の位置指示器1Bにおいては、プリント基板8Bの基板面8Baには、サイドスイッチ11と、コンデンサ12及び13と、その他の部品及び導体パターンが、第1の実施形態と同様にして設けられている。しかし、この第2の実施形態においては、第1の実施形態とは異なり、プリント基板8Bには、IC14及びその周辺回路は設けられない。なお、図6に示すように、この第2の実施形態においても、プリント基板載置台部3Bbに載置されて係止されている状態では、プリント基板8Bは、ケース本体2Baの内壁面とは接触せずに離間している状態となっている。
フェライトコア6Bは、コイル5Bの巻回部分よりも径が大きい鍔部6Bbを、芯体4B側とは反対側に備え、この鍔部6Bbの部分がホルダー部3Baで係止されることにより、基板ホルダー3Bに対して係止されて保持される。
この第2の実施形態においては、位置指示器1Bの使用者により、芯体4Bの突出部材42Bの先端部44Bに押圧力(筆圧)が印加されると、その押圧力に応じて、芯体4Bが結合されているフェライトコア6Bの鍔部6Bbの端面が、コイルバネ702の偏倚力に抗して、フェライトチップ701側に偏倚して接近する。すると、これに応じてコイル5Bのインダクタンスが変化し、共振回路のコイル5Bから送信される電波の位相(共振周波数)が変化する。
そして、更に、押圧力が大きくなると、フェライトチップ701の端面が、シリコンゴム703に当接し、このシリコンゴム703を弾性偏倚させる。これにより、シリコンゴム703の弾性係数に応じた変化特性で、コイル5Bのインダクタンスが変化し、共振回路のコイル5Bから送信される電波の位相(共振周波数)が変化する。
なお、この第2の実施形態において、コイルバネ702は、シリコンゴム703よりも弾性係数の小さなものとされている。すなわち、コイルバネ702の弾性係数をk1とし、シリコンゴム703の弾性係数をk2とすると、k1<k2という関係になっている。したがって、コイルバネ702の方が小さな押圧力で弾性変形し、シリコンゴム703はコイルバネ702よりも大きな押圧力を加えないと弾性変形しない。
この第2の実施形態の位置指示器1Bと電磁誘導結合により位置検出及び筆圧検出を行う位置検出装置202Bの回路構成は、例えば特開2010-129920号公報に記載された構成を用いるなど、従来から知られているものを適用可能であるので、この明細書では、その詳細な説明は省略する。
なお、上述の第2の実施形態では、筆圧を検出するために共振回路のコイルのインダクタンスを変える方法として、第1の磁性体としてのフェライトコアを第2の磁性体としてのフェライトチップに対して筆圧の印加に応じて移動させる構成であるため、芯体4Bは、台座部材45を介して第1の磁性体としてのフェライトコア6Bに嵌合する構成であった。
しかし、筆圧を検出するために共振回路のコイルのインダクタンスを変える方法として、第2の磁性体としてのフェライトチップを第1の磁性体としてのフェライトコアに対して筆圧の印加に応じて移動させる構成もある。この発明は、このようにフェライトチップを移動させるようにする場合にも適用できる。その場合には、芯体4Bは、台座部材45を介して第2の磁性体としてのフェライトチップに嵌合する構成とする。その場合も、フェライトチップの台座部材を接合する端面には、芯体4Bの芯体本体部41Bが挿入される凹穴が形成されるものである。
[第3の実施形態]
次に、この発明による位置指示器の第3の実施形態の要部を、図10〜図12を参照して説明する。この第3の実施形態の位置指示器1Cは、第1の実施形態と同様に、静電容量の変化により筆圧を検出する例である。以下の第3の実施形態の説明において、第1の実施形態の各部と対応する各部には、同一参照符号にサフィックスCを付加して示す。
この第3の実施形態では、特に、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれる半導体デバイスにより、感圧用部品7Cを構成する。以下の説明では、このMEMSを用いた感圧用の容量可変デバイスを、静電容量方式圧力センシング半導体デバイス(以下、圧力センシングデバイスという)と呼ぶ。そして、この第3の実施形態では、芯体4Cは、上述の第1の実施形態及び第2の実施形態とは異なり、芯体本体部41Cと突出部材42Cの基台部43Cとは一体ではなく、別体として構成される。
この第3の実施形態においても、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、ケース本体2Ca内に、ケースキャップ2Cbに結合された基板ホルダー3Cを収納することにより、位置指示器1Cを組み上げる構成である。
図10は、この第3の実施形態における基板ホルダー3Cの特に感圧用部品ホルダー部3Ca(以下、ホルダー部3Caと略称する)の部分の斜視図及び感圧用部品7Cの分解斜視図を示すものである。また、図11(A)は、第3の実施形態の位置指示器1Cの部分断面図で、特にホルダー部3Ca近傍を示している。また、図11(B)は、この第3の実施形態で用いられる圧力センシングデバイスの構成を説明するための断面図であり、図10におけるG−G線断面図である。
図10に示すように、この第3の実施形態における感圧用部品7Cは、圧力センシングデバイス711と、コイルバネからなる弾性部材712と、保持部材713とからなる。
この例の圧力センシングデバイス711は、例えば、MEMS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圧力感知チップ800を、例えば立方体あるいは直方体の箱型のパッケージ810内に封止したものである(図10及び図11(B)参照)。
圧力感知チップ800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、図11(B)に示すような構成を備える。
この例の圧力感知チップ800は、例えば縦及び横の長さが1.5mm、高さが0.5mmの直方体形状とされている。この例の圧力感知チップ800は、図11(B)に示すように、第1の電極801と、第2の電極802と、第1の電極801及び第2の電極802の間の絶縁層(誘電体層)803とからなる。第1の電極801および第2の電極802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。
そして、この絶縁層803の第1の電極801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804が形成されている。この凹部804により、絶縁層803と、第1の電極801との間に空間805が形成される。
以上のような構成の圧力感知チップ800においては、第1の電極801と第2の電極802との間に静電容量Cdが形成される。そして、第1の電極801の、第2の電極802と対向する面とは反対側の上面801a側から第1の電極801に対して圧力が印加されると、第1の電極801は、空間805側に撓み、第1の電極801と、第2の電極802との間の距離が短くなり、静電容量Cdの値が大きくなるように変化する。第1の電極801の撓み量は、印加される圧力の大きさに応じて変化する。したがって、静電容量Cdは、圧力感知チップ800に印加される圧力の大きさに応じた可変容量となる。
そして、この例では、パッケージ810の、圧力感知チップ800で圧力を受ける第1の電極801の上面801a側の上面810aには、圧力感知チップ800で圧力を受ける部分の面積をカバーするような凹部811が設けられており、この凹部811内に、弾性部材812が充填される。そして、パッケージ810には、上面810aから弾性部材812の一部にまで連通する連通穴813が形成されている。
そして、図10及び図11(B)に示すように、圧力感知チップ800のパッケージ810からは、圧力感知チップ800の第1の電極801と接続される第1のリード端子821が導出されると共に、圧力感知チップ800の第2の電極802と接続される第2のリード端子822が導出される。そして、この例では、図10及び図11(A)に示すように、第1及び第2のリード端子821及び822は、基板ホルダー3Cのプリント基板載置台部3Cbに載置されるプリント基板8Cの基板面において半田付けされる。
弾性部材712は、コイルバネで構成されている。そして、保持部材713は、その軸心方向の芯体4C側となる側に、芯体4Cの芯体本体部41Cの端部を圧入嵌合させるリング状突部713aを備えていると共に、その軸心方向の反対側には、圧力センシングデバイス711の連通穴813に挿通される棒状突部713cを備えている。棒状突部713cは、芯体4Cに印加される筆圧を、圧力センシングデバイス711のパッケージ810内の弾性部材812を通じて圧力感知チップ800の第1の電極801に伝達するためのものである。
基板ホルダー3Cのホルダー部3Caは、当該ホルダー部3Caを構成する筒状体34Cの側周面の一部に形成された軸心方向に直交する方向に開口を有する開口部35Cを備える。この第3の実施形態においては、感圧用部品7Cを構成する圧力センシングデバイス711と、コイルバネからなる弾性部材712と、保持部材713とが、この開口部35Cを介して、軸心方向に直交する方向から、ホルダー部3Ca内に収納される。
[第3の実施形態における芯体4Cの構成例]
図10及び図11(A)に示すように、この第3の実施形態においては、第1の実施形態と同様に、コイル5Cが巻回されているフェライトコア6Cには、貫通孔6Caが形成されている。芯体4Cの芯体本体部41Cは、このフェライトコア6Cの貫通孔6Caを挿通して、その端部が保持部材713のリング状突部713bで形成される嵌合凹部に圧入嵌合される。
図12に、この第3の実施形態における芯体4Cの構成例を示す。図12(A)は、芯体4Cの側面図である。また、図12(B)は、芯体4Cを、その軸心方向に芯体本体部41C側から見た図である。また、図12(C)は、図12(A)におけるH−H線断面図(芯体4の縦断面図)である。さらに、図12(D)は、この第3の実施形態における芯体4Cの製法及び組立を説明するための図である。
芯体本体部41Cは、この例では断面が円形の細長の棒状体とされており、フェライトコア6Cの貫通孔6Caの内径よりも小さい外径R6を備える。この第3の実施形態では、芯体本体部41Cは、金属で構成されており、突出部材42Cの基台部43Cとは別体とされている。
突出部材42Cは、この第3の実施形態においても基台部43Cと先端部44Cとからなり、砲弾型形状を備える。そして、第3の実施形態においても、基台部43Cと先端部44Cとは、基台部43Cに設けられている凹部43Caに、先端部44Cに形成されている突部44Caが嵌合するようにして、第1の実施形態と同様にして、溶着、特に熱溶着の例としての2色成形により形成されて突出部材42Cが形成される。そして、第1の実施形態と同様にして、先端部44Cは、エラストマー、好ましくは熱可塑性のエラストマーで構成され、基台部43Cは、先端部44Cよりも硬質の樹脂、例えばポリカードネートやABS樹脂により構成される。
ただし、この第3の実施形態においては、基台部43Cには、先端部44Cの突部44Caが嵌合する凹部43Caに加えて、芯体本体部41Cの径とほぼ等しい径の凹穴43Cbが、先端部44C側とは反対側の端面の中央に形成されている。そして、芯体本体部41Cの一端部が、2色成形により先端部44Cと結合されて突出部材42Cとして形成された基台部43Cの凹穴43Cbに圧入嵌合されることで、芯体4Cが形成される。この場合に、芯体本体部41Cと基台部43Cと先端部44Cの硬度の関係は、
[先端部44Cの硬度]<[基台部43Cの硬度]≦[芯体本体部41Cの硬度]
となっている。
この第3の実施形態における芯体4Cは、まず、突部44Caを有する先端部44Cを、1次材料を熱可塑性エラストマーとして先端部44Cの形成用の金型を用いて形成する。その後、先端部44Cの突部44Caが基台部43Cの凹部43Caに嵌合するようにして、2次材料としての、例えばポリカードネートを、基台部43の形成用の金型に流し込んで、凹穴43Cbを備える基台部43Cと先端部44Cとからなる突出部材42Cを2色成形により形成する。そして、その後、金属で構成される芯体本体部41Cの一方の端部を、基台部43Cの凹穴43Cbに接着剤を伴って圧入嵌合する。これにより、芯体4Cを形成する。
なお、以上の2色成形に当たって、先端部44Cの突部44Caの基台部43Cとの接合面には、先端部44Cと基台部43Cとを確実に接合することができるように、例えば放電シボ加工などにより、シボ加工処理を施こしておくとさらに良い。芯体本体部41Cと、基台部43Cの凹穴43Cbとの接合面においても同様である。
この第3の実施形態の芯体4Cの場合には、第1及び第2の実施形態の芯体4及び4Bとは異なり、芯体本体部41Cと基台部43Cとが別部材であって、両者を、接着剤を伴って結合するようにしている。このために、図19で示した例と同様に、突出部材42Cと芯体本体部41Cとの結合部分との結合強度が問題となる。
しかし、この第3の実施形態においては、突出部材42Cは、先端部44Cと基台部43Cとからなり、基台部43Cは、硬質の樹脂で構成することが可能であり、硬質の芯体本体部41Cとの親和性が良くなる。このため、図19に示した例のように弾性部材からなる先端部111に硬質の芯体本体部112を直接に結合する場合に比べて、芯体本体部41Cと突出部材42Cの基台部43Cとの結合強度は、格段に向上する。そして、弾性部材からなる先端部44Cと、基台部43Cとは、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、弾性部材からなる先端部111に硬質の芯体本体部112を直接に結合する場合に比べて、接合面積が大きくなって、より強固に接合されるので、基台部43Cから先端部44Cが外れてしまうことを回避することができる。
この第3の実施形態においても、図12(B)において点線で示すように、ケース本体2Caの開口部21Cには、突出部材42Cの基台部43Cが対向しているので、軟質の先端部44Cはケース本体2Caに接触しないようにすることができる。
また、この第3の実施形態においては、図12(B)に示すように、芯体本体部41Cの長さ(軸心方向の長さ)が、芯体4がケース本体2Ca内に収納されたときに、芯体本体部41Cと基台部43Cとの結合部が、筆圧によって芯体4が軸心方向に移動したとしても、常に、ケース本体2Ca内に在るような長さとされている。
芯体本体部41Cと突出部材42Cとは別体とされているので、突出部材42Cが芯体本体部41Cから外れてしまうこともあるが、芯体本体部41Cは、長さが上述のように選定されているので、ケース本体2Caの開口部21Cから外部に突出することはなく、位置指示器による電子機器の入力面を傷付けることはない。
なお、この第3の実施形態において、別部材である基台部43Cと芯体本体部41Cとの部分をも、溶着、特に熱溶着の例としての2色成形により形成するようにしてもよい。その場合には、基台部43Cと、芯体本体部41Cとは溶着されるので、より親和性が高くなり、芯体本体部41Cから基台部43Cが、より外れにくくすることができる。なお、その場合において、先端部44Cと基台部43Cとは、2色成形ではない溶着などの他の結合方法により結合されていてもよい。
次に、以上のように基板ホルダー3Cのホルダー部3Caにフェライトコア6Cを結合した状態において、芯体4Cの芯体本体部41Cを、フェライトコア6Cの貫通孔6Caに挿通させる。そして、芯体4Cの芯体本体部41Cの端部を、ホルダー部3Caに収納されている保持部材713のリング状突部713bに圧入嵌合する。
以上のようにして、この第3の実施形態においても、ケースキャップ2Cbに結合された基板ホルダー3Cのプリント基板載置台部3Cbにプリント基板8Cが載置され、ホルダー部3Caに感圧用部品7Cが収納され、さらに、ホルダー部3Caにフェライトコア6Cが結合されると共に、芯体4Cが結合されることで、モジュール部品が形成できる。
次に、このモジュール部品を、芯体4Cの突出部材42Cの先端部44Cの全体と、基台部43Cの一部がケース本体2Caの開口部21Cから外部に突出して露呈するようにして、ケース本体2Caの中空部内に挿入し、ケース本体2Caとケースキャップ2Cbとを結合することで、位置指示器1Cが完成となる。
この位置指示器1Cにおいては、芯体4Cの突出部材42Cの先端部44Cに圧力が印加されると、その圧力に応じて、芯体4Cは、軸心方向にケース本体2Ca内の方向に変位する。そして、この芯体4Cの変位により、芯体本体部41Cで芯体4Cと結合されているホルダー部3Ca内の保持部材713が弾性部材712の弾性偏倚力に抗して、圧力センシングデバイス711側に変位する。すると、保持部材713の棒状突部713cにより、圧力センシングデバイス711内の圧力感知チップ800の第1の電極801が押下される。その結果、圧力感知チップ800の第1の電極801と第2の電極802との間の静電容量が、芯体4Cに印加される圧力に応じて変化する。
この場合に、押圧部材としての棒状突部713cにより直接的に圧力感知チップ800の圧力を受ける面側が押圧されるのではなく、弾性部材812が介在するので、圧力感知チップ800の圧力を受ける面側における耐圧性が向上し、当該面側が圧力により損壊されてしまうことを防止することができる。
また、棒状突部713cは、圧力感知チップ800のパッケージ810に設けられた連通穴813に差し込まれることにより位置決めされて、棒状突部713cにより印加される圧力は、弾性部材812を介して確実に圧力感知チップ800に印加される。
この例の圧力感知チップ800は、上述したように非常に小型であり、位置指示器の細型化が容易である。そして、この第4の実施形態は、構成が非常に簡単であるというメリットもある。
なお、この第3の実施形態の位置指示器1Cの回路構成及びこの位置指示器1Cと共に使用する位置検出装置の回路構成は、第1の実施形態で説明した図5に示したものを用いることができる。
[他の実施形態または変形例]
<芯体の突出部材の他の構成例>
上述の実施形態では、芯体4,4B,4Cの突出部材42,42B,42Cにおいては、先端部44,44B,44Cの側に突部44a,44Ba,44Caを設け、基台部43,43B,43Cの側に凹部43a,43Ba,43Caを形成して、両者を嵌合する状態で2色成形するようにしたが、芯体の突出部材の基台部の側に突部を設けると共に、先端部の側に凹部を設けるようにしても勿論よい。この場合にも、上述の実施形態における芯体4,4B,4Cの突出部材42,42B,42Cと同様に、先端部と、基台部とを平面で接合する場合よりも、接合面積が大きくなるので、接合強度が大きくなる。
図13に、当該他の構成例の突出部を備える芯体の、いくつかの例を示す。この図13では、芯体の突出部材のみを断面にして示しており、芯体全体の構成としては、上述した芯体4,4B,4Cのいずれであってもよい。
図13(A)の例の芯体4Dの突出部材42Dにおいては、外表面の形状がドーム状、半球状あるいは紡錘形などの形状となっている先端部44Dは、基台部43Dと結合する側の端面に、当該先端部44Dの外表面と相似形状の内壁面を有するように凹部44Daを備えるように構成する。この場合、先端部44Dは、肉厚がほぼ一定の薄肉部材となる。一方、突出部材42Dの基台部43Dは、先端部44Dと結合する側の端面に、凹部44Daと嵌合する形状の突部43Daを備えるように構成する。そして、上述の実施形態と同様にして、先端部44Dと基台部43Dとを2色成形して、突出部材42Dを形成するようにする。
また、図13(B)の例の芯体4Eの突出部材42Eにおいては、基台部43Eは、先端部44Eと結合する側の端面に、円錐形の頂部にカルデラ状の凹部を備える突部43Eaを備えるように構成し、一方、先端部44Eは、基台部43Eと結合する側の端面に、基台部43Eの突部43Eaに対応する形状の凹部44Eaを備えるように構成する。そして、上述の実施形態と同様にして、先端部44Eと基台部43Eとを2色成形して、突出部材42Eを形成するようにする。
さらに、図13(C)の例の芯体4Fの突出部材42Fにおいては、基台部43Fは、先端部44Fと結合する側の端面に、円錐台形状を備える突部43Faを備えるように構成し、一方、先端部44Fは、基台部43Eと結合する側の端面に、基台部43Fの突部43Faに対応する形状の凹部44Faを備えるように構成する。そして、上述の実施形態と同様にして、先端部44Fと基台部43Fとを2色成形して、突出部材42Fを形成するようにする。
なお、各例の芯体本体部41D,41E,41Fの構成及び当該芯体本体部41D,41E,41Fと基台部43D,43E,43Fとの結合関係は、上述した第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態と同様であることは、前述した通りである。そして、この図13の例においても、芯体本体部41D,41E,41F、基台部43D,43E,43F、先端部44D,44E,44Fの材料は、上述の実施形態と同様である。
図13(B)及び(C)の場合には、先端部44Dは、外表面の形状がドーム状、半球状あるいは紡錘形などの形状となっているので、肉厚は凹部44Daの形状に応じたものとなるが、図13(A)の場合と同様に、薄肉部材となる。このように、先端部44D,44E,44Fを薄肉の構成としたことにより、当該先端部44D,44E,44Fを柔らかい素材で形成した場合における耐摩耗性を向上させることができる。
すなわち、芯体4,4B〜4Fの先端部44,44B〜44Fには、いわゆる書き味が考慮されて、できるだけ柔らかい素材が求められる場合がある。このような柔らかい素材を先端部に用いた場合、例えば図14(A)に示す芯体4の場合には、先端部44の肉厚が厚いので、ガラス面のような位置指示器の操作面(入力面)GLと先端部44との接触部分から硬質の基台部43までも距離が長いために、図14(B)に示すように、先端部44が撓んで操作面GLと先端部44との接触面積が大きくなってしまう。このように、先端部44と、操作面GLとの接触面積が大きくなると、それだけ、先端部44が摩耗しやすくなるという問題がある。
これに対して、図13の例の芯体4D〜4Fの場合には、上述したように、先端部44D〜44Fが薄肉となるので、操作面GLと先端部44D〜44Fとの接触部分から硬質の基台部43D〜43Fまでも距離が短くなり、操作面GLと先端部44との接触面積は、上述の第1〜第3の実施形態の芯体4,4B,4Cの場合よりも小さくなる。これにより、操作面との摩擦による先端部44D〜44Fの摩耗が少なくなり、先端部44D〜44Fを比較的柔らかい素材とした場合にも、摩耗しにくくすることができる。
<その他>
以上の実施形態では、突出部材を構成する基台部と先端部とは2色成形により形成するようにしたが、2色成形ではなく、基台部と先端部とを接着などにより結合するようにしてもよい。
[第4の実施形態:静電容量方式の位置指示器]
以上の実施形態における芯体は、いずれも、位置検出装置が、電磁誘導方式により指示位置を検出するようにする位置指示器の芯体に適用した場合であるが、位置検出装置が、静電容量方式により指示位置を検出するものであって、筆圧検出の機能を備えるようにする位置指示器の芯体にも適用可能である。
図15(A)は、この第4の実施形態の位置指示器1Gの芯体4G側の構成を示す断面図、図15(B)は、位置指示器1Gの一部の部品の例を示す図である。また、図16は、この第4の実施形態の位置指示器1Gの芯体4Gの構成例を説明するための図である。さらに、図17は、この第4の実施形態の位置指示器1Gの電気回路構成を説明するための図である。なお、この第4の実施形態の位置指示器1Gにおいて、第1の実施形態の位置指示器1の部品と対応する部品には、同一番号に記号Gを付加して示すものとする。
この第4の実施形態の位置指示器1Gは、いわゆるアクティブ静電ペンと呼ばれるタイプのものであり、そのケース内部に発振回路を備え、その発振回路からの交流信号を、芯体4Gから位置検出センサ(図示は省略)に対して送出する構成を備える。このため、第4の実施形態の位置指示器1Gの芯体4Gは、導電性を有するように構成される。
図17に示すように、位置指示器1Gは、電気回路の構成として、電源回路205と、コントロール回路206と、水晶振動子203と、後述する感圧用部品7Gからなる容量可変コンデンサ204とを備える。電源回路205は、この例では、電池を備えて構成されている。なお、電源回路205は、位置検出センサからの電磁誘導信号により充電される電気2重層コンデンサを備えて構成するようにすることもできる。
コントロール回路206は、この電源回路205からの電源電圧により駆動されるIC(Integrated Circuit)により構成されており、水晶振動子203を共振回路の一部に備える発振回路を備えることで、所定の周波数の発振信号を出力する。コントロール回路206は、この所定の周波数の発振信号を、導電性の芯体4Gを通じて位置検出センサに送出する。この場合に、導電性の芯体4Gの周囲には、芯体4Gとは電気的に絶縁された導電性の導体キャップ部91が設けられ、この導体キャップ部91が、例えば位置指示器1Gの導電性のケース本体及び人体を介して接地されることで、発振信号は不平衡信号として、位置検出センサに供給される。
位置検出センサは、複数個の導体のうち、この位置指示器1Gからの交流信号を受信する導体の位置をサーチして検出することにより、位置指示器1Gにより指示された位置を検出する。
また、コントロール回路206には、後述する感圧用部品7Gで構成される容量可変コンデンサ204が接続されている。容量可変コンデンサ204は、芯体4Gに印加される筆圧に応じた容量を有する。コントロール回路206は、容量可変コンデンサ204の容量に応じた信号を検出することで、芯体4Gに印加されている筆圧を検出し、その筆圧に応じたデジタル信号(例えば8ビットのデジタル信号)を生成する。
そして、コントロール回路206は、位置指示器1Gが指示する位置を位置検出センサで検出させるために発振信号を供給する期間とは別の期間において、例えば、生成したデジタル信号に応じて発振信号を断続することで振幅変調信号を生成し、その振幅変調信号により、筆圧に応じたデジタル信号を位置検出センサに伝送する。すなわち、例えば、8ビットのデジタル信号の或るビットが「1」であるときには、その1ビットに対応する期間は所定振幅の発振信号を送出し、或るビットが「0」であるときには、その1ビットに対応する期間は発振信号の送出を停止する(振幅をゼロにする)ことで、発振信号を振幅変調して、8ビットのデジタル信号を位置検出センサに伝送する。
位置検出センサでは、この発振信号の振幅変調信号を受信し、復調することで、8ビットのデジタル信号からなる筆圧を検出するようにする。なお、8ビットの振幅変調信号の直前には、例えば発振信号が所定時間バースト信号として送られ、それがスタートビットとして位置検出センサで検出され、これにより8ビットの筆圧信号が検出できる。
次に、この第4の実施形態の位置指示器1Gの構造の例を、図15及び図16を参照しながら説明する。
図15(A)に示すように、この第4の実施形態の位置指示器1Gにおいては、筒状のケース本体2Gaは、導電性の材料、例えばSUS(Steel Special Use Stainless)で構成されている。筒状のケース本体2Gaの芯体4Gが設けられる側の開口部内には、導電性キャップ部91の一部が圧入嵌合される。この圧入嵌合により、導体であるケース本体2Gaと導電性キャップ部91は、電気的に接続される。そして、位置指示器1Gの操作者がケース本体2Gaの部分を持って、位置指示操作をしたときには、ケース本体2Ga及び導電性キャップ部91は、人体を通じて地気(アース)に接続される。
導電性キャップ部91は、図15(A)に示すように、円錐台形状とされると共に、その中心線に沿う方向に中空部91aを有する。導電性キャップ部91の先細の開口端側には、導電性の芯体4Gを、導電性キャップ部91に対して電気的に絶縁させるための絶縁性キャップ部92の一部が圧入嵌合される。絶縁性キャップ部92は、導電性キャップ部91と相似の円錐台形状を備え、その中心線に沿う方向に、芯体4Gの突出部材42Gの外径よりも若干大きい内径の中空部92aを有する。後述するように、芯体4Gは、この絶縁性キャップ部92の中空部92a内に、摺動自在の状態で挿通される。
この第4の実施形態の位置指示器1Gにおいても、ケース本体2Gaの中空部内には、ホルダー部(感圧用部品ホルダー部)3Gaとプリント基板載置台部3Gbとを備える基板ホルダー3Gが収納される。この基板ホルダー3Gは、第1の実施形態の基板ホルダー3と同様に、軸心方向の一端部がケースキャップ2b(図4(B)参照)に連結されていることにより、軸心方向には移動不可とされている。
基板ホルダー3Gのプリント基板載置台部3Gbには、プリント基板8Gが載置されている。このプリント基板8Gは、ケースキャップ2bの端面3cに形成されている係止片33(図4(B)参照)で係止されることにより、プリント基板載置台部3Gb上で係止される。プリント基板8Gには、印刷配線パターンが形成されており、その印刷配線パターンに対して、図17に示した電源回路205、コントロール回路206、水晶振動子203、その他の回路部品が電気的に接続されて装着されている。
基板ホルダー3Gのホルダー部3Gaには、第1の実施形態の感圧用部品7と同様の構成の感圧用部品7Gが収納されている。すなわち、図15(A)に示すように、感圧用部品7Gは、誘電体71Gと、端子部材72Gと、保持部材73Gと、導電部材74Gと、弾性部材75Gとの複数個の部品からなる。端子部材72Gは、感圧用部品7Gで構成される容量可変コンデンサ204の第1の電極を構成する。また、導電部材74Gと弾性部材75Gとは電気的に接続されて、前記容量可変コンデンサ204の第2の電極を構成する。
そして、第1の実施形態で説明したように、感圧用部品7Gにおいては、芯体4Gに印加される圧力(筆圧)が保持部材73Gに伝達される。そして、この保持部材73Gが、伝達された圧力に応じて、導電部材74Gを、弾性部材75Gの偏倚力に抗して軸芯方向に誘電体71G側に偏倚させ、導電部材74Gと誘電体71Gとの接触面積が、保持部材73Gに伝達される圧力に応じて変化する。感圧用部品7Gで構成される容量可変コンデンサ204の容量は、導電部材74Gと誘電体71Gとの接触面積に応じて変化するので、保持部材73Gに伝達された圧力に応じた値となる。
この第4の実施形態では、芯体4Gは、感圧用部品7Gの保持部材73Gの凹穴73Gb内に、直接に嵌合するのではなく、芯体ホルダー93を介して嵌合される。芯体ホルダー93は、導電性の金属、例えばSUSで構成されており、全体として棒状形状を備える。そして、この芯体ホルダー93は、その軸心方向の一方側に、芯体4Gの芯体本体部41Gが挿脱自在に嵌合される凹穴93aを備え、また、軸心方向の他方側に、感圧用部品7Gの保持部材73Gの凹穴73Gb内に嵌合する突部93bを備える。さらに、芯体ホルダー93は、その軸心方向の中ほどに、鍔部93cを備える。
一方、この第4の実施形態では、コイルの内径Rcが、芯体ホルダー93の突部93b側の外径の最大値よりも大きく、鍔部93cの外径よりも小さいコイルスプリング94(図15(B)参照)を用意する。このコイルスプリング94は、導電性材料、例えば導電性金属で構成されている。
そして、芯体ホルダー93の突部93b側に、このコイルスプリング94を装着した状態で、芯体ホルダー93の突部93bを、感圧用部品7Gの保持部材73Gの凹穴73Gbに嵌合する。なお、この第4の実施形態では、コイルスプリング94の鍔部93c側の端部94bは、図15(B)に示すように、内側に曲げられており、芯体ホルダー93の鍔部93cの近傍に設けられた穴(図示は省略)に嵌合することにより、導電性のコイルスプリング94と、導電性の芯体ホルダー93との電気的接続が確実に行われるように構成されている。一方、コイルスプリング94の鍔部93cとは反対側の端部94aは、この例では基板ホルダー3Gに形成されている貫通孔や隙間(図示は省略)を通じて、プリント基板載置台部3Gb側にまで直線状に延長され、その延長部でプリント基板8Gの回路部品と電気的に接続されるように構成されている。
また、図15(A)に示すように、基板ホルダー3Gのホルダー部3Gaの芯体4G側の開口部には、スプリング係止部95が設けられており、コイルスプリング94の鍔部93cとは反対側の端部が、このスプリング係止部95と衝合し、これによりコイルスプリング94の軸芯方向の位置規制がなされる。
以上のようにして、芯体4Gは、芯体ホルダー93に嵌合されて保持され、芯体ホルダー93の突部93bが保持部材73の凹穴73bに嵌合されることにより、感圧用部品7Gと結合される。この結合状態では、プリント基板8Gに設けられているコントロール回路206からの信号が、コイルスプリング94及び芯体ホルダー93を通じて導電性の芯体4Gに供給されて、この芯体4Gから位置検出センサに送信される。
そして、この第4の実施形態の位置指示器1Gにおいては、芯体4Gに筆圧が印加されていないときには、感圧用部品7Gの弾性部材75Gにより、保持部材73Gには芯体4G側に向かう弾性偏倚力が印加される。このため、保持部材73Gに芯体ホルダー93を介して結合されている芯体4Gも、芯体本体部41G側から先端部44G側への弾性的な偏倚力が印加される状態となる。
そして、この第4の実施形態では、芯体4Gに圧力(筆圧)が印加されたときであっても、コイルスプリング94の存在のために、当該コイルスプリング94が偏倚を開始するまでの所定の圧力が芯体4Gに印加されるまでは、芯体4Gに印加された圧力は、感圧用部品7Gには伝達されない。つまり、この第4の実施形態の位置指示器1Gは、筆圧の検出において、コイルスプリング94が偏倚を開始するまでの所定の圧力よりも小さい圧力(筆圧)についての不感帯を備える。そして、前記所定の圧力以上の圧力が芯体4Gに印加されると、保持部材73Gを介して導電部材74Gが軸心方向に偏倚するように筆圧が伝達されて、感圧用部品7Gを構成する容量可変コンデンサ204の容量が、筆圧に応じて変化する。
前述したように、コントロール回路206は、その容量可変コンデンサ204の容量に応じた信号を検出して筆圧を検出し、その検出した筆圧に応じたデジタル信号を生成する。そして、コントロール回路206は、そのデジタル信号に応じた振幅変調信号を、コイルスプリング94及び芯体ホルダー93を通じて導電性の芯体4Gに供給して、この芯体4Gから位置検出センサに送信する。
次に、この第4の実施形態における芯体4Gの構成について説明する。芯体4Gは、この第4の実施形態においては、図15(A)及び図16(A)に示すように、先端部44Gと共に突出部材42Gを構成する基台部43Gと芯体本体部41Gとが一体に構成されていると共に、基台部43Gに、別材料からなる先端部44Gが結合されて構成されている。この場合に、先端部44Gは、その硬度が、基台部43G及び芯体本体部41Gよりも小さく、軟質のものとされるのは上述の実施形態と同様である。
この芯体4Gは、その素材が導電性材料となる点が第1の実施形態の芯体4と異なるのみで、第1の実施形態の芯体4と同様の形成方法により製造される。例えば、図16(A)に示すように、芯体本体部41Gと基台部43Gとが一体に構成される。そして、この芯体本体部41Gと基台部43Gとが一体に構成されたものの基台部43Gと、先端部44Gとを溶着、好ましくは熱溶着(例えば2色成形)する。ただし、この第4の実施形態では、図16(A)に示すように、先端部44G側に凹部44Gaが設けられて、基台部43G側に設けられた突部43Gaと嵌合する構造とされている。
この芯体本体部41G及び基台部43Gの材料は、この例では、導電性を有しない所定の樹脂に、導電性を有する材料、例えばカーボン(炭素)の粉体を、所定量混入(あるいは混合以下同じ)させることで、導電性を有するようにしたもので構成される。同様に、先端部44Gも、この例では、所定の樹脂にカーボンの粉体を所定量混入させることで、導電性を有するようにした材料で構成される。
この例の場合、芯体本体部41G及び基台部43Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂と、先端部44Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂とは、異なる樹脂材料とされ、かつ、先端部44Gの樹脂材料は、その硬度が、基台部43G及び芯体本体部41Gの樹脂材料よりも小さく、軟質のものとされる。樹脂材料の例を挙げると、芯体本体部41G及び基台部43Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂は、例えばABS,POM、PCとされ、また、先端部44Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂は、例えばPOMやエラストマーとされる。
なお、この例においては、芯体本体部41G及び基台部43Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂材料と、先端部44Gを構成する導電性材料に含まれる樹脂材料とを異なることで、硬度を異ならせるようにしたが、同じ樹脂材料を用い、混入させる導電性材料の例であるカーボンの粉体の量を変えてもよいし、混入する導電性材料を異なるものとしてもよい。混入する導電性材料として異なるものを用いる場合には、それぞれの混入量は同じである必要はない。
以上説明した第4の実施形態の位置指示器1Gにおいても、芯体4Gは、芯体ホルダー93を介して感圧用部品7Gに挿脱可能に結合されるようにされており、これにより、芯体4Gは、交換可能とされている。この場合に、芯体4Gは、芯体ホルダー93共々、感圧用部品7Gから挿脱可能となるが、芯体4Gは、芯体ホルダー93からも挿脱可能であり、交換は芯体4Gのみで良い。
上述の第4の実施形態の芯体4Gの構成によれば、前述の実施形態と同様に、先端部44Gの材質の異なるものを複数種、用意することが容易にできる。このため、上述した第1の実施形態〜第3の実施形態と同様に、先端部44Gを構成する材料のうちの樹脂材料として、種々の硬度、材質感を呈するものを採用することで、多種多様な書き味を実現できる芯体4Gを構成することができる。そして、以上説明した第4の実施形態の芯体4Gによれば、上述した第1の実施形態〜第3の実施形態から得られるその他の効果も同様に得られることは言うまでもない。
また、この第4の実施形態の位置指示器1Gは静電方式の電子ペンであるので、上述の第1の実施形態〜第3の実施形態の電磁誘導式の位置指示器とは異なり、芯体4Gの芯体本体部41Gは、フェライトコアの中心孔を挿通したり、嵌合したりするようにする必要がない。このため、芯体4Gの芯体本体部41Gは、その太さを、上述の第1の実施形態〜第3の実施形態の場合の芯体の芯体本体部よりも太くすることができる。さらに、この第4の実施形態では、芯体4Gは、芯体ホルダー93を介して感圧用部品7Gの保持部材73Gに嵌合するようにしている。このために、芯体4Gの芯体本体部41Gの長さも短くすることができる。
以上のことから、第4の実施形態では、芯体4Gの芯体本体部41Gは、上述の第1の実施形態〜第3の実施形態の場合の芯体の芯体本体部よりも軟質であっても、感圧用部品7Gに筆圧を伝達することが可能である。そのために、第4の実施形態の芯体は、図16(B)に示すように、突出部材42G´と芯体本体部41G´とを一体にして、同一の導電性材料で構成した芯体4G´とすることもできる。また、図16(C)に示すように、基台部と先端部とを一体にした突出部材42G´´と、この突出部材42G´´とは異なる材料からなり、突出部材42G´´よりは硬質の芯体本体部41G´´とで構成される芯体4G´´としてもよい。そして、図16(B)及び図16(C)の構造の芯体4G´、芯体4G´´の場合にも、少なくとも先端部を構成する材料のうちの樹脂材料として、種々の硬度、材質感を呈するものを採用することで、多種多様な書き味を実現できる芯体4Gを構成することができる。
以上のように、上述した第4の実施形態の位置指示器によれば、静電方式の電子ペンにおいて、芯体の導電性を維持しながら、少なくとも先端部を種々の硬度や材質のものとすることができるという顕著な構成を奏する。
なお、以上の第4の実施形態においても、突出部材42Gを構成する基台部43Gと先端部44Gとは2色成形により形成するようにしたが、2色成形ではなく、基台部43Gと先端部44Gとを接着などにより結合するようにしてもよい。
また、この第4の実施形態の芯体4Gについても、上述した第1の実施形態〜第3の実施形態で説明した例の構成(図5、図7、図12参照)及び変形例(図13及び図14参照)の構成とすることができることは言うまでもない。したがって、芯体本体部は、金属であってもよいことは勿論である。すなわち、第1実施形態〜第3の実施形態の、電磁誘導方式の位置指示器について記述した芯体の変形例や他の実施形態は、この第4の実施形態の静電容量方式の位置指示器の芯体の場合にも、材料が導電性材料であることを除き、全く同様に適用される。
なお、上述の第4の実施形態のアクティブ静電ペンは、筐体内に発振回路を備えるタイプのものとしたが、内部に発振回路を備えずに、位置検出センサからの信号を電界結合により得て、その得た信号を増幅して、位置検出センサに送信するタイプの静電容量方式のアクティブ静電ペンもあり、この発明は、そのようなタイプのアクティブ静電ペンにも適用可能である。