JP6756525B2 - 筆記具及び電子ペン本体部 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、センサに対して位置を指示する位置指示器としての電子ペン機能を備えた筆記具および当該電子ペン機能を実現する電子ペン本体部に関する。

スマートフォンなどと呼ばれる高機能携帯電話端末やタブレットＰＣ（Personal Computer）など、タッチパネルが搭載された情報端末が数多く提供されている。タッチパネルは、液晶ディスプレイなどの表示装置とセンサ（座標検出センサ）が用いられた位置検出回路が組み合わされた電子部品であり、使用者の指などによるタッチ操作によって種々の操作入力を可能にしている。そして、より細かな操作入力を行う必要がある場合などにおいては、位置指示器としての電子ペンが用いられる。

また、パーソナルコンピュータの入力デバイスとして、いわゆるデジタイザーなどと呼ばれるデバイスも広く利用されている。デジタイザーは、位置を検出するセンサを内蔵したボードと位置を指定する電子ペンとで構成されるものであり、当初から電子ペンを用いて細かな操作入力を行うことができるようにされている。

電子ペンは、周知のように使用者により把持されて、センサ上における位置指示のために用いられる。この電子ペンによるセンサ上の指示位置は、電子ペンとセンサとの間で、電磁誘導方式や静電容量結合方式などの種々の方式によって位置検出用信号の授受が行われることによって、当該センサが設けられた位置検出装置で検出される。なお、電磁誘導方式の座標検出センサと電子ペンとで構成される入力装置の一例については、後に記す特許文献１に開示されており、また、静電容量結合方式の座標検出センサと電子ペンとで構成される入力装置の一例については、後に記す特許文献２に開示されている。

特開平０７−０４４３０４号公報 特開平０７−２９５７２２号公報

ところで、電子ペンは、電磁誘導方式のものであっても、静電容量結合方式のものであっても、回路基板などを搭載して構成される。このため、従来の電子ペンは、ボールペンや万年筆などの一般的な筆記具よりも太いものとなっていた。しかし、使用者の立場からすると、電子ペンについては、例えば、ボールペンのカートリッジやリフィルなどと呼ばれるいわゆる替え芯程度の長さと太さのものとし、使い慣れた例えばボールペンの筐体に収納して利用したいとする要求がある。

また、２色ボールペンや３色ボールペンなどの多色ボールペンや、シャープペンシルの機能を実現するカートリッジとボールペンの替え芯とが搭載されていずれかを選択して使用できる多機能ペンも市販されている。このため、多色ボールペンの１つのボールペンの替え芯（カートリッジ）を、或いは、多機能ペンの１つの機能を、電子ペンにした筆記具を実現したいとする要求がある。このように、電子ペン機能を搭載した１本の多機能ペンが実現できれば、電子ペンと他の筆記具とを別々に携帯しなくてもよいので便利である。

近年においては、電子ペンに内蔵される、回路基板におけるキャパシタ（コンデンサ）等のチップ化、筆圧検知部材の小型化などが促進され、電子ペンの細型化が進められている。そして、電子ペンを例えばボールペンの替え芯と同程度の長さと太さで構成することができるようになってきている。この場合、電子ペンを構成する部材であって、一方の端部がペン先となる芯体や芯体の近傍に設けられる磁性体コアなどの部材も細型化されたものとなる。

ボールペンの替え芯と同程度に細型化された電子ペン本体部（電子ペンカートリッジ）は、例えばボールペンなどの筆記具の筐体内に装着され、使用時には、芯体のペン先などからなるペン先側の部分が、当該筆記具の筐体の先端に設けられた開口から突出するようにされる。しかし、当該ペン先側の部分を構成する芯体などは、上述したように細型化されているので、ペン先側の部分が突出している時、ペン先に加わる垂直方向、水平方向の衝撃等の外力に対して弱い場合があると考えられる。

また、例えばボールペンと電子ペンとの機能を１つの筐体内に収納したいわゆる多機能ペンは、回転式やノック式の繰り出し機構を備え、使用時には、ボールペンや電子ペンのペン先側の部分を筐体から突出させて使用する。また、非使用時には、当該ペン先側の部分を筐体内に収納する。このような多機能ペンの場合に問題となる場合がある。すなわち、回転式やノック式の繰り出し機構を備えた多機能ペンの場合、一般に、ボールペンや電子ペンのペン先側の部分を筐体から出し入れする際には、カートリッジは斜め方向から筐体先端の開口に向かって移動し突出する。このため、ボールペンや電子ペンのペン先側の部分が筐体の開口の周囲部分などに接触する。

このように、電子ペンの当該ペン先側の部分が当該筐体の開口の内周部分に頻繁に接触したのでは、当該ペン先側の部分が損傷したり変形したりするといった不都合が生じることが懸念される。また、筆圧を検出するために筆圧に応じて軸心方向に摺動移動する芯体が、筆記具の筐体に接触したままの状態では、芯体が筆圧に応じて適切に摺動移動できずに、筆圧の誤検出に繋がる可能性がある。

以上のことに鑑み、この発明は、電子ペン機能を備えた筆記具、電子ペン機能を実現する電子ペン本体部に関し、電子ペン機能を実現する電子ペン本体部のペン先側の部分を細型化しても、上述した問題を生じさせないようにすることを目的とする。

なお、筆記具との文言は通常、鉛筆、ボールペン、万年筆などに代表される、人の手によって把持されて、紙などの記録媒体に対して直接に、文字、記号、図、絵などを書き記すものを意味する。しかし、この明細書において筆記具との文言は、電子ペンなどと呼ばれ、人の手によって把持されて、タッチパネルやデジタイザーなどの入力装置を通じて情報処理装置に対し、文字、記号、図形、絵などを入力したり、指示入力操作を行ったりするものも含むものとする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の筆記具は、
一端に開口を有する筒状の外部筐体と、前記外部筐体内に収納される電子ペン本体部とを備え、
前記電子ペン本体部は、
軸心方向の一端側がペン先となる芯体と、
前記芯体が挿通される挿通孔を有するフェライトコアと、
前記フェライトコアの軸心方向の所定の長さの部分に形成されたコイル部と、
先端に設けられた開口から前記芯体の前記ペン先となる前記一端側を突出させた状態で、前記芯体と、前記フェライトコアと、前記コイル部とを収納する筒状の筐体であって、前記開口より軸心方向に延びた孔が、前記芯体の軸心方向への摺動移動を可能にする芯体ガイド部と、前記コイル部が形成されていない前記フェライトコアのペン先側の一部を収納するフェライト収納部と、前記コイル部が形成された前記フェライトコアの部分を収納する本体収納部とを構成し、前記本体収納部の径は前記フェライト収納部の径より大きく構成された内部筐体と
を備え、
使用時には、前記芯体の前記ペン先と、前記内部筐体の前記開口部を有する前記先端の側の一部であるペン先側部を構成する前記芯体ガイド部と前記フェライト収納部とが、前記外部筐体の前記開口から突出する
ことを特徴とする。

これにより、芯体のペン先以外の部分は内部筐体内に保持され、外部に露呈することがないので、芯体をペン先に加わる垂直方向、水平方向の衝撃等の外力から保護できる。また、多機能ペンの場合には、芯体が内部筐体内に保持され、仮に斜めに筐体先端の開口に向かい、当該開口から突出したとしても、芯体が直接に外部筐体の開口の内周部分に接触することがないようにできる。このため、電子ペン本体部を、使用時には外部筐体から繰り出すようにし、非使用時には外部筐体内に収納する構成の筆記具であっても、芯体を確実に保護し、損傷や変形を生じさせることがないようにできる。また、使用時においては、内部筐体のペン先側部が外部筐体の開口の周辺部分と接触し、芯体自体が外部筐体の開口の周辺部分と接触する状態を生じさせないので、芯体にかかる筆圧を適切に検出することができる。

この発明によれば、電子ペン機能を実現する電子ペン本体部のペン先側の部分を細型化しても、使用による損傷や変形を生じさせることがないようにできる。また、多機能ペンのように、ペン先が斜め方向から筐体先端の開口に向かって移動し、当該開口から突出する場合でも、電子ペン機能を実現する電子ペン本体部のペン先側の芯体が当該開口の周辺部分に引っかかることがなく、芯体が損傷しにくい筆記具を実現できる。また、芯体にかかる筆圧を適切に検出可能な電子ペン機能を備えた筆記具を実現できる。

この発明による筆記具及び電子ペン本体部の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による電子ペン本体部の実施形態の外観を説明するための図である。 この発明による電子ペン本体部の実施形態の構成例と、当該電子ペン本体部を備えた筆記具のペン先側の構成例を説明するための図である。 この発明による筆記具の実施形態の回路構成を、当該筆記具と共に使用する位置検出装置の回路構成と共に示す図である。 電子ペン本体部の回転式の多機能ペンへの適用例を説明するための図である。 電子ペン本体部のノック式の多機能ペンへの適用例を説明するための図である。 この発明を静電方式の電子ペンに適用した場合の例について説明するための図である。 図７に示した電子ペンの回路構成例を説明するための図である。 静電方式の位置検出装置の構成例を説明するためのブロック図である。 この発明の筆記具の変形例について説明するための図である。

以下、この発明による筆記具及び電子ペン本体部の実施の形態について、図を参照しながら説明する。

［ノック式の筆記具の構成例］
まず、この発明を電磁誘導方式の電子ペンに適用してノック式の筆記具を構成した場合の実施の形態について説明する。図１は、この発明による筆記具及び電子ペン本体部の一実施形態の構成例を示す図である。この実施形態の筆記具１は電子ペン機能を実現するものであり、筒状の筐体（筆記具の外部筐体）２の中空部２ａ内に、電子ペン本体部３が収納され、ノックカム機構部４により、電子ペン本体部３のペン先側が、外部筐体２の長手方向の一端の開口２ｂ側から出し入れされるノック式の構成を備える。この実施形態では、電子ペン本体部３は、カートリッジ式の構成とされ、筐体２に対して着脱可能とされている。

図１（Ａ）は、電子ペン本体部３の全体が外部筐体２の中空部２ａ内に収容されている状態を示し、図１（Ｂ）は、ノックカム機構部４により電子ペン本体部３のペン先側が、外部筐体２の開口２ｂから突出した状態を示している。なお、図１の例では、筆記具１の外部筐体２が透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。この実施形態の筆記具１は、市販のノック式ボールペンと互換性が取れる構成とされている。

外部筐体２及び当該外部筐体２内に設けられるノックカム機構部４は、周知の市販のノック式ボールペンと同一の構成とされると共に、寸法関係も同一に構成される。換言すれば、外部筐体２及びノックカム機構部４は、市販のノック式のボールペンの筐体及びノックカム機構部をそのまま用いることもできる。

ノックカム機構部４は、図１に示すように、カム本体４１と、ノック棒４２と、回転子４３とが組み合わされた周知の構成とされている。カム本体４１は、筒状の筐体２の内壁面に形成されている。ノック棒４２は、使用者のノック操作を受け付けることができるように、端部４２ａが、外部筐体２のペン先側とは反対側の開口２ｃから突出するようにされている。回転子４３は、電子ペン本体部３のペン先側とは反対側の端部が嵌合される嵌合部４３ａを備える。

図１（Ａ）の状態において、ノック棒４２の端部４２ａが押下されると、ノックカム機構部４により、電子ペン本体部３は、筐体２内において図１（Ｂ）の状態にロックされ、電子ペン本体部３のペン先側が、筐体２の開口２ｂから突出する状態になる。そして、この図１（Ｂ）の状態から、ノック棒４２の端部４２ａが再度押下されると、ノックカム機構部４によりロック状態が解除され、復帰用バネ５により、電子ペン本体部３の筐体２内の位置は、図１（Ａ）の状態に戻る。ノックカム機構部４の詳細な構成及びその動作は、周知であるので、ここでは、その説明を省略する。

［電子ペン本体部３の構成例］
図２は、電子ペン本体部３の外観例を、市販のノック式ボールペンの替え芯（カートリッジ）と比較して示す図である。すなわち、図２（Ａ）は、市販のノック式ボールペンの替え芯６を示し、また、図２（Ｂ）は、この実施形態の電子ペン本体部３の構成例を示している。

市販のノック式ボールペンの替え芯６は、図２（Ａ）に示すように、ボールが先端に配設されているペン先部６１と、インク収納部６２とが、結合部６３で結合されて一体化された周知の構成を備える。結合部６３は、インク収納部６２と同じ径を有する。

一方、この実施形態の電子ペン本体部３においては、図２（Ｂ）に示すように、筒状の筐体（内部筐体）３３の内部に、芯体３４などの種々の部材が搭載されて電子ペン本体部３が構成される。芯体３４は、図２（Ｂ）に示すように、内部筐体３３の端部に設けられる開口部からその一方の端部が突出するようにされており、芯体３４の内部筐体３３から突出した部分がペン先として機能する。

そして、図２（Ｂ）に示すように、内部筐体３３は、ペン先側から芯体ガイド部３３ｂと、フェライト収納部３３ｃと、本体収納部３３ｄとの３つの部分からなっている。芯体ガイド部３３ｂの外側先端部３３ｂｘ（図３）は、先細（テーパー形状）になっている。フェライト収納部３３ｃは、詳しくは後述するが、磁性体コアであるフェライトコアのペン先側の一部が収納される部分である。本体収納部３３ｄは、フェライトコアのペン先側の前記の一部以外の部分、筆圧検出部、プリント基板（回路基板）などが収納される部分である。

そして、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部３のペン先側の寸法は、ボールペンの替え芯６のペン先側の寸法とほぼ等しくなるように構成されている。すなわち、電子ペン本体部３のペン先側に設けられるフェライト収納部３３ｃの径は、ボールペンの替え芯６のペン先部６１の径Ｒ１とほぼ等しくなるように構成されている。本体収納部３３ｄのペン先側の端部から芯体３４のペン先先端までの長さは、ボールペンの替え芯６のペン先部６１の長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。

また、電子ペン本体部３の本体収納部３３ｄの径は、ボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２とほぼ等しく、ペン先部６１の径Ｒ１よりは大きい（Ｒ２＞Ｒ１）。なお、図１（Ａ）に示した外部筐体２の開口２ｂの径は、この径Ｒ２よりは小さい。したがって、電子ペン本体部３が、開口２ｂから外部に突出することはできない。そして、芯体３４の先端から本体収納部３３ｄのペン先とは反対側の端部までの長さ、すなわち、電子ペン本体部３の全長は、ボールペンの替え芯６の全長Ｌ２と等しく選定されている。

次に、電子ペン本体部３の内部の構成例について説明する。図３は、第１の実施の形態の電子ペン本体部３の内部の構成例と当該電子ペン本体部３を用いて構成される筆記具１のペン先側の構成とについて説明するための図である。

図３にも示すように、芯体ガイド部３３ｂと、フェライト収納部３３ｃと、本体収納部３３ｄとの３つの部分からなる内部筐体３３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る。まず、フェライトコア３２は、例えば円柱状のフェライト材料に、例えば樹脂等により形成される棒状の芯体３４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。

当該フェライトコア３２の貫通孔には、芯体３４がフェライトコア３２を貫通するように挿入される。すなわち、芯体３４は、フェライトコア３２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３２の当該貫通孔に挿入される芯体３４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３４のペン先となる端部部分は、フェライトコア３２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。

そして、図３（Ａ）に示すように、フェライトコア３２の軸心方向の所定の長さの部分はコイル３１が巻回されたコイル巻回部となり、その両端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３２をその軸心方向に見たとき、ペン先側の端部から、コイル巻回部の一方の端までの部分は、コイルが巻回されない第１のコイル非巻回部とされ、また、コイル巻回部の他方の端から、フェライトコア３２のペン先側とは反対の端部までの部分は、コイル３１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３２に巻回されたコイル３１の端部からの延伸線（導体線）３１ａ，３１ｂは、内部筐体３３の内側を、プリント基板３６まで延伸されて、プリント基板３６に設けられているキャパシタ（コンデンサ）に接続される。これにより、コイル３１とプリント基板３６上のキャパシタとによって共振回路を構成し、位置検出装置との間において、電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにされる。

そして、芯体３４のペン先とは反対側には、モールド部３５Ａ、筆圧検出部３５Ｂ、嵌合部３５Ｃ、接続端子部３５Ｄからなる接続部３５が設けられる。この接続部３５は、コイル３１とフェライトコア３２と芯体３４とからなる部分と、プリント基板３６及び基板保護パイプ３７とを一体的に接続する部分である。モールド部３５Ａのフェライトコア３２と対向する端面側にはフェライトコア３２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３５Ａの内部には、図３（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３５Ａと、嵌合部３５Ｃとによって挟み込まれ、筆圧を検出する筆圧検出部３５Ｂ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３４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３４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３４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。

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（キャパシタ）を構成している。

すなわち、芯体３４のペン先に加えられる筆圧に応じて、芯体３４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３４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ことになる。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。

そして、導電ゴムＡ２に接続された導電線と、端子部材に接続された導電線とが、例えば、モールド部３５Ａと嵌合部３５Ｃの外側を通り、接続端子部３５Ｄの端子に接続され、接続端子部３５Ｄの端子を通じてプリント基板３６の電子回路に接続される。これにより、プリント基板３６の電子回路部において、芯体３４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３５Ｂは、例えば特許文献：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３５Ｂ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３５Ｃは、基板保護パイプ３７と嵌合する部分である。嵌合部３５Ｃ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３５Ａ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３５Ａと嵌合部３５Ｃ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３５Ｂが、内部筐体３３内に安定に保持される。

そして、嵌合部３５Ｃの内側には、プリント基板３６の先端部が嵌合する凹部が設けられている。接続端子部３５Ｄは、図３（Ａ）に示すように、嵌合部３５Ｃに連結する上下に２枚の板部からなる部分である。この板部がプリント基板３６を挟み込むようになっている。

これら２枚の板部の一方、例えば、図３（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配置されており、接続端子部３５Ｄにプリント基板３６を差し込んだ時に、自動的にプリント基板３６に設けられている電子回路の端子部と接続されるようになっている。

プリント基板３６は、制御回路として機能するＩＣ（Integrated Circuit）や複数のコンデンサなどの種々の回路部品が絶縁基板上に搭載され、それらが接続されて形成されたものである。プリント基板３６は、図３（Ａ）に示すように、基板保護パイプ３７の内部に収納されて保護される。

基板保護パイプ３７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。芯体側開口部から基板保護パイプ３７の内側の所定範囲の部分に、接続部３５の嵌合部３５Ｃ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３７の内側の所定範囲の部分に、パイプ蓋３８が差し込まれて両者が嵌合する。

これにより、コイル３１が巻回されたフェライトコア３２に芯体３４が挿通されたペン先側の部分と、接続部３５と、プリント基板３６を収納した基板保護パイプ３７と、パイプ蓋３８とが一体的に接続され、電子ペン本体部３の機能を実現する主要部分が構成される。この主要部分が、図２（Ａ）に示すように、内部筐体３３に収納され、後端側の開口部に、外部筐体内に電子ペン本体部３を接続するための接続部材３９が嵌合するように取りつけられて、電子ペン本体部３が構成される。

以上のような構成の電子ペン本体部３の後端に設けられている接続部材３９を、ノックカム機構部４の回転子４３の嵌合部４３ａに嵌合させることにより、電子ペン本体部３を外部筐体２内に収納することができる。そして、この実施形態の電子ペン１においては、使用者は、位置検出装置と共に使用するときには、ノック棒４２の端部４２ａを押下する。すると、電子ペン１においては、図１（Ｂ）に示したように、芯体３４の端部が構成するペン先と、内部筐体３３の先端側の部分とが外部筐体２から突出した状態となる。

芯体３４のペン先と、内部筐体３３の先端側の部分とが外部筐体２から突出した状態のペン先側の部分を拡大して示したのが、図３（Ｂ）である。図３（Ｂ）に示したように、芯体３４のペン先以外の部分やフェライトコア３２は、内部筐体３３内に収納され、ペン先に加わる垂直方向、水平方向の衝撃等の外力から保護される。

図３（Ｂ）に示したように、開口２ｂより突出するのは、内部筐体３３の芯体ガイド部３３ｂ及びフェライト収納部３３ｃからなるペン先側部であり、芯体３４及びフェライトコア３２などの、細型化により外側から加わる力（外力）に対する強度が低下する部分を強固に保護することができる。また、内部筐体３３の芯体ガイド部の外側の先端は、図３（Ａ），（Ｂ）に示したようにテーパー形状になっているので、電子ペン本体部３が外部筐体２から突出さする際に引っかかることなく、スムーズに外部筐体２の開口２ｂから外部に突出することができる。

このように、芯体３４やフェライトコア３２が外部筐体２と接触することはないので、芯体３４やフェライトコア３２などが、破損したり、変形したりするなどといった不都合を一切生じさせることがない。また、図３（Ｂ）に示したように、芯体３４が、外部筐体２と接触することはないし、芯体３４のペン先の周囲は、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、軸心方向に所定の長さを持つ芯体ガイド部３３ｂによって囲まれている。

したがって、芯体３４の軸心方向への摺動移動の障害となるものは存在せず、芯体ガイド部３３ｂによって、芯体３４のペン先が軸心方向に摺動移動する際のガイド部（位置を規制する部分）となって、適切かつスムーズな軸心方向への摺動移動を可能にする。これにより、芯体３４は、ペン先にかけられる筆圧に適切に呼応して摺動移動することができ、筆圧の適切かつ正確な検出を可能にしている。

また、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、フェライトコア３２の第１のコイル非巻回部に応じて細くなったフェライト収納部３３ｃが設けられている。このフェライト収納部３３ｃ内に、フェライトコア３２の第１のコイル非巻回部が位置することによって、内部筐体３３内において、フェライトコア３２の位置を適切に規制し、芯体３４だけでなく、フェライトコア３２も適切に保護できるようにしている。また、フェライトコア３２をよりペン先側に位置することができるので、フェライトコア３２を細型化しても、センサに近付けることができ、ノイズ耐性の強い信号を送信できる。

また、電子ペン１の使用が終了したら、ノック棒４２の端部４２ａを再押下することで、図１（Ａ）に示したように、電子ペン本体部３の全体は筐体２の中空部２ａ内に収容させる状態とすることができる。このときには、電子ペン本体部３の全体が筐体２の中空部２ａ内に収容されて、電子ペン本体部３の全体が、外部筐体２により保護される状態となる。もちろん、電子ペン本体部３が外部筐体２内に収納される時に、芯体３４やフェライトコア３２が外部筐体２に接触することはないので、収納時においても芯体３４やフェライトコア３２が損傷したり、変形したりすることもない。

［電磁誘導授受方式の座標検出センサの概要］
次に、図１〜図３を用いて説明した電磁誘導授受方式の電子ペン１を用いた指示位置の検出および筆圧の検出（検知）を行う電磁誘導授受方式の位置検出装置２００の具体的な実施形態の回路構成例について、図４を参照して説明する。図４は、電子ペン１及び位置検出装置２００の回路構成例を示すブロック図である。電子ペン１と位置検出装置２００とにより入力装置が構成される。

電子ペン１は、回路構成としては、信号送受要のコイル３１と、このコイル３１に接続された筆圧検出部３５Ｂと、この筆圧検出部３５Ｂに並列に接続される共振コンデンサＣｆ等からなる共振回路によって現される。

一方、位置検出装置２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａと、Ｙ軸方向ループコイル群２０４ｂとを積層させて設けることにより、電磁誘導方式の座標検出センサ２０１が形成されている。各ループコイル群２０４ａ，２０４ｂは、例えば、それぞれ４０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２０４ａ，２０４ｂ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２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａ及びＹ軸方向ループコイル群２０４ｂが接続される選択回路２０６が設けられている。この選択回路２０６は、２つのループコイル群２０４ａ，２０４ｂ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２００には、発振器２０３と、電流ドライバ２０５と、切り替え接続回路２０７と、受信アンプ２０８と、検波器２０９と、低域フィルタ２１０と、サンプルホールド回路２１２と、Ａ／Ｄ変換回路２１３と、同期検波器２１６と、低域フィルタ２１７と、サンプルホールド回路２１８と、Ａ／Ｄ変換回路２１９と、処理部２１４とが設けられている。

発振器２０３は、周波数ｆ０の交流信号を発生し、電流ドライバ２０５と同期検波器２１６に供給する発振器２０３である。電流ドライバ２０５は、発振器２０３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２０７へ送出する。切り替え接続回路２０７は、後述する処理部２１４からの制御により、選択回路２０６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Ｓ）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２０５が、受信側端子Ｒには受信アンプ２０８が、それぞれ接続されている。

選択回路２０６に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２０６及び切り替え接続回路２０７を介して受信アンプ２０８に送られる。受信アンプ２０８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２０９及び同期検波器２１６へ送出する。

検波器２０９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２１０へ送出する。低域フィルタ２１０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２０９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２１２へ送出する。サンプルホールド回路２１２は、低域フィルタ２１０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２１３へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１３は、サンプルホールド回路２１２のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。

一方、同期検波器２１６は、受信アンプ２０８の出力信号を発振器２０３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２１７に送出する。この低域フィルタ２１７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２１６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２１８に送出する。このサンプルホールド回路２１８は、低域フィルタ２１７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２１９へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１９は、サンプルホールド回路２１８のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。

処理部２１４は、位置検出装置２００の各部を制御する。すなわち、処理部２１４は、選択回路２０６におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２０７の切り替え、サンプルホールド回路２１２、２１８のタイミングを制御する。処理部２１４は、Ａ／Ｄ変換回路２１３、２１９からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａ及びＹ軸方向ループコイル群２０４ｂから一定の送信継続時間をもって電波を送信させる。

Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａ及びＹ軸方向ループコイル群２０４ｂの各ループコイルには、電子ペン１から送信される電波によって誘導電圧が発生する。処理部２１４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、処理部２１４は、送信した電波と受信した電波との位相差に基づいて筆圧を検出する。このように、この実施の形態の電磁誘導授受方式の電子ペン１と図４に示した電磁誘導授受方式の位置検出装置２００とにより、入力装置が構成できる。

［電子ペン本体部の回転式の多機能ペンへの適用］
図５は、上述した実施の形態のボールペンのカートリッジの構成とされた電子ペン本体部３とほぼ同様に構成される電子ペン本体部３Ａと、通常のボールペンのカートリッジ６とを用いて構成する回転式の多色ペンの構成とした多機能ペン１Ａの外観及び内部構成を示す図である。すなわち、電子ペン本体部３Ａは、上述した電子ペン本体部３の接続部材３９に相当する部分の構成が異なるだけで、その他の構成は図３を用いて説明した電子ペン本体部３と同様に構成されるものである。

そして、図５の例の場合には、外部筐体２Ａ，２Ｂ、ジョイントパイプ２Ｃ、接続部リング２Ｄ、後端蓋部２Ｅは、２つに切断した場合の断面図として示している。そして、図５に示す多機能ペン１Ａは、市販の回転式の多色ボールペンと同様の構成を備えている。

すなわち、多機能ペン１Ａは、ペン先側の外部筐体２Ａと、後端側の外部筐体２Ｂの２つに筐体を備える。これら２つの外部筐体２Ａ，２Ｂは、これらを接続するためのジョイントパイプ２Ｃによって接続される。そして、外部筐体２Ａと外部筐体２Ｂとが、軸心方向において対向する接続部には、接続部リング２Ｄが設けられ、使用者が外部筐体２Ａ，２Ｂのそれぞれの部分を明確に区別できるようにしている。そして、外部筐体２Ａ，２Ｂは、ジョイントパイプ２Ｃにより接続された状態で、軸心を中心にして、それぞれ異なる方向に回転させることができるように構成されている。

外部筐体２Ｂの後端側は、後端蓋部２Ｅにより閉じられ、この後端蓋部２Ｅには、多機能ペン１Ａを使用者の上着のポケットなどに止めるためのクリップ２Ｆが設けられている。そして、外部筐体２Ｂ内の後端側には、外部筐体２Ｂの内径に一致する外径を有する三角カム２Ｇが設けられている。この三角カム２Ｇは、円筒状の部材の上面部から底面部にかけて斜めに切断するようにした形状を有し、その側面を、切断面を横からみるようにすると、図５に示したように三角形の形状となるものである。この三角カム２Ｇは、外部筐体２Ｂを回転させることにより、これに連動して一緒に回転する。

また、外部筐体２Ｂ内には、ジョイントパイプ２Ｃにより外部筐体２Ｂの内部に保持されるように、押し出し棒２１、２２が設けられる。押し出し棒２１、２２の後端側（ペン先とは反対の側）の端部には、上述した三角カム２Ｇの外周部に接触し、当該外周部上をスライド移動する山型に形成されたスライド部２１Ａ、２２Ａが設けられている。また、押し出し棒２１、２２の周囲には、バネ２１Ｂ、２２Ｂが設けられる。このバネ２１Ｂ、２２Ｂのそれぞれは、図５に示すように、ジョイントパイプ２Ｃのペン先とは反対側の端部とスライド部２１Ａ、２２Ａとの間に把持され、押し出し棒２１，２２を外部筐体２Ｂ内において、ペン先側から後端側に引き込むように機能する。

押し出し棒２１のペン先側の端部には、球状凸部２１Ｃが設けられている。この球状凸部２１Ｃは、電子ペン本体部３Ａの後端側に設けられた球状凹部３Ａｘに嵌合する。そして、押し出し棒２１の球状凸部と電子ペン本体部３Ａの球状凹部３Ａｘとによって、いわゆる自在継手（ユニバーサルジョイント）を構成する。また、押し出し棒２２のペン先側の端部には、ボールペンのカートリッジ６の後端側の接続部が嵌合する嵌合部２２Ｃが設けられている。

そして、図５に示すように、電子ペン本体部３Ａの後端側の球状凹部３Ａｘが、押し出し棒２１のペン先側の端部の球状凸部２１Ｃに嵌合するようにして取り付けられる。電子ペン本体部３Ａの内部には、上述したように、プリント基板や保護パイプなどが収納され曲がりにくいものである。しかし、電子ペン本体部３Ａは、図５に示すように、押し出し棒２１の球状凸部２１Ｃと電子ペン本体部３Ａの球状凹部３Ａｘとが嵌合した部分において、全方向に自在に、かつ、容易に折れ曲がることができるようにされる。これにより、外部筐体２Ａ，２Ｂ内において、電子ペン本体部３Ａの内部筐体３３が外部筐体２Ａの内壁に当たっても、電子ペン本体部を撓ませるような大きな負荷がかかることなく、出没移動することができるようになっている。すなわち、多機能ペン１Ａの開口２Ａａに対して、電子ペン本体部３Ａが斜めに移動し、突出する。

また、図５に示すように、ボールペンのカートリッジ６の後端側の接続部材が、押し出し棒２２のペン先側の嵌合部２２Ｃに嵌合するようにして取り付けられる。ボールペンのカートリッジ６は、周知のようにペン先以外の部分はプラスチックなどにより構成され、柔軟性を有しているので、折れることなく、容易に全方向にある程度曲がることができるものである。したがって、外部筐体２Ａ，２Ｂ内において、ボールペンのカートリッジ６が、外部筐体２Ａの内壁に当たっても、負荷とはならず、出没移動することができるようにされる。もちろん、金属製のボールペン用カートリッジを用いる場合などにおいては、電子ペン本体部３Ａの接続部分と同様に自在継手を用いる構成としてもよい。

このようにして、電子ペン本体部３Ａとボールペンのカートリッジ６とが取り付けられた外部筐体２Ｂと、外部筐体２Ａとをジョイントパイプ２Ｃを介して接続することにより、図５に示すように、外部筐体内に電子ペン本体部３Ａ及びボールペンのカートリッジ６が収納された筆記具としての多機能ペン１Ａが構成される。

そして、上述したように構成される多機能ペン１Ａにおいて、外部筐体２Ａに対して、外部筐体２Ｂを、軸心を中心にして回転させると、外部筐体２Ｂの内部に設けられた三角カム２Ｇが回転する。これに応じて、押し出し棒２１、２２の後端側の端部に設けられているスライド部２１Ａ、２２Ａが、三角カム２Ｇの外周部上をスライド移動する。

このため、三角カム２Ｇの回転によって、押し出し棒２１、２２の内の一方は、三角カム２Ｇの先端側（多機能ペン１Ａのペン先側）に移動するようにされ、外部筐体２Ａの開口２Ａａ側に押し出されて外部筐体２Ａの先端の開口２Ａａから突出する。同時に、押し出し棒２１、２２の内の他方は、三角カム２Ｇの底面側（多機能ペン１Ａのペン先側と反対の後端側）に移動するようにされ、バネ２１Ｂあるいは２２Ｂにより、多機能ペン１Ａの後端側に引き込まれて、外部筐体２Ａ，２Ｂ内に収納される。

図５に示した例の場合には、押し出し棒２１が三角カム２Ｇのペン先側の先端に位置し、三角カム２Ｇにより押し出されて外部筐体２Ａの先端の開口部から電子ペン本体部３Ａのペン先側の部分が突出している場合を示している。したがって、図５に示した例の場合には、押し出し棒２２が三角カム２Ｇの後端側に位置し、バネ２２Ｂにより引き込まれて、外部筐体２Ａ，２Ｂ内にボールペンのカートリッジ６の全体が収納されている場合を示している。

そして、図５に示した例の場合、電子ペン本体部３Ａは、後端側に球状凹部３Ａｘが設けられている以外の部分は、図３に示した実施の形態の電子ペン本体部３と同様の構成を有する。このため、電子ペン本体部３Ａのフェライトコア３２に巻回されたコイル３１及びプリント基板３６に設けられたキャパシタからなる共振回路が、位置検出装置のセンサとの間で電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにされる。

ここで、電子ペン本体部３Ａ、あるいは、ボールペンのカートリッジ６が、外部筐体２Ｂの軸心を中心した回転に応じて回転する三角カム２Ｇの回転に応じて、外部筐体２Ａのペン先の開口２Ａａ側に移動する場合を考える。この場合、電子ペン本体部３Ａは、押し出し棒２１の球状凸部２１Ｃと、電子ペン本体部３Ａの後端に設けられる球状凹部３Ａｘとにより構成される自在継手によって、図５に示すように、無理なく開口２Ａａ側に移動することが可能である。もちろん、ボールペンのカートリッジ６もその柔軟性により、無理なく開口２Ａａ側に移動することが可能である。

ところが、電子ペン本体部３Ａ、あるいは、ボールペンのカートリッジ６は、当該開口２Ａａの斜めの方向から当該開口２Ａａに向かって移動することになり、それぞれのペン先側の部分が外部筐体２Ａと接触しやすくなる。しかしながら、図５に示した多機能ペン１Ａの場合にも、上述した実施の形態の筆記具である電子ペン１の場合と同様に、電子ペン本体部３Ａの芯体３４のペン先となる部分を除いた部分やフェライトコア３２は、内部筐体３３に保護されて、外部筐体２Ａの開口２Ａａから押し出される。この場合、芯体３４やフェライトコア３２が外部筐体２Ａの開口２Ａａの周囲部分に接触することはない。

これにより、上述した実施の形態の電子ペン本体部３と同様に構成される電子ペン本体部３Ａを、図５に示した構成の回転式の多機能ペン１Ａに適用した場合であっても、芯体３４やフェライトコア３２が内部筐体３３で保護されるので、損傷したり、変形したりすることがないようにできる。しかも、芯体３４が、外部筐体２Ａの開口２Ａａの周囲部分と接触した状態が生じることがないので、外部筐体２Ａの開口２Ａａの周囲部分が芯体３４の摺動移動の障害になることがなく、適切に筆圧の検出も可能である。なお、ボールペンのカートリッジ６の場合には、そのペン先部６１は従来から強固なものであり、外部筐体２Ａと接触しても、損傷したり、変形したりする心配はない。

［電子ペン本体部のノック式の多機能ペンへの適用］
図６は、上述した実施の形態のボールペンのカートリッジの構成とされた電子ペン本体部３と、通常のボールペンのカートリッジとを用いて構成するノック式の多機能ペン１Ｂの外観を示す構成図である。この図６の例では、多機能ペン１Ｂの筐体２Ｂが透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。

多機能ペン１Ｂの筐体２Ｂは、市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構と同一の構成を備えている。市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構をそのまま用いてもよい。この筐体２Ｂ内には、この例では、上述した実施の形態の電子ペン本体部３と、黒色のインクのボールペンカートリッジ３Ｂｋと、赤色のインクのボールペンカートリッジ３Ｒｄとが収納されている。電子ペン本体部３は、図２（Ｂ）及び図（３）に示した形状のものであり、ボールペンカートリッジ３Ｂｋ、３Ｒｄは、いずれも図２（Ａ）に示した形状のものである。

多機能ペン１Ｂのノック機構には、電子ペン本体部３が嵌合されるノック棒４２Ｅと、黒色のインクのボールペンカートリッジ３Ｂｋが嵌合されるノック棒４２Ｂｋと、赤色のインクのボールペンカートリッジ３Ｒｄが嵌合されるノック棒４２Ｒｄとが備えられている。ノック棒４２Ｅが、ペン先側にスライド移動されることで、図３（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部３の芯体３４のペン先と、内部筐体３３の芯体ガイド部３３ｂ及びフェライト収納部３３ｃからなる内部筐体のペン先側部が外部筐体２Ｂから突出する。これにより、フェライトコア３２に巻回されたコイル３１及びキャパシタからなる共振回路が、位置検出装置のセンサと電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにされる。

また、ノック棒４２Ｂｋが、ペン先側にスライド移動されることで、ボールペンカートリッジ３Ｂｋのペン先部６１が突出して黒色のインクで筆記が可能にされる。同様に、ノック棒４２Ｒｄが、ペン先側にスライド移動されることで、ボールペンカートリッジ３Ｒｄのペン先部６１が突出して赤色のインクで筆記が可能にされる。

そして、図６に示す多機能ペン１Ｂの場合、外部筐体２Ｂ内に、電子ペン本体部３とボールペンカートリッジ３Ｂｋ、３Ｒｄとが収納される。電子ペン本体部３、ボールペンカートリッジ３Ｂｋ、３Ｒｄのそれぞれは、多機能ペン１Ｂの外部筐体２Ｂ内において軸心を囲むように軸心の周囲に位置することになる。

このため、電子ペン本体部３、ボールペンカートリッジ３Ｂｋ、３Ｒｄのそれぞれは、ノック棒４２Ｅ，４２Ｂｋ、４２Ｒｄのスライド移動に応じて、外部筐体２Ｂの内部においては、斜めの方向から外部筐体２Ｂの開口２Ｂａに向かって移動することになる。このため、電子ペン本体部３、ボールペンカートリッジ３Ｂｋ、３Ｒｄのそれぞれは、そのペン先が外部筐体２Ｂと接触しやすくなる。

しかし、図６に示した多機能ペンの場合にも、上述した実施の形態の筆記具である電子ペン１の場合と同様に、電子ペン本体部３の芯体３４やフェライトコア３２は、内部筐体３３に保護されて、外部筐体２Ｂの開口２Ｂａの周囲部分に引っかかることなく移動し、突出する。これにより、上述した実施の形態の電子ペン本体部３を、図６に示した構成のノック式の多機能ペンに適用した場合であっても、芯体３４やフェライトコア３２が内部筐体３３により保護されるので、損傷したり、変形したりすることがないようにできる。しかも、芯体３４が、外部筐体２Ｂの開口２Ｂａの周囲部分と接触した状態が生じることがないので、外部筐体２Ｂの開口２Ｂａの周囲部分が芯体３４の摺動移動の障害になることがなく、適切に筆圧の検出も可能である。

このように、上述した実施の形態の電子ペン本体部３は、市販のノック式の多色ボールペンの筐体に、ボールペンカートリッジの１つとして搭載することにより、当該多色のボールペンに電子ペンの機能を追加することができる。

なお、図６に示したノック式の多機能ペンの場合にも、電子ペン本体部３と、これに対応する押し出し棒との接続部分は、自在継手の構成することによって、電子ペン本体部３が開口２Ｂａに向って斜めに移動する場合にも、大きな負荷がかかることなく移動させることができる。

［アクティブ静電ペンへの適用］
上述した実施の形態の電子ペン本体部３，３Ａは、いずれも電磁誘導方式のものであるものとして説明した。しかし、この発明は電磁誘導方式の電子ペンだけでなく、静電容量結合方式（以下、静電方式と記載する。）の電子ペンにも適用できる。

図７は、この発明を適用した静電方式の電子ペン１Ｃについて説明するための図である。図８は、この例の電子ペン１Ｃの回路構成図である。図７と図８において、同一構成要素は同一符号で示す。また、図７、図８に示すこの例の電子ペン１Ｃにおいても、図３を用いて説明した実施の形態の電子ペン１及び電子ペン本体部３と同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、その部分の詳細な説明については省略する。

図７に示すように、この例の電子ペン１Ｃにおいても、基本的には上述した実施の形態の電磁誘導方式の電子ペン１の場合と同様の構成を有する。しかし、静電方式の電子ペンの場合には、芯体を通じて信号を位置検出装置に送信するため、芯体３４Ｃは導電性を有するものである。具体的に、芯体３４Ｃは、例えば、金属、カーボン材料を混ぜた合成樹脂などが用いられて構成される。

そして、この例の場合には、図７に示すように、芯体保持部Ａ１の内側に、これに指し込まれる芯体３４Ｃが接触するように電極Ａ７が設けられる。この電極Ａ７から導線Ａ８が延伸され、プリント基板３６に搭載されている発振回路に接続される。これにより、プリント基板３６に搭載されている発振回路からの信号が、芯体３４Ｃを通じて、位置検出装置へ送信される。なお、芯体保持部Ａ１自体を、例えば、導電ゴムやカーボンを混ぜた樹脂等の導電性を有する材料により形成し、導電性を有するようにされた芯体保持部Ａ１と発振回路とを導電線により接続する構成としてもよい。

また、この例の電子ペン１Ｃの場合、フェライトコア３２に巻回されたコイル３１は、共振回路を構成するキャパシタではなく、プリント基板３６に搭載された電源回路に接続される。これにより、コイル３１は、外部からの電源の供給を受け付ける電源の供給端として用いられ、無接点充電機能を実現する。

そして、この例の場合にも、コイル３１、フェライトコア３２、芯体３４Ｃ、モールド部３５Ａ、筆圧検出部３５Ｂ、嵌合部３５Ｃ、接続端子部３５Ｄ、電極Ａ７及び導線Ａ８、プリント基板３６、基板保護パイプ３７、図示しないパイプ蓋３８、接続部材３９が、内部筐体３３内に収納されて、電子ペン本体部３Ｃが構成される。

このようにして構成される電子ペン本体部３Ｃが、上述した実施の形態の電子ペン１の場合と同様に構成される外部筐体２内に収納されて電子ペン１Ｃが構成される。なお、この例の電子ペン１Ｃに用いる電子ペン本体部３Ｃの場合には、上述したように、プリント基板３６に、発振回路やコイル３１を供給端とする電源回路などが搭載されたものとなる。

そして、この例の電子ペン１Ｃの回路構成は、図８に示すようになる。図８において、５１は電気二重層キャパシタ、５２は整流用ダイオード、５３は電圧変換回路、５４は、この例の信号発信回路を構成する発振回路である。図８に示すように、この例では、コイル３１の一端はダイオード５２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５１の一端はダイオード５２のカソードに接続され、他端は、接地されている。

電極芯を構成する芯体３４Ｃは、発振回路５４に対して電気的に接続される。また、図３を用いて説明した電子ペン本体部３の場合と同様に、電子ペン本体部３Ｃに設けられる筆圧検出部３５Ｂが発振回路５４に対して電気的に接続されている。

発振回路５４は、筆圧検出部３５Ｂの可変容量キャパシタ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芯体３４Ｃに供給する。発振回路５４からの信号は、芯体３４Ｃの先端部よりその信号に基づく電界として放射される。発振回路５４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本体部３Ｃ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芯体３４Ｃに加えられた筆圧を求めることができる。

電圧変換回路５３は、電気二重層キャパシタ５１に蓄えられた電圧を一定の電圧に変換して発振回路５４の電源として供給する。この例の静電方式の電子ペン１Ｃ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３１には誘導起電力が発生して、ダイオード５２を介して電気二重層キャパシタ５１を充電する。

このように、この例の静電方式の電子ペン１Ｃは、発振回路５４からの信号を、芯体３４Ｃを通じて送信することにより、位置検出装置に対して位置を指示する。そして、この例の電子ペン本体部３Ｃの内部筐体３３もまた、図３（Ａ）を用いて説明したように、テーパー状に形成された外側先端部３３ｂｘを備える芯体ガイド部３３ｂと、フェライト収納部３３ｃと、本体収納部３３ｄとからなるものである。そして、内部筐体３３に収納されて構成された電子ペン本体部３Ｃが、外部筐体２に収納されて電子ペン１Ｃが構成されている。

そして、このように構成される静電方式の電子ペン１Ｃの場合にも、図１を用いて説明したように、外部筐体２内に設けられるプッシュ式の機構により、使用時には電子ペン本体部３Ｃのペン先側の部分が、外部筐体の先端の開口２ｂから突出して使用状態となる。そして、この例の電子ペン１Ｃの場合にも、図７に示すように、電子ペン本体部３Ｃの芯体３４Ｃのペン先やフェライトコア３２などは、内部筐体３３に保護されて外部筐体２の開口２ｂの周囲部分に接触することはない。このため、電子ペン１Ｃの場合にも、芯体３４Ｃのペン先やフェライトコア３２が、外部筐体２の開口２ｂの周囲部分と接触することにより、損傷したり、変形したりすることがない。

また、図７に示すように、電子ペン本体部３Ｃのペン先側の部分が、外部筐体２の開口２ｂから突出している状態で、芯体３４Ｃが外部筐体に接触することはない。このため、芯体３４のペン先に加えられる筆圧に応じて、軸心方向に適切に摺動し、筆圧を適切かつ正確に検出できる。また、上述した実施の形態の電子ペン本体部３、３Ａの場合と同様に、内部筐体３３の芯体ガイド部３３ｂの存在により、芯体３４Ｃの軸心方向への摺動移動を適切に補助し、適切な筆圧の検出に資することができる。

［静電方式の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］
図９は、図７、図８を用いて説明した静電方式の電子ペン１Ｃ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７００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７００は、図９に示すように、センサ７１０と、このセンサ７１０に接続されるペン検出回路７２０とからなる。センサ７１０は、第１の導体群７１１、第２の導体群７１２を積層して形成されたものである。第１の導体群７１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体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７１２は、第１の導体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７００のセンサ７１０では、第１の導体群７１１と第２の導体群７１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、静電方式の電子ペン本体部３Ｃが指示する位置を検出する構成を備えている。

ペン検出回路７２０は、センサ７１０との入出力インターフェースとされる選択回路７２１と、増幅回路７２２と、バンドパスフィルタ７２３と、検波回路７２４と、サンプルホールド回路７２５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路７２６と、制御回路７２７とからなる。

選択回路７２１は、制御回路７２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群７１１および第２の導体群７１２の中から１本の導体７１１Ｙまたは７１２Ｘを選択する。選択回路７２１により選択された導体は増幅回路７２２に接続され、静電方式の電子ペン本体部３Ｃ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７２２により増幅される。この増幅回路７２２の出力はバンドパスフィルタ７２３に供給されて、静電方式の電子ペン本体部３Ｃ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７２３の出力信号は検波回路７２４によって検波される。この検波回路７２４の出力信号はサンプルホールド回路７２５に供給されて、制御回路７２７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７２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータは制御回路７２７によって読み取られ、処理される。

制御回路７２７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７２５、ＡＤ変換回路７２６、および選択回路７２１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７２７は、ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータから、静電方式の電子ペン１Ｃによって指示されたセンサ７１０上の位置座標を算出すると共に、筆圧検出部３５Ｂで検出された筆圧を検出するようにする。

このように、内部筐体３３に収納して、ペン先側の部分の強度を高めると共に、筆圧がかけられる芯体３４Ｃが適切に摺動移動できるようにして、適切に筆圧を検出できる静電方式の電子ペン本体部３Ｃを構成できる。そして、この電子ペン本体部３Ｃを外部筐体２に収納して、静電方式の電子ペン１Ｃを構成できる。

なお、図７、図８を用いて説明した電子ペン１Ｃは、図１を用いて説明した単機能のノック式の電子ペンの場合の例である。しかし、図７を用いて説明したように構成される静電方式の電子ペン本体部３Ｃを用いて、図５を用いて説明した回転式の多機能ペンや図６を用いて説明したノック式の多機能ペンを実現することももちろんできる。なお、図５を用いて説明した回転式の多機能ペンを実現する場合の電子ペン本体部３Ｃの後端側には、球状凸部２１Ｃに嵌合する嵌合部を設けた構成にする必要がある。

［電子ペン本体部の変形例］
図１０は、この発明による筆記具の変形例について説明するための図であり、電子ペン本体部のペン先側の部分の断面図である。上述した実施の形態で説明した電子ペン本体部３，３Ａ，３Ｃは、共振回路用として、或いは、電源の給電端としてのコイル３１をフェライトコア３２に巻回していた。このため、図１０（Ａ）に示すように、フェライトコア３２は、コイル３１を巻回させることも考慮し、細型化する必要があった。

このため、図１０（Ａ）に示すように、コイル３１を巻回したフェライトコア３２に芯体３４を挿通して構成したペン先側の部分を適切に保護するため、内部筐体３３は、外部がテーパー形状とされや先端部分３ｂｘを有する芯体ガイド部３３ｂと、フェライト収納部３３ｃと、本体収納部３３ｄを有する構成とした。これにより、芯体３４とフェライトコア３２のペン先側の部分を適切に保護することができると共に、フェライトコア３２を内部筐体３３のペン先側に位置させて、センサにより近付けることができ、ノイズ耐性の強いものとすることができた。

また、芯体ガイド部３３ｂが存在することにより、芯体３４のペン先を保護することができると共に、内部筐体３３の先端の開口３３ａ部分を出たり入ったりする芯体のペン先部分の移動を適切かつスムーズに行うようにできる。また、フェライト収納部３３ｃの存在により、フェライトコア３２をよりペン先側に位置させることがでる。また、外部筐体２の開口２ｂから電子ペン本体部のペン先側の部分が突出しても、フェライトコア３２が直接に外部筐体２と接触することがないので、細型化されたフェライトコア３２を適切に保護できる。

また、静電方式の電子ペンを構成する場合、内部から電源の供給が可能であれば、フェライトコアやコイルを設ける必要はない。この場合には、図１０（Ｂ）に示すように、芯体ガイド部３３ｘと本体収納部３３ｙから構成される内部筐体３３Ｂ内に芯体３４ｘを収納した構成とすることができる。なお、内部筐体３３Ｂ内の芯体３４ｘの周囲に、いわゆるシールドを設け、芯体３４ｘを保護するとともに、外部から芯体３４ｘへのノイズの混入を防止する構成としてもよい。

この場合にも、芯体３４ｘのペン先を除いた部分を内部筐体３３Ｂ内に収納できるので、電子ペン本体部のペン先側の部分が外部筐体２Ｘの開口２Ｘｂから突出する場合にも、芯体３４ｘを適切に保護できる。また、芯体ガイド部３３ｘにより、内部筐体３３Ｂの開口３３Ｂａ部分を出たり入ったりする芯体３４ｘの軸心方向への摺動移動を補助することができ、また、本体収納部３３ｙにより筆圧検出部やプリント基板等の部分も保護できる。

また、上述した実施の形態では、内部筐体３３は、電子ペン本体部の電子ペン機能を実現する部分の全体を収納するものとして説明したが、これに限るものではない。図１０（Ｃ）に示すように、コイル３１、フェライトコア３２、芯体３４からなる電子ペン本体部の芯体側の所定の部分だけが収納される内部筐体３３Ｍを用いるようにしてもよい。この場合、筆圧検出部やプリント基板などからなる部分は、別の内部筐体３３Ｎに収納して保護するようにしてもよいし、また、特に別の内部筐体３３Ｎは設けないようにしてもよい。少なくとも、電子ペン本体部の芯体３４のペン先を除いた部分とフェライトコア３２の部分とを保護できるように、内部筐体を設けるようにすればよい。

［実施の形態の効果］
ボールペンのカートリッジ（替え芯）と同程度に細型化した電子ペン本体部を構成し、これを用いた筆記具を構成する場合にも、電子ペン本体部の芯体やフェライトコアからなるペン先側の強度が弱くなる部分の強度を適切に補強できる。特に、多機能ペンの構成とする場合に、電子ペン本体部が外部筐体内を外部筐体の開口に向って斜めに移動する場合にも、適切に電子ペン本体部のペン先部分を保護できる。

また、筆圧に応じて摺動移動する芯体が、外部筐体などの干渉を受け、移動が阻害されてしまうといった不都合を発生させることがない。これにより、故障しにくく、高精度に機能し、使い勝手の良い、電子ペン機能を備えた筆記具を実現できる。

［変形例］
なお、芯体、フェライトコアなどの太さや長さは、実現すべき電子ペンの機能に応じて適宜のものとすることができる。また、コイルの巻き数、コイルを巻回させるフェライトコアの部分なども適宜、調整することができる。

また、上述した実施の形態では、電子ペン機能とボールペン機能を備ええた多機能ペン（図５）と、電子ペン機能と２色のボールペン機能を備えた多機能ペン（図６）について説明したが、これに限るものではない。２つ以上の機能を備えた種々の多機能ペンにこの発明を適用することができる。

例えば、電磁誘導方式の電子ペン本体部と静電容量結合方式の電子ペン本体部とを搭載した多機能ペンを構成することができる。もちろん、電磁誘導方式の複数の電子ペン本体部を搭載した多機能ペンを構成したり、静電容量結合方式の複数の電子ペン本体部を搭載した多機能ペンを構成したりすることもできる。したがって、１以上の電子ペン本体部を搭載した筆記具、１以上の電子ペン本体部と、電子ペン本体部以外の１以上の筆記機能とを搭載した多機能ペン（筆記具）を構成することもできる。

また、上述した実施の形態で説明した筆記具は、全て電子ペン本体部やボールペンカートリッジを繰り出すための繰り出し機構を備えていたが、これに限るものではない。繰り出し機能を備えないボールペンと同様に、初めから、外部筐体の先端に設けられた開口から、芯体のペン先と内部筐体のペン先側部が突出した状態とされる筆記具を構成することもできる。なお、内部筐体のペン先側部は、少なくとも芯体ガイド部からなる部分であり、フェライト収納部が存在する場合には、内部筐体のペン先側部にフェライ収納部を含めてもよい。

また、上述した実施の形態では、芯体ガイド部３３ｂの外側先端部３３ｂｘは、テーパー形状とされているものとして説明したが、これに限るものではない。すなわち、芯体ガイド部３３ｂの外側先端部３３ｂｘはテーパー形状とされていなくてもよい。

また、この発明は、図１０を用いて説明したように、芯体やフェライトコアの形状、フェライトコアへのコイルの巻回の有無などにより、内部筐体の形状等も種々に変更できる。要は、芯体のペン先となる部分以外の部分とフェライトコアからなるペン先側の細型化により強度が弱くなる可能性のある部分を、内部筐体により覆い、ペン先に加わる垂直方向、水平方向の衝撃等の外力から保護できるように構成する点が重要である。

１，１Ａ，１Ｂ、１Ｃ…電子ペン、２，２Ａ、２Ｂ，２Ｘ…外部筐体、２ｂ，２Ａａ，２Ｂａ…開口、３、３Ａ…電子ペン本体部、３１…コイル、３１ａ，３１ｂ…延伸線、３２…フェライトコア、３３…内部筐体、３３ａ…開口、３３ｂ…芯体ガイド部、３３ｃ…フェライト収納部、３３ｄ…本体収納部、３４…芯体、３５…接続部、３６…プリント基板、３７…保護パイプ、３８…パイプ蓋、３９…接続部材

Claims (19)

1. 一端に開口を有する筒状の外部筐体と、前記外部筐体内に収納される電子ペン本体部とを備え、
   前記電子ペン本体部は、
   軸心方向の一端側がペン先となる芯体と、
   前記芯体が挿通される挿通孔を有するフェライトコアと、
   前記フェライトコアの軸心方向の所定の長さの部分に形成されたコイル部と、
   先端に設けられた開口から前記芯体の前記ペン先となる前記一端側を突出させた状態で、前記芯体と、前記フェライトコアと、前記コイル部とを収納する筒状の筐体であって、前記開口より軸心方向に延びた孔が、前記芯体の軸心方向への摺動移動を可能にする芯体ガイド部と、前記コイル部が形成されていない前記フェライトコアのペン先側の一部を収納するフェライト収納部と、前記コイル部が形成された前記フェライトコアの部分を収納する本体収納部とを構成し、前記本体収納部の径は前記フェライト収納部の径より大きく構成された内部筐体と
   を備え、
   使用時には、前記芯体の前記ペン先と、前記内部筐体の前記開口部を有する前記先端の側の一部であるペン先側部を構成する前記芯体ガイド部と前記フェライト収納部とが、前記外部筐体の前記開口から突出する
   ことを特徴とする筆記具。
2. 前記芯体の前記ペン先とは反対側には、前記芯体の摺動移動に応じて押圧される筆圧検出部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の筆記具。
3. 前記内部筐体の前記芯体ガイド部は、外側がテーパー形状になっている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の筆記具。
4. 前記内部筐体の他端側には、前記外部筐体内に前記電子ペン本体部を接続するための接続部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の筆記具。
5. 前記電子ペン本体部は、
   前記コイル部が接続されるキャパシタ素子を備え、
   前記コイル部と前記キャパシタ素子とにより共振回路を構成し、電磁誘導方式の電子ペン機能を実現する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の筆記具。
6. 前記電子ペン本体部の前記芯体は、導電性材料により形成されたものであり、
   前記電子ペン本体部は、
   前記芯体に電気的に接続される発振回路を備えることにより、静電容量結合方式の電子機能を実現する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の筆記具。
7. 前記電子ペン本体部は、
   前記コイル部が接続される電源回路を備えることを特徴とする請求項６に記載の筆記具。
8. 前記外部筐体内には、前記電子ペン本体部の前記芯体の前記ペン先と前記内部筐体のペン先側部とを、前記外部筐体の前記開口から突出させるための繰り出し機構部を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の筆記具。
9. 前記外部筐体内には、
   複数の前記電子ペン本体部が収納され、
   複数の前記電子ペン本体部の内の１の電子ペン本体部の前記芯体の前記ペン先と前記内部筐体のペン先側部とを、前記外部筐体の前記開口から突出させるための繰り出し機構部を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の筆記具。
10. 複数の前記電子ペン本体部の内の１つは、電磁誘導方式の電子ペン機能を、あるいは、静電容量結合方式の電子ペン機能を有するものであることを特徴とする請求項９に記載の筆記具。
11. 前記外部筐体内には、
    １以上の前記電子ペン本体部と１以上の筆記具用カートリッジとが収納され、
    １以上の前記電子ペン本体部の内の１の電子ペン本体部の前記芯体の前記ペン先と前記内部筐体のペン先側部とを、あるいは、１以上の前記筆記具用カートリッジの内の１の筆記具用カートリッジのペン先を、前記外部筐体の前記開口から突出させるための繰り出し機構部を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の筆記具。
12. 前記内部筐体の他端側には、前記外部筐体内に前記電子ペン本体部を接続するための接続部が設けられている
    ことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の筆記具。
13. 前記接続部は、自在継手の構成とされていることを特徴とする請求項１２に記載の筆記具。
14. 前記筆記具用カートリッジは、シャープペンシルカートリッジ、あるいは、ボールペンカートリッジを含むことを特徴とする請求項１１に記載の筆記具。
15. 軸心方向の一端側がペン先となる芯体と、
    前記芯体が挿通される挿通孔を有するフェライトコアと、
    前記フェライトコアの軸心方向の所定の長さの部分に形成されたコイル部と、
    先端に設けられた開口から前記芯体の前記ペン先となる前記一端側を突出させた状態で、前記芯体と、前記フェライトコアと、前記コイル部とを収納する筒状の筐体であって、前記開口より軸心方向に延びた孔が、前記芯体の軸心方向への摺動移動を可能にする芯体ガイド部と、前記コイル部が形成されていない前記フェライトコアのペン先側の一部を収納するフェライト収納部と、前記コイル部が形成された前記フェライトコアの部分を収納する本体収納部とを構成し、前記本体収納部の径は前記フェライト収納部の径より大きく構成された内部筐体と
    を備え、
    電子ペンの筒状の外部筐体内に、前記芯体の前記ペン先と、前記内部筐体の前記開口部を有する端部側の一部であるペン先側部を構成する前記芯体ガイド部と前記フェライト収納部とが、前記筒状の外部筐体の軸心方向の一方の開口から突出可能に収容される
    ことを特徴とする電子ペン本体部。
16. 前記芯体の前記ペン先とは反対側には、前記芯体の摺動移動に応じて押圧される筆圧検出部が設けられている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の電子ペン本体部。
17. 前記内部筐体の前記芯体ガイド部は、外側がテーパー形状になっている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の電子ペン本体部。
18. 前記コイル部が接続されるキャパシタ素子を備え、
    前記コイル部と前記キャパシタ素子とにより共振回路を構成し、電磁誘導方式の電子ペン機能を実現する
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の電子ペン本体部。
19. 前記芯体は、導電性材料により形成されたものであり、
    前記芯体に電気的に接続される発振回路を備えることにより、静電容量結合方式の電子機能を実現する
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の電子ペン本体部。

Images