JPH05275283A - 可変容量コンデンサ及びこれを利用した位置指示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筆圧荷重２０グラム重以下で安定した出力値
を得ることのできる可変容量コンデンサ及びこれを利用
した位置指示器を提供する。 【構成】 誘電体１と、１の一の面に取り付けられた第
１の電極２と、１の他の面側に配置された可撓性を有す
る第２の電極２３と、２３と１の他の面との間をその一
部を除いてわずかな間隔だけ離隔するスペーサ４と、２
３と１との間に存する相対的な圧力又は変位を変化させ
る押圧体７とを備えた可変容量コンデンサにおいて、２
３が可撓性のみならず、弾力性をも併せ持つ材料にて構
成される。２３が導電粒子を混在させた合成ゴムからな
る。上記可変容量コンデンサを座標検出装置の位置指示
器ことにスタイラスペンに用いる。スタイラスペンのペ
ンダウンの検出に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部より加わる圧力又
は変位に従って容量値が変化する可変容量コンデンサ及
びこれを使用した位置指示器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、位置指示器から指定位置の情
報とともにその使用状態の変化情報をタブレット側に伝
達して座標値以外のパラメタ、例えば線の太さ、指定位
置あるいは指定領域の色相や濃度（明度）等を変化させ
るようになした座標入力装置が種々知られている。

【０００３】出願人は昭和６２年特許出願第２０８２９
３号（特開昭６４−５３２２３参照）（以下、先行技術
１と称す。）において、タブレットと位置指示器との間
で電波をやりとりすることにより、位置指示器による指
定位置を検出するとともに該位置指示器に対する使用状
態の変化を検出し得る装置について提案した。

【０００４】先行技術１について簡単に説明すると、タ
ブレットのループコイルより所定の電波を送信させ、該
電波を位置指示器に設けた同調回路に受信させる。この
際、該電波を受信した同調回路より発信される電波を前
述した電波の送信を停止したタブレットのループコイル
に受信させ、誘導電圧を発生させる。これを複数のルー
プコイルについて順次切り替えて繰り返し、各ループコ
イルに発生した誘導電圧のレベルに基づいて位置指示器
による指定位置の座標値を検出する。

【０００５】また、前記位置指示器の同調回路はフェラ
イトチップを備えた芯体をペン軸方向に変位並びに復旧
自在に収納したコイルとコンデンサとを直列に接続した
ものであって、該位置指示器に対する使用状態、ここで
は筆圧の変化に応じて前記芯体が変位し、コイルのイン
ダクタンスが変化してその同調周波数が変化するが、該
同調周波数の変化を前記誘導電圧の位相角の変化として
検出し、これによって、位置指示器に対する使用状態の
変化を検出する如くなしたものであった。

【０００６】ところが、先行技術１に記載した位置指示
器では、その構造上ある程度のストロークが生じてしま
うとともに、同調周波数の変化幅をあまり大きくするこ
とができないという問題があったため、出願人は、平成
２年特許出願第２０６７７４号（以下、先願に係る技術
２と称す。）において、「可変容量コンデンサ及びこれ
を使用した位置指示器」を提案した。

【０００７】先願に係る技術２について簡単に説明する
と、圧力またはごく微小な変位（数十マイクロメートル
以下）に基づいて容量値を大きく変化させ得る可変容量
コンデンサと、これを使用した位置指示器とを実現すべ
く新規な構造を有する可変容量コンデンサを提案したも
のであった。この先願に係る技術２について図１０から
図１３を参照しつつ説明する。

【０００８】図１０は、先願に係る技術２に開示した可
変容量コンデンサの構造を示す断面図である。図中、１
は誘電体、２は第１の電極、３は第２の電極、４はスペ
ーサ、５は弾性体、６はハウジング、７は押圧体、８及
び９は端子である。

【０００９】図１１は、先願に係る技術２に開示した可
変容量コンデンサを構成する主な部材の形状を示す分解
斜視図である。第２の電極３及び弾性体５は、図１１
（Ｃ）及び図１１（Ｄ）に示すようにいずれも略円板状
の形状をした部材である。第２の電極３は可撓性を有す
る絶縁フィルム、例えば厚さ７５マイクロメートルのポ
リイミドフィルム上にニクロムを厚さ１０００オングス
トローム蒸着してなるものであった。ニクロム蒸着面に
対する密着度を高めるため、誘電体１の他の面１ｂは相
当の精度で研磨する必要があった。弾性体５は、弾力性
を有する部材、例えば厚さ０．３５ミリメートルのシリ
コンゴムからなるものである。

【００１０】ここに、可撓性と弾力性とは、通常混同さ
れて用いられることのある用語であるが、ここでは明確
に区別して用いることとする。すなわち、可撓性とは、
撓むことのできる性質、あるいはしなうことのできる性
質であり、押圧力に対してそのものが変形でき、かつそ
の押圧力が取り除かれたときもとの状態に復元できるこ
とをいう。押圧方向に関してそのものの寸法が変わるか
どうかは問わない。それに対して、弾力性とは、押圧力
が加えられたとき、その押圧方向に関してそのものの寸
法が小さくなり、その押圧力が取り除かれたときもとの
状態に復元できることをいう。押圧方向に関してそのも
のが撓むか否かは問わない。また、本出願に関しては、
引っ張りに関する弾力性は考えないこととする。あまり
に大きすぎる押圧力に関しては上述の復原力を持たなく
なるのはいうまでもないが、一定の大きさよりも小さい
押圧力に関しては可撓性にあっても弾力性にあってもフ
ックの法則が成り立つ範囲があると考えられる。すなわ
ち、可撓性にあっては、押圧力とそのものの変位の大き
さとの関係について、弾力性にあっては、押圧力とその
ものの寸法の縮み方の大きさとの関係について比例関係
の成り立つような領域がある。

【００１１】図１２は、先願に係る技術２に開示した可
変容量コンデンサの作用を示す説明図である。図１２
（Ａ）は、可変容量コンデンサに押圧力が全く加わらな
い状態即ち初期状態の各部材の位置関係を表している。
このときの端子８、９間の容量値（初期容量）はほぼ誘
電体１による容量と比誘電率１．０の空気層１０による
容量との直列合成容量となり、かなり小さいものとな
る。

【００１２】一方、第２の電極３は可撓性を有するか
ら、キャップ体７２及び弾性体５を介して押圧力を加え
ると、誘電体１側に湾曲し、空気層１０の厚さは小さく
なる。それに伴い、端子８、９間の容量は大きくなる。
その後押圧力の増大に伴い、図１２（Ｂ）に示すよう
に、第２の電極３は誘電体１の他の面１ｂに接触し、接
触面積の増大とともに端子８、９間の容量値が大きくな
る。この時の容量値の増大は誘電体１の他の面１ｂの研
磨精度にかかっており、その表面精度がＲａ＝０．１マ
イクロメートル以下となるように滑らかに研磨仕上げす
ることにより良好な結果が得られていた。

【００１３】図１３は、先願に係る技術２に開示した可
変容量コンデンサに加えた押圧力と出力値との関係を示
すグラフである。横軸は押圧力の大きさであり、単位は
グラム重である。縦軸は位相を表し、単位はディグリー
である。先行技術１に開示したように該コンデンサの容
量値の変化は共振によって反射される電波の位相のズレ
として出力される。図１３に示される如く、この出力値
は対数的な変化をするものである。すなわち、押圧力の
値の小さいうちは線形的であり、押圧力の大きい領域で
は増加が頭打ちとなる。この結果は共振回路の特性から
生じたものであって、人為的に得られたものではなかっ
たが、触覚を初めとする人間の五官が対数的であるとい
う研究結果に照らし合わせてもマンマシーンインターフ
ェース的見地から好ましいことであり、また事実として
使い勝手のよいスタイラスペンを提供したものであっ
た。ちなみに、この対数的な特性は先行技術１において
も同様である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、先願に係
る技術２は優れたスタイラスペンを世に問うものであっ
た。事実コンピュータグラフィクス等の分野においてこ
のペンが広く受け入れられた。しかし、他の分野とりわ
け手書き文字入力等の分野においては、特に筆圧荷重の
小さい領域における感度に関して改良の余地があること
に、本発明の発明者は気づいた。

【００１５】図１３に示すように、先願に係る技術２に
あっては、筆圧荷重２０グラム重あたりから出力値は出
るものの、筆圧荷重の小さい領域での出力値が安定しな
いため、安定した出力値を得るためには、筆圧荷重４０
グラム重以上で用いる必要があった。しかし、手書き文
字をスタイラスペンにて入力し、文字認識を行うシステ
ムでは、筆圧荷重２０グラム重以下でも安定した出力が
得られるものが望ましい。なぜなら、文字を書く場合、
人間の最小操作圧は、２０グラム重前後にあるからであ
る。なお、通常のオンオフスイッチをメカニカルな構成
にて実現しようとする場合でも２０グラム重以下の操作
荷重で安定して作動するものは市場には出回っていな
い。

【００１６】本発明の発明者は、先願に係る技術２の持
つ上記の限界は、第２の電極が可撓性のみを有し、弾力
性を有しないことに起因すると考えた。即ち、第２の電
極を構成するポリイミドフィルムは可撓性を有し、撓む
ものではあるが、押圧方向についての寸法の変化まです
るものではなかった。ヤング率が大きすぎるからであ
る。発明者は、第２の電極として可撓性のみならず、弾
力性をも併せ持つ材料を用いれば、上記の限界を乗り越
えられるのではないかと考えた。そして、様々な電子・
電気材料の調査、研究、実験を繰り返して遂に本発明に
行き着いたものである。本発明の目的は、先願に係る技
術２を改良し、筆圧荷重２０グラム重以下で安定した出
力値を得ることのできる可変容量コンデンサ及びこれを
利用した位置指示器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる可変容量コンデンサは、誘電体と、
該誘電体の一の面に取り付けられた第１の電極と、前記
誘電体の他の面側に配置された可撓性を有する第２の電
極と、該第２の電極と前記誘電体の他の面との間をその
一部を除いてわずかな間隔だけ離隔する手段と、前記第
２の電極と前記誘電体との間に存する相対的な圧力又は
変位を変化させる手段とを備えた可変容量コンデンサに
おいて、前記第２の電極が可撓性のみならず、弾力性を
も併せ持つ材料にて構成される如くしたものである。

【００１８】また、前記第２の電極が導電粒子を混在さ
せた合成ゴムからなることとすることができる。

【００１９】さらに、これを利用した位置指示器として
上述の可変容量コンデンサを有し、該可変容量コンデン
サを回路素子の一部とする同調回路を備えた位置指示器
を構成することができる。

【００２０】また、筆記具様の筺体即ちペン軸を有する
位置指示器であって、前記第２の電極と前記誘電体との
間に存する相対的な圧力又は変位を変化させる方向が該
ペン軸の長手方向と一致する如く前記可変容量コンデン
サを設け、前記ペン軸先端に該方向と同じ方向にわずか
に摺動可能な芯体を設け、該芯体に加わる圧力を前記可
変容量コンデンサに伝達する如く該芯体と前記可変容量
コンデンサを連結した位置指示器とすることができる。

【００２１】

【作用】前記第２の電極を可撓性のみならず、弾力性を
も併せ持つ材料からなるものとすることにより、従来の
弾性体は不要になり、該第２の電極に、より直接的に押
圧力が伝達され、より小さい押圧力を該可変容量コンデ
ンサが感知して容量値を変化させる如く作用する。

【００２２】また、前記第２の電極が導電粒子を混在さ
せた合成ゴムからなることとすることにより、該第２の
電極と誘電体の他の面との微視的な面接触を実現する如
く働く。押圧体を介して加わる押圧力によって第２の電
極表面が誘電体の他の面に接触すると、容量値が発生す
るが、更に押圧力を加え続けると、第２の電極を構成す
る材料が押圧方向に弾力性を持つため誘電体の他の面に
接触する面が適度につぶれて誘電体の他の面と密着する
ようになる。この時、誘電体の他の面が研磨されてない
状態でも、材料の硬度を適度に調整すれば、密着性保持
を制御できるように働く。

【００２３】さらに、該可変容量コンデンサを回路素子
の一部とする同調回路を備えた位置指示器を構成するこ
とにより、小さい操作圧にて同調周波数を変化させるこ
とのできる位置指示器を実現する如く作用する。

【００２４】また、筆記具様の筺体即ちペン軸を有する
位置指示器に該コンデンサを利用することにより、より
軽いタッチでペンダウンを感知するスタイラスペンを実
現する如く働く。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ説明する。図１は、本発明にかかる可変容量コン
デンサの構造を示す断面図である。図１０に示す先行技
術２と比べてわかるように、大まかな構成はほぼ同様で
あり、図１０に示す第２の電極３と弾性体５との替わり
に、図１に示す本発明の実施例にあっては、第２の電極
２３を設けたのが相違点である。

【００２６】図２は、本発明にかかる可変容量コンデン
サを構成する主な部材である誘電体１及びそれに当接す
る部材の形状を示す分解斜視図である。図２と図１１と
を比較すれば、本発明にかかる可変容量コンデンサの実
施例と従来例との相違点はさらに明確となる。図２
（Ａ）に示すように、誘電体１は、互いに平行な二つの
面である一の面１ａとその反対側の他の面１ｂとを有す
る略円板状の堅い素材からなるもので、ここでは厚さ２
ミリメートル、直径４．６ミリメートル、比誘電率５８
００程度のセラミックスを用いている。第１の電極２は
厚さ０．２ミリメートル、直径４．０ミリメートルの略
円板状の銀板からなるもので、誘電体１の一の面１ａに
焼結されて取り付けられている。誘電体１の他の面１ｂ
は、先行技術２にあっては鏡面仕上げとしていたが、第
２の電極２３を導電ゴムとしたことにより、その必要が
なくなった。セラミックス誘電体の場合、焼結体である
ため、その表面は結晶粒径（数マイクロメートルから数
十マイクロメートル程度）に依存してざらざらした状態
であるが、素焼きの表面状態でも特性を十分に満足する
ことができる。

【００２７】第２の電極２３は、厚さ０．４ｍｍの導電
ゴムからなるもので、直径４．６ミリメートルの円板状
の誘電体当接面２３ａと、その径方向に対向する二つの
位置から舌状に延びた端子部２３および係止部とから構
成されている。ここに、導電ゴムとは、炭素粒子あるい
は銀粒子等の導電粒子を混在させた合成ゴムであり、導
電性を有するとともに可撓性と弾力性とを併せ持つ材料
である。一般に、広義の導電ゴムには、電気抵抗値が圧
力に依存するタイプすなわち、加えられる押圧力が大き
いほど抵抗値が小さくなる傾向にあるもの（以下、「感
圧ゴム」という。）と、電気抵抗値が圧力に依存しない
タイプ（以下、「狭義の導電ゴム」という。）とがあ
る。この二つのタイプのどちらであっても本発明に用い
ることができる。本実施例にあっては、狭義の導電ゴム
であって、日本工業規格によるゴム硬度が７０、体積固
有抵抗が５オーム以下のものを用いた。

【００２８】第２の電極２３の有する弾力性は、押圧体
から加わる押圧力を第２の電極２３の誘電体当接面２３
ａに均等にゆるやかに分散させるのに必要なものであ
る。第２の電極２３の有する可撓性は、巨視的見地から
第２の電極２３と誘電体１の他の面１ｂとの面接触を可
能にならしめるものである。また、第２の電極を導電粒
子を混在させた合成ゴムとしたことは微視的見地から第
２の電極２３と誘電体１の他の面との接触度を押圧力の
大きさに応じて高めるものである。

【００２９】スペーサ４は、厚さ４０マイクロメート
ル、比誘電率３．５のポリイミドフィルムからなるもの
で、外径４．６ミリメートル及び内径２．０ミリメート
ルの環状部４ａと、これより舌状に延びた係止部４ｂと
から構成されている。

【００３０】ハウジング６は、図３に示す第１のハウジ
ング部材６１及び図４に示す第２のハウジング部材６２
とからなるもので、これらはいずれも剛性が高い合成樹
脂、ここではガラス繊維入りのポリアミドから構成され
ている。

【００３１】第１のハウジング部材６１は、図３に示す
ように、略有底円筒状をなし、その側壁６１１の径方向
に対向する二つの位置には開口部６１２から底部６１３
に向かって、所定の長さを有する二つの切込み６１４、
６１５がそれぞれ設けられている。該切込み６１４、６
１５の開口部６１２近傍にはそれぞれ係合凹部６１４
ａ、６１５ａが二つずつ設けられている。また、底部６
１３の中央には端子８引出し用の透孔６１６が設けられ
ている。

【００３２】第２のハウジング部材６２は、図４に示す
ように、ハウジング部材６１の内部に収容可能な略円柱
状の本体６２１の側面に前記切込み６１４、６１５にそ
れぞれ対応した凸条６２２、６２３を、また、該本体６
２１の軸方向の一端にハウジング部材６１と同一径を有
する環状の鍔体６２４を一体的に設けてなるものであ
る。また、凸条６２２、６２３の鍔体６２４近傍には前
記係合凹部６１４ａ、６１５ａにそれぞれ対応した係合
凸部６２２ａ、６２３ａがそれぞれ設けられている。ま
た、本体６２１には貫通孔６２５が設けられているが、
該貫通孔６２５はそれぞれ内径の異なる三つの部分上部
６２５ａ、中央部６２５ｂ、下部６２５ｃからなってい
る。なお、本体６２１の外径は誘電体１の外径、第２の
電極２３の誘電体当接部２３ａの外径、スペーサ４の環
状部４ａの外径と同じであり、凸条６２２、６２３の端
面形状及び寸法は第２の電極２３の端子部２３ｂ、係止
部２３ｃ、スペーサ４の係止部４ｂと同様である。

【００３３】押圧体７は、図５（Ｂ）に示す芯体７１及
び図５（Ａ）に示すキャップ体７２からなるもので、芯
体７１は硬い素材ここではセラミックによって、キャッ
プ体７２は剛性が高い素材、ここではガラス繊維入りの
ポリアミドによってそれぞれ構成されている。

【００３４】前記芯体７１は、前記ハウジング部材６２
の貫通孔６２５の中央部６２５ｂよりやや小さい外径を
有し、図５（Ｂ）に示すように、その先端部７１ａは半
球状に形成されている。また、キャップ体７２は前記ハ
ウジング部材６２の貫通孔６２５の上部６２５ａよりや
や小さい外径及び６２５ａとほぼ同様な長さ並びに芯体
７１の外形よりわずかに小さい内径を有する略有底円筒
状をなしている。また、該キャップ体７２の側壁７２１
の径方向に等間隔な三つの位置には開口部７２２から底
部７２３に向かって三つの切込み７２４、７２５、７２
６がそれぞれ設けられており、また、底部７２３の外側
は球面状に形成されている。

【００３５】図６は、端子８及び端子９の形状を示す分
解斜視図である。端子８、９はそれぞれ図６（Ａ）、図
６（Ｂ）に示すように円板状の電極部８ａ、９ａの一の
面の略中央より前記ハウジング部材６１の透孔６１６、
６１７の内径とほぼ同様な外径を有する円柱状のリード
部８ｂ、９ｂを延設してなるもので、ここでは黄銅上に
ニッケルメッキ及び金メッキを施してなっている。

【００３６】次に、前記可変容量コンデンサの組立て方
について説明する。

【００３７】まず、ハウジング部材６１の透孔６１６、
６１７に端子８、９をその電極部８ａ、９ａが内側とな
るように取付ける。次に、ハウジング部材６１の内部に
誘電体１、スペーサ４、第２の電極２３をこの順に積層
収納する。この際、誘電体１はその一の面１ａ側に焼結
された銀からなる電極即ち第１の電極２が端子８の電極
部８ａに当接し、また、電極２３はその誘電体当接面２
３ａ側がスペーサ４を介して誘電体１の他の面１ｂに当
接する如く配置される。なお、第２の電極２３の端子部
２３ｂは切込み６１４に、また、スペーサ４の係止部４
ｂ及び第２の電極２３の係止部２３ｃにそれぞれ係止さ
れる如く配置され、第２の電極２３の端止部２３ｂは端
子９の電極部９ａに当接する如くなる。

【００３８】次に、第２のハウジング部材６２の貫通孔
６２５の上部６２５ａ内にキャップ体７２をその底部７
２３が表出する如く収納した後、該第２のハウジング部
材６２を第１のハウジング部材６１の開口部６１２より
その内部に嵌込む。この際、第１及び第２のハウジング
部材６１と６２は凸条６２２及び６２３が切込み６１４
及び６１５にそれぞれ挿入される如く組み合わされ、さ
らに係合凸部６２２ａ及び６２３ａが係合凹部６１４ａ
及び６１５ａにそれぞれ係合することにより互いに固定
される。

【００３９】なお、この状態において、各部品間、特に
第２の電極２と端子８の電極部８ａとの間、並びに第２
の電極２３の端子部２３ｂと端子９の電極部９ａとの間
に所定の圧力が加わりそれぞれが圧着される如く、ハウ
ジング部材６１及び６２の各部の寸法が設定されている
ものとする。

【００４０】最後に、芯体７１の後端部７１ｂをハウジ
ング部材６２の貫通孔６２５の下部６２５ｃ、中央部６
２５ｂを通してキャップ体７２の内部に挿入・固定す
る。

【００４１】なお、予め芯体７１とキャップ体７２とを
組み合わせておき、これらを第２のハウジング部材６２
に収納してから、該第２のハウジング部材６２を第１の
ハウジング部材６１に嵌込んでもよい。

【００４２】前記構成によれば、誘電体１及びスペーサ
４を挟んでその両側に第１の電極２及び第２の電極２３
が配置されることになり、これらによってコンデンサが
形成される。

【００４３】図７は、本発明にかかる可変容量コンデン
サの作用を示す説明図である。前記コンデンサにおい
て、芯体７１に圧力又は変位が全く加わらない状態（初
期状態）では、誘電体１の他の面１ｂと第２の電極２３
とはスペーサ４により、図７（Ａ）に示すようにその周
辺部を除いて該スペーサ４の厚さに相当する間隔だけ離
れ、その間には空気層１０が形成されることになる。従
って、この時の端子８、９間の容量値（初期容量）はほ
ぼ誘電体１による容量と比誘電率１．０の空気層による
容量との直列合成容量に等しくなり、かなり小さいもの
となる。

【００４４】一方、芯体７１に圧力又は変位が加わって
キャップ体７２が第２の電極２３を誘電体１側へ湾曲さ
せると、前記空気層１０の厚さはスペーサ４の厚さより
小さくなるが、該空気層１０による容量は空気層１０の
厚さに反比例して大きくなり、その分、端子８、９間の
容量値も大きくなる。この時、第２の電極２３が弾力性
を有するので、キャップ体７２を介して第２の電極２３
に伝達される押圧力は均等に分散され、空気層１０の厚
さを滑らかに減少させるように働く。このように働く弾
力性は後述する微視的弾力性と区別するため、巨視的弾
力性と呼ぶことにする。

【００４５】その後、芯体７１に加わる押圧力又は変位
が増加し、図７（Ｂ）に示すように該第２の電極２３が
誘電体１の他の面１ｂに接触すると、該接触部分におい
ては誘電体１による容量のみとなり、端子８、９間の容
量値は接触面積にほぼ比例して増加する。この際、第２
の電極２３は巨視的見地からすれば、その可撓性によ
り、押圧力の大きさに応じて誘電体１との密着度を高め
るものであるが、微視的見地からすれば、それらの二つ
の面の有するある程度の荒さを補う如くに、第２の電極
２３側が押圧力に応じて適度に潰れる性質即ち微視的弾
力性により、両者の密着度が高まるものである。この微
視的弾力性は導電ゴムの硬度を変えることにより調整が
可能である。

【００４６】このように本実施例の可変容量コンデンサ
によれば、押圧体７の一端に加わる押圧力又は極微小な
変位に対応して大きく変化する容量値が端子８、９より
取り出される。

【００４７】図８は、本発明にかかる可変容量コンデン
サに加えた押圧力と出力値との関係を示すグラフであ
る。横軸は押圧力の大きさであり、単位はグラム重であ
る。縦軸は位相を表し、単位はディグリーである。先行
技術１に開示したように該コンデンサの容量値の変化は
共振によって反射される電波の位相のズレとして出力さ
れる。図８に示される如く、この出力値は先行技術と同
様に対数的な変化をするものである。図１３に示す先行
技術と異なる点は、押圧力の小さい領域においても安定
した出力値が得られる点である。即ち、図１３に示す先
行技術では２０グラム重以下では出力値が得られず、２
０グラム重から４０グラム重では不安定な出力値しか得
られないのに対し、本発明にかかる可変容量コンデンサ
にあっては、２０グラム重以下でも安定した出力値が得
られる。

【００４８】図９は、本発明にかかる可変容量コンデン
サを用いた位置指示器の一実施例を示す図である。図
中、１１はペン軸、１２はコイル、１３は前述した可変
容量コンデンサ、１４は基板、１５はコンデンサであ
る。本実施例にあっては部品点数も少なく、軽いものば
かりであるから８グラム程度の重さにすることが可能で
ある。

【００４９】ペン軸１１は、合成樹脂等の非金属素材か
らなっており、その先端側には芯体７１を挿通し得る透
孔を備えている。コイル１２は芯体７１を摺動自在に挿
通し得る透孔を備えたフェライトコア上に高周波抵抗の
少ないリッツ線を巻き回してなるもので、ペン軸１１の
先端側と可変容量コンデンサ１３との間に保持されてい
る。なお、詳しくいえば、可変容量コンデンサ１３を構
成する第２のハウジング部材６２の貫通孔６２５の下部
６２５ｃ内にコイル１２の一端が収納・保持されてい
る。

【００５０】基板１４はコンデンサ１５を搭載するとと
もに、可変容量コンデンサ１３を固定するためのもの
で、その一側は可変容量コンデンサ１３の第一のハウジ
ング部材６１の底部６１３に固定され、他側はペン軸１
１の底部に当接する如くなっている。なお、ハウジング
部材６１の底部６１３には該基板１４との固定用の突出
片を予め一体的に設けておいてもよい。

【００５１】コンデンサ１５は周知のチップコンデンサ
等であり、該コンデンサ１５は可変容量コンデンサ１３
とともにコイル３に並列に接続され、周知の共振（同
調）回路を構成する如くなっている。

【００５２】前記位置指示器では芯体７１の一端７１ａ
をタブレットの入力面（図示せず）等に一定以上の押圧
力をもって押し付けない限り、可変容量コンデンサ１３
における容量値がコンデンサ１５に比べて極めて小さ
く、従って、同調回路の共振周波数はコイル１２及びコ
ンデンサ１５の値でほぼ決定される。一方、芯体７１の
一端７１ａを一定以上の押圧力をもって押し付けると、
可変容量コンデンサ１３における容量値が同調回路の共
振周波数に影響を与える程度の値を有する様になり、該
同調回路の共振周波数が変化する。その後、さらに芯体
７１の一端７１ａに加える押圧力を増していくと、可変
容量コンデンサ１３における容量値が該芯体７１に加わ
る押圧力に応じて変化し、同調回路の共振周波数も該押
圧力に応じて変化する。

【００５３】このように前記位置指示器によれば、一定
以上の押圧力を加えていない状態と加えた状態とで同調
回路の共振周波数を明確に変化させることができ、スイ
ッチ的な情報を伝送することが可能になるとともに、そ
の後は押圧力に応じて共振周波数を連続的に変化させる
ことができ、連続的な筆圧情報をタブレット側に伝送す
ることができる。また、可変容量コンデンサ１３は前述
したように誘電体及び電極間のわずかな間隔の変化に基
づいて容量値が変化するものであり、変位量は極わずか
（数十マイクロメートル程度以下）であるため、滑らか
で自然な操作感が得られる。

【００５４】なお、前記実施例では可変容量コンデンサ
の押圧体の移動方向をペン軸方向に一致させたが、これ
をペン軸方向と直交させて側面に設けた操作ボタン等を
介して指で押圧する如くなすこともできる。

【００５５】

【発明の効果】上述の如く、本発明にかかる可変容量コ
ンデンサは、第２の電極を可撓性のみならず、弾力性を
も有する材料にて構成したから、より小さい押圧力、即
ち２０グラム重以下の領域でも安定した出力値が得られ
る。

【００５６】また、従来に比して部品点数が減ったか
ら、低コスト、組み立て時の組み立て工数の削減が実現
し、歩留まりが向上した。

【００５７】さらに、前記第２の電極として導電ゴムを
用いたことにより、誘電体との当接面における微視的な
意味の弾力性が得られるから、誘電体表面を鏡面仕上げ
とすることが不要になり、組立時の塵の影響が従来より
緩和された。これにより、低コスト工程削減等の効果が
得られた。

【００５８】この可変容量コンデンサを座標検出装置の
位置指示器として利用することにより、より軽い操作荷
重を感知するスイッチをもつ位置指示器が得られた。

【００５９】特にスタイラスペンに用いることにより、
ペンの操作荷重が１０ｇ前後の軽いタッチのペンが実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる可変容量コンデンサの構造を
示す断面図

【図２】 本発明にかかる可変容量コンデンサを構成す
る主な部材である誘電体１及びそれに当接する部材の形
状を示す分解斜視図

【図３】 第１のハウジング部材６１の形状を示す分解
斜視図

【図４】 第２のハウジング部材６２の形状を示す分解
斜視図

【図５】 押圧体７を構成する芯体７１及びキャップ体
７２の形状を示す分解斜視図

【図６】 端子８及び端子９の形状を示す分解斜視図

【図７】 本発明にかかる可変容量コンデンサの作用を
示す説明図

【図８】 本発明にかかる可変容量コンデンサに加えた
押圧力と出力値との関係を示すグラフ

【図９】 本発明にかかる可変容量コンデンサを用いた
位置指示器の一実施例を示す図

【図１０】 先願に係る技術２に開示した可変容量コン
デンサの構造を示す断面図

【図１１】 先願に係る技術２に開示した可変容量コン
デンサを構成する主な部材の形状を示す分解斜視図

【図１２】 先願に係る技術２に開示した可変容量コン
デンサの作用を示す説明図

【図１３】 先願に係る技術２に開示した可変容量コン
デンサに加えた押圧力と出力値との関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 誘電体 １ａ 一の面 １ｂ 他の面 ２ 第１の電極 ３、２３ 第２の電極 ３ａ、２３ａ 誘電体当接面 ３ｂ、２３ｂ 端子部 ２３ｃ 係止部 ４ スペーサ ４ａ 環状部 ４ｂ 係止部 ５ 弾性体 ５ａ 押圧力伝達部 ５ｂ、５ｃ 係止部 ６ ハウジング ６１ 第１のハウジング部材 ６１１ 側壁 ６１２ 開口部 ６１３ 底部 ６１４、６１５ 切込み ６１４ａ、６１５ａ 係合凹部 ６１６、６１７ 透孔 ６２ 第２のハウジング部材 ６２２、６２３ 凸条 ６２２ａ、６２３ａ 係合凸部 ６２４ 鍔体 ６２５ 貫通孔 ６２５ａ 上部 ６２５ｂ 中央部 ６２５ｃ 下部 ７ 押圧体 ７１ 芯体 ７１ａ 先端部 ７１ｂ 後端部 ７２ キャップ体 ７２１ 側壁 ７２２ 開口部 ７２３ 底部 ７２４、７２５、７２６ 切込み ８、９ 端子 ８ａ、９ａ 電極部 ８ｂ、９ｂ リード部 １０ 空気層 １１ ペン軸 １２ コイル １３ 可変容量コンデンサ １４ 基板 １５ コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体と、該誘電体の一の面に取り付け
   られた第１の電極と、前記誘電体の他の面側に配置され
   た可撓性を有する第２の電極と、該第２の電極と前記誘
   電体の他の面との間をその一部を除いてわずかな間隔だ
   け離隔する手段と、前記第２の電極と前記誘電体との間
   に存する相対的な圧力又は変位を変化させる手段とを備
   えた可変容量コンデンサにおいて、 前記第２の電極が可撓性のみならず、弾力性をも併せ持
   つ材料にて構成されることを特徴とする可変容量コンデ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記第２の電極が導電粒子を混在させた
   合成ゴムからなることを特徴とする請求項１記載の可変
   容量コンデンサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の可変容量コンデン
   サを有し、 該可変容量コンデンサを回路素子の一部とする同調回路
   を備えたことを特徴とする位置指示器。
4. 【請求項４】 筆記具様の筺体即ちペン軸を有する請求
   項３記載の位置指示器であって、 前記第２の電極と前記誘電体との間に存する相対的な圧
   力又は変位を変化させる方向が該ペン軸の長手方向と一
   致する如く前記可変容量コンデンサを設け、 前記ペン軸先端に該方向と同じ方向にわずかに摺動可能
   な芯体を設け、 該芯体に加わる圧力を前記可変容量コンデンサに伝達す
   る如く該芯体と前記可変容量コンデンサを連結したこと
   を特徴とする位置指示器。