JPWO2020148977A1 - 静電結合方式の電子ペン - Google Patents

Abstract

細型化を可能にすると共に、筆圧検出機能を備える場合においても、弾性部材を用いずに導電性の芯体に信号を供給することができるようにする。筒状の筐体内の所定位置に、軸心方向が筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体を備える。導電性を有する芯体を、筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、当該先端とは反対側が筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される。信号発信回路が、筐体内の所定位置に、軸心方向において、筒状導体に対して、芯体の先端側とは反対側に配設される。信号発信回路と筒状導体とは、接続用部材により電気的に接続される。信号発信回路からの信号は、信号発信回路に電気的に接続されている筒状導体と芯体とが非接触状態であるときには、筒状導体と芯体との間の静電結合を通じて芯体に伝達され、芯体の先端部から外部に送信される。

Description

この発明は、静電結合方式の電子ペンに関する。

静電結合方式の電子ペンとして、位置検出装置の位置検出センサとの間の静電結合を通じて信号の授受（インタラクション）を行うことで、位置検出センサで電子ペンにより指示された位置を検出するようにする、いわゆるアクティブ静電結合方式の電子ペンが賞用されている。

この種の静電結合方式の電子ペンは、筒状の筐体の中空部内に、電源としての電池（一次電池又は二次電池）と、筆圧検出部と、信号発信回路が搭載される回路基板等が、電子ペンの筐体の軸心方向に並べられて収納されて構成されている（特許文献１（特開２０１６−１２６５０３号公報）等参照）。

この場合に、回路基板は基板ホルダーに載置されると共に、筆圧検出部は、筆圧検出部用筐体内に感圧用部品及び圧力伝達部材が収納される構成とされている。そして、筆圧検出部と基板ホルダーとが電子ペンの筐体の軸心方向において結合されることでユニット化（モジュール化）されているものが多い。基板ホルダーが、筆圧検出部用筐体部分を備えるように構成されているものもある。

図９は、この種の従来の静電結合方式の電子ペンのペン先側の構成の一例を示すものであり、図９（Ａ）は、その縦断面図を示し、図９（Ｂ）は、基板ホルダーが、筆圧検出部用筐体部分を備えるように構成されてユニット化されている部分の拡大説明図である。

この例の電子ペン１００は、図９（Ａ）に示すように、筒状の筐体１０１のペン先側の開口に、テーパ形状の筒状体からなるフロントキャップ１０２が嵌合されて取り付けられている。筐体１０１は、使用者が電子ペン１００を持って操作するときに、人体を通じてアース（地球アース）されるように、導電性材料、例えば金属で構成されている。また、フロントキャップ１０２は、絶縁性材料、例えば樹脂で構成されている。

図９（Ａ）に示すように、ペン先側には、導電性材料で構成されている芯体１０３が軸心方向に自由に移動可能となるように挿通可能とされ、芯体ホルダー１１１に保持されるように構成されている。導電性材料からなる芯体１０３と、導電性材料からなる筐体１０１とは、フロントキャップ１０２が介在することにより電気的に分離（絶縁）されている。

図９（Ａ）に示すように、筐体１０１の中空部内には、信号発信回路等の回路部品が搭載されているプリント基板１０４を、基板載置台部１０５ａに載置している基板ホルダー１０５が収納されている。

基板ホルダー１０５は、基板載置台部１０５ａよりもペン先側に、筒状の感圧用部品保持部１０５ｃを保持する筒状部１０５ｂを備えている。感圧用部品保持部１０５ｃ内には、筆圧検出部１０６を構成する感圧用部品が収納される。この例の筆圧検出部１０６は、芯体１０３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で構成される。

この例の感圧用部品は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、誘電体１０７と、絶縁性材料からなるスペーサ部材１０８と、導電性弾性部材１０９と、係止用部材１１０とで構成される複数個の部品からなる。誘電体１０７は円板形状のもので、図示は省略するが、当該円板形状の軸心方向の係止用部材１１０側の一方の端面には容量可変コンデンサの第１の電極を構成する電極が形成されている。

スペーサ部材１０８は、絶縁性を有すると共に弾性を有するリング状の部材である。導電性弾性部材１０９は例えば導電性ゴムで構成され、その先端部端面が誘電体１０７の他方の端面に対向するように配され、前記容量可変コンデンサの第２の電極を構成する。

係止用部材１１０は、誘電体１０７の電極が形成されている側に配置されて、誘電体１０７が軸心方向の後端側に移動しないように規制するためのものである。

そして、この例では、導電性弾性部材１０９には、芯体ホルダー１１１が嵌合される嵌合凹部１０９ａを備えている。

芯体ホルダー１１１は、導電性材料からなり、導電性弾性ゴムからなる芯体保持部材１１２を収納する凹穴１１１ａと、筆圧検出部１０６に嵌合する棒状部１１１ｂとが一体に形成されたものである。

芯体１０３は、その先端部１０３ａとは反対側の端部１０３ｂが、導電性材料からなる芯体ホルダー１１１に収納されている導電性の芯体保持部材１１２に嵌合されることにより、芯体ホルダー１１１に対して抜き差し可能の状態で結合保持されている。芯体１０３の先端部１０３ａに印加される圧力に応じて芯体１０３及び芯体ホルダー１１が一体的に軸心方向に変位することにより、芯体１０３の先端部１０３ａに印加される圧力（筆圧）が筆圧検出部１０６に伝達されるように構成されている。

そして、芯体ホルダー１１１を常に芯体１０３側に付勢するようにするコイルばね１１３が、芯体ホルダー１１１と基板ホルダー１０５の筒状部１０５ｂとの間に設けられている。このコイルばね１１３は、導電性金属などの導電性材料で構成されており、その一端１１３ａは、図９（Ａ）に示すように、プリント基板１０４にまで延長されて、当該プリント基板１０４に配設されている信号発信回路と電気的に接続されている。

芯体ホルダー１１１は、導電性材料で構成されているので、この芯体ホルダー１１１に対して導電性の芯体保持部材１１２を介して装着された導電性材料からなる芯体１０３は、このコイルばね１１３を通じて、プリント基板１０４に配設されている信号発信回路と電気的に接続されている。これにより、信号発信回路からの信号、この例では、所定の周波数ｆ１の信号が、芯体１０３を通じて位置検出センサに対して送出される。

そして、この例の電子ペン１００においては、芯体１０３の先端側に圧力（筆圧）が印加されると、芯体１０３は、軸心方向に、電子ペン１００の筐体１０１内側に変位するようになる。すると、芯体１０３が嵌合されている芯体ホルダー１１１が、芯体１０３と一体的に軸心方向に変位するので、筆圧検出部１０６の導電性弾性部材１０９を誘電体１０７側に変位させる。すると、導電性弾性部材１０９と誘電体１０７との両者の接触面積が、印加された圧力に応じて変化して、筆圧検出部１０６で構成される容量可変コンデンサの静電容量が印加された圧力に応じて変化する。したがって、この筆圧検出部１０６で構成される容量可変コンデンサの静電容量から、筆圧を検出することができる。

そして、この例の電子ペン１００においては、図９（Ａ）に示すように、芯体１０３の周囲を囲む導電性材料からなる周辺電極１１４が設けられている。この周辺電極１１４は、図９（Ａ）では図示を省略したが、プリント基板１０４の回路部品と電気的に接続されている。この周辺電極１１４は、信号発信回路からの信号を位置検出センサに送出することで、電子ペン１００の傾きを検出したり、あるいは、位置検出装置から位置検出センサを通じて送られる指示信号を受信したりするために用いられる。

そして、この例の電子ペン１００においては、芯体１０３及び芯体ホルダー１１１と、周辺電極１１４との絶縁を確保するための筒状の絶縁部材１０５ｄが、基板ホルダー１０５の筒状部１０５ｂの外周部に嵌合するようにして設けられている。

また、図９（Ａ）に示すように、フロントキャップ１０２の開口１０２ａ近傍の内側には、芯体１０３を貫通させる筒状部１０２ｃが設けられており、周辺電極１１４は、この筒状部１０２ｃの存在によっても、芯体１０３とは電気的に分離（絶縁）された状態となるようにされている。また、フロントキャップ１０２は、図９（Ａ）に示すように、周辺電極１１４と、電子ペン１００の筐体１０１との間の電気的な分離（絶縁）の役割をも担うように構成されている。

特開２０１６−１２６５０３号公報

以上説明したように、従来の静電結合方式の電子ペン１００においては、導電性を有する芯体１０３と、プリント基板１０４に設けられている信号発信回路との電気的な接続は、芯体１０３を、導電性材料で構成されている芯体ホルダー１１１に嵌合すると共に、芯体ホルダー１１１に対して電気的に接続される導電性材料で構成されているコイルばね１１３を用いるようにしている。

このようにするのは、芯体１０３を電子ペンに対して抜き差し可能とすると共に、芯体１０３が筆圧により軸心方向に変位するために、直接的に、芯体１０３と信号発信回路とを電気的に接続することが困難であることに起因する。また、コイルばね１１３を用いるのは、芯体１０３が芯体ホルダー１１１と共に、先端部１０３ａに印加される筆圧に応じて軸心方向に変位しても当該変位によって電気的な接続が不良とならないようにして、芯体と信号発生回路との電気的接続を確保するためである。

以上のように、従来の電子ペンの場合には、導電性の芯体ホルダー１１１を用いると共に、コイルばね１１３により芯体１０３と信号発生回路との電気的接続を確保するように構成する必要があり、芯体ホルダー１１１やコイルばね１１３の存在のため、電子ペンの細型化が困難であるという問題がある。

また、芯体１０３の先端部１０３ａに印加される筆圧を筆圧検出部１０６で検出する際に、このコイルばね１１３が、検出する筆圧に悪影響を与えるという問題がある。すなわち、荷重に対する伝達特性を均一になるように筆圧検出部を調整しておき、その調整した筆圧検出部を筆圧検出部１０６として搭載したとしても、コイルばね１１３における荷重に対する伝達特性にばらつきが存在すると、当該コイルばね１１３のばらつきのため、電子ペン１００の筆圧検出における荷重に対する伝達特性がばらついてしまうという問題が生じる。

この発明は、以上のような問題点に鑑み、筆圧検出機能を備える場合においても、弾性部材を用いずに導電性の芯体に信号を供給することができるようにした静電結合方式の電子ペンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、
筒状の筐体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向が前記筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体と、
前記筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、前記先端とは反対側が前記筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される導電性を有する芯体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向において、前記筒状導体に対して、前記芯体の前記先端側とは反対側に配設される信号発信回路と、
前記信号発信回路と前記筒状導体とを電気的に接続するための接続用部材と、
を備え、
前記信号発信回路からの信号は、前記信号発信回路と前記接続用部材により電気的に接続されている前記筒状導体と前記芯体とが非接触状態であるときには、前記筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて前記芯体に伝達され、前記芯体の先端部から外部に送信される
ことを特徴とする静電結合方式の電子ペンを提供する。

上述の構成の電子ペンにおいては、筐体内の所定位置に筒状導体が固定配置されており、その筒状導体の中空部内に、導電性を有する芯体の先端とは反対側が移動可能に挿通されるように構成されている。そして、信号発信回路と筒状導体とが、接続用部材により電気的に接続されている。

芯体と筒状導体とは互いに導体であるので、両者が接触していれば、信号発信回路からの信号は、接続用部材及び筒状導体を通じて芯体に供給されて、その先端から位置検出センサに対して送出される。

そして、芯体と筒状導体とが非接触状態であるときには、信号発信回路からの信号は、接続用部材を通じ、筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて芯体に伝達され、芯体の先端部から外部に送信される。

以上のように、上述の構成の電子ペンは、筐体内の所定位置に固定配置された筒状導体を通じて、信号発信回路回路の信号を芯体に供給する構成である。このため、冒頭で説明した電子ペンの場合のように、信号発信回路からの信号を芯体に供給するために、芯体ホルダーや導電性材料からなるコイルばねを設ける必要はなく、芯体を挿通させる筒状導体を筐体内の固定位置に配置すればよい。したがって、電子ペンの細型化が可能になるという効果がある。また、導電性のコイルばねが不要になるので、筆圧検出部を電子ペンに設けた場合にも、調整後の筆圧検出部の荷重に対する伝達特性にばらつきが生じることを防止することできる。

この発明による静電結合方式の電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの第１の実施形態の要部の構成例を説明するための図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの第１の実施形態の信号処理回路の一例を説明するためのブロック図である。 図３の信号処理回路の例を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの第１の実施形態における周辺電極の機能の一例を説明するための図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの第２の実施形態の筐体の構成例を説明するための図である。 この発明による静電結合方式の電子ペンの他の実施形態の要部を説明するための図である。 従来の静電結合方式の電子ペンの一例を説明するための図である。

以下、この発明による電子ペン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は、この発明による静電結合方式の電子ペンの実施形態の構成例を説明するための図であり、図１（Ａ）は、この実施形態の静電結合方式の電子ペン１の外観を示す図、図１（Ｂ）は、その要部の構成を説明するための縦断面図である。

この実施形態の電子ペン１の筐体１０は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筒状、この例では円筒状の筐体本体部１１のペン先側の開口に、円錐形状の筒状体からなるフロントキャップ１２が嵌合されて取り付けられて構成されている。筐体１０は、円筒形状に限らず、断面が多角形の筒状形状であってもよい。

筐体本体部１１は、使用者が電子ペン１を持って操作するときに、人体を通じてアース（地球アース）されるように、導電性材料、例えば金属で構成されている。また、フロントキャップ１２は、絶縁性材料、例えば樹脂で構成されている。図１（Ｂ）に示すように、フロントキャップ１２の先細となっているペン先側には、芯体２０が軸心方向に自由に移動可能となるように挿通可能とされる開口１２ａが設けられている。

芯体２０は、導電性を有する材料、例えば金属で構成されており、この例では、軸心方向に直交する方向の断面が円形を有し、図１（Ｂ）に示すように、先端部２１と芯体本体部２２とを備えている。芯体２０は、フロントキャップ１２の開口１２ａから芯体本体部２２の端部２２ｂ側から電子ペン１の筐体１０内に挿入されて、その先端部２１の一部又は全部が、フロントキャップ１２の開口１２ａから、外部に突出する状態とされている。この場合に、導電性を有する芯体２０と、導電性材料からなる筐体本体部１１とは、両者の間にフロントキャップ１２が介在することにより電気的に分離（絶縁）されている。

筐体本体部１１の中空部内には、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基板載置台部４０１にプリント基板４１が載置された基板ホルダー４０と、電源としての電池４２が収納されている。電池４２としては、一次電池であっても、二次電池（充電式電池）であってもよい。筐体本体部１１のペン先側とは反対側（以下、筐体本体部１１のペン先側とは反対側を後端側という）は、図１（Ａ）に示すように、バックキャップ３０により閉塞されている。

基板ホルダー４０は、図９を用いて説明した電子ペン１００の基板ホルダー１０５と同様の構成を有しており、絶縁性の樹脂により構成され、電子ペン１の軸心方向となる長手方向において、基板載置台部４０１と、この基板載置台部４０１よりもペン先側に筒状部４０２を備え、筐体１０内において軸心方向に移動不可の状態となるように配設されている。そして、筒状部４０２内には、前述した電子ペン１００の基板ホルダー１０５の筒状部１０５ｂと同様に、筆圧検出部５０を構成する感圧用部品を保持する感圧用部品保持部４０３を有している。

感圧用部品保持部４０３内に保持されるこの例の感圧用部品は、図９を用いて説明したのと同様の構成を有し、誘電体５１と、スペーサ部材５２と、導電性弾性部材５３と、係止用部材５４とで構成される複数個の部品からなる。誘電体５１は、図９の誘電体１０７に、スペーサ部材５２は、図９のスペーサ部材１０８に、導電性弾性部材５３は、図９の導電性弾性部材１０９に、係止用部材５４は、図９の係止用部材１１０に、それぞれ対応し、筆圧検出部５０の詳細な構成及び動作は、図９の筆圧検出部１０６について説明したのと同様であるので、ここでは、その説明を省略する。

この例の場合にも、筆圧検出部５０と基板載置台部４０１とが基板ホルダー４０において軸心方向において配設されることでユニット化（モジュール化）部品とされており、このユニット化部品を構成する筆圧検出部５０に対して、芯体２０が、筆圧を伝達するように嵌合されて取り付けられる。そして、導電性の芯体２０に対して、基板ホルダー４０に設けられているプリント基板４１に配設されている信号発信回路から、以下に説明するように信号が供給される構成とされている。

この実施形態の電子ペン１においては、芯体２０とプリント基板４１上の信号発信回路の出力端との電気的接続は、コイルばねを利用せずに行うように構成する。

図２は、基板ホルダー４０が、筆圧検出部５０の筐体部分を備えるように構成されてユニット化されている部分の拡大説明図である。図１（Ｂ）及び図２を参照して、この実施形態における要部の構成を以下に説明する。

すなわち、この実施形態の電子ペン１においては、筒状の感圧用部品保持部４０３の軸心方向のペン先側には、この例では円筒形の筒状導体６０が、その軸心方向が、筐体１０の軸心方向と一致する状態で固定保持されている。筒状導体６０は、この例では導電性金属例えばＳＵＳで構成されている。この筒状導体６０は、図２に示すように、芯体２０の芯体本体部２２の外径Ｄ２よりも大きい内径Ｄ１を備える。そして、この実施形態では、筒状導体６０の軸心方向の長さは、当該筒状導体６０がフロントキャップ１２の開口１２ａから外部には突出しないが、当該開口１２ａ近傍まで延長される長さとされる。図１（Ｂ）に示すように、この例では、筒状導体６０の軸心方向の長さは、フロントキャップ１２の開口１２ａよりも内側に形成されている筒状部１２ｂの内壁面と、筒状導体６０のペン先側の外周側面とが対向するような長さとされており、芯体２０の芯体本体部２２の軸心方向の長さよりも短く選定されている。

そして、図１（Ｂ）及び図２に示すように、この筒状導体６０の外周側面部分において、外部に露出している部分に、導電性材料からなる接続用線材６１の一端６１ａが、例えば半田付け等されることにより取り付けられる。接続用線材６１は、感圧用部品保持部４０３の外側面に沿って引き回されて基板載置台部４０１側に導出されるように配設される。そして、基板載置台部４０１側に導出された接続用線材６１の他端６１ｂがプリント基板４１の信号発信回路（図１では図示を省略）の信号出力端に電気的に接続される。

芯体２０は、図１（Ｂ）及び図２に示すように、その芯体本体部２２がこの筒状導体６０の中空部内を挿通されて、芯体本体部２２の端部２２ｂが、筆圧検出部５０の導電性弾性部材５３に設けられている嵌合凹部５３ａ内に、抜き指し可能の状態で嵌合される。すなわち、この実施形態の電子ペン１では、芯体２０は、芯体ホルダーを介することなく、直接に、芯体本体部２２の端部２２ｂが筆圧検出部５０の導電性弾性部材５３に設けられている嵌合凹部５３ａ内に嵌合される構成とされる。この場合に、筒状導体６０の内径よりも芯体２０の芯体本体部２２の外径が小さいので、芯体２０の芯体本体部２２と筒状導体６０の中空部の内壁面は非接触となる。

しかし、この場合に、芯体本体部２２の外周面と筒状導体６０の中空部の内壁面とは、両者の間の隙間の空気層を介して静電結合するので、芯体本体部２２の外周面と筒状導体６０の中空部の内壁面との間では当該静電結合を通じて信号（交流信号）の授受が可能となる。

なお、例えば電子ペン１が位置検出センサの入力面に対して傾いている場合には、芯体２０に対しては、軸心方向に直交する方向の力も加わるので、芯体２０の芯体本体部２２が筒状導体６０に接触する場合もある。そのように、芯体２０の芯体本体部２２と筒状導体６０の中空部の内壁面とが接触している場合には、当該接触部を通じて信号発信回路からの信号の伝達がなされる。

この例の電子ペン１においては、芯体２０の先端部２１側に圧力（筆圧）が印加されると、芯体２０は、電子ペン１の筐体本体部１１内の向かう方向に軸心方向に変位するようになる。このため、芯体２０の芯体本体部２２の端部２２ｂが嵌合されている筆圧検出部５０の感圧用部品の導電性弾性部材５３を誘電体５１側に変位させる。すると、導電性弾性部材５３の、リング状のスペーサ部材５２の中空部に対応する部分が誘電体５１と接触するように変位する。そして、この導電性弾性部材５３と、誘電体５１との両者の接触面積が、印加された圧力に応じて変化して、筆圧検出部５０で構成される容量可変コンデンサの静電容量が印加された圧力に応じて変化する。したがって、この筆圧検出部５０で構成される容量可変コンデンサの静電容量から、筆圧を検出することができる。

そして、この実施形態の電子ペン１においては、図１（Ｂ）に示すように、筒状導体６０内に挿通されている芯体２０の芯体本体部２２の部分の周囲を囲むように、導電性材料からなる周辺電極６２がフロントキャップ１２内に配設されている。この例では、周辺電極６２は、導電性の金属線がコイル状に形成されて構成されている。そして、この例では、絶縁材料の樹脂で構成されている筒状の周辺電極保持部６３が、基板ホルダー４０の感圧用部品保持部４０３のペン先側の外周部に嵌合して設けられている。この周辺電極保持部６３は、フロントキャップ１２の内壁面との間に空間を形成するように、フロントキャップ１２の内壁面と相似形の筒状形状とされている。図１（Ｂ）に示すように、周辺電極６２は、この筒状の周辺電極保持部６３の外周面とフロントキャップ１２の内壁面との間の空間に配設されている。この周辺電極６２を構成するコイル部材は、図１（Ｂ）では図示を省略したが、接続用部材を介してプリント基板４１の回路部品と電気的に接続されている。

また、この例では、開口１２ａより内側のフロントキャップ１２の中空部内には、軸心方向に沿って形成されている筒状部１２ｂが形成されている。周辺電極６２は、周辺電極保持部６３と、この筒状部１２ｂとにより、導電性の芯体２０及び筒状導体６０とは電気的に分離（絶縁）された状態となるようにされている。

［電子ペン１の信号処理回路の構成例］
図３は、この実施形態の電子ペン１の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。この信号処理回路の電子回路部品は、プリント基板４１上に配設されているのは言うまでもない。この実施形態の電子ペン１の信号処理回路は、図３に示すように、コントローラ５０１と、信号発信回路５０２と、開閉スイッチ回路５０３及び切替スイッチ回路５０４とを備える。そして、コントローラ５０１の端子Ｐｃは、筆圧検出部５０を構成する可変容量コンデンサ５０Ｃと抵抗Ｒの並列回路を介して接地されている。

コントローラ５０１は、例えばマイクロプロセッサで構成されており、電子ペン１の処理動作を制御する制御回路を構成するもので、図３では図示は省略するが、駆動電源の例としての電池４２から電源電圧が供給されている。コントローラ５０１は、信号供給制御回路の機能を備えるもので、信号発信回路５０２を制御したり、開閉スイッチ回路５０３，切替スイッチ回路５０４のそれぞれをスイッチング制御したりする。

また、コントローラ５０１は、可変容量コンデンサ５０Ｃの芯体２０の先端部２１に印加される筆圧に応じた容量変化を監視することで、電子ペン１の芯体２０の先端部２１に印加される筆圧を検出する。この実施形態では、コントローラ５０１は、芯体２０の先端部２１に印加される筆圧に応じた静電容量値となっている可変容量コンデンサ５０Ｃの放電時間から筆圧を検出する。

すなわち、コントローラ５０１は、芯体２０の先端部２１に印加される筆圧の検出に際しては、先ず、可変容量コンデンサ５０Ｃの一端が接続されている端子Ｐｃをハイレベルとすることで可変容量コンデンサ５０Ｃを充電する。次いで、コントローラ５０１は、端子Ｐｃを、当該端子Ｐｃの電圧を監視する入力状態に切り替える。このとき、可変容量コンデンサ５０Ｃに蓄えられた電荷はこれと並列に接続された抵抗Ｒによって定まる放電時定数で放電され、可変容量コンデンサ５０Ｃの両端電圧は徐々に低下する。コントローラ５０１は、端子Ｐｃを入力状態に切り替えてから、可変容量コンデンサ５０Ｃの両端電圧が、予め定めた閾値電圧以下に低下するまでの時間Ｔｐを求める。この時間Ｔｐは、求める筆圧に相当するものであり、コントローラ５０１は、この時間Ｔｐから、複数ビットの筆圧値を求める。

信号発信回路５０２は、この実施形態では、所定周波数ｆ１、例えば周波数ｆ１＝１．８ＭＨｚの交流信号を発生する発振回路を備える。コントローラ５０１は、この信号発信回路５０２を構成する発振回路に制御信号ＣＴを供給することで、当該発振回路をオン、オフ制御する。したがって、信号発信回路５０２を構成する発振回路は、コントローラ５０１からの制御信号ＣＴに応じて、発生する交流信号を断続させ、これにより、信号発信回路５０２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号からなる信号Ｓｃを発生する。つまり、コントローラ５０１によって信号発信回路５０２を構成する発振回路を制御することにより、信号発信回路５０２はＡＳＫ変調信号を生成する。ＡＳＫ変調に代えて信号発信回路５０２で生成される信号をＯＯＫ（On Off Keying）変調信号、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調信号、あるいはその他の変調信号とするようにしてもよい。

信号発信回路５０２からの信号Ｓｃは、図示を省略したアンプで増幅された後、この実施形態では、開閉スイッチ回路５０３を通じて筒状導体６０に供給される。そして、筒状導体６０に供給された信号Ｓｃは、筒状導体６０と芯体２０の芯体本体部２２との間の静電容量を通じて、あるいは、筒状導体６０と芯体２０の芯体本体部２２との接触部を通じて、芯体２０に供給され、先端部２１から送出される。

信号発信回路５０２からの信号Ｓｃは、また、切替スイッチ回路５０４の一方の固定端子ｓに供給される。この切替スイッチ回路５０４の他方の端子ｇは接地されている。そして、この切替スイッチ回路５０４の可動端子は、周辺電極６２に接続されている。

そして、コントローラ５０１からの切替制御信号ＳＷにより開閉スイッチ回路５０３がオン、オフ制御されると共に、切替スイッチ回路５０４が端子ｓと端子ｇとに切り替えられる。

この実施形態の電子ペン１では、コントローラ５０１による制御により、図４（Ａ）に示すように、位置検出期間Ｔａと傾き検出期間Ｔｂとを時分割で交互に実行するように信号処理回路が構成されている。開閉スイッチ回路５０３及び切替スイッチ回路５０４は、図４（Ｂ）に示すように、コントローラ５０１からの切替制御信号ＳＷにより、位置検出期間Ｔａと傾き検出期間Ｔｂとで切り替え制御がなされる。

すなわち、図３の例の信号処理回路においては、位置検出期間Ｔａでは、コントローラ５０１からの切替制御信号ＳＷにより開閉スイッチ回路５０３がオンとされて、信号発信回路５０２の出力端が筒状導体６０に接続されると共に、切替スイッチ回路５０４は、端子ｇ側に切り替えられて、周辺電極６２が接地される。

そして、この位置検出期間Ｔａでは、信号発信回路５０２は、コントローラ５０１からの制御信号ＣＴにより、信号Ｓｃとして位置検出用信号と筆圧の情報の信号とを発生し、この位置検出用信号と筆圧の情報の信号とが、筒状導体６０を通じて芯体２０に供給され、先端部２１から送出される。位置検出用信号は、周波数ｆ１の連続波信号（バースト信号）とされる。また、筆圧の情報の信号は、コントローラ５０１で上述のようにして検出して得た複数ビットの筆圧値の情報により周波数ｆ１の信号が変調されたＡＳＫ信号とされる。そして、この例では、位置検出期間Ｔａでは、先ず、位置検出用信号が、次いで、筆圧の情報の信号が、芯体２０の先端部２１から送出される。

この位置検出期間Ｔａでは、周辺電極６２は接地されているので、芯体２０の内、周辺電極６２により覆われている空間に存在する芯体本体部２２の部分は、静電シールドされて、位置検出センサと静電結合しないようにされている。

次に、傾き検出期間Ｔｂでは、コントローラ５０１からの切替制御信号ＳＷにより開閉スイッチ回路５０３がオフとされて、信号発信回路５０２の出力端の、芯体２０との電気的な接続が切断されると共に、切替スイッチ回路５０４は、端子ｓ側に切り替えられて、信号発信回路５０２の出力端が周辺電極６２に接続される。

そして、この傾き検出期間Ｔｂでは、信号発信回路５０２は、コントローラ５０１からの制御信号ＣＴにより、傾き検出用信号として、位置検出用信号と同様の周波数ｆ１の連続波信号（バースト信号）を発生する。なお、この傾き検出期間Ｔｂにおいても、傾き検出用信号に引き続いて筆圧の情報（ＡＳＫ信号）を発生するようにしてもよい。

したがって、この傾き検出期間Ｔｂでは、傾き検出用信号が周辺電極６２を通じて位置検出センサに送出される。位置検出装置では、位置検出センサを通じて得た検出信号から、電子ペン１の傾き角を検出する。

この位置検出装置での電子ペン１の傾き角の検出の方法について、図５を参照して説明する。

図５（Ａ）の模式図に示すように、位置検出センサ２０１の入力面に対して、電子ペン１の芯体２０が垂直の状態にあるときには、位置検出期間Ｔａでは、芯体２０と位置検出センサ２０１との間で静電結合し、その静電結合する領域ＯＢａは、図４（Ｂ）に示すように、真円の領域となる。一方、傾き検出期間Ｔｂでは、周辺電極６２と位置検出センサ２０１との間で静電結合し、その静電結合する領域ＯＢｂは、図４（Ｃ）に示すように、リング状の領域となる。

また、図４（Ｄ）の模式図に示すように、位置検出センサ２０１の入力面に対して、電子ペン１の芯体２０が傾いている状態にあるときには、位置検出期間Ｔａにおいて芯体２０と位置検出センサ２０１との間で静電結合する領域ＯＢａは、図４（Ｅ）に示すように、ほぼ真円の領域のままとなる。一方、傾き検出期間Ｔｂにおいて周辺電極６２と位置検出センサ２０１との間で静電結合する領域ＯＢｂは、図４（Ｆ）に示すように、傾き角に応じると共に傾きの方向に長く伸びた楕円形状の領域となる。

したがって、位置検出装置では、図４（Ｆ）に示した領域ＯＢｂの楕円形状の長円方向の長さから電子ペン１の傾き角の大きさを検出することができ、また、図４（Ｅ）に示した電子ペン１の指示位置を起点とした領域ＯＢｂの楕円形状の長円方向を検出することにより、電子ペン１の傾きの方向を検出することができる。

なお、図３の例では、傾き角を検出する用途に用いられる周辺電極６２には、芯体２０に供給する周波数ｆ１の信号を用いるようにしたが、芯体２０に供給する信号の周波数と、周辺電極６２に供給する信号の周波数とを異ならせてもよい。その場合には、位置検出装置では、芯体２０からの信号と、周辺電極６２からの信号とを区別することができるので、上述のように、位置検出期間と傾き検出期間とを時分割で繰り返すするのではなく、芯体２０からの信号と、周辺電極６２からの信号とを同時に位置検出センサに送出するようにしてもよい。

以上説明した第１の実施形態の電子ペン１においては、電子ペン１の筐体１０内の所定位置に筒状導体６０を固定して配置すると共に、この筒状導体６０を接続用線材６１を通じて信号発信回路５０２に電気的に接続する。そして、この筒状導体６０内に芯体２０の芯体本体部２２を、抜き差し可能の状態で挿通させるように構成する。この場合に、芯体２０の芯体本体部２２と、筒状導体６０とは非接触の状態となっても、信号発信回路５０２からの信号（周波数ｆ１の交流信号）は、筒状導体６０と芯体２０の芯体本体部２２との間の静電結合を介して芯体２０に伝達される。

この構成により、上述の第１の実施形態の電子ペン１によれば、信号発信回路５０２からの信号を芯体２０に供給するために、冒頭で説明したような芯体嵌合部を備える導体からなる芯体ホルダーやコイルばねなどの接続用の弾性部材を用いる代わりに、筒状導体６０及び接続用線材６１を用いるだけで良い。このため、上述の実施形態の電子ペン１によれば、芯体ホルダーやコイルばねなどの接続用の弾性部材を設けるための大きなスペースを不要とすることができて、電子ペン１のペン先側を細型に構成することでき、電子ペン１の細型化が容易となる。特に、この実施形態のように、芯体２０の芯体本体部２２の周囲を覆うように配される周辺電極６２を設けても、電子ペン１の筐体１０を細型に構成することできるという効果を奏する。

また、信号発信回路と電気的に接続される部分は、従来は、芯体の軸心方向の変位と一体に変位する芯体ホルダーであったので、接続用部材としては軸心方向の変位を吸収することができるコイルばねなどの弾性部材を用いる必要があった。しかし、上述した第１のの実施形態の電子ペン１では、信号発信回路との電気的な接続には、芯体２０が筆圧に応じて軸心方向に変位しても、固定状態が維持される筒状導体６０と接続用線材６１を用いるものであるので、接続用部材に弾性部材を用いる必要がない。このため、筆圧検出部５０での筆圧検出において、信号発信回路との電気的な接続用のコイルばねなどの弾性部材による影響を排除することができ、筆圧検出部５０の特性のバラツキを少なくすることができる。特に、電子ペン１の芯体２０の先端部２１が位置検出センサの入力面に接触して筆記開始となるときの筆圧（オン荷重という）は、従来のようなコイルばねが存在すると、バラツキが生じてしまうが、そのばらつきを大きく低減することができる。

［第２の実施形態］
近年のアクティブ静電結合方式の電子ペンにおいては、電子ペンによる指示位置を検出する位置検出センサ側からの信号を受信して、その受信した信号の要求に基づいたフォーマットの信号を発信する双方向通信型の電子ペンも登場してきた。上述した周辺電極は、この位置検出センサ側からの信号を受信するためにも用いられるようになってきている。

静電結合方式の電子ペンの場合、位置検出センサとの間での信号の授受は、静電結合により送受信可能な電界によるものであり、その到達距離は非常に短い。そのため、電子ペンの周辺電極は、位置検出センサとの間での信号の授受を大きい強度で行えるように、ペン先に近い位置に配置される。すなわち、位置検出センサとの間で信号の送受をするために、周辺電極の位置と大きさが重要である。

ところで、上述した第１の実施形態の電子ペン１においては、周辺電極６２は、導電性材料で構成される筐体本体部１１との絶縁を確保するために、フロントキャップ１２内に設けられている。フロントキャップ１２内であるために、スペースの関係上、周辺電極を設ける位置や大きさが制限される。

以下に説明する第２の実施形態の電子ペン１Ａは、以上の問題を改善できるようにした例である。以下、図６及び図７を参照して、この第２の実施形態の電子ペン１Ａの構成例を説明する。

図６は、この発明による静電結合方式の第２の実施形態の電子ペン１Ａの構成例を説明するための図であり、図６（Ａ）は、この第２の実施形態の静電結合方式の電子ペン１Ａの外観を示す図、図６（Ｂ）は、そのペン先側の縦断面図である。また、図７は、この実施形態の静電容量方式の電子ペン１Ａの筐体１０Ａの構成を説明するための分解斜視図である。図６及び図７において、上述した第１の実施形態の電子ペン１と同一の部分については、同一に参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この実施形態の静電容量方式の電子ペン１Ａの筐体１０Ａは、上述した第１の実施形態と同様に、筒状、この例では円筒形状の筐体本体部１１Ａのペン先側にフロントキャップ１２Ａが取り付けられて構成されている。ただし、筐体本体部１１Ａ及びフロントキャップ１２Ａの構成は、第１の実施形態の筐体本体部１１及びフロントキャップ１２とは異なる。

すなわち、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、筐体本体部１１Ａは、ペン先側の第１の筐体部１１Ａ１と、後端側の第２の筐体部１１Ａ２とが、筒状結合部材１３を介して結合されて構成されている。そして、この筐体本体部１１Ａの第１の筐体部１１Ａ１側の開口１１Ａ１ｃ（図７参照）から、フロントキャップ１２Ａが嵌合される。そして、フロントキャップ１２Ａの開口１２Ａｃ（図６（Ｂ）参照）から芯体２０の先端部２１が外部に突出する状態で、芯体２０が、電子ペン１Ａの筐体１０Ａ内で保持されるように構成されている。

ペン先側の第１の筐体部１１Ａ１及び後端側の第２の筐体部１１Ａ２は、それぞれ導電性材料、例えば導電性金属で構成され、図６（Ａ）及び（Ｂ）並びに図７に示すような筒状体からなる。

第１の筐体部１１Ａ１は、図６及び図７に示すように、外径が一定の円筒形状部１１Ａ１ａと、ペン先側に向かって徐々に先細となるようにテーパー状に形成されているテーパー部１１Ａ１ｂとを有する形状とされている。第２の筐体部１１Ａ２は、第１の筐体部１１Ａ１の円筒形状部１１Ａ１ａの外径と等しい外径の円筒形状を有している。

筒状結合部材１３は、絶縁性材料、この例では樹脂で構成されており、図６（Ｂ）及び図７に示すような筒状体であって、その外周面の軸心方向の中ほどの位置には、当該外周側面から前記軸心方向に直交する方向に突出するリング状鍔部１３Ｆが形成されている。このリング状鍔部１３Ｆは、軸心方向に所定の幅Ｗ（図６及び図７参照）を有し、その端面（外周側面）は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の筐体部１１Ａ１及び第２の筐体部１１Ａ２と段差を生じることなく面一となって筐体１０Ａの一部を構成するようにされている。つまり、リング状鍔部１３Ｆの外周部の径は、第１の筐体部１１Ａ１及び第２の筐体部１１Ａ２の外径と等しく選定されている。

そして、この筒状結合部材１３の、リング状鍔部１３Ｆよりも軸心方向の一方側であるペン先側は、第１の筐体部１１Ａ１の円筒形状部１１Ａ１ａと嵌合される第１の嵌合筒状部１３ａ（図６（Ｂ）及び図７参照）とされる。この筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａの外径は、第１の筐体部１１Ａ１の円筒形状部１１Ａ１ａの開口側の内径と等しいか僅かに小さくされており、第１の筐体部１１Ａ１は、リング状鍔部１３Ｆのところまで圧入嵌合されて結合されるように構成されている。

また、筒状結合部材１３の、リング状鍔部１３Ｆよりも軸心方向に後端側は、第２の筐体部１１Ａ２と嵌合される第２の嵌合筒状部１３ｂとされる。この筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂの外径は、第２の筐体部１１Ａ２の内径と等しいか若しくは僅かに小さくされており、第２の筐体部１１Ａ２は、リング状鍔部１３Ｆのところまで圧入嵌合されて結合されるように構成されている。

第１の筐体部１１Ａ１と、第２の筐体部１１Ａ２とが、筒状結合部材１３に対して、図７で矢印で示すように挿入されて嵌合され、結合された状態では、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、１本の筒状体の筐体１０Ａが形成される。このとき、前述したように、第１の筐体部１１Ａ１の円筒形状部１１Ａ１ａの外周側面と、第２の筐体部１１Ａ２の外周側面と、リング状鍔部１３Ｆの端面（外周面）とは面一の状態となっている。そして、導電性材料からなる第１の筐体部１１Ａ１と第２の筐体部１１Ａ２とは、筒状結合部材１３のリング状鍔部１３Ｆの存在により接触することなく互いに電気的に分離（絶縁）されている状態となっている。

そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、第１の筐体部１１Ａ１は、後述するように、筒状導体６０Ａ内を挿通される芯体２０の芯体本体部２２の周囲を覆うように配設されていて、周辺電極を構成する。このため、この周辺電極を構成する第１の筐体部１１Ａ１と、プリント基板４１の回路部とが電気的に接続される必要がある。このための構成について説明する。

図６（Ｂ）及び図７に示すように、筒状結合部材１３の外周側面には、凹溝１３ｃが、当該筒状結合部材１３の軸心方向に沿った方向に、第１の嵌合筒状部１３ａから、リング状鍔部１３Ｆの下部を通って、第２の嵌合筒状部１３ｂに亘って形成されている。この場合に、凹溝１３ｃは、第１の嵌合筒状部１３ａの外周側面では、リング状鍔部１３Ｆの下部を通って、その中間部まで形成されており、また、第２の嵌合筒状部１３ｂの外周側面では、その軸心方向の全体に亘って形成されている。

そして、図７に示すように、凹溝１３ｃ内には、導電体材料、この例では、導電体金属からなる接続端子導体１４が配設される。この場合に、図６（Ｂ）及び図７に示すように、筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａ側の凹溝１３ｃに配設される接続端子導体１４の端部１４ａは、少なくとも一部が、当該第１の嵌合筒状部１３ａの外周面よりも若干膨出するように配設される。ただし、当該端部１４ａを上から押下したときには、端部１４ａが弾性的に下方に押下できるように構成されている。

したがって、筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａに第１の筐体部１１Ａ１が嵌合されたときに、接続端子導体１４の端部１４ａと、第１の筐体部１１Ａ１の内壁とが確実に接触して、第１の筐体部１１Ａ１と接続端子導体１４とが電気的に接続される状態となるように構成されている。

なお、凹溝１３ｃの内、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂ側に設けられている部分は、深さが深くされていて、この凹溝１３ｃ内に配設される接続端子導体１４の上面が、第２の嵌合筒状部１３ｂの外周側面位置よりも低い位置となるようにされている。

これにより、第２の筐体部１１Ａ２が、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂに嵌合されたときには、凹溝１３ｃ内の接続端子導体１４の上面と第２の筐体部１１Ａ２の内壁面と両者の電気的分離（絶縁）が実現される。

そして、図６（Ｂ）及び図７に示すように、接続端子導体１４のプリント基板４１側に伸びている端部１４ｂは、折り曲げられて、プリント基板４１に電気的に接続される。

なお、凹溝１３ｃの深さを調整するのではなく、第２の嵌合筒状部１３ｂでは、凹溝１３ｃの接続端子導体１４の上面を絶縁層で覆うようにして、より確実に接続端子導体１４と第２の筐体部１１Ａ２との絶縁を実現するようにしてもよい。

この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、図６（Ｂ）に示すように、第１の筐体部１１Ａ１の内径は、円筒形状部１１Ａ１ａが筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａと嵌合する開口側を除いて、テーパー部１１Ａ１ｂにまで亘る内径は、筒状結合部材１３の内径と等しく選定されている。

そして、第１の筐体部１１Ａ１のテーパー部１１Ａ１ｂのペン先側の開口１１Ａ１ｃ（図７参照）側から、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁性材料、例えば樹脂からなるフロントキャップ１２Ａが差し込まれて取り付けられる。

この実施形態の電子ペン１Ａのフロントキャップ１２Ａは、図６（Ｂ）に示すように、第１の筐体部１１Ａ１のテーパー部１１Ａ１ｂのペン先側の開口１１Ａ１ｃ側から突出する突出部１２Ａａと、筒状の第１の筐体部１１Ａ１の内径及び筒状結合部材１３の内径に等しい若しくは若干小さい外径を有する筒状部１２Ａｂとを備える。

フロントキャップ１２Ａの突出部１２Ａａは、第１の筐体部１１Ａ１のテーパー部１１Ａ１ｂに連続するように徐々に先細となるように外形が形成されていると共に、この例では、芯体２０の先端部２１の最大外形よりも若干大きい内径を有する開口１２Ａｃを備える。また、フロントキャップ１２Ａの筒状部１２Ａｂは、その軸心方向の長さが、図６（Ｂ）に示すように、第１の筐体部１１Ａ１から筒状結合部材１３にまで亘る長さとされている。

そして、図６（Ｂ）に示すように、この実施形態では、このフロントキャップ１２Ａの筒状部１２Ａｂ内に、この例では円筒形の筒状導体６０Ａが、例えば圧入嵌合されて取り付けられて固定されている。したがって、筒状導体６０Ａと導電性金属で構成されている第１の筐体部１１Ａ１とは、フロントキャップ１２Ａにより絶縁されている。

筒状導体６０Ａは、芯体２０の芯体本体部２２の外径よりも大きい内径を有し、芯体２０の芯体本体部２２が、この筒状導体６０Ａ内を挿通される、筒状導体６０Ａは、この例においては、前述の例の筒状導体６０と同様に、導電性金属例えばＳＵＳで構成されている。なお、筒状導体６０Ａのフロントキャップ１２Ａの筒状部１２Ａｂに対する固定方法は、圧入嵌合に限られる訳ではなく、接着などでもよいことは言うまでもない。

この筒状導体６０Ａの軸心方向の長さは、芯体２０の芯体本体部２２の軸心方向の長さよりも短い長さに選定されている。そして、この例では、筒状導体６０Ａの芯体２０の先端部２１側とは反対側の部分には、フロントキャップ１２Ａに覆われることなく、外部に露出する部分が形成されている。この外部に露出されている筒状導体６０Ａの部分には、信号発信回路の出力端との電気的接続を行うための接続用部材としての接続用線材６１Ａの一端６１Ａａが、例えば半田付けされるなどして接続される。

この接続用線材６１Ａは、後述する筆圧検出部５０Ａを収納する基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａの外側面に形成される凹溝に沿って這わせられて、その他端６１Ａｂがプリント基板４１側に導出されるようにされる。そして、接続用線材６１Ａの他端６１Ａｂは、この例ではプリント基板４１の裏面側において、信号発信回路の出力端が接続されている導体パターンに、例えば半田付け等されて接続される。

そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂ内に、筆圧検出部５０Ａが設けられる。そして、電子ペン１Ａの筐体１０Ａの軸心方向において、筆圧検出部５０Ａの後端側には、プリント基板４１を基板載置台部４０１Ａに載置している基板ホルダー４０Ａが配設される。前述の第１の実施形態と同様に、基板ホルダー４０Ａは、筐体１０Ａ内において軸心方向に移動不可の状態となるように配設されている。

筆圧検出部５０Ａは、第１の実施形態における筆圧検出部５０と同一の構成を備え、誘電体５１と、スペーサ部材５２と、導電性弾性部材５３と、係止用部材５４との複数個の部品からなる感圧用部品で構成される。この第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、基板ホルダー４０Ａは、軸心方向において基板載置台部４０１Ａよりも芯体２０側には筒状部４０２Ａを備える。第２の実施形態では、この筒状部４０２Ａは、図６（Ｂ）に示すように、筒状結合部材１３の中空部内に位置するように構成される。

そして、この第２の実施形態においては、筒状部４０２Ａは、第１の実施形態の感圧用部品保持部４０３と同様に筆圧検出部５０Ａの感圧用部品を収納することができるように構成される。そして、この筒状部４０２Ａ内に、ペン先側から順に、導電性弾性部材５３、スペーサ部材５２、誘電体５１、係止用部材５４というように、軸心方向に一列に並べられて、筆圧検出部５０Ａを構成する感圧用部品が収納される。

以上のように、この第２の実施形態の電子ペン１Ａでは、第１の実施形態とは異なり、感圧用部品保持部４０３は省略されて、基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａ内に、直接的に、感圧用部品が収納されて、電子ペン１Ａのより細型化を図る構成とされている。すなわち、この第２の実施形態では、筒状結合部材１３が存在しているので、この筒状結合部材１３を、筆圧検出部５０Ａの外筐の役割も果たすように構成する。そして、この第２の実施形態では、基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａを感圧用部品保持部とするように構成する。

以上のように構成されている電子ペン１Ａにおいて、図６（Ｂ）に示すように、芯体２０の芯体本体部２２が、フロントキャップ１２Ａの開口１２ａから挿入されて、フロントキャップ１２Ａに固定されている筒状導体６０Ａを貫通するようにされて、芯体２０の芯体本体部２２の端部２２ｂが、筆圧検出部５０Ａの導電性弾性部材５３の嵌合凹部５３ａに嵌合される。この例においても、芯体２０は、導電性弾性部材５３に対して抜き差し可能の状態で嵌合される。

そして、第２の実施形態の電子ペン１Ａの第２の筐体部１１Ａ２の中空部内には、図６（Ｂ）に示すように、基板載置台部４０１にプリント基板４１が載置された基板ホルダー４０と、電源としての電池４２が収納されている。第２の筐体部１１Ａ２の後端側は、図６（Ａ）に示すように、バックキャップ３０により閉塞されている。なお、この実施形態では、導電性材料からなる第２の筐体部１１Ａ２は、電気的に、プリント基板４１のアースラインの銅箔パターンと接続されている。

この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいても、プリント基板４１上には、芯体２０から送出する信号を発生する信号発生回路および当該信号発生回路からの信号の芯体２０への送信を制御する制御回路を構成するＩＣ（Integrate Circuit）及びその周辺回路部品からなる回路部が設けられている。周辺回路部には、図示を省略するが、プッシュスイッチ（サイドスイッチ）や、電池４２の充電回路が含まれる。そして、信号処理回路は、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいても、図３を用いて説明したものと同様の構成とされる。

第２の実施形態の電子ペン１Ａは、以上のように構成されているので、第１の実施形態と同様に、信号発信回路５０２からの信号を芯体２０に供給するためには、筒状導体６０Ａ及び接続用線材６１Ａを設けるだけで良いため、接続用部材に弾性部材を用いる必要がなく、電子ペン１Ａの細型化が容易となると共に、筆圧検出部５０Ａの特性のバラツキを少なくすることができるという効果がある。

そして、第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、筐体１０Ａは、第１の筐体部１１Ａ１と第２の筐体部１１Ａ２とに分離され、筒状結合部材１３の軸心方向の一方側及び他方側に対して、これら第１の筐体部１１Ａ１及び第２の筐体部１１Ａ２がそれぞれ嵌合されることで形成される。そして、筒状結合部材１３は、この実施形態では、筆圧検出部５０Ａを構成する感圧用部品を内部に収納する基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａを内部に収納する構成とされている。

したがって、この第２の実施形態の電子ペン１Ａでは、筒状結合部材１３が第１の実施形態の電子ペン１における筒状部４０２の役割をし、筒状部４０２Ａが第１の実施形態の電子ペン１における感圧用部品保持部の役割をするようにした構成であり、第１の実施形態の電子ペン１よりも細型化が可能となる。

また、図９に示した従来の電子ペン１００及び上述の第１の実施形態の電子ペン１においては、筐体１０１と周辺電極１１４、又は、筐体１０と周辺電極６２とは、絶縁材料であるフロントキャップ１０２又は１２を介在させる構成であるのに対して、この第２の実施形態の電子ペン１Ａでは、周辺電極を構成する第１の筐体部１１Ａ１と、第２の筐体部１１Ａ２との電気的な分離（絶縁）は、筒状結合部材１３のリング状鍔部１３Ｆを、軸心方向に介在されることで実現する構成であって、第１の筐体部１１Ａ１と第２の筐体部１１Ａ２とを軸心方向に並べることができる構成であるので、細型化が可能となる。

そして、周辺電極としての第１の筐体部１１Ａ１と芯体２０との電気的な分離（絶縁）は、筒状形状のフロントキャップ１２Ａを第１の筐体部１１Ａ１の開口側に設けるだけで実現することができる。

そして、この第２の実施形態では、筒状導体６０Ａは、フロントキャップ１２Ａに固定することで取り付けることができ、筒状導体６０Ａを芯体２０の芯体本体部２２の先端部２１の近傍位置まで覆うように配設することが容易である。

なお、上述の第２の実施形態では、筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａと第１の筐体部１１Ａ１、また、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂと第２の筐体部１１Ａ２とは、圧入嵌合することで結合させて筐体１０Ａを構成するようにした。しかし、圧入嵌合ではなく、互いに螺合するようにしてもよい。また、筒状結合部材１３の第１の嵌合筒状部１３ａと第１の筐体部１１Ａ１との一方に、あるいは、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂと第２の筐体部１１Ａ２との一方に、リング状突部を設けると共に、他方に対応するリング状凹部を設けて、当該リング状突部とリング状凹部でクリック的に係止するように嵌合させるように構成してもよい。

また、上述の第２の実施形態では、筒状結合部材１３のリング状鍔部１３Ｆの端面の外径と、第１の筐体部１１Ａ１の外径と、第２の筐体部１１Ａ２の外径とは、全て同一として、筐体１０Ａとしては、軸心方向に凹凸の無い形状とした。しかし、筒状結合部材１３のリング状鍔部１３Ｆの端面の外径と、第１の筐体部１１Ａ１の外径と、第２の筐体部１１Ａ２の外径とは、全て同一とする必要はない。

上述の第２の実施形態では、基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａを筒状結合部材１３の中空部内に収納する構成としたが、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂの軸心方向の端部と、基板ホルダー４０Ａの筒状部４０２Ａの軸心方向の端部とが単に衝合するような状態で結合される構成としてもよい。

また、筆圧検出部５０Ａの感圧用部品の保持部は、基板ホルダー４０Ａと一体的に設けるのではなく、筒状結合部材１３の中空部を当該保持部とするように構成してもよい。

また、筒状結合部材１３と、基板ホルダー４０Ａとを一体的に構成するようにするようにしてもよい。その場合には、基板ホルダー４０Ａの部分の外径は、筒状結合部材１３の第２の嵌合筒状部１３ｂの外径よりも小さくして、第２の筐体部１１Ａ２内に収納し易くする構成とすることができる。

なお、上述の第２の実施形態では、第１の筐体部１１Ａ１だけではなく、第２の筐体部１１Ａ２も導電性材料で構成するようにしたが、第２の筐体部１１Ａ２を導電性材料で構成することは必須ではなく、第２の筐体部１１Ａ２は、例えば樹脂などの絶縁性材料で構成してもよい。

［その他の実施形態または変形例］
上述した第１の実施形態の電子ペン１及び第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、筒状導体６０及び６０Ａは、フロントキャップ１２及び１２Ａの開口から外部に突出しないように配設したが、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筒状導体６０及び６０Ａの芯体２０の先端部２１側の端部が、フロントキャップ１２及び１２Ａの開口１２ａ及び１２Ａｃから外部に突出するように構成してもよい。

図８（Ａ）は、第１の実施形態の電子ペン１の改良例の電子ペン１Ｂのペン先側の構成例を示す図であり、この図８（Ａ）において、第１の実施形態の電子ペン１と同一部分には、同一の参照符号を付して、その説明は省略する。

この例の電子ペン１Ｂにおいては、図８（Ａ）に示すように、感圧用部品保持部４０３のペン先側に嵌合されて取り付けられている筒状導体６０Ｂの軸心方向の長さを長くして、当該筒状導体６０Ｂの芯体２０の先端部２１側の端部が、フロントキャップ１２の開口１２ａから外部に突出するように構成する。この例の場合、フロントキャップ１２の開口１２ａの内径は、筒状導体６０Ｂの外径よりも大きく選定されている。この例の電子ペン１Ｂにおいて、その他の構成は、上述した第１の実施形態の電子ペン１と同様とされる。

また、図８（Ｂ）は、第２の実施形態の電子ペン１Ａの改良例の電子ペン１Ｃのペン先側の構成例を示す図であり、この図８（Ｂ）において、第２の実施形態の電子ペン１Ａと同一部分には、同一の参照符号を付して、その説明は省略する。

この例の電子ペン１Ｃにおいては、図８（Ｂ）に示すように、フロントキャップ１２Ａに取り付けられている筒状導体６０Ｃの軸心方向の長さを長くして、当該筒状導体６０Ｃの芯体２０の先端部２１側の端部が、フロントキャップ１２Ａの開口１２Ａｃから外部に突出するように構成している。この例の場合、フロントキャップ１２Ａに筒状導体６０Ｃが固定されるのは上述の第２の実施形態と同様である。この例の電子ペン１Ｃにおいて、その他の構成は、上述した第１の実施形態の電子ペン１と同様とされる。

上述の変形例の電子ペン１Ｂ及び１Ｃによれば、上述した第１の実施形態の電子ペン１の効果及び第２の実施形態の電子ペン１Ａの効果に加えて、それぞれ、信号発信回路からの信号を芯体２０に伝達する筒状導体６０Ｂ及び６０Ｃと芯体２０との結合位置を、当該芯体２０の先端部２１の近傍にまで亘らせることが容易にできると共に、その芯体２０の先端部２１の近傍と筒状導体６０Ｂ及び６０Ｃの結合部を位置検出センサの入力面に、より近づけることも可能であるという顕著な効果を奏する。この場合には、筒状導体６０Ｂ及び６０Ｃと、位置検出センサとの間での信号授受の結合により、電子ペン１Ｂ及び１Ｃと位置検出センサとの間での信号授受の結合をより強くすることができる。また、筒状導体は、金属で強度があるため、ペン先を細く長く伸ばすことも可能である。これにより、シャープペンシルのようにペン先の視認性を高めるような使用が可能となる。

なお、上述の第１及び第２の実施形態では、芯体２０の芯体本体部２２の端部２２ｂを筆圧検出部５０及び５０Ａの導電性弾性部材５３に設けられた嵌合凹部５３ａに直接に嵌合させるように構成したが、芯体２０の芯体本体部２２の端部２２ｂと、筆圧検出部５０及び５０Ａの導電性弾性部材５３との間に圧力伝達部材を介在させるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、周辺電極は、電子ペンの位置検出センサの入力面に対する傾き角を検出するために用いるようにしたが、周辺電極は、他の用途として用いてもよい。例えば、周辺電極を、位置検出センサを通じた位置検出装置からの信号の受信用として用いてもよい。また、電子ペンから位置検出センサを通じて位置検出装置に伝達する情報の送信電極として、周辺電極を用いるようにしてもよい。

また、上述の実施形態の電子ペン１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、芯体２０は、位置検出センサに対して信号送信のみをするように構成したが、芯体２０を、位置検出センサに対する信号送信と、位置検出センサからの信号受信とを、時分割で行えるように構成した電子ペンの構成とすることもできる。

また、上述の実施形態の電子ペンでは、芯体２０や周辺電極と位置検出装置の位置検出センサとの間でのみ信号の送受信を行うように説明したが、例えばブルートゥース（登録商標）規格の無線通信手段を用いることで、位置検出装置との間で無線通信により信号の送受信を行うように、電子ペンを構成してもよい。

なお、上述の実施形態では、筆圧検出部は、誘電体の一方の端面（一方の電極面）に対して、リング状スペーサ部材を介して導電性弾性部材を、筆圧に応じて押圧して、誘電体と導電性弾性部材との接触面積を、筆圧に応じて可変するように構成して、誘電体の一方の端面と他方の端面（他方の電極面）との間で筆圧に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサを構成するようにした。しかし、筆圧検出部の構成は、これに限られるものではなく、例えば、誘電体を端子部材と導電性弾性部材とで挟持することで可変容量コンデンサを構成するようにしてもよいし、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、ＭＥＭＳ（Micro Elector Mechanical Systems）素子からなる可変容量コンデンサとして構成され半導体素子を用いて構成することもできる。

さらには、筆圧検出部は、可変容量コンデンサではなく、筆圧に応じてインダクタンス値を変更するように構成したものを用いるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、周辺電極を、１個の導電性部材としたが、この周辺電極を、周方向に分割した２個や３個などの複数個の導電性部材を備えるものとし、それらの複数個の導電性部材のそれぞれに独立に信号を供給して、位置検出センサに対し送信することができるように構成してもよい。その場合には、位置検出装置では、電子ペンの回転角も検出することができる。

また、上述の実施形態では、筒状導体６０，６０Ａは、導電性金属で構成するようにしたが、金属ではなく、例えば導電性金属粉が混合されるなどして導電性を有するように形成された硬質の樹脂で構成するようにしてもよい。

また、上述の第２の実施形態及び図８（Ｂ）の実施形態の例では、筒状導体６０Ａ，６０Ｃをフロントキャップ１２Ａに固定するようにしたが、筒状導体６０Ａ，６０Ｃの電子ペン１Ａ，１Ｃの筐体内での固定位置への取付方法は、これに限られるものではない。例えば、第１の実施形態と同様に、筆圧検出部５０Ａを保持する筒状部に、筒状導体６０Ａ，６０Ｃを固定するようにしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…電子ペン、１０，１０Ａ…筐体、１１…筐体本体部、１１Ａ１…第１の筐体部（周辺電極）、１１Ａ２…第２の筐体部、１２，１２Ａ…フロントキャップ、１３…筒状結合部材、２０…芯体、４０，４０Ａ…基板ホルダー、５０，５０Ａ…筆圧検出部、６０，６０Ａ…筒状導体６０，６１Ａ…接続用線材、６２…周辺電極

芯体１０３は、その先端部１０３ａとは反対側の端部１０３ｂが、導電性材料からなる芯体ホルダー１１１に収納されている導電性の芯体保持部材１１２に嵌合されることにより、芯体ホルダー１１１に対して抜き差し可能の状態で結合保持されている。芯体１０３の先端部１０３ａに印加される圧力に応じて芯体１０３及び芯体ホルダー１１１が一体的に軸心方向に変位することにより、芯体１０３の先端部１０３ａに印加される圧力（筆圧）が筆圧検出部１０６に伝達されるように構成されている。

以上のように、上述の構成の電子ペンは、筐体内の所定位置に固定配置された筒状導体を通じて、信号発信回路の信号を芯体に供給する構成である。このため、冒頭で説明した電子ペンの場合のように、信号発信回路からの信号を芯体に供給するために、芯体ホルダーや導電性材料からなるコイルばねを設ける必要はなく、芯体を挿通させる筒状導体を筐体内の固定位置に配置すればよい。したがって、電子ペンの細型化が可能になるという効果がある。また、導電性のコイルばねが不要になるので、筆圧検出部を電子ペンに設けた場合にも、調整後の筆圧検出部の荷重に対する伝達特性にばらつきが生じることを防止することできる。

図５（Ａ）の模式図に示すように、位置検出センサ２０１の入力面に対して、電子ペン１の芯体２０が垂直の状態にあるときには、位置検出期間Ｔａでは、芯体２０と位置検出センサ２０１との間で静電結合し、その静電結合する領域ＯＢａは、図５（Ｂ）に示すように、真円の領域となる。一方、傾き検出期間Ｔｂでは、周辺電極６２と位置検出センサ２０１との間で静電結合し、その静電結合する領域ＯＢｂは、図５（Ｃ）に示すように、リング状の領域となる。

また、図５（Ｄ）の模式図に示すように、位置検出センサ２０１の入力面に対して、電子ペン１の芯体２０が傾いている状態にあるときには、位置検出期間Ｔａにおいて芯体２０と位置検出センサ２０１との間で静電結合する領域ＯＢａは、図５（Ｅ）に示すように、ほぼ真円の領域のままとなる。一方、傾き検出期間Ｔｂにおいて周辺電極６２と位置検出センサ２０１との間で静電結合する領域ＯＢｂは、図５（Ｆ）に示すように、傾き角に応じると共に傾きの方向に長く伸びた楕円形状の領域となる。

したがって、位置検出装置では、図５（Ｆ）に示した領域ＯＢｂの楕円形状の長円方向の長さから電子ペン１の傾き角の大きさを検出することができ、また、図５（Ｅ）に示した電子ペン１の指示位置を起点とした領域ＯＢｂの楕円形状の長円方向を検出することにより、電子ペン１の傾きの方向を検出することができる。

なお、図３の例では、傾き角を検出する用途に用いられる周辺電極６２には、芯体２０に供給する周波数ｆ１の信号を用いるようにしたが、芯体２０に供給する信号の周波数と、周辺電極６２に供給する信号の周波数とを異ならせてもよい。その場合には、位置検出装置では、芯体２０からの信号と、周辺電極６２からの信号とを区別することができるので、上述のように、位置検出期間と傾き検出期間とを時分割で繰り返すのではなく、芯体２０からの信号と、周辺電極６２からの信号とを同時に位置検出センサに送出するようにしてもよい。

なお、上述の実施形態では、筆圧検出部は、誘電体の一方の端面（一方の電極面）に対して、リング状スペーサ部材を介して導電性弾性部材を、筆圧に応じて押圧して、誘電体と導電性弾性部材との接触面積を、筆圧に応じて可変するように構成して、誘電体の一方の端面と他方の端面（他方の電極面）との間で筆圧に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサを構成するようにした。しかし、筆圧検出部の構成は、これに限られるものではなく、例えば、誘電体を端子部材と導電性弾性部材とで挟持することで可変容量コンデンサを構成するようにしてもよいし、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、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）素子からなる可変容量コンデンサとして構成され半導体素子を用いて構成することもできる。

Claims (15)

1. 筒状の筐体と、
   前記筐体内に配設される信号発信回路と、
   前記筐体内の所定位置に、軸心方向が前記筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体と、
   前記筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、前記先端とは反対側が前記筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される導電性を有する芯体と、
   前記信号発信回路と前記筒状導体とを電気的に接続するための接続用部材と、
   を備え、
   前記信号発信回路からの信号は、前記信号発信回路に電気的に接続されている前記筒状導体と前記芯体とが非接触状態であるときには、前記筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて前記芯体に伝達され、前記芯体の先端部から外部に送信される
   ことを特徴とする静電結合方式の電子ペン。
2. 前記筒状導体は、前記筐体内の、軸心方向において前記筒状導体と前記信号発信回路との間の位置に固定配置されたホルダーの前記筐体の前記一方の開口側に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の静電結合方式の電子ペン。
3. 前記芯体の前記先端側と反対側の端部は、前記筒状導体を貫通して、前記ホルダーに設けられている嵌合部材の嵌合部に嵌合されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電結合方式の電子ペン。
4. 前記芯体は、前記ホルダーに設けられている前記嵌合部材に対して抜き差し可能に嵌合されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の静電結合方式の電子ペン。
5. 前記ホルダーは、前記芯体の先端に印加される筆圧を検出する感圧用部品を保持する筆圧検出部用ホルダーである
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電結合方式の電子ペン。
6. 前記芯体の前記先端側と反対側の端部は、前記筒状導体を貫通して、前記ホルダーに設けられている嵌合部材の嵌合部に抜き差し可能に嵌合されており、
   前記嵌合部材は、前記芯体が前記先端に印加される筆圧より軸心方向に変位するときに、前記芯体と共に軸心方向に変位可能に前記ホルダー内に配設されており、
   前記ホルダーは、前記芯体及び前記嵌合部材を通じて伝達される圧力を検出することにより、前記芯体の先端に印加される筆圧を検出する感圧用部品を保持する
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電結合方式の電子ペン。
7. 前記接続用部材は、前記ホルダーを迂回して、前記筒状導体と前記信号発信回路とを電気的に接続するように設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電結合方式の電子ペン。
8. 前記接続用部材は、前記ホルダーの外表面に形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電結合方式の電子ペン。
9. 前記芯体が挿通されている前記筒状導体の周囲を覆うように周辺電極が設けられており、前記周辺電極も位置検出センサとの静電結合して信号の授受を行うように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の静電結合方式の電子ペン。
10. 前記筒状導体と前記周辺電極との間に絶縁部材が設けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載の静電結合方式の電子ペン。
11. 前記周辺電極は、前記芯体と静電結合する位置検出センサを備える位置検出装置からの信号を、前記位置検出センサを通じて受信する
    ことを特徴とする請求項９に記載の静電結合方式の電子ペン。
12. 前記周辺電極は、前記芯体の軸心方向が位置検出センサの入力面に対する傾き角の検出用とされる
    ことを特徴とする請求項９に記載の静電結合方式の電子ペン。
13. 前記周辺電極は、外部に露出する状態で取り付けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載の静電結合方式の電子ペン。
14. 前記筒状導体の前記芯体の先端側は、前記筐体の一方の開口から外部に突出している
    ことを特徴とする請求項１に記載の静電結合方式の電子ペン。
15. 前記筒状導体は、導電性の金属で構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の静電結合方式の電子ペン。

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