(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163276
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】電子ペン及び電子ペン用カートリッジ
(51)【国際特許分類】
G06F 3/03 20060101AFI20241114BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20241114BHJP
B43K 7/00 20060101ALI20241114BHJP
B43K 24/08 20060101ALI20241114BHJP
B43K 24/12 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
G06F3/03 400F
G06F3/044
B43K7/00
B43K24/08 110
B43K24/12
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024157376
(22)【出願日】2024-09-11
(62)【分割の表示】P 2021573075の分割
【原出願日】2021-01-12
(31)【優先権主張番号】P 2020007229
(32)【優先日】2020-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000139403
【氏名又は名称】株式会社ワコム
(74)【代理人】
【識別番号】100091546
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 正美
(74)【代理人】
【識別番号】100206379
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 正
(72)【発明者】
【氏名】青木 信也
(72)【発明者】
【氏名】金田 剛典
(72)【発明者】
【氏名】橋本 善之
(72)【発明者】
【氏名】江口 徹
(57)【要約】
【課題】文具のボールペン替え芯と互換性が取れ、ボールペンの替え芯を装着する文具の筐体をそのままペン筐体として利用できるようにする。
【解決手段】電子ペンの筒状のペン筐体内に、少なくともペン先が、ペン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静電容量方式の電子ペンカートリッジである。筒状のカートリッジ筐体内に、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、この電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスとを設ける。カートリッジ筐体の軸心方向の、ペン先側とは反対側の後端部において、当該後端部の外側に巻回されるような状態でコイルを設ける。外部から供給される磁界に基づいてコイルに誘起される誘導電流により、蓄電デバイスが充電されるように構成する。
【選択図】図２
【解決手段】電子ペンの筒状のペン筐体内に、少なくともペン先が、ペン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静電容量方式の電子ペンカートリッジである。筒状のカートリッジ筐体内に、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、この電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスとを設ける。カートリッジ筐体の軸心方向の、ペン先側とは反対側の後端部において、当該後端部の外側に巻回されるような状態でコイルを設ける。外部から供給される磁界に基づいてコイルに誘起される誘導電流により、蓄電デバイスが充電されるように構成する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子ペンのペン筐体内に、少なくともペン先が、前記ペン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電子ペンカートリッジであって、
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペンカートリッジ。
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペンカートリッジ。
【請求項2】
前記カートリッジ筐体内には、前記蓄電デバイスを充電するための充電用回路が設けられており、前記コイルは、前記充電用回路と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項3】
前記カートリッジ筐体の前記コイルが巻回されている部分は絶縁体であり、樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項4】
前記カートリッジ筐体の前記コイルが巻回されている部分は絶縁体であり、磁性体である
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項5】
前記カートリッジ筐体の前記コイルが巻回されている部分を除く部分は、金属で構成されており、
前記電子回路の接地端は、前記カートリッジ筐体の前記金属で構成されている部分に電気的に接続されていると共に、前記コイルの一端が前記カートリッジ筐体の前記金属で構成されている部分に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
前記電子回路の接地端は、前記カートリッジ筐体の前記金属で構成されている部分に電気的に接続されていると共に、前記コイルの一端が前記カートリッジ筐体の前記金属で構成されている部分に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項6】
軸心方向の一端側が前記ペン先となる導電性の中心電極と、
少なくとも前記ペン先を除いて前記中心電極の周囲に配設され、前記中心電極とは絶縁されている周辺電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
少なくとも前記ペン先を除いて前記中心電極の周囲に配設され、前記中心電極とは絶縁されている周辺電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項7】
前記信号発信回路から前記信号が前記中心電極に供給されるときには、前記周辺電極は接地されてシールド電極として機能するように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の電子ペンカートリッジ。
ことを特徴とする請求項６に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項8】
前記信号発信回路から前記信号が前記周辺電極に供給されることで、前記周辺電極は傾き検出用電極として機能するように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の電子ペンカートリッジ。
ことを特徴とする請求項６に記載の電子ペンカートリッジ。
【請求項9】
ペン先側となる軸心方向の一端側に開口が設けられているペン筐体を有し、少なくとも１本の電子ペンカートリッジが前記ペン筐体内に収納される電子ペンであって、
前記電子ペンカートリッジは、
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペン。
前記電子ペンカートリッジは、
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペン。
【請求項10】
前記電子ペンカートリッジは、
軸心方向の一端側がペン先となる導電性の中心電極と、
少なくとも前記ペン先を除いて前記中心電極の周囲に配設され、前記中心電極とは絶縁されている周辺電極と、
を備え、
前記ペン先となる前記中心電極の前記一端側が前記ペン筐体の前記開口から外部に突出する使用時には、前記周辺電極の前記ペン先側の一部も前記ペン筐体の前記開口から外部に突出する
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
軸心方向の一端側がペン先となる導電性の中心電極と、
少なくとも前記ペン先を除いて前記中心電極の周囲に配設され、前記中心電極とは絶縁されている周辺電極と、
を備え、
前記ペン先となる前記中心電極の前記一端側が前記ペン筐体の前記開口から外部に突出する使用時には、前記周辺電極の前記ペン先側の一部も前記ペン筐体の前記開口から外部に突出する
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
【請求項11】
前記電子ペンカートリッジの前記ペン筐体の前記開口から突出する前記一部の径は、ボールペンの替え芯のペン先部の径以下とされ、前記電子ペンカートリッジの長さは、前記ボールペンの替え芯の長さとほぼ同一とされている
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
【請求項12】
前記ペン筐体は、前記ボールペンの替え芯を収納して、ボールペンとして機能する
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子ペン。
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子ペン。
【請求項13】
前記ペン筐体内には、前記電子ペンカートリッジまたは前記ボールペンの替え芯についてのノック式ボールペンの機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の電子ペン。
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の電子ペン。
【請求項14】
前記ペン筐体内には、複数本の前記電子ペンカートリッジを収納して、その内の１本の前記電子ペンカートリッジのペン先側を選択的に、前記開口から外部に突出させるようにするノック式多色ボールペンの機構が設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
ことを特徴とする請求項９に記載の電子ペン。
【請求項15】
前記ペン筐体は、複数個の前記電子ペンカートリッジの１本または複数本の代わりに、前記ボールペンの替え芯を収納して、ノック式多色ボールペンとしても機能する
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子ペン。
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、位置検出センサと電界結合により信号の授受を行う静電容量方式の電子ペン及び電子ペンカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
アクティブ静電容量方式の電子ペンは、一次電池又は二次電池や電気二重層コンデンサなどの充電可能な蓄電デバイスを用いた電源回路と信号発信回路とを内蔵すると共に、芯体を導体で構成し、信号発信回路からの信号を、導体の芯体から、位置検出センサに対して静電結合により送信するようにするものである（例えば特許文献１（特許第５６８７３９８号公報）参照）。
【0003】
ところで、近年の小型化の嗜好により、携帯型の電子機器も、より小型化の要求が強くなっている。そして、電子ペンは、この種の小型の電子機器に搭載される位置検出センサと共に使用されるようになっており、より細型のものが求められている。
【0004】
さらに、最近は、電子ペンは、文具の延長として捉えられ、その内部構成をモジュール化して、ボールペンの替え芯（リフィルやカートリッジ）と同様に取り扱えるようにする要望もある。以下、この明細書では、電子ペンの内部構成部品をモジュール化して一体化し、ボールペンの替え芯のように交換可能に構成したものを電子ペンカートリッジと称することとする。
【0005】
出願人は、電磁誘導方式の電子ペン用の電子ペンカートリッジについては、一次電池や二次電池を用いた電源回路を必要としないので、文具のボールペンの筐体をそのままに、ボールペンの替え芯と同様に取り扱えるようにしたものを既に提案している（例えば特許文献２（特許第５９５９０３８号公報）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５６８７３９８号公報
【特許文献2】特許第５９５９０３８号公報
【特許文献3】ＷＯ２０１４／０９７９５３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、アクティブ静電容量方式の電子ペンは、上述したように、一次電池や二次電池を用いた電源回路を必要とするために、文具のボールペンの筐体をそのままに、ボールペンの替え芯と同様に取り扱えるようにした電子ペンカートリッジを提供することが困難であった。
【0008】
すなわち、アクティブ静電容量方式の電子ペンの電子ペンカートリッジに一次電池を搭載しようとしたとき、極細の電子ペンカートリッジの筐体内に収納することができる一次電池は、専用のものが必要であって、高価なものとなってしまうと共に、電池容量が十分なものをえることが困難であり、一次電池を頻繁に交換する必要が生じるという問題がある。そのため、一次電池は電子ペンの筐体側に設けて、電子ペンカートリッジに電源電圧を供給するように構成する必要があり、文具のボールペンの筐体をそのまま用いることは
困難であった。
困難であった。
【0009】
出願人は、アクティブ静電容量方式の電子ペンにおいて、筐体内に蓄電デバイスを設け、ペン先側に電磁誘導方式の電子ペンと同様にフェライトコアにコイルを巻回した部品を設け、充電用外部磁界により、このコイルに流れる電磁誘導電流により、蓄電デバイスを充電するように構成したものを提案している（特許文献３（ＷＯ２０１４／０９７９５３Ａ１）参照）。この特許文献３のアクティブ静電容量方式の電子ペンにおいては、導電性の芯体を、フェライトコアの貫通孔を挿通させるように構成している。
【0010】
この特許文献３の技術を用いれば、蓄電デバイスは、極細の電子ペンカートリッジの筐体内に収納することができると共に、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジと同様にして、ペン先側にコイルを巻回したフェライトコアを備える構成とすることができるので、アクティブ静電容量方式の電子ペンカートリッジを提供することができる。
【0011】
しかしながら、アクティブ静電容量方式の電子ペンとしては、芯体を中心電極として、当該中心電極の周囲を囲むように周辺電極を設け、中心電極及び周辺電極とで位置検出センサと信号の授受するタイプの双方向通信型電子ペンもある。この種の双方向通信型のアクティブ静電容量方式の電子ペンカートリッジの場合には、周辺電極とコイルを巻回したフェライトコアとの位置が重なってしまうために、文具のボールペンの替え芯と互換性をとれるような太さとすることが困難である。
【0012】
この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした電子ペンカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記の課題を解決するために、
電子ペンのペン筐体内に、少なくともペン先が、前記ペン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電子ペンカートリッジであって、
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペンカートリッジを提供する。
電子ペンのペン筐体内に、少なくともペン先が、前記ペン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電子ペンカートリッジであって、
カートリッジ筐体と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、位置検出センサに供給する信号を生成する信号発信回路を含む電子回路と、
前記カートリッジ筐体内に設けられ、前記電子回路に電源電圧を供給する充電可能な蓄電デバイスと、
前記カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられるコイルと、
を備え、
外部から供給される磁界に基づいて前記コイルに誘起される誘導電流により、前記蓄電デバイスが充電されるように構成されている
ことを特徴とする電子ペンカートリッジを提供する。
【0014】
上述の構成の電子ペンカートリッジにおいては、カートリッジ筐体には、小型のものとすることが比較的容易な蓄電デバイスを収納して、その蓄電デバイスを、カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けたコイルに、外部から供給される磁界に基づいて誘起される誘導電流により充電することができる。
【0015】
この構成の電子ペンカートリッジによれば、外部磁界により充電用の誘導電流を誘起するためのコイルは、カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けているので、電子ペンカートリッジが、芯体を中心電極として、当該中心電極の周囲を囲むように周辺電極を設け、中心電極及び周辺電極とで位置検出センサと信号の授受するタイプのものであっても、ペン先側は、ボールペンの替え芯と容易に互換性を取れるように構成することができる。
【0016】
また、電子ペンカートリッジのカートリッジ筐体には、外部磁界により充電用の誘導電流を誘起するためのコイルが設けられるが、当該コイルは、カートリッジ筐体の外側に巻回されるような状態で設けられる構成であり、当該コイルが設けられる位置は、ペン筐体内で収納に余裕のある位置であるので、ボールペンの替え芯と容易に互換性を取れるように構成することができる。
【0017】
したがって、上述の構成の電子ペンカートリッジによれば、アクティブ静電容量方式の電子ペンの電子ペンカートリッジとして、文具のボールペンの替え芯と互換性が取れ、ボールペンの筐体をそのまま、アクティブ静電容量方式の電子ペンのペン筐体として利用することができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態を搭載する電子ペンの第１の実施形態の概要を示す図である。
【図2】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態を説明するための図である。
【図3】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態のペン先側の構成例を説明するための図である。
【図4】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態のペン先側の構成部品の例を説明するための分解斜視図である。
【図5】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態の電子回路の構成例を示す図である。
【図6】この発明による電子ペンカートリッジの第１の実施形態を搭載する電子ペンの実施形態を充電する充電トレーの実施形態の構成例を示す図である。
【図7】この発明による電子ペンカートリッジの第２の実施形態を搭載する電子ペンの第２の実施形態の概要を示す図である。
【図8】この発明による電子ペンカートリッジの第２の実施形態を説明するための図である。
【図9】この発明による電子ペンカートリッジの第２の実施形態のペン先側の構成例を説明するための図である。
【図10】この発明による電子ペンカートリッジの第２の実施形態の電子回路の構成例を示す図である。
【図11】この発明による電子ペンの第２の実施形態における、電子ペンの傾き検出を説明するための図である。
【図12】この発明による電子ペンカートリッジの他の実施形態を説明するための図である。
【図13】この発明による電子ペンの他の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、この発明による電子ペン及び電子ペンカートリッジの実施形態を、図を参照しながら説明する。
【0020】
［第１の実施形態］
第１の実施形態の電子ペンでは、カートリッジ式の構成とされ電子ペンカートリッジを、電子ペンの筒状の筐体内に着脱可能に収容する構成を備えている。
第１の実施形態の電子ペンでは、カートリッジ式の構成とされ電子ペンカートリッジを、電子ペンの筒状の筐体内に着脱可能に収容する構成を備えている。
【0021】
図１は、この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図である。この第１の実施形態の電子ペン１は、筒状の筐体２（以下、ペン筐体２と称する）の中空部２ａ内に、電子ペンカートリッジ３が収納され、ノックカム機構部４により、電子ペンカートリッジ３のペン先側が、ペン筐体２の長手方向の一端側の開口２ｂ側から出し入れされるノック式の構成を備える。
【0022】
図１（Ａ）は、電子ペンカートリッジ３の全体がペン筐体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により電子ペンカートリッジ３のペン先側が、ペン筐体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、電子ペン１のペン筐体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。
【0023】
この実施形態の電子ペン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。
【0024】
ペン筐体２及び当該ペン筐体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。
【0025】
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、筒状のペン筐体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、ペン筐体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、電子ペンカートリッジ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。
【0026】
以上のような構成の電子ペン１において、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、電子ペンカートリッジ３は、ペン筐体２内において図１（Ｂ）の状態にロックされ、電子ペンカートリッジ３のペン先側が、ペン筐体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、電子ペンカートリッジ３のペン筐体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。
【0027】
［電子ペンカートリッジ３の実施形態］
図２は、電子ペンカートリッジ３の構成例を、市販のノック式ボールペンの替え芯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カートリッジ３の構成例を示しており、この実施形態では、後述するように、電子ペンカートリッジ３は、ノック式ボールペンの替え芯６と、サイズ的に同等のものとして、互換性を取れるように構成されている。
図２は、電子ペンカートリッジ３の構成例を、市販のノック式ボールペンの替え芯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カートリッジ３の構成例を示しており、この実施形態では、後述するように、電子ペンカートリッジ３は、ノック式ボールペンの替え芯６と、サイズ的に同等のものとして、互換性を取れるように構成されている。
【0028】
図３は、この実施形態の電子ペンカートリッジ３のペン先側の構成例を示す図で、図３（Ａ）は、その外観を示す図、図３（Ｂ）は、その縦断面図である。また、図４は、図３に示した、この実施形態の電子ペンカートリッジ３のペン先側の構成例を説明するための分解斜視図である。
【0029】
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、一定の外径の筒状のインク収納部６２とが、一定の外径の筒状の結合部６３で結合されて一体化された周知の構成を備える。ペン先部６１は筒状形状を備えると共に、その先端側がテーパー形状に形成されたもので、最大外径は、ペン筐体２の開口２ｂの径Ｒ０よりも小さいＲ１とされている。結合部６３とインク収納部６２とは、同じ外径Ｒ２を有し、その外径Ｒ２は、ペン先部６１の最大外径Ｒ１よりは若干大きくされており、例えばＲ２＝２．２ミリメートルとされている。なお、ペン筐体２の開口２ｂの径Ｒ０は、Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２とされている。
【0030】
一方、この実施形態の電子ペンカートリッジ３の筐体３０（以下、カートリッジ筐体３０と称する）は、図２（Ｂ）及び図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、筐体筒状部３１のペン先側に、絶縁物、例えば樹脂からなるフロントキャップ３２が結合されて構成されている。
【0031】
筐体筒状部３１は、この例では、図２（Ｂ）に示すように、導電性の材料、この例では、導電性金属からなる金属パイプ部３１ａに対して、ペン先側とは反対側の後端側に、絶縁物、この例では樹脂からなる樹脂パイプ部３１ｂが結合されて構成されている。筐体筒状部３１の金属パイプ部３１ａ及び樹脂パイプ部３１ｂの外径は、外径Ｒ２に等しくされている。筐体筒状部３１の樹脂パイプ部３１ｂ側の端部が、電子ペンカートリッジ３の、電子ペン１のペン筐体２内の嵌合部４３ａとの嵌合部となる。
【0032】
フロントキャップ３２は、この例では、図２（Ｂ）及び図３に示すように、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。すなわち、フロントキャップ３２は、ペン先側に近づくにしたがって徐々に小さくなる径を有し、この実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、当該フロントキャップ３２の軸心方向の中ほどの位置からペン先側は、ペン筐体２のペン先側の開口２ｂの径Ｒ０以下となるように構成されている。
【0033】
カートリッジ筐体３０の内部には、図３（Ｂ）に示すように、中空部３０ａが存在する。そして、フロントキャップ３２は、図３（Ｂ）に示すように、芯体３３の径よりも大きな径の開口３２ａ（図３（Ｂ）参照）を備えており、その開口３２ａは、カートリッジ筐体３０の中空部３０ａに連通している。
【0034】
この実施形態の電子ペンカートリッジ３の芯体３３は、導電性の部材、この例では、導電性金属で構成されている。そして、この芯体３３が、図３（Ｂ）に示すように、フロントキャップ３２の開口３２ａから、カートリッジ筐体３０内に挿入され、ペン先側とは反対側の端部が、後述する芯体保持部材７に着脱可能に装着される。
【0035】
導電性材料からなる芯体３３とカートリッジ筐体３０の筐体筒状部３１の金属パイプ部３１ａとは、図３（Ｂ）に示すように、絶縁材であるフロントキャップ３２により、電気的に分離（絶縁）される。
【0036】
この例の場合には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、電子ペンカートリッジ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、前述したように、カートリッジ筐体３０の筐体筒状部３１の外径は、市販のノック式ボールペンの替え芯６のインク収納部６２及び結合部６３の外径Ｒ２と等しくされており、また、フロントキャップ３２は、そのテーパー形状部分の軸心方向の中ほどの位置からペン先側は、ペン筐体２のペン先側の開口２ｂの径Ｒ０以下となるように構成されている。
【0037】
そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、電子ペンカートリッジ３に対して、フロントキャップ３２の開口３２ａから芯体３３が挿入されて装着されているときに、芯体３３の先端部からフロントキャップ３２の外径が径Ｒ１となる位置までの長さが、市販のノック式ボールペンの替え芯６のペン先部６１の軸心方向の長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯体３３を装着した状態の電子ペンカートリッジ３の長さ（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。
【0038】
以上のような構成の電子ペンカートリッジ３は、その筐体筒状部３１の後端側の樹脂パイプ部３１ｂ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、ペン筐体２内に収納することができる。
【0039】
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）に示すように、芯体３３の先端部３３ａと、フロントキャップ３２のテーパー部のペン先側の一部が、ペン筐体２の開口２ｂから外部に突出する状態となる。
【0040】
すなわち、この実施形態では、電子ペン１のペン筐体２の開口２ｂからは、図１（Ｂ）に示すように、電子ペンカートリッジ３に装着される芯体３３の先端部のみではなく、フロントキャップ３２のペン先側の一部が外部に突出するように構成されている。電子ペン１の使用者は、この状態で、位置検出装置の位置検出センサ上において、指示位置の入力操作をする。
【0041】
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）に示すように、電子ペンカートリッジ３の全体はペン筐体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、電子ペンカートリッジ３の全体がペン筐体２の中空部２ａ内に収容されて、電子ペンカートリッジ３の芯体３３の先端部３３ａは、ペン筐体２により保護される状態となる。
【0042】
カートリッジ筐体３０の中空部３０ａ内には、図２（Ｂ）及び図３（Ａ）において点線で示すように、芯体保持部材７、筆圧検出部８、信号発信回路を含む電子回路が搭載されるプリント基板９、電源電圧供給用の蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０が、ペン先側から順に、軸心方向に並べられて収納されて、配設されている。プリント基板９に搭載される電子回路には、コンデンサ１０への充電電流を供給するための充電用回路が含まれている。この例では、コンデンサ１０は、例えば電気二重層コンデンサで構成される。
【0043】
そして、この実施形態では、カートリッジ筐体３０の筐体筒状部３１の後端側の樹脂パイプ部３１ｂの外周部分には、図２（Ｂ）に示すように、外部から交流磁界が供給されたときに、誘導電流が励起されるコイル１１が設けられている。この例では、コイル１１は、樹脂パイプ部３１ｂの、ペン筐体２のノックカム機構部４の回転子４３の嵌合部４３ａに嵌合される端部部分を除く部分において、樹脂パイプ部３１ｂに直接に巻回されて取り付けられている。なお、予めコイル１１が巻回されて空芯コイルの構成とされたものを、樹脂パイプ部３１ｂの外周部に装着し、例えば接着材により接着固定するように構成してもよい。
【0044】
この場合に、コイル１１は、絶縁部材である樹脂パイプ部３１ｂに巻回されて設けられているので、印可される磁界により樹脂パイプ部３１ｂに渦電流が生じることがない。このため、蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０に対して、コイル１１に誘起される誘導電流により効率良く充電がなされる。
【0045】
そして、樹脂パイプ部３１ｂに設けられたコイル１１の一端１１ａは、プリント基板９に設けられる電子回路のアース電極に接続されると共に、他端１１ｂは、電子回路に含まれる充電用回路に接続される。
【0046】
図２（Ｃ）は、カートリッジ筐体３０の後端側の樹脂パイプ部３１ｂの近傍の拡大断面図である。この図２（Ｃ）に示すように、コンデンサ１０の一方の電極１０ａは、プリント基板９のアース電極に接続されている。この例では、プリント基板９のアース電極は、カートリッジ筐体３０の金属パイプ部３１ａに電気的に接続されている。そこで、コイル１１の一端１１ａは、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、金属パイプ部３１ａに、例えばはんだ付けされて電気的に接続されている。
【0047】
そして、図２（Ｃ）に示すように、この例では、カートリッジ筐体３０の樹脂パイプ部３１ｂの嵌合部４３ａと嵌合される端部には、樹脂パイプ部３１ｂの内壁面から外周面に亘って電極導体１２が配設されている。この電極導体１２の外周面側には、コイル１１の他端１１ｂが、例えばはんだ付けされて電気的に接続されている。また、電極導体１２の内壁面側は、充電用回路の例としての整流回路１３を通じてコンデンサ１０の他方の電極に接続されている。そして、図２（Ｃ）に示すように、整流回路１３とコンデンサ１０の他方の電極１０ｂとの接続点は、後述するように、電子回路の電圧変換回路１４に電気的に接続されている。
【0048】
そして、この実施形態では、カートリッジ筐体３０の中空部３０ａ内には、図３（Ｂ）に示すように、基板載置台部３０１にプリント基板９が載置された基板ホルダー３００が収納されている。
【0049】
基板ホルダー３００は、絶縁性の樹脂により構成され、電子ペンカートリッジ３の軸心方向となる長手方向において、基板載置台部３０１側とは反対側に、筆圧検出部８を収納保持するための筆圧検出部保持部３０２を有している。基板ホルダー３００は、図３（Ｂ）に示すように、カートリッジ筐体３０の中空部内に収納されたときに、電子ペンカートリッジ３の軸心方向となる長手方向に、筆圧検出部保持部３０２と、基板載置台部３０１とが連続する構成とされている。筆圧検出部保持部３０２は、内部の中空部に筆圧検出部８の複数個の部品を収納する中空部を備える円筒形状とされる。基板載置台部３０１は、プリント基板９を載置して保持するボート状の形状であって、筒状体を軸芯方向に略半分切断したような形状とされている。
【0050】
基板ホルダー３００は、筆圧検出部保持部３０２がペン先側となるように、カートリッジ筐体３０内に収納される。そして、この筆圧検出部保持部３０２に保持されている筆圧検出部８に対して、芯体３３と嵌合して当該芯体３３を保持する芯体保持部材７が結合され、芯体３３に印加される圧力（筆圧）が、筆圧検出部８に伝達されるように構成されている。
【0051】
基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の外径は、この実施形態では、フロントキャップ３２の内径と等しいあるいは若干大きく選定されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の一部が、フロントキャップ３２の一部と嵌合することで、基板ホルダー３００が、カートリッジ筐体３０内において軸心方向に移動しないように位置規制されている。
【0052】
芯体３３を嵌合保持する芯体保持部材７は、図３（Ｂ）及び図４に示すように、導電性弾性部材７１と、芯体ホルダー７２と、コイルばね７３と、導体端子部材７４とから構成されている。芯体３３は、この実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、導電性弾性部材７１を介して導電性材料からなる芯体ホルダー７２に嵌合されることにより、芯体ホルダー７２に対して結合保持されている。芯体保持部材７は、筆圧検出部８に対して、芯体３３に印可される筆圧の伝達部材の役割もする。
【0053】
そして、芯体ホルダー７２が、筆圧検出部保持部３０２に保持される筆圧検出部８の保持部材８３に嵌合されることにより、芯体３３に印加される圧力（筆圧）が筆圧検出部８に伝達されるように構成されている。この場合に、芯体ホルダー７２は、当該芯体ホルダー７２と基板ホルダー３００との間に設けられる、導電性金属などの導電性材料からなる弾性部材の例としてのコイルばね７３により、基板ホルダー３００に対して常に芯体３３側に付勢されるように構成されている。なお、コイルばね７３は、導体端子部材７４と共に、プリント基板９に配設されている電子回路の信号発信回路からの信号を芯体３３に伝達するための電気的接続用部材を構成するものである。
【0054】
図４（Ａ）は、芯体３３、導電性弾性部材７１、芯体ホルダー７２、コイルばね７３、導体端子部材７４及び基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の部分の分解斜視図である。
【0055】
導電性弾性部材７１は、例えば導電性ゴムからなり、芯体３３の先端部３３ａとは反対側の端部が嵌合される貫通孔７１ａを備える円筒状形状に形成されている。この導電性弾性部材７１の芯体３３側は、他の部分よりも外径が小さくされて薄肉部とされると共に、スリット７１２が形成されて、芯体３３を把持し易くする把持部７１１とされている。
【0056】
このように構成したことにより、芯体３３は、把持部７１１の、スリット７１２が形成された２個の薄肉部である弧状部分により把持される。したがって、芯体３３は導電性弾性部材７１の把持部７１１に対して容易に挿入嵌合され、また、所定の力で引っ張ることで、芯体３３を導電性弾性部材７１から容易に引き抜くことができる。
【0057】
芯体ホルダー７２は、導電性材料、例えばＳＵＳ（Steel Special Use Stainless）からなり、導電性弾性部材７１を収納嵌合する凹穴７２１ａを有する収納嵌合部７２１と、筆圧検出部８の後述する保持部材８３に嵌合する棒状部７２２とが一体に形成されたものである。
【0058】
上述のようにして導電性弾性部材７１を収納した芯体ホルダー７２の棒状部７２２に導電性のコイルばね７３が装着された後、芯体ホルダー７２の棒状部７２２は、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２に保持される筆圧検出部８の保持部材８３に嵌合される。
【0059】
この場合に、この実施形態の電子ペンカートリッジ３においては、プリント基板９上に構成されている電子回路の信号発信回路からの送信信号を、芯体３３に供給する必要がある。この実施形態では、芯体ホルダー７２と、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２との間に設けた、導電性の材料で構成されたコイルばね７３と、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２に設けられた導体端子部材７４（図４（Ｂ）参照）とにより電気的接続用部材を構成し、この電気的接続用部材により、プリント基板９の信号発信回路からの信号供給のための電気的接続を実現している。
【0060】
導体端子部材７４は、導電性を有する材料、例えばＳＵＳからなり、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の開口部３０２ａ側を覆い、かつ、芯体ホルダー７２の棒状部７２２が挿通する貫通孔７４１ａを備える当接板部７４１を有する。また、導体端子部材７４は、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の部分を跨いで、基板載置台部３０１の部分まで延伸する延伸部７４２備えている。そして、導体端子部材７４が基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２に装着された状態においては、図３（Ｂ）に示すように、導体端子部材７４から延伸する延伸部７４２の先端の端子部７４２ａは、基板ホルダー３００の基板載置台部３０１に載置されているプリント基板９の裏面側の導体と当接し、例えば半田付けされる。これにより、導体端子部材７４とプリント基板９に設けられている信号発信回路と電気的に接続される。
【0061】
導電性弾性部材７１が嵌合された芯体ホルダー７２の棒状部７２２が、コイルばね７３を介在させた状態で、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２の中空部内に、導体端子部材７４の当接板部７４１の貫通孔７４１ａを通して挿入されて、筆圧検出部保持部３０２に嵌合される。コイルばね７３の内径は、芯体ホルダー７２の棒状部７２２の外形よりも大きいものとされている。
【0062】
したがって、コイルばね７３は、芯体ホルダー７２に弾性的に接触すると共に、導体端子部材７４の当接板部７４１に当接して弾性的に接触する。コイルばね７３は、導電性材料で構成されていると共に、導電性弾性部材７１及び芯体ホルダー７２は導電性を有するので、コイルばね７３及び導体端子部材７４を介して、芯体ホルダー７２に嵌合されている導電性弾性部材７１は、プリント基板９の回路部と電気的に接続される。
【0063】
そして、以上のようにカートリッジ筐体３０内に収納された芯体ホルダー７２に嵌合された導電性弾性部材７１の貫通孔７１ａに対して、芯体３３が、前述したようにして挿入嵌合されて、芯体３３が、芯体ホルダー７２に対して、導電性弾性部材７１を介して保持される。この状態では、芯体３３は、プリント基板９の信号発信回路と電気的に接続されることになり、信号発信回路からの信号が芯体３３に供給される状態となる。
【0064】
次に、基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２及び筆圧検出部８の構成、さらに、筆圧検出部８の保持部材８３と、芯体ホルダー７２との嵌合について説明する。
【0065】
筆圧検出部保持部３０２に筆圧検出部８が収納されて図３（Ｂ）に示すように構成されることで、筆圧検出用モジュールが構成される。そして、この筆圧検出用モジュールに、芯体ホルダー７２を介して芯体３３が結合されることで、芯体３３の先端部３３ａに印加される筆圧が筆圧検出用モジュールの筆圧検出部８で検出される。この場合に、筆圧検出用モジュールは、これを構成する筆圧検出部８の部品の一部が、芯体３３の先端部３３ａに印加される筆圧に応じて、芯体３３及び芯体ホルダー７２と共に軸心方向に移動することで、筆圧を検出する。
【0066】
この例の筆圧検出部８は、芯体３３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り、図３（Ｂ）に示すように、誘電体８１と、端子部材８２と、保持部材８３と、導電部材８４と、弾性部材８５との複数個の部品からなる。
【0067】
以上のように基板ホルダー３００の筆圧検出部保持部３０２に芯体ホルダー７２が嵌合されている状態において、芯体３３を、芯体ホルダー７２に嵌合されている導電性弾性部材７１の貫通孔７１ａに圧入させる。これにより、芯体３３は、前述したように、導電性弾性部材７１により芯体ホルダー７２に対してしっかりと保持される。なお、芯体３３は、芯体ホルダー７２に嵌合されて保持された状態から、先端部３３ａ側の方向に引き抜くことが可能であって、前述したように、交換が可能である。
【0068】
この電子ペンカートリッジ３において、芯体３３の先端部３３ａに圧力が印加されると、その圧力に応じて、芯体３３は、軸心方向に後端側に変位し、この変位により、筆圧検出部保持部３０２内の保持部材８３が弾性部材８５の弾性偏倚力に抗して、誘電体８１側に変位する。その結果、保持部材８３に嵌合されている導電部材８４が、誘電体８１側に変位し、導電部材８４と誘電体８１との間の距離、さらには、導電部材８４と誘電体８１との接触面積が、芯体３３に印加される圧力に応じて変化する。
【0069】
これにより、第１の電極を構成する端子部材８２と、第２の電極を構成する導電部材８４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３３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、プリント基板９に設けられている電子回路で検出されて筆圧が検出される。
【0070】
なお、筆圧検出部８は、上述のような構成のものに限られるものではなく、例えば容量可変コンデンサをＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子からなる半導体チップで構成したもの（例えば特許文献（特開２０１３－１６１３０７号公報）参照）を用いてもよい。
【0071】
以上のように構成された電子ペンカートリッジ３のカートリッジ筐体３０の後端側の樹脂パイプ部３１ｂの端部が、電子ペン１のペン筐体２に設けられているノックカム機構部４の回転子４３の嵌合部４３ａに嵌合されることで、実施形態の電子ペン１が完成となる。
【0072】
［電子ペンカートリッジ３の電子回路の構成例］
以上のように構成される、この実施形態の電子ペンカートリッジ３の電子回路の構成例を、図５に示す。図５に示すように、この例の電子回路は、カートリッジ筐体３０の樹脂パイプ部３１ｂの外周部に設けられたコイル１１と、整流回路１３と、コンデンサ１０と、電圧変換回路１４と、信号発信回路１５と、導電性の芯体３３とで構成されている。
以上のように構成される、この実施形態の電子ペンカートリッジ３の電子回路の構成例を、図５に示す。図５に示すように、この例の電子回路は、カートリッジ筐体３０の樹脂パイプ部３１ｂの外周部に設けられたコイル１１と、整流回路１３と、コンデンサ１０と、電圧変換回路１４と、信号発信回路１５と、導電性の芯体３３とで構成されている。
【0073】
図２（Ｃ）に示したように、カートリッジ筐体３０の樹脂パイプ部３１ｂの外周部に設けられたコイル１１は、整流回路１３を介してコンデンサ１０に接続されると共に、電圧変換回路１４に接続されている。
【0074】
後述する充電用トレーに載置するなど、コイル１１が交流磁界内に置かれると、当該コイル１１に電磁誘導により誘導電流が誘起され、その誘導電流が整流回路１３で整流される。そして、この整流回路１３からの整流電流により、コンデンサ１０が充電される。
【0075】
電圧変換回路１４は、コンデンサ１０に蓄えられた電圧を一定の電圧に変換して、信号発信回路１５の電源として供給する。この電圧変換回路１４は、コンデンサ１０の両端の電圧よりも低くなるような降圧タイプのものでも良いし、コンデンサ１０の両端の電圧よりも高くなるような昇圧タイプのものでも良い。また、コンデンサ１０の両端の電圧が前記一定の電圧よりも高い場合は降圧回路として動作し、前記一定の電圧よりも低い場合は昇圧回路として動作する昇降圧タイプのものでも良い。
【0076】
信号発信回路１５は、この例では、発振回路を含み、筆圧検出部８で構成される可変容量コンデンサ８Ｃ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３３に供給する。信号発信回路１５の発振回路は、例えばコイルとコンデンサによる共振を利用したＬＣ発振回路により構成される。
【0077】
信号発信回路１５からの信号は、芯体３３より、その信号に基づく電界として放射され、静電容量方式の位置検出センサで検出される。位置検出センサに接続される位置検出回路では、検出した信号が得られた位置検出センサにおける位置から、電子ペン１の電子ペンカートリッジ３の芯体３３により指示された位置座標を検出する。また、位置検出回路は、検出した信号の周波数から、芯体３３に印可されている筆圧を検出する。
【0078】
［電子ペン用充電トレーの構成例］
上述した実施形態の電子ペン１のペン筐体２内に収納された電子ペンカートリッジ３に内蔵される蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０を充電するための電子ペン用充電トレーについて説明する。この例の電子ペン用充電トレーは、この実施形態の電子ペン１を載置するだけで、電子ペンカートリッジ３に内蔵される蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０を充電することができるように構成されている。
上述した実施形態の電子ペン１のペン筐体２内に収納された電子ペンカートリッジ３に内蔵される蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０を充電するための電子ペン用充電トレーについて説明する。この例の電子ペン用充電トレーは、この実施形態の電子ペン１を載置するだけで、電子ペンカートリッジ３に内蔵される蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０を充電することができるように構成されている。
【0079】
図６は、電子ペン用充電トレーの一実施形態を説明するための図である。すなわち、図６の例の電子ペン用充電トレー１００は、電子ペン１のペン筐体２の太さよりも厚さの厚い、この例では、直方体形状のトレー筐体１０１を備える構成とされている。このトレー筐体１０１の上面１０１ａの長辺方向の長さは、この例では、電子ペン１の軸心方向の長さよりも長いものとされていると共に、短辺方向の長さは、電子ペン１の太さよりも大きい長さとされている。
【0080】
そして、この例では、トレー筐体１０１の上面１０１ａの短辺方向の中央部には、トレー筐体１０１の上面１０１ａの長辺方向の全体に亘って形成される窪み１０１ｂが設けられている。この窪み１０１ｂは、電子ペン１の載置用であり、この窪み１０１ｂの幅は、電子ペン１のペン筐体２の径よりも大きい長さを備えている。
【0081】
そして、トレー筐体１０１の内部には、窪み１０１ｂの形成方向に沿って、この例では、窪み１０１ｂの両側に、磁界発生用コイル１０２及び１０３が配設されている。この場合に、磁界発生用コイル１０２及び１０３は、これら磁界発生用コイル１０２及び１０３に供給される交流電流により発生する磁界における磁束Ｂａ，Ｂｂの流れの方向が、図６に示すように、窪み１０１ｂの形成方向に沿った方向となるように配設されている。すなわち、磁界発生用コイル１０２及び１０３は、それぞれのコイル１０２，１０３の巻回中心の方向が、窪み１０１ｂの形成方向（トレー筐体１０１の上面１０１ａの長辺方向）に沿った方向となるように配設されている。
【0082】
また、この例では、磁界発生用コイル１０２及び１０３により形成される磁界における磁束Ｂａ，Ｂｂの流れの向きが同一となって加算されるように、これら磁界発生用コイル１０２及び１０３は配設され、かつ、交流信号が供給されるように構成されている。
【0083】
さらに、窪み１０１ｂの深さは、この窪み１０１ｂに電子ペン１が置かれたときに、その電子ペンカートリッジ３のカートリッジ筐体３０の後端部に設けられているコイル１１に、磁界発生用コイル１０２及び１０３に供給される交流電流により発生する磁界における磁束Ｂａ，Ｂｂが、効率良く鎖交するような深さとされている。
【0084】
また、トレー筐体１０１の内部には、図６に示すように、磁界発生用コイル１０２及び１０３に、交流電流を供給する交流信号発生回路１０４が設けられている。なお、図６では、図示を省略するが、この電子ペン用充電トレー１００は、商用交流電源のコンセントに嵌合されるＡＣプラグが接続されていると共に、電源スイッチを備えている。そして、電源スイッチがオンとされると、交流信号発生回路１０４に電源電圧が供給されて、磁界発生用コイル１０２及び１０３に交流電流が流れ、磁束Ｂａ，Ｂｂを生成する充電用の交流磁界が発生する。
【0085】
以上のように構成されている電子ペン用充電トレー１００を用いて、電子ペン１の充電を行うには、電子ペン１を電子ペン用充電トレー１００の窪み１０１ｂに置き、電源スイッチをオンとする。すると、交流信号発生回路１０４からの交流信号が磁界発生用コイル１０２及び１０３に流れ、窪み１０１ｂに置かれている電子ペン１の電子ペンカートリッジ３に設けられているコイル１１と磁束Ｂａ，Ｂｂが鎖交する充電用の交流磁界が発生する。
【0086】
したがって、電子ペン１の電子ペンカートリッジ３のコイル１１に誘導電流が誘起され、この誘導電流により、電子ペンカートリッジ３のカートリッジ筐体３０内の蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０が充電される。この充電により、電子ペン１の電子ペンカートリッジ３は、アクティブ静電容量方式の動作が可能な状態となる。
【0087】
なお、上述の例では、電子ペン用充電トレー１００には、２個の磁界発生用コイル１０２，１０３を設けるようにしたが、磁界発生用コイルは、１個でもよい。また、電子ペン１の電子ペンカートリッジ３の蓄電デバイスの充電装置としては、図６の例のようなトレーに限られるものではなく、例えば、電子ペンを挿入するペン立ての形状のようなものであってもよい。その場合には、電子ペン１をペン立てに挿入して立てたときに、電子ペンカートリッジ３のカートリッジ筐体３０の樹脂パイプ部３１ｂに設けられているコイル１１と鎖交する磁束が形成されるように、磁界発生用コイルが設けられるものである。
【0088】
［第１の実施形態の電子ペン及び電子ペンカートリッジの効果］
以上説明したように、上述の第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３は、文具のボールペンの替え芯と互換性を保持するように構成することができる。そして、上述の第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３によれば、カートリッジ筐体３０内に収納した蓄電デバイスを、カートリッジ筐体３０の後端部に巻回したコイルに誘起される誘導電流により充電する構成であるので、一次電池を用いる場合のような電池の頻繁な交換は不要である。
以上説明したように、上述の第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３は、文具のボールペンの替え芯と互換性を保持するように構成することができる。そして、上述の第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３によれば、カートリッジ筐体３０内に収納した蓄電デバイスを、カートリッジ筐体３０の後端部に巻回したコイルに誘起される誘導電流により充電する構成であるので、一次電池を用いる場合のような電池の頻繁な交換は不要である。
【0089】
そして、上述の第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３によれば、カートリッジ筐体３０の後端部に巻回したコイルに外部磁界が加わるような環境に置くだけで、電子ペンカートリッジ３に内蔵の蓄電デバイスの充電が可能であり、電子ペン１のペン筐体２内に電子ペンカートリッジ３を収納した状態における充電が可能となる。また、電子ペン１のペン筐体２には、充電用端子を設けるなどという特別の構成は不要であって、文具のボールペンの筐体をそのまま利用することができるという効果を奏する。
【0090】
［第２の実施形態］
第２の実施形態のアクティブ静電容量方式の電子ペンは、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の場合の例である。
第２の実施形態のアクティブ静電容量方式の電子ペンは、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の場合の例である。
【0091】
この種の双方向通信型電子ペンにおいては、位置検出センサからの信号を受信するための受信部の位置が重要である。静電容量方式の電子ペンの場合、位置検出センサから送信される信号は、静電容量結合により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、双方向通信型電子ペンの受信部は、位置検出センサからの信号を大きい強度で受信することができるように、ペン先に近い位置に配置すべきである。
【0092】
そこで、この第２の実施形態では、電子ペンカートリッジの構成を、上述の双方向通信型電子ペン用として最適なものとなるように考慮している。すなわち、以下に説明する実施形態では、電子ペンカートリッジに、位置検出センサからの信号の受信部を設けるが、この受信部は、導電性材料で構成されている中心電極としての芯体との電気的な絶縁を考慮しつつ、この中心電極の周囲を、中心電極の先端部の近傍まで覆うように囲んで設けられた筒状の導体からなる周辺電極により構成される。
【0093】
また、最近は、電子ペンの位置検出センサ面に対する傾き角（電子ペンの軸心方向と位置検出センサ面との成す角度。以下、電子ペンの傾き角と略称する）を、位置検出装置で検出し、検出した傾き角を電子ペンの指示軌跡（筆記跡）の太さなどに反映するようにすることが提案されている。この第２の実施形態の電子ペンカートリッジにおいては、上記の周辺電極を、この電子ペンの傾き角の検出にも用いることができるように構成する。
【0094】
また、この第２の実施形態では、周辺電極を、位置検出用信号を送出する中心電極に対するシールド電極の役割をするようにも構成する。
【0095】
以下、図７～図１１を参照して、第２の実施形態の電子ペン及び電子ペンカートリッジの構成例について説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態の電子ペン及び電子ペンカートリッジは、第１の実施形態と同様のノック式のボールペンの構成を備えるものであり、ペン筐体は、第１の実施形態のペン筐体２と同一のものをそのまま用いるようにしている。そして、第２の実施形態の電子ペンカートリッジは、ペン先側の構成が第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３と異なるだけで、他の構成は、第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３と同様である。以下の第２の実施形態の電子ペン及び電子ペンカートリッジの説明において、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。
【0096】
図７は、この発明の第２の実施形態の電子ペン１Ａの構成例を示す図であり、第１の実施形態の電子ペン１の図１の構成例に対応するものである。また、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの構成例を、市販のノック式ボールペンの替え芯と比較して示す図であり、第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３の図２（Ａ）及び（Ｂ）の構成例に対応するものである。なお、図２（Ｃ）の電子ペンカートリッジ３の後端側の構成は、この第２の電子ペンカートリッジ３Ａにおいても同様の構成を有するので、図８では、図示を省略した。また、図９は、この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａのペン先側の構成例を示す図で、図９（Ａ）は、その外観を示す図、図９（Ｂ）は、その縦断面図である。
【0097】
この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａにおいては、図８（Ｂ）及び図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、筐体筒状部３１Ａのペン先側に、筒状結合部材３５を介して、導電部材、例えば導電性金属からなる周辺電極３６が結合され、この周辺電極３６のペン先側にフロントキャップ３７が結合されて、カートリッジ筐体３０Ａが構成されている。
【0098】
筐体筒状部３１Ａは、この例では、図８（Ｂ）に示すように、第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３のカートリッジ筐体３０の筐体筒状部３１と同様に、金属パイプ部３１Ａａのペン先側とは反対側の後端側に樹脂パイプ部３１Ａｂが結合されて構成されている。そして、樹脂パイプ部３１Ａｂには、コイル１１が巻回され、このコイル１１の一端１１ａ及び他端１１ｂが、上述の第１の実施形態と同様にして、筐体筒状部３１Ａ内の電子回路と接続されている。
【0099】
そして、この第２の実施形態では、筐体筒状部３１Ａは、金属パイプ部３１Ａａのペン先側に、周辺電極３６が、筒状結合部材３５を介して結合されている。筒状結合部材３５は、筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａと周辺電極３６との間の絶縁の役割もする。そして、電子ペンカートリッジ３Ａの樹脂パイプ部３１Ａｂ側の端部が、ペン筐体２内の嵌合部４３ａとの嵌合部となる。
【0100】
周辺電極３６は、この例では、図８及び図９に示すように、外径が一定の径Ｒ２の円筒形状部３６ａ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３６ｂとを有する形状とされている。筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａは、周辺電極３６の円筒形状部３６ａの外径Ｒ２と等しい外径の円筒形状を有している。
【0101】
筒状結合部材３５は、絶縁性材料、この例では樹脂で構成されており、図９（Ｂ）に示すような筒状体であって、軸心方向の中ほどの位置には、外周面から突出するリング状鍔部３５Ｆが形成されている。このリング状鍔部３５Ｆは、軸心方向に所定の幅Ｗ（図９（Ａ）及び（Ｂ）参照）を有し、その端面は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筐体筒状部３１Ａ及び周辺電極３６と段差を生じることなく面一となってカートリッジ筐体３０Ａの一部を構成するようにされている。
【0102】
そして、この筒状結合部材３５の、リング状鍔部３５Ｆよりも軸心方向の一方側であるペン先側は、周辺電極３６の円筒形状部３６ａと嵌合される第１の嵌合筒状部３５ａとされる。また、筒状結合部材３５のリング状鍔部３５Ｆよりも軸心方向に後端側は、筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａと嵌合される第２の嵌合筒状部３５ｂとされる。
【0103】
筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａと周辺電極３６とが筒状結合部材３５に対して挿入されて嵌合され、さらに周辺電極３６のペン先側にフロントキャップ３７が結合された状態では、図８（Ｂ）及び図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、１本の筒状体のカートリッジ筐体３０Ａが形成される。このとき、前述したように、筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａの外周面と、周辺電極３６の外周面と、筒状結合部材３５のリング状鍔部３５Ｆの端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筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａと、周辺電極３６とは、筒状結合部材３５のリング状鍔部３５Ｆ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。
【0104】
カートリッジ筐体３０Ａの内部には、図９（Ｂ）に示すように、中空部３０Ａａが存在する。周辺電極３６のペン先側に装着されるフロントキャップ３７は、絶縁材からなり、その先端側に中心電極としての芯体３３の径よりも大きな径の開口３７ａ（図９（Ｂ）参照）を備えており、その開口３７ａは、カートリッジ筐体３０Ａの中空部３０Ａａに連通している。
【0105】
そして、この中心電極としての芯体３３が、図９（Ｂ）に示すように、フロントキャップ３７の開口３７ａから、カートリッジ筐体３０Ａ内に挿入され、ペン先側とは反対側の端部が、芯体保持部材７に着脱可能に装着される。
【0106】
導電性材料からなる芯体３３と周辺電極３６とは、図９（Ｂ）に示すように、絶縁材であるフロントキャップ３７により、電気的に分離（絶縁）される。この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａにおいては、中心電極としての芯体３３が装着されたときには、周辺電極３６は、図９（Ｂ）に示すように、芯体３３のペン先となる先端部３３ａよりも後端側を囲むように配されている。
【0107】
この第２の実施形態の場合にも、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、電子ペンカートリッジ３Ａ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、カートリッジ筐体３０Ａの筐体筒状部３１Ａ及び周辺電極３６の円筒形状部３６ａの外径は、図８（Ｂ）に示すように、市販のノック式ボールペンの替え芯６のインク収納部６２及び結合部６３の外径Ｒ２と等しくされている。
【0108】
そして、カートリッジ筐体３０Ａの周辺電極３６の、ペン先側のテーパー部３６ｂは、ペン先側に近づくにしたがって徐々に小さくなる径を有し、この実施形態では、図８（Ｂ）に示すように、当該テーパー部３６ｂの軸心方向の中ほどの位置からペン先側は、ペン筐体２のペン先側の開口２ｂの径Ｒ０以下となるように構成されている。
【0109】
そして、電子ペンカートリッジ３Ａに対して、フロントキャップ３７の開口３７ａから芯体３３が挿入されて装着されているときに、芯体３３の先端部から周辺電極３６のテーパー部３６ｂの外径が径Ｒ１となる位置までの長さが、市販のノック式ボールペンの替え芯６のペン先部６１の軸心方向の長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。
【0110】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯体３３を装着した状態の電子ペンカートリッジ３Ａの長さ（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。
【0111】
以上のような構成の電子ペンカートリッジ３Ａは、その筐体筒状部３１Ａ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、ペン筐体２内に収納することができる。そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいても、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１Ａにおいては、図７（Ｂ）に示すように、芯体３３の先端部３３ａと、フロントキャップ３７の一部と、周辺電極３６のテーパー部３６ｂのペン先側の一部とが、ペン筐体２の開口２ｂから外部に突出する状態となる。
【0112】
すなわち、この第２の実施形態では、電子ペン１Ａのペン筐体２の開口２ｂからは、図７（Ｂ）に示すように、電子ペンカートリッジ３Ａに装着される芯体３３の先端部のみではなく、この芯体３３の周囲を囲むように構成されている周辺電極３６のペン先側の一部が外部に突出するように構成されている。電子ペン１Ａの使用者は、この状態で、位置検出装置の位置検出センサ上において、指示位置の入力操作をする。したがって、中心電極としての芯体３３及び周辺電極３６がペン筐体２の開口から外部に突出することになり、芯体３３及び周辺電極３６と位置検出センサとの間で強く電界結合する状態となる。
【0113】
電子ペン１Ａ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７（Ａ）に示すように、電子ペンカートリッジ３Ａの全体はペン筐体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、電子ペンカートリッジ３Ａの全体がペン筐体２の中空部２ａ内に収容されて、電子ペンカートリッジ３Ａの芯体３３の先端部３３ａは、ペン筐体２により保護される状態となる。
【0114】
なお、カートリッジ筐体３０Ａの中空部３０Ａａ内には、図８（Ｂ）及び図９（Ａ）において点線で示すように、この第２の実施形態においても、芯体保持部材７、筆圧検出部８、電子回路が搭載されるプリント基板９、電源電圧供給用の蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０が、ペン先側から順に、軸心方向に並べられて収納されて、配設されている。これら、芯体保持部材７、筆圧検出部８、電子回路が搭載されるプリント基板９、電源電圧供給用の蓄電デバイスの例としてのコンデンサ１０についての構成は、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0115】
なお、周辺電極３６と、プリント基板９の回路部との電気的な接続は、図９（Ｂ）に示すように、筒状結合部材３５の鍔部３５Ｆを貫通すると共に、筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａとは非接触の状態で配設される接続端子導体１６が用いられてなされている。接続端子導体１６の一方の端部１６ａと、周辺電極３６の内壁とが接触して両者の電気的接続がなされ、接続端子導体１６の他方の端部１６ｂは、図９（Ｂ）に示すように、プリント基板９の裏面９ｂ側に電気的に接続される。
【0116】
［第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの電子回路構成例］
次に、この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの電気的な構成例を、図１０に示す。この例では、図１０に示すように、プリント基板９に載置されているＩＣ（Integrated Circuit）により制御回路２０１が構成される。そして、この制御回路２０１に対して、信号発信回路２０２と信号受信回路２０３とが接続されると共に、筆圧検出部８で構成される可変容量コンデンサ８Ｃが接続されている。可変容量コンデンサ８Ｃには、並列に抵抗８Ｒが接続されている。
次に、この第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの電気的な構成例を、図１０に示す。この例では、図１０に示すように、プリント基板９に載置されているＩＣ（Integrated Circuit）により制御回路２０１が構成される。そして、この制御回路２０１に対して、信号発信回路２０２と信号受信回路２０３とが接続されると共に、筆圧検出部８で構成される可変容量コンデンサ８Ｃが接続されている。可変容量コンデンサ８Ｃには、並列に抵抗８Ｒが接続されている。
【0117】
そして、信号発信回路２０２の信号出力端が、スイッチ回路２０４を通じて、芯体３３に接続されている。この場合、芯体３３と、スイッチ回路２０４との間には、導体端子部材７４及び芯体ホルダー７２並びに導電性弾性部材７１が介在するのは前述した通りである。
【0118】
また、この例では、信号発信回路２０２の信号出力端は、切替スイッチ回路２０５の端子Ｓに接続されている。この切替スイッチ回路２０５の可動端子Ｍは、周辺電極３６に接続されている。この場合、周辺電極３６と切替スイッチ回路２０５との間には、接続端子導体１６が介在する。
【0119】
切替スイッチ回路２０５の端子Ｒは、信号受信回路２０３の入力端に接続されている。また、切替スイッチ回路２０５の端子Ｇは、アース電極（グランド電極）に接続されている。
【0120】
そして、制御回路２０１は、スイッチ回路２０４に対して、当該スイッチ回路２０４をオンオフ制御する制御信号ＳＷ１を供給する。また、制御回路２０１は、切替スイッチ回路２０５に対して、可動端子Ｍを、端子Ｓ、端子Ｒ、端子Ｇのいずれに接続するかを切り替える切替制御信号ＳＷ２を供給する。
【0121】
図１０では図示は省略するが、この第２の実施形態においても、コンデンサ１０は、コイル１１に誘起される誘導電流により充電される構成を備えている。そして、コンデンサ１０の電圧が、電源電圧として、制御回路２０１、信号発信回路２０２、信号受信回路２０３、スイッチ回路２０４及び切替スイッチ回路２０５のそれぞれに対して供給されている。
【0122】
信号受信回路２０３は、周辺電極３６により、位置検出装置の位置検出センサとの間での静電容量結合（電界結合）を介して受信した信号を受け取り、当該受信した信号に応じた復調等の処理をして、その処理結果の信号を制御回路２０１に送る。
【0123】
制御回路２０１は、信号受信回路２０３からの信号を解析して、相手の位置検出装置の仕様を判断すると共に、相手の位置検出装置の位置検出センサと信号のインタラクションをするタイミングを定める。そして、制御回路２０１は、信号発信回路２０２から出力する信号のフォーマットを、相手の位置検出装置の仕様に合致するものとなるように制御し、定めたタイミングで位置検出センサとのインタラクションを行う。
【0124】
信号発信回路２０２は、基本的には、位置検出装置での位置検出のための所定周波数の位置検出用信号（バースト信号）と、筆圧検出部８で検出した筆圧に応じた筆圧情報とを含む信号を、制御回路２０１の制御の下に出力する。また、信号発信回路２０２は、電子ペン１Ａの傾き角の検出用の信号も出力する。すなわち、信号発信回路２０２は、制御回路２０１による制御の下に、位置検出のための、また、電子ペン１Ａの傾き角の検出用のバースト信号を送出する。
【0125】
そして、制御回路２０１は、信号発信回路２０２から位置検出用のバースト信号を送出している期間に、筆圧検出部８で構成される可変容量コンデンサ８Ｃの静電容量に基づいて筆圧を検出する動作を実行する。
【0126】
この例では、制御回路２０１は、まず、可変容量コンデンサ８Ｃを満充電の状態まで充電し、その後、充電を停止させることで、可変容量コンデンサ８Ｃを、抵抗８Ｒを通じて放電する状態にする。そして、その放電開始時点から、可変容量コンデンサ８Ｃの両端電圧が予め定められている所定の電圧になるまでの時間を計測し、その時間から、可変容量コンデンサ８Ｃのその時の静電容量を検出する。可変容量コンデンサ８Ｃの静電容量は、その時に芯体３３に印加されている筆圧に対応したものとなっているので、その検出した静電容量に基づき筆圧を検出する。
【0127】
そして、制御回路２０１は、検出した筆圧を、この例では複数ビットのデジタル信号に変換し、このデジタル信号に応じた筆圧情報を、信号発信回路２０２から出力するように、この信号発信回路２０２を制御する。
【0128】
この実施形態では、制御回路２０１は、位置検出用のバースト信号と筆圧検出情報とを位置検出装置側に送出する位置検出期間Ｔａと、電子ペン１Ａの傾き角の検出用の傾き検出期間Ｔｂとを時分割で実行するようにする。
【0129】
位置検出期間Ｔａにおいては、制御信号ＳＷ１により、スイッチ回路２０４はオンとされ、また、切替スイッチ回路２０５は、切替制御信号ＳＷ２により可動端子Ｍは端子Ｇに接続される。また、傾き検出期間Ｔｂにおいては、制御信号ＳＷ１により、スイッチ回路２０４はオフとされ、また、切替スイッチ回路２０５は、切替制御信号ＳＷ２により可動端子Ｍは端子Ｓに接続される。そして、この傾き検出期間Ｔｂにおいては、制御回路２０１は、信号発信回路２０２を、傾き検出用のバースト信号を発生させるように制御する。
【0130】
図１１（Ａ）の模式図に示すように、位置検出センサの入力面２１０に対して、電子ペン１Ａの電子ペンカートリッジ３Ａの芯体３３が垂直の状態にあるときには、位置検出期間Ｔａでは、芯体３３の先端部３３ａと位置検出センサとの間で静電結合し、位置検出センサの入力面２１０において静電結合する領域ＯＢａは、図１１（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３６と位置検出センサとの間で静電結合し、位置検出センサの入力面２１０において静電結合する領域ＯＢｂは、図１１（Ｃ）に示すように、リング状の領域となる。
【0131】
また、図１１（Ｄ）の模式図に示すように、位置検出センサの入力面２１０に対して、電子ペン１Ａの電子ペンカートリッジ３Ａの芯体３３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３３の先端部３３ａと位置検出センサの入力面２１０において静電結合する領域ＯＢａは、図１１（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３６と位置検出センサの入力面２１０において静電結合する領域ＯＢｂは、図１１（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。
【0132】
したがって、位置検出装置では、図１１（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１Ａの傾き角の大きさを検出することができ、また、図１１（Ｅ）に示した電子ペン１Ａ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１Ａの傾きの方向を検出することができる。
【0133】
［第２の実施形態の効果］
この第２の実施形態の電子ペン１Ａおいては、上述した第１の実施形態の電子ペン１の効果が得られるだけでなく、以下のような効果が得られる。
この第２の実施形態の電子ペン１Ａおいては、上述した第１の実施形態の電子ペン１の効果が得られるだけでなく、以下のような効果が得られる。
【0134】
すなわち、第２の実施形態においては、電子ペン１Ａのペン筐体２の開口２ｂから電子ペンカートリッジ３Ａのペン先側が外部に突出する電子ペン１Ａの使用時には、芯体３３の先端部３３ａのみではなく、周辺電極３６のペン先側のテーパー部３６ｂの一部もペン筐体２の開口２ｂから突出する。
【0135】
したがって、この第２の実施形態の電子ペン１Ａは、細型化された場合であっても、位置検出センサと強く電界結合することができ、位置検出装置においては、電子ペン１Ａによる指示位置の検出を感度良く検出することができるようになる。
【0136】
そして、上述した第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、電子ペンカートリッジ３Ａを、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とした。これにより、電子ペン１Ａのペン筐体２に、電子ペンカートリッジ３Ａの代わりに、市販のボールペンの替え芯を装着して使用することができる。
【0137】
［電子ペンカートリッジの変形例］
図１２（Ａ）は、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの第１の変形例を示すものである。この例の電子ペンカートリッジ３Ｂの説明においては、前述の電子ペンカートリッジ３Ａと同様の構成部分については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１２（Ａ）は、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの第１の変形例を示すものである。この例の電子ペンカートリッジ３Ｂの説明においては、前述の電子ペンカートリッジ３Ａと同様の構成部分については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0138】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｂにおいては、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの周辺電極３６とは形状が異なる周辺電極３６Ｂを用いる。すなわち、図１２（Ａ）に示すように、この例の電子ペンカートリッジ３Ｂの周辺電極３６Ｂは、外径が軸心方向に一定である筒状形状とされ、かつ、その外径が、この例の電子ペン１Ｂのペン筐体２の開口２ｂの径（図１参照）よりも小さい径Ｒ１とされている。そして、この例においては、周辺電極３６Ｂのペン先側に、絶縁材からなるフロントキャップ３７Ｂが装着される。
【0139】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｂのカートリッジ筐体３０Ｂは、第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａと同様に、金属パイプ部３１Ａａと樹脂パイプ部３１Ａｂとからなる筐体筒状部３１Ａを備える。そして、第２の実施形態と同様にして、樹脂パイプ部３１Ａｂの外周部にコイル１１が装着され、当該コイル１１の一端１１ａ及び他端１１ｂが、カートリッジ筐体３０Ｂ内の電子回路に接続されている。
【0140】
そして、この例の電子ペンカートリッジ３Ｂでは、周辺電極３６Ｂの構成が、第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの周辺電極３６とは異なることから、筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａに対して周辺電極３６Ｂを結合する筒状結合部材３５Ｂは、周辺電極３６Ｂの構成に合わせて、当該周辺電極３６Ｂを筐体筒状部３１Ａの金属パイプ部３１Ａａにリング状鍔部３５ＢＦを介して結合することができるように構成されている。また、フロントキャップ３７Ｂも、周辺電極３６Ｂの構成に合わせて変更されて構成されている。
【0141】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｂのその他の構成は、上述の第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａと同様の構成とされる。
【0142】
したがって、この図１２（Ａ）の例の電子ペンカートリッジ３Ｂを用いた電子ペンにおいても、第２の実施形態の電子ペン１Ａと同様の作用効果を得ることができ、使用時には、図１２（Ａ）において点線で示すペン筐体２の開口から、芯体３３と、フロントキャップ３７Ｂと、周辺電極３６Ｂのペン先側の一部が外部に突出する。この場合に、ペン筐体２の開口の部分では、周辺電極３６Ｂの一定の外径の円筒状部が位置するようになるので、この周辺電極３６Ｂの円筒状部の外径を調整することで、ペン筐体２の開口で、電子ペンカートリッジ３Ｂのペン先側が、がたつくことがないようにすることが容易にできる。
【0143】
次に、図１２（Ｂ）の例は、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの変形例の他の例を示すものである。この例の電子ペンカートリッジ３Ｃは、カートリッジ筐体３０Ｃの筐体筒状部３１Ｃ及び筒状結合部材３５Ｃの部分が、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａとは異なり、その他の部分は同様の構成とされる。
【0144】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｃのカートリッジ筐体３０Ｃにおいては、上述した電子ペンカートリッジ３Ａの筐体筒状部３１Ａの外径Ｒ２よりも大きい外径Ｒ３の筐体筒状部３１Ｃを備える。すなわち、この例においても、筐体筒状部３１Ｃは、金属パイプ部３１Ｃａの後端側に樹脂パイプ部３１Ｃｂが結合されて構成される。そして、上述の例と同様にして、樹脂パイプ部３１Ｃｂの外周部にコイル１１Ｃが装着され、当該コイル１１Ｃの一端１１Ｃａ及び他端１１Ｃｂが、カートリッジ筐体３０Ｃ内の電子回路に接続されている。
【0145】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｃにおいては、筐体筒状部３１Ｃの径が、電子ペンカートリッジ３Ａとは異なることを考慮して、筐体筒状部３１Ｃに対して周辺電極３６を結合する筒状結合部材３５Ｃは、筐体筒状部３１Ｃの構成に合わせて、周辺電極３６を筐体筒状部３１Ｃにリング状鍔部３５ＣＦを介して結合することができるように構成されている。
【0146】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｃでは、筐体筒状部３１Ｃは、上述したように、大きい外径Ｒ３を備えていて、内径の大きくなるため、大きなスペースの中空部を備える。この例の電子ペンカートリッジ３Ｃでは、この筐体筒状部３１Ｃの大きな中空部のスペースを利用して、蓄電デバイスとして、前述のコンデンサ１０よりも大型で、蓄電容量の大きいコンデンサ１０Ｃを収納するように構成する。その他の構成は、上述した第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａと同様に構成する。
【0147】
この例の電子ペンカートリッジ３Ｃを収納する電子ペンの筐体２Ｃは、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態の電子ペン１及び１Ａのペン筐体２の径よりも太い径とされる。文具のボールペンにおいても、この種の太い径のボールペンの替え芯を装着する筐体を用いるものが存在しており、この図１２の例の電子ペンカートリッジ３Ｃも、文具のボールペンの筐体をそのまま用いることができるという効果を奏する。
【0148】
図１２（Ｃ）に示す電子ペンカートリッジ３Ｄは、図１２（Ａ）の電子ペンカートリッジ３Ｂの変形例である。この図１２（Ｃ）の例の電子ペンカートリッジ３Ｄの周辺電極３６Ｄは、ペン先側がテーパー部３６Ｄｂとされている点が、図１２（Ａ）の例の電子ペンカートリッジ３Ｂの周辺電極３６Ｂと異なる。すなわち、この例の電子ペンカートリッジ３Ｄの周辺電極３６Ｄは、その外径が電子ペンのペン筐体２の開口２ｂの径Ｒ０（図１参照）よりも小さい径Ｒ１とされている円筒形状部３６Ｄａのペン先側にテーパー部３６Ｄｂが形成された形状とされている。この例では、絶縁材からなるフロントキャップ３７Ｄが、周辺電極３６Ｄのテーパー部３６Ｄｂの先端部に設けれられる。その他は、図１２（Ａ）の例の電子ペンカートリッジ３Ｂと同様に構成されている。
【0149】
なお、図１２には、第２の実施形態の電子ペンカートリッジ３Ａの変形例を示したが、同様の変形例を第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３に適用することもできるものである。
【0150】
［第３の実施形態］
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、電子ペンカートリッジを電子ペンのペン筐体内に１本のみを収納するようにした。一方、市販の文具としてのボールペンには、インク色の異なる替え芯を装着した多色ボールペンが存在する。この第３の実施形態は、電子ペンカートリッジを、この多色ボールペンの筐体と同様の構成のペン筐体に収納することで構成される電子ペンを提供するものである。
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、電子ペンカートリッジを電子ペンのペン筐体内に１本のみを収納するようにした。一方、市販の文具としてのボールペンには、インク色の異なる替え芯を装着した多色ボールペンが存在する。この第３の実施形態は、電子ペンカートリッジを、この多色ボールペンの筐体と同様の構成のペン筐体に収納することで構成される電子ペンを提供するものである。
【0151】
すなわち、この第３の実施形態では、電子ペンのペン筐体内に１本あるいは複数本の電子ペンカートリッジを収納させる。そして、電子ペンのペン筐体内の電子ペンカートリッジを使用する場合には、その電子ペンカートリッジを選択して、その選択した電子ペンカートリッジのペン先部の先端を、ノック機構により、ペン筐体のペン先側の開口から突出させて使用するようにする。
【0152】
【0153】
この第３の実施形態の電子ペン１Ｍのペン筐体２Ｍ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ほぼ同様の構成を備えている。この図１３の例では、ペン筐体２Ｍは、２色ボールペンの場合の例としている。
【0154】
ペン筐体２Ｍは、一端側に開口２Ｍａを有する筒状体からなる。この例では、図１３に示すように、ペン筐体２Ｍは、その軸心方向に２分された第１の筐体部２２１と第２の筐体部２２２とが、カートリッジ保持部２２３の部分で結合されることで、一体的に結合されている。ペン筐体２Ｍの開口２Ｍａは、第１の筐体部２２１のカートリッジ保持部２２３と結合される側とは反対側に形成されている。カートリッジ保持部２２３は、ペン筐体２Ｍの中空部内において、２本のボールペンの替え芯を挿通する貫通孔２２３ａ及び２２３ｂを備えている。
【0155】
第２の筐体部２２２には、２本のボールペンの用のノック操作部２３０と、ノック操作部２４０とが設けられると共に、ストッパ２５０が設けられている。ノック操作部２３０は、第２の筐体部２２２から外部に突出する突出部２３１と、第２の筐体部２２２の中心軸方向に突出する突部２３２と、ストッパ２５０と係合する切り欠き溝２３４とを備える。同様に、ノック操作部２４０は、第２の筐体部２２２から外部に突出する突出部２４１と、第２の筐体部２２２の中心軸方向に突出する突部２４２と、ストッパ２５０と係合する切り欠き溝２４４とを備える。ストッパ２５０の先端には、ノック操作部２３０の切り欠き溝２３４またはノック操作部２４０の切り欠き溝２４４と係合する凹部２５１が形成されている。
【0156】
ノック操作部２３０及びノック操作部２４０のペン先側の端部は、ボールペンの替え芯が嵌合される嵌合部２３０ａ及び２４０ａとされている。そして、このノック操作部２３０の２３０ａ及びノック操作部２４０の嵌合部２４０ａと、カートリッジ保持部２２３との間には、復帰用ばね２３５及び２４５が設けられている。これらの復帰用ばね２３５及び２４５は、ノック操作部２３０及び２４０を元の位置に復帰させるための弾性部材である。
【0157】
以上のような構成の多色ボールペン用のペン筐体２Ｍに対して、この図１３の例では、ペン筐体２Ｍ内には、ボールペンの替え芯に代えて、ノック操作部２３０の嵌合部２３０ａに、上述した第１の実施形態あるいは第２の実施形態のアクティブ静電容量方式の電子ペンカートリッジ３あるいは３Ａと同様の構成の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳの後端部が嵌合されて収納されると共に、ノック操作部２４０の嵌合部２４０ａに、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲの後端部が嵌合されて収納される。
【0158】
この例の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳは、多色ボールペンの替え芯と同寸法に構成されている点を除けば、第１の実施形態の電子ペンカートリッジ３，３Ａと同様に構成されている。また、この例の電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲも、多色ボールペンの替え芯と同寸法に構成されている。
【0159】
図１３（Ｂ）は、この例の電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲを説明するための図である。この例の電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲのカートリッジ筐体３０ＥＭＲは、電子ペンカートリッジ３ＡＥＳの筐体筒状部３１と同じ外径の樹脂製の筐体筒状部３１ＥＭＲで構成されている。そして、筐体筒状部３１ＥＭＲのペン先側に、コイル３８が巻回された磁性体コア、この例ではフェライトコア３９が結合されて装着されている。
【0160】
フェライトコア３９の外径は、ペン筐体２Ｍの開口２Ｍａの径よりも小さい寸法とさている。そして、この例では、フェライトコア３９は、ペン先側のテーパー部３９ａと、一定径のコイル巻回部３９ｂとからなり、コイル巻回部３９ｂにコイル３８が巻回されている。
【0161】
この筐体筒状部３１ＥＭＲの中空部内には、図示は省略するが、電子ペンカートリッジ３，３Ａと同様に、芯体保持部材と、筆圧検出部と、コイル３８と並列に接続されるコンデンサが設けられるプリント基板とが設けられている。この電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲの場合には、コイル３８とコンデンサとで構成される共振回路により、位置検出センサからの信号を電磁結合により、受信すると共に、その受信した信号を、共振回路から位置検出センサに帰還することで、電子ペンによる指示位置を検出するようにするので、電源回路は不要である。
【0162】
そして、フェライトコア３９には、貫通孔が軸心方向に形成されており、この貫通孔を通じて、比較的硬質で弾性を有する樹脂材料、例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene）からなる芯体３３ＥＭＲが挿通され、筐体筒状部３１ＥＭＲの中空部内の芯体保持部に保持される。芯体保持部材及び筆圧検出部の構成は、上述した静電容量方式の電子ペンカートリッジ３の芯体保持部材７及び筆圧検出部８と同様に構成される。
【0163】
そして、以上のように構成されている電子ペン１Ｍにおいて、ノック操作部２３０またはノック操作部２４０のいずれかがスライド移動されると、当該スライド移動させられたノック操作部２３０または２４０のいずれかの切り欠き溝２３４または２４４が、ストッパ２５０の凹部２５１に嵌合して、その位置で係止する状態となる。
【0164】
この場合に、ノック操作部２３０が操作された場合には、静電容量方式の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳの芯体３３の先端部３３ａと、フロントキャップ３２のペン先側、あるいはフロントキャップ３７及び周辺電極３６のペン先側とが、ペン筐体２Ｍの開口２Ｍａから突出して、電子ペン１Ｍは、静電容量方式の電子ペンとして動作する。これは、上述の第１の実施形態及び第２実施形態と同様である。
【0165】
また、ノック操作部２４０が操作された場合には、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲの芯体３３ＥＭＲ及びフェライトコア３９のペン先側が、ペン筐体２Ｍの開口２Ｍａから突出して、電子ペン１Ｍは、電磁誘導方式の電子ペンとして動作する状態となる。
【0166】
このとき、この実施形態の静電容量方式の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳは充電用のコイル１１を備えるので、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲのコイル３８との磁気的な関係を考慮する必要がある。しかし、この実施形態の静電容量方式の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳにおいては、この充電用コイル１１は、電子ペンカートリッジ３ＡＥＳのカートリッジ筐体３０ＡＥＳの後端側の樹脂パイプ部３１ＡＥＳｂに設けられていて、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲのコイル３８とは軸心方向において離れた遠い位置となっている。このため、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲのコイル３８と位置検出センサとの電磁結合に対する影響はほとんどない。
【0167】
そして、ノック操作部２３０またはノック操作部２４０のいずれかをペン先側にスライド移動させる操作（ノック操作）をした後、操作しなかった方のノック操作部をペン先側にスライド移動させるように操作すると、ペン先側にスライド移動していたノック操作部は元に戻すことができる。
【0168】
以上のように、この第３の実施形態の電子ペン１Ｍによれば、ノック操作により、静電容量方式の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳと、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲとを選択的に利用できるという効果がある。そして、この第３の実施形態の電子ペン１Ｍも、図６に示した電子ペン用充電トレー１００の窪み１０１ｂに載置すれば、静電容量方式の電子ペンカートリッジ３ＡＥＳの蓄電デバイスのコンデンサの充電ができるので、便利である。
【0169】
なお、第３の実施形態の電子ペン１Ｍにおいて、ノック操作部２４０に、電磁誘導方式の電子ペンカートリッジ３ＥＭＲの代わりに、ボールペンの替え芯を嵌合させることで、文具のボールペンの機能と、静電容量方式の電子ペンの機能とを選択することができる電子ペンを提供することができる。
【0170】
なお、第３の実施形態は、２個のノック操作部を備える例であったが、ノック操作部は３個以上であってもよい。
【0171】
［その他の実施形態又は変形例］
上述の第１～第３の実施形態の電子ペンカートリッジにおいては、コイル１１が設けられるカートリッジ筐体の部分は、樹脂パイプ部としたが、樹脂に限られるものではなく、絶縁物であればフェライトコアや、セラミックなどで構成してもよい。
上述の第１～第３の実施形態の電子ペンカートリッジにおいては、コイル１１が設けられるカートリッジ筐体の部分は、樹脂パイプ部としたが、樹脂に限られるものではなく、絶縁物であればフェライトコアや、セラミックなどで構成してもよい。
【0172】
なお、上述の第１～第３の実施形態の電子ペンカートリッジにおいて、カートリッジ筐体３０は、金属パイプ部のみで構成し、コイル１１を金属パイプ部に設けるように構成してもよい。
【符号の説明】
【0173】
１，１Ａ，１Ｍ…電子ペン、２，２Ｍ…ペン筐体、３，３Ａ，３ＡＥＳ…静電容量方式の電子ペンカートリッジ、１１…コイル、３０，３０Ａ…カートリッジ筐体、３１，３１Ａ…筐体筒状部、３１ａ１Ａａ…金属パイプ部、３１ｂ，３１Ａｂ…樹脂パイプ部、３３…芯体、３６…周辺電極、１００…電子ペン用充電トレー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】