特許 7337148 圧力センシングデバイス及びスタイラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-24

(45)【発行日】2023-09-01

(54)【発明の名称】圧力センシングデバイス及びスタイラス

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20230825BHJP

   G01L 5/1627 20200101ALI20230825BHJP

   G06F 3/03 20060101ALI20230825BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 E

G01L5/1627

G06F3/03 400A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021511106

(86)(22)【出願日】2019-12-20

(86)【国際出願番号】 JP2019049997

(87)【国際公開番号】W WO2020202662

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】P 2019071570

(32)【優先日】2019-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】杉山 義久

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 謙

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１６３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１８８０１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２０７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１２６２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１４０７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８６５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０８９５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００

Ｇ０１Ｌ ５／１６２７

Ｇ０１Ｌ １／２２

Ｇ０６Ｆ ３／０３

Ｇ０６Ｆ ３／０４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ペン形状を有し、筐体の一方の端部から突出した先端部と、所定の回路を備えたスタイラスに収納されて、前記先端部に印加された力をセンスするとともに前記スタイラスに収納されて前記所定の回路と電気的に接続される圧力センシングデバイスであって、
板状部材と、前記板状部材に配置された複数のひずみ受感材と、前記所定の回路と電気的に接続するための接続用電極とを備えており、
前記板状部材は、前記先端部に印加された力が伝達される面部を備えており、
前記複数のひずみ受感材は、少なくとも前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から第１の距離離れて配置された第１のひずみ受感材と、前記中心から前記第１の距離よりも大きな第２の距離離れて配置された第２のひずみ受感材とから構成されており、前記第１のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材とを互いに接続する導電パターンとともに、前記板状部材の少なくとも一方の面部において成膜されて形成されて、前記板状部材の前記面部に伝達された力に応じて前記板状部材に生じるひずみが感知されるように構成されており、
前記接続用電極は、前記複数のひずみ受感材と電気的に接続されているとともに前記スタイラスに収納された前記所定の回路との電気的な接続は圧着にて行われるように構成されている、
ことを特徴とする圧力センシングデバイス。

【請求項2】

前記接続用電極は、前記第１のひずみ受感材及び前記第２のひずみ受感材が配置された前記板状部材の前記面部のそれぞれの位置で生じるひずみよりもひずみが少ない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項3】

前記板状部材は、金属基板に絶縁層を介して前記第１のひずみ受感材及び前記第２のひずみ受感材と前記導電パターンが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項4】

前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から前記第１の距離離れて配置された前記第１のひずみ受感材は、前記第１の距離離れて形成される円周方向に沿って配置されており、
前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から前記第２の距離離れて配置された前記第２のひずみ受感材は、前記第２の距離離れて形成される円周方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項5】

前記第１のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材のそれぞれは、感知したひずみに応じて抵抗値が変化するとともに、前記板状部材の前記面部においてブリッジ回路を構成している
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項6】

前記第１の距離離れて形成される円周方向に沿って前記第１のひずみ受感材と第３のひずみ受感材が配置されているとともに、前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から前記第２の距離離れて形成される円周方向に沿って前記第２のひずみ受感材と第４のひずみ受感材が配置されており、前記第１のひずみ受感材、前記第２のひずみ受感材、前記第３のひずみ受感材、前記第４のひずみ受感材が電気的に接続されてブリッジ回路が構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項7】

前記板状部材の、前記印加部を中心とした円周方向をＮ分割（Ｎは２以上の整数）したそれぞれのエリアに、前記ブリッジ回路が形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項8】

前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加に対応して前記板状部材は伸長ひずみと収縮ひずみが生じるように構成されており、
前記第1のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材は前記伸長ひずみと前記収縮ひずみが生じる位置に対応して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項9】

前記第1のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材は、前記板状部材の前記印加部を中心とした放射方向に整列するように配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センシングデバイス。

【請求項10】

ペン形状を有し、筐体の一方の端部から突出した先端部と、前記先端部に印加された力をセンスする圧力センシングデバイスと、前記圧力センシングデバイスに電気的に接続された所定の回路を備えたスタイラスであって、
前記圧力センシングデバイスは、板状部材と、前記板状部材に配置された複数のひずみ受感材と、前記所定の回路と電気的に接続するための接続用電極を備えており、
前記板状部材は、前記先端部に印加された力が伝達される面部を備えており、
前記複数のひずみ受感材は、少なくとも前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から第１の距離離れて配置された第１のひずみ受感材と、前記中心から前記第１の距離よりも大きな第２の距離離れて配置された第２のひずみ受感材とから構成されており、前記第１のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材とを互いに接続する導電パターンとともに、前記板状部材の少なくとも一方の面部において成膜されて形成されて、前記板状部材の前記面部に伝達された力に応じて前記板状部材に生じるひずみが感知されるように構成されており、
前記接続用電極は、前記複数のひずみ受感材と電気的に接続されているとともに前記スタイラスに収納された前記所定の回路との電気的な接続が前記スタイラスの軸心方向に沿って圧着にて行われるように構成されている
ことを特徴とするスタイラス。

【請求項11】

前記接続用電極は、前記第１のひずみ受感材及び前記第２のひずみ受感材が配置された前記板状部材の前記面部のそれぞれの位置で生じるひずみよりもひずみが少ない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のスタイラス。

【請求項12】

前記板状部材は、金属基板に絶縁層を介して前記第１のひずみ受感材及び前記第２のひずみ受感材と前記導電パターンが形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のスタイラス。

【請求項13】

前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から前記第１の距離離れて配置された前記第１のひずみ受感材は、前記第１の距離離れて形成される円周方向に沿って配置されており、前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から前記第２の距離離れて配置された前記第２のひずみ受感材は、前記第２の距離離れて形成される円周方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のスタイラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、受けた力に応じて生じるひずみなどの変位を検出することに基づいて、前記受けた力を検出する圧力センシングデバイスに関する。また、この発明は、圧力センシングデバイスを用いて、例えば芯体に対して印加される力を検出するスタイラスに関する。

【背景技術】

【0002】

スタイラス（電子ペン）においては、位置検出センサの入力面に対する接触や、接触時の圧力（筆圧）筆圧を検出するための筆圧検出部を有するものが多く、ひずみゲージを用いることも提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。ひずみゲージは、ひずみ受感材の電気抵抗が、当該ひずみ受感材のひずみ（弾性ひずみだけでなく塑性ひずみを含む）によって変化する現象を利用したものである。

【0003】

ひずみゲージを用いた圧力検出部材としては、印加された力（圧力）の互いに直交する３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の力成分を検出する、いわゆる３軸圧力検出部材も提案されている（特許文献３及び特許文献４参照）。この３軸圧力検出部材を、スタイラスに用いた場合、スタイラスの軸心方向の圧力（筆圧）のみならず、スタイラスが所定の角度傾いた状態においても、スタイラスのペン先に印加される力を検出することができて、スタイラスの傾き角やスタイラスのペン先の摩擦力なども検出することができて便利である。

【0004】

図８は、３軸圧力検出部材の一例を示すものである。この例の圧力検出部材は、起歪部１０１と、この起歪部１０１に一体に結合された力受付部１０２と、起歪部１０１に取り付けられる圧力センシングデバイス１０３とからなる。圧力センシングデバイス１０３は、ひずみゲージからなり、この例では、起歪部１０１の平面に対して直交する方向をＺ軸方向、起歪部１０１の平面に平行な方向であって、互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、力受付部１０２に印加された力のＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向の力成分を検出する。

【0005】

図８（Ａ）は、この例の圧力検出部材の斜視図である。図８（Ｂ）は、この例の圧力検出部材の縦断面図（Ｚ軸方向を含む方向の断面図）である。なお、図８（Ｂ）では、便宜上、力受付部１０２は起歪部１０１の近傍のみ示している。

【0006】

力受付部１０２は、起歪部１０１との結合側とは反対側の先端部に印加される力を受け付けて、起歪部１０１に伝達する機能を備えるもので、この例では、棒状部材とされる。

【0007】

起歪部１０１は、図８（Ｂ）に示すように、円筒状のダイヤフラム保持部１０１ｂの一方の開口部側に、薄い円板状のダイヤフラム１０１ａが設けられた構造を備えている。そして、起歪部１０１は、円板状のダイヤフラム１０１ａの中央部において棒状の力受付部１０２と結合されている。

【0008】

ダイヤフラム１０１ａの、力受付部１０２との結合側と反対側の面には、圧力センシングデバイス１０３が接着材により貼り付けられて取り付けられている。

【0009】

この例の圧力センシングデバイス１０３は、例えば円板形状の絶縁性フィルムシートからなるフレキシブル基板１０３ａ上に、受けたひずみ変位に応じて抵抗値を変えるひずみ受感材が、複数個配設されたものからなる。

【0010】

図９（Ａ）に示す例では、ひずみ受感材としては、８個のひずみ受感材１０４Ｘ１，１０４Ｘ２，１０４Ｙ１，１０４Ｙ２，１０４Ｚ１，１０４Ｚ２，１０４Ｚ３，１０４Ｚ４がフレキシブル基板上に配設されている。この例では、ひずみ受感材１０４Ｘ１，１０４Ｘ２，１０４Ｙ１，１０４Ｙ２，１０４Ｚ１，１０４Ｚ２，１０４Ｚ３，１０４Ｚ４の抵抗値は、ひずみが印加されていないときには、互いに等しくなるようにされている。

【0011】

ひずみ受感材１０４Ｘ１と１０４Ｘ２とは、力受付部１０２の軸心方向に直交する方向であるＸ軸方向のひずみを検知するためのもので、フレキシブル基板１０３ａの中心位置１０３ａｃ（力の印加位置）を通るＸ軸方向の直線上において、中心位置１０３ａｃを挟む両側において、当該中心位置１０３ａｃから等距離の位置にそれぞれ設けられている。なお、以下の説明で、複数個のひずみ受感材のそれぞれを区別する必要がないときには、ひずみ受感材１０４と記述することとする。

【0012】

ひずみ受感材１０４Ｙ１と１０４Ｙ２とは、力受付部１０２の軸心方向に直交すると共にＸ軸方向と直交する方向であるＹ軸方向のひずみを検知するためのもので、中心位置１０３ａｃを通るＹ軸方向の直線上において、中心位置１０３ａｃを挟む両側において、当該中心位置１０３ａｃから等距離の位置にそれぞれ設けられている。

【0013】

そして、ひずみ受感材１０４Ｚ１，１０４Ｚ２，１０４Ｚ３，１０４Ｚ４は、力受付部１０２の軸心方向であるＺ軸方向のひずみを検知するためのものである。図９（Ａ）の例では、中心位置１０３ａｃを通る直線であって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して他のひずみ受感材１０４Ｘ１，１０４Ｘ２，１０４Ｙ１，１０４Ｙ２と重ならないように所定角度傾いた直線上において、中心位置１０３ａｃを挟む両側において、２個ずつのひずみ受感材１０４Ｚ１，１０４Ｚ３と、ひずみ受感材１０４Ｚ２，１０４Ｚ４とが点対称の位置に設けられている。

【0014】

従来、複数個のひずみ受感材１０４のそれぞれは、材料として例えばＣｕ－Ｎｉ合金が、温度定数が直線的で安定しているので、ブリッジ回路でひずみ受感材の抵抗値の互いの温度変換分を打ち消せるため温度変化に対して安定であるという点で良く用いられている。なお、ひずみ受感材１０４としては、半導体の炭素、ケイ素、マグネシウム、Ｃｒ薄膜やＣｒ－Ｎ薄膜（特許文献５（特許第６０８４３９３号公報参照）等も知られている。

【0015】

ひずみ受感材１０４が、例えばＣｕ－Ｎｉ合金からなる場合には、その金属細線や金属箔を、図９（Ｂ）の拡大図に示すように、半径方向（ひずみの発生方向）に設定された長さＬでジグザグ状に折り曲げて半径方向に直交する方向（円周方向）に配設したものとして構成されている。図９（Ｂ）では、ひずみ受感材１０４Ｙ１の例を示しているが、他のひずみ受感材１０４Ｘ１，１０４Ｘ２，１０４Ｙ２，１０４Ｚ１，１０４Ｚ２，１０４Ｚ３，１０４Ｚ４も同様である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】米国特許第５５４８０９２号公報

【文献】米国特許第９３２２７３２号公報

【文献】特開２０１０－１６４４９５号公報

【文献】米国特許第４８９６５４３号公報

【文献】特許第６０８４３９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

ところで、最近のスタイラスは細型化の要請が大きくなっており、このため、上述した筆圧や傾きを検出する目的で用いられる圧力センシングデバイスについても、更なる小型化の要請が大きくなっている。しかしながら、図８及び図９を用いて説明した圧力センシングデバイス１０３の構造では、その外周部に引き回し配線エリアや接続端子が配設されており、外周部に配設された引き回し配線エリアや接続端子が小型化を阻害している。

【0018】

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圧力センシングデバイス及び当該圧力センシングデバイスを搭載するスタイラス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】

【0019】

上記の課題を解決するために、
ペン形状を有し、筐体の一方の端部から突出した先端部と、所定の回路を備えたスタイラスに収納されて、前記先端部に印加された力をセンスするとともに前記スタイラスに収納されて前記所定の回路と電気的に接続される圧力センシングデバイスであって、
板状部材と、前記板状部材に配置された複数のひずみ受感材と、前記所定の回路と電気的に接続するための接続用電極とを備えており、
前記板状部材は、前記先端部に印加された力が伝達される面部を備えており、
前記複数のひずみ受感材は、少なくとも前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から第１の距離離れて配置された第１のひずみ受感材と、前記中心から前記第１の距離よりも大きな第２の距離離れて配置された第２のひずみ受感材とから構成されており、前記第１のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材とを互いに接続する導電パターンとともに、前記板状部材の少なくとも一方の面部において成膜されて形成されて、前記板状部材の前記面部に伝達された力に応じて前記板状部材に生じるひずみが感知されるように構成されており、
前記接続用電極は、前記複数のひずみ受感材と電気的に接続されているとともに前記スタイラスに収納された前記所定の回路との電気的な接続は圧着にて行われるように構成されていることを特徴とする圧力センシングデバイスを提供する。

【0020】

また、
ペン形状を有し、筐体の一方の端部から突出した先端部と、前記先端部に印加された力をセンスする圧力センシングデバイスと、前記圧力センシングデバイスに電気的に接続された所定の回路を備えたスタイラスであって、
前記圧力センシングデバイスは、板状部材と、前記板状部材に配置された複数のひずみ受感材と、前記所定の回路と電気的に接続するための接続用電極を備えており、
前記板状部材は、前記先端部に印加された力が伝達される面部を備えており、
前記複数のひずみ受感材は、少なくとも前記板状部材の前記面部に伝達される力の印加部の中心から第１の距離離れて配置された第１のひずみ受感材と、前記中心から前記第１の距離よりも大きな第２の距離離れて配置された第２のひずみ受感材とから構成されており、前記第１のひずみ受感材と前記第２のひずみ受感材とを互いに接続する導電パターンとともに、前記板状部材の少なくとも一方の面部において成膜されて形成されて、前記板状部材の前記面部に伝達された力に応じて前記板状部材に生じるひずみが感知されるように構成されており、
前記接続用電極は、前記複数のひずみ受感材と電気的に接続されているとともに前記スタイラスに収納された前記所定の回路との電気的な接続が前記スタイラスの軸心方向に沿って圧着にて行われるように構成されていることを特徴とするスタイラスを提供する。

【0021】

上記の構成の圧力センシングデバイスにおいては、ひずみ受感材は、板状部材の面部に伝達される力の印加部を中心から第１の距離離れて配置された第１のひずみ受感材と、前記中心から前記第１の距離よりも大きな第２の距離離れて配置された第２のひずみ受感材とから構成されている。そして、ひずみ受感材は、第１のひずみ受感材と第２のひずみ受感材とを互いに接続する導電パターンとともに、板状部材の面部において成膜されて形成されている。

【0022】

そして、接続用電極は、複数のひずみ受感材と電気的に接続されているとともにスタイラスに収納された所定の回路との電気的な接続がスタイラスの軸心方向に沿って圧着にて行われるように構成されている。したがって、接続用電極とスタイラスに収納された所定の回路との接続が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】この発明によるスタイラスの実施形態の構成例を説明するための図である。

【図2】この発明による圧力センシングデバイスの実施形態の構成例を説明するための図である。

【図3】この発明による圧力センシングデバイスの実施形態の構成例を説明するための図である。

【図4】この発明による圧力センシングデバイスの実施形態に適用される回路の例を示す回路図である。

【図5】この発明による圧力センシングデバイスの実施形態の構成例を説明するための図である。

【図6】この発明によるスタイラスの実施形態において、実施形態の圧力センシングデバイスと、スタイラスの内部回路との接続のための構成を説明するための図である。

【図7】この発明によるスタイラスの実施形態の電子回路の構成例と、位置検出装置の電子回路の構成例とを示す図である。

【図8】従来の圧力センシングデバイスを備える圧力検出部材の例を説明するための図である。

【図9】従来の圧力センシングデバイスの一例を説明するための図である。

【図10】圧力センシングデバイスのクリープ補償を説明するための図である。

【図11】圧力センシングデバイスのクリープ補償を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、この発明による圧力センシングデバイスの実施形態及びスタイラスの実施形態を、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態のスタイラスは電磁誘導方式のもので、位置検出装置の位置検出用センサとの間で電磁誘導方式で信号の授受を行なうことで、位置検出装置はスタイラスによる指示位置を検出する。

【0025】

＜スタイラスの実施形態の説明＞
図１は、この発明の実施形態の圧力センシングデバイス１を、筆圧検出や傾き検出用等として備える実施形態のスタイラス２の構造例を示す図であり、図１（Ａ）は、スタイラス２の外観を示す図、図１（Ｂ）は、スタイラス２のペン先側の部分の断面図である。

【0026】

図１（Ａ）に示すように、この実施形態のスタイラス２は、細長形状の筒状の筐体２０１の軸心方向の一方の開口側がペン先側とされ、他方の開口側が後端側とされる。筐体２０１の軸心方向の後端側は、後端キャップ部材２０２により閉塞されている。筐体２０１は、この例では、ＳＵＳで構成されている。筐体２０１は、樹脂で構成されてもよい。

【0027】

この実施形態のスタイラス２の筒状の筐体２０１のペン先側には、図１（Ｂ）に示すように、位置検出センサと電磁誘導結合するための共振回路を構成するコイル２１が巻回される磁性体コア、この例ではフェライトコア２２が配設されると共に、圧力センシングデバイス１が、筐体２０１の中空部２０１ａ内に固定されて配設される。

【0028】

この実施形態のスタイラスでは、筐体２０１のペン先側の開口には、ペン先側部材２０３が取り付けられる。この例では、ペン先側部材２０３は、円筒形状の筒状体のコイルケース２０３Ａと、先細形状の筒状体からなるフロントキャップ２０３Ｂとで構成されている。コイルケース２０３Ａは、非磁性材料、この例では、樹脂で構成されている。また、フロントキャップ２０３Ｂも、この例では、樹脂で構成されている。そして、コイルケース２０３Ａとフロントキャップ２０３Ｂとが、図１（Ｂ）に示すように互いに軸心方向に螺合されることで、コイル２１が巻回されたフェライトコア２２の収納空間が形成される。

【0029】

このペン先側部材２０３は、コイルケース２０３Ａが、筐体２０１に螺合されることで筐体２０１に取り付けられる。図１（Ｂ）に示すように、コイル２１が巻回されたフェライトコア２２は、その軸心方向の両端に第１の緩衝部材２３及び第２の緩衝部材２４が取り付けられて、ペン先側部材２０３の収納空間に収納される。第１の緩衝部材２３及び第２の緩衝部材２４は、弾性部材、例えば弾性ゴムで構成されている。

【0030】

フェライトコア２２には、棒状の芯体３１が挿通される軸心方向の貫通孔２２ａが、その中心位置に形成されている。芯体３１は、硬質材料、この例では、ＳＵＳで構成されており、その軸心方向の一端３１ａ側が、フロントキャップ２０３Ｂの開口２０３Ｂａから突出するようにされ、その突出する一端３１ａには、この例では、樹脂で構成されるペン先部材２０４が圧入嵌合されて取り付けられている。

【0031】

芯体３１のペン先部材２０４が取り付けられた一端３１ａ側とは反対側の他端３１ｂ側は、後述するようにして圧力センシングデバイス１と結合されている。したがって、この例では、芯体３１は、ペン先部材２０４に印加される力を受け付ける力受付部を構成し、受け付けた力を圧力センシングデバイス１に伝達する機能を備える。

【0032】

この実施形態の圧力センシングデバイス１は、後述する図２及び図３に示すように、円板状の板状部材１０の一方の面部１０ａに、複数個のひずみ受感材１１がジグザグ状に配設されると共に、それら複数個のひずみ受感材１１と導電パターン１２とからなる回路（ブリッジ回路）が配設されたものである。

【0033】

圧力センシングデバイス１は、図１（Ｂ）に示すように、その一方の面部１０ａの面方向が筐体２０１の軸心方向に直交する方向に向く状態で、筐体２０１の中空部２０１ａ内に取り付けられて、筐体２０１に対して軸心方向に移動不可及び圧力センシングデバイス１の周方向に移動不可の状態で固定される。

【0034】

図１（Ｂ）の例では、筐体２０１の中空部２０１ａには、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の径よりも内側に更に張り出すリング状突部２０１ｂが形成されている。そして、圧力センシングデバイス１が、後端側から筐体２０１の中空部２０１ａ内に挿入され、このリング状突部２０１ｂに対して、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の面部１０ａとは反対側の面部１０ｂの周縁部が当接するようにされる。

【0035】

そして、図１（Ｂ）に示すように、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａ側の周縁部に対してリング状のワッシャー部材３２が配設された後、筒状のセンサホルダー３３が、筐体２０１の中空部２０１ａの内壁面に形成されたねじ部２０１ｃにねじ込まれる。筒状のセンサホルダー３３の外周側面部には、筐体２０１のねじ部２０１ｃと螺合するねじ部３３ａが形成されている。

【0036】

センサホルダー３３の筐体２０１に対する当該ねじ込みにより、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の周縁部が、筐体２０１のリング状突部２０１ｂと、センサホルダー３３の先端のリング状端面との間で、ワッシャー部材３２を介して挟持されて、圧力センシングデバイス１は、筐体２０１の中空部２０１ａ内において軸心方向に移動不可で、且つ、周方向にも回動不能の状態で固定される。

【0037】

そして、図１（Ｂ）に示すように、芯体３１の他端３１ｂ側が、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の面部１０ｂの中央部に当接されている状態で、結合用ネジ３４が、板状部材１０の一方の面部１０ａからねじ込まれることで、板状部材１０の面部１０ｂの中央部に、芯体３１が結合される。

【0038】

この場合に、図１（Ｂ）に示すように、結合用ネジ３４のネジ頭３４ａと、板状部材１０の一方の面部１０ａとの間には、ワッシャー部材３５と、当該面部１０ａに形成されている圧力センシングデバイス１の回路部の端子との電気的な接続のためのフレキシブル基板３６が挟持される状態とされている。すなわち、フレキシブル基板３６は、結合用ネジ３４による圧力センシングデバイス１の板状部材１０と芯体３１との結合時に、ワッシャー部材３５により板状部材１０の面部１０ａに形成されている回路部の端子と圧着されて、電気的な接続がなされている。なお、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の中心部には、図２及び図３に示すように、結合用ネジ３４の径と同径の貫通孔１０ｃが形成されている。

【0039】

フレキシブル基板３６の圧力センシングデバイス１との結合側とは反対側は、図１（Ｂ）に示すように、筐体２０１の中空部２０１ａ内に設けられている基板ホルダー２５に保持されているプリント基板２６の導電パターンに半田付け等により電気的に接続されている。なお、図示は省略するが、フェライトコア２２に巻回されているコイル２１の両端は、プリント基板２６上に設けられているキャパシタの両端に電気的に接続され、このコイル２１とキャパシタとにより、位置検出センサと電磁誘導結合するための共振回路が構成されている。

【0040】

この実施形態のスタイラス２は、以上のように構成されているので、位置検出装置の位置検出センサの入力面に対してスタイラス２のペン先部材２０４が接触して、当該ペン先部材２０４を通じて芯体３１に印加される力に応じて、圧力センシングデバイス１の板状部材１０がひずみ変形をする。

【0041】

圧力センシングデバイス１の一方の面部１０ａに配設されたひずみ受感材では、そのひずみ変形に応じて抵抗値変化を生じるので、当該面部１０ａに形成されている回路部（ブリッジ回路）の端子には、印加された力に応じた出力電圧が得られる。

【0042】

プリント基板２６には、この実施形態では、芯体３１の軸心方向に印加される力成分を、ペン先部材２０４に印加される筆圧として検出すると共に、芯体３１の軸心方向に直交する方向に印加される力成分から、位置検出センサの入力面に対するスタイラス２の傾き角を検出するペン状態検出回路が設けられている。そして、ペン状態検出回路は、フレキシブル基板３６を通じて送られてくる圧力センシングデバイス１の出力電圧に基づいて、前記筆圧及び前記傾きを検出する。なお、ペン状態検出回路は、圧力センシングデバイス１の出力電圧に基づいて、スタイラス２のペン先部材２０４と、位置検出センサの入力面との間の摩擦力をも検出するように構成することもできる。

【0043】

＜圧力センシングデバイスの実施形態の説明＞
図２及び図３は、この発明の実施形態の圧力センシングデバイス１の構成例を説明するための図である。この例の圧力センシングデバイス１は、前述したように、弾性を有する絶縁性部材からなる板状部材１０の一方の面部１０ａに、複数個のひずみ受感材１１が配設されて形成されている。図２は、この実施形態の圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａに配設される複数のひずみ受感材１１の配設位置と、印加された力に応じて板状部材１０に発生するひずみとの関係を示している。図３（Ａ）に示すように、板状部材１０の一方の面部１０ａには、複数のひずみ受感材１１と共に、それらを電気的に接続するための導電パターン１２も形成されるが、図２（Ａ）では、その導電パターン１２は省略してある。

【0044】

図２（Ａ）及び図３（Ａ）は、圧力センシングデバイス１を、その板状部材１０の一方の面部１０ａに対して直交する方向であって、当該一方の面部１０ａ側から見た図を示している。また、図３（Ｂ）は、圧力センシングデバイス１を、板状部材１０の面部に平行な方向から見た側面図である。この図３（Ｂ）に示すように、この例では、板状部材１０は、一定の厚さｄを有する円板で構成されている。

【0045】

この実施形態の圧力センシングデバイス１では、板状部材１０は、弾性を有する材料からなる板例えば金属板、この例では、ＳＵＳで構成されている。この例では、板状部材１０の一方の面部１０ａ側に絶縁層（図示は省略）が設けられて絶縁性部材とされる。そして、板状部材１０の一方の面部１０ａ側の絶縁層上に、ひずみ受感材１１及び導電パターン１２が成膜されて形成されることで、この実施形態ではブリッジ回路が形成されて、圧力センシングデバイス１が形成される。この実施形態の圧力センシングデバイス１では、従来のようにフレキシブル基板にひずみ受感材を配設したものを、ダイヤフラムを構成する起歪体に接着材により接着する構成ではないので、従来のような接着材の影響によるひずみ受感特性の経時変化（クリープ）やばらつきなどの不具合を回避することができる。

【0046】

この例では、以上のように、圧力センシングデバイス１の板状部材１０は、その周縁部１０Ｅが筐体２０１のリング状突部とセンサホルダー３３との間で挟持されて軸心方向及び周方向に移動不可の状態で固定されると共に、その中心部において芯体３１が結合用ネジ３４によりネジ止めされて結合されるので、図１（Ｂ）に示すように、結合用ネジ３４の頭部３４ａの周縁の位置と、センサホルダー３３の内径の位置との間の幅Ｗのリング状領域ＲＧが、芯体３１のペン先部材２０４に印加される力に応じて弾性ひずみを生じることが可能である領域となる。

【0047】

すなわち、結合用ネジ３４の頭部３４ａの半径をｒｉ、センサホルダー３３の内径（リング状ワッシャー部材３２の内径と同じ）をｒｏとすると、図２（Ａ）に示すように、圧力センシングデバイス１の板状部材１０において、その中心位置Ｏｃを中心とする半径ｒが、ｒｉ＜ｒ＜ｒｏの範囲であるリング状領域ＲＧが、芯体３１を通じて伝達される力に対応して弾性ひずみが発生する領域となる。

【0048】

図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、この実施形態の圧力センシングデバイス１においては、板状部材１０の一方の面部１０ａの、幅Ｗのリング状領域ＲＧに、ひずみ受感材１１が複数個設けられる。

【0049】

ところで、この例の圧力センシングデバイス１の板状部材１０は、一定の厚さｄを有する円板形状であって、その周縁部１０Ｅで固定されると共に、その中心位置Ｏｃ（図２（Ａ）参照）に、芯体３１を通じて力が印加される。

【0050】

ここで、板状部材１０の幅Ｗのリング状領域ＲＧの幅方向（板状部材１０の半径方向）を、板状部材１０の中心位置Ｏｃを中心とした半径ｒｉ～半径ｒ１の範囲の内側リング状領域ＲＧ１と、半径ｒ１～半径ｒ２の範囲の中間リング状領域ＲＧ０と、半径ｒ２～半径ｒ０の範囲の外側リング状領域ＲＧ２とに３分割する。内側リング状領域ＲＧ１は、第１のリング状領域の例を構成し、外側リング状領域ＲＧ２は、第２のリング状領域の例を構成する。

【0051】

このように板状部材１０の半径方向を領域分割すると、リング状領域ＲＧの内側リング状領域ＲＧ１と外側リング状領域ＲＧ２とでは、芯体３１のペン先部材２０４に力が印加されたときには、互いに逆向きの大きなひずみが生じる。そして、中間リング状領域ＲＧ０は、印加された力に応じて発生するひずみが逆向きに変化する遷移領域であるため、発生するひずみは小さくなり、半径方向のその中央部では殆どひずみが生じない。

【0052】

すなわち、圧力センシングデバイス１の板状部材１０が、力受付部３１を介して面部１０ａに直交する方向の力（Ｚ軸方向の力）を受けると、板状部材１０は、図２（Ｂ）に示すように、下に突となるように弾性変形する。この場合に、Ｚ軸方向の力以外の力が零であるときには、板状部材１０においては、中心位置Ｏｃから放射方向における同じ半径位置においては、全周に亘って等しいひずみを生じる。そして、そのひずみは、印加された力の大きさに応じたものとなると共に、図２（Ｂ）に示すように、内側リング状領域ＲＧ１では、伸長ひずみとなり、また、外側リング状領域ＲＧ２では、収縮ひずみとなって、互いに逆方向のひずみが生じる。そして、中間リング状領域ＲＧ０では、ひずみは比較的小さいものとなる。

【0053】

したがって、内側リング状領域ＲＧ１と外側リング状領域ＲＧ２とのひずみの大きい位置に合わせてひずみ受感材１１をそれぞれ設けて、内側リング状領域ＲＧ１での伸長ひずみと、外側リング状領域ＲＧ２での収縮ひずみとをそれぞれ検知することで、Ｚ軸方向の力を検出することができる。すなわち、内側リング状領域ＲＧ１に設けたひずみ受感材１１と外側リング状領域ＲＧ２に設けたひずみ受感材と、互いに逆方向（増加方向と減少方向）に抵抗値が変化するので、その抵抗値の変化分に基づいて、圧力センシングデバイス１に印加されるＺ軸方向の力を検出することができる。

【0054】

また、力受付部の例としての芯体３１を介して圧力センシングデバイス１の板状部材１０の面部１０ａに平行する方向の力（Ｘ軸方向またはＹ軸方向の力）を受けると、板状部材１０は、図２（Ｃ）に示すように、板状部材１０の中心位置Ｏｃを中心として非対称に波打つようなひずみ変形をする。そして、そのひずみ変形の度合は、印加された力の大きさに応じたものとなると共に、図２（Ｃ）に示すように、板状部材１０では、中心位置Ｏｃを中心として互いに逆向きのひずみが生じる。

【0055】

すなわち、図２（Ｃ）に示すように、力受付部の例としての芯体３１に印加される力の方向から見て、中心位置Ｏｃよりも手前側においては、内側リング状領域ＲＧ１では収縮ひずみが生じ、また、外側リング状領域ＲＧ２では伸長ひずみが生じる。また、力受付部の例としての芯体３１に印加される力の方向から見て、中心位置Ｏｃよりも後ろ側においては、内側リング状領域ＲＧ１では伸長ひずみが生じ、また、外側の外側リング状領域ＲＧ２では収縮ひずみが生じる。そして、中間リング状領域ＲＧ０では、ひずみは比較的小さいものとなる。

【0056】

したがって、内側リング状領域ＲＧ１に配設されたひずみ受感材１１のひずみに応じた抵抗値の変化と、外側リング状領域ＲＧ２に配設されたひずみ受感材１１のひずみに応じた抵抗値の変化とから、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の力成分を検出することができる。そして、この場合に、中心位置Ｏｃよりも手前側の内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２と、後ろ側の内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２とでは、発生するひずみの態様が逆向きであることから、中心位置Ｏｃよりも手前側と後ろ側とのそれぞれにおいてひずみ受感材１１で検出したひずみ検出出力の差分を取ることで、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の力成分の検出出力として、２倍の大きさの検出出力が得られる。

【0057】

この実施形態の圧力センシングデバイス１の板状部材１０では、以上のようなひずみ発生態様となることを踏まえて、圧力センシングデバイス１の板状部材１０上に、以下に説明するように、ひずみ受感材１１を配設することで、３軸圧力センシングデバイスを構成するようにする。

【0058】

この実施形態においては、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の面部１０ａに直交する方向に印加される力をＺ軸方向の力として受けて、その大きさを検出する。また、この実施形態においては、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の面部１０ａに面方向に平行な方向に印加される力であって、互いに直交する方向の力を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の力として受けて、その大きさを検出する。

【0059】

そこで、この実施形態の圧力センシングデバイス１においては、３軸圧力センシングデバイスとするために、図２（Ａ）及び図３（Ａ）において点線で分割して示すように、円板からなる板状部材１０の一方の面部１０ａは、円周方向が４分割されて、それぞれ９０度角範囲の４個の扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２に領域分割される。この場合に、図２（Ａ）に示すように、この例では、扇形領域ＳＸ１とＳＸ２とは、中心位置Ｏｃを中心としてＸ軸方向に対向し、扇形領域ＳＹ１とＳＹ２は、中心位置Ｏｃを中心としてＹ軸方向に対向するように構成される。

【0060】

そして、この実施形態では、各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれにおいて、力受付部の例としての芯体３１を介して板状部材１０に印加される力に応じて内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２で互いに逆向きに生じるひずみ（伸長ひずみと収縮ひずみ）を検知するようにひずみ受感材１１を配設する。

【0061】

すなわち、この実施形態では、板状部材１０の一方の面部１０ａの各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれにおけるリング状領域ＲＧの内側リング状領域ＲＧ１と外側リング状領域ＲＧ２とのそれぞれにひずみ受感材１１を設ける。

【0062】

そして、この実施形態では、各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれにおいて、ひずみ検出回路を構成するブリッジ回路を構成することができるように、内側リング状領域ＲＧ１と外側リング状領域ＲＧ２とのそれぞれの周方向に、２個ずつのひずみ受感材１１を設ける。

【0063】

ここで、ひずみ受感材１１としては、この実施形態では、ひずみ変形に応じて抵抗値を変える導電性材であって、図９（Ｂ）に示したものと同様に、線状の導電部材を円周方向にジグザグに複数折り返して形成し、ひずみの発生方向である板状部材１０の半径方向（力の印加点から見た放射方向）の長さがＬ０としたジグザグ状パターンとしたものを用いる。ひずみ受感材を構成する導電部材としては、例えばＣｕ－Ｎｉ合金とされている。

【0064】

図２（Ａ）及び図３（Ａ）では、板状部材１０の一方の面部１０ａの各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれに設けるひずみ受感材１１を区別することができるように、参照符号１１に括弧を付随させ、その括弧内に別の参照符号を付している。以下の説明において、ひずみ受感材１１を区別する必要がないときには、そのままの参照符号を用いてひずみ受感材１１と記載し、区別する必要があるときには、括弧内の参照符号を用いて説明することとする。

【0065】

図２（Ａ）及び図３（Ａ）においては、それぞれジグザグパターンとした示したひずみ受感材１１が、各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれに配設されている。扇形領域ＳＸ１においては、内側リング状領域ＲＧ１には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｘ１，Ｘ２が設けられる。また、外側リング状領域ＲＧ２には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｘ３，Ｘ４が設けられる。また、扇形領域ＳＸ２においては、内側リング状領域ＲＧ１には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｘ５，Ｘ６が設けられる。また、外側リング状領域ＲＧ２には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｘ７，Ｘ８が設けられる。

【0066】

また、扇形領域ＳＹ１においては、内側リング状領域ＲＧ１には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２が設けられる。また、外側リング状領域ＲＧ２には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｙ３，Ｙ４が設けられる。また、扇形領域ＳＹ２においては、内側リング状領域ＲＧ１には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｙ５，Ｙ６が設けられる。また、外側リング状領域ＲＧ２には、その周方向に沿ってジグザグパターンとして形成された導電性材からなる２個のひずみ受感材Ｙ７，Ｙ８が設けられる。

【0067】

すなわち、この実施形態では、ひずみ受感材１１は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、線状の導電部材を板状部材１０の半径方向に直交する方向（円周方向）にジグザグ状に複数折り曲げて配設し、板状部材１０の半径方向（ひずみの発生方向）の長さを設定された長さＬ０としたジグザグ状パターンとして配設したものとして構成されており、その円周方向の長さは、それぞれが配設される扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれの角範囲分に収められる長さとされている。

【0068】

この実施形態では、複数個のひずみ受感材１１のそれぞれは弧形状を有するものとして、円周方向に沿うようにして、板状部材１０の面部１０ａ上に配設する。この場合に、この実施形態では、ひずみ受感材１１は、板状部材１０が印加された力に応じて内側リング状領域ＲＧ１と外側リング状領域ＲＧ２とのそれぞれにおいて、発生するひずみが大きい部位に、その長さＬ０の部分を合わせて配設するようにする。

【0069】

このようにひずみ受感材１１を配設することで、圧力センシングデバイス１では、ひずみを十分な感度で、かつ、検出出力電圧の大きさを保持して検出することができる。すなわち、線状の導電性材をジグザグに円周方向に形成して、板状部材１０の半径の方向の長さがＬ０としたジグザグ状パターンからなるひずみ受感材１１は当該ひずみ受感材１１の前記長さＬの部分においてひずみが検知され、その長さＬの部分におけるひずみ検知が、ひずみ受感材１１の円周方向の長さ分に亘って行われることになる。

【0070】

そして、この実施形態では、板状部材１０の一方の面部１０ａにおいて、内側リング状領域ＲＧ１に配設されるひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６は、当該内側リング状領域ＲＧ１において印加された力に応じて発生するひずみが大きく発生する位置、この例では、内側リング状領域ＲＧ１の幅方向（半径方向）の中央位置又はその近傍に配設される。すなわち、ひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６のそれぞれを構成するジグザグパターンの導電性材の長さＬ０の部分の中央位置を、内側リング状領域ＲＧ１において、発生するひずみが大きい幅方向（半径方向）の中央位置又はその近傍にピンポイントに合わせて配設される。

【0071】

以上のようにして、ひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６は、板状部材１０の一方の面部１０ａにおいて、中心位置Ｏｃから同一の半径位置において、周方向に沿って、ひずみ発生位置に合わせて配設される。

【0072】

同様に、外側リング状領域ＲＧ２に配設されるひずみ受感材Ｘ３、Ｘ４，Ｘ７、Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ３，Ｙ４，Ｙ７，Ｙ８は、当該外側リング状領域ＲＧ２において印加された力に応じたひずみが大きく発生する位置、この例では、外側リング状領域ＲＧ２の幅方向（半径方向）の中央位置又はその近傍に配設される。したがって、ひずみ受感材Ｘ３、Ｘ４，Ｘ７、Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ３，Ｙ４，Ｙ７，Ｙ８は、板状部材１０の一方の面部１０ａの外側リング状領域ＲＧ２において、中心位置Ｏｃから同一の半径位置において、周方向に沿って、ひずみ発生位置に合わせて配設される。

【0073】

そして、内側リング状領域ＲＧ１に配設されるひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６と、外側リング状領域ＲＧ２に配設されるひずみ受感材Ｘ３、Ｘ４，Ｘ７、Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ３，Ｙ４，Ｙ７，Ｙ８とは、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、板状部材１０の中心位置Ｏｃを中心とした放射方向、すなわち、ひずみの発生方向に整列するように配設される。

【0074】

さらに、この実施形態においては、内側リング状領域ＲＧ１に配設されるひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６と、外側リング状領域ＲＧ２に配設されるひずみ受感材Ｘ３、Ｘ４，Ｘ７、Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ３，Ｙ４，Ｙ７，Ｙ８との内、少なくとも中心位置Ｏｃから放射方向（半径方向）に並ぶ２個ずつのひずみ受感材１１は、ひずみが発生していないときの抵抗値が等しくなるようにする。

【0075】

この実施形態では、板状部材１０の中心位置Ｏｃとした放射方向の全てで、ひずみの受感感度が等しくなるようにするために、内側リング状領域ＲＧ１に周方向に配設されるひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２，Ｘ５、Ｘ６及びひずみ受感材Ｙ１，Ｙ２，Ｙ５，Ｙ６は、ひずみが発生していないときの抵抗値が、全て同一の値となるようにしている。したがって、この例では、ひずみ受感材Ｘ１～Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ１～Ｙ８の全てを、ひずみが発生していないときの抵抗値が等しくなるように形成している。

【0076】

この場合に、ひずみ受感材１１の抵抗値は、導電性材の幅と、長さと、厚さ及び導電性材の材料により決まるので、導電性材の幅と、長さと、厚さとを等しくすることで、ひずみが発生していないときの抵抗値が等しくなるようにしている。しかし、ひずみ受感材Ｘ１～Ｘ８及びひずみ受感材Ｙ１～Ｙ８の導電性材の幅と、長さと、厚さとをそれぞれ調整することで、ひずみが発生していないときの抵抗値が等しくなるようにしてもよい。

【0077】

この実施形態の圧力センシングデバイス１は、板状部材１０の一方の面部１０ａに、予め、ひずみ受感材１１のそれぞれが形成されると共に、導電パターン１２が形成されることで、所定の回路、この例ではブリッジ回路が形成される。そして、板状部材１０の一方の面部１０ａには、形成されたブリッジ回路と、外部のプリント基板２６に形成されている回路部分との接続用電極が形成される。この実施形態では、この接続用電極のそれぞれは、図３（Ａ）を用いて後述するように、板状部材１０において、力が印加されても、発生するひずみが小さい中間リング状領域ＲＧ０に位置するように形成される。

【0078】

この実施形態の圧力センシングデバイス１は、芯体３１を、その板状部材１０の中央部においてネジ止めして力受付部として結合すると共に、その板状部材１０の周縁部１０Ｅでスタイラス２の筐体２０１の中空部２０１ａ内において軸心方向に移動不可の状態で固定することで、スタイラス２の筐体２０１に取り付けることができるので、スタイラス２に対する取付が簡単であるという特徴を備える。

【0079】

この実施形態の圧力センシングデバイス１においては、前述したように、板状部材１０の一方の面部１０ａの各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれに配設される４個のひずみ受感材により、ひずみ検出回路を構成するブリッジ回路が構成される。導電パターン１２は、図３（Ａ）に示すように配設されることで、各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれにおいて、ブリッジ回路が形成される。なお、図３（Ａ）においては、ハッチングを付して示したひずみ受感材１１と区別するために、導電パターン１２は、白抜きの線路パターンとして示している。

【0080】

各扇形領域ＳＸ１，ＳＹ１，ＳＸ２，ＳＹ２のそれぞれに配設される４個のひずみ受感材１１で構成されるブリッジ回路は、同様の構成を有する。図４は、扇形領域ＳＸ１において、４個のひずみ受感材Ｘ１～Ｘ４が導電パターン１２により電気的に接続されて形成されるブリッジ回路の構成を、その代表例として示す図である。図４に示すように、ブリッジ回路のそれぞれは、スタイラス２の筐体２０１の中空部２０１ａ内においてプリント基板２６の導電パターンと電気的に接続するための４個の接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）を有する。接続用電極ｔＶは電源電圧Ｖｃｃが供給される電極、接続用電極ｔＧは接地される電極、接続用電極ｔＯ（＋）はブリッジ回路の第１の出力端子、接続用電極ｔＯ（－）はブリッジ回路の第２の出力電極である。

【0081】

図４に示すように、扇形領域ＳＸ１のブリッジ回路は、電源電圧Ｖｃｃが供給される電極ｔＶと、接地される電極ｔＧとの間に、ひずみ受感材Ｘ１とひずみ受感材Ｘ３との直列回路と、ひずみ受感材Ｘ２とひずみ受感材Ｘ４との直列回路とが並列に接続される。そして、ひずみ受感材Ｘ１とひずみ受感材Ｘ３との接続点から第１の出力電極ｔＯ（－）が、また、ひずみ受感材Ｘ２とひずみ受感材Ｘ４との接続点から第２の出力電極ｔＯ（＋）が、それぞれ導出される。

【0082】

このブリッジ回路の４個の接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）は、図３（Ａ）に示すように、板状部材１０の一方の面部１０ａ上において、導電パターン１２の一部として、発生するひずみが小さい領域である中間リング状領域ＲＧ０に形成されている。したがって、圧力センシングデバイス１に対して芯体３１を通じて力が印加されて、当該圧力センシングデバイス１の板状部材１０にひずみ変形が生じても、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）が形成されている中間リング状領域ＲＧ０で発生するひずみは小さいので、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）と外部回路との電気的な接続部分に電気的な不良が生じ難くなっている
この図４の回路において、ひずみ受感材Ｘ１～Ｘ４の抵抗値は全て等しいとすると、ひずみが生じていない場合には、出力電極ｔＯ（－）及び出力電極ｔＯ（＋）の出力電圧は等しく、その差の出力電圧はゼロである。

【0083】

そして、圧力センシングデバイス１に力が印加されたときには、ひずみ受感材Ｘ１が存在する内側リング状領域ＲＧ１と、ひずみ受感材Ｘ３が存在する外側リング状領域ＲＧ２とでは、印加された力に応じて互いに逆向きのひずみを受けるので、ひずみ受感材Ｘ１とひずみ受感材Ｘ３とでは逆方向に抵抗値が変化する。そして、出力電極ｔＯ（－）には、ひずみ受感材Ｘ１の抵抗値とひずみ受感材Ｘ３の抵抗値との差分に応じた電圧が得られると共に、出力電極ｔＯ（＋）には、ひずみ受感材Ｘ２の抵抗値とひずみ受感材Ｘ４の抵抗値との差分に応じた、出力電極ｔＯ（－）とは逆向きの電圧が得られる。したがって、出力電極ｔＯ（－）に得られる電圧と、出力電極ｔＯ（＋）に得られる出力電圧との差分の電圧として、圧力センシングデバイス１に印加された力のＸ軸方向の力成分に応じた出力電圧ＥＸ１が得られる。

【0084】

前述もしたように、他の扇形領域ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２においても、同様によりブリッジ回路が形成されて、圧力センシングデバイス１に印加された力に応じた出力電圧が得られる。すなわち、扇形領域ＳＸ２の場合には、図４において、括弧内に示すように、扇形領域ＳＸ１のひずみ受感材Ｘ１に代えてひずみ受感材Ｘ５が、ひずみ受感材Ｘ２に代えてひずみ受感材Ｘ６が、ひずみ受感材Ｘ３に代えてひずみ受感材Ｘ７が、ひずみ受感材Ｘ４に代えてひずみ受感材Ｘ８が、接続されることで、出力電極ｔＯ（－）に得られる電圧と、出力電極ｔＯ（＋）に得られる出力電圧との差分の電圧として、圧力センシングデバイス１に印加された力のＸ軸方向の力成分に応じた出力電圧ＥＸ２が得られる。

【0085】

また、扇形領域ＳＹ１の場合には、図４における、ひずみ受感材Ｘ１に代えてひずみ受感材Ｙ１が、ひずみ受感材Ｘ２に代えてひずみ受感材Ｙ２が、ひずみ受感材Ｘ３に代えてひずみ受感材Ｙ３が、ひずみ受感材Ｘ４に代えてひずみ受感材Ｙ４が、接続されることで、出力電極ｔＯ（－）に得られる電圧と、出力電極ｔＯ（＋）に得られる出力電圧との差分の電圧として、圧力センシングデバイス１に印加された力のＹ軸方向の力成分に応じた出力電圧ＥＹ１が得られる。

【0086】

さらに、扇形領域ＳＹ２の場合には、図４における、ひずみ受感材Ｘ１に代えてひずみ受感材Ｙ５が、ひずみ受感材Ｘ２に代えてひずみ受感材Ｙ６が、ひずみ受感材Ｘ３に代えてひずみ受感材Ｙ７が、ひずみ受感材Ｘ４に代えてひずみ受感材Ｙ８が、接続されることで、出力電極ｔＯ（－）に得られる電圧と、出力電極ｔＯ（＋）に得られる出力電圧との差分の電圧として、圧力センシングデバイス１に印加された力のＹ軸方向の力成分に応じた出力電圧ＥＹ２が得られる。

【0087】

そして、以上のようにして、扇形領域ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２に形成されている４個のブリッジ回路のそれぞれの出力電圧ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ１，ＥＹ２を用いることで、圧力検出部材２の力受付部の例としての芯体３１に印加された力のＺ軸方向の力成分についての出力電圧ＥＺ、Ｘ軸方向の力成分についての出力電圧ＥＸ及びＹ軸方向の力成分についての出力電圧ＥＹが、次のような演算式より得られる。

【0088】

すなわち、Ｚ軸方向の力成分については、図２（Ｂ）に示したように、板状部材１０の中心位置Ｏｃを中心とする放射方向に同様のひずみ変形が生じるので、圧力検出部材２の検出出力電圧ＥＺは、
ＥＺ＝ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２
として算出される。

【0089】

また、Ｘ軸方向の力成分については、図２（Ｃ）に示したように、板状部材１０の中心位置Ｏｃの手前側と、後ろ側とで、逆向きのひずみが生じるので、圧力検出部材２の検出出力電圧ＥＸは、
ＥＸ＝ＥＸ１－ＥＸ２
として算出される。

【0090】

また、Ｙ軸方向の力成分についても、同様に、図２（Ｃ）に示したように、板状部材１０の中心位置Ｏｃの手前側と、後ろ側とで、逆向きのひずみが生じるので、圧力検出部材２の検出出力電圧ＥＹは、
ＥＹ＝ＥＹ１－ＥＹ２
として算出される。

【0091】

前述したように、この実施形態においては、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａにおいては、ひずみ受感材１１及び導電パターン１２が形成されると共に、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）も形成される。

【0092】

図５は、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａ上におけるひずみ受感材１１、導電パターン１２及び接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）の積層構成を説明するための図である。

【0093】

図５（Ａ）は、通常の一般的な方法で、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）を形成する場合を説明するための図である。まず、板状部材１０の一方の面部１０ａ上のほぼ全面に絶縁膜１３が形成される。次に、絶縁膜１３の上の上述した所定の位置に、ひずみ受感材１１が成膜される。そして、導電パターン１２の層がひずみ受感材１１と一部重なることで電気的に接続されて積層される。そして、ひずみ受感材１１及び導電パターン１２の層が、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）の部分を除いて、絶縁材であるフォトレジスト層１４により覆われて、板状部材１０の一方の面部１０ａ上にブリッジ回路が形成される。

【0094】

この図５（Ａ）の構成では、フォトレジスト層１４が除かれて導電パターン１２の層が外部に露出している部分が、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）となる。したがって、図５（Ａ）の構成では、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）の部分は、フォトレジスト層１４の凹部として形成されていることになる。

【0095】

上述したように、この実施形態では、スタイラス２のプリント基板２６に形成されている回路と圧力センシングデバイス１とはフレキシブル基板３６を介して接続されるが、図１（Ｂ）に示したように、フレキシブル基板３６の端部が、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａに圧着されることで、圧力センシングデバイス１の一方の面部１０ａの接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）が、フレキシブル基板３６の導電パターンと電気的に接続される。この例では、特に、例えばＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)圧着されることで、圧力センシングデバイス１の一方の面部１０ａの接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）が、フレキシブル基板３６の導電パターンと電気的に接続される。

【0096】

この場合に、図５（Ａ）の構成のように、接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）の部分が、フォトレジスト層１４の凹部として形成されている場合には、フレキシブル基板３６の導電パターンとの電気的な接続が不完全となる恐れがある。

【0097】

そこで、この実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、フォトレジスト層１４の凹部の導電パターン１２の層（導電部材の層）と電気的に接続する導電パターン１５の層（導電部材の層）を、更に形成するようにする。

【0098】

このように、導電パターンの層を、導電パターン１２の層と、導電パターン１５の層との２層として、接続用電極を形成すれば、図５（Ｃ）に示すように、導電パターン３７が形成されているフレキシブル基板３６を、板状部材１０の一方の面部１０ａに対して圧着したときに、導電パターン１５と導電パターン３７とが確実に接触するようになり、電気的な接続における問題が改善される。

【0099】

図６に、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａ上において、フォトレジスト層１４の上に形成される導電パターン１５の例を示す。図６では、図２（Ａ）、図３（Ａ）に示した内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２に配設されたひずみ受感材１１（Ｘ１、Ｘ２，Ｘ３、Ｘ４及びＸ５、Ｘ６、Ｘ７，Ｘ８、またはＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４及びＹ５，Ｙ６、Ｙ７，Ｙ８）は破線のハッチングで示されている。すなわち、図６の例においては、板状部材１０の一方の面部１０ａにおいては、４個のブリッジ回路の、中間リング状領域ＲＧ０に形成されている接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）のそれぞれから端子導電パターン１５のそれぞれが延長されて、ＡＣＦ圧着用の端子１５ａが形成される。４個のブリッジ回路の接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）のそれぞれから、同様に端子導電パターンがそれぞれ延長されて、図６に示すように、１６個のＡＣＦ圧着用の端子１５ａが、板状部材１０の一方の面部１０ａの中央部近傍に形成される。

【0100】

したがって、図６において、この１６個のＡＣＦ圧着用の端子１５ａでＡＣＦ圧着接続するように、フレキシブル基板３６を、板状部材１０の一方の面部１０ａに重ねてＡＣＦ圧着を実行することで、圧力センシングデバイス１とプリント基板２６の回路との接続がなされる。

【0101】

なお、２個のひずみ受感材１１の間を電気的に接続するときに、その２個のひずみ受感材１１の間に他のひずみ受感材が存在する場合には、ジャンパ接続が必要になるが、この例の２層の導電パターン１２の層と導電パターン１５の層とを用いることで、ジャンパ接続が容易にできる。

【0102】

例えば、図５（Ｄ）に示すように、絶縁膜１３上に、３個のひずみ受感材１１₁，１１₂，１１₃が形成されている場合において、ひずみ受感材１１₂を挟んだ位置に形成されているひずみ受感材１１₁とひずみ受感材１１₃とを、ひずみ受感材１１₂をジャンプして電気的に接続する場合には以下のように構成する。すなわち、ひずみ受感材１１₁に対して導電パターン１２₁の層からなる電極を形成すると共に、ひずみ受感材１１₃に対して導電パターン１２₃の層からなる電極を形成し、また、導電パターン１２₁の層からなる電極と導電パターン１２₃の層からなる電極との間のひずみ受感材１１₂上には、絶縁層であるフォトレジスト層１４を形成しておく。そして、ひずみ受感材１１₁と電気的に接続されて形成されている導電パターン１２₁の層からなる電極と、ひずみ受感材１１₃に電気的に接続されて形成されている導電パターン１２₃の層からなる電極との間を、電気的にジャンパ接続するように導電パターン１５の層を形成する。こうして、ひずみ受感材１１₁とひずみ受感材１１₃とを、２層の導電パターンを用いることで、ひずみ受感材１１₂をジャンプして電気的に接続することができる。

【0103】

なお、上述の実施形態では、圧力センシングデバイス１とフレキシブル基板３６との間はＡＣＦ圧着するようにしたが、圧力センシングデバイス１とフレキシブル基板３６との間の圧着接続の方法としては、上述のようなＡＣＦ圧着に限られるものではないことは言うまでもない。

【0104】

[スタイラス２及び位置検出装置の電子回路構成]
以上のように構成されるスタイラス２の電子回路の構成例と、当該スタイラス２と電磁誘導結合する位置検出装置３の電子回路の構成例を、図７を参照して説明する。

【0105】

図７に示すように、この例のスタイラス２は、フェライトコア２２に巻回されているコイル２１と、プリント基板２６に配設されているキャパシタ２１１とにより構成される共振回路ＲＡを備えている。

【0106】

一方、位置検出装置３は、Ｘ軸方向ループコイル群３１１と、Ｙ軸方向ループコイル群３１２とが積層されて構成された位置検出センサ３１０を備えている。位置検出装置３は、スタイラス２による指示位置の検出を、コイル２１とキャパシタ２１１とからなる共振回路ＲＡと電磁誘導結合して、スタイラス２からの信号を受信する位置検出センサ３１０上の位置を検出することで行う。

【0107】

また、この例のスタイラス２は、上述した圧力センシングデバイス１の検出出力に基づいてペン先部材２０４に印加される筆圧や、スタイラス２の傾きや、摩擦力などのペン状態情報を検出し、位置検出装置３に伝送する機能を有する。この例では、スタイラス２のペン状態情報は、スタイラス２から位置検出装置３にディジタル信号として伝送するようにする。このため、図７に示すように、スタイラス２は、ＩＣ回路で構成される信号制御回路２２１とペン状態情報検出回路２２２とを備えている。

【0108】

圧力センシングデバイス１の４個のブリッジ回路の接続用電極の内の出力電極ｔＯ（＋）及び出力電極ｔＯ（－）は、ペン状態情報検出回路２２２に接続される。図７では、便宜上、圧力センシングデバイス１とペン状態情報検出回路２２２とでは、１組の出力電極ｔＯ（＋）及び出力電極ｔＯ（－）が接続されている状態として示しているが、実際上は、４個のブリッジ回路のそれぞれの出力電極ｔＯ（＋）及び出力電極ｔＯ（－）が接続されている。

【0109】

ペン状態情報検出回路２２２は、圧力センシングデバイス１の４個のブリッジ回路からの出力に基づいて、上述したようにして、スタイラス２のペン先部材２０４に印加される筆圧、スタイラス２の傾きなどのペン状態情報を検出する。そして、ペン状態情報検出回路２２２は、検出したペン状態情報を、信号制御回路２２１に供給する。

【0110】

そして、この実施形態のスタイラス２では、共振回路ＲＡに並列に、スイッチ回路２１２が接続されている。このスイッチ回路２１２は、信号制御回路２２１によりオン・オフ制御されるように構成されている。信号制御回路２２１は、ペン状態情報検出回路２２２から受けたペン状態情報をディジタル信号に変換し、このディジタル信号によりスイッチ回路２１２をオン・オフ制御する。このスイッチ回路２１２のオン・オフ制御により、共振回路ＲＡからの信号はＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調されて、位置検出装置３の位置検出センサ３１０に供給される。

【0111】

この例では、スタイラス２の信号制御回路２２１とペン状態情報検出回路２２２と圧力センシングデバイス１用の電源電圧は、位置検出装置３から電磁誘導結合により送られてくるエネルギーを用いる。すなわち、図７の例の位置検出装置３においては、位置検出センサ３１０の２つのループコイル群３１１，３１２の周囲に、この例のスタイラス２に電源を供給するための励磁コイル３１４が設けられている。なお、スタイラス２にバッテリーを搭載するようにして、そのバッテリーから電源電圧を、スタイラス２の信号制御回路２２１とペン状態情報検出回路２２２と圧力センシングデバイス１に供給するように構成しても勿論よい。

【0112】

そして、スタイラス２においては、コイル２１とキャパシタ２１１にて構成される共振回路ＲＡにて位置検出センサ３１０の励磁コイル３１４から電磁誘導により受信した交流信号を、ダイオード２１３及びキャパシタ２１４からなる整流回路（電源供給回路）２１５にて整流して電源電圧Ｖｃｃを得る。そして、この整流回路２１５に得られる電源電圧Ｖｃｃが、信号制御回路２２１、ペン状態情報検出回路２２２及び圧力センシングデバイス１の４個のブリッジ回路のそれぞれの電極ｔＶに供給される。

【0113】

なお、図７では、便宜上、電源電圧Ｖｃｃは、圧力センシングデバイス１の１個の電極ｔＶに接続されている状態として示しているが、実際上は、４個のブリッジ回路のそれぞれの電極ｔＶに接続されている。４個のブリッジ回路の接地される電極ｔＧについても同様である。

【0114】

信号制御回路２２１は、共振回路ＲＡとはキャパシタ２１６を介して接続されており、共振回路ＲＡの動作状況をモニターしている。共振回路ＲＡの動作状況をモニターすることで、位置検出装置３の励磁コイル３１４との電磁結合状況、あるいは、この例では説明を省略するが、２つのループコイル群３１１，３１２を使用して位置検出装置３から送信された制御データなどの信号を信号制御回路２２１で検出し、所望の動作制御を行うことができるようになっている。

【0115】

この図７の例の位置検出装置３においては、励磁コイル３１４は、ドライブ回路３０２に接続されている。ドライブ回路３０２は、所定の周波数ｆｏで発振する発振回路３０１に接続されている。

【0116】

ドライブ回路３０２は、マイクロコンピュータで構成される処理制御部３０８により制御される。処理制御部３０８は、ドライブ回路３０２を制御して、発振回路３０１からの周波数ｆｏの発振信号の、励磁コイル３１４への供給を制御して、励磁コイル３１４からのスタイラス２への信号送信を制御する。

【0117】

そして、位置検出装置３には、位置検出センサ３１０の２つのループコイル群３１１，３１２のうちの一のループコイルを順次選択する選択回路３１３が設けられている。この選択回路３１３は、処理制御部３０８により選択制御されて一つのループコイルを選択する。この選択回路３１３により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、受信アンプ３０３にて増幅され、バンドパスフィルタ３０４に供給され、周波数ｆｏの成分のみが抽出される。バンドパスフィルタ３０４は、その抽出した成分を検波回路３０５に供給する。

【0118】

検波回路３０５は、周波数ｆｏの成分を検出し、その検出した周波数ｆｏの成分に応じた直流信号をサンプルホールド回路３０６に供給し、更にＡ／Ｄ変換回路３０７へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路３０７は、サンプルホールド回路３０６のアナログ出力をディジタル信号に変換し、処理制御部３０８に出力する。

【0119】

そして、処理制御部３０８は、Ａ／Ｄ変換回路３０７からのディジタル信号が所定のスレッショールド値を超えた値であるか否かを判定して、選択回路３１３で選択されているループコイルがスタイラス２で位置指示された位置のループコイルであるか否かを判定する。

【0120】

処理制御部３０８は、また、スタイラス２による指示位置の検出とは別に、スタイラス２からの信号の断続を、ディジタル信号として検出して、筆圧やスタイラス２の傾きなどのペン状態を検出する。

【0121】

なお、以上の説明では、筆圧や傾きなどのペン状態の情報は、位置検出センサ３１０との電磁結合によりスタイラス２から位置検出装置３に送信するようにしたが、別途、例えばブルートゥース（登録商標）規格の近距離無線通信手段をスタイラス２及び位置検出装置３に設けて、その無線通信により、スタイラス２から位置検出装置３に送信するようにしてもよい。

【0122】

［実施形態の効果］
以上説明したように、上述の実施形態の圧力センシングデバイス１によれば、板状部材１０の一方の面部１０ａに形成するブリッジ回路の接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）を、印加される力に応じたひずみが小さい領域、例えば中間リング状領域ＲＧ０に設けるようにしたので、当該接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）と、それに接続される導体との電気的な接続を良好に保つことができるという効果がある。

【0123】

そして、上述の実施形態の圧力センシングデバイス１によれば、円板状の板状部材１０の中心位置から放射方向（半径方向）に異なる位置の領域である内側リング状領域ＲＧ１と、外側リング状領域ＲＧ２とのそれぞれに、ひずみ受感材１１を配置することで、圧力センシングデバイス１に印加される力を検出することができる。

【0124】

そして、この実施形態の圧力センシングデバイス１では、上述したように、円板状の板状部材１０を円周方向に分割した扇形領域のそれぞれにおいて、印加される力に応じて当該扇形領域に生じるひずみを検知するブリッジ回路を構成することができ、その複数のブリッジ回路の出力を用いて、印加された力のＸ軸方向の成分、Ｙ軸方向の成分、Ｚ軸方向の成分を、高感度で検出することができる。

【0125】

＜変形例＞
上述の実施形態のスタイラス２においては、実施形態の圧力センシングデバイス１の板状部材１０の中心部においてネジ止めして、力受付部を構成する芯体３１と結合するようにした。しかし、圧力センシングデバイス１と力受付部を構成する芯体３１との結合方法は、ネジ止めに限られるものではない。

【0126】

例えば、圧力センシングデバイス１の板状部材１０と芯体３１とを、例えばＳＵＳにより一体に形成するようにしてもよいし、圧力センシングデバイス１の板状部材１０と芯体３１とを、溶接するようにしたり、接着材により接合したりするようにしてもよい。

【0127】

このようにネジ止めしない場合には、圧力センシングデバイス１の板状部材１０には、結合用ネジ３４用の貫通孔１０ｃを設ける必要がないと共に、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａ側における、結合用ネジ３４のネジ頭の存在スペースを考慮する必要がなくなる。

【0128】

また、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａ側の中央部に、ＩＣやアンプなどの受動部品等の電子部品を配設することができる。その場合には、ブリッジ回路の接続用電極ｔＶ、ｔＧ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）または接続用電極ｔＶＢ、ｔＧＢ、ｔＯ（＋）、ｔＯ（－）と接続される導電パターン１５の外部接続用の端子１５ａを、電子部品の端子の接続用のパッドとして使用することが可能である。

【0129】

また、圧力センシングデバイス１の一方の面部１０ａ上の導電パターン１５の外部接続用の端子１５ａに対して、ペン状態情報検出回路２２２を構成するＩＣが半田付け等により電気的に接続され、フレキシブル基板やリード線を用いて他の電子回路と接続するようにしてもよい。

【0130】

上述の実施形態では、圧力センシングデバイスに印加される力のＺ軸方向の力成分、Ｘ軸方向の力成分及びＹ軸方向の力成分の３軸方向の力成分に応じたひずみ検出出力を得るようにしたので、板状部材１０の一方の面部１０ａを、４個の扇形領域ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２に分けて、それぞれの領域にジグザクパターンとして形成されたひずみ受感材１１を設けるようにしたが、このような構成に限られる訳ではない。

【0131】

例えば、圧力センシングデバイス１に印加される力のＺ軸方向の力成分と、Ｘ軸方向の力成分及びＹ軸方向の力成分の一方との２軸方向の力成分に応じたひずみ検出出力を得るようにする場合には、板状部材１０の一方の面部１０ａをＸ軸方向に２分割、あるいはＹ軸方向に２分割することで形成される２個の半円形領域のそれぞれにおいて、内側リング状領域ＲＧ１にジグザクパターンとして形成された２個のひずみ受感材１１を、外側リング状領域ＲＧ２にジグザクパターンとして形成された２個のひずみ受感材１１を、それぞれ配設すればよい。

【0132】

ただし、圧力センシングデバイス１に印加される力のＸ軸方向の力成分とＹ軸方向の力成分との２軸方向の力成分に応じたひずみ検出出力を得るようにする場合には、上述した圧力センシングデバイス１と同様にする必要がある。

【0133】

また、圧力センシングデバイス１に印加される力のＺ軸方向の力成分のみを検出する場合において、板状部材１０の一方の面部１０ａ上にブリッジ回路を構成する場合には、上述の２軸方向を検出する場合と同様に、２個の半円形領域のそれぞれにおいて、内側リング状領域ＲＧ１にジグザクパターンとして形成された２個のひずみ受感材１１を、外側リング状領域ＲＧ２にジグザクパターンとして形成された２個のひずみ受感材１１を、それぞれ配設すればよい。

【0134】

なお、板状部材１０の一方の面部１０ａにおいて、力の印加部である中心位置Ｏｃを中心とした円周方向をＮ分割（Ｎは２以上の整数）したそれぞれのエリアに、ブリッジ回路を形成するようにしてもよい。

【0135】

なお、圧力センシングデバイス１に印加される力のＺ軸方向の力成分のみを検出する場合においては、内側リング状領域ＲＧ１にリング状の１個のジグザクパターンとして形成されたひずみ受感材１１を配設すると共に、外側リング状領域ＲＧ２にリング状の１個のジグザクパターンとして形成されたひずみ受感材１１を、それぞれ配設するようにしてもよい。その場合において、当該２個のリング状のひずみ受感材１１の抵抗値は、互いに等しくなるように形成すると共に、外部に同じ抵抗値のリファレンスの抵抗器を設けて、それらにより、ブリッジ回路を構成することで、圧力センシングデバイス１に印加される力のＺ軸方向の力成分を検出することが可能である。

【0136】

なお、圧力センシングデバイス１に印加される力のＸ軸方向の力成分のみを検出する場合には、板状部材１０の一方の面部１０ａを、Ｘ軸方向に２分割した２個の半円領域のそれぞれにおいて、内側リング状領域ＲＧ１にジグザクパターンとして形成されたひずみ受感材１１を配設すると共に、外側リング状領域ＲＧ２にジグザクパターンとして形成されたひずみ受感材１１を、それぞれ配設すればよい。

【0137】

同様に、圧力センシングデバイス１に印加される力のＹ軸方向の力成分のみを検出する場合には、板状部材１０の一方の面部１０ａを、Ｘ軸方向に２分割した２個の半円領域のそれぞれにおいて、内側リング状領域ＲＧ１にひずみ受感材１１を配設すると共に、外側リング状領域ＲＧ２にひずみ受感材１１を、それぞれ配設すればよい。

【0138】

また、ひずみ受感材１１の板状部材１０の円周方向は、板状部材１０の内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２において、円周方向に正確に沿わせて配設する必要はなく、円周方向に対して交差する方向に配設するようにしてもよい。

【0139】

換言すれば、ひずみ受感材１１の板状部材１０の円周方向は、圧力センシングデバイス１における力の印加部である中心位置Ｏｃを中心とした放射方向に直交する方向に沿わせなくてもよく、力の印加部を中心として放射状の方向に生じる歪の方向に対して、例えば時計回り方向を＋方向としたとき、＋方向側または－方向側に９０度の角度まで変位していてもよい。

【0140】

なお、上述の実施形態では、圧力センシングデバイスの一方の面部にのみひずみ受感材を配設するようにしたが、一方の面部と他方の面部との両方にひずみ受感材を配設するようにしてもよい。その場合に、例えば、一方の面部には、Ｚ軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感材を配設し、他方の面部には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のひずみを検出するためのひずみ受感材を配設するようにしてもよい。

【0141】

なお、上述の実施形態では、圧力センシングデバイス１の板状部材１０は、ＳＵＳで構成したが、板状部材１０は、ＳＵＳに限らず、その他の弾性材料を用いることができることは言うまでもない。

【0142】

また、ひずみ受感材１１を構成する導電性材は、ＣｕやＣｕ－Ｎｉ合金に限られるものではないことは言うまでもない。

【0143】

上述の実施形態では、各分割領域ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２のそれぞれに配設された４個のひずみ受感材は、ひずみが発生していないときの抵抗値が全て同一の値となるとして説明したが、ひずみ受感材の抵抗値が同一の値である必要はない。原理的には、ブリッジ回路における平衡条件、例えば、図４においてひずみ受感材Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４でブリッジ回路が構成されており、ひずみが発生していないときの抵抗値をそれぞれＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４とすると、ＲＸ１・ＲＸ２＝ＲＸ３・ＲＸ４の平衡条件を満たすそれぞれの抵抗値を設定すると、ひずみが生じていない場合、出力電極ｔＯ（－）及び出力電極ｔＯ（＋）の出力電圧は等しくなり、その差の出力電圧はゼロとなる。

【0144】

また、圧力センシングデバイスの板状部材１０の一方の面部１０ａ上に、ひずみ受感材と共に形成する回路は、ブリッジ回路の全部ではなく、一部であってもよい。また、ひずみ受感材と共に形成する回路は、ブリッジ回路に限らず、ひずみ受感材を用いて印加された力に応じたひずみを感知するための回路であれば、どのような回路であってもよい。

【0145】

また、圧力センシングデバイスの板状部材１０は、円板ではなく、多角形の板状部材であってもよく、その場合のリング状領域も、多角形状であってもよい。

【0146】

また、圧力センシングデバイスの板状部材１０は、一定の厚さとしたが、力の印加部を中心とした放射方向において厚さが変化しているものであってもよい。例えば、上述の実施形態の圧力センシングデバイス１の場合において、内側リング状領域ＲＧ１及び外側リング状領域ＲＧ２において、ひずみ受感材を配設する部分近傍は、ひずみ変形がし易いように厚さを他の部分よりも薄く構成してもよい。

【0147】

また、芯体３１は、上述の実施形態では、ＳＵＳで構成したが、これに限られるものではなく、硬質材料であればよく、例えば樹脂であってもよい。また、上述の実施形態のスタイラスでは、圧力センシングデバイス１の板状部材１０と結合する力受付部としては、芯体３１としたが、芯体３１に対して軸心方向に力伝達部材を結合したものを力受付部として構成し、力伝達部材と圧力センシングデバイス１の板状部材１０と結合するように構成してもよい。

【0148】

また、上述の実施形態では、圧力センシングデバイス１の板状部材１０の一方の面部１０ａは、ペン先側とは反対側の面部としたが、板状部材１０の一方の面部１０ａを、ペン先側の面部として、この面部１０ａで力受付部と結合するようにしてもよい。

【0149】

なお、上述の実施形態のスタイラスは、電磁誘導方式のものとしたが、この発明によるスタイラスは、ペン先部に印加される力を、圧力センシングデバイスでひずみ受感材を用いて検出するものであれば、静電結合方式の他、いずれの方式のものであってもよい。

【0150】

上述の実施形態では、圧力センシングデバイス１においては、板状部材１０の一方の面部１０ａにのみ、ひずみ受感材１１を配設するようにしたが、板状部材１０の他方の面部１０ｂにもひずみ受感材を配設するようにしてもよい。例えば、板状部材１０の一方の面部１０ａには、Ｚ軸方向の力を検出するためのひずみ受感材を設け、他方の面部１０ｂ側には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の力を検出するためのひずみ受感材を設けるようにしてもよい。

【0151】

その場合には、他方の面部１０ｂに配設するひずみ受感材は、上述の実施形態の圧力センシングデバイスと同様にして、円周方向を４分割して、各分割領域ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２のそれぞれに４個のひずみ受感材を配設すると共に、一方の面部１０ａには、２個の半円形領域の内側リング状領域ＲＧ１に２個のひずみ受感材１１を、外側リング状領域ＲＧ２に２個のひずみ受感材１１を、それぞれ配設したり、内側リング状領域ＲＧ１にリング状の１個のひずみ受感材１１を配設したりすると共に、外側リング状領域ＲＧ２にリング状の１個のひずみ受感材１１を、それぞれ配設するようにしてもよい。

【0152】

また、上述の実施形態では、圧力センシングデバイスは、板状部材に直接的にひずみ受感材及び導電パターンを形成するようにしたが、板状部材の形状に合わせたフレキシブル基板に、上述のようにして、ひずみ受感材と導電パターンを形成して、そのフレキシブル基板を、板状体の面部に接着するようにしてもよいことは言うまでもない。

【0153】

なお、上述の実施形態のように、ひずみ受感材を板状部材の一面上に成膜して形成されるひずみゲージだけではなく、例えば樹脂フィルムなどのゲージベース部材にひずみ受感材を成膜し、板状部材などの起歪体に接着材を介して被着するひずみゲージもある。

【0154】

このように、ひずみ受感材を樹脂フィルムなどのゲージベース部材に成膜したものを、接着材により起歪体に接着するタイプのひずみゲージにおいては、ゲージベース部材や接着材の影響によるひずみ受感特性の経時変化（クリープ）は、前述したジグザグ状パターンの折り返し部分（折り返しタブ）により補償するようにしている。なお、クリープとは、時間の経過により変位量が変化する現象をいう。

【0155】

起歪体及びひずみゲージは、その硬度（ヤング率）に応じたクリープ特性を有する。ひずみゲージのクリープは、ゲージベース材料（材質、厚さ）と接着材とに起因して発生する。

【0156】

例えば、起歪体に印可されていた荷重が取り去られたときに、例えば硬度が大きい金属からなる起歪体は、その硬度に応じたクリープ特性により、ひずみを元に戻すように変化する。一方、ひずみゲージは、起歪体よりも柔らかい樹脂フィルムの硬度に応じたクリープ特性により、起歪体よりもゆっくりと変化して元に戻ろうとする。そのため、起歪体の変位がゼロに戻っても、未だ、ひずみゲージの出力がゼロに戻っていないというような現象を生じる。

【0157】

そこで、一般に、この種のひずみゲージを用いる場合には、ジグザグパターンのひずみゲージの折り返し部分を調整することで、当該折り返し部分の存在により、ひずみゲージ自身のゆっくりとした変化を抑え、ひずみゲージが、起歪体が元に戻るのに追従した変化をして元に戻るようにして、クリープを補償するようにしている。

【0158】

すなわち、図１０（Ａ）は、ジグザグパターンの一例のひずみゲージ１０００を示すもので、例えば樹脂フィルムからなるゲージベース部材１００１の一面１００１ａ上に、ひずみ受感材１００２が成膜されたものである。ひずみ受感材１００２は、直線状部分１００２ａと、その直線状部分１００２ａの両端の折り返し部分１００２ｂ，１００２ｃとを備える。図示は省略するが、ゲージベース部材１００１の一面側１００１ａとは反対側の面には接着材が設けられる。

【0159】

図１０（Ｂ）は、ジグザグパターンのひずみ受感材１００２の折り返し部分１００２ｂの一つを示すものである。この図１０（Ｂ）においては、折り返し部分１００２ｂは網点を付して示してある。この折り返し部分１００２ｂの長さや面積を選定することで、ひずみゲージ自身のゆっくりとした変化を抑え、ひずみゲージが、起歪体が元に戻るのに追従した変化をするようにして、クリープ補償を行うように構成する。

【0160】

なお、以上の説明は、起歪体に印可されていた荷重が消滅した際のクリープ現象を例にとって説明したが、同様に、荷重が印可されたときにもクリープ現象が発生し、同様にして、ジグザグパターンの折り返し部分によりクリープが補償される。

【0161】

しかし、この折り返し部分によるクリープ補償は、ひずみ受感材の膜厚が、所定の厚さ、例えば１μｍよりも大きいよりも厚い場合には有効であり、１μｍ以下の膜厚の薄膜として形成されるひずみ受感材により形成されるひずみゲージにおいては、上述のようなクリープ補償が効果が得られないことが判明した。

【0162】

これを改善したひずみゲージの例を図１１を参照して説明する。すなわち、図１１（Ａ）は、この例のひずみゲージ１０１０の断面図である。また、図１１（Ｂ）は、この例のひずみゲージ１０１０のひずみ受感材１０１２の一部を、ゲージベース部材１０１１の、ひずみ受感材１０１２が形成されている面１０１１ａに直交する方向から見たときの図である。なお、図１１（Ａ）は、図１１（Ｂ）のＡ－Ａ線で切断したときの断面図に相当する。

【0163】

この例のひずみゲージ１０１０においては、樹脂からなるゲージベース部材１０１１の一面１０１１ａ上に、ひずみ受感材１０１２の薄膜が、例えば蒸着されて形成される。この例においては、ひずみ受感材１０１２の膜厚は、例えば数１００ナノメートル程度とされている。この例においても、薄膜のひずみ受感材１０１２は、直線状部分１０１２ａと、その両端の折り返し部分１０１２ｂ，１０１２ｃとを備える。図示は省略するが、ゲージベース部材１０１１の一面側１０１１ａとは反対側の面には接着材が設けられる。

【0164】

そして、この例のひずみゲージ１０１０においては、ひずみ受感材１０１２の折り返し部分１０１２ｂ及び１０１２ｃの上には、この例では、ゲージベース部材１０１１の硬度と同等、あるいは硬度が大きい導電材料からなる付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂが形成される。この付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂは、厚さが１μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上となるように形成される。

【0165】

付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂは、例えば金やニッケル等の金属導体層を、ひずみ受感材１０１２の折り返し部分１０１２ｂ及び１０１２ｃの上に蒸着するなどにより形成してもよいし、金メッキ、ニッケルメッキなどの金属メッキ層として、付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂを形成するようにしてもよい。また、付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂは、半田などで構成してもよい。

【0166】

上述のような構成の、この例のひずみゲージ１０１０によれば、ひずみ受感材１０１２が膜厚が１μｍ以下の薄膜により形成されていても、その折り返し部分１０１２ｂ及び１０１２ｃの厚さは、付加導体層１０１３ａ及び１０１３ｂにより、膜厚が１μｍ以上の厚さとなる。このため、この例のひずみゲージ１０１０によれば、ひずみ受感材１０１２の折り返し部分１０１２ｂ及び１０１２ｃにおいて、クリープ補償を行うことができる。

【符号の説明】

【0167】

１…圧力センシングデバイス、２…スタイラス、１０…板状部材、１１…ひずみ受感材、１２，１５…導電パターン、２１…コイル、２２…フェライトコア、３１…芯体、２０１…スタイラスの筐体、ＲＧ…リング状領域、ＲＧ１…内側リング状領域、ＲＧ２…外側リング状領域、ＲＧ０…中間リング状領域、ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＹ１，ＳＹ２…扇形領域、ｔＶ，ｔＧ，ｔＯ（＋），ｔＯ（－），…接続用電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】