(57)【要約】  防塵・防水の能力が高い電子ペンを提供する。  筒状の外部筐体の中空部内に、少なくとも、芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、この構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが収納される電子ペンである。外部筐体の中空部内に収納される筒状の内部筐体の中空部内に、構成部材と回路基板とが収納されると共に、芯体の先端部が内部筐体の軸心方向の一方側の第１の開口部から外部に突出する状態で、芯体が内部筐体に収納される。内部筐体の中空部内を樹脂により充填する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外部筐体の中空部内に、少なくとも、
芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、
前記構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板と、
を含む電子ペンであって、
前記外部筐体の前記中空部内に収納される筒状の内部筐体の中空部内に、前記構成部材と前記回路基板とが収納されると共に、前記芯体の先端部が前記内部筐体の軸心方向の一方側の第１の開口部から外部に突出する状態で、前記芯体が前記内部筐体に収納され、前記内部筐体の中空部内が樹脂により充填される
ことを特徴とする電子ペン。
【請求項２】
前記構成部材は、前記芯体の先端部に印加される圧力を検出するための圧力検出部を含み、
前記圧力検出部は、前記内部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側の第２の開口部の近傍に配置されていると共に、
前記圧力検出部は、前記内部筐体の全体が、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、前記圧力を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
【請求項３】
前記圧力検出部は、前記外部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側に設けられている部材と結合する弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の電子ペン。
【請求項４】
前記圧力検出部は、前記弾性部材を介して受けた圧力を、前記電気的な量として静電容量を検出することで検出する半導体デバイスを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の電子ペン。
【請求項５】
前記内部筐体の前記芯体の先端部とは反対側の第２の開口部側の露呈している端面と、前記外部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側に設けられている部材との間には弾性部材が設けられ、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて、前記内部筐体の全体が、前記弾性部材を介して前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子ペン。
【請求項６】
前記圧力検出部は、前記電気的な量としてインダクタンスを検出するものであって、磁性体コアに巻回されたコイルを備えており、
前記外部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側には、前記弾性部材を介して前記内部筐体内の前記圧力検出部の磁性体コアと離間する磁性体が配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の電子ペン。
【請求項７】
前記構成部材は、磁性体コアと、前記磁性体コアに巻回されたコイルとを含み、
少なくとも前記磁性体コアの巻回された前記コイルと、前記コイルと前記回路基板との電気的な接続部分とは、前記内部筐体の前記樹脂が充填される中空部内とされる
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
【請求項８】
前記磁性体コアは、軸心方向の貫通孔は有さず、
前記磁性体コアの前記コイルが巻回されていない部分が、前記内部筐体の前記第１の開口部から外部に突出することで、前記芯体を構成する、あるいは前記芯体の一部を構成する
ことを特徴とする請求項７に記載の電子ペン。
【請求項９】
前記回路基板には、前記コイルと接続されて共振回路を構成するキャパシタが設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の電子ペン。
【請求項１０】
前記磁性体コアは、前記芯体を挿通するための貫通孔を有し、
前記芯体の一部のみが、前記内部筐体の前記第１の開口部から外部に突出するように、前記磁性体コアの全体が前記内部筐体の前記樹脂が充填される中空部内とされている
ことを特徴とする請求項７に記載の電子ペン。
【請求項１１】
前記芯体は、導体からなると共に、
前記回路基板には、信号発信回路が形成されており、
前記信号発信回路からの信号が前記芯体を通じて送出されるように、前記芯体と前記信号発信回路とが電気的に接続され、
前記芯体と前記信号発信回路との電気的な接続部が、前記内部筐体の前記樹脂が充填される中空部内とされる
ことを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の電子ペン。
【請求項１２】
前記外部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側には、ノック式機構部が設けられており、前記内部筐体は、前記ノック式機構部に前記第２の開口部側において結合される
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
【請求項１３】
前記外部筐体には、複数本の前記内部筐体が、それぞれ用の前記ノック式機構部に結合されて設けられている
ことを特徴とする請求項１２に記載の電子ペン。
【請求項１４】
筒状の外部筐体の中空部内に収納される電子ペン本体部であって、
筒状の電子ペン本体部筐体の中空部内に、芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、前記構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが収納されると共に、
前記芯体の先端部が前記電子ペン本体部筐体の軸心方向の一方側の第１の開口部から外部に突出する状態で、前記芯体が前記電子ペン本体部筐体に収納され、前記電子ペン本体部筐体の中空部が樹脂により充填される
ことを特徴とする電子ペン本体部。
【請求項１５】
前記構成部材は、前記芯体の先端部に印加される圧力を検出するための圧力検出部を含み、
前記圧力検出部は、前記電子ペン本体部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側の第２の開口部の近傍に配置されていると共に、
前記圧力検出部は、前記電子ペン本体部筐体の全体が、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、前記圧力を検出する
ことを特徴とする請求項１４に記載の電子ペン本体部。
【請求項１６】
筒状の外部筐体の中空部内に収納される電子ペン本体部であって、
芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、前記構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが、前記芯体の露出する先端部側を除いて、樹脂により覆われていると共に、
前記構成部材は、前記芯体の先端部に印加される圧力を検出するための圧力検出部を含み、
前記圧力検出部は、前記芯体の先端部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側に配置されており、
前記圧力検出部は、前記電子ペン本体部の全体が、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、前記圧力を検出する
ことを特徴とする電子ペン本体部。
【請求項１７】
筒状の外部筐体の中空部内に収納される電子ペン本体部であって、芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、前記構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが、前記芯体の露出する先端部側を除いて、樹脂により覆われていると共に、前記構成部材は、前記芯体の先端部に印加される圧力を検出するための圧力検出部を含み、前記圧力検出部は、前記芯体の先端部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側に配置されており、前記圧力検出部は、前記電子ペン本体部の全体が、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、前記圧力を検出するようにする電子ペン本体部の製法であって、
前記外部筐体の前記中空部内に収納される大きさの筒状のモールド用型部材の中空部内に、前記芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、前記回路基板とを、前記芯体の露出する先端部側を除いて収納する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記モールド用型部材の前記中空部内に樹脂を充填する第２の工程と、
前記第２の工程の後に、前記モールド用型部材を除去する第３の工程と、
を有することを特徴とする電子ペン本体部の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置検出装置と共に使用される電子ペンであって、特に防水型とした電子ペンに関する。また、この発明は、電子ペンに収納される電子ペン本体部及び当該電子ペン本体部の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及してきた携帯端末は、携帯できる利便性により室外で使用する機会が多くなっている。特殊な例として工事現場等の塵埃が多い環境や水場に近接した厳しい環境で使用される場合もあった。また、室内での使用においても、洗面所や台所などにおいて、水中に落下させてしまう場合も出てきた。そのため、携帯端末に対して防塵の要望や防水の要望が多くなり、携帯端末は、上記のような厳しい環境でも使用に耐えられるような仕様となってきている。【０００３】
ところで、最近は、上記のような携帯端末の入力装置として電子ペンと位置検出センサを備える位置検出装置とからなるものが使用されるようになってきている。この場合に、位置検出センサは携帯端末に内蔵されるので、防塵や防水については問題ないが、電子ペンは、携帯端末とは別個のものであるために、防塵や防水が必要となる。【０００４】
すなわち、電子ペンには、細かい電子部品が用いられており、水分に弱い構成となっている。また、電子ペンには、電磁誘導方式のものなど、磁性体コアに巻回されたコイルが用いられているが、水分の影響でコイルの定数が変化して誤動作の原因となっていた。【０００５】
そこで、出願人は、既に、電子ペンの防塵に関しては、特許文献１（特開２０１０−１９８１９３号公報）を提案し、また、電子ペンの防水に介しては、特許文献２（ＷＯ２０１５／１２２２８０Ａ１公報）を提案している。特許文献１では、ゴムキャップを芯体と筐体との間に取り付けることで、防塵を実現するようにしている。また、特許文献２では、ゴム製のパッキンにより筐体のペン先側における開口部と芯体との間の隙間を塞ぐと共に、Ｏリングを用いて、筐体のペン先側とは反対側における部品保持部と筐体との間の隙間を塞ぐようにして、防塵及び防水を実現するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９８１９３号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１５／１２２２８０Ａ１公報
【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、ゴム製のパッキンを用いる場合には、パッキンの部品としての精度が必要であり、また、パッキンの締め付け具合等により性能が変化してしまう問題がある。また、芯体に印加される筆圧を、芯体の軸心方向への変位により検出する場合には、パッキンが変位部分（芯体）に対する負荷となってしまって筆圧が正確に検出できなくなるおそれがあった。また、ゴム製のパッキンは長期間使用していると劣化して、塵埃や水分を防ぐ効果が減衰してしまうという問題もある。【０００８】
この発明は、以上の問題点を解決して防塵・防水の能力が高い電子ペン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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
筒状の外部筐体の中空部内に、少なくとも、
芯体を含む電子ペンの機能を実現するための構成部材と、
前記構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板と、
を含む電子ペンであって、
前記外部筐体の前記中空部内に収納される筒状の内部筐体の中空部内に、前記構成部材と前記回路基板とが収納されると共に、前記芯体の先端部が前記内部筐体の軸心方向の一方側の第１の開口部から外部に突出する状態で、前記芯体が前記内部筐体に収納され、前記内部筐体の中空部内が樹脂により充填される
ことを特徴とする電子ペンを提供する。【００１０】
上記の構成を備える請求項１の発明によれば、芯体の先端部となる一部を除く部分と、電子ペンの機能を実現するための構成部材と、構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが、内部筐体の中空部内に収納されると共に、それらが収納された状態において、内部筐体の中空部が樹脂により充填される。すなわち、内部筐体内に収納された全ての部品が樹脂モールドされ、電子部品に対する防塵及び防水が十分になされる。【００１１】
このため、防塵・防水の能力が高く、水中での使用も可能な電子ペンを実現することができる。そして、従来のようなゴム製のパッキンやＯリングを用いるものではないので、冒頭で説明したような不具合は全く生じないという効果がある。【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、
前記構成部材は、前記芯体の先端部に印加される圧力を検出するための圧力検出部を含み、
前記圧力検出部は、前記内部筐体の前記芯体の先端部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側の第２の開口部の近傍に配置されていると共に、
前記圧力検出部は、前記内部筐体の全体が、前記芯体の先端部に印加された圧力に応じて前記外部筐体内において前記芯体の先端部側とは反対側へ変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、前記圧力を検出する
ことを特徴とする電子ペンを提供する。【００１３】
この請求項２の発明によれば、圧力検出部は、内部筐体の芯体の先体部側とは反対側となる前記軸心方向の他方側の第２の開口部の近傍に配置されていて、内部筐体の全体が変位することに基づいて変化する電気的な量を検出することで、筆圧を検出する。したがって、従来のゴム製のパッキンのように、圧力（筆圧）の検出のために変位する変位部に対して負荷がかかることはなく、正確に圧力（筆圧）を検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、芯体の先端部となる一部を除く部分と、電子ペンの機能を実現するための構成部材と、構成部材の少なくとも一部が配置される回路基板とが、内部筐体の中空部内に収納されると共に、それらが収納された状態において、内部筐体の中空部が樹脂により充填されて、内部筐体内に収納された全ての部品が樹脂モールドされるので、電子部品に対する防塵及び防水が十分になされる。【００１５】
また、この発明によれば、従来のような防塵や防水のための特殊な部品を用いる必要がないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図２】この発明による電子ペンの第１の実施形態を構成する電子ペン本体部の構成例を説明するための分解斜視図である。
【図３】この発明による電子ペンの第１の実施形態を構成する電子ペン本体部の要部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の第１の実施形態の電子回路構成例及び位置検出装置の回路構成例を示す図である。
【図５】この発明による電子ペンの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図６】この発明による電子ペンの第３の実施形態の構成例の要部を説明するための図である。
【図７】この発明による電子ペンの第３の実施形態の電子回路構成例を示す図である。
【図８】この発明による電子ペンの第３の実施形態と共に使用する位置検出装置の回路構成例を示す図である。
【図９】この発明による電子ペンの他の実施形態の電子ペン本体部の製法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の他の実施形態の電子ペン本体部の要部を説明するための図である。
【図１１】図１０の例を用いた場合の電子ペン本体部の電子回路構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明による電子ペンの実施形態を、図を参照しながら説明する。まず、この発明を電磁誘導方式の電子ペンに適用した場合の実施の形態について説明する。
【００１８】
［電子ペンの構成］
図１は、この発明による実施の形態の電子ペン１０の構成例を説明するための図であり、この実施形態の電子ペン１０の全体の概要を説明するためのものである。この実施の形態の電子ペン１０は、当該電子ペン１０の筒状の外部筐体１０１の中空部内に電子ペン本体部２０を収納し、外部筐体１０１のペン先側とは反対側の後端側を筐体蓋１０２により閉じて構成される。
【００１９】
この実施形態では、電子ペン本体部２０は、筒状の電子ペン本体部筐体（内部筐体）２０１の中空部内に、後述するように、芯体の先端部を除いて、電子ペンの各種部品の全てを収納する構成とされる。図１においては、この実施形態の電子ペン１０の筒状の外部筐体（ケース）１０１及び電子ペン本体部２０の筒状の電子ペン本体部筐体２０１を切断して、それぞれの中空部内を示している。。
【００２０】
電子ペン本体部２０は、図１に示すように、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に、この例では芯体を兼用する磁性体コア、例えばフェライトコア１１にコイル１２が巻回されて構成されたコイル部１と、接続部材３と、回路基板４と、圧力検出部としての筆圧検知部５を収納し、後述するように、その中空部内を樹脂で充填するようにしたものである。ここで、コイル部１や筆圧検知部５などは、電子ペンの機能を実現するための構成部品の一部を構成する。
【００２１】
芯体を兼用するフェライトコア１１は、この例では、断面が円形で、軸心方向の貫通孔は有しない中実の棒状体形状に構成されており、コイル１２は、芯体の先端側となる部分とは反対側に巻回される。そして、フェライトコア１１の芯体の先端側となる部分の端面には、例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene）などの樹脂からなり、例えば円錐形状の芯体先端部材２が結合されて取り付けられている。この例の場合、フェライトコア１１の芯体の先端側となる部分の端面の中央には凹穴１１ａが設けられていると共に、芯体先端部材２の円錐形状の底面には、凹穴１１ａに嵌合する突起２ａが設けられており、芯体先端部材２の突起２ａが、フェライトコア１１の凹穴１１ａに圧入されることにより、芯体先端部材２がフェライトコア１１に固定される。なお、芯体先端部材２がフェライトコア１１から外れてしまうのを防止するために、両者をさらに接着材で結合するようにしてもよい。
【００２２】
この実施形態では、コイル部１は、フェライトコア１１の、コイル１２が巻回されていない部分及び芯体先端部材２が、図１に示すように、電子ペン本体部筐体２０１の開口部２０１ａ及び外部筐体１０１の開口部１０１ａから、外部に突出することができるように、電子ペン本体部筐体２０１内に収納されている。ただし、この場合において、コイル部１は、少なくともコイル１２が巻回されている部分及びコイル１２と回路基板との接続部分が、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内となるようにされている。
【００２３】
回路基板４は、硬質管状部材で構成された基板保護パイプ６内に固定保持されている。接続部材３は、コイル部１を基板保護パイプ６に対して係止させるようにするためのものである。筆圧検知部５は、この実施形態では、回路基板４との接続端子部５１と、基板保護パイプ６との嵌合部５２と、感圧部５３とを備え、嵌合部５２において基板保護パイプ６に対して嵌合されて結合される。
【００２４】
図２は、電子ペン本体部２０の構成を説明するための分解斜視図である。コイル１２は、フェライトコア１１の周囲に絶縁した電線（被覆導線）を巻回させて形成したもので、芯体先端部材２側とは反対側に、コイル１２の一端（巻き始め端）の延長線１２ａ及びコイルの他端（巻き終わり端）の延長線１２ｂが導出されている。
【００２５】
接続部材３のフェライトコア１１との対抗面には、フェライトコア１１の径よりやや大きい嵌合凹穴３１が形成されており、この嵌合凹穴３１内にフェライトコア１１が挿入されて両者が結合するように構成されている。そして、接続部材３には、コイル１２の延長線１２ａ及び１２ｂが収納されて接続部材３の外径から突出しないようにするための凹溝３２が形成されている。さらに、接続部材３の回路基板４側には、基板保護パイプ６の内径とほぼ等しい径の径小部からなる嵌合部３３が形成されている。この嵌合部３３の回路基板４側の端面には、回路基板４の長手方向の端部に形成されている突部４ａが嵌合する嵌合凹穴３４（図１参照）が形成されている。
【００２６】
そして、フェライトコア１１の軸心方向の芯体先端部材２側とは反対側の端部を接続部材３の嵌合凹穴３１内に嵌合すると共に、接続部材３の嵌合凹穴３４内に、回路基板４の突部４ａを嵌合し、かつ、基板保護パイプ６を接続部材３の嵌合部３３と嵌合させるようにする。これにより、コイル部１は、接続部材３を介して、基板保護パイプ６と結合する状態になる。そして、コイル部１を接続部材３を介して基板保護パイプ６と結合させた場合には、基板保護パイプ６の外周が、接続部材３の外周と一致するようになっている。
【００２７】
このとき、コイル１２の延長線１２ａ及び１２ｂを、接続部材３の凹溝３２を通して回路基板４上にまで延長する。そして、コイル１２の延長線１２ａ及び１２ｂを、回路基板４に設けられているキャパシタ４２の両端に接続されている導体パッド４１ａ及び４１ｂに半田付けする。これにより、コイル１２とキャパシタ４２との並列共振回路が構成される。この実施形態の電子ペン１０は、この並列共振回路を通じて位置検出装置の位置検出センサとの間で信号を送受することで、位置検出装置に対して位置指示することができるようにしている。
【００２８】
なお、図では、回路基板４上には、１個のキャパシタ４２が設けられている状態を示しているが、実際的には、キャパシタ４２は、容量の調整用をも含めた複数個のキャパシタで構成されるものである。なお、キャパシタ４２は、電子ペンの機能を実現するための構成部品の一部を構成する。
【００２９】
筆圧検知部５は、回路基板４の長手方向（軸心方向）の、接続部材３側とは反対側に設けられる。この筆圧検知部５は、例えば樹脂からなるパッケージ部材内に感圧素子が配設されたもので、前述したように、当該感圧素子を含む感圧部５３と、接続端子部５１と、嵌合部５２とが、樹脂により一体的に形成されているものである。
【００３０】
筆圧検知部５の接続端子部５１は、図２に示すように、嵌合部５２に連結する上下に２枚の板部を備える。この板部が回路基板４を挟み込むようになっている。この場合、上下に２枚の板部の間隔は、回路基板４の厚みよりもやや狭くなっており、回路基板４を挟持できるようになっている。そして、これら２枚の板部の一方、この実施の形態では上側の板部には、図１及び図２に示すように、後述する感圧部５３の端子部材からのリード線が接続される端子５１ａ，５１ｂが設けられている。当該端子５１ａ，５１ｂは、接続端子部５１の上側の板部の上面から側面を通り下面に至るようにコの字型に設けられている。これにより、接続端子部５１に回路基板４が挟持（接続）されると、接続端子部５１の端子５１ａ，５１ｂと、回路基板４の端子４１ｃ，４１ｄとが自動的に接続されるようになっている。回路基板４においては、端子４１ｃ及び４１ｄは、キャパシタ４２の一端及び他端に接続されており（図１参照）、前述した並列共振回路において、コイル１２及びキャパシタ４２に対して更に並列に接続されて、共振回路の一部を構成するようにされている。
【００３１】
嵌合部５２は、基板保護パイプ６と嵌合する部分である。嵌合部５２は、例えば略円筒状に形成されている。嵌合部５２の内側には、図示しないが、回路基板４の突部４ｂが嵌合する凹部が設けられている。なお、嵌合部５２の外径は、基板保護パイプ６の内径よりやや大きく選定されており、基板保護パイプ６と強固に嵌合できるようになっている。そして、嵌合部５２に基板保護パイプ６を嵌合させた場合には、基板保護パイプ６の外周が、感圧部５３の外周と一致するようになっている。なお、基板保護パイプ６を差し込み易くするために、嵌合部５２は、回路基板４側の端部部分に向かって徐々に、基板保護パイプ６の内周の径よりも小さくなる傾斜部分を有する形状とされている。
【００３２】
感圧部５３は樹脂等により円柱状に構成されたパッケージ内に感圧用部品を搭載して構成したものであり、パッケージ部分の外周及び形状は、基板保護パイプ６の外周及び形状とほぼ一致する。
【００３３】
図３は、この例の筆圧検知部５の主として感圧部５３の構成を説明するための図である。この例では、感圧部５３は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）と呼ばれる半導体デバイスにより、感圧用部品が構成される場合である。この実施形態では、このＭＥＭＳを用いた感圧用の容量可変デバイスを、静電容量方式圧力センシング半導体デバイス（以下、圧力センシングデバイスという）と呼ぶ。
【００３４】
この例の圧力センシングデバイスは、例えば、ＭＥＭＳ技術により製作されている半導体デバイスとして構成される圧力感知チップ５００を、例えば円柱形状のパッケージ５１０内に封止したものである。
【００３５】
圧力感知チップ５００は、印加される圧力を、静電容量の変化として検出するものである。この例の圧力感知チップ５００は、縦×横×高さ＝Ｌ×Ｌ×Ｈの直方体形状とされており、例えば、Ｌ＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．５ｍｍとされている。
【００３６】
この例の圧力感知チップ５００は、第１の電極５０１と、第２の電極５０２と、第１の電極５０１及び第２の電極５０２の間の絶縁層（誘電体層）５０３とからなる。第１の電極５０１および第２の電極５０２は、この例では、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる導体で構成される。絶縁層５０３は、この例では酸化膜（ＳｉＯ２）からなる。
【００３７】
そして、この絶縁層５０３の第１の電極５０１と対向する面側には、この例では、当該面の中央位置を中心とする円形の凹部５０４が形成されている。この凹部５０４により、絶縁層５０３と、第１の電極５０１との間に空間５０５が形成される。この例では、凹部５０４の底面は平坦な面とされ、その半径Ｒは、例えばＲ＝１ｍｍとされている。また、凹部５０４の深さは、この例では、数十ミクロン〜百ミクロン程度とされている。
【００３８】
この空間５０５の存在により、第１の電極５０１は、第２の電極５０２と対向する面とは反対側の面５０１ａ側から押圧されると、当該空間５０５の方向に撓む変位をすることが可能となる。第１の電極５０１の例としての単結晶シリコンの厚さは、印加される圧力によって撓むことが可能な厚さとされ、第２の電極５０２よりも薄くされている。
【００３９】
以上のような構成の圧力感知チップ５００においては、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間にキャパシタ５３Ｃが形成される。そして、第１の電極５０１の第２の電極５０２と対向する面とは反対側の面５０１ａ側から第１の電極５０１に対して圧力が印加されると、第１の電極５０１は撓み、第１の電極５０１と、第２の電極５０２との間の距離が短くなり、キャパシタ５３Ｃの静電容量の値が大きくなるように変化する。第１の電極５０１の撓み量は、印加される圧力の大きさに応じて変化する。したがって、キャパシタ５３Ｃは、圧力感知チップ５００に印加される圧力の大きさに応じた容量可変キャパシタとなる。
【００４０】
この実施形態においては、以上のような構成を備える圧力感知チップ５００は、圧力を受ける第１の電極５０１の面５０１ａが、図３において、パッケージ５１０の上面５１０ａに平行で、かつ、上面５１０ａに対向する状態でパッケージ５１０内に収納されている。
【００４１】
パッケージ５１０は、この例では、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性材料からなるパッケージ部材５１１と、このパッケージ部材５１１内の、圧力感知チップ５００の圧力を受ける面５０１ａ側に設けられる弾性部材５１２とからなる。
【００４２】
そして、この例では、パッケージ部材５１１の圧力感知チップ５００の圧力を受ける第１の電極５０１の面５０１ａ側の上部には、圧力感知チップ５００の圧力を受ける部分の面積をカバーするような凹部５１１ａが設けられており、この凹部５１１ａ内に、例えばシリコンゴムで構成され弾性部材５１２が充填される。
【００４３】
そして、パッケージ５１０には、上面５１０ａから弾性部材５１２の一部にまで連通する連通穴５１３が形成されている。そして、連通穴５１３には、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａが挿入されるように構成されている。すなわち、この実施形態では、電子ペン本体部２０が外部筐体１０１内に収納されて、筐体蓋１０２により外部筐体１０１が閉塞された状態においては、筐体蓋１０２により、電子ペン本体部２０の軸心方向の移動が規制される状態となるが、筐体蓋１０２の突部１０２ａは、電子ペン本体部２０の筆圧検知部５の感圧部５３においては、弾性部材５１２を介して結合する状態である。このため、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体２０１から突出すると共に、外部筐体１０１からも突出する芯体先端部材２に筆圧が印加されると、電子ペン本体部２０の全体が、弾性部材５１２の弾性力に抗して、筐体蓋１０２側に変位することが可能である。
【００４４】
この実施形態では、電子ペン本体部２０の全体が、弾性部材５１２の弾性力に抗して、筐体蓋１０２側に変位することができるように、筐体蓋１０２は、外部筐体１０１とは衝合するが、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体２０１とは、図１に示すように、印加された筆圧に応じた変位分だけ、隙間δが空くように構成されている。
【００４５】
そして、この実施形態では、図１及び図３に示すように、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に樹脂が充填されたときに、感圧部５３のパッケージ５１０の上面５１０ａは、外部に露出する状態とされると共に、この上面５１０ａが、電子ペン本体部筐体２０１の筐体蓋１０２側の端面よりも内側となるようにされる。このため、電子ペン本体部２０の筐体蓋１０２側には、凹部２０ａが形成される。
【００４６】
なお、感圧部５３のパッケージ５１０の上面５１０ａが外部に露出する状態とされるので、連通穴５１３のパッケージ部材５１１の部分及び弾性部材５１２も外部に露出する状態となるが、この例においては、この感圧部５３のパッケージ５１０の全体は防水仕様とされている。このために、これら露出されている部分から、水分等が内部に入り込むことはない。
【００４７】
この実施形態では、筐体蓋１０２には、図１に示すように、この凹部２０ａに嵌合し、感圧部５３のパッケージ５１０の上面５１０ａとは隙間δだけ離れて対向するように形成された径小部１０２ｂが設けられている。
【００４８】
なお、この例では、筆圧検知部５の感圧部５３の連通穴５１３の径は、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａの径より若干小さくされている。したがって、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａは、連通穴５１３の端部の弾性部材５１２内まで押し込まれる。こうして、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａは、筆圧検知部５の感圧部５３の連通穴５１３に挿入されるだけで、圧力感知チップ５００の圧力を受ける面側に対して、軸芯方向の圧力を印加する状態に位置決めされる。
【００４９】
この場合、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａの径よりも連通穴５１３の径が若干小さいので、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａは、弾性部材５１２により弾性的に保持される状態となる。つまり、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａは、感圧部５３の連通穴５１３に挿着されると、感圧部５３に保持される。しかし、外部筐体１０１の筐体蓋１０２に設けられる突部１０２ａは、所定の力で引き抜くことにより、感圧部５３による保持状態を容易に解除させることができる。
【００５０】
そして、図３に示すように、筆圧検知部５のパッケージ部材５１１からは、圧力感知チップ５００の第１の電極５０１と接続される第１のリード端子５２１が導出されると共に、圧力感知チップ５００の第２の電極５０２と接続される第２のリード端子５２２が導出される。第１のリード端子５２１は、接続端子部５１の端子５１ａと電気的に接続される。また、第２のリード端子５２２は、接続端子部５１の端子５１ｂと電気的に接続される。
【００５１】
基板保護パイプ６は、例えばＳＵＳ（Steel Special Use Stainless）からなる金属、カーボン素材、合成樹脂などが用いられて形成され、折れたり曲がったりしにくい硬質管状部材である。基板保護パイプ６は、その両端は開口部になっている。これら基板保護パイプ６の両端の開口部は、軸心方向と交差する方向の開口部である。そして、基板保護パイプ６の接続部材３側の開口部部分が、接続部材３との嵌合部となる。また、基板保護パイプ６の筆圧検知部５側の開口部部分が、筆圧検知部５の嵌合部５２との嵌合部となる。
【００５２】
さらに、基板保護パイプ６は、軸心方向の一端から他端に亘って、軸心方向に沿う方向の側面開口部６１を有する。この開口部６１は、コイル１２の延長線１２ａ，１２ｂを回路基板４の導体パッド４１ａ，４１ｂと半田付け等のために設けられいる。また、開口部６１は、キャパシタ４２の容量を調整するために、共振回路として用いないキャパシタの接続を切断するためのレーザカット作業を可能にする。
【００５３】
そして、回路基板４の端部（端子４１ｃ，４１ｄが設けられている側）を、筆圧検知部５の接続端子部５１に挟持させ、かつ、回路基板４の突部４ｂを嵌合部５２の内側の凹部に嵌合させると共に、基板保護パイプ６の接続部材３とは反対側の端部部分を、筆圧検知部５の嵌合部５２に嵌合させる。
【００５４】
このようにして、コイル部１、接続部材３、回路基板４及び基板保護パイプ６及び筆圧検知部５を軸心方向に並べて結合して一体化したモジュール部品が構成できる。この実施形態では、このモジュール部品を、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に収納する。このとき、図１に示すように、コイル部１のフェライトコア１１の一部と芯体先端部材２とが、電子ペン本体部筐体２０１のペン先側の開口部２０１ａから外部に突出するようになる。また、前述したように、筆圧検知部５の感圧部５３のパッケージ５１０の上面５１０ａが、図１及び図３に示したように、電子ペン本体部筐体２０１の筐体蓋１０２の端面よりも内側となって、凹部２０ａが形成される状態となる。
【００５５】
図２に示すように、電子ペン本体部筐体２０１の側面には、溶融した樹脂をその中空部内に流し込んで、当該中空部内に樹脂を充填するための樹脂投入孔２０１ｂが形成されている。溶融した樹脂を電子ペン本体部筐体２０１に流し込むに先立ち、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体２０１の筐体蓋１０２側は、筐体蓋１０２と同一形状の樹脂充填用治具により閉塞される。なお、この樹脂充填用治具の、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂに対応する径小部の軸心方向の高さは、前述した隙間δの分だけ、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂの軸心方向の高さよりも大きいものとされている。また、電子ペン本体部筐体２０１の開口部２０１ａと芯体を構成するフェライトコア１１との隙間も、例えば後に容易に除去できるパテなどにより閉塞される。
【００５６】
そして、この状態で、電子ペン本体部筐体２０１の側面の樹脂投入孔２０１ｂから、溶融している樹脂を、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に流し込んで、当該中空部内を樹脂で充填する。図１及び図３において、網点で示した部分は、充填された樹脂７を示している。そして、この樹脂７が固化した後、筐体蓋１０２と同一形状の治具を外すと共に、開口部２０１ａ側に設けられたパテを除去し、樹脂投入孔２０１ｂを蓋体２０１ｃで塞いで、電子ペン本体部２０が完成となる。
【００５７】
そして、この電子ペン本体部２０を、外部筐体１０１の中空部内に差し込み、フェライトコア１１のコイル１２が巻回されていない一部と芯体先端部材２とを、外部筐体１０１の開口部１０１ａから突出させるようにする。このとき、前述したように、外部筐体１０１の中空部内において、電子ペン本体部２０の芯体先端部材２側とは反対側の端部には凹部２０ａが形成されてると共に、筆圧検知部５の感圧部５３のパッケージ５１０の上端面が露出して、感圧部５３の連通穴５１３が開口を露出している状態となっている。
【００５８】
そして、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂを凹部２０ａに挿入しつつ、突部１０２ａを、筆圧検知部５の感圧部５３の連通穴５１３に挿し入れて弾性部材５１２にまで押し込む。そして、筐体蓋１０２を外部筐体１０１に対して接合固定するようにする。以上により、電子ペン１０が完成する。
【００５９】
［電子ペン１０及び位置検出装置の回路構成の概要］
次に、この実施形態の電子ペン１０と共に使用されて電子ペンにより指示された位置を検出すると共に、電子ペン１０の芯体先端部材２に印加された筆圧を検出（検知）する電磁誘導方式の位置検出装置３００の実施形態の回路構成例について、図４を参照して説明する。図４には、電子ペン１０の回路構成も示されていると共に、位置検出装置２００の回路構成例を示すブロック図が示されている。
【００６０】
電子ペン１０は、前述したように、コイル部１、接続部材３、回路基板４及び基板保護パイプ６及び筆圧検知部５を軸心方向に並べて結合して一体化したモジュール部品として構成することで、図４に示すように、コイル１２と、回路基板４のキャパシタ４２と、筆圧検知部５の感圧部５３の感圧用部品としての圧力感知チップ５００からなる容量可変キャパシタ５３Ｃとの並列共振回路が形成されている。
【００６１】
筆圧検知部５の感圧部５３の圧力感知チップ５００は、芯体先端部材２に筆圧が印加されたときに、電子ペン本体部２０の全体が、弾性部材５１２を介して、筐体蓋１０２側に変位することで、印加された筆圧に応じた圧力を受けて、静電容量を可変にする。
【００６２】
位置検出装置３００には、Ｘ軸方向ループコイル群３０２と、Ｙ軸方向ループコイル群３０３とを積層させて設けることにより、電磁誘導方式の座標検出センサ３０１が形成されている。各ループコイル群３０２，３０３は、例えば、それぞれ４０本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群３０２，３０３を構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。
【００６３】
また、位置検出装置３００には、Ｘ軸方向ループコイル群３０２及びＹ軸方向ループコイル群３０３が接続される選択回路３０６が設けられている。この選択回路３０６は、２つのループコイル群３０２，３０３のうちの一のループコイルを順次選択する。
【００６４】
さらに、位置検出装置３００には、発振器３０４と、電流ドライバ３０５と、切り替え接続回路３０７と、受信アンプ３０８と、検波器３０９と、低域フィルタ３１０と、サンプルホールド回路３１２と、Ａ／Ｄ変換回路３１３と、同期検波器３１６と、低域フィルタ３１７と、サンプルホールド回路３１８と、Ａ／Ｄ変換回路３１９と、処理部３１４とが設けられている。
【００６５】
発振器３０４は、周波数ｆ０の交流信号を発生し、電流ドライバ３０５と同期検波器３１６に供給する発振器３０４である。電流ドライバ３０５は、発振器３０４から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路３０７へ送出する。切り替え接続回路３０７は、後述する処理部３１４からの制御により、選択回路３０６によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ３０５が、受信側端子Ｒには受信アンプ３０８が、それぞれ接続されている。
【００６６】
選択回路３０６に選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路３０６及び切り替え接続回路３０７を介して受信アンプ３０８に送られる。受信アンプ３０８は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器３０９及び同期検波器３１６へ送出する。
【００６７】
検波器３０９は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、低域フィルタ３１０へ送出する。低域フィルタ３１０は、前述した周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、検波器３０９の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路３１２へ送出する。サンプルホールド回路３１２は、低域フィルタ３１０の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路３１３へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路３１３は、サンプルホールド回路３１２のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部３１４に出力する。
【００６８】
一方、同期検波器３１６は、受信アンプ３０８の出力信号を発振器３０４からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ３１７に送出する。この低域フィルタ３１７は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器３１６の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路３１８に送出する。このサンプルホールド回路３１８は、低域フィルタ３１７の出力信号の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路３１９へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路３１９は、サンプルホールド回路３１８のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部３１４に出力する。
【００６９】
処理部３１４は、位置検出装置３００の各部を制御する。すなわち、処理部３１４は、選択回路３０６におけるループコイルの選択、切り替え接続回路３０７の切り替え、サンプルホールド回路３１２、３１８のタイミングを制御する。処理部３１４は、Ａ／Ｄ変換回路３１３、３１９からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群３０２及びＹ軸方向ループコイル群３０３から一定の送信継続時間をもって電波を送信させる。
【００７０】
Ｘ軸方向ループコイル群３０２及びＹ軸方向ループコイル群３０３の各ループコイルには、電子ペン１０から送信される電波によって誘導電圧が発生する。処理部３１４は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。また、処理部３１４は、送信した電波と受信した電波との位相差に基づいて筆圧を検出する。このように、この実施の形態の電磁誘導方式の電子ペン１０と図４に示した電磁誘導方式の位置検出装置３００とにより、入力装置が構成できる。
【００７１】
［第１の実施形態の効果］
この実施形態の電子ペン１０においては、電子ペン１０を構成する部品の内の、フェライトコア１１の一部及び芯体先端部材２を除く全てが、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に収納され、その中空部内が樹脂で充填されることで、防塵及び防水がなされる。すなわち、電子ペン１０を構成する電子部品及び電気的な接続部分は、樹脂により覆われてモールドされることになり、確実に防塵及び防水がなされる。
【００７２】
そして、この実施形態の電子ペン１０によれば、筆圧検知部５が、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体（内部筐体）の芯体先端部材２とは反対側の端部に設けられいて、弾性部材５１２を介して筐体蓋１０２と係合している。そして、筆圧検知部５は、芯体先端部材２に筆圧が印加されたときに、電子ペン本体部２０の全体が、弾性部材５１２を介して筐体蓋１０２側に変位することに基づく圧力を、圧力感知チップ５００で検出して、電気的な量である静電容量の変化として検出することができるように構成されている。
【００７３】
すなわち、筆圧検知部５を、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体（内部筐体）内に収納して樹脂によりモールドしたとしても、芯体先端部材２に印加される筆圧を検出することができる。
【００７４】
この実施形態の電子ペン１０においては、冒頭で説明した特許文献１や特許文献２のように、ゴム製のパッキンやＯリングを用いないので、これらの防塵用及び防水用の部品の劣化を考慮する必要がなく、経年変化にも耐え得るとともに、筆圧検出のためにそれらの防塵用及び防水用の部品が変位部に対する負荷となることもなく、筆圧を正確に検出することができる。
【００７５】
また、この実施形態においては、半導体デバイスからなる圧力感知チップ５００を用いて、感圧部５３のパッケージ５１０を防水仕様としているので、感圧部５３の連通穴５１３と、当該連通穴５１３に嵌合する筐体蓋１０２の突部１０２ａとの間に水分が入り込んだとしても、パッケージ５１０の内部の圧力感知チップ５００の機能が損なわれることはない。
【００７６】
［第１の実施形態の変形例］
上述の第１の実施形態では、コイル部１と、回路基板４と、筆圧検知部５とを結合するために、接続部材３、基板保護パイプ６を用いると共に、筆圧検知部５の筐体の構成を工夫するようにした。しかし、これらコイル部１と、回路基板４と、筆圧検知部５とは、電気的に接続された状態で、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内に収納されていれば、樹脂で充填することができるので、接続部材３や基板保護パイプ６を用いなくてもよく、また、筆圧検知部５の筐体の構成は、上述のような特殊なものとしなくてもよい。
【００７７】
また、上述の第１の実施形態では、フェライトコア１１はコイル１２が巻回されていない部分を長くして、当該コイル１２が巻回されていない部分を電子ペン本体部筐体２０１及び外部筐体１０１の中空部内よりも外部に突出するようにした。しかし、このような構成に限らず、例えば芯体先端部材２の長さを長くして、フェライトコア１１と芯体先端部材２との結合部を、電子ペン本体部筐体２０１の中空部内とするようにしてもよい。ただし、第１の実施形態のように、フェライトコア１１のコイル１２が巻回されていない部分を電子ペン本体部筐体２０１及び外部筐体１０１の中空部内よりも外部に突出するようにした場合には、位置検出センサとの電磁誘導結合が、より強くなるというメリットがある。
【００７８】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態の電子ペン１０は、外部筐体１０１の中空部内に、電子ペン本体部２０を備える構成であって、電子ペン本体部２０は、いわゆるカートリッジとして、筆記具のボールペンなどの交換用芯とすることができる。第２の実施形態は、電子ペン本体部２０の、カートリッジとして用いることができる特徴を用いた電子ペンの例である。
【００７９】
そして、電子ペン本体部２０は、カートリッジとして用いることができるだけでなく、ノック式ボールペン用の交換芯と同様に取り扱うことができる。すなわち、電子ペン本体部２０を、ノック機構の交換芯との結合部に結合することが可能である。ただし、この場合には、電子ペン本体部２０が結合されるノック機構の結合部には、上述の第１の実施形態における筐体蓋１０２の径小部１０２ｂ及び突部１０２ａが設けられる。
【００８０】
第２の実施形態は、以上の点を考慮して、いわゆる多色ボールペンの交換芯の一つあるいは複数個として、電子ペン本体部２０と同様の構成の電子ペン本体部を用いた電子ペンの例である。
【００８１】
図５は、この例の電子ペン１０Ｍの外観を示す構成図である。この図５の例も、電子ペン１０Ｍの外部筐体１０１Ｍ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。
【００８２】
電子ペン１０Ｍの外部筐体１０１Ｍは、ノック式の多色ボールペンの筐体及びノックカム機構と同様の構成を備えている。そして、交換芯の一つとして、上述の電子ペン本体部２０と同様の構成の電子ペン本体部を用いるようにする。電子ペン本体部の長さ及び径などの寸法、更にペン先側の構成及び寸法が、市販のボールペンの替え芯と同様に構成される場合には、市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノックカム機構を用いることもできる。この外部筐体１０１Ｍ内には、この例では、３本のカートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅが収納されている。
【００８３】
そして、この例では、３本のカートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅの内、カートリッジ９Ｂ，９Ｒは、ボールペンの替え芯であって、カートリッジ９Ｂは黒色インクのボールペン替え芯、カートリッジ９Ｒは赤色インクのボールペン替え芯とされる。そして、カートリッジ９Ｅは、電子ペン用のカートリッジの構成とされている。この電子ペン用のカートリッジ９Ｅ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、外形的には、上述した第１の実施形態における電子ペン本体部２０と同様に構成される。
【００８４】
外部筐体１０１Ｍの軸心方向の一端側には開口部１０１Ｍａが形成されており、カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのいずれかがノック機構により軸心方向にスライド移動されられたときに、そのペン先となる芯体の先端部が、この開口部１０１Ｍａを通じて外部に突出するようにされる。カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅは、ノック機構により軸心方向にスライド移動されられてはいない状態では、図５に示すように、それぞれのペン先の先端を含め全体が外部筐体１０１Ｍの中空部内に収納されており、保護されている状態となる。
【００８５】
電子ペン１０Ｍのノック機構は、カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのそれぞれが嵌合される嵌合部１９Ｂａ，１９Ｒａ，１９Ｅａを備えるノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅと、ばね受け部材１７と、カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのそれぞれの嵌合部１９Ｂａ，１９Ｒａ，１９Ｅａとばね受け部材１７との間に配設されるコイルばね１８Ｂ，１８Ｒ，１８Ｅとからなる。なお、電子ペン用のカートリッジ９Ｅ用の嵌合部１９Ｅａには、前述したように、上述の第１の実施形態における筐体蓋１０２の径小部１０２ｂ及び突部１０２ａが設けられている。
【００８６】
ばね受け部材１７は、外部筐体１０１Ｍの中空部内の軸心方向の所定位置に固定されて取り付けられている。このばね受け部材１７には、カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのカートリッジ筐体９１Ｂ，９１Ｒ，９１Ｅが挿通される貫通孔１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｅが形成されている。カートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのそれぞれは、このばね受け部材１７の貫通孔１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｅのそれぞれ、及びコイルばね１８Ｂ，１８Ｒ，１８Ｅのそれぞれを挿通して、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅの嵌合部１９Ｂａ，１９Ｒａ，１９Ｅａに嵌合されることにより、電子ペン１０Ｍのノック機構に取り付けられる。
【００８７】
外部筐体１０１Ｍの、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅが収納される部分には、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅの一部が外部に露出されると共に、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅのそれぞれが、軸心方向に移動することが可能なようにされた透孔スリット（図５では図示を省略）が設けられている。
【００８８】
電子ペン１０Ｍは、周知の多色ボールペンと同様に、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅのいずれかが開口部１０１Ｍａ側にスライドさせられて、そのノック棒に嵌合しているカートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのいずれかの芯体の先端が開口部１０１Ｍａから外部に突出する状態になったときに、ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅの係止部（図示は省略）が、外部筐体１０１Ｍの中空部内に形成されている係合部に係合して、その状態で係止するロック状態となる。
【００８９】
そして、そのロック状態で、他のノック棒が、開口部１０１Ｍａ側にスライド移動させられると、ロック状態にあるノック棒のロックが解除されて、コイルばね１８Ｂ，１８Ｒ，１８Ｅのいずれかにより、そのノック棒が図５に示す元の状態に戻る。そして、後からスライド移動させられたノック棒は、そのノック棒に嵌合しているカートリッジ９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのいずれかの芯体の先端が開口部１０１Ｍａから外部に突出する状態で、ロック状態となることができる。
【００９０】
以下、同様に、ノック棒をスライド移動させることにより、開口部１０１Ｍａから先端を突出させるカートリッジを変えることができる。ノック棒１９Ｂ，１９Ｒ，１９Ｅのいずれかのスライド移動を、ロック状態になる途中で停止したときには、ロック中の他のノック棒のロック解除を行うと共に、そのノック棒は、コイルばね１８Ｂ，１８Ｒ，１８Ｅのいずれかにより、図５の保護状態に復帰する。
【００９１】
この第２の実施形態の電子ペン１０Ｍによれば、筆記具としてのボールペンと、電子ペンとの機能を備えたものとすることができる。そして、替え芯として電子ペン用のカートリッジを備える場合においても、防水能力が高く、例えば当該電子ペン１０Ｍを水中に落下させてしまっても、電子ペンとしての機能を損なうことなく使用できるという利点がある。
【００９２】
［第３の実施形態：静電容量結合方式の電子ペン］
上述した実施形態の電子ペンは、電磁誘導方式のものであったが、この発明は、静電容量結合方式の電子ペンを構成する場合にも適用できる。図６は、この発明を静電容量結合方式の電子ペンに適用した第３の実施形態における電子ペン本体部２０Ｃの例の要部を説明するための断面図であり、電子ペン本体部の芯体部側の構成例を示したものである。なお、この図６の例の電子ペン本体部２０Ｃにおいて、前述した第１の実施形態の電子ペン１０の電子ペン本体部２０と同様の構成部分には、同一番号にサフィックスＣを付加した参照記号を用いるものとする。
【００９３】
この第３の実施形態の電子ペンにおける電子ペン本体部２０Ｃにおいては、回路基板４Ｃに信号発信回路４３が設けられると共に、図６では図示を省略した充電式の電源回路が設けられる。そして、電子ペン本体部２０Ｃは、導電性の芯体２Ｃを備え、信号発信回路４３からの信号を、この芯体２Ｃを通じて、静電容量結合方式の位置検出装置に供給するものである。
【００９４】
このため、この第３の実施形態の電子ペンにおける電子ペン本体部２０Ｃにおいては、コイル部１Ｃ及び接続部材３Ｃの部分と、基板保護パイプ６Ｃにより保持されて保護されている回路基板４Ｃと、接続部材３Ｃとの接続部分の構成が、第１の実施形態の電子ペン本体部２０とは異なる。その他の部分の構成、すなわち、基板保護パイプ６Ｃにより保持されて保護されている回路基板４Ｃと、筆圧検知部５との電気的接続及び機械的な結合関係及び電子ペン本体部筐体２０１Ｃ内の中空部内に樹脂７Ｃが充填される構成は、第１の実施形態と同様とされている。
【００９５】
図６に示すように、この第３の実施形態においては、コイル部１Ｃは、貫通孔１１Ｃａが形成されているフェライトコア１１Ｃに、コイル１２Ｃが巻回されて構成されている。そして、第１の実施形態の電子ペン本体部２０と同様に、フェライトコア１１Ｃの軸心方向の端部が接続部材３Ｃの嵌合凹穴３１Ｃに収納されることにより、コイル部１Ｃが接続部材３Ｃと結合される。
【００９６】
そして、芯体２Ｃは、金属や、導電性の金属粉が樹脂に混入された材料などからなる導電性の棒状体の構成とされ、この芯体２Ｃが、フェライトコア１１Ｃの貫通孔１１Ｃａを通じて、接続部材３Ｃの嵌合凹穴３１Ｃの底面に設けられている芯体嵌合部３５Ｃに嵌合される。
【００９７】
この第３の実施形態においては、接続部材３Ｃの回路基板４Ｃとの嵌合部３３Ｃは、第１の実施形態における筆圧検知部５の接続端子部５１と同様に、回路基板４Ｃを挟持するように構成されている。そして、接続部材３Ｃには、回路基板４Ｃ上に配設されている信号発信回路４３の信号出力端と接続されている導電パターン４５と電気的に接続されるように、嵌合部３３Ｃの回路基板４Ｃを挟持する板部にまで導電部材３６Ｃが形成されている。この導電部材３６Ｃは、図６において太線で示すように、接続部材３Ｃの嵌合凹穴３１Ｃの底面に設けられている芯体嵌合部３５Ｃまで延長されていて、当該芯体嵌合部３５Ｃに嵌合される芯体２Ｃと電気的に接続される。すなわち、芯体２Ｃは、芯体嵌合部３５Ｃに嵌合されると、信号発信回路４３の信号出力端と電気的に接続される状態とされる。
【００９８】
また、コイル１２Ｃは、この第３の実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様にして、延長線１２Ｃａ及び１２Ｃｂにより回路基板４Ｃと電気的に接続される。
【００９９】
そして、この第３の実施形態における電子ペン本体部２０Ｃにおいては、図６に示すように、フェライトコア１１Ｃは電子ペン本体部筐体２０１Ｃ内に全てが収納されて、芯体２Ｃとフェライトコア１１Ｃの貫通孔１１Ｃａとの間に隙間があっても樹脂７Ｃが充填されるように構成されている。
【０１００】
［電子ペン本体部２０Ｃの回路構成］
図７は、この第３の実施形態の電子ペンの電子ペン本体部２０Ｃの電子回路の一例を示す図である。この第３の実施形態の電子ペンの電子ペン本体部２０Ｃは、信号発信回路４３を備えていて、この信号発信回路４３から位置検出用の信号を、当該第３の実施形態の電子ペン本体部２０Ｃの芯体２Ｃから、当該電子ペン本体部２０Ｃを外部筐体内に収納している電子ペンに対応する静電容量方式の位置検出装置の位置検出センサに対して送出する。位置検出センサでは、この電子ペンからの位置検出用の信号を検出することで、当該電子ペンにより指示された位置を検出するようにする。
【０１０１】
この場合に、信号発信回路４３は、この例では発振回路で構成されており、この発振回路は、例えば図示を省略したコイルとキャパシタによる共振を利用したＬＣ発振回路により構成される。そして、筆圧検知部５の感圧部５３により構成される容量可変キャパシタ５３Ｃの両端が、図７に示すように、回路基板４Ｃに形成されている信号発信回路４３に共振回路の一部を構成するように電気的に接続されている。信号発信回路４３を構成する発振回路は、筆圧検知部５の感圧部５３により構成される容量可変キャパシタ５３Ｃ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２Ｃに供給する。
【０１０２】
また、上述したように、この第３の実施形態における電子ペン本体部２０Ｃにおいては、フェライトコア１１Ｃに巻回されたコイル１２Ｃは、信号発信回路４３の電源を充電する充電回路の一部とされる。すなわち、この例では、回路基板４Ｃ上に形成されている電子回路は、図７に示すように、信号発信回路４３の他に、この信号発信回路４３を駆動するための駆動電圧（電源電圧）を発生する駆動電圧発生回路１１０（電源回路）を備える。この駆動電圧発生回路１１０は、蓄電素子の例としての電気二重層キャパシタ１１１と、整流用ダイオード１１２と、電圧変換回路１１３と、キャパシタ１１４とを含む回路構成を有する。
【０１０３】
この第３の実施形態の電子ペン本体部２０Ｃを備える電子ペンは、図示しない充電器に装着したときに、充電器が発生する交番磁界によりコイル１２Ｃには誘導起電力が発生して、ダイオード１１２を介して電気二重層キャパシタ１１１を充電する。電圧変換回路１１３は、電気二重層キャパシタ１１１に蓄えられた電圧を受けて、一定の電圧に変換して信号発信回路４３の電源として供給する。
【０１０４】
なお、この第３の実施形態の電子ペンが位置検出装置の位置検出センサに対して信号を送出する通常動作をするときは、図７に示すように、コイル１２Ｃは固定電位（この例では接地電位（ＧＮＤ））となるようにさせており、コイル１２Ｃは、芯体２Ｃの周囲に設けたシールド電極として作用する。なお、この第３の実施形態の電子ペンが通常動作するときのコイル１２Ｃの固定電位は、接地電位に限らず、電源（駆動電圧）のプラス側電位であっても良いし、電源（駆動電圧）のプラス側電位と接地電位との中間の電位であっても良い。
【０１０５】
［静電容量結合方式の位置検出装置の概要］
図８は、図７に示した電子ペン本体部２０Ｃが用いられて構成される電子ペン１０Ｃからの信号を受け、センサ上の位置を検出すると共に、筆圧を検出するようにする静電容量結合方式の座標検出センサが用いられた位置検出装置４００を説明するためのブロック図である。
【０１０６】
この例の位置検出装置４００は、図８に示すように、静電容量結合方式の座標検出センサ（以下、センサと略称する）４１０と、このセンサ４１０に接続されるペン検出回路４２０とからなる。センサ４１０は、この例では、断面図は省略するが、下層側から順に、第１の導体群４１１、絶縁層（図示は省略）、第２の導体群４１２を積層して形成されたものである。第１の導体群４１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体４１１Ｙ１、４１１Ｙ２、…、４１１Ｙｍ（ｍは正の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。また、第２の導体群４１２は、第１の導体群４１１と直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在し互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。
【０１０７】
このように、位置検出装置４００のセンサ４１０では、第１の導体群４１１と第２の導体群４１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、電子ペン１０Ｃが指示する位置を検出する構成を備えている。なお、以下の説明において、第１の導体４１１Ｙ１、４１１Ｙ２、…、４１１Ｙｍについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体４１１Ｙと称する。同様に、第２の導体４１２Ｘ１、４１２Ｘ２、…、４１２Ｘｎについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体４１２Ｘと称することとする。
【０１０８】
ペン検出回路４２０は、センサ４１０との入出力インターフェースとされる選択回路４２１と、増幅回路４２２と、バンドパスフィルタ４２３と、検波回路４２４と、サンプルホールド回路４２５と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換回路４２６と、制御回路４２７とからなる。
【０１０９】
選択回路４２１は、制御回路４２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群４１１および第２の導体群４１２の中から１本の導体４１１Ｙまたは４１２Ｘを選択する。選択回路４２１により選択された導体は増幅回路４２２に接続され、電子ペン１０Ｃからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路４２２により増幅される。この増幅回路４２２の出力はバンドパスフィルタ４２３に供給されて、電子ペン１０Ｃから送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。
【０１１０】
バンドパスフィルタ４２３の出力信号は検波回路４２４によって検波される。この検波回路４２４の出力信号はサンプルホールド回路４２５に供給されて、制御回路４２７からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路４２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路４２６からのデジタルデータは制御回路４２７によって読み取られ、処理される。
【０１１１】
制御回路４２７は、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路４２５、ＡＤ変換回路４２６、および選択回路４２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路４２７は、ＡＤ変換回路４２６からのデジタルデータから、電子ペン１０Ｃによって指示されたセンサ４１０上の位置座標を算出する。さらに、制御回路４２７は、電子ペン１０Ｃの筆圧検知部５で検出された筆圧を検出する。
【０１１２】
なお、この例の電子ペン１０Ｃにおいては、回路基板４Ｃの信号発信回路４３は、発振回路のみの構成とし、筆圧をその発振周波数の変化として位置検出装置に伝送する。しかし、これに限るものではない。信号発生回路を、発振回路と、その発振信号に対して所定の変調を行う回路とで構成し、筆圧情報を、例えばＡＳＫ信号などとして位置検出装置に伝送するようにしてもよい。
【０１１３】
以上説明したようにして、第３の実施形態によれば、防塵及び防水の能力が高く、筆圧検出機能も備える静電結合方式の電子ペンを実現することができる。
【０１１４】
なお、この第３の実施形態の静電容量結合方式の電子ペンの場合に、信号発信回路の駆動電源の発生回路としては、磁性体コアにコイルを巻回することで、電磁誘導により内部の蓄電素子の例としての電気二重層キャパシタを充電するようにしたが、これに限られるものではない。例えば、電界結合や電波により電源を伝達して、電子ペンの電子ペン本体部に収納されている蓄電素子に蓄電する構成を用いてもよいことは言うまでもない。
【０１１５】
［他の実施形態及びその他の変形例］
上述の実施形態では、外部筐体の中空部内に、電子ペン本体部筐体（内部筐体）を備える電子ペン本体部を収納するようにし、電子ペン本体部筐体（内部筐体）の中空部内に電子ペン用の部品を収納して、当該電子ペン本体部筐体（内部筐体）の中空部内を樹脂で充填するようにした。
【０１１６】
しかし、この発明による電子ペンにおける電子ペン本体部は、電子ペン本体部筐体（内部筐体）を備えずに、樹脂により電子ペン用の部品をモールドした構成とすることもできる。
【０１１７】
図９は、電子ペン本体部筐体（内部筐体）を備えずに、樹脂により電子ペン用の部品をモールドした構成とした電子ペン本体部の製法を説明するための図である。この図９の例は、電子ペンとしての部品構成要素は、第１の実施形態の電子ペン１０と同様の場合としており、電子ペン１０と同一の構成部品については同一参照記号を付してある。
【０１１８】
この例においては、図９（Ａ）に示すようなモールド用型部材２１０を用意する。このモールド用型部材２１０は、この例では、電子ペン本体部２０の電子ペン本体部筐体（内部筐体）２０１を、その軸心方向に沿う方向の切断面により２分したハーフパイプ状のハーフ部材２１１及び２１２とからなる。一方のハーフ部材、この例では、ハーフ部材２１１には、溶融した樹脂を流し込むための樹脂投入孔２１１ａが形成されている。
【０１１９】
そして、この例においては、モールド用型部材２１０の一方のハーフ部材２１２内に、コイル部１、接続部材３、回路基板４及び基板保護パイプ６及び筆圧検知部５を軸心方向に並べて結合して一体化したモジュール部品を収納させる。そして、ハーフ部材２１２に対してハーフ部材２１１を結合させて、モールド用型部材２１０の中空部内に、前記モジュール部品を収納させる状態とする（図９（Ｂ）参照）。
【０１２０】
さらに、モールド用型部材２１０の芯体先端部材２とは反対側の開口部を、筐体蓋１０２と同様の構成の樹脂充填用治具２２０により閉塞する。なお、この樹脂充填用治具２２０の、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂに対応する径小部２２０ｂの軸心方向の高さを筐体蓋１０２の径小部１０２ｂと同一とすると、前述した隙間δの分が、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂとの間に形成されなくなるので、樹脂充填用治具２２０の径小部２２０ｂの軸心方向の高さは、筐体蓋１０２の径小部１０２ｂに対応する径小部２２０ｂの軸心方向の高さよりも隙間δの分だけ、大きいものとされている。
【０１２１】
そして、モールド用型部材２１０の開口部と芯体を構成するフェライトコア１１との隙間はパテなどにより閉塞する。
【０１２２】
そして、モールド用型部材２１０のハーフ部材２１１に形成されている樹脂投入孔２１１ａから、溶融している樹脂を、モールド用型部材２１０の中空部内に流し込んで、図９（Ｂ）において網点を付して示すように、モールド用型部材２１０の中空部内を樹脂７で充填するようにする。
【０１２３】
そして、樹脂７が固化したら、モールド用型部材２１０のハーフ部材２１１及びハーフ部材２１２を外す。これにより、図９（Ｃ）に示すように、コイル部１、接続部材３、回路基板４及び基板保護パイプ６及び筆圧検知部５を軸心方向に並べて結合して一体化したモジュール部品を樹脂７により覆ってモールドした電子ペン本体部２０Ｘを形成する。
【０１２４】
以上のようにして形成された電子ペン本体部２０Ｘを、図１に示した外部筐体１０１の中空部内に収納し、筐体蓋１０２で外部筐体１０１を閉塞することで、この例の電子ペンが構成できる。
【０１２５】
［筆圧検知部の他の例］
上述の実施形態では、圧力検出部を構成する筆圧検知部は、印加された筆圧を静電容量の変化として検出する圧力感知チップを用いた。しかし、筆圧検知部は、印加された筆圧を静電容量の変化として検出する構成に限られるものではない。図１０の例は、印加された筆圧をインダクタンスの変化として検出する構成の一例である。この図１０の例において、前述した第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の参照記号を付してある。
【０１２６】
この例においても、図１０に示すように、筆圧検知部５Ｌは、回路基板４と結合する接続端子部５１Ｌと、基板保護パイプ６と嵌合する嵌合部５２Ｌと、感圧部５３Ｌとを備えるが、感圧部５３Ｌのパッケージ５１０Ｌ内には、磁性体コア、例えばフェライトコア５４にコイル５５が巻回されたコイル部材５６が収納されている。
【０１２７】
図１０に示すように、この例では、フェライトコア５４にコイル５５が巻回されたコイル部材５６は、フェライトコア５４の軸心方向が電子ペン本体部筐体２０１の軸心方向となるように、感圧部５３Ｌのパッケージ５１０Ｌ内に収納されている。そして、パッケージ５１０Ｌの上端面５１０Ｌａよりも、フェライトコア５４の軸心方向の端面がパッケージ５１０Ｌの内側となるように、コイル部材５６が設けられている。
【０１２８】
一方、この例においては、筐体蓋１０２Ｌの径小部１０２Ｌｂの筆圧検知部５Ｌの感圧部５３Ｌのパッケージ５１０Ｌの上端面５１０Ｌａと衝合する面には、例えば弾性ゴムからなる弾性部材５７が貼付されて設けられている。そして、筐体蓋１０２Ｌの径小部１０２Ｌｂには、フェライトコア５４と磁気的に結合される磁性体、例えば永久磁石５８が設けられる。したがって、筐体蓋１０２Ｌの径小部１０２Ｌｂに設けられている永久磁石５８は、弾性部材５７を介して、筆圧検知部５Ｌのコイル部材５６と対向する。
【０１２９】
そして、この場合には、芯体先端部材２に筆圧が印加されること基づいて、電子ペン本体部の全体が、弾性部材５７を介して筐体蓋１０２Ｌ側に変位する。これにより、コイル部材５６のフェライトコア５４及びコイル５５と永久磁石５８との間の距離が変化し、両者からなるインダクタンス値が筆圧に応じて変化する。
【０１３０】
この例では、図１１（Ａ）に示すように、コイル部材５６のコイル５５は、コイル１２及びキャパシタ４２に対して並列に接続されて、並列共振回路が構成される。したがって、この例の場合には、筆圧に応じたコイル部材５６と永久磁石５８との間の距離の変化に基づくインダクタンス値の変化により、共振回路の共振周波数が変化し、この共振周波数の変化として、第１の実施形態の場合と同様にして、位置検出装置３００において筆圧を検出することができる。
【０１３１】
なお、この図１０の例は、第３の実施形態の静電容量結合方式の電子ペン１０Ｃの電子ペン本体部２０Ｃにも適用することができる。その場合には、図１１（Ｂ）に示すように、コイル５５は、信号発信回路４３の発振周波数を決定するための共振回路の一部となるように接続される。したがって、位置検出装置４００は、第３の実施形態の静電容量結合方式の電子ペン１０Ｃと同様にして、電子ペンに印加されている筆圧を検出することができる。
【０１３２】
なお、筐体蓋１０２Ｌの径小部１０２Ｌｂに設けられる、フェライトコア５４と磁気的に結合される磁性体は、上述の例の永久磁石５８に限られるものではなく、例えばフェライト片などの磁性体片であってもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１…コイル部、２…芯体先端部材２Ｃ…芯体、３…接続部材、４…回路基板、５…筆圧検知部、６…基板保護パイプ、７…充填された樹脂、１０…電子ペン、１１…フェライトコア、１２…コイル、２０…電子ペン本体部、１０１…外部筐体、１０２…筐体蓋、２０１…電子ペン本体部筐体（内部筐体）、２１０…モールド用型部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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