(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの端面を有する誘電体と、
前記誘電体の一端面に配置された二つの電極板と、
前記誘電体の他の端面に配置された可撓性を有する可撓電極板と、
該可撓電極板と前記誘電体との間に存する相対的な圧力又は変位を変化させる押圧部材と、を有し、
前記第１の電極と前記可撓電極板との間に第１のコンデンサが形成され、
前記第２の電極と前記可撓電極板との間に第２のコンデンサが形成される、
ことを特徴とする可変容量コンデンサ。
【請求項２】
前記可撓電極板が導電粒子を多数混在させた材料からなることを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項３】
前記可撓電極板が蒸着フィルムからなることを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項４】
前記押圧部材と前記可撓電極板との間にさらに弾力性を持つ材料からなる部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項５】
前記可撓電極板と前記誘電体との間に両者をわずかに引き離す離隔部材を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量コンデンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量コンデンサを回路素子の一部とする同調回路を、筆記具に似た形状を有する筐体内に備えたことを特徴とする位置指示器。
【請求項７】
更に、前記可変容量コンデンサに圧力を与えるペン先を有し、前記押圧部材は、前記ペン先にかかる押圧力を前記可変容量コンデンサに伝えるように配置されたことを特徴とする請求項６に記載の位置指示器。
【請求項８】
前記可変容量コンデンサに与える押圧力は、前記ペン先と反対側の部分にかかる押圧力である、請求項７に記載の位置指示器。
【請求項９】
前記二つの電極板を一定の離隔幅だけ離して設け、当該離隔幅の大きさを基板の厚さとする両面回路基板を、該両面回路基板の端の面が前記離隔幅の部分において前記誘電体の端面に当接するようにして、前記二つの電極板に対して垂直に立てて設けて、該両面回路基板の前記二つの電極板に接する部分にプリント回路の導体部分を設けて、該胴体部分と前記二つの電極のそれぞれとをはんだづけすることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の位置指示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、可変容量コンデンサに関する。特に，コンピュータに座標を入力するのに用いる座標入力装置の位置指示器に用いる可変容量コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
座標入力装置の位置指示器に用いる可変容量コンデンサとしては，平成４年特許出願公開第０９６２１２号及び平成５年特許出願公開第２７５２８３号が知られている。
【０００３】
特開平４−９６２１２について簡単に説明する。図８は，特開平４−９６２１２に開示した位置指示器（以下,「ハードタイプペン」と略す。）を描いたものである。電子ペン筐体８０１は，共振回路を有する回路基板８１４を含む電子ペンの筐体である。電子ペンは筆記具形状の位置指示器であり，座標入力装置と協働して機能する。座標入力装置は図示を省略したが，平板状のタブレットと呼ばれる入力面を有しており，縦横に多数並設されたループコイルを持つ。電子ペンが有する共振回路は，タブレット側のループコイルと電磁気的なやり取りをすることにより，電子ペンのタブレット上で指し示す位置をタブレットに検出可能にする。
【０００４】
回路基板８１４上には前述した共振回路が設けられているが、その共振回路は，固定コンデンサ８１３と可変容量コンデンサ（主に誘電体８０８，電極８０９，蒸着フィルム８１６からなる。）とコイル８０３により構成される。このハードタイプペンに用いる可変容量コンデンサを更に詳しく見ると，ピン８１１，電極８０９，誘電体８０８，スペーサ８０７，蒸着フィルム８１６，シリコンゴム８１５，ピン８１２，芯ホルダ８０４をスイッチケース上８１０とスイッチケース下８０５とではさんだ構造となっている。ピン８１１，ピン８１２は，それぞれ電極８０９，蒸着フィルム８１６からの端子を導くための導線である。誘電体８０８は円筒状のセラミックからなり，その片側の面には電極８０９を（例えば焼付けして）設ける。もう一方の端にはスペーサ８０７を介して蒸着フィルム８１６が第二の電極として設けられる。蒸着フィルム８１６が芯８０２，芯ホルダ８０４，シリコンゴム８１５を介して押されると，蒸着フィルム８１６と誘電体８０８の接触面積がだんだん大きくなるので，その間の空気が追い出され，空気層が誘電体として寄与する度合いが小さくなるので，可変容量コンデンサとして機能する。そして，この可変容量コンデンサとコンデンサ８１３との合成容量が連続的に変化する結果，共振回路の共振周波数がずれる。それを前述した座標入力装置側で検出することによりペン先（芯８０２）がどれだけ押されたかを検出するようになっている。なお，ペン先の荷重に対して最終的な座標入力装置側で検出される筆圧レベルを図１１に示してある。参考のためにハードタイプペンの仕様を示すと，コイルのフェライトコアがＬ６材と呼ばれる外径４ミリメートル，内径２ミリメートルの円筒状のものを用いており,長さが１７,５ミリメートルである。フェライトコアに巻いてある線材はＵＬＡＰ７／０．０７のものを用い平密着巻き３７ターンとしている。コイルの電気特性はインダクタンスＬ＝２６マイクロヘンリ，Ｑ＝１４５（周波数５００キロヘルツ）である。セラミックコンデンサはチタン酸バリウム系の外径４ミリメートル厚み１ミリメートルのものを用い，片面に電極を蒸着し，他の面は鏡面研磨仕上げとしている。シリコンゴムは厚さ０．４ミリメートル外形４ミリメートルである。スペーサはユーピレックス４０マイクロメートルを用い，外径４ミリ，内径３．３ミリメートルのドーナツ状である。蒸着フィルムはユーピレックス７５マイクロメートルのものにニッケルクロムを１０００オングストロームの厚さで蒸着したものを用いた。
【０００５】
次に，特開平５−２７５２８３について簡単に説明する。図７は，特開平５−２７５２８３に開示した位置指示器（以下,「ソフトタイプペン」と略す。）を描いたものである。ハードタイプペンを改良し，より軽い荷重で反応するように開発されたものである。ソフトタイプペンがハードタイプペンと異なるのは,その可変容量コンデンサの部分であり、さらに詳しく言うと、ハードタイプペンで蒸着フィルムとシリコンゴムとの組み合わせで構成した部分を導電ゴム（導電粒子を混在させて形成した合成ゴム）に変えた点，スペーサの厚さ,形状を変更した点，誘電体の端面でハードタイプペンでは鏡面仕上げした部分をヤスリ３２０番での研磨仕上げにした（ハードタイプよりも荒くした）点である。これにより図１０に示す筆圧特性（筆圧レベル−荷重特性）が得られた。このグラフを見ると図１１では，５０グラムの荷重で筆圧レベル３０程度であるのに対し、図１０では５０グラムの荷重で筆圧レベル５５程度が出力されている。したがって，より軽いタッチの電子ペン（位置指示器）が実現できていることがわかる。参考のためにソフトタイプペンの仕様を示すと，コイルのフェライトコアがＬ６材と呼ばれる外径４ミリメートル，内径２ミリメートルの円筒状のものを用いており、長さが１７,５ミリメートルである。フェライトコアに巻いてある線材はＵＬＡＰ７／０．０７のものを用い平密着巻き３７ターンとしている。コイルの電気特性はインダクタンスＬ＝２６マイクロヘンリ，Ｑ＝１４５（周波数５００キロヘルツ）である（ここまではハードタイプペンと同じ）。セラミックコンデンサはチタン酸バリウム系の外径４ミリメートル厚み１ミリメートルのものを用い，片面に電極を焼付けし、他の面はヤスリ３２０番での研磨仕上げとしている。導電ゴムは厚さ０．４ミリメートル外形４ミリメートルである。スペーサはユーピレックス７５マイクロメートルを用い，外径４ミリ，内径２．４ミリメートルのドーナツ状である。導電ゴムは導電粒子として炭素粒子を多数混在させて形成した合成ゴムのことであり，その表面はある程度の粗さをもつため，それに接する（対向する）誘電体の端面を鏡面仕上げではなくヤスリ３２０番での研磨仕上げとすることにより接触後の剥離性を向上している。導電ゴムを使用することにより，可撓性が良くなり，容量の変化を軽いタッチのものにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の先行技術は，ハードタイプペンもソフトタイプペンも芯ホルダ，スイッチケース下，スイッチケース上，二つの電極の端子であるピンなどの部品は共通であって，部品点数が多く,組み立て工数も多くかかり，コスト高を招いていた。また，電子ペン筐体の外径も制限を受けるため，従来のものでは，細いペン（例えば外径６．５ミリメートル）に用いることができなかった。
【０００７】
本発明の発明者は，スイッチケース上，スイッチケース下，という上下のプラスチック部品をなくすことができたら，部品点数の問題も，組み立て工数の問題もクリアでき，しかも電子ペン筐体の細いものにも用いることができると考えた。そして，さらに，二つの電極に接続されるピンをも省くことができないだろうかと考えた。そして，試行錯誤して日夜研鑚した結果，ついに一つの考えがひらめいた。本発明の目的は，より部品点数の少ない可変容量コンデンサを提供することにある。
【０００８】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の可変容量コンデンサは、二つの端面を有する誘電体と、この誘電体の一端面に配置された二つの電極板と、誘電体の他の端面に配置された可撓性を有する可撓電極板と、この可撓電極板と誘電体との間に存する相対的な圧力又は変位を変化させる押圧部材と、を有している。そして、このような構造をとったことにより、第１の電極と可撓電極板との間に第１のコンデンサが形成され、第２の電極と前記可撓電極板との間に第２のコンデンサが形成されるようになっている。
【０００９】
前記可撓電極板は導電粒子を多数混在させた材料からなるのが望ましい。
【００１０】
前記可撓電極板は蒸着フィルムとすることもでき，その場合には, 前記押圧部材と前記可撓電極板との間にさらに弾力性を持つ材料からなる部材を設けるのが好ましい。
【００１１】
前記可撓電極板と前記誘電体との間には両者をわずかに引き離す離隔部材を備えるのが望ましい。
【００１２】
本発明にかかる位置指示器は、上述の可変容量コンデンサを回路素子の一部とする同調回路を備え、この同調回路を筆記具に似た形状を有する筐体内に備えている。
【００１３】
更に、本発明においては、可変容量コンデンサに圧力を与えるペン先を有し、押圧部材は、ペン先にかかる押圧力を前記可変容量コンデンサに伝えるように配置されることが好ましい。なお、上述の可変容量コンデンサに与える押圧力は、ペン先と反対側の部分にかかる押圧力である。
【００１５】
さらにまた，前記二つの電極板を一定の離隔幅だけ離して設けて，当該離隔幅の大きさを基板の厚さとする両面回路基板を，該両面回路基板の端の面が前記離隔幅の部分において前記誘電体の端面に当接するようにして，前記二つの電極板に対して垂直に立てて設けて，該両面回路基板の前記二つの電極板に接する部分にプリント回路の導体部分を設けて，該胴体部分と前記二つの電極のそれぞれとをはんだづけすることができる。
【００１６】
【実施の形態】
以下,図面を参照しつつ，本発明の実施形態について説明する。図１は，誘電体とその一端面に設けた二つの電極と，他の端面側に設けた導電ゴムとで可変容量コンデンサを構成した実施形態を示す図である。この実施形態には,従来のようなスイッチケース上,スイッチケース下という部品が不要であり,誘電体１１８は，直接電子ペン筐体１０１の内径程度の大きさであることが可能である。したがって，誘電体１１８の外径が従来の４ミリメートルだとすると，電子ペン筐体１０１の内径が４ミリメートルよりもわずかに大きい程度で足りるので，電子ペン筐体１０１の外径が６,５ミリメートル程度のものも設計可能である。
【００１７】
芯１０２は従来と同様に，電子ペンの書き心地をもたらす部材であるとともに，ペン先の押圧力を可変容量コンデンサに伝える役目を果たす部材である。この実施形態では,芯１０２はコイル１０３と一体となって導電ゴム１１７に押圧力を伝達することとした。したがって，コイル１０３を構成するフェライトコアの外径の太さで導電ゴム１１７を押すこととなる。フェライトコアは，Ｌ６材，外径４．０ミリメートル，内径２．０ミリメートル，長さ１７．５センチメートルとした。フェライトコアに巻いた線材はリッツ線２−ＵＬＡＰ７／０．０７であり，平密着巻き１層目が３８ターン，２層目が３５ターンである。電気特性はインダクタンスＬ＝１００マイクロヘンリ，Ｑ＝２００（周波数５００キロヘルツ）である。
【００１８】
導電ゴム１１７は，厚さ０．４ミリメートル，外径４．０ミリメートルのものを用いる。誘電体１１８は，チタン酸ストロンチウム系のものを用いた。誘電体１１８の外径は４．０ミリメートル，厚さは１ミリメートルである。誘電体１１８の導電ゴムに接する側はヤスリ３２０番で研磨した。誘電体１１８のもう一つの端面には，半月形状の電極１１９及び電極１２０を焼付けにより設ける。電極１１９と電極１２０とは図１に示すように，それぞれの直線部分が平行になるようにし,一定の離隔幅を離して設ける。その離隔幅の大きさは回路基板１１４の厚さに合わせたものである。
【００１９】
誘電体１１８と回路基板１１４とは，はんだ付けにより電気的にも機械的にもくっつけられる。回路基板１１４は図１に示すように，ペンの長手方向に長さを持つおよそ長方形の形状をしている。その長方形の短辺のうち，ペン先に近いほうの短辺が誘電体１１８の上述した離隔幅の部分に当接する。そして回路基板１１４はいわゆる両面基板であり，その表側と裏側との双方に回路の一部である導体部分を有している。その胴体部分と，電極１１９及び電極１２０はそれぞれはんだ付けによりつけられる。
【００２０】
その様子を示すのが図６である。図６は，回路基板と誘電体上の電極とがはんだ付けされるようすを二つの電極の離隔幅の延びる方向の延長線上から見た断面図である。図６では，回路基板１４，はんだ２５，２６，電極１９，２０，誘電体１８はそれぞれ断面を示している。回路基板１４は上に述べたように誘電体の端面のうちの電極を二つ設けた面に対して垂直に立てられた状態ではんだ付けされる。このはんだ付けにより，従来のピンも，スイッチケース上，スイッチケース下も不要になった。
【００２１】
再び図１に戻って回路基板１１４及びそれと電子ペン筐体１０１との関係について説明する。回路基板１１４にはコンデンサ１１３，コイル１０３及び本発明に係る可変容量コンデンサとが共振回路を構成するようにプリント基板回路が構成されている。そして，回路基板１１４の短辺のうちペン先から遠いほうの辺は電子ペン筐体１０１の内部構造の一部により押さえられて，固定される。したがって，芯１０２に押圧力が加わるとき，導電ゴム１１７が誘電体１１８側に押される。電極１１９と導電ゴム１１７との間に一つのコンデンサを構成し,電極１２０と導電ゴム１１７との間にもう一つのコンデンサを構成し,それらの合成容量が電極１１９と電極１２０との間に得られると考えられる。導電ゴム１１７と誘電体１１８との接触面積が大きくなることにより，その間の空気が誘電体として寄与する度合いが小さくなり，可変容量コンデンサの合成容量がわずかに変化し，それにより共振回路の共振周波数が変化する。その変化を座標検出装置が検出する。ということになる。図９に，本発明に係る位置指示器の筆圧レベル−荷重特性を示すグラフをしめしている。図１０及び図１１と比べれば，従来のハードタイプペンよりもやや柔らか目のタッチの電子ペンが得られたことがわかる。このようにして，部品点数の少ない可変容量コンデンサおよびそれを利用した位置指示器を構成できた。
【００２２】
【実施例】
図２は，導電ゴムの代わりに蒸着フィルムとシリコンゴムとの組み合わせを用いた実施例を示す図である。蒸着フィルムはユーピレックス７５マイクロメートルにニッケルクロムを１０００オングストローム蒸着したものを用いることができる。また，シリコンゴムは厚さ０．４ミリメートル，外径４．０ミリメートルのものを用いる。その他の点は図１に示す実施形態と同様である。
【００２３】
図３は，図１の実施形態にスペーサを追加した実施例を示す図である。コイルのインダクタンスや，コンデンサの容量などの選び方によっては，スペーサを入れることとする実施例が適当な場合も考えられる。また，誘電体のペン先に近い側の端面の仕上げ方をどの程度の粗さにするかにもよるものと考えられる。
【００２４】
図４は，図２の実施例にスペーサを追加した実施例を示す図である。
【００２５】
図５は，導電ゴムを押す押圧部材をコイルの後ろ側ではなく芯の後ろ側とした実施例を示した図である。芯が円筒状のフェライトコアの中空部分を自由に摺り動くことができるようにし，芯の後ろ側を図５のようにややふとくすることによりこの実施例が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は，このように構成されているので，部品点数が少なくしかも細い電子ペンを設計可能な可変容量コンデンサを提供することが出きた。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体とその一端面に設けた二つの電極と，他の端面側に設けた導電ゴムとで可変容量コンデンサを構成した実施形態を示す図である。
【図２】導電ゴムの代わりに蒸着フィルムとシリコンゴムとの組み合わせを用いた実施例を示す図である。
【図３】図１の実施形態にスペーサを追加した実施例を示す図である。
【図４】図２の実施例にスペーサを追加した実施例を示す図である。
【図５】導電ゴムを押す押圧部材をコイルの後ろ側ではなく芯の後ろ側とした実施例を示す図である。
【図６】回路基板と誘電体上の電極とがはんだ付けされるようすを二つの電極の離隔幅の延びる方向の延長線上から見た断面図である。
【図７】従来のソフトタイプペンの内部構造を示す図である。
【図８】従来のハードタイプペンの内部構造を示す図である。
【図９】本発明に係る位置指示器の筆圧レベル−荷重特性を示すグラフである。
【図１０】従来のソフトタイプペンの筆圧レベル−荷重特性を示すグラフである。
【図１１】従来のハードタイプペンの筆圧レベル−荷重特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１１
１２，２２，３２，４２，５２，６２
１４，２４
１６，５６
７０１，８０１  電子ペン筐体
【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】
0004376425.tif 000008
【図８】
0004376425.tif 000009
【図９】
0004376425.tif 000010
【図１０】
0004376425.tif 000011
【図１１】
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