專利名稱：壓敏元件及附有壓敏功能的記錄筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在被稱作計(jì)算機(jī)的輸入裝置之一的數(shù)字平臺(tái)或圖形輸入板的坐標(biāo)輸入裝置中使用的位置指示器，特別涉及記錄筆。
作為數(shù)字平臺(tái)的位置指示器所使用的記錄筆，其構(gòu)成是不只能一般性的檢出指示位置的坐標(biāo)值，還應(yīng)該也可以檢測(cè)出筆向下的信息。所謂筆向下，是說筆尖處于接觸位置檢出面的狀態(tài)，作為檢出方式，一般是由設(shè)在筆尖上的部件檢出沿著筆的軸方向施加的力。
在數(shù)字平臺(tái)上的位置檢出方式有很多種，這里以電磁授受方式作為一例進(jìn)行說明。這種方式例如由將多個(gè)傳感器線圈并列設(shè)置在位置檢出方向上的位置檢出面，和筆或指針等的位置指示器構(gòu)成。通常，為了在X和Y2個(gè)方向上進(jìn)行坐標(biāo)檢測(cè)，在X方向和Y方向設(shè)置2個(gè)與位置檢出面正交的位置指示器。另外，在位置指示器中，設(shè)置為了和傳感器線圈進(jìn)行電磁相互作用的線圈或諧振電路。如果舉檢出的例子，就是從傳感器線圈(位置檢出面一側(cè))送出電磁波，位置指示器內(nèi)的諧振電路等與此電磁波相互作用的結(jié)果，再發(fā)射感應(yīng)電磁波，被傳感器線圈接收。根據(jù)此接收信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的傳感器線圈以及從其鄰近的傳感器線圈發(fā)出的信號(hào)，進(jìn)行包含插入的運(yùn)算，決定坐標(biāo)。
此電磁授受方式的特征之一就是可以把位置指示器作成無線式。申請(qǐng)人在特公平2-53805號(hào)以及特開平3-147012號(hào)中，展示了電磁授受方式的各種數(shù)字平臺(tái)。
圖9展示的是上述專利中的記錄筆型的位置指示器300。此記錄筆以合成樹脂等的非金屬材料構(gòu)成的筒狀筆桿302作為外殼，在其內(nèi)部從尖端起內(nèi)置有芯體304，具備折動(dòng)自如地收容此芯體304的貫通孔的鐵氧體磁芯以及卷繞在其外圍的線圈306、螺旋彈簧308、開關(guān)310、電容器312及314，進(jìn)而在筆桿的后端裝有帽316。線圈306和電容器314形成并聯(lián)諧振電路。此諧振電路各元件的值，應(yīng)選擇可以與傳感器線圈的電磁波產(chǎn)生諧振的值。
進(jìn)而，電容器312通過與開關(guān)310連接到線圈306的兩端，具有使上述諧振電路的電流位相延遲的功能。即，由把芯體304的尖端按壓在位置檢出面上，使芯體304壓入筆桿302內(nèi)，芯體304的后端通過螺旋彈簧308按開關(guān)310使其接通。這樣，就可以使諧振電路的相位即感應(yīng)電磁波的相位變化，由此可以傳遞一個(gè)開關(guān)信息。
并不僅如上所述那樣單純?yōu)殡x合開關(guān)，作為具有筆壓感知功能的記錄筆，建議建成如下構(gòu)造將諧振電路的電容器和線圈的一部設(shè)成可變?nèi)萘侩娙萜骰蚩勺兙€圈，或通過附加可變阻抗元件，使這些值由筆壓來改變。例如，請(qǐng)參考特開昭63-257823號(hào)、特開平1-5322號(hào)，特開平4-96212號(hào)、特開平5-275283號(hào)等公報(bào)。作為可變阻抗元件，可以利用感壓導(dǎo)電橡膠，但是因?yàn)橛纱硕貌坏骄邆淞己酶袘?yīng)重現(xiàn)性的壓敏導(dǎo)電橡膠，所以就不能實(shí)現(xiàn)具有足夠特性的記錄筆。
上述常規(guī)的記錄筆，作為芯體304，除使用一般的樹脂芯體外，可以將鉛筆組件，圓珠筆組件等的經(jīng)常用于文具部件的筆部件作為芯體。通過使用這種兼具筆記錄功能的芯體，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置檢出面上設(shè)置的紙等上面記錄文字，圖形等的目的。
另外，鉛筆組件和圓珠筆組件等的筆部件，如

圖10為例展示筆部件那樣，具有由敲擊尾部將芯送出筆尖端，或收回的功能。進(jìn)而，還多具有從尾部補(bǔ)充備用鉛芯，替換芯的功能。具有這些功能的筆部件在本說明書中總稱為碰撞式文具部件。
圖10(a)展示了市售的常規(guī)碰撞式文具組件中的鉛筆組件。鉛筆組件，在我國作為叫作“活動(dòng)鉛筆”的構(gòu)件被廣泛使用著?；顒?dòng)鉛筆即機(jī)械鉛筆，眾所周知，是用彈簧裝置使鉛芯可以自由出入的鉛筆，可以補(bǔ)充備用鉛芯。
圖10(a)所示的鉛筆組件200，在其自身內(nèi)部(鉛芯送出機(jī)構(gòu)部84內(nèi))具有彈簧裝置的機(jī)構(gòu)，從外表看不見。在鉛芯存放部86中存放著鉛芯，把其后端的鉛筆部件后端部87對(duì)著鉛芯送出機(jī)構(gòu)部84一押，滑動(dòng)部85大致向鉛筆芯送出機(jī)構(gòu)部84內(nèi)滑動(dòng)3mm。與此同時(shí)，從鉛筆尖端部112送出一段鉛芯。
圖10(b)是用圖10(a)所示的鉛筆組件構(gòu)成機(jī)械鉛筆的例子。在筆桿80內(nèi)設(shè)置鉛筆組件200的同時(shí)，接著鉛筆組件后端部87，在筆桿的后端部分設(shè)置有著向外部突出部分的押壓片83。在按壓筆桿80的狀態(tài)下按壓按壓片83，與筆桿接觸的部分82，支撐在筆軸尖端細(xì)小部分的內(nèi)壁上，其結(jié)果，滑動(dòng)部分85向鉛筆芯送出機(jī)構(gòu)部84內(nèi)滑入一部分，鉛芯被送出。另一方面，手從按壓片83離開，呈握筆桿狀態(tài)，把鉛筆尖部112壓在紙上，從鉛筆尖部112向筆桿方向施加的壓力，通過鉛筆組件200及按壓片83，傳遞到位于筆桿80后端的橫段面上，鉛筆組件200得到支撐的結(jié)果，是可以書寫文字了。
通常，碰撞式文具部件在將要補(bǔ)充或更換其芯時(shí)，是從組件后端部開始進(jìn)行作業(yè)的。即，在鉛筆組件中，卸下蓋在部件后部按壓片上的帽，將鉛芯裝入筒狀的鉛芯收存部?jī)?nèi)。另外，即使是圓珠筆組件，也是從組件后部取出沒有水的筆芯，插入新的筆芯。
但是，在記錄筆中，將按壓式文具組件用作芯體時(shí)，以往如圖9所示，筆桿302內(nèi)的大部分空間被開關(guān)和與檢出電路有關(guān)的電子部件等占有，因而，把作為從筆桿后端補(bǔ)充或更換鉛芯的筆記部件的芯體，延伸至后端部分的構(gòu)造設(shè)計(jì)，在物理上是不可能的。
還有，在呈芯體貫通至筆桿后端的構(gòu)造狀態(tài)時(shí)，將檢測(cè)向芯體尖端施加按壓力的機(jī)構(gòu)設(shè)置在中心軸上也是不可能的。
本發(fā)明的目的就是提供即使在芯體貫通筆桿的構(gòu)造下，也能夠準(zhǔn)確檢出施加在芯體尖端的按壓力即筆壓的壓敏元件，以及使用此壓敏元件的具有筆壓感知功能的記錄筆。
進(jìn)而，本發(fā)明的目的是提供，作為記錄筆的芯體在使用碰撞式文具組件的情況下，和通常所周記錄用具一樣，可以從筆的后端進(jìn)行鉛筆芯等的補(bǔ)充或更換的記錄筆。
進(jìn)而，本發(fā)明的目的是提供，在感知筆壓的情況下，作為壓敏體，由使用響應(yīng)重現(xiàn)性良好的壓敏導(dǎo)電橡膠作為可變阻抗元件，而具有優(yōu)良的筆壓特性的重現(xiàn)性的附有壓敏功能的記錄筆。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出以下構(gòu)成。
(1)是壓敏元件，其特征在于具有傳遞施加在前述壓敏元件的中心軸方向上的按壓力的環(huán)狀平板形的按壓部件；具有和前述按壓部件平行設(shè)置的環(huán)狀平板形的壓敏體；具有抵抗前述按壓力，支撐前述感壓體，夾著該感壓體，與前述按壓部件平行設(shè)置的環(huán)狀平板形的支撐部件。
(2)是在具有構(gòu)成殼體的大致筒形的筆桿和設(shè)置在該筆軸的中心軸上的芯體的記錄筆中，檢出對(duì)著該芯體的尖端，向該芯體的長(zhǎng)軸方向上施加按壓力的壓敏元件，其特征在于具有應(yīng)傳遞前述按壓力的、包圍前述芯體呈環(huán)狀平板形的按壓部件；具有與前述按壓部件平行設(shè)置的、包圍前述芯體并呈環(huán)狀平板形的壓敏體；具有抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該感壓體與前述按壓部件平行設(shè)置的、包圍前述芯體且呈環(huán)狀平板形的支撐部件。
(3)記錄筆是具有構(gòu)成殼體、呈大致筒形的筆桿和設(shè)置在該筆桿中心軸上的芯體，并應(yīng)具備檢出對(duì)著該芯體的尖端，向該芯體長(zhǎng)軸方向施加按壓力的壓敏元件的記錄筆，具有包含以下構(gòu)成的壓敏元件為特征。按壓部件，傳送前述按壓力，成包圍前述芯體的環(huán)狀平板形；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，成包圍前述芯體的環(huán)狀平板形；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形。
(4)記錄筆是具有構(gòu)成殼體的大致筒形的筆桿和設(shè)置在該筆桿的中心軸上的芯體，并具備檢出對(duì)著該芯體尖端向該芯體長(zhǎng)軸方向上施加按壓力的壓敏元件的記錄筆，以具有包含以下構(gòu)成的壓敏體為特征按壓式文具部件，被作為前述芯體而設(shè)置、并貫通筆桿；芯體支撐部件，設(shè)置在前述筆桿的內(nèi)壁尖端部分，抵抗由碰撞操作施加在前述按壓式文具組件上的從后面來的按壓力，支撐該按壓式文具組件；按壓部件，傳遞前述按壓力，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形狀；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形。
(5)當(dāng)上述1至4的壓敏體由壓敏導(dǎo)電橡膠構(gòu)成時(shí)，其特征為前述壓敏導(dǎo)電橡膠是在非導(dǎo)電性合成橡膠中，分散著粒子徑為1至20微米的微小珠狀炭粒子的同時(shí)，也分散著粒子徑為10及150微米的中空狀彈性微小球體。
(6)在上述(5)中的非導(dǎo)電性合成橡膠的特征在于它由液態(tài)硅酮橡膠、硅酮漆以及硅酮生橡膠或把它們作為主要成分的硅酮粘著劑構(gòu)成。
(7)上述(5)或(6)中的前述中空狀彈性微小球體的特征在于把聚氯乙烯叉和丙烯腈的聚合物作為殼。
由本發(fā)明構(gòu)成的壓敏元件，因?yàn)榫哂袀鬟f施加在壓敏元件中心軸方向上的按壓力的環(huán)狀平板形按壓部件；具有與前述按壓部件平行設(shè)置的環(huán)狀平板形的壓敏體；具有抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體并夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置的環(huán)狀平板形的支撐部件，所以即使不在本該承受該按壓力的軸上配置，也可以檢出按壓力。
為了檢測(cè)出向記錄筆芯體施加按壓力、由本發(fā)明產(chǎn)生的壓敏元件，因?yàn)榫哂袀鬟f前述按壓力的包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的按壓部件；具有與前述按壓部件平行設(shè)置、包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的壓敏體；具有抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體并夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置的包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的支撐部件，所以即使不配置在該芯體的軸上，也能檢測(cè)出按壓力。
根據(jù)本發(fā)明而備有為檢測(cè)出向芯體施加按壓力的壓敏元件的記錄筆，因?yàn)榫哂袀鬟f前述按壓力并包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的按壓部件；具有與前述按壓部件平行設(shè)置并包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的壓敏體；具有抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體并夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置的包圍前述芯體的環(huán)狀平板形的支撐部件，所以即使壓敏元件不配置在該芯體的軸上，也能檢測(cè)出向芯體的按壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)筆壓檢知。進(jìn)而，即使該芯體貫通于筆桿，也可以實(shí)現(xiàn)筆壓檢知。
另外，作為最適合應(yīng)用本發(fā)明的例子，在將貫通筆桿的芯體作為按壓式文具組件的情況下，和通常的筆具一樣可以從筆軸后部操作。即，按壓筆軸后部的碰撞按壓片，就可以將筆芯等送出，可以進(jìn)行筆芯的出入。另外，卸下筆軸后部的碰撞按壓片，可以進(jìn)行芯等的補(bǔ)充和更換。
另外，作為壓敏體-實(shí)施例的可變阻抗元件的材料，由于采用在筆壓特性的重現(xiàn)性上具有優(yōu)異的特性組成的壓敏導(dǎo)電橡膠，因而可以實(shí)現(xiàn)特性穩(wěn)定的可變阻抗式筆壓感知記錄筆。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例鉛筆組件作為芯體的記錄筆總體的部件組裝圖，(a)是正面透視圖，(b)是側(cè)面透視圖，(c)是背面透視圖。
圖2是進(jìn)一步詳細(xì)表示圖1記錄筆的各構(gòu)成部件的圖。
圖3是圖1記錄筆中由鉛筆芯存放部、按壓把，以及樹脂管組合而成的鉛筆組件的透視圖。
圖4是展示鉛筆組件、裝置彈性基片的基片架，以及鐵氧體磁芯被組合后的圖。
圖5是詳細(xì)表明壓敏導(dǎo)電橡膠周圍的配置、壓敏導(dǎo)電橡膠的形狀、以及基片延長(zhǎng)部分的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的記錄筆的外觀圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的記錄筆的諧振電路的概略圖。
圖8是測(cè)定對(duì)應(yīng)使用在根據(jù)本發(fā)明的記錄筆上的壓敏導(dǎo)電橡膠的負(fù)荷(筆壓)的阻抗變化的實(shí)驗(yàn)方法和其結(jié)果數(shù)據(jù)的圖。
圖9是先有的記錄筆構(gòu)造的圖。
圖10是展示作為市售的按壓式文具組件的之一的鉛筆部件以及裝入此鉛筆組件的機(jī)械鉛筆(活芯鉛筆)的圖。
符號(hào)說明10是記錄筆型位置指示器；12是筆軸；14是鉛筆組件；16是鐵氧體磁芯；17是線圈；18是基片架；20是開關(guān)；22是可變電容器；26是帽；30是按壓架；40是開關(guān)按壓；42是彈性基片；43是電源模板。
以下就附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例，是展示將作為按壓式文具組件之一的鉛筆組件14作為芯體的記錄筆10的所有部件的組裝圖。(a)是前面的透視圖，(b)是側(cè)面的透視圖，(c)是背面的透視圖。在本說明書的記述中，“尖端”或“尖端一側(cè)”就指在本記錄筆中與位置檢出面直接接觸的那端或那個(gè)方向，而“后端”或“后端一側(cè)”就意味著與“尖端”或“尖端一側(cè)”相反的一端或其方向。
裝著此鉛筆組件的記錄筆，把由合成樹脂等的非金屬材料構(gòu)成的筒形的筆桿12作為外殼，在其內(nèi)部，有鉛筆組件14、具有滑動(dòng)自如地收存此鉛筆部件14的尖端從屬部分的貫通孔的鐵氧體磁芯16以及在其周圍纏繞的線圈17。
筆桿12，例如是分成前、后兩個(gè)殼構(gòu)成一般是在中間用螺紋把它們擰在一起。鉛筆組件14，與作為廣泛使用的書寫用具的鉛筆具有完全同樣的構(gòu)造，被設(shè)置成對(duì)著筆桿，從尖端到后端滑動(dòng)地貫通筆桿12的中心軸上。鉛筆組件14把鉛筆尖端部14f從物桿12的尖端伸到外面。
在鐵氧體磁芯16的后部，對(duì)著筆桿12固定地設(shè)置著大體呈筒形的基片架18。在大體筒形的基片架18的前面18a的中心部分，設(shè)置著至少可以使鉛筆組件14滑動(dòng)大小的貫通孔，鉛筆組件14的鉛芯收存部14a貫通于此貫通孔。在基片架18的后面18b上也設(shè)置著貫通孔。
在大致筒形的基板架18的側(cè)面，平坦部分留有切口(參照?qǐng)D1(b)的側(cè)面圖)，在此平坦部分上，設(shè)置彈性基片42。在此彈性基片42上，安裝作為位置標(biāo)示器的電子電路部件的可變?nèi)萘侩娙萜?2和開關(guān)等。開關(guān)20，由按壓設(shè)置在作為外殼的筆軸12上的開關(guān)按壓部40而被接通。
通常黃銅制的鉛筆芯收存部14a的后端14b，被壓入按壓架30的夾持部30a。按壓架30具有大致筒形的形狀，由和鉛筆芯收存部的結(jié)合構(gòu)成鉛筆組件的一部分，并且，由和筒形的鉛筆芯收存部分14a連通形成鉛筆芯的通路。進(jìn)而，按壓架30，使環(huán)形的肩部30b向周圍方向突出。此環(huán)形肩部30b的后端面是平坦的。在后面敘述，從鉛筆組件14的鉛筆尖端部14f通過鉛筆芯收存部14a傳遞的按壓力，通過按壓架30的肩部30b按壓壓敏體。
如前所述，在本發(fā)明中，由于碰撞式文具組件(在實(shí)施例中是鉛筆組件)占據(jù)了從中心軸的尖端位置到后端位置，所以不能把在進(jìn)行筆壓感知時(shí)所需要的壓敏體和傳遞從前方來的按壓力的按壓機(jī)構(gòu)等設(shè)置在中心軸上。因而，在本發(fā)明中，把按壓壓敏體的機(jī)構(gòu)，即按壓架30的肩部，設(shè)置在象包圍按壓式文具部件那樣的環(huán)上。同樣，后述的由壓敏導(dǎo)電橡膠構(gòu)成的壓敏體、電極基板、以及支撐部件也被做成可以使碰撞式文具組件貫通那樣的環(huán)形。
基片架18的后面18b，做成具有中心可以貫通按壓式文具組件的孔的環(huán)形平坦面，在按壓架30的肩部30b和基片架18的后面18b之間，夾持著壓敏導(dǎo)電橡膠28和彈性基片42的延長(zhǎng)部42b。如后述那樣的電極模板被設(shè)置在彈性基片延長(zhǎng)部42b上。即，基片架18的后面18b構(gòu)成抵抗由按壓部30肩部30b施加的按壓力的支撐部件。關(guān)于此部分的構(gòu)造在后面圖5中詳述。
樹脂管32被擠壓入按壓架30的貫通孔后端部30c。此樹脂管32由和按壓架30的結(jié)合構(gòu)成鉛筆組件14的一部分，由與鉛筆芯收存部14a以及按壓架30的連通形成鉛芯通路?；?8的后面18b的中心部分的貫通孔的大小，至少是使樹脂管32容易滑動(dòng)的程度。樹脂管32通過此貫通孔對(duì)接在按壓架上。和書寫用具的鉛筆組件同樣的帽26被裝卸自如地填充在樹脂管32的后端上。此帽26除具有覆蓋樹脂管的開口端的功能外，還具有在送出鉛筆芯時(shí)作為為從后面按壓的碰撞用按壓片的功能。
圖2是進(jìn)一步詳細(xì)表示圖1所示各構(gòu)成部件的圖。圖2(a)展示被對(duì)接的前圖的鉛筆組件14的一部分，和按壓架30的一部分。鉛筆組件14的鉛芯收存部14a的內(nèi)部，作為備用芯的存放部。
圖2(b)是展示按壓架30和被對(duì)接的前面的鉛筆芯收存部后端14b以及樹脂管32的一部分的斷面圖。按壓架30的夾持部30a，由把圓筒的側(cè)面切開2個(gè)切口構(gòu)成，從兩側(cè)夾持鉛筆芯收存部后端14b。如圖示那樣，使鉛筆芯收存部14a和按壓架30以及樹脂管32連通，由此可以從記錄筆后端使被補(bǔ)充的鉛筆芯從樹脂管32向鉛筆芯收存部14a移動(dòng)。
圖2(c)是樹脂管32的斷面圖。圖2(d)是帽26的透視圖。此帽26除具有如前所述那樣的覆蓋樹脂管開口端的功能外，還具有在送出鉛筆芯時(shí)，作為為從后面按壓的按壓用按壓片的功能。通常，使用者把手觸在此帽26的后端的平坦部分上，施加按壓力進(jìn)行操作。
圖3是組裝后的鉛筆組件14的整體圖。從尖端側(cè)開始有鉛筆芯尖端部14f、筆桿接觸部14e、鉛筆芯送出部14c、滑動(dòng)部14d、鉛筆芯收存部14a、鉛筆芯收存部后端14b、按壓架30以及樹脂管32。
圖4是把圖3所示的鉛筆組件14、裝著彈性基片42的基片架以及鐵氧體磁芯16組裝后的狀態(tài)圖。圖4(a)是正面圖，圖4(b)是側(cè)面圖。為防止鉛筆部件14的筆尖的沖擊松勁，將防止彈簧50，如圖所示設(shè)置在鉛筆組件14的周圍。在此狀態(tài)下，基片42的延長(zhǎng)部42b和構(gòu)成壓敏體的壓敏導(dǎo)電橡膠28被插入夾持在按壓架30和基片架18之間，而這從圖4是辯別不出的。
圖5(a)是作為壓敏體的壓敏導(dǎo)電橡膠28的周圍配置的放大圖。根據(jù)本發(fā)明的壓敏導(dǎo)電橡膠28及基板延長(zhǎng)部42b的形狀，被做成都與鉛筆組件14的軸垂直，并包圍鉛筆組件14的環(huán)形平板。彈性基片42被固定在基片架18的平坦部分上，而其延長(zhǎng)部42b是被這樣組裝的，它被從在平坦部分的后端打穿的孔19插入基片架18的筒內(nèi)部，并被折彎。圖5(b)是構(gòu)成環(huán)形平板形壓敏體的壓敏導(dǎo)電橡膠28的平面圖。圖5(c)是展示彈性基片42的延長(zhǎng)部42b的形狀的平面圖。如圖所示那樣的2個(gè)大致圓周形的電極模板43被設(shè)置在與基片延長(zhǎng)部42b的壓敏導(dǎo)電橡膠28接觸的一側(cè)。壓敏導(dǎo)電橡膠在與這些電極間接觸時(shí)，在這些電極間的壓敏導(dǎo)電橡膠的電阻作為電極間電阻被檢出。被檢出的壓敏導(dǎo)電橡膠的電阻，因?yàn)殡S著施加在壓敏導(dǎo)電橡膠上的壓力變化而變化，所以可以將其壓力變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在本發(fā)明中，所謂“檢出”包括由使用在實(shí)施例中的壓敏導(dǎo)電橡膠等的被動(dòng)元件的情況，和由其它任何的有源元件的情況。
在不施加按壓力的情況下，圖5(a)的按壓架肩部30b和壓敏導(dǎo)電橡膠28以及基片延長(zhǎng)部42b上的電極43是直接連接。當(dāng)把記錄筆的芯體尖端按壓在位置檢測(cè)面上時(shí)，按壓力從前方施加，通過鉛筆芯收存部14a等的芯體構(gòu)成元件被傳遞的按壓力，傳向按壓架30，對(duì)應(yīng)于按壓架30也向后方傳遞按壓力。但是，基片架18相對(duì)于筆桿12被固定，抵抗按壓架30向后方的按壓，支撐其。其結(jié)果，按壓架30的肩部30b把壓敏導(dǎo)電橡膠28和基片延長(zhǎng)部42b對(duì)基片架后面18b按壓，這就成為按壓狀態(tài)。根據(jù)在此狀態(tài)下的按壓力的大小，壓敏導(dǎo)電橡膠28的電阻變化，此變化通過電極43檢出。
在此實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)壓敏體傳遞按壓力的按壓部件，以按壓架30的肩部30b實(shí)現(xiàn)，而且此按壓部件被固定在記錄筆的芯體(在實(shí)施體中是鉛筆組件)上，并最好是可以一體的動(dòng)作的部件。例如，也可以用使芯體的外周壁的一部分向周圍突出的部分來實(shí)現(xiàn)。另外，也可以由把另一個(gè)環(huán)形部件接合在芯體上實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中，把按壓部件的形狀叫作環(huán)狀“平板”，至少面向壓敏體的一面要是平板。
另外，在本實(shí)施例中，基片架18的后而186具有作為對(duì)應(yīng)按壓力的支撐部件的作用，而此支撐部件不一定非要與基片架18設(shè)成一體，也可以是在按壓時(shí)對(duì)應(yīng)于筆桿12是固定設(shè)置的平面。換言之，也可以是按壓力不能使其移動(dòng)的被固定的平面那樣的部件。例如，可以是從筆桿內(nèi)壁突出的隔板那樣的部件。即，在本發(fā)明中把支持部件的形狀叫作環(huán)形“平板”的情況下，至少面向壓敏體的一面要是平板。
象實(shí)施例那樣，把為了按壓力的傳遞以及檢測(cè)的機(jī)構(gòu)，即壓敏元件做成環(huán)狀是適合的。換言之，可以說是大致回轉(zhuǎn)體形狀。最理想的實(shí)施例就是做成連續(xù)的環(huán)，而由被分割為多個(gè)的片構(gòu)成的環(huán)以及只在芯體周圍的一部分配置的部分環(huán)也被包含在本發(fā)明的范疇內(nèi)。連續(xù)的環(huán)形狀為最理想的理由是使用者在持記錄筆筆桿時(shí)，時(shí)常不只持同一位置。例如，只在芯體周圍的一部分上設(shè)置壓敏元件時(shí)，有可能產(chǎn)生由使用者的持筆方位造成的不能感知筆壓的死角。在那種情況下，考慮這樣的方法把使用者經(jīng)常把持的一定的位置那樣的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)置在筆桿上。進(jìn)而，在本發(fā)明中的所謂的壓敏元件的“環(huán)狀”，是說至少在中心部分的貫通孔的形狀，如圖5(b)所示的壓敏體的形狀那樣，從上面看的內(nèi)周或外周的形狀不一定必須是真圓。例如，也包括內(nèi)周或外周的形狀為多角形和頭橢圓形的情況。
這里要說明的是，從芯體向壓敏體的按壓力的傳遞，始終是通過面向按壓部件的壓敏體的平面進(jìn)行的，即使假設(shè)壓敏元件形成的環(huán)狀的各組成元件和芯體的外壁間存在摩擦力，此摩擦力大小也是不影響按壓力的檢出那樣的程度。這只要在各構(gòu)成元件的尺寸設(shè)計(jì)上給予注意就很容易實(shí)現(xiàn)。這里再參照?qǐng)D1及圖3，說明在內(nèi)藏鉛筆組件的記錄筆的實(shí)施例中，進(jìn)行從鉛筆組件送出鉛筆芯的操作(即，按壓操作)。當(dāng)使用者一邊支撐著筆軸12，一邊從后面向前把數(shù)百克程度的重量按壓力施加在帽26上時(shí)，向著筆桿尖端方向的按壓力施加在由樹脂管32、按壓架30、鉛筆芯收存部14a、滑動(dòng)部14d、鉛筆芯送出部14c、鉛筆尖端部14f構(gòu)成的鉛筆組件14的整體上。但是，鉛筆組件14，由于其筆桿接觸部14e頂在筆桿12的端細(xì)小部分上，所以抵抗此抗壓力，得到支撐。其結(jié)果，鉛筆組件14，由于滑動(dòng)部14d被插入送出部14c而收縮，可以進(jìn)行鉛筆芯的送出動(dòng)作。
藏在鉛筆部件內(nèi)的彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧的強(qiáng)度，是以數(shù)百克重的力能使鉛筆送出的程度。為了筆向下和筆壓檢測(cè)所需要的按壓力大約是數(shù)十克重，即使在鉛筆尖端部施加此程度大小的力，也不能使鉛筆組件內(nèi)部的彈簧收縮，施加在筆尖上的筆壓可以順利地傳遞。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的記錄筆10的外觀圖。如前所述，根據(jù)本發(fā)明的記錄筆10，與通常的筆具一樣。由按壓后端的帽26，可以送出鉛筆芯，并且，取下此帽26就可以補(bǔ)充鉛筆芯。
根據(jù)本發(fā)明，作為把裝入記錄筆的按壓式文具組件設(shè)成鉛筆組件的情況下的別的實(shí)施例，可以在記錄筆中裝入與市售的各種鉛筆芯相應(yīng)的鉛筆組件。例如，可以把外徑(0.5、0.7、0.9mm等)硬度(H、HB、B等)、顏色(黑、紅、綠、蘭等)的各種不同的鉛筆芯作為芯體。
作為種種鉛筆芯的一種，也可以是白色的鉛筆芯。即使把白紙放在位置檢出面上用它書寫，乍一看紙，什么也沒寫上。這時(shí)，特意把鉛芯設(shè)置為白色的益處是，在書寫時(shí)隨著鉛芯減少，可以保持書寫味道。這樣的書寫趣味僅由樹脂構(gòu)成的芯體是得不到的。
以上，作為本發(fā)明的實(shí)施例，展示了把鉛筆組件作為芯體的記錄筆，進(jìn)而，也可以把別的碰撞式文具的圓珠筆組件作為芯體。即使在此實(shí)施例中，也把和通常的筆具有一樣構(gòu)造圓珠筆組件從筆桿的尖端到后端貫通那樣地設(shè)置，替芯的交換以后部進(jìn)行。
其它，如果是碰撞式文具組件，那無論是鉛筆或圓珠筆以外的任何筆具組件，都適用本發(fā)明。
圖7是在圖1的實(shí)施例中的，在電磁授受方式中進(jìn)行位置檢測(cè)的無線式的記錄筆10的諧振電路的概略圖。壓敏導(dǎo)電橡膠28，作為可變電阻展示著。根據(jù)此可變電阻的阻值的變化，可以使此諧振電路的電抗式Q值變化，使此變化對(duì)應(yīng)于筆壓進(jìn)行檢測(cè)。圖中的可變?nèi)萘侩娙?2用于諧振電路的諧振頻率的微調(diào)整上。
不用說本發(fā)明不只適用于電磁授受方式的數(shù)字臺(tái)的記錄筆，也可以利用到其它任何的位置檢測(cè)方式的記錄筆中。在本發(fā)明中，內(nèi)藏于記錄筆的電子電路；即檢測(cè)電路，即包括由如實(shí)施例那樣的無電源的諧振電路構(gòu)成的方式。也包括有電源的有源信號(hào)處理電路。
以下，關(guān)于在本發(fā)明實(shí)施例中構(gòu)成壓敏體的壓敏導(dǎo)電橡膠進(jìn)行說明。常規(guī)的壓敏導(dǎo)電橡膠，對(duì)沖擊變形的耐久性差，對(duì)加壓的反應(yīng)性小，并且由于影響加壓經(jīng)過的反應(yīng)，所以缺乏壓力-電阻變化特性的重現(xiàn)性。因而，不能適用在對(duì)應(yīng)于筆壓感知那樣的操作返復(fù)進(jìn)行，要求測(cè)定值長(zhǎng)期穩(wěn)定那樣的用途上。
在本發(fā)明中使用的壓敏導(dǎo)電橡膠，是把非導(dǎo)電性合成橡膠作為粘合劑，把微小球狀的炭粒子和中空狀的彈性微小球體為填充劑，使其分散了的復(fù)合體。在本實(shí)施例中，使用了球形炭粒子的粒子徑是1至20微米，中空狀彈性微小球體的粒子徑是10至150微米。
最適合的作為粘著劑的非導(dǎo)電性合成橡膠，是由液態(tài)硅酮橡膠和硅酮粘著劑構(gòu)成，硅酮粘著劑是由硅酮漆以及硅酮生橡膠構(gòu)成，或者以它們?yōu)橹饕煞帧?br> 最適合的中空狀彈性微小球體，把聚氯乙烯叉和丙稀腈的共聚體作為外殼。此中空狀彈性微小球體，具有特別優(yōu)良的彈性的沖壓吸收性。
圖8是測(cè)定對(duì)使用在根據(jù)本發(fā)明的記錄筆上的壓敏導(dǎo)電橡膠的負(fù)荷(筆壓)產(chǎn)生的電阻變化的實(shí)驗(yàn)方法(圖8(a))和其結(jié)果數(shù)據(jù)(圖8(b))的圖。圖8(b)的數(shù)據(jù)，如圖8(a)所示那樣，是把圖5所示那樣的形狀的彈性基片延長(zhǎng)部42b的電極43和壓敏導(dǎo)電橡膠28重疊設(shè)置，從其上加負(fù)荷時(shí)測(cè)得的電極間電阻的變化。各曲線，是一個(gè)樣品反復(fù)測(cè)定的結(jié)果，在與筆壓相當(dāng)?shù)臄?shù)十克程度的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于負(fù)荷的電阻變化大，并且明顯具有非常好的重現(xiàn)性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的記錄筆，實(shí)現(xiàn)了貫通中心軸那樣地裝入芯體的構(gòu)造。在把此芯體作成碰撞式文具組件的情況下，和通常的筆具一樣，可以從筆桿的后方進(jìn)行操作。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的記錄筆，為了在組裝貫通中心軸的芯體的同時(shí)附與筆壓感知功能，設(shè)置了包圍芯體的壓敏元件。作為此壓敏元件的壓敏體之一，可以使用可變電阻元件，作為材料的一例，可以使用壓敏導(dǎo)電橡膠。把具有根據(jù)本發(fā)明組成的壓敏導(dǎo)電橡膠作為筆壓感知用可變電阻利用，就實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的筆壓感知功能。
進(jìn)而作為別的實(shí)施例，是按壓式文具組件等的芯體貫通中心那樣構(gòu)造的記錄筆，在不需要感知筆壓強(qiáng)弱的情況下，即只感知筆壓有無即可的情況下，也可以把環(huán)形的壓敏元件的部分設(shè)成一般的機(jī)械開關(guān)。另外，若舉出別的實(shí)施例，那么，作為環(huán)狀的壓敏體可以不用可變電阻，而用可變電感或可變?nèi)萘侩娙荨?br> 還有，根據(jù)本發(fā)明組成的壓敏導(dǎo)電橡膠，因?yàn)榫哂蟹浅?yōu)異的特性，所以，即使在常規(guī)構(gòu)造的記錄筆中(即，芯體或碰撞式文具組件不貫通中心軸的狀態(tài))，也可以使用在本發(fā)明中使用的壓敏導(dǎo)電橡膠作為筆壓感知用壓敏元件的壓敏體材料。
本發(fā)明提出了不設(shè)置在傳遞按壓力的軸上的，為檢出原按壓力的環(huán)狀平板的壓敏元件。由此，按壓力不在被傳遞軸上而在其周圍空間上檢出成為可能。進(jìn)而，在按壓力被傳遞的軸上自由裝入壓敏元件以外的構(gòu)成元件成為可能，設(shè)計(jì)自由度擴(kuò)大。
在記錄筆中依靠適用本發(fā)明的壓敏元件，實(shí)現(xiàn)了芯體貫通筆軸的構(gòu)造的記錄筆。壓敏元件因?yàn)槭前鼑湫倔w那樣配置，所以能確實(shí)地檢出向芯體的按壓力，即筆壓。
進(jìn)而，在記錄筆中由于適用由本發(fā)明的壓敏元件，并且把貫穿中心軸的芯體設(shè)為碰撞式文具組件，由此，使用者不必有意識(shí)地把記錄筆作為位置指示器，而可以如一般的筆具一樣的操作感來使用記錄筆。即，由從后方按壓使鉛筆芯送出或使芯出入。還有，卸下后方的帽就可以補(bǔ)充更換芯等。
特別是把貫通的芯體設(shè)為鉛筆組件的情況下，在使用數(shù)字平臺(tái)的同時(shí)，也可以適用在保留直接寫在紙上的筆跡的用途上。還有，鉛筆比圓珠筆好用，因而有進(jìn)一步應(yīng)用。例如，可以以筆壓檢出的形式通過數(shù)字平臺(tái)在電氣方面表現(xiàn)及保存直接寫在紙上的字跡的濃淡。再者，因?yàn)榭梢越M裝對(duì)應(yīng)于市售鉛筆芯的鉛筆部件，所以如果采用細(xì)芯就可以進(jìn)行精細(xì)書寫。這如果從數(shù)字臺(tái)方面看，就意味著依靠記錄筆即位置指示器可以進(jìn)行微妙的位置指示。因而，可以更有效地利用數(shù)字臺(tái)具有的坐標(biāo)檢出精度。
再有，本發(fā)明提出了為了在記錄筆中賦予筆壓感知功能，將壓敏導(dǎo)電橡膠作為壓敏體即筆壓感知用可變電阻元件的材料利用時(shí)，具有優(yōu)異的壓力反應(yīng)性的壓敏導(dǎo)電橡膠的組成。由此，實(shí)現(xiàn)了可變電阻式的，具有耐久性和重現(xiàn)性的、附有筆壓感知功能的記錄筆。
權(quán)利要求
1.具有大致回轉(zhuǎn)體形狀的壓敏元件，以具有以下構(gòu)成為特征按壓部件，在傳遞施加于前述壓敏元件的軸方向上的按壓力的軸上，呈垂直的環(huán)狀平板形；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈環(huán)狀平板形；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈環(huán)狀平板形；
2.壓敏元件在具有構(gòu)成殼體的大致呈筒形的筆桿和在該筆桿的中心軸上設(shè)置芯體的記錄筆中，檢測(cè)向該芯體的尖端，施加在該芯體的長(zhǎng)軸方向的按壓力，壓敏元件以具有以下構(gòu)成為特征按壓部件，它與傳遞前述按壓力的前述長(zhǎng)軸垂直，包圍前述芯體呈環(huán)狀平板形；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，包圍前述芯體呈環(huán)狀平板形；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾持該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，包圍前述芯體，呈環(huán)狀平板形。
3.權(quán)利要求2記載的有以下特征的壓敏體前述芯體貫通前述筆桿。
4.權(quán)利要求2或3記載的有以下特征的壓敏體元件前述支撐部件對(duì)著前述筆桿固定設(shè)置。
5.權(quán)利要求1至4記載的有以下特征的壓敏元件前述壓敏元件，至少在施加前述按壓力時(shí)，通過壓接在該壓敏體上的電極與檢測(cè)電路連接。
6.權(quán)利要求5記載的具有以下特征的壓敏元件前述電極具有環(huán)狀平板的形狀。
7.權(quán)利要求1至6中記載的有以下特征的壓敏元件前述壓敏元件是可變電阻元件。
8.權(quán)利要求7中記載的有以下特征的壓敏元件前述可變電阻電壓敏導(dǎo)電橡膠構(gòu)成。
9.記錄筆具有構(gòu)成殼體的大致筒形的筆桿和設(shè)置在該筆桿的中心軸上的芯體，并具備檢出對(duì)應(yīng)于該芯體的尖端，施加于該芯體的長(zhǎng)軸方向上的按壓力的壓敏元件，記錄筆以具有包含以下構(gòu)成的壓敏體為特征按壓部件，具有與傳遞前述按壓力的前述長(zhǎng)軸垂直的并包圍前述芯體的環(huán)狀平板的形狀；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，包圍前述芯體，呈環(huán)形平板的形狀；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，包圍前述芯體，呈環(huán)狀平板的形狀。
10.權(quán)利要求9記載的具有以下特征的記錄筆前述芯體貫通前述筆桿。
11.權(quán)利要求10記載的具有以下特征的記錄筆前述芯體是按壓式文具組件。
12.權(quán)利要求9至11中有所記載的具有以下特征的記錄筆前述支撐部件對(duì)應(yīng)于前述筆桿固定設(shè)置。
13.權(quán)利要求9至12中記載的具有以下特征的記錄筆具有至少在施加前述按壓力時(shí)，與前述壓敏體壓接并將壓敏體向檢出電路連接的電極。
14.權(quán)利要求13記載的具有以下特征的記錄筆前述電極具有包圍前述芯體的環(huán)形的形狀。
15.權(quán)利要求9至14中有所記載的具有以下特征的記錄筆前述壓敏體是可變電阻元件。
16.權(quán)利要求15記載的具有以下特征的記錄筆前述可變電阻元件由壓敏導(dǎo)電橡膠構(gòu)成。
17.記錄筆具有構(gòu)成殼體的大致筒形的筆桿和設(shè)置在該筆桿的中心軸上的芯體，并具備檢測(cè)對(duì)著該芯體的尖端向該芯體長(zhǎng)軸方向上施加的按壓力的壓敏元件，記錄筆以具有包含以下構(gòu)成的壓敏元件為特征按壓式文具部件，其作為前述芯體貫通設(shè)置于前述筆桿；芯體支撐機(jī)構(gòu)，它設(shè)置在前述筆軸的內(nèi)壁尖端部分，抵抗由按壓操作施加在前述按壓式文具部件上的從后方來的按壓力，支撐該按壓式文具部件；按壓部件，它與傳遞前述按壓力的前述長(zhǎng)軸垂直，并呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形狀；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形狀；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈包圍前述芯體的環(huán)狀平板形狀。
18.權(quán)利要求17記載的具有以下特征的記錄筆前述按壓式文具組件是鉛筆組件，并且具有為從該鉛筆部件的后端補(bǔ)充鉛筆芯而設(shè)的開口和覆蓋該開口的帽。
19.權(quán)利要求17記載的具有以下特征的記錄筆前述按壓式文具組件是圓珠筆組件，并且可以從前述筆桿的后端更換筆芯。
20.權(quán)利要求17至19中記載的具有以下特征的記錄筆前述支撐部件對(duì)著前述筆桿固定設(shè)置。
21.權(quán)利要求17至20中有所記載的具有以下特征的記錄筆具有至少在前述按壓力施加時(shí)，與前述壓敏體壓接壓，把該壓敏體向著檢出電路連接的電極。
22.權(quán)利要求21記載的具有以下特征的記錄筆前述電極具有包圍前述芯體的環(huán)形的形狀。
23.權(quán)利要求17至22中記載的具有以下特征的記錄筆前述壓敏體是可變電阻元件。
24.權(quán)利要求23中記載的具有以下特征的記錄筆前述可變電阻元件是由壓敏導(dǎo)電橡膠構(gòu)成的。
25.權(quán)利要求8記載的具有以下特征的壓敏元件前述壓敏導(dǎo)電橡膠是在非導(dǎo)電合成橡膠中，和粒子徑1至20微米的微小的球狀炭粒子分散的同時(shí)，也分散著粒子徑為10至150微米的中空狀彈性微小球體。
26.權(quán)利要求25記載的壓敏元件的特征在于前述非導(dǎo)電性合成橡膠是由液態(tài)硅酮橡膠、硅酮漆，以及硅酮生橡膠或由它們作為主要成分的硅粘著劑構(gòu)成。
27.權(quán)利要求25或26記載的具有以下特征壓敏元件前述中空狀彈性微小球體是把聚氯乙烯叉和丙烯腈的共聚物作為殼。
28.權(quán)利要求16記載的具有以下特征的記錄筆前述壓敏導(dǎo)電橡膠是在非導(dǎo)電性合成橡膠中，和粒子徑為1至20微米的微小球狀炭粒子分散著的同時(shí)，也分散著粒子徑為10至150微米的中空狀彈性微小球體。
29.權(quán)利要求28記載的具有以下特征的記錄筆前述非導(dǎo)電性合成橡膠是由液態(tài)硅酮橡膠，硅酮漆以及硅酮生橡膠或以它們?yōu)橹饕煞值墓柰持鴦?gòu)成。
30.權(quán)利要求28或29記載的具有以下特征的記錄筆前述中空狀彈性微小球體把聚氯乙烯叉和丙烯腈的共聚物作為殼。
31.權(quán)利要求24記載的具有以下特征的記錄筆前述壓敏導(dǎo)電橡膠是在非導(dǎo)電性合成橡膠中，與粒子微為1至20微米的微小球狀炭粒子分散著的同時(shí)也分散有粒子徑為10至150微米的中空狀彈性微小球體。
32.權(quán)利要求31記載的具有以下特征的記錄筆前述非導(dǎo)電性合成橡膠是由液態(tài)硅酮橡膠、硅酮漆以及硅酮生橡膠或以這些作為主要成分的硅酮粘著劑構(gòu)成。
33.權(quán)利要求31或32記載的具有以下特征的記錄筆前述中空狀彈性微小球體把聚氯乙烯叉和丙烯腈的共聚物作為殼。
全文摘要
具有大致回轉(zhuǎn)體形狀的壓敏元件，以具有以下構(gòu)成為特征按壓部件，在傳遞施加于前述壓敏元件的軸方向上的按壓力的軸上，呈垂直的環(huán)狀平板形；壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈環(huán)狀平板形；支撐部件，抵抗前述按壓力，支撐前述壓敏體，夾著該壓敏體，與前述按壓部件平行設(shè)置，呈環(huán)狀平板形。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1138164SQ9510353
公開日1996年12月18日 申請(qǐng)日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月13日
發(fā)明者福島康幸 申請(qǐng)人:華康株式會(huì)社