WO2021065789A1 - インダクタ用コア、電子ペン用芯体部、電子ペンおよび入力装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an inductor core, an electronic pen core, an electronic pen, and an input device.
- An electronic pen for instructing a position on a position detection sensor in an input device that detects a position on a tablet or display on which a position detection sensor is arranged and inputs position information to a PC (Personal Computer) or a smartphone. Is used.
- the position detection signal is exchanged between the position detection sensor and the electronic pen by a coupling method such as an electromagnetic induction coupling method or an electrostatic induction coupling method.
- the position detection signal can be transmitted and received so that the position detection device can detect the position (for example, Patent Document 1).
- the electronic pen used in such an input device has an inductor core formed by disposing a magnetic material such as ferrite around the core of the electronic pen.
- a coil is formed by winding a coated wire such as a litz wire, a USTC wire (polyurethane / tetron single-wound twisted copper wire), or a urethane wire around the magnetic core.
- a coated wire such as a litz wire, a USTC wire (polyurethane / tetron single-wound twisted copper wire), or a urethane wire around the magnetic core.
- the inductor core of the present disclosure includes a tubular or columnar magnetic body made of a magnetic material.
- the magnetic body is an inclined portion having an inclined surface forming a peripheral surface of a truncated cone whose outer diameter increases from one end to the other end of the magnetic body; It has an outer peripheral surface that extends toward the cylinder or forms a peripheral surface of the cylinder, and has a straight body portion that connects to an inclined portion.
- the skewness Rsk on the outer peripheral surface near the inclined portion of the straight body portion is smaller than the skewness Rsk on the outer peripheral surface near the other end of the straight body portion.
- the core body portion for an electronic pen of the present disclosure includes the above-mentioned core for an inductor and a core body inserted through the core for an inductor and arranged so that the tip portion protrudes from one end of the core for the inductor.
- the electronic pen of the present disclosure includes a housing having an opening and the core body portion for the electronic pen.
- the core body portion for the electronic pen is housed in the housing, and the tip portion of the core body portion for the electronic pen is arranged so as to protrude from the opening of the housing or to protrude.
- the input device of the present disclosure includes the above-mentioned electronic pen and a position detecting device including a sensor for detecting a position where the electronic pen is close to the electronic pen.
- the skewness Rsk on the tip side of the outer peripheral surface is small. Therefore, the coefficient of friction on the tip side becomes large. As a result, even if the coil on the tip side is in a state where tension is hard to reach, it is hard to deviate from the initial position where the coil is wound. Therefore, it is possible to provide a highly reliable inductor core that is less likely to cause a functional failure.
- the core body portion for the electronic pen disclosed in the present disclosure it is difficult for the coil of the core body portion for the electronic pen to deviate from the position of the coil from the initial state in which the coil is wound. As a result, it is possible to provide a highly reliable core body portion for an electronic pen.
- the electronic pen of the present disclosure has a highly reliable core body for the electronic pen. As a result, a highly reliable electronic pen can be provided.
- the input device of the present disclosure has a highly reliable electronic pen. As a result, a highly reliable input device can be provided.
- (A) is a cross-sectional view cut along the central axis direction
- (B) is a cross-sectional view taken along the AA'line of (A)
- (C) Is a part of an enlarged view of the inductor core shown in (A).
- FIG. 1 is a plan view showing an example of the inductor core of the first embodiment.
- the inductor core 1 is composed of a magnetic body 10 made of a magnetic material such as a ferrite sintered body.
- the inductor core 1 is composed of a tubular magnetic body body 10 and has a cylindrical cylindrical hole 10c penetrating from one end 10a to the other end 10b.
- the magnetic body body 10 has an inclined portion 11 having an inclined surface 11a forming a peripheral surface of a truncated cone whose outer diameter increases from one end 10a to the other end 10b, and one end coaxially with the inclined portion 11 from the other end 10b. It has an outer peripheral surface 12a of a cylindrical body extending toward 10a, and has a straight body portion 12 connected to an inclined portion 11.
- the length from one end 10a to the other end 10b of the magnetic body 10 is about 5 mm to 50 mm.
- the diameter of the tubular hole 10c is about 0.5 mm to 2.0 mm.
- the length of the straight body portion 12 is about 3 mm to 12 mm.
- the outer diameter of the straight body portion 12 is about 2.0 mm to 3.0 mm.
- the length of the inclined portion 11 is about 0.5 mm to 2.0 mm.
- the outer diameter of the inclined portion 11 on the one end 10a side is about 1 mm to 2 mm.
- the outer diameter of the inclined portion 11 opposite to one end 10a is substantially the same as the outer diameter of the straight body portion 12. In this way, the inclined portion 11 has a shape that tapers toward one end 10a.
- FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of the inductor core of the first embodiment.
- the outer diameter of the inclined portion 11 increases from one end 10a to the other end 10b. That is, the inclined portion 11 has a shape that tapers toward one end 10a.
- the inclined surface 11a may include an inclined surface 11a1 which is a linear portion in the cross-sectional view and a rounded inclined surface 11a2.
- the inclined surface 11a1 may form a peripheral surface of the truncated cone.
- the inclined surface 11a near one end 10a may be a convex curved surface. That is, the inclined surface 11a1 of the inclined portion 11 and the end surface 11b of the inclined portion 11 may be a part of the inclined surface 11a and may be connected by the inclined surface 11a2 which is a convex curved surface.
- the inclined surface 11a1 and the end surface 11b are connected by an inclined surface 11a2 which is a convex curved surface.
- the possibility of damage can be reduced.
- the tip of the magnetic body 10 including one end 10a may come into contact with the tablet or the like in addition to the core body.
- the inclined surface 11a1 and the end surface 11b of the inclined portion 11 are connected by the inclined surface 11a2 which is a convex curved surface, there is no corner portion. As a result, the possibility that the surface of the tablet or the like is damaged by the inductor core 1 can be reduced.
- the inner peripheral surface 10e may include an inner peripheral surface 10e1 and an inner peripheral surface 10e2 which is a convex curved surface connecting the inner peripheral surface 10e1 and the end surface 11b of the inclined portion 11.
- the inner peripheral surface 10e2 which is a convex curved surface
- the radius of curvature of the inclined surface 11a2 connecting the inclined surface 11a1 of the inclined portion 11 and the end surface 11b of the inclined portion 11 is R1, and the inner peripheral surface 10e1 of the tubular hole 10c.
- the radius of curvature of the inner peripheral surface 10e2 connecting the end surface 11b of the inclined portion 11 is R2
- the radius of curvature R1 of the inclined surface 11a2 may be larger than the radius of curvature R2 of the inner peripheral surface 10e2.
- the radius of curvature R1 of the inclined surface 11a2 is, for example, 0.1 mm to 0.2 mm.
- the radius of curvature R2 of the inner peripheral surface 10e2 is, for example, 0.02 mm to 0.08 mm.
- FIG. 3 is a plan view showing an example of the inductor core of the second embodiment.
- the inclined portion 11 of the straight body portion 12 is connected via the flange portion 13.
- the magnetic body body 10 has an inclined portion 11 having an inclined surface 11a forming a peripheral surface of a truncated cone whose outer diameter increases from one end 10a to the other end 10b, and one end from the other end 10b coaxially with the inclined portion 11.
- a straight body portion 12 forming an outer peripheral surface 12a of a cylindrical body extending toward 10a, and a flange portion 13 located between the inclined portion 11 and the straight body portion 12 and connecting the inclined portion 11 and the straight body portion 12. It is composed of.
- the inclined portion 11, the flange portion 13, and the straight body portion 12 are arranged in this order from one end 10a toward the other end 10b.
- the outer peripheral surface 13a of the flange portion 13 has an outer diameter larger than the outer diameters of the inclined surface 11a of the inclined portion 11 and the outer peripheral surface 12a of the straight body portion 12.
- the maximum value of the outer diameter of the outer peripheral surface 13a of the flange portion 13 is 2.12 mm to 2.72 mm.
- a maximum of 0.02 mm to 0.22 mm protrudes from the outer peripheral surface 12a of the straight body portion 12.
- the flange portion 13 makes it difficult for the straight body portion 12 to be deformed. Therefore, even if a force is applied to the inclined portion 11 and the inclined portion 11 is deformed, the deformation of the straight body portion 12 can be reduced.
- the inductor core 1 shown in the first embodiment and the second embodiment is used by inserting a core body described later into the tubular hole 10c.
- the core body is inserted so that the tip end portion of the core body is on the one end 10a side of the magnetic body body 10.
- the inclined portion 11 has a tapered shape. Therefore, one end 10a of the magnetic body 10 can be brought closer to a position detecting device such as a tablet that detects the position by an electromagnetic induction method or the like.
- the inclined portion 11 of the magnetic body body 10 By forming the inclined portion 11 of the magnetic body body 10 into a tapered shape in this way, the position detection accuracy of the position detection device is improved. Since the tip of the magnetic body 10 is tapered, the inclined portion 11 is easily displaced when the core is about to be displaced by a force applied to the tip of the core.
- the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12 is smaller than the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12.
- the inductor core 1 is used as the electronic pen core portion 2. Even if the number of writings of the electronic pen increases, the friction coefficient increases because the portion of the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12 that contacts the coil increases. As a result, even if the coil on the tip side is in a state where tension is hard to reach, it is hard to deviate from the initial position where the coil is wound, and functional failure is unlikely to occur.
- the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body 12 portion may be 4 or less.
- the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12 is within this range, the portion of the outer peripheral surface 12b of the entire straight body portion 12 in contact with the coil increases. As a result, the position of the coil is less likely to shift from the initial state in which the coil is wound, and the coil can be used for a longer period of time.
- the root mean square roughness Rq on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12 is smaller than the root mean square roughness Rq on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12.
- the cutting level difference (R ⁇ c) of the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12 is smaller than the cutting level difference (R ⁇ c) of the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12.
- the cutting level difference (R ⁇ c) between the outer peripheral surfaces 12c and 12b is the cutting level at a load length ratio of 25% on the roughness curve of the outer peripheral surface and the load of 75% on the roughness curve of the outer peripheral surface. It is the difference from the cutting level in the length ratio.
- Table 1 is a table showing the measurement results of the surface texture of the magnetic body 10 constituting the above-mentioned inductor core 1.
- the roughness curve skewness Rsk, the root mean square roughness Rq, and the cutting level difference R ⁇ c conform to JIS B 0601: 2001, and are based on a laser microscope (Keyence Co., Ltd., ultra-depth color 3D shape measurement microscope (VK-9500). )) was used for measurement.
- the magnification is 200 times (eyepiece: 20 times, objective lens: 10 times)
- the measurement mode is color ultra-depth
- the measurement resolution (pitch) in the height direction is 0.05 ⁇ m
- the optical zoom is 1.0.
- the gain was 953, the observation range was 1315 ⁇ m ⁇ 982 ⁇ m, the cutoff value ⁇ s was 2.5 ⁇ m, and the cutoff value ⁇ c was 0.08 mm.
- the in-focus range (for example, 815 ⁇ m to 1315 ⁇ m ⁇ 425 ⁇ m to 625 ⁇ m) was selected as the measurement range.
- the number of samples is set to 8, and the skewness Rsk, the root mean square roughness Rq, and the cutting level difference R ⁇ c of the roughness curve for each part of the outer peripheral surface are measured, and the average value is calculated in the table. I filled in 1.
- the skewness Rsk is as follows. It is ⁇ 0.93 on the inclined surface 11a of the inclined portion 11. It is 0.72 on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12. It is 2.18 on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12. As described above, the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12 is smaller than the skewness Rsk on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12.
- the root mean square roughness Rq is as follows. It is 11.72 ⁇ m on the inclined surface 11a of the inclined portion 11. It is 8.42 ⁇ m on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12. It is 6.18 ⁇ m on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12. As described above, the root mean square roughness Rq on the outer peripheral surface 12c near the other end of the straight body portion 12 is smaller than the root mean square roughness Rq on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12. It has become.
- the cutting level difference R ⁇ c is as follows. It is 7.22 ⁇ m on the inclined surface 11a of the inclined portion 11. It is 5.38 ⁇ m on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12. It is 4.48 ⁇ m on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12. As described above, the cutting level difference R ⁇ c on the outer peripheral surface 12c near the other end of the straight body portion 12 is smaller than the cutting level difference R ⁇ c on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12.
- the arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface 12c near the other end 10b around which the coil is wound is further lowered.
- the coil may be broken or the coil covering portion may be damaged. Can be reduced.
- the magnetic body 10 is made of ceramics mainly composed of ferrite composed of oxides of Fe, Zn, Ni and Cu, and the coefficient of variation CV of the average crystal grain size of the ceramics represented by the following formula (1) is 0. It may be .08 or more and 0.3 or less.
- CV ⁇ / x ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (1)
- x is the average value of the average crystal grain size of the ceramics
- ⁇ is the standard deviation of the average crystal grain size of the ceramics
- the main component refers to a component that occupies 95% by mass or more of all the components constituting the ceramic, and is particularly preferably 99% by mass or more.
- the components constituting the ceramics can be identified from the measurement results by an X-ray diffractometer using CuK ⁇ rays, and the content of the metal components of Fe, Ni, Zn and Cu can be determined by, for example, ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopy. It may be obtained by an analyzer or a fluorescent X-ray analyzer and converted into an oxide.
- ICP Inductively Coupled Plasma
- the coefficient of variation CV is 0.08 or more, the particle size of the crystal particles varies appropriately, and small crystal particles are arranged between the large crystal particles. As a result, the fracture toughness can be increased.
- the coefficient of variation CV is 0.3 or less, the proportion of crystal particles having a large particle size increases with respect to the standard deviation, so that the magnetic permeability becomes high.
- the coefficient of variation CV is 0.08 or more and 0.3 or less, it can have both high fracture toughness and high magnetic permeability.
- the coefficient of variation CV is preferably 0.1 or more and 0.2 or less.
- the average crystal grain size can be determined as follows. First, the fracture surface of the inductor core 1 is polished on a copper plate using diamond abrasive grains having an average particle diameter D 50 of 3 ⁇ m. Then, it is polished on a tin plate using diamond abrasive grains having an average particle size D 50 of 0.5 ⁇ m. The polished surface obtained by these polishings is etched at a temperature of 950 ° C. until the crystal grains and the grain boundary layer can be distinguished from each other to obtain an observation surface.
- FIG. 7 is a photograph showing an example of the observation surface of the inductor core and how to draw a straight line.
- the average value, standard deviation, and coefficient of variation CV of the average crystal grain size may be calculated for each of the 42 average crystal grain sizes by selecting 7 screens of such observation surfaces.
- the kurtosis Ku of the average crystal grain size may be 0 or more.
- the kurtosis Ku of the average crystal grain size is in this range, the variation in the grain size of the crystal particles is suppressed. Therefore, the aggregation of the pores is reduced, and the shedding that occurs from the contour and the inside of the pores can be reduced.
- the kurtosis Ku of the average crystal grain size is preferably 1 or more.
- Kurtosis Ku is an index (statistic) that indicates how much the peak and tail of the distribution differ from the normal distribution.
- the distribution has a sharp peak.
- the kurtosis Ku 0, the distribution is normal.
- the kurtosis Ku ⁇ 0 the distribution has a rounded peak.
- the kurtosis Ku of the average crystal grain size may be obtained by using the function Kurt provided in Excel (registered trademark, Microsoft Corporation).
- the skewness Sk of the average crystal grain size may be 0 or more.
- the distribution of the grain size of the crystal particles moves in the direction of the smaller grain size. Therefore, the aggregation of the pores is reduced, and the shedding caused from the contour and the inside of the pores can be further reduced.
- Skewness Sk is an index (statistic) indicating how much the distribution is distorted from the normal distribution, that is, the left-right symmetry of the distribution.
- the skewness Sk>0 the tail of the distribution goes to the right.
- the skewness Sk 0, the distribution is symmetrical.
- the skewness Sk ⁇ 0 the tail of the distribution goes to the left.
- the skewness Sk of the average crystal grain size may be obtained by using the function SKEW provided in Excel (registered trademark, Microsoft Corporation).
- Fe is 49 mol% or more and 50 mol% or less in terms of Fe 2 O 3
- Zn is 29 mol% or more and 34 mol% or less in terms of Zn O.
- Ni is preferably 10 mol% or more and 12.5 mol% or less in terms of NiO
- Cu is preferably 4 mol% or more and 9 mol% or less in terms of CuO.
- Inductor cores used in electronic pens are required to have high magnetic permeability, specific resistance (electrical resistance), and Curie temperature.
- Fe is 49 mol% or more in terms of Fe 2 O 3
- the magnetic permeability is high, and when it is 50 mol% or less, the specific resistance is high.
- Zn is 29 mol% or more in terms of ZnO
- the magnetic permeability is high, and when it is 34 mol% or less, the Curie temperature is high.
- Ni 10 mol% or more in terms of NiO
- the Curie temperature is high, and when it is 12.5 mol% or less, the magnetic permeability is high.
- Cu is 4 mol% or more in terms of CuO
- the magnetic permeability is high, and when it is 9 mol% or less, the Curie temperature is high.
- Inductor core for use in an electronic pen Fe, Zn, when Ni and Cu is in the above range, the magnetic permeability 2000 or more, the specific resistance 10 9 ⁇ ⁇ m or more, a Curie temperature be 90 ° C. or higher It can be preferably used.
- the ratio of the molar% value of Ni in NiO conversion to the molar% value of Zn in ZnO conversion is 2. It is preferably 85 to 3.15.
- Inductor core comprises at least one of oxide and Bi oxide of Mo, 0.2 parts by mass content calculated as MoO 3 0.01 part by mass or more of the oxides of Mo with respect to the main component of 100 parts by weight It is preferable that the oxide content of Bi is 0.01 part by mass or more and 0.2 part by mass or less in terms of Bi 2 O 3. Oxides of Mo and Bi promote grain growth of the main crystal. Furthermore, by setting the oxide contents of Mo and Bi in the above range, the magnetic permeability can be increased with almost no decrease in the Curie temperature.
- the oxide content of Mo is 0.05 parts by mass or more and 0.1 parts by mass or less in terms of MoO 3
- the oxide content of Bi is 0.05 parts by mass in terms of Bi 2 O 3. It is preferable that the amount is 0.1 part by mass or more and 0.1 part by mass or less.
- the core for an inductor contains at least one of Mn oxide and Ti oxide, and the content of Mn oxide with respect to 100 parts by mass of the main component is 0.01 part by mass or more and 0.3 part by mass in terms of MnO 2. It is preferable that the oxide content of Ti is 0.01 part by mass or more and 0.2 part by mass or less in terms of TiO 2. Since Mn and Ti can have a plurality of valences, the oxygen defects of the ferrite crystal, which is the main crystal, can be filled with excess oxygen due to the change in valence during firing. As a result, oxygen defects in the ferrite crystal are reduced and the magnetic permeability can be increased.
- the inductor core contains Zr oxide, and the content of Zr oxide with respect to 100 parts by mass of the main component is preferably 0.01 part by mass or more and 0.2 part by mass or less in terms of ZrO 2.
- the Zr oxide content is preferably 0.02 parts by mass or more and 0.11 parts by mass or less in terms of ZrO 2.
- the inductor core contains an oxide of Cr, and the content of the oxide of Cr with respect to 100 parts by mass of the main component is preferably 0.02 part by mass or more and 0.3 part by mass or less in terms of Cr 2 O 3.
- the Cr oxide content is preferably 0.02 part by mass or more and 0.3 part by mass or less in terms of Cr 2 O 3.
- Metal elements other than the principal component may be measured using an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analyzer or a glow discharge mass spectrometer (GDMS), and each may be converted into an oxide.
- ICP Inductively Coupled Plasma
- GDMS glow discharge mass spectrometer
- At least a part of the ferrite crystal has a Fe content in the central portion of the ferrite crystal higher than the Fe content in the outer edge portion of the ferrite crystal.
- the outer edge is 20% of the major axis from the interface of the ferrite crystal observed on the surface that has been thermally etched (hereinafter, this surface may be referred to as "observation surface") after the inductor core is mirror-polished.
- the major axis refers to the length of a grain (ferrite crystal) in the longest direction as described in JIS R 1670: 2006.
- the central portion means a region from the center of the major axis of the ferrite crystal toward the interface to a length of 20% of the major axis.
- a ferrite crystal having a size in the range of D 40 to D 60 shall be selected.
- the Fe content in a ferrite crystal is 100% by mass of the content of each spot obtained by applying spots ( ⁇ 1 nm) to the central portion and the outer edge portion using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). Refers to the content of Fe when
- the difference between the Fe content in the central portion and the Fe content in the outer edge portion is preferably 1.3% by mass or more and 4.0% by mass or less. With such a configuration, it is possible to have a higher magnetic permeability while maintaining the Curie temperature. It is presumed that the reason for this is that the divalent Fe and the trivalent Fe are present in the optimum ratios in the central portion and the outer edge portion of the ferrite crystal.
- the X-ray diffraction peak intensity obtained by X-ray diffraction using Cu-K ⁇ rays at a diffraction angle (2 ⁇ ) of 35 ° or more and 36 ° or less is I 1 , and the diffraction angle (2 ⁇ ) is 29.5 ° or more and 30.5.
- I 2 / I 1 is 0.29 or more and 0.38 or less.
- the half width of the X-ray diffraction peak intensity I 1 is preferably 0.05 or more and 0.35 or less. With such a configuration, the ferrite crystal can be grown without increasing the number of amorphous grain boundary layers too much, so that the mechanical properties can be improved without lowering the magnetic permeability.
- the half width is half the width between the diffraction peaks at 1/2 intensity of the maximum value of the X-ray diffraction peak intensity when the diffraction angle (2 ⁇ ) is 35 ° or more and 36 ° or less in the obtained diffraction chart. ..
- I 3 / I 1 is preferably 0.14 or less.
- At least the inclined portion 11 contains Mo, and Mo may be contained more in the grain boundary layer sandwiched between adjacent ferrite crystals than in the grains of the ferrite crystal.
- Mo may be contained more in the grain boundary layer sandwiched between adjacent ferrite crystals than in the grains of the ferrite crystal.
- the Mo content in the grains of the ferrite crystal and in the grain boundary layer may be elementally analyzed using a transmission electron microscope and an energy dispersive X-ray spectroscope (EDS) attached to the transmission electron microscope.
- EDS energy dispersive X-ray spectroscope
- the magnetic body 10 used for the inductor core 1 can be manufactured as follows. First, as a starting material, an oxide of Fe, Zn, Ni and Cu, or a metal salt such as a carbonate or a nitrate that produces an oxide by firing is prepared. At this time, the average particle size is, for example, 0 when Fe is iron oxide (Fe 2 O 3 ), Zn is zinc oxide (ZnO), Ni is nickel oxide (NiO), and Cu is copper oxide (CuO). .5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- Fe is 49 mol% or more and 50 mol% or less in terms of Fe 2 O 3
- Zn is 29 mol% or more and 34 mol% or less in terms of ZnO
- Ni is 10 mol in terms of NiO.
- Fe source powder, Zn source powder, Ni source powder and Cu source powder are in the above range. Set to be.
- the Fe source powder, the Zn source powder, the Ni source powder, and the Cu source powder are all oxide powders.
- a first raw material composed of a calcined powder composed of Fe 2 O 3- ZnO-NiO and a second raw material composed of a calcined powder composed of Fe 2 O 3-CuO For the first feedstock, iron oxide, zinc oxide and nickel oxide are weighed in the desired amounts. For the second feedstock, iron oxide and copper oxide are weighed to the desired amounts.
- the amount of iron oxide added in the production of the first raw material and the second raw material is such that the amount of iron oxide added in the production of the second raw material is, for example, equimolar% with copper oxide, and the remaining amount is the second. Used for producing the raw material of 1.
- the powders weighed for the first raw material and the second raw material are pulverized and mixed by separate ball mills, vibration mills, or the like. Then, for the production of the first raw material, it is calcined at 750 ° C. for 2 hours or more in a reducing atmosphere. Regarding the preparation of the second raw material, each is calcined at 650 ° C. for 2 hours or more in a reducing atmosphere. By such a procedure, each calcined body is obtained.
- the first raw material and the second raw material which are the first raw material and the second raw material, are placed in different ball mills, vibration mills, or the like and pulverized to form the first raw material and the second raw material, which are the calcined powder.
- the calcined body as the second raw material is pulverized so that the average particle size D 50 is 0.7 ⁇ m or less.
- the first raw material and the second raw material are weighed to a desired amount and mixed. By recalcining the mixture in the air under the conditions of 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower and a heating rate of 100 ° C./hour or lower, calcining synthesized into ferrite composed of oxides of Fe, Zn, Ni and Cu. The body is obtained.
- the calcined body obtained by re-temporary firing is placed in a ball mill or vibration mill and crushed, and a predetermined amount of binder or the like is added to make a slurry.
- Spherical granules are obtained by spraying and granulating the slurry obtained using a spray dryer.
- the calcined product obtained by re-temporary firing is pulverized until the average particle size D 50 is 0.7 ⁇ m or less, I 3 / I 1 can be reduced to 0.14 or less. If the average particle size D 50 is to be reduced, the crushing time must be increased. When pulverized for a long time, there is a high possibility that particles desorbed from the balls used for pulverization are mixed in. Therefore, the lower limit of the average particle size D 50 is preferably 0.5 ⁇ m.
- Powders such as titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) may be added at the time of pulverization after re-pre-baking.
- the inductor core 1 is contained in the intergranular layer.
- Molybdenum oxide (MoO 3 ) powder is added, for example, 0.01 part by mass or more and 0.03 part by mass or less to a slurry obtained by adding 100 parts by mass of the powder obtained by crushing the body. Spherical granules may be obtained by spraying the obtained slurry and granulating it.
- the molded product is subjected to degreasing treatment in a degreasing furnace in the range of 400 to 800 ° C. to obtain a degreased body.
- a firing furnace at a maximum temperature of 1000 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours and firing it, the magnetic body 10 can be formed and the inductor core 1 of the present embodiment can be obtained.
- the heating rate in firing is 100 ° C. It is preferable that the temperature is at least / hour and at least 300 ° C./hour.
- the temperature lowering rate from the maximum temperature to 600 ° C. may be in the range of 500 ° C./hour to 1200 ° C./hour.
- an inductor core in which the Fe content in the central portion of the ferrite crystal is larger than the Fe content in the outer edge portion of the ferrite crystal perform the following. That is, among the starting materials, zinc oxide, nickel oxide, and copper oxide powders are weighed and mixed so as to be within the above ranges, and the mixed powder is divided into two equal parts.
- the iron oxide powder is added to the above powder divided into two equal parts, for example, 25 mol% and 24.5 mol%, and pulverized and mixed by a ball mill or a vibration mill.
- the 25 mol% addition side is a third mixed powder
- the 24.5 mol% addition side is a fourth mixed powder.
- the third calcined body After that, put the third calcined body together with water in a ball mill or the like to crush and mix.
- the fourth calcined body is also crushed and mixed by putting it in another ball mill or the like together with water.
- the crushing / mixing of the fourth calcined body is performed for a longer time than the crushing / mixing of the third calcined body to reduce the particle size.
- a predetermined amount of binder or the like is added to prepare a slurry.
- spherical granules are obtained by spraying and granulating this slurry using a spray dryer. From this point onward, the manufacturing method until the inductor core 1 is obtained is the same as the manufacturing method described above.
- the magnetic body 10 constituting the inductor core 1 of the first embodiment and the second embodiment is formed by press molding. Therefore, it is not necessary to perform a process such as cutting, and the cost can be reduced.
- post-processing such as cutting is performed, the surface may be altered by the post-processing and the characteristics of the inductor core may be impaired.
- the inductor core 1 of the present disclosure is not processed after firing, the surface does not deteriorate. As a result, the highly reliable inductor core 1 can be formed.
- FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of the core body portion for an electronic pen according to the present disclosure.
- the core body 2 for the electronic pen includes the inductor core 1, the coil 21 wound around the magnetic body 10 of the inductor core 1, and the core 22 inserted into the tubular hole 10c of the magnetic body 10. And include.
- Such a core body portion 2 for an electronic pen can be incorporated in an electronic pen of an input device such as an electromagnetic induction type tablet.
- a metal rod such as SUS304 or SUS316, which is hard to be magnetized, a metal material other than SUS, ceramic, resin, or the like can be used.
- the core body 22 may be something that can actually be written, such as the core of a ballpoint pen.
- the core body 22 is inserted and fixed in the tubular hole 10c of the magnetic body body 10.
- the core body 22 is fixed to the magnetic body body 10 at a position where the tip portion 22a protrudes from the opening 10d on the one end 10a side of the magnetic body body 10 by about 1 to 2 mm.
- the rear end portion 22b of the core body 22 projects from the opening 10f of the other end 10b of the magnetic body body 10.
- a coil 21 formed by winding an enamel wire or the like is arranged on an outer peripheral surface 12a in a region near the other end 10b of the straight body portion 12 of the magnetic body body 10.
- the coil 21 is wound and fixed to a portion of the straight body portion 12 of the magnetic body body 10 near the other end with a width of about 8 mm to 12 mm.
- the terminals 21a and 21b of the coil 21 are connected to a circuit board (not shown).
- the coil 21 is arranged by winding a coated wire such as an enamel wire, a litz wire, a USTC wire, or a urethane wire around a magnetic body body 10.
- the coil 21 is arranged on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12. If the surface roughness of the outer peripheral surface 12c such as the arithmetic mean roughness Ra and the root mean square roughness Rq is large, the coating of the coil 21 to be wound may be damaged. However, by making the arithmetic mean roughness Ra on the outer peripheral surface 12c near the other end 10b of the straight body portion 12 smaller than the arithmetic average roughness Ra on the outer peripheral surface 12b near the inclined portion 11 of the straight body portion 12. The coil 21 can be arranged on the smooth outer peripheral surface 12c. As a result, the coil 21 is less likely to be damaged, and a highly reliable core body portion 2 for an electronic pen can be realized.
- FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the electronic pen according to the present disclosure, in which a part of the housing 31 of the electronic pen 3 is removed.
- the electronic pen 3 is configured by accommodating the above-mentioned core body portion 2 for an electronic pen in a housing 31.
- the electronic pen 3 is configured by accommodating the core body portion 2 for the electronic pen and the circuit board (not shown) in the hollow portion 31a of the tubular housing 31.
- Such an electronic pen 3 can be used as a means for inputting a position in, for example, an input device such as an electromagnetic induction type tablet.
- the tip portion 31b of the housing 31 is provided with an opening 31c through which the tip portion 22a of the core body 22 can protrude, and the tip portion 22a protrudes from the opening 31c or can be stored in the housing 31 by a knock mechanism. Has been done.
- the rear end portion 31d of the housing 31 is provided with an opening 31e, and the knock rod 32 protrudes from the opening 31e.
- the knock rod 32 By pressing the knock rod 32, the user can move the tip end portion 22a of the core body 22 in and out of the housing 31.
- the tip portion 22a of the core body 22 enters and exits through the opening 31c.
- the tip portion 22a of the core body 22 may be fixed in a state of protruding from the opening 31c, and in such a case, the knock mechanism is unnecessary. Since such an electronic pen 3 has a built-in core portion 2 for an electronic pen in which the coil 21 is not easily damaged, it is possible to realize a highly reliable electronic pen 3.
- FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment of the input device according to the present disclosure.
- the input device 4 includes a tablet 41 which is a position detecting device including an electronic pen 3 and a sensor for detecting a position.
- the input device 4 can detect the position where the tip portion 22a of the core body 22 comes into contact with the tablet 41.
- the position detection device may be a tablet 41 or a mobile terminal provided with a touch panel display.
- an electromagnetic induction method can be used as a position detection method in the input device 4.
- Such an input device 4 includes an electronic pen 3 having a built-in core portion 2 for an electronic pen in which the coil 21 is not easily damaged. Therefore, a highly reliable input device 4 can be realized.
- the magnetic body 10 used for the inductor core 1 shown in FIGS. 1 to 5 has a tubular shape.
- the magnetic body body 10 may be a columnar shape without a cylinder hole 10c.
- FIG. 8 shows another embodiment of the electronic pen according to the present disclosure.
- FIG. 8A is a cross-sectional view cut along the central axis direction.
- FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 8A.
- FIG. 8C is a part of an enlarged view of the inductor core shown in FIG. 8A.
- the electronic pen shown in FIG. 8 is, for example, a mechanical pencil 50 that accommodates a lead (not shown) having a direct line of 0.2 mm or more and 2 mm or less, and extrudes the lead for writing.
- the housing 52 is made of a synthetic resin formed into a substantially cylindrical shape by injection molding.
- the first tubular body 53 located on the front end side and the second tubular body 54 located on the rear end side are connected via a shaft joint 55.
- the tip of the first cylinder 53 has a tapered portion 53a whose outer diameter gradually decreases toward the tip.
- an opening 53b is provided at the tip of the tapered portion 53a so that the writing tip 57 of the mechanical pencil unit 56, which will be described later, protrudes.
- the second tubular body 54 includes a rear partition wall 54a orthogonal to the central axis in the middle of the central axis direction.
- the rear partition wall 54a has a pair of arc-shaped leg through holes 54b with the central axis interposed therebetween.
- the leg through hole 54b is a hole into which the leg 58a of the eraser cradle 58, which will be described later, is inserted.
- An eraser cradle 58 which is a part of the knock mechanism of the mechanical pencil 50, is inserted in the internal space on the rear side of the rear partition wall 54a of the second cylinder 54.
- a knock spring 59 is inserted in the internal space on the tip end side of the eraser cradle 58.
- the tip of the knock spring 59 is in contact with the rear end side surface of the rear partition wall 54a.
- the rear end portion of the eraser cradle 58 protrudes from the rear end edge of the second tubular body 54, and the eraser 60 is attached to the recess provided in the rear end edge.
- the eraser 60 is covered with a cylindrical eraser cover 61 whose tip side is open, together with a portion where the eraser cradle 58 protrudes from the rear end edge of the second tubular body 54.
- the eraser cover 61 also functions as a knock button for the mechanical pencil 56, as will be described later.
- a pair of legs 58a project from the tip of the eraser cradle 58. The leg portion 58a slidably penetrates the rear partition wall 54a back and forth along with the knocking operation of pressing the eraser cover 61.
- a pressure sensor 63 is fixed to the front end side surface of the rear partition wall 54a of the second cylinder 54.
- a refill joint 64 is provided so as to surround the pressure sensor 63.
- the refill joint 64 is connected to a leg portion 58a through which the rear partition wall 54a is inserted, and can move back and forth in the second tubular body 54 as the eraser cover 61 is knocked.
- a pressure-sensitive sensor spring 65 is interposed between the refill joint 64 and the front end surface of the rear partition wall 54a.
- the refill joint 64 and the pressure sensor 63 are not in contact with each other, and the core is not protruding from the writing tip 57.
- the rear end of the core case pipe 66 of the mechanical pencil unit 56, which is a writing unit, is inserted and fixed in the refill joint 64. As a result, the core case pipe 66 moves back and forth as the refill joint 64 moves back and forth.
- a front partition wall 55A orthogonal to the axial direction is formed near the tip inside the shaft joint 55.
- a unit through hole 55b is formed in the front partition wall 55a, and the core case pipe 66 penetrates the unit through hole 55b.
- the writing tip 69 which is the tip of the internal mechanism 67 connected to the tip of the core case pipe 66, protrudes from the opening 53b.
- a core mounting hole 55c to which the rear end of the inductor core 1 is mounted is formed on the front end surface of the front partition wall 55a.
- the inductor core 1 has a columnar shape, and a coil 21 is wound around the straight body portion of the columnar body.
- the inductor core 1 is located side by side with the mechanical pencil unit 56, and its tip reaches the tapered portion 53a.
- a capacitor 70 is housed in the internal space on the rear side of the shaft joint 55.
- the coil 21, the capacitor 70, and the pressure sensor 63 form a circuit by wiring (not shown).
- the coil 21 wound around the inductor core 1 causes electromagnetic induction.
- a current flows through the circuit by this electromagnetic induction, and the contact position of the mechanical pencil unit 56 can be detected by a position detecting device (not shown) provided below the writing target surface of the input device. Then, the input device recognizes the position where the electromagnetic induction occurs as coordinate information, so that the written line can be recorded as electronic data.
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Abstract
本開示のインダクタ用コアは、磁性体からなる筒状または柱状の磁性体本体を含む。磁性体本体は、磁性体本体の一端から他端に向かって外径が大きくなる円錐台の周面をなす傾斜面を有する傾斜部と;傾斜部と同軸上にあって、他端から一端に向かって延び、円筒体または円柱体の周面をなす外周面を有し、傾斜部と接続する直胴部とを有する。直胴部の傾斜部の近傍の外周面におけるスキューネスRskが、直胴部の他端の近傍の外周面におけるスキューネスRskよりも小さい。
Description
本発明は、インダクタ用コア、電子ペン用芯体部、電子ペンおよび入力装置に関する。
位置検出センサが配設されたタブレットおよびディスプレイなどにおける位置を検出して、PC(Personal Computer)およびスマートフォンなどに位置情報入力する入力装置において、位置検出センサ上の位置を指示するために、電子ペンが使用されている。
位置検出センサと電子ペンとの間は、電磁誘導結合方式や、静電誘導結合方式などの結合方式によって、位置検出信号の授受が行われる。位置検出信号の授受が行われることによって位置検出装置で検出することができる(例えば、特許文献1)。このような入力装置に使用される電子ペンは、電子ペンの芯体の周りにフェライトなどの磁性体を配設して構成されるインダクタ用コアを有している。
磁性体コアには、リッツ線、USTC線(ポリウレタン・テトロン一重巻き撚り銅線)、ウレタンワイヤなどの被覆線を巻回して、コイルが形成されている。しかし、電子ペンの筆記回数が増えると、基端側よりも先端側に卷回されているコイルは、張力が及びにくい状態になっている。そのため、先端側のコイルは卷回されている当初の位置からずれやすく、機能上の障害が発生するおそれがある。
本開示のインダクタ用コアは、磁性体からなる筒状または柱状の磁性体本体を含む。磁性体本体は、磁性体本体の一端から他端に向かって外径が大きくなる円錐台の周面をなす傾斜面を有する傾斜部と;傾斜部と同軸上にあって、他端から一端に向かって延び、円筒体または円柱体の周面をなす外周面を有し、傾斜部と接続する直胴部とを有する。直胴部の傾斜部の近傍の外周面におけるスキューネスRskが、直胴部の他端の近傍の外周面におけるスキューネスRskよりも小さい。
本開示の電子ペン用芯体部は、上記インダクタ用コアと、インダクタ用コアに挿通され、インダクタ用コアの一端から先端部が突出するように配設された芯体とを含むも。
本開示の電子ペンは、開口を有する筐体と上記電子ペン用芯体部とを含む。電子ペン用芯体部は筐体に収納され、電子ペン用芯体部の先端部は筐体の開口から突出するように、または突出可能に配設されている。
本開示の入力装置は、上記電子ペンと、電子ペンが近接した位置を検出するセンサを備えた位置検出装置とを含む。
本開示のインダクタ用コアによれば、外周面のうち、先端側のスキューネスRskが小さい。そのため、先端側における摩擦係数が大きくなる。その結果、先端側のコイルは張力が及びにくい状態になっていても、コイルが卷回されている当初の位置からずれにくい。したがって、機能上の障害が発生しにくい、信頼性の高いインダクタ用コアを提供することができる。
本開示の電子ペン用芯体部によれば、電子ペン用芯体部のコイルが卷回されている当初の状態からコイルの位置からずれにくい。その結果、信頼性の高い電子ペン用芯体部を提供することができる。
本開示の電子ペンによれば、信頼性の高い電子ペン用芯体部を有している。その結果、信頼性の高い電子ペンを提供することができる。
本開示の入力装置によれば、信頼性の高い電子ペンを有している。その結果、信頼性の高い入力装置を提供することができる。
以下、図面を参照して、本開示のインダクタ用コアについて詳細に説明する。図1は、第1実施形態のインダクタ用コアの一例を示す平面図である。インダクタ用コア1は、フェライト焼結体などの磁性体からなる磁性体本体10で構成されている。
インダクタ用コア1は、筒状の磁性体本体10で構成されており、一端10aから他端10bへ貫通する円柱状の筒孔10cを有している。磁性体本体10は、一端10aから他端10bへ向かって外径が大きくなる円錐台の周面をなす傾斜面11aを有する傾斜部11と、傾斜部11と同軸上で、他端10bから一端10aに向かって延びる円筒体の外周面12a有し、傾斜部11と接続する直胴部12とを有している。
磁性体本体10の一端10aから他端10bまでの長さは5mm~50mm程度である。筒孔10cの直径は0.5mm~2.0mm程度である。直胴部12の長さは3mm~12mm程度である。直胴部12の外径は2.0mm~3.0mm程度である。傾斜部11の長さは0.5mm~2.0mm程度である。傾斜部11の一端10a側の外径は1mm~2mm程度である。傾斜部11の一端10aと反対側の外径は、直胴部12の外径とほぼ同じである。このように傾斜部11は、一端10aに向かって先細の形状となっている。
図2は、第1実施形態のインダクタ用コアの一例を示す部分断面図である。磁性体本体10の中心軸に沿った断面において、傾斜部11の外径は、一端10aから他端10bに向かって大きくなっている。すなわち、傾斜部11は、一端10aに向かって先細の形状となっている。
傾斜面11aは、断面図において直線状の部分である傾斜面11a1と丸みを帯びた傾斜面11a2とを含んでいてもよい。傾斜面11a1は、円錐台の周面をなしていてもよい。一端10a近傍の傾斜面11aは、凸状の曲面であってもよい。つまり、傾斜部11の傾斜面11a1と傾斜部11の端面11bとは、傾斜面11aの一部であって、凸状の曲面である傾斜面11a2で接続されていてもよい。
このように、傾斜面11a1と端面11bとは凸状の曲面である傾斜面11a2で接続されている。その結果、例えば、傾斜部11の端面11bが電子ペンの筐体に接触した場合などに、破損する可能性を低減することができる。電子ペンを倒してタブレットなどの表面に接触させたときには、芯体のほかに、磁性体本体10の一端10aを含む先端がタブレットなどに接触する可能性がある。しかし、傾斜面11a1と傾斜部11の端面11bとは凸状の曲面である傾斜面11a2で接続されているため角部がない。その結果、インダクタ用コア1によってタブレットなどの表面が損傷する可能性を軽減することができる。
磁性体本体10の筒孔10cの内周面10eにおいて、傾斜部11側の開口10d付近の内周面10eは丸みを帯びていてもよい。内周面10eは、内周面10e1と、内周面10e1と傾斜部11の端面11bとを接続する、凸状の曲面である内周面10e2とを含んでいてもよい。筒孔10cの内面と傾斜部11の端面11bとが、凸状の曲面である内周面10e2で接続されているときには、芯体がタブレットなどの表面に押し付けられたときなどに、応力の集中を抑制して、磁性体本体10が損傷する可能性を軽減できる。その結果、信頼性の高いインダクタ用コア1を実現することができる。
磁性体本体10の中心軸に沿った断面において、傾斜部11の傾斜面11a1と傾斜部11の端面11bとを接続する傾斜面11a2の曲率半径をR1とし、筒孔10cの内周面10e1と傾斜部11の端面11bとを接続する、内周面10e2の曲率半径をR2としたとき、傾斜面11a2の曲率半径R1は、内周面10e2の曲率半径R2よりも大きくなっていてもよい。傾斜面11a2の曲率半径R1は、例えば0.1mm~0.2mmである。内周面10e2の曲率半径R2は、例えば0.02mm~0.08mmである。
図3は、第2実施形態のインダクタ用コアの一例を示す平面図である。第1実施形態のインダクタ用コア1に比べて、直胴部12の傾斜部11が鍔部13を介して接続されている点が異なっている。磁性体本体10は、一端10aから他端10bへ向かって外径が大きくなる円錐台の周面をなす傾斜面11aを有する傾斜部11と、傾斜部11と同軸上で、他端10bから一端10aに向かって延びる円筒体の外周面12aをなす直胴部12と、傾斜部11と直胴部12との間にあって、傾斜部11と直胴部12とを接続している鍔部13とから構成されている。傾斜部11、鍔部13および直胴部12は、この順に一端10aから、他端10bに向かって配置されている。鍔部13の外周面13aは、傾斜部11の傾斜面11aおよび直胴部12の外周面12aの各外径よりも大きな外径を有している。
例えば、鍔部13以外の直胴部12の外径が2.1mm~2.5mmの場合に、鍔部13の外周面13aの外径の最大値は、2.12mm~2.72mmであり、直胴部12の外周面12aから、最大0.02mm~0.22mm突出している。鍔部13によって直胴部12が変形しにくくなる。そのため、傾斜部11に力が加わって傾斜部11が変形しても、直胴部12の変形を軽減することができる。
このような第1実施形態および第2実施形態に示されるインダクタ用コア1は、筒孔10cに後述する芯体を挿通して使用される。芯体は、芯体の先端部が磁性体本体10の一端10a側になるように挿通される。傾斜部11が先細の形状となっている。そのため、磁性体本体10の一端10aを電磁誘導方式などによって位置を検出するタブレットなどの位置検出装置により近づけることができる。
このように、磁性体本体10の傾斜部11を先細の形状とすることによって、位置検出装置の位置検出精度が向上する。磁性体本体10の先端部が先細になっているので、芯体の先端部に加わる力によって芯体が変位しようとしたときに、傾斜部11が変位しやすく構成されている。
直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおけるスキューネスRskは、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおけるスキューネスRskよりも小さい。このようにすることによって、インダクタ用コア1が電子ペン用芯体部2として用いられる。電子ペンの筆記回数が増えても、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bでコイルに接する部分が増えるため、摩擦係数が大きくなる。その結果、先端側のコイルは張力が及びにくい状態になっていても、コイルが卷回されている当初の位置からずれにくくなり、機能上の障害が発生しにくい。
他端10bの近傍の外周面12cにおけるスキューネスRskを、傾斜部11の近傍に比べて高くしておくことで、開気孔が占める割合が減少する。そのため、他端10bの近傍では、機械的強度が向上し、コイルとの接触によって生じる脱粒が発生しにくくなる。
直胴12部の他端10bの近傍の外周面12cにおけるスキューネスRskは、4以下であってもよい。直胴12部の他端10bの近傍の外周面12cにおけるスキューネスRskがこの範囲であると、直胴部12全体の外周面12bでコイルに接する部分が増える。その結果、コイルが卷回されている当初の状態からコイルの位置がさらにずれにくくなり、より長期間に亘って用いることができる。
直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおける二乗平均平方根粗さRqは、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおける二乗平均平方根粗さRqよりも小さい。その結果、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにリッツ線などの被覆線を巻回してコイルを形成した場合に、コイルが断線したりコイルの被覆部が損傷したりする可能性を低減することができる。
直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cの切断レベル差(Rδc)は、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおける切断レベル差(Rδc)よりも小さい。その結果、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにリッツ線などの被覆線を巻回してコイルを形成した場合に、コイルが断線したりコイルの被覆部が損傷したりする可能性を低減することができる。
外周面12c、12bの切断レベル差(Rδc)とは、対象とする外周面の粗さ曲線における25%の負荷長さ率での切断レベルと、その外周面の粗さ曲線における75%の負荷長さ率での切断レベルとの差である。
表1は、上述のインダクタ用コア1を構成する、磁性体本体10の表面性状の測定結果を示す表である。粗さ曲線のスキューネスRsk、および二乗平均平方根粗さRqおよび切断レベル差Rδcは、JIS B 0601:2001に準拠し、レーザー顕微鏡((株)キーエンス製、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK-9500))を用いて測定を行った。測定条件としては、倍率を200倍(接眼レンズ:20倍、対物レンズ:10倍)、測定モードをカラー超深度、高さ方向の測定分解能(ピッチ)を0.05μm、光学ズームを1.0倍、ゲインを953、観察範囲を1315μm×982μm、カットオフ値λsを2.5μm、カットオフ値λcを0.08mmとした。
観察範囲のうち、焦点が合っている範囲(例えば、815μm~1315μm×425μm~625μm)を選択して測定範囲とした。数値の算出にあたっては、サンプル数を8とし、外周面の各部位毎の粗さ曲線のスキューネスRsk、二乗平均平方根粗さRqおよび切断レベル差Rδcを測定し、その平均値を算出して、表1に記入した。
表1に示されるように、スキューネスRskは、次の通りである。傾斜部11の傾斜面11aにおいて-0.93である。直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおいて0.72である。直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおいて2.18である。このように、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおけるスキューネスRskは、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおけるスキューネスRskよりも小さくなっている。
二乗平均平方根粗さRqは、次の通りである。傾斜部11の傾斜面11aにおいて11.72μmである。直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおいて8.42μmである。直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおいて6.18μmである。このように、直胴部12の他端の近傍の外周面12cにおける二乗平均平方根粗さRqは、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおける二乗平均平方根粗さRqよりも小さくなっている。
切断レベル差Rδcは、次の通りである。傾斜部11の傾斜面11aにおいて7.22μmである。直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおいて5.38μmである。直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおいて4.48μmである。このように、直胴部12の他端の近傍の外周面12cにおける切断レベル差Rδcは、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおける切断レベル差Rδcよりも小さくなっている。
直胴部12の傾斜部11近傍の外周面12bの二乗平均平方根粗さRqを10μm以下にすることによって、コイルが巻回される他端10b近傍の外周面12cの算術平均粗さはさらに低くなる。そのため、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにリッツ線などの被覆線を巻回してコイルを形成した場合に、コイルが断線したりコイルの被覆部が損傷したりする可能性を低減することができる。
磁性体本体10は、Fe、Zn、NiおよびCuの酸化物からなるフェライトを主成分とするセラミックスからなり、下記式(1)で示される前記セラミックスの平均結晶粒径の変動係数CVは、0.08以上0.3以下であってもよい。
CV=σ/x ・・・・・(1)
但し、
xは前記セラミックスの平均結晶粒径の平均値
σは前記セラミックスの平均結晶粒径の標準偏差
CV=σ/x ・・・・・(1)
但し、
xは前記セラミックスの平均結晶粒径の平均値
σは前記セラミックスの平均結晶粒径の標準偏差
主成分とは、セラミックスを構成する全成分のうち95質量%以上を占める成分をいい、特に、99質量%以上であるとよい。
セラミックスを構成する成分は、CuKα線を用いたX線回折装置による測定結果から同定することができ、Fe、Ni、ZnおよびCuの金属成分の含有量は、例えばICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析装置または蛍光X線分析装置により求め、酸化物に換算すればよい。
変動係数CVが0.08以上であると、結晶粒子の粒径が適度にばらついて、大きな結晶粒子同士の間に小さな結晶粒子が配置される。その結果、破壊靭性を高くすることができる。変動係数CVが0.3以下であると、標準偏差に対して粒径の大きい結晶粒子の割合が増えるので透磁率が高くなる。変動係数CVが0.08以上0.3以下であれば、高い破壊靭性および高い透磁率を兼ね備えることができる。特に、変動係数CVは0.1以上0.2以下であるとよい。
平均結晶粒径は、以下のようにして求めることができる。まず、インダクタ用コア1の破断面を、平均粒径D50が3μmのダイヤモンド砥粒を用いて銅盤にて研磨する。その後、平均粒径D50が0.5μmのダイヤモンド砥粒を用いて錫盤にて研磨する。これらの研磨によって得られる研磨面を、温度を950℃として結晶粒子と粒界層とが識別可能になるまでエッチングして観察面を得る。
走査型電子顕微鏡によって、観察面を5000倍に拡大した155μm×115μmの範囲で、任意の点を中心にして放射状に同じ長さ、例えば、100μmの直線を6本引く。この6本の直線上に存在する結晶の個数をこれらの個々の直線で除すことで平均結晶粒径を求めることができる。
図7は、インダクタ用コアの観察面の一例と直線の引き方とを示す写真である。平均結晶粒径の平均値、標準偏差および変動係数CVは、このような観察面を7画面選択し、平均結晶粒径42個を対象としてそれぞれ算出すればよい。
平均結晶粒径の尖度Kuが0以上であってもよい。平均結晶粒径の尖度Kuがこの範囲であると、結晶粒子の粒径のばらつきが抑制されている。そのため、気孔の凝集が減少して、気孔の輪郭や内部から生じる脱粒を減らすことができる。特に、平均結晶粒径の尖度Kuは、1以上であるとよい。
尖度Kuとは、分布のピークと裾が正規分布からどれだけ異なっているかを示す指標(統計量)である。尖度Ku>0である場合、鋭いピークを有する分布となる。尖度Ku=0である場合、正規分布となる。尖度Ku<0である場合、分布は丸みがかったピークを有する分布となる。平均結晶粒径の尖度Kuは、Excel(登録商標、Microsoft Corporation)に備えられている関数Kurtを用いて求めればよい。
平均結晶粒径の歪度Skが0以上であってもよい。平均結晶粒径の歪度Skがこの範囲であると、結晶粒子の粒径の分布が粒径の小さな方向に移動している。そのため、気孔の凝集が減少して、気孔の輪郭や内部から生じる脱粒をさらに減らすことができる。
歪度Skとは、分布が正規分布からどれだけ歪んでいるか、すなわち、分布の左右対称性を示す指標(統計量)である。歪度Sk>0である場合、分布の裾は右側に向かう。歪度Sk=0である場合、分布は左右対称となる。歪度Sk<0である場合、分布の裾は左側に向かう。平均結晶粒径の歪度Skは、Excel(登録商標、Microsoft Corporation)に備えられている関数SKEWを用いて求めればよい。
本開示のインダクタ用コアは、主成分を合計した組成100モル%のうち、FeがFe2O3換算で49モル%以上50モル%以下、ZnがZnO換算で29モル%以上34モル%以下、NiがNiO換算で10モル%以上12.5モル%以下、CuがCuO換算で4モル%以上9モル%以下であるとよい。
電子ペンに用いられるインダクタ用コアは、透磁率、比抵抗(電気抵抗)およびキュリー温度がいずれも高いことが求められている。FeがFe2O3換算で49モル%以上であると、透磁率が高くなり、50モル%以下であると比抵抗が高くなる。ZnがZnO換算で29モル%以上であると透磁率が高くなり、34モル%以下であるとキュリー温度が高くなる。NiがNiO換算で10モル%以上であると、キュリー温度が高くなり、12.5モル%以下であると透磁率が高くなる。CuがCuO換算で4モル%以上であると、透磁率が高くなり、9モル%以下であるとキュリー温度が高くなる。
電子ペンに用いられるインダクタ用コアは、Fe、Zn、NiおよびCuが上記範囲であると、透磁率を2000以上、比抵抗を109Ω・m以上、キュリー温度を90℃以上とすることができ、好適に用いることができる。特に、NiのNiO換算でのモル%の値と、ZnのZnO換算でのモル%の値との比率(ZnO換算でのモル%の値/NiO換算でのモル%の値)が、2.85~3.15であるとよい。
インダクタ用コアは、Moの酸化物およびBiの酸化物の少なくともいずれかを含み、主成分100質量部に対するMoの酸化物の含有量がMoO3換算で0.01質量部以上0.2質量部以下であり、Biの酸化物の含有量がBi2O3換算で0.01質量部以上0.2質量部以下であるとよい。MoおよびBiの酸化物は、主結晶の粒成長を促進させる。さらに、MoおよびBiの酸化物の含有量を上記範囲とすることによって、キュリー温度をほとんど低下させることなく、透磁率を高くすることができる。特に、Moの酸化物の含有量は、MoO3換算で0.05質量部以上0.1質量部以下であって、Biの酸化物の含有量は、Bi2O3換算で0.05質量部以上0.1質量部以下であるとよい。
インダクタ用コアは、Mnの酸化物およびTiの酸化物の少なくともいずれかを含み、主成分100質量部に対するMnの酸化物の含有量がMnO2換算で0.01質量部以上0.3質量部以下であり、Tiの酸化物の含有量がTiO2換算で0.01質量部以上0.2質量部以下であるとよい。MnおよびTiは、複数の原子価を取り得ることから、焼成時に、価数変化による余剰の酸素で主結晶であるフェライト結晶の酸素欠陥を埋められる。その結果、フェライト結晶の酸素欠陥が少なくなり透磁率を高くすることができる。
インダクタ用コアは、Zrの酸化物を含み、主成分100質量部に対するZrの酸化物の含有量がZrO2換算で0.01質量部以上0.2質量部以下であるとよい。Zrの酸化物の含有量を上記範囲とすることにより、透磁率をほとんど低下させることなく、比抵抗を高くすることができる。特に、Zrの酸化物の含有量がZrO2換算で0.02質量部以上0.11質量部以下であるとよい。
インダクタ用コアは、Crの酸化物を含み、主成分100質量部に対するCrの酸化物の含有量がCr2O3換算で0.02質量部以上0.3質量部以下であるとよい。Crの酸化物の含有量を0.02質量部以上とすることにより、セラミックスの焼結を促進するとともに、インダクタ用コアの飽和磁束密度Bsを高くする。Crの酸化物の含有量を0.3質量部以下とすることにより、磁気損失Pcvおよびセラミックスの焼結で生じるおそれのある異常な粒成長を抑制することができる。
主成分以外の金属元素は、ICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析装置またはグロー放電質量分析装置(GDMS)を用いて測定し、それぞれ酸化物に換算すればよい。
フェライト結晶の少なくとも一部は、フェライト結晶の中央部におけるFeの含有量が、フェライト結晶の外縁部におけるFeの含有量よりも多いとよい。このような構成であると、キュリー温度を維持しつつ高い透磁率を有することができる。この理由は、中央部において2価のFeが多く存在することとなって異方性磁界が弱まり、外縁部において3価のFeが存在することとなってホッピング伝導が生じにくく、抵抗が低下しにくくなることに起因しているものと推察される。
外縁部とは、インダクタ用コアを鏡面研磨した後、サーマルエッチングした面(以下、この面を「観察面」と記載する場合がある)で観察されるフェライト結晶の界面から、長径の20%の長さまでの領域をいう。長径とは、JIS R 1670:2006に記載されているように、グレイン(フェライト結晶)の最も長い方向における長さをいう。中央部とはフェライト結晶の長径の中心から界面に向かって長径の20%の長さまでの領域を意味する。
観察面からフェライト結晶を選択するにあたっては、観察面において算出した平均結晶粒径をD50としたとき、D40~D60の範囲の大きさのフェライト結晶を選択するものとする。フェライト結晶におけるFeの含有量とは、エネルギー分散型X線分光器(EDS)を用いて、中央部および外縁部にそれぞれスポット(φ1nm)を当てて得られる、各スポットの含有量を100質量%としたときのFeの含有量をいう。
中央部におけるFeの含有量と、外縁部におけるFeの含有量との差が1.3質量%以上4.0質量%以下であるとよい。このような構成であると、キュリー温度を維持しつつさらに高い透磁率を有することができる。この理由は、フェライト結晶の中央部と外縁部とにおいて、2価のFeと3価のFeとが最適な割合で存在していることが寄与していると推察される。
Cu-Kα線を用いたX線回折によって得られる、回折角(2θ)が35°以上36°以下におけるX線回折ピーク強度をI1、回折角(2θ)が29.5°以上30.5°以下におけるX線回折ピーク強度をI2としたとき、I2/I1が0.29以上0.38以下であるとよい。このような構成であると、高い透磁率を維持しつつ、キュリー温度を高くすることができる。
X線回折ピーク強度I1の半値幅が0.05以上0.35以下であるとよい。このような構成であると、非晶質の粒界層が多くなり過ぎることなく、フェライト結晶を成長させることができるため、透磁率を低下させることなく、機械的特性を向上させることができる。半値幅とは、得られた回折チャートにおいて、回折角(2θ)が35°以上36°以下におけるX線回折ピーク強度の極大値の1/2強度における回折ピーク間の幅の半分の値である。
回折角(2θ)が42°以上43°以下におけるX線回折ピーク強度をI3としたとき、I3/I1が0.14以下であるとよい。このような構成であると、機械的特性が向上するため、焼結後、バレル加工などでバリ取りもしても欠けなどが生じにくくなる。その結果、巻き線や電極付けを行なう際の固定やハンドリング時に掛かる応力による破損が少なくなる。
少なくとも傾斜部11がMoを含み、Moはフェライト結晶の粒内よりも隣り合うフェライト結晶に挟まれる粒界層に多く含まれていてもよい。Moがフェライト結晶の粒内よりも粒界層に多く含まれていると、フェライト結晶粒子同士の結合力が抑制される。その結果、容易に曲率半径R1の大きな傾斜面11a2を得ることができる。フェライト結晶の粒内および粒界層におけるMoの含有量は、透過型電子顕微鏡とこの透過型電子顕微鏡に付随するエネルギー分散型X線分光器(EDS)を用いて元素分析を行えばよい。
インダクタ用コア1に使用される磁性体本体10は、次のようにして製造することが可能である。まず、出発原料として、Fe、Zn、NiおよびCuの酸化物あるいは焼成により酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩などの金属塩を用意する。このとき平均粒径としては、例えば、Feが酸化鉄(Fe2O3)、Znが酸化亜鉛(ZnO)、Niが酸化ニッケル(NiO)およびCuが酸化銅(CuO)であるとき、それぞれ0.5μm以上5μm以下である。
主成分を合計した組成100モル%のうち、FeがFe2O3換算で49モル%以上50モル%以下、ZnがZnO換算で29モル%以上34モル%以下、NiがNiO換算で10モル%以上12.5モル%以下、CuがCuO換算で4モル%以上9モル%以下であるインダクタ用コアを得る場合、Fe源粉末、Zn源粉末、Ni源粉末およびCu源粉末が上記範囲となるように設定する。
以下、Fe源粉末、Zn源粉末、Ni源粉末およびCu源粉末がいずれも酸化物の粉末である場合を例として説明する。
Fe2O3-ZnO-NiOから構成される仮焼粉体からなる第1の原料と、Fe2O3-CuOから構成される仮焼粉体からなる第2の原料とを作製するにあたり、第1の原料用に、酸化鉄、酸化亜鉛および酸化ニッケルを所望の量に秤量する。第2の原料用に、酸化鉄および酸化銅を所望の量に秤量する。ここで、第1の原料および第2の原料の作製における酸化鉄の添加量は、第2の原料の作製における酸化鉄の添加量を、例えば、酸化銅と等モル%とし、残量を第1の原料の作製に用いる。
そして、第1の原料および第2の原料用に秤量した粉末を、それぞれ別のボールミルや振動ミルなどで粉砕混合する。その後、第1の原料の作製については、還元雰囲気において750℃で2時間以上仮焼する。第2の原料の作製については、還元雰囲気において650℃で2時間以上それぞれ仮焼する。このような手順によって、それぞれ仮焼体を得る。
次に、第1の原料および第2の原料となる仮焼体を、それぞれ別のボールミルや振動ミルなどに入れて粉砕することにより、仮焼粉体からなる第1の原料および第2の原料を得る。このとき、特に第2の原料となる仮焼体は、平均粒径D50が0.7μm以下となるように粉砕する。この第1の原料および第2の原料を所望の量に秤量して混合する。混合物を、大気中において600℃以上700℃以下、昇温速度100℃/時以下の条件で再仮焼することにより、Fe、Zn、NiおよびCuの酸化物からなるフェライトに合成された仮焼体が得られる。
次に、再仮焼によって得られた仮焼体を、ボールミルや振動ミルなどに入れて粉砕し、所定量のバインダなどを加えてスラリーとする。スプレードライヤを用いて得られたスラリーを噴霧して造粒することにより、球状の顆粒を得る。
再仮焼によって得られた仮焼体を、平均粒径D50が0.7μm以下となるまで粉砕すると、I3/I1を0.14以下とすることができる。平均粒径D50を小さくしようとすれば、粉砕時間を長くしなければならない。長時間粉砕すると、粉砕に用いるボールから脱離した粒子の混入のおそれが高くなるので、平均粒径D50の下限値は0.5μmにするとよい。
Mo、Bi、Mn、Ti、Zr、Crなどの酸化物をインダクタ用コアに含有させるには、例えば、酸化モリブデン(MoO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化マンガン(MnO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化クロム(Cr2O3)などの各粉末を再仮焼後の粉砕時に添加すればよい。
少なくとも傾斜部11がMoを含み、Moは、フェライト結晶の粒内よりも隣り合うフェライト結晶に挟まれる粒界層に多く含まれるインダクタ用コア1を得る場合、再仮焼によって得られた仮焼体を粉砕して得られる紛体100質量部に対して、酸化モリブデン(MoO3)の粉末を、例えば、0.01質量部以上0.03質量部以下添加してスラリーとする。得られたスラリーを噴霧して造粒することにより球状の顆粒を得ればよい。
得られた球状の顆粒を用いてプレス成形して所定形状の成形体を得る。このプレス成形の際に、成形型の表面性状を調整するともに、傾斜部11側よりも直胴部12側により大きな圧力が加わるように調整する。このようにして、スキューネスRskが、磁性体本体10の他端10bから一端10aに向かって小さくなるような傾斜面11aおよび外周面12aの構成が可能となる。同様の方法で、二乗平均平方根粗さRqおよび切断レベル差Rδcが、磁性体本体10の一端10aから他端10bに向かって小さくなるような傾斜面11aおよび外周面12aの構成が可能となる。
その後、成形体を脱脂炉にて400~800℃の範囲で脱脂処理を施して脱脂体とする。次いで、これを焼成炉にて1000~1200℃の最高温度で2~5時間保持して焼成することにより、磁性体本体10を形成し、本実施形態のインダクタ用コア1を得ることができる。
回折角(2θ)が35°以上36°以下におけるX線回折ピーク強度I1の半値幅を0.05以上0.35以下であるインダクタ用コアを得るには、焼成における昇温速度を100℃/時以上300℃/時以下とするとよい。
I2/I1が0.29以上0.38以下であるインダクタ用コアを得るには、最高温度から600℃までの降温速度を500℃/時~1200℃/時の範囲とすればよい。
フェライト結晶の中央部におけるFeの含有量が、フェライト結晶の外縁部におけるFeの含有量よりも多いインダクタ用コアを得る場合には以下のようにする。すなわち、出発原料のうち、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅の各粉末が上記範囲となるように秤量して混合し、混合後の粉末を2等分する。
酸化鉄の粉末は、例えば、25モル%分と、24.5モル%分として、2等分された上記粉末にそれぞれ添加して、ボールミルや振動ミルなどで粉砕混合する。ここで、25モル%添加側を第3の混合粉末とし、24.5モル%添加側を第4の混合粉末とする。次に、それぞれ大気中において700℃~1000℃の温度で仮焼して、第3の混合粉末を仮焼した第3の仮焼体および第4の混合粉末を仮焼した第4の仮焼体を得る。
その後、第3の仮焼体を水とともにボールミルなどに入れて粉砕・混合する。第4の仮焼体についても、水とともに別のボールミルなどに入れて粉砕・混合する。このとき、第4の仮焼体の粉砕・混合は、第3の仮焼体の粉砕・混合よりも長時間行ない、粒径を小さくする。そして、これらを合わせた後、所定量のバインダなどを加えてスラリーとする。次に、スプレードライヤを用いてこのスラリーを噴霧して造粒することにより球状の顆粒を得る。これ以降、インダクタ用コア1を得るまでの製造方法は、上述した製造方法と同じである。
実施形態1および実施形態2のインダクタ用コア1を構成する磁性体本体10は、プレス成形によって形成されている。そのため、切削などの工程を行う必要はなく、コストダウンを図ることができる。切削などの後加工を行うと、後加工によって表面が変質してインダクタ用コアとしての特性を損なうことがある。しかし、本開示のインダクタ用コア1は焼成後の加工を行わないので、表面が変質することがない。これによって、信頼性の高いインダクタ用コア1を形成することができる。
図4は、本開示に係る電子ペン用芯体部の一実施形態を示す平面図である。電子ペン用芯体部2は、インダクタ用コア1と、インダクタ用コア1の磁性体本体10に巻回されているコイル21と、磁性体本体10の筒孔10cに挿通されている芯体22とを含んでいる。このような、電子ペン用芯体部2は、電磁誘導方式のタブレットなどの入力装置の電子ペンに内蔵することができる。
芯体22は、磁化されにくいSUS304あるいはSUS316などの金属棒、SUS以外の金属材料やセラミックおよび樹脂などを使用することができる。芯体22はたとえば、ボールペンの芯などの実際に筆記できるものであってもよい。芯体22は、磁性体本体10の筒孔10cに挿通されて固定されている。芯体22は、先端部22aが、磁性体本体10の一端10a側の開口10dから1~2mm程度突出するような位置で磁性体本体10に固定されている。芯体22の後端部22bは、磁性体本体10の他端10bの開口10fから突出している。
磁性体本体10の直胴部12の他端10bに近い領域の外周面12a上に、エナメル線などを巻回して形成したコイル21が配設されている。コイル21は磁性体本体10の直胴部12のうち、他端側に近い箇所に8mm~12mm程度の幅で巻回して固定されている。コイル21の端子21a,21bは、回路基板(図示せず)に接続されている。
コイル21は、エナメル線、リッツ線、USTC線またはウレタンワイヤなどの被覆線を磁性体本体10の周りに巻回して配設されている。コイル21は、直胴部12の他端10b近傍の外周面12c上に配設されている。この外周面12cの算術平均粗さRaおよび二乗平均平方根粗さRqなどの表面粗さが大きいと、巻回されるコイル21の被覆が損傷するおそれがある。しかし、直胴部12の他端10bの近傍の外周面12cにおける算術平均粗さRaを、直胴部12の傾斜部11の近傍の外周面12bにおける算術平均粗さRaよりも小さくすることによって、滑らかな外周面12c上にコイル21を配設することができる。その結果、コイル21が損傷しにくくなり、信頼性の高い電子ペン用芯体部2を実現することができる。
図5は、本開示に係る電子ペンの一実施形態を示す図である、電子ペン3の筐体31の一部は取り除いて示している。上述の電子ペン用芯体部2を筐体31に収納して、電子ペン3が構成されている。電子ペン3は、筒状の筐体31の空洞部31a内に、電子ペン用芯体部2および回路基板(図示せず)を収納して構成されている。このような電子ペン3は、例えば、電磁誘導方式のタブレットなどの入力装置において、位置を入力する手段として用いることができる。筐体31の先端部31bには芯体22の先端部22aが突出可能な開口31cが設けられており、ノック機構によって、開口31cから先端部22aが突出または筐体31内に収納可能に構成されている。
例えば、筐体31の後端部31dには開口31eが設けられており、開口31eからノック棒32が突出している。使用者は、ノック棒32を押下することで、芯体22の先端部22aを筐体31から出し入れすることができる。本実施形態においては、芯体22の先端部22aが開口31cから出入りする構成である。しかし、芯体22の先端部22aが開口31cから突出した状態で固定されていてもよく、このような場合は、ノック機構は不要である。このような電子ペン3は、コイル21が損傷しにくい電子ペン用芯体部2が内蔵されているので、信頼性の高い電子ペン3を実現することができる。
図6は、本開示に係る入力装置の一実施形態を示す斜視図である。入力装置4は、電子ペン3と、位置を検出するセンサとを備えた位置検出装置である、タブレット41からなっている。入力装置4は、芯体22の先端部22aがタブレット41に接触した位置を検出することができる。位置検出装置としては、タブレット41の他、タッチパネルディスプレイを備えた携帯端末などであってもよい。入力装置4おける位置検出方法としては、電磁誘導方式を用いることができる。このような入力装置4は、コイル21が損傷しにくい電子ペン用芯体部2が内蔵された電子ペン3を備えている。したがって、信頼性の高い入力装置4を実現することができる。
図1~5に示すインダクタ用コア1に用いられる磁性体本体10は、いずれも筒状を有している。しかし、磁性体本体10は、筒孔10cのない柱状であってもよい。
図8は、本開示に係る電子ペンの他の実施形態を示す。図8(A)は中心軸方向に沿って切断した断面図である。図8(B)は図8(A)のAA’線における断面図である。図8(C)は(A)に示すインダクタ用コアの拡大図の一部である。図8に示す電子ペンは、例えば0.2mm以上2mm以下の直系を有する芯(図示しない)を収容し、芯を押し出して筆記を行うシャープペンシル50である。
筐体52は、射出成形によって略円筒状に形成された合成樹脂で形成されている。先端側に位置する第1筒体53と後端側に位置する第2筒体54とが、軸継手55を介して連結されている。第1筒体53の先端部は外径が先端に向かって漸減するテーパ部53aを有する。テーパ部53aの先端には、後述のシャープペンシルユニット56の筆記先端57が突出する開口部53bが設けられている。
図8(B)に示すように、第2筒体54は、中心軸方向の途中で中心軸に直交する後方隔壁54aを備えている。後方隔壁54aは、中心軸を挟んで一対の円弧状の脚部貫通孔54bを有する。脚部貫通孔54bは、後述の消しゴム受け台58の脚部58aが挿入される孔である。
第2筒体54の後方隔壁54aの後方側の内部空間には、シャープペンシル50のノック機構の一部である消しゴム受け台58が挿入されている。消しゴム受け台58の先端側の内部空間にはノックスプリング59が挿入されている。ノックスプリング59の先端は後方隔壁54aの後端側の面に接している。消しゴム受け台58の後端部分は第2筒体54の後端縁から突出しており、その後端縁に設けられた凹部に消しゴム60が装着される。
消しゴム60は、消しゴム受け台58が第2筒体54の後端縁から突出している部分とともに、先端側が開放した円筒状の消しゴムカバー61で被覆されている。消しゴムカバー61は後述のように、シャープペンシル56のノックボタンとしても機能する。一方、消しゴム受け台58の先端からは一対の脚部58aが突出している。脚部58aは、消しゴムカバー61を押圧するノック動作に伴って、後方隔壁54aを前後に摺動自在に貫通している。
第2筒体54の後方隔壁54aの先端側の面には、感圧センサ63が固定されている。この感圧センサ63を取り囲むようにして、リフィル継手64が設けられている。このリフィル継手64は、後方隔壁54aを挿通する脚部58aと接続されており、消しゴムカバー61のノック動作に伴って、第2筒体54内を前後に移動可能となっている。
リフィル継手64と後方隔壁54aの先端側の面との間には、感圧センサスプリング65が介装されている。ノック動作も筆記もされていない状態では、リフィル継手64と感圧センサ63とは接触しておらず、芯も筆記先端57から出ていない状態である。リフィル継手64には、筆記ユニットであるシャープペンシルユニット56の芯ケースパイプ66の後端が挿入固定されている。これによって、芯ケースパイプ66は、リフィル継手64の前後移動に伴って前後に移動することとなっている。
軸継手55の内部の先端付近には、軸方向と直交する前方隔壁55Aが形成されている。この前方隔壁55aには、ユニット貫通孔55bが形成され、芯ケースパイプ66はユニット貫通孔55bを貫通している。芯ケースパイプ66の先端に接続されている内部機構67の先端部分である筆記先端69が、開口部53bから突出している。
前方隔壁55aの先端側の面には、インダクタ用コア1の後端が装着されるコア装着孔55cが形成されている。インダクタ用コア1は、柱状であり、円柱体の直胴部の周囲にはコイル21が券回されている。インダクタ用コア1はシャープペンシルユニット56と並んで位置しており、その先端はテーパ部53aに達している。さらに、軸継手55の後方側の内部空間には、コンデンサ70が収容されている。コイル21、コンデンサ70および感圧センサ63は、配線(図示しない)によって回路を形成している。
シャープペンシルユニット56が筆記対象面に筆記すると、インダクタ用コア1に卷回されたコイル21は電磁誘導を生じる。この電磁誘導によって回路に電流が流れ、シャープペンシルユニット56の接触位置を入力装置の筆記対象面の下に設けられている位置検出装置(図示しない)によって検出することができる。そして、電磁誘導が生じた位置を、入力装置は座標情報として認識することで、筆記された描線は電子データとしても記録することができる。
以上のように、実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良などが可能である。
1 インダクタ用コア
2 電子ペン用芯体部
3 電子ペン
4 入力装置
10 磁性体本体
10a 一端
10b 他端
11 傾斜部
11a 傾斜面
12 直胴部
12a、12b、12c 外周面
2 電子ペン用芯体部
3 電子ペン
4 入力装置
10 磁性体本体
10a 一端
10b 他端
11 傾斜部
11a 傾斜面
12 直胴部
12a、12b、12c 外周面
Claims (22)
- 磁性体からなる筒状または柱状の磁性体本体を含み、
前記磁性体本体は、
前記磁性体本体の一端から他端に向かって外径が大きくなる円錐台の周面をなす傾斜面を有する傾斜部と、
前記傾斜部と同軸上にあって、前記他端から前記一端に向かって延び、円筒体または円柱体の周面をなす外周面を有し、前記傾斜部と接続する直胴部とを有し、
前記直胴部の前記傾斜部の近傍の外周面におけるスキューネスRskが、前記直胴部の前記他端の近傍の外周面におけるスキューネスRskよりも小さい、
インダクタ用コア。 - 前記直胴部の前記他端の近傍の外周面におけるスキューネスRskが4以下である、請求項1に記載のインダクタ用コア。
- 前記直胴部の前記他端の近傍の外周面における二乗平均平方根粗さRqが、前記直胴部の前記傾斜部の近傍の外周面における二乗平均平方根粗さRqよりも小さい、請求項1または請求項2に記載のインダクタ用コア。
- 前記直胴部の前記傾斜部の近傍の外周面における二乗平均平方根粗さRqが10μm以下である、請求項3に記載のインダクタ用コア。
- 前記磁性体本体が、Fe、Zn、NiおよびCuの酸化物からなるフェライトを主成分とするセラミックスからなり、下記式(1)で示される前記セラミックスの平均結晶粒径の変動係数CVが0.08以上0.3以下である、請求項1~4のいずれかに記載のインダクタ用コア。
CV=σ/x ・・・・・(1)
但し、
xは前記セラミックスの平均結晶粒径の平均値
σは前記セラミックスの平均結晶粒径の標準偏差 - 前記平均結晶粒径の尖度Kuが0以上である、請求項5に記載のインダクタ用コア。
- 前記平均結晶粒径の歪度Skが0以上である、請求項5または6に記載のインダクタ用コア。
- 前記主成分を合計した組成100モル%のうち、FeがFe2O3換算で49モル%以上50モル%以下、ZnがZnO換算で29モル%以上34モル%以下、NiがNiO換算で10モル%以上12.5モル%以下、CuがCuO換算で4モル%以上9モル%以下である、請求項5~7のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- Moの酸化物およびBiの酸化物の少なくともいずれかを含み、前記主成分100質量部に対するMoの酸化物の含有量がMoO3換算で0.01質量部以上0.2質量部以下、またはBiの酸化物の含有量がBi2O3換算で0.01質量部以上0.2質量部以下である請求項8に記載のインダクタ用コア。
- Mnの酸化物およびTiの酸化物の少なくともいずれかを含み、前記主成分100質量部に対するMnの酸化物の含有量がMnO2換算で0.01質量部以上0.3質量部以下、またはTiの酸化物の含有量がTiO2換算で0.01質量部以上0.2質量部以下である、請求項8または9に記載のインダクタ用コア。
- Zrの酸化物を含み、前記主成分100質量部に対するZrの酸化物の含有量がZrO2換算で0.01質量部以上0.2質量部以下である、請求項8~10のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- Crの酸化物を含み、前記主成分100質量%に対するCrの酸化物の含有量がCr2O3換算で0.02質量部以上0.3質量部%以下である、請求項8~11のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- 少なくとも前記傾斜部がMoを含み、Moはフェライト結晶の粒内よりも隣り合う前記フェライト結晶に挟まれる粒界層に多く含まれている、請求項8~12のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- フェライト結晶の少なくとも一部は、前記フェライト結晶の中央部におけるFeの含有量が、前記フェライト結晶の外縁部におけるFeの含有量よりも多い、請求項8~13のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- 前記中央部におけるFeの含有量と、前記外縁部におけるFeの含有量との差が1.3質量%以上4.0質量%以下である、請求項14に記載のインダクタ用コア。
- Cu-Kα線を用いたX線回折によって得られる、回折角(2θ)が35°以上36°以下におけるX線回折ピーク強度をI1、回折角(2θ)が29.5°以上30.5°以下におけるX線回折ピーク強度をI2としたとき、I2/I1が0.29以上0.38以下である、請求項8~15のいずれかに記載のインダクタ用コア。
- 前記X線回折ピーク強度I1の半値幅が0.05以上0.35以下である、請求項16に記載のインダクタ用コア。
- 回折角(2θ)が42°以上43°以下におけるX線回折ピーク強度をI3としたとき、I3/I1が0.14以下である、請求項16または17に記載のインダクタ用コア。
- 請求項1~18のいずれかに記載のインダクタ用コアと、
前記インダクタ用コアに挿通され、前記インダクタ用コアの一端から先端部が突出するように配設された芯体と、
を含む電子ペン用芯体部。 - 開口を有する筐体と、請求項19に記載の電子ペン用芯体部とを含み、
前記電子ペン用芯体部が前記筐体に収納され、
前記電子ペン用芯体部の前記先端部が前記筐体の開口から突出するように、または突出可能に配設されている、
電子ペン。 - 開口を有する筐体と、筆記対象面に対して筆記可能な筆記ユニットと、請求項1~18のいずれかに記載のインダクタ用コアとを備え、
前記筆記ユニットが前記筐体の中心軸に沿って位置し、前記インダクタ用コアが前記筐体の内部で前記筆記ユニットと並んで位置する、
電子ペン。 - 請求項20または請求項21に記載の電子ペンと、
前記電子ペンが近接した位置を検出するセンサを備えた位置検出装置と、
を含む入力装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2021551242A JP7198368B2 (ja) | 2019-09-30 | 2020-09-28 | インダクタ用コア、電子ペン用芯体部、電子ペンおよび入力装置 |
| US17/764,860 US20220344089A1 (en) | 2019-09-30 | 2020-09-28 | Inductor core, electronic pen core body portion, electronic pen, and input device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-179682 | 2019-09-30 | ||
| JP2019179682 | 2019-09-30 |
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|---|---|
| WO2021065789A1 true WO2021065789A1 (ja) | 2021-04-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| WO2018225719A1 (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | 日立金属株式会社 | テーパ付きフェライトコア、及びそれを製造する方法及び装置、並びにそれを用いたインダクタンス素子 |
| WO2019189938A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 京セラ株式会社 | インダクタ用コア、電子ペン用芯体部、電子ペンおよび入力装置 |
-
2020
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- 2020-09-28 US US17/764,860 patent/US20220344089A1/en active Pending
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| JP7198368B2 (ja) | 2022-12-28 |
| US20220344089A1 (en) | 2022-10-27 |
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