JP2554897B2 - 鉛筆ペンを用いた記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外部制御装置からの描画信号に基づき所定の
作図をペンを用いて作成する記録装置に関する。さらに
詳しく言えば鉛筆ペンを用いて、鉛筆芯による作図可能
な記録装置に関する。

〔従来の技術〕

このような記録装置は、例えばCAD装置に接続されて
用いられることが多く、精密な作図が可能であるという
理由から広く採用されている。

従来、この種記録装置においては、製図用インクペン
を用いたものが一般的であった。しかしながら、このイ
ンクペンは消去できず訂正等が困難であったため、消去
可能なペンを用いるものが強く望まれている。このた
め、最近のこの種記録装置においては、消去可能なペン
すなわち鉛筆ペンを搭載する機器が増加している。

ところで、このような鉛筆ペンはその構造上の理由か
ら鉛筆芯を最終まで使用することはできない。従って、
不要芯を自動的に除去しかつ除去されたことを確認する
ことが機器の自動化のために不可欠であった。

従来のこの種の不要芯除去確認手段としては種々の方
式のものがあった。

例えば、不要芯の繰り出し動作に連動して位置変化す
る部材を設け、この部材の位置を光センサ等により検出
し、その位置が所定範囲を越えた時不要芯除去を確認す
るものがあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来装置においては、不要
な鉛筆芯の繰り出し動作に応じて変位する部材等を設け
ねばならず構成が複雑になる欠点があった。

本発明は、この欠点を除去することを目的とするもの
で、光センサを用いて、直接不要芯検出を行う不要芯除
去確認手段を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明においては、 鉛筆芯を有する鉛筆ペンを用いた記録装置において、 不要芯を間欠的に繰り出す手段と、 前記不要芯が停止状態にある時、検出作動する光セン
サとを有し、該光センサの出力変化により、不要芯除去
を確認する不要芯除去確認手段を設けた。

〔作用〕

不要芯はノック機構等により間欠的に繰り出され排芯
される。

光センサの検出動作と不要芯の非繰り出し状態（すな
わち停止状態）を同期させて検出する。不要芯が除去さ
れると光センサの出力が変化し不要芯の除去を確認する
ことができる。

〔実施例〕

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す構成説明図
で、第１図は本発明装置の全体構成を示す平面図、第２
図は本発明装置の要部を示す要部側面図、第３図は本発
明に関わる鉛筆ペン1aの特にその内部構造を示す断面
図、第４図は本発明装置の要部電気構成図、第５図は第
４図に示す回路のタイミング図である。

まず、第３図を参照して、本発明に関わる鉛筆ペンに
ついて説明する。

第３図において、11はノック機構、12は第１の芯通
路、13は芯チャック機構、14は先端チップ、15は第２の
芯通路、16は固定部材である。

ノック機構11は複数本の鉛筆芯1bを保持する芯タンク
111と第１の芯通路12を形成するノック部材112とノック
スプリング113を有している。

芯チャック機構13はチャック部材131とこのチャック
部材131に取りつけられるボール132とチャックケース13
3および二つのチャックスプリング134,135を有してい
る。ここで、136はチャックケース支持スプリングであ
る。

先端チップ14はそれ自体で第２の芯通路15を形成し、
さらにこの第２の芯通路15内の所定の位置にゴム環141
を設けている。

固定部材16は芯チャック機構13を鉛筆ペン1aの所定の
位置に位置ずけるとともに先端チップ14を係止する。先
端チップ14は上下にスライド可能に支持されており、結
合スプリング162により結合される。

次に作用を説明する。

芯タンク111内に保持された複数本の鉛筆芯1bはノッ
ク部材112の第１の芯通路12により１本づつ取りこまれ
る。この取り込まれた鉛筆芯1bをここでは第１の鉛筆芯
1b1とする。ここで、ノック機構11を押し下げることに
より第１の鉛筆芯1b1は芯チャック機構13のチャック部
材131に把持される。この状態でノック機構11または先
端チップ14を次々と作用させることにより第１の鉛筆芯
1b1は徐々に繰り出される。第１の鉛筆芯1b1が鉛筆ペン
1aの先端から出ると記録を行うことができる。記録に応
じて第１の鉛筆芯1b1が摩耗してその後端がチャック機
構13を脱すると最早記録を行うことができない。このよ
うな場合にはこの第１の鉛筆芯1b1を除去しなければな
らない。

この実施例の鉛筆ペン1aの芯チャック機構13は記録品
質を良好に保つためその把持開放動作が定位置で行われ
る構成を有しているのでそれ自体鉛筆芯1bを繰り出す作
用を有していない。従って、第１の鉛筆芯1b1が摩耗し
芯チャック機構13を脱し、第２の鉛筆芯1b2がそれに追
随し芯チャック機構13に把持された状態でノック機構11
を作用させたとしても第１の鉛筆芯1b1を除去すること
はできない。ここで、第１の鉛筆芯1b1は先端チップ14
のゴム環141に所定の摩擦力で支持されている。

今、第１の鉛筆芯1b1と第２の鉛筆芯1b2が第３図の状
態すなわち、第１の鉛筆芯1b1が芯チャック機構13を脱
しかつ第２の鉛筆芯1b2が第１の鉛筆芯1b1の後端に接し
た状態にあるとする。ここで、先端チップ14を結合スプ
リング162に抗して所定量押し上げる。先端チップ14の
上昇とともにそのゴム環141の摩擦力により支持された
第１の鉛筆芯1b1も所定量上昇しようとする。が、第１
の鉛筆芯1b1の後端に接する第２の鉛筆芯1b2が上記ゴム
環141の摩擦力よりも大きな保持力を有する芯チャック
機構13に把持された状態にあるので、第１の鉛筆芯1b1
は上昇せずその位置にとどまる。そのため、第１の鉛筆
芯1b1は先端チップ14に対し相対的に進出する。この時
点で先端チップ14をもとの位置にもどせば第１の鉛筆芯
1b1の後端と第２の鉛筆芯1b2の先端との間に所定量（先
端チップ14の上昇分）の空間が生じる。この状態でノッ
ク機構11を押しさげる。芯チャック機構13は開放され第
２の鉛筆芯1b2が重力により落下し第１の鉛筆芯1b1の後
端に接する。次々とこの二つの動作すなわち先端チップ
14の押し上げ動作とノック機構11の押し下げ動作を行わ
せることにより第１の鉛筆芯1b1を除去することができ
る。

次に、第１図を参照して本発明の１実施例である記録
装置を説明する。第１図において、２は記録装置、21は
記録面、22はＹバー、23はペンブロック、24は格納部ペ
ンホルダである。ペンブロック23はＹバー22に支持され
記録面21上を移動可能に構成されている。このペンブロ
ック23には例えば鉛筆ペン1aが保持され信号に応じて記
録を行うことができる。格納部ペンホルダ24には複数本
の記録ペンが格納され必要に応じて交換使用される。こ
の格納部ペンホルダ24には鉛筆ペン1aの不要芯を除去す
るための不要芯ペンホルダが複数個（符号24a、24b、24
c）形成されている。

第２図はこれらの不要芯除去ホルダ24a、24b、24cの
構造を説明するものである。いずれも同一の構造を有し
ているので代表して不要芯除去ホルダ24aについて説明
する。

ペンブロック23は不要芯を除去すべき鉛筆ペン1aを不
要芯除去ホルダ24aに保持させる。この場合、ペンブロ
ック23の押し下げ棒231が不要芯除去ホルダ24aの上下動
部242（図中ハッチング部分）を押し下げ、鉛筆ペン1a
の先端チップ14およびノック機構11の顎部11aに、その
第２の係止部244、第１の係止部243を係合させる。この
状態で、不要芯除去ホルダ24aのソレノイド245によりそ
れぞれの係止部243、244が交互にかつ上下に駆動され
る。

このことは、第３図の説明における先端チップ14の上
下動およびノック機構11の上下動動作に該当する。従っ
て、この二つの上下動動作を繰返すことにより第３図に
示す不要な鉛筆芯1b1を除去することができる。不要な
鉛筆芯1b1の通過する場所に光センサ246が設けられてい
る。この光センサ246により鉛筆芯1b1の除去が確認され
る。

次に、第４図を参照して、本発明に関わる不要芯除去
のための制御回路を説明する。

第４図において、41はタイミング発生回路、42は光セ
ンサ駆動回路、43はカウンタ、44はアナログスイッチ
群、45はソレノイド駆動回路、46は増幅器、47は不要芯
除去判定回路である。

さて、鉛筆ペン1aに不要芯が発生すると、CPU（図示
せず）は不要芯除去命令を出力する。この不要芯除去命
令はタイミング発生回路41を制御し、所定のタイミング
信号を発生する。光センサ駆動回路42はこのタイミング
信号に同期して、センサ制御信号を発生させ不要芯除去
ホルダ24a、24b、24cのいずれかを選択し、例えばセン
サ234aを作用させる。一方、アナログスイッチ群44はCP
Uからの切換信号により、それぞれ所定の接続を行う。
タイミング発生回路41のタイミング信号はアナログスイ
ッチ群44を介して、ソレノイド駆動回路45の発生するソ
レノイド制御信号のタイミングを設定する。このソレノ
イド制御信号により各不要芯除去ホルダ24a、24b、24c
のソレノイドを上下動させ、前述したような不要芯除去
動作が開始する。次々とこの動作が行われ、不要芯が除
去されると、光センサの出力が変化する。光センサ出力
信号はアナログスイッチ44を介して増幅器46で、所定増
幅された後、不要芯除去判定回路47に入力される。不要
芯除去判定回路47では、光センサの現在出力と、サンプ
ルホールド471に保持された１動作前の光センサ出力と
が比較増幅器472に入力され比較増幅出力を得る。この
出力は次のコンパレータ473に入力されスレッシュホー
ルド電圧と比較され、このスレッシュホールド電圧に対
し変化した時、ラッチ474は不要芯除去信号をCPUへ送達
するとともにタイミング発生回路41を停止する。

なお、この回路においてカウンタ43は、ソレノイド駆
動回路45が所定回数動作した場合においてもセンサ出力
が不要芯を検出しない場合すなわち、不要芯除去動作を
行っても不要芯が繰り出されてこない場合、芯無し出力
をCPUへ送達するとともにタイミング発生回路41を停止
する。

次に、この回路の各部のタイミングを第５図により説
明する。

第５図（ａ）はソレノイド制御信号を表すもので、タ
イミング発生回路41のタイミング信号に応じて発生され
ソレノイドオンオフを所定時間くり返す。符号（ｂ）は
ソレノイド制御信号（ａ）のオンからオフに変化するタ
イミングで発生されるデータラッチ信号で、第４図に示
す回路において特に不要芯除去判定回路47のタイミング
を制御する。このデータラッチ信号により次の（ｃ）に
示すサンプル／ホールド信号が「High」となる符号Ａに
示す時点において光センサの出力電圧（ｄ）をサンプリ
ングし、「Low」となる時点においてその出力電圧を保
持出力するようサンプルホールド471を制御している。

光センサ検出電圧（ｄ）は、この実施例においては、
常に検出状態となっている。最初の段階では、第２図に
示す鉛筆芯1b1（不要芯）がセンサ検出領域に達してい
ないので未検出となっている。サンプルホールド471の
出力電圧は符号（ｅ）に示している。第５図（ｆ）に示
す比較増幅出力は光センサ検出電圧（ｄ）とサンプルホ
ールド出力電圧（ｅ）との比較出力である。第５図
（ｇ）のコンパレータ出力は、比較増幅器出力（ｆ）が
破線で示したスレッシュホールド電圧より大きいと「Hi
gh」出力となる。コンパレータ出力（ｇ）が「High」状
態のまま、データラッチ信号（ｂ）による判定時点Ａに
達した時、不要芯除去を確認する。データラッチ信号
（ｂ）による判定時点Ａは、不要芯1b1の状態が停止安
定し光センサ検出電圧が安定状態となる待ち時間（符号
Ｂ）を保持するようソレノイドオフ時点から若干の時間
を開けている。

このように、この実施例においては、光センサの現在
の出力電圧と１つ前の状態での光センサ出力電圧とを比
較し、不要芯の除去を判定している。これは、検出すべ
き不要芯が非常に細いものであるのであり、また、給排
芯動作による芯の上下左右各方向へのブレ（動き）に影
響を受けることなく検出不能領域を極力小さくするため
に行っている。この実施例においては、約0.3mmの鉛筆
芯の除去判定を行うことができた。

なお、この実施例においては、常に光センサを動作状
態にしデータラッチ信号により、検出時点および判定時
点を決定しているが、光センサ駆動回路42のセンサ制御
信号とソレノイド駆動回路45のソレノイド制御信号とを
交互に作用せしめるようにしても安定な検出動作を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば比較的簡単な回
路を使用するだけで光センサにより不要芯の除去を直接
認識することができ自動化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す構成説明図
で、第１図は本発明装置の全体構成を示す平面図、第２
図は本発明装置の要部を示す要部側面図、第３図は本発
明に関わる鉛筆ペン1aの特にその内部構造を示す断面
図、第４図は本発明装置の要部電気構成図、第５図は第
４図に示す回路のタイミング図である。 24a……不要芯除去ホルダ 246……光センサ 47……不要芯除去判定回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録に関わる鉛筆芯とこの記録に関わる鉛
   筆芯が消耗し筆記不能となり不要芯となった際、該不要
   芯に引き続く第２の鉛筆芯を有した鉛筆ペンと、該鉛筆
   ペンの上記不要芯の後端部に上記第２の鉛筆芯の先端部
   を当接させて両鉛筆芯を単位量ずつ送り出す鉛筆芯送り
   出し手段と、上記鉛筆ペンの先端に近接して配置され上
   記鉛筆芯送り出し手段により送り出される上記不要芯が
   上記鉛筆ペンの先端から排出されたか否かを検出する光
   センサを有した不要芯除去確認手段とを有した鉛筆ペン
   を用いた記録装置において、 上記不要芯除去確認手段は、 上記鉛筆芯送り出し手段の単位量の送り出し動作を複数
   回所定の時間間隔をもって行わせる第１の手段と、 該第１の手段による上記鉛筆芯送り出し手段の送り出し
   動作間の送り出されるべき鉛筆芯が停止しているそれぞ
   れの期間において上記光センサに検出動作を行わせる第
   ２の手段と、 該第２の手段による上記光センサの検出する出力であっ
   て少なくとも現在時点のものと１個前の時点のものとを
   識別して取得する第３の手段と、さらに、 該第３の手段により取得された現在時点の光センサ出力
   と１個前の光センサ出力とを比較し上記不要芯が上記鉛
   筆ペンの先端から排出されたか否か判定する第４の手段
   と、 を有した鉛筆ペンを用いた記録装置。