JP3310978B2

JP3310978B2 - 機械的振動を使用する移動検出センサ

Info

Publication number: JP3310978B2
Application number: JP51544093A
Authority: JP
Inventors: ガットセル，グラハム，スコット; テイラー，ピーター，ジョン
Original assignee: ティーティーピーグループピーエルシー
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH07504270A; CA2131096A1; GB9204592D0; ATE153599T1; RU94040848A; WO1993017871A1; KR950700174A; KR100266844B1; RU2102699C1; AU3640393A; EP0629155A1; DE69311094D1; EP0629155B1; DE69311094T2; CA2131096C; AU685388B2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、アクティブデバイスの表面に対する動きを
検出し、デバイスの動作を制御し、何らかの方法で表面
を処理する方法に関する。特別な応用分野としては、書
き込み、走査、コーティング、スプレイ、加熱などに使
用されるハンドヘルドデバイスのレンジを制御すること
である。

事前に何ら処理が施されていない表面までデバイスを
移動させ、何らかの方法で表面を処理または検出しなが
らデバイスを紙面上で移動させることが必要な応用例は
多数ある。例えば、インクを堆積させることで表面に書き込みまたは印刷
を行う場合ある原料を表面にスプレイする場合光学的センサを使用し、バーコードまたは文字等の表
面に存在するマークを読み出す場合赤外線の集束ビームで表面を加熱する場合電気磁気ヘッドを用いて磁化パターンを書き込みまた
は読み出しする場合等である。

ハンドヘルドプリンタの内容を特別に例示する。

一般的な応用例では、信号を発生させ、表面の所望の
領域を正しい方法で処理するプロセスを制御することが
必要である。

要求される基本的な制御機能は、デバイスが紙面上を
移動しているとき及び紙面と接触しているときにプロセ
スをオンすることである。ライティング（writing）装
置などのいくつかの事例では、たとえ横方向の動きがな
くても接触していることを示す信号を供給することが必
要と思われる。

従来技術では、制御信号を生成するために、種々の技
術が使用された。ハンドヘルドデバイスにおける最も簡
単な方法は、US−Ａ−4 746 936に記載されているイン
クジェットペン等のような手動スイッチを提供すること
である。ユーザは、いつデバイスをオン・オフさせるか
を正確に決定しなければならない。実際には、手動スイ
ッチは使用するのが不便であり、十分正確な制御を提供
することができない。

例えばUS−Ａ−4 168 533などの多くの現存のデバイ
スは、デバイスが表面上を移動する際の摩擦によって移
動するホイールまたはベルトを有している。その後、ホ
イールまたはベルトの移動が、ある種の付加的なセンサ
システムによって検出される。この方法は、多くの応用
例で好結果をもたらすが、移動パーツ機構の信頼性が低いこと構成素子及びアセンブリのコストが高いこと大型サイズ及び不便な形状であること一方向動作であることなどの多数の欠点も合わせ持っている。

本発明の目的は、従来技術のこれらの欠点を解消し、ソリッドステート動作及び信頼性小型サイズ低コストすべての方向における動作好適な形状及びフォーマットを提供することである。

本発明は、表面の移動によって生じる振動を検出する
センサデバイス、すなわち処理される他の表面と接触を
保ちつつ、処理される表面と接触しているプロセスデバ
イスの一部を構成するセンサデバイスを提供する。

本発明は、プロセスデバイスの移動検出センサにおい
て、センサチップと、前記センサチップからトランスデューサ手段への振動
伝達のための手段と、を備え、前記トランスデューサ手
段が、移動が行われたときに生じる振動を電気的に検出
し、出力信号を供給するように構成される。

前記移動検出センサは、第１の予め設定された周波数
よりも低い周波数の出力信号及び前記第１の設定周波数
よりも高い第２の予め設定された周波数よりも高い周波
数の出力信号をフィルタ処理するとともに、前記第１の
予め設定された周波数と前記第２の予め設定された周波
数との間の周波数の出力信号の場合に、移動検出信号を
出力するための手段をさらに備えていることが好まし
い。

本発明における好適実施例では、前記トランスデュー
サ手段が、ピエゾ電気トランスデューサであるが、この
代わりに、前記トランスデューサを構成するマイクロフ
ォンによって振動を検出することもできる。この場合に
は、音響導波管を用いて、プロセスデバイスが相対的に
移動する表面と前記プロセスデバイスとの接触を保持す
るための手段から、マイクロフォンに空気振動を伝達す
ることができる。

プロセスデバイスは、当該出願人の同時係属出願、参
照番号90/4361/03に記載されているようなハンドヘルド
ライティングデバイスに特に応用されているが、移動検
出が必要な他のデバイスにも広く使用することができ
る。例えば、当該プロセスデバイスは、図面等を作成す
るのに使用されるＸ−Ｙプロッタ等で、紙面上をペンが
移動するのを検出するため、またはプリンタ、ファック
スマシン、コピー機などの装置で紙の動きを検出するの
に使用され、紙詰まりを迅速に検出する方法を提供す
る。

以下図面の参照して、本発明による３つの実施例を説
明する。

図１は、本発明による第１の実施例を示す分解図であ
り、図２は、当該第１実施例の変形例を示す側面図であ
り、図３は、第２実施例の側面図であり、図４は、第３のセンサアセンブリの平面図であり、図５は、第３のセンサアセンプリの部分側面図であ
り、図6Aおよび6Bは、ペーパーシートと接している第３セ
ンサの一部を示す図であり、図6Bは拡大図であり、図７は、第３センサを作動させるための電子構成素子
のブロック回路図であり、図８は、センサ信号のフィルタ処理を示す波形図であ
る。

第１の実施例において、スタイラス又はセンサチップ
１が、レーザライティング装置に取り付けられたカンチ
レバー２に取り付けられる。圧電ひずみゲージ３は、カ
ンチレバー２に取り付けられ、スタイラス１が書き込み
面上を移動する際に発生する振動を検出する。

作動原理は以下の通りである。

プロセスデバイスが表面と接触していない場合、トラ
ンスデューサは振動を受信せず、結果的に、プロセスデ
バイスはオフに制御される。

スタイラス１が書き込み面と接触する場合、振動イン
パルスがトランスデューサに伝達される。このことによ
って、接触がなされたことを示す信号が供給される。こ
の信号が、プロセスデバイスを瞬間的にオンさせるのに
使用される。

横方向の動きがなく、振動が発生しない場合、プロセ
スデバイスはオフに制御される。

いかなる方向であっても横方向の動きがある場合に
は、振動が発生し、これが検出される。このようにし
て、プロセスデバイスをオンに制御し、装置が移動する
表面を処理する。

図１および２の例は、第３実施例（当該出願人による
同時係属出願、参照番号90/4361/03参照）との関連で以
下に説明するように動作するハンドヘルドマーカーペン
に応用されるセンサを示している。

センサのチップは、カンチレバーに接続するスタイラ
ス２から成り、書き込み面10と接触し、相対的な動きが
生じたときに振動が発生する様に構成されている。振動
は、書き込み面の凸凹や、表面とスタイラスとの摩擦な
どによって生じる。振動信号は、スタイラス材料の選
択、その表面仕上げ、及びその幾何学的構成によって強
めることができる。

ひずみゲージは、圧電（ピエゾ電気）セラミックトラ
ンスデューサ３であることが好ましく、スタイラスアセ
ンブリのコンプライアント領域を監視する。関連する電
気信号処理は、書き込みによって生じるセンサ信号と、
空気伝達及び例えばマーカー自体をたたくことでマーカ
ーの本体に生じる振動などの書き込み以外の原因によっ
て生じる疑似信号とを区別するように構成される。振動
のレベル及び周波数成分は、特徴を区別するために使用
される。

振動信号から速度信号を得ることもできる。例えば、
ペンの速度が増加するにつれて、中間振動周波数及び全
振動エネルギーが増大する。好適な信号処理及び校正を
行うことによって、速度変動を考慮して、マーキング処
理を制御することができる。マークがレーザエネルギー
のパルスによって作成される場合、ペンが高速度ならば
パルスの反復速度を増加させ、パルスとマークとの距離
を一貫して保持することができる。

図３に示す第２の例の場合、スタイラス１はシャフト
５に取り付けられ、次に当該シャフト５がカンチレバー
２に取り付けられる。当該カンチレバー２上に、トラン
スデューサ３が第１実施例と同様に取り付けられる。

他の例（図示せず）の場合、支持及び振動発生手段を
提供するために特別な構成素子を設けたりはしないが、
プロセスデバイスは、アクティブ素子が表面を処理する
のに好適な位置に存在する場合、プロセスデバイスのケ
ースの任意のパーツがプロセスデバイスを支持すると共
に振動を発生させる為の機能を果たすように設計されて
いる。

トランスデューサは、作用面からの音の伝達路を十分
確保できる場所に取り付けられた慣用のオーディオマイ
クロフォンとすることができる。

ケースが表面を移動することによって振動が発生する
場合、この振動エネルギーのある程度は、空気を介して
トランスデューサに伝達される。

本発明は、上記実施例に限定されず、他の種々の変更
をする事ができる。

図４から８を参照して説明する第３の実施例は、当該
出願人による同時係属出願、参照番号90/4361/03に記載
され、クレームされているマーカーペンに使用されてい
る例である。

第３実施例に実際に使用されているセンサについて論
述する前に、理論について考察することは有意義なこと
である。

スチール（steel:鋼鉄）内における音速は約6000m/s
である。現在の最大センサ動作周波数である20kHzにお
いて、波長は250mmであり、センサ（10mm）よりもかな
り長い。

このことは、装置の特性を設計する際に静特性を考え
れば良いことを意味している。スチールビームの計算さ
れた“音叉”共振周波数は：である。ここで、M₁はチップ質量であり、M₂はビーム質
量であり、Ｉは断面領域モーメントである。現在のセン
サの場合、この共振周波数はｆ＝68kHzである。

共振周波数がセンサの通過帯域内となるような設計変
更を行ってはならない。さもなければ、時折たまたま生
じる振動に対して極めて高感度になってしまうからであ
る。

ピエゾ−スチール（piezo−steel）ビームの接触ライ
ンに対する、中立（ニュートラル:neutral）面の位置は
以下の方程式：によって与えられる。ここで、d_sはスチールの厚みであ
り、d_pはピエゾの厚みである。

固定された最大の書き込み力Ｆの場合、ピエゾ内に蓄
積されるエネルギーは、中立面が接触境界にあるときに
最大となる。このことによって、接触に対する応力を低
減することができる（この場合、せん断力のみが接触ラ
インに作用する。）。この場合、Ｙ＝０であり、このた
め、 d_p＝d^s・E_s/E_p となる。スチールのヤング率は200GPaであり、PZT5のヤ
ング率は70GPaである。従って、 d_p＝1.7×d_s である。従って、ピエゾ厚みは、500μｍ厚のスチール
ビームの場合で約850μｍでなければならない。

ビーム内の最大応力は支持点に生じる。その理由は、
チップに与えられる力Ｆに対して、曲げモーメントＧが
支持点で最大になるからである。従って、ピエゾはビー
ムの支持端部を被覆している必要がある。

以下の２つの理由により、きわめてフレキシブルなビ
ームによって大信号を検出しようとすることは合理的で
ある。まず第１に、強いビームは紙の高さの変化をより
容易に鎮圧する。また第２に、ピエゾに及ぼされる作用
が、ビーム偏向によって逓倍された（外部で固定され
た）書き込み力であるため、より大きな偏向を提供する
ビームの場合のエネルギー移動はより大きなものとな
る。従って、ビームはできる限り細い必要がある。特
に、1mm厚のビームが、良い製造における限界である。

接触ラインにおけるせん断力が、特定のせん断限界を
越えた場合、最大書き込み圧力のためにビームが停止す
る。固定された負荷に対するせん断応力は、ビーム長以
下の一定値であり、によって与えられる。ここで、d₂はスチールの厚みであ
り、ｗはビーム幅である。多くの接着剤の場合におけ
る、一般的な停止せん断応力は50MPaである。従って、
安全な動作のためには、である。最大書き込み力Ｆ＝3N、幅ｗ＝1mmであり、d_s
＝500μｍである。従って、となる。すなわち、与えられるせん断応力は、最大書き
込み力におけるせん断応力限界の1/10である。

提案されたビーム構造を図５に示す。

センサチップは硬い材料から構成され、過度のスリ切
れを防ぐ必要がある。酸化アルミニウムまたは焼結スチ
ールが最も有望な材料である。所定の材料を仮定する
と、表面構造によってセンサの特性が変化し得る。２個
の重要な要素が存在する。

ペンの“感触”がマーケットにおいて受け入れられる
には重要である。センサは、紙面上を移動する際にでこ
ぼこを感じてはならない。

チップは、出力信号を最大にする表面構造を有してい
る必要がある。

紙の表面は、結合ファイバのマットで構成されてい
る。一般的なファイバ幅は約10μｍであり、このことが
最大構造サイズを規定する。しかしながら、チップが検
出するのはファイバ間のギャップである。この場合、一
般的な構造サイズは約５ファイバ直径（50μｍ）であ
る。

マスカド（MathCad）モデルは、以下のことを提唱し
ている。すなわち、滑らかなチップを使用した場合、出
力周波数スペクトルは：Ｐ（ｆ）＝Af²e^−2f/L となる。ここで、Ｌは、一般的なファイバ間距離であ
る。

一般的な、チップの構造サイズが上記数字のサイズよ
りも小さい、またはかなり大きい場合、このスペクトル
はチップ表面とは無関係である。

ファイバサイズと同様に、単分散のでこぼこ（roughn
ess）を有しているチップを使用するだけで、スペクト
ルの高周波数成分を増大させることができる。

30μの一般的な構造サイズの場合、スペクトルパワー
の大部分は１〜3kHzである。5kHzよりも高いスペクトル
パワーは有用ではない。

実験結果は以下のように要約される。

信号周波数及びパワーレスポンスは、30μの一般的表
面構造サイズの場合に最適となる。この場合、最初のパ
ワーは、約16dBVであり、滑らかなチップによって生じ
るパワーよりも大きい（40倍の増加）。

目の荒い（30μ）チップによって、より大きなより高
い周波数成分が提供される。

rms信号パワーは、スピードが3.7倍に増加すると、3.
2倍に上昇する。すなわち、rmsパワーは、書き込み速度
にほぼ比例する。

抵抗（抗力）は、書き込み速度に関係なくほぼ一定で
ある。抵抗に逆らってなされる仕事量は、速度によって
逓倍された抵抗力である。従って、センサ出力パワーは
書き込み速度に比例して上昇するものと予想される。

信号パワーは、与えられる負荷に対して非線形であ
る。負荷が1.3倍に増加すると、rmsセンサの出力は3.2
倍になる。この指数関数的な増加は、チップが紙面をさ
らに圧迫することによるものと思われる（模型によれ
ば、ファイバ密度が紙面内への深さに対して指数関数的
に増大する。）。このことは、より鋭利なチップがある
書き込み負荷に対してより高い圧力を与え、より大きな
信号出力を供給することを示している。

従って、チップは、“感触”をあまり劣化させること
なく、可能な限り鋭利で且つ荒くなければならない。
（ペンテル（Pentel）のボールと同様に）チップ半径を
約100μｍに低減課する必要がある。しかし、このよう
なチップは摩耗が増大するために、寿命試験を行わなけ
ればならない。

センサが紙面上にわたって移動する際のセンサの“感
触”は、技術的な問題がないが、商業的には非常に重要
である。というのも、センサの感触によって、ペンが市
場で受け入れられることとなるからである。この“感
触”を、センサについて行われている以下の３つの主観
的な判断に分けることができる。

振動 − ペンが移動する際のペンの振動を指で検出
できるか？スクラッチ（scratching） − センサが紙繊維を引
き裂くか？ノイズ − センサが、あたかもでこぼこであるかの
ような音をたてるか？スクラッチは最悪の作用であり、これは、センサチッ
プの曲率半径が小さい場合に生じる。これらの領域にお
いて、与えられた書き込み力が大きな圧力に変換され、
紙面に穴をあけ、針が紙面にわたって移動する際に予想
される様にスティックの滑り移動が粗くなる。（最悪の
ケースは、曲率半径が、一般的な表面繊維、すなわちフ
ァイバ距離（一般的には15μｍ）以下で、チップが紙を
掘ってしまうような場合である。）結果は、指がスクラ
ッチノイズとして検出するスティックの滑り移動の組み
合わせである。このため、すべてのチップ半径を50μｍ
よりも小さくして、紙の引き裂けを防止しなければなら
ない。

一般化された神経細胞の反応回数のために、周波数限
界は、１秒毎に約1000パルスである。1kHzを越える周波
数振動が一般化された神経細胞による振動として検出さ
れないと予想することは不合理ではない（勿論、耳内の
細胞は、この目的のために専門的なものであるため、か
なり異なる周波数応答を示す。）。二人の一般的な人間
に関する試験により、主観的なデコボコさがチップの一
般的な構造サイズに関連していることが示された。この
基準において、15μｍよりも小さなサイズが、許容でき
る“絹”の感触を提供できる思われる。一方、これより
も大きな粒子サイズがスティックの滑り動を提供でき
る。

15μｍよりも小さな直径の粒子は、許容できる“感
触”を提供できるであろうが、あきらかに妥協する必要
がある。したがって、使用されるチップは、約30μｍサ
イズの粒子を有し、チップの直径は約500μｍである
（図6A及び6B参照）。

センサの詳細な構造を、図４〜８を参照して説明す
る。

センサ40は書き込みの間のインクの供給を自然に制御
し、ユーザが書きたいときにインクが流れるようにして
いる。このようにして、書き込み時に許容範囲内の“感
触”が得られる。センサは、例えば器具が事故で落ちて
しまった時などのダメージに対して強固でなければなら
ず、また様々な紙、筆圧、書き込み速度、書き込み角度
などに対して動作する必要がある。さらに、商業的な要
件は、低コストであること、小型であること、電気的機
械的な障害がないこと、及び低消費電力であることであ
る。

30〜150mm・s^-1の書き込み速度が一般的な速度の範囲
であり、30〜300gの書き込み力との関連で調節する必要
がある。センサはボールペンに匹敵する程度の強度が認
められなければならない。

センサの本質的な機能は、信号をペンの制御用電子回
路に供給し、“書き込み”開始時に、インクジェット機
構をオンに切り替えることである。“書き込み”は、一
定の条件から成立し、このため、インクジェットは、以
下の場合：ペンが、紙と接触して且つ紙面上を任意の方向に移動
している場合、ペンが、（完全な停止状態で、）紙面上
を移動せずに、紙の接触するようになる場合、にのみオンに切り替えられる。

ペンが、移動せずに紙と接触している場合、インクジェ
ットはオフに切り替えられなければならない。さもなけ
れば、一点にインクが連続的に供給されてしまう。

振動センサは、比較的簡単な信号処理を用いている装
置でこれらの要件を実現する最も優れた方法と考えられ
た。

（顕微鏡でしか見えない程度のデコボコの表面を有す
る）紙面をスタイラスが引っ張られる場合、３つの相互
に垂直な方向に振動が生じる。３つの方向の内の２つの
方向は、紙面に対して平行であり、且つ互いに90度をな
している。第３の方向は、紙面に対して垂直な、垂直方
向成分である。本発明によるセンサは、垂直方向の振動
成分に応答する。これには、以下の２つの利点：本発明によるセンサが、紙面における任意の方向の移動
によって生じる振動に対して等しく応答すること；及び、極めてコンパクトなセンサ設計を実現できることがある。

センサ40は、基板21の下方で、且つ接触領域の間の他
の未使用領域を占有するように設計された。

センサ機構は、（一方の端部で支持され、他方の端部
にスタイラス又はチップ42を有している）金属ビーム41
を備え、当該金属ビームに接着されたピエゾ電気帯状小
片を有している。金属ビーム及びピエゾ電気帯状小片
は、紙からの振動信号に応答して曲がる。

センサ素子の大きさ及び形状は：上記の利用可能な体積中のスペース；極めて高感度である必要なしに、十分な信号強度を電
子制御システムに提供する必要性；ペンに正確な“感触”を提供できるほど十分に頑丈で
なければならないこと。これは、ソフトと感じる必要は
なく、使いにくい書き込み操作を必要としない。以下の
グラフは、ビーム／ピエゾの測定された負荷／偏向特性
を示している。；（常識的な範囲内で）かなりの筆圧又は不注意による
衝撃に耐えることができるほど頑丈でなければならない
こと；によって決定される。

力がスタイラス42に供給されると、曲げモーメントが
ビーム41に生じ、その長さに沿って線形的に増加する。
曲げモーメントは、ビーム及びピエゾ電気帯状小片に応
力を発生させる。ピエゾ電気帯状小片43は、この種の応
力がかけられた場合に帯状小片の表面にわたって電気信
号（電圧）が生じるような特性を有して製造される。こ
れら２つの表面は電極を有し、同軸ケーブルを介して制
御電子回路と接続される。

スチールビーム41は、ペンの取付及び電気的な接続を
容易にするために、より大きなスチールプレート44の必
須の部分である。プレート44は、長方形状の開口45を有
し、これを介して、使用中インクジェットがノズルから
流れる。センサ構造及び電気的接続については、以下で
さらに詳細に説明する。

スタイラスまたはチップ42は、ペンの一部分を構成
し、書き込みを行う紙面と接触し、電気信号（強度及び周波数範囲）と、ユーザの感触と
の最も優れた組み合わせを提供するための形状及び表面
（すなわち、センサが過剰にうるさかったり、引っかか
ったりすることは余り好ましくない。）、過度の消耗をする事なく、寿命の間に移動する極めて長
い移動距離に耐えることができる耐久性といった特性を呈しなければならない。

スタイラス42の材料の選択は、コストを余りかけずに
優れた消耗特性を有する材料を見いだすことで行われ
る。酸化アルミニウムを選択し、極めてコスト効率よく
製造できるスタイラスを提供できる。

このことは、人間の手が1000Hzより下の周波数の振動
を感じることを試験することによって決定された。スタ
イラス設計作業の一つの目的は、ペンの書き込み操作の
感触をできる限り滑らかにするするために、1000Hzより
上の周波数のエネルギーを最大にすることであった。セ
ラミックチップの利点は、1000Hzより高い周波数のエネ
ルギーを、スチールチップよりも多く呈する傾向がある
ことである。

上にセンサが配置される、センサアセンブリプレート
44は、ケースワーク（ケースワークのセクション参照）
の２個の半片の間に位置する小さな長方形のプレートで
ある。ピエゾ電気トランスデューサは、両面に電極を有
しているシンプルな構成である。ピエゾ電気帯状小片の
一面を低粘着性エポキシ樹脂でビームに接着し、プレー
ト及びピエゾ電気材料の表面に、粘着層を介して電気的
な接点を設ける。この構成を用いて、プレートが電気回
路の一部をピエゾ電気帯状小片に形成する。

スタイラス又はチップ42は、ビームの端部にリベット
止めされたしんちゅう体42"に接着された酸化アルミニ
ウムチップ42'からなる（図6A及び6B）。

ピエゾ電気帯状小片は、図４に示す寸法及び配置から
なり、PZT5Aと同様に、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン
のグレードで製造される。センサビームは、ニッケルプ
レートスプリングスチール（400〜450VPN）などのシー
ト金属からブランキングする事によって製造される。ス
タイラス又はセンサチップは本体を有しており、これ
は、小さな曲がった構成素子であり、様々な材料で製造
することができる。しんちゅうは低コストであり、機械
での製造が容易であり、リベット止めに適しているとい
う点で好適である。スタイラスまたはセンサチップは、
上記必要な消耗特性を提供するために酸化アルミニウム
で形成された端部を有している。それは、形状及び表面
のデコボコが所望の通りになるように、押圧及び燃焼に
よって製造できる必要がある。

図７は、（上記の当該出願人による同時係属出願にさ
らに詳細に説明されているマーカーペンの電子制御シス
テムの一部を形成する）ASICを示す。ASICは、入力バッ
ファ71、外部素子73を有している増幅器72、比較器74、
及び単安定ブロック75を備えている信号条件回路70を有
している。。

振動センサそれ自体が1nFのオーダの容量性高インピ
ーダンスであるので、高インピーダンス入力バッファ71
が必要である。480キロオームの入力インピーダンスと
組み合わされて、センサは、周波数330kHzで3dBのハイ
パスフィルタを提供する。振動センサによって供給され
る問題とする信号は、周波数が1kHzと5kHzの間で、ピー
ク・トゥ・ピークの振幅が約1.5Vであるである。

バッファ処理された基準信号は、約３倍に増幅され
る。増幅器72は、さらにある種のローパスフィルタ処理
とハイパスフィルタとを備え、信号幅を問題とする周波
数に制限する。低い方の3dB周波数は1kHzであり、ライ
ンまたはパターンの開始時及び終了時の“バウンド”の
現象を抑制する。バウンドは、ユーザが最初に紙面に書
き込むとき及び最後に片を持ち上げるときに生じる極め
て大きなオフセット電圧によって生じるものと思われ
る。この電圧は低周波数成分からなり、上記ハイパスフ
ィルタ処理によって減衰させることができる。高周波数
カットオフ周波数である5kHzは、インクを偶然発射させ
る可能性のある疑似信号または電子ノイズからの干渉の
影響を最小にするためのものである。増幅器72のフィル
タ特性を図８に示す。

増幅器72の出力信号は、100mVのヒステリシスで比較
器74に供給される。この比較的高いヒステリシスを用い
るのは、誤ってトリガさせてしまう可能性を低減するた
めである。現在までのところディジタルである信号が、
ディジタルで実現される単安定ブロック75に供給され
る。単安定ブロック75は、再トリガ可能であり、各トリ
ガの時に10mVのアクティブ出力を保持し、短時間に振動
センサ信号が存在しない場合に出力信号がドロップアウ
トしないようにしている。このことは、スタイラスがゆ
っくりと書き込み面上を移動するときに通常発生する。
時間は長すぎないようにする必要がある。さもなけれ
ば、スタイラスが移動を中止したとき、またはもはや紙
面と接触していなくなった後で、ペンがインクを出し続
けることとなる。長すぎる単安定時間ディレイを設定し
た場合は、書き込み時のワードの最後に“テール（尾:t
ail）”が生じることで明らかになる。単安定ブロック
の出力信号は、マイクロコントローラ57に直接接続さ
れ、使用中のインクジェット処理を制御する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者テイラー，ピーター，ジョンイギリス国，シィービー１４ティーワイケンブリッジ，マーシャルロード 18 (56)参考文献特開昭57−132005（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−56891（ＪＰ，Ａ) 実開平３−97637（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 13/00 G01H 11/00 - 11/08 B41J 3/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセスデバイスの移動検出センサにおい
て、センサチップと、前記センサチップからトランスデューサ手段への振動伝
達のための手段と、を備え、前記トランスデューサ手段が、移動が行われたときに生
じる振動を電気的に検出し、出力信号を供給し、そし
て、 1000Hzよりも低い周波数の出力信号をフィルタ処理する
とともに、前記出力信号の周波数が1000Hzよりも高い場
合に移動検出信号を出力するための手段をさらに備えて
いる移動検出センサ。
【請求項２】第１の予め設定された周波数よりも低い周
波数の出力信号及び前記第１の設定周波数よりも高い第
２の予め設定された周波数よりも高い周波数の出力信号
をフィルタ処理するとともに、前記第１の予め設定され
た周波数と前記第２の予め設定された周波数との間の周
波数の出力信号の場合に、移動検出信号を出力するため
の手段をさらに備えている請求項１に記載の移動検出セ
ンサ。
【請求項３】前記トランスデューサ手段が、ピエゾ電気
トランスデューサを備えている請求項１又は２に記載の
移動検出センサ。
【請求項４】前記トランスデューサ手段がアームを備
え、当該アームの一方の端部に前記センサチップを取り
付け、前記ピエゾ電気トランスデューサを前記アームに
取り付け、アームのひずみの変化を検出するとともに、
前記センサチップの振動を検出する請求項１〜３のいず
れか一項に記載の移動検出センサ。
【請求項５】ピエゾ電気トランスデューサが細長形状で
あり、前記アームに沿って延在している請求項４に記載
の移動検出センサ。
【請求項６】前記プロセスデバイスが前記表面上を移動
する以前に、前記プロセスデバイスと前記表面との接触
を検出するように構成された請求項１〜５のいずれか一
項に記載の移動検出センサ。
【請求項７】移動検出センサの前記表面上の移動速度を
検出するための手段を備えている請求項１〜６のいずれ
か一項に記載の移動検出センサ。
【請求項８】前記トランスデューサを構成するマイクロ
フォンによって振動を検出する請求項１又は２に記載の
移動検出センサ。
【請求項９】音響導波管を用いて、プロセスデバイスが
相対的に移動する表面と前記プロセスデバイスとの接触
を保持するための手段から、マイクロフォンに空気振動
を伝達する請求項８に記載の移動検出センサ。
【請求項１０】前記チップが、平均粒子サイズが15〜40
μｍの粒子を有している表面を備えている請求項１〜９
のいずれか一項に記載の移動検出センサ。
【請求項１１】前記チップが、曲率半径が約250μｍの
湾曲面を有している請求項10に記載の移動検出センサ。