JPH01310995A - 筆記具制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ−Ｙプロッタ、作図機等の作図装置又は記
録装置における筆記具（ペン等）の制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ Ｘ−Ｙプロッタ等のペンを筆記面に衝撃の少ない状態で
接触させるなめに、エアーダンパーを使用して機械的に
制動することがある。しかし、この方式を採用すると、
高速応答を得ることが出来ない、この種の問題を解決す
るために、本件出願人は、特開昭６３−１３７９９号公
報でペン駆動コイルの電流を電気的に制御する方式を提
案した。

この方式によれば理想に近いペンのアップ及び／又はダ
ウン制御が可能になる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、作図装置において常に同一種類のペンが使用
されるとは限らない、また、ペンのインクが一定である
とは限らない、ペンの種類及び／又はインクの呈が変化
すると、ペンの重さが変化し、ランディング特性、降下
時間、筆記特性等が変化する。

そこで、本発明の目的は、筆記具の種類及び／又は重さ
の変化にも拘らずほぼ最適な筆記具の制御を行うことが
できる装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、筆記具と、駆動コ
イルを含んで電磁作用によって前記筆記具を記録面に選
択的に接触させるように駆動する筆記具駆動装置と、前
記筆記具の種類及び／又は重さを示す筆記具情報信号を
発生する筆記具情報信号発生器と、複数の筆記具の種類
及び／又は重さに対応する最適筆記具ダウン圧情報及び
７／又は筆記圧情報が予め書き込まれているメモリを有
し、前記筆記具情報信号発生器から与えられた前記筆記
具情報信号に対応する前記最適筆記具ダウン圧情報及び
／又は筆記圧情報を前記メモリから読み出して前記筆記
具の最適ダウン状態及び／又は最適筆記状態が得られる
ように前記筆記具駆動装置を制御する制御回路とを備え
た筆記具制御装置に係わるものである。

［作用］ 上記発明におけるυＩｍ回路は筆記具情報信号発生器か
ら与えられる筆記具情報信号に応答して最適筆記具ダウ
ン圧情報及び／又は筆記圧情報をメモリから読み出して
筆記具駆動装置を制御する。

この結果、筆記具のアップダウン応答特性、作図品質（
記録線の濃度変化、線幅の変ｆヒ、カスレ、インクのボ
タ等）が向上する。

［実施例］ 次に、図面を参照して本発明の実施例に係わるペン制御
装置について述べる。

第１図〜第６図に示されている本発明の実施例のＸ−Ｙ
プロッタのためのペン制御装置は、磁気回路を形成する
ために、第１、第２、第３及び第４の板状永久磁石１１
．１２．１３．１４を含む。

この４つの磁石１１．１２．１３．１４は、夫々、偏平
な希土類コバルト磁石であり、四角形に夫々形成されて
いる。尚、第１及び第３の永久磁石１１．１３はその一
方の主面即ち左側の面がＮ極となり、その他方の主面即
ち右側の面がＳ極となるようにほぼ均一に磁化されてい
る。また、第２及び第４の永久磁石１２．１４はその一
方の主面即ち左側の面がＳ極となり、その他方の主面即
ち右側の面がＮ極となるようにほぼ均一に磁化されてい
る。第２図〜第５図から明らかな如く、第１の永久磁石
１１は垂直方向即ちＹ軸方向に延びるように一方の支持
部材１５に固着されている。第２の永久磁石１２は第１
の永久磁石１１の下に隣接配置され、一方の支持部材１
５に固着されている。

第３の永久磁石１３は他方の支持部材１６に固着され且
つ第１の永久磁石１１と向い合わせに配置されている。

第４の永久磁石１４は第３の永久磁石１３の下で支持部
材１６に固着され、且つ第２の永久磁石１２に対向配置
されている。この結果、第１の永久磁石１１と第３の永
久磁石１３との間に第１の空間１７が生まれ、第２の永
久磁石１２と第４の永久磁石１４との間に第２の空間１
８が生まれている。

第２図に示す一方及び他方の支持部材１５，１６は、磁
気飽和しないような磁性板であるので、４つの永久磁石
１１〜１４によって、第３図で点線で示すような磁気閉
回路が形成される。第３図で鎖線で示す第１の空間１７
及びこの下部の第２の空間１８の中心線上から導出され
ている複数の矢印は、この中心線上に於ける磁界の方向
及び強さを示す、即ち、矢印の長さが磁界の強さを示し
、矢印の方向が磁界の方向を示す、この第３図から明ら
かなように、第１の空間１７には右から左に向かう第１
の方向の磁界が発生し、第２の空間１８には、第１の方
向と反対の第２の方向の磁界が発生している。第１の永
久磁石１１と第２の永久磁石１２とが異なる極性を有し
て垂直方向に隣接配置され且つ第３の永久磁石１３と第
４の永久磁石１４とが異なる極性を有して垂直方向に隣
接配置されているので、第１及び第２の空間１７．１８
における磁界即ち磁力線の分布は４つの永久磁石１１〜
１４の相互作用によって決定される。この結果、第３図
に示す第１の空間１７と第２の空間１８との境界ＰＯに
於ける磁界の強さは、上の２つの永久磁石１１．１３の
作用と下の２つの永久磁石１２．１４の作用との打ち消
し合いにより実質的に零である。また、境界ＰＯの近傍
領域では磁界の強さがほぼ直線的に徐々に増大する。第
１及び第２の空間１７．１８における磁界の強さを更に
詳しく述べると、第１の空間１７では境界ＰＯからＰ１
位置まで磁界の強さが徐々に増大し、その後徐々に小さ
くなる。一方、第２の空間１８では境界ＰＯからＰ２位
置まで第２の方向の磁界の強さが徐々に増大し、その後
徐々に小さくなる。

このなめ、磁束分布即ち磁界の強さは全体としてほぼＳ
字形となる。

第１図及び第２図に示されている四角形に巻かれた駆動
コイル１９は、第１及び第２の空間１７．１８の中（こ
移動自在に配置され、且つ実質的に第１の空間１７の中
で変位する第１の部分１９ａと実質的に第２の空間１８
の中で変位する第２の部分１９ｂとを有する。この駆動
コイル１９に、ペンをダウンさせるための直流電流を流
すと、第１図に示す如く第１の部分１９ａには矢印で示
すように右から左に向かう方向性を有して電流が流れ、
第２の部分１９ｂには矢印で示すように左から右に向か
う方向性を有して電流が流れる。しかし、第１の部分１
９ａに作用する磁界の方向は第２の部分１９ｂに作用す
る磁界の方向と反対であるので、結局第１の部分１．９
　ａと第２の部分１９ｂとの両方が下向きに運動する。

駆動コイル１９が第４図の位置から第５図の位置まで移
動する時に、コイル１９に作用する磁界の強さがコイル
１９の位置の変化に応じて変化する。もし、コイル１９
の電流を一定に保ってコイル１９を第４図の位置から第
５図の位置に降下させるためのトルクを与えると、第３
図の位置Ｐ１から位置Ｐ２の範囲をコイル１９が移動す
るときには、第１の部分１９ａに作用する磁界の強さが
減少するのに対し、第２の部分１９ｂに作用する磁界の
強さが増加する。

従って、駆動コイル１９のトルクの変動が少ない。

第１図及び第２図に示す移動部材２１は駆動コイルＪ９
に固着され、且つＸ−Ｙブロックの筆記具としてのペン
２２と支持しているアーム２１ａを有する。このび動部
材２１をＹ軸に沿って移動させるなめに、スライドベア
リング２３が移動部材２１に装着され、このベアリング
２３に垂直方向に伸びる軸即ちビン２４が係合されてい
る。更に、移動部材２１の右端がガイド部材２５によっ
て垂直方向にリニアにガイドされている。尚、ビン２４
及びガイド部材２５は固定部材２７の上に配置されてい
る。２６は移動部材２１を復帰させるためのコイルスプ
リングであり、ビン２４に巻回されて移動部材２１と固
定部材２７との間に配されている。２８は移動部材２１
の上限を決めるためにガイド部材２５に設けられたスト
ッパである。

位置検出器としてのホール素子２９は、駆動コイル１９
の中空部分３０の中央に配置され、且つコイル１９と一
定の位置関係を有して移動部材２１に固着されている。

このホール素子２９は第３図に示す磁界を有する第１及
び第２の空間１７．１８中を移動し、磁界に対応した電
圧を発生する。

即ち、このホール素子２９は駆動コイル１９及びベン２
２の位置に対応した出力電圧を発生する。

そして、この位置検出用のホール素子２９は、コイル１
９の中央に配されているので、磁界の強さが直線的に徐
々に変化する第３図のＰ１〜Ｐ２の範囲で移動し、その
位置に比較的に正確に対応した電圧を発生する。このた
め、駆動コイル１つの電流を駆動コイル１９の位置の変
化に応じて制御することが可能になる。また、位置検出
用のホーる素子２９は駆動コイル１９の中空部３０に配
されているので、位置検知手段を設けるための特別なス
ペースが少なくてすむ。

第１図及び第２図から明らかなように、速度検出器とし
ての速度検出コイル３２が駆動コイル１９の外周に同軸
的に巻回されている。従って、この速度検出コイル３２
は駆動コイル１９と一緒に第１及び第２の空間１７．１
８の磁界の中で運動する。この結果、速度検出コイル３
２の速度に対応した電圧即ち速度検出信号がこのコイル
３２から得られる。即ち、ベン２２の速度分コイル３２
で検知することが出来る。この速度検出コイル３２は駆
動コイルＪ９と同様に、実質的に第１の空間１７に位置
する上部３２ａと実質的に第２の空間１８に位置する下
部３２ｂとを有するので、この速度検出コイル３２が第
３図の位置Ｐ１から位置Ｐ２の範囲で移動する際に、上
部３２ａに作用する磁界の強さが減少すれば、下部３２
ｂに作用する磁界の強さが増大する。このなめ、コイル
３２の全体の誘起電圧はコイル３２の位置の変化によっ
てあまり変１ヒせず、コイル３２の移動速度に対応した
出力電圧を発生する。

ペン制御装置は、更に第６図に示す種々の回路を有する
。第６図のペン駆動電流制御供給回路３３は、ダイオー
ド３４と、差動増幅器３５と、抵抗３６と、第１及び第
２の位相補償回路３７．３８とから成る。差動増幅器３
５の出力は駆動コイル１つに駆動電流Ｉａを流すように
接続されている。差動増幅器３５の一方の入力端子（反
転入力端子）は、アップダウン信号ライン３９に接続さ
れていると共に、抵抗３６と第１の位相補償回路３７を
介して速度検出コイル３２に接続され、更に第２の位相
補償回路３８を介して電流検出器４０に接続されている
。電流検出器４０は駆動コイル１９に直列に接続され、
ここに流れる電流に対応した電流検出信号はローパスフ
ィルタ又は抵抗から成る位相補償回路３８を介して差動
増幅器３５に負帰還される。速度検出コイル３２から得
られる速度検出電圧ＶＣもローパスフィルタ又は抵抗か
ら成る位相補償回路３７を介して差動増幅器３５に負帰
還される。差動増幅器３５の他方の入力端子（非反転入
力端子）は制御電圧ライン４１に接続されている。なお
、ペン駆動電流制御供給回路３３は特開昭６３−１３７
９９号公報に開示されているものと実質的に同一である
。

４２はペン情報信号発生器であって、ペン２２の種類及
び／又は重さを示すペン情報信号を発生する。

４３は制御回路を構成するためのＣＰＵであって、所定
のプログラムに従って最適制御信号ＶＳを形成し、出力
する。ＣＰＵ４３は入出力装置４４にバス４５で接続さ
れていると共にＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）４
６、及びＲＯＭ（ＩＪ−ドオンリーメモリ）４７に接続
されている。ＲＯＭ４７は複数のペンの種類及び／又は
重さに対応する最適ペンダウン圧情報及び／又は筆記圧
情報が予め書き込まれたテーブルを含んでいる。

位置検出ホール素子２つはＡ／Ｄ変換器４８を介して入
出力装置４４に接続されているので、ＣＰＵ４３に位置
検出信号を与えることができる。

ペン情報信号発生器４２は入出力装置４４に接続されて
いるので、ここを介してＣＰＯ４３にペン情報信号を与
えることができる。

ペン位置規準レベル信号発生器４９（以下、ペンダウン
ビジーレベル信号発生器と言う）はペンが記録面に接近
した位置になったことを示すペン位置基準レベル信号（
以下、ペンダウンビジーレベル信号と言う）を発生する
ものであり、入出力装置４４に接続されている。

入出力装置４４から導出されているアップダウン信号ラ
イン３９は差動増幅器３５の反転入力端子に接続されて
いる。入出力装置４４から導出されている制御信号ライ
ン５０はＤ／Ａ変換器５１を介して差動増幅器３５の非
反転入力端子に接続されている。

次に、第１図〜第６図のペン制御装置の動作を第７図の
ペンダウン時の流れ図及び第８図のペン高さの変化を示
す図を参照して説明する。第７図のブロック６１に示す
ようにペンダウンの制御が開始されると、まず、ブロッ
ク６２に示すようにペン情報信号発生器４２においてペ
ン２２の種類の読取りが実行される。このペン種読取り
は、操作者が目視でペン環を読取って、ペン環を示す信
号を手動で発生させてよいし、光学的又は機械的等によ
ってペン２２の種類を自動的に読取って自動的にペン環
を示す信号（ペン情報信号）を発生させてもよい、また
、ペン２２の種類の読取りと同時にペン２２の重さ又は
インク残量等を読取り、これを示す情報を送出してもよ
い、ペン情報はＣＰＵ４３に送られ、ＣＰＵ４Ｂは、ブ
ロック６３に示すようにＲＯＭ４７からペン情報（ペン
環）に対応するアドレスからＦｉ適副制御信号読み出し
、重量補正されたダウン圧信号を得る。

ブロック６４に示すペンダウンの開始時にはペンが高い
位置にあるので、位置検出ホール素子２９から高いレベ
ルの位置検出信号が得られる。ＣＰＵ４３は位置検出信
号と補正ダウン圧信号とを比較し、大きい方の信号を出
力させる。従って、ペンダウン初期においては高いレベ
ルの位置検出信号がＤ／Ａ変換器５１でアナログ信号に
変換されて差動増幅器３５に入力し、駆動コイル１９に
これに対応した電流が流れる。なお、ペンダウン時には
ライン３９のアップ・ダウン信号は低レベル（零ボルト
）である、ペンが降下すると、位置検出信号が小さくな
り、ある設定点で補正ダウン圧信号が位置検出信号に基
づくダウン圧信号よりも大きくなる。この結果、補正ダ
ウン圧信号が入出力装置４４から出力され、これがＤ／
Ａ変換器でアナログ信号に変換されて差動増幅器３５に
与えられる。

ペンが補正ダウン圧信号の制御で降下を続けている間に
、ペンダウンビジーレベル信号発生器４９で与えられて
いるペンダウンビジーレベルとペン位置検出信号との比
較が行われ、ブロック６５に示すペンダウンビジーチエ
ツク信号が得られる。

ペン位置検出信号がペンダウンビジーレベルよりも小さ
くなると、ＣＰＵ４３はブロック６６に示すように補正
ソフトランディング圧信号をＤ／Ａ変換器５１を介して
差動増幅器３５に与える。この補正ソフトランディング
圧信号はブロック６７にしめすようにタイマ１で決定さ
れた時間だけ供給される。タイマ１の時間が経過した後
ＣＰＵ４４はブロック６８に示すように補正筆圧信号を
出力し、これが差動増幅器３５に与えられる。補正筆圧
が設定された後、ブロック６９で示すタイマ２の時間が
経過した後に、ブロック７０に示すように作図を開始さ
せ、ブロック７１で作図を終了させる。なお、タイマ２
の時間は筆圧の安定及びインクの出を待つために設定さ
れている。

速度検出コイル３２によって得られる速度検出電圧ＶＣ
は差動増幅器３５の反転入力端子に接続されているので
、ペンの降下速度があるレベル以上になると、ペンダウ
ン速度にブレーキがかかる。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　ペン情報信号発生器４２によってペン２２のイ
ンクの残量を検知し、ペン２２の重さを示す信号を出力
してもよい。

く２）　ペン２２はインクを使用するものに限ることな
く、シャープペンシル、鉛筆等の筆記具であってもよい
。

（３）　実施例ではペンダウン時に位置検出信号を差動
増幅器３５に供給しているが、最初がらＣＰＵ４３で作
成したダウン圧信号を供給するようにしてもよい。

（４）　ダウン時に差動増幅器３５に供給する全ての制
御信号（補正ダウン圧信号、補正ソフトランディング信
号、補正筆圧信号）を位置検出信号と無関係に所定のシ
ーケンスで順次に発生させてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、最適ダウン圧及
び／又は最適筆圧を容易に得ることができ、ペンダウン
応答特性及び／又は作図品質の向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従うペン制御装置の一部を
切断して示す正面図、 第２図は第１図の装置の■−■線に相当する部分を示す
断面図、 第３図は第１図の装置における第１〜第４の永久磁石に
基づく磁界の方向及び強さを示す断面図、第４図は第１
図の装置で駆動コイルが上に移動した状態を示す断面図
、 第５図は第１図の装置で駆動コイルが下に移動した状慧
を示す断面図。 第６図は第１図の装置の駆動コイル、位置検出器、速度
検出コイル、及びこれ等に結合される電気回路を示す回
路図、 第７図はペンダウン時の動作を示す流れ図、第８図は時
間に対するペン位置の変化を示す図である。 １９・・・駆動コイル、２２・・・ペン、２９・・・位
置検出ホール素子、３２・・・速度検出コイル、３３・
・・ペン駆動電流制御供給回路、４２・・・ペン情報信
号発生器、４３・・・ＣＰＵ、４７・・・ＲＯＭ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］筆記具と、 駆動コイルを含んで電磁作用によって前記筆記具を記録
   面に選択的に接触させるように駆動する筆記具駆動装置
   と、 前記筆記具の種類及び／又は重さを示す筆記具情報信号
   を発生する筆記具情報信号発生器と、複数の筆記具の種
   類及び／又は重さに対応する最適筆記具ダウン圧情報及
   び／又は筆記圧情報が予め書き込まれているメモリを有
   し、前記筆記具情報信号発生器から与えられた前記筆記
   具情報信号に対応する前記最適筆記具ダウン圧情報及び
   ／又は筆記圧情報を前記メモリから読み出して前記筆記
   具の最適ダウン状態及び／又は最適筆記状態が得られる
   ように前記筆記具駆動装置を制御する制御回路と を備えた筆記具制御装置。