JPH02225097A - 記録装置鉛筆ペンの芯繰り出し方法 - 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］ この発明は記録装置に使用される鉛筆ペンに関し、特に
その芯の繰り出し方法に関するものである。

［従来の技術］ 記録装置に鉛筆記録を行うことは、記録後の消去が容易
なために最近よく行われている。この発明に関連した発
明としては、本願出願人が別途に出願した特願昭６３−
１６３０９１号「鉛筆ペンを用いた記録装置及び方法」
　（以下、関連出願という）がある。

第４図は記録装置に用いられる鉛筆ペンと、その芯の繰
り出し機構とを示す側面図であって、図において、１は
鉛筆ペン、１１は鉛筆ペン１のノック機構、１２は鉛筆
ペン１の先端チップ、２１は記録面、２２は段差部、３
は基台、３１は基台３に設けられたノック板、３２はノ
ック板３１に装着された第１の係合部材（第２の係合部
材と区別する必要のないときは単に係合部材という）、
３３は基台３に設けられた第２の係合部材、３４は基台
３に設けられたスライドベアリング、４はペンホルダ、
５はアクチュエータ、５１はペンアームである。

記録面２１の平面をＸ−Ｙ平面、この平面に垂直な方向
をＺ方向とする、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標軸を想定して説明する
。鉛筆ペン１はそのノック機構１１の頂点を係合部材３
２でノックすることによって芯の繰り出しを行い、係合
部材３２によってノック機構１１の頂点をノックする動
作と、係合部材３３によって先端チップ１２をノックす
る動作を繰り返すことによって使用済みの芯を排出して
、新しい芯の繰り出しを行うことができるように構成さ
れている。この発明は保谷部材３２によりノック機構１
１をノックする場合の力加減に関するものである。

第４図には示してないが、基台３と鉛筆ペン１のＺ方向
の関係位置を測定する位置検出装置が設けられている。

この位置検出装置は例えば関係位１に関連して変化する
磁界と、この磁界の変化を検出するホール効果素子から
構成され、検出した関係位置の値を鉛筆ペン１の位置制
御装置（図示せず）に入力している。

この位置検出装置により芯無し検出を行うことができる
。第５図は芯無し検出を説明する側面図で、図において
第４図と同一符号は同一または相当部分を示し、１３は
鉛筆芯を示す。同図（ａ）は芯ありの場合、同図（ｂ）
は芯無しの場合を示す。基台３の位置は記録面２１に対
して固定されているので、鉛筆ペン１の先端が記録面２
１上に停止している状態のときの鉛筆ペンのＺ方向位置
により鉛筆芯１３が繰り出しを必要とする。か否かを判
定することができる。

アクチュエータ５に流す電流の大きさと方向によって鉛
筆ペン１をＺ方向に加速する力Ｆが定められる。アクチ
ュエータ５がベンアーム５１を上下させ、ペンホルダ４
をスライドベアリング３４によって保持しなからＺ方向
に移動させる。

第６図は従来の方法を示す動作図で、図の横軸は時間ｔ
、縦軸は鉛筆ペン１のＺ方向位置２を表す。また縦軸上
の各点のうちＡはノック機構１１の頂点が係合部材３２
に当接する衝突位置、Ｂは鉛筆ペン１を不使用状態にし
て鉛筆芯１３の先端を記録面２１から離して保持する位
置（仮にペンアップ位置という）、Ｃ，Ｄはそれぞれ制
御切り換え位置、Ｅは鉛筆芯１３の先端が記録面２１に
対し所定の圧力で圧接される位置（仮に着地位置という
）、Ｆは着地位置で鉛筆芯１３が短くなって第５図１）
の状態になったことを示す芯無し検出位置である。

次に動作について説明する。アクチュエータ５がＺ方向
に出す力をＦ、アクチュエータ５に連結されている総て
の負荷を含みその等価質量をｍ、等価摩擦抵抗係数をｒ
とすれば、 ｍ　（ｄ２ｚ／ｄｔ２）＋ｒ　（ｄｚ／ｄｔ）＝Ｆ（１
）である。制御には定速制御と位置決め制御が行われる
。

定速制御では第７図に示すように、 Ｆ＝Ｇ　（ｖ−ｄｚ／ｄｔ）　　・・・　（２＞とする
。

ここに■は目標速度である。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔが漸次Ｖに近接するように制御され
る。位置決め制御では第８図に示すように、Ｆ＝Ｇ　（
ｐ−ｚ−ｋ　（ｄｚ／ｄ　ｔ）　ｌ　・・・（３）とす
る、ここにｐは目標位置である。２が漸次ｐに近接する
ように制御される。

第６図のｔ１時点で鉛筆ペン１の使用を意図して位置降
下の制御を開始する。最初は定速度制御で目標速度Ｖを
設定して鉛筆ペン１を下降させる。

０点に到ると制御を位置決め制御に切り換えてＤ点を目
標位置として設定する。２とＤとの差が所定値以内にな
ると再び定速制御に切り換える。但し、このときの目標
速度Ｕは充分小さな値にする。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔはＵに近接しようとするが、まだＵ
より相当小さな時点で鉛筆芯１３の先端が記録面に衝突
する。この衝突の時の運動エネルギーは一部は系に吸収
され、一部は弾性衝突となり、鉛筆ペン１のｄ　ｚ　／
　ｄ　ｔの方向が反転する。一種のチャタリングである
が、このチャタリングはやがて終了し、鉛筆ペン１はＥ
点で静止する。このときｄｚ　／　ｄ　ｔ　−０となる
ことから着地位置が検出できる。

Ｅ点ではｄ　ｚ　／　ｄ　ｔ　＝　０であるから、式（
２）Ｆ＝Ｇｖ・・・（４）となり、この力で鉛筆ペン１
の鉛筆芯１３が記録面に押し付けられる。

この状態で鉛筆ペンによる記録を行っていくと、鉛筆芯
１３が漸次消費されて、第５図（ａ）の状態から（ｂ）
の状態になる。このとき鉛筆ペン１のＺ方向の位置２は
、第６図のＥ点からＦ点になり、芯無しが検出される。

芯無しが検出されると芯の繰り出し動作に移り、鉛筆ペ
ン１を上昇する方向の目標速度Ｓを設定して定速度制御
を行う、Ｓを仮に第２の速度という。

鉛筆ペン１は漸次加速され、その速度がほぼＳに達した
状態でノック機構１１の頂点が係合部材３２に衝突する
。この衝突でチャックリングが発生し、ｔ５の時点でｄ
Ｚ／ｄｔ＝ｏを検出して芯の繰り出し動作を終了する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の方法では目標速度Ｓを大きくすると
ノック機構１１の頂点が係合部材３２に衝突する際の鉛
筆ペン１の運動量（鉛筆ペンと共に運動している部分の
質量を含めて考える。即ち式（１）に用いたｍの値を用
い、ｍ（ｄｚ／ｄｔ）で表される運動量）が大きくなり
、衝突の際に系に与える衝撃が大きくチャックリングも
大きくなる。このため鉛筆ペン１のノック機構１１を破
損し、あるいはその寿命を低減するという問題があった
。

これを避けるためＳを小さくすると、芯無し検出位置Ｆ
から衝突位置Ａにいたるまでに長い時間を必要とし、芯
の繰り出し動作が遅くなるという問題がある。

この発明は従来の方法における上述の課題を解決するた
めになされたもので、芯の繰り出し動作を遅くすること
なく衝突時の衝撃を低減することができる芯繰り出し方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明では衝突位置Ａの少し手前に衝突緩和点位置Ｐ
を設け、このＰ点に対し鉛筆ペン１を位置決めし、この
位置決めの位置誤差が充分に小さくなった時点で制御を
切り換えて比較的低い目標速度Ｓ（このＳを第１の目標
速度という）に対して定速度制御を行い衝突時の衝撃を
低減することとした。

［作用］ この発明においては、鉛筆ペン１は芯無し検出位置Ｆか
ら衝突緩和点位置Ｐへ短時間で到達し、Ｐ点での速度は
殆ど零となり、ここでＳを目標速度として定速度制御に
切り換えられるので、芯無し検出位置Ｆから衝突位置Ａ
までは短時間で到達し、かつ衝突時点の速度は充分に小
さくなる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す動作図で、第６図と同一
符号は同−又は相当部分を示し、Ｐは新たに設けられた
く制御プロセッサ内に記憶されることを意味する）衝突
緩和点位置である。また第２図、第３図はこの発明の動
作を示す流れ図であって、これらの図において１０１〜
１１５はそれぞれ各ステップを示す。第２図においてｍ
＝２、ｎ＝３の場合についてこの発明の詳細な説明する
。

第１図に示すｔｌｏ時点で、芯無しを検出したとする（
１０１）、ステップ１０２に移り回数レジスタの内容に
数値１を加算する。回数レジスタの内容の初期値は０で
あったとすれば、この１の加算によってその内容が１と
なる。ステップ１０３の判定により、ステップ１０４に
入り第１１０ダラムが実行される。

第１プログラムは第３図に示す通り、ステップ１１０で
Ｐ点への位置決め制御が行われ、その位置誤差ｅがｅく
ε　（但しεは誤差の許容値）となると、ステップ１１
３に入り、目標速度Ｓに対し定速度制御を行う、Ｓは比
較的低い速度に設定し、かつ実際速度がＳに到達する以
前に衝突が起こるようにした。従ってこの衝突の際の衝
撃は小さくなる。このような小さな衝撃によるノックに
よっても多くの場合は鉛筆芯１３の繰り出しは可能であ
る。

ステップ１１４で、ｚ＝Ａ、ｄｚ／ｄｔ＝ｏを検出する
とステップ１１５に入り、着地制御（着地位置への制御
、第６図ｔ１〜ｔ３に就いて説明した制御に準する）が
実行され、第２図のステップ１０５に入る。

ステップ１０５ではステップ１０１と同様の判定を行い
、芯無しと判定されたときは芯繰り出し成功はＮｏとし
てステップ１０２に入る。芯無しがＮｏと判定されたと
きは、芯繰り出し成功としてステップ１０９に入り、回
数レジスタの内容を零にして鉛筆芯の繰り出し制御を終
える。

ステップ１０５の判定がＮＯのときは、ノック機構１１
をノックする衝撃が不足であったことが原因であるかも
知れないと考えて、従来の方法のように大きな衝撃を与
えてノックしてみる。即ちステップ１０５．から１０２
に入り、回数レジスタの内容に数値１を加算するので、
ステップ１０３から１０６を経て１０７に入り、第２プ
ログラムを実行する。第２プログラムは第６図について
説明した従来の方法を実行するプログラムであるので、
その説明は省略する。

第２プログラムの実行（１０７）を終え、ステップ１０
５で芯繰り出し成功のときはステップ１０９に入り、不
成功のときはステップ１０２に入る。この場合、現在使
用中の鉛筆芯１３を排出した後で、新しい鉛筆芯の繰り
出しを実行する必要があると考え、ステップ１０３，１
０６を経てステップ１０８に入る。第３プログラムでは
現在使用中の９芯を排出した後、新しい芯の繰り出しを
行うので、ノック機構１１と係合部材３２の衝突と先端
チップ１２と係合部材３３の衝突とを繰り返して行う０
段差部２２は排出された芯受けのため設けられている。

第３プログラムについては上述の関連出願に詳細に説明
しており、本願発明の必須構成要素ではないので詳細な
説明を省略する。

以上の説明ではｍ＝２．ｎ＝３の場合について説明した
が、ｎ＞ｍの条件下に適宜なｍ、ｎの値を設定すること
ができる。また第１図のステップ１０４から１０５に入
って判定がＮＯであった場合、第２図に示す流れ以外の
流れのステップを考えることも充分に可能であり、この
発明は第３図に示す第１プログラムの実行を含むことだ
けがその特徴である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ノック機構と係合部材
との衝突による衝撃を緩和して、なおかつ芯の繰り出し
制御を短時間で完了することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す動作図、第２図、第
３図はこの発明の動作を示す流れ図、第４図は記録装置
に用いられる鉛筆ペンとその芯の繰り出し機構とを示す
側面図、第５図は芯無し検出を説明する側面図、第６図
は従来の方法を示ず動作図、第７図、第８図はそれぞれ
定速度制御。 位置決め制御の回路を示すブロック図。 Ａ・・・衝突位置、Ｂ・・・ペンアップ位置、Ｅ・・・
着地位置、Ｆ・・・芯無し検出位置、Ｐ・・・衝突緩和
点位置、１・・・鉛筆ペン、１１・・・ノック機構、５
・・・アクチュエータ、３２・・・係合部材。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を第 図 第３図 ２２：段差部 （α） （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録装置に装着され記録紙上に鉛筆記録を行うための鉛
   筆ペンで、上記記録紙の平面をＸ−Ｙ平面とするＸ−Ｙ
   −Ｚ座標軸に関し該鉛筆ペンのＸ−Ｙ平面上の位置が任
   意に制御され、該鉛筆ペンのＺ方向の移動のために加え
   られる力が任意に制御され、かつ上記記録紙の平面に対
   する該鉛筆ペンのＺ方向位置が検出できる装置を用いて
   該鉛筆ペンの芯の繰り出しを行う記録装置鉛筆ペンの芯
   繰り出し方法において、 鉛筆ペンの先端が記録紙上に当接する状態における該鉛
   筆ペンの上記Ｚ方向位置を検出して、該鉛筆ペンの芯の
   繰り出しを必要とするか否かを判定する芯無し検出段階
   、 上記鉛筆ペンの芯の繰り出しに際しノックすべきノック
   機構の頂点がこの頂点をノックするために設けられた係
   合部材に当接する鉛筆ペンのＺ方向の位置よりも手前の
   点に衝突緩和点位置を設定し、上記鉛筆ペンをこの衝突
   緩和点位置に位置決め制御し、その誤差が許容値以内に
   なつたとき、上記鉛筆ペンに対する制御を切り換えて予
   め定めた第１の速度を目標速度として速度制御し、上記
   ノック機構の頂点が上記係合部材に衝突したことを確認
   した後上記鉛筆ペンに対し着地制御を行う芯繰り出し制
   御段階、 を備えたことを特徴とする記録装置鉛筆ペンの芯繰り出
   し方法。