JPH02229097A - 記録装置鉛筆ペンの着地制御方法 - 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
その着地制御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。第３図は記録装置に用
いられる鉛筆ペンと、その上下機構とを示す側面図であ
って、図において１は鉛筆ペン、２はペンホルダ、３は
基台、４はアクチュエータ、５はスライドベアリング、
１３は鉛筆芯である。

鉛筆ペン１の軸は、記録紙（図示せず）の表面に対し垂
直な方向に保持される。即ち説明の便宜のため記録紙の
表面をＸ−Ｙ平面とする直交座標軸を考えると、鉛筆ペ
ン１の軸はＺ方向に保持される。第３図に示す構造全体
が基台３にＬってキャリッジ（図示せず）に装着され、
このキャリッジは記録紙上任意のＸ−Ｙ位置に位置決め
制御できるように構成されているが、この部分は本願発
明には直接には関係がないので、その説明を省略する。

鉛筆ペン１はペンホルダ２とスライドベアリング５とを
介し、基台３に対して、その２方向の位置２を変化でき
るように構成されており、アクチュエータ４に流す電流
に従って鉛筆ペン１をＺ方向に駆動する力Ｆが発生する
ものとする。

第３図には示してないが、基台３と鉛筆ペン１の２方向
の関係位置Ｚ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は関係位置２に関連して変化
する磁界と、この磁界の変化を検出するボール効果素子
とから構成され、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。

鉛筆ペン１のＺ方向の位置Ｚの制御には定速度制御と位
置決め制御とが行われる。第４図、第５図はそれぞれ定
速度制御と位置決め制御とを説明する説明図である。

アクチュエータ４に連結されている総ての負荷を含み、
その等価質量をｍ、等偏摩擦抵抗係数をｒとすれは、 ｍ　（ｄ２ｚ／ｄｔ２）＋ｒ　（ｄｚ／ｄｔ）＝Ｆ　・
（１）である。

定速度制御では第４図（ａ）に示すようにＦ＝Ｇ　（ｖ
−ｄｚ／ｄｔ）　　・　・　・　（２）とする。

ここで■は目標速度である。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔが漸次■に近接するように制御され
る。従って速度ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔは第４図（ｂ）のよ
うに変化し、Ｚはｄ　ｚ　／　ｄ　ｔを積分して第４図
（Ｃ）のように変化する。

位置決め制御では第５図（ａ＞に示すようにＦ＝Ｇ　（
ｐ−ｚ−ｋ　（ｄｚ／ｄｔ））　・・・（３）とする。

ここでｐは目標位置、ｋは速度フィードバック係数であ
る。Ｚが漸次ｐに近接するように制御される。第５図（
ｂ）は初期速度Ｖ−０の場合の２の変化、同図（Ｃ）は
同図（ｂ）を微分して得た速度ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔの変
化、同図（ｄ）は初期速度ｖ＝Ｓの場合の２の変化、同
図（ｅ）は同図（ｄ）を微分して得た速度ｄ　ｚ　／　
ｄ　ｔの変化をそれぞれ示す。

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は鉛筆ペン１を不使用状態にして芯１３
の先端を記録紙から離して保持する位置（仮にペンアッ
プ位置という）、Ｂは制御切り換え位置、Ｃは着地目標
位置、Ｄは着地点位置である。着地点位置では鉛筆芯１
３の先端が記録紙上に所定の圧力で押し付けられている
状態になっている。

第６図の１０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Ｓを
設定して鉛筆ペン１を下降さぜる。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔは第４図（ｂ）に示すように変化し
、ｔ１時点でほぼ目標速度に達し、従って２は第４図（
ｃ）に示すように変化する。Ｂ点に到ると制御を位置決
め制御に切り換えて０点を目標位置として設定する。切
り換え点における初期速度はほぼ目標速度Ｓであるので
２は第５図（ｄ）に示ずように変化し、ｄ　ｚ　／　ｄ
　ｔは同図（ｅ）のように変化する。０点との位置誤差
が予め定める許容値以内になると、再び定速度制御に切
り換える。但しこのときの目標速度Ｓは充分小さな値と
する。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔはＳに近接しようとするが、まだＳ
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。一種のチャツタリングであ
るが、このチャックリンクはやがて終了し、鉛筆ペン１
はＤ点で静止する。このときｄ　ｚ　／　ｄ　ｔ　＝　
０となることから着地点位置が検出てきる。

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

着地点位置が検出された時点での２の値に適当なオフセ
ット値を考慮して次の着地目標位置Ｃを算出し、このＣ
の値を鉛筆ペン１の位置制御装置（図示せず）に設定し
、つぎの着地制御の場合この設定したＣの値を使用する
。

第７図は以上に説明した従来の方法を示す流れ図で、１
０１〜１０７は各ステップである。ステップ１０１と１
−０２を省略して晟初からステップ１０３に入っても、
式（３）のＧとｋとしてそれぞれ適当な数値を選べば、
第６図１０〜七３で示す経過とほぼ同様な経過をたどる
ので、第７図に示ずステップ１０１，１０２は必須のス
テップではない。

［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着地目標位置Ｃを前回の着
地点位置りから算出しているので次のような問題がある
。第８図は着地点位置の変化を示す側面図で、図におい
て第３図と同一符号は同一または相当部分を示し、６は
記録紙表面である。

使用中の鉛筆芯１３の消耗によって同図（ａ）の状態か
ら同図（ｂ）の状態まで着地点位置りにおけるＺの値が
変化する。従来の方法では前回の着地点位置りから着地
目標位置Ｃを決定し、この決定したＣの値を次の着地制
御に使用しているため、この着地目標位置から実際の着
地点位置までが長くなる場合があり、この場合は着地点
における鉛筆ペンの速度ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔは目標速度
Ｓに近接した速度となり、この速度で衝突すると大きな
衝撃を与え、チャックリングが大き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、鉛筆ペンの使用によって着地点位
置における２の値が変化しても着地点に衝突した場合の
衝撃が変化しないような制御方法を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ この発明における方法では、ペンアップ制御の指令を受
けた時点において、その指令を実行する前に、その時点
の鉛筆ペンの位置２を読み取り、この２の値から次の着
地制御の際に使用する着地目標位置を決定することとし
た。

［作用］ この発明においては、ペンアップ指令りく与えられたと
きの２の値から次回の着地制御に使用する着地目標位置
を決定することとしたので、ペンアップ指令後次の着地
制御までに鉛筆芯の消耗はなく、従って好適な着地目標
位置から低速度Ｓの定速度制御に移り、ｄ　ｚ　／　ｄ
　ｔの値がＳよりは充分に小さい時点で鉛筆芯が記録紙
面に衝突することになり、衝突の衝撃は緩和される。

し実施例］ 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、Ｅはペンアップ指令を
受けた時点における着地点位置である。また、第２図は
この発明の動作を示す流れ図であって、図において１０
３〜１０６は第７図の同一符号と同一または相当ステッ
プを示し、１０８〜１１０はこの発明における各ステッ
プを示す。

第Ｘ図に示すＤ点が前回の着地制御直後の着地点位置と
し、ステップ１０８により鉛筆ペン１の使用が行われ、
七〇の時点においてペンアップ指令を受けたとする。ペ
ンアップ動作を行う前にステップ１１０に入り、その時
点でのＺの値く第１図にＥで示す）から次回の着地制御
に使用する着地目標位置Ｃを算出し制御装置内のレジス
タ（図示せず）に設定する。

次にペンアップ制御に入り、例えばＡ点を目標位置とし
て位置決め制御に入り、鉛筆ペン１をペンアップ位置Ａ
まで移動させてＡ点で保持する。

第１図のｔｌｏの時点で鉛筆ペン１の使用を意図して位
置降下の制御を開始する。ｔｌｏ〜ｔ　１．５は第６図
の１０〜ｔ５と同じ経過となるが、ｔ６時点からｔｌｏ
時点までの間には着地点位置Ｅは変化してないので、Ｅ
から決定された着地目標位置Ｃは今回の着地制御におい
て好適な位置点となり、鉛筆芯１３の記録紙表面６への
接触は衝撃なく行われ、接触後は式（４）に示す力で鉛
筆芯１３が記録紙表面６に押し付けられる。式（４）に
示す力が不適当であれば、着地後これを変更することは
容易である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、鉛筆芯の使用状況に関
係なく鉛筆ペンの着地時の衝撃を緩和することができる
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図はこ
の発明の動作を示す流れ図、第３図は記録装置に用いら
れる鉛筆ペンとその上下機構とを示す側面図、第４図、
第５図は鉛筆ペンの制御を説明する説明図、第６図は従
来の方法を示す動作図、第７図は従来の方法を示す流れ
図、第８図は着地点位置の変化を示す側面図。 Ａ　・・ペンアップ位置、Ｃ・・着地目標位置、Ｄ、Ｅ
・　・着地点位置、１　　　鉛筆ペン、４・・・アクチ
ュエータ、６・　・記録紙表面１３・・・鉛筆芯機構。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を＜　ｃｏ
　Ｕ　Ｃ１

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直交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方向の移動の為に加
   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ｚが検出できる装置を用
   いて該鉛筆ペンの芯の先端を上記記録紙の表面に当接さ
   せる制御を行う記録装置鉛筆ペンの着地制御方法におい
   て、 鉛筆ペンの芯の先端が記録紙の表面に当接した状態で該
   鉛筆ペンの芯を記録紙の表面から離脱してペンアップ位
   置に保持すべき指令が与えられた場合、その指令の実行
   に先立ちその指令を受けた時点における上記鉛筆ペンの
   Ｚ方向位置ｚの値を記憶する段階、 上記記憶したｚの値に関連して着地目標位置Ｃを決定し
   、決定したＣの値を設定する段階、上記ペンアップ位置
   において該鉛筆ペンの芯の先端を記録紙の表面に当接す
   るための着地制御指令が与えられたとき、上記設定した
   Ｃの値を目標位置として当該鉛筆ペンを位置決め制御す
   る位置決め制御段階、 この位置決め制御段階において位置誤差が予め定めた許
   容誤差範囲内に入った時点で、予め定めた速度を目標速
   度として当該鉛筆ペンを定速度制御する定速度制御段階
   、 を備えたことを特徴とする記録装置鉛筆ペンの着地制御
   方法。