JPH02229098A - 記録装置鉛筆ペンの着地制御装置 - 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］ この発明は記録装置に使用される鉛筆ペンに関し、特に
その着地制御装置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２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、
６は位置センサ、７は制御装置、８は記録紙表面、９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２図に示す構造全体
が基台３によってキャリッジ（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
明には直接関係はないので、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Ｚ方向の位ｇｚを変化て
きるように構成されている。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
るとする。

位置センサ６は、例えば関係位置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ポール効果素子とか
ら構成され、検出した関係位置の値を制御装置７に入力
している。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であるが
、大部分は従来の装置と同様であるので、第１図を用い
て従来の装置を説明する。

第１図において第２図と同一符号は同−又は相当部分を
示し、１０はＣＰＵ、１１は共通パス、１２はポスト計
算機（図示せず）とのインタフェース（以下ＩＦと略記
する）、１３はプログラムメモリ、１４はアナログディ
ジタル変換器（以下ＡＤＣと略記する）、１５は入出力
制御装置（以下ＩＯＣと略記する）、１６はデータメモ
リ、１７．１８．１９はそれぞれデータメモリ１６に含
まれる部分で、１７は制御パラメータメモリ、１８はｚ
Ｏレジスタ、１９はｚ１レジスタである。

また、制御装置７はディジタルアナログ変換器（以下Ｄ
ＡＣと略記する）７１、微分回路７２、減算回ｉ￥８７
３．７４、増幅回路７５，７６、切り換えスイッチ７７
．７８によって構成されている。

増幅器７６の出力はアクチュエータ４に与えられるので
あるが、以下説明の便宜のため第１図のＧはアクチュエ
ータ４を含む利得であるとし、増幅器７６の出力は鉛筆
ペンをＺ方向に駆動する力Ｆを表すものとして説明する
。

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

定速度制御ではスイッチ７７．７８が第１図に示す方向
と逆の方向に接続されており、ＤＡＣ７１の出力を■と
すれば、 Ｆ＝Ｇ　（ｖ−ｄｚ／ｄｔ）　　・・・　（２）となる
。

ここでＶは目標速度であり、ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔが漸次
Ｖに近接するように制御される。

位置決め制御ではスイッチ７７．７８が第１図に示す方
向で接続されており、ＤＡＣ７１の出力をｐとすれば、 Ｆ＝Ｇ　（ｐ−ｚ−ｋ　（ｄｚ／ｄｔ））　・・・（３
）となる。ここでｐは目標位置、ｋは速度フィードバッ
ク係数であり、２が漸次ｐに近接するように制御される
。

制御パラメータメモリ１７には鉛筆ペン１のＺ方向位置
の制御に使用する、各種のパラメータを記憶する。例え
ば第７図（第７図については後節で説明する）に示すペ
ンアップ位置Ａ、制御切り換え位置Ｂ、着地目標位置Ｃ
５着地点位置り等の外に、高速度の目標速度Ｓ、低速度
の目標速度Ｓ等が記憶される。これらの記憶はディジタ
ル値で記憶されているので、位置センサ６の出力がアナ
ログ値であり、制御装Ｗ７内の演算がアナログ回路で行
われる場合は制御パラメータをＤＡＣ７１によりアナロ
グ値に変換することが必要である。

第７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２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鉛筆芯
９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
９の先端が記録紙上に所定の圧力で押し付けられている
状態となっている。

第７図のｔ○時点でポスト計算機からＩＦ１２を介して
位置降下の指令が与えられたとする。最初は定速度制御
で制御パラメータメモリ１７に記憶する高速度の目標速
度ＳをＤＡＣ７１に入力して鉛筆ペン１を下降させる。

ｄ　ｚ　／　ｄ　ｔは漸次Ｓに近接し、２はｔｏ、ｔｌ
、ｔ２に示すように変化する。この間Ｚの値はＡＤＣ１
４によりディジタル値に変換され、バス１１を経てＣＰ
　Ｕ　］、　Ｏに入る。Ｃ，Ｐ　Ｕ　］、　Ｏでは２の
値と、制御パラメータメモリ１７中のＢの値とを比較し
ている。ｚ＝Ｂとなり鉛筆ペンの位置がＢ点に到ると、
制御を位置決め制御に切り換えて、Ｃ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とする）であるので、Ｚは第７図ｔ２〜七３に示
すように変化し漸次Ｃ点に近接する。

Ｃ点との位置誤差か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９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、このチャックリングはやがて
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
出できる。

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の鉛筆芯９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の値を制御パラメータメモリ１７に設定し、っぎの着
地制御の場゛合この設定したＣの値を使用する。

記録紙表面８には凹凸があり、鉛筆芯９の長さには長短
があるので、第７図のＡ−Ｄ間距離は不定である。鉛筆
ペン１に対しＡ−Ｄ間をなるべく早く移動させ、Ｄ点に
おける衝突の衝撃をなるべく小さくするため、Ｄ点の少
し手前にＣ点を設定し、Ｃ点では鉛筆ペン１を一旦はぼ
停止させた後、なるべく小さな速度で記録紙表面８に鉛
筆芯９を当接させるため、第７図に示す制御が行われる
のである。この意味で第７図の１０点から直ちにＣ点に
対する位置決め制御を行っても差し支えない。

［発明か解決しようとする課題］ 以」二のような従来の装置では着地目標位置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３図は着地点位置の変化を示す側面図で、図にお
いて第２図と同一符号は同一または相当部分を示す。使
用中の鉛筆芯９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がら着地目標
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、この着地目標位置がら実際の着地点
位置までが長くなる場合があり、この場合には着地点に
おける鉛筆ペンの速度ｄ　ｚ　／　ｄｔは目標速度Ｓに
近接した速度になり、この速度で衝突すると大きな衝撃
を与え、チャツタリンクが大きくなるという問題がある
。

この発明は従来の装置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着地制御装置を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる着地制御装置では、着地制御において
着地点位置が検出されたときの鉛筆ペンの位置２をｚ０
レジスタに記憶しておき、次にぺンアップ制御の指令を
受すな時点において、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の値をｚ１レ
ジスタに記憶し、ｄ＝　（ｚ１）−（ｚＯ）の値を算出
し、このｄの値に従って制御パラメータメモリ１７の内
容に必要な修正を施すようにした。

［作用］ この発明においては、使用中の鉛筆芯９の長さの変化量
ｄによって制御パラメータの値が修正されるので、常に
好適な制御を実行することができる。

１実施例コ 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プロ・ツク図で、第１
図については大部分すでに説明済みであるが、２０レジ
スタ１８と７１レジスタ１９とはこの発明によってデー
タメモリ１６中に設けられたレジスタである。

初期化の段階で制御パラメータの初期値を制御パラメー
タメモリ１７に設定し、レジスタ１８゜１つの内容をク
リアにする。初期化は例えば鉛筆芯９の繰り出し制御ご
とに行い、従って初期化の時点では鉛筆芯９の長さが所
定の値であると仮定して制御パラメータを決定しておけ
ばよい。

第５図、第６図は第１図のプログラムメモリ１３に記憶
される関係プログラムの主要なステップを示す流れ図で
、１０１〜１０５，２０１〜２０５はそれぞれ各ステッ
プを表す。

第４図はこの発明の装置の動作を示す動作図で、第４図
において第７図と同一符号は同一または相当部分を示し
、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。

第４図に示ず０点が前回の着地制御直後の着地点位置と
し、ステップ１０５でこの時点のＺの値をｚＯレジスタ
１８に書き込む。鉛筆ペン１の使用が行われ、ｔ６時点
においてペンアップ指令を受けると、第６図のステップ
２０１に入り、ペンアップ動作を行う前にその時点の２
の値（第４図にＥで示す）を７１レジスタ１つに書き込
む。

ステップ２０２．２０３によりペンアップ制御を行っな
後（第４図上６〜ｔｌｏの間）ステップ２０４．２０５
により制御パラメータを修正する。

先に説明したように制御パラメータとしてはＡＢ、Ｃ，
Ｓ、ｓ等があるがｄの値に従って修正を要するものはＣ
の値だけであり、その他のパラメータは初期値のままに
しておいてもよい。またＣに対する修正量はｄそのもの
でもよければｄの関数として決定される数値てもよい。

以上のような修正により次回の着地制御に好適なＣの値
が制御パラメータとして設定されることとなり、鉛筆芯
９の記録紙表面８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９が記録紙表面８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ブロック図、第２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３図は鉛筆芯の長短を示す側面図、第４図
はこの発明の動作を示す動作図、第５図、第６図はこの
発明の動作を示す流れ図、第７図は従来の装置の動作を
示す動作図。 Ａ・・・ペンアップ位置、Ｃ・・・着地目標位置、ＤＥ
・・・着地点位置、１−・　・鉛筆ペン、２・　・ペン
ホルダ、３・・・基台、４・・　アクチュエータ、５・
・・スライドベアリング、６・位置センサ、７・・・制
御装置、８ 記録紙表面、９・・・鉛筆芯、１６・・・データメモリ
、１７・・・制御パラメータメモリ、１８・・・ｚＯレ
ジスタ、１つ・・・ｚ１レジスタ。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 波ンアップ位置 制御切ね換え位置 着地目標位置 着地点位置 第７

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、上記記録紙の表面をＸ−Ｙ平面とするＸ−Ｙ
   −Ｚ直交座標軸に関し該鉛筆ペンの軸をＺ軸に平行に保
   ち該鉛筆ペンの芯の先端を上記記録紙表面に当接させる
   制御を行う記録装置鉛筆ペンの着地制御装置において、 該鉛筆ペンのＺ方向位置ｚを検出する位置センサ、 入力電流によって付勢され、該鉛筆ペンをＺ方向に駆動
   する力を発生するアクチュエータ、該鉛筆ペンのＺ方向
   の移動を制御するために使用する制御パラメータを記憶
   する制御パラメータメモリ、 この制御パラメータメモリの内容と上記ｚの値とを入力
   し、上記アクチュエータに入力する電流を生成する制御
   装置、 該鉛筆ペンの着地点位置を記憶するｚ０レジスタとｚ１
   レジスタ、 上記制御パラメータメモリに各制御パラメータの初期値
   を設定する手段、 該鉛筆ペンの着地制御が終了し、この鉛筆ペンの芯の先
   端が上記記録紙の表面に当接した時点における上記鉛筆
   ペンのＺ方向位置ｚの値を上記ｚ０レジスタに書き込む
   手段、 該鉛筆ペンの芯の先端が上記記録紙の表面に当接した状
   態でこの鉛筆ペンの芯を上記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の値を上記ｚ１レジスタに書
   き込む手段、上記ｚ１レジスタの内容（ｚ１）と上記ｚ
   ０レジスタの内容（２０）との差ｄ＝（ｚ１）−（ｚ０
   ）を算出し、このｄの値に従って上記制御パラメータに
   必要な修正を施す手段、 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
   装置。