JPH03208697A - 記録装置に用いる鉛筆ペンの制御装置 - 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用いる鉛筆ペンの制御装置に関し
、特に鉛筆ペンの筆圧の自動制御に関するものである。

［従来の技術］ 第２図はこの発明に用いる、従来より公知の鉛筆ペン（
１）の構造を示す断面図で、図において（１１〉はノッ
ク機構、（１２）は芯チャック機構、（１３）は鉛筆芯
変位機構、（１４）はケース機構、（１５〉は鉛筆芯を
示す。また細部において、（１１１）はノックカラー、
（１２１）はチャックリング、（１２３）は芯チャック
部材、（１２５＞はチャックスプリング、（１３１）は
ゴム環、（１３２）は係合スプリング、（１４１）はペ
ン保持機構を示す。但し、第２図に示す各部の寸法は実
物の寸法とは比例してない。

第３図は第２図に示す鉛筆ペン（１）が装着されるペン
ブロックの構造を示す図で、図において第２図と同一符
号は同一部分を示し、（３）は制御手段、（２２〉はペ
ンブロック、（２３）は記録面、（２２１）は基台、（
２２２）はペンアクチュエータ、（２２３）はスライド
ベアリング、（２２５）はペンホルダ、（２２６＞は位
置検出器、（２２７）はノック部材、（２２８）はスト
ッパを示す。

鉛筆芯（１５）は、上方では芯チャック部材（１２３〉
により把持され、下方ではゴム環〈１３１）によって保
持されている。鉛筆芯変位Ｉ！楕（１３）の下端をスト
ッパ（２２８＞で固定し、ペン保持機構（１４１）で鉛
筆ペン（１）をペンホルダ（２２５）へ固定する。そし
てペンアクチュエータ（２２２）で下方へ向かう圧力を
ペンホルダ（２２５＞へ作用させると、係合スプリング
（１３２）が圧縮されて、鉛筆芯（１５）の先端が記録
面（２３〉へ圧接されて記録が可能となる。

この位置を仮にペンダウン位置という。

ペンブロック（２２）は記録面（２３〉上の指定された
位置に、位置決めすることができるよう制御手段（３）
から制御される。

また記録を行わずにペンブロック（２２）を移動させた
場合には、ペンアクチュエータ（２２２）でペンホルダ
（２２５＞を上昇させ、鉛筆芯（１５）の先端を記録面
（２３〉から離脱させた状態（この位置を仮にペンアッ
プ位置ということにずる〉で行う。

記録の実行にともない鉛筆芯（１５）が消耗すると、ス
トッパ（２２８）により支えられて位置が固定されてい
る鉛筆芯変位機！（１３）に対し芯チャック機構（１２
）が、ペンホルダ（２２５）を介して加えられる圧力に
より、係合スプリング（１３２）を圧縮しながら下降し
、鉛筆芯（１５）はゴム環（１３１）内を摺動して芯出
しが行われる。

さらに記録が続行されて鉛筆芯（１５〉がさらに消耗し
、鉛筆芯変位機！（１３）に対する芯チャック機構（１
２）の下降が所定の限界値（この位置を仮に芯無し位置
という）に達すると、芯繰り出し動作が行われる。この
芯繰り出し動作は、ペンアクチュエータ（２２２）で鉛
筆ペン（１）全体を上昇させ、鉛筆芯変位機構（１３）
の下端をストッパ（２２８）から離し、ノックカラー（
１１１）をノック部材（２２７）でノックする（この位
置を仮に芯繰り出し位置という）。

芯チャック部材（１２３）は半径方向にすりわ５ り状に複数個に分割されており、これをチャックリング
（１２１）で締め付けて鉛筆芯（ｌ５〉をチャックして
いるが、ノックカラー（１１１）を介してノック機構（
１１）がノ・ｙクされると、芯チャック部材（１２３）
が下方に下がり、チャックリング（１２１）の締め付け
から一時的に脱出し、すりわりが開放して鉛筆芯（１５
）のチャックを開放する。

鉛筆芯（１５）の下方はゴム環（１３１）によって保持
されているので、芯チャック部材（１２３）による把持
から開放されると、係合スプリング（１３２）が伸び、
その伸びた量だけ鉛筆芯（１５）の繰り出しが行われる
。

そして新たに芯繰り出しが行われた鉛筆芯（１５）の先
端が、記録面（２３）に所定の圧力Ｐで圧接されるとき
のペンダウン位置を、仮に通常ペンダウン位置というこ
ととする。

第４図はペンアクチュエータ（２２２）の構造を示す模
式的断面図で、第３図と同一符号は同一又は相当部分を
示し、（３０）はペンアクチュエ６ ータ（２２２）のケース、（３１）は磁石、（３２）は
ボールピース、（３３）はムービングコイル、（３４）
はスプリングである。

コイル（３３）は、例えばダイナミックスピーカのムー
ビングコイルと同様な動作を行うコイルであり、コイル
（３３）に流れる電流に比例しく比例定数をｅとする）
、流れる電流の極性によって定められる方向（上方向ま
たは下方向〉の力を発生する。

そしてスプリング（３４〉の上端はコイル（３３）のボ
ビンに固定され、スプリング（３４）の下端はケース（
３０）に固定された構造となっているので、スプリング
（３４）による力と、流れる電流によりコイル（３３）
に生じる力とがバランスする位置に、このコイル（３３
）が停止するようにペンアクチュエータ（２２２）が動
作し、このペンアクチュエータ（２２２）の動作により
ペンホルダ（２２５）の位置決めを行っている。

第５図はペンホルダ（２２５）の位Ｗｚと、スプリング
（３４）の出す力との関係を示す図で、位置Ｚ３ではス
プリング（３４〉が出す上方向への力と、ペンホルダ（
２２５）その他の重力による下方向への力とがバランス
して、スプリング（３４）が外部に出す力Ｆが０となる
点であり、通常はこの位置をペンアップ位置とし、コイ
ル（３３）に流れる電流がＯの場合にはペンホルダ（２
２５冫がこの位置に停止するようになっている。

またｚ３より上方の位置では、スプリング（３４）が伸
長するため、下方向への力を及ぼし、この力は位置ｚ３
からの距離に比例ずるく比例定数をＳとする）。

たとえばノック位置ｚ４では、スプリング（３４〉から
下方向への力−Ｆ４を出し、従ってペンホルダ（２２５
）をこの位置ｚ４に停止させておくためには、コイル（
３３）にＦ４／ｅの電流を流し、上方向への力＋Ｆ４を
コイル（３３〉に発生させる必要がある。

ペンアップ状態からペンダウン状態へ制御するためには
、コイル（３３）に流す電流をＯがらＩへ切り換え（第
５図の例ではＩ＝−Ｆ５／ｅ）、−Ｆ５の力（一は下方
向への力を表す〉を発生させる。そしてこのペンアクチ
ュエータ（２２２）で発生する力により、鉛筆ペン（１
）を下降させるが、新しく芯の繰り出しが行われた鉛筆
ペン（１〉の場合には、通常ペンダウン位置ｚ２までく
ると鉛筆芯〈１５〉の先端が記録面（２３）に当接し、
これ以上ペンホルダ（２２５）が下降しなくなる。この
位置ｚ２では、スプリング（３４）は十Ｆ２の力を出し
ているので、鉛筆芯（１５）の先端はＦ５−Ｆ２　（一
Ｐとする）の力で記録面（２３）に圧接されて記録が行
われることになる。

そして鉛筆芯（１５）が消耗し、鉛筆ペン（１）の位置
が下降するに従い、スプリング（３４）の出す上方向へ
の力が大きくなるため、鉛筆芯（１５）が記録面（２３
）を圧接する筆圧が減少する。

この筆圧の減少を第５図の間隔の狭い横平行線の長さで
表す。

すなわちｚ２−２１の変化に対し、（Ｆ５−Ｆ２）から
（Ｆ，　Ｆｌ）へ順次筆圧が変化する。

［発明が解決しようとする課題コ ９ 従来の記録装置は、以上説明した要領で鉛筆芯を記録面
に圧接しているので、筆圧（Ｆ５　　Ｆ２）が過大にな
らないように設定すると筆圧（Ｆ５Ｆ＋）が過小になり
過ぎるという問題がある。

すなわち従来の装置では、作図中に鉛筆芯の筆圧が変化
し記録濃度が変化してしまい、特に芯無し状態から新し
く芯の繰り出しを行った場合に、記録濃度が著しく変化
して濃淡によるムラができ、記録品質が著しく低下して
しまうという問題点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、鉛筆芯の筆圧を常に一定に保つことができる記録装置
に用いる鉛筆ペンの制御装置を得ることを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる記録装置に用いる鉛筆ペンの制御装置
は、位置検出器で検出したペンホルダの位置情報に基づ
いて、ペンダウン状態におけるアクチュエータコイルに
流す電流を補正することにより、鉛筆芯の筆圧を一定に
保つように制御する１０ こととした。

［作用］ 鉛筆ペンの位置が降下することにより、ペンアクチュエ
ータのスプリングの出す力が変化するので、この力と同
量の力の変化を生じるようにコイルに流す電流を補正し
て変化させることにより、鉛筆芯の筆圧を一定に保つこ
とが可能となる。

［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ブロック図で、第３図、
第４図と同一符号は同一または相当部分を示し、（４）
は補正部、（５）はディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ
と略記する）、（６）は電圧電流変換部である。

補正部（４）を動作させる場合はペンダウン状態に限定
することができ、その他の動作は従来の記録装置と同様
であるので、ここでは補正部（４）の動作を中心に説明
する。

ペンアップ状態からペンダウン状態に移行する場合、従
来の記録装置と同様にコイル〈３３）に流す電流をＯか
ら■にする。

鉛筆ペン（１）は下方へ移動し、鉛筆芯（１５）の消耗
状況によりｚ２−ｚｌの間の位置ｚｘで停止する。そし
てそのときの位置ｚｘの位置情報が位置検出器（２２６
）から補正部（４）へ送られ、補正部（４）では送られ
てきた位置情報に基ついて、Δｚ一（ｚ２＞　−（ｚｘ
）とし、制御装Ｗ（３）から送られてくる出力■のかわ
りに■（１＋ＳΔｚ　／　ｅ　）の補正出力を送出する
。

従ってコイル（３３）にはＩ＋（ｓΔｚ　／　ｅ　）■
の電流が流れ、Δｚの位置変化に対してスプリング（３
４）が出す力の増加分に相当する力が、コイル（３３）
で発生させる力に増加され、鉛筆芯（１５）の筆圧が一
定に保たれる。

以上のようにして、ｚ２〜ｚ１間の位置に無関係に鉛筆
芯（１５）の筆圧を一定に保ち、記録濃度を一定にして
いる。

なお上記実施例では、ペンアップ位置におけるコイル（
３３）に流れる電流をＯとしているが、電流がＯに限定
されるものではない。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、鉛筆芯の筆圧を常に一
定に保ち、記録濃度を常に一定にして品質の高い記録を
行う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
はこの発明に用いる鉛筆ペンを示す断面図、第３図は第
２図の鉛筆ペンが装着されるペンブロックの構造を示す
図、第４図は第３図のペンアクチュエータの構造を示す
模式的断面図、第５図はペンホルダの位置とアクチュエ
ータのスプリングの出す力との関係を示す図。 １・・・鉛筆ペン、３・・・制御手段、１１・・ノック
機構、１２・・・芯チャック機構、１３・・・鉛筆芯変
位機構、１５・・・鉛筆芯、２２・・・ペンブロック、
３３・・・ムービングコイル、３４・・・スプリング、
１３１・・・ゴム環、１３２・・・係合スプリング、２
２１・・・基台、２２２・・・ペンアクチュエータ、２
２５１３ ・・・ペンホルダ、２２６・・・位置検出器、２２８・
・・ストッパ。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を１　４ 第 ５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動可能なペンブロックにそのペンアクチュエータによ
   り鉛筆ペンが保持され、 この鉛筆ペンの先端の鉛筆芯が記録面に当接する通常ペ
   ンダウン位置に位置付けられた時に上記ペンアクチュエ
   ータの発生する該鉛筆ペンに対する下降力が所定の筆圧
   力を発生するよう該ペンアクチュエータに電流が供給さ
   れ、 この状態で上記ペンブロックの移動による筆記により上
   記鉛筆ペンの鉛筆芯の消耗に応じて該鉛筆ペンの鉛筆芯
   が徐々に降下して筆記が持続できるように構成された記
   録装置に用いる鉛筆ペンの制御装置において、 上記鉛筆ペンの鉛筆芯の下降量を検出する位置検出器を
   備えるとともに、 上記ペンアクチュエータは、流す電流に比例して上下方
   向の力を発生するムービングコイルと、このムービング
   コイルの上下方向位置に従って圧縮または伸長され、こ
   の圧縮または伸長に比例して上下方向の力を発生するス
   プリングとを有し、上記ペンホルダの通常ペンダウン位
   置においては、未だ筆記を行っていない初期状態の鉛筆
   芯の先端が所定の圧力Ｐで記録面に圧接されるように上
   記ムービングコイルに流す電流 I を定め、鉛筆芯が消
   耗してこの鉛筆芯の位置が上記通常ペンダウン位置から
   Δｚだけ降下した場合、上記ムービングコイルに流す電
   流の値をｓ・Δｚ／ｅ（ｓはスプリングの長さの単位量
   の圧縮のため増加する力、ｅは電流の単位量の増加のた
   め増加する力）だけ増加するように制御する手段を備え
   たことを特徴とする記録装置に用いる鉛筆ペンの制御装
   置。