JPH0350718B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、主としてプロツタに使用されるペン
シルであつて、外部から加えられた電気信号によ
り記録用の芯を押し出すことができるペンシルの
制御装置に関するものである。更に詳しく述べる
と、芯を自動的に送り出せるような従来のペンシ
ルは、芯を押し出すのにモータ或いは空気圧を使
用するような大掛りなものであるため小形のプロ
ツタなどには不向きであつた。そのため本出願人
は、昭和57年１月25日に「芯送り機能付ペンシ
ル」を特許出願したが、本発明は、上述の既出願
したようなペンシルの制御装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

まず本発明で使用するペンシルの概要を第１図
及び第２図を用いて説明する。第１図において、
１は棒状の芯であり、例えば、鉛筆などに用いら
れているものと同様な記録素材で構成される。２
はスプリング、３はプツシユ・ロツド、４はピス
トンであり、これらは芯１をペン先方向へ押し出
すための押し圧手段を構成している。しかし本発
明において、押し圧手段の構成を第１図に限定す
るものではない。５は芯ホルダーを表わし、芯１
が通過する穴状部分を有した部材であつて圧電素
材で構成される。例えば適当なｄ定数の圧電セラ
ミツク等が用いられる。この芯ホルダー５は、押
し圧手段（第１図の例ではスプリング２とプツシ
ユ・ロツド３などから構成されるもの）により芯
１がペン先方向へ押し出される力に抗して、この
芯１を上述の穴状部分で保持するものである。

以上のような第１図のペンシルにおいて、第２
図に示すようなパルス状又は交流の電圧を芯ホル
ダー５で印加すると、圧電素材で構成された芯ホ
ルダー５は半径方向に膨張収縮振動を起し、穴状
部分はその径が拡大又は縮小に振動する。拡大に
振動するか縮小に振動するかは、印加する電気信
号（第２図に示すようなパルス状又は交流の電
圧）の極性と圧電素材の組成によつて定まる。こ
のようにして、芯ホルダー５へ電気信号が加えら
れて芯ホルダー５が励振されると、穴状部分の径
も振動するので芯１を保持する力が弱まり押し圧
手段の力により芯１はペン先へ押し出される。

上述したようなペンシルをプロツタに取り付け
て作図等をした場合、芯１は記録につれて短かく
なるので、継続して作図を行なうには、適当に芯
１が短くなつたら、芯１をペン先方向へ押し出す
必要がある。

〔発明の目的〕

本発明は、プロツタに取り付けたペンシルの芯
が短かくなつて設定値に達つした場合、自動的に
芯の押し出しを行なうことができる制御装置を提
供することを目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明は、ペンシルを記録面の上に保持しソレ
ノイドによりペンシルのアツプ・ダウン（Up・
Down）を行なうことができる第１の手段と、ペ
ンシルから出ている芯の長さが所定の長さより短
い場合に信号を出力する第２の手段と、この第２
の手段から得た信号に基づいて芯ホルダーへ励振
用の電気信号を送る駆動回路とを備えたことを特
徴とするプロツタ用ペンシルの制御装置である。

〔実施例による説明〕

本発明の一実施例を図面に基づいて詳しく説明
する。第３図は、ペンシルをプロツタに取り付け
て記録を行なつている状態を示す断面図である。
第３図において、６は第１図に示すようなペンシ
ル、７はこのペンシル６を記録面の上に保持し、
かつソレノイド等によりペンシルのアツプ・ダウ
ンを行なうことができるペンホルダーである。８
はアームであり、第３図に示す如くペンホルダー
７がこのアーム８に沿つて動けるように構成され
ている。この時の移動方向をＹ軸と呼ぶ。アーム
８はＹ軸と直角をなすＸ軸方向へ動けるように構
成されている。９はプロツタのＸ−Ｙ記録平面を
構成するボードである。１０は記録紙である。

以上のような第３図において、アーム８はＸ−
Ｙ記録平面から一定の距離上をＸ軸方向へ動き、
ペンホルダー７はＹ軸方向へ動くことができるの
で、記録紙１０の上にはペンシル６により文字や
図形等を描くことができる。一方、このような作
図につれ、芯１は減少して行き、この芯１をペン
先へ繰り出さないと記録ができなくなる。

第４図のイ、ロは本発明に係るペンシル制御装
置の１実施例を示す図であり第３図のＡ−Ａ面で
切つた断面図である。第４図において、構成素子
番号１〜１０は第３図で説明したものと同一であ
るためその再説明は省略する。第４図において、
１１はアーム８に取り付けられた固定電極、１２
はペンホルダー７に取り付けられた可動電極であ
り、この２つの電極１１と１２はスイツチを構成
する。

まず、ペンホルダー７のソレノイドによりペン
シル６がダウンされているとする。この時、ペン
シル６から出ている芯１の長さが充分であれが第
４図のイに示す如くなり固定電極１１と可動電極
２とは離れている。次に芯１が減つてペンシル６
全体が記録面へ次第に近づき或る接定値まで来る
と、第４図のロに示す如く、固定電極１１と可動
電極１２とは諏触し、スイツチがオンの状態とな
る。従つて、このスイツチがオンの状態を電気信
号として検出し、この信号に基づいて上述したよ
うに芯ホルダー５へ励振用のパルス電圧を印加さ
せ、芯１をペン先へ押し出して、再び第４図のイ
の状態にすることができる。

なお、第４図においては、固定電極１１をアー
ム８へ取り付けるように説明したが、この構成に
本発明を限定するものではなく、ボード９（記録
平面）から一定の距離上に設けることができれ
ば、どこに取り付けられても良い。

また、第４図においては、可動電極１２をペン
ホルダー７へ取り付けるように説明したが、この
構成に本発明を限定するものではなく、芯１の減
少につれて移動する部位であれば、どこに取り付
けられても良い。

第５図はペンホルダー７によりペンシル６のア
ツプ・ダウンを行なう場合の構成例を示す断面図
である。同図において、１３はソレノイド、１４
はスプリング、１５は磁性体で構成されたプラン
ジヤ、１６は磁気回路を形成する継鉄、１７はプ
ランジヤの落下を防止するストツパーである。

第５図のペンホルダー７は次のように動作す
る。ペンシル６はプランジヤ１５の筒内に保持さ
れプランジヤ１５とともに動くよう構成されてい
る。ソレノイド１３へ電流が流れていない場合
は、スプリング１４の力によりプランジヤ１５は
下へ落ちており、ペンシル６はダウンの状態とな
る。一方、ソレノイド１３に電流が流れるとソレ
ノイド１３と継鉄１４で構成される磁気回路に磁
界が発生し、磁性体で作られたプランジヤ１５は
継鉄１４側へ引き上げられる。従つてペンシル６
はアツプの状態となる。

第６図は上述した固定電極と可動電極からなる
スイツチ動作により得た信号を基にして芯ホルダ
ー５を励振し、芯１の押し出しを制御するための
本発明に係る電気回路図である。また第７図は第
６図の各部の信号を示すタイムチヤートである。
第６図において、入力端子１６には、ペンシルの
アツプ・ダウンを命令する信号PUDが印加され
る。第７図のａは信号PUDを示すタイムチヤー
トであり、波形が“High”の時はペンシルのア
ツプを、“Low”の時はダウンを意味する。SW
は第４図で説明した固定電極１１と可動電極１２
とで構成されたスイツチである。第７図のｂはこ
のスイツチSWの動作を示すタイムチヤートであ
る。この波形が“High”の時はスイツチSWはオ
フであり芯１の設定値より長い場合であり、
“Low”の時はスイツチSWがオンであり芯１が
設定値より短い場合である。Ｂはソレノイド・ド
ライバ（以下単にドライバと略す）を表わし、ソ
レノイド１３へ励磁電流を流すものである。Ｆは
フリツプ・フロツプでありスイツチSWからの信
号を一旦記憶する動作を行なうものである。Ｇは
ゲート回路、Ｄは芯ホルダー５へ第２図のような
励振用の電気信号ENBを印加する駆動回路であ
る。第７図のｄはこの駆動回路Ｄからの芯繰り出
し信号ENDを示すタイムチヤートである。なお、
第７図のｃは芯繰り出し要求信号SPLを表わしフ
リツプ・フロツプＦの出力として得られる。

第６図の動作を第７図を参照しながら説明す
る。

時刻T₁においてスイツチSWがオンとなり設定
値より芯１が短い状態となる。ペンシル６がダウ
ンの時は、スプリング１４の力により芯１の繰り
出しと反対方向の力が加つているため、第６図に
おいては、ペンシル６がアツプの時のみ芯ホルダ
ー５を励振するように制御している。

時刻T₂にてペンシルがアツプすると、その信
号PUDの立上りエツジと同期してフリツプ・フ
ロツプＦの出力信号SPLは“Low”となり芯１
の繰り出しを要求する。以下、フリツプ・フロツ
プＦは信号PUDの立上りエツジの時点でスイツ
チSWからの信号SWがオン（“Low”）である限
り芯１の繰り出し要求を続ける。従つて第７図の
ｄに示す如く３回にわたる芯ホルダー５の励振に
よりスイツチSWがオフとなる時刻T₃まで、芯１
の繰り出し要求は続けられる。

このようにして、第６図の回路によれば、ペン
シル６がアツプであり、かつ芯の繰り出し要求信
号SPLが出力されている期間にのみ芯ホルダー５
を励振させ芯１を押し出している。なお、高速プ
ロツタにおいては、ペンのアツプ・ダウンも高速
になるため、１回のペン・アツプ期間では芯１を
完全に押し出すことが困難である。従つて第７図
では３回にわたつて芯を繰り出している例を示し
た。

なお、芯押し出しのスプリング２がペン圧のス
プリング１４に比べて充分大きければ、ペンシル
のダウン時にも芯１の繰り出しが可能になり、第
６図の回路は更に簡単となる。

また、小形プロツタのアプリケーシヨンの範囲
では、芯の補充期間は目視（ペンシルのケース部
を透明にする）によれば充分であるが、次のよう
にすれば自動検出も可能である。

(i) 発光素子と受光素子を対向させ、芯がその光
を遮断するように配置する手段 (ii) 磁気検出素子をペンシル内に設けプツシユ・
ロツドの通過程度により芯の残量を検出する手
段 (iii) 芯ホルダー５における芯の通過度合により変
化するインピーダンスを基にして芯の残量を検
出する手段 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば簡単な機構
及び回路で、ペンシルの芯の押し出しを制御で
き、大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用するペンシルの概要を示
す図、第２図は芯ホルダー５を励振するための電
気信号の１例を示す図、第３図はペンシルをプロ
ツタに取り付けて記録を行なつている状態を示す
図、第４図は本発明に係るペンシル制御装置の１
実施例を示す図、第５図はペンホルダー７の１構
成例を示す図、第６図は本発明に係るペンシル制
御装置の１回路例を示す図、第７図は第６図の各
信号のタイムチヤートである。 １…芯、２…スプリング、３…プツシユ・ロツ
ド、４…ピストン、５…芯ホルダー、６…ペンシ
ル、７…ペンホルダー、８…アーム、９…ボー
ド、１０…記録紙、１１…固定電極、１２…可動
電極、１３…ソレノイド、１４…スプリング、１
５…プランジヤ、SW…スイツチ、Ｂ…ドライ
バ、Ｆ…フリツプ・フロツプ、Ｄ…駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押し圧手段によりペン先方向へ圧力を受けて
   いる棒状の芯を圧電素材で構成された芯ホルダー
   で保持するとともに、この芯ホルダーへ電気信号
   を印加して芯ホルダーを励振させることにより前
   記芯の押し出しを行なうようにしたペンシルを記
   録手段とするプロツタにおいて、 前記ペンシルを記録面の上に保持しソレノイド
   によりペンシルのアツプ・ダウンを行なうことが
   できる第１の手段と、前記ペンシルから出ている
   芯の長さが所定の長さより短い場合に信号を出力
   する第２の手段と、この第２の手段から得た信号
   に基づいて前記芯ホルダーへ励振用の前記電気信
   号を送る駆動回路と、を具備したプロツタ用ペン
   シルの制御装置。 ２ 前記第２の手段としてペンシルを記録面へダ
   ウンした時にペンシルから出ている芯の長さが所
   定の長さより短い場合に動作するスイツチを使用
   し、更に、このスイツチからの信号を一旦記憶す
   る記憶手段を備え、前記ペンシルがアツプしてい
   る時に前記芯ホルダーへ励振用の電気信号を送る
   ようにした特許請求の範囲第１項記載のプロツタ
   用ペンシルの制御装置。