JPS61228996A

JPS61228996A - ペン制御回路

Info

Publication number: JPS61228996A
Application number: JP60070467A
Authority: JP
Inventors: 遠田　豊彰
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-10-13
Also published as: CN86102282A; CN1020565C; JPH0584238B2; US4660055A

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】一産業上の利用分野一本発明は、Ｘ−Ｙプロッタ、製図機等の作図装置のペン
を駆動コイルの電流制御によってアップ、ダウン駆動す
るための制御回路に関する。

一従来技術− Ｘ−Ｙプロッタ等の作図装置において、ペンを筆記面に
接触（ペンダウン）及び筆記面からの離間（ペンアップ
）するためのアップ、ダウン駆動にはペンを保持するペ
ン保持部をプランジャソレノイドによってペンダウン駆
動し、復帰バネによってペンアップ駆動するものがある
。この方式は制御が簡単になるがペンダウン時の筆記面
への衝撃が強くまた衝撃音も大きくなるし、またダウン
状態での筆記面への適当な圧力を得るのを難しくする。

さらに、プランジャソレノイドの可動及び固定の両鉄心
に残留磁気が生じ、応答性が経時的に悪くなるという欠
点もある。なお、エアダンパーを衝撃吸収手段として組
込むものもあるが、これは応答性を悪くする。

このような問題を解消するものとして、第４図乃至第６
図に示すように、ペン駆動コイルの電流を電気的に制御
するものを本願出願人は既に提案している（例えば特願
昭５８１１１１８３７号、特願昭５７８５８３８号）、
第４図において、ペンキャリッジ本体ｌはガイド軸２に
沿ってＹ軸方向に摺動するための摺動部ＬＡと、摺動軸
３によってＺ軸方向（ペンアップ、ダウン方向）に移動
可能に保持されてペン４を保持するペン保持部ＩＢとを
備える。ペン保持部ＩＢには駆動コイル５と速度検出用
コイル６と位置検出器（例えばホール素子）７が設けら
れる。また、ベンキャリッジ本体ｌには一対の板状永久
磁石８Ａ、８Ｂが第５図にＡ−Ａ′線の断面で例示する
ように対向配置され、その空隙に駆動コイル５と速度検
出用コイル６と位置検出器７が位置され、駆動コイル５
の電流極性によってペン保持部ＩＢをペンアップ、ダウ
ン方向に駆動し電流の大きさで駆動力を調整し、この駆
動に際してコイル６により速度に比例した電圧を検出し
、永久磁石８Ａ　、８ＢのＺ軸方向の位置の違いによる
磁界の強さ変化によって位置検出器７で位置に対応した
位置信号を検出する。

９はペンアップ時の復帰バネであり、Ｉｃはペンアップ
位置を決めるストッパである。また。

１０は記録紙である。

ペン制御回路は、第６図に示すように、駆動コイル５へ
の供給電流極性及び大きさを制御する電流制御回路ｔｉ
にはフィードバック系として電流検出器１２の検出信号
と速度検出用コイル６の検出信号とを加算器１３で加算
及び位相補償回路１４で位相補償して取込み、駆動電流
設定値としては位置検出器７からの位置検出信号とペン
圧力設定器１５からの設定値とを選択回路ＩＢで選択し
て取込み、ペンアップダウン制御信号発生回路１７か、
らの制御信号がペンダウンを指令するときに選択回路１
６からの駆動電流設定値に従って、またペンアップ指令
には一定の駆動電流設定値によってフィードバック制御
を行うようにしている。

このような制御回路において、ペンダウン制御には、第
７図に示すようにペンアップ位置ＦＡからペンが記録紙
に接触する直前位置Ｐ８に達するまでは位置検出器７か
らのペン位置信号Ｖ＾を選択回路ＩＢが選択して駆動電
流設定値とし、９位置Ｐａを越えるときには選択回路１
Ｂがペン圧力設定器１５からのペン圧力設定信号ＶＢを
選択して駆動電流設定値とする。また、位相補償回路１
４は遅れ要素として作用する。これにより、位置ＦＡで
の駆動初期には信号ＶＡが高くかつフィードバック量が
零（位相遅れ）にあって比較的大きい駆動電流を得てペ
ンダウンの応答性を高め１位置Ｐａに接近するに従って
信号Ｖ＾が低下すると共に速度検出信号による制動作用
がききだしてペン先端が記録面に接触するときの衝撃を
小さくする。

ペンアップ時には、アップダウン制御信号発生回路１７
からのペンアップ指令で電流制御回路１１に一定の駆動
電流設定値をペンダウン時とは逆極性で与え、復帰バネ
９との協動によってペンアップを行う。

以上までの従来のペン制御回路において、ペン４の種類
（例えばインクペン、サインペン。

水性ボールペン）に応じた適切な筆圧を得るようペン圧
力設定値ＶＢを広い範囲に渡って変えるようにしている
。そこで、設定値ＶＢが例えば第７図に一点鎖線で示す
ように低い値ｖｔｔｔ又は高い値ＶＢＨに設定されると
き、設定値ＶＢで適切な応答性、小さい衝撃になるよう
制御回路の各部定数、利得が設定されていれば、設定値
ＶＢＮではペン先端と記録紙との距離が十分に接近しな
い位置で高い値ＶＢＨの駆動電流設定値が与えられつづ
けて速度検出による制動効果が小さくなって衝撃が大き
くなるし、設定値ＶＢＬではペン先端が記録紙に接近し
すぎた状態まで位置信号Ｖ＾による駆動電流設定値及び
速度検出による制動作用がききすぎて低い駆動電流によ
る緩慢なペン移動になって応答性が悪くなる。

このようなペンの種類による筆圧設定変更に伴う問題の
ほかに、従来回路ではペンアップを一定の駆動電流と復
帰バネとの協動で行うことから復帰バネの特性のバラツ
キがペンアップ時間等のバラツキになる問題があった。

さらに、ペンダウン時の衝撃を小さくかつ応答性を良く
するために、速度検出による制動作用を遅らせかつ位置
検出信号に対する利得を大きくするど、ペッツ１フ時の
制動作用が困難となり、位置制御特性によってペンアッ
プの上限において過大な電流を駆動コイルに流すことが
あり、強い衝撃、衝撃音の発生及びペンからのインクぼ
たおちを起す恐れがある。

一発明の目的一本発明は１以上に述べたような従来の問題点に鑑み、ペ
ン圧力設定範囲を広くしながら応答性良くかつペンダウ
ン時の衝撃を小さくすることができるペン制御回路を得
ることを目的とする。

また１本発明は、ペンアップ時の衝撃を小さくかつ応答
性を良くすることができるペン制御回路を得ることを目
的とする。

一発明の構成一本発明の８１１１回路は、駆動コイルに供給する電流極
性に応じてペンを記録面方向にアップダウン駆動し該電
流の大きさに応じて駆動力を制御する電流制御回路と、
前記ペンの移動速度検出信号と前記駆動コイルの電流検
出信号を加算して前記電流制御回路のフィードバック信
号とするフィードバック回路と、前記記録面に対するペ
ン位置が所定高さ以上あるときのみのペン位置検出検出
信号を取り出すクリ７パと、ペンダウン駆動時に最初に
前記クリッパの出力を前記電流回路の駆動電流設定値と
し該クリッパの出力しヤ断後に記録面に対するペン圧力
設定信号を該駆動電流設定値とする選択回路とを備える
ものである。

また、本発明は、駆動コイルに供給する電流極性に応じ
てペンを記録面方向にアップダウン駆動し該電流の大き
さに応じて駆動力を制御する電流制御回路と、前記ペン
の移動速度検出信号と前記駆動コイルの電流検出信号を
加算して前記電流制御回路のフィードバック信号とする
フィードバック回路と、ペンアップ駆動時に前記電流制
御回路に一定レベルの駆動電流設定値を与える電流設定
回路と、ペンが所定高さまでアップ駆動されたときのペ
ン位置検出信号のレベルに応じて前記駆動コイルの電流
を制限するリミッタ回路とを備えるものである。

−実施例− 第１図は本発明の一実施例を示す制御回路図であり、第
６図に示すものと同じ機能又は同じ構成のものは同一符
号で示す、アップダウン制御信号発生回路１７はペンア
ップ時に正極性電圧になり、ペンダウン時に基準電位（
零ボルト）になるよう切換制御されてペンアップ指令と
ペンダウン指令を発するように構成される。

フィードバック回路は従来と同様に速度検出用コイル６
によるペン移動速度検出信号と電流検出器１２による駆
動コイル５の電流検出信号とを加算器１３で加算し、位
相補償回路１４を通して電流制御回路１１にフィードバ
ックする構成にされる０位置検出器７の検出信号はバッ
ファアンプ１８を通して位置検出信号Ｖ＾として取出さ
れる。この位置検出信号はクリッパ１９を通して選択回
路１Ｂの一方の入力■、として与えられる。

クリッパ１９はペン位置検出信号ｖＡが所定レベル以上
すなわちペン位置が記録面に対して所定高さ以上の範囲
にあるときのみペン位置検出信号Ｖ＾を取出すようにさ
れ、例えばツェナーダイオードで構成される０選択回路
１６はペン圧力設定器１５の筆圧設定信号’ＶＢ　とク
リッパ１８の出力Ｖａ　とのうち高い方のレベルの信号
を選択して電流制御回路１１にペンダウン時の駆動電流
設定値として与えるようにされ、例えばツェナーダイオ
ードとダイオードの組合せにより構成される。　電流制
御回路１１は、アップダウン制御信号発生回路１７の出
力と選択回路１Ｂの出力を差動入力とする差動増幅器１
１１　と、この差動増幅器１１１の出力と位相補償回路
１４の出力を差動人力とする電流制御増幅器１１２　と
、この電流制御増幅器１１２の出力を保護抵抗１１３　
を通して入力として電力増幅する電力増幅器１１４　と
を備え、電力増幅器１１４の出力で駆動コイル５にアッ
プ、ダウン駆動電流を供給する構成とされる。

ここで、差動増幅器１１１はペンアップ時とダウン時の
駆動電流設定値切換回路として機能し、ペンダウン時に
はアップダウン制御信号発生回路１７の出力が基準電位
になるため選択回路ＩＢの出力を所定利得で増幅出力し
、ペンアップ時にはアップダウン制御信号発生回路１７
の出力が正極性電圧ＶＣになるため該電圧ＶＣを選択回
路１Ｂの出力レベルよりも十分に大きく設定しておくこ
とで該差動増幅器１１１の飽和レベルもしくは設定する
リミッタ値で出力する。従って、差動増幅器１ｂはペン
ダウン時には選択回路１６の出力に応じたレベルの正極
性出力になり、ペンアップ時には一定レベルの負極性出
力になる。

一方、電流制御増幅器１１２は、差動増幅器１１１　の
出力を駆動電流設定値とし、この設定値と位相補償回路
１４の出力になるフィードバック信号との偏差を増幅し
て電流制御信号を得る。

次に、電力増幅器１１４の入力端にはバッファアンプ１
８の出力端との間にリミッタ回路２０が設けられる。こ
のリミッタ回路２０は、電流制御増幅器１１２の出力が
負極性（ペンアップ時）になるときに位置検出信号Ｖ＾
のレベルに応じて該出力を制限することで駆動コイル５
の電流を制限するもので、例えばツェナーダイオードと
回り込み防止用ダイオードの直列回路によって実現され
る。

次に本実施例の動作を第２図及び第３図を参照して詳細
に説明する。

ペンアップ位置でアップダウン制御信号発生回路１７が
ペンダウン指令（基準電位）を発生すると、差動増幅器
１１１は選択回路１Ｂの出力すなわち駆動電流設定値を
電流制御増幅器１１２に与える。この電流設定値はペン
アップ状態から始まることから、位置検出器７から位置
検出信号ＶＡがクリッパ１８を通した電圧Ｖａを差動増
幅器１１１　で増幅した値となる。これによって、駆動
コイル５にペンが記録面に向って下降する方向の電流が
流れ始める。

駆動コイル５への電流によってペンダウンが開始される
と、その位置検出信号■＾が低下し、クリッパ１８のク
リップレベルまで低下すると該クリッパ１９の出力電圧
Ｖａが零になるため１選択回路ＩＢがペン圧力設定器１
５の設定値ｖ８を駆動電流設定値とし、て出力する。

従って、ペンダウン時の駆動電流設定値は、第２図に示
すように、ペンアップ位置Ｐ＾からクリッパ！９のクリ
ップレベルに相当する位置Ｐ８までのペン下降には高い
駆動電流によるダウン駆動がなされ、位置ＰＲから記録
紙にペンが接触する位ｆａ　Ｐ　ｃ　まではペン圧力設
定値ＶＢになり、位置Ｐａでステップ状に切換られ　　
　　　　　　　′る非線形の駆動電流設定によるフィー
ドバック制御になる。ここで、位相補償回路１４の位相
遅れを位１１Ｐ＾から位置Ｐ８まで降下するに要する時
間にほぼ合せておけば、位ｉＰ＾からＰａ　までのペン
ダウン駆動には電流制御回路１１がオープンループにな
る高利得で大きい駆動電流になる。そして、位置ＰＢか
らＰＣまではペン圧力設定値ＶＢになる低レベル電流設
定になると共に速度検出信号による制動及び電流検出信
号によるフィードバックがかかるため、制動動作による
ダウン駆動になる。

こうした動作により、ペンの降下特性は、第３図に実線
で示すように位置ＰＡからＦＢまでは短い時間ｔｏ−ｔ
、で急速に降下する駆動になり、位置ＰａからＰＣまで
は比較的長い時間ｔ１〜ｔ２で緩やかに降下する駆動に
なる。

第３図中に一点鎖線で示す降下特性は従来のものを示し
、この特性との比較からも明らかなように応答性を高め
しかもペンが記録面に接触するときの速度を緩やかにし
てペンと記録紙の衝撃が少なくなる。なお、ペンの種類
によるペン圧力設定値の変更にも制動領域に相当する時
間ｔｌ−ｔ２を比較的長く確保できるため衝撃が大きく
なったり応答性を悪くすることはない。

次に、ペンダウン状態でアップダウン制御信号発生回路
１７がペンアップ指令（電圧Ｖｃ）を発生すると、差動
増幅器１１＋は一部レベルの負極性電圧を駆動電流設定
値として出力し、該設定値に従って駆動コイル５の電流
が制御される。このペンアップ初期には位置検出信号Ｖ
Ａがほぼ零にあり、またフィードバック信号も位相補償
回路１４の遅れで零にあって高い駆動電流による急上昇
駆動になる。その後、ペン位置が上昇するにつれてペン
位置検出信号ＶＡ　も上昇し、速度検出信号と電流検出
信号によるフィードバックがききだして制動がかる。こ
れに加えて、位置検出信号ＶＡの上昇で該信号ｖＡと電
流制御回路１１２の出力との差がリミッタ回路２０のリ
ミッタ値を越えたとき以降には該電流制御回路１１２の
出力を制限し始める。この制限値はペン位置がＦＡに接
近するほど信号Ｖ＾の上昇によって小さくなり、駆動電
流を増々小さくする。従って、ペンアップ時には初期に
は高い駆動電流で復帰バネの復帰力にたよることなく応
答性を確保しながらアップ位置Ｐ＾に近づくに従って従
来の速度検出信号による制動に加えて位置検出信号によ
る駆動力制限になり、ストッパＩｃ等への衝撃の軽減効
果を高めることができる。

一発明の効果− 以上のとおり１本発明によれば、ペン位置信号による駆
動コイルへのベンダウン側電浚設定に、クリッパによる
所定高さ位置以下をし４に断してペン圧力設定値に切換
える非線形化を施したため、位置信号に対するペンダウ
ン時の利得を大きくして応答性を改善し、しかもペン圧
力設定信号と速度信号による制動領域を拡大してペン圧
力設定範囲を広くしながらペンと記録面との衝撃力及び
衝撃音を小さくすることができる。

、　　　　また、本発明によれば、ペンアップ時にペン
位置信号に応じて駆動コイル電流を制限するリミッタ回
路を設けるため、ペンアップの駆動電流設定値を大きく
して応答性を改善し、しかもペンとストッパの衝撃力及
び衝撃音を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御回路図、第２図は
第１図における駆動電流設定値の選択を説明するための
特性図、第３図壮本発明におけるペンダウン時の特性図
、第４図はペンキャリ７ジの一部破断側面図、第５図は
第４図におけるＡ−Ａ′線に沿った要部断面図、第６図
は従来の制御回路図、第７図は従来の駆動電流設定値の
選択を説明するための特性図である。　　ｌ・・・ペン
キャリッジ本体、４・・・ペン、５・・・駆動コイル、
６・・・速度検出用コイル、７・・・位置検出器、９・
・・復帰バネ、！０・・・記録紙、１１・・・電流制御
回路、１２・・・電流検出器、１３・・・加算器、１４
・・・位相補償回路、１５・・・ペン圧力設定器、１Ｂ
・・・選択回路、１７・・・アップダウン制御信号発生
回路、１８・・・バッファアンプ、　１９・・・クリッ
パ、　２０・・・リミッタ回路、１１１・・・差動増幅
器、１１２・・・電流制ｉｔｓ幅器、１１４・・・電力
増幅器。特許出願人　　岩崎通信機株式会社６９　図一時間馬乙　口「Ａ１　暖

Claims

【特許請求の範囲】１）駆動コイルに供給する電流極性に応じてペンを記録
面方向にアップダウン駆動し該電流の大きさに応じて駆
動力を制御する電流制御回路と、前記ペンの移動速度検
出信号と前記駆動コイルの電流検出信号を加算して前記
電流制御回路のフィードバック信号とするフィードバッ
ク回路と、前記記録面に対するペン位置が所定高さ以上
あるときのみのペン位置検出信号を取り出すクリッパと
、ペンダウン駆動時に最初に前記クリッパの出力を前記
電流回路の駆動電流設定値とし該クリッパの出力しゃ断
後に記録面に対するペン圧力設定信号を該駆動電流設定
値とする選択回路とを備えたことを特徴とするペン制御
回路。２）駆動コイルに供給する電流極性に応じてペンを記録
面方向にアップダウン駆動し該電流の大きさに応じて駆
動力を制御する電流制御回路と、前記ペンの移動速度検
出信号と前記駆動コイルの電流検出信号を加算して前記
電流制御回路のフィードバック信号とするフィードバッ
ク回路と、ペンアップ駆動時に前記電流制御回路に一定
レベルの駆動電流設定値を与える電流設定回路と、ペン
が所定高さまでアップ駆動されたときのペン位置検出信
号のレベルに応じて前記駆動コイルの電流を制限するリ
ミッタ回路とを備えたことを特徴とするペン制御回路。