(57)【要約】      （修正有）【課題】  プリンタの用紙位置を検出する静電容量型デジタル式パネル位置検出装置において静電容量の変化量を安定して検出する。【解決手段】  用紙ガイドに組み込まれた導電部材１７を、発振回路に組み込まれた複数の短冊状電極パターン１５を印刷した電極パネルを挟んで移動せしめ、導電部材が電極パターン上にきたときの導電部材１７と電極パターン１５との静電容量による発振周波数の変化を検出する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動構造体と一体となった金属製の導電部材と、板状部材の両面に等間隔に配置した電極パターンを印刷した静電容量型デジタル式パネルと、前記電極パターンを印刷した静電型デジタル式パネルの電極パターンに接続したＣＰＵを内蔵した制御部とを設けた位置検出装置であって、金属製の導電部材が、前記板状部材に設けた電極パターンを、挟み込むように接触した状態で移動することにより発生する容量変化量により、移動構造体の位置を前記制御部が特定することを特徴とする静電容量型デジタル式パネル位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力方式に静電容量結合方式を採用したデジタル式パネル装置を用いることで、例えばプリンター等の用紙ガイドの移動で用紙サイズを検出する場合などに、簡易的に確実な移動体の位置情報を出力する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば用紙幅合わせ機構に連動する可変抵抗器の抵抗値変化に応じて、変化する出力電圧を信号として制御装置に送ることで位置を特定するものや、用紙サイズに応じて複数のリミットスイッチなどを配し、位置を特定するものが知られている。
【特許文献１】特開平０６−１４４６３９号。
【特許文献２】特開２００４−１５５５１６号。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記、従来の方式では可変抵抗器と移動体の接続構造、複数のスイッチを使用する場合は、その配置等で構造が複雑になる。静電容量型のデジタル式パネルを使用した場合、移動体構造の設計の自由度が高く、リニアな位置を検出することができるが、用紙ガイドなどは成型品の組み合わせで作られることが多く、各部品の反りや精度などにより、移動構造体に組み込まれた容量変化を起こすための導電部材と静電容量型デジタル式パネルとの最適な間隔を保つことが困難である。そのため間隔が変わることにより、静電容量の変化量が変わるため位置の検出が難しくなる。又、静電容量型デジタル式パネルは、位置を検出する範囲が長くなると、それに伴いスイッチ電極の数が多くなり、各スイッチ電極に変化量を読み取る引き出しのパターンが必要になるので、配線が多くなるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明は、移動構造体と一体となった金属製の導電部材と、板状部材の両面に等間隔に配置した電極パターンを印刷した静電容量型デジタル式パネルと、前記電極パターンを印刷した静電型デジタル式パネルの電極パターンに接続したＣＰＵを内蔵した制御部とを設けた位置検出装置であって、金属製の導電部材が、前記板状部材に設けた電極パターンを、挟み込むように接触した状態で移動することにより発生する容量変化量により、移動構造体の位置を前記制御部が特定する静電容量型デジタル式パネル位置検出装置。
【発明の効果】
【０００５】
誘電部材２は、デジタル式パネル３を挟み込み、接触している構造の為、安定した静電容量の変化を読み取る事ができる。また、導電部材がパネルの両面に接しているため、デジタル式パネルの両面を電極のパターンとする。その為、スイッチ電極をブロック化することが可能となり引き出し線のパターンの本数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、図1の移動構造体1に組み込まれた容量変化を与える導電部材２と静電容量型デジタル式パネル３と、図４の制御部から構成されている。移動構造体１が移動すると導電部材２も連動して移動する。容量変化を与えるため導電部材２は金属製であることが必要である。静電容量型デジタル式パネル３は、図３に示すように樹脂の成型品又は樹脂板のベース１２に、ＰＥＴフィルムにＩＴＯ膜又は銀導電印刷によりスイッチ電極を設けた電極フィルム１３、１４を両面に貼り付けた構造で、ＰＥＴフィルムにスイッチ電極を印刷し、ＰＥＴフィルムの電極印刷面をベース１２に貼り付ける。これにより、電極印刷面は保護され、ＰＥＴフィルムが絶縁部になるものである。
例えば図７のように、表面の電極フィルム１３（図３参照）は、等間隔の複数のスイッチ電極１５と配線パターン５を印刷した電極フィルムであり、裏面はブロックとして位置を示す電極パターン１６と配線パターン５を印刷した電極フィルムである。
図２のように導電部材２は静電容量型デジタル式パネル３を挟み込む構造となっており、移動構造体１が移動した際の直進性が良くない場合でも、導電部材２は、静電容量型デジタル式パネル３に接触しているので、静電容量の安定した変化量を検出することが出来る。
【０００７】
図５に示すように導電部材１０と表面のスイッチ電極９は平行となるように配置し、配線パターン５で図４の制御部４のスイッチ電極切り替え回路６へ接続される。制御部４はスイッチ電極を切り替えて、発振回路に接続するためのスイッチ電極切り替え回路６と、周波数が可変出来る発振回路７、波形の幅が計測できるインプットキャプチャ機能と、スイッチ電極切り替え回路を制御するＩ／Ｏ端子と、制御プログラムと書き換え可能なメモリが内蔵されたＣＰＵ８で構成されている。
【０００８】
この静電容量型デジタル式パネルの位置検出の動作原理を、図１から図５に沿って説明する。まず制御プログラムで指定したスイッチ電極９と発振回路７を接続させるために、ＣＰＵ８のＩ／Ｏ端子よりスイッチ電極切り替え回路６に対し、制御信号を出力する。このスイッチ電極切り替え回路６は、ＣＰＵ８のＩ／Ｏ端子より制御信号に１（出力されたデジタル値１をハイレベルと記載）を出力すれば、スイッチ電極９と発振回路７を接続し、制御信号に０（出力されたデジタル値０をローレベルと記載）を出力すればスイッチ電極９はＧＮＤ端子に接続する機能を有している。
【０００９】
制御プログラムに従い、ＣＰＵ８はＩ／Ｏ端子より制御信号を出力し、図５のスイッチ電極９の１番目からスイッチ電極９のｎ番目まで、発振回路７を通してＣＰＵ８に設けられているカウンタにて発振周波数を測定し、各スイッチ電極９の定常発振周波数としてＣＰＵ８に内蔵されたメモリに記憶する。
実際に導電部材１０がスイッチ電極９の１番目の上に来たとき、スイッチ電極９の静電容量が増加する。それは、スイッチ電極９に導電部材１０が上に来たとき静電誘導現象が発生し、静電容量が増加する。発振回路７は増加した静電容量の変化を検知し、容量の増加に追従して発振周波数が変化する。
【００１０】
制御部４では、ＣＰＵ８に内蔵されたインプットキャプチャの機能を利用して得られたカウンタの値より発振周波数を測定する。ＣＰＵ８は、Ｉ／Ｏ端子よりスイッチ電極切り替え回路６を制御し、スイッチ電極９の１番目からスイッチ電極９のｎ番目まで順番に発振周波数を測定する。今回測定した発振周波数と、最初にメモリに記憶しておいた個々のスイッチ電極９の定常発振周波数を比較する。図５に示す状態では、スイッチ電極９の２番目からスイッチ電極９のｎ番目には周波数に変化がなく、導電部材１０が上に来ている部分のスイッチ電極９の１番目だけが周波数変化している。この原理に基づき、スイッチ電極９の周波数が変化したものが、スイッチＯＮと判断でき、スイッチ電極９の何番目がＯＮとなったかで場所が確定できる。
【００１１】
図５のスイッチ電極９を分解能の幅（分解能１ミリであればスイッチ電極９の幅を１ミリ）、スイッチ電極９の間を同様に分解能の幅（分解能１ミリであれば間を１ミリ）で配置し、誘電体１０を２個の電極に乗る幅（３ミリ）で配置した場合、図５に示した状態ではスイッチ電極９の１番目の位置でＯＮとなる。図６の導電部材１１が、スイッチ電極９の１番目及び２番目の間の位置にある場合は、１番目と２番目がＯＮになるため、１番目と２番目の中間の位置であると特定することが出来る。
【実施例１】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて説明を行う。図７のように等間隔に並んでいる表面のスイッチ電極１５を、１ａ〜８ａ、１ｂ〜８ｂ、１ｃ〜８ｃ、１ｄ〜８ｄとする。１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを接続パターン５で接続し、以下も同様とする。裏面では１ａ〜８ａの幅のスイッチ電極１６をａ、ｂ、ｃ、ｄといったように等間隔に配する。１ａ〜８ａ、１ｂ〜８ｂ、１ｃ〜８ｃ、１ｄ〜８ｄをそれぞれブロックとして見るためである。
【００１３】
ＣＰＵ８はスイッチ電極１５の１番目から８番目を順番に選択するために、３本の制御信号を０又は１にする組み合わせで０００、１００、０１０、００１、１１０、１０１、０１１、１１１の８通りの選択を、スイッチ電極１５の配置順に相当するパターンでスイッチ電極切り替え回路６を制御し、発振回路７へ接続する。裏面のスイッチ電極１６に対しても同様に発振回路へ接続する。
【００１４】
次に発振回路７は、例えば図８に示すような５５５（タイマー）で非常に一般的なＣ−ＭＯＳタイプのタイマーＩＣである。発振周波数の計算式はメーカーのデータシートより提示されており、ｆ＝１．４４／（Ｒ１＋２×Ｒ２）×Ｃ１で定数を代入すると求めることができ、一般的なＣＰＵで測定可能な１００ｋＨｚ程度の発振周波数とする場合は、抵抗Ｒ１＝１ｋΩ、Ｒ２＝６８ｋΩ、Ｃ１＝１００ｐＦでマルチバイブレーターモードで発振する回路を構成する。ここでスイッチ電極切り替え回路６にて接続されるスイッチ電極９はＣ２のコンデンサとして、数ｐＦのコンデンサを並列に接続した負荷容量となる。
次にＣ３のコンデンサは、スイッチ電極１５上に導電部材２がある場合の容量変化分に相当する等価容量用のコンデンサを表している。通常０．１ｐＦ程度静電容量が増加する。
【００１５】
実際の発振では、Ｃ３のコンデンサは導電部材２が上に無い場合は無いものとなりＣ１とＣ２を並列接続した容量での発振周波数となり、導電部材２が上にある場合はＣ１とＣ２とＣ３の並列接続となる容量での発振周波数となり、前記発振周波数より減少する。
この変化をＣＰＵ８のカウンタにて常時測定してスイッチ電極１５の発振周波数が減少する値の例えば７０％の値を閾値として定め、それ以上減少したらＯＮと判断する。
【００１６】
ここで、例えば図７に示す位置に導電部材１７がある場合はスイッチ電極のＯＮの場所は１Ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、反対面ではスイッチ電源のＯＮの場所はａなので、１ａの位置を特定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例外観斜視図
【図２】導電部材及び電極パネル
【図３】静電容量型デジタル式パネル
【図４】制御部のブロック図
【図５】スイッチ電極及び導電部材位置概略図
【図６】スイッチ電極及び導電部材位置概略図
【図７】表面及び裏面のスイッチ電極及び導電部材位置概略図
【図８】発振回路例概略図
【符号の説明】
【００１８】
１  移動構造体
２  導電部材
３  静電容量型デジタル式パネル
４  制御部
５  配線パターン
６  スイッチ切り替え回路
７  発振回路
８  ＣＰＵ
９  スイッチ電極
１０  導電部材
１１  導電部材
１２  静電容量型デジタル式パネルのベース
１３  表面の電極フィルム
１４  裏面の電極フィルム
１５  実施例における表面のスイッチ電極
１６  実施例における裏面のスイッチ電極
１７  実施例における導電部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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