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JP6260382B2 - 印刷装置 - Google Patents

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JP6260382B2
JP6260382B2 JP2014056252A JP2014056252A JP6260382B2 JP 6260382 B2 JP6260382 B2 JP 6260382B2 JP 2014056252 A JP2014056252 A JP 2014056252A JP 2014056252 A JP2014056252 A JP 2014056252A JP 6260382 B2 JP6260382 B2 JP 6260382B2
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Description

本発明は、印刷装置に関する。
従来から、紙等の媒体を載置する載置台に対して、媒体にインクを噴射することで印刷する印刷ヘッドが設けられた印刷部を相対移動させることにより、媒体に印刷を行うプリンターが知られている。このようなプリンターの一例として、フラットベッド型のプリンターが挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
このプリンターの載置台には、印刷部を載置台に対して相対移動させるときに駆動される駆動モーターと、この駆動モーターを駆動するためのモーター駆動部とが搭載されている。また通常、モーター駆動部には、外部の商用電源からの供給電力を一旦交流から直流に変換した後に再び交流に変換して駆動モーターに供給するインバーターが設けられている。そして、このインバーターにより再び交流に変換された電力は、載置台と印刷部との間を繋ぐフレキシブルガイド内に配線された送電ケーブルを介して、印刷部にも供給される。
一方、印刷部には、印刷ヘッドの制御回路、駆動モーターの制御回路等の種々の回路と、送電ケーブルを介して供給される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバーターと、AC/DCコンバーターから出力される直流電力を降圧して種々の回路に供給するDC/DCコンバーターとが搭載されている。
特開2009−291995号公報
ところで、モーター駆動部のインバーターにおいてFET(Field effect transistor)等のスイッチング素子を有するインバーター回路部では、スイッチング素子のオンオフを高速に切り替えることによりノイズが発生する。このノイズは、送電ケーブルに伝播した場合、この送電ケーブルを介して電力が供給される印刷部における種々の回路に伝播するおそれがある。
本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、その目的は、インバーターが設けられた載置部側で発生したノイズによる印刷部への影響を抑制することが可能な印刷装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する印刷装置は、媒体が載置される載置部と、前記載置部に載置された前記媒体に印刷する印刷部と、前記載置部に搭載され、前記載置部及び前記印刷部の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させるときに駆動される電動機と、前記載置部に搭載され、交流電源から供給される電力に基づき前記電動機を駆動させるインバーターと、前記載置部に搭載され、前記交流電源から供給される電力を前記印刷部に送電ケーブルを介して供給する電源部とを備え、前記電源部は、交流電力を直流電力に変換して前記送電ケーブルに出力するAC/DCコンバーターを有する。
上記構成によれば、交流電源から載置部の電源部に供給された交流電力は、電源部が有するAC/DCコンバーターにより直流電力に変換された後、送電ケーブルを介して印刷部に供給される。そのため、インバーターにより発生したノイズは、電源部から印刷部に直流電力を供給する送電ケーブルに伝播することが抑制される。
また、上記印刷装置において、前記印刷部は、前記送電ケーブルを介して供給された前記直流電力の電圧を変更可能なDC/DCコンバーターを有することが好ましい。
上記構成によれば、送電ケーブルを介して供給された直流電力の電圧がDC/DCコンバーターにより変更可能であるため、印刷部において駆動電圧が異なる複数の回路がある場合にも、各回路に対して電圧が調整された直流電力を供給することができる。
また、上記印刷装置において、前記印刷部は、前記インバーターを制御するための制御信号を出力する制御回路を有し、前記制御回路と前記インバーターとは、前記制御信号を前記インバーターに送信する通信ケーブルを介して接続されていることが好ましい。
上記構成によれば、インバーターにより発生したノイズが送電ケーブルに伝播することが抑制されるため、制御回路がノイズの影響を受けることが抑制される。
また、上記印刷装置において、前記制御信号は、差動信号であることが好ましい。
上記構成によれば、耐ノイズ性が高い伝送方式である差動信号を用いることにより、インバーターから電源ケーブルに伝播したノイズが通信ケーブルで送信される制御信号に伝播することが一層抑制される。
また、上記印刷装置においては、前記送電ケーブル及び前記通信ケーブルを束ねてガイドするガイド部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、送電ケーブル専用のガイド部及び通信ケーブル専用のガイド部を有する構成と比較して、ガイド部の個数が少なくなる。このため、印刷装置の構成が簡略化される。
また、上記印刷装置においては、金属製の電装ボックスを備え、前記インバーターは、前記電装ボックスに収容されていることが好ましい。
金属材料は、輻射ノイズを吸収する性質を持つ。そこで、上記構成では、金属製の電装ボックス内にインバーターを収容するため、インバーターが発生する輻射ノイズが電装ボックスにより吸収される。このため、電装ボックスの外部に輻射ノイズが漏れることが抑制される。したがって、そのような輻射ノイズによる印刷部への影響を抑制することができる。
一実施形態のプリンターの斜視図。 一実施形態のプリンターの側面図。 一実施形態のプリンターの回路図。 比較例のプリンターの回路図。
以下、印刷装置をインクジェット式のプリンターに具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、プリンター10は、床面に置かれる4本の脚11を含んで構成される載置部の一例としての基台12を備えている。基台12の上面は、用紙などの媒体Pが載置される載置面13となっている。載置面13は、載置される媒体Pの長さ方向Xに沿う方向に長い長方形状をなし、その載置面13には、複数の吸引孔14が開口している。なお、吸引孔14は、図1では載置面13の一部の領域にしか図示されていないが、実際には、載置面13の全面にわたり多数形成されている。
基台12において載置面13よりも下部には、載置面13の長さ方向に沿うガイド溝(図示略)が形成されている。このガイド溝には、印刷部の一例として、ガイド溝の長さ方向と直交する一方向(以下、「主走査方向」ともいう。)に長く延びる部分を有する液体噴射ユニット20が媒体Pの長さ方向X(以下、「副走査方向」ともいう。)に沿って往復移動可能に嵌合されている。
液体噴射ユニット20は、その長手方向でもある主走査方向に沿う主軸21及び副軸22を有している。そして、これらの軸21,22には、その長手方向に沿って摺動可能にキャリッジ23が支持されている。
液体噴射ユニット20における両軸21,22の両端部と対応する位置には、駆動プーリー24及び従動プーリー25が回転自在に支持されている。駆動プーリー24には、キャリッジ23を往復動させる際の駆動源となるキャリッジモーター26の出力軸が連結されている。駆動プーリー24及び従動プーリー25の間には、一部がキャリッジ23に連結された無端状のタイミングベルト27が掛装されている。このような構成によれば、キャリッジ23は、両軸21,22にガイドされながら、キャリッジモーター26の駆動力によってタイミングベルト27を介して両軸21,22の長手方向すなわち主走査方向に沿って移動する。
液体噴射ユニット20は、それぞれ異なる種類(例えば色相や濃度など)のインクが収容された4つのインクカートリッジ28(例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、クロの各色インクを収容したインクカートリッジ28)を有している。また、液体噴射ユニット20は、インクカートリッジ28のインクを4本の供給路31を介してキャリッジ23に搭載された印刷ヘッド29に供給する供給ポンプ30を有している。
図2に示すように、基台12における載置面13よりも下部には、電動機の一例として、液体噴射ユニット20を副走査方向に沿って移動させる駆動源となるACサーボモーター15が配置されている。ACサーボモーター15の出力軸には、この出力軸の回転に伴い副走査方向に沿う軸線を中心に回転するボールねじ16が連結されている。そして、そのボールねじ16には、液体噴射ユニット20の下部に固定されたナット(図示略)が螺合されている。このような構成によれば、ACサーボモーター15の出力軸の回転によりナットが副走査方向に移動するのにともない、液体噴射ユニット20が載置面13の上方域を副走査方向に移動する。
基台12の下部には、吸引ファン17、電装ボックス18、及びガイド部19が取り付けられている。吸引ファン17は、駆動することにより吸引孔14(図1参照)を介して媒体P(図1参照)を載置面13に吸着させる。電装ボックス18は、鋼板等の金属材料で箱状に形成され、吸引ファン17及び基台12の制御機器を収容している。
ガイド部19は、電装ボックス18と液体噴射ユニット20とを互いに接続している。ガイド部19は、中空状に形成され、液体噴射ユニット20の移動にともない屈曲自在である。ガイド部19は、電装ボックス18から液体噴射ユニット20に電力を伝送する送電ケーブル44(図3参照)、及び液体噴射ユニット20から電装ボックス18に信号を送信する通信ケーブル45(図3参照)を束ねた状態で収容している。
次に、図3を参照して、プリンター10の回路構成について説明する。
基台12の電装ボックス18内には、基台12の制御機器として、サーボ制御装置42、ファン制御装置43、及び電源部50が収容されている。また、電装ボックス18には、電源ケーブル41の一端側及び送電ケーブル44の一端側が挿入されている。また、液体噴射ユニット20内には、DC/DCコンバーター46〜48及び制御回路49が収容されている。
電源ケーブル41は、電装ボックス18の外部に設けられた商用電源としての交流電源ACと、電装ボックス18内のサーボ制御装置42、ファン制御装置43、及び電源部50とを電気的に接続している。電源ケーブル41は、交流電源ACから供給される電源周波数の交流電力をサーボ制御装置42、ファン制御装置43、及び電源部50のそれぞれに供給している。なお、電源周波数は、例えば、50Hzまたは60Hzである。
サーボ制御装置42は、交流電源ACからの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバーター回路部、及び直流電力を電源周波数よりも高周波となる第1周波数の交番電力に変換するインバーター回路部を含むインバーター42Aを有している。インバーター42Aは、ACサーボモーター15の回転位置を検出するエンコーダー(図示略)の信号に基づくフィードバック制御によりACサーボモーター15の回転位置及び回転速度を制御する。
ファン制御装置43は、交流電源ACからの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバーター回路部、及び直流電力を電源周波数よりも高周波となる第2周波数の交番電力に変換するインバーター回路部を含むインバーター43Aを有している。インバーター43Aは、吸引ファン17の駆動を制御する。
送電ケーブル44の他端側は、液体噴射ユニット20に挿入されている。送電ケーブル44は、基台12側の電源部50と液体噴射ユニット20側のDC/DCコンバーター46〜48とを電気的に接続している。
電源部50は、交流電源ACからの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバーター51を有している。AC/DCコンバーター51は、電圧Vdc1を送電ケーブル44に印加する。AC/DCコンバーター51は、特定周波数を含む所定の周波数帯以外をカットするフィルター機能(図示略)を有している。この特定周波数は、第1周波数及び第1周波数の倍数、並びに第2周波数及び第2周波数の倍数とは異なる周波数である。特定周波数は、例えば電源周波数と等しい50Hzまたは60Hzである。
DC/DCコンバーター46は、AC/DCコンバーター51から送電ケーブル44を介して送電された電圧Vdc1の直流電力を電圧Vdc1よりも低い電圧Vdc2に降圧する。電圧Vdc2の一例は、42Vである。DC/DCコンバーター47は、AC/DCコンバーター51の電圧Vdc1を電圧Vdc2よりも低い電圧Vdc3に降圧する。電圧Vdc3の一例は、24Vである。DC/DCコンバーター48は、AC/DCコンバーター51の電圧Vdc1を電圧Vdc3よりも低い電圧Vdc4に降圧する。電圧Vdc4の一例は、5Vである。
制御回路49は、DC/DCコンバーター46〜48と電気的に接続されている。制御回路49は、印刷ヘッド29を制御するヘッド駆動制御部49A、及び供給ポンプ30を制御するポンプ駆動制御部49Bを有している。また制御回路49は、サーボ制御装置42を制御するサーボ制御回路49C、及びファン制御装置43を制御するファン制御回路49Dを有している。
ヘッド駆動制御部49Aは、ヘッド駆動回路及びヘッド制御回路(ともに図示略)を有する。ヘッド駆動回路は、DC/DCコンバーター46と印刷ヘッド29内の圧電素子(図示略)とを電気的に接続し、DC/DCコンバーター46の直流電力を交番電力に変換して圧電素子に供給する。ヘッド制御回路は、DC/DCコンバーター48とヘッド駆動回路とを電気的に接続し、ヘッド駆動回路の動作を制御する。
ポンプ駆動制御部49Bは、ポンプ駆動回路及びポンプ制御回路(ともに図示略)を有する。ポンプ駆動回路は、DC/DCコンバーター47と供給ポンプ30とを電気的に接続し、DC/DCコンバーター47の直流電力を交番電力に変換して供給ポンプ30に供給する。ポンプ制御回路は、DC/DCコンバーター48とポンプ駆動回路とを電気的に接続し、ポンプ駆動回路の動作を制御する。
サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dは、DC/DCコンバーター48及び通信ケーブル45に電気的に接続されている。サーボ制御回路49Cは、サーボ制御装置42のインバーター42Aの動作を指令する制御信号をインバーター42Aに通信ケーブル45を介して送信する。ファン制御回路49Dは、ファン制御装置43のインバーター43Aの動作を指令する制御信号をインバーター43Aに通信ケーブル45を介して送信する。なお、サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの制御信号は、差動信号により送信される。
次に、上記のように構成されたプリンター10の作用について、比較回路構成を用いて説明する。なお、比較回路構成の説明において、便宜上、プリンター10の構成要素と共通する構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。
比較回路構成は、図4に示すように、電装ボックス18内の電源部50及び液体噴射ユニット20のDC/DCコンバーター46を省略し、液体噴射ユニット20に電源部100を追加した構成を示す。比較回路構成において、電源部100は、基台12側の電源ケーブル41から分岐した送電ケーブル44を介して供給される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバーター101を有し、DC/DCコンバーター47,48に直流電力を供給する。
ところで、図3及び図4に示すように、本実施形態の各制御装置42,43及び比較回路構成の各制御装置42,43ともにインバーター42A,43Aを有している。インバーター42A,43Aのそれぞれは、FET等のスイッチング素子(図示略)が高速にスイッチングするときにノイズを発生させる。このノイズは、第1周波数及び第1周波数の倍数、並びに第2周波数及び第2周波数の倍数で電源ケーブル41に伝播する。
図4に示すように、比較回路構成によれば、AC/DCコンバーター101が液体噴射ユニット20側に配置されるため、インバーター42A,43Aが発生するノイズは、図4中の破線矢印により示すように電源ケーブル41及び送電ケーブル44を経て液体噴射ユニット20内に伝播する。このため、ノイズが制御回路49に影響を与える場合がある。このため、ヘッド制御回路、ポンプ制御回路、サーボ制御回路49C、及びファン制御回路49Dが生成する制御信号にノイズが混ざってしまう。その結果、印刷ヘッド29、供給ポンプ30、ACサーボモーター15、及び吸引ファン17の制御が不安定になるおそれがある。
特に、ガイド部19により電源ケーブル41と通信ケーブル45とが束ねられた状態となるため、送電ケーブル44のノイズが通信ケーブル45に影響を与えやすい。これにより、通信ケーブル45におけるサーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの制御信号にノイズが混ざりやすくなる。その結果、ACサーボモーター15及び吸引ファン17の制御が不安定になりやすい。
一方、図3に示すように、本実施形態のプリンター10は、AC/DCコンバーター51が基台12側に配置されている。AC/DCコンバーター51がそのフィルター機能によりノイズの周波数及びその倍数とは異なる所定の周波数帯のみを通すため、電源ケーブル41のノイズはAC/DCコンバーター51により取り除かれる。このため、図3中の破線矢印により示すように、ノイズは、電源ケーブル41を介して電源部50に伝播するがAC/DCコンバーター51の出力側である送電ケーブル44に伝播することが抑制される。これにより、液体噴射ユニット20の制御回路49へのノイズの影響が低減される。そして、ガイド部19内において送電ケーブル44及び通信ケーブル45が束ねられていても通信ケーブル45にノイズが影響を与えることが抑制される。したがって、印刷ヘッド29、供給ポンプ30、ACサーボモーター15、及び吸引ファン17の制御が不安定になることが抑制される。
上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)AC/DCコンバーター51が基台12側に配置されるため、AC/DCコンバーター51に接続された送電ケーブル44にサーボ制御装置42及びファン制御装置43において発生したノイズが伝播することが抑制される。したがって、上記ノイズが液体噴射ユニット20の制御回路49に影響を与えることが抑制されるため、印刷ヘッド29及び供給ポンプ30等の液体噴射ユニット20側の機器の制御が不安定になることが抑制される。したがって、基台12側で発生したノイズによる液体噴射ユニット20への影響を抑制することができる。
また、インバーター42A,43AのノイズがAC/DCコンバーター51により制御回路49に伝播することが抑制されるため、このノイズがサーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dを経て通信ケーブル45に伝播することが抑制される。このため、サーボ制御回路49Cの制御信号に基づいてACサーボモーター15の制御が不安定となることが抑制される。また、ファン制御回路49Dの制御信号に基づいて吸引ファン17の制御が不安定となることが抑制される。したがって、このようなノイズが制御回路49を経て通信ケーブル45に伝播することが抑制されるため、制御回路49からの制御信号に基づくインバーター42A,43Aの制御が不安定となることが抑制される。
(2)DC/DCコンバーター46〜48により電圧調整された電圧Vdc2〜Vdc4にて制御回路49に印加するため、制御回路49内の駆動電圧が異なる複数の回路を駆動させることができる。
(3)差動信号は、シングルエンド信号と比較して、耐ノイズ性が高い。そこで、本実施形態のサーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dのそれぞれは、差動信号により制御信号をサーボアンプ及びファン制御装置43に送信する。このため、通信ケーブル45により送信される制御信号にノイズが混ざりにくくなる。したがって、制御回路49からの制御信号に基づくインバーター42A,43Aの制御が不安定となることが一層抑制される。
(4)送電ケーブル44及び通信ケーブル45が束ねられた状態でガイド部19に収容されているため、送電ケーブル44専用のガイド部材及び通信ケーブル45専用のガイド部材を有する構成と比較して、プリンターの構成を簡略化することができる。
一方、ガイド部19が送電ケーブル44及び通信ケーブル45を束ねて収容する構成では、送電ケーブル44及び通信ケーブル45の距離が近い。このため、送電ケーブル44及び通信ケーブル45の一方にノイズが伝播した場合、他方のケーブルにノイズの影響を与えやすい。
しかし、本実施形態のプリンター10は、AC/DCコンバーター51が介在することにより送電ケーブル44に電源ケーブル41のノイズが伝播しにくいため、通信ケーブル45にノイズが伝播することが抑制される。さらに、ノイズが制御回路49に伝播することが抑制されるため、制御回路49から通信ケーブル45にノイズが伝播することが抑制される。したがって、通信ケーブル45から送電ケーブル44にノイズが伝播することが抑制される。
(5)サーボ制御装置42及びファン制御装置43が鋼板により構成された電装ボックス18内に収容されているため、各制御装置42,43のインバーター42A,43Aから発生する輻射ノイズが電装ボックス18の外部に漏れることが抑制される。このため、輻射ノイズが液体噴射ユニット20側の制御回路49に影響を与えることが抑制される。
なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態において、電装ボックス18を省略してもよい。この構成によれば、上記実施形態の(1)〜(4)の効果を得ることができる。
・上記実施形態において、複数のガイド部19を有してもよい。この構成によれば、例えば、1つのガイド部19には送電ケーブル44が収容され、別の1つのガイド部19には通信ケーブル45が収容される。
・上記実施形態において、液体噴射ユニット20内のDC/DCコンバーターの数は、1個、2個、又は4個以上でもよい。
・上記実施形態において、サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの制御信号は、シングルエンド信号を用いてもよい。この構成によれば、上記実施形態の(1)、(2)、(4)、及び(5)の効果を得ることができる。
・上記実施形態において、サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの少なくとも一方が基台12側に配置されてもよい。この場合、基台12には、サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの少なくとも一方と電源部50とを互いに電気的に接続するDC/DCコンバーター(図示略)が設けられる。このDC/DCコンバーターは、AC/DCコンバーター51の電圧Vdc1を電圧Vdc4に降圧する。なお、サーボ制御回路49C及びファン制御回路49Dの両方が基台12側に配置された場合、通信ケーブル45を省略してもよい。
・上記実施形態において、制御回路49がヘッド駆動制御部49A、ポンプ駆動制御部49B、サーボ制御回路49C、及びファン制御回路49Dのうちの1〜3個を省略してもよい。要するに、上記実施形態の制御回路49は、液体噴射ユニット20内の機器を制御するための回路、及び基台12内の機器を制御するための回路の少なくとも一方を有していればよい。
・上記実施形態において、液体噴射ユニット20に対して基台12が移動してもよい。また、液体噴射ユニット20及び基台12の両方が移動することにより、液体噴射ユニット20及び基台12が相対的に移動してもよい。
・印刷装置は、用紙等の媒体に印刷することのできるものであれば、ドットインパクトプリンターやレーザープリンターであってもよい。また、印刷装置は、印刷機能だけを備えたプリンターに限定されず、複合機であってもよい。さらに、印刷装置は、シリアルプリンターに限らず、ラインプリンター又はページプリンターであってもよい。
・媒体は用紙に限定されず、樹脂製のフィルム、金属箔、金属フィルム、樹脂と金属の複合体フィルム(ラミネートフィルム)、織物、不織布、セラミックシートなどであってもよい。
10…印刷装置の一例としてのプリンター、12…載置部の一例としての基台、15…電動機の一例としてのACサーボモーター、18…電装ボックス、19…ガイド部、20…印刷部の一例としての液体噴射ユニット、41…電源ケーブル、42A…インバーター、44…送電ケーブル、45…通信ケーブル、46…DC/DCコンバーター、47…DC/DCコンバーター、48…DC/DCコンバーター、49…制御回路、50…電源部、51…AC/DCコンバーター、P…媒体。

Claims (6)

  1. 媒体が載置される載置部と、
    前記載置部に載置された前記媒体に印刷する印刷部と、
    前記載置部に搭載され、前記載置部及び前記印刷部の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させるときに駆動される電動機と、
    前記載置部に搭載され、交流電源から供給される電力に基づき前記電動機を駆動させるインバーターと、
    前記載置部に搭載され、前記交流電源から供給される電力を前記印刷部に送電ケーブルを介して供給する電源部とを備え、
    前記電源部は、交流電力を直流電力に変換して前記送電ケーブルに出力するAC/DCコンバーターを有する
    印刷装置。
  2. 前記印刷部は、前記送電ケーブルを介して供給された前記直流電力の電圧を変更可能なDC/DCコンバーターを有する
    請求項1に記載の印刷装置。
  3. 前記印刷部は、前記インバーターを制御するための制御信号を出力する制御回路を有し、
    前記制御回路と前記インバーターとは、前記制御信号を前記インバーターに送信する通信ケーブルを介して接続されている
    請求項1または2に記載の印刷装置。
  4. 前記制御信号は、差動信号である
    請求項3に記載の印刷装置。
  5. 前記送電ケーブル及び前記通信ケーブルを束ねてガイドするガイド部を備える
    請求項3または4に記載の印刷装置。
  6. 金属製の電装ボックスを備え、
    前記インバーターは、前記電装ボックスに収容されている
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の印刷装置。
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