(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクカートリッジを保持するインクキャリアと、このインクキャリアを移動可能に支持するシャフトと、前記インクキャリアに設けられた制御部とを備えたプリンタにおいて、
前記インクキャリアに取り付けられ前記シャフトに外嵌された圧電振動素子と、前記シャフトに高周波電圧を通電するための高周波電圧回路と、この高周波電圧回路によって通電されたシャフトから非接触で高周波電圧を取り出す電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段により取り出された高周波電圧を直流に変換する変換部と、前記インクキャリアの移動速度を制御するために、前記電圧抽出手段により取り出された高周波電圧の周波数を可変して調整する高周波電圧制御部とを設け、
前記制御部には、前記変換部から直流が供給され、
前記圧電振動素子には、前記高周波電圧制御部により周波数が調整された高周波電圧が印加されることにより、前記圧電振動素子を駆動してインクキャリアをシャフトに沿って移動させることを特徴とするプリンタ。
【請求項２】
圧電振動素子はシャフトを挟んで対向する１対の素子からなり、一方の圧電振動素子への高周波電圧印加によりインクキャリアが第１の方向へ移動し、他方の圧電振動素子への高周波電圧印加によりインクキャリアが第２の方向へ移動する請求項１に記載のプリンタ。
【請求項３】
プリンタ本体との間で非接触で信号の送受信を行なうための送受信部をインクキャリアに設けた請求項１または２に記載のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタなどにおけるインクキャリアへの給電装置に関し、またインクキャリアを駆動するための駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のインクジェット式プリンタの外観図を示している。図において、１００はインクジェット式プリンタであり、本体１とこの本体１の前面を覆うカバー２、および印字用紙がセットされる用紙フィーダ３を備えている。４はプリンタの電源をオン・オフするための電源スイッチ、５はエラー発生時などにプリンタ動作を復旧させるためのリセットスイッチである。６はインクカートリッジであって、往復移動可能なインクキャリア７に保持されている。
【０００３】
９はフラット・フレキシブル・ケーブル（ＦＦＣ）であって、その一端はインクキャリア７の端子部（図示省略）に接続され、他端は本体１に内蔵されているメインボード（図示省略）と接続されている。インクカートリッジ６には図示しない端子部が設けられており、インクカートリッジ６をインクキャリア７に装着したときに、この端子部がインクキャリア７の端子部と電気的に接続されるようになっている。また、インクキャリア７には印字動作を制御するための制御部が内蔵されており、この制御部にはケーブル９を介して本体のメインボードから電源および信号が供給される。
【０００４】
１０は図示しないステッピングモータによってインクキャリア７を往復移動させるための搬送ベルト、１１はインクキャリア７の搬送をガイドするシャフトである。１２は用紙フィーダ３から供給される用紙に印字を行う場合の基準面となるプラテン、１３は印字された用紙を排出するための排紙ローラ、１４は排紙ローラ１３と対峙してカバー２側に設けられたスターホイール、１５はこのスターホイール１４を支持する支持壁である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のプリンタでは、インクキャリア７に電源を供給するためにケーブル９は必須であり、これをなくすことはできなかった。このため、インクキャリア７の移動領域の後方にケーブル９のスペースが必要となって本体１が大型化するとともに、ケーブル９を本体１側とインクキャリア７側とに接続しなければならず、配線にも手間を要するという問題があった。
【０００６】
また、従来のプリンタでは、インクキャリア７をシャフト１１に沿って搬送させるのに、搬送ベルト１０およびこれを駆動するモータからなる回転系を用いているため、振動などによって印字品質が低下するとともに、印字時に騒音が発生するという問題もあった。
【０００７】
なお、特開昭６１−５７３６４号公報および特開昭６１−５７３６５号公報には、インクキャリアの駆動源としてベルトやモータに代えて、圧電素子を用いたプリンタが記載されているが、これらの公報では本体とインクキャリア間のケーブルをなくすことに関しては何も言及されていないので、上記前者の問題を解決することはできない。
【０００８】
そこで本発明の課題は、本体とインクキャリア間の電源供給用ケーブルをなくして、プリンタのサイズを小型にし、かつ配線作業の煩雑さも解消することにある。
【０００９】
また、本発明は上記課題に加えて、インクキャリアを搬送するための搬送ベルトやモータをなくしてプリンタの印字品質を向上させ、同時に騒音の発生を防止することも課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るプリンタは、インクキャリアに取り付けられシャフトに外嵌された圧電振動素子と、シャフトに高周波電圧を通電するための高周波電圧回路と、この高周波電圧回路によって通電されたシャフトから非接触で高周波電圧を取り出す電圧抽出手段と、電圧抽出手段により取り出された高周波電圧を直流に変換する変換部と、インクキャリアの移動速度を制御するために、電圧抽出手段により取り出された高周波電圧の周波数を可変して調整する高周波電圧制御部とを設け、制御部には、変換部から直流が供給され、圧電振動素子には、高周波電圧制御部により周波数が調整された高周波電圧が印加されることにより、圧電振動素子を駆動してインクキャリアをシャフトに沿って移動させるようにしたものである。
【００１２】
上記のようにすることで、インクキャリアへはシャフトから非接触で取り出された電圧が供給されるために、本体とインクキャリア間に従来の電源供給用のフラット・フレキシブル・ケーブルが不要となる。また、非接触で取り出された高周波電圧を利用して、圧電振動素子を駆動しインクキャリアを搬送するため、従来の搬送ベルトやモータも不要となる。
【００１３】
本発明の電圧抽出手段は、たとえばピックアップコイルから構成することができる。この場合、シャフトに流れる電流によって磁場が形成されて磁束が発生し、この磁束に基づいてピックアップコイルに電圧が発生するので、簡単な構成で電圧を取り出すことができる。
【００１４】
また、本発明の圧電振動素子は、たとえばシャフトを挟んで対向する１対の素子から構成することができる。この場合、一方の圧電振動素子への高周波電圧印加によりインクキャリアが第１の方向へ移動し、他方の圧電振動素子への高周波電圧印加によりインクキャリアが第２の方向へ移動するように構成する。こうすることで、電圧を印加する素子を選択してインクキャリアの移動方向をコントロールすることができる。
【００１５】
また、本発明では、プリンタ本体との間で非接触で信号の送受信を行なう送受信部をインクキャリアに設ける。送受信部としては、たとえば赤外線を利用して双方向通信を行なう装置を採用することができる。こうすることで、信号についてもケーブルは不要となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、図を参照しながら説明する。図１は本発明に係るプリンタのインクキャリアを後方からみた斜視図である。図において、２０はインクキャリア、２１はインクキャリア２０に保持されるインクカートリッジ、２２はインクキャリア２０を移動可能に支持する導体からなるシャフト、２３はシャフト２２に高周波電圧を通電するための高周波電圧回路である。
【００１７】
インクキャリア２０は、内部に回路基板２４を備えており、この回路基板２４には制御部を構成するＩＣ２５、送受信部を構成する赤外線発光素子２６および赤外線受光素子２７、電圧抽出手段を構成するピックアップコイル２８などの部品が実装されている。
【００１８】
２９，３０はインクキャリア２０の内部の左右に取り付けられた圧電振動素子であって、各圧電振動素子２９，３０はシャフト２２を挟んで対向する１対の素子２９ａ，２９ｂおよび３０ａ，３０ｂからなる。これらの圧電振動素子２９，３０は、後述するように弾性体を介してシャフト２２に外嵌されており、高周波電圧の印加によって振動して、インクキャリア２０をシャフト２２に沿って矢印Ａ，Ｂ方向に移動させる。
【００１９】
図２は圧電振動素子の動作原理を示す図である。図２において、５０は圧電振動素子、５１は圧電振動素子５０の上に設けられた弾性体、５２は弾性体５１に載置された移動体、５３は高周波電源である。いま、移動体５２に上方から圧力Ｐを加えた状態で、高周波電源５３により圧電振動素子５０に数十ＫＨｚの高周波電圧を印加すると、圧電振動素子５０は振動により進行波を発生し、この進行波の作用により移動体５２はＸ方向へ移動する。このＸ方向は進行波の伝播方向とは逆の方向となる。
【００２０】
図１はこのような原理を利用して、インクキャリア２０を搬送するように構成したものである。すなわち、上述した移動体５２は図１ではシャフト２２に相当するものであるが、シャフト２２は固定であるため、図２の場合とは逆に圧電振動素子２９，３０のほうがシャフト２２に対して相対的に移動することになり、これによってインクキャリア２０がシャフト２２に沿って搬送される。
【００２１】
図３は、インクキャリア２０における圧電振動素子２９，３０の部分の断面図である。図のように、圧電振動素子２９（３０）は上側の素子２９ａ（３０ａ）と下側の素子２９ｂ（３０ｂ）とからなり、上側の素子２９ａ（３０ａ）は弾性体３１を介してシャフト２２に取り付けられている。また、下側の素子２９ｂ（３０ｂ）は弾性体３２を介してシャフト２２に取り付けられている。上側の圧電振動素子２９ａ（３０ａ）および弾性体３１と、下側の圧電振動素子２９ｂ（３０ｂ）および弾性体３２との間には、ギャップＧが形成されており、このギャップＧによって上側の圧電振動素子２９ａ（３０ａ）と下側の圧電振動素子２９ｂ（３０ｂ）とは電気的に絶縁されている。弾性体３１，３２はたとえばゴムのような部材からなり、その弾性力によってシャフト２２に密着して取り付けられている。このため、弾性体３１，３２には図２の圧力Ｐに相当する力がシャフト２２から作用することになる。
【００２２】
図３において、いま上側の圧電振動素子２９ａ（３０ａ）に端子Ｔ１，Ｔ２から高周波電圧を加えると、インクキャリア２０は図１の矢印Ａ方向へ移動する。また、下側の圧電振動素子２９ｂ（３０ｂ）に端子Ｔ３，Ｔ４から高周波電圧を加えると、インクキャリア２０は図１の矢印Ｂ方向へ移動する。したがって、高周波電圧を印加する圧電振動素子を選択することによって、インクキャリア２０を所定の方向へ駆動することができる。
【００２３】
図４は、上述したインクキャリア２０における電気的構成を示したブロック図である。図４において、図１と同一部分には同一符号を付してある。シャフト２２には、電源回路を構成する高周波電圧回路２３より高周波電圧が印加され、流れる電流によってシャフト２２の周囲には磁場が生じて磁束３９が発生する。この磁束３９がシャフト２２と近接して配置されたピックアップコイル２８と鎖交することによって、ピックアップコイル２８には電磁誘導により高周波電圧が発生する。この発生した電圧は、ＤＣ変換部３５によって直流に変換され、この直流がキャリア制御部３６と送受信部３７とに電源として供給される。したがって、キャリア制御部３６や送受信部３７には、ケーブルを用いることなく、非接触で電源を供給することができる。
【００２４】
キャリア制御部３６は、インクキャリア２０の動作を制御する制御部であって、インクカートリッジ２１の印字ヘッドを駆動するためのドライバなどを含んでいる。送受信部３７は、前述の赤外線発光素子２６および赤外線受光素子２７（図１）から構成され、本体４２に設けられた送受信部４０との間で双方向にデータの送受を行なうものである。送受信部４０から送受信部３７へは、本体４２のメインボード４１から印字データやコマンドなどが送信される。送受信部３７が受信したこれらのデータはキャリア制御部３６へ渡され、キャリア制御部３６はこれに基づいて、インクカートリッジ２１に所定の印字動作を行なわせるとともに、高周波電圧制御部３８に信号を出力して、インクキャリア２０の移動速度を制御する。
【００２５】
高周波電圧制御部３８は、ピックアップコイル２８に発生した高周波電圧の周波数を可変することによって、圧電振動素子２９，３０に印加される周波数を調整し、これによってインクキャリア２０の移動速度を制御する。また、高周波電圧制御部３８はキャリア制御部３６からの指令に基づいて、圧電振動素子２９，３０を構成する１対の素子のうち、上側の素子２９ａ，３０ａを駆動するか下側の素子２９ｂ，３０ｂを駆動するかの切り換えを行ない、これによってインクキャリア２０の移動方向を制御する。高周波電圧制御部３８の出力は、図３の端子Ｔ１，Ｔ２またはＴ３，Ｔ４へ駆動信号として与えられる。
【００２６】
以上のように、上記実施形態においては、シャフト２２に通電される高周波電圧をピックアップコイル２８により非接触で取り出して、インクキャリア２０の内部へ電源として供給しているので、本体４２とインクキャリア２０との間に電源供給用のケーブルが不要となる。また、本体４２とインクキャリア２０間の信号の送受を赤外線による双方向通信により行なっているため、信号用のケーブルも不要となる。さらに、非接触で取り出された高周波電圧を利用して圧電振動素子２９，３０を駆動し、インクキャリア２０を移動させるようにしているので、搬送用のベルトやモータも不要となる。
【００２７】
なお、上記では圧電振動素子２９，３０をインクキャリア２０の左右に１対設けたが、圧電振動素子はインクキャリア２０の中央に１つだけ設けてもよいし、あるいは左右と中央に合計３つ設けてもよく、その個数は任意に選択することができる。
【００２８】
図５は本発明の他の実施形態を示すブロック図であって、図４と同一部分には同一符号を付してある。本実施形態では、図４における高周波電圧制御部３８および圧電振動素子２９，３０を省略し、また図４のキャリア制御部３６に代えて印字制御部４３としている。そして、ピックアップコイル２８で取り出した電圧を、ＤＣ変換部３５を介して印字制御部４３と送受信部３７へのみ供給するようにしている。その他の構成は図４と同一であるので、重複説明は省略する。本実施形態では、キャリア２０の移動は従来と同様に搬送ベルトとモータ（いずれも図示省略）によって行なわれるが、本体４２とインクキャリア２０との間に電源や信号を供給するためのケーブルが不要となる点では図４の場合と同じである。
【００２９】
なお、以上の実施形態では信号の伝達を赤外線により行なっているが、これに代えて無線などにより信号伝達を行なうようにしてもよい。また、上記実施形態ではインクジェット式のプリンタを例に挙げたが、本発明はこれ以外のたとえばインクリボン式のプリンタにも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、本体とインクキャリア間に電源供給用のケーブルが不要となるため、インクキャリアの移動領域後方にケーブルのためのスペースを確保する必要がなく、プリンタ本体を小型にできるとともに、ケーブルを配線する作業も省略することができる。
【００３１】
また、シャフトから非接触で取り出した高周波電圧を利用して圧電振動素子を駆動し、インクキャリアを搬送することで、搬送ベルトやモータが不要となるため、振動などによる印字品質の低下を改善できるとともに、印字時に騒音が発生することも抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるインクキャリアを後方からみた斜視図である。
【図２】圧電振動素子の動作原理を示す図である。
【図３】インクキャリアにおける圧電振動素子の部分の断面図である。
【図４】インクキャリアにおける電気的構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図６】従来のインクジェット式プリンタの外観図である。
【符号の説明】
２０  インクキャリア
２１  インクカートリッジ
２２  シャフト
２３  高周波電圧回路（電源回路）
２６  赤外線発光素子（送受信部）
２７  赤外線受光素子（送受信部）
２８  ピックアップコイル（電圧抽出手段）
２９，３０  圧電振動素子
３２  弾性体
３５  ＤＣ変換部
３６  キャリア制御部（制御部）
３７  送受信部
３８  高周波電圧制御部
４０  送受信部
４１  メインボード
４２  本体
４３  印字制御部（制御部）
【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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