JP2012213960A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】早期に紙粉量を計測可能とする技術の提供。
【解決手段】印刷装置であって、金属刃により印刷用紙を切断する切断手段と、回転軸を中心に回転する回転翼と、前記回転軸の軸受けに正電圧を印加する電圧印加手段と、前記回転翼を駆動させる駆動モーターの駆動電流の増加量に応じた量を、前記印刷用紙の紙粉の量として計測する紙粉量計測手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属刃により印刷用紙を切断する印刷装置に関する。

回転翼によって送風される送風量を風量測定装置によって計測し、当該風量測定装置が計測した送風量が所定値となった場合に、ほこりの清掃を促す通知を行う技術が開示されている（特許文献１、参照）。ほこりが回転翼に付着すると送風量が低下し、当該送風量が低下したことをもって、ほこりを清掃すべきことを判断できる。

特開平７−１８０８６９号

しかしながら、送風量が低下する程度に回転翼にほこりが付着する段階では、すでに筐体内部に大量のほこりが堆積し、回路基板においてショート等の不具合を生じさせるという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、早期に紙粉量を計測可能とする技術の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の印刷装置において、切断手段は、金属刃により印刷用紙を切断する。金属刃と印刷用紙との摩擦により金属刃の自由電子が印刷用紙に移動することにより印刷用紙が負に帯電するとともに、金属刃により印刷用紙が分断され負に帯電した紙粉が生じる。電圧印加手段は、回転翼の回転軸の軸受けに正電圧を印加する。これにより、負に帯電した紙粉を、軸受けを介して正電圧が印加された回転翼に吸着させることができる。紙粉量計測手段は、回転翼を駆動させる駆動モーターの駆動電流の増加量に応じた量を、印刷用紙の紙粉の量として計測する。

このように、正電圧を印加することにより紙粉が吸着しやすい状態とされた回転翼を駆動させる駆動モーターの駆動電流の増加量に応じた印刷用紙の紙粉の量を計測することにより、紙粉が他の回路基板等に大量に付着するよりも早い段階で紙粉の量を計測することができる。従って、紙粉が他の回路基板等に付着してショート等の不具合を生じさせるよりも前に、紙粉の量に応じた通知等を行わせることができる。

さらに、紙粉量計測手段は、回転翼を駆動させる駆動モーターに供給する駆動電流の増加量に応じた紙粉の量を計測するため、回転翼の送風量や回転速度を計測する装置を個別に備えさせなくてもよい。なお、紙粉が付着した回転翼は質量も空気抵抗も大きくなるため、回転翼および駆動モーターの回数速度が低下し、結果として定速回転状態での駆動電流が増加することとなる。また、駆動電流の増加量は、駆動モーターに直列に接続された測定用抵抗に流れる電流の電流値に基づいて特定されもよい。さらに、測定用抵抗に流れる電流の電流値は、測定用抵抗の両端にかかる電圧の電圧値と、測定用抵抗の抵抗値とに基づいて特定されてもよい。

また、電圧印加手段は、印刷用紙の紙粉の量が所定閾値以上となった場合に、軸受けに対する正電圧の印加を停止させてもよい。これにより、回転翼における紙粉の吸着を抑制し、回転翼の回転速度の低下を抑制できる。従って、回転翼による冷却性能を確保できる。

また、紙粉量計測手段は、複数の時刻における駆動電流の電流値の増加量の累積値に応じた量を、印刷用紙の紙粉の量として計測してもよい。複数の時刻における電流値の増加量を累積した累積値に基づいて印刷用紙の紙粉の量として計測することにより、電流値の増加量が微少量である場合でも、ノイズの影響を抑制できる。

なお、請求項に記載された各手段の機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら各手段の機能は、それぞれが物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。さらに、本発明は方法としても、コンピュータープログラムとしても、そのプログラムの記録媒体としても成立する。むろん、そのコンピュータープログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。

プリンターのブロック図である。 プリンターの内部構成図である。 紙粉量計測処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。
（１）第１実施形態：
（１−１）構成：
（１−２）動作：
（２）変形例：

（１）第１実施形態：
（１−１）構成：
図１は、第１実施形態にかかる印刷装置としてのプリンター１のブロック図である。プリンター１は、マイコン１０とファン部２０と間欠スイッチ３０と電源回路４０と電流測定用抵抗５０とオートカッター６０と紙搬送部７０と印刷部８０とを備える。マイコン１０は、ＣＰＵ（不図示）とＲＡＭ（不図示）とＲＯＭとフラッシュメモリー１０ａ等を備え、ＲＯＭ等に記録されたプログラムデータに基づいて紙粉量計測プログラムＰを実行する。また、マイコン１０は電流測定用抵抗５０の両端にかかる電圧（以下、監視電圧）の電圧値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄポート１０ｂを備える。ファン部２０は、回転翼２１と軸受け２２と駆動モーター２３とを備える。回転翼２１は、円柱状の回転軸２１ａを有する。回転翼２１は、回転軸２１ａの径方向外側に放射状に突出する翼部を備える。回転軸２１ａには駆動モーター２３が発生させた駆動力が伝達され、回転翼２１は回転軸２１ａを中心として回転する。これにより、回転軸２１ａの長さ方向の気流を生成する。軸受け２２は回転翼２１を摺動可能に軸受けする。

軸受け２２は間欠スイッチ３０を介して電源回路４０と接続される。電源回路４０は、正の一定電圧（例えば４２Ｖ）の直流電源を生成する。間欠スイッチ３０は、マイコン１０からのスイッチ信号Ｓに基づいて、一定のスイッチング周期における導通期間の長さ、すなわち導通期間のスイッチング周期に対する比であるデューティー比を調整する。これにより、電源回路４０の電源電圧が軸受け２２に印加される期間と、電源回路４０の電源電圧が軸受け２２に印加されない期間との比が調整される。スイッチング周期よりも十分に長い期間で見れば、電源回路４０の電源電圧にデューティー比を乗じた正電圧が軸受け２２に印加されることとなる。また、軸受け２２を介して回転翼２１に正電圧が印加される。なお、回転翼２１は導電体によって形成されることが理想であるが、軸受け２２に印加した電圧によって回転翼２１表面が所定値以上の正電圧を帯びる程度の導電性を有すればよい。例えば、回転翼２１の電位が所定電位以上となるように、軸受け２２に電源回路４０の電源電圧が入力される導通期間のデューティー比を設定してもよい。間欠スイッチ３０と電源回路４０とは電圧印加手段に相当する。

駆動モーター２３は電流測定用抵抗５０を介して電源回路４０と接続される。駆動モーター２３と電流測定用抵抗５０と電源回路４０とは直列に接続され、駆動モーター２３の駆動電流が電流測定用抵抗５０にも流れる。従って、電流測定用抵抗５０の両端には駆動モーター２３の駆動電流に電流測定用抵抗５０の抵抗値を乗じた電圧値の監視電圧が生じる。この監視電圧は、マイコン１０のＡ／Ｄポート１０ｂに入力され、Ａ／Ｄポート１０ｂが監視電圧の電圧値を示すデジタル信号を生成する。なお、電流測定用抵抗５０の抵抗値は一定である。

オートカッター６０は、固定刃６１と駆動刃６２と駆動部６３とを備える。駆動部６３は、駆動刃６２を刃の尖端方向およびその反対方向に往復動させるアクチュエーターである。固定刃６１は、尖端方向に移動する駆動刃６２を待ち受ける。これにより、固定刃６１と駆動刃６２との間において印刷用紙を切断（剪断）できる。固定刃６１と駆動刃６２とはそれぞれ金属で形成された金属刃であり、自由電子を内包する。従って、印刷用紙を切断する際における印刷用紙と固定刃６１と駆動刃６２との摩擦により、固定刃６１と駆動刃６２との自由電子が印刷用紙に移動し、印刷用紙が負に帯電する。また、印刷用紙を切断する際に印刷用紙が細かく分断されることにより、印刷用紙の紙粉が生じる。オートカッター６０は切断手段に相当する。

紙搬送部７０は、印刷用紙を搬送するモーター（不図示）やローラー（不図示）を備える。印刷部８０は、搬送された印刷用紙に対してインクを付着させる印刷ヘッドＨと、当該印刷ヘッドＨにインクを供給するインク供給部（不図示）と、印刷ヘッドＨを搭載したキャリッジを印刷用紙の搬送方向の直交方向に往復動させるキャリッジ駆動部（不図示）を備える。

図２は、プリンター１の内部構成を示す模式図である。紙搬送部７０は印刷用紙をロールＲから巻き出して搬送し、印刷部８０における印刷ヘッドＨによって印刷可能な位置まで印刷用紙を供給する。印刷ヘッドＨにて印刷された印刷用紙はさらに上方へ搬送され、先端部分が筐体Ｂ上部に設けられた排紙口Ｏから筐体Ｂの外側に排出される。筐体Ｂ上部に備えられたオートカッター６０が印刷用紙を切断することにより、筐体Ｂの外側に排出された印刷用紙の先端部分が分断される。また、マイコン１０と間欠スイッチ３０と電源回路４０と電流測定用抵抗５０、および、ファン部２０とオートカッター６０と紙搬送部７０と印刷部８０を制御等するための各種回路は、筐体Ｂ底部に備えられた主基板ＭＢに実装されている。この主基板ＭＢを冷却するように回転翼２１が備えられる。すなわち、筐体Ｂに設けられた通気口Ｆ１，Ｆ２と回転翼２１と主基板ＭＢとが、回転軸２１ａの長さ方向と平行な一直線上に並ぶように配置されている。回転翼２１が回転することにより通気口Ｆ１，Ｆ２と主基板ＭＢとを通過する気流を生じさせ、通気口Ｆ１，Ｆ２を介して、主基板ＭＢに対して筐体Ｂの冷たい外気を送り込み、主基板ＭＢにて加熱された空気を筐体Ｂ外へと排気することができる。本実施形態では、回転翼２１から見て主基板ＭＢとは反対側の通気口Ｆ１を介して空気を筐体Ｂ外へと排気する方向の気流を生じさせる。これにより、オートカッター６０にて生じた印刷用紙の紙粉を主基板ＭＢへと吹き付けることなく、筐体Ｂ外へと排出できる。

図１に示すようにマイコン１０が実行する紙粉量計測プログラムＰは、紙粉量計測モジュールＭ１と通知モジュールＭ２とファン制御モジュールＭ３とを含む。
紙粉量計測モジュールＭ１は、回転翼２１の駆動モーター２３の駆動電流の増加量に応じた量を、印刷用紙の紙粉の量として計測する機能をマイコン１０に実行させる。すなわち、紙粉量計測モジュールＭ１の機能によりマイコン１０は、Ａ／Ｄポート１０ｂが生成したデジタル信号に基づいて監視電圧の電圧値Ｖを取得する。マイコン１０のフラッシュメモリー１０ａは電流測定用抵抗５０の抵抗値Ｒを記録しており、マイコン１０は電圧値Ｖを抵抗値Ｒで除算することにより駆動モーター２３の駆動電流の電流値Ｉを算出する。さらに、マイコン１０のフラッシュメモリー１０ａは駆動モーター２３の駆動電流の電流値Ｉの基準値Ｉｓを記録しており、マイコン１０は駆動モーター２３の駆動電流の基準値Ｉｓからの増加量ΔＩ＝（Ｉ−Ｉｓ）を算出する。なお、駆動電流の電流値Ｉの基準値Ｉｓは、例えば出荷前においてオートカッター６０が一度も印刷用紙を切断していない状態における駆動電流の電流値Ｉとされる。

さらに、紙粉量計測モジュールＭ１の機能によりマイコン１０は、駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩに応じた量を、印刷用紙の紙粉の量として計測する。すなわち、紙粉量計測モジュールＭ１の機能によりマイコン１０は、フラッシュメモリー１０ａに記録されたテーブルＴを参照することにより、増加量ΔＩに対応付けられた印刷用紙の紙粉の量ｐを取得する。ここで、駆動電流の増加量ΔＩが大きければ大きいほど、筐体Ｂ内における印刷用紙の紙粉の量ｐが多く、増加量ΔＩと紙粉の量ｐとの対応関係は一意に定まる。以下その理由を説明する。

筐体Ｂ内における印刷用紙の紙粉の量が多いほど回転翼２１に多くの紙粉が接近し、軸受け２２を介して正電圧が印加された回転翼２１に対して負に帯電した紙粉が吸着する量が多くなる。すなわち、筐体Ｂ内における印刷用紙の紙粉の量が多いほど、紙粉が吸着した回転翼２１が重く、空気抵抗が大きくなり、定速回転状態における回転翼２１および駆動モーター２３の回転速度の低下量が大きくなる。回転翼２１の回転速度の低下量が大きくなるほど、回転翼２１を回転させる駆動モーター２３の駆動電流が増加する。従って、筐体Ｂ内における印刷用紙の紙粉の量ｐが多くなるほど、駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩが大きくなる。従って、駆動電流の増加量ΔＩと紙粉の量ｐとの対応関係は一意に定まり、紙粉の量ｐは駆動電流の増加量ΔＩについての単調増加関数で表される。

例えば、筐体Ｂ内における印刷用紙の紙粉の量ｐを複数の値に変化させるごとに、駆動電流の増加量ΔＩを計測することにより、印刷用紙の紙粉の量ｐと駆動電流の増加量ΔＩとの対応関係を規定したテーブルＴを作成できる。なお、必ずしも駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩに基づいて紙粉の量ｐを特定しなくてもよく、駆動電流の増加量ΔＩをそのまま紙粉の量ｐの指標値としてもよい。さらに、基準値Ｉｓは定数であるため、駆動電流の増加量ΔＩ＝（Ｉ−Ｉｓ）を求めることなく、駆動電流の電流値Ｉをそのまま紙粉の量ｐの指標値としてもよい。また、抵抗値Ｒは定数であるため、駆動電流の電流値Ｉを求めることなく、監視電圧の電圧値Ｖをそのまま紙粉の量ｐの指標値としてもよい。

通知モジュールＭ２は、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ１以上となった場合に通知を行わせる機能をマイコン１０に実行させる。すなわち、マイコン１０のフラッシュメモリー１０ａは所定の閾値Ｐｔ１を記録しており、印刷用紙の紙粉の量ｐが閾値Ｐｔ１以上となった場合に、印刷用紙の紙粉を清掃すべき通知を出力させる。例えば、プリンター１は、表示部やスピーカー等を含むユーザーＩ／Ｆ部（不図示）を備えており、マイコン１０は、当該ユーザーＩ／Ｆ部に通知を行わせる。

ファン制御モジュールＭ３は、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ２以上となった場合に、軸受け２２に対する正電圧の印加を停止させる機能をマイコン１０に実行させる。すなわち、マイコン１０のフラッシュメモリー１０ａは所定の閾値Ｐｔ２を記録しており、マイコン１０は印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ２以上となった場合に、軸受け２２に電源回路４０の電源電圧を入力させる導通期間のデューティー比を０と指定するスイッチ信号Ｓを間欠スイッチ３０に出力する。一方、ファン制御モジュールＭ３の機能によりマイコン１０は、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ２以上よりも小さい場合には、導通期間のデューティー比を０よりも大きい値に指定するスイッチ信号Ｓを間欠スイッチ３０に出力し、軸受け２２に正電圧を印加させる。なお、本実施形態では、通知モジュールＭ２の機能によりマイコン１０が通知を行わせるか否かを判定するための閾値Ｐｔ１と、ファン制御モジュールＭ３の機能によりマイコン１０が電圧の印加を停止させる否かを判定するための閾値Ｐｔ２とは、同一値であるとする。むろん、これらの閾値Ｐｔ１，Ｐｔ２は互いに異なる値であってもよい。

以上説明したように、正電圧を印加することにより紙粉が吸着しやすい状態とされた回転翼２１の駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔIに応じた印刷用紙の紙粉の量ｐを計測することにより、紙粉が主基板ＭＢに大量に付着するよりも早い段階で紙粉の量ｐを計測することができる。従って、紙粉が他の主基板ＭＢに付着してショート等の不具合を生じさせるよりも前に、紙粉の量ｐに応じた通知等を行わせることができる。さらに、紙粉量計測モジュールＭ１の機能によりマイコン１０は、回転翼２１を駆動させる駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩに基づいて印刷用紙の紙粉の量ｐを計測する。これにより、回転翼２１の送風量や回転速度を計測する装置を個別に備えさせなくてもよい。ファン制御モジュールＭ３の機能によりマイコン１０は、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ２以上となった場合に、軸受け２２に対する正電圧の印加を停止さる。これにより、回転翼２１における紙粉の過度の吸着を抑制し、回転翼の回転速度の低下を抑制できる。従って、回転翼２１による主基板ＭＢの冷却性能を確保できる。

（１−２）動作：
図３は、紙粉量計測処理のフローチャートである。ステップＳ１００においてマイコン１０は、所定の計測周期が経過したか否かを判定する。計測周期が経過していなければ、計測周期が経過するまで待機する。一方、計測周期が経過していれば、ステップＳ１１０においてマイコン１０は、電流測定用抵抗５０における監視電圧の電圧値Ｖを取得し、当該電圧値Ｖに基づいて、駆動モーター２３の駆動電流の基準値Ｉｓからの増加量ΔＩを算出する。ステップＳ１２０において、マイコン１０は、テーブルＴを参照して、駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩに対応づけられた値を印刷用紙の紙粉の量ｐの計測値とする。

次に、ステップＳ１３０においてマイコン１０は、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ１（＝Ｐｔ２）以上であるか否かを判定する。印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ１（＝Ｐｔ２）以上である場合、マイコン１０は、ステップＳ１４０において印刷用紙の紙粉を清掃すべき通知を行わせ、さらにステップＳ１５０において軸受け２２に対する電圧の印加を停止させる。一方、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値Ｐｔ１（＝Ｐｔ２）以上でない場合、ステップＳ１００にリターンして、次に計測周期が経過するまで待機する。

以上のように、正電圧が印加された回転翼２１は、負に帯電した印刷用紙の紙粉が主基板ＭＢよりも吸着しやすいため、主基板ＭＢにおける紙粉の付着量が少ない段階で、印刷用紙の紙粉を清掃すべき通知を行わせること（ステップＳ１４０）ができる。すなわち、主基板ＭＢに付着した紙粉がショート等の問題を生じさせるよりも前に、印刷用紙の紙粉を清掃すべき通知を行わせることができる。

（２）変形例：
前記実施形態においては、計測周期ごとに駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩ＝（Ｉ−Ｉｓ）を算出し、当該増加量ΔＩに対応する紙粉の量ｐを特定したが、駆動電流の増加量ΔＩは微少量であるため、増加量ΔＩに基づく紙粉の量ｐはノイズの影響を受けやすい。そこで、複数の時刻における駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩを累積した累積値に基づいて紙粉の量ｐを特定してもよい。例えば、マイコン１０は、現在まで連続するＮ回（Ｎは２以上の整数）の計測周期において駆動電流の増加量ΔＩを計測し、フラッシュメモリー１０ａに記録しておく。そして、マイコン１０は、Ｎ回の増加量ΔＩの累積値を算出し、当該累積値が所定の閾値以上となった場合に、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値以上となったとして、印刷用紙の紙粉を清掃すべき通知を行わせる。このようにすることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。また、ノイズの影響を受けにくくなる増加量ΔＩが得られるまで回転翼２１に紙粉を付着させなくても済むため、回転翼２１に付着する紙粉の量を抑制しファン部２０による冷却機能を確保できる。なお、駆動モーター２３の駆動電流の増加量ΔＩの累積値に限らず、駆動モーター２３の駆動電流の電流値Ｉの累積値や監視電圧の電圧値Ｖの累積値に基づいて印刷用紙の紙粉の量ｐを計測してもよい。

また、軸受け２２に電源回路４０の電源電圧が入力される導通期間のデューティー比を、印刷用紙の紙粉の量ｐに応じて連続的に調整してもよい。すなわち、紙粉の量ｐが大きいほど、デューティー比を小さくするようにしてもよい。これにより、紙粉の量ｐが多いほど回転翼２１に紙粉が吸着しにくくすることができ、回転翼２１の回転速度の低下を抑制できる。

本発明が適用可能な印刷装置は、印刷用紙を切断する切断手段を備える印刷装置であればよく、印刷部の印刷方式、印刷用紙の供給方式は特に限定されない。また、印刷用紙の紙粉の量ｐを計測すればよく、清掃すべき通知を行わせることなく、または、清掃すべき通知とともに、印刷用紙の紙粉の量ｐを表示したり印刷したりしてもよい。さらに、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値以上となった場合に、マイコン１０は印刷部８０に印刷を禁止させてもよい。また、清掃手段を備えるプリンター１において、印刷用紙の紙粉の量ｐが所定閾値以上となった場合に、清掃手段に清掃を行わせるようにしてもよい。

１…プリンター、１０…マイコン、１０ａ…フラッシュメモリー、１０ｂ…Ａ／Ｄポート、２０…ファン部、２１…回転翼、２１ａ…回転軸、２３…駆動モーター、３０…間欠スイッチ、４０…電源回路、５０…電流測定用抵抗、６０…オートカッター、６１…固定刃、６２…駆動刃、６３…駆動部、７０…紙搬送部、８０…印刷部、Ｈ…印刷ヘッド、Ｏ…排紙口、Ｒ…ロール、Ｓ…スイッチ信号、Ｂ…筐体、Ｔ…テーブル、Ｐ…紙粉量計測プログラム、Ｍ１…紙粉量計測モジュール、Ｍ２…通知モジュール、Ｍ３…電圧制御モジュール、ＭＢ…主基板。

Claims (3)

1. 金属刃により印刷用紙を切断する切断手段と、
   回転軸を中心に回転する回転翼と、
   前記回転軸の軸受けに正電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記回転翼を駆動させる駆動モーターの駆動電流の増加量に応じた量を、前記印刷用紙の紙粉の量として計測する紙粉量計測手段と、
   を備える印刷装置。
2. 前記電圧印加手段は、前記印刷用紙の紙粉の量が所定閾値以上となった場合に、前記軸受けに対する前記正電圧の印加を停止させる、
   請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記紙粉量計測手段は、複数の時刻における前記駆動電流の電流値の増加量の累積値に応じた量を、前記印刷用紙の紙粉の量として計測する、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の印刷装置。
   

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