JP2015193265A - Signal transmission device and printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号伝送装置及びプリンターに関する。 The present invention relates to a signal transmission device and a printer.
プリンターの記録ヘッドにおいては、筐体に対して可動する可動部に設置され、その記録ヘッドに実装されたインクジェットノズル等から被印刷紙面等へインクを吐出し付着させる。この記録ヘッドの制御信号は筐体に固定されたドライバー回路からフレキシブルケーブルによって信号を送っている。 In the recording head of a printer, it is installed in a movable part that is movable with respect to a casing, and ink is ejected and adhered to a surface of a printing paper from an inkjet nozzle or the like mounted on the recording head. The recording head control signal is transmitted by a flexible cable from a driver circuit fixed to the casing.
しかし、この場合、フレキシブルケーブルの耐久性、機械的抵抗、慣性、フレキシブルケーブルの動くスペースの確保が課題になり、これらを考慮した設計が必要である。 However, in this case, durability of the flexible cable, mechanical resistance, inertia, and securing of a space in which the flexible cable moves are issues, and a design that takes these into consideration is necessary.
この問題を解決するための技術として、例えば特許文献１は記録ヘッドへの信号を無線にて伝送することが書かれている。 As a technique for solving this problem, for example, Patent Document 1 describes that a signal to a recording head is transmitted wirelessly.
しかし、特許文献１では通常の無線通信を用いること以上に、具体的に無線にてどのような手法で記録ヘッドへの信号を伝送するかは開示されていない。特に記録ヘッドの駆動には大きなエネルギーが必要であり、通常の無線通信ではこのような大きなエネルギーを伝送するのに困難がある。 However, Patent Document 1 does not disclose a specific method of transmitting a signal to the recording head wirelessly, rather than using normal wireless communication. In particular, a large amount of energy is required for driving the recording head, and it is difficult to transmit such a large amount of energy in normal wireless communication.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
［適用例１］プリンターの記録ヘッドを制御する制御信号を、該プリンターの駆動回路から前記記録ヘッドへ伝送する信号伝送装置において、前記プリンターの筐体に設置されかつコイルを有する第１の共振回路と、前記筐体に対して可動する前記記録ヘッドに設置されかつコイルを有する第２の共振回路と、を有し、前記制御信号を、前記第１の共振回路から前記第２の共振回路へ、近傍電磁界によるワイヤレス電力によって伝送することを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 1 In a signal transmission device that transmits a control signal for controlling a recording head of a printer from a driving circuit of the printer to the recording head, a first resonance circuit that is installed in a casing of the printer and has a coil And a second resonance circuit installed on the recording head movable with respect to the casing and having a coil, and the control signal is transferred from the first resonance circuit to the second resonance circuit. A signal transmission device for transmitting by wireless power by a near electromagnetic field.
これによれば、従来有線で信号を伝えていた、移動する記録ヘッドへの制御信号伝送が無線化できるので、フレキシブルケーブルの機械的耐久性、機械的抵抗、慣性、移動スペース確保の必要性を排除できる。
また、近傍電磁界を用いているため、大電力の電力伝送が可能である。記録ヘッドの駆動には大電力が必要であり、通常の無線通信で使われる遠方電磁界を用いた無線信号伝送ではこれに対応することは困難であったのに対して、近傍電磁界で共振回路同士で電力伝送するとこれが可能になる。
According to this, since it is possible to wirelessly transmit control signals to a moving recording head, which has conventionally transmitted signals by wire, it is necessary to secure the mechanical durability, mechanical resistance, inertia, and movement space of flexible cables. Can be eliminated.
In addition, since a near electromagnetic field is used, high power transmission is possible. A large amount of power is required to drive the recording head, and it was difficult to cope with this by radio signal transmission using a far electromagnetic field used in normal wireless communication, but resonance with a near electromagnetic field. This is possible when power is transferred between circuits.
［適用例２］上記信号伝送装置であって、前記制御信号のチャンネル数と同数の前記第１の共振回路と、前記制御信号のチャンネル数と同数の前記第２の共振回路と、を有し、前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路からなる一対の共振回路組が１チャンネルの前記制御信号を伝送することを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 2 In the signal transmission device, the number of the first resonance circuits is the same as the number of channels of the control signal, and the number of the second resonance circuits is the same as the number of channels of the control signal. A signal transmission apparatus characterized in that a pair of resonance circuits each including the first resonance circuit and the second resonance circuit transmit the control signal of one channel.
これによれば、記録ヘッドの制御信号は数１０〜数１００チャンネルあり、これらをいかにして個別にプリンター本体に固定された記録ヘッド制御回路から記録ヘッドに伝送するかが重要になる。本適用例はそのための基本的な方策であり、一組の送受信の共振回路のペアで１チャンネルの信号を伝送するものである。 According to this, there are several tens to several hundreds of control signals for the recording head, and it is important how these are individually transmitted from the recording head control circuit fixed to the printer body to the recording head. This application example is a basic measure for this purpose, in which a signal of one channel is transmitted by a pair of transmission / reception resonance circuits.
［適用例３］上記信号伝送装置であって、前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路のうち少なくともいずれか一方において、一つのコイルに対して複数の異なった容量のコンデンサーが並列に接続され、該コンデンサーの個数と同じ数の周波数に共振することで複数チャンネルの信号を伝送する共振回路であることを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 3 In the signal transmission device, in at least one of the first resonance circuit and the second resonance circuit, a plurality of capacitors having different capacities are connected in parallel to one coil. A signal transmission device comprising: a resonance circuit that is connected and resonates at a frequency equal to the number of the capacitors to transmit a signal of a plurality of channels.
これによれば、一つの共振回路を複数の周波数で共振可能とし、これにより共振回路の送受信ペアの数を減らすものである。 According to this, one resonance circuit can resonate at a plurality of frequencies, thereby reducing the number of transmission / reception pairs of the resonance circuit.
［適用例４］上記信号伝送装置であって、前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路のうち少なくともいずれか一方において、一つのコンデンサーに対して複数のコイルが接続され、該コイルの個数と同じ数の周波数に共振することで複数チャンネルの信号を伝送する共振回路であることを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 4 In the signal transmission device, a plurality of coils are connected to one capacitor in at least one of the first resonance circuit and the second resonance circuit, and the coil A signal transmission device comprising a resonance circuit that transmits a signal of a plurality of channels by resonating at the same number of frequencies.
これによれば、一つの共振回路を複数の周波数で共振可能とし、これにより共振回路の送受信ペアの数を減らすものである。 According to this, one resonance circuit can resonate at a plurality of frequencies, thereby reducing the number of transmission / reception pairs of the resonance circuit.
適用例３ではコンデンサーの数を増やしたが、適用例４ではコイルの数を増やしている。小型のコイルをプリント基板上に配線パターンを用いて多数並べる場合に有効な手法である。 In Application Example 3, the number of capacitors is increased, but in Application Example 4, the number of coils is increased. This is an effective technique when a large number of small coils are arranged on a printed circuit board using a wiring pattern.
［適用例５］上記信号伝送装置であって、前記伝送される制御信号は、高周波による搬送波に前記制御信号を変調信号として振幅変調、周波数変調、若しくは位相変調をかけた被変調信号を含むことを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 5 In the above-described signal transmission device, the transmitted control signal includes a modulated signal obtained by applying amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation to a high frequency carrier wave using the control signal as a modulation signal. A signal transmission device characterized by the above.
これによれば、記録ヘッドの制御信号のような高周波信号をそのまま伝送すると波形劣化が激しい。各制御信号を振幅変調、周波数変調、あるいは位相変調をかけ、この被変調信号を伝送することにより、伝送による波形やＳ／Ｎ比の劣化を防ぐことができる。 According to this, when a high-frequency signal such as a control signal for the recording head is transmitted as it is, the waveform deterioration is severe. By applying amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation to each control signal and transmitting the modulated signal, it is possible to prevent deterioration of the waveform and S / N ratio due to transmission.
［適用例６］上記信号伝送装置であって、前記伝送される制御信号は、第１の共振周波数で前記制御信号のチャンネル番号を伝送し、第２の共振周波数で前記被変調信号を時分割で伝送することを特徴とする信号伝送装置。 Application Example 6 In the signal transmission device, the transmitted control signal transmits the channel number of the control signal at a first resonance frequency, and time-divides the modulated signal at a second resonance frequency. A signal transmission device for transmitting by means of the above.
これによれば、伝送による波形やＳ／Ｎ比の劣化を防ぐ信号伝送が可能となる。 This makes it possible to perform signal transmission that prevents deterioration of the waveform and S / N ratio due to transmission.
［適用例７］上記に記載の信号伝送装置を備えたプリンター。 Application Example 7 A printer including the signal transmission device described above.
これによれば、記録ヘッドの制御信号を送るためのフレキシブルケーブルを必要としないので、フレキシブルケーブルに起因する耐久性、機械的抵抗、慣性、スペースの確保等の課題のうち少なくとも一つを抑制したプリンターを提供することができる。 According to this, since a flexible cable for sending the control signal of the recording head is not required, at least one of problems such as durability, mechanical resistance, inertia, and space securing due to the flexible cable is suppressed. A printer can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態では、共振回路を一つとし、これを２つの周波数で共振させ、またそのうち一つの周波数（チャンネル）を制御信号伝送に、残りの一つの周波数を時分割で伝送する場合について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case will be described in which a single resonance circuit is provided, which resonates at two frequencies, one frequency (channel) is transmitted for control signal transmission, and the remaining one frequency is transmitted in a time division manner. .
１．原理
図１は、本実施形態に係るプリンター筐体部側の送信用共振回路と、記録ヘッド側の受信用共振回路とを示した図である。本実施形態に係るプリンター１００は、筐体部１０２と、送信用共振回路（第１の共振回路）５と、受信用共振回路（第２の共振回路）６と、を備えている。送信用共振回路５は、送信用コイル２を備えている。受信用共振回路６は、受信用コイル１を備えている。プリンター１００の筐体部１０２には送信用コイル２が固定される。この送信用コイル２はこれに並列又は直列に接続されたＣ（コンデンサー）と共に送信用共振回路５を構成する。また、送信用コイル２は細長い形状として、受信用コイル１の移動範囲全域にかかるように配置すると、受信用コイル１の位置による受信信号レベルの変動が少なくなり有利である。受信用コイル１は移動するノズルユニット３に固定され、送信用コイル２同様受信用コイル１に並列又は直列に接続されたＣと共に受信用共振回路６を構成する。
1. Principle FIG. 1 is a diagram illustrating a transmission resonance circuit on the printer housing side and a reception resonance circuit on the recording head side according to the present embodiment. The printer 100 according to the present embodiment includes a housing unit 102, a transmission resonance circuit (first resonance circuit) 5, and a reception resonance circuit (second resonance circuit) 6. The transmission resonance circuit 5 includes a transmission coil 2. The reception resonance circuit 6 includes a reception coil 1. The transmission coil 2 is fixed to the casing unit 102 of the printer 100. The transmission coil 2 forms a transmission resonance circuit 5 together with C (capacitor) connected in parallel or in series with the transmission coil 2. Further, if the transmission coil 2 is formed in an elongated shape so as to cover the entire movement range of the reception coil 1, it is advantageous that fluctuations in the received signal level due to the position of the reception coil 1 are reduced. The reception coil 1 is fixed to the moving nozzle unit 3 and constitutes a reception resonance circuit 6 together with C connected in parallel or in series to the reception coil 1 like the transmission coil 2.
図２は、本実施形態に係る送受信の共振回路の等価回路構成を示す図である。送受信のそれぞれの第１及び第２共振回路５，６は同じ共振周波数となるようにＬ（コイル）２３及びＣ２４の値を調整する。第１及び第２共振回路５，６は、前述のように送信側と受信側とでサイズを変えることはあるが、基本回路構成は同じである。図１で、送信用コイル２として記されたのが送信用共振回路５であり、プリンター１００の筐体部１０２に固定される。これに対して受信用コイル１と記されたのが筐体部１０２に対して移動する記録ヘッド３に固定された受信用共振回路６である。入出力端子４は、送信用共振回路５においては、伝送するための送信信号を入力する端子であり、受信用共振回路６においては、伝送された受信信号を出力する端子である。 FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of a transmission / reception resonance circuit according to the present embodiment. The values of L (coils) 23 and C24 are adjusted so that the first and second resonance circuits 5 and 6 for transmission and reception have the same resonance frequency. The first and second resonance circuits 5 and 6 may have different sizes on the transmission side and the reception side as described above, but the basic circuit configuration is the same. In FIG. 1, the transmission resonance circuit 5 is shown as the transmission coil 2 and is fixed to the casing 102 of the printer 100. On the other hand, the receiving coil 1 is a receiving resonance circuit 6 fixed to the recording head 3 that moves relative to the casing 102. The input / output terminal 4 is a terminal that inputs a transmission signal for transmission in the transmission resonance circuit 5, and a terminal that outputs a transmitted reception signal in the reception resonance circuit 6.
図１に示された送信用コイル２から受信用コイル１へは近傍電磁界を主としたワイヤレス電力によって記録ヘッド制御信号を伝送する。
図３は、本実施形態に係る電磁界シミュレーションによる共振回路を用いた電力伝送能力説明図である。図３（Ｂ）に電磁界シミュレーションによって実際に共振回路間で電力伝送を行った場合の伝送能力（Ｓ１２）を示す。図３（Ａ）ではＬ（コイル 図中でＬ１、Ｌ２と記載）とＣ（コンデンサー 図中でＣ１、Ｃ２と記載）は直列に接続され、その片側はＧＮＤ、その反対側の端子は変調信号出力端子に接続される。また、コイルの中心間の距離は１５０ｍｍ、コイルの巻面同士の距離は５０ｍｍである。共振周波数０．２ＧＨｚ付近にて伝送量（Ｓ１２）が０ｄＢ以上となっており、シミュレーション上、送信と受信との共振回路間で効率１００％以上で２０ｃｍの距離を電力伝送可能である。
A recording head control signal is transmitted from the transmitting coil 2 shown in FIG. 1 to the receiving coil 1 by wireless power mainly including a near electromagnetic field.
FIG. 3 is an explanatory diagram of power transmission capability using a resonance circuit by electromagnetic field simulation according to the present embodiment. FIG. 3B shows the transmission capability (S12) when power is actually transmitted between the resonant circuits by electromagnetic field simulation. In FIG. 3A, L (denoted as L1 and L2 in the coil diagram) and C (capacitor denoted as C1 and C2 in the diagram) are connected in series, with one side being GND and the other terminal being the modulation signal Connected to the output terminal. The distance between the centers of the coils is 150 mm, and the distance between the coil winding surfaces is 50 mm. The transmission amount (S12) is 0 dB or more near the resonance frequency of 0.2 GHz, and power can be transmitted over a distance of 20 cm with an efficiency of 100% or more between the resonance circuits of transmission and reception in the simulation.
図３（Ｂ）にて電力伝送能力について電磁界シミュレーションの結果を示した。ここで示されたのは高周波信号に関する電力伝送能力であるのに対して、実際に記録ヘッド制御にて伝送が必要なのは、１０ＭＨｚ程度の周波数成分を主体としたデジタル信号である。そこで、このデジタル信号を、前述のワイヤレス電力伝送を用いて伝送する方法を説明する。 FIG. 3B shows the result of electromagnetic field simulation for the power transmission capability. What is shown here is the power transmission capability for high-frequency signals, but what is actually required for transmission by the printhead control is a digital signal mainly composed of a frequency component of about 10 MHz. Therefore, a method of transmitting this digital signal using the above-described wireless power transmission will be described.
図４にその記録ヘッド制御信号をワイヤレス電力伝送するための回路ブロック図を示す。
図４は、本実施形態に係るワイヤレス信号電力伝送装置（信号伝送装置）１０４の回路ブロック図である。高周波発生装置１０は搬送波（高周波）を発生させる。記録ヘッド制御信号は変調信号としてＡＭ変調回路７のブロックにて搬送波（高周波）をＡＭ変調する。このＡＭ変調された高周波が送信用共振回路５に入力され、近傍電磁界を主とした電磁波に変換される。この電磁波は受信用共振回路６にて電圧と電流とから成る電気エネルギーに変換される。この信号をダイオード等とコンデンサーとで構成された検波回路８を通すことで、元の記録ヘッド制御信号を復元する。検波回路８で復元された記録ヘッド制御信号は、インクジェットノズルのアクチュエーター９を駆動する。
FIG. 4 shows a circuit block diagram for wirelessly transmitting the recording head control signal.
FIG. 4 is a circuit block diagram of the wireless signal power transmission device (signal transmission device) 104 according to the present embodiment. The high frequency generator 10 generates a carrier wave (high frequency). The recording head control signal AM-modulates the carrier wave (high frequency) as a modulation signal in the block of the AM modulation circuit 7. This AM-modulated high frequency is input to the transmission resonance circuit 5 and converted into an electromagnetic wave mainly composed of a nearby electromagnetic field. This electromagnetic wave is converted into electric energy composed of voltage and current by the receiving resonance circuit 6. The original recording head control signal is restored by passing this signal through a detection circuit 8 composed of a diode or the like and a capacitor. The recording head control signal restored by the detection circuit 8 drives the actuator 9 of the inkjet nozzle.
ここで記録ヘッド制御信号によって搬送波（高周波）をＡＭ変調しこれを検波することによって元の記録ヘッド制御信号を取り出すことによる信号伝送効率を示す。
ＡＭ変調回路７の記録ヘッド制御信号（変調波）に対する入力インピーダンスは高く設定し、電流はほとんど流れない。このため送信側における記録ヘッド制御信号の電力はほぼ０となる。
これに対して、搬送波（高周波）の電力が受信側に伝送されることになる。
共振回路間のワイヤレス電力伝送の効率については前述の電磁界シミュレーションによる値のとおりなので、ここではこのロス以外の、ＡＭ変調回路７から出力された高周波信号と、検波回路出力との間のロスを示す。
交流の電力は次の式で示される。
交流の有効電力Ｐ＝｜Ｅ｜×｜Ｉ｜×ｃｏｓφ
ここで｜Ｅ｜、｜Ｉ｜はそれぞれ電圧、電流の実効値、φは電圧と電流との位相差。この式に示されるように交流（高周波を含む）の周波数は交流の有効電力に無関係であり、電圧と電流との位相差が関与する。φは本シミュレーション例では３０度以下となっている。このため伝送効率ｃｏｓφは√３／２以上となる。電磁界シミュレーションの結果より共振回路間の伝送効率を１００％と考えると、制御信号伝送装置全体の伝送効率も√３／２以上となる。
Here, the signal transmission efficiency is shown by extracting the original recording head control signal by AM modulating the carrier wave (high frequency) with the recording head control signal and detecting it.
The input impedance for the recording head control signal (modulated wave) of the AM modulation circuit 7 is set high, and almost no current flows. For this reason, the power of the recording head control signal on the transmission side is almost zero.
On the other hand, carrier wave (high frequency) power is transmitted to the receiving side.
Since the efficiency of the wireless power transmission between the resonance circuits is as indicated by the above-described electromagnetic field simulation, the loss between the high-frequency signal output from the AM modulation circuit 7 and the detection circuit output other than this loss is here. Show.
The AC power is expressed by the following equation.
AC active power P = | E | × | I | × cosφ
Where | E | and | I | are the effective values of voltage and current, respectively, and φ is the phase difference between the voltage and current. As shown in this equation, the frequency of alternating current (including high frequency) is independent of the active power of alternating current, and involves the phase difference between voltage and current. φ is 30 degrees or less in this simulation example. For this reason, the transmission efficiency cosφ is √3 / 2 or more. Assuming that the transmission efficiency between the resonance circuits is 100% from the result of the electromagnetic field simulation, the transmission efficiency of the entire control signal transmission device is also √3 / 2 or more.
２．実施例
次に、プリンターにおける記録ヘッド制御信号のチャンネル数を仮に５０とし、ここに本発明を適用した場合の実施例について説明する。ただし、本発明を適用可能な実施例がこれに限定されるものではない。
2. EXAMPLE Next, an example in which the number of channels of the recording head control signal in the printer is assumed to be 50 and the present invention is applied thereto will be described. However, embodiments to which the present invention is applicable are not limited to this.
２−１．構成・動作
図５は、本実施例に係る５０チャンネルの記録ヘッド制御信号をワイヤレス伝送するための装置の構成を示すブロック図である。記録ヘッド制御装置（信号伝送装置）１０６は、第１及び第２送信用共振回路１２，１９と第１及び第２受信用共振回路１３，２０と、ＡＭ変調回路１１，１８と、高周波発生装置２５と、検波回路１４，２１とを備えて構成される。尚、ＡＭ変調回路１１，１８と、高周波発生装置２５、あるいは検波回路１４，２１はそれぞれ別のＩＣとして製造することも、１チップとして製造することも可能である。
2-1. Configuration / Operation FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for wirelessly transmitting 50-channel recording head control signals according to this embodiment. The recording head control device (signal transmission device) 106 includes first and second transmission resonance circuits 12 and 19, first and second reception resonance circuits 13 and 20, AM modulation circuits 11 and 18, and a high frequency generator. 25 and detection circuits 14 and 21. The AM modulation circuits 11 and 18 and the high frequency generator 25 or the detection circuits 14 and 21 can be manufactured as separate ICs or as a single chip.
第１及び第２送信用共振回路１２，１９と第１及び第２受信用共振回路１３，２０との共振周波数は様々な値に設定可能である。最も基本的な設定としてはこの共振周波数を５０個設け、その共振周波数に記録ヘッド制御信号の５０チャンネルそれぞれを割り当てる。しかしこの方法によると通信に必要な周波数が広帯域に渡って必要なため、使用周波数削減と共振回路規模削減とのため次のような方法を用いることも可能である。 The resonance frequencies of the first and second transmission resonance circuits 12 and 19 and the first and second reception resonance circuits 13 and 20 can be set to various values. As the most basic setting, 50 resonance frequencies are provided, and 50 channels of recording head control signals are assigned to the resonance frequencies. However, according to this method, since the frequency required for communication is required over a wide band, it is also possible to use the following method for reducing the use frequency and the resonance circuit scale.
第１及び第２送信用共振回路１２，１９と第１及び第２受信用共振回路１３，２０とは、図２に示した共振周波数として第１の周波数と第２の周波数と第３の周波数との３つの周波数を持つ。５０チャンネルの信号は第１の周波数で送られる信号にて同期通信方式で時分割で伝送される。第２の周波数では第１の周波数の同期通信のための同期信号及び時分割で送られる各チャンネルのチャンネル番号を伝送する。第３の周波数は同期回路等の電源電力伝送用に用いる。
パラレル→シリアル変換回路１５は、入力された５０チャンネルの記録ヘッド制御信号を、同期クロック＆チャンネル選択回路１７からの同期信号にしたがって時分割信号に切替する回路である。シリアル信号に変換された記録ヘッド制御信号は、高周波発生装置２５で発生された第１の周波数の高周波を搬送波として、ＡＭ変調回路１１でＡＭ変調され、第１送信用共振回路１２に入力される。第１送信用共振回路１２から第１受信用共振回路１３の間でワイヤレス伝送が行われ、受信された変調信号は検波回路１４に送られる。検波回路１４で復調された時分割信号は、シリアル→パラレル変換回路１６で元の５０チャンネルの信号に変換され、ヘッドを駆動する回路に出力される。
また、同期信号及び時分割で送られる各チャンネルのチャンネル番号は、同期クロック＆チャンネル選択回路１７からＡＭ変調回路１８で第２の周波数を搬送波としてＡＭ変調されて第２送信用共振回路１９へ送られ、第２受信用共振回路２０へワイヤレス伝送が行われ、検波回路２１で復調された後に、同期クロック＆チャンネル復調回路２２へ入力される。
尚、同期回路等の電源電力伝送用には第３の周波数を用いて同様にワイヤレス伝送が行われるが、図示を省略してある。
The first and second transmission resonance circuits 12 and 19 and the first and second reception resonance circuits 13 and 20 have the first frequency, the second frequency, and the third frequency as the resonance frequencies shown in FIG. And has three frequencies. The 50-channel signal is transmitted in a time division manner in a synchronous communication system with a signal transmitted at the first frequency. In the second frequency, a synchronization signal for synchronous communication of the first frequency and a channel number of each channel sent in time division are transmitted. The third frequency is used for power supply power transmission such as a synchronous circuit.
The parallel-to-serial conversion circuit 15 is a circuit that switches the input 50-channel recording head control signal to a time-division signal in accordance with the synchronization signal from the synchronization clock & channel selection circuit 17. The recording head control signal converted into the serial signal is AM-modulated by the AM modulation circuit 11 using the high frequency of the first frequency generated by the high frequency generator 25 as a carrier wave, and is input to the first transmission resonance circuit 12. . Wireless transmission is performed between the first transmission resonance circuit 12 and the first reception resonance circuit 13, and the received modulation signal is sent to the detection circuit 14. The time-division signal demodulated by the detection circuit 14 is converted to the original 50 channel signal by the serial-to-parallel conversion circuit 16 and output to the circuit for driving the head.
The synchronization signal and the channel number of each channel sent in time division are AM-modulated from the synchronization clock & channel selection circuit 17 by the AM modulation circuit 18 using the second frequency as a carrier wave and sent to the second transmission resonance circuit 19. Then, wireless transmission is performed to the second reception resonance circuit 20, and after demodulation by the detection circuit 21, the signal is input to the synchronous clock & channel demodulation circuit 22.
Although wireless transmission is similarly performed using the third frequency for power supply power transmission such as a synchronization circuit, the illustration is omitted.
図６に第１の周波数と第２の周波数とで送る信号の例を示す。
図６は、本実施例に係る多チャンネルの信号電力伝送における伝送波形の例を示す図である。第１の周波数で送られる信号は、第２の周波数のチャンネル番号と同期している指定されたチャンネルの時分割されたその瞬間の値を伝送する。つまり時分割された各チャンネル信号のうち第ｎチャンネルの信号が送信される時に、同期＆選択チャンネル信号は「ｎ」をチャンネル番号信号として同時に送信される。
１チャンネルあたり１ｍｓ、つまり５０チャンネルの信号を５０ｍｓに時分割して信号伝送した場合、一つのチャンネルの信号は５０ｍｓ間隔で送られてくることになる。この場合信号が抜ける４９ｍｓについて出力を補間する必要がある。このために検波回路の後に対ＧＮＤ間に設置されたＣが働く。信号が伝送される１ｍｓの間にＣは電力をチャージし、補間期間の４９ｍｓの間、そのチャージによって出力を保持する。
第２の周波数においては、同期信号とチャンネル番号信号とを伝送する。同期信号は大振幅Ａ（例えば５Ｖ）で一定のタイミングで送られ、その後に続く小振幅Ｂの６４ビットで構成されるチャンネル番号指定ビットで伝送される。
このようにチャンネル切替え回路を用い、一つの周波数で伝送できるチャンネル数を増やすことにより共振周波数の数を減らすことができ、占有周波数の削減及び共振回路の簡素化を行うことができる。
FIG. 6 shows an example of signals transmitted at the first frequency and the second frequency.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a transmission waveform in multi-channel signal power transmission according to the present embodiment. The signal sent at the first frequency carries the instantaneous time-division value of the designated channel synchronized with the channel number of the second frequency. That is, when the n-th channel signal among the time-divided channel signals is transmitted, the synchronization & selection channel signal is transmitted simultaneously with “n” as the channel number signal.
When 1 ms per channel, that is, 50 channel signals are time-divided into 50 ms and transmitted, one channel signal is sent at 50 ms intervals. In this case, it is necessary to interpolate the output for 49 ms when the signal is lost. For this reason, C installed between the pair GND and the detection circuit works. During the 1 ms during which the signal is transmitted, C charges the power, and during the interpolation period 49 ms, the output is held by the charge.
At the second frequency, a synchronization signal and a channel number signal are transmitted. The synchronization signal is transmitted at a constant timing with a large amplitude A (for example, 5 V), and then transmitted with a channel number designation bit composed of 64 bits with a small amplitude B.
Thus, by using the channel switching circuit and increasing the number of channels that can be transmitted at one frequency, the number of resonance frequencies can be reduced, and the occupied frequency can be reduced and the resonance circuit can be simplified.
３．変形例
３−１．プリンター
本発明は、制御信号を必要とする移動部と固定された制御部とを持つ電子機器であればいずれの電子機器にも適用可能である。例えば、インクジェットブリンターのみならず、バブルジェット（登録商標）プリンターなど様々なプリンターやプロッターに応用できる。
3. Modification 3-1. Printer The present invention can be applied to any electronic device that has a moving unit that requires a control signal and a fixed control unit. For example, it can be applied not only to ink jet printers but also to various printers and plotters such as bubble jet (registered trademark) printers.
３−２．スキャナー
上述した実施例では、制御信号を固定部から移動部へ信号を伝送することとし、プリンターについて説明したが、移動部へワイヤレス電力で電源を供給することで、移動部から固定部へ信号を伝送することもできる。これによりイメージスキャナーにおいても移動する光センサー部から筐体に固定された信号処理部へワイヤレス電力伝送にて信号を伝送することもできる。
3-2. Scanner In the above-described embodiment, the control signal is transmitted from the fixed unit to the moving unit, and the printer has been described. However, by supplying power to the moving unit with wireless power, the signal is transmitted from the moving unit to the fixed unit. It can also be transmitted. Thereby, also in the image scanner, a signal can be transmitted by wireless power transmission from the moving optical sensor unit to the signal processing unit fixed to the casing.
３−３．ロボットアーム
工業用などの自由に回転する関節部を持ったロボットにおいて、その関節部における信号の伝送にも本発明は用いることができる。ロボットのアームには多数のモーターが搭載され、その制御信号はロボット制御回路から従来有線伝送されている。ここで関節部にてもその配線が関節の動きに合わせてねじられる構造になっており、このねじれに対する電線の耐久性や機械的抵抗が課題である。このためこの関節部に対する両側のアームにそれぞれ送信と受信との共振回路を設け、本発明により制御信号を伝送できる。アームの先に付いたセンサーの出力信号を制御信号とは逆向方向で伝送することも可能である。
3-3. Robot Arm In a robot having a freely rotating joint such as for industrial use, the present invention can also be used for transmission of signals at the joint. A large number of motors are mounted on the robot arm, and control signals thereof are conventionally transmitted by wire from the robot control circuit. Here, even in the joint portion, the wiring is structured to be twisted in accordance with the movement of the joint, and the durability and mechanical resistance of the electric wire against this twist are problems. For this reason, resonance circuits for transmission and reception are respectively provided on the arms on both sides of the joint, and the control signal can be transmitted according to the present invention. It is also possible to transmit the output signal of the sensor attached to the tip of the arm in the direction opposite to the control signal.
３−４．ワイヤレス電力伝送の種類
上述した実施例では、送受信に共振回路を使い、主に近傍電磁界にてワイヤレス電力伝送するとした。しかしワイヤレス電力伝送の方法としては、次のような方法を用いることもできる。
・誘導起電力を用いた方法
送信用コイルと受信用コイルとを用い、それらコイルの相互インダクタンスにより、送信側コイルから受信側コイルに誘導される電力を用いる。
・アンテナを用いる方法
ダイポールアンテナなどを用い、通常の長距離信号伝送を行う方法も使用できる。しかし実施例に示した共振回路を使用する方法と比較して、電力の伝送効率は劣化する。また、電磁波の筐体の外への不要輻射も多くなり余り実用的ではない。
3-4. Types of Wireless Power Transmission In the above-described embodiments, a resonance circuit is used for transmission and reception, and wireless power transmission is performed mainly in the vicinity of an electromagnetic field. However, the following method can also be used as a method of wireless power transmission.
-Method using Inductive Electromotive Force A transmission coil and a reception coil are used, and the power induced from the transmission side coil to the reception side coil by the mutual inductance of these coils is used.
-Method using an antenna A normal long-distance signal transmission method using a dipole antenna or the like can also be used. However, compared with the method using the resonance circuit shown in the embodiment, the power transmission efficiency is deteriorated. In addition, unnecessary radiation of electromagnetic waves to the outside of the casing increases and is not practical.
３−５．共振回路
図７は、本変形例に係る送受信の共振回路の等価回路構成を示す図である。上述した実施例では、送信用共振回路及び受信用共振回路のうち少なくともいずれか一方において、一つのＬに対して複数の異なった容量のＣが並列に接続され、Ｃの個数と同じ数の周波数に共振することで複数チャンネルの信号を伝送する共振回路とすることとし、信号伝送装置について説明したが、図７に示すように、送信用共振回路及び受信用共振回路のうち少なくともいずれか一方において、一つのＣ２４に対して複数のＬ２３が接続され、Ｌ２３の個数と同じ数の周波数に共振することで複数チャンネルの信号を伝送する共振回路とすることもできる。これにより一つの共振回路を複数の周波数で共振可能とし、これにより共振回路の送受信ペアの数を減らすこともできる。
3-5. Resonant Circuit FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of a transmission / reception resonance circuit according to this modification. In the embodiment described above, in at least one of the transmission resonance circuit and the reception resonance circuit, a plurality of Cs having different capacities are connected in parallel to one L, and the same number of frequencies as the number of Cs. The signal transmission device has been described as a resonance circuit that transmits signals of a plurality of channels by resonating with each other. However, as shown in FIG. 7, in at least one of the transmission resonance circuit and the reception resonance circuit, A plurality of L23s are connected to one C24, and a resonance circuit that transmits signals of a plurality of channels by resonating at the same number of frequencies as the number of L23s can be provided. This makes it possible to resonate one resonant circuit at a plurality of frequencies, thereby reducing the number of transmission / reception pairs of the resonant circuit.
１…受信用コイル ２…送信用コイル ３…ノズルユニット（記録ヘッド） ４…入出力端子 ５…送信用共振回路（第１の共振回路） ６…受信用共振回路（第２の共振回路） ７…ＡＭ変調回路 ８…検波回路 ９…アクチュエーター １０…高周波発生装置 １１…ＡＭ変調回路 １２…第１送信用共振回路 １３…第１受信用共振回路 １４…検波回路 １５…パラレル→シリアル変換回路（チャンネル切替回路） １６…シリアル→パラレル変換回路（チャンネル切替回路） １７…同調クロック＆チャンネル選択回路 １８…ＡＭ変調回路 １９…第２送信用共振回路 ２０…第２受信用共振回路 ２１…検波回路 ２２…同期クロック＆チャンネル復調回路 ２３…コイル（Ｌ） ２４…コンデンサー（Ｃ） ２５…高周波発生装置 １００…プリンター １０２…筐体部 １０４…ワイヤレス信号電力伝送装置（信号伝送装置） １０６…記録ヘッド制御装置（信号伝送装置）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reception coil 2 ... Transmission coil 3 ... Nozzle unit (recording head) 4 ... Input / output terminal 5 ... Transmission resonance circuit (first resonance circuit) 6 ... Reception resonance circuit (second resonance circuit) 7 ... AM modulation circuit 8 ... detection circuit 9 ... actuator 10 ... high frequency generator 11 ... AM modulation circuit 12 ... first transmission resonance circuit 13 ... first reception resonance circuit 14 ... detection circuit 15 ... parallel to serial conversion circuit (channel) 16) Serial-to-parallel conversion circuit (channel switching circuit) 17 ... Tuning clock & channel selection circuit 18 ... AM modulation circuit 19 ... Second transmission resonance circuit 20 ... Second reception resonance circuit 21 ... Detection circuit 22 ... Synchronous clock & channel demodulation circuit 23 ... Coil (L) 24 ... Capacitor (C) 25 ... High frequency generator 100 ... Linters 102 ... housing 104 ... wireless signal power transmission device (signal transmission device) 106 ... recording head control unit (signal transmission unit).
Claims (7)
前記プリンターの筐体に設置されかつコイルを有する第１の共振回路と、
前記筐体に対して可動する前記記録ヘッドに設置されかつコイルを有する第２の共振回路と、
を有し、
前記制御信号を、前記第１の共振回路から前記第２の共振回路へ、近傍電磁界によるワイヤレス電力によって伝送することを特徴とする信号伝送装置。 In a signal transmission device for transmitting a control signal for controlling a recording head of a printer from the driving circuit of the printer to the recording head,
A first resonance circuit installed in a casing of the printer and having a coil;
A second resonance circuit installed in the recording head movable with respect to the housing and having a coil;
Have
The signal transmission device, wherein the control signal is transmitted from the first resonance circuit to the second resonance circuit by wireless power generated by a near electromagnetic field.
前記制御信号のチャンネル数と同数の前記第２の共振回路と、
を有し、
前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路からなる一対の共振回路組が１チャンネルの前記制御信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。 The same number of first resonant circuits as the number of channels of the control signal;
The same number of second resonant circuits as the number of channels of the control signal;
Have
The signal transmission device according to claim 1, wherein a pair of resonance circuit sets including the first resonance circuit and the second resonance circuit transmits the control signal of one channel.
第１の共振周波数で前記制御信号のチャンネル番号を伝送し、
第２の共振周波数で前記被変調信号を時分割で伝送することを特徴とする請求項５に記載の信号伝送装置。 The transmitted control signal is:
Transmitting the channel number of the control signal at a first resonant frequency;
6. The signal transmission device according to claim 5, wherein the modulated signal is transmitted in a time division manner at a second resonance frequency.
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