【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシート紙やチケット紙等に印刷するプリンタに関し、特に円筒状に形成され、情報記録媒体を搬送するプラテンロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、サーマル紙のプリンタは、コンビニエンス・ストアや料金所のレシートに広く普及している。品質を維持しながら軽量で低価格なプリンタの実現は、市場から強く要請されている。その中でもゴム部品の合理化や技術改良は、電子部品や印字構成部品の技術進展に比べ目立ち、特に注目を注がれてきている。
【０００３】
そして、この種のプラテンロールとしては、例えばシリコーンゴムやＥＰＤＭゴムやクロロプレンゴムロールを用いたものが知られている。
【０００４】
しかしながら、従来のプラテンロールの製造方法は、金属軸を設置した金型に硬化剤を混合したゴム材料を圧入して加熱硬化する。その脱型後研磨加工し必要に応じ２次加熱する。工程の複雑さと高価な加工機が必要であることが要求されコストアップ要因になっている。一方、海外生産化に伴う簡単な製造方法の要請とリードタイム短縮と、量産立ち上がりを短縮する短納期化の課題が要望されてきた。
【０００５】
一方、低価格なプラテンロールの提案として、エラストマー射出成形方法の特開平５−４３９９号の提案があるが、これはＮＢＲゴムやウレタンゴムなどには部品単価を下げる効果は考えられるものの、硬度５０度以下の種類があるシリコーンゴムには適応できない。さらにプリンタ使用温度領域を−１０℃から７０℃に考慮するサーマルプリンタでは、エラストマーは硬度変化が大きく使用することが難しい。
【０００６】
また、特開平６−１７０９８４号は、プラスチックの内層チューブとエラストマーまたはゴムの外層チューブでシャフトに挿入してゴムロールを完成している。しかし、シャフトと前記ゴムロールとは、ゴムの収縮力で固定されており、回転方向のトルクが加わるとシャフトと接するゴムとが滑り、紙送り出来なくなる。さらに繰り返し印字媒体を加圧することで、永久歪による残留変形が残るという問題が容易に想定され大きな課題として挙げられる。
【０００７】
また、特開平９−２６７４１３号は、チューブ状のゴムロールの端部より中央部のゴム硬度を高くしシャフトに挿入する提案をしている。その通りで搬送力は強化されると思われる。シャフトの断面形状は円、正方形、六角形など一般的な形状を例示しているが、回転方向の高トルクが加わるとやはり、シャフトと接するゴムとが滑り紙送り不良を発生すると容易に推測できる。また、２種以上の材料をそれぞれ２回以上加硫成形や射出成形をするため、価格高になると思われる。さらにシリコーンゴムの接触角は１１０度と高く接着しにくいため、この提案では、シリコーンゴムをプラテンロールとして実現が困難になると想像できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、品質確保しつつサーマルプリンタを安価に提供する提案が望まれる。かつ高価な装置を使わずに海外生産できる技術提案や、現状のロール品質と機能を継続して実現しなければならないと言う課題の解決が望まれる。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術課題を解決するためになされたものであり、安価で有り品質や精度の良くかつ、高価な装置を使わない簡単な製造方法によって実現したプラテンロールを備えたプリンタを提供することを目的とする。
【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は、記録媒体と当接し回転することにより記録媒体を搬送するゴム製プラテンロールを備えたプリンタにおいて、円筒状ゴムの異形状の内径に嵌め合う形状をした異形外形の金属軸を円筒状ゴムに圧入したプラテンロールを使用したことを特徴とする。上記構成により、押出加工で加硫成形が同時に実現するゴムチューブに、軸を圧入するだけでロールを完成した。高トルクには、軸外形とチューブ内径の異形嵌め合い形状差による締め付け力で機能は十分である。
【００１１】
また、前記嵌め合いの個所が金属軸の円周上で１個所以上存在することを特徴とする。上記構成により高トルクが必要なロールや低硬度ゴムを使うロールに対象にも物理的凹凸個所の嵌め合いで有効である。
【００１２】
また、前記プラテンロールが押し出し成形で形成したゴムチューブであることを特徴とする。上記構成により連続して均一な形状のゴムチューブが安価に提供できる。
【００１３】
また、前記金属軸が引く抜き加工又は、プレス打ち出したことを特徴とする。上記構成により安価で安定した品質の軸生産工程を活用でき良好なプリンタが提供できる。
【００１４】
また、前記金属軸の嵌め合い凸部で前記プラテンロールを凹部にした、または、前記金属軸の嵌め合い凹部で前記プラテンロールを凸部にしたことを特徴とする。上記構成により異形軸の凹凸形状によるゴム硬度の影響を少なくした効果が望め、かつ搬送能力強化させ印字品質を実現する紙送り安定化に結びつく。
また、前記嵌め合い凸部、又は凹部の断面形状が内周（根元）の長さが外周（先端）の長さより、それぞれ小さい事又は、大きくした事を特徴とする。上記構成により低硬度のゴム材質が高トルクが加わってもズレやゴムの軸からの剥離など発生防止効果を発揮させることが出来る。
また、前記ゴム硬度が６０度（ＪＩＳ−Ａ）以下であることを特徴とする。上記構成により、前述のロールの低硬度ゴムで印字良好な範囲が広がり品質の安定につながる。
【００１５】
また、前記チューブゴムの材質がシリコーンゴムであることを特徴とする。上記構成により、圧縮永久歪が少なく温度変化に鈍感な特徴の材質を印字品質向上に生かせることが出来た。つまり、低温からサーマルヘッド発熱する高温までゴム弾性の変化が少なく、かつサーマルヘッドが常時加圧接触していてもロールの変形が少なくできる。
【００１６】
また、前記チューブゴムの嵌め合い高さが肉厚の２％から３０％であることを特徴とする。上記構成によりプラテンロールとして下地の凹凸形状による硬度変化の影響が緩和されるので、サーマルプリンタなど均一な変形量を保つので、プラテンロールにおいては特に有効である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にして本発明に係るプリンタの好ましい実施の形態を詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明プリンタのプラテンロール１ゴムの斜視図である。
異形押し出したチューブ状のプラテンロール１を、異形押し出した金属軸２に接着剤９を使わず圧入して成形した。金属軸２の凸部３は、プラテンロール１の凹部４と契合している。基本的には、金属軸２の外形寸法とプラテンロール１ゴムの内径寸法とは一致する。金属軸２の外形が大きいと嵌め合い後大きなトルクの加わる際変形は少ないが、圧入時の嵌め合い加工性は困難になる。一方、金属軸２の外形が小さいと嵌め合い後大きなトルクが加わると簡単変形し、剥離する問題が発生することもある。特にプラテンロール１ゴムの硬度が低く、かつ肉厚が薄いと前述傾向がある。
【００１８】
図２は、印字紙７を紙送りする本発明のプリンタ断面である。印字紙７は、図の右下から供給され、紙ガイド６で誘導されながらサーマルヘッド７でプラテンロール１に押されながら印字する。プラテンロール１の駆動力で印字紙７は、搬送され図右上方に排出される。図に隠れて見えないが印字紙７の発色面は、サーマルヘッド７と接触し、プラテンロール１で加圧される。印字信号によりサーマルヘッド６は発熱して印字する。電源スイッチで起動し印字紙７は、紙送り機能とプラテン機能を併せ持つプラテンロール１で制御されている。プラテンロール１はプリンタのモーターからの駆動力を紙送り歯車で伝達され回転する。印加された圧力はロール外周部に伝わり、プラテンロール一部を変形させている。プラテンロール１の回転力で、印字紙７は搬送される。
【００１９】
さらに印字紙７は発色時に７０℃以上温度を受けるため、プラテンロール１には、約５０℃以上の温度を受けている。このことは、プラテンロール１の求められる性能として、圧縮永久歪が高く、温度依存性の低い硬度を持つ特性で有ることが必要条件となる。シリコーンゴムは上記条件に適合し、サーマルプリンタで広く使われている。しかし、接触角が１１０度以上と大きい事で他の物質と接着し難い弊害も併せ持っている。同心円形状の金属軸２外径とプラテンロール１の内径は、印字紙７を搬送時、金属軸２とプラテンロール１との間にトルクが加わり、軸滑り不良を発生した。がこの技術課題に異形押し出したシリコーンロール１と金属軸２の組合せによる物理的凹凸形状で抑えている。プラテンロール１も金属軸２も安定した形状に形成され、また押し出し成形加工を採用した事で安く実現している。
【００２０】
図３は、金属軸２をプラテンロール１に圧入する状態の断面図である。嵌め合うプラテンロール１と金属軸２は、４ヶ所の凹凸部分を位置制御しながら挿入する。金属軸２には、接着剤９の塗布も無ければ、乾燥加熱工程もない。
【００２１】
図４は、金属軸２をプラテンロール１に圧入開始した状態図である。プラテンロール１は弾性のあるゴムなので変形しつつ金属軸２の形状に追随しつつ密着する。
【００２２】
図５は、金属軸２を装着完了した断面図である。いたって簡単で量産性と品質の安定性も、十分予測できる。
ロールとしての生命線である偏芯と外径精度を既存の実用化され技術的にこなれた押し出し加工の実現する精度が、現状並に確保している。つまり、プラテンロール１の偏芯精度は押し出し精度に影響し、かつ外形精度は押し出し条件に依存する。通常の押し出し精度は偏芯でプラスマイナス０．１ミクロンメートルが工業的に実現している。外形精度に至っては、プラスマイナス０．０５ミクロンメートルのチューブゴム商品が購入することが出来る。
【００２３】
プラテンロール１が高トルクで変形を強いられる際、凸部品３の形状で金属軸２と一体化する要因となる。凸部品３の高さ（形状）はプラテンロール１の外径に対し、１％以上５０％以下で、好ましくは２％から１０％である。形状が大きいと、ゴムの硬度が下地の金属軸２の硬度に影響し紙送り不良を誘発し、形状が小さいと、プラテンロール１が変形した時、外れて回転する不具合が発生する。
【００２４】
金属軸２の凸部品形状を、断面が長方形の図４に、断面が台形を図５に、軸中心に広がる断円形状を図６に示した。逆に金属軸２の凹凸部品形状を、図７、図８、図９に示した。前記金属軸２の凹凸形状に嵌め合う形状にプラテンロール１の内側の穴形状を製作する。
【００２５】
シリコーンチューブロールのゴム硬度は、８０から１０（ＪＩＳ−Ａ規格）が適応でき、好ましくは硬度３０から５０までが良い。低硬度になるほど耐摩耗性が劣り、高硬度ほどニップ値（加圧によるプラテンロール１の押しつぶれ長さ）が少なく、印字良好な範囲が狭くなる。前記偏芯やチューブの脈動による変形は、低硬度になるほど解消され、特にゴム硬度４０度以下では有効である。
【００２６】
例示した凹凸部品は１ヶ所と３ヶ所であるが、２ヶ所でも４ヶ所でも５ヶ所でも良く、多くなるほどゴム厚みが薄くなった時、下地の凹凸形状の影響が少ない。一方数が少ないほど、管理する部分が少なくなり加工精度も低下する。
【００２７】
一般に等間隔に２から５ヶ所が良く使われる。凹凸部形状の幅と高さは、金属軸２の外形寸法とプラテンロール１の肉厚と硬度により変化するが、厚みに対して１０％程度が良好である。つまり、印字紙７の紙送りトルクにプラテンロール１ゴムの変形で金属軸２との乖離を発生しなくするため、凹凸部品形状で前記変化を安定させる効果がある。
【００２８】
シリコーンゴムは実際の試験により容易に選定できるが、その具体例を挙げると、例えば、シリコーン接着剤・シリコーンポティング材・シリコーンゲル製品・シリコーンレジン・シリコーン表面保護コーティング剤・フルオロシリコーンゴムなどである。付加反応タイプも縮合反応タイプでも良い。シリコーンゴムは１種を単独で又は２種以上を併用して使用できる。つまり、難燃性や非流動性やチクソ性や放熱性や耐熱性や導電性や耐溶剤性や耐寒性や接着性や高強度性や電気接点障害対策性などのために、単品や複数の添加剤を加えても良い。
【００２９】
さらに、使用されるシリコーンゴムの代わりに、以下のゴムであれば同等に使える。つまり、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−（ジエン）−ゴム（ＥＰＭ又はＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソブテン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン−アクリルゴム等が考えられる。さらにこれらの各種ゴムの適当な混合物であってもよい。
【００３０】
さらに、前記充填剤の他に、導電材料添加剤や顔料や劣化防止剤や安定剤や機能付与剤などの添加剤を配合したものであっても良い。本組成物には、上記の規定の機械的強度及び加工性を低下させない範囲で、可塑剤、架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、素練り促進剤、活性剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、粘着付与剤、ゴム軟化剤、ゴム補強剤、充填材、強化剤、発泡剤、発泡助剤、内部離型剤、滑剤、離型剤、スリップ剤、防曇剤、難燃剤、帯電防止剤、変性剤、酸化防止剤、熱安定剤着色剤、スコーチ防止剤、カップリング剤、防腐剤、防カビ剤の公知のゴム添加剤を添加してもよい。
【００３１】
導電性添加剤には、カーボンブラックやグラファイトや粒子状Ａｇや粒子状Ａｕや粒子状Ｎｉや粒子状ステンレスや粒子状酸化チタンや酸化錫や粒子状導電性亜鉛華やＡＵ−ＡＧ、Ｎｉ−Ａｇ複合や銀コートガラスビーズや粒子状カーボンバルーンを挙げることができる。
【００３２】
また、ゴム添加物として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ガラス繊維やカーボン繊維、カーボンブラック等を代表とする各種フィラーも添加して良い。
また、軸材質に、ＳＵＭ、ＳＵＳ、アルミ合金鋼線などの他に、高剛性プラスチックであるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＰＬＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＵ）を使い、軽量化・連続生産による自動化・低コスト化を図ることが出来る。
【００３３】
本発明のプリンタは、インパクト方式のプリンタやインクジェット方式のプリンタや電子写真方式のプリンタなどの紙送りロールにも適応でき低価格化の効果がある。
【００３４】
結果は、サーマル紙に対して１０００万印字後でも紙送りは正常で、印字も問題はなかった。サーマル紙の印字耐久試験後でも、金属軸２外周部とシリコーンチューブ内面との剥離は見られず、鮮明な印字は最後まで変わらなかった。従来のプラテンロール１との品質上の差異も無く、特に問題はなかった。
シリコーンチューブロールの価格は、従来の加硫方式に比べ約１／２となった。本発明のプラテンロール１の高品質を実証した結果となった。詳細は図１６に示した。
【００３５】
（実施例２）
図１０に実施例２のプラテンロール１の斜視図を示す。４方向に異形押し出したプラテンロール１を、４方向に異形押し出した金属軸２に接着剤９を使わず圧入して成形した。金属軸２の凸部３は、プラテンロール１の凹部４と契合している。金属軸２の外形に対して、プラテンロール１の内径は０．０５ミクロンメートルだけ小さくした。金属軸２の挿入性は良好で作業者が楽に所定の位置にプラテンロール１を実装した。プラテンロール１のゴム硬度は４０度で柔らかく、印字紙７を搬送する時、金属軸２とプラテンロール１との間にトルクが加わったが、物理的凹凸形状故に、軸滑り不良の発生を抑えた。実施例２のアンカー効果を利用すると、接着とは比べ物にならないほど強力な密着力が実現できる。
プラテンロール１の偏芯と外径精度は、偏芯でプラスマイナス０．１５ミクロンメートルで、外形精度はプラスマイナス０．０８ミクロンメートルのチューブゴムであった。金属軸２の断面形状が台形で、凹凸形状に嵌め合う形状にプラテンロール１を製作した。シリコーンチューブロールのゴム硬度は、４０度（ＪＩＳ−Ａ規格）で良かった。印字紙７の紙送りトルクが加わっても、プラテンロール１ゴムの変形のみ見られ、金属軸２との乖離を発生しなかった。
【００３６】
結果は、サーマル紙に対して１０００万印字後でも紙送りは正常で、印字も問題はなかった。サーマル紙の印字耐久試験後でも、金属軸２外周部とシリコーンチューブ内面との剥離は見られず、鮮明な印字は最後まで変わらなかった。従来のプラテンロール１との品質上の差異も無く特に問題はなかった。シリコーンチューブロールの価格は従来の加硫方式に比べ約１／２となった。本発明のプラテンロール１の高品質性を実証した結果となった。詳細な実験結果は図１６に示す。
【００３７】
（実施例３）
金属軸２は外側の４方向に凸部３を２方向の凸部３を交互に（チドリの形態）突起をつけている。つまり、円筒状の金属軸２に上下２方向からプレス加工で、金属軸２の肉盗み（横に凸形状にする）加工をする。嵌め合い時は、プラテンロール１ゴムのムリ変形を期待して圧入した。
【００３８】
金属軸２の断面形状は内径４ミクロンメートルでプラテンロール１ゴムの外形は７ミクロンメートルで、凸部３の断面形状は幅０．２０ミクロンメートルで高さ０．１２ミクロンメートルであった。図示していないが、プラテンロール１ゴム材質はシリコーンゴムのチューブ形態で硬度４５度であった。専用の３方向押し出し金口をゴム押し出し機の吐出個所に設置した。
【００３９】
シリコーンチューブロールの価格は従来の加硫方式に比べ約１／２となった。詳細は図１６にまとめて示した。
【００４０】
（従来例１）
図１１は、従来例のプラテンロール１の全体を示す斜視図である。
図１１に示すように、従来例のプラテンロール１は、おおよそ金属軸２とシリコーンゴム１と、プラテンロール１と金属軸２と密着を良くするためプライマー９とから構成される。
【００４１】
図１１の様に、シリコーンゴム１との接触するＳＵＭ製の金属軸２の部分に、プライマー９を全周塗布し６０℃で３０分乾燥させる。図１４のように１７５℃に加熱してあるゴム金型１１に、前記プライマー９処理した軸２を金型中心の位置に治具を調整しながら設置し、図示していないが上金型を被せる。前記金型１１が設置したコンプレッション成型機に、練り上げたシリコーンゴム未加硫品を適量秤量して注入し加硫する。１次加硫条件は１７５℃の１３分で、シリコーンゴム１は完全硬化した。金型１１から取り出し、高温槽に投入し、２００℃で４時間の２次加硫条件でプラテンロール１を処理する。加硫未反応から出る副生成物の飛散、コンパウンド中の揮発成分の除去、圧縮永久歪物性値の安定化が達成されたことになる。
【００４２】
次に研磨機で、円盤状砥石を使い、周速度１８００ｒｐｍでプラテンロール１の外周側面を外径加工した。この工程で所定の偏芯精度を確保した。研磨後の外周部の面粗度は、Ｒｙで６ミクロンメートルと測定され、ほぼ均一面を形作った。
【００４３】
結果は、サーマル紙に対して１０００万印字後でも紙送りは正常で印字も問題はなかった。鮮明な印字は最後まで変わらず、特に問題はなかった。詳細は図１６にまとめて示した。
【００４４】
しかし、ゴム金型１１やゴム練機やコンプレッション成形機や研磨機や乾燥機など高価な機械を使い、多くの工程と時間をかけている。その分管理項目が増え、作業者が多くつくため、どうしてもコストアップになってくる。また、有機溶剤系の接着剤９の作業は、人体に少なからず悪影響を与え、ひいては、廃水処理や大気汚染などの要因の一つにつながる。さらに数時間のゴム練機での作業は、回転するゴムを手で裏返す作業を伴い、機械と連動する危険な作業である。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、簡単な構成でプリンタのプラテンロールは低価格で、スムースに金属軸２に装着することが出来る良高品質なプラテンロールを得ることができる。つまり、
▲１▼従来金属軸とゴムの接着剤に有機溶剤系の溶剤を塗布乾燥し、工場周辺に何らかの影響を与えていた。今回有機溶剤など環境に影響を与える物質を使わず、安全性を向上した。
▲２▼嵌め合い部分の凹凸がそれぞれ交互に食い込み合い、紙送りの平面状ではゴムが変形しても脱落し難い構造を採用している。したがって、一切の接着剤等の付帯加工が要らなくなり、安価に高品質のプリンタを提供できる。
▲３▼非粘着性のシリコーンゴムの特徴を生かしつつ、物理的に凹凸形状をプラテンロールの回転方向に対し抜けずらい形態にし、金属軸２との接合をしている。
▲４▼金属軸もゴムチューブも量産性の高い、こなれた既存技術である押し出し加工技術を活用する事で、偏芯やゴム肉厚みの変動などを低く押さえ品質安定と低価格化に寄与している。
▲５▼金属軸に凹加工をする事で、連続成形した金属軸がそのまま特に追加加工する事無く円筒状のガイドで支持されながら使う事ができる。簡単な構成で設計の自由度を向上した技術提案となっている。
▲６▼紙送り性能を向上する要因である低硬度化に、シリコーン材質は有効だが、金属軸の外周方向に複数の嵌め合い部分を段差少なく設定する事で、低硬度による部分的な硬さ偏在を解消しつつトルクを向上している。
【００４６】
このような本発明プリンタは、異形の金属軸とシリコーンチューブゴムを押し出し加工の採用により、安価に品質よく生産し独特な嵌め合い加工でロール完成することで、精度良く安価にして安定した高トルクのプラテンロールを得ることができる。言うかえれば、量産性があり、高トルクの紙送りに対しスムースな良好なプラテンロールを得ることができる。
【００４７】
これにより、従来の無駄な工程を省き、低価格高品質のプリンタ実現に大きな課題となっていたロールの低価格化が解消し、飛躍的に前進した。
【００４８】
さらに、ゴムプラテンロールの製作過程で従来課題となっていた有機溶剤系接着剤の使用に対応した環境問題の解決に一助となった。機能的にも小型・軽量化・携帯性の向上と言った時流に沿った商品戦略の特徴化や設計の自由度の幅を広げるなどキー技術の一つと考えられ小型情報通信業界だけでなく、家電や広く民生品分野にも重要な提案と考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で示す本発明プリンタのプラテンロール１の斜視図である。
【図２】実施例１のプラテンロール１と印字紙７との位置関係のプリンタ断面図である。
【図３】実施例１の金属軸２をプラテンロール１に圧入する位置関係の略図である。
【図４】実施例１の凸部３の断面形状が長方形をした金属軸２の略図である。
【図５】実施例１の凸部３の断面形状が台形をした金属軸２の略図である。
【図６】実施例１の凸部３の断面形状が先広がりの形をした金属軸２の略図である。
【図７】実施例１の凹部の断面形状が長方形をした金属軸２の略図である。
【図８】実施例１の凹部の断面形状が台形をした金属軸２の略図である。
【図９】実施例１の凹部の断面形状が先広がりの形をした金属軸２の略図である。
【図１０】実施例２で示す本発明プリンタのプラテンロール１の斜視図である。
【図１１】実施例３で示す本発明プリンタのプラテンロール１の金属軸の斜視図である。
【図１２】従来例１で示すプリンタのプラテンロール１の斜視図である。
【図１３】従来例１で示す接着剤９塗布後の金属軸２の斜視図である。
【図１４】従来例１で示す加硫成形後のプラテンロール１の斜視図である。
【図１５】従来例１で示す金型１１でコンプレッション成形後のプラテンロール１の斜視図である。
【図１６】実施例と比較例の結果をまとめた図である。
【符号の説明】
１ プラテンロール（チューブ状）
２ 金属軸
３ 嵌め合いの凸部
４ 嵌め合いの凹部
５ 内周部に幅が広がる凸の形状
６ 紙ガイド
７ 印字紙
８ ＦＦＣ配線
９ 接着剤
１０ コンプレッション成形後のプラテンロール
１１ ゴム金型[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a printer for printing on receipt paper, ticket paper, and the like, and more particularly, to a platen roll formed in a cylindrical shape and transporting an information recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, thermal paper printers have become widespread for convenience store and toll booth receipts. The realization of a lightweight and low-cost printer while maintaining quality is strongly demanded by the market. Among them, the rationalization and technical improvement of rubber parts are more noticeable than the technological progress of electronic parts and printing component parts, and particular attention has been paid to them.
[0003]
As this type of platen roll, for example, a roll using a silicone rubber, EPDM rubber, or chloroprene rubber roll is known.
[0004]
However, in the conventional platen roll manufacturing method, a rubber material mixed with a curing agent is press-fitted into a mold provided with a metal shaft and is heated and cured. After the mold release, polishing is performed, and secondary heating is performed as necessary. The complexity of the process and the necessity of an expensive processing machine are required, which is a factor of cost increase. On the other hand, there has been a demand for a simple manufacturing method associated with overseas production, a reduction in lead time, and a problem of a short delivery time for shortening the start of mass production.
[0005]
On the other hand, as a proposal of a low-priced platen roll, there is a proposal of Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-4399, which is an elastomer injection molding method. It cannot be applied to silicone rubbers of a type below the degree. Further, in a thermal printer that considers a printer operating temperature range from -10 ° C. to 70 ° C., it is difficult to use an elastomer having a large change in hardness.
[0006]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-170984, a rubber roll is completed by inserting a plastic inner tube and an elastomer or rubber outer tube into a shaft. However, the shaft and the rubber roll are fixed by the contraction force of the rubber, and when a torque in the rotating direction is applied, the rubber in contact with the shaft slides, and the paper cannot be fed. Furthermore, a problem that residual deformation due to permanent distortion remains due to repeated pressurization of the print medium is easily assumed and is cited as a major problem.
[0007]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-267413 proposes that the rubber hardness at the center of the tubular rubber roll is made higher than that at the end and inserted into the shaft. It is likely that the transport power will be strengthened accordingly. Although the cross-sectional shape of the shaft exemplifies a general shape such as a circle, a square, and a hexagon, it can easily be estimated that when high torque in the rotating direction is applied, the rubber contacting the shaft also causes slippage paper feeding failure. . In addition, since two or more kinds of materials are vulcanized or injection-molded twice or more each time, the price is expected to be high. Furthermore, since the contact angle of silicone rubber is as high as 110 degrees and it is difficult to adhere, it can be imagined that in this proposal, it is difficult to realize silicone rubber as a platen roll.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
That is, a proposal to provide a thermal printer at low cost while ensuring quality is desired. In addition, there is a demand for a technical proposal that enables overseas production without using expensive equipment, and a solution to the problem that the current roll quality and function must be continuously realized.
[0009]
The present invention has been made to solve such a conventional technical problem, and has a platen roll realized by a simple manufacturing method which is inexpensive, has high quality and accuracy, and does not use expensive equipment. It is intended to provide a printer.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a printer having a rubber platen roll that conveys a recording medium by rotating while coming into contact with the recording medium. It is characterized by using a platen roll in which a metal shaft having an outer shape is pressed into cylindrical rubber. With the above configuration, the roll was completed simply by press-fitting the shaft into a rubber tube that simultaneously achieved vulcanization molding by extrusion. For high torque, the function is sufficient with the tightening force due to the irregular fitting shape difference between the shaft outer shape and the tube inner diameter.
[0011]
Further, there is provided one or more fitting points on the circumference of the metal shaft. With the above configuration, the present invention is also effective for a roll requiring a high torque or a roll using a low-hardness rubber by fitting physical uneven portions to the target.
[0012]
Further, the platen roll is a rubber tube formed by extrusion molding. With the above configuration, a rubber tube having a continuous and uniform shape can be provided at low cost.
[0013]
Further, the metal shaft is drawn or stamped out. With the above configuration, an inexpensive and stable quality shaft production process can be utilized and a good printer can be provided.
[0014]
Further, the platen roll is formed as a concave portion with the fitting convex portion of the metal shaft, or the platen roll is formed as a convex portion with the fitting concave portion of the metal shaft. With the above configuration, an effect of reducing the influence of the rubber hardness due to the irregular shape of the irregular shaft can be expected, and the paper feed stabilizes to enhance the conveying ability and realize the printing quality.
Further, the cross-sectional shape of the fitting convex portion or the concave portion is characterized in that the length of the inner periphery (root) is smaller or larger than the length of the outer periphery (tip), respectively. With the above configuration, even when a high torque is applied to the low hardness rubber material, it is possible to exert the effect of preventing the occurrence of displacement and separation of the rubber from the shaft.
The rubber hardness is not more than 60 degrees (JIS-A). According to the above configuration, a good printing range is widened by the low hardness rubber of the above-mentioned roll, leading to a stable quality.
[0015]
Further, the material of the tube rubber is silicone rubber. With the above configuration, a material having a characteristic of low compression set and being insensitive to a temperature change can be utilized for improving printing quality. That is, the change in rubber elasticity is small from a low temperature to a high temperature at which the thermal head generates heat, and the deformation of the roll can be reduced even when the thermal head is constantly in pressure contact.
[0016]
Further, the fitting height of the tube rubber is 2% to 30% of the wall thickness. With the above configuration, the influence of the change in hardness due to the unevenness of the substrate as the platen roll is reduced, so that a uniform deformation amount is maintained in a thermal printer or the like, and therefore, the platen roll is particularly effective.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a printer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a perspective view of a platen roll 1 rubber of the printer of the present invention.
The deformed and extruded tube-shaped platen roll 1 was press-fitted into the deformed and extruded metal shaft 2 without using an adhesive 9 to be molded. The convex portion 3 of the metal shaft 2 is engaged with the concave portion 4 of the platen roll 1. Basically, the outer dimensions of the metal shaft 2 and the inner diameter of the rubber of the platen roll 1 match. If the outer shape of the metal shaft 2 is large, the deformation is small when a large torque is applied after the fitting, but the fitting workability at the time of press fitting becomes difficult. On the other hand, if the external shape of the metal shaft 2 is small, the metal shaft 2 is easily deformed when a large torque is applied after fitting, and a problem of peeling may occur. In particular, if the hardness of the rubber of the platen roll 1 is low and the wall thickness is thin, the above tendency is observed.
[0018]
FIG. 2 is a sectional view of the printer of the present invention for feeding the printing paper 7. The printing paper 7 is supplied from the lower right of the drawing, and prints while being pushed by the platen roll 1 by the thermal head 7 while being guided by the paper guide 6. The printing paper 7 is conveyed by the driving force of the platen roll 1 and discharged to the upper right in the drawing. Although the coloring surface of the printing paper 7 is invisible and hidden by the drawing, it comes into contact with the thermal head 7 and is pressed by the platen roll 1. The thermal head 6 generates heat and prints according to the print signal. The printing paper 7 started by a power switch is controlled by a platen roll 1 having both a paper feeding function and a platen function. The platen roll 1 is rotated by transmitting a driving force from a motor of the printer by a paper feed gear. The applied pressure is transmitted to the outer peripheral portion of the roll and deforms a part of the platen roll. The printing paper 7 is transported by the rotation force of the platen roll 1.
[0019]
Further, since the printing paper 7 receives a temperature of 70 ° C. or more at the time of color development, the platen roll 1 receives a temperature of about 50 ° C. or more. This is a necessary condition for the platen roll 1 to have the property of high compression set and low temperature-dependent hardness as the required performance. Silicone rubber meets the above requirements and is widely used in thermal printers. However, when the contact angle is as large as 110 degrees or more, there is also a disadvantage that it is difficult to adhere to other substances. As for the outer diameter of the concentric metal shaft 2 and the inner diameter of the platen roll 1, torque was applied between the metal shaft 2 and the platen roll 1 when the printing paper 7 was being conveyed, resulting in shaft slippage failure. However, this technical problem is suppressed by the physical unevenness formed by the combination of the silicone roll 1 and the metal shaft 2 which are extruded and deformed. Both the platen roll 1 and the metal shaft 2 are formed in a stable shape, and are realized at low cost by employing extrusion molding.
[0020]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state where the metal shaft 2 is pressed into the platen roll 1. The platen roll 1 and the metal shaft 2 to be fitted are inserted while controlling the positions of the four uneven portions. There is no application of the adhesive 9 to the metal shaft 2 and no drying and heating process.
[0021]
FIG. 4 is a state diagram in which the metal shaft 2 has been pressed into the platen roll 1. Since the platen roll 1 is elastic rubber, the platen roll 1 closely adheres while following the shape of the metal shaft 2 while being deformed.
[0022]
FIG. 5 is a cross-sectional view in which the mounting of the metal shaft 2 is completed. It is quite simple, and the stability of mass production and quality can be predicted sufficiently.
The eccentricity and outer diameter accuracy, which are the lifelines of the roll, are already at the same level as the current state of the art, and the accuracy that can be achieved by the technologically advanced extrusion process that is already in practical use. That is, the eccentricity of the platen roll 1 affects the extrusion accuracy, and the external accuracy depends on the extrusion conditions. The normal extrusion precision is industrially realized with an eccentricity of ± 0.1 μm. Regarding the outer shape accuracy, tube rubber products of plus or minus 0.05 micron meter can be purchased.
[0023]
When the platen roll 1 is forced to deform with a high torque, it becomes a factor of being integrated with the metal shaft 2 in the shape of the convex part 3. The height (shape) of the convex part 3 is 1% or more and 50% or less, preferably 2% to 10% with respect to the outer diameter of the platen roll 1. If the shape is large, the hardness of the rubber affects the hardness of the metal shaft 2 as the base, causing poor paper feed, and if the shape is small, the platen roll 1 will come off and rotate when deformed.
[0024]
FIG. 4 shows a cross section of the convex part of the metal shaft 2 in a rectangular shape, FIG. 5 shows a trapezoidal cross section, and FIG. Conversely, the shape of the uneven part of the metal shaft 2 is shown in FIGS. A hole shape inside the platen roll 1 is manufactured so as to fit into the uneven shape of the metal shaft 2.
[0025]
The rubber hardness of the silicone tube roll can be in the range of 80 to 10 (JIS-A standard), and preferably 30 to 50. The lower the hardness, the lower the abrasion resistance, and the higher the hardness, the smaller the nip value (the length of crushing of the platen roll 1 by pressing) and the narrower the good printing range. The deformation due to the eccentricity and the pulsation of the tube is eliminated as the hardness becomes lower, and is particularly effective when the rubber hardness is 40 degrees or less.
[0026]
The illustrated uneven parts are one place and three places, but may be two places, four places, or five places. When the rubber thickness becomes thinner as the number increases, the influence of the uneven shape of the base is small. On the other hand, the smaller the number, the less the part to be managed and the lower the processing accuracy.
[0027]
Generally, two to five locations are often used at regular intervals. The width and height of the uneven portion shape vary depending on the external dimensions of the metal shaft 2 and the thickness and hardness of the platen roll 1, but are preferably about 10% of the thickness. In other words, the paper feed torque of the printing paper 7 does not deviate from the metal shaft 2 due to the deformation of the rubber of the platen roll 1, so that the above-mentioned uneven shape is effective in stabilizing the change.
[0028]
Silicone rubber can be easily selected by actual tests. Specific examples include silicone adhesives, silicone potting materials, silicone gel products, silicone resins, silicone surface protective coating agents, and fluorosilicone rubber. . The addition reaction type may be a condensation reaction type. One type of silicone rubber can be used alone, or two or more types can be used in combination. In other words, for flame retardancy, non-fluidity, thixotropy, heat dissipation, heat resistance, conductivity, solvent resistance, cold resistance, adhesiveness, high strength, electrical contact failure countermeasures, etc. Additives may be added.
[0029]
Further, the following rubbers can be equally used instead of the silicone rubber used. That is, natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), ethylene-propylene- (diene) -rubber (EPM or EPDM), chloroprene rubber (CR) , Isobutene-isoprene rubber (IIR), isoprene rubber (IR), acrylic rubber (ACM), ethylene-acryl rubber, and the like. Further, an appropriate mixture of these various rubbers may be used.
[0030]
Further, in addition to the filler, additives such as a conductive material additive, a pigment, a deterioration inhibitor, a stabilizer, and a function-imparting agent may be blended. In the present composition, a plasticizer, a crosslinking agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization accelerator, a mastication accelerator, an activator, an antioxidant, as long as the above-mentioned specified mechanical strength and workability are not reduced. , Ozone deterioration inhibitor, ultraviolet absorber, light stabilizer, tackifier, rubber softener, rubber reinforcing agent, filler, reinforcing agent, foaming agent, foaming assistant, internal mold release agent, lubricant, mold release agent, Add known rubber additives such as slip agent, anti-fog agent, flame retardant, antistatic agent, denaturant, antioxidant, heat stabilizer colorant, anti-scorch agent, coupling agent, preservative, anti-mold agent You may.
[0031]
The conductive additives include carbon black, graphite, particulate Ag, particulate Au, particulate Ni, particulate stainless, particulate titanium oxide, tin oxide, particulate conductive zinc oxide, AU-AG, Ni-Ag Composite and silver-coated glass beads and particulate carbon balloons can be mentioned.
[0032]
Further, as a rubber additive, various fillers represented by thermoplastic resin, thermosetting resin, glass fiber, carbon fiber, carbon black and the like may be added.
In addition to SUM, SUS, aluminum alloy steel wire, etc., high rigid plastics such as polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), liquid crystal polymer (PLA), and polysulfone (PSU) are used for the shaft material. In addition, automation and cost reduction by weight reduction and continuous production can be achieved.
[0033]
The printer of the present invention can be applied to a paper feed roll such as an impact type printer, an inkjet type printer, and an electrophotographic type printer, and has an effect of reducing the price.
[0034]
As a result, the paper feed was normal even after printing 10 million times on the thermal paper, and there was no problem in printing. Even after the printing durability test of the thermal paper, no peeling was observed between the outer peripheral portion of the metal shaft 2 and the inner surface of the silicone tube, and clear printing did not change to the end. There was no difference in quality from the conventional platen roll 1, and there was no particular problem.
The price of silicone tube rolls has been reduced to about half that of the conventional vulcanization method. The result demonstrated the high quality of the platen roll 1 of the present invention. Details are shown in FIG.
[0035]
(Example 2)
FIG. 10 is a perspective view of the platen roll 1 according to the second embodiment. The platen roll 1 deformed and extruded in four directions was press-fitted into the metal shaft 2 deformed and extruded in four directions without using an adhesive 9 and formed. The convex portion 3 of the metal shaft 2 is engaged with the concave portion 4 of the platen roll 1. The inner diameter of the platen roll 1 was smaller than the outer shape of the metal shaft 2 by 0.05 μm. The insertability of the metal shaft 2 was good, and the operator easily mounted the platen roll 1 at a predetermined position. The rubber hardness of the platen roll 1 is soft at 40 degrees, and a torque is applied between the metal shaft 2 and the platen roll 1 when the printing paper 7 is transported. Was. When the anchor effect of the second embodiment is used, it is possible to realize a strong adhesive force that is incomparable to bonding.
The eccentricity and the outer diameter precision of the platen roll 1 were ± 0.15 μm in eccentricity, and the outer precision was a tube rubber of ± 0.08 μm. The platen roll 1 was manufactured so that the cross-sectional shape of the metal shaft 2 was trapezoidal and fitted into the uneven shape. The rubber hardness of the silicone tube roll was good at 40 degrees (JIS-A standard). Even when the paper feed torque of the printing paper 7 was applied, only the deformation of the rubber of the platen roll 1 was observed, and no deviation from the metal shaft 2 occurred.
[0036]
As a result, the paper feed was normal even after printing 10 million times on the thermal paper, and there was no problem in printing. Even after the printing durability test of the thermal paper, no peeling was observed between the outer peripheral portion of the metal shaft 2 and the inner surface of the silicone tube, and clear printing did not change to the end. There was no difference in quality from the conventional platen roll 1 and there was no particular problem. The price of silicone tube rolls was about half that of the conventional vulcanization method. The result proved the high quality of the platen roll 1 of the present invention. Detailed experimental results are shown in FIG.
[0037]
(Example 3)
The metal shaft 2 is provided with protrusions 3 in the outer four directions and protrusions 3 in two directions alternately (in the form of a plover). In other words, the metal shaft 2 is subjected to meat stealing (forming a laterally convex shape) by pressing the cylindrical metal shaft 2 from two upper and lower directions. At the time of fitting, the platen roll 1 was press-fitted in expectation of deformation of the rubber.
[0038]
The cross-sectional shape of the metal shaft 2 was 4 μm in inner diameter, the outer shape of the rubber on the platen roll 1 was 7 μm, and the cross-sectional shape of the projection 3 was 0.20 μm in width and 0.12 μm in height. Although not shown, the rubber material of the platen roll 1 was a silicone rubber tube having a hardness of 45 degrees. A dedicated three-way extrusion spout was installed at the discharge point of the rubber extruder.
[0039]
The price of silicone tube rolls was about half that of the conventional vulcanization method. Details are summarized in FIG.
[0040]
(Conventional example 1)
FIG. 11 is a perspective view showing the entire platen roll 1 of the conventional example.
As shown in FIG. 11, the conventional platen roll 1 is composed of a metal shaft 2 and a silicone rubber 1, and a primer 9 for improving the close contact between the platen roll 1 and the metal shaft 2.
[0041]
As shown in FIG. 11, a primer 9 is applied all around the SUM metal shaft 2 in contact with the silicone rubber 1 and dried at 60 ° C. for 30 minutes. The shaft 2 treated with the primer 9 is set in a rubber mold 11 heated to 175 ° C. as shown in FIG. 14 while adjusting the jig at the center of the mold. Put on. An appropriate amount of the kneaded silicone rubber unvulcanized product is weighed and injected into a compression molding machine provided with the mold 11 and vulcanized. The primary vulcanization condition was 175 ° C. for 13 minutes, and the silicone rubber 1 was completely cured. The platen roll 1 is taken out of the mold 11 and put into a high-temperature bath, and the platen roll 1 is treated under the secondary vulcanization conditions at 200 ° C. for 4 hours. This means that the by-products from the unreacted vulcanization are scattered, volatile components in the compound are removed, and the physical properties of compression set are stabilized.
[0042]
Next, the outer peripheral side surface of the platen roll 1 was subjected to outer diameter processing at a peripheral speed of 1800 rpm using a disk grinder with a polishing machine. In this step, a predetermined eccentricity accuracy was secured. The surface roughness of the outer peripheral portion after polishing was measured to be 6 μm in Ry, and formed a substantially uniform surface.
[0043]
As a result, paper feeding was normal even after printing of 10 million on thermal paper, and there was no problem in printing. The clear print did not change until the end, and there was no particular problem. Details are summarized in FIG.
[0044]
However, many processes and time are required by using expensive machines such as a rubber mold 11, a rubber kneading machine, a compression molding machine, a polishing machine, and a dryer. As a result, the number of management items increases and the number of workers increases, which inevitably increases costs. In addition, the operation of the organic solvent-based adhesive 9 has a considerable adverse effect on the human body, which leads to one of factors such as wastewater treatment and air pollution. Working on a rubber kneading machine for several hours involves turning over the rotating rubber by hand, which is a dangerous operation linked to the machine.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a high-quality platen roll that can be smoothly mounted on the metal shaft 2 with a simple configuration at a low price for the platen roll of the printer. That is,
{Circle around (1)} Conventionally, an organic solvent-based solvent was applied to the adhesive between the metal shaft and the rubber and dried to exert some influence on the periphery of the factory. This time, safety was improved without using substances that affect the environment, such as organic solvents.
{Circle around (2)} The concave and convex portions of the fitting portion are alternately engaged with each other, and the paper feeding plane adopts a structure that is hard to fall off even if the rubber is deformed. Therefore, any additional processing such as an adhesive is not required, and a high-quality printer can be provided at low cost.
{Circle around (3)} While making use of the characteristics of the non-adhesive silicone rubber, the uneven shape is physically made hard to slip out in the rotation direction of the platen roll, and the metal shaft 2 is joined.
(4) Both the metal shaft and rubber tube are highly mass-produced. By utilizing the extruded extruding technology, which is a sophisticated technology, we have reduced eccentricity and fluctuations in rubber thickness, and contributed to stable quality and cost reduction. ing.
(5) By performing concave processing on the metal shaft, the continuously formed metal shaft can be used while being supported by the cylindrical guide without any additional processing. This is a technical proposal with a simple configuration and improved design flexibility.
(6) Silicone material is effective for lowering hardness, which is a factor that improves paper feeding performance. However, partial hardness due to low hardness is achieved by setting a plurality of fitting parts with small steps in the outer circumferential direction of the metal shaft. The torque is improved while eliminating uneven distribution.
[0046]
Such a printer of the present invention employs an extruded metal shaft and a silicone tube rubber to produce inexpensively high quality and complete the roll with a unique fitting process, thereby achieving accurate, inexpensive and stable high torque. Can be obtained. In other words, it is possible to obtain a good platen roll which is mass-producible and smooth for high-torque paper feeding.
[0047]
This has eliminated the needless processes of the prior art and eliminated the cost reduction of rolls, which has been a major issue in realizing low-cost, high-quality printers, and has made dramatic progress.
[0048]
Further, the present invention has helped to solve an environmental problem corresponding to the use of an organic solvent-based adhesive which has conventionally been a problem in the process of manufacturing a rubber platen roll. Functionally, it is considered to be one of the key technologies, such as characterizing product strategies and expanding the degree of freedom of design along with the trend of miniaturization, weight reduction and improvement of portability. This is an important proposal for the home appliances and consumer goods fields.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a platen roll 1 of a printer according to the present invention shown in a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a printer showing a positional relationship between a platen roll 1 and a printing paper 7 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view of a positional relationship in which a metal shaft 2 according to the first embodiment is pressed into a platen roll 1;
FIG. 4 is a schematic view of a metal shaft 2 having a rectangular cross section of a convex portion 3 according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic view of a metal shaft 2 having a trapezoidal cross-sectional shape of a convex portion 3 according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic view of the metal shaft 2 in which the cross-sectional shape of the convex portion 3 of the first embodiment has a divergent shape.
FIG. 7 is a schematic view of a metal shaft 2 having a rectangular cross section of a concave portion according to the first embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of a metal shaft 2 having a trapezoidal cross-sectional shape of a concave portion according to the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a metal shaft 2 in which the cross-sectional shape of the concave portion of the first embodiment is a divergent shape.
FIG. 10 is a perspective view of a platen roll 1 of the printer according to the present invention shown in a second embodiment.
FIG. 11 is a perspective view of a metal shaft of a platen roll 1 of the printer according to the present invention shown in a third embodiment.
FIG. 12 is a perspective view of a platen roll 1 of the printer shown in Conventional Example 1.
FIG. 13 is a perspective view of the metal shaft 2 after application of an adhesive 9 shown in Conventional Example 1.
FIG. 14 is a perspective view of a platen roll 1 after vulcanization molding shown in Conventional Example 1.
FIG. 15 is a perspective view of a platen roll 1 after compression molding by a mold 11 shown in Conventional Example 1.
FIG. 16 is a diagram summarizing the results of an example and a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 Platen roll (tubular)
2 Metal shaft 3 Fitting convex part 4 Fitting concave part 5 Convex shape widening in inner peripheral part 6 Paper guide 7 Printing paper 8 FFC wiring 9 Adhesive 10 Platen roll 11 after compression molding 11 Rubber mold
