JP2006315193A - サーマルヘッド位置決め機構及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体の厚みや種類、または記録媒体の搬送路等を変更した場合でも、サーマルヘッドのプラテンローラに対する位置決めを可能にし、最適な印画画像を得ること。
【解決手段】 サーマルヘッド位置決め装置は、サーマルヘッド４に回動可能に設けられた位置決めレバー８を備えている。この位置決めレバー８は、ある回動位置で、サーマルヘッド４をプラテンローラ３との接点（例えば頂点）における接線方向に位置決めする。規制手段（カム１０、支持部材９、当接部材１１及び案内部材１４）、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間で記録媒体１及びインクリボン２が挟持された状態で、位置決めレバー８を上記の回動位置で位置規制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラテンローラとサーマルヘッドとを備えた熱昇華型プリンタ等のサーマルプリンタ、及び、このサーマルプリンタにおいてサーマルヘッドを位置決めする位置決め機構に関する。

図８（Ａ）に、一般的なサーマルプリンタの基本構成を示す。図８（Ａ）に示したサーマルプリンタは、サーマルヘッド１０４とプラテンローラ１０３との間で記録媒体（記録用紙）１０１及びインクリボン１０２とを挟持し、記録媒体１０１にインク画像を転写するものである。サーマルヘッド１０４は、回動可能なヘッドアーム１０５に取り付けられている。

印画を開始する際には、ヘッドアーム１０５が回動軸１０６を中心として回動し、サーマルヘッド１０４とプラテンローラ１０３との間で記録媒体１０１及びインクリボン１０２を挟み込む。このとき、サーマルヘッド１０４を位置決め部材１０７に押し当てることにより、サーマルヘッド１０４のヒータライン１０４ａの位置をプラテンローラ１０３の頂点に対して位置決めする。

サーマルヘッド１０４は、ヘッドアーム１０５に取り付けられたばねにより、プラテンローラ１０３に圧接される。サーマルヘッド１０４を、プラテンローラ１０３の頂点における接線に直交する方向（すなわち、プラテンローラ１０３の軸中心に向かう方向）に圧接するため、ヘッドアーム１０５の回動軸１０６はプラテンローラ１０３の頂点における接線上にほぼ位置している。サーマルヘッド１０４のヒーターライン１０４ａの位置とプラテンローラ１０３の頂点とを一致させることで、均等な圧力がプラテンローラ１０３にかかり、記録媒体１０１への最適な濃度の印画が可能となる。

しかしながら、記録媒体１０１の厚み等によっては、サーマルヘッド１０４のヒータライン１０４ａの位置がプラテンローラ１０３の頂点からずれてしまう場合がある。このような場合には、図８（Ｂ）に模式的に示すように、ばねにより与えられる押圧力Ｆが、プラテンローラ１０３の軸中心に向かう成分Ｆ１（記録媒体１０１及びインクリボン１０２を挟み込む力に相当）と、それ以外の成分Ｆ２とに分散してしまう。その結果、サーマルヘッド１０４とプラテンローラ１０３との間で記録媒体１０１及びインクリボン１０２を挟み込む力が小さくなり、最適な濃度の印画を行うことができなくなる。また、サーマルヘッド１０４と位置決め部材１０７との間に隙間が生じ、その結果、サーマルヘッド１０４の位置決め精度が低下し、印画濃度のアンバランスを生じる可能性もある。

また、ヘッドアーム１０５の回動軸１０６がプラテンローラ１０３の頂点における接線の延長線上に配置されていないと、サーマルヘッド１０４が、プラテンローラ１０３の接線に対して傾斜した角度で圧接されるため、図８（Ｂ）を参照して説明したような押圧力Ｆの分散が生じ、最適な濃度の印画を行うことができなくなる。その結果、記録媒体１０１の搬送路（ペーパーパス）、挿入口、排紙口等の配置についての制約が多くなり、サーマルプリンタ全体の設計の自由度が小さくなる。

そこで、記録媒体の厚みや材質に応じて、サーマルヘッドに設けた位置決め軸を支持する軸受部材を交換することで、サーマルヘッドとプラテンローラとの位置関係を一定に保つことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４-１２２４９５公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、記録媒体の厚みを変更するたびにプリンタ構成部品（軸受部材）を交換するのでは、操作が煩雑になるという問題がある。また、記録媒体の厚みの種類が多くなると、それぞれに対応する軸受部材を準備しなければならなず、コストが増加するという問題もある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、記録媒体の厚みや種類、または記録媒体の搬送路等を変更した場合でも、サーマルヘッドのプラテンローラに対する位置決めを可能にし、最適な印画画像を得ることを目的とする。

本発明に係るサーマルヘッド位置決め装置は、サーマルヘッドに回動可能に設けられ、ある回動位置において、サーマルヘッドをプラテンローラの外周面の接線方向に位置決めする位置決め部材と、サーマルヘッドとプラテンローラとの間で少なくとも記録媒体が挟持された状態で、位置決め部材を当該回動位置で規制する規制手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の種類や厚み、または記録媒体の搬送路を変更した場合でも、サーマルヘッドをプラテンローラの接線方向において正確に位置決めすることができる。従って、サーマルヘッドのプラテンローラに対する圧接力を一定に保つことができ、最適な濃度の印画を行うことが可能となる。また、プラテンローラとサーマルヘッドとの配置や記録媒体の搬送路に対する制限が少なくなるため、サーマルプリンタの設計の自由度が増す。

また、位置決め部材を回動可能に構成することにより、サーマルヘッドの移動に際して位置決め部材とプラテンローラとの干渉を防止することができる。

実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの要部を示す側面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの全体構成の一例を示す模式図である。

図１に示すように、サーマルプリンタは、図示しないモータにより回転駆動されるプラテンローラ３と、このプラテンローラ３に対向配置されたサーマルヘッド４とを有している。サーマルヘッド４は、支持基板のプラテンローラ３側の面に、多数の発熱素子からなるヒータライン４ａを形成したものである。ヒータライン４ａを構成する多数の発熱素子は、プラテンローラ３の回転軸の方向に一列に配列されている。

サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間には、記録媒体（記録用紙）１とインクリボン２とが挟持され、図中右側から左側に向かって搬送されるようになっている。以下の説明では、記録媒体１及びインクリボン２が搬送される方向（図中右側から左側に向かう方向）を、搬送方向と呼ぶ。また、搬送方向の上流側（図中右側）を後方と呼び、下流側（図中左側）を前方と呼ぶ。

図３に示すように、サーマルヘッド４及びプラテンローラ３の後方（図中右側）には、記録媒体１を保持する記録媒体ローラ２１と、インクリボン２を保持するリボンローラ２３とが配置されている。また、サーマルヘッド４及びプラテンローラ３の前方（図中左側）には、インクリボン２を巻き取る巻き取りローラ２４が配置されている。記録媒体１は、記録媒体ローラ２１から引き出され、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間を通過したのち、排紙口１３を通って排紙される。インクリボン２は、リボンローラ２３から引き出され、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間を通過したのち、巻き取りリール２４に巻き取られる。

図１に示すように、サーマルヘッド４をプラテンローラ３に対して接近及び離間する方向に移動させるため、ヘッドアーム５が設けられている。ヘッドアーム５は、プラテンローラ３の後方（搬送方向上流側）に設けられた回動軸６を中心として回動可能に支持されている。この回動軸６は、プラテンローラ３の回転軸と略平行に延在している。ヘッドアーム５は、サーマルヘッド４をプラテンローラ３に対して圧接する下方位置（図１）と、サーマルヘッド４をプラテンローラ３から離間させる上方位置（図２）との間で回動するよう構成されている。

ヘッドアーム５には、回動可能なカム（駆動部材）１０が取り付けられている。カム１０は、回動軸１０ａを中心として回動する偏心カムであり、図示しないモータ等により回転駆動される。

カム１０の下方に隣接して、支持部材９が設けられている。この支持部材９は、カム１０に当接されることにより、プラテンローラ３に接近する方向及びその反対方向に移動するものである。この支持部材９は、サーマルヘッド４の支持基板に対して略平行な平板部９１を有しており、平板部９１の前側の上面にカム１０が当接するようになっている。支持部材９は、さらに、平板部９１の前側の下面から略垂直に延在する脚部９２を有している。

支持部材９の脚部９２の底面には、弾性部材７が固定されている。また、弾性部材７の底面は、サーマルヘッド４の上面に固定されている。弾性部材７としては、ダンパーやばね等を用いることができる。支持部材９の脚部９２、弾性部材７及びサーマルヘッド４は、ねじ等により相互に固定されている。弾性部材７が圧縮された状態では、支持部材９の平板部９１とサーマルヘッド４との間隔が短くなり（図１に示す間隔Ｃ１）、弾性部材７が延伸された状態では、支持部材９の平板部９１とサーマルヘッド４との間隔が長くなる（図２に示す間隔Ｃ２）。

なお、図１及び図２では、動作原理を分かり易くするため、弾性部材７の変形量（圧縮量及び延伸量）を誇張して示しているが、このように大きな変形量である必要はない。

サーマルヘッド４の両側端面（すなわち、プラテンローラ３の回転軸方向の両端面）には、位置決めレバー（位置決め部材）８がそれぞれ一つずつ取り付けられている。位置決めレバー８は、サーマルヘッド４に対して回動軸８ａを中心として回動可能に取り付けられている。なお、回動軸８ａは、プラテンローラ３の回転軸に対して平行な軸である。

上述した支持部材９の平板部９１の略中央部には、位置決めレバー８の一端が係合可能な係合孔９３が形成されている。図１に示したようにサーマルヘッド４と支持部材９の平板部９１との間隔がＣ１まで接近した状態では、位置決めレバー８がサーマルヘッド９の係合孔９３に係合する。一方、図２に示したようにサーマルヘッド４と支持部材９の平板部９１との間隔がＣ２まで広がった状態では、位置決めレバー８は平板部９１の係合孔９３から離脱する。

支持部材９の平板部９１と脚部９２との間には、傾斜面を有する案内部材１４が設けられている。この案内部材１４は、サーマルヘッド４と支持部材９の平板部９１との間隔がＣ２からＣ１まで狭まる際、位置決めレバー８の端部に摺接し、その傾斜面に沿って位置決めレバー８を係合孔９３に案内する。

サーマルヘッド４の上面（平板部９１側に対向する面）には、位置決めレバー８が係合孔９３に係合した状態で、その位置決めレバー８に当接する当接部材１１が設けられている。

プラテンローラ３の軸方向両端には、プラテンローラ３と同軸に設けられた同軸リング１２が取り付けられている。位置決めレバー８が上述した係合孔９３に係合している状態で、位置決めレバー８が同軸リング１２の外周面に当接するようになっている。

図４に、上述したカム１０及び支持部材９の取付構造の一例を示す。カム１０の回動軸１０ａは、例えば、ヘッドアーム５に固定された取付フレーム９５に取り付けられている。また、支持部材９は、取付フレーム９５に設けられたレール９６により、プラテンローラ３に対して接近及び離間する方向に移動可能に案内され、図示しないばね部材等によりカム１０側に付勢されている。なお、図４に示した取付構造はあくまで一例であり、カム１０と支持部材９との当接が確保できる構造であればよい。

次に、本実施の形態におけるサーマルヘッド４の位置決め動作について説明する。印画開始前の状態では、ヘッドアーム５が図２に示す上方位置にあり、サーマルヘッド４がプラテンローラ３から上方に離間している。この状態では、位置決めレバー８は支持部材９の係合孔９３に係合しておらず、回動軸８ａを中心として回動自在な状態となっている。弾性部材７は厚み方向に延伸された状態にあり、支持部材９は弾性部材７を介してサーマルヘッド４を支持している。支持部材９の平板部９１とサーマルヘッド４との間隔はＣ２まで広がっている。

印画開始時には、カム１０が回動し、さらにヘッドアーム５が図１に示す下方位置まで下降する。ヘッドアーム５の下降により、移動部材９及びサーマルヘッド４が下降し、サーマルヘッド４がプラテンローラ３に圧接される。さらに、カム１０の回動により、支持部材９が下方に移動し、支持部材９の平板部９１とサーマルヘッド４（既にプラテンローラ３に圧接されている）との間隔がＣ１まで狭くなる。これに伴い、位置決めレバー８が支持部材９の案内部材１４に沿って回動して係合孔９３に係合する。

位置決めレバー８は、支持部材９の係合孔９３に係合する回動位置にある状態で、サーマルヘッド４の支持基板に対して略鉛直に起立し、サーマルヘッド４に設けられた当接部材１１と、プラテンローラ３に取り付けられた同軸リング１２とに当接する。これにより、サーマルヘッド４を、前後方向、すなわちプラテンローラ３との接点（ここでは頂点）における接線方向に位置決めし、プラテンローラ３の頂点にヒータライン４ａを正確に圧接することができる。

サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間には、記録媒体１とインクリボン２とが重ね合わされた状態で挟持され、プラテンローラ３が回転し、サーマルヘッド４のヒータライン４ａを構成する各発熱素子が画像情報に応じて発熱することにより、記録媒体１にインク画像が形成される。

印画終了後には、ヘッドアーム５が上昇し、サーマルヘッド４がプラテンローラ３から上方に離間する。また、カム１０が回動して支持部材９の付勢を解除し、弾性部材７が延伸された状態に戻り、支持部材９の平板部９１とサーマルヘッド４との間隔がＣ１まで広がる。これにより、位置決めレバー８が係合孔９３から外れて回動自在となる。

以上のように構成されたサーマルヘッド位置決め機構によれば、位置決め手段（位置決めレバー８）及び規制手段（カム１０、支持部材９、当接部材１１及び案内部材１４）の作用により、サーマルヘッド４がプラテンローラ３との接点における接線方向に位置決めされる。さらに、弾性部材７により、サーマルヘッド４が、上記接線方向に直交する方向にプラテンローラ３に圧接される。その結果、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間には、均等で且つ十分な圧接力がかかり、最適な濃度の印画が可能となる。

ここで、本実施の形態による効果について、従来技術との対比により説明する。図５は、従来のサーマルプリンタにおけるサーマルヘッド１０４とプラテンローラ１０３との圧接状態を模式的に示す図である。図６は、本実施の形態におけるサーマルヘッド４とプラテンローラ３との圧接状態を模式的に示す図である。

図５に示すように、従来のサーマルヘッド位置決め機構では、ヘッドアーム１０５の回動軸１０６（図８）がサーマルヘッド１０４とプラテンローラ１０３との接点Ｃにおける接線上にない場合には、サーマルヘッド１０４のプラテンローラ１０３に対する圧接力Ｆａが接点Ｃにおける接線に対して傾斜した方向に作用する。その結果、サーマルヘッド１０４のプラテンローラ１０３に対する圧接力Ｆａが分散してしまい、実際に記録媒体及びインクリボン（図５では省略）を挟み込む力Ｆａ１が上記の圧接力Ｆａよりも小さくなるため、最適な濃度の印画を行うことができなくなる。

これに対し、上述した本実施の形態では、図６（Ａ）に示すように、サーマルヘッド４をプラテンローラ３の頂点に対して前後方向に高い精度で位置決めし、プラテンローラ３の中心軸に向かう方向に圧接力Ｆａを加えることができる。従って、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間には、均等で且つ十分な圧接力がかかり、最適な濃度の印画が可能となる。

さらに、上述した本実施の形態では、図６（Ｂ）に示すように、サーマルヘッド４がプラテンローラ３の頂点以外の点に圧接される場合であっても、サーマルヘッド４をその接点Ｃにおける接線方向に位置決めし、当該接線方向に対して直交する方向に圧接することができる。これにより、サーマルヘッド４のプラテンローラ３に対する圧接力Ｆａが接点Ｃにおける接線に直交する方向に作用し、圧接力Ｆａの分散を防止できる。従って、記録媒体１の搬送路を変更した場合、又はヘッドアーム５の回動軸６の位置を変更した場合に、サーマルヘッド４がプラテンローラ３の頂点以外に圧接するように構成しても、最適な濃度の印画を行うことができる。

さらに、本実施の形態では、記録媒体１の厚みを任意に変更した場合であっても、弾性部材７の弾性変形により厚みの差が吸収されるため、サーマルヘッド４はプラテンローラ３との接点Ｃにおける接線に直交する方向に圧接されることになり、最適な濃度の印画を行うことができる。

また、従来技術では、ヘッドアーム１０５（図８）の回動軸１０６の位置を変更し、あるいは記録媒体搬送路を変更すると、図５に示すような圧接力Ｆａの低下を招くため、サーマルプリンタのレイアウトを自由に変更することが難しく、その結果、例えば排紙口１３の位置を変更できない等の制約があった。

これに対し、本実施の形態では、サーマルヘッド１０４がプラテンローラ１０３の頂点以外の点に圧接される場合（図６（Ｂ））でも最適な濃度の印画を行うことができるため、サーマルプリンタのレイアウトを自由に変更することが可能になり、その結果、例えば排紙口１３の位置を、図７に示すように変更することが可能となり、設計上の自由度が増す。また、この場合も、レイアウト変更前と比較して大きく部品交換等を行う必要がないため、サーマルプリンタの製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態では、位置決めレバー８がプラテンローラ３の同軸リング１２に当接するようにしたので、プラテンローラ３の位置を基準とした正確な位置決めが可能になる。

さらに、本実施の形態では、位置決めレバー８の位置を規制する規制手段を、カム１０、支持部材９、当接部材１１及び案内部材１４により構成したので、占有スペースが小さく、簡単な構成で、サーマルヘッド４をプラテンローラ３に対して位置決めすることができる。

なお、上述した本実施の形態では、サーマルヘッド４とプラテンローラ３との間で記録媒体とインクリボンとを挟持する熱昇華型のサーマルプリンタについて説明したが、サーマルヘッド４とプラテンローラ３とを備えたものであれば、他のサーマルプリンタであってもよい。

この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの要部を示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの要部を示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの全体構成の一例を示す模式図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構におけるカム及び支持部材の取付構造の一例を示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構の効果を対比説明するための模式図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構の効果を対比説明するための模式図である。 この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッド位置決め機構を備えたサーマルプリンタの全体構成のレイアウト例を示す模式図である。 従来のサーマルプリンタの基本構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 記録媒体、 ２ インクリボン、 ３ プラテンローラ、 ４ サーマルヘッド、 ４ａ ヒーターライン、 ５ ヘッドアーム、 ６ 回動軸、 ７ 弾性部材、 ８ 位置決め部材、 ９ 支持部材、 １０ カム部材、 １１ 当接部材、 １２ 同軸リング、 １４ 案内部材、 ９１ 平板部、 ９２ 脚部、 ９３ 係合孔。

Claims (6)

1. サーマルヘッドとプラテンローラとの間で少なくとも記録媒体を挟持して当該記録媒体に画像を形成するサーマルプリンタにおいて用いられるサーマルヘッド位置決め機構であって、
   前記サーマルヘッドに回動可能に設けられ、ある回動位置において、前記サーマルヘッドを前記プラテンローラの外周面の接線方向に位置決めする位置決め部材と、
   前記サーマルヘッドと前記プラテンローラとの間で少なくとも記録媒体が挟持された状態で、前記位置決め部材を前記回動位置で位置規制する規制手段と
   を備えたことを特徴とするサーマルヘッド位置決め機構。
2. 前記規制手段は、
   弾性部材を介して前記サーマルヘッドを支持する支持部材と、
   前記支持部材を前記プラテンローラに接近する方向に移動させる駆動部材と、
   前記駆動部材が前記支持部材を前記プラテンローラに接近する方向に移動させるときに、前記位置決め部材を前記回動位置まで案内する案内部材と、
   前記位置決め部材が前記回動位置に達した状態で前記位置決め部材に当接する当接部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド位置決め機構。
3. 前記駆動部材は、前記サーマルヘッドを支持するアームに取り付けられたカムであることを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド位置決め機構。
4. 前記位置決め部材は、前記回動位置において、前記プラテンローラと同軸に設けられたリングに接触することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のサーマルヘッド位置決め機構。
5. 請求項１から４までの何れか１項に記載のサーマルヘッド位置決め機構を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
6. 前記プラテンローラの外周面に対して前記サーマルヘッドが対向する方向を、任意に設定できることを特徴とする請求項５に記載のサーマルプリンタ。

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