JP2007045087A - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷用紙へ均一な押圧を付与することが可能なサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】 サーマルプリンタ１は、印刷用紙２０に対して印刷を実行する印刷部６を有するサーマルヘッド５と、サーマルヘッド５と対向して設けられ、印刷用紙２０をサーマルヘッド５へ誘導するための固定プラテン１５と、印刷部６と協働して印刷用紙２０を挟持すべく、サーマルヘッド５との間で磁気回路Ｍを形成してサーマルヘッド５を磁力によって吸引する磁気回路部１６とを備え、磁気回路部１６は、固定プラテン１５と略一体の構成であり、磁気回路Ｍを形成するためのネオジウム磁石３２と、ネオジウム磁石３２を収容する磁気回路フレーム３１とを有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、サーマルヘッドと固定プラテンとを備えるサーマルプリンタに関する。

従来、サーマルプリンタにおいては、サーマルヘッドと板状のプラテンとの間に挟持されながら搬送される感熱式の印刷用紙へ、サーマルヘッドが発する熱を与えて印刷用紙を発色させ、所望の印刷を行っている。サーマルプリンタで印刷用紙へ鮮明な印刷を行うには、印刷用紙の全幅に亘り、サーマルヘッドとプラテン間において印刷用紙へ均一に押圧を付与する必要がある。そのために、サーマルヘッドやプラテンをバネ等の弾性部材で押す構成や、プラテン自体にバネ性を持たせる構成が用いられている。この構成を用いることにより、レシートなどの印刷幅が狭い印刷用紙に対して印刷を行うＰＯＳプリンタでは、押圧をほぼ均一に付与でき、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。

特開２００４−３５１９２８号公報

しかし、電子黒板の印刷用紙やファクシミリの印刷用紙などのように印刷幅が広い印刷用紙に対し、従来のバネ等を利用するプラテンなどの技術では、印刷用紙へ均一な押圧を付与することは困難であるという問題があった。印刷幅が広い印刷用紙に対応するため板状のプラテンを長くすると、プラテンが撓み易くなると共に、長いプラテンの各部分において、バネ力を調整して押圧を均一に設定することは難しい。そのため、印刷用紙を介しサーマルヘッドとプラテン間の押圧が不均一になりやすい。

本発明は、上記課題を解決するために、印刷用紙へ均一な押圧を付与することが可能なサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明のサーマルプリンタは、印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、サーマルヘッドと対向する位置に設けられ、印刷用紙を挟持するための固定されたプラテンと、プラテン側に設けられ、プラテンとサーマルヘッドを含む間で磁気回路を形成してサーマルヘッドをプラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とする。

このサーマルプリンタによれば、プラテン側に設けられた磁気回路部が、プラテンとサーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、磁力によってサーマルヘッドをプラテン側に吸引する。磁気回路部はプラテン側に、サーマルヘッドの印刷部と対向して設けられており、対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を容易に形成することができ、そのため、サーマルヘッドとの間の磁力の強さをほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドが磁気回路部によってプラテン側に吸引されると、サーマルヘッドとプラテン間に挟持された印刷用紙に対して、幅の広い印刷用紙に対しても、印刷幅方向に亘りほぼ均一な押圧を付与することが可能である。このように、サーマルヘッドと印刷用紙との接触部分がほぼ均一な押圧状態であるため、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。

この場合、プラテン側に設けられた磁気回路部は、磁気回路を形成するための磁界発生部と、磁界発生部を収容する磁気回路フレームと、を有し、プラテンと略一体の構成であることが好ましい。

この構成によれば、磁気回路部の磁気回路フレームは、磁気回路を形成すると共に、プラテンと略一体で互いに補完し合って剛性を高めることが可能な構成であり、歪みや撓み等が生じ難い。従って、サーマルプリンタは、磁気回路フレームの歪み、撓みによって均一な押圧が付与できない事態を回避でき、種々のサイズの印刷用紙に対応した印刷が可能である。

この場合、磁気回路部の磁気回路フレームは、磁界発生部の周囲に磁気回路を形成する高磁性材部と、当該高磁性材部の一部に設けられた反磁性体部とを有し、反磁性材部の一方の端面は、サーマルヘッドの発熱体に対向する位置に配置されることが好ましい。

この構成によれば、プラテン側に設けられた磁界発生部により発生した磁界が、パーマロイなどの高磁性材により構成された磁気回路により効率良く伝導できる。また、この磁気回路の一部にベリリウム銅（ＢｅＣｕ）などの反磁性材を磁気回路に設けることにより、磁界をサーマルヘッド側へ伝導することができる。この際、反磁性材の一部の端面を、サーマルヘッドの発熱体に対向する位置に配置すると、反磁性材の端面から発熱体の部位に磁界が収束されて伝導し、サーマルヘッドの発熱体部位がプラテンに吸引される。この結果、サーマルヘッドの発熱体部分とプラテンの当接する部位の押圧が強くなり、良好な印刷を可能にする。

また、サーマルヘッド側の磁気回路部は、当該磁気回路を形成するため少なくとも一部に高磁性材による磁気回路形成部を有することが好ましい。

この構成によれば、サーマルヘッドの発熱体からサーマルヘッドを通過して、プラテン側の磁気回路部に戻るように磁気回路をより確実に形成することができる。サーマルヘッドにパーマロイなどの高磁性材を用いて磁気回路形成部を設けることが効果的である。磁気回路形成部の設置により、磁気回路形成部と磁気回路部とによる磁気回路が安定して形成され、磁気回路部によるサーマルヘッドの吸引が確実に行われる。

そして、磁界発生部が永久磁石であることが好ましい。

この構成によれば、永久磁石を用いることにより、磁気回路を形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、磁気回路部のコンパクト化およびメンテナンスを容易にすることが可能である。

そして、磁界発生部が電磁石であることが好ましい。

この構成によれば、電磁石を用いることにより、磁気回路の形成をオンまたはオフにする制御が可能になり、プラテンに対するサーマルヘッドの吸引が解除された、すなわち磁力の影響を排除した状態で、簡単に印刷用紙交換などの作業などが行える。

また、印刷用紙と接するプラテンの接触面には、合成樹脂から成る層またはシートが形成されていることが好ましい。

この構成によれば、接触面に磁気回路部より摩擦係数の小さな合成樹脂（例えば、フッ素系やポリイミド系、ポリスチレン系樹脂等）の薄膜層を形成することや合成樹脂から成る薄いシートを備えることにより、搬送される印刷用紙と擦れ合って接触面に生じる摩擦力が抑制でき、印刷用紙の搬送負荷を軽減することが可能である。

また、サーマルヘッドから成る印刷部との下流側に印刷用紙を搬送するための搬送部をさらに備え、搬送部は、搬送モータと連結する駆動ローラと、駆動ローラに印刷用紙を押し付けるための押圧を弾性部材により付勢された押さえローラと、を有することが好ましい。

この構成によれば、搬送部は、印刷用紙が駆動ローラの回転によって搬送可能なように、押さえローラで印刷用紙に押圧を付与する。押圧は、押さえローラを加圧するバネ等の弾性部材によって付与されており、印刷用紙や印刷速度に応じ、駆動ローラと印刷用紙との摩擦力の適切な設定が容易に行える。

この場合、駆動ローラは、少なくとも表面の一部には、セラミックス層を有していることが好ましい。

この構成によれば、駆動ローラの少なくとも表面の一部にポーラスで極く微小な突起を有するセラミックスの層やセラミックスローラを形成して、駆動ローラと印刷用紙との摩擦力を増加させることが可能である。セラミックス層により、駆動ローラと印刷用紙との摩擦力の増加が図れ、様々な摩擦係数や厚さなどの特性を有する印刷用紙への確実な搬送が可能である。これにより、摩擦力を確保するために、印刷用紙へ付加する押圧を増大させる必要がない。

本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドと印刷用紙を介して対向する位置にあるプラテンと、印刷用紙を搬送するための駆動ローラとを有するメインフレームと、メインフレームに一端を軸支され、メインフレームに対して開閉が自在である開閉フレームと、開閉フレームに設置され、開閉フレームが閉状態において駆動ローラへ印刷用紙を押し付けるための押圧を付与する押さえローラと、サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態で開閉フレームに軸支されているヘッドフレームと、サーマルヘッドと対向するようにメインフレーム側に設けられ、サーマルヘッドを磁力によって吸引するための磁気回路を形成する磁気回路部と、を備えていることを特徴とする。

このサーマルプリンタによれば、印刷用紙をセットして開閉フレームを閉じると、ヘッドフレームに設けられているサーマルヘッドが、サーマルヘッドに対向する磁気回路部の磁力によって吸引され、印刷用紙へ押圧が付与される。サーマルヘッドは、ヘッドフレームに対して回動可能に取り付けられており、ヘッドフレームの規制を受けることなく、主に磁力の強さに応じた押圧を印刷用紙へ付与可能である。磁気回路部は、サーマルヘッドと対向して設けられており、対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を容易に形成することができ、そのため、サーマルヘッドとプラテンの間の磁力の強さをほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドと磁気回路部との間の押圧は、いずれの部分においてもほぼ均一な大きさであり、これによりサーマルヘッドによって濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。また、印刷用紙は、押さえローラによって駆動ローラへ押し付けられ、駆動ローラの回転により搬送されるシンプルな構成であり、組み立ておよびメンテナンスが容易である。

この場合、開閉フレームに設けられた突起部と、突起部が挿入されるループ状のカム溝を外周部に有する開閉操作部と、をさらに備え、開閉操作部が回転すると、突起部がループ状のカム溝に沿って移動して開閉フレームを開閉させることが好ましい。

この構成によれば、開閉フレームの開閉において、まず、突起部を開閉操作部の外周部に設けられているカム溝へ挿入し、次に、開閉操作部を回転させると、突起部がループ状のカム溝に沿って移動する。突起部の移動軌跡は、開閉操作部の回転中心と平行な直線であり、突起部は、開閉操作部の回転方向によって、それぞれ直線に沿って正反対の方向へ移動する。即ち、開閉操作部の回転方向により、突起部が開閉フレームを開、または閉の状態にする。これら突起部とカム溝とにより、開閉フレームを閉じる時に、サーマルヘッドが徐々に磁気回路部へ接近することになり、開閉フレームが急激に閉じられ、サーマルヘッドまたは磁気回路部が衝撃を受けることを防止可能である。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に従って説明する。実施形態では、印刷用紙に熱を与え発色させて印刷を行うサーマルヘッドと、サーマルヘッドの下流側に印刷用紙を搬送する搬送部とを備えたサーマルプリンタを例にして説明する。
（実施形態）

図１は、サーマルプリンタの開閉フレームを開けた状態の外観を示す斜視図である。また、図２は、サーマルプリンタの開閉フレームを閉じた状態の外観を示す斜視図である。そして、図３は、印刷用紙への印刷状態を示すサーマルプリンタの断面図であり、図２のＡ−Ａ’断面を示している。

サーマルプリンタ１は、メインフレーム２と、開閉フレーム３とを有する構成で、開閉フレーム３は、一端がメインフレーム２に設けられているフレーム軸４に軸支され、フレーム軸４を中心にして回動可能である。回動することによって、開閉フレーム３は、メインフレーム２に対して、開または閉の状態になる。図１に示すように開閉フレーム３が開けられている時に、メインフレーム２と開閉フレーム３との間に、フレーム軸４の方向から感熱式の印刷用紙２０を挿入してセットすることが可能である。

開閉フレーム３は、印刷用紙２０に印刷を実行するサーマルヘッド５と、サーマルヘッド５が設けられているヘッドフレーム１４と、ヘッドフレーム１４を開閉フレーム３に取り付けるためにヘッドフレーム１４の両端部にそれぞれ設けられているヘッド支持アーム８と、ヘッド支持アーム８を回動可能に開閉フレーム３へ軸支するアーム軸９と、ヘッドフレーム１４が所定より回動すると開閉フレーム３に係合して、ヘッドフレーム１４の回動を規制する回動規制部１０とを有する。サーマルヘッド５の印刷用紙２０に対向する側には、印刷用紙２０へ熱を与えて印刷する印刷部６と、印刷部６へ印刷用紙２０を案内（誘導）する用紙案内部７とが設けられている。

また、開閉フレーム３は、フレーム軸４に軸支されている端部と反対側の端部に設けられ印刷用紙２０へ押圧を付与する４本の押さえローラ１１と、押さえローラ１１を支持して開閉フレーム３へ取り付けるためのローラ支持部１２と、押さえローラ１１が印刷用紙２０へ押圧を付与するために、押さえローラ１１を支持するローラ支持部１２を加圧する図３に示す押さえローラバネ２６とを有する。そして、開閉フレーム３の押さえローラ１１側の端面に、開閉フレーム３を開閉させるための突起部１３が設けられている。

メインフレーム２は、サーマルヘッド５に対向して設けられ印刷用紙２０をサーマルヘッド５の印刷部６へ押し付ける固定プラテン（プラテン）１５と、サーマルヘッド５の用紙案内部７に対向して固定プラテン１５に設けられている印刷用紙２０の挿入側の用紙案内部１７ａと、固定プラテン１５内に固定プラテン１５と一体に設けられ、端部がサーマルヘッド５の印刷部６と協働して、印刷用紙２０を挟持するように配置されている磁気回路部１６とを有する。さらに、押さえローラ１１と対向する位置に設けられ、押さえローラ１１との間に印刷用紙２０を挟持して搬送する駆動ローラ１８と、駆動ローラ１８へ駆動ローラ軸１９を介して回転力を付与する図示していない搬送モータと、駆動ローラ１８から排出方向へ印刷用紙２０を案内する排出側の用紙案内部１７ｂとを有する。

そして、メインフレーム２の印刷用紙２０排出側に、開閉フレーム３の突起部１３を介して開閉フレーム３の開閉を操作する開閉操作部２１と、サーマルプリンタ１を制御する制御部２５とが設けられている。開閉操作部２１は、開閉操作部２１を回転させるための操作レバー２２と、突起部１３を挿入させるための突起挿入部２３と、突起挿入部２３から連続して開閉操作部２１の外周にループ状に形成されているカム溝２４と、図３に示すように、カム溝２４に設けられ突起部１３の挿入を検知するための開閉センサ２７とを有している。

以上のような構成のサーマルプリンタ１において、印刷用紙２０へ印刷する過程について説明する。まず、図１に示すように開閉フレーム３が開かれている状態で、印刷用紙２０を用紙案内部１７ａ位置から挿入し、磁気回路部１６、駆動ローラ１８、用紙案内部１７ｂの方向へ順送りしてセットする。次に、操作レバー２２によって、開閉フレーム３に設けられている突起部１３が突起挿入部２３へ挿入可能となるように、開閉操作部２１を回転させる。ここで、開閉フレーム３が閉じられると、突起部１３が突起挿入部２３へ挿入される。この状態で開閉操作部２１を回転させると、突起部１３は、ループ状のカム溝２４に沿って、開閉フレーム３を閉じる方向へ徐々に移動する。突起部１３がカム溝２４の端部まで移動すると、図２に示すような開閉フレーム３が完全に閉じられた状態となったことを開閉センサ２７が検知する。そして、サーマルプリンタ１は、印刷可能な状態となる。

印刷用紙２０は、図３に示すように、印刷用紙２０搬送経路の固定プラテン１５の上流側にあたる用紙案内部１７ａによって案内されて、サーマルヘッド５へ搬送され、サーマルヘッド５の印刷部６と磁気回路部１６とによって固定プラテン１５と挟持される。挟持された印刷用紙２０には押圧が付与され、この押圧は、磁気回路部１６とサーマルヘッド５とで形成される磁気回路による磁力によって、サーマルヘッド５が磁気回路部１６により固定プラテン１５に吸引されることにより生じる。印刷用紙２０は、この押圧でサーマルヘッド５の印刷部６へ押し付けられ、印刷部６が発する熱によって印刷がなされる。これら押圧および印刷の詳細は、図４および図５を参照して後述する。

印刷部６の下流側には、印刷用紙２０を搬送する搬送部として、押さえローラ１１と、駆動ローラ１８とが設けられている。印刷用紙２０は、押さえローラ１１と駆動ローラ１８とにより狭持され、駆動ローラ１８の回転により搬送される。押さえローラ１１は、押さえローラバネ２６が押さえローラ１１を支持するローラ支持部１２を介して付与する押圧によって、印刷用紙２０を駆動ローラ１８へ押し付ける。印刷用紙２０に付与された押圧により、駆動ローラ１８と印刷用紙２０との間に摩擦力が生じ、駆動ローラ１８の回転によって、印刷用紙２０を搬送することが可能である。押さえローラ１１は、紙の厚さが変っても、厚さ方向に可動できるようになっている。

なお、押さえローラ１１は、印刷用紙２０の搬送方向と直交する幅方向の全長に渡り、押圧を均一に付与するために、４本の押さえローラ１１から成っている。各押さえローラ１１は、それぞれ押さえローラバネ２６によって押圧が付与されている。４本の押さえローラ１１に匹敵する１本の長い押さえローラ１１の各部分へ、均一な押圧を付与するように押さえローラバネ２６を設定することは、バランス調整の面から困難である。短い押さえローラ１１の個々の押圧を調整管理する方が、印刷用紙２０の全幅に均一な押圧を付与可能である。

次に、印刷用紙２０へ印刷を行うための押圧を形成する磁気回路について説明する。図４は、磁気回路部とサーマルヘッドとによる磁気回路の形成を示す断面図である。磁気回路部１６は、磁気回路Ｍを形成するための磁界を発生させる永久磁石であるネオジウム磁石（磁界発生部）３２と、ネオジウム磁石３２を収容する磁気回路フレーム３１であって、その内面にネオジウム磁石３２を囲うように設けられている高磁性材のパーマロイ（高磁性材部）と、で磁気回路Ｍが形成される構成となっている。そして、磁気回路フレーム３１のサーマルヘッド５と対向する一端部にギャップ部（反磁性材部）３３が形成されている。また、サーマルヘッド５のギャップ部３３に対向する位置には、略半円状に突起した印刷部６が配置され、印刷部６近傍のサーマルヘッド５内には、磁気回路Ｍを形成するためのパーマロイの磁気回路形成部３０が形成されている。ギャップ部３３は、反磁性体であるベリリウム銅（ＢｅＣｕ）によって封止されている。ギャップ部３３には、磁界が伝導されず、磁界は外側のサーマルヘッド５側へ伝導される。このとき、ギャップ部３３の端面から発熱体のある印刷部６に磁界が収束されて伝導するため、強い吸引力を発生する。サーマルヘッド５へ伝導した磁界は、パーマロイなどからなる磁気回路形成部３０に伝導されながら、プラテン側の磁気回路フレーム３１内のパーマロイから成る磁気回路に戻る。これらの詳しい説明は後述する。

この構成によれば、ネオジウム磁石３２は、ネオジウム磁石３２のＮ極からＳ極の方向に磁界を形成し、磁気回路部１６およびサーマルヘッド５の間においては、Ｎ極、磁気回路フレーム３１、印刷部６、磁気回路形成部３０、ヘッドフレーム１４、磁気回路フレーム３１、Ｓ極の順にループをなして磁気回路Ｍを形成する。磁気回路Ｍが形成される磁気回路部１６とサーマルヘッド５には、他部より磁界が集中し、強い磁界により互いに引き付けあう磁力も強いものになる。ネオジウム磁石３２を有する磁気回路部１６は、この磁力による吸引力Ｆによって、サーマルヘッド５を固定プラテン１５のある磁気回路部１６の側へ吸引する。

なお、ネオジウム磁石３２は、ネオジウム、鉄、ボロンを主成分として成型焼結された磁石であって、割れや欠けが生じ難いため機械加工性に優れ、また、磁気特性が高いため小さいサイズであっても強い磁力を有する磁石である。

また、磁気回路部１６の磁気回路フレーム３１による磁気回路は、Ｎ極、磁気回路フレーム３１、ギャップ部３３によりサーマルヘッド５へ伝導した後、磁気回路フレーム３１、Ｓ極のループとなり、特に、ギャップ部３３の端面とサーマルヘッド５の間に磁界が集中して、ギャップ部３３近傍における磁力が強力になっている。従って、ギャップ部３３に対向させて、サーマルヘッド５の発熱体のある印刷部６を配置することにより、印刷用紙２０に印刷を行う印刷部６の発熱部分に、印刷部６を磁気回路部１６へ吸引する磁力が強く作用する。磁気回路部１６と、印刷部６および磁気回路形成部３０とは、印刷用紙２０の全幅に渡って対抗して配置されており、いずれの部分の断面も図４に示すような同じ断面である。このような配置により、印刷部６と磁気回路フレーム３１のギャップ部３３近傍との間の磁力の強さは、いずれの部分においてもほぼ一定であり、印刷用紙２０は、ほぼ均一な押圧で印刷部６と接している。従って、印刷部６は、印刷用紙２０の各部に対して同等な押圧を付与でき、濃淡の無い鮮明な印刷が可能である。

この場合の一例として、磁気回路Ｍによるギャップ部３３における磁界の強さは、０．３２テラス（Ｔ）の設定であり、このギャップ部３３近傍へ吸引された状態の印刷部６では、０．３テラスである。そして、サーマルヘッド５の印刷部６が印刷用紙２０に付与する押圧は、４．９ニュートン（Ｎ）である。印刷に供される印刷用紙２０の面は、４．９ニュートンのほぼ均一な押圧により、印刷部６と磁気回路フレーム３１との間に挟持される。

また、磁気回路部１６の磁気回路フレーム３１は、固定プラテン１５と一体になるように形成されており、ギャップ部３３の形成されている面が、固定プラテン１５の表面と面一になっている。固定プラテン１５は、強度のある金属のパーマロイ材で形成されると共に、メインフレーム２に固定され、同じく磁気回路フレーム３１もメインフレーム２に固定されている。このような構成により、固定プラテン１５および磁気回路部１６は、大判の印刷用紙２０の幅に応じて、長尺に形成された場合においても、印刷用紙２０へ押圧を付与することによる変形等が生じ難い。磁気回路フレーム３１のギャップ部３３形成面と、ギャップ部３３形成面と面一である固定プラテン１５の表面とは、印刷用紙２０と接する面であり、この面を研磨によって平坦度を確保した研磨面にすることにより、印刷用紙２０を印刷部６との間に、より一層隙間等がないように挟持可能である。

さらに、研磨面には、印刷用紙２０が搬送される際の摩擦を抑えるために、１００μ以下の薄いフッ素系樹脂の薄膜層３４が形成されている。フッ素系樹脂の摩擦係数は、固定プラテン１５や磁気回路部１６を形成するパーマロイ材に比べて小さく、印刷用紙２０に押圧を付加して搬送する際に、パーマロイ材に接して搬送されるよりもフッ素系樹脂に接して搬送される場合の方が、約５分の１の摩擦力となる。固定プラテン１５および磁気回路部１６の印刷用紙２０の接触部に、フッ素系樹脂の薄膜層３４を形成すれば、印刷用紙２０のスムーズな搬送と搬送モータの搬送負荷の軽減とが可能である。フッ素系樹脂の薄膜層３４の代わりに、フッ素系やポリイミド系、ポリスチレン系樹脂から成る薄膜のシートを用いてもよい。

次に、印刷用紙２０の搬送部について説明する。搬送部は、既述したように、押さえローラ１１と駆動ローラ１８とを有しており、両ローラが印刷用紙２０を挟持し、駆動ローラ１８の回転により印刷用紙２０を搬送する。押さえローラ１１は、印刷用紙２０へ押圧を付与するためのローラであり、ポリカーボネイトなどの強度を有するプラスティック製である。駆動ローラ１８は、駆動ローラ１８の回転面と印刷用紙２０との摩擦力によって、印刷用紙２０を搬送するため、通常、印刷用紙２０との摩擦力の大きなゴム等で作成されている。

近年、印刷用紙２０が印刷可能な単なる感熱紙ではなく、破れにくく耐水性をも有するプラスティック系の印刷用紙２０が用いられるようになってきた。プラスティック系の印刷用紙２０は、駆動ローラ１８のゴム等に対して摩擦係数が小さく、従来の感熱紙と同等の押圧では、搬送に必要な摩擦力が十分確保できない。そこで、駆動ローラ１８の構成として、駆動ローラ軸１９と、ローラ基部２９と、ローラ基部２９の表面にアルミナやジルコニアなどのセラミックスの溶射層（セラミックス層）３５とを形成する。溶射層３５は、ポーラスであると共に、表面には、溶射による微小な凹凸である突起が形成されている。このような駆動ローラ１８は、プラスティック系の印刷用紙２０に対して微小な突起等による摩擦係数が大きく、プラスティック系の印刷用紙２０であっても確実に搬送が可能である。

溶射層３５を設けることにより、押さえローラ１１の押圧を大きくして、駆動ローラ１８と印刷用紙２０との摩擦力を増加させることなどが不要である。そのため、押圧の増加に対応して、押さえローラ１１および駆動ローラ１８の剛性を上げる変更や、押圧増加による搬送モータへの負荷増も回避可能である。溶射層３５は、ジルコニア等の靭性を有するセラミックスを使用すれば、耐衝撃性に優れ、欠け、ヒビ割れ、剥離などの発生をより防止可能である。セラミックスの溶射層３５の代わりに、セラミックスのローラでもよい。また、セラミックスを用いるのは、駆動ローラ１８の表面の少なくとも一部でも同様の効果を得ることができる。

次に、印刷用紙２０へ印刷を行う印刷部６の構成について説明する。図５は、サーマルヘッドの印刷部の構成を示す断面図である。サーマルヘッド５の印刷部６は、ヘッドフレーム１４に取り付けられているアルミナ基板３６と、磁気回路部１６のギャップ部３３に対向するように位置して、アルミナ基板３６表面に略半円状に突起して形成されている蓄熱部であるガラス質のグレース３７と、グレース３７を覆うように形成されている発熱体３８と、発熱体３８に重ねて形成されているアルミニウムなどの電極３９と、印刷用紙２０へ熱を付与するため電極３９が形成されていない発熱体３８の開口部４０と、発熱体３８および電極３９を覆って印刷部６を保護する保護膜４１とを有する。

印刷部６は、図１に示すように、印刷用紙２０の全幅を印刷可能な長さで形成されており、サーマルヘッド５の場合、発熱体３８の開口部４０が１ｍｍあたり８個設けられている。つまり、各開口部４０が１ドットを印刷し、２００ｍｍ幅の印刷用紙２０の一行は、１６００個の開口部４０によるドットの印刷で構成されている。開口部４０が多い印刷部６を用いれば、ドット密度の高い繊細な印刷が可能である。また、略半円状に突起している印刷部６の形状は、突起していない印刷部に比べて印刷用紙２０の印刷する部分へ確実に押圧を付与でき、濃淡のバラツキ等の無い優れた品質の印刷が可能である。

ここで、印刷部６による印刷の手順を簡単に説明する。サーマルプリンタ１の制御部２５は、印刷内容をドットによって印刷するために、該当する発熱体３８を所定温度まで発熱させる電圧を電極３９へ一定時間印加する。電圧を印加された発熱体３８の開口部４０からの熱により、印刷用紙２０へ１ドットが印刷される。ドットの印刷後、発熱体３８への電圧印加が停止され、発熱体３８は、自然冷却される。制御部２５は、１６００個の発熱体３８へ順に電圧を印加する周期を１ミリ秒（ｍｓ）として制御でき、１秒間に１０００個のドットの印刷が可能である。即ち、２００ｍｍ幅の印刷用紙２０の一行すべてにドットを印刷する時間は、１．６秒であり、１秒間に１２５ｍｍの印刷が可能なサーマルプリンタ１である。印加周期等は、使用するサーマルヘッド５、印加電圧、発熱体３８の抵抗値、印刷用紙の発色特性などによって所望の印刷にあったものが選択可能である。

ギャップ部３３には、磁界が伝導されず、磁界は外側の印刷部６側へ伝導される。このとき、図５の一点鎖線で示すように、ギャップ部３３の端面から発熱体３８の開口部４０の中心へ向かい磁界が収束されて伝導し、強い吸引力を発生する。従って発熱する中心部の開口部４０と印刷用紙２０は強い力で押圧されることになり、突起形状に加え、このような押圧作用により、より優れた品質の印刷を可能とする。開口部４０へ伝導した磁界は、パーマロイなどからなる磁気回路形成部３０に伝導されながら、プラテン側の磁気回路フレーム３１に戻る。

次に、サーマルプリンタ１の制御系統について説明する。図６は、サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図である。サーマルプリンタ１は、ホストコンピュータ４５に接続されており、ホストコンピュータ４５は、サーマルプリンタ１で印刷する文書等をアプリケーション等によって作成し、作成した印刷データをサーマルプリンタ１へ送信する。

サーマルプリンタ１の制御部２５は、ホストコンピュータ４５から送信される印刷データを受信する通信インタフェース５０と、サーマルプリンタ１を制御するプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ホストコンピュータ４５から送られて来る印刷データなどを一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、ＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに基づき各種の制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５１とを有する。ＲＯＭ５２は、プログラム等の書き込みができ、電源がオフ状態であっても、プログラム等を記憶しておくことが可能なフラッシュＲＯＭなどであることが好ましい。

また、制御部２５は、開閉操作部２１に設けられている開閉センサ２７からの、開閉フレーム３の開または閉状態の検知情報を受信する開閉検知部５４と、印刷用紙２０を搬送する駆動ローラ１８に連結されている搬送モータ５５を制御する搬送制御部５６と、印刷用紙２０に印刷するサーマルヘッド５を制御する印刷制御部５７とを有する。印刷制御部５７は、サーマルヘッド５に設けられている印刷部６の電極３９へ電圧を印加して、発熱体３８の発熱温度を制御する。発熱体３８の温度制御により、印刷用紙２０へのドットが均一な濃さで印刷可能である。

これら、制御部２５を構成する通信インタフェース５０、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、開閉検知部５４、搬送制御部５６、印刷制御部５７は、バス５８を介して相互に接続されている。

以上、本発明を具体化したサーマルプリンタ１を例にした実施形態について説明した。この実施形態の効果をまとめて記載する。

（１）ネオジウム磁石３２を有する磁気回路部１６が、対向するサーマルヘッド５の全域に渡り均一な磁気回路Ｍを形成し、磁力によってサーマルヘッド５を吸引する。これにより、印刷用紙２０に対して、サーマルヘッド５と磁気回路部１６を有する固定プラテン１５との間でほぼ均一な押圧を付与することが可能である。さらに反磁性体から成るギャップ部３３を設けることで、磁界は外側のサーマルヘッド５側へ伝導される。このとき、ギャップ部３３の端面から発熱体のある印刷部６の中央部に磁界が収束されて伝導するため、発熱する中心に対し強い吸引力を発生する。サーマルヘッド５と印刷用紙２０とがほぼ均一な押圧状態であれば、サーマルヘッド５の発熱体３８の熱が均一に印刷用紙２０へ付与でき、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。

（２）メインフレーム２に取り付けられている固定プラテン１５および磁気回路部１６の磁気回路フレーム３１は、一体で形成され剛性を高めた構成である。従って、大判の印刷用紙２０に対応するために、磁気回路フレーム３１が長尺になっても、押圧による歪みや撓み等が生じ難い。磁気回路フレーム３１の長短に拘わらず、印刷用紙２０へ均一な押圧を付加することが可能である。

（３）サーマルヘッド５に高磁性材のパーマロイの磁気回路形成部３０を設置することにより、サーマルヘッド５と磁気回路部１６とによる磁気回路Ｍが安定して形成され、磁気回路部１６によるサーマルヘッド５の吸引がより確実に行われる。

（４）磁気回路部１６に永久磁石であるネオジウム磁石３２を用いることにより、磁気回路Ｍを形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、制御装置類の簡素化が図れる。

（５）固定プラテン１５および磁気回路フレーム３１の印刷用紙２０との接触面に、固定プラテン１５および磁気回路フレーム３１より摩擦係数の小さなフッ素系樹脂の薄膜層３４を形成することにより、印刷用紙２０と擦れ合って生じる摩擦力が抑制でき、印刷用紙２０の搬送負荷を軽減することが可能である。

（６）印刷用紙２０を搬送する駆動ローラ１８は、セラミックの溶射層３５を有する。溶射層３５のポーラスで微小な突起によって、印刷用紙２０との摩擦力を増加させることができ、印刷用紙２０へ付与する押圧を増やすことなく、より確実に印刷用紙２０の搬送が可能である。摩擦係数の小さなプラスティック系の印刷用紙２０であっても、スリップさせることなく確実に搬送可能である。

（７）サーマルヘッド５は、ヘッドフレーム１４に対して回動可能に取り付けられており、ヘッドフレーム１４の規制を受けることなく、印刷部６の全域においてほぼ均一に作用する磁力による吸引力Ｆによって磁気回路部１６へ吸引される。この構成により、サーマルヘッド５は、磁力以外の影響をほぼ排除した吸引力Ｆによって押圧を印刷用紙２０へ付与可能である。

（８）開閉フレーム３を閉じる時に、開閉フレーム３の突起部１３が開閉操作部２１のループ状のカム溝２４と係合し、開閉操作部２１の回転によりカム溝２４に沿って移動する。この機構により、開閉フレーム３に設けられたサーマルヘッド５は、徐々に磁気回路部１６へ接近することになり、サーマルヘッド５および磁気回路部１６が互いに衝撃を受けることを防止可能である。

また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次のような変形例が挙げられる。

（変形例１）磁界発生部に用いる永久磁石は、ネオジウム磁石３２だけではなく、フェライト磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石等であっても良い。いずれもネオジウム磁石３２に比して磁気特性が若干劣るが、錆びにくく温度特性に優れている。磁界発生部の構成における永久磁石の選択肢が広がる。

（変形例２）磁界発生部は、永久磁石であるネオジウム磁石３２ではなく、磁性体にコイルを巻き電流を流す電磁石であっても良い。電磁石を用いても、磁気回路Ｍの形成が永久磁石と同様に可能である。また、電磁石を用いることにより、磁気回路部１６による磁気回路Ｍの形成をＯＮまたはＯＦＦにする制御が可能であり、磁力の影響を排除して簡単に印刷用紙のセット作業を行うことが可能になる。

（変形例３）薄膜層３４は、固定プラテン１５および磁気回路フレーム３１の印刷用紙２０と接触する接触面の全面に形成するのではなく、突起している印刷部６に対向する接触面にのみ形成しても良い。印刷用紙２０は、印刷部６の突起先端で押圧を付与されており、印刷用紙２０を介してこの押圧を受ける磁気回路フレーム３１の接触面にのみ、薄膜層３４が形成されていれば、印刷用紙２０との摩擦力の軽減が可能である。固定プラテン１５側の接触面への薄膜層３４形成が不要で、薄膜層３４の形成工数の低減が図れる。

（変形例４）薄膜層３４は、フッ素系樹脂に代えて、フッ素系樹脂と同程度に印刷用紙２０との摩擦係数が小さいポリイミド系樹脂やシリコン系樹脂などであっても良い。

（変形例５）開閉フレーム３の押さえローラ１１は、４本でなく剛性の高い１本の押さえローラであっても良い。ローラ支持部１２の構成が簡単であり、組み立て加工、メンテナンス、コストなどの低減が図れる。

サーマルプリンタの開閉フレームを開けた状態の外観を示す斜視図。 サーマルプリンタの開閉フレームを閉じた状態の外観を示す斜視図。 印刷用紙への印刷状態を示すサーマルプリンタの断面図。 磁気回路部とサーマルヘッドとによる磁気回路の形成を示す断面図。 サーマルヘッドの印刷部の構成を示す断面図。 サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図。

符号の説明

１…サーマルプリンタ、２…メインフレーム、３…開閉フレーム、５…サーマルヘッド、６…印刷部、８…ヘッド指示アーム、１０…回動規制部、１１…搬送部としての押さえローラ、１２…ローラ支持部、１３…突起部、１４…ヘッドフレーム、１５…固定プラテン、１６…磁気回路部、１８…搬送部としての駆動ローラ、２０…印刷用紙、２１…開閉操作部、２３…突起挿入部、２４…カム溝、２５…制御部、２６…押さえローラバネ、３０…磁気回路形成部、３１…磁気回路フレーム、３２…磁界発生部としてのネオジウム磁石、３４…薄膜層、３５…溶射層、３６…アルミナ基板、３７…グレース、３８…発熱体、３９…電極、４０…開口部、４１…保護膜、５５…搬送モータ、５６…搬送制御部、５７…印刷制御部、Ｆ…吸引力、Ｍ…磁気回路。

Claims (11)

1. 印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドと対向して設けられ、前記印刷用紙を挟持するためのプラテンと、
   前記プラテン側に設けられ、前記サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成して前記サーマルヘッドを前記プラテン側へ吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 請求項１に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記プラテン側の前記磁気回路部は、前記磁気回路を形成するための磁界発生部と、前記磁界発生部を収容する磁気回路フレームと、を有し、
   前記プラテンと略一体の構成であることを特徴とするサーマルプリンタ。
3. 請求項１または２に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記磁気回路部の前記磁気回路フレームは、前記磁界発生部の周囲に前記磁気回路を形成する高磁性材部と、前記高磁性材部の一部に設けられた反磁性体部とを有し、
   前記反磁性材部の一方の端面は、前記サーマルヘッドの発熱体に対向する位置に配置されることを特徴とするサーマルプリンタ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記サーマルヘッド側の前記磁気回路は、少なくとも一部に高磁性材による磁気回路形成部を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
5. 請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記磁界発生部が永久磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
6. 請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記磁石界発生部が電磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記印刷用紙と接する前記プラテンの接触面には、合成樹脂から成る層またはシートが形成されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記印刷部の下流側に前記印刷用紙を搬送するための搬送部をさらに備え、
   前記搬送部は、搬送モータと連結する駆動ローラと、前記駆動ローラに前記印刷用紙を押し付けるための押圧を弾性部材により付勢された押さえローラと、を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
9. 請求項８に記載のサーマルプリンタにおいて、
   前記駆動ローラの少なくとも表面の一部には、セラミックス層を有していることを特徴とするサーマルプリンタ。
10. サーマルヘッドと印刷用紙を介して対向する位置にあるプラテンと、前記印刷用紙を搬送するための駆動ローラとを有するメインフレームと、
    前記メインフレームに一端を軸支され、前記メインフレームに対して開閉が自在である開閉フレームと、
    前記開閉フレームに設置され、前記開閉フレームが閉状態において前記駆動ローラへ前記印刷用紙を押し付けるための押圧を付与する押さえローラと、
    前記サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態で前記開閉フレームに軸支されているヘッドフレームと、
    前記サーマルヘッドと対向するように前記メインフレーム側に設けられ、前記サーマルヘッドを磁力によって吸引するための磁気回路を形成する磁気回路部と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
11. 請求項１０に記載のサーマルプリンタにおいて、
    前記開閉フレームに設けられた突起部と、前記突起部が挿入されるループ状のカム溝を外周部に有する開閉操作部と、をさらに備え、
    前記開閉操作部が回転すると、前記突起部が前記ループ状のカム溝に沿って移動して前記開閉フレームを開閉させることを特徴とするサーマルプリンタ。
    

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