JP2009143100A - プリンタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーマルヘッドの着脱が容易に行える構成でありながら、組立て時にはプラテンに対するサーマルヘッドの高い位置決め精度を実現することができ、かつ厚さの異なる用紙に対しても安定した品質で印字できるプリンタ装置を提供する。
【解決手段】ヘッドモジュール１４は、メインフレーム１２に対して着脱可能な取付け部材４０と、取付け部材４０に対して変位可能に構成された可動支持部材４２と、可動支持部材４２に支持固定されたサーマルヘッド４４とを有する。可動支持部材４２は、複数のヘッドバネ４６ａ〜４６ｄによってヘッド取付け部材４０に連結されるとともに、ヘッド位置決め凹部４８に係合するヘッド位置決め凸部５０を有する。凹部４８は略直線状の溝として形成され、故に可動支持部材４２及びサーマルヘッド４４は、ヘッド位置決め溝４８の延びる方向にのみ直線的に変位可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、用紙に印字するサーマルヘッドと、サーマルヘッドに用紙を送給するプラテンロールとを備えたプリンタ装置に関する。

一般的なサーマルプリンタでは、通常はロール形態から巻き戻された印字用紙をプラテンローラとサーマルヘッドとの間に挟み、印字用紙を送りつつサーマルヘッドを加熱することによって印字を行う。例えば特許文献１には、Ｕ字状の切り欠きにプラテンの回転軸を挿入することによって、ヘッドに対する水平方向及び垂直方向の位置決めの高精度が図られたラインサーマルプリンタが開示されている。

また特許文献２には、ヘッドの回転支軸中心をヘッド面延長線上に配置し、ヘッドをプラテンに押し付けるバネの作用力をヘッド面に対して垂直としたプリンタが開示されている。

特開平３−１９９０６９号公報 特開２００４−１１４４１７号公報

サーマルプリンタで使用されるサーマルヘッドは定期的な清掃や交換が必要であるため、なるべく容易にサーマルプリンタ本体から取外しできることが好ましい。しかし一方で、印字の品質のためには、サーマルヘッドは使用時はプラテンに対して非常に高精度に位置決めされねばならず、故に安易にサーマルヘッドを着脱可能な構造とすることはできなかった。また近年、同一のサーマルプリンタにおいて厚さの異なる（特に厚手の）用紙にも安定した品質で印字できることが望まれている。

特許文献１に記載のラインサーマルプリンタでは、固定されたサーマルヘッドに対してプラテンをＵ字状溝に挿入することによって、位置決め精度の向上を図っている。従ってサーマルヘッドの交換時には、一旦プラテンを取外して次に固定されたサーマルヘッドを取外すという手間のかかる作業が必要になる。また特許文献２に記載のサーマルプリンタでは、サーマルヘッドが回転支軸を中心に回動するので、厚さの異なる印字用紙を使用した場合にはサーマルヘッドをプラテン表面に対して正確に垂直に接離させることはできない。従って印字用紙の厚さによって印字の品質にばらつきが生じる虞がある。

そこで本発明は、サーマルヘッドの着脱が容易に行える構成でありながら、組立て時にはプラテンに対するサーマルヘッドの高い位置決め精度を実現することができ、かつ厚さの異なる用紙に対しても安定した品質で印字できるプリンタ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、プラテンローラを有するメインフレームと、サーマルヘッドを有するヘッドモジュールとを備えたプリンタ装置であって、前記ヘッドモジュールは、前記メインフレームに取外し可能に固定される取付け部材と、前記サーマルヘッドを固定支持する可動支持部材と、前記可動支持部材を前記取付け部材に対して直線的に変位可能に案内するガイド機構とを有し、前記可動支持部材の変位方向は、前記ヘッドモジュールが前記メインフレームに取り付けられたときに前記サーマルヘッドが前記プラテンローラの表面に対して垂直な方向に接離可能な方向であることを特徴とする、プリンタ装置を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１に係るプリンタ装置において、前記ヘッドモジュールの前記取付け部材は、該取付け部材と前記プラテンローラの回転軸との位置関係が固定されるように、前記ヘッドモジュールが前記メインフレームに取り付けられたときに前記プラテンローラの回転軸の両端を回転可能に把持する把持機構を有する、プリンタ装置を提供する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係るプリンタ装置において、前記ヘッドモジュールの前記取付け部材は前記メインフレームに旋回可能に取付け可能であり、前記メインフレームに対する前記ヘッドモジュールの位置決め機構が設けられる、プリンタ装置を提供する。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係るプリンタ装置において、前記ヘッドモジュールは、前記取付け部材と前記可動部材との間であって前記プラテンロールの回転軸方向に離隔配置された複数のバネを有し、該複数のバネの各々のバネ定数は、前記プラテンロールに対する前記サーマルヘッドのヘッド圧を前記プラテンロールの長手方向に関して均一とすべく適宜選定可能である、プリンタ装置を提供する。

請求項５に係る発明は、請求項４に係るプリンタ装置において、前記複数のバネが互いに連結されて実質一部材として構成されている、プリンタ装置を提供する。

本発明によれば、プリンタ装置に対するサーマルヘッドの着脱及びメンテナンスが容易となる一方で、プラテンロールに対する可動支持部材の移動方向をプラテンの長手軸に垂直な方向に限定することにより、厚さの異なる印字用紙に対しても柔軟に対応することができる。

本発明によれば、組立て時にサーマルヘッドをプラテンに対して極めて高精度に位置決めする必要があるとともに、また近年は厚手の印字用紙にも対応可能なサーマルプリンタが望まれている。本発明は、このような要望に応えるべく、サーマルヘッドを含むヘッドモジュールを着脱可能にするとともに、ヘッドモジュールをプラテンに対し正確に位置決めする機構を提供する。

取付け部材がプラテンローラの回転軸の両端を回転可能に把持する把持機構を有することにより、使用時はヘッドモジュールとプラテンローラとが実質一体となるので、プラテンローラに加わるサーマルヘッドのヘッド圧の大小に関してメインフレームの強度を考慮する必要はない。換言すればヘッド圧が異なる場合はプラテンローラの強度を調節すればよく、設計上有利である。

ヘッドモジュールの取付け部材をメインフレームに旋回可能に取付け、メインフレームに対するヘッドモジュールの位置決め機構を利用することにより、簡単な操作で高精度にヘッドモジュールをメインフレームに取付けることができる。

ヘッドモジュールがプラテンの回転軸方向に離隔配置された複数のバネを有することにより、サーマルヘッドの熱変形や作製精度に起因するヘッド圧のばらつきが予想される場合に、各バネのバネ定数を適宜変更してばらつきを排除又は低減することができる。

複数のバネを互いに連結して実質一部材とすることにより、ヘッドモジュールの組立てが非常に容易になる。

図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態に係るサーマルプリンタ装置１０の斜視図である。サーマルプリンタ装置１０は、メインフレーム１２と、図２（ａ）に示すようにメインフレーム１２に対して着脱可能に構成されたヘッドモジュール１４とを有する。メインフレーム１２内には、ゴムローラを有するプラテンローラ（以降、プラテンと略称）１６が収容され、図示しないパルスモータによって回転駆動される。該パルスモータの出力は、該パルスモータの出力軸に連結された第１プーリ１８（図２（ｂ）参照）、第１タイミングベルト２０及びプラテン１６の第１軸部２２に取り付けられた第２プーリ２４を介してプラテン１６に伝達される。

また図２（ａ）に示すように、メインフレーム１２内には、図示しない用紙を切断するロータリカッタ２６が配置され、図示しないパルスモータによって回転駆動される。該パルスモータの出力は、該パルスモータの出力軸に連結された第３プーリ２８、第２タイミングベルト３０、プラテン１６の第２軸部３２に取り付けられた第４プーリ３４、第４プーリ３４と一体的に構成された第１ギヤ３６及び第１ギヤ３６に係合する第２ギヤ３８を介してロータリカッタ２６に伝達される。

図３（ａ）〜（ｃ）は、ヘッドモジュール１４を異なる方向から見た図である。ヘッドモジュール１４は、メインフレーム１２に対して着脱可能な取付け部材４０と、取付け部材４０に対して変位可能に構成された可動支持部材４２と、可動支持部材４２に支持固定されたサーマルヘッド４４とを有する。可動支持部材４２は、取付け部材４０と可動部材４２との間であって略幅方向（プラテン１６の回転軸方向）に適当な間隔で配置された複数（図示例では４つ）のヘッドバネ４６ａ〜４６ｄによってヘッド取付け部材４０に連結される。なお図示例ではヘッドバネはコイルバネであるが、板バネ等の他の種類のバネも使用可能である。また稼動支持部材４２は、取付け部材４０の側板４８、５０に形成されたヘッド位置決め凹部（図３では側板５０に形成された凹部５２のみ図示）に係合するヘッド位置決め凸部（図３では凹部５２に係合する凸部５４のみ図示）を有する。図示するように凹部５２は略直線状の溝として形成されており、故に可動支持部材４２及びそれに固定されたサーマルヘッド４４は、ヘッド位置決め溝５２の延びる方向にのみ、取付け部材４０に対して直線的に変位可能となる。換言すれば、ヘッド位置決め凹部５２及び位置決め凸部５４は協働して、取付け部材４０に対するサーマルヘッド４４の移動方向を規定するガイド機構として作用する。なお溝５２の延びる方向は、図１（ａ）のようにヘッドモジュール１４がメインフレーム１２に組み込まれた状態で、プラテン１６の長手軸に垂直な方向となる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、メインフレーム１２に対するヘッドモジュール１４の位置決め機構の詳細を図示する。先ずピボットピン５６、５７によってヘッドモジュール１４の側板４８、５０をメインフレーム１２の側板５８、６０に旋回可能に連結する。またヘッドモジュール１４の取付け部材４０の側板４８、５０にはヘッドモジュール位置決めピン６２、６４がそれぞれ取付けられ、位置決めピン５８、６０はメインフレーム１２の側板５８、６０に形成された略Ｕ字状のヘッドモジュール位置決め溝６６、６８にそれぞれ係合する。各位置決めピンが対応する位置決め溝の基準位置（例えば底部）に達したら、図１（ｃ）に示すように、メインフレーム１２の側板５８、６０に旋回可能に設けられているヘッドモジュール用ロック爪７０、７２がそれぞれ位置決めピン６２、６４に係合してロックする。このようにして、ヘッドモジュール１４はメインフレーム１２に対して正確に位置決めされて組立てられる。なお図１（ｂ）等に示すように、メインフレーム１２の側板５８、６０には、対応する位置決めピンをロックする方向にヘッドモジュール用ロック爪７０、７２を付勢するコイルバネ等の付勢手段（図１（ｂ）にはロック爪７２用のコイルバネ７４のみ図示）が設けられることが好ましく、これによりロック爪７２が意図せずに外れることが防止される。

図１及び図３からわかるように、ヘッド位置決め溝５２の延びる方向は、ヘッドモジュール１４がメインフレーム１２に組み込まれたときにプラテン１６の長手方向に垂直な方向となり、かつ、サーマルヘッド４４はプラテン１６の径断面方向にみたときに、プラテン１６の中心から直線的に移動する。すなわち、サーマルヘッド４４はある支軸を中心に回動するのではなく、プラテン１６の表面に垂直な方向に接離可能である。このような構成によれば、１００μｍ程度の厚さの通常の印字用紙に加え、２００〜２５０μｍ程度の厚さの厚手の印字用紙を使用する場合であっても、プラテン１６に対するサーマルヘッド４４の変位量の調整のみで対応でき、かつ印字の品質に差が生じることもない。

図４（ａ）及び（ｂ）並びに図５は、図１（ａ）のようにメインフレーム１２とヘッドモジュール１４とが組合わされた状態での、ヘッドモジュール１４とメインフレーム１２内のプラテン１６との関係を示す図である。図５に示すように、ヘッドモジュール１４の取付け部材４０の側板４８、５０にはプラテンの回転軸の両端を回転可能に把持する把持機構であるプラテン用ロック爪７６、７８が設けられ、各プラテン用ロック爪は側板４８、５０に配置された回転支軸（図４（ａ）及び（ｂ）に片側の回転支軸８０のみ図示）の回りを旋回可能に構成される。プラテン用ロック爪７６、７８は、図１（ａ）の状態でプラテン１６の両端に取付けられた軸受（図４（ａ）及び（ｂ）に片側の軸受８２のみ図示）を把持するように構成される。すなわち、取付け部材４０とプラテン１６の回転軸との位置関係は固定される。このようにすれば、ヘッドモジュール１４のヘッドバネ４６ａ〜４６ｄにより生じる圧力すなわちヘッド圧は全てプラテン１６のみが受けることとなり、異なるバネ定数のヘッドバネを有する他のヘッドモジュールに置換した場合であっても、プラテンのゴムローラの強度のみを調整すればよい。従ってメインフレーム１２自体の強度はヘッドモジュール１４及びプラテン１６の重量を支持できる程度のものであれば足り、故に同一のメインフレームに対して種々のヘッド圧のヘッドモジュールを使用することができる。

上述の実施形態では、可動刃であるロータリカッタ２６をメインフレーム１２内に配置し、可動刃に対応する固定刃８４がヘッドモジュール１２の取付け部材４０に固定されている（図２（ｂ）及び（ｃ）参照）。これとは逆に、ロータリカッタをヘッドモジュールと一体的に構成し、固定刃をメインフレーム内に配置する構成も可能である。このようにすれば、ロータリカッタのメンテナンスも容易に行うことができるようになり、固定刃よりもロータリカッタの方が消耗が激しい場合は特に有効である。

サーマルヘッド４４及び可動支持部材４２の作製精度や、使用時におけるサーマルヘッドの熱変形の程度によっては、プラテン１６に対するサーマルヘッド４４のヘッド圧がプラテンの長手方向に均一にならなくなる場合が考えられる。そこで、複数のヘッドバネ４６ａ〜４６ｄのバネ定数を、適宜異なるようにすることもできる。例えば図６に示すように、４つのヘッドバネ４６ａ〜４６ｄのうち、内側の２つのバネ４６ｂ及び４６ｃをやや弱いバネ定数とし、外側の２つのバネ４６ａ及び４６ｄをやや強いバネ定数とすることもできる。このようにすれば、例えばサーマルヘッド４４の加熱によって可動支持部材４２がいくらか反った場合に、変形が大きくなる外側の影響をバネ定数の強いバネによってより効果的に吸収することができる。このような例以外にも、作製精度や熱による可動支持部材の変形が経験等から予め把握できている場合には、それに応じて各ヘッドバネのバネ定数を適宜変更しておくことができる。なお異なったバネ定数のバネを使用する場合、バネの色や形状を変えておくことで誤った組立てを防止することができる。

また図７に示すように、複数のヘッドバネを実質１つの部材とすることもできる。図７に示すバネ集合体９０は、コイルバネ部９０ａ〜９０ｄを有し、バネ部９０ａの一端がバネ部９０ｂの一端に接続され、バネ部９０ｂの他端がバネ部９０ｃの一端に接続され、さらにバネ部９０ｃの他端がバネ部９０ｄの一端に接続されて構成されている。このようなバネ集合体は、各コイルバネ部を構成する線材を適当な長さの直線状の線材で互いに接続するか、各コイルバネ部が互いに適当な間隔で配置されるように１本の線材を変形することによって構成される。このようにヘッドバネを実質一部材とすることにより、ヘッドモジュールの組立てが容易になる。

上述のようにサーマルヘッドは定期的な清掃や交換が必要なので、サーマルヘッド又はサーマルヘッドを含む部分をモジュール化できれば、サーマルプリンタ装置としての保守管理は非常にやり易くなる。しかしサーマルヘッドはプラテンに対して極めて高精度に位置決めする必要があるとともに、また近年は厚手の印字用紙にも対応可能なサーマルプリンタが望まれている。本発明は、このような要望に応えるべく、サーマルヘッドを含むヘッドモジュールを着脱可能にするとともに、ヘッドモジュールをプラテンに対し正確に位置決めする機構を提供する。さらに、取付け部材に対する可動支持部材の移動方向をプラテンの長手軸に垂直な方向に限定することにより、厚さの異なる印字用紙に対しても柔軟に対応することができる。

（ａ）本発明に係るプリンタ装置においてヘッドモジュールが組立てられた状態の外観斜視図であり、（ｂ）（ａ）の矢印１ｂ方向からみた側面図であり、（ｃ）（ｂ）の１ｃ部分の拡大図である。 （ａ）本発明に係るプリンタ装置においてヘッドモジュールが取外された状態の外観斜視図であり、（ｂ）（ａ）の矢印２ｂ方向からみた側面図であり、（ｃ）（ｂ）の２ｃ部分の拡大図である。 （ａ）ヘッドモジュールの外観斜視図であり、（ｂ）側面図であり、（ｃ）（ａ）とは異なる方向からみた外観斜視図である。 （ａ）ヘッドモジュールとプラテンローラとが係合していない状態を示す側面図であり、（ｂ）係合している状態を示す側面図である。 図４（ｂ）の状態を示す斜視図である。 本発明に係るプリンタ装置の可動支持部材及びヘッドバネの詳細を説明する斜視図である。 ヘッドバネの他の好適な形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ プリンタ装置
１２ メインフレーム
１４ ヘッドモジュール
１６ プラテン
２６ ロータリカッタ
４０ 取付け部材
４２ 可動支持部材
４４ サーマルヘッド
４６ａ〜４６ｄ ヘッドバネ
５２ ヘッド位置決め凹部
５４ ヘッド位置決め凸部
６２、６４ ヘッドモジュール位置決めピン
６６、６８ ヘッドモジュール位置決め溝
７０、７２ ヘッドモジュール用ロック爪
７６、７８ プラテン用ロック爪
８２ 軸受
８４ 固定刃
９０ バネ集合体

Claims (5)

1. プラテンローラを有するメインフレームと、サーマルヘッドを有するヘッドモジュールとを備えたプリンタ装置であって、
   前記ヘッドモジュールは、前記メインフレームに取外し可能に固定される取付け部材と、前記サーマルヘッドを固定支持する可動支持部材と、前記可動支持部材を前記取付け部材に対して直線的に変位可能に案内するガイド機構とを有し、
   前記可動支持部材の変位方向は、前記ヘッドモジュールが前記メインフレームに取り付けられたときに前記サーマルヘッドが前記プラテンローラの表面に対して垂直な方向に接離可能な方向であることを特徴とする、プリンタ装置。
2. 前記ヘッドモジュールの前記取付け部材は、該取付け部材と前記プラテンローラの回転軸との位置関係が固定されるように、前記ヘッドモジュールが前記メインフレームに取り付けられたときに前記プラテンローラの回転軸の両端を回転可能に把持する把持機構を有する、請求項１に記載のプリンタ装置。
3. 前記ヘッドモジュールの前記取付け部材は前記メインフレームに旋回可能に取付け可能であり、前記メインフレームに対する前記ヘッドモジュールの位置決め機構が設けられる、請求項１又は２に記載のプリンタ装置。
4. 前記ヘッドモジュールは、前記取付け部材と前記可動部材との間であって前記プラテンロールの回転軸方向に離隔配置された複数のバネを有し、該複数のバネの各々のバネ定数は、前記プラテンロールに対する前記サーマルヘッドのヘッド圧を前記プラテンロールの長手方向に関して均一とすべく適宜選定可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリンタ装置。
5. 前記複数のバネが互いに連結されて実質一部材として構成されている、請求項４に記載のプリンタ装置。

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