JP2015107622A - サーマルヘッド印字機構 - Google Patents

Abstract

【課題】印字機構の大型化を防止することができ、サーマルヘッドの位置調整の精度を高めることで、媒体への印字品質を向上することができるサーマルヘッド印字機構を提供する。【解決手段】媒体１９に圧接して印字を行うサーマルヘッド２０と、サーマルヘッドに接合してサーマルヘッドを保持する保持部材２１と、保持部材とは異なる端部で固定部材に固定してサーマルヘッドを媒体と交わる方向に動作させる支持部材２２、２３と、媒体が印字領域への搬送を検知する媒体センサ部と、媒体センサ部が、媒体を検知しない場合、サーマルヘッドを第１の位置へ退避させるように支持部材を制御し、媒体を検知する場合、サーマルヘッドを第２の位置へ移動させるように支持部材を制御する制御部とを有する。【選択図】図２

Description

サーマルヘッドを有する印字機構に関する。

近年、ＩＣカード定期券、各種チケットやポイントカード等、媒体表面に種々の情報を印字して媒体を発行するニーズが高まっている。また、媒体への印字は、卓上型の端末装置に接続される専用の印字機構を用いて印字されることが多く、設置スペースの制約から小型化が要求されている。そして、一部の媒体にはリライトカードが使われており、長期間使用されたり、カード情報読取機等のカード処理装置に多数回挿入されたり、カードの持ち主の財布やカード入れに何度も出し入れされたりする等してカード表面の状態が悪くなった媒体に対しても、高品質の印字を求められる場合がある。
ここで、印字品質を上げるためには、印字を行うサーマルヘッドと媒体とが接触して生じるガタつきを最小限に抑え、サーマルヘッドを媒体に安定して接触させることや、サーマルヘッドとプラテンローラとの相対位置を調整することが有効である。
この点、特許文献１には、スライドベアリングを用いてサーマルヘッドの位置を移動させ、角度調整部材によりサーマルヘッドの取り付け傾斜角度を調整可能とする技術が開示されている。

特開２００２−７９６９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるスライドベアリングを用いたサーマルヘッドの移動機構では、サーマルヘッドを保持するヘッドホルダーを構成する必要があるため、十分な実装エリアの確保が必要になり装置の大型化を招く。また、スムースなサーマルヘッドの移動を実現するためには、サーマルヘッドと媒体との間の無用な接触を防ぐためにスライドベアリングを複数個実装することが必要であり装置が大型化する。

媒体に圧接して印字を行うサーマルヘッドと、サーマルヘッドに接合してサーマルヘッドを保持する保持部材と、保持部材と接続する端部とは異なる端部で固定部材に固定してサーマルヘッドを媒体と交わる方向に動作させる支持部材と、媒体が印字領域へ搬送されたことを検知する媒体センサ部と、媒体センサ部が、媒体を検知しない場合、サーマルヘッドを第１の位置へ退避させるように支持部材を制御し、媒体を検知する場合、サーマルヘッドを第２の位置へ移動させるように支持部材を制御する制御部とを有するサーマルヘッド印字機構である。

サーマルヘッドを用いた印字機構の大型化を防止することができる。また、サーマルヘッドの位置調整の精度を高めることで、媒体への印字品質を向上することができる。

印字機構の概要図 印字機構の右側面図 印字部の平面図 印字機構の操作説明図 印字部の右側面図 カムの動作説明図 サーマルヘッドの移動図 印字機構の平面図と正面図 印字機構の平面図 印字機構の右側面図

図１は、サーマルヘッドを有する印字機構１０の概要図である。
印字機構１０は、挿入部１、排出部１３、搬送ローラ２、搬送路１１、センサ部３、マークセンサ１２、ＩＣリーダ／ライタ部４、印字部５、ホッパ部６、回収部７、制御部８及びフレーム部９から構成される。

挿入部１は、カードや切符等の印字する媒体を印字機構１０に挿入する挿入口である。排出部１３は、媒体を印字機構１０から排出する排出口である。搬送ローラ２は、モータで駆動し、搬送路１１で媒体を搬送する。センサ部３は、印字機構１０内での媒体の位置を検知するものであり、挿入検知センサ、通信起動センサ及び印字起動センサから構成される。個々のセンサの機能については、図４を用いて説明する。マークセンサ１２は、媒体に予め印字されている方向識別用マークを読み取る。ＩＣリーダ／ライタ部４は、無線ＩＣデータ通信を行って媒体への印字書き換えを行う。印字部５は、カード表面に印字を行うサーマルヘッド２０及び印字情報の消去を行う消去ヘッド４０及びセンサ部３からなる。ホッパ部６は、新しい媒体を発行する際にその元となる媒体を装填しておく収納部である。回収部７は、新しい媒体を発行する際に正しい発券処理が行えなかった場合、または定期券等の継続販売時にカードの交換が必要になり、それまで使用していた媒体を回収する場合に媒体を回収する収納部である。制御部８は、印字機構１０の各機能部の制御を行う。フレーム部９は、印字機構１０を覆うための外カバーである。

図２は、サーマルヘッド２０の位置を移動する移動機構の右側面図である。
サーマルヘッド２０は、接合される保持部材２１によって保持され、保持部材２１は支持部材であるサーマルヘッド２０の上部を固定する上側アーム２２及び下部を固定する下側アーム２３に接続される。アーム２２・２３は、サーマルヘッド２０を安定して固定するため、保持部材２１を上下２箇所の接続点２８で支持する。また、アーム２２・２３は、保持部材２１との接続点２８とは異なる反対側の端点を上下２箇所の接続点２９でそれぞれ固定部材と接続する。固定部材は、本実施例では、印字機構１０のフレーム９としているが、その他、サーマルヘッド２０を固定する部材を別に設けてもよい。なお、本実施例では、サーマルヘッド２０とは別に保持部材２１を有するものとして図示しているが、サーマルヘッド２０の一部が保持部材２１の機能を有する構成とするのでもよい。

以上のように、サーマルヘッド２０を上側アーム２２及び下側アーム２３で支持し、上側アーム２２及び下側アーム２３が保持部材２１と反対側の接続点２９を固定部材に接続して片側４節リンクを形成する。そして、アーム２２・２３の支点の固定を高精度に行うことで、サーマルヘッド２０の剛性を高め、高精度な印字を実現する。また、アーム２２・２３と固定部材であるフレーム９との接続穴２９は、通常の板金プレス加工で容易に高精度な接続を確保することができ、アーム２２・２３の長さを短くして印字機構１０の小型化を実現して媒体との高剛性を可能にする。

以降では、サーマルヘッド２０をより安定して固定するため、サーマルヘッド２０を両側から挟みこむように上側一対及び下側一対の計二組（４本）のアームでサーマルヘッド２０を支持する構成について詳細に説明する。

図３は、印字部５のサーマルヘッド２０の移動機構の平面図である。
サーマルヘッド２０は、図３に示すようにサーマルヘッド２０を上側一対及び下側一対の計二組のアーム２２・２３によって支持される。２組のアーム２２・２３でサーマルヘッド２０を両側から支持することにより、サーマルヘッド２０の安定性を高めることができる。
また、一対のアーム２２・２３は、保持部材２１とフレーム９とを架設部材によって接続する。図３にはサーマルヘッド２０の上側一対のアーム部２２を固定する架設部材２６・２７が図示されているが、下側一対のアーム部２３を固定する架設部材（不図示）が同様に構成される。

架設部材２６は、保持部材２１側の接続点２８でアーム２２・２３と接続し、架設部材２７は、フレーム９側の接続点２９でアーム２２・２３と接続する。架設部材２６・２７は、それぞれ接続穴にネジ等の止め具を用いて接続される。
以上のように、サーマルヘッド２０を上側一対及び下側一対の計二組のアーム２２・２３によって支持し、アーム２２・２３を架設部材２６・２７で接続することにより、媒体１９への片当たりによる印字乱れを防止することができる。

図４は、媒体１９を印字機構１０に挿入した際の印字機構１０の動作を説明する図である。
印字機構１０は、挿入部１に実装された挿入検知センサ３１により、媒体１９が挿入されたことを検知すると、モータで駆動される搬送ローラ２により取り込み動作を行う。媒体１９には表裏や挿入方向の識別が可能なように予め方向識別用マークが媒体１９の裏面にプレ印字されており、印字機構１０はマークセンサ１２により方向識別用マークを読取り、取り込んだ媒体１９の表裏と挿入方向を識別する。

取り込んだ媒体１９の表裏と挿入方向が正しくない場合、搬送ローラ２を逆転させ、挿入部１あるいは排出部１３より媒体１９を排出する。取り込んだ媒体１９の表裏と挿入方向が正しい場合、媒体１９をＩＣリーダ／ライタ部４まで搬送し、搬送路１１上に設置された通信起動センサ３５により無線ＩＣデータ通信に最適な位置まで搬送したことを検知して搬送を停止した後、無線ＩＣデータ通信を行う。無線ＩＣデータ通信が終了した後、媒体１９を印字部５に向けて搬送し、印字部５近傍に配置された印字起動センサ３６により媒体１９を印字に最適な位置まで搬送したことを検知して搬送を停止する。

次いで、印字部５では、モータによりサーマルヘッド２０を駆動してサーマルヘッド２０を媒体１９に接触させてリライト印字を行い、印字終了後、搬送ローラ２をスイッチバックして排出口３４まで媒体１９を搬送し排出する。

図５は、サーマルヘッド２０の移動機構の右側面図を詳細に示す図である。
サーマルヘッド２０の動作機構はさらに、押圧バネ４１、カム４２、カムフォロワー４３、モータ４４、印字起動センサ４５及びサーマルヘッド位置センサ４６を有する。
押圧バネ４１は、サーマルヘッド２０を媒体１９に接触させる際に、サーマルヘッド２０に一定の圧力を掛ける。カム４２は、サーマルヘッド２０が印字動作を行っていないときにサーマルヘッド２０を退避位置へ退避させる。カムフォロワー４３は、カム４２がサーマルヘッド２０を移動させるときに保持部材２１に力を加える。カム４２が保持部材２１を持ち上げて媒体１９との接触を退避させ、カム４２が回転してカムフォロワー４３から離れることで、サーマルヘッド２０と媒体１９とを確実に接触させる。図６は、カム４２及びカムフォロワー４３が動作して、サーマルヘッド２０が退避位置から動作位置に移動する様子を描いた図である。カム４２が１８０°回転することにより、カム４２とカムフォロワー４３との隙間ができ、サーマルヘッド２０と媒体１９とが接触する。

モータ４４は、カム４２を動作させる。印字起動センサ３６は、媒体１９が印字位置に搬送されたことを検知する。サーマルヘッド位置センサ４６は、サーマルヘッド２０が退避位置あるいは動作位置にあることを、カム４２の位相やサーマルヘッド２０位置から検知する。

サーマルヘッド２０は、印字動作を行っていない場合、媒体１９から離れた退避位置に退避しており、印字動作をする際に媒体１９に接触する動作位置に移動する。
なお、媒体１９に安定して印字するには、サーマルヘッド２０の媒体１９に対する押圧を一定にすることが必要である。しかし、媒体１９には、製造時の厚さのばらつきや、エンドユーザが長期間媒体を携帯することによる反りや変形が発生する可能性があるため、媒体表面の状態が予測できない。そこで、媒体１９に接触する動作位置への移動は押圧バネ４１によるバネ圧で行い、媒体１９への印字を行わない退避位置への移動はモータ４４で駆動するカム４２によって行う。

本実施例では、サーマルヘッド２０の移動をモータ４４で駆動をするカム機構を用いて行う事例を記載したが、機構の実装スペースやサーマルヘッド２０を媒体１９に接触させるのに必要な押圧によってはソレノイド等のアクチュエータを移動機構の動力源に用いることも可能である。

図７は、サーマルヘッド２０が、退避位置から動作位置へと移動する様子を描いた移動機構の右側面図である。
制御部８は、アーム２２・２３の固定部材であるフレーム部９側の接続点２９を支点として、アーム２２・２３の保持部材２１側の支点を実質的に円弧状（例えば、アーム２２・２３を半径とする円の円弧状をいう。）に動かし、サーマルヘッド２０を退避位置から動作位置へと移動させる。カム４２の駆動は、サーマルヘッド位置センサ４６の検知情報に基づいて行われるため、サーマルヘッド４０の移動を適切な位置で停止させることができる。
このように、アーム２２・２３を用いた制御を行うことで、印字機構１０の大型化を防止して、精度の高い印字を行うことができる。

さらに、サーマルヘッド２０の移動後の一定時間はモータ４４の駆動を続けるなどのタイマを設定する等によって、モータ４４の停止精度や機構のバラツキによる停止位置ずれを回避し、サーマルヘッド２０の停止位置精度を上げることも可能である。

図８は、保持部材２１側の架設部材２６と固定部材であるフレーム部９側の架設部材２７とを接続するコの字形状の板金８０でサーマルヘッド２０の副走査方向の動きを規制する印字機構１０の変形例を示す平面図及び正面図を示す。
架設部材２６と架設部材２７をコの字形状の板金８０でサーマルヘッド２０の媒体１９の走査方向に対して副走査方向の動きを規制する。これにより、サーマルヘッド２０と媒体１９との密着度を向上させて、精度の高い印字を実現できる。

図９は、印字機構１０の変形例を示す平面図である。
媒体１９には、印字エリアの他に磁気ストライプ等、サーマルヘッド２０による熱の印加ができないエリアを有するものがあり、そのようなエリアを有する媒体を取り扱う場合、印字位置を正確にサーマルヘッド２０に接触させる必要がある。そのため、搬送ガイド９１の基準面９２に沿って媒体を搬送するように媒体を基準面９２方向に押し付けるバネ９３を設置したり、アーム支点に媒体１９の副走査方向のガタツキを押さえるバネ９４を実装したりする。これにより、サーマルヘッド２０の副走査方向の位置を一定に保つことができ、印字精度を確保することができる。

図１０は、サーマルヘッド２０の移動機構の変形例を右側面図で示す。
印字機構１０は、アーム２２のフレーム９側の接続点２９を架設部材の断面の直径よりも長い長穴１００にする印字機構１０である。長穴１００にすることで、図１０調整後の図に示すようにサーマルヘッド２０と媒体１９との接触角度を調整することができる。これにより、サーマルヘッド２０のヒータラインがサーマルヘッド２０の頂点からずれている部品である場合等、サーマルヘッド２０と媒体１９との接触不良がある場合であっても、高い印字品質を確保することができる。

以上のように、本発明によれば、サーマルヘッド２０の動作位置から退避位置への移動制御をアーム２２・２３を用いて行うことで、印字機構１０の大型化を防ぐことができる。また、アーム２２・２３を用いた印字機構１０において、架設部材２６・２７のサーマルヘッド２０の副走査方向の動きを規制する板金８０の構成、搬送路のバネ部材の構成、接続穴の構成を種々変形することにより、精度の高い印字を実現することができる。また、本実施形態では、サーマルヘッド２０の移動機構について詳細に説明したが、本機構を印字消去ヘッド４０に適用することも可能である。
また、定期券の継続購入等、特定の媒体に繰り返し印字／印字の消去がなされ、媒体１９とサーマルヘッド２０との摩擦が大きくなるような場合であっても、サーマルヘッド２０をアーム２２・２３で固定し動作制御することにより精度の高い印字を行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、構成の一部を他の構成に置き換えることや、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…挿入部
２…搬送ローラ
３…センサ部
４…ＩＣリーダ／ライタ部
５…印字部
６…ホッパ部
７…回収部
８…制御部
９…フレーム部
１１…搬送路
１２…マークセンサ
１３…排出部
１９…媒体
２１…保持部材
２２・２３…アーム
２７…架設部材
２８…接続点
２９…接続点
３１…挿入検知センサ
３５…通信起動センサ
３６…印字起動センサ
４０…印字消去ヘッド
４１…押圧バネ
４２…カム
４３…カムフォロワー
４４…モータ
４５…印字起動センサ
４６…サーマルヘッド位置センサ
８０…板金
８１…バネ
９１…搬送ガイド
９２…基準面
９３・９４…バネ

Claims (10)

1. 媒体に印字を行うサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドに接合して前記サーマルヘッドを保持する保持部材と、
   前記保持部材と接続する端部とは異なる端部で固定部材に固定して前記サーマルヘッドを前記媒体と交わる方向に動作させる支持部材と、
   前記媒体が印字領域へ搬送されたことを検知する媒体センサ部と、
   前記媒体センサ部が、前記媒体を検知しない場合、前記サーマルヘッドを第１の位置へ退避させるように前記支持部材を制御し、前記媒体を検知する場合、前記サーマルヘッドを前記第２の位置へ移動させるように前記支持部材を制御する制御部と
   を有するサーマルヘッド印字機構。
2. 前記制御部は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記支持部材の固定部材に接続される接続部を支点として、前記支点と反対側の他点の移動に伴って、前記サーマルヘッドを実質的に円弧状に移動させること
   を特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド印字機構。
3. 前記サーマルヘッド印字機構は、前記媒体との距離が前記媒体に交わる方向に異なる２つの前記支持部材を有し、
   前記固定部材と２つの前記支持部材とは、それぞれ接続部によって固定されること
   を特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド印字機構。
4. 前記サーマルヘッド印字機構は、前記サーマルヘッドを二組の前記支持部材で狭持し、
   二組の前記支持部材は、前記支持部材を接続する架設部材によって連動して動作すること、
   を特徴とする請求項３に記載のサーマルヘッド印字機構。
5. 前記サーマルヘッド印字機構は、
   前記接続部のうち、前記媒体に交わる方向に前記媒体との距離が長い接続部で前記架設部材と接続される接続穴の直径が、前記架設部材の断面の直径よりも大きいこと
   を特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド印字機構。
6. 前記サーマルヘッド印字機構は、
   二つの前記架設部材を接続し、前記サーマルヘッドを前記媒体の副走査方向の動きを制限する板金部をさらに有すること
   を特徴とする請求項５に記載のサーマルヘッド印字機構。
7. 前記サーマルヘッド印字機構は、
   前記支持部材を動作させるカム駆動部材と前記サーマルヘッドの位置を検知するサーマルヘッド位置センサとをさらに有し、
   前記制御部は、
   前記サーマルヘッド位置センサの検知情報に基づいて、前記カム駆動部材を動作させること
   を特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド印字機構。
8. 前記媒体を搬送する搬送路には、前記媒体を搬送するための基準面と、前記媒体を前記基準面に押し付けて搬送するための搬送用バネ部材が構成されること
   を特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド印字機構。
9. 前記第１の位置は、前記サーマルヘッドと前記媒体とが接触しない位置であり、
   前記第２の位置は、前記サーマルヘッドと前記媒体とが接触し、前記サーマルヘッドが前記媒体に印字する位置であること
   を特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド印字機構。
10. 前記固定部材は、前記サーマルヘッド印字機構のフレームであること
    を特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド印字機構。

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