JP3966193B2

JP3966193B2 - プリンタ

Info

Publication number: JP3966193B2
Application number: JP2003063362A
Authority: JP
Inventors: 秀樹川上; 雅彦山田; 彰一村田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004268446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用の小型プリンタに関し、印刷媒体を切断可能な電動カッタを備えた小型プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型、軽量化や通信手段の発達により、人が容易に持ち運ぶことのできる携帯用の小型プリンタが広く普及してきている。この小型プリンタとして広く使われる例のひとつとして、印刷媒体としてロール状の感熱紙を用い、サーマル印刷ヘッドで印刷を行いレシートの発行等に用いる小型プリンタがある。
【０００３】
この場合、印刷後に印刷媒体を切断する必要があるが、従来の小型プリンタでは、印刷媒体の排出口に設置された固定式のカッタを用いて、作業者が手で印刷媒体を切断するのが一般的である。しかし、実際の作業では、作業者が両手を自由に使えるようにするために、この小型プリンタをズボンのベルト等に通して使用している場合も多く、小型プリンタと手の位置関係から、印刷媒体を切断することが困難であった。
【０００４】
この手動による印刷媒体の切断の困難さを解決するためには、モータの動力によってカッタの刃を駆動させて印刷媒体を切断する電動カッタを採用することが有効である。このモータ等の駆動力を用いて切断する電動カッタの方式として、下記の方式が実用化されている。
（１）印刷媒体に対して垂直方向にカッタの刃を突き立てて印刷媒体を切断する方式（例えば、特許文献１参照）。
（２）固定刃と該固定刃に沿って移動する回転刃から構成される一般にパイカッタと称される方式（例えば、特許文献２参照）。
（３）固定刃と該固定刃に対してはさみ状に交叉摺動する可動刃とから構成されるはさみ方式（例えば、特許文献３参照）。このはさみ方式では、可動刃の駆動に大きな力を要するため、大きな減速比が必要となり、通常、ウォームギアによる減速器が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３８９７０号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０９８３６号公報
【特許文献３】
特開平１０−５９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記（１）方式では、印刷媒体の切れ味が余り良くなく、その結果、切断時に切り粉が出易いという問題がある。また、切断時に衝撃によって刃が波打つため、印刷媒体をまっすぐに切断することが困難である。
【０００７】
また、上記（２）方式では、回転刃を搭載したキャリッジが印刷媒体の幅方向に移動して切断するため、印刷媒体を切断するにはかなりの時間がかかる。また、この切断時間を短縮するためには、大きなサイズのモータを用いて駆動力を上げることが必要となるので、その場合には、携帯できるような大きさに小型化することは困難である。さらに、固定刃と回転刃が常に接しているため、印刷媒体を装着するときに、印刷媒体の先端をこの固定刃と回転刃の間に通す必要がある。従って、印刷媒体をカッタにセットすることは非常に困難であり、長い時間を要することになる。
【０００８】
また、上記（３）方式では、ウォームギアの伝達効率が低いので、所定の切断力を有するためには、かなり大きなサイズのモータを用いる必要があり、小型化を妨げる要因になっている。さらに、ウォームギアとモータを同一軸上に配置する必要があるので、モータ（駆動系）の全長が長くなる。また、印刷媒体を搬送する搬送モータとモータ軸が同じ方向になるため、ちょうど２つのモータを縦に並べたように配置する必要があり、更に大きなスペースを要することになる。従って、各構成機器の配置の自由度も低くなり、小型化は非常に困難である。
【０００９】
従って、本発明の目的は、電動カッタを効率的に配置することにより、携帯可能なサイズの小型化を実現できる電動カッタを備えた小型プリンタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電動カッタを備えた小型プリンタでは、可動刃の駆動装置の駆動モータ軸と、印刷媒体の搬送装置の搬送モータ軸を垂直に配置することで、限られたスペースの中に非常に効率的に各機器を収めることを可能とした。
【００２０】
本発明のプリンタは、ロール紙を収納するロール紙収納部と、前記ロール紙を紙経路に沿って搬送する紙送りローラと、紙送りモータの動力を前記紙送りローラに伝達する伝達機構と、前記ロール紙に印刷を行う印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドの下流側に配置され前記ロール紙を切断するカッタ機構であって、固定刃と可動刃とを備えたものと、カッタ駆動モータの動力を前記可動刃に伝達するカッタ駆動機構とを備え、前記紙送りモータは、当該紙送りモータのモータ軸が前記紙送りローラの回転軸に並行となるよう配置され、前記カッタ駆動モータは、当該カッタ駆動モータのモータ軸が前記紙経路に略並行かつ前記紙送りモータのモータ軸に略垂直となるように配置され、前記カッタ駆動機構は、前記カッタ駆動モータのピニオンに連結される平歯車列と、その一端が前記平歯車列に連結され、その他端が前記可動刃に係合し、前記可動刃を所定の回動範囲で往復動させるカムであって、そのカム軸が前記カッタ駆動モータのモータ軸に並行となるように配置されたものとを備え、前記平歯車列が、前記ロール紙収納部の側に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（プリンタの全体構造の説明）
図１に、本発明の電動カッタを備えた小型プリンタの実施形態の一例の外形を示す。また、図２には、図１に示された電動カッタを備えた小型プリンタの内部構造の概要を示している。本実施形態のプリンタの印刷方式はサーマル方式であって、複数の発熱素子が紙幅方向に配置されたサーマルヘッドにより感熱記録紙であるロール紙に印刷を行うものである。尤も、ドットインパクト方式、インクジェット方式等の他の印刷方式であってもよい。
【００２４】
まず、本実施形態のプリンタの概略の構造を説明する。図１に示すように、プリンタは、外形的にはフレーム２と開閉蓋３を備える。その内部に、印刷媒体としてロール紙１がフレーム２の収納部４中に収納され、このロール紙１から引き出された連続紙を搬送する搬送機構と、この連続紙に印刷を行う印刷ヘッド１１と、印刷後に連続紙を切断する電動カッタとを備えている。
【００２５】
また、搬送機構は、搬送ローラ９と、搬送ローラ９を駆動する搬送装置８（図４、図５に詳細な構造が示される。）とを備えている。電動カッタは、可動刃５と、可動刃５を駆動する駆動装置７（図４、図５に詳細な構造が示される。）と、固定刃６とを備えている。
【００２６】
ここで、連続紙に印刷を行い、印刷された連続紙を切断する一連の動きを説明する。ロール紙１から引き出された連続紙は、搬送ローラ９と印刷ヘッド１１の間に挟まれており、搬送ローラ９が回転することによって、上方（排紙口側）へ搬送される。搬送ローラ９は、搬送装置８の搬送モータ８ａの駆動力によって回転する。
【００２７】
この実施形態では、搬送ローラ９がプラテンの役割を果たし、連続紙が印刷ヘッド１１と搬送ローラ９の間を通過するときに、印刷が行なわれる。印刷が行われた連続紙は、搬送ローラ９で引き続き上方へ搬送され、プリンタの外部へ排出される。そして、印刷が終了すると、印刷ヘッド１１の上方に設置された電動カッタによって、連続紙が切断される。
【００２８】
この電動カッタは、印刷ヘッド１１の上方に配置された可動刃５と、搬送ローラ９の上方に配置された固定刃６とを備えている。可動刃５は、通常は、固定刃６や連続紙と接触しない待機位置にいる。切断信号を受けると、駆動装置７の駆動モータ７ａが回転を始め、これに輪列７ｃ等を介して接続されたカム７ｆが回転する。このカム７ｆの回転によって、可動刃５が往復運動を行い、可動刃５と固定刃６がはさみ状に交叉摺動して連続紙を切断する。そして、可動刃５は、再び元の待機位置へ戻り停止する。以上によって、一連の連続紙の印刷〜切断処理が終了する。
【００２９】
ここで、ロール紙１を収納する収納部４を覆う開閉蓋３は、ヒンジ機構を介してフレーム２と接続され、開閉できる構造になっている。図１（ａ）は、収納部４を覆う開閉蓋３が閉じられた状態を示すプリンタ全体の外形図である。印刷媒体（ロール紙）への印刷や切断は、この開閉蓋３が閉じられた状態のときに行う。図１（ｂ）は、開閉蓋３が大きく開けられた状態を示す。この状態で、ロール紙１の芯を、取出して新たなロール紙を装填することができる。この場合、収納部４が大きく開口し、ロール紙１の取出しや装填が非常に容易に行えるようになっている。また、搬送ローラ９（プラテン兼用）と固定刃６が開閉蓋３側に設置されている。
【００３０】
印刷の準備段階として、ロール紙１をセットする手順を説明する。開閉蓋３が開けられた状態で、装填したロール紙１から引き出された連続紙を搬送路に沿わせて、プリンタの上部まで引き出す。そして、開閉蓋３を、この引き出された連続紙の上から閉じると、この連続紙を、搬送ローラ９と印刷ヘッド１１の間や、固定刃６と可動刃５の間に容易にセットすることができる。上述のように、可動刃５は、通常、固定刃６や連続紙に接触しない待機位置にいる状態になっているので、干渉することはない。
【００３１】
この状態で、外部のコンピュータから印刷指令や印刷データを受信すると、搬送ローラ９が回転を始めて連続紙の搬送を開始し、印刷ヘッド１１による印刷と、電動カッタによる切断作業の一連の工程が行われる。
（搬送機構の説明）
次に、図３、図４、図５を用いて、搬送機構の詳細な説明を行う。上述したように、搬送機構は、搬送ローラ９と、搬送装置８を備える。この搬送装置８は、搬送モータ８ａと、ピニオンギア８ｂと、輪列８ｃとを備える。図４には、搬送モータ８ａの回転軸に装着されたピニオンギア８ｂに、平歯車から構成された輪列８ｃが接続されているところを示している。この搬送装置８は、フレーム２側に設置されている。
【００３２】
一方、搬送ローラ９は開閉蓋３側に設置され、図３に示されるように、ローラ本体９ａと、ローラ本体９ａの回転軸の両側でローラ本体９ａを支える２つの軸受９ｂと、ローラ本体９ａの回転軸の一端に装着された平歯車９ｃとを備えている。開閉蓋３が閉じられると、この平歯車９ｃと、フレーム２側に設置されている輪列８ｃの出力側の歯車が、係合するようになっている。
【００３３】
従って、印刷開始の指令により搬送モータ８ａが回転を始めると、ピニオンギア８ｂ、輪列８ｃ、平歯車９ｃの順に動力が伝達され、所定の回転数に減速されて、ローラ本体９ａが回転する。連続紙は、このローラ本体９ａの回転によって上方へ搬送される。
（電動カッタの説明）
一連の印刷データの印刷が終了すると、この小型プリンタに備えられた制御機構、又は、外部コンピュータによって、連続紙の切断（オートカット）の信号が出され、電動カッタによって連続紙の切断が行なわれる。
【００３４】
上述のように、電動カッタは、可動刃５と、可動刃５を駆動する駆動装置７と、固定刃６とを備える。具体的には、図４及び図５に示されるように、駆動装置７に備えられた駆動モータ７ａの回転軸に装着されたピニオンギア７ｂに、平歯車で構成された輪列７ｃが接続されている。更に、輪列７ｃの出力側の平歯車に、カムシャフト７ｅの一端（底面側）に装着された平歯車７ｄが係合している。そして、このカムシャフト７ｅの他端（上面側）には、カム７ｆが装着されている。従って、駆動モータ７ａが回転すると、ピニオンギア７ｂ、輪列７ｃ、平歯車７ｄの順に動力が伝達され、駆動モータ７ａの回転数は、カットサイクルに応じた所定の回転数に減速されて、カム７ｆが回転する。平歯車７ｄとカム７ｆは同一のカムシャフト７ｅに装着されているので、カム７ｆは、切断のサイクルに応じた回転数で回転する。
【００３５】
ここで、図３に示されるように、可動刃５には長穴５ｃが開けられており、カム７ｆに設けられ、カムシャフト７ｅに並行に延びるシャフト７ｇがこの長穴５ｃに差し込まれている。カム７ｆが、矢印Ａの方向に回転すると、可動刃５はこのカム７ｆのシャフト７ｇに押されて、矢印Ｂの方向へ動き、固定刃６との間に挟まれた連続紙を切断する。そして、更にカム７ｆが回転すると、可動刃５は、逆向きの矢印Ｃの方向へ動き、元の待機位置に戻る。これで切断サイクルが完了して、駆動モータ７ａは停止する。この駆動モータ７ａの停止は、モータのステップ数管理でも可能であるし、位置検出器によっても可能であり、その他様々な方式が考えられる。
（切断方法の説明）
図３を用いて、可動刃５の動きを更に詳しく説明すると、連続紙を切れ味良く切断するために、この実施形態では、はさみの原理を利用して切断を行っている。そのためには、可動刃５の刃部を固定刃６の刃部に対して一点で接触させる必要がある。可動刃５の刃部と固定刃６の刃部を一点で接触させるためには、高い設置精度が必要となるが、可動刃５はフレーム２側に設置され、固定刃６は開閉蓋３側に設置されており、開閉蓋３はフレーム２とヒンジ機構を介して接続されている。従って、ヒンジ機構のがた等もあり、常に高い設置精度を求めることは困難である。そこで、本実施形態では、可動刃５と固定刃６を常に一点で接触させるために、可動刃５の刃部と固定刃６の刃部とが、相対的に傾斜がつくようになっている。
【００３６】
可動刃５には回転中心となる穴が空けられている。そしてこの穴には回転軸５ａが通されており、可動刃５は回転軸５ａを中心に回転できるようになっている。カム７ｆが回転をすると、可動刃５がカム７ｆのシャフト７ｇに押されて、回転軸５ａを中心に回転して連続紙を切断する。具体的な傾斜をつける傾斜機構としては、この可動刃５に設けられた回転穴と回転軸５ａとの間には一定の隙間が空いている。従って、可動刃５は回転軸５ａに対して垂直に固定されずに、回転中にある範囲内で首をふる（傾斜する）ことが可能である。
【００３７】
また、回転軸５ａには、可動刃５と可動刃５を支持するフレーム１２の間にスペーサ５ｂがはめ込まれており、可動刃５の回転中心の高さＬ１は、スペーサの分だけ若干固定刃６の高さＬ２よりも高くなっている。更に、可動刃５の先端にはバネ１０が設けられ、可動刃５の先端はＬ２より若干低くなるような位置に、下向きに付勢されている。従って、このバネ１０の付勢力によって、可動刃５の刃部は、回転中に常に固定刃６の刃部に一点で接触するような機構を有する。
【００３８】
最も可動刃５が開いた状態である待機位置から、カム７ｆが矢印Ａの向きに回転すると、可動刃５は矢印Ｂの方向へ回転を始める。可動刃５と固定刃６が接触する位置（つまり連続紙を切断する位置）は、回転が進むにつれて、回転軸５ａに近い位置から刃の先端の位置に移動し、可動刃５と固定刃６が重なり合った時点で切断が終了する。可動刃５の先端は、バネ１０の付勢力によって、固定刃６の高さＬ２よりも低くなっているが、回転につれて、可動刃５が固定刃６の上に乗り上げていく形になるので、バネはたわんでいく。そして、最終的に、二つの刃が重なり合うときには、可動刃５の先端の高さがＬ２に一致する。
【００３９】
更にカム７ｆが回転すると、可動刃５は、ちょうど逆向きの矢印Ｃの向きに回転し、元の待機位置へ戻り停止する。以上によって、一連の切断のサイクルは終了する。ちなみに本実施形態の切断サイクルの所要時間は、２００ｍｓｅｃ前後である。また、本実施形態でバネ１０は、可動刃５の先端に設置されているが、回転軸５ａの方へ設置する等様々なバリエーションが考えられる。
（搬送装置と駆動装置の配置についての説明）
次に、図４、図５を用いて、駆動装置７と搬送装置８の配置を示す。本実施形態では、駆動装置７がウォームギアでなくの平歯車の輪列による減速機構を用いているため、可動刃５の回転平面に対して、駆動モータ７ａの回転軸が垂直な方向に配置される。また、搬送装置８も平歯車の輪列による減速を用いているので、搬送モータ８ａの回転軸は、搬送ローラ９の回転軸と平行に配置されている。従って、駆動モータ７ａの回転軸と搬送モータ８ａの回転軸が、垂直に配置されることになる。また、ウォームギアに比べて動力の伝達効率も高いので、モータサイズ自体も小さくすることができる。従って、従来に比べて、フレーム２の水平方向の寸法を大幅に小さくすることが可能となった。一方、駆動装置７の駆動モータ７ａを軸が上下になるように配置しても、ロール紙１等の外径で定まるフレーム２の高さに十分に収めることができる。従って、従来のデッドスペースを有効に利用して、携帯可能な大きさの小型プリンタに電動カッタを設置することができるようになった。
【００４０】
また、図６に、図４の矢印Ｄの方向から見た各装置の配置を示す。本発明によって、高さ関係のスペースの利用だけでなく、従来やはりデッドスペースとなっていた、円形のロール紙１の脇のスペースも利用できるようになり、より小型化に貢献していることを示している。
【００４１】
以上、本発明の電動カッタを備えた小型プリンタの実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、更に様々な実施形態が考えられる。
【００４２】
【発明の効果】
従来では、可動刃を駆動する駆動装置は、減速するためにウォームギアを用いていたため、駆動モータ軸の方向は、搬送ローラを回転させる搬送装置の搬送モータの軸と同じ方向に設置されていた。また、長いウォームギアがモータ軸から突き出ているため、モータ装置全体の長さは長いものとなっていた。
ここで、駆動装置も搬送装置も、出力軸を印刷媒体の近傍にもっていく必要があるので、装置全体も印刷媒体のそばに設置する必要がある。従って、駆動装置の駆動モータと搬送装置の搬送モータが、ほぼ縦に並ぶような配置にせざるを得なかった。従って、これを収容するためには、フレームは大きな寸法を要し、携帯可能な大きさまで小型化することは困難であった。
【００４３】
また、両モータを並列的に配置しようとすると、印刷媒体から離れた位置に設置された動力伝達装置は、長い距離の動力伝達を行う必要があり、装置自体が大きなものとなってしまい、小型化は困難である。
【００４４】
一方、フレームの高さに関しては、例えばロール紙の高さや、その他の印刷媒体の大きさ、フレームの強度等から、ある一定の高さは必要であるが、モータの高さはそれに比べて限られたものである。従って、従来の機器配置では、水平方向では大きな寸法を必要とし、高さ方向についてはデッドスペースが多く、効率の悪い配置となっていたが、本発明の配置でこのデッドスペースを有効に利用できるようになった。
【００４５】
また、電動カッタによる印刷媒体の切断に関しては、はさみの原理を用いて切断するため、常に切れ味よく印刷媒体を切断することが可能であり、切り粉の発生も少ない。また、切断時に印刷媒体に対して衝撃を加えないので、切り口が波打つ恐れもない。また、印刷媒体を引っ張る力が働かないので、印刷媒体を引き出してしまう恐れがない。また、刃の寿命も他の方式に比べて長く、材質がステンレス鋼で、５０万から１００万カットの寿命を有する。また、刃の材質にセラミック等を用いれば、更に長い寿命が期待できる。従って、操作性や、メンテナンス性やコスト面でも非常に優れているといえる。
【００４６】
また、このはさみ方式では、可動刃の刃部と固定刃の刃部が一点で接触するため、裏面にのりの付いたラベルのような印刷媒体を切断することも容易に切断できる利点を有する。
【００４７】
従って、本発明の電動カッタを備えた小型プリンタでは、カッタの可動刃の駆動装置の駆動モータ軸と、搬送ローラの搬送装置の搬送モータ軸を垂直に配置することによって、今まで有効に使われなかったスペースの利用が可能になり、今まで不可能であった携帯が可能な非常に小型のサイズのプリンタに、電動カッタを備えることを可能とした。従って、現状の手動カットのプリンタに比べて、大幅に作業効率を高めることが可能となる。
【００４８】
また、この直交する配置を実現する有効な手段のひとつは、可動刃駆動手段の動力伝達手段に平歯車を用いることであり、動力伝達効率が高いので、モータ自体のサイズも小さくできる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動カッタを備えた小型プリンタの概要を示す図である。（ａ）は、開閉蓋を閉じた状態を示す図であり、（ｂ）は、開閉蓋を開いた状態を示す図である。
【図２】図１に示すプリンタの内部構造の概要を示す図である。
【図３】切断時の可動刃の動きを説明する図である。
【図４】可動刃の駆動装置と搬送ローラの搬送装置の配置を示す図である。
【図５】可動刃の駆動装置と搬送ローラの搬送装置の底面側からの斜視図である。
【図６】ロール紙、可動刃駆動手段、搬送装置の配置を横方向から見た図である。
【符号の説明】
１ロール紙２プリンタフレーム
３開閉蓋４ロール紙収納部
５可動刃５ａ回転軸
５ｂスペーサ５ｃ長穴
６固定刃７駆動装置
７ａ駆動モータ７ｂピニオンギア
７ｃ輪列７ｄ平歯車
７ｅカムシャフト７ｆカム
７ｇシャフト８搬送装置
８ａ搬送モータ８ｂピニオンギア
８ｃ輪列９搬送ローラ
９ａローラ本体９ｂ軸受
９ｃ平歯車１０バネ
１１印刷ヘッド１２可動刃支持フレーム

Claims

ロール紙を収納するロール紙収納部と、
前記ロール紙を紙経路に沿って搬送する紙送りローラと、
紙送りモータの動力を前記紙送りローラに伝達する伝達機構と、
前記ロール紙に印刷を行う印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドの下流側に配置され前記ロール紙を切断するカッタ機構であって、固定刃と可動刃とを備えたものと、
カッタ駆動モータの動力を前記可動刃に伝達するカッタ駆動機構とを備え、
前記紙送りモータは、当該紙送りモータのモータ軸が前記紙送りローラの回転軸に並行となるよう配置され、
前記カッタ駆動モータは、当該カッタ駆動モータのモータ軸が前記紙経路に略並行かつ前記紙送りモータのモータ軸に略垂直となるように配置され、
前記カッタ駆動機構は、
前記カッタ駆動モータのピニオンに連結される平歯車列と、
その一端が前記平歯車列に連結され、その他端が前記可動刃に係合し、前記可動刃を所定の回動範囲で往復動させるカムであって、そのカム軸が前記カッタ駆動モータのモータ軸に並行となるように配置されたものとを備え、
前記平歯車列が、前記ロール紙収納部の側に配置されていることを特徴とするプリンタ。