JP4252782B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サーマルヘッドとプラテンローラとの間に用紙を挟んで印字を行うサーマルプリンタに関し、例えば剥離紙を剥すことで裏側の接着面が露出される剥離紙付きの記録シートに印字を行ういわゆるラベルプリンタに利用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばキャッシュレジスタにおいてレシート印字を行うプリンタや、食品のＰＯＳラベルや物流管理用のラベル印字を行う携帯型プリンタなどにおいて、発熱体を有するサーマルヘッドとプラテンローラとの間に感熱性の記録紙を押圧して印字を行うサーマルプリンタが多く適用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなサーマルプリンタにおいて発生する可能性のある不具合として、以前よりスティッキングと呼ばれる印字障害があった。スティッキングとは、印字中に記録紙がサーマルヘッドに一次的に貼り付いてしまう現象であり、それによりプラテンローラが回転しても記録紙が進まずに印字文字が潰れてしまったり、或いはサーマルヘッドから記録紙が剥がれるように修復作業を行わなければならないなどの不具合が生じる。
【０００４】
このようなスティッキング現象は、特に、サーマルヘッドの発熱体が駆動してから次にプラテンローラが回転するまでの時間が長くなるタイプのサーマルプリンタ（例えば印字幅が長く電力上の都合から発熱体を複数ブロックに分けてブロック単位で駆動させるタイプなど）や、裏側の摩擦抵抗が小さな記録紙（例えば剥離紙を剥すことで裏側の接着面が露出される剥離紙付きの記録シートなど）を用いる場合などに発生しやすいものであった。すなわち、印字幅が比較的広いラベルプリンタなどにおいてスティッキング現象が発生しないように留意する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１４０１７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記のようなスティッキング現象にはサーマルヘッドとプラテンローラ間の押圧部に生じる様々な作用力が発生要因として関係しているのではないかと着眼しさまざまな試験を行った。その結果、サーマルヘッドの可動方向やサーマルヘッドとプラテンローラ間の押圧力を発生させるバネ力の作用方向等がスティッキング現象の発生要因として関わっていることが確認され、本発明に至った。
【０００７】
従来のサーマルプリンタにおいては、特許文献１の第２図にも示されるように、サーマルヘッドの支持体（５：特許文献１の記号）を回動軸（７）を中心に回動可能な構成とし、この支持体（５）をバネ（１３）によりプラテンローラ（４）側に押すことで、プラテンローラとサーマルヘッドとを押圧させるのが一般的であるが、同図に示されるように従来のサーマルプリンタにおいては、ヘッド支持体（５）の回動軸（７）はヘッド面より一方の側にずれた位置に固定され、それによりサーマルヘッドの可動方向がヘッド面に対して垂直な向きよりやや斜めに傾いているものが殆どであった。また、押圧力を発生させるバネ（１３）の作用力の方向も、サーマルヘッドのヘッド面に対して垂直な向きより傾いた向きにされるものが多かった。
【０００８】
この発明の目的は、発熱体が駆動してから次にプラテンローラが回転するまでの時間、並びに、記録紙、サーマルヘッドおよびプラテンローラの各摩擦係数など、スティッキング現象の発生に関わるその他の要因が同一となる条件下で、従来のものよりスティッキングの発生を抑えることの出来るサーマルプリンタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、発熱体を有するサーマルヘッドと該サーマルヘッドに押圧されるプラテンローラとの間に用紙を挟んだ状態で、発熱体の駆動により印字を行い、プラテンローラの回転により用紙送りを行うように構成されたサーマルプリンタであって、上記サーマルヘッドまたは上記プラテンローラの何れかを所定方向に可動な状態に支持する可動機構と、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧力を発生させる付勢手段とを備え、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラとが押圧された状態において上記可動機構により可動とされる上記所定方向（可動方向）、および上記付勢手段の付勢方向を、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧部における用紙の送り方向に対して垂直な向きにしたものである。
【００１０】
このような手段によれば、上記の可動方向や付勢方向が上記垂直な向きから傾いている場合と比較して、用紙がサーマルヘッドにくっついてしまうスティキング現象の発生を低くすることが出来る。このような結論は、上記の可動方向や付勢方向を様々に変えて行った試験から主に得られたものであるが、次のような理由付けを行うことが出来る。
【００１１】
すなわち、図３の模式図を例示して説明すれば、サーマルヘッド３とプラテンローラ２間の押圧部Ｗでは、プラテンローラ２の僅かな歪みや回転方向にかかる力、プラテンローラ２に回転力が作用された際に生じる両部材の微小な変位等に起因して複雑な力が作用するが、サーマルヘッド３の可動方向（回転支軸７を中心とした回転方向）がヘッド面３ａに対して垂直なＸ方向から傾いた向き（例えば角度θ１）になっている場合、プラテンローラ２に回転力が及ぼされた際に生じるプラテンローラ２やサーマルヘッド３の微小変位に伴って、サーマルヘッド３から用紙Ｐに斜め方向の作用力Ｆ１が及ぼされると考えられる。そして、この作用力Ｆ１のうち用紙Ｐが送られるＹ方向と逆向きの成分Ｆ３が用紙Ｐをプラテンローラ２の摩擦に逆らってサーマルヘッド３側に残らせるように働くと考えられる。従って、本発明に係る上記手段により、上記力の成分Ｆ３を小さくしてステッキング現象の発生を少なくすることが出来る。
【００１２】
また、加圧力Ｆ５の方向を傾けると（例えば角度θ２）、サーマルヘッド３とプラテンローラ２との間に所定の押圧力を発生させるために加圧力Ｆ５を大きくしなければならず、その結果、サーマルヘッド３が微動する際に加圧力Ｆ５から及ぼされる力も大きくなって、これが用紙Ｐをサーマルヘッド３側に残らせるように働くと考えられ、本発明に係る上記手段により、この力を最少にしてスティッキング現象の発生を少なくすることが出来る。
【００１３】
ここで、上記可動機構は、例えば回転支軸を中心に上記サーマルヘッドを回動可能に支持する回動機構とし、上記回転支軸が上記押圧部における用紙の送り方向に沿った同一直線上に配置された構成とすることが出来る。また、上記付勢手段は、例えばサーマルヘッドの背後から該サーマルヘッドを押圧するバネとし、このバネの押圧方向が上記押圧部における用紙の送り方向に対して垂直な向きにされた構成とすることが出来る。
【００１４】
また好ましくは、バネの作用点の中心が、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧部から該押圧部における用紙の送り方向と垂直をなす平面上に位置するような配置にすると良い。このような構成により、バネ力がサーマルヘッドとプラテンローラ間の押圧部へ直接的に伝達され、スティッキング現象の発生要因となりかねない予測しにくい複雑な力を最少にすることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明を適用して好適なサーマルプリンタの印字機構を示す側面図、図２はこの印字機構の斜視図である。
【００１７】
この実施の形態のサーマルプリンタは、特に制限されるものではないが、用紙として剥離紙を剥すことで裏側の接着面が露出される剥離紙付きの記録シート（ラベル紙と云う）に印字を行う携帯型のラベルプリンタであり、さらに比較的幅広の印字を行うことが出来るタイプのものである。
【００１８】
このサーマルプリンタに搭載される印字機構１０は、図１と図２に示されるように、印字機構１０の左右前後を囲む外装フレーム１と、複数の発熱体が横一列に並ぶように設けられているサーマルヘッド３と、用紙をサーマルヘッド３の発熱体の形成箇所に押し付けるとともに回転により用紙送りを行うプラテンローラ２と、プラテンローラ２を回転可能に支持する軸受け２Ｄを外装フレーム１のＵ字溝１ａとの間に挟んで係止するロックアーム５と、ギヤ２Ｂ，Ｇ等を介してプラテンローラ２を回転駆動させるステッピングモータＭと、サーマルヘッド３を支持するとともに放熱作用を及ぼすヘッド支持体６と、このヘッド支持体６とロックアーム５とを回動自在に支持する回転支軸７と、ヘッド支持体６とロックアーム５の後部フレーム５ｃとの間に設けられ互いをしりぞけあうように付勢する付勢手段としてのコイルバネ４，４等を備えている。これらのうちヘッド支持体６、回転支軸７、外装フレーム１に設けられた回転支軸７の軸受け穴により、サーマルヘッド３を可動とする可動機構又は回動機構が構成されている。
【００１９】
上記のヘッド支持体６は、支軸７が通される軸穴の部位がサーマルヘッド３の下側の位置まで張り出した形状をしており、それにより支軸７の中心がサーマルヘッド３のヘッド面３ａ（発熱体が設けられている方の面）の延長線上に重なる配置となっている。
【００２０】
また、バネ４，４は、サーマルヘッド３のヘッド面３ａに対して垂直な向きにヘッド支持体６を押すように配置されている。また、ヘッド支持体６に対するバネ４，４の作用点の中心が、プラテンローラ２とサーマルヘッド３間の押圧部からヘッド面３ａの垂直方向に伸びる直線Ｘ（図３）上に重なる配置とされている。
【００２１】
次に、上記構成の印字機構１０においてプラテンローラ２とサーマルヘッド３間の押圧部に作用される力について図３の模式図を参照しながら説明する。
【００２２】
図３は、ヘッド支持体の回転支軸の配置とバネによる加圧力と押圧部における作用力とをそれぞれ示した模式図である。
【００２３】
この実施の形態の印字機構１０の場合、回転支軸７はサーマルヘッド３のヘッド面３ａの延長線上に配置されるため、図３の角度θ１は０°となる。また、バネ４による加圧力Ｆ５もヘッド面３ａに対して垂直な向きになるので、図３の角度θ２は０°となる。
【００２４】
先ず、θ１＝０°の作用について説明する。回転支軸７の中心と押圧部Ｗとを結ぶ直線がヘッド面３ａと重なるため、サーマルヘッド３とプラテンローラ２とが押圧している状態においてサーマルヘッド３の可動方向はほぼＸ方向のみとなる。ステッピングモータＭの駆動力によりプラテンローラ２に回転力が及ぼされると、用紙Ｐが静止している段階で、摩擦力によりプラテンローラ２から用紙Ｐの裏側にはＹ方向の力が掛けられ、同時にサーマルヘッド３から用紙Ｐの表側にはその逆の応力が生じる。
【００２５】
また、プラテンローラ２は弾力性を有し少し歪んだ状態でサーマルヘッド３に押圧されているため、プラテンローラ２に回転力が加わることでプラテンローラ２とサーマルヘッド３間の押圧力が変化してサーマルヘッド３が僅かに動く。ここで、サーマルヘッド３が動く方向はヘッド面３ａに垂直なＸ方向のみとなり、用紙が送られるＹ方向の成分はほとんど無くなる。それにより、この微動によりサーマルヘッド３から用紙に及ぼされる力はヘッド面３ａに垂直なＸ方向の成分Ｆ２（＝Ｆ１）のみとなり、用紙が送られるＹ方向の成分Ｆ３はほとんど無くなる。
【００２６】
また、サーマルヘッド３が微動する際に、バネ４の加圧力Ｆ５により作用される押圧力Ｆ１（＝Ｆ２）がＹ方向に分散されることも少なくなり、それによりサーマルヘッド３とプラテンローラ２間の押圧力が安定する。
【００２７】
そして、これらの作用によりプラテンローラ２が回転する際に用紙の表面と裏面とに及ぼされるＹ方向の力が安定し、スティッキング現象の発生要因が大幅に低減する。
【００２８】
次に、θ２＝０°の作用について説明する。サーマルヘッド３とプラテンローラ２との間に所定の押圧力を生じさせたい場合、加圧力Ｆ５の角度θ２を３０°や６０°と斜めにしていくと、その分押圧力となるＸ方向成分の割合が減っていくため加圧力Ｆ５自体を大きくする必要がある。従って、角度θ２を０°としたときに、所定の押圧力を得るのに必要な加圧力Ｆ５は最少となる。
【００２９】
サーマルヘッド３の回転支軸７がヘッド面の延長線上にある本印字機構でも、回転支軸７を受ける軸受け穴のクリアランスや組付けガタ等によりサーマルヘッド３はＹ方向へほんの僅かに変位可能である。そして、この変位に伴ってサーマルヘッド３から用紙に僅かながらＹ方向の力Ｆ３が及ぼされることがあるが、加圧力Ｆ５が大きくなるとその際の力Ｆ３も大きくなってしまう。従って、角度θ２を０°としてこの力Ｆ３を最少とすることで、プラテンローラ２が回転する際に用紙の表面と裏面とに及ぼされるＹ方向の力が安定し、スティッキング現象の発生要因が低減する。
【００３０】
加えて、加圧力Ｆ５の作用点を押圧部ＷからＸ方向に延長させた直線上の位置とすることで、この加圧力Ｆ５が押圧部Ｗに直接的に伝達され、その他の部位たとえば回転支軸７等に生じる加圧力Ｆ５に対する応力が小さくなるので、スティッキング現象の発生要因となりかねない予測しにくい複雑な力が少なくなる。それにより、安定した押圧力が得られまたプラテンローラ２が回転する際に作用されるＹ方向の力も安定する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態のラベルプリンタによれば、上述のようにスティッキング現象の発生要因が低減されているため、裏面の摩擦係数が比較的小さなラベル紙を使用し、比較的幅広の印字が可能なタイプであっても、スティッキングの発生率を非常に低くすることが可能である。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施の形態ではサーマルヘッド３を平板状としたため発熱体が設けられている方のヘッド面３ａを基準に各力の向きを定義して説明したが、サーマルヘッドの発熱体のある面が平面でない場合には、サーマルヘッドとプラテンローラ間の押圧部における面（又は用紙送り方向）を基準として各力の向きを同様に定義することで実施の形態と同様の作用を得ることが出来る。
【００３３】
また、上記実施の形態では、プラテンローラ２の配置が固定され、サーマルヘッド３が支軸７を中心に回動可能に支持されている構成に対して本発明を適用した例を説明してきたが、逆に、サーマルヘッド３が固定され、プラテンローラ２が回転自在で且つ所定方向に可動な状態に支持されている構成に本発明を適用することもできる。その場合、プラテンローラ２を可動とする方向およびプラテンローラに付勢力を及ぼし押圧力を発生させるバネ等の付勢方向を押圧部のヘッド面に対して垂直な向きになるように構成すれば良い。
【００３４】
また、上記実施の形態では、本発明を携帯型のラベルプリンターに適用した例を示したが、本発明は、発熱体を有するサーマルヘッドとプラテンローラとの間に用紙を挟んで印字と用紙送りとを行う印刷機構を有した種々のサーマルプリンタに広く適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従うと、用紙、サーマルヘッドおよびプラテンローラの各摩擦係数、並びに、発熱体が駆動してから次にプラテンローラが回転するまでの時間など、スティッキング現象の発生に関わるその他の要因が同一となる条件下で、従来のものよりもスティッキング現象の発生率を顕著に低くすることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用して好適なラベルプリンタの印字機構を示す側面図である。
【図２】図１の印字機構の斜視図である。
【図３】サーマルヘッド支持体の回転支軸の配置、加圧力、押圧部の作用力をそれぞれ示す模式図である。
【符号の説明】
１ 外装フレーム
２ プラテンローラ
３ サーマルヘッド
３ａ ヘッド面
４ バネ
７ 支軸
１０ 印字機構

Claims (3)

1. 発熱体を有するサーマルヘッドと該サーマルヘッドに押圧されるプラテンローラとの間に用紙を挟んだ状態で、発熱体の駆動により印字を行い、プラテンローラの回転により用紙送りを行うように構成されたサーマルプリンタであって、
   Ｕ字溝が設けられた外装フレームと、
   後部フレームを有し、上記プラテンローラを回転可能に支持する軸受けを外装フレームの上記Ｕ字溝との間に挟んで係止するロックアームと、
   上記サーマルヘッドを支持するヘッド支持体と、上記ヘッド支持体と上記ロックアームとを回動自在に支持する回転支軸と、上記外装フレームに設けられ、上記回転支軸を受ける軸受け穴と、により構成され、上記回転支軸を中心に上記サーマルヘッドを所定方向に回動可能に支持する回動機構と、
   上記ロックアームの後部フレームと上記ヘッド支持体との間に設けられ、互いをしりぞけあうように付勢し、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧力を発生させる付勢手段と、を備え、
   上記サーマルヘッドと上記プラテンローラとが押圧された状態において、回動した上記ロックアームの上記後部フレームと上記ヘッド支持体との間に生じる上記付勢手段の付勢方向が上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧部における用紙の送り方向に対して垂直な向きになり、しかも上記回動機構により可動とされる上記サーマルヘッドの上記所定方向も上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧部における用紙の送り方向に対して垂直な向きになるように、上記ヘッド支持体と上記ロックアームとを支持して上記外装フレームの上記軸受け穴により軸受けされる上記回転支軸が、上記押圧部における用紙の送り方向に沿った同一直線上に配置されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 上記付勢手段は上記サーマルヘッドを該サーマルヘッドの背後から押圧するバネであり、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラとが押圧された状態において、このバネの押圧方向が上記押圧部における用紙の送り方向に対して垂直な向きにされていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
3. 上記サーマルヘッドと上記プラテンローラとが押圧された状態において、上記バネの作用点の中心が、上記サーマルヘッドと上記プラテンローラ間の押圧部から該押圧部における用紙の送り方向と垂直をなす平面上に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。

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