JP4472760B2 - プリンタ - Google Patents

Description

本発明は、印字ヘッドと印字用紙又はプラテンとの間隔を検出可能なプリンタに関する。

従来から、印字ヘッドをプラテン上の印字用紙に押し付け、その位置を基準として上記印字ヘッドを上記プラテンに押し付ける方向とは反対の方向に所定量移動させて、上記印字ヘッドと上記プラテンとの間隔を調整する技術が提案されている。このような技術は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に開示されたプリンタは、印字ヘッドを印字用紙に押し付けることにより発生する駆動用モータの入力パルスと出力パルスとの周期のずれを演算する。そして、このずれ量が予め定められた２つの設定値を超えるときの夫々のパルス数から周期のずれの開始位置を算出することにより、印字ヘッドとプラテンとの間隔を調整する。
特開２００５−２６２８０７号公報

ところで、例えばワイヤドット式のプリンタにおいて上記の技術を適用した場合、印字ヘッドを印字用紙に押し付けると、印字用紙にワイヤ又は印字部の開口等の圧迫痕が残ってしまうことがあった。そこで、印字ヘッドに、この印字ヘッドよりも印字用紙側に位置するキャリアストッパと呼ばれる部材を設けることにより、キャリアストッパを印字用紙に当接させることが行われている。

図２は、キャリアストッパを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、キャリアストッパを印字用紙に当接させた状態を示す模式図である。図２に示すように、キャリアストッパ３は、平坦な当接面６を有している。そして、図５（ｂ）に示すように、この当接面６が印字用紙Ｐに対向するように、印字ヘッド（図５（ａ），（ｂ）においては印字ヘッド本体１ａのみ表示）に取り付けられている。

キャリアストッパ３の当接面６が印字用紙Ｐに押し付けられた後、その位置を基準として上記印字ヘッドを上記プラテンに押し付ける方向とは反対の方向に所定量移動させて、上記印字ヘッドと上記プラテンとの間隔を調整する。キャリアストッパ３の当接面６は平坦であるため、印字用紙Ｐに上述したような圧迫痕が残ることがない。

このようなキャリアストッパとして、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、総称してアルミ材という）から構成された基材の表面にニッケル（Ｎｉ）メッキが施されたものが使用されている。

上記印字ヘッドと上記プラテンの間の間隔は非常に小さなものであるので、印字を行う際に紙送りが行われると上記印字ヘッドよりも印字用紙Ｐ側に位置するキャリアストッパ３に印字用紙Ｐが当接してしまうことがある。そのため、プリンタが長期間使用されるに従って、キャリアストッパ３は、印字用紙に当接する面が徐々に摩耗していく。摩耗が進行すると、印字ヘッドに設けられたインクリボンが印字用紙Ｐに近づくこととなる。その結果、リボンマスク及びインクリボンと印字用紙Ｐとが接触して印字用紙が汚れたり、インクリボンが隙間に挟まったりしてしまう可能性がある。また、このようなことを防ぐためにキャリアストッパ３を新品に交換することは、高コストの原因ともなる。従って、キャリアストッパ３の印字用紙Ｐとの当接面６は、なるべく耐磨耗性に優れていることが好ましい。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、低コストで耐摩耗性に優れたキャリアストッパが取り付けられた印字ヘッドを有するプリンタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のプリンタは、
印刷媒体を支持するプラテンと、
前記プラテンに接離する方向に移動可能となるように配置され、前記印刷媒体に印字する印字ヘッドと、
前記印字ヘッドに固定され、前記印字ヘッドが前記プラテンに向かう方向に移動したときに前記印刷媒体と当接することにより、前記印刷媒体と前記印字ヘッドとを所定の距離に離隔する離隔部材と、
を備え、
前記離隔部材は、少なくともその前記印刷媒体と対向する面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）から形成された硬質層を有する、
ことを特徴とする。

前記離隔部材は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金で構成された基体を有し、前記硬質層は、前記基体上に形成されていることとしてもよい。

前記離隔部材は、エンジニアリングプラスチックで構成された基体を有し、前記硬質層は、前記基体上に形成されていることとしてもよい。

前記基体は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）から形成されているように構成することができる。

本発明によれば、耐磨耗性に優れた硬質層を、安価で加工性に優れた材料から形成された基体上に形成して離隔部材（キャリアストッパ）を構成することにより、低コストで長期間にわたって安定した動作が可能なプリンタを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態に係るプリンタのうち、印字ヘッドの一側面を示す側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す印字ヘッドの正面図（プラテン側から見た図）である。

図１（ａ）に示す印字ヘッド１は、ワイヤドット式の印字ヘッドである。印字ヘッド１は、プリンタ本体のキャリア（図示せず）に取り付けられており、両矢印で示す移動方向１０ａの方向に移動可能である。

印字ヘッド１は、印字用紙Ｐと対向する側にリボンガイド１６を備えている。そして、リボンガイド１６よりも印字用紙Ｐ側に凸となるように、リボンマスク２及びキャリアストッパ３が設けられている。これらのリボンマスク２及びキャリアストッパ３は、印字用紙Ｐを介してプラテン１３と対向するような位置に設けられている。なお、本実施形態のプリンタを構成するプラテン１３について、図１（ａ）においては、便宜上二点鎖線で示している。

リボンマスク２は、略ひし形の開口２ａを有している。複数本配置された印字ワイヤ４は、この開口２ａから印字用紙Ｐに向けて突出するようになっている。

キャリアストッパ３は、図１（ｂ）に示すように、印字ヘッド１にねじ固定されている。この状態で、印字ヘッド１は、両矢印で示す移動方向１０ｂの方向に移動可能である。なお、この移動方向１０ｂは、印字用紙Ｐの紙送り方向と直交する方向である。

図２に、キャリアストッパ３の斜視図を示す。キャリアストッパ３の基体は、アルミ材から形成されており、印字ヘッド１に取り付けられたときに印字用紙Ｐと対向する側の面には矩形状の当接面６が形成されている。当接面６と隣接する各面は斜面８となっており、当接面６と各斜面８との境界、及び斜面８同士の境界は滑らかに面取り加工（図中に細い実線で表示）されている。

図３（ａ）はキャリアストッパ３を印字用紙側（プラテン側）から見た正面図であり、図３（ｂ）はキャリアストッパ３の側面図である。図３（ａ）に示すように、キャリアストッパ３は、印字ヘッド１にねじ固定するための取付穴７を備えている。また、キャリアストッパ３は、図３（ｂ）に示すように、位置決めピン９を備えている。これにより、キャリアストッパ３は印字ヘッド１の所定の位置に位置決めされて取り付けられる。

図４（ａ）は、上述のように形成されたキャリアストッパ３の当接面６を示す図であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部（Ｂ部）を拡大した図である。図４（ｂ）に示すように、キャリアストッパ３の当接面６を構成する面において、基体１４上に硬質層であるＤＬＣ（Diamond-Like Carbon：ダイヤモンドライクカーボン）膜１５が形成されている。ここで、ＤＬＣ膜は、ｉ−カーボン膜、アモルファスカーボン膜又は硬質炭素膜とも呼ばれる膜であり、炭素（Ｃ）原子の結合中に例えば水素（Ｈ）原子等を含んでいてもよい。

本実施形態におけるＤＬＣ膜１５は、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相成長）法により形成されている。ＰＶＤ法は、例えばスパッタリング法又はイオンプレーティング法等の方法を用いることができる。ＤＬＣ膜１５のＰＶＤ法による成膜は、処理温度を例えば２００℃程度とすることができるため、融点が低いアルミ材を基体とするキャリアストッパ３に対するＤＬＣ膜１５の形成方法として好ましい。

以上のように構成された印字ヘッド１を有する本実施形態のプリンタの動作について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は印字時を示す模式図であり、図５（ｂ）はキャリアストッパ３と印字用紙Ｐとの当接時を示す模式図である。なお、図５（ａ），（ｂ）においては、印字用紙Ｐの紙送り方向と直交する方向から見た図として図示しており、図示の便宜上印字ヘッド本体１ａ側とキャリアストッパ３側とを並べて表示している。

図５（ａ）に示す印字時においては、印字ヘッド本体１ａから印字ワイヤ４が印字用紙Ｐ側へ突出する。これにより、印字ワイヤ４が、リボンマスク２をプラテン１３上の印字用紙Ｐに接触させることにより印字を行う。なお、その際、図１に示したように、印字ワイヤ４及びリボンマスク２は、リボンマスク２に設けられた開口２ａを挿通する。また、このとき、キャリアストッパ３は印字用紙Ｐと当接していない。

また、本実施形態において、図５（ｂ）に示すキャリアストッパ３の当接面６と印字用紙Ｐとの当接状態は、印字ヘッド１と印字用紙Ｐとの間隔を検出する場合のものである。このような動作は、例えば、印字用紙Ｐの厚さが異なる場合にも印字品質を均一にするため、印字ヘッド１と印字用紙Ｐとの間隔を一定に保つ目的で行われる。例えば、キャリアストッパ３を印字用紙Ｐに押し付けた際の、印字ヘッド１が取り付けられたキャリアを駆動するモータの入力パルス数と出力パルス数との関係から、印字ヘッド１と印字用紙Ｐとの間隔を算出することができる。キャリアストッパ３は、その当接面６が印字用紙Ｐに押し付けられた後、その位置を基準として上記印字ヘッド１を上記プラテン１３に押し付ける方向とは反対の方向に所定量移動させて上記印字ヘッド１と上記プラテン１３との間隔が調整される。

図５（ｂ）に示すように、プラテン１３上の印字用紙Ｐとキャリアストッパ３の当接面６とが当接している。ここで、キャリアストッパ３は、その当接面６がリボンマスク２よりも印字用紙Ｐに近い側となるように印字ヘッド１に取り付けられている。このように、図６（ｂ）に示す動作においては、キャリアストッパ３のみが印字用紙Ｐに押し付けられる。

上述したように、キャリアストッパ３が摩耗すると印字ヘッド１と印字用紙Ｐとが近づくため、インクリボン１１による印字用紙Ｐの汚れ等が起こりやすくなる。そのため、キャリアストッパ３の印字用紙Ｐに対する当接面は耐摩耗性に優れていることが好ましい。この耐摩耗性は、例えばビッカース硬さ（Ｈｖ）が大きい方が高くなる傾向にある。

従来、キャリアストッパの印字用紙Ｐとの当接面には、例えばＮｉメッキが施されていた。このＮｉメッキのビッカース硬さは、処理条件によっても異なるが、おおむねＨｖ５００前後である。

これに対して、キャリアストッパを例えばＡｌ_２Ｏ_３のようなセラミック材料から形成すると、ビッカース硬さが例えばＨｖ１５００程度の当接面が得られる。この場合、プリンタの一般的な製品寿命までキャリアストッパを使用すると、キャリアストッパの磨耗量はおよそ１０μｍ程度である。

しかし、キャリアストッパの機能面を考慮すると、必ずしもキャリアストッパの全体がセラミック材料で形成されている必要はない。また、コスト面を考慮すると、少なくともキャリアストッパの基体は、安価で加工性のよい材料を使用することが好ましい。

本実施形態においては、キャリアストッパ３を構成する基体１４にアルミ材を使用し、基体１４の表面にＤＬＣ膜１５を形成することにより印字用紙Ｐと対向する当接面６が形成されている。これにより、キャリアストッパの基体に安価で加工性に優れた材料を使用しつつ、印字用紙との当接面には非常に硬い層が得られる。本実施形態のＤＬＣ膜１５の場合には、ビッカース硬さが例えばＨｖ２５００以上の非常に硬い膜とすることできる。この場合、プリンタの一般的な製品寿命までキャリアストッパを使用する場合に必要なＤＬＣ膜の厚さは３〜５μｍ程度で十分である。

以上説明したように、本実施形態においては、キャリアストッパ３における印字用紙Ｐとの当接面６にＤＬＣ膜１５を形成することにより、安価で加工性に優れたアルミ合金に耐磨耗性の硬質膜を設け、簡易な構成で長期間にわたって安定したプリンタの動作を実現することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態のプリンタに使用されるキャリアストッパは、第１の実施形態で説明したＤＬＣ膜に代えて、少なくとも印字用紙Ｐとの当接面に窒化化合物、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜が形成されていることを特徴とする。なお、上記以外のキャリアストッパ及び印字ヘッドを含むプリンタの構成としては、第１の実施形態と同様である。

本実施形態のようなＴｉＮ膜は、種々の方法で形成することができるが、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成することができる。この形成方法によれば、比較的低温の処理温度でＴｉＮ膜を形成することができるため、融点が低い（例えばアルミニウムの場合約６６０℃）アルミ材の基体上にも好適なＴｉＮ膜を形成することが可能である。なお、ＴｉＮ膜の形成にはこの他にも例えばＰＶＤ法等の方法も用いることができるので、基体に適した条件の形成方法で形成すればよい。

キャリアストッパの表面に形成されたＴｉＮ膜は、処理条件によっても異なるが、ビッカース硬さでＨｖ２０００以上の膜を形成することが可能である。この場合、プリンタの一般的な製品寿命までキャリアストッパを使用する場合に必要なＴｉＮ膜の厚さは３〜５μｍ程度で十分である。このように、高硬度の膜を印字用紙との当接面に設けることで、第１の実施形態と同様に長期にわたる使用によってもプリンタの印字ヘッドと印字用紙との間隔を検出する動作を安定して行うことができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態のプリンタに使用されるキャリアストッパは、その基体に、アルミ材に代えてポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳ樹脂という）を使用したことを特徴とする。

ＰＰＳ樹脂は、エンジニアリングプラスチックの一種であり、耐熱性及び機械的性質に優れた熱可塑性樹脂である。本実施形態においては、ＰＰＳ樹脂をキャリアストッパの基体とし、その表面にＤＬＣ膜を形成する。キャリアストッパ及びＤＬＣ膜の形状は、図２〜図４に示す構成と同様である。

本実施形態において使用するＰＰＳ樹脂は、１．８２ＭＰａの応力条件における荷重たわみ温度が例えば２６０℃を示すものである。このＰＰＳ樹脂を図２〜図４に示すキャリアストッパ３の形状を有する基体１４として成形する。そして、基体１４の表面に第１の実施形態と同様にＤＬＣ膜１５を成膜する。

上述したように、ＤＬＣ膜１５は約２００℃の処理温度で成膜される。従って、本実施形態に用いられるＰＰＳ樹脂のようなエンジニアリングプラスチックを基体に使用してキャリアストッパを構成することができる。これにより、低コストでキャリアストッパを製造することができる。また、本実施形態では成形性のよいプラスチック材料を使用するため、基体の形状を本明細書で図示した以外の形状とする場合にも容易に成形することができる。これにより、設計の自由度を高めることが可能となる。

次に本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態のプリンタに使用されるキャリアストッパは、その基体に、液晶ポリマー（以下、ＬＣＰ樹脂という）が使用されていることを特徴とする。

本実施形態において使用するＬＣＰ樹脂は、溶融状態で液晶状態となる熱可塑性樹脂であり、１．８２ＭＰａの応力条件における荷重たわみ温度が例えば２５０℃を示すものである。このＬＣＰ樹脂を、第３の実施形態と同様に、図２〜図４に示すキャリアストッパ３の形状を有する基体１４として成形する。そして、基体１４の表面に第１の実施形態と同様にＤＬＣ膜１５を成膜する。

本実施形態によれば、ＰＰＳ樹脂を使用した場合と同様に、キャリアストッパを低コストで製造することができると共に、形状の自由度を高めることができる。なお、第３及び第４の実施形態においては、エンジニアリングプラスチックのうち代表的な２例を挙げているが、上記以外のエンジニアリングプラスチックに対してＤＬＣ膜を形成することとしてもよい。特に、上述したＰＰＳ樹脂及びＬＣＰ樹脂のように、所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐熱性が高いエンジニアリングプラスチックであれば、安定してＤＬＣ膜を形成することができるため好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更が可能である。例えば、以下に示すような変形例により本発明を実施することとしてもよい。

上述した第１の実施形態では、ＤＬＣ膜１５をＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相成長）法により形成しているが、他の方法によってＤＬＣ膜１５を形成することとしてもよい。比較的融点が低いアルミ合金に対して安定したＤＬＣ膜を形成できる方法であればよく、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法等の方法によってＤＬＣ膜を形成することとしてもよい。

上述の各実施形態においては、キャリアストッパの印字用紙との当接面に、硬質層としてＤＬＣ膜又はＴｉＮ膜を形成することとしているが、この他の炭化物、窒化物、炭窒化物又は酸化物等の材料による硬質層を形成することとしてもよい。例えば炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）等、の硬質層を形成することとしてもよい。

また、上述の実施形態においては、ワイヤドット式のプリンタとして説明したが、例えばインクジェット方式のプリンタにおいて本発明のようなキャリアストッパを設けることとしてもよい。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るプリンタに使用される印字ヘッドの一側面を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す印字ヘッドの正面図である。 本実施形態におけるキャリアストッパの斜視図である。 （ａ）は本実施形態におけるキャリアストッパをプラテン側から見た正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すキャリアストッパの側面図である。 （ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大した部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリンタの動作を示す模式図であり、（ａ）は印字時を示し、（ｂ）はセラミック板と印字用紙との当接時を示す。

符号の説明

１；印字ヘッド
２；リボンマスク
３；キャリアストッパ
４；印字ワイヤ
６；当接面
７；取付穴
８；斜面
９；位置決めピン
１０ａ，１０ｂ；移動方向
１１；インクリボン
１３；プラテン
１４；基体
１５；ＤＬＣ膜
１６；リボンガイド
Ｐ；印字用紙

Claims (4)

1. 印刷媒体を支持するプラテンと、
   前記プラテンに接離する方向に移動可能となるように配置され、前記印刷媒体に印字する印字ヘッドと、
   前記印字ヘッドに固定され、前記印字ヘッドが前記プラテンに向かう方向に移動したときに前記印刷媒体と当接することにより、前記印刷媒体と前記印字ヘッドとを所定の距離に離隔する離隔部材と、
   を備え、
   前記離隔部材は、少なくともその前記印刷媒体と対向する面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）から形成された硬質層を有する、
   ことを特徴とするプリンタ。
2. 前記離隔部材は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金で構成された基体を有し、前記硬質層は、前記基体上に形成されたものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
3. 前記離隔部材は、エンジニアリングプラスチックで構成された基体を有し、前記硬質層は、前記基体上に形成されたものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
4. 前記基体は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）から形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプリンタ。

Images