JP4581804B2 - 回転トルク調整装置、インクリボン搬送装置、及びプリンタ - Google Patents

回転トルク調整装置、インクリボン搬送装置、及びプリンタ Download PDF

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Description

本発明は、回転軸と一体で回転する回転部材の回転トルクを調整可能とした回転トルク調整装置と、この回転トルク調整装置をインクリボンの供給に用いたインクリボン搬送装置、及びこのインクリボン搬送装置を用いたプリンタに関するものである。
従来より、インクリボンを用いるプリンタにおいては、印画時にインクリボンが弛んでいるとそのインクリボンにしわが発生し、印画不良となってしまう。そこで、一般的には、供給スプールから送り出されるインクリボンにバックテンションが付与され、インクリボンの弛みが防止されている。
また、巻取りスプール側でも、前記バックテンションを考慮して、巻取り力が調整されている。そして、供給スプールと巻取りスプールとの間のリボンテンションが一定になるように工夫されている。
このリボンテンションの付与については多種多様な方法で実施されており、トルククラッチやトルクリミッタ等を使用したブレーキ機構を各スプールに備える方法や、例えば板バネのような弾性部材等を用いる方法が主なものとなっている。
しかし、印画によって供給スプールに巻回されたインクリボンの巻き径や巻取りスプールに巻き取られたインクリボンの巻き径が徐々に変化すると、スプールにかかるトルクが変動する。そこで、常に一定のリボンテンションをインクリボンに与えるようにするため、種々の技術が提案されている。
例えば、巻取りスプールを駆動するシャフトの回転トルクを、挟み部材の挟み圧力によって決定される構造とし、シャフトに螺合されているばね圧縮ギヤを回転させることにより挟み部材へのバネ付勢力を変更し、前記回転トルクをインクリボンの巻き径に応じて調整可能にしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2002−234241号公報
また、巻取りスプール及び供給スプールの回転に応じて発生するパルス数を計数し、インクリボンの巻き径に応じた、モータトルク及び回転数を実現するモータ電圧を演算し、モータを制御する方法が知られている(例えば特許文献2参照)。
特開平6−316139号公報
しかし、前述の特許文献1の技術では、調整のたびにばね圧縮ギヤを回転させて設定を行わなければならず、その動作に長時間を要するという問題がある。
また、特許文献2の技術では、制御が複雑であるとともに、機体差に伴う機構系のばらつきが生じ、インクリボンの走行安定性を損なうおそれがあるという問題がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、低コストで、安定したトルクを得ることができるようにすることである。
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の1つである請求項1に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸と一体で回転する板状の回転部材とを備え、前記回転部材の回転トルクを調整可能な回転トルク調整装置であって、前記回転部材の両側を挟むことによって摩擦負荷を加える一対の摩擦部材と、前記摩擦部材を保持する制動部材と、前記制動部材に保持された前記摩擦部材を所定の圧力で前記回転部材に押し付ける押圧手段と、前記制動部材を前記回転部材の半径方向に移動可能に保持するガイド手段とを備え、前記ガイド手段により前記制動部材を移動させ、一対の前記摩擦部材を前記回転部材の両側の半径方向の同じ位置に接触させることで、前記回転部材の回転トルクを変化させるように構成されている回転トルク調整装置である。
(作用)
上記発明においては、制動部材に保持された摩擦部材が回転部材に接触して摩擦負荷が加えられる。そして、制動部材が回転部材の半径方向に移動する。
したがって、回転部材の半径方向における摩擦部材の接触位置を調整することにより、複数の回転トルクを得ることができる。
なお、以下の実施形態では、回転軸として回転軸21、回転部材として回転板22(22A〜22B)、摩擦部材として摩擦部材23(23A〜23D)、制動部材として制動板24(24A〜24C)、押圧手段として押圧板25及び押圧付勢部材26、ガイド手段としてガイド部材27及びガイド付勢部材28がそれぞれ設けられている。
上記発明によれば、回転部材の半径方向における摩擦部材の接触位置を調整することで、回転部材の回転トルクを変化させることができる。したがって、回転部材の負荷が変化したとしても、回転トルクを所定の範囲内にすることができる。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、本発明における回転トルク調整装置は、インクリボン搬送装置に適用されており、そのインクリボン搬送装置は、プリンタに実装されている。
図1は、本実施形態のプリンタ1を示す外観斜視図である。プリンタ1は、筐体部2と、筐体部2の前面に取り付けられたドア部3とを備える。また、筐体部2の前面側には、電源スイッチ4が設けられている。さらにまた、ドア部3には、ドアパネル5が取り付けられており、その前面に各種スイッチを有する操作パネル6と、各種メッセージを表示するための液晶パネル7とが設けられている。またドア部3の下端部には、排紙口8を有する排紙トレイ9が取り付けられている。
図2は、プリンタ1のドア部3を開いた状態を示す外観斜視図であり、インクリボン14並びにその両側に設けられた巻取りスプール15及び供給スプール16を取り出して図示したものである。
ドア部3の裏面側には、サーマルヘッド10が実装されている。また、筐体部2内には、ドア部3を閉じたときにサーマルヘッド10と対向する位置に、プラテン11が配置されている。なお、図示しないが、プラテン11の近傍には、ロール紙を搬送させるためのグリップローラ及びピンチローラが設けられている。
また、筐体部2の内部において、プラテン11の上方には、巻取りスプール15と係合するための巻取りスプール用係合部12(12A、12B)が設けられている。また、プラテン11の下方には、供給スプール16と係合するための供給スプール用係合部13(13A、13B)が設けられている。そして、巻取りスプール15が巻取りスプール用係合部12に係合するとともに、供給スプール16が供給スプール用係合部13に係合すると、巻取りスプール15及び供給スプール16がプラテン11と平行にかつ回転自在に取り付けられる。そして、インクリボン14は、プラテン11上を通過するように配置される。ドア部3が閉じられたときは、インクリボン14は、プラテン11とサーマルヘッド10間に配置される。
図3は、本実施形態のインクリボン搬送装置20(図1に示す本実施形態のプリンタ1におけるインクリボン搬送装置20)を示す斜視図である。また、図4は、インクリボン搬送装置20を示す平面図である。なお、図4では、押圧板25を断面で図示し、回転板22A,22B、摩擦部材23A〜23D、制動板24A〜24Cが見えるようにしている。
図3に示すように、インクリボン搬送装置20は、供給スプール16の回転軸21と一体で回転する2枚の回転板22A,22Bを備えている。すなわち、この2枚の回転板22A,22Bは、インクリボン14における供給スプール16の回転軸21と同軸になっており、プリンタ1(図1参照)に装着されたインクリボン14と一体的に回転するようになっている。また、各回転板22A,22Bは、取扱いが容易で量産性に優れた硬質樹脂製のものであり、厚みが全体に渡って略均一に形成された円板状で、インクリボン14に対して後述するバックテンションを充分に確保するため、軸方向に2枚平行に備えられている。
そして、図4に示すように、それぞれの回転板22A,22Bの左右両面には、3枚の制動板24A〜24Cが配置されている。また、この制動板24A〜24Cには、各回転板22A,22Bと接触する面に、それぞれ摩擦部材23A〜23Dとしてフェルトが貼着されており、各回転板22A,22Bを損傷せずに摺接し、その摩擦力によって供給スプール16の回転軸21に制動力を与えるようになっている。そのため、回転板22A,22Bに負荷トルク、つまりはインクリボン14にバックテンションが付与されることとなる。
ここで、制動板24A〜24Cによって発生する摩擦力は、回転板22A,22Bにそれぞれ摺接する摩擦部材23A〜23Dの押圧力と、摩擦部材23A〜23Dの摩擦係数とによって決定されるが、このインクリボン搬送装置20では、図4に示すように、引張スプリングの押圧付勢部材26によって付勢された押圧板25が制動板24A〜24Cを押さえ付ける構造となっている。なお、押圧板25は、ガイド部材27を中心に揺動するので、押圧付勢部材26の引張力が制動板24A〜24Cに対する押圧力となる。
すなわち、図4において、左側の回転板を回転板22A、右側を回転板22Bとし、左側から右側に向けて順に、摩擦部材23A〜23D及び制動板24A〜24Cとすると、押圧板25は、押圧付勢部材26の作用により、制動板24Cの表面(右側面)を左方向に押さえ付ける。そのため、制動板24Cに貼着された摩擦部材23Dが回転板22Bの右側面を押圧し、その結果、回転板22Bの左側面と摩擦部材23Cとが接触する。したがって、回転板22Bは、摩擦部材23Dと摩擦部材23Cとによって両側から挟まれることとなる。
また、回転板22Bと摩擦部材23Cとが接触すると、今度は、摩擦部材23Cが貼着された制動板24Bを介して、反対側の摩擦部材23Bが回転板22Aの右側面を押圧する。そのため、回転板22Aの左側面と、制動板24Aに貼着された摩擦部材23Aとが接触する。したがって、回転板22Aは、摩擦部材23Bと摩擦部材23Aとによって両側から挟まれることとなる。
このように、図3及び図4に示すインクリボン搬送装置20は、3枚の制動板24A〜24Cが摩擦部材23A〜23Dを介して2枚の回転板22A,22Bを一定の圧力で挟持し、回転板22A,22Bは、摩擦部材23A〜23Dと常に接触しながら回転することとなるので、回転板22A,22Bには、押圧付勢部材26の引張力に応じた摩擦力が作用し、これがインクリボン14に対するバックテンションとなる。
図5は、本実施形態のインクリボン搬送装置20を示す側面図である。また、図6は、図5に示すインクリボン搬送装置20の押圧板25を取り外した状態を示す側面図であり、図7は、図5に示すインクリボン搬送装置20の押圧板25、制動板24及び回転板22を取り外した状態を示す側面図である。なお、図6では、制動板24を断面で図示し、摩擦部材23が見えるようにしている。
図5及び図6に示すように、インクリボン搬送装置20の制動板24は、回転板22に対して、その半径方向に移動できるように構成されている。すなわち、制動板24は、回転板22の半径方向に取り付けられたガイド部材27の軸に沿って移動可能となっている。また、この制動板24は、引張スプリングのガイド付勢部材28によって回転板22の回転中心に向かうように付勢されている。そのため、図6に示すように、制動板24に貼着された摩擦部材23は、制動板24の移動に伴って、回転板22の外周から内周までの範囲で回転板22を摺擦することができ、回転板22の回転トルクを変化させることができる。
ここで、インクリボン搬送装置20は、インクリボン14の巻き径を検知する巻き径検知手段として、図3に示すように、供給スプール16に巻き付けられたインクリボン14の外周に当接するローラ31と、ローラ31を保持するセンサーアーム32とを備えている。そして、制動板24は、センサーアーム32と連動するようになっている。そのため、制動板24は、インクリボン14の使用によって巻き径が小さくなるにつれて回転板22の外周から内周に向けて移動し、インクリボン14に作用するバックテンションを一定にする。
すなわち、センサーアーム32は、インクリボン14の使用量に応じてその位置が変位するように構成された硬質のアームであり、図7に示すように、センサーアーム32の先端部に設けられたローラ31がインクリボン14の外周面に接触し、その外径寸法の変化に応じて支点33を中心に揺動するようになっている。
また、センサーアーム32は、センサーアーム32に直接取り付けられたガイド付勢部材28により、ローラ31が常にインクリボン14の外周面に接して押圧するようになっている。そのため、センサーアーム32は、インクリボン14の外径寸法の変化に対して正確に反応することが可能である。さらに、制動板24は、図6に示すように、センサーアーム32の位置決めピン34を介してセンサーアーム32と接続されており、センサーアーム32の動きに関連してその移動位置が決定されるようになっている。
そして、インクリボン14が使用され、消費されるにつれて徐々にセンサーアーム32がインクリボン14の内周側に揺動すると、位置決めピン34を介した間接的なガイド付勢部材28の作用によって制動板24が回転板22の回転中心に向かって移動し、半径が小さい部分で摩擦部材23が回転板22を摺擦するようになる。したがって、制動板24が回転板22上のどの位置にあっても(外周であろうと内周であると)、常に一定の制動力を回転板22に対して付与することが可能な構成となっている。
この点に関してさらに詳述すると、インクリボン14の直径をD、制動板24の回転板22の中心からの距離(摩擦部材23による摩擦力の作用中心と回転板22の回転中心との距離)をL、制動板24に貼着された摩擦部材23が回転板22に与える摩擦力をF、巻取りスプール15の巻取りによってインクリボン14に作用するリボンテンションをTとすると、制動板24が回転板22(回転板22と一体的に回転する供給スプール16)に与えるトルクは、F・Lであり、リボンテンションTが供給スプール16に与えるトルクは、T・D/2であるから、
F・L=T・D/2
となる。
よって、
T=(F・L)/(D/2) … (1)式
が導かれる。
また、インクリボン14の直径Dと、制動板24の回転板22の中心からの距離Lとの関係は、図6に示すように、センサーアーム32と機械的に連動して制動板24の位置が決定されることから、定数kを用いてその関係を表すと、
L=k・D … (2)式
となる。
そこで、上記の(1)式に(2)式を代入すると、
T=(F・k・D)/(D/2)=2・F・k … (3)式
を得る。
ここで、kは定数であり、摩擦力Fは、前述の通り、押圧付勢部材26の引張力(一定)に対応する摩擦部材23の押圧力と、摩擦部材23の摩擦係数とによって決定される一定の力である。
したがって、リボンテンションTは、インクリボンの直径Dに関わらず、常に一定の値となることがわかる。つまり、使用開始から使用済みにかけてインクリボン14の巻き径が変化しても、本実施形態のプリンタ1におけるインクリボン搬送装置20によれば、随時それに対応して均一なリボンテンションTを維持することが可能となっている。すなわち、制動板24が回転板22に及ぼす制動力は一定であり、インクリボン14に作用するバックテンションは、インクリボン14の使用開始当初から使用終了時(消費後)まで変わらない。
図8は及び図9は、インクリボン14の巻き径に応じた制動板24の位置を示すインクリボン搬送装置の動作状態図である。すなわち、図8は、インクリボン14の使用開始から間もない状態で、制動板24が回転板22の最外周に位置している状態を示す側面図である。また、図9は、インクリボン14が間もなく消耗する状態で、制動板24が回転板22の最内周に位置している状態を示す側面図である。なお、図8は及び図9では、押圧板25及び制動板24を1点鎖線で図示し、センサーアーム32の揺動が見えるようにしている。
図8に示すように、インクリボン14の使用開始から間もない状態(インクリボン14の直径が大きい状態)では、ガイド付勢部材28によってインクリボン14の外周面に押圧されたローラ31が回転板22の中心から離れて位置しているので、センサーアーム32の位置決めピン34を介して接続された制動板24の位置も、回転板22の中心から離れている。そのため、制動板24の回転板22の中心からの距離(摩擦部材23による摩擦力の作用中心と回転板22の回転中心との距離)が長い。したがって、インクリボン14のリボンテンションによるトルクが大きいが、それに応じて、制動板24が回転板22に与えるトルクも大きくなっている。
一方、図9に示すように、インクリボン14が間もなく消耗する状態(インクリボン14の直径が小さい状態)では、ガイド付勢部材28によってローラ31が回転板22の中心に近づくとともに、センサーアーム32を介して制動板24がガイド部材27の軸に沿って移動し、回転板22の回転中心に近づいて、制動板24の回転板22の中心からの距離が短くなる。したがって、インクリボン14のリボンテンションによるトルクが小さくなるが、それに応じて、制動板24が回転板22に与えるトルクも小さくなるので、インクリボン14に作用するバックテンションは、図8に示す状態と変わらなくなる。
このように、本実施形態のプリンタ1におけるインクリボン搬送装置20は、インクリボン14の巻き径に追従するセンサーアーム32と、供給スプール16に制動力を与える制動板24とが機械的に連動した構成となっているため、使用開始から使用済みにかけてインクリボン14の巻き径が変化しても、随時それに対応して均一で安定したリボンテンションを維持することが可能となる。そのため、プリンタ1の印画品質を安定させることが可能となっている。
また、インクリボンの巻き径に応じて挟み部材へのバネ付勢力を変更し、摩擦力を増減等させる従来の技術は、大掛かりな装置の割にコントロールが難しく、非効率的なものであった。それに対し、本実施形態のプリンタ1におけるインクリボン搬送装置20は、回転板22の半径方向に移動する制動板24がどの位置であっても、回転板22に対して付与される制動力が一定となる構造なので、幾何学的にリボンテンションをコントロールすることが可能となっている。したがって、インクリボン14の巻き径に対する制動板24の位置だけを制御すれば正確な動作が期待できることから、簡単かつ確実に、回転トルクを調整することができる。さらに、このインクリボン搬送装置20は、インクリボンカセットごとに機構を設けたものではないので、製造から廃棄に至るまでのコストや環境問題に配慮することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形等が可能である。
(1)本実施形態では、2枚の回転板22A,22Bを使用し、3枚の制動板24A〜24Cを用いて各回転板22A,22Bの左右両面を摩擦部材23A〜23Dで挟み込むようにした。しかし、これに限らず、回転板等の枚数は、インクリボン14に対するバックテンションの大きさ等を考慮して、適宜決定すれば良い。
(2)本実施形態では、摩擦部材23A〜23Dとしてフェルトを使用しているが、これに限らず、他の材料を使用しても良い。また、各フェルトの貼着位置や面積は、同一にしても異なるようにしても良く、摩擦係数が異なるものを使用することもできる。さらに、本実施形態では、押圧付勢部材26及びガイド付勢部材28として引張スプリングを使用しているが、これに限らず、他の弾性体等を使用しても良い。
(3)本実施形態では、ガイド付勢部材28をセンサーアーム32に取り付け、制動板24は、センサーアーム32の位置決めピン34を介して間接的に、回転板22の回転中心に向かうように付勢しているが、これに限るものではなく、ガイド付勢部材28を制動板24に直接取り付けても良い。なお、この場合、ローラ31は、別の付勢部材を追加してインクリボン14の外周面に接するようにしても、制動板24に取り付けられたガイド付勢部材28を利用するようにしても良い。
(4)本実施形態では、インクリボン14のリボンテンション(バックテンション)が一定になるようにしているが、これに限るものではなく、リボンテンションを変化させるようにしてもも良い。なお、この場合、押圧付勢部材26の引張力を調整等して、摩擦部材23の摩擦力を変化等させることができる。
(5)本実施形態では、本発明における回転トルク調整装置をインクリボン搬送装置20に適用しているが、これに限られるものではない。すなわち、本発明の回転トルク調整装置は、回転トルクの調整が必要なものに広く適用することができ、例えば、プリンタに使用するロール紙の搬送装置等に適用することもできる。
本実施形態のプリンタを示す外観斜視図である。 プリンタのドア部を開いた状態を示す外観斜視図である。 本実施形態のインクリボン搬送装置を示す斜視図である。 インクリボン搬送装置を示す平面図である。 インクリボン搬送装置を示す側面図である。 インクリボン搬送装置の押圧板を取り外した状態を示す側面図である。 インクリボン搬送装置の押圧板、制動板及び回転板を取り外した状態を示す側面図である。 インクリボンの巻き径に応じた制動板の位置を示すインクリボン搬送装置の動作状態図であり、インクリボンの使用開始から間もない状態を示す側面図である。 インクリボンの巻き径に応じた制動板の位置を示すインクリボン搬送装置の動作状態図であり、インクリボンが間もなく消耗する状態を示す側面図である。
符号の説明
1 プリンタ
14 インクリボン
15 巻取スプール
16 供給スプール
20 インクリボン搬送装置
21 回転軸
22(22A、22B) 回転板(回転部材)
23(23A、23B、23C、23D) 摩擦部材
24(24A、24B、24C) 制動板(制動部材)
25 押圧板(押圧手段)
26 押圧付勢部材(押圧手段)
27 ガイド部材(ガイド手段)
28 ガイド付勢部材(ガイド手段)
31 ローラ(巻き径検知手段)
32 センサーアーム(巻き径検知手段)

Claims (10)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に固定され、前記回転軸と一体で回転する板状の回転部材と
    を備え、
    前記回転部材の回転トルクを調整可能な回転トルク調整装置であって、
    前記回転部材の両側を挟むことによって摩擦負荷を加える一対の摩擦部材と、
    前記摩擦部材を保持する制動部材と、
    前記制動部材に保持された前記摩擦部材を所定の圧力で前記回転部材に押し付ける押圧手段と、
    前記制動部材を前記回転部材の半径方向に移動可能に保持するガイド手段と
    を備え、
    前記ガイド手段により前記制動部材を移動させ、一対の前記摩擦部材を前記回転部材の両側の半径方向の同じ位置に接触させることで、前記回転部材の回転トルクを変化させるように構成されてい
    回転トルク調整装置。
  2. 請求項1に記載の回転トルク調整装置において、
    前記押圧手段は、前記摩擦部材を一定の圧力で前記回転部材に押し付け
    回転トルク調整装置。
  3. 請求項1に記載の回転トルク調整装置において、
    前記押圧手段は、
    前記制動部材を前記回転部材に向けて移動させるための押圧板と、
    前記押圧板が前記制動部材を押圧するように付勢する押圧付勢部材と
    を備え回転トルク調整装置。
  4. 請求項1に記載の回転トルク調整装置において、
    前記ガイド手段は、
    前記制動部材を前記回転部材の径方向にガイドするガイド部材と、
    前記制動部材が前記回転部材の回転中心に向かうように付勢するガイド付勢部材と
    を備え回転トルク調整装置。
  5. 回転軸に連結され、前記回転軸と一体で回転してインクリボンを供給する板状の供給スプールと、
    インクリボンを巻き取る巻取りスプールと
    を備え、
    前記供給スプールの回転トルクを調整可能なインクリボン搬送装置であって、
    前記供給スプールの両側を挟むことによって摩擦負荷を加える一対の摩擦部材と、
    前記摩擦部材を保持する制動部材と、
    前記制動部材に保持された前記摩擦部材を所定の圧力で前記供給スプールに押し付ける押圧手段と、
    前記制動部材を前記供給スプールの半径方向に移動可能に保持するガイド手段と
    を備え、
    前記ガイド手段により前記制動部材を移動させ、一対の前記摩擦部材を前記供給スプールの両側の半径方向の同じ位置に接触させることで、前記供給スプールの回転トルクを変化させるようにし
    インクリボン搬送装置。
  6. 請求項5に記載のインクリボン搬送装置において、
    前記押圧手段は、前記摩擦部材によりインクリボンに所定のバックテンションを付与す
    インクリボン搬送装置。
  7. 請求項5に記載のインクリボン搬送装置において、
    前記供給スプールに巻き付けられたインクリボンの巻き径を検知する巻き径検知手段を備え、
    前記ガイド手段は、前記巻き径検知手段によって検知されたインクリボンの巻き径に応じて、前記制動部材を前記供給スプールの半径方向に移動させ
    インクリボン搬送装置。
  8. 請求項7に記載のインクリボン搬送装置において、
    前記巻き径検知手段によって検知されたインクリボンの巻き径が小さくなると、前記制動部材が前記供給スプールの回転中心に向かって移動し、インクリボンに一定のバックテンションが付与され
    インクリボン搬送装置。
  9. 請求項7に記載のインクリボン搬送装置において、
    前記巻き径検知手段は、
    前記供給スプールに巻き付けられたインクリボンの外周に当接するローラと、
    前記ローラを保持するセンサーアームと
    を備え、
    前記制動部材は、前記センサーアームと連動して移動す
    インクリボン搬送装置。
  10. 回転軸に連結され、前記回転軸と一体で回転して印画のためのインクリボンをヘッド側に供給する板状の供給スプールと、
    インクリボンを巻き取る巻取りスプールと
    を備え、
    前記供給スプールの回転トルクを調整可能なインクリボン搬送装置を有するプリンタであって、
    前記インクリボン搬送装置は、
    前記供給スプールの両側を挟むことによって摩擦負荷を加える一対の摩擦部材と、
    前記摩擦部材を保持する制動部材と、
    前記制動部材に保持された前記摩擦部材を所定の圧力で前記供給スプールに押し付ける押圧手段と、
    前記制動部材を前記供給スプールの半径方向に移動可能に保持するガイド手段と
    を備え、
    前記ガイド手段により前記制動部材を移動させ、一対の前記摩擦部材を前記供給スプールの両側の半径方向の同じ位置に接触させることで、前記供給スプールの回転トルクを変化させるようにし
    プリンタ。
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