JP4595089B2 - 印画位置決め機構及びプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、印画ヘッドをプラテンに接近させた際に、印画ヘッドとプラテンとの位置関係を調整する印画位置決め機構、及びこの印画位置決め機構を用いたプリンタに関するものである。

従来より、プリンタ（例えばサーマルプリンタ）においては、高品位な印画画像を得るために、プラテンに対して印画ヘッド（サーマルヘッド）が規定の圧力で圧接するようにしている。ここで、サーマルヘッドの圧接は、一般的には、プラテンに対して接離（ヘッドダウン及びヘッドアップ）可能なサーマルヘッドを複数のバネを使用して均一に押し付けるようにしており、それにより、印画と搬送とが安定して行えるようになっている。そのため、プラテンに対してサーマルヘッドを平行にセットすることが、サーマルプリンタの印画品質を維持する第１条件となる。

しかしながら、サーマルプリンタの設置状態や、経年変化によるサーマルヘッドのゆがみ、反り等がプラテンに影響し、サーマルヘッドの押付け力がプラテンの各所でバラつくことによって次第に濃度ムラやカスレが発生し、サーマルプリンタの印画品質を低下させる結果となっていた。
そこで、こうしたサーマルヘッドの押付け力のバラつきを補正するため、プラテンの固定位置にサーマルヘッドを追従させ、プラテンとサーマルヘッドとの平行状態を維持することができるように、サーマルヘッドに対して調心機構を付与した種々の技術が提案されている。

このようなサーマルヘッドの調心に関する技術として、例えば、サーマルヘッドの両側を支持するヘツド支持部材をコ字型の板状に形成するとともに、起立したコ字型の両側の基部に、ヘツド支持部材を介してサーマルヘッドをプラテンに接触又は離反させるように回動自在に支持する支軸の挿通孔を形成し、各挿通孔を長孔とした技術が知られている。そして、この各挿通孔は、プラテンに対するサーマルヘツドの押圧方向に延びるようにそれぞれ形成されており、ヘツド支持部材が自由にプラテン側に移動可能であることから、サ−マルヘツドの自動調心が容易に達成できるようになっている。（例えば特許文献１参照）。
特開平２−１１３９５５号公報

また、サーマルヘッドの支持軸に対して支点軸受部を可動中心とし、プラテンの軸方向及びプラテンに対して近接又は離反する方向の２次元方向にのみならず、この２次元方向に垂直な方向にも移動させることができるようにした３次元調心機構が開示されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−２３４２０４号公報

しかし、前述の特許文献１及び特許文献２の技術はいずれも、サーマルヘッドに調心機構を付与したものであって、プラテンに対するサーマルヘッドの調心機構を各方向に設置すればするほど、サーマルヘッドがフリーな状態になることは明白である。そのため、印画動作前におけるサーマルヘッドの正確なセッティングや、印画動作中におけるサーマルヘッドの固定及びその維持がかえって困難となってしまうという問題がある。

また、たとえサーマルヘッドの正確なセッティング等ができたとしても、それは、精密さを要するサーマルヘッドのアッセンブリに負担をかけ、サーマルヘッドの故障率を増大させるだけでなく、その機構の複雑さゆえに、サーマルプリンタが高額なものとなってしまう。
このように、いずれの先行技術も、サーマルヘッドに調心機構を付与してプラテンへの押付け力を均一化し、印画品質の向上を目指すものではあるが、信頼性とコスト面に問題のあるものであった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、プラテンと印画ヘッドとの平行状態が維持されるように、自動調心されるようにした機構において、プリンタに対する印画ヘッドの支持及び固定方法を簡略化し、信頼性の向上とコストダウンとの両立を図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、支持軸と、前記支持軸によって支持されたプラテンと、前記プラテンと対向し、前記プラテンに接近又は離反するように移動する印画ヘッドとを備え、前記印画ヘッドを前記プラテンに接近させた際に、前記印画ヘッドと前記プラテンとの位置関係を調整する印画位置決め機構であって、前記支持軸の外径よりも大きく形成された軸穴を備え、前記支持軸は、前記支持軸の軸方向と垂直な平面内で前記軸穴内を移動可能であり、前記支持軸の外周と当接し、前記支持軸が前記印画ヘッドに接近するように押圧する押圧部材を備えるとともに、前記印画ヘッドは、前記印画ヘッドと連動し、前記プラテンに対する前記印画ヘッドの接近時に前記支持軸の外周と当接する調心部材を備え、前記押圧部材は、前記支持軸を前記調心部材の移動方向に変位できるように持ち上げており、前記支持軸の外周に前記調心部材を当接させることで前記押圧部材を押し下げ、前記支持軸を前記軸穴内の所定の位置に移動させ、前記支持軸と前記軸穴とが接することなく前記押圧部材と前記調心部材とによって前記支持軸を保持するように構成されている。

（作用）
上記発明においては、プラテンに対する印画ヘッドの接近（ヘッドダウン）に伴って、プリンタのシャーシにフリーな状態で取り付けられたプラテンが印画ヘッドによって押し付けられ、プラテンの支持軸が所定の位置に移動して、プラテンが自動調心されるようになっている。すなわち、上記発明では、印画ヘッドではなく、プラテンの移動が主体となって自動調心されるようになっている。

なお、以下の実施形態では、支持軸として支持軸１９、プラテンとしてプラテン１１、印画ヘッドとしてサーマルヘッド１０、プラテンに接近又は離反するように印画ヘッドを支持するヘッド支持部材としてヘッド支持部材１７、調心部材として調心部材２５がそれぞれ設けられている。

上記発明によれば、プリンタのシャーシにフリーな状態で取り付けられたプラテンが移動して自動調心され、印画位置が決定されるので、印画ヘッドの支持及び固定方法を簡略化することができる。したがって、信頼性とコスト的メリットとの両方を兼ね備えた印画位置決め機構及びプリンタとすることができる。

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、本発明における印画位置決め機構は、プリンタに実装されており、このプリンタは、印画ヘッドとしてサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタである。
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。なお、筐体部２の後面側には、外部接続用の複数のコネクタからなるコネクタ接続部（図示せず）が配設されている。

図２は、プリンタ１の内部を示す側面図である。プリンタ１の内部において、ドア部３によって覆い隠される筐体部２の前部には、サーマルヘッド１０と対向して、プラテン１１が回動自在に配置されている。また、プラテン１１の近傍には、ロール紙３０を走行駆動するためのグリップローラ１２及びピンチローラ１３が配設されている。

さらにまた、筐体部２の左右内側面の上段位置及び中段位置には、巻取りスプール用係合部１４及び供給スプール用係合部１５がそれぞれ回動自在に配設されている。そして、インクリボン１６の巻取りスプールを巻取りスプール用係合部１４に係合し、供給スプールを供給スプール用係合部１５に係合させると、インクリボン１６の巻取りスプール及び供給スプールがプラテン１１と平行にかつ回転自在に保持され、インクリボン１６がプラテン１１上を通過するように配置される。そのため、ドア部３が閉じられたときは、インクリボン１６は、プラテン１１とサーマルヘッド１０間に配置される。

ここで、サーマルヘッド１０には、複数の発熱抵抗体がライン状に、ロール紙３０の幅方向（ライン方向）に配列されている。そして、この発熱抵抗体に通電した際の熱エネルギーを利用して、インクリボン１６に塗布した固体インクをロール紙３０上に転写させて印画を行うようになっている。

この点に関してさらに詳述すると、インクリボン１６は、印画する画像データに応じて回動する巻取りスプール用係合部１４によって供給スプールから引き出され、プラテン１１とサーマルヘッド１０との間を通り、巻取りスプールに巻き取られる。一方、ロール紙３０は、筐体部２内のペーパーホルダ３１に装着され、そこから引き出されるようになっており、引き出されたロール紙３０は、プラテン１１とサーマルヘッド１０間に配置されるとともに、グリップローラ１２及びピンチローラ１３によって搬送される。

そして、非印画時は、サーマルヘッド１０が上昇しており、サーマルヘッド１０がプラテン１１から少し離れて位置しているが、印画指令が入力されると、上昇していたサーマルヘッド１０が下降してプラテン１１を押圧し、サーマルヘッド１０の発熱抵抗体の配列部分とプラテン１１との間にインクリボン１６及びロール紙３０を挟み込む。すなわち、サーマルヘッド１０の発熱抵抗体は、プラテン１１上で、インクリボン１６を介してロール紙３０と圧接する。

この状態において画像データが入力されると、グリップローラ１２の回転駆動により、ロール紙３０が順次搬送される。また、巻取りスプール用係合部１４の回転駆動により、ロール紙３０と同じ速さでインクリボン１６が順次巻き取られる。同時に、サーマルヘッド１０に配列された発熱抵抗体が駆動制御信号によって選択的に通電駆動され、発熱抵抗体からインクリボン１６に熱エネルギーが付与される。すると、サーマルヘッド１０の発熱抵抗体の発熱量に応じてインクリボン１６上の固体インクがロール紙３０上に転写され、印画が行われる。そして、印画後のロール紙３０は、カッターによって印画部分が切断され、排出口８から排紙される。

図１及び図２に示すプリンタ１は、このようにしてロール紙３０に印画を行うので、高品位な印画画像を得るためには、プラテン１１に対してサーマルヘッド１０が規定の圧力で圧接すること、すなわち、プラテン１１に対してサーマルヘッド１０が所定の位置に平行にセットされ、サーマルヘッド１０の押付け力がプラテン１１の各所で均一になっていることが必要になる。
そこで、本実施形態のプリンタ１には、サーマルヘッド１０の調心機能として、印画位置決め機構を設けている。

図３は、本実施形態の印画位置決め機構（図１に示す本実施形態のプリンタ１における印画位置決め機構）を示す斜視図である。図３に示す印画位置決め機構において、サーマルヘッド１０は、多数のフィンからなる放熱板を有するヘッド支持部材１７に完全に固定された構造となっている。そして、このヘッド支持部材１７は、その全体が両サイドのシャーシ１８に軸支持されており、その軸となるヘッド支持軸（図示せず）を中心に、プラテン１１と接近又は離反する方向に回動することで、サーマルヘッド１０のヘッドダウン又はヘッドアップが行われる。

そのため、サーマルヘッド１０は、回動するヘッド支持部材１７によって支持され、ヘッド支持部材１７の回動によってプラテン１１と接近又は離反する方向に移動するだけのシンプルな構造となっている。したがって、本実施形態の印画位置決め機構におけるサーマルヘッド１０は、先行技術のように、３次元方向に自由に移動するものではないから、サーマルヘッド１０の信頼性が向上するとともに、コスト的メリットを兼ね備えたものとなる。なお、後述するように、ヘッド支持部材１７には、調心部材２５が一体的に形成されている。

一方、プラテン１１は、両端の支持軸１９に嵌入されたボールベアリング２１（本発明における第２当接環に相当するもの）によって回動自在に支持されており、このボールベアリング２１がシャーシ１８の両側の軸穴２０に保持される構成となっている。すなわち、プラテン１１の支持軸１９は、ボールベアリング２１を介して軸穴２０に保持されているので、プラテン１１の回転によって支持軸１９と軸穴２０とが摺擦し、搬送力に影響を与えたり、両者が磨耗するようなことはない。

また、後述するように、軸穴２０が大きく形成されているので、プラテン１１は、支持軸１９の軸方向と垂直な平面（シャーシ１８面）内で移動可能であり、バネ２２を有するヘッドアップレバー２３（本発明における押圧部材に相当するもの）によってサーマルヘッド１０に向けて付勢されている。そして、調心部材２５の当接によってプラテン１１が移動することで、調心が行われる。

図４は、本実施形態の印画位置決め機構におけるプラテン１１の保持部分を示す部分側面図である。図４に示すように、シャーシ１８に形成された軸穴２０は、プラテン１１の支持軸１９に嵌入されたボールベアリング２１の外輪外径よりも所定寸法だけ大きく形成されており、挿通した支持軸１９が軸穴２０内を変位できるようになっている。すなわち、プラテン１１は、大きな軸穴２０に保持されていて、この軸穴２０内における変位可能範囲のどこかの位置で、サーマルヘッド１０と当接するようになっている。なお、支持軸１９が軸方向に動かないように、軸穴２０の外側には、一対の外れ防止部材２７が取り付けられている。

図５は、本実施形態の印画位置決め機構におけるサーマルヘッド１０のヘッドアップ時の状態を示す部分斜視図であり、図６は、その部分側面図である。また、図７は、本実施形態の印画位置決め機構におけるサーマルヘッド１０のヘッドダウン時の状態を示す部分斜視図であり、図８は、その部分側面図である。
図５に示すように、プラテン１１の下側には、プラテン１１の支持軸１９に嵌入されたボールベアリング２１の外周に接し、バネ２２によって付勢されたヘッドアップレバー２３が取り付けられている。

このヘッドアップレバー２３は、支持軸１９、つまりはプラテン１１に対し、サーマルヘッド１０を圧接する方向への付勢力を伝える部材であり、図５に示すように、支点２８を有するヘッドアップレバー２３の一端をバネ２２で引張し、他端を支持軸１９のボールベアリング２１に接触させる構成となっている。そのため、ヘッドアップレバー２３は、プラテン１１の搬送力に影響を与えることなくプラテン１１をサーマルヘッド１０に向けて付勢し、その付勢力は、バネ２２の設定によって決定されることとなる。

また、ヘッドアップレバー２３におけるボールベアリング２１と接触する部分には、傾斜部２６が形成されている。この傾斜部２６は、ロール紙３０（図２参照）の搬送経路の上流方向から下流方向に向かって上り傾斜となるように設定されていて、本実施形態では、図６に示すように、水平面に対する傾斜角θが１０度となっている。そして、この傾斜部２６により、ボールベアリング２１が斜め上方に持ち上げられ、ボールベアリング２１の外周面が軸穴２０の内周面に当接して止まる。

このように、サーマルヘッド１０のヘッドアップ時の状態では、ヘッドアップレバー２３の傾斜部２６がボールベアリング２１を持ち上げているので、逆に、支持軸１９は、軸穴２０の斜め下方（サーマルヘッド１０のヘッドダウン時における調心部材２５の移動方向）に変位できることとなる。

さらにまた、ヘッドアップレバー２３の傾斜部２６は、調心部材２５に対してボールベアリング２４（本発明における第１当接環に相当するもの）を当接させるような経路を導くとともに、サーマルヘッド１０がヘッドダウンして調心が完了した後、印画中にインクリボン１６（図２参照）が強いテンションによって引っ張られたとしても、支持軸１９がそれに負けてロール紙３０の搬送方向にずれることがないようにしている。

ここで、調心部材２５は、側面視が略Ｌ字状のものであり、ヘッド支持部材１７と一体的に形成され、ヘッド支持部材１７の両端部に配置されている。そして、図７に示すように、サーマルヘッド１０のヘッドダウン（ヘッド支持部材１７の回動）によってサーマルヘッド１０と連動して下降し、調心部材２５のＬ字状の内側の２点がボールベアリング２４の外周と当接するようになっている。そのため、調心部材２５とボールベアリング２４との当接によってサーマルヘッド１０のライン方向の基準とプラテン１１の軸方向とが一致することとなり、プラテン１１におけるライン方向の位置規制が行われる。

すなわち、ヘッド支持部材１７がプラテン１１に接近する方向に回動し、ヘッドダウンされると、支持軸１９のボールベアリング２４がヘッド支持部材１７に固定されている調心部材２５によって押し付けられる。すると、図８に示すように、プラテン１１の支持軸１９が軸穴２０内でフリーな状態で保持されていることから、ヘッドアップレバー２３が押し下げられ、支持軸１９が調心部材２５によって定まる所定の位置に移動する。

そして、この際に、調心部材２５は、ボールベアリング２４との当接部が図８に示すような傾斜面となっているので、調心部材２５の押付け方向と、それに垂直なライン方向の位置とが、サーマルヘッド１０のそれと平行に規制されるようになる。したがって、プラテン１１は、サーマルヘッド１０の微妙なゆがみ、反り等に対して３次元的に追従し、位置決めされることとなる。また、サーマルヘッド１０のプラテン１１への押付け力が均一化される。なお、調心部材２５は、ボールベアリング２４と当接するので、プラテン１１の回転によって支持軸１９と調心部材２５とが摺擦するようなことはない。

このように、本実施形態のプリンタ１における印画位置決め機構は、上述した先行技術のように、サーマルヘッド１０に調心機構を設けるものではなく、サーマルヘッド１０に圧接するプラテン１１に調心機構を設けたものとなっている。そのため、プラテン１１の支持軸１９が所定の範囲内で変位できるようになっており、押付け対象となるサーマルヘッド１０の微妙なゆがみや反りに対して３次元的に追従することができる。また、プラテン１１の支持軸１９を支持する軸穴２０は、穴径や穴位置の精度を落とすことができるので、製造性に優れ、受入管理が容易なものとなる。

一方、押付けられるサーマルヘッド１０の方は、ヘッド支持部材１７に確実に固定すれば良く、可動部の少ないシンプルな構造となるので、サーマルヘッド１０の信頼性や耐久性を向上させることができる。したがって、信頼性とコスト的メリットの両方を兼ね備えたものとなる。

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、サーマルヘッド１０をヘッド支持部材１７によって支持し、ヘッド支持部材１７が回動してサーマルヘッド１０とプラテン１１とが接近又は離反するようにした。しかし、これに限ることなく、サーマルヘッド１０自体が回動するようにしても良い。

（２）本実施形態では、調心部材２５を側面視でＬ字状とし、Ｌ字状の内側の２点をボールベアリング２４の外周に当接させたが、調心部材２５の形状は、これに限られない。すなわち、ボールベアリング２４（支持軸１９）の外周に調心部材２５を当接させることで、支持軸１９を所定の位置に移動させるように構成することができれば、他の形状であっても良い。

（３）本実施形態では、支持軸１９がボールベアリング２１及びボールベアリング２４を有しており、調心部材２５は、ボールベアリング２４の外周と当接するようにした。また、バネ２２を有するヘッドアップレバー２３は、ボールベアリング２１の外周と当接するようにした。しかし、これに限らず、ヘッドアップレバー２３や調心部材２５を支持軸１９に直接当接するようにしても良い。

本実施形態のプリンタを示す外観斜視図である。 プリンタの内部を示す側面図である。 本実施形態の印画位置決め機構を示す斜視図である。 印画位置決め機構におけるプラテンの保持部分を示す部分側面図である。 印画位置決め機構におけるサーマルヘッドのヘッドアップ時の状態を示す部分斜視図である。 印画位置決め機構におけるサーマルヘッドのヘッドアップ時の状態を示す部分側面図である。 印画位置決め機構におけるサーマルヘッドのヘッドダウン時の状態を示す部分斜視図である。 印画位置決め機構におけるサーマルヘッドのヘッドダウン時の状態を示す部分側面図である。

符号の説明

１０ サーマルヘッド（印画ヘッド）
１１ プラテン
１７ ヘッド支持部材
１９ 支持軸
２０ 軸穴
２１ ボールベアリング（第２当接環）
２３ ヘッドアップレバー（押圧部材）
２４ ボールベアリング（第１当接環）
２５ 調心部材

Claims (9)

1. 支持軸と、
   前記支持軸によって支持されたプラテンと、
   前記プラテンと対向し、前記プラテンに接近又は離反するように移動する印画ヘッドと を備え、
   前記印画ヘッドを前記プラテンに接近させた際に、前記印画ヘッドと前記プラテンとの位置関係を調整する印画位置決め機構であって、
   前記支持軸の外径よりも大きく形成された軸穴を備え、
   前記支持軸は、前記支持軸の軸方向と垂直な平面内で前記軸穴内を移動可能であり、
   前記支持軸の外周と当接し、前記支持軸が前記印画ヘッドに接近するように押圧する押圧部材を備えるとともに、
   前記印画ヘッドは、前記印画ヘッドと連動し、前記プラテンに対する前記印画ヘッドの接近時に前記支持軸の外周と当接する調心部材を備え、
   前記押圧部材は、前記支持軸を前記調心部材の移動方向に変位できるように持ち上げており、
   前記支持軸の外周に前記調心部材を当接させることで前記押圧部材を押し下げ、前記支持軸を前記軸穴内の所定の位置に移動させ、前記支持軸と前記軸穴とが接することなく前記押圧部材と前記調心部材とによって前記支持軸を保持するように構成されている
   印画位置決め機構。
2. 請求項１に記載の印画位置決め機構において、
   前記印画ヘッドは、ヘッド支持部材に支持されており、前記ヘッド支持部材が回動して前記印画ヘッドと前記プラテンとが接近又は離反する
   印画位置決め機構。
3. 請求項１に記載の印画位置決め機構において、
   前記調心部材は、側面視がＬ字状であり、Ｌ字状の内側の２点が前記支持軸の外周に当接する
   印画位置決め機構。
4. 請求項３に記載の印画位置決め機構において、
   前記調心部材は、前記支持軸との当接部が傾斜面となっている
   印画位置決め機構。
5. 請求項１に記載の印画位置決め機構において、
   前記支持軸は、前記支持軸に回転可能に取り付けられた第１当接環を有しており、前記調心部材は、前記第１当接環の外周と当接する
   印画位置決め機構。
6. 請求項１に記載の印画位置決め機構において、
   前記押圧部材は、前記支持軸との当接部が傾斜面となっている
   印画位置決め機構。
7. 請求項１に記載の印画位置決め機構において、
   前記支持軸は、前記支持軸に回転可能に取り付けられた第２当接環を有しており、前記押圧部材は、前記第２当接環の外周と当接する
   印画位置決め機構。
8. 支持軸によって支持されたプラテンと、
   前記プラテン上に搬送された被記録媒体を押圧して印画を行う印画ヘッドと
   を備え、
   印画の際に、前記印画ヘッドと前記プラテンとの位置関係を調整する印画位置決め機構を有するプリンタであって、
   前記印画位置決め機構は、
   前記支持軸の外径よりも大きく形成された軸穴を備え、
   前記支持軸が前記支持軸の軸方向と垂直な平面内で前記軸穴内を移動可能であり、
   前記支持軸の外周と当接し、前記支持軸が前記印画ヘッドに接近するように押圧する押圧部材を備えるとともに、
   前記印画ヘッドに、前記印画ヘッドと連動し、印画の際に前記支持軸の外周と当接する調心部材を備え、
   前記押圧部材は、前記支持軸を前記調心部材の移動方向に変位できるように持ち上げており、
   前記支持軸の外周に前記調心部材を当接させることで前記押圧部材を押し下げ、前記支持軸を前記軸穴内の所定の位置に移動させ、前記支持軸と前記軸穴とが接することなく前記押圧部材と前記調心部材とによって前記支持軸を保持するようにした
   プリンタ。
9. 請求項８に記載のプリンタにおいて、
   前記押圧部材は、前記支持軸との当接部が被記録媒体の搬送方向の上流側から下流側に向かって上りの傾斜面となっている
   プリンタ。

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