JP4602258B2

JP4602258B2 - プリンタ

Info

Publication number: JP4602258B2
Application number: JP2006001469A
Authority: JP
Inventors: 一高鈴木; 裕之村山
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2026-01-06
Also published as: US20070160405A1; JP2007181981A

Description

本発明は、プリンタに係り、特に、複数の熱転写型記録ユニットをプラテンにヘッドダウンさせるサーマルプリンタに好適に利用することができるプリンタに関する。

一般に、複数のインクを記録媒体に記録するカラープリンタの一形態として、複数のインクリボンとサーマルヘッドとを用いてインクを記録媒体に熱転写するサーマルプリンタが多く用いられている。

従来のサーマルプリンタ１０１は、図３に示すように、ローラ状のプラテン１０３と、そのプラテン１０３の周方向に配設された４個の熱転写型記録ユニット１０４とを有している。これら各記録ユニット１０４は、プラテン１０３に対向するサーマルヘッド１０４ａと、プラテン１０３とサーマルヘッド１０４ａとの間に介在するように各記録ユニット１０４に取り付けられた各色のインクリボン１０４ｂとを有しており、プラテン１０３に対する接離方向ＺＤへ移動自在に形成されている。この従来のサーマルプリンタ１０１は、所定の搬送方向ＦＤに搬送される記録媒体１１０をプラテン１０３とインクリボン１０４ｂとの間に介在させてから、複数の記録ユニット１０４を上流側の記録ユニット１０４から順にプラテン１０３へ近接する方向（以下、「近接方向」という。）に移動させて記録媒体１１０にインクリボン１０４ｂを当接させ、その後、サーマルヘッド１０４ａを発熱させることによりインクリボン１０４ｂのインクを記録媒体１１０にそれぞれ熱転写していた。

また、従来のサーマルプリンタ１０１は、プラテン１０３を回動させるステッピングモータ（図示せず）の駆動能力および上流側に配設されたサーマルヘッド１０４ａの通電開始時間に基づいて下流側に配設されたサーマルヘッド１０４ａの通電開始タイミングを補正することにより、記録箇所のずれや空白部が生じるといったいわゆるジッタ（記録むら）の発生を防止していた（特許文献１を参照）。

特開２００３−２５１８４０号公報

しかしながら、図４に示すように、記録ユニット１０４が記録媒体１１０に当接するときＴ１に記録媒体１１０およびプラテン１０３に衝撃が加わると、記録媒体１１０の搬送速度Ｖ０およびプラテン１０３の回転数が低下してしまう。すると、プラテン１０３を駆動するステッピングモータが低下した回転数を所定の回転数にまで戻そうとその駆動力を増減させるので、記録媒体１１０の搬送速度Ｖ０が速度Ｖ０±αの範囲内で上下に振動するという問題があった。この問題によって、記録媒体１１０に当接した記録ユニット１０４よりも上流側に配設された記録ユニット１０４が記録媒体１１０に対してジッタを生じることになり、印刷された画像や文字の品位が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、記録ユニットが記録媒体を介してプラテンに当接したときにプラテンの回転数および記録媒体の搬送速度が振動することを抑制することができるプリンタを提供することをその目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明のプリンタは、その第１の態様として、搬送される記録媒体を支持しながら回動するプラテンと、プラテンに対する接離方向にそれぞれ移動自在であり記録媒体にそれぞれ当接して記録する複数の記録ユニットと、記録ユニットがプラテンに当接する前からプラテンの回動に対して制動力を加える制動手段とを備えており、前記制動手段は、少なくとも１つの平滑な側面を有しており、前記プラテンに取り付けられた回動軸と前記平滑な側面の法線とを平行にして前記プラテンの回動軸に固定されるとともに、前記プラテンを回動させる駆動手段に連結された回動ギヤと、前記回動ギヤの平滑な側面に当接する摩擦材と、前記摩擦材を前記平滑な側面に付勢させる付勢手段と、前記プラテンに対する前記記録ユニットの当接個数の増加に応じて前記プラテンに加える制動力を減少させる制動力調整部とを有し、前記制動力調整部は、前記回動ギヤに対する接離方向に前記摩擦材を移動させて前記摩擦材の配設位置を調整することで、前記プラテンに加える制動力を一定の値以上に保持することが可能であることを特徴としている。

本発明の第２の態様は、第１の態様のプリンタにおいて、回動ギヤが鉄系合金を用いて形成されており、摩擦材が銅系焼結合金を用いて形成されていることを特徴としている。

本発明の第１の態様によって、記録ユニットがプラテンに当接してプラテンの回転数が振動したとしても、記録ユニットの当接前からプラテンに制動力を加えている制動手段がその振動をも制動するので、プラテンの回転数および記録媒体の搬送速度が振動するのを抑制することができる。これにより、ジッタの発生を防止することができるという効果を奏する。更に、プラテンの回動軸に取り付けられた板状部材が摩擦材から摩擦力を常に受けながら回動するので、記録ユニットがプラテンに当接してプラテンの回転数が振動しても、そのプラテン回転数の振動方向と反対の方向に制動力を常に加えることができる。更に、板状部材とギヤとを別個設ける必要がなくなるので、部品点数の増加防止と省スペース化とを図ることができるという効果を奏する。更に、板状部材および摩擦材が摩耗してもそれらの摩擦力を調整して一定に保つことができるので、所望の制動力をプラテンに加えることができるという効果を奏する。更に、増加する記録ユニットの当接力を制動力として利用しつつ、制動手段の摩擦材から板状部材に加えられる摩擦力を減少させることができるので、プラテンに加える制動力を一定の値以上に保持しながらプラテンを回動させる駆動手段に加わる負荷を軽減させることができるという効果を奏する。

本発明の第２の態様によって、回動ギヤと摩擦材との摩擦係数が高くなるので、プラテンの回転数の振動に対して制動手段が高い制動力を発揮するという効果を奏する。

以下、図１および図２を用いて、本発明のプリンタの一実施形態を説明する。

図１は、本実施形態のプリンタを側方から示している。図１に示すように、本実施形態のプリンタ１は、その筐体内（図示せず）に、供給ローラ２、プラテン３、排出ローラ１１、４個の記録ユニット４および制御回路（図２のみ示す）９を備えている。

供給ローラ２および排出ローラ１１は、記録媒体として用いられるロール紙１０の幅寸法よりも大きなロール幅を有して形成されている。これら供給ローラ２および排出ローラ１１は、個別のステッピングモータ（図示せず）を用いることにより、ロール紙１０を所定の搬送方向ＦＤに供給もしくは排出するように回動する機構となっている。ここで、ロール紙１０は供給ローラ２に巻回されている。また、排出ローラ１１よりも搬送方向ＦＤの下流側にはロール紙１０を切断する切断機（図示せず）が配設されている。

プラテン３は、４個の記録ユニット４を対向させて配設させるのに適した直径およびロール紙１０の幅寸法よりも大きなロール幅を有してローラ状に形成されている。このプラテン３は、ロール紙１０の搬送経路における供給ローラ２と排出ローラ１１との間に配設されており、そのロール紙１０が略Ω形状になってプラテン３の表面上に密着するように配設されている。また、このプラテン３は、個別のステッピングモータ（図示せず）を用いることにより、ロール紙１０を所定の搬送方向ＦＤに搬送するように回動する機構となっている。

ここで、図２は、プラテン３を回動させる回動軸３ａの一端部周辺を概念的に示している。また、この図２は、回動軸３ａの周辺に取り付けられた回動ギヤ６、摩擦材１６、取付板１４および支持板１３の部分断面を示している。図２に示すように、プラテン３の回動軸３ａの一端部周辺には、プラテン３を回転させる駆動装置５と、プラテン３の回転に制動力を付与する制動装置１２とが設けられている。

駆動装置５は、駆動力としての駆動モータ７の駆動力を、変速ギヤ８を介してプラテン３の駆動軸３ａに固着させている回動ギヤ６に伝達してプラテン３を回転させるようにしている。回動ギヤ６は、その軸方向に貫通して軸方向断面六角形状に形成された取付孔６ａと平滑な側面６ｂとを有する平歯車状に形成されており、板状部材として用いられている。また、この回動ギヤ６は、その取付孔６ａがプラテン３の回動軸３ａの一端部に部分的に形成された軸方向断面六角形状の取付部３ｂに嵌合して固定されている。ここで、回動ギヤ６の材質としては、鋳鉄やステンレス系合金など自動車用金属系ブレーキロータの材質として用いられる鉄系合金を用いて形成されていることが好ましい。なお、この回動軸３ａの取付部３ｂは、回動ギヤ６がプラテン３の軸方向の内側向きにスライド移動するのを制止する鍔部３ｃを有している。

制動装置１２は、支持板１３、取付板１４、弾性部材１５、摩擦材１６およびカム機構部２０を有しており、制動手段として用いられている。支持板１３は、回動軸３ａの直径よりも大きな内径を有するドーナッツ状の円板となっており、回動軸３ａにおける回動ギヤ６よりも外側の端部においてニードルベアリング１３ａを介して回動自在に取り付けられている。また、この支持板１３は、プラテン３の回動軸３ａに螺着されたワッシャーナット１７によって一端が固定されたコイルばね１８によって、プラテン３の軸方向の外側向きに付勢されている。取付板１４は、回動軸３ａの直径よりも大きな内径を有するドーナッツ状の円板となっており、支持板１３もしくはワッシャーナット１７のうち回動ギヤ６に近接する一方と回動ギヤ６との間においてボールベアリング１４ａを介して回動自在に取り付けられている。弾性部材１５は、支持板１３と取付板１４とを接続しながら取付板１４をプラテン３の軸方向の内側向きに付勢しており、付勢手段として用いられている。本実施形態においては、弾性部材１５としてコイルばねが用いられている。

制動装置１２の摩擦材１６は、回動軸３ａの直径よりも大きな内径を有するドーナッツ状の円板となっており、固定部材１４ｂを介して取付板１４に取り付けられている。摩擦材１６としては、自動車用金属系ブレーキパッドの材質、具体的には、Ｓｎ−Ｃｕ系銅合金素地に対して、ＦｅＭｏ、ＦｅＣｒ、ＦｅＴｉ、ＦｅＷ、ＦｅＢなどの鉄系金属間化合物のうち１種または２種以上からなる硬質相を均一に分散させた銅系焼結合金が用いられている。

制動装置１２のカム機構部２０は、支持板１３に当接している断面略卵殻形状の板カム２１と、その板カム２１が取り付けられたカムシャフト２２と、カムシャフト用ギヤ２２ａを介してカムシャフト２２を間欠的に回動させるカムシャフト用モータ２３とを有しており、位置調整部および制動力調整部（特許請求の範囲においては制動力調整部としている。）として用いられている。また、このカム機構部２０は複数個配設されており、それら全てが連動している。

記録ユニット４としては、図１に示すように、イエロー・マゼンダ・シアン・ブラックなどの４色のインクのうちいずれか１色を有するインクリボン４ｂとサーマルヘッド４ａとを有する熱転写型記録ユニットが用いられている。これら４個の記録ユニット４は、サーマルヘッド４ａがプラテン３にそれぞれ対向しながらプラテン３の周方向に並列に配設されている。また、４個の記録ユニット４は、プラテン３に対する接離方向ＺＤにそれぞれ間欠移動自在に形成されている。

制御回路９は、ＣＰＵなどの演算処理装置やメモリなどの記憶装置を有する回路である。この制御回路９は、図１に示す供給ローラ２、排出ローラ１１およびプラテン３の各ステッピングモータや記録ユニット４に接続されており（図示せず）、各ステッピングモータの回転数を制御している。また、図２に示すように、この制御回路９は、駆動装置５の駆動モータ７および制動装置１２のカムシャフト用モータ２３にそれぞれ接続されており、各モータ７、２３の回転数を制御している。

次に、図１および図２を用いて、本実施形態のプリンタ１に備わる各部材の作用を説明する。

本実施形態のプリンタ１においては、図１に示すように、供給ローラ２、プラテン３および排出ローラ１１の回動によってロール紙１０が所定の搬送方向ＦＤに搬送される。これら供給ローラ２および排出ローラ１１の回転数を制御することによりロール紙１０がプラテン３の表面上に密着すると、搬送方向ＦＤの最上流側に配設された記録ユニット４から順に４個の記録ユニット４が１つずつロール紙１０に当接する。そして、ロール紙１０に当接した記録ユニット４は、サーマルヘッド４ａを発熱させることによりインクリボン４ｂのインクを溶融させて熱転写（記録）を行なう。

ここで、図２に示すように、プラテン３の回動軸３ａには板状部材となる回動ギヤ６が取り付けられており、その回動ギヤ６の側面６ｂには摩擦材１６が圧接しているので、プラテン３が回動することによって、記録ユニット４がプラテン３に当接する前から回動ギヤ６に対してプラテン３の回動方向と反対の方向に摩擦力が常に働くことになる。このため、記録ユニット４がプラテン３に当接してプラテン３の回転数が振動したとしても、制動力（摩擦力）が加えられていない従来のプリンタ１０１と比較して、その振幅が小さくなる。これにより、ロール紙１０の搬送速度が振動することを抑制することができる。

また、本実施形態のプリンタ１においては、プラテン３の回動軸３ａに取り付けられた回動ギヤ６が摩擦材１６を圧接させる板状部材として用いられているので、板状部材と回動ギヤ６とを別個設ける必要がなくなり、部品点数の増加防止と省スペース化とを図ることができる。

さらに、本実施形態のプリンタ１においては、この回動ギヤ６は鉄系合金を用いて形成されており、摩擦相手となる摩擦材１６は銅系焼結合金を用いて形成されているので、無機系もしくはゴム系材料を用いて回動ギヤ６および摩擦材１６が形成されているよりも高い摩擦係数と優れた放熱性を発揮する。そのため、プラテン３に対して安定的に高い制動力を加えることができる。

そして、これら摩擦材１６および回動ギヤ６は摺動しながらプラテン３およびロール紙１０の振動を抑制しているので、摩擦材１６および回動ギヤ６は摩耗してそれらの厚さが減少する。摩擦材１６および回動ギヤ６の厚さが減少すると、弾性部材１５の弾性力により摩擦材１６の配設位置がプラテン３の軸方向の内側向きへ移動して摩擦材１６を回動ギヤ６に付勢する弾性部材１５の長さが長くなるので、フックの法則により弾性部材１５の弾性力が小さくなる。そのため、本実施形態のプリンタ１においては、摩擦材１６の配設位置を調整する位置調整部として機能するカム機構部２０が、その板カム２１を間欠回動させてプラテン３の軸方向の内側向きに支持板１３を押し出し、長くなった弾性部材１５の長さを所定の長さに戻すように調整している。これによって、回動ギヤ６および摩擦材１６が摩耗してもそれらの摩擦力を調整して一定に保つことができるので、所望の制動力をプラテン３に加えることができる。

なお、このプラテン３には制動装置１２によって制動力が加えられているので、各記録ユニット４が当接してもプラテン３の回転数およびロール紙１０の搬送速度の振動が抑えられているが、その一方で、図２に示すように、本実施形態のプラテン３の駆動モータ７に与える負荷は、従来のプラテン１０３（図３参照）を駆動させる駆動モータ（図示せず）に与える負荷よりもその制動力分だけ増加してしまう。そこで、本実施形態のプリンタ１においては、プラテン３に対する記録ユニット４の当接個数の増加に応じて、制動手段から加えられる制動力を減少させている。この制動力の減少方法としては、記録ユニット４が上流側から順に当接していくごとに、制動力調整部として機能するカム機構部２０が制御回路９の制御によりその板カム２１を間欠回動させて支持板１３をプラテン３の軸方向の内側向きに押し出していた押出力を抜重するとともに、その支持板１３を付勢するコイルばね１８がその支持板１３をプラテン３の軸方向の外側向きに押し出すことにより、回動ギヤ６に加える摩擦力を減少させている。たとえば、制動装置１２がプラテン３に与える最大の摩擦力を１とし、４個の記録ユニット４がプラテン３に与える当接力をそれぞれ１とすると、記録ユニット４がプラテン３に当接する前には制動装置１２がプラテン３に最大摩擦力の１を加え、記録ユニット４の当接個数が「１個、２個、３個、４個」と増えるごとに、制動装置１２がプラテン３に与える摩擦力を「１（１個当接）、１（２個当接）、０．５（３個当接）、０（４個当接）」というように減少させている。これによって、増加する記録ユニット４の当接力を制動力として利用しながら回動ギヤ６に加える摩擦力を減少させることができるので、プラテン３に加える制動力を一定の値以上に保持しながら駆動モータ７に与える負荷を最大摩擦力の分だけ軽減させ、従来のプラテン１０３（図３を参照）の駆動モータに与える負荷と同程度にすることができる。

すなわち、本実施形態のプリンタ１によって、プラテン３の駆動モータ７に従来のプラテンの駆動モータ以上に負荷を与えずに、プラテン３の回転数およびロール紙１０の搬送速度が振動することを抑制することができるので、効率よくジッタの発生を防止することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

たとえば、本実施形態の制動装置１２の代わりに、制御回路によって制御された油圧シリンダを用いて回動ギヤ６の側面６ｂに摩擦材１６を押し当てる制動装置を用いても良いし、プラテン３の回動軸３ａに取り付けられたドラムの内側にブレーキシューを押し当てるドラムブレーキ式制動装置を用いても良い。

本発明のプリンタの一実施形態を示す側面図プラテンを回動させる回動軸の一端部周辺を概念的に示す平面図従来のサーマルプリンタの一例を示す側面図従来例のサーマルプリンタにおいて搬送される記録媒体の搬送速度の変化を時間とともに示すグラフ

符号の説明

１プリンタ
２供給ローラ
３プラテン
３ａ回動軸
３ｂ取付部
３ｃ鍔部
４記録ユニット
４ａサーマルヘッド
４ｂインクリボン
５駆動装置
６回動ギヤ
６ａ取付孔
６ｂ側面
７駆動モータ
８変速ギヤ
９制御回路
１０ロール紙
１１排出ローラ
１２制動装置
１３支持板
１３ａニードルベアリング
１４取付板
１４ａボールベアリング
１４ｂ固定部材
１５弾性部材
１６摩擦材
１７ワッシャーナット
１８コイルばね
２０カム機構部
２１板カム
２２カムシャフト
２２ａカムシャフト用ギヤ
２３カムシャフト用モータ
Ｖ０記録媒体の搬送速度
ＦＤ搬送方向
ＺＤ接離方向

Claims

搬送される記録媒体を支持しながら回動するプラテンと、
前記プラテンに対する接離方向にそれぞれ移動自在であり前記記録媒体にそれぞれ当接して記録する複数の記録ユニットと、
前記記録ユニットが前記プラテンに当接する前から前記プラテンの回動に対して制動力を加える制動手段と
を備えたプリンタであって、
前記制動手段は、少なくとも１つの平滑な側面を有しており、前記プラテンに取り付けられた回動軸と前記平滑な側面の法線とを平行にして前記プラテンの回動軸に固定されるとともに、前記プラテンを回動させる駆動手段に連結された回動ギヤと、前記回動ギヤの平滑な側面に当接する摩擦材と、前記摩擦材を前記平滑な側面に付勢させる付勢手段と、前記プラテンに対する前記記録ユニットの当接個数の増加に応じて前記プラテンに加える制動力を減少させる制動力調整部とを有し、
前記制動力調整部は、前記回動ギヤに対する接離方向に前記摩擦材を移動させて前記摩擦材の配設位置を調整することで、前記プラテンに加える制動力を一定の値以上に保持することが可能である
ことを特徴とするプリンタ。
前記回動ギヤは、鉄系合金を用いて形成されており、
前記摩擦材は、銅系焼結合金を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。