JP5196719B2

JP5196719B2 - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JP5196719B2
Application number: JP2005310197A
Authority: JP
Inventors: 秀斎高畠
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: JP2007118247A; US7446790B2; US20070091162A1

Description

本発明は、サーマルプリンタに関する。

サーマルヘッドとプラテンとを有する感熱式印字部を備えたサーマルプリンタは、部品点数が比較的少なく小形化が容易であるため、キャッシュレジスター、携帯型端末装置、ＡＴＭ（現金自動預払機）等の併設プリンタとして広く採用されている。この種のサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドによる印刷用紙（感熱紙）への安定した印字を実現するための背面支持体として機能するプラテンを、サーマルヘッドを支持するフレーム体に対して着脱可能に設置したものは知られている（例えば特許文献１参照）。

プラテン着脱式のサーマルプリンタは、補給／交換した新たな印刷用紙を印刷待機状態にセットしたり、印字作業中に印字部に詰まった印刷用紙を除去したりする作業を、プラテンをフレーム体から取り外すことによって、容易かつ迅速に実施できる利点を有する。なお、特許文献１に記載されるように、プラテン着脱式サーマルプリンタは、ロール形態の印刷用紙（すなわちロール紙）を支持する第１フレーム部材と、第１フレーム部材に相対回動可能に連結され、第１フレーム部材と協働してロール紙収納空間を画定する第２フレーム部材とを備えた開閉フレーム構造（一般にクラムシェル構造と称する）を有する場合がある。この場合には、静止基部の機能を有する第１フレーム部材にサーマルヘッドを設置するとともに、開閉カバーの機能を有する第２フレーム部材にプラテンを設置して、開閉可能な印字部を構成している。

プラテン着脱式サーマルプリンタでは、一般に、印刷用紙への連続印字に要求される接触圧力をサーマルヘッドとプラテンとの間に確保するために、フレーム体に装着した（すなわち正規の背面支持位置に配置された）プラテンに接触する方向への付勢力をサーマルヘッドに加える弾性部材が、フレーム体とサーマルヘッドとの間に設置される。フレーム体は、弾性部材の付勢力を受けるサーマルヘッドを、正規の背面支持位置にあるプラテンに接近及び離反する双方向へ、予め定めた範囲に渡って変位可能に支持する。それにより、サーマルヘッドとプラテンとの間に、両者の寸法誤差や位置誤差を吸収するとともに印刷用紙の厚みの変化に対応して安定的な印字を実現するための、所要の接触圧力が生成される。

特開２００２−１２０３８９号公報

従来のプラテン着脱式サーマルプリンタは、サーマルヘッドとプラテンとの間に所要の接触圧力を確保するための弾性部材による付勢力が、プラテンをフレーム体から脱離した状態でも、サーマルプリンタに継続して負荷される構造を有する。つまり、フレーム体上でサーマルヘッドが所定範囲を変位する間、サーマルヘッドは弾性部材の付勢力を常時受けている。このような構造においては、プラテンをフレーム体から取り外したときに、常時負荷される弾性部材の付勢力に起因して、サーマルヘッドが変形する場合がある。

サーマルヘッドは一般に、セラミックス等の硬質材料からなる基板の一表面に発熱体を線状に設置するとともに、放熱機能を有する金属製の担持板に、発熱体を設置した表面を露出させた状態で基板を固定して構成される。担持板は、発熱体の延長方向に沿った長手方向両端に支軸を有し、それら支軸を、フレーム体の両側板に形成した案内溝にそれぞれ挿入した状態で、フレーム体に所定範囲に渡り変位可能に支持される。このような両端支持構造のサーマルヘッドは、プラテンをフレーム体から脱離したときに、変位限界で担持板の両端の支軸が対応の案内溝の縁に係合した状態で、弾性部材の付勢力を受け続けることになる。その結果、サーマルヘッドの担持板の中央領域に、発熱体の側に膨出するような撓み（反り）が生じる場合がある。

上記したサーマルヘッドの反りの問題は、印字可能な印刷用紙の幅の増加の要求に対応してサーマルヘッドの紙幅方向の寸法を増加させるに従い、顕現することになる。これは、紙幅を増加させる場合に、安定印字に要求される接触圧力は単位面積当りで変わらないので、結果として弾性部材の付勢力を大きくする必要が生じるためである。サーマルヘッドの担持板に反りが生じると、硬質材料からなる基板が発熱体延長方向の両端で、担持板から浮き上がるように剥がれる恐れがある。また、プラテンを脱離している時間が長くなるに従い、サーマルヘッドの担持板の反りが塑性変形に至ることが懸念される。担持板が塑性変形すると、印字品質に影響が及ぼされ、サーマルヘッドを交換しなければならなくなる場合もある。

サーマルヘッドの反りは、プラテンをフレーム体に取り付ける作業にも影響を及ぼす。つまり、サーマルヘッドが反った状態でプラテンをフレーム体に取り付けようとすると、その反りが弾性変形であったとしても、サーマルヘッドとの無理な干渉によってプラテンの表面（通常はゴム製）に傷や変形が生じる恐れがある。プラテン表面の傷や変形は、やはり印字品質に影響を及ぼすので、プラテンの交換が必要となる場合もある。このようなサーマルヘッドの反りの問題を解決する目的で、担持板の厚みを増加させる等によりその剛性を向上させる場合には、サーマルプリンタの外形寸法、内部空間寸法、組立作業性等を考慮する必要があり、一定の制約下では担持板の剛性向上が困難なことが多い。

本発明の目的は、プラテン着脱式のサーマルプリンタにおいて、プラテンに対する所要の接触圧力を確保するための弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を、簡単な構造上の工夫により防止でき、寸法や組立作業性に関する一定の制約下でも、印字品質の低下を効果的に抑制してメンテナンス負担を軽減できるサーマルプリンタを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、サーマルヘッドと、サーマルヘッドと協働して印刷用紙を挟持するプラテンと、プラテンに接触する方向への付勢力をサーマルヘッドに加える弾性部材と、サーマルヘッドを変位可能に支持するとともにプラテンを着脱可能に支持するフレーム体とを具備するサーマルプリンタにおいて、弾性部材の付勢力を制御する付勢力制御機構であって、プラテンをフレーム体に取り付けたときに、付勢力の下でサーマルヘッドとプラテンとの間に所要の接触圧力を確保できるようにするとともに、プラテンをフレーム体から取り外したときに、付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できるようにする付勢力制御機構を具備し、付勢力制御機構は、プラテンをフレーム体から取り外したときに、弾性部材とサーマルヘッドとを、付勢力がサーマルヘッドに加わらない相対位置関係に配置すること、を特徴とするサーマルプリンタを提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサーマルプリンタにおいて、付勢力制御機構は、弾性部材の撓み量を、プラテンをフレーム体に取り付けたときに付勢力により接触圧力を生起する一方でプラテンをフレーム体から取り外したときに付勢力が軽減されるような、予め定めた撓み範囲で規定する撓み規定要素を具備する、サーマルプリンタを提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、弾性部材は板ばねを含み、撓み規定要素は、板ばねに形成され、板ばね自体に係合して撓み量を撓み範囲に制限する係止要素を含む、サーマルプリンタを提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、弾性部材は板ばねを含み、撓み規定要素は、板ばねに取り付けられ、板ばねに係合して撓み量を撓み範囲に制限する係止要素を含む、サーマルプリンタを提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、弾性部材は板ばねを含み、撓み規定要素は、フレーム体に設けられ、板ばねに係合して撓み量を撓み範囲に制限する係止要素を含む、サーマルプリンタを提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、弾性部材は板ばねを含み、板ばねは、フレーム体に支持される支持部分と、支持部分から延設され、支持部分に接近する方向への力をサーマルヘッドから受けることにより付勢力を生じる作用部分とを備え、撓み規定要素は、サーマルヘッドに設けられ、板ばねに撓み範囲の撓みを与えるばね支持要素を含み、ばね支持要素は、板ばねの作用部分に当接されるサーマルヘッドの背面であって、作用部分を受容可能な窪みを有する背面として構成される、サーマルプリンタを提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、弾性部材は、撓み量に非線形対応した付勢力を生じる非線形ばねを含み、撓み規定要素は、フレーム体に設けられ、非線形ばねに撓み範囲の撓みを与えるばね支持要素を含み、ばね支持要素は、非線形ばねに当接されるフレーム体の前面として構成される、サーマルプリンタを提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のサーマルプリンタにおいて、付勢力制御機構は、フレーム体に設けられる溝孔状の案内要素であって、プラテンをフレーム体に取り付けたときに付勢力により接触圧力が生起される一方でプラテンをフレーム体から取り外したときに付勢力を軽減するような、予め定めた変位範囲に渡って、サーマルヘッドをフレーム体の上で案内する案内要素と、サーマルヘッドに設けられる摺動軸であって、案内要素に摺動自在に受容される摺動軸とを具備する、サーマルプリンタを提供する。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドは、基板と、基板の一表面に配置される発熱体と、表面を露出させた状態で基板を担持する担持板とを備え、発熱体の延長方向に沿った担持板の長手方向両端に摺動軸が設けられ、担持板が摺動軸を介してフレーム体に両端支持されて案内要素に案内される、サーマルプリンタを提供する。

請求項１に記載の発明によれば、プラテン着脱式のサーマルプリンタにおいて、付勢力制御機構が、プラテンに対する所要の接触圧力を確保しつつ、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止する。それにより、印字品質の低下を効果的に抑制してメンテナンス負担を軽減できる。また、プラテンをフレーム体から取り外している間に、サーマルヘッドに生じ得る撓みを、確実に排除できる。

請求項２に記載の発明によれば、撓み規定要素が弾性部材の撓み量を所定の撓み範囲に規定することで、弾性部材による付勢力を制御できるので、簡単な構造上の工夫により、寸法や組立作業性に関する一定の制約下でも、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できる。

請求項３〜５のいずれか１項に記載の発明によれば、寸法や組立作業性に関する制約に応じて、適当な構成を有する係止要素により、弾性部材の撓み量を所定の撓み範囲に制限することで、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、サーマルヘッドに設けたばね支持要素が、弾性部材の撓み量を所定の撓み範囲に制限することで、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できる。

請求項７に記載の発明によれば、非線形ばねに所定の撓み範囲の撓みを与えるばね支持要素によって、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できる。

請求項８に記載の発明によれば、案内要素が所定の変位範囲に渡ってサーマルヘッドを案内することで、弾性部材による付勢力を制御できるので、簡単な構造上の工夫により、寸法や組立作業性に関する一定の制約下でも、弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を防止できる。

請求項９に記載の発明によれば、安定した変位を可能にする両端支持形式のサーマルヘッドを有するサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドの変形の問題が解決される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施形態によるサーマルプリンタ１０の分解斜視図、図２は、サーマルプリンタ１０の組立斜視図、図３は、サーマルプリンタ１０における付勢力制御作用を、一方の側板部材を除去した状態で示す側面図である。図示実施形態によるサーマルプリンタ１０は、キャッシュレジスター、携帯型端末装置、ＡＴＭ（現金自動預払機）等の併設プリンタとして使用できるものであるが、本発明に係るサーマルプリンタの用途はこれに限定されない。

サーマルプリンタ１０は、サーマルヘッド１２と、サーマルヘッド１２と協働して印刷用紙Ｍを弾性的付勢力下で挟持するプラテン１４と、プラテン１４に接触する方向への付勢力をサーマルヘッド１２に加える弾性部材１６と、サーマルヘッド１２を変位可能に支持するとともにプラテン１４を着脱可能に支持するフレーム体１８とを備える。さらにサーマルプリンタ１０は、プラテン１４を回転駆動する駆動機構２０と、サーマルヘッド１２及び駆動機構２０に電気的に接続されるフレキシブル回路板２２と、プラテン１４に近接して配置される用紙ガイド２４と、プラテン１４をフレーム体１８上で正規の背面支持位置に解除可能に保持する保持機構２６とを備える。

なお、サーマルプリンタ１０は、ロール形態の印刷用紙（すなわちロール紙）を支持する第１フレーム部材（図示せず）と、第１フレーム部材に相対回動可能に連結され、第１フレーム部材と協働してロール紙収納空間を画定する第２フレーム部材（図示せず）とを備えた開閉フレーム構造（一般にクラムシェル構造と称する）を有するプリンタ装置として構成できる。この構成では、静止基部の機能を有する第１フレーム部材に、サーマルヘッド１２、弾性部材１６、駆動機構２０、用紙ガイド２４及び保持機構２６を支持したフレーム体１８を設置するとともに、開閉カバーの機能を有する第２フレーム部材にプラテン１４を設置する。

サーマルヘッド１２は、好ましくはセラミックス等の硬質材料からなる矩形平板状の基板２８と、基板２８の略平坦な一表面（印字面）２８ａの所望位置に設置される発熱体３０と、印字面２８ａ及び発熱体３０を露出させた状態で基板２８を固定的に担持する金属製の担持板３２とを備える。サーマルヘッド１２は、基板２８の表面に多数のドット状の発熱素子を直線状に整列配置して発熱体３０とし、それら発熱素子を電気的に走査しながら印字を行うラインドット構造を有する。担持板３２は、発熱体３０の延長方向に沿った長手方向両端に、下方の支軸３３と上方の摺動軸３４とを有し、それら摺動軸３４を、後述するようにフレーム体１８の両側板に形成した案内要素にそれぞれ挿入した状態で、フレーム体１８に、所定範囲に渡り揺動変位可能に支持される。

プラテン１４は、好ましくはゴム等の弾性体からなる円筒ローラ状の本体３６を有し、本体３６の中心軸線に沿って固定的に設置される軸部３８（図３参照）が、本体３６の長手方向両端から突出して、支持部材（第２のフレーム体）４０に回動自在に支持される。プラテン１４は、後述するように軸部３８を介してフレーム体１８上の正規の背面支持位置（図３（ａ））に回動可能に装着され、その状態で、本体３６の外周面がサーマルヘッド１２の印字面２８ａに実質的平行に対向配置される。

プラテン１４は、フレーム体１８上の背面支持位置に設置された状態で、駆動機構２０により回転駆動されて、例えばロール紙から繰り出された印刷用紙Ｍを、サーマルヘッド１２とプラテン１４との間に圧力下で挟持しつつ連続的に送り出す。その間、サーマルヘッド１２は、その印字面２８ａに設けた発熱体３０が電気的に動作して、印刷用紙Ｍへ所望の印字を実行する。このようにプラテン１４は、サーマルヘッド１２による印刷用紙Ｍへの安定した印字を実現するための背面支持ローラとして機能すると同時に、印刷用紙Ｍを摩擦力により連続的に送り出すための駆動ローラとして機能する。

弾性部材１６は、板金材料から作製される板ばねであり、支持部分４２と、支持部分４２からそれぞれ断面Ｕ字状の湾曲領域を介して一体に延設される一対の作用部分４４とを備える。弾性部材１６は、無負荷状態で、支持部分４２と両作用部分４４とが互いに所定間隔を空けて配置される一方、各作用部分４４が、支持部分４２に接近する方向への外力を受けることで、撓み量に線形対応したばね力を発生する。弾性部材１６のそのようなばね力は、印刷用紙Ｍへの連続印字に要求される接触圧力をサーマルヘッド１２とプラテン１４との間に確保するための、サーマルヘッド１２をプラテン１４に接触する方向へ付勢する付勢力Ｆ（図３（ａ））として作用する。

フレーム体１８は、全体として金属や樹脂等の剛性材料から作製され、平面視で略矩形の主板部材４６と、主板部材４６の長手方向両端に固定的に連結されて主板部材４６に略直交する方向へ延設される一対の側板部材４８、５０とを備える。フレーム体１８の主板部材４６は、弾性部材１６の支持部分４２を固定的に支持するとともに、それ自体の下端縁でサーマルヘッド１２の担持板３２の下端縁に衝合して、サーマルヘッド１２の揺動変位中心Ｏを画定する（図３参照）。フレーム体１８の一対の側板部材４８、５０は、互いに所定間隔を空けて平行に対向配置され、個々の側板部材４８、５０の対応箇所に、所定長さに渡って弧状に延びる溝孔状の案内要素５２が形成される。それら案内要素５２には、サーマルヘッド１２の担持板３２に設けた両端の摺動軸３４が、それぞれ摺動自在に受容される。

したがってフレーム体１８は、プラテン１４を着脱可能に支持する一方で、サーマルヘッド１２を、背面支持位置に装着されたプラテン１４に接近及び離反する双方向へ変位可能に支持する。サーマルヘッド１２は、その担持板３２がフレーム体１８に実質的に両端支持されて、案内要素５２に沿って安定して案内されることになる。このような構成により、例えば厚みの異なる複数種類の印刷用紙に連続的に印字しようとする場合に、サーマルヘッド１２は、弾性部材１６が生じる付勢力を受けつつ、プラテン１４に接近又は離反する方向へ受動的に移動して、それら印刷用紙をサーマルヘッド１２とプラテン１４との間に適正な圧力下で正確に挟持することができる。

駆動機構２０は、例えばパルスモータからなる回転駆動源５４と、回転駆動源５４の出力（トルク）をプラテン１４に伝達する動力伝達機構としての歯車装置５６とを備える。回転駆動源５４は、フレーム体１８の主板部材４６の背面側に設置され、歯車装置５６は、フレーム体１８の一方の側板部材４８が形成する箱状体の内部に設置される。回転駆動源５４の出力軸に取着された原動歯車５８は、歯車装置５６の原動側に作用的に連結される。そして、プラテン１４をフレーム体１８上の正規の背面支持位置に設置すると、プラテン１４の軸部３８の一端に取着された従動歯車６０が、歯車装置５６の従動側に作用的に連結される。この状態で、回転駆動源５４の出力がプラテン１４に伝達される。また、プラテン１４をフレーム体１８から取り外すと、プラテン１４の従動歯車６０が歯車装置５６から離脱し、回転駆動源５４とプラテン１４との間が分断される。

用紙ガイド２４は、例えば樹脂成形品からなり、背面支持位置にあるプラテン１４の本体３６の円筒状外周面に対応する凹曲面形状のガイド面６２を有するとともに、ガイド面６２をプラテン本体３６に対向させて、フレーム体１８の両側板部材４８、５０の間に固定的に配置される。用紙ガイド２４のガイド面６２は、好ましくはプラテン本体３６の軸線方向略全長に渡って延長され、それにより、ガイド面６２とプラテン本体３６の外周面とフレーム体１８の両側板部材４８、５０との間に、略一定の空隙からなる用紙通路が画定される。

保持機構２６は、用紙ガイド２４の長手方向両端に隣接してそれぞれ１つずつ配置される第１フック要素６４及び第２フック要素６６と、それらフック要素６４、６６を互いに連動可能に連結する連結軸６８とを備える。保持機構２６の第１及び第２フック要素６４、６６は、プラテン１４をフレーム体１８上の背面支持位置に設置したときに、プラテン１４の軸部３８（図３）の長手方向両端領域にフック状に係合して、プラテン１４を背面支持位置に保持する。プラテン１４をフレーム体１８から取り外す際には、操作レバー付きの第１フック要素６４を手動操作して、第１及び第２フック要素６４、６６を、連結軸６８を中心に互いに連動式に回転させ、両フック要素６４、６６とプラテン軸部３８との係合を解除する。

上記構成を有するサーマルプリンタ１０においては、補給／交換した新たな印刷用紙を印刷待機状態にセットしたり、印字作業中に印字部に詰まった印刷用紙を除去したりする作業が、プラテン１４をフレーム体１８から取り外すことによって、容易かつ迅速に実施される。そして、プラテン１４をフレーム体１８から取り外している間に、弾性部材１６の付勢力に起因してサーマルヘッド１２が変形することを防止するための特徴的構成として、サーマルプリンタ１０は、弾性部材１６の付勢力を制御する付勢力制御機構７０を備える。付勢力制御機構７０は、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたときに、付勢力Ｆの下でサーマルヘッド１２とプラテン１４との間に所要の接触圧力Ｐを確保できるようにする（図３（ａ））とともに、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときに、付勢力Ｆによるサーマルヘッド１２（特に担持板３２）の変形を防止できるようにするものである。

サーマルプリンタ１０の付勢力制御機構７０は、図３〜図５に示すように、弾性部材１６の撓み量α（図５（ａ））を、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたとき（図３（ａ））には付勢力Ｆにより接触圧力Ｐを生起する一方で、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したとき（図３（ｂ））には付勢力Ｆが軽減されるような、予め定めた撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））で規定する撓み規定要素７２を含んで構成される。図示実施形態では、撓み規定要素７２は、板ばねからなる弾性部材１６に形成され、弾性部材（板ばね）１６自体に係合して撓み量αを撓み範囲Ｒに制限する係止要素７４を含む（図４）。

図４に示すように、弾性部材１６には、その支持部分４２の上端領域（作用部分４４に対するＵ字状連結部から離れた端部）４２ａに、それぞれが爪状延長片からなる二対の係止要素７４が、対称的分散配置で一体に形成される。さらに弾性部材１６には、一対の作用部分４４の自由端領域（支持部分４２に対するＵ字状連結部から離れた端部）４４ａに、それぞれが貫通穴からなる二対の係合凹所７６が、係止要素７４に対応する対称的分散配置で形成される。個々の係止要素７４は、対応の係合凹所７６に、予め定めた隙間を介して受容される寸法及び形状を有する。

弾性部材１６は、サーマルプリンタ１０に組み込む前の無負荷状態では、図４に示すように、撓み規定要素７２を構成する係止要素７４と係合凹所７６とが互いに係合しない形態を呈する。そして、サーマルプリンタ１０の組み立てに際し、図５（ａ）に示すように、弾性部材１６の各作用部分４４を、無負荷状態（実線）から、撓み量αを生じるように支持部分４２に向けて弾性変形させる（破線）と、所定位置で作用部分４４の自由端領域４４ａが支持部分４２の係止要素７４の突端に衝合し、さらに撓ませることにより、自由端領域４４ａが弾性変形しながら係止要素７４の突端を乗り越えて、個々の係止要素７４が対応の係合凹所７６にスナップ式に嵌入される。

この係合状態で、弾性部材１６は、支持部分４２に対する各作用部分４４の撓み量αが、係止要素７４と係合凹所７６との寸法関係によって決まる撓み範囲Ｒに制限されることになる。このとき、各作用部分４４への外力を解除すると、作用部分４４は、個々の係止要素７４が対応の係合凹所７６の一縁Ｑ（図５（ｂ））に係合することにより、所定の初期撓み位置に係止される。この初期撓み位置は、作用部分４４が、撓み範囲Ｒにおける追加の（つまり支持部分４２に接近する方向への）撓みで、所要の接触圧力Ｐ（図３（ａ））を生起可能な位置として規定される。

上記のように撓み規定要素７２によって撓み量αを撓み範囲Ｒに制限した状態の弾性部材１６を、サーマルヘッド１２の担持板３２とフレーム体１８の主板部材４６との間に、前述した方向性で組み入れることにより、サーマルプリンタ１０が組み立てられる。このようにして組み立てたサーマルプリンタ１０においては、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたとき（図３（ａ））には、プラテン１４からサーマルヘッド１２を介して弾性部材１６の各作用部分４４に負荷される支持部分４２へ接近する方向への押圧力により、各作用部分４４が、撓み範囲Ｒ内で追加の撓みを生じ、それによって生じた付勢力Ｆにより、サーマルヘッド１２とプラテン１４との間に所要の接触圧力Ｐを生起する。また、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したとき（図３（ｂ））には、プラテン１４から弾性部材１６の各作用部分４４に負荷される押圧力が消滅するので、各作用部分４４が、撓み範囲Ｒ内で弾性復元して、個々の係止要素７４が対応の係合凹所７６の一縁Ｑ（図５（ｂ））に係合する初期撓み位置に係止される。この係止状態で、サーマルヘッド１２を、弾性部材１６からの付勢力Ｆがサーマルヘッド１２の変形を生じない程度まで軽減される位置に配置するように構成することで、サーマルヘッド１２の変形に起因する緒問題を解決することができる。

プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときのサーマルヘッド１２の位置は、サーマルヘッド１２の担持板３２の両端に形成した摺動軸３４と、フレーム体１８の両側板部材４８、５０に形成した案内要素５２との協働により、規定される。図６に一方の側板部材５０に関して示すように、案内要素５２は、側板部材５０の上縁近傍で弧状に延びる溝孔として、側板部材５０に貫通形成される。側板部材５０には、プラテン１４の軸部３８（図３）を受容する凹所７８が形成され、案内要素５２は、側板部材５０の主板部材４６への取付部分５０ａと凹所７８との間に配置される。この案内要素５２の、凹所７８に近接する側の端縁５２ａの位置を、適宜調整して案内要素５２を形成することにより、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときのサーマルヘッド１２の位置が規定される。なお、他方の側板部材４８に設けられる案内要素５２も、同様の構成を有するものである。

このように、フレーム体１８に設けられる案内要素５２は、サーマルヘッド１２に設けられる摺動軸３４と協働して、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたとき（図３（ａ））に弾性部材１６の付勢力Ｆにより接触圧力Ｐが生起される一方でプラテン１４をフレーム体１８から取り外したときに（図３（ｂ））付勢力を軽減するような、予め定めた変位範囲に渡って、サーマルヘッド１２をフレーム体１８の上で案内する。したがって、案内要素５２及び摺動軸３４は、付勢力制御機構７０の一構成要素である（図１）。

案内要素５２の端縁５２ａの位置を適当に調整することで、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときに、弾性部材１６（作用部分４４）とサーマルヘッド１２とを、弾性部材１６の付勢力Ｆがサーマルヘッド１２に実質的に加わらないか、或いは僅かに加わる相対位置関係に配置するように構成できる。プラテン１４をフレーム体１８から脱離している間の、サーマルヘッド１２に対する弾性部材１６の付勢力が実質的に零であれば、サーマルヘッド１２の反りの問題を確実に解決できる。このとき、図３（ｂ）に示すように、撓み規定要素７２によって規定される弾性部材１６の撓み範囲Ｒと、案内要素５２によって規定されるサーマルヘッド１２の変位範囲との相関により、サーマルヘッド１２が弾性部材１６から完全に離れる位置に配置することもできる。また、プラテン１４をフレーム体１８から脱離している間に、サーマルヘッド１２（特に担持板３２）の変形を生じない程度に小さい付勢力が弾性部材１６からサーマルヘッド１２に負荷されるような相互接触関係を、サーマルヘッド１２と弾性部材１６との間に維持する構成とすれば、プラテン脱離中のサーマルヘッド１２のがたつきを防止しながら、サーマルヘッド１２の反りの問題を解決できる。

このように、上記構成を有するサーマルプリンタ１０によれば、サーマルヘッド１２の担持板３２の剛性を向上させることなく、弾性部材１６の撓み量を制限するという簡単な構造上の工夫により、プラテン１４に対する所要の接触圧力を確保しつつ、弾性部材１６の付勢力によるサーマルヘッド１２の変形を防止することができる。また、係止要素７４が弾性部材１６を所定の初期撓み位置に係止することで、プラテン１４をフレーム体１８に取り付ける際に、サーマルヘッド１２との干渉によってプラテン１４の表面に傷や変形が生じることが確実に防止される。したがって、担持板３２の塑性変形やプラテン１４の表面損傷による印字品質への影響が排除され、サーマルヘッド１２やプラテン１４の交換頻度を著しく低減することができる。

上記したサーマルプリンタ１０における付勢力制御機構７０の構成は、サーマルプリンタ１０の寸法や組立作業性に関する制約に応じて、様々に変更することができる。例えば、図５（ｃ）に示すように、弾性部材１６に形成される撓み規定要素７２として、各作用部分４４に係止要素７４を設けるとともに、支持部分４２に、係止要素７４が係合可能な係合凹所（貫通穴）７６を設けることもできる。この構成でも、弾性部材１６の撓み量α（図５（ａ））は、係止要素７４と係合凹所７６との寸法関係によって決まる撓み範囲Ｒに制限される。また、各作用部分４４への外力を解除すると、作用部分４４は、個々の係止要素７４が対応の係合凹所７６の一縁Ｑに係合することにより、所定の初期撓み位置に係止される。なお、弾性部材１６に形成される撓み規定要素７２は、図７に示すように、係止要素７４及び係合凹所７６の位置、寸法、形状を、様々に選択することができる。

図８に示すように、撓み規定要素７２を構成する係止要素７４は、板ばねからなる弾性部材１６自体に形成する代わりに、弾性部材１６に固定的に取り付けられる別体の部品８０に形成することもできる。図示の例では、爪状延長片からなる一対の係止要素７４を備えた部品８０が、ボルト８２を用いて、弾性部材１６の支持部分４２に固定される。その状態で、部品８０の係止要素７４は、弾性部材１６の作用部分４４に形成した係合凹所７６に係合して、前述したように、作用部分４４の撓み量α（図５（ａ））を撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））に制限する。また、各作用部分４４は、個々の係止要素７４が対応の係合凹所７６の一縁Ｑに係合することにより、所定の初期撓み位置に係止される。

また、図９に示すように、撓み規定要素７２を構成する係止要素７４を、弾性部材１６に着脱可能に取り付けられる別体の部品８４に形成することもできる。図示の例では、爪状延長片からなる一対の係止要素７４を備えた部品８４が、弾性部材１６の作用部分４４の自由端領域４４ａと、フレーム体１８の主板部材４６の上端領域４６ａとを覆うように、作用部分４４及び主板部材４６に取り付けられる。その状態で、部品８４の係止要素７４は、作用部分４４及び主板部分４６に係合して、前述したように、作用部分４４を初期撓み位置に係止するとともに、作用部分４４の撓み量α（図５（ａ））を撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））に制限する。なお、この構成では、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときだけ、部品８４を作用部分４４及び主板部材４６に取り付けるようにすることが、部品８４による印字作業への影響を排除する観点で有利である。

また、図１０に示すように、撓み規定要素７２を構成する係止要素７４を、フレーム体１８に設けることもできる。図示の例では、壁又は柱状延長片からなる係止要素７４を備えた部品８６が、係合要素７４を弾性部材１６の作用部分４４に係合させることができる位置で、フレーム体１８に設置される。部品８６の係止要素７４は、弾性部材１６の作用部分４４に係合して、前述したように、作用部分４４を初期撓み位置に係止するとともに、作用部分４４の撓み量α（図５（ａ））を撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））に制限する。

図１１に示すように、撓み規定要素７２は、サーマルヘッド１２に設けられて、板ばねからなる弾性部材１６に撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））の撓みを与えるばね支持要素８８を含むこともできる。図示の例では、ばね支持要素８８は、サーマルヘッド１２の担持板３２の背面（弾性部材１６の作用部分４４に当接される面）として構成される。担持板３２のばね支持要素８８（背面）の所定位置には、弾性部材１６の作用部分４４の作用端４４ｂを受容可能な所定寸法の窪み９０が形成される。ばね支持要素８８は、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたとき（図３（ａ））には、弾性部材１６の作用部分４４の作用端４４ｂが窪み９０の外部で担持板３２に当接される一方、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したとき（図３（ｂ））には、弾性部材１６の作用部分４４の作用端４４ｂが窪み９０に受容されるように構成される。それにより、弾性部材１６の撓み量α（図５（ａ））が、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたとき（図３（ａ））には付勢力Ｆにより接触圧力Ｐを生起する一方で、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したとき（図３（ｂ））には付勢力Ｆが軽減されるような、予め定めた撓み範囲Ｒ（図５（ｂ））に規定される。

図１２に示すように、弾性部材１６として、撓み量に非線形対応した付勢力を生じる非線形ばね（図では円錐コイルばね）９２を採用すれば、弾性部材１６がその非線形的特性によって、前述した付勢力制御機能を発揮することになる。この場合、付勢力制御機構７０の一構成要素である撓み規定要素７２は、フレーム体１８に設けられて、非線形ばね９２に撓み範囲Ｒの撓みを与えるばね支持要素９４を含む。図示の例では、フレーム体１８の主板部材４６の前面（非線形ばね９２に当接される面）が、ばね支持要素９４として機能する。

本発明では、弾性部材１６の撓みを制御することなく、前述した付勢力制御機能を発揮する構成とすることもできる。例えば図１３に示すように、弾性部材１６の撓みを制御する上記した種々の撓み規定要素７２を省略して、サーマルヘッド１２をフレーム体１８の上で案内する案内要素５２のみによって、付勢力制御機構７０を構成することができる。つまり、案内要素５２は、プラテン１４をフレーム体１８に取り付けたときに弾性部材１６の付勢力により接触圧力が生起される一方で、プラテン１４をフレーム体１８から取り外したときにはサーマルヘッド１２の変形を生じない程度まで付勢力を軽減するような、予め定めた変位範囲に渡って、サーマルヘッド１２をフレーム体１８の上で案内するように構成されることで、弾性部材１６の撓みを制御せずとも、付勢力制御機構７０として機能する。図示の例では、弾性部材１６の作用部分４４が撓みの無い無負荷時の初期位置にあるときに、サーマルヘッド１２は、担持板３２が弾性部材１６の作用部分４４から離隔した位置まで、案内要素５２に沿って変位している。このような構成によっても、サーマルヘッド１２の変形の問題を解決できる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プラテン着脱式のサーマルプリンタにおいて、プラテンに対する所要の接触圧力を確保するための弾性部材の付勢力によるサーマルヘッドの変形を、簡単な構造上の工夫により防止することが可能になり、また、寸法や組立作業性に関する一定の制約下でも、印字品質の低下を効果的に抑制してメンテナンス負担を軽減することが可能になる。

本発明の一実施形態によるサーマルプリンタの分解斜視図である。図１のサーマルプリンタの組立斜視図である。図１のサーマルプリンタにおける付勢力制御機構の作用を、一方の側板部材を除去した状態で示す側面図であって、（ａ）プラテン装着時、及び（ｂ）プラテン脱離時の状態を示す。図１のサーマルプリンタにおける弾性部材を示す拡大斜視図である。図４の弾性部材に関連する付勢力制御機構を示す図で、（ａ）弾性部材の側面図、（ｂ）撓み規定要素の拡大図、及び（ｃ）変形例による撓み規定要素の拡大図である。図１のサーマルプリンタにおける一方の側板部材の拡大斜視図で、案内要素を示す図である。変形例による撓み規定要素の部分拡大斜視図である。他の変形例による撓み規定要素の部分拡大斜視図である。さらに他の変形例による撓み規定要素を、図３に対応する側面図で示す図である。さらに他の変形例による撓み規定要素を、図３に対応する側面図で示す図である。さらに他の変形例による撓み規定要素を、図３に対応する側面図で示す図で、（ａ）プラテン装着時、及び（ｂ）プラテン脱離時の状態を示す。さらに他の変形例による撓み規定要素を一部分解して示す部分拡大斜視図である。図１のサーマルプリンタにおける他の付勢力制御機構の作用を、一方の側板部材を除去した状態で示す側面図である。

符号の説明

１０サーマルプリンタ
１２サーマルヘッド
１４プラテン
１６弾性部材
１８フレーム体
２０駆動機構
３２担持板
３４摺動軸
４２支持部分
４４作用部分
４６主板部材
４８、５０側板部材
５２案内要素
７０付勢力制御機構
７２撓み規定要素
７４係止要素
８８、９４ばね支持要素
９２非線形ばね

Claims

サーマルヘッドと、該サーマルヘッドと協働して印刷用紙を挟持するプラテンと、該プラテンに接触する方向への付勢力を該サーマルヘッドに加える弾性部材と、該サーマルヘッドを変位可能に支持するとともに該プラテンを着脱可能に支持するフレーム体とを具備するサーマルプリンタにおいて、
前記弾性部材の前記付勢力を制御する付勢力制御機構であって、前記プラテンを前記フレーム体に取り付けたときに、該付勢力の下で前記サーマルヘッドと該プラテンとの間に所要の接触圧力を確保できるようにするとともに、該プラテンを該フレーム体から取り外したときに、該付勢力による該サーマルヘッドの変形を防止できるようにする付勢力制御機構を具備し、
前記付勢力制御機構は、前記プラテンを前記フレーム体から取り外したときに、前記弾性部材と前記サーマルヘッドとを、前記付勢力が該サーマルヘッドに加わらない相対位置関係に配置すること、
を特徴とするサーマルプリンタ。
前記付勢力制御機構は、前記弾性部材の撓み量を、前記プラテンを前記フレーム体に取り付けたときに前記付勢力により前記接触圧力を生起する一方で該プラテンを該フレーム体から取り外したときに該付勢力が軽減されるような、予め定めた撓み範囲で規定する撓み規定要素を具備する、請求項１に記載のサーマルプリンタ。
前記弾性部材は板ばねを含み、前記撓み規定要素は、該板ばねに形成され、該板ばね自体に係合して前記撓み量を前記撓み範囲に制限する係止要素を含む、請求項２に記載のサーマルプリンタ。
前記弾性部材は板ばねを含み、前記撓み規定要素は、該板ばねに取り付けられ、該板ばねに係合して前記撓み量を前記撓み範囲に制限する係止要素を含む、請求項２に記載のサーマルプリンタ。
前記弾性部材は板ばねを含み、前記撓み規定要素は、前記フレーム体に設けられ、該板ばねに係合して前記撓み量を前記撓み範囲に制限する係止要素を含む、請求項２に記載のサーマルプリンタ。
前記弾性部材は板ばねを含み、該板ばねは、前記フレーム体に支持される支持部分と、該支持部分から延設され、該支持部分に接近する方向への力を前記サーマルヘッドから受けることにより前記付勢力を生じる作用部分とを備え、前記撓み規定要素は、前記サーマルヘッドに設けられ、該板ばねに前記撓み範囲の撓みを与えるばね支持要素を含み、該ばね支持要素は、該板ばねの該作用部分に当接される前記サーマルヘッドの背面であって、該作用部分を受容可能な窪みを有する背面として構成される、請求項２に記載のサーマルプリンタ。
前記弾性部材は、撓み量に非線形対応した前記付勢力を生じる非線形ばねを含み、前記撓み規定要素は、前記フレーム体に設けられ、該非線形ばねに前記撓み範囲の撓みを与えるばね支持要素を含み、該ばね支持要素は、該非線形ばねに当接される前記フレーム体の前面として構成される、請求項２に記載のサーマルプリンタ。
前記付勢力制御機構は、前記フレーム体に設けられる溝孔状の案内要素であって、前記プラテンを前記フレーム体に取り付けたときに前記付勢力により前記接触圧力が生起される一方で該プラテンを該フレーム体から取り外したときに該付勢力を軽減するような、予め定めた変位範囲に渡って、前記サーマルヘッドを前記フレーム体の上で案内する案内要素と、前記サーマルヘッドに設けられる摺動軸であって、該案内要素に摺動自在に受容される摺動軸とを具備する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のサーマルプリンタ。
前記サーマルヘッドは、基板と、該基板の一表面に配置される発熱体と、該表面を露出させた状態で該基板を担持する担持板とを備え、該発熱体の延長方向に沿った該担持板の長手方向両端に前記摺動軸が設けられ、該担持板が前記摺動軸を介して前記フレーム体に両端支持されて前記案内要素に案内される、請求項８に記載のサーマルプリンタ。