JP5704999B2 - サーマルプリンタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルプリンタの構造に関し、特にサーマルヘッドとプラテンローラーとの圧接機構に関するものである。

熱昇華式記録を行うカラーサーマルプリンタでは、ロール紙状の記録用紙（以下「用紙」）とＹＭＣの三原色（場合によっては更にオーバーコート）を塗布した１本のインクリボン（インクシート）とを、サーマルヘッドとプラテンローラーとの間に送り込み、サーマルヘッドに埋設された発熱素子でインクリボンを加熱して、気化したインクを用紙に転写させることで、印画が行われる。サーマルヘッドは加熱後に冷却する必要があるため、サーマルヘッドの背面にはヒートシンクが取付けられる。またヒートシンクによる放熱を促進するために、そのヒートシンク後方には冷却ファンが設けられる。

サーマルプリンタの中には、インクリボンの交換を容易にする為、プラテンローラーとサーマルヘッドの間が大きく開くように、プラテンローラーを具備する筐体とサーマルヘッドを具備する筐体とに分かれるものがある。そのようなサーマルプリンタは、インクリボン交換後にプラテンローラー側の筐体を回動またはスライドさせて、サーマルヘッド側の筐体に連結する構造となっている。

一方、用紙は、グリップローラーとピンチローラーとに挟まれ、グリップローラーが回転することで搬送される。カラーサーマルプリンタは、サーマルヘッドとプラテンローラーの間に用紙を送り込み、用紙にインクの１色目の印画を行うと元の位置に用紙を戻し、次の色を印画する。この用紙の送りと戻しを各色について行い、全ての色のインクの転写を終えると、用紙は所定の長さだけ送り出され、所定の寸法に合わせて切断されて、外部へ排出される。印画が連続して行われることによりサーマルヘッドの冷却が追いつかない場合は、プリンタを一旦停止させ、温度が下がるまで待つことがある。

従来、サーマルヘッドとプラテンローラーとで用紙を挟むための圧接方式としては、サーマルヘッドの支持部材を可動とし、軸支されたプラテンローラーにサーマルヘッドを押し当てるのが一般的であった。しかしその構成では、サーマルヘッドの搬送機構の配置スペースや、サーマルヘッドの可動スペースが大きくなり、小型化が困難であった。またサーマルヘッドの搬送機構が、サーマルヘッドのヒートシンクに取り付けられた冷却ファンの風の流れを遮り、ヒートシンクの冷却性能が低下する問題も生じていた。

例えば下記の特許文献１では、サーマルプリンタとプラテンローラーとの圧接方式として、サーマルヘッドを固定にし、プラテンローラーを可動にして、プラテンローラーをサーマルヘッドに押し当てる方式のものが提案されている。特許文献１のサーマルプリンタの構成によれば、サーマルプリンタの小型化を図ることができ、またヒートシンクの冷却性能の低下を防ぐことができるため連続印画可能なサーマルプリンタの実現にも寄与できる。

特開平８−１１２９５１号公報

特許文献１のサーマルプリンタでは、プラテンローラーのサーマルヘッドへの圧接方向に対して垂直な方向におけるプラテンローラーの位置は、プラテンローラーの軸端の保持部材の位置で決まり、その方向でのプラテンローラーの積極的な位置合せは行われていない。そのため、上記圧接方向に対して垂直な方向におけるプラテンローラーとサーマルヘッドの位置関係は、プラテンローラーの保持部材の加工精度や取付け精度、並びに、サーマルヘッドが固定されたヘッド取付体の加工精度や取付け精度によってばらつくことになる。それによりサーマルヘッドに埋設された発熱素子とプラテンローラーとの位置関係がばらつくため、用紙の印画面が擦れるといった問題の原因となる。

また特許文献１のサーマルプリンタのヘッド取付体は、その一端を支点にして回動可能な構造となっており、それを回動させることで筐体の開け閉めが行われる。ヘッド取付体を回動させて筐体を開くと、プラテンローラーとサーマルヘッドとの間の空間が大きく開放され、インクシートや用紙の交換および用紙ジャムの除去が可能になる。またヘッド取付体の支点の反対側の端部には、筐体を閉じたときに係止ピンに係止される爪を有する解放レバーが設けられている。

つまり筐体を閉じているとき、ヘッド取付体の一端（支点）は固定されているが、他端は係止ピンに係止された状態になる。このため解放レバーの爪と係止ピンとの間に隙間がある場合など、ヘッド取付体の他端側にがたつきがあると、ヘッド取付体が支点を中心に僅かに回動することになる。このことは、プラテンローラーがサーマルヘッドへ圧接したときに、その圧接方向に対して垂直な方向への位置ずれが生じることを意味し、これも用紙の印画面の擦れ等の問題を生じさせる。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、プラテンローラーが移動してサーマルヘッドに圧接する構成のサーマルプリンタ装置において、プラテンローラーとサーマルヘッドとの正確な位置合わせを可能にすることを第１の目的とし、プラテンローラーをサーマルヘッドに圧接させたときの位置ずれを防止することを第２の目的とする。

本発明に係るサーマルプリンタ装置は、用紙への印画を行うサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに対向して配設され、前記用紙への印画の際に前記用紙を挟んで前記サーマルヘッドに圧接されるプラテンローラーと、前記サーマルヘッドに固定され、前記プラテンローラーの前記サーマルヘッドへの圧接方向に平行に延びる平坦部を有する位置決め部材と、前記プラテンローラーを、当該プラテンローラーの端部を前記位置決め部材の前記平坦部へ付勢し、前記圧接方向に移動させて、前記サーマルヘッドへ圧接させる搬送機構とを備え、前記搬送機構は、前記プラテンローラーの端部が挿入されるカム溝を有し、回転運動することにより、前記位置決め部材の前記平坦部に当接した前記プラテンローラーの端部を前記圧接方向へ送る第１支持部材と、前記プラテンローラーの端部を支持すると共に、当該プラテンローラーの端部を前記位置決め部材の前記平坦部へと付勢する第２支持部材とを含むものである。

本発明によれば、プラテンローラーがサーマルヘッドに圧接するとき、サーマルヘッドの側面が位置決め部材の平坦部に付勢された状態で移動するため、圧接方向に垂直な方向への位置合わせが行われる。また平坦部は圧接方向に平行であるため、プラテンローラーはサーマルヘッドの正面から圧接する。よってプラテンローラーとサーマルヘッドとの位置ずれが生じ難く、用紙の印画面の擦れを防止でき、良好な印画品位を得ることができる。

実施の形態に係るサーマルプリンタ装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るサーマルプリンタ装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るサーマルヘッドの保持機構の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るサーマルプリンタ装置の構成を示す側面図である。 実施の形態に係るサーマルプリンタ装置のサーマルヘッドの保持機構およびプラテンローラーの支持・搬送機構の分解斜視図である。 第１筐体が第２筐体から引き出された状態でのプラテンローラーとサーマルヘッド１１との位置関係を示す斜視図である。 第１筐体と第２筐体とが結合した状態でのプラテンローラーとサーマルヘッドとの位置関係を示す斜視図である。 第１筐体と第２筐体とが結合した状態でのプラテンローラーとサーマルヘッドとの位置関係を示す側面透視図である。 実施の形態に係るサーマルプリンタ装置のプラテンローラーの支持・搬送機構の動作を示す側面透視図である。 実施の形態に係るサーマルプリンタ装置のロックシャフト、ロック爪の回転支点、サーマルヘッドの発熱素子およびプラテンローラーの位置関係を示す図である。

図１〜図１０は、本発明の実施の形態に係るサーマルプリンタの構成図である。以下、これらの図に基づいて本実施の形態に係るサーマルプリンタの構成および動作を説明する。

図１および図２は、サーマルプリンタ装置の全体構成を表した斜視図である。当該サーマルプリンタ装置は、大きくは第１筐体１と第２筐体２に分かれている。図１は、第１筐体１と第２筐体２とを結合させた状態、図２はそれらを分離した状態を示している。第１筐体１と第２筐体２との結合／分離は、第１筐体１を第２筐体２に対してスライドさせることによって成される。

図２に示すように、プラテンローラー３は第１筐体１側に配設され、サーマルヘッド１１は第２筐体２側に配設されている。第１筐体１をスライドさせて第２筐体２から引き出すと、サーマルヘッド１１とプラテンローラー３との間の空間が解放され、第１筐体１側にセットされた用紙１８やインクリボン１９を交換できる状態となる。

図３は、サーマルヘッド１１を第２筐体２に固定するための保持機構の構成を示す斜視図である。サーマルヘッド１１は、第１筐体１に固定されるヘッドホルダー１７によって保持される。ヘッドホルダー１７には、サーマルヘッド１１を冷却するためのヒートシンク１２および冷却ファン１３、並びに、位置決め部材１６が取り付けられる。位置決め部材１６の下面は、プラテンローラー３のサーマルヘッド１１への圧接方向に平行な平坦部を有している。

第１筐体１をスライドさせて第２筐体２へと押し入れると、第１筐体１と第２筐体２とが結合する。このとき第２筐体２に設けられたロックシャフト１５に、第１筐体１に設けられたロック爪１４が係止され、第１筐体１が第２筐体２に固定される。

図４は、当該サーマルプリンタ装置の側面図である。同図はサーマルプリンタ装置が待機状態にあるときの様子を示しており、第２筐体２の手前側のパネルの図示は省略している。第１筐体１を第２筐体２に押し入れると、第１筐体１のロック爪１４の先端が第２筐体２のロックシャフト１５に接触して、ロック爪１４がその回転支点２４を中心に回転しながら持ち上がる。そして第１筐体１が第２筐体２に完全に収納されると、ロック爪１４に設けられたコの字型の溝にロックシャフト１５が入り、ロック爪１４がロックシャフト１５に係止され、それによって第１筐体１が第２筐体２に固定される。

本実施の形態では、ロック爪１４は第１筐体１の両側の側面に、ロックシャフト１５は第２筐体２の両側の内面に、それぞれサーマルヘッド１１の幅より広い間隔で配置されている。この構成とは逆に、第１筐体１側にロックシャフト１５を、第２筐体２側にロック爪１４をそれぞれ設けるようにしてもよい。

図５は上記の待機状態（第１筐体１と第２筐体２が結合した状態）における、サーマルヘッド１１の保持機構およびプラテンローラー３の支持・搬送機構の構成および位置関係を示す分解斜視図である。第１筐体１と第２筐体２とが結合したとき、プラテンローラー３はサーマルヘッド１１に対向して配設される。このときプラテンローラー３の軸の側面が、サーマルヘッド１１に固定された位置決め部材１６の下面の平坦部に当接する。なお図５において、符号３０はサーマルヘッド１１の発熱素子、符号２０，２１は用紙を送るためのグリップローラーおよびピンチローラーを示している。

プラテンローラー３の支持・搬送機構は、プラテンローラー３の軸端部が挿入されるＵ字型のカム溝（長穴）を有する第１支持部材７と、第１支持部材７の外側でプラテンローラー３の軸端部を回転自在な状態で保持する第２支持部材８とを含んでいる。

本実施の形態では、位置決め部材１６はサーマルヘッド１１の両端部に設けられ、第１支持部材７および第２支持部材８はプラテンローラー３の両端部にそれぞれ設けられている。プラテンローラー３の軸の両端には、それぞれ位置決め部材１６、第１支持部材７および第２支持部材８に接触する位置に、ベアリング４，５，６が嵌められている。プラテンローラー３は、ベアリング４，５，６を介して位置決め部材１６、第１支持部材７、第２支持部材８に当接するため、回動自在な状態でそれらに支持されることになる。なお、ベアリング４，５，６の間隔は、スペーサー３２，３３によって一定に保たれている。

第１支持部材７は、第１筐体１の側面から内側に突出したピン３５が挿入される穴２３を有しており、その穴２３を回転支点として回動可能となっている（以下、穴２３を「回転支点２３」と称す）。また第１支持部材７は、第１筐体１に係止されたスプリング９により、回転方向に付勢されている。さらに、第１支持部材７には、カム３４に係合するフォロワーピン２２が設けられている。

第１支持部材７は、カム３４の回転に従って回転運動し、プラテンローラー３をサーマルヘッド１１への圧接方向に移動させる。つまりプラテンローラー３とサーマルヘッド１１とは圧接／解放の切り替えは、カム３４の回転方向を切り替えることによって行われる。なお、第１支持部材７に当接するプラテンローラー３のベアリング５は、第１支持部材７のカム溝に適当な隙間をもって嵌められており、カム溝の長手方向沿って移動可能になっている。

第２支持部材８は、第１支持部材７の外側でプラテンローラー３の軸端部を回転自在な状態で保持する。第２支持部材８は、プラテンローラー３のベアリング６が嵌め込まれる穴を有し、第１筐体１に係止されたスプリング１０により上方（プラテンローラー３とサーマルヘッド１１との圧接方向に垂直な方向）へと付勢される。

第１筐体１が第２筐体２と結合したとき、プラテンローラー３の上方には位置決め部材１６が位置するようになるので、第２支持部材８は、プラテンローラー３を位置決め部材１６の下面（平坦部）へ付勢する働きをすることになる。そのときプラテンローラー３は、ベアリング４を介して位置決め部材１６に接触する。

このようにプラテンローラー３は、一定の範囲内でサーマルヘッド１１への圧接方向およびそれに垂直な方向に移動可能な状態で、第１支持部材７および第２支持部材８に支持される。プラテンローラー３は、第１支持部材７が回転運動することでサーマルヘッド１１への圧接方向に移動し、そのとき第２支持部材８は、プラテンローラー３をサーマルヘッド１１に固定された位置決め部材１６へと付勢する。つまり第１支持部材７および第２支持部材８は、プラテンローラー３の支持機構であると共に、プラテンローラー３を位置決め部材１６へ付勢しつつ、サーマルヘッド１１に圧接させる搬送機構としても機能する。

図６は、第１筐体１を第２筐体２から引き出した状態における、プラテンローラー３とサーマルヘッド１１との位置関係を示している。プラテンローラー３は第１筐体１に配設され、サーマルヘッド１１および位置決め部材１６は第２筐体２に固定されているため、プラテンローラー３はサーマルヘッド１１および位置決め部材１６から大きく離れている。プラテンローラー３は第１支持部材７のスプリング１０によって上方に付勢されるので、この状態では、プラテンローラー３は第２支持部材８のカム穴の上端部に位置することになる。

第１筐体１が第２筐体２内に押し込まれるとき、第１筐体１が完全に収納される少し前から、プラテンローラー３（ベアリング４）の側面がサーマルヘッド１１に固定された位置決め部材１６の下面に当接する。位置決め部材１６の下面の端部は傾斜しており、第１筐体１がさらに第２筐体２内に押し込まれると、プラテンローラー３はその傾斜に沿って押し下げられる。

図７は、第１筐体１が第２筐体２内に完全に収納されて結合した状態における、プラテンローラー３とサーマルヘッド１１との位置関係を示している。また図８は、その状態を左側面から見た透視図である。

プラテンローラー３は、位置決め部材１６により押し下げられるとき、第１支持部材７のカム穴に沿って移動する。その結果、プラテンローラー３は第２支持部材８によって位置決め部材１６に付勢された状態になる。図８に示すように、第１筐体１と第２筐体２とが結合した状態では、プラテンローラー３は位置決め部材１６の下面の平坦部に当接する。よってプラテンローラー３の高さは、位置決め部材１６の平坦部の高さによって決まる。上記のとおり、位置決め部材１６の平坦部は、プラテンローラー３のサーマルヘッド１１への圧接方向に平行である。

待機状態では、図８のようにプラテンローラー３はサーマルヘッド１１に圧接しておらず、所定の隙間を保っている。用紙１８への印画を行う際は、カム３４が回転運動し、図９のようにフォロワーピン２２が持ち上げられる。すると第１支持部材７が回転支点２３を中心に回動し、プラテンローラー３が第１支持部材７のカム溝に沿ってサーマルヘッド１１の方向へと送られる。このときプラテンローラー３は位置決め部材１６の平坦部に付勢された状態に維持されるので、プラテンローラー３は位置決め部材１６の平坦部に沿って移動し、用紙１８を挟んでサーマルヘッド１１に圧接する。

ここで、位置決め部材１６の平坦部は、プラテンローラー３がサーマルヘッド１１の適切な位置に圧接されるように予め位置合わせして固定されている。また位置決め部材１６の平坦部はプラテンローラー３のサーマルヘッド１１への圧接方向に平行である。従って、プラテンローラー３が位置決め部材１６の平坦部に付勢されることによって、サーマルヘッド１１への圧接方向に垂直な方向への積極的な位置合わせが行われることになる。またプラテンローラー３は、位置決め部材１６の平坦部に沿って移動するため、サーマルヘッド１１への圧接方向に平行に移動して、サーマルヘッド１１に正面から圧接する。つまりサーマルヘッド１１の発熱素子３０が、プラテンローラー３の軸とその移動方向で定まる平面上に位置することになる。

従って、プラテンローラー３とサーマルヘッド１１との位置ずれが防止される。発熱素子３０を加熱してインクリボン１９のインクを用紙１８に転写したときに、プラテンローラー３の頂点と発熱素子３０との位置ずれが生じないため、印画面が擦れることはなく、良好な印画品位を得ることができる。

またプラテンローラー３は、位置決め部材１６、第１支持部材７、第２支持部材８はそれぞれベアリング４，５，６を介して支持されているので、印画時にプラテンローラー３は用紙１８に従動して自在に回転できる。よってプラテンローラー３の回転ムラによる印画ムラなどの印画品位劣化も防止される。

また図１０は、第１筐体１と第２筐体２とを結合したときの、ロックシャフト１５、ロック爪１４、サーマルヘッド１１の発熱素子３０およびプラテンローラー３の位置関係を示す図である。本実施の形態では、ロックシャフト１５、ロック爪１４の回転支点２４、サーマルヘッド１１の発熱素子３０およびプラテンローラー３の軸が、プラテンローラー３のサーマルヘッド１１への圧接方向に平行な同一平面上に配設される。

本実施の形態では、プラテンローラー３がサーマルヘッド１１に圧接する際、プラテンローラー３はサーマルヘッド１１に正面から圧接するため、その圧力の方向はサーマルヘッド１１の発熱素子３０とプラテンローラー３の軸とを結ぶ直線の方向と一致する。またその反力により第１筐体１が第２筐体２から離れようとするが、ロック爪１４がロックシャフト１５に係止されているため、第１筐体１と第２筐体２との結合は維持される。このときロック爪１４にかかる張力の方向は、ロックシャフト１５とロック爪１４の回転支点２４とを結ぶ直線と一致する。

従って、ロックシャフト１５、ロック爪１４の回転支点２４、サーマルヘッド１１の発熱素子３０およびプラテンローラー３の軸を、プラテンローラー３のサーマルヘッド１１への圧接方向に平行な同一平面上に配設すれば、プラテンローラー３およびサーマルヘッド１１は、その圧接方向の力のみを受け、圧接方向に垂直な方向への力は受けない。従って、プラテンローラー３がサーマルヘッド１１に圧接したときに、サーマルヘッド１１が傾くなどして垂直方向に位置ずれを起こすことが防止される。つまり、プラテンローラー３の頂点と発熱素子３０との接触角度を一定に保つことができ、用紙の印画面の擦れのない良好な印画品質を得ることができる。

１ 第１筐体、２ 第２筐体、３ プラテンローラー、４，５，６ ベアリング、７ 第１支持部材、８ 第２支持部材、９，１０ スプリング、１１ サーマルヘッド、１２ ヒートシンク、１３ 冷却ファン、１４ ロック爪、１５ ロックシャフト、１６ 位置決め部材、１７ ヘッドホルダー、１８ 用紙、１９ インクリボン、２２ フォロワーピン、２３ 第１支持部材の回転支点、２４ ロック爪の回転支点、３０ 発熱素子、３２ スペーサー、３３ スペーサー、３４ カム、３５ ピン。

Claims (5)

1. 用紙への印画を行うサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドに対向して配設され、前記用紙への印画の際に前記用紙を挟んで前記サーマルヘッドに圧接されるプラテンローラーと、
   前記サーマルヘッドに固定され、前記プラテンローラーの前記サーマルヘッドへの圧接方向に平行に延びる平坦部を有する位置決め部材と、
   前記プラテンローラーを、当該プラテンローラーの端部を前記位置決め部材の前記平坦部へ付勢し、前記圧接方向に移動させて、前記サーマルヘッドへ圧接させる搬送機構とを備え、
   前記搬送機構は、
   前記プラテンローラーの端部が挿入されるカム溝を有し、回転運動することにより、前記位置決め部材の前記平坦部に当接した前記プラテンローラーの端部を前記圧接方向へ送る第１支持部材と、
   前記プラテンローラーの端部を支持すると共に、当該プラテンローラーの端部を前記位置決め部材の前記平坦部へと付勢する第２支持部材とを含む
   ことを特徴とするサーマルプリンタ装置。
2. 前記プラテンローラーは、前記第１支持部材との接触部分および前記第２支持部材との接触部分のそれぞれにベアリングを備える
   請求項１記載のサーマルプリンタ装置。
3. 前記位置決め部材は、前記サーマルヘッドの両端部にそれぞれ設けられ、
   前記搬送機構は、前記プラテンローラーの両端部にそれぞれ設けられる
   請求項１または請求項２記載のサーマルプリンタ装置。
4. 前記プラテンローラーおよび前記搬送機構は、第１筐体に配設され、
   前記サーマルヘッドおよび前記位置決め部材は、前記第１筐体がスライドして結合する第２筐体に配設され、
   前記プラテンローラーは、前記第１筐体と前記第２筐体とが結合したときに、前記サーマルヘッドに対向して配設される
   請求項１から請求項３のいずれか一項記載のサーマルプリンタ装置。
5. 前記第１筐体および前記第２筐体の一方に配設されたロックシャフトと、
   前記第１筐体および前記第２筐体のもう一方に配設され、前記第１筐体と前記第２筐体とが結合したとき前記ロックシャフトに係止されるロック爪とをさらに備え、
   前記第１筐体と前記第２筐体とが結合した状態で、前記ロックシャフト、前記ロック爪の回動支点、前記サーマルヘッドの発熱素子およびプラテンローラーの軸が、前記圧接方向に平行な同一平面上に配置される
   請求項４記載のサーマルプリンタ装置。

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