JP6009625B1 - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の幅方向に印刷濃度の偏差が生じるのを防ぐため、ヘッドから用紙の幅全体に均一な加圧ができるサーマルプリンタを提供する。【解決手段】用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、サーマルヘッドの押圧力を受けるプラテンとを有し、プラテンで用紙を搬送しながらその用紙にサーマルヘッドで印刷を行うサーマルプリンタにおいて、昇降可能に保持されたサーマルヘッドと、サーマルヘッドの長手方向両側にサーマルヘッドの長手方向と直交する軸を中心として揺動自在に備えられた一対のレバーと、その一対のレバーの一端の間に張設された１本の弾性部材とを有し、一対のレバーの他端でサーマルヘッドをプラテン方向に付勢するヘッド加圧機構を備えた。【選択図】図５

Description

本発明は、サーマルプリンタに関する。

サーマルプリンタには、用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、回転され、かつサーマルヘッドの押圧力を受けるローラ形のプラテンとを有し、プラテンで用紙を搬送しながらその用紙にサーマルヘッド（以下、単にヘッドという。）で印刷を行うものがある。

このようなサーマルプリンタにおいて良好な印刷を得る条件として、ヘッドの主走査方向とプラテンの回転軸が平行であること（第１条件）、ヘッドの押圧が用紙幅全域で均一であること（第２条件）、ヘッドの発熱素子からの印加エネルギーが適切であること（第３条件）の３条件があり、全条件が満されなければならない。

第１条件は部品の高精度化や調整により、また、第３条件は履歴制御などの手法により、それぞれ条件が満される。しかし、第２条件は、加圧用部品およびその組付けに高精度が求められるばかりでなく、加圧（荷重）により部品が変形することがあるため、条件を満たすことが困難である。そのため、従来は、左右の部品の困難な調整や変形を防ぐために部材の剛性を高めることが行われるが、その結果、サーマルプリンタが大型化したり、重くなったりする不都合が生じていた。

これを、図面を用いてさらに詳述する。図１２〜図１４は、縦型のヘッドＨ１を用いるサーマルプリンタ（以下、縦型サーマルプリンタという場合がある。)Ｐ３を示す。図１５および図１６は、横型ヘッドＨ２を用いるサーマルプリンタ（以下、横型サーマルプリンタという場合がある。)Ｐ４を示す。従来は、縦型サーマルプリンタＰ３、横型サーマルプリンタＰ４のいずれ場合も、左右２つのバネ１７ａ，１７ｂでヘッドＨ１，Ｈ２を加圧しているが、バネ１７ａ，１７ｂは製造上誤差が１０％位発生するのと、バネの取付方法や取付位置、部品の変形などのため、左右のバネ１７ａ，１７ｂの押圧力が等しくならず、用紙幅全域に均一な加圧ができなかった。

その点を考慮して、ヘッドの中央を１点で加圧し、左右の圧力偏差を防ぐ先行技術もあるが、１点の集中荷重であるため、また、ヘッドやプラテンのたわみがあるため、用紙幅の中央と両端とで濃度偏差があった。

これを防ぐには、ヘッドまわりの構造とプラテンの強度ＵＰが必要であった。また、上述した左右２つのバネ１７ａ，１７ｂでの加圧は、バネの一方の端部でヘッド側を押圧するが、他方の端部ではフレーム側で反力を受けるため、たとえばヘッド加圧にＰkg を要するとすれば、ヘッドＨ１，Ｈ２との境界部にＰkg、バネ１７ａ，１７ｂの受け側にＰkgとなり、合わせて２Ｐkg の荷重がフレーム構造に掛かることになる。そのため、関連するフレーム、すなわち左右のアッパフレーム１，２およびロワフレーム１８，１９も高い強度が求められていた。

図１２〜図１６に示されている他の構成部材については、後の本発明の実施の形態についての説明から明らかになるであろう。

特開平８−９０８７０号公報 特開２００３−２５４８３７号公報 実開平３−２３４４３号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、用紙の幅方向に印刷濃度の偏差が生じるのを防ぐため、ヘッドから用紙の幅全体に均一な加圧ができるサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、サーマルヘッドに対向して設けられたプラテンと、サーマルヘッドをプラテン方向に押圧するヘッド加圧機構とを有し、プラテンで用紙を搬送し、かつ、ヘッド加圧機構によりサーマルヘッドをプラテン方向に押圧しながら用紙に印刷を行うサーマルプリンタにおいて、ヘッド加圧機構は、サーマルヘッドの長手方向両側においてサーマルヘッドの長手方向と直交する軸に、高さ方向中間部において揺動自在に支持された一対のレバーと、その一対のレバーの下端の間に張設された１本の弾性部材とを有し、一対のレバーの上端でサーマルヘッドをプラテン方向に付勢することを特徴とする。

上記ヘッド加圧機構は、サーマルプリンタの左右のフレームに支点を中心として揺動自在に支持されたアームを有し、そのアームは前記サーマルヘッドを昇降自在に支持し、前記一対のレバーの上端は前記アームのヘッド支持点に関して前記アームの支点と反対側の端部の上面に当接した構成を有するものとすることができる。

また、本発明は、用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに対向して設けられたプラテンと、前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧するヘッド加圧機構とを有し、前記プラテンで用紙を搬送し、かつ、前記ヘッド加圧機構により前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧しながら前記用紙に印刷を行うサーマルプリンタにおいて、前記ヘッド加圧機構は、前記サーマルヘッドの長手方向両側において前記サーマルヘッドの長手方向と直交する軸に、Ｌ形に形成されてその屈曲部において揺動自在に支持された一対のレバーと、前記一対のレバーの垂直部分の上端の間に張設された１本の弾性部材とを有し、前記一対のレバーの水平部分が前記サーマルヘッドの上面に当接されていることを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドから用紙の幅全体に均一な加圧ができるので、用紙の幅方向において印刷濃度の偏差が生じるのを防ぐことができる。
さらに、次のような効果が奏される。
（ａ）用紙幅方向全体においてヘッドとプラテンの間の押圧偏差が発生しない。そのため、組立調整が不要となり、生産時の効率ＵＰが図れる。
（ｂ）ヘッドとプラテンの間の押圧がプラテンの長手方向に等分布で作用するため、稼働によるプラテンの片減りや印刷濃度不良が発生することがない。
（ｃ)弾性部材による荷重の影響は、ほぼ加圧関連部材のみの範囲に止まり、他のフレーム等への作用が小さいため、構造体の剛性も小さくでき、軽量化とコストダウンが図れる。

本発明の一実施の形態に係る縦型サーマルプリンタを給紙側から見た斜視図である。 図１のサーマルプリンタを排紙側から見た斜視図である。 図１のサーマルプリンタの右側面図である。 図３のサーマルプリンタの平面図である。 図１のサーマルプリンタを排紙側から見た正面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る横型サーマルプリンタを排紙側から見た正面図である。 図７のサーマルプリンタの平面図である。 図７の要部の断面斜視図である。 図７のサーマルプリンタの右側面図である。 図７のＢ−Ｂ線断面図である。 従来の縦型サーマルプリンタの斜視図である。 図１２のサーマルプリンタを排紙側から見た正面図である。 図１３のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の横型サーマルプリンタの、図１３に対応する正面図である。 図１５のＤ−Ｄ線断面図である。

次に、本発明の実施の形態について添付図面の図１〜図１１を参照しながら詳細に説明する。図１２〜図１６に示された部材と同一または相当の部材には同一の符号を付す。

本発明は、ヘッドが縦型ヘッド、横型ヘッドのいずれの場合にも適用可能である。まずは、縦型ヘッドの場合について説明し、その後に、横型ヘッドの場合について説明する。

［第１の実施の形態］
図１〜図６は、サーマルプリンタＰ１が縦型ヘッドＨ１を用いる場合の本発明の実施の形態を示す。図１において、左側が給紙側、右側が排紙側である。図１に示すように、サーマルプリンタＰ１においては、縦型ヘッドＨ１は、左右のアッパフレーム１，２の縦長孔３，４に遊びを持って貫通された、上下２個ずつ、合計４個のヘッドスタッドＳ１，Ｓ２；Ｓ３，Ｓ４を備え、ヘッドブラケット５に固着されている。

下側の左右のヘッドスタッドＳ３，Ｓ４は、左右のアッパフレーム１，２に固着された支持アームスタッド６，７を支点に揺動する支持アーム８，９の長手方向中間点に回転自在に貫通されて、アッパフレーム１，２の縦長孔３，４面に昇降自在に取付けられているが、前後方向には移動が規制されている。つまり、縦型ヘッドＨ１がサーマルプリンタＰ１に昇降可能に保持されている。

左右のアッパフレーム１，２を繋ぐアッパステー１０は、その左右両側にレバースタッド１１，１２を備えている。そのレバースタッド１１，１２は、それぞれ相似するレバー１３，１４を揺動自在に軸支している。左右のレバー１３，１４の上部先端は、左右のアッパフレーム１，２の縦細長の短い孔から外側に突出しており、左右の支持アーム８，９の先端上面に係合している。

左右のレバー１３，１４の下部には孔が有り、その孔に１本の弾性部材、たとえばコイルバネ等のバネ１７の両端が結合されている。そのため、左右のレバー１３，１４の上部先端の突出部は、左右の支持アーム８，９を下方に回転させる方向に付勢している。

左右のアッパフレーム１，２の下側に存在してアッパフレーム１，２を支持している左右のロワフレーム１８，１９には、ヘッドＨ１に対向する位置にプラテン２０が軸２１により支持されている。軸２１には、ロワフレーム１８，１９のいずれか一方、図示の例では、ロワフレーム１８に取付けられたモータ２２の回転力がロワフレーム１８に取付けられた歯車群２３を介して伝動される。

上記の構成および図示されていない制御部により、ヘッドＨ１を用紙Ｍおよび回転されるプラテン２０に押圧して、用紙Ｍに対する印刷および搬送が行われる。

上記の構造において、ロワフレーム１８，１９とアッパフレーム１，２の上下の間での精度不良や平行度の不良があったとしても、ヘッドＨ１の左右両側を１本のバネ１７で加圧しているため、２本のバネを用いる時のような左右の加圧力の誤差の発生は無い。また、ヘッドＨ１とプラテン２０間の左右のギャップが異なっても、ヘッドＨ１がプラテン２０へ着地するときは、ギャップが小さい方に先に着地するが、ヘッドＨ１がその着地部を支点としてギャップの大きい方に回転して直ちに着地するため、左右の押圧力は平衡状態となる。

［第２の実施の形態］
図７〜図１１は、サーマルプリンタＰ２が横型ヘッドＨ２を用いる場合の本発明の実施の形態を示す。

図１０，１１に示すように、このサーマルプリンタＰ２においては、アッパフレーム１，２は左右のロワフレーム１８，１９の後方（排紙側）で支持シャフト２４により支持されており、プラテン２０は前方（給紙側）で軸２１により回転自在に支持されている。アッパフレーム１，２を繋ぐアッパステー１０には、レバースタッド１１，１２が設けられ、そのレバースタッド１１，１２には、それぞれレバー１３，１４が揺動自在に軸支されている。この例のレバー１３，１４はＬ形に形成され、その屈曲部においてレバースタッド１１，１２に軸支され、水平部分の先端が互いに対向している。

この実施の形態では、アッパステー１０が下向きに開口するコ字形に形成されて、アッパフレーム１，２を兼ねている。しかし、先の実施の形態のように、各別に形成されたアッパフレーム１，２とアッパステー１０をコ字形に接続しても良い。

レバー１３，１４の垂直部分の上部に形成されている孔に１本の引張りバネ１７の両端が掛けられて、張設されている。また、左右のレバー１３，１４の水平部分は、ヘッドブラケット５の上面に当接されている。したがって、揺動可能なレバー１３，１４の水平部分がヘッドブラケット５を押すので、ヘッドＨ２はプラテン２０を押圧する状態になっている。

これは、原理的には先のサーマルプリンタＰ１の場合と同じである。したがって、部品の変形・精度不良があっても、印刷領域では均一な圧力分布が得られる。

さらに、この様なバネ１本での加圧機構は、サーマルプリンタＰ１ではアッパステー１０、横型サーマルプリンタＰ２ではアッパフレーム１，２を兼ねるアッパステー１０のみの１部品に、左右のレバー１３，１４と、それに掛かる１本のバネ１７を有しているので、バネの両端による荷重の全て（作用・反作用）がプラテン２０への荷重となる。また、アッパステー１０またはアッパフレーム１，２は、レバー１３，１４とバネ１７、すなわち加圧要素の全てを抱えているので、バネ１７による力が他のフレーム１８，１９に伝搬することが無い。したがって、他の部材の強度ＵＰは不要である。

つまり、必要なヘッド加圧はプラテン２０とアッパステー１０またはアッパフレーム１，２のみに作用するため、従来方式の半分の耐荷重能力の軽量フレームでサーマルプリンタを構築することができる。

Ｐ１〜Ｐ４ サーマルプリンタ
Ｈ１ 縦型サーマルヘッド
Ｈ２ 横型サーマルヘッド
１，２ アッパフレーム
５ ヘッドブラケット
６，７ 支持アームスタッド
８，９ 支持アーム
１０ アッパステー
１３，１４ レバー
１８，１９ ロワーフレーム
２０ プラテン

Claims (3)

1. 用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに対向して設けられたプラテンと、前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧するヘッド加圧機構とを有し、前記プラテンで用紙を搬送し、かつ、前記ヘッド加圧機構により前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧しながら前記用紙に印刷を行うサーマルプリンタにおいて、
   前記ヘッド加圧機構は、前記サーマルヘッドの長手方向両側において前記サーマルヘッドの長手方向と直交する軸に、高さ方向中間部において揺動自在に支持された一対のレバーと、その一対のレバーの下端の間に張設された１本の弾性部材とを有し、前記一対のレバーの上端で前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に付勢することを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 請求項１に記載のサーマルプリンタにおいて、前記ヘッド加圧機構は、前記サーマルプリンタの左右のフレームに支点を中心として揺動自在に支持されたアームを有し、そのアームは前記サーマルヘッドを昇降自在に支持し、前記一対のレバーの上端は前記アームのヘッド支持点に関して前記アームの支点と反対側の端部の上面に当接されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
3. 用紙幅方向に整列された複数個の発熱素子を備えて主走査するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに対向して設けられたプラテンと、前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧するヘッド加圧機構とを有し、前記プラテンで用紙を搬送し、かつ、前記ヘッド加圧機構により前記サーマルヘッドを前記プラテン方向に押圧しながら前記用紙に印刷を行うサーマルプリンタにおいて、
   前記ヘッド加圧機構は、前記サーマルヘッドの長手方向両側において前記サーマルヘッドの長手方向と直交する軸に、Ｌ形に形成されてその屈曲部において揺動自在に支持された一対のレバーと、前記一対のレバーの垂直部分の上端の間に張設された１本の弾性部材とを有し、前記一対のレバーの水平部分が前記サーマルヘッドの上面に当接されていることを特徴とするサーマルプリンタ。

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