JP6013239B2 - 連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタ - Google Patents

連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタ Download PDF

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本発明は、連結されたヘッドを切り離す連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタに関する。
従来から、カッティングヘッドを備えたプリンタが知られている。この種のプリンタは、紙等の記録媒体に印刷を行うプリントヘッドと、記録媒体をカットするカッティングヘッドとを備えており、プリントヘッドとカッティングヘッドとは着脱自在に連結されている。特許文献1に、この種のプリンタが開示されている。
特許文献1に開示されたプリンタでは、カッティングヘッドはモータの駆動力を受けてガイドレールに沿って左右に移動するように構成されており、プリントヘッドは連結機構によってカッティングヘッドに着脱自在に連結されている。プリントヘッドは、カッティングヘッドによって左右に運ばれる。用紙に印刷を行うときには、プリントヘッドおよびカッティングヘッドは互いに連結されたまま、ガイドレールに沿って左右に移動する。一方、用紙をカットするときには、プリントヘッドはホームポジションに固定され、連結機構の連結が解除される。そして、カッティングヘッドのみがガイドレールに沿って左右に移動する。
特許第3645012号公報
上記連結機構として、磁石を用いることが知られている。プリントヘッドをホームポジションに固定した状態にて、磁石の吸着力以上の大きさの力でカッティングヘッドを移動させれば、カッティングヘッドとプリントヘッドとの連結を解除することができる。磁石を用いることにより、安価かつ簡素な連結機構を実現することができる。
ところで、この種のプリンタを量産する場合、カッティングヘッドを左右に移動させるモータや磁石に関して、品質のばらつきが生じることがある。磁石の吸着力が設計値よりも大きかったり設計値よりも小さな駆動力しか発揮できないモータであっても上記連結の解除が確実に行われるように、予めモータの駆動力の設計値を大きめに設定する必要がある。しかし、駆動力の設計値が大きいモータは大型であり、また、コストアップの要因となる。
小さな駆動力で連結を解除できるように、連結機構の磁石として、予め吸着力の小さな磁石を用いることが考えられる。しかし、上記プリンタでは、印刷時にはカッティングヘッドによってプリントヘッドを引っ張って移動させなければならない。そのため、単に吸着力の小さい磁石を用いたのでは、印刷時にカッティングヘッドとプリントヘッドとの連結が意図せず解除されてしまう場合があり、印刷不良を招くおそれがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石の吸着力を弱めることなく、従来よりも小容量のモータを用いることが可能な連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタを提供することである。
本発明に係る連結ヘッド切り離し機構は、第1方向および前記第1方向と逆の方向である第2方向に移動可能な第1ヘッドと、前記第1ヘッドに対して前記第1方向の方に配置され、前記第1方向および前記第2方向に移動可能な第2ヘッドと、前記第1ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなる第1吸着体と、前記第2ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなり、前記第1吸着体に対して前記第1方向の方に位置し、前記第1吸着体と着脱可能に連結する第2吸着体と、前記第2ヘッドを前記第1方向および前記第2方向に移動させるモータと、前記第1ヘッドの移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいて前記第1ヘッドの移動を規制する規制状態とを切換自在な規制装置と、前記ホームポジションにおいて前記第2ヘッドに前記第1方向の力を付与し、前記ホームポジション以外において前記第2ヘッドに力を付与しないばねと、を備えたものである。
前記連結ヘッド切り離し機構によれば、第1ヘッドがホームポジションに位置しているときに、第2ヘッドにはばねによって第1方向の力が付与される。そのため、第2ヘッドを第1ヘッドから切り離すために必要な力は、第1吸着体と第2吸着体との間の吸着力から前記ばねの力を引いた値となる。よって、第2ヘッドを第1ヘッドから切り離すために必要な力は低減する。したがって、従来よりも小容量のモータを用いることが可能となる。一方、ホームポジション以外では、第2ヘッドに前記ばねの力は付与されない。そのため、第1ヘッドと第2ヘッドとを連結させて移動させている間に、その連結が意図せずに解除されてしまうことはない。
本発明の好ましい一態様によれば、前記ばねは、前記第2ヘッドを前記第1方向に向かって押す圧縮ばねによって構成されている。これにより、簡単な構成によって前述の効果を得ることができる。
第1ヘッドおよび第2ヘッドの構成は特に限定されず、例えば、前記第1ヘッドは記録媒体にインクを吐出するインクヘッドからなり、前記第2ヘッドは記録媒体をカットするカッティングヘッドからなっていてもよい。このことにより、いわゆるカッティングプリンタ等において、前述の効果を得ることができる。
本発明に係るプリンタは、前記連結ヘッド切り離し機構を備えたものである。
前記第1方向、前記第2方向は、それぞれ左方向、右方向であり、前記プリンタは、前記インクヘッドおよび前記カッティングヘッドに係合する左右に延びるガイドレールと、少なくとも前記ガイドレールを収容するケーシングと、を備え、前記ホームポジションは、前記ケーシング内における前記ガイドレールの右端部の位置であってもよい。
本発明によれば、磁石の吸着力を弱めることなく、従来よりも小容量のモータを用いることが可能な連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタを提供することができる。
本発明の実施形態に係るプリンタの斜視図である。 連結されているときのプリントヘッドおよびカッティングヘッド等の平面図である。 連結が解除されたときのプリントヘッドおよびカッティングヘッド等の平面図である。 ホームポジションにおいて移動が規制されたプリントヘッドと、カッティングヘッドとの正面図である。 ホームポジションにおいて移動が規制されたプリントヘッドと、カッティングヘッドとの平面図である。 アシスト機構の説明図であり、(a)は当接板が押圧体から離れている状態を表し、(b)は当接板が押圧体と接触している状態を表す。 駆動開始からのモータの推力の推移を表すグラフである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、本実施形態に係るプリンタ1は、記録紙2に対して印刷とカッティングとが可能なカッティングプリンタである。プリンタ1は、後述する連結ヘッド切り離し機構40(図4および図5参照)を備えている。
プリンタ1は、ケーシング3と、ケーシング3内に配置されたガイドレール4と、ガイドレール4の下方に配置されたプラテン5と、ガイドレール4に係合したプリントヘッド11と、ガイドレール4に係合したカッティングヘッド12とを備えている。ガイドレール4は左右に延びている。プリントヘッド11およびカッティングヘッド12は、プラテン5の上方に配置されている。印刷時およびカット時には、記録紙2はプラテン5に支持される。プラテン5には、複数のグリッドローラ6が埋設されている。グリッドローラ6の上には、ピンチローラ7が配置されている。
図1では図示を省略しているが図2に示すように、ケーシング3内の右端部には第1ローラ8が設けられ、ケーシング3内の左端部には第2ローラ9が設けられている。第1ローラ8および第2ローラ9には、ベルト10が巻き掛けられている。連結機構の図示は省略するが、第1ローラ8は連結機構を介してモータ13に連結されている。モータ13と第1ローラ8とを連結する連結機構には、複数のギアまたは伝動ベルト等を備えた公知の各種連結機構を好適に用いることができる。モータ13が回転すると、第1ローラ8が回転し、ベルト10が走行する。
カッティングヘッド12はベルト10に固定されている。そのため、ベルト10の走行に伴って、カッティングヘッド12は左方または右方に移動する。図2に実線矢印で示すように、第1ローラ8が時計回りに回転すると、カッティングヘッド12は左方に移動する。図2に破線矢印で示すように、第1ローラ8が反時計回りに回転すると、カッティングヘッド12は右方に移動する。
プリントヘッド11はベルト10に固定されていない。そのため、ベルト10が走行すること自体によっては、プリントヘッド11は移動しない。しかし、プリントヘッド11は、連結機構20によってカッティングヘッド12に着脱自在に連結される。プリントヘッド11がカッティングヘッド12に連結されている場合、プリントヘッド11はカッティングヘッド12と共に移動する。すなわち、プリントヘッド11は、カッティングヘッド12によって左方または右方に運ばれる。
連結機構20は、プリントヘッド11に設けられた磁石21と、カッティングヘッド12に設けられた鉄板22とを備えている。鉄板22は、磁石21の左方に配置されており、磁石21に対向している。磁石21と鉄板22とが接触すると、プリントヘッド11とカッティングヘッド12とは、磁石21と鉄板22との間の吸着力によって連結される。なお、磁石21は第1吸着体の一例であり、鉄板22は第2吸着体の一例である。鉄板22の代わりに他の磁性体を用いることも可能である。また、磁石21の代わりに鉄板等の磁性体を用いてもよく、鉄板22の代わりに磁石を用いてもよい。
図4は、プリントヘッド11およびカッティングヘッド12の正面図である。プリントヘッド11の下面には、図示しない複数のノズルが形成されている。プリントヘッド11は、上記ノズルから記録紙2に向かってインクを吐出することにより、記録紙2に画像を形成する。磁石21はプリントヘッド11の左部に取り付けられている。カッティングヘッド12は、昇降自在なカッター16を備えている。
図4に示すように、ガイドレール4の右端部の下方には、プリントヘッド11の前記ノズルを覆うキャップ15が配置されている。キャップ15は昇降自在に形成されている。プリントヘッド11が印刷動作を行わない場合、プリントヘッド11はガイドレール4の右端部にて待機する。ガイドレール4の右端部の位置は、プリントヘッド11のホームポジションである。
プリンタ1は、ホームポジションにおいてプリントヘッド11の移動を規制可能な規制装置17を備えている。規制装置17は、プリントヘッド11の移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいてプリントヘッド11の移動を規制する規制状態とに切換自在である。規制装置17の構成は特に限定されないが、本実施形態に係る規制装置17は、プリントヘッド11に取り付けられた第1係合部18と、ケーシング3に固定された第2係合部19とを備えている。第1係合部18は、係合部本体18aと、係合部本体18aから下方に突出したピン18bとを有している。ピン18bは、昇降自在に構成されている。例えば、係合部本体18aはコイルを備え、ピン18bはそのコイルの内部に配置された磁石からなっていてもよい。ピン18bを昇降させる機構は何ら限定されない。第2係合部19は、ピン18bの先端が挿入可能な孔(図示せず)が形成された被係止部19aと、被係止部19aを支持する支持フレーム19bとを有している。支持フレーム19bはケーシング3に固定されている。
プリントヘッド11がホームポジションに位置しているときに、第1係合部18のピン18bが下方に移動して第2係合部19の前記孔に嵌ると、ピン18bが被係止部19aに引っ掛かるので、第1係合部18と第2係合部19とが係合する。これにより、プリントヘッド11の左方への移動が規制される。この状態が規制装置17の規制状態である。第1係合部18のピン18bが上方に移動して第2係合部19の前記孔から外れると、第1係合部18と第2係合部19との係合が解除される。これにより、プリントヘッド11の移動が許容される。この状態が規制装置17の許容状態である。
図5に示すように、プリンタ1は、プリントヘッド11とカッティングヘッド12との連結の解除をアシストするアシスト機構30を備えている。次に、アシスト機構30について説明する。
アシスト機構30は、ホームポジションにてケーシング3に固定されたばねケース31と、ばねケース31から左方に突出した押圧体32と、押圧体32を左方に付勢するばね33(図6参照)とを備えている。図6に示すように、本実施形態では、ばね33はコイルばねである。ただし、ばね33の形態は何ら限定されない。ケース31の内部には、ばね33の右端部を受けるばね受け31aが形成されている。また、ケース31には、押圧体32およびばね33を挿通させる孔31bが形成されている。押圧体32は、左端が閉じた形態の略筒状に形成されている。ばね33の一部は押圧体32の内部に収容されている。押圧体32は、ばね33によって左方に常時付勢されている。押圧体32が孔31bから脱落しないように、押圧体32の右部にはフランジ32aが形成されている。フランジ32aがケース31における孔31bの周囲部に当接することにより、押圧体32の脱落が防止されている。
図5に示すように、カッティングヘッド12には、当接板34が設けられている。当接板34は、カッティングヘッド12の右部に固定されており、押圧体32と対向する位置に配置されている。当接板34はカッティングヘッド12に固定されているので、カッティングヘッド12と共に移動する。連結機構20の磁石21と鉄板22とが接触する位置までカッティングヘッド12が右方に移動すると、図6(b)に示すように、当接板34が押圧体32を右向きに押し、ばね33が縮んで押圧体32はケース31内に押し込まれる。これにより、当接板34は押圧体32を介してばね33の復元力を受け、左向きの力を受ける。その結果、カッティングヘッド12は、左向きのアシスト力を受けることになる。
次に、プリンタ1の動作について説明する。
始めに、プリンタ1が印刷を行うときの動作を説明する。印刷時には、連結機構20によってプリントヘッド11とカッティングヘッド12とは連結され、規制装置17は許容状態に切り換えられる。そのため、プリントヘッド11はカッティングヘッド12と共に移動可能となる。モータ13の回転に伴ってカッティングヘッド12が左方および右方に移動し、プリントヘッド11も同様に左方および右方に移動する(図2参照)。この際、プリントヘッド11はノズルからインクを吐出し、記録紙2に画像を形成する。
プリンタ1が記録紙2をカットするときには、ホームポジションにおいてプリントヘッド11とカッティングヘッド12とが連結された状態のまま、規制装置17は規制状態に切り換えられる。これにより、プリントヘッド11の左方への移動は規制される。その状態において、カッティングヘッド12を左方に移動させるようにモータ13が駆動される。カッティングヘッド12は、連結機構20によって右向きの力を受ける一方、アシスト機構30およびモータ13によって左向きの力を受ける。すなわち、カッティングヘッドは、連結機構20の磁石21と鉄板22との間に作用する右向きの磁力と、アシスト機構30のばね33による左向きの弾性力と、モータ13により左向きの駆動力とを受ける。モータ13は、それら左向きの力が右向きの力よりも大きくなるように設計されている。そのため、上記左向きの力が右向きの力に打ち勝ち、プリントヘッド11とカッティングヘッド12との連結は解除される。その結果、プリントヘッド11はホームポジションに留まり、カッティングヘッド12のみが左方および右方に移動することになる(図3参照)。カッティングヘッド12は、左方および右方に移動しながら、記録紙2をカットする。
図7は、連結機構20の連結が解除されるときのモータ13の推力の推移を示すグラフである。図7の横軸tはモータ13を駆動してからの経過時間を表し、縦軸Pはモータ13の推力を表す。破線の曲線は、アシスト機構30がない場合を示す。アシスト機構30がない場合、モータ13の駆動が開始されて推力Pが磁石21と鉄板22との間の吸着力と等しくなったとき(P=P1のとき)に、プリントヘッド11とカッティングヘッド12との連結が解除される。連結が解除されるとモータ13の負荷が減るので、モータ推力Pは減少する。一方、本実施形態によれば、磁石21と鉄板22との間の吸着力からばね33の復元力を引いた値をP2とした場合、モータ13の推力PがP2に達したときに、プリントヘッド11とカッティングヘッド12との連結が解除される。本実施形態によれば、連結を解除するために必要なモータ13の推力PがP1からP2に低減される。
以上のように、本実施形態によれば、プリントヘッド11がホームポジションに位置しているときに、カッティングヘッド12にはばね33によって左向きの力が付与される。そのため、カッティングヘッド12をプリントヘッド11から切り離すために必要な力は、磁石21と鉄板22との間の吸着力から、ばね33の力を引いた値となる。よって、カッティングヘッド12をプリントヘッド11から切り離すために必要な力は低減する。したがって、本実施形態によれば、従来よりも小容量のモータ13を用いることが可能となる。一方、プリントヘッド11およびカッティングヘッド12がホームポジションにいない印刷時には、カッティングヘッド12にばね33の力は付与されない。そのため、プリントヘッド11とカッティングヘッド12とを連結させて移動させている間に、その連結が意図せずに解除されてしまうことはない。
プリンタ1を量産する場合、モータ13および磁石21の品質にばらつきが生じることがある。モータ13の実際の出力値が設計値よりも小さい場合や、磁石21の磁力が設計値よりも大きい場合に備え、モータ13の容量を予め大きめに設定しておく必要がある。しかし、本実施形態によれば、モータ13の必要推力を低減することができるので、従来と比べてモータ13の容量を小さめに抑えても問題がない。よって、低コストのモータ13を使用することができ、プリンタ1の量産に際して特に大きな効果が得られる。
本実施形態では、ホームポジションにいるときにカッティングヘッド12に左向きの力を付与するばね33は、カッティングヘッド12を左向きに押す圧縮ばねであった。圧縮ばねを用いることにより、簡単な構成によってカッティングヘッド12に左向きの力を付与することができる。
ただし、カッティングヘッド12に左向きの力を付与するばね33は、圧縮ばねに限定されない。ばね33は、カッティングヘッド12を左向きに引っ張る引っ張りばねであってもよい。例えば、ケーシング3に引っ張りばねを固定し、その引っ張りばねと係止する係止部材をカッティングヘッド12に固定してもよい。
また、ばね33はコイルばねに限定されない。ばね33は、ピストンとシリンダとを備えた空気ばねであってもよく、その他の種類のばねであってもよい。
本実施形態では、カッティングヘッド12のうち押圧体32と接触する部材は、当接板34であった。しかし、押圧体32と接触する部材は何ら限定されない。カッティングヘッド12のその他の部材が押圧体32と接触するようになっていてもよい。
また、本実施形態では、ばね33に押圧体32が取り付けられていた。しかし、押圧体32は必ずしも必要ではなく、当接板34をばね33で直接押すように構成されていてもよい。
1 プリンタ
3 ケーシング
4 ガイドレール
11 プリントヘッド(第1ヘッド)
12 カッティングヘッド(第2ヘッド)
13 モータ
17 規制装置
20 連結機構
21 磁石(第1吸着体)
22 鉄板(第2吸着体)
33 ばね
40 連結ヘッド切り離し機構

Claims (5)

  1. 第1方向および前記第1方向と逆の方向である第2方向に移動可能な第1ヘッドと、
    前記第1ヘッドに対して前記第1方向の方に配置され、前記第1方向および前記第2方向に移動可能な第2ヘッドと、
    前記第1ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなる第1吸着体と、
    前記第2ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなり、前記第1吸着体に対して前記第1方向の方に位置し、前記第1吸着体と着脱可能に連結する第2吸着体と、
    前記第2ヘッドを前記第1方向および前記第2方向に移動させるモータと、
    前記第1ヘッドの移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいて前記第1ヘッドの移動を規制する規制状態とを切換自在な規制装置と、
    前記ホームポジションにおいて前記第2ヘッドに前記第1方向の力を付与し、前記ホームポジション以外において前記第2ヘッドに力を付与しないばねと、
    を備えた連結ヘッド切り離し機構。
  2. 前記ばねは、前記第2ヘッドを前記第1方向に向かって押す圧縮ばねによって構成されている、請求項1に記載の連結ヘッド切り離し機構。
  3. 前記第1ヘッドは、記録媒体にインクを吐出するインクヘッドからなり、
    前記第2ヘッドは、記録媒体をカットするカッティングヘッドからなっている、請求項1または2に記載の連結ヘッド切り離し機構。
  4. 請求項3に記載の連結ヘッド切り離し機構を備えたプリンタ。
  5. 前記第1方向、前記第2方向は、それぞれ左方向、右方向であり、
    前記インクヘッドおよび前記カッティングヘッドに係合する左右に延びるガイドレールと、
    少なくとも前記ガイドレールを収容するケーシングと、を備え、
    前記ホームポジションは、前記ケーシング内における前記ガイドレールの右端部の位置である、請求項4に記載のプリンタ。
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