(57)【要約】【課題】サーマルヘッドの発熱体の位置調整を必要とせず、スティッキングを防止し、印字品質および用紙搬送性の優れたサーマルプリンタを提供する。【解決手段】感熱紙３０は駆動ローラ６の回転により搬送される。感熱紙３０の移動に従動してプラテン４は回転する。プラテン４のＰ１部分のゴム部はねじれ変形しない為、発熱体２は常に感熱紙３０に密着する。これにより、ヘッド押圧バネ５のバネ力は弱く設定できるので、サーマルヘッドと感熱紙の貼り付き（スティッキング）は防止される。【選択図】　　図１
2004114578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱素子をライン状に配した発熱体を有するサーマルヘッドと、該サーマルヘッドにより押し付けられることにより弾性変形可能なプラテンと、前記発熱体の所定の部位を適時発熱させる手段とを有し、印刷媒体を前記サーマルヘッドと前記プラテンに挟持して、前記印刷媒体を搬送しながら印刷を行うサーマルプリンタにおいて、
前記サーマルヘッドと前記プラテンとの法線上の接点位置よりも前記プラテンの回転方向の下流側に配置される駆動ローラと、該駆動ローラを前記印刷媒体に押し付けるローラ押圧手段と、前記駆動ローラを回転させるローラ回転手段とを有し、前記プラテンの回転軸には駆動力が付与されることなく、前記駆動ローラの回転時には、前記印刷媒体の移動により、前記プラテンは従動回転することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
前記駆動ローラは前記サーマルヘッドを支持する支持部材に回転可能に支持され、該駆動ローラは前記プラテンに押し付ける構成となっており、前記サーマルヘッドを前記プラテン側に押圧する力は、前記駆動ローラを前記プラテン側に押圧する力より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
【請求項３】
プリンタ筐体に対して開閉可能に支持されたカバー部材に前記プラテンは支持され、前記カバー部材を閉じるように規制するバネ手段を有し、前記バネ手段の分力が、前記駆動ローラを前記プラテン側に押圧すると共に、前記サーマルヘッドを前記プラテン側に押圧するよう配置されていることを特徴とする請求項２記載のサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は感熱式ラインサーマルプリンタの印字機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感熱式ラインサーマルプリンタの基本構造としては、感熱紙をプラテンとサーマルヘッドで挟持し、プラテンを回転させて、プラテンと紙との摩擦力で感熱紙を搬送しながら、サーマルヘッドの所定発熱体に通電を行い、印字する方法が一般的である。
【０００３】
プラテンは弾性変形可能なゴムローラが用いられ、停止状態から回転させるとねじれ変形が起こる。図５はこのねじれ変形を誇張して表した説明図である。図に示すように、プラテン２２が矢印Ｅの方向に回転すると、プラテン２２のゴム部はサーマルヘッド２１との摺動摩擦により、プラテン２２の停止状態での接点位置Ｐよりも回転方向の上流側、即ち矢印Ｆ方向に押し潰されて膨らむように変形する。
【０００４】
よって、サーマルヘッドの発熱体位置はプラテンとの接点中心に設定するのではなく、回転方向の上流側に少しずらして配置する場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
プラテン２２のゴム部のねじれ変形が一定であれば、発熱体位置をずらす補正値は一定にできるが、印刷媒体の種類や、印刷速度等の条件でねじれ変形の大きさは変化する。例えば、印刷媒体として、硬度が大のタグを用いる場合、ゴムの弾性変形は少なく、硬度が小のラベル紙を用いる場合にはゴムの弾性変形は大きくなる。このような弾性変形の相違に対応する為に、ヘッドの位置を調整する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
ゴムの弾性変形は、印字中に、紙とサーマルヘッドが貼り付くスティッキング現象によっても大きく影響される。スティッキング現象とは、感熱紙の発色層から溶融した発色成分が紙側に再固着する時に、接着剤に類似した作用を起こし、紙とサーマルヘッドが貼り付き傾向になる現象である。スティッキングが強くなると、紙とヘッドは強く貼り付こうとするので、それに抗するように、プラテンのゴム部の弾性変形は大きくなる。そして、ゴム部と紙の摩擦力以上のスティッキングになると、ゴム部と紙は滑ってしまい、紙送り不良となる。スティッキングは、低速送りで印字デューティが高い条件で、特に顕著である。また、紙の種類や、ヘッド及びヘッド駆動方法等でも差が生じる。スティッキングは紙送り不良に至らなくても、ベタ印字等での印字濃淡や、ヘッドに貼り付いた紙が剥がれる時に音がして、騒音になる場合もある。
【０００７】
スティッキングは、紙とサーマルヘッドが貼り付く現象であるので、サーマルヘッドをプラテン方向に押し付けるヘッド押圧力を小さくすることが最も有効であることは明白であるが、従来のサーマルプリンタでは、ヘッド押圧力で生じる紙とプラテンとの摩擦力で、紙送りを行っているので、単純に、ヘッド押圧力を小さくすることはできない。
【０００８】
そこで、従来のスティッキングを防止する方法としては、特許文献４に紹介されているような、ヘッド駆動方法による改善や、特許文献５に紹介されているような印刷媒体の改善に関するもの等が提案されているが、いずれも十分なものではなかった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１６９６８８号公報
【特許文献２】
特開平９−１２３４８９号公報
【特許文献３】
特開平１０−８６４２１号公報
【特許文献４】
特開平８−９９４２７号公報
【特許文献５】
特開平１０−１３８６４８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーマルプリンタの構成では、プラテンがねじれ変形を起こすことから、発熱体の位置はプラテンとサーマルヘッドとの接点位置からずれてしまい、その補正が必要になるが、そのずれは印字条件により一定ではなく、正しい補正ができない場合、印字濃度が薄くなる問題があった。
【００１１】
また、従来のサーマルプリンタの構成では、サーマルヘッドと印刷媒体が強い圧力で摺動しているので、特に低速送りで印字デューティが高いような場合、スティッキングが発生しやすく、それにより、印字濃度ムラや、紙送り不良となる問題があった。
【００１２】
本発明は、前述した従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、印刷媒体の種類の違いや、温度等の印刷環境の違いに影響されることなく、サーマルヘッドと印刷媒体が貼り付くスティッキングも防止し、常に良好な印字品質、紙送り特性が確保できるサーマルプリンタを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、請求項１記載の発明では、
サーマルヘッドとプラテンとの法線上の接点位置よりもプラテンの回転方向の下流側に配置される駆動ローラと、駆動ローラを印刷媒体に押し付けるローラ押圧手段と、駆動ローラを回転させるローラ回転手段とを有し、プラテンの回転軸には駆動力が付与されることなく、駆動ローラの回転時には、印刷媒体の移動により、プラテンは従動回転することを特徴とする。この請求項１の構成によれば、プラテンの回転軸に駆動力が付与されないので、サーマルヘッドとプラテンの摺動部でのねじれ変形が防止できる。
【００１４】
また、請求項２記載の発明では、
駆動ローラはサーマルヘッドを支持する支持部材に回転可能に支持され、駆動ローラはプラテンに押し付ける構成となっており、サーマルヘッドをプラテン側に押圧する力は、駆動ローラをプラテン側に押圧する力より小さく設定されていることを特徴とする。この請求項２記載の構成によれば、駆動ロ−ラをサーマルヘッドに隣接させて配置でき、サーマルヘッドとプラテンの摺動部での摩擦負荷を低減できる。
【００１５】
更に、請求項３記載の発明では、
プリンタ筐体に対して開閉可能に支持されたカバー部材にプラテンは支持され、カバー部材を閉じるように規制するバネ手段を有し、バネ手段の分力が、駆動ローラをプラテン側に押圧すると共に、サーマルヘッドをプラテン側に押圧するよう配置されていることを特徴とする。この請求項２記載の構成によれば、プラテン開口型のサーマルプリンタにおいて、単一のバネ付勢手段で、駆動ローラの押圧と、サーマルヘッドの押圧が可能であり、押圧力のバランスを一定に保つことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるサーマルプリンタを、図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本発明による第一の実施例を示し、サーマルプリンタの要部断面図である。
【００１７】
サーマルプリンタの基本構成として、１はサーマルヘッド、２はサーマルヘッドの発熱素子がライン状に配列された発熱体、３はサーマルヘッドの背面に固着され、サーマルヘッドの支持とサーマルヘッドの熱を放熱する為の支持板、４は外周がゴム等の弾性部材からなるプラテン、５はサーマルヘッドをプラテン方向に付勢する押圧バネ、６は駆動ローラ、７は駆動ローラ側に押圧される押えローラ、８は押えローラに付勢されるローラ押圧バネである。また、サーマルヘッド１とプラテン４との接点近傍をＰ１、駆動ローラ６と押えローラ７との接点近傍をＰ２で表す。
【００１８】
感熱紙３０は、プラテン４とサーマルヘッド１に挟持されている。また、サーマルヘッド１から搬送方向の下流方向でも、感熱紙３０は、駆動ローラ６と押えローラ７に挟持されている。駆動ローラ６には図示しないモータからの動力が、図示しない伝達手段により伝達され、回転可能になっている。駆動ローラ６が回転することにより、駆動ローラ６と感熱紙３０との摩擦力により、感熱紙３０は矢印Ａ方向に搬送される。すると、感熱紙３０と密着しているプラテン４は従動回転する。
【００１９】
ヘッド押圧バネ５により、感熱紙３０と発熱体２との密着性は高められており、駆動ローラ６の回転に同期して、発熱体２の所定の素子にパルス状の電力を印加する。それにより得られた発熱により、感熱紙３０を発色させて、所定の印字を行う。
【００２０】
感熱紙３０は、Ｐ２で示す位置で紙送り力が付与されるが、Ｐ１で示す位置では、サーマルヘッド１と感熱紙３０は摺動するので、その摩擦力はブレーキとして作用する。よって、発熱体２が感熱紙３０に十分密着できていれば、ヘッド押圧バネ５のバネ力は小さい程、ブレーキは小さくなるので好ましい。本発明では、プラテン４が従動回転する機構にしたので、プラテン押圧バネ５のバネ力を従来のサーマルプリンタより小さくすることができる。この説明を図２および図５を用いて説明する。
【００２１】
図２は、本発明に係るサーマルプリンタのプラテンの変形を誇張して示す説明図であり、図５は従来のサーマルプリンタのプラテンの変形を誇張して示す説明図である。図５に示すように、従来の機構では、プラテン２２を回転させると、プラテン２２のゴム部がねじれ変形する。これにより、プラテン２２に感熱紙が巻装される場合、サーマルヘッド２１と感熱紙との密着位置は変化する。ねじれ変形は一定ではなく、感熱紙の種類や、温度環境の差によるゴム硬度の変化等により異なる。ゴム変形前には密着位置はプラテン中心であるのに対し、ゴム変形により、密着位置はプラテンの回転方向と反対方向、即ち、矢印Ｆ方向に移動する。
【００２２】
そこで、常にサーマルヘッド２１の発熱体が感熱紙に密着する為には、サーマルヘッド２１は強い押圧力でプラテン２２に押し付け、プラテン２２のゴム部を大きく変形させて、接触範囲を広げる必要がある。例えば、ゴム硬度４０度のプラテンのサーマルプリンタを一例にあげると、ヘッド押圧力としては、３〜３．５Ｎ／ｃｍ程度に設定されることが一般的である。即ち、紙幅６０ｍｍのプリンタの場合、ヘッド押圧のバネ力は約１９．５Ｎ前後になる。
【００２３】
一方、図２に示す本願の機構では、プラテン４にはプラテン中心からの回転力が作用することが無いので、プラテンのゴム部はねじれ変形にならず、概ねラジアル方向に圧縮される変形になる。よって、プラテン４に感熱紙が巻装された場合のサーマルヘッド１と感熱紙との密着位置はプラテン中心方向の位置で安定する。
【００２４】
これにより、本願の機構では、従来のように、強い押圧力でサーマルヘッドをプラテン側に押し付ける必要が無くなる。発熱体の位置精度を確保していれば、ヘッド押圧力は従来の場合より小さくて良く、前述の例では、約１．５〜２Ｎ／ｃｍの設定で、感熱紙とサーマルヘッドとは、印字品質上、十分な密着性が得られる。これは、従来必要とされていたヘッド押圧力の約半分である。また、ヘッド押圧力を低くすることは、サーマルヘッドの摺動摩擦によるブレーキ作用を低減するのみでなく、感熱紙の発色成分が溶融し、再固着する時に感熱紙とサーマルヘッドを貼り付けようとするスティッキング現象の防止にも有効である。更に、サーマルヘッド表面へ作用する荷重が小さいことで、サーマルヘッド表面の摩耗を抑え、サーマルヘッドの長寿命化にもなる。
【００２５】
尚、図１の実施例では、駆動ローラ６を感熱紙３０の印字面の反対側に配置しているが、駆動ローラ６と押えローラ７の位置関係を逆にして、印字面側に駆動ローラ６配置しても良い。
【００２６】
次に、本発明の第二の実施形態について、図３および図４を用いて説明する。図３は第二のサーマルプリンタの要部断面図である。
【００２７】
感熱紙３０はプラテン１４に巻装され、サーマルヘッド１１と駆動ローラ１６に挟持されている。サーマルヘッド１１と駆動ローラ１６は固定された印字機構支持部材１３により支持されている。駆動ローラ１６は、図示しないモータおよび図示しない動力伝達手段により矢印Ｂ方向に回転することにより、感熱紙３０を搬送する。この時、駆動ローラ１６からサーマルヘッド１１までの距離は印字できない領域となり、トップマージンと呼ばれているが、図３に示すように、サーマルヘッド１１と駆動ローラ１６をひとつの支持部材で接近した位置に連結し、プラテン１４に押し付ける構成とすることで、このトップマージンを最小にすることができる。
【００２８】
図１で示した第一の実施形態と同様に、プラテン１４は、駆動ローラ１６の回転に従動して回転する。プラテン１４の回転軸１５はプラテン押圧バネ１２のバネ力により、押圧部材１２ａを介して、矢印Ｃ方向に付勢される。矢印Ｃの方向は駆動ローラ１６とサーマルヘッド１１の間で、駆動ローラ１６側により近い方向に設定されている。
【００２９】
プラテン押圧バネ１２の分力を受けて、駆動ローラ１６は荷重Ｐｆでプラテン１４に押し付けられる。一方、プラテン押圧バネ１２の分力を受けて、サーマルヘッド１１は荷重Ｐｈでプラテンに押し付けられる。この時、荷重Ｐｈは荷重Ｐｆよりも小さくなる。荷重Ｐｆは感熱紙３０を搬送するのに寄与する力であり、感熱紙３０を搬送するのに必要な摩擦力を得る為に、大きな荷重に設定されている。荷重Ｐｈは感熱紙３０の搬送方向に対してブレーキとして作用する力であるので、感熱紙３０とサーマルヘッド１１との密着性を確保するだけの小さな荷重に設定されている。本構成では、単一のバネ手段の分力を用いているので、確実に、サーマルヘッドの押圧力を駆動ローラの押圧力より小さく設定でき、そのバランスは一定に維持できる。
【００３０】
尚、従来のサ−マルプリンタでは、感熱紙の印字面の裏側に摩擦力を与え、紙送りしていたが、この第二のサーマルプリンタでは、感熱紙の印字面側に摩擦力を与えて紙送りすることも特徴である。この構成にすることにより、バックコート紙のような、印字面の裏側の摩擦係数が小さい感熱紙でも、滑ることなく、紙送りすることができる。
【００３１】
図４は第二のサーマルプリンタの概略機構図である。サーマルヘッド１１と駆動ローラ１６が取り付けられた印字機構支持部材１３およびプラテン押圧バネ１２、押圧部材１２ａはプリンタ筐体１０側に配置されている。カバー部１７はプリンタ筐体１０に設けられた支点１８を中心に回動可能に取り付けられている。カバー部１７には、プラテン軸支持部１７ａがプラテン１４の回転軸１５より大きな形状で設けられ、プラテン１４が自由回転可能に支持されている。このカバー部１７を開けると、ロール紙３１が通過できる大きな開口ができる。この開口からロール紙３１をプリンタ筐体１０に設けられたロール紙収容部１９に挿入できる。ロール紙３１をロール紙収容部１９に収容した後、カバー部１７を矢印Ｄ方向に閉じると、サーマルヘッド１１とプラテン１４の位置関係は、図３で示す印字可能状態となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、プラテンの中心軸を回転させるのではなく、プラテンとは別の搬送手段で用紙搬送を行うので、プラテンのゴム部では、ねじれ変形が起こらず、サーマルヘッドと感熱紙の密着位置は安定し、従来必要であった発熱体の位置補正が不要になり、温度環境や、使用する用紙の種類が変わっても、常に安定した良好な印字品質が得られる。
【００３３】
ねじれ変形がないことで、サーマルヘッドをプラテンに押圧する力を小さくすることができ、感熱紙とサーマルヘッドとのスティッキングの防止にもなり、従来、スティッキングにより発生していた用紙搬送不良や、印字濃淡、騒音の解消につながる。
【００３４】
更に、サーマルヘッドをプラテンに押圧する力を小さくすることは、用紙搬送時のブレーキ負荷を低減できる。これにより、必要なモータトルクが小さくなり、省エネルギ、部品のコストダウンも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一のサーマルプリンタの要部断面図である。
【図２】本発明のプリンタにおけるプラテンの変形を示す説明図である。
【図３】第二のサーマルプリンタの要部断面図である。
【図４】第二のサーマルプリンタの概略機構断面図である。
【図５】従来のプラテンにおけるプラテンの変形を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　サーマルヘッド
４　　　プラテン
５　　　ヘッド押圧バネ
６　　　駆動ローラ
１１　　サーマルヘッド
１２　　プラテン押圧バネ
１４　　プラテン
１６　　駆動ローラ
２１　　サーマルヘッド
２２　　プラテン
３０　　感熱紙
【図１】
2004114578.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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