(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺とされた振動板に、少なくとも１個の圧電素子を形成し、この圧電素子に対して電圧を印加することによって前記振動板をこの振動板の長手方向およびこれに直交する厚さ方向の少なくとも一方へ振動させ、この振動板の振動を記録紙に対して伝達させることによって、前記記録紙を搬送する記録紙搬送用振動子であって、
前記振動板における長手方向の両端部に、前記振動板の厚さ方向における互いに同一または反対の方向に屈折した屈折部がそれぞれ形成されていることによって対称形に形成され、かつ、各屈折部に圧電素子がそれぞれ形成され、前記各屈折部のうちの一方における前記振動板と反対側の端部に、前記記録紙、または、前記記録紙が接触される回転体であって、前記振動板の振動にともなって前記記録紙の搬送正方向および搬送逆方向の少なくとも一方へ回転可能とされた回転体を接触させることによって、前記振動板の振動を前記記録紙に対して伝達させるように形成されていることを特徴とする記録紙搬送用振動子。
【請求項２】
長尺とされた振動板に、少なくとも１個の圧電素子を形成し、この圧電素子に対して電圧を印加することによって前記振動板をこの振動板の長手方向およびこれに直交する厚さ方向の少なくとも一方へ振動させ、この振動板の振動を記録紙に対して伝達させることによって、前記記録紙を搬送する記録紙搬送用振動子を有する記録紙搬送機構であって、
前記記録紙搬送用振動子は、前記振動板における長手方向の両端部に、前記振動板の厚さ方向における互いに同一または反対の方向に屈折した屈折部がそれぞれ形成されていることによって対称形に形成され、かつ、各屈折部に圧電素子がそれぞれ形成され、前記各屈折部のうちの一方における前記振動板と反対側の端部に、前記記録紙、または、前記記録紙が接触される回転体であって、前記振動板の振動にともなって前記記録紙の搬送正方向および搬送逆方向の少なくとも一方へ回転可能とされた回転体を接触させることによって、前記振動板の振動を前記記録紙に対して伝達させるように形成されていることを特徴とする記録紙搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、記録紙搬送用振動子およびこれを備えた記録紙搬送機構に係り、特に、振動板に形成された圧電素子に対して電圧を印加することによってこの圧電素子に生ずる応力を利用して前記振動板を振動させ、この振動板による振動を前記記録紙に対して直接または前記振動板に係合され、この振動板の振動にともなって記録紙の搬送正方向および搬送逆方向の少なくとも一方へ回転可能とされた回転体を介して伝達させることによって、前記記録紙を搬送する記録紙搬送用振動子およびこれを備えた記録紙搬送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プリンタ等の記録装置においては、記録紙をサーマルヘッド等の所定の記録部へ搬送する記録紙搬送機構が採用されていた。
【０００３】
図１７は、このような従来から採用されていた記録紙搬送機構を具備するプリンタの一例として、記録紙に対して行ごとの記録を行うラインサーマルプリンタの主要部構成を示したものであり、このプリンタは、フレームの所望の位置に回転自在に配設された長尺な略円柱形状のプラテンローラ３１を有している。
【０００４】
このプラテンローラ３１の上部近傍には、このプラテンローラ３１の長手方向に沿って複数の発熱素子が整列配置されたサーマルヘッド３２が、前記プラテンローラ３１に対して接離可能に配設されている。
【０００５】
そして、前記プラテンローラ３１の図１７において右方となる記録紙３３の搬送上流側には、このプラテンローラ３１と前記サーマルヘッド３２との間に記録紙３３を搬送する記録紙搬送機構としての搬送ローラ３４が配設されており、この搬送ローラ３４は、ステッピングモータ等の紙送りモータ３５の駆動によって回転可能とされている。
【０００６】
前記搬送ローラ３４の外周には、この搬送ローラ３４とともに記録紙を挟持しつつ搬送する圧接ローラ３６が、回転自在に圧接されている。
【０００７】
そして、前記紙送りモータ３５に対して所定の駆動パルスを印加することにより、前記搬送ローラ３４を所定速度で回転させることによって外周に摺接された記録紙３３をプラテンローラ３１とサーマルヘッド３２との間に搬送するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の記録紙搬送機構においては、搬送ローラの動力として紙送りモータや、この紙送りモータの減速機構を使用していたため、装置が大型化してしまい、コストも高価になってしまっていた。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、圧電素子が形成された振動板の振動を動力とした記録紙の搬送を行うことによって、モータ等の動力を要せず装置を小型化することができるとともに、コストを安価にすることのでき、かつ、記録紙に対して十分な搬送力および搬送速度を付与して適正な記録紙の搬送を行うことができる記録紙搬送用振動子およびこれを備えた記録紙搬送機構を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る記録紙搬送用振動子の特徴は、前記振動板における長手方向の両端部に、前記振動板の厚さ方向における互いに同一または反対の方向に屈折した屈折部がそれぞれ形成されていることによって対称形に形成され、かつ、各屈折部に圧電素子がそれぞれ形成され、前記各屈折部のうちの一方における前記振動板と反対側の端部に、前記記録紙、または、前記記録紙が接触される回転体であって、前記振動板の振動にともなって前記記録紙の搬送正方向および搬送逆方向の少なくとも一方へ回転可能とされた回転体を接触させることによって、前記振動板の振動を前記記録紙に対して伝達させるように形成され、前記振動板による前記長手方向への振動とこれに直交する厚さ方向への振動とを結合させることにより、当該結合振動にともなう前記屈折部の振動を前記記録紙に対して伝達することによって前記記録紙の搬送を行い得るように形成されてなる点にある。
【００１１】
そして、このような構成を採用したことにより、従来のように、記録紙の搬送の動力として紙送りモータを設ける必要がなく、比較的小型化に容易な振動板の振動を利用して記録紙を搬送することができ、さらに、前記振動板の長手方向と厚さ方向との結合振動にともなう前記屈折部の振動を前記記録紙に伝達することができるため、前記結合振動によって屈折部の振動の振幅を大きくとることができ、この振幅の大きな屈折部の振動を記録紙に伝達することによって、前記記録紙に対して十分な搬送力および搬送速度を付与し、適正な記録紙の搬送を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る記録紙搬送機構の特徴は、前記記録紙搬送用振動子は、前記振動板における長手方向の両端部に、前記振動板の厚さ方向における互いに同一または反対の方向に屈折した屈折部がそれぞれ形成されていることによって対称形に形成され、かつ、各屈折部に圧電素子がそれぞれ形成され、前記各屈折部のうちの一方における前記振動板と反対側の端部に、前記記録紙、または、前記記録紙が接触される回転体であって、前記振動板の振動にともなって前記記録紙の搬送正方向および搬送逆方向の少なくとも一方へ回転可能とされた回転体を接触させることによって、前記振動板の振動を前記記録紙に対して伝達させるように形成され、前記振動板による前記長手方向への振動と前記厚さ方向への振動とを結合させることにより、当該結合振動にともなう前記屈折部の振動を前記記録紙に対して伝達することによって前記記録紙の搬送を行い得るように形成されてなる点にある。
【００１３】
そして、このような構成を採用したことにより、従来のように、記録紙の搬送の動力として紙送りモータを設ける必要がなく、比較的小型化に容易な振動板の振動を利用して記録紙を搬送することができ、さらに、前記振動板の長手方向と厚さ方向との結合振動にともなう前記屈折部の振動を前記記録紙に伝達することができるため、前記結合振動によって屈折部の振動の振幅を大きくとることができ、この振幅の大きな屈折部の振動を記録紙に伝達することによって、前記記録紙に対して十分な搬送力および搬送速度を付与し、適正な記録紙の搬送を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態における記録紙搬送用振動子１は、図１および図２における横方向となる記録紙の搬送方向に長尺とされた平板状の振動板２を有しており、この振動板２の底面には、図示しない電極端子が接続された扁平な圧電素子３が形成されている。
【００１６】
前記振動板２の一端部（図１、２において右端部）には、同図１、２における上方へ所定の角度をもって屈折された屈折部５が形成されている。
【００１７】
ここで、このような屈折部５が形成された振動板２に対して前記圧電素子３に電圧を印加すると、この圧電素子３に図１の長手方向の伸縮応力が働くようになっている。その結果、ある周波数の交流電圧を圧電素子３に印加した場合、記録紙搬送用振動子１は図１に示すような長手方向の振動すなわち縦振動、または、図２に示すような厚さ方向への振動すなわち曲げ振動を行うようになっている。
【００１８】
また、前記屈折部５によって、前記振動板２による長手方向の変位が、前記屈折部５による厚さ方向への振動に変換され、また、逆に、前記振動板２による曲げ方向への変位が、屈折部５による長手方向の変位に変換されるようになっている。
【００１９】
このため、前記屈折部５の先端部に記録紙を接触させた場合、前記振動板２による前記長手方向への振動あるいは前記厚さ方向への振動のいずれの場合においても、前記屈折部５において記録紙に対して圧接力と推進力とを付与することができ、記録紙を搬送することができるようになっている。
【００２０】
また、図１に示した構成に限らず、例えば、前記屈折部５の近傍に、後述するプリンタの駆動ローラ６やプラテンローラ７等の回転体１７（図７参照）を、この回転体１７に対して前記屈折部５が接離可能に配設する場合、前記振動板２の振動にともなって前記屈折部５が長手方向および厚さ方向へ変位することにともなって前記屈折部５に接触された状態の回転体１７を記録紙の搬送方向へ回転させることができる。このため、かかる場合においても、前記回転体１７に記録紙を摺接させつつ記録紙を搬送することができるようになっている。
【００２１】
さらに、本実施形態においては、前記振動板２による長手方向の振動と厚さ方向の振動とを結合させた結合振動を前記屈折部５に伝達することによってこの屈折部５の振動の振幅を大きくするようになっている。
【００２２】
すなわち、図３において、横軸は、図１に示す振動板２の図１における左端部からの長手方向の長さ（Ｌ）を示したものであり、縦軸は、各周波数の電圧に対応する前記長手方向の振動の共振周波数と、厚さ方向の振動の共振周波数との関係を示したものである。
【００２３】
本実施形態においては、同図３の円内に囲まれた領域、すなわち、前記長手方向および前記厚さ方向の両振動の共振周波数が最も近接する領域を、結合振動の領域９とし、この領域９に対応する周波数を有する電圧を前記圧電素子に印加するようになっている。
【００２４】
そして、この結合振動により、前記屈折部５は、最も振幅の大きな振動を行うことができるようになっている。
【００２５】
従って、前記屈折部５は、直接あるいは前記回転体１７を介して接触された記録紙に対して、有効な搬送力と搬送速度を付与することができるようになっている。
【００２６】
また、予め前記結合振動に対応する電圧の周波数を設定しておくことにより、結合振動に基づく記録紙の搬送速度および搬送力の増加を簡易に行うことができるようになっている。
【００２７】
次に、このような圧電素子３に対する電圧の駆動制御を行うための駆動回路について説明する。
【００２８】
図４は、このような駆動回路１０の一例を示したものであり、この駆動回路１０は、図５に示す正弦波形あるいは図６に示す矩形波形からなる電圧を発振するための電圧制御発振器１１を有している。
【００２９】
前記電圧制御発振器１１には、この電圧制御発振器１１によって発振された電圧を、圧電素子３の駆動に十分な電力に増幅するための電力増幅器１２が接続されており、この電力増幅器１２によって増幅された電圧が圧電素子３に印加されるようになっている。
【００３０】
前記圧電素子３には、この圧電素子３間の電圧を検出するための電流検出器１４および前記圧電素子３間の電圧を検出するための電圧検出器１５が接続されている。
【００３１】
そして、前記電流検出器１４および前記電圧検出器１５には、これらによって検出された圧電素子３間の電流と電圧の位相差を比較するための位相比較回路１６が接続されている。前記電圧制御発振器１１は、当該位相比較回路１６の比較結果に基づいて、前述した結合振動を維持すべく自らの発振電圧を制御するようになっている。この電圧制御発振器１１による制御は、例えば前述した図３に示した結合振動のデータをメモリ等の記憶部内に格納しておき、この格納されたデータを目標値としたフィードバック制御等によって行うようにしてもよい。この場合、制御量は、例えば、図５に示した正弦波のパルス数や、図６に示した矩形波のデューティ比等であってもよい。
【００３２】
従って、記録紙搬送用振動子１は、常に結合振動を保持することができ、記録紙に対して搬送に十分な搬送力および搬送速度を付与することができるようになっている。
【００３３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限らず、例えば図７に示すように、振動板２の搬送方向前後に、それぞれ圧電素子３が形成された一対の屈折部５ａ，５ｂを双方が互いに反対方向（図７において上方向と下方向）に屈折するように形成し、斜対称形にするようにしてもよい。この場合、偶数次の屈曲振動のみと縦振動を強く結合させた結合振動を得ることができ、いわゆるスプリアスと称される不要振動モードを低減し、励振効率を向上することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、振動板２の搬送方向前後に、それぞれ圧電素子３が形成された一対の屈折部５ｃ，５ｄを双方が互いに同一方向（図８において上方向）に屈折するように形成し、対称形にするようにしてもよい。この場合、縦振動と奇数次の屈曲振動のみを強く結合させることができ、不要振動モードを低減し、励振効率を向上することができる。
【００３５】
さらに、図９に示すように、屈折部５ｅの先端部側の所定範囲を、記録紙あるいは回転体１７に対して平行になるように折り曲げるようにしてもよい。この場合、回転体１７ないし記録紙に対する与圧を容易にし、記録紙搬送用振動子との接触を安定的に行うことができ、記録紙をより安定的に搬送することができる。
【００３６】
さらにまた、図１０に示すように、回転体１７や記録紙との安定的な接触を図るべく、振動板２とほぼ同一寸法の屈折部５ｆを形成し、屈折位置に回転体１７を接触させるようにしてもよい。
【００３７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３８】
まず、前記電圧制御発振器１１は、予め記憶部内に格納された結合振動に対応する圧電素子３に対する印加電圧のデータを読み出し、このデータに沿った交流電圧を出力する。
【００３９】
電圧制御発振器１１によって出力された電圧は、電力増幅器１２によって所定の電力値に増幅された後、前記圧電素子３に印加される。
【００４０】
電圧が印加された圧電素子３は、所定の結合振動を行い、この振動が振動板２を介して前記屈折部５に伝達される。
【００４１】
これにより、前記屈折部５は、結合振動によって長手方向および厚さ方向へ変位を増幅できるため、この屈折部５に直接あるいは回転体１７を介して接触する記録紙に対して十分な搬送力および搬送速度を付与することができる。
【００４２】
また、前記駆動回路１０は、圧電素子３間の電圧、電流の位相差に基づいて常に圧電素子３の状態を検出することができるため、圧電素子３に対する印加電圧が目標値すなわち結合振動の条件を満たす電圧値に制御されているか否かをオンタイムに検出することができる。このため、検出された圧電素子３の状態に基づいて常に結合振動を維持することができ、記録紙に対して所定の搬送力および搬送速度を安定的に付与することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態について図１１乃至図１６を参照して説明する。
【００４４】
図１１および図１２に示すように、本実施形態における記録紙搬送機構２０は、プリンタのフレームの所定の位置に、記録紙１９をサーマルヘッド２１等の記録部による記録位置へ搬送し、あるいは、記録済みの記録紙１９をプリンタの排出位置へ逆搬送するための回転体としての駆動ローラ６を有している。前記駆動ローラ６には、前述した記録紙搬送用振動子１が、その屈折部５を接離可能に配設されており、この屈折部５の振動にともなって前記駆動ローラ６が搬送方向正方向あるいは逆方向へ回転することができるようになっている。
【００４５】
なお、前記記録紙搬送用振動子１は、例えばプリンタの再度フレームに片持ち支持するようにしてもよい。また、例えば、図１３に示すように、記録紙搬送機構２０の初期状態（動作開始前の状態）における前記駆動ローラ６に対する屈折部５の屈折位置を切り替えるべく、図示しないスライド固定式の移動手段等によって前記記録紙搬送用振動子１を搬送方向へ移動させて所定位置に固定可能に構成してもよい。この場合、記録紙１９の搬送方向を逆転させることができるため、より多様な搬送モードを設定することができる。
【００４６】
そして、前記駆動ローラ６の外周面上部には、この駆動ローラ６とともに記録紙１９を挟持しつつ搬送するための従動ローラ２１が、回転自在に圧接されている。
【００４７】
次に、このような記録紙搬送機構２０を用いて記録紙１９の搬送を行う場合は、駆動回路１０に基づく制御により、前記記録紙搬送用振動子１を結合振動させることによって、この記録紙搬送用振動子１の長手方向および厚さ方向への変位を増幅することができる。
【００４８】
これにより、屈折部５に接触された駆動ローラ６は、搬送方向へ回転を行い、前記従動ローラ２１とともに記録紙１９を挟持しつつ搬送する。
【００４９】
このとき、前記屈折部５は、前記振動板２の結合振動に基づいて振幅が大きくされているため、この屈折部５に接触した駆動ローラ６は、記録紙１９に対して好適な搬送力および搬送速度を付与することができ、安定的かつ迅速な記録紙１９の搬送を行うことができる。
【００５０】
なお、本発明に係る記録紙搬送機構２０は、図１１および図１２に示した構成に限らず、例えば、図１４に示すように、前記記録紙搬送用振動子１をプラテンローラ７に対して接離可能に配設するようにしてもよい。この場合においても、前述した記録紙搬送機構２０と同様の作用効果を得ることができる上に、プリンタによる記録位置と搬送機構とを一体にすることができるため、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５１】
さらに、図１５に示すように、記録紙搬送用振動子１と記録紙１９とを直接接触させ、この記録紙搬送用振動子１と従動ローラ２１とによって記録紙１９を挟持しつつ搬送するようにしてもよい。この場合は、駆動ローラ６を設ける必要がなくなるため、さらなる装置のコンパクト化、製造コストの低廉化を実現することができる。
【００５２】
さらにまた、図１６に示すように、記録紙１９を挟んで一対の記録紙搬送用振動子１を上下に互いに対向するように設け、両記録紙搬送用振動子１の屈折部５の間に記録紙１９を挟持しつつ搬送を行うように構成するようにしてもよい。この場合においても、駆動ローラ６を設ける必要がないため、装置のコンパクト化、コストの低廉化を図ることができる上に、記録紙１９に対して図１５に示した構成よりも更に有効な搬送力および搬送速度を付与することができる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る記録紙搬送用振動子および記録紙搬送機構によれば、装置のコンパクト化および製造コストの低廉化を図りつつ、記録紙に対して好適な搬送力および搬送速度を付与することができ、安定的かつ迅速な記録紙の搬送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、記録紙の搬送方向に平行な振動板の縦振動の態様を示した側面図
【図２】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、記録子の厚さ方向に平行な振動板の曲げ振動の態様を示した側面図
【図３】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、縦振動と曲げ振動との結合振動の領域と、これに対応する圧電素子への印加電圧との関係を示した図
【図４】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、圧電素子に電圧を印加するための駆動回路を示したブロック図
【図５】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、駆動回路によって圧電素子に印加する電圧波形の一例を示した図
【図６】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、駆動回路によって圧電素子に印加する電圧波形の図５の他の一例を示した図
【図７】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、図１の他の一例を示した図
【図８】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、図１および図７の他の一例を示した図
【図９】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、図１、図７および図８の他の一例を示した図
【図１０】  本発明に係る記録紙搬送用振動子の実施形態において、図１および図７乃至９の他の一例を示した図
【図１１】  本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態を示した側面図
【図１２】  図１１の平面図
【図１３】  本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態において、図１１の他の一例を示した側面図
【図１４】  本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態において、図１１および図１３の他の一例を示した側面図
【図１５】  本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態において、図１１、図１３および図１４の他の一例を示した側面図
【図１６】  本発明に係る記録紙搬送機構の実施形態において、図１１および図２３乃至１５の他の一例を示した側面図
【図１７】  従来から採用されていた記録紙搬送機構を搭載したプリンタの一例を示した概略図
【符号の説明】
１  記録紙搬送用振動子
２  振動板
３  圧電素子
５  屈折部
２０  記録紙搬送機構
１９  記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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