JP2004345264A - サーマルプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本体フレームと記録紙に印字を行うサーマルヘッド及びその背面に一体に設けられたヘッド支持体とサーマルヘッドと併設されたプラテンローラとプラテンローラを回動自在かつ着脱可能に保持する軸受け部とサーマルヘッドを上記プラテンローラへ圧接する方向へ付勢する付勢手段とプラテンローラの下方に記録紙がありプラテンローラの軸が軸受け部により支持された状態において記録紙を介してプラテンローラに圧接されオン状態に変化できる位置に設けられた荷重検知型センサを備える。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラテンローラと印字ヘッドの間に記録紙を通して印字を行うサーマルプリンタにおける用紙の有無およびヘッドのセット状態の検出に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
レシートに印字を行って出力するキャッシュレジスタや、発券記録紙へ印字を行って発券を行う発券機などには、発熱体を有するサーマルヘッドとプラテンローラとを備えたサーマルプリンタが用いられている。
【0003】
一般に、サーマルプリンタはサーマルヘッドにプラテンローラを押圧して回転させることで印字を行いつつ紙送りを行う。また、サーマルプリンタに記録紙をセットする方式には、大きく分けて印字ヘッドをプラテンローラから離して、印字ヘッド・プラテンローラ間に手差しで記録紙を挿入する手差し方式、印字ヘッド・プラテンローラ間に記録紙を入れると、センサが感知してプラテンローラが自動的に回転して記録紙を引き入れる自動挿入方式および、プラテンローラを脱離させ、記録紙を装着した後プラテンローラを装着するプラテン着脱方式の3種類がある。従来のサーマルプリンタはいずれの方式を採用した場合にも基本的には2種類のセンサが設けられており、一方のセンサで記録紙の有無を検出し、他方のセンサでヘッドとプラテンローラがセットされたか否かを検出するように構成されている。
【0004】
このように2つのセンサを設けるのは、サーマルプリンタでは制御回路側から印字情報が印字ヘッドに送信され該印字情報に対応してヘッド発熱体が加熱されるため、記録紙が無いまたはプラテンローラがヘッドに接触していない状態で印字した場合、記録紙に正確な印字をすることができないまま、印字処理が実行されてしまい、印字情報が消滅してしまうからである。
【0005】
また、プラテンローラを印字ヘッドから離した状態でヘッド発熱体が駆動され加熱され続けると、ヘッド発熱体から記録紙に熱が伝達されずに逃げないため印字ヘッドをプラテンローラに押圧した状態と比べてヘッド発熱体が高温に加熱される。従って、ヘッド発熱体に大きなダメージを与えることになり耐久性が低下するという不具合もある。
【0006】
さらに、記録紙が無い状態でヘッド発熱体が駆動され加熱されると、プラテンローラが印字ヘッドに押圧された際に、プラテンローラが直接加熱されてしまいプラテンローラに大きなダメージを与えることになる。
【0007】
従来、2つのセンサを設けたサーマルプリンタに関する発明として、プリンタ本体へのカバーの開閉を検出する機械式スイッチ等のロック検出センサと、フォトインタラプタなどの反射光を利用した記録紙検出センサを備えて、プリンタに記録紙をセットした後、プリンタ本体のカバーを閉塞した際に、記録紙の有無の状態とロックの有無の状態を確実に検出できるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
【0008】
一方、フォトインタラプタなどの反射光を利用したフォトセンサを1つのみ備え、プリンタに記録紙がセットされていてもプラテンローラが所定の位置にセットされてない場合は線ばねで記録紙を跳ね上げて、フォトセンサがONにならないようにしたものがある(例えば特許文献2参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−46322号公報
【0010】
【特許文献2】
特開2002−46321号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記先願発明(特許文献1)では、記録紙の有無の検出とヘッドに対するプラテンローラの位置の検出を2つのセンサで行うため、部品点数が多くなるとともに2つのセンサの状態を監視する制御部が必要となり、制御機構が複雑になり、コストが高くなるという課題があった。また、フォトセンサ等の光センサにより記録紙の有無を検出するようにしているため、外部から進入してくる散乱光によりセンサが誤動作する恐れがあるという問題点があった。
【0012】
また、上記特許文献2の発明では、記録紙検出用のフォトセンサの他に用紙ガイドから記録紙を離間させる線ばね等の付勢部材を用紙ガイドに設置するため、複雑な構造となっていた。また、カバーの開放に連動させて線ばねの弾圧が解除され、記録紙を用紙ガイドから確実に離間させるためには線ばねを高精度に位置決めして配設することが必要で組立作業が面倒で、検出機構も複雑になるという問題がある。
【0013】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、記録紙の有無の検出とヘッドに対するプラテンローラの位置の検出を1個のセンサで確実に行い、かつ一部の部品の変更のみで、上述した手差し方式、自動挿入方式およびプラテン着脱方式のどの方式にも転用可能な簡単な構造のサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、本体フレームと、記録紙に印字を行うサーマルヘッドおよびその背面に一体に設けられたヘッド支持体と、前記サーマルヘッドと併設されたプラテンローラと、前記プラテンローラを回動自在かつ着脱可能に保持する軸受け部と、前記サーマルヘッドを、上記プラテンローラへ圧接する方向へ付勢する付勢手段と、前記プラテンローラの下方に記録紙があり、かつプラテンローラの軸が軸受け部により支持された状態において前記記録紙を介して前記プラテンローラに圧接されオン状態に変化することができる位置に設けられた荷重検知型センサとを備えるようにしたものである。
【0015】
ここで、前記荷重検知型センサは、ロール紙から引っ張り出された記録紙をサーマルヘッドとプラテンローラの間に挿入し易くする用紙ガイド面の上面にあって、プラテンローラが本体フレームに装着された場合にプラテンローラの外周と記録紙を挟んで接することができる位置に配置される。実施の形態で詳述するが、例えば、用紙ガイド面の上面に所定の形状の孔を設けてその内部に荷重検知型センサを配置してもよい。
【0016】
また、前記荷重検知型センサはその内部に弾性部材を備え、記録紙の荷重と、プラテンローラが本体フレームに装着され始めてから完全に装着し終えるまでに生じる記録紙の上面を押圧する押圧力の総和が該弾性部材の弾性力に抗じて弾性部材を変形させるように弾性力が設定される。弾性部材としては、例えば、線ばね、板ばね等の加圧ばね、モールドシート等の弾性を有する素材、各種部材を複数組み合わせて弾性を発揮するようにした構造物等が考えられる。
【0017】
プリンタにセットされた前記荷重検知型センサは記録紙の荷重とプラテンローラが完全に本体フレームに装着された場合に生じる押圧力の総和を検知した際にオン状態であることを示す信号をサーマルプリンタの制御部に送信する。
【0018】
また、前記軸受け部により支持されたプラテンローラの軸が解除された状態で、該プラテンローラの軸を前記荷重検知型センサから離れる方向に移動させる可動手段をさらに備えるように構成してもよい。
【0019】
前記可動手段は、前記プラテンローラの軸を軸受け部から離脱させる作動部材から構成されてもよい。例えば、プラテンローラを作動部材としての上蓋に設け、上蓋を回転させて上蓋に取り付けられているプラテンローラの軸を軸受け部から離れる方向に引き上げるだけで、プラテンローラの軸を軸受け部から離脱させるような構成が考えられる。また、プラテンローラの軸を軸受け部から容易に離脱させられるため、簡易な構造の作動部材のみで可動部材を構成でき、部品点数を削減できサーマルプリンタの筐体自体を小型化できる。従って、各種情報機器に組み込んだ際に、情報機器自体の体積を縮小化して機器の小型化に貢献することができる。
【0020】
一方、プラテン着脱方式以外の手差し方式または自動挿入方式の場合には、前記可動部材は、前記ヘッド支持体に当接され該ヘッド支持体を前記プラテンローラから離れる方向に可動させるカムと、該カムを回動させるレバーとから構成してもよい。
【0021】
また、前記可動部材を、前記プラテンローラと前記ヘッド支持体をユニット化させることにより、プラテンローラの軸受けを完全にサーマルプリンタ本体から離脱させない構成としてもよい。この構成によれば離脱したプラテンローラを紛失したり、プラテンローラの着脱をユーザの指の操作に委ねることによるプラテンローラの軸受けの破損等の機会を抑制することができる。
【0022】
また、前記荷重検知型センサは、荷重の変位を検出し荷重値が0.1〜0.4N(ニュートン)であるときにオンオフを切り替えるように構成するとよい。
【0023】
このような構成によれば、記録紙の自重だけではオン状態を検出しないように荷重検知型センサを制御できる。荷重検知型センサとしては上記範囲の荷重を検出できるものであれば良く、携帯電話等の開閉状態を検知するために用いられ携帯電話のフリップ等に備えられている荷重検知型センサ等を利用してもよい。
【0024】
また、荷重検知型センサの内部のバネの長さを調整可能に構成することなどにより、センサの作動荷重に幅を持たせるようにしてもよい。これにより使用する記録紙の厚さや腰の強さ、季節によるプラテンローラの径の変化などの各種環境の変化に適切に対応できるサーマルプリンタを実現できる。
【0025】
また、前記荷重検知型センサは、ストローク距離を検出しストローク距離が0.2から1mmであるときにオンオフを切り替えるように構成してもよい。
【0026】
このような構成によれば、ストローク距離によりオンオフを切り替えるため、印字できる記録紙の厚さの範囲や使用できるプラテンローラの直径、膨張率等の組成の範囲を事前に容易に把握することができ、使用環境に応じて容易に適宜設計変更を行うことができる。また、荷重検知型センサの作動荷重の上限値1mmと下限値0.2mmを設定でき作動荷重の幅を設けることができるため、使用する記録紙の特性やプラテンローラの径の変化などの各種環境の変化に適切に対応できるサーマルプリンタを実現できる。
【0027】
また、前記荷重検知型センサは、前記プラテンローラが軸受け部により支持された状態で、プラテンローラの外周と接する垂直面が紙ガイド面と交差する位置よりもプラテンローラの軸に近い位置に設けられるようにしてもよい。
【0028】
このような構成により、荷重検知型センサをプラテンローラの近傍位置に配設できるため、ロール紙から引き出された記録紙がサーマルヘッドとプラテンローラに挟持されるまでに多少ズレたり撓んだりした場合であっても、サーマルヘッドとプラテンローラの間に記録紙があり、かつプラテンローラが本体フレームに装着されている場合は、オン状態を検出できる。
【0029】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
図1および図2は本発明に係るサーマルプリンタP1の実施形態を示す斜視図である。
【0030】
図1および図2に示すように、サーマルプリンタP1は、紙幅方向に所定の間隔をおいて対向配置された一対の側壁部1a,1aを有するフレーム1と、多数の発熱素子を有するサーマルヘッドHを保持するヘッド支持体3と、ヘッド支持体3をプラテンローラ2へ押圧する一対の圧縮バネ4,4と、プラスチック製の用紙ガイド5と、駆動源としてのモータMと、モータMの回転駆動力をプラテンローラ2の一端2Cに固定された従動ギア2Bに伝達する歯車伝達機構Gなどから構成されている。
【0031】
フレーム1には上記ヘッド支持体3の背部に位置するように折曲された起立壁1cが設けられ、該起立壁1cとヘッド支持体3との間にバネ4,4が介挿されている。クレーム1の側壁部1a,1aには、プラテンローラ2の回転軸2Aの両端部2C,2Dと係合してプラテンローラ2を回転自在に支持する凹部面1b,1bが形成されている。また、用紙ガイド5の両側部には上記凹部面1b,1bに隣接して用紙をガイドする用紙ガイド壁5a,5aが設けられ、この用紙ガイド壁5a,5aと側壁部1a,1aとの間には、凹部面1b,1bに係合されたプラテンローラ2の両端が外れるのを防止するように抑えるワイヤ製のフック6,6が設けられている。このフック6,6とフレーム1の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bとでプラテンローラ2の軸2C,2Dをラッチするようにしている。
【0032】
このフック6,6には、凹部面1b,1b内に突出する湾曲部6aが形成されており、この湾曲部6aがプラテンローラ2の端部に上方から接触して凹部面1b,1bから外れるのを防止する。このフック6,6の一端はヘッド支持体3と連結されることにより圧縮バネ4の付勢力を間接的に利用して付勢している。また、用紙ガイド5の上面ほぼ中央に機械式スイッチからなる荷重検知型センサ7が設けられており、例えば、図3のように記録紙収納部20にピン軸11にて枢支された上蓋12の先端部に回転自在に取り付けられているプラテンローラ2を、上蓋12を回転させて上方から荷重検知型センサ7に近づける方向に移動させてプラテンの軸の両端部を凹部面1b,1bへ係合させると、プラテンローラ2の軸の表面がフック6,6に当接して、これを変形させて凹部面1b,1bから逃がすように働く。これによりフック6,6が外れプラテンローラ2はそのまま下方へ移動して凹部面1b,1b内に装着される。
【0033】
また、プラテンローラ2を上方へ外したいときは、上蓋12の先端部を外側に突出させて設けた操作片12aを指で上方へ引き上げる。すると、フック6,6がプラテンローラ2の軸の表面に沿って移動しながら変形し、プラテンローラ2の軸の下側へ移動してその復元力でプラテンローラ2の軸を上方へ押し上げて凹部面1b,1bとの係合が外れる。このとき、フック6,6がヘッド支持体3に固定されているため、フック6,6を押圧したときにヘッド支持体3の背部の圧縮バネ4が縮むことによってフック6,6がプラテンローラ2の軸の下側へ移動し易くなる。プラテンローラ2を外すことにより記録紙のセットが容易となる。
【0034】
フレーム1の底板部1Uの上方には側壁部1a,1a間に配設された用紙ガイド5が取付けられている。用紙ガイド5の上面は、滑らかに丸みを帯びて形成されていて、そのほぼ中央には矩形状の取付孔5cが形成され、この取付孔5c内に機械スイッチからなる荷重検知型センサ7が取付けられている。
【0035】
荷重検知型センサ7は、内部に弾性部材と、該弾性部材の弾性力に抗じて上方から荷重が加わると導通状態になる接点を備えている。弾性部材は、サーマルプリンタの使用環境に応じて適宜選択変更でき、例えば、線ばね、板ばね等の加圧ばね、モールドシート等の弾性を有する素材、各種部材を複数組み合わせて弾性を発揮するようにした構造等を利用できる。そして、プラテンローラ2が記録紙10を介して荷重検知型センサ7の突出部7aを押圧することにより、荷重検知型センサ7の図示しない弾性部材に抗して突出部7aが下降する。よって、荷重検知型センサ7はOFF状態からオン状態となる。
【0036】
なお、荷重検知型センサは、荷重の変位を検出して荷重値が所定の範囲にある場合にオンオフを切り替えている。そして、所定の範囲を適宜変更することにより、気温の変化に起因する記録紙の厚さやプラテンローラの断面積の膨張などの各種環境の変化に適切に対応することができる。本実施の形態においては、例えば0.1〜0.4Nであるときにオンオフを切り替えるように設定して、記録紙に傷が付かなかったり紙送りに大きなトルクを必要としない等の動作環境を満たすようにしている。この荷重値0.1〜0.4Nの範囲においては、検出精度が高まり、上述した動作環境を優良に満たして顕著な効果を有している。また、作動荷重の下限値を0.1Nと設定することにより、記録紙の自重だけではオン状態を検出しないように荷重検知型センサを制御している。また、荷重検知型センサとしては上記範囲の荷重を検出できるものであれば良く、例えば、携帯電話等の開閉状態を検知するために用いられ携帯電話のフリップ等に備えられている荷重検知型センサをそのまま転用してもよい。
【0037】
なお、荷重検知型センサはストローク距離を検出してストローク距離が所定の範囲にある場合にオンオフを切り替える機構のものを使用してもよい。この場合、本実施の形態においてはストローク距離が0.2から1mmの範囲にて検出精度が高まり、上述した動作環境を優良に満たして顕著な効果を有している。このような構成によれば、ストローク距離によりオンオフを切り替えるため、印字できる記録紙の厚さの範囲や使用できるプラテンローラの直径、膨張率等の組成の範囲を事前に容易に把握することができ、使用環境に応じて容易に適宜設計変更を行うことができる。
【0038】
このように抵抗力に抗じて完全に押し下げられると、荷重検知型センサ7内部のセンサが検知して制御回路に対して荷重検知信号を送信する。制御回路は、該センサから信号を受信すると、記録紙10が有りかつ、プラテンローラ2がフレーム1に装着されている状態であると判定し、モータドライバ43に対して駆動開始信号を送信する。そして、モータMが駆動されてプラテンローラ2が回転を開始するとともに印刷情報に対応してサーマルヘッドHが加熱されて印刷が開始される。
【0039】
ヘッド支持体3の表面にはサーマルヘッドHの駆動回路用ICを樹脂でモールドしたモールド部3a、3bが設けられており、摺動する記録紙との接触による故障等の障害からICを保護している。
【0040】
次に、プラテンローラ2がサーマルプリンタの側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに装着されているかの着脱状態および記録紙10の有無を荷重検知型センサ7で検知する際の機構を、図4に基づいて以下に説明する。図4はサーマルプリンタP1におけるプラテンローラ2の着脱状態および記録紙10の状態を示す断面図である。
【0041】
先ず、プラテンローラ2が離脱されている状態では、機械荷重検知型センサ7に荷重するものが何もないので、機械荷重検知型センサ7はOFF状態である。次に、プラテンローラ2が離脱されている状態で、ロール状に巻回された記録紙10を引っ張り出し、記録紙10のうち、その先端縁部分をプリンタ本体の用紙ガイド5の荷重検知型センサ7上まで、それを少なくとも覆うように引っ張り出す(図4(c))。この状態においては、プラテンローラ2は離脱されており、荷重検知型センサ7の上方には記録紙のみが有り、記録紙の荷重のみが荷重検知型センサ7に荷重される。荷重検知型センサ7の弾性部材の弾性力は、記録紙の荷重よりも大きな値に設定されており、荷重検知型センサ7の突出部7aを押し下げることができないため、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはOFF状態のままである。
【0042】
次に、プリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bにプラテンローラ2を押圧していく。すると、プラテンローラ2は、ヘッド支持体3に圧接し、プラテンローラ2の軸受けが側壁部1a,1aの凹部面1b,1b内に挿通され、プラテンローラの軸受けが凹部面1b,1bに嵌着する。このように、プラテンローラ2が完全に凹部面1b,1bに装着されると、プラテンローラ2とサーマルヘッドHの間に記録紙10を挟んだ状態でサーマルヘッドHからの付勢力によりプラテンローラ2が記録紙10に圧接される。また、用紙ガイド5の荷重検知型センサ7がプラテンローラ2の押圧力と記録紙10の自重により押圧されてオン状態を検出することになる(図4(a)参照)。
【0043】
次に、従動ギア2Bおよび歯車伝達機構Gを介してプラテンローラ2に伝達されたモータMの回転駆動力によりプラテンローラ2を回動し、プラテンローラ2とヘッド支持体3のサーマルヘッドH間に記録紙10が搬送され、サーマルヘッドHにより記録紙10に印刷記録の処理がなされる。
【0044】
一方、記録紙10が荷重検知型センサ7上に無い状態において、プラテンローラ2をプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに押圧して完全に装着させた場合、プラテンローラ2を押圧していくにつれてプラテンローラ2の外周は荷重検知型センサ7の突出部7aに接近していく。そして、プラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着され、プラテンローラ2の外周表面は荷重検知型センサ7の突出部7aから所定の距離、離間した位置で停止する(図4(b))。このように、記録紙10が無く、かつプラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着された状態においては荷重検知型センサ7の突出部7aを押し下げられないため、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはOFF状態のままである。(図4(b)参照)。
【0045】
したがって、記録紙10が用紙ガイド5上に確実に有り、且つプラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着されている状態では、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはオン状態であるが、それ以外の全ての場合においては、OFF状態となりエラーが検出される。
【0046】
なお、図4(a)に示す側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着された状態のプラテンローラ2を解除し離脱させるときは、まず、フレーム1の各側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに装着されているプラテンローラ2の回転軸2Aの両端面を指で挟持して上方に引き上げる。次に、プラテンローラ2の軸受けが側壁部1a,1aの凹部面1b,1bから解除された後、フック状の形をなすように湾曲した一対のフック6に当接されたプラテンローラの軸受けを、さらに上方に引き上げる。そして、山形の湾曲部6aを通過させると、フック6側から付勢力を受けて山形の湾曲部6aの上方側の傾斜面に沿ってプラテンローラの軸受けは半自動的に引き上げられる。このように、プラテンローラ2がプリンタ本体のフレーム1から離脱される。
【0047】
図5は、サーマルプリンタとそれを制御するコントローラの回路構成を示すブロック図である。
【0048】
上記サーマルプリンタ1は、別体に構成されたコントロール基盤40に配線接続されるとともに、このコントロール基盤40上の制御回路により制御されるように構成されている。
【0049】
制御回路には、サーマルプリンタP1の全体的な制御を行ない後述する荷重検知処理を制御するMPU(Micro Processing Unit)41と、MPU41に作業用のメモリ空間を提供し印字データなどが格納されるメモリ42と、MPU41の命令に基づきモータMに電力を供給し駆動させるモータドライバ43と、荷重検知型センサ7内に内蔵され、記録紙10の重量と、プラテンローラ2が側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着された状態にてプラテンローラ2が記録紙10を押圧する押圧力の総和の荷重値を検出してオン状態か否かを判別する荷重検知型センサ25と、サーマルプリンタ1が搭載される本体装置のホストコンピュータ50などとデータの入出力を行なうインターフェース45などが設けられている。荷重検知型センサ25の出力は、MPU41に入力されている。
【0050】
なお、電源供給は外部の電源装置52から受ける。また、モータMは例えば、ステッピングモータからなり、モータドライバ43の各相の入力端子に順にパルス信号を入力することで、モータMの巻線と電源端子とを接続するスイッチトランジスタがオンされて、巻線に通電が行われ駆動軸が所定角ずつ回転するようになっている。
【0051】
従って、荷重検知型センサ7がオン状態になると、MPU41は、モータドライバ43に回転開始信号を送信し、図示しない印字駆動回路に印字情報等を送信してサーマルヘッドHを駆動させて印字処理を開始させる。
【0052】
次に、このサーマルプリンタでの荷重検知型センサの検出状態、記録紙の有無及びプラテンローラの着脱状態の関係を図6に基づいて説明する。図6は、その横軸を時間軸(t)に、縦軸をそのときの荷重検知型センサ25のON、OFF状態、記録紙の有無及びプラテンローラの着脱状態をそれぞれ示している
図6に示すように、プラテンローラ2が離脱している状態においては、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサ25はOFF状態である。ロール紙から用紙ガイド5の上面に記録紙10を装着すると、記録紙10が無い状態から記録紙10が有りの状態となる(t1)。
【0053】
そして、プラテンローラ2を押圧してプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに装着させていくと、記録紙10がプラテンローラ2の外周の最下端に押圧されながら下方に移動していくが、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはOFFの状態のままである。そして、プラテンローラ2が側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着された場合に、荷重検知型センサ7の突出部7aが所定のストロークだけ押し下げられオン状態となり(t2)、記録紙10の有無及びプラテンローラ2の着脱状態の検出が開始される。その後、再び、プラテンローラ2が側壁部1a,1aの凹部面1b,1bから解除されるまでの間、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはオン状態を維持し続ける。このようにして、プラテンローラ2が側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに確実に装着され、かつ記録紙10が用紙ガイド5の上面に挿入されている場合に、荷重検知型センサ7によりオン状態が検出される。
【0054】
次に、本実施形態のサーマルプリンタの制御回路で行われる荷重検知処理についてフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図7は主に制御回路のMPU41、荷重検知型センサ25により行われる荷重検知処理の手順を示すフローチャートである。この荷重検知処理は荷重検知型センサ7の荷重検知型センサ25の検知結果により、記録紙の有無及びプラテンローラの着脱状態を確実に判定する処理である。なお、電源52が投入されると同時にMPU41は、機械荷重検知型センサ7の荷重検知型センサ25からの検知信号を常時受信できる状態となりこの割り込み信号を待機しているものとする。
【0055】
先ず、MPU41は、図示しない操作入力部においてユーザにより所定の入力操作がなされたか否かを判別する(ステップS101)。ステップS101においてユーザにより所定の入力操作がなされた場合、MPU41はステップS102に移行して荷重検知型センサ25がONであるか否かを判別する。具体的には、制御回路40のメモリ42内のセンサフラグが「1」であるか否かを判定する。ここでセンサフラグとは機械荷重検知型センサ7の荷重検知型センサ25からオン状態であることを示す検知信号を受信した場合にMPU41によりメモリ42内の所定の記録領域に設定されるフラグである。荷重検知型センサ25がOFF状態になった場合、つまり荷重検知型センサ25がオン状態であることを示す検知信号を送信しなくなった場合には、このセンサフラグに「0」が設定される。
【0056】
ステップS102において、荷重検知型センサ25がOFF状態であると判別された場合は、MPU41は、次の操作に進まないように即座に図示しないLEDなどの表示部にエラー表示をするとともにモータドライバ43に駆動停止信号を送信してモータMを停止させ回動できないように制御して(ステップS103)、この荷重検知処理を終了する。一方、ステップS102において荷重検知型センサ25がオン状態であると判別された場合は、MPU41は、用紙ガイド5上に記録紙10が有り、かつプラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに確実に装着された状態であると判別して、モータドライバ43に駆動開始信号を送信してモータMを回動させるとともにサーマルヘッドHに印刷開始信号、印刷情報等を含んだ印刷データを送信して印刷処理を開始させ(ステップS104)、この荷重検知処理を終了する。
【0057】
従って、荷重検知型センサ25がオン状態に変化するのは、プリンタ本体の用紙ガイド5に記録紙10が載置され、且つプラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに確実に装着されている場合のみである。また、荷重検知型センサ25がOFF状態を維持するのは、例えば記録紙10が載置されていないか、記録紙10が載置されているが大きくずれていたり撓んでいる状態、またはプラテンローラ2の回転軸2Aの両端部2C,2Dが側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに確実に装着されていない状態、例えばプラテンローラ2の片側の端部のみが装着されている状態の場合である。
【0058】
このように第1の実施の形態のサーマルプリンタによれば、荷重検知型センサ25は、記録紙10の有無の検出の他にプラテンローラ2の着脱状態をも検出できるため、1つのセンサにより印刷可能な状態であるか否かを確実に検出することができる。従って、部品点数を抑えて制御機構を簡易にすることができる。
また、新たに高価なセンサを追加しなくても既存の荷重検知センサ25を転用できるため、コストアップせずに検出精度を高めることができるとともに非常に低価格のサーマルプリンタを供給できる。
【0059】
また、用紙ガイド5の上面のほぼ中央に矩形状の取付孔5cが形成されこの取付孔5c内に荷重検知型センサ25が取付けられており、またいずれの用紙セット方式においても用紙ガイドの上面に記録紙がある状態で記録紙をセットするため、用紙ガイドの変更のみでどの方式にも転用可能な簡単な構造のサーマルプリンタを提供できる。
【0060】
また、記録紙10が用紙ガイド5上に確実に有り、且つプラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着されている状態に限り、荷重検知型センサ7の荷重検知型センサはオン状態となり、それ以外の全ての場合においては、OFF状態となりエラーが検出されるため、正確に印刷を行える状態を確実に検出できる。
【0061】
従って、正確に印刷できない状態で印刷処理が開始され印刷データに対応してヘッド発熱体が加熱制御され印刷データが消滅してしまうことを防止でき、またプラテンローラがプリンタ本体のフレームに確実に装着されていない状態で印刷を開始してヘッド発熱体から記録紙に熱がうまく伝達されずヘッド発熱体が高温に加熱され、ヘッド発熱体の耐久性が低下することを防止できる。また、記録紙がない状態でプラテンローラがサーマルヘッドに押圧され、プラテンローラが直接加熱されプラテンローラに大きなダメージを与えることを防止できる。
【0062】
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態のサーマルプリンタは、第1の実施の形態で示したフック6をカムの作動面と一体化されたレバー21に置換し、さらにサーマルヘッドHとプラテンローラ2の間にプラテン可動部材22を設けてこれらをユニット化したものであり、その他のサーマルプリンタの構成および動作は第1の実施の形態と同一である。すなわち、第1の実施の形態では、フック6の動作によりプラテンローラ2をプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに容易に着脱できるように構成されユーザの指で直接プラテンローラの回転軸2Aの両端面を挟持して押圧または引き上げることにより容易に装着または離脱させていたが、第2の実施の形態では、カムの作動面と一体化されたレバー21をプラテンローラの回転軸を中心に回動させることにより、サーマルヘッドHをプラテンローラ2から離れる方向に可動させるとともにプラテンローラ2を荷重検知型センサ7から離れる方向に可動させる。ここでプラテン可動部材22は、サーマルヘッドHとプラテンローラ2の間に設けられ支軸Jを頂点としてサーマルヘッドHと固有の角度をなした状態で固定されている。従って、サーマルヘッドHがプラテンローラ2から離れる方向に可動された場合には、プラテン可動部材22も同じ距離だけ支軸Jを中心に反時計回りに回動する(図9(b)参照)。
【0063】
次に、第2実施形態のサーマルプリンタにおけるプラテンローラ2の着脱動作を図8および図9を参照してより詳細に説明する。
【0064】
図8は、第2の実施の形態のサーマルプリンタにおけるレバー21の動作を示す図である。図8に示すように、先ず、プラテンローラ2の回転軸によってプラテンローラ2と一体化されたレバー21の操作部21aを時計回りに回動させると、プラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着された状態となる(図8(a))。この状態においては、第1の実施の形態と同様にサーマルヘッドHにプラテンローラ2が押圧されるとともにプラテンローラ2の外周表面が荷重検知型センサ7の突出部7aと所定の距離、離間した位置に固定される。
【0065】
次に、レバー21の操作部21aを反時計回りに回動させていくと、レバー21の作動面21A、21Bが順にサーマルヘッドHの表面と当接してサーマルヘッドHを左方向に押圧しながら回動していく。それとともにプラテンローラ2の軸受けは側壁部1a,1aの凹部面1b,1bの略U字状の溝に沿って上方へ可動されていく。さらに、レバー21の操作部21aが回動され作動面21CがサーマルヘッドHの表面と完全に当接する位置でレバー21の回動が停止される(図8(b))。
【0066】
このような機構により、カムの作動面と一体化されたレバー21を回動させるだけでプラテンローラ2の外周表面を荷重検知型センサ7の突出部7aの上方に可動させ記録紙10を挿入できる隙間を形成できる。
【0067】
図9は、第2の実施の形態のサーマルプリンタにおけるプラテン可動部材22の動作を示す図である。図9(a)に示すように、プラテン可動部材22は、サーマルヘッドHとプラテンローラ2の間に設けられ支軸Jを頂点としてサーマルヘッドHと固有の角度をなした状態で固定されており、このプラテン可動部材22の右端側にはプラテンローラの軸受けが挿通された開口部22aが設けられている。このようにしてプラテン可動部材22は、サーマルヘッドHとプラテンローラ2の間に介在してこれらをユニット化している。次に、プラテンローラ2の動作に連動したプラテン可動部材22及びサーマルヘッドHの動作について説明する。
【0068】
先ず、レバー21の操作部21aを時計回りに回動させて、プラテンローラ2がプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに完全に装着されると、プラテンローラ2の軸受けがプラテン可動部材22の右端側に設けられた開口部22aの下方側の内側壁部に密接した状態となる(図9(a))。次に、レバー21の操作部21aを反時計回りに回動させていくと、レバー21の回動に連動してプラテンローラの軸受けが該開口部22aの開口内で上方向に可動されていく。それとともに、レバー21の作動面21A、21BがサーマルヘッドHの表面を左方向に押圧しながら回動するため、サーマルヘッドHは押圧され支軸Jを中心として反時計回りに回動していき、サーマルヘッドHと支軸Jを頂点として固有の角度をなした状態で固定されたプラテン可動部材22もサーマルヘッドHと同様に、サーマルヘッドHが回動した角度と同一の角度だけ支軸Jを中心に反時計回りに回動していく。そして、レバー21をこれ以上回動できない位置まで回動させ停止させると、プラテンローラの軸受けが該開口部22aの開口内で上方側の内側壁部に密接した状態となる(図9(b)参照)。
【0069】
このような機構により、プラテンローラの軸受けをプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bから離脱させずにプラテンローラ2の外周表面を荷重検知型センサ7の突出部7aの上方に可動させ記録紙10を挿入できる隙間を形成できる。
【0070】
このように第2の実施の形態のサーマルプリンタによれば、プリンタ本体から外部へ延出したレバー21の操作部21aを反時計回りに回動させるだけでプラテンローラの軸受けをプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bから離脱させずに荷重検知型センサ7の突出部7aの上方に可動させ記録紙10を挿入できる隙間を形成できる一方、レバー21の操作部21aを時計回りに回動させることによりプラテンローラの軸受けをプリンタ本体の側壁部1a,1aの凹部面1b,1bに確実に装着することができる。
【0071】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、その主旨を逸脱しない範囲内において変更して実施することができる。例えば、上述した実施形態では用紙ガイド5の上面のほぼ中央には矩形状の取付孔5cが形成され、この取付孔5c内に荷重検知型センサとしての荷重検知型センサ7が取付けられているが、用紙ガイド5の上面であってフレーム1のいずれかの側壁部1a,1aの近傍に取付孔5cを形成してもよい。また、上述した実施形態では矩形状の取付孔5cを形成しているが、内部に荷重検知型センサ7を配置できる形状であればいずれの形状であってもよく、例えば円形状の取付孔を形成してもよい。
【0072】
また、第1の実施の形態においては荷重検知型センサ25がオン状態であると判別された場合は、MPU41はモータドライバ43に駆動開始信号を送信してモータMを回動させるとともにサーマルヘッドHに印刷データを送信して印刷処理を開始させているが、モータドライバ43に駆動開始信号を送信してモータMを回動させ記録紙を引き入れる動作だけをさせるようにしてもよい。このように構成すれば自動挿入方式に転用できる。
【0073】
【発明の効果】
本発明によれば、プラテンローラの下方に記録紙があり、かつプラテンローラの軸が軸受け部により支持された状態において記録紙を介してプラテンローラに圧接されオン状態に変化するため、1つのセンサにより印刷可能な状態であるか否かを確実に検出することができる。従って、部品点数を抑えて制御機構を簡易にすることができ、新たに高価なセンサを追加しなくても既存の荷重検知センサを転用できるため、コストアップせずに検出精度を高めることができるとともに非常に低価格のサーマルプリンタを供給することができる。
【0074】
また、荷重検知型センサを、記録紙を介してプラテンローラに圧接されオン状態に変化することができる位置に設けることができるため、一部の部品を変更し荷重検知型センサを追加するだけでいずれの用紙セット方式のサーマルプリンタにも転用できる。
【0075】
また、軸受け部により支持されたプラテンローラの軸が解除された状態で、該プラテンローラの軸を荷重検知型センサから離れる方向に移動させる可動手段をさらに備えることができ、プラテンローラの軸を軸受け部から離れる方向に引き上げるだけで容易に移動させることができる。
【0076】
また、作動部材によりプラテンローラの軸を軸受け部から離脱できるため、簡易な構造の可動手段を構成でき部品点数を削減してサーマルプリンタの筐体自体を小型化できる。従って、各種情報機器に組み込んだ際に、情報機器自体の体積を縮小化して機器の小型化に貢献することができる。
【0077】
また、手差し方式または自動挿入方式の場合には、レバーの操作と連動させてヘッド支持体をプラテンローラから離れる方向に可動できるため、レバーの操作範囲に依存した範囲にプラテンローラが移動できる範囲を限定できる。従って、プラテンローラのサーマルヘッドに対する位置のばらつき、および押圧位置のずれを抑えることができる。また、レバーの操作によりクリック的な動作でプラテンローラの位置を確実にロックできるため、検出精度を高めることができる。
【0078】
また、作動荷重に幅を設けることができるため、気温の変化に起因する記録紙の厚さやプラテンローラの断面積の膨張などの各種環境の変化に適切に対応できるサーマルプリンタの動作環境を実現できる。また、作動荷重の下限値を0.1Nと設定することにより、記録紙の自重だけではオン状態を検出しないように荷重検知型センサを制御できる。
【0079】
また、ストローク距離により荷重検知型センサのオンオフを切り替えるため、印字できる記録紙の厚さの範囲や使用できるプラテンローラの直径、膨張率等の組成の範囲を事前に容易に把握することができ、使用環境に応じて容易に適宜設計変更を行うことができる。また、荷重検知型センサの作動荷重の作動荷重の幅を設けることができるため、気温の変化に起因する記録紙の厚さやプラテンローラの断面積の膨張などの各種環境の変化に適切に対応できるサーマルプリンタの動作環境を実現できる。
【0080】
また、荷重検知型センサをプラテンローラが軸受け部により支持された状態で、プラテンローラの外周と接する垂直面が紙ガイド面と交差する位置よりもプラテンローラの軸に近い位置に設けられるため、ロール紙から引き出された記録紙がサーマルヘッドとプラテンローラに挟持されるまでに多少ズレたり撓んだりした場合であっても、サーマルヘッドとプラテンローラの間に記録紙があり、かつプラテンローラが本体フレームに装着されている場合は、オン状態を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としてのサーマルプリンタの構成を示す斜視図である。
【図2】図1のサーマルプリンタを異なる方向から見た状態を示す斜視図である。
【図3】図1のサーマルプリンタを備えた情報機器の一例を示す斜視図である。
【図4】図1のサーマルプリンタにおけるプラテンローラの着脱状態および記録紙10の状態を示す断面図である。
【図5】図1のサーマルプリンタとそれを制御するコントローラの回路構成を示すブロック図である。
【図6】第1の実施形態のサーマルプリンタの荷重検知処理の内容の一例を示すタイムチャートである。
【図7】本実施形態のサーマルプリンタの制御回路で行われる荷重検知処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】第2の実施の形態のサーマルプリンタにおけるレバー21の動作を示す図である。
【図9】第2の実施の形態のサーマルプリンタにおけるプラテン可動部材22の動作を示す図である。
【符号の説明】
1 フレーム
2 プラテンローラ
3 ヘッド支持体
4 圧縮バネ
5 用紙ガイド
6 フック
7 荷重検知型センサ
1a 側壁部
7a 突出部
10 記録紙
21 レバー
22 プラテン可動部材
41 MPU
43 モータドライバ
G 歯車伝達機構
H サーマルヘッド
M モータ
P1 サーマルプリンタ
Claims (7)
- 本体フレームと、
記録紙に印字を行うサーマルヘッドおよびその背面に一体に設けられたヘッド支持体と、
前記サーマルヘッドと併設されたプラテンローラと、
前記プラテンローラを回動自在かつ着脱可能に保持する軸受け部と、
前記サーマルヘッドを、上記プラテンローラへ圧接する方向へ付勢する付勢手段と、
前記プラテンローラの下方に記録紙があり、かつプラテンローラの軸が軸受け部により支持された状態において前記記録紙を介して前記プラテンローラに圧接されオン状態に変化することができる位置に設けられた荷重検知型センサとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。 - 前記軸受け部により支持されたプラテンローラの軸が解除された状態で、該プラテンローラの軸を前記荷重検知型センサから離れる方向に移動させる可動手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のサーマルプリンタ。
- 前記可動手段は、前記プラテンローラの軸を軸受け部から離脱させる作動部材から構成されていることを特徴とする請求項2に記載のサーマルプリンタ。
- 前記可動部材は、前記ヘッド支持体に当接され該ヘッド支持体を前記プラテンローラから離れる方向に可動させるカムと、該カムを回動させるレバーとから構成されていることを特徴とする請求項2に記載のサーマルプリンタ。
- 前記荷重検知型センサは、荷重の変位を検出し荷重値が0.1〜0.4Nであるときにオンオフを切り替えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のサーマルプリンタ。
- 前記荷重検知型センサは、ストローク距離を検出しストローク距離が0.2から1mmであるときにオンオフを切り替えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のサーマルプリンタ。
- 前記荷重検知型センサは、前記プラテンローラが軸受け部により支持された状態で、プラテンローラの外周と接する垂直面が紙ガイド面と交差する位置よりもプラテンローラの軸に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のサーマルプリンタ。
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