JP2010089330A - プリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続供給される記録紙に印刷を行うサーマルヘッド34と、記録紙の紙送りを行うプラテンローラ65と、記録紙を切断するカッターとを備えたサーマルプリンタ1であって、カッターを構成する固定刃30および可動刃10と、固定刃30を支持する本体ユニット4と、本体ユニット4に対して着脱自在とされ、可動刃10を支持するカバーユニット3と、可動刃10と一体的に構成されたラック44に噛合って可動刃10を移動させるピニオンギヤ42と、を備え、ピニオンギヤ42は本体ユニット4に支持され、カバーユニット3は可動刃10およびプラテンローラ65のみを支持している。
【選択図】図4
Description
サーマルプリンタに代表されるように、印刷された記録紙を切断するカッターを備えたカッター付きプリンタが数多く知られている。通常、駆動源を備えたカッター(オートカッター)は、印刷が終了すると自動的に記録紙を切断するように設定されており、切断した記録紙を、上述したようにレシートやチケット等として速やかに利用することができるようになっている。
なおサーマルプリンタは、例えばキャッシュレジスターや、携帯型端末装置等に組み込まれて使用されている。
またサーマルプリンタは、可動刃を駆動する可動刃駆動系を備えている。可動刃駆動系として、ラック・ピニオン方式やカム方式等を採用したものが知られている。ラック・ピニオン方式を採用したものは、可動刃と一体的に構成されたラックと、ラックに噛合うピニオンギヤと、ピニオンギヤを駆動するピニオン駆動系とを含んでいる。
これに対して、特許文献2には、可動刃駆動系の一部をカバーユニットに搭載したプリンタが記載されている。図8(b)は、特許文献2に記載されたプリンタの概略構成図である。このプリンタでは、可動刃駆動系のうち、少なくともラック44およびピニオンギヤ42がカバーユニット3に搭載されている。このプリンタは、開閉の振動や衝撃を受けるカバーユニットに駆動輪列機構を搭載しているため、故障する可能性がある。
この構成によれば、固定刃の配置ユニットにおいて固定刃およびピニオンギヤが近接配置されるので、記録紙の切断時には、ピニオンギヤにより可動刃を固定刃に向かって引き込むことになる(引き込み方式)。この場合、ピニオンギヤから可動刃への駆動力と、固定刃から可動刃への反力とが、水平方向の逆向きに近接して作用するので、可動刃の配置ユニットに作用する回転モーメントが小さくなる。これにより、固定刃と可動刃間の圧力低下を小さくすることが可能になり、切断動作を安定させ切断性能を向上させることができる。また、可動刃の配置ユニットは可動刃に加えてプラテンローラまたはサーマルヘッドのみを支持するので軽量化される。これにより、本体ユニットに対するカバーユニットの開閉時における重量負荷を軽減することができる。
このように、カバーユニットにプラテンローラと、ラックと一体的に構成された可動刃とを支持する構造においては、本体ユニットに対して開閉するカバーユニットに、ギア輪列等の駆動機構やサーマルヘッドや駆動源等の電気部品がないので、カバーユニットの開閉時における衝撃や振動による機械的、電気的な故障を著しく低減することができる。
また、前記ピニオンギヤは一つの軸に対し、左右一対に設けられており、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットが閉じる時、前記カバーユニットに配置された前記可動刃と一体的に構成された前記ラックは、前記可動刃駆動機構側のピニオンギヤと噛み合った後に他方のピニオンギアと噛み合い、その後、前記可動刃駆動機構側のピニオンギヤと前記可動刃駆動機構とが噛み合うように構成することが望ましい。
また前記ラックおよび前記ピニオンギヤの歯形は、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時に、それぞれの歯先同士が衝止しないように噛み合う形状であることが望ましい。
また前記ラックには、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時、前記ピニオンギヤが前記ラックに噛合う前に前記ピニオンギヤを回転させる爪部を備えていることが望ましい。
これらの構成によれば、本体ユニットに対しカバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時に、ラックとピニオンギヤとを円滑に噛み合わせることができる。
前記規制部材は前記固定刃の配置ユニットに支持されていることが望ましい。
この構成によれば、固定刃の配置ユニットにおいて固定刃および規制部材が近接配置される。この場合、規制部材から可動刃への規制力と、固定刃から可動刃への圧接力とが、鉛直方向の逆向きに近接して作用するので、可動刃の配置ユニットに作用する回転モーメントが小さくなる。これにより、固定刃と可動刃間の圧力低下を小さくすることが可能になり、切断動作を安定させ切断性能を向上させることができる。
前記規制部材は前記可動刃の配置ユニットに支持される構造とすることもできる。
この構成によれば、本体ユニットに対しカバーユニットを閉じるだけで規制部材により可動刃の鉛直方向の移動を規制することが可能になる。したがって、可動刃の鉛直方向の移動規制および解除の切り替え機構が不要になり、製品コストを低減することができる。
また、前記ラックが前記ピニオンギヤから外れないように規制する規制部材を備え、
前記規制部材は前記プラテンローラの回転軸より前記固定刃側に配置されていることが望ましい。
この構成によれば、規制部材が固定刃に近接配置されるので、固定刃から可動刃への圧接力によりラックがピニオンギヤから外れるのを効果的に防止することができる。
この構成によれば、カバーユニットにはプラテンローラと可動刃しかないので、可動刃駆動機構を分解することなく可動刃のみを容易に交換できる。
(サーマルプリンタ)
図1はサーマルプリンタの外観斜視図であり、図2は開閉扉が開いている状態の側面断面図であり、図3は開閉扉が閉じている状態の側面断面図である。なお、本実施形態では図2および図3の紙面上下方向を「鉛直方向」と呼び(紙面上方を「上」と呼び、紙面下方を「下」と呼ぶ。)、紙面左右方向を「水平方向」と呼ぶ。
上記カバーユニット3は、後述する可動刃10およびプラテンローラ65が主に組み込まれたユニットであり、開閉扉6の先端側の内面に設けられている。そのため、カバーユニット3は、開閉扉6の開閉動作に伴って移動し、本体ユニット4に結合されたり、本体ユニット4から分離されたりするようになっている。
図4は、本体ユニットおよびカバーユニットの概略構成図である。カバーユニット3は、ゴム等の弾性体からなり記録紙Pを送り出すプラテンローラ65と、固定刃30に対して接近および離反するように直線移動する可動刃10とを備えている。
プラテンローラ65は、図3に示すように開閉扉6を閉じてカバーユニット3と本体ユニット4とを結合したときに、サーマルヘッド34との間で記録紙Pを挟むように配置されている。プラテンローラ65は、開閉扉6を閉じた後、本体ユニット4側から伝達された回転力によって回転し、ロール紙Rから引き出された記録紙Pを排出口2cからケーシング2の外部に送り出すことができるようになっている。
プラテン駆動系60は、図4の紙面奥側に配置され、プラテンローラ65の中心軸上に配置された従動歯車64と、従動歯車に噛合うギヤ列と、ギヤ列に噛合うプラテン用モータ(フィードモータ)61aとを備えている。プラテン駆動系60のうち、従動歯車64を除くギヤ列およびプラテン用モータ61aが本体ユニット4に支持されている。
なお本実施形態では、可動刃駆動系40を図4の紙面手前側に配置し、プラテン駆動系60を図4の紙面奥側に配置しているが、それぞれを逆側に配置してもよく、両者を同一側に配置してもよい。
次に、上述したサーマルプリンタ1の印字および切断動作について説明する。
まず、ロール紙Rをセットする。具体的には、図1及び図2に示すように、開閉扉6を開けた状態でロール紙Rを投入口2aからケーシング2内に投入する。この際、予め記録紙Pをケーシング2の外側に引き出しておく。そして開閉扉6を閉めると、プラテンローラ65の軸受65aが本体ユニット4の嵌合孔66に嵌り込んで嵌合されると共に、ロックシャフト(不図示)が本体ユニット4側のロック溝(不図示)に嵌って自動的にロックされる。これにより、本体ユニット4とカバーユニット3とが結合された状態となる。
そして記録紙Pは、図3に示すように、プラテンローラ65とサーマルヘッド34との間に挟まれた状態になると共に、排出口2cからケーシング2の外側に引き出された状態となる。
開閉扉6を閉めたとき、図4に示すラック44とピニオンギヤ42とが噛合うように構成されている。本実施形態では、ピニオンギヤ42の位置が固定刃30の下にあるので、開閉扉を閉めたとき、最初から可動刃10が固定刃30に被さることになる。この場合には、可動刃10の先端を曲げ加工する必要がないので可動刃10の製造が簡素化される。これに対して、図19に示すようにピニオンギヤ42の位置を固定刃30よりプラテンローラ65側に配置する構成では、開閉扉を閉めたときに、可動刃10の先端が固定刃30に被さらない。この場合には、ピニオンギヤ42により可動刃10を引きこんだ時に、可動刃10の先端が固定刃30にスムーズに乗り上げるようにする必要がある。この場合には、可動刃10の先端に曲げ形状10bを作ることが望ましい(図20参照)。これにより、可動刃10の両端部分のカバーユニット3からの突出を小さくすることができるので、プリンタのデザイン上好適である。
これと同時にサーマルヘッド34を作動させて、サーマルヘッドの多数の発熱素子が適宜熱を発することで、送り出された記録紙Pに対して、各種の文字や図形等を明瞭に印刷することができる。印刷された記録紙Pは、プラテンローラ65によって送り出され、固定刃30と可動刃10との間を通過する。
図7(a)は固定刃と可動刃との間に記録紙が咬み込まれた状態であり、図7(b)は回復動作の説明図である。図7(a)に示すように、可動刃10を固定刃30側に移動させて記録紙(不図示)を切断中に、固定刃30と可動刃10との間に記録紙が咬み込まれることがある。咬み込み力が大きい場合には、可動刃用モータを逆回転させても、可動刃10を固定刃30から引き離すことが不可能である。
次に、記録紙の切断時に可動刃およびカバーユニットに作用する力について検討する。以下には、水平方向の力および鉛直方向の力に分けて、従来技術(押し出し方式)の場合および本実施形態(引き込み方式)の場合について、順に検討する。
図8は可動刃およびカバーユニットに作用する水平方向の力の説明図であり、図8(a)は本実施形態(引き込み方式)の場合であり、図8(b)は従来技術(押し出し方式)の場合である。
図8(b)に示す従来技術では、ピニオンギヤ42がカバーユニット3に支持されている。この場合、ラック44とピニオンギヤ42とのギヤ噛合部Gが、固定刃30から離間配置される。そのため記録紙の切断時には、ピニオンギヤ42により可動刃10を固定刃30に向けて押し出すことになる(押し出し方式)。
図9は可動刃およびカバーユニットに作用する鉛直方向の力の説明図であり、図9(a)は本実施形態の引き込み方式の場合であり、図9(b)は従来技術の押し出し方式の場合である。
圧接力Fzsは固定刃30から可動刃10を介して規制機構80によって受けており、固定刃30および規制機構80はどちらも本体ユニット4に支持されているため、本体ユニット4の内部で相殺される。
図7(b)に示すように、本実施形態では、ピニオンギヤ42が本体ユニット4に支持されている。そのため、本体ユニット4から分離したカバーユニット3を本体ユニット4に再結合する際に、カバーユニット3に支持されたラック44と、本体ユニット4に支持されたピニオンギヤ42とを、円滑に噛み合わせる必要がある。
また図10(b)に示すように、ラック44およびピニオンギヤ42の歯形を三角形状としてもよい。この場合には、歯先が鋭利な先細り形状となるので、ラック44とピニオンギヤ42とを円滑に噛み合わせることができる。
このように、ラック44およびピニオンギヤ42の歯形は、本体ユニットに対しカバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時に、ラック44およびピニオンギヤ42の歯先同士が衝止しないように噛み合う形状になっている。
図11は、ピニオン解放機構の説明図である。図11(a)は図4のE矢視図であり、図11(b)および図11(c)は図11(a)のF矢視図である。図16(b)に示すように、可動刃10の幅方向両側に一対のラック44,44が設けられているので、図11(a)に示すように、幅方向両側に一対のピニオンギヤ42,42が設けられている。一対のピニオンギヤ42,42はシャフト72により連結されている。また一対のピニオンギヤ42,42から内側に向かってスリーブ42a,42aが突出形成されている。なお一方のピニオンギヤ42の外側には、ピニオン駆動系のギヤ列と噛み合う駆動ギヤ43が設けられている。
図11(c)の状態では、駆動ギヤ43の下方に配置されているギヤ列(図4参照)と駆動ギヤ43との噛み合いが解消されるので、ピニオンギヤ42は回転自在となる。そのため、カバーユニット3を本体ユニット4に結合する際に、ラック44がピニオンギヤ42を回転させることが可能になる。したがって、ラック44とピニオンギヤ42とを円滑に噛み合わせることができる。
また、上述したピニオン解放機構70ではピニオンギヤ42を浮かせて回転自在としたが、ピニオン駆動系41からアイドルギヤ41bを外すことでピニオンギヤ42を回転自在としてもよい。
なお、図4及び図11に示す本実施形態のように、ピニオン駆動系のギヤ列と噛み合う駆動ギヤ43が設けられた一方のピニオンギヤ42側だけにピニオン開放機構70を設け、このピニオン開放機構70に設けた一方のピニオンギヤ42が他方のピニオンギヤ42よりも上方に位置するように構成することにより、本体ユニット4に対しカバーユニット3を開いた状態から閉じた状態に移行する時に、駆動ギヤ43が設けられた一方のピニオンギヤ42と、これに対応する一方のラック44とが最初に噛み合い、次に、この噛み合いに追従させながら、他方のピニオンギヤ42と、これに対応する他方のラック44とを噛み合わせることができるため、ラック44とピニオンギヤ42との噛み合いをより更に円滑かつ容易に行うことが可能となる。
図12ないし図14は規制機構の説明図である。なお、図12は規制機構の斜視図であり、図13の各図は規制機構の平面図および側面図であり、図14(a)〜図14(c)は図13のA−A線に相当する部分における断面図である。また図15(a)〜図15(c)は図13のB−B線に相当する部分における断面図である。
図12に示すように、規制機構80は本体ユニット4に配置され、プレート82、レバー84および規制部材90(図13参照)を備えている。図12に示すように、プレート82は本体ユニット4の上面に配置され、平面視においてクランク状に形成されている。プレート82の中心部には鉛直方向に延びる回動軸83が配置され、プレート82は回動軸83の周りを回動自在に形成されている。一方、レバー84は本体ユニット4の側面に配置されている。このレバー84を押し下げることで、プレート82を回動しうるようになっている。
図14(a)及び図15(a)に示すように、規制部材90のプレート82側の端部には、下方に突出する規制部94と、上方に突出する係合部95とが形成されている。規制部94は、規制部材90の下方に配置された可動刃10に当接して可動刃10の上方への移動を規制するものであり、係合部95は、プレート82の下面と係合するものである。一方、回動軸91を挟んでプレート82とは反対側の規制部材90の端部には、規制部94が可動刃10から離れる方向に規制部材90を付勢する弾性体(コイルばね)86が設けられている。
その後、記録紙の印字・切断を再開する場合には、まず図14(b)及び図15(b)に示すようにカバーユニット3を閉じる。次に図14(a)及び図15(a)に示すように規制部94を下降させ、可動刃10の上方への移動を規制する。これにより、ピニオンギヤ42からラック44に駆動力が伝達されるようになり、可動刃10を移動させて記録紙を切断することが可能になる。
本体ユニット4とカバーユニット3はプラテンローラ65の回転軸65bによりロックするか、または回転軸65bよりも固定刃30側でカバーユニット3に設置したロックシャフト(不図示)が本体ユニット4側のロック溝(不図示)に嵌ってロックするように構成し、規制部材35はカバーユニット4の回転軸65bより固定刃30側に配置する。
すなわち、本体ユニット4とカバーユニット3の結合箇所(ロック箇所)をピニオンギヤ42および固定刃30の近傍とし、規制部材35を本体ユニット4とカバーユニット3の結合箇所の真上よりも固定刃30側に配置する。
サーマルプリンタ1は、可動刃10の交換が可能な可動刃ソケット(支持ユニット)を備えている。
図16および図17は可動刃ソケットの説明図である。図16(a)は図16(b)のB−B線における側面断面図であり、図16(b)は底面図である。図17(a)は平面図であり、図17(b)は図17(a)のC−C線における部分断面図である。
図16(a)に示すように、開閉扉6の下方にカバーユニット3が設けられ、カバーユニット3の内部に可動刃ソケット110が設けられている。可動刃ソケット110は樹脂材料等からなり、一方面が開口する箱状に形成され、内部に可動刃10を収容しうるようになっている。また16(a)および15(b)に示すように、可動刃ソケット110の上面および下面には、可動刃10の刃先10aを露出させる切り欠き112が設けられている。
その後、別の可動刃10を可動刃ソケット110に挿入して固定することで、可動刃10の交換が完了する。
図18は連結点を残しつつ記録紙を切断するための可動刃の平面図であり、図18(a)は1点残しの可動刃であり、図18(b)は2点残しの可動刃である。図18(a)に示す可動刃10は、V字型の刃先10aにおける中央谷部に、切り欠き16を備えている。この切り欠き16の途中まで固定刃30が重なるように可動刃10を移動させると、切り欠き16の部分では記録紙が切断されず、それ以外の部分では記録紙が切断される。これにより、幅方向中央部に1点の連結点を残しつつ記録紙を切断することができる。一方、図18(b)に示す可動刃10は、V字型の刃先10aにおける斜辺中央部に、それぞれ切り欠き16,16を備えている。刃先10aの中央谷部を越えて切り欠き16,16の途中まで固定刃30が重なるように可動刃10を移動させると、2点の連結点を残しつつ記録紙を切断することができる。このように連結点を残すことで、プリンタから排出された記録紙の飛散を防止することができる。また排出された記録紙を引っ張るだけで、簡単に連結点を破断させて記録紙を分離することができる。
これに対して、本実施形態では、図4に示すようにピニオンギヤ42が本体ユニット4に搭載されている構成としたので、カバーユニット3には可動刃10およびプラテンローラ65のみが搭載されたシンプルな構造になる。そのため、ピニオンギヤ42やピニオン駆動系41を交換することなく、可動刃10のみを交換することが可能になり、交換時の無駄を排除することができる。
また、ケーシングの上面に開閉扉が設けられたサーマルプリンタとしたが、ケーシングの前面に開閉扉を設け、印刷された記録紙が前面側から排出されるように設計しても構わない。また、ロール紙を投入して単に載置台上に置くドロップイン方式のサーマルプリンタを例に挙げたが、この方式ではなく、ケーシングの内部にロール紙を軸支(回転可能に支持)する軸支機構を設けた軸支式のサーマルプリンタとしても構わない。
Claims (11)
- サーマルヘッドおよびプラテンローラのどちらか一方と、ラックと一体的に構成された可動刃および固定刃のどちらか一方とを支持する本体ユニットと、
前記サーマルヘッドおよび前記プラテンローラのどちらか他方と、前記可動刃および前記固定刃のどちらか他方とを支持するカバーユニットと、
前記可動刃を駆動する可動刃駆動機構および前記プラテンローラを駆動するためのプラテン駆動機構と、を有し、
前記可動刃が支持されるユニットとは別のユニットに前記可動刃駆動機構により回動されるピニオンギヤを設けると共に、前記カバーユニットを前記本体ユニットに対し開閉自在に設け、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットが閉じた状態にある時、前記ピニオンギヤは前記ラックと噛み合って前記可動刃を往復移動させ、該可動刃と前記固定刃とが協働して記録紙を所定の位置で切断することを特徴とするプリンタ。 - サーマルヘッドと、固定刃と、を支持する本体ユニットと、
プラテンローラと、ラックと一体的に構成された可動刃と、を支持するカバーユニットと、
前記本体ユニットに前記可動刃を駆動する可動刃駆動機構および前記プラテンローラを駆動するためのプラテン駆動機構と、を有し、
前記本体ユニットに前記可動刃駆動機構により回動されるピニオンギヤを設けると共に、前記カバーユニットを前記本体ユニットに対し開閉自在に設け、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットが閉じた状態にある時、前記ピニオンギヤは前記ラックと噛み合って前記可動刃を往復移動させ、該可動刃と前記固定刃とが協働して記録紙を所定の位置で切断することを特徴とするプリンタ。 - 前記ピニオンギヤを回転自在とするピニオンギヤ開放機構を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプリンタ。
- 前記ピニオンギヤは一つの軸に対し、左右一対に設けられており、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットが閉じる時、前記カバーユニットに配置された前記可動刃と一体的に構成された前記ラックは、前記可動刃駆動機構側のピニオンギヤと噛み合った後に他方のピニオンギアと噛み合い、その後、前記可動刃駆動機構側のピニオンギヤと前記可動刃駆動機構とが噛み合うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のプリンタ。
- 前記ラックおよび前記ピニオンギヤの歯形は、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時に、それぞれの歯先同士が衝止しないように噛み合う形状であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のプリンタ。
- 前記ラックには、前記本体ユニットに対し前記カバーユニットを開いた状態から閉じた状態に移行する時、前記ピニオンギヤが前記ラックに噛合う前に前記ピニオンギヤを回転させる爪部を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のプリンタ。
- 前記可動刃には、前記ラックの代わりに前記ピニオンギヤと噛み合う複数の孔を設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のプリンタ。
- 前記ラックが前記ピニオンギヤから外れないように規制する規制部材を備え、
前記規制部材は前記固定刃の配置ユニットに支持されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のプリンタ。 - 前記ラックが前記ピニオンギヤから外れないように規制する規制部材を備え、
前記規制部材は前記可動刃の配置ユニットに支持されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のプリンタ。 - 前記ラックが前記ピニオンギヤから外れないように規制する規制部材を備え、
前記規制部材は前記プラテンローラの回転軸より前記固定刃側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のプリンタ。 - 前記可動刃は、交換可能となるように支持ユニットに対し着脱自在であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載のプリンタ。
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