JP6230892B2 - Thermal head printing mechanism - Google Patents
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Description
サーマルヘッドを有する印字機構に関する。 The present invention relates to a printing mechanism having a thermal head.
近年、ICカード定期券、各種チケットやポイントカード等、媒体表面に種々の情報を印字して媒体を発行するニーズが高まっている。また、媒体への印字は、卓上型の端末装置に接続される専用の印字機構を用いて印字されることが多く、設置スペースの制約から小型化が要求されている。そして、一部の媒体にはリライトカードが使われており、長期間使用されたり、カード情報読取機等のカード処理装置に多数回挿入されたり、カードの持ち主の財布やカード入れに何度も出し入れされたりする等してカード表面の状態が悪くなった媒体に対しても、高品質の印字を求められる場合がある。
ここで、印字品質を上げるためには、印字を行うサーマルヘッドと媒体とが接触して生じるガタつきを最小限に抑え、サーマルヘッドを媒体に安定して接触させることや、サーマルヘッドとプラテンローラとの相対位置を調整することが有効である。
この点、特許文献1には、スライドベアリングを用いてサーマルヘッドの位置を移動させ、角度調整部材によりサーマルヘッドの取り付け傾斜角度を調整可能とする技術が開示されている。
In recent years, there has been an increasing need for printing media such as IC card commuter passes, various tickets, point cards, etc., and issuing media by printing various information. In addition, printing on a medium is often performed using a dedicated printing mechanism connected to a desktop terminal device, and downsizing is required due to restrictions on installation space. Some media use rewrite cards, which can be used for a long time, inserted many times into a card processing device such as a card information reader, or repeatedly in the wallet or card holder of the card owner. There is a case where high quality printing is required even for a medium whose card surface condition is deteriorated due to insertion and removal.
Here, in order to improve the printing quality, the rattling caused by the contact between the thermal head that performs printing and the medium is minimized, the thermal head is stably brought into contact with the medium, and the thermal head and the platen roller. It is effective to adjust the relative position to
In this regard,
しかしながら、特許文献1に開示されるスライドベアリングを用いたサーマルヘッドの移動機構では、サーマルヘッドを保持するヘッドホルダーを構成する必要があるため、十分な実装エリアの確保が必要になり装置の大型化を招く。また、スムースなサーマルヘッドの移動を実現するためには、サーマルヘッドと媒体との間の無用な接触を防ぐためにスライドベアリングを複数個実装することが必要であり装置が大型化する。
However, in the thermal head moving mechanism using the slide bearing disclosed in
媒体に圧接して印字を行うサーマルヘッドと、サーマルヘッドに接合してサーマルヘッドを保持する保持部材と、保持部材と接続する端部とは異なる端部で固定部材に固定してサーマルヘッドを媒体と交わる方向に動作させる支持部材と、媒体が印字領域へ搬送されたことを検知する媒体センサ部と、媒体センサ部が、媒体を検知しない場合、サーマルヘッドを第1の位置へ退避させるように支持部材を制御し、媒体を検知する場合、サーマルヘッドを第2の位置へ移動させるように支持部材を制御する制御部とを有するサーマルヘッド印字機構である。 A thermal head that performs printing while being pressed against a medium, a holding member that is bonded to the thermal head and holds the thermal head, and an end different from the end connected to the holding member is fixed to the fixing member, and the thermal head is fixed to the medium. A support member that operates in a direction intersecting with the medium, a medium sensor unit that detects that the medium has been conveyed to the print region, and a medium sensor unit that retracts the thermal head to the first position when the medium sensor unit does not detect the medium. When detecting the medium by controlling the support member, the thermal head printing mechanism includes a control unit that controls the support member to move the thermal head to the second position.
サーマルヘッドを用いた印字機構の大型化を防止することができる。また、サーマルヘッドの位置調整の精度を高めることで、媒体への印字品質を向上することができる。 An increase in the size of a printing mechanism using a thermal head can be prevented. Further, the print quality on the medium can be improved by increasing the accuracy of the position adjustment of the thermal head.
図1は、サーマルヘッドを有する印字機構10の概要図である。
印字機構10は、挿入部1、排出部13、搬送ローラ2、搬送路11、センサ部3、マークセンサ12、ICリーダ/ライタ部4、印字部5、ホッパ部6、回収部7、制御部8及びフレーム部9から構成される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a
The
挿入部1は、カードや切符等の印字する媒体を印字機構10に挿入する挿入口である。排出部13は、媒体を印字機構10から排出する排出口である。搬送ローラ2は、モータで駆動し、搬送路11で媒体を搬送する。センサ部3は、印字機構10内での媒体の位置を検知するものであり、挿入検知センサ、通信起動センサ及び印字起動センサから構成される。個々のセンサの機能については、図4を用いて説明する。マークセンサ12は、媒体に予め印字されている方向識別用マークを読み取る。ICリーダ/ライタ部4は、無線ICデータ通信を行って媒体への印字書き換えを行う。印字部5は、カード表面に印字を行うサーマルヘッド20及び印字情報の消去を行う消去ヘッド40及びセンサ部3からなる。ホッパ部6は、新しい媒体を発行する際にその元となる媒体を装填しておく収納部である。回収部7は、新しい媒体を発行する際に正しい発券処理が行えなかった場合、または定期券等の継続販売時にカードの交換が必要になり、それまで使用していた媒体を回収する場合に媒体を回収する収納部である。制御部8は、印字機構10の各機能部の制御を行う。フレーム部9は、印字機構10を覆うための外カバーである。
The
図2は、サーマルヘッド20の位置を移動する移動機構の右側面図である。
サーマルヘッド20は、接合される保持部材21によって保持され、保持部材21は支持部材であるサーマルヘッド20の上部を固定する上側アーム22及び下部を固定する下側アーム23に接続される。アーム22・23は、サーマルヘッド20を安定して固定するため、保持部材21を上下2箇所の接続点28で支持する。また、アーム22・23は、保持部材21との接続点28とは異なる反対側の端点を上下2箇所の接続点29でそれぞれ固定部材と接続する。固定部材は、本実施例では、印字機構10のフレーム9としているが、その他、サーマルヘッド20を固定する部材を別に設けてもよい。なお、本実施例では、サーマルヘッド20とは別に保持部材21を有するものとして図示しているが、サーマルヘッド20の一部が保持部材21の機能を有する構成とするのでもよい。
FIG. 2 is a right side view of a moving mechanism that moves the position of the
The
以上のように、サーマルヘッド20を上側アーム22及び下側アーム23で支持し、上側アーム22及び下側アーム23が保持部材21と反対側の接続点29を固定部材に接続して片側4節リンクを形成する。そして、アーム22・23の支点の固定を高精度に行うことで、サーマルヘッド20の剛性を高め、高精度な印字を実現する。また、アーム22・23と固定部材であるフレーム9との接続穴29は、通常の板金プレス加工で容易に高精度な接続を確保することができ、アーム22・23の長さを短くして印字機構10の小型化を実現して媒体との高剛性を可能にする。
As described above, the
以降では、サーマルヘッド20をより安定して固定するため、サーマルヘッド20を両側から挟みこむように上側一対及び下側一対の計二組(4本)のアームでサーマルヘッド20を支持する構成について詳細に説明する。
Hereinafter, in order to fix the
図3は、印字部5のサーマルヘッド20の移動機構の平面図である。
サーマルヘッド20は、図3に示すようにサーマルヘッド20を上側一対及び下側一対の計二組のアーム22・23によって支持される。2組のアーム22・23でサーマルヘッド20を両側から支持することにより、サーマルヘッド20の安定性を高めることができる。
また、一対のアーム22・23は、保持部材21とフレーム9とを架設部材によって接続する。図3にはサーマルヘッド20の上側一対のアーム部22を固定する架設部材26・27が図示されているが、下側一対のアーム部23を固定する架設部材(不図示)が同様に構成される。
FIG. 3 is a plan view of a moving mechanism of the
As shown in FIG. 3, the
Further, the pair of
架設部材26は、保持部材21側の接続点28でアーム22・23と接続し、架設部材27は、フレーム9側の接続点29でアーム22・23と接続する。架設部材26・27は、それぞれ接続穴にネジ等の止め具を用いて接続される。
以上のように、サーマルヘッド20を上側一対及び下側一対の計二組のアーム22・23によって支持し、アーム22・23を架設部材26・27で接続することにより、媒体19への片当たりによる印字乱れを防止することができる。
The
As described above, the
図4は、媒体19を印字機構10に挿入した際の印字機構10の動作を説明する図である。
印字機構10は、挿入部1に実装された挿入検知センサ31により、媒体19が挿入されたことを検知すると、モータで駆動される搬送ローラ2により取り込み動作を行う。媒体19には表裏や挿入方向の識別が可能なように予め方向識別用マークが媒体19の裏面にプレ印字されており、印字機構10はマークセンサ12により方向識別用マークを読取り、取り込んだ媒体19の表裏と挿入方向を識別する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the
When the
取り込んだ媒体19の表裏と挿入方向が正しくない場合、搬送ローラ2を逆転させ、挿入部1あるいは排出部13より媒体19を排出する。取り込んだ媒体19の表裏と挿入方向が正しい場合、媒体19をICリーダ/ライタ部4まで搬送し、搬送路11上に設置された通信起動センサ35により無線ICデータ通信に最適な位置まで搬送したことを検知して搬送を停止した後、無線ICデータ通信を行う。無線ICデータ通信が終了した後、媒体19を印字部5に向けて搬送し、印字部5近傍に配置された印字起動センサ36により媒体19を印字に最適な位置まで搬送したことを検知して搬送を停止する。
When the front and back of the
次いで、印字部5では、モータによりサーマルヘッド20を駆動してサーマルヘッド20を媒体19に接触させてリライト印字を行い、印字終了後、搬送ローラ2をスイッチバックして排出口34まで媒体19を搬送し排出する。
Next, in the
図5は、サーマルヘッド20の移動機構の右側面図を詳細に示す図である。
サーマルヘッド20の動作機構はさらに、押圧バネ41、カム42、カムフォロワー43、モータ44、印字起動センサ45及びサーマルヘッド位置センサ46を有する。
押圧バネ41は、サーマルヘッド20を媒体19に接触させる際に、サーマルヘッド20に一定の圧力を掛ける。カム42は、サーマルヘッド20が印字動作を行っていないときにサーマルヘッド20を退避位置へ退避させる。カムフォロワー43は、カム42がサーマルヘッド20を移動させるときに保持部材21に力を加える。カム42が保持部材21を持ち上げて媒体19との接触を退避させ、カム42が回転してカムフォロワー43から離れることで、サーマルヘッド20と媒体19とを確実に接触させる。図6は、カム42及びカムフォロワー43が動作して、サーマルヘッド20が退避位置から動作位置に移動する様子を描いた図である。カム42が180°回転することにより、カム42とカムフォロワー43との隙間ができ、サーマルヘッド20と媒体19とが接触する。
FIG. 5 is a detailed right side view of the moving mechanism of the
The operation mechanism of the
The
モータ44は、カム42を動作させる。印字起動センサ36は、媒体19が印字位置に搬送されたことを検知する。サーマルヘッド位置センサ46は、サーマルヘッド20が退避位置あるいは動作位置にあることを、カム42の位相やサーマルヘッド20位置から検知する。
The
サーマルヘッド20は、印字動作を行っていない場合、媒体19から離れた退避位置に退避しており、印字動作をする際に媒体19に接触する動作位置に移動する。
なお、媒体19に安定して印字するには、サーマルヘッド20の媒体19に対する押圧を一定にすることが必要である。しかし、媒体19には、製造時の厚さのばらつきや、エンドユーザが長期間媒体を携帯することによる反りや変形が発生する可能性があるため、媒体表面の状態が予測できない。そこで、媒体19に接触する動作位置への移動は押圧バネ41によるバネ圧で行い、媒体19への印字を行わない退避位置への移動はモータ44で駆動するカム42によって行う。
When the printing operation is not performed, the
In order to stably print on the medium 19, it is necessary to keep the pressure of the
本実施例では、サーマルヘッド20の移動をモータ44で駆動をするカム機構を用いて行う事例を記載したが、機構の実装スペースやサーマルヘッド20を媒体19に接触させるのに必要な押圧によってはソレノイド等のアクチュエータを移動機構の動力源に用いることも可能である。
In the present embodiment, an example is described in which the
図7は、サーマルヘッド20が、退避位置から動作位置へと移動する様子を描いた移動機構の右側面図である。
制御部8は、アーム22・23の固定部材であるフレーム部9側の接続点29を支点として、アーム22・23の保持部材21側の支点を実質的に円弧状(例えば、アーム22・23を半径とする円の円弧状をいう。)に動かし、サーマルヘッド20を退避位置から動作位置へと移動させる。カム42の駆動は、サーマルヘッド位置センサ46の検知情報に基づいて行われるため、サーマルヘッド40の移動を適切な位置で停止させることができる。
このように、アーム22・23を用いた制御を行うことで、印字機構10の大型化を防止して、精度の高い印字を行うことができる。
FIG. 7 is a right side view of the moving mechanism depicting the
The control unit 8 has a
Thus, by performing control using the
さらに、サーマルヘッド20の移動後の一定時間はモータ44の駆動を続けるなどのタイマを設定する等によって、モータ44の停止精度や機構のバラツキによる停止位置ずれを回避し、サーマルヘッド20の停止位置精度を上げることも可能である。
Further, by setting a timer that keeps driving the
図8は、保持部材21側の架設部材26と固定部材であるフレーム部9側の架設部材27とを接続するコの字形状の板金80でサーマルヘッド20の副走査方向の動きを規制する印字機構10の変形例を示す平面図及び正面図を示す。
架設部材26と架設部材27をコの字形状の板金80でサーマルヘッド20の媒体19の走査方向に対して副走査方向の動きを規制する。これにより、サーマルヘッド20と媒体19との密着度を向上させて、精度の高い印字を実現できる。
FIG. 8 shows printing that regulates the movement of the
The
図9は、印字機構10の変形例を示す平面図である。
媒体19には、印字エリアの他に磁気ストライプ等、サーマルヘッド20による熱の印加ができないエリアを有するものがあり、そのようなエリアを有する媒体を取り扱う場合、印字位置を正確にサーマルヘッド20に接触させる必要がある。そのため、搬送ガイド91の基準面92に沿って媒体を搬送するように媒体を基準面92方向に押し付けるバネ93を設置したり、アーム支点に媒体19の副走査方向のガタツキを押さえるバネ94を実装したりする。これにより、サーマルヘッド20の副走査方向の位置を一定に保つことができ、印字精度を確保することができる。
FIG. 9 is a plan view showing a modification of the
In addition to the print area, the medium 19 has an area where heat cannot be applied by the
図10は、サーマルヘッド20の移動機構の変形例を右側面図で示す。
印字機構10は、アーム22のフレーム9側の接続点29を架設部材の断面の直径よりも長い長穴100にする印字機構10である。長穴100にすることで、図10調整後の図に示すようにサーマルヘッド20と媒体19との接触角度を調整することができる。これにより、サーマルヘッド20のヒータラインがサーマルヘッド20の頂点からずれている部品である場合等、サーマルヘッド20と媒体19との接触不良がある場合であっても、高い印字品質を確保することができる。
FIG. 10 is a right side view showing a modified example of the moving mechanism of the
The
以上のように、本発明によれば、サーマルヘッド20の動作位置から退避位置への移動制御をアーム22・23を用いて行うことで、印字機構10の大型化を防ぐことができる。また、アーム22・23を用いた印字機構10において、架設部材26・27のサーマルヘッド20の副走査方向の動きを規制する板金80の構成、搬送路のバネ部材の構成、接続穴の構成を種々変形することにより、精度の高い印字を実現することができる。また、本実施形態では、サーマルヘッド20の移動機構について詳細に説明したが、本機構を印字消去ヘッド40に適用することも可能である。
また、定期券の継続購入等、特定の媒体に繰り返し印字/印字の消去がなされ、媒体19とサーマルヘッド20との摩擦が大きくなるような場合であっても、サーマルヘッド20をアーム22・23で固定し動作制御することにより精度の高い印字を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the movement of the
Further, even when printing / erasing of printing is repeatedly performed on a specific medium, such as continuous purchase of a commuter pass, and the friction between the medium 19 and the
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、構成の一部を他の構成に置き換えることや、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration with another configuration, and to add / delete / replace other configurations.
1…挿入部
2…搬送ローラ
3…センサ部
4…ICリーダ/ライタ部
5…印字部
6…ホッパ部
7…回収部
8…制御部
9…フレーム部
11…搬送路
12…マークセンサ
13…排出部
19…媒体
21…保持部材
22・23…アーム
27…架設部材
28…接続点
29…接続点
31…挿入検知センサ
35…通信起動センサ
36…印字起動センサ
40…印字消去ヘッド
41…押圧バネ
42…カム
43…カムフォロワー
44…モータ
45…印字起動センサ
46…サーマルヘッド位置センサ
80…板金
81…バネ
91…搬送ガイド
92…基準面
93・94…バネ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記サーマルヘッドに接合して前記サーマルヘッドを保持する保持部材と、
前記保持部材と接続する端部とは異なる端部で固定部材に固定して前記サーマルヘッドを前記媒体と交わる方向に動作させる支持部材と、
前記媒体が印字領域へ搬送されたことを検知する媒体センサ部と、
前記媒体センサ部が、前記媒体を検知しない場合、前記サーマルヘッドを第1の位置へ退避させるように前記支持部材を制御し、前記媒体を検知する場合、前記サーマルヘッドを前記第2の位置へ移動させるように前記支持部材を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記第1の位置と前記第2の位置との間で前記支持部材の固定部材に接続される接続部を支点として、前記支点と反対側の他点の移動に伴って、前記サーマルヘッドを実質的に円弧状に移動させるサーマルヘッド印字機構であって、
当該印字機構は、さらに、前記媒体との距離が前記媒体に交わる方向に異なる2つの前記支持部材を有し、
前記固定部材と2つの前記支持部材とは、それぞれ接続部によって固定されること
を特徴とするサーマルヘッド印字機構。 A thermal head for printing on the medium;
A holding member that holds the thermal head by bonding to the thermal head;
A support member that is fixed to a fixing member at an end different from the end connected to the holding member and moves the thermal head in a direction intersecting the medium;
A medium sensor unit for detecting that the medium has been transported to the printing area;
When the medium sensor unit does not detect the medium, the support member is controlled to retract the thermal head to the first position. When the medium sensor is detected, the thermal head is moved to the second position. have a control unit for controlling said support member so as to move to,
With the movement of the other point on the opposite side to the fulcrum, the control unit, with the connection part connected to the fixing member of the support member between the first position and the second position, A thermal head printing mechanism for moving the thermal head substantially in an arc shape,
The printing mechanism further includes two support members having different distances from the medium in a direction intersecting the medium.
The fixing member and the two support members are each fixed by a connecting portion.
Thermal head printing mechanism characterized by
二組の前記支持部材は、前記支持部材を接続する架設部材によって連動して動作すること、 The two sets of the support members are operated in conjunction with an erection member connecting the support members;
を特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド印字機構。 The thermal head printing mechanism according to claim 1.
前記接続部のうち、前記媒体に交わる方向に前記媒体との距離が長い接続部で前記架設部材と接続される接続穴の直径が、前記架設部材の断面の直径よりも大きいこと Of the connection parts, the diameter of the connection hole connected to the installation member at a connection part having a long distance to the medium in the direction intersecting the medium is larger than the diameter of the cross section of the installation member.
を特徴とする請求項2に記載のサーマルヘッド印字機構。 The thermal head printing mechanism according to claim 2.
二つの前記架設部材を接続し、前記サーマルヘッドを前記媒体の副走査方向の動きを制限する板金部をさらに有すること It further has a sheet metal part that connects the two construction members and restricts the thermal head in the sub-scanning direction of the medium.
を特徴とする請求項3に記載のサーマルヘッド印字機構。 The thermal head printing mechanism according to claim 3.
前記支持部材を動作させるカム駆動部材と前記サーマルヘッドの位置を検知するサーマルヘッド位置センサとをさらに有し、 A cam drive member for operating the support member; and a thermal head position sensor for detecting the position of the thermal head;
前記制御部は、 The controller is
前記サーマルヘッド位置センサの検知情報に基づいて、前記カム駆動部材を動作させること Operating the cam driving member based on detection information of the thermal head position sensor;
を特徴とする請求項2に記載のサーマルヘッド印字機構。 The thermal head printing mechanism according to claim 2.
を特徴とする請求項2に記載のサーマルヘッド印字機構。 The thermal head printing mechanism according to claim 2.
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