サーマルプリンタ
【課題】 プラテンとサーマルヘッドとによる押圧を印刷用紙へ均一に付与可能なサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】 サーマルプリンタは、印刷用紙２１に対して印刷を実行する印刷部７を有するサーマルヘッド６と、印刷部７と対向するように設けられ、印刷用紙２１をサーマルヘッド６との間に挟持し、回転することによって印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０とを備えている。挟持した印刷用紙２１へ押圧を付与するため、プラテンローラ１０の円筒内にサーマルヘッド６と平行且つ対向するように固定されている磁気回路部１５が、サーマルヘッド６の回路形成部８との間で磁気回路Ｍを形成し、サーマルヘッド６をプラテンローラ１０側へ磁力によって吸引する。磁力による吸引力Ｆにより、印刷用紙２１へ均一な押圧を付与する。
【解決手段】 サーマルプリンタは、印刷用紙２１に対して印刷を実行する印刷部７を有するサーマルヘッド６と、印刷部７と対向するように設けられ、印刷用紙２１をサーマルヘッド６との間に挟持し、回転することによって印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０とを備えている。挟持した印刷用紙２１へ押圧を付与するため、プラテンローラ１０の円筒内にサーマルヘッド６と平行且つ対向するように固定されている磁気回路部１５が、サーマルヘッド６の回路形成部８との間で磁気回路Ｍを形成し、サーマルヘッド６をプラテンローラ１０側へ磁力によって吸引する。磁力による吸引力Ｆにより、印刷用紙２１へ均一な押圧を付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷用紙へ熱を与え発色させて印刷するサーマルヘッドと、サーマルヘッドと印刷用紙を挟持しつつ搬送するプラテンとを備えるサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーマルプリンタは、プラテン軸に設けられているプラテンを回転させ、プラテンと印刷用紙との摩擦力によって印刷用紙を搬送している。プラテンと印刷用紙との摩擦力を確保するために、プラテンには、ゴムなどの弾性部材が使用されている。さらに、サーマルヘッドはバネなどの付勢部材によりプラテン側へ加圧されながら、印刷用紙と接触している。この構成において、プラテン軸が回転を開始する場合および回転を停止する場合などに、弾性を有するプラテンの表面が慣性により歪んで、プラテン軸の回転と同期化された回転をしない。そこで、サーマルプリンタには、プラテンの表面に接して回転する回転部材により、印刷用紙を搬送するプラテンの表面の動きを捉え、捉えた動きに基づく印刷用紙の搬送状態を判断しつつ、サーマルヘッドで印刷する機構が用いられている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、サーマルヘッドによる印刷を、印刷用紙の搬送に同期化させることは可能であるが、濃淡のないより鮮明な印刷を行うために、サーマルヘッドを加圧している所定の位置に配置されたバネの押圧力を調整して、印刷用紙への押圧を印刷用紙の幅方向にほぼ均一に亘り付加することは困難である。また、摩擦力を確保するためにバネ力を増加させると、バネ力のバラツキで弾性部材のプラテンが撓んだ状態となり、押圧がいっそう不均一になる。さらに、プラテンが長尺（印刷用紙の幅が長い）になると、撓みがより顕著となり、鮮明な印刷が得られない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、プラテンとサーマルヘッドとによる押圧を印刷用紙へ均一に付与可能なサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のサーマルプリンタは、印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、印刷部と対向するように設けられ、印刷用紙をサーマルヘッドとの間に挟持し、回転することによって印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、プラテンの円筒内にサーマルヘッドと対向するように固定され、サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、サーマルヘッドをプラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このサーマルプリンタによれば、磁気回路部がサーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、磁力によってサーマルヘッドを吸引する。磁気回路部は、プラテンの円筒部を挟んでサーマルヘッドの印刷部と対向して設けられており、所定の位置に限らず対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を容易に形成する。そのため、磁気回路部とサーマルヘッドとの間の磁力の強さをほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドが磁気回路部によってプラテン側へ吸引されると、装着された印刷用紙の幅に対して、サーマルヘッドの印刷部とプラテンとにより、幅方向に亘りほぼ均一な押圧を付与することが可能である。このように、印刷部と印刷用紙との接触部分がほぼ均一な押圧状態であるため、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【０００８】
この場合、磁気回路部は、磁気回路を形成するための磁石部と、磁石部を略一体に収容する回路フレームと、を有していることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、磁気回路部は、磁気回路を形成すると共に、磁石部を回路フレームへ略一体に収容した構成であり、磁石部単体の磁気回路部より磁石部と回路フレームとが互いに補完し合って剛性を高めることが可能である。従って、歪みや撓み等が生じ難くなり、磁気回路部の全域に渡りプラテンを介してサーマルヘッドとの距離をより均一に保つことが可能である。これにより、磁気回路部とサーマルヘッドとの間の磁力の強さもより均一に設定することが可能である。
【００１０】
この場合、サーマルヘッド側には、磁気回路部と対向する位置に、磁気回路を形成するための高透磁材による回路形成部を有することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、サーマルヘッドと磁気回路部とにより磁気回路をより確実に形成するために、サーマルヘッド側にパーマロイなどの高透磁材を用いて回路形成部を設けてある。回路形成部の設置により、回路形成部と磁気回路部とによる磁気回路が安定して形成され、磁気回路部によるサーマルヘッドの吸引がより確実に行われる。
【００１２】
この場合、プラテンは、両端部が軸支可能な構成であり非磁性材によって形成されている円筒部と、円筒部の少なくとも一部の印刷用紙を挟持する部分に形成され、印刷用紙に対する摩擦係数が非磁性材より大きい外周面層と、を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、プラテンの円筒部は、アルミニウムなどのように両端部が軸支可能な強度を有する非磁性材で形成されており、磁気回路による磁力の影響を受けることなく回転可能である。さらにアルミニウムの円筒部は、強度を有し、変形、撓みなどが生じにくい。また、円筒部の印刷用紙を挟持して接触する面には、外周面層としてゴム等のコーティング層又は円筒層を形成することにより、非磁性材に比べて印刷用紙との摩擦力を増加させることが可能である。コーティング層は、薄い層であり、コーティング層自体の変形等がほとんどなく、プラテンと印刷用紙との摩擦力の増加が図れるだけでなく、確実に印刷用紙の搬送が可能である。
【００１４】
この場合、磁気回路部のサーマルヘッドに対向する対向面は、円筒部の内面と摩擦力が生じないように内面に沿って間隙を設けて固定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、磁気回路部の対向面は、円筒部内面に沿って間隙を有し、プラテンと接することによる摩擦力でプラテンの回転を規制しないように設定されている。磁力の影響の排除に加え、摩擦力の影響も排除して、プラテンへの印刷用紙搬送以外の負荷を軽減可能である。
【００１６】
この場合、磁石部が永久磁石、または、電磁石であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、永久磁石を用いることにより、磁気回路を形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、磁気回路部のコンパクト化およびメンテナンスを容易にすることが可能である。一方、電磁石を用いることにより、磁気回路の形成をオンまたはオフにする制御が可能になり、印刷用紙セット時など磁力の影響を排除した状態で作業などが行える。
【００１８】
本発明のサーマルプリンタは、印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドとの間に印刷用紙を挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、プラテンの円筒内にサーマルヘッドと対向するように設けられ、サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、サーマルヘッドをプラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を有するメインフレームと、サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態でメインフレームに軸支されているヘッドフレームと、メインフレームに設けられ、プラテンの両端部を軸支する軸受部と、磁気回路部を軸受部およびプラテンの円筒内を貫通して延在するようにメインフレームに固定する固定部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
このサーマルプリンタによれば、印刷用紙をセットしてヘッドフレームを閉じると、ヘッドフレームに設けられているサーマルヘッドが、サーマルヘッドに対向してプラテンの円筒内に固定部材で固定されている磁気回路部の磁力によって吸引される。印刷用紙は、サーマルヘッドが吸引されることによる押圧が付与されて、プラテンへ押し付けられる。サーマルヘッドは、メインフレームに対して回動可能に取り付けられており、主に磁力の強さに応じた押圧を印刷用紙へ付与可能である。そして、磁気回路部は、プラテンを介してサーマルヘッドと対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を形成し、サーマルヘッドとの間の磁力の強さを印刷用紙の幅方向に亘りほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドは、印刷用紙に対してほぼ均一な押圧を付与可能である。これによりサーマルヘッドによって濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【００２０】
この場合、印刷部と、プラテンと、磁気回路部とは、印刷用紙へ印刷する際に、互いが平行に延在している配置構成であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、印刷時は、印刷部が磁気回路部へ吸引されることによる押圧によって、印刷用紙をプラテンに押し付けて印刷を行う。押圧は、印刷部を有するサーマルヘッドと回路形成部との間の磁力によるものであり、サーマルヘッドと回路形成部とが平行に配置されていれば、両者間の磁力がほぼ均一となり、印刷用紙への押圧もほぼ均一に付与可能である。また、円筒形のプラテンが印刷部および磁気回路部と平行に配置されることにより、プラテンの回転時に、印刷部または磁気回路部と部分的に接触して回転負荷が増加することを防止可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に従って説明する。実施形態では、印刷用紙に熱を与え発色させて印刷を行うサーマルヘッドと、サーマルヘッドとの間に印刷用紙を挟持しつつ回転して印刷用紙を搬送するプラテンとを備えたサーマルプリンタを例にして説明する。
（実施形態）
【００２３】
図１は、サーマルプリンタの主要部を示す断面図である。サーマルプリンタ１は、メインフレーム２と、ヘッドフレーム３とを備える構成で、ヘッドフレーム３は、ヘッド支持アーム４に支持され、ヘッド支持アーム４は、メインフレーム２に設けられているアーム軸５によって回転可能に軸支されている。図１は、ヘッドフレーム３が閉じられている場合を示している。このヘッドフレーム３には、印刷用紙２１へ印刷を行う発熱体から成る印刷部７を有するサーマルヘッド６が設けられており、ヘッドフレーム３が開けられている時に、メインフレーム２とサーマルヘッド６との間に、アーム軸５の方向から感熱式の印刷用紙２１を挿入してセットすることが可能である。ヘッドフレーム３の開閉機構は、サーマルプリンタ１が組み込まれる機器に依存するため、図示していない。
【００２４】
メインフレーム２は、サーマルヘッド６の印刷部７に対向して配置され、印刷部７と協働して印刷用紙２１を挟持する円筒形のプラテンローラ（プラテン）１０と、プラテンローラ１０に直結するプラテン歯車１１と、プラテン歯車１１と噛み合う駆動歯車１２と、駆動歯車１２へ回転力を付与する搬送モータ１３と、プラテンローラ１０の円筒内に印刷部７と対向するように固定されている磁気回路部１５と、サーマルプリンタ１を制御する制御部２０とを有する。
【００２５】
磁気回路部１５は、磁気回路Ｍを形成するための磁界を発生させるネオジウム磁石（磁石部）１７と、ネオジウム磁石１７を略一体に収容する回路フレーム１６と、回路フレーム１６の印刷部７と対向する一端面に形成されているギャップ部１８とを有する。また、サーマルヘッド６内に形成されギャップ部１８と対向する位置には、磁気回路Ｍをより確実に形成するためのパーマロイ（高透磁材）の回路形成部８が形成されている。そして、サーマルヘッド６と磁気回路部１５との間に存するプラテンローラ１０は、磁気回路Ｍの形成を妨げないように非磁性材であるアルミニウムで形成されている。また、ギャップ部１８は、非磁性材であるベリリウム銅（ＢｅＣｕ）によって封止されている。
【００２６】
このような構成において、印刷用紙２１は、サーマルヘッド６の印刷部７とプラテンローラ１０とによって挟持され、挟持された印刷用紙２１には押圧が付与される。この押圧は、プラテンローラ１０を介して、磁気回路部１５とサーマルヘッド６の回路形成部８とで形成される磁気回路Ｍによる磁力によって、サーマルヘッド６が磁気回路部１５へ吸引されることにより生じる。サーマルヘッド６は、磁力によってプラテンローラ１０に当接するように吸引され、プラテンローラ１０との間に挟持された印刷用紙２１へ幅方向に亘り吸引力Ｆによる押圧を付与する。印刷用紙２１は、印刷部７へ押し付けられ、印刷部７が発する熱によって印刷がなされる。印刷後、プラテンローラ１０が回転して印刷用紙２１を搬送し、順次、次の印刷が行われる。
【００２７】
この磁気回路Ｍの形成について、さらに、詳細に説明する。ネオジウム磁石１７は、ネオジウム磁石１７のＮ極からＳ極の方向に磁界を形成し、磁気回路部１５およびサーマルヘッド６の回路形成部８の間においては、Ｎ極、回路フレーム１６、印刷部７、回路形成部８、回路フレーム１６、Ｓ極の順にループをなして磁気回路Ｍを形成する。このため、磁気回路Ｍが形成される磁気回路部１５と回路形成部８には、他部より磁界が集中し、強い磁界により互いに引き付けあう磁力も強いものになる。ネオジウム磁石１７を有する磁気回路部１５は、この磁力による吸引力Ｆによって、サーマルヘッド６をプラテンローラ１０へ当接するように吸引する。
【００２８】
また、磁気回路部１５の回路フレーム１６による磁気回路は、Ｎ極、回路フレーム１６、ギャップ部１８、回路フレーム１６、Ｓ極のループとなり、特に、ギャップ部１８に磁界が集中して、ギャップ部１８近傍における磁力が強力になっている。従って、ギャップ部１８に対向させて、サーマルヘッド６の印刷部７を配置することにより、印刷用紙２１に印刷を行う印刷部７の部分に、印刷部７をプラテンローラ１０へ吸引する磁力が強く作用する構成となる。
【００２９】
プラテンローラ１０および磁気回路部１５と、印刷部７および回路形成部８とは、印刷用紙２１に対して対向するように配置されており、いずれの部分の断面も図１に示すような同じ断面である。即ち、プラテンローラ１０、磁気回路部１５、印刷部７および回路形成部８は、平行に延在している。このような配置により、印刷部７と回路フレーム１６との間のギャップ部１８近傍での磁力の強さは、プラテンローラ１０を介して、いずれの部分においてもほぼ一定であり、印刷用紙２１のプラテンローラ１０と印刷部７とで挟持されている部分は、ほぼ均一な押圧で印刷部７と接している。従って、印刷部７は、印刷用紙２１の各部分に対して同等な熱を付与でき、濃淡の無い鮮明な印刷が可能である。
【００３０】
なお、ネオジウム磁石１７は、ネオジウム、鉄、ボロンを主成分として成型焼結された磁石であって、割れや欠けが生じ難いため機械加工性に優れ、また、磁気特性が高いため小さいサイズであっても磁力の強い磁石である。
【００３１】
次に、このような印刷機構を主要部として備えたサーマルプリンタ１の全体構成について説明する。図２は、サーマルプリンタの外観を示す斜視図である。この斜視図は、ヘッドフレーム３が閉じられている状態を示している。また、図３は、印刷用紙への印刷状態時を示す断面部を含む外観を示す斜視図である。図３の断面部は、図２のＡ−Ａ’部分の断面である。サーマルプリンタ１は、図２に示すように、Ｕ字形のメインフレーム２と、メインフレーム２の立ち上がり部のそれぞれに、ヘッド支持アーム４およびアーム軸５によって、回転可能に取り付けられているヘッドフレーム３とを備えている。ヘッドフレーム３には、図３に示すように、印刷部７を有するサーマルヘッド６が設けられ、サーマルヘッド６は、印刷用紙２１の全幅より長く延在している。
【００３２】
そして、メインフレーム２は、印刷部７と対向し、印刷部７との間に印刷用紙２１を挟持して延在するプラテンローラ１０と、プラテンローラ１０内部に設けられ印刷部７と対向して延在する磁気回路部１５とを有する。また、プラテンローラ１０の一端に、搬送モータ１３からの回転を伝達するプラテン歯車１１が、プラテンローラ１０と一体に設けられている。
【００３３】
これらプラテンローラ１０と磁気回路部１５とを、メインフレーム２へ取り付ける工程について説明する。図４は、プラテンローラおよび磁気回路部の組み立て構成を示す斜視図である。メインフレーム２は、Ｕ字型をしており、その両立ち上がり部にはプラテンローラ１０を軸支する軸受部２３、２５を有する。軸受部２３は、駆動歯車１２および搬送モータ１３が設けられる側である。また、プラテンローラ１０は、軸受部２３、２５と係合しプラテンローラ１０を回転可能にするための軸部２２、２４を有する。軸部２２は、プラテン歯車１１が設けられている端部側である。
【００３４】
最初に、軸部２２と軸受部２３および軸部２４と軸受部２５がそれぞれ係合するように、メインフレーム２へプラテンローラ１０を取り付ける。次に、プラテンローラ１０の円筒内へ磁気回路部１５を挿入し、軸受部２３、２５を塞ぐように磁気回路部１５の両端部へ固定部材１９を装着する。固定部材１９は、磁気回路部１５の断面形状が掘り込まれている凹部を有し、凹部は、磁気回路部１５がプラテンローラ１０内の印刷部７に対向する位置へ保持可能に形成されている。そして、固定部材１９をメインフレーム２へネジ止めして、磁気回路部１５を固定する。
【００３５】
以上のような構成のサーマルプリンタ１において、印刷用紙２１のセット、搬送および印刷の過程について簡単に説明する。まず、図２に示すような閉じられている状態のヘッドフレーム３を開き、印刷用紙２１をメインフレーム２のアーム軸５側から挿入し、サーマルヘッド６とプラテンローラ１０との間まで引き出してセットする。次に、ヘッドフレーム３を閉じると、印刷用紙２１は、サーマルヘッド６の印刷部７とプラテンローラ１０とによって押圧を付与され挟持される。挟持された印刷用紙２１は、印刷部７によって印刷される。
【００３６】
印刷用紙２１の全幅に渡り印刷が行われた後、印刷用紙２１は、印刷部７とプラテンローラ１０とにより狭持された状態のまま、プラテンローラ１０の回転により次の印刷位置まで搬送される。プラテンローラ１０は、付与されている押圧により、印刷用紙２１との間に摩擦力が生じ、プラテンローラ１０が回転すると、摩擦力によって印刷用紙２１を搬送する。こうして印刷用紙２１へ順次印刷が行われる。
【００３７】
次に、印刷用紙２１へ印刷を行う印刷部７の構成について説明する。図５は、サーマルヘッドの印刷部の詳細を示す断面図である。磁気回路部１５のギャップ部１８に対向するサーマルヘッド６には、略半円状に突起した印刷部７が配置されている。印刷部７は、磁気回路部１５のギャップ部１８に対向するように位置し、ヘッドフレーム３に設けられているアルミナ基板３２の表面に略半円状に突起して形成されている蓄熱部であるガラス質のグレース３３と、グレース３３を覆うように形成されている発熱体３４と、発熱体３４に重ねて形成されている電極３５と、印刷用紙２１へ熱を付与するため電極３５が形成されていない発熱体３４の開口部３７と、発熱体３４および電極３５を覆って印刷部７を保護する保護膜３６とを有する。
【００３８】
印刷部７は、図３に示すように、印刷用紙２１の全幅を印刷可能な長さで形成されており、サーマルヘッド６の場合、発熱体３４の開口部３７が１ｍｍあたり８個設けられている。つまり、各開口部３７が１ドットを印刷し、例えば２００ｍｍ幅の印刷用紙２１の一行は、１６００個の開口部３７によるドットの印刷で構成されている。開口部３７が多い印刷部７を用いれば、ドット密度の高い繊細な印刷が可能である。また、略半円状に突起している印刷部７の形状は、突起していない印刷部に比べて印刷用紙２１の印刷する部分へ確実に押圧を付与でき、濃淡のバラツキ等の無い優れた品質の印刷が可能である。
【００３９】
ここで、印刷部７による印刷の手順を簡単に説明する。サーマルプリンタ１の制御部２０は、印刷内容をドットによって印刷するために、印刷部７の該当する発熱体３４を所定温度まで発熱させる電圧を電極３５へ一定時間印加する。電圧を印加された発熱体３４の開口部３７からの熱により、印刷用紙２１へ１ドットが印刷される。ドットの印刷後、発熱体３４への電圧印加が停止され、発熱体３４は、冷却される。制御部２０は、１６００個の発熱体３４へ順に電圧を印加する周期を１ミリ秒（ｍｓ）として制御でき、１秒間に１０００個のドットの印刷が可能である。即ち、２００ｍｍ幅の印刷用紙２１の一行すべてにドットを印刷する時間は、１．６秒であり、１秒間に１２５ｍｍの印刷が可能なサーマルプリンタ１である。印加周期等は、使用するサーマルヘッド６によって所望の印刷にあったものを選択可能である。
【００４０】
そして、印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０は、図５に示すように、アルミニウムで形成されている円筒部３０と、円筒部３０を覆って印刷用紙２１と接する面に形成されているゴムのコーティング層３１とを有する。円筒部３０とコーティング層３１とは、共に非磁性材であり、磁気回路部１５とサーマルヘッド６の回路形成部８との間に位置しても、磁気回路部１５と回路形成部８とによる磁気回路Ｍの形成を妨げない。ゴムのコーティング層３１は、アルミニウムの円筒部３０より印刷用紙２１に対する摩擦係数が大きく、プラテンローラ１０の回転に同期して確実に印刷用紙２１を搬送可能である。この場合、コーティング層３１の他にゴムから成る薄い円筒状部材でもよい。
【００４１】
また、印刷部７に対向する磁気回路部１５の一端面である対向面３８は、プラテンローラ１０の円筒部３０の内面に沿って間隙を有して固定されている。この間隙を有することにより、円筒部３０の内面と対向面３８とは、互いに接触してプラテンローラ１０の回転を妨げる摩擦力が生じることがなく、搬送モータ１３の負荷増を防ぐことが可能である。
【００４２】
次に、サーマルプリンタ１の制御系統について説明する。図６は、サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図である。サーマルプリンタ１は、ホストコンピュータ４５などの印刷を指示する装置に接続されており、ホストコンピュータ４５は、サーマルプリンタ１で印刷する文書等をアプリケーション等によって作成し、作成した印刷データをサーマルプリンタ１へ送信する。
【００４３】
サーマルプリンタ１の制御部２０は、ホストコンピュータ４５から送信される印刷データを受信する通信インタフェース５０と、サーマルプリンタ１を制御するプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ホストコンピュータ４５から送られて来る印刷データなどを一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、ＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに基づき各種の制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５１とを有する。ＲＯＭ５２は、プログラム等の書き込みができ、電源がオフ状態であっても、プログラム等を記憶しておくことが可能なフラッシュＲＯＭなどであることが好ましい。
【００４４】
また、制御部２０は、印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０を回転させるために駆動歯車１２に連結されている搬送モータ１３を制御する搬送制御部５６と、印刷用紙２１に印刷するサーマルヘッド６を制御する印刷制御部５７とを有する。印刷制御部５７は、サーマルヘッド６に設けられている印刷部７の電極３５へ電圧を印加して、発熱体３４の発熱および冷却を制御する。発熱体３４の温度制御により、印刷用紙２１へのドットが均一な濃さで印刷可能である。
【００４５】
これら、制御部２０を構成する通信インタフェース５０、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、搬送制御部５６、印刷制御部５７は、バス５８を介して相互に接続されている。
【００４６】
以上、本発明を具体化したサーマルプリンタ１を例にした実施形態について説明した。この実施形態の効果をまとめて記載する。
【００４７】
（１）ネオジウム磁石１７を有する磁気回路部１５が、プラテンローラ１０を介して、対向するサーマルヘッド６との間で均一な磁気回路Ｍを形成し、磁力によってサーマルヘッド６をプラテンローラ１０側へ吸引する。これにより、印刷用紙２１に対して、サーマルヘッド６とプラテンローラ１０とで印刷用紙２１の幅方向に亘りほぼ均一な押圧を付与することが可能である。サーマルヘッド６と印刷用紙２１とがほぼ均一な押圧状態であれば、サーマルヘッド６の発熱体３４の熱が均一に印刷用紙２１へ付与でき、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【００４８】
（２）プラテンローラ１０は、非磁性材による円筒形をしており、円筒内部に設けられている磁気回路部１５と、円筒外部に設けられているサーマルヘッド６の回路形成部８とが、プラテンローラ１０を介して対向する配置であっても、プラテンローラ１０の影響を極小にして、磁気回路Ｍを形成可能である。印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０内に、磁気回路部１５を形成する構成のため、サーマルプリンタ１のコンパクト化に寄与する。
【００４９】
（３）プラテンローラ１０を構成するゴムのコーティング層３１又は円筒状部材は、アルミニウムの円筒部３０より印刷用紙２１に対する摩擦係数が大きく、プラテンローラ１０の回転に同期して印刷用紙２１を搬送可能である。
【００５０】
（４）プラテンローラ１０の円筒部３０は、従来のプラテンより大きな径の円筒形であり、印刷用紙２１との接点部が広く安定しており、より確実に印刷用紙２１の搬送が可能である。また、アルミニウムの円筒部により剛性を有しており、プラテンローラ１０の変形、撓みなどが抑制でき、印刷用紙２１により均一な押圧が付与可能である。
【００５１】
（５）メインフレーム２の軸受部２３、２５にプラテンローラ１０の両端部２２、２４が回転可能に軸支され、プラテンローラ１０内部を貫通して配置された磁気回路部１５が軸受部２３、２５を塞ぐように設けられている固定部材１９によって固定される構成により、プラテンローラ１０の回転を妨げることなくプラテンローラ１０内部へ磁気回路部１５を固定可能である。
【００５２】
（６）サーマルヘッド６側にパーマロイ材の回路形成部８を設置することにより、サーマルヘッド６と磁気回路部１５とによる磁気回路Ｍが安定して形成され、磁気回路部１５によるサーマルヘッド６の吸引がより確実に行われる。
【００５３】
（７）磁気回路部１５に永久磁石であるネオジウム磁石１７を用いることにより、磁気回路Ｍを形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、制御装置類の簡素化が図れる。
【００５４】
（８）サーマルヘッド６は、メインフレーム２に対して回動可能なヘッドフレーム３に取り付けられており、サーマルヘッド６の印刷部７の全域においてほぼ均一に作用する磁力による吸引力Ｆによってプラテンローラ１０側へ吸引される。この構成により、サーマルヘッド６は、磁力以外の影響をほぼ排除し吸引力Ｆによる押圧を印刷用紙２１へほぼ均一に付与可能である。
【００５５】
（９）円筒形のプラテンローラ１０がサーマルヘッド６の印刷部７および磁気回路部１５と平行に配置されることにより、プラテンローラ１０の回転時に、印刷部７または磁気回路部１５と部分的に接触して回転負荷が増加することを防止可能である。
【００５６】
（１０）サーマルヘッド６の印刷部７の発熱体３４形状は、略半円状に突起しており、そのほぼ中央に磁気回路Ｍを形成することで、発熱体３４に接する印刷用紙２１の印刷する部分へ確実に押圧を付与でき、濃淡のバラツキ等の無い優れた品質の印刷が可能である。
【００５７】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次のような変形例が挙げられる。
【００５８】
（変形例１）磁石部は、永久磁石ではなく、電磁石であっても良い。電磁石を用いても、磁気回路Ｍの形成が永久磁石と同様に可能である。また、電磁石を用いることにより、磁気回路部１５による磁気回路Ｍの形成をＯＮまたはＯＦＦにする制御が可能であり、磁力の影響を排除して、印刷用紙２１のセットなどの作業を行うことが可能になる。この場合、制御部２０には、ＯＮまたはＯＦＦ可能な磁気発生回路を有し、電磁石に電流を印加する。
【００５９】
（変形例２）プラテンローラ１０の円筒部３０は、アルミニウムなどの非磁性金属だけではなくポリカーボネイトなどの剛性を有するプラスティック材であっても良い。同様に、コーティング層３１もゴムに限定されず、円筒部３０より印刷用紙２１との摩擦係数が大きい材料であれば良い。素材の選択肢が広がり設計の自由度が増す。
【００６０】
（変形例３）磁石部に用いる永久磁石は、ネオジウム磁石１７だけではなく、フェライト磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石等であっても良い。いずれもネオジウム磁石１７に比して磁気特性が若干劣るが、錆びにくく温度特性に優れている。磁石部の構成における永久磁石の選択肢が広がる。
【００６１】
（変形例４）サーマルヘッド６の回路形成部８は、印刷部７近傍のアルミナ基板３２内に埋め込まれるように形成されているが、アルミナ基板３２の表面の一部をなすように形成されていても良い。アルミナ基板３２の作成が容易である。また、図５では薄膜タイプのサーマルヘッド６の例を示したが、厚膜タイプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
サーマルプリンタの利用例として、ＰＯＳ端末に組み込まれて、ホストコンピュータからの印刷命令により、レシート印刷を実行する例、電子黒板に組み込まれて、黒板の記載内容を印刷する例、およびファクシミリに組み込まれて、通信内容の印刷を行う例などが挙げられ、多様な用途に用いられる可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】サーマルプリンタの主要部を示す断面図。
【図２】サーマルプリンタの外観を示す斜視図。
【図３】印刷用紙への印刷状態時を示す断面部を含む外観を示す斜視図。
【図４】プラテンローラおよび磁気回路部の組み立て構成を示す斜視図。
【図５】サーマルヘッドの印刷部の詳細を示す断面図。
【図６】サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図。
【符号の説明】
【００６４】
１…サーマルプリンタ、２…メインフレーム、３…ヘッドフレーム、４…ヘッド支持アーム、６…サーマルヘッド、７…印刷部、８…回路形成部、１０…プラテンローラ、１３…搬送モータ、１５…磁気回路部、１６…回路フレーム、１７…磁石部としてのネオジウム磁石、１９…固定部材、２０…制御部、２１…印刷用紙、２２、２４…軸部、２３、２５…軸受部、３０…円筒部、３１…コーティング層、３２…アルミナ基板、３３…グレース、３４…発熱体、３５…電極、３６…保護膜、３７…開口部、３８…対向面、Ｆ…吸引力、Ｍ…磁気回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷用紙へ熱を与え発色させて印刷するサーマルヘッドと、サーマルヘッドと印刷用紙を挟持しつつ搬送するプラテンとを備えるサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーマルプリンタは、プラテン軸に設けられているプラテンを回転させ、プラテンと印刷用紙との摩擦力によって印刷用紙を搬送している。プラテンと印刷用紙との摩擦力を確保するために、プラテンには、ゴムなどの弾性部材が使用されている。さらに、サーマルヘッドはバネなどの付勢部材によりプラテン側へ加圧されながら、印刷用紙と接触している。この構成において、プラテン軸が回転を開始する場合および回転を停止する場合などに、弾性を有するプラテンの表面が慣性により歪んで、プラテン軸の回転と同期化された回転をしない。そこで、サーマルプリンタには、プラテンの表面に接して回転する回転部材により、印刷用紙を搬送するプラテンの表面の動きを捉え、捉えた動きに基づく印刷用紙の搬送状態を判断しつつ、サーマルヘッドで印刷する機構が用いられている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、サーマルヘッドによる印刷を、印刷用紙の搬送に同期化させることは可能であるが、濃淡のないより鮮明な印刷を行うために、サーマルヘッドを加圧している所定の位置に配置されたバネの押圧力を調整して、印刷用紙への押圧を印刷用紙の幅方向にほぼ均一に亘り付加することは困難である。また、摩擦力を確保するためにバネ力を増加させると、バネ力のバラツキで弾性部材のプラテンが撓んだ状態となり、押圧がいっそう不均一になる。さらに、プラテンが長尺（印刷用紙の幅が長い）になると、撓みがより顕著となり、鮮明な印刷が得られない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、プラテンとサーマルヘッドとによる押圧を印刷用紙へ均一に付与可能なサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のサーマルプリンタは、印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、印刷部と対向するように設けられ、印刷用紙をサーマルヘッドとの間に挟持し、回転することによって印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、プラテンの円筒内にサーマルヘッドと対向するように固定され、サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、サーマルヘッドをプラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このサーマルプリンタによれば、磁気回路部がサーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、磁力によってサーマルヘッドを吸引する。磁気回路部は、プラテンの円筒部を挟んでサーマルヘッドの印刷部と対向して設けられており、所定の位置に限らず対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を容易に形成する。そのため、磁気回路部とサーマルヘッドとの間の磁力の強さをほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドが磁気回路部によってプラテン側へ吸引されると、装着された印刷用紙の幅に対して、サーマルヘッドの印刷部とプラテンとにより、幅方向に亘りほぼ均一な押圧を付与することが可能である。このように、印刷部と印刷用紙との接触部分がほぼ均一な押圧状態であるため、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【０００８】
この場合、磁気回路部は、磁気回路を形成するための磁石部と、磁石部を略一体に収容する回路フレームと、を有していることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、磁気回路部は、磁気回路を形成すると共に、磁石部を回路フレームへ略一体に収容した構成であり、磁石部単体の磁気回路部より磁石部と回路フレームとが互いに補完し合って剛性を高めることが可能である。従って、歪みや撓み等が生じ難くなり、磁気回路部の全域に渡りプラテンを介してサーマルヘッドとの距離をより均一に保つことが可能である。これにより、磁気回路部とサーマルヘッドとの間の磁力の強さもより均一に設定することが可能である。
【００１０】
この場合、サーマルヘッド側には、磁気回路部と対向する位置に、磁気回路を形成するための高透磁材による回路形成部を有することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、サーマルヘッドと磁気回路部とにより磁気回路をより確実に形成するために、サーマルヘッド側にパーマロイなどの高透磁材を用いて回路形成部を設けてある。回路形成部の設置により、回路形成部と磁気回路部とによる磁気回路が安定して形成され、磁気回路部によるサーマルヘッドの吸引がより確実に行われる。
【００１２】
この場合、プラテンは、両端部が軸支可能な構成であり非磁性材によって形成されている円筒部と、円筒部の少なくとも一部の印刷用紙を挟持する部分に形成され、印刷用紙に対する摩擦係数が非磁性材より大きい外周面層と、を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、プラテンの円筒部は、アルミニウムなどのように両端部が軸支可能な強度を有する非磁性材で形成されており、磁気回路による磁力の影響を受けることなく回転可能である。さらにアルミニウムの円筒部は、強度を有し、変形、撓みなどが生じにくい。また、円筒部の印刷用紙を挟持して接触する面には、外周面層としてゴム等のコーティング層又は円筒層を形成することにより、非磁性材に比べて印刷用紙との摩擦力を増加させることが可能である。コーティング層は、薄い層であり、コーティング層自体の変形等がほとんどなく、プラテンと印刷用紙との摩擦力の増加が図れるだけでなく、確実に印刷用紙の搬送が可能である。
【００１４】
この場合、磁気回路部のサーマルヘッドに対向する対向面は、円筒部の内面と摩擦力が生じないように内面に沿って間隙を設けて固定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、磁気回路部の対向面は、円筒部内面に沿って間隙を有し、プラテンと接することによる摩擦力でプラテンの回転を規制しないように設定されている。磁力の影響の排除に加え、摩擦力の影響も排除して、プラテンへの印刷用紙搬送以外の負荷を軽減可能である。
【００１６】
この場合、磁石部が永久磁石、または、電磁石であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、永久磁石を用いることにより、磁気回路を形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、磁気回路部のコンパクト化およびメンテナンスを容易にすることが可能である。一方、電磁石を用いることにより、磁気回路の形成をオンまたはオフにする制御が可能になり、印刷用紙セット時など磁力の影響を排除した状態で作業などが行える。
【００１８】
本発明のサーマルプリンタは、印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドとの間に印刷用紙を挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、プラテンの円筒内にサーマルヘッドと対向するように設けられ、サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、サーマルヘッドをプラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を有するメインフレームと、サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態でメインフレームに軸支されているヘッドフレームと、メインフレームに設けられ、プラテンの両端部を軸支する軸受部と、磁気回路部を軸受部およびプラテンの円筒内を貫通して延在するようにメインフレームに固定する固定部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
このサーマルプリンタによれば、印刷用紙をセットしてヘッドフレームを閉じると、ヘッドフレームに設けられているサーマルヘッドが、サーマルヘッドに対向してプラテンの円筒内に固定部材で固定されている磁気回路部の磁力によって吸引される。印刷用紙は、サーマルヘッドが吸引されることによる押圧が付与されて、プラテンへ押し付けられる。サーマルヘッドは、メインフレームに対して回動可能に取り付けられており、主に磁力の強さに応じた押圧を印刷用紙へ付与可能である。そして、磁気回路部は、プラテンを介してサーマルヘッドと対向するいずれの部分においても、同じ磁束密度の磁気回路を形成し、サーマルヘッドとの間の磁力の強さを印刷用紙の幅方向に亘りほぼ均一に設定することが可能である。従って、サーマルヘッドは、印刷用紙に対してほぼ均一な押圧を付与可能である。これによりサーマルヘッドによって濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【００２０】
この場合、印刷部と、プラテンと、磁気回路部とは、印刷用紙へ印刷する際に、互いが平行に延在している配置構成であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、印刷時は、印刷部が磁気回路部へ吸引されることによる押圧によって、印刷用紙をプラテンに押し付けて印刷を行う。押圧は、印刷部を有するサーマルヘッドと回路形成部との間の磁力によるものであり、サーマルヘッドと回路形成部とが平行に配置されていれば、両者間の磁力がほぼ均一となり、印刷用紙への押圧もほぼ均一に付与可能である。また、円筒形のプラテンが印刷部および磁気回路部と平行に配置されることにより、プラテンの回転時に、印刷部または磁気回路部と部分的に接触して回転負荷が増加することを防止可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に従って説明する。実施形態では、印刷用紙に熱を与え発色させて印刷を行うサーマルヘッドと、サーマルヘッドとの間に印刷用紙を挟持しつつ回転して印刷用紙を搬送するプラテンとを備えたサーマルプリンタを例にして説明する。
（実施形態）
【００２３】
図１は、サーマルプリンタの主要部を示す断面図である。サーマルプリンタ１は、メインフレーム２と、ヘッドフレーム３とを備える構成で、ヘッドフレーム３は、ヘッド支持アーム４に支持され、ヘッド支持アーム４は、メインフレーム２に設けられているアーム軸５によって回転可能に軸支されている。図１は、ヘッドフレーム３が閉じられている場合を示している。このヘッドフレーム３には、印刷用紙２１へ印刷を行う発熱体から成る印刷部７を有するサーマルヘッド６が設けられており、ヘッドフレーム３が開けられている時に、メインフレーム２とサーマルヘッド６との間に、アーム軸５の方向から感熱式の印刷用紙２１を挿入してセットすることが可能である。ヘッドフレーム３の開閉機構は、サーマルプリンタ１が組み込まれる機器に依存するため、図示していない。
【００２４】
メインフレーム２は、サーマルヘッド６の印刷部７に対向して配置され、印刷部７と協働して印刷用紙２１を挟持する円筒形のプラテンローラ（プラテン）１０と、プラテンローラ１０に直結するプラテン歯車１１と、プラテン歯車１１と噛み合う駆動歯車１２と、駆動歯車１２へ回転力を付与する搬送モータ１３と、プラテンローラ１０の円筒内に印刷部７と対向するように固定されている磁気回路部１５と、サーマルプリンタ１を制御する制御部２０とを有する。
【００２５】
磁気回路部１５は、磁気回路Ｍを形成するための磁界を発生させるネオジウム磁石（磁石部）１７と、ネオジウム磁石１７を略一体に収容する回路フレーム１６と、回路フレーム１６の印刷部７と対向する一端面に形成されているギャップ部１８とを有する。また、サーマルヘッド６内に形成されギャップ部１８と対向する位置には、磁気回路Ｍをより確実に形成するためのパーマロイ（高透磁材）の回路形成部８が形成されている。そして、サーマルヘッド６と磁気回路部１５との間に存するプラテンローラ１０は、磁気回路Ｍの形成を妨げないように非磁性材であるアルミニウムで形成されている。また、ギャップ部１８は、非磁性材であるベリリウム銅（ＢｅＣｕ）によって封止されている。
【００２６】
このような構成において、印刷用紙２１は、サーマルヘッド６の印刷部７とプラテンローラ１０とによって挟持され、挟持された印刷用紙２１には押圧が付与される。この押圧は、プラテンローラ１０を介して、磁気回路部１５とサーマルヘッド６の回路形成部８とで形成される磁気回路Ｍによる磁力によって、サーマルヘッド６が磁気回路部１５へ吸引されることにより生じる。サーマルヘッド６は、磁力によってプラテンローラ１０に当接するように吸引され、プラテンローラ１０との間に挟持された印刷用紙２１へ幅方向に亘り吸引力Ｆによる押圧を付与する。印刷用紙２１は、印刷部７へ押し付けられ、印刷部７が発する熱によって印刷がなされる。印刷後、プラテンローラ１０が回転して印刷用紙２１を搬送し、順次、次の印刷が行われる。
【００２７】
この磁気回路Ｍの形成について、さらに、詳細に説明する。ネオジウム磁石１７は、ネオジウム磁石１７のＮ極からＳ極の方向に磁界を形成し、磁気回路部１５およびサーマルヘッド６の回路形成部８の間においては、Ｎ極、回路フレーム１６、印刷部７、回路形成部８、回路フレーム１６、Ｓ極の順にループをなして磁気回路Ｍを形成する。このため、磁気回路Ｍが形成される磁気回路部１５と回路形成部８には、他部より磁界が集中し、強い磁界により互いに引き付けあう磁力も強いものになる。ネオジウム磁石１７を有する磁気回路部１５は、この磁力による吸引力Ｆによって、サーマルヘッド６をプラテンローラ１０へ当接するように吸引する。
【００２８】
また、磁気回路部１５の回路フレーム１６による磁気回路は、Ｎ極、回路フレーム１６、ギャップ部１８、回路フレーム１６、Ｓ極のループとなり、特に、ギャップ部１８に磁界が集中して、ギャップ部１８近傍における磁力が強力になっている。従って、ギャップ部１８に対向させて、サーマルヘッド６の印刷部７を配置することにより、印刷用紙２１に印刷を行う印刷部７の部分に、印刷部７をプラテンローラ１０へ吸引する磁力が強く作用する構成となる。
【００２９】
プラテンローラ１０および磁気回路部１５と、印刷部７および回路形成部８とは、印刷用紙２１に対して対向するように配置されており、いずれの部分の断面も図１に示すような同じ断面である。即ち、プラテンローラ１０、磁気回路部１５、印刷部７および回路形成部８は、平行に延在している。このような配置により、印刷部７と回路フレーム１６との間のギャップ部１８近傍での磁力の強さは、プラテンローラ１０を介して、いずれの部分においてもほぼ一定であり、印刷用紙２１のプラテンローラ１０と印刷部７とで挟持されている部分は、ほぼ均一な押圧で印刷部７と接している。従って、印刷部７は、印刷用紙２１の各部分に対して同等な熱を付与でき、濃淡の無い鮮明な印刷が可能である。
【００３０】
なお、ネオジウム磁石１７は、ネオジウム、鉄、ボロンを主成分として成型焼結された磁石であって、割れや欠けが生じ難いため機械加工性に優れ、また、磁気特性が高いため小さいサイズであっても磁力の強い磁石である。
【００３１】
次に、このような印刷機構を主要部として備えたサーマルプリンタ１の全体構成について説明する。図２は、サーマルプリンタの外観を示す斜視図である。この斜視図は、ヘッドフレーム３が閉じられている状態を示している。また、図３は、印刷用紙への印刷状態時を示す断面部を含む外観を示す斜視図である。図３の断面部は、図２のＡ−Ａ’部分の断面である。サーマルプリンタ１は、図２に示すように、Ｕ字形のメインフレーム２と、メインフレーム２の立ち上がり部のそれぞれに、ヘッド支持アーム４およびアーム軸５によって、回転可能に取り付けられているヘッドフレーム３とを備えている。ヘッドフレーム３には、図３に示すように、印刷部７を有するサーマルヘッド６が設けられ、サーマルヘッド６は、印刷用紙２１の全幅より長く延在している。
【００３２】
そして、メインフレーム２は、印刷部７と対向し、印刷部７との間に印刷用紙２１を挟持して延在するプラテンローラ１０と、プラテンローラ１０内部に設けられ印刷部７と対向して延在する磁気回路部１５とを有する。また、プラテンローラ１０の一端に、搬送モータ１３からの回転を伝達するプラテン歯車１１が、プラテンローラ１０と一体に設けられている。
【００３３】
これらプラテンローラ１０と磁気回路部１５とを、メインフレーム２へ取り付ける工程について説明する。図４は、プラテンローラおよび磁気回路部の組み立て構成を示す斜視図である。メインフレーム２は、Ｕ字型をしており、その両立ち上がり部にはプラテンローラ１０を軸支する軸受部２３、２５を有する。軸受部２３は、駆動歯車１２および搬送モータ１３が設けられる側である。また、プラテンローラ１０は、軸受部２３、２５と係合しプラテンローラ１０を回転可能にするための軸部２２、２４を有する。軸部２２は、プラテン歯車１１が設けられている端部側である。
【００３４】
最初に、軸部２２と軸受部２３および軸部２４と軸受部２５がそれぞれ係合するように、メインフレーム２へプラテンローラ１０を取り付ける。次に、プラテンローラ１０の円筒内へ磁気回路部１５を挿入し、軸受部２３、２５を塞ぐように磁気回路部１５の両端部へ固定部材１９を装着する。固定部材１９は、磁気回路部１５の断面形状が掘り込まれている凹部を有し、凹部は、磁気回路部１５がプラテンローラ１０内の印刷部７に対向する位置へ保持可能に形成されている。そして、固定部材１９をメインフレーム２へネジ止めして、磁気回路部１５を固定する。
【００３５】
以上のような構成のサーマルプリンタ１において、印刷用紙２１のセット、搬送および印刷の過程について簡単に説明する。まず、図２に示すような閉じられている状態のヘッドフレーム３を開き、印刷用紙２１をメインフレーム２のアーム軸５側から挿入し、サーマルヘッド６とプラテンローラ１０との間まで引き出してセットする。次に、ヘッドフレーム３を閉じると、印刷用紙２１は、サーマルヘッド６の印刷部７とプラテンローラ１０とによって押圧を付与され挟持される。挟持された印刷用紙２１は、印刷部７によって印刷される。
【００３６】
印刷用紙２１の全幅に渡り印刷が行われた後、印刷用紙２１は、印刷部７とプラテンローラ１０とにより狭持された状態のまま、プラテンローラ１０の回転により次の印刷位置まで搬送される。プラテンローラ１０は、付与されている押圧により、印刷用紙２１との間に摩擦力が生じ、プラテンローラ１０が回転すると、摩擦力によって印刷用紙２１を搬送する。こうして印刷用紙２１へ順次印刷が行われる。
【００３７】
次に、印刷用紙２１へ印刷を行う印刷部７の構成について説明する。図５は、サーマルヘッドの印刷部の詳細を示す断面図である。磁気回路部１５のギャップ部１８に対向するサーマルヘッド６には、略半円状に突起した印刷部７が配置されている。印刷部７は、磁気回路部１５のギャップ部１８に対向するように位置し、ヘッドフレーム３に設けられているアルミナ基板３２の表面に略半円状に突起して形成されている蓄熱部であるガラス質のグレース３３と、グレース３３を覆うように形成されている発熱体３４と、発熱体３４に重ねて形成されている電極３５と、印刷用紙２１へ熱を付与するため電極３５が形成されていない発熱体３４の開口部３７と、発熱体３４および電極３５を覆って印刷部７を保護する保護膜３６とを有する。
【００３８】
印刷部７は、図３に示すように、印刷用紙２１の全幅を印刷可能な長さで形成されており、サーマルヘッド６の場合、発熱体３４の開口部３７が１ｍｍあたり８個設けられている。つまり、各開口部３７が１ドットを印刷し、例えば２００ｍｍ幅の印刷用紙２１の一行は、１６００個の開口部３７によるドットの印刷で構成されている。開口部３７が多い印刷部７を用いれば、ドット密度の高い繊細な印刷が可能である。また、略半円状に突起している印刷部７の形状は、突起していない印刷部に比べて印刷用紙２１の印刷する部分へ確実に押圧を付与でき、濃淡のバラツキ等の無い優れた品質の印刷が可能である。
【００３９】
ここで、印刷部７による印刷の手順を簡単に説明する。サーマルプリンタ１の制御部２０は、印刷内容をドットによって印刷するために、印刷部７の該当する発熱体３４を所定温度まで発熱させる電圧を電極３５へ一定時間印加する。電圧を印加された発熱体３４の開口部３７からの熱により、印刷用紙２１へ１ドットが印刷される。ドットの印刷後、発熱体３４への電圧印加が停止され、発熱体３４は、冷却される。制御部２０は、１６００個の発熱体３４へ順に電圧を印加する周期を１ミリ秒（ｍｓ）として制御でき、１秒間に１０００個のドットの印刷が可能である。即ち、２００ｍｍ幅の印刷用紙２１の一行すべてにドットを印刷する時間は、１．６秒であり、１秒間に１２５ｍｍの印刷が可能なサーマルプリンタ１である。印加周期等は、使用するサーマルヘッド６によって所望の印刷にあったものを選択可能である。
【００４０】
そして、印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０は、図５に示すように、アルミニウムで形成されている円筒部３０と、円筒部３０を覆って印刷用紙２１と接する面に形成されているゴムのコーティング層３１とを有する。円筒部３０とコーティング層３１とは、共に非磁性材であり、磁気回路部１５とサーマルヘッド６の回路形成部８との間に位置しても、磁気回路部１５と回路形成部８とによる磁気回路Ｍの形成を妨げない。ゴムのコーティング層３１は、アルミニウムの円筒部３０より印刷用紙２１に対する摩擦係数が大きく、プラテンローラ１０の回転に同期して確実に印刷用紙２１を搬送可能である。この場合、コーティング層３１の他にゴムから成る薄い円筒状部材でもよい。
【００４１】
また、印刷部７に対向する磁気回路部１５の一端面である対向面３８は、プラテンローラ１０の円筒部３０の内面に沿って間隙を有して固定されている。この間隙を有することにより、円筒部３０の内面と対向面３８とは、互いに接触してプラテンローラ１０の回転を妨げる摩擦力が生じることがなく、搬送モータ１３の負荷増を防ぐことが可能である。
【００４２】
次に、サーマルプリンタ１の制御系統について説明する。図６は、サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図である。サーマルプリンタ１は、ホストコンピュータ４５などの印刷を指示する装置に接続されており、ホストコンピュータ４５は、サーマルプリンタ１で印刷する文書等をアプリケーション等によって作成し、作成した印刷データをサーマルプリンタ１へ送信する。
【００４３】
サーマルプリンタ１の制御部２０は、ホストコンピュータ４５から送信される印刷データを受信する通信インタフェース５０と、サーマルプリンタ１を制御するプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ホストコンピュータ４５から送られて来る印刷データなどを一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、ＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに基づき各種の制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５１とを有する。ＲＯＭ５２は、プログラム等の書き込みができ、電源がオフ状態であっても、プログラム等を記憶しておくことが可能なフラッシュＲＯＭなどであることが好ましい。
【００４４】
また、制御部２０は、印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０を回転させるために駆動歯車１２に連結されている搬送モータ１３を制御する搬送制御部５６と、印刷用紙２１に印刷するサーマルヘッド６を制御する印刷制御部５７とを有する。印刷制御部５７は、サーマルヘッド６に設けられている印刷部７の電極３５へ電圧を印加して、発熱体３４の発熱および冷却を制御する。発熱体３４の温度制御により、印刷用紙２１へのドットが均一な濃さで印刷可能である。
【００４５】
これら、制御部２０を構成する通信インタフェース５０、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、搬送制御部５６、印刷制御部５７は、バス５８を介して相互に接続されている。
【００４６】
以上、本発明を具体化したサーマルプリンタ１を例にした実施形態について説明した。この実施形態の効果をまとめて記載する。
【００４７】
（１）ネオジウム磁石１７を有する磁気回路部１５が、プラテンローラ１０を介して、対向するサーマルヘッド６との間で均一な磁気回路Ｍを形成し、磁力によってサーマルヘッド６をプラテンローラ１０側へ吸引する。これにより、印刷用紙２１に対して、サーマルヘッド６とプラテンローラ１０とで印刷用紙２１の幅方向に亘りほぼ均一な押圧を付与することが可能である。サーマルヘッド６と印刷用紙２１とがほぼ均一な押圧状態であれば、サーマルヘッド６の発熱体３４の熱が均一に印刷用紙２１へ付与でき、濃淡のムラ等のない良好な印刷が可能である。
【００４８】
（２）プラテンローラ１０は、非磁性材による円筒形をしており、円筒内部に設けられている磁気回路部１５と、円筒外部に設けられているサーマルヘッド６の回路形成部８とが、プラテンローラ１０を介して対向する配置であっても、プラテンローラ１０の影響を極小にして、磁気回路Ｍを形成可能である。印刷用紙２１を搬送するプラテンローラ１０内に、磁気回路部１５を形成する構成のため、サーマルプリンタ１のコンパクト化に寄与する。
【００４９】
（３）プラテンローラ１０を構成するゴムのコーティング層３１又は円筒状部材は、アルミニウムの円筒部３０より印刷用紙２１に対する摩擦係数が大きく、プラテンローラ１０の回転に同期して印刷用紙２１を搬送可能である。
【００５０】
（４）プラテンローラ１０の円筒部３０は、従来のプラテンより大きな径の円筒形であり、印刷用紙２１との接点部が広く安定しており、より確実に印刷用紙２１の搬送が可能である。また、アルミニウムの円筒部により剛性を有しており、プラテンローラ１０の変形、撓みなどが抑制でき、印刷用紙２１により均一な押圧が付与可能である。
【００５１】
（５）メインフレーム２の軸受部２３、２５にプラテンローラ１０の両端部２２、２４が回転可能に軸支され、プラテンローラ１０内部を貫通して配置された磁気回路部１５が軸受部２３、２５を塞ぐように設けられている固定部材１９によって固定される構成により、プラテンローラ１０の回転を妨げることなくプラテンローラ１０内部へ磁気回路部１５を固定可能である。
【００５２】
（６）サーマルヘッド６側にパーマロイ材の回路形成部８を設置することにより、サーマルヘッド６と磁気回路部１５とによる磁気回路Ｍが安定して形成され、磁気回路部１５によるサーマルヘッド６の吸引がより確実に行われる。
【００５３】
（７）磁気回路部１５に永久磁石であるネオジウム磁石１７を用いることにより、磁気回路Ｍを形成して磁力を得るための電気的な付加装置などが不要であり、制御装置類の簡素化が図れる。
【００５４】
（８）サーマルヘッド６は、メインフレーム２に対して回動可能なヘッドフレーム３に取り付けられており、サーマルヘッド６の印刷部７の全域においてほぼ均一に作用する磁力による吸引力Ｆによってプラテンローラ１０側へ吸引される。この構成により、サーマルヘッド６は、磁力以外の影響をほぼ排除し吸引力Ｆによる押圧を印刷用紙２１へほぼ均一に付与可能である。
【００５５】
（９）円筒形のプラテンローラ１０がサーマルヘッド６の印刷部７および磁気回路部１５と平行に配置されることにより、プラテンローラ１０の回転時に、印刷部７または磁気回路部１５と部分的に接触して回転負荷が増加することを防止可能である。
【００５６】
（１０）サーマルヘッド６の印刷部７の発熱体３４形状は、略半円状に突起しており、そのほぼ中央に磁気回路Ｍを形成することで、発熱体３４に接する印刷用紙２１の印刷する部分へ確実に押圧を付与でき、濃淡のバラツキ等の無い優れた品質の印刷が可能である。
【００５７】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次のような変形例が挙げられる。
【００５８】
（変形例１）磁石部は、永久磁石ではなく、電磁石であっても良い。電磁石を用いても、磁気回路Ｍの形成が永久磁石と同様に可能である。また、電磁石を用いることにより、磁気回路部１５による磁気回路Ｍの形成をＯＮまたはＯＦＦにする制御が可能であり、磁力の影響を排除して、印刷用紙２１のセットなどの作業を行うことが可能になる。この場合、制御部２０には、ＯＮまたはＯＦＦ可能な磁気発生回路を有し、電磁石に電流を印加する。
【００５９】
（変形例２）プラテンローラ１０の円筒部３０は、アルミニウムなどの非磁性金属だけではなくポリカーボネイトなどの剛性を有するプラスティック材であっても良い。同様に、コーティング層３１もゴムに限定されず、円筒部３０より印刷用紙２１との摩擦係数が大きい材料であれば良い。素材の選択肢が広がり設計の自由度が増す。
【００６０】
（変形例３）磁石部に用いる永久磁石は、ネオジウム磁石１７だけではなく、フェライト磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石等であっても良い。いずれもネオジウム磁石１７に比して磁気特性が若干劣るが、錆びにくく温度特性に優れている。磁石部の構成における永久磁石の選択肢が広がる。
【００６１】
（変形例４）サーマルヘッド６の回路形成部８は、印刷部７近傍のアルミナ基板３２内に埋め込まれるように形成されているが、アルミナ基板３２の表面の一部をなすように形成されていても良い。アルミナ基板３２の作成が容易である。また、図５では薄膜タイプのサーマルヘッド６の例を示したが、厚膜タイプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
サーマルプリンタの利用例として、ＰＯＳ端末に組み込まれて、ホストコンピュータからの印刷命令により、レシート印刷を実行する例、電子黒板に組み込まれて、黒板の記載内容を印刷する例、およびファクシミリに組み込まれて、通信内容の印刷を行う例などが挙げられ、多様な用途に用いられる可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】サーマルプリンタの主要部を示す断面図。
【図２】サーマルプリンタの外観を示す斜視図。
【図３】印刷用紙への印刷状態時を示す断面部を含む外観を示す斜視図。
【図４】プラテンローラおよび磁気回路部の組み立て構成を示す斜視図。
【図５】サーマルヘッドの印刷部の詳細を示す断面図。
【図６】サーマルプリンタの制御部の構成を主に示すブロック図。
【符号の説明】
【００６４】
１…サーマルプリンタ、２…メインフレーム、３…ヘッドフレーム、４…ヘッド支持アーム、６…サーマルヘッド、７…印刷部、８…回路形成部、１０…プラテンローラ、１３…搬送モータ、１５…磁気回路部、１６…回路フレーム、１７…磁石部としてのネオジウム磁石、１９…固定部材、２０…制御部、２１…印刷用紙、２２、２４…軸部、２３、２５…軸受部、３０…円筒部、３１…コーティング層、３２…アルミナ基板、３３…グレース、３４…発熱体、３５…電極、３６…保護膜、３７…開口部、３８…対向面、Ｆ…吸引力、Ｍ…磁気回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、
前記印刷部と対向するように設けられ、前記印刷用紙を前記サーマルヘッドとの間に挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、
前記プラテンの円筒内に前記サーマルヘッドと対向するように固定され、前記サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、前記サーマルヘッドを前記プラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁気回路部は、前記磁気回路を形成するための磁石部と、
前記磁石部を略一体に収容する回路フレームと、を有していることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記サーマルヘッドは、前記磁気回路部と対向する位置に、前記磁気回路を形成するための高透磁材による回路形成部を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記プラテンは、両端部が軸支可能な構成であり非磁性材によって形成されている円筒部と、
前記円筒部の少なくとも一部の前記印刷用紙を挟持する部分に形成され、前記印刷用紙に対する摩擦係数が前記非磁性材より大きい外周面層と、を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項５】
請求項４に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁気回路部の前記サーマルヘッドに対向する対向面は、前記円筒部の内面と摩擦力が生じないように前記内面に沿って間隙を設けて固定されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項６】
請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁石部が永久磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項７】
請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁石部が電磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項８】
印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドとの間に前記印刷用紙を挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、前記プラテンの円筒内に前記サーマルヘッドと対向するように設けられ、前記サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、前記サーマルヘッドを前記プラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を有するメインフレームと、
前記サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態で前記メインフレームに軸支されているヘッドフレームと、
前記メインフレームに設けられ、前記プラテンの両端部を軸支する軸受部と、
前記磁気回路部を前記軸受部および前記プラテンの円筒内を貫通して延在するように前記メインフレームに固定する固定部材と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項９】
請求項８に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記印刷部と、前記プラテンと、前記磁気回路部とは、前記印刷用紙へ印刷する際に、互いが平行に延在している配置構成であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項１】
印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドと、
前記印刷部と対向するように設けられ、前記印刷用紙を前記サーマルヘッドとの間に挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、
前記プラテンの円筒内に前記サーマルヘッドと対向するように固定され、前記サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、前記サーマルヘッドを前記プラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁気回路部は、前記磁気回路を形成するための磁石部と、
前記磁石部を略一体に収容する回路フレームと、を有していることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記サーマルヘッドは、前記磁気回路部と対向する位置に、前記磁気回路を形成するための高透磁材による回路形成部を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記プラテンは、両端部が軸支可能な構成であり非磁性材によって形成されている円筒部と、
前記円筒部の少なくとも一部の前記印刷用紙を挟持する部分に形成され、前記印刷用紙に対する摩擦係数が前記非磁性材より大きい外周面層と、を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項５】
請求項４に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁気回路部の前記サーマルヘッドに対向する対向面は、前記円筒部の内面と摩擦力が生じないように前記内面に沿って間隙を設けて固定されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項６】
請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁石部が永久磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項７】
請求項２に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記磁石部が電磁石であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項８】
印刷用紙に対して印刷を実行する印刷部を有するサーマルヘッドとの間に前記印刷用紙を挟持し、回転することによって前記印刷用紙を搬送する円筒形のプラテンと、前記プラテンの円筒内に前記サーマルヘッドと対向するように設けられ、前記サーマルヘッドとの間で磁気回路を形成し、前記サーマルヘッドを前記プラテン側へ磁力によって吸引する磁気回路部と、を有するメインフレームと、
前記サーマルヘッドが設けられ、回動可能な状態で前記メインフレームに軸支されているヘッドフレームと、
前記メインフレームに設けられ、前記プラテンの両端部を軸支する軸受部と、
前記磁気回路部を前記軸受部および前記プラテンの円筒内を貫通して延在するように前記メインフレームに固定する固定部材と、を備えていることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項９】
請求項８に記載のサーマルプリンタにおいて、
前記印刷部と、前記プラテンと、前記磁気回路部とは、前記印刷用紙へ印刷する際に、互いが平行に延在している配置構成であることを特徴とするサーマルプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−６９５４６（Ｐ２００７−６９５４６Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６１７０４（Ｐ２００５−２６１７０４）
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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