JP6013239B2 - 連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、連結されたヘッドを切り離す連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタに関する。

従来から、カッティングヘッドを備えたプリンタが知られている。この種のプリンタは、紙等の記録媒体に印刷を行うプリントヘッドと、記録媒体をカットするカッティングヘッドとを備えており、プリントヘッドとカッティングヘッドとは着脱自在に連結されている。特許文献１に、この種のプリンタが開示されている。

特許文献１に開示されたプリンタでは、カッティングヘッドはモータの駆動力を受けてガイドレールに沿って左右に移動するように構成されており、プリントヘッドは連結機構によってカッティングヘッドに着脱自在に連結されている。プリントヘッドは、カッティングヘッドによって左右に運ばれる。用紙に印刷を行うときには、プリントヘッドおよびカッティングヘッドは互いに連結されたまま、ガイドレールに沿って左右に移動する。一方、用紙をカットするときには、プリントヘッドはホームポジションに固定され、連結機構の連結が解除される。そして、カッティングヘッドのみがガイドレールに沿って左右に移動する。

特許第３６４５０１２号公報

上記連結機構として、磁石を用いることが知られている。プリントヘッドをホームポジションに固定した状態にて、磁石の吸着力以上の大きさの力でカッティングヘッドを移動させれば、カッティングヘッドとプリントヘッドとの連結を解除することができる。磁石を用いることにより、安価かつ簡素な連結機構を実現することができる。

ところで、この種のプリンタを量産する場合、カッティングヘッドを左右に移動させるモータや磁石に関して、品質のばらつきが生じることがある。磁石の吸着力が設計値よりも大きかったり設計値よりも小さな駆動力しか発揮できないモータであっても上記連結の解除が確実に行われるように、予めモータの駆動力の設計値を大きめに設定する必要がある。しかし、駆動力の設計値が大きいモータは大型であり、また、コストアップの要因となる。

小さな駆動力で連結を解除できるように、連結機構の磁石として、予め吸着力の小さな磁石を用いることが考えられる。しかし、上記プリンタでは、印刷時にはカッティングヘッドによってプリントヘッドを引っ張って移動させなければならない。そのため、単に吸着力の小さい磁石を用いたのでは、印刷時にカッティングヘッドとプリントヘッドとの連結が意図せず解除されてしまう場合があり、印刷不良を招くおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石の吸着力を弱めることなく、従来よりも小容量のモータを用いることが可能な連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタを提供することである。

本発明に係る連結ヘッド切り離し機構は、第１方向および前記第１方向と逆の方向である第２方向に移動可能な第１ヘッドと、前記第１ヘッドに対して前記第１方向の方に配置され、前記第１方向および前記第２方向に移動可能な第２ヘッドと、前記第１ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなる第１吸着体と、前記第２ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなり、前記第１吸着体に対して前記第１方向の方に位置し、前記第１吸着体と着脱可能に連結する第２吸着体と、前記第２ヘッドを前記第１方向および前記第２方向に移動させるモータと、前記第１ヘッドの移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいて前記第１ヘッドの移動を規制する規制状態とを切換自在な規制装置と、前記ホームポジションにおいて前記第２ヘッドに前記第１方向の力を付与し、前記ホームポジション以外において前記第２ヘッドに力を付与しないばねと、を備えたものである。

前記連結ヘッド切り離し機構によれば、第１ヘッドがホームポジションに位置しているときに、第２ヘッドにはばねによって第１方向の力が付与される。そのため、第２ヘッドを第１ヘッドから切り離すために必要な力は、第１吸着体と第２吸着体との間の吸着力から前記ばねの力を引いた値となる。よって、第２ヘッドを第１ヘッドから切り離すために必要な力は低減する。したがって、従来よりも小容量のモータを用いることが可能となる。一方、ホームポジション以外では、第２ヘッドに前記ばねの力は付与されない。そのため、第１ヘッドと第２ヘッドとを連結させて移動させている間に、その連結が意図せずに解除されてしまうことはない。

本発明の好ましい一態様によれば、前記ばねは、前記第２ヘッドを前記第１方向に向かって押す圧縮ばねによって構成されている。これにより、簡単な構成によって前述の効果を得ることができる。

第１ヘッドおよび第２ヘッドの構成は特に限定されず、例えば、前記第１ヘッドは記録媒体にインクを吐出するインクヘッドからなり、前記第２ヘッドは記録媒体をカットするカッティングヘッドからなっていてもよい。このことにより、いわゆるカッティングプリンタ等において、前述の効果を得ることができる。

本発明に係るプリンタは、前記連結ヘッド切り離し機構を備えたものである。

前記第１方向、前記第２方向は、それぞれ左方向、右方向であり、前記プリンタは、前記インクヘッドおよび前記カッティングヘッドに係合する左右に延びるガイドレールと、少なくとも前記ガイドレールを収容するケーシングと、を備え、前記ホームポジションは、前記ケーシング内における前記ガイドレールの右端部の位置であってもよい。

本発明によれば、磁石の吸着力を弱めることなく、従来よりも小容量のモータを用いることが可能な連結ヘッド切り離し機構およびそれを備えたプリンタを提供することができる。

本発明の実施形態に係るプリンタの斜視図である。 連結されているときのプリントヘッドおよびカッティングヘッド等の平面図である。 連結が解除されたときのプリントヘッドおよびカッティングヘッド等の平面図である。 ホームポジションにおいて移動が規制されたプリントヘッドと、カッティングヘッドとの正面図である。 ホームポジションにおいて移動が規制されたプリントヘッドと、カッティングヘッドとの平面図である。 アシスト機構の説明図であり、（ａ）は当接板が押圧体から離れている状態を表し、（ｂ）は当接板が押圧体と接触している状態を表す。 駆動開始からのモータの推力の推移を表すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、記録紙２に対して印刷とカッティングとが可能なカッティングプリンタである。プリンタ１は、後述する連結ヘッド切り離し機構４０（図４および図５参照）を備えている。

プリンタ１は、ケーシング３と、ケーシング３内に配置されたガイドレール４と、ガイドレール４の下方に配置されたプラテン５と、ガイドレール４に係合したプリントヘッド１１と、ガイドレール４に係合したカッティングヘッド１２とを備えている。ガイドレール４は左右に延びている。プリントヘッド１１およびカッティングヘッド１２は、プラテン５の上方に配置されている。印刷時およびカット時には、記録紙２はプラテン５に支持される。プラテン５には、複数のグリッドローラ６が埋設されている。グリッドローラ６の上には、ピンチローラ７が配置されている。

図１では図示を省略しているが図２に示すように、ケーシング３内の右端部には第１ローラ８が設けられ、ケーシング３内の左端部には第２ローラ９が設けられている。第１ローラ８および第２ローラ９には、ベルト１０が巻き掛けられている。連結機構の図示は省略するが、第１ローラ８は連結機構を介してモータ１３に連結されている。モータ１３と第１ローラ８とを連結する連結機構には、複数のギアまたは伝動ベルト等を備えた公知の各種連結機構を好適に用いることができる。モータ１３が回転すると、第１ローラ８が回転し、ベルト１０が走行する。

カッティングヘッド１２はベルト１０に固定されている。そのため、ベルト１０の走行に伴って、カッティングヘッド１２は左方または右方に移動する。図２に実線矢印で示すように、第１ローラ８が時計回りに回転すると、カッティングヘッド１２は左方に移動する。図２に破線矢印で示すように、第１ローラ８が反時計回りに回転すると、カッティングヘッド１２は右方に移動する。

プリントヘッド１１はベルト１０に固定されていない。そのため、ベルト１０が走行すること自体によっては、プリントヘッド１１は移動しない。しかし、プリントヘッド１１は、連結機構２０によってカッティングヘッド１２に着脱自在に連結される。プリントヘッド１１がカッティングヘッド１２に連結されている場合、プリントヘッド１１はカッティングヘッド１２と共に移動する。すなわち、プリントヘッド１１は、カッティングヘッド１２によって左方または右方に運ばれる。

連結機構２０は、プリントヘッド１１に設けられた磁石２１と、カッティングヘッド１２に設けられた鉄板２２とを備えている。鉄板２２は、磁石２１の左方に配置されており、磁石２１に対向している。磁石２１と鉄板２２とが接触すると、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２とは、磁石２１と鉄板２２との間の吸着力によって連結される。なお、磁石２１は第１吸着体の一例であり、鉄板２２は第２吸着体の一例である。鉄板２２の代わりに他の磁性体を用いることも可能である。また、磁石２１の代わりに鉄板等の磁性体を用いてもよく、鉄板２２の代わりに磁石を用いてもよい。

図４は、プリントヘッド１１およびカッティングヘッド１２の正面図である。プリントヘッド１１の下面には、図示しない複数のノズルが形成されている。プリントヘッド１１は、上記ノズルから記録紙２に向かってインクを吐出することにより、記録紙２に画像を形成する。磁石２１はプリントヘッド１１の左部に取り付けられている。カッティングヘッド１２は、昇降自在なカッター１６を備えている。

図４に示すように、ガイドレール４の右端部の下方には、プリントヘッド１１の前記ノズルを覆うキャップ１５が配置されている。キャップ１５は昇降自在に形成されている。プリントヘッド１１が印刷動作を行わない場合、プリントヘッド１１はガイドレール４の右端部にて待機する。ガイドレール４の右端部の位置は、プリントヘッド１１のホームポジションである。

プリンタ１は、ホームポジションにおいてプリントヘッド１１の移動を規制可能な規制装置１７を備えている。規制装置１７は、プリントヘッド１１の移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいてプリントヘッド１１の移動を規制する規制状態とに切換自在である。規制装置１７の構成は特に限定されないが、本実施形態に係る規制装置１７は、プリントヘッド１１に取り付けられた第１係合部１８と、ケーシング３に固定された第２係合部１９とを備えている。第１係合部１８は、係合部本体１８ａと、係合部本体１８ａから下方に突出したピン１８ｂとを有している。ピン１８ｂは、昇降自在に構成されている。例えば、係合部本体１８ａはコイルを備え、ピン１８ｂはそのコイルの内部に配置された磁石からなっていてもよい。ピン１８ｂを昇降させる機構は何ら限定されない。第２係合部１９は、ピン１８ｂの先端が挿入可能な孔（図示せず）が形成された被係止部１９ａと、被係止部１９ａを支持する支持フレーム１９ｂとを有している。支持フレーム１９ｂはケーシング３に固定されている。

プリントヘッド１１がホームポジションに位置しているときに、第１係合部１８のピン１８ｂが下方に移動して第２係合部１９の前記孔に嵌ると、ピン１８ｂが被係止部１９ａに引っ掛かるので、第１係合部１８と第２係合部１９とが係合する。これにより、プリントヘッド１１の左方への移動が規制される。この状態が規制装置１７の規制状態である。第１係合部１８のピン１８ｂが上方に移動して第２係合部１９の前記孔から外れると、第１係合部１８と第２係合部１９との係合が解除される。これにより、プリントヘッド１１の移動が許容される。この状態が規制装置１７の許容状態である。

図５に示すように、プリンタ１は、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２との連結の解除をアシストするアシスト機構３０を備えている。次に、アシスト機構３０について説明する。

アシスト機構３０は、ホームポジションにてケーシング３に固定されたばねケース３１と、ばねケース３１から左方に突出した押圧体３２と、押圧体３２を左方に付勢するばね３３（図６参照）とを備えている。図６に示すように、本実施形態では、ばね３３はコイルばねである。ただし、ばね３３の形態は何ら限定されない。ケース３１の内部には、ばね３３の右端部を受けるばね受け３１ａが形成されている。また、ケース３１には、押圧体３２およびばね３３を挿通させる孔３１ｂが形成されている。押圧体３２は、左端が閉じた形態の略筒状に形成されている。ばね３３の一部は押圧体３２の内部に収容されている。押圧体３２は、ばね３３によって左方に常時付勢されている。押圧体３２が孔３１ｂから脱落しないように、押圧体３２の右部にはフランジ３２ａが形成されている。フランジ３２ａがケース３１における孔３１ｂの周囲部に当接することにより、押圧体３２の脱落が防止されている。

図５に示すように、カッティングヘッド１２には、当接板３４が設けられている。当接板３４は、カッティングヘッド１２の右部に固定されており、押圧体３２と対向する位置に配置されている。当接板３４はカッティングヘッド１２に固定されているので、カッティングヘッド１２と共に移動する。連結機構２０の磁石２１と鉄板２２とが接触する位置までカッティングヘッド１２が右方に移動すると、図６（ｂ）に示すように、当接板３４が押圧体３２を右向きに押し、ばね３３が縮んで押圧体３２はケース３１内に押し込まれる。これにより、当接板３４は押圧体３２を介してばね３３の復元力を受け、左向きの力を受ける。その結果、カッティングヘッド１２は、左向きのアシスト力を受けることになる。

次に、プリンタ１の動作について説明する。

始めに、プリンタ１が印刷を行うときの動作を説明する。印刷時には、連結機構２０によってプリントヘッド１１とカッティングヘッド１２とは連結され、規制装置１７は許容状態に切り換えられる。そのため、プリントヘッド１１はカッティングヘッド１２と共に移動可能となる。モータ１３の回転に伴ってカッティングヘッド１２が左方および右方に移動し、プリントヘッド１１も同様に左方および右方に移動する（図２参照）。この際、プリントヘッド１１はノズルからインクを吐出し、記録紙２に画像を形成する。

プリンタ１が記録紙２をカットするときには、ホームポジションにおいてプリントヘッド１１とカッティングヘッド１２とが連結された状態のまま、規制装置１７は規制状態に切り換えられる。これにより、プリントヘッド１１の左方への移動は規制される。その状態において、カッティングヘッド１２を左方に移動させるようにモータ１３が駆動される。カッティングヘッド１２は、連結機構２０によって右向きの力を受ける一方、アシスト機構３０およびモータ１３によって左向きの力を受ける。すなわち、カッティングヘッドは、連結機構２０の磁石２１と鉄板２２との間に作用する右向きの磁力と、アシスト機構３０のばね３３による左向きの弾性力と、モータ１３により左向きの駆動力とを受ける。モータ１３は、それら左向きの力が右向きの力よりも大きくなるように設計されている。そのため、上記左向きの力が右向きの力に打ち勝ち、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２との連結は解除される。その結果、プリントヘッド１１はホームポジションに留まり、カッティングヘッド１２のみが左方および右方に移動することになる（図３参照）。カッティングヘッド１２は、左方および右方に移動しながら、記録紙２をカットする。

図７は、連結機構２０の連結が解除されるときのモータ１３の推力の推移を示すグラフである。図７の横軸ｔはモータ１３を駆動してからの経過時間を表し、縦軸Ｐはモータ１３の推力を表す。破線の曲線は、アシスト機構３０がない場合を示す。アシスト機構３０がない場合、モータ１３の駆動が開始されて推力Ｐが磁石２１と鉄板２２との間の吸着力と等しくなったとき（Ｐ＝Ｐ１のとき）に、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２との連結が解除される。連結が解除されるとモータ１３の負荷が減るので、モータ推力Ｐは減少する。一方、本実施形態によれば、磁石２１と鉄板２２との間の吸着力からばね３３の復元力を引いた値をＰ２とした場合、モータ１３の推力ＰがＰ２に達したときに、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２との連結が解除される。本実施形態によれば、連結を解除するために必要なモータ１３の推力ＰがＰ１からＰ２に低減される。

以上のように、本実施形態によれば、プリントヘッド１１がホームポジションに位置しているときに、カッティングヘッド１２にはばね３３によって左向きの力が付与される。そのため、カッティングヘッド１２をプリントヘッド１１から切り離すために必要な力は、磁石２１と鉄板２２との間の吸着力から、ばね３３の力を引いた値となる。よって、カッティングヘッド１２をプリントヘッド１１から切り離すために必要な力は低減する。したがって、本実施形態によれば、従来よりも小容量のモータ１３を用いることが可能となる。一方、プリントヘッド１１およびカッティングヘッド１２がホームポジションにいない印刷時には、カッティングヘッド１２にばね３３の力は付与されない。そのため、プリントヘッド１１とカッティングヘッド１２とを連結させて移動させている間に、その連結が意図せずに解除されてしまうことはない。

プリンタ１を量産する場合、モータ１３および磁石２１の品質にばらつきが生じることがある。モータ１３の実際の出力値が設計値よりも小さい場合や、磁石２１の磁力が設計値よりも大きい場合に備え、モータ１３の容量を予め大きめに設定しておく必要がある。しかし、本実施形態によれば、モータ１３の必要推力を低減することができるので、従来と比べてモータ１３の容量を小さめに抑えても問題がない。よって、低コストのモータ１３を使用することができ、プリンタ１の量産に際して特に大きな効果が得られる。

本実施形態では、ホームポジションにいるときにカッティングヘッド１２に左向きの力を付与するばね３３は、カッティングヘッド１２を左向きに押す圧縮ばねであった。圧縮ばねを用いることにより、簡単な構成によってカッティングヘッド１２に左向きの力を付与することができる。

ただし、カッティングヘッド１２に左向きの力を付与するばね３３は、圧縮ばねに限定されない。ばね３３は、カッティングヘッド１２を左向きに引っ張る引っ張りばねであってもよい。例えば、ケーシング３に引っ張りばねを固定し、その引っ張りばねと係止する係止部材をカッティングヘッド１２に固定してもよい。

また、ばね３３はコイルばねに限定されない。ばね３３は、ピストンとシリンダとを備えた空気ばねであってもよく、その他の種類のばねであってもよい。

本実施形態では、カッティングヘッド１２のうち押圧体３２と接触する部材は、当接板３４であった。しかし、押圧体３２と接触する部材は何ら限定されない。カッティングヘッド１２のその他の部材が押圧体３２と接触するようになっていてもよい。

また、本実施形態では、ばね３３に押圧体３２が取り付けられていた。しかし、押圧体３２は必ずしも必要ではなく、当接板３４をばね３３で直接押すように構成されていてもよい。

１ プリンタ
３ ケーシング
４ ガイドレール
１１ プリントヘッド（第１ヘッド）
１２ カッティングヘッド（第２ヘッド）
１３ モータ
１７ 規制装置
２０ 連結機構
２１ 磁石（第１吸着体）
２２ 鉄板（第２吸着体）
３３ ばね
４０ 連結ヘッド切り離し機構

Claims (5)

1. 第１方向および前記第１方向と逆の方向である第２方向に移動可能な第１ヘッドと、
   前記第１ヘッドに対して前記第１方向の方に配置され、前記第１方向および前記第２方向に移動可能な第２ヘッドと、
   前記第１ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなる第１吸着体と、
   前記第２ヘッドに設けられた磁石または磁性体からなり、前記第１吸着体に対して前記第１方向の方に位置し、前記第１吸着体と着脱可能に連結する第２吸着体と、
   前記第２ヘッドを前記第１方向および前記第２方向に移動させるモータと、
   前記第１ヘッドの移動を許容する許容状態と、ホームポジションにおいて前記第１ヘッドの移動を規制する規制状態とを切換自在な規制装置と、
   前記ホームポジションにおいて前記第２ヘッドに前記第１方向の力を付与し、前記ホームポジション以外において前記第２ヘッドに力を付与しないばねと、
   を備えた連結ヘッド切り離し機構。
2. 前記ばねは、前記第２ヘッドを前記第１方向に向かって押す圧縮ばねによって構成されている、請求項１に記載の連結ヘッド切り離し機構。
3. 前記第１ヘッドは、記録媒体にインクを吐出するインクヘッドからなり、
   前記第２ヘッドは、記録媒体をカットするカッティングヘッドからなっている、請求項１または２に記載の連結ヘッド切り離し機構。
4. 請求項３に記載の連結ヘッド切り離し機構を備えたプリンタ。
5. 前記第１方向、前記第２方向は、それぞれ左方向、右方向であり、
   前記インクヘッドおよび前記カッティングヘッドに係合する左右に延びるガイドレールと、
   少なくとも前記ガイドレールを収容するケーシングと、を備え、
   前記ホームポジションは、前記ケーシング内における前記ガイドレールの右端部の位置である、請求項４に記載のプリンタ。

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