(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
キャリッジの往復移動によってインクリボンを巻き取る機構を備えるプリンタが一般に普及している。このようなプリンタのうち、キャリッジが往復移動する際に、キャリッジがどちらの方向に移動したとしても一定方向にのみリボンが巻き取られる機構を備えるものが特許文献1に開示されている。
【0003】
特許文献1には、ラックと、ラックと噛み合って移動する移動歯車と、移動歯車に噛み合う歯車群と、歯車群の一つの歯車に一体的に形成された巻取軸とを備えるインクリボン巻取機構が開示されている。この移動歯車は、キャリッジの移動に応じて時計方向又は反時計方向に回転するとともに、キャリッジの移動方向と平行、且つ、キャリッジの移動方向に応じた所定の方向に移動する。
【0004】
歯車群は、この移動歯車が一方向に回転した場合に噛み合う第1の歯車と、第1の歯車と噛み合う第2の歯車と、移動歯車が他方の方向に回転した場合に噛み合う第3の歯車と、第3の歯車及び第2の歯車と噛み合う第4の歯車と、から構成される。巻取軸は、第2の歯車に一体的に、その回転軸の同軸上に形成される。
【0005】
このインクリボン巻取機構において、キャリッジが一方向に移動した場合には、移動歯車は、その歯の一側がキャリッジに当接することで、反時計回りに回転すると共に、第1の歯車に当接(噛合)する位置に移動する。第1の歯車は、時計回りに回転し、噛合する第2の歯車を反時計回りに回転させる。そして、第2の歯車は巻取軸とともに、反時計回りに回転し、巻取軸によってインクリボンが巻き取られる。
【0006】
また、キャリッジが他方向に移動した場合には、移動歯車は、その歯の他側がキャリッジに当接することで、時計回りに回転すると共に、第3の歯車に当接(噛合)する位置に移動する。第3の歯車は、反時計回りに回転し、噛合する第4の歯車を時計回りに回転させる。そして、第4の歯車は、噛合する第2の歯車を反時計回りに回転させる。そして、第2の歯車は巻取軸とともに、反時計回りに回転し、巻取軸によってインクリボンが巻き取られる。つまり、往復移動するキャリッジがどちらに移動したとしても、インクリボンは、同一の方向に巻き取られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に開示された構成では、スライドする移動歯車のためのスペースが必要であったため、リボン巻取装置を縦方向(キャリッジの移動方向に対して垂直な方向)に小型化することが困難であり、プリンタを小型化するには適していなかった。
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、キャリッジの移動に伴ってインクリボンを一定方向に巻き取る印字装置を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る印字装置は、
ラックと、
インクリボンを巻き取る巻取軸を有する巻取部と印字部とを備えるキャリッジと、
前記キャリッジを前記ラックに沿う方向に移動させる駆動部と、
を備え、
前記巻取部は、
前記ラックに噛み合い、前記キャリッジに揺動可能に支持され、前記キャリッジの移動に応じて回転すると共に、前記キャリッジの移動の際に前記ラックから加わる力によって、前記キャリッジの一方向への移動に対して前記キャリッジ内において逆方向に移動し、前記キャリッジの前記逆方向への移動に対して前記キャリッジ内において前記一方向に移動する第1移動歯車と、
前記ラックに噛み合い、前記キャリッジに揺動可能に支持され、前記キャリッジの移動に応じて回転すると共に、前記キャリッジの移動の際に前記ラックから加わる力によって、前記キャリッジの一方向への移動に対して前記キャリッジ内において逆方向に移動し、前記キャリッジの前記逆方向への移動に対して前記キャリッジ内において前記一方向に移動する第2移動歯車と、
前記第1及び第2移動歯車が前記キャリッジ内において前記一方向に移動したときに前記第1移動歯車に噛合し、前記第1及び第2移動歯車が前記キャリッジ内において前記逆方向に移動したときに前記第1移動歯車との噛合が解除される第1中間歯車と、
前記第1中間歯車に噛合し、前記第1及び第2移動歯車が前記キャリッジ内において前記逆方向に移動したときに前記第2移動歯車に噛合し、前記第1及び第2移動歯車が前記キャリッジ内において前記一方向に移動したときに前記第2移動歯車との噛合が解除される第2中間歯車と、
前記巻取軸と、該巻取軸と同軸上に形成され前記第1中間歯車に噛合する出力歯車と、を有する巻取部材と、
を備える、
ことを特徴とする。
【0011】
また
、前記第1中間歯車は、前記第1移動歯車に噛合する第1歯車、及び第2歯車を有する二段歯車であり、
前記出力歯車は、前記第2歯車に噛合し、
前記巻取部材は、前記巻取軸が前記第1移動歯車
の回転中心部を挿通するように配置されていると好ましい。
【0012】
また、前記第1移動歯車は、前記ラックに噛合する第3歯車と該第3歯車と同軸上に形成され前記第1中間歯車に噛合する第4歯車とを有する二段歯車であり、
前記第2移動歯車は、前記ラックに噛合する第5歯車と該第5歯車と同軸上に形成され前記第2中間歯車に噛合する第6歯車とを有する二段歯車であると好ましい。
【0013】
また、前記キャリッジは、前記第1移動歯車と前記第2移動歯車との間に、前記第1移動歯車と前記第2移動歯車
とに
常時当接し前記第1移動歯車及び前記第2移動歯車の移動方向と同じ方向に移動可能なスペーサを備えるようにしてもよい。
【0014】
前記第1移動歯車及び第2移動歯車は、径方向に突出するフランジ部を有し、
前記スペーサは、前記第1移動歯車及び第2移動歯車の前記フランジ部の双方に当接可能な位置に配置されていると好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、キャリッジの移動に伴ってインクリボンを一定方向に巻き取る印字装置を小型化することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係る印字装置の実施形態について、タイムレコーダ10を例に、添付図面を参照して説明する。
【0018】
本発明の実施形態に係るタイムレコーダ(印字装置)10は、
図1〜
図3に示すように、筐体100と、筐体100の内部に固定された印字ユニット20と、制御部Cとを備えるドットインパクト式の印字装置である。
【0019】
なお、以下の説明においては、互いに直交するX,Y,Z方向を設定し、図面中に記載された方向を示すX、Y及びZの符号について、矢視方向を“+”を付して示し、矢視方向に対する逆方向を“−”を付して示し、両方向については符号を付さないで示す。また、X方向は、後述のキャリッジ210の移動方向に対応し左右方向ともいう。また、Y方向は、印刷用紙の搬送方向及び搬送方向の逆方向に対応し、前後方向ともいう。また、Z方向は、後述する印字ヘッド(印字部)213に内蔵されたワイヤピンが下筐体フレーム(プラテン)101に近接・離間する方向に対応し、上下方向ともいう。以下に、タイムレコーダ10を構成するこれらの部品について詳細に説明する。
【0020】
筐体100は、X−Y平面に平行に配置された下筐体フレーム101と、下筐体フレーム101の両側部から立設する板状の2枚の側筐体フレーム102とを備える(
図1及び
図3では、一方の側筐体フレーム102のみが図示されている)。
【0021】
印字ユニット20は、板状の2枚の側ブロックフレーム202と、2枚の側ブロックフレーム202に渡されて両端を夫々固定されたリボン巻取ラック300及び2本のX方向ガイド棒204と、X方向ガイド棒204に横方向について摺動可能に支持されるキャリッジ210と、を備える。
【0022】
キャリッジ210は、インクリボン(図示せず)を内蔵するインクリボンカートリッジ211と、インクリボンカートリッジ211が装着されるカートリッジ装着部212と、インクリボンカートリッジ211の下方(−Z側)に設けられた印字ヘッド213と、を備える。
【0023】
カートリッジ装着部212は、
図4及び
図5に示すように、インクリボンを巻き取る巻取軸332を有するリボン巻取部30と、巻取軸332の一部以外のリボン巻取部30を覆うカバー250(
図4では不図示)とを備える。また、カートリッジ装着部212の+Y側の側壁216上には、X方向に延出するX方向ラック214が、X方向ガイド棒204に平行に形成されている。X方向ラック214は、後述するモータ(駆動部)220によって回転する二段歯車224の小歯車223に噛合して、キャリッジ210のX方向への移動を可能にするために設けられている。
【0024】
また、カートリッジ装着部212には、側壁216の内面から内部に向かって突出する第1支持突起230と、第1支持突起230からX方向に所定の距離をおいて側壁216の内面から内部に向かって突出する第2支持突起232と、側壁216の内面に形成された支持窪み258とを有する。第1支持突起230は、後述する中間歯車(第1中間歯車)32を回転可能に支持する。また、支持突起232は、後述する逆転歯車(第2中間歯車)35を回転可能に支持する。また、支持窪み258は、後述する巻取部材33を回転可能に支持する。
【0025】
カバー250には、側カートリッジ装着部212の内部に向けて突出する第3支持突起252と、第3支持突起252からX方向に所定の距離をおいて突出する第4支持突起254とを有する。第3支持突起252は、後述する第2移動歯車34を回転可能に支持し、且つ、X方向に揺動可能に支持する。また、第4支持突起254は、後述する第1移動歯車31を回転可能に支持し、且つ、X方向に揺動可能に支持する。また、カバー250は、貫通孔256を有し、後述する巻取軸332は、カートリッジ装着部212の内部からインクリボンカートリッジ211が装着される側に貫通孔256を貫通して配置される。
【0026】
リボン巻取部30は、
図4に示すように、リボン巻取ラック300と噛み合い、カートリッジ装着部212内において、キャリッジ210の移動方向に平行に移動可能な第1移動歯車31及び第2移動歯車34と、第1移動歯車31と噛み合う中間歯車(第1中間歯車)32と、中間歯車32と噛み合う出力歯車331、及び出力歯車331と同軸に設けられた巻取軸332を有する巻取部材33と、第2移動歯車34及び中間歯車32と噛み合う逆転歯車(第2中間歯車)35とを備える。
【0027】
第1移動歯車31は、リボン巻取ラック300に噛合する大歯車(第3歯車)310と、後述する中間歯車32の大歯車(第1歯車)320に噛合する小歯車(第4歯車)316と、大歯車310と小歯車316との間に、これらの歯車よりも大径に形成された(後述するスペーサ360に当接する)円板状のフランジ部312と、を備える。
【0028】
また、第1移動歯車31は、中心軸と同軸上に、大歯車310側に形成された穴314と、小歯車316側に形成され穴314に連通する貫通孔318と、を有する。第1移動歯車31は、カバー250から突出する第4支持突起254が穴314に収容されることで、カートリッジ装着部212内で回転可能に支持され、且つ、揺動可能に支持される。また、第1移動歯車31の貫通孔318には後述する巻取軸332が挿通され、巻取軸332は、第1移動歯車31の貫通孔318及び、カバー250の貫通孔256を挿通してY軸方向に突出する。なお、巻取軸332は、カバー250の貫通孔256を挿通することによってカバー250に軸支されているので、第1移動歯車31の揺動に伴っては移動しない。
【0029】
第2移動歯車34は、リボン巻取ラック300に噛合する大歯車(第5歯車)340と、後述する逆転歯車35に噛合する小歯車(第6歯車)346と、大歯車340と小歯車346との間に、これらの歯車よりも大径に形成された円板状の(後述するスペーサ360に当接する)フランジ部342と、を備える。
【0030】
また、第2移動歯車34は、中心軸と同軸上に、大歯車340側に形成された穴344を有する。第2移動歯車34は、カバー250から突出する第2支持突起252が穴344に収容されることで、カートリッジ装着部212内において回転可能に支持され、且つ、X方向に揺動可能に支持される。
【0031】
第1移動歯車31のフランジ部312と第2移動歯車34のフランジ部342との間には、板の小片状のスペーサ360が配設されている。スペーサ360は、第1移動歯車31及び第2移動歯車34の移動方向と同じ方向に移動可能に配設されており、フランジ部312及びフランジ部342に当接(点接触)することで、第1移動歯車31と第2移動歯車34との最小軸間距離を保持するものである。
【0032】
中間歯車32は、大歯車320と小歯車(第2歯車)322とから成る二段歯車であり、上記のように、第1支持突起230に回転可能に支持される。大歯車320は、上記のように、逆転歯車35及び第1移動歯車31の小歯車316に噛合する。小歯車322は、上記のように出力歯車331に噛合する。
【0033】
巻取部材33は、出力歯車331と出力歯車331と同軸上に一体的に形成された巻取軸332とから成る。出力歯車331は、小歯車322に噛合するように配置され、巻取部材33の回転速度(巻取速度)が適当な速さになるように小歯車322との歯数比によって調整されるように設計されており、中間歯車32の小歯車322よりも大きい径(多い歯数)で形成されている。また、巻取部材33は、巻取軸332の一端が、上記のように、支持窪み258に回転可能に支持され、巻取軸332の他端が、インクリボンインクリボンを巻き取るためにカートリッジ211内に挿入されるように構成される。
【0034】
逆転歯車35は、上記のように、第2支持突起232に回転可能に支持される。逆転歯車35は、上記のように、中間歯車32の大歯車320及び第2移動歯車34の小歯車346に噛合する。
【0035】
印字ユニット20は、
図2に示すように、キャリッジ210の横方向の移動に関わる構成部品として更に、モータ220と、モータ220の回転動力をX方向ラック214に伝達する二段歯車224と、を備える。
【0036】
モータ220は、両側の側ブロックフレーム202に渡された載置板206上に載置される。また、モータ220の回転軸と一体的にピニオン221が固定されており、ピニオン221は載置板206の下方に突出している。
【0037】
二段歯車224は、ピニオン221に噛合する大歯車222と、X方向ラック214に噛合する小歯車223とから構成され、回転可能に載置板206の下面に支持されている。
【0038】
制御部Cは、マイクロプロセッサ、モータドライバ回路等から構成され、制御プログラムに従って、モータ220を回転駆動する。
【0039】
モータ220は、制御部Cの制御に従ってその回転軸及びピニオン221を回転させ、二段歯車224を回転させる。二段歯車224が回転することで、X方向ラック214を介してキャリッジ210がX方向に移動する。
【0040】
(リボン巻取部30の動作について)
次に、キャリッジ210の移動方向に応じたリボン巻取部30の動作について
図5及び
図6を参照して説明する。なお、
図5に示されたブロック矢印は、カートリッジ装着部212(キャリッジ210)の移動方向を示すものである。
図6に示されたブロック矢印は、第1移動歯車31及び第2移動歯車34のカートリッジ装着部212(キャリッジ210)内における移動方向を示すものである。また、円弧状の矢印は、巻取軸332の回転に寄与する歯車の回転方向を示すものである。
【0041】
まず、キャリッジ210が−X方向に移動した場合、大歯車310の歯及び大歯車340の歯の−X側の面がリボン巻取ラック300の山に当接することで、第1移動歯車31及び第2移動歯車34は、
図5(A)及び
図6(A)に示すように、カートリッジ装着部212内において+X方向に移動する。この第1移動歯車31及び第2移動歯車34の移動に伴って、第1移動歯車31の小歯車316と中間歯車32の大歯車320とが噛み合い、第2移動歯車34の小歯車346と逆転歯車35との噛み合いが外れる。つまり、第2移動歯車34は空回りすることとなる。
【0042】
第1移動歯車31は、大歯車310の歯の−X側の面が巻取ラック300の山の+X側の面に当接することで、上記の移動とともに、
図6(A)における反時計回りに回転する。この回転により、第1移動歯車31の一部である小歯車316が一体的に回転することとなる。そして、この小歯車316に噛合する大歯車320が時計回りに回転する。大歯車320が回転することで、これに一体的に形成された小歯車322も同じ回転速度で回転する。出力歯車331は、噛合する小歯車322の回転に応じて反時計回りに回転する。そして、出力歯車331に一体的に形成された巻取軸332は、第1移動歯車31の回転と同方向である反時計回りに回転し、インクリボンを巻き取る。このとき上述のように第2移動歯車34は空回りしているので、インクリボンの巻取りには関与しない。
【0043】
次に、キャリッジ210が+X方向に移動した場合、大歯車310の歯及び大歯車340の歯の+X側の面がリボン巻取ラック300の山の−X側の面に当接することで、第1移動歯車31及び第2移動歯車34は、
図5(B)及び
図6(B)に示すように、カートリッジ装着部212内において−X方向に移動する。この第1移動歯車31及び第2移動歯車32の移動に伴って、第2移動歯車34の小歯車346と逆転歯車35とが噛み合い、第1移動歯車31の小歯車316と中間歯車32の大歯車320との噛み合いが外れる。つまり、第1移動歯車31は空回りすることとなる。
【0044】
第2移動歯車34は、大歯車340の歯の+X側の面が巻取ラック300の山に当接することで、上記の移動とともに、
図6(B)における時計回りに回転する。この回転により、第2移動歯車32の一部である小歯車346が一体的に回転する。そして、この小歯車346に噛合する逆転歯車35が反時計回りに回転する。そして、逆転歯車35に噛合する大歯車320が時計回りに回転する。大歯車320が回転することで、これに一体的に形成された小歯車322も同じ回転速度で回転する。出力歯車331は、噛合する小歯車322の回転に応じて反時計回りに回転する。そして、出力歯車331に一体的に形成された巻取軸332は、キャリッジ210が−X方向に移動した場合と同方向である反時計回りに回転し、インクリボンを巻き取る。このとき上述のように第1移動歯車31は空回りしているので、インクリボンの巻取りには関与しない。
【0045】
このように、キャリッジ210がどちらの方向(−X方向又は+X方向)に移動したとしても、巻取軸332は、
図6における反時計回りに回転し、インクリボンを一定の方向に巻き取ることとなる。
【0046】
本実施形態に係るタイムレコーダ10のリボン巻取部30は、中空に形成された第1移動歯車31と、第1移動歯車31に噛合する大歯車320、及び小歯車322とから成る二段歯車である中間歯車32と、小歯車322に噛合する出力歯車331と第1移動歯車31を挿通する巻取軸332とを有する巻取部材33と、を備える。この構成によって、第1移動歯車31と巻取軸332とをY軸方向において重なるように配置できるため、各歯車の径方向(X方向及びZ方向)についてのカートリッジ装着部212のサイズを小さくすることができる。
【0047】
なお、この構成によれば、カートリッジ装着部212における歯車の厚み方向のサイズは大きくなるが、その大きくなる幅は出力歯車331の厚み程度で小さい。また、元々タイムレコーダ10の空きスペースに当たる位置に延出するものであるため、タイムレコーダ10のコンパクト化に対して問題にならない。
【0048】
更に、上記特許文献1に開示された巻取歯車機構において、移動歯車は、ラックに噛合するように、移動歯車に噛合する2つの歯車からその平行な面において突出して配置されていた。一方、本実施形態において、リボン巻取部30には、リボン巻取ラック300に直接噛合する2つの歯車(第1移動歯車31と第2移動歯車34)からその平行な面において突出しない小片であるスペーサ360が配置されているのみである。このため、そのスペース分、カートリッジ装着部212を小さくできる。
【0049】
また、スペーサ360によって、第1移動歯車31と第2移動歯車34との最小軸間距離が保持されることにより、第1移動歯車31と中間歯車32、第2移動歯車34と逆転歯車35の双方が噛み合った状態になることが防がれる。このため、例えば、第1移動歯車31若しくは第2移動歯車34とリボン巻取ラック300との間、第1移動歯車31の穴314と第3支持突起252との間、又は第2移動歯車34の穴344と第4支持突起254との間に異物が詰まった場合であっても、第1移動歯車31と第2移動歯車34とが、中間歯車32と逆転歯車35とに対して同時に噛合状態になることはなく無理な負荷が生じることはないため、歯車(第1移動歯車31、第2移動歯車34、中間歯車32及び逆転歯車35)の破損が防がれる。
【0050】
一方、第1移動歯車31又は第2移動歯車34と周囲との間に異物が詰まった場合に、第1移動歯車31及び第2移動歯車34の双方が中間歯車32及び逆転歯車35のどちらにも噛合しない状態となることがある。このような場合、巻取軸332までトルクが伝達されないこととなり、インクリボンが巻き取られなくなる。この場合、印刷用紙に印字がされなくなるという不具合が生じるが、ユーザは問題が発生したことを把握でき、異物を除去するという修理作業を行うことができる。なお、このような場合であっても、第1移動歯車31と中間歯車32、第2移動歯車34と逆転歯車35との噛合関係において無理な負荷が生じることはないため、これらの歯車が破損することはない。
【0051】
以上、説明したように、本実施形態に係るタイムレコーダ10のリボン巻取部30は、第1移動歯車31と第2移動歯車34とが、リボン巻取ラック300に直接噛合している。このため、第1移動歯車31と第2移動歯車34とが、リボン巻取ラック300に当接して回転し、(逆転歯車35及び)中間歯車32を介して巻取部材33の巻取軸332にトルクを供給する。
【0052】
また、第1移動歯車31と中間歯車32とが噛合し、第2移動歯車34と逆転歯車35とが噛合解除される状態と、第1移動歯車31と中間歯車32とが噛合解除され、第2移動歯車34と逆転歯車35とが噛合する状態とに、キャリッジ210の移動方向に応じて、自動的になる。
つまり、余分な移動歯車が設けられていない分、カートリッジ装着部212、キャリッジ210、延いてはタイムレコーダ10をコンパクトにできる。
【0053】
また、リボン巻取部30は、中空に形成された第1移動歯車31と、第1移動歯車31及び逆転歯車32に噛合する大歯車320と、小歯車322との二段歯車で構成される中間歯車32と、小歯車322と噛合する出力歯車331と第1移動歯車31を挿通(貫通)する巻取軸332とを有する巻取部材33と、を備える。このような構成により、リボン巻取部30は、各歯車の面に平行な面におけるサイズがコンパクトになる。更に、リボン巻取部30は、噛合する各歯車の歯数比を調整することで、例えサイズがコンパクトであっても、インクリボンを巻き取るのに適当なトルク(及び回転速度)を有することとなる。なお、本実施形態における歯車の大小関係は一例であり、特に発明を限定するものではない。
【0054】
インクリボンの巻き取りに適当な回転速度を得るために、第1移動歯車31及び/又は第2移動歯車34を二段歯車として、中間歯車32及び/又は逆転歯車35との歯数比を調整するようにしてもよい。このような構成であれば、第1移動歯車31及び/又は第2移動歯車34の面に平行な面におけるサイズがコンパクトとなる。
【0055】
また、スペーサ360は、円板状のフランジ部312及びフランジ部342のそれぞれに点接触する構成であるため、接触方向(フランジ部312及びフランジ部342の延出方向と同じ方向)以外の力がかからないためはずれにくく、第1移動歯車31と第2移動歯車34との最小軸間距離を安定的に保持することができる。
【0056】
上記の実施形態においては、ドットインパクト式のタイムレコーダに本発明を適用する例について説明したが、熱転写式のものに適用するようにしてもよく、インクリボンの巻き取りを必要とするプリンター、ファクシミリその他の印字装置に用いるようにしてもよい。