JP2005314046A - 紙巻装置 - Google Patents

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Yasuhiro Ishihara
康弘 石原
Shiro Tsujioka
史郎 辻岡
Takahiro Doi
隆広 土井
Miki Nakazawa
美樹 中澤
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Abstract

【課題】 用紙に印刷された画像を損傷することがなく、また厚紙を容易に巻くことができる紙巻装置を提供する。
【解決手段】 紙巻装置10は、円筒外周面を有する回転体(巻付ドラム12)と、回転体の円筒外周面14に紙Sを巻き付けて保持する保持部16と、回転体の外周面に保持された巻紙を回転体の中心軸と平行な方向に移動させて回転体から取り外す巻紙取り外し部48を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、紙を筒状に巻いて巻紙を形成する紙巻装置に関する。
特許文献1に、紙を筒状に巻いて巻紙を形成する紙巻装置が提案されている。この紙巻装置は、上部半円状ガイドと該上部半円状ガイドに対して開閉可能に設けられた下部半円状ガイドを備えており、これら上部と下部の半円状ガイドで形成される円筒空間内に紙を案内し、そこで該紙を円筒状に巻くようにしている。
特開平6−80296号公報
しかしながら、この紙巻装置は、円筒空間の内側で紙を巻くため、厚紙などの腰の強い紙は円筒空間内に巻き込むことができないことがある。また、通常は画像面が内側になるようにして紙を巻くため、紙を巻く際にその先端が画像面を擦って画像を削り取ることがある。
本発明は、このような問題のない紙巻装置を提供するものである。そのため、本発明の紙巻装置は、円筒外周面を有する回転体と、上記回転体の円筒外周面に紙を巻き付けて保持する保持部と、上記回転体の外周面に保持された巻紙を上記回転体の中心軸と平行な方向に移動させて上記回転体から取り外す巻紙取り外し部を備えている。
本発明の他の形態の紙巻装置は、上記回転体が上記紙の先端を把持する把持部を有することを特徴とする。
本発明の他の形態の紙巻装置は、上記把持部が上記回転体の円筒外周面に形成された紙の先端を挿入可能な溝を備えていることを特徴とする。
本発明の他の形態の紙巻装置は、上記把持部が上記紙の先端をその表面と裏面から把持する機構を備えていることを特徴とする。
本発明の他の形態の紙巻装置は、上記回転体が上記円筒外周面の外径又は周長を変化させる可変機構を備えていることを特徴とする。
このような構成を備えた紙巻装置によれば、厚紙などの腰の強い用紙も容易に巻いて巻紙とすることができる。また、用紙を巻く際に画像を損傷することがない。
以下、添付図面を参照して本発明に係る紙巻装置の複数の実施形態を説明する。なお、紙巻装置は、複写機やプリンタなどの画像形成装置の排出部に設置してもよいし、これらの画像形成装置とは別個に設置して利用することもできる。また、以下の説明では、発明の理解を容易にするために、装置や部材等の動作及び構成を説明する際に、「上」、「下」、「左」、「右」、「時計回り方向」、「反時計回り方向」などの用語やそれらの用語を含む用語を用いるが、発明の技術的範囲はそれらの用語が持つ意味によって限定的に解釈されるものでない。また、請求の範囲と明細書を通じて、紙巻装置は「紙」を取り扱う対象として説明するが、ここでいう「紙」は紙以外のシート状物、例えばプラスチックシートやプラスチックと紙を合成したシートなどのすべてのシート状物を含むものと理解すべきである。
実施の形態1:
図1は、実施の形態1に係る紙巻装置10を示す。紙巻装置10は、円筒状の回転体である巻付ドラム12を有する。巻付ドラム12は、円筒外周面14を有し、片持支持された軸15に支持されており、この軸15が図示しない駆動モータに駆動連結されて時計回り方向に所定の速度(周速V1)で回転するようにしてある。
巻付ドラム12の上方には、用紙搬送ローラ(保持部)16が巻付ドラム12と平行に配置され、回転自在に支持されている。用紙搬送ローラ16はまた、図示するように該用紙搬送ローラ16の外周面を巻付ドラム12の円筒外周面14に接触させた位置(接触位置)〔図1に実線で示す位置〕と、該用紙搬送ローラ16の外周面を巻付ドラム12の円筒外周面14から離間させた位置(非接触位置/離間位置)〔図1に点線で示す位置〕との間を移動できるように、図示しない支持機構によって支持されている。したがって、用紙搬送ローラ16が接触位置にあるとき、この用紙搬送ローラ16は巻付ドラム12との摩擦に基づいて該巻付ドラム12の回転に従って回転する。
巻付ドラム12と用紙搬送ローラ16との接触領域18の左側には、該接触領域18に用紙を供給する用紙供給部20が配置されている。接触領域18の右側には、該接触領域18を通過した用紙を次の工程(例えば、排紙工程)に搬送する用紙排出部22が配置されている。
用紙供給部20は、図示しない画像形成装置から排出された用紙を接触領域18に搬送する一対の搬送ローラ24を有する。搬送ローラ24から接触領域18までの用紙供給路26の近傍には、搬送ローラ24から接触領域18に向けて送り出された用紙の先端と後端を検出する用紙検出器28が配置されている。用紙検出器28は、用紙と接触して該用紙の先端及び後端を検出する接触型の検出器であってもよいし、用紙と接触することなく該用紙の先端及び後端を検出する非接触型の検出器のいずれであってもよい。
用紙排出部22は、接触領域18の下流側に配置された爪(案内部材)30を有する。爪30は、図示しない駆動源(例えば、モータ又はソレノイド)に駆動連結されており、接触領域18を通過した用紙の先端を巻付ドラム12から分離させる分離位置〔図1に点線で示す位置〕と、接触領域18を通過した用紙から離間して該用紙が巻付ドラム12の外周面に保持された状態を維持する非分離位置〔図1に実線で示す位置〕との間を移動できるようにしてある。爪30が分離位置にある状態で該爪30によって巻付ドラム12から分離された用紙をガイドする用紙排出路32の近傍には、この用紙排出路32を挟んでその両側に第1の用紙搬送ローラ34と第2の用紙搬送ローラ(保持部)36が配置されている。図面上で上方に配置された第1の用紙搬送ローラ34は、図示しない駆動モータに駆動連結されており、反時計回り方向に回転するようにしてある。一方、図面上で下方に配置された第2の用紙搬送ローラ36は、時計回り方向と反時計回り方向の両方に回転可能に支持されており、図示しない支持機構によって、第1の用紙搬送ローラ34に接触して該第1の用紙搬送ローラ34と共に用紙を挟持搬送する用紙搬送位置〔図1に点線で示す位置〕と、第1の用紙搬送ローラ34から離間すると共に巻付ドラム12の円筒外周面14に接触して該巻付ドラム12の円筒外周面14に用紙を保持する用紙保持位置〔図1に実線で示す位置〕との間を移動できるようにしてある。
巻付ドラム12の周囲は用紙ガイド38に囲まれており、巻付ドラム12と用紙ガイド38との間に所定の大きさの隙間(用紙搬送路)40が形成されている。また、巻付ドラム12の周囲には、巻付ドラム12の円筒外周面14に対向して、該巻付ドラム12の円筒外周面14に巻き付けられた用紙の後端を、巻付ドラム12の円筒外周面14に巻き付けられている部分に固定する、後端固定部42が設けてある。実施の形態において、後端固定部42は、接触領域18の上流側に設置されている。しかし、後端固定部42の設置場所は図示する位置に限るものでない。また、後端固定部42は、例えば、接着テープ44を所定の長さに切断するとともに該切断された所定長さの接着テープ44を用紙後端と該用紙後端が接する用紙部分にまたがって貼り付けるテープ留め機構が好適に用いられる。なお、実施の形態では、後端固定部42としてテープ留め機構を採用しているが、用紙の後端を該後端が重なる別の用紙部分に固定できるものであれば、いかなる機構であってもよい。
巻付ドラム12の回転方向に関して、用紙供給部20から巻付ドラム12の円筒外周面14に用紙が供給される位置のすぐ上流側には、用紙保持ローラ(保持部)46が配置されている。用紙保持ローラ46は、図示しない移動支持機構に支持されており、巻付ドラム12の外周面に接触する位置〔図1に実線で示す位置〕と、巻付ドラム12から離間した位置〔図1に点線で示す位置〕との間を移動できるようにしてある。また、用紙保持ローラ46は、図示しない駆動モータに連結され、このモータの駆動に基づいて反時計回り方向に回転するようにしてある。用紙保持ローラ46の回転速度は、その周速V2が巻付ドラム12の周速V1よりも僅かに大きくなるように設定されている。その結果、巻付ドラム12に巻き付けられた用紙の先端に弛みがある場合、接触位置にある用紙保持ローラ46は、用紙保持ローラ46と巻付ドラム12の周速差(V2−V1)に基づいて用紙先端を巻付ドラム12に対して相対的に先送りして弛みを除去する。
巻付ドラム12の周囲にはさらに、巻付ドラム12に巻き付けられた用紙を、該巻付ドラム12の軸と平行な方向に移動させて該巻付ドラム12から巻紙を外すための巻紙取り外し部48を備えている。実施の形態において、巻紙取り外し部48は、巻付ドラム12の左右にほぼ対称に配置された取り外しローラ50を有する。図面上、取り外しローラ50は右側と左側の領域にそれぞれ一つ示してあるが、巻付ドラム12の軸と平行な方向に複数の取り外しローラ50を配置することが好ましい。取り外しローラ50は、巻付ドラム12の円筒外周面14から離間した位置〔図1に実線で示す位置〕と、巻付ドラム12の円筒外周面14に接触した位置〔図1に点線で示す位置〕との間を移動可能に支持されている。また、取り外しローラ50は、巻付ドラム12の軸と直交する方向の軸52を中心として回転自在に支持されており、図示しないモータに駆動連結され、巻付ドラム12に巻き付けられた用紙を、巻付ドラム12の軸の駆動連結端部(基端)から離れる方向(自由端に向かう方向)に送り出すように回転する。
このような構成を有する紙巻装置10の動作を説明する。画像形成装置から排出された用紙を巻いて巻紙を形成する場合、図示しない画像形成装置から用紙供給部20に供給された用紙Sは、一対の搬送ローラ24に挟持され、該搬送ローラ24の回転に基づいて用紙供給路26から接触領域18に向かって送り出され、用紙検出器28で用紙先端が検出される。用紙検出器28の用紙先端検出信号は図示しない制御装置に出力される。制御装置は、用紙先端検出信号を受信すると、用紙搬送ローラ16、第2の用紙搬送ローラ36および用紙保持ローラ46を点線位置から実線位置に移動し、巻付ドラム12の円筒外周面14に接触させる。このとき、爪30と取り外しローラ50は、巻付ドラム12から離間した実線位置に保持されている。その結果、接触領域18に供給された用紙Sは、用紙搬送ローラ16によって巻付ドラム12の外周面14に巻き付けられる。また、接触領域18を通過した用紙Sは、再度、第2の用紙搬送ローラ36で巻付ドラム12の外周面14に保持される〔図2(b)参照〕。次に、巻付ドラム12と第2の用紙搬送ローラ36との接触部を通過した用紙Sの先端は、巻付ドラム12とその外側に配置された用紙ガイド38との隙間40を通り、巻付ドラム12と用紙保持ローラ46との接触部に向かって供給される。図2(b)に示すように、巻付ドラム12と第2の用紙搬送ローラ36との接触部を通過した用紙Sは、重力によって巻付ドラム12の外周面14から離れていても、用紙自体の腰の強さによって隙間40の中を折れ曲がることなく搬送され、巻付ドラム12と用紙保持ローラ46との接触部に送り込まれる。このとき、用紙保持ローラ46の周速V2は巻付ドラム12の周速V1よりも大きいため、用紙先端に弛みがあっても、この弛みは両者の周速差(V2−V1)によって除去され、再び先端が接触領域18に進入する用紙Sは巻付ドラム12の外周面に弛みの無い状態で保持されている〔図2(c)、(d)〕。次に、用紙検出器28が用紙Sの後端を検出すると、所定時間経過後、後端固定部42が作動して用紙後端と巻付ドラム12の外周面に保持されている前方用紙部分にまたがって粘着テープ44を貼り付け、該用紙後端を該前方用紙部分に固定し、巻紙を形成する。続いて、巻付ドラム12の外周面14に接触している用紙搬送ローラ16、第2の用紙搬送ローラ36および用紙保持ローラ46が、図1に点線で示す非接触位置に移動する。次に、取り外しローラ50は、非接触位置から接触位置に移動するとともに、図示しないモータの駆動に基づいて回転し、巻付ドラム12の外周面14に保持されている巻紙を該巻付ドラム12の自由端に向けて該巻付ドラム12の軸と平行な方向に移動し、該巻付ドラム12から取り外す。巻付ドラム12から取り外された巻紙は、該巻付ドラム12の下方に設置されている箱に落下回収される。なお、用紙保持ローラ46の駆動系に該用紙保持ローラ46の負荷(例えば、トルク)を検出する負荷検出器を設け、この負荷検出器で検出された負荷が軽い場合(すなわち、弛みがある場合)は上述のように用紙搬送ローラ46を高速V2(周速)で回転し、検出された負荷が大きい場合(すなわち、弛みが無い場合)は用紙搬送ローラ46を低速V2’(<V2)(周速)で回転するように、図示しない制御部で用紙搬送ローラ46の回転数(周速)を制御してもよい。
画像形成装置から排出された用紙を巻紙にすることなくそのまま排出する場合、図3(a)に示すように、搬送ローラ24から用紙供給路26に送り出された用紙Sの先端が用紙検出器28で検出されると、用紙搬送ローラ16は接触位置に移動し、巻付ドラム12の外周面14と接触する。爪30は、巻付ドラム12の外周面14に接触する分離位置にある。第2の用紙搬送ローラ36は、巻付ドラム12から離間し、第1の用紙搬送ローラ34と接触している。したがって、用紙搬送ローラ16と巻付ドラム12との接触領域18を通過した用紙は、爪30によって用紙排出路32に送り込まれ、第1と第2の用紙搬送ローラ34,36に挟持され、図示しない用紙排出部に排出される。なお、巻紙を形成しない場合、用紙保持ローラ46は、巻付ドラム12に対して接触位置又は非接触位置のいずれに置かれてもよい。ただし、取り外しローラ50は、巻付ドラム12の外周面14から離間した非接触位置に保持される。
実施の形態2:
実施の形態2に係る紙巻装置を図4に示す。この紙巻装置10Aにおいて、巻付ドラム12の外周面14には、中心軸と平行な方向に伸びる用紙先端保持溝(保持部)52が形成されている。実施の形態において、溝52は、用紙供給路26から供給される用紙の先端が無理なく溝52に進入する方向に向けることが好ましい。したがって、実施の形態では用紙供給路26に対して溝52を斜めに下方に向けているが、用紙供給路26から送り出される用紙の進行方向に向けて溝52を形成してもよい。
巻紙形成時に用紙供給路26から排出される用紙の先端が溝52に確実に進入し、逆に、巻紙非形成時には用紙供給路26から排出される用紙の先端が溝52に入らないようにするために、紙巻装置10は溝52の位置を検出する溝位置検出装置54を本体側に備えている。溝位置検出装置54は接触型又は非接触型のスイッチで構成し、このスイッチで溝の位置又は溝に対応して設けられた被検出部を検出するものであってもよいし、巻付ドラム12の回転数若しくは回転角度又は該巻付ドラム12を駆動するモータの回転数若しくは回転角度を検出し、その回転数若しくは回転角度から溝52の位置を検出するものであってもよい。
このような構成を有する実施の形態2の紙巻装置10Aによれば、巻紙形成時、溝位置検出装置54からの信号に基づいて、巻付ドラム12は溝52が用紙供給路26の延長上に位置するように固定される。したがって、図5(a)〜図5(d)に示すように、用紙供給路26から排出された用紙Sがその先端溝52に入る。溝52に進入する用紙の長さは一定に制御される。具体的には、溝52の底部(奥部)近傍に接触型又は非接触型の用紙先端検出器を設け、この用紙先端検出器から用紙検出信号が出力された直後から巻付ドラム12を回転させることにより、溝52に対する用紙Sの進入量を制御することができる。または、用紙検出器28が用紙先端を検出してから所定時間経過した後から巻付ドラム12を回転することにより、同様に、溝52に対する用紙Sの進入量を制御することができる。
上述のように、用紙Sの先端部分が溝52に進入した状態で、巻付ドラム12が回転する。その結果、溝52に保持された用紙先端部分に続く用紙部分は、用紙搬送ローラ16と巻付ドラム12との接触領域18で巻付ドラム12の外周面に保持される。また、用紙保持ローラ46と巻付ドラム12との接触部で、用紙保持ローラ46と巻付ドラム12の周速差(V2−V1)に基づき、用紙先端部分が巻付ドラム12に対して相対的に先送りされ、用紙に弛みがあればこれが除去される。また、弛みが除去された用紙は、実施の形態1と同様に、巻付ドラム12の外周面14に巻き付けられ、後端部がテープ等で固定された後、取り外しローラ50によって巻付ドラム12から取り除かれる。
巻紙を形成しない場合、溝52に用紙先端が進入することを防止するために、図6(a)又は図6(b)に示すように、巻付ドラム12を回転し、用紙供給路26の延長上から溝52を移動させる。移動後の位置は任意であるが、用紙供給路26の出口から用紙排出路32の入口までの領域は避けることが好ましい。
なお、実施の形態2では、用紙の先端が巻付ドラム12に保持されることから、実施の形態1で説明した第2の用紙搬送ローラのように、用紙搬送ローラ16と巻付ドラム12との接触領域18の下流側で用紙を巻付ドラム12の外周面上に保持する手段は必ずしも必要でない。また、巻付ドラム12を囲む用紙ガイド38は、必ずしも必要ではない。
実施の形態3:
実施の形態3に係る紙巻装置を図7に示す。この紙巻装置10Bにおいて、巻付ドラム12は、溝52に挿入された用紙先端部を把持する用紙把持装置(保持部)56を備えている。具体的に、実施の形態の用紙把持装置56はチャック58を備えている。チャック58は、用紙Sの表面又は裏面のいずれ一方に対向する溝52の側面60に対して進退可能に支持されており、この側面60との間に用紙先端を挟持できるようにしてある。また、チャック58は、溝52の側面60から遠ざかる方向に該チャック58を付勢するばね62に連結されており、通常は図7に示す後退位置に保持されている。さらに、チャック58は巻付ドラム12に揺動可能に支持されたレバー64の一端が回転可能に連結され、このレバー64の他端がノレノイド66のプランジャロッド68に回転可能に連結されており、ソレノイド66の駆動に基づいて、チャック58は図示する後退位置から図8(a)〜(c)に示す進出位置に移動し、溝52の側面60との間に用紙先端を挟持することができるようにしてある。
このような構成を備えた実施の形態3の紙巻装置10Bによれば、図8(a)〜図8(c)に示すように、用紙供給路26から排出された用紙Sが溝52の底部近傍まで進入すると、ソレノイド66が起動し、チャック58を離間位置から挟持位置へと移動する。その結果、用紙先端は、チャック58とこれに対向する溝52の側面60との間に把持される。ソレノイド66が起動するタイミングは、用紙検出器28が用紙先端を検出する信号を基準に決定することが好ましい。または、接触型又は非接触型の用紙検出器を溝52の近傍に配置し、その用紙検出器から出力される用紙検出信号に基づいてソレノイド66を起動してもよい。
本実施の形態3における用紙把持装置56は単なる一つの実施例であって、種々改変可能である。例えば、用紙の先端を保持する機構は、上述のような機械的な把持構成に限るものでなく、負圧を利用して用紙先端を吸着保持する機構も考えられる。
実施の形態4:
実施の形態4に係る紙巻装置を図9に示す。この紙巻装置10Cにおいて、巻付ドラム12は、該巻付ドラム12の外径又は周長を変化させる可変機構69を有する。可変機構69において、巻付ドラム12は、中心軸15と平行又はほぼ平行に伸びる平面によって分割された2つのドラム部分70、72で構成されている。実施の形態において、第1のドラム部分70は第2のドラム部分72よりも大きく形成されている。第2のドラム部分72は、中心軸と平行な別の軸73を介して第1のドラム部分70に揺動可能に連結されており、図9(a)に示す開放位置(周長拡大位置)と図9(b)に示す閉鎖位置(周長縮小位置)との間を移動できるようにしてある。第2のドラム部分72はまた、第1のドラム部分70と第2のドラム部分72との間に介在したばね74によって開放位置に付勢されている。一方、第1のドラム部分70は、ソレノイド76を備えており、ソレノイド76のプランジャロッド78が第2のドラム部分72に連結されている。
このような構成を備えた実施の形態4に係る紙巻装置10によれば、ばね74の付勢力に対抗してソレノイド76を駆動することにより、第1のドラム部分70を開放位置と閉鎖位置との間で移動し、これら2つのドラム部分70,72によって形成される巻付ドラム12の周長を拡大・縮小できる。したがって、用紙を巻付ドラム12に巻き付けるときは第1のドラム部分70を開放位置に維持し、巻付ドラム12から巻紙を取り外す際に第1のドラム部分70を縮小位置に切り替えると、巻紙と巻付ドラム12との間に隙間ができ、これにより取り外しローラ50による用紙の取り外しが容易に行える。
なお、実施の形態4では巻付ドラム12を該巻付ドラム12の中心軸に平行な平面で2つのドラム部分70,72に分割したが、分割の数、分割の位置等は任意であり、要するに、巻付ドラム12を複数のドラム部分に分割し、周長拡大状態と周長縮小状態又は外径拡大状態と外径縮小状態に切り替えることができるものであればよい。また、本実施の形態の説明において、「周長」とは巻付ドラム12の外周面に用紙等のシート状物又は紐状物を巻き付けたときに該シート状物等によって描かれる輪郭の長さを意味し、巻付ドラムの実際の周長を意味するものではない。また、本実施の形態において、「外径」とは上記輪郭の外径を意味するものである。
本発明に係る紙巻装置の実施の形態1の概略構成を示す断面図。 図1に示す紙巻装置の紙巻時における動作を説明する図。 図1に示す紙巻装置の非紙巻時における動作を説明する図。 本発明に係る紙巻装置の実施の形態2の概略構成を示す断面図。 図4に示す紙巻装置の紙巻時における動作を説明する図。 図4に示す紙巻装置の非紙巻時における動作を説明する図。 本発明に係る紙巻装置の実施の形態3の概略構成を示す断面図。 図7に示す紙巻装置の紙巻時における動作を説明する図。 本発明に係る紙巻装置の実施の形態4の概略構成を示す断面図。
符号の説明
10:紙巻装置
12:巻付ドラム
14:外周面
16:用紙搬送ローラ
18:接触領域
20:用紙供給部
22:用紙排出部
24:搬送ローラ
26:用紙供給路
28:用紙検出器
30:爪
32:用紙排出路
34:第1の用紙搬送ローラ
36:第2の用紙搬送ローラ
38:用紙ガイド
40:隙間
42:後端固定部
44:粘着テープ
46:用紙保持ローラ
48:巻紙取り外し部
50:取り外しローラ
52:溝
54:溝位置検出装置
56:用紙把持装置
58:チャック
60:側面
62:ばね
64:レバー
66:ソレノイド
68:プランジャロッド
69:軸
70:第1のドラム部分
72:第2のドラム部分
74:ばね
76:ソレノイド
78:プランジャロッド

Claims (5)

  1. 円筒外周面を有する回転体と、
    上記回転体の円筒外周面に紙を巻き付けて保持する保持部と、
    上記回転体の外周面に保持された巻紙を上記回転体の中心軸と平行な方向に移動させて上記回転体から取り外す巻紙取り外し部を備えたことを特徴とする紙巻装置。
  2. 上記回転体は上記紙の先端を把持する把持部を有することを特徴とする請求項1に記載の紙巻装置。
  3. 上記把持部は上記回転体の円筒外周面に形成された紙の先端を挿入可能な溝を備えていることを特徴とする請求項2に記載の紙巻装置。
  4. 上記把持部は上記紙の先端をその表面と裏面から把持する機構を備えていることを特徴とする請求項2又は3のいずれか一に記載の紙巻装置。
  5. 上記回転体は上記円筒外周面の外径又は周長を変化させる可変機構を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一に記載の紙巻装置。
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