JP2011073808A - 記録媒体支持装置および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロール状記録媒体を安易な構造で支持し、搬送性能を高めつつ装置の低コスト化及び操作性の向上を可能とする。
【解決手段】 芯管の回りにロール状に巻回された記録媒体の支持装置であって、前記芯管に嵌合される嵌合部と、前記嵌合部に対して回転可能となるように、ベアリングを介して前記嵌合部に支持され、前記嵌合部から突出した回転軸と、前記回転軸を保持する支持手段と、を有する記録媒体支持装置。
【選択図】 図４

Description

本発明はロール状記録媒体を両端で支持する記録媒体支持装置およびその記録媒体支持装置を備えた記録装置に関する。

画像情報に基づいて記録媒体に画像を記録する記録装置には、プリンタ、複写機あるいはファクシミリ等がある。さらに、記録装置にはプリンタ機能、ファクシミリ機能、原稿読み取り機能あるいは撮像機能などの他の機能を付加した複合装置、さらには、前記記録装置をコンピュータ等のホスト機に接続して構成されるシステム装置がある。これらの装置で使用される記録装置の一つの形態として、記録紙やフィルムなどのシートを巻き取った状態の記録媒体（以下ロール紙という）を用いるものがある。このような記録装置においてはロール紙を保持するロール紙保持部から画像形成領域へ該シートを給紙搬送するためのシート搬送装置が使用されている。なお、本願における「シート」は記録媒体を指すものであり、その材質は紙やプラスチックシートに限定されるものではない。

従来のロール紙保持部構成では、両端にフランジが形成された長尺状の軸（これをスプール軸と呼ぶ）をロール紙の中心に貫通させ、フランジを本体の受け部で回転自在に支持するようになっている。なお、前記フランジの一方は、ロール紙の紙幅に応じてスプール軸上をスライド可能な構成となっている。

しかしながら、このような構成ではロール紙幅が大きくなるほど、前記スプール軸が長くなり、ロール紙をスプール軸を貫装する際に、広い作業スペースを必要とし、作業性も良くなかった。また、スプール軸材質としてロール紙重量を考慮して、中空の鉄芯やアルミが一般的であるが、前記長尺化によりコストＵＰだけでなく重量も増すため、更に作業性が良くなかった。

これを解決するために、前記スプール軸のないロール保持構成が特許文献１、特許文献２で開示されている。

特開平１１−３２２１４１号公報 特開２００７−２６１７５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置の場合、ロール紙の芯管に嵌合させたフランジ部材を本体受け部に懸架させただけの構成のため、ロール重量を受けてフランジが傾倒しやすい。フランジが傾倒するとそのロール紙の回転中心にズレが発生し、斜行が発生する可能性がある。

特許文献２に開示されている装置ではフランジ部材は装置本体に回動自在に支持され、一方のフランジ部材の軸受はロール紙の幅に合わせるようにロール紙の幅方向に摺動可能に支持されている。特許文献２ではフランジの傾倒の問題は軽減されているが、ロール紙を装着する場合は一方のフランジ部材にロール紙の芯管を嵌合させた状態で、他方のフランジ部材を摺動させて芯管に嵌合させる。特許文献２の構成では、ロール紙の幅を変更しない場合でも、ロール交換時は、フランジ部材を幅方向（開く方向）へ移動させなければならない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロール紙の回転抵抗を軽減でき、ロール紙の装填の作業効率を向上させた記録媒体支持装置及びこれを備えた記録装置を提供することである。

上記目的を達成するための構成は、芯管の回りにロール状に巻回された記録媒体の支持装置であって、前記芯管に嵌合される嵌合部と、前記嵌合部に対して回転可能となるように、ベアリングを介して前記嵌合部に支持され、前記嵌合部から突出した回転軸と、前記回転軸を保持する支持手段と、を有する記録媒体支持装置である。

本発明によれば、ロール紙の回転抵抗を軽減でき、ロール紙の装填の作業効率を向上させた記録媒体支持装置及びこれを備えた記録装置を提供することができる。

画像記録装置の一実施形態を示す断面図。 ロール紙搬送装置の斜視図。 ロール紙搬送装置の概略構成図。 ロールホルダ部断面図。 板バネを示す図。 ロール紙駆動伝達機構説明図。 ロールホルダロック部斜視図。 ロックレバーＯＦＦ状態（フリー状態）を示す側面図。 ロックレバーＯＮ状態（ロック状態）を示す側面図。

次に、本発明の実施の形態である記録媒体支持装置について図面を参照して説明する。

図１は記録媒体支持装置を備えた記録装置の一実施形態を示す断面図である。図１を参照して、記録装置１に記録媒体が給紙され、切断手段により切断されるまでの一連の動作について説明する。

図１において、記録部５の記録手段である記録ヘッド２を搭載したキャリッジ３は、画像記録装置１に設置された走査ガイドとしてのメインレール４に支持されている。キャリッジ３はメインレール４よって往復移動可能に案内される。記録媒体はロール状に巻回されロール紙給紙部１０に保持されている。記録部５へ給紙するときは、作業者が給紙ガイド対１１及び１２に沿うようにロール状の記録媒体（ロール紙）Ｐｒをロール紙給紙部１０より引き出し、紙搬送方向（Ｙ方向）に記録部５に挿入する。するとＬＦローラ６とピンチローラのニップに挟持され、搬送される。なお、ロール紙Ｐｒは、連続したロール状の記録紙やプラスチックシートからなる記録媒体であり、その材質は紙に限定されるものではない。

前記ロール紙Ｐｒは、記録部５の上流側に位置する搬送手段であるＬＦローラ６によって搬送される。記録部５には記録媒体を裏面から支持するためのプラテン７が配設されている。該プラテン７は記録媒体の記録面と記録ヘッド２との間にギャップが形成されるように記録媒体を案内する。

記録ヘッド２はメインレール４に沿って移動しながら画像を記録する。記録ヘッド２がメインレール４に沿って往動または復動にしながら１ライン分の画像を記録する毎に、記録媒体はＬＦローラ６によって搬送方向に所定ピッチだけ搬送される。所定ピッチの搬送が行われると、記録ヘッド２を再び移動させて次のラインの画像記録を行う。これを繰り返してページ全体に画像が記録される。記録媒体の記録済み部は排紙ガイド８の外部へ向けて搬送される。

画像記録が終了すると、記録媒体はＬＦローラ６により所定の切断位置まで搬送される。そして、切断動作の信号により、画像記録後の記録媒体はカッターユニット９によって切断される。

次に図２〜図６を参照して、本発明のロール紙搬送装置１０について説明する。

図２はロール紙搬送装置の斜視図、図３はロール紙搬送装置の概略構成図、図４はロールホルダ部断面図、図５は板バネを示し、図６はロール紙駆動伝達機構説明図である。

ロール紙Ｐｒの両端を支持するための一対のロールホルダ２０Ｒ、２０Ｌはそれぞれ軸状の嵌合部２０Ｒａ、２０Ｌａを有している。ロール紙Ｐｒの芯管Ｐｒｐの両端に嵌合部２０Ｒａ、２０Ｌａを差し込むことによって、嵌合部２０Ｒａ、２０Ｌａが芯管Ｐｒｐに嵌合される。ロールホルダ２０Ｒ、２０Ｌはフランジ２４を有している。嵌合部２０Ｒａ、２０ｌａをそれぞれ芯管Ｐｒｐに嵌合させると、フランジ２４はロール紙Ｐｒの端面に接触あるいは対向する。ロールホルダ２０Ｒ、２０Ｌは回転自在な回転軸２１Ｒ、２１Ｌを有している。回転軸２１Ｒ、２１Ｌは嵌合部２０Ｒａ、２０Ｌａから突出している。嵌合部２０Ｒａ、２０Ｌａはフランジ２４の一方の面から突出し、回転軸２１Ｒ、２１Ｌはフランジ２４の反対側の面から突出している。

回転軸２１Ｒ、２１Ｌを図２に示す本体受け部となるスライダー部３０及び受け部４０に保持されるように装着することによってロール紙Ｐｒは本体に対して回転可能に懸架される。ロールホルダ２０Ｒ、２０Ｌは同一構成である。従って、左右の誤挿入は発生しない。

ロールホルダ２０Ｒは軸方向に２箇所において軸受であるベアリング２２、２３を介して回転軸２１に支持されている。ベアリング２２、２３は樹脂ベアリングでもボールベアリングでも良い。ロールホルダ２０Ｌも同じ構成であるが、以下ローラホルダ２０Ｒで説明する。ロールホルダ２０Ｒは回転軸２１に対してガタなく、回転自在となっている。ロールホルダ２０Ｒの嵌合部２０Ｒａは円筒形状で、その内側にベアリング２２、２３が取り付けられている。ベアリング２２、２３は嵌合部２０Ｒａの内周面に形成された段差２０Ｒｂ、２０Ｒｃと、回転軸２１に嵌められたスナップリング２１ａ、２１ｂによって回転軸２１に対し軸方向（スラスト方向）に固定されている。

ここでロールホルダ２０Ｒを２個のベアリング２２、２３によって軸方向に離れた２箇所で回転軸２１に支持することによりロール紙重量から発生するモーメント力によってロールホルダ２０Ｒの回転中心が回転軸２１に対して傾くことが防止できる。この回転軸２１を後述する本体受け部で強固に保持することで、ロールホルダ２０Ｒの傾倒低減に寄与している。

また、ロールホルダ２０Ｒが回転軸２１に対してガタがないことでアライメント精度を高めつつ回転ロス（変回転）が生じないため、ロール紙の重量や搬送速度に関らず、常に安定した紙搬送が可能である。ここでボールベアリングを設ける代わりにすべり軸受或いはフランジ軸受部とするとより安価に構成できる。しかし、所定のクリアランスが生じる上、ロール重量により摺動抵抗が発生することにより回転ロスとなる可能性があるため、求められて搬送性能やロール仕様により決定するのが望ましい。

嵌合部２０Ｒａには、ロール紙Ｐｒの芯管Ｐｒｐの内径φｄと当接する複数のリブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが放射状に等角度毎に配置されている。さらに、嵌合部２０Ｒａから放射状に広がって芯管Ｐｒｐの内周面に圧接するバネ部材である板バネ２５、２６がフランジ２４に固定されている。図５に板バネ２５を示す。板バネ２５（２６も同形状）はビス孔２５ａ、２５ｂによってフランジ２４にビス固定され、羽根部２５ｃ、２５ｄが嵌合部２０Ｒａから放射状に伸びている。芯管Ｐｒｐに差し込まれた嵌合部２０Ｒａはこれらリブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄおよび板バネ２５、２６によって、回転方向及びスラスト方向に固定される。

ここで、芯管の内周面に圧接する板バネを設けたことにより、ロール紙の内径にバラツキがあってもそれを吸収しつつ、板バネのエッジが芯管に食い込むことで高いグリップ力が得られる。さらに、挿抜方向に沿って板バネ２５、２６が配されているため、操作力も低く押えることができる。

ロールホルダ２０Ｒに形成されたフランジ２４にはロールギア２７が取り付けられており、後述するロール駆動部より本ギア２７を介してロール紙Ｐｒの回転制御を行う。ロール紙Ｐｒを保持するフランジ２４にギアが直接取り付けられていることで、伝達ロスを低減できるため効率的な回転制御が行える。フランジをダイレクトに回転駆動でき、バックラッシュ等を低減し効率的に回転制御が行える。

回転軸２１Ｒ、２１Ｌの先端には、ロール紙Ｐｒのスラスト方向の規制を行う回転コロ２８Ｒ、２８Ｌが設けられ、これと前記ロールギア２７と後述する一対のガイドスロープ４１、３１によりロール紙Ｐｒの紙幅方向の位置決めを行う。

ロール紙Ｐｒの装置本体への装填は、前述のロールホルダ２０Ｒの回転軸２１Ｒと、ロールホルダ２０Ｌの回転軸２１Ｌを夫々本体側の支持手段である受け部４０のガイドスロープ４１、及びスライダー３０のガイドスロープ３１に落とし込むことによって行う。ガイドスロープ４１、３１はそれぞれＵ字状の溝である。回転軸２１Ｒと、回転軸２１Ｌはそれぞれガイドスロープ４１、ガイドスロープ３１に沿ってＵ字状の溝の底の突き当たり部まで転がり、セットが完了する。回転軸２１Ｒ、２１Ｌはロール紙Ｐｒに対して回転自在であるためロール紙Ｐｒ重量に関らず回転軸２１Ｒ、２１Ｌはガイドスロープ４１、ガイドスロープ３１上をスムーズに転がりながら装填される。

このセット同時に回転軸２１Ｒは自動的にロックされるがこの構成については後述する。

スライダー３０はスライダー摺動部３３を有し、スライダー摺動部３３は給紙ガイド１１に取り付けられているスライドレール３４上を紙幅方向Ｘに摺動自在である。作業者がロール紙Ｐｒを装填するときは、スライダー把手３２をもってスライダー３０をロール紙Ｐｒの紙幅に応じた位置に移動する。なお、スライダー３０とロールホルダ２０Ｌには紙幅方向に所定のスラストガタ（本例では１０ｍｍ）が設けられており、ロール紙Ｐｒの紙幅方向の位置決めは前述のようにロールホルダ２０Ｒ側で行うため、スライダー３０のセット位置はラフで良い。

ロールホルダ２０Ｒが本体受け部４０にセットされると、ロールギア２７と入力ギア４２が接続される。入力ギア４２はギア軸４３でアイドラギア４４と結合されており、アイドアギア４４は駆動モータ４７のギアと噛み合っている。ロールギア２７、入力ギア４２、アイドアギア４４はモータ４７からの駆動をフランジ２４に伝達する回転伝達手段を構成する。アイドラギア４４にはエンコーダフィルム４５が貼り付けられており、これを読み取るエンコーダセンサ４６が設けられている。駆動モータ４７はＤＣモータであり、前記エンコーダセンサ４６の信号に基づいて制御を行っている。

主には、（１）紙セット時は無負荷（励磁ＯＦＦ）、（２）正方向の紙送り時には所定力による励磁、（３）ロール紙Ｐｒ巻き戻し時にはロール紙逆転駆動を行う。（２）正方向の紙送り時の所定力による励磁は、ロールのバックテンションと呼ばれるものであり、前述のＬＦローラ６による搬送力と逆方向の作用力により、紙セット時の斜行補正やたるみ取りを行い、高精度の紙搬送を行う。なお、この作用力はロールの大きさや物性により適正な値とすることが望ましく本例ではロール紙Ｐｒ軸上で９．８Ｎｃｍ（１ｋｇｆｃｍ）となるように設定されている。

（３）巻き戻し時のロール紙Ｐｒの回転速度Ｖｂは、ＬＦローラ６で搬送する速度Ｖよりも増速して設定している。しかし、ロール紙Ｐｒの駆動トルクは前記ＬＦローラ６の駆動手段（不図示）によるトルクよりも小さく設定しているため、一定のテンション（本例では上記９．８Ｎｃｍ）をかけつつ同速にて巻き取り動作を行っている。

次にロック機構について図７〜図９を用いて説明する。

図７はロールホルダロック部斜視図、図８はロックレバーＯＦＦ状態（フリー状態）を示す側面図、図９はロックレバーＯＮ状態（ロック状態）を示す側面図である。

回転軸２１Ｒがガイドスロープ４１のＵ字嵌合部４１ａ、４１ｂに係止されることによって、ロールホルダ２０Ｒは位置決めされる。

Ｕ字嵌合部４１ａ、４１ｂ間にはレバー軸４９によって回動可能に支持されたロック部材であるロックレバー４８が設けられており。ロックレバー４８はレバーバネ５０（バネ）によって作用力ｆ（本例では９．８Ｎ）にて付勢されている。このロックレバー４８は、その回転中心となるレバー軸４９とレバーバネ５０の作用方向によって２つの安定位置を有する（２安定化バネ）。すなわち、ロックレバー４８は回転軸２１ＲをＵ字嵌合部４１ａ、４１ｂのＵ字状の溝に係合した状態に位置規制する規制位置と、回転軸２１ＲをＵ字状の溝から開放する開放位置に移動可能である。そしてレバーバネ５０はロックレバー４８が規制位置にあるときはロックレバー４８を規制位置を維持する方向に付勢し、ロックレバー４８が開放位置にあるときは開放位置を維持する方向に付勢する。

回転中心となる回転軸とロール紙を保持するフランジに対し回転自在に構成しているため、前記回転軸を本体側でロックすることでロール紙自重によるフランジの傾倒を防止しつつも前述の回転抵抗を軽減できる。その結果、高精度に搬送を行うことできる。また、フランジと回転軸間にベアリングを設けることにより、前記回転抵抗を極小にできるばかりでなくフランジと回転軸間にクリアランスがないため、ロール紙軸中心精度が達成することができ、搬送精度をさらに向上させることができる。

この詳細について以下に説明する。図８はロールホルダ２０がセットされる前のロックフリー（Ｏｐｅｎ）状態であるが、ロックレバー４８はレバーバネ５０（バネ）の作用力によってＯｐｅｎ側に付勢されている。この際、ロックレバー４８の突起部４８ａが回転軸挿入方向のガイドスロープ開口部を塞ぐ状態となっている。

次に、ロールホルダ２０Ｒの回転軸２１Ｒが挿入されると、回転軸２１Ｒによって前記突起部４８ａが下方に押されてロックレバー４８は回転し、図９のロック（Ｃｌｏｓｅ）状態となる。この際ロックレバー４８はレバーバネ５０の作用力ｆによってＣｌｏｓｅ方向に付勢されるが、この分力ｆａ（押圧力）でロックレバーの押圧面４８ｂによって、回転軸２１Ｒを常に押圧している。

また、分力ｆａとＵ字嵌合部４１ｂ部でロール紙最大重量により発生する自重反力ｗの挿入方向（抜け方向）分力ｗａは
ｆａ ＞ ｗａ
となるように設定されている。

これにより回転軸２１Ｒのガタを無くしつつ傾倒を防止することでロール紙Ｐｒのアライメント精度のみならず、回転駆動伝達のギアピッチ精度も維持できるため、ギアかじりや歯飛び等の不具合の発生を防止している。また、Ｕ字嵌合部４１ａ、４１ｂ間にロックレバー４８を設けたことによって、押圧力を両方のガイドスロープに作用することができ効率的にガタ抑制効果を得ることが出来る。

また、ロール自重Ｗによる自重反力の抜け方向分力ｗａの影響を小さい押圧力ｆａで抑制することができるよう本例では、Ｕ字嵌合部４１ａ〜ベアリング２２間スパンをＬ１、Ｕ字嵌合部４１ａ〜４１ｂ間スパンをＬ２とすると（図３または図７参照）
Ｌ１ ≦ Ｌ２
となるように設定されている。

本例ではロール紙の重量が比較的小さく（１０ｋｇ以下）、それゆえロール自重反力ｗが小さいため、ロック機構は駆動伝達側のある右側（Ｒ側）のみ設けてある。しかし、ロール紙の幅広化や太径化で重量が増大する場合には、必要に応じてスライダー側にも設けても良い。

また、本例ではロック機構として２安定化バネを用いた自動ロック開閉機構とし操作性を向上させているが、ロックポジション、フリーポジションをクリックによるロックとしても良い。さらに、ロール紙の自重が小さい場合、或いはロール紙の幅が狭い場合はロックレバーなしとしても良い。

本構成は、ロール紙の幅や外径に関らず適用可能である。

また、本体受け部に対してロール紙保持部を挿入するだけで、前記回転軸のロックも完結するセット方式（投げ込み式）ため、ロール紙の装着作業が容易である。また、ロール紙脱操作もワンアクションで行える。更に、同サイズのロール紙であれば、ロール紙保持部を受けている一側のスライダー操作を行う必要がなく、交換作業性が良好である。

また、スライダーの構成としてロール紙に対する位置制約がないので、記録装置におけるロール紙はレイアウトフリーに構成できる。

Ｐｒ ロール紙
１ 画像記録装置
２ 記録ヘッド
６ ＬＦローラ
１０ ロール紙搬送装置
２０ ロールホルダ
２１ 回転軸
２２、２３ ベアリング
２４ フランジ
２５，２６ 板バネ
３１ ガイドスロープ
４１ａ、４１ｂ Ｕ字嵌合部
４２ 入力ギア
４３ 入力ギア軸
４４ アイドラギア
４８ ロックレバー

Claims (10)

1. 芯管の回りにロール状に巻回された記録媒体の支持装置であって、
   前記芯管に嵌合される嵌合部と、
   前記嵌合部に対して回転可能となるように、ベアリングを介して前記嵌合部に支持され、一部が前記嵌合部から突出した回転軸と、
   前記回転軸の突出した部分を支持する支持手段と、
   を有する記録媒体支持装置。
2. 前記嵌合部には前記芯管の内側の面に接触するリブが形成されている請求項１に記載の記録媒体支持装置。
3. 前記嵌合部には前記芯管の内側の面に圧接するバネ部材が設けられている請求項１に記載の記録媒体支持装置。
4. 前記嵌合部を前記芯管に嵌合したとき前記ロール状の記録媒体の端面と対向するフランジが前記嵌合部に形成され、前記回転軸は前記嵌合部と反対側において前記フランジから突出する請求項１に記載の記録媒体支持装置。
5. 前記フランジに駆動を伝達する回転伝達手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の記録媒体支持装置。
6. 前記支持手段は、前記回転軸を支持するＵ字状の溝を有している請求項１に記載の記録媒体支持装置。
7. 前記回転軸を前記Ｕ字状の溝に係合した位置に規制するロック部材を有する請求項６に記載の記録媒体支持装置。
8. 前記ロック部材は、前記回転軸を前記Ｕ字状の溝に係合した位置に規制する規制位置と、開放する開放位置とに移動できるように回動可能に支持され、前記ロック部材が規制位置にあるときは前記ロック部材を規制位置を維持する方向に付勢し、前記ロック部材が開放位置にあるときは開放位置を維持する方向に付勢するバネを有している請求項７に記載の記録媒体支持装置。
9. 前記ロック部材が前記開放位置にあるとき、前記Ｕ字状の溝に前記回転軸を落としこむと、前記ロック部材は前記回転軸に押されて規制位置に移動する請求項８に記載の記録媒体支持装置。
10. 請求項１に記載の記録媒体支持装置と、
    前記記録媒体支持装置に支持された記録媒体を搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段によって搬送された記録媒体に記録を行う記録手段と、
    を有する記録装置。

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