JP2012214275A - 用紙搬送機構、画像形成装置、及び用紙搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でロール状用紙から引き出された用紙へのバックテンションを適切化した用紙搬送機構、画像形成装置、用紙搬送方法、及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】ロール状用紙を搬送する際に、ロール状用紙を支持するロール軸の回転数をエンコーダで測定し、回転数から推定されるロール状用紙のロール径に基づいて、ロール軸のトルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、用紙搬送機構、画像形成装置、及び用紙搬送方法に関する。

プリンタには、ロール状用紙から引き出された用紙に記録できる機能を有するものがある。この種のプリンタは、ロール状用紙をインサートローラにより引出して自転ローラとしてのプラテンに引き出された用紙を搬送し、プラテン上で記録ヘッドによって記録するようになっている。このロール状用紙の中心軸にはトルクリミッタが設けられており、ロール状用紙から引き出された用紙にバックテンションを付与するようになっている。

このため、使用するロール状用紙に対し適切なバックテンションを簡易に付与することができる技術が提案された（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の発明は、ロール状用紙を支持するロール軸に連結され、前記ロール状媒体の送り出し、又は巻戻しをする第１の歯車機構と、トルクリミッタに連結され、複数のトルク伝達手段を有する第２の歯車機構と、前記第２の歯車機構を動作して、複数のトルク伝達手段のそれぞれと前記第１の歯車機構との連結を切替えて異なるバックテンションを前記ロール軸に付与する歯車切替機構と、を備えたものである。

特開２００７−２９０８６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ロール状用紙を交換したときのバックテンションの付与を適切化するために遊星歯車や太陽歯車を有しており、装置がその分だけ複雑化、大型化している。

そこで、本発明の目的は、簡単な構成でロール状用紙から引き出された用紙へのバックテンションを適切化した用紙搬送機構、画像形成装置、及び用紙搬送方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ロール状用紙を搬送する自転ローラと、前記ロール状用紙を支持するロール軸の回転を検出するエンコーダと、前記自転ローラによる前記ロール状用紙の搬送時に、前記エンコーダにより前記ロール軸の回転数を測定し、測定した回転数から推定される前記ロール状用紙のロール径に基づいて、前記ロール軸のトルクを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記ロール軸と連動する電磁クラッチを含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記ロール軸と連動する第一トルクリミッタ、及び、前記ロール軸との連動から切り離し可能な第二トルクリミッタと、を含むことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の用紙搬送機構を備えた画像形成装置であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、ロール状用紙を搬送する際に、前記ロール状用紙を支持するロール軸の回転数をエンコーダで測定し、前記回転数から推定される前記ロール状用紙のロール径に基づいて、前記ロール軸のトルクを制御することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成でロール状用紙から引き出された用紙へのバックテンションを適切化することができる。

本発明に係る用紙搬送機構の具体的な構造を示す構造図の一例である。 本発明に係る用紙搬送機構を適用した画像形成装置の一実施の形態を示すブロック図である。 従来例によるバックテンションと実施形態１によるバックテンションとを示す図である。 本発明に係る用紙搬送機構を適用した画像形成装置の他の実施の形態を示すブロック図である。 本発明に係る用紙搬送機構の具体的な構成を示す構造図の他の一例である。 （ａ）はトルクリミッタの切り離しを行う前の様子を示し、（ｂ）は０トルクリミッタの切り離しを行った後の様子を示す。 従来例によるバックテンションと実施形態２によるバックテンションとを示す図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第一実施の形態＞
本用紙搬送機構は、自転ローラとしてのプラテン１０６に対するロール状用紙１０１から引き出された用紙１０１ａへのバックテンションによる負荷を適切化するため、電磁クラッチ２３に取り付けたエンコーダ（図１では１０２、図２では１９）でロール状用紙１０１のロール径Φを測定し、ロール径Φに合ったロール軸１２３へのトルクを変化させることによりプラテンフィード力に対する用紙負荷を適切化するものである。

［構 成］
図２は、本発明に係る用紙搬送機構を適用した画像形成装置の一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示す画像形成装置１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３、操作部１４、Ｉ／Ｏ(Input/Output)１５、ドライバ１６、１７、１８、エンコーダ１９、画像形成部２０、プラテンモータ２１、給紙モータ２２、電磁クラッチ２３、及びバスライン２４を有する。

ＣＰＵ１１は、画像形成装置１００を統括制御する回路であり、例えばマイクロプロセッサが挙げられる。

ＲＯＭ１２は、画像形成装置１００の制御プログラムを記憶した回路であり、例えば、マスクＲＯＭが挙げられる。

ＲＡＭ１３は、後述する操作部１４で操作入力されたデータ、エンコーダ１８からの計測データ、Ｉ／Ｏ１５を介して外部から入力された画像データを一時的に記憶する回路であり、例えば、フラッシュメモリやＨＤＤ(Hard Disk Drive)が挙げられる。

操作部１４は、画像形成装置１００で画像形成処理を実行させるための回路であり、電源スイッチ、スタートスイッチ、テンキー、拡大・縮小キー、表示モニタを有する。

Ｉ／Ｏポート（図ではＩ／Ｏ）１５は、外部からの画像データを入力したり、外部の回路に画像データを出力したりするための回路であり、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)コネクタが挙げられる。

ドライバ１６は、プラテンモータ２１を回転駆動させるための回路であり、ドライバ１７は給紙モータ２２を回転駆動させるための回路であり、ドライバ１８は、電磁クラッチ２３を駆動させるための回路である。

エンコーダ１９は、ロール状用紙１０１の回転数（回転速度）を検出して、ロール状用紙１０１のロール径を測定するための装置であり、インクリメンタル（相対値）エンコーダが挙げられる。このインクリメンタルエンコーダは、ロータリーエンコーダの一種であり、例えば外周部に径方向のスリットが周方向に多数形成されたエンコーダ盤と、エンコーダ盤の外周部に配置され光を発する発光部と、発光部からの光をスリット越しに受光する受光部と、を有し中心が電磁クラッチ２３と共通軸になっている。尚、エンコーダ１９の代わりに周波数発電機を用いてもよい。

画像形成部２０は、プラテン１０６と、図示しないヘッドとで構成され、用紙１０１に文字、数字、画像を形成（印刷）する装置である。

プラテンモータ２１は、プラテン１０６を一定の角速度で回転させるためのモータであり、例えばステッピングモータが挙げられる。

給紙モータ２２は、給紙ベルト１０５を駆動するためのモータであり、例えばステッピングモータが挙げられる。給紙ベルト１０５で用紙１０１ａがプラテン１０６に巻き付けられた後は、給電が停止し、空転することとなる。空転時に逆起電力が発生する場合には、例えば、図示しないコンデンサにより吸収させるかダイオードで阻止するか、もしくはリレーで遮断するようにしてドライバが破壊されるのを防止するようにするようになっている。

電磁クラッチ２３は、一対の対向するクラッチ盤の押しつけ圧力に電磁力を利用するクラッチであり、両クラッチ盤の中心軸にはそれぞれギヤの中心軸が直結されている。電磁クラッチ２３の一方のギヤはギヤ付きプーリー１０８に歯合し、他方のギヤはロール軸１２３のギヤ１２４に歯合するようになっている。

２４はバスラインである。

図１は、本発明に係る用紙搬送機構の具体的な構造を示す構造図の一例である。
同図において、ロール状用紙１０１が、上側に引き出されてインサートローラ１１２で折り返されて水平方向に搬送され、引き出された用紙１０１ａの一部がプラテン１０６に巻き付けられ搬送されるようになっている。

ロール紙１０１とプラテン１０６との間には給紙モータ２２が配置されている。給紙モータ２２の出力軸には、外周にギヤ溝が形成されたプーリー１１０が直結されている。そのプーリー１１０には給紙ベルト１０５の一部が巻き付けられている。

給紙ベルト１０５は、その内側にギヤ溝が形成されており、上側と下側に引き伸ばされている。
給紙モータ２２の上側にはギヤ溝が形成されたプーリー１０９ａが配置されている。給紙ベルト１０５の上側に引き延ばされた部分がプーリー１０９に巻き付けられている。プーリー１０９ａにはプーリー１０９ｂが共通軸になるように張り合わされている。プーリー１０９ｂとインサートローラ１１２との間にはベルトが巻き付けられている。インサートローラ１１２は、対向するように配置されたローラ１１３で用紙１０１ａを挟むようになっている。

一方、給紙モータ２２の下側にはギヤ付きプーリー１０８が示されており、給紙ベルト１０５の下側に引き延ばされた部分が巻き付けられている。ギヤ付きプーリー１０８は、電磁クラッチ２３の中心軸１２１に共通軸のギヤ１２２と歯合するように配置されている。
ロール軸１２３にはギヤ１２４が共通軸となるように固定されている。
ここで、図ではギヤ１２２とギヤ１２４とが離れて記載されているが、これは見やすくするためであり、実際にはギヤ１２２とギヤ１２４は歯合するように隣接配置（連結）されている。
引き出された用紙１０１ａからインサートローラ１１２、ベルト、１１２、プーリー１０９ａ、１０９ｂ、給紙ベルト１０５、及びギヤ付きプーリー１０８を伝達してきた力が電磁クラッチ２３を介してロール軸１２３に伝達するので、電磁クラッチ２３への電流を変えることにより、引き出された用紙１０１ａへのバックテンションを制御することができる。

尚、給紙ベルト１０５がプーリー１０９の近傍で下側にたるんでいるのは、給紙ベルト１０５が用紙１０１ａにバックテンションを与えるため、ギヤ付きプーリー１０８とプーリー１０９との間が引っ張られ、逆にプーリー１０９とプーリー１１０との間が押されるためである。

［動 作］
本画像形成装置は、給紙モータ２２でインサートローラ１１２に動力を与え、引き出された用紙１０１ａをプラテン１０６に搬送する。用紙１０１ａの一部がプラテン１０６に巻き付いた後は、給紙モータ２２の動力を切り（給電を停止し）、プラテン１０６のみで引き出された用紙１０１ａを搬送する。電磁クラッチ２３とロール軸１２３のギヤ１２４とは連結しているので、引き出された用紙１０１ａを張るため電磁クラッチ２３によりバックテンションがかかるようになっている。

電磁クラッチ２３に流す電流を制御することにより、引き出し初めから引き出し終わりまでのロール状用紙１０１のロール径Φの違いによってバックテンションが変化する。すなわち、ロール径Φが大きいときにはバックテンションは小さくなり、ロール径Φが小さいときにはバックテンションは大きくなる。

バックテンションが大きいとレジずれ（レジストレーションずれ・色ずれ）が大きくなってしまうので、バックテンションを小さくする必要がある。
しかし、ロール径Φによりバックテンションが変化すると、引き出された用紙１０１ａのプラテン１０６に対する巻き付きが変わってしまい、レジずれがロール径Φによって変化してしまう。

そこで、レジずれがロール径Φによって変化しないようにバックテンションを一定にする必要がある。
従来例によるバックテンションと実施形態１によるバックテンションとを図３に示す。
同図において、横軸はロール径Φを示し、縦軸はバックテンションを示す。
バックテンションを一定にするためには、まず電磁クラッチ２３に取り付けられているエンコーダ１０２の回転により用紙搬送機構の用紙搬送時のロール径Φを読み取る。電磁クラッチ２３により、ロール径Φに応じたバックテンションをかけるように電流を変化させる。
なお、用紙搬送機構の搬送時のロール径Φは、次のように推定することができる。
ロール軸１２３の回転数(毎秒)がＮのとき、プラテン１０６の直径をＬ(一定)とし、プラテン１０６の回転数(毎秒)をＭ(一定)とすると、ロール径Φは、以下の数式(１)として推定できる。
Φ＝(Ｍ×Ｌ)／Ｎ …(１)

このようにして、バックテンションを一定に保ち、プラテン１０６への引き出された用紙１０１ａの巻き付けを一定にすることができる。
電磁クラッチ２３を用いる場合には、トルクリミッタ２個とソレノイドを用いる必要がなくなる。

＜第二実施の形態＞
本用紙搬送機構は、プラテン１０６に対するロール状用紙１０１から引き出された用紙のバックテンションによる負荷を適切化するため、第一トルクリミッタ１０３に取り付けたエンコーダでロール状用紙１０１のロール径Φを測定し、ロール径Φが所定の値になるとトルクを切り換えるものである。これによりプラテンフィード力に対する引き出された用紙１０１ａへの負荷を適切化するものである。

［構 成］
図４は、本発明に係る用紙搬送機構を適用した画像形成装置の他の実施の形態を示すブロック図である。尚、前述と同様の部材には共通の符号を用いた。
同図に示す画像形成装置２００は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、操作部１４、Ｉ／Ｏ１５、ドライバ１７、１９、２５、エンコーダ１９、画像形成部２０、プラテンモータ２１、給紙モータ２２、ソレノイド２６、及びバスライン２４を有する。

すなわち、図４に示したブロック図の図２に示したブロック図との相違点は、電磁クラッチ２３の代わりにソレノイド２６を用いた点である。

ソレノイド２６は、例えば、電磁石と、図示しないスプリングで電磁石から離れるように付勢され、電磁石に通電することにより電磁石に引き寄せられるアーキテクチャとを有する。

図５は、本発明に係る用紙搬送機構の具体的な構成を示す構造図の一例である。
同図において、ロール状用紙１０１が、上側に引き出されてインサートローラ２で折り返されて水平方向に搬送され、引き出された用紙１０１ａの一部がプラテン１０６に巻き付けられて搬送されるようになっている。

ロール紙１０１とプラテン１０６との間には給紙モータ２２が配置されている。給紙モータ２２の出力軸には、外周にギヤ溝が形成されたプーリー１１０が固定されている。そのプーリー１１０には給紙ベルト１０５の一部が巻き付けられている。

給紙ベルト１０５は、その内側にギヤ溝が形成されており、上側と下側に引き伸ばされている。
給紙モータ２２の上側にはギヤ溝が形成されたプーリー１０９ａが配置されている。給紙ベルト１０５の上側に引き延ばされた部分がプーリー１０９に巻き付けられている。プーリー１０９ａにはプーリー１０９ｂが共通軸になるように張り合わされている。プーリー１０９ｂとインサートローラ１１２との間にはベルトが巻き付けられている。インサートローラ１１２は、対向するように配置されたローラ１１３で用紙１０１ａを挟むようになっている。

一方、給紙モータ２２の下側にはギヤ付きプーリー１０８が示されており、給紙ベルト１０５の下側に引き延ばされた部分が巻き付けられている。ギヤ付きプーリー１０８は第一トルクリミッタ１０３のギヤ１２２と歯合するように配置されている。
第一トルクリミッタ１０３は、例えば、一対の対向する円盤の押しつけ圧力にコイルバネを利用する制動装置の一種であり、両円盤の中心軸にはそれぞれギヤの中心軸が直結されている。第一トルクリミッタ１０３の一方のギヤはギヤ付きプーリー１０８に歯合し、他方のギヤはロール軸１２３のギヤ１２４に歯合するようになっている。

ここで、前述した図１と同様にギヤ１２２とギヤ１２４とが離れて記載されているが、これは見やすくするためであり、実際にはギヤ１２２とギヤ１２４とは歯合するように隣接配置されている。

第一トルクリミッタ１０３の中心軸１２１にはエンコーダ１０２のエンコーダ盤が共通軸になるように固定されている。

ギヤ付きプーリー１０８には第二トルクリミッタ１０４のギヤ部が歯合するように配置されている。第二トルクリミッタ１０４も第一トルクリミッタ１０３と同様の構造を有しているので、説明を省略する。
ギヤ付きプーリー１０８の中心軸１５３は、支点１５２を中心に回動可能なくの字形状のアーム１５０の一方の移動端（図では上端）に固定されている。アーム１５０の他方の移動端（図では下端）１５１にはソレノイド２６のアーキテキチャの端部が取り付けられていると共に弾性体（例えばスプリング）１６０により、ギヤ付きプーリー１０８と第二トルクリミッタ１０４とが接触するように付勢されている。

［動 作］
本実施形態は従来例の構造をそのまま利用し、実施形態１と同等の効果を得るものである。
本実施形態は、２個のトルクリミッタ１０３、１０４をソレノイド２６で脱着させることでトルクを変化させることができる。

つまり、エンコーダ１０２でロール状用紙１０１のロール径Φを読み取り、ロール径Φが大きいときは２個のトルクリミッタ１０３、１０４を使用し、ロール径Φが小さくなり、ある一定のロール径Φになったときにトルクリミッタを１個使用する。これにより、ロール径Φの大小でバックテンションの差を小さくすることができる。

トルクリミッタの切り離しを行う前の様子を図６（ａ）に示し、トルクリミッタの切り離しを行った後の様子を図６（ｂ）に示す。

トルクリミッタを２個使用するときはソレノイド２６には通電せずに、スプリング１６０の付勢によりギヤ付きプーリー１０８に第二トルクリミッタ１０４を接続し、トルクリミッタを１個使用するときはソレノイド２６に通電することにより、アーキテクチャによりアーム１５０がスプリング１６０に打ち勝って回動しギヤ付きプーリー１０８から第二トルクリミッタ１０４が離れる。

図７に従来例によるバックテンションと実施形態２によるバックテンションとを示す。同図において、横軸はロール径Φを示し、縦軸はバックテンションを示す。
同図は、ロール状用紙１０１のロール径Φが中間（例えば、図１のロール状用紙１０１のロール半径（大）とロール半径（小）との間）のときに第二トルクリミッタ１０４の切り離しを行ったバックテンションを示す。
このように、ロール状用紙１０１のロール径Φを測定し、所定の径に到達したときに２個のトルクリミッタ１０３、１０４を切り離すことにより、ロール状用紙１０１から引き出された用紙１０１ａへのバックテンションを適切化することができる。

尚、印刷中にトルクリミッタのギヤ付きプーリー１０８への接続個数を変化させると、レジずれが発生してしまうので、個数を変化させるのは用紙先端が待機位置まで戻った際にする必要がある。

以上において、本実施形態によれば、自転ローラとしてのプラテン１０６に搬送されるロール状用紙１０１のロール径Φをエンコーダ１９（１０２）で測定し、ロール状用紙１０１の中心軸１２３を介して、引き出された用紙１０１ａへのバックテンションが一定になるように制御することにより、簡単な構成で、バックテンションを適切化することができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 操作部
１５ Ｉ／Ｏ
１６、１７、１８、２５ ドライバ
１９、１０２ エンコーダ
２０ 画像形成部
２１ プラテンモータ
２２ 給紙モータ
２３ 電磁クラッチ
２４ バスライン
２６ ソレノイド
１００、２００ 画像形成装置
１０１ 用紙（ロール紙）
１０１ａ 用紙
１０３ 第一トルクリミッタ
１０４ 第二トルクリミッタ
１０５ 給紙ベルト
１０６ プラテン
１０８ ギヤ付きプーリー
１１２ インサートローラ

Claims (5)

1. ロール状用紙を搬送する自転ローラと、
   前記ロール状用紙を支持するロール軸の回転を検出するエンコーダと、
   前記自転ローラによる前記ロール状用紙の搬送時に、前記エンコーダにより前記ロール軸の回転数を測定し、測定した回転数から推定される前記ロール状用紙のロール径に基づいて、前記ロール軸のトルクを制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする用紙搬送機構。
2. 前記制御手段は、前記ロール軸と連動する電磁クラッチを含むことを特徴とする請求項１記載の用紙搬送機構。
3. 前記制御手段は、前記ロール軸と連動する第一トルクリミッタ、及び、前記ロール軸との連動から切り離し可能な第二トルクリミッタと、を含むことを特徴とする請求項１記載の用紙搬送機構。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の用紙搬送機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. ロール状用紙を搬送する際に、前記ロール状用紙を支持するロール軸の回転数をエンコーダで測定し、前記回転数から推定される前記ロール状用紙のロール径に基づいて、前記ロール軸のトルクを制御することを特徴とする用紙搬送方法。

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