JP2016145097A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管を介して媒体を巻取軸に巻き取る印刷装置において、管の回転を安定化させて、媒体を適切なテンションで巻き取ることを可能とする。
【解決手段】第１媒体に画像を印刷する印刷部と、第１媒体が取り付けられた管を保持する巻取軸および巻取軸を回転させて管に第１媒体を巻き取ることが可能なモーターを有する巻取部とを備え、巻取軸は、管の内側に配された弾性部材をガス圧により膨張させて管の内面を弾性部材により押圧することで管を保持し、モーターは、ダイレクトドライブ方式で巻取軸を回転させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、画像が印刷された媒体を巻取軸に巻き取る技術に関する。

特許文献１では、長尺の媒体（シート）をロール・トゥ・ロールで搬送しつつ、媒体に画像を印刷するプリンターが記載されている。かかるプリンターは、媒体の前端が取り付けられる巻取軸を備え、モーターにより巻取軸を回転させることで、画像が印刷された媒体を巻取軸に巻き取る。さらに、巻取軸に対しては管（芯管）が着脱可能になっており、媒体は管を介して巻取軸に巻き取られる。これにより、巻取軸に巻き取られた媒体を管ごと巻取軸から取り外すことが可能となっている。

特開２０１３−２２６６６８号公報

このように管を介して媒体を巻取軸に巻き取る印刷装置においては、管の回転が不安定になると、巻取軸に巻き取る際の媒体のテンションが不安定になって、媒体を適切なテンションで巻き取れない。したがって、巻取軸に媒体を適切に巻き取るためには、管の回転を安定化させることが重要となる。しかしながら、巻取軸により管を保持するために管に作用する力によって管が変形することで、管の周面の回転速度が変動する、すなわち管の回転が不安定となる場合があった。また巻取軸を回転させる駆動装置として減速機のような大きな負荷を有する駆動装置を用いると、駆動装置の大きな負荷分も制御しなくてはならないため、媒体のテンションが不安定になりやすい。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本発明にかかる印刷装置は、上記目的を達成するために、第１媒体に画像を印刷する印刷部と、第１媒体が取り付けられた管を保持する巻取軸および巻取軸を回転させて管に第１媒体を巻き取ることが可能なモーターを有する巻取部とを備え、巻取軸は、管の内側に配された弾性部材をガス圧により膨張させて管の内面を弾性部材により押圧することで管を保持し、モーターは、ダイレクトドライブ方式で巻取軸を回転させる。

このように構成された本発明（印刷装置）の巻取軸は、ガス圧により膨張した弾性部材で菅の内面を押圧することで管を保持する。したがって、管を保持するための力を菅に均一的に作用させることができ、例えば管の内面を爪等で部分的に押さえることで管を保持する構成に比べて、管の変形を抑えられる。しかも、巻取軸をダイレクトドライブ方式で回転させており、モーターと巻取軸の間に減速機等の間接的機構を設けた構成に比べて、巻取軸を安定的に回転させることができる。このように、管の変形を抑えるだけでなく、管を保持する巻取軸そのものを安定的に回転させることで、管の回転を安定化させることが可能となっている。その結果、第１媒体を適切なテンションで巻き取ることができる。

また、第１媒体を巻取軸に巻き取る際に第１媒体にかかるテンションを制御する制御部を備えるように、印刷装置を構成しても良い。このようにテンションを制御する構成は、第１媒体を適切なテンションで巻き取るにあたって有利となる。

また、第１媒体にかかるテンションを制御する制御部を備え、制御部は、巻取軸に第１媒体を巻き取る際に媒体にかかるテンションが０［Ｎ］より大きく３０［Ｎ］以下となるように制御するように、印刷装置を構成しても良い。かかる構成では、巻取軸に巻き重ねられた第１媒体が巻取軸の軸方向にずれるといった後述の現象の発生を抑制することができる。

また、制御部は、巻取軸に第１媒体を巻き取る際に第１媒体にかかるテンションが２０［Ｎ］以下となるように制御するように、印刷装置を構成しても良い。かかる構成では、第１媒体に痕ができるといった後述の現象の発生を抑制することができる。

また、制御部は、巻取軸に第１媒体を巻き取る際に第１媒体にかかるテンションが５［Ｎ］以上となるように制御するように、印刷装置を構成しても良い。これによって、適度なテンションを第１媒体に与えつつ、巻取軸への第１媒体の巻き取りを確実に行うことができる。

また、制御部は、第１媒体と材質が異なる種類の第２媒体を巻取軸に巻き取る場合は、巻取軸に第２媒体を巻き取る際に第２媒体にかかるテンションが、巻取軸に第１媒体を巻き取る際に第１媒体にかかるテンションより大きいテンションとなるように制御するように、印刷装置を構成しても良い。これによって、媒体（第１媒体、第２媒体）の種類に応じた適切なテンションで巻取軸への媒体の巻き取りを実行できる。

また、制御部は、巻取軸の軸方向に第１媒体より広い幅を有する第２媒体を巻取軸に巻き取る場合は、巻取軸に第２媒体を巻き取る際に第２媒体にかかるテンションが、巻取軸に第１媒体を巻き取る際に第１媒体にかかるテンションより大きいテンションとなるように制御するように、印刷装置を構成しても良い。これによって、媒体（第１媒体、第２媒体）の幅に応じた適切なテンションで巻取軸への媒体の巻き取りを実行できる。

また、印刷部は、光が照射されると硬化する液体を媒体に吐出するヘッドと、液体を硬化させる光を照射する光照射器とを有し、ヘッドが媒体に吐出した液体を光照射器の光の照射によって硬化させることで画像を媒体に印刷する印刷装置に対しては、本発明を適用することが特に好適となる。つまり、光の照射によって液体を硬化させることで印刷された画像は大きな厚みを有する。そのため、画像が印刷された媒体を巻き取ったロールの周面には、画像の厚みに応じた形状が生じる。このような画像の厚みに応じた形状が管の周面の変形にさらに乗ると、媒体を適切なテンションで巻き取ることがより困難になる。そこで、管の周面の変形を確実に抑制することがより重要となり、本発明を適用することが好適となる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明を適用したプリンターの構成を模式的に例示する正面図。 側面および正面のそれぞれから見た巻取部の構成の一例を模式的に示す図。 図１に示すプリンターを制御する電気的構成を模式的に例示するブロック図。 巻取テンションに対して実行されるフィードバック制御を示すブロック図。 巻取軸に巻き重ねられたウェブの状態を模式的に示す部分断面図。 巻き重ねられたウェブに生じた軸方向へのずれの一例を模式的に示す図。 実験で形成したテスト用の画像を模式的に示す図。 幅Ｗｓが３４０［ｍｍ］のウェブのずれを評価した結果を示す図。 幅Ｗｓが３４０［ｍｍ］のウェブの印刷痕を評価した結果を示す図。 幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］のウェブのずれを評価した結果を示す図。 幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］のウェブの印刷痕を評価した結果を示す図。 幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］のウェブのずれを評価した結果を示す図。 幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］のウェブの印刷痕を評価した結果を示す図。

図１は、本発明を適用したプリンターの構成を模式的に例示する正面図である。図１に示すように、プリンター１では、その両端が繰出軸２０および巻取軸４０にロール状に巻き付けられた１枚のウェブＳが搬送経路に沿って張架されており、ウェブＳは、繰出軸２０から巻取軸４０へ向かう搬送方向Ｄｓへ搬送されつつ、画像記録を受ける。ウェブＳは、紙系とフィルム系に大別される。具体例を挙げると、紙系には上質紙、キャスト紙、アート紙、コート紙等があり、フィルム系には合成紙、ＰＥＴ(Polyethylene terephthalate)フィルム、ＰＰ(polypropylene)フィルム等がある。概略的には、プリンター１は、繰出軸２０からウェブＳを繰り出す繰出部２（繰出領域）と、繰出部２から繰り出されたウェブＳに画像を記録するプロセス部３（プロセス領域）と、プロセス部３で画像の記録されたウェブＳを巻取軸４０に巻き取る巻取部４（巻取領域）を備える。なお、以下の説明では、ウェブＳの両面のうち、画像が記録される面を表面と称する一方、その逆側の面を裏面と称する。

繰出部２は、ウェブＳの端を巻き付けた繰出軸２０と、繰出軸２０から引き出されたウェブＳを巻き掛ける従動ローラー２１とを有する。繰出軸２０は、ウェブＳの表面を外側に向けた状態で、ウェブＳの端を巻き付けて支持する。そして、繰出軸２０が図１の時計回りに回転することで、繰出軸２０に巻き付けられたウェブＳが従動ローラー２１を経由してプロセス部３へと繰り出される。ちなみに、ウェブＳは、繰出軸２０に着脱可能な芯管２２を介して繰出軸２０に巻き付けられている。したがって、繰出軸２０のウェブＳが使い切られた際には、ロール状のウェブＳが巻き付けられた新たな芯管２２を繰出軸２０に装着して、繰出軸２０のウェブＳを取り換えることが可能となっている。ここで、芯管２２としては、紙製の芯管２２（紙管）等、可撓性の芯管２２を用いることができる。

プロセス部３は、繰出部２から繰り出されたウェブＳを回転ドラム３０で支持しつつ、回転ドラム３０の外周面に沿って配置された各機能部５１、５２、６１、６２、６３により処理を適宜行って、ウェブＳに画像を記録するものである。このプロセス部３では、回転ドラム３０の両側に前駆動ローラー３１と後駆動ローラー３２とが設けられており、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるウェブＳが回転ドラム３０に支持されて、画像記録を受ける。

前駆動ローラー３１は、溶射によって形成された複数の微小突起を外周面に有しており、繰出部２から繰り出されたウェブＳを裏面側から巻き掛ける。そして、前駆動ローラー３１は図１の時計回りに回転することで、繰出部２から繰り出されたウェブＳを搬送経路の下流側へと搬送する。なお、前駆動ローラー３１に対してはニップローラー３１ｎが設けられている。このニップローラー３１ｎは、前駆動ローラー３１側へ付勢された状態でウェブＳの表面に当接しており、前駆動ローラー３１との間でウェブＳを挟み込む。これによって、前駆動ローラー３１とウェブＳの間の摩擦力が確保され、前駆動ローラー３１によるウェブＳの搬送を確実に行なうことができる。

回転ドラム３０は図示を省略する支持機構により搬送方向Ｄｓおよびその逆方向の両方向に回転可能に支持された、例えば４００[mm]の直径を有する円筒形状のドラムであり、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるウェブＳを裏面側から巻き掛ける。この回転ドラム３０は、ウェブＳとの間の摩擦力を受けてウェブＳの搬送方向Ｄｓに従動回転しつつ、ウェブＳを裏面側から支持するものである。ちなみに、プロセス部３では、回転ドラム３０への巻き掛け部の両側でウェブＳを折り返す従動ローラー３３、３４が設けられている。これらのうち従動ローラー３３は、前駆動ローラー３１と回転ドラム３０の間でウェブＳの表面を巻き掛けて、ウェブＳを折り返す。一方、従動ローラー３４は、回転ドラム３０と後駆動ローラー３２の間でウェブＳの表面を巻き掛けて、ウェブＳを折り返す。このように、回転ドラム３０に対して搬送方向Ｄｓの上・下流側それぞれでウェブＳを折り返すことで、回転ドラム３０へのウェブＳの巻き掛け部を長く確保することができる。

後駆動ローラー３２は、溶射によって形成された複数の微小突起を外周面に有しており、回転ドラム３０から従動ローラー３４を経由して搬送されてきたウェブＳを裏面側から巻き掛ける。そして、後駆動ローラー３２は図１の時計回りに回転することで、ウェブＳを巻取部４へと搬送する。なお、後駆動ローラー３２に対してはニップローラー３２ｎが設けられている。このニップローラー３２ｎは、後駆動ローラー３２側へ付勢された状態でウェブＳの表面に当接しており、後駆動ローラー３２との間にウェブＳを挟み込む。これによって、後駆動ローラー３２とウェブＳの間の摩擦力が確保され、後駆動ローラー３２によるウェブＳの搬送を確実に行なうことができる。

このように、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるウェブＳは、回転ドラム３０の外周面に支持される。そして、プロセス部３では、回転ドラム３０に支持されるウェブＳの表面に対してカラー画像を記録するために、互いに異なる色に対応した複数の記録ヘッド５１が設けられている。具体的には、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックに対応する４個の記録ヘッド５１が、この色順で搬送方向Ｄｓに並ぶ。各記録ヘッド５１は、回転ドラム３０に巻き掛けられたウェブＳの表面に対して若干のクリアランスを空けて対向しており、対応する色のインク（有色インク）をノズルからインクジェット方式で吐出する。そして、搬送方向Ｄｓへ搬送されるウェブＳに対して各記録ヘッド５１がインクを吐出することで、ウェブＳの表面にカラー画像が形成される。

ちなみに、インクとしては、紫外線（光）を照射することで硬化するＵＶ（ultraviolet）インク（光硬化性インク）が用いられる。そこで、プロセス部３では、インクを硬化させてウェブＳに定着させるために、ＵＶ照射器６１、６２（照射装置）が設けられている。なお、このインク硬化は、仮硬化と本硬化の二段階に分けて実行される。複数の記録ヘッド５１の各間には、仮硬化用のＵＶ照射器６１が配置されている。つまり、ＵＶ照射器６１は弱い照射強度の紫外線を照射することで、インクの濡れ広がり方が紫外線を照射しない場合に比べて十分に遅くなる程度にインクを硬化（仮硬化）させるものであり、インクを本硬化させるものではない。一方、複数の記録ヘッド５１に対して搬送方向Ｄｓの下流側には、本硬化用のＵＶ照射器６２が設けられている。つまり、ＵＶ照射器６２は、ＵＶ照射器６１より強い照射強度の紫外線を照射することで、インクの濡れ広がりが停止する程度に硬化（本硬化）させるものである。

このように、複数の記録ヘッド５１の各間に配置されたＵＶ照射器６１が、搬送方向Ｄｓの上流側の記録ヘッド５１からウェブＳに吐出された有色インクを仮硬化させる。したがって、一の記録ヘッド５１がウェブＳに吐出したインクは、搬送方向Ｄｓの下流側で一の記録ヘッド５１に隣り合う記録ヘッド５１に到るまでに仮硬化される。これによって、異なる色の有色インクが混ざり合うといった混色の発生が抑制される。こうして混色が抑制された状態で、複数の記録ヘッド５１は互いに異なる色の有色インクを吐出して、ウェブＳにカラー画像を形成する。さらに、複数の記録ヘッド５１より搬送方向Ｄｓの下流側では、本硬化用のＵＶ照射器６２が設けられている。そのため、複数の記録ヘッド５１により形成されたカラー画像は、ＵＶ照射器６２により本硬化されてウェブＳに定着する。

さらに、ＵＶ照射器６２に対して搬送方向Ｄｓの下流側には、記録ヘッド５２が設けられている。この記録ヘッド５２は、回転ドラム３０に巻き掛けられたウェブＳの表面に対して若干のクリアランスを空けて対向しており、透明のＵＶインクをノズルからインクジェット方式でウェブＳの表面に吐出する。つまり、４色分の記録ヘッド５１によって形成されたカラー画像に対して、透明インクがさらに吐出される。この透明インクは、カラー画像の全面に吐出されて、光沢感あるいはマット感といった質感をカラー画像に与える。また、記録ヘッド５２に対して搬送方向Ｄｓの下流側には、ＵＶ照射器６３（照射装置）が設けられている。このＵＶ照射器６３はＵＶ照射器６１より強い紫外線を照射することで、記録ヘッド５２が吐出した透明インクを本硬化させるものである。これによって、透明インクをウェブＳ表面に定着させることができる。

このように、プロセス部３では、回転ドラム３０の外周部に巻き掛けられるウェブＳに対して、インクの吐出および硬化が適宜実行されて、透明インクでコーティングされたカラー画像が形成される。そして、このカラー画像の形成されたウェブＳが、後駆動ローラー３２によって巻取部４へと搬送される。

巻取部４は、ウェブＳの端を巻き付けた巻取軸４０の他に、巻取軸４０と後駆動ローラー３２の間でウェブＳを裏面側から巻き掛ける従動ローラー４１を有する。巻取軸４０は、ウェブＳの表面を外側に向けた状態で、ウェブＳの端を巻き取って支持する。つまり、巻取軸４０が図１の時計回りに回転すると、後駆動ローラー３２から搬送されてきたウェブＳが従動ローラー４１を経由して巻取軸４０に巻き取られる。ちなみに、ウェブＳは、巻取軸４０に着脱可能な芯管４２を介して巻取軸４０に巻き取られる。したがって、巻取軸４０に巻き取られたウェブＳが満杯になった際には、芯管４２ごとウェブＳを取り外すことが可能となっている。ここで、芯管４２としては、紙製の芯管４２（紙管）等、可撓性の芯管４２を用いることができる。

図２は、側面および正面のそれぞれから見た巻取部の構成の一例を模式的に示す図である。同図では、巻取軸４０による芯管４２の保持が解除された第１状態と、巻取軸４０により芯管４２が保持された第２状態とが示されている。なお、同図の「側面」の欄では、芯管４２は軸方向Ｄａにおける断面で示されている。同図に示すように、巻取軸４０は、円筒形状のローラー４０１と、巻取軸４０の軸方向Ｄａに等間隔を空けて並ぶ複数のバルーン４０２とを有する。ローラー４０１の外径は中空の芯管４２の内径より若干小さく、ローラー４０１に芯管４２を外嵌することができる。

各バルーン４０２は、ローラー４０１の周方向の全域（すなわち全周）に渡ってローラー４０１の外周面に設けられ、ローラー４０１に外嵌された芯管４２の内側に位置する。バルーン４０２はゴム等の弾性部材で構成されており、内圧の大きさに応じて伸縮可能である。つまり、ローラー４０１の内部には、各バルーン４０２の内部に空気を供給する供給経路が形成されている。各バルーン４０２への空気の供給が解除されている間（換言すれば、バルーン４０２の内部が大気圧に開放されている間）は、各バルーン４０２は縮んで、芯管４２の内周面から離間する（第１状態）。したがって、巻取軸４０に対して芯管４２を軸方向Ｄａに挿脱させることができる。一方、ローラー４０１の供給経路を介して各バルーン４０２に空気が供給されると、各バルーン４０２は膨張して空気圧に応じた力で芯管４２の内周面を押圧する。これによって、巻取軸４０に対する芯管４２の移動が規制され、芯管４２が巻取軸４０により保持される（第２状態）。

同図の「側面」の欄に示すように、ローラー４０１は巻取モーターＭ40に直結されており、ローラー４０１はダイレクトドライブ方式で駆動される。したがって、バルーン４０２で芯管４２を押圧することで芯管４２を巻取軸４０に保持しつつ、巻取モーターＭ40により巻取軸４０を回転させて、芯管４２に取り付けられたウェブＳを巻取軸４０に巻き取ることができる。

このように本実施形態の巻取軸４０は、空気圧により膨張したバルーン４０２で芯管４２の内周面を押圧することで芯管４２を保持する。したがって、芯管４２を保持するための力を周方向において芯管４２の全面に均一的に作用させることができ、例えば芯管４２の内周面を爪等で部分的に押さえることで芯管４２を保持する構成に比べて、芯管４２の変形を抑えられる。

ちなみに、巻取モーターＭ40と巻取軸４０との間に減速機などの間接的機構を設けた場合、当該間接的機構でのトルクの損失や摩擦力の変動等によって、巻取軸４０を安定的に回転させることが難しくなる場合がある。これに対して、本実施形態では、巻取軸４０をダイレクトドライブ方式で回転させており、巻取軸４０を安定的に回転させることができる。

このように本実施形態では、芯管４２の変形を抑えるだけでなく、芯管４２を保持する巻取軸４０そのものを安定的に回転させることで、芯管４２の回転の安定化を図っている。
さらに、取軸４０をダイレクトドライブ方式で回転させており、巻取軸４０を安定的に回転させている。その結果、ウェブＳを適切なテンションで安定して巻き取ることが可能となっている。

また、ＵＶインクを硬化させることで画像をウェブＳに印刷するプリンター１においては、上記のように巻取軸４０を構成することが特に好適となる。つまり、ＵＶインクを硬化させることで形成された画像は大きな厚みを有するため、画像が印刷されたウェブＳを巻き取ったロールの周面には、画像の厚みに応じた形状が生じる。このような画像の厚みに応じた形状が芯管４２の周面の変形にさらに乗ると、ウェブＳを適切なテンションで巻き取ることがより困難になる。そこで、芯管４２の周面の変形を確実に抑制することがより重要となり、上記のように巻取軸４０を構成することが好適となる。

以上がプリンター１の装置構成の概要である。続いて、プリンター１を制御する電気的構成について説明を行なう。図３は、図１に示すプリンターを制御する電気的構成を模式的に例示するブロック図である。プリンター１では、プリンター１の各部を制御するプリンター制御部１００が設けられている。そして、記録ヘッド、ＵＶ照射器およびウェブ搬送系の装置各部はプリンター制御部１００によって制御される。これら装置各部に対するプリンター制御部１００の制御の詳細は次のとおりである。

プリンター制御部１００は、カラー画像を形成する各記録ヘッド５１のインク吐出タイミングを、ウェブＳの搬送に応じて制御する。具体的には、このインク吐出タイミングの制御は、回転ドラム３０の回転軸に取り付けられて、回転ドラム３０の回転位置を検出するドラムエンコーダーＥ30の出力（検出値）に基づいて実行される。つまり、回転ドラム３０はウェブＳの搬送に伴って従動回転するため、回転ドラム３０の回転位置を検出するドラムエンコーダーＥ30の出力を参照すれば、ウェブＳの搬送位置を把握することができる。そこで、プリンター制御部１００は、ドラムエンコーダーＥ30の出力からｐｔｓ(print timing signal)信号を生成し、このｐｔｓ信号に基づいて各記録ヘッド５１のインク吐出タイミングを制御することで、各記録ヘッド５１が吐出したインクを搬送されるウェブＳの目標位置に着弾させて、カラー画像を形成する。

また、記録ヘッド５２が透明インクを吐出するタイミングも、同様にドラムエンコーダーＥ30の出力に基づいてプリンター制御部１００により制御される。これによって、複数の記録ヘッド５１によって形成されたカラー画像に対して、透明インクを的確に吐出することができる。さらに、ＵＶ照射器６１、６２、６３の点灯・消灯のタイミングや照射光量もプリンター制御部１００によって制御される。

また、プリンター制御部１００は、図１を用いて詳述したウェブＳの搬送を制御する機能を司る。つまり、ウェブ搬送系を構成する部材のうち、繰出軸２０、前駆動ローラー３１、後駆動ローラー３２および巻取軸４０それぞれにはモーターが接続されている。そして、プリンター制御部１００はこれらのモーターを回転させつつ、各モーターの速度やトルクを制御して、ウェブＳの搬送を制御する。このウェブＳの搬送制御の詳細は次のとおりである。

プリンター制御部１００は、繰出軸２０を駆動する繰出モーターＭ20を回転させて、繰出軸２０から前駆動ローラー３１にウェブＳを供給する。この際、プリンター制御部１００は、繰出モーターＭ20のトルクを制御して、繰出軸２０から前駆動ローラー３１までのウェブＳのテンション（繰出テンションＴａ）を調整する。つまり、繰出軸２０と前駆動ローラー３１の間に配置された従動ローラー２１には、繰出テンションＴａの大きさを検出するテンションセンサーＳ21が取り付けられている。このテンションセンサーＳ21は、例えばウェブＳから受ける力の大きさを検出するロードセルによって構成することができる。そして、プリンター制御部１００は、テンションセンサーＳ21の検出結果（検出値）に基づいて、繰出モーターＭ20のトルクをフィードバック制御して、ウェブＳの繰出テンションＴａを調整する。

また、プリンター制御部１００は、前駆動ローラー３１を駆動する前駆動モーターＭ31と、後駆動ローラー３２を駆動する後駆動モーターＭ32とを回転させる。これによって、繰出部２から繰り出されたウェブＳがプロセス部３を通過する。この際、前駆動モーターＭ31に対しては速度制御が実行される一方、後駆動モーターＭ32に対してはトルク制御が実行される。つまり、プリンター制御部１００は、前駆動モーターＭ31のエンコーダー出力に基づいて、前駆動モーターＭ31の回転速度を一定に調整する。これによって、ウェブＳは、前駆動ローラー３１によって一定速度で搬送される。

一方、プリンター制御部１００は、後駆動モーターＭ32のトルクを制御して、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２までのウェブＳのテンション（プロセステンションＴｂ）を調整する。つまり、回転ドラム３０と後駆動ローラー３２の間に配置された従動ローラー３４には、プロセステンションＴｂの大きさを検出するテンションセンサーＳ34が取り付けられている。このテンションセンサーＳ34は、例えばウェブＳから受ける力の大きさを検出するロードセルによって構成することができる。そして、プリンター制御部１００は、テンションセンサーＳ34の検出結果（検出値）に基づいて、後駆動モーターＭ32のトルクをフィードバック制御して、ウェブＳのプロセステンションＴｂを調整する。

また、プリンター制御部１００は、巻取軸４０を駆動する巻取モーターＭ40を回転させて、後駆動ローラー３２が搬送するウェブＳを巻取軸４０に巻き取る。この際、プリンター制御部１００は、巻取モーターＭ40のトルクを制御して、後駆動ローラー３２から巻取軸４０までのウェブＳのテンション（巻取テンションＴｃ）を調整する。つまり、後駆動ローラー３２と巻取軸４０の間に配置された従動ローラー４１には、巻取テンションＴｃを検出するテンションセンサーＳ41が取り付けられている。このテンションセンサーＳ41は、例えばウェブＳから受ける力を検出するロードセルによって構成することができる。そして、プリンター制御部１００は、テンションセンサーＳ41の検出結果に基づいて、巻取モーターＭ40のトルクをフィードバック制御して、ウェブＳの巻取テンションＴｃを調整する。

図４は、巻取部の巻取テンションに対して実行されるフィードバック制御を示すブロック図である。同図に示すように、巻取テンションＴｃの目標値ＴｃｔとテンションセンサーＳ41による検出値Ｔｃｄとの偏差にＰＩＤ(Proportional-Integral-Derivative)制御を行って求めた制御量が巻取モーターＭ40に入力されて、フィードバック制御が実行される。これによって、巻取テンションＴｃの検出値Ｔｃｄが巻取テンションＴｃの目標値Ｔｃｔとなるように（つまり、偏差がゼロとなるように）、巻取テンションＴｃが制御される。特に本実施形態では、巻取軸４０に巻き重ねられたウェブＳが巻取軸４０の軸方向にずれるのを抑制できるように、巻取テンションＴｃが調整される。続いては、ウェブＳのずれについて説明した後、ずれの抑制に資する巻取テンションＴｃの具体値について説明する。

図５は、巻取軸に巻き重ねられたウェブの状態を模式的に示す部分断面図である。同図に示すように、巻取軸４０に巻き取られたウェブＳは、その厚み方向に相互に重なる。したがって、隣り合うウェブＳの間には、巻取テンションＴｃに応じた大きさの力が働く。この際、巻取テンションＴｃが過大であると、巻取軸４０の軸方向Ｄａを向く大きな力が巻き重ねられたウェブＳの間に生じて、これらのウェブＳを軸方向Ｄａにずらしてしまう場合があった。特に、ウェブＳの表面にはＵＶインクを硬化させた画像Ｐが印刷されており、この画像Ｐは厚み（例えば１〜１０［μｍ］程度）を有する。そのため、ウェブＳのずれが生じやすい。

図６は、巻取軸に巻き重ねられたウェブに生じた軸方向へのずれの一例を模式的に示す図である。同図に示すように、ウェブＳを巻き重ねたロールＲの軸方向Ｄａの一端においては、ロールＲの径方向の内側に行くほどウェブＳの一端が軸方向Ｄａの外側に突出している。その結果、ロールＲの軸方向Ｄａの一端においては、軸方向Ｄａの一端側に最も寄ったウェブＳの端と、軸方向Ｄａの他端側に最も寄ったウェブＳの端との間で、最大ずれΔＳが生じている。後に示す実験では、この最大ずれ量ΔＳを、ウェブＳのずれの程度を評価するための量として採用する。なお、図６では、径方向の内側に向かうに連れて、ウェブＳの端が軸方向Ｄａの一方側に単調にずれる例を示したが、径方向の内側に向かうに連れてウェブＳの端が波打つような態様で、ウェブＳのずれが生じる場合もある。この場合においても最大ずれ量ΔＳは同様に定義することができる。

そして、本発明者等は、巻取軸４０に巻き重ねられたウェブＳのずれを抑制しうる巻取テンションＴｃの範囲を求める実験を行った。この実験は、テスト用の画像Ｐ（図７）を形成したウェブＳ１を巻取軸４０に巻き取ってウェブＳ１のずれが生じるか否かを、異なる複数の巻取テンションＴｃについて確認するものである。具体的には、２つの異なる材質のフィルムを糊により層状に接着した構成（具体的には、表面側にＰＥＴを、裏面側にＰＰを設けた構成）を具備するウェブＳ１に、搬送方向Ｄｓへ１０００［ｍ］に渡りテスト用の画像Ｐ（図７）を形成しつつ、ウェブＳ１を巻取軸４０に巻き取った。

図７は、実験で形成したテスト用の画像を模式的に示す図である。同図に示すように、幅Ｗｓを有するウェブＳ１に、マトリックス状に配列された複数の画像Ｐを形成した。各画像Ｐは、長方形状の枠線で構成され、軸方向Ｄａに幅Ｐｗを有し、搬送方向Ｄｓに長さＰｌを有する。枠線は、約５［ｍｍ］の線幅を有するとともに、約６［μｍ］の厚みを有する。軸方向Ｄａにおいて、隣接する画像Ｐの間には間隔Ｗａが設けられ、ウェブＳ１の端と画像Ｐの間には余白Ｗｂが設けられる。また、搬送方向Ｄｓにおいて、隣接する画像Ｐの間には間隔Ｌｂが設けられる。

ここで示す実験では、４行の画像Ｐを形成した。また、各条件値は、
Ｗｓ＝３４０［ｍｍ］、
Ｐｗ＝８０［ｍｍ］、
Ｐｌ＝５０［ｍｍ］、
Ｗａ＝３［ｍｍ］、
Ｗｂ＝６［ｍｍ］、
Ｌｂ＝３０［ｍｍ］
である。

図８は、幅Ｗｓが３４０［ｍｍ］のウェブＳ１についてウェブのずれを評価した結果を表として示す図である。巻取テンションＴｃの目標値Ｔｃｔが５［Ｎ（ニュートン）］、８［Ｎ］、１５［Ｎ］、２０［Ｎ］、２２［Ｎ］、２６［Ｎ］、３０［Ｎ］である各場合について、画像Ｐが形成された１０００［ｍ］のウェブＳ１を巻取軸４０に巻き取った際に生じる最大ずれ量ΔＳ［ｍｍ］を評価したものが、図８の結果である。実使用上では、最大ずれ量ΔＳは、１０［ｍｍ］未満であれば許容できる。したがって、図８に示された５［Ｎ］以上で３０［Ｎ］以下範囲では、ウェブＳ１のずれは概ね良好に抑制されている。さらに詳細に見れば、５［Ｎ］以上で２６［Ｎ］以下の範囲では、最大ずれ量ΔＳを０．５［ｍｍ］といった僅少な値に効果的に抑制できることが判る。

ところで、巻取軸４０に巻き重ねられたウェブＳ１の間に巻取テンションＴｃに応じた力が働くことで、ウェブＳ１に印刷された画像Ｐが隣接するウェブＳに大きな力で押しつけられて、その結果、ウェブＳ１に痕（印刷痕）ができる場合がある。特に、ウェブＳ１の表面にはＵＶインクを硬化させた画像Ｐが印刷されており、この画像Ｐは厚み（例えば１〜１０［μｍ］程度）を有する。そのため、印刷痕がウェブＳ１に生じやすい。そこで、印刷痕の発生状況も併せて確認した。

図９は、上記の実験で使用した幅Ｗｓが３４０［ｍｍ］のウェブＳ１についてウェブの印刷痕を評価した結果を表として示す図である。この印刷痕の評価では、巻取軸４０に巻き取ったウェブＳ１を３日間放置した後にウェブＳ１の巻き取りを解消し（すなわち、ロールＲからウェブＳ１を引き出してロール状態を解消し）、さらに３日間放置した際にウェブＳ１に印刷痕が残っているかを目視で評価したものである。同図において、○印は、印刷痕は視認できないことを示し、△印は、印刷痕が視認できたことを示す。図９に示すように、２０［Ｎ］以下の範囲では、印刷痕の発生を効果的に抑制できることが判る。

ちなみに、５［Ｎ］未満の範囲では、巻取軸４０に巻き取られたウェブＳ１が自らの剛性によりほぐれてしまう巻ほぐれが生じ、巻取軸４０をウェブＳ１に確実に巻き取ることが難しかった。

また、巻取軸４０へのウェブＳ１の巻き取りに際しては、ロールＲの径の増大に伴って巻取テンションＴｃを低下させるテーパーテンションが実行される。実験においては、巻き始めから１０００［ｍ］を巻き取るまでに巻取テンションＴｃが５０％低下するテーパーテンションが実行された。ただし、ウェブＳ１のずれや印刷痕は、巻取テンションＴｃが最大となる巻き始めの領域（巻取軸４０へのウェブＳ１の巻き取り量が巻取軸４０の周長以下の領域）で最も顕著となり、巻取テンションＴｃの低下に伴って目立たなくなる。つまり、ウェブＳ１のずれや印刷痕にとって影響が大きいのは、巻取軸４０への巻き始めの領域においてウェブＳ１にかかる巻取テンションＴｃであり、テーパーテンションの程度や有無は大きな影響を有さない。

以上に説明したように、巻取軸４０にウェブＳ１を巻き取る際にウェブＳ１にかかる巻取テンションＴｃが０［Ｎ］より大きく３０［Ｎ］以下となるように、巻取テンションＴｃを制御することで、巻き重ねられたウェブＳ１の最大ずれ量ΔＳを１０［ｍｍ］未満に概ね抑制できる。

さらに、巻取軸４０にウェブＳ１を巻き取る際にウェブＳ１にかかる巻取テンションＴｃテンションが０［Ｎ］より大きく２６［Ｎ］以下となるように、巻取テンションＴｃを制御することで、巻き重ねられたウェブＳ１の最大ずれ量ΔＳを０．５［ｍｍ］といった僅少な値に効果的に抑制できる。

また、巻取軸４０にウェブＳ１を巻き取る際にウェブＳ１にかかる巻取テンションＴｃが２０［Ｎ］以下となるように、巻取テンションＴｃを制御することで、ウェブＳ１に印刷痕が生じるのを抑制できる。

また、巻取軸４０にウェブＳ１を巻き取る際にウェブＳ１にかかる巻取テンションＴｃが５［Ｎ］以上となるように、巻取テンションＴｃを制御することで、適度な巻取テンションＴｃをウェブＳに与えつつ、巻取軸４０へのウェブＳ１の巻き取りを確実に行うことができる。

また、ウェブＳ１に吐出されたＵＶインクを光の照射により硬化させることで形成された画像Ｐは、大きな厚みを有する。このような厚みを有する画像Ｐが印刷されたウェブＳ１を巻取軸４０に巻き重ねた場合、ウェブＳ１のずれや印刷痕が生じやすい。そこで、上記のように構成して、ウェブＳ１のずれや印刷痕を抑制することが好適となる。

このように、本実施形態では、プリンター１が本発明の「印刷装置」の一例に相当し、記録ヘッド５１、５２およびＵＶ照射器６２、６２、６３が協働して本発明の「印刷部」の一例として機能し、巻取軸４０が本発明の「巻取軸」の一例に相当し、プリンター制御部１００が本発明の「制御部」の一例に相当し、ＵＶ照射器６２、６２、６３が本発明の「光照射器」の一例に相当し、ウェブＳ１が本発明の「媒体」の一例に相当し、芯管４２が本発明の「管」の一例に相当し、巻取モーターＭ40が本発明の「モーター」の一例に相当し、バルーン４０２が本発明の「弾性部材」の一例に相当し、空気が本発明の「ガス」の一例に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。そこで、例えば軸方向ＤａにおけるウェブＳの幅Ｗｓの減少に応じて巻取テンションＴｃを低下させても良い。つまり、幅Ｗｓが３４０［ｍｍ］以上のウェブＳに対しては上述の範囲で巻取テンションＴｃを制御しておけば良い。一方、次の実験結果に示すように、ウェブＳの幅が狭くなると、ウェブＳのずれや印刷痕が顕著になる場合がある。

図１０は、ウェブＳ１と同じ材質で幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］のウェブＳ２についてウェブのずれを評価した結果を表として示す図である。図１１は、幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］のウェブＳ２についてウェブの印刷痕を評価した結果を表として示す図である。両図における実験では、２行の画像Ｐを形成した。また、各条件値は、
Ｗｓ＝１９５［ｍｍ］、
Ｐｗ＝９２［ｍｍ］、
Ｐｌ＝５０［ｍｍ］、
Ｗａ＝４［ｍｍ］、
Ｗｂ＝３．５［ｍｍ］、
Ｌｂ＝３０［ｍｍ］
である。

図１０によれば、５［Ｎ］以上で２０［Ｎ］以下範囲では、ウェブＳ２の最大ずれ量ΔＳは１０［μｍ］未満に概ね良好に抑制されている。そこで、幅Ｗｓが３５０［ｍｍ］以上のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃ（第４テンション）よりも、幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］以上で３５０［ｍｍ］未満のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃ（第３テンション）が小さくなるように、巻取テンションＴｃを制御しても良い。これによって、ウェブＳの幅に応じた適切な巻取テンションＴｃで巻取軸４０へのウェブＳの巻き取りを実行できる。この際、幅Ｗｓが１９５［ｍｍ］以上で３５０［ｍｍ］未満のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃを、２０［Ｎ］以下の範囲に制御しておけば、ウェブＳのずれを概ね良好に抑制できる。さらに、図１１によれば、１０［Ｎ］以下の範囲に制御しておけば、印刷痕の発生も効果的に抑制できることが判る。

図１２は、ウェブＳ１と同じ材質で幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］のウェブＳ３についてウェブのずれを評価した結果を表として示す図である。図１３は、幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］のウェブＳ３についてウェブの印刷痕を評価した結果を表として示す図である。両図における実験では、１行の画像Ｐを形成した。また、各条件値は、
Ｗｓ＝１２０［ｍｍ］、
Ｐｗ＝１１０［ｍｍ］、
Ｐｌ＝７０［ｍｍ］、
Ｗｂ＝５［ｍｍ］、
Ｌｂ＝３０［ｍｍ］
である。

図１２によれば、５［Ｎ］以上で８［Ｎ］以下範囲では、ウェブＳ３の最大ずれ量ΔＳは１０［μｍ］未満に概ね良好に抑制されている。そこで、幅Ｗｓが３５０［ｍｍ］以上のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃ（第４テンション）よりも、幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］以上で１９５［ｍｍ］未満のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃ（第３テンション）が小さくなるように、巻取テンションＴｃを制御しても良い。これによって、ウェブＳの幅に応じた適切な巻取テンションＴｃで巻取軸４０へのウェブＳの巻き取りを実行できる。この際、幅Ｗｓが１２０［ｍｍ］以上で１９５［ｍｍ］未満のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る場合の巻取テンションＴｃを、８［Ｎ］以下の範囲に制御しておけば、ウェブＳのずれを概ね良好に抑制できる。さらに、図１３によれば、５［Ｎ］以下の範囲に制御しておけば、印刷痕の発生も効果的に抑制できることが判る。

また、上記実施形態では、２つのフィルム系の材質（ＰＥＴ、ＰＰ）で構成されたウェブＳを用いる場合について説明を行った。ただし、ウェブＳの種類はこれに限られず、表面側にフィルムを設け、裏面側に紙を設けて層状に接着したウェブＳや、表面側に紙を設け、裏面側にフィルムを設けて層状に接着したウェブＳを用いることができる。ちなみに、紙を材質に有するウェブＳでは、上述のウェブＳのずれや印刷痕が生じ難い。そこで、巻取テンションＴｃをウェブＳの種類に応じて変更しても良い。

つまり、紙を含まない種類（第１種類）のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る際の巻取テンションＴｃ（第１テンション）よりも、紙を含む種類（第２種類９のウェブＳを巻取軸４０に巻き取る際の巻取テンションＴｃ（第２テンション）を大きくするように、巻取テンションＴｃを制御しても良い。これによって、ウェブＳの種類に応じた適切な巻取テンションＴｃで巻取軸４０へのウェブＳの巻き取りを実行できる。

また、巻取軸４０の具体的構成についても種々の変更が可能である。例えば、芯管４２の素材は紙に限られず、他の素材で芯管４２を構成しても良い。バルーン４０２の個数、配置等についても適宜変更が可能である。また、バルーン４０２にガス圧を与えるためのガスは空気に限られず、窒素等でも良い。

また、プリンター１の具体的構成についても種々の変更が可能であり、例えば搬送されるウェブＳを支持する部材についても、上記回転ドラム３０のような円筒形状のものに限られない。したがって、ウェブＳを平面で支持するフラット型のプラテンを用いることも可能である。

１…プリンター、５１、５２…記録ヘッド、６２、６２、６３…ＵＶ照射器、４０…巻取軸、４０１…ローラー、４０２…バルーン、４２…芯管、Ｍ40…巻取モーター、１００…プリンター制御部、Ｓ…ウェブ

Claims (8)

1. 第１媒体に画像を印刷する印刷部と、
   前記第１媒体が取り付けられた管を保持する巻取軸および前記巻取軸を回転させて前記管に前記第１媒体を巻き取ることが可能なモーターを有する巻取部と
   を備え、
   前記巻取軸は、前記管の内側に配された弾性部材をガス圧により膨張させて前記管の内面を前記弾性部材により押圧することで前記管を保持し、
   前記モーターは、ダイレクトドライブ方式で前記巻取軸を回転させる印刷装置。
2. 前記第１媒体を前記巻取軸に巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションを制御する制御部を備える請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記制御部は、前記巻取軸に前記第１媒体を巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションが０［Ｎ］より大きく３０［Ｎ］以下となるように制御する請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記制御部は、前記巻取軸に前記第１媒体を巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションが２０［Ｎ］以下となるように制御する請求項３に記載の印刷装置。
5. 前記制御部は、前記巻取軸に前記第１媒体を巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションが５［Ｎ］以上となるように制御する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の印刷装置。
6. 前記制御部は、前記第１媒体と材質が異なる種類の前記第２媒体を前記巻取軸に巻き取る場合は、前記巻取軸に前記第２媒体を巻き取る際に前記第２媒体にかかるテンションが、前記巻取軸に前記第１媒体を巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションより大きいテンションとなるように制御する請求項２ないし５のいずれか一項に記載の印刷装置。
7. 前記制御部は、前記巻取軸の軸方向に前記第１媒体より広い幅を有する第２媒体を前記巻取軸に巻き取る場合は、前記巻取軸に前記第２媒体を巻き取る際に前記第２媒体にかかるテンションが、前記巻取軸に前記第１媒体を巻き取る際に前記第１媒体にかかるテンションより大きいテンションとなるように制御する請求項２ないし６のいずれか一項に記載の印刷装置。
8. 前記印刷部は、光が照射されると硬化する液体を前記媒体に吐出するヘッドと、前記液体を硬化させる光を照射する光照射器とを有し、前記ヘッドが前記媒体に吐出した前記液体を前記光照射器の光の照射によって硬化させることで前記画像を前記媒体に印刷する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の印刷装置。

Images