JP2016150792A - シート搬送装置および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートを搬送ベルトに吸着させて搬送するシート搬送装置においてベルトの裏側の起き得る摩擦を低減して高い精度のシート搬送を可能とする。
【解決手段】吸引チャンバ２０４内に生じさせた負圧が搬送ベルト２０１を介してシート１０２に作用しシート１０２を搬送ベルト２０１に吸着させる。この構成において、ベルト面保持ローラ２０５を複数配置する。これにより、−８ｋＰａという比較的強い吸着圧を作用させても、搬送ベルト２０１がシート搬送のために走行するときの、搬送ベルトの裏面と吸引チャンバなどの吸引機構との摩擦を小さくすることができる。その結果、コックリングなどが抑制されてシートを平坦に保つことができるとともに、高い精度でシート搬送を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、シート搬送装置および記録装置に関し、詳しくは、シートを搬送ベルトに吸着させて搬送するための構成に関するものである。

特許文献１には、記録装置で用いる記録媒体などのシートを搬送ベルトに吸着させて搬送する機構が開示されている。詳しくは、同文献には、複数の吸引孔が設けられたサクションベルトが二つのローラに掛け渡され、このベルトにシートを負圧吸引するとともにベルトを移動させることにより、シートを搬送することが記載されている。そして、その負圧吸引機構は、サクションボックスの上部に設けられた天板部に形成された吸引孔を介してサクションベルトを吸引し、さらにそのベルトに設けられた複数の孔を介してシートを吸引するものである。これにより、例えば、記録動作でシートに吐出されたインクによってシートが波打ついわゆるコックリングや、カールを生じても、それを成形して記録動作やその後の所定の処理においてシートを平坦に保つことができる。

特開２０１２−１１６０９９号公報

しかしながら、特許文献１に示すような、吸引孔が設けられたベルトを用いてシートを吸着する構成では、吸引されつつ移動するベルトの裏面と吸引孔が設けられた天板との間で比較的大きな摩擦を生じる。その結果、その摩擦力によってベルトの移動精度、すなわち、シートの搬送速度などの搬送精度が低下することがある。特に、コックリングなど、高い記録精度を実現するべく搬送されるシートの変形を抑えてシートの高い精度の平坦度が求められる場合は、吸引力を増すことによって上記摩擦力に起因した問題は重大になる。

本発明の目的は、シートを搬送ベルトに吸着させて搬送する機構においてベルトの裏側で起き得る摩擦を低減して高い精度のシート搬送を可能とするシート搬送装置および記録装置を提供することである。

そのために本発明は、シートを吸引するための複数の孔が設けられた搬送ベルトと、前記搬送ベルトの裏面側に設けられ、前記複数の孔を介して当該搬送ベルトの上のシートに負圧を作用せるための吸引チャンバとを有し、吸引チャンバは、前記搬送ベルトの裏面に当接する複数の回転部材が設けられていることを特徴とする。

以上の構成によれば、シートを搬送ベルトに吸着させて搬送する機構においてベルトの裏側で起き得る摩擦が低減されて高い精度のシート搬送が可能となる。

本発明の一実施形態に係る記録装置を模式的に示す斜視図である。 吸引機構を示す断面図である。 ベルト面保持ローラの詳細を示す斜視図である。 外部大気圧に対する吸引チャンバ内の負圧とコックリングの評価との関係を説明する図である。 ローラ間のピッチとたわみ量との関係を異なる吸着圧について示す図である。 第２の実施形態に係る吸引チャンバ上に設けられるベルト面保持ローラを示す図である。 吸引機構を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係る吸引機構を説明する図である。 本発明の第４実施形態に係る搬送ベルトを示す図である。 第４実施形態に係る吸引チャンバの構成を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る記録装置を模式的に示す斜視図である。図１において、記録媒体としてのシート１０２は、シートを巻き取って形成されるシートロール１０３Ａが不図示の駆動機構によって回転し繰り出されることによって記録部に給紙される。

記録部で記録されたシートは、同じく回転する巻き取り側のシートロール１０３Ｂに巻き取られる。記録部に給紙されたシート１０２は、その詳細が後述される吸引機構によって搬送ベルト２０１に吸着されて搬送される。搬送ベルト２０１は、ベルト駆動ローラ２０２Ａ、ベルトテンションローラ２０２Ｂおよび二つの記録面位置決めローラ２０３により保持されている。そして、搬送ベルト２０１は、ベルト駆動ローラ２０２Ａが不図示の駆動機構によって回転することによって走行（移動）することができる。テンションローラ２０２は、搬送ベルトに張力を与える。

搬送ベルト２０１によって搬送されるシート１０２が、記録ヘッド１０１に対向する位置に来ると、記録ヘッド１０１から記録データ応じたインク吐出なされシート１０２上に画像などの記録が行われる。記録ヘッド１０１として、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のインクをそれぞれ吐出する、４つの記録ヘッドが設けられている。それぞれの記録ヘッドには不図示のインク供給系、電気駆動回路が接続されており、これにより、搬送されるシート１０２に対してそれぞれのインクを吐出してカラー記録を行う。

記録が終了したシート１０２の部分は搬送ベルト２０１により搬送され、搬送路において記録ヘッド１０１の下流側に設けられた乾燥部１０４により乾燥、定着が行われる。乾燥機１０４は、加熱ヒーターでも良いし、マイクロウェーブ発生装置でも良いが、本実施形態ではＩＲヒーターを用いている。

記録ヘッド１０１および乾燥機１０４が設けられる範囲に略対向する位置の搬送ベルト２０１の裏面側に吸引機構が設けられている。吸引機構は、主に吸引チャンバ２０４によって構成される。吸引チャンバ２０４には、不図示の吸引ポンプが接続しており、これにより、チャンバ内を大気圧よりも低い負圧の状態にすることができる。搬送ベルト２０１には、不図示の復数の孔が設けられており、この吸引チャンバ２０４の負圧はこの復数の孔を介して搬送ベルト上のシート１０２に作用してシート１０２を搬送ベルト２０１に吸着させる。これにより、シート１０２にコックリングやカールが生じていてもシートを平坦な状態に保って搬送することができ、結果として、記録ヘッド１０１とシート１０２と距離を精度良く一定に維持することができる。また、この際、搬送ベルト２０１の上面の位置は、記録面位置決めローラ２０３によって精度良く定められている。

（第１実施形態）
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る主に吸引機構を示す断面図である。これら図に示すように、吸引チャンバ２０４は、回転部材として、複数のベルト面保持ローラ２０５（ローラ部材）を備え、それらのベルト面保持ローラ２０５は搬送ベルト２０１の裏面に当接して支持するものである。

吸引チャンバ２０４そのものは、概ね直方体形状をしており、上面を除いた５つの面が、不図示の真空ポンプと接続するためのダクトを除いて平面の壁によって形成されている。この、概ね直方体形状の吸引チャンバ２０４の内部には、復数の孔が形成された多孔板２０７が設けられており、これらの孔を介して多孔板２０７の上部と下部との間で空気連通することができる。多孔板２０７の上面には、複数のベルト面保持ローラホルダ２０６が複数設けられており、それぞれのベルト面保持ローラホルダ２０６にはベルト面保持ローラ２０５が回転可能に設けられている。このように、吸引チャンバ２０４の上面では、複数のベルト面保持ローラ２０５が配列して搬送ベルト２０１を移動可能に支持している。

図３（ａ）は、図２（ａ）および（ｂ）に示した、ベルト面保持ローラ２０５の詳細を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、ベルト面保持ローラ２０５は細長いローラを、吸引チャンバ２０４の、シート搬送方向と交差する方向の幅全体に延在するよう配置したものである。そして、この細長いローラがシート搬送方向に複数配列している。図３（ｂ）は、他の形態に係るベルト面保持ローラ２０５を示す同様の斜視図である。この形態は、１つの列に比較的短いローラを複数配列したものであり、これにより、ローラを形成する部材の剛性が比較的低い場合でも搬送ベルトの支持および吸引に適応させることができる。

吸引チャンバ２０４の周囲が搬送ベルト２０１と接触する領域（図２（ａ）および（ｂ）参照）には、シーリング部材２０８が設けられている。記録面位置決めローラの上端、シーリング部材２０８の上端、およびベルト面保持ローラ２０５の上端が、ほぼ同一平面上になるように配置されており、これらの面で搬送ベルト２０１が各ローラと回転接触またはシーリング部材と摺動する。

搬送ベルト２０１は、ＳＵＳ（ステンレス）製のベルトであり、エッチングによって複数の孔が空けられている。搬送ベルト２０１のサイズは、９００ｍｍ幅のシート１０２に対応できるよう９５０ｍｍ幅とし、記録後の乾燥工程におけるシート搬送をも考慮して搬送長さは２ｍである。上述したようにシーリング部材２０８は搬送ベルト２０１と接触し、これによって吸引チャンバ２０４内を密封し、吸引チャンバ２０４内の負圧が外部の大気によって低下しないようにすることができる。なお、搬送ベルト２０１の駆動に伴い摺動することから、シーリング部材２０８はその摩擦抵抗が低い樹脂を用いることが望ましい。この樹脂摩擦部材は、好ましくは摩擦係数が０．５以下である。また、シーリング部材２０８は、乾燥機１０４内で熱に晒されることから、耐熱性があることが望ましい。本実施形態ではシーリング部材２０８に、ＰＴＦＥを用い、その耐熱温度は１００℃以上である。

図４は、上述した搬送ベルトの吸引構成における、外部大気圧に対する吸引チャンバ２０４内の負圧とコックリングの評価との関係を説明する図である。吸引チャンバ２０４内を減圧することにより、シート１０２は大気圧との差圧によって搬送ベルト２０１に吸着される。従って、大気圧と吸引チャンバ２０４内の圧力（負圧）との差圧を以下、吸着圧と称する。図４は、シートの種類ごとの、吸着圧と視認できるコックリングの状態との関係を示している。シート１０２に対して付与されるインクの量は２０ｇ／ｍ²としている。この２０ｇ／ｍ²という量は、通常インクジェット記録方式で用いられているイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクで画像形成する上で一般的に最大打ち込み量とされる量である。また、吸着圧は、大気圧を基準とした負（マイナス）の圧力として表している。図４の表中、「○」は視認できるコックリングが安定して発生しない条件、「×」は、コックリングが常に発生する条件、「△」はコックリングが発生したりしなかったり不安定な条件の範囲である。図４に示すとおり、概ね吸着圧（絶対値）が５ｋＰａでコックリング抑制効果が表れ始め、５．５ｋＰａより大きな吸着圧ではコックリングを安定して抑制することができることがわかる。この５．５ｋＰａという値は、記録ヘッドとシートの擦れ等を考慮してシートを平坦にすることを意図した、従来の吸着圧（１ｋＰａ以下）と比べてより大きな値である。実際の設計ではマージンを見込み、本実施形態では１．５倍の安全率をとって吸着力を８ｋＰａとしている。

ところで、以上のように比較的大きな吸着圧とすると、この吸着圧によって、各々のベルト面保持ローラ２０５間で搬送ベルト２０１がたわむことになる。図５（ａ）および（ｂ）は、ローラ間のピッチとたわみ量との関係を、吸着圧が−５ｋＰａと本実施形態の−８ｋＰａについて示す図である。図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、搬送ベルト２０１の厚さを０．５ｍｍとして、ベルト面保持ローラ２０５間のピッチを５０ｍｍとする。これにより、吸着圧を−８ｋＰａとしても、ベルトのたわみ量を０．１ｍｍ以下に抑えることができる。

以上説明したように、吸引チャンバ２０４内に生じさせた負圧が搬送ベルト２０１を介してシート１０２に作用しシート１０２を搬送ベルト２０１に吸着させる。その際、ベルト面保持ローラ２０５を複数配置したことにより、約９００ｍｍ×約２ｍという広い範囲に−８ｋＰａという比較的強い吸着圧を作用させても、搬送ベルト２０１がシート搬送のために走行するときの、搬送ベルトの裏面と吸引チャンバなどの吸引機構との摩擦を小さくすることができる。その結果、コックリングなどが抑制されてシートを平坦に保つことができるとともに、高い精度でシート搬送を行うことができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る吸引チャンバ上に設けられるベルト面保持ローラ２０５の配置を示す図である。また、図７（ａ）〜（ｃ）は、主に吸引機構を説明する図である。第１実施形態と異なる点は、ベルト面保持ローラ２０５を千鳥状に配置したことと、シーリング部材２０８の面がある領域に対応して、搬送ベルト上部にシーリング補助ローラ２１０を設けたことの二点である。

吸引チャンバによる吸着圧を大きくした場合、シーリング部材２０８と搬送ベルト２０１との間の面に生じ得るわずかな隙間を介した空気漏れが問題になることがある。例えば、記録に用いるインクおよびシートの種類の組み合わせによっては、コックリングが生じ易く、またはコックリングによる波うちが大きくなることがあり、これに対応するため吸着圧をより大きくすることがある。

図７（ｃ）から明らかなように、シーリング補助ローラ２１０は、吸引チャンバ２０４の上部おける４辺のシーリング部材２０８の面が存在する領域に対応して、搬送ベルト２０１およびそれによって搬送されるシート１０２上に設けられる。詳しくは、上記４辺のうち、シート１０２の搬送方向に交差する方向に延在する二つの辺の領域に対応してそれぞれの辺に対応した長さのシーリング補助ローラ２１０Ａが設けられる。また、上記４辺のうち、シート１０２の搬送方向に沿った二つの辺の領域に対応してそれぞれの領域の幅に対応した長さのシーリング補助ローラ２１０Ｂが設けられる。そして、これらのシーリング補助ローラ２１０（２１０Ａ、２１０Ｂ）は、それぞれ不図示のローラ支持部材によって、搬送ベルト２０１によって搬送されるシート１０２を所定の圧力で押圧しながら、回転できるように支持されている。

また、吸引チャンバ２０４の負圧（の絶対値）を大きくすると、搬送ベルト２０１の表面はベルト面保持ローラ２０５の配置に応じてわずかながら凹凸が生じる場合がある。そこで、図６に示すように、ベルト面保持ローラ２０５の配置を千鳥状にすることによって、ベルト面保持ローラ２０５によるベルト２０１の支持ポイントの密度を高くする。これにより、搬送ベルト２０１に生じ得る上記凹凸の密度を高くして個々の凹凸自体の変形を小さくできローラによる支持に起因した搬送ベルトの平面度の低下を抑制することができる。この結果、凹凸が大きくなることによる、インクの着弾位置への影響を低減することができる。また、ベルト面保持ローラ２０５の下側には多孔質板２０７Ａが設けられる。すなわち、本実施形態では、第１実施形態で示した多孔板の代わりに多孔質体を用いる。これにより、チャンバ上部の気圧ムラを抑制することができる。

このように、本実施形態は、第１実施形態について上述した効果に加え、吸引のための負圧を高くした場合にも、吸引チャンバからの空気漏れを抑制でき、また、搬送ベルトの平面度の低下を抑制することができる。

（第３実施形態）
図８（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る吸引機構を説明する図である。上述した第１実施形態と異なる点は、ベルト面保持ローラ２０５の代わりに、球形形状のベルト面保持ボール３０５を用いる点である。

図８（ａ）に示すように、ベルト面保持ボール３０５は、吸引チャンバ２０４の上面に敷き詰められるように配置される。図８（ｂ）に示すように、これらのベルト面保持ボール３０５はそれぞれ、第２実施形態と同様の多孔質板２０７Ａ（孔は不図示）上に設けられた対応するベルト面保持ボールホルダ３０６によって、回転可能に保持されている。

この本実施形態は、第１実施形態について上述した効果に加え、複数のベルト面保持ボールの配列密度を増すことができるものである。これにより、搬送ベルトの平面度の低下を抑制することができる。

（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る搬送ベルト２０１を示す図であり、図１０（ａ）〜（ｃ）は吸引チャンバ２０４の構成を示す図である。

搬送ベルト２０１は、第１実施形態と同様にＳＵＳ製である。ＳＵＳ製のベルトは、通常、平面ベルトを溶接等の手段で接合した無端ベルトとする。そして、接合を行った接合部は、シートの搬送方向に対して斜めの方向に延在するものである。すなわち、接合部は溶接によって他の部分と剛性が異なることがある。この場合、搬送ベルト２０１と駆動ローラ２０２Ａ、２０２Ｂとの接触関係がつなぎ部において他と異なり、それによってシートの搬送誤差を生じることがある。そこで、図９に示すように、搬送ベルト２０１のつなぎ目４０１をシート搬送方向に対して斜め（非垂直）にする。これにより、シートの搬送誤差が、シート搬送方向に対して垂直な方向に沿って一度に生じないようにすることができる。すなわち、ベルトのつなぎ目は、シート搬送方向と上記つなぎ目の斜めの方向とが交差する部分である、小さな部分で駆動ローラと順次接触する。これにより、上記小さな部分に起因して順次発生し得る搬送誤差は小さなものとすることができる。

吸引チャンバ２０４は、記録するシート１０２の幅に応じてチャンバのサイズを変更できるよう構成されたものである。図１０（ａ）および（ｃ）に示すように、吸引チャンバ２０４を構成する周囲の壁は、二つの部分２０４Ａ、２０４Ｂに分割される。そして、これらの二つの部分は、接続部材２２０Ａ、２２０Ｂによって接続される。具体的には、接続部材２２０Ａ、２２０Ｂを二つの部分２０４Ａ、２０４Ｂにビスなどで固定することにより、二つの部分の接続を行うことができる。そして、例えば幅の広いシートを用いて記録する際は、図１０（ａ）に示すような、ベルト面保持ローラ２０５の列を４つとし、吸引チャンバ２０４の幅を広くする。また、比較的幅の狭いシートを記録する際は、図１０（ｂ）に示すように、ベルト面保持ローラ２０５の列数を３つとして、吸引チャンバ２０４の幅を狭くする。この幅の変更では、上述のとおり、接続部材２２０Ａ、２２０Ｂによる上記二つの部分２０４Ａ、２０４Ｂの固定位置を変更するとともに、多孔板２０７を含むベルト面保持ローラ２０５の列ごとのユニットを列数に応じて変更、交換する。

図１０（ｃ）は、本実施形態の他の形態に係る吸引チャンバ２０４を示し、ベルト面保持ローラ２０５の列ごとのユニットを、所定の間隔をおいて配置したものである。これにより、シート幅が狭いときは、間隔を詰めるようにベルト面保持ローラ２０５の列ごとのユニットを配置し、シート幅が広いときは、図１０（ｃ）に示す配置とすることができる。なお、図１０（ｃ）に示す列間の距離を空ける形態は、搬送ベルト２０１の凹凸が発生する原因となるため、一般的には図１０（ａ）および（ｂ）のような形態が好ましい。

なお、以上の説明は、インクジェット方式で、ロール紙を供給し、記録媒体をロール紙として回収する形態で説明してきたが、もちろん、インクジェット方式以外の記録方式でも良いし、枚葉式のシートを用いる記録装置にも適用可能である。

１０１ 記録ヘッド
１０２ シート
２０１ 搬送ベルト
２０２Ａ ベルト駆動ローラ
２０２Ｂ ベルトテンションローラ
２０４ 吸引チャンバ
２０５ ベルト面保持ローラ
２０６ ベルト面保持ローラホルダ
２０７ 多孔板
２０８ シーリング部材
２１０Ａ、２１０Ｂ シーリング補助ローラ
３０５ ベルト面保持ボール
３０６ ベルト面保持ボールホルダ
４０１ ベルトつなぎ部

Claims (15)

1. シートを吸引するための複数の孔が設けられた搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトの裏面側に設けられ、前記複数の孔を介して当該搬送ベルトの上のシートに負圧を作用せるための吸引チャンバと
   を有し、
   前記吸引チャンバは、前記搬送ベルトの裏面に当接する複数の回転部材が設けられていることを特徴とするシート搬送装置。
2. 前記回転部材は、前記シートの搬送方向に対して交差する方向に延在するローラ部材であることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 前記回転部材は、球形形状であることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
4. 前記複数の回転部材は、前記搬送ベルトの裏面に当接する複数の列として設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
5. 前記複数の回転部材は、前記搬送ベルトの裏面に当接する千鳥状の配列として設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
6. 前記吸引チャンバの前記複数の回転部材の下側に、多孔質体からなる多孔質板が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
7. 前記吸引チャンバにおいて、前記搬送ベルトの裏面との接触する前記回転部材が配置された周囲に樹脂からなる樹脂摩擦部材が設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
8. 前記樹脂摩擦部材と前記搬送ベルトとの摩擦係数は０．５以下であることを特徴とする請求項７に記載のシート搬送装置。
9. 前記吸引チャンバに発生させる負圧が５ｋＰａより大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
10. 前記樹脂摩擦部材の耐熱温度は１００℃以上であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
11. 前記搬送ベルトの前記樹脂摩擦部材に対応する領域を回転部材で押圧する手段を有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
12. 前記搬送ベルトは平面ベルトを接合してなる無端ベルトであり、前記接合を行った接合部が、前記シートの搬送方向に対して斜めの方向に延在することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
13. 搬送されるシートのサイズに応じて前記吸引チャンバの形状を変更するための変更手段を有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のシート搬送装置によって搬送されるシートに記録を行う記録部を具えたことを特徴とする記録装置。
15. 前記記録部で記録が行われたシートを前記搬送ベルトに吸着したまま乾燥を行う乾燥部をさらに具えたことを特徴とする請求項１４に記載の記録装置。

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