JP2020142351A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】布地のような柔らかい素材を記録媒体とし、さらに切断することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体に画像形成を行う形成部と、前記記録媒体を切断する回転刃を回転可能に有する切断部材を、取外し可能に保持する保持部と、前記保持部を支持するとともに第１の方向に往復駆動し、前記回転刃を前記記録媒体に対して当接及び離間させる駆動部と、を備える画像形成装置。【選択図】図４

Description

本発明は画像形成装置に関する。

従来技術として、印刷用紙に印刷する機能を備えた印刷ヘッドを有し、この印刷ヘッドにカッティングヘッドを取り付けることによって、印刷用紙の切断機能を備えた印刷機が知られている（特許文献１）。

特開２０１７−１２９９号公報

上記の印刷機では、先端部に刃を備えたカッターをカッティングヘッドに取り付け、印刷用紙に対してカッターを摺動させることによって切断機能を実現している。しかし、このような機構では切断できる材料に限度があり、布地などの記録媒体を切断することは困難であった。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、布地のような柔らかい素材を記録媒体とし、さらに切断することのできる画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、記録媒体に画像形成を行う形成部と、前記記録媒体を切断する円盤状の回転刃を回転可能に有する切断部材を、取外し可能に保持する保持部と、前記保持部を支持するとともに第１の方向に往復駆動し、前記回転刃を前記記録媒体に対して当接及び離間させる駆動部と、を備える画像形成装置を提供する。

本発明は、布地のような柔らかい素材を記録媒体とし、さらに切断することのできる画像形成装置を提供できる。

実施形態に係る印刷装置を示す外観斜視図である。 実施形態に係る印刷装置のブロック図である。 実施形態に係るキャリッジの斜視図である。なお、理解を容易にするため、カバーを外した状態で図示する。 実施形態に係るキャリッジを示す斜視図であり、ロータリーカッターを取り付けた状態を示す。 実施形態に係るキャリッジを示す斜視図である。 実施形態に係るロータリーカッターの（ａ）側面図と、（ｂ）切断刃拡大図とを示す。 実施形態に係る（ａ）ロータリーカッター装着時のホルダ側面図と、（ｂ）カッター装着時の、一部断面を描いたホルダ側面図とを示す。 実施形態に係る案内部を示す斜視図である。 変形例に係る切断刃を示す側面図である。

＜実施形態＞
図１〜図８を参照し、本発明の画像形成装置の一実施形態である、印刷装置１００について説明を行う。印刷装置１００はインクジェットプリンタであり、記録媒体９にインクを吐出して印刷を行う機能、及び記録媒体９を切断する機能を備えた装置である。図１及び図２に示すように、印刷装置１００は、筐体部１と、搬送機構部２と、制御部３と、キャリッジ４と、案内部５（図４参照）とを備えている。図１に示すように、印刷装置１００において、互いに直交する３方向を、上下方向、前後方向、及び、左右方向と定義する。なお、以下では、前後方向を搬送方向といい、左右方向を主走査方向という場合もある。着脱可能な装置、部材に関しては、装着された状態において各部材の方向を定義し、説明を行うものとする。なお、記録媒体９の材料の例として、紙等の素材に加え、布地等の柔らかい素材が想定される。左右方向及び上下方向は、それぞれ、本発明における第２方向及び第１方向の一例である。

なお、実施形態及び変形例における「インクジェット方式」とは、インクや、光硬化性樹脂等の液体を微細な液滴として吐出することで、目的の位置に該液体を供給する液体供給手法を意味する。液滴化の手法は、サーマル方式あるいは圧電素子方式など、各種の方式が採用可能である。

また、印刷装置１００は、カッター７（図７（ｂ）参照）、及びロータリーカッター８（図６参照）を、それぞれ取外し可能に装着可能である。そのため印刷装置１００は、カッター７またはロータリーカッター８を用いて記録媒体９を切断する機能を備える。

図６には、ロータリーカッター８を示す。ロータリーカッター８は、軸部８１と、切断刃８２とを備える。軸部８１は軸状の部材であり、カッター７と略同径に形成される。軸部８１は軸心８１ａを持ち、軸心８１ａは、装着時において上下方向に延びるように設置される（図４、図６など）。ロータリーカッター８は切断部材の一例である。また、切断刃８２は回転刃の一例である。

切断刃８２は、略円盤状の部材であり、周縁部に刃が形成されている。切断刃８２は、図６（ｂ）に示すように、軸部８１の下端部において、回転軸８２ａを中心に回転可能に支持される。切断刃８２の側面は、軸心８１ａと略平行である。切断刃８２は、記録媒体９と当接しながら転動することによって、記録媒体９を切断することができる。

回転軸８２ａは、軸心８１ａに対して所定長さＸだけオフセットして配置される（図６（ｂ））。そのため、切断刃８２は、記録媒体９から受取る摩擦力などを利用して、軸心８１ａを中心に回転することができる。その結果、切断刃８２は、切断刃８２の切断方向と、軸部８１が記録媒体９に対して移動する方向とを略一致させることができる。

カッター７は、図７（ｂ）に示すように、軸状に形成され、端部には小刀７ａが形成される。小刀７ａは、記録媒体９に当接しつつ移動することによって、記録媒体９を切断することができる。カッター７は、通常、紙などの素材を切断することに使用される。

筐体部１は、本体部１０と、ガイドレール１１と、モータ１２と、案内部５を支持する支持部１５（図８参照）とを備える。本体部１０の前面及び後面には開口が形成され、それら開口がそれぞれカバーによって開閉される。図１では、本体部１０の前面の開口を開閉するカバーが外された状態が図示されている。ガイドレール１１は軸状部材であり、左右方向に延びるように本体部１０に取り付けられている。モータ１２は、案内部５を回転する機能を備える。また、モータ１２は、制御部３と電気的に接続し、制御される。支持部１５は、本体部１０内部の左右両端部に１つずつ固定されており、それぞれが案内部５の端部を回転可能に支持する（図８）。

搬送機構部２は、記録媒体９を前後方向に搬送するためのものであり、駆動ローラである搬送ローラ（図示せず）と、従動ローラであるピンチローラ２２とを備えている（図１、図３）。搬送ローラは、不図示のモータより動力の供給を受け、回転可能である。搬送ローラとピンチローラ２２との間に記録媒体９を挟んだ状態で搬送ローラが回転することによって、記録媒体９は前後方向に搬送される。

制御部３は、印刷装置１００の制御を司るためのものである。制御部３は、図２に示すように、搬送機構部２及びキャリッジ４に通信可能に接続されており、これらの各部動作を制御する機能を備える。制御部３の構成は特に限定されないが、本実施形態においては、外部機器からの印刷データ（ラスタデータ）等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、プログラムを記憶するＲＯＭと、プログラムを実行するＣＰＵと、ＣＰＵによる処理において作業領域を提供するＲＡＭと、不揮発性メモリであって各種データを記憶するＮＶＲＡＭとを主に備える。制御部３は、受信した印刷データに基づいて、印刷装置１００の搬送機構部２及びキャリッジ４を制御する。

キャリッジ４は、インクジェットプリンタ方式の印刷を行うプリンティングキャリッジ４Ａと、記録媒体９の切断を行うカッティングキャリッジ４Ｂとを備える。キャリッジ４は、ガイドレール１１に対して主走査方向に移動可能に係合する。なお本実施形態において、プリンティングキャリッジ４Ａとカッティングキャリッジ４Ｂとは、分離して設置され、各々がガイドレール１１に対して独立して主走査方向に移動する。なお、プリンティングキャリッジ４Ａとカッティングキャリッジ４Ｂとが左右に並び、互いに連結された構成としても良い。プリンティングキャリッジ４Ａは、本発明の形成部の一例である。ガイドレール１１は、本発明における移動部材の一例である。

プリンティングキャリッジ４Ａは、インクジェットプリンタ方式の印刷を行うための各種構成を備える。プリンティングキャリッジ４Ａは、ガイドレール１１に対して主走査方向に移動可能に係合し、記録媒体９にインクを吐出することによって印刷を実行する機能を備える。

カッティングキャリッジ４Ｂ（図５参照）は、記録媒体９の切断を行うための各種構成を備える。カッティングキャリッジ４Ｂは、本体部４０と、ホルダ４１と、ソレノイド４２と、アーム４３と、クランプ４４と、バネ４５と、これらの全体を覆うカバー４６とを備えている。

カバー４６を取り外した状態のカッティングキャリッジ４Ｂを、図３から図５に示す。本体部４０は、カッティングキャリッジ４Ｂの外殻を構成する金属製の筐体であり、ソレノイド４２、アーム４３、クランプ４４、及びバネ４５の各部材を支持する。また、本体部４０の後面は、ガイドレール１１と左右方向に移動可能に係合する。なお、図４はロータリーカッター８を装着した状態を示すが、カッター７も同様に装着することができる。

図７に示すように、ホルダ４１は、中空の略円筒形状の部材である。ホルダ４１は、クランプ４４に対して、上下方向に軸が延びるように取り外し可能に装着される。また、ホルダ４１は、カッター７及びロータリーカッター８を上下方向に軸が延びるように、取外し可能に装着することができる。ホルダ４１は、内部にベアリング４１１、４１２及び磁石４１４を備えている。カッター７をホルダ４１の内部に挿通し、装着すると、ベアリング４１１、４１２は、それぞれカッター７の下部及び上部の外周面に当接し、回転可能に支持する。ロータリーカッター８をホルダ４１の内部に挿通して装着すると、ベアリング４１１、４１２は、それぞれ軸部８１の下部及び上部の外周面に当接し、回転可能に支持する。また、磁石４１４は、自己の磁力によって、カッター７または軸部８１の上端部を脱落しないように保持する。これにより、ホルダ４１は、カッター７及びロータリーカッター８のそれぞれを、着脱可能に、かつ、回転可能に装着することができる。

ソレノイド４２は、コイルが巻かれたボビン４２１と、ボビン４２１内に挿通されたプランジャ４２２とを有している。ソレノイド４２は制御部３と電気的に接続しており、制御部３によって制御される。ボビン４２１は、上下方向に延びる中空の円筒形状に形成される。ボビン４２１は、中空の円筒形状に形成され、円周方向に配置された複数のコイルを備える。また、ボビン４２１の中空部には、上下方向に移動可能にプランジャ４２２が挿通される。プランジャ４２２は、上下方向に延出する円柱形状に形成される。ボビン４２１のコイルは、プランジャ４２２の外周部を囲むように配置される。ボビン４２１のコイルに通電がなされることによって、プランジャ４２２は、ボビン４２１に対して上死点と下死点との間を上下方向に駆動される。ソレノイド４２は、本発明における駆動部の一例である。

アーム４３は、Ｌ字型に形成された部材であり、本体部４０によって上下方向に移動可能に支持される。アーム４３は、ソレノイド４２の上方に延出する上部４３１と、上部４３１の左端部に固定され、下方に延出する左部４３２とを有する。上部４３１は、プランジャ４２２の上端部に固定されている。そのため、上部４３１及び左部４３２は、プランジャ４２２と一体的に移動可能である。アーム４３は、本発明における保持部の一例である。

クランプ４４は、左部４３２の下端部に固定される。クランプ４４は、ホルダ４１の周囲を支持、固定する支持部４４１と、支持部４４１及びホルダ４１を固定する留め具４４２とを備える。支持部４４１は、左部４３２に対して略左右方向に回動可能に支持されており、ホルダ４１を左部４３２との間に挟持することができる。

留め具４４２は、雌ネジ４４２ａと雄ネジ４４２ｂとを有している。雄ネジ４４２ｂは、左部４３２に対して回動可能に設置される。雌ネジ４４２ａは雄ネジ４４２ｂと螺合し、左部４３２に対して近接または離間するように螺進することができる。ホルダ４１の装着時において、雌ネジ４４２ａは、左部４３２に近接する方向に螺進し、支持部４４１の前端部を左部４３２に向けて押圧する。このようにして、留め具４４２は、支持部４４１を介してホルダ４１を固定することができる。

バネ４５は、その上端部が本体部４０に係合する。バネ４５の下端部は、左部４３２の下端部と係合しており、アーム４３を本体部４０に対して上方に付勢する。そのため、ボビン４２１が通電されていないとき、バネ４５は、アーム４３およびプランジャ４２２を上方に引き上げた状態で保持する。

案内部５は、図８に示すように、左右方向に延出する略四角柱形状の部材である。案内部５は、キャリッジ４の下方に配置される。案内部５の左右両端部は支持部１５によって回転可能に支持される。また、案内部５は、モータ１２によって、左右方向に延びる回転軸を中心に回転駆動される。案内部５は、互いに構成の異なる第１面５ａと、第２面５ｂとを有している。第１面５ａ及び第２面５ｂの表面は、いずれも平面状に形成される。第１面５ａの略中央部には、ゴム製のパッド部材５２が貼付されている。パッド部材５２は、ロータリーカッター８と当接し、転動させる機能を備える。第２面５ｂの略中央部には、略平板状に形成されたゴム製のパッド部材５３が貼付されている。パッド部材５３は、カッター７と当接し、摺動させることができる。パッド部材５２、５３それぞれの材料、形状および剛性は、対応するロータリーカッター８及びカッター７の形状や剛性に合わせて設定されている。パッド部材５２、５３は、それぞれ、第１パッド部材及び第２パッド部材の一例である。

なお、案内部５において、さらに別の２側面部を、異なる切断作業、使用工具に対応した構成とすることができる。具体的には、パッド部材５２、５３とは異なるパッドや溝を設けることにより、切り抜き作業やミシン目カットなどの作業内容に対応させたり、記録媒体９に特定の素材が用いられた場合に対応させたりすることができる。

〔作業〕
印刷装置１００による画像形成作業、及びロータリーカッター８を用いた切断作業について以下に説明する。この画像形成作業において、記録媒体９として布地が使用されるものとする。ユーザから印刷指示を受けると、制御部３は、まずモータ１２を駆動して案内部５を回転させ、第１面５ａが上方に向いた状態とする。

次にユーザは、印刷装置１００を操作して画像形成作業を開始する。制御部３は、搬送機構部２を用いて記録媒体９を前後方向に移動させ、さらにプリンティングキャリッジ４Ａを左右方向に走査させて、記録媒体９の上面に印刷を行う。

印刷作業の終了後、印刷装置１００は切断作業を開始する。制御部３は、搬送機構部２を用いて記録媒体９を前後方向に移動させ、さらにカッティングキャリッジ４Ｂを左右方向に走査させて、記録媒体９の切断箇所にロータリーカッター８を移動させる。次に制御部３は、ソレノイド４２を制御し、ロータリーカッター８を下方に移動させ、切断刃８２が記録媒体９と当接した状態とする。

制御部３は、搬送機構部２を用いて記録媒体９を前後方向に移動させ、さらにカッティングキャリッジ４Ｂを左右方向に走査させて、切断刃８２を記録媒体９に対して転動させる。図６（ｂ）に示すように切断刃８２は、回転方向Ｒに回転しながら、その下端部を記録媒体９に対して当接させつつ相対移動する。

切断刃８２は前後左右のいずれの方向に向けても転動でき、記録媒体９を切断できる。そのため印刷装置１００は、布地等の柔らかい素材で形成された記録媒体９を、ロータリーカッター８を用いて所定の形状に切断する。

詳細に述べると、切断刃８２の回転軸８２ａは、軸心８１ａに対してオフセットするように配置されている。また、軸部８１はホルダ４１に対して回転可能に保持される。そのため切断刃８２は、パッド部材５２または記録媒体９との間に働く摩擦力を利用し、軸心８１ａを中心に回転することができる。これにより、回転軸８２ａは、切断方向または進行方向において、軸部８１よりも後方側に移動する。具体的には図６（ｂ）に示すように、回転軸８２ａは、記録媒体９に対する切断方向または進行方向Ｄ（白抜き矢印）において、軸部８１より後方または下流側に移動する。

その結果、軸部８１が記録媒体９に対して移動する方向と切断刃８２の側面とが平行となる。すなわち軸部８１が記録媒体９に対して移動する方向と、切断刃８２の切断方向とが略一致し、所定の切断形状に沿って正確に切断を行うことができる。

切断作業中、切断刃８２の下端部は、パッド部材５２とも当接するとともに、パッド部材５２上を左右方向に移動する。切断刃８２の形状や剛性等に合わせた専用のパッド部材５２を用いることによって、切断刃８２の摩耗が軽減されるとともに、円滑な切断作業が可能となる。

切断を終えると、制御部３は、ソレノイド４２を制御してプランジャ４２２を上方に移動させ、記録媒体９からロータリーカッター８を離間させる。なお、プランジャ４２２の上方への移動は、ソレノイド４２に通電することによって実行しても良いし、通電を停止し、バネ４５の付勢力を用いてアーム４３及びプランジャ４２２を上方に引き上げて実行しても良い。

このように切断刃８２が記録媒体９に対して転動するため、ロータリーカッター８は、記録媒体９に対して大きな力を与えることなく切断することができる。そのため、ロータリーカッター８は、記録媒体９が布地などの柔らかい素材で形成されている場合においても、記録媒体９を痛めたりしわを作ったりせずに、円滑に切断することが可能である。

〔カッターを用いた切断作業〕
なお、切断作業は、カッター７を用いて実施することも可能である。カッター７を用いる際、ユーザは、ホルダ４１にカッター７を装着し、さらに、クランプ４４を用いてホルダ４１を左部４３２に固定する。

制御部３は、モータ１２を駆動して案内部５を回転させ、第２面５ｂが上方に向いた状態とする。

切断作業において、制御部３は、搬送機構部２を用いて記録媒体９を前後方向に移動させ、さらにカッティングキャリッジ４Ｂを左右方向に走査させる。制御部３は、ソレノイド４２を駆動してプランジャ４２２を下方に移動させる。プランジャ４２２の移動に伴ってカッター７は下方に移動し、下端部の小刀７ａが記録媒体９と当接する。カッティングキャリッジ４Ｂ及び搬送機構部２によってカッター７は、記録媒体９に対して相対移動し、記録媒体９の切断を行う。その際、小刀７ａの先端部は、パッド部材５３の上面を左右方向に摺動する。小刀７ａの形状や剛性等に合わせた専用のパッド部材５３を用いるため、小刀７ａの摩耗が軽減されるとともに、カッター７による円滑な切断作業が可能となる。

切断を終えると、制御部３は、ソレノイド４２を制御してプランジャ４２２を上方に移動させ、記録媒体９からカッター７を離間させる。

＜効果＞
上記実施形態の印刷装置１００は、記録媒体９に画像形成を行うプリンティングキャリッジ４Ａと、アーム４３と、ソレノイド４２とを備える。ロータリーカッター８は、切断刃８２を回転可能に備え、記録媒体９を切断可能である。アーム４３は、ロータリーカッター８を取外し可能に保持する。ソレノイド４２は、上下方向に沿ってアーム４３を往復駆動し、切断刃８２を記録媒体９に対して当接及び離間させることができる。

上記印刷装置１００は、プリンティングキャリッジ４Ａによって記録媒体９に画像形成を行うことができる。さらに、印刷装置１００はロータリーカッター８を備えているため、布地などの柔らかい素材を記録媒体９として用いた場合であっても、切断作業を実施することができる。

また、印刷装置１００は、ソレノイド４２を左右方向に移動可能に保持するガイドレール１１を備える。

上記構成では、ソレノイド４２と、これに支持されるアーム４３及びロータリーカッター８とを左右方向に円滑に移動することが可能である。そのため、記録媒体９の切断作業が容易となる。

印刷装置１００は、案内部５を左右方向に延びる回転軸を中心に回転可能に支持する支持部１５をさらに備える。案内部５は左右方向に延びる角柱状に形成され、１つの側面部である第１面５ａが形成される。第１面５ａでは、パッド部材５２が支持される。

アーム４３は、他端部に小刀７ａが形成されたカッター７の一端部を保持可能である。案内部５は、パッド部材５３が支持される第２面５ｂを有する。パッド部材５３は、小刀７ａを左右方向に摺動させることが可能である。

上記構成では、案内部５がパッド部材５２、５３を支持する。そのため、印刷装置１００では、カッター７及びロータリーカッター８のどちらを用いても切断作業を実行可能である。切断目的または記録媒体９の素材に応じたパッド部材を使用するため、切断を容易かつ正確に行うことができる。また、記録媒体９を傷めずに切断作業を実施することができる。

印刷装置１００は、記録媒体９の素材として布地を選択可能である。そのため、記録媒体９として紙だけでなく布地を選択し、画像形成及び切断作業を実施可能な印刷装置１００とすることができる。

ロータリーカッター８は、切断刃８２を回転可能に支持する軸部８１を有し、切断刃８２の回転軸８２ａは、軸部８１の軸心８１ａに対してオフセットした位置に設けられる

上記構成では、回転軸８２ａが軸心８１ａに対してオフセットするように配置されているため、パッド部材５２または記録媒体９との間に働く摩擦力を利用し、軸心８１ａを中心に回転することができる。その結果、軸部８１が記録媒体９に対して移動する方向と、切断刃８２の切断方向とが略一致し、所定の切断形状に沿って切断を行うことができる。

＜変形例＞
上記実施形態において、ロータリーカッター８及びカッター７は、ホルダ４１を介してアーム４３に装着される構成としていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロータリーカッター８及びカッター７をそれぞれ、アーム４３に対して直接取り付ける構成としても良い。

上記実施形態において、駆動部としてソレノイド４２を用いた。しかし、本発明は、このような構成に限定されない。例えば、モータを用いてアーム４３を駆動する構成としても良い。

上記実施形態において、画像形成装置としてインクジェット方式の印刷装置１００を用いて説明を行った。本発明はこれに限定されず、画像形成装置として、ＵＶインクジェットプリンタ、または溶剤インクジェットプリンタを採用することも可能である。

上記実施形態において、切断刃８２は円盤状に形成されているが、必ずしも周縁部が真円状に形成される必要はない。例えば、図９（ａ）の刃部１８２として示す様に、周縁部を多角形状にしても良いし、周縁部に凹凸を設けても良い。また、図９（ｂ）の刃部２８２として示す様に、周縁部に切れ込みやスリットを設けても良い。このような構成とすることで、記録媒体９を点線状に、または断続的に切断するなど、複雑な切断作業が可能となる。

上記実施形態は、発明の例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ 印刷装置
１ 筐体部
２ 搬送機構部
３ 制御部
４Ａ プリンティングキャリッジ
４Ｂ カッティングキャリッジ
５ 案内部
７ カッター
８ ロータリーカッター
９ 記録媒体

Claims (6)

1. 記録媒体に画像形成を行う形成部と、
   前記記録媒体を切断する回転刃を回転可能に有する切断部材を、取外し可能に保持する保持部と、
   前記保持部を支持するとともに第１の方向に往復駆動し、前記回転刃を前記記録媒体に対して当接及び離間させる駆動部と、を備える画像形成装置。
2. 前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って、前記駆動部を移動可能に保持する移動部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の方向に直交する第２の方向に延びる角柱状に形成され、前記回転刃を表面で転動させる第１のパッド部材を１つの側面部において支持する案内部と、
   前記案内部を前記第２の方向に延びる回転軸を中心に回転可能に支持する支持部と、をさらに備える、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記保持部は、他端部に小刀が形成されたカッターの一端部を保持可能であり、
   前記案内部は、前記小刀を前記第２の方向に摺動させる第２のパッド部材を支持する、前記１つの側面部とは異なる側面部をさらに有することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記記録媒体は布地であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記切断部材は、前記回転刃を回転可能に支持する軸部を有し、
   前記回転刃の回転軸は、前記軸部の軸心に対してオフセットした位置に設けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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