JP2021030470A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールシートの大型化や搬送速度の高速化により停止時等にロールシートの慣性力が増大しても、低コストで画像品位を維持する。【解決手段】長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシートからシートを引き出して搬送する搬送手段と、前記搬送手段が搬送するシートに画像を記録する記録手段と、前記搬送手段を駆動する駆動源と、前記駆動源から前記搬送手段に駆動を伝達する駆動伝達手段と、前記搬送手段がシートを搬送しているときに一定以上の負荷がかかっている間は前記駆動源からの駆動の伝達を遮断する遮断手段と、前記搬送手段に搬送されるシートの搬送に関する情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した前記情報に応じて、搬送されているシートに前記記録手段が記録を行うタイミングを同期させる制御手段と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシートから引き出されたシートに画像を記録する記録装置に関する。

従来より、長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシートから引き出されたシートに一定速度で搬送しながら画像を記録するプリンタやプロッタなどの記録装置が知られている。このような記録装置において、シートの搬送に伴うロールシートの回転／停止の際、慣性力によってロールシートが直ぐに停止できずに少量だけ回転することで、搬送路上のシートに弛みが発生してしまうことがある。このシートに発生した弛みは、シートを搬送することで無くなる。しかし、搬送するシートに弛みが無くなり張力が発生する瞬間に、シートを搬送する搬送ローラに大きな負荷になり得、シートの搬送速度が変化するため、結果として画像品位に影響を与える。

そのため、ロールシートから引き出されたシートに画像を記録する記録装置では、シートの弛みを防止する手段やシートの弛みを巻き取る手段を取り入れている。さらにロールシートは、残量によって外径が変わり、その残量の変化に伴って回転速度やトルクが変動してしまう。そのため、ロールシートの外径（残量）検知に応じてロールシートを回転駆動するモータのトルクを制御すること（特許文献１参照）や、搬送停止時にロールシートのギアにトルクリミッタを噛み合わせること（特許文献２参照）によって、シートの弛みを軽減する工夫がなされている。

特開２０１３−２１６４９７号公報 特開２００５−２８００５５号公報

しかしながら、従来技術では、ロールシートの大型化や搬送速度の高速化に伴ってロールシートの制動力が増大するほど、そのロールシートの搬送にかかわるモータの大型化や、高度な制御を行うためのセンサやアクチュエータが必要となる。そのため、ロールシートが大型化あるいはロールシートの搬送速度が高速化するほど、コストが増えてしまうという課題があった。

そこで本発明の目的は、ロールシートの大型化や搬送速度の高速化により停止時等にロールシートの慣性力が増大しても、低コストで画像品位を維持可能な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、本発明は、長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシートからシートを引き出して搬送する搬送手段と、前記搬送手段が搬送するシートに画像を記録する記録手段と、前記搬送手段を駆動する駆動源と、前記駆動源から前記搬送手段に駆動を伝達する駆動伝達手段と、前記搬送手段がシートを搬送しているときに一定以上の負荷がかかっている間は前記駆動源からの駆動の伝達を遮断する遮断手段と、前記搬送手段に搬送されるシートの搬送に関する情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した前記情報に応じて、搬送されているシートに前記記録手段が記録を行うタイミングを同期させる制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、弛みが発生したシートに張力が発生する際に、搬送手段への駆動の伝達が遮断される。このため、ロールシートの大型化や搬送速度の高速化により停止時等にロールシートの慣性力が増大しても、低コストで画像品位を維持することができる。

第１実施形態に係る記録装置の断面図 第１実施形態に係る記録装置の上面図 第１実施形態の弛みが発生した記録媒体に張力が発生する際の力関係の説明図 第１実施形態の制御系を構成するブロック図 第１実施形態に係る記録装置の画像記録方法を示すフローチャート 第２実施形態に係る記録装置の上面図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、本実施形態の記録装置の給送部２５には、記録媒体としての長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシート１４がセットされる。ロールシート１４は、給送部２５において不図示の中心軸に支持される。ロールシート１４は後述する搬送ローラ２とピンチローラ６によってシートＳが引っ張られることで従動回転してシートＳが繰り出される。搬送ローラ２６が停止するとシートＳは引っ張られなくなるが、ロールシート１４が持つ慣性力で回転させられて弛みが発生する。この弛みを低減するため、ロールシート１４を支持する前記中心軸には不図示のトルクリミッタが具備されている。中心軸のトルクリミッタは、ロールシート１４の重さ、外径寸法、記録速度によって、瞬時に停止させるのに必要なトルク値が跳ね上がる。そのため、ここでは中心軸のトルクリミッタを、ロールシートの幅１２０ｍｍ、ロールシートの外径２００ｍｍ、記録速度３００ｍｍ／ｓとした場合のロールシートの慣性による回転量すなわち弛みを低減できる程度のトルク（２００ｇｆ・ｃｍ）に設定している。

記録装置は、記録手段である記録ヘッド１と、記録ヘッド１の対向側に配置され、シートを支持する支持部材であるプラテン３と、プラテン３の下部に配置され、シートＳをプラテン３に吸着させる吸引ファン５を備えている。記録ヘッド１は、画像信号に応じてインクを吐出して記録を行うインクジェット記録手段である。記録ヘッド１は、シートＳの搬送方向と直交する幅方向に渡ってインク滴を吐出するノズルが配列・固定されており、シートＳが連続搬送されながら画像を記録する所謂ラインタイプの記録ヘッドである。また、シートＳに画像を記録する記録ヘッド１は、シートＳにフルカラー印刷を行うために、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の各色のインクを吐出するための記録ヘッド１Ｂｋ、１Ｃ、１Ｍ、及び１Ｙを備えている。これらの記録ヘッド１はシートＳの搬送方向に沿って並置されている。なお、ここでは色の異なる４つの記録ヘッドを例示しているが、これに限定されるものではなく、色の数すなわち記録ヘッドの数は任意所望に定め得るものであり、以下では単に「記録ヘッド１」として包括的に参照する。

また記録装置は、ロールシート１４からシートＳを引き出して搬送する搬送ローラ２と、搬送ローラ２にシートＳを押さえ付けつつ従動回転するピンチローラ６とからなる搬送手段としての搬送ローラ対を備えている。また記録装置は、画像が記録されたシートＳを搬送する排出ローラ４と、排出ローラ４にシートＳを押さえ付けつつ従動回転する拍車７とからなる排出ローラ対を備えている。シートの搬送方向において、搬送ローラ対は記録ヘッド１より上流側に配置され、排出ローラ対は記録ヘッド１より下流側に配置されている。排出ローラ４は搬送ローラ２に対して微小に増速されており、排出ローラ対は常に搬送ローラ対からシートＳを引っ張る速度関係になっている。よって、排出ローラ対は搬送ローラ対に対して搬送力が弱く且つシートを速く搬送しようとするため、排出ローラ４はシートＳを引っ張りながら滑るよう構成されている。搬送ローラ２と排出ローラ４は、駆動伝達手段を用いて駆動源である搬送モータ１０から駆動伝達される。搬送ローラ２よりシートの搬送方向下流側であって、記録ヘッド１よりシートの搬送方向上流側には、シートＳの端部を検知して記録開始タイミングを決定するためのシート検知センサ１３が配置されている。記録装置にセットされたロールシート１４は、ピンチローラ６に押さえ付けられつつ搬送ローラ２によって図１の矢印ａ方向へ搬送される。このシートＳの表面には、その搬送方向と直交する幅方向にわたって設けられた所謂ラインタイプの記録ヘッド１から吐出されるインクによって画像が記録される。画像記録後、シートＳは拍車７に押さえ付けられつつ排出ローラ４によって排出される。

次に図２を用いて、搬送ローラ２の駆動に関わる構成について説明する。図２は搬送ローラ２の駆動に関わる構成を上部から見た図である。なお、図２では、排出ローラ対を図示していない。

図２に示すように、搬送ローラ２にはスプリングピン１８を用いてトルクリミッタ１２が固定されている。トルクリミッタ１２は、搬送ローラ２がシートを搬送しているときに一定以上の負荷がかかっている間は搬送モータ１０からの駆動の伝達を遮断する遮断手段である。またエンコーダ１１がエンコーダ固定部材１７を介して搬送ローラ２に固定されている。このエンコーダ１１の回転を検出手段であるエンコーダセンサ１５によって検出する。エンコーダセンサ１５は、搬送ローラ２により搬送されるシートの搬送に関する情報を検出する検出手段であり、シートの搬送に関する情報としてエンコーダ１１の回転を検出している。トルクリミッタ１２には搬送ローラギア８が接続され、搬送ローラギア８は搬送ローラ２に対して回転可能に構成されている。そのため、搬送ローラ２はトルクリミッタ１２からの出力で搬送モータ１０からの駆動を伝達されており、直接搬送ローラギア８から駆動を伝達されているわけではない。搬送モータ１０のピニオンギア１０ａは、固定軸２２に回転可能に支持されたアイドラギア９に噛み合っている。アイドラギア９は搬送ローラギア８に噛み合っており、搬送モータ１０から搬送ローラ２に駆動を伝達する駆動伝達手段である。従って、搬送モータ１０の駆動は、アイドラギア９を介して搬送ローラギア８へ伝達される。このエンコーダセンサ１５の検出したエンコーダ１１の回転に応じて、搬送されているシートに記録ヘッドからインクを吐出させるタイミングを同期させて記録することで、速度変化による記録ずれの影響を低減している。

このような構成とすることで、ロールシート１４が弛み（図１に示す点線１４Ｂ）から張る（図１に示す実線１４Ａ）瞬間にテンションショックが発生し、設定された搬送ローラ２のトルクリミッタ値を超える負荷が発生した際に、搬送ローラ２とトルクリミッタ１２の間で滑りが発生する。よって搬送ローラギア８には搬送モータ１０から常に駆動が伝達されているが、搬送ローラ２への駆動の伝達は遮断される。すなわち、ロールシート１４のテンションショックによる急激なシートＳの減速あるいは停止に合わせて搬送ローラ２とシートＳが減速あるいは停止される。そのため、シートＳと搬送ローラ２の間で滑りが発生せず、シートＳの位置を常にエンコーダ１１で監視可能となっている。

トルクリミッタ１２によって滑りながら搬送ローラ２に与える滑り搬送力Ｆ３は、トルクリミッタ１２による搬送負荷Ｆ１より大きく、搬送ローラ対とシートＳとの摩擦力（搬送力）Ｆ２より小さい値である。すなわち、トルクリミッタ１２が搬送モータ１０からの駆動の伝達を遮断する負荷（滑り搬送力Ｆ３）は、トルクリミッタ１２が搬送モータ１０からの駆動を搬送ローラ２に伝達する搬送負荷Ｆ１より大きく、搬送ローラ対とシートＳとの摩擦力（搬送力）Ｆ２より小さい値である。搬送ローラ２のトルクリミッタ値が小さいほど、滑り搬送力Ｆ３が搬送負荷Ｆ１に近付くので、搬送速度の不安定化の一方でロールシート１４のテンションショック対応に有利な条件である。本実施例では、ロールシート１４の幅を１２０ｍｍ、ロールシート１４の外径を２００ｍｍ（新品）、ロールシート１４の内径を８０ｍｍ（使用期限）、搬送ローラ２の直径を１２ｍｍ、記録速度を３００ｍｍ／ｓとした場合、新品の外径最大時のロールシート１４のテンションショックが実験値で１１．５ｋｇｆとなる。搬送ローラ対の搬送力Ｆ２を７００ｇｆとし、搬送ローラ２のトルクリミッタ１２は１５０ｇｆ・ｃｍと設定することにより、滑り搬送力Ｆ３は２５０ｇｆとなる。ロールシート１４を支持する中心軸のトルクリミッタは２００ｇｆ・ｃｍに設定する。ロールシート１４のテンションショックは、新品の外径最大時が最大であるが、ロールシート１４のトルクリミッタ１２による静的なロール負荷Ｆ１はロールシート１４の使用期限である外径最小時が大きく、５０ｇｆとなる。

上記構成において簡易的ではあるが、図３に示す力関係となる。すなわち、ロールシート１４のテンションショックによって発生する突発的な負荷発生時に、滑り搬送力Ｆ３を超えた分はトルクリミッタ１２により搬送ローラ２への駆動の伝達が遮断され、ロールシート１４のテンションショックが滑り搬送力Ｆ３を下回ったときにトルクリミッタ１２により搬送ローラ２へ駆動が伝達される。これにより、シートＳと搬送ローラ２の滑りを防いでいる。そして搬送ローラ２に固定されたエンコーダ１１の回転をエンコーダセンサ１５によって検出し、この検出したエンコーダ１１の回転に同期して記録ヘッド１のインク吐出タイミングを決定する。これにより、ロールシート１４のテンションショックによって発生する突発的な負荷発生時の記録誤差を低減させている。

ただし、インクジェット方式の記録装置は非接触でシートＳを搬送しながら記録を行うため、記録中の搬送速度の変化が記録ずれに影響する。例えばシートＳと記録ヘッド１との距離が１．５ｍｍであり、最悪の状況としてロールシートのテンションショック時に３００ｍｍ／ｓから０ｍｍ／ｓへの変化、記録ヘッド１のインクの吐出速度が１０ｍ／ｓとした場合は、ロールシートのテンションショックの瞬間に４５μｍの搬送速度の変化による誤差が見込まれる。

次に上記駆動伝達によりシートＳを搬送する駆動動作について、制御構成とともに説明する。図４は、第１実施形態の制御系を構成するブロック図である。記録装置の制御手段であるＣＰＵ１０１は、記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１０２には、それらの処理手順を実行するためのプログラムが格納され、記憶部であるＲＡＭ１０３は、それらの処理を実行する過程でワークエリアなどとして用いられる。ＣＰＵ１０１は、記録ヘッド１及び搬送モータ１０を、それぞれ対応する記録ヘッド制御回路１０６、モータドライバ１０５を介して制御する。

ＣＰＵ１０１には、シート検知センサ１３及びエンコーダセンサ１５の出力信号が入力される。そして、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２のプログラムに従ってモータドライバ１０５に信号を送り、シートＳの搬送動作を制御する。また、ＣＰＵ１０１はシート検知センサ１３及びエンコーダセンサ１５の出力信号に応じてインクを吐出するように記録ヘッド制御回路１０６を介して記録ヘッド１からインクを吐出させる画像記録制御を行う。

図５は、第１実施形態に係る記録装置の画像記録方法を示すフローチャートである。

ＣＰＵ１０１は、ステップＳ３００にて印刷命令を受けたら、シート検知センサ１３によって搬送路上のシートＳの有無を判定する。ステップＳ３００にてシートＳが無いと判定された場合はステップＳ３０１へと進む。一方、ステップ３００にてシートＳが有ると判定された場合はステップＳ３１１へと進む。

ステップＳ３００にて前記搬送路上にシートＳが無いと判定されたときは、ステップＳ３０１にて搬送モータ１０を図１の時計回り方向（ＣＷ方向）へ駆動して、シートＳを図１の矢印ａ方向に搬送する。そして、ステップＳ３０２にてシート検知センサ１３がシートＳの先端を検知すると、ステップＳ３０３にてエンコーダ１１の回転を検出するエンコーダセンサ１５によって所定のパルス数を検知した後、シートＳを搬送しながら記録ヘッド１からインクを吐出して記録を実行する。

記録終了後は、画像記録されたシートＳを排出するため、ステップＳ３０４にて画像後端部が排出口から表出されるまでシートＳの搬送を行い、ステップＳ３０５にて搬送モータ１０を停止して印刷を終了する。なお、ＣＰＵ１０１は、印刷終了した状態で、次の印刷命令を受信すると、搬送路上にシートＳが残っているため、ステップＳ３００からステップＳ３１１に進む。

一方、ステップＳ３００にて前記搬送路上にシートＳが有ると判定されたときは、シートＳを戻してシートＳの先端から印刷を行うため、ステップＳ３１１にて搬送モータ１０を図１の反時計回り方向（ＣＣＷ方向）へ駆動して、シートＳを図１の矢印ａ方向とは反対方向に搬送する。そして、ステップＳ３１２にてシート検知センサ１３がシートＳの先端を検知すると、ステップＳ３１３にて少なくとも減速に必要なパルス数だけ搬送を行ってから搬送モータ１０の駆動を停止する。その後、ステップＳ３０１へ進む。

上述したように、本実施形態によれば、弛みが発生したシートに張力が発生する際に、トルクリミッタ１２により搬送モータ１０から搬送ローラ２への駆動伝達が遮断される。このため、ロールシートの大型化や搬送速度の高速化により停止時等にロールシートの慣性力が増大しても、モータなどのアクチュエータの大型化を招くことなく、低コストで画像品位を維持することができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、エンコーダ１１が固定された搬送ローラ２にトルクリミッタ１２を設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば図６に示すように、遮断手段であるトルクリミッタ２７を駆動伝達手段であるアイドラギア２０に設けた構成としてもよい。第１実施形態と同様のところは説明を省くが、例えば図６に示すように、回転可能に支持された回転軸２３に搬送モータ１０の駆動を受けるアイドラギア１９が配置され、アイドラギア１９はスプリングピン１８で回転軸２３に固定されている。トルクリミッタ２７はスプリングピン１８によって回転軸２３と固定されており、トルクリミッタ２７にはアイドラギア２０が接続され、アイドラギア２０は回転軸２３に対して回転可能に構成されている。そのため、アイドラギア２０は、アイドラギア１９および回転軸２３の回転には関係なく、トルクリミッタ２７からの入力で駆動を伝達されている。アイドラギア２０、そして搬送ローラギア２１に駆動が伝達される。搬送ローラギア２１にはエンコーダ１１が固定されており、固定軸２２に回転可能に支持されている。搬送ローラギア２１と係合するカップリング２４が搬送ローラ２に固定されており、カップリング２４ごと搬送ローラ２を交換可能な構成となっている。このようにエンコーダ１１は駆動伝達手段に固定されていてもよい。また、トルクリミッタは、エンコーダ１１が固定された搬送ローラ又は駆動伝達手段を含めて、それよりも駆動源側（搬送モータ１０側）に配置されていれば良い。すなわち、トルクリミッタ１２は、エンコーダ１１が固定された搬送ローラ２と搬送モータ１０との伝達経路に配置されていればよい。

また前述した実施形態では、搬送手段として搬送ローラを用いた所謂ローラ搬送方式を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、上流ローラと下流ローラに掛け回した無端ベルトを用いてシートＳを搬送する所謂ベルト搬送方式の搬送手段であってもよい。このような搬送手段を用いた記録装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、インクを吐出するノズルがシートの搬送方向と直交する幅方向にわたって配置された所謂ラインタイプの記録手段を例示したが、これに限定されるものではない。記録ヘッドをシートの搬送方向と直交する幅方向へ往復移動しながら記録を行う所謂シリアルタイプの記録手段でもよい。このような記録手段を用いた記録装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。なお、シリアルタイプの記録ヘッドの場合、シートの搬送を停止した状態で記録を行うため、搬送速度の変化の影響誤差０が見込める。さらに記録方式として、記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録方式を例示したが、これに限定されるものではなく、電子写真方式、熱転写記録方式などの他の記録方式であっても良い。熱転写方式のような接触式の場合、インクジェット方式に比べて着弾までの時間が無いため、搬送速度の変化の影響誤差０が見込める。

また前述した実施形態では、記録装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置における記録装置、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の画像形成装置における記録装置であっても良い。これらの画像形成装置における記録装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１ …記録ヘッド
２ …搬送ローラ
３ …プラテン
４ …排出ローラ
５ …吸引ファン
６ …ピンチローラ
７ …拍車
８，２１ …搬送ローラギア
９，１９，２０ …アイドラギア
１０ …搬送モータ
１１ …エンコーダ
１２，２７ …トルクリミッタ
１３ …シート検知センサ
１４ …ロールシート
１５ …エンコーダセンサ
２２ …固定軸
２３ …回転軸
２４ …カップリング
１０１ …ＣＰＵ

Claims (6)

1. 長尺のシートをロール状に巻き回してなるロールシートからシートを引き出して搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段が搬送するシートに画像を記録する記録手段と、
   前記搬送手段を駆動する駆動源と、
   前記駆動源から前記搬送手段に駆動を伝達する駆動伝達手段と、
   前記搬送手段がシートを搬送しているときに一定以上の負荷がかかっている間は前記駆動源からの駆動の伝達を遮断する遮断手段と、
   前記搬送手段に搬送されるシートの搬送に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した前記情報に応じて、搬送されているシートに前記記録手段が記録を行うタイミングを同期させる制御手段と、
   を有することを特徴とする記録装置。
2. 前記搬送手段又は前記駆動伝達手段に固定されたエンコーダと、
   前記検出手段は、前記エンコーダの回転を検出し、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出した前記回転に応じて前記記録手段によりシートに記録を行うタイミングを同期させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記遮断手段は、前記エンコーダが固定された前記搬送手段と前記駆動源との伝達経路に配置されることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記遮断手段が前記駆動源からの駆動の伝達を遮断する前記負荷は、前記搬送手段と前記シートとの摩擦力より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 前記遮断手段は、トルクリミッタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記記録手段は信号に応じてインクを吐出して記録を行うインクジェット記録手段であり、前記記録手段の対向側にシートを支持する支持部材を設けていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録装置。

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