JP5070118B2 - ロール紙タイプ記録媒体送り出し機構及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体としてロール紙を用い、このロール紙からシート紙を送り出す記録媒体送り出し機構に関するもので、また当該記録媒体送り出し機構を搭載するプリンタ、プロッタ、ファックス、複写機等の画像形成装置に関するものである。

Ａ０サイズやＡ１サイズといった大サイズの図面原稿等を取り扱う大型の複写機、プリンタ等の電子写真式画像形成装置やその他の印刷装置においては、大サイズの記録媒体を用いて画像形成を行う際の記録媒体たる用紙の取り扱い上の利便性を図るべく、記録媒体としてロール紙を装備し、このロール紙からシート紙を繰り出し、画像形成部へ向けて送り出す機構が採用されている。

典型的な従来例の構成では、画像形成装置の給紙部に、紙質や用紙サイズの異なる複数のロール紙を装着しておき、原稿のサイズに合わせて用紙選択し、記録部に向けて給紙させる。選択された用紙はロール紙から繰り出され、画像担持体の転写位置よりも上流側に配置されたカッタにより、原稿の長さに応じて切断され、切断後の用紙（シート紙）に画像が転写、定着されて画像形成を完了する。実際の動作では、ロール紙から引き出された用紙を送り出すための搬送ローラ装置に正逆駆動機構を設け、カッタにより用紙を切断した後に、ロール紙側の用紙先端部を待機位置（各ロール紙からの用紙合流部よりも上流側の位置）にまで戻すため、上記正逆駆動手段を用いて搬送ローラ装置を逆転させ、用紙の戻し作用を行っている。このような制御を行うのは、各ロール紙からそれぞれ共通の搬送経路に繰り出される各用紙先端部が用紙合流部で干渉することによって重送状態を生じる事態を防止するためである。

この従来例にあっては、ロール紙から一旦引き出された用紙をカッタによって所要長に切断した後に、搬送ローラ装置を逆転させてロール紙側の用紙先端を所定位置まで巻き戻すようになっている。しかしながら、ロール紙自体は逆転方向に回転しないため、巻き戻された用紙部分はロール紙本体と搬送ローラ装置との間で撓んだ状態や無理に折り畳まれた状態でとどまり、折れ癖等の変形が形成され、画像形成時に白抜けの原因となったり、或いは吸湿によってシワが形成されたり、ジャムを発生させる原因となっている。

そこで特許文献１では、ロール紙から引き出された用紙をカットした後にロール紙側の用紙を巻き戻す際に、ロール紙本体を逆転させ用紙の弛みを防止する構成が提案されている。具体的には、給紙ローラに対し一方向クラッチを介して連結された正逆転可能な駆動手段と、この駆動手段に一方向クラッチとは別の伝達経路によって連結されロール紙ホルダの歯車と連結／解除可能な駆動伝達手段とを有する給紙装置において、駆動伝達手段が、ロール紙ホルダの歯車に向かって枢動可能に支持された搖動部材を含み、当該搖動部材が駆動手段からの回転トルクを受ける主歯車を軸支しており、搖動部材がロール紙ホルダの歯車側に枢動することにより主歯車がロール紙ホルダの歯車と噛み合い且つ逆方向へ枢動することにより当該歯車との噛み合いを解除するようになっている。しかし、この提案構成では、ロール紙の逆転をモータからの駆動力によって行っているため、逆転させるための構成を付加しなければならず、機構的に複雑化するという欠点を有している。

また特許文献２では、同じくロール紙から引き出された用紙をカットした後で送り出された用紙を巻き戻す際に、その用紙の弛み分をロール紙の逆転駆動により巻き戻すべく、ロール紙の紙管を支持し送り出し方向及び巻き戻し方向に回転可能なスプールの軸部に回転負荷手段を設け、駆動源からの駆動を回転負荷手段に伝達するギア列の中に、ロール紙を送り出す方向の駆動は伝達せず巻き戻す方向の駆動のみを伝達する一方向伝達手段を設けている。

従来、ロール紙を保持するにあたって様々なサイズのロール紙に対応するためにスプール方式かフランジ方式が取られており、特許文献１や特許文献２で採用されるスプール方式は、長いスプールをロール紙の紙管に通す必要があり、ユーザーの操作性が悪い（非常に扱いづらい）という欠点があるものの、巻き戻し機構等を設ける際に、スプールに駆動伝達機構を設けることで、ロール紙自体を容易に駆動ができるという利点があり、巻き戻し機構を設ける際には積極的に採用されてきた。一方、フランジ方式は、どのようなサイズのロール紙においてもロール紙の両サイドからフランジを紙管に挿入して保持するため、ユーザーの操作性は非常に高い。しかし、ロール紙に直接駆動力を伝達するには、フランジの径をロール紙の最大外径よりも大きくしてフランジの外径に駆動力を伝えるか、用紙搬送時の幅方向の基準を用紙の端部にとることで基準端側でない側のフランジに駆動力を伝えるやり方のどちらかしかない。フランジの外径を大きくすると、フランジ径が大きくなることで機械サイズ自体が大きくなり、ロール紙をセットするときに片側を持ち上げつつセットしなくてはいけないという欠点がある。フランジ径が大きくなることでレイアウト上の制約もある。また、搬送時の幅方向の基準を用紙の端部にしてしまうと、長尺の用紙を搬送する際にはシワ、寄り、スキュー等の搬送品質に問題が出る虞がある。

フランジ方式を採用する特許文献３では、フランジ部材を回転自在に支持する複数個の受けコロを備えることでフランジ部材の径をロール紙の最大外径よりも小さくし、受けコロを逆回転させることでロール紙を巻き戻す構成を採用している。この構成では、受けコロの一つに巻き戻し機構を内蔵しているが、その巻きスプリングの蓄力をロール紙の送り出しの際に実現し、巻き戻しの際にはスプリングの反発力でフランジ部材を巻き戻し方向に回転させており、巻き戻す速度が一定の場合、ロール紙の残量が減ってロール紙の外径と受けコロの径あるいはフランジ部材の径の比が変化することで受けコロのスリップ量が大きくならざるを得ない。また、送り出しの際の巻きスプリングの巻き切り状態が巻き戻し量の限界を規定することになるので、ロール紙を長い距離巻き戻すことができない。

実開平５−８５７４７号公報 特開２００６−２４８６８３号公報 特開２００３−２７６２６４号公報

そこで本発明は、上記２方式の欠点を補う形で、フランジ径がロール紙の最大外径よりも小さいフランジ部材を用いたフランジ方式を採用して、巻き戻しに際して間接的にフランジ部材に駆動を伝達し、ユーザービリティーを兼ね備え機能と寿命を満足する巻き戻し構造付きロール紙タイプ記録媒体送り出し機構を提供することを目的とする。

上記課題は、本発明にしたがって、ロール紙の両端にそれぞれ嵌挿されロール紙の最大外径よりも小径のフランジ部材と、当該フランジ部材のそれぞれを回転自在に支持する複数の支持コロの組みと、上記ロール紙から記録媒体を繰り出す給紙ローラとを備えて構成され、上記フランジ部材と支持コロの各外径の和が上記ロール紙の最大外径よりも大きく設定されている記録媒体送り出し機構において、各フランジ部材を支持する複数の支持コロの組みの少なくとも一方の組みがロール紙の長手方向に移動可能であり、両方の支持コロ組みが最大限離れた距離に一致する長さを少なくとも有する巻き戻しローラが、支持コロの組みの一個の支持コロに係合し、且つ所望の連続時間の間、上記フランジ部材を巻き戻し回転可能に構成されていることで、解決される。ロール紙の最大外径とは、ロール紙が未使用時の際の外径である。各フランジ部材は少なくとも２個の支持コロによって回転可能に支持され、したがってロール紙の両端に嵌挿される２個のフランジ部材には、それぞれ少なくとも２個の支持コロが組みをなしている。異なる幅のロール紙に対応できるためには、フランジ部材を支持する２組みの支持コロ群の少なくとも一方がロール紙の長手方向に移動可能であることが必要である。巻き戻しローラがフランジ部材を巻き戻し回転する際、所望の連続時間駆動するには、従来周知の回転駆動構造を利用することができる。また使用が想定される最大幅のロール紙を支持すべく２組みの支持コロ群が最も離れる場合にも巻き戻しローラが支持コロと接することを保証するために、巻き戻しローラの長さが規定される。

巻き戻しローラの軸にワンウェイクラッチを取り付け、当該ワンウェイクラッチは巻き戻しローラの巻き戻し回転の際には駆動を伝達し、その逆回転の際には駆動を遮断するように設定されていれば、目的に適っている。しかし、巻き戻しローラが支持ローラに対して接離可能に構成するようにすることも可能である。

ワンウェイクラッチが巻き戻しローラに内蔵されている場合、正逆回転可能に構成された給紙ローラの駆動力が巻き戻しローラに伝達可能に構成されていれば、好適である。巻き戻しローラと支持コロ及び支持コロとフランジ部材の間に磁力作用が働くようになっていれば、好都合である。フランジ部材に制動手段を付設し、当該制動手段の強度とタイミングを可変とするブレーキ制御手段を設けるのが、一層効果的である。あるいは巻き戻しローラと係合する支持コロに電磁石を備え、当該電磁石の磁力強度とタイミングを可変するブレーキ制御手段を設けてもよい。

本発明によれば、ロール紙の両端にそれぞれ嵌挿されロール紙の最大外径よりも小径のフランジ部材と、当該フランジ部材のそれぞれを回転自在に支持する複数の支持コロの組みと、上記ロール紙から記録媒体を繰り出す給紙ローラとを備えて構成され、上記フランジ部材と支持コロの各外径の和が上記ロール紙の最大外径よりも大きく設定されている記録媒体送り出し機構において、各フランジ部材を支持する複数の支持コロの組みの少なくとも一方の組みがロール紙の長手方向に移動可能であり、両方の支持コロ組みが最大限離れた距離に一致する長さを少なくとも有する巻き戻しローラが、支持コロの組みの一個の支持コロに係合し、且つ所望の連続時間の間、上記フランジ部材を巻き戻し回転可能に構成されているので、どのような幅のロール紙であってもロール紙を所望分だけ巻き戻すことができ、用紙弛みを防止し、常に用紙テンションを保ち、用紙の折れ癖やスキューを防止し、安定した用紙供給搬送性と画像品質を保つことができる。

巻き戻しローラの軸にワンウェイクラッチを取り付け、当該ワンウェイクラッチは巻き戻しローラの巻き戻し回転の際には駆動を伝達し、その逆回転の際には駆動を遮断するように設定されていれば、巻き戻しローラのための駆動源を別途設定しなくとも他の駆動源を利用することができる。例えば、給紙ローラを正逆回転可能に構成し、その駆動力を巻き戻しローラへ伝達可能とすることで、給紙ローラのために設けられた駆動源を用いることができる。

巻き戻しローラと支持コロ及び支持コロとフランジ部材の間に磁力作用が働くようになっていれば、これら部材間の接触が常に保証され、フランジ部材の跳ね上がりやバウンドにより発生するロール紙の回転ムラ、巻き戻し／送り出し時の用紙搬送ムラを防止できる。フランジ部材に制動手段を付設し、当該制動手段の強度とタイミングを可変とするブレーキ制御手段を設ければ、用紙送り出し時及び用紙巻き戻し時には制動力をフリーとし、停止時にのみ制動をかけることが可能となり、エネルギー効率を上げ、低トルクモータを使用でき、コスト低減することが可能である。あるいは巻き戻しローラと係合する支持コロに電磁石を備え、当該電磁石の磁力強度とタイミングを可変するブレーキ制御手段を設ければ、稼動時における部材間の常の接触を実現できるだけでなく、ロール紙の回転停止時の不具合解消も達成でき、機構全体をシンプルで安価にできる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明を利用したインクジェット方式のプリンタの全体構成を示す。このプリンタは、ロール給紙装置を３台備えており、それぞれロール紙２の紙管の両サイドにフランジ部材１が２個セットされている。フランジ部材１の外径はロール紙の最大外径（未使用時のロール紙径）よりも小さくなっている。フランジ部材１を装着されたロール紙２は、フランジ受け台３上にセットされ、後述する駆動モータ７から駆動を得る給紙ローラ６とその対向ローラによって繰り出され、用紙搬送路中に形成された用紙テンション付加手段へと搬送される。用紙テンション付加手段は基本的に内周側の揺動可能な搬送ガイド１０とスプリング１１とから構成されており、繰り出される用紙のテンションに対するバッファ機能も果たしている。

用紙テンション付加手段のさらに下流側のレジストローラ１３とレジスト加圧ローラ１４の間に搬送された用紙は、印字部であるチャンバー１８上のプラテン板上に搬送される。チャンバー１８の下に配置された吸引ファン１９によってチャンバー内に負圧が形成され、プラテン板に設けられた複数の穴によって、用紙はプラテン板上に吸い付けられ、用紙の平面度が維持される。

プラテン板の上には、インクを吐出するためのヘッド１５を搭載したキャリッジ１６が配置されており、キャリッジ１６は主走査ステー１７に沿って用紙の幅方向に往復して、インクをプラテン板上の用紙に向かって吐出し、用紙に画像を形成する。用紙はヘッド１５の幅に対応してキャリッジ１６が移動するたびにレジストローラ１３より所定の長さ分送り出され（間欠搬送）、画像形成が終わると、カッター２０において、所定の長さにカットされ、反転用紙ガイド２１に沿って搬送され、排紙トレー２２に排出される。

用紙送り出し機構である給紙装置を、図２、図３に拡大して示す。これらの図には不図示のフランジ受け台（３；図１）にフロントコロ５及びリアコロ２４が備えられている。ロール紙２の紙管の両サイドに嵌め込まれたフランジ部材１が夫々これらコロ５，２４に支持されることで、ロール紙２がフランジ受け台にセットされる。なお、フランジ受け台３はロール紙サイズに応じて長手方向のセット位置を変更可能にロール紙両端に配されるフロントコロ５、リアコロ２４の少なくとも一対をロール紙長手方向に移動可能なように構成されている。図３から認識できるように巻き戻しローラ４が給紙可能な最大ロール紙の幅よりも長尺に設定されており、当該巻き戻しローラ４に接触回転するフロントコロ５が長手方向に摺動移動するだけなので、フランジ受け台のロール紙セット位置変更後も変わらずに安定して駆動を伝達することが可能である。

ロール紙２よりも小径のフランジ部材１を支持するフロントコロ５は、図２、図３から認識可能なように、フランジ１の外周に接触する一方、巻き戻しローラ４とも接触している。巻き戻しローラ４にはワンウェイクラッチ２７が接続されており、このワンウェイクラッチ２７が給紙ローラ６の同心コロ（図２に小径コロとして示される）、正逆転可能な駆動モータ７とタイミングベルト８を介して駆動伝達されるようになっている。ワンウェイクラッチ２７は、駆動モータ７からの駆動力を、用紙送り出し方向回転の際には遮断し、巻き戻し方向回転の際には巻き戻しローラ４に伝えるもので、用紙巻き戻し時に最適なバックテンションを得て、巻き戻しの精度を高めることが可能である。駆動モータ７は図２、図３の例のようにタイミングベルトによる連結で巻き戻しローラ４、給紙ローラ６へ駆動伝達する構成でなく、周知のギア列を用いて駆動伝達するようになっていてもよい。

用紙を送り出す際、駆動モータ７／タイミングベルト８が正回転して、給紙ローラ６を図２で見て時計回りに回転させ、ロール紙２から用紙を繰り出す。その際、ロール紙２／フランジ部材１の時計回り回転にしたがってフロントコロ５も反時計回りに回転するが、駆動モータ７／タイミングベルト８の正回転はワンウェイクラッチ２７により巻き戻しローラ４へ伝えられていないので、巻き戻しローラ４は、基本的にフロントコロ５に連られるように回転する。フロントコロ５と巻き戻しローラ４の間、更にはフロントコロ５とフランジ部材１の間には幾らか滑りが生じ、給紙ローラ６とロール紙２の間に弛みが生じない。

一方、用紙を巻き戻す際には、駆動モータ７／タイミングベルト８が逆回転して、給紙ローラを図２で見て反時計回りに回転させる。ワンウェイクラッチ２７が駆動力を巻き戻しローラ４に伝えるので、巻き戻しローラ４も反時計回りに回転してフロントコロ５を時計回りに回転し、このフロントコロ５の回転にしたがってフランジ部材１が反時計回りに回転して、ロール紙２も反時計回りに回転し、ロール紙２から繰り出されていた用紙の先端をカッター２０から所定の待機位置まで戻す。待機位置には２箇所あり、通常はレジストローラ１３とレジスト加圧ローラ１４の間の挟持箇所であり、引き続いての画像形成が別サイズの用紙に行われる場合には、各ロール紙からの用紙合流部よりも上流側の位置であり、用紙先端が所定の待機位置にくることは周知のセンサによって認識される。巻き戻しに際して、巻き戻しローラ４の回転によってフロントコロ５、フランジ部材１を介して回転させられるロール紙２は経時的に（使用につれて）径が細くなり、次第に用紙巻き取り量（巻き取り長さ）が減る。つまり、ロール紙２はその外径が大きいほど一回転当たりの巻き取り量が多くなるので、残量僅かの状態で巻き戻しをする場合に給紙ローラ６、巻き戻しローラ４、フロントコロ５、フランジ部材１の回転で用紙弛みが発生しないように各回転体の相対サイズを設定しておくと、ロール紙２の径が大きい間は給紙ローラ６、巻き戻しローラ４の回転量に依存する用紙巻き戻し量よりも多くの用紙長さがロール紙２の回転によって巻き取られ、巻き戻しローラ４とフロントコロ５とフランジ部材１の各間では表面摺擦が生じ、給紙ローラ６でも用紙が摺擦しながら巻き戻される。

フロントコロ５若しくはリアコロ２４、又はそれら両方のコロ５，２４の外周とフランジ部材１の外周の間、更にはフロントコロ５と巻き戻しローラ４の間に磁力が働くようになっていてもよい。具体的には、フロントコロ、リアコロに磁性材料を用い、巻き戻しローラ４を鋼製、フランジ部材１の外周にスチールを巻く等の構成が想定される。このような構成により、フランジ部材とコロ、巻き戻しローラの接触が常に保たれ、フランジ部材の跳ね上がりやバウンドにより発生するロール紙の回転ムラ、巻き戻し、送り出し時の用紙搬送ムラを防止でき、安定した用紙搬送性能を保つことができる。

既述のように、用紙の繰り出しに際して間欠搬送を行うが、その際、重量のあるロール紙が回転し過ぎる事態が想定される。そこで用紙弛みが発生しないように、ロール紙回転抑制装置をフランジ部材１に付設する。図４において、外接式ドラムブレーキであるブレーキシュー２６はフランジ部材１の一部外周面を覆うように配設し、制動の際にはソレノイド等を用いてブレーキシュー２６をフランジ部材１の外周に押し付ける。フランジ部材１はロール紙２の最大外径よりも小さな外径を有しているので、回転抑制装置としては、図示の外接式ドラムブレーキや内拡式ドラムブレーキをフランジ部材の内部に設けることが考えられるが、フランジ部材の形態に変更を加えて、ロール紙に接する部分から幾らか距離を置いてディスク部分を形成することによりディスクブレーキ方式で回転抑制装置を形成することも可能であり、回転抑制装置の形態は限定されない。回転抑制装置にブレーキ制御手段（図示せず）を接続することで、ブレーキの強度とタイミングを適切に制御できる。即ち、用紙送り出し／巻き戻しの際にはブレーキを解除し、用紙停止の際にはブレーキをかけてロール紙を急停止する。このような構成により、モータにかかる負担を軽減し、エネルギーの有効活用を可能とする。

またロール紙回転抑制装置として、別の構成を磁力作用で考える。図５に示すように、フロントコロ５、あるいは更にリアコロ２４に電磁石を設置する。一方、既述のように巻き戻しローラ４を鋼製、フランジ部材１の外周にスチールを巻く等しておけば、電磁石に流す電流を制御し、磁力強度を制御することで、稼動中にフランジ部材の跳ね上がり等を防ぐだけでなく、必要に応じて回転抑制力を発生することができる。電磁力を強くすれば、フランジ部材とコロ、巻戻しローラの吸着力が強まり、それによってブレーキ力とすることができる。

ロール紙を用いる画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係るロール紙送り出し機構の概略構成図である。 ロール紙送り出し機構の用紙巻き戻し構造に関わる部分を図２と垂直な方向から見た図である。 ロール紙の回転抑制のためにブレーキをフランジ部材に付設する例を示す部分斜視図である。 支持コロに電磁石を組み込む構成を示す概略図である。

符号の説明

１ フランジ部材
２ ロール紙
４ 巻き戻しローラ
５ フロントコロ
７ 駆動モータ
８ 駆動ベルト
２４ リアコロ
２７ ワンウェイクラッチ

Claims (7)

1. ロール紙の両端にそれぞれ嵌挿されロール紙の最大外径よりも小径のフランジ部材と、当該フランジ部材のそれぞれを回転自在に支持する複数の支持コロの組みと、上記ロール紙から記録媒体を繰り出す給紙ローラとを備えて構成され、上記フランジ部材と支持コロの各外径の和が上記ロール紙の最大外径よりも大きく設定されている記録媒体送り出し機構において、各フランジ部材を支持する複数の支持コロの組みの少なくとも一方の組みがロール紙の長手方向に移動可能であり、両方の支持コロ組みが最大限離れた距離に一致する長さを少なくとも有する巻き戻しローラが、支持コロの組みの一個の支持コロに係合し、且つ所望の連続時間の間、上記フランジ部材を巻き戻し回転可能に構成されていることを特徴とする記録媒体送り出し機構。
2. 上記巻き戻しローラの軸にワンウェイクラッチを取り付け、当該ワンウェイクラッチは巻き戻しローラの巻き戻し回転の際には駆動を伝達し、その逆回転の際には駆動を遮断するように設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の記録媒体送り出し機構。
3. 上記給紙ローラが正逆回転可能に構成され、当該給紙ローラの駆動力が上記巻き戻しローラに伝達可能に構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の記録媒体送り出し機構。
4. 上記巻き戻しローラと上記支持コロ及び上記支持コロと上記フランジ部材の間に磁力作用があることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の記録媒体送り出し機構。
5. 上記フランジ部材に制動手段を付設し、当該制動手段の強度とタイミングを可変とするブレーキ制御手段を設けることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の記録媒体送り出し機構。
6. 上記巻き戻しローラと係合する支持コロに電磁石を備え、当該電磁石の磁力強度とタイミングを可変するブレーキ制御手段を設けることを特徴とする、請求項３に記載の記録媒体送り出し機構。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の記録媒体送り出し機構を備えた画像形成装置。

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