JP6554443B2

JP6554443B2 - プリンタ及び搬送装置

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Publication number: JP6554443B2
Application number: JP2016106677A
Authority: JP
Inventors: 恒平中村; 和孝玉置
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Current assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: US20170341436A1; US10040302B2; CN107443933B; CN107443933A; JP2017209962A

Description

本発明は、プリンタ及び搬送装置に関し、より具体的には、テンションバーにより印刷媒体に安定したテンションを付与し、搬送を行うプリンタ及び搬送装置に関する。

プリンタとして、供給ローラから繰り出された長尺シート状の印刷媒体に対して印刷を行い、巻き取りローラで巻き取るプリンタが知られている。これらのプリンタは、印刷媒体に印刷を行う印刷ユニットよりも、印刷媒体の搬送方向の上流側に印刷媒体を挟持して搬送する搬送機構を有する。また、これらのプリンタは、印刷媒体をシワや弛みなく適切に繰り出し、あるいは巻き取るため、印刷媒体に所定のテンション、すなわちテンションを付与するテンション付与機構を供給ローラあるいは巻き取りローラと印刷ユニットとの間に備える場合がある。ここで、付与すべきテンションは印刷媒体、印刷速度、印刷内容により異なるため、図１０に示すようなテンションバー１００１は揺動回転軸１００３の対向する側にカウンターウェイト１００２を備え、カウンターウェイト１００２の重量を変更することで、付与すべきテンションを変更するテンション付与機構が提案されている。

しかし、このような従来のテンション付与機構では、テンションバーの移動空間のほかテンションバーを支持するアーム１００４やカウンターウェイト１００２が移動する空間も必要となり省スペース化の妨げとなるという問題がある。例えば、特許文献１のような搖動回転軸などが不要なリニアタイプのテンション付与機構が提案されている。特許文献１のようなテンション付与機構では、テンションバーの水平を保つため、テンションバーの両端にピニオンを設け、テンションバーの支持部側にラックを設けピニオンとラックとを噛合させて両端のバランスをとっている。また、特許文献１のテンション付与機構では、印刷媒体への付勢には、テンションバーの自重と、テンションバーの端に紐で吊るされた重りを用いている。
特許５３３４９８６号公報

しかし、特許文献１のテンション付与手段では、テンションバーが上下に動く際に、ピニオン及びラックの働きによりテンションバーが回転し、印刷媒体にテンションバーの回転が伝わり、印刷媒体の安定した搬送が阻害される。また、特許文献１のテンション付与手段では、テンションバーの端に紐を用いて重りを吊るしているので、テンションバーの回転に伴って重りが移動したり、テンションバーから外れて落ちたりする恐れがあり、複数の重りを用いると、テンションバーの移動、回転を妨げる恐れがある。

また、特許文献１のテンション付与手段のテンションバーの位置検出を行うセンサは、テンションバーが所定の位置まで下がった場合にのみ反応、すなわち下限のみを検出しており、テンションバーの許容移動範囲の途中の位置にある場合その位置を検出できない。このため、センサを用いたとしても、印刷媒体に付加するテンションを高精度に制御することは難しいので、印刷媒体に安定したテンションの付与を行うことは難しいという問題がある。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、テンション付与手段に、テンション付与バーと、該テンション付与バーの内側にありテンション付与バーの延設方向と平行な軸であってテンション付与バーを相対回転自在に支持し、端部にピニオンを有するピニオンバーとを有することにより、印刷媒体にテンションバーの回転を伝えず、安定した搬送を実現するプリンタ及び搬送装置を提供することを目的とする。また、このようなピニオンバーに、テンション付与手段のテンションを調整するウェイトを保持する機構を持たせ、テンションバーの回転に伴って重りが移動したり、外れて落ちたりせず、テンションバーの移動、回転を妨げないプリンタ及び搬送装置を提供することを目的とする。さらに、テンションバーの位置検出センサとして、絶対的な位置を検出する光センサと、相対的な位置を測定するリニアエンコーダとの両方を用いることで、高精度にテンションを制御し、安定したテンションを付与するプリンタ及び搬送装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、供給ローラから繰り出された媒体に印刷を行って、巻き取りローラで巻き取るプリンタであって、供給ローラと巻き取りローラとの間の搬送経路に配置され、媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、供給ローラと巻き取りローラとの間の搬送経路に配置され、媒体の搬送方向と交差する方向に延設されるとともに媒体に当接して媒体にテンションを付与するように構成されるとともに筒状に形成されたテンション付与バーと、テンション付与バーの筒内にテンション付与バーの延設方向と平行な軸であってテンション付与バーを相対回転自在に支持するとともに、延設方向の端部にピニオンが形成されたピニオンバーと、を有するテンション付与手段と、テンション付与手段の移動方向に沿ってテンション付与手段の移動をガイドするためのガイド部と、ピニオンバーのピニオンと噛合し、ピニオンバーが回転しながらテンション付与手段の移動を許容するラックとを有する支持手段とを備え、テンション付与手段は、ガイド部を移動することにより媒体に一定のテンションを付与し、テンションを調整するためのウェイトを有し、ウェイトは、ピニオンバーと同軸の中空円柱又は中空円板であり、ピニオンバーに取り付けられていることを特徴とする。これにより、印刷媒体にテンション付与バーの回転を伝えず、安定した搬送を実現することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のプリンタにおいて、ウェイトは、ピニオンバーの両端に配置され、中空円柱又は中空円板が有する中空部の直径は、テンション付与バーの直径より大きいことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のプリンタにおいて、支持手段は、上部にテンション付与手段固定部を有することを特徴とする。これにより、交換時の印刷媒体の毀損を回避することができる。

請求項４に記載の発明は、供給ローラから繰り出された媒体を、巻き取りローラで巻き取る搬送装置であって、媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、供給ローラ又は巻き取りローラと、搬送手段との間に配置され、媒体に当接してテンションを付与するテンション付与手段であって、両端にピニオンを有するテンション付与手段と、ピニオンと噛合するラックを有し、テンション付与手段を支持する支持手段と、テンション付与手段の移動範囲を定めるための従動板を有し、テンション付与手段と連動して移動する検出ヘッドと、検出ヘッドにより読み込まれるスケールを有するリニアスケールとを備える位置検出手段と、従動板の有無を検出する２つのセンサを有し、２つセンサの検出パターンによりテンション付与手段が移動範囲内にあるか否かを判定する移動範囲判定手段とを備え、テンション付与手段は、ピニオンと同軸の中空円柱又は中空円板であり、ピニオンに取り付けられている、テンションを調整するためのウェイトを有するたことを特徴とする。これにより、テンション付与手段の位置を正確に検出することができるので、高精度にテンションを制御し、安定したテンションを付与することができる。

本発明によると、供給ローラと巻き取りローラとの間の搬送経路に配置され、媒体の搬送方向と交差する方向に延設されるとともに媒体に当接して媒体にテンションを付与するように構成されるとともに筒状に形成されたテンション付与バーと、テンション付与バーの筒内にテンション付与バーの延設方向と平行な軸であってテンション付与バーを相対回転自在に支持するとともに、延設方向の端部にピニオンが形成されたピニオンバーと、を有するテンション付与手段と、テンション付与手段の移動方向に沿ってテンション付与手段の移動をガイドするためのガイド部と、ピニオンバーのピニオンと噛合し、ピニオンバーが回転しながらテンション付与手段の移動を許容するラックとを有する支持手段とを備え、テンション付与手段は、ガイド部を移動することにより媒体に一定のテンションを付与し、テンションを調整するためのウェイトを有し、ウェイトは、ピニオンバーと同軸の中空円柱又は中空円板であり、ピニオンバーに取り付けられているので、印刷媒体にテンションバーの回転を伝えず、安定した搬送を実現するプリンタ及び搬送装置を提供することができる。

また、テンション付与手段の移動範囲を定めるための従動板を有し、テンション付与手段と連動して移動する検出ヘッドと、検出ヘッドにより読み込まれるスケールを有するリニアスケールとを備える位置検出手段と、従動板の有無を検出する２つのセンサを有し、２つセンサの検出パターンによりテンション付与手段が移動範囲内にあるか否かを判定する移動範囲判定手段を備えているので、高精度にテンションを制御し、安定したテンションを付与するプリンタ及び搬送装置を提供することができる。

本発明の一実施形態のプリンタの外観を示す図である。本発明の一実施形態のプリンタの内側の構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態のプリンタのセンサ部全体を示す図である。本発明の一実施形態のセンサ部のリニアエンコーダの一例を示す図である。本発明の一実施形態のセンサ部の断面を示す図である。本発明の一実施形態のセンサ部全体の斜視図である。本発明の一実施形態のセンサ部とテンションバーのピニオン部の拡大図である。本発明の一実施形態のテンションバーのピニオン、ラックおよびウェイトの関係を模式的に示す図である。本発明の一実施形態のテンションバーのウェイトの構造を示す図である。従来のテンションバーの一例を示す図である。本発明の一実施形態の印刷媒体、ローラ、テンションバー、印刷ユニット等の関係を模式的に示す図である。本発明の一実施形態の絶対的な位置を検出する光センサの処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態の光センサの従動板との関係を模式的に示す図である。本発明の一実施形態のテンションバーの二重構造を説明するための図である。本発明の一実施形態の別のテンションバーの二重構造を説明するための図である。本発明の別の実施形態のセンサ部とテンションバーのピニオン部の拡大図である。本発明の別の実施形態の印刷媒体、ローラ、テンションバー、印刷ユニット等の関係を模式的に示す図である。

以下、本発明のプリンタ及び搬送装置について図面を参照して実施形態を説明する。
(第１実施形態)

図１は、本発明の一実施形態のプリンタ１００の外観を示す図であり、印刷媒体の搬送方向と垂直な横方向から見た図である。印刷媒体は図１の向って左から右に、供給ローラ１０１から繰り出され、巻き取りローラ１０３まで搬送される。供給側のセンサ部１０２および巻取り側のセンサ部１０４は、図に向かって奥行側に平行に配置された、図２に示すテンションバー２０１、２０４の外側の両端のどちらか片側に配置され、それぞれテンションバー２０１、２０４の位置を検出する。ここで、センサ部１０２、１０４は、テンションバー２０１、２０４の外側の片側に配置すると説明したが、これに限られず、両側に配置してより精度の高い検出を図ることができる。

図２は、図１のセンサ部１０２、１０４および筐体の一部を取り除いたときの側面図である。搬送経路の上の、供給ローラ１０１とプラテン２０９との間に供給側のテンションバー２０１が配置され、巻取りローラ１０３と引張ローラ２０６との間に巻取り側のテンションバー２０４が配置される。テンションバー２０１および２０４は、それぞれガイドレール２０２および２０５により支持され、ガイドレールに沿って上下することにより、印刷媒体に安定したテンションを付与する。なお、センサ部１０２および１０４は、点線で示す位置のガイドレールの外側の両端に配置され、ガイドレール上のテンションバーの位置を検出するよう構成される。

また、ガイドレール２０２および２０５上部には、テンションバー固定部２０３が備えられ、印刷媒体のロールの交換の際、テンションバーを上部に固定し、ロールの交換がしやすいようにする。一般に、近年のプリンタではその構造上テンションバーは床面に近い位置まで移動することが可能なため、印刷媒体のロールを交換するとき、テンションバーを低い位置に置いたままだと、印刷媒体の一部が床に接触して、毀損する可能性がある。このため、本実施形態ではロールを交換する際、テンションバーをできるだけ上方に固定することにより、交換時の印刷媒体の毀損を回避している。

なお、テンションバーの両端にはピニオンが取り付けられており、ガイドレール２０２および２０５のラックと噛合している。このため、テンションバー固定部２０３は、テンションバーの両端のうちのどちらか片方に備えておけば、ラック＆ピニオン機構でテンションバー固定部２０３がない側も固定される。また、テンションバーは両端にラック＆ピニオン機構を有するので、印刷媒体を介してテンションバーに力が加わったとしても、テンションバーの両端を同じ高さに維持することができる。なお、テンションバーの両端に取り付けられたピニオンと噛合するラックの位置は任意である。つまり、ラックは、ガイドレール２０２および２０５以外の場所に設けられていてもよく、例えば、プリンタ１００の本体に取り付けられていてもよい。

印刷媒体の搬送を概念的に示したのが図１１である。図１１を参照すると、印刷媒体１１０１は、供給ローラ１０１から繰り出され、テンションバー２０１に当接して搬送され、プラテン２０９の上に載り、ピンチローラ１１０２、グリッドローラ２０８を通ってキャリッジ２０７の下において印刷が行われる。ここで、ピンチローラ１１０２とグリッドローラ２０８とは、上下方向に相対しており印刷媒体１１０１を上下方向から挟持する構成となっている。すなわち、プラテン２０９上での印刷媒体１１０１の搬送方向は、図１１の左から右に向かう方向である。印刷された印刷媒体１１０１は、引張ローラ２０６、テンションバー２０４を通って巻取りローラ１０３に巻き取られる。ここで、本実施形態では、印刷媒体１１０１をピンチローラ１１０２、グリッドローラ２０８で挟持して搬送する例を説明したが、これに限られず、図１７に示すように搬送用ベルト１７０１で印刷媒体１１０１を搬送することもできる。図１７では、搬送用ベルト１７０１は２つのローラ１７０２により駆動されるが、搬送用ベルト１７０１を駆動するローラの数は任意である。

また、図１１では、引張ローラ２０６で印刷媒体１１０１を搬送方向に引っ張ることにより、ピンチローラ１１０２、グリッドローラ２０８と引張ローラ２０６との間の印刷媒体にテンションを加えている。しかし、印刷媒体１１０１の種類によっては、引張ローラ２０６は必須の構成ではない。

プリンタヘッドを保持するキャリッジ２０７は、図示しないガイドレールに移動自在に支持され、プラテン２０９上での印刷媒体１１０１の搬送方向に直交する方向である主走査方向に移動する。主走査方向は、図１１では、紙面の手前から奥へ向かう方向又はその逆の方向である。本実施形態では、プリンタヘッドは、例えば、キャリッジ２０７の下面に印刷媒体１１０１と所定ギャップを隔てて設けられ、各々微細なインク滴を噴射する多数のノズルが印刷媒体１１０１の搬送方向に直線状に整列したノズル列を有する。プリンタヘッドが有するノズル列の数は任意であり、主走査方向に複数のノズル列が配置されていてもよい。

プラテン２０９上での印刷媒体１１０１の搬送は、ピンチローラ１１０２、グリッドローラ２０８及び引張ローラ２０６により行われるが、一般的に印刷を行い供給ローラに巻かれた印刷媒体の量が減少すると巻径が細くなって、印刷媒体１１０１のテンションバー２０１への進入、進出角度が変化し、安定してテンションを付与できない。このため、テンションバー２０１は、ガイドレール２０２に沿って上下することにより、印刷媒体１１０１にテンションが安定して付与されるよう動作する。巻取り側も同様である。

特に、印刷媒体１１０１が軟質ポリ塩化ビニルや布帛などの柔らかい媒体である場合は、より正確なテンション付与が必要である。テンションの正確で安定した付与のためには、記録媒体１１０１のテンションバー２０１及び２０４への進入、進出角度の制御が必要であり、そのためにはテンションバーの位置を正確に検出する必要がある。

また、従来のテンションバーの位置を上限または下限のみで制御する方法では、上限あるいは下限が検出された時のみでテンションバーの制御をするため、瞬間的にテンションバーが大きく動き、印刷媒体１１０１に加えられるテンションの変化が印刷品質に影響する恐れがある。このため、本実施形態では、上限、下限センサに加え、正確な位置検出を行うためリニアエンコーダを用いた位置センサを採用する。

さらに、テンションバーが回転することにより印刷媒体に不要なテンションを加えないようにする必要がある。具体的には、後述するように本実施形態のようなラック＆ピニオン機構によりテンションバーの水平を保つ装置では、テンションバーの両端にあるピニオンによりテンションバーが上下するたびにテンションバー自体が回転する。このテンションバーの回転方向は、テンションバーが上方に移動するか下方に移動するかで変動するが、いずれにしても不要なテンションを印刷媒体に加えることとなるので、このようなことが起こらないように、本実施形態ではテンションバーを後述するような二重構造とする。

また、印刷媒体に合わせたテンションを付与するため、テンションバーの自重に加え、後述するようにテンションバーに当接する印刷媒体に不要なテンションを及ぼさないような形態でウェイトを装着できるようにし、種々の印刷媒体に適応できるようにする。

なお、以下、本実施形態のセンサ部、テンションバーおよびそのウェイトについて説明するが、これらを用いてローラ等の搬送機構を制御し、適切なウェイトを選択してテンションバーの位置を適切な位置に保ち、印刷媒体に的確なテンションを付与する手法については、本技術分野で知られたいずれの方法も使用することができる。

例えば、本技術分野で知られた方法により供給ローラ１０１の外径寸法と、供給ローラ１０１の繰出し時の回転方向とに基づいて、供給ローラ１０１に対するテンションバー２０１の相対位置が所定位置となるように、ステッピングモータ等を制御して、供給ローラ１０１と引張ローラ２０６との間における印刷媒体１１０１の弛み量を変化させることができるが、これに限られず本技術分野で知られた種々の手法を用いることができる
（本実施形態のセンサ部）

図３は、本実施形態のセンサ部１０４の構成を示す図である。センサ部１０４はテンションバー２０４の位置を検出するものであるが、センサ部として供給側のテンションバー２０１および巻取り側テンションバー２０４の近傍に各々同じものが設けられるので、以降センサ部１０４として説明する。

センサ部１０４は、センサヘッド３０２、センサヘッド３０２の下部に取り付けられた従動板３０３並びに従動板３０３の位置を検出する光センサ３０５および３０６を備える。センサヘッド３０２は、後述するガイドレールに沿って上下に移動し、従動板３０３もセンサヘッド３０２の移動と連動して上下に移動する。

光センサ３０５、３０６は各々、図３の奥行き方向の隙間において相対するように一対の発光素子と受光素子を備え、この隙間に従動板が存在すれば光が遮断され受光素子からは信号が出力されないようになっており、この状態を従動板が存在するのでＯＮとする。光センサ３０５、３０６の隙間に従動板がない場合は、受光素子は発光素子から発射された光を受光し、信号が出力される。この状態を従動板が存在しないのでＯＦＦとする。後述するようにセンサヘッドの２つの光センサのＯＮ、ＯＦＦの出力のパターンにより絶対位置を判定する。

ここで、センサヘッド３０２の通常の適切な印刷時の移動範囲は、移動下限３０１から移動上限３０４の間となり、図３に示すように、移動下限では従動板３０３は光センサ３０５のみＯＮ状態で、光センサ３０６はＯＦＦ状態となり、これを超えるとどちらもＯＦＦ状態となる。逆に、移動上限では従動板３０３は光センサ３０５のみＯＦＦ状態で、光センサ３０６はＯＮ状態となり、これを超えるとどちらもＯＦＦ状態となる。

従来は、テンションバーの位置制御として、このような上限または下限を定めておき、その範囲内でテンション付与する程度の制御で印刷を行うことができる場合もあったが、本実施形態の印刷媒体は上述のようにより正確な制御を必要とすることから、この光センサによる位置検出に加えリニアスケールによるセンサヘッドの位置の測定を行って、より正確なテンションバーの位置検出を行う。もちろん、本実施形態のプリンタでも、特殊な状況下においては、テンションバーの位置について上限、下限のみの制御でテンションを付与することもできる。

図４は、本実施形態のセンサ部のより詳細な図である。センサヘッド３０２は、ガイドレール４０２に沿って上述のように上下に移動し、上限４０３までで通常の印刷を行う。センサヘッド３０２の相対的な位置は、センサヘッド３０２でリニアスケール４０１を読み取ることにより測定する。本実施形態では、本技術分野で知られたいずれのリニアスケールを有するリニアエンコーダを用いることができ、例えば光学式、磁気式のいずれでもよく、本実施形態の構成に合わせて使用することができる。

図５〜７を参照して、リニアエンコーダを用いた相対的な位置の測定について説明する。図５は、センサ部の断面図であり、図６は、センサ部の斜視図である。図７は、本実施形態のセンサ部とテンションバーのピニオン部の拡大図である。図５及び７に、テンションバー２０１、２０４と連動してテンションバーの位置を取得するための爪５０２が示されている。爪５０２はセンサヘッド３０２に取り付けられており、爪５０２がテンションバーの移動に連動して移動すると、センサヘッド３０２も移動する。なお、リニアスケールで読み取った相対的な値から、後述する光センサにより読み取られる上限の位置又は下限の位置を用いて、実際の位置が算出される。

本実施形態のセンサ部１０４は、そのガイドレールを、例えば、テンションバー２０１、２０４のガイドレール２０２、２０５と平行になるように設置されてあり、ガイドバー２０１、２０４の端部７０５に爪５０２を引っかけるようになっている。図７を参照すると、爪５０２はテンションバーの端部７０６に下方から接触しており、テンションバーが上方に移動すると、図示しないバネ等により爪５０２は上方に吊り上げられているので、テンションバーに追随して上方に移動する。ここで、センサ部１０４のガイドレールを、テンションバー２０１、２０４のガイドレール２０２、２０５と平行に配置するのは必須の要件ではない。例えば、センサ部１０４のガイドレールが伸びる方向と水平面がなす角度を、テンションバーのガイドレールが伸びる方向と水平面がなす角度よりも小さくしても良い。すなわち、センサ部１０４のガイドレールと、テンションバーのガイドレールとに角度をつけて、所定の爪５０２の移動量に対するテンションバーの移動量をより小さくするようにすることができる。このような構成とすることで、テンションバーが鉛直方向に単位長さだけ移動した場合におけるセンサヘッド３０２の移動量を、センサ部１０４のガイドレールをテンションバーのガイドレールと平行になるように配置した場合よりも大きくすることができる。したがって、センサ部１０４の感度（検出精度）を上昇させることができる。

また、センサ部１０４のガイドレールが伸びる方向と水平面がなす角度を、テンションバーのガイドレールが伸びる方向と水平面がなす角度よりも大きくすることもできる。このような構成とすることで、テンションバーが鉛直方向に単位長さだけ移動した場合におけるセンサヘッド３０２の移動量を、センサ部１０４のガイドレールをテンションバーのガイドレールと平行になるように配置した場合よりも小さくすることができる。したがって、センサ部１０４をコンパクトにすることができる。

上述したように、爪５０２は、センサヘッド３０２に取り付けられているので、テンションバーの移動に追随してセンサヘッド３０２も移動する。このため、センサヘッドの絶対位置、相対位置を検出、測定することによりテンションバーの位置を正確に検出することができる。このように本実施形態では、テンションバーの正確な位置が分かるので、従来の上限、下限の検出による場合に比べ、テンションバーの滑らかな制御ができる。このため、テンションバーの位置変化の影響が印刷結果に及ぶことを防止できる。

図６及び７を参照するとリニアスケール４０１およびセンサヘッド３０２に取り付けられた読取ヘッド５０１により、リニアスケールにおける相対的な位置を測定する。すなわち、読取ヘッド５０１は、センサヘッド３０２に取り付けられているので、ガイドレール４０２上をセンサヘッド３０２が移動すると、これに連動して読取ヘッド５０１もガイドレール４０２に平行に配置されたリニアスケール４０１に沿って移動する。この際、読取ヘッド５０１は、リニアスケール４０１の値を読み取って図示しない制御部に、測定結果を一定期間ごと、あるいは値が変化した際等に送る。これにより、テンションバーの相対的な位置を取得することができる。
（本実施形態のテンションバー）

上述のように、従来のテンションバーは、両端にピニオンを備えられ、ラック＆ピニオン機構によりテンションバーの水平を保つことができる。しかし、テンションバーの両端にあるピニオンによりテンションバーが上下するたびにテンションバー自体が回転してしまう。これを回避するため、本実施形態のテンションバーは、ピニオンが両端についた内側バーと印刷媒体に当接する外側バーとの二重構造とする。

本実施形態の説明上、テンションバーと総称する場合は、この二重構造を有する棒状の部品を意味し、いわゆるテンション付与手段、あるいはテンション付与機構と同義である。一方、二重構造の棒状部品のうちピニオンギアが付き内側に配された部品は、内側バー、あるいはピニオンによるテンションバー水平安定機能を有することから、本願ではピニオンバーと称する。

また、外側に位置する部品は、外側バー、あるいは印刷媒体に当接しテンションを付与する機能を有することから本願ではテンション付与バーと称する。本実施形態では、テンション付与手段は、テンション付与バーと、ピニオンバーを有するので、ピニオンバーの回転の影響を印刷媒体に及ぼすことを防止できる。特に、ピニオンバーが上下に動く際の回転方向が、印刷媒体の搬送方向と逆となった場合に、この効果は大きくなる。なお、ここでいう二重構造では、以下説明するようにピニオンバーとテンション付与バーとが同軸で回転するように構成されているが、これに限られることなく、回転軸が重なっておらず別の軸で各々回転するようにすることもできる。

図８および１４を参照して、本実施形態の二重構造について説明すると、テンションバーはガイドレール２０２、２０５にボールベアリング８０３を介して接触することにより滑らかに上下動できるようになっている。すなわち、ピニオンバーである内側バー８０１は上下動とともに回転するので、ボールベアリング８０３でこれを吸収し、ガイドレール２０２、２０５の片側のレール上をボールベアリング８０３の外側が車輪のように回転していくように接触して保持されている。これにより、内側バー８０１のガイドレール２０２、２０５上の滑らかな移動が可能になる。また、ピニオン７０２はピニオンバー８０１よりも径が小さくなっており、これによりラック７０３の一部でピニオンバー８０１の肩部８０７を抑えるような構造となり、テンション付与手段が横方向に外れるのを防止している。

一方、内側バー８０１の両側の端部近くにはピニオンギア７０２が同軸で取り付けられ、ピニオンギア７０２は、ラックギア７０３に噛合しており、テンションバーの上下動に伴いピニオンギア７０２は回転する。このように構成する結果、内側バー８０１の両端のピニオンのうち１つが上下に動いてもピニオンが回転し、その結果内側バー８０１と反対側のピニオンも同じ回転をするから、ラックギア７０３のギアを飛ばしてピニオンギア７０２が動くことはなく、内側バー８０１が傾くことを防止できる。また、ラックギア７０３及びピニオンギア７０２の幅（図８では上下方向の長さ）は、広い方が望ましい。ラックギア７０３及びピニオンギア７０２の幅が広いほど、内側バー８０１が傾くことを防止できる（内側バー８０１と水平面がなす角度が大きくなることを防止できる）。

本実施形態では、上述のように、ピニオンギア７０２を介してラックギア７０３と、ボールベアリング８０３を介してガイドレール２０２、２０５で、内側バー８０１を支持する。このため、テンションバーの図８の左右方向での移動を防止することができる。また、ピニオンギア７０２及びラックギア７０３で構成されるラック＆ピニオン機構のみでテンションバーを支持すると、ラックに不要な力がかかり耐久性に問題が出る場合がある。しかし、本実施形態では、ピニオンギア７０２を介してラックギア７０３と、ボールベアリング８０３を介してガイドレール２０２、２０５で内側バー８０１を支持するので、ピニオンギア７０２及びラックギア７０３の耐久性に問題が生じることを防止することができる。
また、ピニオンギア７０２及びラックギア７０３は、金属で形成することが望ましい。ピニオンギア７０２及びラックギア７０３を形成する際に用いる金属は、例えば、ステンレスである。
本実施形態では、ラックギア７０３と、ガイドレール２０２、２０５を用いて内側バー８０１を支持する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、本技術分野で知られたいずれかの手法を採用することもできる。

上述したように、テンションバーの上下動でピニオン７０２が回転するが、内側バー８０１もピニオン７０２に同軸で接続されているので回転する。しかし、図１４に示すように、内側バー８０１とテンション付与バーである外側バー７０４とは、ボールベアリング１４０１で自由に回転できるように接続されているので、ピニオン７０２が回転し、内側バー８０１が回転しても外側バー７０４が回転することはない。

図８に示すテンションバーの二重構造部分８０５が、このような二重構造となっており、図１４に示すように、外側バー７０４の内側に同軸でより細い内側バー８０１が嵌め込まれている。これにより、ラック＆ピニオン機構によりテンションバーの水平を保ちつつ、印刷媒体に当接する外側バー７０４はテンションバーが上下しても回転することはないから、ラック＆ピニオン機構により生じる、印刷媒体に対する不要なテンションの付加を回避するようにすることができ、安定した搬送を可能にすることができる。これは、後述する本実施形態のセンサ部による正確な位置検出処理と、これによる適切なテンション付与制御に加えて、印刷媒体への付与テンションの、安定した正確な制御が可能となる。

また、本実施形態のテンション付与手段であるテンションバーは、ウェイト（重り）を取り付けられるようになっており、自重に加えて、必要に応じて重量を加えて印刷媒体に付与するテンションを調整することができる。すなわち、一般に印刷媒体や、印刷内容によっては付与が必要なテンションは異なってくる。特に、本実施形態で使用する印刷媒体は安定した印刷を実現するため、プラテンに印刷媒体を空気圧で吸着するような機構があり、これにより付与するテンションが通常より増大し、印刷媒体や、印刷内容により調整が必要である。また、吸着力とテンションバーとで調整を取る必要がある場合もある。しかし、従来のテンションを調整する方法では、背景技術で説明したように、テンションバーの端に紐を用いて重りを吊るしており、様々な問題があって実際にはほとんど使用することができない。

本実施形態では、従来のように重りを吊るすようなことはせずに、図７に示すように中空円柱状のウェイト７０５を、テンションバーと同軸に取り付ける。具体的には、図８に示すように内側バー８０１に同軸に取り付けられた皿状のウェイト取付け部８０２に、２つの取り付け棒８０４が皿面に垂直に取り付けられており、取り付け棒８０４にウェイト７０５嵌め込むことにより固定する。ウェイト７０５は図９に示すように、半円板９０１、９０２に取り付け棒８０４に嵌め込むための穴９０５があけられ、ウェイト取付け部８０２に取り付けると、中空円柱状になるようになっている。中心部分は外側バー７０４の外径よりも大きな穴を形成しておき、外側バー７０４とは同軸かつ隙間ができるようになっている。このため、ウェイト７０５は、外側バー７０４とは接せずに、内側バー８０１とともに回転する。ここで、本実施形態で取り付け棒は２つであるが、これに限られずテンションバーその他の構成に合わせ種々の数とすることができる。

ウェイト７０５をテンションバーに固定するときには、半円板９０１、９０２でテンションバーを挟むように固定する。この際横断面図９０３、９０４を参照すると理解できるように穴９０５付近が重なって固定できるように相互にくぼみができている。このような構造とすることにより、テンションバーを取り外すことなく、容易にウェイトを取り付け、取り外すことが可能である。図示しない固定具により、本技術分野で知られた手法でウェイトを固定することもできる。

また、ウェイトをウェイト取付け皿８０２に取り付けると中心部は外側バー７０４には接触しないようになっているので、これにより、ウェイトがテンションバーに固定され、外側バー７０４に搬送する印刷媒体に当接ことにより生じる回転力が加わっても、ウェイト７０５にはその力は負荷されないようになっている。すなわち、ウェイト取付け皿８０２が内側バー８０１に取り付けられており、その結果外側バー７０４からウェイト７０５は離間しているから、ウェイト７０５を取り付けても外側バー７０４のモーメントが変化することはない。

一般に、テンションバーは印刷媒体に当接し、印刷媒体は搬送されていくことから、印刷時にテンションバーの外側バー７０４は搬送に合わせて回転力が付加されている。ここで、もし本実施形態のような形状のウェイトを外側バー７０４に取り付けると、外側バー７０４のモーメントが大きくなり、例えば印刷を停止した際に大きな慣性モーメントが働き、特に柔らかい印刷媒体の場合、伸びてしまう等の恐れがある。

また、伸びないまでも印刷媒体の搬送とともに回転する外側バー７０４が大きなモーメントを持たせるのは、搬送機構としても問題がある。上述の通り、本実施形態では、ウェイト７０５は内側バー８０１に固定されているので、外側バー７０４とともに回転することがなく、印刷媒体を毀損したり、搬送を不安定にしたりすることはなく、印刷媒体や印刷内容に応じて付与するテンションを調整することができる。
（本実施形態の位置検出処理）

次に、光センサ３０５、３０６を用いたテンションバーの絶対的な位置の検出方法を図１２および１３を参照して説明する。基本的には、図１３のいずれかのパターンに示すように、従動板３０３の位置を２つの光センサ３０５、３０６を用いて検出する。すなわち、制御部は、２つの光センサの検出状況（従動板で発光素子から発射された光が遮られるか否か）に応じて従動板の位置を判定することによってセンサヘッドの位置を判定する。この際、２つのセンサの出力の組み合わせは、光センサ３０５、３０６の順でＯＮ：ＯＮ、ＯＮ：ＯＦＦ、ＯＦＦ：ＯＮ、ＯＦＦ：ＯＦＦの４つの状態が存在する。本実施形態では、制御部は、この光センサの出力の組み合わせが、従動板が移動することにより変化すると、変化後のパターンを読み取り、変化のパターンを判定する。

従動板３０３は上下に動いて、上下に並んだ光センサ３０５、３０６を順次通過するから、２つの光センサの変化のパターンは図１３に示す６パターンとなる。ここで、通常のテンションバー制御時にはテンションバーは所定の範囲で上下するように制御されることから、テンションバーの位置を検出するセンサヘッドの位置も上記のように上限３０４と下限３０１とが存在する。通常の印刷時に、センサヘッドの位置が上限３０４から下限３０１の範囲を超えれば、センサヘッドが範囲内に収まるように制御される。センサヘッドの位置が、上限３０４と下限３０１の範囲を超えた後、所定の時間経過しても上限３０４と下限３０１の範囲に戻らない場合には、適切な印刷が行えないとしてエラーや警告の表示、又は印刷の中断を行ってもよい。

また、例えば、印刷媒体の取り換えのため供給ローラを取り外す際や、初期化時等には、この範囲外となるので、上述のリニアエンコーダを用いた測定を行う際には上限又は下限の位置を検出して、イニシャライズする必要がある。そこで、光センサ３０５、３０６を用いて上限又は下限位置を判定する方法を説明する。なお、本実施形態では光センサ３０５、３０６により初期化を行って、リニアスケールの測定値を用いるが、アブソリュートタイプのリニアエンコーダを用いれば、リニアエンコーダだけで位置制御をすることもできる。

まず、光センサの出力の組み合わせの変動パターンを検討すると、図１３に示すように６パターンが考えられる。本実施形態では、この６種類のパターンのうち、装置上の都合で従動板が下方に移動するパターン１、３、５となる変動時の位置を絶対位置の基準値とするが、これに限られず６パターンを用いることもできるし、別のパターンの組み合わせで基準値を用いることもできる。

具体的には、従動板の寸法や取り付け位置、光センサの取り付け位置に基づいて各パターンの変動時のセンサヘッドの絶対的な位置を求めるための基準値を予め算出しておけば、その基準値をもとにいずれのパターンが検出されたかで、その時点のセンサヘッドの位置を算出することができ、それをもとに上述のリニアスケールから正確なテンションバーの位置を取得することができる。例えば、パターン１の時の基準値はａ_１、パターン３の時がａ_３、パターン５の時がａ_５とする。ここで、基準値とは、例えば、テンションバーの位置を、パターン１、３、５となる変動時の位置から、所定の位置となるまで上げた場合のリニアエンコーダのカウント数である。ここで、テンションバーの所定の位置とは、例えば、テンションバーを用いて印刷媒体に所望のテンションを付加することのできる位置である。

パターン１、３、５検出後のリニアエンコーダで測定される相対値がＬとすると、パターン１の変動以降光センサの検出状態の変動がない場合は、テンションバーの位置は、リニアエンコーダのカウント数を用いてＬをａ_１とするよう制御すればテンションバーを所望の位置で保持することができる。このように、光センサを用いて変動パターンを判定することにより、素早く基準値を得ることができ初期化、セッティング時間を短縮することができるがこれに限られず、Ｌにオフセット値を加えてテンションバーの絶対値を取得して制御することもできる。

次に、従動板の位置検出パターンの判定方法を説明する。図１２のフローチャートに示すように、制御部は、先ず光センサ３０５および３０６の出力の組み合わせを読取り（Ｓ１２０１）、光センサ３０５および３０６の出力の組み合わせが変化したかを監視する（Ｓ１２０２）。

テンションバーの位置が変動し、それに伴って従動板３０３が移動し、光センサ３０５および３０６の出力の組み合わせが変化すると（Ｓ１２０２のＹｅｓ）、どのように光センサ３０５および３０６の出力の組み合わせが変化したかを判定する（Ｓ１２０４）。このとき、変動のパターンは６種類存在しうるが、本実施形態では、図１３に示すパターン１、３、５の場合（Ｓ１２０４のＹｅｓ）には、制御部は、パターン１、３、５のそれぞれでの基準値を取得する（Ｓ１２０５）。上述のように、リニアスケールを用いてテンションバーの高さを制御する際の基準値は、例えば、テンションバーによって印刷媒体に所望のテンションを付加することのできる値である。具体的には、基準値は、図１３において、従動板３０３の上下方向の中央の位置が、光センサ３０５および３０６の上下方向の中央と一致する位置に相当する値である。

上述の通り、一般にこの基準値はパターン１、３、５のそれぞれによって異なるので、予め装置構成をもとに得られた各基準値を図示しないメモリ等に格納しておき、パターンが判定されたらそのパターン用の基準値を読み出して使用等するが、具体的な手法はこれに限られない。

制御部は、リニアスケールを用いてテンションバーの高さを制御する際の基準値を予め設定した値とした後（Ｓ１２０５）、テンションバーの高さを制御するのに用いるセンサを光センサ３０５および３０６から、リニアエンコーダに切り替える。制御部は、テンションバーの高さを制御するのに用いるセンサをリニアエンコーダに切り替えた後、リニアスケールを読取り、テンションバーの位置が所定の位置となるように制御する（Ｓ１２０５）。

なお、テンションバーの高さを制御するのに用いるセンサを光センサ３０５および３０６からリニアエンコーダに切り替えた後も、光センサ３０５および３０６の出力をエラーの検出等に用いてもよい。例えば、図１３のパターン２の変化が検出された後、所定の時間が経過しても光センサ３０５および３０６の出力の組み合わせが変化しない場合には、異常が発生したと判断することができる。この場合、テンションバーの位置は、所定の範囲よりも上に上がっており、所定の時間を経過しても所定の範囲内に戻っていない。

以上、本実施形態のプリンタ及び搬送装置は、上述のような構成を有することにより、印刷媒体にテンションバーの回転を伝えず、安定した搬送を実現することができる。また、高精度にテンションを制御し、安定したテンションを付与することができる。
(第２実施形態)

本実施形態は、基本的に上述の第１実施形態と同様であるが、テンション付与手段の二重構造の具体的な構成が異なる。すなわち、本実施形態でもテンション付与手段は内側バーと外側バーで構成されているが、本実施形態の内側バーは図１５に示すように１本の棒ではなく、中心部分には内側バーはなく、両側にある２本の内側バーはつながっていない。

具体的に、図１５を参照して説明すると、本実施形態の内側バー１５０１、１５０２は端部近くにピニオン７０２を備えボールベアリング１４０１で外側バー７０４に同軸で回転可能に取りつけられている。しかし、本実施形態では、上述の第１実施形態とは異なり、外側バー７０４の中心部の内部１５０３には内側バー８０１が存在せず、ピニオンが取り付けられた短い２本の内側バー１５０１、１５０２が各々ボールベアリング１４０１に接続されている。このような構成を取ることにより、重量が軽減されるほか、短い内側バーを取り付けるだけなので、製造コストの軽減も図ることができる。

ただし、２つの内側バー１５０１、１５０２はつながっているのではなく、両側でピニオンが自由に回転するため、第１実施形態に比較にして左右で傾きが発生する可能性があるが、ピニオンのギアの幅を広げることで、一定程度水平に保つことが可能である。すなわち、ラックギア７０３及びピニオンギア７０２の幅が広いほど、内側バー８０１が傾くことを防止できる。つまり、内側バー８０１と水平面がなす角度が大きくなることを防止できる。

さらに、本実施形態では、２つの内側バー１５０１、１５０２の両端にピニオンギア７０２を有するのは必須の要件ではない。すなわち、本実施形態では、２つの内側バー１５０１、１５０２の両端のうち、いずれかにピニオンギア７０２を有する構成とすれば、ラックギア７０３及びピニオンギア７０２によりテンションバーが傾くのを防止することが
できる。したがって、２つの内側バー１５０１、１５０２のいずれかにピニオンギア７０２を有すれば、テンションバーを一定程度水平に保つことが可能である。

以上本実施形態の構成を有することにより、テンション付与手段の重量が軽減されるほか、短い内側バーを取り付けるだけなので、製造コストの軽減も図ることができる。
(第３実施形態)

本実施形態も、基本的には、第１実施形態と同様であるが、本実施形態では、テンションバーを通常の範囲以外でも使用する。すなわち、第１実施形態で説明したように、テンションバーの位置はセンサを用いて精度よく一定範囲内に制御されるが、印刷媒体、印刷内容などによっては、通常とは異なる位置でテンションバーを制御する方が望ましい場合もある。例えば、印刷媒体の皺防止等のために、ピンチローラ１１０２及びグリッドローラ２０８とテンションバーの間に存在する印刷媒体の長さと、引張ローラ２０６とテンションバーの間に存在する印刷媒体の長さがより短くなるように調整した方が良い場合がある。

テンションバーの位置を検出するセンサは、テンションバーの位置に応じた位置に配置され、テンションバーの移動を検知する必要がある。したがって、テンションバーの移動する範囲が、センサヘッド３０２の移動できる範囲である上限３０４と下限３０１の範囲を超える場合には、例えば、センサ部１０４の鉛直方向の位置を変更する機構を設ける必要がある。しかし、センサ部１０４を固定するのではなく、複雑な位置変更機構を設けるようにすると、コスト上昇の原因となる。そこで、本実施形態では、簡単な部品の取り付けだけで容易にテンションバー位置検出範囲の変更を可能とする。

図７を参照すると、第１実施形態の爪５０２は、テンションバーの端部７０６に下方から「直接」接触する。この構成では、センサヘッド３０２が、テンションバーの位置を検出できる上限は爪５０３の位置になり、これよりも上の範囲ではテンションバーの位置検出自体ができない。このため、通常の印刷時の位置より上方の位置でテンションバーの位置制御を行うのが望ましい場合に対応することができない。

そこで、本実施形態では、爪５０２の鉛直方向上側に位置調整機構１６０１を設ける。位置調整機構１６０１の下端を爪５０２と接触させ、位置調整機構１６０１の上端をテンションバーの端部７０６と接触させることにより、センサが検出することができるテンションバーの位置の範囲を容易に変更することができる。位置調整機構１６０１は、例えば、棒状の部品である。

本実施形態は、位置調整機構１６０１を有するので、ピンチローラ１１０２及びグリッドローラ２０８とテンションバーの間に存在する印刷媒体の長さと、引張ローラ２０６とテンションバーの間に存在する印刷媒体の長さを変更することができる。すなわち、この位置調整機構１６０１を備えることにより、センサ部１０４の鉛直方向の位置を変更するための複雑な機構を設けなくても、センサ部１０４の鉛直方向の位置を変更したと同じ効果を得ることができる。
以上本実施形態の構成を有することにより、様々な印刷条件に合わせテンションバーの移動範囲を変更することができる。

前述したように、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されない。本発明では、実施形態をその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせの変更等を行うことができる。例えば、本実施形態のテンション付与手段は、本願で一例として挙げたいずれのプリンタにも限定されず、印刷媒体を搬送させながら印刷するプリンタ全般に使用することができる。同様に、本実施形態で説明したセンサ部も、テンションバーの位置検出に限られることなく、一般に一定の範囲で動作し、正確な位置をリニアに知ることにより動作する搬送機構に適用することができる。

Claims

供給ローラから繰り出された媒体に印刷を行って、巻き取りローラで巻き取るプリンタであって、
前記供給ローラと前記巻き取りローラとの間の搬送経路に配置され、前記媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
前記供給ローラと前記巻き取りローラとの間の搬送経路に配置され、前記媒体の前記搬送方向と交差する方向に延設されるとともに前記媒体に当接して当該媒体にテンションを付与するように構成されるとともに筒状に形成されたテンション付与バーと、前記テンション付与バーの筒内に当該テンション付与バーの延設方向と平行な軸であって前記テンション付与バーを相対回転自在に支持するとともに、延設方向の端部にピニオンが形成されたピニオンバーと、を有するテンション付与手段と、
前記テンション付与手段の移動方向に沿って前記テンション付与手段の移動をガイドするためのガイド部と、前記ピニオンバーのピニオンと噛合し、ピニオンバーが回転しながら前記テンション付与手段の前記移動を許容するラックとを有する支持手段と
を備え、
前記テンション付与手段は、前記ガイド部を移動することにより前記媒体に一定のテンションを付与し、テンションを調整するためのウェイトを有し、
前記ウェイトは、前記ピニオンバーと同軸の中空円柱又は中空円板であり、前記ピニオンバーに取り付けられていることを特徴とするプリンタ。
前記ウェイトは、前記ピニオンバーの両端に配置され、前記中空円柱又は中空円板が有する中空部の直径は、前記テンション付与バーの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
前記支持手段は、上部にテンション付与手段固定部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプリンタ。
供給ローラから繰り出された媒体を、巻き取りローラで巻き取る搬送装置であって、
前記媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
前記供給ローラ又は巻き取りローラと、前記搬送手段との間に配置され、前記媒体に当接してテンションを付与するテンション付与手段であって、両端にピニオンを有するテンション付与手段と、
前記ピニオンと噛合するラックを有し、前記テンション付与手段を支持する支持手段と、
前記テンション付与手段の移動範囲を定めるための従動板を有し、前記テンション付与手段と連動して移動する検出ヘッドと、該検出ヘッドにより読み込まれるスケールを有するリニアスケールとを備える位置検出手段と、
前記従動板の有無を検出する２つのセンサを有し、前記２つセンサの検出パターンにより前記テンション付与手段が前記移動範囲内にあるか否かを判定する移動範囲判定手段と
を備え、前記テンション付与手段は、前記ピニオンと同軸の中空円柱又は中空円板であり、前記ピニオンに取り付けられている、テンションを調整するためのウェイトを有することを特徴とする搬送装置。