JP2011190010A - 給送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であって、安定した給送速度を実現し、給送媒体の蛇行を防止することができる給送装置を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる給送装置１は、一対のローラとガイド部材１３とを備える。一対のローラは、少なくとも一方のローラがテーパ形状である。また、一対のローラのうち、一方のローラは他方のローラに向けて付勢されている。さらに、一対のローラがシール台紙１０６を挟持した場合に、双方のローラの外周面の離間距離はローラ軸方向で一定となる。一対のローラは、それぞれのローラの外周面とシール台紙１０６との間に摩擦が生じるように形成されている。ガイド部材１３は、一対のローラにより挟持されたシール台紙１０６が幅方向に移動しながら給送される場合に、一対のローラに対して、シール台紙１０６が移動する側に配置され、シール台紙１０６の端部が当接する。
【選択図】図２

Description

本発明は給送装置に関し、特に薄体を給送する給送装置に関する。

プリンタの紙送りやカセットテープのテープ送り等、薄体をローラ送りする場合に薄体が蛇行してしまうという問題が発生する。この薄体の蛇行を防止するために、ローラの前後に薄体の幅に合わせたガイドを配置する機構が用いられている。しかし、このような機構においては、薄体の幅に応じてガイドの位置を調整しなければ、薄体の幅の違いに対応することができなかった。

このような問題を解消するために、ローラをクラウン型に形成し、薄体をローラ中央に寄せる機構が提案されている。また、ローラをテーパ型に形成し、薄体をローラ外径が太い方に寄せ、ローラ外径が太い端部にガイドを設ける機構（例えば特許文献１）が提案されている。特許文献１に記載された技術は、非特許文献１に示されているように、ローラ形状により薄体の応力分布に相違が発生し、ローラ外径が太い方に薄体が向かう原理に基づいている（図１１参照）。

一方、特許文献２には、紙送りを行うメインローラの前後において、一端にフランジが設けられたテーパ形状のローラと直線型のローラとからなるローラ対を設ける技術が開示されている。メインローラの前方と後方でテーパの形状を反転させることにより、メインローラの前後において、記録媒体がテーパ形状のローラの一端に寄る。そのため、記録媒体の蛇行が防止できる。

他方、特許文献３には、一対のローラ軸上に、フラットローラ同士のローラ対とフラットローラ及びテーパローラからなるローラ対とを交互に設ける技術が開示されている。

特開２０００−５７６６０号公報 実開昭５９−６８７４４号公報 特開昭６１−１８６５２号公報

野中修、萱場重男、林良生著、"航空宇宙技術研究所資料 ＴＭ−７２４ ムービングベルト式地面効果試験装置"、航空宇宙技術研究所、１９９８年２月、ｐ１４〜１５

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、薄体の応力分布に基づいているため、ローラ前後での十分な張力と、ローラに対する薄体の十分な巻回し角度（特許文献１においては２０°〜９０°）とを確保する必要がある。そのため、特許文献１に記載の機構を用いる場合は、機構全体の構成や、薄体の取り回しに制限が生じていた。

また、特許文献２に記載の技術は、テーパローラ（従動ローラ）による幅方向の移動のみを期待しているため、テーパローラと対をなす直線型のローラ（駆動ローラ）には摩擦を持たせていない。そのため、給送するために別途メインローラを配置する必要があり、装置全体が煩雑となる。

さらに、特許文献３に記載の技術においては、フラットローラの外周面がテーパローラの大径側のローラ端に押圧されている。そのため、テーパローラのローラ端がつぶれてしまい、給送速度が変化してしまう可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成であって、安定した給送速度を実現し、給送媒体の蛇行を防止することができる給送装置を提供することを目的としている。

本発明にかかる給送装置は、少なくとも一方のローラがテーパ形状であり、双方のローラは対向して配置され、円周方向に回転可能であり、少なくとも一方のローラが回転駆動する一対のローラと、前記一対のローラにより挟持された給送媒体が幅方向に移動しながら給送される場合に、前記一対のローラに対して、前記給送媒体が移動する側に配置され、前記給送媒体の端部が当接するガイド部材と、を備え、前記一対のローラのうち、一方のローラは他方のローラに向けて付勢され、前記一対のローラが前記給送媒体を挟持した場合に、前記双方のローラの外周面の離間距離はローラ軸方向で一定となり、前記一対のローラは、それぞれのローラの外周面と前記給送媒体との間に摩擦が生じるように形成されているものである。

本発明により、簡易な構成であって、安定した給送速度を実現し、給送媒体の蛇行を防止することができる給送装置を提供することができる。

実施の形態１にかかるシール剥離機の構成例を示す図である。 実施の形態１にかかる給送装置の構成例を示す図である。 実施の形態１にかかる給送装置の構成例を示す図である。 実施の形態１にかかるローラの回転方向を示す図である。 実施の形態１にかかるシール台紙に加わる力を説明するための図である。 実施の形態１にかかるシール剥離機の変形例を示す図である。 実施の形態２にかかる給送装置の構成例を示す図である。 実施の形態２にかかる給送装置の変形例を示す図である。 テーパローラの変形例を説明するための図である。 テーパローラの変形例を説明するための図である。 関連するベルトの応力分布を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明にかかる給送装置の適用例について説明する。図１は、本実施の形態にかかる給送装置１を搭載したシール剥離機１０１の構成例を示す図である。シール剥離機１０１は、本体１０２と、本体１０２にセットされたリール状シール台紙１０３とを備える。リール状シール台紙１０３には、表面に複数のシール１０４が貼付されている。

本体１０２は、本発明にかかる給送装置１と、剥離軸１０５とを備える。給送装置１はシール台紙１０６を矢印方向に給送する。すると、リール状シール台紙１０３からシール台紙１０６が引き出され、剥離軸１０５により折り返される。その結果、シール台紙１０６に貼付されていたシール１０４が剥離される。

次に、本実施の形態にかかる給送装置１の具体的な構成例について説明する。図２は、給送装置１の構成例を示す図である。給送装置１は、テーパローラ１１、フラットローラ１２、ガイド部材１３を備える。

テーパローラ１１は、テーパ形状のゴムローラ１１１、テーパローラ１１の中心軸を通る回転軸１１２を有する。フラットローラ１２は、直線状のゴムローラ１２１、フラットローラ１２の中心軸を通る回転軸１２２を有する。テーパローラ１１及びフラットローラ１２の外周面はゴムで形成されている。そのため、双方のローラの外周面と給送媒体であるシール台紙１０６との接面において摩擦力が生じる構成となっている。なお、ゴムローラ１１１のテーパ形成方法として、ゴムローラ１１１を最初からテーパ形状で一体形成してもよいし、回転軸１１２の一部をテーパ形状に形成し、その周囲にフラット型ゴムローラを巻く等してもよい。また、ローラの中心軸とは、ゴムローラ１１１、１２１自体の中心軸のことを意味している。ローラの中心軸は図２において一点鎖線で示されている。

テーパローラ１１の外周面とフラットローラ１２の外周面との離間距離はシール台紙１０６を挟持した場合に、ローラ軸方向に一定となるように対向して配置されている。より詳細には、テーパローラ１１の中心軸とフラットローラ１２の中心軸とが同平面上に位置するように配置される。そして、当該平面上において、テーパローラ１１の外周面とフラットローラ１２の外周面との離間距離がローラ軸方向に一定となっている。なお、離間距離を一定にするには、例えば、図３に示すように、テーパローラ１１の回転軸１１２とフラットローラ１２の回転軸１２２とがなす角度が、テーパ角度θと等しくなるように固定すればよい。

このとき、フラットローラ１２は、テーパローラ１１に向けて付勢されている。付勢手段としては、例えば、ばね等の付勢部材を用いる。図３に示すように、フラットローラ１２の回転軸１２２にばね１４を連結させて、ばね１４がフラットローラ１２をテーパローラ１１方向に付勢する。これにより、テーパローラ１１及びフラットローラ１２は、シール台紙１０６を挟持する。

また、テーパローラ１１は回転軸１１２に連結されたモータ（図示省略）の駆動により回転駆動する駆動ローラである。テーパローラ１１の回転駆動によりシール台紙１０６が給送される。一方、フラットローラ１２は、接触しているシール台紙１０６が給送されることにより回転する従動ローラである。

ガイド部材１３は、テーパローラ１１の大径側の端部に設けられている。シール台紙１０６が給送される場合に、シール台紙１０６はテーパローラ１１の大径側の端部に寄せられる。そのため、ガイド部材１３は、寄せられてきたシール台紙１０６の幅方向の端部と当接する。図２においては、ガイド部材１３はテーパローラ１１の大径側の端部に設けられたフランジであるが、これに限られたものではない。ガイド部材１３は、フラットローラ１２側に設けられていてもよい。また、シール台紙１０６の送給方向において、一対のローラの前後にシール台紙１０６が当接するためのガイド部材１３が設けられてもよい。

続いて、本実施の形態にかかる給送装置１の動作例について説明する。初めに、シール台紙１０６が送給される原理について説明する。図４は、テーパローラ１１及びフラットローラ１２の回転方向を示す図である。テーパローラ１１が矢印２０２方向に回転駆動すると、テーパローラ１１に向けて付勢されたフラットローラ１２が矢印２０１方向に回転（従動）する。すると、テーパローラ１１及びフラットローラ１２に狭持されたシール台紙１０６が紙面手前方向２０３に進む。つまり、シール台紙１０６は、テーパローラ１１及びフラットローラ１２とシール台紙１０６との間に生じる摩擦力により給送される。具体的には、シール台紙１０６は、テーパローラ１１及びフラットローラ１２から受ける転がり摩擦力により給送される。ここで、転がり摩擦力ＦＲは、ローラの半径をＲ、ローラとシールとの接触幅をｌ、ローラの接触荷重をＷ、ローラの弾性ヒステリシス損失係数をαとすると、一般に以下の式（１）により算出される。

ＦＲ＝αＷｌ／３πＲ （１）

つまり、ローラの転がり摩擦力ＦＲにより滑りを無くし、効率よくシール台紙１０６を給送するためには、ローラ半径Ｒを小さく、ローラの材質を柔らかく（αを大きく）、シール台紙をローラに付勢する力Ｗを大きくすればよい。

次に、シール台紙１０６が、テーパローラ１１の大径側の端部に寄せられる原理について説明する。図５に、図４を上面から見た図を示す。このとき、テーパローラ１１の中心軸は紙面と並行であるが、シール台紙１０６及びフラットローラ１２は紙面に対して傾斜している。なお、テーパローラ１１はシール台紙１０６の下側に隠れているため、破線により示している。図５に示すように、テーパローラ１１とシール台紙１０６との接触面におけるシール台紙１０６の速度方向は矢印２０４である。一方、フラットローラ１２とシール台紙１０６との接触面におけるシール台紙の速度方向は矢印２０５である。つまり、シール台紙１０６の両面において異なる方向に速度が発生する。これは、テーパローラ１１の回転軸とフラットローラ１２の回転軸との間に角度差を設けたことに起因する。

このように、シール台紙１０６の両面において異なる方向に速度が発生しているため、シール台紙１０６には、これらの矢印２０４と矢印２０５を足し合わせた方向に滑り摩擦力が生じる（矢印２０６）。滑り摩擦力をシール台紙１０６の進行方向成分と幅方向成分とに分解すると、進行方向に働く摩擦力が矢印２０７であり、幅方向に働く摩擦力が矢印２０８である。フラットローラ１２から受ける幅方向の摩擦力（矢印２０８）により、シール台紙１０６は、テーパローラ１１の大径側の端部に配置されたガイド部材１３（図示省略）に寄せられる。

ここで、滑り摩擦力ＦＳは、テーパローラ１１のテーパ角度をθ、フラットローラ１２とシール台紙１０６との間の滑り摩擦係数をμ、ローラの接触荷重をＷとすると、以下の式（２）により算出される。

ＦＳ＝μＷｓｉｎθ （２）

つまり、シール台紙１０６を幅方向に移動させるためには、テーパ角度θを大きくし、シール台紙１０６をローラに付勢する力Ｗを大きくすればよい。なお、図３に示した構成例において、十分な転がり摩擦力ＦＲ、滑り摩擦力ＦＳを得るためには、ローラ径１０ｍｍ、テーパ角度１°、ゴムローラ硬度ショアＡ３０、引張りばね強さ５Ｎが望ましい。

このように、本実施の形態にかかる給送装置１の構成によれば、一対のローラのそれぞれのローラを、ローラとシール台紙１０６との間に摩擦が生じるように形成している。そのため、別途給送用のローラを設けることなく、一対のローラが与える転がり摩擦力ＦＲにより、シール台紙１０６の給送を行うことができる。つまり、簡易な構成の給送装置１のみでシール台紙１０６の給送が可能となる。

また、給送装置１は、一対のローラの少なくとも一方が、テーパ形状をしているため、それぞれのローラの中心軸に角度差が生じる。そのため、それぞれのローラの転がり摩擦力ＦＲ１、ＦＲ２の向きが異なる方向となる。その結果、シール台紙１０６に幅方向成分の力を含む滑り摩擦力ＦＳが発生する。当該幅方向の力により、シール台紙１０６は、テーパローラ１１に設けられたガイド部材１３に常に当接しながら給送される。したがって、シール台紙１０６が蛇行することを防止することができる。加えて、シール台紙１０６の片側のみをガイド部材１３により規制しているため、ローラサイズの許す限り、シール台紙１０６の幅方向に制限はない。

さらに、給送装置１は、テーパローラ１１とフラットローラ１２との離間距離が一定である。そのため、テーパローラ１１の大径側の端部にのみ力が加わることがない。その結果、テーパローラ１１の先端つぶれに起因する給送速度の変化が発生しない。よって、安定した給送速度によりシール台紙１０６を給送することができる。

なお、図１に示したシール剥離機の構成に替えて、図６に示すような構成としてもよい。図６に示したシール剥離機は、給送装置１から送り出されたシール台紙１０６を巻き取る巻き取りリール１０７をさらに備える。これにより、シール１０４剥離後のシール台紙１０６の回収処理が煩雑にならない。

実施の形態２
本発明にかかる実施の形態２について説明する。図７に本実施の形態にかかる給送装置２の構成例を示す。給送装置２においては、フラットローラ１２は中空筒形状であって、内径が回転軸１２２の外径よりも大きい構成となっている。なお、その他の構成については給送装置１と同様であるので、説明を省略する。

フラットローラ１２の内径が回転軸１２２の外径よりも大きいため、回転軸１２２の半径方向にフラットローラ１２の中心軸（図７の一点鎖線）が制限されない。すなわち、フラットローラ１２の中心軸は傾動可能となる。そのため、テーパローラ１１のテーパ角度を変更した場合にも、フラットローラ１２の外周面とテーパローラ１１の外周面とは、常に離間距離がローラ軸方向に一定となる。つまり、一対のローラによりシール台紙１０６を挟持した場合に、テーパローラ１１の外周面及びフラットローラ１２の外周面とシール台紙１０６とが、常に隙間なく接する。したがって、テーパローラ１１及びフラットローラ１２とシール台紙１０６との接面において、シール台紙１０６の幅方向全体に転がり摩擦力ＦＲ及び滑り摩擦力ＦＳが発生する。その結果、安定した給送動作を実現できる。なお、図８に示すように、左右逆転した構成としても、同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態において、一対のローラがシール台紙１０６を挟持しない状態においては、フラットローラ１２の外周面とテーパローラ１１の外周面との離間距離は、必ずしもローラ軸方向に一定である必要はない。

次に、本実施の形態にかかる変形例について説明する。図９に示すように、テーパローラ１１が、ゴムローラ１１１、回転軸１１２、ガイド部材１３に加えて、テーパ形状部材１１３、留め具１１４を備える構成としてもよい。

テーパ形状部材１１３は、回転軸１１２の軸方向にストローク可能となっている。つまり、破線で示すように、ゴムローラ１１１の内部は空洞となっている。そのため、図１０に示すように、テーパ形状部材１１３をゴムローラ１１１内部に任意の位置まで押し込むことにより、ゴムローラ１１１のテーパ角度を増減できる。このとき、ゴムローラ１１１の小径側の端部は回転軸１１２に固定されている。また、留め具１１４は、回転軸１１２に対して、テーパ形状部材１１３の大径側の端部の位置を固定することができる。そのため、ゴムローラ１１１とゴムローラ１１１に挿入されたテーパ形状部材１１３との位置関係を固定することができる。すなわち、テーパ角度を任意の角度に固定できる。

このように、本実施の形態の変形例の構成によれば、テーパローラ１１のテーパ角度を任意の角度に調整することができる。そのため、シール台紙１０６が受ける滑り摩擦力ＦＳを調整できる（式（２）参照）。その結果、シール台紙１０６の材質や、給送装置２に要求される蛇行状態からの復帰速度に応じて、シール台紙１０６をガイド部材１３に当接させる力の大きさを調整可能となる。勿論、本実施の形態においては、フラットローラ１２の中心軸が傾動自在であるため、テーパローラ１１及びフラットローラ１２はシール台紙１０６と隙間なく接する。つまり、テーパ角度が変化した場合でも、安定した給送動作を実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、テーパローラ１１を駆動ローラとし、フラットローラ１２を従動ローラとしていたが、逆であってもよいし、双方が駆動してもよい。また、双方のローラをテーパローラとして、大径側の端部の方向が合うように配置しても同様の効果を得ることができる。

上記の実施の形態においては、十分な摩擦力を得るために、ゴムローラ１１１、１２１を用いたが、これに限られるものではない。例えば、他の材質のローラを用いた場合であっても、ローラ表面にサンドブラスト処理を施す、サンドペーパを巻く、ナール加工を施す等により、十分な摩擦力を確保してもよい。

また、一対のローラを互いの方向に付勢する手段として、引張りばねを用いたが、ねじりばね、板ばね等でフラットローラ１２の回転軸１２２を上方から押さえつけてもよいし、フラットローラ１２の質量を十分大きなものとして押さえつけてもよい。フラットローラ１２を傾動自在とする手段についても、ゴムローラ１２１の内径と回転軸１２２の径は略同一としておき、回転軸１２２を弾性素材で形成してもよい。これにより、ゴムローラ１２１の質量によって回転軸１２２がしなり、フラットローラ１２の中心軸が傾動する。

さらに、上記の実施の形態においては、シール剥離機を想定して構成したが、これに限られるものではない。例えば、普通紙、テープ、ベルト等の薄体の給送にも適用可能である。薄体の供給方式に関しても、短冊状、長尺ロール状、リールトゥリール形式等を対象としても本発明にかかる給送装置は適用可能である。

１、２ 給送装置
１１ テーパローラ
１２ フラットローラ
１３ ガイド部材
１４ ばね
１０１ シール剥離機
１０２ 本体
１０３ リール状シール台紙
１０４ シール
１０５ 剥離軸
１０６ シール台紙
１０７ 巻き取りリール
１１１、１２１ ゴムローラ
１１２、１２２ 回転軸
１１３ テーパ形状部材
１１４ 留め具

Claims (6)

1. 少なくとも一方のローラがテーパ形状であり、双方のローラは対向して配置され、円周方向に回転可能であり、少なくとも一方のローラが回転駆動する一対のローラと、
   前記一対のローラにより挟持された給送媒体が幅方向に移動しながら給送される場合に、前記一対のローラに対して、前記給送媒体が移動する側に配置され、前記給送媒体の端部が当接するガイド部材と、
   を備え、
   前記一対のローラのうち、一方のローラは他方のローラに向けて付勢され、前記一対のローラが前記給送媒体を挟持した場合に、前記双方のローラの外周面の離間距離はローラ軸方向で一定となり、前記一対のローラは、それぞれのローラの外周面と前記給送媒体との間に摩擦が生じるように形成されている給送装置。
2. 前記一対のローラのうち、一方のローラは、当該一方のローラの中心軸が他方のローラの中心軸に対して傾動自在となるように設けられている請求項１に記載の給送装置。
3. 前記一対のローラのうち、テーパ形状のローラは、テーパ角度を任意に調整可能である請求項１または２に記載の給送装置。
4. 前記一対のローラは、少なくとも表層がゴム層で形成されているローラである請求項１〜３のいずれか一項に記載の給送装置。
5. 前記ガイド部材は、前記一対のローラのうち、テーパ形状のローラにおける大径側のローラ端部に設けられたフランジである請求項１〜４のいずれか一項に記載の給送装置。
6. 前記一対のローラのうち、少なくとも一方のローラの回転軸に設けられ、当該一方のローラの回転軸を他方のローラの回転軸に向けて付勢する付勢部材をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の給送装置。

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