JP2005306605A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリンタ装置の小型化を実現する。
【解決手段】 記録紙収納部に収納された記録紙を分離・給送する給紙手段と、記録紙を回転させることが可能な記録紙回転手段と、を備え前記記録紙収納部から前記給紙手段によって分離・給送された記録紙は前記記録紙回転手段によって略９０度回転されたのち前記画像形成部で画像形成動作が行われることを特徴とするプリンタ装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像情報に基づいて記録紙等の被記録材に印画する画像形成装置、または画像形成方法に関する。

最も単純なプリンタ装置は記録紙を収納する用紙収納部と画像形成部の２つのユニットで構成される。この一般的な形態の平面図及び側面図と斜視図を図１６〜１８に示す。

図１６は用紙収納部１１（点線領域は画像形成可能な最大サイズの記録紙）を水平にして先端が画像形成部１２に連結された構成の例であり、矢印の方向に記録紙が給紙・搬送・画像形成され排出される。設置面積：Ｓが大きくなるものの、高さ寸法：Ｈが小さくなるという特徴がある。このような装置は例えば特許文献１に記載されている。

図１７は用紙収納部２１（点線領域は画像形成可能な最大サイズの記録紙）を縦にして先端が画像形成部２２に連結された構成の例であり、矢印の方向に記録紙が給紙・搬送・画像形成され排出される。図１６の例に比べて高さ方向：Ｈが大きくなるものの、設置面積：Ｓが小さくできるという特徴がある。このような装置は例えば特許文献２に記載されている。

図１８は用紙収納部３１（点線領域は画像形成可能な最大サイズの記録紙）を水平にしてその上に画像形成部３２を配置した構成の例であり、矢印の方向に記録紙が給紙・搬送・画像形成され排出される。図１６の例に比べて高さ方向：Ｈが大きくなり、図１７の例に比べて設置面積：Ｓが大きくなるものの、高さ方向：Ｈと設置面積：Ｓのバランスがよいという特徴がある。このような装置は例えば特許文献３に開示されている。

従来の３つの構成に共通した第一の特徴として、プリンタ装置で画像形成可能な最大サイズの記録紙を長手方向を搬送方向として画像形成部を通過させて画像形成を行っている点が挙げられる。

現在電子写真方式やインクジェット方式や熱記録方式等の様々な記録方式が画像形成部に採用されてプリンタ装置が実用化されているが、すべての記録方式において、画像形成部の記録紙が通過する搬送路の記録紙搬送方向に向かって両側にそれぞれ構造体となる側板部材が設けられている。

この両側の側板部材に紙送りローラの両端や画像形成に関わる要素部品の両端が支持されているため、側板部材の間隔が狭い方が、紙送りローラや画像形成に関わる要素部品の全長を短くすることが可能になる。部品加工における精度・加工時間・材料コスト・加工コスト、及び、装置組み立て時の位置精度、たわみ剛性、組み立ての容易さ等の機械的な諸特性は要素部品の全長が短い方が有利であることは明らかである。

又、左右の側板部材間の間隔はその間を記録紙を通過させるため、少なくとも通過する記録紙の幅寸法よりは大きくしなければならないことも当然である。このためにほとんどのプリンタでは記録紙の搬送方向を長手方向、搬送路の幅方向を記録紙の短手方向にして記録紙を搬送する構成になっている。逆に記録紙の搬送方向を短手方向、搬送路の幅方向を記録紙の長手方向にして記録紙を搬送する構成の場合、単位長さ当りの記録速度が同一であれば記録紙全体の印刷が完了するまでの時間が早いというメリットがあるので、この構成も実用化されているものの、要素部品の全長を短くして機械的な諸特性を有利にした方のメリットが大きいため、実用化されている大多数のプリンタ装置の画像形成部は記録紙の搬送方向を長手方向、搬送路の幅方向を記録紙の短手方向にして記録紙を搬送する構成である。

従来の３つの構成に共通した第二の特徴として、画像形成部の長手寸法はプリンタ装置で画像形成可能な最大サイズの記録紙の短手寸法より少なくとも１０ｍｍ程度は大きいという点が挙げられる。

従来の３つの構成に共通した第二の特徴として、画像形成部の長手寸法は画像形成装置で画像形成可能な最大サイズの記録紙の短手寸法より少なくとも１０ｍｍ程度は大きいという点が挙げられる。画像形成部の記録紙が通過する搬送路の記録紙の搬送方向に向かって両側にそれぞれ構造体となる側板部材が設けられており、その側板部材の間隔は最大サイズの記録紙の幅方向より大きく、更にその側板部材に紙送りローラや画像形成に関わる要素部品の両端が支持されていることは前述の通りである。この側板部材の外側には「印刷時に記録紙が通過する領域に配置することが設計的にできない部品」や「記録紙が通過する領域に配置することは可能であるが可及的に避けて配置すべき部品」が配置される。「記録紙が通過する領域に配置することが設計的にできない部品」の例としてはローラを駆動するギア等の機構部品、軸受等の固定部品、等が挙げられる。これらの部品は搬送される記録紙との干渉をさけて記録紙を搬送するローラに駆動を入力しなければならないので記録紙が通過する領域に配置することが設計的にできない。「記録紙が通過する領域に配置することは可能であるが可及的に避けて配置すべき部品」の例としてはやモータや電源基板や制御基板等の電気部品が挙げられる。これらの部品はモータのケースや電解コンデンサ等寸法の大きい部品が多く含まれているので記録紙が通過する領域と重ねて配置すると装置の高さ寸法が大きくなってしまうので可及的に避けて配置すべきである。又、サーマルヘッドへの信号線等の電気的なノイズを嫌う配線は可及的に短い方が安定した動作が保証されるので制御基板は配線が短くできる両サイドに配置することが一般的である。以上説明した通り、側板部材の外側には相応の寸法が必要となるが、この外側の寸法は例えばローラの回転駆動源となるモータの寸法などが上限となって、画像形成部の長手寸法が決定しており、それは画像形成可能な最大サイズの記録紙の幅方向より少なくとも１０ｍｍ程度は大きいことが一般的である。
特開２００２−６８５１９号公報 特開平７−６８７７１号公報 特開平５−３２３４９号公報

本発明は上記従来の構成のプリンタ装置の小型化を実現するためになされたものである。

上記課題を解決するための本発明の構成は、
記録紙を収納する収納部と、
前記収納部に収納された記録紙を給送する給送手段と、
前記給送手段によって給送された記録紙を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送されている記録紙に画像を形成する画像形成手段と、
を有する画像形成装置において、
前記給送手段は前記収納部に収納されうる最大サイズの記録紙を該記録紙の短い辺と平行な方向に給送し、
前記搬送手段は前記給送手段によって給送された最大サイズの記録紙を該記録紙の長い辺と平行な方向に搬送し、
前記画像形成手段は、前記搬送手段によって搬送されている記録紙に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置である。

本発明のプリンタ装置によればデッドスペースを最小限にして設置面積の小さい画像形成装置を提供することができる。

（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態であるプリンタ装置を示したものである。また、図２は制御ブロック図である。図１、図２において、１は用紙収納部、１ａの点線領域は画像形成可能な最大サイズの記録紙、２は画像形成部であって、用紙収納部１を水平にしてその上に画像形成部２を配置した構成の例であり、従来例の図１７と同様に高さ方向と設置面積のバランスがよい構成である。図に示す通り、用紙収納部１は最大サイズの記録紙の長手方向が画像形成部２の長手方向と平行になるように構成されていることが図１８の構成と異なる点である。

２ａはサーマルヘッド、２ｂはプラテンローラ、２ｃはインクシートであって、本実施形態の画像形成部はサーマルヘッド２ａによってプラテンローラ２ｂに対して圧接された記録紙へ、サーマルヘッド２ａの発熱によってインクシート３ｃのインクを転写する熱転写方式が採用されている。

サーマルヘッド２ａは複数の発熱抵抗体が直線状に配列され、画像情報に応じて各発熱体が選択的に発熱することによってインクシートのインクを転写する。

５は用紙収納部１から記録紙Ｐをピックアップするピックアップローラ（給送手段）、６、７は記録紙を搬送する搬送ローラ対（搬送手段）である。

搬送ローラ対６、７は用紙収納部に収納された記録紙の紙面と平行な方向に記録紙を搬送する。ピックアップローラ６から搬送ローラ対６にいたる搬送路は湾曲している。

３ａ、３ｂは離間した状態から方向変換ローラソレノイド２２０で記録紙を表裏からはさみこむことができるように一方が移動可能な一対の方向変換ローラである。この二組の方向変換ローラ対が本実施形態における記録紙回転手段、または方向変換手段である。

図３は図１の矢印Ａ方向から見た図であって、ローラ３ａ（第一の方向変換ローラ）とローラ３ｂ（第二の方向変換ローラ）はそれぞれ方向変換モータ２１８、２１９によって独立に駆動可能で、反対方向に回転させることが可能である。ローラ３ａと３ｂをそれぞれ記録紙を反対方向（図３の矢印Ａ方向とＢ方向）に進行させる方向に回転させると、記録紙に偶力が発生し、記録紙を紙面に垂直な軸を中心に回転させることができる。図３の例では矢印Ｃ方向に回転する。

本実施形態の場合、このような二組の方向変換ローラ対３ａ、３ｂによって記録紙回転手段が構成されている例を説明する。なお、記録紙を回転させる手段の具体的な機構はすでにいくつかの提案がなされており、例えば特開２００２−２３４６３６号公報で提案されているような、記録紙の中央部を表と裏から挟み込んで回転する方法や、特開平９−４０２３０号公報のように搬送ローラと記録紙に当接して記録紙の進行を阻止する当接部材で偶力を発生させる方法もある。

次に図２を用いてプリンタ装置の制御回路について詳説する。

制御基板２０１にはプリンタ装置の制御を司り、各種の制御指令を出すＣＰＵ２１０、制御データなどが書き込まれたＲＯＭ２１１、記録データ等を展開する領域となるＲＡＭ２１２などが備えられていて、これらは制御手段を構成する。

２１３はサーマルヘッド２ａを駆動するヘッドドライバである。２１５はインクシート２ｃを巻き取るプーリ２ｄを駆動するインクシートモータである。給紙モータ２１６は給紙ローラ５を駆動する。搬送モータ２１７はローラ対６、ローラ対７、プラテンローラ２ｂを駆動する。２１８、２１９は方向変換ローラ対３ａ、３ｂの駆動側ローラをそれぞれ駆動する方向変換モータａ、方向変換モータｂである。２１４は各モータをそれぞれ駆動するための複数のモータドライバである。

２２０は、方向変換ローラ対３ａ、３ｂそれぞれの駆動側ローラと従動側ローラを離間させる方向変換ローラソレノイドである。２２１は搬送ローラ対６の駆動側ローラと従動側ローラを離間させる搬送ローラソレノイドである。

２３０はコンピュータ、デジタルカメラ等のホスト装置３００とのデータの送受信を行うインターフェースである。

以下、図４のフローチャート及び図５を用いてプリンタ装置の動作について説明する。図４のステップＳ１において、図５（ａ）の通り、用紙収納部１に積載された記録紙はピックアップローラ５や摩擦部材等の分離・給紙手段によって１枚だけ分離されて画像形成部へ搬送される。記録紙は短いほうの辺が給送方向と平行になるように用紙収納部に収納されている。ピックアップローラ５によって給送された記録紙の長いほうの辺１ｂは画像形成部のプラテンローラ２ｂの回転軸方向と平行なままである。

次に、離間した状態の二組の方向変換ローラ対３ａ、３ｂの間に記録紙Ｐが進入すると、ステップＳ２において、方向変換ローラソレノイド２２０によって二組の方向変換ローラ対３ａ、３ｂが記録紙を表裏から挟持する。方向変換モータａ、ｂによって、方向変換ローラ対３ａ、３ｂを互いに反対方向に記録紙を搬送するように駆動して、図５（ｂ）の通り、記録紙を９０度回転させる。記録紙の短いほうの辺１ｃが画像形成部のプラテンローラ２ｂの回転軸方向と平行になる。この後、記録紙が回転しているときは離間していた搬送ローラ対６は搬送ローラソレノイド２２１によって一方が移動し記録紙を挟持する。そして図５（ｃ）の通り記録紙Ｐを長手方向に搬送しながら画像形成を行う。

ステップＳ３、ステップＳ４において、インクシートモータ２１５、搬送モータ２１７を制御してインクシート２ｃの転写開始部と記録紙Ｐの先端をサーマルヘッド２ａの位置まで搬送する。搬送ローラ対６に挟持されて搬送される記録紙Ｐをインクシート２ｃと共にサーマルヘッド２ａとプラテンローラ２ｂとで挟持し、サーマルヘッド２ａの発熱によりインクシート２ｃ上のインクを記録紙Ｐ上に熱転写させることによって画像形成を行う（ステップＳ５）。

１色目の印画を終えたら次の色の印画を行うために、サーマルヘッド２ａをプラテン２ｂから離間させてサーマルヘッド２ａの圧接を開放し、搬送ローラ対６、７によって記録紙Ｐを画像形成時とは逆方向に搬送し（ステップＳ７）、印画開始位置まで記録紙Ｐを戻す。同時にインクシート２ｃは二色目の転写開始部分をサーマルヘッド２ａまで移動させる。次いで１色目と同様の動作で２色目を印画する。この動作を繰り返し、三色目以降を印画する。

全色の印画が終了したら（ステップＳ６）、記録紙Ｐを排出する（ステップＳ８）。

このように、本発明のプリンタ装置では、用紙収納部においては記録紙の長手方向（長いほうの辺の方向）と画像形成部の長手方向（サーマルヘッド２ａやプラテン２ｂの方向）が平行であるが、分離した後に略９０度回転させることによって記録紙の短手方向と画像形成部の長手方向を平行にして従来例と同様に長手方向に記録紙を搬送して画像形成を行っている。ここで、画像形成部２の長手寸法は記録紙の短手寸法を基準に設定されているため、９０度回転せずにそのまま長手方向を画像形成部の長手方向に平行に画像形成することはできないし、もし９０度回転せずにそのまま長手方向を画像形成部の長手方向に平行に画像形成しようとすると画像形成部の長手寸法が更に長くなってしまうこというまでもない。

図６（ａ）は本実施形態のプリンタ装置の平面図と側面図を示したものである。図示Ａ・Ｂは用紙収納部１の長手寸法と短手寸法であって、それぞれ記録紙の長手寸法Ｘと短手寸法Ｙより記録紙を規制する立ち壁や枠体に相当する分だけやや大きい。又、前述の通り画像形成部の長手寸法Ｃは記録紙の短手寸法Ｙよりやや外側に側板部材４・５があり、更に外側にモータやギア等の機構部品が装備する分だけ大きい。この例の場合、画像形成部の長手寸法Ｃと用紙収納部１の長手寸法Ａの長い方に合わせた結果、画像形成部の長手寸法Ｃと用紙収納部１の長手寸法Ａを一致させて描かれている。図６（ｂ）は比較のために示す、図７の示した従来のプリンタ装置の平面図と側面図である。

前述の通り、用紙収納部の長手寸法Ａは記録紙の長手寸法より枠体等の分大きく、用紙収納部の短手寸法Ｂは記録紙の短手寸法より枠体等の分大きくなっており、画像形成部の長手寸法Ｃは記録紙の短手寸法より側板部材や機構部品を装備する分大きくなっている。この結果、図６（ｂ）に示す従来のプリンタ装置では装置の投影面積がＡ・Ｂ・Ｃの中で最も短いＢを含まないＡ×Ｃで決定している。これは画像形成部に記録紙の長手方向に記録紙を搬送して記録紙の短手方向を画像形成装置の長手方向と平行するために、画像形成時の方向と同じ方向に用紙収納部を配置しているためである。

しかしながら、図６（ａ）の本実施形態のプリンタ装置では装置の投影面積がＡ・Ｂ・Ｃの中で最も短いＢを含む、Ｂ×Ａ（又はＢ×Ｃ）で決定している。これは設置面積を小さくするために用紙収納部の長手方向と画像形成部の長手方向を平行にして配置するものの、記録紙を給紙した後に記録紙を９０度回転させて短手方向を画像形成装置の長手方向と平行にして画像形成を行うことができるためである。

又、本実施形態のプリンタ装置は記録紙を湾曲させた状態で、湾曲部を中心軸として記録紙を回転させている。平面状態において回転させると長手寸法よりも長い対角線方向の寸法が画像形成部の長手方向にも短手方向にも必要となるが、湾曲状態において回転させると長手方向のみで済むためである。しかしいずれの場合でも、回転する記録紙が一時的にはみだせばよいので記録紙の角部が装置本体よりはみだせるような開口部を装置の枠体にあけておけば装置そのものを大きくする必要はない。

以上説明した通り本実施形態のプリンタ装置は、記録紙の法線方向に平行な直線を回転中心軸として記録紙を回転させることが可能な記録紙回転手段を備え、給紙手段で分離・給送された記録紙は記録紙回転手段によって略９０度回転されたのち画像形成部で画像形成動作を行うことが可能な構成になっている。

この結果、「用紙収納部の長手寸法」と「用紙収納部の短手寸法」と「画像形成部の長手寸法」の３つの寸法の中で最も短い「用紙収納部の短手寸法」と他の２つのいずれかの寸法で設置面積が決定するプリンタ装置が実現でき、従来の構成に比べてプリンタ装置の投影面積を大幅に小さくすることが可能となる。

本実施形態においては、図１８に示した従来例に本発明を適用した例を説明したが、図１６や図１７に示した従来例に本発明を適用しても、同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては、熱転写方式が採用された画像形成部を例として説明したが、本発明は記録方式を特に限定せずに効果を得ることができる。従って、電子写真方式やインクジェット方式や感熱方式等の様々な記録方式において幅広く適用することができる。

本実施形態においては、分離・給紙動作が完了した後に記録紙を９０度回転させる例を説明したが、回転動作と分離・給紙動作は時間的に重複している、つまり分離・給紙しながら記録紙が回転する動作になっていてもよい。結果的に、給紙直前の用紙収納部における記録紙の方向と画像形成中の記録紙を方向は略９０度の角度をなすよう記録紙を搬送することができさえすれば、同様の効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態である画像形成装置の平面図と断面図を示したものである。図７において、１０１は記録紙収納部、１０２は画像形成部であり、記録紙収納部１０１に収納した記録紙を図示Ｅの方向へ給紙した後、後述の搬送方法にて記録紙の向きを９０度回転させてから、画像形成部１０２へ搬送し画像形成部１０２にて記録紙に画像形成を行う構成になっている。（以下Ｅ方向を「給紙方向」とする）本画像形成装置の特徴は図の通り記録紙収納部における記録紙の長い辺の方向Ｌ１と画像形成部における長手方向Ｌ２が直交していることである。

以下、本画像形成装置の搬送手段について説明する。１０３は記録紙収納部１に隣接して配置された第一の搬送手段である給紙ローラ、１０４は記録紙収納部１０１に収納された記録紙に対して給紙ローラ１０３と反対側に設けられた記録紙支持板、１０５は記録紙収納部１０１から給紙方向側に配置された第二の搬送手段である方向変換ローラ対、１０６は画像形成装置の中で記録紙収納部１０２と反対側に配置された第三の搬送手段である搬送ローラ対である。１０７は画像形成部２の下流側に配置された搬送ローラ対である。

１１１は給紙ローラ１０３から方向変換ローラ対１０５までに至る第一の記録紙搬送路、１１２は方向変換ローラ対１０５から搬送ローラ対１０６を経て画像形成部１０２へ至る第二の記録紙搬送路、１１３は方向変換ローラ対１０５の給紙方向側に設けられた画像形成装置の開口部、１１４は画像形成部２の先に設けられた画像形成装置の記録紙排出用の開口部である。

図８は第２実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。第１実施形態と同様の構成に付いては同じ符号を付して説明を省略する。

２２２は給紙ローラ３と記録紙支持板４の少なくとも一方を移動させて給紙ローラ３と記録紙Ｐを圧接または離間させる給紙ソレノイドである。

図９は給紙ローラ１０３と記録紙支持板１０４の動作を示した図である。給紙ローラ１０３は回転機構である給紙モータ２１６によって回転駆動可能に支持されている。給紙ローラ１０３と記録紙支持板１０４は給紙ソレノイド２２２によって図９（ａ）に示すように少なくともどちらか一方が他方から離間する方向へ退避して給紙ローラ３が記録紙を圧接しない退避状態と、図９（ｂ）のように少なくともどちらか一方が他方へ接近する方向へ移動して給紙ローラ１０３が記録紙を圧接する圧接状態の２つの状態を切り換えることが可能になっている。図９（ｂ）に示される圧接状態において、給紙モータ２１５によって給紙ローラ１０３が図示の方向へ回転することによって、記録紙収納部１０１の記録紙を給紙方向へ送ることが可能になっている。

図１０は方向変換ローラ対１０５の動作を示すために図７の矢印Ｘ方向から見た図である。方向変換ローラ対１０５は回転機構である方向変換モータＭ１、方向変換モータＭ２によって回転駆動可能に支持されている駆動側ローラ１０５ａ・１０５ｂと駆動側ローラ１０５ａ・１０５ｂに対向して配置された従動側ローラ１０５ｃ・１０５ｄとから構成されている。

駆動側ローラ１０５ａ・１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ・１０５ｄは駆動機構である方向変換ローラソレノイド２２０によって少なくともどちらか一方が他方から離間する方向へ退避して互いに圧接しない退避状態（図１０（ａ））と、少なくともどちらか一方が他方へ接近する方向へ移動して互いに圧接する圧接状態（図１０（ｂ））の２つの状態を切り換えることが可能になっている。又、駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂは同軸上に支持されているもののそれぞれ別の方向変換モータＭ１・Ｍ２に連接されている。図１０（ｃ）に示されるように駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂを同方向に回転させることが可能であるとともに、図１０（ｄ）の通り駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂを互いに反対方向に回転させることも可能になっている。

従って、駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ・１０５ｄが圧接した状態において駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂを同じ方向に回転すると記録紙を給紙方向又は給紙方向と反対の方向へ送ることが可能である。駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂを互いに反対の方向に回転させると、記録紙を方向変換させることが可能になっている。

又、駆動側ローラ１０５ａ、１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ、１０５ｄが圧接した状態では、駆動側ローラ１０５ａと１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ・１０５ｄのニップにおける共通接線（図７矢印Ｆ）は第一の搬送路１１１ではなく第二の搬送路側１１２を通過している。

図１１は搬送ローラ対１０６の動作を示した図である。搬送ローラ対１０６は駆動側ローラ１０６ａと、駆動側ローラ１０６ａに対向して配置された従動側１０６ｂとから構成されている。駆動側ローラは回転機構である搬送モータ２１７によって駆動可能である。

駆動側ローラ１０６ａと従動側ローラ１０６ｂの少なくともどちらか一方を駆動機構である搬送ローラソレノイド２２１によって移動させることによって、駆動側ローラ１０６ａと従動側ローラ１０６ｂが互いに圧接する圧接状態（図１１（ｂ））と両者が離間する退避状態（（図１１ａ））に切り換えることが可能になっている。図１１（ｂ）に示される圧接状態において駆動側ローラ１０６（ａ）を図示の方向へ回転させることによって、記録紙を給紙方向と反対方向（図示Ｃ方向）へ送ることが可能になっている。

以下、図１２の動作説明図と図１３のフローチャートを用いて画像形成装置全体の動作を説明する。

図１３のステップＳ１０１において、制御手段２０１は給紙ソレノイド２２２を作動させて記録紙支持板１０４を下方に移動し、記録紙Ｐと給紙ローラ１０３を圧接させる。ステップＳ１０２では給紙モータ２１６によって給紙ローラ１０３を時計回りに回転させて最下層の記録紙を１枚給送する。給送ローラ１０３から直接給送力を受けない次の記録紙は分離摩擦部材によって給送が阻止される。

給紙された記録紙Ｐは、先端が離間状態にある方向変換ローラ対１０５の間に到達した後に停止する。この際、方向変換ローラ対１０５が離間状態にあれば、記録紙Ｐの先端が進入する際の搬送抵抗が低減できるので、方向変換ローラ対１０５は離間状態にある方がより望ましい。もし方向変換ローラ対１０５が圧接状態にある場合は方向変換ローラ１０５を回転させる等の方法で記録紙の先端が進入する際の搬送抵抗を低減しなければならない。

ステップＳ１０３で、方向変換ローラソレノイド２２０を作動させて駆動側ローラ１０５ａ、１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ、１０５ｄの間に記録紙を挟持する。ステップＳ１０４で方向変換モータＭ１、Ｍ２を正方向に回転して駆動側ローラ１０５ａ、１０５ｂを時計回りに回転し、給送された記録紙を給送方向に搬送する。

このとき給紙ローラと記録紙支持板の状態は任意である。搬送ローラ対の状態も任意である。この状態で方向変換ローラ対１０５が回転して記録紙収納部の最下層の記録紙を給紙方向へ搬送し記録紙収納部から完全に引き抜く。駆動側ローラ１０５ａ、１０５ｂと従動側ローラ１０５ｃ、１０５ｄのニップにおける共通接線は第二の搬送路１１２に重なるように方向変換ローラ対１０５が配置されているので、記録紙Ｐは第１の搬送路と方向変換ローラ対１０５の間で湾曲した状態で搬送される。

この引き抜き動作は給紙された記録紙Ｐの後端が記録紙収納部から出て、さらに第一の記録紙搬送経路１１１から出た後に停止する。記録紙Ｐの後端が第一搬送路１１１を通過すると記録紙は自身のこしによって湾曲した状態から平坦な状態に戻り、後端は第２の搬送路１１２の方向に向きを変える。この時の状態は図１２（ｂ）で示されている。記録紙Ｐの前半部分は開口部１１３から装置の外に出ている。

この際、給紙ソレノイド２２２をオフにして、給紙ローラ１０３と記録紙の束が非圧接状態であれば、記録紙を引き抜く抵抗が低減できるので、給紙ソレノイド２２２がオフである方がより望ましい。もし給紙ローラ１０３と記録紙の束が圧接状態にある場合はその抵抗を上回るだけの搬送力を方向変換ローラ対１０５が発生しなければならない。

図１２（ｃ）は画像形成装置の第三動作である記録紙位置合わせ動作状態（ステップＳ１０５）の図である。方向変換ローラ対１０５が記録紙Ｐの搬送方向のほぼ中央を挟持する状態、すなわち記録紙の先端から方向変換ローラ対の挟持点までの距離（図１２（ｃ）のＤ１）と記録紙の後端から方向変換ローラ対の挟持点までの距離（図１２（ｃ）のＤ２）が等しい状態になるように、方向変換モータＭ１、Ｍ２を正回転または逆回転して記録紙Ｐの位置を調整する。図１２（ｃ）の例では方向変換ローラ対１０５が記録紙Ｐの搬送方向のほぼ中央を挟持する状態になるまで方向変換モータＭ１、Ｍ２を逆回転し、記録紙を給紙方向と反対方向へ搬送して停止している。

このとき搬送ローラ対１０６は、記録紙Ｐを自由に通過させるために離間状態であってもよいし、方向変換ローラ対１０５と同方向に回転して記録紙を搬送しても良い。

また、第二動作である引き抜き動作終了時に方向変換ローラ対１０５と記録紙の送り方向の中心がほぼ一致している場合は第三動作である記録紙位置合わせ動作は不要である。また、方向変換ローラ対１０５に対して記録紙の送り方向の中心が給紙方向側にある場合は記録紙を給紙方向と反対に搬送し、逆に方向変換ローラ対１０５に対して記録紙の送り方向の中心が給紙方向と反対側にある場合は記録紙を給紙方向に搬送する。この際、搬送ローラ対１０６が離間状態にあれば、記録紙を搬送する際の搬送抵抗が低減できるので、搬送ローラ対は離間状態にある方がより望ましい。もし搬送ローラ対が圧接状態にある場合は方向変換ローラを回転させる等の方法で記録紙の搬送抵抗が低減しなければならない。もし、どのような場合でも記録紙位置合わせ動作において記録紙が搬送ローラ対まで到達しないような寸法になっている場合は搬送ローラ対の状態は任意である。

ステップＳ１０５では画像形成装置の第四動作である記録紙Ｐの方向変換を行う。図１２（ｄ）は記録紙方向変換動作状態の図である。給紙ローラ１０３と記録紙支持板１０４の状態は任意であり、方向変換ローラ対１０５は圧接状態にあり、搬送ローラ対１０６は離間状態である。この状態で図１０（ｄ）で説明した通り、方向変換モータＭ１、Ｍ２を互いに逆方向に回転させ方向変換ローラ対１０５の駆動側ローラ１０５ａ、１０５ｂを互いに反対方向へ回転させることによって給紙した記録紙Ｐを画像形成装置内で方向変換させて、記録紙の長いほうの辺の向きを搬送方向に直角の向きからを９０度方向変換する。この記録紙方向変換動作は給紙された記録紙が約９０度回転した時点で停止する。

この際、記録紙が方向変換する過程で搬送ローラ対１０６まで到達するならば搬送ローラ対１０６は離間状態になければならないが、もし、どのような場合でも記録紙が方向変換する過程で記録紙が搬送ローラ対まで到達しないような寸法になっている場合（図示Ｅ寸法が十分に長い場合）は搬送ローラ対１０６の状態は互いに圧接していても良い。また方向変換の過程で記録紙Ｐの一部は開口部１１３から装置の外に出た状態で回転する。

図１２（ｅ）は画像形成装置の第五動作である画像形成前搬送状態の図である。給紙ローラ１０３と記録紙支持板１０４の状態は任意であり、方向変換ローラ対１０５と搬送ローラ対１０６の少なくともいずれか一方は圧接状態である。この状態で方向変換ローラ対１０５と搬送ローラ対１０６の圧接状態にあるローラが回転して記録紙を画像形成部へ搬送する（ステップＳ１０７）。この画像形成前搬送動作は記録紙の先端が画像形成部へ到達した後に停止する（ステップＳ１０９）。この際、方向変換ローラ対１０５と搬送ローラ対１０６のどちらか一方で搬送してもよいし、両方のローラ対を圧接状態にして搬送しても構わない。

更に、この第五動作の過程でステップＳ１０８のように記録紙の斜行矯正、すなわち記録紙の側端縁の方向を搬送方向に対して平行に規制することも可能である。図１４（ｅ）に示すように搬送ローラ対１０６のいずれか一方、例えば従動側ローラ１０６ｂを記録紙の搬送方向に対して傾斜させて配置する。搬送ローラ対１０６によって記録紙を搬送すると、記録紙は搬送路に設けた突起である基準壁１０７に側縁を接触させながら移動し、その結果、記録紙の側縁は搬送方向に平行性になる。このように斜めに配置されたローラは一般的に「斜送ローラ」と呼ばれる。

この第五動作の過程で搬送ローラ対１０６の従動側ローラ１０６ｂを斜送ローラにし、記録紙の位置を搬送方向に対して平行に規制する場合には、その斜送ローラの抵抗にならないように方向変換ローラ対をステップＳ１０７において離間状態にしている。

この第五動作の後は図１４（ｆ）の通り画像形成部において画像形成が行われる。

インクシート２ｃの転写開始部と記録紙Ｐの先端をサーマルヘッド２ａの位置まで搬送する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。搬送ローラ対１０６、１０７に挟持されて搬送される記録紙Ｐをインクシート２ｃと共にサーマルヘッド２ａとプラテンローラ２ｂとで挟持し、サーマルヘッド２ａの発熱によりインクシート２ｃ上のインクを記録紙Ｐ上に熱転写させて行う（ステップＳ１１１）。

１色目の印画を終えたら次の色の印画を行うために、サーマルヘッド２ａをプラテン２ｂから離間させてサーマルヘッド２ａの圧接を開放し、搬送ローラ対１０６、１０７によって記録紙Ｐを印画時とは逆方向に搬送し（ステップＳ１１３）、印画開始位置まで記録紙Ｐを戻す。同時にインクシート２ｃは二色目の転写開始部分をサーマルヘッドまで移動させる（ステップＳ１０９）。次いで１色目と同様の動作で２色目を印画する。この動作を繰り返し、三色目以降を印画する。

全色の印画が終了したら（ステップＳ１１２）、記録紙Ｐを排出する（ステップＳ１１４）。

図１４は図１２（ａ）〜（ｆ）に対応する平面図であって、各動作における記録紙の方向を示している。図１４を用いて最も制御が容易な方向変換ローラの例として駆動側の方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂが同じ周速で反対方向へ回転する場合に限定した場合の方向変換動作前の位置合わせ動作と方向変換ローラのレイアウトの条件について説明する。以下記録紙の寸法については平面図に投影した寸法でなく湾曲した記録紙に沿って特定した記録紙の実寸法を示すものとする。

図１２（ｃ）において説明した通り、記録紙位置合わせ動作では図示Ｄ１・Ｄ２が等しくなる位置に記録紙を位置合わせする。この状態を示す平面図が図１４（ｃ）である。方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂが同じ周速で反対方向へ回転すると、記録紙の方向変換中心は方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂの中心（図示Ｐ）となる。画像形成部において記録紙を長手方向に搬送して画像記録動作を行うためには、旋回後の長手方向の記録紙の中心線は画像形成部の中心（Ｌ）とほぼ一致させる必要がある。このことから、方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂを同じ周速で反対方向へ回転させ、２つの方向変換ローラの中心（図示Ｐ）を記録紙の旋回中心をすることを前提にすると、旋回後に画像形成部の中心と記録紙の中心がほぼ一致するためには次の２つの条件が必要となる。

第一の条件は、方向変換動作前の記録紙の位置は記録紙の短手方向のほぼ中心に方向変換ローラがあるような位置、つまりＤ１＝Ｄ２となる位置でなければならないということである。この条件を満たすように記録紙位置合わせ動作が行われなければならない。

第二の条件は２つの方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂは画像形成部の中心（Ｌ）に関してほぼ対称な位置、つまりＷ１＝Ｗ２となるにレイアウトされてなければならないということである。従ってこの条件を満足するように方向変換ローラ及び画像形成部をレイアウトしなければならない。

この２つの条件は方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂが同じ周速で反対方向へ回転する場合の条件であり、方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂが異なった周速で反対方向へ回転する場合には旋回中心が方向変換ローラ１０５ａと１０５ｂの中心とはならないので前述の２つ条件は当てはまらないが、旋回後の記録紙の位置がそのまま直進して画像形成部に搬送され画像形成可能な位置関係になっていれば、必ずしも上述の条件が必須という訳ではない。

この通り本実施形態の画像形成装置は、給紙された記録紙が記録紙方向変換ローラによって略９０度旋回させたのち画像形成部で画像形成動作を行うことが可能な構成になっている。この結果、「記録紙収納部の長手方向の寸法」と「記録紙収納部の短手方向の寸法」と「画像形成部の長手方向の寸法」の３つの寸法の中で最も短い「記録紙収納部の短手寸法」と他の２つのいずれかの寸法で設置面積が決定する画像形成装置が実現でき、従来の構成に比べて画像形成装置の投影面積を大幅に小さくすることが可能となる。

又、従来技術である特開平５−１６２８９号、特開平５−２１３４８号と比較すると、より狭いスペースで方向変換動作を実現していながら、記録紙収納部から記録紙を完全に抜き出した後に、記録紙を旋回させているため、方向変換動作中に記録紙収納部及び記録紙収納部内の記録紙と接触することなく記録紙が方向変換動作を行っている。この結果、従来技術である特開平５−１６２８９号、特開平５−２１３４８号の構成より更に小型で信頼性の高い動作を保証することが可能となる。又、特開平５−１６２８９号、特開平５−２１３４８号の構成では記録紙収納部内から記録紙が完全に抜き取られる前に方向変換をしているため、記録紙収納部を箱状にすることができないので、記録紙収納部の着脱式のカセット構成にした場合、装置外に取り出した時の記録紙の保持性が低いのでカセットから抜け落ちてしまう危険性が高く使い勝手が悪い。しかし、本実施形態の構成では記録紙収納部内から記録紙が完全に抜き取られた後に方向変換をしているため記録紙収納部を箱状にすることができ、記録紙収納部の着脱式のカセット構成にした場合、装置外に取り出した時の記録紙の保持性が高く使い勝手が向上する。

以上説明した通り、本実施形態の画像形成装置によれば「記録紙収納部の長手寸法」と「記録紙収納部の短手寸法」と「画像形成部の長手寸法」の３つの寸法の中で最も短い「記録紙収納部の短手寸法」と他の２つのいずれかの寸法で設置面積が決定する画像形成装置が実現でき、３つの寸法の中で最も短い「記録紙収納部の短手寸法」を除く２つの寸法で設置面積が決定する従来の画像形成装置に比べて大幅な小型化が可能となる。

本実施形態においては印刷方式を特に限定していないが、本発明は記録方式を特に限定せずに効果を得ることができる。従って、電子写真方式やインクジェット方式や感熱方式・熱転写方式等の様々な記録方式において幅広く適用することができる。

本実施形態においては記録紙収納部の下層側に給紙ローラを設け、下層から給紙する例を説明したが、図１５の通り上層側に給紙ローラを設け上層から給紙する構成であっても同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては記録紙収納部への記録紙の補充方法を特に限定していないが、記録紙収納部を装置から引き出して記録紙を補充する着脱式の構成でも、記録紙収納部は装置に固定で装置に設けられた開閉ふたを開けて記録紙を補充する構成でも同様の効果を得ることができる。又、その着脱方向や開閉方向も特に限定することなく同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては分離方法を特に限定していないが、つめ分離やリタード分離などの分離方法によらず同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては記録紙収納部が上、画像形成部が下の構成を説明したが、装置の上下関係や縦置き・横置き等の上下関係や設置方向についても限定することなく、同様の効果を得ることができる。

本実施形態において第二・第三の搬送ローラの駆動側と従動側をそれぞれ図示の通り限定したが、駆動側と従動側が反対であっても同様の効果を得ることができる。又、従動側はローラでなくてもよく、駆動側の搬送ローラに紙搬送に十分な摩擦力が発生できれば単に回転しない固定された剛体や弾性部材を設けただけの構成でも、同様の効果を得ることができる。

本実施形態で説明した動作を実現するにあたって、各動作の停止トリガは各ローラの回転数で決定するオープンループ制御でもセンサを設けて記録紙の位置を検出するクローズドループ制御でも、それらを併用した方法でも同様の効果を得ることができる。クローズドループ制御の方が精度が高いため装置の信頼性が向上するが、センサ等が必要になるため機構や制御が複雑になる傾向があることはいうまでもない。

本実施形態においては、このような二組のローラ対によって記録紙方向変換手段が構成されている例を説明したが、記録紙方向変換手段の具体的な機構はすでにいくつかの提案がなされており、例えば特開２００２−２３４６３６号で提案されているような、記録紙の中央部を表と裏から挟み込んで回転する方法や、特開平９−４０２３０号で提案されているような搬送ローラと記録紙に当接する当接部材で偶力を発生させる方法もある。

本発明のプリンタ装置によれば「用紙収納部の長手寸法」と「用紙収納部の短手寸法」と「画像形成部の長手寸法」の３つの寸法の中で最も短い「用紙収納部の短手寸法」と他の２つのいずれかの寸法で設置面積が決定するプリンタ装置が実現でき、３つの寸法の中で最も短い「用紙収納部の短手寸法」を除く２つの寸法で設置面積が決定する従来のプリンタ装置に比べて大幅な小型化が可能となるため、この発明の効果は大きい。

本発明の第一の実施形態であるプリンタを示す図 第一の実施形態であるプリンタの制御ブロック図 第一の実施形態の動作説明図 第一の実施形態のフローチャート 第一の実施形態であるプリンタの給紙動作の説明図 第一の実施形態であるプリンタの説明図 本発明の第二の実施形態であるプリンタの説明図 第二の実施形態であるプリンタの制御ブロック図 第二の実施形態であるプリンタの動作の説明図 第二の実施形態の動作説明図 第二の実施形態の動作説明図 第二の実施形態の動作説明図 第二の実施形態のフローチャート 第二の実施形態の動作説明図 本発明の第三の実施形態の説明図 従来のプリンタ装置の第一例の説明図 従来のプリンタ装置の第二例の説明図 従来のプリンタ装置の第三例の説明図

符号の説明

１ 用紙収納部
２ 画像形成部
３ 記録紙回転手段
１０１ 記録紙収納部
１０２ 画像形成部
１０３ 給紙ローラ
１０５ 方向変換ローラ対
１０６ 搬送ローラ対
１０５ａ 駆動側ローラ
１０５ｂ 駆動側ローラ
１０５ｃ 従動側ローラ
１０５ｄ 従動側ローラ

Claims (22)

1. 記録紙を収納する収納部と、
   前記収納部に収納された記録紙を給送する給送手段と、
   前記給送手段によって給送された記録紙を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送されている記録紙に画像を形成する画像形成手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記給送手段は前記収納部に収納されうる最大サイズの記録紙を該記録紙の短い辺と平行な方向に給送し、
   前記搬送手段は前記給送手段によって給送された最大サイズの記録紙を該記録紙の長い辺と平行な方向に搬送し、
   前記画像形成手段は、前記搬送手段によって搬送されている記録紙に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記収納部に収納された最大サイズの記録紙の長い辺の方向と、前記画像形成手段によって画像が形成されているときの最大サイズの記録紙の長い辺の方向は略９０度の角度を成すことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記給送手段によって給送された記録紙の短い辺が、前記給送手段による給送開始時の記録紙の長い辺と略平行になるように、該記録紙の向きを変える方向変改手段を有し、前記画像形成手段は前記方向変換手段によって向きが変えられた記録紙に画像を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記搬送手段は、前記画像形成手段による画像形成の際に、前記収納部に収納された記録紙の紙面と略平行な方向に記録紙を搬送することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記給送手段によって給送された記録紙を前記画像形成手段に案内する湾曲した搬送路を有し、前記方向変換手段は前記湾曲した搬送路の法線方向に平行な軸を中心に記録紙を回転することによって記録紙の向きを変えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記方向変換手段は記録紙に接触して記録紙をある方向へ進行させる第一の搬送ローラと、記録紙の他部に作用して記録紙を第一の搬送ローラが進行させようとしている方向ではない方向へ進行させる第二の搬送ローラを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。
7. 前記方向変換手段は記録紙を前記給送手段から受け取るときは記録紙を第１の方向に搬送し、記録紙の向きを変えた後は前記第１の方向とは反対の第２の方向に搬送することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記方向変換手段が記録紙の向きを変えているとき、前記記録紙の一部は、画像形成装置の筐体の外に露出していることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記給送手段から前記方向変換手段に記録紙を案内する第１の記録紙搬送路と、前記方向変換手段が記録紙を前記第２の方向に搬送したときに記録紙を前記画像形成手段に案内する第２の記録紙搬送路とを有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 前記方向変換手段が記録紙を前記第１の方向に搬送しているとき記録紙は湾曲し、記録紙の後端が前記第１の記録紙搬送路を通過したとき記録紙のこしによって記録紙の湾曲が戻り、記録紙を前記第２の方向に搬送すると記録紙は前記第２の搬送路に進入することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記方向変換手段は少なくとも２つ以上のローラを有し、全てのローラが同一方向に回転することによって記録紙を搬送する搬送動作と、隣接するローラが互いに反対方向へ回転することによって記録紙を紙面に垂直な軸回りに回転させる回転動作が可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 前記方向変換手段による方向変換は記録紙の後端が前記収納手段を完全に抜け出した後に行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
13. 前記方向変換手段はモータによって駆動される駆動ローラと、前記駆動ローラと協働して記録紙を挟持する従動ローラを２組有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
14. 前記駆動ローラはそれぞれ独立のモータによって駆動されることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記駆動ローラと従動ローラは圧接した状態と離間した状態に切替可能であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
16. 前記搬送手段はシートを挟持する搬送ローラ対を有し、前記方向変換手段が記録紙の方向変換をしているときは前記搬送ローラ対は離間していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
17. 前記搬送手段によって搬送される記録紙の側端位置を規制する規制部材を有し、前記搬送手段は記録紙を前記規制部材に押付けながら搬送する斜送ローラを有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
18. 前記給送手段は前記収納部に収納された記録紙に接触した状態と離間した状態に切替可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
19. 前記収納部は、画像形成装置から着脱可能で、記録紙を収納するカセットを有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
20. 前記画像形成手段は複数の発熱抵抗体を直線状に配列してなる発熱部が形成されたサーマルヘッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
21. 前記収納部は、前記画像形成手段と上下に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
22. 記録紙を収納する収納部と、
    記録紙に画像を形成する画像形成手段とを準備し、
    前記収納部に収納されうる最大サイズの記録紙を該記録紙の短い辺と平行な方向に給送し、
    給送された最大サイズの記録紙を該記録紙の長い辺と平行な方向に搬送し、
    前記搬送手段によって搬送されている記録紙に前記画像形成手段によって画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
    

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