JP5876858B2

JP5876858B2 - 吸引式搬送装置

Info

Publication number: JP5876858B2
Application number: JP2013181728A
Authority: JP
Inventors: 和彦三田; 佐久間　優; 優佐久間
Original assignee: 株式会社ディムコ
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: JP2015047798A

Description

本発明は、吸引式の搬送装置に関し、より詳しくは高度の平坦性を具える金属ベルトを使用した搬送装置に関する。

インクジェットプリンタのプリント速度を高速化するため、プリンタヘッドの主走査方向駆動が不要のフルライン方式のインクジェットプリンタが提案されている。このフルライン方式のインクジェットプリンタでは、シート幅分の印刷幅を有するフルラインヘッドを具え、１パスで全幅の印刷を行うようになっている。これによりシート幅方向を同時に１ライン分の印刷をするため、ヘッド走査が全く必要なく、シートを一方向に搬送しながら１ラインずつ印刷することになる。

このようなフルライン方式のインクジェットプリンタでは、プリンタヘッドと用紙との距離が変動すると、印刷ずれを生じ、画質に大きな影響を与えてしまうことから、プリンタヘッドのノズルフェイスとシートとの離間距離を常に正確に保つ必要がある。

このため、プリンタヘッドと用紙との離間距離が変動しても高品質な画像を記録することのできるプリンタが特開２００２−１０３５９８号公報に開示されている。当該公報に開示の発明は「複数のノズルよりインク滴を吐出してフルラインプリントを行うプリンタにおいて、プリンタヘッドと用紙との距離が変動しても高品質な画像を記録することのできるプリンタを提供することを目的と」していて、解決手段を「印刷用紙の幅方向に走査することなく印刷用紙にプリントが可能なプリンタヘッドと、無端状の帯部材であって、印刷用紙を保持し、印刷用紙の幅方向とはほぼ直交する方向に印刷用紙を搬送する搬送ベルトと、搬送ベルトの印刷用紙の搬送動作に同期し、インク滴を印刷用紙上の正しい位置に着滴せしめるために搬送ベルトとプリンタヘッドの吐出面との間の吐出距離の変動に応じて各ノズルからのインク吐出タイミングを制御してプリントを行わせるプリント制御手段とを有する」構成としている。

しかし、特開２００２−１０３５９８号公報に開示の技術は、「インク滴を印刷用紙上の正しい位置に着滴せしめるために搬送ベルトとプリンタヘッドの吐出面との間の吐出距離の変動に応じて各ノズルからのインク吐出タイミングを制御」することとしているため、コンピュータによるきめ細かい制御が必要となり、装置も規模の大きなものとなる可能性がある上、メンテナンスも容易ではない。

特開２００２−１０３５９８号公報

そこで、本願発明は、簡単なメカニズムでコンピュータによる制御を不要とし、装置も簡単でメンテナンスが容易な搬送装置であって、搬送ベルト上の被搬送体の相対的な凹凸差（以下、「平坦性」という。）がインクジェット方式による印刷上許容される範囲、すなわち略０．０５ｍｍ以内の平坦性を具える搬送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る吸引式搬送装置は、シート状の被搬送体を搬送する多数の貫通孔が貫設された有孔金属ベルトと、前記被搬送体を前記有孔金属ベルトとともに吸引し、その幅が該有孔金属ベルトの有孔部幅と略一致し該有孔金属ベルトの走行方向に沿った所定長さを有する吸引体と、から成り、前記吸引体の上面は前記有孔金属ベルトがその表面を摺動する通気性の有る多孔質板で形成されるとともにその下部には底面および壁面に囲繞された空気室が形成され、該空気室の底面または壁面に開口する吸引孔を介して該空気室内の空気が外部に強制排気され、吸引時における前記有孔金属ベルト表面の凹凸の高低差は前記有孔部幅および前記所定長さで形成される吸引エリア内において略０．０５ｍｍ以下であり、前記多孔質板は樹脂粒子焼結板であって、前記有孔金属ベルトは該多孔質板よりも硬い、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る吸引式搬送装置は、請求項１に記載の吸引式搬送装置であって、前記多孔質板の樹脂のガラス転移温度は使用時の温度よりも低い、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る吸引式搬送装置は、請求項１または請求項２に記載の吸引式搬送装置であって、前記空気室は多数の連通孔が貫設された有孔板および平板状のコア部材で充填され、前記コア部材は折り曲げられた帯状の複数の折曲げ帯から成り、該折曲げ帯は壁面となるように並置されて互いに独立したセルが形成され、該セルの壁面には相互に連通する連通孔が貫設され、前記コア部材の上面は前記有孔板に固着されるとともに、該コア部材の下面は前記空気室の底面に固着されている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る吸引式搬送装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の吸引式搬送装置であり、前記被搬送体は印刷用シートであって、前記吸引エリアの上部には該被搬送体幅分の印刷幅を有するインクジェット方式のプリンタヘッドが設置されて前記有孔金属ベルトに搬送されながら該被搬送体に印刷される、ことを特徴としている。

上記構成により本願発明は以下の効果を奏する。
（１）被搬送体が有孔金属ベルトとともに吸引され、この有孔金属ベルトは多孔質板の表面を摺動するため、有孔金属ベルトの平坦性は多孔質板の表面の平坦性に依存することとなり、通気孔の窪み部を除く多孔質板の表面の高低差を略０．０５ｍｍ以内とすれば有孔金属ベルトの凹凸の高低差(平坦性)も略０．０５ｍｍ以内となる。そして、被搬送体の平坦性もまた有孔金属ベルトの平坦性に依存することとなるので、被搬送体の平坦性はインクジェット方式による印刷上許容される範囲となる。
（２）多孔質板が有孔金属ベルトよりも硬い材質だと有孔金属ベルトの裏面に擦過傷が付いて有孔金属ベルトが下に向かって凸状に変形して平坦性の確保ができなくなるとともに、発生した有孔金属ベルトの摩耗粉や多孔質板の摩耗粉が吸引体に入った際、吸引性能の低下や故障の原因となるが、多孔質板を有孔金属ベルトよりも柔らかい樹脂粒子焼結板とすることにより、このような不具合を防止することができる。また、多孔質板の樹脂に使用時の温度よりも低いガラス転移温度のものを使用すれば、耐摩耗性に優れた性能が発揮される。
（３）吸引体の空気室を有孔板およびコア部材で充填するとともに、コア部材の上面を有孔板に固着するとともに、該コア部材の下面を空気室の底面に固着することで空気室は有孔板およびコア部材が一体となって剛性が高くなることから、吸引による多孔質板の撓みを防止し高度の有孔金属ベルトの平坦性を確保することができる。
（４）コア部材のセルの壁面に相互に連通する連通孔を貫設することで吸引管による排気はセルを介することにより、多孔質板に一様に作用し有孔金属ベルトに作用する吸引力も均一化する。

図１は、吸引式搬送装置の側面図である。図２は、吸引式搬送装置に使用する吸引体の組立図である。図３は、コア部材を構成するセルの部分斜視図である。図４は、有孔金属ベルトの貫通孔の平面部分詳細図である。図５は、多孔質板の撓み難さの実証実験に関する測定位置を示す平面図である。図６は、有孔金属ベルトの平坦性に関する実証実験の平面図である。

以下、本願発明を実施するための形態に係る吸引式搬送装置について、図１ないし図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図４において、符号１は実施例に係る吸引式搬送装置、符号１１は有孔金属ベルト、符号１２は貫通孔、符号１３は駆動プーリ、符号１４は従動プーリ、符号２０は吸引体、符号２１は吸引筐体、符号２２は多孔質板、符号２３は空気室、符号２４は吸引孔、符号２５は有孔板、符号２６はコア部材、符号２６１は折曲げ帯、符号２６２はセル、符号２６３は連通孔、符号３１はプリンタヘッド、符号３３は被搬送体、である。

吸引式搬送装置１は、主に、駆動プーリ１３と従動プーリ１４に架け渡される有孔金属ベルト１１と、有孔金属ベルト１１の裏側に在ってその幅が有孔金属ベルト１１の幅と略同一で走行方向に沿って所定の長さで延設される吸引体２０と、有孔金属ベルト１１の上部にあって吸引体２０に対置する位置に設置されるプリンタヘッド３１と、から構成されている。

実施例における有孔金属ベルト１１は、両側縁部を除いた全面に貫通孔１２が千鳥状に貫設されている厚さが０．３ｍｍのステンレススチール製である。また、貫通孔１２は、その直径が２．０ｍｍφ、センターピッチが２．５ｍｍ、で貫設されていて、有孔部分の開口率は５８．０％となっている。

吸引体２０はその外観上、上面が開放された直方体でスチール製の吸引筐体２１と、吸引筐体２１の上面に蓋を載せるように載置される通気性の有る多孔質板２２と、から構成されていて、吸引筐体２１内部の空間が空気室２３となっている。そして、空気室２３の内部はコア部材２６で充填されていて、コア部材２６の上面は有孔板２５が接着により固定され、コア部材２６の下面は吸引筐体２１の底面に接着により固定されている。すなわち、吸引筐体２１、有孔板２５およびコア部材２６は一体となった積層構造となっていて、この積層構造の上に多孔質板２２が載置されている。

実施例においては、樹脂粒子焼結板である多孔質板２２に超高分子量ポリエチレン樹脂製のものを使用した。これは超高分子量ポリエチレン脂樹が常温において靭性に優れた低摩耗量の性質を発揮するためであり、樹脂の硬さを示すロックウェル硬さは５０ＨＲＲである。また、実施例で使用したステンレススチール製の有孔金属ベルト１１の硬さを示すビッカース硬さは４００Ｈｖであり、有孔金属ベルト１１の硬さ＞多孔質板２２の硬さ、となる。なお、吸引筐体２１の底面には吸引孔２４が開口していて、吸引孔２４は図示外の吸引ポンプに図示外の吸引管を介して連通している。

ここで多孔質板２２の材質について行った比較試験について説明する。
この比較試験は、有孔金属ベルト１１にステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製のものを使用して、吸引体２０の吸引面の負圧を１．３１ｋＰａに設定して多孔質板２２に接触させ、延べ１００ｋｍ摺動させて樹脂粉発生状況や多孔質体の摩耗状態を観察した。その結果を表１に示す。なお、実施例１は超高分子量ポリエチレン樹脂、実施例２はフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、実施例３はポリプロピレン樹脂、の多孔質板であり、比較例１はポリスチレン樹脂、比較例２はポリメチルメタアクリレート樹脂の多孔質板である。

実施例１ないし実施例３では摩耗粉発生が少なく、多孔質体の摩耗量も少ない結果となった。そして、有孔金属ベルト１１を長時間回転させて変化を観察する長期耐久試験でも目詰まりはほとんど見られなかった。
この原因の一つとして、樹脂のガラス転移温度の違いが考えられる。実施例１で使用したポリエチレン樹脂のガラス転移温度は−２０℃、実施例３のポリプロピレン樹脂も−２０℃である一方で、比較例１のポリスチレン樹脂のガラス転移温度は１００℃、比較例２のポリメチルメタアクリレート樹脂のそれは７０℃である。一般にガラス転移温度以下では、樹脂は脆く粘り強さに欠ける性質があるものの、ガラス転移温度以上になると靭性（粘り強さ）が出てきて摩耗などには強い性質が発揮される。
通常、吸引式搬送装置のベルトは室温付近で使用されるため、ポリプロピレン樹脂や超高分子量ポリエチレン樹脂はガラス転移温度以上での使用であって、靭性に優れた低摩耗量の性質を発揮する。一方、ポリスチレン樹脂やポリメチルメタアクリレート樹脂についてはガラス転移温度以下での使用であり、脆く摩耗しやすい特性となり、この差が摩耗量の差として現れた可能性もある。
いずれにしても試験の結果、多孔質板２２としては、ポリプロピレン樹脂や超高分子量ポリエチレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂が優れていることが判明した。また、実施例２のフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）は、元々摩擦係数が小さく摺動による摩耗負荷が小さいため摩耗量も少なかったと考えられる。

前述したように、有孔金属ベルト１１の平坦性は多孔質板２２の表面の平坦性に依存することになるため、有孔金属ベルトの凹凸の高低差を略０．０５ｍｍ以内とするためには、通気孔の窪み部を除く多孔質板２２の表面の高低差（以下、「表面平坦性」という。）も略０．０５ｍｍ以内とする必要がある。そこで、多孔質板２２の表面平坦性を確保するため、表面平坦性が０．０１ｍｍ程度の＃１００ないし＃１２０の砥石を使用して多孔質板２２の表面を研磨した。この結果、多孔質板２２の表面平坦性も概ね０．０１ｍｍ程度となった。

コア部材２６は複数の折曲げ帯２６１によりハニカム状のセル２６２が形成されたハニカム構造となっている。そして、セル２６２の壁面には円形の連通孔２６３が貫設されていて、コア部材２６内の空気はセル２６２間を自由に行き来できる空気室２３を形成している。すなわち、空気室２３は実質的には、セル２６２の空間部分の集合体が該当することとなる。
なお、有孔板２５には厚さが２．０ｍｍのパンチングメタルを使用し、コア部材２６の壁面の高さは２０ｍｍとなっている。

有孔板２５およびコア部材２６は接着されて一体となり、吸引筐体２１の底面およびコア部材２６も同様に接着されて一体となっている。したがって、有孔板２５、コア部材２６および吸引筐体２１は一体となってその剛性を高め、吸引による多孔質板２２に作用する下向きの力を支えて多孔質板２２が撓み難いようになっている。

前述したように、多孔質板２２は樹脂粒子焼結板であって厚さも２０ｍｍ程度であるのでそれ自体は撓みやすいが、それを撓まないように支えているのが一体となった積層構造の有孔板２５、コア部材２６および吸引筐体２１である。ここでは、コア部材２６について行った多孔質板２２の撓み難さの有効性の実証実験について図５を参照して説明する。

実施例におけるコア部材２６はハニカム構造であってセル２６２は平面形状が正六角形であり、その一辺の長さは略２０ｍｍである。一方、比較例は吸引筐体２１の底面から支柱を林立させて有孔板２５を支持するようにしたものであって、支柱は図５の円形の点線で示すように有孔金属ベルト１１の走行方向に４００ｍｍピッチで４本、かつ、走行方向に直交する幅方向に１２０ｍｍピッチで３列設置した。実施例および比較例共に多孔質板２２を覆うように有孔金属ベルト１１を載置し、所定の吸引力で吸引しストレートエッジを有孔金属ベルト１１の表面に押し当ててストレートエッジと有孔金属ベルト１１の隙間をすきまゲージで計測し、それを撓み量とした。その結果を表２に示す。なお、図５における×印が計測位置であり、計測位置の符号をＰ_１ないしＰ_９としている。また、「支持構造」欄の「支柱」は上述した比較例を示し、「ハニカム」は実施例を示している。

表２から判るように、比較例とした「支柱」の場合と実施例とした「ハニカム」の場合とでは、明らかに「ハニカム」の方が撓み難いことを示していて、撓み量は概ね１／１０以下となっている。その上、「支柱」を採用した場合には、一つずつ支柱を立ててその高さを揃える必要があるため、支柱のピッチを小さくすることは困難で非経済的なものとなるが、「ハニカム」を採用した場合には、様々な材質で様々なサイズのセルのハニカムが市販されて入手が容易なことから、経済性に優れメンテナンスも容易である。

つぎに、吸引式搬送装置１の動作について説明する。
有孔金属ベルト１１が走行しているときに図示外の吸引ポンプを稼動させると、空気室２３内の空気、すなわちコア部材２６内の空気が強制的に排出されて負圧になり、多孔質板２２を通って空気が流入することにより、多孔質板２２に吸引力が発生する。

多孔質板２２に吸引力が発生すると、走行している有孔金属ベルト１１は載置している被搬送体３３とともに吸引されて多孔質板２２の表面を密着しながら摺動する。多孔質板２２に密着することにより、有孔金属ベルト１１の平坦性は多孔質板２２の表面の平坦性がそのまま現れて有孔金属ベルト１１の凹凸の高低差は略０．０５ｍｍ以内となる。さらに、被搬送体３３の平坦性もまた有孔金属ベルト１１の平坦性に依存することとなるので、被搬送体３３の凹凸差はインクジェット方式による印刷上許容される範囲となる。そして、印刷用シートである被搬送体３３は有孔金属ベルト１１とともに走行しながらプリンタヘッド３１により連続して印刷されことが可能となる。

ここで、走行中における有孔金属ベルト１１の平坦性に関する実証実験について説明する。
この実証実験で使用した吸引式搬送装置の概要を下記および図６に示す。
有孔金属ベルトの走行速度：１５ｍ／ｍｉｎ
有孔金属ベルトの幅：３２０ｍｍ
吸引体の大きさ：長さ１，３４０ｍｍ×幅３２０ｍｍ×厚さ４０ｍｍ
吸引ポンプの能力：２．４ｍ^３／ｈ
図６に示すように、搬送体３３を載置した状態における有孔金属ベルト１１の開口率を想定して、中央部分と両端近傍２箇所を帯状に１０ｍｍ残してテープで貫通孔１２を塞いだ。そして、図６に示すテープで塞いでいない×印のＳ_１ないしＳ_９の符号を付した箇所をダイヤルゲージ（ピクテスト）で有孔金属ベルト１１を走行させながら測定した。その結果を表３に示す。

表３に示すように、上記の実証実験により有孔金属ベルト１１の平坦性は吸引することにより、吸引面負圧が０.３９ｋＰａおよび１.１３ｋＰａ共に３０μｍ以下であって５０μｍよりもかなり低くなることが判明した。

１実施例に係る吸引式搬送装置
１１有孔金属ベルト
１２貫通孔
２０吸引体
２２多孔質板
２３空気室
２４吸引孔
２５有孔板
２６コア部材
２６１折曲げ帯
２６２セル
２６３連通孔
３１プリンタヘッド
３３被搬送体

Claims

シート状の被搬送体を搬送する多数の貫通孔が貫設された有孔金属ベルトと、
前記被搬送体を前記有孔金属ベルトとともに吸引し、その幅が該有孔金属ベルトの有孔部幅と略一致し該有孔金属ベルトの走行方向に沿った所定長さを有する吸引体と、から成り、
前記吸引体の上面は前記有孔金属ベルトがその表面を摺動する通気性の有る多孔質板で形成されるとともにその下部には底面および壁面に囲繞された空気室が形成され、該空気室の底面または壁面に開口する吸引孔を介して該空気室内の空気が外部に強制排気され、
吸引時における前記有孔金属ベルト表面の凹凸の高低差は前記有孔部幅および前記所定長さで形成される吸引エリア内において略０．０５ｍｍ以下であり、
前記多孔質板は樹脂粒子焼結板であって、前記有孔金属ベルトは該多孔質板よりも硬い、ことを特徴とする吸引式搬送装置。
前記多孔質板の樹脂のガラス転移温度は使用時の温度よりも低い、ことを特徴とする請求項１に記載の吸引式搬送装置。
前記空気室は多数の連通孔が貫設された有孔板および平板状のコア部材で充填され、
前記コア部材は折り曲げられた帯状の複数の折曲げ帯から成り、該折曲げ帯は壁面となるように並置されて互いに独立したセルが形成され、該セルの壁面には相互に連通する連通孔が貫設され、
前記コア部材の上面は前記有孔板に固着されるとともに、該コア部材の下面は前記空気室の底面に固着されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸引式搬送装置。
前記被搬送体は印刷用シートであって、前記吸引エリアの上部には該被搬送体幅分の印刷幅を有するインクジェット方式のプリンタヘッドが設置されて前記有孔金属ベルトに搬送されながら該被搬送体に印刷される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の吸引式搬送装置。