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JP3628366B2 - 電子写真印刷機 - Google Patents
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は一般的に電子写真印刷機におけるシートハンドリングシステムに関し、更に詳細には転写ステーション及びフューザ(定着、融着)ステーションにおいてシート速度を整合させるシートハンドリングシステムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電子写真印刷機において、光導電性部材は実質的に均一な電位に帯電されて、その表面に感光性を与える。光導電性部材の帯電部分は複製される原稿の光像に露光される。帯電された光導電性部材の露光は、その光導電性部材上の照射された領域の電荷を選択的に放散する。これによって複製される原稿内に含まれる情報領域に対応する静電潜像が光導電性部材上に記録される。静電潜像が光導電性部材上に記録された後、潜像は光導電性部材と接触するように現像剤をもたらすことによって現像される。これによって、光導電性部材上に粉末画像が形成される。
【0003】
電子写真印刷機において光導電性部材上に形成された粉末画像は、光導電性部材からコピーシートへ転写される。転写された粉末画像は一般的に、コピーシートに緩くしか付けられないので、コピーシートを光導電性部材から剥がす工程、及びコピーシートをフュージング(定着、融着)ステーションへ搬送する工程で容易に乱されてしまう。コピーシートは、転写後直ぐにフュージングステーションを通過することが好ましく、粉末画像をコピーシートに永続的にフューズする。フュージングは、機械攪拌又は電場によって生じる粉末画像の汚れや乱れを防止する。この理由のために、及び電子写真印刷機のペーパパス(通路)を簡便化及び短縮するために、フュージングステーションを転写ステーションにできるかぎり接近させて維持することが好ましい。特に望ましいフュージングステーションは、ロール式フューザであり、このフューザの場合コピーシートは2つのロールの間にある加圧ニップを通過する。
【0004】
コピーシート用のこのようなフューザロールニップは、コピーシートの先頭部分がフューザロールニップ中にあると同時にコピーシートの後部又は後端部分が光導電性部材と接触するように、転写ステーションと十分に近接して配置されると、汚れ(こすりつけること)又はスキップ(飛ばすこと)がコピーシートの後部分に転写されている未定着(アンフューズ)粉末画像に生じることがある。この状況は、これらの領域での光導電性部材とコピーシートとの間の相対移動即ち滑りによって生じる。ここで例えば、これらの領域では光導電性部材とコピーシートは接触したままであり、例えばコピーシートのそれらの領域は光導電性部材からまだ剥がされていない。このような滑りの原因は、光導電性部材の表面速度に対するフューザロールのニップ速度(フューザがそのフューザを介してコピーシートの前端を引っ張っている速度)の不整合である。フューザニップロールが比較的遅いと、シートは光導電性部材に対して後方へ滑ることがある。フューザロールが比較的早いと、コピーシートは光導電性部材に対して前方に引っ張れることがある。いずれの場合においても、このことによって粉末画像の前記汚れ又はスキップがコピーシートの後部領域に転写される、又は画像を引き伸ばしてしまう原因となる。
【0005】
コピーシートとフューザロールとの間の等速度駆動接続を維持することは、従来、困難であった。フューザニップロールのコピーシートの実際の駆動速度の変化は、ニップの駆動ロールの有効直径の変化によって生じることがあるからである。この直径の変化は、ローラの交換、又は加えられるニップ圧力の変化、材料のエージング(老化)、及び温度の影響に起因して相応するロールの弾性変形の変化によって起こる。このように、商業的な電子写真印刷機のフューザニップロールと光導電性部材との間で等速度を維持することは困難である。従って、メンテナンス(保守)の強化と速度調整メカニズムの必要性につながる。
【0006】
トナー粉末について上述されたが、当業者には理解される様に液体の現像剤もまた使用可能である。液体の現像剤システムの場合も、速度の不整合による同様の問題が生じる。
【0007】
これらの問題を克服するために、以前に4つの基本的な設計アプローチが行われた。第1アプローチは、転写とフュージングとの間に十分なペーパパス(通路)距離を設けることによって、未定着粉末画像の最小の乱れで殆どのペーパサイズに適応する。この解決法は、ペーパパスの長さを増すことになるので、電子写真印刷機が大きなフロア領域を占めることを必要とする。このことは、特に限られた空間を利用する顧客、又はコストの高いフロア空間を有する顧客にとって、不利益となる。
【0008】
第2アプローチは特別な搬送装置によって複雑なペーパパスを使用することである。この解決法は、設備費を追加し、メンテナンス要求及び信頼性低下の潜在的な原因をもたらすので望ましくない。
【0009】
第3アプローチは転写ステーションとフューザの間にバックル(撓み;湾曲)チャンバを用いるので、転写ステーションとフューザロールとの間の速度の不整合がバックル中にあるコピーシートの部分によって調節できるというものである。これらの幾つかのシステムは、予め定められた範囲内にバックルの大きさを維持するためにバックルを検出することを必要とする。センサは、電子写真印刷機の製造コストを増大させ、且つ特に光学系検出器が用いられる場合に、検出に一般的に支障をきたすことがある埃や汚れを設備内から取り除くために追加の予防メンテナンスを必要とする。
【0010】
第4アプローチは隣接するワークステーション同士間にわたるコピーシートに伝えられる駆動速度を整合するための制御を組み込むシート搬送装置を使用する。
【0011】
米国特許第4、017、065号は、バックル(撓み;湾曲)構造を開示する。この特許で開示された設計において、画像表面はガイド面に対して真空に引かれることによってバックル状に形成される。転写速度と異なる速度でフューザロールニップを意図的に駆動してバックルを形成する。バックルはガイド表面に加えられた真空のサイクル(循環的)減少によって制御される。
【0012】
米国特許第4、941、021号は別のバックル構造を開示し、その特許においてバックルはフューザロールの速度を制御することによって形成されるので、コピーシートは転写領域を通過するよりも更にゆっくりとフューザロールを通過する。このシステムは、バックルを感知することを必要とし、バックルの大きさを予め定められた範囲内に維持する。
【0013】
米国特許第5、166、735号は近接するワークステーション同士間に延びるコピーシートに駆動速度を整合する制御を含むシート搬送装置を開示する。ワークステーション同士の間に配された受け取り面がコピーシートと係合して、真空によりコピーシートが受け取り面へ付着される。コピーシートはワークステーション同士の間にわたって延びる線形パス(通路)から派生したパスへ続く。フューザロールは僅かに早い速度で駆動され、コピーシートを張って、コピーシートを搬送面から持ち上げる。この持ち上げ動作は、受け取り面と連通するバキューム(真空)プレナムを感知するセンサによって検出される。フューザロールの駆動速度はセンサからの信号に従って制御される。
【0014】
本発明の目的は上記従来技術の欠点を克服することである。
【0015】
【課題を解決するための手段と作用】
本発明の態様にしたがって、シートに転写するために用いられる移動する光導電性部材に記録されたトナー画像を有するタイプの電子写真印刷機が提供される。本発明の電子写真印刷機は、トナー画像をシートにフューズして、シートを調節可能な速度で進めるために用いるフュージング部材を含む。光導電性部材及びフュージング部材と通信するコントローラは、シート速度を光導電性部材の速度との選択された関係で維持する。
【0016】
【実施例】
本発明の特徴を概略的に理解するために、図面を参照する。図中では同一要素に対して同一参照番号がふられる。図1は、中に本発明の制御システムを組み込んだ例示的な電子写真印刷機の様々な要素を概略的に示す。以下の記述より明白になるように、制御システムは広範囲な印刷機での使用に同様に非常に適しており、その用途は本明細書中で説明される特定の実施例に必ずしも限定されるわけではない。
【0017】
電子写真印刷の技術は周知であるので、図1の印刷機で用いられる様々な処理ステーションは以下に示され、それらの動作は図面を参照して簡単に説明される。
【0018】
図1では、静電印刷機はベルト10を使用し、このベルトは導電性基体14上に配された光導電性表面12を有する。例えば、光導電性表面12はセレニウム合金からつくられ、導電性基体14は電気的に接地されるアルミニウム合金から作られる。また、他の好適な光導電性表面及び導電性基体も使用可能である。ベルト10は矢印16の方向に移動して、光導電性表面12の連続部分を進め、その移動パスの回りに配置された様々な処理ステーションを通過する。図示されるように、ベルト10はローラ18、20、22、24の回りに巻回される。ローラ24はローラ24を駆動するモータ26と連結して、ベルト10を矢印16の方向へ進める。ローラ18、20、及び22は、アイドラローラであり、これらはベルト10が矢印16の方向に移動すると自由に回転する。
【0019】
先ず、ベルト10の一部分は帯電ステーションAを通過する。帯電ステーションAにおいて、参照番号28が概略的に示すコロナ発生装置は、ベルト10の光導電性表面12の一部分を比較的高く、実質的に均一な電位に帯電する。
【0020】
次に、光導電性表面12の帯電部分は露光ステーションBへ進められる。露光ステーションBにおいて、ラスタ入力スキャナ(RIS)及びラスタ出力スキャナ(ROS)が光レンズシステムの代わりに使用される。RIS(図示せず)は、原稿照射ランプ、光学系、機械式走査メカニズム、及び電荷結合素子(CCD)アレイのような感光素子(photosensing element)を含む。RISは原稿から画像全体を捕獲し(読み取り)、その画像を一連のラスタ走査線に変換する。これらのラスタ走査線は、RISからの出力であり、ROS36への入力として機能する。ROS36は、画像の出力コピーを生成する機能をはたし、連続する水平方向の線中に画像をレイアウトする。この各線はインチ当たり特定数のピクセルを有する。これらの線は、光導電性表面12の帯電部分を照射し、電荷を選択的に放電する。例示的なROS36は、回転ポリゴンミラーブロック、固体変換(モジュレータ)バー、及びミラーを備えるレーザを有する。更に別のタイプの露光システムは、ROS36を単に使用し、ROS36はコンピュータとROS36との間で画像データフローを準備し、管理する電子サブシステム(ESS)からの出力によって制御される。ESS(図示せず)はROS36用の制御電子装置であり、独立型の専用ミニコンピュータでもよい。次に、ベルト10は光導電性表面12に記録された静電潜像を現像ステーションCへ進める。
【0021】
前述されたROSの代わりに光レンズシステムを使用可能であることは、当業者には理解されるであろう。原稿は透明なプラテン上に複写面を下にして置かれる。ランプは原稿に光線を照射(フラッシュ)する。原稿から反射された光線はレンズを通過して、その光像を結像する。レンズは光像を光導電性表面の帯電部分に集束し、その電荷を放散する。これによって、透明なプラテン上に配された原稿内に含まれた情報領域と対応する静電潜像が光導電性表面上に記録される。
【0022】
現像ステーションCにおいて、参照番号38によって概略的に示される磁気ブラシ現像システムは、トナー粒子が摩擦電気的に付着するキャリヤ粒子を含む現像剤物質を、光導電性表面12に記録された静電潜像と接触するように搬送する。トナー粒子はキャリヤ粒子から潜像に引きつけられて、ベルト10の光導電性表面12上に粉末画像を形成する。
【0023】
現像後、ベルト10はトナー粉末画像を転写ステーションDへ進める。転写ステーションDにおいて、シート状の支持材46をトナー粉末画像と接触するように移動する。参照番号48によって概略的に示されるシートフィーディング(シート送り)装置が支持材46を転写ステーションDへ進める。シートフィーディング装置48は、シートスタック(束)52の最上部のシートと接触するフィードロール50を含む。フィードロール50は回転して、最上部のシートをスタック52からシートシュート54へ進める。シュート54は、前進するシート状の支持材46をベルト10の光導電性表面12と接触するようにタイミングをとったシーケンスで送るので、光導電性表面12上に現像されたトナー粉末画像は、前進するシート状の支持材と転写ステーションDで接触する。
【0024】
転写ステーションDはコロナ発生装置56を含み、これはシート46の裏面にイオンを噴霧する。これによってトナー粉末画像は光導電性表面12からシート46へ引き寄せられる。転写後、シートはベルト10上で矢印58の方向にフュージング(定着、融着)ステーションEにいたるまで移動し続ける。
【0025】
フュージングステーションEは、参照番号62によって概略的に示されるフューザアセンブリを含み、フューザアセンブリは粉末画像をシート46へ永続的に定着する。フューザアセンブリ62は、モータ60とバックアップローラ66によって駆動される加熱フューザローラ64を含むことが好ましい。シート46は、トナー粉末画像がフューザローラ64と接触しながらフューザローラ64とバックアップローラ66との間を通過する。このようにして、トナー粉末画像はシート46に永続的に定着する。フュージング後、シュート68は前進シートをキャチトレイ70へガイドし、次にオペレータが印刷機から取り除く。
【0026】
シート状の支持材がベルト10の光導電性表面12から分離された後、いくらかの残留粒子は光導電性表面12に付着して必ず残る。これらの残留粒子は、クリーニングステーションFで光導電性表面12から除去される。クリーニングステーションFは、事前クリーニングコロナ発生装置(図示せず)と、光導電性表面12と接触するように回転可能に取り付けられた繊維ブラシ72とを含む。事前クリーニングコロナ発生装置は、粒子を光導電性表面に引き寄せる電荷を中性にする。これらの粒子はブラシ72の回転によって光導電性表面と接触してそこからクリーニングされる。例えばブレードクリーナのような他のクリーニング手段も使用可能であることは、当業者には明白になるだろう。クリーニングに次いで、放電ランプ(図示せず)は光導電性表面12を光でみなぎらせ、次の連続する画像形成サイクルのために光導電性表面12を帯電する前に、そこに残っているあらゆる残留電荷を放散する。
【0027】
モータ26を含む駆動システムは、光導電性ベルト10が円滑で一定の表面速度を維持する様に設計される。この速度は、ベルト10が画像形成ステーションBを通過する時に、ROS36が1ミリメートル当たり”S”本の走査線を正確にペイント(表現)するように設定される。ROSは、”R”ライン/秒の正確な周波数を生成し、ベルト10の速度”V”はソフトウェア設定可能1/P分周器(ディバイダ)により”R”と同じ基準周波数に周波数ロックされる。
【0028】
この構造によって正確な画像バーパターンをベルト10の光導電性表面12上に、(S/2K)サイクル/mmの空間的周波数、及びV×(S/2K)サイクル/秒の時間的周波数で書き込める。ベルト10の光導電性表面12上に書き込まれた正確なバーパターンを、現像ステーションCで現像し、光学的に検出し、電気的に分析して、ベルト10の速度(V)に直接的に対応する時間的周波数を測定する。
【0029】
ベルト10の光導電性表面12上に正確に現像されたバーは、支持材46に転写される。後で、支持材46上のバーパターンの観察及び分析から、シートパスにおける支持材46が観察された時点での支持材46の速度の正確な測定値(Vc)が得られる。
【0030】
ベルト10の速度(V)と支持材46の画像支持面側の速度(Vc)とは共に注意深く制御されなくてはならない。これらの相対速度は、参照番号74で概略的に示されるコントローラで制御される。
【0031】
フューザニップの速度はベルト10の速度よりも早くなりえない;即ち、(フューザが支持材と係合する前にベルト10とフューザニップとの間で十分に大きなペーパバックルが生成されていないかぎり)フューザニップの速度はベルト10の速度よりも常に遅くならなくてはならない。ベルト10とフュージングステーションEの間の距離に依存して、同時係合中に小さいバックルの発生が許容可能である。
【0032】
例えば、ベルト10とフュージングステーションEの間の距離が125ミリで、システムが460ミリの長さの支持材46をハンドル(処理)しなければならない場合、335ミリの支持材がベルト上及びフュージングニップ中を同時に移動している。更に、ペーパの1.50ミリの撓み(build up) が、335ミリの合同移動時間(joint travel time) の間に許容され得る場合、以下の式:
{1−(1.5/355)}<VFN/VPR<1.000
となり、それは、十分な安全性を備える制限された許容差を有する様に書き換えられ:
{1−(1.5/355)}<VFN/VPR<{1−1.5/(2)(355)}で、0.996<VFN/VPR<0.998となる。
ここで、VFNはフューザニップの速度であり、VPRは光導電性ベルトの速度である。
【0033】
機械的な許容差及び時間に対する加熱影響のために、同一の駆動源がベルト10の光導電性表面12及びフューザロール64を駆動することはできない。図1に示されるように、モータ26がベルト10を駆動すると共に、モータ60がフューザロール64を別個に駆動する。しかしながら、ベルト10の速度は非常に厳密に制御されなくてはならず、同様にベルト10とフューザロール64との間の相対速度も厳密に制御されなくてならないので、1対の良好なデジタルサーボ駆動装置を使用して、それらの出力を相関させる。
【0034】
ベルト10は、一定速度VP/R で駆動され、
P/R =VIO{1±0.001}となり、これはクリスタルクロック基準周波数FIOヘルツから得られ、このクリスタルクロック基準周波数FIOヘルツからソフトウェア設定可能分周器の設定値で除算されたクリスタルクロック基準周波数に等しいサーボ基準周波数FIO/Pヘルツが得られる。相対速度要求を満たすために、矢印16の方向にベルト10を進める駆動ローラ24の直径と、フューザ駆動ローラ64の直径との間に存在する差異に起因してフューザサーボ基準周波数はほぼFIO/2Pになるべきである。モータ26とモータ60とからの電気信号は、コントローラ74から供給され、このコントローラ74は、上記説明された相対要求を全て制御する専用装置を含む。従って、コントローラ74はフューザサーボ駆動モータ60を制御し、このモータ60によって駆動される支持材46の速度がベルト10の速度の所与の割合範囲内に制御される。”F”の大きな値は、より高い分解能の増分的な制御変化を回転フューザサーボ駆動モータ60へ提供して、速度の望ましいつりあい(整合)を維持する。本発明のコントローラ74の更なる詳細は、図2を参照して以下に記述される。
【0035】
図2を参照するとコントローラ74は、第1の固定周波数基準(クリスタルクロック)80を有し、圧電センサ(図示せず)、好ましくはATカットクゥオーツクリスタル基板が用いられて、ほぼ5.0±0.01%MHzの周波数の共振振動デバイスが形成される。クリスタルクロック80はコンダクタ(導体)98によって、第1のプログラマブル分周器82の入力と接続される。分周器82のプログラミングは、プリンタ/コピー機用の主コントローラ内、又は専用マイクロプロセッサ(図示せず)内にあるソフトウェアルーチンによって提供され得る。従って、プログラマブル2進数Pは、データバス94によって分周器82の並列入力に入力される。分周器82の出力は、コンダクタ100によって周波数/位相コンパレータ84の第1入力に入力される。従って、分周器82の出力はまた、コンダクタ112を介して図1のモータ26への光導電性ベルトサーボ基準周波数としても入力される。周波数/位相コンパレータ84の出力は、コンダクタ114によって、電圧制御発振器(VCO)86の入力にフィードバックされる。
【0036】
VCO86は、第2の可変周波数基準を形成する。VCO86の出力はコンダクタ102によって第2のプログラマブル分周器90の入力に接続される。分周器90のプログラミングはまた、プリンタ/コピー機用の主コントローラ内、又は専用マイクロプロセッサ(図示せず)内にあるソフトウェアルーチンによっても供給され得る。プログラマブル2進数Fは、データバス96によって分周器90の並列入力に入力される。分周器90の出力は、コンダクタ106によって図1のモータ60へのフューザ駆動サーボ基準周波数として入力される。従って、分周器90の入力はまた、Nで除算する固定分周器88への入力としてコンダクタ104によって入力される。固定分周器88の出力は、コンダクタ108によって周波数/位相コンパレータ84への第2の入力として入力される。
【0037】
(図1に関して上述されたROSに速度制御を行う)クリスタルクロック80は、分周器82で”P”値1005で除算されることが要求され、光導電性ベルト10に5.00サイクル/mmの空間的バーパターンを生成できる。空間的バーパターンは、1510Hzである時間的周波数として移動する光導電性ベルト10上に観察される。即ちこれは、秒速302.000mmの光導電性ベルト10の速度を示す。
【0038】
バス96のデータによって2000で除算されるように設定されたフューザサーボ除算器90の場合、フューザを出る支持材上の転写バーパターンは1494.9Hzの空間周波数を生成し、フューザニップ速度がVFN=0.990VP/R であることを示す。
【0039】
これは所望の速度よりも遅く、フューザに入る大きすぎるペーパバックルを生成することがある。フューザニップの速度に所望される中間位置関係は、VFN=0.997VP/R である。
【0040】
フューザニップの速度を変えるために、”F”の値は、以下のような新しい値に再設定されなければならない:
F=(0.990÷0.997)(2000)=1986
【0041】
クリスタルクロック80が4.99975MHzの周波数で発振しており、データ94の”P”の値が1005である場合、周波数/位相コンパレータ84の第1の入力、及び図1のモータ26への光導電性ベルトサーボ基準周波数は4.97488KHzとなるであろう。次にVCO86は4.974876MHzの周波数を生成し、図1のモータ60へのフューザ駆動サーボ基準周波数は2.504973KHzとなるだろう。
【0042】
”P”及び”F”の値は、プリンタ/コピー機用の主コントローラ内、又は専用マイクロプロセッサ(図示せず)内に或るソフトウェアルーチンによって何時でも検査されて再設定されることができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明の電子写真印刷機は上記構成としたので、転写ステーション及びフューザステーションにおいてシート速度を整合させるシートハンドリングシステムを提供できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】中に本発明の特徴を組み込む静電写真印刷機を示す略正面図。
【図2】図1の印刷機で用いられたコントローラの概略ブロック図であり、転写ステーションとフュージングステーションでのシート速度を整合する。
【符号の説明】
10 ベルト
12 光導電性表面
60 モータ
62 フューザアセンブリ
64 フューザローラ
66 バックアップローラ
74 コントローラ

Claims (4)

  1. トナー画像をシートに転写するタイプの電子写真印刷機であって、
    前記シートに転写するトナー画像を載せて第1の速度で移動する光導電性部材と、
    トナー画像を前記シートにフューズして、前記シートを調節可能な速度で前進させるために用いられるフュージング部材であって、第2の速度で移動する前記フュージング部材と、
    前記フュージング部材の第2の速度を前記光導電性部材の第1の速度より遅い値に維持するために、前記光導電性部材及び前記フュージング部材と通信するコントローラと、
    を含む電子写真印刷機。
  2. 前記光導電性部材を前記第1の速度で駆動する第1の駆動手段と、前記フュージング部材を前記第2の速度で駆動する第2の駆動手段と、をさらに備え、前記フュージング部材の第2の速度を前記光導電性部材の第1の速度より遅い値に維持するように前記コントローラが前記第2の駆動手段を制御するようになっている、請求項1に記載の電子写真印刷機。
  3. 前記第1の駆動手段が、所定の基準信号を生成する手段と、ソフトウェア設定可能な第1のディバイダと、第1のモータと、を備え、前記ディバイダは前記所定の基準信号を受信して第1の制御信号を生成し、前記モータは前記ディバイダが生成した前記第1の制御信号に応答して作動するようになっている、請求項2に記載の電子写真印刷機。
  4. 前記第2の駆動手段が、前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段との速度差分に応答する信号を生成する発信器と、前記発信器が生成した前記信号を受信して第2の制御信号を生成する第2のディバイダと、前記第2のディバイダが生成した前記第2の制御信号に応答して作動するようになっている第2のモータと、を備える、請求項2に記載の電子写真印刷機。
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