DE69124966T2

DE69124966T2 - Drucksystem und Verfahren mit einteiligem Gehäuse

Info

Publication number: DE69124966T2
Application number: DE69124966T
Authority: DE
Inventors: William E Nelson
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2011-12-28
Also published as: EP0493799A2; KR100236426B1; JPH04350859A; EP0493799B1; KR920013052A; US5172161A; DE69124966D1; EP0493799A3

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft xerographische Drucker und genauer Drucker mit einem einheitlichen Gehäuse für den optischen Modulator (den Motor).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Verwendung von Halbleiterlichtmodulatoren als Ersatz für den Laserpolygonscanner wird bei xerographischen Druckverfahren immer beliebter. Eine aufgrund des monolithischen Halbleiterherstellungsverfahrens bevorzugte Technologie liegt in der verformbaren Spiegelvorrichtung (DMD). Die gleichzeitig anhängige Patentanmeldung mit dem Titel "Spatial Light Modulator Printer and Method of Operation", die unter der Nummer EP 0 433 985 veröffentlicht und an den gleichen Rechtsnachfolger wie diese Anmeldung abgetreten wurde, erörtert eine Ausführungsform einer DMD-Vorrichtung, die ein Wolframlicht verwendet, das über eine Optik auf eine DMD-Anordnung fokussiert wird. Die Erfindung bei dieser Anmeldung funktioniert zwar sehr gut, aber offensichtlich sind einige Bereiche verbesserungswürdig.
Alle xerographischen Drucksysteme, insbesondere Lasersysteme, leiden an dem Problem, daß eine große Anzahl Teile zusammengebaut werden müssen, damit das Verfahren richtig funktioniert. Außer dem Lichtmodulationssystem (das eine Anzahl von Teilen enthält, die perfekt optisch ausgerichtet sein müssen) sind die xerographische Trommel, das Tonerabgabesystem, das Entwicklersystem, das Papierbearbeitungssystem und das Schmelzsystem vorgesehen. Jedes dieser Systeme kann interne Teile aufweisen, die genau zusammengebaut werden müssen, und außerdem müssen alle Systeme miteinander ausgerichtet sein und für die Lebensdauer des Produkts ausgerichtet bleiben.
In der US-A-4 335 950 ist ein System mit zwei trennbaren Körpern zur Aufnahme der Betriebskomponenten offenbart. Demnach ergeben sich zusätzlich zu den Herstellungskosten für jedes System Kosten beim Zusammenbau jedes der Systeme zu dem endgültigen Produkt. Ein Bestandteil dieser Kosten liegt bei der Ausrichtung des optischen Pfades von der Lichtquelle über den Modulator zu der Trommel. Das Problem wird noch dadurch verstärkt, daß sich nahezu alle Systeme abnutzen oder von Zeit zu Zeit eingestellt werden müssen und deshalb leicht austauschbar sein müssen, ohne daß die optische Ausrichtung oder die restlichen xerographischen Bauteile gestört werden oder eingestellt werden müssen.
Demnach besteht im Stand der Technik Bedarf an einem Drucksystem, bei dem der xerographische Wiedergabemechanismus mit einer minimalen Zahl von Teilen hergestellt werden kann, die leicht ersetzt werden können, und dabei die physische und optische Ausrichtung noch aufrechterhalten wird.
Im Stand der Technik besteht ferner ein Bedarf an einem System, bei dem die verschiedenen Komponenten in ein kompaktes System eingebettet werden können, um die Drucksystemgröße auf ein Minimum zu reduzieren und dabei eine hohe Zuverlässigkeit und leichte Wartbarkeit aufrechtzuerhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die obengenannten Ziele und Aufgaben können erreicht werden, indem ein xerographisches Drucksystem mit einem Einkörpergehäuse vorgesehen wird, das die Lichtquelle und die Modulationseinheit ausrichtet und integriert und die zu verbrauchenden Komponenten, die Drucktrommel, den Toner, den Fixierer und den Entwickler aufnimmt. Ein mittelstarkes, einheitliches Kunststoffgehäuse wurde derart ausgelegt, daß das gesamte System derart aufgenommen wird, daß der DMD-Modulator in Position "geflogen" werden kann, wobei Testsensoren die xerographische Trommel ersetzen. Der Lichtmodulator kann dann genau auf die Position der Trommel abgebildet werden, die Testsensoren können entfernt und die wirkliche Trommel kann am Platz positioniert werden und über die Lebensdauer des Druckers ersetzt werden, ohne daß sich eine Fehlausrichtung für das optische Belichtungssystem ergibt. Das Konzept des Fliegens an den Platz wurde in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit dem Titel "Printing System Exposure Module Alignment Method and Apparatus of Manufacture" offenbart, die unter der Nummer EP 0 433 985 veröffentlicht wurde.
Bei Verwendung dieses einheitlichen Gehäuses kann die Modulatoroptik direkt in das Gehäuse eingebaut werden, wodurch keine getrennten Teile erforderlich sind und sich keine Schwierigkeiten mit der Ausrichtung ergeben. Außerdem werden Änderungen der physischen Größe, die von Zeit zu Zeit durch Wärme, Alter oder andere Faktoren verursacht werden, tendenziell über das gesamte einheitliche Gehäuse gleichmäßig sein und beeinträchtigen demnach nicht den optischen Pfad oder andere Paßbeziehungen.
Demnach liegt ein technischer Vorteil dieser Erfindung darin, daß ein einziges einheitliches Gehäuse derart ausgelegt ist, daß es alle Komponenten des xerographischen Vorgangs aufnimmt und paßgenau hält; also den DMD-Modulator, den entfernbaren Toner und Entwickler und Unteranordnungen sowie die Druckertrommel (oder das Druckerband) und den Fixierer und zugehörige Papierpfadmechanismen.
Ein weiterer technischer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß das einzige einheitliche Gehäuse des Drucksystems aus gegossenem Kunststoff hergestellt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung läßt sich vollständiger unter Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen, in denen die gleichen Bezugsziffern gleiche Merkmale angeben; darin zeigen:
Fig. 1 einen xerographischen Drucker nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 einen xerographischen Drucker mit einem optischen DMD-System zum Ersatz des Polygonscanners nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine bildliche Darstellung des Aufbaus des Druckers mit einem einzigen Körper mit einem ausgeschnittenen Abschnitt, der den optischen Pfad zeigt; und
Fig. 4 einen Einsatz zum Ersatz der xerographischen Trommel mit einer Kameraanordnung, um die Optik während der Herstellung der integrierten Anordnung aus DMD-Scanner und einem Gehäuse aus einem einzigen Körper auszurichten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Vor der Beschreibung kann es von Nutzen sein, unter Bezug auf Fig. 1 nochmals einen xerographischen Drucker aus dem Stand der Technik zu betrachten. Wie gezeigt, ist der Polygonscanner 100 in der Polygonscannereinheit 101 enthalten und über der Trommel 106 positioniert. Der Laseraustrittspunkt 102 zeigt den Pfad des Lichtstrahls auf seinem Weg zu der Lichtempfängertrommel an der Linie 103. Der Tonervorrat 104 ist über der Entwicklerwalze 105 angebracht, die auf herkömmliche Weise zur Versorgung der Lichtempfängertrommel 106 mit Toner verwendet wird. Die Papierführung 107 zeigt einen Pfad für das Papier, das dann in Kontakt mit der Lichtempfängertrommel 106 gelangen und danach über den Pfad 111 aus dem Drucker austreten würde. Die Hauptkoronaeinheit 110 ist über der Lichtempfängertrommel angebracht, und die Schmelz- und Reinigungseinheit 108 ist angrenzend an die Lichtempfängertrommel 106 angebracht, um die Trommel bei jeder Drehung zu reinigen. Das Papier erhält an der Transferstation 113 ein getontes Bild von der Trommel 106 und bewegt sich auf dem Weg zum Austrittspfad 111 durch die Schmelzeinheit 109. Das Papier könnte in einer Eingangspapierkassette 112 gelagert werden, ehe es zum Drucken der Lichtempfängertrommel 106 präsentiert wird.
Aufgrund der Konstruktion dieser Einheit oder einer ähnlichen Einheit, die DMD-Vorrichtungen verwendet, wie dies in der obengenannten, gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit dem Titel "Spatial Light Modulator Printer and Method of Operation" gezeigt ist, ist zu sehen, daß alle Elemente gut auf den Papierpfad ausgerichtet sein müssen, und jede Änderung bei einem Element erfordert eine erneute Ausrichtung der Elemente, damit der Laseraustrittspunkt 102 (oder der DMD-Pixelaustrittspunkt) in perfekter Ausrichtung mit dem Empfänger 103 liegt, damit eine durchgängig gute Druckqualität erreicht wird.
In Fig. 2 liegt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, bei der nur die wesentlichen Teile für den xerographischen Vorgang gezeigt sind, also die Lichtempfängertrommel 106, der Tonervorrat 104, die Entwicklerwalze 105, die Reinigungseinrichtung 108 und die Schmelzeinrichtung 109. Alle diese Teile bleiben gleich, und einige oder alle können als eine einzige Anordnung oder Patrone gestaltet sein, die bequem über den seitlichen Zugangsschlitz in den Basisdruckerrahmen eingesetzt oder daraus entfernt werden kann, wie dies zu ersehen ist. Anders ist der optische Pfad, der bei der Lichtquelle 21 beginnt, die über den Strahl 201 durch die Kollimatoroptikanordnung 22 in den Strahl 202 projiziert, der dann die DMD-Lichtmodulatoreinrichtung 23 beleuchtet, und das modulierte Licht 203 wird von der DMD-Abbildungslinsenanordnung 24 in den optischen Pfad 204 gesammelt, der dann vom Umlenkspiegel 25 in die Linie von Pixeln für das DMD-System 26 wegspringt, um an der Belichtungslinie 103 auf die Lichtempfängertrommel zu treffen.
Unter Bezug auf Fig. 3 zeigt die bildliche Ansicht einen Ausschnitt 302, in dem die Elemente 104, 105, 106 und 108 vorgesehen sind. Der ausgeschnittene Abschnitt in der Oberseite des Einkörpergehäuses 30 offenbart die Lichtquelle 21, die in der Darstellung gerade Licht auf die Kondensoroptikanordnung 22 fokussiert, die ihrerseits das Licht auf die DMD-Anordnung 31 richtet, die an der Rückseite des Gehäuses 30 angebracht ist. Diese DMD-Anordnung enthält die (nicht gezeigte) DMD 23, die ihrerseits das Licht zur Präsentation an der Abbildungslinse 24 über einen (nicht gezeigten) Bienen-Thorax-Lichtdiffusor moduliert, der in den einheitlichen Körper 32 geformt ist und seinerseits den Strahl 204 zu der Ablenkspiegelklammer 34 aufweitet, die ihrerseits den Strahl nach unten zu der Linie 35 ablenkt, die die DMD-Bildebenenlinie der Belichtung an dem Lichtempfänger 106 ist. Eine Papierkassette paßt in den Schlitz 301. Das Bienen-Thorax-Konzept wurde in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit dem Titel "Printing System Exposure Module Optic Structure and Method" offenbart, die unter der Nummer EP 433 985 veröffentlicht wurde.
Da alle Elemente, sowohl die xerographischen Komponenten als auch das Optiksystem, innerhalb eines einzigen Gehäuses enthalten sind, wird bei einem Verbiegen des Gehäuses tendenziell alles gleich bewegt und kehrt wieder ins Gleichgewicht zurück, wodurch die Ausrichtung des Systems über die Zeit und Verwendung aufrechterhalten bleibt. Die anfängliche Ausrichtung des Systems wird erreicht, indem der Lichtempfänger 106 entfernt und die Ausrichtungsanordnung 40 eingefügt wird, die genau die Abmessungen der Lichtempfängerpatrone 106 besitzt, davon abgesehen, daß eine Reihe von Kamera-(oder Sensor-)anordnungen 41, 42, 43 auf dem Zylinder längs der theoretischen Belichtungslinie 103 positioniert sind. Der Zweck der Kameraanordnung liegt darin, daß dann, wenn die DMD vor der dauerhaften Befestigung an dem einheitlichen Körper 30 bei 31 an ihren Platz geflogen wird, die Operation von den Ergebnissen der optischen Eingabe von den Kameraanordnungen abhängen kann, um eine perfekte Ausrichtung zu erhalten; deshalb kann ferner ein Bediener, der die Ausgabe überprüft, die sechs Dimensionen der DMD-Einrichtung 23 sowie der restlichen Optik einschließlich der Abbildungslinse 24 einstellen, um eine perfekte Ausrichtung zu erhalten. Ist diese Ausrichtung erreicht, dann wird die DMD zusammen mit dem anderen Optiksystem am Platz verriegelt, und nach dieser Verriegelung verhindert die Einkörperbeschaffenheit des Druckers jede weitere Fehlausrichtung; werden xerographische Verbrauchsartikel ausgetauscht, dann bleibt die Ausrichtung perfekt, da sie an dem gleichen starren Einkörpergehäuse angebracht sind.
Nach diesem Konzept sind die kombinierten Anordnungsausrichtungstoleranzen für jede spezielle herkömmliche Unteranordnung, z.B. den optischen Scanner, den Druckerrahmen und die xerographischen Komponenten aufgrund des Einkörperzusammenbauverfahrens sowie der reduzierten Anzahl von Bauteilen in dem gesamten Druckermechanismus reduziert.
Diese Beschreibung beschreibt die Erfindung zwar unter Bezug auf die oben angegebenen Ausführungsbeispiele, dies gilt aber nur beispielhaft, und die Ansprüche, aber nicht diese Beschreibung begrenzen den Umfang der Erfindung. Verschiedene Modifizierungen der offenbarten Ausführungsform sowie alternative Ausführungsformen der Erfindung werden für den Fachmann unter Bezug auf die obige Beschreibung deutlich. Deshalb decken die beigefügten Ansprüche diejenigen Modifizierungen ab, die tatsächlich unter den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Xerographisches Drucksystem mit einem Gehäuse (30), das mehrere Abschnitte aufweist, die einen einheitlichen Körper bilden, wobei die Abschnitte Abschnitte zum Halten einer Lichtquelle (21), eines Lichtempfängers (106), eines Modulators (23) zum Modulieren von Licht aus der Lichtquelle abhängig von empfangenen Signalen, eine Tonerpatrone (104), ein optisches System (22, 24, 25) zum Fokussieren von Licht aus der Lichtquelle (21) auf den Lichtmodulator (23) und anschließend durch eine Bildoptik auf den Lichtempfänger (106), eine Entwicklerpatronenanordnung (105), eine Schmelzeinheit (109) und zugehörige Abschnitte eines Papierwegmechanismus (107, 111) enthalten, wobei:

die Abschnitte so aufeinander ausgerichtet sind, daß jedes Teil des Systems anfänglich installiert wird, indem das Teil in richtiger optischer Ausrichtung in den Abschnitt eingefügt wird; und

der einheitliche Körper sich gleichmäßig so verbiegt, daß alle Teile des Systems in der richtigen optischen Ausrichtung unabhängig von externen Beanspruchungen bleiben.

2. Xerographisches Drucksystem nach Anspruch 1, bei welchem die Abschnitte Schlitze aufweisen.

3. System nach Anspruch 1, bei welchem der Lichtmodulator (23) eine DMD-Einheit mit wenigstens einer Pixelreihe ist, die Licht von der Lichtquelle (21) modulieren kann.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Lichtquelle und die Optiksystemabschnitte einstückig mit dem Körper verbunden sind und bei welchem der Lichtempfänger, die Toner- und Entwicklerpatronen (106, 104, 105) mit Öffnungen zu einer Außenfläche des Körpers so positioniert sind, daß der Lichtempfänger, die Toner- und Entwickler-Patronen (106, 104, 105) jeweils einzeln aus dem Körper entnehmbar sind.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der optische Systemabschnitt folgendes enthält:

einen gegossenen Abbildungslinsenkanal mit einem Bienen- Thorax-Lichtdiffusor;

ein Spiegelgehäuse zum Halten eines Spiegels, der dazu dient, den modulierten Lichtstrahlenfächer aus der Abbildungseinheit (24) auf den Lichtempfänger (106) zu lenken, wenn der Lichtempfänger (106) im Lichtempfängerabschnitt des Gehäuses (30) enthalten ist.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Außenfläche eine Seite des Körpers ist.

7. System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, enthaltend einen Umlenkspiegel (25), der bezüglich einer Fläche des Lichtempfängers (106) starr angebracht ist; wobei die Lichtquelle (21) starr an dem Gehäuse (30) befestigt und auf das Gehäuse ausgerichtet ist und wobei die DMD-Einheit (23) so angeordnet ist, daß sie Licht von der Lichtquelle (21) aufnimmt, um es zu modulieren, und daß sie das Licht über eine Abbildungslinse (24) auf den Umlenkspiegel (25) reflektiert, damit es anschließend auf den Lichtempfänger (106) fällt.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Lichtempfänger (106) durch eine Kameraanordnung (40) ersetzt ist, die in die Befestigung des Lichtempfängers (106) paßt, und wobei die Kameraanordnung (40) folgendes enthält:

wenigstens ein Kameraelement, das in bezug auf die Belichtungszeile auf dem Lichtempfänger angebracht ist.

9. Verfahren zum Aufbauen eines xerographischen Drucksystems mit einer Lichtquelle (21), einem Lichtempfänger (106), einem Optiksystem (22, 24, 25) zum Fokussieren von Licht aus der Quelle auf den Lichtempfänger und einem Modulator (23) zum Modulieren des Lichts aus der Lichtquelle in Abhängigkeit von empfangenen Signalen, enthaltend die Schritte:

Formen eines gegossenen, einteiligen Körpers mit Abschnitten zum Halten jedes Teils des Systems, so daß sich der einteilige Körper gleichmäßig verbiegt; und

Einfügen der Teile des Systems in die Abschnitte in richtiger optischer Ausrichtung, wobei die richtige optische Ausrichtung durch das gleichmäßige Verbiegen aufrechterhalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Lichtquelle und die Optikabschnitte in den Körper eingefügt werden und der Positionierungsschritt folgenden Schritt enthält:

Einfügen des Lichtempfängers (106) und des Modulators (23) in Öffnungen in dem Körper.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, ferner enthaltend die Schritte:

Anbringen der Lichtquelle (21) in dem Körper in Zuordnung zum Gehäuse einer gegossenen Abbildungslinse, die mit einem Bienen-Thorax-Lichtdiffusor in Verbindung steht;

Einfügen eines Spiegels (25) in ein Spiegelgehäuse, wobei der Spiegel (25) dazu dient, aus der Abbildungslinse (24) austretendes moduliertes Licht auf den Lichtempfänger (106) zu positionieren, wenn der Lichtempfänger im Lichtempfängerabschnitt des Körpers enthalten ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem die Öffnungen an den Seiten des Körpers angebracht sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner enthaltend die Schritte:

Einfügen eines Lichtsensors (40) als Ersatz für den Lichtempfänger (106) innerhalb des Körpers; und

Einstellen der physischen Positionierung des Lichtmodulators (23) unter der Steuerung von Signalen aus dem Lichtsensor.