JP3730342B2 - ブックイメージャ及びブックページの画像形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開いたブック若しくは他の綴じられた文書の両ページを同時に画像形成するための装置に関連し、ブックの構造に最小の応力を加え、手動で介入する必要なくブックのページの画像形成及びページめくりをするためのものである。更に詳細には、本発明はページを捲るために適切に方向付けられ且つタイミングが測られた複数のエアジェットの使用に関し、ページをイメージャに圧接したりページをイメージャから解放したりするものである。
【０００２】
【従来の技術】
文書の複写に関する技術は、絶えず何度も進歩してきた。現在、伝統的な光レンズ複写機は、100 ページ／分以上の速度で多量のスタックされた用紙を自動的に複写するゼログラフィック方式を利用している。これに匹敵する速度の現在の印刷技術は、例えば静電複写又はインクジェット印刷のような様々なマーキング技術方法によって記録媒体の上へ、ディジタル形式でストアされた画像を出力するラスタ出力走査を使用している。つい最近展開している二次元画像形成アレイ技術と同様に、走査技術はオリジナル文書画像をディジタル書式に変換し、デジタルデータがデジタルプリンターへ転送されて紙等の記録媒体の上へ出力される。
【０００３】
スタックされた文書を複写するプロセスが高速に進歩した一方、ブック又は他の綴じられた文書の複数の連続したページを複写するプロセスには、同様の速度で進歩するのを妨げてきた特有の制限がある。綴じられた文書の複写の主な制限は、複写プロセスの間、ブックの個々のページをめくるための手動で介入する必要があることである。この手動介入は、多大な労力と時間を要する。伝統的な複写機又はスキャナを使用する場合、ユーザーがブックを常に操作することによって応力が該ブックに加えられる。次のページ又はページセットを複写するために、該ユーザーは繰り返して該ブックを平らな画像形成表面から持ち上げて個々のブックページを捲らなければならない。該ブックを充分開いてプラテンに対して実質的に平らにのせたとき、バインダに付加応力が加えられる。さらに、複写された画像のそのページのバインド領域において現れる歪みの量を最小にしようとして、該ユーザーはしばしば画像形成表面に対してブックページを平らにするために付加的圧力を該ブックの脊柱に加える。該ブックにこのように応力を加えることは、特に古い及び／又は歴史的な書物の巻には危険である。
【０００４】
スミスの米国特許番号第３，８８８，５８４号において示されているのは、バインドに加えられた応力を軽減するために画像形成の間、キャビネットの端の方へプラテンが動かされてブックをリラックスした状態に保つ。
【０００５】
手動ページ捲りの問題を解決するために、自動ページ捲りメカニズムに目が向けられた。これらの典型的なものは、以下の通りである
【０００６】
バーリンスキー他の米国特許番号第３，４８４，９７０号では、支持面上にブックを開いて平らに載せて、バキュームヘッドを用いてページを掴んで一方からもう一方へと捲る自動シート捲り機が開示されている。続いてブラシがローラーのパスに続いて捲ったページを払って平らにする。
【０００７】
カスターニャの米国特許番号第３，５５０，２９６号では、支持面上及び吸引アームを含むページ捲り装置上にブックを部分的に開いた状態で載せ、該吸引アームがページを持ち上げてはじく。まず、該アームを介して加えられた一定のバキューム力によって、捲くられるページが持ち上げられる。その後、該ブックの反対側へページを移動させる間の該アームの角度運動によって、該アームからページが離れて各々の捲った後の位置に嵌められる。
【０００８】
ハワード他の米国特許番号第４，７８０，９７７号では、ページ捲りに関するバキュームを有するアームを含むページ捲り装置上及び支持面の上に、ブックを平らにして載せるものが開示されている。
【０００９】
ナカニシの米国特許番号第４，９１６，８３９号には、支持面の上にブックを平らに載せ、空気とともに摩擦を加えてページを捲るためのメカニカル手段によって該ページにバックルを形成するものが開示されている。バックルで留められたページと接触するスライドプレートの表面は、ページ捲り機能を完了するために使用される。
【００１０】
ページ画像を捕捉するための光学系と組み合わせて、ブックのページ捲りメカニズムを提供することも公知である。これらの典型的なものは、以下の通りである
【００１１】
シンブロットの米国特許番号第４，６６３，８７３号では、開いたブックのページをめくるための装置を含む静電複写機が開示されている。ブックは支持面上にブックを平らにのせられ、先ず空気ジェットが該ページを分離する。それから、バキューム車輪が分離されたページを取り上げてブックの反対側にブックページをはじく。ブックは下げられてページがめくられた後、画像を形成するためのガラスプレートに接触させられる。
【００１２】
シンブロットの米国特許番号第４，６７３，２８６号及びギャラブソ他の米国特許番号第４，６９３，５９４号では、移動表面にページを平らにして下向きに載せられた開いたブックのページをめくるための装置を有する光学系に関する静電複写機が開示されている。
【００１３】
カスターニャの特許を除くこれらのメカニズムの各々において、ブックは、実質的に平らな位置に充分開いて載せられる。ブックがリラックスした状態で実質的に平らに載せられたならば、これは充分満足のいく結果が得られるであろう。しかし、この位置で圧力が加えられれば、バインドに応力が加えられて、ダメージを受ける可能性が高い。また、ブックが平らに載せられているときは、バインドに近いページにおけるバルクがカーブしていて平らでないため、この位置では複写の品質が非常に悪くなる場合もあり、従って光学的被写体深度をゆがめることもある。歪みがあまりにひどければ、不完全な画像が形成される可能性が高い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、公知のブックイメージャの問題を克服し、手動介入することなく高速且つ自動的に、且つブック自体の構造にダメージを与えることなく、正確で高解像度な複写のためにブックページが画像形成装置に対して捲られて配置され、かつ画像形成装置から離されることを可能にする装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ブックイメージャを含む本発明によってこれらの目的は達成され、該ブックイメージャは支持面を有し、最小の応力がブックの構造に加えられて該支持面上にブックが一部開いてリラックスした状態で載せられる。一組の画像形成表面（それぞれがページの二次元ディジタル表示を捕捉することができる）を有する画像形成装置は、ドライブアセンブリによって第一の位置から第二の位置ページと移動し、前記第一の位置では前記画像形成装置は支持面の直ぐ近くに位置してブックの少なくとも一ページを画像形成することができ、前記第二の位置では画像形成装置は支持面から充分遠くに離れていてブックのページが捲れるようになっている。エアジェット式ページ捲り機はページを持ち上げて画像形成装置に対して圧接させ、該ページをブックの反対側に移動させてそこでそのページの裏面が新しいページの表面とともに画像形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を見ると、本発明の綴じられた文書用のイメージャ２（本明細書中以下”ブックイメージャ”と呼ぶ）が図示されている。本記述の目的のために、「ブック」という用語が使用され、「ブック」はハードカバー又はソフトカバーを有するブックだけでなく、定期刊行物、原稿及び他の綴じられた若しくはページが追加された編集物を含むものと意図される。さらに、「画像」又は「画像形成」は、当技術において知られている連続的画像複写又は画像処理を可能にするディジタル画像捕捉のあらゆる方法を含むことが意図される。
【００１７】
ブックイメージャ２は支持基板４を含み、該支持基板上にブック６を開いて露光するページ８及びページ１０が上を向くように載せる。ブックは平らに置かれているように示されているが、バインドに応力を加えないようにブックはリラックスした少し折れた感じで置かれているのが望ましい。両ページの画像を同時に捕捉することができる画像形成装置１２は、支持基板４の上に配置される。直立スタンド１６に囲われたドライブアセンブリ１４（図３参照）は、支持基板４に対して画像形成装置１２を上げたり下げたりするためのものである。この様子は矢印Ａに示さており、画像形成装置と支持基板とが近い位置から双方が離れた位置へと上下する。図４〜図１３に示されたページ捲りのアセンブリは、ページ８をページ１０に捲って次のページセットを開き、画像形成するよう配置させるためのものである。
【００１８】
図２に図示されるように、画像形成装置１２には、開いたページ８、１０の両方を実質的に同時に画像形成することができる一対の平らなパネル検出器アレイ１８、２０が組み込まれている。パネル検出器アレイの各々が、薄いガラス基体シートを含み、ピクセルエレメント検出器として機能する薄いフィルム状のトランジスタ及びセンサのアレイが該ガラス基体のシート上に形成される。前記アレイは共通のエッジ２４で交わる楔形に配置される。本発明のアレイと同様の二次元検出器アレイを含む例示的な楔形画像形成装置は、ターナーの米国特許番号第５，３５９，２０７号に記載され、本明細書中参照として取り入れられる。このタイプの検出器アレイは、機械部品を動かさずに有利に画像を捕捉することができる。本発明で使用されるものと同様の例示的な二次元検出器アレイは、ストリート他の米国特許番号第５，０１７，９８９号及びアントナク他の米国特許番号第５，０７９，３２６号に記載されており、両特許もまた本明細書中に参照として組み入れられる。
【００１９】
画像形成装置１２内にはLoctite Luminescent Systems 社から市販されている平らなＥＬランプ（elctroluminescent lamp）のような照明源２６、２７が配置され、検出器アレイを介してページ８、ページ１０上の画像を照明する。プレキシガラスのような光拡散物質２８、２９の薄い層は、検出器アレイ１８、２０、及びＥＬランプ２６、２７と接触してはさまれており、光の均一性を良くする。また、ページは検出器アレイを通して半透明のブロック、適当な光源及び適当な光学部品の組合せによって照明されてもよく、これにより、光から生じる光ビームは半透明のブロックに入って半透明のブロックに沿って反射され、拡散した光が検出器アレイの全領域の上に発せられる。更なる選択肢として、現在の液晶ディスプレイに使用されている標準バックライト配列はまた、本発明の目的のための合理的に放散された照明を提供する。
【００２０】
ブロック３０、３２で簡略に図示されるアドレス指定及び読出しインターコネクトがそれぞれ各検出器アレイ１８、２０に一つのエッジに沿って連結している。楔形頂上エッジ２４がインターコネクトに接続されていないので、アレイの画像形成表面を最大にして前記エッジの近くの基板上にピクセルエレメント検出器を組み立てることが可能である。この特徴は、特に脊柱に近接するページの完全な画像を捕捉するために有益である。
【００２１】
ドライブアセンブリ１４によって画像形成装置が該ブックの方へ駆動されるとき、楔形頂上エッジ２４に位置し且つ画像形成装置１２の下に延出している位置センサー３４は、ブック６に接触するとすぐに画像形成装置内に後退することができる。位置センサがスイッチ３８を駆動すると、ドライブアセンブリの運動を停止させるための信号が生成される。本発明が記載されたセンサに限らず、適当なセンサであれば、例えば磁気若しくは容量性近接センサ、又は光学検出器等として使用されるセンサであってもよいことをご理解されたい。更に、位置センサは記載された感知機能が発揮できればどこに配置されてもよい。
【００２２】
再度図１を参照すると、支持基板４は静止基板４０と、前記静止基板４０上に着座穴４４内で支持されたキャリッジ４２とを含む。キャリッジ４２についているローラー４６は、着座穴４４内を矢印Ｂの方向に横方向の移動が可能である。ブック６はキャリッジ４２の上部表面に載せられ、ブックの脊柱がイメージャ１２の楔形頂上エッジ２４に実質的に位置合わせされるように配置される。そのために、適当な位置合わせ決定方法又は位置合わせタブがキャリッジの上部表面上に提供されて位置合わせを確定する。
【００２３】
図３に図示されるように、ドライブアセンブリ１４は、画像形成装置と支持基板４との間で垂直な相対移動をさせるために画像形成装置１２と動作上関連している。ドライブアセンブリ１４は、モーター５６（好ましくはドライブギア６０が固定されているドライブシャフト５８を有するリバーシブルステップモータ）を含む。チェーン６２はドライブギア６０及びアイドラギア６４に連結している。下方の画像形成位置と上方のページ捲り位置との間で画像形成装置１２が垂直方向に相互に移動できるように、画像形成装置１２はチェーン６２に固定されている取付板６６に固定されている。図示されるように画像形成装置を移動させたり、静止画像形成装置に対して支持基板を移動させたり、又は画像形成装置及び支持基板の両方を動かしたりするための、あらゆる適当な駆動メカニズムが使われることができることを御理解されたい。
【００２４】
図４に図示されたページ捲りアセンブリは、およそ２０ｐｓｉの加圧空気源に連結された吸気管７０を含む。前記吸気管は、エアノズル７２、７２’、７４、７４’、及び７６、７６’に加圧空気を運び、それぞれのエアノズルは決まった時間間隔で動作するバルブ７８、７８’、８０、８０’及び８２、８２’に制御される。図４に図示されるように、前記ノズルは、ブック６の右側（７２、７４、７６）及び左側（７２’、７４’、７６’）に対称的に位置しており、エアジェットをブック及び画像形成装置１２に方向付ける。ノズル７２及び７２’は、ブックページを叩いたり分離したりする役目を持つ。ノズル７４及び７４’は一番上のページを拾って画像形成装置の方へ移動させるためのものであり、ノズル７６及び７６’はページを画像形成装置の検出器アレイ１８及び２０の表面に一致させるためのものである。更に、ノズル７６はページ捲りの動作を完了させる。一組の光学センサ８４及び８４’は、ページの一番外側のエッジを検出するために配置され、ページを分離させるためにエアナイフノズル７２、７２’によってページを叩くときのエアナイフの強度を指示する信号を生成する。画像形成装置はコントロールバルブの間隔に合わせて決められた時間間隔で上下に移動させられる。
【００２５】
静止基板４０に取り付けられたコントローラー８６は、ドライブ部材、センサ部材、画像形成部材及びコントロールバルブの全てに動作上連結しており、この装置の動作を支配している。高速クロック及び装置ステップモーターの自動上下動を提供するための好適なコントローラとして三菱のプログラム可能コントローラFX-16MT-ESS-PLC が使用されている。
【００２６】
ブックの右側から左側へとページが捲られるとき、ページの真ん中の軸はブックの脊柱を横切って右へシフトする。従って、画像形成装置がブックに近づくとき、画像形成装置の楔形頂上エッジ２４はページの真ん中の軸に位置合わせされずに前記軸付近のブックの反りに沿ったページの一部分に接触することもある。画像形成装置１２によって加えられた下方向の圧力の横方向成分は、ブック及びキャリッジを横方向にインクリメンタルに移動させてページの中央の軸を画像形成装置のエッジ２４に自己位置合わせさせる。これは、該ブックのページが捲られるとき、ページの中心軸の位置が横方向にインクリメンタルに脊柱を横切ってなされる。
【００２７】
図５〜図１０を見ると、エアジェット式ページ捲りシステムの動作が記載されている。まず始めに、例えばブックの章のような連続ページの画像を捕捉したいのであれば、ブックは最初のページが画像形成されるように開かれてキャリッジ４２の上に配置されておよそ位置合わせされる。動作の始めには、画像形成装置１２は上方の静止位置にある。ページは右から左へ捲られるように図示されているが、本システムは所望されれば同様に左から右へページを捲ることも可能である。
【００２８】
ページ捲りの動作を開始するために、画像形成装置１２は高度を下げられてコントロールバルブ７８が開き、拡散エアジェットをノズル７２から放出してページの右側エッジに方向付ける。これによってページが叩かれ又は分離し、次のエアジェットが一番上のシート８を捕らえることができるくらい充分に該一番上のシート８が上昇したのを光学センサ８４が検出するまでこのエアジェットの放出が続く。この地点で、フィードバック信号が生成され、該信号によって、エアジェットをノズル７４（図６参照）から放出させるようにコントロールバルブ８０を半開にして、ページ８が叩かれた残りのページが拾われる一方、コントロールバルブ７８が閉鎖されて叩かれた残りのページがブックの上に落ちて元の位置に戻る。次にバルブ８０が全開してページを画像形成装置の方へに移動させる。次に、コントロールバルブ８２が開いて広域なエアジェットをノズル７６（図７参照）から放出させ、画像形成装置の表面にページを密接させてページの第一サイドが検出器アレイ１８によって読み込まれる。画像形成に続き、画像形成装置は上昇してノズル７６からの継続的なエアジェットの放出によって画像形成装置の下のページを左側へと捲る。その後エアジェットの放出が終わり、ページは重力でブックの左側の上に落ちる。最後に、コントロールバルブ８２が閉じて画像形成装置が下降する。
【００２９】
最初のページの第一サイドの画像形成が終わると、そのページの第二サイド及び後続ページの第一サイドが前記と同様のステップに加えてエアジェットを左側から放出させるステップを経て画像形成される。従って、ブックの右左両側のページはノズル７２、７２’（図示されていない）から放出されたエアジェットに叩かれ、次に一番上のページが上昇したのを感知し、ノズル７４、７４’（図示されていない）から放出されたエアジェットによって前記一番上のページを拾い、エアジェット７６、７６’（図９参照）によってページを画像形成装置の表面１８、２０に密接させる。次にエアジェット７６’の放出が終わって画像形成装置が上昇し、エアジェット７６はまだ放出させたままで両方のページを画像形成装置（図１０参照）の前記楔形頂点の向こう側に押し出す。一度前記頂点の向こう側にページが押し出されると、エアジェット７６の放出は終り、重力で両ページともブックの左側に落ちる。ページ捲りのシーケンスは完了し、このシーケンスは画像形成の仕事を完了するまで必要なだけ繰り返される。全シーケンスは大体一秒で完了する。コントロールバルブ７８、７８’を継続的に開いたままにして常時ページを叩かせたままにすることによって、ページ捲りのスピードを速くすることもできる。
【００３０】
ノズル７６、７６’からのエアジェットによって相反して位置する両ページを画像形成装置１２の表面に密接させると、エアジェットの放出が終わった後でも前記反対側のページと画像形成装置１２の表面は密着したままになる。従って、画像形成装置が後退するとき（図９と図１０との間）、検出器アレイ１８、２０の表面をページが研磨し、ページが破損しやすい。この問題は、図１１に図示される他の実施の形態によって克服することができる。図１１の実施の形態では、エアジェット８８によって画像形成装置からページが解放され、これは図１２で略図で示されている。この終りまでに、吸気管７０に連結した追加のエアライン９０が示され、コントロールバルブ９２が一組のエンドオンノズル９４へのエアの運搬を制御するために配置されている。画像形成の後、画像形成装置が後退するとき、該コントロールバルブが開いてエアジェットがページの一番上のエッジに方向付けられ、接着が解放されて画像形成装置からページを離す。更なる選択肢の構造として、ページの下方エッジ（図１２にも図示）にエアを方向付けるために類似の一組の解放ノズルが提供されることも考えられる。
【００３１】
本エアジェット式ページ捲りシステムはノズルのアレイに関して図示され記載されたが、本発明は図１３に示すようなブックの右側及び左側付近に単一のノズルを含む装置を使用して実効することもまた可能であることをご理解されたい。加圧されたエアは、コントロールバルブ９８、９８’によって計量されて吸気管７０及びフレキシブルホース１００、１００’を介してノズル９６、９６’に供給される。図１３に破線で示されているように、ノズルはコントロールバルブの作動に連動して決められた時間間隔で再配置され、ページを叩いたり、前記叩いたページの一番上のページを拾って該一番上のページを前記画像形成装置に密着させるように圧力を加えたり、前記一番上のページをブックの反対側に移動させて捲る、という所望の機能を実効する。
【００３２】
ブックの一組のページの各々を画像形成することが所望されるわけではないこと、及び一ページのみが画像形成のために選択されるようにコントローラにプログラムすることが可能であることをご理解されたい。さらに、該コントローラーは、所望のページを独立して画像形成するために複数の連続ページを捲るようにプログラムされることができる。
【００３３】
本発明が本明細書に記載された好適な実施の形態の設計又は特定の仕様に限られず、本明細書中上記に記載されたものと同等の構造物が本発明の範囲内に含まれることが意図される。例えば、ブックが部分的に開いた、逆さの、ページを下に向けた位置で適当な支持面の上に置かれることができ、またドライブアセンブリは通常該支持面の下に配置された画像形成装置を該ブックの方へ上方に移動させることができることも考えられる。楔形画像形成装置が記載されたが、基体の厚み及び照明源に調整するために実効可能なくらい小さい角度で該楔形を構成することも、本発明の範囲内に入る。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、正確に高解像度で手動介入なしでより高速且つ自動的に、且つブック自体にダメージを与えることなくブックページを複写することを可能にする装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のブックイメージャ装置の正面図である
【図２】 該ブックイメージャの画像形成装置を切り取った側断面図である。
【図３】 該ブックイメージャのドライブアセンブリの略斜視図である。
【図４】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図５】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図６】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図７】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図８】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図９】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図１０】 本発明のエアジェット式ページ捲りシステムの略図である。
【図１１】 エアジェットのページ解放オプションの略図である。
【図１２】 動作中のページ解放エアジェットの斜視図である。
【図１３】 エアジェット式ページ捲りシステムの他の実施の形態の略図である。
【符号の説明】
２ ブックイメージャ
４ 支持基板
１２ 画像形成装置
７２、７２’、７４、７４’、７６、７６’、９６、９６’ ノズル
７８、７８’、８０、８０’、８２、８２’、９８、９８’ コントロールバルブ

Claims (2)

1. ブックイメージャであって、
   支持体を含み、ブックページ一組を露光するために前記支持体上にブックが開いて載せられ、
   一組の画像形成表面を有する画像形成装置を含み、前記画像形成表面の各々がページの二次元ディジタル表示を捕捉可能であり、
   前記支持体及び前記画像形成装置に対して配置されたドライブアセンブリを含み、前記支持体及び前記画像形成装置が第一の位置から第二の位置まで相対移動可能なように前記ドライブアセンブリは前記支持体と前記画像形成装置を相対移動し、前記第一の位置ではブックの少なくとも一ページの画像形成が可能になるように前記画像形成装置が前記支持体のすぐ近くに位置し、第二の位置では、前記画像形成装置は前記支持体から充分離れて位置してブックのページを捲るのを可能にし、
   一回につき一ページ捲るエアジェット式ページ捲りシステムを含み、前記システムがページを分離するための叩きジェットと、前記叩いたページの一番上のページを拾うためのピックオフジェットと、前記一番上のページを前記画像形成装置に密着させるための加圧ジェットと、及び前記一番上のページをブックの反対側に移動させるページ捲りジェットとを含む、
   ブックイメージャ。
2. ブックのページを画像形成するための方法であって、
   支持体上で開いたブックを支持するステップを含み、
   前記支持体と画像形成装置とを第一の方向に相対移動して前記画像形成表面を前記ブックのすぐ側へ運ぶステップを含み、前記画像形成装置は１８０°より小さい角度に配置された画像形成表面を有し、
   エアジェットによってブックのページを叩くステップを含み、
   エアジェットによって前記叩いたページの一番上のページを拾うステップを含み、
   エアジェットによって前記一番上のページを前記画像形成表面の方に移動させて密着させるステップを含み、
   前記一番上のページの片側の二次元表示を捕捉するステップを含み、
   前記画像形成表面を前記ブックから離すために前記支持体と前記画像形成装置とを前記第一の方向と反対方向に相対移動するステップを含み、
   エアジェットによって前記ブックの反対側にページを捲るステップを含む、
   ブックページの画像形成方法。

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