JP4373233B2 - 媒体経路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、一般に媒体輸送システム、より詳しくはこのような輸送システム内のシート方向決め（シートディレクション:sheet direction）モジュールに関する。

印刷システム内の紙輸送システムは通常、１個または数個のモータによって駆動されるのが一般的なピンチローラを支持する重いフレームを備える、カスタムデザインによるユニットで構成される。例えば、複数のコピー用紙ドライブ、ピンチローラおよび印刷システム内で紙を輸送するためのベルトを利用しているシステムがある（例えば、特許文献１参照）。また、別の方法として、オンラインのジョブセット編集または仕上げによってインターセット印刷の遅れを回避するためのシステムが考案されている。このシステムは、シートフィーダとリバーシブルシートフィーダを持つ切換えシュートを使用し、また、モータによって駆動されるピンチローラを利用してこれを実現している（例えば、特許文献２参照）。

米国特許第６，３２２，０６９号明細書 米国特許第５，３０３，０１７号明細書

しかしながら、先行技術による輸送システムは、具体的な印刷システムのさまざまなニーズを満たすよう、カスタムデザインによるため、現場での再構成やプログラム可能な再構成が不可能である。

本発明の目的は、物理的、電気的、電子的に連結可能で、これを使って柔軟な媒体を輸送するためのどのような経路でも構成することのできる標準的サブユニットでなる、標準的で大量生産、バッチ製造可能なモジュールを提供することである。

本発明は、逐次の、または平行した流れを実現するよう構成された媒体経路を通じて媒体の流れを供給する媒体処理システムのための媒体輸送アレイであって、少なくとも２つの媒体経路モジュールを備え、前記媒体経路モジュールの各々は、フレームユニットと、モジュール間ラッチング手段と、少なくとも１つの媒体輸送ニップと、アクチュエーション手段と、媒体方向決め装置と、媒体制御用電子部品と、媒体状態感知用電子部品と、を備える。

簡潔に言えば、本発明の一態様により、逐次的輸送（serial flows）、並列輸送（parallel flows）またはその両方が望まれる媒体処理システムに媒体を供給する連続的な媒体の流れを形成するための媒体輸送アレイが提供される。媒体輸送アレイは、標準的なバッチ製造可能な媒体経路モジュールから構成される。各媒体経路モジュールは、フレームユニット、モジュール間ラッチング手段、媒体制御用電子部品、媒体状態感知用電子部品を備える。各媒体経路モジュール内では、少なくともひとつの媒体輸送ニップが媒体を受け、個々に作動可能な媒体方向決め装置にこれを送る。媒体ガイドは、媒体方向決め装置に出入りする媒体を保持する。

カスタムデザインによる媒体輸送システムは産業において広く利用されているが、どのような媒体経路でも構成できる標準的媒体経路モジュールであれば、商品化までの時間を短縮し、スケール節約によるコスト削減、高い部品再利用可能性、現場での再構成性、プログラム可能な再構成性を実現できるであろう。本願で開示する媒体経路モジュールは例示的モジュールであり、それ自体、物理的、電気的、電子的に連結させてこれらの利益を提供することのできる標準的サブユニットを取り入れている。媒体経路モジュールは、連結可能なフレーム、モータ式ドライブニップユニット、媒体収束ガイドユニット、切り替え可能な方向決めユニット、媒体エッジおよび／または相対的移動検出ユニット、電源／計算／通信ユニットを備える。これらのモジュールは機械的に連結され、物理的に堅牢で電気的に接続された一体構造を構成する。

図１は、媒体を直線的に移動させ、あるいは媒体を方向転換させる媒体経路モジュールの一例としての実施形態の側面図である。場合に応じて、このようなモジュールは媒体の流れを分割し、媒体の流れを合流させ、あるいは媒体を２つの垂直な方向のいずれか一方に沿って、前後に移動させるために使用することができる。モジュール１００は、インターロッキングメカニズム１２０を有する標準的フレーム１１０と、たとえばエッジ検出器または相対的移動検出器等の媒体状態センサ（図示せず）を備える。インターロッキングメカニズム（モジュール間ラッチング手段）１２０は、当業界で周知である多数の方法の中から選択することができる。４つの駆動輸送ニップ１３０，１３２，１３４，１３６と媒体挿入ガイド１４０は、回転媒体方向決め装置１６０から、または同装置へ媒体を出し入れする。この実施形態では円柱状のニップが示されており、これらは直線に沿って配置され、両側から媒体と接触するピンチローラである。円柱の一方はその軸を中心として回転的に駆動され、もう一方はアイドラとして媒体を支持する、あるいは通常の力で媒体がはさまれるようにする。以上の代わりに、他のアクチュエーション手段を使って接線方向で媒体にかかる力を提供することもできる点に注意すべきである。そうした別のアクチュエーション手段の一例は球形ニップアクチュエータで、媒体との接触面が小さく、原則的に、媒体を接線方向に任意の方向へ駆動することができるものであり、ウルフ他(Wolf et al)の米国特許第６，０５９，２８４号（「加工、側方および斜め方向シート位置決めのための装置と方法」）において開示されている。同特許は、引用をもってその全体を本願に援用する。別のアクチュエーション手段の例としては、ハディモニオグル他（Hadimiogle et al.）の米国特許第５，４６７，９７５号（「基板移動のための装置と方法」）によって教示されているところの、媒体を所望の方向に移動させる圧電式ブラシがある。同特許は、引用をもってその全体を本願に援用する。

回転媒体方向決め装置１６０は、インラインおよび偏向ユニット１５０を保持する回転ハウジングで成り立つ。円柱状ニップ１３０，１３２，１３４，１３６は、別の複数のモータ（図示せず）を使って駆動しても、あるいは１個のモータで鎖駆動してもよい（たとえば、媒体が決められた側からのみ入るモジュール等）。駆動および制御用電子部品および通信バスドライバはすべてフレーム内に設置される。モジュール間のすべての電気信号（電源と通信）は、モジュール結合作業の中で結び付けられるコネクタを通じて送られる。この図において、回転媒体方向決め装置１６０は、媒体１８０をモジュール１００の右側の円柱状ニップ１３２から取り入れ、偏向ユニット１５０によって案内し、９０度の経路で、モジュール１００の上側の円柱状ニップ１３６から出す。言うまでもなく、モータの回転を逆転させれば、媒体輸送方向は逆になる。フレームユニット１１０と回転媒体方向決め装置１６０は、各種の周知のプラスチックおよび／または金属で構成できる。

図２は、インターロッキングメカニズム２２０を有する標準的フレーム２１０と、たとえばエッジ検出器または相対的移動検出器等の媒体状態センサ（図示せず）を備えるモジュール２００を示す（図１とは異なる動作状態を示す）。インターロッキングメカニズム２２０は、当業界で周知の別の多数の手段から選択できる。４つの駆動円柱状ニップ２３０，２３２，２３４，２３６と媒体挿入ガイド２４０は、回転媒体方向決め装置２６０からの、または同装置への媒体の出し入れを行う。フレームユニット２１０と回転媒体方向決め装置２６０は、各種の周知のプラスチックおよび／または金属で構成できる。媒体方向決め装置２６０は、インラインおよび偏向ユニット２７０を有する回転ハウジングで成り立つ。ここで、回転媒体方向決め装置２６０は、モジュール２００の左側の円柱状ニップ２３４の中に媒体２５０を案内し、水平経路に沿って、モジュール２００の右側の対向する円柱状ニップ２３２から出すよう位置付けられている。言うまでもなく、モータの回転を逆転させれば、媒体輸送方向も逆になる。円柱状ニップ２３０，２３２，２３４，２３６は、別の複数のモータ（図示せず）を使って駆動しても、あるいは１個のモータで鎖駆動してもよい。駆動および制御用電子部品および通信バスドライバのすべてがフレーム内に設置される。モジュール間のすべての電気信号（電源と通信）は、モジュール結合作業の中で結び付けられるコネクタを通じて送られる。

次に図３を見ると、媒体経路モジュール３００の別の例示的実施形態が示されている。モジュール３００は、インターロッキングメカニズム３２０を有するフレーム３１０と、たとえばエッジ検出器または相対的移動検出器等の媒体状態センサ（図示せず）を備える。インターロッキングメカニズム３２０は、当業界で周知の別の多数の手段から選択できる。４つの駆動円柱状ニップ３３０，３３２，３３４，３３６と媒体挿入ガイド３４０は、媒体方向決め装置３６０からの、または同装置への媒体の出し入れを行う。フレームユニット３１０と媒体方向決め装置３６０は、各種の周知のプラスチックおよび／または金属で構成できる。媒体方向決め装置３６０は、貫通する中心を有し、側方向にシフトされる偏向ベイン（deflector vanes）３７０を備える。ここで、媒体方向決め装置３６０は、媒体３５０をモジュール３００の左側の円柱状ニップ３３４の中に案内し、水平経路でモジュール３００の右側の対向する円柱状ニップ３３２から出す、第一の向きに配置されている。言うまでもなく、モータの回転方向を逆転させれば、媒体輸送方向も逆になる。媒体方向決め装置３６０は、たとえば、媒体方向決め装置とシンプルなヒンジで接続されるリニアモータやラックおよびピニオンカプリング等、各種の利用可能な駆動メカニズム（図示せず）のいずれかにより、ミリ秒の単位で水平および垂直軸に対して４５度で移動される。そのほか、マルチポジションソレノイドや当業界で周知のその他の駆動メカニズムを利用できる。歯止めを使って方向決め装置の位置づけを行い、あるいはＬＥＤ／光ダイオードのペア（センサ）を用いて、より精密に方向決め装置の位置づけを行うこともできる。円柱状ニップ３３０，３３２，３３４，３３６は、別の複数のモータ（図示せず）を使って駆動しても、あるいは１個のモータで鎖駆動してもよい（たとえば、媒体が決められた側からのみ入るモジュール等）。駆動および制御用電子部品および通信バスドライバはすべてフレーム内に設置される。モジュール間のすべての電気信号（電源と通信）は、モジュール結合作業の中で結び付けられるコネクタを通じて送られる。

図４には、媒体経路モジュール４００の別の例示的実施形態が示されている（図３と異なる状態を示す）。モジュール４００は、インターロッキングメカニズム４２０を有する標準的フレーム４１０と、たとえばエッジ検出器または相対的移動検出器等の媒体状態センサ（図示せず）を備える。インターロッキングメカニズム４２０は、当業界で周知の別の多数の手段から選択できる。４つの駆動円柱状ニップ４３０，４３２，４３４，４３６と媒体挿入ガイド４４０は、媒体方向決め装置４６０からの、または同装置への媒体の出し入れを行う。フレームユニット４１０と媒体方向決め装置４６０は、各種の周知のプラスチックおよび／または金属で構成できる。媒体方向決め装置４６０は、貫通する中心を有する、並進移動される(translated)偏向ベイン４７０で成り立つ。ここで、媒体方向決め装置４６０は、媒体４５０をモジュール４００の左側の円柱状ニップ４３４の中に案内し、９０度の経路でモジュール４００の下側の円柱状ニップ４３０から出すよう、上および右方向に移動される。言うまでもなく、モータの回転方向を逆転させれば、媒体輸送方向も逆になる。媒体方向決め装置４６０は、たとえば、媒体方向決め装置とシンプルなヒンジで接続されるリニアモータまたはラックおよびピニオンカプリング等、各種の利用可能な駆動メカニズム（図示せず）のいずれかにより、ミリ秒の単位で移動する。そのほか、マルチポジションソレノイドや当業界で周知のその他の駆動メカニズムを利用できる。歯止めを使って方向決め装置の位置づけを行い、あるいはＬＥＤ／光ダイオードのペア（センサ）を用いて、より精密な方向決め装置の位置づけを行うこともできる。駆動および制御用電子部品および通信バスドライバのすべては、フレーム内に設置される。モジュール間の電気信号（電源と通信）はすべて、モジュール結合作業の中で結び付けられるコネクタを通じて送られる。

次に図５において、モジュールのアレイ５００は、印刷エンジン５３０（光学写真、インクジェットその他）、フィニッシャ、入力源等のユニット周辺に構成された再構成可能な媒体経路の例を示す。アレイ５００において、媒体経路は逆回転や前方移動でき、平行の流れも可能である。媒体モジュール５１０の大きさは、輸送しようとする媒体のいくつかの要素によって決められる。ニップ５２０の間の間隙は、処理方向に最も短い媒体長さより狭くなければならない。ニップ５２０は、ニップ５２０の間の間隙がモジュール接続後に媒体経路全体を通じて均一であるようにモジュール内に設置すると有利であるが、そのように設置しなければならないわけではない。別の制約は曲率半径に関するもので、曲率半径は、アレイ内を移動するかもしれない媒体のうち最も固いものを受け入れられる大きさより小さくすることはできない。光学写真プリンタの一般的半径は約５センチメートルである。現在の光学写真での使用に伴う制約により、ここに示され、そのような用途に用いられるモジュールは一辺が約２０センチメートル、回転動作中の曲率半径が５センチメートルであろう。

図１、図２の媒体経路モジュールの実施形態の斜視図を図６に示す。この実施形態において、円柱形ニップドライブ６４０はモジュール長さにわたって続いているが、その個々の部品は、明瞭にするために、モジュール６００の端部でのみ描かれている。すでに詳しく説明したように、媒体は媒体挿入ガイド６２０から受け入れられ、円柱状ニップ６４０の中を進み、回転媒体方向決め装置６１０の中に入り、これが媒体を二方向のうち一方に沿った前後いずれかに方向付ける。モジュール間コネクタ６３０により、個々のモジュールの接続と、通信および制御用電子部品のモジュール間接続が可能となる。

媒体を線形に移動させる、あるいは媒体を方向転換させる媒体経路モジュールの別の例示的実施形態を図７に示す。この実施形態において、モジュール７００は、インターロッキングメカニズム７５０を有する標準的フレーム７４０と、たとえばエッジ検出器または相対的移動検出器等の媒体状態センサ（図示せず）を備える。インターロッキングメカニズム７５０は、当業界で周知の多数の手段から選択できる。単独駆動輸送ニップ７１０と媒体取り込み／排出ガイド７３０により、媒体は回転媒体方向決め装置７２０内を通過する。場合に応じて、可能な入力がひとつしかないこのようなモジュールで媒体を３つの方向７６０のいずれにも排出できるように方向付けることができる。この実施形態においては、前述の円柱形ニップが示されている。しかしながら、これに代わり、媒体に接線方向の力を提供する他のアクチュエーション手段も使用できる点に注意すべきである。別のアクチュエーション手段の例としては、図１に示す実施形態を参照しながらすでに説明したように、球形ニップアクチュエータや圧電プッシャ手段がある。

回転媒体方向決め装置７２０は、インラインおよび偏向ユニット７７０を保持する回転ハウジングで成立する。円柱形ニップ７１０は、別の複数のモータ（図示せず）を使って駆動しても、あるいは単独のモータによって鎖駆動してもよい（たとえば、媒体が一定の辺からのみ入るモジュール等）。駆動および制御用電子部品と通信バスドライバのすべてがフレーム内に設置される。モジュール間のすべての電気信号（電源および通信）は、モジュールを連結する動作の中で結び付けられるコネクタを通じて送られる。この図において、回転媒体方向決め装置７２０は、媒体（図示せず）をモジュール７００の左側の円柱形ニップ７１０から受け入れ、偏向ユニット７２０によって案内し、流入経路でモジュール７００の右側の媒体取り込み／排出ガイド７３０から出るように案内するよう位置付けられている。フレームユニット７４０と回転媒体方向決め装置７２０は、周知の各種プラスチックおよび／または金属で構成できる。この実施形態は、媒体方向決め装置が回転ハウジングの形状であるものとして説明したが、媒体方向決め装置７２０は図３を参照しながら説明したように、貫通中心を持ち、並進移動される偏向ベインの形態であってもよいことが推測できる。

図８は、図７に関して説明した取り込み口がひとつで排出口が複数の媒体経路モジュールの実施形態を利用した媒体経路の例示的実施形態を示す。この実施形態において、印刷エンジン８６０（光学写真、インクジェットその他）またはフィニッシャ、入力源等のユニット周辺にある複数の、取り込み口がひとつで排出口が複数の媒体経路モジュール８５０から再構成可能な媒体経路が構成されている。アレイ８００において、媒体経路８１０，８７０によって示されているように、媒体経路は前方に輸送し、平行の流れを可能にする。媒体の流れは、媒体経路８１０，８４０の出口方向によって示されているように、別のさまざまな目的地に向けて分岐させることもできる。この実施形態において、媒体方向決め装置の機能は、明瞭さのために図式的に示されているが、媒体方向決め装置は、本願で説明した媒体方向決め装置のうち、どの形態であってもよい。

媒体モジュール８５０の大きさは、輸送しようとする媒体のいくつかの要素によって決まる。ニップ８２０の間の間隙は、処理方向に最も短い媒体長さより狭くなければならない。ニップ８２０は、ニップ８２０の間の間隙がモジュール接続後に媒体経路全体を通じて均一であるようにモジュール内に設置すると有利である。別の制約は曲率半径に関するもので、曲率半径は、アレイ内を移動するかもしれない媒体のうちもっとも固いものを受け入れられる大きさより小さくすることはできない。光学写真プリンタの一般的半径は、約５センチメートルである。現在の光学写真での使用に伴う制約により、ここに示され、そのような用途に用いられるモジュールは一辺が約２０センチメートル、回転動作中の曲率半径が５センチメートルであろう。通過する流れだけが望まれる場合、個々のモジュールから無関係の要素を排除することができ、たとえばモジュール８８０においては、媒体方向決め装置および無関係の媒体ガイドが省かれている。

以上、説明した実施形態において、媒体経路モジュールは基本的にその長さ全体にわたって同じであり、両端にモータドライブが設置されている。他の選択肢として、特定の自由度が固定されている（プログラム可能な再構成性を持たない）システムにおいて、媒体方向決め装置の代わりに固定ガイドユニットを用い、関連するモータドライブを省略または排除できる。さらに、活性モジュールより短い延長可能な直線輸送モジュール（方向決め装置を持たない）を仲介させ、接続されたエンジン（印刷エンジンやフィニッシャまたは用紙供給源等）の間を任意の長さにすることもできる。次に、図９においては、延長可能な直線輸送モジュール９２０の例示的実施形態を使って印刷エンジン９７０までの接続長さを短縮している例示システム９００として、媒体経路モジュールが構成されている。延長可能な直線輸送モジュール９２０は、フレーム９３０と、その上にフレーム９３０をはめ込むことのできる平行なプレート状のフレーム延長部９４０を備える。モジュール９２０はまた、この例においては、２個の輸送ニップ９５０，９６０を有するが、このようなモジュールはニップがひとつだけでも有利に動作する。

本発明は特定の実施形態について図示、説明されているが、当業者はさらに変更、改良を加えることができる。たとえば、媒体経路モジュールは、個別に駆動されるニップを使用してもよく、また、ニップはクロスプロセス方向にも独立した駆動されるセグメントを持ち、それによって一自由度以上の自由度が要求される歪み補正その他の動作を可能にするようにすることもできる。さらに、方向決め装置を時間依存的動作で駆動してもよい。たとえば、並進移動する方向決め装置は、端部を方向決め装置の曲面に導入して用紙を取り込み易くするよう、過剰に引き込み、その後用紙の方向転換を行う位置に戻すことができる。また、本願で紹介した媒体方向決め装置の実施形態にあったインライン／偏向ユニットや偏向ベインは、この分野の知識を有する人にとって推測可能であるように、別のさまざまな形態をとりうる。したがって、本発明は図示された特定の形態に限定されず、付属の特許請求の範囲において、本発明の真意と範囲を越えないすべての代替、改造、変更を包括するものと意図されていると理解すべきである。

本発明のひとつの実施形態による媒体方向決めシステムモジュールが、媒体を９０度回転させて案内するよう設置されている状態を説明する説明図である。 図１の実施形態による媒体方向決めシステムモジュールが、媒体を水平に案内するよう設置されている状態を説明する説明図である。 本発明の別の実施形態による媒体方向決めシステムモジュールが、媒体を水平に案内するよう設置されている状態を説明する説明図である。 図３の実施形態による媒体方向決めシステムモジュールが、媒体を９０度回転させて案内するように設置されている状態を説明する説明図である。 図１の実施形態における媒体方向決めモジュールのアレイを、印刷エンジン媒体経路として構成した説明図である。 図１の実施形態による媒体方向決めシステムモジュールの斜視図である。 本発明の別の実施形態による媒体方向決めシステムモジュールを説明する説明図である。 図７の実施形態による媒体方向決めモジュールのアレイを、印刷エンジン媒体経路として構成した説明図である。 本発明による延長可能な輸送モジュールのある実施形態を備えた媒体方向決めモジュールのアレイを示す説明図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，８５０ 媒体経路モジュール、１１０，２１０，３１０，４１０ フレームユニット（標準的フレーム）、１２０，２２０，３２０，４２０，７５０ インターロッキングメカニズム、１３０，１３２，１３４，１３６，２３０，２３２，２３４，２３６，３３０，３３２，３３４，３３６，４３０，４３２，４３４，４３６ 円柱状ニップ（駆動輸送ニップ）、１４０，２４０，３４０，４４０，６２０ 媒体挿入ガイド、１５０，２７０ 偏向ユニット、１６０，２６０，３６０，４６０，６１０，７２０ 回転媒体方向決め装置、１８０，２５０，３５０，４５０ 媒体、４１０，７４０ フレームユニット（標準的フレーム）、４７０ 偏向ベイン、５００，６００，８００ アレイ、５１０ 媒体モジュール、５２０，８２０ ニップ、５３０，８６０，９７０ 印刷エンジン、６３０ モジュール間コネクタ、６４０ 円柱形ニップドライブ（円柱状ニップ）、７００，８８０ モジュール、７１０ 円柱形ニップ、７１０ 単独駆動輸送ニップ、７２０，７７０ 偏向ユニット、７３０ 排出ガイド、８１０，８４０，８７０ 媒体経路、９２０ 直線輸送モジュール、９３０ フレーム、９４０ フレーム延長部、９５０，９６０ 輸送ニップ。

Claims (4)

1. 逐次の、または平行した流れを実現するよう構成された媒体経路を通じて媒体の流れを供給する媒体処理システムのための媒体輸送アレイであって、
   少なくとも２つの媒体経路モジュールを備え、前記媒体経路モジュールの各々は、
   断面が略正方形のフレームユニットと、
   前記フレームユニットの各側面のそれぞれに配置され、前記各側面のいずれかに隣接する別の媒体経路モジュールを結合するためのモジュール間ラッチング手段と、
   前記フレームユニットの各側面のそれぞれに設けられ、媒体が通過する媒体輸送ニップと、
   前記媒体輸送ニップを駆動して、媒体を送るアクチュエーション手段と、
   媒体輸送ニップの一つから導入された媒体を送り出す別の媒体輸送ニップを定める媒体方向決め装置と、
   媒体方向決め装置を制御する媒体制御用電子部品と、
   媒体の状態を感知する媒体状態感知用電子部品と、
   を有し、
   前記媒体方向決め装置は、
   前記フレームユニットの対向する側面に設けられる媒体輸送ニップ間を結ぶように延びる直線経路と、
   導入された媒体の向きを９０度偏向する偏向経路と、
   を備える、
   ことを特徴とする媒体輸送アレイ。
2. 請求項１による媒体輸送アレイであって、
   前記フレームユニットはさらに信号相互接続手段を備えることを特徴とする媒体輸送アレイ。
3. 請求項１による媒体輸送アレイであって、
   前記少なくとも２つの媒体経路モジュールの各々における前記フレームユニットと、前記モジュール間ラッチング手段と、前記媒体輸送ニップと、前記アクチュエーション手段と、前記媒体方向決め装置と、前記媒体制御用電子部品とは、前記媒体処理システム内の他の媒体経路モジュールに対して、再構成可能な状態で連結するよう構成されている、媒体輸送アレイ。
4. 請求項１に記載の媒体輸送アレイであって、
   前記媒体方向決め装置は、略正方形の断面を有し、
   前記直線経路は、前記媒体方向決め装置の略正方形断面の２本の対角線に沿ってそれぞれ延び、
   前記偏向経路は、前記媒体方向決め装置の略正方形断面の各辺に設けられた凹形状により形成され、
   媒体を送り出す方向は、前記媒体方向決め装置をフレームユニットの軸線に直交する方向に並進移動させることによって制御される、媒体輸送アレイ。

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