JP4823526B2 - 紙通路の較正及び診断システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置内の媒体の取り扱いに関し、より具体的には、媒体の速度特性、紙通路内の位置、及びスキューを求めるための、印刷装置の紙通路内で用いる較正及び診断システム及び方法に関する。

典型的な電子写真印刷プロセスにおいて、光導電性部材は、その表面を感光性にするために、ほぼ均一の電位に帯電される。光導電性部材の帯電された部分は、複製される原稿書類の光画像に露光される。帯電された光導電性部材の露光は、選択的に、照射区域における電荷を放散させる。これにより、原稿書類内に含まれる情報区域に応じて、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、この静電潜像は、現像剤を接触させることによって現像される。一般的に、現像剤は、摩擦電気的にキャリア顆粒に付着しているトナー粒子を含む。トナー粒子は、キャリア顆粒から潜像に引き付けられ、光導電性部材上にトナー粉末画像を形成する。トナー粉末画像は次に、光導電性部材から複写用紙に転写される。トナー粒子は、粉末画像を永久に複写用紙に付着させるために加熱される。

米国特許第５３１３２５３号明細書 米国特許第５８５９４４０号明細書 米国特許第６１３７９８９号明細書

高速の媒体又は紙の取り扱い用途においては、機械の中で何が起こっているのかを見ることが本質的には不可能であるため、あらゆる問題の根本的原因を診断するのは非常に困難である。これは、機械の中の物理的空間が非常に緊密であり、目に見えるものが限られていること、及び、紙があまりに速く移動するという事実の両方のためである。典型的には、全ての診断は、用紙が種々の個別のセンサに到達する時間及び該センサから離れる時間を調べることにより行われる。一般には、紙のスキュー（傾き）に関する情報を得ることは可能ではない。油性の汚れ又は紙の破損のような他の欠陥は、間接的に解決されなければならない。

したがって、その紙通路に沿ってプリンタのフレームに戦略的に置かれた、精密に配置されたスロットを用いて、スキャナバーをこれらのスロット内に位置させて、紙が通るのを「注意深く見させる」ようにすることにより、上述の問題を解決する紙通路及び診断システムが開示される。スキャナバーは、紙が給紙されるときにこれを監視して、各ステーションにおけるスキューのような、あらゆる不規則性を調べる。例えば、スキューが検知された場合には、詳細な情報がスキャナデータの中に含まれて、関連するベクトル及びスキューの根本的原因の特定を助ける。ラダーチャート紙が用いられる場合には、さらに、用紙の速度及び運動質情報を抽出することができる。

図１を参照すると、原稿文書が、ラスタ入力スキャナ（ＲＩＳ）２８上の文書ハンドラ２７に配置される。ＲＩＳは、文書照明ランプ、光学系、機械的走査駆動装置、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを含む。ＲＩＳは、原稿文書全体を取り込み、これを一連のラスタ走査線に変換する。この情報は、以下に説明されるラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）を制御する電子サブシステム（ＥＳＳ）に伝送される。

図１は、一般的に光導電性ベルト１０を用いる電子写真式印刷機を概略的に示すものである。光導電性ベルト１０は、接地層に被覆された光導電性材料から作られ、接地層の上にはカール阻止用バッキング層が被覆されるのが好ましい。ベルト１０は矢印１３の方向に移動し、その移動通路の周りに配設された種々の処理ステーションを順次通って、連続する部分を進む。ベルト１０は、剥離ローラ１４、緊張ローラ２０及び駆動ローラ１６の周りを移動する。ローラ１６が回転するにつれて、ベルト１０は矢印１３の方向に進む。

最初に、光導電性面の一部が帯電ステーションＡを通過する。帯電ステーションＡにおいて、全体を参照番号２２で示されるコロナ生成装置が、光導電性ベルト１０を、比較的高いほぼ均一の電位に帯電する。

露光ステーションＢにおいて、コントローラすなわち電子サブシステム（ＥＳＳ）２９が、所望の出力画像を表す画像信号を受け取り、これらの信号を処理して、画像の連続階調表現或いはグレースケール表現の信号に変換し、この信号は、例えばラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）３０のような変調出力信号生成器に送られる。ＥＳＳ２９は、内蔵型の専用ミニコンピュータであることが好ましい。ＥＳＳ２９に送られる画像信号は、上述のようにＲＩＳから生じることもできるし、コンピュータから生じることもできるため、電子写真式印刷機が、１つ又はそれ以上のコンピュータのための、離れて配置されたプリンタとして働くことが可能になる。或いは、プリンタは、高速コンピュータのための専用プリンタとして働くものとすることができる。印刷機によって複製されることが所望される連続階調画像に対応して、ＥＳＳ２９からの信号がＲＯＳ３０に送られる。ＲＯＳ３０は、回転するポリゴンのミラーブロックをもつレーザーを含む。ＲＯＳは、光導電性ベルトを露光し、ＥＳＳ２９から受け取った連続階調画像に対応して静電潜像をその上に記録する。これとは別に、ＲＯＳ３０は、ラスタ毎に、光導電性ベルト１０の帯電された部分を照らすように配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）の直線アレイを用いることもできる。

静電潜像が光導電性面１２上に記録された後、ベルト１０は該潜像を、現像ステーションＣに進め、ここで、液状又は乾燥粒子の形態であるトナーが、一般に知られている技術を用いて、静電気的に潜像に引き付けられる。潜像は、キャリア顆粒からトナー粒子を引き付け、その上にトナー粉末画像を形成する。連続する静電潜像が現像されるにつれて、トナー粒子は現像剤において不足状態となる。トナー粒子ディスペンサ４４は、トナー粒子を現像剤ユニット３８の現像剤ハウジング４６に補給する。

図１を続けて参照すると、静電潜像が現像された後、ベルト１０上にあるトナー粉末画像は、転写ステーションＤに進む。印刷用紙４８は、用紙給紙装置５０によって転写ステーションＤに進められる。用紙供給装置５０は、スタック５４の最上層の用紙を給紙ロール５２及び遅延ロール５３によって形成されるニップ５５に供給する紙押しロール５１を含むことが好ましい。給紙ロール５２が回転して、用紙をスタック５４から垂直移送部５６に進める。垂直移送部５６により、前進している支持材料の用紙４８が、位置合わせ移送部１２０に向けられ、次に画像転写ステーションＤを超えて進み、光導電性ベルト１０上に形成されたトナー粉末画像が、該転写ステーションＤにおいて、該前進している用紙４８と接触するように、該用紙４８が時間系列で該光導電性ベルト１０から受けるようにする。転写ステーションＤは、用紙４８の裏面にイオンを吹き付けるコロナ生成装置５８を含む。これにより、トナー粉末画像が光導電性面１２から用紙４８に引き付けられる。次に、用紙４８は、用紙裏面に反対の極性に帯電しているイオンを吹き付けて受光体から用紙を取り外すのを助けるコロナ生成装置５９によって該受光体から取り外される。転写後、用紙４８は、該用紙４８を定着ステーションＦに進めるベルト移送部６２を経て、矢印６０の方向に移動を続ける。

定着ステーションＦは、転写されたトナー粉末画像を永久に複写用紙に付着させる定着器アセンブリ７０を含む。定着器アセンブリ７０は、加熱された定着器ローラ７２と加圧ローラ７４とを含むことが好ましく、複写用紙上の粉末画像が該定着器ローラ７２と接触する。加圧ローラは、定着器ローラに対してカム駆動され、トナー粉末画像を複写用紙に固定するのに必要な圧力を提供する。定着器ロールは、石英水銀灯（図示せず）によって内部で加熱される。リザーバ（図示せず）内に保存された剥離剤は、計量供給ロール（図示せず）にポンプで送られる。トリミング用ブレード（図示せず）により、余分な剥離剤がトリミングされる。剥離剤は、ドナーロール（図示せず）に転写され、次いで、定着器ロール７２に転写される。

用紙は次に、画像が永久に用紙に固定すなわち定着される定着器７０を通過する。定着器７０を通過した後、ゲート８０は、用紙を、出口８４を介して仕上げ機又はスタッカに直接移動させるか、或いは、用紙を、両面印刷用通路１００に、特にここでは最初に単一用紙変換器８２に偏向させるかのいずれかを行わせる。すなわち、用紙が片面印刷用紙であるか、又は、第１面及び第２面の両方の上に画像が形成されて仕上げられた両面印刷用紙である場合、用紙はゲート８０を介して、出口８４に直接運ばれる。しかしながら、用紙が両面印刷用で、その時点では第１面にしか画像が印刷されていない場合、ゲート８０は、その用紙を変換器８２及び両面ループ通路１００に偏向させるように位置させられ、そこでその用紙は反転され、次に、出口通路８４を通って出て行く前に、転写ステーションＤを通って再循環するように加速ニップ１０２及びベルト移送部１１０に給紙され、その両面印刷用用紙の裏面に第２側の画像を受け取り、該第２側の画像を永久に定着させるために定着器７０に送られる。

印刷用紙がベルト１０の光導電性面１２から分離された後、光導電性面１２に付着している残りのトナー／現像剤及び紙の繊維状粒子は、清掃ステーションＥにおいて、そこから取り除かれる。清掃ステーションＥは、回転可能に取り付けられた、光導電性面１２と接触して紙の繊維を乱し取り除く繊維状ブラシと、転写されなかったトナー粒子を取り除く清掃ブレードとを含む。ブレードは、適用に応じて、ワイパー位置或いはドクター位置のいずれかに設けることができる。清掃に続いて、次の連続する画像形成サイクルのために光導電性面１２に帯電する前に、放電ランプ（図示せず）が光によって該光導電性面１２を照射し、その上に残っているあらゆる残留静電電荷を放散させる。

種々の機械機能がコントローラ（ＥＳＳ）２９によって調節される。コントローラは、上に説明された全ての機械機能を制御するための、プログラム可能なマイクロプロセッサであることが好ましい。コントローラは、複写用紙のカウント、再循環される文書の数、オペレータによって選択される複写用紙の数、時間遅延、紙詰まりの修正についての比較を与え、全幅又は部分幅のアレイセンサから信号を受け取り、該センサの上を通る用紙のスキューを計算し、スキューの変化、用紙の速度、及び機械の特定の部分を通る基準又は公称の動きと該用紙の検知された動きとの全体的な比較を計算する。

プリンタその他の機械の製造の終了時点において行われ、また、現場での診断ツールとして行われるべき安価なシステム較正及び検証手順は、図２に示されるように、スロット９８を含む機械フレーム部材により支持される通常のプリンタの紙用紙移送部を含む。図示されるように、紙は、駆動ロールニップ９１、９２及び９３による後の処理のために、プリンタの紙通路を通って駆動される。駆動ロールニップは、用紙が転写ステーションＤに向かう途中で、該用紙をバッフルに通して推進させる。精密スロット９８その他の取り付け用の構成は、紙通路に沿った所定の位置において、その中にスキャナバー９９を支持するように、機械フレームに切削されるか又は取り付けられて、スキャナバー９９が、その下を通る各用紙を監視できるようにそこに取り付けられるようにすることができる。スキャナバー９９は、製造の終わりにおいて、及び、現場での診断ツールとして、行われるシステム較正及び検証において用いられ、用紙の片面のテスト画像ではなく、該用紙への実際の画像を与える。システムは、スキャナに対応するように設計されているので、これらは、高度な精密さをもって取り付けることができる。しかしながら、これらは機械の初期の設定、及び定期的な調整のためだけに用いられ、それ以外は除去されるので、機械のコストの一部にはならない。

各々のスキャナバー９９は、可変数の感光性要素すなわちピクセルを含む、可変数の水平方向画像の線で構成された画像感知区域を有する電荷結合素子又はこれと同様のものである。単一のスキャナバーは、例えば、ｎ×１のピクセル数を有する。図３に示されるように、要求されるスキャナバーの幅は、紙の大きさの違い及び紙通路が縁揃いであるか又は中央揃いであるかによって決まる。縁揃いの紙通路は、非常に小さなスキャナバー（又は部分幅アレイ）を必要とする。例えば、予想される入力の変動が＋／−１０ｍｍである場合には、スキャナバーは２０ｍｍになる。ゼロックス２６５ＤＣプリンタのような中央揃いの紙通路は、より幅広いスキャナバーを必要とする。入力の変動は、紙幅の変動に付加される。例えば、幅の範囲がＡ５から１１インチまでである用紙を補正するためには、スキャナバーは、３５ｍｍの幅に、予想される位置ずれを足したもの、すなわち、３５＋２０＝５５ｍｍになるべきである。

スキャナバー９９は、反射モードで用いることもできるし、透過モードで用いることもできる。反射モードにおいては、光がＬＥＤその他の光源から射出され、紙その他の用紙媒体において反射され、これがピクセルに戻るように反射されて、各ピクセル部分に或る帯電レベルを発生させる。この帯電レベルは、反射された光量及び露光時間の長さに比例する。この値は、次いで、各ピクセルごとに求められる。紙の縁により覆われるピクセルは、覆われないで残ったピクセルとは異なる値を有する。黒色パッチ又は類似のものが、反対側のバッフルに形成されて、紙が通り過ぎるときに区別できるような反射を与える。透過モードにおいては、紙は光源とピクセルとの間に配置される。通常用いられるモードは、自動反射モードである。スキャナバー９９は、さらに、一定長さのシリコンアレイであってもよいし、実施時に最も適切などんな技術であってもよく、さらに、紙通路の全幅にわたり延びていてもよいことを理解されたい。

機械の製造又は再製造が完了した後、最後の較正検証（ＦＣＶ）モードにおいて、スキャナバー９９が、機械の紙通路内の所定の位置におけるスロットの中に挿入され、ＦＣＶツールインターフェースに接続される。用紙は、給紙されるときに監視されて、各ステーションにおけるスキューのような、あらゆる不規則性を調べる。許容し得ないスキュー、又は用紙の運動又は位置における他の不規則性が検知された場合には、詳細な情報がスキャナデータの中に含まれて、問題の根本的原因を特定するのを助ける。ラダーチャート紙が用いられる場合には、さらに、用紙の詳細な速度プロフィール、及び運動質情報を抽出することができる。駆動ロール直径及びモータ速度における変動を補償する速度制約は、機械の不揮発性メモリの中に書き込まれ、機械のコントローラによる使用のために格納されて、該機械のタイミング及び紙詰まり論理をカスタマイズすることができる。試験較正が完了すると、スキャナバーは取り除かれて、機械は出荷される。

現場使用モードにおいては、顧客サービス技術者（ＣＳＥ）が、１個の携帯型スキャナバーを所持し、紙の取り扱い問題が報告されたいずれかのゾーンにおけるスロットの中にこれを挿入する。ＣＳＥは、次いで、紙を機械に通し、携帯型インターフェースであるか又は機械の中に設けられたインターフェース（又はこれら２つの組み合わせ）を用いて、機械における紙詰まり又はスキューの根本的原因を診断するのに非常に有益な詳細な画像データを取得する。より精巧な紙通路内で、典型的には、より速い速度で作動する上位モデルの機械においては、現場使用モードの１つの実施形態は、主要モジュール及び／又はサブシステムの間で縦列関係で作動する多数の携帯型スキャナを備えることができる。このことは、迅速な障害処理及び根本的原因の特定を助ける。

一般的には、多くの用紙が測定されて、統計学的分析が行われる。全体的な平均スキュー及び／又は位置ずれがある場合には、これらは、基本的な位置合わせシステムをもつ機械における機械的な調整によって、又は、より精巧なシステムにおいては、制御サブシステムのパラメータの更新によって修正することができる。性能の逸脱が調整範囲外である場合には、診断アルゴリズムが、要求に応じて、さらに別の試験を開始するか、又は、直接、どの部分を交換する必要があるかを特定する。

図４の流れ図に示されるように、機械が組み立てラインの最後に到達して、試験準備ができたとき、又は、スキューの問題が現場で認められたとき、ブロック１４０において、取り外し可能なスキャナバー９９が、本発明において戦略的に配置されたスロット９８の各々の中に置かれて、用紙がこの下を通るときに、これらを監視するようにされる。ブロック１４１により示されるように、用紙が給紙される際、各用紙は、ブロック１４２において、バーのセンサにより所定の周波数でサンプルされる。ブロック１４３に示されるように、各々のセンサからのピクセル情報信号は、コントローラ２９に送られて、ブロック１４４において、スキューその他の記述的な幾何学的情報に変換される。ブロック１４５において、この幾何学的情報は、コントローラの不揮発性メモリに格納された診断しきい値と比較される。ブロック１４５に示されるように、センサ９９から受信したスキュー情報が、所定の許容できる範囲内にない場合には、このようなことを示す信号が、ブロック１４６において、コントローラにより生成されて、修正が行われる。詳細な分析が必要とされる場合には、ブロック１４７に示されるように、通常速度か、スローモーションか、又は段階的な様式のいずれかにおけるビデオの再生が与えられる。

ここでは、プリンタの紙通路内の精密な位置におけるスロット内に配置された一連のスキャナバーを含む紙通路較正及び診断システムが開示されたことを理解されたい。ＦＣＶ（最後の較正検証）中に、スキャナバーを用いた測定により、スキューの調整のために、較正定数がプリンタのＮＶＭの中に入れられる。スキャナバーは、この手順の後に取り外すことができる。

紙通路較正及び診断システムを含む、代表的な電子写真式印刷機の概略的な外観図である。 所定の位置にスキャナバーを組み込んだ、図１のプリンタ装置の紙通路の一部を示す概略的な部分斜視図である。 作動領域を示し、紙の大きさが覆われた複写用紙を通して見たスキャナバーの図である。 図１で用いられるスキャナバーの機能を示すブロック図ある。

符号の説明

１０：光導電性ベルト
１２：光導電性面
２８：ラスタ入力スキャナ
２９：コントローラ
３０：ラスタ出力スキャナ
２４：プリント用紙
５０：給紙装置
７０：定着器
９１、９２、９３：ロールニップ
９８：スロット
９９：スキャナバー
Ａ：帯電ステーション
Ｂ：露光ステーション
Ｃ：現像ステーション
Ｄ：転写ステーション
Ｅ：清掃ステーション
Ｆ：定着ステーション

Claims (3)

1. 紙通路及び現像部を有するプリンタにおいて用いる紙通路較正及び診断システムであって、
   機械フレームと、
   前記紙通路のうち前記現像部の上流側に位置する紙通路に隣接する前記機械フレームの所定の位置に配置された精密取り付け用構造と、
   複数のスキャナバーであって、前記精密取り付け用構造上のみに配置されて、媒体が該複数のスキャナバーを通るときに、前記媒体の内方及び外方の縁の位置及びスキューを表す連続的な信号を生成する、複数のスキャナバーと、
   前記複数のスキャナバーから前記信号を受信し、前記受信した信号を許容可能なスキュー範囲と比較して、該信号が許容可能なスキューの範囲内であるか又はその範囲外であるかを示すコントローラと、
   を具備し、
   前記媒体が前記複数のスキャナバーを１度しか通らないように構成されている、
   ことを特徴とするシステム。
2. 製造が完了した後に、機械の紙通路を較正するシステムであって、
   現像部と、
   機械の紙通路構造を支持するフレームと、
   前記紙通路のうち前記現像部の上流側に位置する紙通路に隣接して配置された、前記フレーム内の少なくとも１つの取り付け用構成と、
   少なくとも１つの取り外し可能なスキャナバーであって、前記少なくとも１つの取り付け用構成のみの中に配置されて、該構成の下を通る媒体の内方及び外方の縁のスキューを表す信号を生成する、少なくとも１つのスキャナバーと、
   前記少なくとも１つのスキャナバーから前記信号を受信し、前記受信した信号を許容可能なスキュー範囲と比較して、該信号が前記許容可能なスキューの範囲内であるか又はその範囲外であるかを示すコントローラと、
   を具備し、
   前記媒体が前記構成の下を１度しか通らないように構成されている、
   ことを特徴とするシステム。
3. 現像部を有するプリンタの紙通路における媒体のスキューを現場で診断する方法であって、
   機械の紙通路構造を支持するためのフレームを準備する段階と、
   前記紙通路のうち前記現像部の上流側に位置する紙通路に隣接して配置された前記フレーム内に、少なくとも１つのスロットを形成する段階と、
   少なくとも１つの取り外し可能なスキャナバーを前記少なくとも１つのスロットのみの中に挿入する段階と、
   前記少なくとも１つの取り外し可能なスキャナバーにより、通過する媒体の内方及び外方の縁のスキューを表す信号を生成する段階と、
   前記少なくとも１つのスキャナバーから前記信号を受信し、前記受信した信号を許容可能なスキュー範囲と比較して、該信号が許容可能なスキューの範囲内であるか又はその範囲外であるかを示すコントローラを設ける段階と、
   を含み、
   前記媒体が前記スキャナバーを１度しか通らないように構成されている、
   ことを特徴とする方法。

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