JP5069984B2 - シート位置合わせ装置、複写デバイス、及びシート位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は概してシート位置合わせデバイスに関し、より詳細には、ストールロール位置合わせシステムにおいて使用する旋回及び平行移動式の事前位置合わせ装置に関する。

典型的な電子写真印刷法では、光導電性部材がほぼ均一の電位に帯電され、その表面が感光される。光導電性部材の帯電部分は、複写（複製）されるオリジナルドキュメントの光画像に露光される。帯電された光導電性部材を露光すると、照射領域の電荷が選択的に消散される。この露光により、オリジナルドキュメント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、現像剤物質を接触させることによって潜像が現像される。一般に現像剤物質は摩擦電気によってキャリア粒子に付着したトナー粒子を含み、トナー粒子は潜像に付着して光導電性部材上にトナー粉末画像を形成する。次に、トナー粉末画像は光導電性部材からコピーシートに転写される。トナー粒子は加熱され、粉末画像はコピーシートに永久的に固着される。

前述のような印刷マシンでは、現像された画像がシート上の適切な位置に配置されるように個々の切断シート（カット紙）の位置調整と位置合わせを行うことが必要である。画像を受け取ったシートが適切な位置にあり、適切なときに進められることを確実にするために種々のスキームが展開されている。複雑な印刷マシンの中には、画像を受け取る適切な位置にシートを調整するために種々のセンサと平行移動ニップを用いたものがある。他の装置では、スキュー（傾斜）除去と位置合わせの目的でシートをシート経路内で差動的に駆動させるために変速ステッピングモータを用いたものもある。これらの位置合わせ方法は共に高度な制御を必要とし、コストが比較的高い。

シートの位置合わせと位置調整を行う他の方法は、ストールロール(stalled rolls)の使用である。ストールロールの技術では、シートが事前位置合わせニップのセットによって連続的に駆動されてニップに入り、このニップにおいてロールは一時的に停止され、これによってストールロールと駆動ロールとの間にバックル（湾曲）が形成される。バックルの力によってシートのリーディングエッジはストールロールニップ内で位置を自己調整し、次いで、シートが適切な調整位置で進められるようにストールロールニップが作動される。他のシステムはソレノイド作動駆動ニップを有するストールロールを用いており、このシステムでは、シートがストールロールニップ内で自由にスキュー除去を行うように駆動ニップがストールロールの前に配置されている。ソレノイド作動ニップを用いたストールロール技術は前述のアクティブな位置合わせよりも単純であるが、駆動ニップの作動を停止させるためにもソレノイドが必要となる。ストールロールシステムのバックルが大きくなりすぎると他の問題が生じ、位置合わせの力が弱くなってシートのリーディングエッジが逆行してニップから外れ、スキューを生じる場合がある。

ストールロールニップ内でシートのスキュー除去と位置合わせを行い、シートを固定させてからタイミングの合った位置合わせで後続のマシンサブシステムに進めることのできるストールロール位置合わせデバイスを有することが望ましい。

１９９３年１０月１９日発行のアクアヴィヴァら(Acquaviva et al.)の米国特許第５，２５３，８６２号では、アイドラと従動クロスローラのセットを含むシートハンドラが開示されている。これらのローラは、ローラ間のニップに垂直力が存在するように前もって負荷がかけられている。ニップには、前もってかけられた負荷の力を調節してニップを通過するシート材料にかかる垂直力を調節する装置が備えられている。

ロールの２つのセットを差動的に駆動してシートに用紙バックル緩衝ゾーンを生じ、次に１つのロールセットを差動的に駆動してシートが複数の駆動ロールセットのニップ内にある間にスキューを補正することにより、短い用紙経路でシートのスキュー除去と位置合わせを行う方法及び装置が１９９２年１０月２０日発行のローラ(Roller)の米国特許第５，１５６，３９１号に示されている。

前述の位置合わせ及びスキュー除去システムは非常に有用であるが、標準のストールロールシステムでは取り除くことのできない大きなシート入力スキュー量を取り除くことが今もなお必要である。
米国特許第５，２５３，８６２号明細書 米国特許第５，１５６，３９１号明細書

従って、改良されたストールロール位置合わせ及びスキュー除去システムが本発明の特徴に従って開示されている。

このシステムは、リリース可能な低摩擦の横方向平行移動キャリッジに取り付けられたセグメント化した事前位置合わせ駆動ロールアセンブリを提供することによって前述の問題に答えている。ニップをリリースする事前位置合わせ外側アイドラニップが、シートを搬送して位置合わせするのを促すように含まれている。事前位置合わせアイドラが係合しており、駆動ロールアセンブリは、まず一時的に停止動作をする位置合わせロールまで最初のシートを搬送するために横方向の位置にロックされたままになっている。シートが停止動作をした位置合わせロールに達してスキュー除去のためのバックルを形成し始めると、外側の事前位置合わせアイドラとキャリッジがリリースされる。シートの主要部分は中央駆動ニップを中心に自由に旋回して横方向に平行移動し、位置合わせロールとの位置を自己調整する。

図１は、全体として参照番号２８で示されるラスタ入力スキャナ（ＲＩＳ）上のドキュメントハンドラ２７に配置されたオリジナルドキュメントを示している。ＲＩＳは、ドキュメント照射ランプ、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はオリジナルドキュメント全体を捕捉し、これを一連のラスタ走査線に変換する。この情報は、後述す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）に送信される。

図１は、一般に光導電性ベルト１０を用いる電子写真印刷マシンを概略的に示している。光導電性ベルト１０は接地層にコーティングされた光導電性材料からなり、接地層はカール防止バッキング層上にコーティングされていることが好ましい。ベルト１０は矢印１３の方向に移動し、ベルトの移動経路全体にわたって配置された種々の処理ステーションを連続的に通過するように光導電性表面の連続部分を進める。ベルト１０は、ストリッピングローラ１４、テンションローラ１６及び駆動ローラ２０の周りに巻きかけられている。ローラ２０が回転するとベルト１０が矢印１３の方向に進む。

まず、光導電性表面の一部分が帯電ステーションＡを通過する。帯電ステーションＡでは、全体として参照番号２２で示されるコロナ発生デバイスが光導電性ベルト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では、全体として参照番号２９で示されるコントローラ即ち電子サブシステム（ＥＳＳ）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即ちグレースケール表現に変換し、変調出力発生器、例えば全体として参照番号３０で示されるラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）にこの表現を送信する。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に送信される画像信号は、前述のＲＩＳから生じてもよいし、コンピュータから生じることで電子写真印刷マシンを１つ以上のコンピュータのための遠隔設置プリンタとして機能させてもよい。あるいは、プリンタは高速コンピュータの専用プリンタとして機能してもよい。印刷マシンによる複写が望ましい連続階調画像に対応するＥＳＳ２９からの信号は、ＲＯＳ３０に送信される。ＲＯＳ３０は、回転ポリゴンミラーブロックを有するレーザを含む。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する静電潜像をベルト上に記録する。あるいは、ＲＯＳ３０は、光導電性ベルト１０の帯電部分をラスタ毎に照射するよう配列された発光ダイオード（ＬＥＤ）の線形アレイを用いてもよい。

静電潜像が光導電性表面１２上に記録されると、ベルト１０はこの潜像を現像ステーションＣに進める。現像ステーションＣでは、液体又は乾燥粒子の形をとるトナーが、周知の技術を用いて静電気により潜像に引き寄せられる。潜像はキャリア粒子からトナー粒子を引き寄せ、潜像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、現像剤物質からトナー粒子がなくなる。全体として参照番号３９で示されるトナー粒子ディスペンサは、現像剤ユニット３８の現像剤ハウジング４０にトナー粒子を供給する。

引き続き図１を参照すると、静電潜像が現像された後、ベルト１０上のトナー粉末画像は転写ステーションＤに進む。印刷シート４８が、シートフィード（給紙）装置５０によって転写ステーションＤに進められる。シートフィード装置５０は、スタック５４及び５５の最上シートとそれぞれ接触するフィードロール５２及び５３を含むことが好ましい。フィードロール５２は、スタック５４からの最上シートを垂直搬送部５６に進めるように回転する。垂直搬送部５６は、前進する支持材料のシート４８を事前位置合わせデバイス１６０に方向づける。事前位置合わせデバイス１６０は、位置合わせされたシート４８をストールロール位置合わせ機構１７０と連動して移動させて画像転写ステーションＤを通過させ、タイミングの合ったシーケンスで受光体ベルト１０から画像を受け取る。これにより、受光体ベルト１０上に形成されたトナー粉末画像は転写ステーションＤで前進シート４８と接触する。転写ステーションＤは、シート４８の裏面にイオンを吹き付けるコロナ発生デバイス５８を含む。これにより、トナー粉末画像は光導電性表面１２からシート４８に引き寄せられる。転写の後、シート４８はベルト搬送部６２によって矢印６０の方向に移動し続け、ベルト搬送部６２はシート４８をフュージングステーションＦに進める。

フュージングステーションＦは全体として参照番号７０で示されるフューザアセンブリを含み、このアセンブリは転写されたトナー粉末画像をコピーシートに永久的に固着させる。フューザアセンブリ７０は加熱フューザローラ７２及び圧力ローラ７４を含み、コピーシート上の粉末画像はフューザロール７２に接触することが好ましい。圧力ローラはフューザローラに抗するようにカム作動され、トナー粉末画像をコピーシートに定着させるのに必要な圧力を提供する。フューザローラは石英ランプ（図示せず）によって内部から加熱されている。リザーバ（図示せず）に蓄えられた剥離剤が計量ロール（図示せず）に汲み上げられる。トリムブレード（図示せず）は余分な剥離剤を取り除く。剥離剤はドナーロール（図示せず）に移動し、それからフューザロール７２に移動する。

シートは次にフューザ７０を通過し、画像はシートに永久的に定着、即ち溶融される。シートがフューザ７０を通過すると、ゲート８０は出力部８４を介してシートをフィニッシャ又はスタッカに直接移動させるか、シートを逸らせてデュプレックス（両面複写）経路１００（具体的にはまず単一シート反転装置８２）に入れる。即ち、シートが片面複写シートであるか、又は第１面と第２面の画像が形成済みの完成した両面複写シートである場合、シートはゲート８０を介して直接出力部８４に搬送される。しかし、シートが両面複写されている最中で第１面の画像のみが印刷されている場合、ゲート８０はこのシートを逸らせて反転装置８２及びデュプレックスループ経路１００に入れるように配置される。デュプレックスループ経路１００では、このシートは反転されて加速ニップ１０２及びベルト搬送部１１０に送りこまれ、転写ステーションＤ及びフューザ７０を再びまわり、第２面の画像を受け取ってこの両面複写シートの裏面に永久的に定着させ、出口経路８４を介して出る。

印刷シートがベルト１０の光導電性表面１２から離れると、光導電性表面１２に付着した残留トナー／現像剤及び紙繊維の粒子がクリーニングステーションＥにおいて光導電性表面１２から除去される。クリーニングステーションＥは、回転可能に取り付けられ、光導電性表面１２と接触して紙の繊維を移動させ、これを取り除く繊維ブラシと、転写しなかったトナー粒子を取り除くクリーニングブレードとを含む。ブレードは、用途に応じてワイパ位置又はドクター（除去）位置で構成することができる。クリーニング後、放電ランプ（図示せず）が光導電性表面１２に光を照らし、次の連続する画像形成サイクルのための帯電を行う前に光導電性表面上に残っている残留静電電荷を消散させる。

種々のマシン機能がコントローラ２９によって制御されている。コントローラは、前述のマシン機能の全てを制御するプログラマブル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、コピーシートの比較計数、再循環されているドキュメントの数、オペレータによって選択されたコピーシート数、時間遅延、ジャム（紙詰まり）補正などを提供する。前述の例示的なシステムの全ての制御を、オペレータによって選択された印刷マシンコンソールからの従来の制御スイッチ入力によって行うことができる。従来のシート経路センサ又はスイッチを用いてドキュメント及びコピーシートの位置を追跡することができる。

図２に示す本発明の態様に従って、改良されたストールロール旋回式スキュー除去位置合わせシステムは、低コストの事前位置合わせ駆動アセンブリ１７０と共にストールロール位置合わせニップを含む。ストールロール位置合わせニップは、シャフト（図示せず）に取り付けられた駆動ローラ１７１、１７２、１７３、１７４及び１７５と、シャフト１７６に取り付けられ、駆動ローラと共にニップを形成するよう配置されたアイドラローラ１８１、１８２、１８３、１８４及び１８５との間にそれぞれ形成されている。シートの旋回及び平行移動を容易にする事前位置合わせデバイスは、図３に示すキャリッジ２００と、アイドラロール１６１と係合し、図３の矢印１６９の方向のシート４８のスキューを除去するためにシート４８をストールロール位置合わせニップ内に送りこむセグメント化された事前位置合わせ駆動ロール１６２とを含む。リリース可能なアイドラロール１６３及び１６５によって形成された外側ニップアイドラが、プリンタ１０のサブフレームに取り付けられたシャフト１９１及び１９２に装着されている。リリース可能なアイドラ１６３及び１６５は、ばね１６８によってキャリッジ２００のローラ１６４及び１６６と係合している。ばね１６８としては、例えば板ばねを用いることができる。

図３のキャリッジ２００は従来の線形ボールローラスライド２１０に取り付けられており、キャリッジ２００は、シートが位置合わせ駆動ロール１６２によってストールロール位置合わせニップ内に送りこまれる際にシートに形成される差動バックルにより、矢印１６９の方向に左右に平行移動される。駆動ロール１６２、１６４及び１６６は、駆動力伝達ギヤ２２５及び２２７によって駆動される。図のように、アクチュエータアーム１６７は直立アーム２２０及び２２２から引き出されており、アイドラ１６３及び１６５を開放位置に配置している。これにより、シートは、ストールロール位置合わせニップ内に送りこまれるにつれて駆動ロール１６２とアイドラロール１６１との間に形成されたニップを中心に旋回することができる。

図４では、アクチュエータ１９０が、アクチュエータアーム１６７及び旋回可能なニップ負荷ばね１６８を介してアイドラ１６３及び１６５に接続されている。アクチュエータ、アーム旋回可能ばね及び外側アイドラアセンブリが、プリンタ１０の固定フレーム又はサブフレームに取り付けられている。 アクチュエータ１９０は、図４ではアイドラ１６３と駆動ロール１６４との間のニップを開放するオフ位置で示されている。アイドラ１６５と、事前位置合わせ駆動ロール１６２の反対側に位置する相補的なアイドラ１６６についても同じである。アクチュエータアーム１６７のこの位置において、キャリッジ２００は図６に示す直立部材２２０及び２２２のＶ字型の溝からリリース（解放）されており、事前位置合わせ駆動ロール１６２によってストールロール位置合わせニップ内に送りこまれるシートが移動してシートがニップにおいて自らのスキュー除去を行う際に、キャリッジ２００は横方向に自由に移動することができる。

図５では、アクチュエータ１９０は、アイドラ１６３と駆動ロール１６４との間のニップを閉じてニップアイドラを垂直力で係合させるオン位置で示されている。アクチュエータ１９０が図４に示すようにオフである場合、平行移動可能キャリッジ２００と外側ニップアイドラ１６３及び１６５はリリースされ、アクチュエータアーム１６７はキャリッジ２００の直立アーム２２０及び２２２の上方に位置するためキャリッジ２００は図３に示すように横方向に自由に移動する。図７では、アクチュエータアーム１６７がキャリッジ２００の直立アーム２２０及び２２２の間に位置するため、キャリッジ２００は中心に配置されてロックされ、外側ニップアイドラ１６３及び１６５は接触する。図８に示すようにアクチュエータ１９０が引き続き移動すると、アクチュエータアーム１６７はキャリッジ２００の直立アーム２２０及び２２２の間を更に移動し、キャリッジはロックされて外側ニップアイドラは垂直力により係合する。キャリッジは外側ニップを負荷する際は常に「ホーム」ポジション（定位置）にあるため、キャリッジの解放、外側アイドラ及び係合の機構をサブフレームに取り付けてもよい。

シートが旋回及び平行移動、旋回のみ及び平行移動のみを行うことのできるデバイスによるスキュー補正の図を図９に示す。図のように、０．３秒の時間にわたる約−２５（ｍｒａｄ）のシートのリードエッジスキューの制御は、旋回のみ又は平行移動のみを行うデバイスを用いるよりも、事前位置合わせニップにおけるシートの旋回及び平行移動を含むデバイスを用いた場合に大きく改善される。

動作としては、事前位置合わせアイドラが係合され、駆動ロール及び中央ニップアイドラアセンブリを含む平行移動キャリッジアセンブリが横方向中央の固定位置にロックされて最初のシートがストールロール位置合わせニップまで搬送される。この動作は、Ｖ字型溝によってキャリッジを位置決めしてロックし、外側駆動ニップにニップ負荷を与えるソレノイドを使用することによって行われる。これにより、位置合わせのために搬送されるシートの位置制御が正確に維持される。シートがストールロール位置合わせロールに達してスキュー除去のためのバックルを形成し始めるとソレノイドがリリースされ、外側事前位置合わせアイドラがリリースされてキャリッジが解放される。そして、シートの主要部分は幅の狭い唯一の中央駆動ニップを中心に自由に旋回し、横方向に平行移動して位置合わせロールとの位置揃えを自己調整する（後端部の揺れ動きが可能になる）。バックルの形成は、ロールとの係合前に位置合わせニップにおいて十分なリードエッジ力をもたらすように中央事前位置合わせ駆動ニップによって保たれ、ほぼ全ての差動バックル及び関連するシート応力を取り除いた状態の伝播によって駆動力が隔離される。これによって媒体のスキュー除去での許容範囲が大幅に広くなり、全ての媒体サイズや重量にわたり伝播することによってシートの動きの性質が改善する。

シートのリードエッジがストールロール位置合わせニップ及びバックル形成に達してスキュー除去処理が開始するとシートの差動バックルの歪みを緩和する方法及び装置は、リリース可能で低摩擦の横方向平行移動キャリッジに取り付けられた外側ニップのニップリリースを有するセグメント化された事前位置合わせ駆動ロールアセンブリを含むことを理解されたい。

本発明のシートスキュー除去及び位置合わせデバイスを用いた典型的な電子写真印刷マシンの略立面図である。 図１のスキュー除去ストールロール位置合わせシステムの部分概略平面図であり、事前位置合わせ装置によって位置合わせされているシートを示している。 図２の事前位置合わせ装置の部分正面図であり、直線状のスライドが取り付けられた平行移動式キャリッジを示している。 図２の事前位置合わせ装置の部分概略側面図であり、平行移動式キャリッジの位置を定め、アクチュエータオフ位置に配置された外側アイドラニップを閉じるのに用いられる機構を示している。 アクチュエータオン位置に配置された図４の機構の部分概略側面図である。 キャリッジリリース位置にあるアクチュエータアームを示す図４の機構の部分概略正面図である。 キャリッジロック位置にあるアクチュエータアームを示す図５の機構の部分概略正面図である。 キャリッジロック位置及び外側ニップアイドラ係合位置にあるアクチュエータアームを示す図５の機構の部分概略正面図である。 平行移動及び旋回、旋回のみ又は平行移動のみを行う事前位置合わせデバイスによるリーディングエッジのスキュー性能を示す図である。

符号の説明

１６１、１６３、１６５、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５ アイドラロール
１６２ 事前位置合わせ駆動ロール
１６４、１６６ ローラ
１６７ アクチュエータアーム
１７０ ストールロール位置合わせ機構
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５ 駆動ローラ
１７６、１９１、１９２ シャフト
１９０ アクチュエータ
２００ キャリッジ

Claims (3)

1. 経路においてシートを位置合わせする装置であって、
   前記経路に位置するストールロール位置合わせニップと、
   シートの旋回を容易にする入力事前位置合わせ搬送部であって、前記シートを前記ストールロール位置合わせニップ内に送りこむ、シャフトに取り付けられた駆動ロール及びこれと対をなすアイドラロールと、平行移動可能キャリッジと、前記駆動ロールの両側に配置されたリリース可能なアイドラロールニップとを含み、前記駆動ロールの前記シャフトが前記平行移動可能キャリッジに取り付けられている、搬送部と、を含み、
   前記シートがストールロール位置合わせニップに達してバックルを形成すると、前記駆動ロール及びこれと対をなすアイドラロールが駆動ニップを維持した状態で、前記駆動ロールの両側に配置された前記アイドラロールニップがリリースされて前記キャリッジが解放され、前記シートは駆動ニップを中心に旋回し、横方向に平行移動して位置合わせニップとの位置揃えを自己調整する、前記装置。
2. シートが経路に沿って搬送駆動され、タイミングの合った関係及び位置合わせされた位置で処理ステーションに送られる複写デバイスであって、
   前記経路に位置する位置合わせニップと、
   シートの旋回を容易にする入力事前位置合わせ搬送部とを含み、
   前記搬送部は、前記シートを前記位置合わせニップ内に送りこむ、シャフトに取り付けられた駆動ロール及びこれと対をなすアイドラロールと、平行移動可能キャリッジと、前記駆動ロールの相対する両側に位置するリリース可能なアイドラロールニップと、を有し、前記駆動ロールの前記シャフトが前記平行移動可能キャリッジに取り付けられていて、前記平行移動キャリッジは前記シートが前記位置合わせニップに到達しバックルを形成し始めると、平行移動され、前記アイドラロールニップは前記バックルが形成されるとリリースされる、複写デバイス。
3. 経路の下流の位置合わせ位置に搬送されるシートの位置を合わせる方法であって、
   前記経路に位置する位置合わせニップを提供することと、
   シートの旋回を容易にする入力事前位置合わせ搬送部を提供することであって、前記シートを前記位置合わせニップ内に送りこむ、シャフトに取り付けられた駆動ロール及びこれと対をなすアイドラロールと、平行移動可能キャリッジと、前記駆動ロールの両側に配置されたリリース可能なアイドラロールニップとを含み、前記駆動ロールの前記シャフトが前記平行移動可能キャリッジに取り付けられている、搬送部の提供と、を含み、
   前記シートがストールロール位置合わせニップに達してバックルを形成すると、前記駆動ロール及びこれと対をなすアイドラロールが駆動ニップを維持した状態で、前記駆動ロールの両側に配置された前記アイドラロールニップがリリースされて前記キャリッジが解放され、前記シートは駆動ニップを中心に旋回し、横方向に平行移動して位置合わせニップとの位置揃えを自己調整する、
   前記方法。

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