KR100299640B1 - 정전사식단일-패스다단프린터 - Google Patents

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마리에 데콕크에티에네
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레온티네 에드워드 반훌레코엔라드
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루익크스루이스
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데니세 구스타베 엘세르만스요한
진 발렌타인 에어렌스로니
애니 루이스 스윈넨요한
루이스 반훅텐다니엘
빌렛패트릭
알렉산더 로저 스테일라에트스피터
플로렌트 루이사 소울리에어트에릭
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데 샴펠라에레, 록텐아메드
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Abstract

본 발명은 웹상에 영상을 형성하기 위한 정전사식 단일-패스 다단 다색 프린터를 기술하였다. 이 프린터는 토너 영상이 형성될 수 있는 원통형 드럼(24)의 광전도성 표면과 같은 회전 가능한 엔드리스 표면 수단(26)을 각각 갖는 다수의 토너 영상 생성 정전사식 인쇄 단들(A, B, C, D, E)을 포함한다. 페이퍼 웹(12)은 인쇄 단들(A, B, C, D, E)을 연속적으로 지나서 운반된다. 웹(12)의 속도 및 장력은 웹이 인쇄 단들(A, B, C, D, E)을 통과할 때 제어된다. 안내 롤러(36)는 드럼 표면에 대해 약 15°의 웹(12) 포위각(ω)을 결정한다. 코로나 장치는 각각의 드럼 상의 토너 영상을 웹(12)으로 전사한다. 코로나 장치에서, 이동하는 페이퍼 웹(12)이 상기 웹의 이동과 동기하는 드럼의 주변 속도를 제어하도록 드럼 표면(26)과 웹(12)은 포위 각(ω)과 웹 장력으로 흡착 접촉한다. 드럼 표면(26)과 페이퍼 웹(12) 사이의 미끄러짐이 제거되므로, 페이퍼 웹(12) 상에 2중 인화된 영상의 위치를 정확하게 맞출수 있다.

Description

정전사식 단일-패스 다단 프린터
제1도는 단일 인쇄에 적합한 본 발명에 따른 정전사식 단일-패스 다단 프린터를 개략적으로 도시한 도면.
제2도는 제1도에 도시된 프린터의 인쇄 단들 중 한 인쇄 단의 단면도를 상세히 도시한 도면.
제3도는 보다 덜 개략적인 표현으로 제1도에 따른 프린터의 여러 부품의 위치 관계를 도시한 도면.
제4도는 연속적으로 양면 인쇄할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린터의 단면도.
제5도는 동시에 양면 인쇄할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린터의 단면도.
제5a도는 제4도 또는 제5도에 도시한 바와 같은 프린터에 사용하기 위한 반전 롤러로서, 웹(web) 상에 토너(toner) 입자들을 최종 정착하기 전에 웹 상에서 토너 영상 왜곡이 생기지 않게 하기 위한 여러개의 수단과 관련되어 구성된 반전 롤러를 도시한 도면.
제5b도는 웹 상에 토너 입자들을 최종 정착하기 전에 웹 상에서 토너 영상 왜곡이 생기지 않게 하기 위한 수단들의 보다 간단한 구성과 관련하여 구성된 반전 롤러를 도시한 도면.
제6도 및 제7도는 제5도에 도시한 바와 같은, 반전 현상 모드로 작동하는 프린터의 일부를 개략적으로 도시한 단면도로서, 이 도면들은 제1의 3개의 인쇄 단들을 도시하고 있는데, 제6도는 비교용으로는 불충분함.
제8도는 제7도에 도시한 도면을 변형시킨 도면.
제6a도, 제7a도 및 제8a도는 제6도, 제7도 및 제8도와 유사하지만, 직접 현상 모드에서 사용되는 프린터를 도시한 도면.
제6b도는 제6도와 유사하지만, 인접한 인쇄 단들에서 대향 드럼 및 토너 극성을 이용하는 프린터를 도시한 도면.
제9도는 레지스터에서 영상을 전사하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
제9a도는 본 발명에 따른 프린터에 사용하기 위한 주파수 체배기 회로를 도시한 도면.
제10도는 본 발명에 따른 프린터에서 영상의 위치맞춤(registration)을 제어하기 위한 레지스터 제어 수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면
제11도는 본 발명에 따른 프린터에서 영상의 위치맞춤을 제어하기 위한 제어회로의 한 실시예를 상세히 도시한 도면으로서, 제1la도는 오프셋 테이블, 스케줄러(scheduler), 엔코더 및 웹 위치 카운터를 도시한 도면이고, 제1lb도는 비교기 및 영상 전사 단(A)을 도시한 도면.
제12도는 본 발명에 따른 프린터에서 영상의 위치맞춤을 제어하기 위한 제어회로의 다른 실시예를 도시한 도면.
제13도는 엔코더 보정 수단들의 양호한 실시예의 개략적인 구성을 도시한 도면.
제14도는 시트 재료의 단일 인쇄에 적합한 본 발명에 따른 다른 프린터를 도시한 도면.
제l5도는 시트 재료의 양면 인쇄를 하기 위한 본 발명에 따른 다른 프린터를 도시한 도면.
제16도는 시트 재료의 양면 인쇄를 하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 프린터를 도시한 도면.
제17도는 본 발명에 따른 프린터에 사용하기 위한 인쇄 단들의 다수의 다른 구성을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 프린터 13 : 공급 단
16 : 영상 정착 단 18 : 냉각 영역
20 : 절단 단 24 : 원통형 드럼
32 : 현상 단 34 : 전사 코로나 장치
36 : 안내 롤러 42 : 클리닝 유니트
52 : 스태커 150 : 반전 롤러
본 발명은 정전사식 단일-패스 다단(예를 들어, 다색) 프린터(electrostatographic single-pass multiple station printer)에 관한 것으로, 특히 종래의 중소 규모의 인쇄에 대한 대안으로서 효과적인 비용으로 업무용 컬러 영상을 인쇄할 수 있는 프린터에 관한 것이다.
정전사식 인쇄는, 예를 들면 제롬 엘 존슨(Jerome L Johnson, 1986)-Palatino Press, Irvine CA, 92715 USA-에 의한 "Principles of Non-Impact Printing"에 기술된 바와 같이 비충격 인쇄의 원리 및 실시예에 따라 작동한다.
정전사식 인쇄는 정전하가 유전체 기록 부재(member) 상에 영상-방식(wise)으로 놓여지는 전기 기록 인쇄뿐만 아니라, 전체적으로 정전기적으로 충전된 광전도성 유전체 기록 부재가 도전성을 증가시키는 방사에 노광됨으로써, 상기 기록 부재상의 "직접" 또는 "반전" 토너-현상 가능한 전하 패턴을 생성하는 영상-방식인 전자 사진 인쇄를 포함한다. "직접" 현상은 양화-양화 현상이며, 특히 사진 및 텍스트를 재생하는데 유용하다. "반전" 현상은 음화 원본을 양화 재생할 때 또는 그 반대를 행할 때, 또는 디지탈 전기 신호 형태의 영상으로부터 노광이 행해질 때 주목받고 있으며, 전기 신호들은 레이저 빔 또는 발광 다이오드(LED)의 광 출력을 변조한다. 전자적으로 저장된 원본의 양화 재생을 하기 위하여 광전도성 기록 층의 노광 영역에서 "반전" 현상에 의해 토너가 부착될 수 있도록, 광 정보가 그래픽 문자에 대응하는 방식으로, 그래픽 정보(예를 들어, 인쇄된 텍스트)를 기록하는 것은 전기 신호로 변조된 광원(레이저 또는 LED)의 부하 감소와 관련하여 장점이 있다. 고속 정전사식 인쇄에 있어서, 노광은 실제적으로는 전자적으로 저장된, 즉 컴퓨터의 저장된 정보로부터 항상 얻어된다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "정전사식"이라는 용어는, 예를 들어 이오노그래피(ionography)에 의해 절연 지지체(support) 상에서 정전하를 영상-방식으로 직접 인가하는 것도 포함한다.
전자 사진 기술에 있어서, 영상은 광전도성 벨트상에 형성되어 종이 수신 시트 또는 웹에 전사되고, 그 위에 토너 영상이 정착되는 정전사식 단일-패스 다단 다색 프린터가 공지되어 있고, 여기에서 웹은 원하는 인쇄 프레임을 포함하는 시트로 절단되는 것이 보통이다.
다른 프린터에 있어서, 토너 영상들은 개개의 영상 형성 단들로부터 절연 벨트로 전사된 다음, 수신 시트 또는 웹으로 전사되어 그 위에 장착된다.
다수의 영상 형성 유니트가 모터 구동 엔드리스 벨트에 토너 영상의 위치를 맞추기 위해 배열된 전자 사진식 프린터가 미합중국 특허 US 5160946(제록스 사에 황이 양도함)에 기술되어 있는데, 여기서 위치맞춤된 영상은 종이 시트로 전사된다. 각각의 영상 형성 유니트는 엔드리스(endless) 벨트와 동기하여 모터에 의해 구동되는 회전 가능한 드럼(5열, 22 내지 27라인 참조)을 포함한다.
다수의 토너 영상을 프린터를 통하는 단일 패스로 직접 수신 웹 상에 연속적으로 전사하는 것이 바람직하다. 이것을 달성하기 위하여, 영상 상호간의 정확한 위치맞춤이 필요한데, 이상적으로는 약 40 μm 이상의 정확도가 필요하다. 이 위치맞춤의 정확도를 달성하기 위하여, 웹과 영상 전송 표면 사이에 미끄러짐이 없어야하는 것, 즉 동기화가 필수적이다. 예를 들면, 다수의 회전 가능한 드럼들이 각각의 모터에 의해 구동될 경우, 실제로 드럼과 수신 웹 사이의 완벽한 동기 이동을 달성하는 것이 어려워, 위치맞춤의 에러가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 웹과 영상 전송 표면 사이의 위치맞춤 문제 및 동기화(미끄러짐이 없음) 문제가 해결된 정전사식 단일-패스 다단 프린터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 웹 상에 영상을 형성하기 위한 정전사식 단일-패스 다단 프린터가 제공되는데, 이것은
- 토너 영상이 형성될 수 있는 회전 가능한 엔드리스 표면 수단을 각각 갖는 다수의 토너 영상 생성 정전사식 단들,
- 상기 단들을 연속적으로 통과하여 웹을 이송하기 위한 수단,
- 상기 단들을 웹이 통과해 가는 동안 웹의 속도 및 장력을 제어하기 위한 수단,
- 회전 가능한 표면 수단에 대한 웹 포위각(wrapping angle; ω)을 결정하는 안내 수단,
- 각각의 회전 가능한 표면 수단 상의 토너 영상을 웹 상에 전사하기 위한 전사 수단을 포함하고, 상기 프린터에서 상기 웹의 이동이 웹의 이동과 동기하여 상기 표면 수단의 주변 속도를 제어할 수 있도록, 상기 회전 가능한 엔드리스 표면 수단과 상기 웹의 흡착 접촉이 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
이동하는 웹이 상기 표면 수단의 주변 속도를 제어하도록 상기 회전 가능한 엔드리스 표면 수단과 웹을 흡착 접촉한다는 것은 상기 엔드리스 표면 수단에 가해지는 회전 토크만, 또는 실질적으로 그 회전만이 웹과 엔드리스 표면 수단 사이의 흡착 접촉으로부터 얻어진다는 것을 의미한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 이것 이외의, 또는 실질적으로 이것 이외의 얻어진 힘이 엔드리스 표면 수단에 전혀 작용하지 않기 때문에, 엔드리스 표면 수단은 이동하는 웹과 동기하여 회전하도록 제한된다.
엔드리스 표면 수단 상의 토너 영상은 대향하는 핫 롤러(hot roller) 또는 압력 롤러와 같은 다른 수단에 의해 웹에 전사될 수 있는 반면에, 코로나 방전 장치를 전사 수단으로 사용할 수 있다. 이것은 적어도 부분적으로는, 웹과 엔드리스 표면 수단 사이의 흡착 접촉이 웹과 엔드리스 표면 수단 사이에 정전기적 흡착을 제공하는 전사 코로나 방전 장치로부터 얻어지는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 흡착 접촉은 소정의 포위각에 걸쳐 상기 회전 가능한 엔드리스 표면 수단과 접촉하여 상기 웹을 안내하여 장력을 부여함으로써 얻어진 기계적인 접촉으로부터도 얻어진다.
일반적으로, 회전 가능한 엔드리스 표면 수단은 벨트 또는 드럼의 원주 표면을 포함한다. 다음의 일반적인 설명에 있어서, 드럼에 대해 언급되지만, 이러한 언급들은 엔드리스 벨트 또는 소정의 다른 형태의 엔드리스 표면 수단에도 적용될 수 있다고 이해된다. Journal of Imaging Science and Technology, Vol. 37, No. 5(1993), 459 페이지에 엘 비 쉐인(L B Schein)과 쥐 비어슬리(G Beardsley)가 Offset Quality Electrophotography에 기술한 바와 같이, 토너 영상은 제1 드럼의 표면 상에서 발생되어 제2 드럼의 표면으로 전사될 수 있으므로, 제2 드럼은 중간 부재로서 작용한다. 그러나, 토너 영상이 드럼의 표면 상에 직접 형성되는 것을 선호 한다. 이것 때문에, 드럼은 양호하게 광전도성 표면을 가지며 각각의 토너 영상 생성 정전사식 단은 드럼의 표면을 충전하기 위한 수단을 양호하게 포함하고, 일반적으로 모든 영상 생성 단에서 드럼의 표면은 동일 극성으로 충전된다. 유기 형태의 광도전체를 사용하여, 드럼의 표면을 음극성으로 충전시키고, 음극성으로 충전된 토너를 사용하여 반전 현상 모드로 드럼 상에 형성된 잠상을 현상하는 것이 가장 편리하다.
드럼 또는 벨트의 충전된 표면을 영상-방식으로 노광하기 위한 수단은 영상-방식으로 변조된 발광 다이오드의 어레이를 포함하거나, 또는 스캐닝 레이저 빔의 형태를 취할 수 있다.
일반적으로 토너는 건식 미립자 형태지만, 본 발명은 토너 입자들이 액상의 캐리어 매체 내에 또는 에어로솔의 형태로 가스 매체 내에 확산 상태로 존재하는 경우에 똑같이 적용될 수 있다.
각각의 영상 생성 단은 드럼 표면과 모두 마찰 접촉하는 구동 회전 가능한 자기 현상 브러시(brush) 및 구동 회전 가능한 클리닝(cleaning) 브러시를 포함하는 것이 편리하다. 반대 방향으로 회전하도록 현상 브러시 및 클리닝 브러시를 배열시킴으로써, 브러시에 의해 드럼 표면에 가해진 최종적 토크가 최소한 부분적으로 소멸될 수 있다는 것을 확인하였다. 특히, 드럼 표면과의 현상 브러시 및 클리닝 브러시의 마찰 접촉의 강도를 드럼 표면에 전달된 최종적 토크가 거의 0이 되도록 하는 것이 바람직하다. 드럼 표면에 전달된 최종적 토크가 거의 0이 된다는 것은 드럼 표면에 작용하는 소정의 최종적 토크가 웹에 의해 드럼 표면에 가해진 토크보다 더 작다는 것을 의미한다.
실제적인 방식으로 이것을 달성하기 위하여, 드럼 표면에 관하여 상기 브러시 중 최소한 하나의 위치 및/또는 속도가 조절 가능하게 됨으로써, 브러시와 드럼 표면 사이의 마찰 접촉의 정도를 조절할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 웹은 토너 영상에 대한 최종 지지체이고 롤러에서 풀려지며, 웹 상에 전사된 영상을 정착시키기 위한 정착 수단이 제공된다. 이 실시예에서, 프린터는 프린터 내에서 인쇄될 웹의 롤을 풀기 위한 롤 스탠드, 및 인쇄된 웹을 시트로 절단하기 위한 웹 절단기를 더 포함할 수 있다. 웹의 구동 수단은 최소한 1개의 구동 롤러가 영상 생성 단들의 하부에 배치되는 것이 바람직한 1개 이상의 구동 롤러와, 브레이크(brake) 또는 영상 형성 단들의 상부에 배치된 최소한 1개의 구동 롤러를 포함할 수 있다. 프린터를 통과하는 웹의 속도와 프린터 내에서의 장력은 이 구동 롤러에 가해진 토크 및 속도에 의존한다.
예를 들면, 하나는 웹의 속도를 규정하는 일정한 속도로 구동되고, 다른 하나는 웹의 장력을 규정하는 일정한 토크로 구동되는 2개의 모터 구동식 구동 롤러가 제공될 수 있다. 양호하게 웹은 5 cm/sec에서 50 cm/sec 까지의 속도로 프린터를 통해 운반되며, 각각의 영상 생성 단에서의 웹의 장력은 0.2 내지 2.0 N/cm 웹 폭의 범위 내에 양호하게 속한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 웹은 장력이 가해진 엔드리스 벨트의 형태인 잠정 지지체이며, 프린터는 벨트 상에 형성된 영상을 최종 지지체 상으로 전사하기 위한 전사 수단, 및 최종 지지체 상에 전사된 영상을 정착시키기 위해 제공된 정착 수단을 더 포함한다. 이 실시예에서, 최종 지지체는 웹 또는 시트 형태일 수 있다.
상술한 흡착 접촉은 안내 수단, 예를 들어 회전 가능한 표면 수단에 관한 포위각을 정하기 위해 위치된 자유 회전 롤러 등에 의해 적어도 부분적으로 달성되며, 포위각은 최소 5° 양호하게는 10° 내지 20°이다. 최적 포위각의 사용은 웹의 이동이 이것에 동기하는 드럼의 주변 속도 제어를 확실하게 행하기 위해서 뿐만 아니라, 웹과 드럼 사이의 접선 접촉의 경우에 일어날 수 있으며, 화질의 저하를 초래할 수 있는 드럼 표면으로부터 웹으로의 토너 입자들의 점펑(jumping)을 피함으로써 드럼 표면에서 웹으로 전사되는 영상의 질을 향상시키기 위해서도 중요하다. 또한, 바람직하게는 코로나 장치가 전사 수단으로 사용되는 경우에, 전사 코로나의 플럭스 각의 전체 폭에 걸쳐 웹이 드럼과 접촉하는 포위각은 충분하여야 한다. 안내 수단은 토너 영상이 전사되는 웹의 측면과 반대 측면에서 웹과 접촉한다. 안내 수단은 양호하게는 안내 롤러이지만, 예를 들어 정지된 공기-베어링에 의해 선택적으로 형성될 수 있다.
가능한 실시예로서, 영상 생성 단들은 원의 호를 따라 배열되도록 서로에 관련하여 배치된다. 그러나, 이런 배열은 구성하기에 더 복잡하므로, 영상 생성 단들이 실제로는 직선으로 배치되는 배열을 선호한다.
전사 수단은 토너 입자들의 전하와 반대인 전하를 갖는 하전 입자를 방출하는 코로나 방전 장치 형태이다. 코로나 방전 장치에 공급된 공급 전류는 종이 특성에 따라, 양호하게는 1 내지 10 μA/cm 웹 폭의 범위 이내이고, 가장 양호하게는 2 내지 5 μA/cm 웹 폭의 범위이며, 웹의 경로로부터 3 mm부터 10 mm까지의 거리에 위치한다.
이 단들은 한쪽 웹 상에 영상을 형성하는 하나의 서브 그룹 및 다른쪽 웹 상에 영상을 형성하는 다른 서브 그룹의 2개의 서브 그룹으로 배열하는 것이 가능하고, 이것에 의해 양면 인쇄할 수 있다. 하나의 이런 배열에서, 이 단들은 이동하는 웹에 의해 연속적으로 통과하는 2개의 서브 그룹 내에 배열되므로 순차적으로 양면 인쇄할 수 있다. 이것을 달성하기 위하여, 프린터는 서브 그룹들 사이의 웹 이동방향을 반전시키기 위한 1개 이상의 아이들러(idler) 롤러를 더 포함할 수 있다. 이것은 단의 제1 서브 그룹으로부터 단의 제2 서브 그룹으로 웹이 공급될 수 있게 한다. 이런 배열에서, 이 단의 제1 서브 그룹 내에 전사된 영상을 실은 웹의 측면이 방향 반전 롤러의 표면과 접촉하는 방식으로 웹이 방향 반전 롤러 상을 통과할 필요가 있는 경우, 이런 접촉이 일어나기 전에 먼저 형성된 영상을 정착하기 위해 서브 그룹 단들 사이에 제1 영상 정착 단을 배치하는 것이 유리하다.
플로어(floor) 공간을 절약하는 배열에서, 서브 그룹의 단은 거의 상호적으로 평행한 구성으로 배열되며, 특히 각각의 서브 그룹의 단은 거의 수직 구성으로 배열된다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 단들은 2개의 서브 그룹으로 배열되고, 하나의 서브 그룹의 드럼은 다른 서브 그룹을 위한 안내 롤러 수단을 형성하며, 인접한 영상 생성 단에서 웹의 포위각을 정하도록 되어 있음으로써, 동시에 양면 인쇄할수 있게 한다. 이런 실시예에서, 영상(들)은 1개 이상의 영상 생성 단에 의해 웹의 제1 측면에 전사된 다음에, 영상(들)은 1개 이상의 다른 영상 생성 단에 의해 웹의 반대 측면에 전사되며, 이후 영상(들)은 1개 이상의 또 다른 영상 생성 단에 의해 다시 웹의 제1 측면에 형성된다. 이러한 배열을 "스태거식" 배열이라 하며, 스태거식 배열의 가장 양호한 실시예는 웹의 대향 측면 상에 하나씩 교호로 영상 생성단이 배치되는 경우이다.
특히, 본 발명에 따른 프린터 구성은 프린터가 자홍색, 청록색, 노란색 및 검정색 인쇄 단들을 포함하는 다색 프린터인 경우에 유리하다.
웹형 재료 상의 양면 인쇄에 있어서, 반전 또는 터너(turner) 메카니즘은 웹을 반전시켜서 이 웹을 다음 인쇄 단으로 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들면, Printing Industries of America Inc, 20 Chevy Chase Circle, NW, Washington DC 20015(1967)에 빅터 스트라우스(Victor Strauss)가 발표한 "The Printing Industry" 512-514 페이지를 참조하라. 인쇄되어야 할 웹의 전환은 1개 이상의 반전 롤러를 포함하는 부수적인 전환 메카니즘을 필요로 한다. 그러나, 토너-적재 웹이 롤러-접촉 토너 영상의 충분한 정착이 발생하기 전에 반전 롤러 또는 다른 접촉 롤러와 접촉하는 한쪽 또는 양쪽의 토너-적재 측면이 부속되어 있는 경우 영상의 질을 유지하는 것은 어렵다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 웹이 정전기적으로 충전된 토너 입자 영상을 적어도 상기 접촉 롤러에 인접하는 표면 상에 갖는 동안 이 웹과 접촉하기 위한 회전 가능한 접촉 롤러를 갖는 프린터가 제공되며, 상기 접촉 롤러는 상기 접촉 롤러의 표면과 상기 수신측 재료가 접촉하기 전에 상기 웹의 인접한 표면 상의 토너 입자들의 전하 극성과 동일한 극성을 갖는 정전하를 상기 접촉 롤러의 표면 상에 제공할 수 있는 정전 충전 수단과 관련된다.
그러므로, 토너 영상의 정착이 완결되기 전에 접촉 웹이 롤러 표면과 비정착된 또는 불완전 정착된 토너 입자들을 통하여 접촉함으로써 실제로 토너 영상의 질이 손상되지는 않는다.
또한, 접촉 롤러는 상기 접촉 롤러의 표면으로부터 수신측 재료의 방출 후에 상기 롤러의 표면으로부터 소정의 토너 입자들을 제거하기 위한 클리닝 수단과 관련된다.
본 발명의 이러한 특징은 웹 수송 롤러의 형태인 접촉 롤러, 안내 롤러, 냉압 롤러 또는 열압 롤러에 적용될 수 있지만, 이 배열은 반전 롤러가 되는 접촉 롤러에 아주 유용하게 적용할 수 있다는 것을 발견하였다. 접촉 롤러가 반전 롤러인 경우에, 롤러에 대한 웹의 포위각은 90°이상이다. 다수의 반전 롤러가 연속적으로 제공되는 것이 가능하며, 이 경우에 이 롤러에 대한 전체 포위각은 90° 보다 커질 수 있다.
접촉 롤러는 전기적으로 절연된 표면 코팅을 양호하게 포함한다. 이 표면 코팅은 원활하고, 특히 흡착성 재료를 포함하는 것이 좋다. 접촉 롤러가 전기적으로 절연된 표면을 가질 때, 상기 정전하 수단은 코로나 선속을 접촉 롤러의 전기적으로 절연된 표면에 향하게 하기 위해 배열된 코로나 전하 장치를 적합하게 포함할 수 있고, 상기 접촉 롤러는 접지되거나, 상기 코로나 전하 장치에 관하여 일정 전위로 유지된다. 이것의 대안으로서, 정전하 수단은 접촉 롤러와 접촉하는 브러시일 수 있고, 브러시와 롤러 표면 사이의 상대 이동은 접촉 롤러의 표면 상에서 정전하를 발생 시킨다.
클리닝 수단은 접촉 롤러의 회전 방향에 대하여 상기 충전 수단의 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 클리닝 수단은 접촉 롤러와 같은 회전 방향으로 회전할 수 있는 클리닝 브러시를 포함할 수 있다. 스크레이퍼(scraper) 장치는 클리닝 수단으로서 대안적으로 사용될 수 있다.
한쌍의 코로나 충전 장치는 웹의 반대 측면의 토너 입자들이 반대 정전하를 갖도록 웹 경로의 양측면에 하나씩 상기 접촉 롤러의 상부에 위치할 수 있다.
양호한 구성에서, 직류 충전 코로나는 웹이 접촉 롤러의 표면과 접촉하는 영역에서 코로나 전하 선속이 웹을 향하도록 배열되며, 교류 코로나 장치는 상기 웹이 접촉 롤러의 표면을 실질적으로 벗어나는 위치에서 코로나 방전 선속이 웹을 향하도록 배열된다.
이제, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 예로서 상세히 설명하겠다.
후속되는 설명에서, "반전" 현상 모드에 의한 영상의 형성을 설명하겠다. 그러나, 당해 분야에 숙련된 기술자는 동일한 원리가 "직접" 현상 모드의 영상 형성에 적용될 수 있다는 것을 알 것이다.
제1도의 프린터(10)는 노란색, 자홍색, 청록색 및 검정색 영상을 각각 인쇄하기 위해 배열된 4개의 인쇄 단들(A, B, C 및 D)을 포함한다.
인쇄 단들, 즉 영상 생성 단(A, B, C 및 D)은 실질적으로 수직 구성으로 배열 되었지만, 수평 또는 다른 구성으로 단들을 배열하는 것이 가능하다. 공급 롤러(14)로부터 풀려진 페이퍼 웹(12)은 인쇄 단들을 차례로 지나서 상부 방향으로 운반된다. 이동 웹(12)은 안내 롤러(36)의 위치에 의해 결정된 약 15°(제2도 참조)의 포위각(ω)에 걸쳐 드럼 표면(26)과 면 대 면으로 접촉한다. 마지막 인쇄 단(D)을 통과한 후, 페이퍼 웹(12)은 영상 정착 단(16), 임의의 냉각 영역(18)을 통과하여 웹(12)을 시트로 절단하기 위한 절단 단(20)을 통과한다. 웹(12)은 모터로 구동되는 구동 롤러(22)에 의해 프린터를 통해 운반되며, 웹의 장력은 공급 롤러(14)에 작용하는 브레이크(11)의 작용에 의해 발생된다.
제2도에 도시한 바와 같이, 각각의 인쇄 단은 광전도성 외부 표면(26)을 갖는 원통형 드럼(24)을 포함한다. 원주형으로 배열된 드럼(24) 주변에는 드럼 표면(26)을 균일하게 충전할 수 있는, 예를 들어 약 -600 V의 전위로 충전할 수 있는 주 코로트론(corotron) 또는 스코로트론(scorotron) 충전 장치(28)와, 광전도성 드럼 표면(26)을 영상-방식 및 라인-방식으로 노광하여, 드럼 표면의 전하를, 예를 들어 약 -250 V 전위까지 선택적으로 감소시켜, 드럼 표면(26) 상에 영상 방식의 전하를 남기기 위한 주사 레이저 빔 또는 LED 어레이의 형상으로 될 수 있는 노광단(30)이 있다. 이러한 소위 "보이지 않는 영상(잠상)"은 당해 분야에 공지된 수단에 의해 현상액을 드럼 표면(26)과 접촉시키는 현상 단(32)에 의해 가시화된다. 현상 단(32)은 후술되는 바와 같은 이유 때문에, 조정할 수 있게 장착되고 반경 방향으로 드럼(24)을 향해 또는 드럼과 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 현상제 드럼(33)을 포함한다. 한 실시예에 따르면, 현상제는 (i) 수지의 혼합물, 적절한 색상의 염료 또는 안료, 및 통상적으로 마찰 전기 전하를 토너에 주는 전하 제어용 화합물을 포함하는 토너 입자들, (ii) 토너 입자와의 마찰 접촉에 의해 토너 입자들을 충전하는 캐리어 입자들을 포함한다. 캐리어 입자들은 철 또는 산화철과 같은 자화 가능 물질로 만들어질 수 있다. 현상 단의 전형적 구성에 있어서, 현상액 드럼(33)은 회전 슬리브내에 보유된 자석을 포함하고, 이것에 의해 토너 및 자성 재료의 혼합물을 함께 회전시켜, 브러시형 방식으로 드럼(24)의 표면(26)에 접촉시킨다. 예를 들면, 9 μC/g의 레벨로 마찰 전기적으로 충전된 음의 전하를 띤 토너 입자들은 잠상이 가시화되도록 이 영역들과 음으로 전기적으로 바이어스된 현상제 사이의 전계에 의해 드럼표면(26) 상의 노광 영역으로 흡인된다.
현상 후에, 드럼 표면(26)에 부착되는 토너 영상은 전사 코로나 장치(34)에 의해 이동하는 웹(12)으로 전사된다. 이동하는 웹(12)은 안내 롤러(36)의 위치에 의해 결정된 약 15°의 포위각(ω)에 걸쳐 드럼 표면(26)과 면 대 면으로 접촉한다. 전사코로나 장치에 의해 방사된 전하는 드럼과 대향하는 웹의 측면에 존재하고, 토너 입자들 상의 전하의 극성과 부호가 반대인 극성을 갖고 있어서, 드럼 표면(26)으로부터 떨어져 나온 토너 입자들을 웹(12)의 표면으로 끌어들인다. 전형적으로, 전사 코로나 장치는 코로나 전선이 이 장치를 둘러싸는 하우징으로부터 약 7 mm에 위치하고 페이퍼 웹으로부터 7 mm에 위치한다. 전형적인 전사 코로나 전류는 약 3 μA/cm의 웹 폭이다. 또한, 전사 코로나 장치(34)는 웹(12)과 드럼 표면(26) 사이에 강한 흡인력을 발생시키고, 이것에 의해 웹(12)의 이동과 동기하여 드럼 표면을 회전시켜서, 토너 입자들이 웹(12)의 표면과 굳게 접촉하도록 작용한다. 그러나, 웹은 안내롤러(36)의 위치에 의해 나타낸 점을 지나서 드럼 주위를 감싸서는 안되므로, 전사 코로나 장치(34)를 지나서 원주 방향으로 교류 전류로 구동되며 웹(12)을 방전시키도록 작용하는 웹 방전 코로나 장치(38)가 주위에 제공되고, 이로 인해 웹은 드럼표면(26)에서 떨어질 수 있게 된다. 또한, 웹 방전 코로나 장치(38)는 웹이 드럼의 표면(26)을 떠날 때 스파크를 제거하도록 작용한다.
이후, 드럼 표면(26)은 예비-충전 코로트론 또는 스코로트론 장치(40)에 의해, 예를 들어 -580 V의 레벨로 예비-충전된다. 예비-충전은 코로나(28)에 의한 최종 충전을 보다 더 용이하게 한다. 이로 인해, 드럼 표면에 아직 붙어 있을지도 모르는 소정의 잔류 토너는 종래 기술에 공지된 클리닝 유니트(42)에 의해 보다 용이하게 제거될 수 있다. 선행 정전 영상의 최종 흔적은 코로나(28)에 의해 지워진다. 클리닝 유니트(42)는 조절 가능하게 장착된 클리닝 브러시(43)를 포함하고, 이것의 위치는 최적의 클리닝을 확보하기 위해 드럼 표면(26)을 향해 가까워지거나 또는 멀어지는 방향으로 조절될 수 있다. 클리닝 브러시(43)는 접지되거나, 또는 드럼 표면에서 떨어진 잔류 토너 입자들을 끌어들일 수 있게 하는 드럼에 관한 전위로 된다. 클리닝 후, 드럼 표면은 다른 기록 사이클에 대해 준비한다.
상술한 바와 같이, 제1 인쇄 단(A)을 통과한 후, 웹은 인쇄 단(B, C 및 D)을 연속적으로 통과하고, 여기서 다른 색상의 영상들은 웹으로 전사된다. 연속적인 단에서 생선된 영상들이 서로 위치맞춤되는 것은 중요하다. 이것을 달성하기 위하여, 각각의 단에서의 영상 처리의 개시는 정확히 시간을 맞춰야 한다. 그러나, 영상의 정확한 위치맞춤은 웹(12)과 드럼 표면(26) 사이에 미끄러짐이 없을 때만 가능하다.
전사 코로나 장치(34)에 의해 발생된 웹과 드럼 사이의 정전 부착력, 드럼(24) 및 안내 롤러(36)의 상대 위치에 의해 결정된 포위각(ω), 및 구동 롤러(22)와 브레이크(11)의 제동 작용에 의해 발생된 웹의 장력은 드럼(24)의 주변 속도가 실질적으로 웹(12)의 이동에 의해서만 결정되도록 하고 있으므로, 드럼 표면은 웹과 동기하여 이동하는 것이 보장된다.
드럼(24)의 회전 방향과 동일 방향으로 회전하도록 구동된 회전 가능한 클리닝 브러시(43)는 예를 들어, 드럼 표면의 주변 속도의 2배로 구동된다. 현상 유니트(32)는 드럼(24)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 브러시형 현상액 드럼(33)을 포함한다. 회전하는 현상 브러시(33) 및 역회전하는 클리닝 브러시(43)에 의해 드럼(24)에 인가된 토크는 0에 가깝게 조정되므로, 드럼에 인가된 토크만이 드럼(24)과 웹(12) 사이의 부착력으로부터 얻어진다. 이 결과적인 응력의 조절은 클리닝 브러시(43) 및/또는 현상 브러시(33)의 조절 가능한 장착과 브러시 특성에 의해 가능하다.
제3도를 참조하면, 인쇄하기에 충분한 양, 말하자면 5,000개의 영상까지, 웹(12)의 롤(14)이 내장된 공급 단(13)을 갖는 프린터가 도시된다. 웹(12)은 컬럼(46)이 제공되어 있고, 4개의 유사한 인쇄 단(A 내지 D)이 내장되는 타워형 프린터 하우징(44) 내로 운반된다. 부수적으로, 다른 단(E)은 추가 색상, 예를 들어 특별히 주문된 색상, 예를 들어 백색을 선택적으로 인쇄하기 위해 제공된다. 인쇄 단(A 내지 E)은 실질적으로 수직 구성으로 장착되어, 프린터의 푸트프린트(footprint)를 감소시키고 부수적으로는 수리하기에 아주 용이하다. 컬럼(46)은 스프링(50, 51) 상에 놓여있는 플랫폼(platform; 48)에 의해 진동하지 않도록 장착될 수 있다.
최종 인쇄 단(E)을 떠난 후, 웹 상의 영상은 영상 정착 단(16)에 의해 정착되어 절단 단(20)으로 공급되며(개략적으로 도시됨), 필요하면 스태커(stacker; 52)로 보내진다.
웹(12)은, 하나는 공급 단(13)과 제1 인쇄 단(A) 사이에 위치하고, 다른 하나는 영상 정착 단(16)과 절단 단(20) 사이에 위치한 2개의 구동 롤러(22a, 22b)에 의해 프린터를 통해 운반된다. 구동 롤러(22a, 22b)는 제어 가능한 모터(23a, 23b)에 의해 구동된다. 모터(23a, 23b) 중의 하나는 필요한 속도로 프린터를 통해 웹을 운반하는 회전 속도, 예를 들어 약 125 mm/sec로 속도 제어된다. 다른 모터는, 예를 들어 약 1 N/cm 웹 폭의 웹 장력을 발생시키는 방식으로 토크 제어된다.
제4도는 제3도에 도시된 프런터와는 달리, 2개의 컬럼(46 및 46′)을 구비하여, 인쇄 단(A 내지 E, 및 A′ 내지 E′)을 각각 수용하는 양면 프린터를 도시한 것이다.
인쇄 단(E)을 지난 후, 웹은 제1 영상 정착 단(16)에 들어가기 전에 상부 방향 반전 롤러(54, 55)를 통과한다. 한 표면 상에 정착된 영상을 갖는 웹(12)은 프린터의 하부를 향하며 하부로부터 제2 컬럼(46′)으로 들어가기 위해 하부 방향 반전 롤러(56, 57)를 통과한다. 다음에, 웹(12)은 제2 영상이 웹의 반대 측면에 인쇄되는 인쇄 단(A′ 내지 E′)을 통과하고, 웹의 경로는 반전 롤러(150)에 의해 반전되며, 이것은 표면 상의 토너 부착을 방지하기 위한 제5a도 및 제5b도에 도시한 수단과 관련된다. 제2 영상은 영상 정착 단(16′)에 의해 정착된다. 제4도에 도시한 특정 실시예에 있어서, 인쇄 단들의 모든 구성요소는 동일하며(토너의 색상을 제외함), 이것은 동작과 서비스 상의 장점을 제공한다.
제5도는 제4도에 도시한 양면 프린터보다 더욱 소형화한 변형예이다. 제4도 에서와 같이, 2개의 컬럼(46 및 46′)은 각각의 하우징 인쇄 단(A 내지 E 및 A′ 내지 E′)이 각각 제공된다. 간략화하기 위해, 컬럼(46 및 46′)은 제5도에 완전하게 도시하지는 않는다. 제4도와 달리, 컬럼(46 및 46′)은 웹(12)이 영상 단 드럼(24, 24′)의 대향 표면에 의해 정해진 실질적으로 수직 경로로 이동하도록 서로 가깝게 장착되어 있다. 이 구성은 포위각을 규정함으로써 각각의 영상 단 드럼이 각각의 인접한 드럼용의 안내 롤러로서 작용하도록 한다. 제5도의 특정 실시예에 있어서, 중간 영상 정착 단은 필요없다. 이 구성은 제4도의 실시예보다 더 소형이다. 프린터를 통과하는 페이퍼 웹 경로는 짧아지므로, 프린터를 구동할 때 낭비되는 페이퍼 웹의 양을 줄이는 이점이 있다. 중간 정착 처리를 사용하지 않음으로써 인쇄된 영상의 표면과 이면과의 위치맞춤이 더 용이해진다. 제5도에서는 컬럼(46 및 46′)이 공동 플랫폼(48) 상에 장착되는 것으로 도시되어 있지만, 컬럼들이 수리를 위해 서로 분리될 수 있고, 또한 컬럼 사이의 작업 거리가 조정될 수 있도록, 예를 들면 수평으로 배치된 레일 상에 장착되는 것과 같이, 다른 실시예에서 컬럼(46 및 46′)이 분리되어 장착되는 것이 가능하다.
제5a도에 더 상세히 도시된 바와 같이, 제4도 또는 제5도에 도시한 프린터에서, 수신측 재료 웹(12)은 자유로이 회전 가능한 반전 롤러(150) 상의 웹 수송 경로를 따라 이동한다. 반전 롤러(150)는 전기적으로 도전성인 코어를 가지며, 코로나에 의한 정전기적 충전을 허용하는 고도로 플루오르화된 폴리머, 양호하게는 TEFLON(상표명)과 같은 부드럽고 점착성 물질인 전기적으로 절연 물질로 코팅된다. 롤러 표면(154)은 토너 입자들에 관하여 점착성이 전혀 없거나 거의 없다.
반전 롤러(150)에 대한 웹의 포위각은 약 135°이다. 웹(12)은 양쪽 측면상에 정전기적으로 충전된 토너 영상을 부착시킨다. 웹(12)의 직선 이동은 반전 롤러(150)가 자유롭게 회전할 수 있다는 사실에 의해 반전 롤러(150) 표면의 주변 속도와 동기하여 유지된다. 롤러(150)와 웹(12) 사이의 전위차는 직류로 구동된 코로나 충전 장치(151)에 의해 달성된다. 그러므로, 웹(12)은 웹과 롤러의 접촉 영역에 걸쳐 정전기적으로 끌리므로, 일정 전위, 양호하게는 접지 전위에 있는 롤러(150)가 웹(12)에 의해 구동되어 미끄러짐이 발생하지 않으므로, 토너 영상의 오염이 발생하지 않는다.
방전 코로나 장치(152)는 교류로 작동하여 롤러 표면(154)으로부터 웹(12)의 이탈을 용이하게 한다.
제5a도에 도시된 실시예에 따르면, 반전 롤러(150)의 상부에서 웹(12)은 반대극성의 한쌍의 코로나 충전 장치(158R, 158L) 사이를 통과한다. 이 부분에서, 웹(12)의 외측 표면[반전 롤러(150)와 접촉하지 않는 표면] 상에 부착된 토너 입자들은 코로나(151)의 코로나 전하 선속의 극성과 동일한 극성을 얻는다.
코로나 장치(158L, 158R) 쌍은 반대 극성의 DC 코로나에 의해 구성될 수 있지만, 음전하를 띤 DC 코로나는 그 길이를 따라 불균일한 방전을 발생시키는 경향이 있기 때문에, 상기 쌍에서는 음전하를 띤 DC 코로나를 AC 코로나 장치로 대체하는 이점이 있다. 페이퍼 웹(12)의 반대 측면에 있는 양전하를 띤 DC 코로나와 결합한 AC 코로나는 보다 균일한 실효 음전하를 발생시킨다.
접지되거나 또는 일정한 전위 상태인 반전 롤러(150)로의 토너 입자들의 전사는 토너 영상을 보유하고 있는 웹(12)과 접촉하기 전에, 코로나(153) 양호하게는 스코로트론으로 롤러 표면(154)을 충전함으로써 중화된다. 상기 코로나(153)의 전하 극성은 롤러 표면(154)과 접촉하게 되는 토너 입자들의 극성과 동일하다.
롤러(150)로부터 웹(12)의 이탈 후에 롤러 표면(154)에 들러붙어 있을지도 모르는 소정의 잔류 토너는 클리닝 장치(155)에 의해 제거된다. 클리닝 장치(155)는 반전 롤러(150)와 동일한 회전 방향으로 회전하는 클리닝 브러시(156)를 포함한다. 클리닝 브러시(156)는 접지되거나, 부착해 있는 잔류 토너 입자들이 롤러 표면(154)으로부터 떨어져 흡인되는 전위로 된다.
제5b도에 도시한 다른 실시예에 있어서, 반전 롤러(150) 상의 웹(12)에 기계적으로 충분한 장력을 제공함으로써, 정전기적 인력 및 웹과 롤러 사이의 이탈을 제공하는 코로나(151 및 152)는 생략할 수도 있다. 더욱이, 반전 롤러(150)의 표면과 접촉하게 되는 토너 입자들이 충분히 높은 전하 레벨을 가지며 코로나 장치(152)의 코로나 전하에 반대인 극성을 갖는 경우에, 코로나 쌍(158R, 158L)은 반전 롤러 표면(154)에 의한 심각한 영상의 흐려짐을 일으키지 않고 배제될 수 있다.
제6도를 참조하면, 웹(12)과, 반전 현상 모드에서 작동하는 제5도에 도시한 프린터의 3개의 스태거식 인쇄 단들의 드럼(24a, 24a′ 및 24b)이 도시되어 있다. 이 인쇄 단들과 관련된 전사 코로나 장치(34a, 34a′ 및 34b)가 또한 도시된다.
제6도의 하부에 확대된 부분을 참조하면, 음전하로 충전된 드럼(24a)은 오픈된 원으로 표시된 음전하로 충전된 토너 입자들을 드럼의 표면(26a) 상에 부착시킨다는 것을 알 수 있다. 전사 코로나 장치(34a)는 인접한 음전하로 충전된 드럼(24a)에 의해 그 방향으로 끌림으로써, 웹(12)의 한 표면(12R) 상에 퇴적되는 일련의 양전하로 충전된 이온을 제공한다. 표면(12R) 상의 양전하와 제1 색상의 음전하로 충전된 토너 입자들 사이의 인력은 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 토너 입자들이 퇴적되게 한다.
제6도의 중앙에 확대된 부분을 참조하면, 웹(12)의 표면(12L) 상에 음전하로 충전된 토너 입자들을 실은 페이퍼 웹(12)이 영상 생성 단(A′)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34a′)는 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 퇴적될 일련의 양전하로 충전된 이온을 제공하여, 토너 입자들 상의 전하를 양전하로 반전시킨다는 것을 알 수 있다. 이 시점에서, 음전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24a')으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12R) 상으로 퇴적된다.
제6도의 상부에 확대된 부분을 참조하면, 웹(12)의 표면(12L) 상에 양전하로 충전된 토너 입자들을 실은 페이퍼 웹(12)이 영상 생성 단(B)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34b)는 페이퍼 웹의 표면(12R) 상에 퇴적될 일련의 양전하로 충전된 이온을 제공하여, 표면상의 토너 입자들의 전하를 양전하로 반전시킨다는 것을 알 수 있다. 이 시점에서, 채워진 원으로 나타낸 제2 색상의 음전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24b)으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12L)으로 퇴적된다. 그러나, 표면(12L)상의 제1 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들이 음전하로 충전된 드럼(24b)에 도달할 때, 이들은 드럼으로 흡인되고, 전사 코로나 장치(34b)에 의해 발생된 반발력에 의해 촉진되어, 페이퍼 표면으로부터 제거된다. 이러한 방식의 토너 입자들의 제거는 최종 인쇄시에 색상 밀도의 손실을 일으키며, 토너 입자들의 변위가 영상 경계에서 발생할 수 있다.
제7도는 이 문제에 대한 해결책을 도시한 것이다. 제3 영상 생성 단(B) 이전에, 또한 그 이후의 대향하는 영상 생성 단(도시되지 않음)의 각각의 쌍 사이에, 대향하는 쌍의 코로나 방전 장치(58L 및 58R)는 페이퍼 웹(12)의 각 측면상에 하나씩 배치된다. 코로나 방전 장치(58L 및 58R)의 극성은 각각의 페이퍼 웹(12)의 인접한 표면(12R 및 12L) 상에 부착된 토너 입자들 상에 실려진 전하를 반전시키기 위해 선택된다. 제7도의 확대된 부분으로부터 알 수 있는 바와 같이, 단(A′와 B) 사이에서, 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 양전하로 충전된 토너 입자들은 그들이 음전하를 띤 코로나 장치(58L)를 통과함에 따라 음전하를 갖도록 반전되는 반면에, 페이퍼 웹(12)의 표면(12R) 상에 음전하로 충전된 토너 입자들은 그들이 음전하를 띤 코로나 장치(58R)를 통과함에 따라 양전하를 갖도록 반전된다. 제7도의 상부 확대도로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면(12L) 상의 제1 색상의 토너 입자들은 그들이 음전하로 충전된 드럼(24b)에 도달할 때 음전하로 충전되므로, 전사 코로나(34b)로부터의 양전하에 의해 도움을 받아 드럼 상의 전하에 의해 반발되어서, 페이퍼 웹으로부터 제거되지 않는다. 그러므로, 페이퍼 웹은 발생되어야 할 영상에 따른 요구된 양으로 표면(12L) 상의 제1 및 제2 색상의 토너 입자들을 싣고서 프린터 내의 다음 단으로 진행한다.
제8도는 제7도와 유사하지만, 각각의 인쇄단과 관련되어, 웹의 인접한 측면상의 양전하를 감소시켜서 웹과 드럼 사이의 전사후 갭에서의 스파크를 방지하기 위한 웹 방전 코로나 장치(38a, 38a′ 및 38b)를 더 도시한 것이다.
제7도에서, 코로나 장치(58L 및 58R)는 반대 극성의 DC 코로나로서 기술되었다. 음전하를 띤 DC 코로나가 그 길이를 따라 불균일한 방전을 발생시키는 경향이 있기 때문에, 이 음전하를 띤 DC 코로나를 AC 코로나 장치로 대체하는 것이 유리하다. 양전하를 띤 DC 코로나 장치(58R)와 결합한 이 AC 코로나 장치(58L)는 보다 균일한 순수 음전하를 발생시킨다.
제6도, 제7도 및 제8도는 "반전" 현상 모드 인쇄를 도시하지만, 이와 동일한 일반적 원리가 "직접" 현상 모드 인쇄에 적용될 수 있다는 것은 당해 분야에 숙련된 기술자에게 명백하다. 그러므로, 제6a도를 참조하면, 페이퍼 웹(12)과, 제5도에 도시한 직접 현상 모드로 작동하는 프린터의 3개의 스태거식 영상 생성 단들의 드럼(24a, 24a′ 및 24b)이 도시되어 있다. 또한, 이러한 단들과 관련된 전사 코로나 장치(34a, 34a′ 및 34b)가 도시된다.
제6a도의 하부에 확대된 부분을 참조하면, 음전하로 충전된 드럼(24a)은 오픈된 원으로 나타낸 양전하로 충전된 토너 입자들을 드럼 표면(26a) 상에 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 전사 코로나 장치(34a)는 인접한 음전하로 충전된 드럼(24a)에 의해 그 방향으로 끌림으로써 페이퍼 웹(12)의 한 표면(12R) 상에 퇴적되는 일련의 음 전하로 충전된 이온을 제공한다. 표면(12R) 상의 음전하와 제1 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들 사이의 인력은 토너 입자들이 페이퍼 웹(l2)의 표면(12L) 상에 퇴적되게 한다.
제6a도의 중앙에 확대된 부분을 참조하면, 표면(12L) 상에 양전하로 충전된 토너 입자들을 갖는 페이퍼 웹(12)이 영상 생성 단(A′)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34a′)는 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 퇴적될 일련의 음전하로 충전된 이온들을 제공하여, 토너 입자들 상의 전하를 음전하로 반전시킨다. 이 시점에서, 양전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24a′)으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12R)으로 퇴적된다.
제6a도의 상부에 확대된 부분을 참조하면, 표면(l2L) 상의 음전하로 충전된 토너 입자들을 갖는 페이퍼 웹(12)이 영상 생성 단(B)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34b)는 페이퍼 웹의 표면(12R) 상에 퇴적된 일련의 음전하로 충전된 이온들을 제공하여, 표면 상의 토너 입자들 상의 전하를 음전하로 반전시킨다. 이 시점에서, 채워진 원에 의해 나타낸 제2 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24b)으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상으로 퇴적된다. 그러나, 표면(12L) 상의 제1 색상의 음전하로 충전된 토너 입자들이 드럼(24b) 표면의 광-방전 영역에 도달할 때, 이들은 전사 코로나 장치(34b)에 의해 발생된 반발력에 의해 강제되어 촉진되며, 페이퍼 표면으로부터 제거된다. 이 방식의 토너 입자들의 제거는 최종 인쇄시에 색상밀도의 손실을 발생시키고, 토너 입자들의 변위가 영상 경계에서 발생할 수 있다.
제7a도는 이 문제에 대한 해결책을 도시한 것이다· 제3 영상 생성 단(B) 이전에, 또한 그 이후의 각각의 대향하는 영상 생성 단(도시되지 않음) 사이에서, 반대 극성의 한 쌍의 코로나 방전 장치(58L 및 58R)는 페이퍼 웹(12)의 각각의 측면 상에 하나씩 위치한다. 코로나 방전 장치(58L 및 58R)의 극성은 각각 페이퍼 웹(12)의 인접한 표면(12R 및 12L) 상에 각각 부착된 토너 입자들 상에 있는 전하를 반전시키기 위해 선택된다. 제7a도의 확대된 부분으로부터 알 수 있는 바와 같이, 위치(A′와 B) 사이에서, 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에서 음전하로 충전된 토너 입자들은 이들이 양전하 코로나 장치(58L)을 통과함에 따라 양전하를 갖도록 반전되는 반면에, 페이퍼 웹(12)의 표면(12R) 상에서 양전하로 충전된 토너 입자들은 이들이 음전하 코로나 장치(58R)를 통과함에 따라 음전하를 갖도록 반전된다. 제7a도의 상부의 확대도로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면(12L) 상의 제1 색상의 토너 입자들은 이들이 영상 생성 단(B)에 도달할 때 양전하로 충전되며, 페이퍼 표면 상에 유지될 음전하 전사 코로나 장치(34b)에 의해 발생된 인력에 의해 촉진된다. 그러므로, 페이퍼 웹은 발생될 영상에 따라 요구된 양의 표면(12L) 상의 제1 및 제2 색상의 토너 입자들을 싣고서 프린터의 다음 단으로 진행한다.
제8a도는 제7a도와 유사하지만, 각 인쇄 단과 관련한 웹 방전 코로나 장치(38a, 38a′ 및 38b)를 부수적으로 도시한 것이다.
제6b도에 도시한 바와 같이, 인접한 인쇄 단에서 대향하는 드럼 및 토너 극성을 이용함으로써 제6도 및 제6a도에 나타난 문제점들을 피하는 것이 가능하다.
제6b도를 참조하면, 페이퍼 웹(12)과, 제5도에 도시된 프린터의 반전 현상 모드로 동작하는 3개의 스태거식 인쇄 단의 드럼(24a, 24a′ 및 24b)이 도시된다. 또한, 이 인쇄 단과 관련된 전사 코로나 장치(34a, 34a′ 및 34b)가 도시된다.
제6b도의 하부에 확대된 부분을 참조하면, 양전하로 충전된 드럼(24a)은 오픈된 원으로 나타낸 양전하로 충전된 토너 입자들을 드럼 표면(26a) 상에 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 전사 코로나 장치(34a)는 인접한 양전하로 충전된 드럼(24a)에 의해 이 방향으로 이끌림으로써 페이퍼 웹(12)의 한 표면(12R) 상에 퇴적되는 일련의 음전하로 충전된 이온들을 제공한다. 표면(12R) 상의 음전하와 제1 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들 사이의 인력은 토너 입자들을 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 퇴적시킨다.
제6b도의 중앙에 확대된 부분을 참조하면, 표면(12L) 상의 양전하로 충전된 토너 입자들을 갖는 페이퍼 웹(l2)이 영상 생성 단(A′)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34a′)는 페이퍼 웹(12)의 표면(12L) 상에 퇴적될 일련의 양전하로 충전된 이온들
을 제공하여, 토너 입자들 상의 전하가 양전하로 유지되게 한다는 것을 알 수 있다. 이 시점에서, 음전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24a′)으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12R) 상에 퇴적된다.
제6b도의 상부에 확대된 부분을 참조하면, 표면(12L) 상에 양전하로 충전된 토너 입자들을 갖는 페이퍼 웹(12)이 영상 생성 단(B)에 도달할 때, 전사 코로나 장치(34b)는 페이퍼 웹의 표면(12R) 상에 퇴적될 일련의 음전하로 충전된 이온들을 제공하여, 표면 상의 토너 입자들의 전하가 음전하로 유지되게 한다는 것을 알 수 있다. 이 시점에서, 채워진 원으로 나타낸 제2 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들은 드럼(24b)으로부터 페이퍼 웹(12)의 표면(12L)으로 퇴적된다, 표면(24L) 상의 제 1 색상의 양전하로 충전된 토너 입자들이 양전하로 충전된 드럼(24b)에 도달할 때, 이들은 전사 코로나 장치(34b)에 의해 발생된 인력에 의해 반발되고, 촉진되어, 페이퍼 표면 상에서 유지된다.
그러나, 제6b도에 도시한 배열은 이 해결책이 모든 인쇄 단에서의 구성요소가 동일하다는 장점을 상실하기 때문에 보다 덜 양호하다. 또한, 사용 가능한 양전하를 띤 색상 토너들의 범위는 사용 가능한 음전하를 띤 색상 토너들의 범위보다 더 제한되므로, 프린터 전체에 걸쳐 음의 색상 토너들이 양호하게 사용된다.
제9도를 참조하여, 레지스터 제어 수단의 동작을 설명하기 위하여 다음과 같이 정의한다:
- 기입 지점(A1, B1, C1및 D1)은 드럼 표면 상에 돌출되어 드럼 표면에 수직인 영상 생성 단(A, B, C 및 D)의 기입 단들의 위치가 된다.
- 전사 지점(A2, B2, C2및 D2)은 포위각(ω ; 제2도 참조)의 중심과 일치하는 드럼(24a, 24b, 24c 및 24d)의 표면 상의 지점이 된다.
- 길이(lA2B2, lB2C2, lC2D2)는 지점(A2와 B2, B2와 C2, C2와 D2) 사이에서 웹을 따라 측정된 길이가 된다.
- 길이(lA1A2, lB1B2, lC1C2, lD1D2)는 지점(A1과 A2, B1과 B2, C1과 C2, D1과 D2) 사이에서 드럼(24a, 24b, 24c 및 24d)의 표면을 따라 측정된 길이가 된다.
양호한 위치맞춤을 달성하기 위하여, A1에서 영상의 기입과 B1, C1또는 D1에서 관련된 영상의 기입 사이의 지연은 웹이 길이(lAB, 1AC또는 lAD)를 이동하는데 요구된 시간과 같아야 한다. 여기서
lAB= lA1A2+ lA2B2- lB1B2, 따라서
lAC= lA1A2+ lA2B2+ lB2C2- lC1C2, 및
lAD= lA1A2+ lA2B2+ lB2C2+ lC2D2- lD1D2
실제로, 길이(lA1A2등, 및 lA2B2등)는 일반적으로, 공칭적으로 동일하게 설계되지만, 제조시의 공차때문에, 조그만 차이는 피할 수 없고, 위치맞춤의 원리를 설명하기 위해 이들은 동일하지 않다고 가정한다.
상기 식으로부터, 잘못된 위치맞춤의 가능한 원인이 용이하게 유도된다. 즉, 고정된 시간을 사용하는 경우,
tAB= lAB/V평균
을 사용하는 경우, 점(B1)에서의 영상이 점(A1)에서의 영상으로부터 지연되고, 웹 속도(v)가 이 주기에 걸쳐 변화를 나타내면, 웹은 길이,
에 걸쳐 이동한다.
l'AB가 lAB와 거의 동일하지 않기 때문에, 점(B1)에서 영상 기입은 웹으로 전사될 때에 점(A1)에서의 영상 기입과 일치하지 않으므로, 위치맞춤 실패가 발생한다.
펄스 주파수인 fE는 엔코더 수단(60)에 의해 발생되고, fE는 n·fD와 같으며 n은 자연수이다. 라인 주파수(fD)는 라인들이 인쇄되는 (fD= v/d) 주파수이며, d는 라인 거리이다.
각각의 엔코더 펄스는 단위 웹 변위(ρ = d/n)를 나타낸다. 그러므로, 소정의 시간에서 웹의 상대 위치는 엔코더에 의해 발생된 펄스(Z)의 수로 나타낸다.
상대 거리(l)가 웹이 소정 주기 동안 이동한 거리와 같다고 하면,
Z =l/ρ
이고, 상기 lAB, lAC및 lAD의 정의에 따라 다음과 같이 정의할 수 있다.
ZAB= ZAlA2+ ZA2B2- ZB1B2
ZAC= … 등
그러므로, 점(A1)에서의 영상의 기입으로부터 엔코더 펄스(ZAB)의 수만큼 점(B1)에서의 영상의 기입을 지연시킴으로써, 양쪽 영상이 웹으로 전사되는 때와 일치 한다는 것이 보증된다. 상술한 바와 같이, 드럼(24a 내지 24d)이 페이퍼 웹의 변위와 동기하여 회전한다고 하면, 이것은 페이퍼 웹의 선 속도에서의 소정 변화와 전혀 상관이 없다.
엔코더(60)는 인쇄 단(A 내지 D) 앞에서 분리된 롤러 상에 장착되도록 제9도에 도시되었지만, 드럼(24a 내지 24d) 중 하나에 엔코더가 장착되는 것이 좋으며, 양호하게는 이 드럼들 중의 중앙에 장착되는 것이 좋다. 그러므로, 엔코더를 장착한 드럼과 가장 멀리 떨어진 드럼 사이의 웹 경로를 최소화시킴으로써, 페이퍼 웹(12)의 예기치 않은 신축, 및 포위각(ω)을 정하는 드럼 또는 안내 롤러의 편심에 의한 lA2B2등의 변화로부터 일어날 수 있는 소정의 부정확함을 감소시킨다.
전형적인 광학 엔코딩 장치는 정지 광학 검출 장치의 가시 범위에서 140mm의 직경을 갖는 드럼의 주변에 650개의 등간격 마크(mark)를 포함한다. 약 40μm의 라인 거리에서는 16라인마다 1개의 펄스를 발생시킨다.
제9a도를 참조하면, 주파수 체배 회로와 함께 엔코더 디스크(206)를 포함하는 엔코더(60)가 도시된다. 아주 양질의 위상 트래킹(tracking) 성능을 갖는 주파수 체배 회로는 입력 엔코더 센서 주파수(fs)를 상수 및 정수(m)로 곱한다. 양질의 위치 맞춤 해상도를 달성하기 위하여, m은
fE= mfS= mfD
가 되도록 충분히 높게 선택된다. 그러므로, fS= nfD/m이 된다.
fS가 fD보다 훨씬 작아야 되므로, m은 n보다 훨씬 더 커야 한다. 전압 제어발진기(203)는 주파수(fE)를 갖는 사각 파형을 발생시킨다. 이 주파수는 분할기(204)에서 m에 의해 주파수(fm)로 분할되고, 위상 비교기(205)에서 θm의 엔코더 센서(201)로부터 나오는 입력 주파수(fS)의 위상(θS)과 비교된다.
저역 통과 필터(202)는 위상차(θS- θm)를 전압 제어 발진기(203)에 공급되는 CD 전압(Ve)으로 여과한다.
양질의 위상 트래킹 성능으로, θS와 θm 사이의 위상차는 0으로 접근하므로, 주파수 체배로 인해, 2개의 엔코더 센서 입력 위상 연부 사이에서 fE의 n배의 위상 연부가 존재한다. fE의 모든 위상 연부는 d/n의 웹의 변위를 나타낸다.
저역 통과 필터(202)는 일반적으로 웹의 속도 변화에는 관련되지 않지만 진동에 의해 발생된 간섭에 관련이 있는 엔코더 신호의 고 주파수 변화를 상쇄시킨다.
저역 통과 필터(202)의 시상수는, 예를 들어 10Hz의 차단 주파수를 실현하기 위하여 체배기의 주파수 응답을 정한다.
제10도를 참조하면, 엔코더 수단(60)은 웹(12)이 라인 거리(d)와 동일한 거리에 걸쳐 전진하는 동안에 걸리는 시간을 엔코딩한 결과인 주파수(fD)보다 n배 높은 주파수(fE)를 갖는 신호를 발생시킨다. 600 dpi 프린터(라인 거리 d = 42.3 μm)의 경우, 122.5 mm/s의 웹 속도에서는, 주파수 fD= 2896 Hz로 된다.
웹 위치 카운터(74)는 소정 시간에 카운터의 출력이 상대적인 웹 위치(Z)를 나타내도록 엔코더(60)로부터 유도된 펄스를 카운트하고 각각의 Z의 증가는 기본적인 웹 변위/전파 ρ가 라인 거리(d)의 l/n 로 되는 것을 나타낸다.
지연 테이블 수단(70)은 점(A1)에서 드럼(24a) 상의 제1 영상의 기입 개시로부터 점(B1, C1 및 D1)에서 드럼(24b, 24c 및 24d) 상의 후속적인 영상을 기입하는 순간까지 카운트될 기본적인 웹 변위들의 수를 동일하게 하는 선정된 값(ZAB, ZAC, ZAD)을 저장하므로, 페이퍼 웹(12) 상에서의 모든 후속적인 영상들의 위치는 정확히 제 1 영상의 위치에 대응할 수 있다. 조절 수단(70a)은 제12도를 참조하여 이하에 상세히 설명하겠다.
스케줄러 수단(71)은 값(ZA,i, ZB,J, ZC,k 및 ZD,l)을 계산하며, 각각의 이 값들은 i번째, j번째, k번째 및 1번째 영상의 기입이 영상 기입 단(A, B, C 및 D)에서 개시되어야 되는 상대적인 웹 위치를 나타낸다. 이 값들을
N = 인쇄하기 위한 영상들의 수
ZL= 기본적인 웹 변위들의 배수로서 표현한 영상의 길이
ZS= 페이퍼 상의 2개의 영상들 사이에 제공되야 할 간격(이것도 기본적인 웹 변위들의 배수로서 표현)로 한다.
스케줄러 수단은 ZA,i…ZD,l의 상이한 값을 다음과 같이 계산할 수 있다.
START 신호(인쇄 사이클을 개시하는 신호)가 표명되면, (제1 영상이 위치 Z0+ Z1에서 개시되는 것으로 가정하면, Z0는 개시 신호가 표명되는 순간에서 웹 위치를 나타냄), 테이블 1에 나타낸 바와 같은 위치가 발생한다.
비교기 수단(72)은 값들(ZA,i…ZD,l)을 값(Z)과 계속해서 비교하여(i, j, k 및 1 은 0에서 시작하여 N-1에서 정지한다), 일치가 보이면, 각각의 값(들)(i 내지 l)이 증가된 후에 신호(들)(SA내지 SD)을 발생시킨다.
트리거 신호(들)(SA내지 SD)을 수신시에, 영상 기입 단(73)은 영상 기입 단(들)(A 내지 D)에서 영상의 기입을 개시한다. 영상의 기입이 개시되면, 나머지 영상은 fD= fE/n으로부터 유도된 라인 주파수(fD)로 기입된다. 그러므로, 주파수(fD)는 엔코더 출력과 동기하고, 이 위상은 트리거 신호의 수신시에 0이 된다.
물론, 상술한 메카니즘은 페이퍼 상의 다른 영상들의 위치맞춤만을 제어하는데에 제한되지 않고, 프린터 내의 소정 모듈에 대해 정확한 웹 위치 경계 신호를 발생시키기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 모듈들의 예는 절단기 단(20), 스태커(52)가 있다(제5도 참조).
제1la도 및 제1lb도를 참조하면, 인쇄 사이클을 시작하는 START 펄스가 발행될 때, 레지스터(80)는 가산기(89)에 의해 계산된 합(Z0+ Z1)을 저장한다. 멀티플렉서(81)는 이 값을 레지스터(82)에 공급한다. 그 다음, 가산기(85, 86 및 87)는 j, k및 1을 0으로 하여, Z* Bj, Z* C,k및 Z* D,l을 계산해서, 각각의 영상 전사 단 상에서 제1영상의 기입을 개시하는 예정된 웹 위치로 하고, i를 0으로 한 Z* A,i는 물론 Z0+Z1과 동일해진다. 지연 1과 동일한 주기 후에, 이 값들은 FIFO(선입 선출) 메모리(90A, 90B, 90C 및 90D) 내에 저장되며, 간략화를 위해서 FIFO(90A)만을 도시한다. 한편, 가산기(83 및 84)는 Z* A,0+ ZL+ ZS인 계산된 Z* A,l을 가지며, 이 값은 멀티플렉서(81)를 통해 레지스터(82)에 공급된다. 이 때, 다시 가산기(85, 86 및 87)는 Z* A,l로부터 Z* B,l, Z* C,l, 1 및 Z* D,l을 계산하고, 이값들은 다시 FIFO(90A) 등에 저장된다. 이 처리는 값(N)에서 개시되어, 다음 시리즈의 값(Z* A,i내지 Z* D,l)을 FIFO로 저장하는 매 기입 펄스마다 감소하여 0에 도달하는 다운-카운터(88)까지 계속된다. 이것이 발생하면, 영상의 기입을 개시해야 하는 모든 위치들은 시간 순서로 계산되어 FIFO 메모리 내에 저장된다.
한편, 비교기(91A) 등은 웹 위치(Z)를 값(ZA,i내지 ZD,l)과 계속해서 비교한다. 여기서, i 내지 l은 FIFO로부터 판독할 때 초기에 0이다. Z가 ZA,0와 같으면, 신호(SA)가 발행되고, 이것에 의해 분할기(92A; 제11b도 참조)를 리셋시키므로, 상술한 바와 같이 증가된 서브-라인(sub-line) 위치맞춤 정확도 때문에 SA펄스와 fD신호의 위상을 동기화시킨다. 또한, 영상 메모리(95A) 내의 라인 y=0으로 어드레스하는 라인 카운터(93A)는 클리어된다. fD신호의 매 펄스마다, 픽셀 카운터(94A)는 픽셀 어드레스(x)의 업-카운팅(up-counting) 시리즈를 생성한다. 영상 메모리가 2차원픽셀 어레이로 구성되므로, 신호(PIXEL-CLK, 픽셀 클럭)에 의해 지정된 비율로 카운팅 픽셀 어드레스(x)는 광전도성 드럼 표면(26)의 라인-방식 노광을 초래하는 기입 헤드(30)에 공급되는 일련의 픽셀 값을 발생시킨다. fE신호의 n 펄스마다, 픽셀의 다음 라인은 기입 헤드에 공급된다. 이러한 방식으로, 상이한 영상의 위치맞춤은 영상의 개시부분에서 정확할 뿐만 아니라 영상 내부에서도 정확하게 보유된다.
영상의 기입이 개시되자 마자, SA내지 SD신호들은 영상의 다음 복사가 예정대로 개시되도록 FIFO 메모리(90A) 등으로부터 판독되어야 할 다음 ZA,i내지 ZD,l값을 발생시킨다.
제12도에 도시한 본 발명의 더 양호한 실시예에 있어서, 제어 회로의 주요 부분은 마이크로칩 상에서 실행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 구현된다. 이 경우에, 엔코더 수단을 제외한 제1la도의 전자 회로에 의해 제공된 모든 기능들은 소프트웨어 코드에 의해 대체되므로 제어 회로의 다용도성은 증가한다.
계산된 값들(Z* A,i내지 Z* D,l)은 마이크로프로세서 메모리 내의 1개 이상의 분류된 테이블(100) 내에 양호하게 저장된다. 하드웨어 해결방법에서와 같이, 비교기 수단(72)은 웹 위치 카운터(74)에 의해 주어진 바와 같은 웹 위치(Z)와 이 리스트 내의 제1 엔트리를 계속해서 비교한다. 이것은 양호하게는 소프트웨어지만 하드웨어의 도움을 받을 수 있다. 2개의 값 사이의 일치의 검출시에, 마이크로프로세서는 각각의 신호(SA내지 SD)를 발행한다.
레지스터 수단을 교정하기 위하여, 오퍼레이터는 테스트 인쇄를 하며, 이 인쇄를 조사하여 소정의 위치맞춤 에러()가 측정된다. 이 때, △/ρ와 동일한 펄스수 보정은 당해 분야에 잘 공지되어 있는 방법을 이용하여 조절 수단(70a)에 의해 지연 테이블(70)에 저장된 값(ZAB) 등으로부터 가산 또는 감산된다.
제13도를 참조하면, 엔코더 센서 수단으로부터 출력된 각각의 펄스의 주기를 보정하기 위하여, 엔코더 수단(60)은 엔코더 신호(P)에 대한 인덱스로서 작용하는 부수적인 신호(I)를 발생시킨다. 엔코더 수단이 복수의 간격을 둔 마킹(marking)을 갖는 디스크를 포함하고, 이 마킹이 제1 광학 센서에 의해 감지되며, 이로 인해 웹 변위를 나타내는 펄스를 발생시킬 때, 신호(I)가 제2 광학 센서에 의해 발생되므로 엔코더 디스크의 회전마다 단일 펄스가 발생된다. 이러한 엔코더 펄스 카운터(210)는 다비트 신호에 의해 기준으로서 인덱스 펄스를 사용하여 제1 광학 센서에 의해 발생된 각각의 펄스(P)를 식별한다. 프로그램 가능 판독 전용 메모리(PR0M)와 같은 불휘발성 메모리의 형태로 양호하게 포함되는 엔코더 보정 테이블(212) 내에는 각각의 엔코더 펄스(P)에 대한 선정된 다비트 주기 보정 값이 저장된다. 엔코더 보정 수단이 임의의 펄스의 주기를 감소시키는 것을 허용하도록, 이러한 주기 보정 값은 양의 고정된 시간과 양 또는 음의 보정 시간의 합이다. 지연 수단(214)은 엔코더 보정 테이블(212)로부터 수신된 선정된 보정 시간과 동일한 시간만큼 제1 엔코더 센서로부터 출력된 모든 펄스를 지연시키므로, 보정된 엔코더 신호(fs)를 생성한다.
제14도는 시트재료의 단일 인쇄를 위한 다단 다색 프린터를 도시한 것이다. 이 프린터는 5개의 영상 전사 단(A 내지 E)을 갖는다. 영상 전사 단들은 상술한 바와 같은 형태를 갖는다. 그러나, 영상 전사 단들을 통과하는 페이퍼 웹 대신에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라플루오르에틸렌[예를 들어 테플론(상표명)], 폴리이미드[예를 들어 캡톤(상표명)], 또는 실리콘 고무와 같은 양질의 유전 특성을 갖는 전기적으로 절연 재료의 연속적인 벨트(115)가 제공된다. 벨트(115)는 엔코더(119)가 제공된 하부 구동기 롤러(116)에 의해 구동되어, 상부 롤러(112)를 통과한다. 벨트(115)는 타워형 지지 칼럼(146) 내에 포함된다. 각각의 단(A 내지 E)은 실질적으로 수평 방향으로 장착된다.
벨트(115)가 단(A 내지 E)을 통과할 때 다색 레지스터내 토너 영상은 페이퍼 웹과 관련하여 상술한 바와 같은 방식으로 형성된다(제3도 참조). 그러나, 벨트(115)는 영상 정착단을 통과하지 않는다. 제14도의 실시예에서, 최종 인쇄 단(E)을 지난 후에, 코로나 방전 유니트가 벨트(115)로부터의 전체 영상을 시트들의 스택(123)에서 뽑아낸 페이퍼 시트(118)로 전사하는 경우에, 벨트는 전체 영상 전사 단(122)을 통과한다. 페이퍼 시트(118)는 일반적으로 당해 분야에 공지되어 있는 참조 번호(117)로 나타낸 공급 장치에 의해 스택(123)으로부터 공급된다. 각각의 시트는 구동 롤러(125) 및 구동 벨트(124, 126)에 의해 프린터를 통해 최종적으로 스태커(120)에 운반된다. 전사 단(122)에서 전체 영상이 전사된 후에, 각각의 페이퍼 시트는 영상이 페이퍼 시트에 정착되는 핫 롤러 정착기(121)를 통과한다.
전사 단(122)을 통과한 후, 벨트(115)는 잔류 토너가 제거되는 벨트 클리닝 단(130)을 통과하여, 다른 토너 영상을 수신하기 위해 벨트 표면을 깨끗하게 한다.
제15도에 도시한 실시예에서, 다수의 특징들은 제14도의 것과 유사하다. 제15도의 경우에, 벨트(115)는 2개의 상부 롤러(112 및 112′)를 통과하며, 각각 전체 영상 전사 단(122 및 122′)과 관련된다. 페이퍼 시트(118)는 스택(123)으로부터, 벨트(115) 상의 제1 영상이 페이퍼 시트의 한 측면 상에 전사되는 제1 전사 단(122)으로 공급되며, 이후 반전 가능한 구동 롤러(131 및 132)에 의해 정해진 중간 핫 롤러 퓨징(fusing) 단을 경유하여 홀딩 컨베이어(holding conveyor; 124')에 공급된다. 컨베이어(124′) 및 롤러(131 및 132)를 반전시킴으로써, 페이퍼 시트(118)는 반전되어, 최종 정착기(121) 및 스태커(120)에 공급되기 전에 벨트(115) 상의 제2 영상이 페이퍼시트의 반대측면에 전사되는 제2 영상 전사 단(122′)을 통과한다.
제16도에 도시된 실시예에서, 영상 단(A 내지 D) 및 최종 인쇄 단(E 및 A′ 내지 D′ 및 E′)을 각각 내장하는 2개의 지지컬럼(146 및 146′)을 포함하는 양면 프린터가 도시된다. 페이퍼 시트(118)의 한쪽면 상에 인쇄되어야 할 한 영상은 단(A 내지 E)에 의해 벨트(115)에 전사되며 전체 영상 전사 단(122)에서 벨트로부터 페이퍼 시트(118)에 전사된다. 이후, 한쪽 측면에 인쇄된 영상을 갖는 페이퍼 시트(118)는 롤러(131 및 132)에 의해 흘딩 컨베이어(124′)로 운반된다. 컨베이어(124′)를 선회시키고 반전시킴으로써, 페이퍼 시트(118)는 이번에는 롤러(132 및 131′) 사이에 공급되어 제2 영상 전사 단(122′)을 통과한다. 이 배열은 제15도에 도시한 프린터에 사용된 바와 같은 반전 가능한 구동 롤러의 사용을 피한다. 제2 전체 영상 전사 단(122′)에서, 단(A′ 내지 E′)에 의해 벨트(115′)에 전사된 제2 영상은 페이퍼 시트가 정착기(121) 및 스태커(120)에 공급되기 전에 페이프 시트의 다른 측면에 전사된다.
당해 분야에 숙련된 기술자는 다른 시트 반전 메카니즘이 제15도 및 제16도에 도시한 것과 같은 프린터에 똑같이 잘 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
제17a도 내지 제17e도는 웹(12)의 경로에 관련한 인쇄 단(A 내지 D 및 A′ 내지 D′)의 다수의 상이한 배열을 도시한 것이다. 이 배열들의 동작은 당해 분야에 숙련된 기술자에게는 명백하다. 인쇄 단들은 수평, 수직 또는 다른 구성으로 할 수 있다.
본 명세서에 설명된 프린터의 다수의 특징은 다음에 기재되는 동시 계류중인 유럽 특허 출원의 주제이며, 이 출원들은 모두 1993년 6월 18일자로 제출된 것이다.
제93304772.2호 「양면 인쇄를 위한 정전사식 단일 패스 다단 프린터」; 제93304773.0호 「레지스터 제어가 되는 정전사식 단일 패스 다단 프린터」; 제93304774.8호 「페이퍼 웹을 조절하는 장치」; 및 제93304775.5호 「영상을 이동하는 웹 상에 형성하기 위한 정전사식 프린터」.

Claims (21)

  1. 웹(Web) 상에 영상을 형성하기 위한 정전사식 단일-패스 다단 프린터(electrostatographic single-pass multiple station printer)에 있어서,
    토너 영상이 형성될 수 있는 회전 가능한 엔드리스(endless) 표면 수단(26)을 각각 갖는 다수의 토너 영상 생성 정전사식 단들(stations : A, B, C, D, E),
    상기 단들(A, B, C, D, E)을 연속 통과하여 웹을 이송하기 위한 수단,
    상기 웹(12)이 상기 단들(A, B, C, D, E)을 통과하고 있는 동안 웹의 속도 및 장력을 제어하기 위한 수단(22, 11),
    상기 회전 가능한 표면 수단(26)에 대한 웹 포위각(wrapping angle : ω)을 결정하는 안내 수단(36),
    상기 각각의 회전 가능한 표면 수단(26) 상의 토너 영상을 웹(12) 상에 전사하기 위한 전사 수단(34)
    을 포함하고, 상기 웹(12)의 이동이 그것의 이동과 동기하여 상기 표면 수단(26)의 주변 속도를 제어하도록, 상기 회전 가능한 엔드리스 표면 수단(26)과의 상기 웹(12)의 상기 프린터 흡착 접촉이 이루어져 있는
    것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내 수단(36)이 안내 롤러 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전사 수단은 웹(12)과 엔드리스 표면 수단(26) 사이에 정전기적 흡착을 제공하는 코로나 방전 장치(34)인 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웹(12)은 상기 토너 영상에 대한 최종 지지체이며 롤러(14)로부터 풀리고, 영상 정착 수단은 전사된 토너 영상을 웹(12) 상에 정착시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  5. 제4항에 있어서, 프린터에서 인쇄되는 웹(12)의 롤을 풀기 위한 롤러 스탠드(13), 및 인쇄된 웹(12)을 시트(sheet)들로 절단하기 위한 웹 절단기(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 웹은 엔드리스 벨트(115)의 형태를 띤 잠정 지지체이며, 프린터는 벨트(115) 상에 형성된 영상을 최종 지지체(118) 상에 전사하기 위한 전사 수단(122)을 더 포함하며, 영상 정착 수단(121)은 최종 지지체(118) 상에 전사된 영상을 정착하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  7. 제6항에 있어서, 최종 지지체(118)가 시트 형태인 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 및 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 엔드리스 표면 수단은 광전도성 표면을 포함하며, 각각의 영상 생성 단(A, B, C, D, E)은
    상기 엔드리스 표면 수단(26)을 충전하기 위한 수단(28),
    상기 엔드리스 표면 수단(26) 상에 정전기적 잠상을 형성하기 위한 수단(30, 32), 및
    토너를 정전기적 잠상에 부착시키기 위한 현상 단(32)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 영상 생성 단에서의 엔드리스 표면 수단(26)을 충전하기 위한 수단(28)은 각각의 엔드리스 표면 수단을 동일 극성으로 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  10. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항 및 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 영상 생성 단(A, B, C, D, E)은 구동식의 회전 가능한 자기 현상 브러시(driven rotatable magnetic developing brush ; 33) 및 구동식의 회전 가능한 클리닝 브러시(43)를 포함하고, 이들 브러시 모두는 엔드리스 표면 수단(26)과 마찰 접촉하며, 상기 브러시들은 상호 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 엔드리스 표면 수단(26)과의 현상 브러시(33) 및 클리닝 브러시(43)의 마찰 접촉의 정도는 상기 엔드리스 표면 수단(26)에 전사되는 최종 토크가 실질적으로 0이 되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 회전 가능한 엔드리스 표면 수단(26)에 관련한 상기 브러시 중 최소한 하나의 위치는 조절가능하게 되어 있고, 이것에 의해 브러시와 상기 엔드리스 표면 수단(26) 사이의 마찰 접촉의 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  13. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항 및 제12항 중의 어느한 항에 있어서, 상기 엔드리스 표면 수단(26)은 드럼(24)의 외주 표면에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  14. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항 및 제12항 중의 어느 한항에 있어서, 상기 영상 생성 단들은 이동하는 웹(12)에 의해 연속적으로 통과되는 2개의 서브 그룹(A 내지 E, 및 A' 내지 E')으로 구성되고, 하나의 서브 그룹은 한쪽 웹 측면에 영상을 형성하며, 다른 서브 그룹은 다른 쪽의 웹 측면에 영상을 형성함으로써, 연속적인 양면 인쇄를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  15. 제14항에 있어서, 서브 그룹 사이를 이동하는 웹의 방향을 반전시키기 위해 최소한 하나의 아이들러(idler) 롤러(54, 55, 56, 57)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  16. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항 및 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 영상 생성 단들은 2개의 서브 그룹으로 구성되고, 하나의 서브 그룹(A 내지 E)의 회전 가능한 표면 수단(26)은 다른 서브 그룹(A′ 내지 E′)에 대한 안내 롤러 수단(36)을 형성하거나 이와 반대로 형성함으로써, 동시에 양면 인쇄를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  17. 제15항에 있어서, 상기 서브 그룹들(A 내지 E, 및 A′ 내지 E′)의 상기 영상 생성 단들은 거의 상호 평행한 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 서브 그룹의 상기 영상 생성 단들(A, B, C, D, E)은 실질적으로 수직 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  19. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항, 제12항, 제15항, 제17항 및 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 청록색, 노란색, 자홍색 및 검정색 인쇄 단들(A, B, C, D)을 포함하는 컬러 프린터인 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  20. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항, 제12항, 제15항, 제17항 및 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 포위각(ω)이 최소한 5°인 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
  21. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항, 제9항, 제11항, 제12항, 제15항, 제17항 및 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 웹은 적어도 상기 접촉 롤러(150)에 인접한 측의 표면 상에 정전기적으로 충전된 토너 입자 영상을 가짐과 동시에, 상기 웹을 접촉시키기 위한 회전 가능한 접촉 롤러(150)를 더 포함하고, 상기 접촉 롤러는 그 표면(154)과 상기 웹(12)의 접촉전에 상기 웹의 인접한 표면 상의 토너 입자들의 전하 극성과 동일 극성을 갖는 정전하를 상기 접촉 롤러(150)의 표면 상에 제공할 수 있는 정전 충전 수단(153)과 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 정전사식 단일-패스 다단 프린터.
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