KR100310713B1 - 위치정렬제어를갖는정전기록단일-패스다단프린터 - Google Patents

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레온티네 에드워드 반훌레코엔라드
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줄리엔 이르마 데보크잰
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데 샴펠라에레, 록텐아메드
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Abstract

웹 상에 화상을 형성하기 위한 정전 기록 단일 패스 다단 다색 프린터가 설명 되어 있다. 프린터는 토너 화상을 인쇄하는 다수의 정전 기록단(A, B, C, D)를 포함한다. 각 단은 그 표면(26) 상에 토너 화상이 형성될 드럼을 갖는다. 노출단 (30)은 각 드럼 표면 상에 정전 토너 화상을 선 방식으로 형성한다. 코로나 장치 (34)는 웹(12) 상에 토너 화상을 전사하며, 웹은 드럼 표면(26)의 회전과 동기되어 상기 스테이션(A, B, C, D)을 연속적으로 거쳐 이송된다. 위치 정렬 제어 수단은. 웹 상에 개별 토너 화상을 정확히 위치 정렬시키기 위하여 상기 스테이션 각각을 정기적인 관계내에서 동작하도록 제어하기 위하여 제공되어 있다. 위치 정렬 제어 수단은 웹변위의 지표인 펄스를 생성하기 위해 웹의 변위에 의해 구동되는 엔코더 (60) 및 엔코더 수단에 의해 측정된 소정의 웹 이동 이후에 후속단의 동작을 개시하도록 구성된 지연 수단(71)을 포함한다. 본 발명은 프린터 내에서의 웹의 속도와 무관하게, 전사된 화상이 정확히 위치 정렬되도록 한다.

Description

위치 정렬 제어를 갖는 정전 기록 단일-패스 다단 프린터
본 발명은 정전 기록 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 화상을 인쇄할 수 있는 프린터에 관한 것이다.
정전 기록 인쇄는, 예를 들면 제롬 월 존슨(Jerome L Johnson, 1986)-Palatino Press, Irvine CA, 9215 USA-에 의한 "Principles of Non-Impact Printing"에 기술된 바와 같이 비충격 인쇄의 원리 및 실시예에 따라 작동한다.
정전 기록 인쇄는 정전하가 유전체 기록 부재(member) 상에 화상-방식(wise)으로 놓여지는 전기 기록 인쇄뿐만 아니라, 전체적으로 정전기적으로 충전된 감광체 유전체 기록 부재가 도전성을 증가시키는 방사에 노광됨으로써, 상기 기록 부재 상의 "직접" 또는 "반전" 토너-현상 가능한 전하 패턴을 생성하는 화상-방식인 전자 사진 인쇄를 포함한다. 자기 브러쉬 현상(magnetic brush developement)은 "반전(reversal)" 현상(現象) 뿐 아니라 "직접(direct)" 현상(現象)에도 적당하다. "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 화상으로부터 노광이 행해질 때 주목받고 있으며, 전기 신호들은 레이저 빔 또는 발광 다이오드(LED)의 광 출력을 변조한다. 전자적으로 저장된 원본의 양화 재생을 하기 위하여 감광체 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 정전 기록 인쇄에 있어서, 노광은 실제적으로는 전자적으로 저장된, 즉 컴퓨터의 저장된 정보로부터 항상 얻어된다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "정전 기록"이라는 용어는, 예를 들어 이오노그래피(ionography)에 의해 절연 지지체(support) 상에서 정전하를 화상-방식으로 직접 인가하는 것도 포함한다.
반복적으로 사용되는 정전 기록 유전체 기록 부재 상에 얻어진 토너 화상은 통상적으로 웹 형태로 종이인 인쇄 보존 부재 상에 전사되어, 그 위에 토너 화상이 정착된 후 원하는 인쇄 프레임을 포함하는 시트로 절단되는 것이 보통이다.
본 발명에 따른 인쇄 장치는 특히 이동하는 웹 상의 다색 화상의 화상 형성, 현상, 전사, 정착에 관한 것으로 다색 화상을 구성하는 선택 화상이 매우 좁음 허용치에서 서로 중첩되게 하는 것에 최대한 주의를 기울여야 한다. 위치 정렬이 어긋나거나 지나치게 큰 허용 범위는 미소한 색띠가 나타나게 하든지, 물결 무늬가 생기게 하기도 하여, 최종 다색 화상에 저주파 간섭 패턴이 생기게 된다.
선택 화상을 위치 정렬하여 이동하는 웹쪽으로 전사하는 문제는 종래 기술에서 주지되어 있다.
그래픽 기술에서는, 그라비어(gravure) 인쇄, 오프셋 인쇄 그리고 플렉스 인쇄(flexography) 등이 주류 인쇄 기술이 되고 있고, 인쇄판을 인쇄 실린더에 배치하거나, 인쇄 실린더 자체가 표면에 에칭된 화상 패턴을 갖고 있는데, 인쇄될 웹 상에 인쇄되는 소위 위치 정렬 마크를 사용한다. 인쇄중에 위치 정렬 마크들은 일반적으로 광학적으로 검출되어, 인쇄 실린더의 일부를 구성하는 차동기어 시스템을 구동할 수 있는 서보 모터를 제어하는 회로에 이러한 검출된 신호가 입력되고, 인쇄 롤러의 원주 표면에 대한 인쇄판의 미소한 상대적 움직임이 이루어져 위치 정렬의 보정을 행할 수 있다.
마쯔시타의 영국 특허 출원 GS-A-2195856호에는, 정확한 위치 정렬을 행하기 위해 이동하는 웹 상에 형성된 마크를 검출하기 위한 장치가 개시되어 있다. 캐논사의 호시노(Hoshino) 등에 의한 미국 특허 US4912491호에는 화상 전사 매체 상에 형성된 위치 정렬 마크를 이용하는 다른 장치가 개시되어 있다. 상기의 위치 정렬마크는 매체의 투명한 부분에 형성되어 있다. 화상 수용 부재 상의 위치 정렬 마크를 이용하는 장치의 다른 설명은 제록스사의 황(Hwang)에 의한 미국 특허 US5160946호에 개시되어 있다.
이동하는 웹 상의 마크 검출을 사용하는 방식의 단점은 최종 제품에 위치 정렬 마크들이 존재해서는 안되기 때문에, 예를 들어, 그 웹을 삭제하거나 절단하는 방식으로 마크를 제거하는 단계가 포함되어야 한다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 인쇄된 위치 정렬 마크가 웹 상에 존재하지도 않으며, 복잡한 전기-기계적인 구동 장치를 필요로 하지도 않고, 화상의 형성부터 위치정렬 전사 및 정착까지의 단계가 연속적으로 수행되고 고속 동작을 수행할 수 있는 다색의 인쇄 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 웹상에 화상을 형성하는 정전 기록 단일 패스 다단 프린터(electrostatographic single-pass multiple station printer)가 개시되어 있는데, 그것은 다음을 포함한다. 즉,
(i) 각각 다음의 것들을 갖는 다수의 토너 화상 인쇄 정전 기록단(electrostato-graphic stations)[이하에서 "화상 기입"단("image-writing" station) 이라 함]즉,
(ia) 토너 화상의 표면 상에 형성될 수 있는 회전가능한 엔드러스 표면 수단;
(ib) 상기 표면 수단에 정전 토너 화상을 선 방식으로 형성하는 수단; 및
(ic) 웹 상에 토너 화상을 전사하는 수단;
(ii) 상기 회전가능한 엔드리스 표면 수단의 주변 속도에 동기하여 웹을 연속적으로 상기 단들을 거쳐 이송시키는 수단; 및
(iii) 상기 각 단의 동작을 적절한 시간 관계를 가지고 제어함으로써 웹 상의 개별토너 화상이 서로 정확히 위치 정렬하도록 하는 위치 정렬 제어 수단; 여기서 상기제어 수단은 다음을 포함한다. 즉,
(iiia) 웹 변위를 나타내는 펄스를 생성하기 위한 엔코더 수단, 그리고
(iiib) 엔코더 수단에 의해 측정된 소정의 웹 이동 이후에, 후속의 화상 인쇄단의 동작을 개시하도록 하는 지연 수단.
양호한 실시예에 의하면, 상기 표면 수단 상에 정전 토너 화상을 선 방식으로 형성하기 위한 상기 수단은, 동작시에 상기 엔코더 수단에 의해 생성된 펄스와동기하도록 되어 있다.
본 발명은 프린터를 통과할 때의 웹의 속도나 그 속도의 변동과는 무관하게 전사된 화상을 정확히 위치 정렬할 수 있다.
양호한 실시예에 의하면, 상기 웹과 상기 회전가능한 엔드리스 표면의 동기된 움직임은, 웹이 엔드리스 표면 수단과 밀착하여 회전가능한 엔드리스 표면 수단의 주변 속도가 웹의 움직임에 의해 제어된 결과이다. 이러한 배치는 엔드리스 표면 수단과 웹이 서로 미끄러질 가능성을 줄여주고, 따라서, 화상의 정확한 위치 정렬을 지원하고, 시스템 전체의 복잡도를 경감시킨다.
웹과 엔드리스 표면 수단의 밀착이 상기 표면 수단의 주변 속도를 제어한다는 말은, 엔드리스 표면 수단에 작용하는 회전 토크만이, 또는 실질적으로 회전 토크만 이 웹과 엔드리스 표면 수단의 밀착으로부터 얻어진다는 것을 의미이다. 이하에서 보다 상세히 설명되듯이, 엔드리스 표면 수단에 작용하는 다른 합성력 (resultant force)은 아무것도, 또는 원칙적으로 아무것도 없기 때문에, 엔드리스 표면 수단은 웹과 동기하여 회전하도록 강제된다. 따라서, 엔드리스 표면 수단과 웹이 서로 미끄러지는 일도 없다.
전사 수단은 웹과 엔드리스 표면 수단 사이에 정전 부착력을 제공하는 코로나 방전 장치인 것이 바람직하다.
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 수있다고 이해된다. 각각의 토너 영상을 인쇄하는 정전 기록단은 드럼이 표면을 충전하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하며, 보통 모든 화상 인쇄단에서의 드럼의 표면은 같은 극성으로 충전된다. 유기적 감광체를 사용하면, 드럼의 표면을 음으로 충전하고 음으로 대전된 토너를 사용하여 반전 모드로 드럼 상의 잠상을 현상하기에 편리하다.
드럼 또는 벨트의 충전된 표면을 화상-방식으로 노광하기 위한 수단은 화상-방식으로 변조된 발광 다이오드의 어레이를 포함하거나, 또는 스캐닝 레이저 빔의형태를 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 화상 생성단은 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 전사된 최종적 토크가 거의 0이 되도록 하는 것이 바람직하다. 드럼 표면에 전사된 최종적 토크가 거의 0이 된다는 것은 드럼표면에 작용하는 소정의 최종적 토크가 웹에 의해 드럼 표면에 가해진 토크보다 더 작다는 것을 의미한다.
실제적인 방법으로 이것을 달성하기 위하여, 드럼 표면에 관하여 상기 브러시중 최소한 하나의 위치 및/또는 속도가 조절 가능하게 됨으로써, 브러시와 드럼 표면 사이의 마찰 접촉의 정도를 조절할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 엔코더 수단은 회전 디스크의 형태를 한 엔코더 장치인것이 바람직하다. 상기의 디스크는 화상 인쇄단들 중 한 단으로 드럼의 회전에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 이러한 배치는, 웹과 드럼 사이 또는 드럼과 디스크 사이에 미끄러짐이 전혀 없을 뿐, 엔코더 펄스가 웹 변위의 확실한 지표가 된다. 상술한 바는 본 발명의 여러 실시예에 의해 달성될 수 있다.
제1 실시예에서, 드럼은 회전가능한 축에 고정되어 있고, 엔코더 수단은 상기축에 고정된 엔코더 디스크를 포함한다. 이러한 축에 장착된 엔코더는 예로서, 제록스사의 셰리안(Cherian)에 의한 미국 특허 US 5119128호에 개시되어 있다. 엔코더 디스크는 검출 수단에 의해 검출되는 다수의 마크를 포함하며, 이러한 마크는 광학적 또는 자기적으로 자극된다. 그러나, 바람직한 실시예에서는 엔코더 수단은 드럼에 형성된 다수의 이격된 마크를 포함한다.
또한, 엔코더 수단은 생성된 펄스의 주파수를 정수(m)배하기 위한 체배기 수단을 포함하여, 체배기 수단의 출력부에 단일 펄스를 발생하는 단위 웹 변위ρ(기초적인 웹 변위)은 하나의 인쇄 선의 중심으로부터 다음 인쇄 선의 중심 까지의 거리인 선 간격 d보다 n배(n은 정수) 작게 되어, 다음의 식이 성립하도록 한다. 즉,
이러한 구성은 위치 정렬의 해상도를 향상시키게 되고, 비용이 절감되어 엔코더 수단의 제조가 용이하게 된다. 체배기 수단을 사용하지 않고 미소 단위 웹 변위p을 실현하기 위하여는 고해상도의 엔코더의 사용이 요구되며, 엔코더 검출 수단에 대한 요구 특히, 관련 광학 장치의 정밀도에 대한 요구가 엄격히 된다. 그러나, 드럼에 표시된 엔코더 마크의 갯수를 너무 적은 개수로 감소시켜, 대응하도록 큰 배수를 사용하면, 드럼의 정상 회전 속도의 편차가 검출되지 않는다. 따라서, 40 ㎛의 선 거리에서 작동하는 엔코더 마크의 수를 웹 변위의 1 cm당 5 내지 100개로 하고, 배수 m은 5 내지 100으로 하는 것이 바람직하다. 체배기 수단 출력부의 펄스 주파수 fE는 선주파수 fD보다 최소한 4배 정도 큰 것이 바람직하다.
체배기 수단은 속도의 변화에 의한 것이 아닌 프린터의 진동에 의한 엔코더수단의 신호에서의 고주파 성분을 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 체배기 수단은 양호하게는 위상 비교기, 필터 및 전압 제어 발진기를 포함한다. (저역 통과) 필터의 시 정수는 체배기 수단의 차단 주파수를 결정하는 것으로, 5 내지 40 Hz의 범위내, 예를 들어 10 Hz 정도로 할 수 있다.
체배기 수단은 엔코더 수단으로부터의 신호의 위상과 전압 제어 발진기의 출력 신호의 주파수를 정수 m으로 나누어 얻어진 신호의 위상과 비교하기 위한 위상 비교기를 가진 위상 동기 루프 회로를 포함할 수도 있다. 저역 통과 필터를 통과한친 후 비교되는 신호간의 위상차가 전압 제어 발진기를 제어하며, 전압 제어 발진기의 출력 신호는 지연 수단을 제어한다.
위치 정렬 제어 수단은 양호하게는 2개의 화상 전사 위치 사이에서의 웹 변위의 변동으로 인한 화상 위치 정렬의 편차에 응답하여 지연 수단을 조절하기 위한 조절 수단을 더 포함한다. 이러한 조절 수단은 실제의 위치 오정렬을 측정하는 수단과 이러한 측정치로부터 지연 수단을 특징짓는 새로운 일련의 파라메터들을 계산하는 수단을 포함할 수 있다.
엔코더 수단은 화상 인쇄단들 중 중앙부에 있는 한 단에 수반된다. 즉, 최초 또는 최후의 화상 인쇄단이 아닌 중간단, 특히 중앙부단이나, 중앙부단에서 가장 가까운 단과 관련된다. 프린터가 각각 노랑, 마젠타(심홍색), 시안(청색) 및 검정의 토너 화상을 인쇄하는 단을 포함하는 컬러 프린터라면, 검정, 시안 및 마젠타의 화상 인쇄단이 순차적으로 배열되며, 중앙(마젠타)단에 엔코더 수단이 수반된다.
엔코더 수단은 잘 알려져 있고 널리 사용되고 있지만, 아직도 적절한 비용으로 정착한 엔코더를 생산하는 것은 어려운 일이다. 특히, 회전 디스크를 포함하는 엔코더 수단의 정밀도는 축이나 드럼의 플랜지에 장착된 디스크의 편심률에 크게 의존한다. 게다가, 거의 모든 형태의 엔코더는 엔코더 펄스를 생성하는데 사용되는 수단(예를 들어, 광학적 엔코더에서의 마크)이 부정확하게 배치되어 있거나, 때 같은 것에 의해 흠집이나 돌기 등의 결함을 가질 때에는 부정확한 판독을 수행한다. 재발하는 특성이 있는 그런 오류는 어떠한 것이든 잘못된 웹 변위를 엔코더 펄스에 반영되도록 하며, 결과적으로 위치 오정렬을 야기시킨다. 따라서, 엔코더 수단은 상기의 부정확한 판독에 의해 나타나는 오류를 보정하는 엔코더 보정 수단을 포함한다.
상기한 에러의 특성과는 무관하게, 엔코더 수단은 각각 펄수 주파수 fs인 엔코더 검출기 출력을 내보내며, 따라서 다음 식으로 주어지는 펄스 주기는 웹의 변위와올바르게 대응하지 않는다. 즉,
Ts = l/fs.
따라서, 엔코더 보정 수단의 바람직한 실시예에는, 상기의 펄스 주기를 보정하는 수단이 제공된다. 웹의 속도가 다소 일정하다는 사실을 감안하면, 엔코더 검출기 펄스의 주기 보정은 각각의 개별 펄스들의 주기에 평균 주기 시간과의 차분의 시간을 가감함으로써 양호하게 실현할 수 있다.
웹이 한 인쇄단에서 다음 단으로 나아가는데 걸리는 시간이, 엔코더가 완전히 한 바퀴를 도는데 걸리는 시간과 같거나 그 시간에 정수를 곱한 만큼의 시간과 같다면, 엔코더의 부정확성으로 인한 재발 특성을 가진 어떠한 오류일지라도 최소화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 엔코터 수단은 엔코더 디스크와 같은 회전가능한 엔코더 장치이며, 화상 인쇄단들은 원칙적으로 웹의 경로를 따라 동일한 간격을 유지하고 있으며, 이러한 배열은 웹이 하나의 화상 형성단의 전사 수단으로부터 다음 화상 형성단의 전사 수단까지 진행하는데 걸리는 시간이 엔코더 장치가 완전히 한 바퀴를 도는데 걸리는 시간과 같거나 그 시간에 정수를 곱한 만큼의 시간과 같아지도록 한다. 웹의 경로를 따라 측정한 이웃한 화상 형성단 사이의 거리는 ±50% 정도의 밀도를 가지면 되고, ±1% 정도면 훌륭하다. 이러한 구조를 하고 있으며, 예를 들어 축이나 드럼의 플랜지 상에 장착한 엔코더 디스크의 편심에 의한 것과 같은 위치 오정렬은 실질적으로 발생하지 않을 것이다.
충전된 드럼 표면을 화상 방식으로 노광하기 위한 수단은, 화상 방식으로 변조된 발광 다이오드의 어레이를 포함하는 것이 바람직하지만 레이저, 액정 장치, 광 스위칭 어레이 또는 전기 루미네선스 어레이 등도 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 웹은 토너 화상의 최종 지지체(support)이며, 롤로부터 인출하도록 되어 있고, 웹 상에 전사된 화상을 정착시키기 위한 정착 수단이 제공된다. 이 실시예에서, 프린터는 인쇄될 웹의 룰을 인출하기 위한 롤 스탠드와 인쇄된 웹을 시트로 절단하기 위한 웹 절단기를 더 포함한다. 웹 구동 수단은, 최소한 하나의 구동 롤러가 화상 인쇄단의 후방에 배치되고, 브레이크 또는 최소한 하나 이상의 구동 롤러가 화상 형성단의 전방에 배치된, 하나 또는 그 이상의 구동 롤러를 포함할 수 있다. 프린터에서의 웹의 속도와 그에 작용하는 장력은 이 구동 롤러들에 의해 작용되는 토크 및 속도에 의존한다.
예를 들어, 두개의 모터로 구동되는 구동 롤러를 제공하여, 하나는 웹의 속도를 규정하도록 등속으로 구동되고, 다른 것은 웹의 장력을 규정하도록 일정한 토크로 구동되게 하는 것이다. 프린터에서 웹은 5 cm/sec 내지 50 cm/sec의 속도로 이송되고, 각 화상 형성단에서 웹에 가해지는 장력은 웹의 폭상 0.2 내지 2.0 N/cm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 웹은 장력을 받는 엔드리스 벨트 형태의 일시적인 지지체이며, 프린터는 벨트 상에 형성된 화상을 최종 지지체 상에 전사하기 위한 전사 수단을 더 포함하며, 최종 지지체 상에 전사된 화상을 정착시키기 위한 정착 수단이 제공된다. 이 실시예에서는, 최종 지지체는 롤 웹 또는 시트의 형태가될 수 있다.
안내 롤러 수단은 5°내지 30° 또는 10°내지 20°의 포위각ω을 결정하도록 배치된 자유롭게 회전하는 롤러일 수 있다. 안내 롤러 수단은 토너 화상이 전사되는 웹면의 반대면에서 웹과 접촉된다. 가능한 한 실시예로서, 화상 인쇄단들은 각각이 원호를 이루는 구조가 되도록 상관 관계를 가지며 배열될 수 있다. 그러나, 이러한 구조는 제조가 더욱 복잡하기 때문에, 화상 인쇄단들을 실질적으로 직선상으로 배열하였다.
전사 수단은 코로나 방전 장치의 형태를 하고 있으며, 토너 입자의 전하 극성과 반대 극성을 가진 대전 입자들을 방출한다. 코로나 방전 수단에 공급되는 전류는 웹의 특성에 따라 웹 폭당 1 내지 10μA/cm의 범위 내이거나, 가장 바람직하게는 2 내지 5μA/cm의 범위 내인 것이 좋으며, 웹의 경로로부터 3 mm 내지 10 mm떨어진 곳에 위치하고 있다.
각 단들은 양면 인쇄가 가능하도록, 웹의 한 면에 화상을 형성하는 하나의 서브 그룹(sub-group)과 웹의 다른 면에 화상을 형성하는 다른 하나의 서브 그룹의 두 그룹으로 배치될 수 있다. 이러한 배치의 하나에서는. 각 단들은 웹이 연속적으로 통과되도록 두개의 서브 그룹으로 배치되어, 순차적 양면 인쇄가 가능해진다. 이것을 구현하기 위해 프린터는 서브 그룹 사이에서 웹의 진행 방향을 반전시키기 위한 최소한 하나의 아이들러 롤러(idler roller)를 더 포함할 수 있다. 이것은 웹이 첫번째 서브 그룹으로부터 두번째 서브 그룹으로 진입할 수 있도록 한다. 이러한 배치에서 단들의 제1 서브 그룹에서부터 전사된 화상이 담긴 웹의 측면이 방향전환 롤러와 접촉하는 방식으로 웹이 방향 전환 롤러를 통과하게 된다면, 제1 화상 정착 단을 서브 그룹 사이에 배치하여 이러한 접촉이 발생하기 이전에 형성된 화상을 정착시키는 것이 유익하다.
공간 절약형 배열에서는, 서브 그룹의 단들이 실질적으로 상호 평행한 구조로 배치되며 특히, 각 서브 그룹의 단들은 실질적으로 수직 구조로 배치된다.
본 발명의 실시예에서는, 각 단들은 두개의 서브 그룹으로 배치되는데, 하나의 서브 그룹의 회전가능한 엔드리스 표면 수단이 다른 서브 그룹의 안내 롤러 수단이 되거나, 그 역으로 되어 동시 양면 인쇄가 가능하게 하였다. 이러한 실시예에서는 하나 또는 그 이상의 화상 인쇄단에 의해 화상이 웹의 제1 측면에 전사되고, 하나 또는 그 이상의 화상 인쇄단에 의해 웹의 반대 측면에 화상이 전사된 후, 하나 또는 그 이상의 추가 화상이 화상 인쇄단에 의해 웹의 제1 측면에 형성된다. 이러한 배치를 "어긋매끼기(staggered)" 배치라 하며, 그것은 화상 인쇄단이 웹의 양면에 하나식 교대로 배치된 경우이다.
본 발명에 의한 프린터 구조는 마젠타(심홍색), 시안(청색), 노랑색 및 검정색 인쇄 단계로 구성된 다색 프린터인 경우에 특히 유용하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 순전히 예시의 방법으로 본 발명들 보다 상세히 설명한다.
이제, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 예로서 상세히 설명하겠다.
후속되는 설명에서, "반전" 현상 모드에 의한 화상의 형성을 설명하겠다. 그러나, 당해 분야에 숙련된 기술자는 동일한 원리가 "직접" 현상 모드의 화상 형성에 적용될 수 있다는 것을 알 것이다.
제1도의 프린터(10)는 노란색, 자홍색, 청록색 및 검정색 화상을 각각 인쇄하기 위해 배열된 4개의 인쇄단들(A, B, C 및 D)을 포함한다.
인쇄단들(A, B, C 및 D)은 실질적으로 수직 구성으로 배열되었지만, 수평 또는 다른 구성으로 단들을 배열하는 것이 가능하다. 공급 롤러(14)로부터 풀려진 페이피 웹(12)은 인쇄단들을 차례로 지나서 상부 방향으로 이송된다. 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 인쇄단(D)을 통과한 후, 페이퍼 웹(12)은 화상 정착 단(16), 임의의 냉각 영역(18)을 통과하여 웹(12)을 시트로 절단하기 위한 절단단(20)을 통과한다. 웹(12)은 모터로 구동되는 구동 롤러(22)에 의해 프린터를 통해 이송되며, 웹의 장력은 공급 롤러(14)에 작용하는 브레이크 (11)의 작용에 의해 발생된다.
제2도에 도시한 바와 같이, 각각의 인쇄단은 감광체 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 코로 트론(corotron) 또는 스코로트론(scorotron) 충전 장치(28)와, 감광체 드럼 표면(26)을 화상-방식 및 라인-방식으로 노광하여, 드럼 표면의 전하를, 예를 들어 약 -250 V전위까지 선택적으로 감소시켜, 드럼 표면(26) 상에 화상 방식의 전하를 남기기 위한 주사 레이저 빔 또는 LED 어레이의 형상으로 될 수 있는 노광단(30)이 있다. 이러한 소위 "보이지 않는 화상(잠상)"은 당해 분야에 공지된 수단에 의해현상액을 드럼 표면(26)과 접촉시키는 현상단(32)에 의해 가시화된다. 현상단(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. 현상단의 전형적 구성에 있어서, 현상액 드럼(33)은 회전 슬리브 내에 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 드럼 표면(26) 상의 노광 영역으로 흡인된다.
현상 후에, 드럼 표면(26)에 부착되는 토너 화상은 전사 코로나 장치(34)에 의해 이동하는 웹(12)으로 전사된다. 이동하는 웹(12)은 안개 롤러(36)의 위치에 의해 결정된 약 15°의 포위각(ω)에 걸쳐 드럼 표면(26)과 면 대 면으로 접촉한다. 전사 코로나 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 7mm에 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 변위와 동기하여 드럼 표면을 회전시켜서, 토너 입자들이 웹(12)의 표면과 굳게 접촉하도록 작동한다. 그러나, 웹은 안내 롤러(36)의 위치에 의해 나타낸 점을 지나서 드럼 주위를 감싸서는 안되므로, 전사코로나 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. 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 인쇄단(A)을 통과한 후, 웹은 인쇄단(B, C 및 D)을연속적으로 통과하고, 여기서 다른 색상의 화상들은 웹으로 전사된다. 연속적인 단에서 생성된 화상들이 서로 위치 정렬되는 것은 중요하다.
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.
클리닝 유니트(42)는 드럼(24)과 동일한 개념으로 예를 들어, 드럼 표면의 주변 속도의 2배의 주변 속도로 회전하도록 구동된 회전 가능한 클리닝 브러시(43)를 포함한다. 현상 유니트(32)는 드럼(24)의 회전 방향과 반대 방향으고. 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 화상까지, 웹(12)의 롤(14)이 내장된 공급단(13)을 갖는 프린터가 도시된다. 웹(12)은 컬럼 (46)이 제공되어 있고, 4개의 유사한 인쇄단(A 내지 D)이 내장되는 타워형 프린터 하우징(44) 내로 이송된다. 부수적으로, 다른 단(E)은 추가 색상, 예를 들어 특별히 주문된 색상, 예를 들어 백색을 선택적으로 인쇄하기 위해 제공된다. 인쇄단(A내지 E)은 실질적으로 수직 구성으로 장착되어, 프린터의 풋프린트(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 인쇄단(E)을 떠난 후, 웹 상의 화상은 화상 정착 단(16)에 의해 정착되어 절단단(20)으로 공급되며(개략적으로 도시됨), 필요하면 스태커(stacker; 52)로 보내진다.
웹(12)은, 하나는 공급단(13)과 제1 인쇄단(A) 사이에 위치하고, 다른 하나는 화상 정착 단(16)과 절단단(20) 사이에 위치한 2개의 구동 롤러(22a, 22b)에 의해 프린터를 통해 이송된다. 구동 롤러(22a, 22b)는 제어 가능한 모터(23a, 23b)에 의해 구동된다. 모터(23a, 23b) 중의 하나는 필요한 속도로 프런터를 통해 웹을 이송하는 회전 속도, 예를 들어 약 125 mm/sec로 속도 제어된다. 다른 모터는, 예를 들어 약1 N/cm 웹 폭의 웹 장력을 발생시키는 방식으로 토크 제어된다.
제4도는 제3도에 도시된 프런터와는 달리, 2개의 컬럼(46 및 46')을 구비하여, 인쇄단(A 내지 E, 및 A' 내지 E')을 각각 수용하는 양면 프린터를 도시한 것이다.
인쇄단(E)을 지난 후, 웹은 제1 화상 정착 단(16)에 들어가기 전에 상부 방향 반전 롤러(54, 55)를 통과한다. 한 표면 상에 정착된 화상을 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 화상이 웹의 반대 측면에 인쇄되는 인 쇄단(A' 내지 E')을 통과한다. 제2 화상은 화상 정착 단(16')에 의해 정착된다. 제4도에 도시한 특정 실시예에 있어서, 인쇄단들의 모든 구성요소는 동일하며(토너의 색상을 제외함), 이것은 동작과 서비스 상의 장점을 제공한다.
제5도는 제4도에 도시한 양면 프린터보다 더욱 소형화한 변형예이다. 제4도에서와 같이, 2개의 컬럼(46 및 46')은 각각의 하우징 인쇄단(A 내지 E 및 A' 내지 E')이 각각 제공된다. 제4도와 달리, 컬럼(46 및 46')은 웹(12)이 화상단 드럼 (24, 24')의 대향 표면에 의해 정해진 실질적으로 수직 경로로 이동하도록 서로 가깝게 장착되어 있다. 이 구성은 포위각을 규정함으로써 각각의 화상단 드럼이 각각의 인접한 드럼용의 안내 롤러로서 작용하도록 한다. 제5도의 특정 실시예에 있어서, 중간 화상 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 화상의 표면과 이면과의 위치 정렬이 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.
제9도를 참조하여, 위치 정렬 제어 수단의 동작을 설명하기 위하여 다음과 같이 정의 한다:
- 기입 지점(Al, Bl, Cl및 Dl)은 드럼 표면 상에 돌출되어 드럼 표면에 수직인 화상 생성단(A, B, C 및 D)의 기입단들의 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(1A2B2, 1B2C2, 1C2D2)는 지점(A2와 B2, B2와 C2, C2와 D2) 사이에서 웹을 따라 측정된 길이가 된다.
- 길이(1A1A2, 1B1B2, 1C1C2, 1D1D2)는 지점(Al과 A2, Bl과 B2, Cl과 C2, D1과 D2)사이에서 드럼(24a, 24b, 24c 및 24d)의 표면을 따라 측정된 길이가 된다.
양호한 위치 정렬을 달성하기 위하여, A1에서 화상의 기입과 B1, C1또는 D1에서 관련된 화상의 기입 사이의 지연은 웹이 길이(1AB, 1AC또는 1AD)를 이동하는데 요구된 시간과 같아야 한다. 여기서
1AB= 1A1A2+ 1A2B2- 1B1B2, 따라서
1AC= 1A1A2+ 1A2B2+ 1B2C2- 1C1C2, 및
1AD= 1A1A2+ 1A2B2+ 1B2C2+ 1C2D2- 1D1D2
실제로, 길이(1A1A2등, 및 1A2B2등)는 일반적으로, 공칭적으로 동일하게 설계되지만, 제조시의 공차때문에, 조그만 차이는 피할 수 없고, 위치 정렬의 원리를 설명하기 위해 이들은 동일하지 않다고 가정한다.
상기 식으로부터, 잘못된 위치 정렬의 가능한 원인이 용이하게 유도된다.즉, 고정된 시간을 사용하는 경우,
을 사용하는 경우, 점(B1)에서의 화상이 점(A1)에서의 화상으로부터 지연되고, 웹 속도(v)가 이 주기에 걸쳐 변화를 나타내면, 웹은 길이,
에 걸쳐 이동한다.
1'AB가 1AB와 거의 동일하지 않기 때문에, 점(B1)에서 화상 기입은 웹으로 전사될 때에 점(A1)에서의 화상 기입과 일치하지 않으므로, 위치 정력 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)을 나타낸다. 그러므로, 소정의 시간에서 웹의 상대 위치는 엔코더에 의해 발생된 펄스(Z)의 수로 나타낸다.
상대 거리(1)가 웹이 소정 주기 동안 이동한 거리와 같다고 하면,
이고, 상기 lAB, lAC및 lAD의 정의에 따라 다음과 같이 정의할 수 있다.
그러므로, 점(A1)에서의 화상의 기입으로부터 엔코더 펄스(ZAB)의 수만큼 점 (B1)에서의 화상의 기입을 지연시킴으로써, 양쪽 화상이 웹으로 전사되는 때와 일치한다는 것이 보증된다. 상술한 바와 같이, 드럼(24a 내지 24d)이 페이퍼 웹의 이동과 동기하여 회전한다고 하면, 이것은 페이퍼 웹의 선 속도에서의 소정 변화와 전혀 상관이 없다.
엔코더(60)는 인쇄단(A 내지 D) 앞에서 분리된 롤러 상에 장착되도록 제6도에 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 1A2B2등의 변화로부터 일어날 수 있는 소정의 부정확함을 감소시킨다.
전형적인 광학 엔코딩 장치는 정지 광학 검출 장치의 가시 범위에서 140 mm의 직경을 갖는 드럼의 주변에 650개의 등간격 마크(mark)를 포함한다. 약 40μm의 라인 거리에서는 16라인마다 1개의 펄스를 발생시킨다.
제7도를 참조하면, 주파수 체배 회로와 함께 엔코더 디스크(206)를 포함하는 엔코더(60)가 도시된다. 아주 양질의 위상 트래킹(tracking) 성능을 갖는 주파수체배 회로는 입력 엔코더 센서 주파수(fs)를 상수 및 정수(m)로 곱한다. 양질의 위치 정렬 해상도를 달성하기 위하여, m은
가 되도록 충분히 높게 선택된다. 그러므로, fs = nfD/m이 된다.
fS가 fD보다 훨씬 작아야 되므로, m은 n보다 훨씬 더 커야 한다, 전압 제어 발진기(203)는 주파수(fE)를 갖는 사각 파형을 발생시킨다. 이 주파수는 분할기 (204)에서 m에 의해 주파수(fm)로 분할되고, 위상 비교기(205)에서 Θm은 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 DC 전압(Ve)으로 여파한다.
양질의 위상 트래킹 성능으로, ΘS와 Θm 사이의 위상차는 0으로 집근하므로, 주파수 체배로 인해, 2개의 엔코더 센서 입력 위상 연부 사이에서 fE의 m배의 위상연부가 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 실현하기위하여 체배기의 주파수 응답을 정한다.
제8도를 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 ㎛)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 1/n 로 되는 것을 나타낸다.
지연 테이블 수단(70)은 점(A1)에서 드럼(24a) 상의 제1 화상의 기입 개시로부터 점(B1, C1 및 D1)에서 드럼(24b, 24c 및 24d) 상의 후속적인 화상을 기입하는 순간까지 카운트될 기본적인 웹 이동 거리의 수를 동일하게 하는 선정된 값 (ZAB,ZAC, ZAD)을 저장하므로, 페이퍼 웹(12) 상에서의 모든 후속적인 화상들의 위치는 정확히 제1 화상의 위치에 대응할 수 있다.
스케줄러 수단(71)은 값(ZA,i, ZB,j, ZC,k및 ZD,1)을 계산하며, 각각의 이 값들은 i번째, j번째, k번재 및 1번째 화상의 기입이 화상 기입단(A, B, C 및 D)에서 개시되어야 되는 상대적인 웹 위치를 나타낸다. 이 값들을
N = 인쇄하기 위한 화상들의 수
ZL= 기본적인 웹 변위의 배수로서 표현한 화상의 길이
ZS= 페이퍼 상의 2개의 화상들 사이에 제공되야 할 간격(이것도 기본적인 웹 변위의 배수로서 표현)
로 한다.
스케줄러 수단은 ZA,i…ZD,1의 상이한 값을 다음과 같이 계산할 수 있다.
START 신호(인쇄 사이클을 개시하는 신호)가 표명되면, (제1 화상이 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,1)을 값(Z)과 계속해서 비교하여(i, j, k 및 1은 0에서 시작하여 N-1에서 정지한다), 일치가 보이면, 각각의 값(들)(i 내지 1)이 증가된 후에 신호(들)(SA내지 SD)을 발생시킨다.
트리거 신호(들)(SA내지 SD)을 수신시에, 화상 기입단(73)은 화상 기입단 (들)(A 내지 D)에서 화상의 기입을 개시한다. 화상의 기입이 개시되면, 나머지 화상은 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 화상들의 위치 정렬만을 제어하는 데에 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).
제9A도 및 제9B도를 참조하면, 인쇄 사이클을 시작하는 START 펄스가 발행될 때, 위치 정렬(80)는 가산기(89)에 의해 계산된 합(Z0+ Z1)을 저장한다. 멀티플렉서(81)는 이 값을 위치 정렬(82)에 공급한다. 그 다음, 가산기(85, 86 및 87)는 j,k 및 1을 0으로 하여 Z* B,j, Z* C,k및 Z* D,l을 게산해서, 각각의 화상 전사단 상에서 제1 화상의 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,1을 가지며, 이 값은 멀티플렉서(81)를 통해 위치 정렬(82)에 공급된다. 이 때, 다시 가산기(85, 86 및 87)는Z* A,I로부터 Z* B,1,Z* C,1및 Z* D,1을 계산하고, 이값들은 다시 FIFO(90A) 등에 저장 된다. 이 처리는 값(N)에서 개시되어, 다음 시리즈의 값(Z* A,i내지 Z* D,1)을 FIFO로 저장하는 매 기입 펄스마다 감소하여 0에 도달하는 다운-카운터(88)까지 계속된다. 이것이 발생하면, 화상의 기입을 개시해야 하는 모든 위치들은 시간 순서로 계산되어 FIFO 메모리 내에 저장된다.
한편, 비교기(91A) 등은 웹 위치(Z)를 값(ZA,i내지 ZD,1)과 계속해서 비교한다.
여기서, i 내지 1은 FIFO로부터 판독할 때 초기에 0이다. Z가 ZA,0와 같으면, 신호(SA)가 발행되고, 이것에 의해 분할기(92A; 제1lb도 참조)를 리셋시키므로, 상술한 바와 같이 증가된 서브-라인(sub-line) 위치 정렬 정확도 때문에 SA펄스라 fD신호의 위상을 동기화시킨다. 또한, 화상 메모리(95A) 내의 라인 y=0으로 어드레스하는 라인 카운터(93A)는 클리어된다. fD신호의 매 펄스마다, 픽셀 카운터(94A)는 픽셀어드레스(x)의 업-카운팅(up-counting) 시리즈를 생성한다. 화상 메모리가 2차원 픽셀 어레이로 구성되므로, 신호(PIXEL-CLK, 픽셀 클럭)에 의해 지정된 비율로 카운팅 픽셀 어드레스(x)는 감광체 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 화상의 위치 정렬은 화상의 개시부분에서 정확할 뿐만 아니라 화상 내부에서도 정확하게 보유된다.
화상의 기입이 개시되자 마자, SA내지 SD신호들은 화상의 다음 복사가 예정대로 개시되도록 FIFO 메모리(90A) 등으로부터 판독되어야 할 다음 ZA,i내지 ZD,1값을 발생시킨다.
제10도에 도시한 본 발명의 더 양호한 실시예에 있어서, 제어 회로의 주요 부분은 마이크로칩 상에서 실행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 구현된다. 이 경우에, 엔코더 수단을 제외한 제9A도의 전자 회로에 의해 제공된 모든 기능들은 소프트웨어 코드에 의해 대체되므로 제어 회로의 다용도성은 증가한다.
계산된 값들(Z* A,i내지 Z* D,1)은 마이크로프로세서 메모리 내의 1개 이상의 분류된 테이블(100) 내에 양호하게 저장된다. 하드웨어 해결방법에서와 같이, 비교기수단(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.
제11도를 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 검출되며, 이로 인해 웹변위를 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(PROM)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 보정수단이 임의의 펄스의 주기를 감소시키는 것을 허용하도록, 이러한 주기 보정 값은 양의 고정된 시간과 양 또는 음의 보정 시간의 합이다. 지연 수단(214)은 엔코디 보정 테이블(212)로부터 수신된 선정된 보정 시간과 동일한 시간만큼 제1 엔코더 센서로부터 출력된 모든 펄스를 지연시키므로, 보정된 엔코더 신호(fs)를 생성한다.
제l2도를 참조하면, 드럼 에셈블리의 분해도가 도시되어 있다. 속이 빈 원통형의 알루미늄 드럼(234)은 유기물인 감광체 표면층을 갖는다. 드럼 표면은 최대 편심률이 예를 들어 15 ㎛ 보다 작도록 중심 위치를 구하는 것이 중요하다. 이것을 위하여, 본 발명은 다음과 같은 중심 위치 정렬 방법을 제공한다. 속이 빈 드럼 (234)에는 그 양단에 알루미늄 플랜지(233)이 제공되어 있는데, 제12도에는 명확하게 하기 위해 그 중 하나만 도시되어 있다. 플랜지(233)는 속이 빈 드럼(234)의 내부 직경에 비하여 다소 크다. 플랜지(233)을 속이 빈 알루미늄 드럼 내부로 수축 고정시켜 드럼 어셈블리를 조립한다. 수축 고정(shrink fitting)은 상온에 있는 드럼내로 플랜지를 삽입하기 전에, 예를 들어 -20 ℃의 온도로 냉각시켜 실행될 수있다. 드럼이 고정될 축(231) 위에는 이음고리(232)가 있다. 이 이음 고리는 플랜지(233) 내에 다소의 틈새를 갖는 크기로 하며, 이음 고리(232)를 조여주는 세 개의 고정 나사(235)로 고정할 수도 있으며, 이 나사들은 서로 120°의 각을 두고 떨어져 배치되어 있다. 이 어셈블리는 드럼이 고정될 프린터에 사용되는 것과 같은 롤러 베어링에 장착된다. 드럼 어셈블리는 이 베어링에서 회전하게 되며, 그 기술 분야에서 잘 알려진 방법으로 그 편심률이 측정된다. 고정 나사(235)를 조절하여 편심률이 최소가 되도록 줄일 수 있다. 최소 편심률을 찾으면 예로써 밀봉제 등으로 고정 나사(235)를 그 위치에 고정시킨다.
제1도는 단일 인쇄에 적합한 본 발명에 따른 정전 기록 단일-패스 다단 프린터를 개략적으로 도시한 도면.
제2도는 제1도에 도시된 프린터의 인쇄단들 중 한 인쇄단의 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.
제6도는 위치 정렬에서 화상을 전사하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
제7도는 본 발명에 따른 프린터에 사용하기 위한 주파수 체배기 회로를 도시한 도면.
제8도는 본 발명에 따른 프린터에서 화상의 위치 정렬(registration)을 제어하기 위한 위치 정렬 제어 수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면
제9A도 및 제9B도는 본 발명에 따른 프린터에서 화상의 위치 정렬을 제어하
기 위한 제어 회로의 한 실시예를 상세히 도시한 도면으로서, 제9A도는 오프셋 테이블, 스케줄러(scheduler), 엔코더 및 웹 위치 카운터를 도시한 도면이고, 제9B도는 비교기 및 화상 전사단(A)을 도시한 도면.
제10도는 본 발명에 따른 프린터에서 화상의 위치 정렬을 제어하기 위한 제어 회로의 다른 실시예를 도시한 도면.
제11도는 엔코더 보정 수단들의 양호한 실시예의 개략적인 구성을 도시한 도면.
제12도는 본 발명에 따른 프린터에 사용되는 드럼 어셈블리의 분해도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 프린터
13 : 공급단
16 : 화상 정착단
18 : 냉각 영역
20 : 절단단
24 : 원통형 드럼
32 : 현상단
34 : 전사 코로나 장치
36 : 안내 롤러
42 : 클리닝 유니트
52 : 스태커

Claims (2)

  1. 화상을 웹(web) 상에 형성하기 위한 정전 기록 단일 패스 다단 프린터 에 있어서,
    토너 화상이 형성될 수 있는 회전가능한 엔드리스 표면 수단들(26), 상기 표면수단 각각에 정전 토너 화상을 선(line) 방식으로 형성하는 노광 수단(28, 30, 32) 및 상기 웹 상으로 상기 토너 화상을 전사하는 수단(34)을 각각 갖는 다수의 토너 화상 인쇄 정전 기록단들(A, B, C, D);
    상기 회전가능한 엔드리스 표면 수단(26)의 주변 속도와 동기하여 상기 웹 (12)을 연속적으로 상기 단들(A, B, C, D)을 거쳐 이송시키는 수단(22), 및
    상기 각 단의 동작을 적절한 시간 관계를 가지고 제어함으로써 상기 웹(12) 상에 개별 토너 화상을 서로 정확히 위치 정렬하도록 하는 위치 정렬 제어 수단
    을 포함하며, 상기 웹(12)과 상기 엔드리스 표면 수단(26)과의 마찰 접촉은 이동하는 상기 웹(12)이 상기 엔드리스 표면 수단의 회전 속도를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며,
    상기 위치 정렬 제어 수단은, 상기 웹 변위를 나타내는 엔코더 펄스를 생성하기 위한 하나의 회전 엔코더 장치(60) 및 상기 회전 엔코더 장치에 의해 발생된 펄스에 응답하여 상기 화상 인쇄단에서 상기 노광 수단의 동작을 개시하도록 하는 개시 수단을 포함하는 정전 기록 단일 패스 다단 프린터.
  2. 정전 기록 단일 패스 다단 프린터에서 토너 화상이 형성될 수 있는 회전가능한 엔드리스 표면 수단으로서 사용하기 위한 드럼 어셈블리를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 드럼 어셈블리는 광도전 표면층을 갖는 속이 빈 원통형 드럼(234), 상기 드럼(234)의 각 단부에 플랜지(233) 및 상기 플랜지(233) 내부에 틈새를 갖고 끼원지는 크기로 되어 있으며 조절가능한 고정 나사(235)에 의해 고정되는 이음고리(232)가 상부에 고정된 축(231)을 포함하며,
    상기 속이 빈 드럼(234)의 내부 직경에 비해 크기가 큰 상기 각각의 플랜지 (233)를 제공하는 단계;
    상기 각 플랜지(233)를 상기 드럼(234) 내에 삽입하기 전에 냉각시키는 단계, 및
    상기 고정 나사(235)를 조절하여 상기 드럼 어셈블리의 편심률을 최소로 감소시키는 단계
    를 포함하는 드럼 어셈블리 형성 방법.
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