JP3637079B2 - ウェッブ移動制御装置、および電子写真印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はベルトステアリングシステムに関し、より詳細には適正なベルト軌道動作特性を維持するためにベルトをステアリングする小型（コンパクトな）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下の開示例は本発明の様々な態様に関連すると考えられるものである。
【０００３】
Rushing による米国特許第4,061,222 号では、傾動可能なベルトステアリングローラーによりエンドレスパス( 経路) に沿ってエンドレスベルトを軌道動作させるための装置が開示されており、該装置ではベルトの外形が変化してもベルトが安定な平衡位置に維持されるよう該ローラの位置が継続して調整される。該調整はコントロール回路により決定され、該回路は横方向ベルトエッジ位置、所望のベルトエッジ位置、およびステアリングローラー位置さもなくば瞬時横方向ベルト偏移レートをそれぞれ表す信号を生成し、該偏移レートはステアリングベルトローラーの傾動角度を制御するギアモーターに与えられる制御信号を生成するために用いられる。この装置は絶対制御の方法を使用している。
【０００４】
Josephらによる米国特許第4,572,417 号では、経路に沿って移動するウェッブの横方向、すなわちクロストラック( 軌道を横切る) アライメントを制御するための装置が開示されており、該制御によりウェッブの継続した離散領域間の横方向偏移が最小にされる。ウェッブを経路に沿って移動させるためにステアリングローラーがウェッブを支持し、また該ローラーは該ローラーに向かって移動してくるウェッブの張る平面に垂直な軸について回転可能である。
【０００５】
Conlon,Jr による米国特許第4,170,175 号では、エンドレスベルトを軌道動作させるためのシステムが開示されており、該システムはベルトのよれを自動的に補償する。ベルトは4 つのローラーに支持されている。第1 のローラーは駆動ローラーであり、第2 および第3 のローラーはアイドラローラーであり、第4 のローラーは両端がフレアしたアイドラローラーである。フレアローラーは電気的または能動的フィードバックを用いることなく受動的軌道修正を与える。アイドラローラーの内の1 つはスプリングローラーとなっており、その結果第4 のローラーのフレアしたエッジの内の一つの方へベルトがよれる場合、そのエッジ側のベルト剛性が増加してスプリングローラーのそのエッジ側が傾動される。このことはベルトを横方向の中心位置へ位置設定することとなる。
【０００６】
Hamaker らによる米国特許第4,174,171 号では、移動する感光体ベルトの横方向アライメントを制御するための装置が開示されている。弾性体である支持体がベルトの横方向移動を束縛し、枢動可能にマウントされたステアリングポストに与えられるモーメントを起こす。この結果予め定められた経路へベルトを復帰させる方向へステアリングポストが枢動する。この装置は受動的であり、能動的な電気的フィードバックを与えない。
【０００７】
Hamaker による米国特許第4,344,693 号では、移動する感光体ベルトの横方向アライメントを制御するための装置が開示されている。ベルトの横方向移動はベルト支持体に与えられる摩擦力を起こす。該摩擦力がベルト支持体を傾動させて予め定められた移動経路へベルトを復帰させる。この装置は受動的であり、能動的な電気的フィードバックを与えない。
【０００８】
Jamzadehによる米国特許第4,961,089 号では、エンドレスパスに沿って移動するウェッブの横方向移動を制御するための方法および装置が開示されている。ウェッブの横方向位置がモニターされ、ウェッブが予め定められた範囲内にある場合、ウェッブが正常な軌道動作を行っている期間内に複写動作を完了することが可能となるようコントローラにより複写動作の決定がなされる。ウェッブが正常な軌道動作を行っていない場合、またはウェッブが予め定められた範囲を越えた軌道動作を複写動作の期間内にしてしまうことが予測される場合、複写動作に先立ち矯正ステップが実行される。矯正ステップはステアリングローラに与えられる傾動角度を決定する。矯正ステップが完了すると装置はモニター動作に戻り、後の複写動作の期間内でウェッブが予め定められた範囲を越えるかまたはそれが予測されるまで矯正措置は与えられない。複写動作における転写時の適正な重ね合わせが保証され、またこの重ね合わせを阻害することが想定される矯正ステップは複写動作時には行われないことが保証される。この装置は矯正動作を決定するために絶対的な方法を使用している。
【０００９】
Thompsonらによる米国特許第5,078,263 号では、1 つまたはそれ以上のアイドラローラーの「やわらかい軸」についての微小な回転を通して矯正スキューを行う能動的ステアリングの方法を開示している。サーボモーターへの外部接続によりスキューが行われ、該接続はローラーに向かってウェッブが移動してくる角またはローラーからウェッブが離れて行く角度を変化させてローラーに沿ったウェッブの移動を起こす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ベルトの横方向移動を制御する既存の方法は、サーボシステム、クラウンローラー、およびフランジ付きローラーを含む。サーボシステムはステアリングローラーを用いてベルトの横方向制動を維持する。一般にステアリングローラーはクラウンローラー、およびフランジローラーがベルト側部に与えるようなストレスをほんど与えないが、サーボシステムはしばしば複雑でコスト高となり、また装置内に大きなスペースを必要とする。クラウンおよびフランジローラーは安価であるが、しばしば高い局所ストレスを与え、結果としてベルトエッジにダメージを与える。
【００１１】
従って、比較的簡素で小型であり、それにもかかわらずクラウンおよびフランジローラーの高い局所ストレスを回避するベルトステアリングシステムの実現が望まれる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の1 態様に従い、予め定められた経路に沿ったウェッブの移動を制御するための装置が与えられる。該装置は、第1 の軸の回りに回転し、第1 の軸に直交する第2 の軸の回りに傾動する、ウェッブを支持するためのウェッブステアリングローラーと、予め定められた経路に実質的に垂直な方向へのウェッブの移動を感知し、それを表す信号を発生するための手段とを含む。該感知および発生手段により発生された信号に応答し、ウェッブを予め定められた経路に戻すためにステアリングローラーを第2 の軸の回りに傾動させるための手段であって、ステアリングローラー内部に配置される手段もまた与えられる。
【００１３】
本発明のもう1 つの態様に従い、複数のローラーに支持され、複数の処理部を通る予め定められた経路を移動するように設定された感光体エンドレスベルトを有するタイプの電子写真印刷装置が与えられる。該装置は、第1 の軸の回りに回転し、第1 の軸に直交する第2 の軸の回りに傾動する、ベルトを支持するためのベルトステアリングローラーと、予め定められた経路に実質的に垂直な方向へのベルトの移動を感知し、それを表す信号を発生するための手段とを含む。該感知および発生手段により発生された信号に応答し、ベルトを予め定められた経路に戻すためにステアリングローラーを第2 の軸の回りに傾動させるための手段であって、ステアリングローラー内部に配置される手段もまた与えられる。
【００１４】
【実施例】
図４を参照すると、電子写真印刷装置は光導電性または電子感受性ベルト１０を有している。光導電性ベルト１０は接地層上にコートされた光導電性物質から成り、該接地層はカール防止裏打ち層上にコートされる。光導電性物質はセレニウムのジェネレータ層上にコートされたトランスポート層から成る。トランスポート層はジェネレータ層から発生する正電荷を転移する。ジェネレータ層はインターフェイス層上にコートされる。インターフェイス層は、チタンコートマイラ（登録商標）から成る接地層上にコートされる。インターフェイス層を通して電子が接地層へ転移される。接地層は非常に薄く、光が透過することが可能である。ベルト１０は矢印１２の方向へ移動し、該移動経路の回りに配置された様々な処理部を通して逐次的に該ベルトの連続する部分を前進させる。ベルト１０は、ストリッピングローラー１４、テンショニングローラー１６、アイドラローラー１８、およびドライブローラー２０により移動される。ストリッピングローラー１４およびアイドラローラー１８は回転可能にマウントされ、ベルト１０と共に回転する。テンショニングローラー１６はベルト１０に対して弾性的に作用し、ベルト１０の所望の張力を維持する。テンショニングローラー１６はさらに、後に詳細に説明される本発明のステアリングシステムを有する。ドライブローラー２０は、ベルトドライブのような適切な手段により該ローラに結合されるモーターにより回転される。ローラー２０が回転すると、該ローラーはベルト１０を矢印１２の方向へ前進させる。
【００１５】
最初、光導電性面の一部分は帯電部Ａを通過する。帯電部Ａでは、２つのコロナ発生装置２２および２４が、比較的高く実質的に均一な電位にベルト１０を帯電させる。コロナ発生装置２２は、必要とされる全ての電荷をベルト１０上に帯電させる。コロナ発生装置２４は均一化装置として働き、コロナ発生装置２２の全ての帯電もれ領域を補う。
【００１６】
次に、光導電性面の帯電された部分は画像形成部Ｂを通って前進する。画像形成部では、画像形成モジュール２６が静電潜像をベルト１０の光導電性面上に記録する。画像形成モジュール２６はラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）を含む。ＲＯＳは一連の水平走査線により静電潜像を露光し、各走査線は１インチ当たり所定のピクセル数を有する。例えばピボットまたはシフトするＬＥＤ書込みバー、プロジェクションＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、または他の電子光学的ディスプレイを書込み光源とするような他のタイプの画像形成システムが使用されることが可能である。
【００１７】
この後、ベルト１０は該ベルト上に記録された静電潜像を現像部Ｃへ進める。現像部Ｃは３つの磁気ブラシ現像ローラー３４、３６、および３８を有する。パドルホイールが現像剤をピックアップしてこれを現像ローラーへ供給する。現像剤がローラー３４および３６へ到達すると、現像剤はローラー間で磁気的に分割され、各ローラーへ半分づつ現像剤が供給される。光導電性ベルト１０はローラー３４および３６の回りに部分的に巻き付けられ、現像領域が形成される。現像ローラー３８はクリーンアップローラーである。矢印１２方向に向かって現像ローラー３８の後に配置される磁気ローラーは、キャリアビーズ除去装置であり、ベルト１０に付着した全てのキャリアビーズを除去する。このように、ローラー３４および３６は現像剤を運んで静電潜像に接触させる。静電潜像は現像剤のキャリアビーズからトナー粒子を引きつけ、ベルト１０の光導電性面上にトナー粒子画像を形成する。次に、ベルト１０はトナー粒子画像を転写部Ｄに進める。
【００１８】
転写部Ｄでは、コピーシートが運ばれてトナー粒子画像と接触させられる。最初に光導電性ベルト１０は（図に示されていない）ランプからの光に露光され、光導電性ベルト１０とトナー粒子画像との間の引力が減少される。次にコロナ発生装置４０が適正な強度および極性にコピーシートを帯電させ、この結果コピーシートが光導電性ベルト１０に付着させられ、トナー粒子画像が光導電性ベルトからコピーシートへ引きつけられる。転写の後、コロナ発生装置４２がコピーシートを逆極性に帯電させてコピーシートをベルト１０から離す。コンベアー４４はコピーシートを溶着部（フュージング）Ｅへ進める。
【００１９】
溶着部Ｅはフューザアセンブリ４６を含み、該アセンブリは転写されたトナー粒子画像をコピーシートに強固に固定する。好ましくは、フューザアセンブリ４６は加熱フューザローラー４８および加圧ローラー５０を含み、加圧ローラーはコピーシート上のトナー粒子画像をフューザローラー４８に接触させる。加圧ローラーはフューザローラーに押しつけられ、トナー粒子画像をコピーシートに固定するために必要とされる圧力を与える。フューザローラーはクオーツランプにより内部的に加熱される。タンク内に保持された分離剤がメータリングローラーに注入される。トリムブレードが余分な分離剤を除去する。分離剤はドナーローラーに転移し、この後フューザローラーに転移する。
【００２０】
溶着の後、コピーシートはデカーラー（カール矯正装置）５２を通してフィードされる。デカーラー５２は、予めわかっているコピーシートのカール方向にコピーシートを曲げ、この後これと逆方向へコピーシートを曲げて、カールを除去する。
【００２１】
この後フォワードローラー５４がシートをデュープレックス（両面印刷）ターンローラー５６へ進める。デュープレックスソレノイドゲート５８はシートを仕上げ（フィニッシング）部Ｆまたはデュープレックストレイ６０へ誘導する。仕上げ部Ｆでは、コピーシートはコンパイラトレイ内にスタックされ、互いにアタッチされてセットを形成する。シートはバインダまたはホチキスにより互いにアタッチされる。どちらの場合でも複数のドキュメントセットが仕上げ部Ｆで作成される。デュープレックストレイ６０は、片面に印刷が行われた後引き続き第２の面、即ち反対面に印刷が行われるシート、即ち両面印刷されるシートの中間的、即ちバッファ保持を行う。シートはコーピーされる順に、既に印刷された面をそれぞれ下に向けてデュープレックストレイ６０内にスタックされる。
【００２２】
両面コピーを完結させるために、トレイ６０内の片面印刷されたシートは、コンベアー６４およびローラー６６を通してボトムフィーダー６２によりトレイ６０から転写部Ｄへ順に送り返され、コピーシートの反対面にトナー粒子画像が転写される。この後両面印刷されたシートは片面印刷シートと同一の経路を通って仕上げ部Ｆへ進められる。
【００２３】
２次トレイ６８および補助トレイ７２はコピーシートの２次ソースである。シートサイズ可変大容量シートフィーダー１００はコピーシートの１次ソースである。フィードベルト８１はスタックの最上シートをスタックからテイクアウェイドライブローラー８２およびアイドラローラー８４へ連続的にフィードする。ドライブローラーおよびアイドラローラーはシートをトランスポート８６上へ誘導する。トランスポート８６はシートをローラー６６へ進め、この後シートは転写部Ｄへ移動する。
【００２４】
コピーシートが光導電性ベルト１０から分離された後残留粒子が必ず付着している。残留粒子はクリーニング部Ｇで光導電性面から除去される。クリーニング部Ｇは電気的にバイアスされたクリーナーブラシ８８および２つのデトーニング（非弾性）ローラーを含む。リクレイム（回収）ローラーはクリーナーローラーに対して電気的に負にバイアスされており、これによりクリーナーローラーからトナー粒子が除去される。ウェイスト（廃棄物）ローラーはリクレイムローラーに対して電気的に正にバイアスされており、これによりシートの破片および誤って付着したトナー粒子が除去される。リクレイムローラー上のトナー粒子ははぎとられて（図に示されていない）回収オーガー内に堆積され、該オーガーはクリーニング部Ｇの後部から取り出される。
【００２５】
様々な装置機能はコントローラ７６により制御される。コントローラ７６は好ましくはプログラマブルプロセッサであり、該プロセッサは全ての装置機能を制御する。コントローラは、コピーシートの比較計数、再回送ドキュメント数、オペレータにより選択されるコピーシート数、タイムディレイ、ジャム（シートづまり）訂正、等を与える。本文中の実施例のシステムの制御は、印刷装置コンソールからのオペレータにより選択される従来の制御スイッチ入力により実行されることが可能である。ドキュメントおよびコピーシートの位置のモニターのために従来のシート経路センサーまたはスイッチが用いられることが可能である。加えて、コントローラは選択されたオペレーションモードに依存して様々なゲート位置を制御する。従って、オペレータが仕上げモードを選択する場合、バインダ装置および／またはホチキス止め装置が駆動され、片面または両面コピーシートが仕上げ部Ｆへ進められるようにゲートが設定される。
【００２６】
図1 を参照すると、ステアリングシステムの部分的な上面断面図が示されている。ステアリングシステム16はローラー200 から成り、該ローラーは両端をベアリング204 で支持された円筒部材202 となっている。各ベアリング204 はディスク上にマウントされ、該ディスクは外側の面上にディスク中心に対して偏心して取り付けられたピンを有する。一方のディスク210 は小型モーター216 のステーターに強固に接続され、該モーターはギアモーターであってもよい。またもう一方のディスク206 は前記モーター216 のローターまたはギアモーターの出力シャフトに強固に接続される。モーター216 はステアリングローラー200 の内部に配置される。貫通孔214 がディスク210 の内の1 つに与えられ、これを通して必要な電気的接続がモーター216 へ施されることが可能となる。
【００２７】
本システムの動作において、モーターの動作は2 つのディスク206 、210 を反対方向へ回転させ、これによりピン208 、212 が違相位置になる。ピン208 、（212 ）はガイド220 、（221 ）内にスライド可能にマウントされたブロック209 、（213 ）により支持され、これらガイドはローラー200 上のベルトの巻き角度の二等分方向からわずかにずれた同一の角度方向へ向いている。またこれらガイドは装置フレーム250 上にマウントされている( 図3 参照) 。従って、ピン208 、212 が違相位置にへ移動されると、ローラー200 は傾動され、ベルトの移動方向とローラーの傾動とに依存してベルト10を横方向、即ちローラー200 上のローラーに沿った1 方向またはこの逆方向へ移動させる。（ローラーの回転軸に直交する）傾動軸に対して関節動作を制限するため、ローラーはスプリング222 または他のバイアス装置により負荷が与えられていなければならず、前記のわずかにずれた角度に起因して生じるバイアス力がガイドに対してブロックを予圧し、ブロック209 、（213 ）とガイド220 、（221 ）との間のクリアランスを除去する。従ってこのステアリングローラー16はテンショニングローラーとしても働く。
【００２８】
図2 は、巻き角度が180 °より小さい場合のローラーとベルトの接触領域の例を示す。斜線（陰影付け）領域がベルトとローラーとの間の接触領域を表している。
【００２９】
本システムをステアリングローラーとして適正に機能させるため、バックラッシュが実質的に除去されなければならない。バックラッシュの2 つの主要因は偏心ピンとガイドとの間、およびモーターギアのクリアランスである。図3 に示すようにピンをわずかの角度でガイド方向に押しつけることにより、ピンとガイドとの間のクリアランスに関連するバックラッシュが、必要とされる程度まで除去されることが可能となる。モーターギアのクリアランスに関連するバックラッシュは問題とならない、これは該バックラッシュが機械的予圧力により除去されることが可能なためである。しかし、ピンが最小の角度差（位相差）にある場合はギアシステムの厳密な（狭い）許容範囲の仕様の下にバックラッシュが除去されなければならない。加えて、ステアリングローラー内の機構はストッパーを伴って設計されることが可能であり、該ストッパーはピンの相対的回転を例えば90°のような許容角度内に制限する。この角度はストッパーの位置設定により調整可能であり、これにより特定なシステムの仕様が満たされる。
【００３０】
図3 はまたローラーに作用する力を示しており、該力は平衡位置を維持するようバランスしなければならない。ベルト張力F _T はスプリング力F _S のF _I 成分とバランスする。スプリング力のF _b 成分はバイアス力であり、ピン支持ブロック209 、213 をガイド220 、221 へ押しつけてクリアランスを除去する。
【００３１】
ベルト10の位置を追跡してベルト位置を表す信号をコントローラ７６( 図４参照) へ送出するために、ベルトエッジセンサー230 、または複数のセンサー230 、232(図1 および図2 参照) が使用されることが可能である。通常はマイクロプロセッサである該コントローラは、この後ベルトの位置を認識し、正常なベルト軌道動作を維持するために必要な傾動の角度およびその期間を制御するために第2 の動作信号をモーター216 へ送出する。良く知られているように、ベルトの回転に対して軌道動作エラーが周期的な場合、ベルトエッジのプロファイルがマイクロプロセッサにより作成および記憶され、前述の小型ステアリング機構によ高精度のベルト制御が可能となる。
【００３２】
ステアリングローラーの片方の偏心ピンの回転のみによりベルトステアリングを行うこともまた可能である。このような実施例は、両方の偏心ピンが同時に回転することに起因する両偏心ピンを通る軸についてのローラーの角度位置の若干の不確定さを減少させる。このような動作のマイナス面は、ステアリングローラーの片端動作のみによりステアリング角度が得られるために、両端動作時と同一の、ローラーに沿ったベルト移動レートを得るためにより大きな動作が必要とされることである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により比較的簡素で小型であり、ベルトエッジに対する高い局所ストレスを回避するベルトステアリングシステムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型能動ステアリングシステムに関する、ステアリング／テンショニングローラーの軸に垂直な方向の部分的上面断面図である。
【図２】図１に示す小型能動ステアリングシステムのステアリング／テンショニングローラーの端面図であり、該ローラーが傾動した位置にあること、および１８０°より小さいベルト巻き角度に対する接触領域を示す図である。
【図３】図１に示す小型能動ステアリングシステムのステアリング／テンショニングローラーの拡大立面断面図であり、１８０°のベルト巻き角度を有するテンショニング装置としての該ローラーを示す図である。
【図４】図１のシステムを組み込んだ電子写真印刷装置の概略側面図を示す。
【符号の説明】
１ ウェッブ
１０ 光導電性ベルト
１６ ステアリングシステム
７６ コントローラ
２００ ローラー
２０４ ベアリング
２０６ ディスク
２０８ 偏心ピン
２０９ ピン支持ブロック
２１６ モーター
２２０ ガイド
２２２ スプリング
２３０ センサー

Claims (2)

1. 所定経路に沿って移動するウェッブを制御するためのウェッブ移動制御装置において、
   第１軸の回りに回転し得ると共に第１軸に直交する第２軸の回りに傾動し得るウェッブ支持用のステアリングローラーと、
   前記所定経路に実質的に垂直な方向のウェッブの動きを感知し、それに対応した信号を発生する手段と、
   前記信号に応答してウェッブを前記所定経路に戻すためにステアリングローラーを第２軸回りに傾動させるためのステアリングローラー内部に配置したモーターと、
   前記ステアリングローラーの傾動のために前記モーターの作動に応じて回転するように構成された少なくとも１つの偏心ピンと、
   を含むことを特徴とするウェッブ移動制御装置。
2. 複数のローラーによって支持され、複数の処理部を通る所定経路を移動するように構成される感光体エンドレスベルトを有する電子写真印刷装置において、
   第１軸の回りに回転し得ると共に第１軸に直交する第２軸の回りに傾動し得るベルト支持用のステアリングローラーと、
   前記所定経路に実質的に垂直な方向のベルトの動きを感知し、それに対応した信号を発生する手段と、
   前記信号に応答してベルトを前記所定経路に戻すためにステアリングローラーを第２軸回りに傾動させるためのステアリングローラー内部に配置したモーターと、
   前記ステアリングローラーの傾動のために前記モーターの作動に応じて回転するように構成された少なくとも１つの偏心ピンと、
   を含むことを特徴とする電子写真印刷装置。

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