(57)【要約】      （修正有）【課題】転写ニップに入る媒体が引き起こす印刷システム内の速度遷移を低減するシステムを提供する。【解決手段】画像ドラム１２、変速モータ４２、トランスフィックスロール、トランスフィックスニップ、媒体搬送、厚さセンサ、ゆがみセンサ、媒体センサ、スイッチ手段、およびコントローラで構成され、フィードフォワード制御方式において、媒体厚さ測定値３２および／または媒体ゆがみ測定値３２を使用して、転写ニップが媒体と係合する直前に媒体センサ３６が媒体を検出すると、画像ドラムトルクを増加させるようになっている。【選択図】図４
2014182374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写ニップに入る媒体が引き起こす印刷システム内の速度遷移を低減するシステムであって、
長手方向軸から等距離にあるドラム表面を有して、前記長手方向軸のまわりに回転する画像ドラムを含み、
前記画像ドラムを所定の角速度で回転させる変速モータを含み、
長手方向軸から等距離にあるロール表面を有して、前記長手方向軸のまわりに所定の角速度で回転するトランスフィックスロールを含み、前記画像ドラムの前記長手方向軸は前記トランスフィックスロールの前記長手方向軸に対して実質的に平行であり、前記画像ドラム表面は前記トランスフィックスロール表面と接触しており、
前記画像ドラムが前記トランスフィックスロールと接触するところに形成されたトランスフィックスニップを含み、前記トランスフィックスニップに入る媒体が前記角速度の速度遷移を引き起こし、
媒体を媒体経路に沿ってプロセス方向に移動させる媒体搬送を含み、前記媒体を前記トランスフィックスニップまで搬送して、
前記媒体の厚さを測定して厚さ出力信号を伝達する手段を含み、
前記媒体のゆがみを測定して、ゆがみ出力信号を伝達するゆがみセンサを含み、
モータ速度設定点と出力信号とを有して、前記モータ速度設定点をねらって前記変速モータを制御するコントローラを含み、
前記厚さ出力信号と前記ゆがみ出力信号とに基づき前記出力信号を調節する、速度遷移を低減するシステム。
【請求項２】
前記トランスフィックスニップに入る媒体を検出する媒体センサをさらに含む、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項３】
オン状態とオフ状態とを有する電子的スイッチング制御手段をさらに含み、前記スイッチが前記オン状態にあるときには、前記厚さ出力信号およびゆがみ出力信号は前記コントローラ出力信号を調節して、前記スイッチが前記オフ状態にあるときには、前記厚さ出力信号およびゆがみ出力信号は前記コントローラ出力信号を調節しない、請求項２に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項４】
前記厚さ信号を、異なる厚さの媒体に対する媒体厚さトルクプロファイルと比較する、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項５】
前記ゆがみ信号を、異なるゆがみの媒体に対する媒体ゆがみトルクプロファイルと比較する、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項６】
前記変速モータが、前記角速度を測定してモータ速度出力信号を伝達する速度センサを含み、前記モータ速度出力信号に基づいて前記モータトルクを調節する、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項７】
前記媒体の前記厚さが変化するとき、前記厚さ出力信号と前記ゆがみ出力信号とに基づき前記コントローラ出力を前記調節することにより、前記画像ドラムの前記角速度を、前記モータ速度設定点に保つ、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項８】
異なる厚さの媒体に対する媒体厚さトルクプロファイルと、異なるゆがみの媒体に対する媒体ゆがみトルクプロファイルと、をさらに含み、前記厚さ出力信号を前記媒体厚さトルクプロファイルと比較して媒体厚さトルク値を提供して、前記ゆがみ出力信号を前記媒体ゆがみトルクプロファイルと比較して媒体ゆがみトルク値を提供して、前記媒体厚さトルク値と前記媒体ゆがみトルク値とを使用して、前記変速モータに対するトルク補正信号を計算する、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項９】
前記速度遷移補正が、前記角速度における前記速度遷移の±１０％以内に等しい、請求項８に記載の速度遷移を低減するシステム。
【請求項１０】
前記トランスフィックスニップが、５０μｍから２ｍｍの厚さを有する媒体を受け入れることができる、請求項１に記載の速度遷移を低減するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
今回開示する技術は、ダイレクトマーキング印刷システムにおいてトランスフィックスニップが引き起こす媒体搬送速度の偏位に起因する印刷品質欠陥を低減するためのシステムおよび方法に関する。本明細書に記載のシステムおよび方法は、媒体の厚さおよび／またはゆがみを測定するためのセンサを使用して、搬送速度を調節して印刷品質欠陥の可能性を低下させる。
【背景技術】
【０００２】
ダイレクトマーキング印刷システムにおいて良好な印刷品質を確保するには、印刷システムの中を通って搬送される媒体の速度が、所定の速度であり続ける必要がある。通常、印刷システムは特定の厚さを有する媒体向けに設計されている。設計は、システムの中を通って媒体を搬送するときに起こる速度の変化を見越して、それらを補正する。しかしながら、異なる厚さを有する媒体を使用する場合、搬送速度が増減する可能性があり、印刷品質欠陥を引き起こす可能性がある。
【０００３】
従来のトランスフィックスニップは、画像ドラムと、トランスフィックスロールとで構成されており、このトランスフィックスロールには前もって負荷を加えて、画像ドラムと接触させてある。このニップに入る媒体が速度遷移を引き起こして、この速度遷移が画像品質の低下をもたらすことになる。米国特許第７，０６５，３０８号が、ニップモータに対するフィードフォワードトルク制御を用いて速度遷移を低減するためのシステムを記載している。媒体がニップに入ると、表項目から取得した媒体の特性に基づいてモータ速度が変化する。これは先験的な知識を必要とするとともに、また、正しい媒体種類を指定する際にオペレータの勘違いの影響も受けやすい。これらの勘違いは、フィードフォワード制御の機能低下、およびその結果として画質低下を引き起こす可能性がある。
【０００４】
先行技術は、トランスフィックスニップにシートを供給することに起因する動作の乱れを低減するためのさまざまな方法を含んでいる。ニップは画像ドラムとトランスフィックスロールの間に形成され、このトランスフィックスロールには画像ドラムとトランスフィックスロールとを強制的に一緒にさせる前負荷を加えてある。画像ロールとトランスフィックスロールの両方をサーボモータが駆動する。シートは、動作の乱れを引き起こしながら、ニップに供給される。動作の乱れを低減するための先行技術の１つの方法では、シートが境界面に到着したときに、トランスフィックスロールに対して補足的な（すなわち、フィードフォワードの）トルクプロファイルを提供する。媒体の特性に基づく表を使用して、画像ドラム回転速度を増減させるために供給しなければならない転写ロール駆動電流を決定して、実質的に一定の画像ドラム回転速度を保つようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つの先行技術の方法は、画像ドラム／トランスフィックス境界面により形成されたニップにシートが到着したり、またはシートがニップから出たりするときに、画像ドラムに対して補正の（すなわち、フィードフォワードの）トルクプロファイルを適用することにより、シートの前縁部および後縁部のトルクの乱れを低減する。他の先行技術の方法は、速度遷移を低減するのに、ゆがみの効果を使用する。この方法では、画像ドラムに対してトランスフィックスロールを斜めにする。これは、画像ドラムとトランスフィックスロールの間のゆがみはないが、ニップに入る媒体を斜めにする方法と同様である。さらに他の方法では、上流の媒体経路ニップにおいて、シートが入るときのトルクの急上昇（ｓｈｅｅｔ  ｅｎｔｒｙ  ｔｏｒｑｕｅ  ｓｐｉｋｅ）を測定して、下流の媒体経路ニップに供給するトルクを制御して、「打撃（ｔｈｕｍｐ）」、すなわち、ニップローラがシートと係合することから生じる速度遷移の影響を弱めるようになっている。したがって、ニップローラが媒体と係合するときに生じる速度遷移を低減するシステムおよび方法に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載の態様に従って、転写ニップに入る媒体が引き起こす印刷システム内の速度遷移を低減するためのシステムを開示する。このシステムは、画像ドラム、変速モータ、トランスフィックスロール、トランスフィックスニップ、媒体搬送、媒体厚さを測定するための手段（厚さセンサなど）、ゆがみセンサ、媒体センサ、電子的スイッチング制御手段、およびコントローラを含んでいる。
【０００７】
画像ドラムは長手方向軸のまわりに回転するとともに、長手方向軸から等距離にあるドラム表面を有している。トランスフィックスロールは長手方向軸のまわりに所定の角速度で回転するとともに、長手方向軸から等距離にあるロール表面を有している。ドラムの長手方向軸はロールの長手方向軸に対して実質的に平行であり、ドラム表面はロール表面と接触している。変速モータは画像ドラムを所定の角速度で回転させる。厚さ出力信号とゆがみ出力信号とに基づき画像ドラムの角速度を調節する。変速モータは、角速度を測定してモータ速度出力信号を伝達するための速度センサを含んでいる。媒体の厚さが変化するとき、厚さ出力信号および／またはゆがみ出力信号に基づきコントローラ出力を調節することにより、ドラムの角速度をモータ速度設定点に保つ。
【０００８】
トランスフィックスニップは画像ドラムがトランスフィックスロールと接触するところに形成してある。トランスフィックスニップに入る媒体が画像ドラムの角速度の速度遷移を引き起こす。媒体搬送は媒体を媒体経路に沿ってプロセス方向にトランスフィックスニップまで移動させる。トランスフィックスニップは、５０μｍから２ｍｍの厚さを有する、好ましくは１００μｍから１ｍｍの厚さを有する、および最も好ましくは１００μｍから５００μｍの厚さを有する媒体を受け入れることができる。
【０００９】
また、このシステムは、異なる厚さの媒体に対する媒体厚さトルクプロファイルと、異なるゆがみの媒体に対する媒体ゆがみトルクプロファイルと、を含んでいる。厚さを決定するための手段（例えば、厚さセンサなど）は、媒体の厚さを測定して厚さ出力信号を伝達する。厚さ出力信号を媒体厚さトルクプロファイルと比較して媒体厚さトルク値を提供する。ゆがみセンサは、媒体のゆがみを測定して、ゆがみ出力信号を伝達する。ゆがみ出力信号を媒体ゆがみトルクプロファイルと比較して媒体ゆがみトルク値を提供する。媒体厚さトルク値および／または媒体ゆがみトルク値を使用して、変速モータに対するトルク補正信号（本明細書では「速度遷移補正信号」とも呼ぶ）を計算して、変速モータの速度を上げるようにする。速度遷移補正は、角速度における速度遷移の±３０％以内に等しく、好ましくは±２０％以内に等しく、最も好ましくは±１０％以内に等しい。
【００１０】
媒体センサは、トランスフィックスニップに入る媒体を検出する。媒体センサが媒体を検出すると、媒体センサはフィードフォワード制御を開始して、媒体厚さトルク値および／または媒体ゆがみトルク値に基づきモータ速度を調節する。コントローラはモータ速度設定点と出力信号とを有しており、モータ速度設定点をねらって変速モータを制御する。モータ速度出力信号に基づいてモータ速度を調節する。電子的スイッチング制御手段は、オン状態とオフ状態とを有している。スイッチがオン状態にあるときには、厚さ出力信号およびゆがみ出力信号がコントローラ出力信号を調節する。スイッチがオフ状態にあるときには、厚さ出力信号およびゆがみ出力信号はコントローラ出力信号を調節しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、先行技術で知られているダイレクトマーキング印刷システムを示している。
【図２】図２は、異なる厚さの媒体がニップと係合した後の、画像ドラムの速度の変化のモデルを示すグラフを示している。
【図３】図３は、さまざまなゆがみでニップと係合する画像ドラム媒体の速度の変化率を示すグラフを示している。
【図４】図４は、媒体の測定された厚さと、媒体の測定されたゆがみとを使用して、画像ドラムモータ用の速度コントローラを付勢する制御概略図を示している。
【図５】図５は、媒体の測定された厚さを使用して、画像ドラムモータ用の速度コントローラを付勢する制御概略図を示している。
【図６】図６は、媒体の測定されたゆがみを使用して、画像ドラムモータ用の速度コントローラを付勢する制御概略図を示している。
【図７】図７は、厚さ２５０μｍの媒体が２０，０００Ｎでニップと係合した後の、画像ドラムの速度の変化のモデルを示すグラフを示している。
【図８】図８は、フィードフォワード制御なしのときのドラム速度打撃（ｔｈｕｍｐ）、サーボ信号、およびシートセンサ信号を示すグラフを示している。
【図９】図９は、媒体の厚さを用いて画像ドラムモータの速度を付勢するフィードフォワード制御を行ったときのドラム速度打撃（ｔｈｕｍｐ）、サーボ信号、およびシートセンサ信号を示すグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
転写ニップに入る媒体が引き起こす印刷システム内の速度遷移を低減するシステムに対する例示的実施形態について、ここで図を参照してさらに詳細に議論する。
【００１３】
本明細書で使用する場合、「被印刷物媒体」および「媒体」は、紙（例えば、一枚の紙、１リームの紙など）、トランスペアレンシー、羊皮紙、膜、繊維、プラスチック、現像紙、またはその上に情報もしくは画像を印刷、配置、もしくは複製できる他のコーティングされた、もしくはコーティングされていない基材のような有形的表現媒体を指している。本明細書ではシートまたは紙について詳しく言及するが、シート状の任意の被印刷物媒体がシートまたは紙の妥当な相当物になることを理解すべきである。
【００１４】
本明細書で使用する場合、「インク」および「トナー」は、ベルトおよび／または被印刷物媒体上に画像を形成するのに使用する物質を指している。インクは一般に液体形態で保存され、トナーは一般に固体形態で保存されるが、インクおよび／またはトナーはさまざまな形態で保存できる。例えば、インクは液体形態または固体形態で保存できる。用語インクは、本明細書では一般にインクまたはトナーを意味するために使用する。
【００１５】
本明細書で使用する場合、「印刷システム」は、インク、トナー、およびその種の他のものを用いて被印刷物媒体上に画像を形成するための装置、機械、器具、およびその種の他のものを指しており、「多色印刷システム」は、被印刷物媒体上に画像を形成するために２色以上（例えば、赤色、青色、緑色、黒色、青緑色、赤紫色、黄色、透明など）のインクまたはトナーを使用する印刷システムを指している。「印刷システム」は、印刷出力機能を実行するプリンタ、デジタルコピー機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機などの任意の装置を含むことができる。印刷システムのいくつかの実施例が、ダイレクト・トゥー・ペーパー（例えば、ダイレクトマーキングなど）、モジュール重ね刷りプレス（ｍｏｄｕｌａｒ  ｏｖｅｒｐｒｉｎｔ  ｐｒｅｓｓ（ＭＯＰ））、インクジェット、固体インク、および他の印刷システムを含んでいる。
【００１６】
本明細書で使用する場合、「ダイレクトマーキング印刷システム」または「ダイレクト・トゥー・ペーパー印刷システム」は、中間転写ベルトまたはドラム上に画像を形成してから、その後に画像を被印刷物媒体に転写するのとは対照的に、被印刷物媒体にインクを直接配置する印刷システムを指している。
【００１７】
本明細書で使用する場合、「画像」は、印刷システムにより視覚的に表されたコンピュータファイルのコンテンツの視覚表現、復元、または複製のような、何かの視覚表現、復元、または複製を指している。画像は、文字列、図形、写真、パターン、絵、ならびに文字列、図形、写真、およびパターンの組み合わせ、ならびにその種の他のものを含むことができるが、これらに限らない。
【００１８】
本明細書で使用する場合、「媒体搬送ユニット」は、印刷システム内の印刷機構を通過した被印刷物媒体を搬送する装置を指している。媒体搬送ユニットのいくつかの実施例が、媒体搬送ベルトおよび回転媒体ドラムを含んでいる。
【００１９】
本明細書で使用する場合、「転写ロール」または「転写ロール」は、ドラムから紙にトナー粒子を転写するローラを指している。
【００２０】
本明細書で使用する場合、「画像ドラム」は、一連の負および正の帯電を通じて画像または文字列の下を通る一枚の紙に画像または文字列を転写する正に帯電したシリンダを指している。
【００２１】
本明細書で使用する場合、「転写ニップ」または「転写ニップ」または「ニップ」は、ダイレクトマーキング印刷システム内の、画像ドラムとローラの表面または２つのローラの表面が一箇所に集まって、１枚の媒体を受け入れる部位を指している。
【００２２】
本明細書で使用する場合、「センサ」は、物理的刺激に応答して、結果として生じるインパルスを伝達して、測定を行ったり、および／または制御動作を行ったりする装置を指している。このようなセンサは、圧力、光、動き、熱、音、および磁力を使用するものを含んでいる。また、このようなセンサのそれぞれは、本明細書で示すように、被印刷物媒体の配置、位置、速度、方向、プロセス位置またはクロスプロセス位置、およびその種の他のもののような、印刷システム内の特性またはパラメータを検出したり、および／または測定したりするための１つ以上のポイントセンサおよび／またはアレイセンサを含むことができる。
【００２３】
本明細書で使用する場合、「検出すること」は、被印刷物媒体の存在のような物体またはものの存在または欠如を特定すること、発見すること、または認識することを指している。
【００２４】
本明細書で使用する場合、「ローラ」は、印刷システムの中を通って被印刷物媒体をプロセス方向に誘導したり、および／または搬送したりするニップまたはカムを指している。
【００２５】
本明細書で使用する場合、「斜めになった（ｓｋｅｗｅｄ）」は、基準線または基準表面に対する物体またはものの位置を指しており、物体またはものが基準線または基準表面に対して垂直でも平行でもないような位置にある状態を指している。例えば、被印刷物媒体の前縁部がクロスプロセス方向に対して実質的に平行ではない場合、被印刷物媒体は斜めになっている可能性がある。
【００２６】
本明細書で使用する場合、「プロセス方向」は、印刷装置の中を通って被印刷物媒体を処理する方向を指しており、「クロスプロセス方向」または「横方向の」は、プロセス方向に対して実質的に垂直な方向を指している。
【００２７】
本明細書で使用する場合、「横方向位置」は、物体またはもののクロスプロセス方向の位置を指している。
【００２８】
本明細書で使用する場合、「下流の」は、プロセス方向に基づく他の物体の配置に対する１つの物体の配置を指しており、２つの物体のうちの一方の物体がもう一方の物体からプロセス方向に離れて位置しているとき、一方の物体はもう一方の物体から下流にある。
【００２９】
本明細書で使用する場合、「上流の」は、プロセス方向に基づく他の物体の配置に対する１つの物体の配置を指しており、２つの物体のうちの一方の物体がもう一方の物体からプロセス方向とは逆の方向に離れて位置しているとき、一方の物体はもう一方の物体から上流にある。
【００３０】
本明細書で使用する場合、「前縁部」は、被印刷物媒体の他の部分よりもさらに下流にある被印刷物媒体の縁端部を指している。
【００３１】
本明細書で使用する場合、「搬送すること」は、画像または被印刷物媒体のような物体またはものを、配置から他の配置へ運んだり、および／または移動させたりすることを指している。
【００３２】
本明細書で使用する場合、「位置合わせする（ａｌｉｇｎ）」は、望ましい、目的とする、期待される、または指定の位置に合うように調節することを指している。
【００３３】
本明細書で使用する場合、「位置」または「配置」は、例えば、印字ヘッドに対する被印刷物媒体の配置、および／または媒体搬送ユニットの内側または外側に対する被印刷物媒体の配置のような、他の物体またはものに対する、１つの物体またはものの配置を指している。
【００３４】
本明細書で使用する場合、「固定した（ｆｉｘｅｄ）」は、拘束した、所定の位置に取り付けた、容易には動かない、およびその種の他のものを指している。
【００３５】
本明細書で使用する場合、「補正する」は、位置合わせ誤差をずらすこと（ｏｆｆｓｅｔｔｉｎｇ）、調節すること、または修正することを指している。
【００３６】
本明細書で使用する場合、「コントローラ」は、印刷システムの１つ以上の構成要素を制御したり、および／または印刷システムにより実現される１つ以上のプロセスを実行したりするための、コマンドまたは命令を実行するための処理装置を指している。
【００３７】
本明細書で使用する場合、「慣性モーメント」は、角加速度に抵抗する物体の傾向を示しており、物体内の各粒子の質量と、その各粒子の回転軸からの垂直距離の２乗との積の和として表される。
【００３８】
本明細書で使用する場合、用語「打撃（ｔｈｕｍｐ）」は、被印刷物媒体をはさむときの、画像ドラムを作動させるモータのトルクの変化（本明細書では「速度遷移」とも呼ぶ）を指している。
【００３９】
本明細書で使用する場合、用語「プロセス」および「プロセス方向」は、被印刷物媒体を移動させたり、搬送したり、および／または取り扱ったりするプロセスに対する方向を指している。プロセス方向は、媒体ハンドリングアセンブリの中でその方向に沿って被印刷物媒体を主として移動させる流路Ｐの方向と実質的に一致している。このような流路Ｐは、上流から下流への流れである。「横方向」または「クロスプロセス方向」は本明細書ではどちらを使っても変わりはなく、プロセス方向に対してほぼ横向きに延びる２つの方向のうちの少なくとも１つを指している。プロセス経路内で取り扱うシートの基準から、シートの２つの対向する側端部を通って延びるとともに、プロセス方向に対して垂直に延びる軸は、横方向またはクロスプロセス方向に沿って延びていると見なされる。
【００４０】
本明細書で使用する場合、用語「媒体厚さトルクプロファイル」は、トランスフィックスニップが、異なる厚さを有する媒体と係合したときに当てはまるモータトルクの変化を表す曲線を指している。
【００４１】
本明細書で使用する場合、用語「媒体ゆがみトルクプロファイル」は、トランスフィックスニップが、異なるゆがみを有する媒体と係合したときに当てはまるモータトルクの変化を表す曲線を指している。
【００４２】
含まれる例示的実施形態は、転写ニップに入る媒体が引き起こす速度遷移を低減するシステムに関する。
【００４３】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、トランスフィックスニップに入る媒体が引き起こす速度遷移（本明細書では「打撃（ｔｈｕｍｐ）」とも呼び、どちらを使っても変わりはない）を低減する。システムは、媒体厚さの測定値および／または媒体ゆがみの測定値に基づくフィードフォワードトルク制御システムを使用している。速度遷移の大きさは媒体厚さの強い関数である。したがって、センサを使用して媒体厚さを測定することと、この測定値を使用してトルクプロファイルを調節するフィードフォワード制御システム（すなわち、コントローラ）とが、速度遷移を大幅に低減するとともに、結果として画像品質の改善をもたらす。また、速度遷移が媒体ゆがみの関数であることも示された。したがって、フィードフォワード信号を最適化して速度遷移を低減するのに、ゆがみ測定値もまた同様の方法で使用できる。
【００４４】
ここで図面を参照すると、図１は、画像ドラム１２とトランスフィックスローラ１４とを有する先行技術の印刷システム１０を示している。ローラ１４上の力（Ｆ）が、画像ドラム１２とトランスフィックスローラ１４の間の接触を保持している。画像ドラム１２とトランスフィックスローラ１４の間のトランスフィックスニップ１８に媒体被印刷物１６を供給する。媒体被印刷物１６は、トランスフィックスローラ１４が画像ドラム１２に及ぼす力（Ｆ）を増大させることにより、画像ドラム１２の速度を低下させる。媒体被印刷物１６が厚いほど、力（Ｆ）が大きくなる。媒体１６がトランスフィックスニップ１８と係合すると、画像ドラム１２の角速度が低下する。
【００４５】
媒体厚さ測定値
トランスフィックスニップ１８が媒体１６と係合するとき、画像ドラム１２が所定の速度を保持するためにモータがしなければならない余分な仕事量が、媒体の厚さにより決まる。媒体の厚さが増すにつれて、モータがしなければならない仕事量が増加する。媒体の厚さは、周知の装置である媒体厚さセンサを用いて測定できる。例えば、媒体厚さは、ＯＭＲＯＮ（登録商標）のＺ４Ｄ−Ｂ０２微小変位センサを用いて測定でき、この微小変位センサはシートが通り抜けるときのアイドラ軸の動きを検出する。ニップの上流で媒体厚さを測定することにより、ニップが媒体と係合するときには、モータ速度を上げて、所定のモータ速度を保持することができる。あるいは、印刷装置のオペレータがユーザインタフェースを通じて媒体厚さを入力する可能性がある。
【００４６】
異なる厚さの媒体が引き起こすモータに対する増加した仕事量を決定するために、図１と同様の先行技術のシステムの分析を行い、媒体被印刷物１６の厚さの変化が画像ドラム１２の角速度に及ぼす影響を計算した。分析では、媒体被印刷物１６は速度（Ｖ）で搬送され、厚さ（ｘ）を有していた。ニップに入るシートから引き起こされた速度／動作の乱れをモデル化するために下記の式を使用した。
【００４７】
式（１）は、媒体被印刷物をトランスフィックスニップに挿入することにより作り出される仕事量を、運動エネルギーの変化に等しいと計算する。
【数１】
2014182374.tif 000003
【００４８】
式（２）は、小さい速度変化に対する近似式である。
【数２】
2014182374.tif 000004
【００４９】
式（３）は、ドラムの重さ（ｍ＝２πｒＬｔρ）に基づくドラムの慣性だけを考慮して、媒体被印刷物をトランスフィックスニップに挿入したときの角速度の変化を決定している。
【数３】
2014182374.tif 000005
ここで、
Ｆ    スプレッダ力（Ｎ）
ｘ    媒体被印刷物の厚さ（ｍ）
Ｉ    慣性モーメント、（ｎ＊ｎ＊Ｉｍｏｔｏｒ＋Ｉｄｒｕｍ、ｎはギア比である（ｋｇｍ２））
ω    打撃（ｔｈｕｍｐ）の前後での角速度（ｒａｄ／秒）
ｍ    ドラムの質量（ｋｇ）
ｒ    ドラムの半径（ｒ）
ｔ    ドラムの壁厚（ｍ）
ρ    密度（ｋｇ／ｍ３）
【００５０】
トランスフィックス力、すなわち、ローラ１４が画像ドラム１２に加える力は一定であり、例えば、２０，０００Ｎであると考えられる。
【００５１】
式（１）〜式（３）は、画像ドラム１２がシステム内の主要な慣性であると仮定する。また、式（１）〜式（３）は、シート１６がトランスフィックスニップ１８に入ることが引き起こすトルクの乱れ以外は、外部の（すなわち、サーボからの）トルクを加えないと仮定する。要約すれば、画像ドラム１２とトランスフィックスロール１４とを分離する負荷またはスプレッダ力（Ｆ）（すなわち、なされた仕事量）は、運動エネルギー（すなわち、モータの速度）の変化に等しい。式（１）〜式（３）を用いて、異なる厚さを有する媒体被印刷物１６が負荷／スプレッダ力（Ｆ）に及ぼす影響を計算して、結果を図２に示している。媒体がニップと係合していなかった場合に対して、１（すなわち、１００％の速度）のベースライン速度２０を使用している。このグラフは、異なる厚さの媒体に対する媒体厚さトルクプロファイルを作成するのに使用できる。２０ｋＮの負荷では、１００μｍの厚さを有する媒体被印刷物に対する第１の曲線２２が約５％の角速度の低下を有することが示されており、２５０μｍの厚さを有する媒体被印刷物に対する第２の曲線２４が約１５％の角速度の低下を有することが示されており、５００μｍの厚さを有する媒体被印刷物に対する第３の曲線２６が約３５％の角速度の低下を有することが示されている。
【００５２】
媒体ゆがみ測定値
媒体被印刷物（例えば、シートなど）がトランスフィックスニップに入ると、その媒体被印刷物は負荷を増大させて、モータの速度を低下させる。シートがドラムおよびローラの軸と一直線になったときに最大の負荷増大が起こることが分かっている。シートが斜めになると負荷は減少して、シートが斜めになればなるほど、負荷の減少が大きくなる。当業者には媒体ゆがみセンサが周知である。媒体ゆがみは、シートが既知の速度で通過するときにシートの前縁部を検出するように既知の距離だけ離して設置した２個のポイントセンサを用いて検出できる。両方のセンサが同時に前縁部の通過を検出しなかった場合には、その時間差と、２個のセンサ間の距離とを使用して、ゆがみを計算できる。
【００５３】
媒体が２個のゆがみセンサを通過するとき、ゆがみの量（通常、度で測定される）を決定して、モータ速度コントローラに送る。媒体がきちんと整列しており、ゆがみがない場合には、ゆがみ測定値を使用してモータ速度を調節することは行わない。しかしながら、媒体が斜めになっている場合には、ゆがみを補正するために、ゆがみがない場合に比べて加えるモータトルクは小さい。媒体が斜めになればなるほど、ゆがみがない場合に比べて加えるモータトルクはさらに小さくなる。ゆがみがモータ速度の変化に及ぼす影響を定量化するために、紙のシートを異なるゆがみでドラムに固定したドラムとローラとを用いて試験を行った。図３に示すグラフ上に試験の結果をプロットして、速度の変化率と、ゆがみの度数とに対して曲線２８をプロットしている。結果は、ゆがみが増すにつれて、速度の変化が小さくなることを示している。例えば、１度のゆがみは約７．５％の速度の変化を引き起こし、他方、３度のゆがみは約３．５％の速度の変化を引き起こす。このグラフは、異なるゆがみでニップと係合する媒体に対する媒体ゆがみトルクプロファイルを作成するのに使用できる。
【００５４】
媒体厚さ測定値および媒体ゆがみ測定値を用いたモータ制御
いったん媒体厚さおよび媒体ゆがみを測定すると、ニップが媒体と係合するときに起こる速度遷移を最小にするようにモータ速度を制御できる。図４は制御図３０を示しており、この制御図３０では、ニップセンサ３６が媒体の到着を検出してオン・オフ・スイッチ３５を作動させると、厚さおよびゆがみ測定値３２を使用してモータトルク３４を大きくする。モータトルク３４の増加は、媒体が引き起こす速度遷移を補正するように計算されて、コントローラ４０からの出力信号３８に加えられる。組み合わせたコントローラ出力信号３８とモータ速度３４の増加とを、画像ドラム１２を回転させるモータ４２に送る。速度センサ４４が画像ドラム１２の角速度を測定して、コントローラ設定点信号４８を調節するために出力信号４６を送る。例えば、より厚い媒体は、より大きな速度遷移を引き起こすことになるため、モータトルクのより大きな増加を必要とする。同様に、媒体が斜めになればなるほど、モータトルクの増加は小さくなる。媒体が斜めになっていなかった場合には、モータトルクを調節するのに媒体厚さ測定値だけを使用することになる。
【００５５】
従来のサーボ制御は、増幅器＋モータへの制御信号ｕｃ（＝ｕａ）を生成して、トルクＴＱを生成して、速度を制御する速度誤差（セットポイント−測定値）に影響を与えるコントローラで構成されている。本システムは、媒体厚さ測定値ｘの関数として生成したトルクプロファイル（トルク）と、ゆがみ測定値ｓの関数として生成したゆがみプロファイルと、を使用する。ニップ内に媒体が到着した時点で、フィードフォワード制御信号を、（０から）トルクおよびゆがみプロファイルにより生成した出力信号（ｕｆｆ）に切り替える。その結果、増幅器への制御信号はコントローラ出力信号とトルク／ゆがみ出力信号の和である（ｕａ＝ｕｃ＋ｕｆｆ）。このフィードフォワード方式は、ニップが媒体と係合するときに、モータが、必要な追加トルクを生成して、速度遷移を低減できるようにする。
【００５６】
媒体厚さと媒体ゆがみとを利用する制御と同様の方法で、２つの測定値を制御方式内で個別に使用できる。図５および図６は、制御図１３０および２３０を示しており、これらの制御図では、ニップセンサ３６が媒体の到着を検出すると、媒体厚さ測定値１３２および媒体ゆがみ測定値２３２を、それぞれ別々に使用してモータ速度３４を大きくする。
【実施例】
【００５７】
実施例１
図１に示すシステムと同様の画像ドラム１２およびトランスフィックスローラ１４を用いて試験を行った。画像ドラム１２は長さ１７インチ、直径２１．７５インチ、壁厚０．７５インチであった。ドラムの慣性モーメントは約２．６ｋｇｍ２であった。試験では、ドラムは表面速度１ｍ／ｓで回転していた。２０，０００Ｎの負荷（すなわち、トランスフィックス力Ｆ）において、試験では、トランスフィックスニップにシートを供給したとき（図７内の星印）、約１５％のモータ速度の低下を測定した。また、図７のグラフは、１００μｍ、２５０μｍ、および５００μｍの厚さを有するシートをニップ１８に供給したときの、モータ速度の計算された変化に対する図２からの曲線２０、２２、２４、２６を示している。試験の結果は、図７内の星印で示すように、式（１）〜式（３）を用いて生成した曲線と実質的に同じであり、画像ドラムおよび／または転写ロールを制御するモータに加わるトルクは媒体厚さ（ｘ）の測定値と時間（ｔ）の関数であることを示している。
【００５８】
実施例２
システムおよび方法をＰｈａｓｅｒ８５００直列プリンタで検証した。画像ドラムは、約１０：１ギア比のベルトを介してｄｃモータで駆動した。ドラム上のエンコーダでドラムの角速度を測定しており、それにドラム半径を掛けると、ドラムの表面速度が得られる。トランスフィックスロールは、接線界面力（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒｃｅｓ）により駆動される受動的な（すなわち、駆動モータが付属していない）硬質ゴムロールであった。トランスフィックスロールは、ばねで負荷をかけて画像ドラムに押し付けており、試験中、トランスフィックスロールは常に係合していた。用紙搬送路からシートを供給することをシミュレートするために、ドラム上に紙のシートをテープで貼り付けた。シートが境界面に到着する時刻を決定するのに、ドラム／トランスフィックス境界面のすぐ手前に取り付けたシートセンサ束からの信号を使用した。この実験では、１種類の媒体厚さ（２５０μｍ）を使用した。
【００５９】
図８および図９は、フィードフォワードなし（図８）と、フィードフォワードあり（図９）とで速度／動作の乱れを比較している。図８および図９は、前後のドラム速度曲線５２、１５２、前後のサーボ信号曲線５４、１５４、および前後のシートセンサ信号曲線５６、１５６を示している。図は、フィードフォワードなしでは、ドラムの角速度曲線が約０．４ｍ／秒の最大のずれ（約１．０３ｍ／秒から約０．６３ｍ／秒まで）を有していることを示している。フィードフォワードありでは、ドラムの角速度曲線が約０．１３ｍ／秒の最大のずれ（約１．０３ｍ／秒から約０．９ｍ／秒まで）を有している。したがって、試験は、係数約３の改善があることを示した（フィードフォワードなしの０．４ｍ／秒と、フォワードありの０．１３ｍ／秒との対比）。
【図１】
2014182374.tif 000006
【図２】
2014182374.tif 000007
【図３】
2014182374.tif 000008
【図４】
2014182374.tif 000009
【図５】
2014182374.tif 000010
【図６】
2014182374.tif 000011
【図７】
2014182374.tif 000012
【図８】
2014182374.tif 000013
【図９】
2014182374.tif 000014