(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモジュールを有するコピーシート経路と、
複数のコピーシートアクチュエータと、
コピーシート経路上の所定モジュールを直接制御する複数の副制御装置を有する高レベル制御装置とを有し、
コピーシート上に像を生成する画像処理装置において使用される、コピーシートのコピーシート経路に沿った移動を制御する移動制御方法であって、
前記高レベル制御装置が、各モジュール内のコピーシート経路上での各シートの移動目標となる基準軌道を決定するステップと、
前記基準軌道に応じて所定モジュール内で各シートが移動するシート軌道を決定する前記各副制御装置に、前記基準軌道を伝えるステップと、
前記副制御装置がモジュール内の前記シートの位置をモニタするステップと、
前記基準軌道に基づいて前記各副制御装置が決定した所定モジュール内での前記シート軌道に沿って、シートが移動するように制御するステップと、
前記モニタ結果に応じて、シート同士が衝突しないように前記基準軌道又は前記シート軌道を再計画するステップと、
前記再計画の結果に従い前記副制御装置にて前記シートの移動が制御されるステップと、
を有することを特徴とする移動制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の制御方法であって、
前記高レベル制御装置が各モジュール内のシートに対して前記基準軌道を決定するステップは、前記高レベル制御装置に各モジュールの入口と出口の情報を与えるステップを含むことを特徴とする移動制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の制御方法であって、
前記高レベル制御装置が各モジュール内のシートに対して前記基準軌道を決定するステップは、所定モジュール内のシートに加える最大加速力および最大減速力の情報を前記高レベル制御装置に与えるステップを含むことを特徴とする移動制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の制御方法であって、
前記基準軌道は、前記コピーシート経路上での各シートの移動を時間関数として表現されることを特徴とする移動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート取扱システムの制御に関し、特に、事前計画された軌道と段階的アプローチとを使用し、各アクチュエータが行うフィードバック制御を利用して軌道上のシートを移動させることに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般的な電子写真印刷システムにおけるペーパー経路システムは、像運搬光受容体面（image bearing photoreceptor surface）の移動と同期して媒体を供給部から送出することを目的とする。媒体は、必ず所定時間に像運搬光受容体面の速度と見合う所定速度で転写ゾーンに到着しなくてはならない。従来の媒体操作システムは、高精度に製造された高価な操作機（例えば、ローラ運搬機構）を使用して紙やスライド等の媒体を移動している。その際、フィードバック制御は僅かしか、あるいは全く行われない。一般的に係るシステムは、幅広媒体を扱う場合に十分機能せず、高速処理時の精度や信頼性にも問題があった。従来システムの多くは、媒体を特定速度で移動させ、転写直前の転写見当合わせステーションで位置調整を行うオープンループシステムを採用している。係るシステムでは、見当合わせステーションで行われなくてはならない調整が誤ってかつ突然行われることが多々ある。これは、光受容体や媒体駆動装置が予測不可能であることや、光受容体上の像の位置が不確かであることに起因する。調整用の時間や場所が少ない場合、誤調整の可能性がある。特に、高速多量処理時に生じやすい。
【０００３】
例えば米国特許第５，３２８，１６８および第５，２５７，０７０に開示された従来例において、紙詰まり後、コピーシート駆動装置を選択的に起動して紙詰まり解消のために好ましい位置にコピーシートを位置決めをすることが周知である。紙詰まり解消処理は、コピーシート間に所定距離を維持するステップや、ペーパー経路上の各ゾーンから所定の順番で規則的に紙を取り除くステップ等を含む。しかし、係るシステムでは紙詰まり回復に制約がある。したがって、比較的スムースでより正確な調整手段をペーパー経路全行程に設けてコピーシートと光受容体上の像とを同期して像転写ステーションに到着させることが望ましい。
【０００４】
したがって本発明の目的は、多層ハイブリット階層的制御アーキテクチャを設けて媒体を操作することである。本発明の別の目的は、経路上を移動中のコピーシートと相互作用するモジュラ制御装置、分離および継続制御装置の結合体を提供することである。本発明の更に別の目的は、分離制御装置を設けて媒体経路上の媒体に対して距離―時間軌道を計画すること、また、継続制御装置を設けて多層アーキテクチャを使用して媒体を各軌道上に保持することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コピーシート経路に沿ったコピーシートの移動を制御する方法に関する。制御は、高レベル制御装置によりコピーシート経路区間内のコピーシートの移動に対して目標を設け、経路区間内でのコピーシートの動きを制御して行う。さらに、各区間内でのコピーシートの移動は、副制御装置が区間駆動装置を起動して行う。経路区間内のコピーシートの移動に関するフィードバックデータを高レベル制御装置および他の副制御装置に送信し、経路上の選択区間のコピーシート駆動装置が、目標を達成するようにコピーシートの移動を調整する。
【０００６】
本発明は、より制御を中心に設計された媒体操作システムを使用する。係る設計はチップコストを飛躍的に減少させる効果があり、高耐久性を要する部品を含まない。これは、より多くの制御手段をシステムに利用し、ハードウェアコストを削減してシステム全体のコストを抑制することで実現される。更に、本発明は最新制御方法を効果的に使用して、幅広媒体の高速処理における性能を従来より著しく向上することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下の説明により本発明の更なる効果を明確にし、本明細書に付随しその一部を構成する請求項において本発明の特徴を指摘する。
【０００８】
図１は、本発明の技術に係るプリントジョブ処理用レーザプリントシステム２の一例を示す。説明のため、プリントシステム２を制御部とプリンタ部とに分けて示す。特定のプリントシステムを図示し説明するが、本発明はインクジェットやイオノグラフィック（ionographic）等の他タイプのプリントシステムにも適用可能である。
【０００９】
プリンタ部はレーザ型プリンタを含む。説明のため、プリンタ部はラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）部、プリントモジュール部、ペーパー供給部、仕上げ部とに分けて示す。ＲＯＳ部はレーザ源９１を有する。レーザ源９１から照射されたビームは２本の画像ビーム９４に分岐する。各ビーム９４は、聴覚光学モジュレータ（acoustooptic modulator）９２から入力された画像信号の内容に従って二重画像ビーム９４に変調される。二重画像ビーム９４は回転多面体１００の鏡面によって走査され、２本の画像光線としてプリントモジュールの光伝導性ベルトの可動光受容体９８全体に照射される。各画像光線は、モジュラ９２から入力された画像信号が示す潜像静電気像を走査し生成する。光受容体９８は、画像ビーム９４に曝される前に充電ステーションでコロトロン(corotron)１０２による均一に充電される。潜像静電気像は現像機１０４で現像され、ペーパー供給部から供給された印刷媒体に転写ステーション１０６で転写される。印刷媒体はいかなるシートサイズ、タイプ、色であってもよい。転写のために、印刷媒体あるいはコピーシートが、光受容体９８上の現像済画像と一致するタイミングで見当合わせされるように、主ペーパートレイ高容量フィーダ８２あるいは副ペーパートレイ７４または二次ペーパートレイ７８から供給される。
【００１０】
コピーシートはねじりローラ７１およびコピーシート供給ローラ７２を通って供給される。転写ステーション１０６において、光伝導性ベルト９８はランプ（図示せず）から照射される転写前光に曝され、光伝導性ベルト９８とトナー画像との引き合いを軽減する。次に、コロナ発生器３６がコピーシートをチャージして、コピーシートが光伝導性ベルト９８に吸着されトナー画像が光伝導性ベルト９８からコピーシートに誘引されるために適切な電荷量と極性とを持たせる。転写後、コロナ発生器３８は、コピーシートを反対の極性にチャージしてベルトから引き離す。
【００１１】
次に、画像が転写されたコピーシートをコンベヤ５０によって溶解ステーションに進める。溶解ステーションでは、一般的に、記号５２で示される溶解装置によってトナー画像をコピーシートに定着させる。好適には、溶解装置５２は、加熱された溶解ローラ５４と圧力ローラ５６とを有し、コピーシート上のトナー画像が溶解ローラ５４に接触する。
【００１２】
溶解後、コピーシートを平坦化器（decurler）５８に供給し平坦化する。次に、送りローラ６０によってシートを両面回転ロール６２を通してゲートに進め、出力トレイ１１８、仕上ステーション１２０あるいは両面インバータ６６に振り分ける。片面に印刷され今後他面に画像が順次印刷されるシートは両面インバータ６６に一時的に留まる。この時、各シートは、後課程に供給されるまで表側を下に向けた状態で待機する。
【００１３】
両面印刷のため、両面インバータ６６に待機中の片面印刷されたシートを、コンベア７０、ねじりローラ７１、ペーパー供給ローラ７２を通して転写ステーション１０６に戻し、２番面のトナー画像をシートの像が印刷されていない面に転写する。こうして両面印刷されたシートは、片面印刷のシートと同様の経路を通って仕上ステーションに供給される。仕上ステーションでは、引っ張り処理と熱接合処理を行う。
【００１４】
コピーシートは、シートフィーダ７６により二次トレイ７４から、あるいはシートフィーダ８０により二次ペーパートレイ７８から供給される。シートフィーダ７６，８０は摩擦抑制フィーダであり、供給ベルトと取出ロールとを使用してコピーシートをコンベヤ７０に連続送出する。コンベヤ７０はコピーシートをペーパー供給ローラ７２に送り、更に転写ステーションに送る。
【００１５】
高容量フィーダ８２はコピーシートの第一供給源である。高容量フィーダ８２のトレイ８４は昇降機８６上に上下動可能に支持されており、トレイ８４中に積まれたコピーシートの一番上の紙を取出駆動ローラ９０及びアイドラローラ９２に連続供給するための真空フィードベルト８８を有する。コピーシートはローラ９０，９２に導かれて運搬機９３に進む。運搬機９３はアイドラローラ９５、ねじりローラ９６、ペーパー供給ローラ９７と協働して、コピーシートをねじりローラ７１とペーパー供給ローラ７２に送り転写ステーションに移動させる。
【００１６】
図２は、コピーシート経路の拡大図であり、コピーシート経路上の所定の１０ゾーンを示す。各ゾーンには丸で囲まれた番号がふられ、これらの番号から両側の点線まで延びた矢印でその範囲を規定する。破線１３０はコピー取扱モジュールと仕上ステーション１２０間のインターフェイスを示す（１２０は図２に示さず）。ゾーン１及び２は、高容量フィーダ８２からローラ９６までのコピーシート経路であり、ゾーン３はコンベヤまたは運搬機７０に沿ったコピーシート経路である。同様に、ゾーン４はねじりローラ７１から転写ステーション１０６までの、ゾーン５は転写ステーション１０６から溶解装置５２までの、ゾーン６は溶解装置５２から平坦化器５８までの、ゾーン７は平坦化器５８からローラ６０までの、ゾーン８はローラ６０から仕上ステーションまでの、ゾーン９は両面インバータ６６から両面供給ロールまでの、ゾーン１０は両面供給ローラ６９からコンベヤ７０の頂上までの、それぞれコピーシート経路である。
【００１７】
コピーシート経路上の各ゾーンの区切りは任意に設定されるが、本発明によれば、コピーシート経路上のいくつかの部分は独立して駆動され、モータ、ソレノイド、クラッチ機構の動作により選択的にオン、オフされる。例えば、クラッチ７３は運搬機またはコンベヤ７０に機械的に接続し、その動きを制御する。また、ソレノイド７５はねじりローラ７１を選択的に連動、結合解除させる。
【００１８】
媒体操作システムの目的は、紙を取り出し、一つ以上の作業（反転、転写、溶解等）を行いながらペーパー経路上のある場所から他の場所に移動させることであると説明できる。従来は、タイミング信号を用いてこれらの作業を整合させた。例えば、受信タイミング信号に従ってある時点でシートを供給する。供給された紙はペーパー経路を通って経路上の別の位置センサに所定時間帯内に到着し、転写ステーションに特定時間に到着する。所定許容度を越える作業上の時間的エラーが検出されると、装置に知らされ、作業をシャットダウンすることになる。従来システムの別の問題は幅広媒体が扱えず、また正確な高速作業ができないことである。
【００１９】
本発明の制御システムは、図３に示すように制御装置２００等の（１個以上の）システム制御装置を含み、媒体が通過経路に供給された場所から出力される場所までの通過軌道を計画する。軌道は、媒体の経路の通過状況を時間関数として示す。複数のローカル制御装置２０２，２０４，２０６，２０８，２１０によって、シートが軌道を移動するために必要な作動力を決定する。次に、複数のモジュラアクチュエータ２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａ，２１０Ａを使用して、制御装置が特定した軌道上で媒体を移動させる。図３は、この構成を示す概略図である。
【００２０】
つまり、事前計画された軌道と階層的アプローチを用い、各アクチュエータのフィードバック制御を利用して各シートを軌道上で移動させる。各アクチュエータは専属のローカル制御装置を有する。ローカル制御装置は高次制御装置から軌道を指示され、任意の軌道上に媒体を保持する。続いて、アクチュエータは軌道プランナや必要に応じて他のアクチュエータとも連絡し、媒体が軌道を適切に通過できるようにモニタする。
【００２１】
アクチュエータモジュールは、紙の移動、反転、平坦化、像転写、溶解等の一般的な作業を行うことができる。各作業は対応する距離−時間形式の表現で示される。全体の軌道は、各モジュールでの作業に因る制約条件を維持しながら計画される。例えば、シートが反転器にある状態は滞留時間、つまり距離−時間軌道では水平線で表現される。あるいは、シートが同時に二個の運搬モジュールにある状態は両モジュールに係る距離範囲内で軌道が同じ傾き（例えば、早さ）を有することで表現できる。つまり、軌道は、経路上でシートを移動させる際に関わる制約条件を包含する効果的な手段の役割をする。
【００２２】
図３に示す通信リンクを使用し、モジュール制御装置、システム制御装置及び／または任意の他の中間制御装置間で軌道情報やシート位置情報の授受を行う。情報を双方向伝達してリアルタイムで軌道を修正し、経路上の複数シートの衝突を随時解消する。例えば、２枚のシートが経路上で近寄りすぎた場合、これを感知し、モジュール自身あるいはシステム監視制御装置によって適当な軌道を再計画する。新規軌道を適切なモジュールに通知し、当該モジュールは当該シートが新規軌道を移動するように作動力を変更する。
【００２３】
軌道追従にアクティブフィードバック制御を使用すると、異なる種類の媒体を扱う問題を克服できる。制御アルゴリズムは媒体特性に依存するパラメータを使用する。これらのパラメータは媒体の種類に応じてリアルタイムで調整される。調整は、媒体特性をシステムに入力するか、多くの場合オンラインを介して通知されることで、行われる。さらに、媒体の移動にアクティブフィードバック制御を使用すると、システムを気温や湿度等の環境変化に影響されにくい本質的に丈夫なものにすることができ、また部品を減らすことができる。
【００２４】
生産性向上のために、媒体を高速移動させることが必要である。上記の構成では、フィートバック制御を用いて媒体を任意の軌道上に保持する。積極的感知およびアクティブフィードバック制御を用いると、任意の軌道からシートがそれた場合、確実にリアルタイムでこれを修正し、媒体を正確に移動させることができる。また、媒体の移動をリアルタイムでモニタするので、いかなる場合に紙詰まりが生じても、システムがこれを検知し、紙詰まりを回避するように軌道を再計画する。修正不可能な状況であれば、装置は速やかに停止する。更に積極的なフィードバック制御を用いて媒体を操作すれば、アクチュエータ製造時に求められる正確さを軽減できる。状況を感知し制御することで正確さを維持できるので、製造時の精度が劣るアクチュエータを用いて媒体を操作することができる。制御装置（「シリコン」）のコストは急落し、精密ハードウェア（「鉄」）の費用はほぼ横這いなので、本発明に係る構成は全体として費用低減につながるであろう。
【００２５】
図４は、システム制御構成を示す。システム制御装置は、経路に沿って配置されシートを移動するモジュラアクチュエータの各制御装置と相互作用する。システム制御装置２００は各シートが辿る軌道を任意に決定し、各モジュール２２０，２２２，２２４に通知する。各モジュールあるいはローカルモジュールの制御装置２１０，２１２，２１４は、所定の正確さで軌道を辿るために必要な作用力（Ｕｉ：ｉ＝１，２・・・で示す）を決定する。シートの実位置は（測定するか、ルーエンバーガー観測器等の決定論的観測器や、カルマンフィルタ等の確率論的観測器を用いて推定する）ｙｉ（ｉ＝１，２・・・）で示される。
【００２６】
ローカルモジュール制御装置は継続的にフィードバックを行い、基準軌道情報を高次システム制御装置２００から受信し、作用力を駆使してシートを軌道上に保持する。ローカルモジュール制御装置の唯一の条件は、安定しており、シートを任意の基準軌道上に保持するために十分な作用力を有することである。空気噴出運搬モジュール用の係る制御装置（媒体の移動力としてローラに代えて流動空気を使用する紙運搬）は、滑走式制御装置である。滑走式制御装置は、モジュールを介して空気の流れを制御することで、シートを（移動経路に沿って）一元的に制御する。別の例としては、従来のローラ運搬モジュールがある。係るモジュールは、シートをあるモジュールから別のモジュールに運搬する。ここではローラ速度が制御される。
【００２７】
好適には、モジュールと各シートとの間の制約条件は、（いくらでも）基準軌道自身に包含される。各モジュールは常に所定基準軌道のみを参照し、後行程モジュールでの作業に係る管理上の制約条件は関知しない。
【００２８】
係る状況を効果的に実現するため、システムレベル制御装置は、インターフェイスで特定される各モジュールの各種性能を認識しておく必要がある。特に、システムレベル制御装置は、モジュールの入口と出口（例えば、各モジュールの長さ）や、制御装置が所定シートに加えられる最大加速力および減速力を認識しておくべきである。また、これがモジュール内に残るシート長に係る関数であれば（特に空気噴射式の場合）、それも特定されるべきである。さらに、適切な単位ステップ応答に対する制御装置の処理時間も特定されるべきである。これは、モジュール制御装置の応答時間の基準として使用可能である。紙詰まりやシステムシャットダウン等の問題が生じた場合、基準軌道を訂正しなくてはならないかもしれないので、システム制御装置は経路を通過する各シートの現在位置を継続的に追跡しなくてはならない。
【００２９】
システム制御装置２００は、各シートの基準（公称）軌道を決定する。決定は、各モジュールの情報を使用して行う。２枚の異なるシートに係る距離―時間軌道を図５に示す。この軌道は単に一定速度軌道である。シートは異なるモジュールを通過するので、軌道の異なる部分が異なるモジュールに割り当てられる。例えば、モジュール１には軌道ＡＢが、またモジュール２には軌道ＣＤが割り当てられる。これらはシートがモジュールに挿入された時点から完全に排出される時点までの軌道の一部に相当する。上記の例では、２枚のシートに係る公称軌道が示される。これらの軌道は、シート間の公称距離が常に一定かつ距離ＥＦに相当するように設計されている。
【００３０】
システム制御装置は、シートが衝突状態(collision regime)になるか否かを判断する。衝突すると判断した場合、この旨の情報が関係するモジュールに通知され、事前にプログラムされた手順で訂正行動がとられる。モジュール調整は基準軌道を用いて行われる。これらの軌道は、シートをモジュールの入口から出口に移動するための必要制約条件を包含する。シートが別のモジュールに移動する時、当該シートが同時に両モジュール内にある間は当該両モジュールに対して同じ軌道が特定されている。これにより、両モジュールの作用装置が同じ目的、つまり、シートを同じ軌道上で移動させることを確実に達成する。したがって、シートは安全かつ（破れやゆがみ等の）損失を被ることなく移動できる。
【００３１】
本発明を様々な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明は上記の詳細のみに限定されるものではなく、請求項の範囲を逸脱することなく修正変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した一般的なプリントシステムを示す平面図である。
【図２】  コピーシート経路を示す説明図である。
【図３】  本発明による媒体操作用多層ハイブリット階層的制御アーキテクチャの概略図である。
【図４】  本発明によるシステム制御アーキテクチャの概略図である。
【図５】  本発明による２枚の異なるシートに対する距離―時間軌道を示す説明図である。
【符号の説明】
２００  システム制御装置、２０２，２０４，２０６，２０８，２１０  ローカル制御装置、２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａ，２１０Ａ  モジュラアクチュエータ。
【図１】
0004138135.tif 000002
【図２】
0004138135.tif 000003
【図３】
0004138135.tif 000004
【図４】
0004138135.tif 000005
【図５】
0004138135.tif 000006