(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料をプリント装置の中で扱うローラアッセンブリーにおいて、
空気源と、
外面とその回りを前記外面が回転する回転軸とを有する円柱状のローラと、
前記空気源と連通するローラ内のプレナムと、
前記ローラの外面にあり、前記プレナムと連通する複数の開口部と、を有し、
前記空気源から供給され、前記複数の開口部から吹き出す空気により、前記ローラの回転軸に平行な方向の成分を前記シート材料に伝えるために、前記複数の開口部が、前記ローラの回転軸に対して同一方向に傾斜していることを特徴とするローラアッセンブリー。
【請求項２】
請求項１記載のローラアッセンブリーにおいて、前記空気源は、圧力源及び真空源であり、前記プレナムは、圧力源と連通する経路と真空源と連通する経路とを有し、
前記圧力源が、圧力源と連通する経路を介して前記開口部と連通することにより、前記シート材料を前記ローラの外面から離し、
前記真空源が、真空源と連通する経路を介して前記開口部と連通することにより、前記シート材料を前記ローラの外面に向かわせることを特徴とするローラアッセンブリー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願はシートまたはペーパ取扱い装置に関し、特に写真複写機、プリンタなどのプリント装置内のペーパ用のローラに関する。さらに詳細には、本願は開口部を有する複数の空気式のローラの使用法に関し、この開口部を通して、空気を放出または吸引、すなわち圧力を加えたり真空にしたりして、ペーパを管理および取り扱いをすることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリント装置では、シート材料すなわちペーパは、一連のローラおよびカウンターローラによって取り扱われる。カウンターローラは、シートを扱うローラの表面の接線方向に直角な力を発生させるために必要とされる。しかし、カウンターローラはシートに対してジャム、紙を引き裂いてしまうこと、しわ、または別の表面の損傷を引き起こすことがある。ペーパに対する好ましくない物理的損傷はさておき、プリント装置はサービスまたはメンテナンスを必要とし、またサービス担当者がジャムを取り除くために接近できる付加的な空間が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ペーパの取扱いには一般に、例えばペーパの位置決めのために、ローラの運動方向に垂直な運動成分も必要とする。このことは、標準的な組のローラ（ローラとカウンターローラ）を用いて達成できない。その代わり、シートを放したり掴んだりする別のローラのセットを必要とする。こうすると不必要なことだが、コスト、複雑性、およびペーパ経路が増加する。さらに、この複雑性はみな究極的には信頼性がなく、またペーパを扱うために必要な空間を減らすという目標からかけ離れてしまう。
【０００４】
プリント装置におけるペーパの扱いに関するさらに別の関心事は、ペーパ経路において種々の速度の変化が発生する可能性があることである。周知のプリント装置では、ペーパのシートは処理経路を通過する間に、非常に多くの速度の加速や減速を受けることは理解されよう。例えば、ペーパのシートが給紙時に静止の位置から前進し、第１のワークステーションに向かって速度が加速され、第１のワークステーションで減速され、次に下流すなわち第２のワークステーションに向かって加速され、第２のワークステーションで減速されるなどである。個別に取り扱うことと処理が増加することが、ペーパシートをできるだけ離して置くことを必要とする理由である。
【０００５】
他方、間隔を広げると、必然的にペーパの速度変化を増加させることになる。このことは今度は、速度変化すなわちペーパの屈曲を達成するために、ローラを絶えず加速および減速させる必要がある。加速と減速に関連する力は、ローラと関連するモータ系に大きなストレスを与えることになる。このため、加速と減速が増加すると、組立体になおさらに空間が必要となる。
【０００６】
ローラ組立体に関連する圧力または真空構造のいずれかにおける空気の一般的な使用方法は、従来技術で周知である。例によると、米国特許第４４９３５４８号、３２５４１号、４０６２５３８号、４５４３１６０号、４７２６５０２号、４７９２２４９号、４９９７１７８号、５０３２８７５号、５１２７３２９号、５１９７８１２号、５４０１７２１号、５４３１３８４号、５２９９４１１号、および５４１１２４５号は、一般にローラ組立体に関する従来技術の特許を示している。しかしながら、これらの周知の構造は、ペーパ経路における処理速度の増加、空間的な制約、種々のペーパストックの扱い、および速度の変化に対するシステムの要求の方向に十分に向いていない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、これらの問題のすべてを克服する新規で改良した装置および方法を考慮すると共に、ペーパのような柔軟なシート材料を扱うための簡単で、正確かつコンパクトな組立体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を関係するための手段】
本発明は、空気源と連通するプレナムを備えるローラを持つローラアッセンブリーを提供する。このローラは、シート材料に対して外面の回転の接線方向に垂直な方向に速度成分を伝えるために適した開口部を外面に備えている。
【０００９】
また、別の態様によれば、このプレナムは、シート材料をそれぞれローラ面に向かわせるまたローラ面から離すための真空源および圧力源とそれぞれ選択的に連通させることもできる。
【００１０】
また、別の態様によれば、このローラアッセンブリーは種々の速度で回転する第１および第２のローラを含むと共に、真空源および圧力源を用いて、種々の速度で回転するローラ間をシート材料が容易にスムーズに移送できるようにすることもできる。
【００１１】
また、別の態様によれば、シート材料の第１の面をローラに吸引するために開口部を真空源に選択的に接続し、シート材料をローラの回転に合わせて約１８０度逆転させ、次に逆転したシート材料を回転しているローラから離すために開口部を圧力源に接続することによって、ペーパを逆転させるためにローラアッセンブリーを使用し、次に、ローラの開口部を真空源に接続して、シート材料の第２の面をローラに吸引することも可能になる。
【００１２】
本発明の原理上の利点は、シート材料に対して直角の力を及ぼすカウンターローラを省いて、ペーパのジャムの発生を最小にすると共に機械設計を簡略化することである。
【００１３】
本発明のさらに別の利点は、単一のローラでローラの運動方向に垂直な方向にペーパの動きを発生する能力にある。
【００１４】
本発明のさらに別の利点は、単に圧力を変えるだけで、ペーパに加わる直角の力を変化させる能力にある。
【００１５】
本発明の別の利点は、ペーパに関してローラのすべりすなわちクラッチ動作を可能にしながら、摩擦および引きずりを減少させることにある。
【００１６】
本発明のさらに別の利点および恩恵は、後述する詳細な説明を読みかつ理解すれば、当業者には明白になるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
先ず図１を参照すると、本発明に基づいて形成された空気式のローラアッセンブリーが示されている。図１は、全体的に円柱形をした側壁１２および対向する終端壁１４，１６によって定義するローラアッセンブリー１０を含む。外面すなわち側壁１２には、所定の位置に一連の開口部１８がある。この開口部１８は、中空の内部すなわちプレナム２０（図２および図３）と連通して、正の圧力または真空すなわち負の圧力のいずれかの流体圧力のソースと選択的に連通する。
【００１８】
図１に示すように、このローラアッセンブリーは、矢印２２で示すように、例えば反時計方向に回転するようにできている。この特定の実施形態では、円柱形のローラは回転する外側部分および固定した内側部分３０を有する。例えば図３に示すように、軸端部３２，３４は、回転する外側部分（側壁）１２の中に収納されプレナム２０の両終端部の近くに、拡大した径方向のショルダ３６，３８を含む。このショルダは、回転する外側部分の終端壁１４，１６の軸方向内側に収納され、密接して嵌合するが自由に回転できる組立体であることが望ましい。ベアリングアッセンブリー４０，４２は両端部で、ローラの固定した内側部分と回転する外側部分との間に挿入される。ベアリングアッセンブリー（ローラベアリング）４０，４２は、相対的に回転する外部シリンダ部分と固定した内側部分の間の摩擦を最小限に抑える。調整駆動モータ５０などの駆動手段を使用して、外部シリンダを回転させる。あるいは、駆動手段は、アッセンブリーを参照番号５２で示す長手方向の軸の回りを回転させるベルト、ギヤなどを含むことができる。
【００１９】
内部キャビティすなわちプレナム２０は、端部３２，３４を通って伸びる１つ以上の経路５４，５６を介して、正圧または負圧（図示せず）の外部ソースと連通する。プレナムと空気源との間を連通するために、図示した以外の経路を設けることができることも理解されよう。回転シリンダの開口部１８は、空気源と絶えず連通している必要はなく、正圧または真空のいずれかと選択的に連通すればよい。従って、図２に示すように、外部シリンダの開口部１８は、固定した内側部分で定義する一対のチャンバ２０ａ，２０ｂと選択的に連通する。シリンダの外面の円周上の位置は、いつ開口部がプレナムと連通するかを決定する。さらに、外側部分の回転速度は、開口部が圧力／真空を供給される時間の長さを決定する。このため、回転動作の一部の間では、開口部は圧力または真空を受けることができるが、回転動作の選択された他の部分の間では、開口部は圧力または真空を受けることができない。
【００２０】
図３に最も良く図示しているが、開口部１８は所定の角度で外面の方向を向くことが好ましい。それぞれの開口部１８の角度は第１の軸端部（図２の左端）を向いているが、選択性開口部は別の方向を向くこともできることは理解されよう。この角度方向により、ペーパシートがローラを横切るとき軸方向成分がペーパシートに伝えられる。軸方向成分を空気に与えると、ペーパシート６０を効率良く所望する方向に向けることができる。図１の開口部から伸びる矢印が示すように、ペーパシートには矢印６２で示す合成された速度が加えられる。この合成された速度は、接線方向６４（ローラの回転に対して接線方向）および軸方向６６（ローラの回転軸に平行な方向）に伸びる成分から成る。開口部をこのような方向に向けると、ペーパがローラを通過するときペーパの運動を再度管理することができる。上述したように、従来のローラアッセンブリーは、ローラの回転軸に平行な方向の運動を得るためには、ペーパを放したり掴んだりする複雑なローラのセットを必要とする。しかしながら、本発明はこの運動を達成する効果的で簡単なアッセンブリーを提供する。
【００２１】
あるいは、開口部を通って供給された空気は空気ベアリングを形成して、直接接触せずにペーパを支持することになる。上述したように、開口部に軸方向の成分を持たせることにより、空気はローラ表面の速度の接線方向に垂直な速度の成分をペーパに伝える。この運動は、少なくともペーパの表面を損傷せずに、従来のローラ／カウンターローラの系を用いて行うことはできない。
【００２２】
ローラアッセンブリーの固定の内側部分と回転する外側部分との間の気流についてのインピーダンスは、固定成分と回転成分との間で開口部１８によるインピーダンスよりも大きくなければならないことは、図３を観察すれば理解されよう。さらに、複数の正および負の時々変化する圧力をローラのプレナムに加えて所望のペーパ運動を行わせることによって、ローラアッセンブリーを各種の用途に使用する。例えば、プレナムをローラが回転している間の一時期に真空に接続して、ペーパをローラに引き付ける。この結果、ペーパはローラの表面に引き付けられると共に、その速度は回転する外部ローラの速度の接線方向に一致することになる。このペーパ速度のコントロールは、従来の構成におけるようなカウンターローラを必要とせずに達成される。さらに、吸引圧力すなわち負圧を変化させることの結果、直交する力を連続して変化させることになる。同様に、選択した時間の間に工程を変える正の圧力を開口部に加えることによって、ペーパを所望の順序で管理する。
【００２３】
図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照すると、ペーパ取扱いについてのこれらの原理による特別な応用が図示されている。ここでは、ペーパシートをこのように移動させるために従来の構成で必要とされたような多数のローラを必要とするのではなく、わずかなローラしか使用しないで、ペーパの位置決めを向上させている。さらにこの構成によって、従来技術の構成と比較すると、使用するペーパのストックを一層軽くできる。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、シート６０が回転するローラアッセンブリー１０に接近している。空気をローラの開口部から外側に吹き出してペーパに当てて、ペーパをローラと異なる速度で移動できるようにすることが好ましい。いったんペーパがより完全にローラ上に位置すると、開口部１８は真空と連通して、ペーパをローラ表面に引き付ける。前に詳述したように、このときペーパはローラの速度に変わる。図４（ｃ）に示すように、ペーパがローラの回転速度で右方向に進むとき、真空が継続して印加されている。図４（ｄ）に示すように、ペーパがローラから離れるとき、開口部１８を切り替えて正の圧力源と連通することによって、モーメントをペーパに伝える。再び、速度の変化が起こる。さらに、所望すれば、開口部をこの段階でローラの回転の接線方向に垂直な軸方向成分６６を持たせることによって、ペーパシートをガイド７０に向かって移動できる。
【００２５】
前述したように、ペーパの供給不具合は、従来のローラアッセンブリーに関連する共通の問題である。それぞれが真空源と連通している一対のローラを使用すれば、隣接するシート間の分離動作を向上させる（図５）。例えば、隣接するシート６０Ａ，６０Ｂが、対向して回転するローラ１０Ａ，１０Ｂ間のギャップ間に送られる。それぞれのローラが、真空源と連通する一連の開口部１８を外面に含んでいるため、それぞれのペーパシートはその関連するローラに向かって吸引され、このため分離動作を向上させる。これによって、複数のペーパシートが下流に送られてしまうという、典型的なペーパ取扱い構成におけるカウンターローラに関連する一層共通的な問題が発生する可能性が減少する。
【００２６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明のさらに別の応用を示している。これらの２つの図面は、この種のローラアッセンブリーを用いて容易に達成できる速度変化を示している。例えば、第１のローラすなわち左側ローラ１０Ａは、速度Ｖ1で回転している。この上流ローラ１０Ａが真空源と連通している場合、ペーパシート６０の速度は第１のローラと同じである。このペーパが下流に進むにつれて、その前端部は第２のローラすなわち下流ローラ１０Ｂに接近する。正の圧力を速度Ｖ2の第２のローラに加えることにより、空気ベアリングが作られて、ペーパシートの前端部は第２のローラ上で容易に速度変化する。シート６０の後端部が第１のローラからいったん離れると、第２のローラに加えた正の圧力は次に真空源に切り替わる。これにより、ペーパシートは第２のローラに吸引されて、第２のローラの速度Ｖ2になることができる。さらに、正の圧力がこのとき第１のローラに加えられて、ローラがその前端部と後端部とで同時に異なる力を受けることが確実になくなる。例えば、第１のローラからの正の圧力は、ペーパが第２のローラの表面に向かって吸引されるとき、ペーパに別のモーメントを与える。これにより、ペーパ表面への損傷に関連する問題であるペーパとローラとの間の滑りが除かれる。
【００２７】
図７では、別の代わりのローラアッセンブリーが示されている。ここでは、ローラアッセンブリーの内側部分も回転する。これにより、ローラ全体を一体に形成でき、相対的に回転する面間のシールの数を少なくする。同様な方法で、上述した様々な利点と長所を達成する。
【００２８】
入口８０は内部のプレナムすなわち一連のチャネル８２と連通している。開口部８４がローラの外面８６に形成されており、ベアリング８８が回転するためにローラの両端部を支持している。この構成では、ローラの回転をペーパの位置と同期させる必要がある。このため、このタイプのローラの用途は制限されるが、例えば図８（ａ）〜図８（ｆ）に示すように、重複して複写するためのペーパシートを復帰（往復）させるために使用できる。
【００２９】
ペーパシート６０は、第１の面６０’および第２の面すなわち下側面６０”を有する。第１の面６０’はすでにプリントされており、第２の面６０”上にプリントする必要がある。ペーパの前端部６０ａがローラアッセンブリー１０に接近するとき、ローラの円周上で隣接する対の四分円（クォードラント）およびその外面を通って伸びる開口部は真空源（Ｖ）と連通している。これにより、シートの第２の面６０”がローラに引き寄せられる。ペーパがローラと共に回転するとき、対の四分円に対して真空を維持する（図８（ｂ））。図８（ｃ）に示すように、第１の四分円が６時と９時の位置の間の方向を向くと、第１の四分円に対する真空源は圧力源（Ｐ）に切り替わる。これにより、シートがローラのこの部分から開放される。しかしながら、第２の四分円では真空が維持されるので、ペーパの後端部６０ｂはまだローラの速度と同じ速度で回転している。時計方向の回転を続けて、図８（ｄ）に示すように、第２の四分円が真空源から圧力源Ｐに切り替わると、ペーパをそのローラとの接触から開放する。この段階で、ペーパは逆にされたので、シートの上面と下面とはペーパの元の位置から逆転されたことになる（図８（ａ））。
【００３０】
第１および第２の四分円は共に圧力源に接続され、また外部のエアージェット９２または機械的部材がシートの第１の面６０’を押し上げる。これにより、シートの後端部６０ｂを図８（ｅ）に示す位置まで上方に押す。第１および第２の四分円は現在真空源と連通する位置に来たので、第１の面６０’はこのときローラの面と接触するようになり、ペーパはローラの回転速度になる。ローラの回転が時計方向に図８（ｆ）に示す位置まで継続すると、逆転プロセスが完了して、第２の面６０”がこのとき上向きになり、ペーパシートは、画像形成ステーションなどの下流のワークステーションに転送できる。
【００３１】
好適な実施形態を参照して、本発明を説明してきた。無論、さらに別の変形例や変更例はこの分野で普通の技術を持つものには理解できるであろう。これらの変形例や変更例は、添付の特許請求の範囲によってカバーされると考える。
【００３２】
なお、本実施形態及び他の好ましい態様を以下に示す。
【００３３】
（１）シート材料をプリント装置の中で扱うローラアッセンブリーにおいて、空気源と、外面とその回りを前記外面が回転する回転軸とを有する円柱状のローラと、空気源と連通するローラ内のプレナムと、シート材料をローラに関して所望の方向に向けるための、ローラの外面にありプレナムと連通する開口部と、から成るローラアッセンブリー。
【００３４】
（２）開口部の少なくとも１つが速度成分を外面の回転の接線方向に垂直な方向に伝える方向を向いている、（１）に記載のローラアッセンブリー。
【００３５】
（３）開口部が回転軸に平行な方向を向いている、（１）に記載のローラアッセンブリー。
【００３６】
（４）プレナムが、シート材料をローラの外面に向かわせたりローラの外面から離すために真空源および圧力源と選択的に接続する第１および第２の部分を含む、（１）に記載のローラアッセンブリー。
【００３７】
（５）外面がプレナムと相対的に回転する、（１）に記載のローラアッセンブリー。
【００３８】
（６）ローラのプレナムも回転軸の回りを回転する、（１）に記載のローラアッセンブリー。
【００３９】
（７）シート材料をプリント装置内で処理するローラアッセンブリーにおいて、ローラ内のプレナムと連通する一連の開口部を備える外面であって、前記プレナムがローラの回転時にシート材料を外面に向かわせたり外面から離すためにそれぞれ真空源および圧力源と選択的に連通する外面を有するローラを備えるローラアッセンブリー。
【００４０】
（８）このアッセンブリーが、前記ローラと関連動作すると共に、シート材料をこのローラから受け取るために前記ローラの下流に配置される第２のローラを含む、（７）に記載のローラアッセンブリー。
【００４１】
（９）ローラおよび第２のローラが別の速度で回転する、（８）に記載のローラアッセンブリー。
【００４２】
（１０）シート材料がローラの外面を移動するときローラは真空源に接続され、かつシート材料が前記外面から離れるときローラは圧力源に接続される、（９）に記載のローラアッセンブリー。
【００４３】
（１１）シート材料が第２のローラの外面に接近するとき第２のローラは圧力源に接続され、かつシート材料が第２のローラを移動するとき第２のローラは次に真空源に接続される、（１０）に記載のローラアッセンブリー。
【００４４】
（１２）シート材料の第１の面をローラに接触させるために開口部を真空源に選択的に接続し、シート材料をローラが回転するにつれてほぼ１８０度反転させ、次に反転したシート材料を回転するローラから離すために少なくとも幾つかの開口部を圧力源に接続し、その後開口部を真空源に接続してシート材料の第２の面をローラに接触させることによって、ペーパを逆転するためにローラを使用する、（７）に記載のローラアッセンブリー。
【００４５】
（１３）ローラはペーパを逆転させるプロセスの間は同一方向に回転する、（１２）に記載のローラアッセンブリー。
【００４６】
（１４）ローラはローラが回転する間の所定の一部の時間中には真空源に接続されると共に、ローラが回転する残りの時間の間には圧力源に接続される、（１２）に記載のローラアッセンブリー。
【００４７】
（１５）ローラの円周上の長さの一部のみが開口部を含む、（１４）に記載のローラアッセンブリー。
【００４８】
（１６）シート材料の前端部が始めにローラ上に受け取られ、かつシート材料が反転されると同じシート材料の後端部がローラに受け取られる、（１２）に記載のローラアッセンブリー。
【００４９】
（１７）ペーパシートをプリント装置の中で扱うローラアッセンブリーにおいて、回転軸と、外面に設けた真空源に接続するための開口部とを有すると共に、その回転軸の回りを時計方向に回転する第１のローラと、第１のローラの回転軸に平行な回転軸と、真空源に接続するための外面の開口部とを有すると共に、反時計方向に回転する第２のローラと、ペーパシートを間に受け入れるための第１および第２のローラの間に設けたギャップであって、開口部が真空になるとこれらのローラがペーパシートを分離するギャップと、から構成するローラアッセンブリー。
【００５０】
なお、上述した実施の形態においては、プリント装置を参照して本発明を説明したが、本発明にはより広範な用途があり、他の関連する環境および用途に好適に使用できることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の係るペーパシートを扱う空気式ローラアッセンブリーの概念斜視図である。
【図２】  固定した内部構造を持つ空気式ローラの端面図である。
【図３】  図２のライン３−３に沿って切り取った断面図である。
【図４】  ペーパシートを導入するために真空と圧力とを選択的に使用することを説明する説明図である。
【図５】  一対のペーパシートに反対方向の直角の力を加えてそのシートを互いに分離する一対のローラの使用方法を説明する説明図である。
【図６】  速度変化を行うための一対のローラを用いる真空および圧力の選択的な使用方法を概略的に説明する説明図である。
【図７】  空気式ローラアッセンブリーの別の構成を説明する断面図である。
【図８】  ペーパを逆転するために真空と圧力とを選択的に採用することを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  ローラアッセンブリー、１２  外面、１４，１６  終端壁、１８  開口部、２０  プレナム、３０  内側部分、５２  ローラの長手方向の軸、５４，５６  経路、６０  ペーパシート、６２  合成された速度、６４  接線方向、６６軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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