JP2005153526A - 多段転写前被印刷体加熱アセンブリとそれを備えたインク画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体インク画像生成装置またはプリンタにおいて、効果的な画像転写を実現することが可能な転写前被印刷体加熱アセンブリを提供する。
【解決手段】高速相変化インク画像生成装置１０における多段転写前被印刷体加熱アセンブリは、（ａ）前記装置の内部にあって、画像転写受像ステーションの上流に位置し、前記画像転写受像ステーションに供給されている各々の被印刷体を、最初に加熱する第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２と、（ｂ）被印刷体供給方向を基準として、前記第１の被印刷体加熱アセンブリの下流に位置し、前記第１の被印刷体加熱アセンブリによって最初に加熱された前記各々の被印刷体を、所望の画像受像温度まで制御可能に再加熱する第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に画像生成装置に関しており、特に、複数の画像転写前被印刷体加熱アセンブリを有する画像生成装置に関する。このようなアセンブリは、特に、高速相変化インク画像生成装置またはプリンタにおいて有用である。

一般に、相変化インク画像生成装置またはプリンタにおいては、周囲温度では、固相であるが、その装置またはプリンタ（以下、装置／プリンタと表す）の上昇した動作温度では、融解した、つまり溶けた液相で存在する（また、液滴または噴流として射出されることが可能な）相変化インクを用いる。そのような上昇した動作温度では、この融解した、つまり液体状の相変化インクの液滴または噴流が、プリンタのプリントヘッド機構から印刷媒体上に射出される。このような射出が行われるのは、最終的な画像受像被印刷体上に対して直接的にであってもよいし、画像形成部材から最終的な画像受像媒体に転写する前に画像形成部材上に対して間接的にであってもよい。いずれにせよ、インク滴は、印刷媒体の表面に接触すると、直ちに凝固して、所定のパターンの凝固されたインク滴の形で画像を形成する。

そのような相変化インク画像生成装置／プリンタの具体例およびそれを用いて画像受像シート上に画像を生成するプロセスが、１９９４年１２月１３日にティタリントンら（Titterington et al.）に付与された米国特許第５，３７２，８５２号明細書に開示されている。このなかに開示されているように、相変化インク印刷プロセスには、固体状の相変化インクの温度を上昇させ、これを溶かして、融解した液状の相変化インクにすることが含まれる。また、例えば、インクジェットプリントヘッドのような機構を用いて、液体状の相変化インクの液滴を画像形成面上にパターン状に塗布することが含まれる。さらに、このプロセスには、相変化インク滴を画像形成面上で凝固させ、これらを画像受像被印刷体に転写し、相変化インクを被印刷体に固定させることが含まれる。

通常の速度（毎分１２〜３２枚）の固体インクプリンタにおける比較的効果的な画像転写は、被印刷体を、前加熱された状態、つまり画像転写に先立って加熱された状態にすることによって達成可能であるということが知られている。従来では、例えば、米国特許出願第１０／３２０，８２１号明細書に開示されているように、単段プリヒータを用いることにより、被印刷体が画像転写に備えて位置合わせされるのに先立って、熱を被印刷体に伝達するようにしている。残念ながら、例えば、比較的高速（毎分４０枚以上）の固体インクプリンタにおいて、単段ヒータは、不十分な熱または過度の熱を被印刷体に伝達する傾向があるということが判明している。これは、そのような装置／プリンタにおいては、各被印刷体が、高速の被印刷体給送速度（約１４４０ｍｍ／秒）で給送される必要があるからである。この問題は、被印刷体給送速度を、低速と加速された速度との間で変化させる場合にさらに悪化する。

米国特許第５，３７２，８５２号明細書 米国特許出願第１０／３２０，８２１号明細書

従って、固体インク画像生成装置／プリンタにおいて、効果的な画像転写を実現するために、比較的高速で、ちょうど必要なだけの熱を被印刷体に提供することが可能な転写前被印刷体加熱装置に対する必要性がある。

本開示によれば、（ａ）少なくとも１つのインクジェットプリントヘッドと、加熱された被印刷体上にインク画像を生成する画像受像ステーションと、を含む画像形成機構と、
（ｂ）供給用の被印刷体を収容する収容機構と、前記画像受像ステーションに向かって被印刷体供給方向に被印刷体を給送し供給する給送供給機構と、を含む被印刷体搬送アセンブリと、（ｃ）前記被印刷体供給方向を基準として、前記画像受像ステーションの上流に位置し、前記収容機構から供給給送されている各々の被印刷体を最初に加熱する第１の被印刷体加熱アセンブリと、（ｄ）前記被印刷体供給方向を基準として、前記第１の被印刷体加熱アセンブリの下流であって、前記画像受像ステーションの上流に位置し、前記第１の被印刷体加熱アセンブリによって最初に加熱された前記各々の被印刷体を、所望のインク画像受像温度までの再加熱を制御可能にする第２の被印刷体加熱アセンブリと、を備えるインク画像生成装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。

本発明について、その好適な実施の形態との関連において説明するが、本発明を、その実施の形態に限定しようとするものではないということは言うまでもない。それどころか、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲に含まれるであろう全ての代替物、改良物、および均等物を包含しようとするものである。

ここで、図１を参照すると、例えば、本発明の具体例としての高速相変化インク画像生成装置／プリンタ１０のような画像生成装置が図示されている。図に示すように、装置１０には、フレーム１１が含まれており、これに、以下に説明するような、その全ての動作サブシステムおよび部品が、直接的あるいは間接的に取り付けられている。まず、高速相変化インク画像生成装置／プリンタ１０には、画像形成部材１２が含まれており、これは、ドラムの形で図示されているが、同様に、支持されたエンドレスベルトの形であってもよい。画像形成部材１２は、画像形成面１４を有しており、これは、１６の矢印の方向に動かすことが可能であって、この上に、相変化インク画像が形成される。

また、高速相変化インク画像生成装置／プリンタ１０には、相変化インク供給サブシステム２０が含まれており、これは、固体状の単色相変化インク供給源２２を少なくとも１つ有する。相変化インク画像生成装置／プリンタ１０は、多色画像生成装置であるから、インク供給システム２０は、４色の異なる色ＣＹＭＫ（シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック）の相変化インクに相当する４つの供給源２２，２４，２６，２８を含む。また、相変化インク供給システムは、固体状の相変化インクを液体状に融解つまり相変化させて、さらに、この液体状のインクを、少なくとも１つのプリントヘッドアセンブリ３２を含むプリントヘッドシステム３０に供給する融解制御装置（図１中、図示せず）を含む。相変化インク画像生成装置／プリンタ１０は、高速、つまり高処理量の多色画像生成装置であるから、プリントヘッドシステムは、図示のように、４つの独立したプリントヘッドアセンブリ３２，３４，３６，３８を含む。

さらに、図示のように、相変化インク画像生成装置／プリンタ１０は、被印刷体供給搬送システム４０を含む。被印刷体供給搬送システム４０は、例えば、被印刷体供給源４２，４４，４６，４８を含むことが可能であり、例えばこれらのうち供給源４８は、例えば、カットシートの形で画像受像被印刷体を格納および供給する大容量用紙供給フィーダである。いずれにせよ、被印刷体供給搬送システム４０には、被印刷体搬送システム５０が含まれており、これは、本発明の多段被印刷体プリヒータアセンブリ１００を有する（これについては、以下に詳細に説明する）。また、被印刷体搬送システム５０は、転写後であって、定着前に被印刷体画像ヒータ５４および定着機構６０を含むことが可能である。また、相変化インク画像生成装置／プリンタ１０は、図示のように、元原稿フィーダ７０を含むことが可能であり、これは、原稿保持トレイ７２、原稿シート給紙回収機構７４、および原稿露光走査システム７６を有する。

この装置／プリンタ１０における様々なサブシステム、部品、および機能の動作および制御が、コントローラまたは電子サブシステム（ＥＳＳ）８０を用いて行われる。このＥＳＳまたはコントローラ（以下、ＥＳＳ／コントローラと表す）８０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）８２、電子記憶装置８４、およびディスプレイまたはユーザインターフェース（ＵＩ）８６を有する自己完結型専用ミニコンピュータである。ＥＳＳ／コントローラ８０は、例えば、センサ入力制御手段８８および画素配置制御手段８９を含む。さらに、ＣＰＵ８２は、例えば、走査システム７６、あるいはオンライン接続部またはワークステーション接続部９０のような各々の画像入力源と、プリントヘッドアセンブリ３２，３４，３６，３８と、の間における画像データの流れ（データフロー）を読み取り、取り込み、作成し、管理する。従って、ＥＳＳ／コントローラ８０は、メインマルチタスク処理プロセッサであって、その他の装置サブシステムおよび機能の全てを、その装置の印刷工程を含めて、動作させるとともに制御する。

動作中においては、画像を生成するための画像データが、処理した上でプリントヘッドアセンブリ３２，３４，３６，３８に出力するために、走査システム７６から、あるいはオンライン接続部またはワークステーション接続部９０を経由して、コントローラ８０に送信される。さらに、コントローラは、例えば、ユーザインターフェース８６を介する操作員による入力から、関連のサブシステムおよび部品の制御を決定および／または承認し、それに応じて、そのような制御を実行する。結果として、適切な色の固体状の相変化インクが融解し、プリントヘッドアセンブリに供給されて、画素配置制御が、画像形成面１４に対して行われ、上述のような画像データに従って所望の画像を形成する。そして、受像被印刷体が、供給源４２，４４，４６，４８のいずれか１つによって供給されて、面１４上における画像形成にタイミングを合わせた位置合わせで、手段５０によって搬送される。そして、その画像が、ニップまたは転写ステーション９２の内部において、面１４から、受像被印刷体上に転写され、その後の定着機構６０における定着処理に備える。

次に、図１、図２を参照すると、被印刷体搬送システム５０は、本発明の多段転写前被印刷体（加熱）アセンブリ１００を含む。多段転写前被印刷体（加熱）アセンブリ１００は、さらに、より詳細に図示されているように、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２および第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５を含む。図に示す被印刷体搬送システム５０は、本発明の多段転写前被印刷体加熱アセンブリ１００の入口側および出口側のそれぞれに位置する、図示しない被印刷体経路案内バッフルを含む。さらに、図示するように、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２は、被印刷体供給経路４０の始点付近に位置する。第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２は、被印刷体供給経路４０の幅全体にまたがる全幅の機構であり、例えば、図示のような、２つのプレート１１０，１１２の間における被印刷体経路４０の一部を画定するプレートオンプレートヒータを含むことが可能である。プレート１１０，１１２は、熱伝導性であってもよく、そういうものとして、被印刷体ＳＳが接触するとこの被印刷体を加熱する、加熱されたアルミニウムブロックであることが可能である。代わりに、この第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２は、例えば、米国特許出願第１０／３２０，８２１号明細書に記載のように、ベルトオンベルトヒータを含むことも可能であり、この明細書における関連部分を、本願に引用して援用する。第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２は、そういうものとして、連続的な、全幅の加熱部材１０６を含んでおり、これは、少なくとも、各々の被印刷体ＳＳの幅に等しい第１の長さＬ_１を有しており、つまり被印刷体経路４０を横切って延在しており、これは、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２を通過するように被印刷体ＳＳを移動させたときに、各々の被印刷体ＳＳの端から端までの幅全体を加熱するためである。

いずれにせよ、１つの実施の形態における被印刷体搬送システム５０は、第１の比較的低速の速度Ｖ_１（例えば、数百ｍｍ／秒の速度）で、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２を通過して被印刷体を移動させるように制御されており、これは、加熱アセンブリにおける十分な滞留時間を提供して、被印刷体を、例えば、少なくとも約３７℃の第１の目標温度まで十分に加熱するためである。被印刷体搬送システム５０は、続いて、第１の被印刷体加熱アセンブリからの被印刷体を、画像受像ニップまたは転写ステーション９２の内部におけるその他の部品の速度に合わせるために必要な第２の比較的高速の目標速度Ｖ_２（約１４４０ｍｍ／秒）まで加速する。

さらに、図示するように、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５は、被印刷体供給方向４１，４３を基準として、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２の下流であって、画像受像または転写ステーション９２の上流に位置しており、これは、最初に、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２によって加熱された各々の被印刷体を、所望の画像受像温度Ｔｄまで制御可能に再加熱するためである。また、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４は、２つのプレート２１０，２１２の間における被印刷体経路４０の一部を画定するプレートオンプレートヒータアセンブリを含むことも可能である。プレート２１０，２１２は、熱伝導性であってもよく、そういうものとして、加熱されたアルミニウムブロックであることが可能であり、これらは、被印刷体が接触すると、被印刷体を加熱する。第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４を、被印刷体位置合わせアセンブリ５１のすぐ前に（図示のように）用いることで、被印刷体が、効果的な画像転写のために相応しい温度（一般に、約３７℃）であることを確実にする。第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４は、同様に、被印刷体位置合わせアセンブリ５１の下流つまり後方に配置されてもよい。第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４は、それ自体は、被印刷体が、上流にある第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２による、その加熱の後で、例えば、被印刷体経路４０における供給ローラ１０７のような、加熱されていない部材と接触することにより、おそらく冷めているであろうから必要なものである。

第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４は、少なくとも１つの加熱機構１０４，１０５を含んでおり、その各々が、各被印刷体の幅よりも短い第２の長さＬ_２を有しており、経路４０の一部のみを横切って延在しており、これは、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５を通過するように被印刷体を移動させたときに、各々の被印刷体の端から端までの幅の一部のみを加熱するためである。従って、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５は、そのような供給ローラ１０７と接触したであろう被印刷体における領域を再加熱するように配置された部分幅のみの加熱部材１０８，１０９を含む。第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５は、このように、経路４０に対して横切る方向に、互いに間隔をあけて配置された２つの加熱部材１０８，１０９を含む。さらに、被印刷体が、おそらく全体的には冷めていないことから、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５は、より小型であることが可能であるとともに、その上を通過する被印刷体給送速度Ｖ_２（４３）は、比較的より高速であることが可能である。

従って、被印刷体供給源４４，４８付近に位置する第１の、つまり上流にある被印刷体加熱アセンブリ１０２は、被印刷体が、比較的低速で被印刷体加熱アセンブリ１０２を通過する際に、主要な被印刷体加熱を行う。そのように加熱された各々の被印刷体は、続いて、比較的より高速の所望の画像転写速度まで、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４を横切って、被印刷体位置合わせアセンブリ５１を横切って、完全に、画像転写に先立って加速される。従って、第２の被印刷体加熱アセンブリは、位置合わせアセンブリ５１のすぐ前に、つまり上流に（図示のように）、あるいは位置合わせアセンブリ５１の後方に配置されており、これは、効果的な画像転写を可能にするために最終的な調整加熱を提供するためである。上述したように、第２の被印刷体加熱アセンブリは、このように、小型であることが可能であって、図示のように、被印刷体経路の幅の各部分のみを覆うようにすることが可能である。また、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４は、装置コントローラ／ＥＳＳ８０および各々の加熱部材１０８，１０９に接続された温度検出制御手段２２０を含んでおり、これは、被印刷体ＳＳの温度を検出するとともに、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４，１０５における加熱部材１０８，１０９の温度を制御するためである。

本発明の１つの態様によれば、被印刷体搬送アセンブリまたはシステム５０は、コントローラ８０および供給ローラ１０７に接続された速度制御手段を含んでおり、これは、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２を通過する際に第１の速度Ｖ_１で、第２の被印刷体加熱アセンブリ１０４を通過する際に第２の異なる速度Ｖ_２で給送されている各々の被印刷体を移動させるためである。第１の速度Ｖ_１は、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２を通過して移動する各々の被印刷体について、所定の滞留時間の関数として算出および制御することが可能であろう。第２の異なる速度Ｖ_２は、第１の被印刷体加熱アセンブリ１０２からの各々の被印刷体における実際の温度Ｔａと、所定の所望の画像受像温度Ｔｄとの差の関数として算出および制御することが可能である。

以上のように、（ａ）少なくとも１つのインクジェットプリントヘッドと、加熱された被印刷体上にインク画像を生成する画像受像ステーションと、を含む画像形成機構と、（ｂ）供給用の被印刷体を収容する収容機構と、前記画像受像ステーションに向かって被印刷体供給方向に被印刷体を給送し供給する給送供給機構と、を含む被印刷体搬送アセンブリと、（ｃ）前記画像受像ステーションの上流に位置し、前記収容機構から供給給送されている各々の被印刷体を最初に加熱する第１の被印刷体加熱アセンブリと、（ｄ）前記被印刷体供給方向を基準として、前記第１の被印刷体加熱アセンブリの下流であって、前記画像受像ステーションの上流に位置し、前記第１の被印刷体加熱アセンブリによって最初に加熱された前記各々の被印刷体を、所望のインク画像受像温度までの再加熱を制御可能にする第２の被印刷体加熱アセンブリと、を備えるインク画像生成装置が提供されている。

本発明の多段被印刷体プリヒータアセンブリを含む具体例としての高速相変化インク画像生成装置／プリンタを示す垂直概略図である。 多段被印刷体プリヒータアセンブリを示す拡大図であり、本発明による第１の全幅プリヒータおよび第２の部分幅プリヒータを示す。

符号の説明

１０ 高速相変化インク画像生成装置／プリンタ、１１ フレーム、１２ 画像形成部材、１４ 画像形成面、２０ 相変化インク供給サブシステム、２２，２４，２６，２８ 相変化インク供給源、３０ プリントヘッドシステム、３２，３４，３６，３８ プリントヘッドアセンブリ、４０ 被印刷体供給搬送システム（被印刷体供給経路）、４１，４３ 被印刷体供給方向、４２，４４，４６，４８ 被印刷体供給源、５０ 被印刷体搬送システム、５１ 被印刷体位置合わせアセンブリ、５４ 被印刷体画像ヒータ、６０ 定着機構、７０ 元原稿フィーダ、７２ 原稿保持トレイ、７４ 原稿シート給紙回収機構、７６ 原稿露光走査システム、９２ 画像受像ニップ／転写ステーション、１００ 多段被印刷体プリヒータアセンブリ、１０２ 第１の被印刷体加熱アセンブリ、１０４，１０５ 第２の被印刷体加熱アセンブリ、１０６，１０８，１０９ 加熱部材、１０７ 供給ローラ、１１０，１１２，２１０，２１２ プレート、２２０ 温度検出制御手段、ＳＳ 被印刷体。

Claims (3)

1. （ａ）少なくとも１つのインクジェットプリントヘッドと、加熱された被印刷体上にインク画像を生成する画像受像ステーションと、
   を含む画像形成手段と、
   （ｂ）供給用の被印刷体を収容する収容手段と、前記画像受像ステーションに向かって被印刷体供給方向に被印刷体を給送し供給する給送供給手段と、
   を含む被印刷体搬送アセンブリと、
   （ｃ）前記被印刷体供給方向を基準として、前記画像受像ステーションの上流に位置し、
   前記収容手段から供給給送されている各々の被印刷体を最初に加熱する第１の被印刷体加熱アセンブリと、
   （ｄ）前記被印刷体供給方向を基準として、前記第１の被印刷体加熱アセンブリの下流であって、前記画像受像ステーションの上流に位置し、
   前記第１の被印刷体加熱アセンブリによって最初に加熱された前記各々の被印刷体を、所望のインク画像受像温度までの再加熱を制御可能にする第２の被印刷体加熱アセンブリと、
   を備えるインク画像生成装置。
2. 請求項１に記載のインク画像生成装置であって、
   前記第２の被印刷体加熱アセンブリは、少なくとも１つの加熱部材に接続された温度検出制御手段を含み、
   前記温度検出制御手段は、各々の被印刷体の温度を検出するとともに、前記第２の被印刷体加熱アセンブリの温度を制御するインク画像生成装置。
3. 画像転写に先立って被印刷体を加熱するとともに、前記被印刷体の温度を調整するための、画像生成装置における多段転写前被印刷体加熱アセンブリであって、
   （ａ）前記装置の内部にあって、
   被印刷体供給方向を基準として、画像転写受像ステーションの上流に位置し、
   前記画像転写受像ステーションに供給されている各々の被印刷体を、最初に加熱する第１の被印刷体加熱アセンブリと、
   （ｂ）被印刷体供給方向を基準として、前記第１の被印刷体加熱アセンブリの下流に位置し、
   前記第１の被印刷体加熱アセンブリによって最初に加熱された前記各々の被印刷体を、所望の画像受像温度まで制御可能に再加熱する第２の被印刷体加熱アセンブリと、
   を備える多段転写前被印刷体加熱アセンブリ。

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