JP2006150961A - 受像シートを処理する方法、及び、かかる方法を採用する熱溶解インクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、皺寄り現象を抑えるのに効率的である方法及び熱溶解インクジェット印刷装置を与えることを目的とする。
【解決手段】熱溶解インクジェット印刷装置において、シート（１６）は、印刷面（２０）へと進められ、熱い溶解インクがシート上に適用される。シートは、印刷面（２０）に到達する直前に、印刷面上での想定される第２の温度よりも高い第１の温度にまで加熱される、シートの皺寄りを防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱溶解インクジェット印刷装置において受像シートを処理する方法、及びかかる方法を採用する印刷装置に係る。該方法では、シートは、熱い溶解インクがシート上に適用される印刷面へと進められる。

米国特許第６１９６６７２Ｂ１号明細書（特許文献１）は、熱溶解インクジェット印刷装置を開示し、インクの適切な固化を保証する温度までシートを加熱する工程を迅速化するよう、印刷面より高い面温度を望ましくは有する予熱器を備えられる。

記録媒体として用紙又は同様の媒体が使用される印刷装置において、用紙に皺が寄る傾向が、深刻な問題となることがあり得る。皺寄り現象は、用紙及び同様の材料が、周囲空気から湿気を吸収し、湿度含有量に従って伸縮する傾向がある、という事実にかかわる。典型的には、伸縮は、同方性（ｕｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）であり、特には、用紙の繊維が主に向きを合わせられた方向で行われる。用紙において湿度に変化がある際は、用紙のより多湿の部分がより乾いた部分よりも拡張し、必然的に皺又は襞の発生をもたらす。

特に大型印刷機である、インクジェット印刷装置の典型的な設定においては、用紙は平らなシート支持板上を断続的に前進し、一方でキャリッジは用紙にわたって前後に動き、キャリッジ上に取り付けられたインクジェットの印刷ヘッド部は、印刷された画像を形成するよう用紙上にインクの液滴を排出するよう加圧される。キャリッジは、比較的速い速度で動くため、用紙上に排出されたインクの液滴は、一定の収差を受け、何らかの異なる位置で用紙上に蒸着される。転位の量は、インクの液滴の移動距離に比例する。故に、皺が用紙上にある際、移動距離が均一ではなく、従って用紙上のインクの点の転位もまた不均一となり、印刷された画像の質が低下される。

熱溶解インクジェット印刷装置においては、インクは室温では硬質であり、典型的には液体インクの液滴が用紙上に噴出され得る前に、１００℃のオーダで融点を上回るまで加熱されなければならない。結果として、画像が印刷される際、用紙は、インクの高温によって熱せられ、用紙に吸収されていた水分の一部が蒸発する。これによって、印刷機構の域において紙の湿度変化がもたらされ、皺の発生が起こり得る。
米国特許第６１９６６７２Ｂ１号明細書

本発明は、皺寄り現象を抑えるのに効率的である方法及び熱溶解インクジェット印刷装置を与えることを目的とする。

本発明によれば、シートは、印刷面に到達する直前に、印刷面上での想定される第２の温度よりも高い第１の温度にまで加熱される。

本発明は以下の検討材料に基づく。用紙シートが、シートが以前に有していた温度より非常に高い温度で維持される際、用紙に吸収されていた湿度は、徐々に排除され、用紙は収縮する。しかしながら、用紙の湿度含有量は、直線的に低減せず、指数曲線に似ているカーブに準じて一定の時定数で多少減衰する。故に、最初は、湿度変化は急激であり、時間の経過と共により平坦化する。より高い温度では、時定数はより小さくなり、湿度含有量はより急速に減衰する。本発明によれば、シートは比較的高い温度に加熱されるため、湿度含有量は、比較的短時間内で減衰曲線の急激な初期部分を降下し、用紙が印刷面に到達した際は、湿度含有量はすでに、印刷面上の温度がより低いため更に平坦である曲線の平らな「尾部（ｔａｉｌ）」上にある。結果として、湿度含有量の時間変化は、用紙が印刷面にわたって進められる際に小さく、ひいては、空間的湿度変化もまた小さく、シートの皺寄り傾向は非常に低減される。

本発明のより特定の実施例及び更なる詳細は、従属請求項に記載される。

上述された効果は、シートが寄り高い温度に加熱される際により明らかとなる。一方、温度は、用紙への損傷を避けるよう、高すぎになってはいけない。更に、用紙の過度の初期温度は、印刷工程で適用されるインクの固化を遅らせる。従って、望ましくは、シートが予熱される第１の温度は、印刷面上の第２の温度より１０％乃至２５％高いべきである。例えば、印刷面上の用紙の平均温度が３２℃である場合、用紙は、約３８℃まで予熱されるべきである。

また、用紙がより高い第１の温度に比較的長い時間露出されることが望ましい。これは、当然のことながら用紙送り工程において大きな遅れをもたらすことなく、また、印刷装置の全体寸法を過度に大きくすることなく、用紙送り経路に沿った予熱域が比較的長くあるべきであることを示す。望ましい一実施例では、用紙は、例えばリール上のエンドレス・ウェブの形状で、印刷面を下回って位置付けられた用紙マガジンに格納される。また、予熱域は、送りローラのすぐ上流側の紙送り経路の傾斜部に与えられ、送りローラは用紙を水平方向へと偏向させ、印刷面上に用紙を送る。これによって、印刷装置の設置面積を大きく増加させることなく十分に長い予熱域を与えることができ、また、印刷面に近接して予熱域を配置することができ、用紙が印刷面に到達する前に再度冷却しないようにされる。用紙がウェブの形状で供給される場合、用紙の繊維は、ウェブの略横断方向に方向付けられ、結果として、収縮はウェブの幅方向に主に発生する。故に、湿度変化によって作られた皺は、ウェブの長手方向に拡張する。続いて、ウェブが送りローラにわたって通過する際にウェブが曲がるということは、予熱工程において作られ得るいずれの皺も滑らかにする役割をなす。

望ましくは、印刷装置は、周囲空気の湿度を検出するよう配置された湿度センサと、検出された湿度に応答して予熱工程を制御するよう適合された制御システムを有する。空気が比較的乾燥している際は皺寄りの傾向は低く、エネルギを節減するよう、予熱温度が低められ得るか、又は加熱処理が完全に省かれ得る。一方、周囲空気の湿度が上昇する際は、湿度センサによって検出され、加熱器は自動的に起動され、皺寄り現象を軽減し高い印刷品質を保証するようにする。

予熱温度は、処理されている用紙の種類に適合され得る。例えば、用紙マガジンが異なる幅又は異なる用紙品質を有するウェブを格納する複数のリールを有する際、予熱温度は、処理されている用紙の品質に対して最も適切である値に自動的に切り替えられ得る。同様に、加熱器が起動している域は、ウェブの幅に対する幅において自動的に適合され得、エネルギの浪費が避けられるようにする。

予熱処理は、プラスチックフィルム等の紙ではない記録媒体を処理する際にも適合され得る。かかる場合、シートは湿度に対して感応性がより低いが、より大きな熱膨張係数を有し得、皺寄りが温度における変化によってもたらされ得る。続いて、予熱温度は、印刷面上の温度をわずかにのみ上回って選択され、シートの温度は、シートが印刷面に到達する際に、印刷面自体の温度に一致する。

本発明の望ましい実施例は、図面を参照して説明される。

図１に示す通り、熱溶解インクジェット印刷装置は、フレーム１０（きわめて細い線で図示されるのみ）を有し、該フレームは、用紙マガジン１２と、フレーム１０の上側上で印刷機構１８に対して用紙のシート１６を送るよう適合された用紙送りシステム１４とを収容する。印刷機構１８では、シート１６は、真空システム（図示せず）を用いて穿孔されたシート支持板２０の平らな上方表面に対して、巻き込まれる。キャリッジ２２は、図１中の図面の法線の方向にシート１６にわたって前後に動くよう配置され、その底部側において、シート１６に面する多数の熱溶解インクジェット印刷ヘッド部２４を運ぶ。故に、印刷ヘッド部２４を加圧することによって、画像の帯は、キャリッジ２２の各経路において印刷される。続いてシート１６は、矢印Ａによって示された方向において適切な長さの段階分を進められ、次の帯が印刷され得るようにされる。搬出構造２６は、トレイ２８上にシートを排出する。該トレイは、図示された例では、すでに印刷されたシート３０を収容する。シート支持板２０は、冷却速度、及び用紙上に蒸着された熱溶解インクの固化を制御するよう温度制御される。例えば、シート支持板２０の印刷面の温度は、３２℃で維持される。

用紙マガジン１２は、エンドレスウェブ３４の形状で印刷用紙を夫々供給する６本のリールの一式３２を有する。リール３２は、３つのレベルに配置され、各リールからのウェブ３４は、夫々関連された一組の送りローラ３６を用いて引き出される。ガイド板３８の配置は、用紙マガジン上側上で共通の送り経路４２へと統合する狭い送り経路４０の分岐されたシステムを定義付ける。一組の送りローラ３６は選択的に駆動され、ウェブ３４を、リール３２のうちの選択された１つから共通の送り経路４２へと送るようにする。リール３２は、異なる品質の用紙、及びプラスチックフィルム等の紙ではない記録媒体でもあり得る。更に、リール３２上のウェブは幅が異なり得、印刷されたシートは、異なる形式、例えばＡ４縦書式からＡ０横書式までの範囲で作られ得る。

共通の送り経路４２から、選択されたウェブは、所望されたシートの長さにウェブを切断する切断構造４４を通って案内される。続いて、切断されたシート１６は、偏向のシステム、伸張ローラ４６、ガイド板４８にわたって、プラテン５０に案内され、プラテンからシート支持板２０上に繰り出される。

リール３２からプラテン５０までの途中、ウェブ３４及びシート１６は、夫々不可避的に周囲空気に露出され、その結果、特に周囲空気の相対湿度ＲＨが高い際に湿度を吸収する。図示された例では、用紙は、切断構造４４付近で周囲の空気に特に露出される。

用紙の湿度含有量が上昇する際、特に用紙中の繊維が主に方向付けられた方向に膨張する傾向がある。典型的には、これは、ウェブの長手方向に対して横断する方向である。シート１６は、かかる方向に膨張した後、シート支持板２０に達し、蒸着された熱溶解インクによって熱せられる際、用紙に含有される水分の一部は蒸発され、用紙はシートの幅方向に再度収縮する。故に、湿度変化が用紙に存在するため、シートの幅における随伴低減は、皺の発生につながる。これは、図２中に強調されて図示されている。点線は、シート１６のより多湿の部分５２とより乾燥した部分５４との間のおおよその境界を示す。より乾燥した部分５４の幅の収縮は、部分５２における皺５６の形成をもたらす。

特に印刷機構１８の区分においてかかる皺５６の発生を低減させるよう、加熱器６０は、プラテン５０のすぐ上流側の用紙送り経路に与えられ、シート１６の湿度含有量は、印刷機構に入る前にすでに低減される。加熱器６０は、例えば加熱板によって形成され得、該板にそってシート６０が案内される。シートが加熱器に沿って通る際にシートに皺が寄り得るため、シートに対する熱移動は、望ましくは直接接触によってのみではなく熱放射によっても達成される。代替案として、加熱器は、また、熱風ブロアの放熱器によって形成され得る。加熱器上の用紙の表面は、望ましくは周囲空気に露出され、用紙から蒸発する湿気は、対流によって効率的に取り除かれる。

加熱器６０は、湿度センサ６４に接続される電子制御システム６２によって制御される。図示された例では、センサ６４は、用紙が特に周囲空気に露出する用紙送り経路の一部分の近くの空気の湿度を検出し得る位置に配置される。故に、空気湿度が高い際、加熱器６０は、より効率的に用紙から湿気を排斥するよう、より高い温度に熱せられる。空気湿度がより低い際は、加熱器６０の温度は低減され得、エネルギ消費もまた低減される。例えば、４０％ＲＨである一定の閾値を下回ると、皺の量が受忍制限以内であるため、加熱器６０は完全にスイッチを切られ得る。

制御システム６２は、また、選択されたリール３２上の印刷媒体の品質（例えば用紙の重量）に依存して、検出された空気湿度と加熱器６０の温度との間の異なる関係を構築するようプログラムされ得る。例えば、加熱器のオン状態とオフ状態との間の切り替えに対する閾値は、変わり得る。

加えて、加熱器６０は、幅方向に分割され得、加熱器の起動している部分の幅は、用紙のウェブの幅に対して自動的に適合され、熱エネルギの浪費を避けるようにされる。

周囲空気の湿度が高い際は、加熱器６０は、シート１６を例えば３８℃である温度まで加熱する。かかる温度は、印刷面の温度（３２℃）より高い。かかる予熱方策の効果は、図３を参照して説明される。

シート１６が送りローラ５０に向かって断続的に送られる際、加熱器に沿って徐々に移動するシートの一定の区分の湿度含有量は、図３中に図示される「減衰」曲線６６に従う。かかる曲線は、初期は比較的急激だが、時間の経過と共により平坦になる。シート１６が常に３８℃である温度に維持される場合、湿度含有量は、図３中点線で図示される曲線６６の平坦な「尾部」に従う。

しかしながら、ある一定の時点１１において、シート上の該当範囲が送りローラ５０にわたって通過し、シート支持板２０上の印刷面に到達する。温度は、シートが送りローラ５０にわたって移動する間に低下する。かかる温度低下が過度になることを防ぐよう、送りローラ５０は、低熱伝導率をする材料で作られるか、又は被覆され得る。シートは、印刷ヘッド部２４に向かって印刷面にわたって更に動くため、その温度は徐々に３２℃に近づく。印刷ヘッド部２４によって適用された熱溶解インクは、シート上に一定の熱量を移すが、かかる熱は温度制御されたシート支持板２０を介して急速に消散される。結果として、シートがシート支持板２０にわたって通過する限り、シートの温度は３２℃に近く維持される。かかる温度は、図３中の曲線６８によって示される通り、湿度含有量の緩やかな減衰に応答する。かかる曲線６８は比較的平坦であることが見受けられ得、湿度含有量における変化が非常に小さいようにされ、それに対してシートは、シート支持板にわたって移動する際、幅において更に収縮することがほとんど無い。結果として、皺の発生は、特に印刷機構１８の領域において、成功裏に抑えられる。

本発明に従った熱溶解インクジェット印刷装置の用紙送りシステムの概略的な鉛直断面図である。 用紙における湿度変化によって引き起こされる皺の発生を図示する、用紙のシートの該略図である。 用紙の湿度含有量の時間の経過における変化を図示するダイアグラムである。

符号の説明

１０ フレーム
１２ 用紙マガジン
１４ 用紙送りシステム
１６ シート
１８ 印刷機構
２０ シート支持板
２２ キャリッジ
２４ 熱溶解インクジェット印刷ヘッド部
２６ 搬出構造
２８ トレイ
３０ 印刷されたシート
３２ リール
３４ エンドレスウェブ
３６ 送りローラ
３８ ガイド板
４０ 送り経路
４２ 共通送り経路
４４ 切断構造
４６ 伸張ローラ
４８ ガイド板
５０ プラテン
６０ 加熱器
６２ 電子制御システム
６４ センサ

Claims (8)

1. 熱溶解インクジェット印刷装置において受像シート（１６）を処理する方法であって、
   前記シートは印刷面（２０）へと進められ、熱い溶解インクが前記シート上に適用され、
   前記シートは、前記印刷面（２０）に到達する直前に、前記印刷面上での想定される第２の温度よりも高い第１の温度にまで加熱される、ことを特徴とする、
   方法。
2. 前記第１の温度は、百分度で測定される際は、前記第２の温度より１０％乃至２５％高い、
   請求項１記載の方法。
3. 前記印刷面（２０）は、前記シート（１６）を前記第２の温度で維持するよう温度制御される、
   請求項１又は２記載の方法。
4. 熱溶解インクジェット印刷装置であって、
   印刷面（２０）と、受像シート（１６）を前記印刷面へ、及び前記印刷面にわたって運ぶシート送りシステム（１４）とを有し、
   前記印刷面（２０）の上流側の用紙送り経路に配置された加熱器（６０）と、前記加熱器（６０）を制御する制御システム（６２）によって特徴付けられ、請求項１乃至３記載の方法を実行するよう適合される、
   印刷装置。
5. 湿気センサ（６４）が、周囲空気の湿度を検出するよう配置され、前記制御システム（６２）は前記検出された湿度に応答して前記加熱器（６０）を制御するよう適合される、
   請求項４記載の印刷装置。
6. 前記制御システム（６２）は、前記検出された湿度が一定の閾値を下回る際に、前記加熱器（６０）のスイッチをオフにするよう適合される、
   請求項５記載の印刷装置。
7. 前記制御システム（６２）は、前記印刷面（２９）に送られる印刷用紙の種類に依存して、記検出された湿度と前記加熱器（６０）の活量との間に異なる関係を構築するよう適合される
   請求項５又は６記載の印刷装置。
8. 前記印刷送りシステム（１４）は、前記用紙（１６）を、前記印刷面（２０）の下に配置されたマガジン（１２）から前記印刷面（２０）の上流端部に位置された送りローラ（５０）へと供給するよう適合され、前記加熱器（６０）は、前記送りローラ（５０）のすぐ上流側の前記用紙送り経路の傾斜部に配置される、
   請求項４乃至７のうちいずれか一項記載の印刷装置。

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