JP2007112131A - プリンタ画像ドラム - Google Patents

Abstract

【課題】インクをプリントヘッドから画像ドラムに転写すると同時に印刷媒体を画像ドラムに送っても、プリントヘッドに対する位置が一定である、プリンタ画像ドラムを提供する。
【解決手段】このプリンタ画像ドラムは、第１材料から形成された円筒形ドラム（４６）と、第２材料から形成された軸受（４２）と、第１材料から形成され円筒形ドラムを軸受に取り付けるエンド・ベル（４４）とを備える。この軸受は、約２０℃において塑性変形されず、この円筒形ドラムの外面は、約７０℃において常に円筒形を維持する。
【選択図】図２

Description

本開示は、インクジェット印刷に関し、特に、画像様式でインクを受容して印刷媒体に転写する中間ドラムに関する。

現在の転写インクジェット・プリンタでは、インクがプリントヘッドから回転している画像ドラムに転写される。インクがドラムに転写された後、印刷媒体が定着ロールと画像ドラムとの間に巻かれると同時に、定着ロールが印刷媒体に対し力を及ぼして印刷媒体をドラムに対し押圧する。

本明細書中で用いている「プリンタ」という語は、あらゆる目的に対して印刷出力機能を行うあらゆる装置（例えば、デジタル・コピー機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機器など）を含む。

インクジェット・インクの性質により、インクの転写は約７０℃という比較的高温において行われる。熱伝導性をさらに高めるため、ドラムは一般的にアルミニウムのような熱伝導性の高い材料から作られる。定着ロールから印刷媒体及び画像ドラムにかかる圧力は、約３０００ニュートンであり得る。

現在のインクジェット・プリンタでは、画像がプリントヘッドから画像ドラムに転写された後、定着ロールが印刷媒体を画像ドラム上に送る（フィードする）。この方法を用いれば、画像ドラムに対してその他の力が及ぼされることなく、プリントヘッドがインクを画像ドラムに転写するため、画像ドラムはプリントヘッドに対して確実に一定に配置される。このような一定の配置は、高品質画像を確実にする。

まずインクを転写してから印刷媒体をドラム上に送ることにより、印刷速度が制限される。印刷速度を上げる方法としては、プリントヘッドからインクを転写すると同時に印刷媒体を画像ドラム上に送る方法がある。しかしながら、この送給処理中に定着ロールが画像ドラムに対して圧力をかけるため、場合によっては、この圧力により画像ドラムが変形又は移動して、プリントヘッドに対する画像ドラムの位置が動いてしまう可能性がある。このように画像ドラムがプリントヘッドに対して動いてしまうと、印刷品質が悪くなる可能性が大きい。実験によれば、印刷中に画像ドラムがプリントヘッドに対して２０ミクロン動くと、顕著な欠陥が生じることが示された。

インクをプリントヘッドから画像ドラムに転写すると同時に印刷媒体を画像ドラムに送ることによって印刷速度を上げるには、画像ドラムの支持システムが、印刷処理中に画像ドラムをしっかり保持できると同時に、約７０℃で作動することにより生じる熱膨張に対処できるほど、機械的に強固でなければならない。

本発明の目的は、インクをプリントヘッドから画像ドラムに転写すると同時に印刷媒体を画像ドラムに送っても、プリントヘッドに対する位置が一定である、プリンタ画像ドラムを提供することにある。

本発明の請求項１の態様は、第１材料から形成された円筒形ドラムと、第２材料から形成された軸受と、前記第１材料から形成され、前記円筒形ドラムを前記軸受に取り付ける、エンド・ベルとを備えて、前記軸受が、約２０℃において塑性変形されず、前記円筒形ドラムの外面が、約７０℃において常に円筒形を維持する、ことを特徴とするプリンタ画像ドラムを提供する。

本発明の請求項２の態様は、請求項１の態様において、前記第１材料が第１熱膨張係数を有し、前記第２材料がより低い第２熱膨張係数を有する。

本発明の請求項３の態様は、請求項１の態様において、前記エンド・ベルが、ｚ形の周方向断面を有する。

本発明の請求項４の態様は、請求項１の態様において、前記軸受が、約２０℃において、前記エンド・ベルの内側結合半径よりも大きい外側結合半径を有する。

本発明の請求項５の態様は、請求項１の態様において、 約２０℃〜約７０℃の温度範囲にわたって、前記エンド・ベルの外半径が前記円筒形ドラムの内半径と実質的に同じである。

画像ドラム２０及びその支持構造の長手方向断面図が、図１に示されている。軸受２４が、アルミニウム製画像ドラム２０を軸２６上に回転可能に支持する。さらに、非中空形エンド・ベル２８が、画像ドラム２０をころ軸受２４上に支持する。

エンド・ベルとは、円筒形ドラムをころ軸受上に支持することを目的とした支持構造を広く表すために本明細書中で用いた用語であって、ベル型構造に限定されるものとして見なされるべきではない。以下に説明するように、このエンド・ベルは、多数の様々な形状から成っていてよい。

画像ドラム２０の支持を機械的に強固にする１つの方法として、ころ軸受２４及び駆動軸２６を鋼から作る方法がある。しかしながら、熱伝導性が必要なため、画像ドラム２０はアルミニウムから作られる。アルミニウムと鋼の熱膨張係数は異なるので、エンド・ベル２８は、アルミニウム製画像ドラム２０の膨張率に合わせて常に円筒形を維持すると共に、高い印刷温度において鋼製軸受２４と接触し続ける必要がある。

画像ドラム２０の膨張率に合わせるために、エンド・ベル２８を、画像ドラム２０と熱膨張係数が同じか或いは近い材料から作ってもよい。エンド・ベル２８がこのような材料から作られた場合、このエンド・ベル２８と鋼製の軸受２４とがより低温において結合半径の一致した状態で始動すると、エンド・ベル２８は軸受２４の鋼製外レースよりも大きく膨張し、エンド・ベル２８と鋼製軸受２４との間に隙間が生じる。従って、エンド・ベル２８がこのような材料から作られた場合、エンド・ベルの内側結合半径３０は、より低温において、軸受２４の外側結合半径３２よりも小さい。このような半径の差によって、これら２つの構成要素は互いに締まり嵌めされる。これらの半径３０及び３２が約７０℃の印刷温度において一致するようにサイズ合わせされた場合、非中空形エンド・ベル２８は、より低温において軸受２４に高い圧力をかけすぎてしまうため、軸受２４の外レースを塑性変形させ、これにより、早くに軸受破損が生じる、ということが分かっている。

図２は、プリンタ画像ドラムの拡大断面斜視図である。このドラムは、エンド・ベル４４を用いて軸受４２に取り付けられた円筒形ドラム４６を含む。円筒形ドラム４６は第１材料から形成される。軸受４２は第２材料から形成され、エンド・ベル４４は円筒形ドラム４６と同じ第１材料から形成される。第２材料の熱膨張係数は、第１材料の熱膨張係数より低くてもよい。

円筒形ドラム４６及びエンド・ベル４４を構成する第１材料は、アルミニウムから成るのが好ましい。軸受を構成する第２材料は、鋼から成っていてもよい。

エンド・ベル４４が約２０℃の温度で軸受４２に取り付けられると、軸受は塑性変形されない状態を維持する。画像ドラムが約７０℃の印刷温度に加熱されると、エンド・ベル４４のドラムと接触する部分が円筒形ドラム４６と同じ量だけ膨張するため、円筒形ドラム４６は常に円筒形を維持する。

エンド・ベル４４は軸受４２よりも大きな膨張率で膨張するので、軸受４２の外半径４８は、約２０℃の温度において、エンド・ベル４４の内側結合半径５０よりも大きい。このような異なる半径によって、エンド・ベル４４は、約７０℃の印刷温度に加熱された際、軸受４２と密着した状態を維持することができる。

約７０℃の印刷温度において軸受４２の外半径４８がエンド・ベル４４の内側結合半径５０と同じである場合、エンド・ベル４４と軸受４２は密着した状態を維持することができる。より高温においてこのように半径が等しいと、円筒形ドラム４６は半径方向に動かないことが確保される。これらの半径をこのような関係にするために、約２０℃の温度において、軸受４２の外半径４８をエンド・ベル４４の内側結合半径５０よりも少なくとも１２５ミクロン大きくすることができる。

約２０℃において軸受４２の外半径４８がエンド・ベル４４の内側結合半径５０よりも大きいと、エンド・ベル４４は軸受４２に対して締まり嵌めされ、これにより、エンド・ベル４４は軸受４２に圧力をかけることとなる。図１を参照して説明したように、非中空形エンド・ベル２８は、軸受に大きな圧力をかけすぎてしまうため、軸受を望ましくないように塑性変形させる。エンド・ベル４４は、その形状によって、軸受４２に大きな圧力をかけすぎないように屈曲する（弾性変形する）ことができる。エンド・ベル４４が屈曲することのできる特定形状は、周方向断面がｚ形の形状であり得る。

このｚ形周方向断面は、内周脚部５２、内側半径方向延出部５４、半径方向中間部５６、外側半径方向延出部５８、及び外周脚部６０を含む。内周脚部５２の内側は、エンド・ベル４４の内側結合半径５０に相当する。外周脚部６０の外側は、円筒形ドラム４６を支持する。

画像ドラムが約７０℃に加熱された場合、外周脚部６０の外側は円筒形ドラム４６を支持し続けるため、この円筒形ドラムは常に円筒形を維持する。ドラムが約２０℃の温度である場合には、内周脚部５２の内側と軸受４２との締まり嵌めによって、内周脚部５２は軸受４２に圧力をかける。しかしながら、このｚ形の周方向断面によれば、エンド・ベル４４は、鋼製軸受４２に対し塑性変形させない圧力のみをかけるように屈曲することができる。このように屈曲することができるのは、エンド・ベル４４が半径方向中間部５６を中心にして実質的に対称的に変形するからであり、これによって、内周脚部５２及び外周脚部６０はそれぞれ、軸受４２及び円筒形ドラム４６に対して密着した状態を維持することができる。

図４に示されているような、周方向断面がｃ形のエンド・ベル８０は、ドラムが約２０℃の温度である場合、軸受４２を変形させないように屈曲することができる。このようなｃ形は周方向において非対称的であることにより、内周脚部及び外周脚部がそれぞれ、軸受４２及び円筒形ドラム４６の結合面から傾いて離れてしまうことがある。

図３に示されているような印刷媒体６２が画像ドラム上に送られると、この印刷媒体６２に対して半径方向に圧力がかけられ、これにより、画像ドラム上のインク画像が適切に印刷媒体６２に転写される。エンド・ベル４４は、より低温において軸受４２を変形させない程度に可撓性を有すると同時に、円筒形ドラム４６の外面にかかる半径方向の力に対応して円筒形ドラム４６を軸受４２上に支持する程度に強固である。この半径方向の圧力は、約３０００ニュートンであり得る。

図３は、別の実施形態による、エンド・ベル４４を用いて軸受４２に取り付けられた円筒形画像ドラム４６を用いる、プリンタ６４の内部の側面図である。プリントヘッド６６及び定着ロール６８が印刷位置に示されており、この印刷位置では、定着ロール６８が画像ドラム４６に対して印刷媒体６２を送りこのドラム４６の外面に対して半径方向の圧力７０をかけるのと同時に、インクがプリントヘッド６６から画像ドラム４６に転写される。

エンド・ベル４４は、画像ドラム４６とドラム軸受４２との間に配置されて、画像ドラム４６を軸受４２上に支持する。印刷環境が約２０℃の温度である場合、エンド・ベル４４は、ドラム軸受４２と締まり嵌めされ、ドラム軸受４２に対し変形させない圧力をかける。印刷処理中において印刷環境が約７０℃の温度である場合、エンド・ベル４４は、定着ロール６８の半径方向の圧力７０に対して画像ドラム４６を支持する。この半径方向の圧力７０は、約３０００ニュートンであり得る。

図示されたプリントヘッド６６は、インクをプリンタ画像ドラム４６に転写するように配置されている。２つのプリントヘッド６６が図示されているが、この説明している実施形態では１つ以上のプリントヘッド６６が作動すると考えられる。エンド・ベル４４はより低温において軸受４２を変形させないので、軸受４２とエンド・ベル４４との間に隙間が生じず、軸受はより高い印刷温度においてエンド・ベル４４を一定に支持することができ、これにより、定着ロール６８がドラム４６の外面に対して半径方向の圧力をかける際、エンド・ベル４４はより高い印刷温度において画像ドラム４６を一定に支持することができる。このようなエンド・ベルの支持は、プリントヘッド６６に対する画像ドラム４６の動きが２０ミクロンより小さくさせるように十分確実であり、これによって、目に見える欠陥が生じるのを防ぐことができる。

プリンタ６４のエンド・ベル４４は、図２に示されているような形状をしていてもよい。この例では、エンド・ベル４４は、画像ドラム４６の長手方向回転軸７２に平行に延びる中間部５６を含む。さらに、このエンド・ベルは、中間部５６の対向する長手方向端部７４及び７６に隣接し中間部５６から半径方向に延びるような内側半径方向延出部５４及び外側半径方向延出部５８を含む。

非中空形エンド・ベルを用いて軸受及び軸に取り付けられた画像ドラムの長手方向断面斜視図である。 エンド・ベルを用いて軸受に取り付けられた画像ドラムの拡大断面斜視図である。 エンド・ベルを用いて軸受に取り付けられた画像ドラムを用いるプリンタの内部の側面図である。 別のエンド・ベルを用いて軸受に取り付けられた画像ドラムの拡大断面斜視図である。

符号の説明

２０、４６ ドラム
２４、４２ 軸受
２６ 軸
２８、４４、８０ エンド・ベル
３０、５０ 内側結合半径
３２、４８ 外側結合半径
５２ 内周脚部
５４ 内側半径方向延出部
５６ 半径方向中間部
５８ 外側半径方向延出部
６０ 外周脚部
６２ 印刷媒体
６４ プリンタ
６６ プリントヘッド
６８ 定着ロール
７０ 圧力
７２ 回転軸
７４、７６ 端部

Claims (5)

1. 第１材料から形成された、円筒形ドラムと、
   第２材料から形成された、軸受と、
   前記第１材料から形成され、前記円筒形ドラムを前記軸受に取り付ける、エンド・ベルと、
   を備える、プリンタ画像ドラムであって、
   前記軸受が、約２０℃において塑性変形されず、
   前記円筒形ドラムの外面が、約７０℃において常に円筒形を維持する、
   プリンタ画像ドラム。
2. 前記第１材料が第１熱膨張係数を有し、前記第２材料がより低い第２熱膨張係数を有する、請求項１に記載のプリンタ画像ドラム。
3. 前記エンド・ベルが、ｚ形の周方向断面を有する、請求項１に記載のプリンタ画像ドラム。
4. 前記軸受が、約２０℃において、前記エンド・ベルの内側結合半径よりも大きい外側結合半径を有する、請求項１に記載のプリンタ画像ドラム。
5. 約２０℃〜約７０℃の温度範囲にわたって、前記エンド・ベルの外半径が前記円筒形ドラムの内半径と実質的に同じである、請求項１に記載のプリンタ画像ドラム。

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