JP2011063023A

JP2011063023A - 予熱領域全体を通じて媒体の温度と大きさを均一に保つ方法

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Publication number: JP2011063023A
Application number: JP2010206367A
Authority: JP
Inventors: Jennifer Rea; リージェニファー; Jason M Lefevre; エムルフェーブルジェイソン; Roger Leighton; レイトンロジャー; David A Mantell; エーマンテルデイビッド
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: US20110063374A1; US8162469B2; JP5398675B2

Abstract

【課題】予熱領域全体を通じて媒体の温度と大きさを均一に保つイメージングデバイスを提供する。
【解決手段】イメージングデバイスは、巻取紙経路に沿って、巻取紙Ｗの供給源と印刷領域の間に位置付けられた予熱システム１００を備えており、この予熱システム１００は、第一の加熱ステージ１０４と第二の加熱ステージ１１４を含む。第一の加熱ステージ１０４は、第二のステージ１１４に到達する前に巻取紙Ｗを初期予熱温度まで加熱するように構成された少なくとも１つのヒータを備える。第二のステージ１１４は、巻取紙Ｗの温度を初期予熱温度から予熱システムの目標温度まで下げるように構成された少なくとも１つのヒータを備える。
【選択図】図２

Description

本発明はインクジェット印刷、特に、略連続する巻取紙への相変化インクを用いたインクジェット印刷に関する。

スプレッダの位置でのインク拡散動作および、インクの色混合、インクと巻取紙との固着等、その他の画像品質メトリクスを容認可能なレベルとするために、現在の相変化インク印刷工程では、印刷領域内で巻取紙の温度を目標温度に保つ必要がある。目標温度は、媒体の種類やインクの調合等、多くの要素に依存する。たとえば、斤量７５ｇｓｍの用紙の場合、相変化インク印刷工程では、巻取紙を約５５℃の温度に加熱し、印刷領域内でこの温度に保たなければならない。目標予熱温度に到達させるために、公知のシステムには通常、予熱器が備えられ、この予熱器は、巻取紙が印刷領域に入る前にその一部に巻き付くような位置に配置された被加熱ローラの形態をとっていた。このような公知のシステムにおける予熱ローラは、巻取紙とローラ表面との間に、巻取紙を目標予熱温度まで加熱するような伝導熱伝達が起こるような温度となるように加熱される。さらに、印刷領域には、印刷ヘッドによってインクが巻取紙上に付着される際に媒体の巻取紙を目標温度に保つために、ローラの形態のヒータ、裏打ち部材その他が配置されてもよい。

巻取紙を目標温度まで予熱し、印刷領域内で巻取紙をこの目標温度に保持する際に遭遇する１つの課題は、媒体の収縮である。たとえば、一般的な周辺大気条件下、たとえば、約２５℃で、インクジェット印刷に通常使用される用紙の含水率は、実際の湿度に応じて約１％から１０％の範囲でありうる。連続する巻取紙が予熱ローラに接触すると、用紙の繊維に含まれる水分が追い出され、用紙は収縮を始める。前述のように、公知のシステムの中には、プレヒータの目標温度が約５５℃のものがある。このようなシステムの予熱ローラは、巻取紙を所望の目標温度に加熱することはできるが、巻取紙が加熱されるのは、印刷領域に入る前に十分に用紙の含水率が平衡状態になるようなタイミングではないかもしれない。したがって、巻取紙は、目標温度に予熱されても、印刷領域に入ってからもなお収縮を続けるかもしれず、それによって色の位置合わせがより困難となる。試験の結果、幅２０”（約５０．８ｃｍ）の巻取紙を５５℃に加熱し、その温度に保持した場合、この巻取紙は印刷中に２ｍｍも収縮することがあるとわかった。

巻取紙予熱器を操作する中で直面する別の課題は、予熱器の加熱面を、巻取紙を目標温度まで加熱できるような一定の、即ち均一な温度に維持することである。前述のように、巻取紙は通常、予熱ローラと接触する前は室温である。したがって、巻取紙の温度を約３０℃上げて、目標予熱温度の５５℃にしなければならないかもしれない。予熱ローラの表面は、より低温の巻取紙と接触すると、エネルギー、即ち熱を失う。そのため、巻取紙との接触による熱の損失を補償するために、目標予熱温度より十分高い温度まで加熱しなければならないかもしれない。たとえば、約８０ｉｐｓ（約２０３．２ｃｍ／ｓｅｃ）の速度の巻取紙を約５５℃の目標予熱温度にするには、予熱ローラを約７０−７５℃まで加熱しなければならないかもしれない。加熱されたローラ表面によって室温から約５５℃まで加熱される際の巻取紙の温度勾配が大きいため、ローラ表面からは、予熱ローラの加熱素子が遅滞なく補充できる量よりも多くのエネルギーが巻取紙によって奪われるかもしれない。試験の結果、約７５℃に加熱された予熱ローラが約８０ｉｐｓで移動する巻取紙と接触すると、予熱ローラの温度は４−５℃下がることがあるとわかった。温度が下がることにより、予熱ローラの表面には温度変動が生じるかもしれず、その結果、巻取紙が不均一に加熱され、一定した画像品質が得られなくなることがある。予熱ローラ表面の温度変動とばらつきは、ローラの軸に沿って直径が変化する原因となるかもしれず、これが、異なる印刷ヘッドによって形成される巻取紙上の画像の位置合わせを行うイメージングデバイスの能力に不利な影響を与えることがある。

巻取紙の収縮と予熱ローラの温度変動の問題に対応するために、既存のシステムでは、予熱ローラの目標温度を、たとえば４５℃に下げ、それによって、供給される巻取紙の温度と予熱ローラの設定点温度との差が、この場合は３０℃から約２０℃に縮小された。供給される巻取紙と予熱ローラの設定点温度との差を小さくすることにより、予熱ローラが失う、巻取紙を目標温度まで加熱するためのエネルギーが少なくなり、したがって、予熱ローラの温度変動幅が縮小され、これに伴う問題が軽減する。たとえば、予熱温度の設定点を４５℃まで下げると、予熱ローラの表面が室温の巻取紙に接触したときの温度の下降は、たとえば約１℃と、ほとんどなくなり、予熱および印刷温度が低くなることにより、媒体から追い出される水分の量が減り、印刷中の媒体の大きさの変化が小さくなる。予熱ローラの予熱目標温度を下げることは、印刷工程中のローラ表面の温度変動と媒体収縮に伴う問題の軽減には有効であるかもしれないが、巻取紙の温度が低いと、スプレッダにおける拡散動作が劣化し、インクと巻取紙との固着が弱まるため、得られる画像の画像品質は低下することがある。

米国特許出願公開第２００９／０１１６８８８号明細書米国特許出願公開第２００９／０００９５７３号明細書米国特許出願公開第２００９／００２１５５０号明細書

そこで、本発明は、予熱領域全体を通じて媒体の温度と大きさを均一に保つイメージングデバイスを提供することを目的とする。

公知の予熱システムに代わるものとして、巻取紙を印刷のための十分な目標温度に均一に加熱しながら、印刷領域における媒体の大きさ変化、すなわち収縮に対抗することのできる予熱システムが開発された。１つの実施形態において、上記のような予熱システムを備えたイメージングデバイスは、連続する巻取紙を供給源から印刷領域を含む巻取紙の経路に沿って搬送するように構成された巻取紙搬送システムを備える。印刷領域の中の巻取紙の経路に沿って、巻取紙の上にインクを付着させて、画像を形成するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドが設置される。巻取紙の経路に沿って、供給源と印刷領域の間に予熱システムが配置される。予熱システムは、第一の加熱ステージと第二の加熱ステージを有する。第一の加熱ステージは、巻取紙を、それが第二のステージに到達する前に初期予熱温度まで加熱するように構成された少なくとも１つのヒータを備える。第二のステージは、巻取紙の温度を初期予熱温度から予熱システムの目標温度へと低下させるように構成された少なくとも１つのヒータを備える。

別の実施形態において、イメージングデバイスは、媒体となる略連続する巻取紙の供給源と、連続する巻取紙を供給源から印刷領域を含む巻取紙の経路に沿って搬送するように構成された巻取紙搬送システムと、を備える。印刷領域の中の巻取紙付近に、巻取紙の上に溶融相のインクを付着させて、画像を形成するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドが配置される。巻取紙の経路に沿って、供給源と印刷領域の間に予熱システムが配置される。予熱システムは第一の加熱ステージと第二の加熱ステージを有する。第一の加熱ステージは、巻取紙を、それが第二のステージに到達する前に初期予熱温度まで加熱するように構成された少なくとも１つのヒータを備える。第二のステージは、巻取紙の温度を初期予熱温度から予熱システムの目標温度へと低下させるように構成された少なくとも１つのヒータを備える。巻取紙の経路に沿って、印刷領域の下流に、巻取紙および印刷領域においてその上に付着されたインクに圧力をかけるように構成されたスプレッダが配置される。

本発明によれば、予熱領域全体を通じて媒体の温度と大きさが均一に保たれる。

用紙に直接印刷する方式の、連続巻取紙と相変化インクを用いるプリンタの簡略立面図である。図１のイメージングデバイスで使用する２ステージ型予熱システムの実施形態の概略図である。

本明細書において、「イメージングデバイス」とは一般に、画像を印刷媒体に形成するためのデバイスを指す。「印刷媒体」は、事前に裁断されているか、巻取紙として供給されるかを問わず、紙、プラスチックその他、画像に適した物理的な印刷媒体基板の物理的シートである。イメージングデバイスは、フィニッシャ、給紙装置等、他の各種のコンポーネントを備えていてもよく、コピー機、プリンタまたは多機能機の形態であってよい。「印刷ジョブ」または「文書」とは通常、関連するシートの集合であり、一般的には、特定の使用者からの、あるいはその他関連付けられる、印刷ジョブのシートまたは電子文書のページの画像の原本を複写した、関連するコピーの１つまたは複数の集合である。画像は一般に、マーキングエンジンによって印刷媒体上に描画されるべき電子形態の情報を含んでいてもよく、テキスト、グラフィクス、写真その他を含んでいてもよい。本明細書において、処理方向とは、画像受容面、たとえば画像が転写される媒体シートもしくは巻取紙または中間転写ドラムもしくはベルトがイメージングデバイス内を移動する方向である。画像受容面と同一平面上の処理直交方向は、処理方向に略垂直である。

図１は、用紙に直接印刷する方式の、連続巻取紙と相変化インクを用いるプリンタの簡略立面図である。巻取紙供給搬送システムは、「基板」となる非常に長い（すなわち、略連続する）巻取紙Ｗ（紙、プラスチック、またはその他の印刷可能材料）をスプール１０から供給するように構成される。巻取紙Ｗは必要に応じて巻き出され、図には描かれていない各種のモータによって推進されてもよい。巻取紙供給搬送システムは、複数の異なる速度で巻取紙Ｗを搬送することができる。一連のロール１２は、巻取紙が経路に沿って移動する際に、巻き出される巻取紙の張力を制御する。

経路に沿って、巻取紙を印刷のための所定の目標温度まで加熱するように構成された予熱システム１００が設置されており、この目標温度は、１つの現実的な実施形態において、媒体の種類とインクの調合に応じて、約３０℃から約７０℃の範囲である（より詳しくは後述する）。予熱システム１００を通過した後、巻取紙Ｗは印刷ステーション２０（印刷領域２０）の中を移動し、印刷ステーション２０は一連の印刷ヘッド２１Ａ−２１Ｈを備え、各印刷ヘッドの有効範囲は巻取紙の幅にわたっており、１つの原色のインクを直接（すなわち、中間部材やオフセット部材を用いずに）、移動する巻取紙の上に付着させることができる。図１には８個の印刷ヘッドが描かれているが、使用する印刷ヘッドは８個より少なくても多くてもよい。一般によく知られているように、印刷コントローラ１４から画像経路２２を通じて各印刷ヘッドに送られる画像データに基づき、４つの原色の画像の各々が巻取紙の重複する領域に付着され、これらの複合によってカラー画像が形成される。考えられる各種の実施形態で、各原色につき複数の印刷ヘッドを設置してもよく、印刷ヘッドの各々を、１本の線状のアレイに形成することができる。各色の印刷ヘッドの機能を、処理方向に沿って異なる位置に配置された複数の個別の印刷ヘッドの間で分担させることができ、あるいは、スポットカラーを使用する場合のように、印刷ヘッドまたはその一部を、処理方向Ｐを横切る方向に移動可能に取り付けることができる。

１つの実施形態において、巻取紙に付着されるマーキング媒体は「相変化インク」であり、これは、インクが室温で略固体であり、巻取紙Ｗに当初噴射される時は略液体であることを意味する。現在の一般的な相変化インクは通常、巻取紙Ｗに噴射される時には約１００℃から１４０℃に加熱されており、したがって、液相である。一般的に、液体インクは巻取紙に衝突すると、素早く冷却する。しかしながら、別の実施形態において、適当であればどのようなマーキング材料やインクを使用してもよく、たとえば、ＵＶ（紫外線）硬化インク、トナーまたは水性インクがある。

各印刷ヘッドは、裏打ち部材２４Ａ−２４Ｈを有していてもよく、これは通常、バーまたはロールの形態で、巻取紙Ｗの反対側に印刷ヘッドと略対向するように配置される。各裏打ち部材は、印刷ヘッドとシートの間のギャップが既知の、一定した距離に保たれるように巻取紙Ｗを位置付けるために使用される。各裏打ち部材は、巻取紙の隣接部分が所定の「インク受容」温度、たとえば１つの現実的な実施形態においては約４０℃から約６０℃になるように制御することができる。考えられる各種の実施形態において、各裏打ち部材は、加熱要素、中を液体が通過する空洞、その他を備えていてもよく、あるいは、この「部材」は、巻取紙Ｗの一部に対する、またはその付近の空気その他のガスの流れという形態とすることもできる。予熱器１８と特定の目標温度に保持された裏打ち部材２４の複合的な作用により、印刷領域２０の中の巻取紙Ｗは約４０℃から７０℃の所定の温度範囲に有効に保持される。

画像の一部が形成された巻取紙が印刷ステーション２０の中を移動して、各種の色のインクを受け取る間、巻取紙の温度は所定の範囲内に保持される。インクは、それを受け取る巻取紙の温度より一般的にかなり高い温度で噴射され、この高い温度で周囲の紙（あるいは、巻取紙Ｗの材料であるあらゆる物質）が加熱される。したがって、領域２０の中で巻取紙と接触する、またはその付近の部材を、巻取紙の所望の温度が保持されるように調整しなければならない。たとえば、裏打ち部材は巻取紙の温度に影響を与えるかもしれないが、巻取紙の背後と前方の空気の温度と空気の流速も巻取紙の温度に影響するかもしれない。したがって、送風機やファンを使って、巻取紙の温度を制御しやすくしてもよい。

巻取紙の温度は、印刷領域２０の中でどの印刷ヘッドからインクが噴射されるときにも略均一に保持される。このような均一性は、画像品質を保持するために重要であり、特に、インクの横方向（すなわち、たとえば処理方向Ｐに対して垂直な、巻取紙Ｗの幅の方向）への拡散を一定に保持し、巻取紙へのインクの浸透を一定に保持するために重要である。特定のインクと巻取紙の熱特性に応じて、上記のような巻取紙の均一な温度は、巻取紙を予熱し、裏打ち部材を制御せずに使用すること、および／または異なる裏打ち部材２４Ａ−２４Ｈを異なる温度に制御し、印刷ステーション全体で基板の温度を略一定に保持することによって実現される。この目的を実現するための制御システムとともに、巻取紙Ｗに関連付けられる温度センサ（図示せず）および、ある時点で１つの印刷ヘッドからある原色１色のインクがどれだけ巻取紙Ｗに付着されるかを測定または推測（たとえば画像データから）するためのシステムを用いてもよい。各種の裏打ち部材は、それに隣接する印刷ヘッドからのデータおよび印刷ステーション内の他の印刷ヘッドからのデータを使って、個別に制御することができる。

巻取紙Ｗの２段階経路(dual path)に沿って、中間ヒータ(midheater)３０の次に「スプレッダ」４０があり、これは所定の圧力および、いくつかの構成では熱を巻取紙Ｗに加える。スプレッダ４０の機能は、巻取紙Ｗの上の基本的に分離しているインク小滴をすべて捕らえて、圧力および、１つの実施形態では熱によってこれらをこすって連続する１つの層にし、隣接するインク滴同士の間の空間を埋めて、画像を形成するインクのかたまりが均一になるようにすることである。インクの予熱に加えて、スプレッダ４０によっても、インク層の結合力が増強し、および／またはインクと巻取紙との固着力が増大して、画像性能が改善されるかもしれない。スプレッダ４０は、巻取紙Ｗに熱と圧力を加える、画像側ロール４２と圧力ロール４４のようなロールを備える。各ロールが、巻取紙を約３５℃から約８０℃の範囲の温度に加熱するための加熱素子を備えていてもよい。ＵＶ硬化インクを利用するイメージングデバイスの実施形態では、スプレッダの代わりに１つまたは複数のＵＶ硬化ランプを使用してもよく、これは、当業界で知られているように、巻取紙上に画像を形成するＵＶ硬化インクに紫外線光を照射する。

巻取紙および／または巻取紙上のインクの温度をさらに制御するために、巻取紙の経路に沿って、巻取紙が印刷領域を出てスプレッダに入る前に、平坦化のためのローラと１つまたは複数の中間ヒータを配置してもよい。たとえば、図１に示されるように、平坦化ローラ５０を、巻取紙の経路に沿って、印刷領域とスプレッダ４０の間に配置してもよい。１つの実施形態において、平坦化ローラ５０は、ローラ表面と移動する巻取紙との摩擦係合からその回転運動を起こすアイドラローラとして構成されている。しかしながら、平坦化ローラは、ローラに動作的に連結された駆動モータ等の駆動メカニズム（図示せず）によって、巻取紙の速度に応じて駆動されてもよい。駆動モータの適当な連結は、駆動ベルト、プーリ、出力軸、歯車またはその他の従来の結合または連結メカニズムを通じて行ってもよい。平坦化ローラ５０に関する巻取紙の送り込まれる角度および／または送り出される角度を制御するために、テンションローラ２６もまた設置してよい。

平坦化ローラ５０は、供給されるインクと巻取紙の温度より低い温度で動作するような設計の、温度制御された熱伝導性ローラである。１つの実施形態において、平坦化ローラは約３０℃から約４５℃の目標温度で動作するように構成される。しかしながら、平坦化ローラの動作温度は適当であれば何度であってもよい。平坦化ローラは、陽極酸化アルミ等の熱伝導性材料で形成されるコア５８を備えていてもよいが、コアは、たとえば鉄、ニッケル、ステンレススチールおよび各種の合成樹脂等、他の適当な材料で作製されていてもよい。平坦化ローラ５０における熱エネルギーの発生は、適当な方法で実現することができる。たとえば、コア５８は、中空で、その中にローラで必要な熱エネルギーを生成するための１つまたは複数の加熱素子６４を配置したものであってもよい。

巻取紙の経路に沿って、平坦化ローラの下流に中間ヒータを配置してもよい。中間ヒータ３０は、接触熱、輻射熱、伝導熱および／または対流熱を利用して巻取紙Ｗを目標温度まで加熱することができる。中間ヒータ３０は、巻取紙の上に付着されたインクを、巻取紙上のインクがスプレッダ４０を通過して送られるときの所望の特性に適した温度まで加熱する。１つの実施形態において、中間ヒータの目標温度の有益な範囲は約３５℃から約８０℃である。中間ヒータ３０は、インクと基板の温度を相互に関して約１５℃以内に均等化する効果を有する。インクの温度が低いほど、線のにじみが少なく、インク温度が高いと、裏抜け（印刷物の反対側からの画像が見えること）の原因となる。中間ヒータ３０は、基板とインクの温度をスプレッダの温度より０℃から２０℃高く調整する。

デバイス１１の各種のサブシステム、コンポーネントおよび機能部の動作と制御は、コントローラ１４を援用して実行される。コントローラ１４は、プログラムされた命令を実行する汎用または専用プログラマブルプロセッサで実装してもよい。このプログラムされた機能を実行するのに必要な命令とデータは、プロセッサまたはコントローラに関連付けられたメモリに記憶してもよい。プロセッサ、そのメモリおよびインタフェース回路により、コントローラおよび／または印刷エンジンは、上述のような温度差最小化機能等の機能を実行するように構成される。これらのコンポーネントは、印刷回路カード上に設置しても、またはＡＳＩＣ（特定用途集積回路）の中の１つの回路として設置してもよい。回路の各々は個別のプロセッサを伴って実装してもよく、または複数の回路を同一のプロセッサ上に実装してもよい。あるいは、回路は、ＶＬＳＩ回路の上に設置された個別コンポーネントまたは回路で実装してもよい。また、本明細書に記載する回路は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、個別コンポーネントまたはＶＬＳＩ回路を組み合わせて実装してもよい。

前述のように、イメージングデバイスは巻取紙を目標温度まで加熱するように構成された予熱システムを備える。公知の予熱システムは通常、１つの加熱ステージを備え、この加熱ステージは、供給された巻取紙をさらに加熱して、巻取紙が印刷領域に入る前に目標温度となるように構成された予熱ローラの形態をとっていた。このような公知の１ステージ型予熱システムは一般に、巻取紙を所望の目標温度まで加熱することができるが、巻取紙が加熱されるのは、巻取紙が印刷領域に入るまでに、印刷領域における媒体のサイズ変化の効果に対抗できるように巻取紙から水分を追い出すのに十分なタイミングではないかもしれない。さらに、公知の予熱システムでは、供給される用紙と予熱ローラ表面との温度勾配が大きいため、ローラ表面に温度変動が発生し、その結果、加熱が不均一に行われ、画像品質にもばらつきが出る可能性がある。

上記のような公知のシステムに代わるものとして、本明細書は２つのステージからなる予熱システムを提案し、この予熱システムにおいて、第一のステージは、供給される巻取紙を予熱システムの目標温度より高い初期予熱温度まで加熱するように構成された非接触輻射熱ヒータを備え、第二のステージは、巻取紙の温度を目標温度まで下げる、すなわち冷却するように構成された予熱ローラを備える。巻取紙を目標温度より高い初期予熱温度に加熱する１つの目的は、紙から水分を追い出し、実際に、巻取紙が印刷領域に入る前に巻取紙を予備収縮させることである。初期予熱温度は、印刷領域における媒体の収縮を防止または最小限にすることができる、どのような適当な温度であってもよい。１つの実施形態において、初期予熱温度は目標温度より約２０℃高く選択される。前述のように、巻取紙と予熱ローラ表面の間の温度勾配が２０℃であると、室温で巻取紙と接触した場合のローラ表面の温度変化はわずか約１℃となる。したがって、初期予熱温度を予熱ローラ表面より約２０℃高くすることによって、予熱ローラ表面と巻取紙が接触しても、ローラ表面の温度変動が小さくなる。さらに、接触によるローラ表面の温度変化は、下降、すなわち低温化ではなく、急上昇、すなわち高温化であり、これには、電力消費量の節減という利点がある。

次に、図２を参照すると、２ステージ型の予熱システム１００の１つの実施形態が示されている。予熱システム１００は、所望の画像品質を提供するように選択された所定の目標温度で巻取紙を印刷領域２０に供給するように構成されている。１つの実施形態において、予熱システムの目標温度は、巻取紙が印刷領域の中を移動される間に保持される温度に対応するが、必ずしもそうでなければならないわけではない。予熱システムの目標温度は、適当であれば何度であってもよい。１つの実施形態において、予熱システムの目標温度は、約３０℃から約７０℃の範囲のいずれの温度であってもよく、特定の実施形態においては、約５５℃である。図のように、予熱システム１００は、巻取紙Ｗに向けて熱放射を放出するように配置された少なくとも１つの輻射熱加熱ユニット１０８を備える第一のステージ１０４を有する。図２の実施形態において、２つの輻射熱加熱ユニット１０８が示されており、１つのユニットが巻取紙の一方の面に熱放射を放出するように配置されている。もちろん、使用する加熱ユニットの数は、適当であればいくつでもよい。巻取紙は、ユニット１０８からの、所定の温度で放出される熱放射を吸収することによって加熱され、このユニットは、予熱システムの目標温度より高い初期予熱温度まで巻取紙を加熱するように構成されている。１つの実施形態において、初期予熱温度は予熱システムの目標温度より２０℃高く選択される。したがって、目標温度が約５５℃の場合、初期予熱温度は約７５℃であってもよい。しかしながら、初期予熱温度は、適当であれば、目標温度より高いどの温度であってもよい。

加熱ユニット１０８の熱エネルギーの発生は、適当であればどのような方法で実現してもよい。たとえば、抵抗加熱素子によって加熱ユニットの中で熱を発生させてもよい。あるいは、加熱ユニット１０８は、セラミックの裏打ちと保護用水晶板（前側）の間に取り付けられた水晶、炭素フィラメントまたはハロゲンランプ等の１つまたは複数の加熱ランプを備えていてもよい。いずれの場合も、加熱ユニットは、１つまたは複数のヒータ電源（図示せず）によって供給される電流に応じて熱放射を放出するように構成される。巻取紙加熱コントローラ１１０は、電源を通じて加熱ユニットに供給される電流の量を制御するように動作できる。輻射熱加熱ユニット１０８には、巻取紙が破損し、および／または停止した場合に、巻取紙および／または巻取紙の経路の付近から加熱ユニットを取り除くための、当業界で周知の引き戻しメカニズム（図示せず）を備えていてもよい。

巻取紙加熱コントローラ１１０はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせとして実装することができる。さらに、巻取紙加熱コントローラは、独立したコントローラであっても、システムコントローラの中に組み込まれてもよい。巻取紙加熱コントローラ１１０は、少なくとも１つの要素として、媒体の巻取紙の測定温度に基づいて、輻射熱加熱ユニット１０８によって放出される熱放射を制御するように動作できる。このために、巻取紙加熱システムは、輻射熱ヒータによって加熱される前、加熱中および加熱された後の１箇所または複数の箇所において、移動する巻取紙Ｗの温度を測定するための当業界で周知の温度センサ１１２を１つまたは複数備えていてもよい。温度センサ１１２は、サーモパイルまたは同様のＩＲセンサ等の非接触型センサを備えていてもよい。１つの実施形態において、温度センサ１１２ａは、媒体経路に沿って、巻取紙加熱システムの輻射熱加熱ユニット１０８の上流に設置され、輻射熱加熱ユニットの上流の巻取紙の温度を検出する。媒体経路に沿って、輻射熱加熱ユニット１０８の下流の、巻取紙が予熱ローラと接触する前の位置に、加熱ユニットによって加熱された後に巻取紙の温度を検出するもう１つの温度センサ１１２ｂを設置してもよい。いずれの場合も、温度センサ１１２ａ、１１２ｂは、測定された１つまたは複数の温度を示す信号を加熱コントローラ１１０に送信するように動作できる。コントローラ１１０は、巻取紙を所望の初期予熱温度まで加熱するために、温度センサ１１２から受信する信号に基づいて、加熱ユニット１０８への電力を制御するように動作できる。コントローラ１１０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせで実装してもよく、独立したコントローラであっても、システムコントローラの中に組み込まれてもよい。

図２の実施形態において、予熱システム１００の第二のステージ１１４は予熱ローラ１１８を備える。予熱ローラ１１８は、ローラ表面が巻取紙の温度を目標温度にすることができる温度まで加熱されるような構成の、温度制御された熱伝導ローラである。図１に示されるように、予熱ローラ１１８は、巻取紙の経路に沿って、処理方向に向かって輻射熱加熱ユニット１０８の下流で、印刷領域２０の直前に設置される。１つの実施形態において、予熱ローラ１１８は、ローラ表面と移動する巻取紙との摩擦係合からその回転運動を起こすアイドラローラとして構成される。しかしながら、予熱ローラ１１８は駆動メカニズム（図示せず）により、巻取紙の速度にしたがって駆動されてもよい。予熱ローラ１１８に関する巻取紙の送り込まれる角度および／または送り出される角度を制御するために、テンションローラ（図示せず）も設置してよい。

予熱ローラ１１８における熱エネルギーの発生は、適当であればどのような方法で実現してもよい。たとえば、コア１２０は中空で、ローラに必要な熱エネルギーを発生させるための１つまたは複数の加熱素子１２２がその中に設けられたものであってもよい。コアの中のヒータ１２２は、水晶、炭素フィラメントまたはハロゲンランプ等の加熱ランプを備えていてもよい。ロールの温度は、ローラの中を流れる流体で加熱または冷却することもでき、温度は、外部デバイスによって制御することもできる（現在の装置で採用されている）。予熱ローラ１１８のヒータ１２２は、１つまたは複数のヒータ電源（図示せず）によって供給される電流に応じてローラを加熱する熱エネルギーを放出するように構成される。予熱ローラ１１８の加熱について内部加熱手段を説明したが、予熱ローラは、外部ヒータあるいは内部と外部ヒータの組み合わせによって加熱してもよい。

予熱ローラ１１８の温度を感知し、コントローラ１１０に適当な入力を供給するための１つまたは複数の温度センサ１２４を設置してもよい。温度センサ１２４は、センサ付近の温度を示すアナログまたはデジタル信号を発生する、どのタイプの温度感知デバイスであってもよい。たとえば、このようなセンサとしては、熱の吸収に応答して、抵抗等のある電気特性を予測可能に変化させるサーミスタがある。コントローラ１１０は、温度センサ１２４と、予熱ローラのヒータ１２２の電源（図示せず）に接続される。コントローラ１１０は、温度センサ１２４からの、予熱ローラ１１８の温度を示す信号を受信して、感知されたローラの温度を所定の閾値と比較する。比較結果に基づいて、コントローラ１１０は、予熱ローラ用ヒータ１２２への電力を調整して、巻取紙を予熱システム１００の目標温度にすることができるような温度に予熱ローラ１１８を保持してもよい。

動作中、巻取紙Ｗが巻取紙の経路に沿って移動すると、巻取紙Ｗは、その一部が予熱ローラ１１８の周辺に巻き付く。巻取紙のうち予熱ローラと接触する長さを、本明細書において、巻き付き長さまたは接触長さと呼ぶ。予熱システムの第一のステージによって初期予熱温度まで加熱された巻取紙と、これより低温の予熱ローラ１１８（たとえば、目標温度まで加熱されている）との接触により、巻取紙Ｗと予熱ローラ１１８との間に伝導熱伝達が起こり、その結果、巻取紙の温度は予熱ローラ１１８の目標温度に向かって下がる。巻取紙の温度が予熱ローラとの接触によってどれだけ変化しうるかは一般に、予熱ローラ１１８の温度と、巻取紙Ｗが予熱ローラ１１８と接触したままでいる時間の長さ、すなわち滞留時間の関数である。本明細書において、滞留時間とは、巻取紙の上のある点が予熱ローラと接触したままである時間の最大長さを示す。巻取紙Ｗと予熱ローラ１１８との間の滞留時間は、巻取紙が移動する速度と、巻取紙と予熱ローラの間の巻き付き長さ、すなわち接触長さに依存する。巻取紙が予熱ローラと接触する巻き付き長さは、巻取紙の温度を予熱システム１００の目標温度にするのに十分な滞留時間を持たせることができる、どのような適当な巻き付き長さであってもよい。

１０スプール、１１デバイス、１２ロール、１４印刷コントローラ、１８予熱器、２０印刷ステーション、２１Ａ〜２１Ｈ印刷ヘッド、２２画像経路、２４Ａ〜２４Ｈ裏打ち部材、２６テンションローラ、３０中間ヒータ、４０スプレッダ、４２画像側ロール、４４圧力ロール、５０平坦化ローラ、５８，１２０コア、６４，１２２加熱素子、１００予熱システム、１０４第一のステージ、１０８輻射熱加熱ユニット、１１０巻取紙加熱コントローラ、１１２，１２４温度センサ、１１４第二のステージ、１１８予熱ローラ、１２２予熱ローラ用ヒータ。

Claims

イメージングデバイスであって、
連続する巻取紙を、供給源から、印刷領域を含む巻取紙経路に沿って搬送するように構成された巻取紙搬送システムと、
前記印刷領域の中で、前記巻取紙に隣接して位置付けられ、前記巻取紙の上にインクを付着させて、その上に画像を形成するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドと、
前記巻取紙経路に沿って、前記供給源と前記印刷領域の間に位置付けられた予熱システムと、
を備え、前記予熱システムは第一の加熱ステージと第二の加熱ステージを含み、前記第一の加熱ステージは、前記第二のステージに到達する前に前記巻取紙を初期予熱温度まで加熱するように構成された少なくとも１つのヒータを備え、前記第二のステージは、前記巻取紙の温度を前記初期予熱温度から前記予熱システムの目標温度まで下げるように構成された少なくとも１つのヒータを備えることを特徴とするイメージングデバイス。
請求項１に記載のイメージングデバイスであって、
前記第一の加熱ステージの前記少なくとも１つのヒータは、前記巻取紙に、前記巻取紙が初期予熱温度まで加熱されることができるレベルの熱放射を放出するように配置された少なくとも１つの非接触輻射熱加熱ユニットを備えることを特徴とするイメージングデバイス。
請求項２に記載のイメージングデバイスであって、
前記第二の加熱ステージの前記少なくとも１つのヒータは予熱ローラを備え、前記予熱ローラは前記予熱ローラを前記目標温度まで加熱するための熱エネルギーを発生するように構成されたヒータを有し、前記予熱ローラは、前記連続する巻取紙が前記第一の加熱ステージを通過した後に、前記巻取紙の一部がこれに巻き付き、前記連続する巻取紙が搬送されるときに前記連続する巻取紙と前記予熱ローラとの間の所定の滞留時間が生じるように位置付けられており、前記所定の滞留時間は、前記連続する巻取紙と前記予熱ローラとの間で伝導熱伝達が起こり、前記連続する巻取紙の前記温度を前記目標温度にすることができるように構成されていることを特徴とするイメージングデバイス。
請求項１に記載のイメージングデバイスであって、
前記印刷領域に到達する前の前記巻取紙の温度を検出し、前記検出された温度を示す温度信号を発生するように構成された温度センサと、
前記温度信号を受信し、前記第二の加熱ステージの前記予熱ローラの前記ヒータと、前記第一の加熱ステージの前記少なくとも１つの輻射熱加熱ユニットのうちの少なくとも一方への電力を制御するように構成されたコントローラと、
をさらに備えることを特徴とするイメージングデバイス。