JP2013256115A - 画像ドラム加熱および冷却システムを有するインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】印字ドラムの表面温度を作動範囲に維持する加熱ドラムアセンブリを提供する。
【解決手段】インクジェットオフセットプリンタは、内部空洞を規定する外部表面および内部表面に中空ドラムを有する受像ドラムアセンブリ１２を含む。内部空洞に位置する加熱要素１０４および冷却システムは、ドラムの内部表面に分布される加熱および冷却を提供する。加熱および冷却は、内部ドラム表面の独立した区域に提供することができ、実質的に均一な外部ドラム表面温度を維持する。
【選択図】図１

Description

本明細書は一般的には固体インクオフセットプリンタに関し、より詳細には、インク画像を受ける前および最中に温度まで加熱される回転受信部材に関する。

一般的なインクジェットプリンタは１つ以上の印字ヘッドを使用して印刷中にインク画像を形成し、各印字ヘッドは受像表面への開放ギャップ全域に、インクジェットにより排出されるインクの滴が通る独立したノズルの配列を含んでいる。受像表面は、記録媒体の連続ウェブの表面、一連の媒体シート、または受像部材の表面であってもよく、受像部材は回転印字ドラムまたはエンドレスベルトであってもよい。インクジェット印字ヘッドにおいて、独立した圧電、熱、または音響アクチュエータは、印字ヘッドの面版における、通常はノズルと称される開口部を介してインクを放出する機械力を生成する。アクチュエータは、発射信号と称されることもある電気信号に反応して、インク滴を放出する。発射信号の大きさ、すなわち電圧レベルは、インク滴の中に排出されるインクの量に影響を及ぼす。

受像部材が回転ドラムの形状である時、ドラムは一般的に加熱されて、ドラムに付着するインクに対する回転ドラムの適合性を向上させる。回転ドラムは、例えば、陽極酸化およびエッチングされたアルミニウムドラムであってもよい。ヒーター反射板または筐体を含む加熱器は、ドラム内に軸方向に搭載されてもよく、実質的にドラムの一端からドラムの他端へ延びる。加熱器ユニットは、ヒーター反射板の中に位置する１つ以上の加熱素子を含んでおり、それぞれが反射板の各端の近くに位置する。加熱器は、ドラムが回転する時に静止したままである。したがって、裏側に反射器がある加熱素子をドラムが通過する時に、加熱器はドラム内部に熱を印加する。反射器は、ドラムの内部表面に向かって熱を案内する役割をする。各加熱素子は、熱を生成するために加熱素子に印加される電力量を制御するよう構成される制御器と動作可能に接続される。さらに、制御器はドラムの外部表面の近くに位置する温度センサと動作可能に接続される。制御器は選択的に加熱器を作動し、外部表面の温度を作動範囲内に維持する。

一実施形態において、制御器は、ドラムの外部表面の温度を約摂氏５５度からプラスまたはマイナス摂氏５度の範囲に維持するために加熱器を作動させるよう構成される。印字ドラム上に排出されるインクは、約摂氏１１０度〜約１２０度の温度を有する。したがって、密に画素化された領域を有する画像は、印字ドラムの一部分に対して実質的な熱量を与えることができる。加えて、ドラムが加熱器周囲の空気中で素早く回転する時にドラムの露出表面領域は熱を失うため、ドラムは対流熱損失に見舞われる。また、記録媒体と印字ドラムとの接触が、ドラムの表面温度に影響を及ぼす。例えば、供給トレイに置かれた紙は、外気温度とおおよそ等しい温度を有する。紙は供給トレイから取り出されると、転写ニップの方へ向かう経路に沿って動く。一部のプリンタにおいて、この経路は、ドラムに到達する前に媒体の温度を上昇させる媒体予熱器を含む。その温度は約４０℃であり得る。したがって、媒体が転写ニップに入る時、比較的にインクの滴をほとんど有さない印字ドラムの領域は、媒体のより低い温度にさらされる。それ故、印字ドラムの密に画素化された領域は温度が上昇する可能性が高い一方、まばらに覆われた領域は通過する媒体に熱を奪われる可能性が高い。これらの温度差は、印字ドラム全体の温度勾配をもたらす。

ドラムの温度が約６２℃を超えると、転写不良が起こる可能性がある。サーミスタが５７〜５８℃のドラム表面温度を計測すると、ファンが作動してドラムの冷却を開始する。サーミスタが低すぎるドラム温度を計測すると、サーミスタの計測が許容される温度の制御帯域内になるまで、加熱器が作動する。ドラム表面上に噴射される熱いインクは、高いインク濃度の領域でドラムの温度を上昇させる。インクがない領域においては、印刷媒体はドラム表面を冷却する傾向にある。一部分に高いインク濃度の領域を含み、かつインクがほとんどないか、または全然ない他の領域を含む印刷物の長時間にわたる印刷ジョブにより、ドラムのインクのある場所とない場所との間に大きな温度差が生じ得る。ドラムの端部のみの温度感知では、すべての場所で検出された場合は温度差の検出が困難になる可能性がある。温度差が検出されると、その後単一のファンおよび二重回路加熱器が、画像品質不良という結果になる前に温度差を修正できない可能性がある。ドラムの厚い壁は、急速に加熱または急速に冷却できない大質量のアルミニウムを含むことができる。大質量は、温度差がもたらす画像不良の発生を防ぐ役割をし得る。しかしながら、大きな温度差が生じると、加熱器またはファンによって非常に遅い速度で温度差が低減されて、不良を回避し得る。

印字ドラムの表面温度を作動範囲に維持する目的で、印字ドラム全体の温度勾配を制御する取り組みがなされてきた。単なる加熱器のオンまたはオフでは、たとえ独立した加熱素子がオフされた時でも、排出されたインクが作動範囲を超えて印字ドラムの表面温度を上昇させ得るため、十分ではない可能性がある。場合によっては、印字ドラムの一端にファンを追加することにより冷却を行う。印字ドラムは、ドラムの平らな各端部で開放されている。冷却するために、ファンは印字ドラムの外側に置かれ、かつファンが置かれるドラムの端部から排出されるドラムの他端へ空気を吹き込む方向に置かれる。ファンは制御器と電気的に動作可能に接続され、制御器は、印字ドラムの作動範囲を超える温度を検出する温度センサの１つに反応して、ファンを作動させる。最終的に、ファンからの空気流が、制御器がファンを停止させる時点で印字ドラムの過加熱部分を冷却する。

上記で説明したファンシステムが通常ドラムの温度を作動範囲に維持することができる一方で、非効率な点がいくつかある。特に、空気流が弱まり始める印字ドラムの端部の表面領域が、ファンが搭載される印字ドラムの端部近くの表面領域より高い温度を有する場合、１つの非効率な点が浮かび上がる。より高い温度の検出に反応して、制御器はファンを作動させる。冷えた空気がドラムに入ると、作動範囲にあるファンの近くの領域から熱が吸収される。この冷却により、この区域が作動範囲を下回らないようにするため、制御器は加熱器をオンにする可能性がある。たとえ空気流がファンの近くの区域および／または領域内の加熱素子によって温められても、空気流は最終的に空気流が弱まり始めるドラム端の近くの過加熱領域を冷やす可能性がある。言及するまでもなく、ファンの近くの区域を温めるのに費やされるエネルギーおよびファンからの温められた空気流により過加熱された領域を冷やすのに必要な余分な時間は、プリンタの作動コストを上げる。したがって、印字ドラムを加熱および冷却するためのプリンタの改良が望まれる。

転写定着固体インク印刷プロセスでは、画像ドラム表面が比較的狭い温度範囲内に維持される必要がある。温度が低すぎると、インク画像は転写定着ニップの圧力下で広がらない。温度が高すぎると、画像ドラムから印刷媒体への転写の質が悪くなる。従来のシステムは、ドラムの内側および外側端部の印刷領域外のサーミスタ温度読み取りに基づいて、ドラムの温度を調整する加熱および冷却ファンを使用する。ドラム温度の均一性は、媒体の大きさ、重量配合、印刷物の画像濃度および分布、およびジョブの長さに影響される。低領域被覆印刷物はインクの位置においてドラムを冷却し、高領域被覆印刷物はドラムを加熱する。ドラム表面の最終的な温度勾配は、高温または低温による局部的な不良を生じるのに十分なほど大きくなり得る。細いドラムはコストおよび駆動トルクの面で望ましいが、質量が低いため温度勾配の影響を受けやすい。厚いドラムは温度勾配の影響を受けにくいが、質量が高いため加熱または冷却するのにかかる時間が長くなる。固体インクジェットプリンタの生産適用ドラムの直径を大きくして、プリンタ処理能力を向上させることが、さらに望まれる。しかしながら、大きいドラムは一般的に、温度勾配の発生を高められる機械的強度のために、より太いドラムを必要とする。温度差の問題は、多くのインク画像が、ドラムを局所的に加熱させる可能性を増やし得る長時間の生産ジョブにおいて同じまたは同様であることが望まれるので、同じ文書の多くのコピーを印刷するために使用される大がかりなシステムにもより多く見られる。

プリンタで使用するための加熱ドラムアセンブリは、画像ドラム内に配置される加熱および冷却システムを含み、画像ドラムの外部表面の温度を制御する。加熱ドラムアセンブリは、外部表面および内部空洞を規定する内部表面を有する中空ドラムを含む。中空ドラムは、第１の端部、第２の端部、および縦軸を含む。内部空洞に位置する加熱器は３つ以上の加熱ユニットを含み、各加熱ユニットは、縦軸に沿って中空ドラムの外部表面に規定された３つ以上の区域を独立して選択的に加熱するよう制御可能である。

図１は、受像部材でニップを規定する転写定着ローラを含むプリンタの一部分の側面図である。 図２は、図１の受像部材に配置された加熱器を線２−２に沿って図示する受像部材の部分的な断面図である。 図３は、図１の受像部材で規定された複数の縦方向区域の概略図である。 図４は、図１の受像部材で規定された複数の外周方向区域の概略図である。 図５は、受像部材に配置された加熱器の別の実施形態の部分的な断面図である。 図６は、受像部材に配置された複数の外部および内部温度センサの概略的な断面図である。 図７は、受像部材に配置された加熱器および冷却システムの部分的な概略図である。 図８は、受像部材に配置された加熱器および冷却システムの別の実施形態の部分的な概略図である。 図９は、受像部材に配置された加熱器および冷却システムの別の実施形態の部分的な概略図である。 図１０は、回転受像部材上に画像を印刷し、画像を記録媒体へ転写するよう構成されたインクジェットプリンタの概略図である。

図１０は、従来技術の高速位相変化インク画像生産機器またはプリンタ１０を示す。図示されるように、プリンタ１０は、以下で説明するように、動作サブシステムおよび構成要素を直接的または間接的に支持するフレーム１１を含む。プリンタ１０は、ドラムの形状で示される受像部材１２を含むが、支持エンドレスベルトをさらに含んでもよい。受像部材１２は、方向１６に移動可能で、かつ位相変化インク画像がその上に形成される画像表面１４を有する。方向１７に回転可能な転写定着ローラ１９は、ドラム１２の表面１４に装着されて転写定着ニップ１８を形成し、その内部で表面１４に形成されるインク画像が加熱媒体シートなどの記録媒体４９上へ転写定着される。

高速位相変化インクプリンタ１０は、固体形状の１つの色の位相変化インクの少なくとも１つの源２２を有する位相変化インク搬送サブシステム２０をさらに含む。位相変化インクプリンタ１０はマルチカラー画像生産機器なので、インク搬送システム２０は、位相変化インクの４つの異なる色ＣＹＭＫ（シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック）を表す４つの源２２、２４、２６、２８を含む。

さらに示されるように、位相変化インクプリンタ１０は、媒体移送としても知られる、記録媒体供給および取扱システム４０を含む。例えば、記録媒体供給および取扱システム４０はシートまたは基板供給源４２、４４、４８を含むことができ、例えば、そのうちの供給源４８は、例えばカット媒体シート４９の形状で受像基板を保管および供給する大容量紙供給またはフィーダである。記録媒体供給および取扱システム４０は、基板加熱器または予熱器アセンブリ５２を有する基板取扱および処置システム５０をさらに含む。位相変化インクプリンタ１０は、示されているように、文書保持トレイ７２、文書シートフィーディングおよび検索デバイス７４、および文書露出およびスキャニングシステム７６を有するオリジナル文書フィーダ７０をさらに含む。

機器またはプリンタ１０の様々なサブシステム、構成要素および機能の動作および制御は、制御器または電子サブシステム（ＥＳＳ）８０を用いて行われる。ＥＳＳまたは制御器８０は、受像部材１２、印字ヘッドアセンブリ３２、３４（つまり、印字ヘッド）、および基板供給および取扱システム４０と動作可能に接続される。温度センサ５４は、制御器８０と動作可能に接続される。温度センサ５４は、受像部材１２が温度センサ５４を過ぎて回転する時、受像部材表面１４の温度を測定するよう構成される。一実施形態において、温度センサは受像部材１２の選択部分の温度を測定するよう構成されるサーミスタである。制御器８０は温度センサからデータを受信し、受像部材１２の表面１４の１つ以上の部分の温度を特定するよう構成される。

例えば、ＥＳＳまたは制御器８０は、画素配置および制御回路８９とともに、センサ入力および制御回路８８を含む。加えて、ＣＰＵ８２は、スキャニングシステム７６、またはオンラインまたはワークステーション接続９０などの画像入力源と印字ヘッドアセンブリ３２および３４との間の画像データフローを読み込み、留保し、下処理し、かつ管理する。このように、ＥＳＳまたは制御器８０は、以下に述べる印刷プロセスを含む、すべての他の機器のサブシステムおよび機能を作動および制御するための主要なマルチタスク処理装置である。

１つ以上の画像が、単一パス方法またはマルチパス方法などの画像方法に従って、制御器８０の制御下で受像部材１２に印刷されると、例示的なインクジェットプリンタ１０は、受像部材１２から記録媒体４９上へ転写定着ローラ１９の１つ以上の画像を転写および固定するプロセスに移行する。このプロセスに従って、記録媒体４９のシートは制御器８０の制御下の移送によって転写定着ローラ１９と隣接する位置へ移送され、その後移動可能または位置づけ可能な転写定着ローラ１９と受像部材１２との間に形成されるニップを介して移送される。転写定着ローラ１９は、記録媒体４９の裏面に圧力を印加して、記録媒体４９の正面を受像部材１２に押しつける。いくつかの実施形態において、転写定着ローラ１９は加熱されてもよい。

記録媒体４９の予熱器は、ニップへ続く媒体経路に提供される。予熱器は、画像の転写定着においてその後の処置に必要な熱を記録媒体４９へ提供し、それにより転写定着ローラの設計が簡略化される。加熱された記録媒体４９の裏側に転写定着ローラ１９によって生成される圧力は、受像部材１２から記録媒体４９上への画像の転写定着（転写および定着）を容易にする。

受像部材１２および転写定着ローラ１９の両方の回転またはローリングは、画像を記録媒体４９に転写定着させるだけでなく、それらの間に形成されるニップを介して記録媒体４９を移送するのにも役立つ。画像が受像部材１２から転写されて記録媒体４９に転写定着されると、転写定着ローラ１９は受像部材１２から遠ざかるように動く。受像部材１２は回転し続け、制御器８０の制御下で、受像部材１２に残った残留インクがドラム保守ユニット（ＤＭＵ）９２で行われるドラム保守手順によって取り除かれる。

図１は、方向１６に回転する画像表面１４を備える受像部材１２、および方向１７に回転する転写定着ローラ１９を含むプリンタ１０の一部分の側面図である。この実施形態において、受像部材１２は、その中に１つ以上の加熱要素１０４が搭載される反射器１０３を有する加熱器１０２を含む。加熱器１０２は、ドラム１２が加熱器１０２を過ぎて回転する時、固定されたままである。加熱器１０２は、ドラム１２の内部表面によって吸収される熱を生成し、加熱器を過ぎて回転する時、ドラムの受像表面１４を加熱する。ドラム１２の冷却システムは、好ましくは受像部材１２の縦方向中央線を中心として置かれるハブ１０６を含む。ファン１０８は、ハブ１０６の外部に搭載され、空気流がドラムを介して案内する方向に置かれる。複数の温度センサは、１つが温度センサ５４として図１に図示されているが、ドラム１２の外表面１４に近接して置かれ、回転時にドラム表面の温度を検出する。図６を参照すると、追加的な温度センサの詳細を表す関連図が示されている。温度センサは、好ましくは縦軸１２０に平行な直線的配置で搭載される。

ドラム１２の各端部は開放され、図１に示されるように、ハブ１０６および複数のスポーク１１０によって支持され得る。ハブ１０６には、ドラム内に１つ以上の加熱器への電線の通路の通過口が提供されてもよい。加えて、ハブ１０６はその中心または軸１２０に軸受部を有するため、ドラムがプリンタにおいて回転可能に搭載され得る。スポーク１１０はハブ１０６から延びて、ドラム１２の円筒壁を支持し、かつドラム１２内に空気循環のための気道を提供する。ドラム１２を加熱する加熱器１０２は、対流加熱器または放射加熱器であり得る。

ファン１０８は、マフィンファンまたは他の従来の電子ファンであり得る。ファン１０８は、ＤＣファンまたは双方向ファンであってもよい。双方向ファンは、活性化信号および方向信号に反応して、空気流を押すまたは引くことができるファンである。ＤＣファンのファンブレード回転の方向は、ファンに印加されるＤＣ電源の極性に依存する。したがって、ＤＣファンは電源電圧の極性を制御することによって、１つの方向または他の方向において空気をファンに向かって吹き込ませることができる。一実施形態において、ファン１０８は１分間あたり約４５〜５５立方フィート（ＣＦＭ）の空気流の範囲で空気流を生じさせることができるが、他の空気流の範囲が特定用途の熱パラメータに応じて使用され得る。温度センサ５４および本明細書で説明される他のセンサは、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生成する、任意の種類の温度感知デバイスであり得る。このようなセンサは、例えば、熱の吸収に反応して電気特性を予想通りに変化させるサーミスタまたは他の接合デバイスを含む。他の種類のセンサは、温度膨張の異なる係数を有する素材が熱に反応すると曲がるか、または動く異種金属を含む。

図１の線２−２に沿ったドラム１２の部分的な断面図が図２に示され、加熱器１０２を図示している。上記で説明した温度差の問題を低減または防止するために、加熱器１０２は複数の独立した加熱器ユニット１４０を含み、それぞれが第１の加熱素子１４２および第２の加熱素子１４４を含む。各加熱素子１４２および１４４は一般的に加熱コイルであるが、ランプなど、コイル以外の加熱素子が使用されてもよい。２つの加熱素子が各加熱器ユニットに示されているが、各加熱器ユニットに１つだけの加熱素子または３つ以上の加熱素子があってもよい。５つの加熱器ユニット１４０が図２に示され、それぞれがドラム１２の縦軸１２０から延びる平面に沿って並んだ縁部を有する。各加熱器ユニット１４０は、各加熱ユニットが帯域１４６を規定するように配置された幅Ｗを含む。（図３参照）帯域１４６は幅Ｗを含み、帯域内で受ける熱は個々の加熱器ユニット１４０の状態によって制御され得る。例えば、図２の左端に示される加熱素子１４２がオフされた場合、ドラム１２の対応する帯域１４６Ａは熱を受けないであろう（図３参照）。左端に示される加熱ユニット１４０に隣接する加熱ユニット１４０の加熱素子がオンされた場合、熱は図３の隣接する帯域１４６Ｂに印加される。

ドラム１２の回転中、加熱器１０２は静止したままなので、帯域１４６はドラム１２の縦方向の外周を囲む。各加熱ユニット１４０は側壁を有する独立した反射器１４５を含み、生成された熱を側壁によって規定される開口部または開放部を介してドラムの内部表面へ案内する。加熱ユニット１４０は、軸方向に向かって示される一方で、ドラムの内部表面を厳密にたどる外周弧に向かってもよい。

ドラムの長さに沿って分布する区切られた加熱器ユニットを使用することにより、ドラム加熱の縦方向の制御が提供される。一般的な加熱器素子は本質的に反応時間が遅いため、帯域内の特定の場所でのドラム加熱の部分的な外周の制御は、さほど正確ではない可能性がある。加熱器素子のオンおよびオフにより縦方向帯域の一部分に熱が印加され得る一方で、一般的な加熱器素子の反応時間が遅いことにより、帯域の厳密に規定された一部分への熱の印加が妨げられる可能性がある。

帯域の特定部分に熱を印加するために、加熱器１０２は複数のシャッターまたはカバー１５０を含むことができ、それぞれが開口部の開放および閉鎖を制御し、加熱器ユニット１４０の加熱素子を露出するか、または加熱器ユニット１４０の加熱素子を覆うかのいずれかに、独立して制御可能である。図２で確認できるように、各加熱ユニット１４０は露出され、対応するシャッター１５０は第１の位置における個々の加熱ユニット１４０の１つと隣接して配置される。第２の位置において、シャッターは隣接する加熱ユニット１４０の加熱素子１４２および１４４を覆う。したがって、加熱器素子の反応時間の遅さは、加熱器素子とドラム１０２の内部表面との間のシャッターを使用することによって補うことができる。各シャッターは、シャッターが加熱器ユニットによって生成される熱を遮断するよう配置される時、加熱器素子と隣接して配置される反射表面を含む。加熱素子とドラムの内部表面との間の熱転写は、これによりシャッターが開くまで低減される。

シャッター機構は、図４で示されるように、加熱の縦方向および外周方向の制御を行う。縦方向帯域１４６は、独立した加熱域１５８に区切られるか、または分割され得る。外周方向の加熱制御域の大きさは、シャッターの速度およびドラムの速度に依存する。各区域１５８は、既に説明したように、幅Ｗおよび長さＬを含む。長さＬは、シャッターが個々の加熱器ユニット１４０を覆う時間およびドラムの回転速度によって決定され得る。加熱器シャッターは、加熱器素子を温めるために必要な時間を削減することができる。シャッターは所定の時間で閉まり、加熱器ユニットから熱が逃げるのを防ぐことができる。コイルが規定の温度に到達するか、または近づくと、シャッターが開いてドラムの内部表面に放熱する。

図５は、第１の列１６０および第２の列１６２においてドラム１２の縦軸１２０から延びる平面に沿って配置される側面を有する、加熱器ユニット１４０を含む加熱器１０２の別の実施形態を示す。第１の列１６０は、第１、第２、および第３の加熱ユニット１４０Ａ、１４０Ｂ、および１４０Ｃを含む。加熱ユニット１４０Ａは、シャッターユニット１６４によって第２の加熱ユニット１４０Ｂから分離される。第２の加熱ユニット１４０Ｂは、シャッターユニット１６６によって第３の加熱ユニット１４０Ｃから分離される。加熱ユニットおよびシャッターユニットは交互に置かれるが、他の構成も可能である。

第２の列１６２はシャッターユニット１６８、１７０、および１７２を含み、加熱ユニット１４０Ｄがシャッターユニット１６８と１７０との間に置かれ、加熱ユニット１４０Ｅがシャッターユニット１７０と１７２との間に置かれる。加熱ユニット１４０Ｅの加熱素子は、シャッターユニット１６６のシャッター１７４が加熱ユニット１４０Ｅに置かれて、加熱ユニット１４０Ｅからドラム１２の内部表面への熱伝導を阻止または実質的に制限するため、図示されない。

複数の独立した温度センサは、ドラム１２の外部および／または内部に配置され、図３および図４の各帯域１４６に沿って温度を感知する。温度センサ５４に加えて、追加の温度センサ１８０、１８２、１８４、および１８６が、図６に図示されるように、ドラム１２の外部に配置される。センサ５４、１８０、１８２、１８４、および１８６は非接触センサであり、ドラムの外部表面は接触センサにより妨げられる可能性がある画像領域１８９でインクを受けるので、ドラム１２の外部表面から離れた位置に置かれる。接触センサは、画像不良をもたらし得るドラム表面をさらに装着してもよい。非接触センサは、ドラム表面の近くに離れて置かれる赤外線センサまたは他の種類の温度センサであってもよいが、接触関係にはない。特定の種類の赤外線センサは、ドラム表面からさらに離れて置かれてもよいが、このような種類のセンサは高価な可能性がある。より低価格のセンサが使用されてもよいが、ドラム表面とより近い間隔で置かれる可能性がある。そのような低価格のセンサによって生成される信号は、ドラムへの空気ギャップおよびセンサの温度反応時間を利用するために、熱転送の予測による補正を必要とする可能性がある。

複数の独立した温度センサ１８８、１９０、１９２、１９４、および１９６は、ドラム１２の内部に配置され、図３および図４の各帯域１４６に沿って温度を感知する。ドラムの内部表面の摩耗は重要ではないので、サーミスタまたは他の接触センサはドラムの内部表面で使用することができる。非接触温度センサも、ドラムの内部表面で使用できる。熱がドラムの壁の厚みを通って伝導するには一定の時間が必要なため、ドラムの内部表面の温度測定およびドラムの外部表面の温度測定は異なっていてもよい。しかしながら、外面のドラム表面温度は、画像ドラムの厚みを通る熱伝導および隣接する制御域との伝導を考慮することにより、内部センサで測定することができる。加えて、内部温度はドラム内の他の状況により影響される可能性があり、内部温度を算出する時には考慮されるべきである。これらの温度の影響は、熱伝導の算出を通して考慮されてもよい。外部および内部温度センサからの信号は、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化されるアナログ信号であってもよく、Ａ／Ｄ変換器は制御器８０と連結される。制御器８０は温度センサから温度値を受信し、制御信号を加熱器ユニットおよび印加された熱を制御するためのシャッターに提供する。

内部および外部センサはどちらも、縦方向および外周方向の区域の温度情報を提供することができる。縦方向の区域の数は、ドラムの長さに沿って分布するセンサの数に依存する。センサが特定の帯域を規定するように配置されない場合、帯域の温度を正確に測定および制御することができない。代わりに、各縦方向区域のドラム温度が、隣接した区域のセンサ温度情報および加熱転写の算出に基づいて決定される場合、センサの数は縦方向区域の数より少ない可能性がある。これには各区域へ入力される噴出されたインク画像からの熱の情報が必要であり、インク画像は既知の画像コンテンツから決定される。さらに、加熱器ユニットおよび冷却空気流からの加熱および冷却の入力が必要とされる。外周区域の数は、センサの反応時間およびドラムの回転速度および厚さに基づいて選択され得る。外周方向の温度差は、印刷画像がドラム表面の同じ位置に繰り返し配置される時、より大きくなる。ドラム上の画像がドラムの外周に沿って前進することを許容する画像の間の隙間をともなう印刷においては、長い印刷部数にわたって、外周方向の温度の不均一性はさほど重要ではなくなる可能性がある。ドラムの厚みが減ると、印刷不良をもたらすほどの大きな温度差が生じる可能性が大きくなり、ドラム内面からドラムの表面温度を測定することが容易になる。

図７は、冷却システム２００および加熱器１０２を含むドラム１２の一実施形態を示す。冷却システム２００は、図１のハブ１０６によりドラム１２０の中心軸に沿って支持される中央に配置された導管２０２を含む。導管２０２は、閉じている第１の端部２０４および開いている第２の端部２０６を有する。導管２０２は内部空間を有するシリンダまたはチャネルを規定し、シリンダはそれぞれがブランチ２０８と動作可能に接続される複数の開放部を有する。各ブランチ２０８はファン２１０と動作可能に接続され、それぞれがファンブレード２１２を含み、ファン２１０の近傍内で個々のブランチ２０８を通り、つまり導管２０２の内部空間を通って、かつ外面的にはドラム１２から第２の端部２０６を介して空気を排出する。

この実施形態において、ドラム１２は、ドラム１２の長さに沿って複数の小型ファン２１０を分布させるのに十分な大きさである。各ファン２１０は、導管２０２から延びる構造（図示せず）またはハブ１０６によって支持される追加的な構造（図示せず）によって支持され得る。ファン２１０は回転ドラム１２に対して静止したままであり、ファン２１０の空気流容量およびドラム１２の回転速度に依存して、ドラムの内部表面から所定の距離の場所に配置され得る。各ファン２１０は独立してオンされることができ、ドラムの内部表面から加熱された空気を排出し、導管２０２の外へ方向２１４に出す。ファンは、図４の縦方向および外周方向の冷却域で熱量を調整するよう構成される制御器８０によって素早くオンおよびオフされ得る。別の実施形態において、ファン２１０のブレード２１２は、ドラムの表面に冷却した空気を案内することができる。

図８に示す実施形態において、冷却システム２００は、ドラム１２内に中心的に配置され、ドラム１２０の中心軸に沿ってハブ１０６により支持されるトランク２２０を含む。トランク２２０は、閉じている第１の端部２２２、および開いている第２の端部２２４を含む。トランクは内部空間を有するシリンダを規定し、シリンダはそれぞれが個々のブランチ２２６と動作可能に接続される複数の開放部を有する。各ブランチ２２６は、ダクト２２８と動作可能に接続される。複数の弁２３０はダクト２２８と動作可能に接続され、各弁２３０はダクト２２８とブランチ２２６との交点に置かれる。ダクトは開放端部２３２および閉鎖端部２３４を含む。ファン２３６は端部２２４と動作可能に接続され、方向２３８に空気流を案内する。ダクト２２８は複数の開放部、スロット、またはノズル（図示せず）を含み、各開放部は弁２３０の１つと結びついている。ドラム１２に外部的に位置する冷却された空気は、ファン２３６により開放端部２３２を通り、スロットを通って引き込まれ、縦方向および外周方向区域の選択された位置で温度を下げる。ここで、適切な区域は弁２３０の位置および場所によって選択される。

各弁２３０は、弁の位置だけでなく、弁が開放および閉鎖位置にある時間も制御する、制御器８０と動作可能に接続される。このように、縦方向区域が選択されて冷却され得るだけでなく、縦方向区域の一部である外周区域も冷却され得る。説明した排出空気導管を利用することにより、空気流はスロットから排出され、隣接区域を冷却する。弁が高速に作動することにより、高速ドラム上でさえ比較的小さい外周区域を冷却することが可能となる。

図９は、ドラム１２内に中心的に配置され、かつドラム１２０の中心軸に沿ってハブ１０６により支持されるトランク２２０を含む、冷却システム２００の別の実施形態を示す。トランク２２０は、閉じている第１の端部２２２、および開いている第２の端部２２４を含む。トランク２２０は内部空間を有するシリンダを規定し、シリンダはそれぞれがブランチ２５０と動作可能に接続される複数の開放部を有する。各ブランチ２５０は、開放端部２５４および閉鎖端部２５６を有するダクト２５２と動作可能に接続される。複数の弁２５８はダクト２５２と動作可能に接続され、各弁２５８はダクト２５２と個々のブランチ２５０との交点に置かれる。送風機２６０は端部２５４と動作可能に結合され、閉鎖端部２５６に向かって空気を案内する。各ブランチ２５０は、１つ以上の開放部、スロット、またはノズル２６２を含み、各開放部は弁２５８の１つと結びついている。ドラム１２に外部的に位置する冷却された空気は、送風機２６０により開放端部２５４を通り、スロット２６２を通って移動し、縦方向および外周方向区域の温度を下げる。ここで、適切な区域は弁２６２の位置および場所によって選択される。

各弁２５８は、弁の位置だけでなく、弁が開放および閉鎖位置にある時間も制御する、制御器８０と動作可能に接続される。このように、縦方向区域が選択されて冷却され得るだけでなく、縦方向区域の一部である外周区域も冷却され得る。ダクト２５２を介して吹き込まれる空気により、空気流はスロット２６２から案内され、選択された縦方向区域または選択された外周方向区域を冷却する。弁が高速に作動することにより、高速ドラム上の比較的小さい外周区域を冷却できる。ダクト２５４とブランチ２５０との交点にある各弁２６２は、冷却された空気流を選択された縦方向および外周方向区域のドラム表面に作用させる。トランク２２０は、ドラム表面を過ぎた後、空気流を開放部２２４からドラムの外へ案内する。別の実施形態において、高速空気ナイフの作用を、１つ以上の開放部２６２を置き換えるために使用することによって、効率的な冷却を達成することができる。送風機２６０は、ダクト２５２を介して高圧空気流を供給する。

説明した各実施形態において、制御器８０は、インクを配置する前および最中に、印刷画像を完成させるために必要なインク量を決定するよう構成され得る。感知温度および決定されたインク量を使用することによって、制御器８０は、画像濃度および印刷ジョブ内のインクの配置に基づいて、ドラム温度を予測するよう構成され得る。

制御器８０は予測ドラム温度を使用して、画像ドラムに印加される熱量を追加または低減できる。この情報は、温度センサによって供給される温度データを補完するか、または置き換えるためにも使用され得る。区切られた温度の感知、加熱、および／または冷却により、印刷中にインクを受けるドラム表面のこれらの区域のみにたいするドラム加熱の印加が可能になる。画像化時間の高速化および低エネルギーモードへの頻繁な切り替えを達成することができる。これにより機器エネルギー消費を低減することができる。他の実施形態において、初期の部分的なドラム加熱に続いて、通常印刷のためのフルドラム加熱を行うことができる。

本明細書に記載されるように、加熱素子、温度センサ、および案内された冷却空気流は、固体インクジェット画像ドラムの長さに沿って軸方向に分布する。加熱、温度感知、および冷却構成要素が軸方向に分布することにより、ドラム周囲の縦方向帯域におけるドラム表面温度の目標制御が可能となる。高速反応時間を有するものも含めた温度センサ、加熱素子シャッター、および冷却空気流の値を使用することにより、ドラム表面温度の制御は、縦方向帯域内の外周方向区域にも広げることができる。縦方向および外周方向区域の両方のドラム表面温度を制御することで、長い印刷部数にわたって、局所的な高インク濃度により生成される温度差を取り除くことができる。したがって、説明した実施形態および本明細書に記載される内容を適用することにより、Ａ３およびＡ４サイズを含む異なるサイズの媒体に印刷可能なプリンタ、およびより大きな直系の生産画像ドラムを有するプリンタにおいて、画像品質不良を低減または防止することができる。

画像ドラムの表面全体にわたる温度均一性をより正確に制御するために、加熱、冷却、および温度測定機能はドラム表面に沿って軸方向に分布される。高速反応温度センサは、外部的（非接触）または内部的（接触または非接触）のいずれかでドラムの長さにわたって分布される。短い加熱器素子はドラムの内部の長さに沿って分布され、縦方向加熱の区切りを提供する。反射シャッターは加熱器素子とドラムとの間を移動し、ドラムへの熱転写を阻害し、かつ外周方向加熱の区切りを提供する。冷却機能は、大きいドラムにおいて小さいファンを使用すること、および小さいドラムの高速作動区域弁で冷却空気流マニホルドを使用することによって区切られる。システムは、ドラム表面の縦方向および外周方向区域の両方において温度を感知することができ、その後熱または冷却空気流を独立した区域に案内して均一なドラム表面温度を維持することができる。

Claims (10)

1. プリンタで使用するための加熱ドラムアセンブリであって、
   内部空洞を規定する外部表面および内部表面を含む中空ドラムであって、前記中空ドラムが第１の端部、第２の端部、および縦軸を有する中空ドラムと、
   前記内部空洞に配置された加熱器であって、前記加熱器は３つ以上の加熱ユニットを含み、前記加熱ユニットのそれぞれは縦軸に沿って前記中空ドラムの前記外部表面に規定される３つ以上の区域を選択的に加熱するよう独立して制御可能な加熱器と、
   を備える、加熱ドラムアセンブリ。
2. 前記中空ドラムの前記外部表面から離れて置かれる外部非接触温度センサと、前記内部空洞および前記中空ドラムの前記内部表面に対する接触位置および非接触位置のうちの１つに配置される内部温度センサとをさらに備える、請求項１に記載の加熱ドラムアセンブリ。
3. 前記複数の加熱ユニットはそれぞれ、同時に熱を発生させるよう動作可能に接続された１つ以上の加熱素子を含む、請求項２に記載の加熱ドラムアセンブリ。
4. 前記複数の加熱ユニットはそれぞれ反射器および開口部を含み、前記反射器は前記開口部を介して熱を反射して前記中空ドラムの前記内部表面を加熱する、請求項２に記載の加熱ドラムアセンブリ。
5. 複数のカバーを備え、前記複数のカバーはそれぞれ前記反射器の１つと動作可能に結びつけられ、前記複数のカバーはそれぞれ前記開口部を開放する第１の位置および前記開口部を閉鎖する第２の位置を含む、請求項４に記載の加熱ドラムアセンブリ。
6. 前記加熱器は複数の加熱ユニットの第１の列および複数のカバーの第２の列を含み、前記複数のカバーはそれぞれ前記第２の列に配置され隣接する加熱ユニットを前記ドラムの前記内部表面に対して露出するよう構成され、かつ前記第１の列に配置され前記隣接する加熱ユニットを覆うように構成される、請求項５に記載の加熱ドラムアセンブリ。
7. 前記第１の列は前記複数の加熱ユニットおよび少なくとも１つのカバーを含み、かつ前記第２の列は前記複数のカバーユニットおよび少なくとも１つの加熱ユニットを含み、前記第１の列の前記少なくとも１つのカバーは、前記第２の列に配置され前記第２の列に配置される前記少なくとも１つの加熱ユニットを覆うよう構成され、前記第２の列の前記複数のカバーは、前記第１の列に配置される前記複数の加熱ユニットを覆うよう構成される、請求項６に記載の加熱ドラムアセンブリ。
8. 前記中空ドラムの前記外部表面から離れて置かれる複数の外部非接触温度センサ、および接触位置の１つおよび非接触位置の１つにおいて前記内部空洞に配置される複数の内部温度センサをさらに備え、前記外部温度センサの１つおよび前記内部温度センサの１つは、前記複数の加熱器ユニットの１つと動作可能に結びつけられる、請求項６に記載の加熱ドラムアセンブリ。
9. 前記内部空洞に配置される分配冷却システムをさらに含み、前記分配冷却システムは３つ以上の冷却区域を規定する、請求項２に記載の加熱ドラムアセンブリ。
10. 前記分配冷却システムは空気流案内デバイスを含み、前記空気流案内デバイスは空気流を前記３つ以上の冷却区域それぞれに独立して案内する、請求項９に記載の加熱ドラムアセンブリ。

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