JP2015016987A - コンパクトなターンバー反転装置のための流れの最適化 - Google Patents

Abstract

【課題】両面印刷を行うためにウェブの方向を反転させるターンバー反転装置を有するインクジェット印刷装置において、画像形成材料の連続ウェブ上で印刷を行うシステムおよび方法。
【解決手段】このターンバー反転装置は、ターンバーの表面に形成された開口の所定のパターンを有する少なくとも１つのターンバーを含む。送風機により供給される空気流が最適化された開口から送り込まれ、ウェブをターンバーの表面の上方へ浮かせるための空気流により強い動作張力を用いることができ、騒音の発生を抑えることが可能となる。
【選択図】なし

Description

本開示は、一般的に印刷システム、およびその印刷システム内で両面印刷を行うために記録媒体の連続ウェブを搬送する方法に関する。本開示では、画像形成材料の連続ウェブにおける両面印刷を可能にするためにターンバー反転装置を含む。

従来のウェブ印刷システムは、ウェブが記録ヘッドを通過するときに、位置合わせを制御する方法を用いてウェブ上にインクを吐出するタイミングを制御する。記録ヘッドを操作するために用いることが出来る、既知の位置合わせ制御方法の１つには一点反応方式がある。この一点反応方式では、記録ヘッドの位置配置された単一のローラまたは記録ヘッドの近くに配置された単一のローラの回転をエンコーダで監視する。このエンコーダは、ローラの角速度を測定しそのローラの角速度に対応する信号を生成する機械装置または電子装置でよい。この角速度信号が制御装置により処理され、この制御装置が一点反応方式を実施するためにプログラムされた命令を実行して、ウェブの直線速度を計算する。この制御装置は、ローラの近くのウェブ上の張力を測定する１つ以上のロードセルにより生成される張力測定信号を用いて、直線のウェブ速度の計算を調整可能である。一点反応方式を実施する制御装置は、入力／出力回路、メモリ、プログラム命令、およびその他の電子部品を用いて、直線のウェブ速度を計算し、マーキングステーション内の記録ヘッドへの発射信号を生成するよう設定されている。

ウェブ印刷システム内の記録ヘッドを操作するために使用可能な、その他の従来の位置合わせ制御方式には二点反応方式である。この二点反応方式では、一対のエンコーダが用いられ、これらのエンコーダがそれぞれ、２つの別々のローラを監視する。ウェブが記録ヘッドに到達する前の媒体経路上一方のローラが配置され、媒体ウェブが記録ヘッドを通過後の媒体経路上にもう一方のローラが配置される。これら２つのローラに対する２つのエンコーダにより角速度信号が生成され、生成された角速度信号は、プログラム命令を実行する制御装置により処理され、このプログラム命令により、制御装置が各ローラでのウェブの直線速度を計算し、各記録ヘッドでウェブの直線速度を補間する二点反応方式を実行する。このような付加的な計算により、マーキングステーション内の記録ヘッドに対してより良好なタイミングで発射信号を生成可能となり、その結果、印刷システム内のマーキングステーションが印刷する画像の位置合わせ精度が向上する。この計算に基づいて、インクジェットノズルからのインクの吐出を調整することができる。

連続給紙式のインクジェットプリンタの中には、連続ウェブの第１の面にだけ印刷画像を形成する（片面印刷動作と呼ばれる処理）ものもある。これらの片面連続給紙式のインクジェットプリンタは、記録ヘッド組立体を含み、この記録ヘッド組立体の記録ヘッドが連続ウェブの印刷範囲（ウェブの幅よりも狭い）に渡ってインクを吐出するよう設定されている。この印刷範囲は、通常、その各端に適当な余白を残してウェブの真ん中に位置する。片面印刷動作では、連続ウェブがプリンタ内を一度だけ通過する。具体的には、片面印刷動作では、連続ウェブが、巻取り装置により、プリンタ内をウェブ経路に沿って一度だけ引っ張られる。

また、連続給紙式のインクジェットプリンタの中には、連続ウェブの第１の面および第２の面に印刷画像を形成するよう（両面印刷動作として知られている）設定されているものもある。両面印刷動作では、プリンタ内を連続ウェブが２度通過する。これを２分の１幅２度通過式両面印刷動作と呼ぶ。具体的には、連続ウェブがウェブ供給からプリンタ内に送られて、第１の面でインクを受ける。そして連続ウェブがプリンタから排出された後、その連続ウェブは反転システムで反転し、再度プリンタ内に送られて第２の面でもインクを受ける。あるタイプの両面連続給紙式プリンタは、外付けの連続ウェブ反転システムを含む。別のタイプの両面連続給紙式のプリンタでは、ウェブ反転システムが、そのプリンタ自体の一部として組み込まれている。本明細書で使用される、「反転する」、「反転装置」、あるいは「反転」という用語は、ウェブを第１の面から第２の面にひっくり返すウェブの操作のことを指し、この操作により印刷されていないウェブの面を印刷のために記録ヘッド組立体の方に向けることができる。

連続ウェブにおける両面印刷では、一方の面の画像を他方の面の画像に対して位置を合わせて、連続ウェブをカットしてシートにするときに画像の一部が失われないよう保証する、あるいは第１の面の画像が第２の面の画像からずれないよう保証する。適切な位置合わせが行われることを保証するために、ウェブの湿度および環境の湿度、温度、気圧を含む様々な要因に従って搬送ローラの速度を制御する。例えば、プリンタ内で搬送されているとき、または画像を形成しているときにウェブが延びたり縮んだり、または変形したりすると、画質が低下してしまう可能性がある。同様に、連続ウェブ上に塗布されるインクの量によりウェブの材料特性が影響を受け、画像の位置ずれも発生する。したがって、印刷システム、および画像の印刷に対する改善を行う際、媒体の種類、連続ウェブ上に塗布するインクの量、およびプリンタ内に発生する条件を考慮することが望ましい。

画像形成システム内の経路に沿って移動する記録媒体の連続ウェブを反転するよう設定された反転装置が提案される。この反転装置は、記録媒体の連続ウェブを受け取るよう設定された入力部と、この入力部からずれて配置され、反転後その記録媒体の連続ウェブを搬送するよう設定された出力部と、強制空気の流れを供給するよう設定された送風機とを含む。ターンバーは、記録媒体の連続ウェブを入力部から出力部まで搬送し、その記録媒体の連続ウェブの反転を可能にするよう設定されている。このターンバーは、第１の領域と第２の領域を画定する外面を含み、第１の領域には複数の開口が配置され、これらの開口は送風機に動作可能に接続しターンバーの外面から強制空気を送り込むよう設定されており、外面からの強制空気は第２の領域を通っては送り込まれない。

図１は、送風機を含む反転装置の斜視図である。 図２は、反転装置内を移動する印刷媒体の連続ウェブのウェブ経路の斜視図である。 図３は、その表面に配置された複数の開口を有するターンバーの上面図であり、これらの開口により、第１の幅を有する印刷媒体の連続ウェブとターンバーの表面の間に空気クッションが供給される。 図４は、その表面に配置された複数の開口を有する、図３のターンバーの正面図であり、これらの開口により、第１の幅を有する印刷媒体の連続ウェブと開口のない表面の一部分の間に空気クッションを供給される。 図５は、その表面に配置された複数の開口を有するターンバーの上面図であり、これらの開口により、第２の幅を有する印刷媒体の連続ウェブとターンバーの表面の間に空気クッションが供給される。 図６は、その表面に配置された複数の開口を有する、図５のターンバーの正面図であり、これらの開口により、第２の幅を有する印刷媒体の連続ウェブと開口のない表面の一部分の間に空気クッションを供給される。 図７は、ターンバーの表面と印刷媒体の連続ウェブの間の間隙のクリアランスを表したグラフである。 図８は、速度および張力と時間の関係を表したグラフである。 図９は、がシステム内の記録ヘッドを媒体通過するときに媒体の連続ウェブ上にインクが吐出される、従来技術によるインクジェット画像形成システムの概略図である。

図９には、本開示に関する要素を有する、従来技術によるインクジェットプリンタ１００が示されている。図示されている実施形態では、プリンタ１００は、連続媒体ウェブ上での印刷に関して固体（相転移）インクでの印刷処理を行う。次に、図９に示すプリンタ１００を参照して、記録媒体の連続ウェブで両面印刷を行うための方法およびシステムを説明するが、本明細書で開示する主題の方法および装置は、連続して配列された記録ヘッドを用いて、連続ウェブの画像形成下地上にインクを吐出するカートリッジインクジェットプリンタなど、あらゆるプリンタにおいて使用可能である。

図９には、連続ウェブ用プリンタシステム１００が示されており、この連続ウェブ用プリンタシステム１００は、２０個の印刷モジュール８０〜９９と、制御装置１２８と、メモリ１２９と、ガイドローラ１１５と、ガイドローラ１１６と、予備加熱ローラ１１８と、頂点ローラ１２０と、レベラローラ１２２と、張力センサ１５２Ａ−１５２Ｂ、１５４Ａ−１５４Ｂ、１５６Ａ−１５６Ｂと、エンコーダ１６０、１６２、１６４などの速度センサとを含む。印刷モジュール８０〜９９は、媒体経路Ｐに沿って連続して配置され、最初の印刷モジュール８０から最後の印刷モジュール９９までの印刷ゾーンを形成し、この印刷ゾーンで印刷媒体１１４が印刷モジュールを通過する際、印刷媒体１１４上に画像が形成される。印刷モジュール８０〜８３はそれぞれマゼンタ色のインクを塗布する。印刷モジュール８４〜８７はそれぞれシアン色のインクを塗布する。印刷モジュール８８〜９１はそれぞれイエロー色のインクを塗布する。印刷モジュール９２〜９５はそれぞれブラック色のインクを供給する。印刷モジュール９６〜９９はそれぞれ、上塗りとして、透明のインクを塗布する。他の全ての点に関して、これらの印刷モジュール８０〜９９は実質的に同一のものである。

媒体ウェブは、ローラ１１５および１１６、予備加熱ローラ１１８、頂点ローラ１２０、レベラローラ１２２よりガイドされて媒体経路Ｐ内を移動する。加熱されたプレート１１９がローラ１１５に隣接する経路に沿って設けられている。図９では、頂点ローラ１２０は「アイドリング」ローラである、すなわち、このローラは移動している媒体ウェブ１１４と係合して回転するが、印刷システム１００内のどのモータまたはその他の駆動機構にも接続していない。予備加熱ローラ１１８、頂点ローラ１２０、レベラローラ１２２はそれぞれ、その表面の一部分に媒体ウェブ１１４が係合するキャプスタンローラの一例である。媒体経路Ｐの一方の端には、ブラシクリーナ１２４およびコンタクトローラ１２６が配置されている。媒体経路Ｐの反対側の端１３６には、ヒータ１３０およびスプレッダ１３２が配置されている。

ウェブ反転装置１６８は、媒体ウェブ１１４を媒体経路Ｐの端１３６から反転経路Ｐ’を介して媒体経路の入口１３４に送るよう設定されている。印刷モジュール８０〜９９が、１つ以上の画像を第１の面（第１の面インク画像）に形成した後に、このウェブ反転装置１６８が媒体ウェブを反転させ、その反転したウェブを反転経路Ｐ’に介して入口１３４に戻して、１つ以上のインク画像を媒体ウェブの第２の面（第２の面のインク画像）に形成する、単一のエンジン（「メビウス」）による両面印刷を可能にする。この動作モードでは、媒体ウェブの第１のセクションが媒体ウェブの第２のセクションと共に媒体経路Ｐ内を移動し、第１のセクションが媒体ウェブの第１の面でインク画像を受け、第２のセクションは第２の面でインク画像を受ける。この構成を「メビウス」の構成と呼ぶことができる。印刷モジュール８０〜９９はそれぞれ、媒体ウェブの両セクションにインク滴を吐出するよう設定されている。ローラ１１５、１１６、１１８、１２０、１２２もそれぞれ、媒体ウェブの第１のセクションと第２のセクションと係合する。媒体ウェブ１１４の第２の面に画像が形成された後、媒体ウェブ１１４は媒体経路１３６の端を通過する。第２の面のインク画像の位置と第１の面のインク画像と位置を合わせることにより両面画像が形成される。別の実施形態では、１つの印刷モジュールが記録媒体の幅全体に架かって、隣り合って配置されている２つの印刷モジュールを用いて、ウェブの第１のセクションと第２のセクションにインクを吐出するよう設定されている。

図９の印刷モジュール８０〜９９はそれぞれ記録ヘッドのアレイを含み、これらの記録ヘッドはウェブ媒体の第１のセクションとウェブ媒体の第２のセクションの両方の幅全体に渡って配列されている。記録ヘッドのアレイ内の各記録ヘッドのインクイジェクタは、媒体ウェブ１１４の第１のセクションおよび第２のセクション両方の所定の位置にインク滴を吐出するよう設定されている。

ウェブ搬送装置１００内の種々のサブシステム、構成要素および機能の操作と制御は、制御装置１２８およびメモリ１２９の支援により行われる。具体的には、制御装置１２８はウェブの速度および張力を監視し、インク滴を印刷モジュール８０〜９９から吐出するタイミングを決定する。制御装置１２８は、プログラム命令を実行する汎用または専用のプログラマブルプロセッサを用いて実行可能である。制御装置１２８は、メモリ１２９に操作可能に接続して、命令の読出し、ならびにメモリ１２９内のプログラム機能を実行するために必要なデータの読出し、書込みを行うことができる。媒体ウェブ１１４として使用される少なくとも１種類の印刷媒体を用いて、この印刷システムを動作させるための張力レベルを特定する１つ以上の値もメモリ１２９に格納可能である。これらの構成要素はプリント回路カード上で供給可能である、あるいは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内の回路として供給可能である。これらの各回路は、別々のプロセッサで実装可能である、または複数の回路を同じプロセッサに実装可能である。あるいは、これらの回路は個別の構成要素または超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路内で供給される回路に実装可能である。また、本明細書に記載され回路は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、個別の構成要素、または超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路の組み合わせたものにも実装可能である。

エンコーダ１６０、１６２、１６４はそれぞれ、予備加熱ローラ１１８、頂点ローラ１２０、レベラローラ１２２に動作可能に接続する。各エンコーダ１６０、１６２、１６４は速度センサであり、これらの速度センサはそれぞれ、ローラ１２０、１１８、１２２の内の１つの角速度に対応する角速度信号を生成する。エンコーダ１６０、１６２、１６４の典型的な実施形態には、ホール効果センサおよび光学車輪エンコーダが含まれる。ホール効果センサは、ローラに動作可能に接続する磁石の動きに応じて信号を生成するよう設定されている。光学車輪エンコーダは、対応するローラが回転すると周期的に遮断される光ビームに応じて信号を生成する。制御装置１２８は、エンコーダ１６０、１６２、１６４に動作可能に接続して角速度信号を受け取る。制御装置２８は、生成された信号とローラごとの既知の半径とを用いて各ローラ１２０、１１８、１２２の直線速度を特定するよう設定された、ハードウェアの回路、ソフトウェアのルーチン、またはそれら両方を含むことができる。

張力センサ１５２Ａ−１５２Ｂ、１５４Ａ−１５４Ｂ、および１５６Ａ−１５６Ｂはそれぞれ、ガイドローラ１１７、頂点ローラ１２０、ポストレベラローラ１２３に動作可能に接続する。ガイドローラ１１７は、媒体経路Ｐの予備加熱ローラ１１８の上流に配置されている。ポストレベラローラ１２３は、媒体経路Ｐのレベラローラ１２２の下流に配置されている。各張力センサは、対応するローラの位置において媒体ウェブに加えられる張力に対応する信号を生成する。各張力センサは、媒体ウェブ１１４と対応するローラの間の力学的な張力に対応する信号を生成するよう設定されたロードセルでよい。

図９では、媒体ウェブ１１４の２つのセクションがそれぞれのローラに係合し、張力センサがそれぞれペアとなって媒体ウェブ１１４の各セクションの張力を特定する。それに引き替え、媒体ウェブの一方の面が各ローラに係合する実施形態では、単一の張力センサだけを用いることができる。張力センサ１５２Ａ−１５２Ｂは、媒体ウェブ１１４が印刷ゾーンに入り印刷モジュール８０〜９９を通過するときの媒体ウェブ１１４の張力に対応する信号を生成する。印刷ゾーンは、インク塗布ゾーンまたは「噴射ゾーン」としても知られている。張力センサ１５４−１５４は、印刷ゾーンの中間地点に配置された頂点ローラ１２０周辺の媒体ウェブの張力に対応する信号を生成する。張力センサ１５６−１５６は、媒体ウェブ１１４が印刷ゾーンから出るときのレベラローラ周辺の媒体ウェブの張力に対応する信号を生成する。これらの張力センサ１５２−１５２、１５４−１５４、５６−１５６は、制御装置１２８に動作可能に接続して、これにより制御装置１２８は、生成された信号を受け取り、頂点ローラ１１８と媒体ウェブ１１４との間の動作中の張力を監視することができる。

図１は、印刷されていないウェブの面へ印刷ができるようウェブを反転させる反転装置２００の一実施形態の立面斜視図である。図２には、記録媒体の連続ウェブの流れ経路が示され、この記録媒体の連続ウェブの流れ経路は、図１と組み合わせて議論されるが、紙の経路および搬送方向をより明確に示すため反転装置の一部は省略されている。また図２には、ウェブの第２の面で印刷を行うために、印刷モジュールに向かい、次に印刷モジュールから離れ、反転装置２００に向かい、最後の印刷モジュールに戻る搬送方向２０２が示されている。ウェブがプリンタ内を最初に通過するときに印刷されるウェブの第１の面を示すために文字Ｐが使用されている。ウェブが最初にプリンタを通過するときには印刷されないウェブの第２の面を示すために文字ＮＰが使用されている。しかし、このウェブは、位置２０３にてＮＰ側（すなわち、第２の面）を印刷するために印刷モジュールに向かって搬送される。図１の反転装置２００を、図９に示されているウェブ反転装置１６８と交換する。図９には、媒体経路Ｐおよび反転経路Ｐ’が示され、ウェブはウェブ反転装置１６８の（左側に示された）一方の側面から入り、このウェブ反転装置の（右側に示された）もう一方の側面から出てくる。図１の反転装置２００では、この反転装置２００内でウェブがその方向を反転させる。したがって、矢印２０２Ａは、図９に示されるウェブ反転装置１６８の右側の反転経路Ｐ’に対応する。

反転装置２００（すなわち、ターンバー組立体）は、入力部２０４と、出力部２０６と、ターンバー機構２０８（図２では図示せず）と、アイドリングローラ装置２１０（図２では図示せず）と、変位ガイド組立体２１１と、送風機２１２とを含む。この実施形態では、反転装置２００は、図１に示す通り、全体として反転装置２００の右側に配置されている入力部２０４を含む。図２に示された位置２０５の印刷モジュールにより、媒体の一方の面に画像が形成された後、そのウェブ媒体は、入力部２０４で、入力ローラ２１４により受け取られて支持される。ローラ２１４はフレーム（図示せず）により支持されている。

第１のターンバー２２０は、一般的にフレーム２２２の第１の部分によって用紙経路２０２に対して斜めに支持されている。第２のターンバー２２４も、フレーム２２２により、通常は、ローラ２２０の支持位置とほぼ垂直な方向で斜めに支持されている。ターンバー２２４は、両面画像を完成させるために、印刷されていないウェブの面を上にして印刷システムに戻す。図示する通り、第１のターンバー２２０は、第２のターンバー２２２の真下に配置され、供給側の第１の段階から位置２０７の装置の底面と通って登ってきた媒体ウェブを受け取る。ターンバー組立体２００にウェブが入ると、そのウェブは、ターンバー２２０の上面を方向２３０に横切りターンバー２２０に巻き付くように搬送され、そこで、このウェブは方向転換され第１のアイドリングローラ２３２に向かう。次いで、このウェブはさらに方向転換し第２のアイドリングローラ２３４に向かい、次に第２のターンバー２２４に向かって方向２３６に進む。このウェブは第２のターンバー２２４に巻き付き、方向転換し出力部２０６に向い、変位ガイド組立体２１１を通過する。この変位ガイド組立体２１１で、このウェブは、ウェブの第２の面を印刷するために位置２０３へ方向転換される。ウェブの第２の面を印刷するために、変位ガイド組立体２１１にてウェブの水平位置を調整する。印刷モジュール８０〜９９へ搬送するために、ウェブの排出位置は、横の縁のセンサ（図示せず）により、プラス・マイナス約１ｍｍ以内に維持される。

図２に示す通り、記録媒体の連続ウェブの印刷されていない面はターンバーの外面に隣接して配置される。ウェブをこのように配置することにより、画像が引きずられたり、画像にキズがついたりすることをほぼ抑える（すなわち、防止する）ことができる。これらは、裏から表へのウェブの面の反転中、ターンバーの表面にウェブの画像面が向いていれば発生したはずである。

第１のアイドリングローラ２３２と第２のアイドリングローラ２３４は、金属ローラの外側を覆う複合材料からなる表面を含むことがでる、あるいは第１アイドリングローラ２３２と第２のアイドリングローラ２３４は、金属に陽性酸化膜を被膜したローラでよい。複合材料は、滑面または処理面のどちらかを有することができる。さらに、第１のアイドリングローラ２３２と第２のアイドリングローラ２３４のうちの一方または両方を、反転装置２００に調整可能に取り付けて、第１の面の画像と第２の面の画像との位置合わせ調整と行う。

図１の送風機２１２は、第１の送風出力部と第２の送風出力部とを含み、これらの第１の送風出力部と第２の送風出力部はそれぞれ、ターンバー２２０およびターンバー２２４のうちの一方に動作可能に接続する。ターンバー２２０およびターンバー２２４はそれぞれ内部空洞を含み、これらの内部空洞で送風機２１２からの強制空気を受ける。ターンバーの表面には複数の開口（図３〜図６を参照して下記に議論する）が形成され、これらの開口から、内部空洞内の強制空気がターンバーの表面に送り出される。印刷媒体の連続ウェブがターンバーを横切るとき、ターンバーの表面と、ターンバー表面に対向するウェブの面との間に空気のクッション（すなわち、空気ホイル）が形成される。２つ出力部を有する単一の送風機を使用する代わりに、２つの送風機を使用することも可能である。

ターンバーの開口を通して空気を送り込むことより、ウェブの移動中にリフト圧が発生しウェブがターンバーの表面から分離する。ターンバーの開口により供給されるリフト力は、送風機により供給される空気圧と、紙と接触するターンバーの外周領域と、開口の数と位置とに依存し、これらの開口はターンバーの表面に形成され、その開口を介して強制空気が送り込まれる。ターンバーの外径により、紙とターンバーの表面の接触圧が決まる。この接触圧は、張力／半径（Ｔ／Ｒ）ｐｓｉで表される。ターンバーの半径が大きくなるとＴ／Ｒ圧力は下がり、安定した間隙を提供するための力を供給するための送風機の圧力を下げることができる。しかし、ターンバーの直径が大きくなることによりＴ／Ｒ圧力が下がり、それにより小さい送風機の圧力で、より大きなリフト力が供給されるが、大きな外周の領域のために空気流が失われ、より多くの空気流が必要となる。図１に示す通りある実施形態では、第１のターンバー２２０および第２のターンバー２２４はそれぞれ、約３．５インチの直径を有する。

既に知られている反転装置の一実施形態では、可撓性のある凸版を用いる印刷装置であるフレキソ機の印刷エンジン間または印刷ステーション間で、ターンバー組立体を用いて画像を反転させ、反転装置内の搬送中最初に画像形成されたウェブの第１の面がターンバーに接触する。画像面または非画像面をひっくり返すほとんどのシステムでは、張力は０．１ｐｌｉよりも小さく、ターンバーの直径は４インチよりも小さい。このような低い張力では、ターンバーの送風機の圧力および容積供給も比較的に小さい。しかし、ある実施形態で、２ｐｌｉから５ｐｌｉの範囲の強い張力を有する制御ループにターンバーが組み込まれるとき、ターンバーの直径がより大きくなる必要があり、より多くの送風機の流量が所望される。ウェブがターンバーの表面を引きずった場合、張力ループが妨害され、２２ヘルツのウェブ共振振動で印刷装置が励振され、画像の位置ずれが生じる。３．５インチの直径のターンバーを備えるプリンタでは、Ｔ／Ｒ圧力は、公称で１ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の表面圧力となる。高い張力を有するウェブを浮かせることがもっとも難しい領域は、ターンバーの接線である。

ターンバーの接線からのウェブの出入り口付近の穴の配列は重要である。図３および図５を参照すると、最初のリフトホールの列は、ウェブが移動する方向と逆方向に向かって、受け入れ接線よりも前方の受け入れ接線の外側に位置しており、出口の穴の列は送り出し接線より後方に位置している。ある実施形態では、穴の列の間に含まれる角度は、２００度以内に含まれるように、最初の穴の列は受け入れ接線から１０度前方に位置し、出口の穴の列は送り出し接線から１０度後方に位置する。

この穴の配置には、少なくとも３つの特徴がある。１）穴が直接中心に配置されている場合、ウェブが接線の入口で持ち上げられるかわりにターンバーに引っ張られるが、このような穴の配列で、ベルヌーイの法則により生成される渦電流が抑えられ、これにより上記の傾向を取り除くことができる。２）第２の効果として、ウェブ（太鼓の皮）および間隙の空気の両方の励振により生じる騒音が抑えることができる。例えば、穴が接線上に直接配置されている例では、騒音が９５デシベル（ｄｂ）よりも大きくなり、接線を超えて１０度回転させた位置に穴を配させると、騒音レベルは１０ｄｂ低くなる。３）最適な穴のパターンにより、適切なサイズの市販の送風機から供給される供給圧力および流量で、ウェブをターンバーに接触させることなく高い張力のウェブを巻き込み全体の上を浮かせ易くする。ある実施形態では、Ｂｕｓｃｈ ＵＳＡ社製（Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｂｅａｃｈ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）のＢｕｓｈ３１０Ｄ型の送風機が使用される。この送風機では、この実施形態で使用される動作点は、１７０〜１８０ｃｆｍの流れで約１〜１．２５ｐｓｉの圧力となる。

本開示では、Ｔ／Ｒ圧力と、ターンバーの開口サイズと、ターンバーの表面に配置された開口パターンと、ニップおよび紙の縁を含む、ウェブとターンバーとの受け入れ接点に沿った均一高さのフロートすなわち空気クッションを供給するための流量および送風機圧力との間の関係を設定することにより高速での印刷が可能となる。

本実施形態の第３の重要な局面では、６０００ｌｂの圧力の拡散ニップに供給された、異なるウェブ張力を制御するために、より高いウェブ張力が供給される。ある実施形態では、紙の厚さ／インクの被覆率／層の厚さ／インクドラムとゴムの拡散ロールとの間の摩擦係数により、拡散ニップで紙に歪みの差が生じる。最適な穴のパターンと共に選択された送風機を用いることでも、最大５．５ｐｌｉのウェブ張力を供給でき、これにより装置内でウェブ全体の張力を強くすることが可能となる。これにより、画像被覆率の高い領域を有する端１から端２の張力を４ｋｇ〜５ｋｇの差に保つ。端１の張力を最小閾値より下げないことがウェブトラッキングでは重要である。反転装置内で紙の非画像面を上にして搬送することで、画像が引きずらなくなることを保証し、ターンバーの表面に画像が向いているために生じる画像の筋を取り除く。搬送速度、ターンバーの直径、開口サイズ、開口パターンを選択することにより、市販の適切なサイズ送風機で十分な量の空気流を送って、許容できる空気クッションを両方のターンバーに（１つの送風機で）供給する。

図３には、１方のターンバー（ターンバー２２０など）の上面図が示されている。このターンバーには、９．５インチの幅の画像形成ウェブの媒体（紙などの）がそのターンバーの外面３００の周りに１８０度巻き付いている。ターンバー２２０が図示されているが、ある実施形態では、もう一方のターンバー２２４も同様の構成を有する。この外面３００には、複数の開口３０２を有する空気ホイル領域が含まれ、これらの開口３０２は、ターンバー２２０の内部空洞からターンバー２２０の側壁、および表面３００を介して延在して、ターンバーの内側から外側に空気流を供給する。これらの複数の開口３０２は、ターンバーの表面に所定のパターン３０４で構成された開口３０２の領域に配列される。この所定のパターン３０４には、ターンバー２２０の縦軸３０８に沿って延在する複数の列３０６が含まれる。この所定のパターン３０４は、ターンバー２２０の外周に沿って配置された複数の縦列３１０も含んで構成され、これらの縦列３１０は、縦方向３０８と垂直に配列する、あるいはターンバー２２０の外周にらせん状に斜めに配列しているように見ることができる。パターン３０４の外側には、開口のない表面１２の領域が配置されている。

所定のパターン３０４内の開口の密度により、部分的には、領域３０４でのターンバーの表面と連続ウェブとの間に送り込む空気ホイル（すなわち、フロート）の量が決まる。印刷媒体の連続ウェブが、ターンバーの表面２２０の上に浮かないで、表面３００に接触する場合には、その接線はターンバー２２０上にウェブの先端とウェブの後端に沿って画定される。例えば、空気クッションが供給されていないとき、接線３１４はターンバー２２０の先端に画定される。空気クッションが供給されていないときの後端の接線は図示されていない。所定のパターン３０４が、接線３１４の前方に位置する少なくとも１列の開口、および後端の接線の後方に位置する少なくとも１列の開口を含むように、パターン３０４を画定する。図示されている実施形態では、先端の接戦と後端の接線の位置に開口の列が供給されている。先端の接線と後端の接線の両方に開口の列を供給する必要はない。別の実施形態では、開口の列の一方または両方で、パターン３０４内の開口のサイズはバラバラである。さらに他の実施形態では、先端の列および後端の列の開口の数は、パターン３０４内その他の開口の列とは異なる。

連続ウェブがターンバー２２０の表面３００を通過するとき、接線３１４の外側の開口の列３１６により、ターンバーの表面の領域にフロート、すなわち空気のクッションが供給され、ウェブの下の圧力は大気に戻される。これらの列が等間隔で配置されている場合、パターン３０４内の隣接する列間の距離とほぼ同じ距離だけ接線３１４から間隔を開けて列３１６を配置する。少なくとも１列の開口の列を先端の接線の前方に配置し、少なくとも１列の開口の列を後端の接線の後方に配置することにより、接線でのウェブとターンバーとの間の接触圧力を抑える、あるいは取り除くことができる。ある実施形態では、最初の穴の列は受け入れウェブ接線から約１０度前方に配置され、最後の穴の列はウェブの出口の接線から約１０度後方に配置されている。最初の開口の列および最後の開口の列を接線の外側に配置することにより、渦電流が打ち消され接線でウェブが浮きやすくなる。別の実施形態では、最初開口の列と最後の開口の列が接線の位置に配置されているが、これらの開口の列は、そのパターンの残りの開口とは異なるサイズの開口を含む。

最初の開口の列および最後の開口の列と、最初の開口の縦列および最後の開口の縦列とにより、外周が画定される。この外周では、画像が形成される媒体の最も大きいサイズの記録媒体の連続ウェブの外縁と、最初の開口の縦列および最後の開口の縦列とほぼ一致する。図３の実施形態では、媒体の幅は９．５インチである。最初の開口の縦列と最後の開口の縦列は一般に、記録媒体の幅の外縁と一致する。ある実施形態では、パターン３０４により画定される外周内の開口は、外周内でパターン内に開口のない部分ができないよう、開口の列および開口の縦列に沿って等間隔に配置される。

図４には、開口３２０のパターンの別の実施形態の正面図が示され、ターンバー２２０および／またはターンバー２２４の一方または両方に異なる実施形態が配置される。空気ホイルの領域を画定する開口３２０のパターンには、開口のない部分３２２が含まれ、この部分２２２は、１つ以上の開口の列、および１つ以上の開口の縦列を含む開口の外周の境界の内側に位置する。上記に示されている通り、開口の外周には、最初の列および最後の列と、および最初の縦列および最後の縦列とが含まれ、最初の列と最後の列は接線の外側に位置する。この実施形態では、開口のない部分３２２は、開口の外周の境界内のほぼ中央に位置する。境界の開口の外周には、複数の開口の縦列３２４および複数の開口の縦列３２６が含まれる。最初開口の列および最後の開口の列のうちの少なくとも１方は、開口のパターン３２０内に含まれる。ウェブは開口のない表面に巻き付いた空気で浮くため、正面図の欠けている穴は必要ない。この領域では間隙が広くなる。図４で見られる通り、部分３２２の左側には開口の縦列３２４が３本位置し、部分３２２の右側には開口の縦列３２６が４本位置する。この実施形態では、ある実施形態において開口のない部３２２内の、開口のある表面の左側と右側の間の開口により、ターンバー３２０の本体の周りでウェブが浮くためにアシストする必要はない。開口の数を減らすことで、送風機２１２により生成される空気流の総量を減らすことができる。

図５には、開口の縦列が４本露出している（したがって、空気を大気に排出可能な）図３および／または図４のターンバーの表面２２０を通過して移動する７インチの幅の連続ウェブ４００が示されている。１本の開口の縦列４０２が左側に位置し、３本の開口の縦列４０４が右側に位置している。７インチのウェブの下のフロート穴による浮力は、ウェブに覆われていない穴からの空気のロスがあったとしても、１ｐｓｉから１．２５ｐｓｉのＴ／Ｒ圧力を打ち消すのに十分な圧力である。また、選択されたサイズの送風機からの内部プレナム圧力を維持するためにフロート穴、十分に小さくなければならない。

図６には、図５のターンバー２２０上の７インチの幅の連続ウェブ４００の正面図が示されている。この図で見られる通り、開口のない部分３２２は、通常、ターンバーの開口のある部分の外周の縁の内側に位置する。

上記に示す通り、ある実施形態では、Ｂｕｓｃｈのモデル０３１０Ｄが使用される。この特定な用途に関する好適なサイズとして、この特定な送風機が選択されているが、別の実施形態のための空気流を供給するためには、その他の種類およびサイズの送風機を選択する。開示されているプリンタは、材料の連続ウェブを高速で移動させる。それには、搬送されるウェブの張力を強くしなければならないため、この強い張力により、高いＴ／Ｒ圧力（ある実施形態では、約０．７ｐｓｉ）が供給され、これにより実現が困難な空気流の間隙が形成される。したがって、開口のサイズ、開口の分布、開口の数を決定して、リフト量と空気流量を調整する。さらに、接触ポイントで画定された接触領域にウェブが出入りする際、開口の最初と最後の列により、空気の圧力が大気にかわる先端と後端でベルヌーイの法則および渦電流が打ち消される。接線により画定された潜在的な接触領域の外側の先端の列および後端の列により、接触ポイントにおけるフロート力が増す、すなわちウェブが引きずられなくなる。

図７は、ターンバーの表面と印刷媒体の連続ウェブの間の間隙クリアランスのグラフである。図７には、ウェブの左側および右側に３本の穴の縦列が配置された場合の、Ｂｕｓｃｈ０３１０型送風機を用いた７インチの実施形態でのフロートの間隙の高さが示されている。開口の縦列を３本の配置することにより、圧力が１．１ｐｓｉより下がったときに巻き付いているウェブが収縮する。プリンタは、あらゆる標高および気候に配置されるため、必要に応じて送風機のサイズを大きくして所望のフロートを供給する。例えば、電源が５０ヘルツで標高が６０００フィートの場所では、送風機のサイズを０３１０型の送風機のサイズ（Ｂｕｓｃｈから購入可能）に増やして、４本または５本の開口の縦列が配置された状態で７インチ幅の媒体を印刷する際にウェブがターンバーの表面から浮上することを保証する。

図８は、速度および張力対時間のグラフである。図８では、速度と張力のグラフにより、ウェブが引きずられてなく、かつ２２ヘルツのウェブ／駆動システムの共振周波数伝達関数で励振していないことが示されている。このグラフの下の線は張力のゾーンであり、ウェブの上昇中は安定していることが示されている。

開示された実施形態により、搬送速度が速くなってもウェブがターンバーに接触することをほぼ防ぐことができる。

一実施形態では、好適なサイズの送風機を用いて、十分なリフト間隙を提供するために、ターンバーが、小さい半径で強く張られたウェブに対して、不均一な穴のパターンを含む。１つの送風機で２つのターンバーを処理する。最初穴の列および最後の穴の列は、既知のウェブ太鼓の皮で共鳴するプリンタよりも約１５ｄｂ下げるための先端接線および後端接線である。接線でのウェブのフロート力により、ウェブが引きずられたりターンバーが擦り減ったりすることを防ぐことができる。

Claims (10)

1. 画像形成システム内の経路に沿って移動する記録媒体の連続ウェブを反転させるよう設定された反転装置であって、
   前記記録媒体の連続ウェブを受け取るよう設定された入力部と、
   前記入力部からずれて配置され、反転後の前記記録媒体の連続ウェブを搬送するよう設定された出力部と、
   強制空気の流れを供給するよう設定された送風機と、
   前記記録媒体の連続ウェブを前記入力部から前記出力部まで搬送し、前記記録媒体の連続ウェブの反転を可能にするよう設定されたターンバーであって、前記送風機に動作可能に接続する複数の開口を有し、ターンバーの外面から前記強制空気を送りこむよう設定された第１の領域、および前記外面から前記強制空気が送り込まれない第２の領域を画定する外面を含むターンバーと、を含む反転装置。
2. 前記第２の領域には実質的に開口がない、請求項１に記載の反転装置。
3. 前記複数の開口により、最初の列および最後の列と複数の縦列とを含む複数の列を含むパターンが画定され、前記複数の列はそれぞれ前記ターンバーの全長に沿った全長方向に配列される、請求項２に記載の反転装置。
4. 前記ターンバーにより、空気間隙のない状態で前記ウェブと前記ターンバーが接触する最初の位置に対応する第１の接線と、空気間隙のない状態で前記ウェブと前記ターンバーが接触する最後の位置に対応する第２の接線と、空気間隙のない状態で前記第１の接線と前記第２の接線の間に配置される接触領域とが画定され、前記最初の列および前記最後の列がそれぞれ、前記第１の接線および前記第２の接線に隣接して、所定の回転角度内に配置される、請求項３に記載の反転装置。
5. 前記最初の列および前記最後の列の一方が、前記接触領域の外側に配置される、請求項４に記載の反転装置。
6. 前記最初の列および前記最後の列のうちの一方が、前記第１の接線および前記第２の接線の一方を超え、前記接触領域の外側に約１０度回転した位置に配置される、請求項５に記載の反転装置。
7. 前記第１の領域が、前記外面から強制空気が送り込まれない部分を含む、請求項１に記載の反転装置。
8. 前記第１の領域が、前記外面から強制空気が送り込まれない部分を含む、請求項６に記載の反転装置。
9. 記第１の領域が、前記外面から強制空気が送り込まれない部分を含む、請求項８に記載の反転装置。
10. 前記縦列にはそれぞれ、最初の開口および最後の開口が含まれ、各縦列の前記最初の開口は第１の外周線に沿って配列され、各縦列の前記最後開口は第２の外周線に沿って配列され、前記第１の外周線と前記第２の外周線とは異なる、請求項５に記載の反転装置。

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