JP3798626B2 - 画像を担持する紙の厚さを減少する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像転写プロセスを経た後に、紙の量を減らす方法と機器に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
本、あるいは装丁された資料はビジネス、家庭、学校において重要な部分を占める。このような印刷物は、一般に、複数の紙または積み重ねられた紙で構成されている。一枚一枚には大した厚さがなくても、枚数が増えるにつれ、ずらりと並んだ棚スペースを取ることになる。
こうした出版物を保管する施設は、保管できる量が決められているので、出版物の多くは、他へ場所を移されるか、あるいは処分されるかのいずれかの処置がとられる。こうした出版物の処分には、多くのマイナス要因がある。他の保管場所に移すとしても、印刷物の分類、運搬、管理が必要で、そのための費用がかさむことになる。
本やその他の装丁資料の出版者は、書棚スペースの問題に気付いてはいるものの、出版社が使用できる紙の厚さには制限がある。ほとんどの印刷機には、最低限の紙の厚さ、紙の丸まりを防止する装置、その他、印刷速度を早くするためのパラメータが要求される。したがって、印刷するための紙には一定の厚さが必要になり、その結果仕上がった印刷物は、紙の厚さに対応した厚さをもつことになる。結果として、印刷物を保管する棚スペースも増えることになり、さらに付け加えるなら、装丁する紙の量が増えれば、装丁料も値上がりすることになる。
【０００３】
この問題を解決する１つの方法は、薄い紙を使用することであるが、薄い紙はコピー機または、その他の画像転写装機に通すと、紙詰まりを起こしやすいという問題が生じる。
１９７０年にゼロックス社は、「マイクロ・スフィア」として知られる紙を導入した。この紙は、紙またはプラスチックの微球体で作られており、紙全体の重量を軽くし、郵送料を削減する目的で作られたものである。この紙には、通常のコピー紙と同じ厚さがあり、コピー機や印刷機で紙詰まりを起こすこともなく、さらに、計量なので郵送料も削減できるという利点があった。現在、この紙は使用も生産もされていないが、生産する技術は残っている。
したがって、画像を取り入れた紙の厚さを減少させる点では、画像転写紙を作る方法は、まだそのニーズがあるのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、画像を取り入れた後の下地の密度を高め、かつ厚さを減少する方法に関する。画像はプリンターなどのような各種の機構のいずれからも取り込むことができる。まず、画像を取り入れた下地に十分な圧縮力を加えて厚さを減少するが、その際、取り入れた画像は変化しない。
本発明には、この圧縮を行うための２つの特別な装置の実施例も含まれる。１つの実施例は、画像を取り入れた後の下地に接触する圧縮ローラーを含む。別の実施例として、画像を取り入れた後の下地を積み重ねると、圧縮力を受けやすいということである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に関連して、本発明はプリンター１０とともに操作され、プリンターの下方に位置する。すなわち、プリンター１０は下地２０に画像を生成し、その下地は、本発明に通される。
この記述においては、一貫して「下地」という用語を用いている。しかし、ここでいいう「下地」とは、画像が形成される、あるいは転写されるあらゆる物質を指すものとし、それには紙、ボール紙、ラミネート、プラスチック繊維、プラスチックラミネート、ウレエタン、布、フィルム、合成材、繊維ガラスなどが含まれる。なお、それらは枚葉式給紙型、巻き取り型、あるいはその他のどのような構成でもよい。下地２０は、画像を取り入れるといったプロセスのために、一定の厚さをもつ。下地２０は、意図された使用法および画像を取り入れるプロセス次第で、どのような幅でも長さであってもよい。つまり、下地２０への画像取り入れプロセスには、連続して巻き取り紙を使用する場合もあれば、一枚ずつ画像を取り入れる場合もある。
【０００６】
図３−６に示すように、下地２０には、画像を取り入れている状態２０’および圧縮された状態２０’’がある。画像を取り入れている状態２０’では、下地は本来の厚さをもち、圧縮された状態２０’’では、下地は次段階のより薄い厚さをもつ。下地２０は圧縮力を加えることによって、画像を取り入れている状態から圧縮された状態への変換が可能になる。好ましいのは、画像を取り入れている状態２０’から圧縮された状態２０’’への、下地２０における変換が、一方向だけのプロセスであり、二次的プロセスがないことである。つまり、いったん下地２０が圧縮された状態２０’’になったら、実質的に画像を取り入れている状態の厚さに移行や逆戻りをしないことである。圧縮された状態２０’’での厚さは、画像を取り入れている状態２０’の厚さの３０パーセントから９５パーセントである。好ましい厚さは、画像を取り入れているときの厚さの７０％未満になることである。しかし、圧縮された状態での厚さは、画像を取り入れている状態での下地の厚さの３０パーセント未満になることもありうる。
【０００７】
好ましいのは、下地２０の容量を減少するか、下地を圧縮された状態に変換することなく、希望画像の取り入れが可能になるための十分な限界圧縮力を、下地２０が有することである。すなわち、画像を取り入れている状態での下地２０が、構造特性および性能特性を備え、また、片面あるいは両面方式を通して、画像を取り入れることを可能にするパラメータを有するということである。片面または両面方式としては、コピー機、プリンター、ファクシミリなどがある。画像を取り入れている状態における下地２０’の性能特性としては、下地を従来の下地である紙などと同じように使用できるように選択することである。
【０００８】
好ましいのは、下地２０が、画像を変えずに圧縮できることである。つまり、下地２０には圧縮することによって生じる著しい歪み、反り、丸まりなどがなく、その結果、下地上の画像の質が落ちることがない。
【０００９】
下地２０は、多数の崩壊型空孔２１のような多様な構造物で構成することができる。空孔２１は、下地自体の物質中の空孔のほかに、下地２０に埋め込まれた超微細化構造物で構成することができる。空孔２１は、下地２０の生産時に、多数のマイクロカプセルまたは球体を下地２０全体に分散させて構成することができる。このように、変形可能な埋め込み構造が下地２０全体にわたって存在している。圧縮力が加わると、変形可能な構造が選択され、その構造は十分に破裂あるいは崩壊し、実質的に画像取り入れ時の構成に戻るのを妨げることになる。別の実施例として、下地２０には層と層に挟まれた空間を含めることも可能である。そのような下地の構成が可能となる他の可能な方法としては、２枚の非常に薄い紙に挟まれた超薄膜層スタイロフォーム（またはその他の高圧縮可能な材質）をもつラミネートが考えられる。ラミネートは画像を取り入れる状態において十分に高い張力を有し、画像を取り入れるプロセスでの使用を可能にするが、画像を歪めることや、その質を落とすことなく、実質的に厚さを減少させる圧縮力を生み出す。さらに、下地２０の構造を予想すると、多数の繊維状、あるいは腫脹性のある粒子を含んでいると考えられる。別の実施例として、下地２０は圧縮力にさらされると、不可逆的に凝縮される波状の層を含んでもよいと考えられる。しかしながら、この方法は、圧縮可能で、崩壊型のどのような紙にも適している。
【００１０】
このような紙の下地の生産技術は周知である。特に、１９６６年１２月２０日交付の米国特許番号３２９３１１４が、包装、印刷、容器用などに適して紙を公開している。その紙とは、膨張した空洞球体粒子をスクリーン上に沈着する前に、湿性パルプと混和させることによって紙パルプに組み入れて作られたものである。これらの紙は硬度が高くなり、厚さも増している。
【００１１】
米国特許番号３５５６９３４は、上述の特許番号３２９３１１４の記述と類似した紙の製造方法を公開している。この特許は、膨張していない状態での小球体を水性の懸濁液に溶け込ませるとともに、紙を乾燥させる間、紙中の粒子が膨張するのに十分な温度にさらすという点が上記の製造方法と異なる。
１９７３年１２月１８日交付の米国特許番号３７７９９５１は、水の存在するところで、膨張可能な小球体が膨張するための改良を加えた方法に関する。
１９７６年３月２日交付された米国特許番号３９４１６４３は、二つに分かれた空間をもつプラスチック粒子を含有する紙の製造法を公開している。この紙は巻き型セルロース繊維で形成されており、溶液には浸さない。巻き型セルロース繊維の間に膨張する熱可塑性球体が、二つの空間に対して別々に圧力をかける。熱を部分的に加え、繊維を乾かすと部分的に球体が膨張する。
１９７９年１月９日に交付された米国特許番号４１３３６８８は、ポリオレフィンで両面を覆った印画紙を公開している。この紙の製造方法では、紙を乾燥させる間に膨張する膨張していない小球体か、膨張した小球体のいずれかを、紙の製造時にパルプに加えて作られる。
１９８１年５月１９日交付の米国特許番号４２６８６１５は、加熱すると、量を増す性質をもつ材料で作られた紙の表面上に、ある種のパターン層を生成することによってレリーフを作り出す方法に関する。このパターンとは、上述の材料よりさらに光を吸収する強力な力を持つ材料からなり、紙の全表面に均等に強い光を照射し、パターン層の下面に隣接した紙の一部を選択的に加熱するものである。この加熱により、このパターン層は紙の表面に浮き出る。紙はマイクロカプセルとビニールアセテートポリマーなどの結合剤を混合してできている。
【００１２】
下地２０上には、どのような種類の機構によっても画像を生成することができる。それらの機械には、ゼログラフィー転写機、インクジェット、レーザー、ファクシミリ、オフセット印刷などがあるが、それのみに限定されない。また画像は、下地２０の片面または両面に生成することができる。
【００１３】
下地２０には、どのような種類の圧縮機構によっても圧縮力を加えることができる。それらの機構には、ローラー、カレンダー、プレス機などがあるが、それのみに限定されない。圧縮力を下地２０に加えることにより、下地の厚さが減少する。さらに、ある状況下においては、圧縮力を加えると、粒子が刺激を受け、下地２０の中に画像が生成されると思われる。その結果、画像粒子は、圧縮された状態では、画像を取り入れているときの状態ほど下地２０から遠くには突き出ない。
【００１４】
圧縮力は下地の表面全体に加えらえる。圧縮力は下地２０の表面部に一度に加えられることもあれば、下地２０に部分的に連続して加えられ、下地全体を含めることもある。
【００１５】
ローラーの構成においては、１つのローラーを使用して、圧力が加えられる。別の実施例として、向かい合った１組のローラー３２、および３４を使用してもよい。ローラーの硬さおよび表面の仕上げは、圧縮する見込み量、下地２０、画像、希望する下地の仕上げなどによって、少なくとも部分的に決定される。光沢、なめらかさ、つや、アンティーク感、または無光沢に仕上げるために、圧縮された下地２０’’を圧縮することも可能である。画像を取り入れた、圧縮されていない仕上げに近づくような仕上げ結果が出るように、少なくとも、ある種のプロセスを試みることが期待される。
【００１６】
圧縮プロセスにおいてローラーを使用する場合、フーゼル油、またはトナー残油がローラーに付着することが考えられる。その場合は、ゴムローラー、刃、ナイフなどを用いて、たまった油やトナーを取り除くか、削り落とすかする。
【００１７】
積層した下地２０の構成においては、刷板が下地の表面部に作用する。刷板には、刷板の裏面に作用するピストン、カム、ローラーのような圧縮力を加えるためのさまざまな構成があるが、真空支持板を刷板とともに使用して、捕捉または残留ガスをもつ下地を圧縮するのを補助してもよい。
【００１８】
崩壊型の紙は、コピー機やその他の画像取り入れシステムなどのプリンターを通して送られる。ページ（下地）が、紙の片面、あるいは両面に取り入れられる。ページは次に圧縮システム３０に移行する。その圧縮システム３０は画像取り入れシステム１０に接続されているか、または統合されている。あるいは分離された素子である（図１）。圧縮システムは次に、下地（ページ）の主翼板に圧縮力を加える。圧縮を加える簡単な方法としては、２つのローラー間か、あるいは、１つのローラーと比較的硬い面との間に紙をすべらせるやり方がある。圧縮された状態の下地は、次に出力装置に移行するか、あるいは使用される段階に至る。
【００１９】
圧縮機構３０は、バイパストランスポートがついた、現在出回っている高速プリンターに協調的に連動さっせてもよい。バイパストランスポートは、印刷された紙（下地）３０をプリンターから直接取り出し、第２処理装置へ送る働きをする。したがって、圧縮機構３０は、第２処理装置として操作しやすい場所に設置される。
【００２０】
別の実施例として、圧縮機構３０は、プリンター１０に容易に取り付けることが可能であり、プリンターとその後に続く第２処理装置の間の中間ステップとして、紙の厚さを希望する寸法に圧縮するのに必要な圧縮力を加えることができる。
【００２１】
別の実施例として、下地２０のページは、ページにあらかじめ決められた圧力量を加えることができる印刷機を搭載することが可能である。その結果、ページとトナー面が圧縮されることになる。圧縮されたページは、次にプレスから取り出される。搭載と搭載の取り消しは、手動または自動的手段で行われる。たとえば、バイパストランスポートがついたプリンターの場合、プレスは単に大きな入れ物に過ぎず、その中で、画像を取り入れたページが集められ、続いて抽出される前に圧縮され、そして第２処理装置へ送られる。
【００２２】
このように、圧縮機構は、下地２０の全表面部に圧縮力をかける。下地の一部を局部的に凝縮するシールのような装置とは対照的に、本発明は、下地２０の全体にわたって圧縮力を加える。
【００２３】
圧縮機構３０と共に、下地の厚さの減少を促進するために、加熱装置４０を使用することも可能である。加熱装置４０は、放射、対流、または伝導性の熱を含むどのような種類の構成であってもよい。１つの構成においては、圧縮ローラー３２および３４は、ローラーの表面が圧縮された下地に熱を伝えるように、抵抗性のあるヒーターを備えてもよい。別の実施例として、分かれた加熱ローラーを圧縮ローラーの上部で使用してもよい。圧縮力を加える前に、熱ランプなどの放射性ヒーターが下地を加熱することも意図されている。したがって、下地２０は外気温以上に加熱される結果になる。必要な場合には、さらに高い温度に加熱される場合もあるが、その温度は下地の質を低下させる温度より低くなければならない。
【００２４】
図３および４に示されている最初の例では、下地としてゼロックス４０２４ポンド紙が使用された。下地とその下地の両面の画像生成トナーを合わせた厚さは、０．００４４インチだった。この下地２０が、画像を取り入れているときの厚さは０．００４インチである。１直線インチあたり４００〜１６００ポンドの圧縮力が加えられると、圧縮された状態での下地の厚さは０．００３７インチとなった。下地とその下地の両面の画像生成トナーを合わせた厚さは、圧縮された状態で０．００４１インチであった。したがって、この結果生まれた画像を取り入れた下地の厚さは、本来の紙の厚さの約９３パーセントとなった。このように、圧縮可能型または崩壊型の超微細化構造を有しない下地でさえ、５パーセント以上の圧縮が可能である。
【００２５】
さらに別の実施例として、図５および６に示されている例では、下地２０は崩壊型のマイクロカプセルで形成された。画像を取り入れた状態での下地は、厚さが０．００４インチあり、その下地と下地の両面の画像生成トナーを合わせた厚さは０．００４４インチであった。１平方インチあたり４００〜１６００ポンドの圧縮力を加えても、圧縮された状態での下地は、厚さが０．０２６インチに保持された。その下地と下地の両面の画像生成トナーを合わせた厚さは０．０２８インチであった。このように、圧縮された状態での下地２０は本来の下地の６５パーセントの厚さとなった。つまり、下地２０は３５パーセント圧縮されたことになる。
【００２６】
好ましい発明の実施例について詳細にわたって示し、記述してきたが、さまざまな変更や修正については、本発明が評価されたあと、本分野に熟練した者によって提案されることが理解されている。そのような変更や修正は、追加請求の範囲内に含められるように意図されている。
【図面の簡単な記述】
【図１】 下地の厚さを減少するための装置の概略図。
【図２】 下地の厚さを減少するための別の装置の概略図であり、崩壊型の紙の横断面図。
【図３】 画像を取り入れている状態での、画像生成材料を備えた下地の横断面図。
【図４】 圧縮された状態での図３の下地の横断面図。
【図５】 画像を取り入れている状態での、画像生成材料を備えた別の下地の横断面図。
【図６】 圧縮された状態での図５の下地の横断面図である。

Claims (5)

1. 画像を担持する圧縮可能な紙の厚さを減少する方法であって、
   ａ）画像生成後の紙のシートに圧縮力を加え、紙のシートを本来の厚さの９５パーセント未満の圧縮された厚さに圧縮し、この圧縮力が、紙のシートの材料に関連して、紙のシートから圧縮力を除いた後に紙のシートが本来の厚さの９５パーセントを超えるまで戻るのを防ぐよう選択される、方法。
2. 圧縮力が、紙のシートを１組のローラー間のニップに貫通させることによって加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 圧縮力が１平方インチあたり４００〜１６００ポンドであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. さらに、圧縮力を加える前に紙のシートが外気温を上回るように加熱することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 画像取り入れ後の紙のシートを圧縮する方法であり、
   （ａ）圧縮可能な紙の複数のシートに画像を形成し、その圧縮可能な紙のシートは画像を取り入れている厚さをもつ段階と、
   （ｂ）重ねられた画像取り入れ後の複数の紙のシートに十分な圧縮力を加え、画像取り入れ後の厚さ未満の圧縮された厚さになるように、一枚一枚の紙のシートを圧縮する段階と、
   （ｃ）重ねられた紙のシートから圧縮力を取り除き、一枚一枚の紙のシートが圧縮された厚さを保持する段階とからなる方法。

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