JP4955712B2 - プリンタにおける固形インクを送り出すための複数の駆動力を有する輸送システム - Google Patents

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Description

輸送システムは、一般に固形インクプリンタ、より詳細には、3次元空間内で固形インクユニットを移動する、固形インクプリンタに関する。
固形インクまたは相変化インク画像形成装置(以後便宜上固形インクプリンタと称する)は、プリンタおよび多機能装置といった様々な画像形成装置を包含する。これらのプリンタは、レーザおよび水性インクジェット画像形成装置といった他の種類の画像形成装置に対して多くの利益を提供する。通常、固形インクまたは相変化インクプリンタはペレットまたはインクスティックのいずれかとして固形のインクを受ける。カラープリンタは典型的には、4色のインク(イエロー、シアン、マゼンダおよびブラック)を使用する。
固形インクペレットまたはインクスティック(以後インク、スティックまたはインクスティックと称される)は、固形インクを液体に変換するために、典型的にはインクローダに連結される溶解装置に送り出される。一般的なインクローダは典型的には、画像形成装置におけるインクの各色に対して1つの、複数の供給チャネルを含む。特定カラーのインクは供給チャネルの挿入開口内に位置し、その後溶解装置に向かって供給チャネルに沿って、重力供給されるかまたはコンベアまたはバネ付勢されたプッシャにより押し出される。この溶解装置は、プリントヘッドに送り出すために、溶解装置に衝突する固形インクを加熱して液体に溶解し、このインクを記録媒体または中間転写面上に噴射する。
供給チャネル挿入開口は各供給チャネルに対して適合させた開口を備えるキープレートによりカバーされてもよい。適合させた開口は、プリンタユーザが供給チャネル内に正しいスティックを確実に挿入するのを助ける。キープレートの各適合させた開口は固有の形状を有する。この供給チャネルに対するカラーのインクスティックは、適合させた開口の形状に対応する形状を有する。適合させた開口および対応するスティックの形状により、供給チャネルに対する正しいカラーのインクスティック以外のすべてのカラーのインク供給チャネルスティックは挿入されない。他の要因に対する固有適合形状はまた、様々なプリンタモデルに対して正しく構成されていないまたは対象としていないスティックが挿入されるのを除外するために採用される。
固形インクプリンタは、追加の固形インクを供給チャネルに加える前に使い尽くす必要がないため、インクカートリッジまたはトナープリンタとは大幅に異なる。具体的には、インクカートリッジおよびトナーカートリッジは、別のカートリッジが装着される前に使い尽くされて、一部が空になったカートリッジ内のインクまたはトナーを無駄にしないようにされなければならない。これらのカートリッジは典型的には、製造者または他の供給業者に戻され、再充填されてもよい。一方、固形インクは、現場に保管され、一度に1つのスティックをまたはペレット群として装着されてもよい。全体の固形インクユニットは印刷プロセスにおいて消費されるため、廃棄または製造会社に戻すためのハウジングまたは他の構成要素は存在しない。
インクスティックが溶解アセンブリに衝突するまで固体を維持するという要件は、インクカートリッジおよびトナーカートリッジプリンタには存在しないいくつかの難題を提示する。インクローダは周囲室温より高温であるため、インクは軟化する。摩擦の増加に打ち勝つために、軟化したインクにより大きな力を加える必要がある。加えて、インクが軟らかくなり過ぎて、ローダ内でその形状を失うことを防止するために、インクローダの温度レベルに関して制限が存在する。
米国特許第6127198号明細書 米国特許第6139674号明細書 米国特許第6302523号明細書 米国特許第6318841号明細書 米国特許第6507001号明細書 米国特許第6669336号明細書 米国特許第7117572号明細書 米国特許第7143488号明細書
固形インクプリンタの構成要素は、溶解アセンブリに固形インクを輸送すること、溶解インクを画像受取り部材上への噴射用の1つまたは複数のプリントヘッド部に提供すること、媒体にインク画像を付着すること、および画像を記録している媒体を出力トレイに送り出すこと、の各機能を実行するように構成されなければならない。これらの機能の要件は、プリンタの形状、構成要素の配置、およびプリンタのサイズに影響を与える。結果的に、固形インクプリンタの様々なサブシステムは、プリンタ内の配置および位置決定に関して競合する。したがって、経路指定および配置における高い柔軟性を可能にする固形インク輸送方法は、固形インクプリンタの設計全体を容易にする。
本発明の第一の態様によれば、固形インクが挿入される開口を有するハウジングと、一端を前記開口に連結され、重力供給として作動して前記固形インクを前記開口から前記第1輸送経路に沿って移動するように構成された第1輸送経路と、一端を前記第1輸送経路の他端に連結された少なくとも1つの第2輸送経路であって、前記第2輸送経路はコンベアを有し、前記コンベアは、一端を電気モータに連結されて移動し、前記固形インクを前記第2輸送経路に沿って出口の方向に輸送する、前記少なくとも1つの第2輸送経路と、前記コンベアにより前記第2輸送経路に沿って移動された前記固形インクを受け入れるために前記出口に連結された溶解装置と、を備える固形インク輸送システムが提供される。
図2に示された輸送システムを組み込んでいる固形インクプリンタの斜視図である。 図1に示されたプリンタにおいて使用されるローダのための開口の断面図である。 固形インクを溶解アセンブリに送り出すための機械的供給部を有する重力供給ローダの正面図である。 図3に示されたローダの側面図である。 固形インクを溶解アセンブリに送り出すために使用されるウォーキングビームの側面図である。 図5に示されたウォーキングビームの端面図である。 図5および図6のウォーキングビームに連結されたカムが図6に示された位置を過ぎて回転した後の図6の端面図である。 カートリッジ内の2種類の輸送経路を内蔵する固形インクカートリッジである。
用語の「プリンタ」は、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、コピー機および関連する多機能製品といった、一般的に複製装置を指す。本明細書は固形インクプリンタを通して固形インクを輸送するシステムに焦点を当て、輸送システムは任意の固形インク画像形成装置において使用されてもよい。
図1には本明細書で開示される固形インク輸送システムを有する例示的な固形インクプリンタが示されている。プリンタ10は4つの垂直に直立している側壁12A、12B、12Cおよび12D、底面14、および上面18を有するハウジング32を含む。プリンタ10は、長方形の固体として描かれてもよい形状で示されているが、他の形状も可能である。さらに、ハウジングの表面は平面である必要はなく、内部構成要素を収容するためまたは外部形態の可視性を強調するために凹部および/または凸部を含んでもよい。ハウジングはまた、表示部24および1つまたは複数の機能キー22または他の制御アクチュエータまたはインジケータを有する制御パネル26を含んでもよい。
ハウジング32の上面18は、例えば出力トレイ16を含んでもよい。紙シート20などの記録媒体は、ユーザまたはオペレータにより取り込まれるまで、ハウジング32を出て、出力トレイ16内に残る。ハウジング32は媒体供給トレイ(図示せず)を含んでもよく、このトレイから記録媒体が取り出され、プリンタ10により処理される。出力トレイ16はハウジング32の上面18にあるように示されているが、背面壁12Dまたは他の側壁の1つから突き出るといった、他の位置も可能である。
図1に示されるとおり、ローダ28はハウジング32に開口30を含む。開口は側壁12Aにあるように示されているが、他の側壁の1つまたは上面18に配置されていてもよい。開口30は固形インク容器と連結する(図2)ための機械式カプラ34により囲まれていてもよい。機械式カプラ(mechanical coupler)34は、例えば、バヨネット式接続具、ネジ付き開口、急速結合(quick connect)接続具等であってもよい。別の実施形態では、ハウジング32はローダ28および容器を露出するために開くことができるヒンジ式カバーを含んでもよく、上記容器内には固形インク容器が組み込まれてもよく、または固形インク容器の内容物が置かれてもよい。インク容器は、スタッカ、アキュムレータ、供給チャネルまたは任意のインク貯蔵構成体であってもよい。ローダは側壁12Aに示されているが、端壁またはハウジング32の上面18といった、他の面の1つに組み込まれてもよい。
図2に示されるとおり、例示的な輸送システムはローダ28、第1輸送経路58、第2輸送経路60、および溶解アセンブリ38を含む。ローダ28は開口30を含み、この開口を通して固形インクが挿入されてプリンタ10で使用される。固形インクは小塊、錠剤または顆粒形状であってもよく、図2に示される容器などの容器内に貯蔵されてもよい。別の実施形態では、ローダ28は、長方形の固形または立方体のインクスティックならびに球形、円柱形または他の形状のインクスティックまたは小塊のインクを受け入れるように構成されてもよい。
第1輸送経路58の一端はローダ28に、他端は第2輸送経路60に連結されている。第1輸送経路58は、例えば第1輸送経路58に沿って動くと固形インクを含むように、任意の機能的断面形状であってもよいチューブ、または、例えば第1輸送経路58に沿って移動するときに固形インクを収容するためのトラフとして構成されてもよい。これらの種類の輸送経路は、顆粒または錠剤形状に対しては有利である場合もあるが、傾斜路またはチャネルが、長方形の固体または円柱形の固体といった塊状体に対してより適していると言える。任意の様々な形状のインクの小塊は、どちらの種類の輸送経路も利用できるであろう。図2に示されるとおり、第1輸送経路58は、垂直落下部を有するように配向される。この垂直落下部は底面14に対して斜めであってもよく、または基本的に底面に向かって直線落下部であってもよい。垂直落下部は、固形インクをローダ28から第2輸送経路60に移動する主要な力または最も有効な影響を与える力が重力であることを保証することに役だつ。
図示されている鉛直角のすべてはほぼ90度の勾配を有するように示されているが、これらの垂直経路はより小さい勾配であってもよい。これらの経路については、重力により、駆動力を増加する他の入力(例えば、振動または気流)の有無に関係なく意図する方向に固形インクを移動することができる、任意の経路の角度が包含される。粒子形状または塊状形状のいずれの固形インクも、それ自体または隣接面に付着する傾向を有する。経路に沿った固形インクの移動を継続または回復することができる微小運動、振動、空気流、パルス状空気噴流、および他の駆動力は重力供給システムの補助態様として考えられる。このようなシステムでは、これらの補足的な移動力の実現は、重力が存在しない場合、インクを確実に移動するには不十分である。ここで使用される重力供給は、重力単独で固形インクを移動する力、または重力を利用して固形インクに作用する別の駆動力を増大する力、または別の駆動力が経路に沿って固形インクを移動することを可能にする力を指す。
第2輸送経路60の一端は第1輸送経路58に、他端は溶解アセンブリ38に連結されている。第1輸送経路58は、機械的接続具、オス/メス接合コネクタを用いて、または第1輸送経路の末端をオリフィスを通して第2輸送経路60内にスライドさせることにより、第2輸送経路60に連結されてもよい。第2輸送経路60は、重力が第2輸送経路に沿って固形インクの移動を支援するように配向されてもよく、第2輸送経路60に沿って固形インクを移動する主な力は電気機械力により生成される。結果として、第2輸送経路は底面14に対して実質的に水平であってもよい。図2には単一の追加の輸送経路、すなわち経路60のみが示されているが、他の追加経路が固形インクを溶解装置に送り出すために設けられてもよい。追加経路はそれぞれ2つの端部を有し、端部の1つは先行経路に連結され、他端は次の経路の端部に連結されている。最後または最終の経路は出口で終了し、この出口から固形インクが溶解装置に移動され、液体インクを生成する。
図2に示されるプリンタでは、固形インクは第2輸送経路60から溶解アセンブリ38に供給される。溶解アセンブリ38は、プリンタの動作に基づきおよびコントローラ(図示せず)により決定されて、要求に応じて固形インクを受け入れ、溶解する。溶解されたインクは、アンビリカルチューブ50または他のコンジットによりプリントヘッド56に供給される。プリントヘッド56はプリントヘッドコントローラ(図示せず)により操作されて、溶解されたインクをプリントドラムなどの回転する画像受取り部材40上に噴射する。貫通(transfix)ローラ44がプリントドラム40の近傍に取り付けられ、プリントドラム40に対してニップ(nip)を形成するように移動可能である。プリントドラム40と貫通ローラ44との間にニップが形成されると、1枚の記録媒体がニップに供給され、同期されて、プリントドラム40上に形成される画像がニップを通過するとき記録媒体に転写されるようにされる。画像を備えるシートは次に出力トレイ16に誘導される。
溶解アセンブリ38は、最終輸送経路60に連結される端部にシールを含んでもよい。固形インクを第2輸送経路60に沿って移動する力は、シールを介して固形インクを付勢する。シールは、溶解アセンブリ内の溶解されたインクを加圧することに役立つ。この圧力を利用して、プリントヘッドにチューブを通して溶解されたインクを押してもよい。あるいは、溶解インクは溶解装置から収容リザーバに直接滴下されてもよく、または流れてもよく、または非加圧チャネルを通して輸送されてもよい。
別の実施形態では、第1輸送経路58はローダ28から第2輸送経路60に重力により発生する落下経路である。第2輸送経路60の一端は第1輸送経路に連結され、他端は第3輸送経路50に連結される。第3輸送経路50は第2輸送経路60からハウジング32の内部に延びる。第3輸送経路50は重力、振動または他の駆動手段を利用して、溶解ステーションまたはリザーバにインクを輸送してもよい。
図2に示される実施形態では、モータ64はオーガ54などの螺旋状デバイスに連結され、第2輸送経路60に沿って固形インクを進ませるが、他の駆動コンベアが使用されてもよい。モータ64はコントローラ68により操作され、このコントローラはプリンタ用のコントローラまたは輸送システムに関連するコントローラであってもよい。コントローラは、汎用プロセッサおよびプログラム命令が格納されている関連するメモリであってもよい。プログラム命令の実行により、コントローラは適切な速度でモータを作動できる。モータ64は、双方向モータ、モータ駆動往復機関、ソレノイド等といった任意の同様のドライバデバイスであってもよく、およびコントローラはドライバの回転または作動の方向を決定する信号を生成してもよい。あるいは、コントローラは特定用途向け集積回路、またはモータ64の操作のためのプリント回路上に構成された一群の電子部品であってもよい。このように、コントローラはハードウェア単体、ソフトウェア単体またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現されてもよい。供給経路および/または溶解経路(図示せず)に沿った1つまたは複数のセンサは、コンベアまたはコンベアにより輸送される固形インクの移動を監視するために採用され、コントローラがより高精度でコンベアを操作することを可能にする。
別の実施形態では、第2輸送経路60は継目なしベルト、1つまたは複数のローラ、螺旋状推進体(urger)またはウォーキングビームといった機械式コンベアであってもよく、この経路60内では、インク体はコンベア上に置かれるかまたはコンベアに対して押される。ここで使用される継目なしベルトは、チェーン、網目材料等を使用する輸送体を含むすべての同様の種類の輸送体を含む。図3および図4には継目なしベルトの実施形態が示されている。この実施形態のインクローダは、4つの供給チャネル104A、104B、104Cおよび104Dを含む、重力供給ローダ100である。各供給チャネルは、一端にそれぞれ開口108A、108B、108Cおよび108Dを有し、他端にそれぞれコンベアベルト110A、110B、110Cおよび110Dを有する。インクスティックは、インクスティックがコンベアベルト上で停止、または供給チャネル内で別のインクスティックが停止するまで、各供給チャネルの開口を通して落下される。
図4にはローダ100の側面図が示されている。固形インクを溶解し、溶解されたインクをリザーバ(図示せず)内に収集する溶解アセンブリ112が、挿入供給チャネルの外側にある各コンベアの端部近くに配置されている。この構造体は供給チャネル104Dおよびコンベア110Dに関して図4に示されている。コンベア110Dはまた、継目なしベルト110Dを回転させる駆動ホイールまたはスプロケット114Aおよび114Bを含む。機械式アクチュエータ120がその周りにスプロケット114Aが取り付けられているシャフト124に結合されている。スプロケット114Aが時計方向に回転して、コンベアベルト110D上のインクスティックを供給チャネル104Dから溶解アセンブリ112Dに移動すると、機械式アクチュエータ120はゲートアーム128Dを係合する位置に回転する。スプロケット114Aが回転し続けると、ピン130周りにゲートアーム128Dを旋回し、コンベア110D上のインクスティックが溶解アセンブリ112Dに向かって移動されると、次のインクスティックがコンベア110Dに降下し続けることを可能にする。コンベアベルト110Dの外側端は隙間134により溶解アセンブリ112Dから分離され、コンベアベルト110Dが、溶解アセンブリにより発生する熱、および溶解されたインクが溶解アセンブリから流れ落ちるときに溶解インクにより発生する熱にさらされることを低減する。コンベアベルト110Dは、2つのインクスティックを押すには十分長いことが示されているが、ベルトは、プリンタの動作要件および形状に適するように、より短くまたはより長くてもよい。
図5、図6および図7には、ウォーキングビームを使用して第2輸送経路60に沿ってインクスティック152を移動する実施形態が示されている。図5の側面図は、2つのカム154Aおよび166Aのそれぞれから延びる支柱156Aおよび162Aに対して中心をずらせて取り付けられたウォーキングビーム150Aを示している。カムが回転すると、ウォーキングビーム150Aはカムの180度回転中に上方および前方に移動し、その後、ウォーキングビームによって、カムの次の180度回転中に下方および後方に移動する。この実施形態の端面図は図6に示されている。図6では、一対のウォーキングビーム150Aおよび150Bが一対のインクスティックサポート158Aおよび158B内に互いに平行に取り付けられている。カム154Aが回転すると、支柱156Aは回転し、前方にビーム150Aを持ち上げる。カム154Aの反対側で支柱156Aと180度位相がずれている位置に位置する、支柱156Bに取り付けられているビーム150Bは、下方および後方に移動する。この結果、ビーム150Aはサポート158Aおよび158Bの上方に位置し、ビーム150Bはサポートレール158Aおよび158Bの下方に位置する。カムがこの位置を過ぎて回転した後に、支柱156Aは下方に移動を開始し、支柱156Bは上方に移動を開始する。この連続回転は、図6に示されている2つのビームの逆関係をもたらす。ビームがサポートレールを過ぎて上方におよび前方に移動すると、ビームはインクスティック152を溶解アセンブリに向かって前方に付勢する。ビームがサポートレールの下方におよび後方に降下すると、ビームはインクスティックを解放して他のビームがインクスティック上で作用できるようにする。2つのビーム150Aおよび150Bの作動により、インクスティック152を第2輸送経路に沿って溶解アセンブリにまで移動する。並列構成を含む、上述のウォーキングビームに対する代替物が可能な場合は、両方のビームがインクを同時に持ち上げ、インクを前方に移動し、次にサポート上に降ろす。移動が繰り返されてもよいように、ビームの逆方向は、スティックと接触せずに行われる。
別の実施形態(図示せず)では、インクスティックに作用する機械的発生力の源は、第2輸送経路または後続の輸送経路に沿って固形インクを移動する加圧空気流を発生する、真空または高速ファンまたはコンプレッサであってもよい。別の実施形態(図示せず)では、力は押棒またはバネなどの付勢部材により押板を押し付けて、輸送経路に沿って固形インクを移動してもよい。この実施形態では、1つの輸送経路の別の輸送経路への連結は、例えば図4に示されているゲートアーム128Dなどのゲートを含み、このゲートアームは2つの輸送経路の連結を開くかまたは阻止するように動かされてもよい。重力により、固形インクが機械的輸送経路内の2つの輸送経路間の連結位置に装填されると、ゲートは閉じて、押棒/付勢部材および押板の組み合わせが固形インクを第2輸送経路に沿って溶解アセンブリ38まで移動させる。移動位置の端に到達すると、付勢部材は圧縮されてもよく、または押棒は定位置に後退されてもよい。次にゲートを再度開いて、第2輸送経路への固形インクの進入を可能にしてもよい。その後、このサイクルを繰り返して、溶解アセンブリに固形インクをさらに供給してもよい。3つ以上の輸送経路が固形インクを溶解装置に送り出すために使用されてもよいことに留意すべきである。輸送経路は相互に直列に連結され、これにより先行輸送経路は次の輸送経路に移行し、最終輸送経路は出口で終了する。輸送経路に沿って固形インクを移動するために供給される力は、任意の既知の機械的に発生される力または電気機械式に発生される力または重力を含んでもよく、上述の力ならびに他の力の任意の組み合わせを含んでもよい。
図8には2つの経路ローダの別の実施形態が示されている。ローダ300はハウジング304およびハウジング304内に回転のために取り付けられた送りネジ308を含む。ウィンド310は送りネジ308の一端上に駆動スプロケット314を露出させる。製造施設において、顆粒、粉末、小塊または錠剤状の固形インク形体で充填される貯蔵容器318が送りネジ308の上方に取り付けられ、その後にハウジングが閉じられる。傾斜した傾斜路320および324が送りネジ308に向かって固形インクを誘導する。駆動スプロケット314が配置される端部の反対側にある、送りネジ308の端部には、出口ポート328が配置される。製造現場では、ウィンド310およびポート328は可動シャッタ、テープにより閉じられてもよく、またはこれらの構造体は分離したカバーを用いてハウジング304内に形成されてもよい。
設置されると、出口ポート328およびウィンド310が開かれる。出口ポート328が、溶解装置、溶解ホッパ330または他の溶解アセンブリへの供給経路に近くなるように、ハウジング304がプリンタに取り付けられる。溶解ホッパ330は、インク溶解温度に加熱され、溶解されたインクをインクリザーバ等に誘導する構造体である。ウィンド310により、プリンタの駆動ホイールまたはギア334を駆動スプロケット314に係合することができる。駆動ギア334は駆動モータ(図示せず)に連結され、これにより駆動ホイールを、駆動スプロケット314を回転させる方向に駆動して、送りネジ308が傾斜路320および324の終端からポート328に固形インクを送り出すことを可能にする。次に固形インクはポート328から溶解ホッパ330内に落下し、プリンタにおいて使用するために溶解される。ローダ330はプリンタの内部または外部に取り付けられてもよい。ローダ330を使用するプリンタは、プリンタにおいて使用される各カラーのインク毎にローダを要求する。
上述の説明から明らかなとおり、固形インクをローダから溶解アセンブリに移動するために、ローダと溶解装置の間に2つまたはそれ以上の輸送経路が設けられてもよい。個々の輸送経路は、ここに参照されているとおり、様々なベクトル、様々な駆動力、または変更された駆動力またベクトルの組み合わせを有するように示されている。供給経路を複数の輸送経路に分割することにより、固形インク経路は、プリンタまたは他の固形インクデバイスを通して意図的に移動して、デバイス構成要素の機構を収容し、また、インク充填箇所を好都合なアクセスを提供する位置に置くことによってプリンタの構成を改善してもよい。さらに、供給経路は、溶解アセンブリなどの構成要素を溶解の熱制御により適する位置に置くか、または溶解されたインクを送り出すチューブの長さを低減するように、構成されてもよい。供給経路を形成する輸送経路は、重力が輸送経路に沿って固形インクを移動する主要な力であるように、または重力が単に電気機械力により生成される力を支援するように、配向されてもよい。複数セグメントの供給経路は、経路の全体長さを増加することを可能にし、より長い輸送経路は負荷能力の増加を可能にする。このように、上述の輸送システムは固形インクデバイスの設計をより簡単にし、収容をより簡単におよび/またはより効率的にする。さらに、輸送経路は、経路に沿って固形インクを移動するのに、1種類の力または重力に単独に依存する必要がない。
10 プリンタ
12 側壁
14 底面
28 ローダ
38 溶解アセンブリ
50 第3輸送経路
58 第1輸送経路
60 第2輸送経路

Claims (2)

  1. 固形インクを保持するハウジングと、
    重力供給として作動して前記ハウジング内で前記固形インクを下の方向に向かうように作動する前記ハウジング内の第1輸送経路と、
    一端で前記第1輸送経路から前記固形インクを受け取る前記ハウジング内の第2輸送経路であって、主要には一端が電気モータに連結されて移動して前記固定インクを前記ハウジング内の出口の方向に輸送することを可能とする螺旋状装置として構成されるコンベアにより、前記固形インクを前記ハウジング内の出口の方向に移動する、前記第2輸送経路と、
    を備える固形インク輸送システム。
  2. 前記第1輸送経路は、前記固形インクを前記第2輸送経路の方向に向かわせる少なくとも1つの傾斜板を含む
    請求項に記載の固形インク輸送システム。
JP2009007263A 2008-01-18 2009-01-16 プリンタにおける固形インクを送り出すための複数の駆動力を有する輸送システム Expired - Fee Related JP4955712B2 (ja)

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