(57)【要約】【課題】断裁によるインクデブリ発生を抑える。【解決手段】相変化インクによる印刷が施されたウェブ状の媒体Ｗを断裁するシステムとして、その内部を通過中のウェブＷを室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させてそのウェブＷ上の相変化インクを軟化させるインクヒータ２０４と、その加熱を経たウェブＷを受け入れ断裁するカッタ２０８と、を備えるシステム２００を使用する。カッタ８０内のブレード２１８を、カートリッジヒータ２２４や、そのブレード２１８に組み込まれた高抵抗配線等の加熱素子で、室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させるとよい。ヒータ２０４における加熱は、ハウジング内の空気を昇温させることで行える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相変化インクによる印刷が施された媒体を断裁するシステムであって、
その内部を通過中の媒体を室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させてその媒体上の相変化インクを軟化させるヒータと、
その加熱を経た媒体を受け入れ断裁するカッタと、
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、そのカッタが、
ブレードと、
そのブレードを室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させる１個又は複数個の加熱素子と、
を有するシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムであって、そのブレードが、そのブレードを室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させるための高抵抗配線を有するシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムであって、そのヒータが、
その内部をウェブ状の媒体が通過する熱絶縁性兼耐熱性のハウジングと、
ハウジング内の空気にハウジング内を通過中の媒体がさらされたときにその媒体上の相変化インクが室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温することとなるよう、その空気を加熱する１個又は複数個の加熱素子と、
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は相変化インク画像記録装置、特にその種の装置で使用される媒体断裁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等の画像記録装置では、通常、プリントヘッドを１個又は複数個用い液状インクのしずく乃至ジェットを吐出して画像記録媒体の表面に付着させる。例えば相変化インクジェットプリンタ、即ち常温では原則として固形だが加熱すると液状になる相変化インクを使用するタイプのインクジェットプリンタでは、相変化インクを加熱して熔融させ、液状になったインクをそのままプリントヘッドから画像記録媒体又は中間転写部材に向けて吐出させる。吐出されたインクは、画像記録媒体上に付着すると、或いは中間転写部材に一旦被着した後画像記録媒体上に転写されると、その媒体上で速やかに固化して画像を発現させる。
【０００３】
これを含め、相変化インク画像記録装置には、シート状の画像記録媒体（以下単に「シート」）を使用するタイプと、ウェブ状の画像記録媒体（以下単に「ウェブ」）を使用するタイプとがある。前者では、通常、何枚かのシートを１個又は複数個の供給トレイに入れておき、そのトレイからシートを１枚ずつ抜き出してその上に画像を記録するので、画像記録形態を柔軟にカスタマイズすることができ、また文書作成を非常に効率よく行うことができる。他方、後者では、ウェブを装置内に連続的に送り込み、その移送経路上にあるプリントヘッドによってそのウェブ上に画像を記録し、そしてそのウェブを排出部まで移送する。その排出部には、例えば記録済ウェブを巻き取るローラを装置から取り外せるように（ローラごとウェブを取り外してどこかで更に処理を施せるように）設けてもよいし、記録済ウェブを複数枚のシートに断裁して排出口に送る装置を設けてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４６７９４７４号明細書
【特許文献２】米国特許第５８１０２７９号明細書
【特許文献３】米国特許第５３４９８９０号明細書
【特許文献４】米国特許第５３７９９６２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１８０２７３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００８／０１０６０２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに、インクジェットプリンタ等の画像記録装置でウェブ上に画像を記録する際には、そのウェブ上の画像記録エリア内に目的とする文書画像がインクで記録されるほか、印刷コントローラによる制御に従い、そのエリア外にもある種の画像乃至パターンがそのインクで記録されるものである。例えば、画像記憶エリア内に連なる画像の一部がそのエリアからはみ出し、ウェブを断裁してシートにしたときにシートの縁になる部分のきわまで達していることがある。また、プリントヘッドで被着させたインクの発色具合を調べるためのテストパッチ、媒体位置を確認するための基準マーク等といった非文書性画像パターンも、そうした個所に記録されるものである。そうした画像やパターンは、印刷プロセスの最後に印刷済ウェブを断裁してシート状にするタイプのプリンタでは問題のあるものであり、文書画像と文書画像に挟まれた文書間エリアにその種の画像乃至パターンが記録されていると、カッタを用いそのウェブを断裁する際そのウェブ上の固化インクをも切断しなくてはならなくなる。これは、相変化インクに、熔融させて画像記録媒体に付着させた後かなり速やかに、即ちその媒体内にあまり浸透しないうちに固化する特性があるためである。この特性があるので、画像記録媒体上に相変化インクで記録された画像は明るく鮮やかな色になるのであるが、反面、媒体を断裁するときに既にインクが固化しているので、断裁個所及びその近傍にて固化インクの破断やウェブからの断片（インクデブリ）剥離が生じてしまう。相変化インク画像記録装置の分野では、こうした断裁によるインクデブリの発生を抑えることが、やり甲斐のある課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに、本発明の一実施形態に係るシステムは、その内部を通過中の媒体を室温より高く相変化インクが熔融する温度（以下「インク熔融温度」）未満の温度まで昇温させてその媒体上の相変化インクを軟化させるヒータと、その加熱を経た媒体を受け入れ断裁するカッタと、を備える。本システムによれば、相変化インクで印刷が施された部位におけるインクデブリ発生を抑えつつ、相変化インクによる印刷が施された媒体を断裁することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】連続ウェブ直接印刷後シート断裁型相変化インクジェットプリンタの概略構成を示す立面図である。
【図２】図１に示したプリンタにて使用しうるインクヒータ及びカッタの一例構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、画像記録媒体上の固化インクを軟化させてからその媒体を断裁するシステム及び方法について、別紙図面を参照しつつ、また上述の部分を含め、その特徴的構成を説明する。図中、同様の部材には同一の参照符号を付してある。
【０００９】
図１に、連続ウェブ直接印刷後シート断裁型の相変化インクジェットプリンタについて、その概略立面構成を示す。まず、このプリンタは、紙、プラスチック等の印刷可能素材で形成された非常に長尺で且つ実質的に連続な媒体、即ちウェブＷを送るシステムを備えている。このシステムでは、スプール１０に巻かれているウェブＷを随時ほどき、図示しない種々のモータで前進させることでウェブＷを送っている。また、その送り速度が何段階かに亘り可変な構成にすることもできる。例えば、そのウェブ送り速度が約０〜１５０ｉｐｓの範囲内で可変な構成にするとよい（ｉｐｓ＝インチ／秒，１インチ＝約０．０２５ｍ）。加えて、何個か設けられているテンションローラ１２によって、スプール１０からほどかれたウェブＷの張り具合を経路沿い送りに適する張り具合に保つことができる。
【００１０】
こうして送られてくるウェブＷは、まず印刷ステーション２０の手前にあるプレヒータ１８で予熱される。プレヒータ１８としては、接触式、輻射式、伝熱式、対流式等の方式によるヒータを使用することができる。その予熱の目標温度は、約３０〜７０℃の範囲内の適切な値に、予め設定しておくとよい。プレヒータ１８で予熱されたウェブＷは、次いで印刷ステーション２０に送られ、その経路沿いに設けられているプリントヘッド２１Ａ〜２１Ｈによって順繰りに処理される。ヘッド２１Ａ〜２１Ｈは、自ヘッドが担当している色の原色インクを、経路沿いに移動しているウェブＷ上の所要個所に付着させる。この例では、中間転写部材でのオフ動作及びセット動作を伴わない直接印刷型のヘッドを、ウェブＷのほぼ全幅をそれ単体でカバーできるよう構成し、経路沿いに８個配置してある。但し、ヘッド個数は別の個数にすることもできる。容易にご理解頂けるように、ヘッド個数が何個であっても、ウェブＷ上の同じエリアに四通りの原色画像を重ねて発現させることができれば、そのエリアにカラー画像を記録することができる。その基になる画像データは、図示の通り、印刷コントローラ１４から画像データ伝送路２２経由で個々のヘッド２１Ａ〜２１Ｈに送ればよい。但し、この形態に限らず、プリントヘッドは様々な形態にすることができる。例えば、同一原色用プリントヘッドを複数個、一直線に並べて原色別リニアアレイを形成してもよい。同一原色用プリントヘッドを複数個、プロセス方向Ｐ沿いの位置を互いにずらして配置することで、機能分割を図ってもよい。プロセス方向Ｐと交差する方向に沿って動かせるようプリントヘッド又はその一部を実装することで、スポット色印刷等を行えるようにしてもよい。
【００１１】
また、それらのプリントヘッド２１Ａ〜２１Ｈで使用しているインクは相変化インクである。相変化インクとは、室温では実質的に固形だが、昇温させると液状になり、ウェブＷへの付着直後まで液状にしておけるインクのことである。昨今よく使用されている相変化インクのインク熔融温度は約１００〜１４０℃であり、その温度まで昇温させることで熔融し、ウェブＷに向け吐出させうる液状になる。多くの場合、その液状インクはウェブＷに付着すると速やかに冷めていく。
【００１２】
更に、それらのプリントヘッド２１Ａ〜２１Ｈには銘々にバッキング部材２４Ａ〜２４Ｈが付設されている。これは、通常はバー、ローラ等の形態を採る部材であり、ウェブＷを挟み対応するヘッド２１Ａ〜２１Ｈと向かい合うよう配置されている。その役割は、個々のヘッド２１Ａ〜２１Ｈとの間隔がある既知距離に固定されるよう、ウェブＷの位置を規制することである。従って、この部材２４Ａ〜２４Ｈの温度を制御することによって、ウェブＷのうちその部材２４Ａ〜２４Ｈに面している部分の温度を、そのインクの付着に適する所定のインク受容温度、例えば約４０〜７０℃の範囲内に保つことができる。この部材２４Ａ〜２４Ｈに加熱素子、液体流通用空洞部等を設けることや、ウェブＷ又はその近傍に向かって空気流乃至気体流を吹き付けるようにしそれをバッキング“部材”として使用することもできる。いずれにせよ、図示例の印刷ステーション２０では、相応の目標温度に従いプレヒータ１８でウェブＷを予熱するのに加え、相応の目標温度に従いバッキング部材２４Ａ〜２４Ｈで温度制御を行っているので、ステーション２０内印刷ゾーンに存するウェブＷの温度を、所定範囲例えば約４０〜７０℃の範囲内の温度に、好適に保つことができる。加えて、そのステーション２０内を通過中のウェブＷの張り具合を、テンションローラ２６によって、印刷に適する張り具合に保つことができる。
【００１３】
また、それらのプリントヘッド２１Ａ〜２１ＨからウェブＷに向け吐出されるインクの温度は、通常はそのウェブＷよりかなり高温である。そのため、インクがウェブＷに付着すると、その影響で付着部及びその周囲の物質（ウェブＷを組成している紙等）が昇温する。従って、ステーション２０内にウェブＷを送り込みその上に種々の原色インクを順次付着させるに当たっては、ステーション２０内の印刷ゾーン又はその近傍でウェブＷに接触する部材の温度を、そのウェブＷの温度が所定温度範囲内に保たれることとなるよう調整する必要がある。その対象となる部材としてはバッキング部材２４Ａ〜２４Ｈ等がある。更に、ウェブＷの表裏に存する空気の温度及び流速もウェブＷの温度に多大な影響を及ぼすので、エアブロワかファンを用いてウェブＷの温度を制御するのも有益であろう。
【００１４】
こうして印刷ステーション２０内でウェブＷの温度をほぼ一定に保つこと、特に個々のプリントヘッド２１Ａ〜２１Ｈでインクを付着させる際の温度をどのヘッド２１Ａ〜２１Ｈでもほぼ同一にすることは、良好な画質を確保する上で重要である。とりわけ、ウェブＷを横切る方向（プロセス方向Ｐと直交する方向等）に沿ったインクの拡がり方や、ウェブＷ内へのインクの浸み込み方に関し、原色間でできるだけ差が付かないようにする上で重要である。どのような手段でウェブＷの温度を保つかは、どのような熱特性を有するインク及びウェブＷを使用するかによって決めるとよいであろう。例えば、ウェブＷを予熱するだけでよいなら、バッキング部材２４Ａ〜２４Ｈに対する制御を省略することができる。逆に、個々のバッキング部材２４Ａ〜２４Ｈを互いに別々の目標温度に従い制御しないと、ステーション２０全体を通じウェブＷの温度を実質一定に保つことができない場合もある。また、図示しないが、ウェブＷの温度を検知できるよう何個かの温度センサをステーション２０内に配し、それらの出力に基づきウェブＷの温度を安定化させる制御システムを構築するとよい。また、任意のヘッド２１Ａ〜２１Ｈが任意時刻にウェブＷに向け吐出しているインクの量を、そうした温度センサの出力に基づき原色毎に計測し又は画像データ等を併用して推測するシステムを、構築することもできる。更に、個々のバッキング部材２４Ａ〜２４Ｈを、そのステーション２０内にある種々のヘッド２１Ａ〜２１Ｈ、例えば向かい側にあるものから与えられるデータに基づき、個別に制御することもできる。
【００１５】
印刷ステーション２０を通り抜けたウェブＷはやがてスプレッダ４０に入っていく。これは、ウェブＷ上のインク滴を加圧（及び加熱）して塗り延ばし、画像中のべた塗り部分が均一に仕上がるようにする部材である。即ち、ウェブＷ上に隣り合って付着しているインク滴間にしばしば生じる隙間を、このスプレッダ４０でインク滴を塗り延ばしそのインクでふさぐことができる。同時に、インク層内凝集度、インク・ウェブ間接着強度等の画像パフォーマンスも、この塗り延ばしによって向上させることができる。また、図示例のスプレッダ４０はローラ型であり、像側ローラ４２及び加圧ローラ４４によってウェブＷを加熱及び加圧する構成を採っている。そうした構成では、ローラ４２，４４の一方又は双方に加熱素子４６を設け、その素子４６でウェブＷの温度を例えば約３５〜８０℃の範囲内にすることが可能である。具体的には、スプレッダ４０内ローラ温度を約５５℃に保つようにするとよい。
【００１６】
こうして液状の相変化インクをウェブＷ上に付着させる処理及びそのインク滴を塗り延ばす処理が済んだら、そのウェブＷをシートへと断裁する。図示例では、テンションローラ７０で十分な張りを持たせたウェブＷをカッタ８０に送り込み、カッタ８０内のナイフでそのウェブＷをシートへと断裁し、得られたシートを排出トレイ９０内にスタックさせている。カッタ８０としては、例えば、Ｐｉｔｎｅｙ−Ｂｏｗｅｓ社製カッタ／スタッカＲＳＩ−２ＵＰを用いることができる。ただ、ウェブＷを断裁する線上に相変化インクが載っていてその相変化インクが固化している場合は、前述の通り、ウェブＷの断裁中にその固化インクが部分的に破砕され又はウェブＷから剥離することとなりかねない。この現象を防ぎ又はその程度を抑えるには、これからより詳細に述べるように、カッタ８０の内部又は直前にヒータを配置してインクを加熱すればよい。断裁前にウェブＷ上の相変化インクを加熱し軟化させておくと、断裁時に動きはするが破断や剥離はほとんど生じなくなる。これによって、カッタ８０内で発生して回収されるインクデブリの量をかなり抑えることができる。
【００１７】
カッタ８０に前置されるこのヒータでは、ウェブＷ及びその上の相変化インクを加熱し室温超且つインク熔融温度未満のある温度、例えば約５０〜１２０℃の範囲内で任意に定めたある温度まで昇温させる。そのヒータによる断裁時破断・剥離防止・抑制効果を高めるには高めの温度に昇温させた方がよいが、インク熔融温度以上に高くなるとインクが再び液状化し、ウェブＷ上に拡がることとなりかねない（多孔質媒体の場合）。昇温目標温度の上限値をインク熔融温度未満にしたのは、固化インクが再び液状になることを避けるためである。
【００１８】
図２に、図１に示した相変化インクジェットプリンタにて使用しうる加熱断裁システムの一例ブロック構成２００を示す。このシステム２００は、スプレッダ４０での処理が済んだウェブＷを受け入れうるよう配置されたインクヒータ２０４及びカッタ２０８を備えている。カッタ２０８は、ウェブＷをシート状に断裁して排出トレイ２１２内にスタックさせる部材であり、図示の如く、１個又は複数個のブレード２１８をシリンダ２２０上に配した構成のナイフ２１６を備えている。この構成では、シリンダ２２０の回転でブレード２１８を動かすことができる。回転する部材ではなく反復運動する部材にブレード２１８を配するようにしてもよい。また、こうしたブレード駆動機構と併せ又はこれに代えて、ブレード２１８を昇温させる加熱素子をカッタ２０８に設けることができる。この素子でブレード２１８を加熱することで、上述した室温超インク熔融温度未満の範囲内にインク温度を留め、インクが軟化している状態を保つことができる。その素子としては、ブレード２１８を加熱できるものなら輻射型、対流型、伝熱型、誘導型等様々なタイプを使用することができる。ブレード２１８を内側から加熱するタイプでも外側から加熱するタイプでもその組合せでもよい。例えば、アルミニウム等の熱伝導性素材でブレード２１８を形成する場合は、その内部に発熱抵抗線乃至高抵抗配線を組み込むとよい。その線は、ブレード２１８を内側から加熱する発熱素子として使用することができ、それによってそのブレード２１８の温度を例えば約５０〜１００℃の範囲内の所要温度まで昇温させることができる。また、ブレード２１８が実装されている回転シリンダ２２０に発熱素子例えばカートリッジヒータ２２４を装着した場合は、そのヒータ２２４で外側から、即ちシリンダ２２０を介し、ナイフ２１６を加熱することができる。更に、インクを軟化直前の温度まで昇温させることが可能な構成のヒータ又はそのように制御することが可能なヒータを設けた場合は、ブレード２１８をその温度に比し十分に高い温度まで昇温させた状態で使用することで、断裁によるインクデブリがほとんど或いは全く生じないようにすることができる。この場合、そのヒータによるインク加熱の目標温度は約４０〜５０℃の範囲内、ブレード２１８の昇温目標温度は約５０〜１００℃の範囲内で、適当な温度に設定すればよい。
【００１９】
また、インクヒータ２０４は対流型、輻射型又は伝熱型のヒータである。このヒータ２０４における発熱も、コントローラ５４による制御で安定化することができる。即ち、このヒータ２０４は、ウェブＷ上で固化している相変化インクを、コントローラ５４による制御の下に上述した室温超インク熔融温度未満の温度まで昇温させ、軟化した状態にする。このヒータ２０４は、例えば、熱絶縁性を有する耐熱性のハウジングを有している。そのハウジングを形成している複数個の壁は、熱絶縁性を有する相応の素材、例えばプラスチックで形成されている。ウェブＷは、そのハウジングに設けられている開口のうち一方（入口）２３２を介しハウジングに入る。ヒータ２０４のハウジング内には加熱素子が設けられており、それらの素子はコントローラ５４からの指令に応じ作動してハウジング内の空気を例えば約５０〜１００℃まで昇温させる。ウェブＷ上の相変化インクは、その空気にさらされることで、室温超インク熔融温度未満の所要温度まで昇温する。好適な温度範囲内に収まる程度にウェブＷ上のインク温度を均一化することができるものであればよいので、加熱素子の個数や種類は問わない。例えば輻射型の加熱素子を１個又は複数個使用するとよい。こうしてヒータ２０４内の空気で加熱されたウェブＷは、他方の開口（出口）２３６を介しそのハウジング外に送り出される。この出口２３６は、ウェブＷ上にあるインクの温度が下がりすぎないよう、即ちカッタ２０８における断裁時までそのインクの柔軟性が十分に保たれるよう、カッタ２０８のすぐ近くに設けられている。
【００２０】
コントローラ５４は、移動しているウェブＷの温度を図示しない１個又は複数個の温度センサによって検出し、その結果に基づきそのウェブＷ上の相変化インク温度を判別し、その結果に応じ必要な制御信号を発生させることにより、インクヒータ２０４やカッタ２０８に設けられている加熱素子のうち必要なものを熱源用電源に接続させる。こうしたコントローラ５４は、例えば、汎用マイクロプロセッサ、そのプロセッサで実行されるプログラム指令を記憶するメモリ、温度センサ出力やプリンタ状態信号を受け取りプリンタ構成部材に制御信号を供給するインタフェース及びＩ／Ｏ（入出力）部材等を備える構成にするとよい。専用のプロセッサと、それに適するメモリ、インタフェース及びＩ／Ｏ部材とを同一の基板上に配した構成のデバイス、例えばＡＳＩＣ（用途特化集積回路）として作成されたデバイスを、コントローラ５４として使用してもよい。適切なディスクリート電子部品を適宜組み合わせてコントローラ５４にすること、コントローラ５４の主要機能をコンピュータプログラムで実現すること、適当な構成のハードウェア部材とソフトウェア部材を組み合わせてコントローラ５４にすること等も可能である。コントローラ５４の機能的構成を規定する要素としては、更に、コントローラ用メモリに書き込まれているプログラム指令のうち、インクヒータ２０４における発熱及びカッタ２０８内にある１個又は複数個のブレード２１８の温度を上述の要領で調整乃至安定化するプロセスを、実行するための指令がある。
【符号の説明】
【００２１】
１０  スプール、１２，２６，７０  テンションローラ、１４  印刷コントローラ、１８  プレヒータ、２０  印刷ステーション、２１Ａ〜２１Ｈ  プリントヘッド、２２  画像データ伝送路、２４Ａ〜２４Ｈ  バッキング部材、４０  スプレッダ、４２  像側ローラ、４４  加圧ローラ、４６  加熱素子、５４  コントローラ、８０，２０８  カッタ、９０，２１２  出口トレイ、２００  加熱断裁システム、２０４  インクヒータ、２１６  ナイフ、２１８  ブレード、２２０  回転シリンダ、２２４  カートリッジヒータ、２３２  インクヒータの入口、２３６  インクヒータの出口、Ｐ  プロセス方向、Ｗ  ウェブ。
【図１】
2010089504.tif 000003
【図２】
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