(57)【要約】【課題】制限区域を必要としない溶融プレートを備える固体インク溶融装置を提供することである。【解決手段】インクローダ１０は、固体インクスティク１２を溶融するように構成される溶融プレート１８と、溶融プレート１８の温度を感知するように構成される温度センサ４０と、溶融プレート１８上に配置され、溶融プレート１８に対して温度センサ４０を操作可能に接続するように構成された取付台５０と、を備え、取付台５０は、マイカ層５２及びポリイミド層５４、５６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体インクを溶融するように構成される溶融プレートと、
溶融プレートの温度を感知するように構成される温度センサと、
溶融プレート上に配置され、溶融プレートに対して温度センサを操作可能に接続するように構成された取付台と、
を備え、
取付台は、マイカ層及びポリイミド層を有する固体インク溶融装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体インク溶融装置において、
取付台は、第１のポリイミド層及び第２のポリイミド層を備え、
第１のポリイミド層は、第２のポリイミド層に隣接して配置される固体インク溶融装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体インク溶融装置において、
感圧接着剤が、第１のポリイミド層と第２のポリイミド層を接続する固体インク溶融装置。
【請求項４】
請求項１に記載の固体インク溶融装置において、
さらに、溶融プレートに熱を与えるように構成されるヒータと、
温度センサに対して操作可能に接続され、温度センサによって感知される温度に基づいて、ヒータに供給される電力を調節するように構成されるコントローラと、
を備える固体インク溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体インク溶融装置に関し、特に、プリンタ内で使用される液状インクを生成するために固体インクを溶融するヒータに用いられる温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの印刷システムは、画像形成のために、溶融して液状インクとなる固体インクを使用する。固体インクは、プリンタ内に装填され、固体インクを融点まで加熱する溶融装置に送られる。溶融したインクは、プリントヘッドに輸送され、プリントヘッドは、溶融したインクを媒体上に噴射し、直接的又は間接的に画像を形成する。一般的に、溶融装置は、ヒータによって加熱され固体インクを溶融する溶融表面を含む。溶融表面は、溶融したインクが溶融表面／固体インクインターフェイスから排出することができるように、方向付けされる。ドリッププレートは、溶融したインクを受容し、これをドリップポイントに向け、このドリップポイントから液状化インクが、プリントヘッドに輸送するためのリザーバ又は他の回収容器内に落下する。
【０００３】
溶融プレートの温度は、予め定められた範囲内に温度を保持するために監視される。予め定められた範囲以下の溶融プレート温度は、ヒータが十分な熱を発生していないことを示す。一方、予め定められた温度を超える溶融プレート温度は、ヒータが熱を発生しすぎていることを示す。ヒータが誤作動し、溶融プレート温度が過剰である場合には、溶融させる材料、ヒータ又は他の要素にダメージを与えることになる。そこで、サーミスタ又は他の温度感知装置が、一般的に、溶融プレートに取り付けられる。サーミスタは、溶融プレートの温度を感知し、その温度をコントローラに伝送する。コントローラは、溶融プレートの温度が所望範囲を超えると決定する場合には、コントローラは正しい動作を取る（たとえば、ヒータへの電力を減らす等）。
【０００４】
ダメージから温度感知装置を保護するために、ヒータに供給する第１電圧を、温度感知装置に供給する第２電圧から分離する。溶融プレートから温度感知装置を分離するこの機能を果たすために、通常、絶縁材料が用いられる。絶縁材料は、溶融プレートと温度センサとの間に電気的分離を与えるだけでなく、溶融プレートの温度変化に迅速に応答する機能を有する必要がある。
【０００５】
大抵のヒータ仕様は、所望の操作温度ウィンド内で固体インクを溶融するために記載されたものと同様である。安全性、規制の必要性及び温度制御は全て操作に関するものであり、インク溶融装置について記載される詳細は、一般的に、幅広い範囲のヒータ仕様に適用可能である。従来の溶融プレート及び温度センサの構成は、溶融プレートの表面に直接半田付けされたサーミスタを含む。これらの構成では、溶融プレート自身が良好な伝熱性と良好な絶縁特性有する材料からなるものであった。このような材料の一例は、ポリイミドのフィルム構造体、たとえば、カプトン（登録商標）ラミネートである。これらの溶融プレートは、通常、温度センサの周囲に大きな制限区域を含み、この制限区域は、温度センサに送られる第２電圧から溶融プレートに送られる第１電圧を分離することを目的とするものである。このような温度センサに必要な制限区域がヒータの大部分の活用部分から物理的に外れるように、ヒータトレースは制限されていた。制限区域は、溶融プレート上に多大の未使用空間を生じ、また、熱的遅延を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような状況に鑑みて、制限区域を必要としない溶融プレートの製造が望まれていた。本発明の目的は、制限区域を必要としない溶融プレートを備える固体インク溶融装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
固体インクプリンタは、固体インクを溶融するように構成された溶融プレートを備える。溶融プレートの温度を上げるために、ヒータが溶融プレートに接続される。溶融プレートの温度は、温度センサによって検出され、温度センサは、溶融プレートヒータの表面から離れて設けられるが、溶融プレートの温度を感知して温度を制御することができるように構成される。取付台は、溶融プレートの上であって、溶融プレートと温度センサとの間に配置される。取付台は、マイカ層及び少なくとも１つのポリイミドフィルム層を備える。感圧接着剤を用いて取付台を溶融プレートに接続してもよい。
【０００８】
すなわち、本発明に係る固体インク溶融装置は、固体インクを溶融するように構成される溶融プレートと、溶融プレートの温度を感知するように構成される温度センサと、溶融プレート上に配置され、溶融プレートに対して温度センサを操作可能に接続するように構成された取付台と、を備え、取付台は、マイカ層及びポリイミド層を有することを特徴とする。
【０００９】
ヒータの実施例では、その構成は、基材、加熱要素及び温度センサを含む。温度センサは、マイカ層及び少なくとも１つのポリイミド層を備える取付台を用いて、ヒータ基材上に取り付けられる。感圧接着材料を用いて取付台をヒータに接続してもよい。
【００１０】
上記特徴及び利点及びその他は、以下の詳細な記載及び添付の図面を参照して、当業者により容易に明確となる。これら又は他の有効な特徴の１以上を備える溶融プレート用温度センサ取付台を提供することが望ましく、このことはこの開示を再検討するものには明らかであり得るが、ここで開示される教示は、ここで記載される利益及び特徴を１以上含む又は達成するか否かにかかわらず、添付の請求の範囲の範囲内にあるその実施の形態にまで広がる。一体形成された溶融プレート及びドリッププレートの特徴は、図面を参照しながら以下の記載から当業者に明確となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る固体インク溶融装置によれば、制限区域を不要にすることによって、利用可能領域が溶融プレート上に再生し、ヒータトレースを溶融プレート全体に配置することができる。さらに、溶融プレート上の制限区域を不要にすることによって、ヒータの大部分の活用部分付近に温度センサを移動させて、溶融プレートの熱的遅延を著しく減少させることができる。そして、この熱的遅延の減少は、溶融プレートの電力操作能力を向上させ、溶融プレートが良好に機能し、増加した電力レベルでの多くのサイクルに耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】溶融プレート及び加熱装置を備えた固体インクプリンタに用いられるインクローダの側面を示す図である。
【図２】図１に示す溶融プレートの斜視図である。
【図３】図２に示す溶融プレートの反対側の斜視図であり、溶融プレートに接続された温度センサ及び取付台を示す図である。
【図４】図３に示す取付台の断面図である。
【図５】図３に示す溶融プレートに接続された温度感知装置を備えるプリンタのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
「プリンタ」、「印刷装置」或いは「印刷システム」という用語は、ここで使用されるように、たとえば、デジタル複写機、製本装置、ファクシミリ装置、多機能装置等の何らかの目的のために印刷出力機能を実行する何らかの装置を言う。「ヒータ」、「ヒータ装置」或いは「加熱装置」という用語は、ここで使用されるように、何らかの目的のために別の装置、基材、物体又は表面の温度を上げるために使用される何らかの装置を言う。各種実施の形態では、ヒータは、加熱要素（ここでは「ヒータ要素」とも言う）を備えることができ、たとえば、ホイルヒータ、シリコンヒータ、ワイヤラップ又は接着抵抗層又は各種他の加熱要素のいずれかであってもよい。また、ヒータ装置は、加熱要素を保持する基材を備えてもよく、基材は、たとえば、セラミック、スチール、アルミニウム、プラスチック又はマイカからなるものでもよい。ここで、記載される仕様は、プリンタにおいてインクを溶融するのに使用される加熱装置についてであるが、他の実施の形態では、他の加熱用途用の他のヒータが想定されるものと理解される。
【００１４】
図１は、プリンタの固体インクスティック１２を装填するためのインクローダ１０の部分平面図である。インクスティック１２は、シュート１６を通じてバネ式バイアスプッシャ（図示せず）によって溶融プレート１８へと規制され、溶融プレート１８は、インクスティック１２を溶融し、溶融したインクをプリントヘッド１４内のリザーバへと搬送する。溶融プレート１８は、インクスティック１２と接触する溶融表面を備える上側部分２２を含む。また、溶融プレート１８は、プリントヘッド１４のリザーバにインクを輸送するドリップ収束領域を備える下側部分２４を含む。ヒータ２０は、溶融プレート１８の溶融表面の反対側に固定される。溶融インクは、通常、ドリップポイント３０と呼ばれる領域において溶融プレート１８から流れ落ちる。
【００１５】
図２に、溶融プレート１８をより詳しく示す。溶融プレート１８は、インク側１９と、反対のヒータ側２１（図３参照）と、を含む。溶融プレート１８は、上側部分２２と下側部分２４の間に湾曲した遷移境界３６を含む。第１の縁２６は、遷移境界３６に沿った部分を除く上側部分２２の周囲に伸びる。第２の縁２８は、遷移境界３６及びドリップポイント３０に沿った部分以外の下側部分２４の周囲に伸びる。第１の縁２６及び第２の縁２８は、溶融したインクがドリップポイント３０以外の位置で溶融プレート１８を越えて流れることを防止する。ドリップポイント３０は、溶融プレート１８の開口を規定する第２の縁２８の端部に備えられ、この開口を通じて溶融したインクは、溶融プレート１８からプリントヘッド１４へと進む。
【００１６】
図３に、溶融プレート１８のヒータ側２１を示す。溶融プレート１８のヒータ側２１は、溶融プレート１８の溶融表面３２（図２参照）とは反対側にある表面３８を含む。ヒータ２０は、溶融プレート１８上のこの表面３８に固定される。ヒータ２０は、電気的トレース（図示せず）の形態を取ってもよく、溶融プレート１８に埋め込まれる或いは溶融プレート１８上に接着されてもよい。ヒータ要素は、上側溶融部分上に部分的に又は全体的に広がっていてもよく、用途に応じて、下側ドリップ部分まで部分的に又は全体的に広がっていてもよい。電力がヒータ２０に与えられると、電流がトレースに送られる。トレースに流れる電流は、溶融プレート１８を加熱する。加熱要素は、トレース以外の形態、たとえば、広範囲コーティング又はスパッタされた抵抗材料でもよいが、簡略化のために、トレースという用語を全ての構成について使用する。加熱要素は、加熱装置の１以上のセクション又は側に配置されてもよく、接続されても（単一の回路）独立していても（多回路）よい。
【００１７】
溶融プレート１８の温度を感知するために、温度センサ４０が溶融プレート１８の溶融部分付近に設けられる。少なくとも１つの実施の形態では、温度センサ４０は、溶融プレート１８の表面３８から離して配置されるサーミスタ（サーミスタ４０とする）の形態で設けられる。特に、図３に示すように、サーミスタ４０は、取付台５０に取り付けられ、取付台５０は、溶融プレート１８の表面３８上に配置される。伝熱スプリングアーム４４は、サーミスタ４０を取付台５０に取り付けるために、サーミスタ４０と取付台５０との間に伸びる。サーミスタ本体４１は、固定のケーシングやハウジング部材（図示せず）にしっかりと取り付けることができる。サーミスタ本体４１が取り付けられると、弾性スプリングアーム４４は、スプリングアーム４４の端部が取付台５０の表面を加圧するように曲がる。取付台５０に対するスプリングアーム４４の力は、取付台５０とサーミスタ４０との間の熱的接続を可能にする。電力は、導線４２を介してサーミスタ４０に供給される。溶融プレート１８の温度が変化すると、取付台５０の温度も変化する。スプリングアーム４４は、取付台５０からサーミスタ４０へと熱を伝える。そして、サーミスタ４０の温度が変化して、サーミスタ４０の抵抗が変化する。したがって、溶融プレート１８の温度を、検出されるサーミスタ４０の電気抵抗に基づいて監視することができる。他の実施例では、サーミスタ４０は、取付台５０に接着又は貼り付けられてもよく、取付台５０は、スプリングが不要となり得るように、ヒータに接着されてもよい。
【００１８】
サーミスタ４０を溶融プレート１８に（スプリングアーム４４を介して）接続する取付台５０は、変化する温度に対して迅速な熱的応答を可能とし、ヒータに供給される電圧からサーミスタを分離するように構成された多層絶縁構造である。取付台５０は、溶融プレート１８の表面に取り付けられるクーポンの形態で設けられる。図３に示す実施の形態では、取付台５０は、感圧接着材料を用いて溶融プレート１８に接続される。サーミスタ４０は、接着材料を用いて取付台５０に接続される。しかし、取付台５０を溶融プレート１８に又はサーミスタ４０を取付台５０に固定する他の手段が可能であることは理解される。たとえば、ファスナ、リベット又はボルトを用いて、サーミスタ４０を取付台５０に固定してもよい。
【００１９】
図４に、取付台５０の断面図を示す。図４から理解できるように、取付台５０は、各種材料の多重層を有する薄板状構造（ラミネート構造）である。特に、取付台５０は、マイカ層５２と２層のポリイミドフィルム層５４、５６からなる。好ましい実施の形態では、接着材料の第１層５１が、マイカ層５２に隣接して設けられ、取付台５０を溶融プレート１８に固定するために使用される。接着材料の第２層５３が、マイカ層５２と第１のポリイミドフィルム層５４の間に、マイカ層５２を第１のポリイミドフィルム層５４に固定するために設けられる。接着材料の第３層５５が、第１のポリイミドフィルム層５４と第２のポリイミドフィルム層５６の間に、第１のポリイミドフィルム層５４を第２のポリイミドフィルム層５６に固定するために設けられる。ヒータ要素のタイプに応じて、加熱範囲及びヒータ効果、マイカ及び絶縁層作成は異なる構成であってもよい。マイカという用語は、シート状フィロシリケート材料及び同様のシリケート組成物の全てを表すことを意図する。
【００２０】
接着層５１、５３及び５５は、各種市販の入手可能な接着剤を用いて設けることができる。たとえば、３Ｍ製の９６６・ＰＳＡテープのような感圧接着剤（ＰＳＡ）テープが、接着層５１、５３及び５５に使用することができる。９６６・ＰＳＡテープのような材料によって、接着層を自在で比較的薄い材料として設けることができる。少なくとも１つの実施の形態では、各接着層は、約０．０５ｍｍの厚さを有する。
【００２１】
マイカ層５２は、市販の入手可能なマイカ材料を用いて設けることができる。たとえば、マイカ層５２を、コゲビ（Ｃｏｇｅｂｉ，  Ｉｎｃ．）製のフィロックス・Ｐ・コゲマイカ（ＦＩＲＯＸTM  Ｐ  ＣＯＧＥＭＩＣＡTM）ガラスバック付きケーブルテープを用いて設けることができる。フィロックス材料は、高温耐性シリコンエラストマーを染み込ませた電気的性質のあるガラスクロスに、マイカ紙が接着されてなる。マイカ層５２は、柔軟性、非常に高い耐熱性、難燃性を有する。さらに、マイカ層５２は、十分な粘着強度を有し、取付台５０を剥離層で剥がし取ることを可能にする。特に、９６６・ＰＳＡテープをマイカ層５２に適用する場合には、取付台５０を単体の自己接着部材として設けることができる。このことによって、取付台５０をプリンタ組み立て時に溶融プレート１８に簡単に固定することができる。少なくとも１つの実施の形態では、マイカ層５２の厚さは、約０．１２ｍｍである。マイカの別の利点は、特に、ヒータ要素に隣接して配置される場合に、温度条件を超える時、電圧過剰供給条件又はその他異常時に、ヒータトレース間へのダメージを軽減する傾向があることである。この利点により、マイカ層５２でヒータ要素の大部分又はほぼ全体を覆う用法が考えられる。これに従って、取付台５０を構成してもよい。このような取付台５０に代えて又は加えて、ヒータ要素をマイカ層で部分的に又は全体的に覆ってもよい。
【００２２】
ポリイミドフィルム層５４、５６を、市販の入手可能なポリイミド材料を用いて設けることができる。たとえば、ポリイミドフィルム層５４、５６を、デュポン製のカプトンポリイミドフィルムを用いて設けることができる。少なくとも１つの実施の形態では、製品カプトン２００ＨＮをポリイミドフィルムとして使用する。カプトンポリイミドフィルムは、高絶縁強度を有する材料を備え、これによって取付台５０を比較的薄い構造とすることができる。さらに、カプトンポリイミドフィルムは、柔軟で不燃性であり、良好な熱伝導性を有する。少なくとも１つの実施の形態では、各ポリイミドフィルム層の厚さは、約０．０５ｍｍである。マイカの分離効果及びポリイミドの高絶縁強度が得られるならば、マイカ及びポリイミド以外の材料を、ヒータ及びセンサ機能効果を達成するのに使用してもよい。
【００２３】
多層の取付台５０を組み立てた場合には、得られる構造は、溶融プレート１８に簡単に接着することができる自在なクーポンとなる。取付台５０は柔軟な構造であるから、取付台５０は、溶融プレート１８上のある程度の起伏に順応する。たとえば、取付台５０が溶融プレート１８の上側部分２２と下側部分２４の間に亘るように、取付台５０を溶融プレート１８の湾曲した遷移境界３６に設けることができる。
【００２４】
組み立てられた取付台５０は、温度センサ４０を溶融プレート１８に接続するために用いられる。これを完成させるために、裏材をまず接着層５１から剥がす（図４参照）。次に、取付台５０のマイカ層５２を、接着層５１を用いて溶融プレート１８に取り付ける。その後、温度センサ４０を第２のポリイミドフィルム層５６に取り付ける。
【００２５】
取付台５０の構造は、良好な熱伝導性を有する絶縁部材である。そして、この取付台５０によって、温度センサ４０を、溶融区域、すなわち、溶融プレート１８の加熱領域の非常に近くに配置することができる。このことは、温度センサのために溶融プレート１８上に大きな非加熱領域を残すことなく、溶融プレート１８を構成できることを意味する。また、このことは、温度センサの熱的遅延を低減できることを意味する。
【００２６】
取付台５０の構造は、ある溶融プレートの実施の形態では、電力操作能力を改良することにつながる。たとえば、取付台の構造は、溶融プレートの底部絶縁体（すなわち、トレースをアルミニウム基材から分離する絶縁体）を、電気的要求よりも熱的機能に焦点を当てて構成することができるようにするものである。このことによって、溶融プレートをより薄くすることができ、したがって、溶融プレートに必要な材料の量を減らし、プレート全体の熱抵抗をも減少させる。そして、この減少した熱抵抗は、応答時間の短縮と熱的制御の改良をもたらし、溶融プレートの電力操作能力を向上させ、取付台を配置することで製品の安全性と信頼性を向上させる。
【００２７】
図５に、温度感知装置を備えるプリンタ６０のブロック図を示す。温度感知装置は、溶融プレート１８のような加熱表面を備える。ヒータ２０は、溶融プレート１８に取り付けられる。ヒータ２０には、第１の電源６１から電力供給される。温度センサ４０も、取付台５０により溶融プレート１８に取り付けられる。取付台５０は、マイカ層及び複数のポリイミドフィルム層からなる。電圧は、第２の電源６２により温度センサ４０に供給される。コントローラ６４は、温度センサ４０からの信号を監視し、溶融プレート１８の温度が予め定められた範囲内であるか否かを決定する。溶融プレート１８の温度が予め定められた範囲を超えれば、ヒータ２０によって与えられる熱を調節するように、コントローラ６４は構成される。たとえば、コントローラ６４は、第１の電源６１からヒータ２０に送られる電力を減らすように動作し、これによりヒータ２０の出力を減らし溶融プレート１８の温度を低下させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  インクローダ、１２  固体インクスティック、１４  プリントヘッド、１６  シュート、１８  溶融プレート、１９  インク側、２０  ヒータ、２１  ヒート側、２２  上側部分、２４  下側部分、２６  第１の縁、２８  第２の縁、３０  ドリップポイント、３６  遷移境界、４０  温度センサ（サーミスタ）、４１  サーミスタ本体、４２  導線、４４  スプリングアーム、５０  取付台、５１、５３、５５  接着層、５２  マイカ層、５４  第１のポリイミドフィルム層、５６  第２のポリイミドフィルム層、６１  第１の電源、６２  第２の電源、６４  コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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