(57)【要約】【課題】  構成を簡略化でき、プリント材料を加熱できる状態になるまでの待機時間を短縮できる、熱定着装置を提供する。【解決手段】  プリントシステム１０はコントローラ１２と熱定着ユニット１８とを含む。熱定着ユニット１８の加熱処理部５６において、加熱ケース５８内には、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｃが矢印Ａ方向に移るにつれて下るように勾配をつけて配置され、また、遠赤外線ヒータ８０ｃ〜８０ｅが矢印Ａ方向に移るにつれて上るように勾配をつけて配置される。コントローラ１２は、プリント材料Ｐを加熱する際に、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの温度が等しくなるように制御する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の搬送経路に沿って搬送されるプリント材料に昇華性インクで形成された画像を定着させるための熱定着装置であって、
前記搬送経路上に設けられ輻射熱を発する加熱手段を含み前記搬送経路の位置に応じて前記加熱手段から前記プリント材料に与えられる輻射熱の熱量を変更する加熱処理部を備える、熱定着装置。
【請求項２】
前記加熱処理部は、前記搬送経路の位置に応じて前記プリント材料と前記加熱手段との距離を設定することで前記搬送経路の位置に応じて前記加熱手段から前記プリント材料に与えられる輻射熱の熱量を変更する、請求項１に記載の熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱定着装置に関し、より特定的には、所定の搬送経路に沿って搬送されるプリント材料に昇華性インクで形成された画像を定着させるための熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば特許文献１に開示されるような、可撓性の樹脂シート等からなる基材上に定着層と浸透層とが順に積層されたプリント材料をプリント装置から熱定着装置へと搬送するプリントシステムが知られている。特許文献１のプリントシステムでは、インクジェット方式に構成されるプリント装置でプリンタヘッドから昇華性インクを吐出し、プリント材料の浸透層に画像を形成する。その後、熱定着装置で面状ヒータ上を搬送することによってプリント材料を加熱し、浸透層に塗布された昇華性インクを昇華させ、昇華性インクひいては昇華性インクで形成された画像を定着層に定着させる。
【０００３】
特許文献１に開示される熱定着装置には、搬送経路に沿って内部を区切るように、雰囲気温度および面状ヒータの発熱量がそれぞれ異なる予備加熱部、本加熱部および徐冷部が設けられる。このように、熱定着装置内に予備加熱部、本加熱部および徐冷部を設け、予備加熱部と本加熱部と徐冷部とでそれぞれ異なる温度にプリント材料を加熱することによって、外気との温度差を吸収し、プリント材料に生じるしわや昇華性インクの昇華むらを防止している。
【０００４】
このような、いわゆる昇華型のプリントシステムでは、プリント装置にインクジェット方式を採用することで幅寸法の大きなプリント材料に比較的容易に画像を形成でき、現像処理が必要ないので廃液を発生させることがなく環境にも優しい。また、基材に樹脂シートが用いられるプリント材料に画像形成処理および加熱処理を施して得られるプリントは、比較的安価でありながら耐水性にも優れ、屋外に設置される看板類や、車両の外面に貼り付ける広告等に用いられる。
【特許文献１】特開２００４−１８１８１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される熱定着装置では、予備加熱部、本加熱部および徐冷部を区切って設けるため、装置が複雑な構成になりひいては大型化してしまうという問題があった。また、予備加熱部、本加熱部および徐冷部の雰囲気温度がプリント材料の加熱に適した温度になるまでの待機時間が長くなるという問題があった。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、構成を簡略化でき、プリント材料を加熱できる状態になるまでの待機時間を短縮できる、熱定着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】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の熱定着装置は、所定の搬送経路に沿って搬送されるプリント材料に昇華性インクで形成された画像を定着させるための熱定着装置であって、搬送経路上に設けられ輻射熱を発する加熱手段を含み搬送経路の位置に応じて加熱手段からプリント材料に与えられる輻射熱の熱量を変更する加熱処理部を備える。
【０００８】
請求項２に記載の熱定着装置は、請求項１に記載の熱定着装置において、加熱処理部は、搬送経路の位置に応じてプリント材料と加熱手段との距離を設定することで搬送経路の位置に応じて加熱手段からプリント材料に与えられる輻射熱の熱量を変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の熱定着装置では、加熱処理部で加熱手段からプリント材料に与えられる輻射熱の熱量を搬送経路の位置に応じて変更する。したがって、装置の内部を区切って雰囲気温度を制御せずとも搬送経路の位置に応じてプリント材料を所望の温度に加熱でき、構成を簡略化できひいては小型化できる。また、所望の熱量の輻射熱をプリント材料に与えることができるように加熱手段の温度を上昇させればよいので、雰囲気温度をプリント材料の加熱に適した温度に上昇させる場合と比べて、プリント材料を加熱できる状態になるまでの待機時間を短縮できる。
【００１０】
請求項２に記載の熱定着装置では、加熱処理部で搬送経路の位置に応じてプリント材料と加熱手段との距離を設定することで、搬送経路の位置に応じて加熱手段からプリント材料に与えられる輻射熱の熱量を変更する。したがって、搬送経路の位置に応じて加熱手段から発せられる輻射熱の熱量を制御する必要がなく、簡単に、搬送経路の位置に応じてプリント材料を所望の温度に加熱できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、構成を簡略化でき、プリント材料を加熱できる状態になるまでの待機時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明の熱定着装置を昇華型のプリントシステムに適用した場合について説明する。
図１および図２を参照して、プリントシステム１０は、プリントシステム１０の各構成要素の動作を制御するコントローラ１２、プリント材料Ｐに画像を形成するプリントユニット１４、プリントユニット１４から供給されるプリント材料Ｐを一時的に蓄えるループ形成ユニット１６、およびループ形成ユニット１６から供給されるプリント材料Ｐを加熱する熱定着ユニット１８を含む。
【００１３】
図１に示すように、汎用コンピュータ（パーソナルコンピュータ）等であるコントローラ１２には、オペレータがデータ入力や指示を行うためのキーボードやマウス等の入力部２０、およびＧＵＩ（Graphical User Interface）やプリント材料Ｐに形成すべき画像等を表示する表示部２２が接続される。また、コントローラ１２によって、コントローラ１２に接続されるプリントユニット１４、ループ形成ユニット１６および熱定着ユニット１８の動作が制御される。なお、この実施形態では、この発明の熱定着装置がコントローラ１２および熱定着ユニット１８によって構成される。
【００１４】
また、コントローラ１２には、コントローラ１２の指示に従って動作し、写真フィルムに形成されたコマ画像を画像データとして取得するスキャナ１９が接続される。スキャナ１９によって取得された画像データに基づく画像がプリントユニット１４においてプリント材料Ｐに形成される。
【００１５】
図２に示すように、プリントシステム１０では、互いに分離可能なプリントユニット１４、ループ形成ユニット１６、熱定着ユニット１８の順にプリント材料Ｐを搬送し、プリント材料Ｐに画像形成処理と加熱処理とを施す。
【００１６】
図３を参照して、プリントシステム１０に用いられるプリント材料Ｐは、可撓性を有するフィルム状の基材Ｐ１上に、定着層Ｐ２と浸透層Ｐ３とが順に積層されてなる。基材Ｐ１はＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等からなり、定着層Ｐ２は昇華性インクに対して親和性を有する樹脂であるポリビニルアルコール系の樹脂やポリビニルアセタール系の樹脂等からなる。また、浸透層Ｐ３は、昇華性インクに対して非親和性を有するフッ素樹脂やシリコン樹脂等からなり、剥離可能に定着層Ｐ２上に形成される。このように構成されるプリント材料Ｐは、全体として柔軟なシート状に構成される。
【００１７】
なお、プリント材料Ｐに代えて、昇華性インクに対して親和性を有する材質を基材に用い、基材の表面を定着層として利用できるプリント材料を用いてもよい。
【００１８】
図２に戻って、プリントユニット１４は、プリントユニット１４を移動可能に配置するための台車２４、台車２４上に立設される支持脚２６、および支持脚２６上に設けられるケース２８を含む。プリントユニット１４のケース２８内には、長尺のプリント材料Ｐをロール状に巻回する巻回部３０と巻回部３０から巻き解かれたプリント材料Ｐをそれぞれ矢印Ａ方向（副走査方向）に搬送する複数の搬送ローラ対３２とが設けられる。
【００１９】
また、ケース２８内のプリント材料Ｐの搬送経路上には、プリンタヘッド３４が配置される。プリンタヘッド３４は、インクカートリッジ３６と吐出部３８と切断刃４０とを備える。インクカートリッジ３６は、プリンタヘッド３４に着脱可能に取り付けられ、たとえばシアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の昇華性インクをそれぞれ別個に収容する。インクカートリッジ３６に収容される６色の昇華性インクは、それぞれ、８０℃程度で浸透層Ｐ３（図３参照）からの昇華が始まり、１７０℃〜２００℃程度で無理なく定着層Ｐ２（図３参照）への定着が行える。吐出部３８は、プリンタヘッド３４のプリント材料Ｐとの対向面に設けられ、インクカートリッジ３６に収容される昇華性インクをノズルから吐出する。切断刃４０は、上下方向に移動し、長尺のプリント材料Ｐを切断するために用いられる。
【００２０】
プリントユニット１４では、プリンタヘッド３４を主走査方向（矢印Ａ方向に水平方向に直交する矢印Ｂ方向：図４参照）に移動させつつ吐出部３８から昇華性インクを吐出することによって、浸透層Ｐ３の表面に昇華性インクを塗布し、画像を形成する。また、プリントユニット１４では、切断刃４０を下方に移動させ、プリンタヘッド３４を主走査方向に移動させることで、長尺のプリント材料Ｐを所定の寸法に切断できる。
【００２１】
浸透層Ｐ３に画像が形成されたプリント材料Ｐは、ケース２８に設けられる排出口２８ａから送り出され、台車２４上に配置されるループ形成ユニット１６に供給される。
【００２２】
プリントユニット１４と熱定着ユニット１８との間に配置されるループ形成ユニット１６は、ケース４２を含む。ケース４２には、プリントユニット１４からのプリント材料Ｐを内部に導入するための導入口４２ａおよびケース４２内のプリント材料Ｐを排出するための排出口４２ｂが設けられる。ケース４２内には３つの従動ローラ４４ａを有するターンローラ４４とプリント材料Ｐを排出口４２ｂから送り出す搬送ローラ対４６とが設けられる。
【００２３】
ループ形成ユニット１６では、ターンローラ４４によるプリント材料Ｐの搬送速度を調節することで、図２において一点鎖線で示すように、ターンローラ４４の上流側でループＬ１を形成し、ターンローラ４４の下流側でループＬ２を形成する。プリントユニット１４でのプリント材料Ｐの搬送速度は、形成すべき画像の解像度やプリント材料Ｐの主走査方向の幅寸法によって変化し、熱定着ユニット１８での搬送速度と速度差が生じる。ループ形成ユニット１６内でループＬ１，Ｌ２を形成し、プリント材料Ｐを一時的に蓄えることによって、プリントユニット１４と熱定着ユニット１８とのプリント材料Ｐの搬送速度の差が吸収される。
【００２４】
導入口４２ａから導入された画像形成済みのプリント材料Ｐは、ターンローラ４４および搬送ローラ対４６によって搬送され、排出口４２ｂから送り出される。排出口４２ｂから送り出された画像形成済みのプリント材料Ｐは、熱定着ユニット１８に供給される。
【００２５】
熱定着ユニット１８は、熱定着ユニット１８を移動可能に配置するための台車４８、台車４８上に立設される支持脚５０、および支持脚５０上に設けられるケース５２を含む。ケース５２には、ループ形成ユニット１６からのプリント材料Ｐを内部に導入するための導入口５２ａおよびケース５２内のプリント材料Ｐを排出するための排出口５２ｂが設けられる。
【００２６】
熱定着ユニット１８のケース５２内には、搬送ローラ対５４ａ，５４ｂおよび５４ｃが矢印Ａ方向に順に設けられる。搬送ローラ対５４ａは、ステッピングモータ等によってそれぞれ回転され、挟持するプリント材料Ｐを矢印Ａ方向に搬送する。搬送ローラ対５４ｂ，５４ｃについても同様である。
【００２７】
また、ケース５２内において搬送ローラ対５４ａと５４ｂとの間には、画像形成済みのプリント材料Ｐを加熱することによって、浸透層Ｐ３の昇華性インクを昇華させ、定着層Ｐ２に定着させる加熱処理部５６が設けられる。導入口５２ａから導入された画像形成済みのプリント材料Ｐは、搬送ローラ対５４ａ，５４ｂおよび５４ｃの回転に伴って、加熱処理部５６の加熱ケース５８とベース６０との間に搬入される。
【００２８】
ここで、図４および図５（ａ）を参照して、加熱処理部５６について詳しく説明する。
図４および図５（ａ）に示すように、加熱処理部５６は、プリント材料Ｐの搬送経路上に配置される底面開口の箱型の加熱ケース５８と加熱ケース５８の下方でプリント材料Ｐを支持するベース６０とを含む。
【００２９】
図４に示すように、加熱ケース５８内には、一対の吊設部材６２ａ，６２ｂ〜７０ａ，７０ｂが矢印Ａ方向に順に設けられる。一対の吊設部材６２ａ，６２ｂは、加熱ケース５８内において、ベース６０の矢印Ｂ方向の寸法よりも大きな寸法を有して矢印Ｂ方向に対向配置される。一対の吊設部材６４ａ，６４ｂ〜７０ａ，７０ｂについても同様である。
【００３０】
図４および図５（ａ）に示すように、板状部材からなる吊設部材６２ａ〜７０ｂは、固定部７２、中間部７４および取付部７６から構成される。固定部７２は加熱ケース５８の天井面に固定され、中間部７４は固定部７２から直角に屈曲し加熱ケース５８内において矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に直交する方向（矢印Ｃ方向）に延びるように配置される。また、取付部７６は、中間部７４の下方に位置し、下方に移るにつれて広がるように形成される。
【００３１】
一対の吊設部材６２ａ，６２ｂおよび７０ａ，７０ｂの中間部７４は、それぞれ矢印Ｃ方向の寸法が等しくなるように形成される。同様に、一対の吊設部材６４ａ，６４ｂおよび６８ａ，６８ｂの中間部７４は、それぞれ矢印Ｃ方向の寸法が等しくなるように形成される。また、一対の吊設部材６６ａ，６６ｂの中間部７４は、一対の吊設部材６４ａ，６４ｂおよび６８ａ，６８ｂの中間部７４よりも矢印Ｃ方向の寸法が長くなるように形成される。さらに、一対の吊設部材６４ａ，６４ｂおよび６８ａ，６８ｂの中間部７４は、一対の吊設部材６２ａ，６２ｂおよび７０ａ，７０ｂの中間部７４よりも矢印Ｃ方向の寸法が長くなるように形成される。
【００３２】
一対の吊設部材６２ａ，６２ｂの取付部７６の対向面には、介挿部材７８を介して加熱手段である棒状の遠赤外線ヒータ８０ａが一対の吊設部材６２ａ，６２ｂを架け渡すように取り付けられる。一対の吊設部材６４ａ，６４ｂ〜７０ａ，７０ｂにも、同様にして遠赤外線ヒータ８０ｂ〜８０ｅが取り付けられる。これによって、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅがプリント材料Ｐの搬送経路上に配置される。
【００３３】
図５（ａ）からわかるように、加熱ケース５８内に配置される遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅとプリント材料Ｐとの距離は、それぞれ、一対の吊設部材６２ａ，６２ｂ〜７０ａ，７０ｂの中間部７４の矢印Ｃ方向の寸法によって設定される。遠赤外線ヒータ８０ａから８０ｃまでをみて、矢印Ａ方向に移るにつれて順にプリント材料Ｐとの矢印Ｃ方向の距離が短くなるように配置される。また、遠赤外線ヒータ８０ｃから８０ｅまでをみて、矢印Ａ方向に移るにつれて順にプリント材料Ｐとの矢印Ｃ方向の距離が長くなるように配置される。言い換えれば、加熱ケース５８内には、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｃが矢印Ａ方向に移るにつれて下るように勾配をつけて配置され、また、遠赤外線ヒータ８０ｃ〜８０ｅが矢印Ａ方向に移るにつれて上るように勾配をつけて配置される。
【００３４】
遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅは、それぞれ、たとえばコイル状のニクロム線等の発熱体を石英ガラス管内に収容することによって構成される。また、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅは、それぞれ、コントローラ１２の指示に従って動作する電力供給部（図示せず）から電力が供給されることによって発熱し、輻射熱によってベース６０上のプリント材料Ｐを加熱する。電力供給部は、プリント材料Ｐを加熱する際の遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの発熱量がそれぞれ等しくなるようにコントローラ１２によって制御される。これによって、プリント材料Ｐを加熱する際の遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの温度がたとえば４００℃〜５００℃程度に統一される。
【００３５】
また、一対の吊設部材６２ａ，６２ｂの取付部７６の対向面には、下方に向かって広がる断面略コ字状のリフレクタ８２が遠赤外線ヒータ８０ａの上方を覆いつつ一対の吊設部材６２ａ，６２ｂを架け渡すように取り付けられる。一対の吊設部材６４ａ，６４ｂ〜７０ａ，７０ｂにも、同様にしてリフレクタ８２が取り付けられる。遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの上方を覆うようにリフレクタ８２を設けることによって、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅから発せられる輻射熱が上方へと放散することなく、効率よくプリント材料Ｐに与えられる。
【００３６】
なお、図４においては、理解を容易にするために、一対の吊設部材６２ａ，６２ｂからリフレクタ８２を取り外した状態が示されている。
【００３７】
このような加熱処理部５６では、加熱ケース５８内で上述のように遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅが配置されかつ遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの温度が等しくなるように制御されることによって、搬送中のプリント材料Ｐを搬送経路（ベース６０上）の位置に応じて図５（ｂ）に示す温度に加熱する。
【００３８】
図５（ａ）および図５（ｂ）からわかるように、搬送ローラ対５４ａ側から搬入されたプリント材料Ｐが遠赤外線ヒータ８０ｃの下方へと移るにつれてプリント材料Ｐに与えられる輻射熱の熱量が増加し、プリント材料Ｐの温度が上昇する。また、遠赤外線ヒータ８０ｃの下方から搬送ローラ対５４ｂ側へと移るにつれてプリント材料Ｐに与えられる輻射熱の熱量が減少し、プリント材料Ｐの温度が低下する。与えられる輻射熱の熱量が最も多くなる遠赤外線ヒータ８０ｃの真下では、プリント材料Ｐが１８０℃程度に加熱される。
【００３９】
このように、加熱処理部５６で搬送経路の位置に応じてプリント材料Ｐに与えられる輻射熱の熱量を変更し、温度勾配をつけてプリント材料Ｐを加熱することによって、外気との温度差を吸収し、プリント材料Ｐに生じるしわや浸透層Ｐ３の昇華性インクの昇華むらを防止している。つまり、実質的に加熱処理部５６が予備加熱部、本加熱部および徐冷部の機能を有することとなる。
【００４０】
図２に戻って、加熱処理部５６で加熱処理が施されたプリント材料Ｐは排出口５２ｂから排出され、加熱済みのプリント材料Ｐの浸透層Ｐ３を剥離することによって、定着層Ｐ２に鮮明な画像が現れる。
【００４１】
このようなプリントシステム１０に用いられる熱定着ユニット１８では、加熱ケース５８内で遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅがそれぞれプリント材料Ｐと矢印Ｃ方向に所定の距離を有するように配置されかつ遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの温度が等しくなるように制御される。これによって、加熱処理部５６で搬送経路の位置に応じてプリント材料Ｐに与えられる輻射熱の熱量を変更し、温度勾配をつけてプリント材料Ｐを加熱することができる。したがって、ケース５２内を区切って雰囲気温度を制御せずとも、簡単に、搬送経路の位置に応じてプリント材料Ｐを所望の温度に加熱でき、構成を簡略化できひいては小型化できる。
【００４２】
さらに、所望の熱量の輻射熱をプリント材料Ｐに与えることができるように遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの温度を上昇させればよいので、雰囲気温度をプリント材料Ｐの加熱に適した温度に上昇させる場合と比べて、プリント材料Ｐを加熱できる状態になるまでの待機時間を短縮できる。
【００４３】
なお、図５（ｂ）に示すような温度勾配をつけることができれば、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅとプリント材料Ｐとの矢印Ｃ方向の距離は任意に設定できる。
【００４４】
また、上述の実施形態では、加熱ケース５８内に遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅを配置する場合について説明したが、遠赤外線ヒータの数は任意に設定することができる。
【００４５】
また、プリント材料Ｐとの矢印Ｃ方向の距離がそれぞれ等しくなるように遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅを配置し、搬送経路の位置に応じて図５（ｂ）に示すような温度勾配をつけてプリント材料Ｐを加熱できるように遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅの発熱量を異ならせるようにしてもよい。
【００４６】
さらに、上述の実施形態では、遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅを用いる場合について説明したが、輻射熱によってプリント材料Ｐを加熱することができれば任意の加熱手段を用いることができる。遠赤外線ヒータ８０ａ〜８０ｅに代えて、たとえば、近赤外線ヒータ、ハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ、シーズヒータ、シリコンラバーヒータ、半導体セラミックヒータ、ステンレス箔ヒータ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の熱定着装置が適用されるプリントシステムの一例を示すブロック図である。
【図２】プリントユニット、ループ形成ユニットおよび熱定着ユニット内でのプリント材料の搬送態様を示す側面図解図である。
【図３】プリント材料の一例を示す側面図解図である。
【図４】加熱ケースの天井を切り取った加熱処理部の平面図解図である。
【図５】（ａ）は加熱ケースの一側面を切り取った加熱処理部の側面図解図であり、（ｂ）は加熱処理部でのプリント材料の位置とプリント材料の温度との関係を示す図解図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０      プリントシステム
１２      コントローラ
１４      プリントユニット
１６      ループ形成ユニット
１８      熱定着ユニット
３２，４６，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ      搬送ローラ対
５６      加熱処理部
５８      加熱ケース
６０      ベース
６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂ，７０ａ，７０ｂ      吊設部材
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ      遠赤外線ヒータ
Ｐ      プリント材料
【図１】
2006056125.tif 000003
【図２】
2006056125.tif 000004
【図３】
2006056125.tif 000005
【図４】
2006056125.tif 000006
【図５】
2006056125.tif 000007