(57)【要約】【課題】固体相変化インク溶融アセンブリを装置内に備える相変化インク画像生成装置を提供する。【解決手段】相変化インク画像生成装置は、固体相変化インク溶融アセンブリ３００を備える。固体相変化インク溶融アセンブリ３００は、（ａ）溶融チャンバ３０６を画定する壁を有する溶融装置ハウジング３０２と、（ｂ）溶融チャンバ３０６内に設置され、相変化インクの固体片を加熱し、溶融させ、溶解した液状インクにする正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置３１０と、を備える。正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置３１０は、折り曲げ式フィン型加熱素子を備える。【選択図】図３
2004195977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相変化インク画像生成装置における固体相変化インク溶融アセンブリであって、
（ａ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジングと、
（ｂ）前記溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱して溶融させ、溶融した液状インクにするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置と、
を備えることを特徴とする固体相変化インク溶融アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の固体相変化インク溶融アセンブリであって、
前記ＰＴＣ加熱装置は、装置フレーム、ピル部、前記相変化インクの固体片と接触し、溶融させるための加熱溶融面領域を備える折り曲げ式のフィン型加熱素子、を備えることを特徴とする固体相変化インク溶融アセンブリ。
【請求項３】
相変化インク画像生成装置であって、
（ａ）画像生成装置のすべてのサブシステムおよびコンポーネントの動作を制御するための制御サブシステムと、
（ｂ）画像形成面を有する可動画像形成部材と、
（ｃ）前記制御サブシステムに接続され、前記画像形成面上に溶融した液状相変化インクの小滴を放出して画像を形成する印字ヘッドシステムと、
（ｄ）加熱、溶融のために相変化インクの固体片を供給するインク供給源と、
（ｅ）前記相変化インクの固体片を加熱、溶融させ、溶解した液状インクにするための溶融アセンブリと、を備え、
前記溶融アセンブリは、
（ｉ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジングと、
（ｉｉ）前記溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱、溶融させ、溶解した液状インクにするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置と、
を備えることを特徴とする相変化インク画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に画像生成機に関し、より詳しくは、固体相変化インク溶融アセンブリおよびこれを備える相変化インク画像生成装置またはプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、相変化インク画像生成装置またはプリンタは、室温では固相であり、装置またはプリンタの高い動作温度では溶融または融解した液相であ（り、小滴または噴流として放出でき）る相変化インクを採用している。このような高い動作温度で、溶融した、または液相の相変化インクの小滴または噴流がプリンタの印字ヘッド装置から印刷媒体に放出される。この放出は、直接、最終的な画像受容基板に向けることも、あるいは間接的に、画像形成部材に向け、その後画像形成部材から最終的な画像受容媒体に転写することもできる。いずれの場合も、インク小滴が印刷媒体の表面に接触すると、この小滴は素早く凝固し、凝固したインク小滴による所定のパターンの形状の画像を形成する。
【０００３】
このような相変化インク画像生成装置またはプリンタおよびこれを使って画像受容シートに画像を生成するプロセスの一例が、ティテリントン他（Titterington et al.）に１９９４年１２月１３日に発行された米国特許第５，３７２，８５２号において開示されている。同特許が開示しているように、相変化インク印刷プロセスは、固体の相変化インクの温度を上げてこれを溶融させ、液相の相変化インクを形成するステップを含む。また、インクジェット印字ヘッド等の装置を使い、液相の相変化インクの小滴をあるパターンで画像形成面上に当てるステップを含む。このプロセスはさらに、画像形成面上の相変化インク小滴を凝固させるステップ、これを画像受容基板に転写するステップと、相変化インクを基板に定着させるステップを含む。
【０００４】
従来、相変化の固体形状は、たとえば米国特許第４，６３６，８０３号（ブロック２４、柱状ブロック）、米国特許第４，７３９，３３９号（柱状ブロック）、米国特許第５，０３８，１５７号（六角形のバー）、米国特許第６，０５３，６０８号（階段形状を有する先細のロック（lock））に開示されているように、「スティック」、「ブロック」、「バー」、または「ペレット」である。このような固体形状の別の例は、２００２年２月１９日発行の米国意匠４５３，７８７号等のデザイン特許にも開示されている。使用中、このようなブロック形状、「スティック」、「ブロック」、「バー」または「ペレット」等は加熱溶融装置の中に供給され、この装置が「スティック」、「ブロック」、「バー」または「ペレット」を溶融させて、つまり相変化させて直接印字ヘッドタンクの中に送り、上記のように印刷が行われる。
【０００５】
従来、相変化インク画像生成装置またはプリンタ、特にカラー画像を形成するこのような装置またはプリンタは、スループットが低いと考えられており、その生産速度は通常に、３０ページ／分（ＰＰＭ）に満たない。上記のような「スティック」、「ブロック」、「バー」または「ペレット」形状の固体相変化インクを採用する各相変化インク画像生成装置またはプリンタのスループット速度（ＰＰＭ）は、これらの「スティック」、「ブロック」、「バー」または「ペレット」形状をどれだけ素早く溶融して液状にすることができるかに直接依存する。生成される画像の品質は、上記の溶融速度、固体および液体としての相変化インクを処理および制御するのに使用される他のサブシステム、画像成形部材およびその表面、印字ヘッド、画像受容基板の種類と機能によって左右される。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４６３６８０３号明細書
【特許文献２】米国特許第４７３９３３９号明細書
【特許文献３】米国特許第５０３８１５７号明細書
【特許文献４】米国特許第５３７２８５２号明細書
【特許文献５】米国特許第６０５３６０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、比較的高品質の画像、特にカラー画像を普通紙基板上に生成することも可能な、比較的高速（“XX”ＰＰＭを超える）の相変化インク画像生成装置またはプリンタが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、相変化インク画像生成装置内に設置される固体相変化インク溶融アセンブリが提供される。この固体相変化インク溶融アセンブリは、（ａ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジング、および（ｂ）溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱、溶融させ、溶解した液状インクにするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置を備える。
【０００９】
本発明の固体相変化インク溶融アセンブリは、相変化インク画像生成装置における固体相変化インク溶融アセンブリであって、（ａ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジングと、（ｂ）溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱して溶融させ、溶融した液状インクにするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の固体相変化インク溶融アセンブリにおいて、ＰＴＣ加熱装置は、装置フレーム、ピル部、相変化インクの固体片と接触し、溶融させるための加熱溶融面領域を備える折り曲げ式のフィン型加熱素子、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の相変化インク画像生成装置は、（ａ）画像生成装置のすべてのサブシステムおよびコンポーネントの動作を制御するための制御サブシステムと、（ｂ）画像形成面を有する可動画像形成部材と、（ｃ）制御サブシステムに接続され、画像形成面上に溶融した液状相変化インクの小滴を放出して画像を形成する印字ヘッドシステムと、（ｄ）加熱、溶融のために相変化インクの固体片を供給するインク供給源と、（ｅ）相変化インクの固体片を加熱、溶融させ、溶解した液状インクにするための溶融アセンブリと、を備え、溶融アセンブリは、（ｉ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジングと、（ｉｉ）溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱、溶融させ、溶解した液状インクにするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置と、を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は好ましい実施形態に関連して説明するが、本発明をその実施形態に限定する意図はないと理解すべきである。反対に、添付の特許請求範囲によって定義される発明の意図と範囲に含まれるすべての改変、変更、同等物を含むものと理解する。
【００１３】
図１には、本発明による高速相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０等の画像生成装置が示される。図のように、装置１０にはフレーム１１があり、後述するようにこのフレームにその動作サブシステムおよびコンポーネントが直接または間接に設置されている。まず、高速相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０は、ドラムの形状に示されている画像形成部材１２を備えるが、支持されたエンドレスベルトの形状でも同様である。画像形成部材１２は、１６の方向に移動できる画像形成面１４を有し、この上に相変化インク画像が形成される。
【００１４】
高速相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０はまた、固体形状の単色相変化の少なくともひとつのインク供給源２２を有する相変化インク供給サブシステム２０を備える。相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０は、マルチカラー画像生成装置であるため、インク供給システム２０は、それぞれ異なる４色、ＣＹＭＫ（シアン、黄、マゼンタ、黒）の相変化インクの４つの供給源２２，２４，２６，２８を備える。相変化インク供給システムはまた、固体形状の相変化インクを液体形状に溶融つまり相変化させ、この液体形状のインクを、少なくともひとつの印字ヘッドアセンブリ３２を有する印字ヘッドシステム３０に供給する溶融および制御装置（図２）を備える。相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０は高速または高スループットマルチカラー画像生成装置であることから、図のように、印字ヘッドシステムは４つの別個の印字ヘッドアセンブリ３２，３４，３６，３８を有する。
【００１５】
さらに図からわかるように、相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０は、基板供給ハンドリングシステム４０も備える。基板供給ハンドリングシステム４０はたとえば、基板供給源４２，４４，４６，４８を備え、たとえばそのうちの供給源４８は、たとえばカットシート等の形態の画像受容基板を保管し、供給する高容量給紙装置またはフィーダである。いずれの場合も、基板供給ハンドリングシステム４０は、基板予熱器５２、基板および画像ヒータ５４、融合装置６０を有する基板ハンドリングおよび処理システム５０を備える。図の相変化インク画像生成装置またはプリンタ１０はまた、ドキュメントトレー７２、ドキュメント給紙回収装置７４、ドキュメント露光走査システム７６を備える。
【００１６】
装置またはプリンタ１０の各種サブシステム、コンポーネントおよび機能の操作と制御は、コントローラまたは電子サブシステム（ＥＳＳ）８０を使って実行される。ＥＳＳまたはコントローラ８０はたとえば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）８２、電子記憶装置８４、ディスプレイまたはユーザインタフェース（ＵＩ）８６を有する内蔵型専用小型コンピュータである。ＥＳＳまたはコントローラ８０はたとえば、センサ入力および制御手段８８および画素配置制御手段８９を有する。さらに、ＣＰＵ８２は、走査システム７６等の画像入力源またはオンラインまたはワークステーション接続９０と印字ヘッド３２，３４，３６，３８との間の画像データフローを読み取り、取り込み、準備し、管理する。このように、ＥＳＳまたはコントローラ８０は、装置の印刷動作を含め、装置の中の他のサブシステムと機能すべてを作動し、制御するためのメインマルチタスキングプロセッサである。
【００１７】
動作中、生成される画像のための画像データが、走査システム７６から、またはオンラインもしくはワークステーション９０のいずれかを介してコントローラ８０に送信されてここで処理され、印字ヘッドアセンブリ３２，３４，３６，３８に出力される。さらに、コントローラは、たとえばユーザインタフェース８６を介したオペレータによる入力から、関連するサブシステムおよびコンポーネントの制御を決定し、および／または受け入れ、これに応じてその制御を実行する。その結果、適当な色の固体の相変化インクが溶融し、印字ヘッドアセンブリに供給される。さらに、画素配置制御が画像形成面１４に相対して実行され、上記画像データに従って所望の画像を形成し、受容基板が供給源４２，４４，４６，４８のいずれかによって供給され、手段５０により、面１４上への画像形成とタイミングを合わせて取り扱われる。最後に、転写ニップ９２内で画像が面１４から受容基板上に転写され、その後融合装置６０において融合される。
【００１８】
図１−４において、本発明による溶融アセンブリ３００が詳細に記されている。図のように、各色のインクＣＹＭＫ（文字Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す）はそれぞれ溶融アセンブリ３００を有しており、そのひとつに関する説明は他のすべてに当てはまる。各溶融アセンブリ３００は、溶融チャンバ３０６を画定する壁３０４を有するハウジング３０２を備える。各溶融アセンブリ３００はまた、溶融チャンバ３０６内に設置され相変化インクの固体片を加熱し、溶融させ、溶解した液状インクにするために正温度特性（ＰＴＣ (positive temperature coefficient) ）加熱装置３１０を備える。各溶融装置ハウジング３０２は、ＰＴＣ加熱装置３１０と溶融装置ハウジング３０２の基底部３０８の間に電気的絶縁部材３１２を有する。各ハウジング３０２はさらに、図のようにＰＴＣ加熱装置３１０の下に設置され、加熱装置３１０から出る溶融した液状インクから不要な粒子を取り除くためのスクリーン装置３１４を備える。
【００１９】
ＰＴＣ加熱装置３１０は、アルミニウム等の導電性材料で作られた装置フレーム３１６と、ピル部３２０と、アルミニウム等の導電性材料による折り曲げ式フィン３２２，３２４と、で構成される。折り曲げ式フィン３２２，３２４は、相変化インクの固体片と接触し、これを溶融させる加熱溶融面領域を提供するための加熱部として機能する。図のように、ＰＴＣ加熱装置は折り曲げ式フィンのペア３２２，３２４を備え、これらはピル部３２０の両側にひとつずつ設置される。ピル部３２０は、固形相変化インクの融点Ｔｍ（１１０℃）より十分に高くなるよう計算された制御温度Ｔｃとして約１７０℃に、自己制御またはＰＴＣ加熱装置３１０を制御するよう形成、設定される。ピル部３２０は、たとえばストロンチウムチタネートで作られ、オープンループ型で、これは、加熱されている相変化インクの固体片の材料温度Ｔｗによってその動作が影響を受けることを意味する。
【００２０】
一般に、ＰＴＣヒータは、自己制御加熱素子として機能する。これらは、幅広い電圧電流散逸条件について、ほぼ一定の温度で動作できる。このようなＰＴＣヒータは、ディスク状、長方形、正方形、円柱形およびその他、さまざまな形状に製造でき、どの形状にも、加熱表面積を大きくするために、穴や通路を設けることができる。
【００２１】
図３−４に示すように、本発明によるＰＴＣ加熱装置３１０は、折り曲げ式フィン３２２，３２４に接続される電極のペア３２６，３２８を備える。さらに、各折り曲げ式フィン３２２，３２４においては、たとえばフィンの隣接する２つずつの山折部３３２の間に経路またはチャネル３３０が画定される。折り曲げ式のアルミニウムフィン３２２，３２４は、最大の熱伝達を実現するよう被覆されず、溶融中に分離されたインクの固体片を保持する機能を果たす。これにより、一般に塊状となってＰＴＣ加熱装置の詰まりの原因となるほか、実際の溶融時間を長くしがちな、上記固体片の合着を防止する。折り曲げ式フィン３２２，３２４は溶融面積の増大にも役立ち、その結果、ＰＴＣ加熱装置３１０の効率が向上する。
【００２２】
ＰＴＣ加熱装置３１０は、自己制御型である。何故なら、その温度Ｔｉと相変化インクの固体片の温度Ｔｗが所定の限界に到達したとき、低い抵抗から非常に高い抵抗に切り替えることができるからである。加熱素子または折り曲げ式フィン３２２，３２４への電流を切断することにより、これらは有効に冷却する。しかしながら、折り曲げ式フィン３２２，３２４の温度は、電流の供給を受けている間は制御温度Ｔｃに保持されるが、無負荷の（つまり、固形インクではない）状態では、一定状態の電流が低く保たれる。
【００２３】
しかし、より低温Ｔｗの相変化インクの固形片がさらに新たに折り曲げ式フィン３２２，３２４に供給され、その温度Ｔｉが再び制御温度Ｔｃより低くなると、折り曲げ式フィン３２２，３２４への電流供給が再開する。このような用途では、相変化インクの固体片を約１６０℃の材料温度Ｔｗで溶融を続けることが有利である。したがって、約１７０℃のピル部設計／構成温度は想定される材料温度、１６０℃を若干上回る。しかし、折り曲げ式フィン３２２，３２４の温度は、溶融中に約１１０℃のインクの融合（fusion）温度まで下がるであろう。ＰＴＣ加熱装置３１０は、溶融が発生しているときだけ最大の電力を消費し、その後、電力消費は最大値の約１５％まで減少する。
【００２４】
各溶融装置ハウジング３０２は電気的に絶縁性があり、ＰＴＣ加熱装置３１０が加熱装置３１０のアルミニウムフレーム３１６上でショートするのを防止するのに役立つ。本発明によるＰＴＣ加熱装置３１０はたとえば、折り曲げ式フィン３２２，３２４の温度Ｔｉを１７０℃まで上昇させるのに７０ボルト使う。これは、折り曲げ式フィン３２２，３２４と直接または間接的に接触するよう相変化インクの固体片を加熱し、溶融させるのに十分である。
【００２５】
ＰＴＣの温度Ｔｉが１７０℃に上昇する時間は５秒未満であることが好ましく、これによって相変化インクの固体片が即座に溶融し、それと接触する。相変化インクの固体片の材料温度Ｔｗはまず、インクの融合温度、１１０℃まで上昇し、この温度に保たれている間、固体片は溶融して液状インクになる。
【００２６】
溶融した液状インクはその後、重力により、折り曲げ式フィン３２２，３２４から経路またはチャネル３３０を通って溶融アセンブリ３００の下に設置された溶融された液状インク保管制御アセンブリ４００（図２）へと落ちる。溶融したインクの落下は重力によるため、折り曲げ式フィン３２２，３２４への滞留時間は比較的短い。
【００２７】
溶融アセンブリ３００はまた、固体インク片を壁３０２から溶かし、インクが溶融装置ハウジングの内壁に付着しないようにする保温フレーム２２０を備える。このようなインクの付着は一般に、固体インク片が加熱装置３１０に到達する上での障害となる。インク片は、たとえばアルミニウム等で構成され、溶融装置ハウジング３０２内の周辺部に設置された保温フレーム２２０と接触させることによって溶融される。保温フレーム２２０は、接触するフィンを通じた熱伝導と溶融アセンブリ３００の対流損失によって加熱され、インクの固体片を溶融装置ハウジング３０２の内壁から溶かし落とす。固体インク片が予備溶融アセンブリ２００を通じて溶融アセンブリ３００に供給される際、定期的に、溶融装置の加熱装置（図示せず）がオンとなり、固体インク片が十分に溶けるまでオンの状態が保持される。これにより、溶融アセンブリ３００につながる供給管２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃ，２０６Ｄは詰まらず、溶融したインクは溶融装置ハウジング３０２の内壁に付着しない。
【００２８】
このように、相変化インク画像生成装置において使用される固体相変化インク溶融アセンブリが提供される。この固体相変化インク溶融アセンブリは、（ａ）溶融チャンバを画定する壁を有する溶融装置ハウジングと、（ｂ）溶融チャンバ内に設置され、相変化インクの固体片を加熱して溶融させ、溶融した液状インクとするための正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置を備える。
【００２９】
開示された本発明による実施形態は好ましいものの、この教示から、各種の改変、変更、バリエーションまたは改良が当業者によって実現され、これらは以下の特許請求範囲に含められるとみなす。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による固体相変化インク溶融アセンブリを備える高速相変化インク画像生成装置またはプリンタの垂直略図である。
【図２】本発明による固体相変化インク溶融アセンブリを備える溶融および制御システムの部分分解斜視図である。
【図３】図２の固体相変化インク溶融アセンブリの、部分的に分解された斜視図である。
【図４】本発明による固体相変化インク溶融装置のＰＴＣヒータの斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  相変化インク画像形成装置、１１  装置フレーム、１２  画像形成部材、１４  画像形成面、２０  相変化インク供給サブシステム、２２，２４，２６，２８  インク供給源、３２，３４，３６，３８  印字ヘッドシステム、８０  電子制御サブシステム、２２０  保温フレーム、３００  固体相変化インク溶融アセンブリ、３０２  溶融装置ハウジング、３０４  壁、３０６  溶融チャンバ、３０８  基底部、３１０  正温度特性（ＰＴＣ）加熱装置、３１２  電気的絶縁部材、３１４  スクリーン装置、３１６  装置フレーム、３２０  ピル部、３２２，３２４  折り曲げ式フィン型加熱素子。
【図１】
2004195977.tif 000003
【図２】
2004195977.tif 000004
【図３】
2004195977.tif 000005
【図４】
2004195977.tif 000006