(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形インクスティックを収容するように構成されたインク装填装置を有する相変化印刷システムであって、書類印刷のために液状のインクをプリントヘッドに伝達するために、前記固形インクスティックが、前記固形インクスティックを加熱して液体にするヒーターと関連付けられており、前記融解されたインクが前記ヒーターと離間して設けられた貯槽に貯蔵されるとともに融解されたインクを液状に保つために加熱される相変化印刷システムにおいて、インクスティック詰まり検出方法であって、
前記固形インクスティックを融解させる前記ヒーターに対して、所定量の電力であって、前記固形インクスティックが前記ヒーターと係合しているときに前記ヒーターにおいて相当温度を生じさせることになる電力を供給して、
前記供給中に、前記ヒーターの温度をモニタして、
前記ヒーターの温度が、前記相当温度よりも高く、前記ヒーターと前記固形インクスティックとが係合状態にないということを示す温度であると判断された場合において、前記電力の供給を中断することを含むことを特徴とするインクスティック詰まり検出方法。
【請求項２】
書類印刷のためにプリントヘッドに伝達するために、固形インクスティックを加熱して液相にするインク相変化印刷アセンブリにおけるインクスティック詰まり検出システムであって、
加熱中に、液相インクが出てくるように開放端を有する、前記固形インクスティックを収容するためのトレイと、
前記固形インクスティックと接触するように前記開放端に配置されたヒーターと、
前記ヒーターにエネルギーを供給する電源と、
前記供給されたエネルギーを調整する制御回路と、
ヒーター温度を表すパラメータを検知するセンサと、
を備えており、
前記トレイは、前記インクスティックの前記ヒーターへの接触を促し、前記液相インクを下流の貯層に向けるように配置され、
前記センサにおいて、前記ヒーターの温度が、前記固形インクスティックと前記ヒーターとが接触状態にないということを示すことが検知された場合において、前記制御回路によって、前記ヒーターに対するエネルギーの供給が中断されることを特徴とするインクスティック詰まり検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載のインクスティック詰まり検出システムであって、前記センサが、前記ヒーター上に、前記制御回路と伝達可能な状態で配置されたサーミスターで構成されていることを特徴とするインクスティック詰まり検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷システムに関しており、特に、書類印刷のためにプリントヘッドに伝達されることになるように供給された着色インクを用いる印刷装置に関する。特に、本発明の実施の形態では、プリントヘッドまで伝達することができるようになるには、その前に、加熱して、液状にする必要がある固形インクスティックを、供給インクとして用いる。そのようなものは、ゼロックス社（Xerox Corporation）からフェイザー（PHASER）（登録商標）という商標で市販されている。
【０００２】
本発明は、供給された固形インクを、書類印刷のためにプリントヘッドまでの流体伝達が可能な液状に相変化させるためのヒータ部材の構造、制御システム、および動作方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
そのような相変化（phasing）印刷システムの基本的な動作には、固形インクスティックを融解して、それを、一時的に貯蔵するための貯槽に伝達して、さらに、書類を印刷するために、その貯槽からプリントヘッドに供給するプロセスを含む。制御ストラテジとしては、印刷システムが、印刷しようとしている際にインク切れが発生しないようにするということを１つの目的としており、これは、そのような事態が、そのシステムにとって故障となる場合があるからである。
【０００４】
既に知られているシステムでは、一般に、貯槽に測定装置を設けて、そのなかのインクレベルをモニタすることになる。インクが、通常の使用により一定のレベルを下回った場合に、インク供給制御システムは、それからさらに、供給されている固形インクを融解させてから、ようやく貯槽が所望のレベルに補充されることになる。
【０００５】
追加のインクを要求して、固形インクを融解させる融解装置のスイッチを入れて、インクを貯槽に所望のレベルまで供給して、それからヒーターのスイッチを切るというステップは、一般に、“インク融解デューティーサイクル”と呼ばれる。このようなシステムでは、融解デューティーサイクルの周波数が変化すると、それに応じて、加熱システムの流量特性が変化することになるという動作特徴がある。より高い周波数のデューティーサイクルでは、融解速度（melt rate）が上昇し、より低い周波数では、融解速度が低下する。
【０００６】
従来のシステムでは、ヒーターに対する固定供給電源（fixed applied power supply）を用いており、所望の融解速度で、比較的大型の（略２２グラムのインクを収容可能な）貯槽に入れることを可能にしようとするものであった。インクレベル検出器が、インク融解デューティーサイクルを開始することになるのは、インクレベルが所定のレベルを下回ったということを測定装置が示したときであった。
【０００７】
インクスティック詰まり（ink stick jam）が発生したという状況、すなわち固形インクスティックが、ヒーターとの係合状態に至るまでインク装填トレイを滑り降りないように妨げられているという状況において、ヒーターにエネルギーを引き続き供給したとしても、そのスティックは、ヒーターそれ自体から間隔があいているため、固形インクスティックを融解させることが不可能であった。貯槽が、まさに、乾いた状態になろうとしているのであったならば、印刷システムは、故障が生じて、印刷できなくなるのであった。さらに、ヒーターの各部材に電力を引き続き供給するのであれば、ヒーターそれ自体に対してばかりではなく、これに隣接する構成要素に対して、高温による損傷を生じさせる可能性があった。プリントヘッドは、目詰まりを起こして、結果として、プリンタを、かなりの時間、動作停止させて、費用のかかる保守修理を行うことが必要となる可能性があった。
【０００８】
インク切れとなる可能性を回避するために、従来のシステムでは、たとえその色を最大限に印刷に用いたとしても、貯槽がインク切れとなるのに十分な時間ではないであろうと考えられる予め設定された量の時間の経過を計時（タイムアウト）することになるタイマーを用いた。測定装置が、タイムアウト時間において、貯槽の補充を示さないのであれば、コントローラは、さらに印刷できないようにするとともに、ヒーターにエネルギーを供給できないようにして、従って、インクスティック詰まりであると推定することになるのであった。このシステムにおいて、そのタイマーのタイムアウト周期の経過後には、さらに加熱できないようになるのであった。その場合に、インクスティック詰まりは、これを特定して解消することが可能であったのであり、その場合に、印刷の再開を可能とするには、その前に、貯槽に補充しなければならないのであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明に係る実施の形態は、より小型の、略５グラム〜略６グラムのインクの貯槽を用いることとなっている。より小型の貯槽によれば、プリントヘッドにおいて液状のままであるために、より大量のインク部分を加熱しなくてもよいという利点がもたらされる。最大限に充填された印刷動作において、より小型の貯槽では、比較的速やかに排出されて空になる場合があるので、インクスティック詰まりを判定するまでのタイムアウト動作によって、貯槽が乾いた状態になり、その結果として、プリントヘッドおよびそのなかの噴射口に損傷が生じる可能性がある。
【００１０】
インクスティック詰まりをリアルタイムで示すことを可能にして、システム動作の動作制御を向上させるとともに、印刷動作中に、完全に乾いた貯槽による故障が生じることに対する健全性を向上させるシステムに対する必要性がある。本発明に係る実施の形態は、この必要性に応えるばかりではなく、相変化印刷システムにおけるインクスティック詰まりをリアルタイムで検出する方法およびアセンブリを提供するという必要性がある。
【００１１】
但し、本発明に係る実施の形態は、ヒーター部材によって加熱されることになっているものを供給することに失敗したために、加熱部材に対する電力の供給を比較的早くに中断する必要があるという用途のような、その他の形態に変更することも可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
プリンタにインクを供給するために固体から液体にインクを相変化させる供給システムにおいてインクスティック詰まりを検出する方法およびシステムを提供する。
【００１３】
当該相変化システムには、固形インクスティックと係合して、前記インクスティックにおける係合している部分を加熱して液相にするように配設されたヒータプレートと、前記ヒータプレートと関連付けられており、その温度を検出する温度検知装置と、前記ヒータプレートに対して選択的に電力を供給するための制御システムと、を備える。
【００１４】
当該方法では、所望の融解速度で前記インクスティックが固体から液体に相変化することを実現することになっている前記ヒータプレートに対して所定量の電力を前記制御システムによって供給することを含む。この所望の融解速度は、前記ヒータプレートの予め定められた所望の温度と関連付けられている。前記ヒータプレートの温度は、これに対する電力の供給中に、前記検知装置を用いて検知される。前記ヒータプレートにおける検知された温度が、インクスティック詰まりが予想されることを示す設定された量だけ、前記予め定められた所望の温度から変化した場合において、供給電力を中断することによって、ヒータの損傷およびプリンタのインク切れが起こらないように防止することが可能である。
【００１５】
そこで、本発明に係るインクスティック詰まり検出方法は、固形インクスティックを収容するように構成されたインク装填装置を有する相変化印刷システムであって、書類印刷のために液状のインクをプリントヘッドに伝達するために、前記固形インクスティックが、前記固形インクスティックを加熱して液体にするヒーターと関連付けられている相変化印刷システムにおいて、インクスティック詰まり検出方法であって、前記固形インクスティックを融解させる前記ヒーターに対して、所定量の電力であって、前記固形インクスティックが前記ヒーターと係合しているときに前記ヒーターにおいて相当温度を生じさせることになる電力を供給して、前記供給中に、前記ヒーターの温度をモニタして、前記ヒーターの温度が、前記相当温度よりも高く、前記ヒーターと前記固形インクスティックとが係合状態にないということを示す温度であると判断された場合において、前記電力の供給を中断することを含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るインクスティック詰まり検出システムは、書類印刷のためにプリントヘッドに伝達するために、固形インクスティックを加熱して液相にするインク相変化印刷アセンブリにおけるインクスティック詰まり検出システムであって、加熱中に、液相インクが出てくるように開放端を有する、前記固形インクスティックを収容するためのトレイと、前記固形インクスティックと接触するように前記開放端に配置されたヒーターと、前記ヒーターにエネルギーを供給する電源と、前記供給されたエネルギーを調整する制御回路と、ヒーター温度を表すパラメータを検知するセンサと、を備えており、前記センサにおいて、前記ヒーターの温度が、前記固形インクスティックと前記ヒーターとが接触状態にないということを示すことが検知された場合において、前記制御回路によって、前記ヒーターに対するエネルギーの供給が中断されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係るインクスティック詰まり検出システムは、前記センサが、前記ヒーター上に、前記制御回路と伝達可能な状態で配置されたサーミスターで構成されていることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る実施の形態であるリアルタイムでインクスティック詰まりを検出する方法によれば、関連付けられたプリンタシステムにおいて、ヒーターの電源を切ることで、過熱によるヒーターの損傷を防ぎ、好ましくないほどの高い温度に過度にさらされたために詰まる可能性のある固形インクスティックが制御不能のまま押し出されることを防ぐとともに、プリントヘッドにおけるインク切れを防ぎ、故障を発生後速やかにユーザに適時知らせることを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１を参照すると、インク相変化印刷システムにおけるインク供給システムの基本的な構成要素が、図示されている。インク装填アセンブリ１０には、固形インクスティック１４を収容するためのトレイ１２を含む。インク融解のためのヒーター１６が、そのトレイ１２の開放端１８に配置されており、固形インクスティック１４に接触して、トレイ１２から加熱中に液相インクが出てくることを可能にする。ヒータープレート１６は、その加熱エネルギーを電力供給制御システム２０から受け取る。加熱部材には、表面上に抵抗トレース（ｔｒａｃｅｓ）を設けたアセンブリを含んでおり、それに供給された電気エネルギーを熱エネルギーに変換することが可能である。
【００２０】
図１は、トレイ１２において固形インクスティック１４を正確な位置に配置することを図示しようとするものであり、固形インクスティック１４が、ヒータープレート１６に対して、重力および、例えば、図示しないばねバイアス等のような何らかのその他の加圧手段の両方によって圧迫されていることを示す。固形インクスティック１４がヒータープレート１６の方に向かって圧迫されたときに、何らかの妨害によって、係合接触状態に滑り込むことができなくなった場合に、ヒータープレート１６は、それに対する融解インクスティックによる冷却効果がないために、所望の融解速度温度を実質的に超過する温度まで上昇する可能性がある。
【００２１】
時間の経過とともに固形インクスティック１４それ自体がひび割れたり、その固形インクスティック１４からトレイ１２の滑動面の上に微粒子が落下してきたりするために、インクスティック詰まりが生じる可能性がある。また、固形インクスティック１４が、何らかの理由のために軌道経路から外れたり経路内において傾斜したりして、それがトレイ１２を滑り降りることができる能力を制限する可能性もある。トレイ１２に固形インクスティック１４を補充することを可能にする図示しない扉が、外れてしまう可能性もあるし、固形インクスティック１４の動きを妨げる可能性もある。その他の原因としては、トレイ１２のなかに落下してくる塵埃またはトレイ１２滑動面と固形インクスティック１４との間における摩擦による可能性もある。しかしながら、原因が何であっても、固形インクスティック１４がヒータープレート１６に係合しないことによって、過熱による損傷がヒータープレート１６に生じる可能性があり、そのようにインク供給が欠如していることによって、プリントヘッドアセンブリ４２がインク切れになる場合に、故障する可能性がある。
【００２２】
図１に、トレイ１２およびヒータープレート１６のアセンブリから、インク滴下点３６からプリントヘッドアセンブリ４２に落下するインク滴４０を示す。プリントヘッドアセンブリ４２は、貯槽４４を含んでおり、融解インクを受け入れて、書類上に印刷するためにプリントヘッドアセンブリ４２の内部において図示しないインク貫通ノズルと連絡するようになっている。貯槽４４は、略５グラム〜略６グラムの融解インクを収容することになっており、それに応じて加熱されて、そのなかに蓄えられたインクを液体状に保つ。
【００２３】
特に、図２を参照すると、電力パッド（ｐａｄｓ）３０によって、電源からヒータープレート１６に図示しない配線が接続されている。このヒータープレート１６に含まれる第１の部分３２は、固形インクスティック１４と係合して、固形インクスティック１４を液体に相変化させるように配置されている。続いて、加熱された液体インク区域３４によって、液体インクがインク滴下点３６に流れていくことが可能となる。なお、図２に図示された実施の形態は、ヒーター部材の側面に、図示された加熱トレース（ｔｒａｃｅｓ）を有して構成されている。固形インクスティック１４は、実際には、図２に示した側面の裏側において金属製のヒータープレート１６を備えるこの部材と接触することになる。加熱トレースのアセンブリを、この金属プレートに取り付けるためにリベット穴３８が用いられる。温度検知装置５０をヒータープレート１６と関連付けて、その温度を検出するようにする。例えば、温度計、電気センサ、化学センサ等のような、数多くの温度検知装置５０が利用可能であるが、好ましくは、サーミスター５０が、付随部分５１上に、かつ制御システム２０と直接的に連絡可能なように取り付けられており、これによって、ヒーターの温度を表す信号が効果的に検出される。
【００２４】
好ましくは、固形インクスティック１４が、適切に、加熱アセンブリに係合させられている場合に、インク融解デューティーサイクルにおいて、ヒータープレート１６について、予期された融解温度を上回るヒーター１６温度の急速な上昇を特定するためにヒーター温度をモニタするアルゴリズムを備える。
【００２５】
固形インクスティック１４がヒーター１６に係合させられている場合に、ヒーター１６における所望の融解温度を実現するために、所定の量の電力が、ヒーターアセンブリの加熱トレースに供給される。８７ボルトにおいて略７０．５ワットのエネルギーが供給される。このようなエネルギー供給によって、係合状態にある固形インクスティック１４が、略１１０℃まで加熱されることになり、これは、このときのフィン部分５１における測定温度が略１２０℃であって、サーミスター５０によって検出可能である。インク融解温度は、１００℃前後であるので、所望の加熱温度では、結果として、インク融解デューティーサイクルにおける所望のインク流量となる。
【００２６】
万一、インクスティック詰まりが発生した場合には、係合状態にある固形インクスティック１４によるヒーター１６に対する冷却効果がもはやなくなるので、フィン部分５１はすぐに融解デューティーサイクルにおける所望の温度よりも高い温度に上昇していく可能性がある。この高い温度によって、ヒーター１６と固形インクスティック１４とが係合状態にないということが分かる。例えば、サーミスター５０によって、ヒーター１６が略１５０℃まで上昇したということが示されることになっていたとすると、制御システムは、そのような急速かつ大幅な温度の上昇を、係合状態にある固形インクスティック１４がないためであると判断して、ヒーター１６への電力供給を直ちに中断することになるであろう。ヒーター１６における温度の急速な上昇とは、固形インクスティック１４が係合状態にないことを、新たなインク融解デューティーサイクルの最初から基本的にリアルタイムで制御システム２０が認識可能なような温度上昇であって、すなわち、貯槽４４に蓄積されたインクについて、設定されたインク切れまでの時間（selected run off time）を可能にする従来の技術のようなタイマーを必要としない。インクスティック詰まりであることを示す所望の融解温度からの温度差は、選択的なものであるが、本実施の形態では、略１５０℃である。
【００２７】
図３を参照すると、本発明に係る好ましい実施の形態の１つによる組み込まれたアルゴリズムおよび動作の方法が図示されている。インク融解デューティーサイクルが書類印刷のために開始されると（６０）、ヒーター１６に電力が供給される（６２）。ヒーター１６と関連付けられた温度検知装置５０は、ヒーター１６の温度を表す信号を制御システム２０に供給することになる（６４）。制御システムにおいて、検知された温度が、予め設定された温度未満であって、ヒーター１６が融解デューティーサイクルの範囲内において正常に動作しているということを示していると確認されると（６６）、その場合には、プリンタによる印刷を継続することができる。温度が、その所定の温度未満ではなく、すなわち、インク詰まりが発生しているかもしれないということを示しているのであれば、その場合には、印刷が、停止されて（６８）、操作者に、その印刷システムにおけるインク詰まりを点検するように知らせる。
【００２８】
図４は、本発明に係る実施の形態に従って構成されたインク融解ヒーター電力制御システムを示すブロック図である。この応用例において、制御システム２０は、スイッチ７４によって、ヒーター１６に対する電力の供給を制御して、サーミスター５０において、インクスティック詰まりが予想されることを示す温度が検知された場合に、ヒーター１６への電力を中断することを可能にする。この実施の形態において、プリントヘッドレベルセンサ７６が、貯槽４４におけるインクレベルを検知して、インク融解デューティーサイクルを開始すべき時を判断する。測定電圧ブロック７２によって、線間電圧を所望の電圧まで下げて、ヒーター１６に対する所望の電力供給を実現する。また、インク装填装置には、インクが残量わずかであることおよびインク切れであることを検知するインクローアンドアウトセンサ（ink low and out sensors）７８を含むこともできる。
【００２９】
好適な実施の形態を基準として、具体的な実施の形態について説明してきた。上述の詳細な説明を読んで理解したことに基づいて、他の人が、修正および変更することを思いつくことになるのは明らかである。この具体的な実施の形態は、そのような修正および変更を、それらが特許請求の範囲およびその均等の範囲内に収まる限りにおいて、全て、包含したものとして解釈されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】プリントヘッド、インクスティック、およびインク装填アセンブリの部分断面およびこれらのための電力供給制御システムを示す断面図である。
【図２】ヒーター融解プレートの１つの実施の形態を示す端面図である。
【図３】インク融解ヒーターに供給される電力を中断する各々の制御ステップを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態に従って構成されたシステムにおけるインク融解ヒーターの電力制御を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  インク装填アセンブリ、１２  トレイ、１４  固形インクスティック、１６  ヒータープレート（ヒーター）、１８  開放端、２０  電力供給制御装置、３０  電力パッド、３２  第１の部分、３４  液体インク区域、３６  インク滴下点、３８  リベット穴、４２  プリントヘッドアセンブリ、４４  貯槽、５０  温度検知装置（サーミスター）、５１  付随部分（フィン部分）、７２  測定電圧ブロック、７４  スイッチ、７６  プリントヘッドレベルセンサ、７８  インクローアンドアウトセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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