JP2004114683A - プリンタドライヤ用の熱および空気流量管理 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体にわたって均一でない温度、接触を不快にするかあるいは危険にもするプレナムそれ自体の高温度、および非効率な操作を解決する。
【解決手段】インクジェットプリンタ用のインク乾燥装置１１０は、内部加熱装置２４０を含む。加熱装置２４０は、加熱装置２４０に入る気体用の気体流量制限器３１０（ａ），３１０（ｂ）を備える。気体流量制限器３１０（ａ），３１０（ｂ）は、二重水平スロットとして形成することが可能であり、加熱装置２４０の外側にあるインク乾燥装置１１０内の領域の空気圧と比較して、加熱装置２４０内のより高い空気圧を維持するように寸法決めされる。
【選択図】図１

Description

　本発明は印刷に関する。特に、本発明は、インクジェット印刷時のインクの乾燥に関する。

　カラーインクジェット印刷では、比較的大量のインクが比較的短時間に印刷媒体に堆積される。このインクが迅速に乾燥しない場合、インク滴の広がりのため画像品質が悪化することがあり、印刷媒体にしわが寄るか、ひだができるかもしれない。いくつかの例では、印刷された画像は、画像が印刷された後に、しかしすべてのインクが乾燥する前にプリンタの巻取リールに巻かれることによって、破壊される可能性がある。

米国特許第６３６１２３０号明細書

　乾燥速度の変化に関連する問題の軽減を補助するために、印刷時または印刷後にインクを乾燥する方法が開発されてきた。これらの方法のいくつかには、赤外線で、あるいは加熱空気を媒体に方向付けることによって、種々のプリンタ構成要素を加熱することが含まれる。例えば、上記米国特許第６，３６１，２３０号は、媒体がプリンタを出るときにその媒体に加熱空気を印加するドライヤプレナムが取り付けられたプリンタについて記述している。しかし、これらのようなドライヤは種々の困難に絶えず直面している。これらの問題には、媒体にわたって均一でない温度、接触を不快にするかあるいは危険にもするプレナムそれ自体の高温度、および非効率な操作が含まれる。

　本発明は、印刷された媒体を乾燥するためのドライヤを備える。ドライヤは、外部プレナムエンクロージャと、プレナムエンクロージャ内に実質的に配置された内部加熱エンクロージャとを備える。ドライヤは、外部プレナムと加熱エンクロージャとの間に形成され、外部プレナムエンクロージャから加熱エンクロージャ内への空気流量を制限するように配置かつ寸法決めされた流量制限部と、内部加熱エンクロージャ内に配置された少なくとも１つの加熱要素と、内部加熱エンクロージャからおよびドライヤ外側の印刷媒体への空気流を可能にするための通気口と、を備える。

　プリンタドライヤは、プリンタの外側よりも高い気体圧力を有するプレナム領域を内部に形成するプレナムエンクロージャと、プレナム領域におけるよりも低い気体圧力状態にある、プレナムエンクロージャ内に実質的に配置された加熱エンクロージャと、加熱エンクロージャとドライヤの外側との間に通路を設けるように配置された通気口と、を備える。

　本発明のインクジェットプリンタは、湿潤インクを媒体上に制御可能に堆積するように構成した印刷装置と、プリンタに結合され、かつプリンタドライヤエンクロージャの内部から空気を取り入れ、湿潤媒体上に空気を放出するように構成された内部加熱エンクロージャを備えるプリンタドライヤエンクロージャと、内部加熱エンクロージャとプリンタドライヤエンクロージャとの間に配置され、内部加熱エンクロージャ内への気体流量を制限するように構成された気体流量制限通路であって、内部加熱エンクロージャの空気がプリンタドライヤエンクロージャの残部の空気よりも低い圧力状態にある通路と、を備える。

　インク乾燥の方法も提供する。このような１つの態様において、プリンタに使用するための媒体を乾燥する方法は、気体で第１のエンクロージャを加圧する工程と、第１のエンクロージャよりも第２のエンクロージャの気体が低い圧力状態で、第１のエンクロージャからおよび第２のエンクロージャ内に気体を導く工程と、第２のエンクロージャの気体を加熱する工程と、加熱された気体を第２のエンクロージャからかつ媒体上に放出する工程と、を含む。

　本発明の他の態様は、印刷機構を通して選択された方向に媒体を導くように構成された媒体前進機構と、媒体移動中に媒体に隣接した表面を有するドライヤとを備えるプリンタである。ドライヤの表面の１つ以上の開口部は、選択された方向に対し斜めの方向に細長い。

　次に、添付図面を参照して、本発明の実施態様について説明するが、全体にわたって同様の数字は同様の要素を指す。本明細書に提示した説明において使用する用語は、単に、本発明のある特定の実施態様の詳細な説明に関連して利用されているので、限定的または制限的に解釈されるようには意図されない。さらに、本発明の実施態様は複数の新規な特徴を含むことが可能であり、その新規な特徴の単一のものが、単独で、その望ましい特質に対し役割を負うのではなく、あるいは本明細書に記述した発明の実施に重要であるわけでない。

　図１を参照すると、インクジェットプリンタ１００の１つの特定の実施態様は、支持ブラケット１２０によってプリンタ１００に結合されたプリンタドライヤ１１０を備える。図１の実施態様では、支持ブラケット１２０は、プリンタドライヤ１１０のスタンド又は他の下面に取り付けられる。典型的に、連続的な印刷媒体１３０のロールは、プリンタ１００のローラに装着され、プリンタ１００への用紙の連続供給を可能にするか、あるいは用紙１３０の個別シートがプリンタ１００内に供給される。媒体は、印刷機構を通して、通常、送りローラまたは他の何らかの前進機構によって前進される。印刷機構は、例えばインクジェット印刷ヘッドを含むことが可能である。典型的に、媒体は、少なくともあるインクが完全に乾燥されずにプリンタ機構を出る。

　図１に示した本発明の実施態様では、媒体は、１つ以上の支持ブラケット１２０でプリンタ本体に取り付けられるドライヤ１１０の前のプリンタプラテンから落ちる。１つまたは複数の支持ブラケット１２０は、プリンタ１００からある距離にドライヤ１１０を支持して、プリンタドライヤ１１０と媒体１３０との間に小さなクリアランスを設けるように構成される。媒体１３０とプリンタドライヤ１１０との間の距離を最小にし、すなわち、プリンタドライヤからかつ媒体への熱伝達を最大にすることが好ましいかもしれないが、本発明は、プリンタ１００の用途に応じてこのクリアランスを変更できると考える。例えば、クリアランスは、プラテンの形状、プリンタ１００からの媒体退出角度、および使用する印刷媒体の厚さと種類に基づき選択することができる。さらに、単一シートの媒体１３０を使用する場合、媒体とプリンタドライヤ１１０との間のクリアランスは、シートがプリンタドライヤの側を通過するときのシート上の異なる位置において変化し得る。いくつかの例では、支持ブラケット１２０はプリンタドライヤ１１０を位置決めして、媒体とプリンタドライヤ１１０との間の多少の接触を可能にすることができる。図５と図６を参照して以下に説明するように、プリンタドライヤ１１０のいくつかの実施態様は、媒体１３０の縁部が印刷プロセス時にプリンタドライヤ１１０と接触した場合に生じる結着または引っかかりの可能性を低減する。

　プリンタ１００の実施態様は、１つ以上の支持ブラケット１２０を使用することが可能である。このような１つの実施態様では、２つの支持ブラケットは、媒体１３０がその間を通過するようにプリンタ１００の反対側端部から延在する。

　媒体１３０がプリンタドライヤ１１０の側を通過するとき、プリンタドライヤは、表面１４０の開口部を通してかつ媒体上に加熱気体を放出する。表面１４０は、媒体１３０とほぼ平行に整列されて示されている。しかし、本発明はそのようには限定されない。加熱された放出ガス内を媒体１３０が通過するとき、インク滴は、ドライヤ１１０からの加熱空気によって乾燥される。表面１４０の通気開口部用の１つの有利な構造について、図５と図６に関連して以下に説明する。

　図２は、本発明の一実施態様によるプリンタドライヤ１１０の断面図である。プリンタドライヤ１１０は、プレナム容量２１０を囲む外部プレナムエンクロージャ２００を備える。説明するように、プレナムエンクロージャ２００は、プレナム領域２１０への気体の進入および退出を可能にするために、換気される。しかし、記述するように、気体の流路は、気体がプレナムエンクロージャ２００を通過するときに実質的に制御される。説明を容易にするため、次の説明では、気体の一例として、プレナムエンクロージャ２００を通して流れる空気を利用するが、周囲の空気は、ドライヤに使用される通常、最も便利な気体源であることが理解される。しかし、本発明は、そのようには限定されず、用途に望ましいならば、代わりの気体を使用することができる。

　空気は、１つ以上の開口部２０７を介して２０５の方向のプレナムエンクロージャ２００に入る。開口部は、単一の開口部または１つ以上の隣接開口部であり得る。開口部の例としては、通気口、スロット、および／または孔を含む。ファン２２０は開口部の上方に配置される。ファン２２０は、プリンタドライヤ１１０の外側からかつプレナム容量２１０内に空気を引き込むように構成される。このようにして、プレナム容量２１０の空気は、プレナムエンクロージャ２００外側の周囲の空気に対してより高い圧力の状態である。

　典型的に、必ずしも必要ではないが、多数のファン２２０が使用される。１つ以上のファン２２０を有する実施態様では、各ファンは、プレナムエンクロージャ２００の開口部の上方に配置されることが好ましい。ファン２２０は、プリンタドライヤ１１０の幅に沿って離間され、プレナムエンクロージャ２００内への気体流入を強化することができる。

　ファン２２０によってプレナムエンクロージャ２００に引き込まれた空気は、プレナムエンクロージャ２００を出る前に、内部加熱エンクロージャ２３０を通して流れる。矢印２２５で示したように、空気は表面１４０を通してドライヤ１１０を出る。加熱エンクロージャ２３０はトラフまたはチャネルの形状であることが可能であり、チャネルの開口側面は、プレナムエンクロージャ２００の表面１４０の内部に固定される。他の実施態様では、内部エンクロージャは４面であり、内部加熱エンクロージャの１つの側面はドライヤ１１０の表面１４０を形成する。この実施態様では、加熱エンクロージャはドライヤ１１０の外面部分を形成するが、「内部」という用語が本明細書に使用されているごとく、当該加熱エンクロージャはなお「内部」エンクロージャと考えられる。

　加熱エンクロージャ２３０は、加熱空気がエンクロージャを出るための開口部を含むプリンタドライヤ１１０の表面１４０から距離Ａに配置された加熱要素２４０を備える。加熱要素２４０は、ファン２２０によって引かれた空気を加熱し、次に、この空気は加熱エンクロージャ２３０内を流れる。距離Ａは、空気がプレナムエンクロージャ２００を出て、媒体１３０と接触する前に、加熱空気の混合を高めるために選択することができる。一実施態様において、加熱要素は、表面１４０の出口通気口の後方約１と１／４インチ（３．１７５ｃｍ）に配置される。図２の実施態様では、これによって、加熱要素は、内部エンクロージャ２３０の前部と後部との間の途中の約２／３〜３／４に配置される。この配置は、媒体の均一な乾燥を行うために、ドライヤの全幅にわたって均一な空気退出温度を確保することに役立つ。図２に示した内部加熱エンクロージャは、ドライヤの露出面が過度に高熱にならないように、プレナム容量２１０を冷却器温度に維持することを補助する。

　操作中、加熱エンクロージャ２３０内の空気は、プレナムエンクロージャ２００内の空気に対してより低い圧力状態にあり、かつプレナムエンクロージャ２００の外側の周囲空気に対してより高い圧力状態にある。プレナムエンクロージャ２００内の高い空気圧は、加熱空気量を低減し、内部加熱エンクロージャ２３０を離れて、プレナムエンクロージャ２００に戻る。更に、高い圧力は、内部エンクロージャに入り、かつドライヤ１１０の長さ方向に沿うドライヤ１１０を離れる空気分布の変化量を減少させる。図３を参照して記述するように、プレナムエンクロージャ２００と加熱エンクロージャ２３０との間の気体流量を制限することによって、２つのエンクロージャの間の圧力差が強められる。

　図３は、プレナムエンクロージャ２００の部分を取り外したプリンタドライヤ１１０の背面斜視図である。本実施態様では、図３と図４の破線３００によって描かれた内部加熱エンクロージャの後壁は、限定された面積の開口部３１０（ａ）と３１０（ｂ）を含む。このように、加熱エンクロージャ２３０は、加熱エンクロージャの壁部に配置された気体流量制限部を備える。プレナム領域２１０の空気は、加熱エンクロージャ２３０に入るときに気体流量制限部を通過する。気体流量制限器の流動面積は、プレナム領域２１０（図２参照）からかつ加熱エンクロージャ２３０内への気体流量を制限または限定するように選択される。このようにして、加熱エンクロージャ２３０は、プレナム領域２１０の空気圧よりも低い圧力状態にある。従って、気体流量制限器は、加熱エンクロージャ２３０に入る気体の絞り点を形成する。

　いくつかの有利な実施態様では、気体流量制限器は複数のアパーチャによって形成される。図３の実施態様では、複数のアパーチャ３１０（ａ）、３１０（ｂ）は、２つ以上の長方形スロットによって形成される。このような１つの実施態様では、複数のアパーチャ３１０（ａ）、３１０（ｂ）は、加熱エンクロージャ２３０の長さに沿って、いくつかの好適な実施態様ではほぼ端から端まで延在する。代わりに、複数のアパーチャ３１０（ａ）、３１０（ｂ）は、加熱エンクロージャ２３０内の複数の孔の形態である。

　図３に示した実施態様では、２つのファン２２０は、プレナムエンクロージャ２００の下面に配置され、プリンタドライヤ１１０の外側からかつプレナム領域２１０内に空気を引き込むように構成される。しかし、単一のファンまたは３つ以上のファンを使用し得ることが理解されるであろう。

　図４は、図３の加熱エンクロージャ２３０の複数のアパーチャ３１０（ａ）、３１０（ｂ）の詳細図である。図４に示した実施態様では、アパーチャの各列は、１つ以上のセグメント３１０（ａ）（１）〜３１０（ａ）（ｎ）、３１０（ｂ）（１）〜３１０（ｂ）（ｎ）を備える。アパーチャ３１０（ａ）は、セグメント３１０（ａ）（１）、３１０（ａ）（２）〜３１０（ａ）（ｎ）を備える。アパーチャ３１０（ｂ）は、セグメント３１０（ｂ）（１）、３１０（ｂ）（２）〜３１０（ｂ）（ｎ）を備える。セグメントは、実質的に加熱エンクロージャ２３０の長さに沿って延在して、加熱エンクロージャ２３０に入る空気の均一な加熱を促進する。図４に示したように、スロットは水平構造で配列することが可能である。他の実施態様では、それらは斜めのスロット、垂直のスロット、あるいは適切に寸法決めされた孔でもよい。

　図５は、本発明の一実施態様による斜めの通気孔５００（ａ）〜（ｎ）を示したプリンタドライヤ１１０の正面斜視図である。図５に示した実施態様では、通気孔５００（ａ）〜（ｎ）は斜め構造である。しかし、通気孔５００（ａ）〜（ｎ）の代わりの構成を使用することができる。斜めの通気孔５００（ａ）〜（ｎ）は、剛性または可撓性の媒体１３０がプリンタドライヤ１１０の側を移動するとき、媒体１３０の方向に対し平行の方向に重なり合う。図２に戻ると、加熱空気は、媒体１３０に接触する前に、通気孔５００（ａ）〜（ｎ）を通して加熱エンクロージャ２３０を出る。通気孔５００（ａ）〜（ｎ）に重なり合うことによって、媒体１３０の表面にわたる退出加熱空気の分布が改善される。このようにして、媒体１３０に塗布されたインクの不均一な乾燥が低減される。

　図６は、図５の斜めの通気孔５００（ａ）〜（ｎ）の正面詳細図である。通気孔の重なり合った形状５００（ａ）〜（ｎ）は、破線６００（ａ）〜（ｎ）に沿って示されている。破線６００（ａ）〜（ｎ）は、媒体移動の方向６１０に対し平行である。通気孔５００（ａ）および通気孔５００（ｂ）は、破線６００（ａ）に沿って重なり合う。通気孔５００（ｂ）および通気孔５００（ｎ）は、破線６００（ｂ）に沿って重なり合う。

　通気孔５００（ａ）〜（ｎ）の斜めの形状は、媒体１３０がドライヤ１１０の表面に接触した場合、通気孔が媒体１３０の移動を阻止する機会を最小にする手段をさらに提供する。従来技術のヒータ通気口は、典型的に、媒体移動の方向に対し垂直方向に延在するように構成されていた。このことは、媒体の全幅にわたる空気流の均一性を高める。しかし、この垂直の配向を有するスロットに媒体が通過するとき、前縁が通気孔の底部縁部に引っかかる可能性があることが確認されている。これは、媒体ロールの初期の取付け時に不便であり、引っかかりがプリントプロセスの間に生じるならば、単一シートの印刷においてより重大な操作上の問題を引き起こすことがある。

　この問題を軽減するために、本発明のいくつかの実施態様は、図５と図６に示したような斜めのスロットを利用する。「斜め」とは、ドライヤを通過する媒体移動に対し平行でも垂直でもなく、スロットが配向されることを意味する。このことは、媒体が加熱表面１４０を通過するときに、スロットに引っかかる媒体前縁の傾向を実質的に低減する。

　媒体移動に対し平行な垂直スロットも引っかかりを少なくするであろうが、垂直のスロット配向は、媒体全幅にわたって均一であるよりも、ストライプ状に媒体を乾燥させる傾向を有する。この問題を回避するために、上述のような重なり合った斜めのスロットを設けることが有利である。これらの実施態様では、斜めのスロットの重なり合う性質は、引っかかりの発生を実質的に低減しつつ、乾燥性能が垂直配向のスロットに匹敵するように、媒体の幅にわたって空気流さえも形成する。

　プリンタドライヤ１１０の一実施態様では、通気孔６００の周囲は面取り部６２０である。通気孔５００の縁部の面取りは、媒体１３０がプリンタドライヤ１１０の表面に接触した場合、媒体１３０が抵抗を受ける機会を減らす。

プリンタとプリンタドライヤとの間を通過する媒体上に印刷される、インクジェット印刷システム用のプリンタおよびプリンタドライヤの側面図である。 本発明の一実施態様によるプリンタドライヤの断面図である。 プレナムエンクロージャの頂部を取り外したプリンタドライヤの背面斜視図である。 図３の加熱エンクロージャに配置された気体流量制限器の詳細図である。 本発明の一実施態様による斜めの通気孔を示したプリンタドライヤの正面斜視図である。 プリンタドライヤの構造体を取り外した図５の斜めの通気孔の正面詳細図である。

符号の説明

　１００　プリンタ、１１０　プリンタドライヤ、１２０　支持ブラケット、１３０　媒体、１４０　表面、２００　外部プレナムエンクロージャ、２０５　方向、２０７　開口部、２１０　プレナム容量、２２０　ファン、２２５　矢印、２３０　内部加熱エンクロージャ、２４０　加熱要素、３００　破線、３１０（ａ），３１０（ｂ）　開口部、３１０（ａ）（１）〜３１０（ａ）（ｎ）　開口部のセグメント、３１０（ｂ）（１）〜３１０（ｂ）（ｎ）　開口部のセグメント、５００（ａ）〜５００（ｎ）　斜めの通気孔、６００　通気孔、６００（ａ）〜６００（ｎ）　破線、６１０　媒体移動の方向、６２０　面取り部。

Claims (4)

1. 　印刷媒体を乾燥するためのドライヤであって、
   　外部プレナムエンクロージャと、
   　前記プレナムエンクロージャ内に実質的に配置される内部加熱エンクロージャと、
   　前記外部プレナムエンクロージャと前記加熱エンクロージャとの間に形成され、前記外部プレナムエンクロージャから前記加熱エンクロージャ内への空気流量を制限するように配置かつ寸法決めされた流量制限部と、
   　前記内部加熱エンクロージャ内に配置された少なくとも１つの加熱要素と、
   　前記内部加熱エンクロージャからおよび前記ドライヤ外側の印刷媒体への空気流を可能にするための通気口と、
   　を備えるドライヤ。
2. 　インクジェットプリンタであって、
   　湿潤インクを媒体上に制御可能に堆積するように構成した印刷装置と、
   　前記プリンタに結合され、かつプリンタドライヤエンクロージャの内部から空気を取り入れ、湿潤媒体上に空気を放出するように構成された内部加熱エンクロージャを備えるプリンタドライヤエンクロージャと、
   　前記内部加熱エンクロージャと前記プリンタドライヤエンクロージャとの間に配置され、前記内部加熱エンクロージャ内への気体流量を制限するように構成された気体流量制限通路であって、前記内部加熱エンクロージャの空気が前記プリンタドライヤエンクロージャの残部の空気よりも低い圧力状態にある通路と、
   　を備えるインクジェットプリンタ。
3. 　プリンタによって印刷される媒体を乾燥するためのドライヤであって、
   　前記プリンタの外側よりも高い気体圧力を有するプレナム領域を内部に形成するプレナムエンクロージャと、
   　前記プレナム領域におけるよりも低い気体圧力状態にある、前記プレナムエンクロージャ内に実質的に配置された加熱エンクロージャと、
   　前記加熱エンクロージャと前記ドライヤの外側との間に通路を設けるように配置された通気口と、
   　を備えるドライヤ。
4. 　プリンタに使用するための媒体を乾燥する方法であって、
   　気体で第１のエンクロージャを加圧する工程と、
   　前記第１のエンクロージャよりも第２のエンクロージャの気体が低い圧力状態で、前記第１のエンクロージャから前記第２のエンクロージャ内に気体を導く工程と、
   　前記第２のエンクロージャの気体を加熱する工程と、
   　加熱された気体を前記第２のエンクロージャからおよび前記媒体上に放出する工程と、
   　を含む方法。

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