JP2010208100A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温風の熱を効率よく利用し液滴乾燥を行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】吸気口９２より導入された外気１１０は吸気流路９４内を吸引され、複数の乾燥器９６にて加熱され、用紙Ｐの表面に吹き付けられる。このとき搬送方向最下流側の乾燥器９６Ａは外気１１０を吸入し、加熱した温風１１２として用紙Ｐの表面を乾燥させる。その後、温風１１２は導風路１００Ａを経由して上流側の乾燥器９６Ｂのハウジング（箱体）を加熱する。温風１１２により加熱された乾燥器９６Ｂは、外気１１０を吸入し加熱する点では乾燥器９６Ａと同様だが、ハウジングを加熱されているため乾燥器９６Ａに比較して、より効果的に高温まで外気１１０を加熱する。乾燥器９６Ｂを加熱した温風１１２は用紙Ｐを乾燥させることで溶媒の蒸気を含んだ排気１１４となり、排気流路１０２Ａを経由し排気口１０４より排気１１８として排出される。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関する。

従来より、例えばインクジェット記録装置において汎用紙Ｐに水性インクを印刷する場合、高画質の画像を作成するためにはインク中の水分が用紙Ｐの原紙層に浸透するのを防ぐため、瞬時に印刷面を乾燥させる必要がある。

この印刷面の乾燥方式としては用紙Ｐを加熱する、あるいは温風を吹き付ける等の方法が一般的であり、描画後に直ちに乾燥をするためには、加熱したステージに用紙Ｐを吸着して、描画後にすぐに温風を吹き付ける方式が考えられる。

例として、インクを乾燥させ水蒸気を含んだ温風で、再度用紙を加湿しつつ乾燥用の熱源を加熱するインク乾燥方式を用いたインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、記録媒体内のインクの打込量に応じて風量、吹き付け時間等を制御するインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。あるいは用紙の裏表両側から温風を吹き付け、効率よくインクを乾燥させるインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００７−３３１１６９号公報 特開２００７−０３８４２９号公報 特開２００２−３４７２２６号公報

しかし上記特許文献１に記載の方法は、インク吐出を行う前に用紙に塗布された反応液を乾燥させ、インク吐出後には吹き付けられる温風でインク中の溶媒を除去・再利用する構成上、インクの溶媒（水など）を完全に除去することは難しい。

また、乾燥能力を向上させるため乾燥温度を上げる、風量を増やす等の対策を取れば、乾燥によって発生する熱や温風がヘッドの吐出面に到達し、ノズル面のインクが乾いてしまう、あるいはノズル面の温度が上昇してしまうため、インクの吐出性能が安定しない等の問題が発生する虞がある。

さらに上記特許文献２に記載の方法においては、吐出方向に沿って温風を吹き付ける構成のため、インクの乾燥によって蒸発する水分が周辺に停滞し、連続して処理を行うと停滞した上記により乾燥の効率が劣化する、処理枚数によって用紙の乾燥具合が変動する構成となっている。

また、この方法でも同様にインクジェット記録ヘッドに熱や温風が伝わってしまう構造であるため、インク乾燥性能を向上させるために乾燥温度を上げる、風量を増やす等の対策を取ればインク滴吐出時の吐出性能が安定しにくくなるという問題がある。

さらに上記特許文献３に記載の方法においては、用紙を乾燥させて蒸気を含んだ温風の中を乾燥直後の用紙が通過する構成とされているため、用紙を一端乾燥させても温風中の蒸気が再度、用紙に戻ってしまう虞がある。

本発明は上記事実を考慮し、温風の熱を効率よく利用し液滴乾燥を行う画像形成装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、記録媒体を保持面で保持し搬送するステージと、前記保持面に対向して設けられた液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドよりも搬送方向下流側で前記保持面に対向して搬送方向上流側へ温風を吹き付ける複数の送風手段と、前記送風手段へ外気を導入する吸気流路と、搬送方向下流側の前記送風手段が前記保持面に吹き付けた温風を、搬送方向上流側の前記送風手段の筐体外側へ導く導風路と、前記導風路より排出される温風を排気する排気流路と、を備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、搬送方向下流側から保持面に吹き付けられた温風は媒体を乾燥したのち上流側の乾燥器を加熱することで熱効率を向上させ、さらに蒸気を含んだ温風は排気されることで再び媒体表面に溶媒が戻ることを防ぐことができる。

請求項２に記載の発明は、記録媒体を保持面で保持し搬送するステージと、前記保持面に対向して設けられた液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドよりも搬送方向下流側で前記保持面に対向して搬送方向上流側へ温風を吹き付ける複数の送風手段と、前記送風手段へ外気を導入する吸気流路と、搬送方向下流側の前記送風手段が前記保持面に吹き付けた温風を、搬送方向上流側の前記送風手段の前記吸気流路へ導く導風路と、前記導風路より排出される温風を排気する排気流路と、を備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、搬送方向下流側から保持面に吹き付けられた温風は媒体を乾燥したのち上流側の吸気流路を加熱することで熱効率を向上させ、さらに蒸気を含んだ温風は排気されることで再び媒体表面に溶媒が戻ることを防ぐことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記ステージは搬送ドラムであることを特徴とする。

上記の発明によれば、高速で記録媒体の搬送位置精度に優れた画像形成装置とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記保持面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、加熱手段で保持面を加熱し、より効率よく液滴乾燥を行うことができる。

本発明は上記構成としたので、温風の熱を効率よく利用し液滴乾燥を行う画像形成装置とすることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要部を示す概念図である。 図１に示す画像形成装置の構造を拡大して示す側面図である。 図２に示す画像形成装置の構造を拡大して示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。

＜全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０には、記録媒体としての用紙Ｐの搬送方向上流側に、用紙Ｐを給紙搬送する給紙搬送部１２が設けられている。この給紙搬送部１２の搬送方向下流側には、用紙Ｐの搬送方向に沿って、用紙Ｐの記録面に処理液を塗布する処理液塗布部１４、用紙Ｐの記録面に画像を形成する画像形成部１６、乾燥した画像を用紙Ｐに定着させる画像定着部２０、画像が定着した用紙Ｐを排出する排出部２１が順次設けられている。以下、各処理部について説明する。

＜給紙搬送部＞
給紙搬送部１２には、用紙Ｐが積載される積載部２２が設けられており、積載部２２の用紙搬送方向下流側には、積載部２２に積載された用紙Ｐを一枚ずつ給紙する給紙部２４が設けられている。給紙部２４によって給紙された用紙Ｐは、複数のローラ対２６で構成された搬送部２８を経て、処理液塗布部１４へ搬送される。

＜処理液塗布部＞
処理液塗布部１４では、処理液塗布ドラム３０が回転可能に配設されている。この処理液塗布ドラム３０には、用紙Ｐの先端部を挟持して用紙Ｐを保持する保持部材３２が設けられており、保持部材３２を介して、処理液塗布ドラム３０の表面に用紙Ｐを保持した状態で、処理液塗布ドラム３０の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。

なお、後述する中間搬送ドラム３４、画像形成ドラム３６及び画像定着ドラム４０についても、処理液塗布ドラム３０と同様に保持部材３２が設けられている。そして、この保持部材３２によって、上流側のドラムから下流側のドラムへの用紙Ｐの受け渡しが行われる。

処理液塗布ドラム３０の上部には、処理液塗布ドラム３０の周方向に沿って、処理液塗布装置４２及び処理液乾燥装置４４が配設されており、処理液塗布装置４２によって、用紙Ｐの記録面に処理液が塗布され、処理液乾燥装置４４によって、処理液が乾燥される。

ここで、処理液はインクと反応して色材（顔料）を凝集し、色材（顔料）と溶媒を分離促進する効果を有している。処理液塗布装置４２には、処理液が貯留された貯留部４６が設けられており、グラビアローラ４８の一部が処理液に浸されている。

このグラビアローラ４８にはゴムローラ５０が圧接して配置されており、ゴムローラ５０が用紙Ｐの記録面（表面）側に接触して処理液が塗布される。また、グラビアローラ４８にはスキージ（図示せず）が接触しており、用紙Ｐの記録面に塗布する処理液塗布量を制御する。処理液乾燥装置４４には、熱風ノズル５４及び赤外線ヒーター５６（以下「ＩＲヒーター５６」という）が処理液塗布ドラム３０の表面に近接して配設されている。処理液塗布部１４で記録面に処理液が塗布、乾燥された用紙Ｐは、処理液塗布部１４と画像形成部１６の間に設けられた中間搬送部５８へ搬送される。

＜中間搬送部＞
中間搬送部５８には、中間搬送ドラム３４が回転可能に設けられており、中間搬送ドラム３４に設けられた保持部材３２を介して、中間搬送ドラム３４の表面に用紙Ｐの先端を保持し、中間搬送ドラム３４の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。

＜画像形成部＞
画像形成部１６には、画像形成ドラム３６が回転可能に設けられており、画像形成ドラム３６に設けられた保持部材３２を介して、画像形成ドラム３６の表面に用紙Ｐを保持し、画像形成ドラム３６の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。

画像形成ドラム３６の上部には、画像形成ドラム３６の外周面に近接して、シングルパス方式のインクジェットラインヘッド６４で構成されたヘッドユニット６６が配設されている。このヘッドユニット６６では、例えば基本色であるＹＭＣＫのインクジェットラインヘッド６４が画像形成ドラム３６の周方向に沿って配列され、用紙Ｐ上に各色の液滴で画像を形成する。

インクジェットラインヘッド６４は、画像形成ドラム３６に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図示せず）に同期して液滴吐出を行うことで、高精度に着弾位置を決定すると共に、画像形成ドラム３６の振れ、回転軸６８の精度、ドラム表面速度に依存せず、液滴吐出ムラを低減することが可能となる。

なお、ヘッドユニット６６は画像形成ドラム３６の上部から退避可能とされており、インクジェットラインヘッド６４のノズル面清掃や増粘インク排出などのメンテナンス動作は、このヘッドユニット６６を画像形成ドラム３６の上部から退避させることで実施される構成とされていてもよい。

記録面に画像が形成された用紙Ｐは、画像形成ドラム３６の回転によって、画像形成部１６とインク乾燥部１８の間に設けられた中間搬送部７０へ搬送されるが、中間搬送部７０については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。

＜インク乾燥部＞
インク乾燥部１８には、乾燥ドラム３８が回転可能に設けられており、乾燥ドラム３８の上部には、乾燥ドラム３８の表面に対向する位置に乾燥ユニット９０が設けられている。

図２および図３に示すように乾燥ユニット９０は、吸気口９２より吸気流路９４を経由して導入した外気を複数の乾燥器９６に設けられたファン９８で加圧し、ヒータ９９で加熱、用紙Ｐの表面に搬送方向下流側から上流側へ向けて吹き付ける構成とされている。

吸気口９２から各々の乾燥器９６へ至る吸気流路９４は一本の吸気流路から分岐していても、あるいは個々の乾燥器９６ごとに独立して設けられていてもよく、例えば搬送方向と直交する方向に個々の乾燥器９６ごとの吸気流路９４が並んで配置されている構成であってもよい。

図２および図３の例のように、搬送方向下流側から順に乾燥器９６Ａ〜乾燥器９６Ｄが配列されている場合、まず乾燥器９６Ａが用紙Ｐに吹き付ける温風を乾燥器９６Ｂの筐体へと導く導風路１００Ａが設けられている。

導風路１００Ａは乾燥器９６Ｂの筐体周囲を通過後、そのまま吸気流路９４と交わらず装置外へ温風を排気する排気流路１０２Ａとなり、装置外へ連通している。排気流路１０２Ａが装置外へ向けて開口した排気口１０４と吸気口９２との間には、吸気口９２へ排気が再度吸入されることを防ぐ遮蔽板１０６が設けられていてもよい。

このとき搬送方向最上流の乾燥器９６から用紙Ｐに吹き付けられる温風は、そのまま導風路１００Ｄを通過して排気口１０４より排気される。

また乾燥器９６Ａ〜乾燥器９６Ｄの順に搬送方向上流側へ配列され、温風が吹き付けられる用紙Ｐの含水率もまた搬送方向上流側ほど高いため、乾燥器９６Ａ〜乾燥器９６Ｄの順にファン９８の風量やヒータ９９の発熱量などで規定される乾燥能力を高める配置とされていてもよい。

また乾燥器９６は、温風の吹きつけ角度を用紙Ｐの搬送方向上流側（後端側）に向けて配置するようにしている。これにより、乾燥ドラム３８の外周面へ用紙Ｐを押し付け、乾燥ドラム３８の表面に用紙Ｐを保持させた状態を維持することができる。

乾燥器９６による温風によって、用紙Ｐの画像形成部では、色材凝集作用により分離された溶媒が乾燥され、薄膜の画像層が形成される。温風は用紙Ｐの搬送速度によっても異なるが、例えば５０℃〜７０℃に設定され、ヒータ９９の温度を２００℃〜６００℃に設定する事で、インク表面温度が５０℃〜６０℃になるよう設定されていてもよい。蒸発した溶媒は排気と共に排気流路１０２を通じて排気口１０４より画像形成装置１０の外部へ排出される。

また乾燥ドラム３８の外周面に対向してヒータ３７が設けられている。ヒータ３７は乾燥ドラム３８を外側から加熱し、矢印Ｈのように乾燥ドラム３８自体の温度を上げることで、外周面に保持される用紙Ｐを一定以上の温度に保ち、用紙Ｐの含水量を抑える構成とされている。

＜画像定着部＞
画像定着部２０には、画像定着ドラム４０が回転可能に設けられており、画像定着部２０では、用紙Ｐ上に形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が加熱／加圧されて溶融し、用紙Ｐ上に固着定着する機能を有する。

画像定着ドラム４０の上部には、画像定着ドラム４０の表面に近接して、加熱ローラ７８が配設されている。この加熱ローラ７８は熱伝導率の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプが組み込まれており、加熱ローラ７８によって、ラテックスのＴｇ温度以上の熱エネルギーが付与される。これにより、ラテックス粒子を溶融し、用紙Ｐ上の凹凸に押し込み定着を行うと共に画像表面の凹凸を平滑化し光沢性を得ることを可能とする。

加熱ローラ７８の下流側には、定着ローラ８０が設けられている、この定着ローラ８０は画像定着ドラム４０の表面に圧接した状態で配置され、画像定着ドラム４０との間でニップ力を得るようにしている。このため、定着ローラ８０又は画像定着ドラム４０のうち、少なくとも一方は表面に弾性層を持ち、用紙Ｐに対して均一なニップ幅を持つ構成とする。

以上の工程を経たのち、記録面の画像が定着した用紙Ｐは画像定着ドラム４０の回転によって、画像定着部２０の下流側に設けられた排出部２１側へ搬送される。

なお本実施形態では画像定着部２０について説明したが、乾燥ドラム３８で記録面に形成された画像を乾燥・定着させる構成とされていてもよく、画像定着部２０は必ずしも必須ではない。

＜乾燥部の効果＞
本実施形態に係る画像形成装置は図２、図３に拡大して示されるような乾燥部の周辺構造を備えている。

図３に示すように、吸気口９２より導入された外気１１０は吸気流路９４内を吸引され、複数の乾燥器９６にて加熱され、用紙Ｐの表面に吹き付けられる。

このとき搬送方向最下流側の乾燥器９６Ａは外気１１０を吸入し、加熱した温風１１２として用紙Ｐの表面を乾燥させる。その後、温風１１２は導風路１００Ａを経由して上流側の乾燥器９６Ｂのハウジング（箱体）を加熱する。

温風１１２により加熱された乾燥器９６Ｂは、外気１１０を吸入し加熱する点では乾燥器９６Ａと同様だが、ハウジングを加熱されているため乾燥器９６Ａに比較して、より効果的に高温まで外気１１０を加熱する。

乾燥器９６Ｂを加熱した温風１１２は用紙Ｐを乾燥させることで溶媒の蒸気を含んだ排気１１４となり、排気流路１０２Ａを経由し排気口１０４より排気１１８として排出される。

一方、用紙Ｐの表面は搬送方向上流側ほど乾燥が進んでいないため含まれる溶媒の量が多いが、乾燥器９６Ｂで加熱された温風１１６は温風１１２よりも温度が高いので、より効果的に用紙Ｐの表面を乾燥させる。

さらに温風１１６は用紙Ｐの表面を乾燥させたのち導風路１００Ｂに導かれ、搬送方向上流側の乾燥器９６Ｃのハウジングを加熱する。温風１１６により加熱された乾燥器９６Ｃもまた、外気１１０を吸入し加熱する点では乾燥器９６Ａおよび乾燥器９６Ｂと同様だが、ハウジングを温風１１６により加熱されているため乾燥器９６Ａ、乾燥器９６Ｂに比較して、より効果的に高温まで外気１１０を加熱する。同様に搬送方向上流側の乾燥器９６Ｄもまた、乾燥器９６Ｃよりの温風１１６で加熱され、乾燥器９６Ａ、乾燥器９６Ｂに比較して、より効果的に高温まで外気１１０を加熱する。

用紙Ｐは表面を温風１１６、温風１１２で乾燥されながら搬送されるが、前述のように搬送方向上流側ほど乾燥が進んでいないため含まれる溶媒の量が多く、最上流側の乾燥器９６Ｄが吹き付ける温風１１６のみでは乾燥が十分でない場合もあり得る。

本実施形態では、搬送方向上流側の乾燥器９６が吹き付ける温風１１６が温度が高く、含まれる溶媒の量が多い状態の用紙Ｐ表面を効果的に乾燥させる。

また用紙Ｐの表面より蒸発した溶媒を含む排気１１４は用紙Ｐの表面近傍に滞留せず、排気流路１０２Ａ〜１０２Ｃおよび導風路１００Ｃを経て排気口１０４より排気１１８として排出されるため、蒸発した溶媒が再び用紙Ｐの表面に戻ることはない。

さらに温風１１２、温風１１６は搬送方向下流側から上流側へ吹き付けるため、用紙Ｐを乾燥ドラム３８の表面に押し付け、搬送中の用紙Ｐの挙動を安定させることで搬送安定性を高めている。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

例えば上記実施形態ではドラムの表面に用紙Ｐを保持、搬送する構成を例に挙げたが、これに限定せず例えば無端ベルト状の搬送ベルトを用いる構成や、平板状のステージを用いて用紙を搬送する構成に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態では処理液塗布部１４で用紙Ｐに処理液を塗布し、乾燥させる処理を施したのち用紙Ｐに対してヘッドユニット６６にて液滴吐出を行う構成を例に挙げたが、勿論これに限定せず例えば通常紙（プレーンペーパー）を保持してそのまま搬送し、表面に液滴を直接吐出して画像を形成する通常のインクジェットプリンタに本発明を適用することも可能である。

さらに吐出される液はインクに限定されず、例えばエッチング時の基板パターン形成などに応用してもよい。

１０ 画像形成装置
１８ 乾燥部
２０ 画像定着部
３６ 画像形成ドラム（ステージ）
６４ インクジェットラインヘッド（液滴吐出ヘッド）
９０ 乾燥ユニット
９２ 吸気口
９４ 吸気流路
９６ 乾燥器（送風手段）
９８ ファン
９９ ヒータ
１００ 導風路
１０２ 排気流路
１０４ 排気口
１０６ 遮蔽板
１１０ 外気
１１２ 温風
１１４ 排気
１１６ 温風
１１８ 排気

Claims (4)

1. 記録媒体を保持面で保持し搬送するステージと、
   前記保持面に対向して設けられた液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドよりも搬送方向下流側で前記保持面に対向して搬送方向上流側へ温風を吹き付ける複数の送風手段と、
   前記送風手段へ外気を導入する吸気流路と、
   搬送方向下流側の前記送風手段が前記保持面に吹き付けた温風を、搬送方向上流側の前記送風手段の筐体外側へ導く導風路と、
   前記導風路より排出される温風を排気する排気流路と、
   を備えた画像形成装置。
2. 記録媒体を保持面で保持し搬送するステージと、
   前記保持面に対向して設けられた液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドよりも搬送方向下流側で前記保持面に対向して搬送方向上流側へ温風を吹き付ける複数の送風手段と、
   前記送風手段へ外気を導入する吸気流路と、
   搬送方向下流側の前記送風手段が前記保持面に吹き付けた温風を、搬送方向上流側の前記送風手段の前記吸気流路へ導く導風路と、
   前記導風路より排出される温風を排気する排気流路と、
   を備えた画像形成装置。
3. 前記ステージは搬送ドラムである請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記保持面を加熱する加熱手段を備えた請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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