JP2013039721A

JP2013039721A - 記録装置

Info

Publication number: JP2013039721A
Application number: JP2011177815A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Sasaki; 恒之佐々木; Yoichi Kobayashi; 洋一小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-16
Also published as: US20130044171A1; JP5772382B2

Abstract

【課題】インクを乾燥及び硬化させるためのエネルギーを抑制し、周辺部材への熱の影響を減少させる。
【解決手段】記録装置１は、記録媒体Ｍに対して液体を噴射して記録処理を行う記録部３と、記録媒体Ｍに対して液体に含まれる水の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第一赤外線加熱部４２と、第一赤外線加熱部４２よりも搬送方向下流側に配置されて記録媒体Ｍに対して液体に含まれる溶剤の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第二赤外線加熱部４３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録装置に関する。

インクを用いたプリンターでは、記録媒体上にインクが吐出されて乾燥する前に隣接するインク（ドット）が吐出されると、インクが互いに混ざり合うことにより滲みが生じ、これにより記録品質が著しく低下するという不具合が生じる。このような不具合を解消するために、記録媒体を加熱してインクの定着を促進させる必要がある。

特許文献１には、記録モード、インク及び被記録媒体の種別に適した電磁波の量が輻射され、インクジェットヘッドにより吐出された被記録媒体上に付着したインクを乾燥するインクジェット記録装置が開示されている。同文献によると、輻射加熱手段からの赤外線は、インクの表面部分或いは被記録媒体の表面で反射する成分と、インクを透過して被記録媒体へ入射する成分、およびインク内に吸収される成分とに分かれ、このインク内に共振吸収される輻射エネルギーがインクの分子を振動させて、この振動によりインクの分子（または原子）間に摩擦熱が発生し、これにより乾燥を行うことが記載されている。

そして、特許文献１の加熱手段は、同文献の図８に示す輻射エネルギーのうち、インク表面で反射する（損失）成分ならびにインクを透過する（被記録媒体の加熱）成分を少なくしつつ、インクにおいて吸収される（加熱）成分を増やしている。すなわち、電磁波の大部分をインクに吸収されるよう設け、被記録媒体よりもその表面上に付着したインクを集中的に加熱させるために、波長が３．０μｍ以下の電磁波を用いている。これにより、記録モードや媒体の種類を考慮することなく、インクの乾燥を行っている。

特開２００６−２２４４６０号公報

インクを使用したインクジェット記録装置では、インク着弾後にインクの凝集・ブリード対策としてインクの水分を蒸発させる乾燥工程と、インクを重合・硬化させてインクを定着させる硬化工程とがそれぞれ必要になる。
しかし、特許文献１の場合、乾燥工程及び硬化工程を区別することなく、同時に行っているので、インクが十分に乾燥することなく硬化工程が行われる。その結果、インクが滲んだ状態で定着してしまい、記録画質が劣化する問題がある。

また、特許文献１の場合、波長が３．０μｍ以下の電磁波を用いてインクの乾燥工程、硬化工程を同時に行っているので、各工程に適した電磁波を用いる場合に比べて加熱時のエネルギーロスが大きく、加熱部の周辺部材まで加熱してしまう問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたものであり、インクを乾燥及び硬化させるためのエネルギーを抑制し、周辺部材への熱の影響を減少させることができる記録装置を提供することを目的とする。

本発明に係る記録装置は、搬送方向へ搬送される記録媒体に対して液体を噴射して記録処理を行う記録部と、前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記記録部によって記録処理された記録媒体に対して前記液体に含まれる水の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第一赤外線加熱部と、前記第一赤外線加熱部よりも搬送方向下流側における前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記第一赤外線加熱部によって加熱された記録媒体に対して前記液体に含まれる溶剤の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第二赤外線加熱部と、を備えることを特徴とする。

前記第一赤外線加熱部は、２〜６μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする。

前記第二赤外線加熱部は、４〜１２μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする。

前記記録部よりも搬送方向上流側における前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記記録部により記録処理される前の記録媒体に対して、前記記録媒体の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第三赤外線加熱部を備えたことを特徴とする。

前記第三赤外線加熱部は、４〜８μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする。

本発明の実施形態に係るプリンターを示す斜視図である。プリンターの概略構成を示す断面図である。第一加熱ユニットの一部を示す斜視図である。

以下、本発明に係る記録装置の各実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態では、本発明に係る記録装置として、インクジェット式プリンター（以下、単にプリンター１と称する）を例示する。

図１は、本発明の実施形態に係るプリンター１の外観を示す斜視図である。図２は、プリンター１の概略構成を示す断面図である。図３は、第一加熱ユニット４２の赤外線ヒーター４２ａ等を示す斜視図である。

プリンター（記録装置）１は、比較的大型のメディアＭを扱うラージフォーマットプリンター（ＬＦＰ）である。メディアＭは、例えば６４インチ（Ｉｎｃｈ）程度の幅を有する帯状の媒体であり、例えば塩化ビニル系フィルムや紙などから形成されている。

プリンター１は、ロール・ツー・ロール方式でメディアＭを搬送する搬送部２と、メディアＭに対して液体としてのインク（例えば水系顔料インク）を噴射して画像や文字等を記録する記録部３と、メディアＭを加熱する加熱部４とを有する。これら各構成部は、本体フレーム５に支持されている。

搬送部２は、ロール状に回巻されたメディアＭを送り出す巻出部２１と、送り出されたメディアＭをロール状に巻き取る巻取部２２と、巻出部２１，巻取部２２の間の搬送経路においてメディアＭを保持して搬送力を与える搬送ローラー対２３と、を有する。巻出部２１、巻取部２２、搬送ローラー対２３は、不図示のモーター及び減速機により駆動される。

記録部３は、搬送ローラー対２３の下流側の搬送経路においてメディアＭに対してインクを噴射するインクジェットヘッド３１と、インクジェットヘッド３１を搭載して幅方向に往復移動自在なキャリッジ３２と、を有する。インクジェットヘッド３１は、複数のノズルを備え、メディアＭとの関係で選択されて浸透乾燥や蒸発乾燥を必要とする水系インクを噴射可能な構成となっている。

メディア支持部１０は、メディアＭの搬送経路の一部を構成するものであり、巻出部２１，２２の間において、メディアＭを上方に凸となるように湾曲させて支持する構成となっている。

加熱部４は、記録部３が設けられた位置よりも搬送方向上流側でメディアＭを予熱するプレ加熱ユニット４１と、記録部３の上面側（メディアＭに対向する面の反対側）からメディアＭを加熱する第一加熱ユニット４２と、記録部３が設けられた位置よりも搬送方向下流側でメディアＭを加熱する第二加熱ユニット４３とを有する。

プレ加熱ユニット（第三赤外線加熱部）４１は、熱源として長尺状の赤外線ヒーター４１ａと、赤外線ヒーター４１ａから全方位へ放射される熱線を反射させて当該熱線をメディアＭの記録面に向けて集中して照射させるための反射板４１ｂと、を有する。赤外線ヒーター４１ａは、その長手方向の両端がメディアＭの幅方向両端に略対応するように、メディアＭの幅方向（搬送方向に直交する方向）に沿って、メディアＭに対向する位置に配設されている。

メディア（記録媒体）Ｍは、水分が含まれているとしわが生じる。そこで、赤外線ヒーター４１ａは、メディアＭに中赤外線を照射することでメディアＭを加熱乾燥させて（予熱工程）、メディアＭのしわを伸ばす。
メディアＭに含まれる水分を蒸発させるためには、メディアＭを加熱する必要がある。このため、赤外線ヒーター４１ａから放射される中赤外線のピーク波長（極大波長）は、メディアＭの最大吸収波長及びその近傍の波長帯域（メディアＭが吸収しやすい光波長帯域）内にある。メディアＭが紙媒体の場合は、例えば４〜８μｍ帯域内にあればよい。
そして、メディアＭは、第一加熱ユニット４２で加熱される前にプレ加熱ユニット４１で加熱され、しわが伸ばされる。これにより、メディアＭが第一加熱ユニット４２による加熱前後の熱膨張差が抑制され、メディアＭの伸縮が低減される。

第一加熱ユニット（第一赤外線加熱部）４２は、プレ加熱ユニット４１より搬送方向下流側であって、記録部３の上面側（メディアＭに対向する面の反対側）からメディアＭを加熱する。つまり、第一加熱ユニット４２は、搬送方向においてキャリッジ３２とほぼ同位置に配置されて、メディアＭを記録面側から加熱する。
第一加熱ユニット４２は、熱源として長尺状の赤外線ヒーター４２ａと、赤外線ヒーター４２ａから全方位へ放射される熱線を反射させて当該熱線をメディアＭの記録面に向けて集中して照射させるための反射板４２ｂと、を有する。赤外線ヒーター４２ａは、その長手方向の両端がメディアＭの幅方向両端に略対応するように、メディアＭの幅方向（搬送方向に直交する方向）に沿って、メディアＭに対向する位置に配設されている。

赤外線ヒーター４２ａは、例えば、表面に厚さ１００μｍ以下の赤外線コーティングが施されたハロゲンヒーター管で構成されており、熱応答性（高速応答性）に優れ、小熱容量化が図られている。このため、インクの着弾直後の凝集・ブリードが回避され、非常時の安全性が確保される。

赤外線ヒーター４２ａは、メディアＭに中赤外線を照射することでメディアＭに着弾されたインクを乾燥させる（乾燥工程）。
インクに含まれる水分を蒸発させるために、赤外線ヒーター４２ａから放射される中赤外線のピーク波長は、インクに含まれる水の最大吸収波長及びその近傍の波長帯域（水系インクに含まれる水が吸収しやすい光波長帯域）内にある。本実施形態では、例えば２〜６μｍ帯域内にあればよい。
インクに含まれる水分の１００％が蒸発する必要はなく、メディアＭが第一加熱ユニット４２から第二加熱ユニット４３へ搬送されるまでの間に、インクの水分の８０％以上が蒸発すればよい。

第二加熱ユニット（第二赤外線加熱部）４３は、第一加熱ユニット４２より搬送方向下流側に少し離間した位置であって、メディアＭを記録面側から加熱する。第一加熱ユニット４２と第二加熱ユニット４３の距離は、メディアＭの搬送速度を考慮して、メディアＭが第二加熱ユニット４３に到達した時点でメディアＭの水分蒸発量が最適になるように、決められる。

第二加熱ユニット４３は、熱源として長尺状の赤外線ヒーター４３ａと、赤外線ヒーター４３ａから全方位へ放射される熱線を反射させて当該熱線をメディアＭの記録面に向けて集中して照射させるための反射板４３ｂと、を有する。赤外線ヒーター４３ａは、その長手方向の両端がメディアＭの幅方向両端に略対応するように、メディアＭの幅方向（搬送方向に直交する方向）に沿って、メディアＭに対向する位置に配設されている。

赤外線ヒーター４３ａは、例えば、表面がインコネル材で焼き付けされたシーズヒーター（金属管に耐熱絶縁被覆電熱線を通して隙間に充填材を詰めたヒーター）で構成されている。赤外線ヒーター４３ａは、乾燥工程よりも高温でメディアＭを加熱するため、メディアＭに遠赤外線を照射する。そして、メディアＭに着弾されたインクを重合させて、インクを硬化させる（硬化工程）。

水系顔料インクは、色素を有した顔料と顔料を溶解する液体である溶剤との混合物であり、この水系インクを重合・硬化するには溶剤の加熱が重要となる。そこで、水系インクを重合・硬化させるために、赤外線ヒーター４３ａから放射される遠赤外線のピーク波長は、水系インクに含まれる溶剤の最大吸収波長及びその近傍の波長帯域（水系インクの溶剤が吸収しやすい光波長帯域）内にある。本実施形態では、例えば４〜１２μｍ帯域内にあればよい。
この遠赤外線の透過エネルギーは小さいので、メディアＭのインク層のみに届き、メディアＭまで浸透しない。このため、この硬化工程では、乾燥工程よりも高温でメディアＭが加熱されるものの、遠赤外線の透過エネルギーはメディアＭまで浸透しないので、メディアＭの伸縮が抑制され、さらにエネルギーロスを少なくすることができる。

以上のように構成されたプリンター１では、印字開始のジョブ指令が入力されると、加熱部４は次のように動作する。
まず、上記ジョブ指令が入力されると、メディアＭが加熱部４のプレ加熱ユニット４１の加熱領域まで搬送され、赤外線ヒーター４１ａが駆動される。このため、赤外線ヒーター４１ａからの中赤外線が、直接又は反射板４１ｂで反射されて、メディアＭに照射される。このため、メディアＭは加熱されてしわが伸ばされ、しわの伸ばされたメディアＭが記録部３へ搬送される。

メディアＭが支持面５０上の印字領域まで搬送されると、記録部３のインクジェットヘッド３１がメディアＭに印字処理を開始する。インクジェットヘッド３１は、キャリッジ３２に搭載された状態で、メディアＭの幅方向を往復しながら印字処理を行う。
第一加熱ユニット４２の赤外線ヒーター４２ａは、キャリッジ３２の上側（メディアＭに対向する面の反対側）に設けられており、キャリッジ３２が記録領域（インク着弾領域）からメディアＭの幅方向へ待避したときに、２〜６μｍの帯域内にピーク波長が含まれる波長の中赤外線で記録領域を加熱する。

このため、メディアＭに着弾した水系インクに含まれる水分子が振動し、その摩擦熱により蒸発・乾燥が促進されるので、水系インクの滲みが抑制される。
メディアＭは、第一加熱ユニット４２から第二加熱ユニット４３へ搬送されている間も熱を持っており、第二加熱ユニット４３に到達するまでに十分乾燥（例えば水系インクに含まれる水分の８０％以上が蒸発）される。

さらに、メディアＭが第二加熱ユニット４３まで搬送されると、第二加熱ユニット４３の赤外線ヒーター４３ａは、４〜１２μｍの帯域内にピーク波長が含まれる波長の遠赤外線でメディアＭを加熱する。この遠赤外線の透過エネルギーは小さいので、メディアＭのインク層のみに浸透し、水系インクの重合が促進される。このため、水系インクが硬化されメディアＭに定着する。

以上のように、本実施形態のプリンター１は、インクの乾燥工程・硬化工程において最適な波長の赤外線を、それぞれ順番に記録面側からメディアＭに照射する。これにより、プリンター１は、インクの乾燥工程・硬化工程において最適な波長の赤外線を混合して同時にメディアＭに照射する場合に比べて、インクの乾燥・硬化を確実に行って滲みのない高画質の画像を記録できる。さらに、プリンター１は、遠赤外線のエネルギーロスを抑制して省電力化を図り、加熱部４の周辺部材への熱の影響を最小限にすることができる。

すなわち、プリンター１は、インクの乾燥工程においては、インクの着弾されたメディアＭに対して、インクの水分が吸収しやすい光波長帯域（例えば２〜６μｍ）の中赤外線を放射することで、乾燥工程で使用するエネルギーを必要最小限に抑制することができる。
また、プリンター１は、ハロゲンヒーターを使用することによって、高速応答性及び小熱容量化を図ることができる。このため、インクが早く乾燥されるので、着弾直後におけるインクの凝集やブリードが回避される。また、熱容量が少なくて済むので、故障等の非常時における安全性が確保される。
なお、乾燥工程で使用する赤外線ヒーター４２ａは、ハロゲンヒーターに限定されるものではなく、波長帯域（２〜６μｍ）の中赤外線を放射できればよい。

また、プリンター１は、インクの硬化工程においては、インクの着弾されたメディアＭに対して、水系インクの溶剤が吸収しやすい光波長帯域（例えば４〜１２μｍ）の遠赤外線を放射することで、遠赤外線の透過エネルギーをメディアＭに到達させることなく、インク層のみに到達させる。これにより、インクの重合・硬化で使用するエネルギーを必要最小限に抑制することができる。
また、硬化工程では、乾燥工程より高温でメディアＭが加熱されるものの、インク層のみに遠赤外線の透過エネルギーが到達するので、高温加熱によるメディアＭの伸縮も抑制される。

さらに、プリンター１は、記録部３による記録処理の前の予熱工程においては、メディアＭの吸収しやすい光波長帯域（メディアＭが紙媒体の場合は例えば４〜８μｍ）の中赤外線をメディアＭに照射することによって、メディアＭのしわをのばして、乾燥工程前後における熱膨張差によるメディアＭの伸縮を低減することができる。
プレ加熱ユニット４１を設置できるエリア（予熱エリア）が小さい場合は、本実施形態のように、熱応答性を考慮して赤外線ヒーター４１ａを使用するのが好ましい。

ただし、予熱エリアが十分大きい場合は、赤外線ヒーター４１ａ（プレ加熱ユニット４１）の代わりに、メディアＭの反記録面（背面）側から熱伝導によりメディアＭを加熱できる加熱機構を設けても良い。つまり、予熱工程では、予熱によりメディアＭのしわを伸ばすことができれば、加熱機構の構成もメディアＭの加熱面も特に限定されるものではない。例えば、メディアＭを記録面側及び反記録面側の両方側から加熱する加熱機構を用いても良い。

また、本実施形態においては、記録装置がプリンター１である場合を例にして説明したが、これに限らない。複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。

また、記録装置としては、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする記録装置を採用してもよい。本発明は、例えば微小量の液滴を吐出させる記録ヘッド等を備える各種の記録装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記記録装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、記録装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインク（水系顔料インク）が挙げられる。また、メディアＭとしては、紙や塩化ビニル系フィルム等のプラスチックフィルム以外に、薄く熱伸びする機能紙、基板や金属板などを包含するものとする。また、メディアＭは、帯状に限らず、予め切断された記録媒体であってもよい。

１…プリンター（記録装置）、２…搬送部、３…記録部、４１…プレ加熱ユニット（第三赤外線加熱部）、４２…第一加熱ユニット（第一赤外線加熱部）、４３…第二加熱ユニット（第二赤外線加熱部）、Ｍ…メディア（記録媒体）、

Claims

搬送方向へ搬送される記録媒体に対して液体を噴射して記録処理を行う記録部と、
前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記記録部によって記録処理された記録媒体に対して前記液体に含まれる水の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第一赤外線加熱部と、
前記第一赤外線加熱部よりも搬送方向下流側における前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記第一赤外線加熱部によって加熱された記録媒体に対して前記液体に含まれる溶剤の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第二赤外線加熱部と、
を備えることを特徴とする記録装置。
前記第一赤外線加熱部は、２〜６μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記第二赤外線加熱部は、４〜１２μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録装置。
前記記録部よりも搬送方向上流側における前記記録媒体の記録面側に配置されて、前記記録部により記録処理される前の記録媒体に対して、前記記録媒体の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線を照射する第三赤外線加熱部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の記録装置。
前記第三赤外線加熱部は、４〜８μｍの帯域内に極大波長を有する赤外線を照射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の記録装置。