JP2016124268A - 乾燥装置及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】被記録媒体の種類に応じた最適熱量を供給可能な乾燥装置を提供する。
【解決手段】画像が形成された被記録媒体Ｗを乾燥させる乾燥装置であって、被記録媒体Ｗを搬送する搬送手段１６と、軸間の距離が変更可能に設けられた少なくとも一対の加熱ローラ１３（１３ａ、１３ｂ）と、断熱手段により構成され、加熱ローラ１３を収容するチャンバ１１と、搬送手段１６の上流側に設けられたバッファ手段１８と、加熱ローラ１３の温度及び軸間距離を変更可能な加熱ローラ制御手段と、被記録媒体Ｗの搬送を制御する搬送制御手段と、を備え、前記加熱ローラ制御手段は、被記録媒体Ｗの種類に応じて加熱ローラ１３の温度及び軸間距離を変更することを特徴とする乾燥装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像が形成された被記録媒体を乾燥させる乾燥装置、及び該乾燥装置を備える画像形成システムに関する。

液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェットプリンタ）が知られている。
この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を被記録媒体（例えば、記録用紙など）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する）を行なうものであり、シリアルプリンタと、ラインプリンタとがある。

シリアルプリンタは、記録ヘッドを被記録媒体に対して主走査方向（幅方向）に移動させながらインクを吐出する動作と、被記録媒体を副走査方向に移動する動作とを組み合わせて印刷を行う。一方、ラインプリンタは、被記録用紙の幅分の印刷幅を有するラインヘッドを有し、このラインヘッドと被記録媒体とを相対移動させながら印刷を行う。
ラインプリンタの中には、大量印刷に適した被記録媒体として、連続した記録用紙を使用する連続紙プリンタがある。この連続紙プリンタは、ロール状に巻かれた記録用紙を高速で搬送して印刷を行う。

近年、インクジェットプリンタは、インク滴の吐出タイミングやインク滴の大きさを細かく制御できるようになり、高画質化が進んでいる。しかしながら、インクジェットプリンタはインク液滴を被記録媒体に吐出して画像形成するため、吐出されたインク液滴が乾燥するまでの間に記録用紙の繊維に沿ってにじむフェザリングや、隣接した異なる色のインク滴が混色して色境界が不鮮明になるカラーブリードといった現象が生じ、印刷品質の低下を招くことがある。特に、コート層を有する被記録媒体は液滴が浸透しにくいため、カラーブリードが生じ易いという問題がある。

このような画質低下を抑える方法として、例えば、前処理として、インク滴の顔料成分を凝集させて、インクのにじみを抑えるように被記録媒体に処理液を塗布する技術や、後処理として、画像形成後の被記録媒体を連続的に巻き取ったり、被記録媒体を任意の大きさにカットして積み重ねたりする技術がある。

被記録媒体のコート層の厚さによって前処理液において塗布される処理液の浸透度が異なるため、インク滴により画像形成後の乾燥条件も異なってくる。乾燥が不十分であると、後処理において被記録媒体を連続的に巻き取る、またはカットして積み重ねた際に、画像形成された面が当接する被記録媒体の表面に貼り付いてしまうという問題がある。
特に、近年の印刷の高速化によって、インクの乾燥が不十分な状態で後処理に送られ、搬送ローラへのインクの転写（ピッキング）や、上述のような重ねられた被記録媒体へのインクの転写（ブロッキング）などの問題が生じやすくなっている。

ピッキングや、ブロッキングの対策としては、インク転写を防ぐためのパウダー材を塗布する技術が知られている。しかしながら、パウダー材の粒子径は小さいため、空気中に浮遊しやすく、室内の汚染や人体に取り込まれてしまうリスクがある。また、パウダー材の除去が不十分であると印刷物の品質低下を招くという問題がある。

一方、画像形成装置の下流に乾燥装置を設けて乾燥を行う技術（例えば、特許文献１及び２参照）が知られている。
特許文献１には、印刷インクを乾燥させる目的で、印刷された帯状の印刷紙が通過する乾燥室内に、その印刷紙に熱風を吹き付けて印刷紙の印刷インクを乾燥するノズルを設け、乾燥室内の熱風を加熱して乾燥室内のノズルに供給する熱風路を設けた印刷機について開示されている。
特許文献２には、描画部分の波うち（カックル）とブロッキングの両方を効果的に抑制する目的で、記録面と記録面の反対面である裏面との両面を加熱する技術が開示されている。

被記録媒体を加熱して乾燥させる方法においては、被記録媒体の熱によるダメージや変形を防止しつつ、最適な乾燥を効率良く行う必要がある。
特許文献２には、被記録媒体の厚さ情報に応じて加熱強度を個別に制御する構成が開示されているが、加熱強度の制御のみでは熱供給量の可変量には限度があり、多様な被記録媒体への対応性は困難である。

そこで本発明は、被記録媒体の種類に応じた最適熱量を供給可能な乾燥装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る乾燥装置は、画像が形成された記録媒体を乾燥させる乾燥装置であって、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、軸間の距離が変更可能に設けられた少なくとも一対の加熱ローラと、断熱手段により構成され、前記加熱ローラを収容するチャンバと、前記搬送手段の上流側に設けられたバッファ手段と、前記加熱ローラの温度及び軸間距離を変更可能な加熱ローラ制御手段と、前記記録媒体の搬送を制御する搬送制御手段と、を備え、前記加熱ローラ制御手段は、前記記録媒体の種類に応じて前記加熱ローラの温度及び軸間距離を変更することを特徴とする乾燥装置である。

本発明によれば、被記録媒体の種類に応じた最適熱量を供給可能な乾燥装置を提供することができる。

本実施形態の乾燥装置の構成の一例を示す模式図である。 本実施形態の画像形成システムの構成の一例を示す模式図である。 ブロッキングランクと乾燥装置内通過時間との関係を示すグラフである。 （Ａ）は、本実施形態の乾燥装置の制御機構の一例を示すブロック図であり、（Ｂ）は、乾燥データテーブルの一例を示す説明図である。 本実施形態の乾燥装置の加熱ローラの軸間距離の説明図である。

以下、本発明に係る乾燥装置及び画像形成システムについて、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本実施形態の乾燥装置の構成を示す模式図である。
本実施形態の乾燥装置１０は、画像が形成された被記録媒体Ｗを乾燥させる乾燥装置であって、被記録媒体Ｗを搬送する搬送手段（搬送ローラ）１６と、軸間の距離が変更可能に設けられた少なくとも一対の加熱ローラ１３（１３ａ、１３ｂ）と、断熱手段により構成され、加熱ローラ１３を収容するチャンバ１１と、搬送手段（搬送ローラ）１６の上流側に設けられたバッファ手段１８と、加熱ローラ１３の温度及び軸間距離を変更可能な加熱ローラ制御手段と、被記録媒体Ｗの搬送を制御する搬送制御手段と、を備える。前記加熱ローラ制御手段は、被記録媒体Ｗの種類に応じて加熱ローラ１３の温度及び軸間距離を変更する。

被記録媒体Ｗの搬送経路について説明する。被記録媒体Ｗは、図の右側から左側の方向へ搬送される。
乾燥装置１０の入口にはバッファ手段１８が設けられている。バッファ手段１８における被記録媒体Ｗのバッファ量を調節するように搬送ローラ１６の回転駆動を制御し、一定速度で被記録媒体Ｗを搬送する。バッファ手段１８には、２本の上下移動するダンサーローラ（破線１８ａで囲まれたローラ）が設けられ、このダンサーローラ位置に応じてバッファ量が確保される。

バッファ手段１８を通過した被記録媒体Ｗは、乾燥部であるチャンバ１１に入る。
チャンバ１１内の領域は閉空間となっており、断熱材により断熱されているため、チャンバ１１内は周囲より高温の空間になっている。加熱ローラ１３から発せられる熱により加熱されるため、チャンバ専用の空間加熱装置は不要である。

図１では３対の加熱ローラ１３（１３ａ、１３ｂ）が設けられ、各加熱ローラは千鳥状に配列されている。
破線１２で囲まれた左側の３本は固定加熱ローラ１３ａであり、右側の３本は可動加熱ローラ１３ｂである。

図５は、チャンバ１１内の加熱ローラを模式的に示した図である。
図５に示すように、可動加熱ローラ１３ｂを図の左側から右側へ移動させることにより、軸間距離をＬ１からＬ２に変更することができる。
可動加熱ローラ１３ｂの移動によって、被記録媒体Ｗの搬送距離を変更することができ、その結果、被記録媒体Ｗがチャンバ１１内を通過する時間を変更することができる。

可動加熱ローラ１３ｂの移動時は、バッファ手段１８のダンサーローラを上下させることにより、チャンバ１１内の被記録媒体Ｗの補充及び排出を行うことができる。例えば、固定加熱ローラ１３ａと可動加熱ローラ１３ｂとの軸間距離が短くなる場合、チャンバ１１内の被記録媒体Ｗにはたるみが発生するが、バッファ手段１８のダンサーローラが下降することにより吸収される。一方、固定加熱ローラ１３ａと可動加熱ローラ１３ｂとの軸間距離が長くなった場合は、バッファ手段１８のダンサーローラが上昇し、チャンバ１１に被記録媒体Ｗが供給される。

チャンバ１１を通過した被記録媒体Ｗは、複数のガイドローラが千鳥状に配列した冷却部１５に搬送される。冷却部１５においては、外気の吹付けや搬送距離の変更により被記録媒体Ｗの温度が調節される。
さらに、被記録媒体Ｗは搬送ローラ１６及びニップローラ１７により挟持搬送され、乾燥装置１０から送り出される。

次に、チャンバ１１内における加熱乾燥について説明する。
チャンバ１１内にハロゲンランプを挿入した加熱ローラ１３を複数本千鳥状に配列し、被記録媒体Ｗを加熱ローラ１３に当接させて通過させることで、伝熱による加熱乾燥が行われる。加熱ローラ１３は１本ごとにハロゲンランプの出力値を変更することにより、供給熱量を調整することができる。チャンバ１１内は、加熱ローラ１３から発せられた熱で一定温度に加熱されているため、被記録媒体Ｗを通過させることで、対流熱伝達による加熱乾燥が行われる。
すなわち、被記録媒体Ｗは、加熱ローラ１３による直接の伝熱と対流熱伝達の２種類の加熱乾燥が行われる。これにより、ブロッキングを確実に抑制することができる。

被記録媒体Ｗの種類は多様であるが、どのような被記録媒体Ｗの加熱乾燥にも対応可能となるように、本実施形態の乾燥装置は、固定加熱ローラ１３ａと可動加熱ローラ１３ｂとの軸間距離を可変としている。加熱ローラが移動可能な構成は公知であるが（例えば、特許文献３：特開２０１４―１７７１０２）、特許文献３は、被記録媒体Ｗの装填の容易化のため、操作エリアを拡大するために加熱ローラが上下に移動し離間できる構成を開示したものである。
これに対し、本実施形態の乾燥装置では、乾燥状態を制御する目的で固定加熱ローラ１３ａと可動加熱ローラ１３ｂとの軸間距離（以下、単に「加熱ローラ１３の軸間距離」という）を変更可能な構成としている。

加熱ローラ１３の軸間距離を変更する機構の一例としては、ラックアンドピニオンギアによる移動が挙げられる。モータが回転し、ピニオンギアがラックを移動させ、可動加熱ローラ１３ｂが移動する。可動加熱ローラ１３ｂが複数設けられている場合、複数同時に移動する機構であってもよく、個々に移動する機構であってもよい。

チャンバ１１内には、被記録媒体Ｗの乾燥によって発生した気体（水蒸気、インク溶媒など）を排出するための排気ファンが設置されている。チャンバ１１内は高温に保たれている必要があるため、排気ファンによる排気は、チャンバ１１内の温度が一定値以下に低下しない程度に制御される。また、千鳥状に配置された加熱ローラ１３に張架された被記録媒体Ｗの間の気体を効率的に排気するために、加熱ローラ１３の軸方向へ気流を発生させる位置に設置される。排気ファンに吸気された気体は、乾燥装置に接続されたダクトから外部（建物外）へ排気される。

チャンバ１１の内側には、チャンバ１１内の雰囲気温度を高めるために、またチャンバ１１外の雰囲気温度を上昇させないために、断熱材が取り付けられている。これにより、チャンバ１１内は高温であるにもかかわらず、ユーザが接触する可能性のある外部は常温に近く保たれ、また、チャンバ１１後段の冷却部１５の冷却機能を阻害することがない。

上述のように、加熱ローラ１３の温度とチャンバ１１内の被記録媒体Ｗの通過時間を変更することができるため、被記録媒体Ｗの種類に応じた最適熱量を供給可能となる。
被記録媒体Ｗの種類に応じた制御は、例えば、画像形成前に被記録媒体Ｗの情報（例えば、種類、厚みなど）、搬送情報（搬送速度など）を予め取得しておくことにより行われる。

本実施形態の乾燥装置は、被記録媒体Ｗの種類を入力可能な入力手段、及び被記録媒体Ｗの種類を特定可能な情報を取得可能な情報取得手段の少なくともいずれかを備える。
また、被記録媒体Ｗの種類と、加熱ローラ１３の温度及び軸間距離とを対応させたデータテーブルを備え、被記録媒体Ｗの情報に応じて該データテーブルから情報を取得し、得られた情報に基づき加熱ローラ１３に対する制御を行う。具体的には、乾燥装置における被記録媒体Ｗの搬送が開始されるまでに、加熱ローラ１３が所定の温度となるようにハロゲンランプの出力値を変更し、所定の軸間距離となるように可動加熱ローラ１３ｂを移動する。

さらに、被記録媒体Ｗの種類に応じた加熱ローラ１３の温度及び軸間距離を設定するための入力手段を備えることが好ましい。

図２は、本実施形態の画像形成システムを示す模式図である。
図２に示すように、本実施形態の画像形成システムは、被記録媒体Ｗ上に画像を形成する画像形成装置２０と、乾燥装置１０とを少なくとも備える。
乾燥装置１０の上流に接続される画像形成装置２０に入った被記録媒体Ｗは、搬送ローラ２３、ガイドローラ２４を経て印刷部２２へ搬送される。印刷部２２は被記録媒体Ｗにインクを吐出するインクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドと被記録媒体Ｗ表面との間隙は１〜２ｍｍ程度である。

画像形成装置２０の内部には、乾燥部２１が設けられている。乾燥部２１は、被記録媒体Ｗに吐出されたインクが搬送経路上の各種ローラに接触する際のインク転写（ピッキング）を抑制するためのものであり、乾燥装置１０においてブロッキングを抑制するための機構とは異なる。

なお、ピッキングは、短時間の接触でもインク転写が発生してしまう未乾燥状態で生じる現象である。ブロッキングは、ピッキングが発生しない程度には乾燥しているものの、被記録媒体Ｗを重ねたり、巻き取りを行ったりして高圧力がかかった状態でインクの転写が発生する現象である。
すなわち、本実施形態の画像形成システムでは、画像形成装置２０の乾燥部２１によりピッキング抑制、乾燥装置１０によりブロッキング抑制が行われる。

図３は、加熱ローラ１３の温度と軸間距離（被記録媒体Ｗのチャンバ１１内の通過時間）を変更したときのブロッキング抑制の変化を示したグラフである。
画像形成後のコート紙の、画像形成面どうしを重ねあわせたときのブロッキング状態を調べたもので、縦軸の「ブロッキングランク」は、画質への影響度合いを官能評価により判定したもので、数値が高いほど画質が良い（ブロッキングが抑制されている）状態を示す。横軸は、被記録媒体Ｗがチャンバ１１内を通過する時間である。
２つのデータは、同じ搬送速度（５０ｍｐｍ＝５０ｍ／ｍｉｎ）において、加熱ローラ１３の温度が１００℃の場合と１２０℃の場合の値である。

図３のグラフから、ブロッキングは、軸間距離を長くして、被記録媒体Ｗの通過時間を長くする（加熱時間を長くする）ことにより改善されることがわかる。また、加熱ローラの温度が高い方が短時間で改善されることがわかる。
このような、ブロッキングランクに対する加熱ローラの温度と、軸間距離に対応した乾燥装置内の通過時間の関係を被記録媒体Ｗの種類ごとに求めておくことにより、被記録媒体Ｗに応じた最適熱量を供給することができる。

図４は、本実施形態の乾燥装置の制御機構の一例を示すブロック図であり、（Ａ）は情報取得から印刷までの流れを示したもので、（Ｂ）は乾燥データテーブルの一例を示したものである。

オペレータ４０は、乾燥装置１０の情報入力装置３５に被記録媒体Ｗの情報を入力する。入力された被記録媒体Ｗの情報に基づき、乾燥装置１０内のＰＣ３０が、予め準備された乾燥データテーブル３６から合致する情報を検索し、加熱ローラ１３の温度情報と軸間距離情報を取得する。
なお、図４の例は、オペレータ４０の入力により被記録媒体Ｗの情報が得ているが、被記録媒体Ｗの種類を特定可能な情報を取得可能な情報取得手段を備える構成であってもよい。

また、加熱ローラ１３の温度情報と軸間距離情報は、図４（Ｂ）に示す乾燥データテーブル３６から得る以外にも、入力手段からの入力を受けて設定する構成であってもよい。例えば、乾燥データテーブルに情報が無い場合には、ユーザが設定値を登録することもできる。

加熱ローラ１３の温度情報と軸間距離情報に基づき、加熱ローラ移動モータ３３を駆動し、ヒータランプ３２を点灯させる。
位置センサ３４が、所望の軸間距離になったことを検知し、温度センサ３１が、所望の温度になったことを検知すると、ＰＣ３０は印刷準備完了信号を画像形成装置２０へ送信する。
印刷準備完了信号を受けた画像形成装置２０が印刷を開始し、画像形成された被記録媒体Ｗが乾燥装置１０へ搬送され、乾燥が行われる。

１０ 乾燥装置
１１ チャンバ
１３ 加熱ローラ
１６ 搬送手段（搬送ローラ）
１８ バッファ手段
２０ 画像形成装置
Ｗ 被記録媒体

特開平０１−２６７０４０号公報 特開２０１２−０２０５４８号公報 特開２０１４―１７７１０２号公報

Claims (5)

1. 画像が形成された被記録媒体を乾燥させる乾燥装置であって、
   前記被記録媒体を搬送する搬送手段と、
   軸間の距離が変更可能に設けられた少なくとも一対の加熱ローラと、
   断熱手段により構成され、前記加熱ローラを収容するチャンバと、
   前記搬送手段の上流側に設けられたバッファ手段と、
   前記加熱ローラの温度及び軸間距離を変更可能な加熱ローラ制御手段と、
   前記被記録媒体の搬送を制御する搬送制御手段と、を備え、
   前記加熱ローラ制御手段は、前記被記録媒体の種類に応じて前記加熱ローラの温度及び軸間距離を変更することを特徴とする乾燥装置。
2. 前記被記録媒体の種類を入力可能な入力手段、及び前記被記録媒体の種類を特定可能な情報を取得可能な情報取得手段の少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記被記録媒体の種類と、前記加熱ローラの温度及び軸間距離とを対応させたデータテーブルを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥装置。
4. 前記被記録媒体の種類に応じた前記加熱ローラの温度及び軸間距離を設定するための入力手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の乾燥装置。
5. 被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置と、請求項１から４のいずれかに記載の乾燥装置と、を少なくとも備えることを特徴とする画像形成システム。

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