JP2017002434A

JP2017002434A - 加熱染着装置

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Publication number: JP2017002434A
Application number: JP2015118670A
Authority: JP
Inventors: 斎藤敬; Takashi Saito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】捺染印刷を行った後インクの布地への染着を行う工程で、汎用性の高い熱プレス機が使われている。これを加熱染着用途に限定し、装置の小型・軽量化と特にクイックスタートを図る。【解決手段】加熱染着装置において、発熱体に導電性微小体をポリイミド樹脂中に分散して成る面状発熱体を用い、少なくともその表面側に機械的ダメージを防ぐ保護層を設け裏面側に硬質発泡体からなる高断熱層を設ける構成とする。【選択図】図４

Description

インクの布地への加熱染着装置に関する。

インクジェットプリンタを使って布等の被印刷物にプリントし、後工程として加熱加圧装置（熱プレス機）を用いてプリントした染料の布地への染着を行う捺染方式が実用化されている。あるいは先ず紙等に印刷し、これを布に熱転写する方式もあり、同様に熱プレス機が使われている。この熱プレス機はその他にも、加熱溶融型の糊を付けたワッペンやマーク等を布に貼付ける為にこれらを加熱し布に強い力で押しつける、などの用途にも使用されている。これらの工程で使用される熱プレス機は、完成度の高いしっかりした装置として広く用いられている。

特開２００７-０６９２１５号公報特開２００７-２７２２２３号公報特開２０１４-０９６２６３号公報特開２０１２-１３４１３２号公報

一般的な熱プレス機は温度、圧力、加熱時間等が変えられる汎用的な仕様となっている。ここで、「衣料店等の店頭でパーソナルプリンタサイズの小型の捺染プリンタで捺染印刷サービスを行う」という新規なアイデアを想起した。そのためには小型の捺染プリンタや同じく小型の熱プレス機が必要であるが、これらはまだ開発されていない。これから上市されるはずである。このような店頭サービスにふさわしい熱プレス機には次のような要望が惹起されるであろう。既存の熱プレス機では、（１）大きすぎる、（２）重い、（３）温度の立ち上がり時間が長すぎる、等である。（３）は、すぐに使う為に前もって温度を立ち上げ通電し続けておく、この無駄を無くしたい、だからクイックスタートであって欲しい、という願いにつながる。これらは“パーソナルプリンタサイズの捺染プリンタを店頭で使う”ことに伴う相対的な価値観であって、まだ見ぬ新市場に於ける「もっと小さく軽く、スイッチを入れたらすぐに使えるクイックスタートだったらな」という願望（まだ表面化していない）に対する課題である。

店頭捺染印刷サービスという新規な市場を創出するための新しい工夫は、捺染のあらゆる要望に１台の小型捺染プリンタで応えようとしないことである。多様な布素材に多様なサイズでプリントするには、複雑で大きな装置を必要とする。そしてそれでは店頭には置けない。ジレンマである。実際、わずかＡ３サイズの小さな捺染印刷をするのにフットプリントが畳半畳分（略１ｍかけ１ｍ）のサイズで重量１００Ｋｇ近い捺染プリンタが開発されているが、店頭で見かけることは殆ど無い。これに対する解決の新規なアイデアは、印刷サイズを例えばＡ３サイズあるいはＡ４サイズ以下に限定しさらに布地の種類も限定する、というものである。例えば需要が最も多い綿布だけにするのである。これにより複数のインクを装填し布種に応じて使い分けるとか、それぞれのインクに対応して必要な捺染の前工程や異なった後工程を用意するとか等が不要となり、装置の簡便化と小型化が可能となる。加えて布保持方法とか補充用インクタンクの配置などにおいて小型化・シンプル化の新規な工夫を生み出す。これらによって店頭にも置けるパーソナルサイズプリンタに引けを取らない小型・簡便な捺染プリンタを創りだすのである。綿布に限れば、インクは捺染顔料１種とし後工程は加熱のみとすることができる。

しかしながら、印刷サイズ限定・布地限定、このような制約があるプリンタでは顧客の多様な要望には応えられない。この矛盾に対する解決策は、“お預かりプリント”をこのビジネスモデルのもう一つの必須構成要素とすることである。すなわち、店頭でのサービスで応えられない他の大型サイズや他の布地への捺染は、印刷データを顧客から預かり、バックヤードのプリント拠点にデータを電送し汎用プリンタでプリントし、顧客に届ける、とするのである。このように考えることによって、店頭捺染プリンタは無駄の無い小型プリンタとする可能性が生まれてきたのである。単に、データをお預かりしプリント拠点でプリントし出来上がったら顧客に送り届けるサービスに比べ、店頭での顧客の目の前でのプリントは“露出度が高い”。多くの顧客の目にとまり人気を博すると考えられる。近くのファッション衣料店や玩具店や文房具屋さんなどで、散歩がてら立ち寄り、子供が描いた絵をＴシャツにプリントする。さらには、このようなカジュアルなプリンタであれば、店頭に限らず、幼稚園や老人ホームや、学校や街の趣味のサークル活動などにも使われるであろう。

これらのスキームが構築できた暁、次に想起される問題は、捺染プリントの後工程の合目的化である。すなわち、染着用熱プレス機に関する前記の諸課題の解決である。これが本発明の取り組む解決すべき課題である。汎用的に使われている熱プレス機の構成を図１に示す。基本的には加熱加圧部１と基台部７で構成されている。他に、加圧機構や加圧ハンドル、圧力調整装置、温度設定ユニット、温度センサー、表示装置等があるが、省略してある。加熱加圧部１の主要部材は、番号２で示す加熱ユニットと構造体３及び熱プレス機加熱加圧部の外装４である。熱プレス機基台部７は剛性基台８と圧力むらを吸収する基台クッション層９と丈夫な布などの基台部表面カバー１０で構成されている。この基台部７の上に捺染プリントした布地３０を置き、図１の最下段の図のようにその上から加熱された加熱加圧部１を押し付ける。加熱加圧部１の中の加熱ユニット２の代表的な構造は図２の断面図で示すように、頑丈な金属製剛性箱内に絶縁板５で保護された加熱源６が設けられている。小型の熱プレス機の一例であるが、加圧面積４０ｃｍｘ５０ｃｍに最高３００Ｋｇの圧力印加ができ、１００Ｖで最大１１００Ｗの電力をもって加熱加圧部温度は最高１９９℃まで上げることができる。これに耐える金属製の剛体箱の加熱ユニット２はかなりの重量を持つ。装置全体では２５Ｋｇ程度の重さである。本体サイズは４２ｃｍｘ５８ｃｍ、高さは７９ｃｍと思われる。昇温には１２５℃までで１２分、１８０℃までで２３分と長い時間がかかる。

鉄製の加熱ユニットに代わる軽量な加熱手段として導電性シリコンゴムを用いる面状発熱体の応用が、特許文献１の特開２００７ー０６９２１５号公報の明細書段落「００４０」に『上記加圧部30は、バネ部７０を備えている。バネ部７０は４つのバネ７２を備え加圧部３０の上面と金属プレート３４とに固定されている。この金属プレート３４には、バネ部側とは反対側に、弾性を有する一定厚さとされた平板状のシリコンゴムヒーター７４（本発明の第1の加熱手段、及び弾性部材）が貼り付けられている。シリコンゴムヒーター７４の温度設定は、前述した上ヒーター温度調節部１６Aによって行う。』と紹介されている。また段落「００４９」には、『基台部２６には、矩形のブロック９２（本発明の第２の押圧部材）が取り付けられている。このブロック９２の上面には、弾性を有する一定厚さとされた平板状のシリコンゴムヒーター９４（本発明の第２の加熱手段、及び弾性部材）が貼り付けられている。シリコンゴムヒーター９４の温度設定は、前述した下ヒーター温度調節部１６Ｂによって行う。』と記されている。すなわち上下から加熱する仕組みである。ヒーター部はともに“シリコンゴムヒーターと弾性部材”の組み合わせ構造である。基本要素のみの説明であろうが、表面の絶縁や裏面の断熱についての記述は見られない。また、導電性シリコンゴムは電気抵抗値の安定性が簡単には得がたいと考えられている。記述されていない何らかの工夫がなされているのであろうか。

導電性シリコンゴムに代わる実用可能な面状発熱体として、複写機などの記録装置のトナー定着用に開発されたのが導電性ポリイミド樹脂を用いた面状発熱体である。導電性微小体を分散させたポリイミド樹脂発熱体が特許文献２の特開２００７ー２７２２２３号公報と特許文献３の特開２０１４ー０９６２６３号公報に、類似物としてステンレス薄膜パターンを内包するポリイミド樹脂発熱体が特許文献４の特開２０１２ー１３４１３２号公報に見られる。特許文献２では、均一な発熱領域を有し発熱層と絶縁層とが強固に一体化された発熱定着ベルトが紹介されている。段落「００３０」に『図１は本発明の発熱定着ベルトの概略横断面図及び縦断面図である。本発明の発熱定着ベルト１０は、図１に示されるように、発熱層１、絶縁層２及び離型層３からなるシームレスベルトである。』と記されている。さらに段落「００５６」に『また、発熱層の内側にさらにもう１層の絶縁層（最内面絶縁層と記す）を成形することが好ましい。最内面絶縁層を設けることによって、熱伝導性に関係なく発熱定着ベルトの機械的特性のみを考慮して最内面絶縁層の厚みを設計することが可能になるからである。』とも記されている。

特許文献３には、段落「００４７」に『＜絶縁性保護層９＞上述した発熱層５を被覆するように設けられている絶縁性保護層９は、発熱層５を保護し、発熱層５の外力による破損や発熱層５から電流のリークなどを防止するために、適宜設けられるものである。』、また段落「００４８」には『〜ポリイミド樹脂で絶縁性保護層を形成する場合、その厚みは１〜５０μｍ程度でよい。』と説明されている。また段落「００５０」に『＜面状ヒータ１０＞上述した構造の面状ヒータ１０は、発熱層５の電極間抵抗を１００Ω・ｃｍ以下、特に１０Ω・ｃｍ以下と低く設定することができ、このため、低電圧で高温に発熱層５を昇温させ、発熱層５からの放熱により加熱を行うことができる。』と記されている。この面状発熱体１２を成す導電性ポリイミド樹脂製の面状ヒーターは丈夫であり２００℃を超える高温にも耐え、発熱体部分の均一性が得やすく特性が安定している等の良好な基本特性に加えて、極めて薄層である。例えば数ミクロンから数十ミクロンの厚さである。もって短時間に所定の温度に達する、という特徴がある。電子写真方式の記録装置のトナー定着に使う加熱装置に適用するには申し分のない特性である。

この記録装置用技術を応用した熱プレス機（番号１１と番号７でセット）を使って捺染印刷の後工程として布地を６０秒前後加熱し続け、印刷したインクから例えば染料を昇華させ布地に染着させる、あるいは顔料インク中のバインダー成分を熱融解し繊維との結着を図るというような用途すなわち布地の加熱染着を試してみた。そしていくつかの問題点あるいは課題があることが見出された。１点目の問題（課題１）は、面状発熱体は極めて薄く昇温時間が短い反面発熱量が多くはない点である。すなわち面状発熱体の昇温時間は短いが装置全体の昇温時間が長いのである。さらには被加熱物の昇温にも長時間を必要とする。先行技術文献における加熱対象物の紙とその上のトナー（数ミクロンの微粒子が集まって文字や絵を形成している）群に比し、布地と水を含んだ染料とから成る捺染の被加熱物とでは、加熱に要する熱量に大きな隔たりがある。

課題１の一つの原因は、被加熱物と反対側の電気絶縁層１３あるいはこれを支える加熱加圧部基板１４に、なけなしの発生熱が取られてしまうことが考えられ、対策が必要である。なお安全性確保について付記する。従来の熱プレス機はいわば巨大なアイロンであって、表面は厚い鉄板で構成されている。したがってヒーター部の強度には何の問題も無い。しかし薄いポリイミド樹脂製のヒーター部の保護には単なる電気絶縁機能だけでなく、外部からの混入異物挟み込み等による破壊リスクに対する機械的強度の保障が必要である。引用文献のトナー定着装置と同じような表面保護層の導入は必須条件である。面状発熱体の発生熱がここでもとられてしまうが受け入れ、その中で最善を尽くさねばならない。

店頭での捺染サービスは魅力的で新しい楽しみをもたらしてくれるが、必ずしもひっきりなしのニーズではないであろう。顧客の来店を待って捺染プリントを始め、プリント終了後加熱染着を始めることになる。加熱染着装置は顧客の来店を得てスイッチをいれ、数分以内で所定の温度に達してほしいのである。従来の巨大な熱プレス機ではそうはいかず、立ち上がりに長時間を有する。やむなく開店時から通電し予備加熱状態でスタンバイさせておくことになる。無駄である。したがって“通電後数分以内に所定温度に達する”すなわちクイックスタートが必須要件である。

２点目の問題は、印刷したばかりの未定着の布地を、プリンタから取り出し熱染着装置に移し替えるとき、形の定まらない布地のままで使用者が移し替えるのは避けたい点である。インクが他所に移りそこを汚してしまったり、未定着の印刷が乱れたり、触れた手が汚れたりするからである。この未定着／未染着布の取り扱い容易性の担保も課題の一つであり、課題２とする。

その他の問題点は、使用者が誤って加熱面に触れることを防ぐ対策も重要である。さらに、捺染プリント後のインクの水分を含んだ布地を高温の熱プレス機加圧部で加圧すると、発生した水蒸気の逃げ場を塞いでしまうこともわずかではあるが絵の乱れを引き起こすことがある。そのために、昇温した加熱ユニットを布地に近接させ、布地表面からの水蒸気発散を促し、所定時間後加熱ユニットを布地に押圧し染料の布繊維への染着を進めていく、等の工夫が要るのであろう。

課題解決手段１は、布地等に染料を加熱して染着させる加熱染着装置であって、この加熱染着装置は発熱部を有する加熱加圧部と染着対象物を載せる基台部とからなり、加熱加圧部は少なくとも、導電性微小体をポリイミド樹脂中に分散してなる面状発熱体と、この発熱体の表面側の保護層と、裏面側の１６０℃以上の耐熱性を有する硬質発泡体断熱層とを積層して成る構成を特徴とする加熱染着装置である。

課題解決手段２は、課題解決手段１の加熱染着装置において、面状発熱体が矩形であってその長辺に電極を設け短辺方向に通電し発熱させることを特徴とする加熱染着装置である。

課題解決手段３は、課題解決手段１および２の加熱染着装置において、基台部からはみだした被加熱部を格納する箱状のカセットと基台部が着脱自在に一体となっており、該一体物がプリンタおよび加熱染着装置に装着と脱着ができることを特徴とする加熱染着装置である。

課題解決手段４は、加熱ユニット外周部に、使用者が誤って加熱面に触れることを防ぐ保護枠を設ける、あるいは加熱ユニットを匡体内に収め、布を載せた基台部を匡体の窓のような開口部から挿入することで使用者と加熱面との接触を防ぐことを特徴とする加熱染着装置である。

図３の熱プレス機（番号１１と番号７のセット）に具体的な設計条件を入れて検討してみた。被加熱物として綿のＴシャツ等を想定し、印刷面をＡ３サイズとしこれをカバーするヒーター１２の大きさとした。すなわち加熱面は３０ｃｍｘ４２ｃｍである。課題１を考慮して、先行技術文献を参考にヒーター厚をできる限り厚く５０μに、比抵抗をできる限り低く１Ω・ｃｍにした。そして下部の電気絶縁層１３を厚さ３ｍｍのシリコンゴムとし、表面側の保護層１６は厚さ５０μのポリイミドシート、表面カバー１５は厚さ２５ミクロンのＰＴＦＥの組み合わせとした。基台クッション層９は従来の熱プレス機などにならってシリコンゴム発泡体としてみた。印加電圧は先ずは２００ボルトとした。

性能評価を１６０℃までの昇温時間とし、その目標を３分台とした。“３分台”の意味は、顧客から店頭捺染の声がかかったらこの加熱プレス機のスイッチを入れ、顧客の要望を聞き印刷データを取り込み、プリンタで印刷する、この一連の流れの最短時間を目安としたものである。このように準備ができた熱プレス機に印刷したＴシャツなどを装填し、さらに数分加熱し染着する。ここでも生産用とは異なり、１分以内で染着するというような厳しい条件は付けない。小型軽量を狙っているのであるから、軽圧力で時間をかけてあるいはさらにわずか温度を高めにして染着すること等でカバーできると考えるのである。目標の１６０度は、通常の捺染顔料は押圧しながら１６０℃で１分加熱することでインクの綿地への染着が行われていることから採用した。しかし加熱プレス機の温度範囲は、上記のように、装置の小型軽量化を狙って軽圧力での押圧を念頭に、１６０℃より高い（しかし２００℃は越えない）設定とした。繰り返しであるが、圧力を強くしないでそれを高温と長時間でカバーする考えである。

ここからはこのような目的の熱プレス機を特に加熱染着装置あるいは加熱染着機と呼称することにする。面状発熱体単独での立ち上がり時間は約５０秒であり、まずまずの成績である。しかし被加熱物を載置する表面カバー１５が目的とする温度まで上がるのには（昇温時間）１０分もかかってしまった。表面保護層１６と表面カバー１５の昇温やさらには下部の絶縁層１３への放熱によって発生熱が費やされているからである。

昇温時間を短縮する工夫を盛り込んだ加熱染着装置を図４に示す。昇温時間短縮策１：下部の絶縁層１３は単なる絶縁性能力だけでなく、しっかりとした意図をもって吸熱の無駄を無くす構成でなければならない。厚さ３ｍｍのシリコンゴム１３を図４の厚さ３ｍｍの５倍発泡のポリイミド樹脂発泡体に代えた。新たに番号１３１とした。昇温時間は約４分２０秒となり目標の３分台に近づいた。消費電力は約１５０Ｗであった。課題解決手段１の作用であり効果である。この５倍発泡ポリイミドの基本的な特性は、密度０．２５０ｇ／ｃｍ3、熱伝導率０．０４４Ｗ／ｍ・Ｋ、１０％圧縮強度（準静的）約１．４ＭＰである。加熱染着装置としての断熱性能は厚さ１ｍｍから５ｍｍの範囲で得られる。実際の厚さはこの範囲を参考にして他の設計事項を考慮して決めればよい。なお発泡率が高い例えば１０倍のものはさらに断熱性が高いが、柔らかくて変形が大きすぎ面状発熱体の変形を支えきれないので使わなかった。逆に記録装置のトナー定着に使われる発熱定着ベルトにおいては、ヒーター基盤のベルト側には柔軟性のある薄い高発泡体が向いている。５倍発泡体では可撓性がなく使えないはずである。本発明の特異性から、さらに硬質のたとえばポリイミド３倍発泡体もしっかりした発熱体支台として使える。若干断熱性は落ちるが、他の非発泡体に比べれば格段の断熱効果を有する。“耐熱硬質発泡体”の加熱染着装置加熱部における発熱体下部高断熱台座への導入は新規な使いかたであろう。

昇温時間短縮策２：上記検討では発熱体の短辺３０ｃｍ側に電極２３を設け長辺４２ｃｍ方向に通電した。これを入れ替えて図５に示すように、長辺aの４２ｃｍ側に電極２３を設け短辺bの３０ｃｍ方向に通電した（dはヒーターの厚さである）。その結果、昇温時間は２分１０秒にまで短縮できた。消費電力は２８０Ｗであった。課題解決手段２の作用効果である。課題解決手段１と課題解決手段２によって目標の昇温時間３分台が得られたのである。続いて、基台部７の上にＩＪプリンタで印刷した綿のＴシャツを載せ加圧部１８を押し当てた。２Ｋｇ／１０ｃｍｘ１０ｃｍの加圧力とした。Ｔシャツの基台部側が約７０秒後に１６０℃となり、引き続き３分間この状態を保持し、染着を終えた。上記と同じ発熱体で、保護層１６をより強固にするために厚さ１００μにすると昇温時間が２分５０秒となり約４０秒延びた。

課題解決手段３は、基台部からはみだした被加熱部を格納する箱状のカセットと基台部が着脱自在に一体となっており、この一体物がプリンタおよび加熱染着装置に装着したり脱着したりすることができることを特徴としたものである。その代表的な基台部を図６に示す。これは、基台部の下部に磁性体底板１９を新たに設ける構成である。この新規な基台部を番号２０とする。図７のように、先ず被印刷物（布地等）３０をこの基台部２０に載せる。次いで図８のようにプリント面からはみ出した布地３０を基台部２０の裏面に折り畳み、マグネット２１で磁性体底板１９に押しつけ貼り付けるのである。さらに図９のように布地を保持した基台部２０をカセット２２に装填する。こうすればカセットごと捺染プリンタに装填しプリントし、終われば印刷面に触れること無くカセットを持ってプリンタから取り出し、図１２のように加熱染着装置に装填し、図１３のように布地付着のインクの水分蒸発と染料の布地への染着を行うことができるのである。「プリント面に一切触らずに」、である。

この基台部と布収容カセットの着脱自在一体物構成で得られる作用・効果は、１．捺染プリント後の布地をプリンタから取り出し、これをあらためて別の装置である加熱染着装置１７に“布地”として装着する必要がなくなったことである。これによる最大の効果は使用者が未定着の布地に触らなくてよい点である。未定着の布地の“着せ替え”を行うと、印刷画像に触ってしまったり、他所と触れてしまったりして汚すことが多発するのである。ぱりっとした紙とは違い、布地は柔らかく扱いにくい。また、平らに載置し皺伸ばしをし、ゆがみも起こさせないように均さねばならない、これらを画像面に触れないようにしながらである。細心の注意が必要であり、多くの失敗を招いてしまう工程である。本方式ではこのような危惧はなく、もちろん“着せ替え”の手間ひまも不要なので時間の節約ができる。未定着の布地に触れないで済むことの効果は絶大である。

図１０にシリアル走査方式のインクジェット捺染プリンタ３１の正面図を示す。布地を送り込む側を正面とした。布地３０を載置した強磁性体底板付き加熱染着装置基台部２０を乗せたカセット２２を捺染プリンタに装填したところである。プリントヘッド３２が矢印３３で示すシリアル走査を行ってプリントしていく。カセット２２は移動架台３７に乗せられており、紙面と直交する向き（次の図１１の白矢印３８で示す方向）に送り込まれ、上記のシリアル走査プリントヘッドによる印刷が進められて行く。図１１にこの捺染プリンタ３１の横から見た断面図を示す。

これらの図から理解されるように、基台部と布収容カセット着脱自在一体物構成によって、１．Ａ４サイズとかＡ３サイズとかの印刷サイズとほとんど同じ面積の布保持が可能となった。布保持の為に余分なスペースが不要であるからである。プリントヘッドユニット３２のホームポジション下部にはプリントヘッドの回復系３４が配置されている。紙の搬送と異なり、高さのあるカセット送りでは、この回復系３４とカセット２２が干渉してしまう。したがって、カセット幅が広くなると必然的に回復系の位置を外側に移動させねばならない。結果プリンタ本体の横幅は大きくなってしまう。２．補充用インクタンク３６をプリントヘッドの上部に配置するので、その為の余分なプリンタ幅を必要としない。もって、全体としてプリンタサイズの横幅を紙送りのパーソナルプリンタと同じサイズにできるのである。番号３５は回復系３４に繋がる廃インク容器である。課題解決手段３の一体物構成の更なる作用・効果である。店頭捺染プリンタに必須の２大効果：「布地を汚さない／扱いやすい」と「プリンタを大きくしない」である。

課題解決手段４の作用効果を説明する。加熱加圧部の表面温度は１５０℃以上にまで加熱される。普通には触ったりすることはないが、万が一のことを考えると、使用者の指などの侵入に対する何らかの防護策があるのが好ましい。第一案は加熱加圧部の外周に設けられた防護枠である。図１４に示すように、進入防護枠付き加熱加圧部４０の外周に進入防護枠４１が取り付けられている。一例であるが厚さ３ｍｍのシリコンゴム板が加熱加圧部の外周に表面から１５ｍｍ下方に伸びた長さで取り付けられている。材料や寸法関係は設計事項であるが、わずかとはいえこのような防護枠が設けられていると、不用意に加熱面に触れることに大きな効果をもたらす。図１４の下段の図が進入防護枠付き加熱加圧部４０を基台部７にセットし加熱染着している図である。

以上の新規な設計の結果加熱染着装置の大きさは、侵入防護枠付き加熱部を有する加熱染着装置であっても、染着領域から長手方向で約１ｃｍ、短手方向で約２ｃｍほど幅広がる程度である。すなわち記述の染着領域が３０ｃｍｘ４２ｃｍの場合、加熱染着装置のフットプリントは３４ｃｍｘ４４ｃｍである。高さは簡単な加圧機構を入れて１２ｃｍ程度である。加圧力は最大３０Ｋｇに設定した仕様である。従来の熱プレス機に比し幅は類似であるが奥行きや高さは大幅に小さい。ひとつは加圧力が弱いことによるがが、加熱部の薄さと軽さが大きく効いている。ただし昇温後の染着時間は数分を要し、従来の熱プレス機よりは大幅に長い。それでよいという用途に限定した仕様であるからである。

従来の汎用的な熱プレス機熱プレス機の加熱ユニットの断面図先行技術文献記載の面状発熱体を援用した熱プレス機の模式図保護層、面状発熱体、高断熱層とからなる加熱染着装置面状発熱体強磁性体底板付き加熱染着装置基台部同上に布を載せている図布を底板に貼り付けている図布を載せた加熱染着装置基台部をカセットに装填した図カセットをプリンタに装填した図（操作側面）同上の横断面図プリントした布地を載せた基台部を装填したカセットと加熱加圧部同上の加熱染着中の図進入防護枠付き加熱加圧部基台部挿入型加熱染着装置進入防護枠付き加熱加圧部とカセットに装填した強磁性体底板付き基台部同上の加熱染着中の図開閉式カセット同上に基台部を載置した図

実施のための基本的な形態は作用の説明の諸段落で、図４と５、図６〜１３及び図１４を示し説明を助けるために記述してきたとおりである。

他の実施例を順次説明していく。先ず昇温時間短縮策である。基本的な考え方は、発熱体の電気抵抗を出来る限り下げる、厚さを出来る限り厚くする、印加電圧を上げるなどの方策で投入電力を増加させることである。そして立ち上がり時間の短さを活かして、被加熱物に熱を取られ発熱体自身の温度が下がればすぐに通電し再度発熱させ被加熱物を加熱していく。この一般論の中で、印加電圧は２００ボルトと高い設定としてきたが、できれば１００ボルトで使いたいものである。そこで着目したのが次の点である。引用文献の用途の一つである記録装置のトナー定着ようの発熱定着ベルトのヒーターと異なり、本発明の目的を具現化するヒーター及びその下部の絶縁層あるいは断熱層には柔軟性は必要としない、むしろ柔軟性があってはならない、という認識である。曲がる必要がない、むしろ剛直でなければならないと言えるのである。この前提で考えると、引用文献が示唆する面状発熱体の基礎数字を大きく変えて本発明の加熱染着装置への合目的的な新たな数値条件の導入が考えられる。ただし、万が一の加熱加圧面の変形をもたらす部分的負荷発生のリスクを低減するために、基台部側にはしっかりとしたクッション性を確保することが肝要である。また間違ってワッペンなどの高さ不均一物の押しつけは厳重に避けなければならない。さらにポケット付きシャツ等も店頭捺染サービスの対象としない。これはお預かりプリントとし、“バックヤードプリント”で対処するのである。

実施例１、昇温時間短縮策３：上述の基本構成で用いた比抵抗１Ω・ｃｍ、ヒーター厚５０μは引用文献の技術内容からは最小値といえる比抵抗であり、最大値に近い厚さであると考えられるものである。ここでポリイミド樹脂に混入する導電性微粉体量を増やし、比抵抗をさらに低く０．５Ω・ｃｍとし、その分印加電圧を１００ボルトとした。昇温時間４分２０秒が得られた。ここで待望の１００ボルト仕様の可能性が見えてきた。消費電力は１４０Ｗであった。比抵抗０．５Ω・ｃｍは、ポリイミド樹脂製面状発熱体を脆弱にする数値領域である。しかし記録装置のトナー定着装置と違って平板の加熱加圧装置であるがゆえに、この程度までは許容できると考えたし、実際実用できるレベルであった。なお、この条件でＡ４サイズの発熱体のばあいでは、昇温時間は２分１０秒であった。

実施例２、昇温時間短縮策４：ポリイミド樹脂製面状発熱体を複数枚重畳して使う方策である。１例として昇温時間短縮策３の面状発熱体２枚を重ねた構成とした。印加電圧１００ボルトで２分４０秒の昇温時間が得られた。消費電力は２８０Ｗであった。単品でより厚く１００μとか２００μ厚とかができる方法の開発が待たれるところである。現時点での厚膜化手段としての複数枚重畳の方法は、発熱体単品を実際に積層するやり方と、１枚作り終えたところでその上にもう一枚を作っていく方法がある。実施例３、昇温時間短縮策５：比抵抗をさらに低く０．２Ω・ｃｍとした。印加電圧１００ボルトで１分５０秒の昇温時間が得られた。

実施例４：高断熱材１３１としては、ポリイミド樹脂発泡体以外に耐熱樹脂とシリカエアロゲル複合体あるいは発泡ポリマー・シリカナノコンポジット等が使える。いずれも、２００℃以上の耐熱性を有する発泡体であって、発泡体としての柔軟性を排し逆に変形しにくい硬質に設計したものである。シリカエアロゲル複合体に用いる耐熱樹脂はポリイミド樹脂やレゾルシノール／ホルムアルデヒド樹脂などが適している。

実施例５：防護策の第二案は図１５に示す基台部挿入型加熱染着装置４２である。加熱加圧部１８と基台部７が１つの匡体４３の中に収まるようになっている。この匡体４３には基台挿入窓４４があり、基台部７を基台挿入用ガイド架台４５に載置し、この挿入窓４４から装置４２の中に入れていく。所定位置で収まったところで、加熱加圧部上下移動ガイド４６に沿って加熱加圧部１８が下降してきて加熱染着を始める。図１４の下段の図である。このように加熱加圧部１８が装置４２の中に入ったままなので、使用者が不用意に加熱加圧部１８の加熱表面に触れてしまうことが避けられる。なお図１５では断面図に重ねて匡体４３と基台挿入窓４４の表面図を書き込んである。

図１６と図１７に実施例５の進入防護枠付き加熱加圧部４０と強磁性体底板付き基台部２０を組み合わせて使っているところを示す。強磁性体底板付き基台部２０のサイズがプリント最大サイズとほとんど同じサイズであるという特徴が活かされて、全体でも極めてコンパクトなセットとなっている。図１７は加熱染着中の図である。なおこれまで説明してきた加熱染着装置では、加圧機構、圧力可変装置、温度設定装置、操作パネルやその他の製品としての部材については設計事項として特には説明せず省いてある。

実施例６：図１８に基台部と着脱自在に一体物となる布保持用カセットの他の実施例を示す。開閉式カセット２４である。カセット２４の中には、上部に載せる基台を支える基台載置板２６が設けられており、カセットの側板は４面とも開閉式となっている。側板２６は図１８の上の図では矢印で示すように開いた状態で、基台に載っている布３０を収容しようとしている。下の図は矢印で示すように側板２６を閉じようとしているところである。図１９はカセット２４に基台部を載置し一体となったところである。次いで図示していないが、この一体物をプリンタに装着し布３０に捺染印刷を行う。そして印刷面や布を触ることなく、カセット部を持ってプリンタから脱着し、加熱染着装置に装着する。そして加熱部１８を押圧し加熱染着中のところが図１９の下の図である。

実施例７：発熱層の保護層１６を厚さ５０μのステンレス板とした。同じ厚さのポリイミドフィルムより高強度を意図したものである。発熱部の温度ムラ軽減にも有効である。反面加熱にはポリイミドフィルムより長時間を要する。これを考慮して、昇温時間短縮策５の比抵抗０．２Ω・ｃｍ、５０μ発熱体を用い、印加電圧１００ボルトで２分２０秒の昇温時間が得られた。ポリイミドフィルム保護層に比し３０秒長くなった。ステンレス板保護層をより強固とするため厚さ１００μにした場合は、上記と同じ発熱体で昇温時間は３分１０秒となり１分近く長くなった。

本発明は捺染印刷の後工程に使われる加熱染着装置であるが、いわゆる熱プレス機の一種である。すなわち熱プレス機としても使える装置である。インクの染着に限らず、昇華性染料で印刷した紙をポリエステル繊維のＴシャツに加熱転写する等にも使うことができる。直しワッペンの貼り付けなどのように平坦でない対象物には向かない。導電性ポリイミド樹脂製面状発熱体の低抵抗化のために、機械的にかなり脆弱な配合としているからである。

１熱プレス機加熱加圧部
２加熱ユニット
３構造体
４熱プレス機加熱加圧部の外装
５絶縁板
６加熱源
７熱プレス機基台部
８剛性基板
９基台クッション層
１０基台部表面カバー
１１加熱染着装置の加熱加圧部
１２導電性ポリイミド樹脂製面状発熱体
１３電気絶縁層
１３１硬質発泡ポリイミド樹脂製高断熱層
１４加熱加熱染着装置の加熱加圧部
１５表面カバー
１６保護層
１７加熱加圧部の外装
１８新規な加熱染着装置の加熱加圧部
１９強磁性体底板
２０強磁性体底板付き基台部
２１布保持用マグネット
２２カセット
２３電極
２４開閉式カセット
２５カセットの基台載置板
２６開閉式カセット側板
３０布地
３１シリアル走査方式のＩＪ捺染プリンタ
３２プリントヘッドユニット
３３プリントヘッドの往復走査
３４プリントヘッドの回復系
３５廃インク容器
３６補充用インクタンク
３７移動架台
３８移動架台の移動方向
４０進入防護枠付き加熱加圧部
４１進入防護枠
４２基台挿入型加熱染着装置
４３基台挿入型加熱染着装置の匡体
４４基台挿入窓
４５基台挿入用ガイド架台
４６加熱加圧部上下移動ガイド

Claims

布地等に染料を加熱して染着させる加熱染着装置であって、該加熱染着装置は発熱部を有する加熱加圧部と染着対象物を載せる基台部とからなり、加熱加圧部は少なくとも、導電性微小体をポリイミド樹脂中に分散して成る面状発熱体と、該発熱体の表面側の保護層と、裏面側の１6０℃以上の耐熱性を有する硬質発泡体断熱層とを積層して成る構成を特徴とする加熱染着装置
請求項１の加熱染着装置において、面状発熱体が矩形であってその長辺に電極を設け短辺方向に通電し発熱させることを特徴とする加熱染着装置
請求項１および２の加熱染着装置において、基台部からはみだした被加熱部を格納する箱状のカセットと基台部が着脱自在に一体となっており、該一体物がプリンタおよび加熱染着装置に装着と脱着ができることを特徴とする加熱染着装置
請求項１〜３の加熱染着装置において、加熱ユニット外周部に、使用者が誤って加熱面に触れることを防ぐ保護枠を設ける、あるいは加熱ユニットを匡体内に収め、布を載せた基台部を匡体の窓のような開口部から挿入することで使用者と加熱面との接触を防ぐことを特徴とする加熱染着装置