JP2017039579A - 記録する装置、装置、乾燥する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送される部材と接触する接触部材の表面を低表面エネルギー樹脂で覆った場合、搬送される部材との接触によって低表面エネルギー樹脂が摩耗する。【解決手段】搬送される部材である媒体１００の液体が付着される面に接触する接触部材としての案内ローラ４１と、案内ローラ４１を冷却する冷却手段４００とを備え、案内ローラ４１は媒体１００に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜７であり、冷却手段４００は、低表面エネルギー樹脂膜７をガラス転移温度以下に冷却する。【選択図】図６

Description

本発明は記録する装置、装置、乾燥する装置に関する。

液体で記録する装置では、搬送される部材に付着した液体が乾燥する前に下流側の部材に接触すると、液体が部材に転移して画像の一部が欠損したり、乱れたりする画像不良が発生する。

そこで、印字面と接触する圧胴を金属板と、エポキシ系の接着剤により分散接着されたセラミック粒子と、セラミック粒子の表面を覆う低表面エネルギー樹脂とから構成し、外表面を凹凸状に形成した印刷機が知られている（引用文献１）。

特開２００１−２６０５６１号公報

ところで、搬送される部材と接触する接触部材の表面を低表面エネルギー樹脂で覆った場合、搬送される部材との接触によって低表面エネルギー樹脂が摩耗する。低表面エネルギー樹脂が摩耗することで、接触部材の性能が劣化するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、搬送される部材と接触する接触部材の性能低下を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る記録する装置は、
搬送される部材に対して液体を付着させる手段と、
前記搬送される部材の前記液体が付着される面に接触する接触部材と、
前記接触部材を冷却する冷却手段と、を備え、
前記接触部材は、前記搬送される部材に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜であり、
前記冷却手段は、低表面エネルギー樹脂膜をガラス転移温度以下に冷却する
構成とした。

本発明によれば、搬送される部材と接触する接触部材の性能低下を抑制することができる。

本発明に係る記録する装置の一例の模式的説明図である。 ヘッドユニットの一例の平面説明図である。 接触部材の第１例の模式的断面説明図である。 接触部材の第２例の模式的断面説明図である。 接触部材の第３例の模式的断面説明図である。 本発明に係る装置部分の説明図である。 図６の接触部材の軸心方向に沿う断面説明図である。 本発明に係る乾燥する装置を含む記録する装置を用いて印刷品質評価を行った結果の一例の説明に供する説明図である。 同じく説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る記録する装置の一例について図１を参照して説明する。図１は同装置の模式的説明図である。

この記録する装置は、連続紙（連帳紙）を媒体として使用する連帳機である。搬送される部材である連続紙としての媒体１００は、繰出し機構（アンワインダ）１０１により矢印Ａ方向に繰り出されて搬送され、液体を付着させる画像形成機構１０３に到達する。

画像形成機構１０３で液体が付着されながら画像形成機構１０３を通過した媒体１００は、本発明に係る装置を含む本発明に係る乾燥する装置である乾燥機構１０４を乾燥されながら抜けて、巻取り機構（リワインダ）１０２で巻き取られる。

なお、印刷後の加工処理の内容によっては、巻取り機構１０２の代わりに、カッタを用いて裁断することもできる。

ここで、画像形成機構１０３は、液体を吐出する手段としての液体吐出ユニット３０を備えている。液体吐出ユニット３０は、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドユニット３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドユニット３１」という。）が配置されている。各ヘッドユニット３１は、それぞれ、搬送される媒体１００に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。

なお、液体の種類、液体の色の種類及び数はこれに限るものではない。例えば、特色であるオレンジやグリーンの液体を吐出し、光沢性の付与やその他の処理を行うオーバーコートの液体も吐出する構成とすることもできる。

ヘッドユニット３１は、例えば、図２に示すように、複数の液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）３１ａをベース部材３２上に千鳥状に並べてヘッドアレイとしたものを使用しているが、これに限らない。また、ヘッドユニット３１は、液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体供給するヘッドタンクとで構成しているが、これに限るものではなく、液体吐出ヘッド単独の構成でもよい。

乾燥機構１０４は、媒体１００を加熱する乾燥ドラム（ヒータドラム）４０と、媒体１００を乾燥ドラム４０に案内する案内ローラ４２と、接触部材であるローラ部材としての案内ローラ４１ａ〜４１ｄを備えている。

案内ローラ４１ａ〜４１ｄは、媒体１００の液体が付着する面（印刷面）に接触する部材であり、本発明における接触部材である。つまり、ここでは、搬送される部材である媒体１００の搬送方向に沿って接触部材である案内ローラ４１ａ〜４１ｄが複数配置されている。

案内ローラ４２は、媒体１００の印刷面と反対側の面に接触する部材である。なお、両面印刷を行う場合には、案内ローラ４２も媒体１００の印刷面に接触する接触部材となる。

画像形成機構１０３を通過し、液体が付着されて所要の画像が形成された媒体１００は、乾燥機構１０４の乾燥ドラム４０の周囲に巻き付けられて加熱され、案内ローラ４１ａ〜４１ｄを経て引き出され、案内ローラ４３を経て、巻取り機構１０２に案内される。

なお、乾燥ドラム４０は、例えば、金属製の円筒内にハロゲンランプ等の加熱部材を配置したものを使用している。乾燥ドラム４０の温度は、印刷速度や液体の乾燥性にもよるが、５０〜１００度程度に設定する。また、乾燥機構としては、その他、温風、赤外線、加圧、紫外線などの手段を用い、或いは、これらを組み合わせて構成することもできる。

また、本実施形態の記録する装置では液体吐出手段によって搬送される部材に対して液体を付着させているが、これに限らず、凸版印刷装置、孔版印刷装置、オフセット印刷装置等の液体を搬送される部材に付着させて記録する装置にも本発明を適用することができる。

次に、案内ローラを構成している接触部材の第１例について図３を参照して説明する。図３は同接触部材の模式的断面説明図である。

接触部材１は、基材２と、基材２の表面側に接着剤５によって接着され、液体が付着される部材に接触する面側に凹凸を形成する球状粒子６と、球状粒子６で形成される凹凸の表面を覆う低表面エネルギー樹脂膜７とを含んで構成されている。これにより、接触部材１は、搬送される部材である媒体１００に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜７となる。

基材２は、例えば、アルミ、ステンレススチール、樹脂、ゴムなどで形成している。

接着剤５としては、例えば、エポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリイミド系接着剤、シリコーン系接着剤などを使用することができる。

球状粒子６としては、例えば平均粒径５０μｍのガラス粒子、アルミナ等のセラミック粒子を使用することが好ましい。

低表面エネルギー樹脂膜７は、搬送される部材の表面に付着した液体の転移を抑制するために低表面エネルギー樹脂、例えばフッ素樹脂を使用して形成している。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、ガラス転移温度：１３０℃）や、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン、ガラス転移温度：７５℃）などが好ましい。

なお、接触部材１は、例えば、媒体１００の液体が付着する面に接触する例えば案内ローラ１ａ〜１ｄとして使用している。ただし、媒体１００の搬送方向に追従して回転する案内ローラに限定されるものではなく、搬送コロや媒体の搬送位置を規制するガイド部材などに用いることもできる。

次に、接触部材の第２例について図４を参照して説明する。図４は同接触部材の模式的断面説明図である。

前記第１例では、基材２に接着剤５を用いて球状粒子６を直接接着している。

これに対し、この第２例の接触部材１では、基材２の表面に粘着剤３を介して撓むことが可能なシート状部材４を貼り付け、シート状部材４に接着剤５を用いて球状粒子６を接着して凹凸を形成している。

このように、シート状部材４を基材２の表面に貼り付け、シート状部材４を介して基材２に球状粒子６を貼り付けている（保持している）。これにより、シート状部材４を貼り替えることで、基材２に対して球状粒子６を取り替えることが可能になり、基材２ごと取り替える必要がないので、コスト低減が可能とある。

次に、接触部材の第３例について図５を参照して説明する。図５は同接触部材の模式的断面説明図である。

前記第１例及び第２例では、接触部材１の搬送される部材に接触される面側の凹凸は球状粒子６で形成している。

これに対し、この第３例の接触部材１では、基材２の搬送される部材に接触される面側に機械研磨処理、サンドブラスト処理などを施して凹凸を加工している。

次に、本発明に係る装置部分について図６及び図７を参照して説明する。図６は同装置部分の説明図、図７は図６の接触部材の軸心方向に沿う断面説明図である。

本発明に係る装置は、搬送される部材である媒体１００を案内する接触部材である案内ローラ４１と、案内ローラ４１を冷却する冷却手段４００とを備えている。

案内ローラ４１は、前記接触部材１と同様な構成であり、媒体１００と接触するローラ部１４２の表面側に凹凸が形成され、凹凸の表面は低表面エネルギー樹脂膜７で覆われている。

この案内ローラ４１のローラ部１４２は中空であって、冷却手段４００によって内部に冷却液体４１０が循環される。

冷却手段４００は、熱交換器４０１、タンク４０２、ポンプ４０３、流量制御手段４０４を介して、案内ローラ４１内に冷却液体４１０を循環する。

熱交換器４０１は、フィンと伝熱管から構成されており，フィンは送風手段４０５によって空冷され、伝熱管内を流動する冷却液体４１０との間で熱交換がなされている。フィン、伝熱管の材質としては、熱伝導率の高いアルミニウム、銅を用いることが好ましい。

また、案内ローラ４１の表面温度（低表面エネルギー樹脂膜７の表面温度）を検出する温度検出手段４２１、例えば、測温抵抗体や熱電対、放射温度センサを備えている。

そして、この温度検出手段４２１で検出された検出温度に基づいて流量制御弁などの流量制御手段４０４を制御して、案内ローラ４１内を流れる冷却液体４１０の流量を調整する制御手段であるコントローラ４２０を備えている。

コントローラ４２０は、案内ローラ４１内を流れる冷却液体４１０の流量を調整することで、案内ローラ４１の表面温度（低表面エネルギー樹脂膜７の表面温度）をガラス転移温度以下に冷却させる。

ここで、案内ローラ４１のローラ部１４２の両端部には軸部１４３、軸受け１４４、回転継手１４５が設けられ、回転継手１４５を介して冷却液体４１０が通る流路部材４０８が接続されている。

このように、接触部材である案内ローラ４１の表面温度（低表面エネルギー樹脂膜の温度）をガラス転移温度以下に冷却するので、低表面エネルギー樹脂膜の軟化を防止することができ、搬送される部材との摩擦に対する低表面エネルギー樹脂膜の耐久性を向上できる。

これにより、接触部材の搬送される部材との接触による性能低下、例えば低表面エネルギー樹脂膜の剥離などを抑制することができる。

なお、冷却手段として、案内ローラ４１に周辺に冷却ファン等の送風手段を配置することもできる。ただし、中空ローラの内部に冷却液体を通して熱伝導によって冷却する方が、送風による冷却よりも熱効率が高く、効率的な冷却を行うことができる。また、案内ローラの周囲に冷却ファン等の送風手段を配置するためのスペースを確保する必要がなく、省スペース化を図れる。

次に、本発明に係る乾燥する装置を含む記録する装置を用いて印刷品質評価を行った結果の一例について図８及び図９を参照して説明する。

ここでは、案内ローラ４１（接触部材）の低表面エネルギー樹脂膜７の材質としてＦＰＡ（ガラス転移温度７５℃）を使用した。そして、冷却手段４００によって案内ローラ４１の表面温度を低表面エネルギー樹脂膜７のガラス転移温度以下である２５℃、６０℃に冷却した。なお、比較のため案内ローラ４１の表面温度を低表面エネルギー樹脂膜７のガラス転移温度より高い１００℃のときも評価している。

図８は、案内ローラ４１の表面温度が、２５℃、６０℃、１００℃のときに、連帳紙（媒体１００）の通紙距離に対する画像剥離発生の有無を示している。なお、図８における「〇」は画像剥離発生無し、「×」は画像剥離発生有り」をそれぞれ示している。

図９は、横軸に案内ローラ４１の表面温度の逆数（単位：１／Ｋ）、縦軸に画像剥離によって画像品質が不良（ＮＧ）となった連帳紙（媒体１００）の通紙距離（単位：ｋｍ）をとったアレニウスプロットである。なお、図９において、左側の「〇」は接触部材（案内ローラ４１）の表面温度が１００℃、真ん中の「〇」は接触部材の表面温度が６０℃、右側の「〇」は表面温度が２５℃であることを示している。

ここで使用した記録する装置では、案内ローラ４１の表面温度を冷却手段４００によって制御しない場合．上述したように、乾燥ドラム４０によって加熱された媒体１００が接触することによる熱伝導と、乾燥ドラム４０からの対流伝熱によって、案内ローラ４１の表面温度は１００℃まで加熱される。

このように案内ローラ４１の表面温度が１００℃である場合は、１００ｋｍ程度の通紙距離で、連帳紙（媒体１００）の通過に伴う微小な摩擦によって、案内ローラ４１の低表面エネルギー樹脂膜７が磨耗し、印字面に付着した液体（インク）が剥離する現象が発生した。

一方、冷却手段４００を用いて案内ローラ４１の表面温度を６０℃、２５℃に冷却することによって、低表面エネルギー樹脂膜７の磨耗が抑制され、それぞれ１００ｋｍ以上、１０００ｋｍ以上になるまで剥離が生じることがなく、耐久性が向上することが確認された。

なお、接触部材１で構成した搬送ローラを備えることで、本発明に係る装置として、媒体を搬送する媒体搬送装置などの搬送装置とすることができる。この場合、搬送装置の搬送ローラ以外の部材、例えば搬送される部材を案内するガイド部材に接触部材１を適用することもできる。さらに、搬送される部材を案内する単なるガイド部材と冷却手段とを組み合わせた案内装置とすることもできる。

また、本発明に係る「記録する装置」は、液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するものも含まれる。液体の付着は、搬送される部材が停止している状態で行ってもよいし、搬送される部材が移動している状態で行ってもよい。

また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

また、「記録する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを使用する場合、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。

また、本願において、画像形成、記録、印字、印写、印刷等はいずれも同義語とする。

１ 接触部材
２ 基材
６ 球状粒子
７ 低表面エネルギー樹脂膜
４１、４１ａ〜４１ｄ 案内ローラ
１００ 媒体（搬送される部材）
１０１ 繰出し機構
１０２ 巻取り機構
１０３ 画像形成機構
１０４ 乾燥機構
４００ 冷却手段

Claims (7)

1. 搬送される部材に対して液体を付着させる手段と、
   前記搬送される部材の前記液体が付着される面に接触する接触部材と、
   前記接触部材を冷却する冷却手段と、を備え、
   前記接触部材は、前記搬送される部材に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜であり、
   前記冷却手段は、低表面エネルギー樹脂膜をガラス転移温度以下に冷却する
   ことを特徴とする記録する装置。
2. 前記接触部材は、前記搬送される部材の搬送方向に沿って複数配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録する装置。
3. 前記冷却手段は、前記接触部材の内部に冷却液を循環する手段である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録する装置。
4. 前記接触部材はローラ部材である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の記録する装置。
5. 前記液体を付着させる手段は、前記液体を吐出する手段である
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の記録する装置。
6. 搬送される部材に接触する接触部材と、
   前記接触部材を冷却する冷却手段と、を備え、
   前記接触部材は、前記搬送される部材に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜であり、
   前記冷却手段は、低表面エネルギー樹脂膜をガラス転移温度以下に冷却する
   ことを特徴とする装置。
7. 液体が付着されて搬送される部材を乾燥する乾燥手段と、
   前記搬送される部材に接触する接触部材と、
   前記接触部材を冷却する冷却手段と、を備え、
   前記接触部材は、前記搬送される部材に接触する面が低表面エネルギー樹脂膜であり、
   前記冷却手段は、低表面エネルギー樹脂膜をガラス転移温度以下に冷却する
   ことを特徴とする乾燥する装置。

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