JP2017090007A - 乾燥装置及びこれを備えた液体を吐出する装置 - Google Patents

乾燥装置及びこれを備えた液体を吐出する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】用紙等のシート状記録媒体を低消費電力で効率よく乾燥可能な乾燥装置と、これを備えた液体を吐出する装置とを提供する。
【解決手段】乾燥装置100に、作像装置等の外部装置から搬送される用紙Pを掛け回して乾燥する加熱ローラ141〜146と、外部装置から搬送される用紙Pの温度を検知する温度センサ110と、用紙Pの搬送方向に関して加熱ローラ141〜146の上流側に配置されたプレ加熱搬送ローラ105と、加熱ローラ141〜146又はその下流側に配置された他の搬送ローラ106、107、151〜157とプレ加熱搬送ローラ105とを接続する伝熱機構(配管160及び開閉弁170)を備える。伝熱制御部200は、開閉弁170の開閉を制御して、加熱ローラ又は他の配管ローラからの熱の回収と、プレ加熱搬送ローラ105への回収した熱の付与を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、乾燥装置及びこれを備えた液体を吐出する装置に関する。
液体を吐出する装置は、例えば、ロールに巻かれた紙類、布類、フィルム類、合成樹脂材などのシート状記録媒体にインクジェット方式で画像の形成や印字を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を複合して有するデジタル複合機、印刷機などに適用されている。以下においては、インクジェット式記録装置を例にとって、従来技術に係る液体を吐出する装置を説明する。
インクジェット式記録装置は、インクジェットヘッドからインクの液滴をシート状記録媒体に吐出し、インクジェットヘッドから吐出されたインクの液滴をシート状記録媒体の内部に浸透させるか、シート状記録媒体の表面に付着させて、画像の形成或いは印字を行うようになっている。このように、インクジェット式記録装置では、インクの液滴を使用して画像の形成或いは印字を行うので、画像形成後或いは印字後のシート状記録媒体は湿気を帯びることになる。
一方、高速印字を行うインクジェット式記録装置では、ロール状に巻かれた長尺の用紙を引き出して画像の形成或いは印字を行った後、ロール状に巻き取ることが多いことから、巻き取る前に用紙を乾燥させておく必要がある。さもないと、印字したインクの付着による汚れ、かすれ、にじみなどが生じ、また、巻き取りにも支障が生じる虞があるからである。そのため、高速印字を行うインクジェット式記録装置では、用紙の乾燥装置が備えられる。
そして、用紙の乾燥装置を備えたインクジェット式記録装置では、用紙を乾燥するために備えられた熱源の有効利用を図り、装置全体のエネルギー効率を高めて、装置の低消費電力化を図ることが重要になる。
従来、用紙の乾燥装置を備えたインクジェット式記録装置であって、装置の低消費電力化を考慮したものとしては、用紙の記録面へ吹き出された乾燥風の一部を、送風ファン及び赤外線ヒータを備えた新鮮風の通風路に再循環させるものが知られている(例えば特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、赤外線ヒータによって加熱された温風を送風ファンによって用紙の記録面に吹き付けるというものであるので、そのままでは用紙を加熱ローラに掛け回して乾燥するタイプの乾燥装置及びこれを備えたインクジェット式記録装置には適用することができない。
即ち、温風を吹き付けることにより用紙の乾燥を行う場合には、用紙に含まれる水分を蒸散することによって用紙を乾燥させることから、用紙の温度或いは熱容量によって用紙に含まれる水分の蒸散速度が変化する。当然、用紙の温度が高い方が用紙に含まれる水分の蒸散速度は大きくなるが、温風による加熱は、非接触加熱であるため、用紙への熱伝達効率が悪く、蒸散効率も悪い。
このようなことから、インクジェット式記録装置等の液体を吐出する装置においては、用紙を加熱ローラに掛け回わして加熱ローラの熱を直接用紙に伝熱して乾燥する方式を採ることが望まれるが、特許文献1に記載の発明には、加熱ローラを備えた場合における熱の有効利用を図る技術について何も配慮されていない。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、シート状記録媒体を効率よく乾燥することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、シート状記録媒体を加熱しながら搬送する加熱ローラと、前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記加熱ローラの上流側に配置された搬送ローラと、前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記加熱ローラの下流側に配置された他の搬送ローラと、前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記搬送ローラの上流側に配置され、前記シート状記録媒体の温度を検知する温度検知部と、前記加熱ローラ又は前記他の搬送ローラと前記加熱ローラの上流側に配置された前記搬送ローラの間で熱を伝達する伝熱機構と、前記温度検知部により検知された前記温度に基づき、前記伝熱機構による前記熱の伝達を制御する伝熱制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、シート状記録媒体を効率よく乾燥することができる。
本発明の実施形態に係る加熱装置の第1例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る加熱装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る伝熱制御部が実行する用紙乾燥制御の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る加熱装置の第2例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る加熱装置の第3例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置のシステム構成を示す図である。
以下、本発明に係る乾燥装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る乾燥装置は、シート状記録媒体を直接掛け回して乾燥する加熱ローラを備えることを特徴とする。また、本実施形態に係る乾燥装置は、加熱ローラ又はシート状記録媒体の搬送方向に関して加熱ローラの下流側に配置された他の搬送ローラと、シート状記録媒体の搬送方向に関して加熱ローラの上流側に配置された搬送ローラとを接続する伝熱機構を備えることを特徴とする。更に、本実施形態に係る乾燥装置は、加熱ローラ又はその下流側に配置された他の搬送ローラからの熱の回収と、加熱ローラの上流側に配置された搬送ローラへの回収された熱の付与とを制御する伝熱制御部を備えることを特徴とする。
即ち、図1に示すように、本実施形態に係る乾燥装置100は、画像形成装置等の外部装置から搬送される用紙Pを受け入れるための給紙口101を有し、内部には、バッファ部102、加熱部103、冷却部104が用紙Pの搬送方向に沿ってこの順に備えられている。また、バッファ部102と加熱部103との間には、バッファ部102を通過した用紙Pを予備加熱して加熱部103に導くプレ加熱搬送ローラ105が配置されている。
更に、加熱部103と冷却部104との間には、加熱部103を通過した用紙Pを冷却部104に導くガイドローラ106、107が配置されると共に、用紙Pの搬送方向に関して冷却部104の下流側には、乾燥装置100を通過した用紙Pを巻き取り装置等の外部装置に向けて送出する送出ローラ108及びこれに接するニップローラ109が配置されている。
加えて、給紙口101の外側には、当該給紙口101を通って乾燥装置100内に搬送される用紙Pの温度検知部である温度センサ110が備えられると共に、プレ加熱搬送ローラ105の近傍には、プレ加熱搬送ローラ105の温度検知部である温度センサ120が備えられている。
なお、本実施形態に係る乾燥装置100は、紙類である用紙Pの乾燥に適用されるだけでなく、布類、フィルム類、合成樹脂シート等の他のシート状記録媒体の乾燥にも適用できる。
バッファ部102には、複数(図1の例では、5本)のバッファローラ131、132、133、134、135が千鳥状に配置されており、各バッファローラ131、132、133、134、135には、給紙口101を通って乾燥装置100内に搬送された用紙Pが順番に掛け回される。
加熱部103には、複数(図1の例では、6本)の加熱ローラ141、142、143、144、145、146が千鳥状に配置されており、各加熱ローラ141、142、143、144、145、146には、プレ加熱搬送ローラ105を通過した用紙Pが順番に掛け回される。
冷却部104には、複数(図1の例では、7本)の冷却ローラ151、152、153、154、155、156、157が千鳥状に配置されており、各冷却ローラ151、152、153、154、155、156、157には、加熱部103を通過した用紙Pが順番に掛け回される。
尚、本明細書において、「用紙Pの搬送方向に関して加熱ローラの上流側に配置された搬送ローラ」とは、プレ加熱搬送ローラ105とバッファローラ131〜135との総称である。また、本明細書において、「用紙Pの搬送方向に関して加熱ローラの下流側に配置された他の搬送ローラ」とは、ガイドローラ106、107と冷却ローラ151〜157との総称である。
加熱ローラ141〜146は、図示しない熱源により加熱され、その温度は、乾燥装置100内に搬送された湿気を有する用紙Pを乾燥可能な温度に調整されている。また、冷却ローラ151〜157は、図示しない冷却源により冷却され、その温度は、加熱ローラ141〜146を通過した用紙Pを所定の温度まで冷却可能な温度に調整されている。勿論、冷却ローラ151〜157の温度は、加熱ローラ141〜146の温度よりも低温となるように調整される。
なお、各加熱ローラ141〜146は、同一温度とすることもできるし、各加熱ローラ141〜146の配設位置に応じて異なる温度とすることもできる。冷却ローラ151〜157についてもこれと同じであり、各冷却ローラ151〜157を同一温度とすることもできるし、各冷却ローラ151〜157の配設位置に応じて異なる温度とすることもできる。
本実施形態においては、複数の加熱ローラ141〜146のうちの1つ(図1の例では、用紙Pの搬送方向に関して最も下流側に配置された加熱ローラ146)とプレ加熱搬送ローラ105とが、配管160を介して連結されており、配管160には開閉弁170が備えられている。配管160と開閉弁170とは、加熱ローラ146とプレ加熱搬送ローラ105とをつなぐ伝熱機構として機能する。
即ち、加熱ローラ146及びプレ加熱搬送ローラ105は、中空円筒状に形成されており、その内部には水や空気等の熱媒が封入されている。従って、配管160に備えられた開閉弁170を開くと、加熱ローラ146から回収された熱が配管160内を移動して、プレ加熱搬送ローラ105に付与される。
加熱ローラ146からの熱の回収及びプレ加熱搬送ローラ105への回収された熱の付与は、図2に示す伝熱制御部200によって制御される。
図2から明らかなように、本実施形態に係る伝熱制御部200は、ホスト装置201と通信可能に接続されており、伝熱制御部200には、ユーザーインターフェースである操作パネル202と、所要のデータを随時書き込み・読み出し可能なデータ格納部203とが接続されている。
また、伝熱制御部200には、給紙口101を通って乾燥装置100内に搬送される用紙Pの温度を検知する温度センサ110と、プレ加熱搬送ローラ105の温度を検知する温度センサ120とが接続されている。更に、伝熱制御部200には、バルブドライバ204を介して、加熱ローラ146とプレ加熱搬送ローラ105との間の伝熱機構である配管160に備えられた開閉弁170が接続されている。
操作パネル202には、初期設定のためのキー、各種モードを設定するためのキー、動作を指示するためのキーなどが備えられる。
データ格納部203には、外部装置から乾燥装置100内に搬送される用紙Pの基準温度TP0と、プレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0とが予め格納される。
なお、用紙Pの基準温度TP0とは、乾燥装置100に適用される基準的な紙種の用紙Pが外部装置から乾燥装置100内に搬送される際の温度を言う。加熱装置100内に基準温度よりも高温の用紙Pが搬送されると、加熱ローラ141〜146の熱が無駄に放熱されることになるので、乾燥装置100のエネルギー効率が悪くなる。そこで、本実施形態に係る乾燥装置100は、乾燥装置100内に搬送される基準的な紙種の用紙Pの温度を基準として、加熱ローラ146からの熱の回収並びにプレ加熱搬送ローラ105への回収された熱の付与を制御する。
これにより、伝熱制御部200は、乾燥装置100内に搬送される紙種が変更された場合にも、乾燥装置100のエネルギー消費の無駄を抑制できて、乾燥装置100の低消費電力化を図ることができる。
一方、プレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0とは、用紙Pの乾燥に悪影響を及ぼさないプレ加熱搬送ローラ105の上限温度であり、加熱ローラ141〜146の設定温度よりも低温度に設定される。データ格納部203にプレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0を予め設定しておくことにより、プレ加熱搬送ローラ105の過熱を防止でき、用紙Pの乾燥を適正に行うことができる。
伝熱制御部200は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(読み出し専用メモリ)及びRAM(ランダムアクセスメモリ)の組み合わせをもって構成される。CPUは、演算処理部であり、ROMに格納されたプログラムコードを読み出し、読み出したプログラムコードをRAMに展開し、当該RAMをワークエリア及びデータバッファとして使用しながら、プログラムコードで定義された用紙Pの乾燥制御を実行する。
図3に、伝熱制御部200が実行する用紙乾燥制御の制御手順を示す。乾燥装置100が起動され、乾燥装置100内への用紙Pの搬送が開始されると、伝熱制御部200のCPUは、データ格納部203から用紙Pの基準温度TP0及びプレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0を読み込むと共に、温度センサ110、120の出力信号から用紙Pの測定温度TP1と、プレ加熱搬送ローラ105の測定温度TR1を求める(ステップS1)。
次いで、伝熱制御部200のCPUは、用紙Pの基準温度TP0と用紙Pの測定温度TP1とを比較し、用紙Pの測定温度TP1は用紙Pの基準温度TP0よりも高温であるか否か(TP1>TP0?)について判定する(ステップS2)。ステップS2で、用紙Pの測定温度TP1は用紙Pの基準温度TP0よりも高温である(TP1>TP0)と判定した場合(Yes)、伝熱制御部200は、バルブドライバ204を介して開閉弁170を開操作し、加熱ローラ146から回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与する(ステップS3)。
ステップS2で、用紙Pの測定温度TP1は用紙Pの基準温度TP0と同じであるか、基準温度TP0よりも低温である(TP1≦TP0)と判定した場合(No)、伝熱制御部200は開閉弁170を閉状態のまま維持する。
次いで、ステップS4に移行し、伝熱制御部200は、プレ加熱搬送ローラ105の測定温度TR1がデータ格納部203に予め設定されたプレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0に達したか否か(TR1≧TR0?)について判定する。ステップS4で、プレ加熱搬送ローラ105の温度が予め設定されたプレ加熱搬送ローラ105の設定温度T2に達した(TR1≧TR0)と判定した場合(Yes)、伝熱制御部200は、再度開閉弁170を閉状態に切り替えて制御を終了し、加熱ローラ141〜146の設定温度を確認する。ステップS4で、プレ加熱搬送ローラ105の測定温度TR1はプレ加熱搬送ローラ105の設定温度TR0に達していないと判定した場合、伝熱制御部200は、ステップS3に戻って、加熱ローラ146から回収した熱のプレ加熱搬送ローラ105への付与を続行する。
これにより、乾燥装置100は、加熱ローラ141〜146からの無駄な放熱を抑制することができ、用紙Pの乾燥特性を低下することなくエネルギー効率の改善ひいては低消費電力化を図ることができる。
尚、本実施形態においては、加熱部103に備えられた加熱ローラ141〜146のうちから1本の加熱ローラ146を選択し、この選択された加熱ローラ146のみから熱を回収して、回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与したが、熱の回収元となるローラは1本に限定されるものではない。また、熱の回収元となるローラは加熱ローラ141〜146に限定されるものではなく、用紙Pの搬送方向に関して加熱ローラ141〜146の下流側に配置された他のローラから熱を回収して、回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与することもできる。
例えば、図4に示す例では、3本の加熱ローラ144、145、146から熱を回収し、回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与している。このように、複数本の加熱ローラ144、145、146から熱を回収すると、加熱部103の熱を効率よくプレ加熱搬送ローラ105に付与できるので、加熱装置100のエネルギー効率を更に高めることができる。
また、図5に示す例では、加熱ローラ146の下流側に配置されたガイドローラ106、107と、冷却部104に備えられた冷却ローラ151〜157から選択された3本の冷却ローラ152、154、156とから熱を回収して、回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与している。このように、加熱ローラ141〜146以外のローラから熱を回収すると、加熱部103の加熱特性に影響を及ぼさないので、用紙Pの乾燥を安定的に行うことができる。
更に、本実施形態においては、回収した熱をプレ加熱搬送ローラ105に付与したが、回収した熱をバッファローラ131〜135の1つ又は複数に付与する構成にすることもできる。
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の実施形態について、インクジェット式記録装置を例にとり、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るインクジェット式記録装置は、用紙Pの乾燥部に、上記実施形態において説明した乾燥装置100を備えたことを特徴とする。
図1に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置1は、給紙部2と、作像部3と、乾燥部4と、巻き取り部5とから基本的に構成されており、各部の下面に設けられた車輪6を同一水準の床面上に置くことにより、用紙Pの搬送方向に沿って、給紙部2、作像部3、乾燥部4、巻き取り部5がこの順に配置される。従って、乾燥部4の前段には作像部3が配置され、乾燥部4の後段には巻き取り部5が配置される。
給紙部2は、ロール状に巻かれた連続紙である用紙Pを引き出しながら作像部3に供給する。作像部3は、給紙部2から搬送された用紙Pの表面にインク等の液滴を吐出して、用紙P上に所要の画像を形成する。乾燥部4は、液滴が噴射されて湿った用紙Pを乾燥する。巻き取り部5は、乾燥後の用紙Pをロール状に巻き取る。巻き取られた用紙Pは、巻き取り部5から取り外され、後工程に送られる。なお、紙類である用紙Pに代えて、布類、フィルム類、合成樹脂シート等の他のシート状記録媒体を用いることもできる。
作像部3には、液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド31と、当該インクジェットヘッド31の前段に配置され、給紙部2から作像部3内に搬送された用紙Pをインクジェットヘッド31に向けて搬送するインフィードユニット32とが備えられている。インクジェットヘッドは、インフィードユニット32を介して給紙部2から搬送された用紙Pにインク等の液体を吐出して、用紙Pに所要の画像等を形成する。
インフィードユニット32には、給紙部2から搬送された用紙Pの受け入れ部である給紙口321が開口されており、当該給紙口321の内側には、インフィードローラ322、インフィードローラ322の前後に配置された複数のガイドローラ323及びインフィードローラ322に接するニップローラ324等が備えられている。
給紙口321を通して給紙部2から搬送された用紙Pは、インフィードローラ322とニップローラ324のニップ部に導かれ、当該ニップ部よりも用紙Pの搬送方向に関して下流側に配置された複数のガイドローラ323により所定の張力を付与した状態で、インクジェットヘッド31に送り込まれる。
乾燥部4には、図1〜図5を用いて説明した本発明に係る乾燥装置100が備えられる。従って、本実施形態に係るインクジェット式記録装置1においては、作像部3が乾燥装置100に対する上流側の外部装置として機能し、巻き取り部5が乾燥装置100に対する下流側の外部装置として機能する。乾燥部4は、乾燥済みの用紙Pを巻き取り部5側に送るアウトフィードユニットを兼ねている。
実施形態に係るインクジェット式記録装置1は、本発明に係る乾燥装置100を乾燥部4に備えるので、エネルギー効率が高く、低消費電力性能に優れる。
1 インクジェット式記録装置
2 給紙部
3 作像部
4 乾燥部
5 巻き取り部
6 車輪
31 インクジェットヘッド
32 インフィードユニット
321 給紙口
322 インフィードローラ
323 ガイドローラ
324 ニップローラ
100 乾燥装置
101 給紙口
102 バッファ部
103 加熱部
104 冷却部
105 プレ加熱搬送ローラ
106 ガイドローラ
107 ガイドローラ
108 送出ローラ
109 ニップローラ
110 温度センサ
120 温度センサ
131〜135 バッファローラ
141〜146 加熱ローラ
151〜157 冷却ローラ
160 配管
170 開閉弁
200 伝熱制御部
201 ホスト装置
202 操作パネル
203 データ格納部
204 バルブドライバ
P 用紙
特開2013−154620号公報

Claims (7)

  1. シート状記録媒体を加熱しながら搬送する加熱ローラと、
    前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記加熱ローラの上流側に配置された搬送ローラと、
    前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記加熱ローラの下流側に配置された他の搬送ローラと、
    前記シート状記録媒体の搬送方向に関して前記搬送ローラの上流側に配置され、前記シート状記録媒体の温度を検知する温度検知部と、
    前記加熱ローラ又は前記他の搬送ローラと前記加熱ローラの上流側に配置された前記搬送ローラの間で熱を伝達する伝熱機構と、
    前記温度検知部により検知された前記温度に基づき、前記伝熱機構による前記熱の伝達を制御する伝熱制御部と、
    を備えたことを特徴とする乾燥装置。
  2. 前記伝熱機構は、中空円筒状に形成されて内部に熱媒が封入された前記加熱ローラ又は前記他の搬送ローラと、中空円筒状に形成されて内部に熱媒が封入された前記搬送ローラと、前記加熱ローラ又は前記他の搬送ローラの内部空間と前記搬送ローラの内部空間とを接続する配管と、前記配管に備えられた開閉弁とから構成され、前記伝熱制御部は、前記開閉弁の開閉を制御することにより、前記加熱ローラ又は前記他のローラからの熱の回収と、前記搬送ローラへの回収された熱の付与とを制御することを特徴とする請求項1に記載の乾燥装置。
  3. 複数の前記加熱ローラを備え、これら複数の前記加熱ローラから選択された1又は複数の加熱ローラと前記搬送ローラとを前記伝熱機構を介して接続したことを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の乾燥装置。
  4. 前記他の搬送ローラとして、複数の冷却ローラを備え、これら複数の前記冷却ローラから選択された1又は複数の冷却ローラと前記搬送ローラとを前記伝熱機構を介して接続したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の乾燥装置。
  5. 前記他の搬送ローラとして、複数のガイドローラを備え、これら複数の前記ガイドローラから選択された1又は複数のガイドローラと前記搬送ローラとを前記伝熱機構を介して接続したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の乾燥装置。
  6. 液体吐出ヘッドを備えた作像部と、前記液体吐出ヘッドから吐出された液滴が付着され、前記作像部から搬送されるシート状記録媒体を乾燥する乾燥部とを備えた液体を吐出する装置において、
    前記乾燥部に、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の乾燥装置を備えたことを特徴とする液体を吐出する装置。
  7. 前記作像部の前段に給紙部を備え、前記乾燥部の後段に前記シート状記録媒体の巻き取り部を備えたことを特徴とする請求項6に記載の液体を吐出する装置。
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