JP2020015272A - 画像形成装置、画像形成方法、及び乾燥装置 - Google Patents
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Description
〈全体構成〉
図1はインクジェット印刷装置の全体構成図である。インクジェット印刷装置1Aは、プリントヘッドとして、ライン型のインクジェットヘッド46C、インクジェットヘッド46M、インクジェットヘッド46Y、及びインクジェットヘッド46Kを備える。
給紙部10は、用紙Pを一枚ずつ給紙する。給紙部10は、給紙装置12、フィーダボード14、及び給紙ドラム16を備える。用紙Pは、複数枚が積み重ねられた束の状態で給紙台12Aに載置される。用紙Pの種類は、特に限定されないが、例えば、上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする印刷用紙を用いることができる。実施形態に示す枚葉紙及び用紙Pは媒体の一例である。
処理液付与部20は、用紙Pに処理液を塗布する。処理液は、インク中の色材成分を凝集若しくは不溶化、又は増粘させる機能を備えた液体である。処理液付与部20は、処理液塗布ドラム22及び処理液塗布装置24を備える。
処理液乾燥部30は、処理液が塗布された用紙Pを乾燥処理する。処理液乾燥部30は、処理液乾燥ドラム32、及び温風送風機34を備える。処理液乾燥ドラム32は、処理液塗布ドラム22から用紙Pを受け取り、受け取った用紙Pを描画部40へと搬送する。処理液乾燥ドラム32は、周面にグリッパー33を備える。
描画部40は、描画ドラム42、ヘッドユニット44、及び画像読取装置48を備える。描画ドラム42は、処理液乾燥ドラム32から用紙Pを受け取り、受け取った用紙Pをインク乾燥部50へと搬送する。描画ドラム42は、周面にグリッパー43を備える。描画ドラム42は、グリッパー43を用いて用紙Pの先端部を把持して回転し、用紙Pを周面に巻き付けて搬送する。なお、グリッパー43は、グリッパー17と同様の構成を適用可能である。グリッパー43の詳細な説明は省略する。
インク乾燥部50は、描画部40を用いて画像が形成された用紙Pを乾燥処理する。インク乾燥部50は、チェーングリッパー70、用紙ガイド80、及び加熱乾燥処理部90を備える。
集積部60は、チェーングリッパー70を用いてインク乾燥部50から搬送されてくる用紙Pを受け取り、集積する集積装置62を備える。チェーングリッパー70は、予め決められた集積位置において用紙Pをリリースする。集積装置62は集積トレイ62Aを備える。集積装置62は、チェーングリッパー70からリリースされた用紙Pを受け取り、集積トレイ62Aの上に束状に集積する。
図2は制御系の概略構成を示したブロック図である。図2に示すインクジェット印刷装置1Aは、システムコントローラ100を備える。システムコントローラ100は、CPU100A、ROM100B、及びRAM100Cを備える。
システムコントローラ100は、インクジェット印刷装置1Aの各部を統括的に制御する全体制御部として機能する。また、システムコントローラ100は、各種演算処理を行う演算部として機能する。システムコントローラ100は、プログラムを実行して、インクジェット印刷装置1Aの各部を制御してもよい。
通信部102は、図示しない通信インターフェースを備える。通信部102は通信インターフェースと接続されたホストコンピュータ103との間でデータの送受信を行うことができる。
画像メモリ104は、画像データを含む各種データの一時記憶部として機能する。画像メモリ104は、システムコントローラ100を通じてデータの読み書きが行われる。通信部102を介してホストコンピュータ103から取り込まれた画像データは、一旦画像メモリ104に格納される。
搬送制御部110は、システムコントローラ100からの指令に応じて、インクジェット印刷装置1Aにおける用紙Pの搬送部11の動作を制御する。図2に示す搬送部11には、図1に示す処理液塗布ドラム22、処理液乾燥ドラム32、描画ドラム42、及びチェーングリッパー70が含まれる。
図2に示す給紙制御部112は、システムコントローラ100からの指令に応じて給紙部10を動作させる。給紙制御部112は、用紙Pの供給開始動作、及び用紙Pの供給停止動作などを制御する。
処理液付与制御部114は、システムコントローラ100からの指令に応じて処理液付与部20を動作させる。処理液付与制御部114は、処理液の付与量、及び付与タイミングなどを制御する。
処理液乾燥制御部116は、システムコントローラ100からの指令に応じて処理液乾燥部30を動作させる。処理液乾燥制御部116は、乾燥温度、乾燥気体の流量、及び乾燥気体の噴射タイミングなどを制御する。
描画制御部118は、システムコントローラ100からの指令に応じて、描画部40の動作を制御する。すなわち、描画制御部118は、図1に示すインクジェットヘッド46C、インクジェットヘッド46M、インクジェットヘッド46Y、及びインクジェットヘッド46Kのインク吐出を制御する。
インク乾燥制御部120は、システムコントローラ100からの指令に応じてインク乾燥部50を動作させる。インク乾燥制御部120は、乾燥気体温度、乾燥気体の流量、及び乾燥気体の噴射タイミングなどを制御する。また、インク乾燥制御部120は、インク乾燥部50が備える吸着ベルト搬送装置の動作を制御する。
集積制御部124は、システムコントローラ100からの指令に応じて集積部60を動作させる。集積制御部124は、集積トレイ62Aが昇降機構を含む場合に、用紙Pの増減に応じて昇降機構の動作を制御する。
インクジェット印刷装置1Aは、圧力制御部126を備える。圧力制御部126は、システムコントローラ100からの指令に応じて圧力発生部128の動作を制御する。圧力発生部128は真空ポンプを適用可能である。
インクジェット印刷装置1Aは、操作部130を備える。操作部130は、操作ボタン、キーボード、及びタッチパネル等の操作部材を備える。操作部130は複数の種類の操作部材が含まれていてもよい。操作部材の図示は省略する。
インクジェット印刷装置1Aは、表示部132を備える。表示部132は、液晶パネル等の表示装置及びディスプレイドライバーを備える。表示装置及びディスプレイドライバーの図示を省略する。表示部132はシステムコントローラ100からの指令に応じて、装置の各種設定情報及び異常情報などの各種情報を表示装置に表示させる。
インクジェット印刷装置1Aは、パラメータ記憶部134を備える。パラメータ記憶部134は、インクジェット印刷装置1Aに使用される各種パラメータが記憶される。パラメータ記憶部134に記憶されている各種パラメータは、システムコントローラ100を介して読み出され、装置各部に設定される。
インクジェット印刷装置1Aは、プログラム格納部136を備える。プログラム格納部136は、インクジェット印刷装置1Aの各部に使用されるプログラムが格納される。プログラム格納部136に格納されている各種プログラムは、システムコントローラ100を介して読み出され、装置各部において実行される。
インクジェット印刷装置1Aは、圧力設定部140を備える。圧力設定部140は、システムコントローラ100を介して、操作部130を用いて入力された圧力設定値、又はパラメータ記憶部134から読み出されて圧力設定値を圧力制御部126へ送出する。
インクジェット印刷装置1Aは、温度設定部142を備える。温度設定部142は、システムコントローラ100を介して、操作部130を用いて入力された温度設定値又はパラメータ記憶部134から読み出された温度設定値を、インク乾燥制御部120又は処理液乾燥制御部116へ送出する。実施形態に示す温度設定部142は、乾燥部の温度条件を設定する温度条件設定部の一例である。
インクジェット印刷装置1Aは、温度センサ144を備える。温度センサ144は、装置各部に配置される複数の温度センサをまとめて示すものである。温度センサ144を用いて検出された温度情報は、システムコントローラ100を介して、処理液乾燥制御部116及びインク乾燥制御部120へ送出される。処理液乾燥制御部116は、温度設定値及び温度情報に基づいて処理液乾燥部30の動作を制御する。インク乾燥制御部120は、温度設定値及び温度情報に基づいてインク乾燥部50の動作を制御する。
〈全体構成〉
図3はインクジェットヘッドの構造例を示した透視平面図である。インクジェットヘッド46は、用紙Pの搬送方向と直交する方向である用紙Pの幅方向について複数のヘッドモジュール200を繋ぎ合わせた構造を有している。
図4はヘッドモジュール斜視図であり部分断面図を含む図である。ヘッドモジュール200は、ノズルプレート275の液体吐出面277と反対側である図4における上面の側に、インク供給室232とインク循環室236等からなるインク供給ユニットを有している。
図5はヘッドモジュールの液体吐出面の透視平面図である。図5では液体吐出面277に配置されるノズル開口280の数が省略されて描かれているが、一つのヘッドモジュール200の液体吐出面277には、二次元配置が適用されて複数のノズル開口280が配置されている。
図6はインクジェットヘッドの内部構造を示す断面図である。ヘッドモジュール200は、インク供給路214、個別供給路216、圧力室218、ノズル連通路220、循環個別流路226、及び循環共通流路228を備える。
図7はインク乾燥部の概要を示す構成図である。図の簡略化のために、図7では図1に示す画像読取装置48、第一スプロケット71A、及び第二スプロケット71Bの図示を省略する。
図8は図7に示す吸着ベルト搬送装置の構造例を示す断面図である。搬送ベルト310は複数の吸着穴311が形成される。吸着穴311は搬送ベルト310を厚み方向に貫通する。符号313は搬送ベルト310の第一面310Aにおける吸着穴311の非配置領域を示す。
図9は両面印刷の模式図である。図9に示す両面画像形成方法は、右から左へ向かって各工程が進行している。図9には、右から第一面描画工程、第一面インク乾燥工程、用紙反転工程、第二面描画工程、第二面インク乾燥工程、及び集積工程を示す。
〔凹凸画像故障〕
図10は比較例に係る印刷物を撮像した写真である。図10に示す印刷物400は、比較例に係る搬送ベルトの第一面に付与した粗さの形状が転写されている。搬送ベルトの第一面に付与した粗さとは、搬送ベルトの第一面に形成したフッ素樹脂層の凹凸を意味する。
印刷物400の凹凸画像故障の原因として、印刷物400の乾燥において生じた用紙Pのしわ、搬送ベルトの吸着穴の形状の転写を考察した。また、印刷物400の凹凸画像故障の原因として、吸着搬送において発生した用紙Pのしわ、搬送ベルトの第一面に付着した塵等、及び用紙Pに付着した塵等を考察した。しかし、いずれも、印刷物400の凹凸画像故障の主たる原因ではないことが判明した。
図11は実験装置の説明図である。図11に示す実験装置440は、図8に示す吸着ベルト搬送装置302の基本構造を模したものである。実験装置440は、搬送ベルト442、多孔質吸着板444、吸着ボックス446、パンチング板448、及び支柱450を備える。
〈搬送ベルトの条件〉
スプレーガンを用いて、搬送ベルト442にフッ素樹脂を吹き付けてフッ素樹脂層を形成した。スプレーガンの吹き付け圧力の設定値は0.2メガパスカルを適用した。フッ素樹脂の塗工回数、及び搬送ベルト442自体のサンディング処理の有無を変えて、フッ素樹脂層の表面における凹凸の高さを調整した。凹凸の高さは、15マイクロメートルから40マイクロメートルまで、5.0マイクロメートル単位で調整した。
表面粗さ測定機を用いて、搬送ベルト442のフッ素樹脂層の最大山高さRp、及び算術平均粗さRaを測定した。表面粗さ測定器は、ミツトヨ社製、小型表面粗さ測定機、サーフテストSJ−210を適用した。測定モードは,ISO1997、オート設定とした。すなわち、搬送ベルト442のフッ素樹脂層の最大山高さRp、及び算術平均粗さRaの測定は、ISO4287−1997規格に準拠した測定方法が適用される。
用紙441は、王子製紙社製、オーケートップコートプラスを適用した。厚みが異なる複数の種類の用紙441について同じ実験を実施した。一方の面にべた画像を形成し、乾燥させた用紙441を印刷物とした。インクは黒インクを適用した。
23.5℃、40℃から160℃まで20℃おきに乾燥処理の設定温度を変えて、印刷物の乾燥処理を実行した。乾燥処理は赤外線ヒータを用いた。印刷物の現実の温度を測定して、乾燥処理の設定温度と現実の印刷物の温度との対応を確認した。なお、23.5℃は常温であり、乾燥処理の設定温度が23.5℃の場合は、赤外線ヒータを動作させない自然乾燥を意味する。
用紙441のべた画像が形成された面をフッ素樹脂層に接触させる。吸引ポンプを動作させ、圧力測定器を用いて用紙441にかかる圧力を測定した。圧力測定値が3.0キロパスカル及び11.3キロパスカルの両方について同じ実験検証を行った。吸引ポンプの圧力設定値と、用紙441にかかる圧力測定値とが同一又は実質的に同一の場合は、吸引ポンプの圧力設定値を用紙441にかかる圧力測定値としてもよい。なお、実質的に同一とは、吸引ポンプの圧力設定値と用紙441にかかる圧力測定値との差が許容し得る範囲内であることを意味する。
〈凹凸画像故障の有無の確認〉
実験装置440を用いて用紙441を吸引する。吸引期間は固定とする。吸引を停止して用紙441のべた画像が形成されている面を目視する。表1に実験検証の結果を示す。
表1によれば、評価結果A、評価結果B、及び評価結果Cの場合、フッ素樹脂層の最大山高さRpの下限値は、7.0マイクロメートルとし得る。
表1によれば、評価結果A、評価結果B、及び評価結果Cの場合、フッ素樹脂層の算術平均粗さRaは、0.56マイクロメートル以下以上6.01マイクロメートル以下とし得る。これにより、搬送ベルト442の汚れ抑制、及び搬送ベルト442と用紙441との一定の離型性を確保し得る。
本実施形態に示す実験検証では、フッ素樹脂の塗工回数を変えてフッ素樹脂層の表面における凹凸の高さを調整したが、フッ素樹脂の塗工回数を変えずにフッ素樹脂の濾過回数を変えて、フッ素樹脂層の表面における凹凸の高さを調整することも可能である。例えば、濾過回数を多くすれば多くするほど、フッ素樹脂層の表面における凹凸の高さは低くなる。
乾燥処理の設定温度が23.5℃から160℃までの範囲において、表1に示す評価結果が得られることを確認した。温度測定には、横河インスツルメンツ社製、デジタル温度計TX1003を適用した。乾燥処理の設定温度の下限値は、印刷物のコックリングの観点から規定し得る。すなわち、乾燥処理の設定温度の下限値は良好な印刷物の乾燥状態が得られるか否かという観点から規定し得る。例えば、乾燥処理の設定温度の下限値は80℃とし得る。すなわち、乾燥処理に適用される温度範囲は、80℃以上160℃以下とし得る。
本実施形態では、凹凸画像故障の視認し易さの観点から印刷物の画像にべた画像を適用したが、印刷物の画像はべたに限定されない。また、印刷物のインクは黒色の色材粒子を含有する黒インクに限定されない。転写痕402の視認性の観点から最も厳しい条件である黒べた画像を適用した評価結果は、べた画像以外の画像及び黒インク以外の色のインクに適用し得る。
画像の剥がれ等の画像故障の要因は、画像を構成するインクの高分子成分及び粘着成分の少なくともいずれか一方と考えられる。したがって、加熱に起因して粘着性又は弾性が生じる高分子成分、及び粘着成分の少なくともいずれか一方を含有するインクは、上記した水性インクの条件を適用することが可能である。
用紙441の吸着圧力は、実験検証に適用した3.0キロパスカルを下限値とし、11.3キロパスカルを上限値として、3.0キロパスカル以上11.3キロパスカル以下とし得る。
上記の如く構成されたインクジェット印刷装置によれば、以下の作用効果を得ることが可能である。
用紙Pを吸着して乾燥処理を施す場合、特に、印刷分野においては、片面印刷及び両面印刷を問わずに、印刷物へのフッ素樹脂層の凹凸の転写痕402の発生が抑制される。
搬送ベルト310の汚れが抑制され、搬送ベルト310と用紙Pとの良好な離型性が確保される。
〔インク〕
媒体に画像を形成する液体を表す。吐出ヘッドへの供給前の状態、及び吐出前に吐出ヘッド内に保持される状態は固体であってもよい。インクには、色材等を含むグラフィック用途のインク、並びに樹脂粒子、及び金属粒子等を含有する工業用途の機能性液体を含み得る。
紙、繊維、皮革、金属、樹脂、ガラス、木材、及びセラミックなど、画像を形成する液体を付着させ得る媒体を表す。本明細書では、媒体、用紙、記録用紙、印刷用紙、記録媒体、及び印刷媒体は相互に読み替えが可能である。
画像形成、印刷、印字、画像記録、及び記録は、媒体に液体を付着させて、文字、図形、及び模様等の形状を形成することを意味する。形成される形状は白黒であるかカラーであるかを問わない。本明細書では、画像形成、印刷、印字、画像記録、及び記録は相互に置き替えが可能である。
平行は、二方向が交差する場合において、平行と同様の作用効果を得ることが可能な実質的な平行が含まれてもよい。直交は、二方向が90度を超える角度、又は90度未満の角度で交差する場合において、90度で交差する場合と同様の作用効果を得ることが可能な実質的な直交が含まれてもよい。
同一は、厳密には相違するものの、同一と同様の作用効果を得ることが可能な実質的な同一が含まれてもよい。
上は重力方向と反対の方向の成分を有する方向を表す。下は重力方向の成分を有する方向を表す。
上述した実施形態で説明した構成要素、及び適用例等で説明した構成要素は、適宜組み合わせて用いることができ、また、一部の構成要素を置き換えることもできる。
10 給紙部
11 搬送部
12 給紙装置
12A 給紙台
14 フィーダボード
16 給紙ドラム
17 グリッパー
20 処理液付与部
23 グリッパー
24 処理液塗布装置
30 処理液乾燥部
32 処理液乾燥ドラム
33 グリッパー
34 温風送風機
40 描画部
42 描画ドラム
43 グリッパー
44 ヘッドユニット
46 インクジェットヘッド
46C インクジェットヘッド
46K インクジェットヘッド
46M インクジェットヘッド
46Y インクジェットヘッド
48 画像読取装置
50 インク乾燥部
60 集積部
62 集積装置
62A 集積トレイ
70 チェーングリッパー
71A 第一スプロケット
71B 第二スプロケット
72 チェーン
74 グリッパー
80 用紙ガイド
82 第一用紙ガイド
84 第二用紙ガイド
90 加熱乾燥処理部
100 システムコントローラ
102 通信部
103 ホストコンピュータ
104 画像メモリ
110 搬送制御部
114 処理液付与制御部
116 処理液乾燥制御部
118 描画制御部
120 インク乾燥制御部
124 集積制御部
126 圧力制御部
128 圧力発生部
130 操作部
132 表示部
134 パラメータ記憶部
136 プログラム格納部
140 圧力設定部
142 温度設定部
144 温度センサ
200 ヘッドモジュール
210 流路構造体
214 インク供給路
216 個別供給路
218 圧力室
220 ノズル連通路
226 循環個別流路
228 循環共通流路
230 圧電素子
231 圧電体層
232 インク供給室
236 インク循環室
252 供給側個別流路
256 回収側個別流路
264 上部電極
265 下部電極
266 振動板
267 接着層
275 ノズルプレート
277 液体吐出面
280 ノズル開口
281 ノズル部
300 乾燥装置
302 吸着ベルト搬送装置
310 搬送ベルト
310A 第一面
310B 第二面
311 吸着穴
312 駆動ローラ
313 非配置領域
314 従動ローラ
316 吸引チャンバ
316A 多孔質吸着板
316B ケース
400 印刷物
402 転写痕
440 実験装置
441 用紙
442 搬送ベルト
443 吸着穴
444 多孔質吸着板
446 吸着ボックス
448 パンチング板
450 支柱
452 貫通穴
460 平均線
480 印刷物
482 印刷物
484 印刷物
P 用紙
Claims (13)
- 媒体の片面又は両面にインクを用いて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部を用いてインクが付与された媒体に乾燥処理を施す乾燥部と、
前記媒体を支持して搬送する搬送ベルトを備え、前記搬送ベルトの前記媒体を支持する媒体支持面に吸着穴が形成され、前記乾燥部の乾燥処理領域において媒体を搬送する乾燥搬送部と、
3.0キロパスカル以上11.3キロパスカル以下の吸着圧力を前記吸着穴に発生させ、前記媒体を吸着する吸着部と、
を備え、
前記搬送ベルトは、前記媒体支持面の前記媒体を支持する媒体支持領域における前記吸着穴が配置されない非穴配置領域に樹脂層が形成され、
前記樹脂層は、表面の平均線からの山高さの最大値である最大山高さが35マイクロメートル以下となる画像形成装置。 - 前記樹脂層の最大山高さは10マイクロメートル以上である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂層の最大山高さは15マイクロメートル以上である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂層の最大山高さは、前記搬送ベルトに適用される基材の算術平均粗さ以上である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂層は、0.56マイクロメートル以上6.01マイクロメートル以下の算術平均粗さを有する請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記乾燥部の温度条件を80℃以上160℃以下の温度範囲に設定する温度条件設定を備えた請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記媒体として枚葉紙を前記画像形成部へ供給する媒体供給部を備えた請求項1から6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成部は、インクを吐出させる複数のノズル開口が液体吐出面に配置されるインクジェットヘッドを備えた請求項1から7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記インクは水性インクである請求項1から8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記インクは、加熱に起因して粘着性、又は弾性が生じる高分子成分、並びに加熱に起因して粘着性、又は弾性が生じる粘着成分の少なくともいずれか一方を含有する請求項1から9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記インクは黒色を表す色材粒子を含有する黒インクを含む請求項1から10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 媒体の片面又は両面にインクを用いて画像を形成する画像形成工程と、
前記画像形成工程においてインクが付与された媒体に乾燥処理を施す乾燥工程と、
を含み、
前記乾燥工程は、
前記媒体を搬送ベルトの媒体支持面に支持して搬送する乾燥搬送工程と、
前記搬送ベルトの媒体支持面における吸着穴が配置されない非穴配置領域に樹脂層が形成され、前記樹脂層は表面の平均線からの山高さの最大値である最大山高さが35マイクロメートル以下であり、前記搬送ベルトの前記吸着穴に3.0キロパスカル以上11.3キロパスカル以下の吸着圧力を発生させて前記媒体を吸着する吸着工程と、
を含む画像形成方法。 - 画像形成装置を用いてインクが付与された媒体に乾燥処理を施す乾燥部と、
前記媒体を支持して搬送する搬送ベルトを備え、前記搬送ベルトの前記媒体を支持する媒体支持面に吸着穴が形成され、前記乾燥部の乾燥処理領域において媒体を搬送する乾燥搬送部と、
3.0キロパスカル以上11.3キロパスカル以下の吸着圧力を前記吸着穴に発生させ、前記媒体を吸着する吸着部と、
を備え、
前記搬送ベルトは、前記媒体支持面の前記媒体を支持する媒体支持領域における前記吸着穴が配置されない非穴配置領域に樹脂層が形成され、
前記樹脂層は、表面の平均線からの山高さの最大値である最大山高さが35マイクロメートル以下となる乾燥装置。
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