JP2020069704A - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、上記従来の技術では、中間転写体を一様に加熱することができないため、中間転写体の温度分布に偏りが生じる。この結果、中間転写体の外周面上のインクの粘度にばらつきが生じやすくなるため、安定してインクを記録媒体に転写することができないという課題がある。
インクを吐出するインク吐出部と、
環状の中間転写体を有し、当該中間転写体の外周面に前記インク吐出部から吐出されたインクが着弾して形成される一次画像を前記記録媒体に転写する転写部と、
を備え、
前記転写部は、
前記中間転写体の内周面により囲まれた当該中間転写体の内部空間の空気を加熱する加熱手段と、
前記内部空間の空気を流動させる空気流動手段と、
を有することを特徴としている。
前記空気流動手段は、前記内部空間の空気を前記内周面に沿って循環させることを特徴としている。
前記中間転写体の外周面を周回移動させる中間転写体駆動部を備え、
前記空気流動手段は、前記中間転写体の周回移動の向きとは逆向きに前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴としている。
前記中間転写体の外周面を周回移動させる中間転写体駆動部と、
前記空気流動手段の動作を制御する空気流動制御部と、
を備え、
前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記中間転写体の周回移動の速度に応じた流速で前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴としている。
前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記中間転写体と前記内部空間の空気との相対速度が所定の基準相対速度以上となる流速で前記内部空間の空気を循環させることを特徴としている。
前記空気流動手段の動作を制御する空気流動制御部を備え、
前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記外周面上の個々の前記一次画像の形成範囲におけるインクにより被覆される部分の割合に応じた流速で前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴としている。
前記加熱手段は発熱部を有し、
当該インクジェット記録装置は、前記発熱部の温度を、前記外周面上の個々の前記一次画像の形成範囲におけるインクにより被覆される部分の割合に応じた温度に制御する加熱制御部を備える
ことを特徴としている。
前記空気流動手段は、前記内部空間に設けられた送風部を有し、
前記インク吐出部は、インクを吐出するインク吐出面が前記中間転写体の前記外周面に対向する位置に設けられており、
前記送風部は、前記外周面のうち前記インク吐出面と対向する部分に垂直な方向から見て前記インク吐出面と重ならない領域内に設けられている
ことを特徴としている。
前記転写部は、前記加熱手段から前記中間転写体への熱放射を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴としている。
前記転写部は、前記中間転写体の一方の側端に接する面、及び他方の側端に接する面に沿ってそれぞれ設けられた、前記内部空間と外部空間とを仕切る仕切部材を有することを特徴としている。
前記仕切部材の前記外部空間と接する面に第1の断熱部材が設けられていることを特徴としている。
前記転写部は、所定の基部に対して当該転写部を固定する固定部材を有し、
前記固定部材のうち前記基部と接する面に第2の断熱部材が設けられている
ことを特徴としている。
前記インク吐出部は、ゲル状態とゾル状態との間で相変化する特性を有しゾル状となる温度に加熱されたインクを吐出することを特徴としている。
インクジェット記録装置1は、インク吐出部2と、転写部3と、制御部4(空気流動制御部、加熱制御部)(図7)と、媒体供給部11などを備えている。インクジェット記録装置1は、転写部3のベルト状の中間転写ベルト31に対してインク吐出部2からインクを吐出して中間転写ベルト31の外周面31a(インクの着弾面、画像形成面)に一次画像を形成し、当該一次画像を形成しているインクを媒体供給部11から供給された記録媒体Mに転写することで記録媒体Mに画像を記録する。図1では、中間転写ベルト31の幅方向についての中間位置でのインクジェット記録装置1の断面が示されている。
記録媒体Mとしては、紙、樹脂板、金属、布帛、ゴムなどの種々の媒体が用いられ得る。また、紙としては、普通紙、板紙、塗工紙、レジンコート紙、合成紙などを挙げることができる。
図3のインク供給機構では、ヘッドユニット21の外部に設けられたメインタンク221のインクが、供給ポンプ222により、インク流路223を通ってヘッドユニット21内のサブタンク215に供給される。ヘッドユニット21では、このサブタンク215からインク流路216を通って記録ヘッド211内のヘッド内流路211aにインクが供給される。ヘッド内流路211aに流入したインクは、図示しない圧力室に導かれて、当該圧力室内の圧力変動に応じてノズル213から液滴として吐出される。
なお、記録ヘッド211からサブタンク215にインクを還流させるインク還流経路がさらに設けられていても良い。
図3では、一のヘッドユニット21におけるインク供給機構が抽出されて示されているが、他のヘッドユニット21においても同様のインク供給機構によりインクが供給される。また、ヘッドユニット21内の複数の記録ヘッド211へのインク供給は、単一のサブタンク215から行われても良いし、複数のサブタンク215を設けて各サブタンク215から所定の記録ヘッド211にインクが供給されるようにしても良い。
各インクヒーター217は、制御部4による制御下でインクを70℃に加熱する。これにより、メインタンク221からヘッドユニット21に供給された常温のインクが、吐出に適した温度(本実施形態では70℃)に加熱された上でノズル213から吐出される。
画像が記録された記録媒体Mは、紫外線照射部51(図7)による紫外線照射領域を通って搬送される。この紫外線照射領域でインクに紫外線が照射されることで記録媒体M上のインクが硬化して定着する。インクが定着した記録媒体Mは、図示しない所定の媒体排出部に排出される。
具体的には、本実施形態のインクジェット記録装置1では、中間転写ベルト31を40±3℃の範囲内に収まる温度分布に維持することで、所望の画質で画像を記録することができる。これに対し、中間転写ベルト31の外部温度(インクジェット記録装置1の装置内温度)は、通常、約30℃であるので、中間転写ベルト31の温度が上記範囲内となるように、中間転写ベルト31を一様に加熱する必要がある。
図5は、インクジェット記録装置1を+X方向から見たときの外観を示す図である。
図6は、インクジェット記録装置1を+Y方向から見たときの外観を示す図である。
図4〜図6に示されるように、転写部3では、中間転写ベルト31の側面が外面パネル37によって覆われた構成を有している。また、図4に示されるように、中間転写ベルト31と外面パネル37との間の間隙が極めて小さくなるように中間転写ベルト31及び外面パネル37の位置関係が定められている。このような構成により、中間転写ベルト31の内周面31bにより囲まれた内部空間31cが、外部からほぼ隔離された状態となっている。
上記の内部空間31cは、より詳しくは、中間転写ベルト31の内周面31bと、中間転写ベルト31の一方の側端に接する面と、他方の側端に接する面とによって囲まれた空間である。本実施形態では、中間転写ベルト31と、中間転写ベルト31の側端に接する面に沿って設けられた一対の外面パネル37とが、内部空間31cと外部空間とを仕切っている。
転写部3では、このように外部から隔離された内部空間31c内をヒーター33により加熱することで、中間転写ベルト31が加熱される。
ヒーター33は、制御部4による制御下でその温度を調整することができるようになっている。
また、梁部材361の内周面には、アルミ箔といった、ヒーター33から放射される電磁波(熱放射、熱輻射)を反射させやすい反射部材361aが設けられている。針部材361の材質が、ヒーター33からの電磁波を反射させやすいものである場合には、反射部材361aを省略しても良い。
このように熱放射による加熱が抑制されるため、中間転写ベルト31は、主にヒーター33の熱が対流により伝わることで加熱される。すなわち、ヒーター33の熱が、ヒーター33の周囲の空気(梁部材361の内部の空気)、梁部材361、及び梁部材361の外部の空気を順に介して中間転写ベルト31の内周面に伝わることで、中間転写ベルト31が加熱される。
ファン34は、回転して送風することで、空気循環経路内の空気を動かして当該空気循環経路に沿って流動、循環させる。図1では、実線の矢印により空気循環経路における空気の流動方向(循環方向)が示されている。ここで、ファン34による空気の流動方向は、中間転写ベルト31の周回移動の向きとは逆向きとなっている。これにより、空気循環経路内の空気と中間転写ベルト31との相対速度が大きくなるため、中間転写ベルト31と空気との熱伝達係数を大きくする(すなわち、空気から中間転写ベルト31に熱を伝えやすくする)ことができる。
整流部材362は、空気循環経路の角部のカーブに沿った湾曲形状を有する板状部材である。また、整流部材363は、梁部材361の下側の水平面と平行な平板状の部材である。ただし、整流部材362、363の形状はこれに限られず、例えば整流部材362を平板状としても良いし、整流部材363を空気循環経路に沿った湾曲形状としても良い。
また、温度検出部35の位置は、インク吐出部2の上流側に限られず、加圧ローラー323と転写ローラー324とのニップ部Nの上流側などとしても良い。また、2か所以上に温度検出部35を設けて、これらの温度検出部35による検出結果の平均値を用いても良い。
また、各支持部材38のうちフレーム部材12と接する面には、断熱部材381(第2の断熱部材)が設けられている。断熱部材371、381としては、ウレタン、ポリスチレン等の樹脂、及びゴムといった、熱伝導率の小さい材質のフィルムを用いることができる。
このように、転写部3のうち当該転写部3の外部と接する部分に断熱部材371、381を設けることで、転写部3を断熱構造とすることができる。これにより、中間転写ベルト31の内部空間31cの温度、及び中間転写ベルト31の温度を、効率よく安定して所望の温度に制御することができる。
インクジェット記録装置1は、制御部4と、ヒーター33、加熱動作部331、送風動作部341、ファン34、温度検出部35及びローラー駆動部325(中間転写体駆動部)を有する転写部3と、ヘッド駆動部214及び記録ヘッド211を有するヘッドユニット21と、紫外線照射部51と、操作表示部52と、通信部53と、バス54などを備える。
具体的には、CPU41は、温度検出部35が検出する中間転写ベルト31の温度に基づいて加熱動作部331に制御信号を出力することで、ヒーター33の温度を制御(例えば、PID(Proportional-Integral-Differential)制御)する。また、CPU41は、温度検出部35が検出する中間転写ベルト31の温度に基づいて送風動作部341に制御信号を出力することで、ファン34の回転速度を制御する。
インクジェット記録装置1では、記録媒体Mへの画像の記録動作を開始する前に、インク吐出部2(ヘッドユニット21)内のインク、及び転写部3の中間転写ベルト31をそれぞれ所定の温度に加熱するウォームアップ動作が行われる。また、インク吐出部2及び転写部3のウォームアップ動作が完了して画像の記録動作が開始された後も、中間転写ベルト31の温度分布が所定の温度範囲内に収まるように、ヒーター33及びファン34の動作制御がなされる。
以下では、ウォームアップ動作及び画像記録動作における中間転写ベルト31の加熱方法について説明する。
図8では、ウォームアップ動作及び画像記録動作の各々における、中間転写ベルト31の周回移動速度、及び空気循環経路(内部空間31c)における空気の流速(強制対流速度)の各条件と、その結果得られる、中間転写ベルト31と空気の流速との相対速度が示されている。
他方で、インク吐出部2のウォームアップ動作が終了するまでの時間(すなわち、ヘッドユニット21内のサブタンク215、インク流路216及びヘッド内流路211aのインクが常温から所定の吐出温度(70℃)まで加熱されるのに要する時間)は、およそ30分である。
このように、転写部3のウォームアップ動作は、同時に開始されたインク吐出部2のウォームアップ動作より早く終了するように調整される。なお、上記はコールドスタートの場合であり、前回のウォームアップ動作や画像記録動作の温度履歴が残っている場合には、ウォームアップ時間はさらに短縮される。いずれにしても、中間転写ベルト31のウォームアップ動作完了後に転写部3に待機時間が発生する傾向にあるため、転写部3のウォームアップ動作によりインクジェット記録装置1の全体のウォームアップ動作(画像記録動作開始までの待ち時間)が長くなるのを避けることができる。
図8に示されるように、画像記録動作では、中間転写ベルト31が800mm/secの高速で周回移動される。このため、空気循環経路の空気の流速は、ウォームアップ動作時より低い200mm/secとされる。このように空気の流速を下げても、中間転写ベルト31と空気循環経路の空気との相対速度は1000mm/secとなり、基準相対速度以上の相対速度が確保される。また、画像記録動作時に空気の流速(したがってファン34の回転速度)を小さくすることで、装置の振動が低減されるため、記録画像の画質の低下を抑制する効果も得られる。
そこで、本実施形態のインクジェット記録装置1では、画像カバレッジに応じて空気循環経路の空気の流速やヒーター33の温度を調整することで、画像記録動作時における中間転写ベルト31の温度変動が抑制される。
図9に示されるように、画像カバレッジが10%以上50%未満である場合には、空気の流速調整は行われず、図8に示される通常の流速で空気を循環させる。また、ヒーター33の温度は、通常値である50℃とされる。
一方で、画像カバレッジが50%以上である場合には、インクから中間転写ベルト31に伝わる熱量が増大するため、内部空間31cから中間転写ベルト31に伝わる熱量を低減させる方向で空気の流速及びヒーター33の温度が調節される。具体的には、空気循環経路における空気の流速が20%低下するようにファン34の回転速度が調整され、ヒーター33の温度が通常より1℃低い49℃とされる。
他方で、画像カバレッジが10%未満である場合には、インクから中間転写ベルト31に伝わる熱量が減少するため、内部空間31cから中間転写ベルト31に伝わる熱量を増大させる方向で空気の流速及びヒーター33の温度が調節される。具体的には、空気循環経路における空気の流速が20%増大するようにファン34の回転速度が調整され、ヒーター33の温度が通常より1℃高い51℃とされる。
この調整動作において用いられる画像カバレッジは、例えば記録対象の画像の画像データから算定される。
なお、画像カバレッジに応じた調整方法は上記に限られず、例えば空気循環経路における空気の流速、及びヒーター33の温度のうちいずれか一方のみを調整しても良い。
画像記録処理は、画像データを含むジョブデータが記憶部44に記憶された場合に開始される。
ステップS112の処理が終了すると、制御部4は、画像記録処理を終了させる。
このような構成によれば、ヒーター33により加熱された内部空間31cの空気をファン34により流動させることで、内部空間31cの空気をより均一に近い温度に、すなわち温度むらが抑制された状態で加熱することができる。よって、内部空間31cの空気の熱が中間転写ベルト31に伝わることで、中間転写ベルト31をより均一に近い温度分布を有した状態で加熱することができる。これにより、中間転写ベルト31の外周面31a上に着弾したインクの粘度のばらつきを生じにくくすることができるため、より安定してインクを記録媒体Mに転写することができる。
これにより、空気循環経路内の空気と中間転写ベルト31との相対速度を制御することができる。例えば、中間転写ベルト31の周回移動速度が小さい場合に空気の流速を増大させることで空気と中間転写ベルト31との相対速度を大きくして、中間転写ベルト31を所望の効率で加熱するために必要な相対速度(基準相対速度以上の相対速度)を確保することができる。
また、制御部4は、ヒーター33の温度を、外周面31a上の個々の一次画像の形成範囲におけるインクにより被覆される部分の割合に応じた温度に制御する(加熱制御部)。
これにより、中間転写ベルト31と着弾するインクとの間に温度差がある場合(例えば、高温に加熱してゾル状となった状態で吐出する相変化インクを用いる場合)に、中間転写ベルト31とインクとの間の熱の移動により中間転写ベルト31の温度が所望の温度からずれるのを抑制することができる。
例えば、上記実施形態では、空気循環経路内の2か所の送風位置にファン34を設ける例を挙げて説明したが、送風位置の数は、空気循環経路内の流速むらが十分小さくなるように定めれば良く、空気循環経路の総延長や、空気循環経路内の空気抵抗が小さい場合などでは単一の送風位置にファン34を設けることとしても良い。
また、空気流動手段は、必ずしも内部空間31cの空気を循環させるものでなくても良く、不規則な方向に空気を攪拌するものであっても良い。
また、ヒーター33からの熱放射の偏りによる中間転写ベルト31の温度ばらつきが十分に小さい場合には、遮蔽部材を省略しても良い。
2 インク吐出部
3 転写部
4 制御部
11 媒体供給部
12 フレーム部材
21 ヘッドユニット
211 記録ヘッド
211a ヘッド内流路
212 インク吐出面
213 ノズル
214 ヘッド駆動部
215 サブタンク
216 インク流路
217 インクヒーター
31 中間転写ベルト
31 内部空間
31a 外周面
31b 内周面
31c 内部空間
321 駆動ローラー
322 従動ローラー
323 加圧ローラー
324 転写ローラー
325 ローラー駆動部
33 ヒーター
331 加熱動作部
34 ファン
341 送風動作部
35 温度検出部
361 梁部材
361a 反射部材
362、363 整流部材
37 外面パネル
371 断熱部材
38 支持部材
381 断熱部材
41 CPU
42 RAM
43 ROM
44 記憶部
51 紫外線照射部
52 操作表示部
53 通信部
54 バス
M 記録媒体
N ニップ部
Claims (13)
- インクを吐出するインク吐出部と、
環状の中間転写体を有し、当該中間転写体の外周面に前記インク吐出部から吐出されたインクが着弾して形成される一次画像を前記記録媒体に転写する転写部と、
を備え、
前記転写部は、
前記中間転写体の内周面により囲まれた当該中間転写体の内部空間の空気を加熱する加熱手段と、
前記内部空間の空気を流動させる空気流動手段と、
を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記空気流動手段は、前記内部空間の空気を前記内周面に沿って循環させることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- 前記中間転写体の外周面を周回移動させる中間転写体駆動部を備え、
前記空気流動手段は、前記中間転写体の周回移動の向きとは逆向きに前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。 - 前記中間転写体の外周面を周回移動させる中間転写体駆動部と、
前記空気流動手段の動作を制御する空気流動制御部と、
を備え、
前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記中間転写体の周回移動の速度に応じた流速で前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のインクジェット記録装置。 - 前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記中間転写体と前記内部空間の空気との相対速度が所定の基準相対速度以上となる流速で前記内部空間の空気を循環させることを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録装置。
- 前記空気流動手段の動作を制御する空気流動制御部を備え、
前記空気流動制御部は、前記空気流動手段により、前記外周面上の個々の前記一次画像の形成範囲におけるインクにより被覆される部分の割合に応じた流速で前記内部空間の空気を循環させる
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記加熱手段は発熱部を有し、
当該インクジェット記録装置は、前記発熱部の温度を、前記外周面上の個々の前記一次画像の形成範囲におけるインクにより被覆される部分の割合に応じた温度に制御する加熱制御部を備える
ことを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記空気流動手段は、前記内部空間に設けられた送風部を有し、
前記インク吐出部は、インクを吐出するインク吐出面が前記中間転写体の前記外周面に対向する位置に設けられており、
前記送風部は、前記外周面のうち前記インク吐出面と対向する部分に垂直な方向から見て前記インク吐出面と重ならない領域内に設けられている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記転写部は、前記加熱手段から前記中間転写体への熱放射を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記転写部は、前記中間転写体の一方の側端に接する面、及び他方の側端に接する面に沿ってそれぞれ設けられた、前記内部空間と外部空間とを仕切る仕切部材を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記仕切部材の前記外部空間と接する面に第1の断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録装置。
- 前記転写部は、所定の基部に対して当該転写部を固定する固定部材を有し、
前記固定部材のうち前記基部と接する面に第2の断熱部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記インク吐出部は、ゲル状態とゾル状態との間で相変化する特性を有しゾル状となる温度に加熱されたインクを吐出することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
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