JP2024035076A - 加熱装置、画像形成装置及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源の劣化又は破損が生じやすい箇所の温度上昇を抑制する。【解決手段】内側に熱源２５を有する加熱ローラ２１と、加熱ローラ２１の軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に熱源２５の一部が配置される端部保持部材４５とを備える加熱装置であって、加熱装置は、端部保持部材４５の内部に加熱ローラ２１の軸方向とは交差する方向へエアを供給するエア供給手段５０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、加熱装置、画像形成装置及び液体吐出装置に関する。

画像形成装置などに搭載される加熱装置の一例として、インクなどの液体が付与された用紙を加熱して乾燥させる乾燥装置が知られている。

例えば、特許文献１（特開２０１７－６５１２６号公報）においては、乾燥装置として、内部に熱源を有する加熱ローラ（ヒートロール）を備える構成が提案されている。熱源により加熱された加熱ローラに対して用紙などの加熱対象物が接触すると、加熱ローラから加熱対象物に熱が付与され、加熱対象物が加熱される。

ところで、加熱対象物の厚みが厚くなったり、生産性を高めるために加熱対象物の搬送速度を速くしたりすると、熱源による熱の供給量を多くする必要があるため、熱源の温度が高くなる傾向にある。その場合、これまでと同じ耐熱性能の熱源を用いると、熱源が劣化したり破損したりする虞がある。

そこで、本発明においては、熱源の劣化又は破損が生じやすい箇所の温度上昇を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、内側に熱源を有する加熱ローラと、前記加熱ローラの軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に前記熱源の一部が配置される端部保持部材とを備える加熱装置であって、前記端部保持部材の内部に前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向へエアを供給するエア供給手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、熱源の劣化又は破損が生じやすい箇所の温度上昇を抑制できる。

本発明の一実施形態であるインクジェット式画像形成装置の概略構成図である。 本実施形態に係る乾燥装置の概略構成図である。 本実施形態に係る乾燥装置の加熱ローラ及びその周辺の構成を示す断面図である。 図３におけるＺ－Ｚ断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 本実施形態に係るエア供給手段の制御フローの一例を示す図である。 エア供給手段の他の例を示す図である。 給気孔及び排気孔を斜めに配置し、仕切部材を設けた例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、インクジェット式の画像形成装置に搭載される乾燥装置に本発明を適用した場合を例に説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品などの構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１に基づき、本実施形態に係るインクジェット式画像形成装置の全体構成について説明する。

図１に示されるインクジェット式画像形成装置１００は、シート供給部１と、前処理部２と、第１画像形成部３と、第１乾燥部４と、第１冷却部５と、表裏反転部６と、第２画像形成部７と、第２乾燥部８と、第２冷却部９と、シート回収部１０とを備えている。

シート供給部１は、長尺のシートＳがロール状に巻回された供給ローラ１１を有している。供給ローラ１１が図１に示される矢印方向に回転することにより、シートＳが繰り出される。繰り出されたシートＳは、前処理部２へ供給される。

前処理部２は、シート供給部１から供給されたシートＳの片面又は両面に処理液を塗布する処理液塗布装置１２を有している。処理液は、例えば、インクを凝集させる機能を有する液などであり、インクのにじみ防止や浸透補助などの画質向上を目的として、処理液塗布装置１２によって画像形成前のシートＳに塗布される。処理液が塗布されたシートＳは、第１画像形成部３へ供給される。

第１画像形成部３は、液体のインクを吐出する液体吐出部としての複数の液体吐出ヘッド１３Ｓ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを有している。図１に示される例においては、シートＳの搬送方向の上流側から、ブラックインク用の液体吐出ヘッド１３Ｋ、シアンインク用の液体吐出ヘッド１３Ｃ、マゼンタインク用の液体吐出ヘッド１３Ｍ、イエローインク用の液体吐出ヘッド１３Ｙ、特色インク用の液体吐出ヘッド１３Ｓの順に配置されている。特色インクは、ホワイト又はメタリックなど、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー以外のインクであり、用途に応じて適宜追加される。なお、各液体吐出ヘッド１３Ｓ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの配置は、図１に示される順に限定されるものではなく、任意の順番でよい。インクは、色材と溶剤、溶剤に分散された結晶性樹脂粒子を含む液体であり、結晶性樹脂は、所定の融点以上に熱せられると相変化を起こし結晶状態から液体に融解する樹脂である。シートＳが第１画像形成部３へ供給されると、各吐出ヘッド１３，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫからシートＳの表側の面（第１面）へインクが吐出され、シートＳの表側の面に画像が形成される。

第１乾燥部４は、シートＳを加熱してシートＳ上のインクを乾燥させる乾燥装置２０を有している。シートＳが第１画像形成部３から第１乾燥部４へ供給されると、乾燥装置２０によってシートＳが加熱され、シートＳ上のインクが乾燥される。

第１冷却部５は、複数の冷却ローラ１４を有している。シートＳが第１乾燥部４から第１冷却部５へ供給されると、シートＳが冷却ローラ１４に接触することにより、シートＳが冷却される。

表裏反転部６は、シートＳの表側と裏側の位置を反転させる公知の装置により構成される。第１冷却部５から供給されたシートＳが、表裏反転部６を通過すると、シートＳの表裏が反転されて第２画像形成部７へ送られる。例えば、シートＳの表側の面が上向きの状態で表裏反転部６へ供給されると、表側の面が下向き（裏側の面が上向き）となるように反転されて第２画像形成部７へ供給される。

第２画像形成部７は、上記第１画像形成部３と同じように、複数の液体吐出ヘッド１３Ｓ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを有している。ただし、第２画像形成部７においては、第１画像形成部３とは異なり、シートＳの表側の面ではなく裏側の面（第２面）に対して画像が形成される。すなわち、シートＳは、表裏反転部６によって表裏反転された状態で第２画像形成部７へ供給されるので、シートＳが第２画像形成部７へ供給されると、各吐出ヘッド１３，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫからシートＳの裏側の面へインクが吐出され、シートＳの裏側の面に画像が形成される。

第２乾燥部８及び第２冷却部９は、上記第１乾燥部４及び上記第１冷却部５と同じように構成されている。従って、上記第２画像形成部７においてシートＳの裏側の面に画像が形成された後、シートＳが第２乾燥部８へ供給されると、第２乾燥部８の乾燥装置３０によってシートＳが加熱されてシートＳ上のインクが乾燥され、続いて、第２冷却部９の冷却ローラ１５によってシートＳが冷却される。

シート回収部１０は、シートＳを巻き取って回収する回収ローラ１６を有している。回収ローラ１６が図１に示される矢印方向に回転すると、シートＳがロール状に巻き取られて回収される。

次に、図２及び図３に基づき、第１乾燥部４及び第２乾燥部８が有する各乾燥装置２０，３０の基本構成について説明する。なお、各乾燥装置２０，３０の構成は同じであるので、一方の乾燥装置２０の構成のみについて説明し、他方の乾燥装置３０の構成については説明を省略する。

図２に示されるように、本実施形態に係る乾燥装置２０は、複数の加熱ローラ２１と、１つの加熱ドラム２２と、複数の案内ローラ２３と、複数のエア吹き出しユニット２４を備えている。

加熱ドラム２２は、加熱ローラ２１よりも大径のローラ（円筒状部材）であり、内部に熱源としてのハロゲンヒータ２６が配置されている。一方、加熱ローラ２１は、加熱ドラム２２よりも小径のローラ（円筒状部材）であり、内部に熱源としてのハロゲンヒータ２５が配置されている。加熱ローラ２１と加熱ドラム２２は、加熱対象物であるシートＳに接触して加熱する接触式の加熱手段である。

加熱ドラム２２の周囲には、複数の加熱ローラ２１と複数の案内ローラ２３が渦巻き状に配置されている。なお、案内ローラ２３は、加熱ローラ２１及び加熱ドラム２２とは異なり、内部にハロゲンヒータなどの熱源は有しておらず、シートＳを案内する案内手段として機能するローラである。シートＳは、各案内ローラ２３のほか、各加熱ローラ２１及び加熱ドラム２２に掛け渡されており、これらによってシートＳを案内する案内経路が構成されている。

シートＳが乾燥装置２０内に搬入されると、まず、加熱ローラ２１の外側に掛け渡される。そして、シートＳは、複数の加熱ローラ２１の外側に接触しながら搬送され、続いて、加熱ドラム２２に巻き付けられる。さらに、シートＳは、加熱ドラム２２から案内ローラ２３へ掛け渡され、複数の加熱ローラ２１の内側に接触しながら搬送される。このように、シートＳは、加熱ローラ２１の外側に接触しながら搬送された後、加熱ドラム２２に巻き付けられ、さらに、加熱ローラ２１の内側に接触しながら搬送されることにより、シートＳが効率良く加熱され、シートＳ上のインクの乾燥が促進される。

また、加熱ローラ２１と案内ローラ２３によってシートＳが張架される箇所、及び、加熱ドラム２２に対向する位置には、エア吹き出しユニット２４が配置されている。そして、これらのエア吹き出しユニット２４からシートＳに対してエアが吹き付けられることにより、インクの乾燥がより一層促進される。その後、シートＳは、乾燥装置２０外へ搬出される。

図３は、本実施形態に係る乾燥装置２０の加熱ローラ２１及びその周辺の構成を示す断面図である。

図３に示されるように、本実施形態に係る乾燥装置２０においては、加熱ローラ２１が、乾燥装置２０の筐体部を構成する一対の側板２７によって回転可能に支持されている。詳しくは、加熱ローラ２１の軸方向両端部が、内部にベアリング４６を有する一対の端部保持部材４５によって回転可能に保持されている。また、各端部保持部材４５は、各側板２７に取り付けられる筒状保持部材４４内に挿入されて固定される。すなわち、加熱ローラ２１は、回転しないように固定される各端部保持部材４５に対してベアリング４６を介して相対的に回転可能に保持されている。なお、本実施形態においては、筒状保持部材４４に対する端部保持部材４５の挿入を行いやすくするため、一方（図３における右側）の端部保持部材４５には、先端へ向かって細くなるテーパ状の嵌合部４５ｄが設けられている。

一方、加熱ローラ２１内に配置されるハロゲンヒータ２５の長手方向両端部は、各端部保持部材４５に対して板状の固定部材４７を介して回転しないように固定されている。従って、加熱ローラ２１が回転しても、ハロゲンヒータ２５は回転しない。加熱ローラ２１内に配置されるハロゲンヒータ２５の数は、複数本であってもよいし、１本であってもよい。

ハロゲンヒータ２５は、赤外線を放出し、放出された赤外線の輻射熱により加熱対象物を加熱する輻射熱式の熱源である。具体的に、ハロゲンヒータ２５は、発熱体としてのフィラメント３３と、フィラメント３３が収容される円筒状の発光管３１などにより構成される。フィラメント３３は、タングステンなどの金属線をコイル状に巻回して形成されている。発光管３１は、石英ガラスなどの赤外線を透過する材料により形成されている。発光管３１の内部には、フィラメント３３が収容されるほか、ハロゲン物質及び不活性ガスが封入されている。そのため、発光管３１の両端部側には、内部のガスが漏れ出ないように封止部３１ａが形成されている。また、フィラメント３３の両端部には、給電線３２が接続されており、給電線３２介して電源部からフィラメント３３に給電されると、フィラメント３３が発光し、赤外線が放出される。そして、放出された赤外線が加熱ローラ２１の内周面に照射されると、加熱ローラ２１が加熱される。特に、本実施形態においては、加熱ローラ２１の両端部側の部分（端部保持部材４５によって保持される部分）が中央側の部分に比べて細く形成されているため、加熱ローラ２１内の熱が両端部から流出するのが抑制され、加熱ローラ２１を効率良く加熱できる。

また、図３に示されるように、本実施形態に係る乾燥装置２０は、加熱ローラ２１の温度を検知する温度センサユニット４０を備えている。温度センサユニット４０は、加熱ローラ２１と対向するように配置され、複数の温度センサ４１と、各温度センサ４１を内部に収容する箱状の筐体部４２を有している。複数の温度センサ４１は、検知対象物から放出される赤外線などを検知する非接触式温度センサであり、筐体部４２に設けられた検知用の開口部４２ａを通して加熱ローラ２１の温度を検知する。各温度センサ４１によって加熱ローラ２１の温度が検知されると、検知された温度に基づき後述の制御部がハロゲンヒータ２５の発熱（発光）を制御する。これにより、加熱ローラ２１の表面温度が所定の温度となるように維持される。

ところで、ハロゲンヒータの寿命は、一般的にフィラメントの耐熱性能又は発光管の耐熱性能に依存する。このため、フィラメント又は発光管の温度が耐熱温度を超えると、これらが劣化又は損傷し、ハロゲンヒータの寿命が短くなる虞がある。特に、発光管の封止部においては、その構造上、高温になった場合に亀裂が発生する虞がある。詳しくは、封止部が高温になると、封止部内に配置される金属箔が酸化して膨張し、その膨張によって封止部が内部から押し広げられる力が発生するため、この力に対して封止部が耐えられなくなった場合に、封止部に亀裂が発生する。

このように、ハロゲンヒータにおいては、封止部が過剰に温度上昇すると破損する虞があるため、封止部の温度上昇を抑制する必要がある。この点に関し、図３に示される実施形態においては、封止部３１ａを、加熱ローラ２１の両端部よりも外側に配置し、さらに、加熱ローラ２１の両端部側の部分を細くして内部の熱が外部へ流出しにくくしているため、封止部３１ａは加熱ローラ２１の熱の影響を受けにくい環境にある。

しかしながら、厚みのあるシートを搬送したり、生産性を高めるためにシートの搬送速度を速くしたりすると、ハロゲンヒータを多く点灯させる必要が生じるため、これに伴って封止部の温度も高くなる傾向にある。その場合、これまでと同じ耐熱性能のハロゲンヒータでは、封止部が劣化したり破損したりする虞がある。

このような温度上昇に伴う封止部の劣化又は破損に対する対策として、封止部に冷却用のエアを吹き付け、封止部の温度上昇を抑制する方法が考えられる。例えば、図３に示される構成の場合、内部に封止部３１ａが配置される端部保持部材４５に、ハロゲンヒータ２５の端部を外部へ露出させるための孔部４５ｃが形成されているので、この孔部４５ｃから冷却用のエアを供給することにより、端部保持部材４５内の封止部３１ａを冷却することができる。

しかしながら、この方法の場合、加熱ローラ２１の軸方向（図３における矢印Ｘ方向）から端部保持部材４５内にエアを供給することになるため、ハロゲンヒータ２５の端部を固定する固定部材４７及びハロゲンヒータ２５の端部に接続される給電線３２などがエア供給の妨げとなり、封止部３１ａへの十分なエア供給ができない問題がある。また、端部保持部材４５の内部と加熱ローラ２１の内部が連通しているため、加熱ローラ２１の軸方向から端部保持部材４５内にエアを供給すると、加熱ローラ２１内にエアが流入し、加熱ローラ２１の加熱効率を低下させる問題もある。

斯かる事情に鑑み、本実施形態においては、加熱ローラ２１の効率の良い加熱と、封止部３１ａの効果的な冷却を実現するため、次のような構成を採用している。以下、本実施形態に係るエア供給手段の構成について説明する。

図３に示されるように、本実施形態に係る乾燥装置２０においては、各端部保持部材４５内に冷却用のエアを供給するエア供給手段５０が設けられている。エア供給手段５０は、送風ファンなどから成る送風装置５１と、給気チューブなどから成る給気路５２を有している。給気路５２は、送風装置５１から２つの端部保持部材４５のそれぞれへエアを誘導できるように途中で分岐している。また、各端部保持部材４５には、内部へエアを供給する給気孔４５ａと、内部からエアを排出する排気孔４５ｂが設けられている。給気孔４５ａには、給気路５２の一端部が接続されている。

ここで、本実施形態においては、給気孔４５ａ及び排気孔４５ｂが、加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向（図３における矢印Ｙ方向）に封止部３１ａを挟んで互いに対向するように配置されている。このため、送風装置５１から給気路５２を介してエアが供給されると、端部保持部材４５の給気孔４５ａから内部へエアが供給され、供給されたエアが排気孔４５ｂから外部へ排出される。すなわち、エアは、端部保持部材４５内を加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向に通過する。このとき、封止部３１ａにエアが吹き付けられることにより、封止部３１ａが冷却される。

このように、本実施形態においては、端部保持部材４５内へのエアの供給方向を加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向とすることにより、固定部材４７及び給電線３２などによってエアの供給が妨げられることがなくなる。このため、封止部３１ａに十分なエアを供給でき、封止部３１ａの温度上昇を効果的に抑制できる。また、エアを加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向に供給することにより、加熱ローラ２１内にエアが流入しにくくなるので、エアの流入による加熱ローラ２１の加熱効率の低下も回避できる。従って、本実施形態に係る構成によれば、加熱ローラ２１の効率の良い加熱を確保しつつ、封止部３１ａの効果的な冷却を実現できるようになる。

これまで、高出力化したハロゲンヒータを用いた場合は、封止部の温度が４００℃にまで達していたところ、本発明を適用することにより、封止部の温度上昇を耐熱温度（３００℃）よりも低い２４０℃程度にまで抑制することができた。従って、本発明によれば、高出力のハロゲンヒータを用いた場合でも、封止部の劣化及び破損を抑制でき、ハロゲンヒータの長寿命化を図れるようになる。また、封止部のほか、封止部が収容される端部保持部材、及び、端部保持部材内に配置されるベアリングの温度上昇も抑制できる。なお、封止部の温度上昇を２４０℃程度に抑制できた例では、図３に示される構成において、給気孔４５ａを直径６．５ｍｍの丸孔とし、排気孔４５ｂを縦４８ｍｍ横１８ｍｍの長孔として、風速２ｍ／ｓでエアを供給した。ただし、給気孔４５ａの大きさ、排気孔４５ｂの大きさ、及び、エアの風速は、これに限定されるものではなく、ハロゲンヒータの出力などに応じて適宜変更可能である。

封止部３１ａを効率良く冷却するには、本実施形態のように、給気孔４５ａが封止部３１ａに対して加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向に対向するように配置されることが好ましい。この場合、給気孔４５ａから封止部３１ａに対してエアが効果的に吹き付けられるため、封止部３１ａを効率良く冷却できる。ただし、給気孔４５ａの位置は、封止部３１ａに対向する位置である場合に限らず、封止部３１ａに対してずれた位置であってもよい。そのような場合であっても、エアを加熱ローラ２１の軸方向に供給する場合に比べてエアを端部保持部材４５内に供給しやすくなるため、封止部３１ａの冷却効果を向上させることができる。

また、図３におけるＺ－Ｚ断面図である図４に示されるように、排気孔４５ｂの開口幅Ｗ１は給気孔４５ａの開口幅Ｗ２よりも大きく形成されることが好ましい。この場合、排気孔４５ｂの開口面積が給気孔４５ａの開口面積よりも大きくなるので、排気孔４５ｂからエアを円滑に排出できるようになり、端部保持部材４５内でエアが滞留するのを抑制できる。これにより、端部保持部材４５内にエアを円滑に供給できるようになるので、封止部３１ａに吹き付けられるエアの風量を確保でき、封止部３１ａを効果的に冷却できるようになる。また、端部保持部材４５内のエアの滞留が抑制されることにより、加熱ローラ２１内へのエアの進入も抑制できるようになるので、エアの流入による加熱ローラ２１の加熱効率の低下もより高度に回避できるようになる。また、排気孔４５ｂからエアを円滑に排出するには、図３及び図４に示されるように、給気孔４５ａと排気孔４５ｂが加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向に対向するように配置されることが好ましい。ただし、排気孔４５ｂは必ずしも給気孔４５ａに対向して配置される場合に限らず、互いにずれて配置されていてもよい。

また、本実施形態のように、非接触式の温度センサ４１を備える構成においては、温度センサ４１の検知面に粉塵などの異物が付着すると、誤検知の虞がある。そのため、本実施形態においては、図３に示されるように、送風装置５１から温度センサユニット４０内へエアを供給できるように、送風装置５１から温度センサユニット４０へ給気路５３を伸ばしている。温度センサユニット４０（筐体部４２）内にエアが供給されると、筐体部４２内が正圧状態となり、筐体部４２に設けられた検知用の開口部４２ａからエアが排出される。これにより、検知用の開口部４２ａから内部へ異物が進入しにくくなるので、温度センサ４１の検知面に異物が付着するのを抑制でき、検知面を良好な状態に維持できる。

このように、本実施形態においては、エア供給手段５０が、端部保持部材４５内へエアを供給するほか、温度センサユニット４０内にもエアを供給することにより、ハロゲンヒータ２５の封止部３１ａの温度上昇抑制に加え、温度センサ４１の検知面の汚れも抑制できできる。

さらに、本実施形態においては、共通（１つ）の送風装置５１を用いて端部保持部材４５の内部と温度センサユニット４０の内部の両方へエアを供給することができるので、装置の小型化及び低コスト化を図れるようになる。すなわち、送風装置５１から端部保持部材４５と温度センサユニット４０に向かって分岐する給気路５２，５３によって、送風装置５１から端部保持部材４５内と温度センサユニット４０内の両方へエアを誘導することができるので、端部保持部材４５へエアを供給するための送風装置と、温度センサユニット４０へエアを供給するための送風装置を、個別に設ける必要が無い。このため、本実施形態においては、送風装置の設置数を少なくすることができ、小型化及び低コスト化を図れるようになる。

温度センサユニット４０内に供給されるエアの風量は、温度センサユニット４０内を正圧状態に維持できる程度の風量であれば充分である。一方、端部保持部材４５内に供給されるエアの風量は、封止部３１ａの温度上昇の程度によって適宜調整することが好ましい。しかしながら、端部保持部材４５内へ供給するエアの風量が増加することに伴って、温度センサユニット４０内へ供給するエアの風量が増加すると、検知用の開口部４２ａから加熱ローラ２１の表面に吹き付けられる風量が増し、加熱ローラ２１の温度低下を招く虞がある。

そのため、本実施形態においては、端部保持部材４５と温度センサユニット４０のそれぞれに供給されるエアの風量を個別に調整できるようにしている。具体的には、図３に示されるように、各給気路５２，５３が分岐する部分にエア調整弁５４を設け、エア調整弁５４の開放率を変更することにより、各給気路５２，５３内の開放面積を変更できるようにしている。これにより、送風装置５１から端部保持部材４５内へ供給される冷却用のエアの風量と、送風装置５１から温度センサユニット４０内へ供給されるメンテナンス用のエアの風量とを調整できる。

下記表１に、エア調整弁５４の開放率の一例を示す。表１に示されるように、本実施形態においては、画像形成装置の各種動作（条件）に応じてエア調整弁５４の開放率を変更することにより、冷却用のエアとメンテナンス用のエアのそれそれの風量を調整する。

表１に記載の例においては、通常印刷動作時（状態１）の場合、エア調整弁５４の冷却用エア側とメンテナンス用エア側のそれぞれの開放率をいずれも５０％としている。これに対して、厚みのあるシートを搬送したり、シートの搬送速度を速くしたりするなど、加熱ローラ２１内のハロゲンヒータ２５を通常よりも高いデューティ（単位時間あたりの通電時間の割合）で点灯させる必要がある高デューティ印刷動作時（状態２）の場合は、封止部３１ａの温度が高くなるため、冷却用エア側の開放率を大きくして７０～８０％の範囲内に調整する。これにより、冷却用のエアの風量が多くなるため、封止部３１ａの温度上昇を効果的に抑制できる。一方、メンテナンス用エア側の開放率は、反対に小さくなり２０～３０％の範囲内に調整される。この場合、温度センサ４１の汚れを抑制できる程度の風量を十分に確保できると共に、メンテナンス用のエアの風量が必要以上に大きくなることがないため、風量増大による加熱ローラ２１の温度低下も回避できる。

表１に記載の清掃動作時（状態３）は、温度センサ４１に検知面などに付着する異物をエアによって除去する動作を行う場合である。この場合、メンテナンス用エア側の開放率を１００％とし、温度センサユニット４０内に供給されるエアの風量を通常よりも多くする。これにより、温度センサ４１の検知面に付着する異物をエアにより除去することが可能となる。一方、冷却用エア側の開放率は０％となるため、封止部３１ａへのエアの吹き付けは行えなくなる。従って、清掃動作は、封止部３１ａの冷却を行う必要が無い印刷動作時以外のタイミングで行うことが好ましい。

なお、上記表１に示されるエア調整弁５４の開放率は、一例であり、画像形成装置の性能、構成などに応じて適宜設定可能である。

上記のようなエア調整弁５４の制御は、オペレータによって選択される動作モード、あるいは、加熱ローラ内のハロゲンヒータの点灯デューティなどに基づき、図５に示される制御部（ＣＰＵ６０）により行われる。この場合、制御部（ＣＰＵ６０）とエア調整弁５４は、端部保持部材４５内と温度センサユニット４０内のそれぞれに供給されるエアの風量を変更する風量変更部として機能する。

図５は、本実施形態に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。

図５に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、ＣＰＵ６０（Central Processing Unit）６０、ＲＯＭ（Read Only Memory）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）６３、外部機器接続Ｉ／Ｆ６４、ネットワークＩ／Ｆ６５、及びバスライン６６を備えている。また、画像形成装置１００は、シート搬送部６７、副走査ドライバ６８、主走査ドライバ６９、キャリッジ１３０、及び操作パネル７０を備えている。キャリッジ１３０は、液体吐出ヘッド１３、及び液体吐出ヘッドドライバ１３１を備えている。

これらのうち、ＣＰＵ６０は、画像形成装置１００全体の動作を制御する。ＲＯＭ６１は、ＩＰＬなどのＣＰＵ６０の駆動に用いられるプログラムなどを記憶する。ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６０のワークエリアとして使用される。ＮＶＲＡＭ６３は、プログラムなどの各種データを記憶し、画像形成装置１００の電源が遮断されている間も各種データを保持する。

外部機器接続Ｉ／Ｆ６４は、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)ケーブルなどにより、ＰＣ(Personal Computer)に接続され、ＰＣとの間で、制御信号及び印刷データの通信を行う。ネットワークＩ／Ｆ６５は、インターネットなどの通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。バスライン６６は、ＣＰＵ６０などの各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバス及びデータバスなどである。

シート搬送部６７は、例えば、ローラ、及びローラを駆動するモータであって、画像形成装置１００内の搬送経路に沿って副走査方向（シート搬送方向）へシートを間欠的に搬送する。副走査ドライバ６８は、シート搬送部６７による副走査方向へのシートの搬送を制御するドライバである。

キャリッジ１３０は、液体吐出ヘッド１３を搭載し、シート搬送方向とは交差する主走査方向へ移動可能なヘッド保持体である。キャリッジ１３０が主走査方向に移動しながら、副走査方向に間欠的に搬送されるシートに対して液体吐出ヘッド１３からインクが吐出されることにより、シートの所定位置に画像が形成される。このとき、主走査ドライバ６９は、キャリッジ１３０の主走査方向への移動を制御し、液体吐出ヘッドドライバ１３１が、液体吐出ヘッド１３の駆動を制御する。

なお、液体吐出ヘッドドライバ１３１は、キャリッジ１３０に搭載されず、キャリッジ１３０外で、バスラインに接続されるように構成されてもよい。また、主走査ドライバ６９、副走査ドライバ６８、及び液体吐出ヘッドドライバ１３１は、それぞれプログラムに従ったＣＰＵ６０の命令によって実現する機能であってもよい。

操作パネル７０は、現在の設定値及び選択画面などを表示し、オペレータからの入力を受け付けるタッチパネル及びアラームランプなどにより構成されている。

また、ＣＰＵ６０は、画像形成装置１００に搭載される乾燥装置２０（３０）の各種構成要素の動作も制御する。例えば、ＣＰＵ６０は、加熱ローラ２１、加熱ドラム２２、及び案内ローラ２３のそれぞれの回転動作、エア吹き出しユニット２４の送風動作、送風装置５１の送風動作、エア調整弁５４の開放率などを制御する。また、ＣＰＵ６０は、温度センサ４１によって検知される加熱ローラ２１の温度に基づいて、加熱ローラ２１内のハロゲンヒータ２５の発熱動作も制御する。

図６は、本実施形態に係るエア供給手段の制御フローの一例を示す図である。

図６に示されるように、本実施形態においては、画像形成装置の電源がＯＮにされると、まず、オペレータが印刷モードか清掃モードを選択する（Ｓｔｅｐ１）。そして、清掃モードが選択された場合は（Ｓｔｅｐ２で「ＮＯ」の場合）、上記温度センサ４１の清掃動作が開始される（Ｓｔｅｐ３）。清掃動作が開示されると、エア調整弁５４の開放率が、表１に記載の「状態３」（冷却用エア側：０％、メンテナンス用エア側：１００％）に設定される（Ｓｔｅｐ４）。そして、「状態３」の開放率の状態で、送風装置５１から温度センサユニット４０内へエアが供給され、温度センサ４１の清掃動作が行われる。その後、エアの供給があらかじめ設定された所定時間行われると（Ｓｔｅｐ５で「ＹＥＳ」の場合）、エアの供給を停止し、清掃動作が完了する（Ｓｔｅｐ６）。清掃動作の完了後、画像形成装置は待機モードへ移行する（Ｓｔｅｐ７）。

一方、電源ＯＮ後に選択されたモードが、印刷モードであった場合は（Ｓｔｅｐ２で「ＹＥＳ」の場合）、エア調整弁５４の開放率が、表１に記載の「状態１」（冷却用エア側：５０％、メンテナンス用エア側：５０％）に設定される（Ｓｔｅｐ８）。そして、この開放率の状態で、印刷が開始される（Ｓｔｅｐ９）。このとき、「状態１」の開放率の状態で、送風装置５１から端部保持部材４５内と温度センサユニット４０内の両方へエアが供給され、封止部３１ａの冷却と温度センサ４１の汚れ防止のためのエア供給が行われる。

ここで、加熱ローラ２１内のハロゲンヒータ２５の点灯デューティが所定値以上となり、さらに、その状態が印刷終了までに所定時間継続した場合は（Ｓｔｅｐ１０で「ＹＥＳ」の場合）、エア調整弁５４の開放率が、表１に記載の「状態２」（冷却用エア側：７０～８０％、メンテナンス用エア側：２０～３０％）に変更される（Ｓｔｅｐ１１）。すなわち、この場合、封止部３１ａの温度が高くなる可能性があるため、冷却用エア側の開放率を大きくし、封止部３１ａに吹き付けられるエアの風量を多くする。なお、ハロゲンヒータ２５の点灯デューティが所定値以上とならなかったり、ハロゲンヒータ２５の点灯デューティが所定値以上となっても、その状態が印刷終了までに所定時間継続しなかったりした場合は（Ｓｔｅｐ１０で「ＮＯ」の場合）、「状態１」の開放率のまま印刷を継続する。その後、印刷が終了すると（Ｓｔｅｐ１２）、画像形成装置は待機モードへ移行する（Ｓｔｅｐ１３）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

図６に示される例においては、印刷モードが実行される場合、エア調整弁５４の開放率が「状態１」に設定された状態で印刷を開始するようにしているが、印刷開始時に設定される開放率は「状態１」でなくてもよい。例えば、開放率が「状態２」へ変更されて印刷が終了した後、次に行われる印刷の条件（シートの厚さ、シート搬送速度などの条件）が前回と同じ印刷条件であれば、開放率を初めから「状態２」に設定して印刷を開始してもよい。

また、エア調整弁５４の開放率を「状態１」から「状態２」へ変更する条件は、ハロゲンヒータ２５の点灯デューティ以外の条件であってもよい。例えば、シートの搬送速度が速くなった場合も、封止部３１ａの温度が高くなる可能性があるため、点灯デューティの条件に代えて、シート搬送速度の条件によりエア調整弁５４の開放率の変更タイミングを設定してもよい。すなわち、シートの搬送速度が所定値以上となり、さらに、その状態が印刷終了までに所定時間継続した場合に、エア調整弁５４の開放率を「状態１」から「状態２」へ変更するようにしてもよい。

また、印刷モード時に行われる送風装置５１からのエアの供給は、印刷終了と同時に終了してもよいし、印刷終了時に終了せず、ハロゲンヒータ２５の点灯が停止した後も継続してもよい。

また、本発明は、図３に示されるような１つの送風装置５１から１つの加熱ローラ２１に設けられる端部保持部材４５と１つの温度センサユニット４０にエアを供給する場合に限らず、図７に示されるような１つの送風装置５１から複数の加熱ローラ２１に設けられる端部保持部材４５と複数の温度センサユニット４０にエアを供給する場合であってもよい。

また、送風装置５１は、端部保持部材４５と温度センサユニット４０に対して個別に設けられてもよい。さらに、それぞれの送風装置の出力を上記ＣＰＵ６０などの制御部（風量変更部）によって個別に制御することにより、端部保持部材４５へ供給されるエアの風量と、温度センサユニット４０へ供給されるエアの風量を個別に変更できるようにしてもよい。

また、図８に示される例のように、給気孔４５ａ及び排気孔４５ｂは、封止部３１ａに対して加熱ローラ２１の軸方向とは交差する斜め方向に対向するように配置されてもよい。この場合、エアは給気孔４５ａを通って斜め方向に供給されるので、エアの供給が給電線３２などによって妨げられることがなく、封止部３１ａを効果的に冷却できる。このように、封止部３１ａに対する給気孔４５ａ及び排気孔４５ｂの配置、エアの供給方向及び排出方向は、加圧ローラ２１の軸方向とは直交する方向のほか、斜め方向であってもよい。すなわち、本発明において、給気孔４５ａの配置方向、排気孔４５ｂの配置方向、エアの供給方向及び排出方向は、加熱ローラ２１の軸方向に対して直交方向及び斜め方向を含む交差方向であればよい。

ただし、斜め方向からエアを供給する場合は、加熱ローラ２１の軸方向とは直交する方向にエアを供給する場合に比べて、加熱ローラ２１内にエアが流入しやすくなる。そのため、図８に示される例においては、封止部３１ａが配置される端部保持部材４５の内部空間と、ハロゲンヒータ２５のフィラメント巻線部である発熱体が配置される加熱ローラ３１の内部空間との間に、仕切部材４８を設けている。仕切り部材４８によって端部保持部材４５の内部空間と加熱ローラ３１の内部空間との間が仕切られることにより、加熱ローラ２１内にエアが流入するのを防止でき、加熱ローラ３１の温度低下を回避できるようになる。

また、本発明に係る乾燥装置は、シート搬送方向における加熱ローラの上流側又は下流側に別方式の乾燥装置を備え、複数の乾燥方式を用いてシートの乾燥を行うものであってもよい。別方式とは、例えば、非接触式の乾燥装置、光エネルギーを付与して液滴を乾燥させる加熱手段（赤外線照射装置又は紫外線照射装置）のほか、送風による乾燥手段（送風装置）などである。非接触式の乾燥手段は、液体の塗布面、又は塗布面の裏面を乾燥する。これらの別方式の乾燥装置（加熱装置）とセンサ及び装置周辺の加熱箇所などに対しても、本発明に係るエア供給手段を用いてエアを供給するようにしてもよい。

また、本発明は、温度センサを備える乾燥装置に限らず、温度センサを備えていない乾燥装置にも適用可能である。従って、本発明に係るエア供給手段は、端部保持部材４５と温度センサユニット４０の両方にエアを供給する場合に限らず、端部保持部材４５のみにエアを供給する場合であってもよい。

上記実施形態においては、本発明に係る加熱装置の一例として、インクジェット式の画像形成装置に搭載される乾燥装置を例に説明したが、本発明は、このような乾燥装置に限らず、乾燥以外の目的でシートなどの加熱対象物を加熱する加熱装置にも適用可能である。例えば、本発明は、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に搭載される加熱装置にも適用可能である。

なお、インクジェット式の画像形成装置は、本発明が適用される液体吐出装置の一例でもある。この「液体吐出装置」とは、液体吐出部を備え、液体吐出部を駆動させて、シートに液体を吐出する装置を意味する。

また、本発明が適用される「液体吐出装置」には、シートの給送、搬送、排出に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含まれる。

また、「液体吐出装置」は、シートに対して液体吐出部が相対的に移動するものであってもよいし、液体吐出部が相対的に移動しないものであってもよい。具体例としては、「液体吐出装置」として、液体吐出ヘッド（液体吐出部）を移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッド（液体吐出部）を移動させないライン型装置などがある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形などの有意な画像を可視化するものに限らない。例えば、「液体吐出装置」には、それ自体意味を持たないパターンなどを形成するもの、三次元像を造形するもの、さらにはシートの表面を改質するなどの目的でシートの表面に処理液を吐出する処理液吐出装置なども含まれる。

上記「シート」は、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどが含まれる。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板がある。

また、「シート」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体吐出装置」によって吐出される「液体」は、液体吐出部から吐出可能な粘度又は表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、又は加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒などの溶媒、染料、顔料などの着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤などの機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウムなどの生体適合材料、天然色素などの可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは、例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子、発光素子の構成要素、電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液などの用途で用いることができる。

以上説明した本発明の態様をまとめると、本発明には、少なくとも下記の構成を備える加熱装置、画像形成装置、液体吐出装置が含まれる。

［第１の構成］
第１の構成は、内側に熱源を有する加熱ローラと、前記加熱ローラの軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に前記熱源の一部が配置される端部保持部材とを備える加熱装置であって、前記端部保持部材の内部に前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向へエアを供給するエア供給手段を備える加熱装置である。

［第２の構成］
第２の構成は、前記第１の構成において、前記熱源は、内部に充填されたガスを封止する封止部が設けられた発光管を有し、前記封止部が、前記端部保持部材の内部に配置される加熱装置である。

［第３の構成］
第３の構成は、前記第２の構成において、前記端部保持部材は、内部へエアを供給する給気孔と、内部からエアを排出する排気孔を有し、前記給気孔及び前記排気孔は、前記封止部に対して前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向に対向するように配置される加熱装置である。

［第４の構成］
第４の構成は、前記第３の構成において、前記排気孔は、前記給気孔よりも大きく形成される加熱装置である。

［第５の構成］
第５の構成は、前記第１から第４のいずれかの構成において、前記加熱ローラの温度を検知する温度センサを内部に有する温度センサユニットを備え、
前記エア供給手段は、前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へエアを供給する加熱装置である。

［第６の構成］
第６の構成は、前記第５の構成において、前記エア供給手段から前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部のそれぞれに供給されるエアの風量を変更する風量変更部を備える加熱装置である。

［第７の構成］
第７の構成は、前記第６の構成において、前記エア供給手段は、前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へ送風する送風装置と、前記送風装置から分岐して前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へエアを誘導する給気路を有し、前記風量変更部は、前記給気路内の前記端部保持部材へエアを誘導する前記給気路の開放面積と前記温度センサユニットへエアを誘導する前記給気路の開放面積を変更するエア調整弁を有する加熱装置である。

［第８の構成］
第８の構成は、内側に熱源を有する加熱ローラと、前記加熱ローラの軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に前記熱源の一部が配置される端部保持部材とを備える加熱装置であって、前記端部保持部材は、内部へエアを供給する給気孔と、内部からエアを排出する排気孔を有し、前記給気孔及び前記排気孔は、前記熱源に対して前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向に配置される加熱装置である。

［第９の構成］
第９の構成は、前記第２の構成において、前記封止部が配置される前記端部保持部材の内部空間と前記熱源の発熱体が配置される前記加熱ローラの内部空間との間を仕切る仕切部材を備える加熱装置である。

［第１０の構成］
第１０の構成は、シートに画像を形成する画像形成部と、前記シートを加熱する前記第１から第９のいずれかの構成の加熱装置を備える画像形成装置である。

［第１１の構成］
第１１の構成は、シートに液体を吐出する液体吐出部と、前記シートを加熱する前記第１から第９のいずれかの構成の加熱装置を備える液体吐出装置である。

３ 第１画像形成部
７ 第２画像形成部
１３ 液体吐出ヘッド（液体吐出部）
２０ 乾燥装置（加熱装置）
２１ 加熱ローラ
２５ ハロゲンヒータ（熱源）
３１ 発光管
３１ａ 封止部
４０ 温度センサユニット
４１ 温度センサ
４５ 端部保持部材
４５ａ 給気孔
４５ｂ 排気孔
４８ 仕切部材
５０ エア供給手段
５１ 送風装置
５２ 給気路
５３ 給気路
５４ エア調整弁（風量変更部）
６０ ＣＰＵ（風量変更部）
１００ 画像形成装置（液体吐出装置）
Ｓ シート

特開２０１７－６５１２６号公報

Claims (11)

1. 内側に熱源を有する加熱ローラと、
   前記加熱ローラの軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に前記熱源の一部が配置される端部保持部材とを備える加熱装置であって、
   前記端部保持部材の内部に前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向へエアを供給するエア供給手段を備えることを特徴とする加熱装置。
2. 前記熱源は、内部に充填されたガスを封止する封止部が設けられた発光管を有し、
   前記封止部が、前記端部保持部材の内部に配置される請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記端部保持部材は、内部へエアを供給する給気孔と、内部からエアを排出する排気孔を有し、
   前記給気孔及び前記排気孔は、前記封止部に対して前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向に対向するように配置される請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記排気孔は、前記給気孔よりも大きく形成される請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記加熱ローラの温度を検知する温度センサを内部に有する温度センサユニットを備え、
   前記エア供給手段は、前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へエアを供給する請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記エア供給手段から前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部のそれぞれに供給されるエアの風量を変更する風量変更部を備える請求項５に記載の加熱装置。
7. 前記エア供給手段は、前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へ送風する送風装置と、前記送風装置から分岐して前記端部保持部材の内部と前記温度センサユニットの内部の両方へエアを誘導する給気路を有し、
   前記風量変更部は、前記給気路内の前記端部保持部材へエアを誘導する前記給気路の開放面積と前記温度センサユニットへエアを誘導する前記給気路の開放面積を変更するエア調整弁を有する請求項６に記載の加熱装置。
8. 内側に熱源を有する加熱ローラと、
   前記加熱ローラの軸方向端部を回転可能に保持すると共に内部に前記熱源の一部が配置される端部保持部材とを備える加熱装置であって、
   前記端部保持部材は、内部へエアを供給する給気孔と、内部からエアを排出する排気孔を有し、
   前記給気孔及び前記排気孔は、前記熱源に対して前記加熱ローラの軸方向とは交差する方向に配置されることを特徴とする加熱装置。
9. 前記封止部が配置される前記端部保持部材の内部空間と前記熱源の発熱体が配置される前記加熱ローラの内部空間との間を仕切る仕切部材を備える請求項２に記載の加熱装置。
10. シートに画像を形成する画像形成部と、前記シートを加熱する請求項１又は９項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. シートに液体を吐出する液体吐出部と、前記シートを加熱する請求項１又は９に記載の加熱装置を備えることを特徴とする液体吐出装置。

Images