JP4174762B2 - インクジェット記録装置の乾燥方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフィス用並びに産業用インクジェット記録装置の乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の乾燥方法は、装置内部の絶対湿度の検知手段や環境温湿度の測定手段を有することにより、装置内部の絶対湿度や環境温湿度に応じて乾燥条件を設定し、連続記録時に乾燥能力を漸次変化させることにより、過乾燥や乾燥不足の無い適正なインク乾燥を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、印字情報から記録媒体へのインクの吐出密度を予め計測する計測部を有し、計測部の計測値を用いて、インクを乾燥させる高周波加熱手段の出力を制御することにより、インクを効率良く乾燥させているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２００２−２９２８３７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０１１３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，上記のような装置内部の絶対湿度や環境温湿度に応じて乾燥条件を設定する方法は、環境によって異なる最適乾燥条件の変化には対応できるものの、実際に記録媒体に吐出されるインク量の違いには対応できないので、ベタ印字の印刷パターンでは乾燥不足となってしまったり、印字データの少ない印刷パターンでは過乾燥となってしまう。また、印字情報に基づいて高周波加熱手段の出力を制御する方法は、印字情報を一時記憶するための記憶手段、記憶手段を介して送られた印字情報からライン毎の印字ドットデータ値（印字ドット数など）を求めるためのドット計測部、ドット計測部のデータを用いて加熱出力を決定するための演算部を必要とし、制御が複雑になる。さらに、印字ヘッド及びノズル毎のインク吐出量ばらつきや、環境（温度等）や経時変化によるインク吐出量の変動には対応していないので、印字情報から予想される記録媒体へのインク吐出量と実際の吐出量に差が生じ、乾燥の過不足が生じる可能性もある。
【０００５】
本発明は、簡単な構成による低コストの装置構成で、乾燥装置の出力エネルギーについて必要量を適切に与えることのできるインクジェット記録装置の乾燥方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、印字情報に基づいて記録媒体上にインクを吐出して印字を行う記録ヘッドと、そのインクを乾燥させる乾燥装置を備えたインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドの記録媒体搬送方向上流側に第１の記録媒体の搬送速度検出手段、前記記録ヘッドの記録媒体搬送方向下流側に第２の記録媒体の搬送速度検出手段を設け、前記第１の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ１）と第２の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ２）よりＶ２＝Ｖ１（１＋ε） ips で導き出せる歪みεで以って、記録媒体の単位断面積にかかる張力ＴＮを除することにより記録媒体の弾性係数を求め、予め用意した記録媒体の水分率と弾性係数の相関特性を用いて算出した弾性係数に基づき記録媒体の水分率を算出し、その水分率に合わせて前記乾燥装置の出力エネルギー量を調節することによって達成される。
【０００７】
また上記目的は、上記に加え、前記乾燥装置の記録媒体搬送方向下流側に、第３の記録媒体の搬送速度検出手段を備え、第３の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ３）より得られたデータから前記乾燥装置の加熱制御条件を補正することによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
連続紙の搬送系統としては、見当合わせの高精度化，蛇行抑制，ばたつき抑制などの理由から、記録媒体に張力を与えて安定化させている。記録媒体に張力を与える方法としては、記録媒体を搬送するインフィードローラおよびアウトフィードローラの回転速度に速度差を付与し、その速度差により記録媒体を伸ばす方法や、インフィードローラからアウトフィードローラまでの搬送路中にダンサローラを配置しこのローラの微小位置変動を検出して駆動ローラの回転速度を制御することにより張力変動を吸収する方法がある。前者では僅かな速度差により大きな張力が発生するため、高精度の速度制御が要求されるので、一般的には後者の方法が用いられている。
【０００９】
以下図面を参照して本発明について説明する。図１は、本発明で用いたインクジェット記録装置の構成概略図であり、ダンサローラによる張力制御を行い、インフィードローラを定速度で回転駆動している例である。ダンサローラ７１は、記録媒体９０に吊り下げられており、用紙張力が上がるとダンサローラ７１自体が上昇して変動を打ち消し、また用紙張力が下がると下降して用紙張力を一定に保つ。用紙張力は、ダンサローラ７にかかる力で決定され、錘，ばね力，シリンダ圧などによって調節できる。記録媒体９０の搬送路は、インフィードローラ１１，バックローラ１２からなるインフィード部１と、ダンサローラ７１，支持アーム７２，負荷７３からなる張力制御部７と、記録ヘッド２１からなる画像形成部２と，乾燥装置４１からなるインク乾燥部４と、アウトフィードローラ６１、バックローラ６２からなるアウトフィード部６と、ガイドローラ８１、８２，８３，８４、８５と、中間ローラ３、５から構成されている。また、インフィードローラ１１、中間ローラ３、５には、それぞれロータリーエンコーダが取付けられており、このエンコーダからの出力信号により各部における記録媒体９０の搬送速度が得られるようになっている。
【００１０】
ここで、記録媒体９０の流れについて説明する。記録媒体９０は、巻き癖や折り癖などの支給される形態による癖を図示しない前処理器によって直された後、インフィード部１に供給される。インフィード部１では、記録媒体９０をインフィードローラ１１に巻き付け、バックローラ１２により接触圧を加え、インフィードローラ１１に取付けられたインフィードモータの回転駆動力により、一定の搬送速度を記録媒体９０に与える。記録媒体９０は張力制御部７により一定の張力を与えられる。画像形成部２では、印字情報に従って記録ヘッド２１よりインクが吐出されて、画像や文字等が記録媒体９０に形成される。記録媒体９０は中間ローラ３を通過した後、インク乾燥部４の乾燥装置４１によりインクの水分が蒸発され、インクによる画像等がロール等に転写されない状態（定着）となって、中間ローラ５を通過した後、インフィード部１と同様に構成されたアウトフィード部６によって記録装置から排出される。
【００１１】
図２は、使用した記録媒体９０の水分率と弾性係数の相関を示したグラフである。記録媒体９０の種類によりグラフの傾きは異なっているが、水分率と弾性係数はほぼ線形関係になっていることが分かる。グラフから分かるように、用紙Ａについては
弾性係数［×１０＾６Ｎ／ｍ２］＝−５４０×水分率［％］＋８７８０
用紙Ｂについては
弾性係数［×１０＾６Ｎ／ｍ２］＝−１０２０×水分率［％］＋１３６６０
となっている。
【００１２】
以下の本発明の制御方法についての説明では、図１の本発明で用いたインクジェット記録装置の構成概略図と＜図３の本発明で用いたインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図を用いて行う。各ローラ間の用紙搬送距離は、インフィードローラ１１−中間ローラ３間は１ｍ、中間ローラ３−中間ローラ５間は０．５ｍ、中間ローラ５−アウトフィードローラ６１間は０．５ｍとした。記録媒体９０は、用紙Ａ、厚さｔｍｍ、幅ｗインチとし、インフィードローラ１１によりＶ１ｉｐｓで搬送し、張力制御部７でＴＮのテンションを与えた。ＴＮのテンションが印加されているインフィードローラ１１−アウトフィードローラ６１間の搬送距離は２ｍである。搬送された記録媒体９０は画像形成部２で、印字情報２３に従ってドライバー２２に与えられた駆動信号によって記録ヘッド２１からインクが吐出されて、画像や文字等が形成される。記録媒体９０の初期水分率は５％であった。
【００１３】
記録媒体９０にはＴＮのテンションがかかっているので、単位断面積にかかる張力は、
Ｔ／（２５．４ｗ×ｔ／１００００００）＝３９３７０×Ｔ／（ｗ×ｔ）Ｎ／ｍ２
となる。例えば、Ｔ＝２００、ｗ＝１８、ｔ＝０．１の場合は４３７００００Ｎ／ｍ２であり、図２から水分率５％での弾性係数は６０９０×１０＾６Ｎ／ｍ２なので記録媒体９０の歪は０．０７１９％となる。記録媒体９０の歪をεとし、インフィードローラ１１からＶ１ｉｐｓで記録媒体９０が送られれば、テンション印加区間に１秒当り長さ２５．４×Ｖ１ｍｍの記録媒体９０が１＋ε倍伸びて供給されるので、中間ローラ３での搬送速度は、
Ｖ１（１＋ε）ｉｐｓ
となる。
【００１４】
次に、記録ヘッド２１による印字によってインフィードローラ１１−中間ローラ３間１ｍのうちＡ４縦サイズ相当区間（２９７ｍｍ）が水分率１２％になったとし、水分率１２％の区間の歪はε’（＞ε）とすると、中間ローラ３での搬送速度は、
Ｖ１（１＋ε）＋１１．６９×ε’ｉｐｓ
となり、印字前に比べて中間ローラ３での搬送速度は１１．６９×ε’ｉｐｓ大きくなる。
【００１５】
このように、記録媒体９０の水分率が増加するほど中間ローラ３での搬送速度は増加する。そこで、演算部９１では、インフィードローラ１１の周速度計測部１３による測定値と中間ローラ３の周速度計測部３１による測定値をもとに、ローラ間の搬送速度の差を求めることにより印字部の水分率を算出し、印字によって増加した水分率を蒸発させるのに必要なエネルギーを出力するよう加熱制御部４２に指令を与える。乾燥装置４１は加熱制御部４２による制御信号に従って、記録媒体９０上のインクに熱エネルギーを与えてインクを乾燥させる。
【００１６】
インク乾燥部４の搬送方向下流には乾燥装置４１の出力エネルギーを補正するために中間ローラ５を設けている。中間ローラ５での搬送速度は、中間ローラ３での搬送速度より、記録媒体９０が乾燥によって弾性係数が増加して収縮した分、小さくなる。ここで、インク乾燥により初期水分率５％になるように乾燥装置４１の出力エネルギーが設定されており、設定通りに乾燥されていた場合、アウトフィードローラ６１での搬送速度はＶ３ｉｐｓであったとする。しかし、連続使用により装置内温度が上昇していった場合などは、乾燥装置４１の初期設定のままでは用紙Ａが過乾燥となって水分率が予定より低下する可能性がある。この場合、水分率５％時よりも伸び量が減少するので、アウトフィードローラ６１での搬送速度はＶ３ｉｐｓより小さくなる。また、環境温度が低下して装置内温度が下降していった場合などは、乾燥装置４１の初期設定のままでは記録媒体９０が乾燥不足となって水分率が予定より高いままとなる可能性がある。この場合、水分率５％時よりも伸び量が増加するので、アウトフィードローラ６１での搬送速度はＶ３ｉｐｓより大きくなる。以上のように、アウトフィードローラ６１での搬送速度が期待値から外れている場合は、乾燥装置４１の出力エネルギーに過不足が生じているので、中間ローラ５の周速度計測部５１による測定値から、演算部９１では記録媒体９０が所望の水分率になるまで乾燥されているかを判断し、出力エネルギーに過不足があれば加熱制御部４２に出力を補正するよう信号を与える。この補正量は急激に変わるものではなく、徐々に変化していくので、既に乾燥が済んだ領域による計測での補正が可能である。
【００１７】
本実施例では、各位置における記録媒体搬送速度の検出を、ローラに取付けたロータリーエンコーダで行ったが、本発明はその方法に限定するものではなく、搬送速度が検出できる方法ならばレーザードップラー速度計により直接搬送速度を検出する等、様々な方法が可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば，簡単な構成で記録媒体の印字状況を知ることができるので、乾燥装置の出力エネルギーの必要量を適切に与えられることになり、エネルギーを節約した効率のよいインク乾燥を低コストの装置で行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いたインクジェット記録装置の構成概略図。
【図２】本発明で用いた記録媒体の水分率と弾性係数の相関を示すグラフ。
【図３】本発明で用いたインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１はインフィード部、１１はインフィードローラ、１２はバックローラ、１３は周速度計測部、２は画像形成部、２１は記録ヘッド、２２はドライバー、２３は印字情報、３は中間ローラ３１は周速度計測部、４はインク乾燥部、４１は乾燥装置、４２は加熱制御部、５は中間ローラ５１は周速度計測部、６はアウトフィード部、６１はアウトフィードローラ、６２はバックローラ、７は張力制御部、７１はダンサローラ、７２は支持アーム、７３は負荷、８１、８２、８３、８４、８５はガイドローラ、９０は記録媒体、９１は演算部である。

Claims (2)

1. 印字情報に基づいて記録媒体上にインクを吐出して印字を行う記録ヘッドと、そのインクを乾燥させる乾燥装置を備えたインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドの記録媒体搬送方向上流側に第１の記録媒体の搬送速度検出手段、前記記録ヘッドの記録媒体搬送方向下流側に第２の記録媒体の搬送速度検出手段を設け、前記第１の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ１）と第２の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ２）よりＶ２＝Ｖ１（１＋ε） ips で導き出せる歪みεで以って、記録媒体の単位断面積にかかる張力ＴＮを除することにより記録媒体の弾性係数を求め、予め用意した記録媒体の水分率と弾性係数の相関特性を用いて算出した弾性係数に基づき記録媒体の水分率を算出し、その水分率に合わせて前記乾燥装置の加熱制御を行うことを特徴とするインクジェット記録装置の乾燥方法。
2. 前記乾燥装置の記録媒体搬送方向下流側に、第３の記録媒体の搬送速度検出手段を備え、第３の搬送速度検出手段で検出される搬送速度（Ｖ３）より得られたデータから前記乾燥装置の加熱制御条件を補正す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の乾燥方法。

Images