JP5235977B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、用紙等の記録媒体にインクジェット記録ヘッドによりインク滴を吐出する画像形成装置が知られている。

この画像形成装置では、例えば、ページ幅のライン状のインクジェット記録ヘッドを用いて高速の画像形成を行う場合、用紙の画像面の耐擦過性を確保すると共に、インク中水分に起因する用紙の変形を低減するため、インク描画後に加熱乾燥工程が必要となる。

下記特許文献１には、波長７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外線フラッシュランプにて記録媒体に吐出されたインク滴を加熱乾燥する装置が開示されている。

また、下記特許文献２には、波長７５０ｎｍ〜１４００ｎｍの近赤外線ランプ（ＩＲ ＬＥＤアレイ、又はＮＩＲアレイなど）にてシート基材に吐出されたインクを加熱乾燥する装置が開示されている。

また、下記特許文献３には、インクに溶融温度が４０℃〜１３０℃の熱溶融性粒子を含み、描画後に非接触の赤外線ヒータあるいは接触加熱フィルムにて描画面を４０℃〜１３０℃以上に加熱する装置が開示されている。

特開２００６−１４２６１３号公報 特開２０１０−５１２２５６号公報 特開２００９−１６６２６２号公報

画像形成装置では、特に赤外線ヒータによる加熱が乾燥効率の観点から好ましい。しかし、赤外線ヒータで加熱した場合、非画像部における用紙の熱ダメージが課題となる。即ち、白紙部分の加熱により用紙の含水分を揮発させ、非画像部部分の用紙収縮が発生し、コックリング（波打ち）やシワを引き起こす場合がある。

また、商業印刷分野にインクジェット記録を適用しようとする場合、オフセット印刷機等で用いられる汎用コート紙に対する適正が求められる。ところが、汎用コート紙に上記の乾燥技術を適用した場合、ブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が生じる可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、記録媒体の変形を軽減しつつ、ブリスターを抑制することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、前記記録媒体に吐出された液滴を乾燥する乾燥装置と、を備え、前記記録媒体がコート紙であり、前記乾燥装置は、赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下に設定された赤外線ヒータを含んで構成されており、前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ 以上となる乾燥初期は、前記記録媒体の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ を下回った後に、前記記録媒体の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する構成とされたものである。

上記の発明によれば、乾燥装置は、赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下に設定された赤外線ヒータを含んで構成されているため、赤外線が記録媒体に吸収されにくく、記録媒体の熱ダメージが低減され、記録媒体にコックリングやシワが発生することが低減される。また、記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、記録媒体の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後に、記録媒体の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する。これによって、記録媒体への熱ダメージが低減され、記録媒体にコックリングやシワが発生することが低減される。これと共に、記録媒体に浸透した水分が加熱により急激に気化することが抑制され、記録媒体にブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が発生することが抑制される。

上記の発明によれば、記録媒体がコート紙である。この場合でも、記録媒体への熱ダメージが低減され、記録媒体にコックリングやシワが発生することが低減されると共に、記録媒体に浸透した水分が加熱により急激に気化することが抑制され、記録媒体にブリスターと呼ばれる画像面の隆起が発生することが抑制される。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の発明において、前記液滴がインクであり、前記記録媒体に前記液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を前記記録媒体に付与するものである。

上記の発明によれば、液滴がインクであり、記録媒体に液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を記録媒体に付与することで、インク中に分散する顔料等が凝集し、溶媒との分離が促進される。これによって、記録媒体への水分浸透が抑制され、用紙にコックリンが発生することが抑制される。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれているものである。

上記の発明によれば、液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれていることで、乾燥装置により加熱されたときに樹脂が被膜化し、膜面品質が向上する。

請求項４に記載の画像形成方法は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、少なくとも赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下に設定された赤外線ヒータにより、前記記録媒体に吐出された液滴を乾燥すると共に、前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ 以上となる乾燥初期は、前記記録媒体の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ を下回った後に、前記記録媒体の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する加熱工程と、を有し、前記記録媒体がコート紙であるものである。

上記の発明によれば、記録媒体に吐出された液滴を乾燥させる際に、記録媒体への熱ダメージが低減され、記録媒体にコックリングやシワが発生することが低減される。さらに、記録媒体に浸透した水分が加熱により急激に気化することが抑制され、記録媒体にブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が発生することが抑制される。

上記の発明によれば、記録媒体がコート紙である。この場合でも、記録媒体への熱ダメージが低減され、記録媒体にコックリングやシワが発生することが低減されると共に、記録媒体に浸透した水分が加熱により急激に気化することが抑制され、記録媒体にブリスターと呼ばれる画像面の隆起が発生することが抑制される。

請求項５に記載の画像形成方法は、請求項４に記載の発明において、前記液滴がインクであり、前記記録媒体に前記液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を前記記録媒体に付与するものである。

上記の発明によれば、液滴がインクであり、記録媒体に液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を記録媒体に付与することで、インク中に分散する顔料等が凝集し、溶媒との分離が促進される。これによって、記録媒体への水分浸透が抑制され、用紙にコックリンが発生することが抑制される。

請求項６に記載の画像形成方法は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれているものである。

上記の発明によれば、液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれていることで、加熱工程により加熱されたときに樹脂が被膜化し、膜面品質が向上する。

本発明は上記構成としたので、記録媒体の変形を軽減しつつ、ブリスターを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像記録装置の全体構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る画像記録装置の主要部を示す概念図である。 ヒータの波長と用紙への透過率との関係を示すグラフである。 乾燥条件の評価を行うための評価用の画像形成装置を示す構成図である。 用紙にインクを吐出して評価するときの印刷サンプルを示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。

＜全体構成＞
以下に、図１、図２を参照して、本発明の画像形成方法を実施するためのインクジェット式の画像形成装置の構成例を示して説明する。図１は装置全体を示す概念図（側面）、図２はＩＲヒータ及び温風ヒータを重点的に記載した概念図（側面）である。

インクジェット記録装置１は、描画部１１４の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された用紙１２２に液滴吐出装置の一例としてのインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙから複数色のインク（液滴）を吐出して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの吐出前に記録媒体としての用紙１２２上に処理液（インク凝集処理液）を付与し、処理液とインクを反応させて用紙１２２上に画像形成を行なう２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。

インクジェット記録装置１は、主として、給紙部１１０、処理液付与部１１２、描画部１１４、乾燥部１１６、定着部１１８、及び排紙部１２０を設けて構成されている。

給紙部１１０は、用紙１２２を処理液付与部１１２に供給する機構であり、給紙部１１０には、枚葉紙である用紙１２２が積層されている。給紙部１１０には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から用紙１２２が一枚ずつ処理液付与部１１２に給紙される。インクジェット記録装置１では、用紙１２２として、紙種や大きさ（媒体サイズ）の異なる複数種類の用紙１２２を使用することができる。なお、本実施形態では、用紙１２２として、枚葉紙（カット紙）を用いた場合を説明する。

処理液付与部１１２は、用紙１２２の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１４で付与されるインク中の色材を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。

図１に示すように、処理液付与部１１２は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、用紙１２２を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）を備え、この保持手段の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に用紙１２２を挟み込むことによって用紙１２２の先端を保持できるようになっている。

処理液ドラム１５４は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより用紙１２２を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。

処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられている。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニロックスローラと、アニロックスローラと処理液ドラム１５４上の用紙１２２に圧接されて計量後の処理液を用紙１２２に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら用紙１２２に塗布することができる。処理液塗布装置１５６よりも用紙１２２の搬送方向下流側には、用紙１２２に塗布された処理液を乾燥させる温風ヒータ１５８とＩＲヒータ１６０が設けられている。

処理液付与部１１２で処理液が付与された用紙１２２は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２４（渡し胴１３０）を介して描画部１１４の描画ドラム１７０へ受け渡される。描画部１１４は、描画ドラム１７０、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）を備える。描画ドラム１７０に固定された用紙１２２は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙからインクが付与される。

インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙはそれぞれ、用紙１２２における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）であり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙは、用紙１２２の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。

描画ドラム１７０上に密着保持された用紙１２２の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１２で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する顔料、樹脂粒子が凝集し、凝集体が形成される。これにより、用紙１２２上での顔料流れなどが防止され、用紙１２２の記録面に画像が形成される。

描画部１１４で画像が形成された用紙１２２は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２６を介して乾燥部１１６の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。乾燥部１１６は、凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６と、後述する乾燥装置の一例としての複数のＩＲ（赤外線）ヒータ１７８及び各ＩＲヒータ１７８の間に配置された温風ヒータ１８０と、を備えている。

乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）を備え、この保持手段によって用紙１２２の先端を保持できるようになっている。温風ヒータ１８０から用紙１２２に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータの温度は温度センサによって検知され、図示しない制御部に温度情報として送られる。この温度情報に基づいて制御部が温風の温度と風量、各ＩＲヒータの温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件が実現される。

なお、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定してもよい。用紙１２２の裏面から加熱を行なうことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５℃以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。

また前述のように、乾燥胴温度（乾燥ドラム１７６の表面温度）が高い（強く乾燥する）方が用紙１２２の伸縮が少ないことが判明しているので、上記の安全性を損なわない程度に乾燥ドラム１７６の表面温度は高い方がカックルの影響を少なく抑えることができる。

乾燥ドラム１７６の外周面に、用紙１２２の記録面が外側を向くように（即ち、用紙１２２の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）保持し、回転搬送しながら乾燥することで、用紙１２２のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを防止することができる。

乾燥部１１６で乾燥処理が行なわれた用紙１２２は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１２８を介して定着部１１８の定着ドラム１８４へ受け渡される。定着部１１８は、定着ドラム１８４、第１の定着ローラ１８６、第２の定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成されている。

定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）を備え、この保持手段によって用紙１２２の先端を保持できるようになっている。この定着ドラム１８４の回転により、用紙１２２は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して第１の定着ローラ１８６と第２の定着ローラ１８８による定着処理とインラインセンサ１９０による検査が行なわれる。

第１の定着ローラ１８６及び第２の定着ローラ１８８は、インクを加熱加圧することによって、インク中の樹脂粒子（特に自己分散性ポリマー粒子）を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、用紙１２２を加熱加圧するように構成される。

具体的には、第１の定着ローラ１８６及び第２の定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、用紙１２２は、第１の定着ローラ１８６及び第２の定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行なわれる。

また、第１の定着ローラ１８６及び第２の定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（例えば６０〜８０℃）に制御される。

これらの加熱ローラで用紙１２２を加熱することによって、インクに含まれる樹脂粒子のＴｇ（ガラス転移温度）以上の熱エネルギーが付与され、樹脂粒子が溶融されることにより、用紙１２２の凹凸に押し込み定着が行なわれるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢が得られる。

インラインセンサ１９０は、用紙１２２に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。

定着部１１８によれば、乾燥部１１６で形成された薄層の画像層内の樹脂粒子が定着ローラ１８６、１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、用紙１２２に定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度は５０℃以上に設定され、定着ドラム１８４の外周面に保持された用紙１２２を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができると共に、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。

図１に示すように、定着部１１８の記録媒体搬送方向の下流側には排紙部１２０が設けられている。排紙部１２０は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１１８の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。用紙１２２は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。

また、排出トレイ１９２に冷風噴出ノズル１９９が併設されており、冷風噴出ノズル１９９から冷風を送風することにより用紙１２２の冷却が行なえるようになっている。

また、図１には図示しないが、インクジェット記録装置１には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙにインクを供給するインク貯留タンク、処理液付与部１１２に対して処理液を供給する手段を備えると共に、各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行なうヘッドメンテナンス部や、媒体搬送路上における用紙１２２の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。

図１に示すインクジェット記録装置１では、排出トレイ１９２に用いるシーズニング装置を複数台備えるとともに、各シーズニング装置を排紙部１２０と給紙部１１０との間で移動できる構成としてもよい。

＜乾燥部の詳細＞
図２には乾燥部１１６の詳細が示されている。前述のように、乾燥部１１６は、凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図に示すように、乾燥ドラム１７６と、複数のＩＲヒータ１７８及び各ＩＲヒータ１７８の間に配置された温風ヒータ１８０とを備えている。

描画ドラム１７０から中間搬送部１２６（渡し胴１３０）を介して乾燥部１１６の乾燥ドラム１７６へ用紙１２２が受け渡される。本実施形態では、乾燥ドラム１７６の外周面に沿って温風ヒータ１８０とＩＲヒータ１７８とが交互に配置され、乾燥ドラム１７６と搬送中の用紙１２２とを加熱する。

ＩＲヒータ１７８としては、例えば乾燥ドラム１７６の外周面に沿って所定の距離を保ち延設されたハロゲンヒータなどが用いられる。

また温風ヒータ１８０の構造は、例えば軸流ファン２００の起こす空気流中に熱風ヒータ２０２を置くことで、乾燥ドラム１７６に熱風を送る。このとき加熱防止のために、温度センサ２０４が設けられていてもよい。

また、乾燥部１１６には、乾燥ドラム１７６の周面に沿って、乾燥ドラム１７６により搬送される用紙１２２の紙面温度を検出する複数の温度センサ２０８と、用紙１２２の水分量を非接触で検出する複数の光学式水分センサ２１０と、が設けられている。光学式水分センサ２１０は、赤外線の反射によって光学的に水分を検出するものであり、非接触かつ高速で水分量を検出することができる。複数の温度センサ２０８で検出された用紙１２２の紙面温度と、光学式水分センサ２１０で検出された用紙１２２の水分量に基づき、図示しない制御部で温風ヒータ１８０から用紙１２２に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ１７８の温度を適宜調節する。

また、中間搬送部１２６（渡し胴１３０）に、用紙１２２の記録面に温風を吹き付ける温風ヒータ２０６を設けてもよい。中間搬送部１２６（渡し胴１３０）に温風ヒータ２０６を設けることで、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙにより用紙１２２にインクを吐出した直後に、凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させることができる。

一般的に、ＩＲ（赤外線）ヒータで加熱した場合、非画像部における用紙１２２の熱ダメージが課題となる。即ち、白紙部分の加熱により用紙の含水分を揮発させ、非画像部部分の用紙収縮が発生し、コックリング（浪打ち）やシワを引き起こす場合がある。図３には、赤外線ヒータの波長と用紙への透過率との関係が示されている。図３に示されるように、用紙１２２は１．５μｍ〜３．０μｍの波長に対する吸収性が高いため、本実施形態では、ＩＲヒータ１７８として、赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下、好ましくは０．７μｍ〜１．２μｍ程度の近赤外線が用いられている。これによって、用紙１２２のＩＲヒータ１７８による熱ダメージを低減することができ、コックリングやシワの発生を低減することができる。

また、ＩＲヒータ１７８のピーク波長と、温風ヒータ２０６及び温風ヒータ１８０から吹き付ける温風の温度及び風速を調整することで、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、用紙１２２の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱する構成とされている。そして、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後（乾燥後期）に、用紙１２２の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する構成とされている。これによって、用紙１２２にコックリングやシワが発生することを低減すると共に、用紙１２２にブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が発生することを抑制するようになっている。

上記乾燥条件についてより詳細に説明すると、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、用紙１２２の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱するが、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２未満となった瞬間に用紙１２２の紙面温度が１００℃を超える必要はない。すなわち、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後に、用紙１２２の紙面温度が１００℃を超えていればよい。

また、上記の乾燥初期に用紙１２２の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱するのは、用紙１２２中に浸透した水分が気化する温度（１００℃）を基準に設定したものである。すなわち、乾燥初期に用紙１２２中に浸透した水分が急激に気化すると、ブリスター（あるいは火脹れ）が発生しやすいため、用紙１２２の紙面温度を１００℃以下とすることで、水分が気化するのを抑制するようにしたものである。

本実施形態では、前述したように複数の温度センサ２０８で用紙１２２の紙面温度を検出すると共に、光学式水分センサ２１０で用紙１２２の水分量を検出し、図示しない制御部で予めデータとして記憶されている印刷前の用紙１２２が保持する水分量を減算してインク由来の水分量を検出する。そして、用紙１２２の紙面温度と用紙１２２の水分量に基づき、図示しない制御部で温風ヒータ１８０から用紙１２２に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ１７８の温度を適宜調節することにより、上記のような乾燥条件を実現する。ＩＲヒータ１７８は、例えば、赤外線のピーク波長が１．２μｍのハロゲンヒータが用いられている。また、温風ヒータ１８０、２０６は、例えば、温風の温度が７０℃、風速が５ｍ／ｓｅｃに設定されており、温風の温度や風速は調整可能とされている。

描画部１１４では、インクジェットヘッド１７２から吐出されるインク中に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子を添加してもよい。インク中に熱可塑性樹脂からなる粒子を添加することで、加熱乾燥工程による樹脂の被膜化が期待でき、膜面品質を確保するために有効である。この場合、熱可塑性樹脂からなる粒子の被膜化温度にもよるが、膜面を１００℃〜１２０℃に加熱することで好ましい効果が得られる。

＜適用可能な用紙の範囲＞
本実施形態の画像形成装置１は、用紙１２２として透気度の低い印刷用途の汎用コート紙を用いた場合に、特に好ましい結果を得ることができる。

コート紙に好適に使用可能な支持体としては、例えば、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰ等の化学パルプ；ＧＰ、ＰＧＷ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＣＭＰ、ＣＧＰ等の機械パルプ；ＤＩＰ等の古紙パルプなどの木材パルプと、顔料とを主成分とし、バインダー、さらにサイズ剤、定着剤、歩留まり向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤等の各種添加剤を１種以上混合し、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等の各種装置を使用して製造される原紙、さらに澱粉、ポリビニルアルコール等を用いてなるサイズプレスやアンカーコート層を設けた原紙、あるいはこれらのサイズプレスやアンカーコート層の上にコート層を設けてなるアート紙、コート紙、キャストコート紙等の塗工紙などが挙げられる。

支持体の坪量は、通常、４０〜３００ｇ／ｍ 2 程度であるが、特に制限されるものではない。本発明で用いられるコート紙は、上記のような支持体上に、コート層を塗設する。コート層は顔料およびバインダーを主成分とする塗被組成物から構成されるものであり、支持体上に少なくとも１層塗設される。

上記顔料としては、白色顔料を好適に使用することができる。このような白色顔料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、コロイダルアルミナ、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、リトポン、ゼオライト、加水ハロイサイト、水酸化マグネシウム等の無機顔料；スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等の有機顔料が挙げられる。

上記バインダーとしては、例えば、酸化澱粉、エーテル化澱粉、リン酸エステル化澱粉等の澱粉誘導体；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体；カゼイン、ゼラチン、大豆蛋白、ポリビニルアルコールまたはその誘導体；各種鹸化度のポリビニルアルコール又はそのシラノール変性物、カルボキシル化物、カチオン化物等の各種誘導体；ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体等の共役ジエン系共重合体ラテックス；アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体又は共重合体等のアクリル系重合体ラテックス；エチレン酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体ラテックス；或はこれら各種重合体のカルボキシ基等の官能基含有単量体による官能基変性重合体ラテックス；メラミン樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性合成樹脂等の水性接着剤；ポリメチルメタクリレート等のアクリル；酸エステル；メタクリル酸エステルの重合体又は共重合体樹脂；ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルブチラール、アルキッド樹脂等の合成樹脂系接着剤等を挙げることができる。

コート層の顔料とバインダーとの配合割合は、顔料１００重量部に対し、バインダーが３〜７０重量部、好ましくは５〜５０重量部である。顔料１００重量部に対するバインダーの配合割合が３重量部未満であると、そのような塗被組成物からなるインク受理層の塗膜強度が不足することがある。一方、この配合割合が７０重量部を超えると、高沸点溶媒の吸収が極端に遅くなる。

更に、コート層には、例えば、染料定着剤、顔料分散剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、浸透剤、着色染料、着色顔料、螢光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防バイ剤、耐水化剤、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤などの各種添加剤を適宜配合することができる。

インク受理層の塗工量は、要求される光沢、インク吸収性、支持体の種類等により異なるので一概には言えないが、通常は１ｇ／ｍ 2 以上である。また、インク受理層はある一定の塗工量を２度に分けて塗設してもよい。このように２度に分けて塗設すると、同塗工量を１度に塗設する場合に比較して光沢が向上する。

コート層の塗設は、例えば、各種ブレードコータ、ロールコータ、エアーナイフコータ、バーコータ、ロッドブレードコータ、カーテンコータ、ショートドウェルコータ、サイズプレス等の各種装置をオンマシン或いはオフマシンで使用して行なうことができる。また、コート層の塗設後に、たとえばマシンカレンダー、ＴＧカレンダー、ソフトカレンダー等のカレンダー装置を使用してインク受理層の平坦化仕上げを行なってもよい。尚、コート層の層数は、必要に応じて適宜に決定することができる。

コート紙としてはアート紙、上質コート紙、中質コート紙、上質軽量コート紙、中質軽量コート紙、微塗工印刷用紙があり、コート層の塗設量はアート紙で両面４０ｇ／ｍ^２前後、上質コート紙、中質コート紙で両面２０ｇ／ｍ^２前後、上質軽量コート紙、中質軽量コート紙では両面１５ｇ／ｍ^２前後であり、微塗工印刷用紙は両面１２ｇ／ｍ^２以下である。アート紙の例としては特菱アートなどが挙げられ、上質コート紙としてはユーライト、アート紙としては特菱アート（三菱製紙社製）、サテン金藤（王子製紙社製）、等が挙げられ、コート紙としてはＯＫトップコート（王子製紙社製）、オーロラコート（日本製紙社製）、リサイクルコートＴ−６（日本製紙社製）が挙げられ、軽量コートとしてはユーライト（日本製紙社製）、ニューＶマット（三菱製紙社製）、ニューエイジ（王子製紙社製）、リサイクルマットＴ−６（日本製紙社製）、ピズム（日本製紙社製）が挙げられる。微塗工印刷用紙としてはオーロラＬ（日本製紙社製）、キンマリＨｉ−Ｌ（北越製紙社製）などが挙げられる。更に、キャストコート紙としてはＳＡ金藤プラス（王子製紙社製）、ハイマッキンレーアート（五條製紙社製）等が挙げられる。

＜作用・効果＞
図１に示されるように、給紙部１１０から給紙された用紙１２２は、回転する給紙胴１５２及び処理液ドラム１５４の外周面に沿って搬送される。処理液付与部１１２では、処理液塗布装置１５６が、処理液ドラム１５４の外周面に沿って搬送される用紙１２２の記録面に処理液（インク凝集処理液）を塗布する。

さらに、処理液が塗布された用紙１２２は、中間搬送部１２４を介して描画ドラム１７０の外周面に沿って搬送される。描画部１１４では、各色のインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２が、描画ドラム１７０によって搬送される用紙１２２の記録面に液滴（インク）を吐出して用紙１２２に画像を形成する。その際、処理液付与部１１２で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する顔料、樹脂粒子が凝集し、凝集体が形成される。これにより、用紙１２２上での顔料流れなどが防止され、用紙１２２の記録面に画像が形成される。

また、記録面に画像が形成された用紙１２２は、中間搬送部１２６を介して乾燥ドラム１７６の外周面に沿って搬送される。中間搬送部１２６では、用紙１２２の記録面に温風ヒータ２０６から温風が吹き付けられることで、インク吐出後に用紙１２２に含まれる水分を乾燥する（凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を減少させる）。乾燥部１１６では、ＩＲヒータ１７８の熱及び温風ヒータ１８０から噴き出される温風により、インク吐出後に乾燥ドラム１７６により搬送される用紙１２２に含まれる水分を乾燥する（凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を減少させる）。

さらに、ＩＲヒータ１７８の熱及び温風ヒータ１８０から噴き出される温風により高温とされた用紙１２２は、中間搬送部１２８を介して定着ドラム１８４の外周面に沿って搬送される。定着部１１８では、定着ドラム１８４と第１の定着ローラ１８６及び第２の定着ローラ１８８に圧接することで用紙１２２に形成された画像を用紙１２２に定着する。さらに用紙１２２はインラインセンサ１９０の対向部を通過し、通過する用紙１２２上のチェックパターンや水分量、表面温度、光沢度等が計測される。

また、インラインセンサ１９０によって計測された用紙１２２は、渡し胴１９４及び搬送ベルト１９６により搬送され、排出トレイ１９２に排出される。

ここで、画像形成後に乾燥部１１６で用紙１２２が乾燥すると（用紙１２２の水分が減少すると）、液滴の水分が存在する画像部と、液滴の水分が存在しない非画像部との水分量の差により、用紙１２２にコックリング（波打ち）が発生することが考えられる。

つまり、描画部の水分量は用紙１２２を雰囲気中（インクジェット記録装置１の外部）に放置しておけば、乾燥強度（用紙１２２を乾燥させる強さの度合い）が異なっていても所定の値に落ち着くが、非描画部の水分量は乾燥強度の強弱によって異なる値となる。この結果、インクジェット記録装置１の内部での乾燥強度を強くするほど画像部と非画像部との水分量の差が大きくなり、コックリングは悪化することが考えられる。

また、用紙１２２として、オフセット印刷機等で用いられる汎用コート紙を用いた場合、ブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が生じることが考えられる。これは、汎用コート紙は上質紙に比べて透気度が低く（透気度５０００秒〜２００００秒）、用紙１２２に浸透した水分が加熱により気化する際に逃げ場がなく、膜面を隆起させているものと考えられる。

これに対して、本実施形態では、ＩＲヒータ１７８として、赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下、好ましくは０．７μｍ〜１．２μｍ程度の近赤外線が用いられている。これによって、用紙１２２のＩＲヒータ１７８による熱ダメージを低減することができ、用紙１２２に生じるコックリング（波打ち）やシワを低減することができる（図２参照）。

また、ＩＲヒータ１７８のピーク波長と、温風ヒータ２０６及び温風ヒータ１８０から吹き付ける温風の温度及び風速を調整することで、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、用紙１２２の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱する。そして、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後（乾燥後期）に、用紙１２２の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する。これによって、用紙１２２への熱ダメージを低減することができ、用紙１２２にコックリングやシワが発生することを低減できる。これと共に、用紙１２２に浸透した水分が加熱により急激に気化することが抑制され、用紙１２２にブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が発生することを抑制することができる。

また、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２から吐出される液滴（インク）中に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子を添加することで、加熱乾燥工程による樹脂の被膜化が期待でき、膜面品質を確保するために有効である。この場合、熱可塑性樹脂からなる粒子の被膜化温度にもよるが、膜面を１００℃〜１２０℃に加熱することで好ましい効果が得られる。

次に、本発明の画像形成装置による乾燥時の水分量、ブリスターの発生状況、コックリングの発生状況を評価するために、下記のような実施例により評価を行った。

＜評価用の画像形成装置＞
図４には、乾燥時の用紙の水分量、ブリスターの発生状況、コックリングの発生状況を評価するための画像形成装置３００が示されている。図４に示されるように、画像形成装置３００は、用紙１２２を上面に保持して搬送するステージ３０２と、図示しない駆動手段によりステージ３０２を案内部３０４Ａに沿って移動させる移動装置３０４と、ステージ３０２の移動方向における上流側から下流側の順に、用紙１２２の記録面にインクを吐出するインクジェットヘッド３０６と、用紙１２２の温度及び水分量を測定する第１測定部３０８と、用紙１２２の記録面に温風を吹き付ける温風ヒータ３１０と、用紙１２２中に含まれる水分を乾燥させる複数のＩＲヒータ３１２Ａを備えた乾燥装置３１２と、用紙１２２の記録面に温風を吹き付ける温風ヒータ３１４と、用紙１２２の温度及び水分量を測定する第２測定部３１６と、を備えている。第１測定部３０８と、温風ヒータ３１０と、ＩＲヒータ３１２Ａと、温風ヒータ３１４と、第２測定部３１６と、が配置された範囲は乾燥部３２０とされている。

用紙１２２が保持されたステージ３０２は、移動装置３０４により移動し、インクジェットヘッド３０６により用紙１２２にインクが吐出された後、乾燥部３２０を第２測定部３１６との対向位置まで移動する（第１測定部３０８と、温風ヒータ３１０と、ＩＲヒータ３１２Ａと、温風ヒータ３１４と、第２測定部３１６の順に移動する）。その後、用紙１２２が保持されたステージ３０２は、乾燥部３２０を第１測定部３０８まで戻り、さらに乾燥部３２０を第２測定部３１６まで移動するという動作を繰り返す。すなわち、インク吐出後に用紙１２２が乾燥部３２０を往復移動（往復走査）する構成とされている。本実施形態では、インクジェットヘッド３０６によるインク吐出後に用紙１２２が乾燥部３２０を第２測定部３１６まで移動すると「１ｐａｓｓ］とされ、その後、用紙１２２が乾燥部３２０を第１測定部３０８まで戻ると「２ｐａｓｓ］とされる。さらに、用紙１２２が乾燥部３２０を第２測定部３１６まで移動すると「３ｐａｓｓ］とされて同様に順次ｐａｓｓ数が加算される構成とされている。

＜評価用印刷サンプル＞
図５に示されるように、評価用の印刷サンプルは、用紙１２２の矢印に示す紙目方向（抄紙方向）に対して中央部に紙幅全体に画像部としてのインク打滴部１２３Ａを形成し、その両側に非画像部としてのインク非打滴部１２３Ｂを設けたものである。用紙１２２は、用紙サイズが１５０ｍｍ角であり、画像サイズが幅５０ｍｍ、長さ１４０ｍｍとされている。

＜実験条件＞
実験条件は、以下のように設定した。
用紙：コート紙 王子製紙製 ＯＫトップコート＋ １０４．７ｇｓｍ
インク：ブラック（実施例記載のもの）
インク打滴：１２００×１２００ｄｐｉ 液滴量６ｐＬ全面ベタ
（インク打滴量：１３．０ｇ／ｍ^２ インク中水分量 １０．４ｇ／ｍ^２）
ステージ搬送速度：５００ｍｍ／ｓｅｃ
ＩＲヒータ：ウシオ電機製 ハロゲンヒータ QIR100V-500/L
：ヘレウス製 カーボンヒータ CRS1000/300G
温風ヒータ：ブロア 風速５ｍ／ｓｅｃ、風温７０℃
温度測定：キーエンス ＦＴ−０２０
水分量測定：カールフィッシャー法
プレコート：実施例記載のプレコート液（インク凝集処理液）
プレコート打滴：１２００×１２００ｄｐｉ 液滴量２ｐＬ ５０％打滴 （プレコート付与量 ２．２ｇ／ｍ^２）
プレコート付与後に上記搬送速度で２ｐａｓｓ走査し、温風ヒータ（ブロア）を用いて乾燥。

＜水分量測定方法＞
用紙１２２が含む水分量は、用紙１２２の測定部分を３ｃｍ×３ｃｍサイズで打ち抜き、微量水分測定装置ＣＡ−２００（株式会社三菱化学アナリテック製）を用いて測定する。測定された水分量［ｇ］を打ち抜き面積で除算し、単位面積当り水分量［ｇ／ｍ^２］を算出する。ここで、印刷前に用紙１２２が保持する水分量は別途測定しておき、これを減算することで、インク由来の水分量を表すものとする。

＜ブリスター評価方法＞
印刷サンプルを目視および光学顕微鏡で観察し、膜面の隆起有無を判断する。ブリスターは、○を膜面の隆起が認められない、×を膜面の隆起が認められる（隆起部頂上部分が破れている状態も含む）、として評価した。

＜コックリング評価方法＞
図５に示される印刷サンプルの測定箇所３３０について、印刷後の用紙１２２のｚ方向の変位プロファイルを１５０ｍｍの区間で測定する。測定にはキーエンス製レーザ変位計ＬＫ−０８０を用いた。測定された変位プロファイル値を経路積分し、水平距離を減算することで、コックリングに起因したプロファイル長増加分が計測される。これをコックリング量と呼ぶ。コックリング量は、◎はコックリング量が０．０５ｍｍ未満、○はコックリング量が０．１０ｍｍ未満、△はコックリング量が０．２０ｍｍ未満、×はコックリング量が０．２０ｍｍ以上として評価した。

＜評価条件＞
表１に示されるように、ＩＲヒータ３１２Ａの構成を条件１〜条件９に設定して実験を行った。全条件で、ＩＲヒータ３１２Ａの総照射エネルギー量は一定とした。

＜評価結果＞

条件１〜条件９で実験を行ったときの用紙１２２の紙面温度Ｔと、用紙１２２におけるインク由来の水分量Ｗの測定結果、及びコックリングとブリスターの評価結果を表２に示す。

表２に示されるように、条件２、５、及びプレコート有の条件５では、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、用紙１２２の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後（乾燥後期）に、用紙１２２の紙面温度が１００℃を超えるように加熱している。この加熱条件により、用紙１２２にコックリングやシワが発生することを低減できると共に、ブリスター（あるいは火脹れ）と呼ばれる画像面の隆起が発生することを抑制できる。

条件１、４及びプレコート有の条件４では、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２以上となる乾燥初期は、用紙１２２の紙面温度が１００℃より高くなる条件で加熱しており、この加熱条件では、コックリングの発生は低減できるが、用紙１２２にブリスター（あるいは火脹れ）が発生する。これは、加熱初期の用紙１２２の紙面温度が高くなることで、用紙１２２に浸透した水分が加熱により急激に気化して逃げ場がなくなり、ブリスターが発生するものと考えられる。

条件３、６、９及びプレコート有の条件６では、用紙１２２におけるインク由来の水分量が４．０ｇ／ｍ^２を下回った後（乾燥後期）でも、用紙１２２の紙面温度が１００℃未満となる条件で加熱している。この加熱条件では、用紙１２２にコックリングやシワが発生しやすい。これは、用紙１２２を乾燥するまでに時間がかかり、用紙１２２のインク打滴部とインク非打滴部とで乾燥状態に差が生じたものと考えられる。

条件７〜９では、赤外線のピーク波長が２．０μｍに設定されたＩＲヒータを用いることで、用紙１２２への熱ダメージが大きくなり、コックリングやシワが発生しやすい。一方、条件１、２、４、５では、赤外線のピーク波長が１．０μｍ又は１．２μｍに設定されたＩＲヒータを用いることで、用紙１２２への熱ダメージが低減され、コックリングやシワの発生を低減できる。

また、プレコート有の条件４〜６に示されるように、インク凝集処理液によるプレコートを行うことで、コックリングに関しては更に好ましい結果が得られる。これは、インク中の顔料が凝集することにより、画像膜面中の水分に毛細管力が働き、用紙１２２への水分浸透が抑制される効果と考えられる。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

例えば上記実施形態では水を溶媒として使用する水性インクを用いたインクジェット方式の画像形成装置を例に挙げたが、吐出される液は画像記録・文字印刷用などのインクに限定されず、記録媒体に染み込む溶媒あるいは分散媒を使用している液体であれば種々の吐出液に応用することができる。

１ インクジェット記録装置（画像形成装置）
１２２ 用紙（記録媒体）
１７２Ｙ、１７２Ｍ、１７２Ｃ、１７２Ｋ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
１７８ ＩＲヒータ（乾燥装置）
１８０ 温風ヒータ（乾燥装置）
３００ 画像形成装置
３０６ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
３１０ 温風ヒータ（乾燥装置）
３１２Ａ ＩＲヒータ（乾燥装置）
３１４ 温風ヒータ（乾燥装置）

Claims (6)

1. 記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、
   前記記録媒体に吐出された液滴を乾燥する乾燥装置と、を備え、
   前記記録媒体がコート紙であり、
   前記乾燥装置は、
   赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下に設定された赤外線ヒータを含んで構成されており、
   前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ 以上となる乾燥初期は、前記記録媒体の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、
   前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ を下回った後に、前記記録媒体の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する構成とされた画像形成装置。
2. 前記液滴がインクであり、
   前記記録媒体に前記液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を前記記録媒体に付与する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれている請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、
   少なくとも赤外線のピーク波長が１．２μｍ以下に設定された赤外線ヒータにより、前記記録媒体に吐出された液滴を乾燥すると共に、
   前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ 以上となる乾燥初期は、前記記録媒体の紙面温度が１００℃以下となる条件で加熱し、
   前記記録媒体における液滴由来の水分量が４．０ｇ／ｍ ^２ を下回った後に、前記記録媒体の紙面温度が１００℃を超えるように加熱する加熱工程と、
   を有し、
   前記記録媒体がコート紙である画像形成方法。
5. 前記液滴がインクであり、
   前記記録媒体に前記液滴を吐出する前に、インク凝集処理液を前記記録媒体に付与する請求項４に記載の画像形成方法。
6. 前記液滴に熱可塑性樹脂からなる多数の粒子が含まれている請求項４又は請求項５に記載の画像形成方法。