JP5673082B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録装置に関する。

記録媒体に流体を噴射して画像や文字等を記録する記録装置の一つとして、インクジェット式プリンターが知られている。このインクジェット式プリンターにおいて、浸透乾燥や蒸発乾燥を必要とするインク（流体）を用いる場合、記録媒体に噴射したインクを乾燥させるために、加熱装置を設ける必要がある。

このような記録装置として、特許文献１に記載のインクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置は、記録媒体の記録面の裏側から加熱するように赤外線ヒーターを設け、該赤外線ヒーターと対向する位置に赤外線反射部材を設け、当該反射によって間接的に赤外線エネルギーを記録面に供給する手段を採用している。また、当該手段を採用する上で、赤外線反射部材の放射率（輻射率）は、０．１以下であることが好ましい条件とされている。

特開２０００−２２５６９６号公報

しかしながら、特許文献１の手段は、記録媒体の記録面への直接的な赤外線エネルギーの供給ではないため、エネルギーロスが発生し、さらに、インク噴射部であるノズルプレートへの赤外線エネルギーの照射により、ノズル部分におけるインクの固化・固着が発生する虞がある。また、特許文献１の手段は、特に赤外線反射部材において、熱的な応答性が悪く、所定温度まで立ち上るまでに大きな電力を要すると共に、その使用後においては、熱が放熱するまで時間を要するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、省電力で熱的な応答性に優れた記録装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、記録媒体に流体を噴射する記録ヘッドと、前記記録媒体を支持する支持部材と、前記支持部材を加熱する加熱装置とを有する記録装置であって、前記支持部材の前記記録媒体を支持する支持面は、０．８５以上の輻射率を有する表面処理層を有し、前記加熱装置は、前記表面処理層と対向する位置に設けられ、前記表面処理層を輻射加熱する輻射加熱部と、前記支持部材の前記支持面と逆側の面に設けられて、前記支持部材を伝導加熱する伝熱加熱部と、を有し、前記支持部材の前記支持面と前記逆側の面とを同時に加熱するという構成を採用する。
また、本発明においては、記録媒体に流体を噴射する記録ヘッドと、上記記録媒体を支持する支持部材と、上記支持部材を加熱する加熱装置とを有する記録装置であって、上記支持部材の上記記録媒体を支持する支持面は、０．８５以上の輻射率を有する表面処理層を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、記録媒体を支持する支持面に輻射率が０．８５以上の表面処理層を有する支持部材が加熱される。この支持部材が、受熱側となる場合、吸熱作用により表面処理層において蓄熱効果が得られ、立ち上り時間の短縮及び省電力化に寄与できる。逆に、この支持部材が、放熱側となる場合、表面処理層の輻射率により放熱性に優れるため、熱的な応答性が良好となる。

また、本発明においては、上記加熱装置は、上記表面処理層と対向する位置に設けられ、上記表面処理層を輻射加熱する輻射加熱部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、輻射加熱部を表面処理層と対向する位置に設けているので、支持部材の表面処理層を輻射加熱できると共に記録媒体も直接的に加熱することができるため、エネルギーロスが少なくなる。

また、本発明においては、上記輻射加熱部は、輻射スペクトルのピークの主要部が２μｍ〜４μｍの領域を含む波長を有する赤外線ヒーターを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、水分子において赤外線エネルギーの吸収効率が高まる、輻射スペクトルのピークの主要部が２μｍ〜４μｍの領域を含む波長で輻射加熱することで、周囲の水分子を含まない部材などをあまり昇温させずに、インク等の流体に含まれる水分子を振動させて、その摩擦熱により乾燥を速やかに促すことができる。

また、本発明においては、上記表面処理層は、黒色アルマイト処理層を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、黒色アルマイト処理により表面処理層の輻射率を０．８５以上とする。

また、本発明においては、上記加熱装置は、上記支持部材の上記支持面と逆側の面に設けられて、上記支持部材を伝導加熱する伝熱加熱部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、輻射加熱部の他に、支持面と逆側の面から伝熱加熱する伝熱加熱部を設け、支持部材の温度を管理する。

また、本発明においては、上記記録ヘッドは、上記表面処理層と対向する位置に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、記録ヘッドを、輻射加熱部と同じ側に設けることで、従来のように流体噴射部が加熱されて、流体が増粘・固着するといったことを回避することができる。

本発明の実施形態におけるプリンターを示す構成図である。 本発明の実施形態におけるプラテンヒーター部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるヒーターの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるプラテンヒーター部における作用を説明するための模式図である。 本発明の実施形態におけるプラテンの加熱・昇温効果を説明するためのグラフである。

以下、本発明に係る記録装置の各実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係る記録装置として、インクジェット式プリンター（以下、単にプリンターと称する）を例示する。

図１は、本発明の実施形態におけるプリンター１を示す構成図である。
プリンター１は、比較的大型のメディア（記録媒体）Ｍを扱うラージフォーマットプリンター（ＬＦＰ）である。本実施形態のメディアＭは、例えば６４インチ（Inch）程度の幅を有する塩化ビニル系フィルムから形成されている。

図１に示すように、プリンター１は、ロール・ツー・ロール方式でメディアＭを搬送する搬送部（搬送装置）２と、メディアＭに対してインク（流体）を噴射して画像や文字等を記録する記録部３と、メディアＭを加熱する加熱部（加熱装置）４とを有する。これら各構成部は、本体フレーム５に支持されている。

搬送部２は、ロール状のメディアＭを送り出すロール２１と、送り出されたメディアＭを巻き取るロール２２とを有する。搬送部２は、ロール２１，２２間の搬送経路においてメディアＭを搬送する搬送ローラー対２３，２４を有する。また、搬送部２は、搬送ローラー対２４，ロール２２間の搬送経路においてメディアＭに張力を付与するテンションローラー（張力付与装置）２５を有する。

テンションローラー２５は、揺動フレーム２６に支持されており、メディアＭの裏面に幅方向（図１において紙面垂直方向）で接触する構成となっている。テンションローラー２５は、メディアＭの幅よりも幅方向において長く形成されている。テンションローラー２５は、後述する加熱部４のアフターヒーター部４３よりも搬送方向下流側に設けられている。

記録部３は、搬送ローラー対２３，２４間の搬送経路においてメディアＭに対してインク（流体）を噴射するインクジェットヘッド（記録ヘッド）３１と、インクジェットヘッド３１を搭載して幅方向に往復移動自在なキャリッジ３２とを有する。インクジェットヘッド３１は、複数のノズルを備え、メディアＭとの関係で選択されて浸透乾燥や蒸発乾燥を必要とするインクを噴射可能な構成となっている。

加熱部４は、メディアＭを加熱することによりインクをメディアＭに速やかに乾燥定着させ、滲みやぼやけを防止して、画質を高める構成となっている。加熱部４は、メディアＭの搬送経路の一部を構成する支持面を有して、メディアＭをロール２１，２２間で上方に凸となるように湾曲させて支持すると共に、支持面上のメディアＭを加熱する構成となっている。

加熱部４は、記録部３が設けられた位置よりも搬送方向上流側でメディアＭを予熱するプレヒーター部４１と、記録部３と対向する位置でメディアＭを加熱するプラテンヒーター部４２と、記録部３が設けられた位置よりも搬送方向下流側でメディアＭを加熱するアフターヒーター部４３とを有する。

本実施形態では、プレヒーター部４１におけるヒーター４１ａの加熱温度が、４０℃に設定されている。また、本実施形態では、プラテンヒーター部４２におけるヒーター４２ａの加熱温度が、ヒーター４１ａと同じく４０℃（目標温度）に設定されている。また、本実施形態では、アフターヒーター部４３におけるヒーター４３ａの加熱温度が、ヒーター４１ａ，４２ａよりも高い５０℃に設定されている。

プレヒーター部４１は、メディアＭを常温から目標温度（プラテンヒーター部４２における温度）に向けて徐々に昇温させることによって、インクの着弾時からの乾燥を速やかに促す構成となっている。また、プラテンヒーター部４２は、目標温度を維持した状態でインクの着弾をメディアＭに受けさせて、インクの着弾時からの乾燥を速やかに促す構成となっている。

また、アフターヒーター部４３は、メディアＭを目標温度よりも高い温度まで昇温させ、メディアＭに着弾したインクのうち未だ乾燥していないものを速やかに乾燥させ、少なくともロール２２で巻き取る前に、着弾したインクをメディアＭに完全に乾燥定着させる構成となっている。

続いて、本実施形態のプラテンヒーター部４２における特徴的な構成について図２〜図４を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態におけるプラテンヒーター部４２の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態におけるヒーター４２ａの構成を示す平面図である。図４は、本発明の実施形態におけるプラテンヒーター部４２における作用を説明するための模式図である。

図２に示すように、プラテンヒーター部４２は、メディアＭを支持する支持面５０を有するプラテン（支持部材）５１を有する。プラテン５１は、Ａｌ材やＳＵＳ材等の金属材から形成されている。本実施形態のプラテン５１は、Ａｌ材から形成されている。プラテン５１は、メディアＭの幅よりも幅方向において長く、より詳しくは、６４インチ程度の幅よりも長い平板形状を有する。

プラテン５１の支持面５０と逆側の面５２（図４参照）には、図３に示すようなヒーター４２ａ（伝熱加熱部）が配線されている。図３に示すように、ヒーター４２ａは、チューブヒーターであり、アルミテープ５３を介して、プラテン５１の逆側の面５２に貼付されている。したがって、ヒーター４２ａは、逆側の面５２から熱伝導によりプラテン５１を伝熱加熱すると共に、支持面５０上に支持されたメディアＭを裏側から間接的に加熱する構成となっている。

プラテン５１の支持面５０と対向する位置には、図２に示すようなヒーター４２ｂ（輻射加熱部）が設けられている。ヒーター４２ｂは、赤外線ヒーターであり、支持面５０に対し所定距離をあけ、且つ、プラテン５１の幅方向に亘って延在して設けられている。したがって、ヒーター４２ｂは、支持面５０に直接的に赤外線エネルギーを照射することにより、プラテン５１を輻射加熱すると共に、支持面５０上にメディアＭが支持されている場合には、メディアＭの記録面側を直接的に輻射加熱する構成となっている。

ヒーター４２ｂは、輻射スペクトルのピークの主要部が２μｍ〜４μｍの領域を含む波長を有する電磁波を照射する構成となっている。これにより、ヒーター４２ｂは、周囲の水分子を含まない構成部材などをあまり昇温させずに、インクに含まれる水分子を振動させて、その摩擦熱により乾燥を速やかに促すことができる。したがって、赤外線エネルギーの大部分をインクに吸収させ、メディアＭよりもその記録面上に着弾したインクを集中的に加熱させることができる。

支持面５０と対向する位置には、インクジェットヘッド３１（図１参照）が設けられている。インクジェットヘッド３１は、支持面５０とヒーター４２ｂとの間に位置する位置関係を有し、その間において、キャリッジ３２に搭載されて幅方向に往復移動する構成となっている。したがって、インクジェットヘッド３１のインク吐出部であるノズルプレートへの赤外線エネルギーの照射がされないため、ノズル部分におけるインクの固化・固着の発生を抑制することができる。なお、キャリッジ３２は、赤外線エネルギーの照射を受けるため、熱対策として、例えば断熱材等を設けている。

図４に示すように、プラテン５１の支持面５０は、０．８５以上の輻射率を有する表面処理層５４を有する。本実施形態の表面処理層５４は、Ａｌ材からなるプラテン５１の一方の面を黒色アルマイト処理して形成されている。具体的に、表面処理層５４は、黒色艶消しアルマイト処理して形成された黒色アルマイト処理層を有する。
なお、プラテン５１が、他の金属材、例えば軟鋼（輻射率：０．０５）やステンレス鋼（輻射率：０．１）である場合は、表面被覆処理（例えば黒ラッカー処理等）により、輻射率を０．８５以上にすることができる。また、表面被覆処理としては、セラミックコーティング等を採用できる。

図４（ａ）に示すように、プラテン５１の温度以上の温度を有する加熱源（例えばヒーター４２ｂ）が存在する場合、プラテン５１は、輻射エネルギーに対する受熱側となる。表面処理層５４は、その輻射率によって、受熱側となったプラテン５１の輻射エネルギーに対する温度上昇効果を大きくし、結果的に少ない電力で、プラテン５１を所定温度まで昇温させ、プラテン５１上のメディアＭを加熱させることが可能となる。

一方、図４（ｂ）に示すように、プラテン５１の温度以上の温度を有する加熱源（例えばヒーター４２ｂ）がＯＦＦ若しくは存在しない状態の場合、プラテン５１は、輻射エネルギーに対する放熱側となる。表面処理層５４は、その輻射率によって、放熱側となったプラテン５１の周囲へ放出される輻射エネルギーを大きし、通常よりも放熱効果を高め、結果的に熱的な応答性に優れた機能を備えさせることが可能となる。

なお、仮にプラテン５１全体を蓄熱材とした場合、放熱に対する応答性が悪くなる。しかしながら、プラテン５１の支持面５０のみが表面処理層５４である場合には、動作時（例えばヒーター４２ｂがＯＮの状態）のみ蓄熱効果が得られ、非動作時は逆に放熱効果が得られるので、熱的な応答性に優れた機構となる。

公知のように輻射エネルギー（Ｅ）と、輻射率（ε）と、温度（Ｔ）との関係は下式（１）のように示される。なお、σは、ステファン＝ボルツマン定数である。
Ｅ ＝ ε×σ×Ｔ^４ …（１）
式（１）に示すように、輻射エネルギーは、輻射率と温度の４乗とに比例するため、輻射率の寄与率は大きい。したがって、上記作用を得るためには、表面処理層５４の輻射率を０．８５以上とすることが必要となる。一方、表面処理層５４の輻射率が、０．８５未満であると、上記の作用が不十分となる。

続いて、上記構成のプラテンヒーター部４２における動作、及び、プラテン５１における加熱・昇温の効果について、図５を追加参照しつつ説明する。
図５は、本発明の実施形態におけるプラテン５１の加熱・昇温効果を説明するためのグラフである。なお、図５においては、縦軸を温度、横軸を時間としている。また、図５における１点鎖線は、表面処理層５４を有していない従来のプラテン５１の温度変化を示している。

印字開始のジョブ指令が入力されると、プラテンヒーター部４２では、加熱源（ヒーター４２ａ，４２ｂ）が駆動し、プラテン５１が常温から所定温度（本実施形態では４０℃）まで昇温する。プラテン５１では、支持面５０がヒーター４２ｂによって輻射加熱され、逆側の面５２がヒーター４２ａによって伝熱加熱される。このとき、プラテン５１は、加熱源より温度が低く受熱側となるので、表面処理層５４の吸熱による蓄熱効果が得られ、所定温度に速やかに達することができる。したがって、図５に示す表面処理層５４がないものと比較して明らかなように、立ち上り時間の短縮及び省電力化に寄与できる。

メディアＭが、支持面５０上の印字領域まで搬送されてくると、インクジェットヘッド３１により印字が開始される。このとき、プラテン５１は、支持面５０がメディアＭによって覆われるので、ヒーター４２ｂによる熱を受熱し難くなるが、ヒーター４２ａによる熱を受熱することで、温度が一定に維持される。

インクジェットヘッド３１は、キャリッジ３２に搭載されて、幅方向に往復移動しながら印字を行う。ヒーター４２ｂは、キャリッジ３２の上方に幅方向に亘って設けられているので、インク着弾領域からキャリッジ３２が退避すると、当該インク着弾領域は、輻射スペクトルのピークの主要部が２μｍ〜４μｍの領域を含む波長で直接に輻射加熱される。そうすると、着弾したインクに含まれる水分子が振動し、その摩擦熱により蒸発・乾燥が促され、メディアＭに対して滲み等を生じさせることなくインクが定着することとなる。

ヒーター４２ｂは、表面処理層５４と対向する位置に設けているので、プラテン５１の表面処理層５４を輻射加熱できると共にメディアＭも直接的に加熱することができるため、エネルギーロスが少なくなる。また、インクジェットヘッド３１も、ヒーター４２ｂと同じ側に設けているので、従来のようにノズルプレートが加熱されて、インクが増粘・固着するといったことを回避することができる。

印字終了のジョブ指令が入力されると、プラテンヒーター部４２では、加熱源（ヒーター４２ａ，４２ｂ）が駆動を停止し、プラテン５１が所定温度から常温まで降温する。このとき、プラテン５１は、周囲よりも温度が高く放熱側となるので、表面処理層５４が、その輻射率によって、プラテン５１の周囲へ放出される輻射エネルギーを大きし、放熱効果を高めることができる。したがって、図５に示す表面処理層５４がないものと比較して明らかなように、熱的な応答性に優れる。したがって、印字ジョブ終了後において、プラテン５１の温度が速やかに下がるので、例えば、次に印字するメディアＭの材質やサイズが変更された場合であっても、そのメディアＭに適した温度への調整が即座に対応可能となる。

したがって、上述した本実施形態によれば、メディアＭにインクを噴射するインクジェットヘッド３１と、メディアＭを支持するプラテン５１と、プラテン５１を加熱するヒーター４２ａ，４２ｂとを有するプリンター１であって、プラテン５１のメディアＭを支持する支持面５０は、０．８５以上の輻射率を有する表面処理層５４を有するという構成を採用することによって、プラテン５１が受熱側となる場合には、吸熱作用により表面処理層５４において蓄熱効果が得られ、立ち上り時間の短縮及び省電力化に寄与でき、逆に、プラテン５１が放熱側となる場合には、表面処理層５４の輻射率により放熱性に優れるため、熱的な応答性が良好となる。
したがって、本実施形態では、省電力で熱的な応答性に優れたプリンター１が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な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い。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、表面処理層５４を、プラテンヒーター部４２のプラテン５１に設けた場合を例にして説明したが、他の部位（例えば、プレヒーター部４１、アフターヒーター部４３）の支持部材に設けてもよい。

また、上記実施形態においては、記録装置がプリンター１である場合を例にして説明したが、プリンターに限られず、複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。

また、記録装置としては、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする記録装置を採用してもよい。本発明は、例えば微小量の液滴を吐出させる記録ヘッド等を備える各種の記録装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記記録装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、記録装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクが挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。また、記録媒体としては、塩化ビニル系フィルム等のプラスチックフィルム以外に、用紙、機能紙、基板や金属板などを包含するものとする。

１…プリンター（記録装置）、４…加熱部（加熱装置）、３１…インクジェットヘッド（記録ヘッド）、４２…プラテンヒーター部、４２ａ…ヒーター（伝熱加熱部）、４２ｂ…ヒーター（輻射加熱部、赤外線ヒーター）、５０…支持面、５１…プラテン（支持部材）、５４…表面処理層、Ｍ…メディア（記録媒体）

Claims (4)

1. 記録媒体に流体を噴射する記録ヘッドと、前記記録媒体を支持する支持部材と、前記支持部材を加熱する加熱装置とを有する記録装置であって、
   前記支持部材の前記記録媒体を支持する支持面は、０．８５以上の輻射率を有する表面処理層を有し、
   前記加熱装置は、
   前記表面処理層と対向する位置に設けられ、前記表面処理層を輻射加熱する輻射加熱部と、
   前記支持部材の前記支持面と逆側の面に設けられて、前記支持部材を伝導加熱する伝熱加熱部と、を有し、
   前記支持部材の前記支持面と前記逆側の面とを同時に加熱することを特徴とする記録装置。
2. 前記輻射加熱部は、輻射スペクトルのピークの主要部が２μｍ〜４μｍの領域を含む波長を有する赤外線ヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記表面処理層は、黒色アルマイト処理層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
4. 前記記録ヘッドは、前記表面処理層と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の記録装置。

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