JP6000269B2 - プリンタ内でインクで印刷された記録支持体を乾燥する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ内でインクで印刷されたウェブ状の記録支持体を乾燥する装置に関する。さらに本発明は、乾燥装置に属する作業方法に関する。

インクジェット原理に従って作動する高性能プリンタは、印刷時にプリントヘッドを運動させることなく含水インクを塗布することによりウェブ状の記録支持体に印刷を行う。この場合、ウェブ状の記録支持体は、例えば１．５ｍ／ｓの比較的高い搬送速度で運動させることができ、その結果、湿気を帯びた印刷像を適切な装置により乾燥する必要性が生じる。その１つの可能性は、記録支持体の加熱にある。

米国特許第５５６８２４１号明細書（国際公開第９４／０９４１０号パンフレット）において、電子写真方式の印刷機器において帯状の記録支持体上にトナー像を定着させる熱定着装置が公知である。この熱定着装置は、熱印刷定着ステーションを備え、熱印刷定着ステーションに、予熱ステーションが前置されている。この予熱ステーションは、凸状に湾曲した予熱サドルを備え、予熱サドルは、加熱ロッドにより加熱され、その滑り面の上を記録支持体が搬送される。サドル状の滑り面は、湾曲して形成されている。その湾曲及び必要なウェブ張力に基づいて、予熱サドルの長さにわたって、記録支持体を滑り面に押し付けて、そうして良好な熱接触を形成する力成分が生じる。追加的に負圧装置が設けられており、負圧装置は、滑り面と記録支持体との間に負圧を形成し、負圧により、記録支持体は、加熱サドルの滑り面に吸着され、予熱により解放される水蒸気が吸い出される。

湾曲及び摩擦に基づいて、記録支持体のウェブ張力は、加熱サドルの長さにわたって増加する。これによりこの長さにわたって押付け力が変化し、記録支持体と加熱サドルの表面との間の熱伝達は一定でなく、このことは、記録支持体の不均等な加熱を招く恐れがある。さらに、それぞれ異なる紙種、インク種及び印刷速度に対して、必要な熱伝達を個別に調節することも困難である。加熱制御装置による補償は、技術的に面倒であり、困難である。さらに、予熱サドルの滑り面と記録支持体との間の不均等な機械摩擦に基づいて生じるスリップスティック現象が起こる。この不都合なスリップスティック現象は、特に記録支持体の搬送の接続及び遮断時に生じる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７１７１１９号明細書には、インクジェットプリントヘッドにより印刷された記録支持体用の乾燥装置が記載されている。印刷ゾーンから離間したあとで、記録支持体は、加熱されたペーパーガイド金属板の上を案内されて、乾燥される。加熱のために加熱シートが働く。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６４２２０４号明細書において、インクジェット原理に従って作動するプリンタにより印刷された記録支持体用の乾燥装置が記載されている。プリントヘッドからのインクの吐出前に、記録支持体は加熱されるので、インクが記録支持体を着色したあとでも依然として十分な熱が記録支持体に蓄えられたままである。
米国特許出願公開第２０１０／００７３４５０号明細書には、インクジェットプリンタにおいてウェブ状の記録支持体を乾燥する装置が記載されており、この装置では、インクヘッドが、印刷したい紙面の上を往復運動する。このために、ウェブ状の記録支持体は、直方体状で加熱可能なボディに支承され、負圧が及ぼされ、その結果、加熱可能なペーパーウェブの１つの区分が印刷のために把持され、加熱可能なボディから紙に伝達される熱がインクを乾燥する。この場合、印刷のあとで、ペーパーウェブは、次の区分で印刷を行うために、引き続き搬送される。
米国特許出願公開第２０１０／０２４５４５１号明細書には、インクジェットプリンタが記載されており、このインクジェットプリンタでは、複数列のプリントヘッドが、シート状の紙の搬送方向に対して横向きに配置されている。プリントヘッドに対向して加熱可能なボディが位置しており、このボディにシート状の紙が載置される。負圧により、紙が吸い込まれ、これにより一方では、インクが乾燥され、他方では、プリントヘッドが吸込まれた空気により冷却される。

本発明の課題は、記録支持体の均等な乾燥が得られる装置及び方法を提供することである。

この課題は、独立請求項に記載された構成により解決される。好適な態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、加熱可能なボディの接触面は略平らであり、乾燥プロセスに際して、第１の案内要素と第２の案内要素とにより規定されている接平面に略一致して延在している。接触面に湾曲がないことに基づいて、好適には含水インクで印刷されている記録支持体との摩擦は、大幅に低減されていて、もはやウェブ張力に依存していない。つまり、それぞれ異なる記録支持体、例えばそれぞれ異なる紙種において、熱伝達に影響を及ぼすことなくウェブ張力を変化させることができる。不都合なスリップスティック現象も起こらない。加熱可能なボディの接触面と記録支持体との間の良好な熱接触のための押圧力は、概ね負圧装置の負圧により設定される。接触面が鉛直に延在する場合、記録支持体の重量は意味を成さず、押圧力は、専ら、簡単に調節可能である負圧に依存している。記録支持体と接触面との間の摩擦は、あらゆる箇所で、専ら、そこに作用する負圧に依存しており、この負圧は、接触面全体にわたって一定に作用するように調節することができる。したがって負圧と摩擦との間の直線的な関係が生じ、その結果、自己増加作用が生じ、熱的な接触における不都合な影響は生じない。

１つの改良形態によれば、負圧装置は、通常の印刷運転時に、周囲に対して１４ｍｂａｒ〜３０ｍｂａｒ、好適には１４ｍｂａｒ〜２２ｍｂａｒの負圧を形成する。これらの値の場合、一方では、良好な熱伝達にとって十分な押圧力が形成され、他方では、作用する摩擦力はウェブ張力に対して大き過ぎず、水蒸気を確実に吸い出すことができる。

記録支持体を接触面に押し付ける力は、負圧の調節により変化可能である。このようにして、装置は、それぞれ異なる種類の記録支持体、例えばそれぞれ異なる紙に適合させることができる。

別の１つの態様によれば、停止運転時に、負圧装置の負圧を遮断することができる。この場合、記録支持体と接触面との間の熱伝達が大幅に抑制され、記録支持体に負荷が掛けられない。このことは、特にポーズ機能にとって好適である。ポーズ機能では、印刷運転が短時間中断される。湾曲した加熱サドルを使用する場合、例えば、熱伝達を大幅に阻止することはできず、その結果、記録支持体は部分的に乾燥する。

別の１つの態様によれば、負圧を遮断するための遮断工程は、連続的に、調節可能な時間間隔にわたって行われる。このようにして、押圧力は連続的に低減され、記録支持体に作用する妨害力が低減される。好適には、調節可能な時間間隔は、記録支持体の搬送速度が印刷時の速度からゼロになるまで制動される時間間隔に等しい。プリンタのポーズ運転又はエラーに起因する停止時に記録支持体の搬送速度が不意にストップされることはない。なぜならば不意のストップは、ウェブ張力を過度に高め、記録支持体に過度の負荷を掛けることになるからである。搬送速度が低下するのと同様の程度で、この態様では、記録支持体と加熱可能なボディとの間の押圧力ひいては熱伝達が低減する。

本発明の別の思想によれば、プリンタ内でインクで印刷された記録支持体を乾燥する方法が挙げられている。この方法により、装置に関して上述した好適な効果が得られる。

以下に、図面に基づいて本発明の実施の態様を説明する。

平らな接触面を有する、ウェブ状の記録支持体を乾燥する装置を示す図である。 平らな接触面に対して許容可能な形状偏差の概要を示す図である。 旋回装置を備える別の態様を示す図である。 加熱可能なボディの一部を上から見て示す斜視図である。

図１には、概略断面図で、ウェブ状の記録支持体１０、一般的にペーパーウェブを乾燥する装置の１つの態様を示している。記録支持体１０は、搬送方向Ｐ１に、インクジェット原理に従って作動する高性能プリンタ内で搬送される。高性能プリンタ（図示していない）は、同時に印刷を行う多数のインクジェットプリントヘッドを備えるので、高い印刷速度が達成される。記録支持体１０の搬送速度は２ｍ／ｓまで、またそれ以上であってよい。記録支持体１０は、第１の軸線１４を中心に回動する第１のガイドローラ１２と、第２の軸線１８を中心に回動する第２のガイドローラ１６とを介して、高性能プリンタの内側で相応のユニットにより形成される予め設定されたウェブ張力で案内される。ガイドローラ１２，１６に応じて形成される接平面Ｔは、記録支持体１０が搬送される平面と一致する。

加熱可能なボディ２０は、記録支持体１０の下側に配置されている。記録支持体１０は、インクジェットプリントヘッドから、含水インクによりボディ２０とは反対側で、直前に新しく印刷が行われたばかりである。ボディ２０の、上側に位置する接触面２２は、記録支持体１０の、新しく印刷が行われなかった側に向いている。接触面２２は、略平らであり、乾燥運転時に、第１のガイドローラ１２と第２のガイドローラ１６とにより形成されている接平面Ｔと略一致して延在している。図示の非乾燥運転時には、接平面Ｔと平らな接触面２２との間に間隔Ａが形成され、これについてはあとで説明する。Ａがゼロである場合、プリンタは乾燥運転にある。

ボディ２０の加熱は、交換可能に配置された円柱形の加熱要素２３の構成をした電気的な抵抗素子により行われる。加熱要素２３は、ボディ２０の孔２４に配置されている。加熱要素２３は、図１において、横に給電線２５と共に図示してある。故障した加熱要素は、こうして簡単に孔２４から取り出して、別のものと交換することができる。ボディ２０は、唯１つの金属ボディから、例えばフライス加工により、製作することができる。しかしまた、ボディ２０は、結合要素により様々な部品から組み合わせてもよい。好適には、ボディは、アルミニウムから成る。加熱要素の構造及びその電気的な制御は、冒頭で述べた米国特許第５５６８２４１号明細書に記載されている通りであってよい。

ボディ２０の下側で、ボディ２０は、負圧チャンバ２６に接続されており、負圧チャンバ２６は、負圧管路２８を介して、負圧装置３０に接続されている。この負圧装置３０は、周囲に対して負圧を形成し、その結果、この負圧は、接触面２２と記録支持体１０との間に作用する。通常の印刷運転及び通常の乾燥運転に対する典型的な値は、１４ｍｂａｒ〜３０ｍｂａｒであり、好適には１４ｍｂａｒ〜２２ｍｂａｒである。このような値の場合、記録支持体１０と接触面２２との間に良好な接触が与えられるので、ボディ２０の熱は、記録支持体１０に伝わり、記録支持体１０を乾燥する。加熱要素２３により、ボディ２０は、比較的薄い記録支持体に対して７０℃〜８０℃の温度に調節し、比較的厚い記録支持体に対して１２０℃〜１５０℃の温度に調節することができる。負圧は、同様に記録支持体１０の種類に適合させることもでき、これにより乾燥のための熱伝達を変化させることができる。記録支持体１０の搬送速度に対する適合もこのように行うことができる。ボディ２０は、それぞれ異なる加熱要素により、それぞれ異なる温度を有する様々な加熱ゾーンに分割してよい。これについては、このような加熱ゾーンを記載している前述の米国特許第５５６８２４１号明細書を参照されたい。この特許文献は、その開示内容の援用により、本発明に含まれるものとする。

負圧チャンバ２６に作用する負圧は、負圧の吸込作用を記録支持体１０に及ぼすために、スリット３４（１つのスリットにしか符号３４を設けていない）に通じる通路３２（１つの通路にしか符号３２を設けていない）を介してボディ２０の表面に導かれている。スリット３４は、記録支持体１０の縁で僅かに側方の空気だけが吸い込まれるように構成されている。この吸込工程では、含水インクの乾燥時に生じる水蒸気も一緒に吸い出されるので、水蒸気は、記録支持体１０と接触面２２との間の熱伝達に影響を及ぼさない。典型的には、通常の印刷運転において、吸込時に、１時間当たり水蒸気として２４リットルまでの水が生じ得る。

図２には、２つの線図ａ）及びｂ）で長さＬにわたる接触面の理想的な形状２７を示してある。技術的な表面仕上げの実施において、理想的な平面度を達成することはできず、幾何偏差、特に１次の幾何偏差（形状偏差とも呼称される）が生じる。線図ａ）において、長さＬにわたる理想的な接触面２７からの実際の接触面２２の実際のずれ（偏差）は、ａ１＝３ｍｍよりも小さくすべきである、ということが看取される。したがって、長さＬにわたって長波形の凸状及び／又は凹状の形状偏差が生じ得る。この挙げられた形状偏差の場合には、良好な熱伝達及び摩擦力の低減の、達成したい技術的な効果が依然として与えられている。線図ｂ）には、両方のガイドローラ１２，１６の間の区分における記録支持体１０の搬送平面と一致する理想的な接平面Ｔからの接触面２２の形状偏差が示されている。加熱可能なボディ２０の全長Ｌにわたって、依然として３ｍｍまでの最大のずれ（偏差）ａ２が許容されている。典型的には、長さＬは、高性能プリンタに対して５００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲にある。

図３には、図１に示す態様に対する１つの変化態様を示してある。旋回装置３６が、ボディ２０に作用し、ボディ２０を、両矢Ｐ２の方向に運動させる。このようにして、乾燥を行いたくない、又は僅かにしか行いたくない停止運転時に、接触面２２と記録支持体１０との間の間隔Ａを調節することができる。この場合、印刷運転時に、ボディ２０は、旋回装置３６により運動させられ、間隔Ａがゼロになり、接触面２２が接平面Ｔと一致するようになる。ボディ２０が記録支持体１０から離間旋回されているとき、記録支持体１０への熱の影響は略完全に中断されている。この状態で、印刷ポーズは、比較的長く継続することができる。平らな接触面２２に基づいて、ボディ２０の離間旋回によりガイドローラ１２，１６の間のウェブ長さが変化することはなく、このことは、スタート／ストップ運転時における印刷品質を大幅に改善する。

図４には、加熱可能なボディ２０の一部を上からみた斜視図で示してある。スリット３４は、ボディ２０の幅にわたって延在していて、凹部としてボディ２０に形成されている。スリット３４は、通路３８に通じており、通路３８は、負圧チャンバ２６に接続していて、負圧チャンバ２６を介して、空気及び蒸気が吸い出される。

これらの態様に基づいて判るように、平らで加熱可能なボディの使用は好適である。なぜならば、記録支持体と接触面との間の摩擦は、もはや湾曲した接触面の場合のようにウェブ張力（ウェブ張力は正確なウェブ走行の理由から熱伝達のために必要であるよりも相当程度高くなり得る）に依存していないからである。したがって、それぞれ異なる記録支持体、例えばそれぞれ異なる紙において、プリンタ内のウェブ張力を、熱伝達に影響を及ぼすことなく変化させることができる。実際に、平らな接触面の使用により、大幅に低減された摩擦係数が得られる。測定では、実際に、その他の湾曲した案内面に生じる摩擦の３分の１への摩擦力の低減が得られた。負圧の遮断により、好適な形で、記録支持体と加熱可能なボディとの間の熱伝達は大幅に抑制することができるので、記録支持体は、もはや乾燥しない。このことはポーズ運転にとって好適である。

１０ 記録支持体
Ｐ１ 搬送装置
１２ 第１のガイドローラ
１４ 第１の軸線
１６ 第２のガイドローラ
１８ 第２の軸線
Ｔ 接平面
２０ 加熱可能なボディ
２２ 接触面
Ａ 間隔
２３ 加熱要素
２４ 孔
２５ 給電線
２６ 負圧チャンバ
２８ 負圧管路
３０ 負圧装置
３２ 通路
３４ スリット
３６ 旋回装置
３８ 通路
Ｌ 長さ
ａ１ 形状偏差
ａ２ 形状偏差

Claims (9)

1. インクジェットプリンタ内で予め印刷された移動しているウェブ状の記録支持体（１０）を乾燥する装置であって、
   加熱可能なボディ（２０）を備え、該加熱可能なボディ（２０）に搬送される前に予め新しくインクで印刷されたばかりのウェブ状の記録支持体（１０）は、予め設定されたウェブ張力で、加熱可能なボディ（２０）の傍を通って案内され、
   該ボディ（２０）は、移動している記録支持体に向いた側の接触面を有し、該ボディ（２０）の、記録支持体（１０）に向いた側の接触面（２２）は、該記録支持体（１０）が移動している間に、乾燥運転で、記録支持体（１０）を乾燥するために、記録支持体（１０）の新しく印刷されなかった側に、接触させることができ、
   記録支持体（１０）の搬送方向にみて、前記ボディ（２０）の上流側に、前記予め印刷された移動している記録支持体（１０）を受け取る、第１の案内要素（１２）が配置されていて、かつ前記ボディ（２０）の下流側に、第２の案内要素（１６）が配置されており、前記第１の案内要素（１２）及び前記第２の案内要素（１６）は、それぞれ移動している記録支持体（１０）を案内し、
   前記接触面（２２）は、略平らであり、かつ乾燥のために、前記第１の案内要素（１２）と前記第２の案内要素（１６）とにより規定された接平面（Ｔ）と略一致して延在しており、
   負圧装置（３０）が設けられており、該負圧装置（３０）により、周囲に対して、負圧が、記録支持体（１０）が移動しているときに移動している記録支持体（１０）に向いた側の前記接触面（２２）に形成可能であり、
   記録支持体（１０）の停止運転時に、負圧が遮断され、記録支持体（１０）が停止していて移動していないとき、負圧が遮断されており、
   遮断工程が、連続的に、調節可能な所定の時間間隔にわたって負圧を連続的に低減することにより行われる、
   ことを特徴とする、インクジェットプリンタ内で予め印刷された移動しているウェブ状の記録支持体を乾燥する装置。
2. 記録支持体（１０）を前記接触面（２２）に押し付けることができる力が、前記負圧装置（３０）の負圧の調節により変化可能である、請求項１記載の装置。
3. 略平らな前記接触面（２２）は、その長さ（Ｌ）にわたって、３ｍｍより小さな、理想的な平面からのずれである幾何偏差（ａ１）を有する、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記負圧装置（３０）は、通常の印刷運転時に、周囲に対して、１４ｍｂａｒ〜３０ｍｂａｒ、好適には１４ｍｂａｒ〜２２ｍｂａｒの負圧を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 遮断工程のための時間間隔は、記録支持体（１０）の搬送速度が印刷時の速度からゼロになるまで制動される時間間隔に等しい、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 乾燥運転時に、前記接平面（Ｔ）と、前記接触面（２２）により規定されている平面との間の偏差（ａ２）は、３ｍｍより小さい、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記案内要素は、ガイドローラ（１２，１６）として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 停止運転時に、前記接平面（Ｔ）と前記接触面（２２）との間の間隔（Ａ）を調節する旋回装置（３６）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. インクジェットプリンタ内で移動しているウェブ状の記録支持体（１０）を印刷し乾燥する方法であって、
   加熱可能なボディ（２０）に搬送される前に予めウェブ状の記録支持体（１０）を、含水インクで印刷し、そのあとで予め設定されたウェブ張力で、加熱可能なボディ（２０）の傍を通って案内し、該ボディ（２０）の、記録支持体（１０）に向いた側の接触面（２２）を、該記録支持体（１０）が移動している間に、乾燥運転で、記録支持体（１０）を乾燥するために、記録支持体（１０）の新しく印刷されなかった側に、接触させ、
   記録支持体（１０）の搬送方向にみて、前記ボディ（２０）の上流側で、前記予め印刷された移動している記録支持体（１０）を受け取る、第１の案内要素（１２）が、かつ前記ボディ（２０）の下流側で第２の案内要素（１６）が、移動している記録支持体（１０）を案内し、
   前記接触面（２２）は、略平らであり、乾燥運転時に、前記第１の案内要素（１２）と前記第２の案内要素（１６）とにより規定された接平面（Ｔ）と略一致して延在しており、
   負圧装置（３０）が、記録支持体（１０）が移動しているときに移動している記録支持体（１０）に向いた側の前記接触面（２２）に、周囲に対して、負圧を形成し、
   記録支持体（１０）の停止運転時に、負圧を遮断し、記録支持体（１０）が停止していて移動していないとき、負圧を遮断し、
   遮断工程を、連続的に、調節可能な所定の時間間隔にわたって負圧を連続的に低減することにより行う、
   ことを特徴とする、インクジェットプリンタ内で移動しているウェブ状の記録支持体（１０）を印刷し乾燥する方法。

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