JP6512529B2 - インクジェット画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット画像形成装置に係り、更に詳しくは、記録媒体にインク画像を形成し、該インク画像が形成された記録媒体を乾燥させるインクジェット画像形成装置に関する。

従来、記録媒体にインク画像を形成し、該インク画像が形成された記録媒体を乾燥させるインクジェット記録装置（インクジェット画像形成装置）が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているインクジェット記録装置では、画像品質を向上させることができなかった。

本発明は、搬送される記録媒体にインク画像を形成する記録部と、前記記録部の前記記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記記録媒体に形成された前記インク画像を選択的に加熱するための選択加熱手段と、前記選択加熱手段の前記搬送方向下流側に配置され、前記インク画像が選択的に加熱された前記記録媒体を加熱するための加熱手段と、前記選択加熱手段の前記搬送方向下流側に配置され、前記記録媒体のコックリング状態を検出する検出手段と、前記記録部、前記選択加熱手段及び前記加熱手段を制御する処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記選択加熱手段の出力と前記検出手段の検出結果との相関をとることにより、前記コックリングの発生が抑制される前記選択加熱手段の出力である特定出力を求めることを特徴とするインクジェット画像形成装置である。

本発明によれば、画像品質を向上させることができる。

一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略的構成を示す図である。 誘電加熱装置のみを用いたときのインク画像部と非画像部の含水分量変化を示す図である。 誘電加熱装置と均一加熱装置を用いたときのインク画像部と非画像部の含水分量変化を示す図である。 誘電加熱装置と均一加熱装置を用いたときの乾燥出力と紙の伸縮の関係を示すグラフである。 均一加熱装置のみを用いたときのインク画像部と非画像部の含水分量変化を示す図である。 誘電加熱装置について説明するための図（その１）である。 誘電加熱装置について説明するための図（その２）である。 誘電加熱装置について説明するための図（その３）である。 誘電加熱装置について説明するための図（その４）である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれラインレーザ型非接触変位センサについて説明するための図（その１及びその２）である。 紙の含水分量と紙の伸縮の関係を示すグラフである。 図１２（Ａ）は、自然乾燥による紙の含水分量の時間変化を示すグラフであり、図１２（Ｂ）は、インク着弾直後からの紙の膨潤の進行を示すグラフであり、図１２（Ｃ）は、インク着弾直後からの紙の膨潤の時間変化を示すグラフである。 乾燥出力と紙の伸縮の関係を示すグラフである。 乾燥出力の特定・設定工程について説明するための図である。 変形例のインクジェットプリンタの概略的構成を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態について説明する。図１には、本発明のインクジェット画像形成装置の一例である一実施形態のインクジェットプリンタ１００の概略的構成が示されている。

インクジェットプリンタ１００は、紙巻き出し部７、給紙ローラ対８、記録部１０、乾燥装置１２、コックリング状態検出手段１６、排紙ローラ対１８、紙巻き取り部１９、処理装置２０、これらを収容する筐体２２などを備えている。以下では、記録紙の搬送方向（ここでは水平な一軸方向）をＸ軸方向、水平面内でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも直交する方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。ここでは、記録紙として、長尺ロール紙が用いられている。

紙巻き出し部７は、記録紙を下流側（＋Ｘ側）に送り出し可能に保持する。

給紙ローラ対８は、紙巻き出し部７の下流側（＋Ｘ側）に配置されている。給紙ローラ対８は、Ｙ軸方向を軸方向とし外周面同士が当接してニップ部を形成する一対のローラから成り、紙巻き出し部７にセットされた記録紙をニップ部に挟持しつつ下流側（＋Ｘ側）に送る。すなわち、ここでは、記録紙の送り方向は＋Ｘ方向である。

記録部１０は、給紙ローラ対８の下流側（＋Ｘ側）に配置されている。記録部１０は、記録紙にインクを吐出するインクジェットヘッド１０ａ、紙送り機構１０ｂ、インクカートリッジ１０ｃなどを有している。

インクジェットヘッド１０ａは、給紙ローラ対８からの記録紙の紙送り経路の＋Ｚ側に配置され、インクカートリッジ１０ｃからインクの供給を受けるようになっている。インクジェットヘッド１０ａは、記録紙の幅方向にスキャンしながらインクを吐出するキャリッジ搭載型のヘッドでも良いし、記録紙の幅方向にスキャンせずにインクを吐出するラインヘッドでも良い。

紙送り機構１０ｂは、給紙ローラ対８の下流側（＋Ｘ側）かつインクジェットヘッド１０ａの−Ｚ側に（インクジェットヘッド１０ａに対向して）配置され、給紙ローラ対８からの記録紙を下流側に送る。紙送り機構１０ｂは、一例として、Ｙ軸方向を軸方向とする複数のローラと、該複数のローラに掛けられたプラテンベルト（無端ベルト）と、記録紙をプラテンベルト上に吸着保持するための例えば吸着ファン等の吸引部（不図示）とを有する。

そこで、記録部１０では、紙送り機構１０ｂにより記録紙を吸着保持して下流側に送りつつ、処理装置２０からの駆動信号に基づいてインクジェットヘッド１０ａからインクを吐出して記録紙にインク画像を形成する。なお、処理装置２０は、上位装置（例えばパソコン）からの画像データに基づいてインクジェットヘッド１０ａの駆動信号を生成し、記録部１０に出力する。

乾燥装置１２は、記録部１０の下流側（＋Ｘ側）に配置され、記録部１０によりインク画像が形成されインクで湿潤した記録紙を乾燥させる。乾燥装置１２については、後に詳述する。

コックリング状態検出手段１６は、乾燥装置１２の下流側（＋Ｘ側）に配置され、乾燥装置１２によって乾燥された記録紙のコックリング状態を検出する。コックリング状態検出手段１６については、後に詳述する。

排紙ローラ対１８は、コックリング状態検出手段１６の下流側（＋Ｘ側）に配置され、Ｙ軸方向を軸方向とし外周面同士が当接してニップ部を形成する一対のローラから成り、乾燥装置１２によって乾燥された記録紙をニップ部に挟持しつつ下流側に搬送する。

紙巻き取り部１９は、排紙ローラ対１８の下流側（＋Ｘ側）に配置され、排紙ローラ対１８からの記録紙を巻き取る。

処理装置２０は、インクジェットプリンタ１００の上記各構成部を統括的に制御する。

ところで、インクで湿潤した記録紙を乾燥させる乾燥装置は、例えばラインヘッドで高速印字されたロール状の記録紙を再びロール状に巻き取るような高速機に対する必要性が特に高く、ラインヘッド型のインクジェットプリンタが主な設置対象となる。

ラインヘッド型のインジェットプリンタは、記録紙を等速に搬送できるため、乾燥装置による乾燥工程の条件だしにおいてはその線速（記録紙の搬送速度）を考慮する必要がある。

一方、例えばフィルム上への印刷等、自然乾燥に非常に時間がかかる場合には、低中速機であるキャリッジ搭載型のインクジェットプリンタであっても乾燥装置の必要性が高くなる。

乾燥装置１２は、記録部１０の下流側（＋Ｘ側）に配置された誘電加熱装置１２ａ（選択加熱手段）と、該誘電加熱装置１２ａの下流側（＋Ｘ側）に配置された均一加熱装置１２ｂ（加熱手段）とを含む。

均一加熱装置１２ｂは、インクで湿潤した記録紙を略均等に加熱する装置であり、コンベンショナルな加熱方式で実現できるものが多く、熱風加熱、ヒートドラム、セラミックヒータに代表される広帯域ＩＲ輻射加熱などが挙げられる。

熱風加熱は、空気を温める手段の必要性や乾燥に使われない熱風が生じる点から、さほど効率は高くない。

ヒートドラムは、ドラムそのものを温める熱量に加え、記録紙がドラムに密着していないと熱を伝えられないことから、非常に効率が低くなる。ヒートドラムの熱源としては、例えばハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータなどが挙げられる。

ＩＲ輻射加熱は、波長帯域が狭いと、インクの色によって加熱ばらつきが発生しやすい。インクの色毎に吸収スペクトルが異なるからである。広帯域であれば色によるばらつきが緩和され、ほぼ均一な加熱が実現できる。

エネルギー効率を考えれば、熱風加熱、ヒートドラム及びＩＲ輻射加熱のうちＩＲ輻射加熱が最も効率が良い。

誘電加熱装置１２ａは、マイクロ波加熱方式、高周波誘電加熱方式（１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）などに代表される、加熱対象を選択できる選択加熱手段である。誘電加熱装置１２ａは、誘電体の分子振動の摩擦熱により発熱させているため、発熱特性は物質の物性に依存する。

誘電加熱装置１２ａを用いたときの発熱特性を表す（１）式を次に示す。
Ｐ＝０．５５６×１０^−１０×ｆ×Ｅ^２×ε_ｒ×ｔａｎδ［Ｗ／ｍ^３］・・・（１）
Ｐ：単位体積当たりの発熱量［Ｗ／ｍ^３］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
Ｅ：電界強度［Ｖ／ｍ］
ε_ｒ：比誘電率
ｔａｎδ：誘電正接

上記（１）式におけるε_ｒ、ｔａｎδは物質に依存する特性であり、水分はこれらの値が飛びぬけて高いので、発熱しやすい。さらには、純水よりも、イオン等の添加物の含まれた水はこれらの値がさらに大きくなることもわかっており、これが、インクが加熱されやすい理由となっている。一方、紙を構成するセルロースは、ほとんど発熱せず、僅かに含まれる含水分が僅かに発熱する程度である。

すなわち、誘電加熱装置１２ａでは、記録紙におけるインク画像が形成された部分であるインク画像部を乾燥させ、該記録紙におけるインク画像が形成されていない部分である非画像部をほとんど乾燥させない。つまり、誘電加熱装置１２ａは、記録紙に形成されたインク画像を選択的に加熱することができる。

この結果、図２に示されるように、インク画像部と非画像部との含水分量差をほぼゼロとすることが可能である。さらに出力をかけると、逆転現象が発生し、インク画像部のほうが非画像部よりも収縮して非画像部側にコックリングが発生してしまう。このことは、最適な乾燥出力（加熱出力）を与えれば、コックリングをゼロにすることが可能であることを示している。

一方で、インクジェット用のインクにはグリセリンなどの溶剤系も含まれており、これらは水よりも沸点が高いものが多い。したがって、インクの水分を蒸発させても溶剤系は残留していることになる。これが、裏移り、ブロッキングなど原因となっていることがわかってきた。つまり、この状態では、乾燥が不十分な状態である。

つまり、溶剤系まで完全に除去するには、水分をすべて除去するよりも多くのエネルギーを要するということである。これを誘電加熱装置だけでやろうとすると、図２においてインク画像部のほうが非画像部よりも収縮した状態になり、非画像部側にコックリングが発生することになる。

そこで、本実施形態の乾燥装置１２では、誘電加熱装置１２ａ（選択加熱手段）と均一加熱装置１２ｂとを組み合わせることでコックリングゼロと完全な乾燥とを両立させることにしている。すなわち、先ず、誘電加熱装置１２ａで最適な乾燥出力を与え、インク画像部と非画像部との伸縮差をゼロにし、コックリングの無い状況を作り上げる。次に、均一加熱装置１２ｂでインク画像部と非画像部との伸縮差ゼロの状態を維持したまま溶剤系の除去が完了するまでの出力を与える（図３、図４参照）。

但し、効率に関して言えば、均一加熱装置１２ｂは、誘電加熱装置１２ａに遠く及ばない（図５参照）。本実施形態では、コックリングを抑制するための誘電加熱を均一加熱に先立って行うことで、多大な省エネルギ化も実現している。

図６には、誘電加熱装置１２ａの構成が概略的に示されている。インク印刷物の乾燥については、通常、紙媒体（記録紙）を出し入れするための開口部が設けられるため、電波漏洩の観点から、誘電加熱には、マイクロ波よりも１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ帯の高周波を用いることが好ましい。また、加熱ムラの観点からも高周波誘電のほうが優れている。一方、マイクロ波は、パワー密度に優れている。

そこで、誘電加熱装置１２ａでは、一例として高周波誘電加熱方式が採用されている。誘電加熱装置１２ａは、インク画像が形成された記録紙における紙部分を加熱させず、インク画像のみを加熱するため、コックリングの制御を行うことが可能となる。

具体的には、この周波数帯（１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ帯）においては、工業用周波数帯ＩＳＭが１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ近傍と定められており、これらのいずれかの周波数帯を用いることになる。

誘電加熱装置１２ａは、グリッド電極、高周波電源を含む。

グリッド電極は、記録紙の搬送方向（Ｘ軸方向）に交互に並べて配置された印加電極部とグランド電極部とを含む。

各印加電極部は、Ｙ軸方向に延びる棒状の電極であり、両端が高周波電源の両極に個別に接続され、高周波電圧が印加される。高周波電源は、処理装置２０によって制御される。すなわち、上記高周波電圧は、処理装置２０によって制御される。

各グランド電極部は、Ｙ軸方向に延びる棒状の電極であり、両端がグランドに接続されている。なお、グランド電極部は、高周波電圧が印加される印加電極部に対して、１８０°位相が反転した高周波電圧が印加される電極であっても良い。以下では、印加電極部とグランド電極部を区別しない場合に「電極部」と総称する。

隣り合う２つの電極部間には、図７に示されるような電界が形成される。以下では、隣り合う２つの電極部を「電極対」とも称する。

この電界中に、インク画像が形成された記録紙が位置したときに、インク画像の加熱がなされる（図８参照）。

なお、電極構成としては、電界が発生するものであれば、図６に示されるようなグリッド電極でなくても良いが、薄いシート状の記録媒体（記録紙）の乾燥を行う場合は、グリッド電極に沿わせて乾燥を行うのが最も効率が良く、グリッド電極を用いることが好ましい。

また、グリッド電極に近いほど電界強度が強くなるので、記録紙をできるだけグリッド電極に近付けた状態で加熱、乾燥を行うのが望ましい。

ここで、電界強度は、電極対の中間の位置が最も強く、各電極部の真上の位置では電界は最も小さくなる（図９参照）。このため、記録紙には、加熱ムラが発生するおそれがあるが、記録紙が一定速度でグリッド電極に沿って移動する場合には、記録紙全体として加熱ムラがほとんど発生しない。

さらに、本実施形態では、グリッド電極における各電極対の間隔を等しくしている。この場合、電極対間の電界強度を等しくできるので、グリッド電極全体として加熱ムラを十分に抑制できる。

コックリング状態検出手段１６としては、種々のものが利用可能であるが、ここでは、ラインレーザ型非接触変位センサ、紙湿度センサについて述べる。

先ず、ラインレーザ型非接触変位センサについて、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を参照して説明する。ラインレーザ型非接触変位センサは、レーザ発光素子、イメージセンサ（例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ）を含む。

ラインレーザ型非接触変位センサは、レーザ発光素子からライン状のプロファイルを持つレーザ光を記録紙に照射し、記録紙で反射された反射光をイメージセンサで受光する（図１０（Ａ）参照）。

イメージセンサは、レーザ発光素子から記録紙の搬送方向（Ｘ軸方向）にずれた位置に配置されている。この場合、記録紙に凹凸がある場合に、記録紙に照射されたレーザ光をイメージセンサから見ると、記録紙の凹凸に対応した曲線として認識される（図１０（Ｂ）参照）。この結果、記録紙のコックリングを検出することが可能になる。このようなラインレーザ型非接触変位センサは高価ではあるが、ダイレクト（直接的）にコックリングを検出できるので、精度の高いコックリング検出が可能になる。

一方、紙湿度センサは、例えば特許第５２１２１６７号公報に記載されたものが挙げられる。小型のヒータと小型の温度計と湿度計を有しており、それらの情報から紙の含水分量を検知するものである。

これはＭＥＭＳ技術で小型化、低コスト化が可能である。また、株式会社ケツト科学研究所の製品である赤外線水分計ＪＥ−７００のような赤外線で測定する構成でも良いが、ややコストは高くなる。

紙湿度とコックリングの関係については、図１１に示されるような相関がある。コックリングが最も少なくなるような紙湿度が測定されれば、その測定された値をテーブルに持ち、ターゲット（目標値）とすることができる。

ここで、コックリングのメカニズムに関して説明する。先にも述べたが、コックリングは、紙上にインク画像が形成されたときに、インクの水分により紙が膨潤し波うちが発生する現象のことであり、インク画像部はインクで膨潤するが、周囲の非画像部は膨潤せず、インク画像部と非画像部との間で膨潤の差が発生することが原因である。

図１１には、紙の含水分量と紙の伸縮との関係の概略が示されている。実際には、紙上にインク滴が付着したときから紙の膨潤が始まり、数十秒経過後に紙の膨潤量は最大になるのだが、ここでは、その最大量について示している。

インク中の水分が紙繊維に浸透し、紙繊維の水素結合が分断されることにより、紙の膨潤が発生するので、紙の含水分量が多いほど紙が伸びているという傾向になる。そして、紙は、自然状態では周囲の湿度に対応した含水分量を持っているが、強制乾燥をかけると、含水分量が低下し、収縮する。

つまり、インク量が多いほど紙の膨潤量は大きくなり、コックリング量も大きくなるのは、図１１からも明らかである。

時間変化を見てみると、図１２（Ａ）に示されるように、インク着弾直後が紙の含水分量が最大であり、時間経過に伴って自然乾燥で含水分量が減少していく。

一方、インク着弾から紙の膨潤までに一定時間を要し、その時間変化が図１２（Ｂ）に示されている。同時刻における、図１２（Ａ）のグラフの縦軸の値（紙の含水分量）と図１２（Ｂ）のグラフの縦軸（紙の膨潤進行率）との積が、実際の紙の膨潤の時間変化となる（図１２（Ｃ）参照）。

この理屈どおりならば、自然乾燥完了時に紙の膨潤はキャンセルされることになるが、現実には完全にはキャンセルされない。これは、紙の膨潤が発生したときの紙繊維間の水素結合が分断されたことで発生したひずみが残留しているからであると考えられる。

したがって、図１２（Ｃ）における最も紙が膨潤している状態（紙の膨潤量が最大となる状態）を経由した場合、残留ひずみも大きくなる。そこで、できるだけ速いタイミングで乾燥をかければ紙を大きく膨潤させないで済むので、残留ひずみを小さくでき、乾燥後の出力画像の品質を向上することができる。ゆえに、迅速な乾燥が求められる。

次に、強制乾燥をかけることによるコックリング抑制方法について説明する。図１３には、紙上のインク画像に強制乾燥をかけたときの乾燥出力（Ｊ）に対する紙の伸縮が示されている。図１３から分かるように、乾燥出力が大きくなるほどインクの水分が蒸発していくので、乾燥出力が大きくなるほど紙の伸びが低減し、ある乾燥出力を境に紙が収縮することになる。

したがって、紙の伸縮がゼロになるように乾燥出力を設定すれば、紙の伸縮を抑制することが可能になる。しかし、熱風加熱やヒートドラム、セラミックヒータに代表される広帯域ＩＲ輻射加熱などのようなコンベンショナルな加熱手段では、紙全体を均一に加熱してしまう。この場合、インク画像部の伸縮量をゼロにしても、非画像部の含水分量も低下してしまい、結果としてインク画像部と非画像部との含水分量との差が少なくはなるものの完全にはなくならないため、コックリングを完全にゼロとすることはできない（図５参照）。

次に、コックリング状態検出手段１６を用いる乾燥出力の特定・設定について述べる。前述したように、コックリング状態検出手段１６を導入した目的は、誘電加熱装置１２ａの最適な乾燥出力を特定することにある。

コックリングはベタ画像で発生しやすい現象であり、インクジェットプリンタ１００（以下では、単に「プリンタ」とも呼ぶ）の出力画像は常にベタ画像であるわけではないということと、コックリングの成長には多少の時間を要することから、インクジェットプリンタ１００の調整時に乾燥出力の特定、設定を行うことが望ましい。そこで、乾燥出力の特定・設定工程は、処理装置２０によって、例えばプリンタの立ち上げ時（起動時）、一定時間間隔で（定期的に）行われる。

以下に、処理装置２０による乾燥出力の特定・設定工程の具体例について図１４を参照して説明する。先ず、図１４に示されるように、例えば記録部１０を用いて記録紙上に記録紙の搬送方向（Ｘ軸方向）に並ぶ複数（例えば６つ）のベタパターン１〜６を含むインクテストパターン（テスト用インク画像）を形成し、複数（例えば６つ）のベタパターン１〜６を誘電加熱装置１２ａのみを用いてベタパターン毎に乾燥出力を異ならせて順次加熱する。この際、均一加熱装置１２ｂは稼動させない。次いで、誘電加熱装置１２ａにより加熱された各ベタパターンについてコックリング状態検出手段１６にてコックリングの測定を行う。そして、コックリングの最も少ない最適な乾燥出力を特定し、該乾燥出力を誘電加熱装置１２ａの乾燥出力として設定する（図１４参照）。

コックリングの測定に際しては、コックリングの成長には多少の時間を要するので、複数のベタパターンを形成後、各ベタパターンをコックリング検出位置（コックリング状態検出手段１６による測定位置）に導いて、静止させた状態で測定を行うことが望ましい。

以上のようにして特定、設定された誘電加熱装置１２ａの乾燥出力によって、誘電加熱装置１２ａによる加熱においてコックリングが発生しない状況を作り上げることが可能になり、下流側の均一加熱装置１２ｂでコックリングゼロの状態を維持したまま乾燥を完了させることが可能になる。

なお、インクテストパターンは、例えばＸ軸方向に細長い単一のベタパターンであっても良い。この場合、ベタパターンのＸ軸方向の異なる複数箇所を上記複数のベタパターンに見立てて乾燥出力の特定・設定工程を行えば良い。

なお、コックリングが最小（ゼロ）となる誘電加熱装置１２ａの最適な乾燥出力は、記録紙の種類（例えば材質、厚さ等）やインクの種類によって変動すると考えられる。したがって、乾燥出力の特定・設定を、実施した後、記録紙の種類やインクの種類が変更されたときに再実施することが好ましい。

具体的には、処理装置２０がインクジェットプリンタ１００に設けられた用紙種別判定部や用紙厚判定部から記録紙の種類が変更された旨の通知を受けたときに、乾燥出力の特定・設定を再実施しても良い。なお、用紙種別判定部や用紙厚判定部は、自動的に判定するものでも良いし、ユーザにより手動で設定されるものでも良い。

また、処理装置２０がインクジェットプリンタ１００のインク種別判定部からインクの種類が変更された旨の通知を受けたときに、乾燥出力の特定・設定を再実施しても良い。なお、インク種別判定部は、インクの種類を自動的に判定するものでも良いし、ユーザにより手動で設定されるものでも良い。

また、記録紙の搬送速度が変わったときにも、最適な乾燥出力は変化するため、乾燥出力の特定・設定工程を、実施した後、記録紙の搬送速度が変更されたときに再実施することが好ましい。

具体的には、記録紙の搬送速度がＮ倍になったときに、乾燥出力もＮ倍にするという比例関係で乾燥出力を設定しても良い。なお、必ずしも比例関係でなくても良く、要は、記録紙の搬送速度がアップしたときに乾燥出力をアップさせ、記録紙の搬送速度がダウンしたときに乾燥出力をダウンさせれば良い。すなわち、記録紙の搬送速度の変化に追従させて乾燥出力を変化させれば良い。この場合、記録紙の搬送速度に応じて必要十分な乾燥出力とすることができ、確実な乾燥と省エネを両立できる。

以上のように構成されるインクジェットプリンタ１００では、処理装置２０は、上位装置（例えばパソコン）から印刷要求を受けると、給紙ローラ対８を駆動して、記録紙（長尺ロール紙）を紙巻き出し部７から記録部１０に送り出す。記録部１０では、紙送り機構１０ｂで記録紙の印刷箇所を吸着保持しつつ下流側に送りながらインクを吐出してインク画像を形成する。インク画像が形成された印刷箇所は、誘電加熱装置１２ａに対向する位置に送られインク画像が最適な乾燥出力で選択的に加熱される。インク画像が選択的に加熱された印刷箇所は、均一加熱装置１２ｂに対向する位置に送られ略全域を略均等に加熱された後、排紙ローラ対１８により下流側に送られ紙巻き取り部１９で巻き取られる。以上の一連の動作が印刷箇所毎に繰り返し行われ、最終的に、記録紙に一連のインク画像が形成される。

以上説明した本実施形態のインクジェットプリンタ１００は、搬送される記録紙（記録媒体）にインク画像を形成する記録部１０と、該記録部１０の記録紙の搬送方向下流側（＋Ｘ側）に配置され、記録紙に形成されたインク画像を選択的に加熱するための誘電加熱装置１２ａ（選択加熱手段）と、誘電加熱装置１２ａの搬送方向下流側（＋Ｘ側）に配置され、インク画像が選択的に加熱された記録紙を加熱するための均一加熱装置１２ｂ（加熱手段）と、記録部１０、誘電加熱装置１２ａ及び均一加熱装置１２ｂを制御する処理装置２０と、を備え、該処理装置２０は、記録紙に発生し得るコックリングを考慮して誘電加熱装置１２ａの出力（乾燥出力）を設定する。

この場合、誘電加熱装置１２ａによるインク画像に対する選択的な加熱が記録紙に発生し得るコックリングを考慮した出力で行われた後、均一加熱装置１２ｂによる記録紙に対する均等な加熱が行われる。具体的には、誘電加熱装置１２ａによってインク画像の水分を十分に除去した後、均一加熱装置１２ｂによって画像部と非画像部との含水分量の差を大きくすることなく（ほぼゼロに保ちつつ）インク画像の例えばグリセリン等の溶剤系を十分に除去することができる。なお、インク画像の水分を十分に飛ばしても、溶剤系が残留していると、裏移り、ブロッキングなどが発生し、乾燥が不十分となる。

この結果、記録紙にコックリングが発生するのを抑制しつつ該記録紙を十分に乾燥させることができる。

結果として、インクジェットプリンタ１００によると、画像品質を向上できる。

また、処理装置２０は、誘電加熱装置１２ａの出力をコックリングの発生が抑制される出力である特定出力（最適な乾燥出力）に設定するため、記録紙にコックリングが発生するのを確実に抑制できる。

また、インクジェットプリンタ１００は、誘電加熱装置１２ａの搬送方向下流側（＋Ｘ側）に配置され、記録紙のコックリング状態を検出するコックリング状態検出手段１６を更に備え、処理装置２０は、記録部１０を用いて記録紙に該記録紙の搬送方向（Ｘ軸方向）に並ぶ複数のベタパターン（部分）を含むインクテストパターンを形成し、複数のベタパターンを誘電加熱装置１２ａのみを用いてベタパターン毎に出力を異ならせて順次加熱し、記録紙における複数のベタパターンそれぞれが形成された部位に対するコックリング状態検出手段１６の検出結果を取得し、誘電加熱装置１２ａの出力とコックリング状態検出手段１６の検出結果との相関をとることにより、特定出力を求める。

この場合、随時、特定出力を迅速かつ容易に求めることができる。

また、処理装置２０が当該インクジェットプリンタ１００の起動時に特定出力を求める場合、プリンタの前回使用時からプリンタの使用環境の変化、記録紙の種類の変化、インクの種類の変化、記録紙の搬送速度の変化等があっても、誘電加熱装置１２ａの出力を最適な特定出力に設定でき、コックリングの発生を安定して抑制できる。なお、最適な特定出力は、例えば経時変化、環境変化（温度変化や湿度変化）等によっても変動すると考えられる。

また、処理装置２０が特定出力を定期的に求める場合、特定出力を前回求めたときからプリンタの使用環境の変化、記録紙の種類の変化、インクの種類の変化、記録紙の搬送速度の変化等があっても、誘電加熱装置１２ａの出力を最適な特定出力に設定でき、コックリングの発生を安定して抑制できる。

また、処理装置２０が、特定出力を求めた後、記録紙の種類が変更された場合に特定出力を再び求める場合、誘電加熱装置１２ａの出力を記録紙の種類に応じた特定出力に設定でき、記録紙の種類によらず、コックリングの発生を抑制できる。

また、処理装置２０が、特定出力を求めた後、インク画像の形成に用いられるインクの種類が変更された場合に特定出力を再び求める場合、誘電加熱装置１２ａの出力をインクの種類に応じた特定出力に設定でき、インクの種類によらず、コックリングの発生を抑制できる。

また、処理装置２０が、特定出力を求めた後、記録紙の搬送速度が変更された場合に変更後の前記搬送速度を取得し、特定出力を搬送速度の変化に追従させた出力に変更する場合、誘電加熱装置１２ａの出力を記録紙の搬送速度に応じた特定出力に設定でき、記録紙の搬送速度によらず、コックリングの発生を抑制できる。

また、コックリング状態検出手段１６が記録紙上における凹凸プロファイルを検出するラインレーザ型非接触変位センサである場合には、コックリング状態を精度良く検出できる。

また、コックリング状態検出手段１６が記録紙の湿度を検出する紙湿度センサである場合には、例えばＭＥＭＳ技術を用いることで小型化や低コスト化を図りつつコックリング状態を検出できる。

また、誘電加熱装置１２ａが、誘電損失の高い誘電体を選択的に加熱するマイクロ波又は高周波（１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの帯域）を用いた誘電加熱装置である場合、効率良くインク画像のみを乾燥させることができる。

また、均一加熱装置１２ｂは、記録紙の略全域に熱エネルギを略均等に与えるため、記録紙の全域を満遍なく（ムラなく）乾燥させることができる。

また、本実施形態の乾燥方法は、搬送される記録紙に形成されたインク画像を選択的に加熱する選択的加熱工程と、該選択的加熱工程でインク画像が選択的に加熱された記録紙を加熱する工程と、を含み、選択的加熱工程は、記録紙に発生し得るコックリングを考慮して行われる。

この場合も、記録紙にコックリングが発生するのを抑制しつつ該記録紙を十分に乾燥させることができる。
結果として、本実施形態の乾燥方法によると、画像品質を向上できる。

また、上記選択的加熱工程は、コックリングの発生が抑制される出力である特定出力（最適な乾燥出力）で行われるため、記録紙にコックリングが発生するのを確実に抑制できる。

また、本実施形態の乾燥方法は、上記選択的加熱工程に先立って、記録紙に該記録紙の搬送方向（Ｘ軸方向）に並ぶ複数のベタパターン（部分）を含むインクテストパターンを形成する工程と、複数のベタパターンをベタパターン毎に出力を異ならせて選択的に加熱する工程と、記録紙の複数のベタパターンそれぞれが形成された部位のコックリング状態を検出する工程と、選択的に加熱する出力とコックリング状態との相関をとり、特定出力を求める工程と、を更に含む。
この場合、随時、特定出力を迅速かつ容易に求めることができる。

図１５には、変形例１のインクジェットプリンタ２００の概略的構成が示されている。インクジェットプリンタ２００は、記録紙としての枚葉紙に対応する構成を有している。

インクジェットプリンタ２００は、記録紙（枚葉紙）が積載される給紙トレイと、該給紙トレイから記録紙を一枚ずつ取り出す給紙ローラ群と、該給紙ローラ群の下流側に配置されたレジストローラ群と、該レジストローラ群の下流側に配置された記録部１０と、該記録部１０の下流側に配置された乾燥装置１２と、該乾燥装置１２の下流側に配置されたコックリング状態検出手段１６と、該コックリング状態検出手段１６の下流側に配置された折り返しローラと、該折り返しローラの下流側に配置された排紙ローラ対と、該排紙ローラ対の下流側に配置された排紙トレイと、を備えている。

変形例１のインクジェットプリンタ２００においても、上記実施形態のインクジェットプリンタ１００と同様にしてコックリングの抑制と確実な乾燥とを両立させることが可能である。

また、上記変形例１では、処理装置２０は、記録部１０を用いて記録紙（枚葉紙）に該記録紙の搬送方向に並ぶ複数のベタパターン（部分）を含むインクテストパターンを形成し、複数のベタパターンを誘電加熱装置１２ａのみを用いてベタパターン毎に出力を異ならせて加熱し、記録紙の複数のベタパターンそれぞれが形成された部位に対するコックリング状態を検出し、誘電加熱装置１２ａの出力とコックリング状態との相関をとることにより特定出力を求めているが、これに限られない。

例えば、変形例２のインクジェット画像形成装置では、処理装置は、記録部１０を用いて記録紙（枚葉紙）にインクテストパターン（例えばベタパターン）を形成し、該インクテストパターンを誘電加熱装置１２ａのみを用いて加熱し、記録紙におけるインクテストパターンが形成された部位に対するコックリング状態検出手段１６の検出結果を取得するサイクルをサイクル毎に誘電加熱装置１２ａの出力を異ならせて複数サイクル行い、サイクル毎の誘電加熱装置１２ａの出力とコックリング状態検出手段１６の検出結果との相関をとることにより、特定出力を求める。

すなわち、変形例２の乾燥方法は、上記選択的加熱工程に先立って、記録紙（枚葉紙）にインクテストパターン（例えばベタパターン）を形成し、該インクテストパターンを選択的に加熱し、記録紙のインクテストパターンが形成された部位のコックリング状態を検出するサイクルをサイクル毎に選択的に加熱する出力を異ならせて複数サイクル行い、サイクル毎の出力とコックリング状態との相関をとり、特定出力を求める工程を更に含む。

変形例２のインクジェットプリンタ及び乾燥方法では、記録紙（枚葉紙）にインクテストパターン（例えばベタパターン）を形成し、該インクテストパターンを選択的に加熱し、該記録紙のコックリング状態を検出することを、選択的に加熱する出力を変えながら繰り返す。すなわち、変形例２では、複数枚の記録紙それぞれのインクテストパターンが形成された１箇所のコックリング状態を検出する。この場合、コックリング状態を高精度に検出でき、ひいては特定出力を精度良く求めることができる。なお、変形例２では、複数枚の記録紙それぞれの１箇所にインクパターンを形成し該箇所のコックリング状態を検出することとしているが、これに代えて、複数枚の記録紙それぞれの複数箇所にインクパターン（例えばベタパターン）を形成し該複数箇所を選択的に加熱する出力を異ならせて乾燥させ該複数箇所のコックリング状態を検出することとしても良い。

なお、上記実施形態及び変形例１のように１枚の記録紙の複数部位のコックリング状態を検出する場合には、部位間でコックリング状態が干渉するおそれがある。そこで、この場合には、隣り合う２つの部位間の間隔をコックリング状態が干渉しない程度の大きさにすることが好ましい。

なお、変形例２においては、迅速化及び省資源化の観点から、できるだけ小サイズの記録紙に極力小さいインクテストパターン（例えばベタパターン）を形成するのが好ましい。

また、上記実施形態及び各変形例のインクジェットプリンタでは、コックリング状態検出手段１６は、均一加熱装置１２ｂの下流側（＋Ｘ側）に配置されているが、均一加熱装置１２ｂの上流側（−Ｘ側）であって誘電加熱装置１２ａの下流側（＋Ｘ側）に配置されても良い。

また、上記実施形態及び各変形例のインクジェットプリンタでは、パソコン等の画像データに基づいてインク画像を形成しているが、これに加えて、原稿画像を読み取るスキャナを備え、該スキャナで読み取られた画像データに基づいてインク画像を形成しても良い。

本発明のインクジェット画像形成装置は、上記実施形態及び各変形例のインクジェットプリンタに限らず、要は、インクジェット方式の画像形成装置であれば良い。

以下に、発明者らが上記実施形態に至った思考過程を説明する。

近年、個人向けのダイレクトメール等、小ロット多品種の印刷ニーズが高まってきている。いわゆる商業印刷用のオフセット印刷などの装置では、印刷版を作成し、同じ印刷物を大量印刷するものであるが、印刷部数が多いほどコストパフォーマンスも時間も優位になってくる。しかし、小ロット多品種といったバリアブル印刷には不向きである。そういった印刷には無版のオンデマンド印刷が適しており、高速の電子写真プロセスを用いたオンデマンド印刷機が普及しつつある。

オンデマンド印刷の手段としては、インクジェット印刷という手段もある。電子写真と比較してシステムが容易で小型化・低コスト化が実現できることから、パーソナル機として普及している。しかしインクノズルの信頼性や印刷速度の観点から、高速機としての開発があまり進んでなかった。

しかし、インクノズルの主走査が不要となるラインヘッドの開発が進み、一気に高速化を実現することが可能となった。システム構成が容易で、画質も電子写真よりも高精細なものを実現できることから、高速機すなわちオンデマンド印刷機としての道が開けてきた。

一方で、乾燥という大きな課題を抱えている。パーソナル機といった低速機種では、インクによる紙の湿潤に関する課題はあるものの、自然乾燥させることで致命的な問題は発生していない。

しかし、高速機となると自然乾燥では追いつかず、印刷物排出後に重ねてストックした場合に、裏移り、ブロッキング、その結果による色抜けなどが発生し、大きな問題となる。

したがって、乾燥工程は必須となる。加熱手段については、ドラムを暖めることによるヒートドラム乾燥、ハロゲンランプや赤外線ヒータを当てることにより乾燥させる輻射乾燥、温風を吹き付けることによる温風乾燥などが主に用いられている。

このような工程は、電子写真における定着工程に相当し、低消費エネルギーを謳ってきたインクジェット技術について、そのメリットを失わせるものとなる。したがって、できるだけ低消費エネルギーで乾燥を実現することが望まれる。

加熱させたい対象はインクであり、紙やローラ等の部品の加熱は不必要なエネルギーの消費を招く。インクのみの選択加熱を行う手段としては、マイクロ波、高周波誘電等の誘電体の双極子の摩擦損失を利用した手段が挙げられる。これは、発熱量が誘電体の誘電率と正接損失に依存しており、水が極端に高い値を示している。

したがって、インクで画像が形成された媒体において、媒体は加熱されず、インクの水分のみが加熱される。さらに、加熱された熱量だけが高周波電界における電力損失となるため、エネルギー効率として圧倒的に優位となる。

マイクロ波の波長帯の方が高周波誘電の波長帯よりも水の正接損失が大きく、高エネルギー密度の加熱が可能になる。しかし、電波漏れ、加熱ムラなどの問題があり、連続的な媒体の出入りのある印刷機においては、マイクロ波による乾燥装置を構成するには、構成が煩雑になりコストもかかる。それに比較して、高周波誘電は容易な構成で加熱手段を構築できるため、印刷乾燥装置などでよく用いられている。

ところで、インクジェット印刷にはコックリングという問題も存在する。これは、紙上にインク画像が形成されたときに、インクの水分により紙が膨潤し波うちが発生する現象のことである。ベタのパッチ画像があったときに、ベタ部はインクで膨潤するが、周囲の非画像部は膨潤しないため、画像の界面で膨潤の差が発生することが原因である。紙上にインク滴が付着したときからコックリングの成長が始まり、数十秒経過後にコックリング量は最大になる。紙繊維への浸透・膨潤のタイムスケールが、そのオーダーである。その後、自然乾燥に伴ってコックリング量は減少するが、完全にゼロになるわけではない。紙の膨潤により発生したひずみが残留しているからである。オフセット印刷のような高品位印刷となると、僅かなコックリングでも品位を落としてしまうものになる。インクジェットは高品位印刷が可能であるがゆえにコックリング対策が重要な課題となる。

１０…記録部、１２ａ…誘電加熱装置（選択加熱手段）、１２ｂ…均一加熱装置（加熱手段）、１６…コックリング状態検出手段（検出手段）、２０…処理装置、１００…インクジェットプリンタ（インクジェット画像形成装置）。

特開平６−２７８２７１号公報

Claims (11)

1. 搬送される記録媒体にインク画像を形成する記録部と、
   前記記録部の前記記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記記録媒体に形成された前記インク画像を選択的に加熱するための選択加熱手段と、
   前記選択加熱手段の前記搬送方向下流側に配置され、前記インク画像が選択的に加熱された前記記録媒体を加熱するための加熱手段と、
   前記選択加熱手段の前記搬送方向下流側に配置され、前記記録媒体のコックリング状態を検出する検出手段と、
   前記記録部、前記選択加熱手段及び前記加熱手段を制御する処理装置と、を備え、
   前記処理装置は、前記選択加熱手段の出力と前記検出手段の検出結果との相関をとることにより、前記コックリングの発生が抑制される前記選択加熱手段の出力である特定出力を求めることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
2. 前記処理装置は、前記記録部を用いて前記記録媒体にインクテストパターンを形成し、該インクテストパターンの複数の部分を前記選択加熱手段のみを用いて部分毎に出力を異ならせて加熱し、前記記録媒体における前記複数の部分それぞれが形成された部位に対する前記検出手段の検出結果を取得することで前記相関をとることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット画像形成装置。
3. 前記処理装置は、当該インクジェット画像形成装置の起動時に前記特定出力を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット画像形成装置。
4. 前記処理装置は、前記特定出力を定期的に求め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インクジェット画像形成装置。
5. 前記処理装置は、前記特定出力を求めた後、前記記録媒体の種類が変更された場合に、前記特定出力を再び求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
6. 前記処理装置は、前記特定出力を求めた後、前記インク画像の形成に用いられるインクの種類が変更された場合に、前記特定出力を再び求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
7. 前記処理装置は、前記特定出力を求めた後、前記記録媒体の搬送速度が変更された場合に、前記特定出力を前記搬送速度の変化に追従させた出力に変更することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
8. 前記検出手段は、前記記録媒体上における凹凸プロファイルを検出するラインレーザ型非接触変位センサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
9. 前記検出手段は、前記記録媒体の湿度を検出する湿度センサであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
10. 前記選択加熱手段は、誘電損失の高い誘電体を選択的に加熱するマイクロ波又は高周波（１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの帯域）を用いた誘電加熱装置であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。
11. 前記加熱手段は、前記記録媒体の略全域に熱エネルギーを略均等に与える均一加熱装置であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインクジェット画像形成装置。