JP6852349B2 - 乾燥装置、インクジェットプリンタシステム - Google Patents

Description

本発明は、乾燥装置と、これを備えたインクジェットプリンタシステムに関する。

液滴吐出方式の印刷装置（本明細書で、インクジェットプリンタと称する）での画像の記録媒体への定着は、記録媒体中に浸透したインクの溶剤成分の蒸発等により強くなる（特に、浸透による効果が大きい）。昨今では、画像形成の出来上がりが美しいこともあり、表面を処理したコート紙などの記録媒体に印刷する要求が強くなってきている。

コート紙は表面がコーティングされているため、インクの浸透が一般的な用紙に比べて少なく、そのために画像の定着強度が落ちる傾向にある。そこで、インクが浸透し易くしたインクジェットプリンタ用のコート紙等も開発されているが、それは用紙を限定することに繋がり、一般的には敬遠されているのが現状である。

さらに、インクが浸透しなくても定着強度を保ち得る油性インクや紫外線硬化型インク等が知られている。しかし、どちらのインクとも人の健康に害を及ぼす可能性のある物質が含まれていることがあり、したがって環境面、健康面での配慮が必要となる。

水性インクを用いて一般的で安価なコート紙上に画像を定着するためには、水性インク内の溶剤を飛ばす熱量を加える必要がある。一方で、コート紙以外の普通紙と呼ばれる用紙では、浸透定着効果も得られるため、そこまでの熱量を必要としない。インクジェットプリンタ本体にコート紙へ加えるべき必要熱量を発生／供給する熱源を備えた場合、普通紙では余剰となり、電源側も余分な設備を必要とする。

そこで、インクジェットプリンタの画像形成部の下流側に、記録媒体へさらに熱を印加できる乾燥装置と称する装置を取り付け可能にし、システムとして成り立たせることが考えられている。このシステムでは、インクジェットプリンタは、コート紙を搬送中にその画像面と接触するローラに画像が取られない程度に加熱する能力を維持し、その他の出力用紙が商品として流通しても画像が維持できるようにする加熱能力を乾燥装置に持たせることにしている。

この乾燥装置では、インクジェットプリンタから出力されたインク画像が乗った記録媒体を、ヒータ等が内包され一定温度に制御された熱ローラ等の熱源に接触させることにより熱を供給し、前述した目的を達成させる。その一方で、インクにもガラス転移点が存在し、それ以上の温度では軟化してしまう。そのため、記録媒体を積み重ねたり巻き取ったりした状態で表面を記録媒体や別ページの画像に接触させたままにして温度が下がると、接触面に接着力が発生し、剥がした時に画像を形成しているインクが取られてしまう不具合が発生する（このような現象を以降は、ブロッキングと称する）。

このブロッキング現象を回避するため、一般的には、温めた記録媒体を冷却することが行われる。上述の乾燥装置では、装置外部の空気を取り込み記録媒体に当て、当該冷却部の空気を吸い出し、空気を機外に排出することで風の流れを作り記録媒体から熱を奪うことで対応している。一方、熱ローラ等で加熱される加熱部（以降は乾燥部と称する）では、記録媒体を加熱し、記録媒体上のインク内の溶剤を飛ばしているため、乾燥部内部の空気は、水分を多く含んだ状態となる。この水分を多く含んだ空気が乾燥部の他の部品に接触すると、冷やされ、凝縮して部品に液滴として付着する問題が発生する。この問題を回避するため、乾燥部の内部部品は断熱材で被覆し、乾燥部内の空気を機外から吸引、排出することを行うことが既に知られている。そして、それでも発生する液滴は、回収してタンクに収める構成が採用されている。

すなわち、今までの装置では、ただ単に水分を多く含んだ状態の空気を排出するため、機外で凝縮し、液滴が発生する問題があった。特許文献１には、空気中の水蒸気を水滴として回収するため、効率を上げる目的で、放熱フィンを用い、加熱源は吸引熱板に限定したものが開示されている。しかしながら、乾燥部内部の結露防止という問題は解消できていない。

本発明は、水蒸気やインク中の溶剤を含む空気を機外に排出しても凝縮しにくいように、空気から熱を奪い、空気中の水蒸気や溶剤を滴状にした後、液滴の形態で回収し、空気は機外に排出することが可能な乾燥装置と、これを備えたインクジェットプリンタシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る乾燥装置は、乾燥部内の空気を吸い込み、機外に排出するまでに記録媒体の搬送経路の幅の範囲から外れた位置を介してダクトが通過する流路と、前記ダクトに前記乾燥部から出た記録媒体を冷却する冷却部からの空気が前記外れた位置で合流する合流部と、を有し、前記流路を屈曲させた流路として形成し、前記ダクト内の前記合流部から前記機外に排出されるまでの流路内で、前記乾燥部からの水やインク内の溶剤を含んだ空気を冷却する、ことを特徴とする。

本発明によれば、乾燥部から生じた、水分を多く含んだ空気から水や溶剤等を回収し、機外での凝縮による液滴発生を防止できる。

本発明に係るインクジェットプリンタシステムの第１の実施形態を説明するための図である。 乾燥装置を前面側から見た斜視図である。 乾燥装置を正面から見た時の装置断面を示し、装置内部について説明するための図である。 乾燥装置を背面側から見た斜視図で、装置外観について説明する図である。 乾燥装置を背面側から見た斜視図で、外装カバーを外した状態について説明する図である。 乾燥装置を背面側から見た斜視図の状態で外装カバーを外した、装置の吸引ダクトの内部について説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。

＜実施形態１＞ 本発明の実施形態では、比較的高温となった水分を多く含んだ空気を４５℃以下に低下させ、かつ、その時に液滴が発生しないようにしている。このために、ダクトの経路を屈曲させて経路長を長くすることで、水分を多く含んだ空気を、ダクトを通過する際に徐々に冷やす。更に、この冷却効率を上げるためには、飽和空気とダクトとの接触表面積を増やしたり、ダクトに熱伝導率の高い材料を用いたりする。しかしながら、本発明の対象となる空気内には溶剤成分も含まれているため、使用される材料は、耐溶剤材料を用いるのが好ましい。実施例の実材料は、耐溶剤性が高いステンレス（例えばＳＵＳ３０４）であるが、ステンレスは鋼材の中でも、熱伝導率が低いため、放熱性は弱い。そこで、乾燥部から吸引した空気と記録媒体を冷却する冷却部からの低温空気を合流させて温度低下を促進させる構造を採用している。

前記本発明の特徴について、図面を参照して詳細に説明する。 図１は、本発明に係る乾燥装置が組み合わせられるインクジェットプリンタシステムの一実施形態を説明するための図である。 ロール状に巻かれた長尺に連続した記録媒体Ｗは、アンワインダーＵＷから送り出され、塗布装置Ｃにて記録媒体Ｗに液剤等を塗布され、前処理が施される。その後、インクジェットプリンタＰで記録媒体Ｗ上に文字や画像を印刷され、記録媒体Ｗは乾燥装置Ｄに送り込まれる。乾燥装置Ｄでは加熱／冷却工程を経て記録媒体ＷがリワインダーＲＷで巻き取られ、一連の印刷工程が終了する。

図２は、乾燥装置を前面側から見た斜視図であり、装置外観について説明するための図、図３は、乾燥装置を正面から見た時の装置断面を示し、装置内部について説明するための図である。 乾燥装置Ｄに送り込まれた記録媒体Ｗは、先ず、２本の従動ローラを上下に位置を移動できるように備えたダンサーローラユニット１が、記録媒体Ｗを重力方向に引っ張る方向に自らの重力を印加する。

次いで、記録媒体Ｗの有無を検出するセンサ２を通過し、装置は記録媒体Ｗの入力部での有無を検出する。その後、センサによって温度を検出する。ついで、乾燥部３を通過することによって記録媒体Ｗは加熱され、画像の記録媒体への定着を促進する。乾燥部３は、ヒータを内蔵し、表面温度を所望の温度に制御された６本の熱ローラを備える。この熱ローラは、記録媒体Ｗに従動回転するように設置されたものである。

また、装置の誤動作や暴走によって記録媒体Ｗに過剰な張力が印加されることになった場合、装置内部の機構部の破壊防止のため、内部に刃物を有するカッター機構４が設けてある。このカッター機構４は記録媒体Ｗの張力及びその張力の増加スピードによって、前記記録媒体Ｗを切断できる機構である。

それらを通過した後、記録媒体Ｗを冷却する冷却部５に送り込まれる。冷却部５には複数本の従動ローラが設けてあって、記録媒体Ｗを図示のように上下に行き来させるパスを形成している。冷却部５内の複数の冷却ファン６が空気を下から上に吹き付け冷却している。また、吸引口７は設備によって吸引されている。冷却ファン６によって送り出された空気は、記録媒体Ｗに当って沿うような流れを作り、吸引口７に吸い込まれる経路をたどる。冷却部５を記録媒体Ｗが通過することで、記録媒体Ｗの冷却が完了する。冷却経路の長さや、冷却風の風量及び温度は、乾燥部３で加えられた熱量や記録媒体Ｗの熱容量によって決定され、装置の仕様により変化し、設計時に決められる。

冷却部５を通過後、アウトフィールドローラ８と、アウトフィールドローラ８ともに記録媒体Ｗを挟む加圧ローラ９がある。アウトフィールドローラ８は、モーター等の駆動源に接続され、ダンサーローラユニット１の状態（上下方向の位置）によってその速度を微調整出来る駆動ローラである。これらアウトフィールドローラ８と加圧ローラ９により、駆動源の回転で記録媒体Ｗを搬送出来る。

図４は、乾燥装置を背面側から見た斜視図で、装置外観について説明する図である。 吸引口７は乾燥装置Ｄの背面から見ると上方位置にある。空気は矢印方向に吸引される。吸引口７は、ホース等の乾燥装置Ｄとは別の配管設備に接続される。

図５は、乾燥装置を背面側から見た斜視図で、外装カバーを外した状態について説明する図である。 冷却部５と乾燥部３内の空気を吸引口７へ導くダクト１０があって、外部吸引設備によって乾燥装置内部の空気は矢印方向に排出される。

図６は、乾燥装置を背面側から見た斜視図の状態で外
装カバーを外した、装置の吸引ダクトの内部について説明する図である。 乾燥部３とダクトは図中の符号１１〜１３で示した部位でつながれており、乾燥部３内の空気をダクト１０内に吸い込む。ダクト１０内は複数の仕切り板１５によってカスケード状に仕切られており、屈曲した流路からなっている。吸い込まれた空気は矢印に沿った経路を通過する。この屈曲した流路中で空気は開口部１４までに、直線状の流路よりも長い冷却時間を有することを意味する。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト１０内の気流の流れの大略を説明するための図である。 本実施形態では、既述のように、ダクト１０を屈曲させて流路を長く伸ばすための手段として、複数の仕切り板１５によってダクト１０内をカスケード状に仕切っている。

この構成では、ダクト１０内で結露した液滴は、ダクト１０の下部（図示の部位１６）が細い形状となっているので、該部位１６の近傍に重力で集まる。部位１６の下部には回収部があって、液をタンクに回収する。冷却部５とダクト１０は図示した開口部１４でつながっている。上述した乾燥部３からの空気は、ダクト１０内の開口部１４近傍（合流混合部）にて合流、混合され、冷却、除湿される。開口部１４近傍でぶつかり合流した空気は図示の矢印に沿って吸引口７に排出される。

＜実施形態２＞ 図８は、本発明の第２の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。 この実施形態２は、仕切り板１５の配置を横方向に変えて、流路を屈曲させた構成のものである。ダクト１０の内部は仕切り板１５で仕切られ、乾燥部３から吸いだされた空気は図中矢印で示す経路を通って開口部１４で他の吸引気流と合流し、吸引口７に到達する。すなわち、図７に示した実施形態１の構成では、気流は上下に蛇行して流れる流路をとるが、本実施形態のように左右に流路をとる。このような構成としても問題ない。

＜実施形態３＞ 図９は、本発明の第３の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト１０内の気流の流れの大略を説明するための図である。 この、実施形態３は、仕切り板１５による仕切りを横方向でなく、上方から見て厚み方向で仕切るものとして流路を屈曲させた構成のものである。ダクト１０内部は仕切り板１５で仕切られ、乾燥部３から吸いだされた空気は図中矢印経路を通って開口部１４で他の吸引気流と合流し吸引口７に到達する。図７や図８に示した構成では、気流は上下もしくは左右に蛇行して流れる流路をとるが、本実施形態では図９に示すように奥行き方向に流れる流路をとる。このようなダクト１０の形状、構造であってもよい。

＜実施形態４＞ 図１０は、本発明の第４の実施形態に係る乾燥装置の概略構成と、ダクト内の気流の流れの大略を説明するための図である。 この実施形態４は、仕切り板に変えて、管を用いて流路を屈曲させた構成のものである。先に説明した各実施形態では、ダクト１０内部を仕切り板１５で仕切り、乾燥部３から吸いだされた空気が図中矢印で示した経路を通って開口部１４で他の吸引気流と合流して吸引口７に到達する。そのため、流路の仕切りを仕切り板１５で行っていたが、本実施形態では、流路をホースやチューブの様な管１５ｈで仕切る構成としている。このような仕切りの構造であっても問題ない。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ ：ダンサーローラユニット２ ：センサ３ ：乾燥部４ ：カッター機構５ ：冷却部６ ：冷却ファン７ ：吸引口８ ：アウトフィールドローラ９ ：加圧ローラ１０ ：ダクト１４ ：開口部１５ ：仕切り板１６ ：部位Ｃ ：塗布装置Ｄ ：乾燥装置Ｐ ：インクジェットプリンタＲＷ ：リワインダーＵＷ ：アンワインダーＷ ：記録媒体

特開平１１−０１４２５８号公報

Claims (7)

1. 記録媒体を乾燥するための乾燥部と、前記乾燥部から搬送された記録媒体を冷却する冷却部と、前記乾燥部内の空気を前記記録媒体の搬送経路の幅の範囲から外れた位置を介して機外に排出するダクトと、前記ダクトに、前記乾燥部から出る空気と冷却部からの空気が前記外れた位置で合流する合流部とを有し、前記合流部から前記機外に排出されるまでの流路内で、前記乾燥部からの水や溶剤を含んだ空気を冷却する、ことを特徴とする乾燥装置。
2. 請求項１に記載の乾燥装置において、前記ダクトは、屈曲した流路からなることを特徴とする乾燥装置。
3. 請求項２に記載の乾燥装置において、前記ダクトは、仕切り板を用いて流路を屈曲させてあることを特徴とする乾燥装置。
4. 請求項２に記載の乾燥装置において、前記ダクトは、管を用いて流路を屈曲させてあることを特徴とする乾燥装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の乾燥装置において、前記ダクトの下部に液滴を回収する回収部を配してなる、ことを特徴とする乾燥装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の乾燥装置において、前記ダクトにステンレス製を用いている、ことを特徴とする乾燥装置。
7. インクジェットプリンタに、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の乾燥装置を組み合わせてなることを特徴とするインクジェットプリンタシステム。

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