JP7040177B2

JP7040177B2 - 乾燥装置及び液体吐出装置

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Publication number: JP7040177B2
Application number: JP2018051717A
Authority: JP
Inventors: 順二中井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP2019162773A

Description

本発明は、乾燥装置及び液体吐出装置に関する。

インクジェットプリンタでは、水性顔料インクに高沸点溶剤を含有させ、ヘッド内でのインクの乾燥を防止している。また、インクジェットプリンタでは、メディアに吐出されたインクを乾燥させることにより、画像を最適化してメディアに定着させている。インクの乾燥方法としては、例えば、赤外線（IR）を作像面のインクに照射し、インク内の水分子又は高沸点溶剤分子を共振させて、分子振動によりインクを自己発熱させることで、気化・蒸発させて乾燥させる技術がある。

例えば、特許文献１（特開２０１７－１２８０３９号公報）では、赤外線を吸収する赤外線吸収剤と、赤外線吸収剤を溶解又は分解させる溶媒とを含むインクを媒体に吐出し、赤外線光源から媒体上のインクに赤外線を照射することにより、インクに含まれる溶媒の少なくとも一部を揮発除去する技術が開示されている。また、特許文献２（特許第５７７２３８２号公報）では、液体を噴射して記録処理された記録媒体に対し、液体に含まれる水の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線と、液体に含まれる溶剤の吸収波長帯域内において極大波長を有する赤外線とを照射する技術が開示されている。

しかしながら、従来技術は、メディアの温度上昇を防止することが困難であるという問題がある。具体的には、従来技術は、メディア上に吐出されたインクの水分や溶剤を効率良く乾燥させようとしているものの、赤外線の照射によってメディア自体の温度が上昇する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メディアの温度上昇を防止することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る乾燥装置は、媒体に接触又は近接して前記媒体を加熱する第１の加熱部と、前記媒体に形成された液体塗布部分を、赤外線の輻射により非接触で加熱する第２の加熱部と、前記媒体の温度を検出する温度検出部と、検出された前記媒体の温度が第１の温度以上である場合に、該媒体の温度が下がるように前記第１の加熱部の動作を制御する第１の加熱制御部と、前記第２の加熱部と前記媒体との間に配置され、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長を遮断し、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長を透過するフィルタとを有する。

本発明によれば、メディアの温度上昇を防止することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る液体吐出装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る液体吐出装置の乾燥部の構成例を示す図である。図３は、石英ガラス管ヒータの断面図である。図４は、実施の形態１に係る乾燥部の機能構成例を示すブロック図である。図５は、実施の形態１に係るフィルタの波長に対する透過率の特性の例を示す図である。図６は、実施の形態１に係るフィルタの冷却の例を示す図である。図７は、実施の形態１に係る成分検出について説明する図である。図８は、実施の形態１に係るメディア上にインクを吐出し、ＦＴ－ＩＲ分析により成分検出結果の例を示す図である。図９は、実施の形態１に係るインクの共振波長の例を説明する図である。図１０は、実施の形態１に係るＤＵＴＹの決定処理の流れの例を示すフローチャートである。図１１は、実施の形態１に係るＤＵＴＹの決定の例を説明する図である。図１２は、実施の形態１に係るフィルタの波長に対する透過率の特性の例を示す図である。図１３は、実施の形態１に係る液体吐出装置の乾燥部による処理の流れの例を示すフローチャートである。図１４は、実施の形態１に係る液体吐出装置の乾燥部による処理の流れの例を示すフローチャートである。図１５は、実施の形態１に係る液体吐出装置の乾燥部による処理の流れの例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る乾燥装置及び液体吐出装置の実施の形態を説明する。以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施の形態は、内容を矛盾させない範囲で、適宜組み合わせることができる。

（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１に係る液体吐出装置１００のハードウェア構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る液体吐出装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、液体吐出装置１００は、制御部１０１を備える。また、液体吐出装置１００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を備える。液体吐出装置１００は、ＣＰＵ１０２に対して、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４と、不揮発性メモリ（NVRAM：Non‐Volatile RAM）１０５と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０６とを接続する。

ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０２が実行するプログラムや、その他の固定データ等を格納する。ＲＡＭ１０４は、画像データ等を一時格納する。不揮発性メモリ１０５は、液体吐出装置１００の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ１０６は、各種信号処理や並び替え等を行なう画像処理、その他装置全体を制御するための入出力信号を処理する。

また、制御部１０１は、Ｉ／Ｆ１０７と、印刷制御部１０８と、主走査モータ駆動部１０９と、副走査モータ駆動部１１０と、ヒータ制御部１１１と、Ｉ／Ｏ１１２とを備える。また、制御部１０１は、操作パネル１１３と、環境センサ１１４と、成分検出部１１５とを接続する。

Ｉ／Ｆ１０７は、ホスト側との間でデータや信号を送受するインタフェースである。具体的には、Ｉ／Ｆ１０７は、情報処理装置、画像読取装置、撮像装置等のホストのプリンタドライバが生成した印刷データ等を、ケーブルやネットワーク等を介して受信する。つまり、制御部１０１に対する印刷データの生成出力は、ホスト側のプリンタドライバによって行なわれても良い。ＣＰＵ１０２は、Ｉ／Ｆ１０７に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析する。そして、ＡＳＩＣ１０６にて画像処理やデータの並び替え処理等が行なわれ、画像データが印刷制御部１０８やヘッドドライバ１１６に転送される。

印刷制御部１０８は、液体吐出ヘッド１２１を駆動するための駆動波形を生成するとともに、液体吐出ヘッド１２１がノズルから液体を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段を選択駆動させる画像データ及びそれに伴う各種データを、ヘッドドライバ１１６に出力する。

印刷制御部１０８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ構成となっていても良い。印刷制御部１０８は、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することによって所望の機能を発揮する。

印刷制御部１０８のＣＰＵが実行するプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（FD）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。

さらに、印刷制御部１０８のＣＰＵが実行するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることで提供するように構成しても良い。また、印刷制御部１０８のＣＰＵが実行するプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。

主走査モータ駆動部１０９は、主走査モータ１１７を駆動する。主走査モータ１１７は、駆動により、液体吐出ヘッド１２１を備えたキャリッジ１２０を主走査方向に移動させる。副走査モータ駆動部１１０は、副走査モータ１１８を駆動する。副走査モータ１１８は、駆動により、液体吐出ヘッド１２１による液体の吐出対象となるメディア等を搬送する搬送部材１２２を動作させる。ヒータ制御部１１１は、ヒータ１１９の制御を行なう。本実施の形態において、ヒータ１１９は、後述するメディアヒータ１１９ａ、赤外線ヒータ１１９ｂ等に対応する。メディアヒータ１１９ａは、メディアの温度を調整する。赤外線ヒータ１１９ｂは、赤外線をメディア上のインクに対して輻射することにより乾燥させる。

Ｉ／Ｏ１１２は、環境センサ１１４や成分検出部１１５からの情報を取得し、液体吐出装置１００の各部の制御に要する情報を抽出する。例えば、環境センサ１１４は、環境温度や環境湿度等を検出する。また、成分検出部１１５は、メディア上に吐出されたインクの成分を検出する。なお、Ｉ／Ｏ１１２は、環境センサ１１４や成分検出部１１５以外の各種センサからの情報も入力する。操作パネル１１３は、各種情報の入力や表示を行なう。

ここで、液体吐出装置１００における印刷制御処理の概略について説明する。

液体吐出装置１００のＣＰＵ１０２は、Ｉ／Ｆ１０７の受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ１０６にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行なって印刷制御部１０８に転送する。

印刷制御部１０８は、所要のタイミングでヘッドドライバ１１６に画像データや駆動波形を出力する。詳細には、印刷制御部１０８は、ＲＯＭ１０３に格納されてＣＰＵ１０２で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換して増幅することにより、１つの駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形を生成する。

なお、画像出力するための画像データ（例えば、ドットパターンデータ）の生成は、例えばＲＯＭ１０３にフォントデータを格納して行なっても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップに展開して液体吐出装置１００に転送するようにしても良い。

ヘッドドライバ１１６は、入力される画像データ（例えば、ドットパターンデータ）に基づいて、印刷制御部１０８から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを、選択的に液体吐出ヘッド１２１の圧力発生手段に対して印加することにより、液体吐出ヘッド１２１を駆動する。

ここで、熱膨張によるコックリングの発生について説明する。乾燥によってメディアが急激に加熱される場合は、メディアの熱膨張によりプラテン上のメディアが波打ち（コックリング）して、メディアが液体吐出ヘッド１２１と擦れたり、ジャムが発生したりする場合がある。また、プラテン上でメディアが熱膨張することにより、インクの着弾位置が膨張によって発生する誤差の分だけずれが発生する。色間の乾燥でこのような誤差が発生する場合は、メディアを冷却したり、色間での位置合わせを実施したりすることで解消する場合があるものの、ドット位置の調整をフィードバック制御で調整するには、読取装置や冷却装置等を追加することにより、装置が大きくなってしまう。

本実施の形態では、メディアを加熱することなくインクのみを加熱して乾燥させるので、メディアの熱膨張を低減させ、着弾位置のずれを抑制することが可能となる。従って、コックリングを低減することで、画像品質や搬送品質を向上することができる。本実施の形態において、ホスト側のＰＣは、メディアに関する制御情報を保持する。メディアに関する制御情報としては、例えば、ＩＣＣプロファイル、ヒータの制御条件（例えば、温度制御値や出力波長、乾燥時間等）、インクリミッター、メディアの送り量等のパラメータ値が格納される。ホスト側のＰＣでは、印字のための各種設定条件の中に、乾燥に関するパラメータのデータが含まれ、メディアに応じたＩＲ波長特性やＩＲ強度データがあり、乾燥に関するパラメータに応じて赤外線ヒータ１１９ｂが制御される。

図２は、実施の形態１に係る液体吐出装置１００の乾燥部１５０の構成例を示す図である。乾燥部１５０は、「乾燥装置」に対応する。

図２に示すように、液体吐出装置１００の乾燥部１５０には、環境センサ１１４と、成分検出部１１５と、メディアヒータ１１９ａと、赤外線ヒータ１１９ｂ_１と、赤外線ヒータ１１９ｂ_２とが含まれる。赤外線ヒータ１１９ｂ_１の照射面には、フィルタ１２５Ａが設置される。赤外線ヒータ１１９ｂ_２の照射面には、フィルタ１２５Ｂが設置される。なお、赤外線ヒータ１１９ｂ_１と赤外線ヒータ１１９ｂ_２とを区別しない場合は、赤外線ヒータ１１９ｂと呼ぶ。同様に、フィルタ１２５Ａとフィルタ１２５Ｂとを区別しない場合は、フィルタ１２５と呼ぶ。また、環境センサ１１４、成分検出部１１５、赤外線ヒータ１１９ｂ、フィルタ１２５は、図示した数に限られるものではない。

メディアヒータ１１９ａは、メディアの温度を調整するためのヒータである。メディアヒータ１１９ａは、「第１の加熱部」に対応する。赤外線ヒータ１１９ｂは、メディア上のインクに対して赤外線を輻射し、乾燥させるためのヒータである。赤外線ヒータ１１９ｂは、「第２の加熱部」に対応する。フィルタ１２５は、赤外線ヒータ１１９ｂによって輻射される赤外線の通過を制限する。環境センサ１１４や成分検出部１１５は、各位置において、温度やインクの成分を検出する。

図３は、石英ガラス管ヒータの断面図である。図３に示すように、赤外線ヒータ１１９ｂが石英ガラス管ヒータ（遠赤外線）である場合は、フィラメントがニクロム線で構成される。ニクロム線は、７００℃～８００℃に加熱され、ピーク波長３μｍの赤外線を発生する。石英ガラスは３．５μｍ以上の波長の赤外線を通さない。このため、ニクロム線で発生した３．５μｍ未満の赤外線が、ニクロム線よりガラス管を透過して放射される。その後、ガラス管内部のニクロム線により、石英ガラス管の表面が２００℃～４００℃に暖められ、ガラス管の表面から４μｍ～６μｍの赤外線が発生する。本実施の形態では、フィルタ１２５を用いて赤外線を通過させる波長を管理し、赤外線ヒータ１１９ｂからメディア上のインクに赤外線を輻射させる。

フィルタ１２５は、各種の赤外透過材料を基板に使用し、真空蒸着により非吸収性の多層膜を形成し、薄膜の干渉によって任意の波長のみを透過する。すなわち、フィルタ１２５は、ある特定の波長のみを透過する。

図４は、実施の形態１に係る乾燥部１５０の機能構成例を示すブロック図である。

図４に示すように、乾燥部１５０は、メディアヒータ制御部１５１と、ＩＲヒータ制御部１５２とを有する。

メディアヒータ制御部１５１は、メディアヒータ１１９ａによる加熱を制御する。メディアヒータ制御部１５１は、「第１の加熱制御部」に対応する。例えば、メディアヒータ制御部１５１は、環境センサ１１４によって検出された媒体の温度が第１の温度以上（例えば、６０℃以上）である場合に、メディアヒータ１１９ａによる加熱温度を下げる制御を行なう。また、例えば、メディアヒータ制御部１５１は、メディアとインクとの赤外線共振波長が所定範囲内である場合に、メディアヒータ１１９ａによる加熱温度を下げる制御を行なう。

ＩＲヒータ制御部１５２は、赤外線ヒータ１１９ｂによる加熱を制御する。ＩＲヒータ制御部１５２は、「第２の加熱制御部」に対応する。例えば、ＩＲヒータ制御部１５２は、インクの温度が第２の温度以上（例えば、８０℃以上）である場合に、赤外線ヒータ１１９ｂによる加熱温度を下げる制御を行なう。また、例えば、ＩＲヒータ制御部１５２は、メディアとインクとの赤外線共振波長が所定範囲内である場合に、赤外線ヒータ１１９ｂによる加熱温度を下げる制御を行なう。また、例えば、ＩＲヒータ制御部１５２は、インク成分の吸光度と、インクの乾燥状態における吸光度とが所定範囲内でない場合に、赤外線ヒータ１１９ｂによる加熱温度を上げる制御を行なう。

図５は、実施の形態１に係るフィルタ１２５の波長に対する透過率の特性の例を示す図である。図５において、縦軸は透過率を表し、横軸は波長を表している。

図５に示すように、フィルタ１２５の一つであるフィルタＡ１（破線で示す）は、波長が３．２μｍ未満の赤外線を透過し、波長が３．２μｍ以上の赤外線は遮断するフィルタである。また、フィルタ１２５の一つであるフィルタＡ２（実線で示す）は、波長が２．８μｍ以上の赤外線を透過し、波長が２．８μｍ未満の赤外線は遮断するフィルタである。このようなフィルタを重ねることにより、波長が２．８μｍ～３．２μｍである赤外線だけを透過し、この波長以外の赤外線は遮断するフィルタとすることができる。

図６は、実施の形態１に係るフィルタ１２５の冷却の例を示す図である。

例えば、フィルタ１２５の近傍に赤外線ヒータ１１９ｂのランプを設けているため、フィルタ１２５の温度が上昇すると、フィルタ１２５から赤外線が照射されてしまう。このため、図６に示すように、フィルタ１２５自体の温度上昇を抑制するために、空気を流すことで、室温状態で維持されるように冷却しても良い。

図７は、実施の形態１に係る成分検出について説明する図である。

有機物は主に、炭素、酸素、水素から構成され、元素分析から物質を特定することは困難である。これら構成元素の繋がり方で、物性が変化する。有機物を特定する場合は、元素の結合の仕方が重要である。元素の結合の仕方を分析する方法として、ＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）分析がある。この分析方法は、有機物が赤外領域に吸収を持ち、この吸収が分子構造に由来することを利用している。図７に示す分子（分子構造を模式的に示す）が存在するものとして、以下説明する。

有機物にはアルコール、エーテル等の元素と結合状態の組み合わせが存在する。図７で示される実線や破線、一点鎖線で囲まれた部分の繋がり方が結合状態の組み合わせに該当する。有機物に赤外光を照射した場合、この繋がり方ごとに、吸収する赤外光が異なる。従って、赤外光を分けて照射していき、そのときの吸収割合が判明すれば、どのような結合分子が存在するかが推定できる。

図８は、実施の形態１に係るメディア上にインクを吐出し、ＦＴ－ＩＲ分析により成分検出結果の例を示す図である。図８において、縦軸は吸光度（又は透過率）を表し、横軸は波数を表している。

波数は、照射している赤外光の波長に対応する値である。波長は通常、長さの単位（μｍ）で示されるが、ＦＴ－ＩＲ分析においては、その逆数で表すことが多い。これは、光のエネルギーが波長の逆数（波数）に比例していることから、波数が使用される。波数の単位は「ｃｍ^－１」で表され、「カイザー」と呼ばれる。

吸光度は、当たった光がどれだけ透過又は反射し、強度が弱まっているかを示した値である。なお、透過率は、当たった光がどれだけ透過するかを示す値であり、吸収がなければ１００パーセントとなる。

図８では、塩ビ（塩化ビニル）メディア上にインクを吐出し、乾燥させたときのＦＴ－ＩＲ分析の結果を例に挙げる。図８に示すように、３３００ｃｍ^－１付近、１６５０ｃｍ^－１付近、１１００ｃｍ^－１付近に吸収が見られ、インク成分の波数が検出されている。また、２９００ｃｍ^－１付近、１７３０ｃｍ^－１付近、１２５０ｃｍ^－１付近の波数は、塩ビメディアの成分が検出されている。これらの情報から、塩ビメディアを使用するときのインクの乾燥度合いが検出できる。このように、異なる樹脂では、異なるスペクトルを示す。

ここで、塩化ビニルを使用したメディアの共振波長について説明する。

他種モノマーとの共重合体の例を、その特性とともに以下で説明する。
塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体
工業化されているものは酢酸ビニル含量が５パーセント～２０パーセントのもので、ＰＶＣホモポリマーに比べ、成型温度が低い、溶解性や接着性が大きい等の特徴を持つ。酢酸ビニルが低含量のものは、フローリングのシート等に用いられることがある。酢酸ビニルが高含量のものは、溶解性を利用して塗料等に用いられることがある。

塩化ビニル／エチレン共重合体
エチレン含量が数パーセントのものまで共重合体が工業化されている。熱安定性が高く、内部可塑化効果により成型性が向上する。ポリ塩化ビニルを赤外吸収スペクトルから特定するには、Ｃ－Ｃ１伸縮振動による特性吸収が利用される。ＰＶＣをＦＴ－ＩＲにて成分分析した結果、３０００ｃｍ^－１付近には主鎖のＣＨ２、ＣＨの伸縮振動、１４３０ｃｍ^－１付近にそれらの変角振動が見られる。Ｃ－Ｃ１の伸縮振動は、６９３ｃｍ^－１、６３０ｃｍ^－１、６２０ｃｍ^－１にブロードであるが、強い吸収として現れる。ＰＶＣであることの確認は、この６２０ｃｍ^－１、６３０ｃｍ^－１と、１２５０ｃｍ^－１の吸収の存在によりなされることが分かった。

別のＰＶＣの包装用フィルムであるが、共にＰＶＣの特性吸収を持ち、また、１７４０ｃｍ^－１付近にエステル基のＣ＝Ｏによる、大きい吸収が共通して見られる。しかし、１６００ｃｍ^－１付近、１３００ｃｍ^－１付近、２００ｃｍ^－１付近、１１００ｃｍ^－１付近のスペクトルの違いから、共重合体ＶＣ／ＶＡｃのフィルムと、可塑剤ＤＯＰを含むＰＶＣとであると推定される。

次に、ポリエステルを使用したメディアの共振波長について説明する。

熱可塑性ポリエステルは、ジカルボン酸とジオールの縮重合によってつくられる。テレフラル酸とエチレングリコールから合成されるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）はその代表であり、繊維、フィルム、ボトル等として広く利用されている。汎用エンプラであるポブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）は、耐熱性、耐薬品性に優れ、フィルム等として使われる。

ＰＥＴ（テトロン厚さ４μｍ）のＦＴ－ＩＲ分析結果では、３０００ｃｍ^－１付近の吸収が弱い。芳香環についたエステル基に特徴的な吸収が１７２０ｃｍ^－１付近（－Ｃ＝Ｏの伸縮振動）、１２６０ｃｍ^－１付近（＝Ｃ－Ｏの伸縮振動）、１１２０ｃｍ^－１付近（Ｃ－Ｏの伸縮振動）に、それぞれブロードな強い吸収として現れる。その他、芳香環のＣ－Ｈ変角振動による鋭い吸収が１０２０ｃｍ^－１付近、７３０ｃｍ^－１付近に見られる。

これらの吸収は、何れもテレフタル酸エステルに基づくものであり、ＰＢＴフィルムにも、これらの吸収が共通して認められる。ＰＥＴとＰＢＴとの最も大きい違いは、３０００ｃｍ^－１付近、及び、１４５０ｃｍ^－１付近の大きさにある。ＰＥＴでは、ＣＨ_２による吸収はごく小さい。ＣＨ_２が４つ連続するＰＢＴでは、２９５０ｃｍ^－１付近にメチレン基によるν（Ｃ－Ｈ）の大きい吸収が現れ、また、１４５０ｃｍ^－１付近に同じくメチレン基によるδ（Ｃ－Ｈ）の大きい吸収が現れる。

図９は、実施の形態１に係るインクの共振波長の例を説明する図である。なお、図９では、メディアが塩化ビニルである場合の例を示す。

図９に示すように、例えば、インクの乾燥（蒸発）に関わる成分は、水、蒸発を防止する高沸点溶剤（第一溶剤）、水分の蒸発によりインク表面に膜を作る造膜促進剤や界面活性剤等の機能を有する溶剤（第二溶剤）がある。インクのＦＴ－ＩＲ分析結果から、共振波長は、水が３μｍ、第一溶剤が９μｍ、第二溶剤が６μｍであることが分かった。

次に、実施の形態１に係るメディアヒータ１１９ａの制御について説明する。

メディアヒータ１１９ａの温度設定については、液体吐出装置１００の操作パネル１１３やホスト側のＰＣ等により行なうことができる。例えば、ヒータのＯＮ、ＯＦＦ設定や、温度の設定を制御することができる。メディアヒータ１１９ａをＯＮ、ＯＦＦ制御する周期（区切り）は１秒である。但し、１つの周期内でもＯＮ又はＯＦＦのどちらかではなく、点灯率（ＤＵＴＹ）に応じてＯＮ、ＯＦＦの状態を切り替えたり、ソフトスタート、ストップによりＯＮ、ＯＦＦの状態を繰り返したりする。

温度の設定の制御は、サーミスタ等の温度検出素子のフィードバックをＡＤ変換して取得した検出データを演算処理し、温度制御に使用するデータに変換することで実現する。温度検知の周期は、制御に使用される温度を確定する周期である。

サーミスタで検出される周期を１００ｍｓｅｃで、サーモパイルで検出される周期を１０ｍｓｅｃで、検出されたデータ１０点の上下４点をカットし、残り６点のデータを平均する。従って、サーミスタでの温度検出の周期は１００ｍｓｅｃになり、サーモパイルでの温度検出の周期は１００ｍｓｅｃになる。

温度検出に対し、設定温度を下回るとＯＮにし、設定温度を上回るとＯＦＦにする。メディアヒータ１１９ａの各ヒータによって異なるが、ヒータのＯＮ、ＯＦＦのＤＵＴＹを決めるために、目標温度に対する上位マージンと下位マージンとを設定する。ここでは、メディアヒータ１１９ａが、プレヒータ、プリントヒータ、ポストヒータ、キュアヒータである場合を例に挙げる。

共にアルミ箔ヒータであるプレヒータとポストヒータとは、上位マージン＋２℃、下位マージン０℃に設定する。プリントヒータとキュアヒータとは、上位マージン＋０．５℃、下位マージン－０．５℃に設定する。つまり、上位マージンが＋０．５℃で、下位マージンが－０．５℃で、設定温度が７０℃である場合は、サーミスタの検出温度が６９．５℃までヒータをＯＮにし、７０．５℃でヒータをＯＦＦにすることになる。また、サーミスタの検出温度が６９．４℃まで下がると、ヒータを再びＯＮにすることになる。

現在温度と目標温度とを比較し、下記、３通りの何れかを判定して、算出ＤＵＴＹを決定する。図１０は、実施の形態１に係るＤＵＴＹの決定処理の流れの例を示すフローチャートである。また、図１１は、実施の形態１に係るＤＵＴＹの決定の例を説明する図である。図１０及び図１１に示すように、「現在温度≦（目標温度－下位マージン）」である場合は（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＤＵＴＹが１００パーセントに決定される（ステップＳ１０２）。また、「現在温度≦（目標温度－下位マージン）」でない場合は（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、「現在温度≧（目標温度＋上位マージン）」であるかが判定される（ステップＳ１０３）。

このとき、「現在温度≧（目標温度＋上位マージン）」である場合は（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＤＵＴＹが０パーセントに決定される（ステップＳ１０４）。一方、「現在温度≧（目標温度＋上位マージン）」でない場合は（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、前回のＤＵＴＹを使用することが決定される（ステップＳ１０５）。

本実施の形態で用いられる赤外線ヒータ１１９ｂには、波長制御が搭載される。例えば、赤外線ヒータ１１９ｂは、メディア上のインクを主に加熱する波長と、メディアを加熱する波長と、メディアを加熱しないでメディア上のインクを加熱する波長とに、フィルタ１２５により制御可能である。温度調整については、例えばメディアの温度を６０℃、インクの温度を８０℃とする。つまり、インクについてはより高温で乾燥させたいが、メディアについては熱膨張によるコックリングの発生を抑制できる温度とする。このために、メディアヒータ１１９ａのＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことにより、メディアの過度な温度上昇を抑制する。

図１２は、実施の形態１に係るフィルタ１２５の波長に対する透過率の特性の例を示す図である。図１２において、縦軸は透過率を表し、横軸は波長を表している。

図１２に示すように、フィルタ１２５の一つであるフィルタ１２５Ａは、波長が３μｍ付近の赤外線を透過し、波長が３μｍ付近以外の赤外線は遮断するフィルタである。また、フィルタ１２５の一つであるフィルタ１２５Ｂは、波長が６μｍ付近の赤外線を透過し、波長が６μｍ付近以外の赤外線は遮断するフィルタである。また、フィルタ１２５の一つであるフィルタ１２５Ｃは、波長が９μｍ付近の赤外線を透過し、波長が９μｍ付近以外の赤外線は遮断するフィルタである。

ここで、塩ビメディアである場合は、赤外線共振波長が３．５μｍ、５．８μｍ、８μｍであるため、塩ビメディアに対する赤外線については遮断されていることになる。例えば、フィルタ１２５Ａを設けた赤外線ヒータ１１９ｂを赤外線ヒータ１１９ｂ_１とし、フィルタ１２５Ｂを設けた赤外線ヒータ１１９ｂを赤外線ヒータ１１９ｂ_２とし、フィルタ１２５Ｃを設けた赤外線ヒータ１１９ｂを赤外線ヒータ１１９ｂ_３とする。これらの赤外線ヒータ１１９ｂは、メディアを加熱させにくい。メディアの温度制御は、メディアヒータ１１９ａが担う。メディアの温度が低い場合はメディアヒータ１１９ａの温度設定を上げる制御を行なえば良いし、メディアの温度が高い場合はメディアヒータ１１９ａの温度設定を下げる制御を行なえば良い。

メディアヒータ１１９ａは、印字前のガイド板下面からガイド板を暖める。これにより、メディアは、ガイド板による接触加熱（伝熱）で暖められる。また、メディアにインクが着弾したときに、メディア表面の温度によって、インクの広がり方が異なるので、ドットの大きさ（ドットゲイン）を安定化するために、メディアヒータ１１９ａの温度設定を制御する。インクの温度を上げるためには、赤外線ヒータ１１９ｂ_１、赤外線ヒータ１１９ｂ_２及び赤外線ヒータ１１９ｂ_３からの赤外線の輻射加熱により実現する。上述したように、各赤外線ヒータ１１９ｂには、メディアの赤外線共振波長を含まないフィルタ１２５が設置されている。このため、インク成分のみを加熱し、メディアの加熱を抑制することが可能となる。インク成分の加熱後は、ＦＴ－ＩＲ分析により、インクの乾燥状態を測定して、水分や溶剤の蒸発状況より、赤外線ヒータ１１９ｂ_１、赤外線ヒータ１１９ｂ_２及び赤外線ヒータ１１９ｂ_３の出力を制御することで、乾燥品質の安定化をはかることが可能になる。

図１３は、実施の形態１に係る液体吐出装置１００の乾燥部１５０による処理の流れの例を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、各環境センサ１１４によって温度が測定され、各赤外線ヒータ１１９ｂのＯＮ、ＯＦＦ等が実施される。

図１３に示すように、液体吐出装置１００は、環境センサ１１４によりメディアの表面温度を測定する（ステップＳ２０１）。また、液体吐出装置１００は、環境センサ１１４によりメディア上のインクの表面温度を測定する（ステップＳ２０２）。そして、液体吐出装置１００は、メディアの表面温度が６０℃未満であるかを判定する（ステップＳ２０３）。

このとき、液体吐出装置１００は、メディアの表面温度が６０℃未満である場合に（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、メディアヒータ１１９ａをＯＮにする（ステップＳ２０４）。一方、液体吐出装置１００は、メディアの表面温度が６０℃以上である場合に（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、メディアヒータ１１９ａをＯＦＦにする（ステップＳ２０５）。

続いて、液体吐出装置１００は、インクの表面温度が８０℃未満であるかを判定する（ステップＳ２０６）。このとき、液体吐出装置１００は、インクの表面温度が８０℃未満である場合に（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、赤外線ヒータ１１９ｂをＯＮにする（ステップＳ２０７）。一方、液体吐出装置１００は、インクの表面温度が８０℃以上である場合に（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、赤外線ヒータ１１９ｂをＯＦＦにする（ステップＳ２０８）。

図１４は、実施の形態１に係る液体吐出装置１００の乾燥部１５０による処理の流れの例を示すフローチャートである。

図１４に示すように、液体吐出装置１００は、成分検出部１１５によりメディアの成分を測定する（ステップＳ３０１）。そして、液体吐出装置１００は、メディアの赤外線共振波長を検出する（ステップＳ３０２）。続いて、液体吐出装置１００は、インクとメディアとの共振波長が所定範囲内に含まれるかを判定する（ステップＳ３０３）。

このとき、液体吐出装置１００は、インクとメディアとの共振波長が所定範囲内に含まれる場合に（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、メディアを加熱し過ぎないように、メディアヒータ１１９ａの出力を変更する（ステップＳ３０４）。また、液体吐出装置１００は、メディアが加熱し過ぎないように、赤外線ヒータ１１９ｂの出力を変更する（ステップＳ３０５）。一方、液体吐出装置１００は、インクとメディアとの共振波長が所定範囲内に含まれない場合に（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理を終了する。

つまり、液体吐出装置１００は、メディアの赤外線共振波長と、インクの赤外線共振波長とが所定範囲内である場合、赤外線ヒータ１１９ｂによる赤外線の輻射によってもメディアの温度が上昇する可能性があるため、赤外線ヒータ１１９ｂの出力も変更する。

メディアの赤外線共振波長は、ホスト側のＰＣに予め登録された共振波長データを使用するようにしても良い。また、ホスト側のＰＣに未登録のメディアである場合は、成分検出部１１５により、メディアの赤外線共振周波数を検出する。本実施の形態では、メディアの赤外線共振周波数と、インクの赤外線共振周波数とが所定範囲内である場合に、メディアの温度が上昇し過ぎてしまうことを抑制する。

液体吐出装置１００にインクがセットされると、インク成分に応じた共振波長が予め測定され、その波長データがホスト側のＰＣに入力される。また、メディアについても、メディアが昇温する共振波長が予め分かっている場合は、その共振周波数がホスト側のＰＣに入力されている。メディアの材質が異なる場合は、メディア自体の波数を測定して制御することにより、メディア対応性がより向上する。本実施の形態では、メディアの赤外線共振波長とインクの赤外線共振波長とを比較して、共振波長が所定範囲内（ほぼ一致）であれば、まず、メディアヒータ１１９ａの温度を下げることにより、メディア温度の上昇を抑える。また、メディア温度の上昇を抑えるために、図示しないメディア冷却装置を動作させても良い。加えて、赤外線ヒータ１１９ｂに対して、共振波長の赤外線出力を低下させる。このとき、メディアを搬送する速度を落としたり、フィルタを変更（波長の調整）したりして、乾燥品質を確保しても良い。メディアとインクの赤外線共振波長が所定範囲内でなければ、当初そのメディアに相応しいメディアヒータ１１９ａでの加熱を行ない、インク成分の赤外線共振波長の赤外線を照射させて乾燥を実施する。

図１５は、実施の形態１に係る液体吐出装置１００の乾燥部１５０による処理の流れの例を示すフローチャートである。

図１５に示すように、液体吐出装置１００は、成分検出部１１５によりインクの成分を測定する（ステップＳ４０１）。そして、液体吐出装置１００は、インク成分の赤外線共振波長を検出する（ステップＳ４０２）。続いて、液体吐出装置１００は、インク成分の吸光度と、インクの乾燥状態における吸光度とが所定範囲内であるかを判定する（ステップＳ４０３）。

このとき、液体吐出装置１００は、インク成分の吸光度と、乾燥状態における吸光度とが所定範囲内でない場合に（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、乾燥が足りないものとして、インクをより乾燥させるために赤外線ヒータ１１９ｂの出力を変更する（ステップＳ４０４）。一方、液体吐出装置１００は、インク成分の吸光度と、乾燥状態における吸光度とが所定範囲内である場合に（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、乾燥が足りているものとして、処理を終了する。

インクの乾燥状態を判断するために、インク成分に含まれる水や各種溶剤の波数の吸光度を求め、乾燥時（完全に乾燥したとき）の吸光度と比較する。その結果、吸光度が所定範囲内でなく、乾燥が不十分と判断された波長の赤外線ヒータ１１９ｂの出力を上げる制御を行なう。赤外線の波長は、赤外線を発生させるフィラメントの温度によりそのピーク波長が決定される。本実施の形態では、３μｍ～１０μｍの波長で構成される遠赤外線を使用している。

赤外線は、水分子や溶剤は３μｍの倍数に分子の共振周波数を有している。本実施の形態では、まずインクの水分を飛ばし、水分の減少によって造膜促進剤の働きで、インク表面の造膜を行ない、同時に、溶剤も飛ばしていく。水の蒸発に有効な周波数と、溶剤に有効な周波数とが異なるため、それぞれの有効周波数のピーク値を有するフィラメントの温度になるように、入力電圧制御により、フィラメントの出力を制御する。これにより、水や溶剤の乾燥度合いを制御し、効率的な乾燥を実現することができる。「ピーク波長＝０．０２９／Ｔ（絶対温度）」。輻射エネルギーはＴの４乗に比例するので、電圧を上げてフィラメントの温度を上げた方が、輻射エネルギーは増大する。

本実施の形態では、乾燥直後のインク成分の分析を行なえるため、乾燥直後のインク成分の分析結果と、予めそのメディアで完全乾燥したときの分析結果とを比較している。本実施の形態の場合、水：３μｍ、第一溶剤：９μｍ、第二溶剤：６μｍの吸光度を比較して、どの成分の乾燥が不十分であるかを判定する。乾燥が不十分な波長の赤外線ヒータ１１９ｂの出力を上げることにより、乾燥品質を安定させることができる。

上述したように、液体吐出装置１００は、インク成分を加熱させる赤外線の照射時に、メディアの温度が所定値以上（例えば、６０℃以上等）になった場合に、メディアヒータ１１９ａの温度を下げる制御を行なう。この結果、液体吐出装置１００は、メディアの温度上昇を防止することができる。

また、液体吐出装置１００は、メディアの赤外線共振波長を遮断し、インクの赤外線共振波長を透過するフィルタ１２５を、赤外線ヒータ１１９ｂとメディアとの間に配置するので、メディアの温度上昇を防止することができる。

また、液体吐出装置１００は、メディアの赤外線共振波長とインクの赤外線共振波長とが所定範囲内である場合に、メディアヒータ１１９ａや赤外線ヒータ１１９ｂの温度を下げる制御を行なうので、メディアの温度上昇を防止することができる。

また、液体吐出装置１００は、インク成分の吸光度と、インクの乾燥状態における吸光度とが所定範囲内でない場合に、インクの乾燥が足りていないものとして、赤外線ヒータ１１９ｂの温度を上げる制御を行なうので、乾燥品質の安定化をはかることができる。

また、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に、分散又は統合することができる。

また、上記実施の形態で説明した液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけではなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

このような液体吐出装置１００は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙にかかわる手段、その他、前処理装置、後処理装置等も含むことができる。

例えば、液体吐出装置１００として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、紛体を層状に形成した紛体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、液体吐出装置１００は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記の「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するもの等を意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、紛体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セル等の媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着する全てのものが含まれる。

上記の「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等、液体が一時的にでも付着可能であれば良い。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであれば良く、特に限定されないが、常温、常圧下において、又は加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、等を含む溶液、懸濁液、エマルジョン等であり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置等が含まれる。

また、液体吐出装置１００としては他にも、用紙の表面を改質する等の目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置等がある。

１００液体吐出装置
１１４環境センサ
１１５成分検出部
１１９ａメディアヒータ
１１９ｂ赤外線ヒータ
１２１液体吐出ヘッド
１２５フィルタ
１５０乾燥部

特開２０１７－１２８０３９号公報特許第５７７２３８２号公報

Claims

媒体に接触又は近接して前記媒体を加熱する第１の加熱部と、
前記媒体に形成された液体塗布部分を、赤外線の輻射により非接触で加熱する第２の加熱部と、
前記媒体の温度を検出する温度検出部と、
検出された前記媒体の温度が第１の温度以上である場合に、該媒体の温度が下がるように前記第１の加熱部の動作を制御する第１の加熱制御部と、
前記第２の加熱部と前記媒体との間に配置され、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長を遮断し、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長を透過するフィルタと
を有することを特徴とする乾燥装置。
前記温度検出部は、前記液体塗布部分の温度を検出し、
検出された前記液体塗布部分の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度以上である場合に、該液体塗布部分の温度が下がるように前記第２の加熱部の動作を制御する第２の加熱制御部
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
前記第２の加熱部及び前記フィルタは、複数箇所に配置され、
複数の前記フィルタは、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長の少なくとも一つを遮断し、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長の少なくとも一つを透過する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
前記第１の加熱制御部は、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長と、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長とが、所定範囲内である場合に、該媒体の温度が下がるように前記第１の加熱部の動作を制御する
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の乾燥装置。
前記第２の加熱制御部は、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長と、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長とが、所定範囲内である場合に、該液体塗布部分の温度が下がるように前記第２の加熱部の動作を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の乾燥装置。
前記第２の加熱制御部は、前記液体塗布部分の吸光度と、前記液体塗布部分の乾燥状態における吸光度とが所定範囲内でない場合に、該液体塗布部分の温度が下がるように前記第２の加熱部の動作を制御する
ことを特徴とする請求項２又は５に記載の乾燥装置。
媒体に液体を吐出して液体塗布部分を形成する液体吐出ヘッドと、
前記媒体に接触又は近接して前記媒体を加熱する第１の加熱部と、
前記液体塗布部分を、赤外線の輻射により非接触で加熱する第２の加熱部と、
前記媒体の温度を検出する温度検出部と、
検出された前記媒体の温度が第１の温度以上である場合に、該媒体の温度が下がるように前記第１の加熱部の動作を制御する第１の加熱制御部と、
前記第２の加熱部と前記媒体との間に配置され、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記媒体との共振波長を遮断し、前記第２の加熱部によって輻射される前記赤外線と前記液体塗布部分との共振波長を透過するフィルタと
を有することを特徴とする液体吐出装置。