JP7167731B2

JP7167731B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7167731B2
Application number: JP2019008764A
Authority: JP
Inventors: 竜弥森谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: JP2020116802A

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置において、紙に画像を形成するインクジェットプリンタの画像にじみを抑止するために、塗布液をメディア上に塗布することが知られている。

従来技術として、インクジェット式印刷機において、プレコート液を貯留するタンクにプレコート液を加熱する加熱ヒータを配置して、プレコート液を加熱制御することが知られている（特許文献１）。

従来技術では、プレコート液を加熱するために加熱ヒータを配置していることから、プレコート液を温度調節するために多くのエネルギーが必要であった。

本発明は、塗布液を温度調節するためのエネルギーを低減することを目的とする。

開示の技術は、塗布液を用紙に塗布する先塗部と、前記塗布液が塗布された前記用紙に画像を形成する作像部と、前記画像が形成された前記用紙を乾燥させる乾燥部と、前記乾燥部から前記先塗部に熱を伝える伝熱部と、を備え、前記乾燥部は、前記伝熱部を介して前記塗布液を加熱する画像形成装置である。

開示の技術によれば、塗布液を温度調節するためのエネルギーを低減することができる。

本実施形態の画像形成装置のシステム構成図の一例を示す図である。本実施形態の画像形成装置の構造図の一例を示す図である。本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図の一例を示す図である。本実施形態の画像形成装置の動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。本実施形態の画像形成装置の温度制御について説明する図である。

以下に図面を参照して本実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００のシステム構成図の一例を示す図である。図１に示す画像形成装置１００は、例えば、インクジェット式印刷機である。なお、本実施形態に係る画像形成装置１００は、帯状に連なる用紙Ｐを用いて画像を形成しているが、用紙についてはそれに限らない。例えば、用紙として枚葉紙を用いてもよい。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、用紙Ｐを搬送方向Ｘに搬送しながら、用紙Ｐに画像を形成する。画像形成装置１００は、先塗部１１０と、作像部１２０と、乾燥部１３０と、を備える。

先塗部１１０は、搬送されてきた用紙Ｐに、塗布液１１２を塗布する。先塗部１１０は、塗布液１１２を貯蔵する塗布液タンク１１４と、塗布液１１２の温度を検出する温度検出部１１６と、を備える。

塗布液１１２は、後述する作像部１２０のインクジェットヘッド１２２から吐出されるインクを凝集させるための液体である。作像部１２０で画像する前に、用紙Ｐに塗布することにより、画像のにじみを防止することが可能である。

温度検出部１１６は、塗布液１１２の温度を検出する。温度検出部１１６は、塗布液タンク１１４に設置されている。温度検出部１１６は、塗布液１１２に直接挿入して塗布液１１２の温度を直接測定してもよい。また、温度検出部１１６は、塗布液タンク１１４の温度を測定し、塗布液タンク１１４の温度を塗布液１１２の温度として検出してもよい。

なお、塗布液タンク１１４の材質については特に限定されないが、塗布液１１２を加熱する場合には、保温するために、断熱性の高い材料、又は、保温材を用いることが望ましい。ただし、塗布液タンク１１４の温度を測定する際には、測定誤差を低減するために塗布液タンク１１４の温度検出部１１６が接する部分には、熱伝導率が高い部材が用いられることが望ましい。

作像部１２０は、用紙Ｐにインクを吐出することによって、画像を形成する。作像部１２０は、インクを吐出するための複数のインクジェットヘッド１２２を備える。

乾燥部１３０は、送風した空気によって用紙Ｐを加熱することによって、作像部１２０で用紙Ｐに吐出されたインクを乾燥させる。乾燥部１３０は、空気を加熱するためのヒータ１３１と、加熱した空気を送風するファン（図示せず）とを備える。乾燥部１３０は、ヒータにより加熱された空気をファンで用紙Ｐに送風する。乾燥部１３０で加熱された空気は、後述する乾燥部排気ダクト１５２、送風ダクト１５３、先塗部排気ダクト１５５等を介して、画像形成装置１００の外部に排出される。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置１００の構造図の一例を示す図である。

画像形成装置１００は、切り替えバルブ１５１と、乾燥部排気ダクト１５２と、送風ダクト１５３と、排気バルブ１５４と、先塗部排気ダクト１５５と、を備える。

切り替えバルブ１５１は、乾燥部１３０内の空気を取り込み、ヒータ１３１で加熱された空気を乾燥部排気ダクト１５２又は送風ダクト１５３に供給するものである。すなわち切り替えバルブ１５１は、乾燥部１３０内の空気を取り入れる吸入孔（図示せず）を有し、この吸入孔から取り込んだ空気を乾燥部排気ダクト１５２又は送風ダクト１５３に導く。切り替えバルブ１５１は、乾燥部１３０で加熱された空気を乾燥部排気ダクト１５２又は送風ダクト１５３のいずれかに送風する切り替え部の一例である。

切り替えバルブ１５１としては、流路を切り替えることができれば、どのようなバルブを用いてもよい。例えば、切替弁や三方弁を用いてもよい。さらに、切り替えるための駆動方法についても、例えば、ソレノイドやモータを用いて駆動してもよいし、エアーを用いて駆動してもよい。

乾燥部排気ダクト１５２は、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気を画像形成装置１００の外部に排出するダクトである。乾燥部排気ダクト１５２は、乾燥部１３０で加熱された空気を画像形成装置１００の外部に排気する排気ダクトの一例である。

送風ダクト１５３は、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気を先塗部１１０に送風するダクトである。送風ダクト１５３には、塗布液タンク１１４が熱接触するように設置されている。それによって、送風ダクト１５３を流れる空気によって、塗布液タンク１１４を加熱することできる。そして、塗布液タンク１１４を加熱することによって、塗布液１１２を加熱することができる。送風ダクト１５３が、乾燥部１３０から先塗部１１０に熱を伝える伝熱部の一例である。

なお、塗布液タンク１１４の材質については特に限定されないが、塗布液１１２を加熱する場合には、保温するために、断熱性の高い材料、又は、保温材を用いることが望ましい。ただし、塗布液タンク１１４の送風ダクト１５３が接する部分には、エネルギー効率を高めるために、熱伝導率が高い部材が用いられることが望ましい。

排気バルブ１５４は、送風ダクト１５３と先塗部排気ダクト１５５との間で流路の開閉を行うバルブである。先塗部排気ダクト１５５は、送風ダクト１５３から送られた空気を画像形成装置１００の外部に排出するダクトである。排気バルブ１５４は、流路を閉にすることによって、先塗部排気ダクト１５５から外部の空気が送風ダクト１５３側に逆流することを防止することができる。

なお、切り替えバルブ１５１と、乾燥部排気ダクト１５２と、送風ダクト１５３と、排気バルブ１５４と、先塗部排気ダクト１５５の材質については特に限定されないが、塗布液１１２を加熱する場合には、保温するために、断熱性の高い材料、又は、保温材を用いることが望ましい。ただし、送風ダクト１５３の塗布液タンク１１４が接する部分には、エネルギー効率を高めるために、保温材を用いず、さらに、熱伝導率が高い部材が用いられることが望ましい。

乾燥部１３０のヒータで加熱された空気を画像形成装置１００の外部に排気する排気流路について説明する。

最初に、画像形成装置１００の排気流路である流路Ａについて説明する。

切り替えバルブ１５１によって乾燥部１３０のヒータで加熱された空気が送風される流路が送風ダクト１５３に切り替えられ、排気バルブ１５４によって流路が開になっているとする。この場合、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気は、送風ダクト１５３を通って先塗部１１０に送風される。そして、送風ダクト１５３を通って先塗部１１０に送風された空気は、排気バルブ１５４と先塗部排気ダクト１５５を通って画像形成装置１００の外部に排出される。このように、乾燥部１３０から送風ダクト１５３を通って画像形成装置１００の外部に排出される排気流路を以下流路Ａという。

次に、画像形成装置１００の排気流路である流路Ｂについて説明する。

切り替えバルブ１５１によって乾燥部１３０のヒータで加熱された空気が送風される流路が乾燥部排気ダクト１５２に切り替えられ、排気バルブ１５４によって流路が閉になっているとする。この場合、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気は、乾燥部排気ダクト１５２に送風される。そして、乾燥部排気ダクト１５２に送風された空気は、画像形成装置１００の外部に排出される。このように、乾燥部１３０から乾燥部排気ダクト１５２を通って画像形成装置１００の外部に排出される排気流路を以下流路Ｂという。

本実施形態に係る画像形成装置１００の制御ブロックについて説明する。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置１００の制御ブロック図の一例を示す図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、制御部１４０を備える。制御部１４０は、画像形成装置１００の全体について制御を行う。ここでは、画像形成装置１００の塗布液１１２の温度調節の制御ブロックについて説明する。制御部１４０は、温度調節制御部１４２と、温度取得部１４４と、を備える。なお、制御部１４０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のハードウエアと、プログラム等のソフトウエアによって実現される。

温度調節制御部１４２は、塗布液１１２の温度調節を行う。温度取得部１４４は、温度検出部１１６から塗布液１１２の温度を取得し、温度調節制御部１４２に、塗布液１１２の温度を送信する。

温度調節制御部１４２は、温度取得部１４４から送信された温度検出部１１６の検出結果に基づいて、切り替えバルブ１５１、排気バルブ１５４を制御する。温度調節制御部１４２は、切り替えバルブ１５１、排気バルブ１５４を制御することによって、塗布液１１２の温度調節を行う。

以下では、具体的な制御方法について説明する。

図４は、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。

ステップＳ１０：画像形成装置１００が起動すると、画像形成装置１００の制御部１４０は初期化処理を行う。初期化処理では、例えば、乾燥部１３０のヒータを稼働開始することにより、乾燥部１３０の内部を温め始める。

ステップＳ２０：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、排気流路が流路Ａであるかを判断する。温度調節制御部１４２は、排気流路が流路Ａである場合（図４のステップＳ２０の「Ｙｅｓ」）はステップＳ３０に、排気流路が流路Ｂである場合（図４のステップＳ２０の「Ｎｏ」）の場合はステップＳ３５に、処理を進める。

ここで、塗布液１１２の温度調節を行うための設定温度について説明する。本実施形態の温度調節では、塗布液１１２の温度が所定の温度範囲内にあるように制御を行う。具体的には、塗布液１１２の温度が、設定温度Ｄより高く設定温度Ｕより低く（ただし、設定温度Ｄ＜設定温度Ｕとする。）なるように温度調節を行う。

最初に、排気流路が流路Ａの場合について説明する。

ステップＳ３０：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、検出した塗布液１１２の温度が設定温度Ｕ以上かどうかを判断する。温度取得部１４４は、温度検出部１１６から温度を取得し、温度調節制御部１４２に、塗布液１１２の温度を送信する。温度調節制御部１４２は、温度取得部１４４から送信された塗布液１１２の温度から判断を行う。温度調節制御部１４２は、塗布液１１２の温度が設定温度Ｕ以上場合（図４のステップＳ３０の「Ｙｅｓ」）はステップＳ４０に、塗布液１１２の温度が設定温度Ｕ未満の場合（図４のステップＳ３０の「Ｎｏ」）の場合はステップＳ５０に、処理を進める。

ステップＳ４０：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、排気流路を流路Ａから流路Ｂに切り替える。具体的には、温度調節制御部１４２は、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気が送風される流路が乾燥部排気ダクト１５２になるように切り替えバルブ１５１を制御する。また、温度調節制御部１４２は、排気バルブ１５４の流路を閉にするように排気バルブ１５４を制御する。そして、温度調節制御部１４２は、ステップＳ５０に処理を進める。

ステップＳ５０：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、制御を終了するかどうかを判断する。温度調節制御部１４２は、処理を終了する場合（図４のステップＳ５０の「Ｙｅｓ」）はステップＳ６０に処理を進める。温度調節制御部１４２は、処理を終了しない場合（図４のステップＳ５０の「Ｎｏ」）の場合はステップＳ２０に戻って処理を繰り返す。

このように、排気流路が流路Ａであって、塗布液１１２の温度が設定温度Ｕより低い場合は、ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ５０の順で繰り返し処理が行われ、流路Ａが維持される。それによって、塗布液１１２は加熱される。したがって、塗布液１１２の温度は上昇する。

次に、排気流路が流路Ｂの場合について説明する。

ステップＳ３５：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、検出した塗布液１１２の温度が設定温度Ｄ以下かどうかを判断する。温度取得部１４４は、温度検出部１１６から温度を取得し、温度調節制御部１４２に、塗布液１１２の温度を送信する。温度調節制御部１４２は、温度取得部１４４から送信された塗布液１１２の温度から判断を行う。温度調節制御部１４２は、検出した塗布液１１２の温度が設定温度Ｄより以下場合（図４のステップＳ３５の「Ｙｅｓ」）はステップＳ４５に、検出した塗布液１１２の温度が設定温度Ｄより高い場合（図４のステップＳ３５の「Ｎｏ」）の場合はステップＳ５０に、処理を進める。

ステップＳ４５：画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、排気流路を流路Ｂから流路Ａに切り替える。具体的には、温度調節制御部１４２は、乾燥部１３０のヒータで加熱された空気が送風される流路が送風ダクト１５３になるように切り替えバルブ１５１を制御する。また、温度調節制御部１４２は、排気バルブ１５４の流路を開にするように排気バルブ１５４を制御する。

このように、排気流路が流路Ｂであって、塗布液１１２の温度が設定温度Ｄより高い場合は、ステップＳ２０、Ｓ３５、Ｓ５０の順で繰り返し処理が行われ、流路Ｂが維持される。それによって、塗布液１１２は放熱する。したがって、塗布液１１２の温度は徐々に低下する。

ステップＳ６０：ステップＳ５０において、処理を終了する場合は、画像形成装置１００終了処理を行い、処理を終了する。

本実施形態に係る画像形成装置１００の具体的な動作について説明する。

図５は、本実施形態の画像形成装置１００の温度制御について説明するとともに、流路の状態について説明する図である。

本実施形態に係る画像形成装置１００においては、塗布液１１２を室温より加熱して温調するものとする。

図５の縦軸は、塗布液１１２の温度を表し、横軸は時間を表す。太線が塗布液１１２の温度を表し、２本の細線がそれぞれ設定温度Ｕ、Ｄを表す。またグラフ下に、何れの流路に切り替えられているかの状態を表す。

図５の時刻ｔ０において、塗布液１１２の温度は、設定温度Ｄ以下であるとする。また、画像形成装置１００において、排気流路は流路Ａになっているとする。

時刻ｔ０において、排気流路は流路Ａになっており、塗布液１１２の温度は設定温度Ｕより低くなっていることから、画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ５０の順で処理が行われて、排気流路は流路Ａで維持される。排気流路が流路Ａになっていることから、塗布液１１２は加熱される。

時刻ｔ０～ｔ１において、排気流路は流路Ａになっており、塗布液１１２の温度は設定温度Ｕより低くなっていることから、画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ５０の順で繰り返し処理を行う。それによって、塗布液１１２は加熱されることから、塗布液１１２の温度は上昇する。

時刻ｔ１において、塗布液１１２の温度は設定温度Ｕに到達した。したがって、画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０の順で処理を行う。そして、ステップＳ４０において排気流路は流路Ｂに切り替えられる。

時刻ｔ１～ｔ２において、排気流路は流路Ｂになっており、塗布液１１２の温度は設定温度Ｄより高くなっていることから、画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、ステップＳ２０、Ｓ３５、Ｓ５０の順で繰り返し処理を行う。それによって、塗布液１１２は放熱することから、塗布液１１２の温度は徐々に低下する。

時刻ｔ２において、塗布液１１２の温度は設定温度Ｄに到達した。したがって、画像形成装置１００の温度調節制御部１４２は、ステップＳ２０、Ｓ３５、Ｓ４５の順で処理を行う。そして、ステップＳ４５において排気流路は流路Ａに切り替えられる。

時刻ｔ２以降は、上記と同様の処理が繰り返される。このように処理が行われることによって、塗布液１１２は温度調節される。

本実施形態に係る画像形成装置１００において、乾燥部１３０から排出される排熱を廃棄する前に、送風ダクト１５３を介して排熱を乾燥部１３０から先塗部１１０へ送る。そして、その排熱を熱源として、先塗部１１０の塗布液タンク１１４と塗布液タンク１１４内の塗布液１１２を加熱することができる。このように、画像形成装置１００は、送風ダクト１５３を介して塗布液１１２を加熱することができる。そして、塗布液１１２の温調を行うことができる。

このように、従来技術において用いられていた塗布液を加熱するためのヒータを削減することができる。当該ヒータを削減することによって、当該ヒータに使用されるエネルギーも削減されることから、塗布液１１２を温度調節するためのエネルギーを低減することができる。さらに、乾燥部１３０から排出される排熱を廃棄する前に利用することによって、塗布液１１２を温度調節するためのエネルギーを低減することができる。

また、乾燥部排気ダクト１５２から外部に排気される空気は高温であるため、この排気を冷ますために乾燥部排気ダクト１５２内部に外気を流入させてミキシングを行っている。ミキシングするためには乾燥部排気ダクト１５２内部に外気を流入させる必要があるためファンなどを用いており、このためファン用の電力も必要となっている。本実施形態に係る画像形成装置１００において、乾燥部１３０から排出される排熱を利用することにより、乾燥部排気ダクト１５２からの排気を減らすことができる。それによって、当該ファン用の電力を削減することができる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１００において、乾燥部１３０から排出される排熱が塗布液タンク１１４に吸収されることにより、先塗部排気ダクト１５５から排気する空気の温度を更に下げることができる。それによって、乾燥部排気ダクト１５２及び先塗部排気ダクト１５５の外気を流入されるファン用の電力を更に削減することができる。

なお、設定温度Ｕ、Ｄについて、設定温度Ｕ、Ｄは塗布液１１２の粘度等から適宜定めることができる。例えば、塗布液１１２の粘度が安定するような温度範囲に設定するようにしてもよい。そのように設定することによって、塗布液１１２の塗布ムラ等を防止することができる。

本実施形態では、乾燥部１３０から先塗部１１０に熱を伝える伝熱部として、送風ダクト１５３を用いているが、伝熱部は送風ダクトに限らない。乾燥部１３０から先塗部１１０に熱を伝えることができる熱伝導部材であれば、伝熱部として用いることができる。例えば、伝熱部として、ヒートパイプを用いてもよい。この場合、ヒートパイプはヒータ１３１と塗布液タンク１１４とを接続していればよい。また切り替えバルブ１５１、さらに排気バルブ１５４に代わり、例えばヒートパイプをメカ的に断続するような機構が設けられる。このとき、ヒートパイプを接続している状態が上述した流路Ａに相当する。一方、ヒートパイプを断している状態が上述した流路Ｂに相当する。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１００において、最終的には乾燥部排気ダクト１５２と先塗部排気ダクト１５５から加熱した空気を装置外部に排気しているが、排気する空気の一部又はすべてを乾燥部１３０に戻して空気が循環するようにしてもよい。それによって、乾燥部１３０において加熱するのに必要なエネルギーをさらに削減することができる。

さらにまた、本実施形態に係る画像形成装置１００において、塗布液１１２の温度調節のために、切り替えバルブ１５１によって、排気流路の切り替えを行っているが、温度調節については排気流路の切り替えに限らない。例えば、送風ダクト１５３に送風される空気の量を、バルブの開度により調整するようにしてもよい。

１００画像形成装置
１１０先塗部
１１２塗布液
１１４塗布液タンク
１１６温度検出部
１２０作像部
１３０乾燥部
１４０制御部
１５１切り替えバルブ
１５２乾燥部排気ダクト
１５３送風ダクト
Ｐ用紙

特開２００４－３３０５６８号公報

Claims

塗布液を用紙に塗布する先塗部と、
前記塗布液が塗布された前記用紙に画像を形成する作像部と、
前記画像が形成された前記用紙を乾燥させる乾燥部と、
前記乾燥部から前記先塗部に熱を伝える伝熱部と、
を備え、
前記乾燥部は、前記伝熱部を介して前記塗布液を加熱する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記伝熱部は、前記乾燥部で加熱された空気を前記乾燥部から前記先塗部に送風する送風ダクトである
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
制御部を更に備え、
前記先塗部は、前記塗布液の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記塗布液の温度を調節する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記乾燥部で加熱された空気を前記画像形成装置の外部に排気する排気ダクトと、
前記乾燥部で加熱された空気を前記排気ダクト又は前記送風ダクトのいずれかに送風する切り替え部と、を備え、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記切り替え部により、前記送風ダクトと前記排気ダクトとを切り替える
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記切り替え部は、切り替えバルブである
ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記温度検出部は、前記塗布液の温度を測定する
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記温度検出部は、前記塗布液が貯蔵されているタンクの温度を測定する
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記伝熱部は、ヒートパイプである
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。