JP7307395B2 - 乾燥装置、液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は乾燥装置、液体を吐出する装置に関する。

シート材などの付与部材に液体を付与して印刷を行う印刷装置として、乾燥装置を備えて、付与された液体の乾燥を促進するものがある。

従来、加熱手段として誘電加熱手段を備えたインクジェット記録装置（特許文献１）、赤外線吸収剤を含む前処理液を付与してから赤外線を照射して加熱する装置（特許文献２）などが知られている。

特開２０１６－１１２８５５号公報 特開２０１６－０６５１３７号公報

ところで、赤外線吸収材などの加熱効率を高める処理液を付与して加熱を行う場合、黒色液体とカラー液体とでは加熱効率の高まり度合いが異なる。そのため、例えば黒色液体の領域は過剰加熱になり、カラー液体の領域は加熱不足になるなど、乾燥ムラが生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、乾燥ムラを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る乾燥装置は、
黒色液体とカラー液体が付与される付与部材に対して処理液を付与する処理液付与手段を備え、
前記処理液付与手段は、前記処理液を、前記カラー液体が付与される領域と前記黒色液体が付与される領域に付与し、前記カラー液体が付与される領域に対しては前記黒色液体が付与される領域よりも単位面積当たり多く付与し、
前記処理液は、前記カラー液体よりも乾燥効率が高い処理液付与装置と、
前記処理液が付与された前記付与部材を加熱する加熱装置と、を備えている
構成とした。

本発明によれば、乾燥ムラを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。 同装置における処理液付与部の処理液ヘッドの一例の平面説明図である。 処理液付与部における処理液付与の制御に係わる部分のブロック図である。 同実施形態の作用説明に供する模式的説明図である。 本発明の第２実施形態における処理液の付与状態を説明する模式的説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。 本発明の第５実施形態における処理液の付与状態を説明する模式的説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図、図２は同装置における処理液付与部の処理液ヘッドの一例の平面説明図である。

この印刷装置１００は、インクジェット記録装置であり、付与部材（被搬送部材、加熱対象、乾燥対象）である連帳紙１１０に対して所要の色の液体であるインクを吐出して画像を印刷する印刷部１０１を備えている。

印刷部１０１は、連帳紙１１０の搬送方向（矢印方向）上流側から、４色分のフルライン型の液体吐出手段である液体吐出ヘッド１１１（１１１Ａ～１１１Ｄ）が配置されている。液体吐出ヘッド１１１は、連帳紙１１０に対して、黒色液体であるブラックＫのインク（黒インク）と、カラー液体であるシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色のインク（カラーインク）を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

本実施形態では、黒インクはカーボンブラックを含む第１液体であり、カラーインクはカーボンブラックを含まない第２液体である。なお、第１液体よりもカーボンブランクの含有量が少ない第２液体を使用することもできる。

ここで、インクには、プロピレングリコール又はグリセリンを含んでいる。

この印刷部１０１の連帳紙搬送方向（移動方向）上流側には、連帳紙１１０に対して処理液を付与する本発明に係る処理液付与装置で構成される処理液付与部１０６が配置されている。処理液付与部１０６は、連帳紙１１０に対して処理液を吐出して付与する処理液ヘッド１１２を備えている。

処理液ヘッド１１２は、例えば処理液を吐出するノズル列１２２を有する複数の液体吐出ヘッド１２１をベース部材１２３に千鳥配置したフルライン型ヘッドで構成されている。ヘッド１２１からの吐出量を制御することによって処理液の付与量を変化させることができる。

なお、処理液の付与方法としては、先述した処理液ヘッド１１２を用いる方法の他に、ローラ等を用いた転写方式を用いても良い。転写方式では、ローラ等に一旦処理液を選択的に付与した後、ローラを媒体に接触させることで、媒体に対して処理液を選択的に付与することができる。

処理液付与部１０６は、印刷部１０１によって黒色インクが付与される領域以外の領域に対しては、黒色インクが付与される領域よりも多い量の処理液を付与する動作を行う。

ここで、処理液には誘電率を高める溶剤を含ませている。液体の誘電率は同軸共振法で計測することができる。誘電率を高める溶剤としては、水、プロピレングリコール、グリセリンなどを挙げることができる（含有物を限定するものではない。）。

また、印刷部１０１の搬送方向下流側には、処理液及びインクが付与された連帳紙１１０を加熱する誘電加熱装置としての加熱手段１１４を含む乾燥装置１０４が配置されている。加熱手段１１４は、高周波誘電加熱によって連帳紙１１０を加熱する。

これらの処理液付与部１０６、印刷部１０１、乾燥部１０４に対して連帳紙１１０を搬送する搬送部１０３を備えている。搬送部１０３は、繰り出しロール１３１から繰り出される連帳紙１１０を搬送する搬送ローラ１３２と、搬送される連帳紙１１０を処理液付与部１０６及び印刷部１０１に対向して案内する搬送ガイド部材１３３と、乾燥部１０４の下流側で連帳紙１１０を巻取りロール１３５に向けて排出する排出ローラ１３４などを備えている。

この印刷装置１００は、繰り出しロール１３１から繰り出される連帳紙１１０を搬送部１０３で搬送しながら、処理液付与部１０６で処理液を付与し、印刷部１０１で所要の画像を印刷し、乾燥部１０４で乾燥して、巻取りロール１３５に巻き取る。

次に、処理液付与部１０６における処理液付与の制御に係わる部分について図３のブロック図を参照して説明する。

領域抽出手段５０１は、画像データから黒インクが付与されない領域、即ちカラーインクが付与される領域を抽出する。吐出量データ作成手段５０２は、領域抽出手段５０１の抽出結果から黒インクが付与されない領域に付与する単位面積あたりの付与量を、黒インクが付与される領域の単位面積あたりの付与量よりも多くした吐出量データを作成する。

ヘッド駆動制御手段５０３は、吐出量データ作成手段５０２で作成された吐出量データに従って処理液ヘッド１１２を駆動して処理液を吐出させる。このとき、黒インクが付与されない領域、すなわち、カラーインクが付与される領域の単位面積あたりの処理液付与量は、黒インクが付与される領域の単位面積あたりの処理液付与量よりも多くなる。

次に、本実施形態の作用について図４も参照して説明する。図４は同説明に供する模式的説明図である。

本実施形態では、図４に示すように、処理液付与部１０６によって連帳紙１１０の表面（印刷面）に処理液２００を吐出して付与する。処理液２００には前述したような誘電率を高める溶剤を含有している。

このとき、黒インク２０１が付与される領域以外の領域（ここでは、カラーインク２０２が付与される領域）の処理液２００の単位面積あたりの付与量を、黒インク２０１が付与される領域の処理液２００の単位面積あたりの付与量が多くなるように付与制御が行われる。

つまり、処理液付与手段で付与される処理液２００の単位面積当たりの付与量は、カラー液体（カラーインク２０２）が付与される領域の方が、黒色液体（黒インク２０１）が付与される領域よりも多くなる。

そして、処理液２００が付与された連帳紙１１０の印刷面に対し、印刷部１０１の液体吐出ヘッド１１１から黒インク２０１、カラーインク２０２が吐出されて画像が印刷される。黒インク２０１はカーボンブラックを含むことで導電性インクとなり、カーボンブラックを含まないカラーインク２０２は非導電性インクとなる。なお、図３において、インク２０１、２０２に含まれる溶剤２０３は、インク２０１、２０２とは別に表記している。

その後、印刷部１０１を通過した連帳紙１１０は誘電加熱手段１１４を備える乾燥装置１０４を通過することで、誘電加熱によって加熱される。

このとき、導電性インクである黒インク２０１が付与された領域はカラーインクが付与された領域よりも相対的に加熱効率が良いので、処理液２００の付与量が一定であるとすると、黒インク２０１に合わせた誘電加熱を行った場合、非導電性インクであるカラーインク２０２が付与された領域の加熱が不十分になる。

そこで、カラーインク２０２が付与された領域に付与する誘電率を高める溶剤（少なくともカラーインクよりも誘電率が高い溶剤）を含む処理液２００の付与量を多くして、黒インク２０１に合わせた誘電加熱を行ってもカラーインク２０２が付与された領域も十分に加熱されるようにしている。

これにより、黒インク２０１が付与された領域とカラーインク２０２が付与された領域の加熱むらを低減することができる。

言い換えれば、本実施形態では、カーボンブラックを含む第１液体と、カーボンブラックを含まない第２液体とが付与される付与部材に対して処理液を付与するとき、処理液２００を、少なくとも第２液体が付与される領域に対しては、第１液体が付与される領域よりも単位面積当たり多く付与する。

つまり、処理液付与手段で付与される処理液２００の単位面積当たりの付与量は、第２液体が付与される領域の方が、第１液体が付与される領域よりも多くなる。

これにより、第１液体が付与された領域と第２液体が付与された領域の加熱ムラを低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は同実施形態における処理液の付与状態を説明する模式的説明図である。

本実施形態では、黒インク２０１が付与される領域には処理液２００を付与しないで、カラーインク２０２が付与される領域に処理液２００を付与している。この構成でも、黒インク２０１が付与される領域以外のカラーインク２０２が付与される領域の処理液２００の付与量が、黒インク２０１が付与される領域の処理液２００の付与量（ゼロ）より多くなる。

したがって、前記第１実施形態と同様に、黒インク２０１が付与された領域とカラーインク２０２が付与された領域の加熱むらを低減することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。図６は同実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。

本実施形態では、処理液付与部１０６を印刷部１０１の搬送方向下流側に配置している。

このように構成しても、前記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。図７は同実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。

本実施形態では、本発明に係る乾燥装置としての乾燥部１０４に、本発明に係る処理液付与装置である処理液付与部１０６と、加熱装置である加熱手段１１４とを備えたものである。

このように構成しても、前記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第５実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態における処理液の付与状態を説明する模式的説明図である。

本実施形態では、カラーインク２０２と黒インク２０１が重複して付与される領域Ｓ１がある場合、当該重複して付与される領域Ｓ１は、カラーインク２０２が付与される領域として、黒インクのみが付与される領域よりも単位面積当たりの処理液２００の付与量を多くしている。

言い換えれば、第１液体と第２液体とが重複して付与される領域Ｓ１は、第２液体が付与される領域として、第１液体のみが付与される領域よりも単位面積当たりの処理液２００の付与量を多くしている。

つまり、カラーインク２０２の乾燥が終了するまでに黒インク２０１の発火や黄変が生じない場合は、黒インク２０１を付与する領域であっても、処理液２００を付与することができる。赤外線照射の場合は、黒インク２０１でも乾燥効率の差は、高周波誘電加熱にくらべ小さいため、黒インク２０１が付与される領域に付与することができる。

例えば、処理液２００が、黒インク２０１が付与される領域（黒領域）と他の色が付与される領域とでの単位面積あたりの付与量が同一で、かつ、単位面積あたり付与されるエネルギー照射量が同一の場合で、乾燥時間が１（黒色）：５（他色）となるような「処理液とエネルギー付与手段」の組み合わせで使用した場合は、処理液２００の含有量を黒領域よりも他色領域の方を黒に対して５倍多く塗布させるように、処理液２００を付与するドットパターンデータを形成（溶剤の吐出制御）するようにすればよい。

なお、上記実施形態においては、処理液が誘電率を高める溶剤を含む例で説明したが、処理液が導電率を高める溶剤を含む構成とすることもできる。例えば、水は、通常は何らかのイオンが含まれており（ただし、完全な純水であれば導電率はない）、また、水以外では前述したグリセリンであれば、値は低いものの導電性を有する。

高周波誘電加熱では、特に高周波（４０ＭＨｚ付近）では、導電率が発熱に強く影響し、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ以上）の帯域となると導電率だけでなく誘電率も発熱に影響する。

処理液が導電率を高める溶剤を含む場合、処理液付与後の黒インク付与領域における導電率と、シアンインク付与領域における単位面積当たりの導電率との比率に基づいて、処理液の付与量を決定することもできる。例えば、黒インク導電率：０．０６Ｓ／ｍ、カラーインク導電率（例えば、シアンインク：０．０５Ｓ／ｍ）であるとき、黒インク付与領域に対しては処理液を付与せず、シアンインク付与領域に対しては０．０７Ｓ／ｍの導電率を有する処理液をシアンインクの付与量と同量付与すればよい。

カラーインク内で最も低いインクの導電率に合わせて処理液に使用する溶剤の導電率を決めることが好ましい。この場合、最も低い導電率のカラーインクの領域に付与される処理液の量よりも、他のカラーインクの領域に付与される処理液の量を減らすことで適宜調整することができる。

また、発熱に与える影響度に応じて、導電率と誘電率の両方を考慮した処理液を使用することもできる。例えば、上述したマイクロ波（２．４５ＧＨｚ以上）の帯域では、導電率と誘電率の両方を考慮した処理液を使用することが好ましい。

黒インクの下に処理液を付与しない場合は、カラーインク領域の乾燥効率を高める溶剤（カラーインクのよりも誘電率及び導電性の少なくとも１つが高い溶剤）を使用し、黒インクの下に処理液を付与する場合は、黒インク及びカラーインク領域の乾燥効率を高める溶剤（黒インク及びカラーインクよりも誘電率及び導電率の少なくとも１つが高い溶剤）を使用する。

また、上記実施形態においては、処理液が誘電率を高める処理液である例で説明しているが、赤外線吸収効率を高める処理液であってもよい。つまり、エネルギー付与によって、乾燥効率が向上する処理液であればよい。

また、黒インク及びカラーインクの乾燥性が非常に高いインクである場合でも、黒インクが早く乾きすぎることで乾燥ムラが生じることも考えられる。この場合は、誘電率及び導電率の少なくともいずれかを低下させる処理液を使用することができる。

このときには、カラーインクが塗布される領域よりも黒インクが塗布される領域の方に処理液を付与する。

黒インクの下に処理液を付与しない場合は、カラーインク領域の乾燥効率を低下させる溶剤（カラーインクのよりも誘電率及び導電性の少なくとも１つが低い溶剤）を使用し、黒インクの下に処理液を付与する場合は、黒インク及びカラーインク領域の乾燥効率を低下させる溶剤（黒インク及びカラーインクよりも誘電率及び導電率の少なくとも１つが低い溶剤）を使用する。

また、上記各実施形態においては、付与部材が連帳紙である例で説明しているがこれに限るものではなく、本発明に係る処理液付与装置によって処理液が付与される部材であれば、特に限定されない。例えば、付与部材は、連続用紙、ロール紙、ウェブなどの連続体、カットされたシート材、壁紙、プリプレグ等の電子回路基板用シートなどでも良い。

また、処理液付与部材に印刷を施す場合、インク等の文字や図形等の画像を記録する以外にも、加飾・装飾などを目的として、パターン等の意味を持たない画像をインク等の液体で付与してよい。

本願において、付与される液体は、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、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、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、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。

処理液付与手段として液体吐出ヘッドを使用するとき、液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

なお、本願における印刷は、画像形成、記録、印字、印写等とも同じ意味である。

１００ 印刷装置（液体を吐出する装置）
１０１ 印刷部
１０４ 乾燥部（乾燥装置）
１０６ 処理液付与部（処理液付与装置）
１１０ 連帳紙（乾燥対象）

Claims (11)

1. 黒色液体とカラー液体が付与される付与部材に対して処理液を付与する処理液付与手段を備え、
   前記処理液付与手段は、前記処理液を、前記カラー液体が付与される領域と前記黒色液体が付与される領域に付与し、前記カラー液体が付与される領域に対しては前記黒色液体が付与される領域よりも単位面積当たり多く付与し、
   前記処理液は、前記カラー液体よりも乾燥効率が高い処理液付与装置と、
   前記処理液が付与された前記付与部材を加熱する加熱装置と、を備えている
   ことを特徴とする乾燥装置。
2. 前記処理液は、導電率を高める処理液である
   ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記処理液は、誘電率を高める処理液である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
4. 前記処理液には、プロピレングリコール又はグリセリンを含んでいる
   ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の乾燥装置。
5. 前記加熱装置が誘電加熱装置である
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の乾燥装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の乾燥装置と、
   前記付与部材に対して黒色液体及びカラー液体を付与する液体吐出手段と、を備えている
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
7. 前記処理液付与装置は、前記付与部材の移動方向において、前記液体吐出手段の上流側に配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体を吐出する装置。
8. 前記処理液付与装置は、前記付与部材の移動方向において、前記液体吐出手段の下流側に配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体を吐出する装置。
9. 前記液体には、プロピレングリコール又はグリセリンを含んでいる
   ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
10. カーボンブラックを含む第１液体と、前記カーボンブラックを含まない、又は、前記第１液体よりも前記カーボンブラックの含有量が少ない第２液体と、が付与される付与部材に対して処理液を付与する処理液付与手段を備え、
    前記処理液付与手段は、前記処理液を、前記第２液体が付与される領域と前記第１液体が付与される領域に付与し、前記第２液体が付与される領域に対しては、前記第１液体が付与される領域よりも単位面積当たり多く付与し、
    前記処理液は、前記第２液体よりも乾燥効率が高い処理液付与装置と、
    前記処理液が付与された前記付与部材を加熱する加熱装置と、を備えている
    ことを特徴とする乾燥装置。
11. 黒色液体とカラー液体が付与される付与部材に対して処理液を付与する処理液付与手段を備え、
    前記処理液付与手段は、前記処理液を、前記カラー液体が付与される領域と前記黒色液体が付与される領域に付与し、前記カラー液体が付与される領域に対しては前記黒色液体が付与される領域よりも単位面積当たり少なく付与し、
    前記処理液は、前記カラー液体よりも乾燥効率が低い処理液付与装置と、
    前記処理液が付与された前記付与部材を加熱する加熱装置と、を備えている
    ことを特徴とする乾燥装置。

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