JP7629675B2 - 印刷装置及びインクジェットによる印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット方式の印刷装置及び印刷方法に関し、特に印刷及び乾燥を並行して行うものに関する。

従来、被印刷物を巻き出す巻出し部と、この巻出し部から巻き出された被印刷物を巻き取る巻取り部と、巻出し部から巻き出されてきた被印刷物の表面側に印刷する複数のインクジェットヘッドとを備え、複数のインクジェットヘッドを２グループに分けて、両者間で被印刷物を加熱する印刷装置が知られている。

例えば、特許文献１のように、被付着物に付着した第１の液体を乾燥させる第１の乾燥装置と、この第１の乾燥装置が第１の液体を乾燥させた後に被付着物に付着した、導電体を含有する第２の液体を乾燥させる第２の乾燥装置とを備え、第１の乾燥装置は、誘電加熱装置である乾燥システムが知られている。

特許第６６５７９４６号公報

特許文献１のような乾燥システムでは、第１の乾燥装置によって被付着物が加熱されると、第２の液体を噴射するインクジェットヘッドと被付着物との間に温度差が開き、被付着物に付着する第１の液体や空気中の水分によって、第２の液体を噴射するインクジェットヘッドが結露するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上流側インクジェットヘッドによって付着したインクを十分に乾燥させながらも下流側インクジェットヘッドの結露を防ぐことにより、印刷品質のよい印刷を行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、被印刷物を加熱した後すぐに強制的に冷却して下流側インクジェットヘッドにおける結露を防ぐようにした。

具体的には、第１の発明では、
被印刷物を巻き出す巻出し部と、
上記巻出し部から巻き出された上記被印刷物を巻き取る巻取り部と、
上記巻出し部から巻き出されてきた上記被印刷物の表面側に印刷する複数のインクジェットヘッドと、
上流側のインクジェットヘッドと下流側のインクジェットヘッドとの間に設けられ、上流側のインクジェットヘッドによって表面に印刷された被印刷物を該被印刷物の裏面側から加熱して乾燥させる加熱部と、
上記加熱部と下流側のインクジェットヘッドとの間に設けられ、上記加熱部で加熱された被印刷物を該被印刷物の裏面側から冷却する冷却部とを備えている。

上記の構成によると、加熱部で上流側のインクジェットヘッドによるインクが加熱されて蒸発した後、冷却部ですぐに冷やされるので、下流側インクジェットヘッドとの間の温度差が低減され、下流側インクジェットヘッドが結露しない。また、強制的に被印刷物を冷やしているので、加熱された被印刷物を冷やすために長い搬送距離を確保する必要がない。

第２の発明では、第１の発明において、
上記加熱部と上記冷却部との間に設けられた第１温度センサと、
上記冷却部の後方に設けられた第２温度センサと、
上記第１温度センサ及び上記第２温度センサの検出温度に基づいて上記加熱部及び上記冷却部の温度をそれぞれ調整する制御装置とを備えている。

上記の構成によると、第１温度センサによって加熱部による加熱の程度を検知でき、第２温度センサによって冷却部による冷却の程度を検知できるので、リアルタイムに最適な温度調整を行うことができ、それにより、下流側インクジェットヘッドの結露がより確実に防止される。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記加熱部は、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を加熱する加熱プレートよりなり、
上記冷却部は、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を冷却する冷却プレートよりなる。

上記の構成によると、加熱プレートが被印刷物の裏面に当接しながら被印刷物を効率よく加熱できる。また、冷却プレートが被印刷物の裏面に当接しながら被印刷物を効率よく冷却できる。さらに、接触式プレートであるため、温風及び冷風のように互いに干渉して悪影響を与えることは発生しにくい。

第４の発明では、上記加熱部と上記冷却部との間に、両者間の影響を抑制する影響抑制部を備えていることを特徴とする印刷装置よりなる。

上記の構成によると、上記加熱部と上記冷却部との間の影響を抑制できるため、例えば、加熱部が冷却部に悪影響を与えたり、冷却部が加熱部に悪影響を与えたりすることを抑制できる。

第５の発明では、上記影響抑制部が、上記加熱部と上記冷却部に気流を作るための送風、または吸引装置である印刷装置よりなる。

上記の構成によると、上記加熱部と上記冷却部との間に気流を作ることにより、両者間の影響を抑制することが容易である。

第６の発明では、上記影響抑制部が、上記加熱部と上記冷却部との間を遮断する隔壁である印刷装置よりなる。

上記構成によると、上記加熱部と上記冷却部との間の影響を物理的に隔壁で遮断できるため、両者間の影響を抑制することが容易である。

第７の発明では、
被印刷物を巻き出す巻出し工程と、
上記巻出し部から巻き出されてきた上記被印刷物の表面側に上流側のインクジェットヘッドによって印刷する上流側印刷工程と、
上記上流側のインクジェットヘッドによって表面に印刷された被印刷物を加熱部によって該被印刷物の裏面側から加熱する加熱工程と、
上記加熱工程の直後に、加熱された被印刷物を冷却部によって冷却する冷却工程と、
上記冷却工程の後に、下流側のインクジェットヘッドによって上記被印刷物を印刷する下流側印刷工程と、
上記下流側印刷工程を経た上記被印刷物を巻き取る巻取り工程とを含む構成とする。

上記の構成によると、加熱部で上流側のインクジェットヘッドによるインクが加熱されて蒸発した後、冷却部ですぐに冷やされるので、下流側インクジェットヘッドとの間の温度差が低減され、下流側インクジェットヘッドが結露しない。また、強制的に被印刷物を冷やしているので、加熱された被印刷物を冷やすために長い搬送距離を確保する必要がない。

第８の発明では、第７の発明において、
上記加熱工程において加熱された上記被印刷物の温度を測る第１測定工程と、
上記冷却工程において冷却された上記被印刷物の温度を測る第２測定工程と、
上記第１測定工程及び上記第２測定工程で得られた温度から、上記加熱部及び上記冷却部の温度をそれぞれ調整する温度調整工程とを含む。

上記の構成によると、第１測定工程によって加熱部による加熱の程度を検知でき、第２測定工程によって冷却部による冷却の程度を検知できるので、リアルタイムに最適な温度調整を行うことができ、それにより、下流側インクジェットヘッドの結露がより確実に防止される。

以上説明したように、本発明によれば、上流側インクジェットヘッドによって付着したインクを十分に乾燥させながらも下流側インクジェットヘッドの結露を防ぐことにより、印刷品質のよい印刷を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る印刷装置の概略を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る印刷装置の概略を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る印刷装置の概略を示す正面図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明を適応した第1の実施形態を図１に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態のインクジェット方式の印刷装置１を示し、この印刷装置１は、被印刷物としての印刷用紙Ｐを巻き出す巻出し部２を備えている。この巻き出し部２は、印刷用紙Ｐのロールを回転可能に支持するように構成されている。印刷用紙Ｐは、例えば紙素材よりなるが、被印刷物としてインクで印刷可能な各種フィルムを用いてもよい。

また、印刷装置１は、巻出し部２から巻き出された印刷用紙Ｐを巻き取る巻取り部３を最下流側に備えている。巻出し部２は、印刷されていない紙のロールを回転可能に取付できるようになっている。巻取り部３は、例えば、図示しない電動モータ等よりなる駆動装置によって、例えば、印刷用紙が１０～１００ｍ／ｍｉｎの搬送速度となるように駆動される。図１では、簡略化して図示しているが、実際には、巻き出し部２から巻き出された印刷用紙Ｐは、適宜設けられた複数のガイドローラにガイドされながら、巻取り部３に巻き取られるようになっている。巻取り部３に巻き取られた印刷用紙は、一巻きのロールとして取り出される。

図１では省略しているが、巻き出し部２から巻き出された印刷用紙Ｐは、公知のコロナ処理装置によってコロナ処理されていてもよい。

また、コロナ処理された印刷用紙Ｐは、図示しないプレヒート部において、プレヒート処理が行われるようにしてもよい。

そして、印刷用紙Ｐは、図示しないガイドローラにガイドされ、インクジェット方式の、最も上流側のインクジェットヘッド５ａ，５ｂと、下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄによって印刷されるようになっている。インクジェットヘッドの個数や配置は特に限定されない。本実施形態では、４色のインクジェットヘッドが２つずつ配置されているが、上流側と下流側とで、１つと３つ又は３つと１つに分かれて配置されてもよいし、５つ以上のインクジェットヘッドを上流側と下流側とで適宜分割してもよい。

印刷装置１は、上流側のインクジェットヘッド５ａ，５ｂで表面側に印刷された印刷用紙Ｐを加熱するインクジェット間乾燥部１０によって加熱されるようになっている。

インクジェット間乾燥部１０は、印刷用紙Ｐの裏面側に接触して加熱する加熱部としての加熱プレート１１を備えている。加熱プレート１１は、例えば、内部にウォータージャケットを備えた金属プレートよりなり、温調機１２で加熱された水、オイル等よりなる熱媒体が循環するようになっている。この熱媒体により、加熱プレート１１自体は、約３０～１００℃に加熱可能に構成されている。

なお、加熱部は、電熱線を含むヒータ加熱、電磁波による加熱、２．５～４μｍ程度の中赤外線（ＭＩＲ）の赤外線加熱等他の加熱方式でもよい。

インクジェット間乾燥部１０は、さらに印刷用紙Ｐを上方から乾燥させる乾燥機１４を備えていてもよい。乾燥機１４は、熱風乾燥などで方式は特に限定されないが、加熱プレート１１による乾燥を補助するものであり、例えば、加熱プレート１１の上方にその吐出口１３が設けられ、吐出口１３から離れた位置に設けた排出口１５からインクの蒸気を含む空気を排気可能となっている。加熱プレート１１で印刷用紙Ｐを加熱して乾燥させるだけでなく、インクジェット間乾燥部１０で加熱及び排気することで、より効率よくインクの乾燥が行われる。

そして、本実施形態の特徴として、加熱プレート１１と下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄとの間には、加熱プレート１１で加熱された印刷用紙Ｐを、この印刷用紙Ｐの裏面側から冷却する冷却部としての冷却プレート１６が設けられている。冷却プレート１６は、例えば、内部にウォータージャケットを備えた金属プレートよりなり、チラー１７で冷却された水、オイル等よりなる熱媒体が循環するようになっている。この熱媒体により、冷却プレート１６で１５℃以上３５℃以下に冷却可能に構成されている。

なお、冷却部に関しては、印刷用紙Ｐの表側から冷風など他の冷却方式で冷却してもよい。

加熱プレート１１と冷却プレート１６との間には、例えば赤外線温度センサよりなる第１温度センサ１８が設けられている。この第１温度センサ１８は、加熱プレート１１で加熱された印刷用紙Ｐの温度を裏面から計測可能となっている。

また、冷却プレート１６の後方には、例えば赤外線温度センサよりなる第２温度センサ１９が設けられている。この第２温度センサ１９は、冷却プレート１６で加熱された印刷用紙Ｐの温度を表面から計測可能となっている。なお、第２温度センサ１９は、印刷用紙Ｐの温度を裏面から計測できるようにしてもよい。

これら第１温度センサ１８及び第２温度センサ１９の検出値は、制御装置２０に送信され、この制御装置２０が温調機１２及びチラー１７を制御して加熱プレート１１及び冷却プレート１６の温度をそれぞれ調整するようになっている。

例えば、上流側のインクジェットヘッド５ａ，５ｂと下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄとの間の搬送距離が７５０ｍｍだけ離れていた場合に、加熱プレート１１が２６０ｍｍ、冷却プレートが２６０ｍｍとして、上流側又は下流側のインクジェットとの間にそれぞれ７５ｍｍ隙間が空けられ、加熱プレート１１と冷却プレート１６との間に８０ｍｍの隙間が空けられていればよい。このように、インクジェット間乾燥部１０のスペースは、最小限に抑えられている。

そして、最下流側に、インクジェットヘッド５ａ～５ｄによって印刷された印刷用紙Ｐを加熱して乾燥させる、熱ロール２１が設けられている。熱ロール２１は、例えば、外径６００ｍｍ程度のもので、３０～１００℃程度に加熱されており、巻き付いた印刷用紙Ｐを加熱してインクを乾燥させる役割を果たす。

－インクジェットによる印刷方法－
上記印刷装置１を用いて印刷用紙Ｐにインクジェットによって印刷を行う方法について説明する。

まず、巻出し工程で、印刷用紙Ｐを巻き出す。これは、巻取り工程において、駆動装置を駆動して印刷用紙Ｐを巻き取ることによって開始される。例えば、インクの塗布量がウエット状態で１０ｇ／ｍ^２のときに、搬送速度は約５０ｍ／ｍｉｎとなる。

次いで、コロナ処理工程で印刷用紙Ｐの表面にコロナ処理が行われる。このコロナ処理は省略してもよい。

次いで、プレヒート工程で、印刷用紙Ｐが通常の含水率よりも低い含水率に予め乾燥させられてもよい。

次いで、上流側印刷工程で、インクジェットヘッド５ａ，５ｂによって、印刷用紙Ｐに対して所定のインク（例えば、ブラック、シアン）が塗布される。

次いで、加熱工程において、上流側のインクジェットヘッド５ａ，５ｂによって印刷された印刷用紙Ｐが裏面側から加熱プレート１１により、例えば７０℃～８０℃に加熱される。この加熱工程において、乾燥機１４により補助的に印刷用紙Ｐが加熱されると共に、蒸発した蒸気が排気される。加熱後の印刷用紙Ｐは、第１測定工程において、第１温度センサ１８によって裏面側から温度測定され、その測定結果が制御装置２０に送られる。制御装置２０は、この測定結果が高すぎたり低すぎたりすると、温調機１２の熱媒体の温度を自動で調整してもよい。

次いで、加熱工程の直後に冷却工程において、加熱された印刷用紙Ｐが冷却プレート１６によって１５℃以上３５℃以下に冷却される。冷却後の印刷用紙Ｐは、第２測定工程において、第２温度センサ１９によって表面側から温度測定され、その測定結果が制御装置２０に送られる。制御装置２０は、この測定結果が高すぎたり低すぎたりすると、チラー１７の熱媒体の温度を自動で調整してもよい。

次いで、下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄによって印刷用紙Ｐの表面側に例えば、マゼンダ、イエローの印刷が行われる。このとき、すでに冷却プレート１６によって印刷用紙Ｐが１５℃以上３５℃以下に冷やされているので、下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄに結露が生じない。また、加熱工程においてすでに上流側のインクジェットヘッド５ａ，５ｂから吐出したインクが十分に乾燥させられているので、印刷用紙Ｐにおいて下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄから吐出したインクが混じったり滲んだりすることはない。

そして、最終乾燥工程において、熱ロール２１の外周で約６０℃に加熱される。これにより、印刷用紙Ｐのインクは、ほぼ完全に乾燥させられる。

そして、巻取り工程において、印刷用紙Ｐは、インクが十分に乾燥した状態で巻取り部３に巻き取られる。本実施形態では、十分に乾いていない印刷面がローラに触れることはないので、ローラが汚れず、仕上がりのきれいな印刷が行われる。

本実施形態では、下流側のインクジェットヘッド５ｃ，５ｄの手前で、加熱後の印刷用紙Ｐを強制的に冷やしているので、加熱された印刷用紙Ｐを冷やすために長い搬送距離を確保する必要がない。

また、第１温度センサ１８によって加熱プレート１１による加熱の程度を検知でき、第２温度センサ１９によって冷却プレート１６による冷却の程度を検知できるので、リアルタイムに最適な温度調整を行うことができ、それにより、下流側インクジェットヘッド５ｃ，５ｄの結露がより確実に防止される。

なお、隔壁２４、または送風装置２２は、それぞれを印刷装置１に備えつけてもよいし、組み合わせて備え付けてもよい。適宜選択すればよい。

したがって、本実施形態に係る印刷装置１によると上流側インクジェットヘッド５ａ，５ｂによって付着したインクを十分に乾燥させながらも下流側インクジェットヘッド５ｃ，５ｄの結露を防ぐことにより、印刷品質のよい印刷を行うことができる。
［第２の実施形態］

以下、本発明適応した第２の実施形態を図２に基づいて説明する。
なお、本実施形態は第１の実施形態に影響抑制部としての送風装置を追加した構成であるため、同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図２に示すように、本実施形態においては、加熱プレート１１と冷却プレート１６との間に、送風装置２２を設けている。送風装置２２としては、エアーファン、エアーブロー等が例示できる。送風装置２２は、加熱プレート１１及び冷却プレート１６の間に風向２３の気流を生じさせることにより、加熱プレート１１で温められた空気が冷却プレート１６に悪影響を与えたり、冷却プレート１６で冷やされた空気が加熱プレート１１に悪影響を与えたりすることを抑制できる。具体的には、加熱プレート１１により加熱された空気が冷却プレート１６により急激に冷やされることにより、温度センサ１８、冷却プレート１６、印刷用紙Ｐ、その他の装置に結露を生じさせる等の悪影響を抑制することができる。
［第３の実施形態］

以下、本発明適応した第３の実施形態を図３に基づいて説明する。
なお、本実施形態は第１の実施形態に影響抑制部としての隔壁を追加した構成であるため、同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図３に示すように、本実施形態においては、加熱プレート１１と冷却プレート１６との間に隔壁２４を設けている。隔壁２４としては、プラスチック板、エアークッションシート、アルミ合金製の板、コンクリート製の板、ガラス板、石膏ボード等が例示できる。隔壁２４は、加熱プレート１１及び冷却プレート１６の間を物理的に遮断することにより、加熱プレート１１で温められた空気が冷却プレート１６に悪影響を与えたり、冷却プレート１６で冷やされた空気が加熱プレート１１に悪影響を与えたりすることを抑制できる。具体的には、加熱プレート１１により加熱された空気が冷却プレート１６により急激に冷やされることにより、温度センサ１８、冷却プレート１６、印刷用紙Ｐその他の装置に結露を生じさせる等の悪影響を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記第１～第３の実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、加熱プレート１１及び冷却プレート１６に対し、静電気帯電や吸引などの方法で印刷用紙Ｐを密着させて温度を伝達させやすくしてもよい。

また、上記実施形態では、４色のインクジェットヘッド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを２つずつ配置し、その間に加熱プレート１１及び冷却プレート１６を配置しているが、各インクジェットヘッド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの間にそれぞれ加熱プレート１１及び冷却プレート１６を配置してもよい。

また、用途によっては、インクジェットヘッド５ａとインクジェットヘッド５ｂ，５ｃ，５ｄとに分離し、インクジェットヘッド５ａとインクジェットヘッド５ｂ，５ｃ，５ｄとの間に加熱プレート１１及び冷却プレート１６を配置してもよいし、インクジェットヘッド５ａ－加熱プレート１１及び冷却プレート１６－インクジェットヘッド５ｂ，５ｃ－加熱プレート１１及び冷却プレート１６－インクジェットヘッド５ｄの順に配置することも可能である。さらには、インクジェットヘッドを５組以上有してもよい。要は、加熱プレート１１及び冷却プレート１６が、上流側のインクジェットヘッドと下流側のインクジェットヘッドとの間に設けられる構成であれば、いかなる構成であってもよい。

また、第２の実施形態において、影響抑制部として送風装置２２を用いたが、吸入装置を用いても良い、要は、加熱プレート１１及び冷却プレート１６の間に風向２３の気流を生じさせることにより、加熱プレート１１で温められた空気が冷却プレート１６に悪影響を与えたり、冷却プレート１６で冷やされた空気が加熱プレート１１に悪影響を与えたりすることを抑制できる構成であれば、特に限定されない。また、気流の風向についても、かかる効果を生じさせる風向であれば、特に限定されない。また、風向や気流の強度を変化・調整できる構成としても良い。

また、影響抑制部として送風装置２２および隔壁２４を組み合わせて用いても良い。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 印刷装置
２ 巻出し部
３ 巻取り部
５ａ，５ｂ 上流側インクジェットヘッド
５ｃ，５ｄ 下流側インクジェットヘッド
１０ インクジェット間乾燥部
１１ 加熱プレート
１２ 温調機
１３ 吐出口
１４ 乾燥機
１５ 排出口
１６ 冷却プレート
１７ チラー
１８ 第１温度センサ
１９ 第２温度センサ
２０ 制御装置
２１ 熱ロール
２２ 送風装置
２３ 風向
２４ 隔壁

Claims (7)

1. 被印刷物を巻き出す巻出し部と、
   上記巻出し部から巻き出された上記被印刷物を巻き取る巻取り部と、
   上記巻出し部から巻き出されてきた上記被印刷物の表面側に印刷する複数のインクジェットヘッドと、
   上流側のインクジェットヘッドと下流側のインクジェットヘッドとの間に設けられ、上流側のインクジェットヘッドによって表面に印刷された被印刷物を該被印刷物の裏面側から加熱して乾燥させる加熱部と、
   上記加熱部と下流側のインクジェットヘッドとの間に設けられ、上記加熱部で加熱された被印刷物を該被印刷物の裏面側から冷却する冷却部とを備えており、
   上記加熱部は、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を加熱する加熱プレートよりなり、
   上記冷却部は、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を冷却する冷却プレートよりなる
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置において、
   上記加熱部と上記冷却部との間に設けられた第１温度センサと、
   上記冷却部の後方に設けられた第２温度センサと、
   上記第１温度センサ及び上記第２温度センサの検出温度に基づいて上記加熱部及び上記冷却部の温度をそれぞれ調整する制御装置とを備えている
   ことを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１又は２に記載の印刷装置において、
   上記加熱部と上記冷却部との間に、両者間の影響を抑制する影響抑制部を備えていることを特徴とする印刷装置。
4. 請求項３に記載の印刷装置において、
   上記影響抑制部が、上記加熱部と上記冷却部との間に気流を作るための送風装置、または吸引装置である印刷装置。
5. 請求項３に記載の印刷装置において、
   上記影響抑制部が、上記加熱部と上記冷却部との間を遮断する隔壁である印刷装置。
6. 被印刷物を巻き出す巻出し工程と、
   上記巻出し工程で巻き出されてきた上記被印刷物の表面側に上流側のインクジェットヘッドによって印刷する上流側印刷工程と、
   上記上流側のインクジェットヘッドによって表面に印刷された被印刷物を、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を加熱する加熱プレートよりなる加熱部によって該被印刷物の裏面側から加熱する加熱工程と、
   上記加熱工程の直後に、加熱された被印刷物を、上記被印刷物の裏面側に接しながら該被印刷物を冷却する冷却プレートよりなる冷却部によって冷却する冷却工程と、
   上記冷却工程の後に、下流側のインクジェットヘッドによって上記被印刷物を印刷する下流側印刷工程と、
   上記下流側印刷工程を経た上記被印刷物を巻き取る巻取り工程とを含む
   ことを特徴とするインクジェットによる印刷方法。
7. 請求項６に記載のインクジェットによる印刷方法において、
   上記加熱工程において加熱された上記被印刷物の温度を測る第１測定工程と、
   上記冷却工程において冷却された上記被印刷物の温度を測る第２測定工程と、
   上記第１測定工程及び上記第２測定工程で得られた温度から、上記加熱部及び上記冷却部の温度をそれぞれ調整する温度調整工程とを含む
   ことを特徴とするインクジェットによる印刷方法。