WO2020195494A1 - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a printing apparatus and a printing method, and particularly to a technique for drying ink.
- a printing device that records an image by ejecting ink toward the printing paper while transporting a long strip-shaped printing paper in the longitudinal direction.
- a drying method of heating the printing paper or blowing warm air may be adopted.
- Patent Document 1 discloses an image forming apparatus that dries a solvent for water-based ink by blowing warm air onto printing paper from a plurality of dryers.
- the outside air supplied from the intake port is supplied to the dryer, and the warm air blown from the dryer onto the printing paper is discharged to the outside through the exhaust flow path. In this way, by discharging the warm air containing steam, it is possible to prevent the solvent from returning to the printing paper again.
- the warm air blown on the printing paper is discharged to the outside at a relatively high temperature.
- the excess heat energy is discharged to the outside as it is, it is necessary to generate more heat energy than necessary in the dryer. For this reason, running costs such as fuel costs may increase, and a large load may be placed on the environment.
- an object of the present invention is to provide a technique for efficiently drying ink while reducing the environmental load.
- the first aspect is a printing apparatus that prints an image on a printing medium by an inkjet method, which is arranged at a position corresponding to a specified transport path, and the print medium is placed along the transport path.
- a transport unit to be transported, an ink ejection unit arranged on the transport path, and a fluid arranged downstream of the ink ejection unit on the transport path and heated by a heat source are supplied around the print medium.
- the second aspect is the printing apparatus of the first aspect, and the fluid supply unit has a spray port directed to a surface of the printing medium to which ink has adhered from the ink ejection unit.
- the third aspect is the printing apparatus of the first aspect or the second aspect, which includes a liquid removing unit that separates a liquid component from the fluid from the cooling unit.
- the fourth aspect is the printing apparatus of the third aspect, in which the liquid removing unit separates the liquid component by rotating the fluid.
- the fifth aspect is the printing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, and the cooling unit includes a Peltier element.
- the sixth aspect is the printing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, and the cooling unit includes a chiller.
- a seventh aspect is a printing method for printing an image on a print medium by an inkjet method, wherein a) the print medium is conveyed along a specified transfer path, and b) the transfer is performed by the step a).
- a step of ejecting ink to the print medium c) a step of supplying a fluid heated by a heat source from a fluid supply unit around the print medium to which the ink was ejected by the step b), and d) the step.
- a step of lowering the temperature of the fluid from the high temperature side flow path a step of introducing the fluid whose temperature has been lowered by the step f) into the low temperature side flow path of the heat exchanger, and h) the above. It includes a step of exchanging sensible heat between the high temperature side flow path and the low temperature side flow path, and i) a step of introducing the fluid from the low temperature side flow path into the fluid supply unit.
- the high temperature and high humidity fluid generated when the ink is dried is introduced into the high temperature side flow path of the sensible heat exchanger and then cooled.
- the saturated liquid component can be effectively removed from the hot and humid fluid.
- the sensible heat exchange is performed with the high temperature fluid passing through the high temperature side flow path.
- this high-temperature and low-humidity fluid By introducing this high-temperature and low-humidity fluid into the fluid supply section, it is possible to suppress a remarkable temperature drop of the fluid in the fluid supply section and to reduce the humidity. Therefore, since the amount of heating of the fluid by the heat source can be reduced, the environmental load can be reduced, and the ink can be efficiently dried by lowering the humidity.
- the ink can be efficiently dried by spraying the heated fluid onto the surface to which the ink is attached.
- the separation of the liquid component from the fluid can be promoted by the liquid removing unit.
- the liquid can be separated from the fluid by the action of centrifugal force.
- the cooling of the fluid can be promoted by the Peltier element.
- the fluid can be cooled with energy saving by the chiller.
- the high-temperature and high-humidity fluid generated when the ink is dried is introduced into the high-temperature side flow path of the sensible heat exchanger and then cooled.
- the saturated liquid component can be effectively removed from the hot and humid fluid.
- the sensible heat exchange is performed with the high temperature fluid passing through the high temperature side flow path.
- this high-temperature and low-humidity fluid By introducing this high-temperature and low-humidity fluid into the fluid supply section, it is possible to suppress a remarkable temperature drop of the fluid in the fluid supply section and to reduce the humidity. Therefore, since the amount of heating of the fluid by the heat source can be reduced, the environmental load can be reduced, and the ink can be efficiently dried by lowering the humidity.
- FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of the inkjet printing system 1 according to the embodiment.
- the inkjet printing system 1 includes an inkjet printing device 3, a paper feeding unit 5, and a paper ejection unit 7.
- the inkjet printing device 3 prints on a sheet-shaped continuous paper WP.
- the paper feed unit 5 rotatably holds the roll of the continuous paper WP around the horizontal axis, and unwinds and supplies the continuous paper WP from the roll of the continuous paper WP to the inkjet printing apparatus 3.
- the paper ejection unit 7 winds the continuous paper WP printed by the inkjet printing apparatus 3 in a roll shape around the horizontal axis.
- the paper feed unit 5 is arranged on the upstream side of the inkjet printing device 3, and the paper discharge unit 7 is the inkjet printing device. It is located on the downstream side of 3.
- the continuous paper WP is an example of a printing medium
- the inkjet printing device 3 is an example of a printing device.
- the inkjet printing device 3 includes a housing 30 that houses a drive roller 9, a printing unit 15, a drying unit 17, an inspection unit 19, a drive roller 13, and the like.
- the inkjet printing device 3 includes a drive roller 9 for taking in continuous paper WP from the paper feed unit 5 on the upstream side.
- the continuous paper WP unwound from the paper feed unit 5 by the drive roller 9 is conveyed toward the paper discharge unit 7 on the downstream side along the driven rotatable transfer roller 11 and the like.
- a drive roller 13 is arranged between the inspection unit 19 and the paper discharge unit 7, which will be described later. The drive roller 13 sends the continuous paper WP that has passed through the inspection unit 19 described later toward the paper ejection unit 7.
- the drive rollers 9 and 13 and the plurality of transfer rollers 11 are arranged at positions corresponding to the specified transfer paths of the continuous paper WP, and are an example of a transfer unit that conveys the continuous paper WP along the transfer path. Further, transporting the continuous paper WP with the drive rollers 9 and 13 and the plurality of transport rollers 11 is an example of the transport process S1 (see FIG. 1).
- the inkjet printing device 3 includes a printing unit 15, a drying unit 17, and an inspection unit 19 in this order from the upstream side between the drive roller 9 and the drive roller 13. Further, each of the drive rollers 9 and 13 is provided with a rotatable nip roller 21.
- the nip roller 21 presses the drive rollers 9 and 13 from the opposite sides of the drive rollers 9 and 13 with the continuous paper WP sandwiched between them, thereby giving a grip force when the continuous paper WP is conveyed.
- the pressing force is applied, for example, by an air cylinder.
- the nip roller 21 is made of an elastic body such as rubber.
- the printing unit 15 includes an inkjet head 23 that ejects ink droplets.
- a large number of nozzles for ejecting ink droplets are provided on the lower surface of the inkjet head 23.
- the plurality of nozzles are arranged along the transport width direction WD (the back front direction in FIG. 1) orthogonal to the transport direction TD.
- the inkjet head 23 is an example of an ink ejection unit.
- ejecting ink to the continuous paper WP with the inkjet head 23 is an example of the ink ejection step S2 (see FIG. 1).
- a plurality of inkjet heads 23 are arranged in the printing unit 15 along the transport direction TD of the continuous paper WP.
- four inkjet heads 23 are individually arranged for black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) in order from the upstream side.
- the drying unit 17 dries the ink droplets adhering to the continuous paper WP printed by the inkjet head 23.
- the drying unit 17 includes a heat roller 25 that is driven to rotate, a fluid suction / exhaust unit 27, and a drying chamber 28 surrounded by a partition wall.
- the heat roller 25 and the fluid suction / exhaust unit 27 are arranged in the drying chamber 28.
- the side surface of the drying chamber 28 is provided with an introduction port 281 for introducing the continuous paper WP into the drying chamber 28 and an discharge port 283 for discharging the continuous paper WP from the drying chamber 28.
- the inspection unit 19 detects, for example, by image processing whether or not the printed portion is dirty or missing.
- the continuous paper WP after the inspection is wound around the paper ejection portion 7 in a roll shape.
- the heat roller 25 also has a function as a part of the transport unit.
- the inkjet printing system 1 includes a control unit 29 and an operation unit 31.
- the control unit 29 comprehensively controls the operation of each element of the inkjet printing system 1.
- the control unit 29 is a computer including an arithmetic processing unit 291 such as a CPU, a memory 292 such as a RAM, and a storage unit 293 such as a hard disk drive.
- a computer program P for executing a printing process including controlling the operation of each element is installed in the storage unit 293.
- the operation unit 31 is for operating the inkjet printing system 1, and is composed of a touch panel, various switches, and the like. The operator can operate the operation unit 31 to specify parameters such as printing conditions and drying conditions on continuous paper WP.
- FIG. 2 is a side view showing the configuration of the heat roller 25 and the fluid spraying unit 33 according to the embodiment.
- FIG. 3 is a front view showing the appearance of the fluid spraying unit 33 according to the embodiment.
- FIG. 4 is a plan view showing the appearance of the fluid spraying unit 33 according to the embodiment.
- FIG. 5 is a left side view showing the appearance of the fluid spraying unit 33 according to the embodiment.
- FIG. 6 is a side sectional view of the fluid spraying unit 33 at the cutting line 100-100 of FIG.
- FIG. 7 is a front sectional view of the fluid spraying unit 33 at the cutting line 101-101 of FIG.
- FIG. 8 is a front sectional view of the fluid spraying unit 33 at the cutting line 102-102 of FIG.
- FIG. 9 is a conceptual diagram and a block diagram of the fluid spraying unit 33 schematically showing the flow of the fluid.
- the heat roller 25 is rotationally driven around a rotation shaft 25a extending along the WD in the transport width direction.
- the heat roller 25 is provided inside with a heat source 147 which is a heating means such as a halogen heater or a ceramic heater.
- the heat roller 25 heats and dries the continuous paper WP by rotating the continuous paper WP in the transport direction TD while winding the continuous paper WP.
- the heat roller 25 is heated to a predetermined temperature according to preset drying conditions.
- the heat roller 25 is made of a metal such as a stainless steel plate.
- the heat roller 25 supports the continuous paper WP in the transport path on the outer peripheral surface. Further, the heat roller 25 heats the continuous paper WP by rotationally driving the continuous paper WP while contacting the surface opposite to the printing surface on which the ink droplets are ejected.
- the fluid suction / exhaust unit 27 is arranged on the opposite side of the heat roller 25 with the transport path in between. That is, the fluid suction / exhaust unit 27 is arranged along the outer peripheral surface of the heat roller 25.
- the fluid suction / exhaust unit 27 blows warm air (fluid) toward the entire width of the continuous paper WP along the transport path, and collects a part of the blown warm air (fluid).
- the fluid suction / exhaust unit 27 in this embodiment is arranged along the left semicircle of the heat roller 25 on the downstream side.
- the fluid suction / exhaust unit 27 includes a fluid spraying unit 33 and a fluid recovery unit 35.
- the fluid suction / exhaust unit 27 includes three fluid spraying units 33 and four fluid recovery units 35.
- one fluid recovery unit 35 is arranged between the adjacent fluid spraying units 33 and 33 and outside the fluid spraying units 33 on both sides (see FIG. 2).
- the fluid recovery unit 35 includes an intake port 36 that opens toward the outer peripheral surface of the heat roller 25, and a fan unit (not shown). This fan unit may be provided between the fluid recovery unit 35 and the first introduction duct 66 (see FIGS. 10 and 11). By the action of this fan unit, the fluid recovery unit 35 collects the warm air blown by the fluid spraying unit 33 toward the continuous paper WP on the transport path through the intake port 36.
- the fluid recovery unit 35 is an example of a fluid recovery unit that recovers the fluid supplied around the continuous paper WP.
- the fluid recovery unit 35 sends the recovered warm air to the first introduction duct 66 by the action of the fan unit.
- the warm air is a hot and humid fluid containing a large amount of the solvent of the evaporated ink.
- the hot and humid fluid is sent to the dehumidifying section 60 through the first introduction duct 66.
- the fluid is returned to each fluid spraying unit 33 through the fourth introduction duct 69.
- warm air from which the liquid component has been removed is blown from the fluid blowing unit 33 onto the continuous paper WP. Therefore, the ink droplets on the continuous paper WP can be efficiently dried.
- the intake port 36 opening width (width of the transport direction TD) may be reduced as it approaches the fan unit.
- the movement of the fluid between the drying section 17 and the dehumidifying section 60 is performed by the action of the intake fan 57 and the action of the spray fan 43.
- a fan for pumping the fluid may be provided on the path of the fluid in the dehumidifying section 60 (for example, in at least one of the introduction ducts 66 to 69).
- the fluid spraying unit 33 includes a pair of fluid spraying portions 37.
- the fluid spraying portion 37 includes a nozzle case 39, a blower duct 41, and a spraying fan 43.
- the fluid spraying portion 37 is preferably made of aluminum. Since aluminum has a higher thermal conductivity than iron, making the fluid spraying portion 37 made of aluminum has an advantage in equalizing the temperature distribution of warm air in the transport width direction WD.
- the nozzle case 39 is formed with a spray port 45 that heats air and blows warm air toward a transport path.
- the opening width of the spray port 45 in the transport width direction WD has a size slightly exceeding the total width of the continuous paper WP.
- the spray port 45 is directed to the surface of the continuous paper WP to which the ink from the inkjet head 23 is attached.
- the nozzle case 39 has a built-in heater 47 as a heat source for heating air (fluid). In this embodiment, for example, three sheathed heaters are used as the heater 47. As shown in FIG.
- the long axes of the three heaters 47 are parallel to the WD in the transport width direction of the continuous paper WP, and both ends thereof are attached to the side plates 49 and 49 of the nozzle case 39, respectively.
- a relief hole 51 is formed in the side plate 49. The relief hole 51 allows a part of the warm air blown from the nozzle case 39 to escape to the outside.
- the nozzle case 39 has an inverted triangular shape in the vertical cross section when viewed from the WD in the transport width direction.
- the air duct 41 is attached to the upper part of the nozzle case 39.
- the blower duct 41 has a spray fan 43 attached to one end side of the WD in the transport width direction. Air is sent to the air duct 41 by a blowing fan 43.
- the spray fan 43 is preferably a counter-rotating fan in which a plurality of fans are combined in series, for example, in order to obtain a large air volume.
- the air duct 41 includes a rectifying member 42 inside.
- the rectifying member 42 increases the cross-sectional area of the flow path as it moves away from the spray fan 43 in the transport width direction WD. As a result, the flow path resistance can be reduced as the distance from the spray fan 43 increases. Therefore, the air sent from the spray fan 43 can be supplied to the nozzle case 39 substantially evenly over the transport width direction WD.
- One air duct 53 is arranged between the pair of fluid spraying portions 37 in the transport direction TD. As shown in FIG. 6, the air duct 53 has a substantially triangular shape in vertical cross section when viewed from the WD in the transport width direction. Therefore, when combined with the nozzle case 39, the length in the transport direction TD can be shortened, and thus the fluid spraying unit 33 can be downsized.
- the air duct 53 is attached so that the air layer 55 is interposed between the nozzle case 39 of each of the pair of fluid spraying portions 37.
- the air layer 55 does not bring the outer surfaces of the air duct 53 and the nozzle case 39 into close contact with each other, but provides a gap between them.
- heat can be insulated between the air duct 53 and the nozzle case 39.
- the thickness of the air layer 55 is preferably, for example, about 1 mm.
- the blower duct 53 is connected to one end side of each of the two blower ducts 41 via a branch pipe 56.
- the branch pipe 56 communicates the air duct 53 with the two air ducts 41.
- the communication here means a state in which fluids are connected so that they can flow.
- the other end of the air duct 53 is connected to a fourth introduction duct 69 connected to the dehumidifying unit 60.
- An intake fan 57 is attached to the other end of the air duct 53.
- the intake fan 57 takes in the fluid from the fourth introduction duct 69 and sends it to the blower duct 53.
- the intake fan 57 is also preferably a counter-rotating fan, for example, like the spray fan 43 described above. Since the air duct 53 is also used by the pair of fluid spraying portions 37, the cross-sectional area of the flow path can be made larger than that of the conventional example.
- the fluid spraying unit 37 of the fluid spraying unit 33 in the drying unit 17 sprays the fluid heated by the heater 47, which is a heat source, from the spray port 45 onto the printing surface to which the ink droplets of the continuous paper WP are attached. That is, the fluid spraying unit 37 is an example of a fluid supply unit that supplies the fluid heated by the heat source around the continuous paper WP. Further, when the fluid spraying unit 37 sprays the fluid heated by the heater 47 onto the printing surface of the continuous paper WP from the spray port 45, the fluid is supplied around the continuous paper WP to cause ink droplets on the continuous paper WP. This is an example of the drying step S3 for drying (see FIG. 6).
- An exhaust duct 170 is provided at the upper part of the drying chamber 28.
- the exhaust duct 170 discharges a part of the fluid in the drying chamber 28 to the outside of the housing 30 by the action of a fan unit (not shown).
- FIG. 10 is a plan view schematically showing the inkjet printing apparatus 3 according to the embodiment.
- FIG. 11 is a conceptual diagram showing the dehumidifying unit 60 according to the embodiment.
- the dehumidifying unit 60 is installed on one side of the housing 30.
- the dehumidifying unit 60 exchanges fluid with the drying unit 17 via the first introduction duct 66 and the fourth introduction duct 69.
- the dehumidifying unit 60 removes a liquid (mainly an ink solvent) from the fluid generated in the drying unit 17 to reduce the humidity, and returns the dehumidified fluid to the atmosphere in the drying chamber 28 again.
- the dehumidifying unit 60 includes a heat exchanger 61, a cooling unit 63, a mist separator 65, and a first introduction duct 66 connecting the fluid recovery unit 35 of the drying unit 17 and the heat exchanger 61.
- a fourth introduction duct 69 for connecting the blower duct 53 of the spray unit 33 is provided.
- FIG. 12 is a perspective view schematically showing the internal structure of the heat exchanger 61 according to the embodiment.
- the exposed heat exchanger 61 exchanges the exposed heat between the fluid f1 introduced from the drying unit 17 via the first introduction duct 66 and the fluid f2 introduced from the mist separator 65 via the third introduction duct 68. It is a device to perform.
- the sensible heat exchanger 61 is configured by alternately stacking corrugated plates 611 and flat plates 613 on the top and bottom. Further, the corrugated plates 611 and 611 adjacent to the top and bottom are stacked so that their orientations are orthogonal to each other. Therefore, it has a structure in which high-temperature side flow paths 615 and low-temperature side flow paths 617, which are partitioned by a flat plate and are orthogonal to each other, are alternately provided vertically.
- the flat plate 613 that separates the high temperature side flow path 615 and the low temperature side flow path 617 is formed of a resin or metal having high heat transfer property and hardly allowing moisture to pass through. As a result, the latent heat exchange is performed between the high temperature side flow path 615 and the low temperature side flow path 617 in a state where the latent heat exchange is suppressed.
- the sensible heat exchanger 61 shown in FIG. 11 is a orthogonal flow type sensible heat exchanger in which the directions of the high temperature side flow path 615 and the low temperature side flow path 617 are orthogonal to each other.
- the type of the sensible heat exchanger 61 is not limited to this, and may be, for example, a countercurrent type in which the high temperature side flow path 615 and the low temperature side flow path 617 face in opposite directions.
- the inlet side of the high temperature side flow path 615 in the sensible heat exchanger 61 is connected to the first introduction duct 66.
- the first introduction duct 66 is connected to the fluid recovery unit 35. That is, the first introduction duct 66 communicates the inside of the fluid recovery unit 35 with the high temperature side flow path 615.
- the first introduction duct 66 is an example of a first introduction path for introducing the fluid from the drying portion 17 into the high temperature side flow path 615. Further, introducing the fluid from the drying portion 17 into the high temperature side flow path 615 is an example of the first introduction step S4 (see FIG. 11).
- the outlet side of the high temperature side flow path 615 is connected to the cooling unit 63 via the second introduction duct 67.
- the second introduction duct 67 communicates the high temperature side flow path 615 with the inside of the cooling unit 63.
- the second introduction duct 67 is an example of a second introduction path for introducing the fluid from the high temperature side flow path 615 into the cooling unit 63.
- a fluid cooled by a cooling unit 63, which will be described later, and from which mist in the fluid has been removed by a mist separator 65 is introduced to the inlet side of the low temperature side flow path 617 of the sensible heat exchanger 61 via a third introduction duct 68. To. Therefore, the action of the sensible heat exchange in the sensible heat exchanger 61 cools the fluid passing through the high temperature side flow path 615 and heats the fluid passing through the low temperature side flow path 617.
- the second introduction duct 67 is provided with a drainage pipe 671.
- the fluid introduced into the high temperature side flow path 615 is cooled by open heat exchange with the low temperature side flow path 617. That is, the temperature of the fluid introduced into the high temperature side flow path 615 decreases from the temperature T1 (for example, 40 ° C. to 80 ° C.) to the temperature T2 (for example, 18 ° C. to 74 ° C.). Due to this temperature drop, a saturated liquid may be generated in the fluid. The generated liquid is appropriately collected in the first tray 673 arranged below the drainage pipe 671 through the drainage pipe 671.
- the cooling unit 63 has a cooling chamber 631 that serves as a fluid flow path, and a plurality of Peltier elements 633 and a second tray 635 are provided inside the cooling chamber 631.
- the plurality of Peltier elements 633 are arranged along the extending direction of the cooling chamber 631.
- the cooling surface side of the Peltier element 633 is directed to the inside of the cooling chamber 631, and the inside of the cooling chamber 631 is cooled by the endothermic action of the Peltier element 633.
- the second tray 635 is arranged below the plurality of Peltier elements 633.
- the drive control of each Peltier element 633 (specifically, the control of the voltage applied to each Peltier element 633) is performed by the control unit 29.
- the fluid When the fluid is introduced into the cooling chamber 631 from the second introduction duct 67, the fluid is forcibly cooled by absorbing heat from the Peltier element 633. As a result, the temperature of the fluid drops to a temperature T3 (for example, 0 ° C. to 69 ° C.) lower than the temperature T2 immediately after passing through the high temperature side flow path 615. The liquid component generated in the fluid due to this temperature decrease is recovered in the second tray 635 by the action of gravity. By cooling with the Peltier element 633 in this way, the separation of the liquid from the fluid can be promoted. It is an example of the cooling step S5 that the cooling unit 63 lowers the temperature of the fluid from the high temperature side flow path 615 (see FIG. 11).
- the fluid cooled by the cooling unit 63 is introduced into the low temperature side flow path 617 of the sensible heat exchanger 61 via the third introduction duct 68.
- the third introduction duct 68 communicates the inside of the cooling chamber 631 in the cooling unit 63 with the low temperature side flow path 617.
- One end of the third introduction duct 68 is connected to the side surface of the cooling chamber 631 of the cooling unit 63 opposite to the side surface to which the second introduction duct 67 is connected.
- the third introduction duct 68 is an example of a third introduction path for introducing the fluid from the cooling unit 63 into the low temperature side flow path 617.
- the cooling unit 63 may include a chiller 637 together with the Peltier element 633 or instead of the Peltier element 633.
- the chiller 637 constitutes a cooling cycle by "circulating water” that cools the fluid passing through the cooling chamber 631 and "freon gas” that cools the circulating water.
- the chiller 637 is used, in general, the fluid in the cooling chamber 631 can be effectively cooled with energy saving.
- the circulating water heated by the fluid passing through the cooling chamber 631 enters the water cooler (heat exchanger) and is cooled by using the flaon gas as a heat medium. Then, the circulating water that has become cold water and has returned to the water tank is sent to the cooling chamber 631 as cooling water for cooling the fluid again.
- the flaon gas that evaporates and vaporizes in the water cooler is compressed by the compressor. Freon gas in a high temperature and high pressure state is cooled by a condenser (radiator) and liquefied.
- the Freon gas that has become the refrigerant liquid is throttled by the expansion valve to become cooling gas, and enters the water cooler. There, heat is taken from the circulating water, the refrigerant evaporates and is returned to the compressor.
- FIG. 13 is a partial cross-sectional view schematically showing the mist separator 65 according to the embodiment.
- the mist separator 65 is arranged on the path of the third introduction duct 68, and removes the mist (liquid) in the fluid passing through the third introduction duct 68.
- the mist separator 65 has an inflow portion 651, a cyclone generation portion 652, a housing 653, and an outflow portion 654.
- the mist separator 65 is an example of a liquid removing unit that removes a liquid component from a fluid.
- the housing 653 is formed in a substantially cylindrical shape having a bottom.
- the cyclone generating portion 652 is provided inside the housing 653.
- the cyclone generating portion 652 has a cylindrical portion 655 and a flange portion 656.
- the cylindrical portion 655 is arranged at the central portion of the housing 653, and the lower side communicates with the inside of the housing 653 and the upper side communicates with the outflow portion 654.
- the collar portion 656 has an annular shape provided on the outer peripheral portion of the cylindrical portion 655.
- the outer peripheral surface of the flange portion 656 is in close contact with the inner wall of the housing 653.
- the collar portion 656 is provided with a plurality of through holes 657 along the circumferential direction.
- a gap is formed between the outer wall of the cylindrical portion 655 and the inner wall of the housing 653. Since the inlet of the outflow portion 654 is covered with the cylindrical portion 655, the fluid from the inflow portion 651 is suppressed from directly entering the outflow portion 654.
- the portion of the cylindrical portion 655 above the flange portion 656 has a truncated cone shape in which the outer diameter gradually decreases toward the upper side.
- the fluid introduced into the inflow portion 651 of the mist separator 65 rotates around the truncated cone-shaped portion of the cylindrical portion 655 in the upper space of the cyclone generating portion 652, and has a plurality of through holes provided in the flange portion 656. Pass through 657. This changes the orientation of the fluid downwards. Then, the fluid spirally swirls between the inner wall of the housing 653 and the outer wall of the cylindrical portion 655. As a result, the liquid component in the fluid is struck against the inner wall of the housing 653 by the action of centrifugal force, and then moves to the bottom of the housing 653 by the action of gravity.
- the gas component that has moved into the housing 653 moves to the outflow portion 654 through the inside of the cylindrical portion 655, and then moves from the outflow portion 654 to the third introduction duct 68.
- the mist separator 65 provided with the flow path for swirling the fluid, the liquid component in the fluid can be effectively removed.
- the fluid that has passed through the mist separator 65 is introduced into the low temperature side flow path 617 of the sensible heat exchanger 61 through the third introduction duct 68.
- Introducing the fluid cooled by the cooling unit 63 into the low temperature side flow path 617 of the sensible heat exchanger 61 is an example of the second introduction step S6 (see FIG. 11).
- the temperature T3 of the fluid when introduced into the low temperature side flow path 617 is lower than the temperature T1 of the fluid introduced into the high temperature side flow path 615. Therefore, the fluid passing through the low temperature side flow path 617 is heated by the action of sensible heat exchange, and the temperature rises from T3 to T4 (for example, 32 ° C. to 77 ° C.).
- Exchanging the sensible heat between the high temperature side flow path 615 and the low temperature side flow path 617 is an example of the sensible heat exchange step S7 (see FIG. 11).
- the temperature T3 is lower than T1 and T2.
- the temperature T4 is lower than T1 and T2 and higher than T3.
- the temperature T4 is higher than the normal temperature (for example, 15 ° C. to 30 ° C.).
- the humidity of the fluid after passing through the low temperature side flow path 617 (for example, 13% to 39%) is higher than the humidity of the fluid before passing through the low temperature side flow path 617 (for example, 90% to 100%). Low. This is because the temperature rises from T3 to T4 by passing through the low temperature side flow path 617.
- the fluid that has passed through the low temperature side flow path 617 is introduced into the air duct 53 of the drying unit 17 via the fourth introduction duct 69.
- One side of the fourth introduction duct 69 communicates with the low temperature side flow path 617, and the other side communicates with the air blowing duct 53.
- the air duct 53 communicates with a fluid spraying unit 37, which is a fluid supply unit. Therefore, the fourth introduction duct 69 and the blower duct 53 are examples of the fourth introduction path for introducing the fluid from the low temperature side flow path 617 into the fluid spraying portion 37 of the drying portion 17. Further, introducing the fluid from the low temperature side flow path 617 into the fluid spraying portion 37 of the drying portion 17 is an example of the third introduction step S8 (see FIG. 11).
- each fan may be connected to the control unit 29, and the operation of each fan may be controlled by the control unit 29.
- the control unit 29 may measure the amount of liquid contained in the fluid and control the operation of each fan and the operation of the Peltier element 633 so that the amount of liquid becomes a predetermined reference value.
- a known hygrometer can be adopted.
- the liquid amount measuring portion is not particularly limited as long as it is on the moving path of the fluid moving between the drying portion 17 and the dehumidifying portion 60.
- the humidity of the fluid supplied to the fluid spraying unit 37 can be effectively optimized by measuring the humidity in the air blowing duct 53 or the fourth introduction duct 69, which is relatively close to the fluid spraying unit 37.
- the high-temperature and high-humidity fluid generated in the drying unit 17 is introduced into the high-temperature side flow path 615 of the sensible heat exchanger 61, and the fluid that has passed through the high-temperature side flow path 615 It is cooled by the cooling unit 63. Therefore, the saturated liquid component can be effectively removed from the hot and humid fluid. Further, by introducing the low-temperature fluid from which the liquid component has been removed into the low-temperature side flow path 617 of the sensible heat exchanger 61, the sensible heat exchange with the high-temperature fluid passing through the high-temperature side flow path 615 is performed. It is done.
- the heat generated in the drying unit 17 can be effectively utilized to obtain a high-temperature and low-humidity fluid from the low-temperature fluid from which the liquid component has been removed.
- this high-temperature and low-humidity fluid fluid having a temperature higher than normal temperature
- the environmental load can be reduced by reducing the amount of heating of the fluid by the heater 47, and the ink can be efficiently dried by lowering the humidity of the drying portion 17.
- the high-temperature fluid supplied around the continuous paper WP is recovered by the fluid recovery unit 35, the amount of exhaust gas from the exhaust duct 170 can be reduced. This action can also reduce the environmental load.
- the drying unit 17 includes a heater 47 as a heat source for heating the fluid.
- the fluid is heated near the surface of the heat roller 25 by the heat source 147 built in the heat roller 25.
- the dehumidified fluid can be supplied to the fluid spraying section 37 of the fluid spraying unit 33. That is, the fluid spraying unit 33 supplies the dehumidified fluid around the continuous paper WP, so that the ink droplets on the continuous paper WP can be efficiently dried.
- the fluid introduced into the high temperature side flow path 615 of the heat exchanger 61 is the fluid recovered by the fluid recovery unit 35 arranged adjacent to the fluid spraying unit 33 and directly above the continuous paper WP.
- it may be a fluid recovered at another part in the drying part 17.
- the fluid supplied near the outer peripheral surface of the heat roller 25 is recovered, and the fluid is introduced into the high temperature side flow path 615.
- a fluid recovery unit that opens near the heat source (halogen heater, ceramic heater, etc.) of the heat roller 25 in the drying unit 17 may be provided, and the fluid recovered by the fluid recovery unit may be introduced into the high temperature side flow path 615. ..
- the Peltier element 633 or the chiller 637 is used as the cooling means for the fluid in the cooling unit 63, but a heat pump may be used.
- the cooling unit 63 forcibly cools the fluid with a cooler such as a Peltier element 633, but the cooling unit 63 may be composed of only pipes made of resin or metal. By installing this pipe in a temperature space lower than the temperature T1 (for example, in air at room temperature), the fluid from the high temperature side flow path 615 can be naturally cooled in the pipe.
- the mist separator 65 may be provided in the first introduction duct 66. In this case, the amount of ink in the waste liquid collected by the first tray 673 or the second tray 635 can be effectively reduced.
- the drying unit 17 includes three fluid spraying units 33, but the present invention is not limited to such a mode. That is, the drying unit 17 may include one or four or more fluid spraying units 33.
- the drying unit 17 includes a heat roller 25, but the heat roller 25 is not essential. Instead of the heat roller 25, a roller having no heat source may be provided.
- the air layer 55 is arranged between the nozzle case 39 and the air duct 53, but the air layer 55 is not essential.
- the nozzle case 39 has an inverted triangular shape and the air duct 53 has a triangular shape, but the shape is not limited to these.
- the side plate 49 of the nozzle case 39 is formed with a relief hole 51, but the relief hole 51 is not essential.
- continuous paper WP has been described as an example of the printing medium, but the present invention is not limited to such a printing medium.
- Examples of other print media include films and the like.
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Abstract
環境負荷を軽減しつつ、インクを効率良く乾燥させる技術を提供する。インクジェット印刷装置(3)は、ヒータで加熱された流体を連続紙(WP)の周りに供給する流体吹付部(37)と、流体吹付部(37)から連続紙(WP)の周りに供給された前記流体を回収する流体回収ユニット(35)と、顕熱交換を行なう高温側流路(615)および低温側流路(617)を有する顕熱交換器(61)と、流体回収ユニット(35)からの流体を高温側流路(615)に導入する第1導入ダクト(66)と、高温側流路(615)からの流体の温度を低下させる冷却部(63)と、高温側流路(615)からの流体を冷却部(63)に導入する第2導入ダクト(67)と、冷却部(63)からの流体を低温側流路(617)に導入する第3導入ダクト(68)と、低温側流路(617)からの流体を流体吹付部(37)に導入する第4導入ダクト(69)とを備える。
Description
この発明は、印刷装置および印刷方法に関し、特に、インクを乾燥させる技術に関する。
従来、長尺帯状の印刷用紙を長手方向に搬送しながら、印刷用紙へ向けてインクを吐出することにより画像を記録する印刷装置が知られている。この種の印刷装置では、インクの乾燥を促進するため、印刷用紙を加熱する、あるいは温風を吹き付ける乾燥方式が採用される場合がある。
例えば特許文献1には、複数の乾燥器から、温風を印刷用紙に吹き付けることによって、水性インクの溶媒を乾燥させる画像形成装置が開示されている。当該画像形成装置では、吸気口から給気された外気が乾燥器に供給され、さらに、乾燥器から印刷用紙に吹き付けられた温風が排気流路を介して外部に排出される。このように、蒸気を含んだ温風を排出することによって、再び印刷用紙に溶媒が戻ることを防いでいる。
しかしながら、上記従来技術では、印刷用紙に吹き付けられた温風が比較的高温のまま外部に放出される。この場合、余分な熱エネルギーをそのまま外部に排出することから、乾燥器において、必要以上に熱エネルギーを発生させる必要がある。このため、燃料費などのランニングコストが増大するとともに、環境に大きな負荷をかけるおそれがある。
そこで、本発明は、環境負荷を軽減しつつ、インクを効率良く乾燥させる技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、第1態様は、印刷媒体にインクジェット方式で画像を印刷する印刷装置であって、規定の搬送経路に対応する位置に配置され、前記印刷媒体を前記搬送経路に沿って搬送する搬送部と、前記搬送経路上に配置されたインク吐出部と、前記搬送経路上の前記インク吐出部よりも下流側に配置され、熱源によって加熱された流体を前記印刷媒体の周りに供給する流体供給部と、前記流体供給部から供給された前記流体を回収する流体回収部と、顕熱交換を行なう高温側流路および低温側流路を有する顕熱交換器と、前記流体回収部からの前記流体を前記高温側流路に導入する第1導入路と、前記高温側流路からの前記流体の温度を低下させる冷却部と、前記高温側流路からの前記流体を前記冷却部に導入する第2導入路と、前記冷却部からの前記流体を前記低温側流路に導入する第3導入路と、前記低温側流路からの前記流体を前記流体供給部に導入する第4導入路とを備える。
第2態様は、第1態様の印刷装置であって、前記流体供給部は、前記印刷媒体における、前記インク吐出部からのインクが付着した面に向けられる吹付口を有する。
第3態様は、第1態様または第2態様の印刷装置であって、前記冷却部からの前記流体から液体成分を分離する液体除去部を備える。
第4態様は、第3態様の印刷装置であって、前記液体除去部は、前記流体を回転させることによって前記液体成分を分離する。
第5態様は、第1態様から第4態様のいずれか1つの印刷装置であって、前記冷却部は、ペルチェ素子を含む。
第6態様は、第1態様から第5態様のいずれか1つの印刷装置であって、前記冷却部は、チラーを含む。
第7態様は、印刷媒体にインクジェット方式で画像を印刷する印刷方法であって、a)規定の搬送経路に沿って前記印刷媒体を搬送する工程と、b)前記工程a)によって搬送される前記印刷媒体にインクを吐出する工程と、c)前記工程b)によって前記インクが吐出された記印刷媒体の周りに、流体供給部から熱源によって加熱された流体を供給する工程と、d)前記工程c)によって前記印刷媒体の周りに供給された前記流体を回収する工程と、e)前記工程d)によって回収された前記流体を顕熱交換器の高温側流路に導入する工程と、f)前記高温側流路からの前記流体の温度を低下させる工程と、g)前記工程f)によって温度が低下した前記流体を前記顕熱交換器の低温側流路に導入する工程と、h)前記高温側流路と前記低温側流路との間で顕熱交換する工程と、i)前記低温側流路からの前記流体を前記流体供給部に導入する工程とを含む。
第1態様の印刷装置によると、インクを乾燥させた際に発生する高温高湿の流体が顕熱交換器の高温側流路に導入され、その後冷却される。これにより、高温高湿の流体から飽和した液体成分を有効に除去できる。また、その冷却された流体が顕熱交換器の低温側流路に導入されることによって、高温側流路を通過する高温の流体との間で顕熱交換が行なわれる。これにより、熱源で発生した熱を有効に利用して、液体成分が除去された低温の流体から高温低湿の流体を得ることができる。この高温低湿の流体を流体供給部に導入することによって、流体供給部における流体の顕著な温度低下を抑制でき、かつ湿度低下を図ることができる。したがって、熱源による流体の加熱量を低減できるために環境負荷を軽減でき、かつ低湿化によってインクを効率良く乾燥させることができる。
第2態様の印刷装置によると、加熱された流体をインクが付着した面に吹き付けることによって、インクを効率良く乾燥させることができる。
第3態様の印刷装置によると、液体除去部によって流体からの液体成分の分離を促進できる。
第4態様の印刷装置によると、遠心力の作用によって流体から液体を分離できる。
第5態様の印刷装置によると、ペルチェ素子によって流体の冷却を促進できる。
第6態様の印刷装置によると、チラーによって流体を省エネルギーで冷却できる。
第7態様の印刷方法によると、インクを乾燥させた際に発生する高温高湿の流体が顕熱交換器の高温側流路に導入され、その後冷却される。これにより、高温高湿の流体から飽和した液体成分を有効に除去できる。また、その冷却された流体が顕熱交換器の低温側流路に導入されることによって、高温側流路を通過する高温の流体との間で顕熱交換が行なわれる。これにより、熱源で発生した熱を有効に利用して、液体成分が除去された低温の流体から高温低湿の流体を得ることができる。この高温低湿の流体を流体供給部に導入することによって、流体供給部における流体の顕著な温度低下を抑制でき、かつ湿度低下を図ることができる。したがって、熱源による流体の加熱量を低減できるために環境負荷を軽減でき、かつ低湿化によってインクを効率良く乾燥させることができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
<1. 実施形態>
図1は、実施形態に係るインクジェット印刷システム1の全体構成を模式的に示す構成図である。インクジェット印刷システム1は、インクジェット印刷装置3と、給紙部5と、排紙部7とを備えている。インクジェット印刷装置3は、シート状の連続紙WPに印刷を行う。給紙部5は、連続紙WPのロールを水平軸周りに回転可能に保持しており、インクジェット印刷装置3に対して連続紙WPのロールから連続紙WPを巻き出して供給する。排紙部7は、インクジェット印刷装置3で印刷された連続紙WPを水平軸周りにロール状に巻き取る。連続紙WPの供給側を上流側とし、連続紙WPの排紙側を下流側とすると、給紙部5はインクジェット印刷装置3の上流側に配置されており、排紙部7はインクジェット印刷装置3の下流側に配置されている。連続紙WPは印刷媒体の一例であり、インクジェット印刷装置3は印刷装置の一例である。インクジェット印刷装置3は、駆動ローラ9、印刷ユニット15、乾燥部17、検査部19および駆動ローラ13などを収容する筐体30を備える。
図1は、実施形態に係るインクジェット印刷システム1の全体構成を模式的に示す構成図である。インクジェット印刷システム1は、インクジェット印刷装置3と、給紙部5と、排紙部7とを備えている。インクジェット印刷装置3は、シート状の連続紙WPに印刷を行う。給紙部5は、連続紙WPのロールを水平軸周りに回転可能に保持しており、インクジェット印刷装置3に対して連続紙WPのロールから連続紙WPを巻き出して供給する。排紙部7は、インクジェット印刷装置3で印刷された連続紙WPを水平軸周りにロール状に巻き取る。連続紙WPの供給側を上流側とし、連続紙WPの排紙側を下流側とすると、給紙部5はインクジェット印刷装置3の上流側に配置されており、排紙部7はインクジェット印刷装置3の下流側に配置されている。連続紙WPは印刷媒体の一例であり、インクジェット印刷装置3は印刷装置の一例である。インクジェット印刷装置3は、駆動ローラ9、印刷ユニット15、乾燥部17、検査部19および駆動ローラ13などを収容する筐体30を備える。
インクジェット印刷装置3は、給紙部5からの連続紙WPを取り込むための駆動ローラ9を上流側に備えている。駆動ローラ9により給紙部5から巻き出された連続紙WPは、従動である回転可能な搬送ローラ11等に沿って下流側の排紙部7に向かって搬送されていく。後述する検査部19と排紙部7との間には、駆動ローラ13が配置されている。この駆動ローラ13は、後述する検査部19を通過した連続紙WPを排紙部7に向かって送り出す。
駆動ローラ9,13および複数の搬送ローラ11は、連続紙WPの規定の搬送経路に対応する位置に配置され、連続紙WPをその搬送経路に沿って搬送する搬送部の一例である。また、駆動ローラ9,13および複数の搬送ローラ11で連続紙WPを搬送することは、搬送工程S1の一例である(図1参照)。
インクジェット印刷装置3は、駆動ローラ9と駆動ローラ13との間に、上流側から順に、印刷ユニット15と、乾燥部17と、検査部19とを備えている。また、駆動ローラ9,13には、それぞれニップローラ21が回転可能に設けられている。ニップローラ21は、連続紙WPを挟んで駆動ローラ9,13の反対側から駆動ローラ9,13を押圧することにより、連続紙WPの搬送時におけるグリップ力を与えている。その押圧力は、例えば、エアシリンダで付与される。ニップローラ21は、例えば、ゴムなどの弾性体で構成されている。
印刷ユニット15は、インク滴を吐出するインクジェットヘッド23を備えている。インクジェットヘッド23の下面には、インク滴を吐出する多数のノズルが設けられている。複数のノズルは、搬送方向TDに直交する搬送幅方向WD(図1における奥手前方向)に沿って、配列されている。これにより、インクジェットヘッド23を搬送幅方向WDに移動させることなく位置固定のままで、連続紙WPに対して搬送幅方向WDの全幅にわたって画像の印刷を行うことができる。インクジェットヘッド23は、インク吐出部の一例である。また、インクジェットヘッド23で連続紙WPにインクと吐出することは、インク吐出工程S2の一例である(図1参照)。
印刷ユニット15には、連続紙WPの搬送方向TDに沿って複数個のインクジェットヘッド23が配置されている。例えば、上流側から順に、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)について個別に4個のインクジェットヘッド23が配置されている。
乾燥部17は、インクジェットヘッド23で印刷された連続紙WPに付着しているインク滴を乾燥させる。乾燥部17は、回転駆動するヒートローラ25と、流体吸排ユニット27と、隔壁で囲まれた乾燥室28とを備えている。ヒートローラ25および流体吸排ユニット27は、乾燥室28内に配置されている。乾燥室28の側面部には、連続紙WPを乾燥室28に導入するための導入口281と、連続紙WPを乾燥室28から排出するための排出口283とが設けられている。検査部19は、印刷された部分に汚れや抜け等がないかを、例えば画像処理によって検出する。検査後の連続紙WPは、排紙部7にロール状に巻き取られる。本実施形態では、ヒートローラ25も、上記搬送部の一部としての機能を有する。
インクジェット印刷システム1は、制御部29と操作部31とを備えている。制御部29は、インクジェット印刷システム1の各要素の動作を統括的に制御する。制御部29は、図1中に概念的に示すように、CPU等の演算処理部291、RAM等のメモリ292、およびハードディスクドライブ等の記憶部293を備えたコンピュータである。記憶部293には、各要素の動作を制御することを含む印刷処理を実行するためのコンピュータプログラムPがインストールされている。操作部31は、インクジェット印刷システム1を操作するためのものであり、タッチパネルや各種スイッチなどで構成されている。オペレータは、操作部31を操作して、連続紙WPへの印刷条件や乾燥条件などのパラメータを指定できる。
乾燥部17の詳細について図2~9を参照しつつ説明する。図2は、実施形態に係るヒートローラ25および流体吹付ユニット33の構成を示す側面図である。図3は、実施形態に係る流体吹付ユニット33の外観を示す正面図である。図4は、実施形態に係る流体吹付ユニット33の外観を示す平面図である。図5は、実施形態に係る流体吹付ユニット33の外観を示す左側面図である。図6は、図3の切断線100-100における流体吹付ユニット33の側断面図である。図7は、図5の切断線101-101における流体吹付ユニット33の正面断面図である。図8は、図5の切断線102-102における流体吹付ユニット33の正面断面図である。図9は、流体の流れを模式的に示した流体吹付ユニット33の概念図およびブロック図である。
ヒートローラ25は、搬送幅方向WDに沿って延びる回転軸25a周りに回転駆動する。ヒートローラ25は、例えば、ハロゲンヒータやセラミックヒータなどの加熱手段である熱源147を内部に備えている。ヒートローラ25は、連続紙WPを巻き付けつつ搬送方向TDに回転することで連続紙WPを加熱して乾燥する。ヒートローラ25は、予め設定された乾燥条件に応じた所定の温度に加熱される。ヒートローラ25は、ステンレス鋼板などの金属で構成されている。ヒートローラ25は、外周面上の搬送経路に連続紙WPを支持する。また、ヒートローラ25は、連続紙WPのインク滴が吐出された印刷面とは反対側の面と接触しつつ回転駆動することによって、連続紙WPを加熱する。
流体吸排ユニット27は、搬送経路を挟んでヒートローラ25の反対側に配置されている。つまり、流体吸排ユニット27は、ヒートローラ25の外周面に沿って配置されている。流体吸排ユニット27は、搬送経路にて連続紙WPの全幅に向けて温風(流体)を吹き付け、吹き付けた温風(流体)の一部を回収する。本実施例における流体吸排ユニット27は、下流側にあたるヒートローラ25の左半円上に沿って配置されている。流体吸排ユニット27は、流体吹付ユニット33と、流体回収ユニット35とを備えている。
本実施形態では、流体吸排ユニット27は、3個の流体吹付ユニット33と、4個の流体回収ユニット35とを備えている。具体的には、隣接する流体吹付ユニット33,33の間、および、両側の流体吹付ユニット33の外側に、流体回収ユニット35が1つずつ配置されている(図2参照)。流体回収ユニット35は、ヒートローラ25の外周面に向けて開口する吸気口36と、不図示のファンユニットとを備える。このファンユニットは、流体回収ユニット35と第1導入ダクト66(図10、図11参照)との間に設けられるとよい。このファンユニットの作用によって、流体回収ユニット35は、流体吹付ユニット33が搬送経路上の連続紙WPに向かって吹き付けた温風を、吸気口36を通じて回収する。流体回収ユニット35は、連続紙WPの周りに供給された流体を回収する流体回収部の一例である。
また、流体回収ユニット35は、ファンユニットの作用によって、回収した温風を第1導入ダクト66に送り込む。当該温風は、蒸発したインクの溶媒を多く含む高温多湿の流体である。インクジェット印刷装置3では、当該高温多湿の流体が第1導入ダクト66を通じて除湿部60に送られる。そして、除湿部60において低湿化された後、第4導入ダクト69を通じて各流体吹付ユニット33に戻される。これにより、液体成分が除去された温風が流体吹付ユニット33から連続紙WPに吹き付けられる。したがって、連続紙WPにおけるインク滴を効率的に乾燥させることができる。
なお、搬送幅方向WDにおける吸気口36からの吸気を均一に行なうため、吸気口36開口幅(搬送方向TDの幅)が、ファンユニットに近づくに連れて小さくなるようにしてもよい。
乾燥部17と除湿部60との間における流体の移動は、吸気ファン57の作用、吹付ファン43の作用によっておこなわれる。ただし、除湿部60における流体の経路上(例えば、導入ダクト66~69のうち少なくとも1つの流路内)に、流体を圧送するファンが設けられもよい。
流体吹付ユニット33は、一対の流体吹付部37を備えている。流体吹付部37は、ノズルケース39と、送風ダクト41と、吹付ファン43とを備えている。流体吹付部37は、アルミニウム製であることが好ましい。アルミニウムは鉄よりも熱伝導率が高いので、流体吹付部37をアルミニウム製にすることは、搬送幅方向WDにおける温風の温度分布を均等にすることに有利に作用する。
ノズルケース39には、空気を加熱して搬送経路に向けて温風を吹き出す吹付口45が形成されている。搬送幅方向WDにおける吹付口45の開口幅は、連続紙WPの全幅を若干越える大きさを有する。吹付口45は、連続紙WPにおける、インクジェットヘッド23からのインクが付着した面に向けられている。ノズルケース39は、空気(流体)を加熱する熱源としてヒータ47を内蔵している。本実施形態では、例えば、ヒータ47として三本のシーズヒータを採用している。図8に示すように、三本のヒータ47の長軸は、連続紙WPの搬送幅方向WDに平行とされており、両端部がそれぞれノズルケース39の側板49,49に取り付けられている。側板49には、逃がし穴51が形成されている。逃がし穴51は、ノズルケース39から吹き出す温風の一部を外部へ逃がす。ノズルケース39は、図6に示すように、搬送幅方向WDから見た縦断面が逆三角形状を有する。
送風ダクト41は、ノズルケース39の上部に付設されている。送風ダクト41は、搬送幅方向WDの一端側に吹付ファン43が取り付けられている。送風ダクト41には、吹付ファン43によって空気が送り込まれる。吹付ファン43は、風量を多く得るために、例えば、複数個のファンを直列に組み合わせた二重反転ファンであることが好ましい。図8に示すように、送風ダクト41は、内部に整流部材42を備えている。整流部材42は、吹付ファン43から搬送幅方向WDに遠ざかるに連れて、流路断面積を広げてある。これにより、吹付ファン43から遠くなるに連れて流路抵抗を小さくすることができる。したがって、吹付ファン43から送り込まれた空気を搬送幅方向WDにわたってほぼ均等にノズルケース39へ供給できる。
搬送方向TDにおける一対の流体吹付部37の間には、1個の送風ダクト53が配置されている。送風ダクト53は、図6に示すように、搬送幅方向WDから見た縦断面が略三角形状を呈している。したがって、ノズルケース39と組み合わせた際に、搬送方向TDにおける長さを短縮でき、もって、流体吹付ユニット33の小型化を図ることができる。
送風ダクト53は、図6に示すように、一対の流体吹付部37各々のノズルケース39との間に空気層55が介在するように取り付けられている。空気層55は、送風ダクト53とノズルケース39の外側面同士を密着させることなく、それらの間に間隙を設ける。空気層55を設けることによって、送風ダクト53とノズルケース39との間で、断熱できる。なお、空気層55を厚くすることによって、断熱効果を向上できるが、流体吹付ユニット33が大型化する。そこで、空気層55の厚さは、例えば、約1mmであることが好ましい。
図9に示すように、送風ダクト53は、分岐管56を介して2個の送風ダクト41各々の一端側に接続されている。分岐管56は、送風ダクト53と2個の送風ダクト41とを連通する。連通とは、ここでは、流体が流通できるように連結されている状態をいう。送風ダクト53の他端側は、除湿部60に接続された第4導入ダクト69に接続されている。送風ダクト53の他端部には、吸気ファン57が取り付けられている。吸気ファン57は、第4導入ダクト69から流体を取り込んで、送風ダクト53に送り込む。吸気ファン57についても、上述した吹付ファン43と同様に、例えば、二重反転ファンであることが好ましい。送風ダクト53は、一対の流体吹付部37で兼用しているので、流路断面積を従来例よりも大きくすることができる。
乾燥部17における流体吹付ユニット33の流体吹付部37は、熱源であるヒータ47で加熱された流体を吹付口45から連続紙WPのインク滴が付着した印刷面に吹き付ける。すなわち、流体吹付部37は、熱源によって加熱された流体を連続紙WPの周りに供給する流体供給部の一例である。また、流体吹付部37が、ヒータ47で加熱された流体を吹付口45から連続紙WPの印刷面に吹き付けることは、流体を連続紙WPの周りに供給して連続紙WP上のインク滴を乾燥させる乾燥工程S3の一例である(図6参照)。
乾燥室28における上部には、排気ダクト170が設けられている。排気ダクト170は、不図示のファンユニットの作用によって、乾燥室28内の流体の一部を筐体30の外部に排出する。
図10は、実施形態に係るインクジェット印刷装置3を模式的に示す平面図である。図11は、実施形態に係る除湿部60を示す概念図である。除湿部60は、筐体30の一方の側部に設置される。
図10に示すように、除湿部60は、第1導入ダクト66および第4導入ダクト69を介して、乾燥部17と流体のやりとりを行う。除湿部60は、乾燥部17で発生した流体から液体(主にインクの溶媒)を除去して低湿化し、その低湿化した流体を再び乾燥室28内の雰囲気に戻す。図11に示すように、除湿部60は、顕熱交換器61、冷却部63、ミストセパレータ65、乾燥部17の流体回収ユニット35と顕熱交換器61とを連結する第1導入ダクト66、顕熱交換器61と冷却部63とを連結する第2導入ダクト67、冷却部63およびミストセパレータ65と顕熱交換器61とを連結する第3導入ダクト68、および顕熱交換器61と流体吹付ユニット33の送風ダクト53とを連結する第4導入ダクト69を備える。
図12は、実施形態に係る顕熱交換器61の内部構造を模式的に示す斜視図である。顕熱交換器61は、乾燥部17から第1導入ダクト66を介して導入される流体f1とミストセパレータ65から第3導入ダクト68を介して導入される流体f2との間で顕熱交換を行う装置である。顕熱交換器61は、波板611と平板613とを上下に交互に積層することによって構成されている。また、上下に隣接する波板611,611は、向きが直交するように積み重ねられている。このため、平板によって仕切られた互いに直交する高温側流路615と低温側流路617とが上下に交互に設けられた構造を有する。
高温側流路615と低温側流路617とを仕切る平板613は、伝熱性が高く、かつ湿気をほぼ通過させない樹脂または金属などで形成される。これによって、高温側流路615と低温側流路617との間で、潜熱交換が抑制された状態で顕熱交換が行われる。図11に示す顕熱交換器61は、高温側流路615と低温側流路617の向きが互いに直交する、直交流型の顕熱交換器である。なお、顕熱交換器61の型はこれに限定されるものではなく、例えば、高温側流路615と低温側流路617が逆向きに対向する向流型であってもよい。
顕熱交換器61における高温側流路615の入口側は、第1導入ダクト66に接続されている。上述したように、第1導入ダクト66は、流体回収ユニット35に接続されている。すなわち、第1導入ダクト66は、流体回収ユニット35の内部と、高温側流路615とを連通する。第1導入ダクト66は、乾燥部17からの流体を高温側流路615に導入する第1導入路の一例である。また、乾燥部17からの流体を高温側流路615に導入することは、第1の導入工程S4の一例である(図11参照)。
高温側流路615の出口側は、第2導入ダクト67を介して、冷却部63に接続されている。第2導入ダクト67は、高温側流路615と、冷却部63内とを連通させる。第2導入ダクト67は、高温側流路615からの流体を冷却部63に導入する第2導入路の一例である。
顕熱交換器61における低温側流路617の入口側には、後述する冷却部63で冷却され、ミストセパレータ65で流体中のミストが除去された流体が第3導入ダクト68を介して導入される。したがって、顕熱交換器61における顕熱交換の作用によって、高温側流路615を通過する流体が冷却され、低温側流路617を通過する流体が加熱される。
第2導入ダクト67には、排液管671が設けられている。高温側流路615に導入される流体は、低温側流路617との間の顕熱交換によって冷却される。すなわち、高温側流路615に導入された流体の温度は、温度T1(例えば、40℃~80℃)から温度T2(例えば、18℃~74℃)に低下する。この温度低下によって、流体中に飽和した液体が発生する場合がある。発生した液体は、排液管671を通じて、排液管671の下方に配置された第1トレー673内に適宜回収される。
冷却部63は、流体の流路となる冷却室631を有しており、冷却室631の内部には、複数のペルチェ素子633と第2トレー635が設けられている。複数のペルチェ素子633は、冷却室631の延びる方向に沿って配列されている。ペルチェ素子633の冷却面側は冷却室631内に向けられており、ペルチェ素子633の吸熱作用によって冷却室631内が冷却される。第2トレー635は、複数のペルチェ素子633の下側に配置されている。各ペルチェ素子633の駆動制御(具体的には、各ペルチェ素子633に印加する電圧の制御)は、制御部29によって行なわれる。
第2導入ダクト67から冷却室631内に流体が導入されると、ペルチェ素子633が吸熱することによって流体が強制的に冷却される。これにより、流体の温度は、高温側流路615を通過した直後の温度T2よりも低い温度T3(例えば、0℃~69℃)に低下する。この温度低下によって流体中で発生した液体成分は、重力の作用によって、第2トレー635内に回収される。このように、ペルチェ素子633によって冷却を行なうことにより、流体からの液体の分離を促進できる。冷却部63が高温側流路615からの流体の温度を低下させることは、冷却工程S5の一例である(図11参照)。
冷却部63で冷却された流体は、第3導入ダクト68を介して顕熱交換器61の低温側流路617に導入される。第3導入ダクト68は、冷却部63における冷却室631内と、低温側流路617とを連通させる。第3導入ダクト68の一端は、冷却部63の冷却室631における第2導入ダクト67が接続された側面とは反対側の側面に連結されている。第3導入ダクト68は、冷却部63からの流体を低温側流路617に導入する第3導入路の一例である。
なお、図11に示すように、冷却部63が、ペルチェ素子633とともに、あるいは、ペルチェ素子633の代わりに、チラー637を備えていてもよい。チラー637は、冷却室631を通過する流体を冷却する「循環水」と、当該循環水を冷却する「フレオンガス」によって、冷却サイクルを構成する。チラー637を利用した場合、一般的には、省エネルギーで冷却室631における流体の冷却を効果的に行なうことができる。
具体的に、冷却室631を通過する流体で温められた循環水は、冷水器(熱交換器)に入り、フレオンガスを熱媒体にして冷却される。そして、冷水となって水槽に戻った循環水は、再び流体を冷却する冷却水として冷却室631に送られる。一方、冷水器で蒸発し、そして気化したフレオンガスは、コンプレッサーで圧縮される。高温・高圧状態になったフレオンガスは、凝縮器(ラジエーター)で冷却され、液化する。冷媒液となったフレオンガスは、膨張弁で絞られて冷却ガスとなり、冷水器に入る。そこで循環水から熱を奪って、冷媒が蒸発し、コンプレッサーに戻される。
図13は、実施形態に係るミストセパレータ65を模式的に示す部分断面図ある。ミストセパレータ65は、第3導入ダクト68の経路上に配置されており、第3導入ダクト68を通過する流体中のミスト(液体)を除去する。ミストセパレータ65は、流入部651と、サイクロン発生部652と、ハウジング653と、流出部654とを有する。ミストセパレータ65は、流体から液体成分を除去する液体除去部の一例である。
ハウジング653は、底部を有する略円筒状に形成されている。サイクロン発生部652は、ハウジング653の内部に設けられている。サイクロン発生部652は、円筒部655と、鍔部656とを有する。円筒部655は、ハウジング653の中央部において配置されており、下側がハウジング653の内部に連通し、上側が流出部654に連通する。鍔部656は、円筒部655の外周部に設けられた円環状を有する。鍔部656の外周面はハウジング653の内壁に密着している。鍔部656には、周方向に沿って複数の貫通穴657が設けられている。円筒部655の外壁とハウジング653の内壁とには、隙間が形成されている。流出部654の入口は、円筒部655で覆われていることにより、流入部651からの流体が、流出部654に直接進入することが抑制されている。なお、円筒部655の鍔部656より上側の部分は、上側に向かうに連れて外径が次第に小さくなる円錐台状となっている。
ミストセパレータ65の流入部651に導入された流体は、サイクロン発生部652の上部空間において、円筒部655における円錐台状の部分の周りを回転しつつ、鍔部656に設けられた複数の貫通穴657を通過する。これによって、流体の向きが下方に変更される。そして、流体は、ハウジング653の内壁と円筒部655の外壁との間をらせん状に旋回移動する。これにより、流体中の液体成分は、遠心力の作用によってハウジング653の内壁に叩きつけられた後、重力の作用によってハウジング653の底部に移動する。また、ハウジング653内に移動した気体成分は、円筒部655の内側を通じて流出部654に移動し、その後、流出部654から第3導入ダクト68へ移動する。このように、流体を旋回させる流路を備えたミストセパレータ65を設けることによって、流体中の液体成分を効果的に除去できる。
ミストセパレータ65を通過した流体は、第3導入ダクト68を通じて顕熱交換器61の低温側流路617に導入される。このように、冷却部63で冷却された流体を顕熱交換器61の低温側流路617に導入することは、第2の導入工程S6の一例である(図11参照)。低温側流路617に導入されるときの流体の温度T3は、高温側流路615に導入される流体の温度T1よりも低温である。このため、低温側流路617を通過する流体は、顕熱交換の作用によって加熱され、温度がT3からT4(例えば、32℃~77℃)に上昇する。この高温側流路615と低温側流路617との間で顕熱交換することは、顕熱交換工程S7の一例である(図11参照)。なお、温度T3は、T1およびT2よりも低い温度である。また、温度T4は、T1およびT2よりも低く、かつT3よりも高い温度である。さらに、温度T4は常温(例えば、15℃~30℃)よりも高い温度である。
また、低温側流路617を通過した後の流体の湿度(例えば、13%~39%)は、低温側流路617を通過する前の流体の湿度(例えば、90%~100%)よりも低い。これは、低温側流路617を通過することによって、温度がT3からT4に上昇するためである。
低温側流路617を通過した流体は、第4導入ダクト69を介して乾燥部17の送風ダクト53に導入される。第4導入ダクト69は、一方側が低温側流路617に連通し、他方側が送風ダクト53に連通する。この送風ダクト53は、流体供給部である流体吹付部37に連通する。このため、第4導入ダクト69および送風ダクト53は、低温側流路617からの流体を乾燥部17の流体吹付部37に導入する第4導入路の一例である。また、低温側流路617からの流体を乾燥部17の流体吹付部37に導入することは、第3の導入工程S8の一例である(図11参照)。
また、各ファンが制御部29に接続され、各ファンの動作が制御部29に制御されてもよい。制御部29は、流体に含まれる液体量を計測し、その液体量が規定の基準値となるように、各ファンの動作、ペルチェ素子633の動作を制御してもよい。流体中の液体量の計測手段として、例えば公知の湿度計を採用し得る。また、液体量の計測部位は、乾燥部17と除湿部60との間を移動する流体の移動経路上であれば特に限定されない。例えば、流体吹付部37に比較的近い送風ダクト53内または第4導入ダクト69内の湿度を計測することによって、流体吹付部37に供給される流体の湿度を有効に最適化できる。
本実施形態のインクジェット印刷装置3によれば、乾燥部17で発生した高温高湿の流体が、顕熱交換器61の高温側流路615に導入され、高温側流路615を通過した流体が冷却部63で冷却される。このため、高温高湿の流体から飽和した液体成分を有効に除去できる。また、その液体成分が除去された低温の流体が顕熱交換器61の低温側流路617に導入されることによって、高温側流路615を通過する高温の流体との間で顕熱交換が行なわれる。このため、乾燥部17で発生した熱を有効に利用して、液体成分が除去された低温の流体から高温低湿の流体を得ることができる。この高温低湿の流体(常温よりも高温の流体)を乾燥部17の流体吹付部37に導入することによって、流体吹付部37における流体の顕著な温度低下を抑制でき、かつ湿度低下を図ることができる。したがって、ヒータ47による流体の加熱量を低減できることによって環境負荷を軽減できるとともに、乾燥部17の低湿化によってインクを効率良く乾燥させることができる。また、連続紙WPの周りに供給された高温の流体が流体回収ユニット35によって回収されるため、排気ダクト170からの排気量を低減できる。この作用によっても、環境負荷を軽減できる。
<2. 変形例>
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、乾燥部17は、流体を加熱する熱源としてヒータ47を備えている。しかしながら、ヒータ47を備えることは必須ではない。例えば、上記実施形態の乾燥部17では、ヒートローラ25に内装された熱源147によってヒートローラ25の表面付近で流体が加熱される。ヒートローラ25からの熱でインク滴が加熱されることにより、高温高湿の流体が発生する。この流体を流体回収ユニット35で回収し、除湿部60を通すことによって、低湿化された流体を流体吹付ユニット33の流体吹付部37に供給できる。すなわち、流体吹付ユニット33が低湿化された流体を連続紙WPの周りに供給することによって、連続紙WP上のインク滴を効率良く乾燥させることができる。
上記実施形態では、顕熱交換器61の高温側流路615に導入される流体が、流体吹付ユニット33に隣接するとともに、連続紙WPの直上に配置された流体回収ユニット35で回収された流体としているが、乾燥部17におけるその他の部位で回収された流体であってもよい。例えば、上記実施形態では、ヒートローラ25の外周面付近に供給された流体が回収され、その流体が高温側流路615に導入される。しかしながら、乾燥部17におけるヒートローラ25の熱源(ハロゲンヒータまたはセラミックヒータ等)付近に開口する流体回収ユニットを設け、この流体回収ユニットによって回収された流体が高温側流路615に導入されてもよい。
上記実施形態では、冷却部63における流体の冷却手段として、ペルチェ素子633またはチラー637を利用しているが、ヒートポンプが利用されてもよい。
上記実施形態では、冷却部63がペルチェ素子633等の冷却器で流体を強制的に冷却しているが、冷却部63が樹脂製または金属製等の配管のみで構成されていてもよい。この配管を、温度T1よりも低い温度空間(例えば常温の空気中)に設置することによって、高温側流路615からの流体を当該配管内で自然冷却することができる。
上記実施形態において、第1導入ダクト66にミストセパレータ65が設けられてもよい。この場合、第1トレー673または第2トレー635などよって回収される廃棄液のインク量を有効に低減できる。
上記実施形態では、乾燥部17が流体吹付ユニット33を3個備えているが、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、乾燥部17が流体吹付ユニット33を1個、または4個以上備えていてもよい。
上記実施形態では、乾燥部17は、ヒートローラ25を備えているが、ヒートローラ25は必須ではない。ヒートローラ25の代わりに熱源を有しないローラが設けられてもよい。
上記実施形態では、ノズルケース39と送風ダクト53との間に空気層55を配置したが、空気層55は必須ではない。
上記実施形態では、ノズルケース39が逆三角形状を有し、送風ダクト53が三角形状を有するが、これらの形状に限定されるものではない。
上記実施形態では、ノズルケース39の側板49には、逃がし穴51が形成されているが、逃がし穴51は必須ではない。
上記実施形態では、印刷媒体として連続紙WPを例にとって説明したが、本発明はこのような印刷媒体に限定されない。他の印刷媒体としては、例えば、フィルムなどが挙げられる。
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
1 インクジェット印刷システム
11 搬送ローラ(搬送部)
17 乾燥部
23 インクジェットヘッド(インク吐出部)
27 流体吸排ユニット
3 インクジェット印刷装置
33 流体吹付ユニット
35 流体回収ユニット(流体回収部)
37 流体吹付部(流体供給部)
45 吹付口
47 ヒータ(熱源)
53 送風ダクト(第4導入路)
57 吸気ファン
61 顕熱交換器
615 高温側流路
617 低温側流路
63 冷却部
633 ペルチェ素子
637 チラー
65 ミストセパレータ(液体除去部)
66 第1導入ダクト(第1導入路)
67 第2導入ダクト(第2導入路)
68 第3導入ダクト(第3導入路)
69 第4導入ダクト(第4導入路)
9,13 駆動ローラ(搬送部)
S1 搬送工程
S2 インク吐出工程
S3 乾燥工程
S4 第1の導入工程
S5 冷却工程
S6 第2の導入工程
S7 顕熱交換工程
S8 第3の導入工程
WP 連続紙(印刷媒体)
11 搬送ローラ(搬送部)
17 乾燥部
23 インクジェットヘッド(インク吐出部)
27 流体吸排ユニット
3 インクジェット印刷装置
33 流体吹付ユニット
35 流体回収ユニット(流体回収部)
37 流体吹付部(流体供給部)
45 吹付口
47 ヒータ(熱源)
53 送風ダクト(第4導入路)
57 吸気ファン
61 顕熱交換器
615 高温側流路
617 低温側流路
63 冷却部
633 ペルチェ素子
637 チラー
65 ミストセパレータ(液体除去部)
66 第1導入ダクト(第1導入路)
67 第2導入ダクト(第2導入路)
68 第3導入ダクト(第3導入路)
69 第4導入ダクト(第4導入路)
9,13 駆動ローラ(搬送部)
S1 搬送工程
S2 インク吐出工程
S3 乾燥工程
S4 第1の導入工程
S5 冷却工程
S6 第2の導入工程
S7 顕熱交換工程
S8 第3の導入工程
WP 連続紙(印刷媒体)
Claims (7)
- 印刷媒体にインクジェット方式で画像を印刷する印刷装置であって、
規定の搬送経路に対応する位置に配置され、前記印刷媒体を前記搬送経路に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送経路上に配置されたインク吐出部と、
前記搬送経路上の前記インク吐出部よりも下流側に配置され、熱源によって加熱された流体を前記印刷媒体の周りに供給する流体供給部と、
前記流体供給部から供給された前記流体を回収する流体回収部と、
顕熱交換を行なう高温側流路および低温側流路を有する顕熱交換器と、
前記流体回収部からの前記流体を前記高温側流路に導入する第1導入路と、
前記高温側流路からの前記流体の温度を低下させる冷却部と、
前記高温側流路からの前記流体を前記冷却部に導入する第2導入路と、
前記冷却部からの前記流体を前記低温側流路に導入する第3導入路と、
前記低温側流路からの前記流体を前記流体供給部に導入する第4導入路と、
を備える、印刷装置。 - 請求項1の印刷装置であって、
前記流体供給部は、前記印刷媒体における、前記インク吐出部からのインクが付着した面に向けられる吹付口を有する、印刷装置。 - 請求項1または請求項2の印刷装置であって、
前記冷却部からの前記流体から液体成分を分離する液体除去部、
を備える、印刷装置。 - 請求項3の印刷装置であって、
前記液体除去部は、前記流体を回転させることによって前記液体成分を分離する、印刷装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項の印刷装置であって、
前記冷却部は、ペルチェ素子を含む、印刷装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項の印刷装置であって、
前記冷却部は、チラーを含む、印刷装置。 - 印刷媒体にインクジェット方式で画像を印刷する印刷方法であって、
a) 規定の搬送経路に沿って前記印刷媒体を搬送する工程と、
b) 前記工程a)によって搬送される前記印刷媒体にインクを吐出する工程と、
c) 前記工程b)によって前記インクが吐出された記印刷媒体の周りに、流体供給部から熱源によって加熱された流体を供給する工程と、
d) 前記工程c)によって前記印刷媒体の周りに供給された前記流体を回収する工程と、
e) 前記工程d)によって回収された前記流体を顕熱交換器の高温側流路に導入する工程と、
f) 前記高温側流路からの前記流体の温度を低下させる工程と、
g) 前記工程f)によって温度が低下した前記流体を前記顕熱交換器の低温側流路に導入する工程と、
h) 前記高温側流路と前記低温側流路との間で顕熱交換する工程と、
i) 前記低温側流路からの前記流体を前記流体供給部に導入する工程と、
を含む、印刷方法。
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