WO2021085409A1 - 乾燥装置及びインクジェット描画装置 - Google Patents

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WO2021085409A1
WO2021085409A1 PCT/JP2020/040210 JP2020040210W WO2021085409A1 WO 2021085409 A1 WO2021085409 A1 WO 2021085409A1 JP 2020040210 W JP2020040210 W JP 2020040210W WO 2021085409 A1 WO2021085409 A1 WO 2021085409A1
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recording medium
air
drying
ink
outer peripheral
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矢代　浩一
巧也 石原
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株式会社トライテック
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    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/0015—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form for treating before, during or after printing or for uniform coating or laminating the copy material before or after printing
    • B41J11/002—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating
    • B41J11/0022—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using convection means, e.g. by using a fan for blowing or sucking air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
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    • F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
    • F26B3/22—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source and the materials or objects to be dried being in relative motion, e.g. of vibration
    • F26B3/24—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source and the materials or objects to be dried being in relative motion, e.g. of vibration the movement being rotation

Definitions

  • the present invention relates to a drying device for ink applied to a recording medium and an inkjet drawing device using the same.
  • the recording medium As a drying device for applying ink to a recording medium such as a long roll-shaped film and drying the ink after printing, the recording medium is brought into contact with the outer peripheral surface of a heat drum having a built-in heater. There are some that dry the ink by transporting it while heating it.
  • water-based ink which has less influence on the environment and the human body and uses water as a solvent
  • water-based inkjet printing has also increased. doing.
  • active light-curing ink which cures and dries immediately when irradiated with active light such as UV
  • water-based ink contains water as the main component, so water contained in the water-based ink is required for drying. It is necessary to evaporate all of the ink, and it is necessary to apply an efficient drying method.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 below disclose a drying device in which a mechanism for blowing wind or air and a mechanism for exhausting air between the outer periphery of the heat drum and the outer wall are arranged.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a drying device capable of reliably discharging water vapor generated during drying to reliably dry ink, and an inkjet drawing device to which the drying device is applied.
  • the purpose is to do.
  • a drying device that dries the ink applied to the surface of the recording medium.
  • a transport means having an outer peripheral surface for winding while contacting the ink-applied recording medium, and transporting the recording medium in contact with the outer peripheral surface by a transport path along the outer peripheral surface while heating.
  • a cover member arranged so as to face the outer peripheral surface and form a predetermined space along the transport path between the outer peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • An air supply port that supplies air to the predetermined space and It has an exhaust port for exhausting air in the predetermined space, and has an exhaust port.
  • a plurality of the exhaust ports are arranged so as to face the outer peripheral surface.
  • one or more exhaust ports are arranged on the upstream side of the transport path in the transport direction with respect to the lowest point in the vertical direction of the outer peripheral surface, and one or more exhaust ports are arranged on the downstream side in the transport direction. It is characterized by being arranged.
  • the air volume of air discharged from the predetermined space by the exhaust port is controlled to be larger than the air volume of air supplied from the predetermined space by the air supply port. It is characterized by being.
  • the temperature of the heat drum is controlled to be 80 degrees Celsius or more and 160 degrees Celsius or less.
  • the present invention is characterized in that a rectifying member for controlling the flow of air is provided at the opening of the air supply port or the exhaust port.
  • the recording medium is a synthetic resin film
  • the ink is a water-based ink containing water.
  • the present invention includes a roll-shaped unwinding unit for supplying and transporting the recorded medium, a preheating unit for heating the recorded medium supplied and transported from the unwinding unit, and the recorded medium.
  • a printing unit that ejects ink to print, a drying device according to any one of the above for drying the printed medium to be recorded, and a winding unit that winds the medium to be recorded.
  • the preheated portion is arranged vertically above the unwinding portion, the drying device, and the winding portion, and the printing portion is arranged vertically above the preheated portion. It may be configured as a featured inkjet drawing apparatus.
  • FIG. 1 It is an overall view which shows the structural example of the drying apparatus. It is a figure which shows the arrangement example of an air supply port and an exhaust port. It is a figure which shows the arrangement pattern of the air supply port and the exhaust port verified by the steam discharge verification. It is a partially enlarged view in the broken line b in FIG. It is the schematic of the structural example of the rectifying member. It is sectional drawing which shows the structural example of a heat drum. This is a configuration example of an inkjet drawing apparatus using the drying apparatus of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view of the entire configuration of an inkjet drawing apparatus equipped with a drying apparatus.
  • the recording medium 19 is conveyed and supplied from the unwinding unit 71 that supplies the roll-shaped recording medium 19.
  • the supplied recording medium 19 reaches the preheat unit 72 and is preheated (preheated) at a predetermined temperature.
  • the preheat unit 72 is shown as a belt having a heating function that combines heating and transporting the recording medium 19, but a heating device can be mounted separately from the transport belt. A plurality may be mounted if necessary.
  • the preheated recording medium 19 passes through the lower part of the printing unit 73, and ink is ejected from the inkjet head 74 mounted on the printing unit 73 for printing.
  • the printing unit 73 usually has an inkjet head 74 for ejecting inks for four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K), which correspond to the number of inks.
  • Inkjet head 74 for ejecting special color ink such as white is appropriately mounted in addition to this, but the present invention is not limited to this, and an inkjet head 74 for ejecting necessary ink is appropriately arranged. do it.
  • the recording medium 19 is conveyed to the drying device 10 according to the present embodiment, and the ink applied to the recording medium 19 is dried by the above-mentioned action. To. Then, after the recording medium 19 passes through the drying device 10 and the drying is completed, the recording medium 19 is wound by the winding unit 75, and printing is completed.
  • a transfer roller may be appropriately arranged in the configuration of the inkjet drawing apparatus according to this embodiment in order to control the transfer path of the recording medium 19. Further, a plurality of drying devices 10 may be mounted as needed.
  • the preheating unit 72 is arranged above the unwinding unit 71, the drying device 10, and the winding unit 75, and the printing unit 73 is arranged above the preheating unit 72.
  • the unwinding portion 71 and the winding portion 77 are arranged below the preheated portion 72 in order to replace the recorded medium 19, and the recorded medium 19 is recorded.
  • the drying device 10 is also arranged below the preheat portion 72 in order to make the print side of the medium 19 face up and the back side to come into contact with the heater drum 11, and the print portion 73 is located below the preheat portion 72. This is because the ink can be properly ejected and printed by being located at the upper part.
  • this embodiment is merely an example of the configuration of the assumed inkjet drawing apparatus, and it is confirmed that another configuration can be set as appropriate.
  • FIG. 1 is an overall view showing a configuration example of a drying device according to the present embodiment.
  • the recording medium 19 applied to the drying apparatus 10 in the present embodiment has an outer peripheral surface that is wound while being in contact with the ink-applied recording medium 19, and the recording medium 19 that is in contact with the outer peripheral surface is heated to the outer peripheral surface.
  • the heat drum 11 shown in FIG. 1 is assumed as the transport means for transporting along the transport path along the route.
  • the heat drum 11 has a built-in heater capable of heating the surface to a predetermined temperature, and is rotatably arranged around the rotation shaft 11a.
  • the shape of the heat drum 11 is preferably a cylindrical shape because it is necessary to efficiently convey the recording medium without wrinkles.
  • the surface needs to uniformly heat the entire recording medium, it is basically desirable that the surface of the heat drum 11 and the recording medium 19 are all in contact with each other, but it is desirable that the surface is smooth.
  • some kind of processing such as grooving or crown processing can be appropriately performed on the surface.
  • the material is preferably a metal material having high thermal conductivity in order to efficiently and uniformly heat the recording medium, and preferably stainless steel or the like from the viewpoint of ease of handling, but the material is not limited to this. In the example of FIG.
  • the heat drum rotates about the rotation shaft 11a from the upstream to the downstream of the transport path in the direction of the solid line arrow, and heats the recording medium 19 while transporting it.
  • the transporting means is not limited to the cylindrical drum shape as in the heat drum 11 of the present embodiment, and may have the above-mentioned transport function and heating function, and has the transport function and the heating function. It is also assumed that the configuration will be like a belt.
  • a cover member 13 is arranged so as to face the outer peripheral surface of the heat drum 11 and to form a predetermined space along the transport path of the recording medium 19 with the outer peripheral surface.
  • the cover member 11 is formed in a U-shape curved along the heat drum 11, but may be formed in a polygonal shape formed by connecting a plurality of flat plates in order to reduce processing costs and the like. However, any other method may be used as long as the above space can be formed.
  • the cover member 13 prevents the temperature on the outer peripheral surface of the heat drum 11 from dropping, and prevents the water vapor generated during the drying of the recording medium 19 from flowing to a portion other than the drying device to prevent the temperature from flowing to a portion other than the drying device.
  • a cover member 13 is arranged in the portion facing this portion. Then it is more suitable.
  • the cover member 13 as described above, the effect of preventing the temperature drop on the outer peripheral surface surface of the heat drum 11 and preventing the water vapor generated during drying from flowing to the portion other than the drying device can be obtained. Not only is it exhibited, but the effect that the cover member 13 shields the heat generated from the heat drum 11 from the outside of the drying device 10 can be expected.
  • an air supply port 15 for supplying air to a predetermined space between the heat drum 11 and the cover member 13 and a predetermined space between the heat drum 11 and the cover member 13 are provided on the cover member 13.
  • a plurality of exhaust ports 17 for discharging air containing water vapor generated when the ink on the recording medium existing in the above is dried are arranged so as to face the outer peripheral surface of the heat drum 11.
  • the air supply port and the plurality of exhaust ports are arranged so as to face the heat drum 11, so that the outer peripheral surface of the heat drum 11 and the cover member generated by drying the recording medium 19 It is possible to efficiently replace the air containing water vapor in the space formed along the transport path between the two.
  • the air supplied from the air supply port may be warm air that has been heated, but in order to reduce the space for mounting the device that generates the warm air, it may not be particularly heated.
  • one or more air supply ports 15 and a plurality of exhaust ports 17 face the heat drum 11 on the opposite surface of the cover member on the side where the heat drum 11 is located. Although they are arranged, the air supply port 15 and the exhaust port 17 may be connected and mounted on the cover member as in the present embodiment, or may be arranged separately from the cover member.
  • a long roll-shaped sheet member is used as the recording medium 19.
  • Paper such as coated paper is assumed as the material of the sheet member, but basically, a synthetic resin film formed of a resin such as polypropylene (OPP), polyethylene terephthalate (PET), or nylon is preferable.
  • the ink applied to the recording medium may be a solvent ink that needs to be dried by heating, but a water-based ink that uses water as a solvent having a low impact on the environment and the human body is more preferable. Become.
  • FIG. 2 shows an arrangement example of the air supply port 15 and the exhaust port 17 in the present embodiment. Here, the details of the arrangement method of the air supply port 15 and the exhaust port 17 will be described.
  • the water vapor generated when the ink is dried by the heat drum is appropriately discharged, and the air in the predetermined space does not reach the saturated water vapor amount. It is desirable that the generated water vapor is discharged only from the exhaust port 17 in which the generated water vapor is arranged so that the generated water vapor does not leak from other than the exhaust port 17 such as the opening of the cover member 13. This avoids the problem that water vapor leaks from other than the exhaust port 17 and causes damage to the device due to water vapor adhering to other parts of the drawing device, and the problem of leakage of odor contained in the water vapor. Because.
  • the air supply port 15 and the exhaust port 17 are alternately arranged, and as shown in FIG. 2 ⁇ .
  • An at random arrangement method in which the exhaust ports 17 are arranged after a plurality of air supply ports 15 are arranged next to the exhaust ports 17 is also assumed due to mechanical design reasons, and the cover member 13 is as shown in FIG. 2 ⁇ .
  • the opening of is not facing upward with respect to the vertical direction in the first place.
  • the exhaust port 17 contacts the surface of the heat drum 11 with respect to the lowest point in the vertical direction of the outer peripheral surface of the heat drum 11, and is wound and conveyed to the recorded medium 19.
  • the lowest point is the point d where the broken line c passing through the rotation axis a of the heat drum 11 in the vertical direction and the outer peripheral surface of the heat drum 11 intersect, and this lowest point is used as a reference.
  • At least one exhaust port 17 is arranged on the upstream side and the downstream side of the transport path.
  • the reason for the arrangement method of the exhaust port 17 will be described. Since the specific gravity of water vapor generated when the ink is dried is lighter than that of air composed mainly of nitrogen and oxygen, it rises upward in the vertical direction. When it is arranged on only one of the downstream sides, the air flow in the space formed between the heat drum 11 and the cover member 13 is formed so as to flow from the air supply port 15 to the exhaust port 17. However, there is a problem that water vapor does not flow from the exhaust port 17. Due to this problem, there arises a problem that water vapor stays in the predetermined space and a problem that water vapor leaks from other than the exhaust port 17 (opening of the cover member 13 or the like).
  • the amount of water vapor in the air in the space reaches the saturated amount of water vapor, which not only causes a problem that the recording medium 19 cannot be dried, but also causes the water vapor to leak from other than the exhaust port 17, so that the drawing apparatus This will result in damage to the product.
  • an appropriate air flow in the space can be formed, and air containing water vapor can be efficiently and surely exhausted. It can be discharged from 17.
  • FIG. 3 shows the arrangement pattern of the exhaust port 17 in this experiment.
  • FIG. 3 ⁇ shows a pattern in which the exhaust port 17 is arranged only on the downstream side of the transport path
  • FIG. 3 ⁇ shows a pattern in which the exhaust port 17 is arranged only at the lowest point in the vertical direction of the outer peripheral surface of the heat drum 11.
  • FIG. 3 ⁇ is a pattern in which one exhaust port 17 is arranged on each of the upstream side and the downstream side.
  • the water vapor generated during ink drying is not properly discharged at any printing speed of 20 m / min or 30 m / min, and a large amount of water vapor leaks out of the drying device 10.
  • the ink applied to the recording medium 19 was not completely dried, and the overall evaluation of the water vapor discharge performance and the dry state of the ink was x.
  • water vapor is appropriately discharged from the exhaust port 17 at any printing speed of 20 m / min or 30 m / min, and the ink applied to the recording medium 19 is completely dried.
  • the overall evaluation of the water vapor discharge performance and the dry state of the ink was ⁇ .
  • the air volume indicates the amount of air to be moved per unit time. Further, the air supply air volume is a predetermined amount along a transport path of the recording medium 19 formed between the heat drum 11 and the cover member 13 from all the air supply ports 15 mounted on the drying device 10. Shows the amount of air supplied per unit time to space. Further, the exhaust air volume indicates the amount of air exhausted from the predetermined space by all the exhaust ports 17 mounted on the drying device 10 per unit time.
  • the exhaust air volume is controlled to be larger than the supply air volume by appropriately controlling the air volumes of all the air supply ports 15 and the exhaust ports 17 mounted on the drying device 10, and the predetermined space is described. It is desirable to control the air pressure inside the space so that it is in a negative pressure state lower than the air pressure outside the space.
  • the air pressure in the predetermined space is controlled to be higher than the air pressure outside the space, the air in the predetermined space is not discharged from the exhaust port 17, and the cover member A phenomenon of leaking to the outside of the predetermined space having a lower air pressure is likely to occur from a gap such as an opening. As a result, the water vapor generated when the ink on the recording medium is dried also leaks to the outside of the drying device 10.
  • the air pressure in the predetermined space is controlled to a negative pressure. Therefore, it is conceivable to control the exhaust air volume to be larger than the supply air volume. As a result, water vapor can be appropriately discharged from the exhaust port 17 without leaking.
  • an appropriate method for controlling the air volume of the air supply port 15 and the exhaust port 17 an appropriate method can be assumed, and a method of adjusting the number of arrangements of the air supply port 15 and the exhaust port 17 may be used, or an individual air supply port may be used.
  • the air volume may be controlled by switching the rotation speeds of the fans connected to the 15 and the exhaust port 17, a method in which both methods are used in combination, or another method may be used.
  • FIG. 4 is an enlarged view within the broken line b frame of FIG.
  • a rectifying member 31 for controlling the flow of air is arranged in the openings of the air supply port 15 and the exhaust port 17 on the heat drum 11 side.
  • it is effective to rectify the air flow from the air supply port 15 to the exhaust port 17.
  • the air supplied from the air supply port 15 flows to the exhaust port 17 between the air supply port 15 and the exhaust port 17 adjacent to or adjacent to each other.
  • the shapes of the air supply port 15 and the exhaust port 17 themselves may be the same shape or different shapes as long as they are equipped with an air suction function and an air discharge function, respectively.
  • FIG. 5 is a configuration example in which the rectifying member 31 is attached to the air supply port or the exhaust port.
  • a method of attaching a straightening vane to the opening is also envisioned.
  • a rectifying valve arranged so as to be rotatable is provided.
  • the nozzle it is also possible to configure the nozzle as a nozzle provided with a rectifying member that controls the flow of air.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the heat drum 11.
  • the heat drum 11 is provided with a heater unit in order to heat the recording medium 19 that is in contact with the surface of the heat drum 11.
  • a plurality of heater units 51 are arranged along the outer peripheral surface of the heat drum 11 from the viewpoint of thermal conductivity, and as described above, the surface temperature of the heat drum 11 is set. Since it is necessary to make the heater unit 51 as uniform as possible, it is preferable to appropriately arrange the heater unit 51 having an adjusted output.
  • the heater unit 51 may be arranged on a surface other than the outer peripheral surface of the heat drum 11, such as being arranged only on the shaft portion of the heat drum 11.
  • the set temperature of the heat drum 11 is mainly determined by conditions such as the type of the recording medium 19, the drying performance of the ink, and the required printing (conveying) speed (rotational speed of the heat drum 11).
  • the heat drum 11 can be dried even at a controlled temperature of about 80 degrees Celsius.
  • water-based ink since water is used as a solvent as described above, it is desirable that the boiling point of water is 100 degrees Celsius or higher in order to dry in a short time. .. It should be noted that even water-based inks may be able to be dried even at a lower temperature depending on the properties of the additives contained therein. Basically, the higher the set temperature of the heat drum 11, the faster the ink can be dried, and as a result, the printing speed (conveying speed) with respect to the recording medium 19 can be increased.
  • the recording medium 19 has a heat-resistant temperature indicating a maximum temperature at which the property and shape can be maintained at what temperature.
  • a heat-resistant temperature indicating a maximum temperature at which the property and shape can be maintained at what temperature.
  • a synthetic resin film formed of a resin such as polypropylene (OPP), polyethylene terephthalate (PET), or nylon as described above
  • OPP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • nylon nylon
  • the heat resistant temperature is 160 degrees Celsius or less at the maximum. In view of these, by controlling the temperature of the heat drum 11 at 80 degrees Celsius or more and 160 degrees Celsius or less, the drying property and the drying rate can be ensured without damaging the recording medium 19.

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Abstract

乾燥に伴い発生する水蒸気を確実に排出してインクを確実に乾燥させることができる乾燥装置を提供する。 乾燥装置は、インクが付与された前記被記録媒体を接触させながら巻回する外周面を有し、前記外周面に接触した前記被記録媒体を加熱しながら前記外周面に沿った搬送経路にて搬送する搬送手段と、前記外周面に対向して、前記外周面との間に前記搬送経路に沿った所定の空間を形成するカバー部材と、前記所定の空間に空気を供給する給気口と、前記所定の空間の空気を排出する排気口とを有し、前記排気口は、前記外周面に対向して複数配置されている。

Description

乾燥装置及びインクジェット描画装置
本発明は、被記録媒体に塗布されたインクの乾燥装置及びこれを用いたインクジェット描画装置に関する。
長尺のロール状のフィルムなどの被記録媒体に対してインクを塗布し印刷した後でインクを乾燥させるための乾燥装置としては、ヒーターを内蔵したヒートドラムの外周面に被記録媒体を接触させて加熱しながら搬送して、インクを乾燥させるものが存在する。
また、近年、印刷において、環境や人体への影響がより少ない、溶媒に水を用いた、いわゆる水系インクを使用する需要が増加しており、インクジェット印刷でも同様に水系インクを使用する需要が増加している。水系インクは、UV等の活性光線を照射すれば即座に硬化して乾燥する活性光線硬化型のインクと異なり、主成分が水であることから、乾燥させるためには水系インクに含有される水をすべて蒸発させる必要があり、効率の良い乾燥方法の適用が必要となる。
このような水系インクを用いて印刷するための印刷システムに適用される上記のヒートドラムを用いた乾燥装置において、乾燥効率を高めるために、ヒートドラム外周に外壁を形成し、当該外壁に、温風や空気を吹き付ける機構と、ヒートドラム外周と外壁との間の空気を排気する機構を配置した乾燥装置が、下記の特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特公昭３７－３０５４号公報 特開２０１４－１５２９６４号公報
しかし、水系インクは、乾燥させる際に大量の水蒸気が発生するため、ヒートドラム外周と外壁との間の空気中の水蒸気量がすぐに飽和水蒸気量に達してしまうことから、ヒートドラム外周と外壁との間に形成されている空間内の空気を効率よく入れ替える必要がある。
この点、特許文献１及び２に開示されるような、温風（空気）を導入する機構と排気する機構とが1か所ずつしか配置されていない構成とした場合、前記空間内の空気を効率よく給排気することができず、大量の水蒸気がヒートドラム外周と外壁との間に形成されている空間内に滞留する結果、この空間内の空気が飽和水蒸気量に達したままとなりインクが乾燥しなくなってしまう上に、発生した水蒸気が排気機構以外から漏出して乾燥装置内や印刷装置に付着してしまうという問題が生じていた。特に高速印刷を実施する場合には、大量のインクを高速で乾燥させる必要があるため、これらの問題はより顕著に発生する。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、乾燥に伴い発生する水蒸気を確実に排出してインクを確実に乾燥させることができる乾燥装置及び当該乾燥装置を適用したインクジェット描画装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の発明者は、鋭意工夫の結果、以下の構成を見出した。
すなわち、本発明において、被記録媒体の表面に付与されたインクを乾燥させる乾燥装置であって、
インクが付与された前記被記録媒体を接触させながら巻回する外周面を有し、前記外周面に接触した前記被記録媒体を加熱しながら前記外周面に沿った搬送経路にて搬送する搬送手段と、
前記外周面に対向して、前記外周面との間に前記搬送経路に沿った所定の空間を形成するように配置されているカバー部材と、
前記所定の空間に空気を供給する給気口と、
前記所定の空間の空気を排出する排気口とを有し、
前記排気口は、前記外周面に対向して複数配置されていることを特徴とする。
また、本発明において、前記排気口は、前記外周面の鉛直方向最下点に対して、前記搬送経路の搬送方向の上流側に１個以上配置され、前記搬送方向の下流側に１個以上配置されていることを特徴とする。
また、本発明において、前記所定の空間から前記排気口により排出される空気の風量は、前記所定の空間に対して前記給気口により供給される空気の風量よりも多くなるように制御されていることを特徴とする。
また、本発明において、前記ヒートドラムの温度は、摂氏８０度以上摂氏１６０度以下となるように制御されていることを特徴とする。
また、本発明において、前記給気口又は前記排気口の開口部には、空気の流れを制御するための整流部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明において、前記被記録媒体は合成樹脂フィルムであり、前記インクは水を含有する水系インクであることを特徴とする。
さらに、本発明は、ロール状の前記被記録媒体を供給搬送するための巻き出し部と、前記巻き出し部から供給搬送された前記被記録媒体を加温するプレヒート部と、前記被記録媒体に対してインクを吐出して印刷を実施する印刷部と、印刷を実施された前記被記録媒体を乾燥させるための上記のいずれかに記載の乾燥装置と、前記被記録媒体を巻き取る巻き取り部を有し、前記プレヒート部は前記巻き出し部、前記乾燥装置及び前記巻き取り部よりも鉛直方向上方に配置され、前記印刷部は、前記プレヒート部よりも鉛直方向上方に配置されていることを特徴とする、インクジェット描画装置と構成してもよい。
本発明では、上記の構成とすることで、乾燥に伴い発生する水蒸気を確実に排出してインクを確実に乾燥させることができる乾燥装置及び当該乾燥装置を適用したインクジェット描画装置を提供することができた。
乾燥装置の構成例を示す全体図である。 給気口及び排気口の配置例を示す図である。 水蒸気排出検証にて検証した給気口及び排気口の配置パターンを示す図である。 図１における破線ｂ内の部分拡大図である。 整流部材の構成例の概略図である。 ヒートドラムの構造例を示す断面図である。 本発明の乾燥装置を用いたインクジェット描画装置の構成例である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態として、乾燥装置が搭載されたインクジェット描画装置を、図７を用いて説明する。
図７は、乾燥装置が搭載されたインクジェット描画装置全体構成の概略図である。
まず、ロール状になっている被記録媒体１９を供給する巻き出し部７１から、被記録媒体１９が搬送供給される。供給された被記録媒体１９は、プレヒート部７２に到達し、所定の温度で事前加熱（プレヒート）される。プレヒートすることで、インクが意図せずにじむことを防止して印刷画質を確保することができる。なお、プレヒート部７２は、本実施例では、加温と被記録媒体１９の搬送を兼ねる加温機能を有するベルトとして示してあるが、搬送ベルトと別に加温装置を搭載することもできるし、必要に応じて複数搭載してもよい。
プレヒートされた被記録媒体１９は、印刷部７３の下部を通過しつつ、印刷部７３に搭載されたインクジェットヘッド７４をからインクが吐出されて印刷される。印刷部７３には、通常は、インクの数に対応した、シアン（C）、マゼンタ（M）、イエロー（Y）、ブラック（K）の４色分のインクを吐出するためのインクジェットヘッド７４が搭載され、これに追加してホワイト等の特色インクを吐出するためのインクジェットヘッド７４が適宜搭載されるが、これに限られるものではなく、必要なインクを吐出するためのインクジェットヘッド７４を適宜配置すればよい。
印刷部７３による被記録媒体１９への印刷完了後、被記録媒体１９は、本実施形態に係る乾燥装置１０に搬送され、上記の通りの作用により被記録媒体１９に塗布されたインクが乾燥される。そして、被記録媒体１９が乾燥装置１０を通過して乾燥完了したのちに、巻き取り部７５に巻き取られ、印刷が完了する。なお、必要に応じて被記録媒体１９の搬送経路制御のために、本実施例にかかるインクジェット描画装置の構成内に適宜搬送ローラーを配置してもよい。また、乾燥装置１０は、必要に応じて複数搭載してもよい。
ここで、本実施形態では、プレヒート部７２は巻き出し部７１、乾燥装置１０及び巻き取り部７５よりも上部に配置され、印刷部７３は、プレヒート部７２よりも上部に配置されている。これは、省スペース化とメンテナンス性能を両立するためには、被記録媒体１９の交換をするために、巻き出し部７１及び巻き取り部７７がプレヒート部７２よりも下部に配置され、かつ被記録媒体１９の印刷面を表にし、裏面をヒータードラム１１に接触させるためには乾燥装置１０もプレヒート部７２より下部に配置することが望ましいためであり、また、印刷部７３は、プレヒート部７２よりも上部にあることで、インクを適切に吐出して印刷することができるためである。
なお、本実施形態は、あくまで、想定されるインクジェット描画装置の構成の一例であり、適宜、別の構成を設定しうることを確認する。
次に、本発明の実施形態としての乾燥装置を、図を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る乾燥装置の構成例を示す全体図である。
本実施形態における乾燥装置１０に適用される、インクが付与された被記録媒体１９を接触させながら巻回する外周面を有し、外周面に接触した被記録媒体１９を加熱しながら外周面に沿った搬送経路に沿って搬送する搬送手段として、図１に図示されるヒートドラム１１が想定される。ヒートドラム１１には表面を所定の温度に加熱することが可能なヒーターが内蔵されており、回転軸１１ａを中心に回転可能に配置されている。ヒートドラム１１の形状は、被記録媒体を効率よくしわなく搬送する必要があるため円筒形状が望ましい。また、表面は、被記録媒体全体を均一に加熱する必要があるため、基本的にはヒートドラム１１表面と被記録媒体１９がすべて接触するように平滑であることが望ましいが、必要に応じて、蛇行やしわの防止等の所定の機能を付与するため、表面に溝加工やクラウン加工など何らかの加工を適宜なしうる。また、材質は、被記録媒体を効率よく均一に加熱するべく熱伝導率の高い金属素材が好ましく、取扱いの容易さなどからステンレスなどが好ましいがこれに限られるものではない。図１の例であれば、ヒートドラムは回転軸１１ａを中心に、実線矢印方向の搬送経路上流から下流に向けて回転して、被記録媒体１９を搬送しつつ加熱する。なお、搬送手段としては、本実施形態のヒートドラム１１のような円筒ドラム形状に限定されるものではなく、上記の搬送機能と加熱機能がある構成であればよく、搬送機能及び加熱機能を有するベルトのような構成とすることも想定される。
ヒートドラム１１の外周面に対向して、当該外周面との間に被記録媒体１９の搬送経路に沿った所定の空間を形成するための、カバー部材１３が配置されている。図１の例では、カバー部材１１はヒートドラム１１に沿って湾曲したＵ字形状に形成されているが、加工コスト削減等のために、平板を複数接続させて形成した多角形状にしてもよいし、前記の空間を形成できる方法であればその他の方法でもよい。カバー部材１３は、ヒートドラム１１の外周面表面上の温度低下を防止しつつ、被記録媒体１９の乾燥の際に発生した水蒸気を乾燥装置以外の部分に流れないようにして印刷装置の他の部分に影響を及ぼすことを防止するために設けられた部材である。特に、被記録媒体１９とヒートドラム１１が接触して巻回する部分では、被記録媒体１９の乾燥により水蒸気が発生する部分であるため、この部分と対向する部分には、カバー部材１３を配置するとより好適である。カバー部材１３を配置することで、上述の通り、ヒートドラム１１の外周面表面上の温度低下を防止しつつ、乾燥の際に発生した水蒸気を乾燥装置以外の部分に流れないようにする効果を発揮するのみならず、カバー部材１３がヒートドラム１１から発生する熱を乾燥装置１０の外部に対して遮熱する効果が期待できる。この遮熱効果により、印刷装置を構成する乾燥装置１０以外の部分（印刷部等）への影響（高熱による破損など）を防止する効果も期待できる。この遮熱効果により、乾燥装置１０と、他の構成を近づけて配置することが可能となり、印刷装置全体の省スペース化に寄与することができる。
カバー部材１３上には、ヒートドラム１１とカバー部材１３との間の所定の空間に対して空気を供給するための給気口１５と、ヒートドラム１１とカバー部材１３との間の所定の空間に存在する被記録媒体上のインクを乾燥させた際に発生する水蒸気を含む空気を排出するための複数の排気口１７が、ヒートドラム１１の外周面に対向して配置されている。このように、給気口と複数の排気口がヒートドラム１１に対向して配置される構成をとることで、被記録媒体１９を乾燥することで発生した、ヒートドラム１１外周面とカバー部材との間に搬送経路に沿って形成された空間内の水蒸気を含む空気を効率よく入れ替えることができる。これにより空気が飽和水蒸気量に達しないようにすることができるため、被記録媒体１９を確実にかつ高速に乾燥させることのできる乾燥装置を提供することができる。給気口から供給される空気は、加温された温風でもよいが、温風を発生させる装置を搭載するスペースを削減するために、特に加温をしないこととしてもよい。また、図１の例であれば、１個以上の給気口１５及び複数個の排気口１７は、カバー部材のヒートドラム１１がある側の反対側表面に、ヒートドラム１１に対向するように配置されているが、給気口１５および排気口１７は、本実施形態のようにカバー部材上に接続させて取り付けてもよいし、カバー部材とは別個独立に配置してもよい。
なお、本実施形態の乾燥装置においては、被記録媒体１９として、長尺のロール状のシート部材が用いられる。当該シート部材の素材はコート紙などの紙も想定されるが、基本的には、ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンなどの樹脂により形成された合成樹脂フィルムが好適である。また、被記録媒体に塗布されるインクは、加熱による乾燥が必要となる溶剤インクなども想定しうるが、環境や人体への影響が低い溶媒に水を使用している水系インクがより好適となる。
図２は、本実施形態における、給気口１５及び排気口１７の配置例を示している。ここで、給気口１５及び排気口１７の配置方法の詳細について説明する。
前提として、本実施形態の乾燥装置においては、前述の通り、ヒートドラムによりインクを乾燥させた際に発生した水蒸気を適切に排出して、前記所定の空間内の空気が飽和水蒸気量に達しないようにすることのみならず、発生した水蒸気が配置された排気口１７からのみ排出されるようにし、カバー部材１３の開口部などの排気口１７以外からは漏出しないようにすることが望ましい。これは、水蒸気が排気口１７以外から漏出することで発生する、描画装置の他の部品に水蒸気が付着して装置の破損を招く問題や、水蒸気に含まれる臭気の漏出の問題などを回避するためである。
ここで、給気口１５及び排気口１７の具体的な配置例につき、例えば、図２αのように、給気口１５と排気口１７を交互に配置することも想定され、図２βのよう、排気口１７の次に給気口１５が複数配置された後に排気口１７が配置されるというようなアトランダムな配置方法も機械設計上の理由などにより想定され、図２γのようにカバー部材１３の開口部がそもそも鉛直方向に対して上方向を向いていない場合も想定される。しかし、いずれの場合であっても、排気口１７は、ヒートドラム１１の外周面の鉛直方向最下点に対して、ヒートドラム１１の表面に接触して巻回して搬送される被記録媒体１９の搬送経路の上流側および下流側にそれぞれ１個以上配置されることが好ましい。図２の例であれば、ヒートドラム１１の回転軸ａを鉛直方向に通過する破線ｃと、ヒートドラム１１の外周面が交差する点ｄが最下点になり、この最下点を基準とした搬送経路上流側および下流側に、少なくとも1個ずつ排気口１７が配置されている。
この排気口１７の配置方法の理由を説明する。インクを乾燥させた際に発生した水蒸気は、水蒸気の比重が主に窒素や酸素により構成される空気より軽いため、鉛直方向上方に上がっていくことから、排気口１７が前期搬送経路上流側または下流側の一方にのみ配置されている場合は、ヒートドラム１１とカバー部材１３との間に形成されている空間内の空気の流れが、給気口１５から排気口１７へ流れるように形成されず、水蒸気も排気口１７から流れない問題が生じる。この問題に起因して、水蒸気が前記所定の空間内に滞留してしまう問題や、水蒸気が排気口１７以外（カバー部材１３の開口部等）から漏出してしまう問題が生じる。最終的には、前記空間内の空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量に達してしまうため被記録媒体１９を乾燥できない問題が生じるのみならず、水蒸気が排気口１７以外から漏出することで描画装置の破損等を生じさせる結果となる。これを解決するために、本実施形態における排気口１７の配置方法を上記の方法とすることで、前記空間内の適切な空気の流れを形成でき、効率よく確実に水蒸気を含む空気を排気口１７から排出することができる。
発明者は、排気口１７の配置関係と水蒸気の排出状況について、次の通り実験を行った。図３は本実験における排気口１７の配置パターンを示している。図３αは排気口１７が前記搬送経路下流側一方にしか配置されていないパターンであり、図３βは排気口１７がヒートドラム１１の前記外周面の鉛直方向最下点にのみ配置されたパターンであり、図３γは排気口１７が前記上流側および下流側にそれぞれ１個ずつ配置されているパターンである。本実験では、ヒートドラム１１の温度を摂氏１１０度、被記録媒体１９に対するインク付与量を２２．３ｃｃ／ｍ２となるよう制御したうえで、図３αから図３γのそれぞれの配置パターンにおける、２０ｍ／ｍｉｎ、３０ｍ／ｍｉｎの印刷（搬送）速度とした場合の、被記録媒体１９に付与されたインクの乾燥状態と水蒸気の排出性能を検証した。そして、各場合における、水蒸気の排出性能と、被記録媒体１９に付与されたインクの乾燥性能を、良好な側から○、△、×の順番で評価した。
まず、図３αの配置パターンでは、２０ｍ／ｍｉｎ、３０ｍ／ｍｉｎいずれの印刷速度においても、インク乾燥の際に発生した水蒸気が適切に排出されず、多くの水蒸気が乾燥装置１０の外に漏れだしてしまい、被記録媒体１９に付与されたインクも完全に乾燥しておらず、水蒸気の排出性能とインクの乾燥状態の総合評価は×という結果になった。
次に、図３βの配置パターンでは、、２０ｍ／ｍｉｎの印刷速度においては、若干の水蒸気の漏れがあるものの、被記録媒体１９に付与されたインクはある程度乾燥しており、△という評価であったが、３０ｍ／ｍｉｎの印刷速度とした場合、水蒸気の排出性能とインクの乾燥状態の総合評価は×という結果になった。これは、乾燥装置１０において一度に乾燥させる必要があるインク量が多くなる結果、発生する水蒸気量も多くなることで、発生した水蒸気の排気が不十分となったためと思慮される。
最後に、図３γの配置パターンでは、２０ｍ／ｍｉｎ、３０ｍ／ｍｉｎいずれの印刷速度においても、排気口１７から適切に水蒸気が排出され、被記録媒体１９に付与されたインクも完全に乾燥しており水蒸気の排出性能とインクの乾燥状態の総合評価は〇という結果になった。
以上の実験結果によると、排気口１７が被記録媒体１９の搬送経路上流側および下流側にそれぞれ１個以上配置されることで、水蒸気の排出性能とインクの乾燥状態はより良好な結果となっていることがわかる。
ここで、乾燥装置１０の給気風量及び排気風量の制御方法について説明する。なお、風量とは、単位時間当たりに移動させる空気量を示す。また、給気風量とは、乾燥装置１０に搭載されているすべての給気口１５から、ヒートドラム１１とカバー部材１３との間に形成された被記録媒体１９の搬送経路に沿った所定の空間に対して単位時間当たりに供給される空気量を示す。また、排気風量とは、前記所定の空間から、乾燥装置１０に搭載されているすべての排気口１７により単位時間当たりに排気される空気量を示す。
乾燥装置１０においては、搭載されているすべての給気口１５と排気口１７の風量を適宜制御することで、排気風量を、給気風量よりも多くなるように制御して、前記所定の空間内の空気圧を、空間外の空気圧よりも低い負圧の状態となるよう制御することが望ましい。前記所定の空間内の空気圧が、空間外の空気圧よりも高く制御されている正圧の状態となっている場合、前記所定の空間内の空気は、排気口１７から排出されず、カバー部材の開口部などの隙間から、より空気圧の低い、前記所定の空間の外部に漏出する現象が生じやすくなる。これにより被記録媒体上のインクを乾燥させた際に発生する水蒸気も、乾燥装置１０の外部に漏出する現象が生じるため、これを回避するべく、前記所定の空間内の空気圧を負圧に制御するように、排気風量を給気風量より多くなるように制御することが考えられる。これにより、水蒸気が漏出することなく、排気口１７から適切に排出することができる。給気口１５及び排気口１７の風量の制御方法としては、適宜のものを想定することができ、給気口１５と排気口１７の配置個数を調整する方法でもよいし、個々の給気口１５と排気口１７に各々接続されたファンの回転数を切り替えて風量を制御する方法でもよいし、両方の方法を併用する方法でもよく、その他の方法でもよい。
次に、給気口１５と排気口１７の構造について図４及び図５を用いつつ詳述する。
図４は図１の破線ｂ枠内の拡大図である。給気口１５及び排気口１７のヒートドラム１１側の開口部に、空気の流れを制御するための整流部材３１が配置されている。ヒートドラム１１とカバー部材１３との間の空間内の空気を効率よく入れ替えるために、給気口１５から排気口１７への空気の流れを整流することが有効となる。具体的には、図３に図示された実線矢印の流れのように、隣接または近接する給気口１５および排気口１７との間で、給気口１５から供給した空気が排気口１７へ流れる流れを形成するように、整流部材３１を形成することが望ましい。なお、給気口１５と排気口１７の形状自体は、それぞれ空気の吸引機能と排出機能が搭載されていれば、同じ形状としても異なる形状としてもよいことを確認する。
図５は、給気口または排気口に対して整流部材３１が取り付けられている場合の構成例である。図５αのように、開口部に整流板を取り付ける方法も想定される。また、図５βのように、回動可能に配置された整流弁を設けることも想定される。さらに、図５γのように、空気の流れを制御する整流部材を設けたノズルとして構成することも可能である。
図６は、ヒートドラム１１の構成例を示す断面図である。ヒートドラム１１には、前述のとおりヒートドラム１１表面に接触している被記録媒体１９を加熱するために、ヒーターユニットを設けることが望ましい。図６のように、ヒーターユニット５１は、熱伝導率の関係からも、ヒートドラム１１の外周表面に沿って複数配置される形態が好ましく、また、前述の通り、ヒートドラム１１の表面温度は、なるべく均一にすることが必要であるため、ヒーターユニット５１は出力を調整したものを適宜配置することが好ましい。ただし、機械構成によっては、ヒーターユニット５１は、ヒートドラム１１の軸部分にのみ配置するなど、ヒートドラム１１の外周面表面以外に配置する構成をとってもよい。
次に、ヒートドラム１１の温度制御について説明する。ヒートドラム１１の設定温度は、主には、被記録媒体１９の種類、インクの乾燥性能及び要求される印刷（搬送）速度（ヒートドラム１１の回転速度）等の条件により決定される。
例えば、被記録媒体１９がその表面におけるインク定着安定性が高い受理層を有するコート紙などである場合などは、ヒートドラム１１の制御温度が摂氏８０度程度でも乾燥させることが可能である。また、水系インクでは、上述の通り溶媒として使用されているのは水であることから、短い時間で乾燥させるためには、基本的には水の沸点である摂氏１００度以上であることが望ましい。なお、水系インクであっても、含有される添加剤の性質等により、より低い温度でも乾燥させることができる場合も想定される。そして、基本的には、ヒートドラム１１の設定温度が高ければ高いほど、より高速でインクを乾燥させることが可能となる結果、被記録媒体１９に対する印刷速度（搬送速度）を高めることができる。
しかし、被記録媒体１９には、どの程度の温度であればその性質や形状を維持できる最高温度を示す耐熱温度が存在する。例えば上述したようなポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンなどの樹脂により形成された合成樹脂フィルムの場合、ヒートドラム１１の温度を高くしすぎれば、被記録媒体１９が収縮してしまい破損してしまうことから、設定温度には上限がある。これらの合成樹脂フィルムの場合、耐熱温度は最高でも摂氏１６０度以下であることが通常と想定される。これらを鑑みると、ヒートドラム１１の温度を摂氏８０度以上摂氏１６０度以下にて制御することで、被記録媒体１９を破損させることなく、乾燥性、乾燥速度を確保しうる。
１０　乾燥装置
１１　ヒートドラム
１１ａ　回転軸
１３　カバー部材
１５　給気口
１７　排気口
１９　被記録媒体
３１　整流部材
７１　巻き出し部
７２　プレヒート部
７３　印刷部
７４　インクジェットヘッド
７５　巻き取り部

Claims (7)

  1. 被記録媒体の表面に付与されたインクを乾燥させる乾燥装置であって、
    インクが付与された前記被記録媒体を接触させながら巻回する外周面を有し、前記外周面に接触した前記被記録媒体を加熱しながら前記外周面に沿った搬送経路にて搬送する搬送手段と、
    前記外周面に対向して、前記外周面との間に前記搬送経路に沿った所定の空間を形成するように配置されているカバー部材と、
    前記所定の空間に空気を供給する給気口と、
    前記所定の空間の空気を排出する排気口とを有し、
    前記排気口は、前記外周面に対向して複数配置されていることを特徴とする、乾燥装置。
  2. 前記排気口は、前記外周面の鉛直方向最下点に対して、前記搬送経路の搬送方向の上流側に１個以上配置され、前記搬送方向の下流側に１個以上配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の乾燥装置。
  3. 前記所定の空間から前記排気口により排出される空気の風量は、前記所定の空間に対して前記給気口により供給される空気の風量よりも多くなるように制御されていることを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の乾燥装置。
  4. 前記ヒートドラムの温度は、摂氏８０度以上摂氏１６０度以下となるように制御されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の乾燥装置。
  5. 前記給気口又は前記排気口の開口部には、空気の流れを制御するための整流部材が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の乾燥装置。
  6. 前記被記録媒体は合成樹脂フィルムであり、前記インクは水を含有する水系インクであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の乾燥装置。
  7. ロール状の前記被記録媒体を供給搬送するための巻き出し部と、前記巻き出し部から供給搬送された前記被記録媒体を加温するプレヒート部と、前記被記録媒体に対してインクを吐出して印刷を実施する印刷部と、印刷を実施された前記被記録媒体を乾燥させるための請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の乾燥装置と、前記被記録媒体を巻き取る巻き取り部を有し、前記プレヒート部は前記巻き出し部、前記乾燥装置及び前記巻き取り部よりも鉛直方向上方に配置され、前記印刷部は、前記プレヒート部よりも鉛直方向上方に配置されていることを特徴とする、インクジェット描画装置。
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