WO2024024252A1 - インクジェット記録装置及び乾燥胴の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an inkjet recording device and a method of manufacturing a drying cylinder, and particularly relates to a technique for drying a recording medium on which an image is formed.
- Patent Document 1 discloses a heating means for heating the circumferential surface of a rotating cylindrical drum, and a heating means for heating the circumferential surface of a rotating cylindrical drum;
- a medium drying device is disclosed, which includes a drying means for drying the liquid attached to the back surface side.
- the contact area between the drying cylinder and the recording medium should be as large as possible.
- air generated between the drying cylinder and the recording medium may cause slippage, which may reduce conveyance performance.
- the surface of the drying cylinder is often provided with a concavo-convex shape such as a suction or grooved roll to allow the entrained air to escape.
- the image forming area on the front surface where the image was formed in advance comes into contact with the convex part on the surface of the drying cylinder, so that the film quality of the ink changes at the contact area. Image defects such as peeling and white spots may occur.
- the present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inkjet recording apparatus and a method for manufacturing a drying cylinder that suppress uneven drying while suppressing slippage of a recording medium.
- an inkjet recording device includes an inkjet head that applies ink to a recording surface of a recording medium to form an image, and an inkjet head that applies ink of the recording medium to an outer peripheral surface of the recording medium.
- a drying cylinder that heats the recording medium by contacting the recording surface thereof, the outer peripheral surface of the drying cylinder has a maximum static friction coefficient of 0.54 or less and an arithmetic mean roughness of 1.6 ⁇ m or more,
- An inkjet recording device is the inkjet recording device according to the first aspect, and includes a conveyance device that conveys the recording medium, and the conveyance device applies a tension of 50 N/m to 800 N/m to the recording medium. Grant.
- An inkjet recording apparatus is the inkjet recording apparatus according to the first aspect or the second aspect, wherein the drying cylinder includes a heater, and the heater controls the temperature of the outer circumferential surface of the drying cylinder to 30° C. or more. Keep the temperature below °C.
- An inkjet recording apparatus is an inkjet recording apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the drying cylinder includes a motor that rotates the drying cylinder around an axis of the drying cylinder, The drying cylinder holds and conveys the recording medium on its outer peripheral surface.
- the moisture content of the recording medium before the ink is applied to the recording surface is 1.2. % or more and 14.3% or less.
- An inkjet recording apparatus is the inkjet recording apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the drying cylinder sets the temperature of the recording medium to 90° C. or higher and 180° C. or lower.
- An inkjet recording device is an inkjet recording device according to any one of the first to sixth aspects, in which the ink contains wax, and the melting point of the wax is 90° C. or lower. Furthermore, the melting point of the wax is preferably 47°C or higher.
- the outer circumferential surface of the drying cylinder has a maximum static friction coefficient of 0.1 or more, and an arithmetic The average roughness is 10.4 ⁇ m or less, and the amount of solvent in the ink on the recording surface that contacts the outer peripheral surface of the drying cylinder is 100 ⁇ g/cm 2 or more.
- the amount of solvent in the ink on the recording surface that contacts the outer peripheral surface of the drying cylinder is more preferably 148 ⁇ g/cm 2 or less.
- an inkjet recording apparatus includes a first inkjet head that applies ink to a first recording surface of a recording medium to form an image, and a first outer periphery.
- a first drying cylinder that heats the recording medium by bringing it into contact with a second recording surface that is opposite to the first recording surface to which ink of the recording medium is applied; and a reversing mechanism that reverses the front and back of the recording medium.
- a second inkjet head that applies ink to a second recording surface of the recording medium to form an image; and a first recording surface of the recording medium that is brought into contact with the second outer peripheral surface to heat the recording medium.
- the amount of solvent in the ink on the first recording surface in the first drying cylinder is 200 ⁇ g/cm 2 or less, and the second outer peripheral surface of the second drying cylinder has a maximum static friction.
- the inkjet recording device has a coefficient of 0.54 or less and an arithmetic mean roughness of 1.6 ⁇ m or more. According to this aspect, it is possible to suppress drying unevenness while suppressing slippage of the recording medium.
- a method for manufacturing a drying cylinder according to a tenth aspect of the present disclosure includes performing an uneven treatment on the outer peripheral surface of a cylindrical cylinder, and smoothing the outer peripheral surface that has been subjected to the uneven treatment.
- This is a method of manufacturing a drying cylinder, which comprises: applying a maximum static friction coefficient of the outer circumferential surface to 0.54 or less, and making the arithmetic mean roughness 1.6 ⁇ m or more. According to this aspect, it is possible to manufacture a drying cylinder that suppresses uneven drying while suppressing slippage of the recording medium.
- the drying cylinder manufacturing method according to the eleventh aspect of the present disclosure is the drying cylinder manufacturing method according to the tenth aspect, in which the maximum height roughness of the outer peripheral surface of the cylinder is reduced by 0.35 ⁇ m or more in the smoothing process.
- a method for manufacturing a drying cylinder according to a twelfth aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a drying cylinder according to the tenth or eleventh aspect, in which smoothing treatment is performed by buffing.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inkjet recording apparatus.
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing the printed book drying unit.
- FIG. 3 is a perspective view of the drying cylinder.
- FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the inkjet recording apparatus.
- FIG. 5 is a graph showing the results of evaluating the degree of image defects.
- FIG. 6 is an enlarged image of the outer peripheral surface of the drying cylinder.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the drying cylinder and the maximum coefficient of static friction.
- FIG. 8 is a table showing the arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the drying cylinder before and after the smoothing process.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inkjet recording apparatus.
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing the printed book drying unit.
- FIG. 3 is a perspective view of the drying cylinder.
- FIG. 4 is a block
- FIG. 9 is a table showing the evaluation results for white spots and blisters.
- FIG. 10 is a block diagram schematically showing a printed book drying unit according to a first modification.
- FIG. 11 is a block diagram schematically showing a printed book drying unit according to a second modification.
- the traveling direction of the base material S will be referred to as the transport direction
- the direction perpendicular to the transport direction and parallel to the recording surface of the base material S will be referred to as the width direction.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inkjet recording apparatus 10.
- the inkjet recording apparatus 10 is a printing system that transports a base material S, which is a long roll-shaped recording medium, in a so-called roll-to-roll method and forms an image by single-pass water-based inkjet printing without applying a pretreatment liquid.
- the inkjet recording apparatus 10 includes a paper feeding unit 12, a pre-drying unit 14, a front-print book drying unit 16, a reversing unit 18, a back-print book drying unit 20, and a paper discharge unit 22. and.
- the paper feeding unit 12 includes a delivery roll (not shown) on which the base material S before an image is formed is wound into a roll.
- the paper feeding unit 12 supplies the base material S before an image is formed by having a delivery roll rotationally driven by a motor (not shown).
- the base material S supplied from the delivery roll is conveyed to the pre-drying unit 14.
- the pre-drying unit 14 heats the base material S while conveying it using a heating device (not shown) to pre-dry it.
- the base material S discharged from the preliminary drying unit 14 is conveyed to the surface printing book drying unit 16.
- the surface printing book drying unit 16 while conveying the substrate S, prints an inkjet head 32 (see FIG. An image is formed by applying water-based ink using an inkjet head (an example of No. 1). Further, the surface printing book drying unit 16 dries the water-based ink applied to the substrate S by the radiation heating unit 34 (see FIG. 2) and the drying cylinder 36 (see FIG. 2) while conveying the substrate S. The base material S discharged from the surface-printed book drying unit 16 is conveyed to the reversing unit 18.
- the reversing unit 18 includes a turn bar (not shown).
- the turn bar (an example of a "reversing mechanism") turns the base material S upside down.
- the base material S whose front and back sides have been reversed is conveyed to the back-print book drying unit 20.
- the back side printing book drying unit 20 is configured similarly to the front side printing book drying unit 16.
- the base material S discharged from the back-print book drying unit 20 is conveyed to the paper discharge unit 22.
- the paper discharge unit 22 includes a take-up roll (not shown) connected to a motor (not shown).
- the paper discharge unit 22 causes the take-up roll to wind up the base material S on which the image is formed by rotating the take-up roll by a motor.
- Print book drying unit The configurations of the front side printing book drying unit 16 and the back side printing book drying unit 20 are similar. Here, it will be described as a printed book drying unit 60.
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing the printed book drying unit 60.
- the printed book drying unit 60 includes a plurality of pass rollers 30 , an inkjet head 32 , a radiant heating section 34 , and a drying cylinder 36 .
- a plurality of pass rollers 30 are arranged on the conveyance path of the substrate S of the printed book drying unit 60.
- the base material S carried into the printed book drying unit 60 is conveyed inside the printed book drying unit 60 by the pass roller 30 and is discharged to the outside of the printed book drying unit 60.
- the inkjet head 32 is arranged at a position facing the recording surface of the substrate S being transported.
- the recording surface of the substrate S is the front surface of the substrate S in the case of the front side printing book drying unit 16, and the back side of the substrate S in the case of the back side printing book drying unit 20.
- the inkjet head 32 is a liquid ejection head that applies water-based ink to the recording surface of the base material S using an inkjet method to form an image.
- the inkjet head 32 is a line-type recording head that can form an image on the substrate S being transported by scanning once.
- the inkjet head 32 includes a nozzle surface (not shown) in which a plurality of nozzles, which are ejection ports for aqueous ink, are two-dimensionally arranged, and the nozzle surface is arranged to face recording on the base material S.
- the inkjet head 32 can be configured by connecting a plurality of head modules in the width direction of the base material S. Water-based ink is supplied to the inkjet head 32 from an ink tank (not shown) via a piping route (not shown).
- Water-based ink refers to ink in which coloring materials such as dyes and pigments are dissolved or dispersed in water and a water-soluble solvent.
- a water-based pigment ink is used as the water-based ink.
- water-based ink contains wax.
- the base material S is guided by the pass roller 30 and conveyed from a position facing the inkjet head 32 to a position facing the radiant heating unit 34.
- the radiation heating section 34 includes an infrared heater (not shown).
- the infrared heater heats the base material S by emitting infrared rays toward the surface of the base material S.
- the radiation heating unit 34 may include a hot air fan that supplies hot air to the surface of the base material S.
- the base material S is guided by the pass roller 30 and conveyed from a position facing the radiant heating section 34 to the drying cylinder 36.
- FIG. 3 is a perspective view of the drying cylinder 36.
- the drying cylinder 36 is made of cylindrical SUS (Steel Use Stainless) and includes a rotating shaft 36A and an outer peripheral surface 36B.
- the base material S is wrapped around the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36.
- the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36 is heated by a heater 36C provided inside.
- the drying cylinder 36 heats the base material S by bringing the base material S into contact with the outer peripheral surface 36B. Further, the drying cylinder 36 is rotationally driven around a rotating shaft 36A by a motor 36D.
- the drying cylinder 36 holds the opposite surface of the substrate S, which is the surface opposite to the recording surface, on the outer peripheral surface 36B and rotates around the rotating shaft 36A, thereby heating the substrate S from the opposite surface. transport.
- the opposite surface of the base material S is the back surface of the base material S in the case of the front-print book drying unit 16, and the front surface of the base material S in the case of the back-print book drying unit 20.
- the base material S heated by the drying cylinder 36 is guided by the pass roller 30 and discharged from the drying cylinder 36 to the outside of the printed book drying unit 60.
- FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the inkjet recording apparatus 10.
- the inkjet recording apparatus 10 includes an overall control section 50, a conveyance control section 52, a preliminary drying control section 54, a printing control section 56, and a drying control section 58.
- the overall control unit 50 performs overall control of the inkjet recording apparatus 10.
- the overall control unit 50 includes a processor 50A and a memory 50B.
- the processor 50A executes the instructions stored in the memory 50B.
- the hardware structure of the processor 50A includes various processors as shown below.
- Various types of processors include the CPU (Central Processing Unit), which is a general-purpose processor that executes software (programs) and acts as various functional units, the GPU (Graphics Processing Unit), which is a processor specialized in image processing, A circuit designed specifically to execute a specific process, such as a PLD (Programmable Logic Device), which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
- One processing unit may be composed of one of these various processors, or two or more processors of the same type or different types (e.g., multiple FPGAs, a combination of a CPU and an FPGA, or a combination of a CPU and an FPGA). (a combination of GPUs).
- a plurality of functional units may be configured by one processor.
- one processor is configured with a combination of one or more CPUs and software, as typified by a computer such as a client or server. There is a form in which a processor acts as multiple functional units.
- circuitry that is a combination of circuit elements such as semiconductor elements.
- the memory 50B stores instructions for the processor 50A to execute.
- the memory 50B includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).
- the processor 50A uses the RAM as a work area, executes software using various programs and parameters stored in the ROM, and controls the inkjet recording apparatus 10 by using parameters stored in the ROM or the like. Executes various processes for
- the conveyance control unit 52 applies a predetermined conveyance tension (" (an example of "tension”) is applied, and the base material S is conveyed at a predetermined conveyance speed. Further, the conveyance control section 52 controls the driving of the drying cylinders 36 of the front side printing book drying unit 16 and the back side printing book drying unit 20.
- a predetermined conveyance tension (an example of "tension)
- the conveyance control section 52 controls the driving of the drying cylinders 36 of the front side printing book drying unit 16 and the back side printing book drying unit 20.
- the pre-drying control section 54 controls the heating device of the pre-drying unit 14 to pre-dry the base material S.
- the print control unit 56 controls the inkjet heads 32 of the front-side printing book drying unit 16 and the back-side printing book drying unit 20 to form an image on the substrate S. Further, the drying control section 58 controls the radiation heating section 34 and drying cylinder 36 of the front side printing book drying unit 16 and the back side printing book drying unit 20, and dries the ink applied to the base material S.
- the base material S supplied from the paper feed unit 12 is conveyed to the pre-drying unit 14 and is pre-dried.
- the pre-dried base material S is conveyed to the surface printing book drying unit 16.
- the substrate S is guided by a pass roller 30 and conveyed to a position facing an inkjet head 32.
- the inkjet head 32 discharges droplets of water-based ink toward the surface of the base material S.
- An image is formed on the surface of the base material S by the ejected droplets adhering to the surface of the base material S.
- the base material S is transported to a position facing the radiant heating section 34.
- the radiation heating section 34 heats the base material S using an infrared heater. This accelerates drying of the aqueous ink applied to the surface of the base material S.
- the base material S is guided by the pass roller 30 and conveyed to the drying cylinder 36 from a position facing the radiant heating section 34 .
- the base material S is wrapped around the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36.
- the drying cylinder 36 rotates with its outer peripheral surface 36B in contact with the back surface of the base material S, thereby transporting the base material S while heating it from the back surface. This accelerates drying of the aqueous ink applied to the surface of the base material S.
- the substrate S on which the water-based ink applied to the surface has dried is discharged to the outside of the surface-printed book drying unit 16.
- the base material S discharged from the surface-printed book drying unit 16 is conveyed to the reversing unit 18, and is reversed from front to back by a turn bar.
- the base material S whose front and back sides have been reversed is conveyed to the back-print book drying unit 20.
- the substrate S is guided by a pass roller 30 and conveyed to a position facing an inkjet head 32.
- the inkjet head 32 discharges droplets of water-based ink toward the back surface of the base material S.
- An image is formed on the back surface of the base material S by the ejected droplets adhering to the back surface of the base material S.
- the base material S is transported to a position facing the radiant heating section 34.
- the radiation heating section 34 heats the base material S using an infrared heater. This accelerates drying of the aqueous ink applied to the back surface of the base material S.
- the base material S is guided by the pass roller 30 and conveyed to the drying cylinder 36 from a position facing the radiant heating section 34 .
- the base material S is wrapped around the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36.
- the drying cylinder 36 rotates with its outer peripheral surface 36B in contact with the surface of the base material S, thereby transporting the base material S while heating it from the surface. This accelerates drying of the aqueous ink applied to the back surface of the base material S.
- the substrate S on which the water-based ink applied to the back surface has dried is discharged to the outside of the back-print book drying unit 20.
- the base material S discharged from the back-print book drying unit 20 is conveyed to the paper discharge unit 22 and wound up on a winding roll.
- the inkjet recording apparatus 10 transports the substrate S in the order of the paper feeding unit 12, the pre-drying unit 14, the front-print book drying unit 16, the reversing unit 18, the back-print book drying unit 20, and the paper ejection unit 22. Then, by performing each treatment on the base material S, a printed matter is manufactured.
- the degree of image defects caused when the surface of the substrate S on which a blue solid image was formed was rubbed against the outer circumferential surface 36B of the drying cylinder 36 at a surface pressure of 0.42 [kg/cm 2 ] was evaluated.
- the degree of image defects was evaluated as follows. A score of 3 or more is considered a pass.
- the maximum static friction coefficient was changed using two polishing methods: buffing and grindstone polishing.
- the maximum coefficient of static friction was measured by a tilting method based in part on JIS P 8147:2010, using a dry cylinder sample against a base material.
- OK Top Coat manufactured by Oji Paper Co., Ltd., "Top Coat” is a registered trademark
- the drying cylinder sample has a cylindrical shape with a diameter of 100 [mm] and a length of 1000 [mm].
- FIG. 5 is a graph showing the results of evaluating the degree of image defects, in which the horizontal axis is the maximum static friction coefficient and the vertical axis is the image defect score. Moreover, the dotted line shown in FIG. 5 is an approximate curve for each plot point. As shown in FIG. 5, it was found that the smaller the maximum static friction coefficient, the better the image defect score, and that a maximum static friction coefficient of 0.54 or less was at an acceptable level.
- the maximum static friction coefficient may be measured using a portable friction meter 3D Muse TYPE37i (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). This device eliminates the need for dry drum samples.
- Equation 1 R is the radius of the drying cylinder [m]
- ⁇ is the gas viscosity [Pa ⁇ s]
- T is the tension of the base material [N]
- w is the width of the base material (length in the width direction) [ m]
- Ur is the speed of the drying cylinder [m/min]
- Uw is the conveyance speed of the base material [m/min].
- ⁇ is the composite surface roughness [ ⁇ m] of the outer peripheral surface of the drying cylinder, and can be expressed by the following equation 2.
- the key parameter for the flying height is the arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the drying cylinder, and the larger the arithmetic mean roughness, the better.
- the drying cylinder processing method (an example of a "drying cylinder manufacturing method") for changing the maximum static friction coefficient and arithmetic mean roughness of the outer circumferential surface is as follows: First, the outer circumferential surface of a cylindrical cylinder is subjected to uneven treatment (blasting treatment). Then, the outer circumferential surface is plated, and finally the outer circumferential surface is smoothed (polished).
- blasting treatment examples include sandblasting, shotblasting, grit blasting, wet blasting, etc.
- polishing methods include grindstone polishing, buff polishing, barrel polishing, belt polishing, lapping polishing, etc.
- grinding wheels that use alumina, silicon carbide, diamond, and CBN (Cubic Boron Nitride). Buffing methods include linen, cotton, wool, and sponge.
- the maximum static friction coefficient and arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the drying cylinder can be changed.
- the maximum coefficient of static friction tended to be smaller in buff polishing than in grindstone polishing.
- FIG. 6 is an enlarged image of the outer peripheral surface of the drying cylinder.
- F6A shown in FIG. 6 is an enlarged image of the outer circumferential surface polished with a whetstone
- F6B shown in FIG. 6 is a further enlarged image of F6A
- F6C shown in FIG. 6 is an enlarged image of the buffed outer circumferential surface
- F6D shown in FIG. 6 is a further enlarged image of F6C.
- the unevenness of the outer circumferential surface processed by buffing is flatter than that of the outer circumferential surface processed by grindstone polishing. For this reason, it is thought that the surface pressure was lower and the maximum coefficient of static friction was smaller in buff polishing than in whetstone polishing. That is, as for the method of processing the drying cylinder, it is preferable to perform smoothing treatment by buffing.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the arithmetic mean roughness [ ⁇ m] of the outer peripheral surface of the drying cylinder and the maximum coefficient of static friction.
- FIG. 7 shows a drying cylinder whose outer circumferential surface is polished with a grindstone and a drying cylinder whose outer circumferential surface is buff-polished.
- the dotted lines shown in FIG. 7 are approximate straight lines for the plot points of grindstone polishing and the plot points of buff polishing.
- the maximum static friction coefficient increases as the arithmetic mean roughness increases, but in buff polishing, the maximum static friction coefficient hardly changes even if the arithmetic mean roughness increases.
- FIG. 8 is a table showing the arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the drying cylinder before and after the smoothing process.
- the maximum height roughness Rz [ ⁇ m] increased before and after polishing.
- the maximum height roughness Rz was reduced by 0.35 [ ⁇ m] or more before and after polishing. That is, in the drying cylinder processing method, it is preferable to reduce the maximum height roughness of the outer circumferential surface of the cylinder by 0.35 or more in the smoothing process of buffing.
- the base material S is dried by the radiation heating section 34 and the drying cylinder 36. If the drying is too weak, the image surface will be highly sticky, so the measures taken with the drying cylinder 36 described above may not be sufficient.
- the drying cylinder whose outer peripheral surface was buffed and the drying cylinder whose outer peripheral surface was polished with a grindstone were evaluated for the occurrence of white spots and blisters.
- the amount of solvent in the ink on the recording surface of the base material was varied from 50 to 300 [ ⁇ g/cm 2 ]. Note that the ink solvent is uniformly distributed in each base material.
- the occurrence of white spots and blisters was evaluated as follows. Judgments A, B, and C are passed, and judgment D is failed.
- FIG. 9 is a table showing the evaluation results for white spots and blisters.
- the occurrence of white spots and blisters was graded C or higher when the amount of solvent was in the range of 50 to 300 [ ⁇ g/cm 2 ].
- the occurrence of white spots was graded D at solvent amounts of 300 [ ⁇ g/cm 2 ] and 250 [ ⁇ g/cm 2 ].
- the amount of solvent in the ink on the recording surface of the base material that contacts the outer peripheral surface of the drying cylinder is preferably 200 [ ⁇ g/cm 2 ] or less, and more preferably 148 [ ⁇ g/cm 2 ] or less. I found it favorable.
- the amount of solvent in the ink on the surface of the base material S that comes into contact with the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36 of the back side printing book drying unit 20 is determined by the amount of solvent in the ink on the surface of the base material S that is in contact with the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36 of the back side printing book drying unit 20. By doing so, the desired amount of solvent can be obtained.
- the amount of solvent in the ink is small, in the case of overdrying, it will affect the quality of the printed matter itself, such as blisters, so realistically, the amount of solvent is preferably 50 [ ⁇ g/cm 2 ] or more.
- the temperatures of the radiant heating unit 34 and the drying cylinder 36 are adjusted so that the temperature of the substrate S is within the range of 90 [°C] or more and 180 [°C] or less. That is, the drying cylinder 36 sets the temperature of the base material S to 90 [° C.] or more and 180 [° C.] or less while the base material S is in contact with the drying cylinder 36 .
- the maximum static friction coefficient is often 0.1 or more, so the maximum static friction coefficient of the outer peripheral surface 36B of the drying cylinder 36 is set to 0.1 or more. Further, the arithmetic mean roughness of the outer circumferential surface 36B of the drying cylinder 36 is determined from the intersection of the approximate straight line for the plot points of grindstone polishing shown in FIG. 7 and 0.8, which is a realistic value of the maximum coefficient of static friction. 10.4 [ ⁇ m] or less. The measures for the outer circumferential surface 36B of the drying cylinder 36 described so far become more effective if the following is satisfied.
- the conveyance tension of the base material S is set within a range of 50 [N/m] or more and 800 [N/m] or less depending on the conveyance speed of the base material S and the application. Further, depending on the conveyance speed and the type of the base material S, the temperature of the outer circumferential surface of the drying cylinder 36 is set within a range of 30 [° C.] or more and 300 [° C.] or less. Since the drying cylinder 36 is driven and there is no speed difference with the base material S, image defects are less likely to occur than when the drying cylinder 36 is driven.
- the base material S is paper. Paper is not limited to inkjet paper, but includes paper mainly made of cellulose such as coated paper.
- the substrate S may be art paper, coated paper, lightweight coated paper, cast paper, lightly coated paper, or the like.
- the base material S may have a moisture content of 1.2% or more and 14.3% or less before the ink is applied to the recording surface.
- the moisture content of the base material S can be adjusted by the preliminary drying unit 14.
- the moisture content of the base material S can be adjusted by the radiation heating section 34 and the drying cylinder 36 of the front side printing book drying unit 16.
- the melting point of the wax contained in the ink is important for reducing stickiness.
- the wax may have a melting point of 90[° C.] or lower. The lower the melting point of the wax is, the better, as long as it does not break out at room temperature (wax does not separate and precipitate on the surface of the image), but a low melting point paraffin wax of 47 [° C.] or higher is appropriate.
- the drying cylinder 36 can achieve the original purpose of contact heating the base material while not damaging the image surface and suppressing conveyance slippage.
- FIG. 10 is a block diagram schematically showing a printed book drying unit 60A according to a first modification. Note that parts common to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
- the printed book drying unit 60A includes inkjet heads 32C, 32M, 32Y, 32K, and a print cylinder 38.
- a plurality of pass rollers 30 are arranged on the conveyance path of the substrate S of the printed book drying unit 60.
- the base material S carried into the printed book drying unit 60 is conveyed to the print cylinder 38 by the pass roller 30.
- the base material S is wrapped around the outer peripheral surface of the printing cylinder 38.
- the printing cylinder 38 is driven to rotate around a rotation shaft (not shown) by a motor (not shown). Further, the print cylinder 38 conveys the base material S by holding the opposite surface of the base material S opposite to the recording surface on the outer peripheral surface and rotating around the rotation axis.
- the outer circumferential surface may be provided with suction holes for adsorbing the base material S to the outer circumferential surface.
- the inkjet heads 32C, 32M, 32Y, and 32K are liquid ejection heads that eject cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) aqueous inks using an inkjet method, respectively.
- Each of the inkjet heads 32C, 32M, 32Y, and 32K is arranged at regular intervals along the conveyance path of the base material S using the printing cylinder 38.
- ink colors and number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and dark ink can be used as necessary. Ink or special color ink may be added.
- the base material S which is conveyed by the printing cylinder 38 and has an image formed on its recording surface by the inkjet heads 32C, 32M, 32Y, and 32K, is conveyed to the drying cylinder 36.
- FIG. 11 is a block diagram schematically showing a printed book drying unit 60B according to a second modification. Note that parts common to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
- the printed book drying unit 60B is a unit for forming an image on the recording surface of the sheet substrate S, and includes a first drying cylinder 361, a second drying cylinder 362, and a cooling section 40.
- the base material S which is transported by the print cylinder 38 and has an image formed on its recording surface by the inkjet heads 32C, 32M, 32Y, and 32K, is transferred from the print cylinder 38 to the first drying cylinder 361.
- the first drying cylinder 361 rotates around the rotation axis with the first outer circumferential surface 361B in contact with the recording surface of the substrate S, thereby conveying the substrate S while heating it from the recording surface.
- the base material S on which the aqueous ink has been dried is transferred from the first drying cylinder 361 to the second drying cylinder 362.
- the second drying cylinder 362 heats the substrate S from the opposite surface by rotating around the rotation axis with the second outer circumferential surface 362B in contact with the opposite surface of the substrate S on the opposite side from the recording surface. Transport while doing so.
- the base material S, on which the drying of the aqueous ink has been accelerated, is transferred from the second drying cylinder 362 to the cooling unit 40.
- the cooling unit 40 includes a holding part 42, a sliding cooling member 44, and a cold air fan 46.
- the holding part 42 holds in its mouth the tip of the base material S delivered from the second drying cylinder 362 and transports the base material S along the transport path along the sliding cooling member 44 .
- the recording surface of the base material S conveyed by the gripper 42 slides on the sliding cooling member 44 .
- the sliding cooling member 44 is cooled by a cold air fan 46 from the side opposite to the surface on which the base material S slides. Therefore, the substrate S is cooled by the sliding cooling member 44 and discharged to the outside of the printed book drying unit 60B.
- the base material S may be a resin sheet, a film, or other various recording media regardless of the material and shape.
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Abstract
記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制するインクジェット記録装置及び乾燥胴の製造方法を提供する。記録媒体の記録面にインクを付与して画像を形成するインクジェットヘッドと、外周面に記録媒体のインクが付与された記録面を接触させて記録媒体を加熱する乾燥胴と、を備え、乾燥胴の外周面は、最大静止摩擦係数が0.54以下であり、算術平均粗さが1.6以上であり、乾燥胴の外周面と接触する記録面のインクの溶剤量が200μg/cm2以下であるインクジェット記録装置によって上記課題を解決する。
Description
本発明はインクジェット記録装置及び乾燥胴の製造方法に係り、特に画像が形成された記録媒体を乾燥させる技術に関する。
インクを付与して画像を形成した記録媒体に対して、残溶剤量を一定量以下に乾燥させることで、耐擦性及びブロッキングを抑制できることが知られている。しかしながら、ロール基材の両面に画像を形成する両面ロール印刷機では、一定量以上乾かすだけでは、記録媒体の搬送の滑りを抑える為に必要な凹凸面で画像を傷つけないことが難しかった。
そもそも、インクジェット印刷装置は、記録媒体に画像形成した後、画像を伝熱乾燥させる乾燥胴を有するものがある。例えば、特許文献1には、回転する円柱状のドラムの周面を加熱する加熱手段と、長尺状に連続し表面側に樹脂を含む液体が付着した印字媒体の表面側に周面を接触させ、裏面側に付着した液体を乾燥させる乾燥手段と、を備えた媒体乾燥装置が開示されている。
乾燥胴において効率よく乾燥させるためには、乾燥胴と記録媒体の接触面積はできるだけ大きい方がよい。しかしながら、平坦な構造にすると、乾燥胴と記録媒体との間に生じる空気(同伴エア)によってすべりが生じ、搬送性能が低下することがある。この解決策として、同伴エアを逃がすための、サクション又は溝ロール等の凸凹形状を乾燥胴表面に加工することが多い。一方、両面印刷機等においては、裏面に画像形成した後の乾燥において、事前に画像形成された表面の画像形成領域が乾燥胴表面の凸部と接触することで、接触部においてインクの膜質が剥がれ、白ポツ等の画像欠陥が生じることがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制するインクジェット記録装置及び乾燥胴の製造方法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、本開示の第1態様に係るインクジェット記録装置は、記録媒体の記録面にインクを付与して画像を形成するインクジェットヘッドと、外周面に記録媒体のインクが付与された記録面を接触させて記録媒体を加熱する乾燥胴と、を備え、乾燥胴の外周面は、最大静止摩擦係数が0.54以下であり、算術平均粗さが1.6μm以上であり、乾燥胴の外周面と接触する記録面のインクの溶剤量が200μg/cm2以下である、インクジェット記録装置である。本態様によれば、記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制することができる。
本開示の第2態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様に係るインクジェット記録装置において、記録媒体を搬送する搬送装置を備え、搬送装置は、記録媒体に50N/m以上800N/m以下の張力を付与する。
本開示の第3態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様又は第2態様に係るインクジェット記録装置において、乾燥胴は、ヒータを備え、ヒータは、乾燥胴の外周面の温度を30℃以上300℃以下にする。
本開示の第4態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様から第3態様のいずれかに係るインクジェット記録装置において、乾燥胴は、乾燥胴の軸を中心に乾燥胴を回転させるモータを備え、乾燥胴は、記録媒体を外周面に保持して搬送する。
本開示の第5態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様から第4態様のいずれかに係るインクジェット記録装置において、記録面にインクが付与される前の記録媒体の水分量は、1.2%以上14.3%以下である。
本開示の第6態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様から第5態様のいずれかに係るインクジェット記録装置において、乾燥胴は、記録媒体の温度を90℃以上180℃以下にする。
本開示の第7態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様から第6態様のいずれかに係るインクジェット記録装置において、インクはワックスを含有し、ワックスの融点は90℃以下である。さらに、ワックスの融点は、47℃以上であることが好ましい。
本開示の第8態様に係るインクジェット記録装置は、第1態様から第7態様のいずれかに係るインクジェット記録装置において、乾燥胴の外周面は、最大静止摩擦係数が0.1以上であり、算術平均粗さが10.4μm以下であり、乾燥胴の外周面と接触する記録面のインクの溶剤量が100μg/cm2以上である。乾燥胴の外周面と接触する記録面のインクの溶剤量は、148μg/cm2以下であることがより好ましい。
上記目的を達成するために、本開示の第9態様に係るインクジェット記録装置は、記録媒体の第1の記録面にインクを付与して画像を形成する第1のインクジェットヘッドと、第1の外周面に記録媒体のインクが付与された第1の記録面の反対面である第2の記録面を接触させて記録媒体を加熱する第1の乾燥胴と、記録媒体の表裏を反転させる反転機構と、記録媒体の第2の記録面にインクを付与して画像を形成する第2のインクジェットヘッドと、第2の外周面に記録媒体の第1の記録面を接触させて記録媒体を加熱する第2の乾燥胴と、を備え、第1の乾燥胴において第1の記録面のインクの溶剤量を200μg/cm2以下とし、第2の乾燥胴の第2の外周面は、最大静止摩擦係数が0.54以下であり、算術平均粗さが1.6μm以上である、インクジェット記録装置である。本態様によれば、記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制することができる。
上記目的を達成するために、本開示の第10態様に係る乾燥胴の製造方法は、円筒形状の胴の外周面に凹凸処理を施すことと、凹凸処理が施された外周面に平滑化処理を施し、外周面の最大静止摩擦係数を0.54以下にし、算術平均粗さを1.6μm以上にすることと、を含む乾燥胴の製造方法である。本態様によれば、記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制する乾燥胴を製造することができる。
本開示の第11態様に係る乾燥胴の製造方法は、第10態様に係る乾燥胴の製造方法において、平滑化処理において、胴の外周面の最大高さ粗さを0.35μm以上小さくする。
本開示の第12態様に係る乾燥胴の製造方法は、第10態様又は第11態様に係る乾燥胴の製造方法において、バフ研磨により平滑化処理を施す。
本発明によれば、記録媒体のすべりを抑えつつ乾燥ムラを抑制することができる。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。なお、以下において、基材Sの進行方向を搬送方向といい、搬送方向に直交し、かつ基材Sの記録面と平行な方向を幅方向という。
<インクジェット記録装置>
〔全体構成〕
図1は、インクジェット記録装置10の全体構成図である。インクジェット記録装置10は、長尺のロール状記録媒体である基材Sをいわゆるロールトゥロール方式で搬送し、前処理液を塗布しないシングルパス方式の水性インクジェット印刷で画像を形成する印刷システムである。図1に示すように、インクジェット記録装置10は、給紙ユニット12と、予備乾燥ユニット14と、表面印刷本乾燥ユニット16と、反転ユニット18と、裏面印刷本乾燥ユニット20と、排紙ユニット22と、を備える。
〔全体構成〕
図1は、インクジェット記録装置10の全体構成図である。インクジェット記録装置10は、長尺のロール状記録媒体である基材Sをいわゆるロールトゥロール方式で搬送し、前処理液を塗布しないシングルパス方式の水性インクジェット印刷で画像を形成する印刷システムである。図1に示すように、インクジェット記録装置10は、給紙ユニット12と、予備乾燥ユニット14と、表面印刷本乾燥ユニット16と、反転ユニット18と、裏面印刷本乾燥ユニット20と、排紙ユニット22と、を備える。
給紙ユニット12は、画像が形成される前の基材Sがロール状に巻かれた不図示の送出ロールを備える。給紙ユニット12は、不図示のモータにより送出ロールが回転駆動されることで、画像が形成される前の基材Sを供給する。送出ロールから供給された基材Sは、予備乾燥ユニット14に搬送される。
予備乾燥ユニット14は、不図示の加熱装置により基材Sを搬送しながら加熱し、予備乾燥させる。予備乾燥ユニット14から排出された基材Sは、表面印刷本乾燥ユニット16に搬送される。
表面印刷本乾燥ユニット16は、基材Sを搬送しながら、基材Sの表面(「記録面」の一例、「第1の記録面」の一例)にインクジェットヘッド32(図2参照、「第1のインクジェットヘッド」の一例)により水性インクを塗布し、画像を形成する。また、表面印刷本乾燥ユニット16は、基材Sを搬送しながら、放射加熱部34(図2参照)及び乾燥胴36(図2参照)により基材Sに塗布された水性インクを乾燥させる。表面印刷本乾燥ユニット16から排出された基材Sは、反転ユニット18に搬送される。
反転ユニット18は、不図示のターンバーを含む。ターンバー(「反転機構」の一例)は、基材Sの表裏を反転させる。表裏が反転された基材Sは、裏面印刷本乾燥ユニット20に搬送される。
裏面印刷本乾燥ユニット20は、表面印刷本乾燥ユニット16と同様に構成される。裏面印刷本乾燥ユニット20は、基材Sを搬送しながら、基材Sの裏面(「記録面」の一例、「第2の記録面」の一例)にインクジェットヘッド32(「第2のインクジェットヘッド」の一例)により水性インクを塗布し、画像を形成する。また、裏面印刷本乾燥ユニット20は、基材Sを搬送しながら、放射加熱部34及び乾燥胴36により基材Sに塗布された水性インクを乾燥させる。裏面印刷本乾燥ユニット20から排出された基材Sは、排紙ユニット22に搬送される。
排紙ユニット22は、不図示のモータと接続された不図示の巻取ロールを備える。排紙ユニット22は、モータにより巻取ロールが回転駆動されることで、画像が形成された基材Sを巻取ロールに巻き取らせる。
〔印刷本乾燥ユニット〕
表面印刷本乾燥ユニット16、及び裏面印刷本乾燥ユニット20の構成は同様である。ここでは、印刷本乾燥ユニット60として説明する。
表面印刷本乾燥ユニット16、及び裏面印刷本乾燥ユニット20の構成は同様である。ここでは、印刷本乾燥ユニット60として説明する。
図2は、印刷本乾燥ユニット60の概略を示す構成図である。印刷本乾燥ユニット60は、複数のパスローラ30、インクジェットヘッド32、放射加熱部34、及び乾燥胴36を備える。
印刷本乾燥ユニット60の基材Sの搬送経路には、複数のパスローラ30が配置されている。印刷本乾燥ユニット60の内部に搬入された基材Sは、パスローラ30によって印刷本乾燥ユニット60の内部を搬送されて、印刷本乾燥ユニット60の外部に排出される。
インクジェットヘッド32は、搬送される基材Sの記録面と対向する位置に配置される。基材Sの記録面とは、表面印刷本乾燥ユニット16の場合は基材Sの表面であり、裏面印刷本乾燥ユニット20の場合は基材Sの裏面である。インクジェットヘッド32は、基材Sの記録面に水性インクをインクジェット方式で塗布して画像を形成する液体吐出ヘッドである。インクジェットヘッド32は、搬送される基材Sに対して1回の走査によって画像形成可能なライン型記録ヘッドで構成される。インクジェットヘッド32は、水性インクの吐出口である複数のノズルが二次元配列された不図示のノズル面を備え、ノズル面が基材Sの記録に対向して配置される。
インクジェットヘッド32は、複数のヘッドモジュールを基材Sの幅方向に繋ぎ合わせて構成することができる。インクジェットヘッド32には、不図示のインクタンクから不図示の配管経路を経由して、水性インクが供給される。
水性インクとは、水と水に可溶な溶媒に染料、顔料等の色材とを溶解又は分散させたインクをいう。ここでは、水性インクとして水性顔料インクが用いられる。また、水性インクはワックスを含有する。
基材Sは、パスローラ30に案内されてインクジェットヘッド32と対向する位置から放射加熱部34と対向する位置へ搬送される。
放射加熱部34は、不図示の赤外線ヒータを含む。赤外線ヒータは、基材Sの表面に向けて赤外線を放射することで基材Sを加熱する。放射加熱部34は、基材Sの表面に温風を供給する温風ファンを備えてもよい。
基材Sは、パスローラ30に案内されて放射加熱部34と対向する位置から乾燥胴36へ搬送される。
図3は、乾燥胴36の斜視図である。図3に示すように、乾燥胴36は円筒形状のSUS(Steel Use Stainless)により構成され、回転軸36A、及び外周面36Bを備える。
図2の説明に戻り、基材Sは、乾燥胴36の外周面36Bに巻き掛けられる。乾燥胴36は、内部に設けられたヒータ36Cによって外周面36Bが加熱される。乾燥胴36は、外周面36Bに基材Sを接触させて基材Sを加熱する。また、乾燥胴36は、モータ36Dによって回転軸36Aを中心に回転駆動される。乾燥胴36は、基材Sの記録面とは反対側の面である反対面を外周面36Bに保持して回転軸36Aを中心に回転することで、基材Sを反対面から加熱しながら搬送する。基材Sの反対面とは、表面印刷本乾燥ユニット16の場合は基材Sの裏面であり、裏面印刷本乾燥ユニット20の場合は基材Sの表面である。
乾燥胴36によって加熱された基材Sは、パスローラ30に案内されて乾燥胴36から印刷本乾燥ユニット60の外部に排出される。
〔電気的構成〕
図4は、インクジェット記録装置10の電気的構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置10は、統括制御部50と、搬送制御部52と、予備乾燥制御部54と、印刷制御部56と、乾燥制御部58と、を備える。
図4は、インクジェット記録装置10の電気的構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置10は、統括制御部50と、搬送制御部52と、予備乾燥制御部54と、印刷制御部56と、乾燥制御部58と、を備える。
統括制御部50は、インクジェット記録装置10を統括制御する。統括制御部50は、プロセッサ50Aと、メモリ50Bと、を備える。
プロセッサ50Aは、メモリ50Bに記憶された命令を実行する。プロセッサ50Aのハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の機能部として作用する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、画像処理に特化したプロセッサであるGPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるPLD(Programmable Logic Device)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサ(例えば、複数のFPGA、又はCPUとFPGAの組み合わせ、あるいはCPUとGPUの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の機能部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の機能部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアント又はサーバ等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の機能部として作用させる形態がある。第2に、SoC(System On Chip)等に代表されるように、複数の機能部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の機能部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。
メモリ50Bは、プロセッサ50Aに実行させるための命令を記憶する。メモリ50Bは、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only Memory)を含む。プロセッサ50Aは、RAMを作業領域とし、ROMに記憶された各種のプログラム及びパラメータを使用してソフトウェアを実行し、かつROM等に記憶されたパラメータを使用することで、インクジェット記録装置10を制御するための各種の処理を実行する。
搬送制御部52は、給紙ユニット12のモータ、反転ユニット18のターンバー、及び排紙ユニット22のモータ(「搬送装置」の一例)を制御することで、基材Sに所定の搬送テンション(「張力」の一例)を付与し、基材Sを所定の搬送速度で搬送させる。また、搬送制御部52は、表面印刷本乾燥ユニット16、及び裏面印刷本乾燥ユニット20の乾燥胴36の駆動を制御する。
予備乾燥制御部54は、予備乾燥ユニット14の加熱装置を制御し、基材Sを予備乾燥させる。
印刷制御部56は、表面印刷本乾燥ユニット16、及び裏面印刷本乾燥ユニット20のインクジェットヘッド32を制御し、基材Sに画像を形成させる。また、乾燥制御部58は、表面印刷本乾燥ユニット16、及び裏面印刷本乾燥ユニット20の放射加熱部34、及び乾燥胴36を制御し、基材Sに付与されたインクを乾燥させる。
〔インクジェット記録装置の作用〕
給紙ユニット12から供給された基材Sは、予備乾燥ユニット14に搬送され、予備乾燥される。予備乾燥された基材Sは、表面印刷本乾燥ユニット16に搬送される。
給紙ユニット12から供給された基材Sは、予備乾燥ユニット14に搬送され、予備乾燥される。予備乾燥された基材Sは、表面印刷本乾燥ユニット16に搬送される。
表面印刷本乾燥ユニット16では、基材Sは、パスローラ30に案内されてインクジェットヘッド32と対向する位置に搬送される。インクジェットヘッド32は、基材Sの表面に向けて水性インクの液滴を吐出する。吐出された液滴が基材Sの表面に付着することにより、基材Sの表面に画像が形成される。
続いて、基材Sは、放射加熱部34と対向する位置に搬送される。放射加熱部34は、赤外線ヒータによって基材Sを加熱する。これにより、基材Sの表面に付与された水性インクの乾燥が促進される。
さらに、基材Sは、パスローラ30に案内されて放射加熱部34と対向する位置から乾燥胴36へ搬送される。基材Sは、乾燥胴36の外周面36Bに巻き掛けられる。乾燥胴36は、外周面36Bを基材Sの裏面と接触させて回転することで、基材Sを裏面から加熱しながら搬送させる。これにより、基材Sの表面に付与された水性インクの乾燥が促進される。
表面に付与された水性インクが乾燥した基材Sは、表面印刷本乾燥ユニット16の外部に排出される。
表面印刷本乾燥ユニット16から排出された基材Sは、反転ユニット18に搬送され、ターンバーにより表裏が反転される。表裏が反転された基材Sは、裏面印刷本乾燥ユニット20に搬送される。
裏面印刷本乾燥ユニット20では、基材Sは、パスローラ30に案内されてインクジェットヘッド32と対向する位置に搬送される。インクジェットヘッド32は、基材Sの裏面に向けて水性インクの液滴を吐出する。吐出された液滴が基材Sの裏面に付着することにより、基材Sの裏面に画像が形成される。
続いて、基材Sは、放射加熱部34と対向する位置に搬送される。放射加熱部34は、赤外線ヒータによって基材Sを加熱する。これにより、基材Sの裏面に付与された水性インクの乾燥が促進される。
さらに、基材Sは、パスローラ30に案内されて放射加熱部34と対向する位置から乾燥胴36へ搬送される。基材Sは、乾燥胴36の外周面36Bに巻き掛けられる。乾燥胴36は、外周面36Bを基材Sの表面と接触させて回転することで、基材Sを表面から加熱しながら搬送させる。これにより、基材Sの裏面に付与された水性インクの乾燥が促進される。
裏面に付与された水性インクが乾燥した基材Sは、裏面印刷本乾燥ユニット20の外部に排出される。裏面印刷本乾燥ユニット20から排出された基材Sは、排紙ユニット22に搬送され、巻取ロールに巻き取られる。
以上のように、インクジェット記録装置10は、基材Sを給紙ユニット12、予備乾燥ユニット14、表面印刷本乾燥ユニット16、反転ユニット18、裏面印刷本乾燥ユニット20、排紙ユニット22の順に搬送し、基材Sに対してそれぞれの処理を行わせることで、印刷物を製造する。
<印刷本乾燥ユニットの詳細>
〔乾燥胴の最大静止摩擦係数〕
裏面印刷本乾燥ユニット20の乾燥胴36の外周面36Bの最大静止摩擦係数と、外周面36Bとの接触による基材Sの表面の画像欠陥との関係について調べた。
〔乾燥胴の最大静止摩擦係数〕
裏面印刷本乾燥ユニット20の乾燥胴36の外周面36Bの最大静止摩擦係数と、外周面36Bとの接触による基材Sの表面の画像欠陥との関係について調べた。
ここでは、青ベタ画像を形成した基材Sの表面を乾燥胴36の外周面36Bに面圧0.42[kg/cm2]で擦った際に生じる画像欠陥の程度を評価した。画像欠陥の程度は、下記のように評点した。3点以上が合格である。
5:とても良好
4:良好
3:可
2:悪い
1:とても悪い
4:良好
3:可
2:悪い
1:とても悪い
最大静止摩擦係数は、バフ研磨と砥石研磨との2通りの研磨方法を用いて変更した。最大静止摩擦係数は、基材に対する乾燥胴サンプルを、JIS P 8147:2010に一部準拠した傾斜法によって測定した。
基材は、坪量127[gsm(grams per square meter)]のOKトップコート(王子製紙株式会社製、「トップコート」は登録商標)を使用した。乾燥胴サンプルは、φ100[mm]、長さ1000[mm]の円筒形状である。
図5は、画像欠陥の程度の評価の結果を示すグラフであり、横軸を最大静止摩擦係数、縦軸を画像欠陥の評点としてプロットしたものである。また、図5に示す点線は、各プロット点についての近似曲線である。図5に示すように、最大静止摩擦係数が小さいほど画像欠陥評点がよく、最大静止摩擦係数が0.54以下において合格レベルとなることがわかった。
なお、最大静止摩擦係数は、ポータブル摩擦計 3Dミューズ TYPE37i(新東科学株式会社製)を用いて測定してもよい。この装置によれば、乾燥胴サンプルが不要となる。
〔乾燥胴の表面算術平均粗さ〕
次に、乾燥胴における搬送中の基材のすべりについて検討する。一般的に、ロール搬送の場合、すべりを抑えるためには基材の乾燥胴からの浮上量を小さくすればよい。ここで、基材の乾燥胴からの浮上量h0[μm]は、以下の式1で表すことができる。
次に、乾燥胴における搬送中の基材のすべりについて検討する。一般的に、ロール搬送の場合、すべりを抑えるためには基材の乾燥胴からの浮上量を小さくすればよい。ここで、基材の乾燥胴からの浮上量h0[μm]は、以下の式1で表すことができる。
h0=0.589×R×(6×η×(Ur+Uw)/(T/w))2/3 …(式1)
なお、式1において、Rは乾燥胴の半径[m]、ηは気体粘度[Pa×s]、Tは基材のテンション[N]、wは基材の幅(幅方向の長さ)[m]、Urは乾燥胴の速度[m/分]、Uwは基材の搬送速度[m/分]である。
なお、式1において、Rは乾燥胴の半径[m]、ηは気体粘度[Pa×s]、Tは基材のテンション[N]、wは基材の幅(幅方向の長さ)[m]、Urは乾燥胴の速度[m/分]、Uwは基材の搬送速度[m/分]である。
一般的に、h0<3σを満たせば基材は完全浮上とならない。σは乾燥胴の外周面の合成表面粗さ[μm]であり、以下の式2で表すことができる。
σ=(Rq2+Rw2)1/2 …(式2)
なお、式2において、RqはRaを乾燥胴の外周面の算術平均粗さ[μm]とした場合にRq=Ra×1.25で表される乾燥胴の外周面の二乗平均平方根粗さ[μm]であり、Rwは基材の表面の算術平均粗さ[μm]である。
なお、式2において、RqはRaを乾燥胴の外周面の算術平均粗さ[μm]とした場合にRq=Ra×1.25で表される乾燥胴の外周面の二乗平均平方根粗さ[μm]であり、Rwは基材の表面の算術平均粗さ[μm]である。
式2から、浮上量のキーパラメーターは乾燥胴の外周面の算術平均粗さとなり、算術平均粗さが大きいほどよい。
ここで、インクジェット記録装置10の構成例として、R=0.35[m]、η=0.000018[Pa×s]、T=350[N]、w=0.52[m]、Ur=40[m/分]、Uw=40[m/分]、Rw=1.5[μm]とすると、理論浮上量が完全浮上にならないための乾燥胴の外周面の算術平均粗さRa[μm]は、1.6[μm]以上である。
〔乾燥胴の加工方法〕
外周面の最大静止摩擦係数及び算術平均粗さを変更するための乾燥胴の加工方法(「乾燥胴の製造方法」の一例)は、まず円筒形状の胴の外周面に凹凸処理(ブラスト処理)を施し、次に外周面にめっき処理を施し、最後に外周面に平滑化処理(研磨)を施す。
外周面の最大静止摩擦係数及び算術平均粗さを変更するための乾燥胴の加工方法(「乾燥胴の製造方法」の一例)は、まず円筒形状の胴の外周面に凹凸処理(ブラスト処理)を施し、次に外周面にめっき処理を施し、最後に外周面に平滑化処理(研磨)を施す。
ブラスト処理は、サンドブラスト、ショットブラスト、グリットブラスト、ウェットブラスト等が挙げられる。
研磨方法は、砥石研磨、バフ研磨、バレル研磨、ベルト研磨、ラッピング研磨等が挙げられる。
砥石研磨にはアルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンド、CBN(Cubic Boron Nitride)を使用したものがある。バフ研磨には麻、綿、ウール、スポンジを使用したものがある。
ブラスト処理、及び研磨方法を変更することで、乾燥胴の外周面の最大静止摩擦係数、及び算術平均粗さを変更することができる。例えば、図5に示すように、砥石研磨よりもバフ研磨の方が、最大静止摩擦係数が小さくなる傾向があった。
図6は、乾燥胴の外周面の拡大画像である。図6に示すF6Aは、砥石研磨した外周面の拡大画像であり、図6に示すF6BはF6Aをさらに拡大した画像である。また、図6に示すF6Cは、バフ研磨した外周面の拡大画像であり、図6に示すF6DはF6Cをさらに拡大した画像である。図6に示すように、砥石研磨で加工した外周面よりもバフ研磨で加工した外周面の方が、凹凸が平らになっている。このため、砥石研磨よりもバフ研磨の方が、面圧が小さくなり、最大静止摩擦係数が小さくなったと考えられる。すなわち、乾燥胴の加工方法は、バフ研磨により平滑化処理を施すことが好ましい。
図7は、乾燥胴の外周面の算術平均粗さ[μm]と最大静止摩擦係数との関係を示すグラフである。図7は、外周面を砥石研磨した乾燥胴と外周面をバフ研磨した乾燥胴とについて示している。図7に示す点線は、砥石研磨のプロット点、及びバフ研磨のプロット点についての近似直線である。図7に示すように、砥石研磨では算術平均粗さが大きくなると最大静止摩擦係数も大きくなるが、バフ研磨では算術平均粗さが大きくなっても最大静止摩擦係数は殆ど変化しない。
図8は、平滑化処理前後の乾燥胴の外周面の算術平均粗さを示す表である。図8に示すように、砥石研磨の場合、研磨前後で最大高さ粗さRz[μm]が増加した。一方、バフ研磨の場合、研磨前後で最大高さ粗さRzは0.35[μm]以上小さくなった。すなわち、乾燥胴の加工方法は、バフ研磨の平滑化処理において、胴の外周面の最大高さ粗さを0.35以上小さくすることが好ましい。
〔基材のインクの溶剤量〕
画像形成後、基材Sを放射加熱部34及び乾燥胴36により乾燥させる。乾燥が弱すぎる場合、画像面のべたつきが大きいため、これまで説明した乾燥胴36の対策では十分ではない場合がある。
画像形成後、基材Sを放射加熱部34及び乾燥胴36により乾燥させる。乾燥が弱すぎる場合、画像面のべたつきが大きいため、これまで説明した乾燥胴36の対策では十分ではない場合がある。
外周面をバフ研磨した乾燥胴と外周面を砥石研磨した乾燥胴とについて、白ポツ及びブリスターの発生について評価した。ここでは、基材の記録面のインクの溶剤量を50~300[μg/cm2]に変化させた。なお、各基材においてインクの溶剤は均一に分布している。図9において、白ポツ及びブリスターの発生の評価は、以下のように判定した。A、B、C判定が合格であり、D判定が不合格である。
A:とても良好
B:良好
C:可
D:不可
B:良好
C:可
D:不可
図9は、白ポツ及びブリスターの評価結果を示す表である。図9に示すように、外周面をバフ研磨した乾燥胴では、溶剤量が50~300[μg/cm2]の範囲で白ポツ及びブリスターの発生はC判定以上であった。一方、外周面を砥石研磨した乾燥胴では、溶剤量が300[μg/cm2]、及び250[μg/cm2]において白ポツの発生がD判定であった。
この結果から、乾燥胴の外周面と接触する基材の記録面のインクの溶剤量は200[μg/cm2]以下であることが好ましく、148[μg/cm2]以下であることがより好ましいことが分かった。裏面印刷本乾燥ユニット20の乾燥胴36の外周面36Bと接触する基材Sの表面のインクの溶剤量は、表面印刷本乾燥ユニット16の放射加熱部34及び乾燥胴36によって基材Sを乾燥させることで、所望の溶剤量とすることができる。
インクの溶剤量は少ない方が好ましいが、過乾燥になる場合は、印刷物そのもののブリスター等の品質に関わるため、現実的に溶剤量は50[μg/cm2]以上であることが好ましい。
この溶剤量を満たすため、基材Sの温度が90[℃]以上180[℃]以下の範囲内になるように、放射加熱部34及び乾燥胴36の温度を調整する。すなわち、乾燥胴36は、基材Sが接触している間、基材Sの温度を90[℃]以上180[℃]以下にする。
〔その他の条件〕
金属、非金属を問わず、最大静止摩擦係数は多くの場合0.1以上であることから、乾燥胴36の外周面36Bの最大静止摩擦係数は0.1以上にする。また、乾燥胴36の外周面36Bの算術平均粗さは、図7に示す砥石研磨のプロット点についての近似直線と、最大静止摩擦係数の現実的な値である0.8との交点から求められる10.4[μm]以下にする。ここまで説明した乾燥胴36の外周面36Bの対策は、下記を満たすことで、より有効になる。
金属、非金属を問わず、最大静止摩擦係数は多くの場合0.1以上であることから、乾燥胴36の外周面36Bの最大静止摩擦係数は0.1以上にする。また、乾燥胴36の外周面36Bの算術平均粗さは、図7に示す砥石研磨のプロット点についての近似直線と、最大静止摩擦係数の現実的な値である0.8との交点から求められる10.4[μm]以下にする。ここまで説明した乾燥胴36の外周面36Bの対策は、下記を満たすことで、より有効になる。
インクジェット記録装置10では、基材Sの搬送速度及び用途に応じて基材Sの搬送テンションを50[N/m]以上800[N/m]以下の範囲内で設定している。また、搬送速度及び基材Sの種類に応じて、乾燥胴36の外周面の温度を30[℃]以上300[℃]以下の範囲内で設定している。乾燥胴36は駆動されており、基材Sとの速度差が生じないため、乾燥胴36を従動させる場合よりも画像欠陥は生じづらい。
基材Sは用紙である。用紙とは、インクジェット専用紙に限定されず、塗工紙等のセルロースを主体とした用紙を含む。例えば、基材Sは、アート紙、コート紙、軽量コート紙、キャスト紙、微塗工紙等であってもよい。基材Sは、記録面にインクが付与される前の水分量が1.2%以上14.3%以下であればよい。基材Sの表面に画像を形成する際には、予備乾燥ユニット14によって基材Sの水分量を調整することができる。基材Sの裏面に画像を形成する際には、表面印刷本乾燥ユニット16の放射加熱部34及び乾燥胴36によって基材Sの水分量を調整することができる。
インク中に含有されるワックスの融点は、べたつき低減に重要である。ワックスの融点は、90[℃]以下であればよい。ワックスの融点は常温で泣き出さない(画像の表面にワックスが分離析出しない)程度であれば低い程よいが、低融点のパラフィンワックスの47[℃]以上が妥当である。
以上を満たすインクジェット記録装置10によれば、乾燥胴36において、基材を接触加熱する本来の目的を果たしながら、画像面を傷つけず、かつ、搬送すべりを抑えることができる。
<印刷本乾燥ユニットの変形例>
〔第1の変形例〕
図10は、第1の変形例に係る印刷本乾燥ユニット60Aの概略を示す構成図である。なお、図2と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
〔第1の変形例〕
図10は、第1の変形例に係る印刷本乾燥ユニット60Aの概略を示す構成図である。なお、図2と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
印刷本乾燥ユニット60Aは、インクジェットヘッド32C、32M、32Y、32K、及び印字胴38を備える。
印刷本乾燥ユニット60の基材Sの搬送経路には、複数のパスローラ30が配置されている。印刷本乾燥ユニット60の内部に搬入された基材Sは、パスローラ30によって印字胴38に搬送される。基材Sは、印字胴38の外周面に巻き掛けられる。
印字胴38は、不図示のモータによって不図示の回転軸を中心に回転駆動される。また、印字胴38は、基材Sの記録面とは反対の反対面を外周面に保持して回転軸を中心に回転することで、基材Sを搬送する。外周面には、基材Sを外周面に吸着するための吸着孔が設けられていてもよい。
インクジェットヘッド32C、32M、32Y、32Kは、それぞれシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の水性インクをインクジェット方式で吐出する液体吐出ヘッドである。インクジェットヘッド32C、32M、32Y、32Kの各々は、印字胴38を用いた基材Sの搬送経路に沿って一定の間隔で配置される。
ここでは、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの4色のインクを用いる構成を例示したが、インク色、及び色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。
印字胴38によって搬送され、インクジェットヘッド32C、32M、32Y、32Kによって記録面に画像が形成された基材Sは、乾燥胴36に搬送される。
〔第2の変形例〕
図11は、第2の変形例に係る印刷本乾燥ユニット60Bの概略を示す構成図である。なお、図10と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図11は、第2の変形例に係る印刷本乾燥ユニット60Bの概略を示す構成図である。なお、図10と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
印刷本乾燥ユニット60Bは、枚葉の基材Sの記録面に画像形成するためのユニットであり、第1の乾燥胴361と、第2の乾燥胴362と、冷却部40と、を備える。
印字胴38によって搬送され、インクジェットヘッド32C、32M、32Y、32Kによって記録面に画像が形成された基材Sは、印字胴38から第1の乾燥胴361に受け渡される。
第1の乾燥胴361は、第1の外周面361Bを基材Sの記録面と接触させて回転軸を中心に回転することで、基材Sを記録面から加熱しながら搬送する。水性インクの乾燥が促進された基材Sは、第1の乾燥胴361から第2の乾燥胴362に受け渡される。
第2の乾燥胴362は、第2の外周面362Bを基材Sの記録面とは反対側の反対面と接触させて回転軸を中心に回転することで、基材Sを反対面から加熱しながら搬送する。水性インクの乾燥が促進された基材Sは、第2の乾燥胴362から冷却部40に受け渡される。
冷却部40は、咥え部42と、摺動冷却部材44と、冷風ファン46と、を備える。咥え部42は、第2の乾燥胴362から受け渡された基材Sの先端部を咥え、摺動冷却部材44に沿った搬送経路で基材Sを搬送する。咥え部42によって搬送される基材Sは、記録面が摺動冷却部材44と摺動する。摺動冷却部材44は、基材Sが摺動する面とは反対側から冷風ファン46によって冷却されている。したがって、基材Sは摺動冷却部材44によって冷却され、印刷本乾燥ユニット60Bの外部に排出される。
<その他>
本実施形態では、基材Sとして用紙の例を説明したが、基材Sは樹脂シート、フィルム、その他材質及び形状を問わず、様々な記録媒体を用いることができる。
本実施形態では、基材Sとして用紙の例を説明したが、基材Sは樹脂シート、フィルム、その他材質及び形状を問わず、様々な記録媒体を用いることができる。
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
10…インクジェット記録装置
12…給紙ユニット
14…予備乾燥ユニット
16…表面印刷本乾燥ユニット
18…反転ユニット
20…裏面印刷本乾燥ユニット
22…排紙ユニット
30…パスローラ
32…インクジェットヘッド
32C…インクジェットヘッド
32K…インクジェットヘッド
32M…インクジェットヘッド
32Y…インクジェットヘッド
34…放射加熱部
36…乾燥胴
36A…回転軸
36B…外周面
36C…ヒータ
36D…モータ
38…印字胴
40…冷却部
42…咥え部
44…摺動冷却部材
46…冷風ファン
50…統括制御部
50A…プロセッサ
50B…メモリ
52…搬送制御部
54…予備乾燥制御部
56…印刷制御部
58…乾燥制御部
60…印刷本乾燥ユニット
60A…印刷本乾燥ユニット
60B…印刷本乾燥ユニット
361…第1の乾燥胴
361B…第1の外周面
362…第2の乾燥胴
362B…第2の外周面
S…基材
12…給紙ユニット
14…予備乾燥ユニット
16…表面印刷本乾燥ユニット
18…反転ユニット
20…裏面印刷本乾燥ユニット
22…排紙ユニット
30…パスローラ
32…インクジェットヘッド
32C…インクジェットヘッド
32K…インクジェットヘッド
32M…インクジェットヘッド
32Y…インクジェットヘッド
34…放射加熱部
36…乾燥胴
36A…回転軸
36B…外周面
36C…ヒータ
36D…モータ
38…印字胴
40…冷却部
42…咥え部
44…摺動冷却部材
46…冷風ファン
50…統括制御部
50A…プロセッサ
50B…メモリ
52…搬送制御部
54…予備乾燥制御部
56…印刷制御部
58…乾燥制御部
60…印刷本乾燥ユニット
60A…印刷本乾燥ユニット
60B…印刷本乾燥ユニット
361…第1の乾燥胴
361B…第1の外周面
362…第2の乾燥胴
362B…第2の外周面
S…基材
Claims (12)
- 記録媒体の記録面にインクを付与して画像を形成するインクジェットヘッドと、
外周面に前記記録媒体の前記インクが付与された記録面を接触させて前記記録媒体を加熱する乾燥胴と、
を備え、
前記乾燥胴の外周面は、最大静止摩擦係数が0.54以下であり、算術平均粗さが1.6μm以上であり、
前記乾燥胴の外周面と接触する前記記録面のインクの溶剤量が200μg/cm2以下である、
インクジェット記録装置。 - 前記記録媒体を搬送する搬送装置を備え、
前記搬送装置は、前記記録媒体に50N/m以上800N/m以下の張力を付与する、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記乾燥胴は、ヒータを備え、
前記ヒータは、前記乾燥胴の外周面の温度を30℃以上300℃以下にする、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記乾燥胴は、前記乾燥胴の軸を中心に前記乾燥胴を回転させるモータを備え、
前記乾燥胴は、前記記録媒体を前記外周面に保持して搬送する、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記記録面にインクが付与される前の前記記録媒体の水分量は、1.2%以上14.3%以下である、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記乾燥胴は、前記記録媒体の温度を90℃以上180℃以下にする、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記インクはワックスを含有し、
前記ワックスの融点は90℃以下である、
請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記乾燥胴の外周面は、最大静止摩擦係数が0.1以上であり、算術平均粗さが10.4μm以下であり、
前記乾燥胴の外周面と接触する前記記録面のインクの溶剤量が100μg/cm2以上である、
請求項1から7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。 - 記録媒体の第1の記録面にインクを付与して画像を形成する第1のインクジェットヘッドと、
第1の外周面に前記記録媒体の前記インクが付与された前記第1の記録面の反対面である第2の記録面を接触させて前記記録媒体を加熱する第1の乾燥胴と、
前記記録媒体の表裏を反転させる反転機構と、
前記記録媒体の前記第2の記録面にインクを付与して画像を形成する第2のインクジェットヘッドと、
第2の外周面に前記記録媒体の前記第1の記録面を接触させて前記記録媒体を加熱する第2の乾燥胴と、
を備え、
前記第1の乾燥胴において前記第1の記録面のインクの溶剤量を200μg/cm2以下とし、
前記第2の乾燥胴の第2の外周面は、最大静止摩擦係数が0.54以下であり、算術平均粗さが1.6μm以上である、
インクジェット記録装置。 - 円筒形状の胴の外周面に凹凸処理を施すことと、
前記凹凸処理が施された前記外周面に平滑化処理を施し、前記外周面の最大静止摩擦係数を0.54以下にし、算術平均粗さを1.6μm以上にすることと、
を含む乾燥胴の製造方法。 - 前記平滑化処理において、前記胴の外周面の最大高さ粗さを0.35μm以上小さくする、
請求項10に記載の乾燥胴の製造方法。 - バフ研磨により平滑化処理を施す、
請求項10又は11に記載の乾燥胴の製造方法。
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2023
- 2023-05-26 WO PCT/JP2023/019634 patent/WO2024024252A1/ja unknown
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