(57)【要約】【課題】  様々な画像形成がなされた記録紙においても高速で面均一な乾燥を行い、インクが染み込まない前に素早くインクを乾燥させることのできるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  記録情報にかかわらず、乾燥手段通過前に記録媒体における単面積あたりの水分量が常に一定になるように制御する加湿手段を前記乾燥手段上流に設ける。【選択図】        図１
2006212929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク記録ヘッドから記録媒体上にインクを吐出させ画像を形成した後、前記インク記録ヘッドの搬送方向下流に配置され、一定の加熱能力を発生する１Ｍｈｚ〜１００Ｍｈｚの高周波誘電加熱手段で構成され乾燥手段を備えたインクジェット記録装置において、
記録情報にかかわらず、乾燥手段通過前に記録媒体における単面積あたりの水分量が常に一定になるように制御する加湿手段を前記乾燥手段上流に設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記高周波誘電加熱手段が、搬送方向に対して平行しない方向に並べられた複数の櫛歯上電極であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記加湿手段が画像形成に関係なく水分量を付加させることが可能なインクを飛翔するインク記録ヘッドにより構成された前記加湿手段であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記加湿手段が画像形成を行うインク記録ヘッド下流、前記乾燥手段直前に配置されていることを特徴とする前記請求項１又は３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記インク記録ヘッドが搬送方向に直交した方向に、記録媒体幅方向分のノズルを有する長尺ヘッドであることを特徴とする前記請求項１，３，４いずれかに記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録媒体上に出力されたインクを誘電加熱方式によって、安定して速く乾くようにしたインクジェット方式の記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク記録ヘッドを用いた記録装置において、インク記録ヘッドから用紙等の記録媒体上にインクが飛翔し着弾することにより画像が形成され、用紙はそのまま排紙トレイに排紙され、印字されたインクは自然乾燥によって乾かされていた。
【０００３】
しかしながら、自然乾燥によってインクが乾燥される場合、記録紙に形成された画像（特に写真等のインク打ち込み量（ＤＵＴＹ）の多い画像）等は、インクの乾きがかなり遅いことから、排紙直後に印字部に手を触れると、手にインクが付着することがある。また、排紙時においても、排紙ローラー、排紙紙ガイド等との擦れにより汚れや印字品の低下を招くことがある。
【０００４】
また、記録用紙がインク定着層等を設けてある専用紙においてはインクのにじみはないが、特別な処理がなされていない一般の普通紙においては、インク記録ヘッドから記録紙に印字された直後からインクが記録紙に染みこんでしまい、カラー画像のような複数色を重ねて印字した場合にじみが発生してしまい、きれいな画像を得ることができなかった。
【０００５】
これらの問題点を鑑み、印字部近傍にヒーターを設置する加熱乾燥方法が提案されているが、加熱温度が４０〜７０度前後であることから、インクをある程度乾かすことが可能であるものの、急速な乾燥は困難であった。
【０００６】
また、ヒーターとして熱陰管を使用することも提案されているが、熱陰管を予め熱する必要があるため消費電力が増大したり、応答性に問題があった。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決するために提案されたのが、特許文献１がある。これらの公報に記載された技術内容によれば、本体内で互いに対向は位置された配置された電極板の間に、所定の電気回路により交番電界を形成し、その間を記録紙が通過することで記録用紙上のインクの乾きを促進させる方法が記載されている。
【０００８】
しかしながら同公報には電源電圧１２Ｖ、周波数８Ｍｈｚで交番電界を発生させて乾燥を行っているが、インクを乾燥させるにはエネルギーが十分ではない。また電極が両面に必要であるため蒸発したインクが上側の電極に付着するといった問題があった。
【０００９】
そこで提案されたのが特許文献２、特許文献３の公報である。同公報によれば、マグネトロンからなる高周波加熱手段で構成されヘッド可動範囲で所定の開口部を設ける。また陽極温度を検知して、ラダー上のスロットを調整することで発信出力を制御している。また印字情報に基づき出力を調整することで含水率に見合った加熱条件を設定し含水率の大小に関係なく印字することを可能としている。
【特許文献１】特開平３−１３０１５８号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７９４１号公報
【特許文献３】特開２００１−３０１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、同公報でマグネトロンからなる高周波加熱方式を採用しているが、一般に用いられるマグネトロンでは２．４５Ｇｈｚのマイクロ波を発生させる。マイクロ波においては水分蒸発効率において優れ、波長が短く自由に空間を伝播するといった優位点がある反面、加熱ムラ、電波漏れ、電力半減深度が浅いといった問題があり、印字された記録媒体を均一に乾燥させることが難しく、また特に電磁波の漏れを防ぐための構成が難しいといった問題がある。
【００１１】
また、印字情報に基づきラダー状のスロットにより出力制御を行っているがこの方式の場合、開口領域による調整のため乾燥効率の低下、乾燥領域のムラが発生し、高速で均一な乾燥は不可能である。
【００１２】
また、高周波加熱方式の特徴として、印字部に集中的に過熱され均一な状態になると全体が過熱される。さらに加熱を続けると記録紙の引火を引き起こす。そこで加熱時記録紙の温度を測定しながら制御を行うことも考えられるが、形成された画像乾燥にかかる時間が１秒以下であるため制御することが難しく、引火または未乾燥になることが発生してしまう。しかしながらオンデマンド印刷の場合１枚１枚印字する画像が異なるため制御することが求められている。
【００１３】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、様々な画像形成がなされた記録紙においても高速で面均一な乾燥を行い、インクが染み込まない前に素早くインクを乾燥させることのできるインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明は、長尺インクヘッドを用いた高速印字を行うオンデマンド印刷装置において、瞬間的な乾燥を行い、未乾燥によるローラー、ガイド等の擦過汚れや、染み込みによる画像濃度の低下を防ぎ、また記録紙のインク吸収による膨張に起因した変形を防ぐことを可能にするインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
インク記録ヘッドから記録媒体上にインクを吐出させ画像を形成した後、前記インク記録ヘッドの搬送方向下流に配置され１Ｍｈｚ〜１００Ｍｈｚの高周波誘電加熱手段で構成され乾燥手段を備えたインクジェット記録装置において、
記録情報にかかわらず、乾燥手段通過前に記録媒体における単面積あたりの水分量が常に一定になるように制御する加湿手段を前記乾燥手段上流に設けることを特徴とする。
【００１６】
したがって、乾燥手段においては一定の加熱能力を発生することにより記録紙に形成される画像によらず高速な面均一な乾燥を安定して実現することが可能である。
【００１７】
また、搬送ベルトにおいて、静電気力発生手段が搬送ベルト面に設けられた櫛歯電極であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記高周波誘電加熱手段が、搬送方向に対して平行しない方向に並べられた複数の櫛歯上電極であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記加湿手段が画像形成に関係なく水分量を付加させることが可能なインクを飛翔するインク記録ヘッドにより構成された前記加湿手段であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記加湿手段が画像形成を行うインク記録ヘッド下流、前記乾燥手段直前に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、前記インク記録ヘッドが搬送方向に直交した方向に、記録媒体幅方向分のノズルを有する長尺ヘッドであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、様々な画像形成がなされた記録紙においても高速で面均一な乾燥を行い、インクが染み込まない前に素早くインクを乾燥させることのできる記録装置を提供することが可能である。また、長尺インクヘッドを用いた高速印字を行うオンデマンド印刷装置において、瞬間的な乾燥を行い、未乾燥によるローラー、ガイド等の擦過汚れや、染み込みによる画像濃度の低下を防ぎ、また記録紙のインク吸収による膨張に起因した変形を防ぐことを可能にする記録装置を提供することが可能であり、オンデマンド印刷である１枚１枚異なる画像の印字が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例】
【００２４】
図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態に係る記録装置について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態に係る記録装置の概略断面図であり、図２は本発明の実施の形態に係る乾燥手段の透視斜視図であり、図３は本発明の実施の形態に係るインクの打ち込み量（印字ｄｕｔｙ）と記録紙の誘電率の変化を示したグラフであり、図４は本発明の実施の形態に係る形成画像と記録紙の誘電率を示したグラフである。
【００２６】
はじめに図１において装置構成の概略について説明する。
【００２７】
ヘッド７に対向する位置にある搬送部５は、駆動ローラー３４によって駆動され、従動ローラーである搬送ローラー３２および圧力ローラー３５によって巻架されている搬送ベルト３１によって構成されている。
【００２８】
搬送ローラー３２、駆動ローラー３４は搬送装置フレーム３０に回動可能に取り付けられ、圧力ローラー３５は一端が搬送装置フレーム３０に揺動可能に付けられたアーム５０の他端に回動可能に付けられ、アーム５０がバネ５１によって押圧されることで搬送ベルト３１に張力（１９．６Ｎ）を加している。
【００２９】
搬送ローラー３２下流の位置には、搬送ベルト３１を挟圧するようにして一対の吸着ローラー３３が配置されている。吸着ローラー３３の上側ローラーはバネによって搬送ベルト３１に圧接されることで、記録シートＰを導入する。また、吸着ローラー３３の上側ローラーは本体フレーム（不図示）と導通することで、搬送ベルト３１の表面層３６ｄに蓄積されている電荷を除去している。
【００３０】
記録シートＰが搬送されてくる搬送ベルト３１の入口には、記録シートＰをガイドする上ガイド２７および下ガイド２８が配設されている。また、上ガイド２７には記録シートＰの先端、後端検出をＰＥセンサー（不図示）に伝えるＰＥセンサーレバーが設けられている。
【００３１】
さらに、搬送ローラー３２の記録シート搬送方向における下流側には、画像情報に基づいて画像を形成する記録ヘッド７が設けられている。
【００３２】
上記構成において、搬送ベルト３１に搬送された記録シートＰは、上ガイド２７および下ガイド２８に案内されて、吸着ローラー３３に送られる。このとき、搬送されてきた記録シートＰの先端をＰＥセンサーレバーで検知して記録シートＰの印字位置を求めている。
【００３３】
そして、記録シートＰは後述の紙送りモーター６０によって駆動ローラー３４を介して搬送ベルト３１が回転することで搬送される。
【００３４】
図中、３１は記録シートＰを吸着し保持しつつ移動する搬送ベルトであり、約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚みのポリエチレン、ポリカーボネートなどの合成樹脂からできており、無端ベルト形状をなしている。
【００３５】
５２は所定の高電圧を発生する高圧電源（不図示）に接続された給電ブラシであり、搬送ベルト３１に接合して設けられている。
【００３６】
搬送ベルト３１には後述する吸着力発生手段３６が設けられており、給電ブラシ５２が吸着力発生手段３６に約０．５ｋＶ〜１０ｋＶの電圧を印加することにより、搬送ベルト３１に吸着力が発生する。
【００３７】
搬送ローラー３２、駆動ローラー３４、圧力ローラー３５は搬送ベルト３１を支持し適度な張力を与えるローラーであり、駆動ローラー３４は紙送りモーター６０に結合されている。
【００３８】
また、記録シートＰを搬送ベルト側に押さえ付ける押圧手段としての吸着ローラー３３の上側ローラーが紙押さえローラー支持部材３９に回動可能に取り付けられ、吸着ローラー３３は不図示の付勢手段により搬送ベルト３１側に付勢されている。
【００３９】
５３は搬送ベルト３１の除電手段である除電ブラシである。
【００４０】
上記構成において、給紙部より搬送された記録シートＰは、搬送ローラー３２と吸着ローラー３３とで搬送ベルト３１上に挟持され、搬送ベルト３１側に押さえ付けられる。
【００４１】
そして、給電ブラシ５２から電圧を印加された吸着力発生手段３６の発生する電気力により、記録シートＰが搬送ベルト３１の平面部に吸着される。
【００４２】
搬送ベルト３１に吸着した記録シートＰは記録ヘッド部７へと導かれ、本発明のもっとも特徴たる記録ヘッド７Ｋ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｙと加湿手段４０によって印字、加湿されながら、紙送りモーター６０および駆動ローラー３４により搬送される。
【００４３】
本実施例においては、加湿手段として記録ヘッドを用いている。これは、画像形成するために打ち込まれた各色のインク総量に対して、面積あたりの打ち込み量が予め設定された量にするために打ち込む際に、画像形成ピクセル単位での制御を可能にするのに優れているためである。
【００４４】
また、高速化に伴い、記録紙表面においてインク定着だけでなく処理液を用いて科学的に反応させることにより定着を積極的に行うことが一般に知られているが、これは同時に加湿手段として用いることで更なる向上が可能である。
【００４５】
また、加圧手段としては記録ヘッドに限定するものでなく、塗布ローラー等の手段を用いてもよい。
【００４６】
本実施例では、水成分８０％からなる無色の処理液を用いて、処理液を印字する記録ヘッドを本来画像を形成する記録ヘッド７の下流側、乾燥手段１０の上流側に配置し、画像を形成するために打ち込まれた各色のインク総量に対して、面積あたりの打ち込み量が予め設定された量に均一にする画像を印字することで記録紙の加湿を行っている。
【００４７】
記録ヘッドを用いることにより、画像領域の詳細な設定と、加湿量の管理が容易に行える。
【００４８】
加湿手段を通過した記録紙は、画像にかかわらず単位面積あたり水分量が一定に保たれた状態に維持され、下流に配置された乾燥手段１０に送られる。
【００４９】
次に、本実施例における乾燥手段について説明する。
【００５０】
図２は加湿手段の下流側に位置した乾燥手段の透視斜視図で下図は各電極に印加する電圧を示したグラフであり、これにより高周波加熱を実現するものである。
【００５１】
加湿手段４０から送られてきた記録紙Ｐは搬送ベルト３１により搬送されてくる。記録紙Ｐの搬送ベルトを挟んだ対向する位置に乾燥手段１０が配置されており、乾燥手段１０は位相の異なる高周波電圧を印加する電極１１，１２が櫛歯状に交互に配置されている。本実施例においては、ベルト搬送方向と直角をなす方向に電極が交互に配置され電極の幅が１０ｍｍ間隔２０ｍｍで幅２２０ｍｍで構成されている。その電極を被うようにしてケース１３が配置されている。
【００５２】
各電極には４３ＭＨｚの高周波の交流電流が印加され位相をずらして印加することで電極間に発生する電界の強さを大きくしている。これは、一般に発熱に係わる単位堆積あたりの電力は、電界の強さの２乗、周波数ｆ、比誘電率、誘電正接ｔＴａｎσに比例することが知られているおり、実際電界を大きくすることで加熱効率が向上する。
【００５３】
図３は印字された記録紙のインク打ち込み量（印字ｄｕｔｙ）と打ち込まれた記録紙の誘電率を示したグラフである。このように印字することにより誘電率が増加し、同一電界においても記録紙自体の誘電率が印字された画像により場所により異なり、加熱状態に差が発生する。印字された部分のほうに加熱が集中し初期段階においてインクが加熱され蒸発する。蒸発することにより記録しないの水分が減少し誘電率が減少する。また、印字直後においては、記録紙面上においてインクのほとんどがまだ記録紙に浸透しておらず、その状況で乾燥手段にいたると水分の比誘電率は８０程度であるためインクが集中的に加熱され蒸発することになる。
【００５４】
図４は各種印字画像における記録紙の誘電率の変化状態を示したグラフである。
【００５５】
紙片ａに示すようなグラデーション画像においては、濃部において誘電率が大きく淡部において小さくなるため同一出力を乾燥手段において印字すると濃部にあわせると淡部で発火、淡部にあわせると濃部が未乾燥といった状態を濃淡の状況によっては引き起こす可能性がある。
【００５６】
紙片ｂ、紙片ｃに示すような濃淡のまだら状態においても画像による誘電率の不均一な状態であるとすれば同様である。また、紙片ｃのように電極幅より印字パターン幅が狭い場合は、電極間における記録紙の見かけ上の誘電率が小さくなるため乾燥効率が著しく低下するといった問題が発生する。罫線、文章などの文面からなる画像においてよく発生する現象であるが、その場合電極を搬送方向と直角を成す方向から少し傾けて配置することにより防ぐことが可能である。
【００５７】
本発明のおいて、乾燥手段上流側にある加湿手段により打ち込み量を均一にするため紙片ｄのような画像になり比誘電率も一定値になる。
【００５８】
高速インクジェット印字においては各色インクの合計打ち込み量が７５％ｄｕｔｙで画像形成が可能なインク、記録紙を用いている。これは、乾燥，定着に有利であり，ランニングコスト削減に直接係わるところである。本実施例においては、前記処理液を加湿手段において用いており１／１０程度で化学反応が生じるため、記録紙全体が８２．５％ｄｕｔｙになるように設定しており、不足している部分に関しては加湿手段でインクを打ち込んでいる。
【００５９】
本実施例においては、ベルト搬送速度３００ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で印字搬送されており、乾燥手段通過に約０．６６秒での乾燥を実現するために２Ｋｗの出力で乾燥を行い。３０％ｄの打ち込み量まで乾燥させている。均一な３０％ｄｕｔｙの印字においては、記録紙の水分吸収と膨潤の状況によりその後の搬送時の擦過汚れ、記録紙の波うち形状の発生等抑えることを実現している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態に係る従来技術に係る記録装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る乾燥手段の透視斜視図と印加電圧を示したグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係る印字ｄｕｔｙと誘電率を示したグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る印字パターンと各印字パターにおけると誘電率を示したグラフである。
【図５】従来技術に係る記録装置全体の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
５  搬送部
７  記録ヘッド
７Ｋ  ブラックヘッド
７Ｍ  マゼンタヘッド
７Ｃ  シアンヘッド
７Ｙ  イエローヘッド
１０  乾燥手段
１１  電極１
１２  電極２
１３  ケース
２５  上レジローラー
２６  下レジローラー
２７  上給紙ガイド
２８  下給紙ガイド
３０  搬送装置フレーム
３１  搬送ベルト
３２  搬送ローラー
３３  吸着ローラー
３４  駆動ローラー
３５  圧力ローラー
３６  吸着力発生手段
３８  バネ
４０  加湿手段
５０  アーム
６０  紙送りモーター
Ｐ  記録シート
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図２】
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【図４】
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