JP2011104863A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録部、加湿部、乾燥部を含めたインクジェット記録装置のトータルシステムにおけるエネルギ効率の向上。
【解決手段】 加湿気体を生成する加湿部と、記録部でシートに付与されたインクを乾燥させる乾燥部と、乾燥部から排出された気体を加湿部と記録部の少なくとも一方に供給するための第１ダクトと、加湿部で生成された加湿気体を記録部に供給するための第２ダクトとを有する。
【選択図】 図７

Description

本発明はインクジェット方式の記録装置に関する。

ライン型インクジェット記録装置では、記録領域の全幅にわたってノズル列が形成されたライン型記録ヘッドが用いられる。ノズル列の中で使用頻度の低いノズルは、ノズル内のインクの揮発成分が蒸発してインク粘度が上昇していく。インク粘度が上昇が進むとそのノズルが吐出不能になる畏れがある。

この課題に対して、記録ヘッドのノズルの近傍に加湿気体（空気）を与えて、インクの揮発成分の蒸発を抑える試みがなされている。例えば、特許文献１には、記録ヘッドとシートの間の隙間に向けて加湿気体を供給する加湿部を備えた記録装置が開示される。

特開２００６−４４０２１号公報

加湿気体を生成するには大きなエネルギを必要とする。ノズル付近に与えられた加湿気体をそのまま機外に排出して捨ててしまってはエネルギの損失が大きい。そこで、特許文献１の図９の実施例では、ノズル付近を通過した加湿気体を再び加湿部に導いて再利用するためのダクトを設けて循環系を構成している。

しかし、これはあくまで加湿部のみに着目した局所的な循環系であって、記録装置のシステム全体としては、さらなるエネルギ効率向上の余地がある。

本発明は上述の課題の認識にもとづいてなされたものである。本発明の目的の一つは、記録部、加湿部、乾燥部を含めたインクジェット記録装置のトータルシステムにおけるエネルギ効率の向上である。

上記課題を解決する本発明の記録装置は、インクジェット方式の記録ヘッドを用いてシートにインクを付与して記録を行なう記録部と、加湿気体を生成する加湿部と、前記記録部で前記シートに付与されたインクを乾燥させる乾燥部と、前記乾燥部から排出された気体を、前記加湿部と前記記録部の少なくとも一方に供給するための第１ダクトと前記加湿部で生成された前記加湿気体を前記記録部に供給するための第２ダクトとを有することを特徴とする。

本発明によれば、乾燥部から排気される比較的高湿の気体をそのまま機外に放出することなく、加湿部と記録部の少なくとも一方に還流させて、加湿気体の生成の補助として利用することができる。これにより、記録部、加湿部、乾燥部を含めたインクジェット記録装置のトータルシステムにおけるエネルギ効率が大きく向上する。

本発明の第１実施形態の記録装置の記録装置全体の構成を示す斜視図 記録装置の内部構成を示す断面図 乾燥部の内部構成を示す断面図 排気ダクトの動作を示すの図 記録部、乾燥部、加湿部の接続関係を示す図 加湿部の内部構成を示す断面図 各実施形態での気体循環システムの概念を示すブロック図

図１は本発明の第１実施形態に係る記録装置の全体構成を示す斜視図である。記録装置１は、シートの記録時における搬送方向の上流側から下流側に沿って、給紙部２３、記録部４、カッタ部２２、乾燥部５、インクタンク部２６、制御部７、排紙部８を備える。更に、記録部４、乾燥部５に隣接して、混合室１４とバッファ部２０からなる加湿部１７を備える。加湿部１７には３つのダクト（１０、２９、４０）が接続されている。

図２は、図１の記録装置１の内部構成を示す断面図である。給紙部２３は、ロール状に巻かれたシート３を回転可能に保持する。なお、本例では記録媒体であるシート３は連続紙であるが、カット紙としてもよい。給紙部２３は、シート３を引き出して、シート搬送方向（Ｙ方向、第１方向という）の下流側に供給するための送り機構を有している。

記録部４は、異なるインク色にそれぞれ対応した複数の記録ヘッド２を備える。本例ではＣＭＹＫの４色に対応した４つの記録ヘッドとしているが、色数はこれには限定されない。各色のインクはインクタンク部２６からそれぞれインクチューブを介して記録ヘッド２に供給される。複数の記録ヘッド２のそれぞれは、使用が想定されるシートの最大幅をカバーする範囲で、インクジェット方式のノズル列が形成されたライン型の記録ヘッドである。ノズル列の並び方向は、第１方向と交差する（本例では直角）方向（Ｘ方向、第２方向というである。ノズル列は単位のノズルチップが千鳥配列等の規則的な配列によって幅方向全域に渡って形成されたもの、一列が幅方向全域に渡って形成されたもの、いずれであってもよい。インクジェット方式は、発熱素子を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式等を採用することができる。

記録部４は、記録ヘッド２に対向してシート搬送路が横切っており、シート搬送路に沿ってシートを搬送するための搬送機構を有している。搬送機構は、シート搬送路に沿って並べられた複数の搬送ローラと、隣り合う搬送ローラの間でシート３を支持する支持面を持ったプラテンを備える。複数の記録ヘッド２および搬送機構は筐体２１の中の略閉空間内に収容されている。

カッタ部２２は、記録部４で記録された連続したシートを所定のサイズごとにカットするためのユニットであり、カッタ機構が設けられている。乾燥部５は、カットされたシートのインクを短時間で乾燥させるためのユニットであり、ヒータと経路に沿って並べられた複数の搬送ローラが設けられている。排紙部８は、乾燥部５から排出されたカット済みのシートを収容するもので、複数のシートが積み重ねられていく。制御部７は、記録装置１全体の各種制御や駆動を司るコントローラであり、ＣＰＵ、メモリ、各種Ｉ／Ｏインターフェースを備える。

乾燥部５の詳細について説明する。図３は、乾燥部５の内部構成を示す断面図である。乾燥部５は、シート３上に吐出されたインクを乾燥させるための温風Ａを吹き出す温風装置９を備えている。温風装置９は、気体を加熱するヒータ２４と気流を発生させるファン２５を有し、加熱された気体（温風）はノズルからシート３のインクが付与された面に吹き出す。シート３は搬送ローラ３５により移動しながら吹き付けられた温風によって乾燥促進が図られる。また、乾燥部５の内部には、乾燥部５内部の湿度情報を取得する手段として湿度センサ３２が設けられている。湿度センサ３２は湿度をダイレクトに検出するタイプのほか、温度を検出することで間接的に湿度情報を得るタイプであってもよい。

インク打ち込み量の多い（記録デューティが大きい）画像、例えば写真画像を連続して記録すると、記録ヘッド２から吐出される単位時間あたりのインク量が増大する。そのため、乾燥部５において、シートに付着したインクを乾燥する際には、発生する多量の水分蒸発により乾燥部５内の湿度が高くなる。例えば、乾燥部５内の湿度が温風設定温度（本実施例では８０°Ｃ）で２０％を超えるような高湿状態になると、シートに温風を吹き当ててもインク蒸発がなされ難くなる。したがって、このような高湿状態に達する前に、乾燥部５の内部気体の湿度を低下させる必要になる。

排気ダクト１０は乾燥部５に接続され、乾燥部内の高湿気体を排気するようになっている。図３、図４に示すように、排気ダクト１０は、第１ダクト１８と第４ダクト１９の２つを有し、後述する弁１５の作動状態によって、いずれか一方のダクトを排気先として選択することができるようになっている。通常は第４ダクト１９に排気されるように弁１５の向きが設定される。

第１ダクト１８は後述する混合室１４に接続されている。その経路途中にはフィルタ３０が設けられている。第４ダクト１９は排出した気体が再び乾燥部５に再導入されるように乾燥部５に接続されている。その経路途中にはフィルタ３１が設けられている。更に第４ダクト１９の経路途中には小さな孔部２７が設けられている。排気気体が第４ダクト１９を通過中、一部の気体は孔部２７を通してダクト内気体よりも相対的に低湿である外気（記録装置１の内部空間）との入れ換えを行なわれる。すなわち、高湿の排気気体の一部が記録装置１の内部空間に放出されて、再度乾燥部５に戻るので、乾燥部５内部の湿度を若干下げることが可能である。

図４（ａ）は弁１５が第１ダクト、第２ダクトのいずれも塞いでいない状態を示す。図４（ｂ）は弁１５が第２ダクトを塞いで第１ダクト１８を選択した状態を示す。図４（ｃ）は弁１５が第１ダクトを塞いで第２ダクトを選択した状態を示す。弁１５は、乾燥部５から排出される気体の流通を制御するための機構である。弁１５により乾燥部５から記録部４への気体の供給が制御される。弁１５は、モータとギアから構成される切替機構３３により支軸を中心に回動可能であり、制御部７によって回動が制御される。図４（ｂ）、図４（ｃ）のいずれかの状態が選択される。弁１５の状態は、切替機構３３の回転位相を検知するセンサ３４（フォトインタラプタ等）を用いて検知される。このように、排気ダクト１０を構成する第１ダクト１８と第４ダクト１９は隣接して配置され、単一の弁１５の回動動作でいずれかの経路に排気されるよう切替えることができる。このため、切替動作が高速で且つシンプルな構造で実現される。

図５は、記録部４、乾燥部５、加湿部１７のダクトでの接続関係を示す図である。加湿部１７で加湿気体（加湿空気）を生成して、記録ヘッド２のノズル列の近傍に加湿気体を供給する。ノズル先端は流れる加湿気体によって保湿されるので、ノズル内のインクの蒸発および乾燥が抑制され、非使用時間が長くてもノズル内でインクが固着して不吐出になることを抑制することができる。

加湿部１７は、加湿気体を生成する混合室１４と、生成された加湿気体を所定の温湿度に保ちながら蓄積するバッファ部２０とから構成される。バッファ部２０と記録部４とは第２ダクト２９によって接続されている。第２ダクト２９の一端はバッファ部２０に接続され、他端は記録部４の筐体２１の側面に設けられた導入口である開口３６に接続されている。加湿部１７から送り出された加湿気体は、第２ダクト２９を通って開口３６から筐体２１の内部空間に導入される。筐体２１における開口３６の位置は、シート搬送方向において複数の記録ヘッド２のうちシート搬送方向最上流の記録ヘッドとシートとの隙間に加湿気体が導入されるような位置（図２参照）である。これは、導入された加湿気体がシートが搬送される方向に沿って上流から下流に、複数の記録ヘッド２とシート表面との隙間をスムーズに流れるようにするためである。記録部４には更に排出口である開口３９が形成され、開口３９には第３ダクト４０の一端が接続されている。第３ダクト４０の他端は混合室１４に接続されている。筐体２１における開口３９の位置は、シート搬送方向において複数の記録ヘッド２の最下流の記録ヘッドよりも下流側の位置である（図２参照）。これは、上流から下流に複数の記録ヘッド２とシート表面との隙間を流れた加湿気体をスムーズに筐体２１から排出するためである。第２ダクト２９を介して記録部４に導入された加湿気体は、第３ダクト４０から排出されて、再利用（リサイクル）のために混合室１４に還流気体として再導入される。すななち、記録部４から排出された気体は第３ダクト４０を通して加湿部１７に導入される。

図６は加湿部１７の具体的な内部構成を示す断面図である。加湿部１７は混合室１４とバッファ部２０を備え、混合室１４は気化式で加湿気体を生成するチャンバである。混合室１４は、吸水部材４２が貼り付けられた円盤４１を有し、円盤４１は軸４３を中心に駆動機構により回転するようになっている。なお、円盤４１自体の材質を高い吸水性の吸水材質で構成するようにしてもよい。円盤４１の一部は水槽４５の下部に貯められた水４７に接している。円盤４１が回転することで吸水部材４２の全体が吸水されていく。乾燥部５から第１ダクト１８を経て供給された気体は、ファン４６で混合室１４内で気流を発生する。また、混合室１４には第３ダクト４０からも再利用のための気体も導入され、混合室１４内で混合される。ファン４６による気流はヒータ５１で加熱され、回転する円盤４１の吸水部材４２に当たりながら通過する。このとき、吸水部材４２の水分の一部が気体に移動して加湿気体が生成される。混合室１４の加湿能力は、円盤４１の回転速度、ファン４６の回転数、ヒータ５１の発熱量によって調整可能である。図示しない湿度センサの検出に基づいて適切な湿度の加湿気体が生成されるように、制御部７によって加湿能力がフィードバック制御がなされる。なお、加湿部１７の形態は本実施形態のものに限らず、気化式、水噴霧式、蒸気式などの周知の方式のものを用いてもよい。気化式には、本実施形態の回転式の他に、透湿膜式、滴下浸透式、毛細管式などがある。水噴霧式には、超音波式、遠心式、高圧スプレー式、２流体噴霧式などがある。蒸気式には、蒸気配管式、電熱式、電極式などがある。

バッファ部２０は、混合室１４で生成された加湿気体を所定の温湿度に保ちながら貯蔵するチャンバである。混合室１４で生成された加湿気体は気流となって供給ダクト５２とファン５３を通ってバッファ部２０に導入される。バッファ部２０に溜められた加湿気体は、必要に応じてヒータ５４で加温しながら一定温湿度で貯蔵される。バッファ部２０に溜められた加湿気体は、ファン５５によって第２ダクト２９を通して送り出される。

図７（ａ）は、本実施形態の記録装置１の気体循環システムの概念を示すブロックである。乾燥部５と加湿部１７の混合室１４とは第１ダクト１８で接続されている。乾燥部５には第４ダクト１９の排気側と導入側が接続されている。第１ダクト１８と第４ダクト１９は上述した弁１５により排出先として一方が選択される。混合室１４で生成された加湿気体はバッファ部２０に導入される。バッファ部２０と記録部４とは第２ダクト２９で接続されている。記録部４と混合室１４とは第３ダクト４０で接続されている。

通常は、弁１５は第４ダクト１９側になっている。乾燥部５での湿度情報を湿度センサ３２で取得して、検知結果が所定値よりも高湿であると判断された場合は、弁１５が第１ダクト１８側に切替えられる。乾燥部５で発生した湿度の高い気体は、気流ＡＦ１となって、第１ダクト１８から混合室１４に導入されて混合され、加湿部１７での加湿気体の生成の補助として利用される。バッファ部２０からは気流ＡＦ２として、第２ダクト２９から記録部４に導入される。また、記録部４の加湿気体は、第３ダクト４０から気流ＲＦとして混合室１４に導入されて混合され、加湿部１７での加湿気体の生成の補助として利用される。つまり、乾燥部５から排出された水分と記録部４から排出された水分が二重に加湿に再利用される。このため、低消費電力で且つ短時間に所望の加湿気体を生成することが可能な、エネルギ利用効率が極めて高いシステム構成となっている。殊に、本実施形態の記録部４は、長尺のノズル列の記録ヘッド２が複数あるので、大きな流量の加湿気体が必要である。そのため、本システムを適用した場合、しない場合に較べての消費電力の低減効果は大きい。加えて、記録装置１の設置環境に加湿気体を大量に放出することがないので、設置環境の湿度上昇も抑制される。

なお、湿度センサ３２の設置位置は、乾燥部５に限らず、第１ダクト１８、第４ダクト１９であってもよい。更には、混合室１４、バッファ部２０、第２ダクト２９、記録部４であってもよい。すなわち、乾燥部、加湿部、記録部、いずれかのダクトの少なくともいずれかにおける湿度情報を取得するための手段を設けて、取得した湿度情報に応じて弁１５の開閉を制御するようにすればよい。更に、弁１５の制御は、記録部４における記録の記録デューティに応じて開閉制御するようにしてもよい。

図７（ｂ）は、本発明の第２実施形態の記録装置における気体循環システムの概念を示すブロックである。上述の第１実施形態と同様の構成要素については図中同一符号を付して説明を省略する。

この構成では、乾燥部５と記録部４とが第１ダクト３７で接続されている。すなわち、乾燥部５で発生した湿度の高い気体は、加湿部１７ではなく、第１ダクト３７を経て気流ＡＦ１として、直接記録部４に導入される。第１ダクト３７と第４ダクト１９は上述の図４のものと同様の弁１５により一方が選択される。加湿部１７で生成された加湿気体は、第２ダクト２９を経て気流ＡＦ２として記録部４に導入される。このように、乾燥部５から排気される気体と、加湿部１７で生成される加湿気体の両方が並行して記録部４に導入されので、加湿部１７単独で加湿気体を生成するよりも省エネルギになる。また、記録部４と混合室１４とは第３ダクト４０で接続され、気流ＲＦとして還流され、加湿気体の再利用がなされる。以上の構成により、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図７（ｃ）は本発明の第３実施形態の記録装置における気体循環システムの概念を示すブロックである。上述の第１実施形態と同様の構成要素については図中同一符号を付して説明を省略する。

乾燥部５から排気された気体は、二股に分かれて２系統の第１ダクト１８および第１ダクト３７で送られる。一方の第１ダクト１８は混合室に接続され、他方の第１ダクト３７は記録部４に接続されている。すなわち、乾燥部５で発生した湿度の高い気体は加湿部１７（気流ＡＦ２）と共に記録部４（気流ＡＦ１）にも導入される。第１ダクト３７と第４ダクト１９は上述の図４のものと同様の弁１５により一方が選択される。加湿部１７で生成された加湿気体は、第２ダクト２９を経て気流ＡＦ３として記録部４に導入される。また、記録部４と混合室１４とは第３ダクト４０で接続され、気流ＲＦとして還流され、加湿気体の再利用がなされる。

図７（ｃ）の構成は、図７（ａ）と図７（ｂ）を組み合わせたものといえる。加湿部１７で生成した加湿気体を供給する前に、予め第１ダクト３７によって乾燥部５の排気を記録部４に導入して、記録ヘッド２や筐体２１の温度を高めておくことができる。このプレヒートにより装置起動直後において、記録ヘッド２や筐体２１が冷えた状態のまま加湿部１７から高湿の加湿気体を送った場合に生じ得る結露を防ぐことができる。もし結露が生じると、記録ヘッド２の不吐出やシートへの水滴落下などあり得るが、未然に防ぐことができる。加えて、記録装置の内部で発生する熱を効率的に使うことで、設置環境が寒冷な場合の立上げ時間を短縮することができる。

図７（ａ）〜（ｃ）の構成はいずれも、乾燥部５から排出された気体は、第１ダクトを通して加湿部１７と記録部４の少なくとも一方に供給され、且つ、加湿部１７で生成された加湿気体は第２ダクト２９を通して記録部４に供給される。この構成により、乾燥部５から排気される比較的高湿の気体をそのまま機外に放出することなく、加湿部１７と記録部４の少なくとも一方に還流させて、加湿気体の生成の補助として利用することができる。これにより、記録部４、加湿部１７、乾燥部５を含めたインクジェット記録装置のトータルシステムにおけるエネルギ効率が大きく向上する。加えて、記録部４から排出された気体は第３ダクト４０を通して加湿部１７に導入され再利用されるので、全体としてのエネルギ効率は非常に高い。

２ 記録ヘッド
３ シート
４ 記録部
５ 乾燥部
７ 制御部
１０ 排気ダクト
１４ 混合室
１７ 加湿部
１８ 第１ダクト
１９ 第４ダクト
２０ バッファ部
２９ 第２ダクト
４０ 第３ダクト

Claims (10)

1. インクジェット方式の記録ヘッドを用いてシートにインクを付与して記録を行なう記録部と、
   加湿気体を生成する加湿部と、
   前記記録部で前記シートに付与されたインクを乾燥させる乾燥部と、
   前記乾燥部から排出された気体を、前記加湿部と前記記録部の少なくとも一方に供給するための第１ダクトと
   前記加湿部で生成された前記加湿気体を前記記録部に供給するための第２ダクトと、
   を有することを特徴とする記録装置。
2. 前記加湿部は気化式、水噴霧式または蒸気式で前記加湿気体を生成するチャンバを有し、前記チャンバに前記第１ダクトが接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の記録装置。
3. 前記加湿部はバッファ部を有し、前記チャンバで生成された前記加湿気体は前記バッファ部に導入され、前記乾燥部と前記チャンバとは前記第１ダクトで接続され、前記バッファ部と前記記録部とは前記第２ダクトで接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の記録装置。
4. 前記記録部と前記加湿部とを接続する第３ダクトを更に有し、前記記録部から排出された気体は前記第３ダクトを通して前記加湿部に導入されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の記録装置。
5. 前記乾燥部から排出された気体を前記乾燥部に再導入するための、経路途中に孔部が形成された第４ダクトを更に有し、前記第１ダクトと前記第４ダクトのいずれかに前記乾燥部から排出した気体が送られることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の記録装置。
6. 前記乾燥部から排出される気体の流通を制御する弁が設けられ、前記弁により前記乾燥部から前記加湿部と前記記録部の少なくとも一方への気体の供給が制御されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の記録装置。
7. 前記乾燥部、前記加湿部、前記記録部、前記第１ダクト、前記第２ダクトの少なくともいずれかにおける湿度情報を取得する手段を有し、取得した湿度情報に応じて前記弁が制御されることを特徴とする、請求項６に記載の記録装置。
8. 前記記録部における記録の記録デューティに応じて前記弁が制御されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の記録装置。
9. 前記記録部は複数の前記記録ヘッドを収容する筐体を有し、前記筐体に設けられた導入口に前記第２ダクトが接続され、前記導入口の位置は、シート搬送方向において複数の前記記録ヘッドのうち最上流の記録ヘッドと前記シートとの隙間に加湿気体が導入されるような位置であることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の記録装置。
10. 前記記録部と前記加湿部とを接続する第３ダクトの一端が前記筐体に設けられた排出口に接続され、前記排出口の位置は、シート搬送方向において複数の前記記録ヘッドの最下流の記録ヘッドよりも下流側の位置であることを特徴とする、請求項９に記載の記録装置。

Images