説明

シートの乾燥装置およびこれを備えた画像形成装置

【課題】温湿度制御に優れ乾燥効率が高いシート用乾燥装置。
【解決手段】インクが付与されたシートを乾燥させる乾燥装置であって、シートに吹き付けられる空気が循環する循環流路と、循環流路に循環する空気の流れを発生させる発生手段と、循環流路の中に設けられたヒータと、循環流路へ外気を取り込む吸気口と、循環流路の中の空気を排出する排気口と、循環流路を形成するハウジングに対して移動可能に設けられた構造体と、を備え、構造体が移動することで吸気口および排気口の開閉状態が変化する乾燥装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置の画像形成ユニットによってインクが付与されたシートを乾燥する温風加熱方式の乾燥装置に関する。本発明の乾燥装置は、画像記録装置の画像形成ユニットの下流側に配置されて用いられるものであって、画像形成装置と一体型であっても別個のものであってもよい。本願において画像形成装置には、インクジェット方式のシリアルプリンタ、ラインプリンタ、複写機、およびファクシミリ等の種類が含まれるものとする。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置の画像形成ユニットによって記録されたシート(記録紙)上の記録液(インク)を乾燥する方法の1つに、加熱手段によって暖められた空気を記録紙に吹き付ける温風加熱方式がある。温風加熱方式の乾燥装置として、記録紙に吹き付けられた空気はそのまま外部に流出させ、新たに周辺空気を取り込みこれを暖めて温風とする装置と、吹き付けられた空気を再度加熱手段に送り温風として再利用する循環式の装置とが知られている。例えば、特許文献1は、循環のためにファンを利用する循環式の乾燥装置を記載している。循環式の乾燥装置は、周辺空気よりも高温の空気を利用できるため、空気を所定の温度に上昇させるための熱量および時間が少なくて済み、省エネルギーおよびコストの低減が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第5,020,244号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、温風加熱方式の乾燥装置において高い乾燥効果を得るためには、高温低湿の乾燥空気を吹き付けることが望まれる。しかしながら、特許文献1の乾燥装置によると、外気を取り込む開口および内部の空気を外部に排出する排気口が常に開いたままの構造であるため、温度上昇効率が高くなく、空気の温度を早急に高めることが難しい。また、時間が経過するにつれて自然に外部に熱が排出される格好となるため、空気を高温に保つことが困難である。さらに、インクを乾燥させるために利用された温風を所定の循環流路で循環させるものであるため、インクから生じた水分が循環流路に溜まり、連続使用時には温風に含まれる相対湿度が高くなる。そのため連続使用時には結露が発生し、結露滴が記録紙に付着して記録画像を汚し、画像品位の低化を招く恐れがある。
【0005】
そこで、本発明は、循環流路を乾燥に適した温湿度雰囲気にすることで乾燥効率を高め、さらには結露の発生を防ぎ、乾燥効率の低下や画像品位の低化を招く恐れがない乾燥装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する本発明の乾燥装置は、インクが付与されたシートを乾燥させる乾燥装置であって、シートに吹き付けられる空気が循環する循環流路と、循環流路に循環する空気の流れを発生させる発生手段と、循環流路の中に設けられたヒータと、循環流路へ外気を取り込む吸気口と、循環流路の中の空気を排出する排気口と、循環流路を形成するハウジングに対して移動可能に設けられた構造体と、を備え、構造体が移動することで吸気口および排気口の開閉状態が変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、移動可能な構造体により、内部空気の循環機構へ再循環させる循環量と外部へ排出する排気量との空気流量比、および外部空気の内部への吸気量を調整することができる。本発明によれば、循環式乾燥装置内部の温度および湿度を所定の範囲内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の乾燥装置の乾燥処理時の基本的な状態を表す図である。
【図2】本発明の乾燥装置の立ち上げ時の乾燥空気の分岐形態について示す図である。
【図3】本発明の乾燥装置の立ち上げ時の動作プロセスを示すフローチャートである。
【図4】本発明の乾燥装置の乾燥処理終了後の空気の分岐形態について示す図である。
【図5】本発明の乾燥装置の乾燥処理中の動作プロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
(第1の実施形態)
本発明を実施するための最良の形態を図1に基づいて説明する。図1は、シートの乾燥処理時における本発明の乾燥装置の基本的な使用状態を説明する図である。
【0010】
図1を参照して、シートPは駆動ローラ3と搬送ローラ4の圧力によって挟持され、両ローラの回動によって前進する。シートPが紙ガイド1を通過する際、プリントヘッド2がシートPの表面にインクを付与して、画像を形成する。インクが付与されたシートPは搬送ガイド5に移動して、本発明の第1の実施形態の乾燥装置6内の乾燥領域10に進入する。
【0011】
本実施形態において、乾燥装置6(乾燥ユニット)は、画像形成ユニットであるプリントヘッド2、ならびに駆動ローラ3、搬送ローラ4、紙ガイド1および搬送ガイド5等の他の構成部材と共に、画像形成装置を構成している。本発明の乾燥装置は、シートの移動方向において画像形成装置の画像形成ユニットの下流側に配置されて用いられるものであり、本実施形態のように画像形成装置に内蔵されるものに限られず、画像形成装置とは別個に設けられるものであってもよい。
【0012】
乾燥装置6は、そのハウジングの中に空気が循環する循環流路11を有し、循環流路11は、シートPのインク付与面に面して構成された乾燥処理のための乾燥領域10を含む。乾燥装置6のハウジングの内部には、循環する空気の流れを発生させる発生手段としてのファン7と、加熱手段としてのヒータ8が設けられている。ファン7は円筒形の外周に取り付けられた羽根9を有するクロスフローファンである。ファン7が図1における反時計方向に回動することにより、羽根9がファンの回転方向に沿ってファン下部の空気をファン上部に押し上げ、さらに図1における左方向に空気を押し出す。本発明において、ファンは、クロスフローファンとすることが好ましいが、これに限定されるものではなく、軸流ファンまたはシロッコファン等の他のファンを用いることもできる。ヒータ8は印加電圧によって発熱する発熱媒体を有しており、印加電圧を変動させることによってヒータの出力レベルは可変である。ヒータ8は、ファン7によって押し出された空気を加熱し、乾燥装置6内に高温低湿の空気を作る。乾燥空気はファン7の回転の圧力によって乾燥領域10に押し出され、シートPに対して吹き付けられる。
【0013】
循環流路11は乾燥装置6のハウジングと、構造体13とによって形成される。構造体13は、逆L字形状の板体であり、不図示の移動機構によってハウジングに対して上下左右方向に移動可能となっている。構造体13は、乾燥領域10を経由する空気をファン7に向かう方向(循環流路方向)と外気に向かう方向とに分岐する流路分岐部14を有する。構造体13はさらに、ハウジングとの間に外気を吸気する吸気流路12を形成することが可能となっている。構造体13は、循環流路11方向への空気の量(循環量)、外気に向かう方向への空気の量(排気量)、および吸気流路12を経由して装置内部へ吸気される空気の量(吸気量)を調整して、装置内部の空気を所定の温湿度の範囲に保つ。図1において、構造体13は上下左右に移動することにより、構造体13の設定する開口OR、OE、およびOIの開閉状態を制御して、循環量、排気量、および吸気量を変化させる。
【0014】
本実施形態の循環量、排気量および吸気量の調整について、より詳細に説明する。乾燥装置6のハウジングに対して、構造体13を上下方向(第1の方向)に移動させることにより、構造体13の設定する開口ORおよびOEの面積比を変動させて、循環量と排気量との空気流量比を変化させる。構造体13が上方、すなわちシートPと交差する方向においてシートPから離れる方向に移動すると、流路分岐部14も上方に移動する。そのため、循環流路11の開口ORが狭くなって空気の流入量が相対的に減り、循環流路に再循環される空気の循環量は減少する。相補的に、その分、外気方向へ向かう空気の流路の開口すなわち排気口OEが広くなって空気の流入量が相対的に増大し、排気量が増加する。排気口OEから排出された空気は構造体13の下面とシートPとの間を通って外に排出される。逆に、構造体13が下方、すなわちシートPと交差する方向においてシートPに近づく方向に移動すると、流路分岐部14も下方に移動する。そのため、開口ORが広くなって循環流路11に再循環される空気の循環量は増加し、相補的にその分排気口OEが狭くなって排気量が減少する。
【0015】
また、図1において構造体13を左右方向(第1の方向とは別の方向である第2の方向)に移動させることにより、吸気量を変化させることができる。構造体13が図中右方向に移動すると、吸気流路12の開口すなわち吸気口OIが広くなって吸気流路12を通した吸気量は増加する。逆に、構造体13が図中左方向に移動すると、吸気口OIが狭くなって吸気量は減少する。したがって、本実施形態の乾燥装置は、構造体13を図中上下左右方向に適宜移動させて配置することにより、構造体の設定する各開口OR、OE、OIの開閉状態を制御して、3つの空気流量(循環量、排気量、吸気量)を好適に変化させて調整することができる。
【0016】
乾燥装置6の構造体13の動作を図2、図3、図4に基づいて説明する。上述の図1が乾燥処理時における乾燥装置の状態を示す図であったのに対し、図2は、乾燥処理開始前の乾燥装置の立ち上がり時の状態を示す図であり、図4は、乾燥処理終了後の装置停止時の乾燥装置の状態を示す図である。また、図3は、電源を入れてから乾燥処理開始可能な状態となるまでの乾燥装置の立ち上がりの作動プロセスを示すフローである。
【0017】
図2および図3を参照して、ステップS101で、画像形成装置の電源を入れる。本実施形態においては、乾燥装置の電源の入/切は、画像形成装置の電源の入/切と連動して制御される。ステップS102およびS103で、循環流路11内の空気を加熱しながら循環させるように、ヒータ8およびファン7を稼働させる。ステップS102およびS103の順番は、この逆であってもよい。電源を入れる前は乾燥装置内部の空気は外気と等しいため、電源を入れた直後の乾燥装置の立ち上がり時において、素早い温度上昇を与え所望の温湿度をもつ乾燥空気にする必要がある。
【0018】
ステップS104で、乾燥領域10に入ってくる空気のほとんどを循環流路11に送って再循環させるように、構造体13の位置を設定する。すなわち、図中の上下方向において構造体13を下方に配置することにより、排気口OEを絞って排気量を最小にするとともに開口ORを広くして循環量を最大にする。またこのとき、図中の左右方向において構造体13を左側に配置することにより、吸気口OIを絞って吸気量を最小にする。構造体13の位置の設定は、乾燥装置または画像形成装置の内部もしくは外部に設けられたCPUなどの制御部を用いて制御することができ、または手動で行ってもよい。このようにして、乾燥装置の内部を限りなく密閉空間にして、乾燥装置の温度上昇効率を上げる。これにより、乾燥処理を開始するための所定の温湿度条件を満たす空気を素早く作ることが可能となる。この所定の温湿度条件は、周囲環境(温度、相対湿度)、画像形成装置の記録モード(記録速度、記録濃度、シートの種類)といった条件の1つまたは複数に応じて、または依存せずに、適宜設定することができる。所定の温湿度条件は、内部または外部CPUで制御してもよく、あるいは手動で設定してもよい。乾燥装置内外の温湿度は、内外にそれぞれ設けられた温度センサおよび湿度センサによって検出される。
【0019】
ステップS105で、乾燥装置6の内部温度が乾燥処理を開始するための所定の温度以上かどうかを判断する。所定温度未満であれば、ステップS106で、ヒータ8の出力レベルを上げて内部温度を上昇させる。ヒータ8の出力レベル、すなわち熱源の発熱量は、発熱媒体への印加電圧を変更することによって連続的に変更可能である。本実施形態では、ヒータ8の出力レベルは、電源入力時の初期設定値から、段階的に変更される。ステップS105およびS106を繰り返して、内部温度が所定温度以上になったときに、ステップS107に移行する。ステップS107で、乾燥装置6の内部湿度が乾燥処理を開始するための所定湿度以下かどうかを判断する。所定湿度を超えていれば、ステップS108で、ヒータ8の出力レベルをさらに上げて、内部湿度を低減させる。ステップS107、S108を繰り返して内部湿度が所定湿度以下になったときに、ステップS109に移行する。ステップS109で乾燥装置内部を所定の温湿度範囲に維持することによって、乾燥装置の立ち上がり動作が終了し、乾燥処理を開始可能なスタンバイ状態となる。ステップS109における温湿度範囲の維持は、例えばスタンバイ状態が長く継続するときに行われる。乾燥装置内部の温湿度が所定温湿度から乖離した場合に、ヒータの出力レベルを適宜変更することによって、温湿度範囲を維持する。
【0020】
続いて、図4を用いて、乾燥処理終了後の装置停止時の乾燥装置の状態を説明する。画像形成装置による画像の記録が終了した段階において、乾燥装置内部の空気は高温低湿になっており、安全面から内部を素早く冷却する必要がある。前述のように、本実施形態においては、乾燥装置と画像形成装置の電源は連動して制御される。画像形成装置の電源を切ると、乾燥装置においてヒータ8の稼働が停止しファン7の稼働が最大出力となるよう設定されて、内部温度上昇が抑えられる。また、一定時間経過後または内部温度が所定温度以下になった時点で、ファン7の稼働が停止するよう設定される。
【0021】
図4では、乾燥領域10に入ってくる空気のほとんどを外部に排出させる方向に流すように、構造体13の位置が設定されている。すなわち、図中の上下方向において構造体13を上方に配置することにより、排気口OEを広くして排気量を最大にする。これに伴い、開口ORが狭くなり循環量は最小になる。またこのとき、図中の左右方向において構造体13を右側に配置することにより、吸気口OIを広くして吸気量を最大にする。このようにして、乾燥装置の外部の空気を最大限に吸気し、内部の高温空気を最大限に排気することで、素早く冷却することができる。
【0022】
図5は本発明の乾燥装置による乾燥処理の動作プロセスを示すフローチャートである。すなわち、図3で説明した乾燥装置の立ち上げが完了しスタンバイ状態になった後の、乾燥装置の動作を示す。
【0023】
乾燥処理においては、まず、ステップS122で、画像形成装置にあらかじめ設定される記録モード(例えば記録速度、記録濃度、シートの種類)、周囲環境等の初期条件に応じて乾燥に適した温度および相対湿度の範囲(閾値)が設定される。その際、閾値の設定と同時にヒータ8およびファン7の出力や構造体13の配置およびその調整量などの初期的な規定値が設定される。ステップS123で、画像形成装置の画像形成ユニットによってシートPにインクが付与され、インクが付与されたシートPが乾燥装置6内の乾燥領域10に進入して、乾燥処理が開始される。
【0024】
ステップS124で、乾燥装置内部の相対湿度が設定された閾値の範囲内かを判断する。内部相対湿度が閾値の範囲外であれば、ステップS125に移行する。ステップS125で、内部相対湿度と外部相対湿度とを比較する。内部相対湿度が外部相対湿度に対して大きければステップS126に移行する。ステップS126で、構造体13により排気量を増加させ、これに伴い循環量を減少させる。またステップS127で、構造体13により吸気量を増加させる。つまり、外部の低湿空気を多く吸気して内部の高湿空気を排気するように、構造体13の位置を設定して各開口の開閉状態を調整する。ステップS126およびS127は、この逆の順番であってもよく、同時に行ってもよい。次いで、ステップS130に移行する。一方、ステップS125で、内部相対湿度が外部相対湿度に対して小さければ、ステップS128に移行する。ステップS128で、構造体13により排気量を減少させ、これに伴い循環量を増加させる。またステップS129で、吸気量を減少させる。つまり、外部から吸気すれば高湿空気が内部に入るため、これを防止すべく、内部の循環により低湿空気を作るように構造体13の位置を設定して各開口の開閉状態を調整する。ステップS128およびS129は、この逆の順番であってもよく、同時に行ってもよい。次いで、ステップS130に移行する。
【0025】
また、ステップS124で、乾燥装置内部の相対湿度が閾値の範囲内であれば、ステップS130に移行する。
【0026】
ステップS130で、内部温度が閾値の範囲内かを判断する。内部温度が閾値の範囲外であれば、ステップS131に移行する。ステップS131で、内部温度と閾値とを比較する。ステップS131で、内部温度が閾値に対して高ければステップS132に移行する。ステップS132で、ヒータ8の出力を下げて内部温度を低減させ、ステップS134に移行する。一方、ステップS131で、内部温度が閾値に対して低ければ、ステップS133に移行する。ステップS133で、ヒータ8の出力を上げて内部温度を上昇させ、ステップS134に移行する。
【0027】
なお、図には示していないが、ステップS132で内部温度の低減が見られない場合、もしくはステップS133で内部温度の上昇が見られない場合に、ファン7の出力レベルを上げて乾燥装置内部の循環を促すこともできる。ファン7の出力レベル、すなわち空気流量は、印加電圧を変更してファンの回転数を変えることによって変更可能である。
【0028】
ステップS134で、シートPが記録および乾燥処理を受けている状態にあると判断されれば、再びステップS123に戻り、必要に応じて温湿度の制御が行われる。シートPが記録および乾燥処理を受けている状態にないと判断されれば、乾燥処理の動作プロセスを終了する。
【0029】
以上のステップS122からステップS135までの動作プロセスを繰り返すことにより、乾燥装置内部で各初期条件に応じた所定の高温低湿の空気を保つことができる。また、これによって、乾燥装置のエネルギー効率の向上が図れる。
【0030】
(他の実施形態)
上記実施形態では、乾燥装置の電源の入/切は、画像形成装置の電源の入/切と連動して制御されたが、画像形成装置とは個別に乾燥装置の電源の入/切を行ってもよい。
【0031】
上記実施形態では、ステップS122からステップS135までの動作プロセスにおいて、乾燥装置内部の温湿度に基づいて構造体13を制御しているが、温度および湿度のどちらか一方を基に構造体13を制御してもよい。
【0032】
上記実施形態の動作プロセスでは、初期設定した閾値および構造体13の調整量が固定される。そのため、画像形成に用いる単位面積当たりのインク付与量(以下、単にインクの付与量という)、記録速度、シートの種類等の変更があった場合に、乾燥不良または過乾燥によるエネルギー損失が生じる恐れがある。したがって、それらの変更があった場合に、閾値の再設定と構造体の調整量等の規定値を変更するプロセスを設けることで、より効率的な乾燥を行うことができる。
【0033】
例えば、シートに付与されるインク付与量の設定に応じてリアルタイムに構造体の調整量を変更する。インク付与量が増加した場合は、水分の蒸発量が増えるため乾燥装置内部で高湿の空気が生成されやすく、乾燥効果が低下して乾燥不良が生じ得る。その場合は、乾燥装置の排気量および吸気量の増加幅を一定量大きくすることにより、内部の高湿空気を素早く外部の低湿空気と入れ替える(図5、ステップS126、S127参照)。
【0034】
シートの種類に対しては、その種類により乾燥性に違いがあるため、シートの種類の変更に応じて初期設定値である内部温湿度の閾値を再設定する(図5、ステップS122参照)。例えば、乾燥しにくいシートに変更した場合、より高温で低湿の閾値に再設定することで、乾燥不良を防ぎ、良好な乾燥効果を得ることができる。
【0035】
画像形成装置の記録速度に対しては、高速化に伴って乾燥不良となり得る。例えば記録速度が速くなった場合は、より高温および低湿の温湿度に閾値を再設定することで、乾燥不良を防ぎ、良好な乾燥効果を得ることができる(図5、ステップS122参照)。
【0036】
(構造体の他の形態)
本実施形態では、構造体の直進的な移動により循環量/排気量および吸気量を調整する例を示したが、例えば、構造体の移動は回動によるものであってもよい。また、本実施形態の構造体は、空気の循環量と排気量とを相補的に変動させることができる構成を有しているが、これに限定されるものではなく、これらを個別に設定する構成であってもよい。また、本実施形態の構造体は、図中L字形状をしているが、これに限定されず、例えばU字形状その他の形状であることができる。
【符号の説明】
【0037】
1 紙ガイド
2 プリントヘッド
3 駆動ローラ
4 搬送ローラ
5 搬送ガイド
6 乾燥装置
7 ファン
8 ヒータ
9 羽根
10 乾燥領域
11 循環流路
12 吸気流路
13 構造体
14 流路分岐部
E 開口(排気口)
I 開口(吸気口)
R 開口
P シート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクが付与されたシートを乾燥させる乾燥装置であって、
前記シートに吹き付けられる空気が循環する循環流路と、
前記循環流路に循環する空気の流れを発生させる発生手段と、
前記循環流路の中に設けられたヒータと、
前記循環流路へ外気を取り込む吸気口と、
前記循環流路の中の空気を排出する排気口と、
前記循環流路を形成するハウジングに対して移動可能に設けられた構造体と、
を備え、前記構造体が移動することで前記吸気口および前記排気口の開閉状態が変化することを特徴とする乾燥装置。
【請求項2】
前記構造体は、前記循環流路の空気を前記循環流路で再循環させる方向と前記排気口に向かう方向とに分岐する分岐部を有し、前記構造体が第1の方向に移動することで分岐される空気の流量比が変化することを特徴とする請求項1記載の乾燥装置。
【請求項3】
前記構造体は、前記ハウジングとの間で前記吸気口から前記循環流路へ外気を取り込む吸気流路を形成することが可能であり、前記構造体が第1の方向とは別の第2の方向に移動することで前記吸気口から取り込まれる空気の流量が変化することを特徴とする請求項2記載の乾燥装置。
【請求項4】
前記第1の方向は前記シートと交差する方向であり、前記構造体を前記シートから離れる方向に移動させると、前記排気口から排出された空気が前記構造体の下面とシートとの間を通って外に排出されることを特徴とする請求項2または3に記載の乾燥装置。
【請求項5】
前記循環流路の温度と相対湿度の少なくとも一方に応じて前記構造体の移動を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項6】
インク付与量、記録速度およびシートの種類の少なくとも1つに応じて前記構造体の移動を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項7】
前記制御手段は、前記ヒータの出力と前記発生手段の出力とを制御することを特徴とする請求項5または6に記載の乾燥装置。
【請求項8】
シートにインクを付与する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットによってインクが付与されたシートを乾燥させる乾燥ユニットと
を有し、前記乾燥ユニットは
前記シートに吹き付けられる空気が循環する循環流路と、
前記循環流路に循環する空気の流れを発生させる発生手段と、
前記循環流路の中に設けられたヒータと、
前記循環流路へ外気を取り込む吸気口と、
前記循環流路の中の空気を排出する排気口と、
前記循環流路を形成するハウジングに対して移動可能に設けられた構造体と、
を備え、前記構造体が移動することで前記吸気口および前記排気口の開閉状態が変化することを特徴とする、画像形成装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2013−29268(P2013−29268A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−166324(P2011−166324)
【出願日】平成23年7月29日(2011.7.29)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】