乾燥装置、プリンタ
【課題】被乾燥体を素早く乾燥させることができる乾燥装置及び印刷品質が良好で高速印刷が可能プリンタを提供する。
【解決手段】本発明の乾燥装置は、紙にマイクロ波を放射するマイクロ波ヘッド５０が、平行に配置される一対の極板５１Ａ，５２Ａを備え、一対の極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、一対の極板５１Ａ，５２Ａ間を紙が通過することで当該紙を乾燥する構成となっている（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５となっている。また、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【解決手段】本発明の乾燥装置は、紙にマイクロ波を放射するマイクロ波ヘッド５０が、平行に配置される一対の極板５１Ａ，５２Ａを備え、一対の極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、一対の極板５１Ａ，５２Ａ間を紙が通過することで当該紙を乾燥する構成となっている（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５となっている。また、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥装置及びこれを備えたプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタの印刷の高速化、高精細化には、塗布したインクが充分乾燥する前に更にインクが塗布されることによる「にじみ」が問題となっている。これを回避するためには、印刷前に紙質（水分量や材質）を検知することによるインク塗布量の最適化を行うこと、又は塗布したインクを高速に乾燥させることなどが有効な手段である。
使用するエネルギー効率の面からは、例えば電子レンジのようなマイクロ波による加熱は、物質に直接エネルギーを与えることができるため、熱の伝達による加熱に比べて効率が高い。マグネトロンなどによるマイクロ波発信源では電力利用効率が低いが、固体発振源によるマイクロ波電源を用いれば省電力、高効率励起が可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、マイクロ波を用いて印刷用紙に付着したインクを加熱して乾燥させる方法が提案されている。
【特許文献１】特表２００３−５３４１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、紙に含まれる水分量を検知することなくインクを乾燥させる方法なので、水分の量によっては乾燥時間が長く掛かることがあり、効率的であるとは言えず、高速印刷を行うことが困難であった。また、紙に含まれる水分量が多いと、紙の種類によっては、紙の裏側までインクが浸透してしまうことがあり、インクのにじみが発生することがあった。このインクのにじみが発生すると、裏面をきれいに印刷することが困難となり、両面印刷のような印刷の場合、好ましいとは言えない。しかも、マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発信源にマグネトロンを用いると、装置が巨大化することになり、職場や家庭で用いられるような小型化の要求が高いプリンタには適した構造とは言えない。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、被乾燥体を素早く乾燥させることができる乾燥装置及び印刷品質が良好で高速印刷が可能プリンタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の乾燥装置は、上記課題を解決するために、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、平行に配置される一対の極板を備え、前記一対の極板の半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、前記一対の極板間を前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【０００７】
本発明によれば、極板間で発生する電界の作用により被乾燥体の乾燥を効果的に行うことができる。また、極板の半径ｒを適切に設定することによって、シールドを用いることなくマイクロ波放射部（円筒共振器）内にマイクロ波を封じ込めることが可能となる。これにより、エネルギー密度が向上し、短時間で高効率な乾燥を行うことができる。
ここで、Ｘ１が、ベッセル関数の第１の根（Ｘ＞０で、Ｘ＝０に最も近い根）であることが好ましい。
【０００８】
また、一対の極板の内面間距離がマイクロ波の波長の略半分であることが好ましい。
本発明によれば、基板間の略中心部分にマイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。そこを被乾燥体が通過することで被乾燥体をすぐさま昇温させることができ、乾燥効率が向上する。
【０００９】
本発明の乾燥装置は、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナから構成され、前記円筒型アンテナ間を、前記軸心と垂直方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする。
本発明によれば、一対のアンテナ間で発生する電界の作用により被乾燥体の加熱をより効果的に行うことができる。マイクロ波は、一対のアンテナ間でエネルギーが最も集中するため、アンテナ間に被乾燥体を配置することにより乾燥効率を高めることができる。
【００１０】
本発明の乾燥装置は、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナ及び前記アンテナ間近傍に配置された導体から構成され、前記一対のアンテナと前記導体との間を、前記軸心と平行方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする。
本発明によれば、一対のアンテナと導体との間で発生する電界の作用により被乾燥体の加熱をより効果的に行うことができる。マイクロ波は、一対のアンテナと導体との間でエネルギーが最も集中することになり、アンテナと導体との間に被乾燥体を配置することで乾燥効率を高めることができる。また、本発明では、マイクロ波放射部の長手方向を被乾燥体の通過方向に平行としていることから、マイクロ波放射部の低背化が可能となり、乾燥装置の小型化を図ることができる。さらに、他の装置への組み込みが容易となり設計自由度が向上する。
【００１１】
また、マイクロ波放射部の長さ及び開口径が、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致することが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体が配置される箇所に、マイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。よって、被乾燥体の乾燥効率が向上するとともに短時間で乾燥させることができる。
【００１２】
また、一対のアンテナが同じ長さで、マイクロ波放射部の長さ方向中央部を被乾燥体が通過することが好ましい。
本発明によれば、マイクロ波放射部の長さ方向中央部、すなわち、アンテナ間を被乾燥体が通過することになり、被乾燥体が配置されるアンテナ間にマイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。
【００１３】
また、一対のアンテナの互いに対向する先端部が縮径されていることが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体が配置されるアンテナ間におけるマイクロ波のエネルギーをより一層向上させることができる。
【００１４】
また、マイクロ波放射部にマイクロ波を供給するマイクロ波電源部を備え、マイクロ波電源部は、被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、マイクロ波を増幅する増幅回路と、被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、反射波検出部の出力に基づいて増幅回路を制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体にマイクロ波を照射することで、被乾燥体に含まれる水分量の検視と乾燥とを略同時に実施することができるので、短時間で乾燥することができて効率的である。しかも、にじみが少なくて綺麗に乾燥することができる。また、被乾燥体の水分量に応じてマイクロ波のエネルギーを調節することができるので、無駄な電力消費を抑えることが可能となる。
【００１５】
また、マイクロ波放射部に接続されるインダクタを備え、被乾燥体が水分を含んだ状態のときのマイクロ波放射部の複素インピーダンスと、インダクタのインピーダンスを合成した複素インピーダンスとが、マイクロ波放射部の出力端における複素インピーダンスと共役となることが好ましい。
本発明によれば、マイクロ波放射部内に存在する被乾燥体の水分量が減少したことを把握でき、被乾燥体が乾燥した時点を検知することができる。これにより、被乾燥体が乾燥した時点で乾燥を終えることができるので、乾燥不足を低減することができる。
【００１６】
本発明のプリンタは、被乾燥体上に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の乾燥装置と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、上述したように、本発明によれば、被乾燥体に含まれる水分量を検知して、被乾燥体の上に配置される液滴を乾燥することができる液滴乾燥装置を搭載しているので、悲観装置アの表面と裏面とに印刷するような両面印刷の場合であっても、にじみが少なく、綺麗な印刷を行うことができる。しかも、被乾燥体に含まれる水分量の検知と、液滴の乾燥とを略同時に実施することができるので、高速印刷を実現可能なプリンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
［プリンタ］
図１は、本実施形態の液滴乾燥装置を搭載したプリンタの構成を示す斜視図である。
図１に示すように、プリンタ１は、記録ヘッド２と、マイクロ波ヘッド５０と、キャリッジ４と、ガイド部材５と、紙送りローラ２１と、筐体４０と、で概略構成されている。
記録ヘッド２は、被乾燥体としての紙（記録紙）１０に印刷をする機能を有している。
キャリッジ４は、インクカートリッジ１１を搭載することができる。このキャリッジ４は、駆動プーリ６と遊動プーリ７との間に掛け渡したタイミングベルト８に接続されている。
駆動プーリ６は、パルスモータ９の回転軸に接合されており、キャリッジ４はパルスモータ９の駆動によって紙１０をその幅方向である主走査方向に移動することができる。
また、キャリッジ４における紙１０との対向面に取り付けられている記録ヘッド２は、液体のインクを噴射する噴射ヘッドの一種である。なお、キャリッジ４には、インクカートリッジ１１が搭載されている。
ガイド部材５は、このキャリッジ４とマイクロ波ヘッド５０とを移動させることができる機能を有している。
紙送りローラ２１は、紙１０を所定の方向に送ることができる機能を有している。さらに、紙送りローラ２１を回転させて紙１０を主走査方向に送る紙送りモータ３９が、プリンタ１に備えられている。
【００１９】
図２は、プリンタの構成を示す概略図である。なお、同図は、図１の矢印の方向から見た状態を示している。
図２に示すように、紙１０を挟み込むようにマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０が配置されている。このマイクロ波ヘッド５０は、紙１０の上側に配置された上ヘッド５１と、紙１０の下側に配置された下ヘッド５２とで構成されており、上ヘッド５１と下ヘッド５２との間に紙１０が配置されている。そして、マイクロ波ヘッド５０は、記録ヘッド２の横に配置されており、記録ヘッド２と、マイクロ波ヘッド５０とが、同時に移動（この場合、左右方向）するように構成されている。
【００２０】
（液滴乾燥装置）
図３は、液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。
図３に示すように、液滴乾燥装置５００は、本発明に係る乾燥装置の一実施形態であって、マイクロ波１００ａを発振するマイクロ波発生部としての発振器１００と、マイクロ波１００ａを増幅するアンプ１２０と、反射波１００ｂの反射強度から反射率を求めてアンプ１２０を制御する制御部３６と、検出部としてのパワーモニタ５６０と、信号の流れる方向に制限をつけるサーキュレータ５７０と、マイクロ波ヘッド５０とで、概略構成されている。この液滴乾燥装置５００において、サーキュレータ５７０に導入されたマイクロ波１００ａは、マイクロ波ヘッド５０に導かれるように構成されている。さらに、紙１０から反射した反射波１００ｂは、パワーモニタ５６０に導かれるように構成されている。そして、パワーモニタ５６０に導かれた反射波１００ｂは、制御部３６に導かれ、反射波１００ｂの反射強度の程度によって制御部３６がアンプ１２０を制御するように構成されている。
【００２１】
発振器１００は、固体高周波発振器である弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）を応用したダイヤモンドＳＡＷ発振器である。
【００２２】
アンプ１２０は、発振器１００から出力された信号を増幅させて、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力し、マイクロ波１００ａを増幅することができる。そして、このアンプ１２０と、発振器１００とが、電気的に接続されている。
【００２３】
検出部としてのパワーモニタ５６０は、紙１０から反射する反射波１００ｂの反射強度を検出することができる機能を有しており、この検出部としてのパワーモニタ５６０と、サーキュレータ５７０とが、電気的に接続されている。
【００２４】
サーキュレータ５７０は、アンプ１２０で増幅された信号をマイクロ波ヘッド５０に供給するとともに、信号の流れる方向に制限をつける機能を有しており、このサーキュレータ５７０と、マイクロ波ヘッド５０とが、電気的に接続されている。
【００２５】
マイクロ波ヘッド５０は、上ヘッド５１と、下ヘッド５２とを備え、相互間に紙１０を挿入できるように離間して配置されている。マイクロ波ヘッド５０は、コンデンサであるキャパシタＣと、コイルであるインダクタＬとを、有しており、これらキャパシタＣと、インダクタＬとを、配置してＬＣ共振子（この場合、キャパシタＣと、インダクタＬとを、直列に配置する直列共振回路であり、抵抗成分Ｒを含んでいてもよい）を構成している。
【００２６】
図４は、本発明の一実施形態である液滴乾燥装置の概略構成を示すとともに電界及び磁界の分布を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図５は、電界強度分布を示すためのベッセル関数のグラフである。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、キャパシタＣは、一対の円形状の極板からなる平行平板コンデンサであって、上ヘッド５１内に設けられる第１の極板５１Ａと、下ヘッド５２内に設けられる第２の極板５２Ａとを備える。第１の極板５１Ａと第２の極板５２Ａとはそれぞれの対向面間の距離ｈがλ／２（６１．２ｍｍ）となるように配置されている。また、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒは、Ｘ１×ｖ／ω（式１）で設定され、Ｘ１が２．３〜２．５の範囲内とされている。ここで、ωがマイクロ波の角振動数、ｆがマイクロ波の周波数、ｖがマイクロ波の速度であって、マイクロ波の角振動数は、ω＝２πｆで表される。
【００２７】
そして、第１の極板５１Ａとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、第２の極板５２ＡとインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。また、インダクタＬの他方の端子は、グランドＧＮＤと電気的に接続されている。
【００２８】
さらに、キャパシタＣの値や、インダクタＬの値を任意に選択して設定をすることができ、インクの乾燥の条件を決定することができる。
【００２９】
キャパシタＣにマイクロ波が印加された場合、電場Ｅ及び磁場Ｂの分布は図４（ａ），（ｂ）に示すようになる。内部の電界強度分布は、図５に示すような第１種ベッセル関数になる。つまり、極板の中心が最も強度が強く、半径方向外側（外周）へ向かうにつれて強度が漸次低下していくとともにマイクロ波が発生しない箇所（ベッセル関数のグラフで振幅が０となる箇所）がいくつか存在する。そこで、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを、第１の根Ｘ１のＸ座標（Ｘ＝２．４０５）となるように設定することで、マイクロ波のエネルギー（電界強度）を極板５１Ａ，５２Ａの周縁部でゼロとすることができる。これにより、マイクロ波を封じ込めるため（漏れを防止するため）のシールドが不要となる。例えば、周波数が２．４５ＧＨｚの場合には、上記式１により極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒは４．７ｃｍとなる。また、半径方向途中において電界Ｅがゼロとなる領域が存在しないので、加熱効率が向上する。
【００３０】
ここで、例えば、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを第２の根Ｘ２のｘ座標（Ｘ＝５．５２）とした場合、極板５１Ａ，５２Ａの半径方向にマイクロ波が発生しない箇所が複数存在することになり、電界Ｅの分布にむらが生じてしまうことになる。そのため、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを第１の根Ｘ１のＸ座標とすることが好ましい。
【００３１】
乾燥すべき紙１０は、マイクロ波ヘッド５０内を通過する際に、極板５１Ａ，５２Ａ間に発生している電界の作用を受けて加熱され、含有している水分が急速に蒸発して高効率な乾燥が行われることになる。
【００３２】
図６は、プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
図６に示すように、プリンタ１は、プリンタコントローラ３１と、プリントエンジン３２とで、概略構成されている。そして、プリンタコントローラ３１に有する制御部３６が、プリンタ１の制御と、液滴乾燥装置５００（図３参照）の制御とを、行うことができるように構成されている。
【００３３】
プリンタコントローラ３１は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５と、ＣＰＵ（中央処理ユニット）等からなる制御部３６と、クロック信号を発生する発振回路３７と、駆動信号発生回路３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８とを、有している。
【００３４】
Ｉ／Ｆ３３は、例えばキャラクタコード、グラフィックコード、イメージデータのいずれか一つのデータまたは複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ（図示省略）等から受信することができる。また、Ｉ／Ｆ３３は、ホストコンピュータに対してビジー信号や、アクノレッジ信号等を出力することができる。
【００３５】
ＲＡＭ３４は、各種データの記憶等を行う機能を有しており、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示省略）等として利用される。受信バッファには、Ｉ／Ｆ３３が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部３６によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、ドット毎の印字データが展開される。
【００３６】
ＲＯＭ３５は、制御部３６によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶する機能を有している。
【００３７】
制御部３６は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。また、制御部３６は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ３５内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータを印字データに展開する機能を有している。この印字データは、例えば２ビットの階調情報で構成されている。この展開された印字データは、出力バッファに記憶されて、記録ヘッド２の１行分に相当する印字データが得られると、この１行分の印字データは、Ｉ／Ｆ３８を介して記録ヘッド２にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の印字データが送信されると、中間バッファの内容が消去されて、次の中間コードに対する変換が行われる。また、制御部３６は、タイミング信号発生手段の一部を構成している。Ｉ／Ｆ３８を通じて記録ヘッド２にラッチ信号や、チャンネル信号を供給する機能を有している。これらのラッチ信号や、チャンネル信号は、駆動信号を構成する各パルス信号の供給開始のタイミングを規定する機能を有している。しかも、制御部３６は、図３に示す液滴乾燥装置５００の制御をすることができる機能を有している。
【００３８】
駆動信号発生回路３は、駆動信号生成手段の一種であり、複数の波形要素によって構成された駆動パルスを含む一連の駆動信号を生成し、これら駆動信号を記録ヘッド２へ供給
する機能を有している。
【００３９】
Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８は、ドットパターンデータに展開された印字データ及び駆動信号等をプリントエンジン３２に送信する機能を有している。
【００４０】
プリントエンジン３２は、記録ヘッド２の電気駆動系と、キャリッジ４（図１参照）を移動させるパルスモータ９と、紙送りローラ２１（図１参照）を回転させる紙送りモータ３９等から構成されている。
【００４１】
記録ヘッド２の電気駆動系は、第１シフトレジスタ４１及び第２シフトレジスタ４２からなるシフトレジスタ回路と、第１ラッチ回路４３と第２ラッチ回路４４からなるラッチ回路と、デコーダ４５と、制御ロジック４６と、レベルシフタ４７と、スイッチ回路４８と、圧電振動子１５とを、備えている。
【００４２】
そして、図１に示すプリンタ１は、本実施形態における液滴乾燥装置５００を搭載している。
【００４３】
次に、液滴乾燥装置の動作について説明する。
図７は、本実施形態に係る液滴乾燥装置の動作手順を示すフローチャートである。なお、マイクロ波の進行方向を含めて図３を参照しながらステップごとに説明する。
【００４４】
図７のステップＳ１では、マイクロ波１００ａの放射を開始する。マイクロ波発生部としての発振器１００は、高周波信号を生成しマイクロ波１００ａの放射を開始する。
【００４５】
ステップＳ２では、マイクロ波１００ａを増幅する。マイクロ波１００ａは、増幅器としてのアンプ１２０により増幅される。
【００４６】
ステップＳ３では、マイクロ波１００ａを放射する。アンプ１２０から出力されたマイクロ波１００ａは、サーキュレータ５７０を経由してマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０へ導かれる。マイクロ波ヘッド５０へ導かれたマイクロ波１００ａのうち、インピーダンスの不整合によって反射された反射波１００ｂは、サーキュレータ５７０のもう一端に伝達され、反射波１００ｂを検出する検出部としてのパワーモニタ５６０へ導かれる。一般に、反射波１００ｂがアンプ１２０に戻った場合、増幅回路が破壊される恐れがあるため、保護回路としてサーキュレータ５７０が挿入されていることが多い。放射されるマイクロ波１００ａは、略平面波であり、マイクロ波ヘッド５０を構成する上ヘッド５１から、下ヘッド５２に向けて放射される。マイクロ波１００ａは、上ヘッド５１と、下ヘッド５２との間に挿入されている紙１０の表面から裏面に向けて放射されることになる。
【００４７】
ステップＳ４では、紙１０の水分量を検知して、インクを乾燥する。紙１０が濡れていた場合、濡れた紙１０がマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０に入っている状態で、ＬＣ共振回路のインピーダンスがマイクロ波源の発振周波数においてマイクロ波電源部の出力端のインピーダンスと共役（整合）となるように素子の定数を設定しておく。キャパシタＣの間に存在する紙１０の水分量が減少（湿度が低いとき）したときには、ＬＣ共振回路（この場合、直列共振回路）が共振しにくくなり、反射波１００ｂの反射強度が増える。この反射強度は紙１０の誘電率により変化する。紙１０が濡れた状態でインピーダンスが整合するようにＬＣ共振回路をあらかじめ設定してあるので、紙１０が乾燥され紙１０中の水分量が減少するにつれ紙１０の誘電率が小さくなる。この反射強度を検出することで紙１０の誘電率を求めることができ、求めた誘電率から紙１０の水分量を算出することができる。
【００４８】
この方法により、紙１０の乾燥した時点を検知することができる。そして、紙１０の乾燥を検知した時点で加熱終了となり、乾燥不足を低減することができる。逆に、紙１０の水分量が増加（湿度が高いとき）したときには、ＬＣ共振回路が共振し始めてマイクロ波１００ａを集中的に放射して効率よく水分を乾燥させることができる。また、紙１０や、液滴としてのインクに含まれる水分が乾燥した状態に近づくと、マイクロ波１００ａの出力を小さくすることで、無駄な電力消費を抑えることができる。さらに、加熱し過ぎによる紙１０の焦げや、インクの変質を押さえることもできる。ここで使用されるインクとしては、紙１０に印字（印刷を含む）するためのものであって、例えば６色のカラーで印刷するような場合は、シアン、ライトシアン、マゼンダ、ライトマゼンダ、黄色、黒色などの色素を有しているものを用いている。なお、よく使われる紙（印刷用紙）１０の種類ごとの水分量と誘電率との対応データをあらかじめ準備しておくと、乾燥するための条件を選択するのに好都合である。
【００４９】
ステップＳ５では、反射波１００ｂの反射強度を検出して、アンプ１２０を制御する。マイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０からの反射波１００ｂの強度を検出部としてのパワーモニタ５６０を用いて検出する。なお、図１に示すプリンタ１の動作時において、反射波１００ｂの強度を検出する検出作業は、常に実施することが望ましい。この検出作業を常に行うことにより、より精度の高い検出結果を得ることができる。ここで、紙１０に含まれる水分量が減少すると、コンデンサＣ間の誘電率が変化し、静電容量の値が変化する。すると、インピーダンスが変化し、反射波１００ｂの強度が増える（この状態を不整合状態という）。そこで、この反射波１００ｂの強度の増減を利用して、紙１０の誘電率を求めることができる。そして、紙１０の種類ごとの水分量と誘電率との対応データをあらかじめ準備しておけば、求めた誘電率から紙１０の水分量を算出できる。この方法により、紙１０に含まれる水分量を検知し、それに応じてアンプ１２０の出力を制御部３６が制御する。この制御部３６は、反射波１００ｂの強度が低いときにアンプ１２０の増幅率を高くし、逆に、反射波１００ｂの強度が高くなるにつれてアンプ１２０の増幅率を小さくすることができる。
【００５０】
ステップＳ６では、インクを乾燥することができ、図１に示す記録ヘッド２からインクの吐出が終了したら、マイクロ波１００ａの放射を停止する。マイクロ波発生部としての発振器１００から発振される高周波信号の発振を停止する。
【００５１】
単一のマイクロ波源を用いることで、紙１０に含まれている水分量の検知と、インクの乾燥とを、ほぼ同時に行うことができる。紙１０に含まれている水分量の検知は、コンデンサの誘電率変化に伴うインピーダンス変化によって確認でき、反射波１００ｂの反射強度の変化により行うことができる。そして、紙１０に含まれている水分量を検知することで、マイクロ波１００ａの出力強度を適正な値に制御することができ、乾燥時間の短縮や、消費電力を抑えることにつながる。
【００５２】
以上のような実施形態における液滴乾燥装置及びプリンタの構成によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態は、紙１０にマイクロ波１００ａを放射するマイクロ波ヘッド５０を備えているから、紙１０にマイクロ波１００ａを放射することで、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することが可能な液滴乾燥装置５００を提供できる。この液滴乾燥装置５００は、マイクロ波ヘッド５０は、円形を呈する一対の極板５１Ａ，５２Ａから構成されているため、両極板５１Ａ，５２Ａ間に均一な電界分布が得られる。本実施形態では、マイクロ波ヘッド５０の極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを上述したベッセル関数を用いて設定しており、その結果、シールドを用いることなくマイクロ波ヘッド５０内にマイクロ波を封じ込めることができる。これにより、従来の製造方法を用いて作製することができ、コストが増加することもない。また、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを適切に設定しているためマイクロ波ヘッド５０内で電界Ｅがゼロとなる箇所が生じないので、エネルギー密度の向上による乾燥効率の向上が図れ、短時間で高効率な乾燥を行うことができる。
【００５３】
しかも、マイクロ波ヘッド５０にＬＣ共振子（この場合、直列共振回路）を構成しているから、加熱用アンテナとしての機能と、検出素子としての機能とを、兼用させることができ、装置構成を簡単にすることができる。特に、マイクロ波ヘッド５０が水分量検出用のセンサの役割を兼ねるため、記録ヘッド２に付加する部品が最小限ですむ。このため、ヘッド部の設計の制約条件が少なくなる。また、水分量検出用に別途センサを設けるような場合に比べて、センシング部への配線が少なくなるため、構成を簡略化できる。
【００５４】
また、紙１０にマイクロ波１００ａを放射する工程を備えているから、紙１０にマイクロ波１００ａを放射することで、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することができるので、にじみが少なくて、綺麗に乾燥することができる。しかも、短時間で乾燥することができるので、効率的である。さらに、検出素子としての機能と、加熱用アンテナとしての機能とを、兼用しているＬＣ共振子を発振させれば、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、略同時に実施することができるので、効率的である。
【００５５】
また、被乾燥体が紙１０であるから、使用頻度の高い順に水分量と誘電率との対応データをあらかじめ用意しておけば、紙１０の品質が変わったとしても、紙１０の上に配置される液滴を乾燥するときの条件を素早く選択できるので、より早く乾燥させることができ、高速印刷を実現することができる。
【００５６】
また、紙１０に含まれる水分量を検知して、紙１０の上に配置される液滴としてのインクを乾燥することができる液滴乾燥装置５００を搭載しているので、紙１０の表面と裏面とに印刷するような両面印刷の場合であっても、にじみが少なく、綺麗な印刷をすることができる。しかも、紙１０に含まれる水分量の検知と、液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することができるので、高速印刷を実現可能なプリンタ１を提供することができる。さらに、ダイヤモンドＳＡＷ発振器のような固体発振源によるマイクロ波電源を発振器１００として用いているから、省電力、高効率励起が可能となるので、エネルギ消費量を抑制することができる。エネルギ消費量を抑制することができれば、環境負荷の低減にも貢献できる。
【００５７】
上記実施形態では、平行平板コンデンサを用いてＬＣ共振子を構成するマイクロ波ヘッドについて述べた。以下に示す実施形態では、軸方向長さを可変とする円筒型空洞共振器を用いてＬＣ共振子を構成するマイクロ波ヘッドについて述べる。
【００５８】
（液体乾燥装置の第２の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図８は、本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向における断面図である。図９は、マイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
本実施形態における液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッド６０は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、キャパシタＣとして用いられるダイポールアンテナ６３を内部に具備する円筒型空洞共振器６４を構成する。
【００５９】
円筒型空洞共振器６４は、円筒形状をなす一対の共振体６１及び共振体６２を備え、長手方向一方の開口面６１ａと開口面６２ａとを対向させるとともに互いに所定間隔をおいて配置されている。具体的には、共振体６１が図２に示す上ヘッド５１内に配置され、下ヘッド５２内に共振体６２が配置される。円筒型空洞共振器６４の長さｈ及び径ｄ１は、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致しており、例えば長手方向長さｈがλ／２、径ｄ１がλ／２〜λ／８とされている。
【００６０】
各共振体６１，６２内には、これら各共振体６１，６２と軸心を一致させるとともに紙１０の通過方向に対して垂直に延在する円柱状のアンテナ６３Ａ，６３Ｂが設けられている。そして、共振体６１内に配置される送信用の第１のアンテナ６３Ａと、共振体６２内に配置される受信用の第２のアンテナ６３Ｂとにより上記ダイポールアンテナ６３が構成されている。また、各共振体６１，６２と各アンテナ６３Ａ，６３Ｂとはそれぞれ電気的に離間している。
【００６１】
そして、第１のアンテナ６３Ａとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、第２のアンテナ６３ＢとインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。また、インダクタＬの他方の端子は、グランドＧＮＤと電気的に接続されている点は上記実施形態と同様である。
【００６２】
本実施形態では、例えば、マイクロ波の波長が２．４５ＧＨｚの場合、各共振体６１，６２の直径ｄ１をλ／８（１５．３ｍｍ程度）、マイクロ波ヘッド６０の長手方向長さｈをλ／２（６１．２ｍｍ程度）とする。また、アンテナ６３Ａ，６３Ｂの長さを２９ｍｍ程度とすることで第１のアンテナ６３Ａと第２のアンテナ６３Ｂとの間のギャップｇが３ｍｍ程度となる。これはマイクロ波の波長に比べて十分短い距離であることから、マイクロ波の漏れが生じ難いという効果が得られる。
【００６３】
乾燥すべき紙１０は、当該紙１０の厚さ方向に強い電界を励起する円筒型空洞共振器６４内のアンテナ６３Ａ，６３Ｂ間を通過する際に、空洞内に発生している電界（図９参照）の作用を受けて加熱され、含有する水分が急速に蒸発して効率よく乾燥が行われる。図９に示すように、円筒型空洞共振器６４のアンテナ６３Ａ，６３Ｂ間で電界が極めて強くなっている。これにより、マイクロ波のエネルギー密度が向上して紙１０を速やかに昇温させることができるので、加熱効率をより高めることができる。
【００６４】
（液体乾燥装置の第３の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図１０は、本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、軸方向に沿う断面図である。図１１は、マイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
【００６５】
以下に示す本実施形態のマイクロ波ヘッド７０の基本構成は、上記第２の実施形態と略同様であるがダイポールアンテナの形状が上記第２実施形態と異なっている。具体的には、図１０に示すように、ダイポールアンテナ７３を構成する円柱状のアンテナ７３Ａ，７３Ｂの先端部７３ａ，７３ｂ（対向側端部）の直径ｄ２が縮径（ｄ２＜ｄ１）して形成されている。
このように、アンテナ７３Ａ，７３Ｂの先端部７３ａ，７３ｂを細くすることで電界が強まり、より高いエネルギー密度を得ることができる（図１１参照）。
【００６６】
（液体乾燥装置の第４の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図１２は本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿った断面図、（ｂ）は径方向における断面図である。図１３は、本実施形態に係るマイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
【００６７】
上記第２，３実施形態の液体乾燥装置は、円筒型空洞共振器の軸方向が紙１０の紙面（紙１０の通過方向）に対して垂直な姿勢となっていたが、本実施形態における円筒型空洞共振器の長手方向が紙面に対して平行な姿勢となっている点において上記実施形態と異なっている。
【００６８】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッド８０は、一対の共振体８１及び共振体８２と、共振体８１内に配置されるダイポールアンテナ８３と、共振体８２内に配置される導体８５と、を備える円筒型空洞共振器８４を構成する。
【００６９】
図１２（ｂ）に示すように、共振体８１及び共振体８２は、断面視半円弧形状をなし、径方向に開口する開口８１ｂ，８２ｂ同士を対向させるとともに互いに所定間隔をおいて配置されることで円筒形状とされている。ここで、共振体８１は図２に示す上ヘッド５１内に配置され、共振体８２は下ヘッド５２内に配置される。
【００７０】
ダイポールアンテナ８３を構成する円柱状の第１のアンテナ８３Ａと第２のアンテナ８３Ｂとは、共振体８１の開口８１ｂ側において、互いの軸心を一致させるとともに各アンテナ８３Ａ，８３Ｂの軸方向が紙の通過方向と平行となるように配置され、互いに所定距離離間している。
【００７１】
導体８５は、導電性の金属材料により所定の軸方向長さ及び直径を有して構成されている。そして、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間に形成される領域ｓの近傍であって共振体８２の長手方向中央付近において、アンテナ８３Ａ，８３ＢとのギャップＧが３ｍｍ程度となるように配置されている。この導体８５は、共振体８２と繋がっていても良いが、アンテナ８３Ａ，８３Ｂからは離間させておく。本実施形態における導体８５は、このアンテナ８３Ａ，８３ＢとのギャップＧよりも大きい直径ｄ３を有している。
【００７２】
そして、第１のアンテナ８３Ａ及び第２のアンテナ８３Ｂとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、導体８５とインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。このように、本実施形態においては、一対のアンテナ８３Ａ，８３Ｂが送信用とされ、導体８５が受信用となっており、各アンテナ８３Ａ，８３と導体８５との間で放電する（図１３参照）。紙１０は、共振体８１と共振体８２との間、すなわち一対のアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間を通過する。
【００７３】
本実施形態のマイクロ波ヘッド８０は、例えば、マイクロ波の波長が２．４５ＧＨｚの場合、軸方向における開口端の径ｄ４がλ／４（３０．６ｍｍ程度）、円筒型空洞共振器８４の長手方向長さｈがλ／２（６１．２ｍｍ程度）となっている。また、アンテナ８３Ａ，８３Ｂの長さが２９ｍｍ程度で、第１のアンテナ８３Ａと第２のアンテナ８３Ｂとの間のギャップｇが３ｍｍ程度となっている。マイクロ波の漏れを防止するためには、アンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５と間のギャップＧが３ｍｍ程度となることが好ましいことから、上記ギャップＧの条件を満たすように円筒型空洞共振器８４の径ｄ４や導体８５の長さを設定するようにする。
【００７４】
本実施形態によれば、円筒型空洞共振器８４を、その軸方向が紙１０の紙面と平行となるように横倒しに配置したので、マイクロ波ヘッド８０を低背化することができる。また、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間の領域ｓの近傍であって、対向しているアンテナ８３Ａ，８３Ｂの両端部と向き合うようにして導体８５が配置されている。そのため、図１３に示すように、マイクロ波はアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間で発生し、これらアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間を紙１０が通過することによって紙１０にマイクロ波が放射されることになる。
【００７５】
このように、マイクロ波のエネルギーが集中する場所を、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間ではなく、アンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間にずらすことで、円筒型空洞共振器８４を横倒しにしても乾燥効率に変わりはなく、各共振体８１，８２の軸方向長さ（マイクロ波ヘッド８０の長手方向長さｈ）を短くすることができる。したがって、マイクロ波ヘッド８０（円筒型空洞共振器８４）の低背化を実現でき、プリンタへの組み込みが容易となる。さらに、装置全体の設計自由度が向上するので小型化も可能となる。
【００７６】
以上、好ましい実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含み、本発明の目的を達成できる範囲で、他のいずれの具体的な構造及び形状に設定できる。
【００７７】
（変形例１）
前述の実施形態では、キャパシタＣと、インダクタＬとを、直列に配置した直列共振回路を液滴乾燥装置５００に採用する構成にしたが、これに限らない。例えば図１４に示す液滴乾燥装置５０１のように、キャパシタＣと、インダクタＬとを、並列に配置する並列共振回路（抵抗成分Ｒを含んでいてもよい）を採用した構成にしてもよい。このようにしても、マイクロ波ヘッド５０を構成する上ヘッド５１と、下ヘッド５２とが、紙１０を挟むように構成されているので、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（変形例２）
前述の実施形態では、プリンタ１にマイクロ波ヘッド５０を一つ搭載する構成にしたが、これに限らない。例えばマイクロ波ヘッド５０を複数搭載する構成にしてもよい。このようにすれば、プリンタ１にマイクロ波ヘッド５０がたくさん搭載されることになれば、水分量を検知してインクを乾燥させるまでの時間をより速く実施することを期待できる。
【００７９】
（変形例３）
前述の実施形態では、マイクロ波ヘッド５０を搭載した液滴乾燥装置５００をプリンタ１に採用したが、これに限らない。例えばプリンタ１以外の印刷装置や、紙１０を乾燥させるのに必要なその他の各種装置に採用してもよい。このようにすれば、色々な分野で使用することができるので、その用途を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態に係る液滴乾燥装置を搭載したプリンタの構成を示す斜視図。
【図２】プリンタの構成を示す概略図。
【図３】液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】１本実施形態に係る液滴乾燥装置の概略構成を示すとともに電界及び磁界の分布を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【図５】ベッセル関数を示す図。
【図６】プリンタの電気的構成を示すブロック図。
【図７】液滴乾燥装置の動作手順を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向に沿う断面図。
【図９】第２の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１０】第３の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、軸方向に沿う断面図。
【図１１】第３の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１２】第４の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向に沿う断面図。
【図１３】第４の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１４】変形例１に係る液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８１】
１…プリンタ、２…液滴吐出ヘッドとしての記録ヘッド、１０…被乾燥体としての紙、３６…制御部、５０…マイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド、５１…上ヘッド、５２…下ヘッド、１００…マイクロ波発生部としての発振器、１００ａ…マイクロ波、１００ｂ…反射波、１０１…プリンタ、１０２…プリンタ、１２０…アンプ、５００…液滴乾燥装置、５０１…液滴乾燥装置、５６０…検出部としてのパワーモニタ、５７０…サーキュレータ、Ｘ１…第１のゼロ点、Ｘ２…第２のゼロ点、６０…第２の実施形態のマイクロ波ヘッド、６１…共振体、６２…共振体、６３Ａ…第１のアンテナ、６３Ｂ…第２のアンテナ、６３…ダイポールアンテナ、６４…円筒型空洞共振器、７０…第３の実施形態のマイクロ波ヘッド、７３Ａ…第１のアンテナ、７３Ｂ…第２のアンテナ、７３ａ…先端部、７３ｂ…先端部、７３…ダイポールアンテナ、８０…第４の実施形態のマイクロ波ヘッド、８１…共振体、８２…共振体、８１ｂ、８２ｂ…開口面、８３Ａ…第１のアンテナ、８３Ｂ…第２のアンテナ、８３…ダイポールアンテナ、８５…導体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥装置及びこれを備えたプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタの印刷の高速化、高精細化には、塗布したインクが充分乾燥する前に更にインクが塗布されることによる「にじみ」が問題となっている。これを回避するためには、印刷前に紙質（水分量や材質）を検知することによるインク塗布量の最適化を行うこと、又は塗布したインクを高速に乾燥させることなどが有効な手段である。
使用するエネルギー効率の面からは、例えば電子レンジのようなマイクロ波による加熱は、物質に直接エネルギーを与えることができるため、熱の伝達による加熱に比べて効率が高い。マグネトロンなどによるマイクロ波発信源では電力利用効率が低いが、固体発振源によるマイクロ波電源を用いれば省電力、高効率励起が可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、マイクロ波を用いて印刷用紙に付着したインクを加熱して乾燥させる方法が提案されている。
【特許文献１】特表２００３−５３４１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、紙に含まれる水分量を検知することなくインクを乾燥させる方法なので、水分の量によっては乾燥時間が長く掛かることがあり、効率的であるとは言えず、高速印刷を行うことが困難であった。また、紙に含まれる水分量が多いと、紙の種類によっては、紙の裏側までインクが浸透してしまうことがあり、インクのにじみが発生することがあった。このインクのにじみが発生すると、裏面をきれいに印刷することが困難となり、両面印刷のような印刷の場合、好ましいとは言えない。しかも、マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発信源にマグネトロンを用いると、装置が巨大化することになり、職場や家庭で用いられるような小型化の要求が高いプリンタには適した構造とは言えない。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、被乾燥体を素早く乾燥させることができる乾燥装置及び印刷品質が良好で高速印刷が可能プリンタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の乾燥装置は、上記課題を解決するために、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、平行に配置される一対の極板を備え、前記一対の極板の半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、前記一対の極板間を前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【０００７】
本発明によれば、極板間で発生する電界の作用により被乾燥体の乾燥を効果的に行うことができる。また、極板の半径ｒを適切に設定することによって、シールドを用いることなくマイクロ波放射部（円筒共振器）内にマイクロ波を封じ込めることが可能となる。これにより、エネルギー密度が向上し、短時間で高効率な乾燥を行うことができる。
ここで、Ｘ１が、ベッセル関数の第１の根（Ｘ＞０で、Ｘ＝０に最も近い根）であることが好ましい。
【０００８】
また、一対の極板の内面間距離がマイクロ波の波長の略半分であることが好ましい。
本発明によれば、基板間の略中心部分にマイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。そこを被乾燥体が通過することで被乾燥体をすぐさま昇温させることができ、乾燥効率が向上する。
【０００９】
本発明の乾燥装置は、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナから構成され、前記円筒型アンテナ間を、前記軸心と垂直方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする。
本発明によれば、一対のアンテナ間で発生する電界の作用により被乾燥体の加熱をより効果的に行うことができる。マイクロ波は、一対のアンテナ間でエネルギーが最も集中するため、アンテナ間に被乾燥体を配置することにより乾燥効率を高めることができる。
【００１０】
本発明の乾燥装置は、被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナ及び前記アンテナ間近傍に配置された導体から構成され、前記一対のアンテナと前記導体との間を、前記軸心と平行方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする。
本発明によれば、一対のアンテナと導体との間で発生する電界の作用により被乾燥体の加熱をより効果的に行うことができる。マイクロ波は、一対のアンテナと導体との間でエネルギーが最も集中することになり、アンテナと導体との間に被乾燥体を配置することで乾燥効率を高めることができる。また、本発明では、マイクロ波放射部の長手方向を被乾燥体の通過方向に平行としていることから、マイクロ波放射部の低背化が可能となり、乾燥装置の小型化を図ることができる。さらに、他の装置への組み込みが容易となり設計自由度が向上する。
【００１１】
また、マイクロ波放射部の長さ及び開口径が、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致することが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体が配置される箇所に、マイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。よって、被乾燥体の乾燥効率が向上するとともに短時間で乾燥させることができる。
【００１２】
また、一対のアンテナが同じ長さで、マイクロ波放射部の長さ方向中央部を被乾燥体が通過することが好ましい。
本発明によれば、マイクロ波放射部の長さ方向中央部、すなわち、アンテナ間を被乾燥体が通過することになり、被乾燥体が配置されるアンテナ間にマイクロ波のエネルギーを最も集中させることができる。
【００１３】
また、一対のアンテナの互いに対向する先端部が縮径されていることが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体が配置されるアンテナ間におけるマイクロ波のエネルギーをより一層向上させることができる。
【００１４】
また、マイクロ波放射部にマイクロ波を供給するマイクロ波電源部を備え、マイクロ波電源部は、被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、マイクロ波を増幅する増幅回路と、被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、反射波検出部の出力に基づいて増幅回路を制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
本発明によれば、被乾燥体にマイクロ波を照射することで、被乾燥体に含まれる水分量の検視と乾燥とを略同時に実施することができるので、短時間で乾燥することができて効率的である。しかも、にじみが少なくて綺麗に乾燥することができる。また、被乾燥体の水分量に応じてマイクロ波のエネルギーを調節することができるので、無駄な電力消費を抑えることが可能となる。
【００１５】
また、マイクロ波放射部に接続されるインダクタを備え、被乾燥体が水分を含んだ状態のときのマイクロ波放射部の複素インピーダンスと、インダクタのインピーダンスを合成した複素インピーダンスとが、マイクロ波放射部の出力端における複素インピーダンスと共役となることが好ましい。
本発明によれば、マイクロ波放射部内に存在する被乾燥体の水分量が減少したことを把握でき、被乾燥体が乾燥した時点を検知することができる。これにより、被乾燥体が乾燥した時点で乾燥を終えることができるので、乾燥不足を低減することができる。
【００１６】
本発明のプリンタは、被乾燥体上に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の乾燥装置と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、上述したように、本発明によれば、被乾燥体に含まれる水分量を検知して、被乾燥体の上に配置される液滴を乾燥することができる液滴乾燥装置を搭載しているので、悲観装置アの表面と裏面とに印刷するような両面印刷の場合であっても、にじみが少なく、綺麗な印刷を行うことができる。しかも、被乾燥体に含まれる水分量の検知と、液滴の乾燥とを略同時に実施することができるので、高速印刷を実現可能なプリンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
［プリンタ］
図１は、本実施形態の液滴乾燥装置を搭載したプリンタの構成を示す斜視図である。
図１に示すように、プリンタ１は、記録ヘッド２と、マイクロ波ヘッド５０と、キャリッジ４と、ガイド部材５と、紙送りローラ２１と、筐体４０と、で概略構成されている。
記録ヘッド２は、被乾燥体としての紙（記録紙）１０に印刷をする機能を有している。
キャリッジ４は、インクカートリッジ１１を搭載することができる。このキャリッジ４は、駆動プーリ６と遊動プーリ７との間に掛け渡したタイミングベルト８に接続されている。
駆動プーリ６は、パルスモータ９の回転軸に接合されており、キャリッジ４はパルスモータ９の駆動によって紙１０をその幅方向である主走査方向に移動することができる。
また、キャリッジ４における紙１０との対向面に取り付けられている記録ヘッド２は、液体のインクを噴射する噴射ヘッドの一種である。なお、キャリッジ４には、インクカートリッジ１１が搭載されている。
ガイド部材５は、このキャリッジ４とマイクロ波ヘッド５０とを移動させることができる機能を有している。
紙送りローラ２１は、紙１０を所定の方向に送ることができる機能を有している。さらに、紙送りローラ２１を回転させて紙１０を主走査方向に送る紙送りモータ３９が、プリンタ１に備えられている。
【００１９】
図２は、プリンタの構成を示す概略図である。なお、同図は、図１の矢印の方向から見た状態を示している。
図２に示すように、紙１０を挟み込むようにマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０が配置されている。このマイクロ波ヘッド５０は、紙１０の上側に配置された上ヘッド５１と、紙１０の下側に配置された下ヘッド５２とで構成されており、上ヘッド５１と下ヘッド５２との間に紙１０が配置されている。そして、マイクロ波ヘッド５０は、記録ヘッド２の横に配置されており、記録ヘッド２と、マイクロ波ヘッド５０とが、同時に移動（この場合、左右方向）するように構成されている。
【００２０】
（液滴乾燥装置）
図３は、液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図である。
図３に示すように、液滴乾燥装置５００は、本発明に係る乾燥装置の一実施形態であって、マイクロ波１００ａを発振するマイクロ波発生部としての発振器１００と、マイクロ波１００ａを増幅するアンプ１２０と、反射波１００ｂの反射強度から反射率を求めてアンプ１２０を制御する制御部３６と、検出部としてのパワーモニタ５６０と、信号の流れる方向に制限をつけるサーキュレータ５７０と、マイクロ波ヘッド５０とで、概略構成されている。この液滴乾燥装置５００において、サーキュレータ５７０に導入されたマイクロ波１００ａは、マイクロ波ヘッド５０に導かれるように構成されている。さらに、紙１０から反射した反射波１００ｂは、パワーモニタ５６０に導かれるように構成されている。そして、パワーモニタ５６０に導かれた反射波１００ｂは、制御部３６に導かれ、反射波１００ｂの反射強度の程度によって制御部３６がアンプ１２０を制御するように構成されている。
【００２１】
発振器１００は、固体高周波発振器である弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）を応用したダイヤモンドＳＡＷ発振器である。
【００２２】
アンプ１２０は、発振器１００から出力された信号を増幅させて、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力し、マイクロ波１００ａを増幅することができる。そして、このアンプ１２０と、発振器１００とが、電気的に接続されている。
【００２３】
検出部としてのパワーモニタ５６０は、紙１０から反射する反射波１００ｂの反射強度を検出することができる機能を有しており、この検出部としてのパワーモニタ５６０と、サーキュレータ５７０とが、電気的に接続されている。
【００２４】
サーキュレータ５７０は、アンプ１２０で増幅された信号をマイクロ波ヘッド５０に供給するとともに、信号の流れる方向に制限をつける機能を有しており、このサーキュレータ５７０と、マイクロ波ヘッド５０とが、電気的に接続されている。
【００２５】
マイクロ波ヘッド５０は、上ヘッド５１と、下ヘッド５２とを備え、相互間に紙１０を挿入できるように離間して配置されている。マイクロ波ヘッド５０は、コンデンサであるキャパシタＣと、コイルであるインダクタＬとを、有しており、これらキャパシタＣと、インダクタＬとを、配置してＬＣ共振子（この場合、キャパシタＣと、インダクタＬとを、直列に配置する直列共振回路であり、抵抗成分Ｒを含んでいてもよい）を構成している。
【００２６】
図４は、本発明の一実施形態である液滴乾燥装置の概略構成を示すとともに電界及び磁界の分布を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図５は、電界強度分布を示すためのベッセル関数のグラフである。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、キャパシタＣは、一対の円形状の極板からなる平行平板コンデンサであって、上ヘッド５１内に設けられる第１の極板５１Ａと、下ヘッド５２内に設けられる第２の極板５２Ａとを備える。第１の極板５１Ａと第２の極板５２Ａとはそれぞれの対向面間の距離ｈがλ／２（６１．２ｍｍ）となるように配置されている。また、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒは、Ｘ１×ｖ／ω（式１）で設定され、Ｘ１が２．３〜２．５の範囲内とされている。ここで、ωがマイクロ波の角振動数、ｆがマイクロ波の周波数、ｖがマイクロ波の速度であって、マイクロ波の角振動数は、ω＝２πｆで表される。
【００２７】
そして、第１の極板５１Ａとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、第２の極板５２ＡとインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。また、インダクタＬの他方の端子は、グランドＧＮＤと電気的に接続されている。
【００２８】
さらに、キャパシタＣの値や、インダクタＬの値を任意に選択して設定をすることができ、インクの乾燥の条件を決定することができる。
【００２９】
キャパシタＣにマイクロ波が印加された場合、電場Ｅ及び磁場Ｂの分布は図４（ａ），（ｂ）に示すようになる。内部の電界強度分布は、図５に示すような第１種ベッセル関数になる。つまり、極板の中心が最も強度が強く、半径方向外側（外周）へ向かうにつれて強度が漸次低下していくとともにマイクロ波が発生しない箇所（ベッセル関数のグラフで振幅が０となる箇所）がいくつか存在する。そこで、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを、第１の根Ｘ１のＸ座標（Ｘ＝２．４０５）となるように設定することで、マイクロ波のエネルギー（電界強度）を極板５１Ａ，５２Ａの周縁部でゼロとすることができる。これにより、マイクロ波を封じ込めるため（漏れを防止するため）のシールドが不要となる。例えば、周波数が２．４５ＧＨｚの場合には、上記式１により極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒは４．７ｃｍとなる。また、半径方向途中において電界Ｅがゼロとなる領域が存在しないので、加熱効率が向上する。
【００３０】
ここで、例えば、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを第２の根Ｘ２のｘ座標（Ｘ＝５．５２）とした場合、極板５１Ａ，５２Ａの半径方向にマイクロ波が発生しない箇所が複数存在することになり、電界Ｅの分布にむらが生じてしまうことになる。そのため、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを第１の根Ｘ１のＸ座標とすることが好ましい。
【００３１】
乾燥すべき紙１０は、マイクロ波ヘッド５０内を通過する際に、極板５１Ａ，５２Ａ間に発生している電界の作用を受けて加熱され、含有している水分が急速に蒸発して高効率な乾燥が行われることになる。
【００３２】
図６は、プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
図６に示すように、プリンタ１は、プリンタコントローラ３１と、プリントエンジン３２とで、概略構成されている。そして、プリンタコントローラ３１に有する制御部３６が、プリンタ１の制御と、液滴乾燥装置５００（図３参照）の制御とを、行うことができるように構成されている。
【００３３】
プリンタコントローラ３１は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５と、ＣＰＵ（中央処理ユニット）等からなる制御部３６と、クロック信号を発生する発振回路３７と、駆動信号発生回路３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８とを、有している。
【００３４】
Ｉ／Ｆ３３は、例えばキャラクタコード、グラフィックコード、イメージデータのいずれか一つのデータまたは複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ（図示省略）等から受信することができる。また、Ｉ／Ｆ３３は、ホストコンピュータに対してビジー信号や、アクノレッジ信号等を出力することができる。
【００３５】
ＲＡＭ３４は、各種データの記憶等を行う機能を有しており、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示省略）等として利用される。受信バッファには、Ｉ／Ｆ３３が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部３６によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、ドット毎の印字データが展開される。
【００３６】
ＲＯＭ３５は、制御部３６によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶する機能を有している。
【００３７】
制御部３６は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。また、制御部３６は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ３５内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータを印字データに展開する機能を有している。この印字データは、例えば２ビットの階調情報で構成されている。この展開された印字データは、出力バッファに記憶されて、記録ヘッド２の１行分に相当する印字データが得られると、この１行分の印字データは、Ｉ／Ｆ３８を介して記録ヘッド２にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の印字データが送信されると、中間バッファの内容が消去されて、次の中間コードに対する変換が行われる。また、制御部３６は、タイミング信号発生手段の一部を構成している。Ｉ／Ｆ３８を通じて記録ヘッド２にラッチ信号や、チャンネル信号を供給する機能を有している。これらのラッチ信号や、チャンネル信号は、駆動信号を構成する各パルス信号の供給開始のタイミングを規定する機能を有している。しかも、制御部３６は、図３に示す液滴乾燥装置５００の制御をすることができる機能を有している。
【００３８】
駆動信号発生回路３は、駆動信号生成手段の一種であり、複数の波形要素によって構成された駆動パルスを含む一連の駆動信号を生成し、これら駆動信号を記録ヘッド２へ供給
する機能を有している。
【００３９】
Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８は、ドットパターンデータに展開された印字データ及び駆動信号等をプリントエンジン３２に送信する機能を有している。
【００４０】
プリントエンジン３２は、記録ヘッド２の電気駆動系と、キャリッジ４（図１参照）を移動させるパルスモータ９と、紙送りローラ２１（図１参照）を回転させる紙送りモータ３９等から構成されている。
【００４１】
記録ヘッド２の電気駆動系は、第１シフトレジスタ４１及び第２シフトレジスタ４２からなるシフトレジスタ回路と、第１ラッチ回路４３と第２ラッチ回路４４からなるラッチ回路と、デコーダ４５と、制御ロジック４６と、レベルシフタ４７と、スイッチ回路４８と、圧電振動子１５とを、備えている。
【００４２】
そして、図１に示すプリンタ１は、本実施形態における液滴乾燥装置５００を搭載している。
【００４３】
次に、液滴乾燥装置の動作について説明する。
図７は、本実施形態に係る液滴乾燥装置の動作手順を示すフローチャートである。なお、マイクロ波の進行方向を含めて図３を参照しながらステップごとに説明する。
【００４４】
図７のステップＳ１では、マイクロ波１００ａの放射を開始する。マイクロ波発生部としての発振器１００は、高周波信号を生成しマイクロ波１００ａの放射を開始する。
【００４５】
ステップＳ２では、マイクロ波１００ａを増幅する。マイクロ波１００ａは、増幅器としてのアンプ１２０により増幅される。
【００４６】
ステップＳ３では、マイクロ波１００ａを放射する。アンプ１２０から出力されたマイクロ波１００ａは、サーキュレータ５７０を経由してマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０へ導かれる。マイクロ波ヘッド５０へ導かれたマイクロ波１００ａのうち、インピーダンスの不整合によって反射された反射波１００ｂは、サーキュレータ５７０のもう一端に伝達され、反射波１００ｂを検出する検出部としてのパワーモニタ５６０へ導かれる。一般に、反射波１００ｂがアンプ１２０に戻った場合、増幅回路が破壊される恐れがあるため、保護回路としてサーキュレータ５７０が挿入されていることが多い。放射されるマイクロ波１００ａは、略平面波であり、マイクロ波ヘッド５０を構成する上ヘッド５１から、下ヘッド５２に向けて放射される。マイクロ波１００ａは、上ヘッド５１と、下ヘッド５２との間に挿入されている紙１０の表面から裏面に向けて放射されることになる。
【００４７】
ステップＳ４では、紙１０の水分量を検知して、インクを乾燥する。紙１０が濡れていた場合、濡れた紙１０がマイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０に入っている状態で、ＬＣ共振回路のインピーダンスがマイクロ波源の発振周波数においてマイクロ波電源部の出力端のインピーダンスと共役（整合）となるように素子の定数を設定しておく。キャパシタＣの間に存在する紙１０の水分量が減少（湿度が低いとき）したときには、ＬＣ共振回路（この場合、直列共振回路）が共振しにくくなり、反射波１００ｂの反射強度が増える。この反射強度は紙１０の誘電率により変化する。紙１０が濡れた状態でインピーダンスが整合するようにＬＣ共振回路をあらかじめ設定してあるので、紙１０が乾燥され紙１０中の水分量が減少するにつれ紙１０の誘電率が小さくなる。この反射強度を検出することで紙１０の誘電率を求めることができ、求めた誘電率から紙１０の水分量を算出することができる。
【００４８】
この方法により、紙１０の乾燥した時点を検知することができる。そして、紙１０の乾燥を検知した時点で加熱終了となり、乾燥不足を低減することができる。逆に、紙１０の水分量が増加（湿度が高いとき）したときには、ＬＣ共振回路が共振し始めてマイクロ波１００ａを集中的に放射して効率よく水分を乾燥させることができる。また、紙１０や、液滴としてのインクに含まれる水分が乾燥した状態に近づくと、マイクロ波１００ａの出力を小さくすることで、無駄な電力消費を抑えることができる。さらに、加熱し過ぎによる紙１０の焦げや、インクの変質を押さえることもできる。ここで使用されるインクとしては、紙１０に印字（印刷を含む）するためのものであって、例えば６色のカラーで印刷するような場合は、シアン、ライトシアン、マゼンダ、ライトマゼンダ、黄色、黒色などの色素を有しているものを用いている。なお、よく使われる紙（印刷用紙）１０の種類ごとの水分量と誘電率との対応データをあらかじめ準備しておくと、乾燥するための条件を選択するのに好都合である。
【００４９】
ステップＳ５では、反射波１００ｂの反射強度を検出して、アンプ１２０を制御する。マイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド５０からの反射波１００ｂの強度を検出部としてのパワーモニタ５６０を用いて検出する。なお、図１に示すプリンタ１の動作時において、反射波１００ｂの強度を検出する検出作業は、常に実施することが望ましい。この検出作業を常に行うことにより、より精度の高い検出結果を得ることができる。ここで、紙１０に含まれる水分量が減少すると、コンデンサＣ間の誘電率が変化し、静電容量の値が変化する。すると、インピーダンスが変化し、反射波１００ｂの強度が増える（この状態を不整合状態という）。そこで、この反射波１００ｂの強度の増減を利用して、紙１０の誘電率を求めることができる。そして、紙１０の種類ごとの水分量と誘電率との対応データをあらかじめ準備しておけば、求めた誘電率から紙１０の水分量を算出できる。この方法により、紙１０に含まれる水分量を検知し、それに応じてアンプ１２０の出力を制御部３６が制御する。この制御部３６は、反射波１００ｂの強度が低いときにアンプ１２０の増幅率を高くし、逆に、反射波１００ｂの強度が高くなるにつれてアンプ１２０の増幅率を小さくすることができる。
【００５０】
ステップＳ６では、インクを乾燥することができ、図１に示す記録ヘッド２からインクの吐出が終了したら、マイクロ波１００ａの放射を停止する。マイクロ波発生部としての発振器１００から発振される高周波信号の発振を停止する。
【００５１】
単一のマイクロ波源を用いることで、紙１０に含まれている水分量の検知と、インクの乾燥とを、ほぼ同時に行うことができる。紙１０に含まれている水分量の検知は、コンデンサの誘電率変化に伴うインピーダンス変化によって確認でき、反射波１００ｂの反射強度の変化により行うことができる。そして、紙１０に含まれている水分量を検知することで、マイクロ波１００ａの出力強度を適正な値に制御することができ、乾燥時間の短縮や、消費電力を抑えることにつながる。
【００５２】
以上のような実施形態における液滴乾燥装置及びプリンタの構成によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態は、紙１０にマイクロ波１００ａを放射するマイクロ波ヘッド５０を備えているから、紙１０にマイクロ波１００ａを放射することで、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することが可能な液滴乾燥装置５００を提供できる。この液滴乾燥装置５００は、マイクロ波ヘッド５０は、円形を呈する一対の極板５１Ａ，５２Ａから構成されているため、両極板５１Ａ，５２Ａ間に均一な電界分布が得られる。本実施形態では、マイクロ波ヘッド５０の極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを上述したベッセル関数を用いて設定しており、その結果、シールドを用いることなくマイクロ波ヘッド５０内にマイクロ波を封じ込めることができる。これにより、従来の製造方法を用いて作製することができ、コストが増加することもない。また、極板５１Ａ，５２Ａの半径ｒを適切に設定しているためマイクロ波ヘッド５０内で電界Ｅがゼロとなる箇所が生じないので、エネルギー密度の向上による乾燥効率の向上が図れ、短時間で高効率な乾燥を行うことができる。
【００５３】
しかも、マイクロ波ヘッド５０にＬＣ共振子（この場合、直列共振回路）を構成しているから、加熱用アンテナとしての機能と、検出素子としての機能とを、兼用させることができ、装置構成を簡単にすることができる。特に、マイクロ波ヘッド５０が水分量検出用のセンサの役割を兼ねるため、記録ヘッド２に付加する部品が最小限ですむ。このため、ヘッド部の設計の制約条件が少なくなる。また、水分量検出用に別途センサを設けるような場合に比べて、センシング部への配線が少なくなるため、構成を簡略化できる。
【００５４】
また、紙１０にマイクロ波１００ａを放射する工程を備えているから、紙１０にマイクロ波１００ａを放射することで、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することができるので、にじみが少なくて、綺麗に乾燥することができる。しかも、短時間で乾燥することができるので、効率的である。さらに、検出素子としての機能と、加熱用アンテナとしての機能とを、兼用しているＬＣ共振子を発振させれば、紙１０に含まれる水分量の検知と、紙１０の上に配置される液滴としてのインクの乾燥とを、略同時に実施することができるので、効率的である。
【００５５】
また、被乾燥体が紙１０であるから、使用頻度の高い順に水分量と誘電率との対応データをあらかじめ用意しておけば、紙１０の品質が変わったとしても、紙１０の上に配置される液滴を乾燥するときの条件を素早く選択できるので、より早く乾燥させることができ、高速印刷を実現することができる。
【００５６】
また、紙１０に含まれる水分量を検知して、紙１０の上に配置される液滴としてのインクを乾燥することができる液滴乾燥装置５００を搭載しているので、紙１０の表面と裏面とに印刷するような両面印刷の場合であっても、にじみが少なく、綺麗な印刷をすることができる。しかも、紙１０に含まれる水分量の検知と、液滴としてのインクの乾燥とを、ほぼ同時に実施することができるので、高速印刷を実現可能なプリンタ１を提供することができる。さらに、ダイヤモンドＳＡＷ発振器のような固体発振源によるマイクロ波電源を発振器１００として用いているから、省電力、高効率励起が可能となるので、エネルギ消費量を抑制することができる。エネルギ消費量を抑制することができれば、環境負荷の低減にも貢献できる。
【００５７】
上記実施形態では、平行平板コンデンサを用いてＬＣ共振子を構成するマイクロ波ヘッドについて述べた。以下に示す実施形態では、軸方向長さを可変とする円筒型空洞共振器を用いてＬＣ共振子を構成するマイクロ波ヘッドについて述べる。
【００５８】
（液体乾燥装置の第２の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図８は、本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向における断面図である。図９は、マイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
本実施形態における液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッド６０は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、キャパシタＣとして用いられるダイポールアンテナ６３を内部に具備する円筒型空洞共振器６４を構成する。
【００５９】
円筒型空洞共振器６４は、円筒形状をなす一対の共振体６１及び共振体６２を備え、長手方向一方の開口面６１ａと開口面６２ａとを対向させるとともに互いに所定間隔をおいて配置されている。具体的には、共振体６１が図２に示す上ヘッド５１内に配置され、下ヘッド５２内に共振体６２が配置される。円筒型空洞共振器６４の長さｈ及び径ｄ１は、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致しており、例えば長手方向長さｈがλ／２、径ｄ１がλ／２〜λ／８とされている。
【００６０】
各共振体６１，６２内には、これら各共振体６１，６２と軸心を一致させるとともに紙１０の通過方向に対して垂直に延在する円柱状のアンテナ６３Ａ，６３Ｂが設けられている。そして、共振体６１内に配置される送信用の第１のアンテナ６３Ａと、共振体６２内に配置される受信用の第２のアンテナ６３Ｂとにより上記ダイポールアンテナ６３が構成されている。また、各共振体６１，６２と各アンテナ６３Ａ，６３Ｂとはそれぞれ電気的に離間している。
【００６１】
そして、第１のアンテナ６３Ａとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、第２のアンテナ６３ＢとインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。また、インダクタＬの他方の端子は、グランドＧＮＤと電気的に接続されている点は上記実施形態と同様である。
【００６２】
本実施形態では、例えば、マイクロ波の波長が２．４５ＧＨｚの場合、各共振体６１，６２の直径ｄ１をλ／８（１５．３ｍｍ程度）、マイクロ波ヘッド６０の長手方向長さｈをλ／２（６１．２ｍｍ程度）とする。また、アンテナ６３Ａ，６３Ｂの長さを２９ｍｍ程度とすることで第１のアンテナ６３Ａと第２のアンテナ６３Ｂとの間のギャップｇが３ｍｍ程度となる。これはマイクロ波の波長に比べて十分短い距離であることから、マイクロ波の漏れが生じ難いという効果が得られる。
【００６３】
乾燥すべき紙１０は、当該紙１０の厚さ方向に強い電界を励起する円筒型空洞共振器６４内のアンテナ６３Ａ，６３Ｂ間を通過する際に、空洞内に発生している電界（図９参照）の作用を受けて加熱され、含有する水分が急速に蒸発して効率よく乾燥が行われる。図９に示すように、円筒型空洞共振器６４のアンテナ６３Ａ，６３Ｂ間で電界が極めて強くなっている。これにより、マイクロ波のエネルギー密度が向上して紙１０を速やかに昇温させることができるので、加熱効率をより高めることができる。
【００６４】
（液体乾燥装置の第３の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図１０は、本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、軸方向に沿う断面図である。図１１は、マイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
【００６５】
以下に示す本実施形態のマイクロ波ヘッド７０の基本構成は、上記第２の実施形態と略同様であるがダイポールアンテナの形状が上記第２実施形態と異なっている。具体的には、図１０に示すように、ダイポールアンテナ７３を構成する円柱状のアンテナ７３Ａ，７３Ｂの先端部７３ａ，７３ｂ（対向側端部）の直径ｄ２が縮径（ｄ２＜ｄ１）して形成されている。
このように、アンテナ７３Ａ，７３Ｂの先端部７３ａ，７３ｂを細くすることで電界が強まり、より高いエネルギー密度を得ることができる（図１１参照）。
【００６６】
（液体乾燥装置の第４の実施形態）
次に、本発明に係る液体乾燥装置の第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。ここで、図１２は本実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿った断面図、（ｂ）は径方向における断面図である。図１３は、本実施形態に係るマイクロ波ヘッドのエネルギー密度を示す図である。
【００６７】
上記第２，３実施形態の液体乾燥装置は、円筒型空洞共振器の軸方向が紙１０の紙面（紙１０の通過方向）に対して垂直な姿勢となっていたが、本実施形態における円筒型空洞共振器の長手方向が紙面に対して平行な姿勢となっている点において上記実施形態と異なっている。
【００６８】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッド８０は、一対の共振体８１及び共振体８２と、共振体８１内に配置されるダイポールアンテナ８３と、共振体８２内に配置される導体８５と、を備える円筒型空洞共振器８４を構成する。
【００６９】
図１２（ｂ）に示すように、共振体８１及び共振体８２は、断面視半円弧形状をなし、径方向に開口する開口８１ｂ，８２ｂ同士を対向させるとともに互いに所定間隔をおいて配置されることで円筒形状とされている。ここで、共振体８１は図２に示す上ヘッド５１内に配置され、共振体８２は下ヘッド５２内に配置される。
【００７０】
ダイポールアンテナ８３を構成する円柱状の第１のアンテナ８３Ａと第２のアンテナ８３Ｂとは、共振体８１の開口８１ｂ側において、互いの軸心を一致させるとともに各アンテナ８３Ａ，８３Ｂの軸方向が紙の通過方向と平行となるように配置され、互いに所定距離離間している。
【００７１】
導体８５は、導電性の金属材料により所定の軸方向長さ及び直径を有して構成されている。そして、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間に形成される領域ｓの近傍であって共振体８２の長手方向中央付近において、アンテナ８３Ａ，８３ＢとのギャップＧが３ｍｍ程度となるように配置されている。この導体８５は、共振体８２と繋がっていても良いが、アンテナ８３Ａ，８３Ｂからは離間させておく。本実施形態における導体８５は、このアンテナ８３Ａ，８３ＢとのギャップＧよりも大きい直径ｄ３を有している。
【００７２】
そして、第１のアンテナ８３Ａ及び第２のアンテナ８３Ｂとサーキュレータ５７０とが電気的に接続され、導体８５とインダクタＬの一方の端子とが電気的に接続されている。このように、本実施形態においては、一対のアンテナ８３Ａ，８３Ｂが送信用とされ、導体８５が受信用となっており、各アンテナ８３Ａ，８３と導体８５との間で放電する（図１３参照）。紙１０は、共振体８１と共振体８２との間、すなわち一対のアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間を通過する。
【００７３】
本実施形態のマイクロ波ヘッド８０は、例えば、マイクロ波の波長が２．４５ＧＨｚの場合、軸方向における開口端の径ｄ４がλ／４（３０．６ｍｍ程度）、円筒型空洞共振器８４の長手方向長さｈがλ／２（６１．２ｍｍ程度）となっている。また、アンテナ８３Ａ，８３Ｂの長さが２９ｍｍ程度で、第１のアンテナ８３Ａと第２のアンテナ８３Ｂとの間のギャップｇが３ｍｍ程度となっている。マイクロ波の漏れを防止するためには、アンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５と間のギャップＧが３ｍｍ程度となることが好ましいことから、上記ギャップＧの条件を満たすように円筒型空洞共振器８４の径ｄ４や導体８５の長さを設定するようにする。
【００７４】
本実施形態によれば、円筒型空洞共振器８４を、その軸方向が紙１０の紙面と平行となるように横倒しに配置したので、マイクロ波ヘッド８０を低背化することができる。また、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間の領域ｓの近傍であって、対向しているアンテナ８３Ａ，８３Ｂの両端部と向き合うようにして導体８５が配置されている。そのため、図１３に示すように、マイクロ波はアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間で発生し、これらアンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間を紙１０が通過することによって紙１０にマイクロ波が放射されることになる。
【００７５】
このように、マイクロ波のエネルギーが集中する場所を、アンテナ８３Ａ，８３Ｂ間ではなく、アンテナ８３Ａ，８３Ｂと導体８５との間にずらすことで、円筒型空洞共振器８４を横倒しにしても乾燥効率に変わりはなく、各共振体８１，８２の軸方向長さ（マイクロ波ヘッド８０の長手方向長さｈ）を短くすることができる。したがって、マイクロ波ヘッド８０（円筒型空洞共振器８４）の低背化を実現でき、プリンタへの組み込みが容易となる。さらに、装置全体の設計自由度が向上するので小型化も可能となる。
【００７６】
以上、好ましい実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含み、本発明の目的を達成できる範囲で、他のいずれの具体的な構造及び形状に設定できる。
【００７７】
（変形例１）
前述の実施形態では、キャパシタＣと、インダクタＬとを、直列に配置した直列共振回路を液滴乾燥装置５００に採用する構成にしたが、これに限らない。例えば図１４に示す液滴乾燥装置５０１のように、キャパシタＣと、インダクタＬとを、並列に配置する並列共振回路（抵抗成分Ｒを含んでいてもよい）を採用した構成にしてもよい。このようにしても、マイクロ波ヘッド５０を構成する上ヘッド５１と、下ヘッド５２とが、紙１０を挟むように構成されているので、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（変形例２）
前述の実施形態では、プリンタ１にマイクロ波ヘッド５０を一つ搭載する構成にしたが、これに限らない。例えばマイクロ波ヘッド５０を複数搭載する構成にしてもよい。このようにすれば、プリンタ１にマイクロ波ヘッド５０がたくさん搭載されることになれば、水分量を検知してインクを乾燥させるまでの時間をより速く実施することを期待できる。
【００７９】
（変形例３）
前述の実施形態では、マイクロ波ヘッド５０を搭載した液滴乾燥装置５００をプリンタ１に採用したが、これに限らない。例えばプリンタ１以外の印刷装置や、紙１０を乾燥させるのに必要なその他の各種装置に採用してもよい。このようにすれば、色々な分野で使用することができるので、その用途を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態に係る液滴乾燥装置を搭載したプリンタの構成を示す斜視図。
【図２】プリンタの構成を示す概略図。
【図３】液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】１本実施形態に係る液滴乾燥装置の概略構成を示すとともに電界及び磁界の分布を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【図５】ベッセル関数を示す図。
【図６】プリンタの電気的構成を示すブロック図。
【図７】液滴乾燥装置の動作手順を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向に沿う断面図。
【図９】第２の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１０】第３の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、軸方向に沿う断面図。
【図１１】第３の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１２】第４の実施形態に係る液滴乾燥装置のマイクロ波ヘッドの概略構成を示す図であって、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は径方向に沿う断面図。
【図１３】第４の実施形態に係る液滴乾燥装置の電界及び磁界の分布を示す図。
【図１４】変形例１に係る液滴乾燥装置の電気的構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８１】
１…プリンタ、２…液滴吐出ヘッドとしての記録ヘッド、１０…被乾燥体としての紙、３６…制御部、５０…マイクロ波放射部としてのマイクロ波ヘッド、５１…上ヘッド、５２…下ヘッド、１００…マイクロ波発生部としての発振器、１００ａ…マイクロ波、１００ｂ…反射波、１０１…プリンタ、１０２…プリンタ、１２０…アンプ、５００…液滴乾燥装置、５０１…液滴乾燥装置、５６０…検出部としてのパワーモニタ、５７０…サーキュレータ、Ｘ１…第１のゼロ点、Ｘ２…第２のゼロ点、６０…第２の実施形態のマイクロ波ヘッド、６１…共振体、６２…共振体、６３Ａ…第１のアンテナ、６３Ｂ…第２のアンテナ、６３…ダイポールアンテナ、６４…円筒型空洞共振器、７０…第３の実施形態のマイクロ波ヘッド、７３Ａ…第１のアンテナ、７３Ｂ…第２のアンテナ、７３ａ…先端部、７３ｂ…先端部、７３…ダイポールアンテナ、８０…第４の実施形態のマイクロ波ヘッド、８１…共振体、８２…共振体、８１ｂ、８２ｂ…開口面、８３Ａ…第１のアンテナ、８３Ｂ…第２のアンテナ、８３…ダイポールアンテナ、８５…導体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、平行に配置される一対の極板を備え、
前記一対の極板の半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、
前記一対の極板間を前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置
（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【請求項２】
前記一対の極板の内面間距離がマイクロ波の波長の略半分であることを特徴とする請求項１記載の乾燥装置。
【請求項３】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナから構成され、
前記アンテナ間を、前記軸心と垂直方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置。
【請求項４】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナ及び前記アンテナ間近傍に配置された導体から構成され、
前記一対のアンテナと前記導体との間を、前記軸心と平行方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波放射部の長さ及び開口径が、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致することを特徴とする請求項３または４記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記一対のアンテナが同じ長さであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記一対のアンテナの互いに対向する先端部が縮径されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記マイクロ波放射部に前記マイクロ波を供給するマイクロ波電源部を備え、
前記マイクロ波電源部は、前記被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、マイクロ波を増幅する増幅回路と、前記反射波検出部の出力に基づいて前記増幅回路を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記マイクロ波放射部に接続されるインダクタを備え、
前記被乾燥体が水分を含んだ状態のときの前記マイクロ波放射部の複素インピーダンスと、前記インダクタのインピーダンスを合成した複素インピーダンスとが、前記マイクロ波放射部の出力端における複素インピーダンスと共役となることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
被乾燥体上に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の乾燥装置と、を備えていることを特徴とするプリンタ。
【請求項１】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、平行に配置される一対の極板を備え、
前記一対の極板の半径ｒを、Ｘ１×ｖ／ωとし、
前記一対の極板間を前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置
（但し、２．３＜Ｘ１＜２．５、マイクロ波の角振動数：ω＝２πｆ、マイクロ波の周波数：ｆ、前記マイクロ波の速度：ｖとする。）。
【請求項２】
前記一対の極板の内面間距離がマイクロ波の波長の略半分であることを特徴とする請求項１記載の乾燥装置。
【請求項３】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナから構成され、
前記アンテナ間を、前記軸心と垂直方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置。
【請求項４】
被乾燥体を乾燥する乾燥装置において、
前記被乾燥体にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部は、軸心を一致させて離間して配置した一対の円柱状のアンテナ及び前記アンテナ間近傍に配置された導体から構成され、
前記一対のアンテナと前記導体との間を、前記軸心と平行方向に前記被乾燥体が通過することを特徴とする乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波放射部の長さ及び開口径が、マイクロ波の半波長の整数倍又は整数分の１と一致することを特徴とする請求項３または４記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記一対のアンテナが同じ長さであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記一対のアンテナの互いに対向する先端部が縮径されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記マイクロ波放射部に前記マイクロ波を供給するマイクロ波電源部を備え、
前記マイクロ波電源部は、前記被乾燥体の乾燥状態に応じた反射波を検出する反射波検出部と、マイクロ波を増幅する増幅回路と、前記反射波検出部の出力に基づいて前記増幅回路を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記マイクロ波放射部に接続されるインダクタを備え、
前記被乾燥体が水分を含んだ状態のときの前記マイクロ波放射部の複素インピーダンスと、前記インダクタのインピーダンスを合成した複素インピーダンスとが、前記マイクロ波放射部の出力端における複素インピーダンスと共役となることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
被乾燥体上に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の乾燥装置と、を備えていることを特徴とするプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１３３５１５（Ｐ２００９−１３３５１５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０８４０６（Ｐ２００７−３０８４０６）
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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