以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
〔第1実施形態〕
(塗布装置の全体構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す全体構成図である。同図に示す塗布装置10は、周面に媒体(図1中不図示、図3〜7に符号60を付して図示する。)を支持して周方向に搬送する圧胴12と、圧胴12の周面に支持された媒体に塗布液を塗布する塗布ローラ14と、カムフォロア15(詳細後述)を具備する塗布部16と、を含んで構成される。圧胴12はフレーム18に回転可能に支持され、その回転軸は不図示の伝達機構を介して不図示のモータと連結される。該モータは、圧胴12を所定の方向(図中反時計回り方向)へ回転動作させる駆動源となる。圧胴12と該モータとの間に配置される伝達機構には、ギア(減速機)が含まれていてもよい。
圧胴12は、周面に支持される媒体の先端部を挟持するグリッパー20と、グリッパー20を開閉させるグリッパー動作機構22と、グリッパー20の配設位置に対応して設けられるカム部24と、を具備している。グリッパー20は媒体をくわえた状態で圧胴12の周面から突出しており、グリッパー20が塗布ローラ14の配設位置を通過する際の塗布ローラ14と衝突を回避するために、塗布ローラ14を圧胴12から離間させる機構としてカム部24が設けられている。なお、塗布ローラ14の離間については後述する。
塗布部16は、塗布ローラ14と圧胴12(媒体)との接触位置における圧胴12の法線方向が水平面に対して約45°の位置になるようにフレーム18に支持される。かかる配置によって、塗布ローラ14から塗布液が落下した場合でも圧胴12の周面や塗布対象の媒体を汚すことが防止される。
給紙部26により給紙された媒体は、渡し胴28を介して圧胴12の周面に受け渡され、グリッパー20によって先端部を挟持される。圧胴12の周面に支持された媒体が塗布部16の処理領域に達すると、媒体の表面(塗布面)に所定の塗布液が塗布される。グリッパー20は圧胴12の回転軸をはさんだ2か所の対称位置のそれぞれに設けられており、圧胴12は2か所の媒体支持領域を有している。
図2は、図1に図示した塗布部16の拡大図である。同図に示す塗布部16は、塗布ローラ14と、塗布ローラ14へ塗布液を供給するアニロックスローラ30と、塗布液が貯蔵される塗布皿32と、を具備している。塗布皿32には、供給管34及び排出管36が接続され、不図示の供給タンクから供給管34を介して塗布液が補充され、排出管36を介して不図示の排出タンクへ塗布液が排出される。
塗布ローラ14は、中空のゴムローラに回転軸14Aとなる芯金を挿入した構造を有し、ゴムローラの両端には、回転軸14Aを回転可能に支持するベアリング(不図示)が設けられている。また、塗布ローラ14の回転軸14Aは、アニロックスローラ30の回転軸30Aを揺動支軸として、塗布ローラ揺動アーム38に揺動可能に支持され、さらに、ギアなどの伝達機構を介して不図示のモータに連結される。該モータを所定の回転速度で回転させると、塗布対象の媒体に接触するゴムローラは、回転軸14Aとともに所定の回転速度で所定の回転方向(図中時計回り方向)に回転する。
塗布ローラ揺動アーム38は、塗布ローラニップバネ(図2中不図示、図8〜10に符号62を付して図示する。)の一方の端に設けられるフックが固定され、該塗布ローラニップバネの他方の端に設けられるフックは、フレーム18(図1参照)に支持される側板40に固定される。該塗布ローラニップバネは、塗布ローラ14を圧胴12の周面に所定のニップ圧(当接圧力)でニップさせるように塗布ローラ14を圧胴12に付勢させる塗布ローラ付勢手段として機能している。
図2では、図中奥側の側板40のみを図示したが、図中手前側にも側板40と同様の側板が設けられている。すなわち、塗布部16は、図中手前側の側板及び図中奥側の側板40により両側から支持される構造を有している。
先に説明したように、塗布ローラ14とグリッパー20との接触を回避するために、圧胴12に設けられたカム部24(図1参照)にカムフォロア15が乗り上げると、塗布ローラ14はアニロックスローラ30の回転軸30Aを揺動支軸として揺動するように支持されている。すなわち、塗布ローラ揺動アーム38はアニロックスローラ30の回転軸30Aを回転中心として揺動(回転)可能に支持されており、塗布ローラ14のカムフォロア15が圧胴12のカム部24に乗り上げると、塗布ローラ揺動アーム38は図中時計回り方向へ回転し、前記した塗布ローラニップバネを縮めるように弾性変形させる。
さらに圧胴12が回転して塗布ローラ14が圧胴12の周面に着地すると、塗布ローラ揺動アーム38は塗布ローラニップバネの復元力によって図中反時計回り方向に回転して、圧胴12の周面に対して塗布ローラ14を付勢させる。
アニロックスローラ30は、クロムやセラミックスでメッキ(コート)された金属のシリンダーの表面にセルと呼ばれる小さな穴が規則正しく並んだ構造を有し、セルの中には塗布液が保持される。アニロックスローラ30の回転軸30Aは不図示の伝達機構を介して不図示のモータと連結されており、該モータを回転させると図中反時計回り方向へ回転する。
アニロックスローラ30は、塗布皿32に貯留される塗布液に図中下側の約半分が浸漬されるように支持され、回転しながら塗布皿32から一定量の塗布液をくみ上げる。アニロックスローラ30によってくみ上げられた塗布液は、アニロックスローラ30を塗布ローラ14に対してニップさせている期間中に塗布ローラ14に供給される。すなわち、塗布液の塗布量に対応してアニロックスローラ30を回転させて塗布皿32から所定量の塗布液がくみ上げられ、該一定量の塗布液は塗布ローラ14へ供給される。
アニロックスローラ30の回転軸30Aに一方の端部が連結されるアニロックス揺動アーム42は、他方の端部にアニロックスニップバネ44の一方の端側のフックが固定され、アニロックスローラ30の回転軸よりも下部に位置するアニロックス揺動支点46を中心として回転可能に支持される。アニロックスニップバネ44の他方の端側のフックは塗布ローラ揺動アーム38のアニロックス揺動アーム42よりも上の位置に固定される。
アニロックス揺動アーム42は、アニロックスニップバネ44によって上方へ引き上げられ、アニロックスローラ30を塗布ローラ14の方へ水平移動させるように、図中反時計回りに回転して、塗布ローラ14に対してアニロックスローラ30をニップさせる。すなわち、アニロックスニップバネ44は、塗布ローラ14に対してアニロックスローラ30をニップさせるように付勢するアニロックスローラ(供給ローラ)付勢手段として機能している。
アニロックス揺動アーム42の他方の端部は、アニロックス揺動用カム48により決められる所定のカム曲線に沿って上下動するように構成されている。アニロックス揺動用カム48は、アニロックス揺動用ギア50と一体に構成される構造を有し、アニロックス揺動用ギア50はアニロックス揺動用駆動ギア52と噛合され、アニロックス揺動用駆動ギア52はアイドラギア54を介してアニロックス揺動用モータ56に連結される。
アニロックス揺動用モータ56を回転させると、アイドラギア54及びアニロックス揺動用駆動ギア52を介してアニロックス揺動用カム48が図中反時計回りに回転して、アニロックス揺動アーム42を下方向へ押し下げる。そうすると、塗布ローラ14に接触しているアニロックスローラ30は、塗布ローラ14と反対の方向へ水平移動して塗布ローラ14から離間する。
(アニロックスローラの当接、離間制御の説明)
次に、上述した塗布装置10における、塗布ローラ14とアニロックスローラ30とのニップ(当接)、離間制御について説明する。なお、以下の説明において、先に説明した構成と同一又は類似する部分には共通の符号を付し、その説明は省略する。
本例に示す塗布装置10は、媒体へ塗布された塗布液の厚みを一定(均一)にするために、必要な量の塗布液のみを塗布ローラ14へ供給するように構成される。すなわち、塗布ローラ14の塗布開始位置に対応してアニロックスローラ30を塗布ローラ14へニップさせ、所定量の塗布液が塗布ローラ14へ供給されると、塗布ローラ14からアニロックスローラ30を離間させるように、塗布ローラ14とアニロックスローラ30との当接、離間が制御される。
図3は、渡し胴28から圧胴12へ媒体60が受け渡される媒体受渡時の状態が模式的に図示されている。同図に示す媒体受渡時は、媒体60の先端部がグリッパー20によって挟持され、アニロックスローラ30は塗布ローラ14から離間し、アニロックスローラ30は回転を停止している。
図4は、アニロックス揺動用モータ56の動作開始時の状態が模式的に図示されている。アニロックス揺動用モータ56(図2参照)を動作させると、アニロックスローラ30は図3に図示した離間状態から塗布ローラ14側へ移動し、所定のニップ圧で塗布ローラ14に対してニップされる。アニロックスローラ30が塗布ローラ14に対してニップされるとアニロックス揺動用モータ56を停止させ、アニロックスローラ30の塗布ローラ14に対するニップが維持される。
図5は、アニロックス揺動用モータ56を停止させ、アニロックスローラ30の塗布ローラ14へのニップ開始時の状態が模式的に図示されている。同図に示す状態は、媒体60の塗布開始位置が塗布ローラ14と圧胴12との当接位置へ到達するまでの時間と、塗布ローラ14に供給された塗布液が塗布ローラ14と圧胴12の当接位置まで移動するまでの時間が同一となるタイミングである。
すなわち、圧胴12の周速と塗布ローラ14の周速が同一であれば、塗布ローラ14に対するアニロックスローラ30のニップ位置から圧胴12に対する塗布ローラ14のニップ位置までの塗布ローラ14の周方向における距離と、媒体60の塗布開始位置から圧胴12に対する塗布ローラ14のニップ位置までの圧胴12の周方向における距離が同一となっている。
図6は、媒体60への塗布液の塗布開始時(塗布ローラ14のニップ開始時)の状態が模式的に図示されている。塗布ローラ14が圧胴12の周面に着地すると、媒体60は塗布ローラ14によって所定のニップ圧でニップされ、塗布液の塗布が開始される。
図7は、アニロックスローラ30の離間開始時を模式的に図示している。塗布ローラ14へ所定量の塗布液が供給されると、アニロックスローラ30は塗布ローラ14に当接した状態から離間を開始する。すなわち、媒体60の後端(塗布終了位置)が塗布ローラ14と圧胴12との当接位置へ到達するまでの時間と、塗布ローラ14に供給された塗布液の終端が塗布ローラ14と圧胴12の当接位置まで移動するまでの時間が同一になると、アニロックス揺動用モータ56を動作させてアニロックスローラ30を塗布ローラ14から離間させる。
このとき、圧胴12の周速と塗布ローラ14の周速が同一であれば、塗布ローラ14に対するアニロックスローラ30のニップ位置から圧胴12に対する塗布ローラ14のニップ位置までの塗布ローラ14の周方向における距離と、圧胴12に対する塗布ローラ14のニップ位置から媒体60の塗布終了位置までの圧胴12の周方向における距離が同一となっている。このように塗布ローラ14とアニロックスローラ30との当接、離間を制御することによって、必要な量の塗布液が塗布ローラ14に供給される。
なお、図3〜図7では図示を省略したが、搬送路上における媒体の位置は該搬送路上に設けられた位置センサから得られる情報によって把握される。また、圧胴12の回転量(回転角度)や回転速度は、圧胴12の回転軸又は圧胴12を動作させるモータに取り付けられたエンコーダから得られる情報によって把握される。すなわち、本例に示す塗布装置10は、装置全体を統括制御するメイン制御部と、メイン制御部から送出される指令信号により装置各部を個別に制御する制御部と、を含むシステム制御系を備えている。例えば、上記の位置センサやエンコーダからの情報をメイン制御部が取得すると、該情報に基づく指令信号がメイン制御部から装置各部へ送出される。
本例に示す塗布装置10は、塗布ローラ14とアニロックスローラ30との離間に揺動方式が採用されている。かかる揺動方式は、構造が簡単であり、部品点数が少なくてすみ、かつ、塗布ローラ14やアニロックスローラ30を直接移動させる直動方式と比較して動作が安定している。一方、図8に示すようにアニロックス揺動用カム48が側板40に支持されると、アニロックスローラ30の離間が塗布ローラ14のニップ圧に影響してしまい、塗布ムラが発生してしまうといった課題が存在する。なお、図8において符号62を付して図示した両矢印線は、図2において図示を省略した塗布ローラニップバネを表している。
図9に示すように、アニロックス揺動用カム48を回転させて、アニロックス揺動支点46を支点としてアニロックス揺動アーム42を図中時計回り方向に回転させると、アニロックス揺動アーム42のアニロックスニップバネ44が連結される側の端が下方へ押し下げられ、アニロックスローラ30が塗布ローラ14から離間する。このときに、アニロックスニップバネ44が引っ張られるとともに(符号44’を付して図示した両矢印破線)、塗布ローラ揺動アーム38が図中右方向へ引っ張られる。
そうすると、塗布ローラ14を支持する塗布ローラ揺動アーム38に圧胴12から離間させる方向への外力が作用して、塗布ローラニップバネは符号62’を付して模式的に図示した状態となり、塗布ローラ14のニップ圧が小さくなってしまう。
塗布ローラ14のニップ圧が変動すると塗布液の塗布状態が変動し、特に、ニップ圧が所定値よりも小さくなると、媒体60に塗布される塗布液の膜厚が変化し、又はスキージ性が低下することによる塗布ムラが発生する。
かかる塗布液の膜厚変化や塗布ムラの発生を回避すべく、図10に示すように、本例に示す塗布装置10はアニロックス揺動用カム48とアニロックス揺動用ギア50とを一体構成とし、アニロックス揺動用カム48及びアニロックス揺動用ギア50の回転軸が塗布ローラ揺動アーム38によって支持されるので、アニロックスローラ30が離間する際の塗布ローラニップバネへの影響を回避している。
また、アニロックスニップバネ44は塗布ローラ揺動アーム38とアニロックス揺動アーム42に固定されるので、塗布ローラ14が圧胴12から離間する際のアニロックスニップバネ44への影響を回避している。さらに、アニロックスローラ30を離間させる際にアニロックス揺動用カム48及びアニロックス揺動用ギア50を図中反時計回りに回転させるようにアニロックス揺動用モータ56(図2参照)とアニロックス揺動用カム48との間の伝達機構が構成されるので、アニロックス揺動用ギア50の歯車が回転する際の駆動反力が発生するものの、塗布ローラ14のニップ圧の減圧を回避することができる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る塗布装置について説明する。なお、以下に説明する第2実施形態において、先に説明した第1実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図11は、第2実施形態に係る塗布装置に適用される塗布部16’の全体構成図である。同図に示す塗布部16’は、塗布ローラ揺動アーム38に、アニロックス揺動用ギア50、アニロックス揺動用駆動ギア52、アイドラギア(不図示)、及びアニロックス揺動用モータ56が支持されている。
かかる構成によれば、アニロックス揺動用ギア50の歯車が回転する際の駆動反力の影響を回避することができ、アニロックスローラ30が離間する際の塗布ローラ14のニップ圧の減圧を回避することができる。
〔他の装置への適用例〕
次に、本発明に係る塗布装置が適用されるインクジェット記録装置(画像形成装置)について説明する。以下に示すインクジェット記録装置は、画像記録前の記録媒体へ処理液を塗布する処理液塗布部に本発明に係る塗布装置が適用されている。
(インクジェット記録装置の全体構成)
図12は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を示した構成図である。同図に示すインクジェット記録装置100は、色材を含有するインクと該インクを凝集させる機能を有する凝集処理液を用いて、所定の画像データに基づいて記録媒体114の記録面に画像を形成する2液凝集方式の記録装置である。
インクジェット記録装置100は、主として、給紙部120、処理液塗布部130、描画部140、乾燥処理部150、定着処理部160、及び排出部170を備えて構成される。処理液塗布部130、描画部140、乾燥処理部150、定着処理部160の前段に搬送される記録媒体114の受け渡しを行う手段として渡し胴132,142,152,162が設けられるとともに、処理液塗布部130、描画部140、乾燥処理部150、定着処理部160のそれぞれに記録媒体114を保持しながら搬送する手段として、ドラム形状を有する圧胴134,144,154,164が設けられている。
渡し胴132,142,152,162及び圧胴134,144,154,164は、外周面の所定位置に記録媒体114の先端部を挟んで保持するグリッパー180A,180Bが設けられている。グリッパー180A及びグリッパー180Bにおける記録媒体114の先端部を挟んで保持する構造、及び他の圧胴又は渡し胴に備えられるグリッパーとの間で記録媒体114の受け渡しを行う構造は同一であり、かつ、グリッパー180Aとグリッパー180Bは、圧胴134の外周面の圧胴134の回転方向について180°移動させた対称位置に配置されている。
グリッパー180A,180Bにより記録媒体114の先端部を狭持した状態で記渡し胴132,142,152,162及び圧胴134,144,154,164を所定の方向に回転させると、記渡し胴132,142,152,162及び圧胴134,144,154,164の外周面に沿って記録媒体114が回転搬送される。
なお、図12中、圧胴134に備えられるグリッパー180A,180Bのみ符号を付し、他の圧胴及び渡し胴のグリッパーの符号は省略する。
給紙部120に収容されている記録媒体(枚葉紙)114が処理液塗布部130に給紙されると、圧胴134の外周面に保持された記録媒体114の記録面に、凝集処理液(以下、単に「処理液」と記載することがある。)が付与される。なお、「記録媒体114の記録面」とは、圧胴134,144,154,164の保持された状態における外側面であり、圧胴134,144,154,164に保持される面と反対面である。
その後、凝集処理液が付与された記録媒体114は描画部140に送出され、描画部140において記録面の凝集処理液が付与された領域に色インクが付与され、所望の画像が形成される。
さらに、該色インクによる画像が形成された記録媒体114は乾燥処理部150に送られ、乾燥処理部150において乾燥処理が施されるとともに、乾燥処理後に定着処理部160に送られ、定着処理が施される。乾燥処理及び定着処理が施されることで、記録媒体114上に形成された画像が堅牢化される。このようにして、記録媒体114の記録面に所望の画像が形成され、該画像が記録媒体114の記録面に定着した後に、排出部170から装置外部に搬送される。
(給紙部)
給紙部120は、給紙トレイ122と不図示の送り出し機構が設けられ、記録媒体114は給紙トレイ122から一枚ずつ送り出されるように構成されている。給紙トレイ122から送り出された記録媒体114は、渡し胴(給紙胴)132のグリッパ(不図示)の位置に先端部が位置するように不図示のガイド部材によって位置決めされて一旦停止する。
(処理液塗布部)
処理液塗布部130は、給紙胴132から受け渡された記録媒体114を外周面に保持して記録媒体114を所定の搬送方向へ搬送する圧胴(処理液胴)134と、処理液胴134の外周面に保持された記録媒体114の記録面に処理液を付与する処理液塗布装置136と、含んで構成されている。処理液胴134を図12における反時計回りに回転させると、記録媒体114は処理液胴134の外周面に沿って反時計回り方向に回転搬送される。
図12に示す処理液塗布装置136は、処理液胴134の外周面(記録媒体保持面)と対向する位置に設けられている。図12に示す圧胴134は図1,2の圧胴12に対応し、図12に示す渡し胴132は図1の渡し胴28に対応する。また、図12に示す処理液塗布装置136は図1,2の塗布部16及び図11の塗布部16’に対応する。
処理液塗布装置136により記録媒体114に付与される処理液は、描画部140で付与されるインク中の色材(顔料)を凝集させる色材凝集剤を含有し、記録媒体114上で処理液とインクとが接触すると、インク中の色材と溶媒との分離が促進される。
(描画部)
描画部140は、記録媒体114を保持して搬送する圧胴(描画胴)144と、記録媒体114を描画胴144に密着させるための用紙抑えローラ146と、記録媒体114にインクを付与するインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yを備えている。なお、描画胴144の基本構造は、先に説明した処理液胴134と共通しているので、ここでの説明は省略する。
用紙抑えローラ146は、描画胴144の外周面に記録媒体114を密着させるためのガイド部材であり、描画胴144の外周面に対向し、渡し胴142と描画胴144との記録媒体114の受渡位置よりも記録媒体114の搬送方向下流側であり、且つ、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yよりも記録媒体114の搬送方向上流側に配置される。
渡し胴142から描画胴144に受け渡された記録媒体114は、グリッパ(符号省略)によって先端が保持された状態で回転搬送される際に、用紙抑えローラ146によって押圧され、描画胴144の外周面に密着する。このようにして、記録媒体114を描画胴144の外周面に密着させた後に、描画胴144の外周面から浮き上がりのない状態で、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yの直下の印字領域に送られる。
インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yはそれぞれ、マゼンダ(M)、黒(K)、シアン(C)、イエロー(Y)の4色のインクに対応しており、描画胴144の回転方向(図12における反時計回り方向)に上流側から順に配置されるとともに、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yのインク吐出面が描画胴144に保持された記録媒体114の記録面と対向するように配置される。なお、「インク吐出面(ノズル面)」とは、記録媒体114の記録面と対向するインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yの面であり、後述するインクが吐出されるノズルが形成される面である。
また、図12に示すインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yは、描画胴144の外周面に保持された記録媒体114の記録面とインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yのノズル面が略平行となるように、水平面に対して傾けられて配置されている。
インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yは、記録媒体114における画像形成領域の最大幅(記録媒体114の搬送方向と直交する方向の長さ)に対応する長さを有するフルライン型のヘッドであり、記録媒体114の搬送方向と直交する方向に延在するように固定設置される。
インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yのノズル面(液体吐出面)には、記録媒体114の画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルがマトリクス配置されて形成されている。
記録媒体114がインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yの直下の印字領域に搬送されると、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yから記録媒体114の凝集処理液が付与された領域に画像データに基づいて各色のインクが吐出(打滴)される。
インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yから、対応する色インクの液滴が、描画胴144の外周面に保持された記録媒体114の記録面に向かって吐出されると、記録媒体114上で処理液とインクが接触し、インク中に分散する色材(顔料系色材)又は不溶化する色材(染料系色材)の凝集反応が発現し、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体114上に形成された画像における色材の移動(ドットの位置ズレ、ドットの色ムラ)が防止される。
また、描画部140の描画胴144は、処理液塗布部130の処理液胴134に対して構造上分離しているので、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yに処理液が付着することがなく、インクの吐出異常の要因を低減することができる。
なお、本例では、CMYKの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や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。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
(乾燥処理部)
乾燥処理部150は、画像形成後の記録媒体114を保持して搬送する圧胴(乾燥胴)154と、該記録媒体114上の水分(液体成分)を蒸発させる乾燥処理を施す乾燥処理装置156を備えている。なお、乾燥胴154の基本構造は、先に説明した処理液胴134及び描画胴144と共通しているので、ここでの説明は省略する。
乾燥処理装置156は、乾燥胴154の外周面に対向する位置に配置され、記録媒体114に存在する水分を蒸発させる処理部である。描画部140により記録媒体114にインクが付与されると、処理液とインクとの凝集反応により分離したインクの液体成分(溶媒成分)及び処理液の液体成分(溶媒成分)が記録媒体114上に残留してしまうので、かかる液体成分を除去する必要がある。
乾燥処理装置256は、ヒータによる加熱、ファンによる送風、又はこれらを併用して記録媒体114上に存在する液体成分を蒸発させる乾燥処理を施し、記録媒体114上の液体成分を除去するための処理部である。記録媒体114に付与される加熱量及び送風量は、記録媒体114上に残留する水分量、記録媒体114の種類、及び記録媒体114の搬送速度(干渉処理時間)等のパラメータに応じて適宜設定される。
乾燥処理装置156による乾燥処理が行われる際に、乾燥処理部150の乾燥胴154は、描画部140の描画胴144に対して構造上分離しているので、インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yにおいて、熱又は送風によるヘッドメニスカス部の乾燥によるインクの吐出異常の要因を低減することができる。
乾燥胴154の表面温度を調整する手段(例えば、内蔵ヒータ)を備え、該表面温度を50℃以上に調整するとよい。記録媒体114の裏面から加熱処理を施すことによって乾燥が促進され、次段の定着処理時における画像破壊が防止される。かかる態様において、乾燥胴154の外周面に記録媒体114を密着させる手段を具備するとさらに効果的である。記録媒体114を密着させる手段の一例として、真空吸着、静電吸着などが挙げられる。
なお、乾燥胴154の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥胴154の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性(高温による火傷防止)の観点から75℃以下(より好ましくは60℃以下)に設定されることが好ましい。
このように構成された乾燥胴154の外周面に、記録媒体114の記録面が外側を向くように(すなわち、記録媒体114の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で)保持し、回転搬送しながら乾燥処理を施すことで、記録媒体114のシワや浮きに起因する乾燥ムラが確実に防止される。
(定着処理部)
定着処理部160は、記録媒体114を保持して搬送する圧胴(定着胴)164と、画像形成がされ、さらに、液体が除去された記録媒体114に加熱処理を施すヒータ166と、該記録媒体114を記録面側から押圧する定着ローラ168と、を備えて構成される。なお、定着胴164基本構造は処理液胴134、描画胴144、及び乾燥胴154と共通しているので、ここでの説明は省略する。ヒータ166及び定着ローラ168は、定着胴164の外周面に対向する位置に配置され、定着胴164の回転方向(図12において反時計回り方向)の上流側から順に配置される。
定着処理部160では、記録媒体114の記録面に対してヒータ166による予備加熱処理が施されるとともに、定着ローラ168による定着処理が施される。ヒータ166の加熱温度は記録媒体の種類、インクの種類(インクに含有するポリマー微粒子の種類)などに応じて適宜設定される。例えば、インクに含有するポリマー微粒子のガラス転移点温度や最低造膜温度とする態様が考えられる。
定着ローラ168は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性ポリマー微粒子を溶着し、インクを被膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体114を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ168は、定着胴164に対して圧接するように配置されており、定着胴164との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体114は、定着ローラ168と定着胴164との間に挟まれ、所定のニップ圧でニップされ、定着処理が行われる。
定着ローラ168の構成例として、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成する態様が挙げられる。かかる加熱ローラで記録媒体114を加熱することによって、インクに含まれるポリマー微粒子のガラス転移点温度以上の熱エネルギーが付与されると、該ポリマー微粒子が溶融して画像の表面に透明の被膜が形成される。
この状態で記録媒体114の記録面に加圧を施すと、記録媒体114の凹凸に溶融したポリマー微粒子が押し込み定着されるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、好ましい光沢性を得ることができる。なお、画像層の厚みやポリマー微粒子のガラス転移点温度特性に応じて、定着ローラ168を複数段設けた構成も好ましい。
また、定着ローラ168の表面硬度は71°以下であることが好ましい。定着ローラ168の表面をより軟質化することで、コックリングにより生じた記録媒体114の凹凸に対して追随効果を期待でき、記録媒体114の凹凸に起因する定着ムラがより効果的に防止される。
図12に示すインクジェット記録装置100は、定着処理部160の処理領域の後段(記録媒体搬送方向の下流側)には、インラインセンサ182が設けられている。インラインセンサ182は、記録媒体114に形成された画像(又は記録媒体114の余白領域に形成されたチェックパターン)を読み取るためのセンサであり、CCDラインセンサが好適に用いられる。
本例に示すインクジェット記録装置100は、インラインセンサ182の読取結果に基づいてインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yの吐出異常の有無が判断される。また、インラインセンサ182は、水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段を含む態様も可能である。かかる態様において、水分量、表面温度、光沢度の読取結果に基づいて、乾燥処理部150の処理温度や定着処理部160の加熱温度及び加圧圧力などのパラメータを適宜調整し、装置内部の温度変化や各部の温度変化に対応して、上記制御パラメータが適宜調整される。
(排出部)
図12に示すように、定着処理部160に続いて排出部170が設けられている。排出部170は、張架ローラ172A,172Bに巻きかけられた無端状の搬送チェーン174と、画像形成後の記録媒体114が収容される排出トレイ176と、を備えて構成されている。
定着処理部160から送り出された定着処理後の記録媒体114は、搬送チェーン174によって搬送され、排出トレイ176に排出される。
描画部140に具備されるインクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yには、ノズル面に記録媒体114の全幅に対応する長さにわたって複数のノズルが並べられた構造を有するフルライン型ヘッドが適用される。例えば、インク吐出口であるノズルと、各ノズルと連通する圧力室と、共通流路と各圧力室とを連通させる供給口等からなる複数のインク室ユニット(記録素子単位としての液滴吐出素子)をマトリクス配置した構造が適用される。
なお、記録媒体114の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態として、複数のノズルが二次元に配列された短尺のヘッドモジュールを千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで長尺化することにより、全体として記録媒体114の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、記録媒体114の全幅に満たない短尺のヘッドモジュールを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
インクジェットヘッド148M,148K,148C,148Yの吐出方式として、圧力室の上面を構成する振動板に、個別電極共通電極とを具備し、個別電極と共通電極との間に圧電体部がはさまれた構造を有する圧電素子を配設し、個別電極と共通電極との間に所定の駆動電圧を印加することによって振動板を変形させ、圧力室の容積変化に対応した体積のインクを吐出させる圧電方式が適用される。もちろん、圧力室内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
〔制御系の説明〕
図13は、インクジェット記録装置100の制御系の概略構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置100は、通信インターフェース240、システム制御部242、搬送制御部244、画像処理部246、ヘッド駆動部248を備えるとともに、記憶部(メモリ)250、一時記憶部252を備えている。
通信インターフェース240は、ホストコンピュータ254から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース240は、USB(Universal Serial Bus)などのシリアルインターフェースを適用してもよいし、セントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用してもよい。通信インターフェース240は、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。
システム制御部242は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置100の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能し、さらに、記憶部250及び一時記憶部252のメモリコントローラとして機能する。すなわち、システム制御部242は、通信インターフェース240、搬送制御部244等の各部を制御し、ホストコンピュータ254との間の通信制御、記憶部250及び一時記憶部252の読み書き制御等を行うとともに、上記の各部を制御する制御信号を生成する。
ホストコンピュータ254から送出された画像データは通信インターフェース240を介してインクジェット記録装置100に取り込まれ、画像処理部246によって所定の画像処理が施される。
画像処理部246は、画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号(画像)処理機能を有し、生成した印字データをヘッド駆動部248に供給する制御部である。画像処理部246において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッド駆動部248を介してヘッド148(148M,148K,148C,148Y)の吐出液滴量(打滴量)や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。なお、図13に示すヘッド駆動部248には、ヘッド148の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
また、搬送制御部244は、画像処理部246により生成された印字制御用の信号に基づいて記録媒体114(図12参照)の搬送タイミング及び搬送速度を制御する。図13における搬送駆動部156は、図12の圧胴134,144,154,164を回転させるモータや、記渡し胴132,142,152,162を回転させるモータ、給紙部120における記録媒体114の送出機構のモータ、排出部170の張架ローラ172A(172B)を駆動するモータなどが含まれ、搬送制御部244は上記のモータのドライバーとして機能している。
記憶部250は、システム制御部242のCPUが実行するプログラムや、装置各部の制御に必要な各種データ、制御パラメータなどが格納されており、システム制御部242を通じてデータの読み書きが行われる。記憶部250は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。また、外部インターフェースを備え、着脱可能な記憶媒体を用いてもよい。
一時記憶部(一時記憶メモリ)252は、通信インターフェース240を介して入力された画像データを一旦格納する一時記憶手段としての機能や、記憶部250に記憶されている各種プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域(例えば、画像処理部246の作業領域)としての機能を有している。一時記憶部252には、逐次読み書きが可能な揮発性メモリ(RAM)が用いられる。
さらに、このインクジェット記録装置100は、処理液付与制御部260、乾燥処理制御部262、及び定着処理制御部264を備えており、システム制御部242からの指示にしたがって、それぞれ、処理液塗布部130、乾燥処理部150、及びヒータ166、定着ローラ168(図12参照)を含む定着処理部160の各部の動作を制御する。
処理液付与制御部260は、画像処理部246から得られた印字データに基づいて、処理液付与のタイミングの制御を制御するとともに、処理液の付与量を制御する。詳細は後述するが、処理液塗布部130に具備される処理液塗布装置136は、圧胴(図2に符号12を付して図示)に対して塗布ローラ(図1に符号14を付して図示)の当接(接触)及び離間が可能となるように、塗布ローラを移動させる塗布ローラ移動機構(図2参照)を備えるとともに、塗布ローラに対して塗布ローラへ供給される処理液量を計量するアニロックスローラ(図2に符号30を付して図示)の当接(接触)及び離間が可能となるように、該アニロックスローラを移動させるアニロックスローラ移動機構(図2参照)を備えている。
図13に示す処理液付与制御部260は、アニロックスローラと塗布ローラとの当接タイミング及び離間タイミングを制御するとともに、塗布ローラと記録媒体との当接タイミング及び離間タイミングを制御している。かかる処理液付与制御部260は、図1〜11を用いて説明した塗布装置の制御系に適用することができる。
乾燥処理制御部262は、乾燥処理のタイミングを制御するとともに、処理温度、送風量等を制御し、定着処理制御部264は、ヒータ166の温度を制御するとともに、定着ローラ168の押圧を制御する。
検出部266は、図12に示したインラインセンサ182と、インラインセンサ182から出力される読取信号にノズル除去や増幅、波形整形などの所定の信号処理を施す信号処理部を含む処理ブロックである。システム制御部242は、検出部266により得られた検出信号に基づいて、ヘッド148の吐出異常の有無を判断する。
エンコーダ268は、圧胴134,144,154,164を回転させるための駆動源となるモータに取り付けられたものであり、該モータの回転に応じたパルス信号が出力される。エンコーダ268から出力されるパルス信号をカウントすることで、圧胴134,144,154,164の回転量を把握することができる。また、エンコーダ268から出力されるパルス信号の周波数変動に基づいて圧胴134,144,154,164の回転ムラを把握することができる。
すなわち、エンコーダ268から出力されたパルス列は、波形整形やノイズ除去などの所定の信号処理が施され、システム制御部242へ送られる。システム制御部242は、エンコーダ268から取得したパルス列に基づいて、塗布ローラの当接タイミング、離間タイミング、アニロックスローラの当接タイミング、離間タイミングを制御するための指令信号を処理液付与制御部260へ送出する。
用紙センサ270は、記録媒体114の搬送経路に設けられるセンサであり、用紙センサ270の検出結果に基づいて記録媒体114の搬送経路上の位置を把握することができる。例えば、圧胴134(144,154,164)のグリッパー180の近傍に設けられる用紙センサ270が記録媒体114を検出すると、グリッパー180を動作させて記録媒体114の先端部を挟持し、圧胴134の吸着制御や温度制御が記録媒体保持状態に切り換えられる。
図13では、記録媒体の搬送路上に設けられる複数の用紙センサを代表して、符号270を付して図示されている。かかるエンコーダ268及び用紙センサ270を含む構成は、図1〜図11を用いて説明した塗布装置に適用される。
本発明に係る塗布装置の適用範囲はインクジェット記録装置に限定されず、処理対象媒体に対して所定の塗布液を塗布する塗布部を有する装置に広く適用することが可能である。また、「画像形成装置」という用語の解釈においては、写真プリントやポスター印刷などのいわゆるグラフィック印刷の用途に限定されず、レジスト印刷装置、電子回路基板の配線描画装置、微細構造物形成装置など、画像として把握できるパターンを形成し得る工業用途の装置も包含する。
本発明に係る塗布装置に適用される媒体には、紙類、樹脂シート、金属シートなど様々な種類・材質のシート状の媒体など、ローラ塗布方式によって所定の塗布液を塗布可能な様々な媒体が含まれる。
以上、本発明に係る塗布装置及び該塗布装置が適用される画像形成装置について説明したが、本発明の適用範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、適宜、変更、改良等をすることができる。
<付記>
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
(発明1):円筒形状を有し、周面に保持された媒体を周方向に沿って搬送する圧胴と、前記圧胴の周面に保持された媒体に液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラを前記圧胴の周面に付勢させる塗布ローラ付勢部と、前記塗布ローラを前記圧胴の周面から離間させる離間機構と、前記塗布ローラを揺動可能に支持する塗布ローラ支持部と、計量された所定量の液を前記塗布ローラへ供給する供給ローラと、前記供給ローラと前記塗布ローラとの接触及び離間を切り換えるように前記供給ローラを移動させる移動手段と、を備え、前記移動手段は、前記供給ローラを揺動可能に支持する供給ローラ支持部と、前記供給ローラ支持部を所定のカム曲線に従って移動させる供給ローラ揺動用カムと、前記供給ローラ揺動用カムと一体に構成され、回転軸が前記塗布ローラ支持部に支持される供給ローラ揺動用ギアと、を具備し、前記供給ローラ揺動用カムの回転軸及び前記供給ローラ揺動用ギアの回転軸は、前記塗布ローラ支持部に支持される構造を有することを特徴とする塗布装置。
本発明によれば、供給ローラを移動させる移動手段は、供給ローラを揺動可能に支持する供給ローラ支持部と、供給ローラ支持部を所定のカム曲線に従って移動させる供給ローラ揺動用カムと備え、供給ローラ揺動用カムの回転軸及び供給ローラ揺動用カムと一体に構成される供給ローラ揺動用ギアの回転軸が塗布ローラ支持部に支持されるように構成されるので、供給ローラを塗布ローラから離間させる際の供給ローラの移動による塗布対象の媒体に対する塗布ローラの当接圧力が低下することがなく、また、塗布ローラを圧胴から離間させる際の塗布ローラに対する供給ローラの当接圧力が低下することがない。
(発明2):発明1に記載の塗布装置において、前記移動機構は、前記供給ローラを前記塗布ローラから離間させる際に、前記塗布ローラの前記媒体への当接圧力が減少しないように、前記供給ローラ揺動用カムの回転軸及び前記供給ローラ揺動用ギアの回転軸を所定の方向へ回転させる構造を有することを特徴とする。
かかる態様によれば、供給ローラ揺動用ギアの駆動反力が抑制され、塗布ローラの前記媒体への当接圧力の減少を回避することができる。
(発明3):発明1又は2に記載の塗布装置において、前記塗布ローラ支持部に一方の端が固定され、前記供給ローラ支持部に他方の端が固定される構造を有する弾性部材を含み、前記供給ローラを前記塗布ローラに付勢させる供給ローラ付勢部と、を備えたことを特徴とする。
かかる態様によれば、弾性部材の弾性力(復元力)によって塗布ローラに対して供給ローラが付勢される。
(発明4):発明1乃至3のいずれかに記載の塗布装置において、前記供給ローラは、前記塗布ローラ支持部に支持される揺動支点軸を支点として揺動可能に支持されることを特徴とする。
かかる態様によれば、供給ローラを移動させる移動手段に揺動方式を適用することで、移動手段の構造をより簡素化することができるとともに、塗布ローラと供給ローラとの位置関係の精度が向上する。
(発明5):発明1乃至4のいずれかに記載の塗布装置において、前記移動手段は、前記供給ローラ揺動用カムの回転軸及び前記供給ローラ揺動用ギアの回転軸に連結される駆動源が、前記塗布ローラ支持部に支持される構造を有することを特徴とする。
かかる態様によれば、供給ローラの揺動させる際の駆動源が塗布ローラ支持部材により支持されることで、供給ローラの揺動が塗布ローラの媒体に対する当接圧力に影響せず、塗布ローラから供給ローラを離間させる際の塗布むらが回避される。
(発明6):発明1乃至5のいずれかに記載の塗布装置において、前記離間機構は、前記圧胴の周面に設けられる媒体の端部を挟持する挟持部材の配置位置に対応する位置に設けられ、前記圧胴の周面に接触している塗布ローラが乗り上げる構造を有する、前記圧胴の周面から突出した突起部を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、媒体を挟持する挟持部材と塗布ローラとの接触を回避される。
(発明7):発明1乃至6のいずれかに記載の塗布装置において、前記塗布ローラを所定の回転速度で回転させる塗布ローラ回転手段と、前記供給ローラを所定の回転速度で回転させる供給ローラ回転手段と、前記媒体の塗布開始位置が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するまでの時間が、前記供給ローラと前記塗布ローラとの接触位置にある液体が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するまでの時間と同一になるタイミングで前記供給ローラを前記塗布ローラへ接触させるように前記移動手段の動作タイミングを制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
かかる態様によれば、媒体の塗布開始位置が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するタイミングに合わせて塗布ローラへ塗布液が供給されるので、塗布ローラに余剰な塗布液が付着しない。
(発明8):発明7に記載の塗布装置において、前記制御手段は、前記媒体の塗布終了位置が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するまでの時間が、前記供給ローラと前記塗布ローラとの接触位置にある液体が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するまでの時間と同一になるタイミングで前記供給ローラを前記塗布ローラから離間させるように前記移動手段の動作タイミングを制御することを特徴とする。
かかる態様によれば、媒体の塗布終了位置が前記塗布ローラと前記圧胴との接触位置へ移動するタイミングに合わせて塗布ローラへの塗布液の供給が停止されるので、塗布ローラに余剰な塗布液が付着しない。
(発明9):円筒形状を有し、周面に保持された媒体を周方向に沿って搬送する圧胴と、前記圧胴の周面に保持された媒体に液体を塗布する塗布装置と、前記塗布装置により液体が塗布された媒体に画像を形成する画像形成手段と、を具備し、前記塗布装置は、前記圧胴の周面に保持された媒体に液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラを前記圧胴の周面に付勢させる塗布ローラ付勢部と、前記塗布ローラを前記圧胴の周面から離間させる離間機構と、前記塗布ローラを揺動可能に支持する塗布ローラ支持部と、計量された所定量の液を前記塗布ローラへ供給する供給ローラと、前記供給ローラと前記塗布ローラとの接触及び離間を切り換えるように前記供給ローラを移動させる移動手段と、を備え、前記移動手段は、前記供給ローラと連結される伝達機構を具備し、前記伝達機構は前記塗布ローラ支持部に支持される構造を有することを特徴とする画像形成装置。
本発明に係る画像形成装置の一態様としてのインクジェット記録装置は、ドットを形成するためのインク液滴を吐出するためのノズル(吐出口)及び吐出圧を発生させる圧力発生素子(圧電アクチュエータや加熱発泡用の発熱体)を含む液滴吐出素子を高密度に多数配置した液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を備えるとともに、入力画像から生成されたインク吐出用データ(ドット画像データ)に基づいて前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出を制御する吐出制御手段とを備え、ノズルから吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成する。
(発明10):発明9に記載の画像形成装置において、前記塗布装置は、前記画像形成手段による画像形成に用いられるインクを凝集又は不溶化させる機能を有する処理液を前記媒体に塗布することを特徴とする。
かかる態様によれば、処理液の塗布が安定し、好ましい画像形成が実現される。