JP2015029944A - 液体塗布装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被記録媒体に対する処理液の好適な塗布量を自動的に判断し、該判断結果に基づき塗布量を制御可能な液体塗布装置を提供する。【解決手段】画像形成前の被記録媒体60に処理液を塗布する液体塗布装置であって、被記録媒体を搬送する搬送ローラ61、搬送ローラを回転駆動する搬送モータ71、及び搬送ローラの回転速度検出手段73を有する搬送機構と、被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラ54、塗布ローラを回転駆動する塗布モータ74、塗布ローラの回転速度検出手段77、ワンウェイクラッチ75、及びスクイーズローラ63を有する塗布機構と、を備え、検出された搬送ローラの回転速度と塗布ローラの回転速度から、塗布ローラが、搬送機構により搬送される被記録媒体に従動して回転しているか、塗布モータにより駆動されて回転しているかを判断し、該判断結果に応じて前記処理液の塗布量を制御する液体塗布装置。【選択図】図3

Description

本発明は、液体塗布装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置(インクジェット記録装置)が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙などの被記録媒体に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
このような液体吐出記録方式の画像形成装置においては、色材を含むインクを液滴化して画像形成を行うため、液滴で形成されるドットがひげ状に乱れるフェザリングや、異なる色のインク滴が隣接して用紙に打たれた場合に、各色が相互に混ざり合って色境界が不鮮明になるカラーブリード等の不具合が生じることがある。
また、推奨される規格と異なる被記録媒体や、用途に適した専用紙以外の被記録媒体に画像を形成すると、滲み、濃度、色調や裏写りなどといった問題に加えて、耐水性、耐候性といった画像の堅牢性に関わる問題を生じることがある。
これらの問題に対し、被記録媒体にインク滴が着弾する前にインクを凝集させる機能を有する処理液などを塗布し、形成される画像の画質を改善する方法が知られている。また、処理液を塗布する液体塗布装置において、被記録媒体の種類等に応じ、塗布量を制御する技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1には、被記録媒体に塗布する処理液の塗布条件を任意に切り替えることができ、さらに処理液ムラを低減し、良好な画像を形成できる装置として、吸引ドラムによって吸引搬送される被記録用紙の表面に、塗布ローラを当接させて処理液を塗布する処理液付与手段が開示されている。該処理液付与手段の塗布ローラは、幅の異なるものが複数本揃えられており、ターレットにより交換することができ、吸引ドラムは、搬送方向に沿って吸引力が制御されており、塗布ローラが当接される直前に吸引力が弱められることにより、被記録用紙に対応した幅でムラなく処理液を塗布することができることが記載されている。
被記録媒体に対する処理液の最適な塗布量は、被記録媒体の種類や特性、例えば塗布される処理液の浸透性(吸収性)により異なる。
推奨された規格と異なる被記録媒体を用いる場合や、印刷条件や印刷環境が異なる場合等においては、最適な塗布量をそれぞれ設定する必要がある。
しかしながら、従来の液体塗布装置における塗布量の制御は、特許文献1に示すようにオペレータによる条件設定に基づくものであり、用いる被記録媒体の特性などをその都度自動で判断し、得られた結果に基づいて最適な塗布量となるように制御が行われるものではなかった。
そこで、本発明は上記課題を鑑み、被記録媒体に対する処理液の好適な塗布量を自動的に判断し、該判断結果に基づき塗布量を制御可能な液体塗布装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る液体塗布装置は、画像形成前の被記録媒体に処理液を塗布する液体塗布装置であって、前記被記録媒体を所定の方向に搬送する搬送ローラ、前記搬送ローラを回転駆動する搬送モータ、及び前記搬送ローラの回転速度検出手段を有する搬送機構と、前記被記録媒体に前記処理液を塗布する塗布ローラ、前記塗布ローラを回転駆動する塗布モータ、前記塗布ローラの回転速度検出手段、前記塗布ローラと前記塗布モータを連結するワンウェイクラッチ、及び前記塗布ローラ上に前記処理液を供給するスクイーズローラを有する塗布機構と、を備え、検出された前記搬送ローラの回転速度と前記塗布ローラの回転速度から、前記塗布ローラが、前記搬送機構により搬送される前記被記録媒体に従動して回転しているか、前記塗布モータにより駆動されて回転しているかを判断し、該判断結果に応じて前記処理液の塗布量を制御することを特徴とする液体塗布装置である。
本発明の液体塗布装置によれば、被記録媒体に対する処理液の好適な塗布量を自動的に判断し、該判断結果に基づき塗布量を制御可能な液体塗布装置を提供することができる。
本実施形態の液体塗布装置の構成の一例を示す説明図である。 塗布機構の構成の一例を示す部分拡大図である。 本実施形態の液体塗布装置の構成の一例を示す説明図である。 搬送ローラ及び塗布ローラの回転速度の関係を説明するグラフである。 本実施形態の液体塗布装置における塗布量制御の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る液体塗布装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明に係る液体吐出装置は、画像形成前の被記録媒体に処理液を塗布する液体塗布装置であり、画像形成装置や画像形成システムにおいて、画像形成手段よりも被記録媒体の搬送方向の上流側に備えられる。
例えば、画像形成システムにおいて、給紙手段から繰り出された被記録媒体は、本発明に係る液体吐出装置に送られて処理液を塗布された後、画像を形成する画像形成手段へ送られて所望の画像が形成され、さらに必要に応じて後処理手段等に送られ、所定の後処理が行われる。
本実施形態において、被記録媒体として紙(長尺状の連続紙など)を用いる例について説明するが、被記録媒体はこれに限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体が挙げられる。
前記処理液としては、被記録媒体の表面に塗布することで、塗布された表面を改質する改質材であり、例えば、予め被記録媒体にムラなく塗布しておくことで、インクの水分を速やかに浸透させると共に色成分を増粘させ、更には乾燥も早めることによって滲み(フェザリング、ブリーディング等)や裏抜けを防止し、生産性(単位時間当たりの画像出力枚数)をあげることを可能にする定着剤(セット剤)である。
そのような処理液の組成としては、例えば、界面活性剤(アニオン系、カチオン系、ノニオン系のいずれか、若しくはこれらを2種類以上混合させたもの)に対して、水分の浸透を促進するセルロース類(ヒドロキシプロピルセルロース等)とタルク微粉体の様な基剤を加えた溶液等が挙げられる。また、微粒子を含有していてもよい。
図1に、本実施形態の液体塗布装置の構成の一例を示す。
図1に示すように、液体塗布装置は、被記録媒体60を所定の方向に搬送する搬送ローラ61、搬送ローラ61に対向する押さえローラ62、搬送ローラ61を回転駆動する搬送モータ(図示せず)、及び搬送ローラ61の回転速度検出手段(図示せず)を有する搬送機構と、被記録媒体60に処理液59を塗布する塗布ローラ54、塗布ローラ54に対向する押さえローラ55、塗布ローラ54を回転駆動する塗布モータ(図示せず)、塗布ローラ54の回転速度検出手段(図示せず)、塗布ローラ54と塗布モータを連結するワンウェイクラッチ(図示せず)及び塗布ローラ54上に処理液59を供給するスクイーズローラ63を有する塗布機構とを備える。
塗布液槽53から流路58により連結された塗布液タンク51及び廃液タンク57を備え、流路58上にはソレノイドを用いた電磁弁56を有する。
塗布液タンク51に収容された塗布液である処理液59は、供給ポンプ52によって吸い上げられ、流路58を通って塗布液槽53に供給される。塗布液槽53は供給された処理液59を保持する。
スクイーズローラ63は、塗布液槽53の処理液59を汲み上げ、当接する塗布ローラ54に供給する。塗布ローラ54は被記録媒体60に処理液59を塗布する。
被記録媒体60は、押さえローラ55により塗布ローラ54に押しつけられる。
塗布液槽53内の処理液59は、経時的変化などにより劣化した場合などには廃液タンク57に廃棄される。廃棄を行う場合は、電磁弁56を開放し、水頭差を用いて処理液59を廃液タンク57へ送り込む。なお、通常の状態では電磁弁56は閉鎖されているため、処理液59は廃液タンク57へ送られない。
図2に、図1に示した液体塗布装置の塗布機構の部分拡大図を示す。図中、押さえローラ55、塗布ローラ54、及びスクイーズローラ63の矢印は回転方向を示し、被記録媒体60上の矢印は搬送方向を示している。
図2に示すように、一部が処理液59に浸漬されるように配置されたスクイーズローラ63は、回転により処理液59を汲み上げ、塗布ローラ54に供給する。塗布ローラ54に供給された処理液59は、塗布ローラ54の回転により被記録媒体60上に送られて塗布液層64を形成する。塗布液層64の厚みは、塗布量や被記録媒体の処理液59の透過性(吸収性)などにより変化する。
塗布ローラ54とスクイーズローラ63とは、当接する圧力を調整可能に配設されており、処理液59の塗布量は、スクイーズローラ63と塗布ローラ54とが当接する圧力を調整することにより増減することができる。
すなわち、当接する圧力を調整することにより、スクイーズローラ63と塗布ローラ54との間の圧接部を通過する処理液59の量を増減させ、被記録媒体60に塗布される塗布量を調整することができる。
図3に、本実施形態の液体塗布装置の制御部を含む構成の例を示す。
液体塗布装置は、図3に示すように、搬送機構として搬送ローラ61と、搬送ローラ61を回転駆動する搬送モータ71と、搬送ローラ61の回転速度検出手段としてエンコーダ72及びエンコーダ72のスリットを検知するセンサ73を有する。また、塗布機構として、塗布ローラ54と、塗布ローラ54を回転駆動する塗布モータ74と、塗布ローラ54の回転速度検出手段としてエンコーダ76及びエンコーダのスリットを検知するセンサ77、塗布ローラ54と塗布モータ74を連結するワンウェイクラッチ75とを有する。
さらに、センサ受信回路78、判定回路79、制御回路80、モータ駆動回路81を備えている。
ワンウェイクラッチ75は、塗布モータ74が塗布ローラ54を、矢印で示す被記録媒体60の搬送方向に回転するように取り付けられ、塗布ローラ54が被記録媒体60に従動して回転した場合、塗布モータ74との間で空転するようになっている。
塗布ローラ54と被記録媒体60との間で滑りが発生し、塗布ローラ54の回転速度が遅くなったとき、塗布ローラ54は塗布モータ74により駆動される。
センサ受信回路78において、搬送ローラ61と塗布ローラ54の回転速度が検出される。
判定回路79は、センサ受信回路78から受信した搬送ローラ61の回転速度と塗布ローラ54の回転速度から、塗布ローラ54が、前記搬送機構により搬送される被記録媒体60に従動して回転しているか、塗布モータ74により駆動されて回転しているかを判断する。制御回路80は判定回路79の判断結果を受け取り、該判断結果に応じて処理液59の塗布量を制御する。
具体的には、塗布ローラ54が前記搬送機構により搬送される被記録媒体60に従動して回転していると判断された場合、搬送されている被記録媒体60の処理液59の浸透性が高いと判断し、処理液59の塗布量を増やす制御を行う。一方、塗布ローラ54が塗布モータ74により駆動されて回転していると判断された場合、搬送されている被記録媒体60の処理液59の浸透性が低いと判断し、処理液59の塗布量を減らす制御を行う。
そして、塗布ローラ54が、前記搬送機構により搬送される被記録媒体60に従動して回転している状態から、塗布モータ74により駆動されて回転している状態へ移行したときの塗布量を最適塗布量とする。被記録媒体60への処理液59の塗布量が、該最適塗布量となるように塗布が制御されることが好ましい。
本実施形態の液体塗布装置は、搬送ローラ61と塗布ローラ54により被記録媒体60の同期搬送を行う。
被記録媒体60の処理液59に対する浸透性が高い場合、被記録媒体60と塗布ローラ54との接触抵抗が大きくなり、塗布ローラ54はワンウェイクラッチ75によって塗布モータ74から切り離され、被記録媒体60を介して搬送ローラ61の回転速度(搬送速度)に従動する。
一方、被記録媒体60の処理液59に対する浸透性が低い場合、被記録媒体60と塗布ローラ54との間に塗布液層64が介在するため接触抵抗が小さくなり、塗布モータ74に駆動される塗布ローラ54は被記録媒体60に対して滑りながら回転する。
このように、塗布ローラ54が被記録媒体60を介して搬送ローラ61の速度に従動するか、または被記録媒体60に対して滑りながら駆動されるかを判断することで、被記録媒体60の処理液59に対する浸透性を判断し、判断結果に応じて塗布量制御を行うことができる。
本実施形態では、回転速度検出手段としてロータリーエンコーダを有する例を示したが、回転速度検出手段はこれに限定されず、例えば、レーザードップラー速度計であってもよい。
また、本実施形態では、一つの塗布機構と一つの搬送機構が直列に並んだ構成を示したが、複数の塗布機構が直列に並んだ構成としてもよい。
図4に、搬送ローラ61及び塗布ローラ54の回転速度の関係を説明するグラフを示す。図4(A)は塗布ローラ54が被記録媒体60に従動して回転している状態における回転速度、図4(B)は(A)に示す状態から塗布ローラ54が塗布モータ74により駆動されて回転する状態へ移行するときの回転速度をそれぞれ示している。
図中、Vは搬送ローラ61の設定された回転速度(被記録媒体60の搬送速度)を示し、aはワンウェイクラッチ75によるトルク伝達が行われる範囲を示し、Vは塗布ローラ54の設定された回転速度を示している。bはVとVとの差を示している。
塗布モータ74により駆動されて回転する塗布ローラ54の回転速度Vは、搬送ローラ61の回転速度Vよりも遅く設定され、またワンウェイクラッチ75によりトルクが伝達される速度範囲a以下に設定される。
本実施形態において、例えば、aの値をVの2%、bの値をVの10%とすることができる。
搬送ローラ61の回転速度、塗布モータ74により駆動されて回転する塗布ローラ54の回転速度、及びワンウェイクラッチ75によりトルクが伝達される速度範囲bは、予め任意の値に設定可能である。
図4(A)に示すように、塗布ローラ54が被記録媒体60に従動している場合において、検出される塗布ローラ54の回転速度92と搬送ローラ61の回転速度93は、略同一となる。
一方、図4(B)に示すように、塗布ローラ54が被記録媒体60に対して滑りを生じ、塗布モータ74により駆動される状態に移行した場合、検出される塗布ローラ54の回転速度92は、予め設定された回転速度Vと等しくなる。
図5に、本実施形態の液体塗布装置における処理液の塗布量制御を説明するフローチャートを示す。
処理液の塗布動作開始後、先ず塗布量の設定を行う(S1)。ステップS1の塗布量の設定とは、スクイーズローラ63と塗布ローラ54との当接圧力Pの設定である。スクイーズローラ63と塗布ローラ54とは当接圧力を調整可能に配設されており、当接圧力Pを高くすることにより塗布量は減少し、当接圧力Pを低くすることにより塗布量を増加する。例えば、5段階の当接圧力P(1000N、800N、600N、400N、200N)の間で可変可能な機構を備え、ステップS1では中間の600Nを設定することができる。
次いで、塗布モータ74により駆動されて回転する塗布ローラ54の回転速度を設定する(S2)。予め設定される塗布ローラ54の回転速度(図4においてVで示す値)は、例えば、検出される搬送ローラ61の回転速度(図4において符号93で示す値)の90%となるように設定することができる。
次いで、検出された塗布ローラ54の回転速度の値(図4において符号92で示す値)と、搬送ローラ61の回転速度(搬送速度)の検出値(図4において符号93で示す値)との差が所定範囲以内であるか否かを判断する(S3)。
例えば、検出された塗布ローラの回転速度の値92と、検出された搬送ローラの回転速度の値93との差が5%以内であるか否かを判断する。
検出された塗布ローラの回転速度の値92と、検出された搬送ローラの回転速度の値93との差が所定範囲以内(例えば、5%以内)である場合は、塗布ローラ54が被記録媒体60を介して搬送ローラ61の速度に従動して回転しており、被記録媒体60の処理液59の浸透性は高いと判断する(S4)。
この場合、処理液59の塗布量を1段階増やすために、当接圧力Pを1段階下げる(S5)。例えば、上述の5段階の当接圧力Pにおいて、1段階低い圧力(600Nから400N)に変更する。
ステップS5の塗布量を増やす処理を行った後、塗布ローラ54が従動回転の状態から滑り状態に切り替わったか否かを判断する(S6)。
塗布ローラ54が滑り状態に切り替わった場合には、塗布量の制御を終了する。
一方、滑り状態に切り替わらずに塗布ローラ54が従動回転を継続している場合には、塗布量が制御可能な範囲の上限値であるか否かを判断する(S7)。
塗布量が制御の上限値、すなわち当接圧力Pが設定された段階のうち最も低い段階である場合は、塗布量の制御を終了する。
塗布量が制御の上限値ではない場合は、再度ステップS5の処理を行い、塗布量を1段階増やすために、当接圧力Pを1段階下げる制御を行う。
検出された塗布ローラの回転速度の値92と、検出された搬送ローラの回転速度の値93との差が所定範囲(例えば、5%)を超える場合は、塗布ローラ54が被記録媒体60に対して滑りを生じており、塗布モータ74により駆動回転しており、被記録媒体60の処理液59の浸透性は低いと判断する(S8)。
この場合、処理液59の塗布量を1段階減らすために、当接圧力Pを1段階上げる制御を行う。
ステップS9の塗布量を減らす処理により、塗布ローラ54が滑り状態から従動回転に切り替わったか否かを判断する(S10)。
塗布ローラ54が従動状態に切り替わった場合には、ステップS5の処理を行い、塗布量を1段階増やすために当接圧力Pを1段階下げる制御を行う。
一方、塗布ローラ54が従動回転に切り替わらず滑り状態を継続している場合には、塗布量が制御可能な範囲の下限値であるか否かを判断する(S11)。
塗布量が制御の下限値、すなわち当接圧力Pが設定された段階のうち最も高い段階である場合は、塗布量の制御を終了する。
塗布量が制御の下限値ではない場合は、再度ステップS9の処理を行い、塗布量を1段階減らすために、当接圧力Pを1段階上げる制御を行う。
被記録媒体60の表面に形成された塗布液層64が極めて薄いか、表面に塗布液層64が形成されていない状態から、塗布液層64が十分に形成され、滑りが発生する状態に移行した状態の塗布量が最適であるため、上記の処理を行うことにより被記録媒体60の表面に塗布液層64が形成される最適な塗布量を特定することができる。
以上のように、本実施形態の液体塗布装置によれば、被記録媒体に応じた最適な処理液の塗布量を自動的に判断することができ、最適な塗布量となるように塗布を制御することができる。
51 塗布液タンク
54 塗布ローラ
55 押さえローラ
56 電磁弁
57 廃液タンク
58 流路
59 塗布液(処理液)
60 被記録媒体
61 搬送ローラ
62 押さえローラ
63 スクイーズローラ
64 塗布液層
71 搬送モータ
72 エンコーダ
73 センサ
74 塗布モータ
75 ワンウェイクラッチ
76 エンコーダ
77 センサ
78 センサ受信回路
79 判定回路
80 制御回路
81 モータ駆動回路
92 検出された塗布ローラの回転速度
93 検出された搬送ローラの回転速度
特開2009−286049号公報

Claims (9)

  1. 画像形成前の被記録媒体に処理液を塗布する液体塗布装置であって、
    前記被記録媒体を所定の方向に搬送する搬送ローラ、前記搬送ローラを回転駆動する搬送モータ、及び前記搬送ローラの回転速度検出手段を有する搬送機構と、
    前記被記録媒体に前記処理液を塗布する塗布ローラ、前記塗布ローラを回転駆動する塗布モータ、前記塗布ローラの回転速度検出手段、前記塗布ローラと前記塗布モータを連結するワンウェイクラッチ、及び前記塗布ローラ上に前記処理液を供給するスクイーズローラを有する塗布機構と、を備え、
    検出された前記搬送ローラの回転速度と前記塗布ローラの回転速度から、前記塗布ローラが、前記搬送機構により搬送される前記被記録媒体に従動して回転しているか、前記塗布モータにより駆動されて回転しているかを判断し、該判断結果に応じて前記処理液の塗布量を制御することを特徴とする液体塗布装置。
  2. 前記塗布ローラが前記搬送機構により搬送される前記被記録媒体に従動して回転していると判断された場合、搬送されている前記被記録媒体の前記処理液の浸透性が高いと判断し、前記処理液の塗布量を増やし、
    前記塗布ローラが前記塗布モータにより駆動されて回転していると判断された場合、搬送されている前記被記録媒体の前記処理液の浸透性が低いと判断し、前記処理液の塗布量を減らすことを特徴とする請求項1に記載の液体塗布装置。
  3. 前記塗布ローラが、前記搬送機構により搬送される前記被記録媒体に従動して回転している状態から、前記塗布モータにより駆動されて回転している状態へ移行したときの塗布量を最適塗布量とし、該最適塗布量で塗布を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の液体塗布装置。
  4. 前記塗布ローラと前記スクイーズローラとが当接する圧力を調整可能に配設され、
    前記処理液の塗布量は、前記塗布ローラと前記スクイーズローラとの当接圧力を変更することにより増減させ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液体塗布装置。
  5. 前記搬送ローラの回転速度検出手段及び前記塗布ローラの回転速度検出手段が、ロータリーエンコーダを有す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液体塗布装置。
  6. 前記搬送ローラの回転速度検出手段及び前記塗布ローラの回転速度検出手段が、レーザードップラー速度計であ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液体塗布装置。
  7. 前記塗布モータにより駆動されて回転する前記塗布ローラの回転速度を、前記搬送ローラの回転速度よりも遅く設定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の液体塗布装置。
  8. 前記塗布モータにより駆動されて回転する前記塗布ローラの回転速度を、前記ワンウェイクラッチによりトルクが伝達される速度範囲以下に設定することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の液体塗布装置。
  9. 前記搬送ローラの回転速度、前記塗布モータにより駆動されて回転する前記塗布ローラの回転速度、及び前記ワンウェイクラッチによりトルクが伝達される速度範囲を予め任意の値に設定可能であることを特徴とする請求項7または8に記載の液体塗布装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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