JP2016179551A - 画像形成ユニット、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路上の部材と接触する構成において、画像欠陥が生じるのを抑制することができる画像形成ユニット、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱部１８によって加熱された画像が搬送ローラ２２に接触する前に、冷却部２０が、画像を高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成ユニット、画像形成装置に関する。

特許文献１には、水性インクを用いる印字装置が記載されている。この印字装置は、水性インクを連続紙に向けて吐出して画像を形成する印字ユニットと、連続紙を加熱して連続紙に形成された画像を乾燥する乾燥部と、加熱された連続紙を冷却する冷却ローラ装置とを備えている。

特開２００７−１９６５１３号公報

高分子粒子を含んだ液体（インク）を用いる印字装置（画像形成装置）では、記録媒体に画像を形成した後に画像を高分子粒子のガラス転移点より高い温度に加熱して画像を乾燥させることがある。このように画像を加熱すると、画像が軟化した状態（ベタベタ感がある状態）になる。そして、画像の温度がガラス転移点以上の状態で、画像が連続紙の搬送経路中の搬送ローラ等に接触すると、画像が搬送ローラに付着して、画像欠陥が生じることがある。

本発明の課題は、高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路上の部材と接触する構成において、画像の温度がガラス転移点以上の状態で、画像が部材に接触する場合と比して、画像欠陥が生じるのを抑制することである。

本発明の請求項１に係る画像形成ユニットは、記録媒体が搬送される搬送経路と、前記搬送経路の途中に設けられ、搬送される記録媒体の表面に高分子粒子を含んだ液滴を吐出して画像を形成する画像形成部と、記録媒体の表面に形成された画像を前記高分子粒子のガラス転移点より高い温度で加熱する加熱部と、前記加熱部によって加熱された画像が前記搬送経路上の部材に接触する前に、記録媒体の表面に形成された画像を、画像に対して非接触状態で前記高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する冷却部と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る画像形成ユニットは、請求項１に記載の画像形成ユニットにおいて、前記冷却部は、記録媒体の裏面に接触して画像を冷却することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成ユニットと、前記搬送経路の途中に設けられ、前記画像形成ユニットによって画像が形成された記録媒体の裏面に高分子粒子を含んだ液滴を吐出して画像を形成する裏面画像形成部と、記録媒体の両面に形成された画像を前記高分子粒子のガラス転移点より高い温度で加熱する裏面加熱部と、前記裏面加熱部によって加熱された画像が前記搬送経路上の部材に接触する前に、記録媒体の両面に形成された画像を、記録媒体に対して非接触状態で前記高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する裏面冷却部と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１の画像形成ユニットによれば、高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路上の部材と接触する構成において、画像の温度がガラス転移点より高い状態で、画像が部材に接触する場合と比して、画像欠陥が生じるのを抑制することができる。

本発明の請求項２の画像形成ユニットによれば、記録媒体と非接触状態で記録媒体に形成された画像を冷却する場合と比して、画像を効果的に冷却することができる。

本発明の請求項３の画像形成装置によれば、高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路上の部材と接触する構成において、画像の温度がガラス転移点より高い状態で、画像が部材に接触する場合と比して、記録媒体の両面に形成された画像に画像欠陥が生じるのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成ユニットに備えられた加熱部、冷却部等を示した構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられた加熱部、冷却部等を示した構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置と比較形態に係る画像形成装置とを用いて評価を行った際の評価結果を表で示した図面である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を図１〜図４に従って説明する。なお図中に示す矢印Ｈは、装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは、装置幅方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
画像形成装置１０は、インクジェット方式の画像形成装置である。画像形成装置１０は、図１に示されるように、記録媒体としての連続した樹脂フィルムＦ（以下「フィルムＦ」）の表面に画像を形成する第一画像形成ユニット１２と、フィルムＦの裏面に画像を形成する第二画像形成ユニット３２と、フィルムＦの表裏を反転させる反転ユニット５２とを備えている。第一画像形成ユニット１２は、画像形成ユニットの一例とされている。さらに、画像形成装置１０は、供給ローラ６０と、巻取ローラ６２とを備えている。

〔供給ローラ・巻取ローラ〕
供給ローラ６０は、巻き付けられたフィルムＦを第一画像形成ユニット１２へ供給するようになっている。また、巻取ローラ６２は、画像が形成されたフィルムＦを巻き取るようになっている。さらに、巻取ローラ６２に回転力を付与するモータ６４が設けられている。

この構成において、巻取ローラ６２がモータ６４から回転力を受けて回転することで、供給ローラ６０に巻き付けられたフィルムＦが、フィルムＦの搬送経路５８に沿って搬送され、巻取ローラ６２によって巻き取られるようになっている。

〔第一画像形成ユニット〕
第一画像形成ユニット１２は、図１に示されるように、フィルムＦの搬送経路５８に沿って配置され、フィルムＦの表面に液滴を吐出して画像を形成する画像形成部１４を備えている。

この画像形成部１４は、フィルムＦに液滴を吐出してＫ（ブラック）色の画像を形成する記録ヘッド１６Ｋと、Ｙ（イエロー）色の画像を形成する記録ヘッド１６Ｙとを備えている。さらに、画像形成部１４は、Ｍ（マゼンタ）色の画像を形成する記録ヘッド１６Ｍと、Ｃ（シアン）色の画像を形成する記録ヘッド１６Ｃとを備えている。

そして、記録ヘッド１６Ｋ、記録ヘッド１６Ｙ、記録ヘッド１６Ｍ、及び記録ヘッド１６Ｃは、この順番でフィルムＦの搬送方向（以下「用紙搬送方向」）の上流側から下流側にフィルムＦの表面と対向するように並べられている。なお、以後の説明では、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃを区別しない場合には、符号に付しているＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃを省略する場合がある。

さらに、第一画像形成ユニット１２には、フィルムＦに形成された画像を加熱して、画像を乾燥する加熱部１８と、加熱部１８によって乾燥した画像を冷却する冷却部２０とを備えている。

また、第一画像形成ユニット１２は、用紙搬送方向において、冷却部２０に対して下流側で、フィルムＦの表面（画像形成部１４によって画像が形成された面）に接触しながらフィルムＦを搬送経路５８に沿って搬送する搬送ローラ２２（部材の一例）を備えている。このように、加熱部１８により乾燥した画像が搬送経路５８の部材（搬送ローラ２２）と接触する前に、冷却部２０がフィルムＦに形成された画像を冷却するようになっている。

なお、記録ヘッド１６からフィルムＦに吐出される液滴、加熱部１８、及び冷却部２０については、詳細を後述する。

〔反転ユニット〕
反転ユニット５２は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、第一画像形成ユニット１２の下流側に配置されており、搬送経路５８に沿って搬送されるフィルムＦの表裏を反転させるようになっている。

〔第二画像形成ユニット〕
第二画像形成ユニット３２は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、反転ユニット５２の下流側に配置されており、フィルムＦの裏面（非画像形成面）に液滴を吐出して画像を形成する画像形成部３４を備えている。画像形成部３４は、裏面画像形成部の一例とされている。

この画像形成部３４は、フィルムＦの裏面に液滴を吐出してＫ（ブラック）色の画像を形成する記録ヘッド３６Ｋと、Ｙ（イエロー）色の画像を形成する記録ヘッド３６Ｙとを備えている。さらに、画像形成部３４は、Ｍ（マゼンタ）色の画像を形成する記録ヘッド３６Ｍと、Ｃ（シアン）色の画像を形成する記録ヘッド３６Ｃとを備えている。

そして、記録ヘッド３６Ｋ、記録ヘッド３６Ｙ、記録ヘッド３６Ｍ、及び記録ヘッド３６Ｃは、この順番で用紙搬送方向の上流側から下流側にフィルムＦの裏面と対向するように並べられている。

さらに、第二画像形成ユニット３２には、フィルムＦに形成された画像を加熱して、画像を乾燥する加熱部３８と、加熱部３８によって乾燥した画像を冷却する冷却部４０とを備えている。加熱部３８は、裏面加熱部の一例とされ、冷却部４０は、裏面冷却部の一例とされている。

また、第二画像形成ユニット３２は、用紙搬送方向において、冷却部４０に対して下流側で、フィルムＦの裏面（画像形成部３４によって画像が形成された面）に接触しながらフィルムＦを搬送経路５８に沿って搬送する搬送ローラ４２を備えている。このように、加熱部３８により乾燥した画像が搬送経路５８の部材（搬送ローラ４２）と接触する前に、冷却部４０がフィルムＦに形成された画像を冷却するようになっている。

なお、記録ヘッド３６からフィルムＦに吐出される液滴、加熱部３８、及び冷却部４０については、詳細を後述する。

（要部構成）
次に、記録ヘッド１６、３６からフィルムＦに吐出される液滴、加熱部１８、３８、及び冷却部２０、４０について説明する。

〔液滴〕
記録ヘッド１６、３６からフィルムＦに吐出される液滴は、高分子粒子を含んだ液滴である。つまり、画像形成装置１０に用いられるインクは、高分子粒子を含んだインクである。そして、第一画像形成ユニット１２に用いられるインクと第二画像形成ユニット３２に用いられるインクは、同様のインクである。

高分子粒子を含んだインクを用いてフィルムＦに画像を形成すると、水性インクを用いた場合と異なり、画像を構成する皮膜層がフィルムＦの表面に形成される。このため、高分子粒子を含んだインクは、フィルム、又はコート紙等のように、水分が浸透しにくい記録媒体に用いることができる。

なお、高分子粒子としては、例えば、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸ナトリウム共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン、シリコン−アクリル酸共重合体、アクリル変性フッ素樹脂等の粒子（ラテックス粒子）が挙げられる。また、高分子粒子としては、粒子の中心部と外縁部とで組成を異にしたコア・シェル型の高分子粒子も挙げられる。

〔加熱部〕
加熱部１８は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、画像形成部１４に対して下流側に配置されている。

加熱部１８は、図２に示されるように、フィルムＦが上方側から下方側へ搬送される部分に配置されており、フィルムＦが入る入口２４Ａと、フィルムＦが出る出口２４Ｂとが形成された筐体２４を備えている。

さらに、加熱部１８は、搬送されるフィルムＦの表面と対向するように配置されている複数の赤外線ヒータ２６を備えている。

加熱部３８は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、画像形成部３４に対して下流側に配置されている。

加熱部３８は、図３に示されるように、フィルムＦが上方側から下方側へ搬送される部分に配置されており、フィルムＦが入る入口４４Ａと、フィルムＦが出る出口４４Ｂとが形成された筐体４４を備えている。

さらに、加熱部３８は、搬送されるフィルムＦの裏面と対向するように配置されている複数の赤外線ヒータ４６を備えている。

この構成において、加熱部１８、３８は、記録ヘッド１６、３６から吐出された液滴に含まれる高分子粒子のガラス転移点より高い温度で画像を加熱し、画像を乾燥するようになっている。

なお、加熱部３８が乾燥しなければならない画像は、フィルムＦの裏面に形成された画像であるが、フィルムＦの裏面に形成された画像を加熱する際に、加熱部３８は、フィルムＦの表面に形成された画像も加熱してしまう。

〔冷却部〕
冷却部２０は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、加熱部１８に対して下流側で搬送ローラ２２に対して上流側に配置されている。

冷却部２０は、図２に示されるように、フィルムＦに形成された画像を冷却する冷却ローラ２８を備えている。そして、この冷却ローラ２８は、例えば、図示せぬチラー水を用いて冷やされた状態で、搬送されるフィルムＦの裏面と接触しながら従動回転するようになっている。

冷却部４０は、図１に示されるように、用紙搬送方向において、加熱部３８に対して下流側で搬送ローラ４２に対して上流側に配置されている。

冷却部４０は、図３に示されるように、空気をフィルムＦに吹き付け、フィルムＦに形成された画像を冷却する冷却ファン４８を備えている。そして、冷却ファン４８は、搬送されるフィルムＦの表面と対向し、非接触状態で配置されている。

この構成において、表面の画像が搬送ローラ２２に接触する前に、冷却部２０は、記録ヘッド１６から吐出された液滴に含まれる高分子粒子のガラス転移点以下に表面の画像を冷却するようになっている。同様に、裏面の画像が搬送ローラ４２に接触する前に、冷却部４０は、記録ヘッド３６から吐出された液滴に含まれる高分子粒子のガラス転移点以下に裏面の画像を冷却するようになっている。

これにより、加熱部１８、３８によって加熱されて軟化した状態（ベタベタ感がある状態）の画像が、硬化するようになっている。

なお、冷却部４０については、加熱部３８によって加熱されたフィルムＦの表面に形成された画像、及び裏面に形成された画像をガラス転移点以下に冷却するようになっている。

（要部構成の作用）
次に、要部構成の作用について、比較形態に係る画像形成装置と本実施形態に係る画像形成装置とを用いた評価を踏まえて説明する。

〔評価仕様〕
比較形態に係る画像形成装置として、富士ゼロックス社製の「１４００ Ｉｎｋｊｅｔ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｅｅｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」を用いた。

本実施形態に係る画像形成装置として、富士ゼロックス社製の「１４００ Ｉｎｋｊｅｔ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｅｅｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」に冷却部２０、４０を追加した装置を用いた。

〔評価条件〕
１．評価には、高分子粒子のガラス転移点が３５〔℃〕のインク、及び高分子粒子のガラス転移点が４５〔℃〕のインクを夫々用いた。

２．フィルムＦの搬送速度としては、５０〔ｍ／ｍｉｎ〕、及び１００〔ｍ／ｍｉｎ〕とした。

３．フィルムＦには、黒色ベタ画像を形成させた。

４．加熱部１８、３８では、フィルムＦに形成された画像をガラス転移点より高い６０〔℃〕に加熱した。

５．インクについては、下記構成のインクを用いた。
・カーボンブラック（Ｍｏｇｕｌ Ｌ：キャボット社製）：５質量％
・スチレン−アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（Ｍｗ＝３００００）：２．５質量％
・アクリル系エマルション（Ｗ−４６２７：トーヨーケム社製 粒子径１２０ｎｍ）：２質量％（固形分）
・グリセリン：１０質量％
・ジエチレングリコール：１０質量％
・下記界面活性剤（日信化学工業社製）を単独、あるいは混合し、添加量を変えて所望の表面張力となるインクを作製した。残部はイオン交換水とした。

オルフィンＥ１０１０、ＥＸＰ．４００１、ＥＸＰ．４１２３、ＥＸＰ．４３００：アセチレンジオールの酸化エチレン付加物
シルフェイスＳＡＧ００２、ＳＡＧ５０３Ａ：ポリエーテル変性シリコーン
なお、ガラス転移点については、アクリル系エマルションの共重合の成分比を変えることで、３５〔℃〕と４５〔℃〕とに変えた。

〔評価項目・測定項目〕
１．フィルムＦの表面に画像を形成する第一画像形成ユニット１２の加熱部１８に対して用紙搬送方向の下流側に配置される搬送ローラ２２に画像が付着したか否かを評価した。

２．搬送ローラ２２に画像が接触する際の画像の温度を測定した。

〔評価基準・評価結果〕
搬送ローラ２２に画像が付着した場合は、「×」、搬送ローラ２２に付着しなかった場合は、「○」とした。なお、付着の有無については、目視で評価した。

図４には、評価結果及び測定結果が表として示されている。比較形態に係る画像形成装置では、ガラス転移点４５〔℃〕のインクを用い、かつ、用紙搬送速度が５０〔ｍ／ｍｉｎ〕の場合には、画像の温度が４０〔℃〕となり、ガラス転移点以下となった。この場合には、評価結果が「○」となった。しかし、比較形態に係る画像形成装置において、他の場合には、画像の温度がガラス転移点以下にならず、評価結果が「×」となった。

一方、本実施形態に係る画像形成装置では、全ての場合に、画像の温度がガラス転移点以下となり、評価結果が「○」となった。

〔考察〕
前述したように、本実施形態に係る画像形成装置１０では、冷却部２０で画像がガラス転移点以下に冷却されることで、加熱部１８によって加熱されて軟化している状態（ベタベタ感がある状態）の画像が硬化する。このため、画像が搬送ローラ２２に付着するのが抑制される。

（まとめ）
以上説明したように、加熱部１８によって加熱された画像が搬送ローラ２２に接触する前に、冷却部２０が、画像を高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する。このため、高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路５８上の搬送ローラ２２と接触する構成において、画像の温度がガラス転移点より高い状態で、画像が搬送ローラ２２、４２に接触する場合と比して、フィルムＦの表面に形成せれた画像に画像欠陥が生じるのが抑制される。

また、加熱部３８によって加熱された画像が搬送ローラ４２に接触する前に、冷却部４０が、画像を高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する。このため、高分子粒子を含んだ液体を用いて形成された画像が加熱後に搬送経路５８上の搬送ローラ４２と接触する構成において、画像の温度がガラス転移点より高い状態で、画像が搬送ローラ４２に接触する場合と比して、フィルムＦの裏面に形成せれた画像に画像欠陥が生じるのが抑制される。

また、冷却部２０に備えられた冷却ローラ２８は、搬送されるフィルムＦの裏面と接触しながらフィルムＦに形成された画像を冷却する。このため、フィルムＦと非接触状態でフィルムＦに形成された画像を冷却する場合と比して、画像が効果的に冷却される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、記録媒体として連続するフィルムＦ（連続紙）を用いて説明したが、記録媒体として枚葉紙等（フィルム基材等も含む）を用いてもよい。

また、上記実施形態では、記録媒体としてフィルムＦを用いて説明したが、記録媒体としてコート紙、普通紙等を用いてもよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、インクの色によってガラス転移点が異なる場合には、加熱部は、一番高いガラス転移点より高い温度で画像を加熱すればよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、インクの色によってガラス転移点が異なる場合には、冷却部は、一番低いガラス転移点以下に画像を冷却すればよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、加熱部１８、３８によって画像を高分子粒子のガラス転移点より高い温度に加熱された画像が搬送ローラ２２、４２に接触する前に、冷却部２０、４０が、画像を高分子粒子のガラス転移点以下に冷却したが、冷却される画像の温度の下限値は、例えば、室温（２０〔℃〕）以上にすることができる。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、フィルムＦに形成された画像の温度と、画像が形成された部分のフィルムＦの温度とは、同様の温度である。

また、上記実施形態では、加熱部１８、３８によって加熱された画像が接触する部材として、搬送ローラ２２、４２を例にとって説明したが、搬送ガイド等であってもよい。

また、上記実施形態では、画像形成装置１０は、画像形成ユニット１２と画像形成ユニット３２とを備えたが、画像形成ユニット１２だけを備えてもよい。

１０ 画像形成装置
１２ 第一画像形成ユニット（画像形成ユニットの一例）
１４ 画像形成部
１８ 加熱部
２０ 冷却部
２２ 搬送ローラ （部材の一例）
３４ 画像形成部（裏面画像形成部の一例）
３８ 加熱部（裏面加熱部の一例）
４０ 冷却部（裏面冷却部の一例）
４２ 搬送ローラ（部材の一例）
５８ 搬送経路

Claims (3)

1. 記録媒体が搬送される搬送経路と、
   前記搬送経路の途中に設けられ、搬送される記録媒体の表面に高分子粒子を含んだ液滴を吐出して画像を形成する画像形成部と、
   記録媒体の表面に形成された画像を前記高分子粒子のガラス転移点より高い温度で加熱する加熱部と、
   前記加熱部によって加熱された画像が前記搬送経路上の部材に接触する前に、記録媒体の表面に形成された画像を、画像に対して非接触状態で前記高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する冷却部と、
   を備える画像形成ユニット。
2. 前記冷却部は、記録媒体の裏面に接触して画像を冷却する請求項１に記載の画像形成ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成ユニットと、
   前記搬送経路の途中に設けられ、前記画像形成ユニットによって画像が形成された記録媒体の裏面に高分子粒子を含んだ液滴を吐出して画像を形成する裏面画像形成部と、
   記録媒体の両面に形成された画像を前記高分子粒子のガラス転移点より高い温度で加熱する裏面加熱部と、
   前記裏面加熱部によって加熱された画像が前記搬送経路上の部材に接触する前に、記録媒体の両面に形成された画像を、記録媒体に対して非接触状態で前記高分子粒子のガラス転移点以下に冷却する裏面冷却部と、
   を備える画像形成装置。

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