JP5304561B2 - 画像形成装置及び処理液塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び処理液塗布装置に関する。

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としてインクジェット記録装置などが知られている。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（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）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。

なお、本願において、液体吐出方式の「画像形成装置」は、紙、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に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。また、「画像形成装置」には液体吐出方式のものに限らず、電子写真方式で画像形成を行なうものなども含まれるが、以下では液体吐出方式の画像形成装置で説明する。

このような液体吐出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に、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、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り、更に印字後の紙上の液滴が乾くまでに時間がかかるという問題がある。

そこで、従来から特許文献１に記載されているようにインクと反応して滲み防止を促す前処理液を塗布ローラで塗布したり、特許文献２に記載されているように前処理液を液体吐出ヘッドからミスト状に吐出させて塗布したりすることが行われる（その他、特許文献３、４も参照）。また、処理液を泡にして塗布する装置も知られている（特許文献５）。

従来の塗布装置としては、例えば特許文献６に記載されているように、前処理液を塗布する塗布工程経路と、塗布しない塗布不要経路とを設け、前処理液を塗布された記録媒体は、記録媒体の表裏両面に各々設けられたガイド板で、鉛直上方よりも用紙給紙ユニット方向に向かうまでガイドされる構成としたものがある。

特開２００２−１３７３７８号公報 特開２００５−１３８５０２号公報 特開２００５−１３８５０２号公報 特開２００３−２０５６７３号公報 特開２００９−０１２３９４号公報 特開２００２−１３７３７８号公報

しかしながら、処理液をローラで被記録媒体に塗布するようにした場合、ローラの両端部で処理液膜がローラ周面から膨れ上がりリング状に膨張し、液の飛び散りが発生するという課題がある。また、液の飛び散りが生じなくとも、リング状に膨張した状態が長時間続くと、ローラの回転が停止したときに装置内部への液だれが生じるという課題もある。この場合、処理液トレイを大きくして、塗布ローラからの液ダレを受け止めるようとする場合、処理液トレイは２段構造になり、下段に回収された液を、再度塗布ローラに運ぶためには別途ポンプが必要になる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ローラで被記録媒体に処理液を塗布するときの液の飛び散りを低減し、ローラが回転を停止したときの液ダレを低減し、処理液の再利用を簡単にすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布装置と、を備え、
前記塗布装置は、少なくとも、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに前記処理液を供給するスクイーズローラと、前記スクイーズローラに処理液を供給する処理液トレイと、を有し、
前記搬送ローラに上方から前記塗布ローラが接し、前記塗布ローラに横方向から前記スクイーズローラが接して配置され、
前記塗布ローラの軸方向長さよりも前記スクイーズローラの軸方向長さが長く、
前記処理液トレイは、前記スクイーズローラの下部に設けられ、スクイーズローラの軸方向端部に相当する位置が前記塗布ローラ側に延びて形成されている
構成とした。

前記塗布ローラ側に延びて形成された処理液トレイは、前記塗布ローラの軸方向外端まで形成されている構成とできる。

また、前記スクイーズローラは、前記塗布ローラと対向しない両端部分の径が端部に向かって漸次大きく形成されている構成とできる。

また、前記スクイーズローラは、前記塗布ローラと対向しない両端部分の外周面に螺旋方向が互いに逆の螺旋状の凹部又は凸部が形成されている構成とできる。

本発明に係る処理液塗布装置は、
被記録媒体に処理液を塗布する処理液塗布装置において、
少なくとも、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに前記処理液を供給するスクイーズローラと、前記スクイーズローラに処理液を供給する処理液トレイと、を有し、
前記搬送ローラに上方から前記塗布ローラが接し、前記塗布ローラに横方向から前記スクイーズローラが接して配置され、
前記塗布ローラの軸方向長さよりも前記スクイーズローラの軸方向長さが長く、
前記処理液トレイは、前記スクイーズローラの下部に設けられ、スクイーズローラの軸方向端部に相当する位置が前記塗布ローラ側に延びて形成されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置及び本発明に係る泡塗布装置によれば、被記録媒体を搬送する搬送ローラと、被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、塗布ローラに処理液を供給するスクイーズローラとを有し、搬送ローラに塗布ローラが接し、塗布ローラにスクイーズローラが接して配置され、塗布ローラの軸方向長さよりもスクイーズローラの軸方向長さが長く、処理液トレイは、スクイーズローラの下部に設けられ、スクイーズローラの軸方向端部に相当する位置が塗布ローラ側に延びて形成されている構成としたので、ローラで被記録媒体に処理液を塗布するときの液の飛び散りを低減し、ローラが回転を停止したときの液ダレを低減し、処理液の再利用を簡単にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る処理液塗布装置を備える画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 同塗布装置の塗布部の模式的側面説明図である。 同塗布部のローラ部分の斜視説明図である。 同じくローラ部分の平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る処理液塗布装置の塗布部のローラ部分の平面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る処理液塗布装置の塗布部のローラ部分の平面説明図である。 比較例１のローラ部分の斜視説明図である。 同じくローラ部分の平面説明図である。 比較例２の塗布部の模式的側面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る塗布装置の第１実施形態を含む本発明に係る画像形成装置の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成図である。
この画像形成装置は、被記録媒体である用紙１００に液滴を吐出して画像を形成する画像形成手段としての記録ヘッドユニット１０１と、用紙１００を搬送する搬送ベルト１０２と、用紙１００を収容する給紙トレイ１０３と、記録ヘッドユニット１０１よりも用紙搬送方向上流側で被塗布部材である用紙１００に処理液を塗布する本発明に係る塗布装置２００とを備えている。

記録ヘッドユニット１０１は、液滴を吐出する複数のノズルを用紙幅相当分の長さに配列したノズル列を有するライン型液体吐出ヘッドから構成され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を記録ヘッド１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋを備えている。なお、シリアル型画像形成装置として記録ヘッドをキャリッジに搭載する構成ともできる。

搬送ベルト１０２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２１とテンションローラ１２２との間に掛け渡されて周回するように構成している。この搬送ベルト１０２に対する用紙１００の保持は、例えば静電吸着、空気の吸引による吸着などを行う構成とすることやその他の公知の搬送手段を用いることができる。また、ローラ対による搬送手段を用いることもできる。

給紙トレイ１０３に収容された用紙１００はピックアップローラ１３１で１枚ずつ分離給紙されて搬送ローラ対１３２によってレジストローラ対１３３に送られ、レジストローラ対１３３から所定のタイミングで搬送ローラ対１３４によって搬送路１３５を介して塗布装置２００に送られ、塗布装置２００で処理液が塗布されて搬送ベルト１０２上に送り込まれて保持される。

そして、搬送ベルト１０２の周回移動で搬送されてヘッドユニット１０１から各色の液滴が吐出されて画像が形成され、その後排紙トレイ１０４に排出される。

塗布装置２００は、処理液２０１を収容した容器２０２と、この容器２０２から処理液２０１を圧送するポンプ２０３と、ポンプ２０３で供給路２０４を介して供給された処理液２０１を被記録媒体である用紙１００に塗布する塗布部２０８とを備えている。

ここで、処理液２０１は、用紙１００の表面に塗布することで用紙１００の表面を改質する改質材である。例えば、処理液２０１は、予め用紙１００（前述したように材質としての紙に限定されない。）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用紙１００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。

この処理液２０１は、組成的には、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を挙げることができる。更に微粒子を含有することもできる。

次に、塗布装置２００の塗布部２０８の詳細について図２ないし図４を参照して説明する。なお、図２は同塗布部の模式的側面説明図、図３は同じくローラ部分の斜視説明図、図４は処理液塗布時の説明に供する平面説明図である。
塗布部２０８は、用紙１００を搬送する搬送ローラ２３５と、搬送ローラ２３５に対向して用紙１００に処理液２０１を塗布する塗布ローラ２３２と、塗布ローラ２３２に処理液２０１を供給して液膜を薄くするスクイーズローラ２３３と、スクイーズローラ２３３に処理液２０１を供給する液トレイ２３４とを有している。

これらのローラは、搬送ローラ２３５に上方から塗布ローラ２３２が接し、塗布ローラ２３２に横方向からスクイーズローラ２３３が接して配置されている。この場合、搬送ローラ２３５は塗布ローラ２３２に対して一定の加圧力で接している。また、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３も一定の加圧力で接している。

また、搬送ローラ２３５の軸方向長さＣよりも塗布ローラ２３３の軸方向長さＢが長く、塗布ローラＢの軸方向長さよりもスクイーズローラ２３３の軸方向長さＡが長く、Ａ＞Ｂ＞Ｃ、の関係で形成されている。つまり、ローラ２３５、２３２、２３３は、搬送ローラ２３５から接している順に長さを長くしている。搬送ローラ２３５の長さＣは、画像形成装置の対応用紙幅の最大寸法よりも大きくしている。

液トレイ２３４は、スクイーズローラ２３３の下部に対応する領域の第１収容部２３４ａ及びスクイーズローラ２３３の軸方向端部に相当する位置で塗布ローラ２３２側に延びて形成された領域の第２収容部２３４ｂを一体に形成した収容部を有している。

このように構成したので、処理液２０１はスクイーズローラ２３３の回転によってスクイーズローラ２３３の表面（周面）に沿ってすくい上げられて液膜層２０１ａの状態でその回転によって移送され、スクイーズローラ２３３と塗布ローラ２３２との谷部分に溜まる（処理液２０１ｂ）。

このとき、図４に示すように、スクイーズローラ２３３の表面ですくい上げられる処理液２０１が、用紙への転写量より多い状態が続くと、塗布ローラ２０１に移動できない余剰処理液がローラ２３３、２３２の端部側に移動する。そして、塗布ローラ２３２の両端部では液膜層が塗布ローラ２３２表面から膨れ上がりリング状に膨張したような凸形状になる（これを「リング状膨張部」という）。これは、ローラの両端部ではローラの端部から外側へ外れそうなった液が表面張力で端部に留まってしまうために起こる現象である。

ここで、塗布ローラ２３２の両端部に生じるリング状膨張部２０１ｅは、凸形状で保持できなくなったときに塗布ローラ２３２両端部から溢れ、スクイーズローラ２３３両端部で大きなリング状膨張部２０１ｈを形成しながら液トレイ２３４に戻ろうとする。このようにリング状膨張部２０１ｈは塗布ローラ２３２、スクイーズローラ２３３の余剰な処理液が全て集まるため、極めて大きく、高さも高く形成される。

このとき、従来のようにスクイーズローラの下方だけに設けた液トレイでは、このように高く形成されたリング状膨張部２０１ｈの高さ（図４：上下方向）が液トレイの幅（図４：上下方向）よりも大きくなり、液トレイに収まらずに装置を汚すという不具合が生じる。

本実施形態においては、液トレイ２３４は、スクイーズローラ２３３の下部に対応する領域の第１収容部２３４ａ及びスクイーズローラ２３３の軸方向端部に相当する位置で塗布ローラ２３２側に延びて形成された領域の第２収容部２３４ｂを一体に形成した収容部を有し、同一平面上で、スクイーズローラ２３３から塗布ローラ２３２の両外側までを覆っているので、高く形成されたリング状膨張部２０１ｈであっても塗布ローラ２３２側（スクイーズローラ回転方向上流側）に延びて形成された第２収容部２３４ｂで確実に回収され、液トレイ２３４内の処理液２０１と接触することで液トレイ２３４内に自動回収され、スクイーズローラ２３３の表面に沿ってすくい上げられ、再利用される。

そして、スクイーズローラ２３３に接している塗布ローラ２３２には供給された処理液２０１の液膜層２０１ｃが形成されてローラ２３３の回転（図２の矢示方向）によって搬送ローラ２３５側に移送される。

塗布ローラ２３２で移送される液膜層２０１ｃは図２では図示を省略する用紙１００に塗布される。

このとき、搬送ローラ２３５の長さＣを塗布ローラ２３２の長さＢよりも短くしている（Ｂ＞Ｃとしている）ので、搬送ローラ２３５の両端部でのリング状膨張部の発生を抑えることができる。

ここで、前記第２収容部２３４ｂは、スクイーズローラ２３３の軸方向端部に相当する位置にあれば、リング状膨張部２０１ｈの回収は可能であるが、前記塗布ローラの軸方向外端まで形成されていることが好ましい。塗布が高速になった場合、塗布ローラの余剰処理液がスクイーズローラ２３３に移動すると、リング状膨張部２０１ｈの高さを増加させながら、スクイーズローラ２３３端部に向かって移動する為、液トレイ２３４に到達する前にトレイを乗り越えたり、遠心力で飛び散りが発生してしまう場合がある。この場合であっても、第２収容部２３４ｂが前記塗布ローラの軸方向外端まで形成されていれば、リング状膨張部２０１ｈの高さ成長する前に第２収容部２３４ｂがある為、確実にトレイに回収出来、スクイーズローラ２３３の遠心力で飛び散ったとしても飛び散り方向（スクイーズローラ２３３の塗布ローラ２３２との接点から接線方向回転側）には第２収容部２３４ｂがあり、飛び散り液も回収して再利用することができる。

ここで、比較例１について図７及び図８を、比較例２について図９を参照して説明する。
比較例１は、塗布ローラ２３３の軸方向長さとスクイーズローラ２３３の軸方向長さを同じにしたものである。前述したように、処理液２０１は、スクイーズローラ２３３の表面に沿ってすくい上げられて液膜層２０１ａ状態になって移送され、塗布ローラ２３２との谷間に処理液２０１ｂとして溜まる。このとき、２本のローラ２３２、２３３の両端部では液膜層がローラ表面から膨れ上がりリング状膨張部２０１ｅが生じ、リング状膨張部２０１ｅとしての形状保持ができなくなった処理液２０１ｄがローラ両端面から溢れる。

このとき、塗布ローラ２３２の軸方向長さとスクイーズローラ２３３の軸方向長さが同じであるため、塗布ローラ２３２に生じるリング状膨張部２０１ｆの大きさは大きく（液量が多く）、図７に示すように、塗布ローラ２３２の回転によってリング状膨張部２０１ｆの処理液がローラ面から離れて飛散滴２０１ｆのように飛散することになる。

また、液飛び散りに至らない場合でも、ローラ２３３、２３２の回転が停止したときに、液だれ２０１ｇとなって装置内部に落ちることになる。

この場合、液トレイを大きくして塗布ローラ２３２からの液だれを受け止めるようにした場合、液トレイは２段構造になり、下段に回収された処理液を再度塗布ローラに運ぶためには別途ポンプが必要になる。

比較例２は、スクイーズローラ２３３の上方に塗布ローラ２３２を配置し、塗布ローラ２３３の上方に搬送ローラ２３５を配置して、塗布ローラ２３２に生じるリング状膨張部の処理液が重力で下方の液トレイ２３４に落下させるようにした構成である。

この比較例２の構成では、用紙への処理液の塗布は用紙の下面に行われることになる。しかしながら、インクジェット記録装置などの前処理として処理液を塗布する場合には、処理液の塗布はなるべく印字直前の方が好ましい。これは、処理液とインクとの反応が液体の状態で行うことができるからである。そのため、インクジェット記録装置で処理液を塗布する場合、通常は被記録媒体の上面に対して処理液を塗布することが好ましい。比較例２の構成にあっては、このようなインクジェット記録装置における処理液塗布の要求に応えることができない。

また、比較的低速の塗布であればこのような自然落下を期待することもできるが、記録速度が速くなりローラの回転速度が上昇すると、落下する程度に溜まった滴は全てローラの回転による遠心力で装置内に飛散してしまい、問題は解決されない。

これに対して、上記実施形態によれば、上述したように、用紙の上面に処理液を塗布することができるとともに、ローラからの処理液の飛散を低減することができ、更にローラ停止時の液だれを低減でき、余剰液の液トレイの回収及び再利用を容易に行なうことができる。

このように、被記録媒体を搬送する搬送ローラと、被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、塗布ローラに処理液を供給するスクイーズローラとを有し、搬送ローラに塗布ローラが接し、塗布ローラにスクイーズローラが接して配置され、搬送ローラの軸方向長さよりも塗布ローラの軸方向長さが長く、塗布ローラの軸方向長さよりもスクイーズローラの軸方向長さが長く、処理液トレイは、スクイーズローラの下部及び塗布ローラの軸方向外側の下部に対応する領域に配置されている構成とすることで、ローラで被記録媒体に処理液を塗布するときの液の飛び散りを低減し、ローラが回転を停止したときの液ダレを低減し、処理液の再利用を簡単にすることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る処理液塗布装置について図５を参照して説明する。なお、図５は同塗布装置の塗布部のローラ部分の平面説明図である。
ここでは、スクイーズローラ２３３の塗布ローラ２３２と対向しない両端部分２３３ａの径を端部に向かって漸次大きく形成している。

これにより、塗布ローラ２３２の両端部のリング状膨張部を凸形状で保持できなくなり、塗布ローラ２３２の両端部から溢れた処理液を、遠心力で強制的にスクイーズローラ２３３両端まで運び、スクイーズローラ２３３両端部でのリング状膨張部の形成を抑え、その結果、ローラ２３３の回転が停止したときの装置内部への液だれを防止することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る処理液塗布装置について図６を参照して説明する。なお、図６は同塗布装置の塗布部のローラ部分の平面説明図である。
ここでは、スクイーズローラ２３３の塗布ローラ２３２と対向しない両端部分の外周面に螺旋方向が互いに逆方向の螺旋状の表面性状（凹部又は凸部）のパターン２３３ｂを形成している。

これにより、塗布ローラ２３２の両端部のリング状膨張部を凸形状で保持できなくなり、塗布ローラ２３２の両端部から溢れた処理液を、螺旋状パターン２３３ｂの回転力で強制的にスクイーズローラ２３３両端まで運び、スクイーズローラ２３３両端部でのリング状膨張部の形成を抑え、その結果、ローラ２３３の回転が停止したときの装置内部への液だれを防止することができる。

また、本発明に係る処理液塗布装置は、例えば電子写真方式の画像形成装置にも適用することができる。例えば、紙等の媒体上のトナー等の樹脂を含有する微粒子を乱すことなく、かつ当該樹脂微粒子を付着した媒体に定着液を塗布後は素早く樹脂微粒子の媒体への定着が行われ、更に媒体に残油感が発生しない程度の微量塗布が可能な樹脂微粒子の定着液を用いた、定着方法及び定着装置、並びに画像形成方法及び画像形成装置にも適用できる。

１００ 被記録媒体（用紙）
１０１ 記録ヘッドユニット
１０２ 搬送ベルト
１０３ 給紙トレイ
２００ 処理液塗布装置
２０１ 処理液
２０８ 塗布部
２３２ 塗布ローラ
２３３ スクイーズローラ
２３４ 液トレイ
２３５ 搬送ローラ

Claims (5)

1. 被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布装置と、を備え、
   前記塗布装置は、少なくとも、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに前記処理液を供給するスクイーズローラと、前記スクイーズローラに処理液を供給する処理液トレイと、を有し、
   前記搬送ローラに上方から前記塗布ローラが接し、前記塗布ローラに横方向から前記スクイーズローラが接して配置され、
   前記塗布ローラの軸方向長さよりも前記スクイーズローラの軸方向長さが長く、
   前記処理液トレイは、前記スクイーズローラの下部に設けられ、スクイーズローラの軸方向端部に相当する位置が前記塗布ローラ側に延びて形成されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記塗布ローラ側に延びて形成された処理液トレイは、前記塗布ローラの軸方向外端まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記スクイーズローラは、前記塗布ローラと対向しない両端部分の径が端部に向かって漸次大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記スクイーズローラは、前記塗布ローラと対向しない両端部分の外周面に螺旋方向が互いに逆の螺旋状の凹部又は凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 被記録媒体に処理液を塗布する処理液塗布装置において、
   少なくとも、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに前記処理液を供給するスクイーズローラと、前記スクイーズローラに処理液を供給する処理液トレイと、を有し、
   前記搬送ローラに上方から前記塗布ローラが接し、前記塗布ローラに横方向から前記スクイーズローラが接して配置され、
   前記塗布ローラの軸方向長さよりも前記スクイーズローラの軸方向長さが長く、
   前記処理液トレイは、前記スクイーズローラの下部に設けられ、スクイーズローラの軸方向端部に相当する位置が前記塗布ローラ側に延びて形成されている
   ことを特徴とする処理液塗布装置。

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