JP5605644B2 - 処理液塗布装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は処理液塗布装置及び画像形成装置に係り、特に記録媒体にインクにじみ防止用の処理液等を塗布する処理液塗布装置、及びこの処理液塗布装置を備えた画像形成装置に関する。

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は、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ものが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、インク滴を記録ヘッドから、搬送される用紙に吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行うものである。ここで、用紙は、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、記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙等とも称される。このような画像形成装置としては、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とがある。

なお、本明細書等において、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、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、さら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、従来から記録媒体にインクにじみを防止する処理液を塗布することがある。特許文献１には、インクと反応してにじみ防止を促す前処理液を塗布ローラで塗布するものが記載されている

また、特許文献２、特許文献３には、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するものが記載されている。さらに、特許文献４には、処理液を泡にして塗布するものが記載されている。

従来の処理液塗布装置として、塗布ローラとスクイーズローラとを使用するものがあり、このような処理液塗布装置には次の問題がある。図８は従来の処理液塗布装置においてスクイーズローラが停止した状態を示す模式図、図９は従来の処理液塗布装置においてスクイーズローラが回転している状態を示す模式図である。この処理液塗布装置４００は、画像形成装置において処理液４０１を用紙（図示していない）に塗布するものである。処理液塗布装置４００は、処理液４０１が溜められる液室４０２と、この液室４０２内に配置され、回転駆動される円筒形状のスクイーズローラ４１０と、駆動ローラ４３０との間で用紙（図示していない）を搬送すると共に、スクイーズローラ４１０に接触してその周面に処理液層を形成する塗布ローラ４２０とを備えて構成される。

この例において、スクイーズローラ４１０は、図８（ａ）に示すように、シャフト部４１１とローラ部４１３とを備えて構成されている。シャフト部４１１は、その中央部に設けられた突部４１２を有し、この突部４１２は、ローラ部４１３の内面に密着するように固定されている。また、スクイーズローラ４１０は、ベアリング４０３ａ、４０３ｂにより液室４０２に支持されている。この処理液塗布装置４００では、処理液４０１の液面４０１ａは、ベアリング４０３ａ、４０３ｂに処理液４０１が浸って錆を発生させないよう、ベアリング４０３ａの下側に設定されている。このような状態で、ローラ部４１３の中心Ｏと液面４０１ａがローラ部４１３と接触する個所とを結ぶ面と、ローラ部２３５の中心Ｏを通る水平面とがなす角度α（図８（ｂ）参照）は小さいことが望ましい。

この処理液塗布装置４００において、スクイーズローラ４１０が回転すると、処理液４０１は、図９に示すように、ローラ部４１３の表面ですくいあげられて塗布ローラ４２０とのニップ部４４０に溜まるほか、ローラ部４１３の回転に従ってローラ部４１３の内側に遠心力で付着して持ち上がる。このため、液室４０２における液面４０１ａが下がることとなる。すると、ローラ部４１３は処理液４０１に充分に浸漬されず、処理液４０１の汲み上げ量が低下することとなる。なお、この状態で、ローラ部４１３の中心Ｏと液面４０１ａがローラ部４１３と接触する個所とを結ぶ面と、ローラ部４１３の中心Ｏを通る水平面とがなす角度β（図９参照）は前記角度αより大きくなっている。

このように、従来の処理液塗布装置４００では、スクイーズローラ４１０の回転時に液室４０２における処理液４０１の液面４０１ａが下がってしまい、スクイーズローラ４１０による処理液４０１の供給量が不足して塗布ムラが発生するという問題がある。

本発明は上記のような従来技術の問題点にかんがみてなされたものであり、スクイーズローラの回転時に液室の液面が低下することを防止して液面を一定に保ち、処理液をスクイーズローラに安定供給することができる処理液塗布装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する請求項１の発明は、記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに処理液を供給するスクイーズローラと、処理液を保持し、前記スクイーズローラに液を供給する液室と、を有し、前記スクイーズローラは、両端が開口した金属管のローラ部と、前記ローラ部に装入され一部で前記ローラ部を支持するシャフト部とからなり、塗布動作の際に前記スクイーズローラが回転する方向への回転に伴い前記処理液が前記スクイーズローラの内側から外側へ流れ出すように、前記ローラ部の内側にスパイラル状の整流部を有していることを特徴とする処理液塗布装置である。

同じく請求項２の発明は、請求項１に記載の処理液塗布装置において、前記整流部は、前記ローラ部の内壁にスパイラル状に設けられた溝であることを特徴とする。

同じく請求項３の発明は、請求項１に記載の処理液塗布装置において、前記整流部は、前記ローラ部の内壁にスパイラル状に設けられた凸部であることを特徴とする。

同じく請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の処理液塗布装置において、前記スクイーズローラの停止時における前記液室の液面の高さは、前記ローラ部の内壁の一部が液面より露出する位置に制御されることを特徴とする。

同じく請求項５の発明は、請求項１に記載の処理液塗布装置において、前記整流部は、前記シャフト部に設けられたスパイラル状のスクリュー部材であることを特徴とする。

同じく請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の処理液塗布装置において、前記シャフト部は、前記ローラ部の回転軸方向の中央位置で前記ローラ部を支持していることを特徴とする。

同じく請求項７の発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、請求項１から請求項６のいずれかに記載の処理液塗布装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、スクイーズローラの回転時に液室の液面が低下することを防止して液面を一定に保ち、スクイーズローラから塗布ローラへの処理液の供給量を安定したものとでき、ひいては用紙への処理液の塗布を良好に行うことができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 実施例１に係る画像形成装置の処理液塗布装置のスクイーズローラの断面図である。 同じくスクイーズローラのローラ部の詳細な構造を示す断面図である。 同じく処理液塗布装置の図４中のＣ−Ｃ線断面である。 同じく処理液塗布装置の図４中のＤ−Ｄ線断面図である。 実施例２に係る処理液塗布装置のスクイーズローラを示す断面図である。 実施例３に係る処理液塗布装置のスクイーズローラを示す断面図である。 従来技術の処理液塗布装置のスクイーズローラが停止した状態を示す模式図である。 従来技術の処理液塗布装置のスクイーズローラ回転時の模式図である。

本発明に係る処理液塗布装置は、記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラに処理液を供給するスクイーズローラと、処理液を保持し前記スクイーズローラに液を供給する液室とを有している。このスクイーズローラは、両端が開口した金属管のローラ部と、前記ローラ部に装入され一部で前記ローラ部を支持するシャフト部とからなり、塗布動作の際に前記スクイーズローラが回転する方向への回転に伴い前記処理液が前記スクイーズローラの内側から外側へ流れ出すように、前記ローラ部の内側にスパイラル状の溝部を整流部として形成している。

以下、本発明の実施例（以下では単に実施例と記載する）に係る画像形成装置について説明する。以下、実施例としていくつかの例について説明するが、本発明はこれらに限定されず、かつ本発明の真の趣旨及び範囲から逸脱せずに、数多くの改良、変更、変形、置換をなすこと及び応用例を想到することが当業者には可能であろう。

＜実施例１＞
まず、本発明の実施例１に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１０は、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、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処理液塗布装置２００とを備えている。

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吐出する記録ヘッド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することもできる。

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は、用紙１００を例えば静電吸着、空気の吸引による吸着などで保持することができるほか、公知の他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に送られる。用紙１００はさらにレジストローラ対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を介して処理液塗布装置２００に送られ、処理液塗布装置２００で処理液が塗布され、搬送ベルト１０２上に送り込まれて保持される。

そして、用紙１００は、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。

処理液塗布装置２００は、処理液２０１を収容した変形可能な例えばＰＥＴフィルムを袋状にした処理液容器２０２と、この処理液容器２０２から供給された処理液２０１を圧送するポンプ２０３と、処理液２０１を記録媒体である用紙１００に塗布する塗布部２１０とを備えて構成される。

処理液容器２０２内の処理液２０１は、ポンプ２０３によって吸い上げられ、供給経路２０４を通って塗布部２１０内の液室２０６へと供給され、塗布の準備がなされる。

塗布部２１０は、用紙１００を搬送する搬送ローラ２３４と、搬送ローラ２３４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２５０とを有している。スクイーズローラ２５０は、シャフト部４１１とローラ部４１３とを備えて構成されている。ローラ部２３５は、ステンレスまたはアルミニウム等の金属管で構成される。

この処理液塗布装置２００では、塗布ローラ２３２は搬送ローラ２３４に接し、塗布ローラ２３２はスクイーズローラ２５０に接するよう配置されている。また、液室２０６に溜められた処理液２０１の液面２０１ａは、スクイーズローラ２５０の下部を浸漬し、スクイーズローラ２５０の上部が液面２０１ａから露出するよう制御される。そして、スクイーズローラ２５０の回転によって搬送ローラ２３４に供給された処理液２０１は、塗布ローラ２３２周面に液膜層として配置されて、この塗布ローラ２３２の回転によって搬送ローラ２３４側に移送され、図示しない記録媒体（用紙１００）に塗布される。

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、さらに乾燥も早めることによってにじみ（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あげることができる。さらに微粒子を含有することもできる。

次に、処理液塗布装置２００のスクイーズローラ２５０について説明する。図２は実施例１に係る画像形成装置の処理液塗布装置のスクイーズローラの断面図、図３は同じくスクイーズローラのローラ部の詳細な構造を示す断面図、図４は同じく処理液塗布装置の図４中のＣ−Ｃ線断面、図５は同じく処理液塗布装置の図４中のＤ−Ｄ線断面図である。

実施例１では、スクイーズローラ２５０は、シャフト部２５１とこのシャフト部２５１の外周に配置されたローラ部２５３とで構成されている。シャフト部２５１は、その中央部にはローラ部２５３の内周面に接触する突部２５２が形成され、この突部２５２でローラ部２５３に固定される。また、シャフト部２５１は、その両端がベアリング２５０ａ、２５０ｂで支持されている。そして、ローラ部２５３の内側には、処理液を塗布するための回転方向にローラ部２５３が回転したとき、内部に溜まった処理液２０１を内側から外側へ搬送して、スクイーズローラ２５０の外部に排出するスパイラル状の整流部２５４が形成されている。実施例１では整流部として、図２に示すように、ローラ部２５３の内周面２５３ａに断面三角形状の溝部２５５を形成している。この溝部２５５は、突部２５２に対して左右対称となるよう形成される。

実施例１に係るスクイーズローラ２５０は、上記構成により、スクイーズローラ２５０が処理液２０１の塗布方向に回転すると、スクイーズローラ２５０の処理液２０１は、図２中矢印Ａに示すように、スクイーズローラ２５０の内側から外側に向けて搬送されスクイーズローラ２５０から排出される。これにより、スクイーズローラ２５０で汲み上げられる処理液の量と、スクイーズローラ２５０の回転によって内部から外部に押し出される処理液の量とを同じにして処理液２０１の液面２０１ａをスクイーズローラ２５０の停止時と回転時とで同じ高さに保つことができる。また、図４及び図５に示すように、スクイーズローラ２５０の中央部より（図４）と端部（図５）とで、処理液２０１の液面が同一となり、ローラ部２３５の中心Ｏと液面２０１ａがローラ部２３５と接触個所とを結ぶ面と、ローラ部２３５の中心を通る水平面とがなす角度γは同じとなる。

このため、実施例１では、スクイーズローラ２５０から塗布ローラ２３２への処理液の供給量を安定したものとでき、ひいては用紙への処理液の塗布、さらに画像形成を良好に行うことができる。また、実施例１よれば、スクイーズローラ２５０の内側に溜まった紙粉を外側へ排出することもでき、良好な画像形成に寄与することができる。

＜実施例２＞
次に実施例２に係る処理液塗布装置について説明する。実施例２に係る処理液塗布装置は、スクイーズローラの構成の他は実施例１と同様の構成を備える。図６は実施例２に係る処理液塗布装置のスクイーズローラを示す断面図である。スクイーズローラ２６０は、シャフト部２６１と、このシャフト部２６１の中央に形成された突部２６２でシャフト部と固定される円筒形状のローラ部２６３とから構成される。実施例２では、ローラ部２６３の内周面２６３ａには、整流部として、内側に向けて断面三角形状に形成したスパイラル状の凸部２６５が形成される。この凸部２６５は、ローラ部２５３が回転したとき、内部に溜まった処理液２０１を内側から外側へ搬送して、スクイーズローラ２５０の外部に排出するように、前記突部２６２に対して左右対称に形成される。

実施例２に係る処理液塗布装置によれば、実施例１と同様にスクイーズローラ２６０で汲み上げられる処理液２０１の量と、スクイーズローラ２６０の回転によって内部から外部に押し出される処理液２０１の量とを同じにして処理液の液面を停止時と回転時とで同じ高さに保つことができるほか、スクイーズローラ２５０の内側に溜まった紙粉を外側へ排出することができ、用紙への処理液の塗布、及び画像形成を良好に行うことができる。

＜実施例３＞
次に実施例３に係る処理液塗布装置について説明する。実施例２に係る処理液塗布装置は、スクイーズローラの構成の他は実施例１と同様の構成を備える。図７は実施例３に係る処理液塗布装置のスクイーズローラを示す断面図である。スクイーズローラ２７０はシャフト部２７１と、このシャフト部２７１の中央に形成された突部２７２でシャフト部に固定される円筒形状のローラ部２７３とから構成される。実施例３では、シャフト部２７１には、別体として構成されたスパイラル状のスクリュー２７４が配置されている。このスクリュー２７４は、スクイーズローラ２７０が処理液を塗布する回転方向に回転したとき、処理液がスクイーズローラ２５０の内側から外側へ流れ出す形状に構成され、突部２７３に対して対称に配置される。

実施例３に係る処理液塗布装置においても、スクイーズローラ２７０で汲み上げられる処理液の量と、スクイーズローラ２７０の回転によって内部から外部に押し出される処理液の量とを同じにして処理液の液面を停止時と回転時とで同じ高さに保つことができるほか、スクイーズローラ２７０の内側に溜まった紙粉を外側へ排出することができ、用紙への処理液の塗布、及び画像形成を良好に行うことができる。

１０ 画像形成装置
１００ 用紙
１０１ ヘッドユニット
１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋ 記録ヘッド
１０２ 搬送ベルト
１０３ 給紙トレイ
１０４ 後排紙トレイ
１２１ 搬送ローラ
１２２ テンションローラ
１３１ ピックアップローラ
１３２ 搬送ローラ対
１３３ レジストローラ対
１３４ 搬送ローラ対
１３５ 搬送路
２００ 処理液塗布装置
２０１ 処理液
２０２ 処理液容器
２０３ ポンプ
２０４ 供給経路
２０６ 液室
２１０ 塗布部
２３２ 塗布ローラ
２３４ 搬送ローラ
２５０ スクイーズローラ
２５０ａ、２５０ｂ ベアリング
２５１ シャフト部
２５２ 突部
２５３ ローラ部
２５３ａ 内周面
２５４ 整流部
２５５ 溝部
２６０ スクイーズローラ
２６１ シャフト部
２６２ 突部
２６３ ローラ部
２６３ａ 内周面
２６５ 凸部
２７０ スクイーズローラ
２７１ シャフト部
２７２ 突部
２７３ ローラ部
２７４ スクリュー

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

Claims (7)

1. 記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、
   前記塗布ローラに処理液を供給するスクイーズローラと、
   処理液を保持し、前記スクイーズローラに液を供給する液室と、
   を有し、
   前記スクイーズローラは、両端が開口した金属管のローラ部と、
   前記ローラ部に装入され一部で前記ローラ部を支持するシャフト部とからなり、
   塗布動作の際に前記スクイーズローラが回転する方向への回転に伴い前記処理液が前記スクイーズローラの内側から外側へ流れ出すように、前記ローラ部の内側にスパイラル状の整流部を有していることを特徴とする処理液塗布装置。
2. 請求項１に記載の処理液塗布装置において、
   前記整流部は、前記ローラ部の内壁にスパイラル状に設けられた溝であることを特徴とする処理液塗布装置。
3. 請求項１に記載の処理液塗布装置において、
   前記整流部は、前記ローラ部の内壁にスパイラル状に設けられた凸部であることを特徴とする処理液塗布装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の処理液塗布装置において、
   前記スクイーズローラの停止時における前記液室の液面の高さは、前記ローラ部の内壁の一部が液面より露出する位置に制御されることを特徴とする処理液塗布装置。
5. 請求項１に記載の処理液塗布装置において、
   前記整流部は、前記シャフト部に設けられたスパイラル状のスクリュー部材であることを特徴とする処理液塗布装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の処理液塗布装置において、
   前記シャフト部は、前記ローラ部の回転軸方向の中央位置で前記ローラ部を支持していることを特徴とする処理液塗布装置。
7. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、請求項１から請求項６のいずれかに記載の処理液塗布装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。