JP5741031B2 - 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（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（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、また立体自体を三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するものが知られている（特許文献１）。

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、被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、塗布ローラ上の液膜を薄くするスクイーズローラとを圧接して回転させるとき、ローラに対する加圧力が高くなると、ローラに撓みが発生して特にローラ軸方向中央部における加圧力が低下する。そのため、塗布ローラの軸方向における液膜の厚みが、軸方向中央部で厚く、軸方向両端部で薄くなって、被記録媒体に塗布される処理液の液膜の厚みが不均一になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でローラの撓みを低減して塗布ローラ上における液膜の厚みの均一化を図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、
前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、
前記塗布ローラ上の液膜を薄くするスクイーズローラと、を有し、
前記塗布ローラ及び前記スクイーズローラは、
中空管と、
前記中空管の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部で前記中空管と内接する軸と、を有し、
前記塗布ローラと前記スクイーズローラを圧接して回転させるときに、前記軸にて前記中空管の中央部を直接加圧し、
前記中空管の両端部には、前記中空管と前記軸との間の偏心と偏角を吸収する継手が設けられ、
前記軸の回転力が前記継手を介して前記中空管に伝達される
構成とした。

本発明によれば、簡単な構成でローラの撓みを低減して塗布ローラ上における液膜の厚みの均一化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 同実施形態における塗布装置の塗布部の説明に供する模式的側面説明図である。 本発明の第１実施形態のローラ部分の平面説明図である。 同じくローラ部分の平断面説明図である。 同じくローラの透過斜視説明図である。 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側面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る処理液塗布装置のローラの平断面説明図である。 比較例１のローラ部分の平面説明図である。 比較例２の塗布部の側面説明図である。 比較例３の塗布部の側面説明図である。

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処理液塗布装置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。

処理液塗布装置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、処理液塗布装置２００の塗布部２０８について図２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上の処理液２０１の液膜を薄くするスクイーズローラ２３３と、処理液２０１を供給、回収する処理液トレイ２３４とを有している。なお、各ローラの回転方向は図２の矢示方向である。

これらのローラは、搬送ローラ２３５に塗布ローラ２３２が接し、塗布ローラ２３２にスクイーズローラ２３３が接して配置されている。また、スクイーズローラ２３３は処理液トレイ２３４の処理液２０１に浸されるように配置されている。

このように構成した塗布部２０８においては、スクイーズローラ２３３を矢示方向に回転することで処理液タンク２３４から処理液２０１が汲み上げられて（処理液２０１ａ）、スクイーズローラ２３３と塗布ローラ２３２で形成される谷部分に処理液２０１ｂが溜まり、また、谷部分に溜められた処理液２０１ｂは塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３が加圧接触していることで、両ローラ２３３，２３２のニップ部（接触部）を通過するときに薄い液膜（処理液２０１ｃ）となり、処理液２０１が搬送ローラ２３５と塗布ローラ２３２との間を通過する被記録媒体１００上に塗布される。

次に、本発明の第１実施形態について図３ないし図５を参照して説明する。なお、図３はローラ部分の平面説明図、図４は同じくローラ部分の平断面説明図、図５は同じくローラの透過斜視説明図である。
塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３は、一定の加圧力で外周面が当接して（圧接されて）配置されている。

ここで、塗布ローラ２３２及びスクイーズローラ２３３は、中空管３００と、中空管３００の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部３０１ａで中空管３００と内接する軸３０１とを有している。そして、中空管３００の両端部には、回転伝達機構として、中空管３００と軸３０１の偏心と偏角を吸収する継手３１０が設けられ、軸３０１の回転力が継手３１０を介して中空管３００に伝達される。

継手３１０は、ハブ３０２とスペーサ３０３を有し、ハブ３０２は軸３０１の両端部に取付けられ、スペーサ３０３は軸３０１に対して回転可能に装着されている。そして、ハブ３０２に設けられた突起３０２ａとスペーサ３０３に設けられた凹部３０３ａとが回転方向で係合可能であり、スペーサ３００に設けられた凸部３０３ｂが中空管３００に設けられた凹部３００ａと回転方向で係合可能である。

この継手３１０としては、偏心を吸収可能なオルダム継手の構成を採用した上で、オムダル継手では偏角の吸収が突起３０２ａと凹部３０３ａ（３０３ｂと３００ａ）のガタ分に限られることから、図３に示すように、突起３０２ａ、３０３ｂの先端部をアール形状に形成することで、偏角も吸収できるようにしている。

これにより、軸３０１が回転することで、軸３０１とハブ３０２が一体で回転し、ハブ３０２の回転がスペーサ３０３に伝わり、スペーサ３０３の回転が中空管３００に伝わって、軸３０１と中空管３００は同期して回転する。

なお、塗布ローラ２３２は中空管３００の外周にスリーブ３１１を一体で固定し、スリーブ３１１の外周面をローラ外周面（単に、「中空管３００の外周面」ともいう。）としている。また、スリーブローラ２３３は中空管３００をそのままローラ外周面としている。

このように構成したので、図３及び図４に矢印で示すように、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３とを互いに一定の加圧力で当接させて（圧接して）配置したとき、加圧力による塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３の撓みは軸３０１側で吸収され、中空管３００の撓みがほとんどなくなる。

したがって、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３とを圧接して回転させるとき、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３の外周面（中空管３００の外周面）はほぼ均一な圧力で接するので、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３とのニップ部で形成される塗布ローラ２３２上の液膜の厚みはローラ軸方向でほぼ均一になり、塗布ムラが低減する。

ここで、比較例について図８ないし図１０を参照して説明する。なお、図８は比較例１のローラ部分の平面説明図、図９は比較例２の塗布部の側面説明図、図１０は比較例３の塗布部の側面説明図である。
比較例１は、塗布ローラ１２３２及びスクイーズローラ１２３３を中実（中身があるものの意味）ローラとし、あるいは、中空管（スリーブ）の両端部に軸１２３２Ａ、１２３３Ａを固定して構成したものである。

このような塗布ローラ１２３２及びスクイーズローラ１２３３を、軸１２３２Ａ、１２３３Ａに矢印方向に一定の加圧力を与えて圧接して配置した場合、加圧力が高いと、塗布ローラ１２３２及びスクイーズローラ１２３３には、軸１２３２Ａ、１２３３Ａが互いに近づき、ローラ軸方向中央部が離間する撓みが発生する。この結果、ローラ軸方向における圧力はローラ中央部の低下が大きくなり、中央部に隙間１１４０が発生することがある。そうすると、両ローラ１２３２、１２３３のニップ部を通過して塗布ローラ１２３２上に形成される処理液２０１の液膜の厚みは、ローラ軸方向中央部で厚く、両端部で薄くなり、ローラ軸方向に不均一になる。

このように、塗布ローラ１２３２上の液膜の厚みがローラ軸方向で不均一になると、被記録媒上に塗布される処理液２０１の厚みが不均一になって、画像品質に影響を与えるという不都合が生じる。

この場合、図９に示す比較例２のように、２つのローラ１２３２、１２３３を上下方向に直線状に配置して、塗布ローラ１２３２の撓みを用紙搬送ローラ１２３５で支える構成も考えられるが、この場合は、被記録媒体への処理液の塗布が被記録媒体の下面に行われることになり、画像形成や被記録媒体の排出方向が制限を受けるという不都合を新たに生じることになる。

あるいは、図１０に示す比較例３のように、スクイーズローラ１２３３の手前に補助ローラ１２３６を追加して撓みを矯正した場合、連続して搬送される被記録媒体の間（紙間）で塗布部へと移動した処理液２０１が被記録媒体に転写されず、再度スクイーズローラ１２３３と塗布ローラ１２３２との谷部分に戻るため、塗布ローラ１２３２の円周方向における処理液の液膜の厚みが不均一になるという新たな不都合が生じることになる。

これに対し、上述した実施形態による構成によれば、塗布ローラ２３２とスクイーズローラ２３３とを圧接して回転させるとき、撓みは軸で吸収されてローラ軸方向における外周面の撓み低減し、塗布ローラ２３２上の液膜の厚みはローラ軸方向でほぼ均一になり、塗布ムラが低減する。

このように、塗布ローラ及びスクイーズローラは、中空管と、中空管の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部で中空管と内接する軸と、中空管の両端部に設けられた中空管と軸の偏心と偏角を吸収する継手とを有し、塗布ローラとスクイーズローラを圧接して回転させるときに、軸にて中空管の中央部を直接加圧する構成とすることで、簡単な構成でローラの撓みを低減して塗布ローラ上における液膜の厚みの均一化を図ることができる。

この場合、中空管と軸とを中空管と軸の偏心と偏角を吸収する継手を用いて連結することで、塗布ローラ及びスクイーズローラの外周面における撓みを低減しつつ、塗布ローラ及びスクイーズローラを同期して回転させることができる。

なお、上記実施形態では継手としてオルダム継手を用いているが、これに限らず、中空管と軸の偏心と偏角量によりベローズ形など、他の継手を用いることもできる。

次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は同実施形態に係る処理液塗布装置の塗布部の側面説明図である。
本実施形態では、塗布ローラ２３２及びスクイーズローラ２３３は、中空管３００と、中空管３００の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部３０１ａで中空管３００と内接する軸３０１とを有している。これにより、加圧力は、軸３０１の端部で受けて、その力は軸３０１と一体の環状の突起部３０１ａを介して、中空管３００の内面の軸方向方中央部に掛けられ、前記実施形態と同様に、加圧力による撓みのほとんどを軸３０１側で吸収することで、ローラ軸方向における塗布ローラ２３２及びスクイーズローラ２３３の外周面の撓みが低減され、ローラ軸方向において塗布ローラ２３２及びスクイーズローラ２３３は均一な圧力で当接することになる。

そして、軸３０１は、図示していない駆動源にて矢印方向に回転される。また、中空管３００は、軸３０１とは独立した駆動経路にてプーリ３０４からベルト３０５を介して回転力が伝達されて回転する。このとき、中空管３００の回転と軸３０１の回転を同期させることで、軸３０１の環状の突起部３０１ａと中空管３００の内面に滑りによる磨耗の発生をなくしている。

また、図示しないが、中空管３００は、加圧力方向のみ自由度を持たせたガイドにより保持されている。

次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は同実施形態に係る処理液塗布装置のローラの平断面説明図である。
本実施形態では、前記第１実施形態（第２実施形態でも同様）における中空管３００の両端部に生じる中空管３００と軸３０１の開放部を弾性部材３０６で塞いでいる（封止している）。

これにより、加圧力によって軸３０１が撓み、中空管３００と軸３０１の同軸度がずれた場合でも、弾性部材３０３が変形することで、中空管３００の内部と外部の空間を分離することができ、中空管３００内部への処理液の侵入を防止できる。

なお、上記実施形態では処理液塗布装置が画像形成前の用紙に対して処理液を塗布する構成で説明しているが、記録ヘッドユニットの下流側で画像形成が行われた用紙上に処理液を塗布する構成とすることもできる。

また、本発明に係る画像形成装置は、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 処理液トレイ
２３５ 搬送ローラ
３００ 中空管
３０１ 軸
３０１ａ 突起部
３０２ ハブ
３０３ スペーサ
３０４ プーリ
３０５ ベルト
３０６ 弾性部材
３１０ オルダム継手

Claims (3)

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、
   前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、
   前記塗布ローラ上の液膜を薄くするスクイーズローラと、を有し、
   前記塗布ローラ及び前記スクイーズローラは、
   中空管と、
   前記中空管の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部で前記中空管と内接する軸と、を有し、
   前記塗布ローラと前記スクイーズローラを圧接して回転させるときに、前記軸にて前記中空管の中央部を直接加圧し、
   前記中空管の両端部には、前記中空管と前記軸との間の偏心と偏角を吸収する継手が設けられ、
   前記軸の回転力が前記継手を介して前記中空管に伝達される
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中空管の端の開放部を封止する弾性部材が設けら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. 被記録媒体に処理液を塗布する処理液塗布装置であって、
   前記被記録媒体に処理液を塗布する塗布ローラと、
   前記塗布ローラ上の液膜を薄くするスクイーズローラと、を有し、
   前記塗布ローラ及び前記スクイーズローラは、
   中空管と、
   前記中空管の内部を貫通し、軸方向中央部の軸周りに設けた環状の突起部で前記中空管と内接する軸と、
   前記中空管の両端部に設けられた前記中空管と前記軸の偏心と偏角を吸収する継手と、を有し、
   前記塗布ローラと前記スクイーズローラを圧接して回転させるときに、前記軸にて前記中空管の中央部を直接加圧し、
   前記中空管の両端部には、前記中空管と前記軸との間の偏心と偏角を吸収する継手が設けられ、
   前記軸の回転力が前記継手を介して前記中空管に伝達される
   ことを特徴とする処理液塗布装置。

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