JP5742000B2 - 画像形成装置、及び液体塗布装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置、及び液体塗布装置に係り、特に記録媒体にインクにじみ防止用の処理液等の液体を塗布する液体塗布装置及びこれ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、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、記録用紙などとも称される。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、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液体塗布装置を備えた画像形成装置が提案されている。特許文献1には、液体塗布装置として、シリコンオイルもしくは鉱物油からなるキャリア液にトナーを分散した液体トナーを用いる画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、液体塗布装置として前記現像ローラに液体トナーの薄層を形成するトナー塗布ローラを備え、前記トナー塗布ローラはその表面に溝部を有し、前記溝部表面が窒化処理されているものが記載されている。
また、特許文献2には、液体塗布装置として、液量制限部材と塗布制御部と押さえローラとを備え、塗布制御部は被塗布物に塗布液を塗布するときに液量制限部材を用いて液量制限部材通過後であって被塗布物に塗布液を塗布する前の塗布ローラ表面の塗布液を一定量に制限し、押さえローラは被塗布物を塗布ローラに押さえつけて塗布ローラ表面の塗布液を被塗布物に塗布し、塗布制御部は被塗布物に塗布液を塗布する処理を行っていないときに塗布ローラと液量制限部材とを離間するものが記載されている。
しかし、一般に液体塗布装置にあっては、周囲環境及び被記録媒体搬送速度が変化した場合における処理液塗布量のばらつきを抑制するため、塗布ローラとスクイーズローラとを高い当接圧力で接触させるようにしている。このようにすると、処理液の塗布量を安定させることができる反面、塗布量が少なくなり所望の塗布量が得られないことがあるという問題がある。
そこで、本発明は塗布ローラによる処理液塗布を行う画像形成装置において、塗布ローラとスクイーズローラとを高い当接圧力で接触させたとしても塗布量を容易に安定かつ所望の量に制御できるようにすることを目的とする。
請求項1の発明は、画像形成前の被記録媒体に、処理液を塗布する塗布手段を具備した画像形成装置において、前記塗布手段は、前記処理液を被記録媒体に塗布する回転可能な塗布ローラと、前記処理液が溜められた処理液容器と、前記処理液容器内の処理液を汲み上げて前記塗布ローラに供給する回転可能なスクイーズローラと、を備え、前記塗布ローラは、回転軸となる芯部材と、この芯部材の周囲に配置され弾性を備える表面部材とから構成され、前記芯部材は、周方向にわたって複数の凸状リング部が形成され、これら凸状リング部の間に複数の凹状リング部が交互に形成され、前記凸状リング部の配置ピッチを、前記塗布ローラの軸方向の中央部で密とし、前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて疎とし、前記凹状リング部の幅は、前記塗布ローラの軸方向の中央部では前記凸状リング部の幅とほぼ同じ幅とし、前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて前記凸状リング部の幅よりも大きくし、前記スクイーズローラは、前記塗布ローラに対して水平方向に接触し、前記塗布ローラと前記スクイーズローラの両端の軸部が加圧されて、前記スクイーズローラと前記塗布ローラとの間に接触部を形成し、該接触部の上方には前記処理液が溜まる処理液溜まりが形成され、前記塗布ローラは、前記接触部より回転方向下流側に付着した前記処理液の液膜を前記被記録媒体に塗布する、こと特徴とする画像形成装置である。
同じく請求項の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記凸状リング部及び前記凹状リング部の軸方向の断面形状を矩形状としたことを特徴とする。
同じく請求項の発明は、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置において、前記凸状リング部及び前記凹状リング部の軸方向の断面形状を三角形状としたことを特徴とする。
同じく請求項の発明は、請求項1から請求項のいずれかに記載の画像形成装置において、前記芯部材が樹脂製であることを特徴とする。
同じく請求項の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像形成装置において、前記塗布手段は、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラを備え、前記搬送ローラは、前記塗布ローラと接触した状態で、前記塗布ローラの鉛直方向下方に配置されている、ことを特徴とする。
また、請求項6に係る液体塗布装置は、画像形成前の被記録媒体に、処理液を塗布する塗布手段を具備した液体塗布装置において、前記塗布手段は、前記処理液を被記録媒体に塗布する回転可能な塗布ローラと、前記処理液が溜められた処理液容器と、前記処理液容器内の処理液を汲み上げて前記塗布ローラに供給する回転可能なスクイーズローラと、を備え、前記塗布ローラは、回転軸となる芯部材と、この芯部材の周囲に配置され弾性を備える表面部材とから構成され、前記芯部材は、周方向にわたって形成された複数の凸状リング部と、これらの凸状リング部の間に形成された複数の凹状リング部とが交互に形成された凹凸表面部を備え、前記凸状リング部の配置ピッチを、前記塗布ローラの軸方向の中央部で密とし、前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて疎とし、前記凹状リング部の幅は、前記塗布ローラの軸方向の中央部では前記凸状リング部の幅とほぼ同じ幅とし、前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて前記凸状リング部の幅よりも大きくし、前記スクイーズローラは、前記塗布ローラに対して水平方向に接触し、前記塗布ローラと前記スクイーズローラの両端の軸部が加圧されて、前記スクイーズローラと前記塗布ローラとの間に接触部を形成し、該接触部の上方には前記処理液が溜まる処理液溜まりが形成され、前記塗布ローラは、前記接触部より回転方向下流側に付着した前記処理液の液膜を前記被記録媒体に塗布すること特徴とする液体塗布装置である。
本発明によれば、芯部材に形成した凸状リング部及び凹状リング部の配置ピッチ及び形状を調整することにより、表面部材の硬度を調整でき、塗布ローラの押圧力に対応して液体の塗布量を適正なものとでき、液体の塗布量を容易に安定かつ所望の量に制御することができる。
実施例1に係る画像形成装置の構成を示す模式的な断面図である。 同じく画像形成装置の液体塗布装置の構成を示す模式的な断面図である。 同じく液体塗布装置の塗布ローラを示す斜視図である。 同じく塗布ローラを示すものであり、(a)は軸方向の断面図、(b)は(a)中の拡大図である。 実施例2に係る液体塗布装置の塗布ローラの構造を示す軸方向の断面図である。 実施例3に係る液体塗布装置の塗布ローラの構造を示す軸方向の断面図である。 塗布ローラとスクイーズローラとを圧接した状態を示す平面図である。
本発明に係る画像形成装置は、塗布ローラで用紙に処理液を塗布する液体塗布装置を備える。液体塗布装置の塗布ローラは、回転軸となる芯部材と、この芯部材の周囲に配置され弾性を備える表面部材とから構成される。この芯部材は、周方向にわたって形成された複数の凸状リング部と、これらの凸状リング部の間に形成された複数の凹状リング部とが交互に形成された凹凸表面部を備え、この凹凸表面部における凸状リング部及び凹状リング部の配置ピッチや形状を設定することにより表面部材の弾性を最適なものとでき、塗布ローラの当接圧力を大きくしても液体の塗布量を最適にコントロールできる。
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を説明するが、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>
以下実施例1に係る画像形成装置について説明する。まず画像形成装置の全体構成について説明する。図1は実施例1に係る画像形成装置の構成を示す模式的な断面図である。
画像形成装置20は、用紙2を格納した給紙トレイ1と、インクを吐出する記録ヘッド7搬送ベルト6と、用紙2を搬送ベルト6に搬送する搬送経路3と、液体塗布装置である処理液塗布装置100と、を備える。また、搬送ベルト6は、記録ヘッド7の下方に配置され、搬送ローラ4とテンションローラ5とに掛け渡された環状のベルト部材で構成される。処理液塗布装置100は、塗布ローラ105を備え、記録ヘッド7の下流において用紙2に処理液101を塗布する。
この画像形成装置20では、印字に際して、給紙トレイ1に収納された用紙2は、一枚ずつ分離され、搬送経路3を経て処理液塗布装置100に搬送される。処理液塗布装置100では塗布ローラ105により用紙2に対して処理液101が塗布される。そして、処理液101が塗布された用紙2は、搬送ベルト6上に搬送され、搬送ベルト6上方に配置された記録ヘッド7により画像が形成され、排紙トレイ8に排出される。
また、両面印刷時は第1面画像形成後、両面搬送路9を介して用紙反転部10に用紙2を搬送し、用紙2を反転後、再度処理液塗布装置100に用紙2が搬送され、塗布ローラ105により第2面に対し処理液101の塗布を行い、記録ヘッド7で画像を形成した後、排紙トレイ8に両面に画像が形成された用紙2が排出される。
次に処理液塗布装置100について説明する。図2は画像形成装置の液体塗布装置の構成を示す模式的な断面図である。処理液塗布装置100は、用紙2を搬送する搬送ローラ108と、搬送ローラ108に接触するよう対向して配置され、用紙2に処理液101を塗布する塗布ローラ110と、パン107に溜められた処理液101に浸されて回転して、処理液101を塗布ローラ105に供給すると共に、処理液101の液膜の厚さを適正なものとするスクイーズローラ106とを備えている。なお、各ローラは図2中の矢示方向に回転する。また、処理液101は、図1に示すように、処理液タンク102に溜められており、ポンプ103で処理液供給路104を経由してパン107に供給される。
ここで、処理液101は、用紙2の表面に塗布することで用紙2の表面を改質する改質材である。例えば、処理液101は、予め用紙2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2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101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、もしくはこれらを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。
このような処理液塗布装置100において、搬送ローラ108は塗布ローラ105に接し、塗布ローラ110はスクイーズローラ106に接するよう配置される(図2等からわかるように、塗布ローラ110はスクイーズローラ106の間には接触部が形成されている。)。そして、スクイーズローラ106の周囲に付着した処理液101aは、塗布ローラ110に受け渡される。その際、スクイーズローラ106と塗布ローラ110の間には、処理液101aの溜まり(処理液溜まり101bという。)が形成される。そして塗布ローラ110には、所定厚さの処理液101の 液膜層101cが形成される。この状態で塗布ローラ110が回転(図2の矢示方向)して、処理液101は、搬送ローラ108側に移送され、搬送経路3上の 用紙2(図示しない)に塗布される。
次に塗布ローラ110の構成について説明する。図3は液体塗布装置の塗布ローラを示す斜視図、図4は同じく塗布ローラを示すものであり、(a)は軸方向の断面図、(b)は(a)中B部分の拡大図である。
塗布ローラ110は回転軸をなす芯部材111と、この芯部材111の周囲に配置され用紙に当接する表面部材112とで構成される。実施例1では、芯部材111は、金属又は合成樹脂で構成されている。また、表面部材112は、弾性を備える例えばゴム部材を芯部材111の周囲に成型して形成されている。
実施例1において、芯部材111には、その両端に軸部110aが形成されるほか、その周面には周方向にわたって形成された複数の凸状リング部111aと、これらの凸状リング部111aの間に形成された複数の凹状リング部111bとが交互に形成され、凹凸部をなしている。この凸状リング部111a及び凹状リング部111bはその軸方向に沿う面形状を矩形としている。ここで、凸状リング部111aの断面の高さをD、幅をW1とし、凹状リング部111bの深さをD(凸状リング部111aのDと同じとなる)、幅をW2とする(図4(b)参照)。
また、表面部材112は、この芯部材111の表面に成型して形成されており、芯部材111の凸状リング部111aに対応して凹状リング部112bを、芯部材111の凹状リング部111bに対応して及び凸状リング部112aが形成される。ここで、凸状リング部112aの断面の厚さをt1、幅をw1とし、凹状リング部112bの厚さ寸法をt2、幅法をw2とする。
実施例1では塗布ローラ110の設定された当接圧力に対応して、芯部材111の凸状リング部111a及び凹状リング部111bの状態を決定することにより、表面部材112の弾性(硬度)を最適な値に設定して、処理液の塗布量を最良な状態にすることができる。
即ち、塗布ローラ110での処理液101の塗布量を多くしたい場合には、芯部材111の凹状リング部111bの幅W2や高さDを大きくする。これにより芯部材111表面上に成型される表面部材112の凹状リング部112bの幅w1や深さt1が増し、凸状リング部112aの割合が増加し、表面部材112表面の弾性が大きくなり硬度が下がる。
一方処理液101の塗布量を少なくしたい場合には、芯部材111の凸状リング部111aの幅W1や高さDを大きくする。これにより、芯部材111表面上に成型される表面部材112の凸状リング部112aの幅w1や深さt1が小さくなり、表面部材112の凹状リング部112bの割合が減少し、表面部材112表面の弾性が小さくなり硬度が上がる。
従って、実施例1によれば、塗布ローラ110の芯部材111の形状を変更することで表面部材112の弾性を変化させることができるので、スクイーズローラ106と塗布ローラ110とを比較的高い当接圧力で接触させる場合でも、芯部材111の形状を変更することにより所望の塗布量が得られる。このため、表面部材112のニップを大きくするため当接圧力を高くしたとしても最適量の処理液を塗布することができる。
このようにして、処理液101の塗布量が表面部材112の微細な凹凸の影響を受けにくくし、用紙2に塗布される処理液のばらつきを低減させることができる。なお、用紙上において、塗布ローラ110軸方向(用紙幅方向)での処理液塗布ムラを抑制するために、凸状リング部111a及び凹状リング部111bの幅寸法W1、W2は5mm以下、2.5mm程度が好ましい。
<実施例2>
次に実施例2に係る液体塗布装置について説明する。実施例2に係る液体塗布装置は塗布ローラの構成を除いて実施例1に係る液体塗布装置と同様の構成を備える。実施例2の塗布ローラ120は、実施例1と同様に、芯部材121と表面部材122とで構成されている。そして、芯部材121の凸状リング部121a及び凹状リング部121bの断面形状を三角形状としたものである。実施例2によっても実施例1と同様に、凸状リング部121a及び凹状リング部121bの分布状態及び形状を設定することにより、塗布ローラ軸方向にわたって表面部材122の弾性及び硬度を制御できる他、断面を矩形状としたものに比べ芯部材111の加工を容易に行うことができる。
<実施例3>
次に実施例3について説明する。実施例3に係る液体塗布装置は塗布ローラの構成を除いて実施例1に係る液体塗布装置と同様の構成を備える。図6は実施例3に係る液体塗布装置の塗布ローラの構造を示す軸方向の断面図、図7は塗布ローラとスクイーズローラとを圧接した状態を示す平面図である。
一般に液体処理装置では、塗布ローラ105に処理液膜層形成のため、図7(a)に示すように、塗布ローラ105とスクイーズローラ106を圧接させる。このとき、各ローラ105、106両端の軸部に力をかけると、図7(b)に示すように、塗布ローラ105が撓み、ローラ軸方向全域に均一に圧力がかからない。このため、塗布ローラ105の両端部105aでの当接圧力が高く、中央部105bの当接圧力が低い状態となる。この状態では、用紙の両端部に塗布される処理液の塗布量は、用紙中央部の塗布量より少なくなってしまうこととなる。実施例3は、ローラが撓んでしまった場合でも処理液を均一に塗布できるようにするものである。
実施例3では、塗布ローラ130を実施例1と同様に芯部材131と表面部材132とで構成し、芯部材131の凸状リング部131aの配置ピッチを中央部で密とし、両端に向けて粗となるようにしている。実施例3によれば、表面部材132はその中央部で硬度が高くなり、その両端部に向け硬度が低く弾性に富むようになる。実施例3では、このような構成とすることで、ローラ中央部の圧力が低く、両端部の圧力が高い状態においても塗布量を均一にすることができる。
なお、前記各実施例において、塗布ローラ105とスクイーズローラ106の当接圧力を増大させなくとも塗布量の安定化、均一化を図れるため、芯部材は合成樹脂で構成しても差し支えない。
1 給紙トレイ
2 用紙
3 搬送経路
4 搬送ローラ
5 テンションローラ
6 搬送ベルト
7 記録ヘッド
8 排紙トレイ
9 両面搬送路
10 用紙反転部
20 画像形成装置
100 処理液塗布装置
101 処理液
101a 処理液
101c 液膜層
102 処理液タンク
103 ポンプ
104 処理液供給路
106 スクイーズローラ
107 パン
108 搬送ローラ
110 塗布ローラ
110a 軸部
111 芯部材
111a 凸状リング部
111b 凹状リング部
112 表面部材
112a 凸状リング部
112b 凹状リング部
特開2006−242352号公報 特開2010−167371号公報

Claims (6)

  1. 画像形成前の被記録媒体に、処理液を塗布する塗布手段を具備した画像形成装置において、
    前記塗布手段は、
    前記処理液を被記録媒体に塗布する回転可能な塗布ローラと、
    前記処理液が溜められた処理液容器と、
    前記処理液容器内の前記処理液を汲み上げて前記塗布ローラに供給する回転可能なスクイーズローラと、
    を備え、
    前記塗布ローラは、
    回転軸となる芯部材と、
    この芯部材の周囲に配置され弾性を備える表面部材と
    から構成され、
    前記芯部材は、
    周方向にわたって複数の凸状リング部が形成され
    これら凸状リング部の間に複数の凹状リング部が交互に形成され、
    前記凸状リング部の配置ピッチを、
    前記塗布ローラの軸方向の中央部で密とし、
    前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて疎とし、
    前記凹状リング部の幅は、
    前記塗布ローラの軸方向の中央部では前記凸状リング部の幅とほぼ同じ幅とし、
    前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて前記凸状リング部の幅よりも大きくし、
    前記スクイーズローラは、前記塗布ローラに対して水平方向に接触し、前記塗布ローラと前記スクイーズローラの両端の軸部が加圧されて、前記スクイーズローラと前記塗布ローラとの間に接触部を形成し、
    該接触部の上方には前記処理液が溜まる処理液溜まりが形成され、
    前記塗布ローラは、前記接触部より回転方向下流側に付着した前記処理液の液膜を前記被記録媒体に塗布する、
    こと特徴とする画像形成装置。
  2. 記凸状リング部及び前記凹状リング部の軸方向の形状を矩形状としたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記凸状リング部及び前記凹状リング部の軸方向の断面形状を三角形状としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記芯部材が樹脂製であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記塗布手段は、前記被記録媒体を搬送する搬送ローラを備え、
    前記搬送ローラは、前記塗布ローラと接触した状態で、前記塗布ローラの鉛直方向下方に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 画像形成前の被記録媒体に、処理液を塗布する塗布手段を具備した液体塗布装置において、
    前記塗布手段は、
    前記処理液を被記録媒体に塗布する回転可能な塗布ローラ
    前記処理液が溜められた処理液容器と
    前記処理液容器内の処理液を汲み上げて前記塗布ローラに供給する回転可能なスクイーズローラと、
    を備え、
    前記塗布ローラは、
    回転軸となる芯部材と、
    この芯部材の周囲に配置され弾性を備える表面部材と
    から構成され、
    前記芯部材は、周方向にわたって形成された複数の凸状リング部と、これらの凸状リング部の間に形成された複数の凹状リング部とが交互に形成された凹凸表面部を備え、
    前記凸状リング部の配置ピッチを、
    前記塗布ローラの軸方向の中央部で密とし、
    前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて疎とし、
    前記凹状リング部の幅は、
    前記塗布ローラの軸方向の中央部では前記凸状リング部の幅とほぼ同じ幅とし、
    前記塗布ローラの軸方向の両端に向けて前記凸状リング部の幅よりも大きくし、
    前記スクイーズローラは、前記塗布ローラに対して水平方向に接触し、前記塗布ローラと前記スクイーズローラの両端の軸部が加圧されて、前記スクイーズローラと前記塗布ローラとの間に接触部を形成し、
    該接触部の上方には前記処理液が溜まる処理液溜まりが形成され、
    前記塗布ローラは、前記接触部より回転方向下流側に付着した前記処理液の液膜を前記被記録媒体に塗布する
    こと特徴とする液体塗布装置。
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