JP5994620B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、インクジェット方式により画像を形成する画像形成装置に関する。

インクジェット方式の画像形成装置において、画像形成の際に用紙に水分が付与されるため、用紙の表裏で水分量の差が生じ、用紙の変形・カールを引き起こす。
このため、画像形成後の用紙を乾燥させる、或いは画像形成面とは反対側の用紙裏面に水分を付与することで画像形成後の用紙表裏の水分量を均一にし、用紙の変形・カールを抑制する技術が知られている。
用紙を乾燥させる方式の場合、発熱装置や送風機構を必要とするため、画像形成装置サイズの拡大を招き、消費エネルギー量も増大してしまうという問題があった。

用紙表裏の水分量を均一にする方式によれば上記問題を低減できる。
例えば特許文献１には、記録用紙の印字面に対して裏側の面に、少なくとも水を含む液体（カール防止液）を、印字に要したインク量と同量以下のカール防止液をローラ群によって付着させる技術が開示されている。
ローラ群は、汲み上げローラと塗布ローラとから構成されており、特許文献１の段落「００１３」には、汲み上げローラと塗布ローラの間隙または相対速度を調整することによって塗布量を調整する旨が記載されている。

特許文献１に記載のローラ塗布方式では、全体的な塗布量を調整することはできるものので、部分的な塗布は行えないため、様々な画像パターンに対応して用紙表裏の水分量を均一にすることは困難であった。
特許文献２には、用紙裏面へのカール防止液の塗布を複数のノズルを備えたヘッドユニットで行う構成が開示されている。
特許文献２の図１には、用紙搬送方向における記録ヘッドの下流側近傍に、用紙裏面に対向するようにカール防止液を塗布するヘッドユニットを配置した構成が記載されている。
この場合、ヘッドユニットからの液の吐出は重力に逆らって、垂直方向上向きに吐出される。
特許文献２の図２には、用紙を反転させる経路を設け、用紙裏面が上向きとなった位置でヘッドユニットからカール防止液を垂直方向下向きに塗布する構成が記載されている。

特許文献２に記載の方式では、インクジェット方式でカール防止液を吐出するため、様々な画像パターンに対応して用紙表裏の水分量を均一にすることが可能となる。
しかしながら、垂直方向上向きにカール防止液を吐出する構成の場合、ノズル部にヘッドユニット内の空気が集約されるため、経時的に吐出不能に陥る懸念がある。
用紙を反転させる構成では上記懸念はないが、用紙裏面へ液体を塗布するまでの経路が長くて時間を要することから、画像形成面からの水分の蒸発が発生し、用紙表裏の水分量を均一にすることは困難である。

なお、用紙を垂直方向に搬送し、用紙表裏に同時にインク、カール防止液を吐出する構成も考えられ、このようにすれば上記問題点を解消することができる。
しかしながら、水平方向のインク吐出の場合、垂直方向下向きへインクを吐出する通常のインク吐出方式と比較して、インク着弾位置精度が低下するため画像品質の低下が懸念される。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、装置の大型化、消費エネルギーの増大を抑制できるとともに、記録媒体表裏の水分量を均一にでき、画像品質の低下を来たすことなく変形・カールを抑制することができる像形成装置の提供を、その目的する。

特許文献２等の従来技術においては、カール防止液を用紙裏面に直接塗布するという考え方に基づいているが故に、反転構成を要したり、吐出不良や画像品質の低下を避けられない構成とせざるを得ない。
本発明はこのような考察の下、カール防止液を間接的に塗布することにより、カール防止液を塗布するヘッドユニットの配置位置や吐出方向の自由度を大きくするとともに、画像形成を行うヘッドユニットの機能を阻害しないようにすることとした。

上記目的を達成すべく、本発明は、記録媒体に画像形成を行う第１のヘッドユニットと、記録媒体の第１のヘッドユニットで画像が形成される面と反対側の面に少なくとも水を含む液体を付与するための第２のヘッドユニットと、を有する画像形成装置において、第２のヘッドユニットは、記録媒体を第１のヘッドユニットに対向する部位へ搬送する搬送手段に対して液体を吐出し、吐出された液体は前記搬送手段から記録媒体の前記反対側の面に転写されることを特徴とする。

本発明によれば、装置の大型化、消費エネルギーの増大を抑制できるとともに、記録媒体表裏の水分量を均一にでき、画像品質の低下を来たすことなく用紙の変形・カールを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェットプリンタの概要構成図である。 画像形成後の用紙の表裏の水分量を均一にする工程を示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェットプリンタの概要構成図である。 用紙の裏面に水分を転写する工程を示す要部拡大図である。 第１のヘッドユニットと第２のヘッドユニットの駆動に係る制御構成を示す図である。 第３の実施形態における第１のヘッドユニットと第２のヘッドユニットの駆動に係る制御構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１及び図２に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェットプリンタ２の装置本体下部には、記録媒体としての用紙４を積載収容する給紙トレイ６が設けられている。
給紙トレイ６内の用紙４は、最上のものから順に給紙コロ８により１枚ずつ引き出され、搬送ローラ対１０、１２により搬送経路１４を垂直方向上向きに搬送される。

用紙４は、用紙４に画像形成を行う第１のヘッドユニット１６の用紙搬送方向の上流側近傍に位置する搬送ローラ１８と、該搬送ローラ１８の上方に位置する対向ローラ２０とのニップ部で挟持される。
そして、所定のタイミングで第１のヘッドユニット１６との対向域に搬送される。
搬送ローラ１８は、用紙４を第１のヘッドユニット１６に対向する部位へ搬送する搬送手段である。

用紙４は搬送ガイド２２で支持されながら搬送され、第１のヘッドユニット１６により目的の画像を形成される。
第１のヘッドユニット１６は、周知の記録ヘッドと同様にインク滴を吐出する複数のノズルを備えている。
画像データに応じてノズルを選択的に駆動してインク滴を吐出することにより目的の画像が形成される。
第１のヘッドユニット１６としては、用紙搬送方向と直交する用紙幅方向全体に亘ってノズルが配置されたフルライン型や、記録ヘッドが用紙幅方向に移動する方式のいずれでもよい。

画像を形成された用紙４は、排紙ローラ対２４により排紙トレイ２６に排出される。
搬送ローラ１８の用紙搬送方向上流側近傍（図中右側）には、用紙４の第１のヘッドユニット１６で画像が形成される面と反対側の面に、少なくとも水を含む液体（ここでは水）を付与するための第２のヘッドユニット２８が配置されている。
第２のヘッドユニット２８は、複数のノズルを備えており、吐出する液体がインクではなくカールを抑制するための水（以下、「水分」ともいう）であるという点が異なるだけで、第１のヘッドユニット１６と同様の構成を有している。
第２のヘッドユニット２８のノズル面は、搬送ローラ１８の側面に対向しており、液体は略水平方向（図中右側から左側の方向）へ吐出される。

画像形成装置に印字ジョブが入力され、用紙４が搬送されると、図２（ａ）に示すように、第２のヘッドユニット２８は搬送ローラ１８に対し水分を吐出する。
搬送ローラ１８の表面には、第１のヘッドユニット１６により形成される画像パターンと同パターンで同水分量の水分層３０が形成される。
図２（ｂ）に示すように、その後、用紙４の搬送及び搬送ローラ１８の回転に伴い、搬送ローラ１８と対向ローラ２０のニップ部にて用紙４の裏面における表面の画像形成位置と同位置に水分層３０が転写される。
裏面に水分が転写された用紙４は第１のヘッドユニット１６まで達し、図２（ｃ）に示すように、用紙４の表面に第１のヘッドユニット１６によって画像３２が形成される。

上記構成とすることにより、用紙裏面には入力された画像パターンとほぼ同パターンにほぼ同量の水分を付与することが可能となる。
水分は第１のヘッドユニット１６の用紙搬送方向における上流側近傍、換言すれば直前に位置する搬送ローラ１８に塗布されて転写されるため、用紙裏面への水分付与から用紙表面への画像形成までのタイミング差は極めて小さい。
このため、搬送過程において画像形成前に用紙裏面から蒸発する水分の量は少なく、画像形成後の用紙表裏の水分量の差を小さくし、用紙の変形・カールの発生を抑制することが可能となる。

用紙裏面への水分付着の位置精度は、画像形成面へのインク着弾位置精度ほど厳しくなくともカール防止の効果は発揮される。
本発明はこの点に着目し、転写方式とすることにより第２のヘッドユニット２８の配置位置の自由度を大きくし、第１のヘッドユニット１６の配置形態は従来の「垂直方向下向きの吐出」を維持したものである。
これにより、特許文献２の図２に示すような用紙反転構成を設けなくとも、用紙裏面への水分付着に必要な位置精度を確保することができ、特許文献２の図１に示すような垂直方向上向きの吐出方式とする懸念も解消することができる。
カール発生の防止のため画像形成と用紙裏面への水分付与の時間差を小さくする必要があるが、上記構成とすることにより、水平方向への水分吐出、用紙裏面への転写、画像形成を連続的に実施でき、効果的にカールの発生を抑制することが可能となる。

図３乃至図５に基づいて、第２の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
上記実施形態では、第２のヘッドユニット２８による水分の塗布対象が搬送ローラ１８であったが、本実施形態では搬送ベルトであることを特徴としている。

図３に示すように、用紙４はベルト搬送装置３４により搬送されながら第１のヘッドユニット１６により画像を形成される。
ベルト搬送装置３４は、駆動ローラ３６と、テンションローラとしての従動ローラ３８と、これらのローラに掛け回された無端状の搬送ベルト４０等から構成されている。
第２のヘッドユニット２８は、搬送ベルト４０の駆動ローラ３６に巻き付いた領域（ベルト面）に対向するように配置されている。
搬送ベルト４０は、用紙４を第１のヘッドユニット１６に対向する部位へ搬送する搬送手段である。
第２のヘッドユニット２８から水分を塗布される上記ベルト面は、第１の実施形態における搬送ローラ１８と同様に、第１のヘッドユニット１６の用紙搬送方向における上流側近傍、換言すれば直前に位置する。

図４に示すように、搬送ベルト４０には、ベルト移動方向における第２のヘッドユニット２８より上流側に、帯電ローラ４２が当接している（図３では省略）。
帯電ローラ４２により搬送ベルト４０の表面を帯電させることで、用紙４はベルト表面に吸着されて搬送される。
第２のヘッドユニット２８は搬送ベルト４０に対し水分を吐出し、水分層３０は用紙４の裏面に転写される。
搬送ベルト４０上の水分を付与された箇所は帯電による用紙４への吸着力を得ることはできないが、搬送ベルト４０と用紙４の間の水分により用紙はベルト表面に密着するため搬送性は阻害されない。

本実施形態においても第１の実施形態と同様に用紙の変形・カールの発生を抑制することが可能となる。
用紙４は搬送ベルト４０に吸着されて搬送されるため、第２のヘッドユニット２８による水分付与後の用紙表裏の水分量差によって生じる用紙４の変形・カールを平面状に矯正した状態で第１のヘッドユニット１６による画像形成を行うことができる。
このため、特に、画像の乱れ及びジャムの発生を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、搬送ベルト４０の帯電ローラ４２より上流にベルトクリーニング部材４４を配置している（図３では省略）。
ベルトクリーニング部材４４により、用紙４の裏面に転写されずに残留した微量の水分を除去できる構成とすることで、連続的に画像を形成する場合でも良好なカール抑制効果を持続させることが可能となる。
このようなクリーニング部材は第１の実施形態の搬送ローラ１８に対しても設けることができる。

本実施形態では、第１のヘッドユニット１６と第２のヘッドユニット２８はノズル数、配置が同パターンで構成されている。
図５に示すように、第１のヘッドユニット１６と第２のヘッドユニット２８は、一つの画像処理部４６において処理されたデータにより駆動される。
すなわち、第１のヘッドユニット１６と第２のヘッドユニット２８とが同一の画像処理データによる駆動される。
用紙の変形・カールの発生を抑制する際に、画像を形成する第１のヘッドユニット１１に送信される画像データと、水分を付与する第２のヘッドユニット２８に送信される画像データは同一である。

このように構成することで、同一の制御で第１のヘッドユニット１６と第２のヘッドユニット２８を駆動することができるため、画像処理及び制御を複雑にすることなく装置を稼動することが可能となる。
すなわち、表裏面から直接ヘッドユニットで画像を形成する場合、裏面から形成する画像は左右方向を反転する鏡像処理を行わないと表面から形成される画像と重ねることができない。
しかし、本実施形態においては、搬送ベルト４０上に一旦画像を形成するため、第１のヘッドユニット１６と第２のヘッドユニット２８に送信される画像データを同一にして吐出タイミングを変えるだけで両画像を重ねることができる。
このような画像データの同一化は第１の実施形態に対しても適用できる。

図６に第３の実施形態を示す。
本実施形態では、第１のヘッドユニット１６は第２のヘッドユニット２８より多くのノズル数で構成されている。
画像を形成する第１のヘッドユニット１６に送信される画像データと、水分を付与する第２のヘッドユニット２８に送信される画像データは、別々の画像処理部４８、５０により処理される。
用紙４の裏面へ転写される水分量及びパターンが、用紙４の表面に形成されるパターン及び付与される水分量と同一になるよう構成されている。
このように構成することで、画像の多色化あるいは高密度化のために第１のヘッドユニット１６に搭載されるノズル数を増加させた場合においても、第２のヘッドユニット２８に搭載するヘッド数を増加させずに用紙の変形・カールを抑制することが可能となる。

上記各実施形態では、用紙搬送方向における第１のヘッドユニット１６の直前の搬送手段に水分を付与する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、第１のヘッドユニット１６により画像が形成された直後に搬送ローラにより水分を転写する構成としても用紙表裏の水分量の差は発生せず、用紙の変形・カールの発生を抑制することが可能となる。

４ 記録媒体としての用紙
１６ 第１のヘッドユニット
１８ 搬送手段としての搬送ローラ
２８ 第２のヘッドユニット
４０ 搬送手段としての搬送ベルト

特開平１０−１５１７３３号公報 特許第４９７８１１０号公報

Claims (8)

1. 記録媒体に画像形成を行う第１のヘッドユニットと、
   記録媒体の第１のヘッドユニットで画像が形成される面と反対側の面に少なくとも水を含む液体を付与するための第２のヘッドユニットと、
   を有する画像形成装置において、
   第２のヘッドユニットは、記録媒体を第１のヘッドユニットに対向する部位へ搬送する搬送手段に対して液体を吐出し、吐出された液体は前記搬送手段から記録媒体の前記反対側の面に転写されることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記搬送手段が、搬送ローラであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記搬送手段が、搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   液体は、記録媒体の搬送方向における第１のヘッドユニットの上流側近傍に位置する前記搬送ローラ又は前記搬送ベルトのベルト面に吐出されることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   第２のヘッドユニットは、前記搬送手段に対して略水平方向に液体を吐出することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   第２のヘッドユニットにより付与される液体は、第１のヘッドユニットにより形成される画像パターンに応じて付与されることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   第１のヘッドユニットと第２のヘッドユニットとが同一の画像処理データにより駆動されることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   第１のヘッドユニットに搭載されるヘッド数より第２のヘッドユニットに搭載されるヘッド数が少なく構成され、それぞれのヘッドユニットが異なる画像処理データにより駆動されることを特徴とする画像形成装置。

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