<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る画像形成装置10の一例について図1〜図5に従って説明する。なお、図中の矢印UPは、鉛直方向上方を示す。
(全体構成)
図5に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置10は、記録媒体としてのシート部材Pに水性UVインク(水性媒体を使用したUV(紫外線)硬化型のインク)を用いてインクジェット方式で画像を形成する装置である。この画像形成装置10は、主として、記録媒体としてのシート部材Pを給紙する給紙部12と、給紙部12から給紙されたシート部材Pの表面(画像記録面)に所定の処理液を塗布する処理液塗布部14と、処理液塗布部14で処理液が付与されたシート部材Pの乾燥処理を行う処理液乾燥部16と、処理液乾燥部16で乾燥処理が施されたシート部材Pの表面に画像を形成する画像記録部18と、画像記録部18で画像が形成されたシート部材Pの乾燥処理を行うインク乾燥部20と、インク乾燥部20で乾燥処理されたシート部材PにUV照射処理(定着処理)を行って画像をシート部材Pに定着させるUV照射処理部22と、UV照射処理部22でUV照射処理されたシート部材Pを排紙する排紙部24と、を備えて構成されている。
<給紙部>
給紙部12は、主として、シート部材Pが積載される給紙台30と、シート部材Pを送り出すサッカー装置32と、送り出されたシート部材Pを搬送する給紙ローラ34と、シート部材Pを搬送する搬送ベルト36と、シート部材Pの先端部を揃える前当て部材38と、回転しながらシート部材Pを搬送する給紙ドラム40と、を含んで構成されている。
給紙台30は、給紙台30に積載された最上位のシート部材Pの高さが一定の高さになるように給紙台30を昇降させる給紙台昇降装置(図示省略)を備えている。
サッカー装置32は、昇降自在かつ揺動自在に設けられたサクションフット32Aを備え、このサクションフット32Aによってシート部材Pの上面を吸着保持して、シート部材Pを給紙台30から給紙ローラ34に送り出すようになっている。
具体的には、サクションフット32Aは、給紙台30に積載された最上位のシート部材Pの先端側の上面を吸着保持して、シート部材Pを引き上げ、引き上げたシート部材Pの先端を給紙ローラ34に向けて送り出すようになっている。
搬送ベルト36は、シート部材の搬送方向の下流側(以下単に「搬送方向下流側」という)で下方となるように傾斜して配置され、その搬送面の上に載置されたシート部材Pを搬送面に沿って前当て部材38まで案内するようになっている。
また、搬送ベルト36の搬送面の上方には、搬送ベルト36によって搬送されるシート部材Pの浮きや凹凸を抑制する板状のリテーナ36Bがシート部材Pの搬送方向及びシート部材Pの幅方向(シート部材Pが搬送される搬送方向に対して直交する方向)に並んで複数個設けられている。
さらに、シート部材Pの搬送方向に並べられた一のリテーナ36Bと他のリテーナ36Bとの間には、搬送されるシート部材Pを搬送ベルト36の搬送面に押し付けるコロ36Cが設けられている。
前当て部材38は、シート部材Pの幅方向(以下たんに「シート部材幅方向」という)に複数個設けられ、シート部材Pの先端部がシート部材幅方向に並べられた前当て部材38に当る(押し込まれる)ことでシート部材Pの姿勢が矯正されるようになっている。
さらに、前当て部材38は、姿勢が矯正されたシート部材Pを回転する給紙ドラム40に受け渡すように、前当て部材38を揺動させる揺動装置(図示省略)を備えている。
給紙ドラム40は円筒状に形成され、給紙ドラム40を回転させる駆動源(図示省略)が設けられている。さらに、給紙ドラム40の外周面上には、搬送されるシート部材Pの先端部を保持するグリッパ40Aが備えられている。
この構成により、給紙ドラム40は、グリッパ40Aによってシート部材Pの先端部を保持して回転することにより、シート部材Pを周面に巻き掛けながら、処理液塗布部14へシート部材Pを搬送するようになっている。
<処理液塗布部>
処理液塗布部14は、主として、シート部材Pを搬送する処理液付与ドラム42と、処理液付与ドラム42によって搬送されるシート部材Pの表面に液滴(インク)中の色材(顔料粒子)を凝集させる処理液を付与する処理液塗布部材の一例としての処理液付与ユニット44と、を含んで構成されている。
処理液付与ドラム42は円筒状に形成され、処理液付与ドラム42を回転させる駆動源(図示省略)が設けられている。さらに、処理液付与ドラム42の外周面上には、搬送されるシート部材Pの先端部を保持するグリッパ42Aが備えられている。
この構成により、処理液付与ドラム42は、グリッパ42Aによって給紙ドラム40から受け渡されたシート部材Pの先端部を保持して回転することにより、シート部材Pを周面に巻き掛けながら、処理液乾燥部16へシート部材Pを搬送するようになっている。
処理液付与ユニット44は、主として、シート部材Pに処理液を塗布する塗布ローラ44Aと、処理液が貯留される処理液槽44Bと、処理液槽44Bに貯留された処理液を汲み上げて、塗布ローラ44Aに供給する汲み上げローラ44Cと、を含んで構成されている。この構成により、処理液付与ユニット44は、処理液付与ドラム42によって搬送されるシート部材Pの表面に処理液をローラ塗布するようになっている。
また、処理液は、インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含んでいる。
凝集剤としては、インク組成物のpHを変化させることができる化合物であっても、多価金属塩であっても、ポリアリルアミン類であってもよい。本実施形態においては、インク組成物の凝集性の観点から、インク組成物のpHを変化させることができる化合物が好ましく、インク組成物のpHを低下させ得る化合物がより好ましい。インク組成物のpHを低下させ得る化合物としては、水溶性の高い酸性物質(リン酸、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、もしくはこれらの化合物の誘導体又はこれらの塩など)が好適に挙げられる。
このように、凝集剤としては、水溶性の高い酸性物質が好ましく、凝集性を高め、インク全体を固定化させる点で、有機酸が好ましく、2価以上の有機酸がより好ましい。さらに、2価以上3価以下の酸性物質が特に好ましい。この2価以上の有機酸としては、その第1pKaが3.5以下の有機酸が好ましく、さらに3.0以下の有機酸がより好ましく、具体的には、リン酸、シュウ酸、マロン酸、クエン酸などが好適に挙げられる。
凝集剤で、酸性物質は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これにより、凝集性を高め、インク全体を固定化することができる。インク組成物を凝集させる凝集剤の処理液中における含有量としては、1〜50質量%が好ましく、より好ましくは、3〜45質量%であり、さらに好ましくは、5〜40質量%の範囲である。また、インク組成物のpH(25℃)が8.0以上であって、処理液のpH(25℃)が0.5〜4の範囲が好ましい。これにより、画像濃度、解像度及びインクジェット記録の高速化を図ることができる。
また、処理液には、その他の添加物を分有することができる。この添加物としては、乾燥防止剤(湿潤剤)、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤などの公知の添加剤が挙げられる。
<処理液乾燥部>
処理液乾燥部16は、主として、シート部材Pを搬送する処理液乾燥ドラム46と、処理液乾燥ドラム46の外表面に沿って湾曲した搬送ガイド48と、処理液乾燥ドラム46によって搬送されるシート部材Pの表面に熱風を吹き当てて処理液を乾燥させる処理液乾燥部材の一例としての処理液乾燥処理ユニット50と、を含んで構成されている。
処理液乾燥ドラム46は円筒状に形成され、処理液乾燥ドラム46を回転させる駆動源(図示省略)が設けられている。さらに、処理液乾燥ドラム46の外周面上には、搬送されるシート部材Pの先端部を保持するグリッパ46Aが備えられている。
この構成により、処理液乾燥ドラム46は、グリッパ46Aによって処理液付与ドラム42から受け渡されたシート部材Pの先端部を保持して回転することにより、シート部材Pを周面に巻き掛けながら画像記録部18へシート部材Pを搬送するようになっている。
処理液乾燥処理ユニット50は、処理液乾燥ドラム46の内側に2個配置され、内部にヒータ50Aと、ヒータ50Aで暖められた空気をシート部材Pの表面に吹き付けるファン50Bと、を備えている。
<画像記録部>
画像記録部18は、主として、シート部材Pを搬送する画像記録ドラム52と、画像記録ドラム52によって搬送されるシート部材Pを押圧して画像記録ドラム52の周面に密着させる押圧ローラ54と、シート部材PにC、M、Y、Kの各色の液滴(インク滴)を吐出する画像形成部材の一例としての記録ヘッド56C、56M、56Y、56Kと、シート部材Pに形成された画像情報を読み取るインラインセンサ58と、インクミストを捕捉するミストフィルタ60と、画像記録ドラム52を冷却するドラム冷却ユニット62と、を含んで構成される。なお、以後の説明では、Y,M,C,Kを区別して説明する必要が無い場合は、Y,M,C,Kを省略して記載する。
画像記録ドラム52は円筒状に形成され、画像記録ドラム52を回転させる駆動源(図示省略)が設けられている。さらに、画像記録ドラム52の外周面上には、搬送されるシート部材Pの先端部を保持するグリッパ52Aが備えられている。
この構成により、画像記録ドラム52は、グリッパ52Aによって処理液乾燥ドラム46から受け渡されたシート部材Pの先端部を保持して回転することにより、シート部材Pを周面に巻き掛けながらインク乾燥部20へシート部材Pを搬送するようになっている。
なお、本実施形態の画像記録ドラム52及び前述した処理液乾燥ドラム46は、外周面上の2カ所にグリッパ52A、46Aが配設され、1回の回転で2枚のシート部材Pを搬送できるように構成されている。
また、画像記録ドラム52の周面には、多数の吸引穴(図示せず)が形成されている。画像記録ドラム52の周面に巻き掛けられたシート部材Pは、この吸引穴から吸引されることにより、画像記録ドラム52の周面に吸着保持されながら搬送されるようになっている。
押圧ローラ54は、画像記録ドラム52のシート部材受取位置(処理液乾燥ドラム46からシート部材Pを受け取る位置)の近傍に配置される。この押圧ローラ54は、ゴムローラで構成され、画像記録ドラム52の周面に押圧させて配置される。これにより、シート部材Pは、押圧ローラ54と画像記録ドラム52との挟持部を通過することにより画像記録ドラム52の周面に密着させられるようになっている。
各記録ヘッド56は、押圧ローラ54に対して搬送方向下流側に一定の間隔をもって配置され、シート部材幅に対応したフルラインヘッドとされている。さらに、記録ヘッド56には、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面(図示省略)が画像記録ドラム52の周面に対向するように設けられている。
各記録ヘッド56から吐出させるインクは、水性UVインクが用いられる。水性UVインクは、打滴後に紫外線(UV)を照射することにより、硬化させることができる。
本実施形態におけるインク組成物は、顔料を含んでおり、必要に応じて、さらに分散剤や界面活性剤、その他の成分を用いて構成することができる。インク組成物は、色材成分として顔料の少なくとも一種を含有する。顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機顔料、無機顔料のいずれであってもよい。顔料は、水に殆ど不溶であるか又は難溶である顔料であることが、インク着色性の点で好ましい。また、顔料は、その表面の少なくとも一部がポリマー分散剤で被覆された水分散性顔料であることが好ましい。
本実施形態のインク組成物は、分散剤の少なくとも一種を含有することができる。前記顔料の分散剤としては、ポリマー分散剤又は低分子の界面活性剤型分散剤のいずれでもよい。また、ポリマー分散剤は、水溶性の分散剤又は非水溶性の分散剤のいずれでもよい。
ポリマー分散剤の重量平均分子量は、3,000〜100,000が好ましく、より好ましくは、5,000〜50,000であり、さらに好ましくは、5,000〜40,000であり、特に好ましくは、10,000〜40,000である。
ポリマー分散剤の酸価としては、処理液が接触したときの凝集性が良好である観点から、100KOHmg/g以下が好ましい。さらには、酸価は、25〜100KOHmg/gがより好ましく、25〜80KOHmg/gがさらに好ましく、30〜65KOHmg/gが特に好ましい。ポリマー分散剤の酸価が25以上であると、自己分散性の安定性が良好になる。
ポリマー分散剤は、自己分散性と処理液が接触したときの凝集速度の観点から、カルボキシル基を有するポリマーを含むことが好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が25〜80KOHmg/gのポリマーを含むことがより好ましい。
本実施形態においては、画像の耐光性や品質などの観点から、顔料と分散剤とを含むことが好ましく、有機顔料とポリマー分散剤とを含むことがより好ましく、さらに有機顔料とカルボキシル基を含むポリマー分散剤とを含むことが特に好ましい。また、顔料は、凝集性の観点からカルボキシル基を有するポリマー分散剤に被覆され、水不溶性であることが好ましい。さらに、凝集性の観点からは、後述の自己分散性ポリマーの粒子の酸価の方が、前記ポリマー分散剤の酸価よりも小さいことが好ましい。
顔料の平均粒子径としては、10〜200nmが好ましく、10〜150nmがより好ましく、10〜100nmがさらに好ましい。平均粒子径は、200nm以下であると色再現性が良好になり、インクジェット法で打滴する際の打滴特性が良好となり、100nm以下であると耐光性が良好になる。また、色材の粒径分布に関しては、特に制限はなく、広い粒径分布又は単分散性の粒径分布のいずれであってもよい。また、単分散性の粒径分布を持つ色材を2種以上混合して使用してもよい。
なお、色材(顔料粒子)の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
顔料は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。顔料のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、インク組成物に対して、1〜25質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
本実施形態におけるインク組成物は、ポリマー粒子の少なくとも一種を含有することができる。このポリマー粒子は、後述の処理液又はこれを乾燥させた領域と接触した際に分散不安定価して凝集し、インクを増粘させることによりインク組成物を固定化する機能を有し、インク組成物の記録媒体への定着性及び画像の耐擦過性をより向上させることができる。
凝集剤と反応するために、アニオン性の表面電荷を有するポリマー粒子が用いられ、充分な反応性、吐出安定性が得られる範囲で、広く一般に知られているラテックスが用いられるが、特に自己分散性のポリマー粒子を用いることが好ましい。
本実施形態におけるインク組成物は、ポリマー粒子として、自己分散性ポリマー粒子の少なくとも一種を含有することが好ましい。この自己分散性ポリマーは、後述の処理液又はこれを乾燥させた領域と接触した際に分散不安定化して凝集しインクを増粘させることによりインク組成物を固定化する機能を有し、インク組成物の記録媒体への定着性及び画像の耐擦過性をより向上させることができる。また、自己分散性ポリマーは、吐出安定性及び前記顔料を含む系の液安定性(特に分散安定性)の観点からも好ましい樹脂粒子である。
自己分散性ポリマーの粒子とは、他の界面活性剤の不存在下に、ポリマー自身が有する官能基(特に酸性基又はその塩)によって、水性媒体中で分散状態となり得る水不溶性ポリマーであって、遊離の乳化剤を含有しない水不溶性ポリマーの粒子を意味する。
本実施形態における自己分散性ポリマーの酸価としては、処理液が接触したときの凝集性が良好である観点から、50KOHmg/g以下が好ましい。さらには、この酸価は25〜50KOHmg/gがより好ましく、30〜50KOHmg/gがさらに好ましい。自己分散性ポリマーの酸価が25以上であると、自己分散性の安定性が良好になる。
本実施形態における自己分散性ポリマーの粒子は、自己分散性と処理液が接触したときの凝集速度の観点から、カルボキシル基を有するポリマーを含むことが好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が25〜50KOHmg/gのポリマーを含むことがより好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が30〜50KOHmg/gのポリマーを含むことがより好ましい。
自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーの分子量としては、重量平均分子量で3,000〜20万であることが好ましく、5,000〜15万であることがより好ましく、10,000〜10万であることがさらに好ましい。重量平均分子量を3,000以上とすることで水溶性成分量を効果的に抑制することができる。また、重量平均分子量を20万以下とすることで、自己分散安定性を高めることができる。
なお、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)で測定される。GPCは、HLC−8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgeL SuperHZM−H、TSKgeL SuperHZ4000、TSKgeL SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、条件としては、試料濃度を0.35/min.、流速を0.35ml/min.、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、IR検出器を用いて行う。
また、検量線は、東ソー(株)製、「標準試料TSK standard、polystrene」、「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
自己分散性ポリマーの粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径で10nm〜400nmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、10〜100nmの範囲がさらに好ましい。体積平均粒子径は、10nm以上であると製造適性が向上し、1μm以下であると保存安定性が向上する。
なお、自己分散性ポリマーの粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
自己分散性ポリマーの粒子は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。自己分散性ポリマーの粒子のインク組成物中における含有量としては、凝集速度や画像の光沢性などの観点から、インク組成物に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。
また、インク組成物中の顔料と自己分散性ポリマーの粒子との含有比率(例えば、水不溶性顔料粒子/自己分散性ポリマーの粒子)としては、画像の耐擦過性などの観点から1/0.5〜1/10であることが好ましく、1/1〜1/4であることがより好ましい。
本実施形態におけるインク組成物は、活性エネルギー線により重合する水溶性の重合性化合物の少なくとも一種を含有することができる。重合性化合物としては、凝集剤と顔料、ポリマー粒子との反応を妨げない点で、ノニオン性又はカチオン性の重合性化合物が好ましい。また、水溶性とは、水に一定濃度以上溶解できることをいい、水性のインク中に(望ましくは均一に)溶解し得るものであればよい。また、水溶性有機溶剤を添加することにより溶解度が上がってインク中に(望ましくは均一に)溶解するものであってもよい。具体的には、水に対する溶解度が10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。
重合性化合物としては、凝集剤と顔料、ポリマー粒子との反応を妨げない点で、ノニオン性又はカチオン性の重合性化合物が好ましく、水に対する溶解度が10質量%以上(さらには15質量%以上)の重合性化合物が好ましい。
本実施形態における重合性化合物としては、擦過耐性を高め得る観点から、多官能のモノマーが好ましく、2官能〜6官能のモノマーが好ましく、溶解性と擦過耐性の両立の観点から、2官能〜4官能のモノマーが好ましい。重合性化合物は、1種単独又は2種以上を組み合わせて含有することができる。
重合性化合物のインク組成物中における含有量としては、顔料及び自己分散性ポリマーの粒子の合計の固形分に対して、30〜300質量%が好ましく、50〜200質量%がより好ましい。重合性化合物の含有量は、30質量%以上であると画像強度がより向上して画像の耐擦過性に優れ、300質量%以下であるとパイルハイトの点で有利である。
インク組成物及び処理液の少なくとも一方が、さらに、活性エネルギー線により重合性化合物の重合を開始する開始剤を含む。
本実施形態におけるインク組成物は、処理液に含有すると共にあるいは含有せずに、活性エネルギー線により重合性化合物の重合を開始する開始剤の少なくとも1種を含有することができる。光重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して、あるいは増感剤と併用して使用することができる。
開始剤は、活性エネルギー線により重合反応を開始し得る化合物を適宜選択して含有することができ、例えば、放射線もしくは光、又は電子線により活性種(ラジカル、酸、塩基など)を発生する開始剤(例えば、光重合開始剤等)を用いることができる。
開始剤を含有する場合、インク組成物中における開始剤の含有量としては、重合性化合物に対して、1〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。開始剤の含有量は、1質量%以上であると画像の耐擦過性がより向上し、高速記録に有利であり、40質量%以下であると吐出安定性の点で有利である。
本実施形態におけるインク組成物は、水溶性有機溶媒の少なくとも1種を含有することができる。水溶性有機溶媒は、乾燥防止、湿潤あるいは浸透促進の効果を得ることができる。乾燥防止には、噴射ノズルのインク吐出口においてインクが付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられ、乾燥防止や湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶媒が好ましい。また、浸透促進には、紙へのインク浸透性を高める浸透促進剤として用いることができる。
乾燥防止剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶媒であることが好ましい。乾燥防止剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。乾燥防止剤の含有量は、インク組成物中に10〜50質量%の範囲とするのが好ましい。
浸透促進剤としては、インク組成物を記録媒体(印刷用紙など)により良く浸透させる目的にとって好適である。浸透促進剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。浸透促進剤の含有量は、インク組成物中に5〜30質量%の範囲であるのが好ましい。また、浸透促進剤は、画像の滲み、紙抜け(プリントスルー)を起こさない量の範囲内で使用することが好ましい。
インク組成物は、水を含有するものであるが、水の量には特に制限はない。中でも、水の好ましい含有量は、10〜99質量%であり、より好ましくは、30〜80質量%であり、さらに好ましくは、50〜70質量%である。
本実施形態におけるインク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を用いて構成することができる。その他の添加剤としては、例えば、乾燥防止剤(湿潤剤)、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
また、インラインセンサ58は、記録ヘッド56に対して搬送方向下流側に一定の間隔をもって配置され、各色の記録ヘッド56によってシート部材Pに形成された画像情報を読み取るようになっている。また、インラインセンサ58の搬送方向下流側には、インラインセンサ58にシート部材Pが接触するのを防止する接触防止板59が設置される。この接触防止板59は、搬送の不具合等によってシート部材Pに浮きが生じた場合に、シート部材Pがインラインセンサ58に接触するのを防止するようになっている。
ミストフィルタ60は、記録ヘッド56とインラインセンサ58との間に配置され、画像記録ドラム52の周辺の空気を吸引してインクミストを捕捉するようになっている。これにより、インラインセンサ58へのインクミストの進入が抑制され、読み取り不良等の発生が防止されるようになっている。
ドラム冷却ユニット62は、画像記録ドラム52の下部周面と対向するように設けられ、主として、エアコン(図示省略)と、このエアコンから供給される冷気を画像記録ドラム52の周面に吹き当てるダクト62Aと、を含んで構成されている。
<インク乾燥部>
インク乾燥部20は、主として、画像が形成されたシート部材Pを搬送するチェーングリッパ64と、チェーングリッパ64によって搬送されるシート部材Pの裏面を支持しながらシート部材Pに張力を付与する支持部の一例としての吸着プレート72と、チェーングリッパ64によって搬送されるシート部材Pを乾燥処理するインク乾燥処理ユニット68と、を含んで構成されている。
チェーングリッパ64は、画像記録ドラム52に近接して設置される第一スプロケット63Aと、排紙部24に設置されて回転自在とされる第二スプロケット63Bと、第一スプロケット63Aと第二スプロケット63Bとに巻き掛けられる無端状のチェーン63Cと、チェーン63Cの走行をガイドする複数のチェーンガイド(図示省略)と、で構成される搬送部の一例としてのチェーン体64Aを備えている。また、第一スプロケット63Aには、第一スプロケット63Aを回転させる駆動源(図示省略)が設けられている。
このチェーン体64Aは、シート部材Pの幅方向に間隔を空けて2個設けられている。そして、この一対のチェーン体64Aに跨るように、搬送されるシート部材Pの先端部を把持する把持部の一例としてのグリッパ64Bが、複数個設けられている(図4参照)。
つまり、チェーングリッパ64は、一対のチェーン体64Aと、複数個のグリッパ64Bと、を含んで構成されている。そして、このグリッパ64Bは、シート部材Pの先端側が吸着プレート72から離間するように、吸着プレート72に支持されたシート部材Pの先端側を把持するようになっている。また、チェーン体64Aがグリッパ64Bを搬送方向下流側に移動させることでシート部材Pを搬送するようになっている。
さらに、チェーンガイド(図示省略)は、所定位置に配置されて、チェーン63Cが所定の経路を走行するようにガイドするようになっている。本実施形態の画像形成装置10では、第二スプロケット63Bが第一スプロケット63Aよりも高い位置に配置されている。このため、チェーン63Cが、途中で傾斜するような走行経路が形成される。具体的には、チェーン63Cの搬送経路70は、第一スプロケット63Aと同じ高さの第一水平搬送経路70Aと、傾斜搬送経路70Bと、第二スプロケット63Bと同じ高さの第二水平搬送経路70Cとで構成されている。このため、進行方向が変わる各経路の交点に、チェーンガイドが設けられている。
吸着プレート72は、図1に示されるように、チェーングリッパ64によりシート部材Pが搬送される搬送経路に沿って配置される。具体的には、第一水平搬送経路70Aと傾斜搬送経路70Bとを走行するチェーン63Cに沿って2個配置されている。
また、吸着プレート72の内部には、ファン82が設けられ、吸着プレート72を構成する板材には多数の貫通孔が形成されている。そして、吸着プレート72の吸着面72A(チェーングリッパ64側を向いた面)には、シート部材Pの裏面を吸着する吸着力が生じるようになっている。
これにより、チェーングリッパ64のグリッパ64Bによって先端部を把持されながら搬送されるシート部材Pは、吸着プレート72の吸着面72Aと摺接しながら搬送され、シート部材Pには、張力が生じるようになっている。
さらに、吸着プレート72を挟んでチェーングリッパ64の反対側には、吸着プレート72の吸着面72Aを冷却する冷却部材の一例としての冷却装置88が設けられている。
冷却装置88は、内部に冷却水が流れる冷却パイプ88Aと、冷却パイプ88Aの内部を流れる冷却水を冷却する熱交換器(図示省略)と、冷却パイプ88Aの内部に冷却水を循環させるポンプ88Bと、を備えている。
また、吸着プレート72の吸着面72Aの温度を測定する計測部材の一例としての温度センサ94が設けられており、温度センサ94の検知結果に基づいて図示せぬ制御部が冷却装置88を制御することで、吸着面72Aの温度が55℃程度とされるようになっている。
さらに、図1、図4に示されるように、搬送されるシート部材Pの表面と対向するようにシート部材Pの搬送方向に並んで複数配置されると共に、シート部材Pの表面を加熱してシート部材Pに形成された画像を乾燥させる赤外線ヒータ78が備えられている。
さらに、シート部材Pの搬送方向において、隣り合う赤外線ヒータ78の間には、搬送されるシート部材Pの表面に温風を吹きつける温風ヒータ92が備えられている。温風ヒータ92は、ファン92Aと、ヒータ92Bとを含んで構成されている。以上より、インク乾燥処理ユニット68は、赤外線ヒータ78及び温風ヒータ92を含んで構成されている。
なお、インク乾燥部20の構成については、詳細を後述する。
<UV照射処理部>
UV照射処理部22は、図1に示されるように、搬送されるシート部材Pの表面と対向するようにシート部材Pの搬送方向に並んで複数配置されると共に、シート部材Pの表面に紫外線を照射する紫外線ランプ(本実施形態では発光ダイオードを採用)である複数のUV照射ユニット74(照射部の一例)を備えている。これにより、UV照射ユニット74が、シート部材Pに形成された画像に紫外線(UV)を照射して、画像をシート部材Pに定着させるようになっている。
なお、UV照射処理部22の構成については、詳細を後述する。
<排紙部>
排紙部24は、図5に示されるように、UV照射され、グリッパ64Bから開放されたシート部材Pが積み重ねられて回収される排紙台76を備えている。また、この排紙台76は、排紙台76に積み重ねられる最上位のシート部材Pが常に一定の高さに位置するように昇降装置(図示省略)を備えている。これにより、排紙部24では、一連の画像記録処理が行われたシート部材Pが排紙台76に積み重ねられて回収されるようになっている。
以上の構成により、シート部材Pの表面に画像を形成する場合に給紙部12では、給紙台30の上に積載されたシート部材Pが、サッカー装置32によって上から順に1枚ずつ引き上げられて、給紙ローラ34に給紙される。給紙ローラ34に給紙されたシート部材Pは、搬送ベルト36に向けて送り出され、搬送ベルト36の上に載せられる。
搬送ベルト36の上に載せられたシート部材Pは、周回する搬送ベルト36によって搬送される。そして、その搬送過程で、シート部材Pは、リテーナ36Bによって搬送ベルト36の搬送面に押し付けられ、凹凸が矯正される。搬送ベルト36によって搬送されたシート部材Pは、先端が前当て部材38に当てられることにより、傾きが矯正される。その後、シート部材Pは、給紙ドラム40に受け渡される。そして、その給紙ドラム40によって処理液塗布部14へと搬送される。
処理液塗布部14では、給紙ドラム40から受け渡されたシート部材Pは、処理液付与ドラム42で受け取られる。処理液付与ドラム42は、シート部材Pの先端部をグリッパ42Aで保持して、回転することにより、シート部材Pを周面に巻き掛けて搬送する。この搬送過程で塗布ローラ44Aがシート部材Pの表面に押圧され、シート部材Pの表面に処理液が塗布される(処理液塗布工程)。
処理液乾燥部16では、処理液付与ドラム42から受け渡されたシート部材Pは、処理液乾燥ドラム46で受け取られる。処理液乾燥ドラム46は、シート部材Pの先端部をグリッパ46Aで保持して回転することにより、シート部材Pを搬送する。この際、処理液乾燥ドラム46は、シート部材Pの表面(処理液が塗布された面)を内側に向けて搬送する。
シート部材Pは、処理液乾燥ドラム46によって搬送される過程で処理液乾燥ドラム46の内側に設置された処理液乾燥処理ユニット50から熱風が吹きつけられ、乾燥処理される(処理液乾燥工程)。
画像記録部18では、処理液乾燥ドラム46から受け渡されたシート部材Pは、画像記録ドラム52で受け取られる。画像記録ドラム52は、シート部材Pの先端部をグリッパ52Aで保持して、回転することにより、シート部材Pを搬送する。画像記録ドラム52に受け渡されたシート部材Pは、押圧ローラ54を通過することにより、画像記録ドラム52の周面に密着される。これと同時に画像記録ドラム52の吸着穴から吸引されて、シート部材Pは、画像記録ドラム52の外周面上に吸着保持される。
シート部材Pは、この状態で搬送されて、各色の記録ヘッド56と対向する位置を通過する。そして、その通過時に各色の記録ヘッド56から液滴(インク)が表面に打滴されて、表面にカラー画像が形成される(画像形成工程)。
各色の記録ヘッド56によって画像が形成されたシート部材Pは、インラインセンサ58と対向する位置を通過する。そして、そのインラインセンサ58の通過時にシート部材Pの表面に形成された画像情報が読み取られる。この画像情報の読み取りは必要に応じて行われ、読み取られた画像から吐出不良等の検査が行われる。これにより、例えば、吐出不良等の異常を直ちに検出することができ、その対応を迅速に行うことができる。
インク乾燥部20では、画像記録ドラム52から受け渡されたシート部材Pは、チェーングリッパ64で受け取られる。チェーングリッパ64は、シート部材Pの先端部をグリッパ64Bで保持して、吸着プレート72に沿わせてシート部材Pを搬送する。
チェーングリッパ64に受け渡されたシート部材Pは、第一水平搬送経路70Aを搬送される。この第一水平搬送経路70Aを搬送される過程でシート部材Pは、赤外線ヒータ78によって加熱乾燥される(液滴乾燥工程)。
UV照射処理部22では、チェーングリッパ64によって傾斜搬送経路70Bを搬送されるシート部材Pの表面に対して、UV照射ユニット74から紫外線が照射される。これにより、シート部材Pに形成された画像にUV照射処理が施され、画像がシート部材Pに定着する(光照射工程)。
排紙部24では、UV照射され、グリッパ64Bから開放されたシート部材Pが排紙台76に積み重ねられて回収される。このように、一連の画像記録処理が行われたシート部材Pが排紙台76に積み重ねられて回収される。
(要部構成:インク乾燥部・UV照射処理部)
インク乾燥部20は、図1に示されるように、チェーングリッパ64のグリッパ64Bが画像記録ドラム52から受け取ったシート部材Pの先端部を検知する位置センサ80を備えている。位置センサ80は、画像記録ドラム52に対して搬送方向下流側で、第一スプロケット63Aと対向するように配置されている。
さらに、この位置センサ80の検知結果と、チェーングリッパ64(チェーン体64A)によるシート部材Pの搬送速度とを考慮して、インク乾燥部20の赤外線ヒータ78、及びUV照射処理部22のUV照射ユニット74を制御する制御部84が、図3に示されるように、画像形成装置10に備えられている。具体的には、位置センサ80の検知結果と、シート部材Pの搬送速度とを考慮して、制御部84は、搬送されるシート部材Pにおいて先端側で吸着プレート72の吸着面72Aから離間した離間部分と対向する赤外線ヒータ78及びUV照射ユニット74を把握するようになっている。
そして、制御部84は、チェーングリッパ64によって搬送されるシート部材Pにおいて先端側で吸着プレート72の吸着面72Aから離間した離間部分と対向する赤外線ヒータ78による加熱量と、吸着プレート72の吸着面72Aに支持された(吸着された)支持部分と対向する赤外線ヒータ78による加熱量とを変えるようになっている。さらに、制御部84は、シート部材Pにおける離間部分と対向するUV照射ユニット74による紫外線照射量と、シート部材Pにおける支持部分と対向するUV照射ユニット74による紫外線照射量とを変えるようになっている。
具体的には、制御部84は、赤外線ヒータ78に供給される電力を制御し、シート部材Pの離間部分(図2に示す範囲C)に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量を、シート部材Pの支持部分(図2に示す範囲D)に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量より弱めるようになっている。換言すれば、制御部84は、シート部材Pの離間部分に対向する赤外線ヒータ78のIR点灯Dutyを、支持部分に対向する赤外線ヒータ78のIR点灯Dutyより少なくし、離間部分と支持部分とに蓄積される熱量に差が生じるのを抑制するようになっている。
さらに、制御部84は、UV照射ユニット74に供給される電力を制御し、シート部材Pの離間部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量を、シート部材Pの支持部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量より弱めるようになっている。
(要部構成の作用・効果)
インク乾燥部20では、図1に示されるように、画像記録ドラム52から受け渡されたシート部材Pは、チェーングリッパ64のグリッパ64Bによって受け取られ、位置センサ80は、グリッパ64Bによって受け取られたシート部材Pの先端部を検知する。チェーングリッパ64は、シート部材Pの先端側をグリッパ64Bで把持して、吸着プレート72にシート部材Pの裏面を支持されながら(吸着されながら)シート部材Pを搬送する。
このように搬送されるシート部材Pには、図2に示されるように、グリッパ64Bによって把持されることで吸着プレート72の吸着面72Aから離間した離間部分(範囲C)と、吸着プレート72の吸着面72Aに支持された(吸着された)支持部分(範囲D)とが生じる。
また、位置センサ80の検知結果に基づいて、制御部84は、搬送されるシート部材Pの位置を把握する。そして、制御部84は、シート部材Pの離間部分に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量を、シート部材Pの支持部分に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量より弱める。つまり、制御部84は、シート部材Pの離間部分と対向する赤外線ヒータ78による加熱量が、支持部位に対向する赤外線ヒータ78による加熱量より弱まるように、搬送方向に沿って順次赤外線ヒータ78による加熱量を制御する。
さらに、制御部84は、シート部材Pの離間部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量を、シート部材Pの支持部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量より弱める(図1参照)。つまり、制御部84は、搬送されるシート部材Pの離間部分と対向するUV照射ユニット74の紫外線照射量が、支持部位に対向するUV照射ユニット74の紫外線照射量より弱まるように、搬送方向に沿って順次UV照射ユニット74の紫外線照射量を制御する。
ここで、シート部材Pの支持部分(範囲D)では、シート部材Pが一定温度に制御された吸着面72Aに接触しているため、赤外線ヒータ78から受けたシート部材Pの熱が吸着プレート72に奪われる。一方、シート部材Pの離間部分(範囲C)では、シート部材Pが吸着面72Aと離間しているため、赤外線ヒータ78から受けたシート部材Pの熱の逃げ場がない。また、シート部材Pの離間部分は、シート部材Pの支持部分に対して、赤外線ヒータ78に近接しているため、赤外線ヒータ78から受ける熱の量(加熱量)が多くなることが考えられる。
しかし、前述したように、制御部84は、シート部材Pの離間部分に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量を、シート部材Pの支持部分に対向する赤外線ヒータ78によるシート部材Pに対する加熱量より弱める。これにより、赤外線ヒータ78によってシート部材Pに蓄積される熱量について、シート部材Pの離間部分と支持部分とで差が生じるのを抑制することができる。
また、シート部材Pの支持部分(範囲D)では、一定温度に制御された吸着面72Aに接触しているため、UV照射ユニット74から照射された紫外線によりシート部材Pに生じた熱が吸着プレート72に奪われる。一方、シート部材Pの離間部分(範囲C)では、吸着面72Aと離間しているため、UV照射ユニット74から照射された紫外線によりシート部材Pに生じた熱の逃げ場がない。また、シート部材Pの離間部分は、シート部材Pの支持部分に対して、UV照射ユニット74に近接しているため、UV照射ユニット74から照射された紫外線によりシート部材Pに生じる熱の量が多くなることが考えられる。
しかし、前述したように、制御部84は、シート部材Pの離間部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量を、シート部材Pの支持部分に対向するUV照射ユニット74によるシート部材Pに対する紫外線照射量より弱める。これにより、UV照射ユニット74から照射された紫外線によってシート部材Pに蓄積される熱量について、シート部材Pの離間部分と支持部分とで差が生じるのを抑制することができる。
また、シート部材Pの離間部分と支持部分とで蓄積される熱量に差が生じるのが抑制されることで、シート部材Pに生じる乾燥ムラを抑制することができる。
また、シート部材Pに生じる乾燥ムラが抑制されることで、シート部材Pがカール(シート部材Pに生じる波打ち)するのを抑制することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置について、図6、図7に従って説明する。なお、第1実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第1実施形態と異なる部分のみ説明し、他の部分の説明は省略する。
図6に示されるように、本第2実施形態に係るインク乾燥部20には、搬送されるシート部材Pの表面と対向するようにシート部材Pの搬送方向に並んで複数配置されると共に、シート部材Pの表面に温風を吹きつけてシート部材Pに形成された画像を乾燥させる温風ヒータ92が備えられている。本第2実施形態のインク乾燥部20には、赤外線ヒータが備えられていない。
そして、位置センサ80の検知結果に基づいて、インク乾燥部20の温風ヒータ92、及びUV照射処理部22のUV照射ユニット74を制御する制御部94が、図7に示されるように、画像形成装置10に備えられている。
以上の構成により、インク乾燥部20では、図6に示されるように、画像記録ドラム52から受け渡されたシート部材Pは、チェーングリッパ64のグリッパ64Bによって受け取られ、位置センサ80は、グリッパ64Bによって受け取られたシート部材Pの先端部を検知する。チェーングリッパ64は、シート部材Pの先端側をグリッパ64Bで把持して、吸着プレート72にシート部材Pの裏面を支持されながら(吸着されながら)シート部材Pを搬送する。
このように搬送されるシート部材Pには、グリッパ64Bによって把持されることで吸着プレート72の吸着面72Aから離間した離間部分と、吸着プレート72の吸着面72Aに支持された(吸着された)支持部分とが生じる。
また、位置センサ80の検知結果に基づいて、制御部94は、搬送されるシート部材Pの位置を把握する。そして、制御部94は、ファン92A及びヒータ92Bの少なくとも一方に供給される電力を制御し、シート部材Pの離間部分に対向する温風ヒータ92によるシート部材Pに対する加熱量を、シート部材Pの支持部分に対向する温風ヒータ92によるシート部材Pに対する加熱量より弱める。つまり、制御部94は、搬送されるシート部材Pの離間部分と対向する温風ヒータ92による加熱量が、支持部位に対向する温風ヒータ92による加熱量より弱まるように、搬送方向に沿って順次温風ヒータ92による加熱量を制御する。
他の作用及び効果については、第1実施形態と同様である。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記第1実施形態では、インク乾燥部20については、制御部84が、赤外線ヒータ78のみを制御して、シート部材Pの離間部分と対向する加熱量を、支持部位に対向する加熱量より弱まるようにしたが、制御部84が、赤外線ヒータ78及び温風ヒータ92を制御して、シート部材Pの離間部分と対向する加熱量を、支持部位に対向する加熱量より弱まるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、制御部84、94が、赤外線ヒータ78(第1実施形態)及び温風ヒータ92(第2実施形態)の発熱量を弱めるタイミングについては特に説明しなかったが、シート部材Pの離間部分と対向する直前(例えば、0.2〔S〕前)に赤外線ヒータ78及び温風ヒータ92の発熱量を弱めてもよい。これにより、外線ヒータ78及び温風ヒータ92の発熱量の変化と、外線ヒータ78及び温風ヒータ92によるシート部材Pの離間部分に対する加熱量の変化とのタイムラグを考慮されることで、効果的に、シート部材Pに生じる乾燥ムラを抑制することができる。
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、搬送方向におけるシート部材Pの離間部分の長さ(距離)については、制御部94が、シート部材Pの大きさ毎に把握している。そして、画像形成装置10に備えられた図示せぬ入力手段によって入力されたシート部材Pの大きさ情報に基づいて、制御部94が、離間部分の長さを認識するようになっている。