JP6205939B2 - インクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば用紙などの被記録媒体上にインク滴を着弾して画像を形成するインクジェットプリンタの画像滲みを抑制する滲み抑制剤などの処理剤液を、画像形成に先立って被記録媒体の記録面に塗布するインクジェットプリンタ用の処理剤液塗布装置に関するものである。

インクジェット方式の画像形成は、低騒音、低ランニングコストに加えて、カラー化が容易といった利点を有していることから、近年、急速に普及している。このインクジェットプリンタには、記録ヘッドを主走査方向（被記録媒体の幅方向）に移動させながらインク滴を吐出する主走査方向の移動動作と、被記録媒体を副走査方向に移動する動作を組み合わせて画像を印刷するシリアルプリンタと、被記録媒体の幅分の印刷幅を有するラインヘッドを有し、このラインヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら印刷を行うラインプリンタがある。

このラインプリンタの中には、多量印刷に適した被記録媒体として連続紙を使用する連続紙プリンタがあり、ロール状に巻かれた連続紙を高速（例えば０．５〜２ｍ／秒）で搬送して印刷を行うプリンタである。

一方、省資源の観点から、連続紙プリンタを２台用いてタンデム運転し、１台目で連続紙の第１面（例えば表面）を印刷し、その後、連続紙を反転させて２台目で連続紙の第２面（例えば裏面）を印刷することにより、連続紙の両面に印刷する構成のインクジェットプリンタがある。

近年、このインクジェットプリンタは、インク滴の吐出タイミングやインク滴の大きさを細かく制御できるため、高画質化が進んでいるが、液滴を吐出して画像を形成する方式のため、液滴が乾燥するまでの間に着弾したドットが紙繊維に沿って滲むため、フェザリング、あるいは隣接した異なる色のインク滴と混ざって色境界が不鮮明になるカラーブリードといった現象が生じ易く、画像品質の低下を招いている。

この画像品質の低下を抑制する方法として、インク滴の顔料成分を凝集させてインクの滲みを抑制するように、被記録媒体に滲み抑制剤などの処理剤液を前処理として塗布する技術が知られている。

この種の処理剤液塗布装置は、処理剤液を貯留する供給パンと、被記録媒体の記録面に処理剤液を塗布する塗布ローラと、供給パン内の処理剤液を汲み上げて薄膜化して塗布ローラに転写するスクイーズローラと、塗布ローラとの間で被記録媒体を挟み込んで搬送する加圧ローラなどを備えている。

この処理剤液塗布装置において、供給パン内に流速の速い渦流を発生させ、スクイーズローラの表面に付着している紙粉などの異物を除去する目的で、供給パン内に流速の速い渦流を発生させて、スクイーズローラの回転方向と直交するように隔壁を設けることが提案されている。

また、供給パン内の処理剤液の蒸発を防止する目的で、供給パン(ハウジング)内に処理剤液、スクイーズローラならびに塗布ローラを収容することが提案されている。

この処理剤液塗布装置に関する先行技術としては、例えば特開２０１２−２１８３７４号公報（特許文献１）や特開２０１２−５６２６１号公報（特許文献２）などを挙げることができる。

従来の処理剤液塗布装置において、供給パン内の処理剤液に一部が浸漬されているスクイーズローラを回転して処理剤液を汲み上げる場合、供給パン内の液面位置の変動が激しく、供給パン内の処理剤液の液量が適正に検出できなくなることがある。

そのために処理剤液の供給不足による塗布ムラや塗布不良が発生して、処理剤液の機能が十分に発揮できないことがあった。また、反対に処理剤液の供給過剰によって処理剤液が供給パンから塗布装置内に溢れ出て液飛散が発生し、処理剤液によって塗布装置内が汚れたり、電気部品などが損傷するなどの問題が発生する。

前述のような処理剤液の供給不足あるいは供給過剰は処理剤液の塗布速度に依存し、特に複数の塗布速度を設定している塗布装置においては、各塗布速度において処理剤液の供給不足あるいは供給過剰が発生しないようにする必要がある。

また、処理剤液の供給不足あるいは供給過剰は処理剤液の粘性にも依存し、水分の蒸発に伴う処理剤液の粘度特性の変化に対応することが必要であり、特に粘度特性の変化に差異のある複数種類の処理剤液を使用する塗布装置においては、複雑な課題である。

前記特許文献１，２には、スクイーズローラを回転して処理剤液を汲み上げる際に発生する液面位置の変動を抑制して、処理剤液の供給不足あるいは供給過剰を解消することに関する開示はない。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、被記録媒体に対する処理剤液の供給不足あるいは供給過剰がなく、処理剤液が適正に塗布できる動作信頼性に優れたインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
処理剤液を貯留するための液室を有する供給パンと、
被記録媒体の記録面に前記処理剤液を塗布する塗布ローラと、
前記供給パン中の前記処理剤液に一部が浸漬され、回転により前記処理剤液の一部を汲み上げて前記塗布ローラとの圧接部に供給するスクイーズローラを備えたインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置を対象とするものである。

そして、前記スクイーズローラの周方向に沿うようにスクイーズローラの外側に設置された仕切り部材により、前記供給パン内の液室が、前記スクイーズローラ側の液室と、そのスクイーズローラ側の液室よりも外側の外側液室に分離（区分け）されており、前記外側液室の液面位置を検知する液面センサが設けられていることを特徴とするものである。

本発明は前述のように、液室をスクイーズローラ側の液室と外側液室の２槽以上に分離しているため、スクイーズローラの回転による処理剤液の変動が外側液室に伝達されるのを防止することが可能となり、処理剤液の変動によるトラブルが解消されて、被記録媒体に対する処理剤液の供給不足あるいは供給過剰がなく、処理剤液が適正に塗布できる動作信頼性に優れたインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る処理剤液塗布装置の概略構成図である。 その処理剤液塗布装置内におけるスクイーズローラ側の液室と、その外側の外側液室の関係を示す説明図である。 その処理剤液塗布装置に用いるスクイーズローラの平面図である。 図３Ｘ部の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成システムの流れを示すフローチャートである。

次に本発明の実施形態を図面とともに説明する。図５は、本発明の実施形態に係る画像形成システムの流れを示すフローチャートである。

同図に示しているように、給紙装置１００から繰り出された例えば長尺状の連続紙などからなる被記録媒体Ｗは、最初、処理剤液塗布装置１０１に送り込まれ、被記録媒体Ｗの表面に前記抑制剤などの処理剤液が塗布されて前処理が行われる。

次に処理された被記録媒体Ｗはインクジェットプリンタ１０２に送り込まれて、被記録媒体Ｗの表面にインク滴を吐出して所望の画像が形成され、その後に後処理装置１０３に送られて所定の後処理がなされるシステムになっている。
このシステムでの処理剤液の塗布速度は、５０ｍ／ｍｉｎから１５０ｍ／ｍｉｎまでの範囲において、速度が任意に設定可能になっている。

図１はこの画像形成システムに用いられる処理剤液塗布装置１０１の概略構成図であり、処理剤液の塗布時の状態を示している。
処理剤液塗布装置１０１は、処理剤液１を貯留する供給パン２と、被記録媒体Ｗの記録面に処理剤液１を塗布する塗布ローラ３と、供給パン２内の処理剤液１を汲み上げて薄膜化して塗布ローラ３に転写するスクイーズローラ４と、塗布ローラ３との間で被記録媒体Ｗを挟み込んで搬送する加圧ローラ５などを備えている。

処理剤液１の成分は、例えばインクジェットプリンタ１０２に使用されるインクの成分、あるいは被記録媒体Ｗの材質などを考慮して、適宜、選択される。
供給パン２の側板にはアーム６の基端部が接続され、アーム６の自由端部には圧縮バネ７を介してピン８が取り付けられており、このピン８は圧縮バネ７の復元力により偏芯カム９の周面に弾接している。

図示していないがスクイーズローラ４は供給パン２の側板に回転可能に支持されて、上方に配置されている塗布ローラ３と対向している。偏芯カム９の回転により、圧縮バネ７の押し付け力を可変して、供給パン２全体が揺動ピン１０を支点として揺動し、その揺動にともなってスクイーズローラ４の位置も変化する。図１に示す状態は、塗布ローラ３に対してスクイーズローラ４が圧接した塗布状態である。

供給パン２内には所定量の処理剤液１が供給されており、その液量は供給パン２の側板に取り付けられた液面センサ１１によって監視されている。スクイーズローラ４の約下側半分は、処理剤液１に浸漬されている。

塗布ローラ３とスクイーズローラ４はギアで連結されており（図示せず）、塗布ローラ３を回転駆動するモータ１２により塗布ローラ３とスクイーズローラ４が同期して回転する。そしてスクイーズローラ４の回転によって汲み上げられた処理剤液１は、スクイーズローラ４の周面に摺接しているブレード１７により余分の処理剤液１が掻き落とされる。

規定量の処理剤液１はスクイーズローラ４の回転により塗布ローラ３とのニップ部まで運ばれて、ニップ部を通過することにより、塗布ローラ３の表面に微量均一化された処理剤液１の薄膜が形成される。

加圧ローラ５は回動アーム１３の自由端部に回転自在に支持され、回動アーム１３の基端部には引張りバネ１４が接続されており、回動アーム１３の中間部は揺動ピン１５によって支持されている。回動アーム１３の側面には偏芯カム１６が接触しており、偏芯カム１６の回転により引張りバネ１４の引張力に抗して加圧ローラ５を塗布ローラ３から離間させることができる。

被記録媒体Ｗを加圧ローラ５で塗布ローラ３に押し付けることにより、塗布ローラ３に担持されている処理剤液１の薄膜を被記録媒体Ｗに転写・塗布される。

供給パン２には、供給管２３を介して供給タンク２４が接続されており、供給管２３上には供給弁２５と供給ポンプ２６が設置されている。供給パン２内の処理剤液１の液面を監視する液面センサ１１は、供給パン２内の外側液室２０（後述する）の液面が検知可能な位置に配置されている。

供給タンク２４は、新品の処理剤液１を充填している気密性の高いカートリッジ、または、供給パン２よりも気密性が高くて、処理剤液１の塗布を長時間行わないときには、処理剤液１を供給パン２から退避して保管し、処理剤液１を使用するときに供給パン２に戻すためのリザーブタンク、あるいは、カートリッジとリザーブタンクの両方から構成されている。

処理剤液１の使用によって処理剤液１の液面が下がるとそれを液面センサ１１で検知し、供給弁２５を開放して、供給ポンプ２６を駆動することにより、供給管２３を通して供給タンク２４内の処理剤液１を供給パン２（外側液室２０）内に送り込む。

所望の液面位置に到達したところで供給弁２５を閉じて、供給ポンプ２６の駆動を停止することにより、供給タンク２４内の処理剤液１の液面位置を一定に保持している。本実施形態の場合、処理剤液１は図１に示すように、スクイーズローラ４の回転中心部付近まで入れられる。

また、処理剤液１の増粘による性質の劣化などを考慮して、処理剤液１を徐々に系外に排出するために、供給パン２には、排出管２７を介して廃液タンク２８が接続されており、排出管２７上には排出弁２９と排出ポンプ３０が設置されている。

排出弁２９を開放して、排出ポンプ３０を駆動することにより、供給タンク２４内の劣化した処理剤液１が排出管２７を通して、廃液タンク２８内へ排出される。

供給パン２とスクイーズローラ４の間でスクイーズローラ４寄りの位置には、スクイーズローラ４の周方向に沿うように断面形状が略Ｕ字形をした仕切り部材１８が配置され、仕切り部材１８の両端部２１は処理剤液１の液面よりも上方に突出している。この仕切り部材１８の配置により、供給パン２内の液室がスクイーズローラ４の下部をとりまくスクイーズローラ側の液室１９と、それよりも外側の外側液室２０に分離（区分け）された２液室構造になっている。

外側液室２０の容量Ｖ２はスクイーズローラ側の液室１９の容量Ｖ１よりも大きくなっており（Ｖ１＜Ｖ２）、より具体的には外側液室２０の容量Ｖ２はスクイーズローラ側の液室１９の容量Ｖ１の５倍以上であり、本実施形態では１０倍の容量を有している（Ｖ１×１０＝Ｖ２）。なお、仕切り部材１８には、スクイーズローラ側の液室１９と外側液室２０の間で処理剤液１の流出入が可能なように複数個の流通穴２２が形成されている。
なお、この流通穴２２の径は、流通穴２２を流通する処理剤液１のダンパ効果を考慮して決定される。

この仕切り部材１８の存在により、スクイーズローラ４の回転によってスクイーズローラ側の液室１９内に発生した層流が外側液室２０に伝達されるのを防止すると共に、仕切り部材１８に設けられた流通穴２２によるスクイーズローラ側の液室１９と外側液室２０の間での処理剤液１の流出入によるダンパ効果により、外側液室２０内での液面の変動を防止ないしは抑制することができる。

これにより、液面センサ１１は常に適正な液面を検知することができ、処理剤液１の供給不足あるいは供給過剰を解消することができる。

また、スクイーズローラ側の液室１９の上方でスクイーズローラ４の回転方向下流側には、スクイーズローラ４の周面に圧接したブレード１７が設けられており、処理剤液１の過剰な汲み上げによる液面の変動を防止している。

このブレード１７は矩形状の板で構成されており、それのエッジ部ではなく、図１に示すようにブレード１７を湾曲させて、それの湾曲面部（腹部）をスクイーズローラ４の周面に圧接した構成になっている。

これはスクイーズローラ４の回転数によらず、処理剤液１の安定供給量を確保するためである。ブレード１７のエッジ部をスクイーズローラ４の周面に圧接させた場合は、エッジ部のスクイーズローラ４への食い込み状態がスクイーズローラ４の回転数によって変化するので、これを防止するためである。

ブレード１７によって掻き落とされた余剰の処理剤液１がブレード１７の上部の空間３１から外側液室２０へ戻れるように、通過流路３２が設けられている。本実施形態では、仕切り部材１８とブレード１７の重合部に形成された流通穴、ならびに仕切り部材１８とブレード１７の重合部の上端部が通過流路３２になっている。また、仕切り部材１８とブレード１７の重合部の上端部に複数の溝を形成して、それを通過流路３２とすることもできる。
これら通過流路３２の形成により、空間３１内に余剰の処理剤液１が溜まることが無くなり、処理剤液１が飛散したり、溢れたりすることを防止している。

ブレード１７は、例えばポリエチレン製の樹脂シートなどの弾性体から構成されている。 ブレード１７のスクイーズローラ４に対する圧接荷重は、１．２Ｋｇｆ／ｍ以上に設定されており、処理剤液１の過剰通過を防止できる圧接過重である。前述のように弾性体から構成されたブレード１７を用いて、圧接荷重を前述のように設定することにより、ブレード１７の部品精度が緩和され、厳密な調整が不要となり、省スペースで安価な装置とすることができる。

図３ならびに図４に示すように、スクイーズローラ４の表面には、５μｍ以上の深さを有する溝３３がローラの周方向に沿って多数本設けられており、スクイーズローラ４の回転数、処理剤液１の粘性にともなうブレード１７の浮き上がりによる処理剤液１の過剰な通過を防止することが可能となっている。
図４は図３Ｘ部の拡大断面図で、同図に示すようにスクイーズローラ４の表面に形成された溝３３は断面形状が波型形状になっている。

前記実施形態では仕切り部材１８によりスクイーズローラ側の液室１９と外側液室２０の２槽に分離したが、仕切り部材を複数設けて３槽以上に分離することも可能である。３槽以上にすることにより、液面の変動抑制効果を更に向上させる効果があるため、スクイーズローラの回転速度が速くなり、液面の変動が激しくなる仕様には有効な構成となる。

本発明の請求項別の作用効果をまとめれば、下記の通りである。
請求項１では、供給パンと、塗布ローラと、スクイーズローラを備えたインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、供給パン内の液室が、スクイーズローラの周方向に設置された仕切り部材により、スクイーズローラ側の液室と、そのスクイーズローラ側の液室よりも外側の外側液室に分離（区分け）されていることを特徴としている。

このように液室をスクイーズローラ側の液室と外側液室の２槽以上に分離しているため、スクイーズローラの回転によるスクイーズローラ側液室の処理剤液の変動が外側液室に伝達されるのを防止することが可能となり、例えば処理剤液の飛散などの処理剤液の変動によるトラブルが解消される。

請求項２では、外側液室の液面位置を検知する液面センサが設けられているから、液面が安定した外側液室で正確な液面位置（液量）を検知することができる。

請求項３では、スクイーズローラ側の液室と外側液室の間での処理剤液の流出入が可能な流通穴が、仕切り部材に設けられている。そのためこの流通穴を通しての処理剤液の流入によるダンパ効果で、スクイーズローラ側の液室内での処理剤液の流動が抑制され、処理剤液の飛散などが防止できる。

請求項４では、仕切り部材の上端部が供給パン内の処理剤液の液面よりも上方に突出しているため、仕切り部材による液室の分離が確実に発揮できる。

請求項５では、外側液室はスクイーズローラ側の液室の容量よりも大きく設定されている。そのため、仕切り部材の流通穴による処理剤液の流入によるダンパ効果をより有効に発揮でき、スクイーズローラ側の液室での液変動の抑制が確実である。

請求項６では、外側液室の容量を、スクイーズローラ側の液室の容量の５倍以上に設定している。そのため、仕切り部材の流通穴による処理剤液の流入によるダンパ効果をより有効に発揮でき、スクイーズローラ側の液室での液面変動の抑制が確実である。

請求項７では、スクイーズローラ側の液室の上方に、スクイーズローラの周面に圧接するブレードが設けられているため、スクイーズローラでの処理剤液の過剰な汲み上げによる液面変動が防止できる。

請求項８では、ブレードの上方の空間から外側液室への処理剤液の流入が可能な流路が設けられているから、前記空間に余剰の処理剤液が溜まることが無く、処理剤液の飛散や溢れ出しが防止できる。

請求項９では、ブレードは矩形状の板で構成され、その板を湾曲して、ブレードのエッジではなく、ブレードの湾曲面がスクイーズローラの周面に圧接している。そのため、スクイーズローラの回転速度によるスクイーズローラとブレードの食い込み状態の差異を無くし、処理剤液の汲み上げ量を安定化させ、塗布ムラ、塗布不良、処理剤液の溢れや飛散などを防止することができる。

請求項１０では、スクイーズローラに対する前記ブレードの圧接荷重が１．２ｋｇｆ／ｍ以上に設定されているから、スクイーズローラの回転速度によるスクイーズローラとブレードの食い込み状態の差異を無くし、処理剤液の汲み上げ量を安定化させ、塗布ムラ、塗布不良、処理剤液の溢れや飛散などを防止することができる。

請求項１１では、スクイーズローラの周面に、そのスクイーズローラの周方向に沿って溝が形成されているため、スクイーズローラの回転数、処理剤液粘性によるブレードの浮き上がりによる処理剤液の過剰な通過を防止することができる。

請求項１２では、処理剤液が、被記録媒体への画像滲みを抑制する滲み抑制剤であるため、例えば紙種などの被記録媒体の種類によらず、滲みのない鮮明な画像を得ることができる。

１：処理剤液、
２：供給パン、
３：塗布ローラ、
４：スクイーズローラ、
１１：液面センサ、
１７：ブレード、
１８：仕切り部材、
１９：スクイーズローラ側の液室、
２０：外側液室、
２１：両端部、
２２：流通穴、
３1：空間、
３２：通過流路、
３３：溝、
１０１：処理剤液塗布装置、
１０２：インクジェットプリンタ、
Ｗ：被記録媒体、
Ｖ１：スクイーズローラ側の液室の容量、
Ｖ２：外側液室の容量。

特開２０１２−２１８３７４号公報 特開２０１２−５６２６１号公報

Claims (11)

1. 処理剤液を貯留するための液室を有する供給パンと、
   被記録媒体の記録面に前記処理剤液を塗布する塗布ローラと、
   前記供給パン中の前記処理剤液に一部が浸漬され、回転により前記処理剤液の一部を汲み上げて前記塗布ローラとの圧接部に供給するスクイーズローラを備えたインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記スクイーズローラの周方向に沿うようにスクイーズローラの外側に設置された仕切り部材により、前記供給パン内の液室が、前記スクイーズローラ側の液室と、そのスクイーズローラ側の液室よりも外側の外側液室に分離されており、
   前記外側液室の液面位置を検知する液面センサが設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
2. 請求項１に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記スクイーズローラ側の液室と外側液室の間での前記処理剤液の流出入が可能な流通穴が、前記仕切り部材に設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
3. 請求項１または２に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記仕切り部材の上端部が前記供給パン内の前記処理剤液の液面よりも上方に突出していることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記外側液室は、前記スクイーズローラ側の液室の容量よりも大きいことを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
5. 請求項４に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記外側液室の容量は、前記スクイーズローラ側の液室の容量の５倍以上であることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記スクイーズローラ側の液室の上方に、前記スクイーズローラの周面に圧接するブレードが設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
7. 請求項６に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記ブレードの上方の空間から前記外側液室への処理剤液の流入が可能な流路が設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
8. 請求項６または７に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記ブレードは矩形状の板で構成され、その板を湾曲して、その湾曲面が前記スクイーズローラの周面に圧接していることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
   前記スクイーズローラに対する前記ブレードの圧接荷重が１．２ｋｇｆ／ｍ以上に設定されていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
    前記スクイーズローラの周面に、そのスクイーズローラの周方向に沿って溝が形成されていることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置において、
    前記処理剤液が、前記被記録媒体への画像滲みを抑制する滲み抑制剤であることを特徴とするインクジェットプリンタ用処理剤液塗布装置。
    

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