JP7351115B2 - 塗布装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗布装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、印刷された印刷物へのニスコートを行う技術がある。例えば、特許文献１には、トナーが記録媒体から剥がれてしまう不具合のない印刷物を得ることができる画像形成装置を提供する目的で、未定着トナー像へ付与する熱エネルギーを増加させる方向に定着条件を調整する構成が開示されている。

しかしながら、今までのニスコートでは、トナーの種類や画像によっては、一度ニスコートされた印刷物を積み重ねた際に発生するメディア同士の貼りつき、また圧着はがきのようにニスに熱と圧をかけて画像同士を重ね合わせ再度剥がす際に、トナー画像とニスとの接着が弱いことによりトナー画像からニスが剥がれてしまう問題があった。

特許文献１では、ニスコーターで後加工を行った際に不具合を発生させないために定着条件を調整しているが、トナー画像とニスコート層において剥がれが発生する不具合という問題は解消できていない。

本発明の一側面は、トナー画像とニスコート層との接着が弱いことによりトナー画像からニスコート層が剥がれてしまうことを防ぐため、トナー画像とニスコート層間の接着性を確保することが可能な塗布装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる塗布装置は、印刷媒体にニスコートする塗布装置であって、
前記印刷媒体上の転写画像が定着された後の画像の中で、所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所の表面粗さの検知結果に従ってコート液の目標温度範囲を決定する制御部と、塗布前の前記コート液を加熱する加熱手段と、塗布前の前記コート液を冷却する冷却手段と、塗布前の前記コート液の温度を測定する温度測定手段と、を備え、前記制御部は、塗布前の前記コート液の温度Ｔ１が、前記目標温度範囲内である場合、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始し、前記目標温度範囲の下限値よりも小さい場合、前記加熱手段により前記コート液を加熱し、前記温度Ｔ１が前記目標温度範囲内に入ったと判定した後、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始し、前記目標温度範囲の上限値よりも大きい場合、前記冷却手段により前記コート液を冷却し、前記温度Ｔ１が前記目標温度範囲内に入ったと判定した後、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始する、ことを特徴とする塗布装置として構成される。

本発明によれば、トナー画像とニスコート層との接着が弱いことによりトナー画像からニスコート層が剥がれてしまうことを防ぐため、トナー画像とニスコート層間の接着性を確保することができる。

本実施例における画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施例おけるニスコートを塗布するコート液塗布装置が有するコート液塗布ユニットの例を示す図である。 付着量の多いベタ画像上の表面粗さとニス定着性の関係を示す図である。 塗布量と表面粗さとの関係を示す図である。 画像表面の画像である（トナーの欠損部が点在している場合）。 画像表面の画像である（トナーの欠損部が点在していない場合）。 ２種類のニスコート液の温度に対する粘度の関係を示したものである。 本実施例におけるニスコート液塗制御のフローを示す図である。 転写前のメディア自体の表面粗さとトナー付着部の表面粗さを、形状測定レーザ等の計測機器により測定し比較した図である。

以下、添付図面を参照して、塗布装置、および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。

本実施例にかかる塗布装置は、電子写真方式において印刷されたメディアにニスコートを塗布するニスコート塗布装置において、以下の特徴を有する。要するに、定着後の画像の中で所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所（例えば、最もトナー付着量の多い箇所）における表面粗さの違い、または、画像上のトナー欠損部の面積率の差によって、ニスコート液との接着性が変わるので、左記条件の差にてニスコート液を塗布する際の塗布条件を制御することが特徴になっている。上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。

図１は、本実施例における画像形成装置の一例を示す概略構成図である。同図において、画像形成装置１０００は、タンデム型中間転写式の画像形成装置本体１００、コート液塗布装置２００、給紙装置３００を有している。画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１０１(Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ)が並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部が設けられており、上記の符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示している。画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０４が設けられている。この中間転写ベルト１０４は、複数の支持ローラ等に掛け回して回転搬送可能とする。

中間転写ベルト１０４上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ（以下、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋのように略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部を構成する。このタンデム型画像形成部の各画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋを有している。

そして、図１には図示しないが、このタンデム型画像形成部の上には、２つの露光装置が設けられており、各露光装置はそれぞれ２つの画像形成手段（１０１Ｙと１０１Ｍ、１０１Ｃと１０１Ｋ）に対応している。これらの露光装置は、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。

また、各画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋの感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋの周囲には、上記の露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置、上記の露光装置によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が各色に設けられている。さらに、各感光体ドラムから中間転写ベルト１０４にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０４を間に挟んで各感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラが設けられている。

中間転写ベルト１０４を挟んでタンデム型画像形成部と反対の側には、二次転写ユニット１０６を備えている。この二次転写ユニット１０６は、図示の例では、二次転写対向ローラ１０５に二次転写ローラ１０５’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０４上の画像を転写媒体としてのシート状の印刷媒体Pに転写する。
また、二次転写ユニット１０６の横には、印刷媒体Ｐ上の転写画像を定着する定着装置１０７を設けている。定着装置１０７は、無端ベルトである定着ベルトに加圧ローラを押し当てて構成する。定着ベルトは２つの支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。

二次転写ユニット１０６で画像が転写された印刷媒体Ｐは、搬送ベルトにより上記定着装置１０７へと搬送される。上記定着装置１０７に搬送された印刷媒体Ｐは、コート液塗布装置２００へ搬送され、コート液塗布ユニット２０１により印刷媒体Ｐの表面にコート液が塗布され、乾燥部２０２を経て、排紙トレイ２０３に排出される。

また、定着後の画像上の表面粗さを検知するための光学センサ１０８を備える。本実施例における光学センサは、スポット光を定着後の画像表面に照射し、その散乱光を測定することにより画像表面の粗さを測定する装置である。ここでは光学センサを使用しているが、その方式に限定されるものではなく、その他の方式による光学センサや触針式のセンサ、画像情報と付着量から予測した表面粗さの推定値、その他の手段でもよい。

光学センサ１０８の位置は、画像が定着された後に設置し、また定着後に冷却機構がある場合には冷却機構後に設置されていることが望ましい。同じメディアへ同じ転写条件で転写された画像であっても、定着条件、冷却条件によっては画像上の表面粗さに違いがでることがあるためである。このように、本実施例では、光学センサ１０８が、定着後の画像の中で所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所（例えば、最もトナー付着量の多い箇所）の表面粗さや、画像上のトナー欠損部の広さ（例えば、面積率）を検知して測定する。なお、本実施例では、光学センサ１０８が画像形成装置本体１００に設けられた構成を例示しているが、コート液塗布装置２００に設けられていてもよい。

図２は、本実施例におけるニスコートを塗布するコート液塗布装置２００が有するコート液塗布ユニット２０１の例を図示したものである。コート液塗布ユニット２０１では、アニロックスローラ３により汲み上げられたコート液４が塗布ローラ２と加圧ローラ１のニップ部にて搬送された印刷媒体Ｐに塗布される。また、ヒータ５と冷却ファン６によりニスコート液の温度が制御可能である。ニスコート液の温度は、例えば、温度センサ７により検知することができる。コート液の温度、トナー付着面積率の違いによる塗布条件、コート液の塗布量といったコート液に関する制御は、例えば、コート液塗布装置２００に設けられた制御部２１０により制御される。本例では、制御部２１０がコート液塗布装置２００に設けられている場合を例示しているが、画像形成装置本体１００、あるいはコート液塗布ユニット２０１に設けられ、当該画像形成装置本体１００、あるいはコート液塗布ユニット２０１からの指示に従ってこれらを制御してもよい。

制御部２１０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサを有した演算装置から構成された一般的なハードウェアを用いることができ、当該演算装置がプログラムを実行することにより上記制御が行われる。なお、プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））を含んでいてもよい。

図３は、付着量の多いベタ画像上の表面粗さとニス定着性の関係を示したものである。ここにおけるニス定着性は、ベタ画像において作成された圧着ハガキの圧着面を剥がす際に、全画像面に対して剥がれたニスコートの面積の割合を計算したものである。表面粗さが粗い方が表面の凹凸が多く、ニスが画像上の凹部に入り込みアンカー効果が得られるために接着性は向上し、ニス剥がれ面積は減少する。しかし、図４のように、必要な塗布量は、表面粗さが粗いために多くなる。一方、表面粗さの小さいものは表面の凹凸が少ないためアンカー効果を得にくくなり接着性は粗いものに比べて悪くなる傾向にある。さらに表面粗さが粗いものと同量のコート液を塗布する必要はなく、コート液の乾燥、硬化に無駄に時間をかけてしまうためコストの増加、生産性悪化に影響を与える。また、コート液の温度を変えることによっても定着性に差が出ることがあるため、表面粗さの違いによりニスコート液の温度を制御することも有効である。これにより、表面粗さの小さいメディアに対しても定着性が向上する。一方で、ニスコート層の厚みが厚くなることにより、圧着ハガキを作成した際、圧着面を剥がす際に不具合が発生することがあるため、最適なコート厚み、即ちコート液塗布量を調整する必要がある。

図５Ａ、図５Ｂは、２種類の画像における画像表面の画像である。図５Ａの表面の画像を見るとトナーの欠損部が点在していることがわかる。一方、図５Ｂを見ると図５Ａに比べるとトナーが均一に付着していることがわかる。この２つの画像でニス定着性を比べると、トナーの欠損部が広く点在している図５Ａの方がニス定着性は良くなっている。従って、トナー付着面積率の違いによっても塗布条件を制御し、最適なニス定着性を得る必要がある。

図６は、２種類のニスコート液の温度に対する粘度の関係を示したものである。図６を見ると、いずれの液体においてもコート液の温度が低いほど粘度は高くなり、ニスコート液の温度が高くなるにつれて粘度が低くなっている。ニスコート液の粘度と塗布量には相関があり、粘度が高くなるほど塗布量は多くなり、粘度が低くなるほど塗布量は少なくなる。上記により、検知された表面粗さに従ってコート液の粘度を変えることによりコート液の塗布量を制御する。また、コート液の温度の違いによりトナーとの接着性にも差が出ることがあるため、塗布量と温度を適切に設定する必要がある。

図７は、本実施例におけるニスコート液塗制御のフローを示す図である。図７に示すように、光学センサ１０８が印刷媒体Ｐの印刷面の表面粗さを検知した後（Ｓ７０１）、制御部２１０は、上記印刷面の表面粗さを示した検知結果に従ってニスコート液の目標温度範囲ＴＬ＜Ｔ＜ＴＨを決定する（Ｓ７０２）。ＴＬは目標温度Ｔの下限値であり、ＴＨは目標温度Ｔの上限値である。

さらに、温度センサ７が現在のニスコート液の温度Ｔ１を検知し（Ｓ７０３）、制御部２１０は、Ｔ１が目標温度範囲内に入っているか、Ｔ１が目標温度範囲内に入っておらずＴ１＜ＴＬとなっているか、Ｔ１が目標温度範囲内に入っておらずＴＨ＜Ｔ１となっているかを判定する（Ｓ７０４）。制御部２１０は、Ｔ１が目標温度範囲内に入っていると判定した場合（Ｓ７０４；Ｙｅｓ）、そのまま印刷を開始する。

一方、制御部２１０は、Ｔ１が目標温度範囲内に入っておらずＴ１＜ＴＬとなっていると判定した場合（Ｓ７０４；Ｎｏ（Ｔ１＜ＴＬ））、ヒータ５をＯＮし、温度センサ７が検知する温度Ｔ１が目標温度範囲内に入ったと判定した後、印刷を開始する。また、制御部２１０は、Ｔ１が目標温度範囲内に入っておらずＴＨ＜Ｔ１となっていると判定した場合（Ｓ７０４；Ｎｏ（ＴＨ＜Ｔ１））、冷却ファン６をＯＮにし、温度センサ７が検知する温度Ｔ１が目標温度範囲内に入ったと判定した後、印刷を開始する。以上により、図７に示した処理は終了となる。

上述した場合のほか、ニスコート液の種類によっても、画像やメディアとの接着性が異なる。近年では、特に電子写真方式における商業用印刷分野では、白トナーや透明トナー、パステルカラーといった特色トナーに対する需要が高まっており、ＣＭＹＫトナーと同じニスコート液を使用した場合、接着強度がＣＭＹＫトナーを使用した場合と異なることがある。したがって、特色トナーが使用された場合、または作像システムを異なるものに付け替えることでトナーや印刷条件が異なる場合にはコート液の種類を変更することが必要となる場合がある。さらに、上記のようにトナー差によってもニス定着性が異なる場合があるため、表面粗さを測る位置もトナー付着量だけでなくトナーの種類の条件も考慮した位置で表面粗さを測定し、塗布条件を決める必要がある。

図８は、転写前のメディア自体の表面粗さとトナー付着部の表面粗さを、形状測定レーザ等の計測機器により測定し比較したものである（本例ではＶＫ－Ｘ１１０(キーエンス社製)を使用）。メディアの種類にもよるが、トナー転写前のメディア（メディアＡ～Ｃ）の表面粗さとトナー付着部である画像上の表面粗さとを比べると、メディアの表面粗さの方が画像上の表面粗さよりも値が大きい、すなわち表面粗さが粗いことがわかる。表面粗さの値が大きい方がニスとの接着性は良くなるため画像上の用紙が露出している方が、ニスとの接着性はよくなる。上記により、必要なニスの塗布条件も変わってくるため、メディアの表面粗さの違いによってもニス量を制御できることが望ましい。したがって、制御部２１０は、メディアの表面粗さの違いに応じて、塗布条件を制御する。

また、制御部２１０は、光学センサ１０８が表面粗さを検知する位置として、画像上の指定された色のトナーが印刷されている箇所を、上記位置として定めることもできる。制御部２１０は、例えば、光学センサ１０８が、画像形成装置１００の図示しない操作パネルにより指定された色のトナーが印刷されている画像上の箇所を検知すると、当該箇所を、表面粗さを検知する位置として設定する。これにより、ユーザ所望の位置における表面粗さを検知することができる。さらに、制御部２１０は、図８のように、転写画像が定着される前の画像の入力となる印刷媒体の表面粗さの違いに応じて、塗布条件を制御する。これにより、メディアの表面粗さの違いによってニス量を制御できる。

このように、本実施例では、定着後の画像の中で所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所（例えば、最もトナー付着量の多い箇所）における表面粗さの違い、または画像上のトナー欠損部の広さ（例えば、面積率の差）によって、ニスコート液との接着性が変わることに着目し、画像条件の違いに応じてニスコート液を塗布する際の塗布条件を制御することでトナー画像面とニスコート層間の接着性を向上させる。従来技術では、情報入力手段にニスコートを行うとの情報が入力されると、ニスコートを行わないときよりも、記録媒体上の未定着トナー像へ付与する熱エネルギーを増加させる等の制御を行っているが、本実施例では、定着後の画像の状態を検知し、トナー画像とニスコ－トとの接着性を確保するため、例えば、定着後の画像の表面粗さやトナー欠損部の面積率に応じて、ニスコ－ト液の塗布条件を制御する。これにより、従来よりも、トナー画像とニスコート層との接着が弱いことによりトナー画像からニスコート層が剥がれてしまうことを防ぐことができ、トナー画像とニスコート層間の接着性を確保することができる。

以上、本発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、例えば、上記塗布条件を一または複数組み合わせる等、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０００ 画像形成装置
１００ 画像形成装置本体
２００ コート液塗布装置
２１０ 制御部
３００ 給紙装置
１ 加圧ローラ
２ 塗布ローラ
３ アニロックスローラ
４ コート液
５ ヒータ
６ 冷却ファン
７ 温度センサ
Ｐ 印刷媒体

特開２０１１－１４５３１４号公報

Claims (6)

1. 印刷媒体にニスコートする塗布装置であって、
   前記印刷媒体上の転写画像が定着された後の画像の中で、所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所の表面粗さの検知結果に従ってコート液の目標温度範囲を決定する制御部と、
   塗布前の前記コート液を加熱する加熱手段と、
   塗布前の前記コート液を冷却する冷却手段と、
   塗布前の前記コート液の温度を測定する温度測定手段と、
   を備え、
   前記制御部は、塗布前の前記コート液の温度Ｔ１が、
   前記目標温度範囲内である場合、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始し、
   前記目標温度範囲の下限値よりも小さい場合、前記加熱手段により前記コート液を加熱し、前記温度Ｔ１が前記目標温度範囲内に入ったと判定した後、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始し、
   前記目標温度範囲の上限値よりも大きい場合、前記冷却手段により前記コート液を冷却し、前記温度Ｔ１が前記目標温度範囲内に入ったと判定した後、前記印刷媒体に前記コート液の塗布を開始する、
   ことを特徴とする塗布装置。
2. 前記所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所の表面粗さは、最もトナー付着量の多い箇所における表面粗さである
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 画像形成装置に設けられた検知部が前記所定の基準値以上のトナー付着量となる箇所の表面粗さを検知する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 前記加熱手段はヒータであり、前記冷却手段は冷却ファンである、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の塗布装置。
5. 前記表面粗さが検知される位置は、画像上の指定された色のトナーが印刷されている箇所である、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の塗布装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の塗布装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。