JP2008137158A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙に液体が付着するときに液体（液滴）や用紙を冷却するようにした場合、冷却装置から用紙の搬送部まで冷却気体を送風する送風管の表面で結露が発生する。
【解決手段】画像形成部１の用紙搬送方向上流側に、画像形成部１の直前で用紙１０を冷却する冷却手段（冷却装置）４を配置し、冷却装置４は、冷却気体を発生する冷却ユニットと、冷却気体を送風するファンを含む熱交換箱と、画像形成部１の直前で用紙１０に向けて冷却気体を吹き出す吹き出し口（穴）４５が形成された送風管４４とを備え、送風管４４は吹き出し口４５から用紙１０に向けて吹き出されて接触して跳ね返る冷却気体によって冷却される位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液体吐出ヘッドを備える画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうインクジェット記録装置などがある。

なお、「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をも意味する。また、「液体」とは、記録液、インクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではない。また、「液体吐出装置」とは液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されない。

また、液体吐出ヘッドを備える画像形成装置としては、ヘッドをキャリッジに搭載して用紙の送り方向と直交する主走査方向に移動させることで記録を行うシリアル型画像記録装置と、記録領域の略全幅にわたって液滴を吐出する複数の吐出口(ノズル）を列設したライン型ヘッドを用いるライン型画像記録装置がある。

しかしながら、現在のインクジェット記録方式などの液体吐出記録方式は、普通紙に対して、高速印字は可能でも、高画質化が難しい。そのため、高画質印字を求められる場合には、特殊なコート紙などのインクジェット記録専用紙を使用するが、印字速度が低速になる。このように、普通紙に対して高速で高画質画像を形成することは困難であるという問題を抱えている。

例えば、インクジェット記録方式で普通紙に印字するときの課題は、インクのブリーディング（インク同士の混ざり合い）とフェザリング（紙への染み込み）である。これを解決するために、一般的に、高粘度のインクを使用するとブリーディングやフェザリングは少なくなると言われている。しかし、高粘度のインクを噴射するヘッドは特別な力が必要になり、例えばアクチュエータとして使われるＰＺＴを大きくする必要になり、そのため、ヘッドの集積度が低下し、結果的に多ノズル化が難しく、印刷速度が遅くなる不具合が生じる。また、液体を噴射する力を増すため、ＰＺＴへの印加電圧が高くなり、ドライバーコストが上がるなどの不具合も生じる。

そこで、噴射するときは比較的小さい噴射力でインクが噴射できる粘度であり、紙上に付着するときには高粘度のインクになって、ブリーディング、フェザリングによる画質劣化を防止するため、特許文献１に記載されているように、紙にインク滴が付着するときにインクや紙を冷却することでインク滴を高粘度化するようにしたものがある。
特開２００２−０６４４６号公報

しかしながら、上述したように、高粘度のインクにするために、用紙に液体が付着するときに液体（液滴）や用紙を冷却するようにした場合、冷却装置から用紙の搬送部まで冷却気体を送風する送風管の表面で結露が発生する。例えば、周囲温度、湿度が２５℃、５０％の場合、露点は約１３℃であるから、冷却気体の温度が０℃〜５℃程度であれば確実に結露が発生する。このように結露が生じると、用紙搬送部に水分が付着したり、場合によっては用紙に水滴が付着するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液滴や用紙を冷却する部分の結露の発生を低減した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、冷却気体を発生する手段と、冷却気体を送風する送風手段と、画像形成部の直前で媒体に向けて冷却気体を吹き出す吹き出し口が形成された吹き出し手段とを備え、吹き出し手段は媒体に接触して跳ね返る冷却気体によって冷却される位置に配置されている構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、冷却気体を発生する手段と、冷却気体を送風する送風手段と、画像形成部の直前で媒体に向けて冷却気体を吹き出す吹き出し口が形成された吹き出し手段とを備え、吹き出し手段には吹き出し口とともに冷却気体を表面に流出させる開口が形成されている構成とした。

これら本発明に係る画像形成装置においては、吹き出し手段は媒体と接触しない位置に配置されている構成とすることが好ましい。また、吹き出し手段は媒体とこの媒体の搬送方向で略平行に対向する平坦部を有し、この平坦部に吹き出し口が形成されていることが好ましい。また、媒体は搬送ベルトで搬送されることが好ましい。また、媒体に接触した冷却媒体を吹き出し手段の外周に案内するガイド部材を備えているが好ましい。また、媒体に接触した冷却気体を、冷却気体を発生する手段に導く通風路が設けられていることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、冷却気体を吹き出す吹き出し手段は媒体に接触して跳ね返る冷却気体によって冷却される位置に配置されているので、冷却気体によって外側が冷やされ、結露を生じ難くなる。

本発明に係る画像形成装置は、冷却気体を吹き出す吹き出し手段には吹き出し口とともに冷却気体を表面に流出させる開口が形成されているので、冷却気体によって外側が冷やされ、結露を生じ難くなる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同装置の要部模式的正面説明図、図２は同装置の冷却機構部分を説明する模式的平面説明図である。
この画像形成装置は、用紙（媒体）の印字領域幅以上の長さのノズル列（ノズルを並べたもの）を有するフルライン型液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置であり、装置本体の内部に画像形成部１及び用紙を搬送する搬送部２、用紙１０を給紙する給紙部３等を有し、給紙部３から給紙される用紙１０を搬送部２によって搬送しながら画像形成部１によって所要の画像を記録する。

画像形成部１は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド１１」という。）を備え、各記録ヘッド１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ１３に装着している。なお、各記録ヘッド１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための図示しない維持回復機構を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド１１と維持回復機構とを相対的に移動させて、記録ヘッド１１のノズル面に維持回復機構を構成するキャッピング部材などを対向させる。

なお、ここでは、記録ヘッド１１は、用紙搬送方向上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。

搬送部（搬送手段）２は、給紙部３によって装置本体内に給紙された用紙１０を搬送する搬送ローラ２１及びこれに対向する搬送ローラ２２と、用紙１０を画像形成部１の記録ヘッド１１に対向して案内するガイド部材２３と、画像が形成された用紙１０を排紙する排紙ローラ２４及びこれに対向する拍車２５などとを備えている。

給紙部３は、多数枚の用紙１０を収容する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１から１枚ずつ用紙１０を分離して給送する給紙コロ３２と、用紙１０を搬送部２の搬送ローラ２１，２２に向けて案内する搬送ガイド部材３３と、レジストローラ対３４とを備えている。

そして、画像形成部１の用紙搬送方向上流側に、画像形成部１の直前で用紙１０を冷却する冷却手段（冷却装置）４と、これに対向するガイドローラ５を配置している。
冷却装置４は、図２に示すように、冷却気体を発生する手段である冷却ユニット４１と、冷却気体を送風する送風手段であるファン４３を含む熱交換箱４２と、画像形成部１の直前で媒体である用紙１０に向けて冷却気体を吹き出す吹き出し口（穴）４５が形成された吹き出し手段である送風管４４とを備えている。

冷却ユニット４１は、熱交換箱４２の一方の側に設けられ、熱交換箱４２の領域（冷却部）Ｂ付近の空気を冷却する。この冷却ユニット４１としては、例えばピストン型スターリング冷凍機や、一般的にはペルチェ素子による冷却ユニットが適している。ピストン型スターリング冷凍機は、例えば市販の神栄株式会社のＦＰＳＣモジュールなどがある。

熱交換箱４２には、送風管４４側にファン４３が取り付けられており、このファン４３で送風する送風口５１が形成され、また、冷却部Ｂの外周側に空気取り入れ口４６が形成されている。ファン４３を駆動することで、送風口５１から冷却部Ｂの空気（冷却気体）を矢印Ａ方向に送風する。

送風管４４は、片側が閉じられた断面円筒形状の中空パイプであり、冷却気体を搬送される用紙１０側に向けて吹き出し吹き出し穴４５が多数形成されている。そして、この送風管４４は吹き出し口４５から用紙１０に向けて吹き出されて接触して跳ね返る冷却気体によって冷却される位置に配置されている。

このように構成したので、冷却装置４を作動させることによって、冷却ユニット４１により熱交換箱４２の冷却部Ｂの空気が冷却され、ファン４３によって送風管４４に送風され、送風管４４の吹き出し穴４５から冷却空気が吹き出され、画像形成部１の直前で、搬送部３によって搬送される用紙１０の表面に吹き付けられるので、用紙１０の表面が冷却される。そして、表面を冷却された用紙１０は画像形成部１まで搬送され、記録ヘッド１１から吐出される液滴によって所要の画像が形成される。

このとき、記録ヘッド１１から吐出された液滴は冷却された用紙１０の表面に着弾することにより温度が低下する。インクの特性上、温度が低くなると、粘度が高くなり、用紙１０が普通紙であっても、フェザリング、インク同士のブリーディングが少なくなるので、高画質画像を高速で形成することができる。

また、冷却装置４の送風管４４は、用紙１０と非接触で配置されているので、送風管４４の表面に結露しても直ちに用紙１０に水分が転移することはない。そして、このように冷却空気を非接触で用紙１０に向けて吹き出すため、用紙１０に接触した（当たった）冷却空気が跳ね返って送風管４４の表面に接触し、送風管４４の露点を下げるため、送風管４４表面にはほとんど結露が発生しない。

このように、冷却気体を発生する手段と、冷却気体を送風する送風手段と、画像形成部の直前で媒体に向けて冷却気体を吹き出す吹き出し口が形成された吹き出し手段とを備え、吹き出し手段は媒体に接触して跳ね返る冷却気体によって冷却される位置に配置されているので、結露を低減して、高品質画像を高速で形成することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。なお、図３は同実施形態に係る画像形成装置における送風管の断面説明図である。
ここでは、送風管４４には、用紙１０に向けて冷却空気を吹き出すための吹き出し穴４５以外に、送風管４４の表面に冷却空気を少しずつ沁み出すように流出させる開口である結露防止穴４６を形成している。その他の構成は前記第１実施形態と同様である。

これにより、送風管４４の表面は常に冷却空気に接触し、結露の発生が殆どなくなり、用紙１０に結露による水分が付着し、画増品質が劣化することを防止できる。

次に、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置について図４を参照して説明する。なお、図４は同装置の要部模式的正面説明図である。
ここでは、送風管４４には、用紙１０と用紙搬送方向で略平行に対向する平坦部４７を形成し、この平坦部４７に用紙搬送方向に複数列の吹き出し穴４５を形成している。その他の構成は前記第１実施形態と同様である。

これにより、送風管４４から吹き出す冷却空気と用紙１０との接触長さが長くなり（接触領域が多くなり）、効率よく用紙１０の表面を冷却することができる。なお、送風管４４の断面形状を多角形状とすることでも平坦部を形成することができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置について図５を参照して説明する。なお、図５は同装置の要部模式的正面説明図である。
ここでは、搬送部２として、前記ガイドローラ５に相当する駆動ローラ６１と排紙ローラ２４に相当する従動ローラ６２との間に掛け回した無端状の搬送ベルト６３を備え、この搬送ベルト６３によって用紙１０を搬送するベルト搬送機構を備えている。

これにより、送風管４４から吹き出してくる冷却空気により、用紙１０は搬送ベルト６３側に押し付けられ、用紙１０の浮きが少なくなり、画像形成部１の記録ヘッド１１との間の距離（ギャップ）が安定する。その結果、液滴の着弾位置（ドットの位置）精度が向上し、画像品質が向上し、ジャムなども防止される。つまり、ここでは、用紙を冷却しながら、用紙の浮きを抑えて、画像品質を向上することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置について図６を参照して説明する。なお、図６は同装置の要部模式的正面説明図である。
ここでは、送風管４４の外側に、吹き出し穴４５側が開口し、その他の部分では送風管４４の周囲を取り囲むガイド部材としての通風路形成部材５５を配置し、送風管４４とガイド部材５５との間で送風管４４の周囲を囲む通風路５６を形成している。

これにより、送風管４４の吹き出し穴４５から用紙１０に吹き付けられて跳ね返る冷却空気が通風路５６内に入り込み、この冷却空気が送風管４４の表面に接触するので、送風管４４の周囲に冷却空気を効率的に接触させる（導く）ことができる。この結果、送風管４４への結露はまったくなくなり、用紙１０への結露による水分付着を防止できる。この場合、送風管４４には前述した結露防止穴４６を設けることで一層効果が上がる．

次に、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置について図７を参照して説明する。なお、図７は同装置の冷却装置部分の要部模式的正面説明図である。
ここでは、送風管４４及び熱交換箱４２の周囲に、送風管４４の吹き出し穴４５側を除いて取り囲み、通風路５６を形成する通風路形成部材５５を設けている。この通路形成部材５５で形成される通風路５６は送風管４４から吹き出した冷却空気を、熱交換箱４２の外部から空気を取り入れる空気取り入れ口５２まで案内する。

これにより、熱交換箱４２から送り出された冷却空気は、送風管４４の吹き出し穴４５から吹き出されて用紙１０に接触し、用紙１０に当たって跳ね返って通風路５６に入り込み、更に熱交換箱４２の空気取り入れ口５２から取り込まれる、という冷却空気の循環経路が形成され、冷却効率が向上するとともに、冷却部Ｂでの結露による水分量が大幅に低減できる。なお、図示していないが、熱交換箱４２の冷却部Ｂでは外部の空気を冷やすため、露点温度が下がり、結露が発生し、その水分は機外排出等の処理が必要となるため、取り入れられる空気の水分量は少ないほうが良い。

ここで、比較のために搬送部２や給紙部３に冷却装置（手段）を設けた装置について図８を参照して説明する。
この装置では、搬送ベルト６３の裏面側に冷却手段１００を配置し、この冷却手段１００が搬送ベルト６３に接触することで搬送ベルト６３が冷却され、搬送ベルト６３に載置される用紙１０を冷却する。しかし、このように構成すると、冷却温度が低いと、冷却手段１００の表面が結露し、その水滴が搬送ベルト６３に付着し、また、搬送ベルト６３が冷えることによって、搬送ベルト６３表面で結露し、水滴が付着する。これらの水分が給紙されてくる用紙１０に付着して、画像を滲ませたり、用紙にシワを作ったりして、画像品質が大幅に劣化する。

また、給紙カセット（トレイ）３１に冷却手段１００を設けて、予め用紙１０を冷却するようにしている。しかし、このように構成すると、給紙カセット３１で冷やされた用紙１０は搬送される間に外部の空気に接触し、結露が発生し、水滴が用紙１０に付着するようになる。結露しない冷却温度であっても、用紙１０は水分を吸着しやすくなり、用紙１０の紙のこしが弱くなり、搬送ジャムなどを多発するようになる。

これに対して、上述した本発明に係る画像形成装置では、冷却手段（装置）の結露を防止ないし低減しているので、結露による画像品質の劣化を防止ないし低減することができる。

なお、上記実施形態においては、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、記録液以外の液体を用いる画像形成装置にも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の模式的正面説明図である。 同じく冷却装置部分の模式的平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における送風管の断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の要部模式的正面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の要部模式的正面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る画像形成装置の要部模式的正面説明図である。 本発明の第７実施形態に係る画像形成装置の要部模式的正面説明図である。 比較例に係る画像形成装置の模式的正面説明図である。

符号の説明

１…画像形成部
２…搬送部
３…給紙部
４…冷却手段（冷却装置）
５…ガイドローラ
１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ…記録ヘッド（ライン型液体吐出ヘッド）
２１、２２…搬送ローラ
２４…排紙ローラ
４１…冷却ユニット
４２…熱交換箱
４３…ファン
４４…送風管
４５…吹き出し穴（口）
４６…結露防止穴
４７…平坦部
５５…通風路形成部材
５６…通風路
６３…搬送ベルト

Claims (7)

1. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備える画像形成部によって媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   冷却気体を発生する手段と、
   前記冷却気体を送風する送風手段と、
   前記画像形成部の直前で前記媒体に向けて前記冷却気体を吹き出す吹き出し口が形成された吹き出し手段とを備え、
   前記吹き出し手段は前記媒体に接触して跳ね返る前記冷却気体によって冷却される位置に配置されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備える画像形成部によって媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   冷却気体を発生する手段と、
   前記冷却気体を送風する送風手段と、
   前記画像形成部の直前で前記媒体に向けて前記冷却気体を吹き出す吹き出し口が形成された吹き出し手段とを備え、
   前記吹き出し手段には前記吹き出し口とともに前記冷却気体を表面に流出させる開口が形成されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記吹き出し手段は前記媒体と接触しない位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記吹き出し手段は前記媒体とこの媒体の搬送方向で略平行に対向する平坦部を有し、この平坦部に前記吹き出し口が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記媒体は搬送ベルトで搬送されることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記媒体に接触した冷却媒体を前記吹き出し手段の外周に案内するガイド部材を備えていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記媒体に接触した前記冷却気体を、前記冷却気体を発生する手段に導く通風路が設けられていることを特徴とする画像形成装置。

Images