(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
記録媒体上に液体状のインクを吐出して形成された画像面に接触するローラーと、該ローラーに圧接されてニップ部を形成するニップ形成部材とを有し、画像が形成された記録媒体を前記ニップ部に挟持した状態で前記ローラー及び前記ニップ形成部材が回転することにより記録媒体を搬送する記録媒体搬送部材において、
前記ローラーは、ローラー本体と、該ローラー本体の外周面に積層される接着層に多数のセラミック粒子が固着されて成り、前記接着層から前記セラミック粒子が突出する部分が凸部となる凹凸層とを有しており、
前記凸部の前記ローラー本体の外周面からの平均高さAが190μmであり、且つ、前記凹凸層の平均突出量をRtaveとするとき、以下の式(1)を満たすことを特徴とする記録媒体搬送部材。
A/3≦Rtave≦A/2 ・・・(1)
記録媒体上に液体状のインクを吐出して画像を形成する画像形成部と、該画像形成部において画像が形成された記録媒体を搬送する請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の記録媒体搬送部材と、を備えた画像形成装置。
【背景技術】
【0002】
ファクシミリ、複写機、プリンター等の画像形成装置は、紙、布、OHP用シート等のシート(記録媒体)に画像を形成するように構成されているが、画像が形成されたシートは一対の排出ローラー対で挟持され、所定の排出トレイ上に排出される構成が一般的である。
【0003】
このような画像形成装置では、多数枚のシートに連続して画像を形成する場合、シート上に付着したインクが完全に乾燥する前に排出ローラー対によって挟持されると、シート上のインクが排出ローラー対の外周面に付着することがある。そして、次に搬送されてきたシートが排出ローラー対に挟持されたとき、排出ローラー対の外周面に付着したインクがシート上に再転写され、画像面の汚れ(オフセット)が発生するという問題があった。
【0004】
上記の不具合は、シートの搬送に合わせて印字位置に対応した吐出ノズルからインクを吐出することにより画像の記録を行うインクジェット記録装置において、乾燥に時間を要する水系インクを使用した場合に発生し易い。また、顔料インクと染料インクではシートへの浸透性の傾向が異なり、比較的シート上に色材が残存し易い顔料インクを用いた場合にインクの再転写を引き起こしやすい。
【0005】
上記のような不具合を解消するために、例えば特許文献1〜3には、画像が記録されたシート状の記録媒体を画像形成装置の下流側にある排出部に排出する記録媒体排出装置において、記録シートを挟持する駆動側ローラーまたは従動ローラーのいずれかの外周面に、記録シートに対して多数箇所で点接触又は面接触する小面積接触外周層(凹凸層)が形成されている記録媒体排出ローラーが開示されている。
【0006】
また、特許文献1には、耐磨耗粒子を50〜120μm、ローラー外周面に対する粒子分布密度を20%〜80%とすることが記載されており、特許文献2には、凹凸層(合成樹脂摩擦コート層)を40〜60μm、樹脂層を40μm未満とすることが記載されている。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照しながら本発明に係る記録媒体搬送部材について説明する。
図1は、本発明の記録媒体搬送部材を備えた画像形成装置の一例であるインクジェット式プリンター100の内部構成を示す側面断面図である。
【0016】
図1に示すように、プリンター100は、プリンター本体2の内部下方に用紙収容部である給紙カセット3が配置されている。給紙カセット3の内部には、記録媒体の一例である印字前のカットペーパーなどの用紙Pが所定枚数(例えば500枚程度)積載して収容されている。給紙カセット3の用紙搬送方向下流側、すなわち
図1における給紙カセット3の右側の上方には給紙装置4が配置されている。この給紙装置4により、用紙Pは
図1において給紙カセット3の右上方に向け、1枚ずつ分離されて送り出される。給紙カセット3はプリンター本体2の正面側から水平に引き出して用紙Pを補充することが可能である。
【0017】
プリンター本体2の右側面外部には手差し給紙トレイ5が備えられている。手差し給紙トレイ5には給紙カセット3内の用紙Pとは異なるサイズの用紙や、厚紙、OHPシート、封筒、ハガキ、送り状のように屈曲した搬送経路を通過するのが困難な記録媒体、1枚ずつ手で送り込みたい記録媒体などが載置される。手差し給紙トレイ5の用紙搬送方向下流側、すなわち
図1における手差し給紙トレイ5の左側には給紙装置6が配置されている。この給紙装置6により、手差し給紙トレイ5上の用紙は
図1において左方に向け、1枚ずつ分離されて送り出される。
【0018】
また、プリンター100はその内部に第1用紙搬送路7を備えている。第1用紙搬送路7は、給紙カセット3に関して言えばその給紙方向である右上方に位置し、手差し給紙トレイ5に関して言えばその左方に位置する。給紙カセット3から送り出された用紙Pは第1用紙搬送路7によりプリンター本体2の側面に沿って垂直上方に、手差し給紙トレイ5から送り出された用紙は略水平左方に向けて搬送される。
【0019】
用紙搬送方向に対し第1用紙搬送路7の下流端にはレジストローラー対8が備えられている。さらにレジストローラー対8の下流側直近には第1ベルト搬送部20及び記録部30が配置されている。記録部30には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の画像を形成する4つの記録ヘッド(ラインヘッド)が配置されている。給紙カセット3(または手差し給紙トレイ5)から送り出された用紙Pは第1用紙搬送路7を通ってレジストローラー対8に到達する。レジストローラー対8は用紙Pの斜め送りを矯正しつつ記録部30が実行するインク吐出動作とのタイミングを計り、第1ベルト搬送部20に向かって用紙Pを送り出す。なお、第1用紙搬送路7には用紙Pを搬送するための搬送ローラー対13aが適所に設けられている。
【0020】
また、記録部30は、記録ヘッドの乾燥や目詰まりによるインクの吐出不良を防止するために、長期間停止後の印字開始時は全ての記録ヘッドのインク吐出ノズルから、また印字動作の合間にはインク吐出量が規定値以下のインク吐出ノズルから、ノズル内の粘度が高くなったインクを吐出するパージを実行して、次の印字動作に備える。
【0021】
用紙搬送方向に対し第1ベルト搬送部20の下流側(
図1の左側)には第2ベルト搬送部40が配置されている。記録部30にてインク画像が記録された用紙Pは第2ベルト搬送部40へと送られ、第2ベルト搬送部40を通過する間に用紙P表面に吐出されたインクが乾燥される。
【0022】
用紙搬送方向に対し第2ベルト搬送部40の下流側であってプリンター本体2の左側面近傍にはデカーラー部9が備えられている。第2ベルト搬送部40にてインクが乾燥された用紙Pはデカーラー部9へと送られ、用紙幅方向の略全域に亘って配置されるローラーと、用紙搬送方向に並ぶ複数のローラーに掛け回される無端状のベルトとのニップ部に用紙Pが挟持されることで用紙Pのカールが矯正される。
【0023】
用紙搬送方向に対しデカーラー部9の下流側(
図1の上方)には第2用紙搬送路10が備えられている。デカーラー部9を通過した用紙Pは両面記録を行わない場合、第2用紙搬送路10から記録媒体搬送部材の一例である排出ローラー対60を介してプリンター100の左側面外部に設けられた用紙排出トレイ11に排出される。なお、第2用紙搬送路10には、第1用紙搬送路7と同様に、用紙Pを搬送するための搬送ローラー対13bが適所に設けられている。
【0024】
また、第2ベルト搬送部40の下方にはメンテナンスユニット50が配置されている。メンテナンスユニット50は、上述したパージを実行する際に記録部30の下方に移動し、記録部30に設けられた記録ヘッドのインク吐出ノズル(図示せず)から吐出されたインクを拭き取り、拭き取られたインクを回収する。
【0025】
プリンター本体2の上部であって記録部30及び第2ベルト搬送部40の上方には両面記録を行うための反転搬送路12が備えられている。両面記録を行う場合には第一面への記録が終了して第2ベルト搬送部40及びデカーラー部9を通過した用紙Pが第2用紙搬送路10を通って反転搬送路12へと送られる。反転搬送路12へ送られた用紙Pは、続いて第二面の記録のために搬送方向が切り替えられ、プリンター本体2の上部を通過して右側に向かって送られ、第1用紙搬送路7、及びレジストローラー対8を経て第二面を上向きにした状態で再度第1ベルト搬送部20へと送られる。なお、反転搬送路12には、第1用紙搬送路7、第2用紙搬送路10と同様に、用紙Pを搬送するための搬送ローラー対13cが適所に設けられている。
【0026】
図2は、本発明の第1実施形態に係る記録媒体搬送部材の一例である、
図1における排出ローラー対60周辺の部分拡大図であり、
図3は、排出ローラー対60を構成する従動側ローラー60bの側面断面図、
図4は、従動側ローラー60bの外周面に形成された凹凸層61bの断面拡大図である。第1実施形態の排出ローラー対60の詳細な構成について、
図1に加えて
図2〜
図4を用いて説明する。
【0027】
図2に示すように、プリンター本体2の用紙排出口2aには駆動側ローラー60aと従動側ローラー60bとから成る排出ローラー対60が用紙幅方向(
図2の紙面と垂直な方向)に沿って複数対配置されている。駆動側ローラー60aはエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等のゴムローラーであり、プリンター本体2に回転可能に支持されている。従動側ローラー60bは用紙排出口2aの上方のフレーム(図示せず)に支持されており、コイルバネ等の付勢部材(図示せず)によって駆動側ローラー60aに所定の押圧力で圧接されている。
【0028】
従動側ローラー60bは、樹脂製のローラー本体61aと、ローラー本体61aの外周面に形成され、用紙に対して多数箇所で点接触又は面接触する凹凸層61bとを有している。凹凸層61bは、ローラー本体61aの外周面に積層される接着層63と、接着層63に固着される多数の粒子65とで構成される。
【0029】
図4に示すように、ローラー本体61aの表面にはプライマー層67が積層されている。プライマー層67の表面に接着層63と粒子65とがコーティングされて凹凸層61bが形成されている。プライマー層67を積層することで、ローラー本体61aの表面に接着層63と粒子65とを直接コーティングする構成に比べて粒子65の接着性が向上する。プライマー層67にはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等が用いられる。
【0030】
粒子65の種類としては、例えばセラミック(アルミナ、炭化珪素等)やガラスビーズ等が挙げられる。接着層63の材質としては、プライマー層67と同様のアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等が挙げられる。従動側ローラー60bの外周面に固着される粒子65の個数としては、粒子65の粒子径にもよるが、10個/mm
2以上200個/mm
2以下が好ましく、30個/mm
2以上80個/mm
2以下がさらに好ましい。
【0031】
本実施形態の構成によれば、従動側ローラー60bを構成するローラー本体61aの外周面に凹凸層61bを形成することにより、従動側ローラー60bは用紙の画像面に対し点接触又は面接触する。これにより、従動側ローラー60bと用紙との接触面積を極力小さくすることができ、用紙の画像面から従動側ローラー60bへのインク転写防止効果が高くなる。
【0032】
ローラー本体61aに凹凸層61bを形成する方法としては、先ず、ローラー本体61aの表面にプライマー層67を塗布する。プライマー層67を形成した後、粒子65を吹き付け、粒子65の脱落を防止するために接着層63を塗布したり、接着層63と粒子65を混合したものをプライマー層67に吹き付けたりして凹凸層61bを形成する。
【0033】
プライマー層67には粒子65が一部埋もれる可能性もあるが、凹凸層61bの凹凸形状にはあまり影響がない。そのため、プライマー層67の厚みは特に規制しなくても良い。一方、接着層63は、塗布量によって粒子65が埋もれる可能性があるため、塗布量(層厚)を規制する必要がある。そのため、接着層63の層厚B(μm)が重要となる。
【0034】
凹凸層61bから粒子65が脱落しないためには、粒子65の平均粒子径A(≒凹凸層61bの凸部の平均層厚)の1/2以上が接着層63(及びプライマー層67)に埋没している必要がある。一方、粒子65の平均粒子径Aの2/3を超える高さまで接着層63(及びプライマー層67)に埋没している場合は、凹凸層61bの凸部の突出量が不十分となり、所望するインク転写防止効果が失われる。
【0035】
従って、凹凸層61bの平均突出量をRtaveとすると、Rtaveと粒子65の平均粒子径Aとが以下の式(1)を満たすように接着層63の層厚を設定する必要がある。
A/3≦Rtave≦A/2 ・・・(1)
【0036】
また、実用上十分なインク転写防止効果を得るためには、粒子65の平均粒子径Aは70μm以上200μm以下であることが好ましく、150μmよりも大きく200μm以下であることがより好ましい。
【0037】
従動側ローラー60bの表面形状(凹凸層61bの形状)を確認する方法としては、表面粗さ測定器(例えば、Veeco社製、WYKO VISION32等)を用いる方法が挙げられる。
【0038】
図5は、本発明の第2実施形態に係る記録媒体搬送部材の一例である、排出ローラー対60の従動側ローラー60bに形成された凹凸層61bの断面拡大図である。本実施形態においては、従動側ローラー60bを構成するローラー本体61aの外周面に形成された凹凸層61bの表面に、接着層63よりも撥水性が高い離型層70コーティングされている。排出ローラー対60の他の部分の構成については、
図2〜
図4に示した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0039】
一般に、固体表面上に液体が接している状況で、液体の縁の表面に引いた接線と固体表面との成す角度を接触角といい、接触角が90°以下の状態を「濡れる」という。即ち、接触角が大きいほど撥水性は高くなる。また、撥水性が高くなるほど液体の付着量は少なくなるため、未使用の従動側ローラー60bと、所定枚数の記録媒体を搬送した後の従動側ローラー60bの重量を測定して重量変化(インク付着量)を算出し、算出されたインク付着量から撥水性を評価することもできる。
【0040】
本実施形態の構成によれば、従動側ローラー60bの凹凸層61bの表面に離型層70が積層されているため、仮に従動側ローラー60bの外周面にインクが付着したとしても、一旦付着したインクが乾燥して剥がれ易くなる。従って、凹凸層61bの凹部にインクが堆積して凹凸が浅くなり難いため、用紙の画像面に対する凹凸層61bの接触面積の増大を抑制し、従動側ローラー60bへのインク転写防止効果を長期間に亘って維持することができる。
【0041】
離型層70にはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)等のフッ素系樹脂が用いられる。凹凸層61bの表面に離型層70をコーティングする方法としては、ラテックス系フッ素接着剤を凹凸層61bの表面に塗布した後、高温焼成する方法や、バインダーにフッ素系樹脂を混合したものを凹凸層61bの表面に塗布する方法が挙げられる。
【0042】
接着層63及び離型層70は、塗布量によって粒子65が埋もれる可能性があるため、塗布量(層厚)を規制する必要がある。そのため、本実施形態では、接着層63の層厚B(μm)と離型層70の層厚C(μm)の合計B+C(μm)が重要となる。即ち、凹凸層61bの平均突出量Rtaveと、粒子65の平均粒子径Aとが前記式(1)を満たすように接着層63及び離型層70の層厚を設定する必要がある。
【0043】
上述したように、接着層63及びプライマー層67と離型層70は、同じ樹脂層であっても形成する目的が異なる。つまり、接着層63、プライマー層67は粒子65の接着性能を高めるための機能を主とする材料であるのに対し、離型層70は従動側ローラー60b表面の離型性を高めるための機能を主とする材料である。これらの機能は両立させることが難しく、どちらかの機能を犠牲にせざるを得ない。一般に、離型層70を形成するフッ素系樹脂の方が、プライマー層67、接着層63を形成するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂に比べて高価であることが多いため、塗布量(層厚)を規制すべき接着層63の層厚B、離型層70の層厚Cの関係はB>Cであることが望ましい。
【0044】
その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、本発明の記録媒体搬送部材の一例として、用紙を用紙排出トレイ11に排出する排出ローラー対60について説明したが、第2用紙搬送路10、反転搬送路12(いずれも
図1参照)に配置される搬送ローラー対13b、13c等、記録部30の下流側において用紙を搬送する搬送ローラー対にも同様の構成を用いることで、搬送ローラー対へのインク転写、及び後続の用紙の画像面へのインク再転写を効果的に防止可能となる。
【0045】
また、上記実施形態では、駆動側ローラー60aと従動側ローラー60bの2つのローラーを圧接させてニップ部を形成したローラー対状の記録媒体搬送部材において、従動側ローラー60bに凹凸層61bを形成した例について説明したが、用紙の画像形成面が駆動側ローラー60aに接触する場合は、駆動側ローラー60aに凹凸層61bを形成すれば良い。
【0046】
また、本発明はローラー対状の記録媒体搬送部材に限らず、例えば
図1のデカーラー部9に示すような、ローラーと、複数のローラーに掛け回された無端状のベルトとを圧接させてニップ部を形成したベルト・ローラー式の記録媒体搬送部材において、ローラーの外周面に凹凸層61bを形成しても良い。
【0047】
また、上記実施形態においては、フルカラー画像を得るためにイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色のインクを用いたラインヘッド型のインクジェットプリンター100について説明を行ったが、別の色相の着色インクを備えたインクジェット記録装置や、色数が異なるインクジェット記録装置、或いは、記録ヘッドが記録媒体上を走査しながら記録を行うシリアル型のインクジェット記録装置にも利用することができる。
【0048】
また、本発明の記録媒体搬送部材は、インクジェット式の記録装置に限らず、記録媒体上に液体状のインクを吐出して画像を形成する画像形成部を備えた他の画像形成装置にも利用することができる。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。
【実施例】
【0049】
排出ローラー対60の従動側ローラー60bを構成するローラー本体61aの外周面に凹凸層61bを形成し、印字後の用紙を搬送する場合の、凹凸層61bの表面状態と従動側ローラー60bへのインク付着との関係について調査した。
図1に示したインクジェット記録式のプリンター100に、
図2に示したような、駆動側ローラー60aと、ローラー外周面に凹凸層61bを形成した従動側ローラー60bとから成る排出ローラー対60を装着し、排出ローラー60の凹凸層61bを構成する粒子65の種類、粒径、及び離型層70の有無を変化させて印字を行った場合の従動側ローラー60b表面のインク付着量について評価した。
【0050】
試験方法は、アルミニウム製のローラー本体61aの外周面にアクリル系樹脂を塗布してプライマー層67を形成した後、プライマー層67上に粒子65として平均粒子径100μm、200μmのガラスビーズ、若しくは平均粒子径120μm、190μmのセラミック粒子、及び厚さ約100μmのアクリル系樹脂製の接着層63から成る凹凸層61bを形成した4種類のローラーを作成した。さらに、各ローラーについて凹凸層61b上にPFAをコーティングして厚さ10〜20μmの離型層70を形成したものと、離型層70を形成しなかったものを作製し、計8種類の従動側ローラー60bを作製し、予め各従動側ローラー60bの重量を測定した。これらの従動側ローラー60bと、EPDM製の駆動側ローラー60aとを組み合わせて排出ローラー対60とし、記録部30(
図1参照)の直後に排出ローラー対60を配置して試験機とした。なお、排出ローラー対60の接触圧(ニップ幅1mm当たりの線圧)を25gf/mmとした。
【0051】
評価方法としては、常温、常湿環境下、記録部9においてイエロー、マゼンタの2色の単色ベタ画像(印字率100%)にシアンのハーフトーン画像(印字率60%)を重ねた印字率100%、インク量率260%のベタ画像を用紙(インクジェット適正のある普通紙)に連続印字し、排出ローラー対60を通過させた。所定枚数印字後に従動側ローラー60bを取り外し、重量を測定した。測定された従動側ローラー60bの重量と予め測定された初期重量との差分をインク付着量として算出した。結果を
図6に示す。また、平均粒子径190μmのセラミック粒子を用いて凹凸層61bを形成し、それに離型層70を積層した従動側ローラー60bと、離型層70を積層しなかった従動側ローラー60bの10枚印字後の表面拡大写真を
図7及び
図8に示す。
【0052】
図6において、平均粒子径100μm、200μmのガラスビーズを用いて凹凸層61bを形成した場合をそれぞれ○、□で示し、それぞれに離型層70を積層した場合を●、■で示す。また、平均粒子径120μm、190μmのセラミック粒子を用いて凹凸層61bを形成した場合をそれぞれ△、◇で示し、それぞれに離型層70を積層した場合を▲、◆で示す。
【0053】
図6から明らかなように、ローラー本体61aの外周面にセラミック粒子で凹凸層61bが形成された従動側ローラー60bでは、ガラスビーズで凹凸層61bが形成された従動側ローラー60bに比べてインク付着量が少なかった。また、同じ材質の粒子で凹凸層61bが形成された従動側ローラー60b同士を比較すると、平均粒子径が大きいほどインク付着量が少なかった。また、ガラスビーズはセラミック粒子に比べてインク付着量に対する平均粒子径の影響が大きかった。
【0054】
さらに、
図6及び
図7、
図8から明らかなように、凹凸層61bに離型層70を積層した場合としなかった場合とを比較すると、離型層70を積層した従動側ローラー60b(
図7)では、離型層70を積層しなかった従動側ローラー60b(
図8)に比べてインク付着量が少なかった。また、ガラスビーズはセラミック粒子に比べてインク付着量に対する離型層70の影響が大きかった。このようにガラスビーズの方がセラミック粒子に比べて平均粒子径や離型層70の有無の影響を受け難い理由としては、セラミック粒子は元々表面にインクが付着し難い性質を有するためであると考えられる。
【0055】
以上のことから、凹凸層61bを形成する粒子65としてセラミック粒子を用いた方がガラスビーズを用いた場合に比べてインク付着量が減少することが確認された。また、平均粒子径190〜200μmの粒子を用いた場合、平均粒子径100〜120μmの粒子に比べてインク付着量が減少することが確認された。さらに、凹凸層61bに離型層70を積層することでインク付着量がより一層低減されることが確認された。