改質装置及び後処理装置及び画像形成装置
【課題】画像形成装置において画像形成が施されること等により形成されたシート状の被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う改質装置であって、被加工物の厚みの変化に対応して表面改質を行うことが可能な改質装置、この改質装置を備えた画像形成装置、画像形成装置の後処理装置を提供する。
【解決手段】シート状の被加工物Ｓを所定の方向に搬送する搬送手段１１と、被加工物Ｓの被加工面と接触配置され被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラ５１と、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるためのカウンタ電極５２とを有し、プラズマにより被加工面の改質を行う改質装置１００であって、被加工物Ｓとして複数の厚みを有するものを処理可能であり、搬送手段１１によりそれぞれ厚みが異なる複数種の被加工物Ｓが搬送された場合に、被加工物Ｓを介して放電電極ローラ５１とカウンタ電極５２とを接触させるべく、放電電極ローラ５１とカウンタ電極５２とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段５５を有する。
【解決手段】シート状の被加工物Ｓを所定の方向に搬送する搬送手段１１と、被加工物Ｓの被加工面と接触配置され被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラ５１と、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるためのカウンタ電極５２とを有し、プラズマにより被加工面の改質を行う改質装置１００であって、被加工物Ｓとして複数の厚みを有するものを処理可能であり、搬送手段１１によりそれぞれ厚みが異なる複数種の被加工物Ｓが搬送された場合に、被加工物Ｓを介して放電電極ローラ５１とカウンタ電極５２とを接触させるべく、放電電極ローラ５１とカウンタ電極５２とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段５５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成が施されること等によって形成されたシート状被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う改質装置、この改質装置を備えた画像形成装置、画像形成装置の後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂フィルム等の被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う技術が種々提案（たとえば、「特許文献１」ないし「特許文献５」参照）されており、本願出願人も特願２００８−１３２４４６において、インクジェット印刷前の記録用メディアの表面をプラズマにより改質する技術を提案している。また、インク画像定着のためにプラズマを用いる技術も種々提案されている（たとえば、「特許文献６」ないし「特許文献８」参照）。
【０００３】
プラズマを用いるこれらのような技術において、被加工物を移動させながらプラズマを接触させる構成が知られており（たとえば、「特許文献３」ないし「特許文献８」参照）、このような構成ではプラズマの接触の均一性を向上することが可能である。均一性をさらに向上するためには、プラズマを発生させる電極を被加工物の移動方向に複数配置すると共に、電極をローラ状として被加工物の移動方向に沿って回転するように構成することが望ましい。これにより、プラズマを発生させることに起因する電極の表面部位における劣化が電極の周面において分散されると共に、特に電極が被加工物に接触配置されている場合、被加工物に付着している汚れが電極に転移しても電極の周面に汚れが分散されることから、電極によるプラズマの発生性能が経時的に維持されるという利点もある。
【０００４】
上述した被加工物を移動させながらプラズマを接触させる構成の一例を図９に示す。同図において被加工物としてのシートは、電極と搬送ベルトとの間を図の矢印方向に搬送される。電極には高圧電源が接続されており、搬送ベルトはその基体がポリイミド等からなる絶縁体を使用し、搬送ベルトの下方にはガラス板、カウンタ電極、絶縁体が順に配設されている。この構成において高圧電源から電極に高電圧が印加されることによりカウンタ電極との間での放電（大気圧プラズマ放電、誘電体バリア放電）が生じ、沿面放電によるプラズマが形成される。この沿面放電によるプラズマはシートの被加工面に対する接触面積が大きいため、被加工面改質時におけるムラの発生が抑制されて改質の均一性が高い精度で確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９７８６３号公報
【特許文献２】特開平１０−７８６８２号公報
【特許文献３】特許第３８７０６０５号公報
【特許文献４】特開２００１−６４４２１号公報
【特許文献５】特開２００８−１２９１９号公報
【特許文献６】特開２００７−１０６１０５号公報
【特許文献７】特開２００８−２９６５２６号公報
【特許文献８】特開２００８−２９７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複写機等により画像形成がなされた画像形成物に対し、その表面を保護したり艶出しや艶消し等の視覚的効果を与えて付加価値を高めたりするためにニス等のコート材を後処理で塗布する場合がある。この場合には、画像形成物をたとえばニスコータと呼ばれるニス塗布装置に投入してその表面にコート材を塗布することとなるが、画像形成物の画像形成面には撥水性を有する部分が多々存在しており、結果的にニスを弾いてしまい一面均一にコート材を塗布することができなかった。この原因は、画像形成に用いられるトナー粒子に含有されたワックスや複写機の定着装置に用いられるシリコンオイル等の影響によるものと考えられる。
【０００７】
上述の問題点を解決すべく本発明者等は数々の実験を行った結果、上述したプラズマを用いた表面改質により、空気中の成分や画像形成物自体に含まれている成分等によって形成された種々の親水性官能基等の基が被加工面に形成されて表面エネルギが高くなり、撥水性を有する部分が親水化されてコート材の塗布が可能となることを見出した。
【０００８】
この表面改質は、上述した沿面放電によるプラズマ処理によって好適に達成され、良好な沿面放電が行われないとプラズマが画像形成面に均一に付与されずに放電ムラが発生し、画像形成面に撥水性を有する部分が残存してコート材が均一に塗布されず、良好な画像形成物を得ることができないことが判明した。放電を行う電極と被加工物としての画像形成物との距離が接触（数ミクロンないし数十ミクロンオーダでの非接触を含む）していないと沿面放電が十分に発生せず、放電が不安定となって放電密度が疎となり改質ムラが発生するのである。従来の改質装置では電極と被加工物との距離が一定であり、設定距離よりも厚い厚みを有する被加工物では電極を通過できずに処理を行うことができず、設定距離よりも薄い厚みを有する被加工物では沿面放電が十分に発生せずに良好な画像形成物を得ることができなかった。
【０００９】
本発明は上述した問題点を解決し、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において画像形成が施されること等により形成されたシート状の被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う、被加工物の移動方向に沿って回転するローラ状の電極を備えた改質装置であって、被加工物の厚みの変化に対応して表面改質を行うことが可能な改質装置、この改質装置を備えた画像形成装置、画像形成装置の後処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、シート状の被加工物を所定の方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段により前記所定の方向に搬送されている前記被加工物の被加工面と接触配置され前記被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラと、前記放電電極ローラとの間で前記プラズマを発生させるためのカウンタ電極とを有し、前記プラズマにより前記被加工面の改質を行う改質装置であって、前記被加工物として複数の厚みを有するものを処理可能であり、前記搬送手段によりそれぞれ厚みが異なる複数種の前記被加工物が搬送された場合に、前記被加工物を介して前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とを接触させるべく、前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の改質装置において、さらに前記放電電極ローラを複数有し、前記各放電電極ローラに対応して前記付勢力付与手段を複数有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の改質装置において、さらに前記カウンタ電極が可動式であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の改質装置において、さらに前記プラズマによって改質された前記被加工面に、改質によって可能となった加工を施す加工手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成装置に着脱可能であり、前記画像形成装置において画像形成済みの前記被加工物の後処理を行う後処理装置であって、前記改質装置において前記画像形成済みの前記被加工物の被加工面を改質することを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の改質装置を有する画像形成装置であって、画像形成済みの前記被加工物の被加工面を同改質装置において改質することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被加工物として様々な種類の厚みを有するものが搬送される場合であっても、付勢力付与手段の付勢力により放電電極ローラがカウンタ電極に接触する方向に付勢されていることにより放電電極ローラと被加工物との接触が良好に行われるので、良好な沿面放電によるプラズマが形成されて被加工物の被加工面が均一に表面改質処理され、その後にコート材等を被覆しても良好な画像形成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を適用した改質装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を採用した改質装置に備えられる各放電電極ローラから沿面放電によるプラズマが被加工物に接触し改質を行っている様子を示した概略拡大正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を採用した改質装置において改質が行われる被加工物を出力する装置の一例である画像形成装置の概略正面図である。
【図４】図３に示した画像形成装置から出力された被加工物を図１に示した改質装置で改質するときの様子を示した概略正面図である。
【図５】図３に示した画像形成装置と同様の構成の画像形成装置及びこの画像形成装置に装着された本発明の一実施形態を採用した改質装置を備えた後処理装置の概略正面図である。
【図６】本発明の一実施形態を採用した改質装置を備えた画像形成装置の構成を示す概略正面図である。
【図７】加工手段を備えた改質装置の一部を拡大した概略正面図である。
【図８】本発明の一実施形態の変形例を示す改質装置の部分概略正面図である。
【図９】本発明の改質処理に用いられる沿面放電により出力されるプラズマを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明を適用したスタンドアロン型の改質装置の概略図である。改質装置１００は、一般にコピーや印刷等に用いられる普通紙やコート紙の他、ＯＨＰシートを含む樹脂フィルム、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等の何れをもシート状、換言すると枚葉状の被加工物Ｓとし、その表面である被加工面の改質を行うことが可能である。
【００１９】
改質装置１００において改質を行う被加工面はその少なくとも一部が撥水性であって、この撥水性の被加工面を改質により親水化することを改質装置１００の改質は主目的としている。また改質装置１００は、改質された被加工物Ｓが改質によって可能となった加工、たとえばニスの塗工を施されることに供されるようにするために改質を行う。
【００２０】
改質装置１００は、上述した改質を行う改質部１０、改質部１０を収容した本体９９、本体９９内に備えられ本体９９内の空気を本体９９外に排出する排気手段としての排気装置である排気部２０、本体９９外から改質部１０に向けて被加工物Ｓを供給する給送手段としての給送装置である給送部３０、本体９９外に設けられ改質部１０において改質された被加工物Ｓを積載する積載手段としての積載装置である積載部４０、給送部３０から被加工物Ｓを改質部１０に供給して改質を開始するための指示等を行う図示しない操作パネル等を有している。
【００２１】
改質部１０は、給送部３０から給送されてきた被加工物Ｓを改質しつつ積載部４０に向けて搬送する搬送手段１１、搬送手段１１によって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に改質を施す改質手段５０等を有している。
【００２２】
搬送手段１１は、給送部３０から給送されてきた被加工物Ｓを改質しつつ積載部４０に向けて搬送すべく同図において反時計回り方向に回転する被加工物搬送部材としての無端ベルトである搬送ベルト１２、搬送ベルト１２が巻き掛けられた駆動部材である駆動ローラ１３、駆動ローラ１３と共に搬送ベルト１２を張架する張架ローラ１４、１５、駆動ローラ１３を回転駆動する駆動源としてのモータ１６を備えた駆動手段１７等を有している。
【００２３】
搬送ベルト１２は、図１における紙面方向である幅方向において改質装置１００で改質を行う最大サイズ（本形態ではＡ４横サイズ）の被加工物Ｓの幅よりも大きな幅を有しており、たとえばポリイミド等の絶縁体で構成されている。表面層は実質的に絶縁性の抵抗値を有している。
【００２４】
駆動ローラ１３は、駆動手段１７によって回転駆動されることにより搬送ベルト１２を同図において反時計回り方向に回転駆動する。モータ１６は回転速度可変であり、これに応じて搬送ベルト１２の回転速度も可変に構成されている。搬送ベルト１２は、最大時において線速５００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で回転する。張架ローラ１４、１５は、駆動ローラ１３によって回転駆動される搬送ベルト１２に従動回転する。
【００２５】
張架ローラ１４は、搬送ベルト１２に被加工物Ｓの搬送に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラとしての機能を有しており、搬送ベルト１２が撓むことを防止して搬送ベルト１２を滑らかに移動させ改質ムラを抑制していると共に搬送ベルト１２の移動による偏向を抑制しているが、張架ローラ１５等の搬送ベルト１２を巻き掛けた他のローラをテンションローラとしてもよい。ただしテンションローラは必須ではない。
【００２６】
搬送ベルト１２は、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分においてほぼ水平方向を向いており、この部分の上面上において被加工物Ｓを搬送する。搬送ベルト１２を巻き掛けた駆動ローラ１３及び張架ローラ１４、１５は接地されており、これによって絶縁体であるベルトの静電気帯電を抑制することができる。
【００２７】
改質手段５０は、搬送ベルト１２によって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に対向すべく、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２に対向して配置されており、被加工面に接触して被加工面の改質を行うためのプラズマを被加工面に向けて形成するためのローラ状の放電電極である放電電極ローラ５１と、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるための対向電極としてのカウンタ電極５２を備えた対向電極部５３とを有している。
【００２８】
さらに改質手段５０は、放電電極ローラ５１を回転自在に支持する支持部材５４、放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２及び対向電極部５３に向けて付勢する付勢力付与手段としての押圧ばね５５、プラズマを形成するための電圧を放電電極ローラ５１に印加する高圧電源５６を有している。
【００２９】
放電電極ローラ５１はそれぞれ同一形状の金属ローラであり、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２の移動方向に沿って複数設けられている。各放電電極ローラ５１は搬送ベルト１２の幅方向に延在しており、それぞれの回転中心軸が搬送ベルト１２の移動面と平行な同一直線上に位置するように配設されている。各放電電極ローラ５１は、搬送ベルト１２の幅とほぼ同じ長さを有しており、図示の例では金属部分が露出しているが誘電体あるいは絶縁体で被覆するように構成してもよい。
【００３０】
対向電極部５３は、図２に示すようにカウンタ電極５２の他、カウンタ電極５２の上面を覆うと共に搬送ベルト１２の下面を支持するように配設されカウンタ電極５２の絶縁層として機能するガラス板５７、カウンタ電極５２及びガラス板５７を下方から支持する絶縁体５８を有している。アルミニウム製の平板により構成されたカウンタ電極５２はアースされており、搬送ベルト１２の移動方向及びこれに垂直な方向において複数の放電電極ローラ５１が配設されている領域を含むように配設されている。
【００３１】
支持部材５４は、各放電電極ローラ５１に備えられ放電電極ローラ５１の回転中心をなす軸部を回転自在に支持した図示しない導電性の軸受と、各軸受を上下方向すなわち搬送ベルト１２、対向電極部５３と接離する方向に摺動自在に支持する同方向に延在した図示しない長孔を備えた導電性の図示しない軸受支持部材とを有している。軸受と軸受支持部材との間には導電性グリスが塗布され、軸受が長孔により軸受支持部材に対して摺動しても、軸受支持部材と放電電極ローラ５１とが軸受けを介して導通が良好に保たれるように構成されている。
【００３２】
押圧ばね５５は、軸受を介して放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２、対向電極部５３に向けて付勢し、放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に当接させる。これにより各放電電極ローラ５１は、搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面の移動に連れ回りする。この連れ回りにより、各放電電極ローラ５１は放電による偏磨耗が低減される。
【００３３】
高圧電源５６は、交流電源からのパルスをトランスで昇圧して高圧パルスの出力を行うものであり、軸受支持部材に電気的に接続され、軸受支持部材、各軸受を介して各放電電極ローラ５１に５００Ｗ出力相当のパルス状の高電圧を印加する。なお、各押圧ばね５５も軸受支持部材、各軸受、各放電電極ローラ５１と同電位に保たれる。
【００３４】
上述した構成の改質手段５０においては、高圧電源５６によって各放電電極ローラ５１に高電圧が印加されることによりカウンタ電極５２との間で放電が生じ、カウンタ電極５２に向けてプラズマが形成される。この放電は、大気圧プラズマ放電、誘電体バリア放電といわれるものである。放電が行われてプラズマが形成されるにあたり、搬送ベルト１２の導電性の基体も対向電極、換言するとカウンタ電極として機能する。この点、搬送ベルト１２も対向電極部５３を構成しているといえる。
【００３５】
搬送ベルト１２を金属と絶縁物の２層構造とした場合はカウンタ電極として機能することにより、図２に示すように放電電極ローラ５１から搬送ベルト１２、あるいはこれによって搬送されている被加工物Ｓに向けて沿面放電によるプラズマが形成される。搬送ベルト１２がカウンタ電極として機能することは、沿面放電を良好に発生させるという利点、放電電極と対向電極との距離が近づくためエネルギの損失が減少し、放電及びプラズマが生じ易くなるという利点がある。これらの利点、特に前者の利点は、後述するように、対向電極がローラ状をなす場合（図８参照）に特に顕著である。上述した沿面放電を生じさせるには、対向電極側が誘電体あるいは絶縁体によって被覆されていることを必要とする。さらに被加工物Ｓが導電性物質を含む場合には、局所的な放電集中を回避するために放電電極ローラ５１を絶縁体で被覆してもよい。
【００３６】
放電電極ローラ５１が搬送ベルト１２の移動方向に沿って複数配置されていること、及び各放電電極ローラ５１が搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に連れ回りすることで沿面放電やプラズマを形成する部位が変化することも被加工面の改質の均一性を向上している。なお、放電電極ローラ５１の数は、本形態で示した４個に限られず、被加工面の改質の均一性を担保しつつエネルギの損失が抑制されるように適宜設定される。また、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２の移動方向における長さは、同方向における被加工物Ｓの長さにかかわらず、放電電極ローラ５１からの沿面放電やプラズマによる改質作用が働く領域の同方向における長さ以上であればよい。
【００３７】
高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への印加電圧は、上述の沿面放電によるプラズマを生じさせるに十分な大きさとされている。また、印加電圧によって生じるプラズマにより被加工面に与えられるエネルギの密度は、被加工物Ｓが搬送ベルト１２によって搬送されその被加工面が全ての放電電極ローラ５１との対向領域、すなわち沿面放電によるプラズマの影響を受ける範囲を通過したときに被加工面の改質が完了する大きさであって、かつ改質に必要な大きさよりも過大となることのない大きさとされている。
【００３８】
被加工物Ｓは、改質手段５０を経る際に上述した放電及びプラズマにより、空気中の成分や被加工物Ｓ自体に含まれている成分によって形成された種々の親水性官能基等の基が被加工面に形成されて表面エネルギが高くなり、たとえば被加工面に撥水性を有する部分を含んでいる場合に、この部分が親水化されることによって被加工面の改質が行われる。
【００３９】
高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への電圧印加から放電開始あるいはプラズマの形成までの応答性は数ｍｓｅｃと極めて高いことから、各放電電極ローラ５１と搬送ベルト１２との間に被加工物Ｓが存在せず搬送ベルト１２が露出した状態となる場合には、搬送ベルト１２が露出した範囲に沿面放電あるいはプラズマが作用することがないように、適切なタイミングで高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への電圧印加を停止するように構成してもよい。これにより消費エネルギの抑制、搬送ベルト１２の劣化抑制という利点がある。この場合、各放電電極ローラ５１に対して個別に電圧の印加及び停止を行い得るように構成することが望ましい。
【００４０】
上述の構成により、被加工物Ｓとして様々な種類の厚みを有するものが搬送される場合であっても、押圧ばね５５の付勢力により放電電極ローラ５１がカウンタ電極５２に接触する方向に付勢されていることにより放電電極ローラ５１と被加工物Ｓとの接触が良好に行われるので、良好な沿面放電によるプラズマが形成されて被加工物Ｓの被加工面が均一に表面改質処理され、その後にコート材等を被覆しても良好な画像形成物を得ることができる。
【００４１】
排気部２０は、本体９９内の空気を本体９９外に排出し換気を行うことで、沿面放電によるプラズマによって生じたオゾン等の気体生成物や熱を排出する。排気部２０は、このような排気を行うための空気流を形成する空気流形成手段としてのファン２１を備えた空気流形成部２２と、ファン２１によって形成された本体９９内の空気流により本体９９内の空気が空気流形成部２２に至るまでに、空気中のオゾン等の本体９９外にそのまま排気すると環境に与え得る成分を除去するための浄化部２３とを有している。
【００４２】
浄化部２３は、空気の流路に沿って、ＭｇＯ２触媒を用いた第１のフィルタとしての複数のオゾンフィルタ２４と、活性炭繊維触媒を用いた第２のフィルタとしての複数のオゾンフィルタ２５とを有している。浄化部２３は、本体９９内で発生する気体生成物に応じて、オゾン以外の成分を除去する他のフィルタ等を備えていてもよい。
【００４３】
給送部３０は、本体９９外に配設され複数枚の被加工物Ｓを積載したトレイ３１と、トレイ３１上に積載された被加工物Ｓを改質部１０に向けて１枚ずつ送り出す図示しない給送手段と、本体９９内に配設され給送手段によって送り出された被加工物Ｓの先端位置を揃えるように自重で搬送ベルト１２に当接し搬送ベルト１２に従動回転する先端揃えローラ３２とを有している。
【００４４】
積載部４０は、本体９９外に配設され改質部１０において改質された被加工物Ｓを多数枚積載可能な積載トレイ４１を有している。積載トレイ４１に積載された被加工物Ｓは、改質によって可能となった加工に供される。たとえば改質前に被加工面が撥水性である場合には、ニスの塗工を施してもニスがはじかれて光沢ムラが生じてしまうが、改質を行い撥水性の部分が親水化されるとニスが被加工面の全体になじみ、光沢ムラが防止ないし抑制され質感が向上すると共に耐久性も向上する。
【００４５】
このように、改質装置１００によって被加工物Ｓの改質を行うことにより、被加工物Ｓの加工が良好に行われることとなり、被加工物Ｓの市場における価値が向上する。改質装置１００は、被加工物Ｓを搬送しつつ改質することで、多量の被加工物Ｓを一括して改質可能に構成されている。
【００４６】
上記実施形態では、改質装置１００により改質を行う被加工物Ｓを特に限定していないが、被加工物Ｓとして、たとえば画像形成装置によって画像形成が行われた出力物を用いることが可能である。
【００４７】
画像形成装置には種々あるが、乾式トナー等を用いて画像形成を行う、たとえば複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置においては、この画像形成装置による画像形成を行う過程で普通紙等の記録媒体が撥水性を発揮することとなる加工が行われる。すなわち、トナーが固体パラフィン等のワックスを含むワックス含有トナーである場合には、このトナーによって形成されたトナー像を記録媒体に定着させるときにトナー中のワックス成分がトナー像表面に滲出し、トナー像部分が撥水性を発揮する出力物が形成される。また、トナーがワックス含有トナーでない場合であっても、画像形成装置が記録媒体に画像を定着させる定着装置を有している場合においては、定着装置側に記録媒体や画像が付着することを防止ないし緩和するため、記録媒体や画像にシリコンオイル等の撥水性の離型剤が塗布される場合には、記録媒体表面が撥水性を発揮する出力物が形成される。その他、画像形成装置の出力物でなくともそれ自体が樹脂製である場合等は、製造により出力物となった時点で撥水性を有する場合がある。
【００４８】
このような出力物は、表面の少なくとも一部が撥水性を発揮するため、親水性を要する加工を施す場合には、表面を改質して親水性をもたせる必要がある。すなわち出力物が改質装置１００による改質の対象である被加工面を有する被加工物Ｓとなる。被加工面を有する被加工物Ｓを出力物とする装置の一例として、図３に示す画像形成装置を説明する。
【００４９】
同図に示す画像形成装置２００は、カラーレーザ複写機とプリンタとの複合機であるが、他のタイプの複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等、他の画像形成装置であってもよい。画像形成装置２００は、この画像形成装置２００で読み取った原稿の画像データ、または後述する通信部１９２により外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行う。画像形成装置２００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシート、カード、ハガキ等の厚紙や封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行い、画像形成後の記録媒体を表面改質が必要な被加工物Ｓとなり得る出力物とすることが可能である。
【００５０】
画像形成装置２００は、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての潜像担持体である円筒状の感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫを平行配設したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式を採用している。
【００５１】
感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫは、画像形成装置２００の本体１９９の図示しないフレームに回転自在に支持され、像担持体である転写媒体としての転写ベルト１１１の移動方向であるＡ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、イエロ、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している。
【００５２】
各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫはそれぞれ、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の画像を形成するための作像ステーションである画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫに備えられている。感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫは、本体１９９の内部の中央部よりもやや上方に配設された無端のベルトである中間転写体としての転写ベルト１１１の外周面側すなわち作像面側に位置している。
【００５３】
転写ベルト１１１は、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体であり転写媒体である転写紙に一括転写されるようになっている。転写紙の図示は省略している。
【００５４】
転写ベルト１１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１１を挟んで各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに対向する位置に配設された１次転写ローラ１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００５５】
画像形成装置２００は、本体１９９内に、４つの画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫと、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１１を備えた中間転写ユニットとしての転写ベルトユニット１１０と、転写ベルト１１１に対向して配設され転写ベルト１１１に当接し、転写ベルト１１１への当接位置において転写ベルト１１１と同方向に回転し無端移動する転写部材としての紙搬送ベルトである２次転写ベルト１０５を備え、転写ベルト１１１上のトナー像を転写紙に転写すると共に搬送する２次転写装置としての２次転写ユニット１７６と、画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫの上方に対向して配設された潜像形成手段としての露光装置たる光書込みユニットである光走査装置１０８とを有している。
【００５６】
画像形成装置２００はまた、本体１９９内に、感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫと転写ベルト１１１との間に向けて搬送される転写紙を多数枚積載可能な給紙カセットとしての給紙機構であるシート給送装置１６１と、シート給送装置１６１から搬送されてきた転写紙を、画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト１１１と２次転写ベルト１０５との間に向けて繰り出すレジストローラ１０４とを有している。
【００５７】
画像形成装置２００はまた、本体１９９内に、トナー像を転写された転写紙に同トナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置１０６と、定着済みの転写紙を本体１９９の外部に排出する排紙ローラ対としての排紙ローラ１０７と、排出ローラ１０７により本体１９９の外部に排出された転写紙を積載する排紙トレイ１１７とを有している。
【００５８】
本体１９９の上方には、原稿の画像を読み取るスキャナーである読取装置１１４、読取装置１１４の上方に配設され読取装置１１４に原稿を給送する自動原稿給送装置（いわゆるＡＤＦ）１１５が配設されている。本体１９９内の最下方には、本体１９９内の空気を本体１９９外に排出する排気手段としての排気装置である排気部１２０が配設されており、光走査装置１０８の左方には種々の検知手段による検知結果等に基づき画像形成装置２００の動作全般を制御するＣＰＵ、メモリ等を含む制御手段１９１、外部から画像形成を行うための画像情報を受信する通信部１９２が配設されている。
【００５９】
シート給送装置１６１は、転写紙を複数枚重ねた転写紙束の状態で収容するものであり、本体１９９の下部において多段で配設されている。シート給送装置１６１は、所定のタイミングで転写紙をレジストローラ１０４に向けて給送するように構成されており、シート給送装置１６１から送り出された転写紙は給紙経路を経てレジストローラ１０４に至り、レジストローラ１０４のローラ間に挟まれる。
【００６０】
定着装置１０６は、ベルトユニット１６２、ベルトユニット１６２に圧接された加圧ローラ１６３等を有している。ベルトユニット１６２は、無端状の定着ベルト１６４と、定着ベルト１６４を張架しながら無端移動させる定着ローラ１６５と、定着ローラ１６５とともに定着ベルト１６４を巻き掛け内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ１６６とを有している。
【００６１】
定着装置１０６は、トナー像を担持した転写紙をベルトユニット１６２と加圧ローラ１６３との圧接部である定着部に挟み込む態様で通すことで、熱と圧力との作用により担持したトナー像を転写紙の表面に定着する。定着装置１０６は、シリコンオイル等の離型剤を用いないオイルレス定着方式を採用している。
【００６２】
排気部１２０は、本体１９９内の空気を本体１９９外に排出し換気を行うことで、画像形成によって生じた、オゾン等の気体生成物や熱を排出するものである。排気部１２０は、このような排気を行うための空気流を形成する空気流形成手段としてのファン１２１を備えた空気流形成部１２２と、ファン１２１によって形成された本体１９９内の空気流により本体１９９内の空気が空気流形成部１２２に至るまでにかかる空気中のオゾンなど、本体１９９外にそのまま排気すると環境に与え得る成分を除去する浄化部１２３とを有している。
【００６３】
通信部１９２は、画像形成を行うための画像情報を画像形成装置１００に入力するＰＣ、電話回線、インターネット等に接続可能な他、画像形成装置１００に着脱可能な種々の後処理装置が画像形成装置１００に装着された場合には、その後処理装置との間で種々の情報を授受する。
【００６４】
画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム７０Ｙを備えた画像形成ユニット１６０Ｙの構成を代表して説明する。なお、他の画像形成ユニットの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像形成ユニット１６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像形成ユニットの構成に付すかこれを省略し、詳細な説明についても適宜省略することとする。
【００６５】
感光体ドラム７０Ｙを備えた画像形成ユニット１６０Ｙは、感光体ドラム７０Ｙの周囲に、図中反時計方向であるその移動方向に沿って、１次転写ローラ１１２Ｙと、クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置であるクリーニング装置１７０Ｙと、図示しない除電手段としての除電ランプを備えた除電装置と、帯電手段としての帯電装置１９０Ｙと、現像手段としての現像ユニットである現像器たる現像装置１８０Ｙとを有している。
【００６６】
光走査装置１０８は、感光体ドラム７０Ｙに帯電装置１９０Ｙが対向した帯電領域と現像装置１８０Ｙが対向した現像領域との間の領域に、画像情報に応じて変換した光情報に基づいて光変調及び偏向されたレーザ光Ｌを走査しながら照射し、帯電装置１９０Ｙにより帯電された後の感光体ドラム７０Ｙの表面の被走査面をスポット照射によって露光し、現像装置１８０Ｙによってイエロトナー像として可視像化される、画像情報に応じた静電潜像を書き込む。
【００６７】
現像装置１８０Ｙは、感光体ドラム７０Ｙに近接対向して配設された現像ローラ１８１Ｙと、現像ローラ１８１Ｙ上の現像剤を一定の高さに規制する図示しないドクターブレードと、現像剤を攪拌すると共に現像ローラ１８１Ｙに現像剤を供給するための図示しない搬送スクリュと、乾式でワックス含有のトナーであるイエロトナーを収容した図示しないトナーボトルと、これらを収容した図示しない現像ケースと、直流成分の現像バイアスを現像ローラに印加する図示しないバイアス印加手段等とを有している。
【００６８】
現像ケース内の現像剤は、磁性キャリアと、イエロトナーとを含む二成分現像剤であって、この現像剤には、トナーボトルからイエロトナーが補給、供給され、搬送スクリュによって、供給されたイエロトナーと現像剤とが攪拌搬送されながら攪拌混合され、摩擦帯電されて現像ローラ１８１Ｙに供給され担持される。
【００６９】
以上のような構成の画像形成装置２００の動作等について説明する。
感光体ドラム７０Ｙは、回転に伴い、帯電装置１９０Ｙにより表面を一様にマイナス帯電される。光走査装置１０８からのレーザ光Ｌの露光走査によりイエロ色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像は現像装置１８０Ｙにより現像剤中のイエロ色のトナーにより現像され、現像により得られたイエロ色のトナー像を１次転写ローラ１１２ＹによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１１に１次転写され、転写後に残留した残留トナーをクリーニング装置１７０Ｙにより除去される。次いで、除電装置により残留電荷が除去されて帯電装置１９０Ｙによる次の除電、帯電に供される。
【００７０】
他の感光体ドラム７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２ＢＫにより、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１１上の同じ位置に順次１次転写される。転写ベルト１１１上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト１１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ベルト１０５との対向位置である２次転写ニップまで移動して転写紙に密着し、２次転写バイアスやニップ圧の作用によって転写紙に２次転写され、転写紙上にフルカラー画像が形成される。
【００７１】
転写ベルト１１１と２次転写ベルト１０５との間に搬送されてきた転写紙は、シート給送装置１６１から繰り出されてフィードされ、レジストローラ１０４によって転写ベルト１１１上のトナー像の先端部が２次転写ベルト１０５に対向するタイミングで送り出されたものである。
【００７２】
転写紙は、すべての色のトナー像を一括して転写されて担持すると、２次転写ユニット１７６によって、具体的には２次転写ベルト１０５の回転によって搬送されて定着装置１０６に進入し、加圧ローラ１６３とベルトユニット１６２との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により担持したトナー像を定着され、転写紙上にフルカラー画像が定着される。
【００７３】
この定着の際、トナー像を構成しているトナー粒子中に含有されているワックスがトナー像表面に染み出し、トナー像表面を離型性を有する撥水性の膜でコーティングし、トナー像が定着ベルト１６４に付着することを防止ないし抑制する。定着装置１０６を通過した定着済みの転写紙は、排紙ローラ１０７を経て排紙トレイ１１７上にスタックされる。
【００７４】
このようにして排紙トレイ１１７上にスタックされた、画像形成装置２００によって画像形成を行われた転写紙は、画像形成装置２００の出力物となる。この出力物は、主にトナー像が形成されている領域において表面が撥水性を有する。この出力物に親水性を要する加工を良好に行うためには、加工に先立ってこの出力物表面を被加工面としてその撥水性の部分を親水化する改質を行う必要がある。
【００７５】
なお定着装置１０６が、定着ベルト１６４にシリコンオイル等の撥水性を有する離型剤を塗布するオイル塗布タイプである場合にも、定着ベルト１６４に塗布された離型剤が転写紙に転移することから出力物の表面は撥水性を有することとなり、離型性を含む同表面を被改質面として親水化する改質を行う必要がある。
【００７６】
そこで、上述したスタンドアロン型の改質装置１００を用いて出力物の表面の改質を行うには、出力物をトナー像の表面を含むその表面を被加工面として有する被加工物Ｓとし、図４に示すように、排紙トレイ１１７上にスタックされた出力物を被加工物Ｓとして給送部３０にセットし、操作パネルを操作して給送部３０から改質部１０への被加工物Ｓの給送を開始することとなる。
【００７７】
図５に示すように改質装置は、スタンドアロン型でなく画像形成装置２００において画像形成済みの出力物を被加工物としこの被加工物の後処理を行う、画像形成装置２００に着脱可能な後処理装置１９５に備えられているものであってもよい。この後処理装置１９５に備えられた改質装置は、上述の改質装置１００と比べて先端揃えローラ３２を除く給送部３０を省略されている一方で、通信部１９２との間で通信を行う通信部９２を備えており、操作パネルも省略可能である。画像形成装置２００は、上述の構成に比して排紙トレイ１１７を省略されている。
【００７８】
後処理装置１９５は、画像形成装置２００に装着されると通信部９２が通信部１９２との間で通信可能となる。後処理装置１９５は、画像形成装置２００において画像形成装置が開始されると、その旨が通信部１９２から通信部９２に入力され、改質部１０及び排気部２０が動作を開始し、また排紙ローラ１０７によって画像形成装置２００から排出された出力物が被加工物として先端揃えローラ３２と搬送ベルト１２との間に進入して改質部１０において改質が行われる。
【００７９】
このとき、画像形成装置２００における画像形成速度が通信部１９２から通信部９２に入力され、搬送ベルト１２の回転速度が画像形成速度と合致するようにモータ１６の回転速度が調整される。これにより後処理装置１９５において被加工物のジャムが生じることなく、かつ速やかに被加工物の改質が行われる。その他の動作はすでに述べたとおりである。
【００８０】
図６に示すように、改質装置１００は画像形成装置２００自体に備えられていてもよい。この場合、同図に示しているように定着装置１０６に改質部１０を組み込み、定着ベルト１６４を搬送ベルト１２と共用し、また排気部１２０を排気部２０と共用し、シート給送装置１６１を給送部３０と共用し、排紙トレイ１１７を積載部４０と共用する。このように、画像形成装置２００が改質装置１００を備え、画像形成済みの出力物を改質装置１００における被加工物としその被加工面の改質を改質装置１００で行うようにすれば、部品の共用を行うことで部品点数が削減され、低コスト化及び小型化において利点がある。
【００８１】
これら各種の改質装置１００は、被加工物を改質することで改質された被加工面に、その改質によって可能となった加工を施す加工手段を有していてもよい。改質装置１００は、撥水性を有する被加工面を親水性に改質する機能を有するため、この加工手段としては、撥水性の面には塗工性が低く親水性の面には塗工性が高いニスを塗工するニスコータが挙げられる。改質装置１００がこの加工手段としてのニスコータを有する例として、図７に、図１または図６に示した改質装置１００が加工手段としての加工装置であるニスコータ６０を有する構成例を示す。
【００８２】
ニスコータ６０は、液状のニスを貯容した貯容部６１、貯容部６１に一部が浸漬された第１のローラ６２、第１のローラ６２に当接し第１のローラ６２からニスを塗布される第２のローラ６３、第２のローラ６３に当接し第２のローラ６３からニスを塗布されると共に、第２のローラ６３から塗布されたニスを搬送ベルト１２によって搬送されている被加工物に塗布する第３のローラ６４、被加工物に塗布されたニスを乾かすための乾燥手段としてのファン６５、紫外線硬化型のＵＶニスであれば紫外線照射光源等を有している。第３のローラ６４は搬送ベルト１２あるいはこれによって搬送されている被加工物に連れ回りし、第２のローラ６３は第３のローラに連れ回りし、第１のローラ６２は第２のローラ６３に連れ回りする。なお、ニスの塗布方法はローラによる塗工とは限られず、インクジェット方式等のバリアブルにパターンニング可能な塗工手段を用いてもよい。
【００８３】
このような構成の改質装置１００によれば、改質と共に改質によって可能となった加工を施す一連の処理が連続して行われる。また、ファン６５でニスを乾かすことで、積載トレイ４１上に積載された被加工物にニスの裏移りが生じることが防止ないし抑制されると共に、ニスによる被加工面のつやが早期に現れる。
【００８４】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８５】
たとえば図８に示すように、対向電極部５３は、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるための対向電極としてのカウンタ電極として、平板状でなくローラ状のカウンタ電極ローラ５２を有していてもよい。カウンタ電極ローラ５２は各放電電極ローラ５１と対を成すように複数備えられている。カウンタ電極ローラ５２はアルミニウム等の導電性であり、表面を誘電体あるいは絶縁体で被覆されていて、搬送ベルト１２に連れ回りする。従って、平板状のカウンタ電極５２と異なり搬送ベルト１２の摺接が生じないため、搬送ベルト１２の負担が軽く、搬送ベルト１２が経時的に良好な状態を維持される。この場合の搬送ベルト１２は、耐腐食性の良好なステンレス等を基材として耐オゾン性の良好なシリコンゴムを被覆してもよく、さらに少なくともローラ１３，１５はアースに接続されている。
【００８６】
また、図８に示すカウンタ電極ローラ５２を採用した構成において、各カウンタ電極ローラ５２の回転軸を支持部材５４と同様の部材によってそれぞれ上下動自在に支持し、各カウンタ電極ローラ５２の支軸を押圧ばね５５と同様の付勢力付与手段によって上方に向けて支持する構成を採用してもよい。これにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合には各放電電極ローラ５１の回転軸は上下動する必要はなく、押圧ばね５５も不要となる。
【００８７】
本発明を適用した改質装置を有する画像形成装置あるいは本発明を適用した改質装置の被加工物となる出力物を形成する画像形成装置は、図３に示して説明したようないわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置であってもよい。また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも本発明を適用可能である。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写してもよい。ただし、ワックス含有トナーを用いる画像形成装置においては、カラー画像を得る等のためにトナー像を重ね合わせた方が撥水性は高くなるため、改質を行うことによる効用は高い。
【００８８】
本発明を適用した改質装置を有する後処理装置は、改質され出力される被加工物の揃え機能を有していてもよい。ステープル機能は、上述のような加工手段を有し加工手段による加工を経た被加工物をステープルするように備えられていることが好ましい。
【００８９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１１ 搬送手段
５１ 放電電極ローラ
５２ カウンタ電極
１００ 改質装置
１９５ 後処理装置
２００ 画像形成装置
Ｓ 被加工物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成が施されること等によって形成されたシート状被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う改質装置、この改質装置を備えた画像形成装置、画像形成装置の後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂フィルム等の被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う技術が種々提案（たとえば、「特許文献１」ないし「特許文献５」参照）されており、本願出願人も特願２００８−１３２４４６において、インクジェット印刷前の記録用メディアの表面をプラズマにより改質する技術を提案している。また、インク画像定着のためにプラズマを用いる技術も種々提案されている（たとえば、「特許文献６」ないし「特許文献８」参照）。
【０００３】
プラズマを用いるこれらのような技術において、被加工物を移動させながらプラズマを接触させる構成が知られており（たとえば、「特許文献３」ないし「特許文献８」参照）、このような構成ではプラズマの接触の均一性を向上することが可能である。均一性をさらに向上するためには、プラズマを発生させる電極を被加工物の移動方向に複数配置すると共に、電極をローラ状として被加工物の移動方向に沿って回転するように構成することが望ましい。これにより、プラズマを発生させることに起因する電極の表面部位における劣化が電極の周面において分散されると共に、特に電極が被加工物に接触配置されている場合、被加工物に付着している汚れが電極に転移しても電極の周面に汚れが分散されることから、電極によるプラズマの発生性能が経時的に維持されるという利点もある。
【０００４】
上述した被加工物を移動させながらプラズマを接触させる構成の一例を図９に示す。同図において被加工物としてのシートは、電極と搬送ベルトとの間を図の矢印方向に搬送される。電極には高圧電源が接続されており、搬送ベルトはその基体がポリイミド等からなる絶縁体を使用し、搬送ベルトの下方にはガラス板、カウンタ電極、絶縁体が順に配設されている。この構成において高圧電源から電極に高電圧が印加されることによりカウンタ電極との間での放電（大気圧プラズマ放電、誘電体バリア放電）が生じ、沿面放電によるプラズマが形成される。この沿面放電によるプラズマはシートの被加工面に対する接触面積が大きいため、被加工面改質時におけるムラの発生が抑制されて改質の均一性が高い精度で確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９７８６３号公報
【特許文献２】特開平１０−７８６８２号公報
【特許文献３】特許第３８７０６０５号公報
【特許文献４】特開２００１−６４４２１号公報
【特許文献５】特開２００８−１２９１９号公報
【特許文献６】特開２００７−１０６１０５号公報
【特許文献７】特開２００８−２９６５２６号公報
【特許文献８】特開２００８−２９７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複写機等により画像形成がなされた画像形成物に対し、その表面を保護したり艶出しや艶消し等の視覚的効果を与えて付加価値を高めたりするためにニス等のコート材を後処理で塗布する場合がある。この場合には、画像形成物をたとえばニスコータと呼ばれるニス塗布装置に投入してその表面にコート材を塗布することとなるが、画像形成物の画像形成面には撥水性を有する部分が多々存在しており、結果的にニスを弾いてしまい一面均一にコート材を塗布することができなかった。この原因は、画像形成に用いられるトナー粒子に含有されたワックスや複写機の定着装置に用いられるシリコンオイル等の影響によるものと考えられる。
【０００７】
上述の問題点を解決すべく本発明者等は数々の実験を行った結果、上述したプラズマを用いた表面改質により、空気中の成分や画像形成物自体に含まれている成分等によって形成された種々の親水性官能基等の基が被加工面に形成されて表面エネルギが高くなり、撥水性を有する部分が親水化されてコート材の塗布が可能となることを見出した。
【０００８】
この表面改質は、上述した沿面放電によるプラズマ処理によって好適に達成され、良好な沿面放電が行われないとプラズマが画像形成面に均一に付与されずに放電ムラが発生し、画像形成面に撥水性を有する部分が残存してコート材が均一に塗布されず、良好な画像形成物を得ることができないことが判明した。放電を行う電極と被加工物としての画像形成物との距離が接触（数ミクロンないし数十ミクロンオーダでの非接触を含む）していないと沿面放電が十分に発生せず、放電が不安定となって放電密度が疎となり改質ムラが発生するのである。従来の改質装置では電極と被加工物との距離が一定であり、設定距離よりも厚い厚みを有する被加工物では電極を通過できずに処理を行うことができず、設定距離よりも薄い厚みを有する被加工物では沿面放電が十分に発生せずに良好な画像形成物を得ることができなかった。
【０００９】
本発明は上述した問題点を解決し、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において画像形成が施されること等により形成されたシート状の被加工物の被加工面にプラズマを接触させて同面の改質を行う、被加工物の移動方向に沿って回転するローラ状の電極を備えた改質装置であって、被加工物の厚みの変化に対応して表面改質を行うことが可能な改質装置、この改質装置を備えた画像形成装置、画像形成装置の後処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、シート状の被加工物を所定の方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段により前記所定の方向に搬送されている前記被加工物の被加工面と接触配置され前記被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラと、前記放電電極ローラとの間で前記プラズマを発生させるためのカウンタ電極とを有し、前記プラズマにより前記被加工面の改質を行う改質装置であって、前記被加工物として複数の厚みを有するものを処理可能であり、前記搬送手段によりそれぞれ厚みが異なる複数種の前記被加工物が搬送された場合に、前記被加工物を介して前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とを接触させるべく、前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の改質装置において、さらに前記放電電極ローラを複数有し、前記各放電電極ローラに対応して前記付勢力付与手段を複数有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の改質装置において、さらに前記カウンタ電極が可動式であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の改質装置において、さらに前記プラズマによって改質された前記被加工面に、改質によって可能となった加工を施す加工手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成装置に着脱可能であり、前記画像形成装置において画像形成済みの前記被加工物の後処理を行う後処理装置であって、前記改質装置において前記画像形成済みの前記被加工物の被加工面を改質することを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の改質装置を有する画像形成装置であって、画像形成済みの前記被加工物の被加工面を同改質装置において改質することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被加工物として様々な種類の厚みを有するものが搬送される場合であっても、付勢力付与手段の付勢力により放電電極ローラがカウンタ電極に接触する方向に付勢されていることにより放電電極ローラと被加工物との接触が良好に行われるので、良好な沿面放電によるプラズマが形成されて被加工物の被加工面が均一に表面改質処理され、その後にコート材等を被覆しても良好な画像形成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を適用した改質装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を採用した改質装置に備えられる各放電電極ローラから沿面放電によるプラズマが被加工物に接触し改質を行っている様子を示した概略拡大正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を採用した改質装置において改質が行われる被加工物を出力する装置の一例である画像形成装置の概略正面図である。
【図４】図３に示した画像形成装置から出力された被加工物を図１に示した改質装置で改質するときの様子を示した概略正面図である。
【図５】図３に示した画像形成装置と同様の構成の画像形成装置及びこの画像形成装置に装着された本発明の一実施形態を採用した改質装置を備えた後処理装置の概略正面図である。
【図６】本発明の一実施形態を採用した改質装置を備えた画像形成装置の構成を示す概略正面図である。
【図７】加工手段を備えた改質装置の一部を拡大した概略正面図である。
【図８】本発明の一実施形態の変形例を示す改質装置の部分概略正面図である。
【図９】本発明の改質処理に用いられる沿面放電により出力されるプラズマを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明を適用したスタンドアロン型の改質装置の概略図である。改質装置１００は、一般にコピーや印刷等に用いられる普通紙やコート紙の他、ＯＨＰシートを含む樹脂フィルム、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等の何れをもシート状、換言すると枚葉状の被加工物Ｓとし、その表面である被加工面の改質を行うことが可能である。
【００１９】
改質装置１００において改質を行う被加工面はその少なくとも一部が撥水性であって、この撥水性の被加工面を改質により親水化することを改質装置１００の改質は主目的としている。また改質装置１００は、改質された被加工物Ｓが改質によって可能となった加工、たとえばニスの塗工を施されることに供されるようにするために改質を行う。
【００２０】
改質装置１００は、上述した改質を行う改質部１０、改質部１０を収容した本体９９、本体９９内に備えられ本体９９内の空気を本体９９外に排出する排気手段としての排気装置である排気部２０、本体９９外から改質部１０に向けて被加工物Ｓを供給する給送手段としての給送装置である給送部３０、本体９９外に設けられ改質部１０において改質された被加工物Ｓを積載する積載手段としての積載装置である積載部４０、給送部３０から被加工物Ｓを改質部１０に供給して改質を開始するための指示等を行う図示しない操作パネル等を有している。
【００２１】
改質部１０は、給送部３０から給送されてきた被加工物Ｓを改質しつつ積載部４０に向けて搬送する搬送手段１１、搬送手段１１によって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に改質を施す改質手段５０等を有している。
【００２２】
搬送手段１１は、給送部３０から給送されてきた被加工物Ｓを改質しつつ積載部４０に向けて搬送すべく同図において反時計回り方向に回転する被加工物搬送部材としての無端ベルトである搬送ベルト１２、搬送ベルト１２が巻き掛けられた駆動部材である駆動ローラ１３、駆動ローラ１３と共に搬送ベルト１２を張架する張架ローラ１４、１５、駆動ローラ１３を回転駆動する駆動源としてのモータ１６を備えた駆動手段１７等を有している。
【００２３】
搬送ベルト１２は、図１における紙面方向である幅方向において改質装置１００で改質を行う最大サイズ（本形態ではＡ４横サイズ）の被加工物Ｓの幅よりも大きな幅を有しており、たとえばポリイミド等の絶縁体で構成されている。表面層は実質的に絶縁性の抵抗値を有している。
【００２４】
駆動ローラ１３は、駆動手段１７によって回転駆動されることにより搬送ベルト１２を同図において反時計回り方向に回転駆動する。モータ１６は回転速度可変であり、これに応じて搬送ベルト１２の回転速度も可変に構成されている。搬送ベルト１２は、最大時において線速５００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で回転する。張架ローラ１４、１５は、駆動ローラ１３によって回転駆動される搬送ベルト１２に従動回転する。
【００２５】
張架ローラ１４は、搬送ベルト１２に被加工物Ｓの搬送に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラとしての機能を有しており、搬送ベルト１２が撓むことを防止して搬送ベルト１２を滑らかに移動させ改質ムラを抑制していると共に搬送ベルト１２の移動による偏向を抑制しているが、張架ローラ１５等の搬送ベルト１２を巻き掛けた他のローラをテンションローラとしてもよい。ただしテンションローラは必須ではない。
【００２６】
搬送ベルト１２は、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分においてほぼ水平方向を向いており、この部分の上面上において被加工物Ｓを搬送する。搬送ベルト１２を巻き掛けた駆動ローラ１３及び張架ローラ１４、１５は接地されており、これによって絶縁体であるベルトの静電気帯電を抑制することができる。
【００２７】
改質手段５０は、搬送ベルト１２によって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に対向すべく、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２に対向して配置されており、被加工面に接触して被加工面の改質を行うためのプラズマを被加工面に向けて形成するためのローラ状の放電電極である放電電極ローラ５１と、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるための対向電極としてのカウンタ電極５２を備えた対向電極部５３とを有している。
【００２８】
さらに改質手段５０は、放電電極ローラ５１を回転自在に支持する支持部材５４、放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２及び対向電極部５３に向けて付勢する付勢力付与手段としての押圧ばね５５、プラズマを形成するための電圧を放電電極ローラ５１に印加する高圧電源５６を有している。
【００２９】
放電電極ローラ５１はそれぞれ同一形状の金属ローラであり、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２の移動方向に沿って複数設けられている。各放電電極ローラ５１は搬送ベルト１２の幅方向に延在しており、それぞれの回転中心軸が搬送ベルト１２の移動面と平行な同一直線上に位置するように配設されている。各放電電極ローラ５１は、搬送ベルト１２の幅とほぼ同じ長さを有しており、図示の例では金属部分が露出しているが誘電体あるいは絶縁体で被覆するように構成してもよい。
【００３０】
対向電極部５３は、図２に示すようにカウンタ電極５２の他、カウンタ電極５２の上面を覆うと共に搬送ベルト１２の下面を支持するように配設されカウンタ電極５２の絶縁層として機能するガラス板５７、カウンタ電極５２及びガラス板５７を下方から支持する絶縁体５８を有している。アルミニウム製の平板により構成されたカウンタ電極５２はアースされており、搬送ベルト１２の移動方向及びこれに垂直な方向において複数の放電電極ローラ５１が配設されている領域を含むように配設されている。
【００３１】
支持部材５４は、各放電電極ローラ５１に備えられ放電電極ローラ５１の回転中心をなす軸部を回転自在に支持した図示しない導電性の軸受と、各軸受を上下方向すなわち搬送ベルト１２、対向電極部５３と接離する方向に摺動自在に支持する同方向に延在した図示しない長孔を備えた導電性の図示しない軸受支持部材とを有している。軸受と軸受支持部材との間には導電性グリスが塗布され、軸受が長孔により軸受支持部材に対して摺動しても、軸受支持部材と放電電極ローラ５１とが軸受けを介して導通が良好に保たれるように構成されている。
【００３２】
押圧ばね５５は、軸受を介して放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２、対向電極部５３に向けて付勢し、放電電極ローラ５１を搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に当接させる。これにより各放電電極ローラ５１は、搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面の移動に連れ回りする。この連れ回りにより、各放電電極ローラ５１は放電による偏磨耗が低減される。
【００３３】
高圧電源５６は、交流電源からのパルスをトランスで昇圧して高圧パルスの出力を行うものであり、軸受支持部材に電気的に接続され、軸受支持部材、各軸受を介して各放電電極ローラ５１に５００Ｗ出力相当のパルス状の高電圧を印加する。なお、各押圧ばね５５も軸受支持部材、各軸受、各放電電極ローラ５１と同電位に保たれる。
【００３４】
上述した構成の改質手段５０においては、高圧電源５６によって各放電電極ローラ５１に高電圧が印加されることによりカウンタ電極５２との間で放電が生じ、カウンタ電極５２に向けてプラズマが形成される。この放電は、大気圧プラズマ放電、誘電体バリア放電といわれるものである。放電が行われてプラズマが形成されるにあたり、搬送ベルト１２の導電性の基体も対向電極、換言するとカウンタ電極として機能する。この点、搬送ベルト１２も対向電極部５３を構成しているといえる。
【００３５】
搬送ベルト１２を金属と絶縁物の２層構造とした場合はカウンタ電極として機能することにより、図２に示すように放電電極ローラ５１から搬送ベルト１２、あるいはこれによって搬送されている被加工物Ｓに向けて沿面放電によるプラズマが形成される。搬送ベルト１２がカウンタ電極として機能することは、沿面放電を良好に発生させるという利点、放電電極と対向電極との距離が近づくためエネルギの損失が減少し、放電及びプラズマが生じ易くなるという利点がある。これらの利点、特に前者の利点は、後述するように、対向電極がローラ状をなす場合（図８参照）に特に顕著である。上述した沿面放電を生じさせるには、対向電極側が誘電体あるいは絶縁体によって被覆されていることを必要とする。さらに被加工物Ｓが導電性物質を含む場合には、局所的な放電集中を回避するために放電電極ローラ５１を絶縁体で被覆してもよい。
【００３６】
放電電極ローラ５１が搬送ベルト１２の移動方向に沿って複数配置されていること、及び各放電電極ローラ５１が搬送ベルト１２またはこれによって搬送されている被加工物Ｓの被加工面に連れ回りすることで沿面放電やプラズマを形成する部位が変化することも被加工面の改質の均一性を向上している。なお、放電電極ローラ５１の数は、本形態で示した４個に限られず、被加工面の改質の均一性を担保しつつエネルギの損失が抑制されるように適宜設定される。また、張架ローラ１５と駆動ローラ１３との間で張架されている部分における搬送ベルト１２の移動方向における長さは、同方向における被加工物Ｓの長さにかかわらず、放電電極ローラ５１からの沿面放電やプラズマによる改質作用が働く領域の同方向における長さ以上であればよい。
【００３７】
高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への印加電圧は、上述の沿面放電によるプラズマを生じさせるに十分な大きさとされている。また、印加電圧によって生じるプラズマにより被加工面に与えられるエネルギの密度は、被加工物Ｓが搬送ベルト１２によって搬送されその被加工面が全ての放電電極ローラ５１との対向領域、すなわち沿面放電によるプラズマの影響を受ける範囲を通過したときに被加工面の改質が完了する大きさであって、かつ改質に必要な大きさよりも過大となることのない大きさとされている。
【００３８】
被加工物Ｓは、改質手段５０を経る際に上述した放電及びプラズマにより、空気中の成分や被加工物Ｓ自体に含まれている成分によって形成された種々の親水性官能基等の基が被加工面に形成されて表面エネルギが高くなり、たとえば被加工面に撥水性を有する部分を含んでいる場合に、この部分が親水化されることによって被加工面の改質が行われる。
【００３９】
高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への電圧印加から放電開始あるいはプラズマの形成までの応答性は数ｍｓｅｃと極めて高いことから、各放電電極ローラ５１と搬送ベルト１２との間に被加工物Ｓが存在せず搬送ベルト１２が露出した状態となる場合には、搬送ベルト１２が露出した範囲に沿面放電あるいはプラズマが作用することがないように、適切なタイミングで高圧電源５６による各放電電極ローラ５１への電圧印加を停止するように構成してもよい。これにより消費エネルギの抑制、搬送ベルト１２の劣化抑制という利点がある。この場合、各放電電極ローラ５１に対して個別に電圧の印加及び停止を行い得るように構成することが望ましい。
【００４０】
上述の構成により、被加工物Ｓとして様々な種類の厚みを有するものが搬送される場合であっても、押圧ばね５５の付勢力により放電電極ローラ５１がカウンタ電極５２に接触する方向に付勢されていることにより放電電極ローラ５１と被加工物Ｓとの接触が良好に行われるので、良好な沿面放電によるプラズマが形成されて被加工物Ｓの被加工面が均一に表面改質処理され、その後にコート材等を被覆しても良好な画像形成物を得ることができる。
【００４１】
排気部２０は、本体９９内の空気を本体９９外に排出し換気を行うことで、沿面放電によるプラズマによって生じたオゾン等の気体生成物や熱を排出する。排気部２０は、このような排気を行うための空気流を形成する空気流形成手段としてのファン２１を備えた空気流形成部２２と、ファン２１によって形成された本体９９内の空気流により本体９９内の空気が空気流形成部２２に至るまでに、空気中のオゾン等の本体９９外にそのまま排気すると環境に与え得る成分を除去するための浄化部２３とを有している。
【００４２】
浄化部２３は、空気の流路に沿って、ＭｇＯ２触媒を用いた第１のフィルタとしての複数のオゾンフィルタ２４と、活性炭繊維触媒を用いた第２のフィルタとしての複数のオゾンフィルタ２５とを有している。浄化部２３は、本体９９内で発生する気体生成物に応じて、オゾン以外の成分を除去する他のフィルタ等を備えていてもよい。
【００４３】
給送部３０は、本体９９外に配設され複数枚の被加工物Ｓを積載したトレイ３１と、トレイ３１上に積載された被加工物Ｓを改質部１０に向けて１枚ずつ送り出す図示しない給送手段と、本体９９内に配設され給送手段によって送り出された被加工物Ｓの先端位置を揃えるように自重で搬送ベルト１２に当接し搬送ベルト１２に従動回転する先端揃えローラ３２とを有している。
【００４４】
積載部４０は、本体９９外に配設され改質部１０において改質された被加工物Ｓを多数枚積載可能な積載トレイ４１を有している。積載トレイ４１に積載された被加工物Ｓは、改質によって可能となった加工に供される。たとえば改質前に被加工面が撥水性である場合には、ニスの塗工を施してもニスがはじかれて光沢ムラが生じてしまうが、改質を行い撥水性の部分が親水化されるとニスが被加工面の全体になじみ、光沢ムラが防止ないし抑制され質感が向上すると共に耐久性も向上する。
【００４５】
このように、改質装置１００によって被加工物Ｓの改質を行うことにより、被加工物Ｓの加工が良好に行われることとなり、被加工物Ｓの市場における価値が向上する。改質装置１００は、被加工物Ｓを搬送しつつ改質することで、多量の被加工物Ｓを一括して改質可能に構成されている。
【００４６】
上記実施形態では、改質装置１００により改質を行う被加工物Ｓを特に限定していないが、被加工物Ｓとして、たとえば画像形成装置によって画像形成が行われた出力物を用いることが可能である。
【００４７】
画像形成装置には種々あるが、乾式トナー等を用いて画像形成を行う、たとえば複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置においては、この画像形成装置による画像形成を行う過程で普通紙等の記録媒体が撥水性を発揮することとなる加工が行われる。すなわち、トナーが固体パラフィン等のワックスを含むワックス含有トナーである場合には、このトナーによって形成されたトナー像を記録媒体に定着させるときにトナー中のワックス成分がトナー像表面に滲出し、トナー像部分が撥水性を発揮する出力物が形成される。また、トナーがワックス含有トナーでない場合であっても、画像形成装置が記録媒体に画像を定着させる定着装置を有している場合においては、定着装置側に記録媒体や画像が付着することを防止ないし緩和するため、記録媒体や画像にシリコンオイル等の撥水性の離型剤が塗布される場合には、記録媒体表面が撥水性を発揮する出力物が形成される。その他、画像形成装置の出力物でなくともそれ自体が樹脂製である場合等は、製造により出力物となった時点で撥水性を有する場合がある。
【００４８】
このような出力物は、表面の少なくとも一部が撥水性を発揮するため、親水性を要する加工を施す場合には、表面を改質して親水性をもたせる必要がある。すなわち出力物が改質装置１００による改質の対象である被加工面を有する被加工物Ｓとなる。被加工面を有する被加工物Ｓを出力物とする装置の一例として、図３に示す画像形成装置を説明する。
【００４９】
同図に示す画像形成装置２００は、カラーレーザ複写機とプリンタとの複合機であるが、他のタイプの複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等、他の画像形成装置であってもよい。画像形成装置２００は、この画像形成装置２００で読み取った原稿の画像データ、または後述する通信部１９２により外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行う。画像形成装置２００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシート、カード、ハガキ等の厚紙や封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行い、画像形成後の記録媒体を表面改質が必要な被加工物Ｓとなり得る出力物とすることが可能である。
【００５０】
画像形成装置２００は、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての潜像担持体である円筒状の感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫを平行配設したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式を採用している。
【００５１】
感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫは、画像形成装置２００の本体１９９の図示しないフレームに回転自在に支持され、像担持体である転写媒体としての転写ベルト１１１の移動方向であるＡ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、イエロ、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している。
【００５２】
各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫはそれぞれ、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の画像を形成するための作像ステーションである画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫに備えられている。感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫは、本体１９９の内部の中央部よりもやや上方に配設された無端のベルトである中間転写体としての転写ベルト１１１の外周面側すなわち作像面側に位置している。
【００５３】
転写ベルト１１１は、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体であり転写媒体である転写紙に一括転写されるようになっている。転写紙の図示は省略している。
【００５４】
転写ベルト１１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１１を挟んで各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫに対向する位置に配設された１次転写ローラ１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００５５】
画像形成装置２００は、本体１９９内に、４つの画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫと、各感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１１を備えた中間転写ユニットとしての転写ベルトユニット１１０と、転写ベルト１１１に対向して配設され転写ベルト１１１に当接し、転写ベルト１１１への当接位置において転写ベルト１１１と同方向に回転し無端移動する転写部材としての紙搬送ベルトである２次転写ベルト１０５を備え、転写ベルト１１１上のトナー像を転写紙に転写すると共に搬送する２次転写装置としての２次転写ユニット１７６と、画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫの上方に対向して配設された潜像形成手段としての露光装置たる光書込みユニットである光走査装置１０８とを有している。
【００５６】
画像形成装置２００はまた、本体１９９内に、感光体ドラム７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫと転写ベルト１１１との間に向けて搬送される転写紙を多数枚積載可能な給紙カセットとしての給紙機構であるシート給送装置１６１と、シート給送装置１６１から搬送されてきた転写紙を、画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト１１１と２次転写ベルト１０５との間に向けて繰り出すレジストローラ１０４とを有している。
【００５７】
画像形成装置２００はまた、本体１９９内に、トナー像を転写された転写紙に同トナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置１０６と、定着済みの転写紙を本体１９９の外部に排出する排紙ローラ対としての排紙ローラ１０７と、排出ローラ１０７により本体１９９の外部に排出された転写紙を積載する排紙トレイ１１７とを有している。
【００５８】
本体１９９の上方には、原稿の画像を読み取るスキャナーである読取装置１１４、読取装置１１４の上方に配設され読取装置１１４に原稿を給送する自動原稿給送装置（いわゆるＡＤＦ）１１５が配設されている。本体１９９内の最下方には、本体１９９内の空気を本体１９９外に排出する排気手段としての排気装置である排気部１２０が配設されており、光走査装置１０８の左方には種々の検知手段による検知結果等に基づき画像形成装置２００の動作全般を制御するＣＰＵ、メモリ等を含む制御手段１９１、外部から画像形成を行うための画像情報を受信する通信部１９２が配設されている。
【００５９】
シート給送装置１６１は、転写紙を複数枚重ねた転写紙束の状態で収容するものであり、本体１９９の下部において多段で配設されている。シート給送装置１６１は、所定のタイミングで転写紙をレジストローラ１０４に向けて給送するように構成されており、シート給送装置１６１から送り出された転写紙は給紙経路を経てレジストローラ１０４に至り、レジストローラ１０４のローラ間に挟まれる。
【００６０】
定着装置１０６は、ベルトユニット１６２、ベルトユニット１６２に圧接された加圧ローラ１６３等を有している。ベルトユニット１６２は、無端状の定着ベルト１６４と、定着ベルト１６４を張架しながら無端移動させる定着ローラ１６５と、定着ローラ１６５とともに定着ベルト１６４を巻き掛け内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ１６６とを有している。
【００６１】
定着装置１０６は、トナー像を担持した転写紙をベルトユニット１６２と加圧ローラ１６３との圧接部である定着部に挟み込む態様で通すことで、熱と圧力との作用により担持したトナー像を転写紙の表面に定着する。定着装置１０６は、シリコンオイル等の離型剤を用いないオイルレス定着方式を採用している。
【００６２】
排気部１２０は、本体１９９内の空気を本体１９９外に排出し換気を行うことで、画像形成によって生じた、オゾン等の気体生成物や熱を排出するものである。排気部１２０は、このような排気を行うための空気流を形成する空気流形成手段としてのファン１２１を備えた空気流形成部１２２と、ファン１２１によって形成された本体１９９内の空気流により本体１９９内の空気が空気流形成部１２２に至るまでにかかる空気中のオゾンなど、本体１９９外にそのまま排気すると環境に与え得る成分を除去する浄化部１２３とを有している。
【００６３】
通信部１９２は、画像形成を行うための画像情報を画像形成装置１００に入力するＰＣ、電話回線、インターネット等に接続可能な他、画像形成装置１００に着脱可能な種々の後処理装置が画像形成装置１００に装着された場合には、その後処理装置との間で種々の情報を授受する。
【００６４】
画像形成ユニット１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム７０Ｙを備えた画像形成ユニット１６０Ｙの構成を代表して説明する。なお、他の画像形成ユニットの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像形成ユニット１６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像形成ユニットの構成に付すかこれを省略し、詳細な説明についても適宜省略することとする。
【００６５】
感光体ドラム７０Ｙを備えた画像形成ユニット１６０Ｙは、感光体ドラム７０Ｙの周囲に、図中反時計方向であるその移動方向に沿って、１次転写ローラ１１２Ｙと、クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置であるクリーニング装置１７０Ｙと、図示しない除電手段としての除電ランプを備えた除電装置と、帯電手段としての帯電装置１９０Ｙと、現像手段としての現像ユニットである現像器たる現像装置１８０Ｙとを有している。
【００６６】
光走査装置１０８は、感光体ドラム７０Ｙに帯電装置１９０Ｙが対向した帯電領域と現像装置１８０Ｙが対向した現像領域との間の領域に、画像情報に応じて変換した光情報に基づいて光変調及び偏向されたレーザ光Ｌを走査しながら照射し、帯電装置１９０Ｙにより帯電された後の感光体ドラム７０Ｙの表面の被走査面をスポット照射によって露光し、現像装置１８０Ｙによってイエロトナー像として可視像化される、画像情報に応じた静電潜像を書き込む。
【００６７】
現像装置１８０Ｙは、感光体ドラム７０Ｙに近接対向して配設された現像ローラ１８１Ｙと、現像ローラ１８１Ｙ上の現像剤を一定の高さに規制する図示しないドクターブレードと、現像剤を攪拌すると共に現像ローラ１８１Ｙに現像剤を供給するための図示しない搬送スクリュと、乾式でワックス含有のトナーであるイエロトナーを収容した図示しないトナーボトルと、これらを収容した図示しない現像ケースと、直流成分の現像バイアスを現像ローラに印加する図示しないバイアス印加手段等とを有している。
【００６８】
現像ケース内の現像剤は、磁性キャリアと、イエロトナーとを含む二成分現像剤であって、この現像剤には、トナーボトルからイエロトナーが補給、供給され、搬送スクリュによって、供給されたイエロトナーと現像剤とが攪拌搬送されながら攪拌混合され、摩擦帯電されて現像ローラ１８１Ｙに供給され担持される。
【００６９】
以上のような構成の画像形成装置２００の動作等について説明する。
感光体ドラム７０Ｙは、回転に伴い、帯電装置１９０Ｙにより表面を一様にマイナス帯電される。光走査装置１０８からのレーザ光Ｌの露光走査によりイエロ色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像は現像装置１８０Ｙにより現像剤中のイエロ色のトナーにより現像され、現像により得られたイエロ色のトナー像を１次転写ローラ１１２ＹによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１１に１次転写され、転写後に残留した残留トナーをクリーニング装置１７０Ｙにより除去される。次いで、除電装置により残留電荷が除去されて帯電装置１９０Ｙによる次の除電、帯電に供される。
【００７０】
他の感光体ドラム７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２ＢＫにより、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１１上の同じ位置に順次１次転写される。転写ベルト１１１上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト１１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ベルト１０５との対向位置である２次転写ニップまで移動して転写紙に密着し、２次転写バイアスやニップ圧の作用によって転写紙に２次転写され、転写紙上にフルカラー画像が形成される。
【００７１】
転写ベルト１１１と２次転写ベルト１０５との間に搬送されてきた転写紙は、シート給送装置１６１から繰り出されてフィードされ、レジストローラ１０４によって転写ベルト１１１上のトナー像の先端部が２次転写ベルト１０５に対向するタイミングで送り出されたものである。
【００７２】
転写紙は、すべての色のトナー像を一括して転写されて担持すると、２次転写ユニット１７６によって、具体的には２次転写ベルト１０５の回転によって搬送されて定着装置１０６に進入し、加圧ローラ１６３とベルトユニット１６２との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により担持したトナー像を定着され、転写紙上にフルカラー画像が定着される。
【００７３】
この定着の際、トナー像を構成しているトナー粒子中に含有されているワックスがトナー像表面に染み出し、トナー像表面を離型性を有する撥水性の膜でコーティングし、トナー像が定着ベルト１６４に付着することを防止ないし抑制する。定着装置１０６を通過した定着済みの転写紙は、排紙ローラ１０７を経て排紙トレイ１１７上にスタックされる。
【００７４】
このようにして排紙トレイ１１７上にスタックされた、画像形成装置２００によって画像形成を行われた転写紙は、画像形成装置２００の出力物となる。この出力物は、主にトナー像が形成されている領域において表面が撥水性を有する。この出力物に親水性を要する加工を良好に行うためには、加工に先立ってこの出力物表面を被加工面としてその撥水性の部分を親水化する改質を行う必要がある。
【００７５】
なお定着装置１０６が、定着ベルト１６４にシリコンオイル等の撥水性を有する離型剤を塗布するオイル塗布タイプである場合にも、定着ベルト１６４に塗布された離型剤が転写紙に転移することから出力物の表面は撥水性を有することとなり、離型性を含む同表面を被改質面として親水化する改質を行う必要がある。
【００７６】
そこで、上述したスタンドアロン型の改質装置１００を用いて出力物の表面の改質を行うには、出力物をトナー像の表面を含むその表面を被加工面として有する被加工物Ｓとし、図４に示すように、排紙トレイ１１７上にスタックされた出力物を被加工物Ｓとして給送部３０にセットし、操作パネルを操作して給送部３０から改質部１０への被加工物Ｓの給送を開始することとなる。
【００７７】
図５に示すように改質装置は、スタンドアロン型でなく画像形成装置２００において画像形成済みの出力物を被加工物としこの被加工物の後処理を行う、画像形成装置２００に着脱可能な後処理装置１９５に備えられているものであってもよい。この後処理装置１９５に備えられた改質装置は、上述の改質装置１００と比べて先端揃えローラ３２を除く給送部３０を省略されている一方で、通信部１９２との間で通信を行う通信部９２を備えており、操作パネルも省略可能である。画像形成装置２００は、上述の構成に比して排紙トレイ１１７を省略されている。
【００７８】
後処理装置１９５は、画像形成装置２００に装着されると通信部９２が通信部１９２との間で通信可能となる。後処理装置１９５は、画像形成装置２００において画像形成装置が開始されると、その旨が通信部１９２から通信部９２に入力され、改質部１０及び排気部２０が動作を開始し、また排紙ローラ１０７によって画像形成装置２００から排出された出力物が被加工物として先端揃えローラ３２と搬送ベルト１２との間に進入して改質部１０において改質が行われる。
【００７９】
このとき、画像形成装置２００における画像形成速度が通信部１９２から通信部９２に入力され、搬送ベルト１２の回転速度が画像形成速度と合致するようにモータ１６の回転速度が調整される。これにより後処理装置１９５において被加工物のジャムが生じることなく、かつ速やかに被加工物の改質が行われる。その他の動作はすでに述べたとおりである。
【００８０】
図６に示すように、改質装置１００は画像形成装置２００自体に備えられていてもよい。この場合、同図に示しているように定着装置１０６に改質部１０を組み込み、定着ベルト１６４を搬送ベルト１２と共用し、また排気部１２０を排気部２０と共用し、シート給送装置１６１を給送部３０と共用し、排紙トレイ１１７を積載部４０と共用する。このように、画像形成装置２００が改質装置１００を備え、画像形成済みの出力物を改質装置１００における被加工物としその被加工面の改質を改質装置１００で行うようにすれば、部品の共用を行うことで部品点数が削減され、低コスト化及び小型化において利点がある。
【００８１】
これら各種の改質装置１００は、被加工物を改質することで改質された被加工面に、その改質によって可能となった加工を施す加工手段を有していてもよい。改質装置１００は、撥水性を有する被加工面を親水性に改質する機能を有するため、この加工手段としては、撥水性の面には塗工性が低く親水性の面には塗工性が高いニスを塗工するニスコータが挙げられる。改質装置１００がこの加工手段としてのニスコータを有する例として、図７に、図１または図６に示した改質装置１００が加工手段としての加工装置であるニスコータ６０を有する構成例を示す。
【００８２】
ニスコータ６０は、液状のニスを貯容した貯容部６１、貯容部６１に一部が浸漬された第１のローラ６２、第１のローラ６２に当接し第１のローラ６２からニスを塗布される第２のローラ６３、第２のローラ６３に当接し第２のローラ６３からニスを塗布されると共に、第２のローラ６３から塗布されたニスを搬送ベルト１２によって搬送されている被加工物に塗布する第３のローラ６４、被加工物に塗布されたニスを乾かすための乾燥手段としてのファン６５、紫外線硬化型のＵＶニスであれば紫外線照射光源等を有している。第３のローラ６４は搬送ベルト１２あるいはこれによって搬送されている被加工物に連れ回りし、第２のローラ６３は第３のローラに連れ回りし、第１のローラ６２は第２のローラ６３に連れ回りする。なお、ニスの塗布方法はローラによる塗工とは限られず、インクジェット方式等のバリアブルにパターンニング可能な塗工手段を用いてもよい。
【００８３】
このような構成の改質装置１００によれば、改質と共に改質によって可能となった加工を施す一連の処理が連続して行われる。また、ファン６５でニスを乾かすことで、積載トレイ４１上に積載された被加工物にニスの裏移りが生じることが防止ないし抑制されると共に、ニスによる被加工面のつやが早期に現れる。
【００８４】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８５】
たとえば図８に示すように、対向電極部５３は、放電電極ローラ５１との間でプラズマを発生させるための対向電極としてのカウンタ電極として、平板状でなくローラ状のカウンタ電極ローラ５２を有していてもよい。カウンタ電極ローラ５２は各放電電極ローラ５１と対を成すように複数備えられている。カウンタ電極ローラ５２はアルミニウム等の導電性であり、表面を誘電体あるいは絶縁体で被覆されていて、搬送ベルト１２に連れ回りする。従って、平板状のカウンタ電極５２と異なり搬送ベルト１２の摺接が生じないため、搬送ベルト１２の負担が軽く、搬送ベルト１２が経時的に良好な状態を維持される。この場合の搬送ベルト１２は、耐腐食性の良好なステンレス等を基材として耐オゾン性の良好なシリコンゴムを被覆してもよく、さらに少なくともローラ１３，１５はアースに接続されている。
【００８６】
また、図８に示すカウンタ電極ローラ５２を採用した構成において、各カウンタ電極ローラ５２の回転軸を支持部材５４と同様の部材によってそれぞれ上下動自在に支持し、各カウンタ電極ローラ５２の支軸を押圧ばね５５と同様の付勢力付与手段によって上方に向けて支持する構成を採用してもよい。これにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合には各放電電極ローラ５１の回転軸は上下動する必要はなく、押圧ばね５５も不要となる。
【００８７】
本発明を適用した改質装置を有する画像形成装置あるいは本発明を適用した改質装置の被加工物となる出力物を形成する画像形成装置は、図３に示して説明したようないわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置であってもよい。また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも本発明を適用可能である。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写してもよい。ただし、ワックス含有トナーを用いる画像形成装置においては、カラー画像を得る等のためにトナー像を重ね合わせた方が撥水性は高くなるため、改質を行うことによる効用は高い。
【００８８】
本発明を適用した改質装置を有する後処理装置は、改質され出力される被加工物の揃え機能を有していてもよい。ステープル機能は、上述のような加工手段を有し加工手段による加工を経た被加工物をステープルするように備えられていることが好ましい。
【００８９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１１ 搬送手段
５１ 放電電極ローラ
５２ カウンタ電極
１００ 改質装置
１９５ 後処理装置
２００ 画像形成装置
Ｓ 被加工物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の被加工物を所定の方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段により前記所定の方向に搬送されている前記被加工物の被加工面と接触配置され前記被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラと、前記放電電極ローラとの間で前記プラズマを発生させるためのカウンタ電極とを有し、前記プラズマにより前記被加工面の改質を行う改質装置であって、
前記被加工物として複数の厚みを有するものを処理可能であり、前記搬送手段によりそれぞれ厚みが異なる複数種の前記被加工物が搬送された場合に、前記被加工物を介して前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とを接触させるべく、前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段を有することを特徴とする改質装置。
【請求項２】
請求項１記載の改質装置において、
前記放電電極ローラを複数有し、前記各放電電極ローラに対応して前記付勢力付与手段を複数有することを特徴とする改質装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の改質装置において、
前記カウンタ電極が可動式であることを特徴とする改質装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の改質装置において、
前記プラズマによって改質された前記被加工面に、改質によって可能となった加工を施す加工手段を有することを特徴とする改質装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成装置に着脱可能であり、前記画像形成装置において画像形成済みの前記被加工物の後処理を行う後処理装置であって、前記改質装置において前記画像形成済みの前記被加工物の被加工面を改質することを特徴とする後処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成済みの前記被加工物の被加工面を同改質装置において改質することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
シート状の被加工物を所定の方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段により前記所定の方向に搬送されている前記被加工物の被加工面と接触配置され前記被加工面に向けてプラズマを生成する放電電極ローラと、前記放電電極ローラとの間で前記プラズマを発生させるためのカウンタ電極とを有し、前記プラズマにより前記被加工面の改質を行う改質装置であって、
前記被加工物として複数の厚みを有するものを処理可能であり、前記搬送手段によりそれぞれ厚みが異なる複数種の前記被加工物が搬送された場合に、前記被加工物を介して前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とを接触させるべく、前記放電電極ローラと前記カウンタ電極とが接触する向きの付勢力を付与する付勢力付与手段を有することを特徴とする改質装置。
【請求項２】
請求項１記載の改質装置において、
前記放電電極ローラを複数有し、前記各放電電極ローラに対応して前記付勢力付与手段を複数有することを特徴とする改質装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の改質装置において、
前記カウンタ電極が可動式であることを特徴とする改質装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の改質装置において、
前記プラズマによって改質された前記被加工面に、改質によって可能となった加工を施す加工手段を有することを特徴とする改質装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成装置に着脱可能であり、前記画像形成装置において画像形成済みの前記被加工物の後処理を行う後処理装置であって、前記改質装置において前記画像形成済みの前記被加工物の被加工面を改質することを特徴とする後処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の改質装置を有し、画像形成済みの前記被加工物の被加工面を同改質装置において改質することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５７４４２（Ｐ２０１１−５７４４２Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１２５０３（Ｐ２００９−２１２５０３）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００２２１９３７）東北リコー株式会社 (509)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００２２１９３７）東北リコー株式会社 (509)
【Ｆターム（参考）】
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