JP2012047783A - 用紙加湿装置、及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】用紙に対して均一な加湿を行って加湿むらによるうねりを形成することなく、高耐久性の用紙加湿装置及び画像形成システムを提供する。
【解決手段】可塑剤を含有しないか又は１０質量％以下の可塑剤を含有する樹脂からなり、表面に凹凸を有する加湿層を備えた一対の加湿ローラと、加湿ローラに液体を供給する給液部材とを備える用紙加湿装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、用紙加湿装置、及び該用紙加湿装置を有する画像形成システムに関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を加熱により用紙に定着するが、定着において加熱処理された用紙からは水分が蒸発するために、用紙の水分含有率の分布に不均一が生じて、波打ち等の用紙の屈曲が発生する。

このような用紙の湾曲を防止するために、画像が形成された用紙に水を付与する用紙加湿技術が開発されている。このような用紙加湿では、用紙を加湿する場合に用紙全面に均一な加湿を行うことが必要であり、特許文献１、２のように均一な加湿を行う技術が知られている。

特許文献１では、多孔質層を有する一対の加湿ローラで用紙を挟持搬送する際に加湿ローラ表面に水を付与して用紙を加湿する用紙加湿装置が提案されている。

特許文献２では、多孔質ではないソリッドゴムからなる層を有する一対の加湿ローラで用紙の挟持搬送する際に加湿ローラ表面に水を供給して用紙を加湿する用紙加湿装置が提案されている。

特開２００６−８２８２号公報 特開２００９−２３４６７９号公報

毎分百枚にも及ぶ高速で送り込まれる用紙に対して、一対の加湿ローラで連続した水付与を行うには、加湿ローラに十分な量の水を保持させることが必要である。このために、例えば、金属ローラのように水を表面にのみ保持するものでは、均一で十分な量の水を用紙に付与することが困難であると考えられる。

特許文献１では、加湿ローラとして多孔質体層を有するものを用いて多孔質層中に水を含有させ、加湿ローラからしみださせることにより用紙に水を付与している。

多孔質体を用いた加湿方式では、用紙に対する水付与量が、加湿ローラからの水のしみだしにより平均化されて均一な加湿が行われる。また、加湿ローラの内部に多量の水が保持されているので、十分な量の水を用紙に付与することができる。しかしながら、大量の用紙に対する加湿処理を行う場合、多孔質体から水をしみださせる加湿方式には、次に説明する問題があることが判明した。

第１には、目詰まりの問題がある。

加湿処理においては、紙粉等の異物が用紙から分離し加湿ローラ表面に付着するが、加湿ローラを水洗することにより異物は除去される。しかしながら、多孔質体の加湿ローラにあっては、異物が一対の加湿ローラにより形成される加湿ニップにおけるニップ圧によって、多孔質体中に圧入され多孔質体中の気泡に詰まって除去されずに蓄積する。このような多孔質体の目詰まりにより、加湿ローラの加湿性能が低下し、加湿装置の性能が早期に低下してしまうことが判明した。

第２には、均一加湿が困難であるという問題がある。

一対の加湿ローラにより形成される加湿ニップにおけるニップ圧は一定ではなく、ニップ圧が変動することは避けられない。ニップ圧が変動した場合、加湿ローラからの液体のしみだし量が変動して加湿むらが生ずることが分かった。

このように、多孔質体を用い、ローラから液体をしみださせる加湿方式には、実施する上で問題があることが判明した。

特許文献２では、加湿ローラとして、ソリッドゴムからなる加湿層を有するものを用いている。

特許文献２のソリッドゴムを用いた加湿方式には、特許文献１で提案されている多孔質体を用いた方式のような問題が改善されている。なお、ソリッドゴムを用いた加湿方式では、ニップ圧の変更や、加湿ローラ表面の表面粗さを変更することにより、加湿量を変更している。

しかしながら、ソリッドゴムを用いた加湿方式には次の問題があることが判明した。

一対のローラにより形成される加湿ニップのニップ幅は、付与量の確保と加湿の均一性のために、所定値以上である必要がある。このために、加湿層は圧力によりある程度の変形をする必要があり、圧力により変形する加湿ローラを構成するゴムとしては、可塑剤を含有し適度の弾性を有するものが用いられる。

しかしながら、可塑剤を含有するソリッドゴムを用いた加湿方式には次の問題があることが判明した。図１〜３を用いてこの問題を説明する。

ゴム中の可塑剤は、加湿ローラが長時間作動した場合に、用紙と接触している部分においてゴムから抜け出し、加湿ローラの変形、具体的には加湿ローラの直径の減少が起こる。これによって、加湿むらが発生する。

図１は加湿ローラＷＡ、ＷＢの直径の減少を示す。非通紙領域ＳＡにおいては、一対の加湿ローラＷＡ、ＷＢの径はＤＡで示すように一定している。これに対して、通紙領域ＳＢでは、可塑剤のぬけだしによって、ＤＢで示すように加湿ローラＷＡ、ＷＢの直径が減少する。

一方、用紙Ｓに対する加湿プロセスにおいては、図２に示す現象が起きている。

一対の給水ローラＷＣには水舟（図示せず）から供給された水の層ＷＬ１が形成され、さらに、一対の規制部材ＷＤにより規制されて、水の層ＷＬ２が形成される。水の層ＷＬ２は給水ローラＷＣから加湿ローラＷＡ、ＷＢに移動して、一対の加湿ローラＷＡ、ＷＢが接触する加湿ニップの下方に、水溜まりＷＭが形成される。

水溜まりＷＭに保持される水の量は、正常な加湿においては極く僅かな量となるように装置が設計される。加湿ローラＷＡ、ＷＢとして、表面に微細な凹凸を有するものを用いる例では、加湿ローラＷＡ、ＷＢの表面の凹凸がつぶれない程度の圧力で一対の加湿ローラＷＡ、ＷＢが互いに接触するようにニップ圧が設定されている。このニップ圧の下では、水は凹凸を有する表面の凹部に保持されており、矢印のように下方から送り込まれる用紙Ｓが加湿ニップを通過しないときには、水の層ＷＬ２は加湿ニップにおいてブロックされることなく通過し、水溜まりＷＭは形成されないか又は形成されても水溜まりＷＭには極めて少量の水が保持される。

用紙Ｓは所定の用紙間隔を置いて一対の加湿ローラＷＡ、ＷＢ間の加湿ニップを通過して均一な加湿が行われる。

ところが、図２における水溜まりＷＭにおける水の量が多い場合、用紙１枚１枚の先頭において、多量の水が水溜まりＷＭから供給されることになり、用紙先頭部において過剰な加湿が行われるという加湿むらを起こすことになる。

加圧手段ＰＭの圧力を前述のように適正に設定することにより、このような加湿むらが抑制されて均一な加湿が行われるようになる。

しかしながら、前述のように、非通紙領域ＳＡの直径ＤＡと通紙領域ＳＢの直径ＤＢとの間に差ができた場合、加圧手段ＰＭの圧力を調整したとしても圧力が非通紙領域ＳＡに集中して、非通紙領域ＳＡにおけるニップ圧が高くなる。このような非通紙領域ＳＡにおける圧力の集中は、用紙Ｓが加湿ニップを通過しない用紙間隔において顕著になる。即ち、加湿ローラＷＡと加湿ローラＷＢとの間に用紙Ｓが介在する状態では、用紙Ｓが直径差ＤＡ−ＤＢを埋めるので、非通紙領域ＳＡに圧力が集中することが緩和される。しかしながら、用紙Ｓが介在しない用紙間隔においては、直径差ＤＡ−ＤＢを埋めるものが無くなるために、非通紙領域ＳＡにおいて、加圧手段ＰＭによる圧力が集中することになる。その結果、非通紙領域ＳＡにおいて、水の層ＷＬ２の通過がブロックされて大きな水溜まりＷＭが形成される。即ち、水溜まりＷＭに大量の水が保持される。図３に非通紙領域ＳＡにおいて形成される水溜まりＷＭを示す。

用紙間隔において形成された水溜まりＷＭの水は矢印で示すように通紙領域ＳＢに回り込み、用紙間隔の後に送られてくる用紙Ｓに付与される。その結果、用紙Ｓの先頭部に対して過剰な量の水が付与され、加湿装置における用紙搬送方向に関して用紙先端の両端部が加湿過多となる。

可塑剤を含有するソリッドゴムを用いた加湿ローラでは、可塑剤の抜けだしによるローラ直径の減少が原因で、このような問題が発生する。

本発明は、従来の用紙加湿装置における前述した問題を解決し、用紙に対して均一な加湿を行い、高い耐久性を有する用紙加湿装置及び画像形成システムを提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。

１．用紙を挟持搬送し、用紙に液体を付与する一対の加湿ローラと、該加湿ローラに液体を供給する給液部材とを備えた用紙加湿装置において、
前記加湿ローラは、可塑剤を含有しないか又は１０質量％以下の可塑剤を含有する樹脂からなり、表面に凹凸を有する加湿層を備えることを特徴とする用紙加湿装置。

２．前記加湿層の十点平均表面粗さＲｚ（十点平均）が１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする前記１に記載の用紙加湿装置。

３．前記加湿層は、ポリプロピレン、ポリアセタール又はポリカーボネートからなることを特徴とする前記１又は２に記載の用紙加湿装置。

４．前記加湿層の表面の凹凸は斑点状であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。

５．前記給液部材は、ゴムからなる給水層を有する給水ローラからなることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。

６．前記１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置と画像形成部とを有し、前記画像形成部により、用紙に画像を形成するとともに画像形成された用紙に対して前記用紙加湿装置により液体を付与することを特徴とする画像形成システム。

本発明においては、可塑剤を含有しないか又は１０質量％以下の可塑剤を含有する樹脂からなり、凹凸のある表面を有する加湿層を備えた一対の加湿ローラにより、用紙に液体を付与し加湿が行われる。これにより、均一な加湿を長期間に亘り行う高耐久性の用紙加湿装置及び画像形成システムが実現される。

加湿ローラの直径の減少を示す模式図である。 加湿プロセスにおいて起きる現象を示す模式図である。 加湿プロセスにおいて起きる現象を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体を示す図である。 本発明の実施の形態に係る用紙加湿装置を備えた用紙後処理装置の全体を示す図である。 本発明の実施の形態に係る用紙加湿装置の正面断面図である。 図６に示す用紙加湿装置における水舟の斜視図である。 水を保持した加湿ローラの模式図である。 加湿性能の変遷を示すグラフである。 加湿ローラの直径の変遷を示す。

以下に本発明の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

＜画像形成システム＞
図４は本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体を示す図であり、該画像形成システムは画像形成装置Ａと、用紙後処理装置ＦＳ１と、用紙後処理装置ＦＳ２とから構成される。

画像形成装置Ａは、自動原稿搬送装置１と画像読取部２とを上部に有し、下部が画像形成部と定着部とで構成される。

画像形成部において、３は用紙Ｓを収納する用紙収納部である。感光体４に対して、帯電、露光及び現像を行う電子写真プロセスにより、感光体４上にトナー像を形成するプリンタエンジン５において、用紙Ｓに画像が形成される。形成された画像は定着部６において用紙Ｓに加熱定着される。定着部６は熱源６ａが内蔵された加熱ローラ６ｂと加圧ローラ６ｃとで用紙Ｓを搬送するニップ部を形成し、用紙Ｓを搬送しつつ加熱・加圧してトナーを溶融し、画像を用紙Ｓに定着する。

用紙Ｓは用紙収納部３から第１給紙手段３ａにより給送され、第２給紙手段３ｂにおいて一時停止した後に給紙されて画像形成が行われ、画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラ８により排紙口から排出される。

用紙Ｓの搬送経路としては、用紙収納部３からプリンタエンジン５までの給紙路７と、プリンタエンジン５から定着部６と、排紙ローラ８を経て排紙口に至る搬送路９ａと、反転搬送を行う裏面用搬送路９ｂとが設けられる。

画像形成モードとしては、片面フェースダウン排紙モードと、片面フェースアップ排紙モードと両面モードとがある。片面フェースダウン排紙モードでは、片面に画像が形成され、定着部６を通過した用紙Ｓは、反転処理により表裏反転した後に、排紙ローラ８で搬送されて排出される。

片面フェースアップ排紙モードでは、片面に画像形成され、搬送路９ａを搬送された用紙Ｓは、そのまま排紙ローラ８により搬送され排出される。

両面モードにおいては、片面に画像形成され、定着部６を通過した用紙Ｓは、下方に走行して裏面用搬送路９ｂに進行し、表裏反転した後に、給紙路７に再給紙される。

再給紙された用紙Ｓの裏面にプリンタエンジン５において裏面画像が形成され、裏面画像形成された用紙Ｓは定着部６を通過し、排紙ローラ８により搬送されて排出される。

１０は操作部であり、画像形成装置Ａにおける各種のモードと、用紙後処理装置ＦＳ１、ＦＳ２を用いた出力モードの設定とを操作部１０における操作で設定することができる。

画像形成装置Ａに配置された制御ユニットＣ１は、通信手段Ｃ４を介して用紙後処理装置ＦＳ１の制御ユニットＣ２、及び用紙後処理装置ＦＳ２の制御ユニットＣ３に接続されている。

制御ユニットＣ１は画像形成装置Ａにおける画像形成工程の制御及び画像形成システム全体の制御を行う。制御ユニットＣ２は用紙後処理装置ＦＳ１の制御を行い、制御ユニットＣ３は用紙後処理装置ＦＳ２の制御を行う。制御ユニットＣ２、Ｃ３は制御ユニットＣ１からの命令や情報に基づいて作動して各種の制御を行い、用紙後処理装置ＦＳ１、ＦＳ２の状態を制御ユニットＣ１に報告する。制御ユニットＣ１と、制御ユニットＣ２と、制御ユニットＣ３とにより構成される制御部が画像形成システム全体を制御する。

画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓは、用紙後処理装置ＦＳ１を経て用紙後処理装置ＦＳ２に搬送される。

用紙後処理装置ＦＳ１は、画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓを受け入れ搬送する搬入搬送部１００と、用紙Ｓに水を付与する用紙加湿装置１２０と、第１デカール部１６０と、第２デカール部１７０と、用紙Ｓを排出し、用紙後処理装置ＦＳ２へと受け渡す排紙搬送部２００とを有する。

用紙後処理装置ＦＳ２は、画像形成装置Ａから排出される用紙Ｓに対して各種の後処理装置を行うものある。図示の例は糊付け製本機であるが、穿孔折り機、平綴じ機、中綴じ機、断裁機等を備えることも可能である。

糊付け製本機は、用紙導入部２１と、排紙部２２と、用紙束収納部２３と、用紙束搬送部２４と、糊塗布部２５と、表紙供給部２６と、表紙断裁部２７と、表紙外装部（くるみ製本部）２８と、整合部２９等を備えている。

用紙導入部２１に導入された用紙Ｓは、用紙束収納部２３上に載置された後、斜め下方に逐次搬送され、用紙束搬送部２４の把持部２４１によって把持される。把持部２４１は、用紙束Ｓａを把持したまま用紙束Ｓａに糊塗布処理をする面（背部）を下側になるように旋回して所定位置に停止する。糊塗布部２５は、用紙束Ｓａの背部に糊を塗布する。

表紙供給部２６に収納された表紙Ｋは、表紙断裁部２７を経由して表紙外装部２８に搬送された後、表紙Ｋの後端部が表紙断裁部２７によって所定長に断裁される。表紙Ｋの断裁長は、用紙Ｓの進行方向の２枚分の長さに用紙束Ｓａの背部の厚さを加えた長さである。

表紙外装部２８は、表紙供給部２６から供給された表紙Ｋを受容して搬送し、所定位置に停止させた後、整合部２９により幅方向の位置決めを行う。表紙Ｋは表紙外装部２８により用紙束Ｓａの糊塗布面Ｎに圧接して接着される。

用紙束Ｓａの背部に対向する加圧部材の下降と、表紙外装部２８の上部に配置された左右対称な一対の折曲部材の移動とにより、表紙Ｋは用紙束Ｓａの糊塗布面Ｎの側縁に沿って折り曲げられ、用紙束Ｓａの表裏面に表紙Ｋを装着した用紙束Ｓａが形成される。

表紙Ｋの折り曲げ工程の終了後、表紙外装部２８が下降して待避した後、整合部２９の退避とともに表紙Ｋの幅方向外側に退避していた排出ベルト３０が用紙束Ｓａの下方の幅方向内側まで移動して停止する。その後、把持部２４１による挟持が解除されると、用紙束Ｓａは下降し、用紙束Ｓａの下方の背部が排出ベルト３０の上面に当接する位置に停止する。回動する排出ベルト３０は、用紙束Ｓａに表紙Ｋを貼着してくるみ製本処理された冊子を装置外に排出する。

＜用紙後処理装置ＦＳ１＞
図５は、本発明の実施の形態に係る用紙加湿装置を備えた用紙後処理装置ＦＳ１の全体を示す図である。

搬入搬送部１００は複数の搬送ローラ１０１〜１０５を有し、画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓを用紙加湿装置１２０に向けて搬送する。

第１デカール部１６０と第２デカール部１７０とは、後述の用紙加湿装置により水が付与された用紙に対して処理を施す手段であり、互いに反対向きの用紙Ｓのカールを矯正する。第１デカール部１６０、第２デカール部１７０においては、搬送ローラ１６１、１６２により用紙Ｓが搬送される。

排紙搬送部２００においては、搬送ローラ２０１〜２０３により用紙Ｓが搬送され、排紙ローラ２０４により用紙Ｓが排出され、用紙後処理装置ＦＳ２に送り込まれる。

＜用紙加湿装置＞
図６、７により用紙加湿装置１２０の構造と、作用とを説明する。図６は本発明の実施の形態に係る用紙加湿装置の正面断面図、図７は図６に示す用紙加湿装置の斜視図である。

用紙を加湿する水Ｗを収容する水舟１２１は、搬送される用紙Ｓの最大幅（搬送方向に直角な方向の用紙長さ）よりも若干長い水槽１２１Ａを形成する。

水舟１２１には、左右に並んだ給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２が形成される。

給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２は水舟１２１により形成される水槽１２１Ａより高い位置で水を収容する部屋を形成する。

給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に収容されている水はオーバーフローして水槽１２１Ａに落下する。

水舟１２１の中央部には用紙Ｓが通過する間隙１２１Ｅが形成される。

図４に示すように、給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２と間隙１２１Ｅとを形成する用紙通過部は、水槽１２１Ａ中に島状に形成される。

２個の給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２はそれぞれ、給液部材としての給水ローラ１２４、１２５の円筒形外周面に対応した円弧状の内周面を有する。

給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２は後に説明するように、給水管１３１から水Ｗ（図２参照）が供給され、排水溝１２１Ｄ１、１２１Ｄ２からのオーバーフローにより常に一定の水位ＷＳが保持される。

給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２の上方には、給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２の内周面と所定の間隔を隔てて給水ローラ１２４、１２５が配置され、給水ローラ１２４、１２５の下部は給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に収容されている水に浸漬する。

給液部材としての給水ローラ１２４、１２５は金属の軸芯１２４１、１２５１に、これら給水ローラ１２４、１２５の表面層を形成する給液層としての給水層１２４２、１２５２を形成したゴムローラからなり、給水ローラ１２４は矢印Ｄ１のように回転し、給水ローラ１２５は矢印Ｄ２のように回転する。

給水ローラ１２４に圧着するように加湿ローラ１２２が、給水ローラ１２５に圧着する加湿ローラ１２３がそれぞれ配置され、加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３とが圧接する。

加湿ローラ１２２、１２３はそれぞれ金属の軸芯１２２１、１２３１に、これら加湿ローラ１２２、１２３の表面を形成する加湿層１２２２、１２３２を形成したローラからなる。加湿ローラ１２２は矢印Ｄ３のように回転し、加湿ローラ１２３は矢印Ｄ４のように回転して、図示のように用紙Ｓを上方に挟持搬送する。

加湿ローラ１２２又は１２３のいずれかが駆動源（図示せず）により回転駆動されて駆動ローラとして回転し、他の加湿ローラ及び給水ローラ１２４、１２５は駆動ローラに従動して回転する。

１２６は給水ローラ１２４に圧着する規制部材、１２７は給水ローラ１２５に圧着する規制部材である。

規制部材１２６、１２７は金属の円筒体からなり、給水ローラ１２４、１２５に従動して回転する。規制部材１２６が給水ローラ１２４を、規制部材１２７が給水ローラ１２５をそれぞれ押圧するように、規制部材１２６、１２７はバネ１３４、１３５で付勢されている。このような構成により、加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３とは、規制部材１２６、１２７を付勢するバネ１３４、１３５の弾性とにより互いに圧接し、加湿ニップを形成して通過する用紙Ｓを挟持搬送しつつ用紙Ｓに水Ｗを付与して加湿を行う。

１３０は貯水槽、１３１は給水管、１３２は排水管、１３３はフィルタである。

水Ｗは貯水槽１３０からポンプ（図示せず）により給水管１３１を経て水舟１２１の給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に供給され、排水管１３２を経て水舟１２１から貯水槽１３０に還流する。なお、水Ｗには、防かび剤など副成分が付加される場合もある。このように、加湿は、水を用紙Ｓに付与することにより行われる場合だけでなく、水に副成分が付加された液体を用紙Ｓ付与することにより行われる場合もある。従って、本発明において液体とは、水又は水に副成分が付加されたもの等を含む。

１２１Ｃ１〜１２１Ｃ４は給水口であり、給水管１３１を経て給水口１２１Ｃ１〜１２１Ｃ４から供給された水Ｗは矢印Ｄ５１〜Ｄ５４のように流れて排水溝１２１Ｄ１、１２１Ｄ２から流出する。

用紙に水Ｗを付与する過程で水Ｗに混入した紙粉等の異物はフィルタ１３３により濾過され、水Ｗは貯水槽１３０と水舟１２１との間で循環する。

用紙Ｓへの水の付与は次のようにして行われる。

用紙Ｓは搬送ローラ１０５により用紙加湿装置１２０に搬入され、間隙１２１Ｅを通過し加湿ローラ１２２、１２３により搬送される。加湿ローラ１２２、１２３の外周面には、水Ｗの層が形成されており、用紙Ｓには搬送の過程で連続的に水Ｗが付与される。給水ローラ１２４、１２５の外周面には均一な水Ｗの層が形成されるが、規制部材１２６、１２７により更に均一化される。用紙の水Ｗを付与する過程で、用紙Ｓから紙粉等の異物が加湿ローラ１２２、１２３に付着し、更に水Ｗに混入するが、水Ｗに混入した異物はフィルタ１３３により濾過される。

加湿ローラ１２２、１２３の上方、即ち、用紙搬送方向に関して、加湿ローラ１２２、１２３の下流に用紙Ｓや加湿ローラ１２２、１２３から余分な水を除去する除湿部１５０が配置される。除湿部１５０は両側から用紙をガイドする一対のガイド部材１５１、１５１と、一対の送風ファン１５２、１５２とで構成される。ガイド部材１５１は送風ファン１５２からの空気を通し、且つ、用紙Ｓをガイドする。除湿部１５０からの空気は用紙Ｓを除湿するとともに、加湿ローラ１２２、１２３から余分な水分を除去する。除湿部１５０において余分な水分を除去された用紙Ｓは搬送ローラ１５３によりデカール部１６０へと搬送される。

＜加湿ローラ＞
加湿ローラ１２２は軸芯１２２１上に加湿層１２２２を形成したローラであり、加湿ローラ１２３は軸芯１２３１上に加湿層１２３２を形成したローラである。

軸芯１２２１、１２３１は、金属、硬質樹脂など変形し難い材料からなる。

加湿層１２２２、１２３２は、親水性樹脂からなる。

図８を用いて、加湿ローラ１２２、１２３の加湿作用を説明する。図８は水を保持した加湿ローラの模式図である。

加湿層１２２２、１２３２はそれぞれ図８（ａ）に示すように表面に凹凸を有する。このような加湿層１２２２、１２３２を備えた加湿ローラ１２２、１２３においては、水Ｗはローラ表面の凹部に保持される。加湿ローラ１２２、１２３が矢印で示すように回転した場合、水Ｗは加湿ニップＮＰにおいてほとんどブロックされることなく通過する。したがって、加湿ニップＮＰの上流に水溜まりが形成されないか又は形成されても極めて小さな水溜まりが形成される。

図８（ａ）のように圧接している加湿ローラ１２２、１２３間に用紙Ｓを通したときに、用紙Ｓには、加湿ローラ１２２、１２３の表面の凹部に保持されている水Ｗが付与される。図示のように、加湿ローラ１２２、１２３の表面には、微視的な多い、少ないの変化はあるが、巨視的には均一な分布で水Ｗが保持されているので、用紙に対して常に一定した量の水Ｗが付与されて均一な加湿が行われる。

これに対して、図８（ｂ）に示すように平坦な表面を有する加湿ローラＷＡ、ＷＢを互いに圧接させた場合、水Ｗは加湿ニップＮＰによりブロックされて、加湿ニップＮＰをほとんど通過せず、加湿ニップＮＰの上流（下方）に水溜まりＷＭが形成される。

加湿ローラＷＡ、ＷＢ間に用紙Ｓを通して加湿を行うと、用紙Ｓの先頭部に対しては、水溜まりＷＭに保持されている水Ｗが付与される。そして、水溜まりＷＭの水Ｗが用紙Ｓに吸収されて水溜まりＷＭが消滅すると、用紙Ｓに付与される水Ｗは加湿ローラ１２２、１２３の表面上の層を形成している水Ｗとなり付与量が減少する。このように、加湿ニップＮＰの下流に水溜まりＷＭが形成される状態で加湿を行うと、用紙の先頭部と後続部との間で用紙に付与される水Ｗの量に違いができる。即ち、不均一な加湿が行われる。その結果、加湿された用紙にうねり等の湾曲が形成される。

本発明に係る加湿ローラである加湿ローラ１２２、１２３では、図８（ａ）に示すように表面に凹凸を有するので、このような望ましくない現象が効果的に抑制される。

前述のように、加湿層１２２２、１２３２は凹凸のある表面を有するが、このような表面の凹凸は表面粗さにより規定することが可能である。

加湿層１２２２、１２３２は表面粗さ１０μｍ〜５０μｍの表面を有することが好ましい。この表面粗さはＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１による十点平均粗さＲｚである。

表面粗さが１０μｍよりも細かいと、水Ｗがはじかれて加湿ローラ１２２，１２３上に均一に保持されない。また、表面粗さが細かいと、加湿ローラ１２２、１２３の表面が平坦面に近くなるために、図８（ｂ）に示す水溜まりＷＭが形成されるようになって、加湿むらが発生しやすくなる。

表面粗さが５０μｍよりも粗いと、加湿ローラ１２２、１２３に保持される水の量が多くなり、過剰な加湿が行われる場合がある。

図８（ａ）に示すような表面の凹凸は筋状のように、方向性を持ったものではなく、斑点状のように無方向性のものが好ましい。

このような斑点状の凹凸は表面のサンドブラスト処理により形成される。

加湿層１２２２、１２３２を構成する材料としては、樹脂が用いられ、好ましくは、ポリプロピレン、ポリアセタール又はポリカーボネートが用いられる。ポリプロピレンが最も好ましい。

樹脂は可塑剤を含有しないものが最も良く、可塑剤を含有しているものでも含有量１０質量％以下であることが好ましい。

加湿層１２２２、１２３２に可塑剤が含有される場合、長時間作動したときに、可塑剤が加湿層１２２２、１２３２から抜け出して、加湿ローラ１２２、１２３の直径が減少して加湿むらが発生することは前述したとおりである。可塑剤を含有しない加湿層１２２２、１２３２を有する加湿ローラ１２２、１２３を用いることにより、このような加湿むらを十分に抑制することができた。加湿層１２２２、１２３２を構成する樹脂中の可塑剤の含有量が１０質量％を超えると、長時間作動時に加湿ローラ１２２、１２３の直径が通紙領域において起こり、加湿むらが発生する。

＜給液部材＞
給液部材としては、加湿ローラ１２２、１２３に対して、十分な量の水を供給するものであればよく、特に制限はないが、加湿ローラ１２２、１２３にそれぞれ接触する一対の給水ローラ１２４、１２５が好ましく、給水ローラ１２４、１２５は、給液水層としてのゴムからなる給水層１２４２、１２５２を有することが好ましい。

加湿ローラ１２２、１２３に対して安定した給水を行うには、所定のニップ幅を持った給水ニップが形成されることが好ましく、このために給水層１２４２、１２５には、硬度２０〜６０度（ＪＩＳ Ａ）のゴムが好ましく用いられる。

給水層１２４２、１２５２を構成するゴム材料としては、親水性のＮＢＲ（ニトリルゴム）又は親水性のウレタンゴムが好ましい。

また、給水層１２４２、１２５２は、表面粗さ１０μｍ〜３０μｍの表面を有することが好ましく、これにより給水ローラ１２４、１２５の表面には均一で、十分な量の水が保持され、加湿ローラ１２２、１２３に対する十分な量の水が安定して供給される。

給水層１２４２、１２５２の厚さは２．０ｍｍ〜１２．０ｍｍが好ましい。

図６に示す用紙加湿装置を用い、４Ａサイズの用紙を連続通紙して加湿処理を行った。

実施例：可塑剤を含有しない親水性ポリプロピレンからなり、表面粗さ３５μｍＲｚの表面を有する加湿層を備えた加湿ローラを使用
比較例１：連続気泡型の親水性ウレタンゴム多孔質体からなる加湿層を備えた加湿ローラを使用
比較例２：可塑剤２４質量％を含有する親水性ＮＢＲソリッドゴムからなり、表面粗さ２５μｍＲｚの表面を有する加湿層を備えた加湿ローラを使用
図９は加湿性能の変遷を示すグラフである。図９において、線Ｌ１は実施例の加湿性能を示し、線Ｌ２は比較例１の加湿性能を示す。

図１０は、加湿ローラの直径の変遷を示す。

線Ｌ３は実施例における加湿ローラの直径を示し、線Ｌ４は比較例２における加湿ローラの直径を示す。

線Ｌ１で示すように実施例においては、１４００００枚まで加湿性能がほとんど変化しなかった。これに対して、線Ｌ２で示すように比較例１においては、７００００枚までの加湿過程において、加湿性能が顕著に低下した。

また、実施例においては、加湿ローラの直径にほとんど変化がなかったのに対して、比較例２においては、処理枚数の増加に対して、加湿ローラの直径が直線的に減少した。

比較例２においては、処理枚数７００００の段階で、加湿むらによる用紙のうねりが現れ、１４００００枚の段階で、用紙のうねりが顕著になった。

１２０ 用紙加湿装置
１２２、１２３ 加湿ローラ
１２４、１２５ 給水ローラ
１２２２、１２３２ 加湿層
１２４２、１２５２ 給水層

Claims (6)

1. 用紙を挟持搬送し、用紙に液体を付与する一対の加湿ローラと、該加湿ローラに液体を供給する給液部材とを備えた用紙加湿装置において、
   前記加湿ローラは、可塑剤を含有しないか又は１０質量％以下の可塑剤を含有する樹脂からなり、表面に凹凸を有する加湿層を備えることを特徴とする用紙加湿装置。
2. 前記加湿層の十点平均表面粗さＲｚ（十点平均）が１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の用紙加湿装置。
3. 前記加湿層は、ポリプロピレン、ポリアセタール又はポリカーボネートからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の用紙加湿装置。
4. 前記加湿層の表面の凹凸は斑点状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
5. 前記給液部材は、ゴムからなる給水層を有する給水ローラからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置と画像形成部とを有し、前記画像形成部により、用紙に画像を形成するとともに画像形成された用紙に対して前記用紙加湿装置により液体を付与することを特徴とする画像形成システム。

Images