JP2012246066A - Curl straightening device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体に画像形成した後に生じるカールを矯正するカール矯正装置に関し、またそのようなカール矯正装置を備えたプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関するものである。記録媒体搬送中に記録媒体に反りが生じるような他の搬送機器にも応用可能なものである。 The present invention relates to a curl correction apparatus that corrects curl generated after an image is formed on a recording medium, and also relates to an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copier equipped with such a curl correction apparatus. The present invention can also be applied to other transport devices in which warpage occurs in the recording medium during transport of the recording medium.
例えば水性インクを用いたインクジェット式記録装置において、記録媒体である用紙にインクが塗布されるとインクの水分を吸収した用紙の表面が膨張し、紙端が裏面方向へ向くようにカールする。特にライン状にプリントヘッドを並べたラインエンジンを作像部とする場合では、高速に記録紙上にインクが吐出することになり用紙が吸収する単位時間当たり水分が多くなる。そのためにカールは一層急速に大きくなる。またインク付着量が多くなるにしたがってカール量も増える。記録後に用紙がカールすることで、その後の用紙搬送に悪影響を与える。つまり、紙端が裏面方向に反ることで用紙が画像記録面である表面の側に凸となって平坦さが損なわれ、用紙ジャムを発生したり、その後にフィニッシャで行うソート、ステイプル、パンチ等の後処理工程も正常に処理できなくなることがある。 For example, in an ink jet recording apparatus using water-based ink, when ink is applied to a paper that is a recording medium, the surface of the paper that has absorbed the moisture of the ink expands and curls so that the paper edge faces toward the back surface. In particular, in the case where a line engine in which print heads are arranged in a line is used as an image forming unit, ink is ejected onto a recording sheet at a high speed, and moisture per unit time absorbed by the sheet increases. As a result, the curl grows more rapidly. Also, the amount of curl increases as the amount of ink attached increases. The curling of the paper after recording has an adverse effect on the subsequent paper conveyance. In other words, when the paper edge is warped in the reverse direction, the paper becomes convex toward the front surface, which is the image recording surface, and the flatness is lost, paper jam occurs, and then sorting, stapling, punching performed by the finisher In some cases, post-processing steps such as the above cannot be processed normally.
そのため、カールを防止するために次のような対策が考えられる:
(1)インクに含まれる水分を減らす;
(2)用紙搬送速度、インク吐出タイミングをゆっくりすることによって単位時間当たりの用紙の水分吸収量を減らす;
(3)乾燥機を用いてインク水分を強制的に蒸発させる;
(4)デカーラ(カール矯正装置)を用いてカールを矯正する。
Therefore, the following measures can be considered to prevent curling:
(1) reduce moisture contained in the ink;
(2) Decreasing the amount of moisture absorbed by the paper per unit time by slowing the paper transport speed and ink ejection timing;
(3) Forcibly evaporating ink moisture using a dryer;
(4) The curl is corrected using a decurler (curl correction device).
しかしながら、インク中の含水量を減らすと粘性等の問題からプリントヘッドの吐出信頼性を低下させる等の影響がある。用紙搬送速度、インク吐出タイミングを遅くして画像形成を緩慢にすることは、装置の生産性を低下させることであり、装置の性能を落とすことになってしまう。また乾燥機を用いると、使用するエネルギーが大きくなって、装置の消費電力が増えてしまう欠点がある。そのため一般的には、画像形成部の用紙搬送方向下流側にカール矯正装置を配置して、カール矯正することが行われている。 However, reducing the water content in the ink has the effect of reducing the ejection reliability of the print head due to problems such as viscosity. Slowing paper formation speed and ink ejection timing to slow down image formation lowers the productivity of the apparatus and lowers the performance of the apparatus. Further, when a dryer is used, there is a drawback that the energy used increases and the power consumption of the apparatus increases. Therefore, in general, curl correction is performed by disposing a curl correction device downstream of the image forming unit in the sheet conveyance direction.
カール矯正装置は、トナーを用いて画像形成し加熱定着する画像形成装置において主に知られており、例えば特許文献1では硬質ローラと軟質ローラのニップ形状、若しくは2本のローラに張った無端ベルト中央部にローラを押圧し、そのニップ形状で用紙のカールを矯正する構成が開示されている。異なる硬度のローラでカール矯正ニップを形成する構成は特許文献2でも知られている。また特許文献3では、用紙搬送方向(排紙方向)の下流側端部と上流側端部が反る前後カールと、排紙方向に直交する側端部が反る左右カールの二方向カールを適切に矯正するために両方向に夫々カール矯正部を設ける構成が開示されている。 The curl correction device is mainly known as an image forming device that forms an image using toner and heat-fixes. For example, in Patent Document 1, a nip shape of a hard roller and a soft roller, or an endless belt stretched between two rollers. A configuration is disclosed in which a roller is pressed at the center and the curl of the paper is corrected by its nip shape. A configuration in which a curl correction nip is formed by rollers having different hardnesses is also known in Patent Document 2. Further, in Patent Document 3, a two-way curl including a front and rear curl in which the downstream end and the upstream end in the paper transport direction (paper discharge direction) warp and a left and right curl in which the side end perpendicular to the paper discharge direction warps. In order to correct properly, the structure which provides the curl correction part in each direction is disclosed.
インクジェット式画像形成装置でも、用紙の表裏夫々の側に位置する2本のローラで成るローラ対を設けて、用紙に記録される画像形成用インク吐出データに応じてカールの矯正方向及びその矯正の強さを決定してデカール処理を施す構成が特許文献4に開示されている。インクジェット式記録では、インク吐出による画像形成後からインクが乾燥するまでに或る程度時間がかかる。そのため特許文献4では、乾燥ファンをインク吐出手段とデカール部の間に設けている。 Even in the ink jet image forming apparatus, a roller pair composed of two rollers located on the front and back sides of the paper is provided, and the curl correction direction and the correction direction thereof are determined according to the image forming ink ejection data recorded on the paper. A configuration in which the strength is determined and decurling is performed is disclosed in Patent Document 4. In ink jet recording, it takes a certain amount of time for ink to dry after image formation by ink ejection. Therefore, in Patent Document 4, a drying fan is provided between the ink discharge means and the decurling unit.
トナー式画像形成装置に関連して知られたカール矯正装置では、カール矯正を施すローラ対がニップを形成するので、そのようなカール矯正装置をインクジェット式画像形成装置に適用すると、画像形成面にデカールのためのローラを接触させることになるので、たとえ乾燥ファンのような乾燥機を用いても画像形成面が乱れてしまう虞がある。また画像形成面からローラに乗り移ったインクが他の画像部を汚してしまったり、後からカール矯正装置に来る用紙に再転写される等の問題がある。外部環境で湿度が高い場合はなおさらである。トナー式画像形成装置でも、カール矯正装置においてカール矯正ローラが画像形成面に強く押圧されると高温のトナーがローラに移ってしまうこともある。 In a curl correction apparatus known in relation to a toner type image forming apparatus, a pair of rollers for performing curl correction forms a nip. Therefore, when such a curl correction apparatus is applied to an ink jet type image forming apparatus, it is applied to an image forming surface. Since the roller for decurling is brought into contact, the image forming surface may be disturbed even if a dryer such as a drying fan is used. In addition, there is a problem that the ink transferred from the image forming surface to the roller stains other image portions or is retransferred to a sheet that comes to the curl correction device later. Especially when the humidity is high in the external environment. Even in the toner type image forming apparatus, when the curl correction roller is strongly pressed against the image forming surface in the curl correction apparatus, high temperature toner may be transferred to the roller.
特許文献4では、用紙搬送方向に直交し紙面に鉛直な方向にローラ対を移動させてカール矯正を行う構成であるため、それに伴う圧力が用紙の画像形成面に擦り傷等の傷をつけないようにすべく、ローラ対の表面をゴム等の弾性体で構成したり、ローラ対を構成する2本のローラの間隔を用紙の厚み(画像を含めた厚み)よりも大きくすることが述べられている。 In Patent Document 4, since the curl correction is performed by moving the roller pair in a direction perpendicular to the paper conveyance direction and perpendicular to the paper surface, the pressure associated therewith does not cause scratches such as scratches on the image forming surface of the paper. Therefore, it is stated that the surface of the roller pair is made of an elastic body such as rubber, or the distance between the two rollers constituting the roller pair is made larger than the thickness of the paper (the thickness including the image). Yes.
しかしながら、ローラ対の表面を弾性体で構成するだけでは画像形成面にローラを接触させることに変わりなく、また2本のローラの間隙を調整するやり方では、インク水分を吸収する用紙表面が膨張し、紙端が裏面方向へ向くようにカールする場合のカール矯正においては、やはり用紙表面(画像形成面)にローラが接触することになる。画像形成面に擦り傷が付く可能性については、トナー式記録においても同じである。 However, simply forming the surfaces of the roller pair with an elastic body does not change the contact of the rollers with the image forming surface, and the method of adjusting the gap between the two rollers expands the surface of the paper that absorbs ink moisture. In the curl correction when curling so that the paper edge is directed toward the back surface, the roller also comes into contact with the paper surface (image forming surface). The possibility of scratches on the image forming surface is the same in toner recording.
本発明の課題は、画像乱れや後続する用紙へのインクやトナーの再転写といった画像品位の劣化を回避しながら、画像形成された用紙に生じ得るカールを補正することができるカール矯正装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a curl correction device capable of correcting curl that may occur on an image-formed paper while avoiding image quality deterioration such as image disturbance and retransfer of ink and toner to subsequent paper. There is to do.
本発明によれば、上記課題は、インク若しくはトナーを用いて画像形成する画像記録部の記録媒体搬送下流側に配置されるべきカール矯正装置であって、挟持搬送される記録媒体の表面側に位置する第1回転体と、記録媒体の裏面側に位置し、上記第1回転体の異なる周方向箇所に接触する複数の第2回転体とを備え、上記第1回転体が記録媒体両端の非画像領域の範囲でのみ記録媒体と接触することによって、解決される。 According to the present invention, the above-described problem is a curl correction apparatus that should be disposed on the downstream side of the recording medium conveyance of an image recording unit that forms an image using ink or toner, and is provided on the surface side of the recording medium to be nipped and conveyed. A first rotating body located on the back side of the recording medium, and a plurality of second rotating bodies that are in contact with different circumferential positions of the first rotating body, and the first rotating body is disposed at both ends of the recording medium. This is solved by contacting the recording medium only in the non-image area.
本発明によれば、挟持搬送される記録媒体の表面側に位置する第1回転体が記録媒体両端の非画像領域の範囲でのみ記録媒体と接触するので、デカールにより画像に生じ得る画像の乱れや、回転体から次の記録媒体へのインク/トナーの再転写をなくすことができる。 According to the present invention, the first rotating body positioned on the surface side of the recording medium to be nipped and conveyed contacts the recording medium only in the range of the non-image area at both ends of the recording medium. In addition, retransfer of ink / toner from the rotating body to the next recording medium can be eliminated.
図1は本発明の第1実施形態に係るインクジェット式記録装置の全体構成を正面から見た概念図である。この装置は、記録媒体である用紙100を搬送する搬送ベルトユニット101、用紙100に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドユニット102、用紙100を収容する給紙トレイユニット103を備えている。
FIG. 1 is a conceptual view of the overall configuration of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention as seen from the front. This apparatus includes a
給紙トレイユニット103から用紙100を、揺動可能なピックアップローラ115(実線で搬送を解除する位置を示し、点線で搬送を行う位置を示し、これらの位置間で揺動する)を用いて、一枚ずつ分離して用紙搬送方向下流側に搬送する給紙ローラ116aと分離ローラ116bで構成される給送部120に搬送する。更に給送部120から用紙100を、搬送経路121経由で中間搬送ローラ対(位置決めローラ)124に送り、中間搬送ローラ対124により更なる搬送経路122から搬送経路123を経由して、そのまま搬送ベルトユニット101まで搬送する。この搬送ベルトユニット101は、少なくとも搬送ローラ117とテンションローラ118により張架され、所定のタイミングにて駆動される搬送ベルト119を有している。搬送ベルト109は、無端状ベルトであり、ベルト上の用紙100の保持は、例えば静電吸着、空気吸引による吸着等を行ったり、その他の公知の搬送手段を用いることで実現する。次いで搬送ユニット101上の用紙100に対して、記録ヘッドユニット102にてインクが吐出され、表面に画像が形成され、排紙部へ搬送される。
Using a
記録ヘッドユニット102は、液滴を吐出する複数のノズルを用紙幅相当分の長さにわたって配列したノズル列を有するライン型液体吐出ヘッドを備えて構成され、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色インク滴を吐出する記録ヘッド102y、102m、102c、102kを有している。なお、シリアル型画像形成装置として記録ヘッドをキャリッジに搭載する構成とすることもできる。
The
記録ヘッドユニット102、搬送ベルトユニット101の用紙搬送方向下流側にはデカール機構が置かれている。このデカール機構において、用紙100の表面(画像形成面)に接触する側に第1ローラ130、逆側に2個の対向ローラ131,132が配置されている。対向ローラ131,132は駆動モータ134からの動力を、モータ出力軸と各対向ローラに掛け回されたベルト133によって伝えられ駆動されるようになっている。
A decurling mechanism is placed downstream of the
記録ヘッドユニット102にて画像が形成された用紙100はインクに含まれる水分等によって、表面側が膨張し、裏面側が凹む方向に反るようにカールし始める。しかしデカール機構に入り、ローラの間を通過する間に用紙100は反りが抑えられ、あるいはカール方向と逆向きにクセ付けされることで相殺され、カールが抑制される。デカール機構通過後、変形を抑制された用紙100は搬送ジャム等の問題も無く、搬送経路上を送られ排紙もしくはフィニッシャ等の後処理機(図示せず)に送られる。
The
図2に、第1実施形態のデカール機構(カール矯正装置)の上面図(図1の矢示A方向から見た図)と側面図(排紙側から見た図)を示す。画像形成面に接触する側に位置する第1ローラ130は、用紙搬送方向に直交する向きの両端部のみ径が大きく形成され、対向ローラ131,132と接触して、搬送コロ対として機能する。第1ローラ130の両端部間の中間部分は径が小さくなっていて、対向ローラ131,132と接触しないとともに、この中間小径部分に用紙100の画像部が接触しないように寸法決めされている(中間小径部分は単にシャフトであってもよい)。用紙100の各種サイズに対応するために、第1ローラ130の両端大径部は中間小径部分上を軸方向に移動可能に構成され、用紙の大きさによって変動する非画像領域の位置に合わせて移動することができる(その構成の一例については後述する)。その結果、インクの乾燥状態が不完全で用紙100がデカール機構に送られてきたとしても、画像形成面に第1ローラ130が接触しないため、画像形成面を乱したり、ローラに付着したインクが次の用紙に再転写する等の不具合が生じない。
FIG. 2 shows a top view (a view seen from the direction of arrow A in FIG. 1) and a side view (a view seen from the paper discharge side) of the decurling mechanism (curl correction device) of the first embodiment. The
用紙が厚かったり、その剛性が高く、第1ローラ130が用紙両端を押さえただけでは用紙中央付近まで均せない場合を想定して、第1ローラ130の中間小径部分に拍車136を備えた均し部材135を取り付けるようにしてもよい。この拍車136の径は第1ローラ130の両端部分の径よりも小さい。拍車136は画像領域に接触し得ることになるが、小径なので、拍車による画像乱れを極力低減することができるし、カール発生に伴う他の部材や部位による画像領域の摺擦を避けることが可能となる。
Assuming the case where the paper is thick or its rigidity is high and the
上記拍車に代え、あるいは上記拍車に加えて、用紙に向かってエアを吹き付けることで用紙全体の均し効果が期待できる。図3はデカール機構の変形例の側面図である。この例では、第1ローラ130の上方に、好ましくは中間小径部分と重ならない領域にファン138(図では軸流ファンを示すが、ライン状のブローファンでもよい)が配され、このファン138は本体筐体フレーム137に取り付けられている。ファンからの気流で用紙100が上方への反り返りを抑制される。このファン138は、用紙に対する非接触加圧手段であり、画像領域への接触を避けながらデカール効果を高めることができる。
In place of the spur, or in addition to the spur, by blowing air toward the paper, a smoothing effect on the whole paper can be expected. FIG. 3 is a side view of a modified example of the decurling mechanism. In this example, a fan 138 (an axial fan is shown in the figure, but may be a line-shaped blow fan) is disposed above the
図4は、第1ローラが用紙非画像領域に接触する搬送コロ139,140に分割された変形例を示している。コスト的に有利な本例の場合、画像形成面全幅にわたる中間小径部分が存在しないので、ファン138を用紙100に一段と近づけて配置することも可能である。搬送コロ139,140はシャフト141,142に沿って移動可能に構成され、用紙100の各種サイズに対応させることもできる。
FIG. 4 shows a modification in which the first roller is divided into
また、第1ローラの用紙非画像領域に対応するローラ表面に微小突起を付けて軸方向への用紙滑りを抑制することも、安定してクセ付けを行うことに寄与する。図5の例は、図4の変形例に対して、更に搬送コロ143,144の表面に微小突起を備えたものであり、これら突起付き搬送コロ143,144が用紙非画像領域と接触して用紙搬送する。
Further, it is also possible to suppress the paper slip in the axial direction by attaching minute protrusions to the roller surface corresponding to the paper non-image area of the first roller, which contributes to stable stagnation. In the example of FIG. 5, the surface of the conveying
図6は、図2に係る実施形態に関する説明において言及した、用紙100の各種サイズに対応すべく両端大径部を軸方向に移動可能とするための具体的な構成を示すものである。第1ローラ130のうち、小径部分を通しシャフト145、大径部分を搬送コロ146,147とする。搬送コロ146,147は、リニアアクチュエータ(DCソレノイド)148,149に取り付けられた移動用レバー150,151によって、その位置を調節できるようになっている。つまり、搬送コロ146,147は、用紙100の大きさや搬送する際の縦横の向きに応じて変わる非画像領域の位置に合わせるように、移動用レバー150,151を用いて位置移動させられる。
FIG. 6 shows a specific configuration for allowing the large-diameter portions at both ends to move in the axial direction so as to correspond to various sizes of the
図7はカール抑制効果を更に高めた実施形態の全体装置構成の正面図を、図8はこの実施形態のデカール機構の上面図(図7の矢示C方向から見た図)と側面図(排紙側から見た図)を示す。デカール機構を除く全体構成は図1の実施形態と同じなので、同じ部材に同じ符号を付すことで説明を割愛する。 FIG. 7 is a front view of the overall device configuration of the embodiment in which the curl suppressing effect is further enhanced, and FIG. 8 is a top view (viewed from the direction indicated by arrow C in FIG. 7) and a side view of the decurling mechanism of this embodiment. (Viewed from the paper discharge side). Since the overall configuration excluding the decurling mechanism is the same as that of the embodiment of FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the same members and the description is omitted.
この実施形態におけるデカール機構は、図4に示された構成と共通の部材から構成されているが、用紙100の裏面側でベルト133を掛け回され駆動モータ134によって回転させられる対向ローラ155,156は複数のコロを軸方向に均等に分布配置され、両方の対向ローラの各コロは互い違いになるように位置している。また用紙100の表面(画像形成面)側に配置された第1ローラとしての搬送コロ153,154は、外方径が内方径よりも大きくテーパーに形成され、用紙全体にわたって用紙搬送方向に直交する方向に引っ張る力を作用させてクセ付けを行うことができるようになっていて、デカール効果を高める。このテーパーによってローラと接触していない用紙部分もクセ付け(デカール)される。また搬送コロ153,154の間には用紙100に向けて空気の吹き付けを行うファン138(図では軸流ファンを示すが、ライン状のブローファンでもよい)が配置されており、用紙中央のクセ付けをサポートする。搬送コロ153,154を用紙の各種サイズに対応させるために、軸方向に移動可能に構成することも当然可能であり、各搬送コロのシャフトを長手方向に延ばしたり、図6と同様、両方の搬送コロを1本のシャフトで支持して、軸方向移動機構を備えるようにしてもよい(その構成の一例については後述する)。図2の拍車136を備えたり、搬送コロ表面に微小突起を付けるようにしてもよい。
The decurling mechanism in this embodiment is composed of members that are the same as those shown in FIG. 4, but facing
図9に示す実施形態のデカール機構においては、画像形成面に接触する側の搬送コロ158,161の傾斜面に合わせて裏面側のローラ159にも傾斜面が付けられている。加えて搬送コロ158,161の表面に微小突起が付けられており、これらによって、用紙搬送方向のカールを除去するためのクセ付けが行い易くなり、同時に用紙搬送方向と直角する向きでのカール(裏面方向に反るカール)を除去することもできる。
In the decurling mechanism of the embodiment shown in FIG. 9, the
図10に示す実施形態は図7,8の実施形態の説明において言及した「搬送コロを1本のシャフトで支持して、軸方向移動機構を備える」構成に関する例である。用紙の画像形成面に接触する側の搬送コロ163,169を通しシャフト162に挿入して、軸方向移動機構によって搬送コロ163,169を軸方向に可動とし、用紙裏面側についても、通しシャフト165に搬送コロ166,167を挿入して、同じ軸方向移動機構によって搬送コロ166,167が可動となっている。この時、軸方向移動機構は、図6の実施形態と同じく、本体筐体に取り付けられたリニアアクチュエータ(DCソレノイド)164,171と、このリニアアクチュエータに夫々取り付けられた移動用レバー168,170とを備えて構成されている。移動用レバー168,170が搬送コロ163,169を軸方向の内外方に移動させるとともに、それらレバーの外端が用紙裏面側の搬送コロ166,167に引っかかり、これら搬送コロ166,167を軸方向内方(中心方向)に移動させる。搬送コロ166,167の軸方向外方への移動については、用紙の画像形成面側の搬送コロ163,169との表面傾斜同士の摩擦力で移動する形となる。これらコロの位置は、用紙100の幅、即ち非画像領域に合わせた位置に移動するよう制御される。
The embodiment shown in FIG. 10 is an example relating to the configuration of “supporting a conveyance roller with a single shaft and providing an axial movement mechanism” mentioned in the description of the embodiments of FIGS. The
100 用紙
102 記録ヘッドユニット
130 第1ローラ
131,132 対向ローラ
133 ベルト
134 駆動モータ
136 拍車
138 ファン
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