JP4065538B2 - カール補正装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はシートのカールを補正するカール補正装置に関する。

電子写真技術を用いた画像形成装置では、一般に、感光体等の像担持体に画像情報に応じて形成される静電潜像を現像剤により現像し、その現像により得られたトナー像を用紙に直接又は中間転写体を介して転写した後、その用紙を定着用加熱ロールと加圧ロール又はベルトとの間（圧接部）を通してトナー像を用紙に定着させることにより画像形成が行われる。そして、この定着後の用紙が表面側又は裏面側に反るように湾曲変形する現象、いわゆるカールが発生する場合がある。このため、従来の画像形成装置のなかには、そのようなカールが原因となって発生する紙詰まり（ジャム）、排紙部での収容上のかさばり、両面画像形成時の画質低下等の不具合を回避する目的で、その定着時に発生する用紙のカールを補正するためのカール補正装置を設けたものがある。

この種のカール補正装置としては、例えば、弾性ロールとこの弾性ロールを押圧して湾曲したニップ搬送部を形成しながら回転する押圧ロールとからなるロールニップ方式のものや、ベルト支持ロールに掛け回されて回転するベルトとこのベルトの支持ロール間となる部分を押圧して湾曲したニップ搬送部を形成しながら回転する押圧ロールとからなるベルトニップ方式のものが主に知られている。このようなカール補正装置は、そのいずれの方式のものも、定着後の用紙を弾性ロール又はベルトと押圧ロールとの間の湾曲したニップ搬送部を通過させて、その用紙をカールした方向とは反対側の方向に一時的に湾曲変形させることにより、カールのない状態に補正（矯正）するようになっている。

また、このようなカール補正装置は、定着後に発生するカールが用紙の種類やその用紙に形成する画像の濃度や環境湿度等の違いにより異なる状態となるため、そのカール補正装置により補正するカール補正量を用紙の種類や画像濃度等の所定のパラメータに応じて調整するようにしている。すなわち、前述したようなカール補正装置においては、一般に、弾性ロールやベルトを押圧する押圧ロールの押圧量（押し込む量）を変えることによりカール補正量を調整するように構成し、使用する用紙の種類、画像濃度、湿度等の検知情報に応じてカール補正量（押圧ロールの押圧量）を変更するように制御している。

なお、このようなカール補正量の調整は、一般にそのカール補正量と用紙の種類、画像密度、湿度等の条件とを関連付けた制御情報を予め作成して記憶させておき、かかる制御情報に基づいて押圧ロールの押圧量を自動的に制御するようになっている。

また、近年ＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）市場において、スタッカーのような大量の用紙を積載できる後処理装置が重要な機能になってきている。本体から排出された用紙が排紙トレイに積載する場合と、スタッカーのような後処理装置に積載する場合では、排紙口から積載面までの高さが異なるなどの積載条件の違いにより、必要とされるカール補正量が異なる。一般に、大容量の積載を行うスタッカーでは排紙口から積載面までの距離（＝落差）が大きく、下カールしていると用紙が着地時に座屈し易くなる。これを防止するために排紙トレイに積載する時より下カールが付かないようにする必要がある。このように、接続される後処理装置に応じて用紙に付与するカール補正の強さに制限を加える必要があり、制限を加える制御が行われている。

また、近年における用紙の多様化により、前記自動補正では適正にカールが補正されない場合がある。一例として用紙の表層に樹脂をコーティングしたコート紙が、ＰＯＤ市場で多く使用されるようになってきている。このコート紙は、従来紙である非コート紙と比較して同じ厚さ（坪量）でも腰が弱くトナーによるカールがつき易い。そのため、従来のように厚さ（坪量）をパラメータにして用紙の種類を分類するだけでは不十分である。また、コート紙は、コートされる樹脂の成分や量、片面コートか両面コートか等にもよりトナーカールの出具合が多様であり、コート紙をひとくくりにして補正量を制御することも困難である。

この他、カール補正量の自動調整対象になっている用紙であっても、使用する湿度環境や用紙の放置状態等によっては、必ずしも適正にカール補正されないことがある。

このような場合に対応するために、カールの補正を手動で調整する手段が設けられており、カール補正を適正にすることが可能にしたカール補正装置も提案されている（例えば、文献１参照）。
特開２００２−８０１５７号公報

しかしながら、後処理装置が装着され、カール補正強さに制限を加えられた状態においては、上記のような用紙の多様化に対応しきれない場合があった。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、多種類のシートのカール補正に対応可能なカール補正装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像形成装置に設けられるカール補正装置であり、シートのカールを補正可能なカール補正手段と、シートの情報をパラメーターとする予め規定したカール補正量の補正テーブルに従って前記カール補正手段を制御する制御手段と、前記画像形成装置に装着され、カール補正されたシートが排出される後処理装置に応じて前記カール補正手段によるカール補正量に制限を加えるカール補正量制限手段と、を備え、前記カール補正制限手段は、前記画像形成装置に装着される前記後処理装置における用紙の排出高さに応じてカール量の補正を制限することを特徴とする。

シートが排出される後処理装置に応じてカール補正量に制限を加えるカール補正量制限手段を設けることにより、後処理装置の形態に応じてシートに最適なカール付けを行うことが可能になる。

図１は、本発明の実施の形態である電子写真方式を用いた複写機１００の主断面図である。給紙部１で給紙された用紙は給紙搬送路２を通過し、画像形成部３でトナー像を転写され、定着部４でトナーを溶融定着させる。片面プリントの場合は、分岐路５を直進し、カール付け部６で所望のカール付けをされた後、本体排紙部７より排紙トレイ８に排出される。両面プリントの場合は、分岐路５で下方へ進路を変更し、反転パス９および再給紙パス１０を経て再び画像形成部３へもどり転写、定着、カール付けを経て排紙される。なお、給紙部１には１つの収納部しか記載されていないが、複数の収納部を備え、種種の種類の用紙が収納されていて、使用に応じて選択して用紙の供給が行えるようになっている。

図２は、図１の複写機本体から後処理装置として、排紙トレイ８を取り外してスタッカー２００を装着した図である。スタッカー装着時は、スタッカー２００と本体間で信号をやり取りすることで、本体コントローラがスタッカー２００の装着の有無を認識できるようになっている。本体から送られた用紙はスタッカー内の搬送路２０１を通りスタックバスケット２０３または２０４へ排出される。２０５および２０６はスタックバスケット２０３およびスタックバスケット２０４に用紙を排出するための排紙部である。

（カール補正部の構成）
図３はカール付け部の詳細図である。下カール付け部６５と上カール付け部６６から構成される。カール付けは、鉄製のカール付けローラ６１，６２と芯金にスポンジのローラを一体成型した加圧ローラ６３，６４とで用紙を挟み込むことで行う。カール付け量は、カール取りローラの加圧ローラへの侵入量を０．２、０．７、１．２ｍｍの３段階に切り替えることで、３段階に調整できる。侵入量が大きいほどカール付けは強くなる。侵入量の切り替えはモーターＭにより駆動されるカム６７，６８を１／４回転づつ回転させ、加圧ローラを保持するホルダー７１，７２から延びたアーム６９，７０を押し付ける押し量を変えることで行う。スタンバイ時は、押し込み量が一番小さくなる角度（ホームポジション）でカムは停止し、このときの侵入量は０．２ｍｍである。

下カールを付けるときは、下カール付け部６５を制御テーブルにより決められた侵入量にし、上カール付け部６６はホームポジションのままにしておく。上カールを付けるときは、上記とは逆に、上カール付け部６５を制御テーブルにより決められた侵入量にし、下カール付け部６６はホームポジションのままにしておく。それぞれ通紙後は、カムをホームポジションに戻す。

（カール発生のメカニズムとカール補正の概念）
定着により溶けたトナーが冷える過程で収縮することにより、トナー面側が内側に丸まる方向に用紙がカールする（両面にプリントした場合はトナーの多く載っている面が内側になるように丸まる）。よって、カール補正はトナー面（トナーが多く載っている面）が凸になる方向にカール付けを行う。

すなわち、両面プリントの場合には、第１面に形成された画像濃度と、第２面目の画像濃度の差に基づいて前記カール付け部のカール補正能力を変化させ、カール付け部は、第１面と第２面のうち画像濃度の薄い側が内側になるようにシートを屈曲させることによってカールを補正する。

また、トナーが多いほどカール量は大きくなるので、カール補正は、画像濃度が濃い（単位面積あたりのトナーの載り量多い）ときに強く、薄い（少ない）ときに弱く付与する。紙種は、腰の弱い紙ほどトナーの収縮する力に負けてカールが出来易いので、普通紙や薄紙のような坪量の小さい紙ではカール補正するが、厚紙（＝坪量の大きい紙）では補正を行わない。

また、トナーの収縮は時間とともに成長するので、それを見越して排紙直後ではカール補正がやや効き過ぎる位までカール付けし、時間とともに用紙が略フラットになるようにカール付けを調整している。

（補正テーブルに関して）
カールを自動的に補正するために、制御手段はシートの種類情報と画像情報とに基づいてカール補正部を制御している。このシートの種類情報とは、シートのサイズ、材質、厚さ、すき目、密度の中の少なくとも一つの情報、また、画像情報としては、シートに形成された画像の濃度であるトナーの載り量の情報に基づいてカール補正の補正テーブルが設定されている。なお、以下の実施の形態の例では、材質及び紙厚とトナーの載り量に基づいた補正テーブルを用いて本発明を説明する。

（カール補正しないときのカール量）
図７に示すグラフ１は、カール補正しないときの各種用紙のカール量の実測データである。横軸はＡ４サイズ当たりに換算したトナーの載り量であり、縦軸はトナー面を内側に丸まる向きをプラスとした場合のカールの高さである。紙種は同じだが紙厚の異なる３つの普通紙と、紙厚の同じ２種類のコート紙（Ａ、Ｂ）をプロットしてある。グラフから以下のことが読み取れる。（１）すべての紙種でトナー量が多くなるほどカール量が増加する。（２）普通紙同士で比較すると紙厚が厚くなるほどカール量が減少する。（３）コート紙のカール量は、種類によるバラツキが大きい。

カール品位として、普通紙で上カール量を５ｍｍまで可とし、５ｍｍを越えるものを要修正とすると、普通紙８０ｇ／ｍ^２では載り量０．４ｇ／Ａ４を越えるとカール補正が必要であり、普通紙１３０ｇ／ｍ^２では載り量によらずカール補正は必要ない。

（補正後のカール量に関して）
表１はカール付けローラの侵入量と補正後のカール量を実測したデータである。

この表から８０ｇ／ｍ^２紙の場合、載り量０．４ｇ／Ａ４以下では侵入量０．２ｍｍ、０．４以上０．９未満ｇ／Ａ４で侵入量０．７ｍｍ、０．９ｇ／Ａ４以上で侵入量１．２が妥当であると言える。

これらのデータから標準状態（普通紙、排紙トレイ付き）のカール補正テーブルを決めることができる。

（手動補正の補正テーブルに関して）
前述したように、コート紙ではトナーの載り量が同じでも、コート紙の種類の違いによりカール量が異なるため、補正の必要性の有無や必要な補正の強さが異なる（例：トナー載り量０．４ｇ／Ａ４のとき、コート紙Ａでは補正要だがＢでは不要である）。すなわち、カール補正テーブルを作成するにあたり、コート紙は普通紙のテーブルでは補正しきれない場合があり、かつ、コート紙の種類によりカール量は異なるので手動で補正量を変更できるようにする必要があるといえる。

これを実現するために、カール付けローラの侵入量を変更する閾値を標準状態からずらしたテーブルを複数作成する。ここでは、標準状態より載り量の閾値が小さくなる側に３つ、大きくなる側に３つの計６個の補正テーブルを作成した。閾値を小さくすると少ない載り量でより強いカール補正が行われ、その逆に閾値を大きくすると多い載り量でもカール補正が弱く行われるようになる。

（スタッカーへの排出）
排紙トレイ時の落差Ｈ（図１参照）は積載枚数２５０枚〜３００枚を想定して６５ｍｍになっているが、スタッカーではスタックバスケットのスタック枚数１０００枚を想定し、落差Ｈは１５０ｍｍである。すなわちスタッカーでは排出ローラとシート積載面との落差Ｈ（図２参照）が排紙トレイ８のそれより大きいため、下カール付けが強いと排出された用紙が着地時に先端が内側に座屈し丸まってしまうので後続紙が積載できなくなってしまう。

表１の載り量０．９ｇ／Ａ４以上で侵入量１．２ｍｍでは用紙が下カールしており、内側に座屈して積載性を悪化させるので下カール付けを弱める必要がある。そこで、０．９ｇ／Ａ４以上でも侵入量１．２ｍｍのカール付けは行わないで、最大侵入量を０．７ｍｍにするという補正テーブルが必要である。すなわち、カール量の補正に制限を設けている（カール補正制限手段）。

（本発明のカール補正の補正テーブル）
以上述べてきたデータ等から本発明のカール補正テーブルを以下の表２及び表３のように作成している。すなわち、普通紙では、紙厚に応じてカール補正をするかまたはしないかを自動的に設定し、ＯＨＰシートのような特殊紙はカール補正をしないように設定している。また、用紙の排出を排紙トレイ８にするかスタッカー２００にするかによってもカール補正量が設定される。この場合には、トナーの載り量に応じて適正なカール補正量が自動的に設定さるようになっている。このようにカール補正は表２及び表３に基づきカール補正部を動作させて行う。

例えば、本体の形態が排紙トレイで、０．５ｇ／Ａ４のトナー載り量の画像濃度のサンプルを８０ｇ／ｍ^２紙に片面プリントして出力する場合、下カール付け部６５の加圧ローラ６３がカール取りローラ６１に０．７ｍｍ侵入する位置までモーターでカムを制御し、カール付けを行う。

（手動補正時の設定操作に関して）
図４は本体の操作部タッチパネルに表示された本発明の手動変更手段である手動調整を設定する画面である。「弱く」から「強く」まで７段階の補正の設定が可能で、デフォルト状態では「弱く」と「強く」の中央に設定されている。タッチパネルの右向き又は左向きの三角マークに触れることで指標「塗りつぶし▽」マークの位置を左右に動かし、カール補正の設定を変更できる。

すなわち、画像濃度が０．８ｇ／Ａ４のものは、デフォルト時のカール補正は侵入量０．７ｍｍで行うが、１目盛り「強く」側に設定することで、侵入量１．２ｍｍで補正するようになる。

（スタッカー取り付け時の手動補正に関して）
前述のようにスタッカーを本体に装着したとき、デフォルト時侵入量の上限は０．７ｍｍになっているが、従来紙とはカールの出具合の異なる用紙に対応するために、手動補正が設定されたときは侵入量の制限を解除し手動補正のテーブルに従う。表４はコート紙Ａの侵入量とカール量の関係を示している。コート紙Ａはグラフ１から分るように普通紙に比べてカールが大きく出る用紙である。コート紙は薄紙に樹脂をコートして作るため、坪量の割に用紙に腰が無く、このようなカール挙動の紙は比較的多い。

手動補正が設定されていないとき、スタッカー装着時は載り量０．９ｇ／Ａ４以上でも侵入量は０．７ｍｍなので、載り量１．２ｇ／Ａ４でのカール量１８ｍｍが大きすぎて上カールに起因する積載不良が起きてしまう可能性がある。そこで、手動補正を１目盛り「強く」に設定することにより、制限されていた侵入量（０．７ｍｍ）を無効にして、０．５ｇ／Ａ４以上で侵入量を１．２ｍｍに制御することができ、用紙をフラットにして積載性を確保することが可能になる。このように、手動補正が設定されると、カール補正制限手段の制限機能を無効にして手動補正で設定した量の補正が行える。

（制御手段のブロック図）
制御手段Ｃは、カール補正テーブルを格納しており、操作部から入力される用紙の種類情報や画像情報に基づき、カール補正テーブルからデータを引き出してカール付け部６５又は上カール付け部６６を適宜制御する。また、制御手段Ｃは、後処理手段として排紙トレイ８が接続されているかスタッカー２００が接続されているかが図示しない検出手段により検出され、それに応じてカール補正制限手段によってカール量の補正を行うように制御する。また、カール補正制限手段によってカール補正量が制限されている状態において、操作部タッチパネルから手動補正が行われた場合には、カール補正制限手段の制限を無効にして手動補正が優先されるように制御する。

（制御フロー）
図６は本実施の形態のフローチャートであり、これを説明する。

スタート時に、原稿台に原稿をセットする。ステップ１（Ｓ１）で、操作部からプリントする用紙を選択する。この選択に応じて使用される用紙の供給が可能となる。ステップ２（Ｓ２）で、コピー枚数等を必要に応じて設定した後、コピーボタンをオンする。

ステップ３（Ｓ３）において、原稿の読み取りを行う。そして、ステップ４（Ｓ４）で、読み取った画像情報からＡ４サイズあたりのトナーの載り量を算出する。

つづいて、ステップ５（Ｓ５）において、紙厚の設定を見に行き、１０５ｇ／ｍ^２以下であるか判断する。ここで、１０５ｇ／ｍ^２以下でカール補正が必要と判断されるとステップ６（Ｓ６）に進み、スタッカーの装着の有無を判断する。ステップ６でスタッカー付きであると判断するとステップ７（Ｓ７）に進み、手動補正の設定の有無を判断する。ステップ７において、手動補正の設定ありと判断されると、ステップ８（Ｓ８）に進んで、カール補正テーブルに基づいてステップ４で算出したトナーの載り量と手動補正の強弱により侵入量が決定される。

また、ステップ７において、手動補正の設定がないと判断されると、ステップ９（Ｓ９）に進んで、カール補正テーブルに基づいてスタッカーが付いたときのトナーの載り量により侵入量が決定される。

ステップ６において、スタッカーが装着されていないと判断されると、ステップ１０（Ｓ１０）に進んで、手動補正の設定の有無を判断する。ステップ１０で、手動補正の設定ありと判断されると、ステップ８に進んで、カール補正テーブルに基づいてステップ４で算出したトナーの載り量と手動補正の強弱により侵入量が決定される。また、ステップ１０で手動補正の設定がないと判断されると、ステップ１１に進み、カール補正テーブルに基づいてスタッカーがない標準状態時のトナーの載り量により侵入量が決定される。

そして、ステップ８、ステップ９、ステップ１１で侵入量が決定されたら、ステップ１２（Ｓ１２）で、モーターを駆動してカム６７を回転させて、加圧ローラ６３をカール取りローラ６１に決定した侵入量に侵入させる。その後ステップ１３（Ｓ１３）において、プリント動作を開始させ、ステップ１４（Ｓ１４）で設定されたコピー枚数が終了してプリント動作が終了となったら、ステップ１５（Ｓ１５）において加圧ローラ６３を初期の位置に戻して次の動作に備える。

なお、ステップ５（Ｓ５）において、紙厚が１０６ｇ／ｍ^２以上と判断されると、表２に示すようにカール補正はしないと判断され（Ｓ１６）、カール補正装置においてもー多を駆動せず（ステップ１７（Ｓ１７））、プリント動作を開始し（ステップ１８（Ｓ１８））、設定されたコピー枚数が終了するとプリント動作が終了する（ステップ１９（Ｓ１９））。

本発明の一実施の形態のカール補正装置を備えた複写機の断面図 図１の複写機にスタッカーを装着した状態を示す断面図 図１のカール補正装置におけるカール補正部の断面図 カール補正装置の手動調整画面 制御手段を示すブロック図 カール補正動作のフローチャート トナー載り量とカール量の関係を示すグラフ

符号の説明

３ 画像形成部
６ カール付け部
８ 排紙トレイ
２００ スタッカー

Claims (10)

1. 画像形成装置に設けられるカール補正装置であり、
   シートのカールを補正可能なカール補正手段と、
   シートの情報をパラメーターとする予め規定したカール補正量の補正テーブルに従って前記カール補正手段を制御する制御手段と、
   前記画像形成装置に装着され、カール補正されたシートが排出される後処理装置に応じて前記カール補正手段によるカール補正量に制限を加えるカール補正量制限手段と、
   を備え、
   前記カール補正制限手段は、前記画像形成装置に装着される前記後処理装置における用紙の排出高さに応じてカール量の補正を制限することを特徴とするカール補正装置。
2. 前記画像形成装置に、排紙トレイ又は該排紙トレイの排出高さより高いスタッカーが装着可能であり、前記画像形成装置に前記スタッカーが装着されたときに、前記カール補正量制限手段が前記カール補正手段によるカール補正量の制限を加えることを特徴とする請求項１に記載のカール補正装置。
3. 前記補正テーブルに従って設定されるカール補正量を、手動で変更する手動変更手段を有し、カール補正量が手動設定された場合には、前記カール補正制限手段による制限を無効にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカール補正装置。
4. 前記シートの情報がシート種類情報であり、該シート種類情報は、シートのサイズ、材質、厚さ、すき目、密度の中の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカール補正装置。
5. 前記シートの情報が画像情報であり、該画像情報は、シートに形成された画像の濃度であるトナーの載り量に関する情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカール補正装置。
6. 前記制御手段はシートの種類情報に基づいて前記カール補正手段の補正の要否を判断し、且つ、シートに形成された画像の濃度であるトナーの載り量と前記後処理装置の種類に応じて予め規定した補正テーブルに基づくカール補正量により前記カール補正手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカール補正装置。
7. 前記カール補正手段は硬さの異なる一対のローラを有し、硬質のローラが圧接することによって軟質のローラが変形している状態でシートを挟持搬送し、前記硬質ローラによる前記軟質ローラの変形量を変化させることによってカール補正能力を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のカール補正装置。
8. 前記制御手段は、シートの第１面に形成された画像の濃度と、シートの第２面目に形成された画像の濃度の差に基づいて前記カール補正手段のカール補正能力を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のカール補正装置。
9. 前記カール補正手段は、シートの第１面と第２面のうち画像濃度の薄い側が内側になるようにシートを屈曲させることによってカールを補正することを特徴とする請求項８に記載のカール補正装置。
10. シートに画像を形成する画像形成部と、該画像形成部により画像が形成されたシートのカール補正を行う前記請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のカール補正装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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