JP4165573B2 - 用紙処理装置及び画像形成システム - Google Patents

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Description

本発明は用紙のカールを矯正する用紙処理装置及びかかる用紙処理装置を備えた画像形成システムに関する。
電子写真プロセスによる画像形成は周知のように、帯電、露光及び現像によりトナー像を形成し、形成したトナー像を用紙に転写し、用紙に転写されたトナー像を定着するというプロセスにより画像を形成するものである。
このプロセス中の定着工程においては、熱と圧力とによりトナーを溶融し、用紙に画像を定着することが行われるが、その際に、熱により用紙から水分が蒸発する現象が起こる。更に、定着後に用紙が外気に曝されることにより、用紙が外気から水分を吸収する現象が起こる。
このような水分の蒸発及び水分の吸収は用紙の表裏面で違う割合で起こるために、用紙の波打ちやカールが発生するという問題がある。
波打ちやカールのある用紙は画像形成装置に接続されている用紙処理装置内における搬送、処理、集積におけるトラブルの発生原因となり、また、綴じ処理により束ねられた用紙の嵩が増すなど、用紙の処理、保存の障害となるために、用紙のカールを矯正する技術が開発されている。
即ち、特許文献1、2では、用紙搬送路に、用紙に対して機械的な曲げ力を作用させることにより、カールを矯正することが提案されており、特許文献1では、用紙の種類や画像濃度等に応じてカール矯正量を選択することが提案されている。
特開平4−338060号公報 特開平5−309971号公報
前記のように特許文献1では、用紙の種類に応じてカール矯正量を選択可能にしているが、用紙には様々な種類があり、機械的な曲げ力の調整だけでは、曲げ力を調整したとしても、カール矯正が出来ない場合があることが判明した。
即ち、厚紙では、強い力を作用させることによりカールが矯正されるが、薄紙では、機械的な曲げ力のみではカールを矯正することが困難であることが判明した。特に、印刷用の上質紙では、曲げ力のみではカール矯正が困難である。
本発明は、このような問題を解決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.用紙を鉛直方向に案内する搬送路と、前記搬送路を中心に左右対称に配置されており、用紙に水を付与して加湿を行う給水経路の形状及び長さが互いに同一の一対の加湿手段と、前記加湿手段に対して用紙搬送方向下流部に配置されており、それぞれ逆向きのカールを矯正する対称構造の一対のカール矯正手段を配置し、用紙に対して加湿の後にカール矯正を行うことを特徴とする用紙処理装置。
2.処理無しモード、加湿処理のみを行う加湿モード、カール矯正のみを行う第1カール矯正モード、加湿とカール矯正とを行う第2カール矯正モードを選択可能に構成されたことを特徴とする前記1に記載の用紙処理装置。
3.前記加湿手段に対して用紙搬送方向下流部に、前記搬送路の左右に配置されたファンを有することを特徴とする前記1又は前記2に記載の用紙処理装置。
4.用紙に画像を形成する画像形成部及び加熱により画像を定着する定着部を有する画像形成装置、前記1〜3のいずれか1項に記載の用紙処理装置並びに用紙後処理装置を有し、前記画像形成装置と前記用紙後処理装置との間に前記用紙処理装置が配置されたことを特徴とする画像形成システム。
本発明では、加湿することにより用紙を構成している繊維の弾性を低下させた後に、用紙に曲げ力を作用させるなどによりカールを矯正するので、薄紙等でもカールが良好に矯正される。その結果、画像形成された用紙の処理、集積における不具合が解消される。
以下図示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。
図1は本発明に実施の形態における用紙処理装置の断面図である。
画像形成装置(後に説明)において画像形成された用紙Sは入り口101から用紙処理装置Bの搬送路HR1に導入され、搬送路HR2、HR3を選択的に通過して処理され、用紙処理装置Bから排出される。
用紙Sに対して、用紙処理装置Bによる処理を行わない処理無しモード及び用紙Sに対して、加湿を行わずカール矯正のみを行う第1カール矯正モードにおいては、用紙Sは搬送路HR1、HR2を通過する。
用紙Sに対して、加湿のみを行う加湿モードと、加湿及びカール矯正を行う第2カール矯正モードにおいては、用紙Sは搬送路HR1、HR3及びHR2の一部を通過する。搬送路HR2、HR3の選択は切換ゲート102により行われる。
搬送路HR2にはカール矯正手段150、160が配置され、カール矯正手段150により下カール、即ち、中央部が谷となっているカールが矯正され、カール矯正部160において、上カール、即ち、中央部が山となっているカールが矯正される。
搬送路HR3には、加湿手段110が配置される。加湿手段110はレール120A、120Bの案内で、装置から引き出し可能にユニットに形成される。
搬送路HR1においては、用紙SはローラR1により搬送され、搬送路HR2においては、用紙SはローラR2〜R5により搬送される。搬送路HR3においては用紙SはローラR6〜R11により搬送される。
加湿手段110の下方には、加湿手段110に水を供給するタンク130が配置され、タンク130はレール130A、130Bの案内で装置から引き出し可能なユニットに形成される。
図2は加湿手段110の拡大図である。
搬送路HR3はU字状に形成され、用紙Sは搬送路HR1(図1に示す)からほぼ垂直に下方に進行し、Uターンして鉛直方向上方に進行するが、上方に進行する搬送路HR3の部分に左右対称に加湿手段110が配置される。
加湿手段110は、一対の加湿手段、即ち、図の左方の加湿手段110Aと右方の加湿手段110Bからなり、加湿手段110Aは加湿ローラ111A、給水ローラ112A及び給水槽114Aを有し、加湿手段110Bは加湿ローラ111B、給水ローラ112B及び給水槽114Bを有する。加湿ローラ111Aと111Bとは互いに接触し、矢印のように回転して用紙Sを搬送しつつ、用紙Sに水を付与して加湿を行う。
加湿ローラ111Aには給水ローラ112Aが、加湿ローラ111Bには給水ローラ112Bがそれぞれ接触し、給水ローラ112Aは給水槽114Aに収容されている水Wに、給水ローラ112Bは給水槽114Bに収容されている水Wにそれぞれ浸漬している。
113A、113Bは制御部材であり、給水ローラ112A、112Bをスクイズしてこれらの含水量を規制する。
加湿ローラ111A、111B、給水ローラ112A、112Bには発泡製でないソリッドゴム、発泡性ゴム等の弾性材料の単層若しくは複層構成のローラ又はゴムに繊維を巻き付けた複層構成のローラが用いられる。加湿ローラ111Aは金属からなる軸芯111Aaとその上に形成されたゴム層111Abで構成され、加湿ローラ111Bは金属からなる軸芯111Baとその上に形成されたゴム層111Bbで構成され、給水ローラ112Aは金属からなる軸芯112Aaとその上に形成されたゴム層112Abで構成され、給水ローラ112Bは金属からなる軸芯112Baとその上に形成されたゴム層112Bbで構成される。
制御部材113A、113Bには、回転又は固定の丸棒が用いられる。また、制御部材113A、113Bとして、板状のブレードを用いることもできる。
タンク130中の水Wはポンプ(図示せず)により給水槽114A、114Bに汲み上げられ、オーバーフローによって、オーバーフロー管116からタンク130に還流し、給水槽114A、114Bの水位は一定に維持される。なお、給水槽114Aと114Bとは連通しており、両者における水位は同一レベルに維持される。
加湿処理において、加湿ローラ111A、111B、給水ローラ112A、112Bはそれぞれ矢印のように回転して、用紙Sの両面に水分を付与して加湿処理を行う。
加湿ローラ111A、111B、給水ローラ112A、112Bは図示のように搬送路HR3を中心に左右対称に配置されているので、給水槽114Aから加湿ローラ111Aに至る給水経路と給水槽114Bから加湿ローラ111Bに至る給水経路が、形状及び長さに関して同一になる。
従って、用紙Sの両側から均等な給水が行われる。しかも、用紙Sは垂直に上昇する搬送路HR3において加湿が行われるので、用紙Sの厚み方向に均等な水分が供給されて、用紙Sのフラットネスが良好に維持される。
117A、117Bは用紙Sの両面に乾燥風を吹き付けるファンであり、ファン117A、117Bで用紙Sに乾燥風を吹き付けることにより、加湿直後の用紙Sから余分な水分を蒸発させ、搬送ローラ等の搬送路形成部材に水分が蓄積するのを防止する。
図3はカール矯正手段150、160の拡大図である。
カール矯正手段150は小径ローラ(例えば半径7mm)151、一対のベルト駆動ローラ152、153及びベルト駆動ローラ152、153に張架されたベルト154で構成される。155はバネかけ軸、156は小径ローラ151をベルト154に押圧する押圧バネである。
157は搬送路を切り替える切り替えゲートであり、切り替えゲート157は点線の位置にあるときは、カール矯正手段150を通らない搬送路HR21が選択され、実線の位置にあるときはカール矯正手段150を通る搬送路HR22が選択される。
搬送路HR21は図示のように大きな曲率半径(例えば半径60mm)を有するので、用紙Sが搬送路HR21を通過するときは、カール矯正が行われない。これに対して、小径ローラ151とベルト154とにより形成される搬送路HR22を通るときは、用紙Sは小径ローラ151とベルト154とによる曲げ力を受けてカール矯正される。即ち、中央部が谷となるようにカールした用紙Sが矯正された平板状になる。
カール矯正手段160は小径ローラ(例えば半径7mm)161、一対のベルト駆動ローラ162、163及びベルト駆動ローラ162、163に張架されたベルト164で構成される。165はバネかけ軸、166は小径ローラ161をベルト164に押圧する押圧バネである。
167は搬送路を切り替える切り替えゲートであり、切り替えゲート167は点線の位置にあるときは、カール矯正手段160を通らない搬送路HR23が選択され、実線の位置にあるときはカール矯正手段160を通る搬送路HR24が選択される。
搬送路HR23は図示のように大きな曲率半径(例えば半径60mm)を有するので、用紙Sが搬送路HR23を通過するときは、カール矯正が行われない。これに対して、搬送路HR24を通るときは、用紙Sは小径ローラ161とベルト164とによる曲げ力を受けてカール矯正される。即ち、中央部が山となるようにカールしている用紙Sが矯正された平板状になる。
用紙処理装置Bは処理無しモード、加湿処理のみを行う加湿モード、カール矯正のみを行う第1カール矯正モード、加湿とカール矯正とを行う第2カール矯正モードが選択可能である。
処理無しモードにおいては、切り替えゲート102により搬送路HR2が選択されるとともに、切り替えゲート157、167により搬送路HR21、HR23がそれぞれ選択されて、用紙搬送が行われる。
加湿処理のみを行うモードにおいては、切換ゲート102により搬送路HR3が選択されるとともに、切り替えゲート157、167により搬送路HR21、HR23がそれぞれ選択されて、用紙Sは搬送路HR1からHR3に進行し、加湿手段110により加湿処理された後にローラ103の位置で搬送路HR2に進行し、搬送路HR21、HR23を通過して排紙される。
カール矯正のみを行うモードには、下カール矯正を行うモードと上カール矯正を行うモードがある。
下カール矯正を行うモードでは、切換ゲート102により搬送路HR2が選択されるとともに、切り替えゲート157により搬送路HR22が選択され、切り替えゲート167により搬送路HR23が選択される。
用紙Sは選択された搬送路を通過し、カール矯正手段150により下カールを矯正されて排紙される。
上カール矯正を行うモードでは、切換ゲート102により搬送路HR2が選択されるとともに、切り替えゲート157により搬送路HR21が選択され、切り替えゲート167により搬送路HR24が選択される。
用紙Sは選択された搬送路を通過し、カール矯正手段160により上カールを矯正されて排紙される。
加湿処理及びカール矯正を行うモードには、下カール矯正を行うモードと上カール矯正を行うモードがある。
下カール矯正を行うモードでは、切換ゲート102により搬送路HR3が選択されるとともに、切り替えゲート157により搬送路HR22が選択され、切り替えゲート167により搬送路HR23が選択される。
用紙Sは搬送路HR3を通過して、加湿手段110により加湿処理された後に、カール矯正手段150により下カールを矯正されて排紙される。
上カール矯正を行うモードでは、切換ゲート102により搬送路HR3が選択されるとともに、切り替えゲート157により搬送路HR21が選択され、切り替えゲート167により搬送路HR24が選択される。
用紙Sは選択HR3を通過して、加湿手段110により加湿処理された後に、カール矯正手段160により上カール矯正されて排紙される。
曲げ力によるカール矯正効果を各種の用紙に対して調べた実験結果を表1に示す。
Figure 0004165573
表1において、PPC用紙はコピー用紙を示し、上質紙は印刷用紙を示す。また、カール量は図4に示すように、A4サイズの用紙Sの中央部と端部との高さの差を4コーナについて計測したものh1〜h4の平均値である。
図に示すように、A紙、D〜G紙では、加湿無しでも十分にカール矯正されたが、B紙及びC紙では、加湿無しの場合、カール矯正を行っても、カールが解消していない。そして、B紙及びC紙では加湿処理の後にカール矯正を行うことにより、満足出来るカール矯正が行われた。
このように、本実施の形態によれば、加湿処理の後に用紙に対して曲げ力を作用させるカール矯正を行うことにより従来矯正が困難であった紙種についても満足出来るカール矯正が可能となった。
このように優れたカール矯正効果を奏するが、本実施の形態は次のように使用することもできる。
加湿処理により、用紙がカールしたり、また、カールの程度が強くなる場合がある。このような現象はコート層を有する用紙のように、用紙の厚み方向に材質が均等でない用紙などにおいて発生しやすい。
この場合、加湿処理によりカールした用紙をカール矯正手段により矯正する本実施の形態により用紙を平板状にすることができる。
図5は画像形成装置Aと、カール矯正を行う用紙処理装置Bと、製本装置(用紙後処理装置)Cとを備えた本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体構成図である。
画像形成装置Aは、回転する像担持体1の周囲に、帯電手段2、像露光手段(書き込み手段)3、現像手段4、転写手段5A、除電手段5B、及びクリーニング手段6を配置した画像形成部を有する。画像形成部は、帯電手段2によって像担持体1の表面に一様帯電を行った後に、像露光手段3のレーザビームによって原稿から読み取られた画像データに基づく露光走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段4により反転現像して像担持体1の表面にトナー像を形成する。
用紙収納部7Aから給紙された用紙Sは転写位置へと送られる。転写位置において転写手段5Aにより前記トナー像が用紙S上に転写される。その後に、用紙Sは除電手段5Bにより裏面の電荷が消去されて像担持体1から分離され、搬送部7Bにより搬送され、引き続き定着手段8により加熱定着され、排紙ローラ7Cから排出される。
定着手段8は加熱ローラ8A、加熱ローラ8Aに圧接する加圧ローラ8B及びヒータ8Cを有し、ヒータ8Cにより加熱された加熱ローラ8Aにより未定着トナー像を加熱し、トナーを溶融させてトナー像を用紙Sに定着する。
用紙Sの両面に画像形成を行う場合には、定着手段8により加熱定着された用紙Sを、搬送路切り替え板7Dにより通常の排紙通路から分岐し、反転搬送部7Eにおいてスイッチバックして表裏反転した後、再び画像形成部を通過し、用紙Sの裏面に画像を形成し、定着手段8を経て、排紙ローラ7Cから装置外に排出される。排紙ローラ7Cから排出された用紙Sは、糊付け製本装置Bに送り込まれる。
像担持体1の画像処理後の表面は、クリーニング手段6により表面に残留している現像剤が除去され、次の画像形成に備える。
用紙処理装置Bは前記に説明したように、処理を行うことなく、用紙Sを搬送するか又は加湿処理のみを行う加湿モード、カール矯正のみを行う第1カール矯正モードもしくは加湿とカール矯正とを行う第2カール矯正モードでの用紙処理を行う。
これらのモードの選択は、画像形成装置Aの操作部(図示せず)における設定又はネットワークを介した外部機器からの指令により選択される。
用紙後処理装置としての製本装置Cは、用紙搬送手段210、排紙手段220、表紙供給手段230、用紙束収容手段240、用紙束搬送手段250、糊塗布手段260、表紙貼付手段270、表紙折り曲げ手段280、冊子排出手段290、から構成されている。前記各手段は、糊付け製本装置本体内の垂直方向に縦列配置されている。
用紙搬送が設定されると、用紙束収容手段240への搬送路を遮断され、排紙手段220への搬送路を開放する。
製本モードが設定されると、用紙Sは用紙束収容手段240の所定位置に収容され順次積載されて、所定枚数の用紙Sから成る用紙束が形成される。用紙束収容手段240上の用紙束は用紙束保持手段250に送られ、用紙束保持手段250が回転してほぼ垂直になった状態で、糊塗布手段260により用紙束の底面に糊が塗布されて用紙束が束ねられる。
束ねられた用紙束に対して、表紙貼り付け手段270から表紙が供給されて表紙が接合され、表紙折り曲げ手段280により表紙が折り曲げられて冊子が形成される。
形成された冊子は、冊子排出手段290により製本装置Cから排出される。
なお、製本装置Cは特開200−209869号公報に記載されている。

本発明に実施の形態における用紙処理装置の断面図である。 加湿手段110の拡大図である。 カール矯正手段150、160の拡大図である。 カール量を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体構成図である。
符号の説明
110 加湿手段
150、160、カール矯正手段
111A、111B 加湿ローラ
112A、112B 加湿ローラ
113A、113B 規制部材
114A、114B 給水槽
A 画像形成装置
B 用紙処理装置
C 製本装置
HR1〜HR3、HR21〜HR24 搬送路

Claims (4)

  1. 用紙を鉛直方向に案内する搬送路と、
    前記搬送路を中心に左右対称に配置されており、用紙に水を付与して加湿を行う給水経路の形状及び長さが互いに同一の一対の加湿手段と、
    前記加湿手段に対して用紙搬送方向下流部に配置されており、それぞれ逆向きのカールを矯正する対称構造の一対のカール矯正手段を配置し、
    用紙に対して加湿の後にカール矯正を行うことを特徴とする用紙処理装置。
  2. 処理無しモード、加湿処理のみを行う加湿モード、カール矯正のみを行う第1カール矯正モード、加湿とカール矯正とを行う第2カール矯正モードを選択可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載の用紙処理装置。
  3. 前記加湿手段に対して用紙搬送方向下流部に、前記搬送路の左右に配置されたファンを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の用紙処理装置。
  4. 用紙に画像を形成する画像形成部及び加熱により画像を定着する定着部を有する画像形成装置、請求項1〜3のいずれか1項に記載の用紙処理装置並びに用紙後処理装置を有し、
    前記画像形成装置と前記用紙後処理装置との間に前記用紙処理装置が配置されたことを特徴とする画像形成システム。
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