JP4913680B2 - カール矯正装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、カール矯正装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、搬送過程において生じたシートのカールを除去する構造に関する。
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体表面に担持されたトナー像などの可視像が記録紙などのシートに転写され、そのシートが定着装置により加熱定着された後、排出される。
定着装置では、シートにおけるトナー像担持面が加熱ローラなどの熱源部材に接触し、熱・圧力を用いてトナーがシートに対して溶融・浸透されることにより定着される。
定着に供されるシートは、熱源部材からの熱を受けることで水分が蒸発し、熱源部材に接触している面とその裏面とで含水率が変化することが原因して厚さ方向の反り、いわゆるカールと称される巻き癖を生じる場合がある。
カールがは制したシートが排出されて積載されると、積載されたシート同士の端縁位置が整合されていない状態となり、積載完了時にサイド端縁を揃えるなどの作業が必要となる虞があった。
従来、カールの発生を抑制する構成として、定着装置を通過したシートをヒートパイプなどの冷却部材に接触させて水分蒸発を抑えるようにした構成(例えば、特許文献1)、あるいは、シートに癖付けを行う構成として、シートを挟持搬送するローラ対のうちでカールを生起させたいシートの面側に対向するローラの速度をシートの挟持搬送時に高速化してシートを強制的にしごいて高速化されたローラに対向する側の面がそのローラ側に巻き付ける向きのカールを発生するようにした構成(例えば、特許文献2)が提案されている。
特許第3050633号 特公平3−44985号公報
シートに発生するカールは、その発生量や発生方向が、シートサイズや環境での温湿度、トナー像の面積率などによって変化する。
そこで、カールの発生方向に応じてそれぞれカールを矯正する機構を設けることで異なる方向のカールの矯正を行えるようにすることが考えられるが、しかし、この構成では、画像形成装置内でカール矯正機構の占有スペースが大型化してしまう虞がある。
本発明の目的は、上記従来のカール矯正装置における問題に鑑み、装置内での占有スペースを小型化してカールの発生状況に全て対応させて発生方向が異なる場合でも省スペースでカール矯正が行える構成を備えたカール矯正装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
(1)シート状記録体に発生しているカールを矯正するための装置であって、
前記シート状記録体が移動する主搬送路に対して選択的に連続可能な第1および第2搬送路と、
前記第1,第2搬送路間に配置されている第1ローラと、
前記第1搬送路を挟んで前記第1ローラに当接可能な第2ローラと、
前記第2搬送路を挟んで前記第1ローラに当接可能な第3ローラと、
前記第1,第2搬送路および第1乃至第3ローラを備え、前記第1ローラを生逆方向に駆動する駆動源を備えて前記第1,第2搬送路を前記主搬送路に対して選択的に連続させる位置に移動可能な移動ユニットと、
前記移動ユニットの移動手段および該移動手段により前記移動ユニットの移動位置を検知可能な移動位置検知手段とを備え、
前記第1,第2搬送路のいずれかが前記主搬送路に連続する位置に向け前記移動ユニットが移動した際に前記第1ローラに対して第1若しくは第2搬送路を挟んで当接する第2若しくは第3ローラの当接力を可変する構成として、
前記移動ユニットとは別に設けられた側板において前記移動ユニットの移動方向に長手方向を有して形成され、前記第1ローラの回転軸が挿通される長孔と、
前記移動ユニット側に設けられ、該移動ユニットの移動方向に沿った長手方向を有して第1ローラの回転軸が挿通される遊動支持部と、前記第2,第3ローラの回転軸を挿通する支持部とが用いられ、
前記移動ユニットの移動方向に応じて前記第1ローラの回転軸が前記側板に設けられた長孔の一端に衝止された状態で該移動ユニットの移動が継続されると、前記遊動支持部が第1ローラと干渉しない状態で移動することにより前記第2,第3ローラを第1ローラと独立して移動させて第1ローラに対する第2あるいは第3ローラの当接力を高めることを特徴とするカール矯正装置。
)前記第2,第3ローラは、前記第1ローラを挟んで対向する位置に配置され、該第1ローラとの当接位置同士を結ぶ線が前記第1,第2搬送路に進入するシート状記録体の進行方向に対して直角となる関係で配置されていることを特徴とする(1)記載のカール矯正装置。
)前記第1および第2搬送路は、前記シート状記録体の進入位置と出口位置とがそれぞれ前記主搬送路および第1,第2搬送路を通過したシート状記録体の排出路と連続することができる形態とされていることを特徴とする(1)又は(2)に記載のカール矯正装置。
)前記第1ローラは弾性ローラで構成され、第2,第3ローラは金属製ローラあるいはこの逆の構成からなることを特徴とする(1)乃至()のいずれかに記載のカール矯正装置。
)前記第1ローラは、前記第1,第2の搬送路と主搬送路との連続状態の選択に応じて回転方向が切り換えられることを特徴とする(1)乃至()のいずれかに記載のカール矯正装置。
)(1)乃至()のいずれかに記載のカール矯正装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、移動ユニットに設けられている第1ローラと第2,第3ローラおよび第1,第2搬送路を主搬送路に対して選択的に連続させるだけで第1ローラに対する第2,第3ローラの当接力を変化させてカール矯正のための癖付けをシート状記録体に付加することができる。これにより、カールの発生方向に応じた矯正機構を複数設けることなく単一のユニットを用いるだけでカールの発生方向に関係なくカールの矯正が可能となり、装置の大型化を防止することが可能となる。
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。 まず、カール矯正装置の設置箇所について説明すると、図11は、一般的な電子写真方式による画像形成装置P及びカール矯正装置の概要図を示す。
一般的な電子写真印刷装置の原理は、まず帯電器1により感光体2を均一に帯電させその後、光学ユニット3で感光体2の表面上に光を照射する。
光を照射することにより感光体2の表面上の電荷を部分的に逃がし、感光体2の表面上に静電潜像を形成させる。次に現像機4で静電潜像上に感光体2とは逆電荷に帯電したトナーを付着させ可視画像を形成する。そして、感光体2の表面上に形成されたトナー像を転写部5にて給紙部6より一連の搬送路を通り搬送された記録部材である用紙上に転写し、加熱・加圧ローラ等で形成される定着部7にて記録部材上に転写されたトナーを融着させ、用紙に画像を形成する。その後排紙部8へと搬送されていく。
このような一連の流れにおいて、トナー像を転写された用紙が定着部7によりトナーの融着が行われる際に、定着部7による加熱によって用紙に含まれる水蒸気が蒸発し用紙の転写面側または裏側にカールが発生することがある。
用紙にカールが生じる問題を解決するために、印刷装置の定着部7から排紙部8に向かう搬送路上のG部周辺にカール矯正機構が必要となる。上記構成により定着部7を通過し排紙部8に向かう際にカールが生じた用紙をカール矯正機構を通過させることによりカールの矯正を行う。
次に本発明によるカール矯正装置について説明する。
本発明によるカール矯正装置1000は、図10に示すように、内部に設けられている第1搬送路101および第2搬送路102を選択的に主搬送路MPに対して連続させることができるように移動可能な移動ユニット100を備えている。なお、図10においては、画像形成装置の内部にカール矯正装置1000を組み込んだ場合を示しているが、本発明におけるカール矯正装置は、装置内だけでなく、画像形成装置とは別の装置として、例えば、シート状記録体の後処理に用いられるソータやコレータあるいはスタック装置等の装置の入口に設けるようにすることも可能である。
図1は、移動ユニット100の内部構成を説明するための模式図であり、同図において移動ユニット100には、第1,第2搬送路101,102間に配置されて各搬送路に周面の一部を露呈している第1ローラ103と、第1搬送路101を挟んで第1ローラ103と当接可能な第2ローラ104と、第2搬送路102を挟んで第1ローラ103と当接可能な第3ローラ105とが設けられている。
第1,第2搬送路101,102は、矢印A、Bで示すように、図10において符号9で示す搬送ローラにより設定されるシート状記録体の進入方向に連続できる角度と、符号A’、B’で示すように、図10に示した排出トレイ8に連続できる排出方向とを設定できる角度を持たせてある。
第1ローラ103は、スポンジゴムなどの弾性体からなるローラであり、第2,第3ローラ104,105は、ステンレスが用いられる金属製ローラであり、第2ローラ104が第1ローラ103の上側に位置する上プレッシャーローラとして、そして、第3ローラ105が第1ローラ103の下側に位置する下プレッシャーローラとしてそれぞれ用いられる。これら第2,第3ローラ104,105は、第1ローラ103に圧接することでシート状記録体をカールの発生方向と逆方向に巻き癖を生じさせてカールを矯正するデカールローラとして機能するようになっている。
第1,第2ローラ104,105は、第1ローラ103を挟んで対向しており、第1ローラ103に対する当接位置同士を結んだ線Lが第1,第2搬送路101,102から進入するシートの進行方向(矢印A、Bで示す方向)に対して直角となる関係で配置されている。これにより、カール矯正装置1000内に進入したシート状記録体は、第1乃至第3ローラに対して接線方向に進入することができ、第2,第3ローラによる加圧力を最も効率よく受けることができる。
移動ユニット100は、主搬送路MPに対して第1,第2搬送路101,102を選択的に連続させるために、図1において垂直方向に移動することができるようになっている。
図2および図3は、移動ユニット100および移動ユニットの移動手段を示す図であり、図2において、波線で示す移動ユニット100の上部には移動ユニットの昇降駆動源としてのモータ201および第1ローラの回転駆動源としてのモータ202を備えた昇降ユニット200が設けられている。
昇降ユニット200は、図3に示すように、筐体部が移動ユニット100の周囲を囲繞するようになっている。これにより移動ユニット100は、移動ユニット100と別に設けられた昇降ユニット200内で昇降することができる。
昇降ユニット200に設けられている昇降駆動源としてのモータ201には駆動プーリ201Aが設けられ、駆動プーリ201Aにはベルト203を介して従動プーリ204と一体の昇降ネジ205が連動できるようになっている。
昇降ネジ205は、移動ユニット100の上部に一体化されているケーシング100A内に設けられたナット部(図示されず)に嵌合しており、昇降ネジ205の回転方向に応じて移動ユニット100を昇降させるようになっている。
移動ユニット100の昇降位置は、移動ユニット100側に設けられたセクタ部材の進入による遮光状態を検知可能な光学センサを用いた位置検知センサPS(図2参照)によって検知され、所定位置において移動ユニット100が停止するようになっている。
移動ユニット100の昇降量は、前述したように第1,第2搬送路のいずれかが主搬送路MPに連続することができる位置までの移動量に相当させてある。
昇降ユニット200に設けられている回転駆動源としてのモータ202には、これの出力軸に取り付けられている駆動ギヤ202Aを第1段とする複数のアイドルギヤIG1〜IG3が連動可能に設けられており、最終段のアイドルギヤIG3には第1ローラ103の回転軸103Bに取り付けられているデカーラローラギヤ103Aが噛み合っている。
以上のような構成のカール矯正装置においては、移動ユニット100に設けられている第1,第2搬送路101,102のいずれかが主搬送路MPに連続する位置に移動した場合に第1ローラ103に対して第2,第3のいずれかのローラの当接力を変化させる構成が設けられている。以下、図4以降の図においてその構成および作用について説明する。
図4は、移動ユニット100が昇降位置で第1ローラ103に対する第2,第3ローラ104,105の圧接力を変化させるための原理を示す図である。
図4において、第1乃至第3ローラ103〜105は、移動ユニット100の側壁100Aに回転軸103B、104A、105Aがそれぞれ挿通されている。
各回転軸のうちで、第1ローラ103の回転軸103Bは、移動ユニット100とは別に設けられた昇降ユニット200の側壁200Aに形成されている長孔200A1に軸端が挿通されている。側壁200Aに形成された長孔200A1は、移動ユニット100の移動方向に沿った長孔で構成されている。
一方、移動ユニット100の側板100Aでは、第1ローラ103の回転軸103Bが、移動ユニット100の移動方向に沿った長孔で構成された遊動支持部100A1に挿通され、第2,第3ローラ104,105の回転軸104A、105Aが軸受けSBを介して回転自在に支持されている。軸受けSBは、遊動支持部100A1と違って回転軸を移動ユニット100の移動方向に移動させることがない。
移動ユニット100の側板100Aに形成されている遊動支持部100A1は、その長手方向の長さを昇降ユニット200側の側板200Aに形成されている長孔200A1の長手方向長さに加えて、第2,第3ローラ104,105が第1ローラ103に対して圧接力を増加させることができるストロークを設定されている。
この構成においては、移動ユニット100の移動に応じて第1ローラ103が長孔200B1の端部に衝止された状態で移動ユニット100の移動が継続されると、第2,第3ローラ104,105が第1ローラ103に対して独立して移動し、その移動方向に応じて第2,第3ローラ104,105のいずれかが第1ローラ103に対する当接力を増加するようになる。
例えば、移動ユニット100が上昇し、第1ローラ103の回転軸103Bが長孔200Bの一端、つまり上端に衝止された状態で移動ユニット100がさらに上昇を継続されると、遊動支持部100A1が第1ローラ103と干渉することなく移動ユニット100を移動させることができるので、第1ローラ103に対してその周面下方に位置する第3ローラ105が圧接することになり、結果として、第1ローラ103に対する第3ローラ105の圧接力を増加させた状態で当接する。
移動ユニット100が上述した場合と逆に下降する場合には、第1ローラ103の回転軸103Bが長孔200B1の下端に衝止され、この状態で移動ユニット100の下降が継続されると、遊動支持部100A1が第1ローラ103の回転軸103Bと干渉することなく移動ユニット100を移動させることができるので、第1ローラ103の周面上方に位置する第2ローラ104が第1ローラ103に圧接することになり、結果として、第1ローラ103に対する第2ローラ104の圧接力を増加させた状態で当接する。
図5および図6は、移動ユニットの移動位置に応じた第1ローラ103への駆動経路を説明するための図である。なお、図5および図6は、図1に示した側面の反対側から見た側面を示している。
図5は、移動ユニット100が上昇して第1ローラ103に対して第2ローラ104が当接している状態であり、図6は移動ユニット100が下降して第1ローラ103に対して第3ローラ105が当接している状態を示している。
図5において、移動ユニット100が上昇しているときには、一方向への回転が設定されているモータ202側の駆動ギヤ202Aからの回転力がアイドルギヤIG1,IGおよびIG3に伝達され、アイドルギヤIG3に噛み合うでカールローラギヤ103Aに伝達される。
図6において、移動ユニット100が下降しているときには、モータ202側の駆動ギヤ202Aからの回転力がアイドルギヤIG1,IG2に伝達され、アイドルギヤIG2に噛み合っているでカールローラギヤ103Aに伝達される。
これにより、モータ202の回転方向を一方向に設定しておくだけで、移動ユニット100が昇降した際に互いに対向するアイドルギヤとカールローラギヤ103Aとの噛み合い関係を成立させて第1ローラ103を各搬送路での排出が行える回転方向を設定することができる。
本実施例は以上のような構成であるから、移動ユニット100の移動方向に応じて主搬送路MPに対する第1,第2搬送路101,102のいずれかが連続する態位を設定される。
図7および図8は、移動ユニット100と主搬送路MPと排出トレイに向けた排出路(便宜上、符号EXで示す)との関係を示す図であり、図7は移動ユニット100が上昇している場合を、図8は、移動ユニット100が下降している場合をそれぞれ示している。
図7において、装置本体側に設けてある主搬送路MPを搬送されてくるシート状記録体のカールが凹状である場合には、移動ユニット100が上昇して図7に示す状態を設定される。この状態では、移動ユニット100における第2搬送路102が主搬送路MPと連続し、図4における説明に基づき、第1ローラ103に対して第3ローラ105が圧接力を増加された状態とされる。これにより、第1ローラ103と第3ローラ105とで挟持搬送されるシート状記録体は、自身に発生しているカール方向と逆方向の癖付けを付加されてカールを矯正されることになる。
一方、図7とは逆に、シート状記録体のカールが凸状である場合には、移動ユニット100が下降して図8に示す状態を設定される。この状態では、移動ユニット100における第1搬送路101が主搬送路MPに連続し、第1ローラ103に対して第2ローラ104が圧接力を増加された状態とされる。これにより、第1ローラ103と第2ローラ104とで挟持搬送されるシート状記録体は、自身に発生しているカール方向と逆方向の癖付けを付加されてカールを矯正さえることになる。
図7および図8に示した場合のいずれにおいても、第1乃至第3ローラ間で挟持搬送されたシート状記録体は、第1,第2搬送路101,102の形態が排出路EXに連続するようになっているので、排出不良などを起こすことなく正常に排出されることになる。
ところで、カールの発生方向が予め認識できる場合には、その矯正が行える状態を設定すべく移動ユニット100の昇降設定を行うことができるが、カールの発生方向を予測して移動ユニット100の昇降動作を設定することも可能である。以下、この構成について説明する。
カールの発生方向および発生量は、前述したように、シートサイズや環境での温湿度、トナー像の面積率などによって変化することを踏まえ、本実施例では、移動ユニット100の移動駆動源であるモータ201の回転制御を行うことも可能である。
図9は、このために用いられる制御部300の構成を示すブロック図であり、同図において制御部300は、画像形成シーケンスを実行する制御部が用いられる。制御部300の入力側には、シートサイズの指定が可能な操作パネル301、温湿度センサ302,画像面積率の入力部303が接続され、出力側にはモータ201の駆動部201Aが接続されている。
制御部300に接続されている画像面積率の入力部303は、例えば、スキャナからの画素信号あるいは受信した画像信号に基づき、シートサイズに対する画像面積率を算出する部分である。
制御部300では、入力された情報であるシートサイズ、温湿度あるいは画像面積率に基づき、シート状記録体に発生するカールの方向を予測し、その方向と逆方向の癖付けを付加することができるように第1,第2搬送路101,102の選択およびモータ201の回転方向を設定する。
カール発生方向および発生量は、シート状記録体の含有水分率に影響され、定着時での加熱による水分の蒸発率を実験することにより、ある程度予測できる。なお、シートサイズには、大きさだけでなく厚さを含む場合もある。
水分の蒸発率に影響するシートサイズや画像面積率さらには温湿度と水分の蒸発率との関係をマップ化しておき、入力された各情報を水分の蒸発率に対応させてカールの発生方向および発生量を予測し、そのカールを矯正することができる状態、つまり、搬送路の選択および矯正のための圧接力を調整することができる移動ユニットの移動量を設定する。カールの発生方向および発生量の予測には、カールがさほど発生しないで移動ユニット100の移動を必要としないことを決定する場合も含まれる。
以上のような構成においては、シートサイズ、温湿度そして画像面積率の各情報に基づく水分の蒸発率を割り出し、その蒸発率とカールの発生量とを関係づけたマップに基づき、カールの矯正量を設定してこの矯正量が得られるように移動ユニット100での第1ローラ103に対する第2あるいは第3ローラ104,105の圧接力を調整する。また、カールの発生方向に関しては、シート状記録体の画像担持面とその裏面での水分蒸発率の違いが影響するので、画像面積率に基づく画像担持面での水分蒸発率と画像面積率を適用しない非画像担持面での水分蒸発率の違いによりカール方向を決定することもできる。
本発明によるカール矯正装置の要部構成を説明するための模式図である。 図1に示したカール矯正装置の具体例を記録体の排出方向から見た正面図である。 図2に示したカール矯正装置の斜視図である。 図2に示したカール矯正装置における移動ユニットの移動に関する原理を説明するための模式図である。 図2に示したカール矯正装置に用いられるローラ駆動系の構成を説明するための図である。 図5に示したローラ駆動系の移動時での状態を説明するための図である。 図2に示したカール矯正装置における一態様を説明するための模式図である。 図2に示したカール矯正装置における他の態様を説明するための模式図である。 図2に示したカール矯正装置における移動ユニットの移動制御に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明によるカール矯正装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。 カール矯正装置を用いた画像形成装置の従来例を説明するための模式図である。
符号の説明
1000 カール矯正装置
100 移動ユニット
100A 側壁
100A1 遊動支持部
101 第1搬送路
102 第2搬送路
103 第1ローラ
104 第2ローラ
105 第3ローラ
200 昇降ユニット
200A 側壁
200A1 長孔
A、B シート状記録体の進入方向
A’、B’ シート状記録体の排出方向
P 画像形成装置
MP 主搬送路
L 第2,第3ローラと第1ローラとの対向位置同士を結ぶ線

Claims (6)

  1. シート状記録体に発生しているカールを矯正するための装置であって、
    前記シート状記録体が移動する主搬送路に対して選択的に連続可能な第1および第2搬送路と、
    前記第1,第2搬送路間に配置されている第1ローラと、
    前記第1搬送路を挟んで前記第1ローラに当接可能な第2ローラと、
    前記第2搬送路を挟んで前記第1ローラに当接可能な第3ローラと、
    前記第1,第2搬送路および第1乃至第3ローラを備え、前記第1ローラを生逆方向に駆動する駆動源を備えて前記第1,第2搬送路を前記主搬送路に対して選択的に連続させる位置に移動可能な移動ユニットと、
    前記移動ユニットの移動手段および該移動手段により前記移動ユニットの移動位置を検知可能な移動位置検知手段とを備え、
    前記第1,第2搬送路のいずれかが前記主搬送路に連続する位置に向け前記移動ユニットが移動した際に前記第1ローラに対して第1若しくは第2搬送路を挟んで当接する第2若しくは第3ローラの当接力を可変する構成として、
    前記移動ユニットとは別に設けられた側板において前記移動ユニットの移動方向に長手方向を有して形成され、前記第1ローラの回転軸が挿通される長孔と、
    前記移動ユニット側に設けられ、該移動ユニットの移動方向に沿った長手方向を有して第1ローラの回転軸が挿通される遊動支持部と、前記第2,第3ローラの回転軸を挿通する支持部とが用いられ、
    前記移動ユニットの移動方向に応じて前記第1ローラの回転軸が前記側板に設けられた長孔の一端に衝止された状態で該移動ユニットの移動が継続されると、前記遊動支持部が第1ローラと干渉しない状態で移動することにより前記第2,第3ローラを第1ローラと独立して移動させて第1ローラに対する第2あるいは第3ローラの当接力を高めることを特徴とするカール矯正装置。
  2. 前記第2,第3ローラは、前記第1ローラを挟んで対向する位置に配置され、該第1ローラとの当接位置同士を結ぶ線が前記第1,第2搬送路に進入するシート状記録体の進行方向に対して直角となる関係で配置されていることを特徴とする請求項1記載のカール矯正装置。
  3. 前記第1および第2搬送路は、前記シート状記録体の進入位置と出口位置とがそれぞれ前記主搬送路および第1,第2搬送路を通過したシート状記録体の排出路と連続することができる形態とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のカール矯正装置。
  4. 前記第1ローラは弾性ローラで構成され、第2,第3ローラは金属製ローラあるいはこの逆の構成からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカール矯正装置。
  5. 前記第1ローラは、前記第1,第2の搬送路と主搬送路との連続状態の選択に応じて回転方向が切り換えられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のカール矯正装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載のカール矯正装置を用いることを特徴とする画像形成装置
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