JPWO2010032584A1 - 用紙加湿装置及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

トナー画像を担持した用紙を加熱して画像定着する画像形成装置から送られた用紙を対向して回転するローラによって用紙を搬送しながら用紙への加湿処理を行う用紙加湿装置において、ニップ部に発生する水溜まりの形成を抑制することによって、用紙の端部の波打発生を防止する。用紙加湿装置は回転しつつ用紙に水を塗布する加湿ローラと、加湿ローラに対向して配置され、加湿ローラに水を補給する給水ローラと、を有し、加湿ローラの表面粗さを、対向する給水ローラの表面粗さよりも粗いものとする。

Description

本発明は、用紙を加湿する用紙加湿装置、及び用紙加湿装置と画像形成装置とが接続された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は、感光体上に形成したトナー画像を用紙上に転写し、転写されたトナー画像を担持した用紙を加熱しながら搬送することにより、トナー画像を用紙に定着して、定着処理後の用紙を装置外に送り出す。

上述したような加熱を伴う定着処理によって水分が奪われた用紙には、波打やカール等の変形が発生することが多く、発生した用紙の変形は、定着処理後の用紙の搬送や、製本等の後処理において不都合をもたらす。

このような問題を解決するために、定着処理後の用紙を加湿して用紙の変形を矯正する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、用紙の搬送をするゴムローラと、親水性のクロームメッキを施した加湿ローラとを対向させたニップ部を形成し、前記加湿ローラに水の膜を形成する給水ローラにより水を供給しながら、前記加湿ローラを前記ゴムローラとは異なる方向に回転させて、前記ニップ部を進行する用紙を加湿する用紙加湿装置が記載されている。

また、特許文献２には、多孔湿層を有する加湿ローラ対の少なくとも一方の加湿ローラに水を供給して、前記加湿ローラ対によって用紙を搬送しながら加湿する用紙加湿装置が記載されている。

また、特許文献３には、対向して回転する繊維状のエラストマー面を有する加湿ローラによって、用紙を搬送しながら用紙の両面を加湿する用紙加湿装置が記載されている。

しかしながら、例として挙げたような用紙加湿装置、即ち、対向して回転するローラによって用紙を搬送しながら用紙への加湿処理を行う用紙加湿装置においては、ニップ部に用紙が無い状態でローラの回転が継続するとニップ部には水溜まりが発生する。

この水溜まりは、加湿処理のために新たに送られた用紙の先端部に集中的に付着することから、用紙先端部が加湿過多となり、用紙先端部に波打と称される複数のうねりを発生させる。

米国特許５，８３２，３５９号明細書 特開２００６−８２８２号公報 米国特許５，８９５，１５４号明細書

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、対向して回転するローラによって用紙を搬送しながら用紙への加湿処理を行う用紙加湿装置において、ニップ部に発生する水溜まりの形成を抑制することによって、用紙の端部の波打発生を防止する用紙加湿装置を実現することにある。

上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。

１．トナー画像を担持した用紙を加熱して画像定着する画像形成装置から送られた用紙に加湿処理を施す用紙加湿装置において、
前記用紙に水を塗布する加湿ローラと、
前記加湿ローラに対向して配置され、前記加湿ローラに水を補給する給水ローラと、
を有し、
前記加湿ローラの表面粗さは、前記給水ローラの表面粗さよりも粗いものであることを特徴とする用紙加湿装置。

２．前記加湿ローラ及び前記給水ローラは、親水性のＮＢＲゴムであることを特徴とする１項に記載の用紙加湿装置。

３．前記加湿ローラと、前記給水ローラと、加湿用の水を貯え前記給水ローラの一部が浸漬される貯水皿とを有する加湿機構を二組備え、
二組の前記加湿機構の前記加湿ローラ同士を対向させ、二組の前記加湿機構を左右対称に配置して、
対向する前記加湿ローラによって前記用紙を下方から上方に搬送しながら前記用紙の両面に水を塗布することを特徴とする１項に記載の用紙加湿装置。

４．前記給水ローラを押圧することにより前記給水ローラの保水量を制御する制御ローラを有することを特徴とする１項に記載の用紙加湿装置。

５．画像形成装置と１項に記載の用紙加湿装置とが接続された画像形成システム。

本発明により、対向して回転するローラによって用紙を搬送しながら用紙への加湿処理を行う用紙加湿装置におけるニップ部に発生する水溜まりの形成が抑制されるので、加湿過多により用紙の先端部に発生する波打がなくなる。

その結果、加湿処理後の用紙の搬送や、製本等の後処理が安定化される。

加湿装置が接続された画像形成システムの概念図である。 加湿装置の概念図である。 加湿部を説明する図である。 加湿部に形成される水溜まりの位置を示す図である。 用紙の先端部に発生する波打の概念図である。 波打量を説明する図である。 加湿ローラ及び給水ローラの表面粗さと発生した波打の大きさの関係を示すグラフである。 実験に使用した各ローラの仕様を示す図である。

以下、図を基に本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、説明する実施の形態に限定されるものではない。

図１は、加湿装置Ｂが接続された画像形成システムの概念図である。図示の画像形成システムは、画像形成装置Ａ、加湿装置Ｂ、製本装置Ｆから構成されている。

画像形成装置Ａは、上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを備えた、電子写真方式の画像形成装置である。

自動原稿送り装置ＡＤＦの原稿載置台１に載置された原稿は一枚ずつ、原稿搬送部２に送り出され、原稿排紙部３に排出される。

搬送される原稿の画像面は、画像形成装置Ａの読み取り部１０の読み取り位置１１にて、光源１２、第１ミラー１３、第２ミラー１４、レンズ１５、撮像素子１６等を備える光学系によって読み取られ、読み取られた画像情報は、制御部Ｃのメモリに記憶される。

書込部２０は、レーザビーム生成部、ポリゴン等を有し、制御部Ｃのメモリに記憶されている前記画像情報に基づき、画像形成部３０の帯電された感光体３１の表面を走査露光して、感光体面上に潜像を形成する。

画像形成部３０は、感光体３１と、その周囲に配置された、帯電極３２、現像部３３、転写分離極３４、クリーニング部３５等を有し、感光体３１の面上に形成された前記潜像を現像部３３によって現像し、感光体面上にトナー画像を形成する。

形成された前記トナー画像は、転写分離極３４の作用によって、給紙部４０の給紙トレイ４１、４２、４３の何れかのトレイから送られ、給紙ローラ４４によってタイミングが取られて感光体３１に向かって送り出された用紙Ｐに転写される。

トナー画像を担持した用紙Ｐは、定着部５０によって加圧加熱され、トナー画像が用紙Ｐに定着される。定着処理が施された用紙Ｐは、排紙反転部６０の排紙ローラ６１によって用紙加湿装置Ｂに送られる。

用紙Ｐの両面に画像が形成される場合には、定着処理が施された用紙Ｐは排紙反転部６０から再給紙部７０に送られる。再給紙部７０は、送られた用紙Ｐの裏面への画像形成を行うために、再度、用紙Ｐを給紙部４０に送り出す。

加湿装置Ｂは、上述の画像形成装置Ａの下流に接続され、画像形成装置Ａから送り出された用紙Ｐの両面に水を塗布して加湿することにより、画像形成装置Ａの定着処理により形成された用紙のカールを除く装置である。

用紙Ｐに加湿処理を施さない場合には、用紙Ｐを用紙搬送路Ｈ１に導き、製本装置Ｆに送り出し、加湿処理を施す場合には、用紙Ｐを加湿部１００のある用紙搬送路Ｈ２を進行するように導く。なお、加湿装置Ｂの詳細な説明は、後に行う。

製本装置Ｆは、加湿装置Ｂにて平面化された用紙Ｐを集積して用紙束を形成し、形成した用紙束の背に表紙を貼着し製本する代表的な後処理装置である。

製本装置Ｆ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、用紙束保持手段２５０、糊塗布手段２６０、表紙貼着手段２７０、表紙折り曲げ手段２８０、冊子排出手段２９０等から構成されている。

前記各手段は、図示のように、装置内の垂直方向に縦列配置されている。

用紙Ｐに製本処理を施さない処理モードが設定されている場合には、加湿装置Ｂから送られた用紙Ｐは、用紙搬送手段２１０によって排紙手段２２０に送られ、製本処理を施す処理モードが設定されている場合には、用紙束収容手段２４０に送られる。

用紙束収容手段２４０に送られ順次積み重ねられた用紙Ｐは、所定の枚数からなる用紙束となる。

用紙束収容手段２４０上に形成された前記用紙束は、用紙束保持手段２５０に送られ、用紙束保持手段２５０は、用紙束を保持しながら用紙束がほぼ垂直になる位置まで回転する。

用紙束保持手段２５０により垂直に保持されている用紙束の底面には、糊塗布手段２６０による糊塗布がなされ、用紙束が底面にて束ねられる。

束ねられた用紙束には、表紙貼着手段２７０によって表紙が貼着され、次いで、表紙折り曲げ手段２８０によって、貼着された表紙が用紙束に沿って折り曲げられ、冊子が完成する。形成された冊子は冊子排出手段２９０により製本装置Ｆの外にある冊子収容トレイに排出される。

なお、上述したような製本装置Ｆは、特開２００４−２０９８６９号公報に記載されているような公知の装置である。

図２は、加湿装置Ｂの概念図である。

画像形成装置Ａから送られた用紙Ｐは、矢印ａの方向から加湿装置Ｂに進入して、矢印ｂの方向にある製本装置Ｆに送られる。

用紙Ｐが進行する用紙搬送路は、用紙Ｐを用紙進入口１０１から搬送路切換ガイド１０２によって上方に導き、排出口１０３まで搬送する第１搬送路Ｈ１と、用紙Ｐを搬送路切換ガイド１０２によって下方に導き、加湿処理後の用紙Ｐを排出口１０３まで搬送する第２搬送路Ｈ２とから構成される。

即ち、第１搬送路Ｈ１は、画像形成装置Ａから送られた用紙Ｐに加湿処理を施さずに、また、第２搬送路Ｈ２は、用紙Ｐを加湿部１００に送り加湿処理を施して、下流に接続されている装置に送る用紙搬送路である。

加湿部１００の下方には、加湿に使用する水を貯蔵するタンクＴが配置されており、タンク内の水はポンプＷＰによって加湿部１００に送られる。なお、加湿部１００でオーバーフローした水はタンクＴに戻され、再度使用される。

図３は、加湿部１００を説明する図である。

加湿部１００は、用紙Ｐの片面に水を塗布する加湿機構を二組組み合わせたものである。

図の点線領域にある加湿部１００は、対向して配置された加湿機構１１０及び１２０の加湿ローラ１１１、１２１によって用紙Ｐを下方から上方に搬送しながら、用紙Ｐの両面に水を塗布する。

加湿機構１１０は、加湿ローラ１１１、加湿ローラ１１１に水を補給する給水ローラ１１２、塗布用の水を貯え給水ローラ１１２の一部が浸漬される貯水皿１１３、給水ローラ１１２の表面を押圧する制御ローラ１１４を有する。

同様に、加湿機構１２０は、加湿ローラ１２１、給水ローラ１２２、貯水皿１２３、制御ローラ１２４を有する。

加湿部１００は、上述したような加湿機構を二組備え、二組の加湿機構の加湿ローラ同士を対向させ、左右対称に配置したものである。

加湿ローラ１１１、１２１に対向する位置に配置され、貯水皿１１３、１２３に貯えられている水に一部が浸漬されている給水ローラ１１２、１２２は、親水性のソリッドゴムローラで、表面に付着した水を加湿ローラ１１１、１２１に転写する。

給水ローラ１１２、１２２には、制御ローラ１１４、１２４が給水ローラ１１２、１２２を押圧するように当接されており、その押圧力を変更することにより、給水ローラの保水量を変更して、給水ローラ１１２、１２２の加湿ローラ１１１、１２１への水の補給量を変更する。

即ち、制御ローラ１１４、１２４の押圧力を変更することにより、用紙Ｐに対する加湿量を変更することができる。

制御ローラ１１４、１２４は、金属ローラで、押圧手段（不図示）により給水ローラに押圧される。前記押圧手段は制御ローラ１１４、１２４の両端の軸、又は軸受けをバネにより押圧する手段であり、押圧力の大きさは前記バネの端部の位置を調整するネジにより決定される。

上述したような加湿部１００に加湿処理の対象となる用紙Ｐが存在しない場合、二つの加湿ローラ１１１、１２１は、塗布のための水を含んだまま対向して回転することになる。

このような状態は、加湿ローラ１１１、１２１が対向する位置、即ちニップ部に水溜まりを発生させる。このように発生した水溜まりは次に加湿処理される用紙Ｐの先端部に付着して、先端部に波打と称される変形領域を作り出す。

図４は、加湿部１００に形成される水溜まりＷの位置を示す図である、また、図５は、用紙Ｐの先端部に発生する波打の概念図である。

このような先端部に形成された波打は、用紙搬送上の不都合をもたらし、また、製本された冊子の品質を低下させるものである。

本発明は、上述したような水溜まりＷの発生を抑制することにより、用紙Ｐの先端部に発生する波打を防止することにある。

加湿の対象となる用紙Ｐが加湿ローラ間に存在しない場合、給水ローラ１１２、１２２から加湿ローラ１１１、１２１に転写された水は、加湿ローラ１１１、１２１から用紙Ｐに塗布されないことから、加湿ローラ１１１、１２１の保水量を超えて供給された水は図４で示すような位置に水溜まりＷとして滞留する。

このような、水溜まりの発生を抑制するためには、加湿ローラ１１１、１２１の保水量を上げると共に、給水ローラ１１２、１２２から加湿ローラ１１１、１２１に補給する水の補給量を下げるようにすることが効果的である。

即ち、加湿ローラ１１１、１２１の保水量の増大により、加湿ローラ１１１、１２１に供給された水は、二つのローラの表面に保持されて対向位置を通過するようになる。

また、給水ローラ１１２、１２２の補給量を加湿処理に不都合を来さない範囲で下げることにより、加湿ローラ１１１、１２１の保水量を超えるような水の補給を防止できる。

本発明は、加湿ローラ１１１、１２１の表面粗さと給水ローラ１１２、１２２の表面粗さの関係から上述したような条件を作り出し、水溜まりＷの発生を抑制しようとするものであり、以下に実験結果を説明する。

図６は、波打量を説明する図である。

ここで述べる用紙の波打量とは、用紙の端部における波打の大きさを図６で示すような方法で定量化したものである。

先ず、用紙の端部に発生した波打と称する用紙のうねりの頂点Ｂ１と、うねりの谷Ａ１、Ａ２とから形成される二等辺三角形を作図する。

次いで、Ａ１とＢ１を結ぶ直線とＢ１とＡ２を結ぶ直線の長さの和、即ち、前記二等辺三角形斜辺の長さの和をｂ１とし、Ａ１とＡ２とを結ぶ直線、即ち、前記二等辺三角形斜辺の底辺の長さをａ１とする。

同様に、次のうねりについてｂ２とａ２を求め、このような測定を最終端のうねりまで行うことによって、ａ１からａｎ、ｂ１からｂｎの値を決定する。

波打量は、（ｂ１＋ｂ２＋・・・ｂｎ）−（ａ１＋ａ２＋・・・ａｎ）として定義されたものであり、単位はｍｍである。

図７は、加湿ローラ１１１、１２１及び給水ローラ１１２、１２１の表面粗さと発生した波打量との関係を示すグラフである。

図８は、実験に使用した各ローラの仕様の一覧表である。

図７（ａ）は、親水性のＮＢＲ（ニトリルゴム）で、ゴム硬度５２±１０の加湿ローラ１１１、１２１の表面粗さを変更することにより発生した用紙の波打量を示す表である。

また、図７（ｂ）は、加湿ローラ１１１、１２１及び給水ローラ１１２、１２２の表面粗さの差と発生した波打量との関係を示すグラフである。

実験結果から明らかなように、加湿ローラ１１１、１２１の表面粗さが給水ローラ１１２、１２２の表面粗さよりも粗い場合に、波打量が減少し、本発明の効果が現れている。

なお、各ローラの表面粗さ及び表面粗さの差の最適値は、設計時の実験により決定されるものである。

１００ 加湿部
１１０、１２０ 加湿機構
１１１、１２１ 加湿ローラ
１１２、１２２ 給水ローラ
１１４、１２４ 制御ローラ
Ａ 画像形成装置
Ｂ 加湿装置
Ｆ 製本装置
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. トナー画像を担持した用紙を加熱して画像定着する画像形成装置から送られた用紙に加湿処理を施す用紙加湿装置において、
   前記用紙に水を塗布する加湿ローラと、
   前記加湿ローラに対向して配置され、前記加湿ローラに水を補給する給水ローラと、
   を有し、
   前記加湿ローラの表面粗さは、前記給水ローラの表面粗さよりも粗いものであることを特徴とする用紙加湿装置。
2. 前記加湿ローラ及び前記給水ローラは、親水性のＮＢＲゴム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. 前記加湿ローラと、前記給水ローラと、加湿用の水を貯え前記給水ローラの一部が浸漬される貯水皿とを有する加湿機構を二組備え、
   二組の前記加湿機構の前記加湿ローラ同士を対向させ、二組の前記加湿機構を左右対称に配置して、
   対向する前記加湿ローラによって前記用紙を下方から上方に搬送しながら前記用紙の両面に水を塗布することを特徴とする請求項１に記載の用紙加湿装置。
4. 前記給水ローラを押圧することにより前記給水ローラの保水量を制御する制御ローラを有することを特徴とする請求項１に記載の用紙加湿装置。
5. 画像形成装置と請求項１に記載の用紙加湿装置とが接続された画像形成システム。