(57)【要約】【課題】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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置において、前記加湿ローラの摩耗により引き起こされる用紙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。【解決手段】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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置であって、前記加湿ローラは、前記中央部の外径が両端部の外径よりも大きく、前記中央部から前記両端部に向けて形成されたテーパー部を有することを特徴とする用紙加湿装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置であって、
前記加湿ローラは、中央部の外径が両端部の外径よりも大きく、前記中央部から前記両端部に向けて形成されたテーパー部を有することを特徴とする用紙加湿装置。
【請求項２】
前記加湿ローラは、加湿処理される用紙の最小幅と同じ長さのフラット領域を前記中央部に有するもの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。
【請求項３】
前記加湿ローラの両端部が、前記加湿ローラに対向する対向ローラの両端部に当接するように、前記加湿ローラを前記対向ローラに押圧する加湿ローラ押圧手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の用紙加湿装置。
【請求項４】
前記加湿ローラと、前記加湿ローラに水を補給する給水ローラと、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手段を二組備え、
二組の前記加湿手段の前記加湿ローラ同士を対向させ、且つ、二組の前記加湿手段を左右対称に配置し、対向する二つの前記加湿ローラにより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乃至３の何れか１項に記載の用紙加湿装置。
【請求項５】
前記給水ローラを押圧する制御ローラを有することを特徴とする請求項４に記載の用紙加湿装置。
【請求項６】
画像形成装置と請求項１乃至５の何れか１項に記載の用紙加湿装置とが接続されていることを特徴とする画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、前記トナー画像を担持した用紙を加圧加熱して前記トナー画像の前記用紙への定着を行い、定着処理後の前記用紙を装置外に送り出す。
【０００３】
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要因となる。
【０００４】
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。
【０００５】
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すると共に、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
例として挙げたような用紙加湿装置が備える加湿ローラ、即ち、対向して回転し用紙を搬送しながら用紙の加湿処理をする加湿ローラは、用紙との接触によって用紙接触面が徐々に摩耗する。
【０００９】
対向して回転する前記加湿ローラには、一定の押圧力が印加されていることから、用紙と接触しない領域である前記用紙接触面の外側に位置する前記加湿ローラの両端部にかかる押圧力は、前記接触面の摩耗と共に徐々に増大し、両端部のニップ幅が広くなる。
【００１０】
その結果、加湿ローラ面上をローラの中央部から両端部に向けて移動する水の流れが両端部で阻害されるようになり、加湿ローラの両端部近傍に水溜まりを作り出す。
【００１１】
このように発生した水溜まりは、用紙接触面に移動し、加湿される用紙の両端部に移行して、用紙の両端部に波打と称される局部的な曲がりが連続するうねりを発生させる。
【特許文献１】米国特許５，８３２，３５９号明細書
【特許文献２】特開２００６−８２８２号公報
【特許文献３】米国特許５，８９５，１５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置において、前記加湿ローラの摩耗により引き起こされる用紙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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置であって、
前記加湿ローラは、中央部の外径が両端部の外径よりも大きく、前記中央部から前記両端部に向けて形成されたテーパー部を有することを特徴とする用紙加湿装置。
２．前記加湿ローラは、加湿処理される用紙の最小幅と同じ長さのフラット領域を前記中央部に有するものであることを特徴とする１項に記載の用紙加湿装置。
３．前記加湿ローラの両端部が、前記加湿ローラに対向する対向ローラの両端部に当接するように、前記加湿ローラを前記対向ローラに押圧する加湿ローラ押圧手段を有することを特徴とする１又は２項に記載の用紙加湿装置。
４．前記加湿ローラと、前記加湿ローラに水を補給する給水ローラと、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手段を二組備え、
二組の前記加湿手段の前記加湿ローラ同士を対向させ、且つ、二組の前記加湿手段を左右対称に配置し、対向する二つの前記加湿ローラにより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乃至３項の何れか１項に記載の用紙加湿装置。
５．前記給水ローラを押圧する制御ローラを有することを特徴とする４項に記載の用紙加湿装置。
６．画像形成装置と１乃至５項の何れか１項に記載の用紙加湿装置とが接続されていることを特徴とする画像形成システム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、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、加湿ローラにより水を塗布して加湿する用紙加湿装置において、前記加湿ローラの摩耗により引き起こされる用紙の波打発生までの時間を大幅に伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
前記用紙束収容手段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。
【００３２】
前記用紙束収容手段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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図２は、加湿装置Ｂの概念図である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
前記加湿部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によって前記加湿部１００に送られる。なお、前記加湿部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。
【００４１】
図３は、加湿部１００を説明する図である。
【００４２】
図の点線領域にある加湿部１００は、対向するように配置された二つの加湿ローラ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。
【００４３】
加湿部１００は、用紙Ｐの片面に水を塗布する加湿手段を二組組み合わせたものである。
【００４４】
図に示す一つの加湿手段は、加湿ローラ１１１、前記加湿ローラに水を補給する給水ローラ１１２、塗布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１１３、前記給水ローラ１１２の表面を押圧する制御ローラ１１４を有する。
【００４５】
加湿部１００は、上述したような加湿手段を二組備え、二組の加湿手段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。
【００４６】
また、前記二組の加湿ローラは、加湿ローラ押圧手段（不図示）により前記二組の加湿ローラの両端部が互いに接触するように押圧されている。
【００４７】
なお、前記加湿ローラ押圧手段は左右対称に配置された前記二組の加湿手段同士の押圧力を変更するものであってもよいし、二組の加湿ローラの軸の両端部に設けられたガイド部材とバネとネジからなるものであってもよく、これらは設計時に決定されるものである。
【００４８】
前記加湿ローラ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。
【００４９】
前記給水ローラ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１１２、１２２の保水量が変更され、加湿ローラ１１１、１２１に補給する水の量が変更される。
【００５０】
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。
【００５１】
前記制御ローラ１１４、１２４は、金属ローラで、制御ローラ押圧手段（不図示）により給水ローラに押圧される。前記制御ローラ押圧手段は前記制御ローラ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。
【００５２】
加湿ローラ１１１、１２１に残った過剰の水は加湿ローラ１１１、１２１の両端部に移動し、両端部から下方に落下するので、水溜まりＷはある大きさ以下に維持されるが、このような状況は加湿ローラ１１１、１２１の摩耗と共に変化する。
【００５３】
図４は、加湿ローラ１１１、１２１の摩耗位置を説明する図である。
【００５４】
当初、加湿ローラ１１１、１２１は、所定の押圧力の印加によって、ローラの長手方向にほぼ均一となるニップ幅Ｎをもって対向して回転している。
【００５５】
ところが、加湿ローラ１１１、１２１の用紙Ｐが通過する用紙通過領域ＰＷにおける摩耗が進行すると、加湿ローラ１１１、１２１の用紙通過領域ＰＷの外側の領域には用紙通過領域ＰＷよりも高い押圧力が加わることになる。
【００５６】
その結果、加湿ローラ１１１、１２１の用紙通過領域ＰＷの外側の領域に形成されるニップ幅Ｎは、用紙通過領域ＰＷに形成されるニップ幅Ｎよりも大きくなる。
【００５７】
その結果、加湿ローラ１１１、１２１の中央部から両端部Ｓ１、Ｓ２に移動する水が、前記両端部Ｓ１、Ｓ２にて堰き止められる状態になり、前記両端部の近傍の用紙通過領域ＰＷに所定外の大きさの水溜まりＷが生ずる。
【００５８】
また、このように逃げ場を失った水溜まりＷは、加湿ローラ１１１、１２１の中央部に移動する場合もある。
【００５９】
このように、加湿ローラ１１１、１２１の摩耗によりローラの両端部に作られた水溜まりＷは、用紙の通過部に移動して、次に加湿処理される用紙Ｐの両端部に付着して、両端部に波打と称されるうねりのある領域を作り出す。
【００６０】
図５は、波打の例を示す図である。
【００６１】
図に示すように、矢印ｙの方向に進行する用紙Ｐの両端部に過剰な水が移行して、波打と称される連続したうねりが発生する。
【００６２】
本発明は、加湿ローラ１１１、１２１の用紙通過部が摩耗しても、加湿ローラ１１１、１２１の両端部に水溜まりＷが形成されないようにすることにより、上述したような不都合の発生時期を大幅に遅らせることができるものである。
【００６３】
図６は、本発明の加湿ローラ１１１、１２１を説明する図である。
【００６４】
図に示すように、本発明の加湿ローラ１１１、１２１は、中央部における外径Ｄ１、長さＬ１のフラットな領域を有し、前記フラットな領域から外径Ｄ２である両端部に向けて長さＬ２のテーパー部を有している。
【００６５】
なお、前記中央部の長さＬ１は、通過する用紙Ｐの最小用紙幅であり、また、二つの加湿ローラ１１１、１１２には、加湿ローラ押圧手段によって、対向する両端部が互いに接触するように押圧力が加えられている。
【００６６】
このようなテーパー部を有する加湿ローラ１１１、１２１を採用することにより、ローラのフラット部の摩耗が進行してもローラ面上の水は常時、中央部から両端部に向かって移動し、両端部から落下することから、加湿ローラ１１１、１２１の両端部に過度の量の水が滞留する現象がなくなる。
【００６７】
以下、実験結果を説明する。なお、実験は、図２に示した加湿装置Ｂを用いて行った。
【００６８】
加湿ローラ１１１、１２１は、図６に示したような形状の全長３５０ｍｍのローラで、中央部のフラット部の長さＬ１は１００ｍｍ、両端部の各テーパー部の長さは１２５ｍｍ、テーパー量Ｄ１−Ｄ２＝０．２０±０．０４ｍｍである。
【００６９】
また、加湿ローラ１１１、１２１の部材は親水性のＮＢＲ（ニトリルゴム）で、当初のゴム硬度は約５２°である。
【００７０】
実験では、このような仕様を有する加湿ローラ１１１、１２１に、その両端部が接触するように押圧力を加えた。
【００７１】
上述したような条件にて４０万枚のプリントの加湿処理を行い、ローラのフラット領域である中央部の直径Ｄ１の変化を調べた。
【００７２】
図７は、実験結果を示す表とグラフである。
【００７３】
その結果、加湿ローラ１１１、１２１の外径Ｄ１は、当初の寸法１７．６３５ｍｍから、４０万枚の処理後には１７．４６２〜１７．４８１に変化した。即ち、外径Ｄ１は、０．１５４〜０．１７３ｍｍだけ摩耗により減少した。
【００７４】
このような摩耗が生じても、テーパー量Ｄ１−Ｄ２＝０．２０±０．０４ｍｍが設けられていることにより、加湿ローラ１１１、１２１の両端部の外径Ｄ２が中央部の外径Ｄ１よりも小さいという条件が維持されていることから、加湿ローラ１１１、１２１の両端部に過度の水が滞留する現象は起きない。
【００７５】
なお、加湿ローラ１１１、１２１のフラット領域は、摩耗により徐々に広がるが、その進行はフラット領域の拡大と共に遅くなるので、さらなる相当な枚数の加湿処理を行っても、急に不都合が発生することはない。
【００７６】
一方、テーパー部を有しない加湿ローラ１１１、１２１を用いた場合には、約２０万枚を超えると用紙Ｐの両端部に波打が発生し始めた。
【００７７】
上述したような実験結果から、本発明は、加湿ローラ１１１、１２２の摩耗によって引き起こされる用紙Ｐの両端に発生する波打の発生時期を大幅に遅らせることができるものであることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】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。
【図２】加湿装置の概念図である。
【図３】加湿部を説明する図である。
【図４】加湿ローラの摩耗位置を説明する図である。
【図５】波打の例を示す図である。
【図６】本発明の加湿ローラを説明する図である。
【図７】実験結果を示す表とグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１１１、１２１  加湿ローラ
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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