(57)【要約】【課題】用紙端部に過剰加湿によるうねりを形成することなく、高耐久性の用紙加湿装置を提供する。【解決手段】一対の加湿ローラと一対の給水ローラとを備え、  前記加湿ローラのゴム層は、厚さ：０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、ゴム硬度：５０度〜７０度であり、  給水ローラのゴム層は前記加湿ローラの前記ゴム層よりも厚く、  前記加湿ローラの前記ゴム層と前記給水ローラの前記ゴム層とは、多孔質でないソリッドゴムからなる用紙加湿装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を挟持搬送する際に用紙に水を付与する一対の加湿ローラと、該加湿ローラに水を供給する一対の給水ローラとを備え、前記加湿ローラ、前記給水ローラはそれぞれ、ローラの表面を形成するゴム層を有する用紙加湿装置において、
前記加湿ローラの前記ゴム層は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、ゴム硬度が５０度〜７０度であり、
前記給水ローラの前記ゴム層は前記加湿ローラの前記ゴム層よりも厚く、
前記加湿ローラの前記ゴム層と前記給水ローラの前記ゴム層とは、多孔質でないソリッドゴムからなることを特徴とする用紙加湿装置。
【請求項２】
前記給水ローラの前記ゴム層は、厚さが２．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ、ゴム硬度が２０度〜４０度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】
前記加湿ローラの前記ゴム層は、表面粗さ２０μｍ〜４０μｍ（十点平均）の表面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の用紙加湿装置。
【請求項４】
前記加湿ローラの直径が、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、前記給水ローラの直径が３０ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
【請求項５】
前記加湿ローラは前記ゴム層を支持する軸心を有し、前記ゴム層は接着剤により前記軸芯に接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置を有し、該用紙加湿装置により水が付与された用紙に対して処理を施すことを特徴とする用紙後処理装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置を有し、用紙に画像を形成するとともに画像形成された用紙に対して前記用紙加湿装置により水を付与す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、用紙に対して水を付与して、用紙の湾曲、うねり等をなくし、用紙の状態を整える用紙加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙に対して水を付与して、用紙の湾曲、うねり等をなくし、用紙の状態を整える用紙加湿装置は、製本等の用紙処理の工程の中で用いられるが、電子写真画像形成装置が出力する用紙に対する後処理装置として用いられている。
【０００３】
電子写真画像形成プロセスでは、トナー像が加熱により用紙に定着される。定着において、用紙はトナーの溶融温度、即ち、２００℃に近い温度まで加熱され、定着装置から排出された用紙は急速に冷却される。このような加熱・冷却の過程で用紙からは水分が蒸発するために、水分の蒸発により、湾曲、なみうち、うねり等の用紙の変形が発生する。
【０００４】
用紙の変形は、画像形成装置から出力されるプリントの品質を低下させるだけでなく、画像形成された用紙に対して施される後処理における障害となる。
【０００５】
このような不具合を回避するために、用紙加湿装置が電子写真画像形成装置に附属して用いられ、電子写真画像形成装置と用紙後処理装置とで構成される画像形成システムに用紙加湿装置が組み込まれる場合がある。
【０００６】
特許文献１、２では、加湿ローラと加湿ローラに水を供給する給水ローラとを用いて、加湿ローラで用紙をニップし搬送する過程で加湿を行う用紙加湿装置が開示されている。
【０００７】
特許文献１には、多孔質ゴムローラからなる加湿ローラを用いた用紙加湿装置が記載されている。
【０００８】
特許文献２には、表面がクロムメッキされた加湿ローラを用いた用紙加湿装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−８２８２号公報
【特許文献２】米国特許第５８３２３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の用紙加湿装置では、用紙から分離した繊維、充填材等の異物により多孔質ゴムの孔が詰まり、加湿ローラの水保持性が低下するという問題がある。
【００１１】
特許文献２のクロムメッキローラのような一対のハードローラで用紙をニップし搬送、加湿する場合、原理的に加湿ローラと用紙との接触が線接触となって、加湿ローラと用紙との接触幅が極めて狭く、均一な加湿が困難になる。
【００１２】
このような理由から多孔質でないゴム（以下ソリッドゴムと言う）を用いた加湿ローラが望ましい。
【００１３】
しかしながら、ソリッドゴムを用いた加湿ローラの場合、多数枚を加湿処理したときに加湿ローラが変形して、用紙搬送方向に直角な幅方向の端部において、過剰な加湿が行われ、用紙端部にうねりができるという問題が発生した。
【００１４】
本発明は用紙端部におけるうねりを防止し、長期間にわたり用紙に対して均一な加湿処理を行うことができる高耐久性の用紙加湿装置、かかる用紙加湿装置を有する用紙後処理装置及びかかる用紙加湿装置を有する画像形成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１６】
１．用紙を挟持搬送する際に用紙に水を付与する一対の加湿ローラと、該加湿ローラに水を供給する一対の給水ローラとを備え、前記加湿ローラ、前記給水ローラはそれぞれ、ローラの表面を形成するゴム層を有する用紙加湿装置において、
前記加湿ローラの前記ゴム層は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、ゴム硬度が５０度〜７０度であり、
前記給水ローラの前記ゴム層は前記加湿ローラの前記ゴム層よりも厚く、
前記加湿ローラの前記ゴム層と前記給水ローラの前記ゴム層とは、多孔質でないソリッドゴムからなることを特徴とする用紙加湿装置。
【００１７】
２．前記給水ローラの前記ゴム層は、厚さが２．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ、ゴム硬度が２０度〜４０度であることを特徴とする前記１に記載の用紙加湿装置。
【００１８】
３．前記加湿ローラの前記ゴム層は、表面粗さ２０μｍ〜４０μｍ（十点平均）の表面を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の用紙加湿装置。
【００１９】
４．前記加湿ローラの直径が、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、前記給水ローラの直径が３０ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
【００２０】
５．前記加湿ローラは前記ゴム層を支持する軸心を有し、前記ゴム層は接着剤により前記軸芯に接着されていることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
【００２１】
６．前記１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置を有し、該用紙加湿装置により水が付与された用紙に対して処理を施すことを特徴とする用紙後処理装置。
【００２２】
７．前記１〜５のいずれか１項に記載の用紙加湿装置を有し、用紙に画像を形成するとともに画像形成された用紙に対して前記用紙加湿装置により水を付与することを特徴とする画像形成システム。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、
厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで、前記ゴム硬度が５０度〜７０度のゴム層を有する一対の加湿ローラと、加湿ローラのゴム層よりも厚いゴム層を有する一対の給水ローラとにより用紙を加湿している。
【００２４】
これにより、多数枚の加湿処理を行った場合でも、通紙域と非通紙域とにより、加湿ローラの直径に差が出ることがなく、長期間に亘り均一で良好な加湿を行う高耐久性の用紙加湿装置が実現される。
【００２５】
特に、多数枚加湿処理した場合に発生する用紙端部に対する過剰加湿による用紙のうねりが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る用紙後処理装置Ｂの全体を示す図である。
【図３】用紙加湿装置の正面断面図である。
【図４】用紙加湿装置の斜視図である。
【図５】通紙域と非通紙域とを示す図である。
【図６】加湿ローラに形成される水溜まりを示す図である。
【図７】加湿ローラの直径の減少を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明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。
【００２８】
＜画像形成システム＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体を示す図であり、該画像形成システムは画像形成装置Ａと、用紙後処理装置Ｂと、用紙後処理装置ＦＳとから構成される。
【００２９】
画像形成装置Ａは、自動原稿搬送装置１と画像読取部２とを上部に有し、下部が画像形成部と定着部とで構成される。
【００３０】
画像形成部において、３は用紙Ｓを収納する用紙収納部である。感光体４に対して、帯電、露光及び現像を行う電子写真プロセスにより、感光体４上にトナー像を形成するプリンタエンジン５において、用紙Ｓに画像が形成される。形成された画像は定着部６において用紙Ｓに加熱定着される。定着部６は熱源６ａが内蔵された加熱ローラ６ｂと加圧ローラ６ｃとで用紙Ｓを搬送するニップ部を形成し、用紙Ｓを搬送しつつ加熱・加圧してトナーを溶融し、画像を用紙Ｓに定着する。
【００３１】
用紙Ｓは用紙収納部３から第１給紙手段３ａにより給送され、第２給紙手段３ｂにおいて一時停止した後に給紙されて画像形成が行われ、画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラ８により排紙口から排出される。
【００３２】
用紙Ｓの搬送経路としては、用紙収納部３からプリンタエンジン５までの給紙路７と、プリンタエンジン５から定着部６と、排紙ローラ８を経て排紙口に至る搬送路９ａと、反転搬送を行う裏面用搬送路９ｂとが設けられる。
【００３３】
画像形成モードとしては、片面フェースダウン排紙モードと、片面フェースアップ排紙モードと両面モードとがある。片面フェースダウン排紙モードでは、片面に画像が形成され、定着部６を通過した用紙Ｓは、反転処理により表裏反転した後に、排紙ローラ８で搬送されて排出される。
【００３４】
片面フェースアップ排紙モードでは、片面に画像形成され、搬送路９ａを搬送された用紙Ｓは、そのまま排紙ローラ８により搬送され排出される。
【００３５】
両面モードにおいては、片面に画像形成され、定着部６を通過した用紙Ｓは、下方に走行して裏面用搬送路９ｂに進行し、表裏反転した後に、給紙路７に再給紙される。
【００３６】
再給紙された用紙Ｓの裏面にプリンタエンジン５において裏面画像が形成され、裏面画像形成された用紙Ｓは定着部６を通過し、排紙ローラ８により搬送されて排出される。
【００３７】
１０は操作部であり、画像形成装置Ａにおける各種のモードと、用紙後処理装置ＦＳを用いた出力モードの設定とを操作部１０における操作で設定することができる。
【００３８】
画像形成装置Ａに配置された制御ユニットＣ１は、通信手段Ｃ４を介して用紙後処理装置Ｂの制御ユニットＣ２、及び用紙後処理装置ＦＳの制御ユニットＣ３に接続されている。
【００３９】
制御ユニットＣ１は画像形成装置Ａにおける画像形成工程の制御及び画像形成システム全体の制御を行う。制御ユニットＣ２は用紙後処理装置Ｂの制御を行い、制御ユニットＣ３は用紙後処理装置ＦＳの制御を行う。制御ユニットＣ２、Ｃ３は制御ユニットＣ１からの命令や情報に基づいて作動して各種の制御を行い、用紙後処理装置Ｂ、ＦＳの状態を制御ユニットＣ１に報告する。制御ユニットＣ１と、制御ユニットＣ２と、制御ユニットＣ３とにより構成される制御部が画像形成システム全体を制御する。
【００４０】
画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓは、用紙後処理装置Ｂを経て用紙後処理装置ＦＳに搬送される。
【００４１】
用紙後処理装置Ｂは、画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓを受け入れ搬送する搬入搬送部１００と、用紙Ｓに水を付与する用紙加湿装置１２０と、第１デカール部１６０と、第２デカール部１７０と、用紙Ｓを排出し、用紙後処理装置ＦＳへと受け渡す排紙搬送部２００とを有する。
【００４２】
用紙後処理装置ＦＳは、画像形成装置Ａから排出される用紙Ｓに対して各種の後処理装置を行うものある。図示の例は糊付け製本機であるが、穿孔折り機、平綴じ機、中綴じ機、断裁機等を備えることも可能である。
【００４３】
糊付け製本機は、用紙導入部２１と、排紙部２２と、用紙束収納部２３と、用紙束搬送部２４と、糊塗布部２５と、表紙供給部２６と、表紙断裁部２７と、表紙外装部（くるみ製本部）２８と、整合部２９等を備えている。
【００４４】
用紙導入部２１に導入された用紙Ｓは、用紙束収納部２３上に載置された後、斜め下方に逐次搬送され、用紙束搬送部２４の把持部２４１によって把持される。把持部２４１は、用紙束Ｓａを把持したまま用紙束Ｓａに糊塗布処理をする面（背部）を下側になるように旋回して所定位置に停止する。糊塗布部２５は、用紙束Ｓａの背部に糊を塗布する。
【００４５】
表紙供給部２６に収納された表紙Ｋは、表紙断裁部２７を経由して表紙外装部２８に搬送された後、表紙Ｋの後端部が表紙断裁部２７によって所定長に断裁される。表紙Ｋの断裁長は、用紙Ｓの進行方向の２枚分の長さに用紙束Ｓａの背部の厚さを加えた長さである。
【００４６】
表紙外装部２８は、表紙供給部２６から供給された表紙Ｋを受容して搬送し、所定位置に停止させた後、整合部２９により幅方向の位置決めを行う。表紙Ｋは表紙外装部２８により用紙束Ｓａの糊塗布面Ｎに圧接して接着される。
【００４７】
用紙束Ｓａの背部に対向する加圧部材の下降と、表紙外装部２８の上部に配置された左右対称な一対の折曲部材の移動とにより、表紙Ｋは用紙束Ｓａの糊塗布面Ｎの側縁に沿って折り曲げられ、用紙束Ｓａの表裏面に表紙Ｋを装着した用紙束Ｓａが形成される。
【００４８】
表紙Ｋの折り曲げ工程の終了後、表紙外装部２８が下降して待避した後、整合部２９の退避とともに表紙Ｋの幅方向外側に退避していた排出ベルト３０が用紙束Ｓａの下方の幅方向内側まで移動して停止する。その後、把持部２４１による挟持が解除されると、用紙束Ｓａは下降し、用紙束Ｓａの下方の背部が排出ベルト３０の上面に当接する位置に停止する。回動する排出ベルト３０は、用紙束Ｓａに表紙Ｋを貼着してくるみ製本処理された冊子を装置外に排出する。
【００４９】
＜用紙後処理装置Ｂ＞
図２は、本発明の実施の形態に係る用紙後処理装置Ｂの全体を示す図である。
【００５０】
搬入搬送部１００は複数の搬送ローラ１０１〜１０５を有し、画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓを用紙加湿装置１２０に向けて搬送する。
【００５１】
第１デカール部１６０と第２デカール部１７０とは、後述の用紙加湿装置により水が付与された用紙に対して処理を施す手段であり、互いに反対向きの用紙Ｓのカールを矯正する。第１デカール部１６０、第２デカール部１７０においては、搬送ローラ１６１、１６２により用紙Ｓが搬送される。
【００５２】
排紙搬送部２００においては、搬送ローラ２０１〜２０３により用紙Ｓが搬送され、排紙ローラ２０４により用紙Ｓが排出され、用紙後処理装置ＦＳに送り込まれる。
【００５３】
＜用紙加湿装置＞
図２〜４により用紙加湿装置１２０の構造と、作用とを説明する。図３は用紙加湿装置の正面断面図、図４は用紙加湿装置の斜視図である。
【００５４】
用紙を加湿する水Ｗを収容する水船１２１は、搬送される用紙Ｓの最大幅（搬送方向に直角な方向の用紙長さ）よりも若干長い水槽１２１Ａを形成する。
【００５５】
水船１２１には、左右に並んだ給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２が形成される。
【００５６】
給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２は水船１２１により形成される水槽１２１Ａより高い位置で水を収容する部屋を形成する。
【００５７】
給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に収容されている水はオーバーフローして水槽１２１Ａに落下する。
【００５８】
水船１２１の中央部には用紙Ｓが通過する間隙１２１Ｅが形成される。
【００５９】
図４に示すように、給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２と間隙１２１Ｅとを形成する用紙通過部は、水槽１２１Ａ中に島状に形成される。
【００６０】
２個の給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２はそれぞれ、給水ローラ１２４、１２５の円筒形外周面に対応した円弧状の内周面を有する。
【００６１】
給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２は後に説明するように、給水管１３１から水Ｗ（図２参照）が供給され、排水溝１２１Ｄ１、１２１Ｄ２からのオーバーフローにより常に一定の水位ＷＳが保持される。
【００６２】
給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２の上方には、給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２の内周面と所定の間隔を隔てて給水ローラ１２４、１２５が配置され、給水ローラ１２４、１２５の下部は給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に収容されている水に浸漬する。
【００６３】
給水ローラ１２４、１２５は金属の軸芯１２４１、１２５１に、これらローラ１２４、１２５の表面層を形成するゴム層１２４２、１２５２を形成したゴムローラからなり、給水ローラ１２４は矢印Ｄ１のように回転し、給水ローラ１２５は矢印Ｄ２のように回転する。
【００６４】
給水ローラ１２４に圧着するように加湿ローラ１２２が、給水ローラ１２５に圧着する加湿ローラ１２３がそれぞれ配置され、加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３とが圧着する。
【００６５】
加湿ローラ１２２、１２３はそれぞれ金属の軸芯１２２１、１２３１に、これらローラ１２２、１２３の表面を形成するゴム層１２２２、１２３２を形成したゴムローラからなる。加湿ローラ１２２は矢印Ｄ３のように回転し、加湿ローラ１２３は矢印Ｄ４のように回転して、図示のように用紙Ｓを上方に挟持搬送する。
【００６６】
加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２と、給水ローラ１２４、１２５のゴム層１２４２、１２５２のゴム材料としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等が用いられる。ゴム層１２２２、１２３２、１２４２、１２５２は多孔質でないソリッドゴムからなる。
【００６７】
加湿ローラ１２２又は１２３のいずれかが駆動源（図示せず）により回転駆動されて駆動ローラとして回転し、他の加湿ローラ及び給水ローラ１２４、１２５は駆動ローラに従動して回転する。
【００６８】
１２６は給水ローラ１２４に圧着する規制部材、１２７は給水ローラ１２５に圧着する規制部材である。
【００６９】
規制部材１２６、１２７は金属の円筒体からなり、給水ローラ１２４、１２５に従動して回転する。規制部材１２６が給水ローラ１２４を、規制部材１２７が給水ローラ１２５をそれぞれ押圧するように、規制部材１２６、１２７はバネ１３４、１３５で付勢されている。このような構成により、加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３とは、これらローラを構成するゴムの弾性と規制部材１２６、１２７を付勢するバネ１３４、１３５の弾性とにより互いに圧接し、ニップを形成して通過する用紙Ｓを挟持搬送しつつ用紙Ｓに水Ｗを付与して加湿を行う。
【００７０】
１３０は貯水槽、１３１は給水管、１３２は排水管、１３３はフィルタである。
【００７１】
水Ｗは貯水槽１３０からポンプ（図示せず）により給水管１３１を経て水船１２１の給水皿１２１Ｂ１、１２１Ｂ２に供給され、排水管１３２を経て水船１２１から貯水槽１３０に還流する。
【００７２】
１２１Ｃ１〜１２１Ｃ４は給水口であり、給水管１３１を経て給水口１２１Ｃ１〜１２１Ｃ４から供給された水Ｗは矢印Ｄ５１〜Ｄ５４のように流れて排水溝１２１Ｄ１、１２１Ｄ２から流出する。
【００７３】
用紙に水Ｗを付与する過程で水Ｗに混入した紙粉等の異物はフィルタ１３３により濾過され、水Ｗは貯水槽１３０と水船１２１との間で循環する。
【００７４】
用紙Ｓへの水の付与は次のようにして行われる。
【００７５】
用紙Ｓは搬送ローラ１０５により用紙加湿装置１２０に搬入され、間隙１２１Ｅを通過し加湿ローラ１２２、１２３により搬送される。加湿ローラ１２２、１２３の外周面には、水Ｗの層が形成されており、用紙Ｓには搬送の過程で連続的に水Ｗが付与される。給水ローラ１２４、１２５の外周面には均一な水Ｗの層が形成されるが、規制部材１２６、１２７により更に均一化される。用紙の水Ｗを付与する過程で、用紙Ｓから紙粉等の異物が加湿ローラ１２２、１２３に付着し、更に水Ｗに混入するが、水Ｗに混入した異物はフィルタ１３３により濾過される。
【００７６】
加湿ローラ１２２、１２３の上方、即ち、用紙搬送方向に関して、加湿ローラ１２２、１２３の下流に用紙Ｓや加湿ローラ１２２、１２３から余分な水を除去する除湿部１５０が配置される。除湿部１５０は両側から用紙をガイドする一対のガイド部材１５１、１５１と、一対の送風ファン１５２、１５２とで構成される。ガイド部材１５１は送風ファン１５２からの空気を通し、且つ、用紙Ｓをガイドする。除湿部１５０からの空気は用紙Ｓを除湿するとともに、加湿ローラ１２２、１２３から余分な水分を除去する。除湿部１５０において余分な水分を除去された用紙Ｓは搬送ローラ１５３によりデカール部１６０へと搬送される。
【００７７】
＜加湿量の不均一＞
次に用紙Ｓに対する加湿量が不均一になることについて説明する。
【００７８】
図５に示すように、加湿工程において加湿ローラ１２２、１２３はその回転軸方向に、用紙Ｓが通過する通紙域ＳＡと、通紙域ＳＡの両側の用紙が通過しない非通紙域ＳＢとに分けられる。なお、これらの領域は固定ではなく、通紙する用紙サイズ（用紙幅）によって異なる。
【００７９】
加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３とは前記に説明したように、それぞれゴム層１２２２，１２３２を有する。ゴム層１２２２、１２３２はそれぞれ表面粗さ２０μｍ〜４０μｍ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１による十点平均粗さ）の表面を有する。
【００８０】
このように適度な凹凸を有する加湿ローラ１２２、１２３を用いることにより、加湿ローラ１２２、１２３の表面に保持されている水は、スクイズされることなく、加湿ローラ１２２、１２３間のニップに導入され、用紙Ｓに付与されて、用紙Ｓに対する均一な加湿が行われる。
【００８１】
しかしながら、数十万枚のような多数枚の用紙に対する加湿を行ったときに、通紙域ＳＡにおける加湿ローラ１２２、１２３の直径が減少することが判明した。非通紙域ＳＢにおける加湿ローラ１２２、１２３の直径は多数枚処理したときにも変化しないので、通紙域ＳＡと非通紙域ＳＢとの間に直径の差ができる。
【００８２】
図７に直径の差ができた加湿ローラ１２２、１２３を模式的に示す。図７に示すように、通紙域ＳＡにおける加湿ローラ１２２、１２３の直径Ｒ１が非通紙域ＳＢにおける加湿ローラ１２２、１２３の直径Ｒ２よりも小さくなる。
【００８３】
このように、加湿ローラ１２２、１２３の直径が減少すると、通紙域ＳＡにおいて加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３との間に間隙Ｇができる。或いは、間隙Ｇができない場合でも、通紙域ＳＡにおける加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３間のニップ圧が非通紙域ＳＢにおけるニップ圧よりも低くなる。
【００８４】
このように、通紙域ＳＡに間隙Ｇができるか又は通紙域ＳＡにおけるニップ圧と非通紙域ＳＢにおけるニップ圧との差が大きくなると、非通紙域ＳＢに圧力が集中し、非通紙域ＳＢにおけるニップ圧が高まる。このようにして、図７の間隙Ｇができるか、又は通紙域ＳＡにおけるニップ圧と非通紙域ＳＢにおけるニップ圧との差が大きい場合、加湿ローラ１２２、１２３の表面の水がスクイズされて、図６に示すように加湿ローラ１２２、１２３間のニップの用紙進入側の非通紙域ＳＢにおいて、水溜まりＷ１が形成されるようになる。
【００８５】
ニップの用紙進入側に形成された水溜まりＷ１は通紙域ＳＡに移動して、図７に示すように通紙域ＳＡの端部に水溜まりＷ２が形成される。そして、水溜まりＷ２により通紙域ＳＡの端部において、用紙に対して過剰な量の水が付与される。これにより用紙Ｓの端にうねりが形成される。形成された用紙Ｓのうねりは、加湿処理の後の用紙搬送の障害となる、綴じ処理により作成される用紙束の品質を低下させるなどの不具合の原因となる。
【００８６】
図７に示すような加湿ローラ１２２、１２３の通紙域ＳＡにおける直径の減少は、後に説明するように、ゴム層１２２２、１２３２から可塑剤が抜け出ることによることが確認された。
【００８７】
＜加湿量不均一に対する対策＞
前記に説明した加湿量の不均一は次に説明する対策により解消される。
ａ．加湿ローラを構成するゴム層の厚さを適正値に設定する。
ｂ．加湿ローラを構成するゴム層のゴム硬度を適正値に設定する。
ｃ．加湿ローラを構成するゴム層の厚さを、給水ローラを構成するゴム層の厚さよりも薄くする。
【００８８】
対策ａ、ｂによって、加湿ローラ１２２と加湿ローラ１２３間の通紙域ＳＡにおいて間隙Ｇが形成されなくなるか又は通紙域ＳＡにおけるニップ圧と非通紙域ＳＢにおけるニップ圧との差が小さくなる。
【００８９】
給水ローラ１２４、１２５がある程度広いニップ幅で加湿ローラ１２２、１２３に接触することにより、加湿ローラ１２２、１２３に対する十分な量の給水が行われる。対策ｃはこのための条件であり、給水ローラ１２４、１２５のゴム層１２４２、１２５２の厚さを加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２よりも厚くすることにより、給水に必要なニップ幅を形成することができる。
【００９０】
主として対策ａ．ｂの結果、図７における水溜まりＷ２の形成が抑制されて、用紙Ｓの端部に形成されていたうねりを解消することができた。また、対策ｃにより給水ローラから加湿ローラに十分な量の水が供給され、適正な加湿が行われた。
【００９１】
以下に用紙端部にできるうねり防止に対する前記の対策を確認した実験について説明する。
【００９２】
表１に示す加湿ローラ１２２、１２３と、給水ローラ１２４、１２５とを用い、３０万枚の用紙を加湿処理する耐久試験を行った。
【００９３】
【表１】
2011144009.tif 000003
【００９４】
耐久試験の評価項目として、加湿ローラ１２２、１２３の直径の減少度合いと用紙のうねりの発生の有無を用いた。
【００９５】
前記耐久試験の結果に対する評価を表２に示す。
【００９６】
【表２】
2011144009.tif 000004
【００９７】
表２に示すように、加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２の厚さを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることにより、長期間に亘り用紙のうねりを起こすことなく、加湿処理を行うことができた。
【００９８】
加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２の厚さは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり極めて薄い。このような薄いゴム層の強度と耐久性と高めるためには、ゴム層を軸芯に接着剤により接着し固定することが好ましい。ゴム層を接着剤で固定することにより、１５０万枚以上の処理を可能とする耐久性が得られた。
【００９９】
表２では、加湿ローラ１２２、１２３の通紙域における直径の減少度合い、即ち、直径差が大きい場合に用紙のうねりが発生していることが示されている。
【０１００】
直径差ができるという現象の原因を解明するために行った実験の結果を表３に示す。
【０１０１】
【表３】
2011144009.tif 000005
【０１０２】
表３は、加湿ローラ１２２、１２３の直径の減少量（直径差）と、ゴム中の可塑剤の量と、ゴム硬度とを示す。可塑剤の量は、ゴムを溶剤に溶かして、可塑剤量を定量分析し求めたものである。
【０１０３】
表３に示すように、直径差ができたゴムでは可塑剤の量に差が生じていた。
【０１０４】
一方、加湿ローラ１２２、１２３の表面粗さを測定した結果、表１に示した表面粗さは、通紙域ＳＡ、非通紙域ＳＢにおいて、３０±５μｍであり、表面粗さに関しては、通紙域ＳＡと非通紙域ＳＢとの間に差がなかった。
【０１０５】
加湿ローラの直径の減少の原因としては、ローラ表面の摩耗も考えられる。しかしながら、前記のように表面粗さに関して、通紙域ＳＡと非通紙域ＳＢとの間に差がなかったことから摩耗による直径の減少ではないことが分かった。
【０１０６】
一方、ゴムのゴム硬度は、ゴム中の可塑剤の量に関連し、可塑剤の量が少ないほどゴム硬度が高くなる。
【０１０７】
表３に示すように、通紙域ＳＡと非通紙域ＳＢとの間で可塑剤の量及びゴム硬度に差が生じていることが確認された。その結果、通紙により、通紙域と非通紙域との間にできる直径差はローラ表面の摩耗によるものではなく、ゴム層１２２２、１２３２から可塑剤が抜け出たことによるものであることが判明した。
【０１０８】
表３に示す実験結果から、前記対策ａ、ｂが選択された。前記対策ａにより、ゴム中に含有される可塑剤の量を少なくし、結果としてゴムから抜け出る可塑剤の量を減少させた。また、前記対策ｂにより、ゴム中の可塑剤含有率を低くし、結果としてゴムから抜け出る可塑剤の量を減少させた。
【０１０９】
表２は、前記対策ａが有効であることを示している。即ち、加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２の厚さを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることにより、用紙のうねりを起こすことなく、適正な加湿が行われた。
【０１１０】
ゴム層１２２２、１２３２の厚さが０．１ｍｍよりも薄くなると、ゴム層１２２２、１２３２の強度が低下するとともに、加湿むらが出やすくなる。また、ゴム層１２２２、１２３２の厚さが０．５ｍｍよりも厚くなると、前記に説明した直径差が生じて用紙端部が過剰に加湿されて用紙のうねりが発生する。
【０１１１】
また、対策ｂにより均一な加湿が行われた。
【０１１２】
対策ｂは、加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度、を５０度〜７０度〔ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡ、ＩＳＯ（７６１９  Ｔｙｐｅ  Ａ）〕とすることである。
【０１１３】
ゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度が５０度よりも低い場合、前記に説明した直径差が生じて用紙端部が過剰に加湿されて用紙のうねりが発生する。また、ゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度が５０度よりも低い場合、用紙端部のみでなく、通紙領域全体で、図６に示す水溜まりＷ１が形成される場合がある。その結果、用紙の先端で過剰加湿によるうねりが形成される場合がある。
【０１１４】
ゴム硬度が７０度よりも高い場合、一対の加湿ローラ１２２、１２３間に形成されるニップの幅が狭くなって、加湿量が少なくなるとともに、均一な加湿が行われなくなる。
【０１１５】
表４は加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度を変えた場合の加湿試験結果を示す。
【０１１６】
【表４】
2011144009.tif 000006
【０１１７】
この加湿試験は、次の条件で行われた。
【０１１８】
ゴム層１２２２、１２３２：厚さ０．２ｍｍ、表面粗さ３０μｍ
給水ローラ１２４、１２４のゴム層１２４２、１２５２：厚さ５．０ｍｍ、表面粗さ２０μｍ、ゴム硬度２５度
表４に示すように、ゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度が５０度よりも低い４０度の場合、用紙先端にうねりが発生した。また、加湿量の適量は２〜３％であり、ゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度が７０よりも高い８０度では、加湿量が不足した。
【０１１９】
更に、適正な加湿を行うための給水量、即ち、給水ローラ１２４、１２５から加湿ローラ１２２、１２３に供給される水の量は、加湿処理される用紙の性質、厚さにより異なる。一方、用紙加湿装置には様々な厚さ、種類の用紙に対して適正な加湿を行う性能が要求される。
【０１２０】
実際に使用される用紙の厚さ、種類に加湿装置を適用させるために、次のローラが給水ローラ１２４、１２５として好ましい。
【０１２１】
ゴム層の厚さ：２．０ｍｍ〜１２．０ｍｍ
ゴム硬度：２０度〜４０度
表５は給水ローラ１２４、１２５のゴム層の厚さを変化させた場合の給水量の変化を示す。実験から、加湿量２％以上が適正な加湿量であることが分かっている。
【０１２２】
【表５】
2011144009.tif 000007
【０１２３】
なお、表５の実験に使用して加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２のゴム硬度及び給水ローラ１２４、１２５のゴム層１２４２、１２５２のゴム硬度はそれぞれ、６０±５度、２５±５度であった。
【０１２４】
また、加湿量は式：加湿量＝加湿時含水率−非加湿時含水率により定義された値である。加湿量は、２．０％以上であることが好ましく、加湿量が２．０％を下回ると用紙のカール矯正が不十分になる。
【０１２５】
このように、加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２２２、１２３２の厚さを給水ローラ１２４、１２５のゴム層１２４２、１２５２の厚さよりも薄くし、加湿ローラ１２２、１２３のゴム層１２３２、１２４２のゴム硬度を給水ローラ１２４、１２５のゴム層１２４２、１２５２のゴム硬度よりも高くすることにより、加湿ローラ１２２、１２３に対して十分な量の水を付与することができた。
【０１２６】
加湿装置を小型に形成し、高速用紙処理装置に組み込むことを可能にする等の実用的な観点から表６に示す加湿ローラ１２２、１２３、給水ローラ１２４、１２５が好ましい。
【０１２７】
【表６】
2011144009.tif 000008
【符号の説明】
【０１２８】
１２０  用紙加湿装置
１２２、１２３  加湿ローラ
１２４、１２５  給水ローラ
１２２２、１２３２、１２４２、１２５２  ゴム層
【図１】
2011144009.tif 000009
【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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