(57)【要約】【課題】記録材に生じたカールの矯正を行い、カールの再発を防いで平坦な用紙状態を維持する。【解決手段】使用者が画像読み込み部３に原稿画像をセットして読み込みを指示すると、画像形成部５は給紙部４から搬送された用紙１０にトナーの像を転写する。次に、定着装置１４が用紙１０に熱を加えてトナーを定着させる。このとき、用紙１０が保有している水分が蒸発するが、用紙を形成するパルプ繊維が凝縮してカールを生じることがある。用紙１０は用紙搬送ベルト２２の間隙から加湿部２０が噴射した水蒸気を供給され、用紙を形成するパルプ繊維が伸長してカールの矯正が行いやすい柔軟な状態になる。柔軟な状態になった用紙１０は、第１デカーラ３０または第２デカーラによってカール方向と逆方向に湾曲されて平坦に補正され、冷却部４０の表面に接触して冷却された後、平坦な状態を維持したまま排出トレイ７から排出される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じてトナーの像を形成し、形成した前記像を記録材に転写する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって転写されたトナーを加熱して前記記録材に定着させる定着手段と、
前記定着手段の下流側に設けられ、前記記録材のカールを補正するカール補正手段と、
前記カール補正手段の下流側に設けられ、前記記録材を冷却する冷却手段と、
前記定着手段によってトナーが定着された前記記録材に水分を供給する加湿手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加湿手段は、
前記カール補正手段の上流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記カール補正手段は、
弾性素材によって形成される第１の回転ロールと、
硬質素材によって形成される第２の回転ロールとを具備し、
前記第２の回転ロールは前記第１の回転ロールと軸心を平行にして前記第１の回転ロールの外周面を湾曲する状態に加圧し、前記加湿手段により加湿されて搬送される前記記録材を前記第１、第２の回転ロールの間を通して搬送することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、
搬送される前記記録材に接触して回転するロールと、
前記ロール内に冷却媒体を流入させる冷却媒体流路とを具備することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを用紙に定着させて画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを用いた一般的な画像形成装置は、トナーを付着させた用紙に熱と圧力を加えてトナーを定着させている。この用紙はパルプ繊維で形成されており、パルプ繊維は加熱により水分が蒸発すると繊維が凝縮し、逆に水分を加えると繊維が伸長する性質がある。このため、定着のために用紙に熱を加えると、水分が蒸発してパルプ繊維が凝縮し、用紙にカールが生じることがある。
【０００３】
ここで、用紙の表面と裏面では、用紙を構成するパルプ繊維の種類や構造や保有している水分量に違いがある。このため、用紙の表面と裏面ではパルプ繊維の伸縮率が異なる。また、トナーの付着などによる貼合物質、塗工物質の違いによっても伸縮率に差が出てくる。このため、用紙のカールは表面と裏面の伸縮率の差により、伸縮率が大きい面に引っ張られ、山型または谷型のどちらかの方向にカールを生じる。例えば、用紙の表面にトナーが付着していると、トナーの凝縮に引っ張られ、用紙は山型にカールを生じる。また、同様に用紙の表面にトナーを付着した場合でも、裏面のパルプ繊維の収縮力がトナーの収縮力よりも強ければ、用紙は谷型にカールを生じる。この用紙のカールにより、画像形成装置内部で紙詰まりが起こったり、用紙が不揃いになるなどの問題が発生する。この問題を解決するために、ロールやベルト等を用いてカールした用紙をカールと反対の方向に押圧し、用紙を平坦にする技術が開発されている。（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）
【特許文献１】特開２０００−２２９７５８号公報
【特許文献２】特開平５−１６２９１６号公報
【特許文献３】特開平５−２２１５７４号公報
【特許文献４】特許３４４０１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献にて開示された技術では、パルプ繊維が凝縮した状態でカール矯正を施すため、一度矯正したカールが凝縮したパルプ繊維に引っ張られ、再度カールを生じてしまうという問題があった。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、カール矯正後に再度カールが生じないカール矯正手段を具備した画像形成装置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】
【０００５】
上述した課題を解決するために本発明は、画像データに応じてトナーの像を形成し、形成した前記像を記録材に転写する画像形成手段と、前記画像形成手段によって転写されたトナーを加熱して前記記録材に定着する定着手段と、前記定着手段の下流側に設けられ、前記記録材のカールを補正するカール補正手段と、前記カール補正手段の下流側に設けられ、前記記録材を冷却する冷却手段と前記定着手段によってトナーが定着された前記記録材に水分を供給する加湿手段とを具備する画像形成装置を提供する。
これにより、画像形成において用いられる定着手段において記録材がカールを生じても、カール補正手段と冷却手段と加湿手段とを用いてカールが再発しないカール矯正を施すことができる。
【０００６】
また、本発明の好ましい態様において、前記加湿手段は、前記カール補正手段の上流側に設けられる。これにより、加湿手段の加湿によりパルプ繊維が伸長して柔軟性を帯びた用紙にカール補正を行うことができるため、より効果的なカール矯正を施すことができる。
【０００７】
さらに好ましい態様においては、前記カール補正手段は、弾性素材によって形成される第１の回転ロールと、硬質素材によって形成される第２の回転ロールとを具備し、前記第２の回転ロールは前記第１の回転ロールと軸心を平行にして前記第１の回転ロールの外周面を湾曲する状態に加圧し、前記加湿手段により加湿されて搬送される前記記録材を前記第１、第２の回転ロールの間を通して搬送する。これにより、用紙のカールが山型のカールであっても谷型のカールであっても、カール矯正を施すことができる。
【０００８】
さらに好ましい態様においては、前記冷却手段は、搬送される前記記録材に接触して回転するロールと、前記ロール内に冷却媒体を流入される冷却媒体流路とを具備する。これにより、冷却されたロールが直接記録材に接触し、効率よく冷却を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カール矯正手段によりカールを矯正された用紙は、カールを再発することなく平坦な用紙状態を維持することができる。これにより、用紙のカールに起因する画像形成装置内部の紙詰まりや、用紙の不揃いなどの不具合発生を低減させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関する実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は画像形成装置１の概略構成を示す図である。同図に示すように、画像形成装置１は筐体２内に、大別して、原稿画像を光学的に読み込む画像読み込み部３と、用紙１０を供給する給紙部４と、画像を形成する画像形成部５と、カール矯正部６と、印刷物を排出する排出トレイ７とを有している。
【００１１】
画像形成部５は、画像読み込み部３で読み込んだ原稿画像を感光体ドラム１１に光走査し、現像装置１２はこの光走査した画像に順次Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）のトナーを感光体ドラム１１に付着させて、中間転写体１３を経由して用紙１０に付着させる。上述のように生成されたトナーの像は、定着装置１４により定着される。定着装置１４は、中間転写体１３の下流側に設けられ、加熱ロール１４ａと加圧ロール１４ｂとで構成される。加熱ロール１４ａはその表面が電熱伝導性の高い素材（金属など）で形成されており、加熱ロール１４ａ内部に備えられた高温のヒータから発する熱が表面に伝達され、加熱ロール１４ａ表面はトナーを溶解できる温度に保たれている。加圧ロール１４ｂは加熱ロール１４ａと軸心を平行にして設けられており、加熱ロール１４ａと加圧ロール１４ｂの間を搬送される用紙１０を挟んで加熱ロール１４ａの外周面を加圧し、用紙１０に付着したトナーを用紙１０に定着させている。  
【００１２】
定着装置１４によってトナー像が定着された用紙１０は、定着装置１４から搬出されて、用紙搬送ベルト２２によって搬送される。用紙搬送ベルト２２は、図示のように環状のベルトであり、図面時計回り方向に走行することにより用紙１０を図面右方向に搬送する。搬送ベルト２２によって搬送された用紙１０は、カールを是正する第１デカーラ３０および第２デカーラ３１を通過し、冷却部４０を通過して排出トレイ７に排出される。
また、定着装置１４の下流側であって用紙搬送ベルト２２の下方には、加湿部２０が設けられている。ここで、図２は用紙搬送ベルト２２および加湿部２０の平面図である。
【００１３】
前述した用紙搬送ベルト２２は、図２に示すように、２本の駆動ローラに張設され、用紙搬送路の幅方向に渡って所定間隔おきに複数設けられている。
加湿部２０の上面には、水蒸気を噴出する多数の噴射孔２１が設けられている。この加湿部２０の筐体内部には水が貯められた水槽（図示略）が設けられている。この水槽内には、図示しない振動子が配置されており、この振動子は水が気化する程度の高い周波数（超音波）で振動するようになっている。したがって、振動子が振動することにより、水槽に貯められた水は気化し、用紙搬送ベルト２２、２２の間隙を通って上方に噴出する。
【００１４】
次に、第１デカーラ３０，第２デカーラ３１について詳細に説明する。ここで、図３は用紙搬送ベルト２２から冷却部４０に至る過程を示す側面図である。
第１デカーラ３０は、用紙搬送ベルト２２から排出された用紙１０を挟み込んで用紙１０のカールを矯正するものであり、２つのロールの組み合わせによって構成されている。すなわち、口径が小さく硬質な第１硬質ロール３０ａと口径が大きく弾質な第１弾性ロール３０ｂとで構成されている。第１硬質ロール３０ａの軸心は第１弾性ロール３０ｂの軸心と平行に設けられており、第１硬質ロール３０ａと第１弾性ロール３０ｂは、互いの外周面が接触するようになっている。第１硬質ロール３０ａは図示しない制御部の制御に従って上下に移動し、下方に移動した際には、図示するように第１弾性ロール３０ｂの円周面を湾曲させるように押圧する。
【００１５】
第２デカーラ３１は第１デカーラ３０の下流側に設けられ、第１デカーラ３０と同様に口径が小さく硬質な第２硬質ロール３１ａと口径が大きく弾質な第２弾性ロール３１ｂとで構成されているが、第２硬質ロール３１ａと第２弾性ロール３１ｂの位置が第１デカーラ３０とは、上下逆方向に設けられている。第２硬質ロール３１ａは、第１硬質ロール３０ａ同様に上下に駆動し、第２弾性ロール３１ｂの円周面を湾曲するように押圧する。
【００１６】
用紙搬送ベルト２２と第１デカーラ３０との間には、用紙１０の姿勢を光学的に検知することによりカールの方向を検知できるセンサ４５が設けられている。このセンサ４５は、用紙１０の姿勢が検知できれば、どのようなセンサでもよく、用紙１０に接触してカールの状況を検知する機械式のセンサでもよい（光学式の一例としては、特許文献２０００−２２９７５８に示されるものなどがある）。センサ４５が検知したカールが、山型（用紙の搬送方向中央部が上方に突出する形状）のカールであった場合は、上述した制御部は第１デカーラ３０の第１硬質ロール３０ａを下方に駆動する（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。一方、センサ４５が検出したカールが谷型（用紙搬送方向の前端部と後端部が上方に突出する形状）のカールであった場合は、制御部（図示略）が第２デカーラ３１の第２硬質ロール３１ａを下方に駆動する（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００１７】
第２デカーラ３１の下流側には冷却部４０が設けられている。冷却部４０は第１冷却ロール４０ａと第２冷却ロール４０ｂとで構成されている。第１冷却ロール４０ａの軸心は第２冷却ロール４０ｂの軸心に平行に設けられており、第１冷却ロール４０ａと第２冷却ロール４０ｂの外周は上下に接触するように備えられている。図５は第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂの断面図である。図５（ａ）に示すように、第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂの内部は冷却水が流れる流水路４６が設けられている。流水路４６は流水によって冷却される状態にあり、これにより、第１冷却ロール４０ａおよび第２冷却ロール４０ｂで発生した熱は、流水路４６によって冷却される。
なお、図５（ｂ）に示すように、第１冷却ロール４０ａおよび第２冷却ロール４０ｂを中空に形成して、その中に冷却風を送り込むファン４７を設けてもよい。
【００１８】
＜実施形態の動作＞
使用者が画像読み込み部３に原稿画像をセットして画像の読み込みを指示すると、画像読み込み部３は読み込んだ画像に応じた画像データを生成し、画像形成部５に供給する。これにより、画像形成部５は、トナー像を生成し、このトナー像を給紙部４から搬送されてくる用紙１０に転写する。トナーが転写された用紙１０は、定着装置１４において加熱・加圧され、これにより、トナーが用紙１０に定着する。このとき、用紙１０が保有している水分は加熱により蒸発する。
【００１９】
次に、定着が終了した用紙１０は、用紙搬送ベルト２２上を搬送され、ここで、加湿部２０から発生される水蒸気を吸収する。これにより、定着時の加熱により蒸発した水分が補われる。そして、用紙搬送ベルト２２上を搬送される用紙１０は、センサ４５によってその姿勢が検出される。
ここで、カールの発生が検出されなかった場合は、第１硬質ロール３０ａは第１弾性ロール３０ｂ側に移動されず、また、第２硬質ロール３１ａも第２弾性ロール３１ｂ側に移動されない。この結果、これらのロールの間を通過する用紙１０には変形応力は加えられず、そのまま通過する。すなわち、第１デカーラ３０および第２デカーラ３１は、カールの矯正処理を行わない。
【００２０】
一方、センサ４５が用紙１０に対して山型のカールを検出した場合は、制御部は第１デカーラ３０の第１硬質ロール３０ａを下方に駆動させる。この結果、用紙１０は、第１デカーラ３０の第１硬質ロール３０ａにより第１弾性ロール３０ｂの円周面に押しつけられ、カール方向と逆方向に湾曲されて平坦に補正される。カールが補正された用紙１０は、第２デカーラ３１通過後、第１冷却ロール４０ａと第２冷却ロール４０ｂとの間を通り、第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂの表面に接触することにより冷却され、排出トレイ７から排出される。
この場合、加湿部２０により水分を供給されることにより、用紙１０のパルプ繊維が伸長し、カールの矯正を容易に行える柔軟な状態になる。また、第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂによって冷却されるため、カールが矯正された平坦な状態を維持する。
【００２１】
次に、上述したセンサ４５が用紙１０のカール方向を谷型だと検知した場合のカール矯正の動作について説明を行う。
図４に示すように、センサ４５が用紙１０のカール方向を谷型だと検知し、制御部に情報を送ると、制御部は第２デカーラ３１の第２硬質ロール３１ａを上方に駆動させる。加湿部２０により加湿された用紙１０は、第２デカーラ３１の第２硬質ロール３１ａにより第２弾性ロール３１ｂの円周面に押しつけられ、カール方向と逆方向に湾曲されて平坦に補正される。カールが補正された用紙１０は、第１冷却ロール４０ａと第２冷却ロール４０ｂとの間を通り、第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂの表面に接触することにより冷却され、平坦な状態を維持したまま排出トレイ７から排出される。この場合も上述の場合と同様に、用紙１０はカールの矯正を容易に行える柔軟な状態になり、また、カール矯正後に冷却されるため、用紙１０は平坦な状態を維持し、再カールの発生が防止される。
【００２２】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。
（１）上述した実施形態では、第１デカーラ３０の上流側に加湿部２０を設けたが、第１デカーラ３０の下流側もしくは上流側と下流側両方に設けてもよい。さらに図６に示すように、加湿部２０を第１、第２デカーラ３０、３１によるカール補正処理と加湿部２０による加湿処理を同時に行える位置に設置し、カール補正処理と加湿処理を同時に行っても構わない。
【００２３】
（２）上述した実施形態では、加湿部２０について、振動子が高周波の超音波を発して筐体内の水を気化させる超音波方式の加湿装置を用いて説明を行ったが、例えば噴射口が回転して水滴を飛ばす装置や、水分を含んだ空気をファンで飛ばす装置、水分を含んだスポンジを用紙１０に接触させて水分を供給する手段などを用いて水分供給を行っても良い。
【００２４】
（３）上述した実施形態では、第１、第２デカーラ３０、３１を用いてカールした用紙１０のカール補正処理を行っていたが、例えば、平坦な板状部材で用紙１０の上下を挟み込んで押圧することにより、カールを補正したり、ベルトで押圧してカールを補正したりすることにより、カールを補正してもよい。
【００２５】
（４）上述した実施形態では、第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂを用いて用紙１０の冷却を行ったが、図７に示すように、送風装置４１を用いて冷風を用紙１０に吹き当てることによって冷却してもよい。この場合には、カール補正処理と冷却処理がほとんど同じ位置で行われることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態を適用した画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係る用紙搬送ベルト２２及び加湿部２０を示す平面図である。
【図３】同実施形態に係る山型にカールした用紙１０のカール矯正を示す図である。
【図４】同実施形態に係る谷型にカールした用紙１０のカール矯正を示す図である。
【図５】同実施形態に係る第１、第２冷却ロール４０ａ、４０ｂを示す断面図である。
【図６】この発明の変形例を適用した加湿処理とカール補正処理を同時に行った例を示す図である。
【図７】この発明の変形例を適用したカール補正処理と冷却処理をほぼ同時に行った例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…画像形成装置、２…筐体、３…画像読み込み部、４…給紙部、５…画像形成部、６…カール矯正部、７…排出トレイ、１０…用紙、１１…感光体ドラム、１２…現像装置、１３…中間転写体、１４…定着装置、１４ａ…加熱ロール、１４ｂ…加圧ロール、２０…加湿部、２１…噴射孔、２２…用紙搬送ベルト、３０…第１デカーラ、３０ａ…第１硬質ロール、３０ｂ…第１弾性ロール、３１…第２デカーラ、３１ａ…第２硬質ロール、３１ｂ…第２弾性ロール、４０…冷却部、４０ａ…第１冷却ロール、４０ｂ…第２冷却ロール、４１…送風装置、４５…センサ、４６…流水路、４７…ファン。
【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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