JP4508261B2 - 用紙加湿装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、画像が加熱定着された用紙に加湿処理をする用紙加湿装置、及び斯かる用紙加湿装置と画像形成装置又は製本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、感光体上にトナー画像を形成して、形成した前記トナー画像を用紙上に転写し、転写された前記トナー画像を担持した前記用紙に加熱定着して、定着処理後の用紙を装置外に送り出す。

上述したように、トナー画像の定着を終えた用紙には、加熱を伴う定着処理が施されることから、定着処理後の用紙には波打ちやカールが発生する。

このように発生した用紙の波打ちやカールは、定着後の用紙の搬送、特に、製本装置等の後処理装置における用紙の搬送に支障を来すことから、後処理を行う前に矯正される必要がある。

用紙に発生した波打ちやカールを矯正するために、定着処理を終え出力されたコピーに水分を付与する手段を有する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、定着処理後のカットシートに散布装置により、画像及び温度や湿度の環境条件から算出された量の水滴の散布を行い、コピーの波打ちやカールを矯正する画像形成装置の提案もある（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、上述したような公知技術では、使用する用紙の紙質、定着処理を行う前の用紙の含水率、画像により決まる黒化率、さらには温度や湿度の環境条件を含めて、最適な矯正を行うための加湿条件を見つけ出し、この条件を実現する加湿手段の条件変更を行うことは困難である。
特開平６−３３２３４０号公報 特開２０００−１１８８４９号公報

本発明は、上述した様な状況に鑑みてなされたもので、その目的は、定着処理後の用紙の波打ちやカールを後処理に支障を来さない程度に小さくするために、定着処理後の用紙の含水率と該用紙の定着処理前の含水率の関係を基に、加湿処理後の該用紙の含水率が望ましい範囲に収まる加湿量を決定して、該用紙に加湿処理を行う用紙加湿装置を実現することにある。

また、上述したような用紙加湿装置に画像形成装置や製本装置を接続した画像形成システムを実現することにある。

本発明は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．給紙トレイから用紙を１枚ずつ送り出し、前記用紙にトナー画像を形成し、形成したトナー画像を前記用紙に加熱定着する画像形成装置から送られた前記用紙に加湿処理をする用紙加湿装置において、
前記用紙の加湿処理後の含水率が、前記給紙トレイ中の前記用紙の含水率を超えないように加湿処理する加湿部を有することを特徴とする用紙加湿装置。
２．前記加湿部は、前記用紙に水を塗布して加湿する加湿ローラと、前記加湿ローラに水を供給する給水ローラと、前記給水ローラを押圧する制御ローラと、給水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からなる加湿手段を二組有し、
二組の前記加湿手段の加湿ローラ同士を対向させ、且つ、二組の前記加湿手段が左右対称となるように配置した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．前記加湿ローラは親水性のソリッドゴムローラであることを特徴とする２項に記載の用紙加湿装置。
４．前記制御ローラの前記給水ローラへの押圧力を変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする２又は３項に記載の用紙加湿装置。
５．前記加湿ローラ又は前記給水ローラの表面粗さを変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする２又は３項に記載の用紙加湿装置。
６．前記用紙が前記加湿部を通過する回数を変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする２又は３項に記載の用紙加湿装置。
７．加湿処理後の前記用紙の含水率が、前記給紙トレイ中の前記用紙の含水率よりも０．５％から１．５％低くなるように加湿量を制御することを特徴とする１乃至６項のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
８．１乃至７項のいずれか１項に記載の用紙加湿装置と電子写真方式の画像形成装置とが接続されたことを特徴とする画像形成システム。
９．前記用紙加湿装置の用紙搬送方向下流に用紙に対して製本処理を施す製本装置を接続したことを特徴とする８項に記載の画像形成システム。

本発明により、定着処理後の用紙の波打ちやカールの矯正をするための加湿処理において、予め設定した加湿処理後の用紙の含水率を決定して、前記用紙が決定した前記含水率になるように加湿処理を行うことにより効果的な矯正ができる用紙加湿装置が実現される。

また、該用紙に対する加湿処理を均一に効率的に行うことができ、且つ、加湿条件を容易に変更できる用紙加湿装置が実現される。

また、前記用紙加湿装置による加湿処理により、画像形成装置により出力され製本処理等の後処理に供される用紙の搬送性やハンドリング性が向上するので、画像形成システムの信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態例を図を基に説明する。

図１は、画像形成装置Ａと、用紙加湿装置Ｂと、製本装置Ｃとからなる画像形成システムの構成例を示す図である。

画像形成装置Ａは、回転する像担持体１の周囲に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５Ａ、除電手段５Ｂ、及びクリーニング手段６を配置した画像形成手段を有する。

前記画像形成手段は、帯電手段２によって像担持体１の表面に一様帯電を行った後に、画像データに基づく走査露光を行う露光手段３のレーザビームによって前記像担持体１に潜像を形成し、該潜像を現像手段４により反転現像してトナー像とする。

前記トナー像は、用紙収納部７Ａから給紙され転写位置へと送られた用紙Ｓに転写され、転写されたトナー像を担持した前記用紙Ｓは、除電手段５Ｂにより電荷が消去されて像担持体１から分離され、搬送部７Ｂにより定着手段８に向け搬送される。

一方、トナー像を用紙Ｓに転写した後の像担持体１の表面は、クリーニング手段６により表面に残留しているトナーが除去され、次の画像形成に備えられる。

定着手段８はヒータ８Ｃを備えた加熱ローラ８Ａ、加熱ローラ８Ａに圧接する加圧ローラ８Ｂを有し、送られたトナー像を担持した前記用紙Ｓを加圧加熱してトナー像を前記用紙Ｓに定着する。

前記定着手段８により画像の定着処理がなされた用紙Ｓは、排紙ローラ７Ｃから装置外に送り出される。

用紙Ｓの両面に画像形成を行う場合には、定着手段８により加熱定着された用紙Ｓを、搬送路切り替え板７Ｄにより通常の排紙通路から分岐し、反転搬送部７Ｅにおいてスイッチバックして表裏反転した後、再び画像形成手段に送る。

裏面に画像が形成された用紙Ｓは、定着手段８による定着処理が施され、排紙ローラ７Ｃによって装置外に送り出される。

排紙ローラ７Ｃによって送り出された前記用紙Ｓは、下流に接続された用紙加湿装置Ｂに取り込まれる。

用紙加湿装置Ｂは、上流に接続されている画像形成装置Ａから送られた用紙Ｓに加湿処理を施す装置である。

本発明の用紙加湿装置Ｂは、用紙Ｓに処理を施すことなく、用紙Ｓを画像形成装置Ａから製本装置Ｃに処理を施さずに搬送する第１のモード、加湿処理を施して搬送する第２のモードを有している。

また、用紙加湿装置Ｂには用紙Ｓの波打ちやカールを矯正するカール矯正手段を備えている。

これらのモードの選択及びカール矯正を施すか否かの選択は、画像形成装置Ａの操作表示部９１、あるいは用紙加湿装置Ｂの操作表示部９２における指示操作やネットワークを介した外部機器からの指令により行われる。

製本装置Ｃは、用紙加湿装置Ｂから送られた用紙Ｓを集積して用紙束を形成し、形成した前記用紙束に表紙を貼着し本を作成する装置である。

本実施の形態の製本装置Ｃ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、用紙束搬送手段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、から構成されている。

図に示すように、前記各手段は、装置内の垂直方向に縦列配置されている。

画像形成装置Ａの操作表示部９１によって用紙Ｓに製本処理を施さないモードが設定されると、用紙束収容手段２４０への搬送路を遮断され、排紙手段２２０への搬送路を開放する。

製本モードが設定されると、用紙Ｓは用紙束収容手段２４０の所定位置に収容され順次積載されて、所定枚数の用紙Ｓから成る用紙束が形成される。

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が回転してほぼ垂直になった状態で、糊塗布手段２６０により用紙束の底面に糊が塗布されて用紙束が束ねられる。

束ねられた用紙束に対して、表紙貼着手段２７０から表紙が供給されて表紙が貼着され、表紙折り曲げ手段２８０により表紙が折り曲げられて冊子が形成される。

形成された冊子は、冊子排出手段２９０により製本装置Ｃから排出される。

なお、製本装置Ｃは特開２００４−２０９８６９号公報に記載されているような装置である。

図２は、画像形成システムの制御関係を示すブロック図である。

画像形成装置Ａの制御部ＣＡ、用紙加湿装置Ｂの制御部ＣＢ、製本装置の制御部ＣＣは、ＣＰＵ、メモリ、演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路等を有するコンピュータシステムである。

上述の各制御部による制御は、各々が有するメモリＭＡ、ＭＢ、ＭＣに格納されている所定のプログラムを実行することによりなされる。

また、上述の各制御部は、通信手段ＴＲを介して接続され、情報交換を行うことができる。

なお、本図では、本発明の説明に直接関係しないブロックの記載が省略されている。

図３は、画像形成装置Ａから送られた用紙Ｓに発生する波打ち及びカールの代表的な例を示す図である。

図３（ａ）は、波打ちの例を示すものであり、図３（ｂ）は、上方に凸状となるカールの例を示すものであり、図３（ｃ）は、上方に凹状となるカールの例を示す。

図４は、用紙加湿装置Ｂの概念図である。

画像形成装置Ａから送られた用紙Ｓは、矢印ａの方向から用紙加湿装置Ｂに進入して、進入口１１から加湿部１００までの用紙搬送路Ｈ１、前記加湿部１００から送出口１２までの搬送路Ｈ２を進行して、矢印ｂの方向にある製本装置Ｃに送り出される。

前記用紙搬送路Ｈ１を進行した用紙Ｓには、加湿部１００によって加湿処理が施される。

なお、搬送路Ｈ３は、加湿処理後の用紙Ｓを搬送路Ｈ２から再度搬送路Ｈ１に戻す搬送路であり、搬送路切換ガイド１３を切り換えることにより、用紙Ｓの進路が変更される。

搬送路Ｈ１に戻された用紙Ｓには、再び加湿部１００による加湿処理が施される。

上述した各用紙搬送路には、用紙搬送手段ＳＨとしての複数のガイド部材（不図示）、搬送路切換ガイド、搬送ローラ等が配置され、用紙Ｓはこれらの用紙搬送手段ＳＨによって所定の用紙搬送路を進行するように導かれる。

前記加湿部１００の下方には、加湿に用いる水を貯蔵するタンクＴが配置されている。

なお、タンクＴに蓄えられている水は、ポンプＰにより前記加湿部１００に送られ、オーバーフローした水はタンクＴに戻され、繰り返し使用される。

また、前記加湿部１００の上方には、用紙Ｓの波打ちやカールを矯正する公知の技術手段である波打ちカール矯正手段２００が備えられている。

用紙Ｓに発生した波打ち又はカールの矯正を実行するか否かの選択、又は矯正の程度の選択は、画像形成装置Ａの操作表示部９１、あるいは用紙加湿装置Ｂの操作表示部９２における指示操作やネットワークを介した外部機器からの指示情報により行われる。

図５は、加湿部１００の概念図である。

加湿部１００は、対向して配置された二つの加湿ローラによって、用紙Ｓを搬送しながら用紙の両面に水を塗布する手段である。

図に示すように、加湿部１００は、用紙Ｓの搬送路を中心にして左右対称に配置された複数の部材からなる。

前記加湿部１００には、塗布液である水を一定量だけ蓄える塗布液皿１１１、１１２を上部に有する塗布液貯蔵部材１０１が備えられている。

前記塗布液皿１１１、１１２は、タンクＴからポンプＰにより送られた水を一定量蓄えるもので、皿からオーバーフローした水は前記塗布液貯蔵部材１０１の所定の場所に流れ出る。

流れ出た水は、すでに説明したようにタンクＴに戻され、再度使用される。

前記塗布液貯蔵部材の上方には、前記塗布液皿１１１、１１２中の水に周面の一部が浸されている補給ローラ１２１、１２２がある。

前記補給ローラ１２１、１２２には、制御ローラ１３１、１３２、加湿ローラ１４１、１４２が接している。

前記補給ローラ１２１、１２２は、前記塗布液皿１１１、１１２中の液体に周面の一部を浸しながら回転するローラで、親水性のあるソリッドゴム部材を用いたローラである。

また、前記制御ローラ１３１、１３２は、設定する大きさの押圧力で前記補給ローラ１２１、１２２を押圧するローラである。

なお、押圧力の変更をする押圧力変更手段（不図示）は前記制御ローラ１３１、１３２の両軸端を支持し、補給ローラ１２１、１２２の方向に制御ローラ１３１、１３２を押しつける公知の機構である。

このような前記制御ローラ１３１、１３２を設けることにより、前記補給ローラ１２１、１２２の周面に浸漬付着する水の付着量を変更する制御がなされる。

前記補給ローラ１２１、１２２上の水は、前記加湿ローラ１４１、１４２に伝達され、次いで、前記加湿ローラ１４１、１４２から用紙Ｓに伝達される。

前記加湿ローラ１４１、１４２は、対向して配置された同じ径を有する塗布ローラであることから、用紙Ｓの両面への塗布量を同量にすることが容易となり、かつ、用紙Ｓの搬送を安定化することができる。

上述した各ローラとして、例えば、補給ローラとして、直径３５ｍｍ、硬度２５、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンラバー）のソリッドゴムのローラ、制御ローラとして、直径２２ｍｍの金属ローラ、加湿ローラとして、直径２２ｍｍ、硬度２５、ＮＢＲのソリッドゴムのローラを採用することができる。

このように加湿ローラと補給ローラにソリッドゴムのローラを用いることにより、ローラの高耐久性と望ましい給水性が得られる。また、制御ローラを金属ローラとすることにより補給ローラへ水の付着量の制御が容易になる。

以上、塗布方式によって用紙Ｓを加湿する加湿部１００を説明したが、次にこの加湿部１００による加湿によって発揮された効果を説明する。

図６は、加湿量と加湿による効果の関係を示す図である。

図は、定着後の用紙に加湿処理を施し、加湿処理により得られた効果としてカール矯正、波打ち矯正、搬送性能について評価した結果を示している。

実験に使用した用紙は４種類で、一般的に多用されているコピー用紙（斤量６４ｇ／ｍ²）、オフセット印刷に多用される上質紙Ａ（斤量６４ｇ／ｍ²）、同じくオフセット印刷に使用される上質紙Ｂ（斤量５２ｇ／ｍ²）、厚紙（斤量１５７ｇ／ｍ²）である。

上述の４種類の用紙の給紙時の含水率、即ち、給紙トレイ中の含水率は、４．９％から５．５％の範囲にあり、ほぼ５％であるが、定着処理後の含水率は１．８％から２．５％であり、用紙Ｓの斤量によって異なっている。

なお、含水率の測定は、信明ゼネラル株式会社製ＭＸ５０００を用いて行った。

前記評価結果は、明らかに、加湿処理後の用紙Ｓの含水率は、定着処理前の用紙Ｓの含水率を超えない範囲で加湿しなければならないということを示している。

また、加湿処理後の用紙Ｓの含水率が、定着処理前の用紙Ｓの含水率よりも０．５％から１．５％低い含水率となるように加湿すると、実験に使用した用紙全てに望ましい効果を発揮することを示している。

従って、望ましい加湿処理とは、例えば、定着処理前の含水率４．９％であり、定着処理により含水率が２％に低下したコピー用紙を、含水率２％から、加湿により３．５％から４．５％の範囲に入るように上げるものとなる。

また、上質紙Ａの場合には、定着処理前の含水率が５．２％であって、定着処理により２％に低下した用紙を、３．７％から４．７％の範囲となるように加湿するものとなる。

加湿量は、制御ローラ１３１、１３２の補給ローラ１２１、１２２への押圧力を変更することにより変更される。

例えば、実施例としては、押圧力を７５０ｇ、１５００ｇ、２５００ｇと変化させると、対応する用紙Ｓの含水率の上昇は、３％、２％、１％となった。

なお、加湿量の変更は、上述した制御ローラ１３１、１３２の補給ローラ１２１、１２２への押圧力を変更する代わりに、補給ローラ１２１、１２２及び加湿ローラ１４１、１４２の表面粗さを変更、即ち、表面粗さの異なるローラに変更しても良い。

実施例としては、表面粗さをＲｚ２０μｍ、Ｒｚ１４μｍ、Ｒｚ７μｍのように変化させると、対応する用紙Ｓの含水率の上昇は、３％、２％、１％となった。

また、加湿部１００に用紙Ｓを複数回通過させるようにして、通過回数により加湿量を変更するようにしても良い。

実施例としては、通過回数を１回、２回、３回としたときに、対応する用紙Ｓの含水率の上昇が、１％、２％、３％となった。

上述したような加湿量の変更、即ち、制御ローラ１３１、１３２の押圧力を変更することによるもの、加湿ローラ１４１、１４２の表面粗さを変更することによるもの、加湿部１００の通過回数により加湿量を変更するものの加湿量に関わる数値は、実験により求められるものであり、装置の設計時に決定されるものである。

以上説明したように、本発明の用紙加湿装置Ｂによって、画像形成装置Ａから送られた用紙Ｓは、望ましい含水率となるまで加湿される。

その結果、用紙Ｓの波打ちやカールが矯正され、各装置内での通紙性能が向上し、安定した製本等の後処理を行うことができる画像形成システムが実現される。

なお、上述した画像形成システムを構成する各機器は、本実施の形態のように接続して画像システムとして作動させ連続的に所定の処理を行うようにしても良いし、各装置を切り離して単独で作動させ、所定の処理をバッチ処理で行うようにしても良い。

画像形成装置と、用紙加湿装置と、製本装置とからなる画像形成システムの構成例を示す図である。 画像形成システムの制御関係を示すブロック図である。 波打ち及びカールの代表的な例を示す図である。 用紙加湿装置の概念図である。 加湿部の概念図である。 加湿量と加湿による効果の関係を示す図である。

符号の説明

１００ 加湿部
２００ 波打ちカール矯正手段
１２１、１２２ 補給ローラ
１３１、１３２ 制御ローラ
１４１、１４２ 加湿ローラ
Ａ 画像形成装置
Ｂ 用紙加湿装置
Ｃ 製本装置
Ｓ 用紙

Claims (9)

1. 給紙トレイから用紙を１枚ずつ送り出し、前記用紙にトナー画像を形成し、形成したトナー画像を前記用紙に加熱定着する画像形成装置から送られた前記用紙に加湿処理をする用紙加湿装置において、
   前記用紙の加湿処理後の含水率が、前記給紙トレイ中の前記用紙の含水率を超えないように加湿処理する加湿部を有することを特徴とする用紙加湿装置。
2. 前記加湿部は、前記用紙に水を塗布して加湿する加湿ローラと、前記加湿ローラに水を供給する給水ローラと、前記給水ローラを押圧する制御ローラと、給水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からなる加湿手段を二組有し、
   二組の前記加湿手段の加湿ローラ同士を対向させ、且つ、二組の前記加湿手段が左右対称となるように配置した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。
3. 前記加湿ローラは親水性のソリッドゴムローラであることを特徴とする請求項２に記載の用紙加湿装置。
4. 前記制御ローラの前記給水ローラへの押圧力を変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の用紙加湿装置。
5. 前記加湿ローラ又は前記給水ローラの表面粗さを変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の用紙加湿装置。
6. 前記用紙が前記加湿部を通過する回数を変更することにより、加湿量を変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の用紙加湿装置。
7. 加湿処理後の前記用紙の含水率が、前記給紙トレイ中の前記用紙の含水率よりも０．５％から１．５％低くなるように加湿量を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の用紙加湿装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の用紙加湿装置と電子写真方式の画像形成装置とが接続されたことを特徴とする画像形成システム。
9. 前記用紙加湿装置の用紙搬送方向下流に用紙に対して製本処理を施す製本装置を接続したことを特徴とする請求項８に記載の画像形成システム。

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