JP2003270999A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転写材の種類や材質の如何を問わず、転写材に
発生したカールを効果的に除去することができる構成が
簡易でコンパクトな定着装置および画像形成装置を提供
する。 【解決手段】ヒートローラ２と加圧ローラと３を備え、
かつ、両ローラ２，３間の圧力を調整する付勢手段１０
を有し、前記ヒートローラを加熱して転写材に転写され
たトナーを溶融・定着させるようにした画像形成装置に
おいて、前記付勢手段１０により、定着ニップ部を通過
する際の一枚の転写材５にかかる線圧力を、前記定着ニ
ップ部通過中に変化させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンターや複写
機等の画像形成装置に設けられる定着装置および画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンターや複写機などの画像形成装置
においては、感光ドラムに形成された静電潜像にトナー
を付着させ、それを転写材に転写して印刷を行う。そし
て、転写材は画像形成装置に備えられた定着装置に搬送
され、定着装置においてトナーを溶融させることにより
転写材にトナーを定着させるように構成されている。

【０００３】例えば、図１２に示すように、複写機に備
えられた定着装置２０１は、ヒートローラ２０２と加圧
ローラ２０３とを備え、ヒートローラ２０２は、トナー
を溶融させるためのヒーターを内部に有し、加圧ローラ
２０３は、転写材２０５をヒートローラ２０２に対して
圧接し、そのヒートローラ２０２または加圧ローラ２０
３が図示しない駆動手段から駆動力を得て矢印方向に回
転駆動され、転写材２０５を介して、他方のローラが従
動回転する。

【０００４】図示の転写材２０５は、図１２には示され
ない複写機の給紙カセットから搬送されたものであり、
その給紙カセットには、例えば、５００枚または１００
０枚毎に防湿包装されたカット紙が所定枚数（例えば、
１００枚〜 ２００枚程度）ずつセットされるようにな
っている。そして、転写材２０５は、複写が行われる度
に給紙カセットから１枚ずつ繰り出されて搬送され、感
光ドラムに形成されたトナー像を転写された後に、定着
装置２０１に搬送される。

【０００５】その定着装置２０１では、ヒートローラ２
０２と加圧ローラ２０３との間に転写材２０５を挟み、
ヒートローラ２０２が圧接している部分で熱を与えるこ
とによって、転写材２０５にトナーを定着させる。そし
て、加圧ローラ２０３が回転することによって、転写材
２０５を矢印方向に進行させつつ、転写材２０５全体に
わたってトナーを定着させるようになっている。

【０００６】しかしながら、上記構成の定着装置２０１
は、ヒートローラ２０２が高温であるため、転写材２０
５に含まれていた水分が表裏両面でそれぞれ異なった量
だけ蒸発し転写材２０５にカールを生じさせる。転写材
２０５がカールすると、定着装置２０１から不図示の排
紙トレーに至るまでの間での転写材２０５の搬送にトラ
ブルが生じやすくなり、また、排紙トレーに排紙された
時に、転写材２０５の積載性が損なわれるという問題も
ある。

【０００７】そこで、このような問題の解消を図るため
に、従来では、定着装置２０１よりも転写材２０５の搬
送方向の下流側において、カールした転写材２０５をさ
らに逆方向にカールさせることによって、定着装置２０
１で発生したカールを打ち消すような方法が採られてい
た。

【０００８】このようなカール消去法を採用した定着装
置２０１を備えた複写機２００の一例を図１３に示す。
この複写機２００は、定着装置２０１と、その下流側に
カール除去装置１００と、を備えている。定着装置２０
１によってトナーが定着され、カールを生じた転写材２
０５Ａは、カール除去装置１００に搬送される。そし
て、カール除去装置１００によってカールを取り除かれ
た転写材２０５Ａが排出されるようになっている。

【０００９】ここで、図１４（ａ）にカール除去装置１
００の概略正面図を、また、図１４（ｂ）にはカール除
去装置１００の概略断面図を示す。カール除去装置１０
０は、排紙ローラ１０１と、排紙コロ１０２と、駆動ギ
ア１０４とを備えている。排紙ローラ１０１は、回転す
ることによって転写材２０５Ａを搬送するためのもので
ある。排紙コロ１０２は、排紙ローラ１０１の回転に伴
って回転する従動ローラであり、排紙ローラ１０１の周
上に配置されている。駆動ギア１０４は、排紙ローラ１
０１を回転させるためのものであり、不図示のベルトに
よって駆動される。

【００１０】このカール除去装置１００は、排紙ローラ
１０１と２つの排紙コロ１０２との間に、転写材２０５
Ａを挟み込み、排紙ローラ１０１が回転することによっ
て、転写材２０５Ａを排紙ローラ１０１に巻き付けるよ
うな状態とし、図１３に示す定着装置２０１によって形
成されたカールとは逆の方向に転写材２０５Ａをカール
させることにより、カールを打ち消した後に、転写材２
０５Ａを搬出するように構成されている。

【００１１】すなわち、従来の複写機２００は、定着装
置２０１と、その下流側のカール除去装置１００とを備
えており、カール除去装置１００が転写材２０５Ａに逆
カールを与えて、定着装置２０１によって発生したカー
ルを打ち消すように構成されていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
定着装置２０１によって生じるカールの大きさ、向きな
どの状態は、転写材２０５Ａの種類、厚み、サイズ等に
よって様々である。従って、上記構成のカール除去装置
１００のように、排紙ローラ１０１への転写材２０５Ａ
の巻き付き角が一定であり、常に同一の逆カールしか付
けることができない構成では、十分に対応できない場合
があった。

【００１３】また、排紙ローラへの転写材の巻き付き角
を調節する調節機構を備えたカール除去装置は、調節機
構の構成が複雑になり、実現が難しいという問題があっ
た。また、さらに調節機構を必要とすることにより、余
分なスペースを要するという問題もあった。そして、カ
ールの除去効果を上げるために、排紙コロの排紙ローラ
への押圧力を上げると、転写材にコロ跡がつき、画像品
質が低下するという問題があった。

【００１４】さらに、上記構成においては、転写材は、
定着装置の熱によってカールが生じた後、カール除去装
置まで搬送され、その間に温度が低下してカールが固定
された後で、カールを除去されるようになっている。こ
のため、上記構成においては、わざわざカールが固定さ
れた後でカール除去を行うという点で、十分な効果が得
られなかった。

【００１５】また、例えば、特開平５−３３３７４０号
公報には、シートの温度を検知して、その検出温度に対
応して、定着条件を自動的に調整することにより、環境
条件の如何にかかわらず、常に、最適な定着をおこなえ
るようにした画像定着装置の一例が開示されている。

【００１６】しかし、この場合においても、シート温度
に応じて、定着温度やニップ幅、定着速度を可変に調整
するのみであり、種々の異なる条件下で転写材に発生す
るカールを効果的に除去するための手段、方法等につい
ては何ら言及されていなかった。

【００１７】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、転写材の種類や材質の如何を問わず、転写材に発生
したカールを効果的に除去することができる構成が簡易
でコンパクトな定着装置および画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。

【００１９】（１）ヒートローラと加圧ローラとを備
え、前記ヒートローラと加圧ローラ間の圧力を調整する
圧力調整機構を有し、前記ヒートローラを加熱して転写
材に転写されたトナーを溶融・定着させるようにした画
像形成装置において、前記圧力調整機構により、定着ニ
ップ部を通過する際の一枚の転写材にかかる線圧力を、
前記定着ニップ部通過中に変化させることを特徴とす
る。

【００２０】定着過程では、ヒートローラの熱によって
転写材に含まれている水分が蒸発するが、このとき、ヒ
ートローラと加圧ローラ間で温度差があれば、転写材か
ら蒸発する水分量が表面側と裏面側とで異なるため、転
写材にカールが生じるという問題があった。

【００２１】特に、転写材が定着ローラーを通過する時
には、トナーや転写材に熱が奪われるため、転写材の先
端と後端とでは、ヒートローラと加圧ローラ間の温度差
が大きくなり、つまり、後端に近づく程、加圧ローラの
温度が低下するため、用紙後端でのカールが発生しやす
かった。

【００２２】このようなカールを発生させる原因となる
両ローラ間の温度差は、ヒートローラに対する加圧ロー
ラの付勢圧と密接な関係があり、その付勢圧を大にする
と、温度差は小さくなり、カールが発生しにくくなる。

【００２３】この構成においては、圧力調整機構によ
り、転写材の先端と後端でヒートローラと加圧ローラ間
の温度差を少なくできるように、定着過程において転写
材にかかる線圧力（ヒートローラに対する加圧ローラの
付勢圧）を調整することで、カールの発生を効果的に防
止することができ、定着済みの転写材の排出後の平面
性、積載性を向上し、搬送障害の発生を効果的に抑制す
ることができる。

【００２４】（２）前記定着ニップ部を通過中の１枚の
転写材の線圧力は、前記転写材の用紙搬送方向先端から
後端にかけて順次高くなるように設定されることを特徴
とする。

【００２５】この構成においては、圧力調整機構によ
り、転写材の後端になるほど線圧力が高くなるように調
整するので、転写材通過中に加圧ローラの温度が低下す
るのを抑制することができ、転写材の先端と後端でヒー
トローラと加圧ローラ間の温度差を少なくすることがで
き、転写材にカールが発生するのを効果的に防止するこ
とができる。

【００２６】（３）前記圧力調整機構は、前記ヒートロ
ーラに対する前記加圧ローラの付勢圧を可変的に調整可
能な付勢手段と、前記付勢手段を駆動する付勢手段駆動
モータと、前記ヒートローラに対する前記加圧ローラの
付勢圧を変化させるために前記付勢手段駆動モータに制
御信号を出力する制御手段と、を具備することを特徴と
する。

【００２７】この構成においては、制御手段から付勢手
段駆動モータに制御信号を出力して付勢手段を制御駆動
させることにより、例えば、転写材の用紙搬送方向先端
から後端にかけて、ヒートローラに対する加圧ローラの
付勢圧を順次高くなるように設定することができる。

【００２８】これにより、転写材通過中に加圧ローラの
温度が低下するのを抑制することができ、転写材の先端
と後端でヒートローラと加圧ローラ間の温度差を少なく
して、転写材にカールが生じるのを効果的に防止するこ
とができる。

【００２９】（４）前記付勢手段は、回転することによ
り、前記ヒートローラに対する前記加圧ローラの付勢力
を可変的に調整する偏心板ばねであることを特徴とす
る。

【００３０】この構成においては、付勢手段として偏心
板ばねを採用することで、その偏心板ばねを付勢手段駆
動モータで回転させれば、ヒートローラに対する加圧ロ
ーラの付勢圧を可変的に調整することができ、付勢力調
整のための構成が簡易となり、その制御も容易・確実と
なる。

【００３１】（５）前記画像形成装置は、装置内の温湿
度を検出する温湿度検出手段を備え、前記温湿度検出手
段の検出した温湿度に基づいて、前記転写材通過中にお
ける前記ヒートローラに対する前記加圧ローラの加圧力
の勾配を可変的に調整することを特徴とする。

【００３２】温湿度検出手段によって検出された値に基
づいて、ヒートローラおよび加圧ローラ間の圧力を調整
することにより、転写材の先端と後端で最適な温度勾配
を設定することができ、定着過程で生じる転写材後端の
カールの量を低減することができる。

【００３３】この構成においては、制御手段が、温湿度
検出手段の検出した装置内の温湿度に基づいて、転写材
通過中のヒートローラに対する加圧ローラの加圧力の勾
配を可変に調整することで、転写材の先端と後端で最適
な温度勾配を設定することができ、カールの発生を効果
的に防止することができる。

【００３４】（６）前記ヒートローラと加圧ローラの回
転速度を制御するための制御部を備え、前記温湿度検出
手段の出力に応じて、前記制御部が、転写材の搬送速度
を可変的に調整することを特徴とする。

【００３５】転写材にカールを発生させる原因となる両
ローラ間の温度差は、転写材の搬送速度と密接な関係が
あり、搬送速度を遅くすると、温度差は小さくなり、カ
ールが発生しにくくなる。

【００３６】この構成においては、温湿度検出手段から
得た情報により、定着ローラーの圧力に加えて、転写材
の搬送速度をも調整することにより、転写紙の先端から
後端にかけてヒートローラと加圧ローラ間の温度差を少
なくし、転写材にカールが生じるのを効果的に防止する
ことができる。

【００３７】（７）定着装置本体と、像担持体に形成さ
れたトナー画像を転写材に転写する画像転写装置との間
の距離を、最大用紙送り長さより長く設定したことを特
徴とする。

【００３８】この構成においては、最大用紙送り長さよ
り定着装置本体と転写装置との間の距離が長いことによ
り、像担持体から転写材へのトナー画像形成プロセス速
度と定着速度を独立に可変に調整可能となり、転写過程
のプロセス速度に定着速度が影響を受けないため、転写
材後端がカールしない最適速度に調整可能となる。

【００３９】また、カールの矯正と同様にトナーの定着
性も確保しなければならないが、速度を転写プロセスか
ら独立させているため、カールの矯正と定着性の両面を
維持する速度及び定着装置圧を設定することも可能とな
る。

【００４０】（８）ヒートローラと加圧ローラとを備
え、転写材に転写されたトナー画像を前記ヒートローラ
を加熱することにより溶融・定着させるようにした定着
装置において、前記ヒートローラと前記加圧ローラとを
それぞれ独立に回転させる駆動部と、前記ヒートローラ
の周速度と前記加圧ローラの周速度との周速度差を設定
する設定部と、前記設定部によって設定された前記周速
度差を満たす回転数で前記駆動部を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする。

【００４１】定着装置は、前記ヒートローラが転写材の
トナーを溶融し、さらに、前記設定部の設定に基づく前
記制御部の制御により、前記駆動部が前記ヒートローラ
と前記加圧ローラとを回転させ、転写材全面に渡ってト
ナーを溶融・定着させるように構成されている。

【００４２】この構成においては、ヒートローラと加圧
ローラの周速度差を適切に設定することによって、定着
動作によって生じるカールとは逆向きのカールを転写材
に与え、転写材にカールが生じるのを防止することがで
きる。

【００４３】（９）前記ヒートローラの温度および前記
加圧ローラの温度を検出する温度検出手段を備え、前記
設定部は、前記温度検出手段で検出した温度に基づい
て、前記ヒートローラと加圧ローラの周速度差を設定す
ることを特徴とする。

【００４４】定着装置は、温度検出手段がヒートローラ
および加圧ローラの温度を検出し、設定部がその温度に
基づいて周速度差を設定するように構成されている。こ
のため、各ローラの温度情報を用いて、上記定着動作に
よって生じるシート材のカールの量をより正確に予測す
ることができる。また、設定部は、予測したカールの量
を打ち消すように周速度差を設定するようになってい
る。したがって、この構成においては、より確実に、カ
ールの発生を防止することができる。

【００４５】（１０）前記制御部は、前記ヒートローラ
の周速度を固定し、前記加圧ローラの周速度を変更する
ことにより、前記周速度差を満たす回転数で前記駆動部
を制御することを特徴とする。

【００４６】この構成においては、ヒートローラの周速
度を固定して両ローラの周速度差を調整するので、定着
性能を低下させることがなく、例えば定着温度または定
着圧力を変更することによってカール除去を行う方法よ
りも、定着性能を安定に維持することができ、かつ別部
材の追加を必要とせず、構成が簡易で、制御も容易とな
る。

【００４７】（１１）請求項８ないし１０のいずれかに
記載の定着装置と、環境条件を検出する環境検出手段
と、制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記環境検
出手段で検出した環境条件に基づいて前記設定部の設定
を行うことを特徴とする。

【００４８】画像形成装置は、環境検出手段の検出した
環境条件に基づいて、定着動作によって生じる転写材の
カールを予測し、制御手段はそのカールを打ち消すよう
に定着装置の設定部の設定を行い、定着装置はその設定
に基づき各ローラを駆動させて転写材にカールを与え
る。

【００４９】ここで、上記環境条件とは、例えば画像形
成装置周辺の湿度（環境条件が転写材に含まれる水分量
に影響を及ぼす）である。したがって、この構成におい
ては、環境条件をも勘案して、定着動作によって生じる
カールを予測するので、より確実にカールの発生を防止
できる。

【００５０】この構成においては、温度検出手段がヒー
トローラおよび加圧ローラの温度を検出し、設定部がそ
の温度に基づいて周速度差を設定する。このため、各ロ
ーラの温度情報を用いて、上記定着動作によって生じる
転写材のカールの量を、より正確に予測することができ
る。また、設定部は、予測したカールの量を打ち消すよ
うに周速度差を設定するので、より確実に、カールの発
生を防止できる。

【００５１】（１２）請求項８ないし１０のいずれかに
記載の定着装置と、前記転写材の種類を検出する転写材
検出手段と、制御手段と、を備え、前記制御手段は、前
記転写材検出手段で検出した前記転写材の種類に基づい
て前記定着装置の前記設定部の設定を行うことを特徴と
する。

【００５２】画像形成装置は、転写材検出手段の検出し
た転写材の種類に基づいて、定着動作によって生じる転
写材のカールを予測し、制御手段はそのカールを打ち消
すように定着装置の設定部の設定を行い、定着装置はそ
の設定に基づき各ローラを駆動させて転写材にカール矯
正のためのカールを与える。

【００５３】ここで、上記転写材の種類とは、例えば転
写材の材質または厚みなどである。従って、この構成に
おいては、転写材の種類をも勘案して、定着過程で発生
するであろうカールを予測するので、より正確に予測す
ることができ、かつ、その予測したカールを打ち消すよ
うに周速度差を設定するので、より確実に、カールの発
生を防止できる。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態に係る
定着装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図
２は、電子写真方式の複写機（画像形成装置）１１００
の構成を示し、この複写機１１００は、プラテン１１０
１、光学手段１１０２、レンズ１１０３、ＣＣＤ１１０
４、ポリゴンスキャナ１１０５、感光ドラム１１０６、
現像器ユニット１１０７、クリーナユニット１１０８、
カセット１１１０、カセット１１１１、ピックアップロ
ーラ１１１２、搬送ローラ１１１４、レジストローラ１
１１５、搬送ベルト１１２０、定着器（定着装置）１、
および排紙トレイ１１２２を備えている。

【００５５】このような構成により、以下のように、不
図示の転写材（記録用紙）に画像を形成する。まず、プ
ラテン１１０１上にセットされた原稿の画像情報を、光
学手段１１０２を用いて、レンズ１１０３を介してＣＣ
Ｄ１１０４上に結像する。ＣＣＤ１１０４上の画像情報
は電気信号に変換されポリゴンスキャナ１１０５に送ら
れ、レーザ光を用いて感光ドラム１１０６上に画像（潜
像）が結像される。

【００５６】そして、感光ドラム１１０６上の潜像を、
現像器ユニット１１０７がトナーにより現像し、トナー
を感光ドラム１１０６に当接転写する。このように、ポ
リゴンスキャナ１１０５，感光ドラム１１０６，感光ド
ラム１１０６のまわりに配設された現像器ユニット１１
０７，クリーナユニット１１０８等によって画像形成手
段が構成されている。

【００５７】一方、転写材は、カセット１１１０または
カセット１１１１から、ピックアップローラ１１１２に
より給紙される。そして、転写材は搬送ローラ１１１４
によりレジストローラ１１１５まで送られる。次に、レ
ジストローラ１１１５によって、転写材は、感光ドラム
１１０６上の潜像と転写材上に像を形成する位置とを合
わせるタイミングで感光ドラム１１０６に送りこまれ、
感光ドラム１１０６上のトナーが転写される。像が転写
された転写材は、搬送ベルト１１２０によって定着器１
へ搬送される。定着器１によって、転写材上のトナー画
像が定着される。その後、転写材は排紙トレイ１１２２
上に排出される。

【００５８】図３は、定着器１の斜視図で、この定着器
１は、トナー（図示省略）を転写材５に定着させるため
のものであり、ヒートローラ２と加圧ローラ３とを備え
ている。ヒートローラ２は、トナーを溶融させるための
ヒーター（図示省略）を内部に有し、駆動部（図示省
略）によって（矢印の向き）回転駆動され、加圧ローラ
３は、ヒートローラ２を圧接する弾性体よりなり、ヒー
トローラ２からの連結駆動によって回転する。

【００５９】上記したように、転写材５は、画像形成の
度に給紙カセット１１１０または１１１１（図２参照）
から１枚ずつ取り出されて搬送され、感光ドラム１１０
６においてトナー像が転写された後に、定着器１に搬送
され、図４に示すように、ヒートローラ２と加圧ローラ
３との間にトナー像（Ｔａ）を有する転写材５を挟み、
ヒートローラ２が圧接している部分で熱を与えることに
よって、転写材５にトナー（Ｔｂ）を定着させつつ、両
ローラ２，３の回転によって転写材５を送り移動させ、
転写材５全体にわたってトナー像（Ｔａ）を定着させ
る。

【００６０】次に、カール発生のメカニズムについて説
明すると、単に、上記のような定着動作を行うと、ヒー
トローラ２が高温であるため、例えば転写材５のヒート
ローラ２側と加圧ローラ側３で通紙初期には、両ローラ
２，３共ほぼ同じ温度で定着が行われるが、用紙が進行
するに従って、加圧ローラ３側の温度が低下してくる。
そのため、図５に示すように、転写材５の後端になるほ
ど表面側の水分蒸発量が裏面側より大となり、ヒートロ
ーラ２側に転写材５がカールする。

【００６１】［第１の実施形態］本実施形態では、カー
ルを除去するために、以下のように対処している。すな
わち、図１は、カールを除去するための構成を示し、図
示の定着器１は、ヒートローラ２と加圧ローラ３との間
に転写材５を挟む。転写材５の上面Ｓ２はトナーが転写
された画像面であり、反対側の下面Ｓ３は画像のない裏
面である。

【００６２】ヒートローラ２は、不図示の駆動部によっ
て回転駆動され、加圧ローラ３はヒートローラ２に従動
回転する。従って、その両ローラ２，３間に挟まれた転
写材５の上面Ｓ２はヒートローラ２から力を受け、下面
Ｓ３は加圧ローラ３から力を受けつつ、所定の速度で搬
送される。

【００６３】その加圧ローラ３を支持している板金１１
には、偏心板バネ（付勢手段）１０が設けられており、
機内に設置された温湿度センサー（温湿度検出手段）か
らの出力値に応じて、偏心板バネ１０が回転操作される
ことで、加圧ローラ３のヒートローラ２に対する付勢力
を調整できるように構成されている。

【００６４】次に、図５の制御系統ブロック図を参照し
つつ、上記定着器１の制御について説明する。同図に
は、定着器１の他に、制御装置（制御部）３０、駆動部
３９、センサ装置（温湿度検出手段、転写材（シート）
検出手段）３４、入力ボタン４５が示されている。

【００６５】制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２
ａ、ＲＡＭ３２ｂ、入力部３３、出力部３８を備えてお
り、駆動部３９は、モータドライバ４０、ヒートローラ
駆動モータ４１ａ、偏心板バネ駆動モータ（付勢手段駆
動モータ）４１ｂとを備え、センサ装置３４は、ヒート
ローラ温度センサ３４ａ、加圧ローラ温度センサー３４
ｂ、温湿度センサ３５、および、セットボタン３６を備
えている。

【００６６】このような構成において、前記入力部３３
には、ヒートローラ２に設けた温度センサ３４ａ及び加
圧ローラ３に設けた温度センサ３４ｂからの温度情報
と、機内に設けられた温湿度センサ３５からの温湿度情
報と、コントロールパネル上に設けたセットボタン３７
からの紙厚、紙質、紙サイズの情報が、それぞれ入力さ
れる。また、コントロールパネルに設けた補正用入力ボ
タン４５は、制御装置３０に記憶されているデータの補
正を行うためのものであり、メモリに対するデータ補正
信号を入力することができる。

【００６７】制御装置３０においては、入力部３３から
の情報により、定着器１に対するカール補正のための情
報を出力部３８を介して駆動部３９に送信する。この制
御装置３０において、温度、湿度、用紙の厚さやサイズ
に応じて、定着器１の定着動作によって発生するカール
を無くすことができるように定着ローラ対間の圧力（定
着圧）や転写材搬送速度を決定する。

【００６８】そして、出力部３８から、モータドライバ
４０を介して、圧力を調整するモータ４１（ヒートロー
ラ駆動モータ４１ａおよび偏心バネ駆動モータ４１ｂ）
に対する駆動信号を出力する。なお、この制御装置（制
御手段）３０、偏心板バネ１０、および偏心バネ駆動モ
ータ４１ｂで、圧力調整機構を構成している。

【００６９】以下に、定着過程でカールを発生させない
ための具体的な方法について説明する。 （その１）図７は、定着器１の圧力（定着圧）を調整し
てカールを無くす方法の説明図であり、まず、前述のよ
うに、転写材５のサイズや機内の温湿度を検知する。こ
れにより、転写材５の水分量と転写材５の用紙サイズが
分かる。これに基づいて、転写材５が定着器１内のロー
ラ対２，３を通過する時の圧力の変動（転写材先端圧Ｆ
ａ、転写材後端圧Ｆｂ）勾配を決定する。転写材５が定
着器１を通過すると、ヒートローラ２側の温度低下はほ
とんどないが、加圧ローラ３側は転写材５に熱を奪われ
温度が低下する。このため、転写材５の後端でカールが
発生しやすくなる。

【００７０】そこで、転写材５の後端になるほど、偏心
板バネ１０を図示反時計まわりに回転させることによ
り、徐々に加圧ローラ３をヒートローラ２に強く押し当
てるようにする。これにより、転写材５が通過中に定着
ニップ圧が増大し、転写材後端ほど、ヒートローラ２か
ら加圧ローラ３への熱供給量が増加し、加圧ローラ３の
温度低下が少なくなり、転写材５からの水分蒸発量も表
裏で一定となるため、カールが発生しにくくなる。

【００７１】例えば、機内の温度が３０℃〜３５℃かつ
湿度が７５％〜９０％で、転写材５の送りサイズがＡ３
場合、加圧ローラ３の片側の加圧を６ＫｇとしてＦａを
設定すると、Ａ３後端部では７．０ＫｇのＦｂを設定
し、転写材搬送の先端から後端にかけて、速度に合わせ
てリニアに圧力を増加させる。

【００７２】また、例えば、機内の温度が２０℃〜３０
℃、かつ、湿度が４０％〜７５％で、転写材５の送りサ
イズがＡ３場合、加圧ローラ３の片側の加圧を６Ｋｇと
してＦａを設定すると、Ａ３後端部では６．５ＫｇのＦ
ｂを設定し、転写材搬送の先端から後端にかけて、速度
に合わせてリニアに圧力を増加させる。

【００７３】さらに、機内の温湿度が２０℃〜４０％未
満で、転写材５の送りサイズがＡ３の場合、加圧ローラ
３の片側の加圧を６ＫｇとしてＦａを設定すると、Ａ３
後端部では６．２ＫｇのＦｂを設定し、転写材搬送の先
端から後端にかけて、速度に合わせてリニアに圧力を増
していく。

【００７４】以上のような対応により、転写材５の後端
における、ヒートローラ２側と加圧ローラ側３の水分の
蒸発量差が少なくなり、排出後の転写材５の後端にカー
ルは発生しなくなり、スタック性能も向上し、ユーザー
に対して、カールのない印刷物を提供することができ
る。

【００７５】このときのヒートローラ２の温度出力値は
１９０℃±１０℃を維持する様にする。上記圧力の設定
値では、後端カールが生じず、定着性も維持することが
できる。ここで、圧力を上げすぎると加圧ローラ３の押
し当て力が強くなりすぎて表裏均一な水分量の蒸発があ
っても、加圧ローラ３からヒートローラ２側にコシが付
くため、転写材後端がカールすることが懸念される（加
圧ローラ３が弾性体であるため）。

【００７６】従って、転写材後端にかけてコシの付かな
い、均一な水分量の蒸発になるように、圧力が設定され
る。ただし、圧力Ｆａ、Ｆｂの値や、ヒートローラ２の
温度出力値は、使用するトナーの特性に依存するため、
使用されるトナーの最も定着性が良く、熱吸収特性を考
慮した値に設定しなくてはならない。

【００７７】また、紙サイズもＡ３の場合は先端と後端
で各ローラ間の温度差が大きいが、Ａ４や小サイズの場
合は温度差が小さいため、Ａ３ほどＦｂの圧力を上げる
必要はない。しかし、ユーザーによりセットボタン３６
によりＡ４厚紙が設定された場合は、加圧ローラ３の温
度低下が著しいため、Ｆｂの値はＡ３サイズ程度まで上
げる必要がある。

【００７８】さらに、上記環境条件に入らない温湿度も
実際は特異環境として稀に存在する（例えば、５℃，８
０％等）。従って、このような多様な条件に対処するた
めには、電子写真プロセスにおける入力部３３からの信
号に応じて、Ｆａ、Ｆｂの値を適切な設定する必要があ
る。また、使用する転写材５の種類によっては、Ｆａか
らＦｂまでリニアに変化させるのではなく非線形に変化
させるのが好ましいこともある。

【００７９】（その２）次に、別の方法を用いた場合の
カール発生防止方法を説明する。上記例では、一枚の転
写材５の先端と後端でヒートローラ２と加圧ローラ３間
の圧力を調整した。しかし、後端の圧力を上げると表裏
の水分の蒸発量は一定となるが、転写材５の種類によっ
ては、ローラ２，３間の圧力が上がるため、後端が若干
カールすることもある。そこで、より精度よく後端カー
ルを無くすために、前記圧力制御に加えて転写材５の速
度も可変とするのが好ましい。

【００８０】この場合のカール発生防止方法について図
８により説明する。一般的には、像担持体１１０６上の
トナーが転写材５に転写される速度と等速で定着が行わ
れるが、像担持体１１０６と転写手段１１２２間の転写
ニップ部から定着手段１の定着ニップ部までの距離Ｄｐ
が、転写材５の送りサイズの最大長さより長い場合（Ｄ
ｐ＞最大転写材送りサイズ）は、定着器独自の速度を設
定することが可能となる。

【００８１】例えば、定着速度を可変にすれば、転写材
５の先端と後端で定着部１のローラ対２，３間の圧力
（定着圧）を変化させなくても、検出された温湿度によ
って偏心バネ駆動モーター４１ｂに信号を送り、加圧ロ
ーラ３のヒートローラ２に対する圧力をある値に変更し
ておき、ヒートローラ駆動モータ４１ａに信号を送り、
定着速度を変えることによって、転写材５後端の表裏の
水分蒸発量に差がないようにすることができる。

【００８２】例えば、プロセス速度（像担持体１１０６
から転写材５へ転写速度）が１２２ｍｍ／ｓｅｃの場
合、機内の温度が３０℃〜３５℃かつ湿度が７５％〜９
０％で、転写材の送りサイズがＡ３場合、加圧ローラ３
の片側の加圧が５．５Ｋｇとなるように偏心板バネ１０
を駆動させると共に、定着部１での転写材５の速度が１
３５ｍｍ／ｓｅｃとなるようにヒートローラ駆動モータ
ー４１ａを駆動させればよい。

【００８３】また、２０℃〜３０℃かつ４０％〜７５％
で、転写材５の送りサイズがＡ３場合、加圧ローラ３の
片側の加圧を６Ｋｇとなるように偏心板バネ１０を駆動
させてもよい。さらに、定着部１での転写材５の速度が
１２２ｍｍ／ｓｅｃとなるようにヒートローラ駆動モー
ター４１ａを駆動させるようにする。

【００８４】さらに、機内の温度２０℃未満、かつ、湿
度４０％未満で、転写材５の送りサイズがＡ３場合、加
圧ローラ３の片側の加圧を６．５Ｋｇとなるように偏心
板バネ１０を駆動させると共に、定着部１での転写材５
の速度が１１０ｍｍ／ｓｅｃとなるようにヒートローラ
駆動モーター４１ａを駆動させればよい。

【００８５】このように、定着速度をも制御することに
より、ヒートローラ２側と加圧ローラ側３の水分の蒸発
量差がより少なくなり、排出後の転写材５の後端にカー
ルは発生しなくなり、スタック性能も向上する。このと
きのヒートローラの温度出力値は１９０℃±１０℃を維
持するようにする。

【００８６】上記のような圧力や定着速度の設定値で
は、転写材５に後端カールが発生せず、定着性も維持す
ることができる。ただし、定着速度や圧力、ヒートロー
ラ２の温度出力値は使用するトナーの特性に依存するた
め、使用されるトナーの定着性が最良であり、かつ、熱
吸収特性を考慮した値を設定しなくてはならない。ま
た、紙サイズに応じても諸設定を変える必要がある。こ
のように多様な設定条件を反映する入力部３３からの信
号に応じて、速度、圧力、ヒートローラ温度の値を適切
に設定するよう制御部３０で処理が行われる。

【００８７】（その３）さらに、（その１）と（その
２）を合わせた制御を行うことにより，より確実に転写
材５の後端カールを無くすことができ、さらに安定した
定着画質が得られ、排紙トレイ１１２２上でのストック
性も向上することは言うまでもない。

【００８８】［第２の実施形態］また、別の実施形態で
は、図９に示すように、ヒートローラ２と加圧ローラ３
とを、それぞれ不図示の駆動部によって、各独立に、周
速度Ｖ２と周速度Ｖ３とで回転させることにより、カー
ルを除去するようにしている。

【００８９】この場合、定着器１は、断面の半径Ｒ2 の
ヒートローラ２の外周面１２と、断面の半径Ｒ3 の加圧
ローラ３の外周面１３との間で、転写材５を挟みつつ送
り移動する。その際に、転写材５は、その上面Ｓ２にお
いてヒートローラ２からＦ2の力を受け、その下面Ｓ３
において加圧ローラ３からＦ3 の力を受け、速度Ｖ５で
送り移動される。

【００９０】図１０は制御系統ブロック図を示し、セン
サ装置（温度検出手段、環境検出手段、転写材（シー
ト）検出手段）３４からの検出信号と、入力ボタン４５
からの入力信号が制御装置（設定部，制御部，制御手
段）３０に入力され、制御装置３０から、モータドライ
バ４０、ヒートローラ駆動モータ４１ｂ、加圧ローラ駆
動モータ４１ｃを具備した駆動部３９に制御信号が出力
されるように構成されている。

【００９１】制御装置３０おいては、入力部３３からの
情報により、定着器１に対するカール補正のための情報
を出力部３８を介して駆動部３９に送信する。すなわ
ち、制御装置３０は、温度、湿度、用紙の厚さおよび画
像密度の情報に応じて、定着器１の定着動作によって生
じるカールを予測し、そのカールを打ち消すことが出来
るように定着器１のローラ対２，３間の周速度差の設定
をおこない、出力部３８から、モータドライバ４０を介
して、両モータ４１に駆動信号を出力する。

【００９２】以下、上記した制御装置３０によって制御
される定着器１のカール除去の動作制御について、図９
および図１１を参照しつつ説明する。図９（ａ）は、制
御装置３０の設定部によって、ヒートローラ２の周速度
Ｖ２が加圧ローラ３の周速度Ｖ３よりも小さく設定され
た場合を示す。この場合、転写材５が搬送される速度Ｖ
５は、他のシート搬送機構の搬送速度と等しくなるよう
に設定され、設定部によって、その周速度Ｖ２，Ｖ３お
よび搬送速度Ｖ５の関係は、Ｖ３＞Ｖ５≒Ｖ２を満たす
ように周速度差が設定されている。

【００９３】このような条件下で、転写材５の上面とヒ
ートローラ２との間で働く摩擦力は、搬送速度Ｖ５≒周
速度Ｖ２の関係があるため、図９（ａ）に示す摩擦力Ｆ
2 のような静止摩擦力となっている。これに対して、転
写材５の下面と加圧ローラ３との間で働く摩擦力は、搬
送速度Ｖ５＜周速度Ｖ３の関係があるため、摩擦力Ｆ3
のような動摩擦力となっている。

【００９４】そのため、転写材５の上面と下面とにおい
て、それぞれ異なる方向に摩擦力が作用し、転写材５に
は剪断力が与えられることとなる。この剪断力の作用に
より、転写材５は、搬送方向とは逆方向への摩擦力を発
生するヒートローラ２へ巻き付く状態となり、上面側へ
のカールが促進される。このような記録面側へのカール
を、フェイスカールと称する。

【００９５】図９（ｂ）は、上記の制御装置３０の設定
部によって、ヒートローラ２の周速度Ｖ２が加圧ローラ
３の周速度Ｖ３よりも大きく設定された場合を示す。こ
の場合、転写材５が搬送される速度Ｖ５は、他のシート
搬送機構のシート搬送速度と等しくなるように設定され
ており、設定部によって、周速度Ｖ２，Ｖ３および搬送
速度Ｖ５の関係は、Ｖ３＜Ｖ２≒Ｖ５を満たすように周
速度差が設定されている。

【００９６】上記条件下において、転写材５とヒートロ
ーラ２との間で働く摩擦力は、搬送速度Ｖ５≒周速度Ｖ
２の関係があるため、静止摩擦力として、図９（ｂ）に
示す摩擦力Ｆ2 のようになっている。これに対して、転
写材５と加圧ローラ３との間で働く摩擦力は、搬送速度
Ｖ５＞周速度Ｖ３の関係があるため、動摩擦力として、
摩擦力Ｆ3 のようになっている。

【００９７】そのため、転写材５に対して、上面と下面
とにおいて異なる方向に摩擦力が作用し、転写材５に対
して剪断力を与えることとなる。この剪断力の作用によ
り、記録用紙５は、搬送方向とは逆方向への摩擦力を発
生する加圧ローラ３へ巻き付く状態となり、下面側への
カールが促進される。このような記録面と反対の面側へ
のカールを、バックカールと称する。

【００９８】また、上述のようなカールの発生原理につ
いては、別の観点から、図１１（ａ）（ｂ）のように説
明することもできる（なお、図９（ａ）（ｂ）の説明で
は、上下ローラ対２，３の速度差のみに着目し、加圧ロ
ーラ３の変形が考慮されていない）。

【００９９】図１１（ａ）は、図９（ａ）と同じ状況を
説明する図で、加圧ローラ３の方がヒートローラ２より
も進行している状態を示す。なお、この場合、ヒートロ
ーラ２の周速度Ｖ２と、転写材５の搬送速度Ｖ５との間
には、Ｖ２≒Ｖ５の関係が成立している。

【０１００】カールに及ぼすニップの影響については、
ヒートローラ２の方向へ付勢された加圧ローラ３の表面
が凹状に変形していることに加えて、さらにニップ部で
転写材５をヒートローラ２の方向に押し上げるようにし
ごきながら搬送するので、ニップ形状方向に沿ってカー
ル（正カール）が強まる。そして、搬送速度が遅いほ
ど、この傾向は大となる。

【０１０１】カールに及ぼす摩擦力の影響については、
ヒートローラ２よりも加圧ローラ３の方が表面摩擦係数
を低く設定（例えば、ＰＦＡチューブを被覆）されてお
り、かつトナー付着面（静電面）がヒートローラ２の側
に面するので、転写材５の搬送はヒートローラ２が支配
的となるが、加圧ローラ３はスリップ回転（ヒートロー
ラ２の進行よりも遅れる状態）するため、転写材５に対
して摩擦力が作用し、転写材５は加圧ローラ３の側に巻
き付く（逆カール）こととなる。そして、加圧ローラ３
の従動負荷が大きいほど、ヒートローラ２の進行よりも
遅れることになるので、加圧ローラ３へ転写材５が巻き
付く効果が強くなる。

【０１０２】図１１（ｂ）は図９（ｂ）と同じ状況を説
明する図で、ヒートローラ２の方が加圧ローラ３よりも
進行している状態を示し、転写材５が引き抜かれるよう
に搬送されるので、ニップ形状方向に沿うカールが弱ま
る。なお、この場合にも、ヒートローラ２の周速度Ｖ２
と、転写材５の搬送速度Ｖ５との間には、Ｖ２≒Ｖ５の
関係が成立している。

【０１０３】以上説明したように、周速度の異なるロー
ラ対２，３間を転写材５が通過する場合には、その転写
材５の搬送速度は周速度の速い方のローラの速度に依存
し、周速度の遅い方のローラに巻き付くこととなる。

【０１０４】従って、ニップ効果によって元来発生する
カールが正カールとして存在し、それに対してローラ対
２，３間の周速度差を適切に調節し、各ローラと転写材
５との間の摩擦力の関係を制御することによって、転写
材５に与える力を正カールを促進する方向の力とする
か、逆カールを促進する方向の力とするかで、元来の正
カールの傾向をさらに強めるか、または抑制する操作を
行うことができる。

【０１０５】これにより、定着過程で、定着動作と共
に、上記のように、転写材５に対して逆カール方向の力
（カール矯正力）を与えることが可能となり、カールの
発生を抑制・緩和することができる。

【０１０６】（その１）そもそも転写材５のカールは、
定着器１のヒートローラ２が高温であるため、例えば転
写材５より水分が蒸発することによって生じるものであ
る。そこで、本例においては、転写材５の含有する水分
量が多い場合と少ない場合について、上記のような構成
の定着器１により、実際にカール除去を行った。その結
果を、表１に示す。

【０１０７】

【表１】

【０１０８】まず、表１の左側に示すように、水分量が
少ない場合について、定着器１の上下のローラ２，３の
温度差をなくした場合にはカールは発生しないが、上下
のローラ２，３に温度差を持たせた通常の定着動作のみ
の場合には、フェイスカールが生じた。

【０１０９】そこで、表１の右側に示すように、さら
に、上側のヒートローラ２の周速度を固定し、下側の加
圧ローラ３の周速度を減速させることによって（周速比
Ｋ＝０．９）、例えば図９（ｂ）について説明したよう
に、ローラの周速度差によって転写材５にバックカール
を与えることができる。したがって、定着動作によるフ
ェイスカールを打ち消すことができる。

【０１１０】以上のように、転写材５の含有水分量が少
ない場合には、高温側に向かってカールするため、下側
の加圧ローラ３を減速することによってカール除去でき
る。なお、本例においては、ヒートローラ２を上側に位
置しているので、転写材５の上面の温度の方が下面より
も高くなっている。

【０１１１】次に、転写材５の含有する水分量が多い場
合についてカール除去を行った結果を表２に示す。

【０１１２】

【表２】

【０１１３】この場合には、表２の左側に示すように、
水分量が多い場合でも、定着器１の上下のローラ２，３
の温度差をなくした場合にはカールは発生しないが、上
下のローラ２，３に温度差を持たせた通常の定着動作の
みの場合には、バックカールが生じた。

【０１１４】そこで、表２の右側に示すように、さら
に、上のヒートローラ２の周速度を固定し、下の加圧ロ
ーラ３の周速度を増速させることによって（周速比＝
１．１）、例えば図９（ａ）について説明したように、
ローラの周速度差によって転写材５にフェイスカールを
与えることができるので、定着動作によるバックカール
を打ち消すことができる。

【０１１５】以上のように、転写材５の含有水分量が多
い場合には、低温側に向かってカールするため、下側の
加圧ローラ３を増速することによってカール除去でき
る。

【０１１６】（その２）次に、周囲の環境条件を検出し
て、環境によって生じるカールを除去する例について説
明する。この例においては、以下に示す理由によって、
単に周囲の環境条件を検出してそれを利用するだけでな
く、転写材５に含まれる水分量をも検出して勘案するよ
うにしている。

【０１１７】まず、実際のカール発生においては、印刷
時における周囲の環境による影響と比較して、転写材５
に含まれている水分量による影響が非常に大きくなって
いる。具体的に例を挙げれば、高温高湿環境で印字する
場合、印字前の水分量が多い転写材５の方が印字前の水
分量の少ない転写材５よりも印字後のカール量が大きい
傾向にある。

【０１１８】上記の条件において、例えば、転写材５が
収容されている雰囲気環境が高湿度から急激に低湿度に
変化した場合を考えると、複写機１１００に備えられた
センサ装置３４は、低湿度への変化を検出し、それを制
御装置３０へ伝えるため、複写機１１００は、低湿度に
応じたカール矯正のための制御を行う。

【０１１９】一方、転写材５の方は、その水分量が急激
に変化することはなく、即ち、水分が転写材５から急激
に蒸発することはなく、従って、雰囲気環境が高湿度側
から低湿度側に急激に変化しても、転写材５は、当分の
間、高湿度側におけるのと同様の物性を示すこととな
る。

【０１２０】つまり、センサ類は感度が良好なので、微
小な湿度変化に対しても鋭敏に反応するのに対して、転
写材５は容量性を有するので、脱湿または吸湿するのに
時間を要し、センサの示す挙動と、実際の転写材５の物
性にはタイムラグが発生することとなる。

【０１２１】しかも、その水分の変化は、収容されてい
る転写材５のうち、上端部のもの、中間部のもの、下端
部のものでそれぞれ状態が異なり、上端部のものに比べ
中間部、下端部のものは水分量変化が緩やかであるとい
う相違もある。

【０１２２】さらには、防湿包装材から開封されたばか
りの転写材５や、異なる雰囲気環境から持ち込まれた転
写材５をすぐに用いた場合にも、複写機１１００側で感
知した雰囲気環境と、転写材５の状態が異なる場合が発
生する。

【０１２３】以上に説明したように、単に複写機１１０
０のおかれている雰囲気環境からカール除去の条件を設
定した場合には、センサの感度が過度に良好であるた
め、カール付加量が過度になったり、あるいはカール除
去量が少なすぎたりして、紙搬送障害、排紙積載性の不
良等が発生する虞れがある。

【０１２４】そのため、本例においては、以下に説明す
るように、転写材５の水分量を監視しながらカール除去
量を設定するようにしている。

【０１２５】本例では、図１０に示す湿度センサ３５
が、転写材５の水分を検出するための環境検出手段とし
て機能する。そして湿度センサ３５が、転写材５の水分
を検出して、検出した情報を記憶手段、例えば、ＲＡＭ
３２ｂに送って記憶させるようにしている。このような
構成によりカール除去を行った結果を、以下の表３に示
す。

【０１２６】

【表３】

【０１２７】なお、上記の吸湿条件とは、周囲の雰囲気
に応じた記録用紙の吸湿を、上記の湿度センサ３５が検
出したものである。

【０１２８】吸湿度が低い場合は、前記した（その１）
において水分量が低い場合として説明したのと同様に、
単に定着を行ったのみの場合には、フェイスカールが発
生する。また、吸湿度が高い場合は、（その１）におい
て水分量が高い場合として説明したのと同様に、単に定
着を行ったのみでは、バックカールが発生する。

【０１２９】そこで、用紙の水分量（吸湿度、含水率）
が低い場合（５％未満）には、カール発生量が小さく、
カール方向はフェイスカール（用紙中央部が下面側へ凸
の状態）となるので、加圧ローラ３の周速をヒートロー
ラ２の周速よりも遅い設定とすることによって、バック
カール方向の矯正力を強めて、カールを打ち消すことが
できる。

【０１３０】また、転写材５の水分量が高くなる（５％
を越える）と、カール発生量が増加し、カール方向はバ
ックカール（用紙中央部が上面側へ凸の状態）となるの
で、加圧ローラ３の周速をヒートローラ２の周速よりも
速い設定とすることによって、フェイスカール方向の矯
正力を強めて、カールを打ち消すことができる。

【０１３１】なお、転写材５の水分量の検知手段として
の環境検出手段は、短時間で検知可能なもの、すなわ
ち、転写材５に含まれる水分による電気抵抗値の変化
や、赤外線やマイクロ波等の吸収（用紙を通過する際
に、含水率に応じて減衰するので、減衰量を検出）を検
知するものなどが望ましい。

【０１３２】環境検出手段としての湿度センサ３５の配
置位置は、本例では、転写材５の給紙搬送部分とした。
すなわち、レジストローラ１１１５のローラ対を導電性
部材で形成し、環境検出手段を構成する回路の一部とし
た。そして、通過する転写材５の水分量を測定した。し
かし、本発明は上記の構成に限るものではなく、例え
ば、転写材の収容されているカセットや、給紙トレー部
分の近傍にこれを設置し、積載されている状態の転写材
の水分量を測定しても良い。

【０１３３】（その３）以下に、定着を行う転写材５の
種類または厚みを検出するシート検出手段を用いた場合
について説明する。本例においては、図１０に示すセッ
トボタン３７をシート検出手段として機能させ、給紙搬
送される転写材５の厚さを検知するようにしている。

【０１３４】セットボタン３７についてより詳細に説明
すると、軸支されたレジストローラ１１１５のローラ対
においては、上部からばね弾性体等の付勢手段を介して
下側レジストローラへ付勢された、上下に移動可能な上
側レジストローラを有しており、このローラ対間を転写
材５が通過すると、上側レジストローラの位置が変化し
クラッチ機構によってポテンシオメータに伝わり転写材
５の厚さが検知されるように構成されている。

【０１３５】一般に転写材のコシは、厚手の方が強くな
る。そもそもカールはトナーの凝集力や転写材の吸湿に
よる繊維伸縮の表裏差によって発生する。しかし、転写
材が厚手の場合は、これらのカールを発生させる力が大
きい場合でも、転写材のコシの方が強く、カールは発生
しない。

【０１３６】よって、転写材の厚さを検知することによ
り、特に薄手の転写材の場合には、すでに水分量検知に
より決定されたカール除去量をより大きくするようカー
ル除去の制御を行う。逆に、非常に厚さの厚い転写材の
場合には、カール除去の制御を弱めるようにする。この
様に制御することにより、厚さの異なる記録材の場合に
おいても、転写材のカールを防止することができる。

【０１３７】通常使用される紙厚（用紙厚が普通）の用
紙のカール特性は、バックカール方向であり、含水率増
加とともにカール量が増加する。すなわち、バックカー
ルの度合が強まる。

【０１３８】一方、紙厚の厚い用紙のカール特性は、フ
ェイスカール方向であり、バックカールは発生し難い。
含水率増加とともにフェイスカール量は減少する。ここ
で、フェイスカールの度合は弱まるが、バックカールに
転じることはない。また、含水率減少とともにフェイス
カール量は増加する。すなわち、フェイスカールの度合
が強まる。このように、用紙のカール特性は紙厚によっ
ても異なってくる。

【０１３９】上記したシート検出手段としてのセットボ
タン３７の機能を用いた実験結果を以下の表４に示す。

【０１４０】

【表４】

【０１４１】上記したように、用紙厚が普通の転写材
は、単に定着動作を行うとバックカールする。したがっ
て、上記のようにヒートローラ２の周速度を固定し、加
圧ローラ３の周速度を増速すれば、転写材にフェイスカ
ール方向の変形を与えることができ、カールを防止でき
る。また、厚手の転写材の場合には、そもそもカールが
あまり生じない。したがって、周速度差による変形は与
えないようにしている。

【０１４２】なお、紙厚検知方法として、厚紙専用カセ
ット等、選択されている給紙装置の紙送りカセットの種
類によって転写材の種類が判別可能な場合には、紙送り
カセットの種類を検知することによって紙厚を検知する
こともできる。また、シート検出手段は上記構成に限定
されるものではなく、任意の好適な手段を選択できる。
例えば、用紙搬送路を挟む状態で一対の受発光素子を対
向配置し、光透過率で用紙厚を検知するなどとしてもよ
い。

【０１４３】さらに、上記構成のような検知手段による
と、正確な判断が不十分か又は不可能な場合には、上記
構成の検知手段に代えて、又は補充手段として、操作者
が手動で紙厚を設定するようにしてもよい。

【０１４４】なお、本発明は、画像形成装置を図２に示
すものに限定するのではなく、少なくとも、ヒートロー
ラと加圧ローラとを備え、転写材に転写されたトナー画
像を前記ヒートローラを加熱することにより溶融・定着
させるようにした定着装置を具備する画像形成装置であ
れば、その構成や形式の如何を問わず、本発明を適用す
ることができるのは言うまでもない。

【０１４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、以下の効果を奏する。

【０１４６】（１）圧力調整機構により、転写材の先端
と後端でヒートローラと加圧ローラ間の温度差を少なく
できるように、定着過程において転写材にかかる線圧力
を調整することで、カールの発生を効果的に防止するこ
とができ、定着済みの転写材の排出後の平面性、積載性
を向上し、搬送障害の発生を効果的に抑制することがで
きる。

【０１４７】（２）圧力調整機構により、転写材の後端
になるほど線圧力が高くなるように調整するので、転写
材通過中に加圧ローラの温度が低下するのを抑制するこ
とができ、転写材の先端と後端でヒートローラと加圧ロ
ーラ間の温度差を少なくすることができ、転写材にカー
ルが発生するのを効果的に防止することができる。

【０１４８】（３）制御手段から付勢手段駆動モータに
制御信号を出力して付勢手段を制御駆動させることによ
り、例えば、転写材の用紙搬送方向先端から後端にかけ
て、ヒートローラに対する加圧ローラの付勢圧を順次高
くなるように設定することができるので、転写材通過中
に加圧ローラの温度が低下するのを抑制することがで
き、転写材の先端と後端でヒートローラと加圧ローラ間
の温度差を少なくして、転写材にカールが生じるのを効
果的に防止することができる。

【０１４９】（４）付勢手段としての偏心板ばねを付勢
手段駆動モータで回転させれば、ヒートローラに対する
加圧ローラの付勢圧を可変的に調整することができ、付
勢力調整のための構成が簡易となり、その制御も容易・
確実となる。

【０１５０】（５）制御手段が、温湿度検出手段の検出
した装置内の温湿度に基づいて、転写材通過中のヒート
ローラに対する加圧ローラの加圧力の勾配を可変に調整
するので、転写材の先端と後端で最適な温度勾配を設定
することができ、カールの発生を効果的に防止すること
ができる。

【０１５１】（６）温湿度検出手段から得た情報によ
り、定着ローラーの圧力に加えて、転写材の搬送速度を
も調整することにより、転写紙の先端から後端にかけて
ヒートローラと加圧ローラ間の温度差を少なくし、転写
材にカールが生じるのを効果的に防止することができ
る。

【０１５２】（７）最大用紙送り長さより定着装置本体
と転写装置との間の距離を長く設定したので、像担持体
から転写材へのトナー画像形成プロセス速度と定着速度
を独立に可変に調整可能となり、転写過程のプロセス速
度に定着速度が影響を受けないため、転写材後端がカー
ルしない最適速度に調整可能となる。

【０１５３】また、カールの矯正と同様にトナーの定着
性も確保しなければならないが、速度を転写プロセスか
ら独立させているため、カールの矯正と定着性の両面を
維持する速度及び定着装置圧を設定することも可能とな
る。

【０１５４】（８）ヒートローラと加圧ローラの周速度
差を適切に設定することによって、定着動作によって生
じるカールとは逆向きのカールを転写材に与え、転写材
にカールが生じるのを防止することができる。

【０１５５】（９）各ローラの温度情報を用いて、定着
動作によって生じるシート材のカールの量をより正確に
予測し、その予測したカールの量を打ち消すように周速
度差を設定するので、より確実に、カールの発生を防止
することができる。

【０１５６】（１０）ヒートローラの周速度を固定して
両ローラの周速度差を調整するので、定着性能を低下さ
せることがなく、例えば定着温度または定着圧力を変更
することによってカール除去を行う方法よりも、定着性
能を安定に維持することができ、かつ別部材の追加を必
要とせず、構成が簡易で、制御も容易となる。

【０１５７】（１１）温度検出手段がヒートローラおよ
び加圧ローラの温度を検出し、設定部が、その温度に基
づいて周速度差を設定するので、各ローラの温度情報を
用いて、上記定着動作によって生じる転写材のカールの
量を、より正確に予測することができ、かつ、その予測
したカールの量を打ち消すように周速度差を設定するの
で、カールの発生を効果的に防止できる。

【０１５８】（１２）転写材の種類をも勘案して、定着
過程で発生するであろうカールを予測するので、より正
確に予測することができ、かつ、その予測したカールを
打ち消すように周速度差を設定するので、カールの発生
を効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るカール矯正機構の説明
図である。

【図２】同画像形成装置の構成説明図である。

【図３】同定着装置の斜視図である。

【図４】同トナー画像の定着原理の説明図である。

【図５】同カール発生の説明図である。

【図６】同制御系統ブロック図である。

【図７】同カール矯正方法の説明図である。

【図８】同別の実施形態に係るカール矯正機構の説明図
である。

【図９】同カール発生原理の説明図である。

【図１０】同制御系統ブロック図である。

【図１１】同別の観点からのカール発生原理の説明図で
ある。

【図１２】従来の定着装置の斜視図である。

【図１３】同画像形成装置の構成の一例を示す説明図で
ある。

【図１４】同要部構成説明図である。

【符号の説明】

１−定着装置 ２−ヒートローラ ３−加圧ローラ ５−転写材 １０−付勢手段 ３０−制御手段，設定部，制御部（制御装置） ３４ａ，３４ｂ−温度検出手段 ３５−温湿度検出手段，環境検出手段 ３７−転写材検出手段 ４１−駆動部 ４１ｂ−付勢手段駆動モータ １０，３０，４１ｂ−圧力調整機構 Ｔａ−トナー Ｄｐ−距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 進 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岡田 知彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 新川 達也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA15 BA02 BA32 BB33 BB34 CA07 CA08 CA16 CA17 CA22 CA30 CA36 CA39 CA40

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒートローラと加圧ローラとを備え、前
   記ヒートローラと加圧ローラ間の圧力を調整する圧力調
   整機構を有し、前記ヒートローラを加熱して転写材に転
   写されたトナーを溶融・定着させるようにした画像形成
   装置において、 前記圧力調整機構により、 定着ニップ部を通過する際の一枚の転写材にかかる線圧
   力を、前記定着ニップ部通過中に変化させることを特徴
   とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記定着ニップ部を通過中の１枚の転写
   材の線圧力は、前記転写材の用紙搬送方向先端から後端
   にかけて順次高くなるように設定されることを特徴とす
   る請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記圧力調整機構は、 前記ヒートローラに対する前記加圧ローラの付勢圧を可
   変的に調整可能な付勢手段と、 前記付勢手段を駆動する付勢手段駆動モータと、 前記ヒートローラに対する前記加圧ローラの付勢圧を変
   化させるために前記付勢手段駆動モータに制御信号を出
   力する制御手段と、を具備することを特徴とする請求項
   １または２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記付勢手段は、 回転することにより、前記ヒートローラに対する前記加
   圧ローラの付勢力を可変的に調整する偏心板ばねである
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   定着装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置は、装置内の温湿度を
   検出する温湿度検出手段を備え、 前記温湿度検出手段の検出した温湿度に基づいて、前記
   転写材通過中における前記ヒートローラに対する前記加
   圧ローラの加圧力の勾配を可変的に調整することを特徴
   とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置。
6. 【請求項６】 前記ヒートローラと加圧ローラの回転速
   度を制御するための制御部を備え、前記温湿度検出手段
   の出力に応じて、前記制御部が、転写材の搬送速度を可
   変的に調整することを特徴とする請求項５に記載の定着
   装置。
7. 【請求項７】 定着装置本体と、像担持体に形成された
   トナー画像を転写材に転写する画像転写装置との間の距
   離を、最大用紙送り長さより長く設定したことを特徴と
   する請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
8. 【請求項８】 ヒートローラと加圧ローラとを備え、転
   写材に転写されたトナー画像を前記ヒートローラを加熱
   することにより溶融・定着させるようにした定着装置に
   おいて、 前記ヒートローラと前記加圧ローラとをそれぞれ独立に
   回転させる駆動部と、 前記ヒートローラの周速度と前記加圧ローラの周速度と
   の周速度差を設定する設定部と、 前記設定部によって設定された前記周速度差を満たす回
   転数で前記駆動部を制御する制御部と、を備えているこ
   とを特徴とする定着装置。
9. 【請求項９】 前記ヒートローラの温度および前記加圧
   ローラの温度を検出する温度検出手段を備え、 前記設定部は、前記温度検出手段で検出した温度に基づ
   いて、前記ヒートローラと加圧ローラの周速度差を設定
   することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 【請求項１０】 前記制御部は、前記ヒートローラの周
    速度を固定し、前記加圧ローラの周速度を変更すること
    により、前記周速度差を満たす回転数で前記駆動部を制
    御することを特徴とする請求項８または９に記載の定着
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項８ないし１０のいずれかに記載
    の定着装置と、 環境条件を検出する環境検出手段と、 制御手段と、を備え、 前記制御手段は、前記環境検出手段で検出した環境条件
    に基づいて前記設定部の設定を行うことを特徴とする画
    像形成装置。
12. 【請求項１２】 請求項８ないし１０のいずれかに記載
    の定着装置と、 前記転写材の種類を検出する転写材検出手段と、 制御手段と、を備え、 前記制御手段は、前記転写材検出手段で検出した前記転
    写材の種類に基づいて前記定着装置の前記設定部の設定
    を行うことを特徴とする画像形成装置。