JP2003337498A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シート材へトナー像の定着を行う際に、シート
材のカールを除去するようにした定着装置および画像形
成装置を提供する。 【解決手段】加熱ローラと加圧ローラとをそれぞれ独立
に回転させる駆動部３９と、前記加熱ローラと加圧ロー
ラの周速度差を設定する設定部と、シート材に形成され
る画像の画像密度を検出する画像密度検出手段と、駆動
部３９を制御する制御部３０と、を備え、その制御部３
０は、前記画像密度検出手段によって検出された画像密
度の検出結果に基づいて、前記設定部が設定した前記周
速度差を満たす回転数で、前記加熱ローラと加圧ローラ
とを回転させるように、駆動部３９を制御する。

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カール補正機能を備え
た定着装置およびその定着装置を具備した画像形成装置
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
シート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６に示すように、複写機に備え
られた定着装置２０１は、加熱ローラ２０２と加圧ロー
ラ２０３とを備え、加熱ローラ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、シート材２０５を加熱ローラ２０２に対して圧接
し、その加熱ローラ２０２または加圧ローラ２０３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、シート材２０５を介して、他方のローラが従動回
転する。

【０００４】図示のシート材２０５は、図６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、
２５０枚〜５００枚程度）ずつセットされるようになっ
ている。そして、シート材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、加熱ローラ２０
２と加圧ローラ２０３との間にシート材２０５を挟み、
加熱ローラ２０２が圧接している部分で熱を与えること
によって、シート材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、シート
材２０５を矢印方向に進行させつつ、シート材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、加熱ローラ２０２が高温であるため、シート材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
だけ蒸発しシート材２０５にカールを生じさせる。シー
ト材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シート材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、シート材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決を図るため
に、従来では、定着装置２０１よりもシート材２０５の
搬送方向の下流側において、カールしたシート材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
２０１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を備えた印字装置２００の一例を図７に示す。
この印刷装置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２
０１によってトナーが定着され、カールを生じたシート
材２０５Ａ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
れたシート材２０５Ａが排出されるようになっている。

【０００９】ここで、図８（ａ）にカール除去装置１０
０の概略正面図を、また、図８（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１００
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
ことによってシート材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、シート材２０
５Ａを挟み込み、排紙ローラ１０１が回転することによ
って、シート材２０５Ａを排紙ローラ１０１に巻き付け
るような状態とし、図７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シート材２０５Ａをカ
ールさせることにより、カールを打ち消した後に、シー
ト材２０５Ａを搬出するように構成されている。

【００１１】すなわち、従来の印刷装置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がシート材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、シート材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へのシート材２０
５Ａの巻き付き角が一定であり、常に同一の逆カールを
つけるようにする構成では、一般的な文字原稿に基づく
コピーのように比較的画像密度の小さい場合には、トナ
ー画像を転写されたシート材２０５Ａが定着装置を通過
する際に発生するカールは比較的小さく出現する傾向が
あるので、シート材２０５Ａのカール修正を比較的容易
に行うことができる。

【００１３】しかし、写真原稿やグラフィック原稿に基
づくコピーのように画像密度が大きい場合には、カール
が大きく出現する傾向があるので、必ずしも十分な効果
を得ることができないという問題があった。

【００１４】また、排紙ローラへのシート材の巻き付き
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。さらにシート材の巻き付き角度の調整機構の有無
にかかわらず、上記構成のように専らカール除去を行な
うカール除去装置１００を定着装置と排紙トレイとの間
に配置するためには、余分なスペースを必要とするとい
う問題もあった。

【００１５】また、上記構成においては、カール除去効
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、シート材にコロ跡がつき、画像品質が低下す
るという問題があった。

【００１６】さらに、上記構成においては、シート材
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、カールを除去するようにしてきるた
め、十分なカール除去効果が得られないという問題があ
った。

【００１７】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、シート材へトナー像の定着を行う際に、シート材の
カールを除去するようにした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）加熱ローラと加圧ローラからなる定
着ローラ対を備え、シート材に転写されたトナー像を加
熱溶融して前記シート材に定着させる定着装置であっ
て、前記加熱ローラと加圧ローラとをそれぞれ独立に回
転させる駆動部と、前記加熱ローラと加圧ローラの周速
度差を設定する設定部と、前記シート材に形成される画
像の画像密度を検出する画像密度検出手段と、前記駆動
部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記画
像密度検出手段によって検出された画像密度の検出結果
に基づいて、前記設定部が設定した前記周速度差を満た
す回転数で、前記加熱ローラと加圧ローラとを回転させ
るように、前記駆動部を制御することを特徴とする。

【００２０】この構成においては、画像密度の検出結果
に基づいて周速度差を設定するので、シート材に発生す
るであろうカールを的確に予測した上で、対応する逆カ
ールを発生させるための周速度差を精度よく設定するこ
とができる。

【００２１】従って、その周速度差を満たす回転数で、
加熱ローラと加圧ローラを回転させることで、シート材
に発生するカールの程度に対応した補正を定着部で行う
ことができるため、画像密度が非常に高い場合であって
も、適切な補正を行え、コピー後のシート材の後処理作
業を容易かつ的確に行うことができる。

【００２２】なお、画像密度とは、基本的には、トナー
がシート材に単位面積当たりどれだけ付着しているかの
程度をいうが、本発明では、２値の画像のみならず多値
の画像をも対象として、その印字率や階調性、画像濃度
等をも含めた、カールの発生と密接に関連するトナーの
付着状態・程度等についての広い概念を指す。

【００２３】（２）加熱ローラと加圧ローラからなる定
着ローラ対を備え、シート材に転写されたトナー像を加
熱溶融して前記シート材に定着させる定着装置であっ
て、前記加熱ローラと加圧ローラとをそれぞれ独立に回
転させる駆動部と、前記加熱ローラと加圧ローラの周速
度差を設定する設定部と、前記シート材に形成される画
像の画像密度を検出する画像密度検出手段と、装置内の
湿度を検出する湿度検出手段と、前記駆動部を制御する
制御部と、を備え、前記制御部は、前記画像密度検出手
段によって検出された画像密度の検出結果と、前記湿度
検出手段によって検出された湿度の検出結果と、に基づ
いて、前記設定部が設定した前記周速度差を満たす回転
数で、前記加熱ローラと加圧ローラとを回転させるよう
に、前記駆動部を制御することを特徴とする。

【００２４】この構成においては、画像密度に加えて湿
度をも勘案して周速度差を設定するので、シート材に発
生するであろうカールをより的確に予測した上で、対応
する逆カールを発生させるための周速度差をより精度よ
く設定することができる。

【００２５】従って、その周速度差を満たす回転数で、
加熱ローラと加圧ローラを回転させることで、シート材
に発生するカールの程度に対応した補正を定着部で行う
ことができるため、画像密度が非常に高い場合であって
も、より一層適切な補正を行え、コピー後のシート材の
後処理作業をより一層容易かつ的確に行うことができ
る。

【００２６】（３）前記制御部は、前記加熱ローラの周
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ように前記駆動部を制御
することを特徴とする。

【００２７】この構成においては、カールを補正する際
に、加熱ローラの周速度を固定するので、定着能力を所
定の水準に維持することができる。従って、（定着温度
の変更を伴う補正方法に比して、）本来の定着能力の維
持が容易となるため、制御も容易となり、構成を簡素化
することもできる。

【００２８】（４）請求項１ないし３のいずれかに記載
の定着装置を備えてなることを特徴とする。

【００２９】この構成においては、画像密度の検出結果
等に基づいて設定した周速度差を満たす回転数で、加熱
ローラと加圧ローラを回転させるので、シート材に発生
するカールの程度に対応した適切な補正を定着部で行う
ことができるため、画像密度が非常に高い場合や、環境
条件の変動を伴う場合であっても、コピー後のシート材
の後処理作業が容易かつ的確に行え、印字品位も向上す
る。

【００３０】（５）原稿の画像情報を読み取る原稿読取
装置と、前記原稿読取装置に読み取られたデータに基づ
いて原稿の画像密度を算出する演算手段と、前記演算手
段により算出された画像密度に応じて加熱ローラと加圧
ローラの周速度差を設定する設定部と、前記駆動部を制
御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記設定部の
設定した前記周速度差を満たす回転数で、前記加熱ロー
ラと加圧ローラとを回転させるように、前記駆動部を制
御することを特徴とする。

【００３１】この構成においては、算出された画像密度
に基づいて設定した周速度差を満たす回転数で、加熱ロ
ーラと加圧ローラを回転させるので、シート材に発生す
るカールの程度に対応した補正を定着部で行うことがで
きるため、画像密度が非常に高い場合であっても、シー
ト材に発生するカールの程度に合わせて適切な補正を行
うことができ、コピー後のシート材の後処理作業を容易
かつ的確に行え、印字品位も向上する。

【００３２】（６）原稿の画像情報を読み取る原稿読取
装置と、前記原稿読取装置に読み取られたデータに基づ
いて原稿の画像密度を算出する演算手段と、前記演算手
段により算出された画像密度情報と、使用環境の湿度を
検出する湿度検出手段によって検出された湿度情報と、
に応じて、加熱ローラと加圧ローラの周速度差を設定す
る設定部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記設定部の設定した前記周速度差を満
たす回転数で、前記加熱ローラと加圧ローラとを回転さ
せるように、前記駆動部を制御することを特徴とする。

【００３３】この構成においては、算出した画像密度に
加えて湿度をも勘案して設定した周速度差を満たす回転
数で、加熱ローラと加圧ローラとを回転させるので、シ
ートに発生するカールの程度をより高い精度で予測し
て、定着部で、より適切な補正が可能となるため、画像
密度が非常に高い場合であっても、より一層効果的な補
正が可能となり、コピー後のシート材の後処理作業をよ
り一層容易かつ的確に行え、印字品位も向上する。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態に係る
定着装置および画像形成装置について図面を参照しつつ
詳細に説明する。

【００３５】本発明に係る画像形成装置の一実施形態に
ついて、以下で図面を参照して説明する。

【００３６】（画像形成装置の概要及び動作説明）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。

【００３７】このような構成により、以下のように、不
図示のシート材（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Ｃ
ＣＤ１１０４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。

【００３８】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。

【００３９】一方、シート材は、用紙カセット部のカセ
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、シート材
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、
シート材は、感光ドラム１１０６上の潜像とシート材上
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。像が転写されたシート材は、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、シート材上のトナー画像が定着される。その
後、シート材は排紙トレイ１１２２上に排出される。

【００４０】（定着装置の説明）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）をシート
材５に定着させるためのものである。定着器１は、加熱
ローラ２と加圧ローラ３とを備えている。加熱ローラ２
は、トナーを溶融させるためのものであり、内部にヒー
ターを有し、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、加熱ローラ２に対
して圧接されており、所定の速度で図示しない駆動部に
よって回転駆動される。

【００４１】上記したように、シート材５は、画像形成
の度に給紙カセット１１１０または１１１１（図示省
略）から１枚ずつ取り出されて搬送され、感光ドラム１
１０６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、定着器１は、加熱ローラ２と加圧ローラ３と
の間にトナー像を有するシート材５を挟み、加熱ローラ
２が圧接している部分で熱を与えることによって、シー
ト材５にトナーを定着させる。

【００４２】そして、本実施形態の定着器１において
は、加熱ローラ２と加圧ローラ３とが共に回転すること
によってシート材５を進行させ、シート材５全体にわた
ってトナーを定着させるようにしている。しかしなが
ら、単に、定着ローラ対を同一周速で回転させて定着動
作を行うと、加熱ローラ２が加圧ローラ３よりも高温で
あるため、例えばシート材５の片面および他面より、シ
ート材５の含有水分が異なった量だけ蒸発することによ
って、シート材５にカールが生じる虞れがある。

【００４３】すなわち、加熱ローラ２が加圧ローラ３よ
りも高温であるため、加熱ローラ２に接するシート面か
らの水分蒸発量が、加圧ローラ３に接するシート面から
の水分蒸発量よりも多くなるので，両面でシート材の繊
維の収縮量に差が発生し、収縮量の大きい加熱ローラに
向けてシート材５がカールすることとなる。

【００４４】そのため、本実施形態の定着器１において
は、以下のように、定着ローラ対間で周速差を設けるこ
とで、シート材５に剪断力を発生させ、その剪断力の作
用で、シート材５の両面で発生する熱量差によって発生
するカールを補正するようにしている。以下に、カール
を補正するための構成について、図面を参照しつつ説明
する。

【００４５】（剪断力の作用）図１（ａ）（ｂ）は、カ
ールを除去するための説明図で、図示の定着器１は、断
面の半径Ｒ2 の加熱ローラ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、記録用紙
５を挟むようになっている。また、図１（ａ）（ｂ）に
示されるシート材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。

【００４６】上記構成において、加熱ローラ２と加圧ロ
ーラ３とは、不図示の駆動部によって、それぞれ独立
に、周速度Ｖ２と周速度Ｖ３とで回転される。従って、
両ローラ２，３間に挟まれたシート材５は、その上面Ｓ
２において加熱ローラ２よりＦ2 の力（摩擦力）を受
け、下面Ｓ３において加圧ローラ３よりＦ3 の力（摩擦
力）を受け、速度Ｖ５で進行する。

【００４７】定着器１のカール除去の動作について、図
１（ａ）（ｂ）および図４を参照しつつ説明すると、ま
ず、図１（ａ）は、加熱ローラ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。このような設定において、シート材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、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
うに設定されている。

【００４８】上記条件において、シート材５と加熱ロー
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１（ａ）に示す摩擦力Ｆ2 のよう
な静止摩擦力となっている。これに対して、シート材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、図１（ａ）に示す摩擦力
Ｆ3 のような動摩擦力となっている。

【００４９】このため、シート材５に対して、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、
シート材５に対して剪断力を与えることとなる。この剪
断力の作用によりシート材５は、搬送方向とは逆方向へ
の摩擦力を発生する加熱ローラ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、フェイスカールと呼ぶ。

【００５０】次いで、図１（ｂ）は、加熱ローラ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。この設定において、シート材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、周速度Ｖ２，
Ｖ３および搬送速度Ｖ５の関係は、Ｖ３＜Ｖ２≒Ｖ５を
満たすように設定されている。

【００５１】上記条件において、シート材５と加熱ロー
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、静止摩擦力として、図１（ｂ）に示
す摩擦力Ｆ2 のようになっている。これに対して、シー
ト材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、
図１（ｂ）に示す摩擦力Ｆ3 のようになっている。

【００５２】このため、シート材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、シート材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、シート材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、バックカールと呼ぶ。なお、上記図１
を用いた説明では、上下ローラ対の速度差のみに着目
し、加圧ローラの変形は考慮していない。

【００５３】また、上記の構成によるカールの発生を別
の視点から説明するのが図４（ａ）（ｂ）の説明図であ
り、この場合、加熱ローラ２の周速度をＶ２、加圧ロー
ラ３の周速度をＶ３とし、加熱ローラ周速Ｖ２≒加圧ロ
ーラ周速Ｖ３の関係が成立している。なお、図４（ａ）
は、図１（ａ）と同じ状況を説明する図で、加圧ローラ
３の方が加熱ローラ２よりも進行している状態を示す。

【００５４】カールに及ぼすニップの影響については、
加熱ローラ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、さらにニップ部で用
紙を加熱ローラ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
向は強まる。

【００５５】カールに及ぼす摩擦力の影響については、
加熱ローラ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）が加熱ローラ２の側に
面するので、用紙搬送は加熱ローラ２が支配的となる
が、加圧ローラ３はスリップ回転（加熱ローラ２の進行
よりも遅れる状態）するため、シート材５に対して摩擦
力が作用し、シート材５は、加圧ローラ３の側に巻き付
く（逆カール）となる。そして、加圧ローラ３の従動負
荷が大きいほど、加熱ローラ２の進行よりも遅れること
になるので、加圧ローラ３にシート材５が巻き付く効果
が強くなる。

【００５６】また、図４（ｂ）は図１（ｂ）と同じ状況
を説明する図で、加熱ローラ２の方が加圧ローラ３より
も進行している状態を示し、シート材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。

【００５７】以上に説明したように、周速度の異なるロ
ーラ対２，３間をシート材５が通過する場合には、その
シート材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。

【００５８】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２，３と
シート材５との間の摩擦力の関係を制御することによっ
て、シート材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
ることができる。

【００５９】（シート材両面への付加熱量差）上下定着
ローラ対２ん３を同一周速で回転させて定着動作を行う
と、加熱ローラ２が加圧ローラ３よりも高温であるた
め、シート材５の両面での水分蒸発量の差が大きいた
め、シート材５にカールが発生する。すなわち、加熱ロ
ーラ２が加圧ローラ３よりも高温であるため、加熱ロー
ラ２に接するシート面からの水分蒸発量が、加圧ローラ
３に接するシート面からの水分蒸発量よりも多くなるの
で，両面でシート材５の繊維の収縮量に差が発生し、収
縮量の大きい加熱ローラ２の方向へシート材５がカール
する。

【００６０】従って、加熱ローラ２の方向へのカールを
修正するためには、シート材５の両面における水分蒸発
量の差を小さくし、シート材両面の繊維収縮量の差を縮
小するように、加圧ローラ３からシート材５に与える熱
量を増加させる方向とするべく、加圧ローラ３の周速
を、加熱ローラ２の周速よりも低速側に設定すればよ
い。

【００６１】従来の定着装置においては、シート材に画
像を定着させて搬送するのみであるためシート材にカー
ルを生じさせていたが、本発明に係る定着装置において
は、定着と共に、上記のように、ローラ対２，３に速度
差を設定することによって、逆向きのカール（用紙両面
に発生する剪断力バランスと、熱的エネルギバランスの
両方から）を与えることができるので、単に、そのまま
定着器を通過させることで発生するカールとは逆の方向
にカールを与えてカールを抑制または緩和することがで
きる。

【００６２】（制御系統ブロック図）図５は、定着器１
の駆動部を制御する制御装置（設定部、制御部、制御手
段）の制御系統ブロック図を示し、その制御系統は、図
示のように、定着器１と、制御装置３０、駆動部３９、
センサ装置（湿度センサ、画像密度検出手段、シート検
出手段）３４、入力ボタン４５、により構成されてい
る。

【００６３】制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２
ａ、ＲＡＭ３２ｂ、入力部３３、出力部３８を備え、駆
動部３９は、モータドライバ４０、加熱ローラ駆動モー
タ４１ａ、加圧ローラ駆動モータ４１ｂ、を備え、ま
た、センサ装置３４は、加熱ローラの温度を検出する温
度センサ３４ａと、加圧ローラの温度を検出する温度セ
ンサ３４ｂと、湿度センサ３５と、セットボタン３７と
を備えている。

【００６４】上記構成において、入力部３３には、加熱
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、湿度センサ
３５からの湿度情報と、画像形成装置の原稿読取部３６
ａ（走査光学系のＣＣＤセンサ等）から送出され、画像
生成部を介した画像密度情報（走査光学系で原稿走査し
て読み取った原稿情報に基づいた、感光体ドラム上に静
電潜像を形成するための最終的なデータ）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
質の情報とが、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３
０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。

【００６５】上述の画像密度（例えば、印字率）情報と
しては、上記原稿読取部３６ａ以外にも、外付けのスキ
ャナ装置３６ｂによる原稿の読取データまたは画像形成
装置へ接続されたホストＰＣ端末３６ｃ等からの印字命
令が入力されることがある。

【００６６】そして、上記制御装置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。ここにおいて、制御装置３０の設定部にて、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であろうカールを見積もり
（予測し）、そのカールを打ち消すことが出来るよう
に、定着ローラ対２，３間の周速度差を設定する。そし
て、駆動部３９においては、モータドライバ４０を介し
て定着器１を駆動するモータ４１（加熱ローラ駆動モー
タ４１ａ及び加圧ローラ駆動モータ４１ｂ）に対する駆
動信号を出力する。

【００６７】（湿度検出手段）下記に代表的な湿度の検
出方法について説明するが、これに限らず、他の適当な
検出方法を適用することもできる。

【００６８】１）湿度センサ 例えば、画像形成装置本体内の用紙収納部（上記用紙カ
セット部）に、この用紙収納部内の湿度を検出する湿度
センサを設ければよい。あるいは、画像形成装置本体の
任意の位置に湿度計を配置しておき、その湿度計から得
られる情報を制御装置に入力させるようにしてもよい。

【００６９】２）用紙の含水率（または用紙水分量） 用紙収容部内の湿度と、用紙の含水率（または用紙水分
量）とは正の相関関係を示す。従って、用紙含水率（ま
たは用紙水分量）を検出し、それを用紙収容部内の湿度
に代えることが可能である。用紙水分量検出手段は、短
時間で検知可能なもの、すなわち、用紙に含まれる水分
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（これらが用紙を透過する際に、用紙含水率に応じて
減衰するので、その減衰量を検出する）を検出してもよ
い。

【００７０】用紙水分量検知手段の配置位置は、用紙の
給紙搬送部分（例えば、レジストローラ対を導電性部材
で形成し、用紙水分量検出手段を構成する回路の一部と
する）に設置し、ここを通過する用紙の水分量を測定す
るようにしてもよい。また、用紙の収容されている用紙
カセットや、給紙トレイ部分の近傍に配置し、積載され
ている状態の用紙の水分量を測定してもよい。

【００７１】（画像密度検出手段）画像密度の情報は、
制御装置３０に画像密度を得るためのプログラムを設定
することにより、容易に得ることができる。具体的に
は、例えば、像露光部の半導体レーザは、画像信号に対
応して制御され、感光体へレーザービームを照射する
が、各単位画素毎に信号のパルス幅に対応した時間だけ
発光する。そして、反転現像方式では高濃度画素ほどレ
ーザー発光時間が長い関係になるので、画像濃度はレー
ザービームの照射時間と等価的に扱うことができる。

【００７２】原稿は、画像形成装置本体に一体化された
原稿読取部３６ａまたは外付けのスキャナ３６ｂで読み
取られるが、これらは、ＣＣＤ等の原稿画像を電気信号
に変換する光電変換素子を有しており、原稿の画像情報
に対応した画像信号を出力することができる。従って、
予め画像信号のレベルとそれに対するトナー付着量（画
像濃度）の関係を数式化あるいはデータ・テーブル化し
て制御装置３０のＲＯＭ３２ａに記憶させておくことに
より、プレスキャン時に画像信号データを合算し、制御
装置３０を介してその合算値をトナー付着量（画像濃
度）に換算することができる。なお、画像形成装置に外
部接続されたホストＰＣ端末３６ｃ等から出力される印
字命令を入力部３３に入力させる場合にも、同様に、画
像密度を求めることができる。

【００７３】（定着ローラ対の線速設定例） １）通常湿度範囲（湿度５６％〜７０％）で、普通紙へ
印字する場合、下記表１に示すように、加熱ローラ線速
を１００％に固定し、印字率（画像密度）の増加に応じ
て、加圧ローラの線速を減速制御する。

【００７４】

【表１】

【００７５】２）通常湿度範囲（湿度５６％〜７０％）
で、厚紙へ印字する場合、下記表２に示すように、加熱
ローラ線速を１００％に固定し、印字率の増加に応じ
て、加圧ローラの線速を減速制御する。厚紙の場合、普
通紙よりカール量は総体的に少なく、画像密度の変化に
対するカール発生量の変化も少ない。

【００７６】

【表２】

【００７７】３）湿度範囲（湿度０〜３０％）で、普通
紙へ印字する場合、下記表３に示すように、加熱ローラ
線速を１００％に固定し、印字率の増加に応じて、加圧
ローラの線速を減速制御する。

【００７８】

【表３】

【００７９】４）湿度範囲（湿度３１〜５５％）で、普
通紙へ印字する場合、下記表４に示すように、加熱ロー
ラ線速を１００％に固定し、印字率の増加に応じて、加
圧ローラの線速を減速制御する。

【００８０】

【表４】

【００８１】５）湿度範囲（湿度５６〜７０％）で、普
通紙へ印字する場合、下記表５に示すように、加熱ロー
ラ線速を１００％に固定し、印字率の増加に応じて、加
圧ローラの線速を減速制御する。

【００８２】

【表５】

【００８３】６）湿度範囲（湿度７０％〜）で、普通紙
へ印字する場合、下記表６に示すように、加熱ローラ線
速を１００％に固定し、印字率の増加に応じて、加圧ロ
ーラの線速を減速制御する。

【００８４】

【表６】

【００８５】以上の各表に示すような対応により、画像
密度が非常に高い場合であっても、シート材に発生する
カールの程度に合わせた補正作用を行うことができるの
で、コピー後のシート材の後処理作業を容易かつ効果的
に行うことができる。

【００８６】

【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。

【００８７】（１）画像密度の検出結果に基づいて設定
した周速度差を満たす回転数で、加熱ローラと加圧ロー
ラを回転させるので、シート材に発生するカールの程度
に対応した補正を定着部で行うことができるため、画像
密度が非常に高い場合であっても、適切な補正を行え、
コピー後のシート材の後処理作業を容易かつ的確に行う
ことができる。

【００８８】（２）画像密度に加えて湿度をも勘案して
設定した周速度差を満たす回転数で、加熱ローラと加圧
ローラとを回転させるので、シート材に発生するカール
の程度をより高い精度で予測して、定着部で、より適切
な補正が可能となるため、画像密度が非常に高い場合で
あっても、より一層効果的な補正が可能となり、コピー
後のシート材の後処理作業をより一層容易かつ的確に行
うことができる。

【００８９】（３）カールを補正する際に、加熱ローラ
の周速度を固定するので、定着能力を所定の水準に維持
することができるため、本来の定着能力の維持が容易と
なり、制御も容易となり、構成を簡素化することもでき
る。

【００９０】（４）画像密度の検出結果等に基づいて設
定した周速度差を満たす回転数で、加熱ローラと加圧ロ
ーラを回転させるので、シート材に発生するカールの程
度に対応した適切な補正を定着部で行うことができ、画
像密度が非常に高い場合や、環境条件の変動を伴う場合
であっても、コピー後のシート材の後処理作業が容易か
つ的確に行え、印字品位も向上する。

【００９１】（５）算出された画像密度に基づいて設定
した周速度差を満たす回転数で、加熱ローラと加圧ロー
ラを回転させるので、シート材に発生するカールの程度
に対応した補正を定着部で行うことができるため、画像
密度が非常に高い場合であっても、シート材に発生する
カールの程度に合わせて適切な補正を行うことができ、
コピー後のシート材の後処理作業を容易かつ的確に行
え、印字品位も向上する。

【００９２】（６）算出した画像密度に加えて湿度をも
勘案して設定した周速度差を満たす回転数で、加熱ロー
ラと加圧ローラとを回転させるので、シート材に発生す
るカールの程度をより高い精度で予測して、定着部で、
より適切な補正が可能となるため、画像密度が非常に高
い場合であっても、より一層効果的な補正が可能とな
り、コピー後のシート材の後処理作業をより一層容易か
つ的確に行え、印字品位もさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る定着装置のカール発生
原理の説明図である。

【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】同カール発生原理を別の観点から説明するため
の説明図である。

【図５】同定着ローラ対を駆動制御するための制御系統
ブロック図である。

【図６】従来の定着装置の斜視図である。

【図７】同画像形成装置の構成の一例を示す説明図であ
る。

【図８】同要部構成図である。

【符号の説明】

１−定着装置 ２−加熱ローラ ３−加圧ローラ ５−シート材 ３０−制御部、設定部、演算手段 ３５−湿度検出手段 ３９−駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安住 真一 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） 2H027 DA14 DB01 DC02 DE07 EC06 ED25 EE03 EE07 EF10 FB07 FB19 2H033 AA15 BA11 BB33 BB37 CA11 CA16 CA18 CA22 CA40

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラと加圧ローラからなる定着ロ
   ーラ対を備え、シート材に転写されたトナー像を加熱溶
   融して前記シート材に定着させる定着装置であって、 前記加熱ローラと加圧ローラとをそれぞれ独立に回転さ
   せる駆動部と、 前記加熱ローラと加圧ローラの周速度差を設定する設定
   部と、 前記シート材に形成される画像の画像密度を検出する画
   像密度検出手段と、 前記駆動部を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、 前記画像密度検出手段によって検出された画像密度の検
   出結果に基づいて、前記設定部が設定した前記周速度差
   を満たす回転数で、前記加熱ローラと加圧ローラとを回
   転させるように、前記駆動部を制御することを特徴とす
   る定着装置。
2. 【請求項２】 加熱ローラと加圧ローラからなる定着ロ
   ーラ対を備え、シート材に転写されたトナー像を加熱溶
   融して前記シート材に定着させる定着装置であって、 前記加熱ローラと加圧ローラとをそれぞれ独立に回転さ
   せる駆動部と、 前記加熱ローラと加圧ローラの周速度差を設定する設定
   部と、 前記シート材に形成される画像の画像密度を検出する画
   像密度検出手段と、 装置内の湿度を検出する湿度検出手段と、 前記駆動部を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、 前記画像密度検出手段によって検出された画像密度の検
   出結果と、前記湿度検出手段によって検出された湿度の
   検出結果と、に基づいて、前記設定部が設定した前記周
   速度差を満たす回転数で、前記加熱ローラと加圧ローラ
   とを回転させるように、前記駆動部を制御することを特
   徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 前記制御部は、前記加熱ローラの周速度
   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ように前記駆動部を制御する
   ことを特徴とする前記請求項１または２記載の定着装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の定
   着装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 原稿の画像情報を読み取る原稿読取装置
   と、 前記原稿読取装置に読み取られたデータに基づいて原稿
   の画像密度を算出する演算手段と、 前記演算手段により算出された画像密度に応じて加熱ロ
   ーラと加圧ローラの周速度差を設定する設定部と、 前記駆動部を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、 前記設定部の設定した前記周速度差を満たす回転数で、
   前記加熱ローラと加圧ローラとを回転させるように、前
   記駆動部を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 原稿の画像情報を読み取る原稿読取装置
   と、 前記原稿読取装置に読み取られたデータに基づいて原稿
   の画像密度を算出する演算手段と、 前記演算手段により算出された画像密度情報と、使用環
   境の湿度を検出する湿度検出手段によって検出された湿
   度情報と、に応じて、加熱ローラと加圧ローラの周速度
   差を設定する設定部と、 前記駆動部を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、 前記設定部の設定した前記周速度差を満たす回転数で、
   前記加熱ローラと加圧ローラとを回転させるように、前
   記駆動部を制御することを特徴とする画像形成装置。