JP2005037443A

JP2005037443A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2005037443A
Application number: JP2003197113A
Authority: JP
Inventors: Akio Takeda; 明生竹田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】記録紙のカールの発生を防止して、画像が形成された記録紙の品質の安定を図ることを目的とする。
【解決手段】画像形成装置に備えられた画像濃度認識手段は、記録紙の画像濃度が予め定められた画像濃度の基準値よりも高いと認識した場合には、ヒータ５６が定着ローラ５１を加熱するとともにヒータ５７が加圧ローラ５２の加熱を停止する。また、前記画像濃度認識手段により認識された画像濃度が、予め定められた画像濃度の基準値よりも低い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱するとともに前記ヒータ５７が前記加圧ローラ５２を加熱する。従って、記録紙に転写されたトナーの冷却後の収縮により発生するカールの方向と、記録紙の水分放出によるカールの方向とを異なる方向にカールさせて最終的に記録紙のカールを小さくすることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の定着装置及び画像形成装置に関し、詳しくは定着体を記録材に加熱加圧してトナー画像を記録材に定着させる定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機等の画像形成装置においては、イメージスキャナ等の画像読取部で読取られた原稿の画像情報に基づいて、感光体に形成された原稿画像の静電潜像をトナーにより現像するとともに、前記感光体上のトナー像を記録紙に転写し、定着装置においてトナー像が転写された前記記録紙を加熱加圧して記録紙表面にトナー像を定着させ画像が記録される。
【０００３】
図１１はこのような従来の画像形成装置に備えられた定着装置の構成を示す構成図である。
【０００４】
前記定着装置は、回転自在に軸支された定着ローラ５１０と、前記定着ローラ５１０に圧接されるように回転自在に軸支される加圧ローラ５２０と、前記定着ローラ５１０の内部に配置されるハロゲンランプ等のヒータ５６０と、を備えている。また、前記定着ローラ５１０にはサーミスタ５８０が、その表面に接触するように配置されている。前記サーミスタ５８０は図示しない温度制御回路を介してヒータ５６０の温度制御を行い、前記定着ローラ５１０の表面温度が一定に保たれている。
【０００５】
前記定着ローラ５１０及び５２０は外周面が所定の厚さのゴム等の弾性体層により構成されている。従って、前記定着ローラ５１０に前記加圧ローラ５２０を圧接すると所定のニップが形成され、前記ニップに記録紙が通過することにより前記記録紙が加熱加圧されて記録紙表面にトナーが定着される。
【０００６】
このような画像形成装置では、高湿度環境に置かれ吸湿した記録紙が前記定着装置によって熱を加えられると、丸まった状態に変形（カール）することが知られている。図１２は吸湿した記録紙が前記定着装置によって熱を加えられ前記定着ローラ５１０を通過後にカールした状態を示す。このようにカールした記録紙が排出トレイ上に多数積載されると排出トレイ上で記録紙の整合不良を引き起こす可能性がある。
【０００７】
従来、このような記録紙の変形（カール）の問題を解決するために、吸湿した記録紙を定着するときには、定着ローラの定着温度を定着させるために必要な下限側の温度に変えることにより、吸湿した記録紙を使用した場合でもカールの発生を未然に防止するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１１４２９１公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような画像形成装置にあっては、記録紙の変形（カール）の発生を完全に防止することが困難であった。特に、記録紙に転写されるトナー画像のトナー濃度により記録紙の変形（カール）の状態が大きく変わってしまい、安定的に記録紙の変形を防止することが困難であった。即ち、記録紙に転写されたトナー画像のトナー濃度が高い場合には記録紙に多量のトナーが転写されることになり、このような記録紙を前記定着体で加熱加圧した後に、トナーが冷却されると、該トナーが収縮して図１３に示すように画像転写面を内側にして変形（カール）が生じる。特に、フルカラーの画像形成装置では、再現される色によっては、記録紙に転写されるトナー量が多く、上記のカールの発生が問題となる。また、紙厚６４ｇ／ｍ^２程度の比較的薄い普通紙にフルカラーの画像形成を行う場合には、このようなカールの発生が顕著であった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の定着装置及び画像形成装置の問題点を解決し、記録紙に転写されるトナー画像のトナー濃度に依存することなく、記録紙のカールの発生を防止して、画像が形成された記録紙の品質の安定を図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、記録材上の未定着トナー画像を加熱して前記トナー画像を前記記録材に定着する定着体と、前記定着体を加熱する定着体加熱手段と、記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧体と、前記加圧体を加熱する加圧体加熱手段と、を有する定着装置において、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差に対して、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで吸湿した記録紙のカールの挙動については、紙が最終に放湿する面を内側にしてカールする。一方、記録紙に溶融定着されたトナーは、排出トレイ上で冷却されるときにトナーが収縮してトナー側にカールする。
【００１３】
本発明によれば、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高い場合には、記録材に形成されたトナーの冷却後の収縮により発生するカールの方向と、記録紙の水分放出によるカールの方向とを異なる方向として最終的に記録紙のカールを小さくすることができる。
【００１４】
また、記録材に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合には、トナーの収縮におるカール発生は生じないので、記録紙に吸湿した水分を記録紙の両面から均等に放出させて、水分放出によるカールの発生を防止して最終的には記録紙のカールを小さくすることができる。
【００１５】
尚、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体及び前記加圧体の温度制御には、前記定着体と前記加圧体の温度差を無くして同じ温度となるように前記定着体と前記加圧体が加熱される場合を含み、この場合に比べて、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、前記制御手段により少なくとも前記加圧体加熱手段を制御することを含むものである。
【００１６】
尚、前記定着体加熱手段は例えば、別途駆動回路により一定の温度となるように制御され、上記制御手段は、少なくとも前記加圧体加熱手段の温度制御のみを行うものも含まれる。
【００１７】
尚、前記加圧体は回転可能に軸支されるローラに限られず、前記定着体に当接して当該定着体との間でニップが形成される弾性パッド状のものも含まれる。
【００１８】
尚、前記定着体加熱手段及び前記加圧体加熱手段はそれぞれ、前記定着体及び前記加圧体をヒータ等により加熱する構成に限られず、コイルに交流電流を流すことでコイルの周囲に配置した金属スリーブを加熱する電磁誘導加熱方式により加熱する構成も含む。
【００１９】
尚、前記加圧体は前記定着体に圧接される場合及び、微小間隔を開けて配置され記録紙のみが挟持加圧される場合を含む。
【００２０】
本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段が、複数の記録材にそれぞれ形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差に対して、複数の記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段が、前記加圧体が加熱される場合の前記定着体の温度を、前記加圧体の加熱が停止される場合の前記定着体の温度に比べて、低くするように前記定着体加熱手段を制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段が、記録材の種別が予め定められた記録材である場合には、前記加圧体の加熱を停止することを特徴とする。
【００２３】
本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、前記加圧体の加熱を停止することを特徴とする
【００２４】
また、上記目的を達成するために本発明の画像形成装置にあっては、上記定着装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置及び該画像形成装置に備えられた定着装置の構成を示す概略断面図である。
【００２７】
図１に示す画像形成装置（レーザビームプリンタ）は、原稿の画像情報をデジタル画像信号として読取る画像読取部Ａ、前記画像読取部Ａで読取られた原稿の画像情報に基づいて画像を形成する画像形成部Ｂ、前記画像形成部Ｂに記録紙を給送する給送部Ｃ、前記画像形成部Ｂで記録紙に転写されたトナー像を定着する定着装置Ｄ、前記定着装置Ｄでトナー像が定着された記録紙を閉じ処理等行い排出トレイに積載する排紙処理部Ｅ、を備えている。
【００２８】
前記画像形成部Ｂは、４つの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備えており、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄがマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色を形成するように構成されている。
【００２９】
また、前記各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、像担持体である感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄをそれぞれ有している。これらの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの下方には図中矢印の方向に回転する転写ベルトから構成される転写部３が設けられている。
【００３０】
図１に示す画像形成装置は、複数の光走査手段を有する４ドラムレーザビームプリンタであり、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色毎に前記感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを用意し、各感光体上に各色の静電潜像をつくり、該静電潜像を各色のトナーにより現像してトナー画像を形成し、前記転写部３が記録紙上に順次トナー画像を転写していく。
【００３１】
前記転写ベルトから構成される転写部３の前記記録紙搬送方向下流側には、前記各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上から各色のトナー画像が順次転写された記録紙を加熱加圧して当該トナー画像を当該記録紙に定着させる定着装置Ｄを備えている。
【００３２】
図２は前記画像形成装置に備えられた定着装置Ｄの構成を示す構成図である。
【００３３】
図２に示すように、前記定着装置Ｄは、回転自在に軸支された定着体であるところの定着ローラ５１、前記定着ローラ５１に当接して回転する加圧体であるところの加圧ローラ５２、前記定着ローラ５１のクリーニング装置５４、を備えている。
【００３４】
前記定着ローラ５１の内部には、定着体加熱手段であるところのハロゲンランプ等のヒータ５６が配設されている。また、前記定着ローラ５１の上部には、サーミスタ５８が前記定着ローラ５１の外周面に接触するように配設されている。
【００３５】
前記サーミスタ５８により測定された前記定着ローラ５１の表面温度の情報が、前記定着装置Ｄに備えられた図示しない制御手段であるところの温度調整回路に入力され、該温度調整回路が前記ヒータ５６の温度制御することにより、前記定着ローラ５１の表面の温度の調節が行われている。
【００３６】
具体的には、前記定着ローラ５１の表面温度が予め定められた設定温度以下になった場合には、前記ヒータ５６を点燈させ、設定温度以上になった場合には前記ヒータ５６を停止させて前記定着ローラ５１の表面の温度がある一定の範囲で推移するようにフィードバック制御されている。
【００３７】
前記加圧ローラ５２の内部には、加圧体加熱手段であるところのハロゲンランプ等のヒータ５７が配設されている。また、前記加圧ローラ５２の側部には、サーミスタ５９が前記加圧ローラ５２の外周面に接触するように配設されている。尚、前記加圧ローラ５２の表面温度の制御については、前記定着ローラ５１の表面温度を制御する場合と同様、前記定着装置Ｄに備えられた図示しない制御手段であるところの温度調整回路により制御される。
【００３８】
前記定着ローラ５１及び加圧ローラ５２は、ローラ外表面にゴム弾性層を有している。そして、定着ローラ５１に対して加圧ローラ５２を圧接して前記各ローラの軸方向及び周方向に所定の幅のニップが形成される。前記ニップによって記録紙が挟持搬送されつつ、記録紙上のトナー画像が加圧及び加熱される。
【００３９】
画像形成装置により記録される画像がカラー画像の場合、記録紙上に転写されるトナーの量は単色時に比べて多くなり、このトナーを定着させるためには多くの熱量が必要となる。このため、定着ローラ５１内のヒータ５６は６００Ｗ〜９００Ｗ程度のヒータが使用されている。
【００４０】
このような定着装置Ｄは、記録紙に転写されたトナー画像を、前記ヒータ５６により所定の温度に加熱された前記定着ローラ５１と前記加圧ローラ５２との間で前記トナー画像を形成するトナーに含まれる樹脂を溶融して、トナー画像を記録紙に定着する。
【００４１】
第１の実施形態において前記画像形成装置は、前記画像読取部Ａで読取られた原稿の画像情報を、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル画像信号に処理し、前記デジタル画像信号に色補正等の各種補正を加え、更に濃度処理を施して画像の色情報を含む画像の濃度データが得られる。これらの処理は前記画像形成装置内の図示しない画像処理部で行われ、前記画像の濃度データが前記画像処理部に備えられたハードディスク等の記憶手段に一時記憶される。
【００４２】
そして、前記記憶手段に前記画像の濃度データを記憶する際に当該画像の濃度データから前記感光ドラム上に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め算出され、記録材に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか、低いかが判断される。
【００４３】
ここで、前記トナー濃度の基準値は、例えば、トナー濃度を連続的に増加させた時の標準的な紙厚（例えば紙厚６４ｇ／ｍ^２）の記録紙にカールが最初に発生するトナー濃度を予め実験により求めて、その時のトナー濃度を基準値とすることができる。
【００４４】
尚、前記トナー濃度は、上述のように画像の濃度データから算出して得る場合に限られず、記録紙に転写されるトナー画像のトナー濃度を求めることができるものであれば特に構成が限定されるものでは無く、例えば、ＣＣＤ等の濃度検出部を前記画像形成部Ｂの下流側に配置して記録紙上のトナー濃度を検出するものでも良い。更には、前記画像形成部Ｂを構成する感光体上の潜像電位を電位センサで検出することにより記録紙上に転写されるトナー画像のトナー濃度を算出するものでも良い。
【００４５】
このようにして得られたトナー画像のトナー濃度が、予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差に対して、記録材に転写されるトナー画像のトナー濃度が、前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、前記定着装置Ｄに備えられた図示しない制御手段により前記ヒータ５６及びヒータ５７に流される電流の通電量が制御される。
【００４６】
即ち、トナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合には、前記加圧ローラ５２がヒータ５７により所定の温度に加熱される。尚、前記定着ローラ５１は、トナー画像を記録紙に定着させるために、前記定着ローラ５１の表面の温度がある一定の範囲で推移するようにフィードバック制御されている。
【００４７】
このため、記録紙上の定着されるトナーの収縮によるカールは発生せず、また、前記定着装置Ｄを通過した記録紙の表裏面で残留水分量は略等しくなり、記録紙の水分放出によるカールの発生も防止することができる。従って、排出トレイ上では記録紙はカールが無い状態となる。
【００４８】
一方、トナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高い場合には、加圧ローラ５２のヒータ５７に流される電流が停止され当該加圧ローラ５２の加熱は行われない。また、定着ローラ５１はトナー画像を記録紙に定着させるために、前記定着ローラ５１の表面の温度がある一定の範囲で推移するようにフィードバック制御されている。従って、前記加圧ローラ５２の温度が低下し前記定着ローラ５１と前記加圧ローラ５２との温度差が大きくなる。
【００４９】
このため、前記定着装置Ｄを通過した記録紙は、前記加圧ローラ５２側の残留水分量が多くなり、前記記録紙の前記加圧ローラ５２側から水分が放出されることにより、前記加圧ローラ５２側にカールが発生することになる。ところが、前記記録紙上のトナー濃度が基準値よりも高いため、前記記録紙に定着されたトナーの収縮により、前記記録紙は、定着ローラ５１側へカールが発生する。従って、前記定着装置Ｄを通過した記録紙に対して、水分放出によるカールと、トナー収縮によるカールとが逆側に作用するため、排出トレイ上では記録紙にカールが発生しない。
【００５０】
尚、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置は、トナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高い場合には、加圧ローラ５２のヒータ５７を停止する例を示したが、ヒータ５７の加熱立ち上げ時間等を考慮して、完全にヒータ５７を停止せずに、適宜、前記定着ローラ５１との温度差を生じさせる範囲で、ヒータ５７による加熱が行われていても良い。
【００５１】
このため、紙厚６４ｇ／ｍ^２程度の比較的薄い普通紙に対して転写されるトナー量が多いフルカラーの画像形成を行う場合でも、トナー画像形成後に記録紙にカールが生じることが無い。
【００５２】
第１の実施の形態に係る画像形成装置は、上記記録紙の定着動作に、更に、紙の坪量及び画像形成装置の使用されている環境の湿度により、以下に説明する定着動作を行っている。
【００５３】
第１の実施の形態に係る画像形成装置は、記録紙の種別を判別する記録材判別手段（図示せず）を備えている。本実施の形態では、例えば、紙の剛性が低く、水分放出やトナーの収縮によりカールが発生するおそれのある紙厚６４ｇ／ｍ^２や、紙の剛性が高くカールが発生するおそれが小さい紙厚１０５〜２５０ｇ／ｍ^２の記録紙を前記記録材判別手段が判別する。前記記録材判別手段としては、ユーザーが画像形成装置の操作部等から予め記録紙の種類を入力し、その入力値に基づいて画像形成装置内で判別している。
【００５４】
そして、記録紙の種別が予め定められた厚紙と判別された場合には、本実施の形態では、記録紙の剛性が高い場合には、カールが発生する恐れがない為、前記加圧ローラ５２の加熱を停止して、画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００５５】
本実施の形態においては、予め定められた記録紙の種別としては、紙厚６４ｇ／ｍ^２の記録紙を薄紙とし、紙厚１０５〜２５０ｇ／ｍ^２の記録紙を厚紙としている。
【００５６】
第１の実施の形態に係る画像形成装置は、前記画像形成装置の使用されている環境の湿度を検出する湿度検出手段（図示せず）を備えている。本実施の形態においては、画像形成装置内に配置された湿度計を用いて湿度を検出している。尚、好ましくは、記録紙収納トレイに前記湿度検出手段を設けることが好ましい。
【００５７】
前記湿度検出手段により検出される湿度が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、記録紙の水分放出によるカールの発生する恐れがない。この場合には、前記加圧ローラ５２の加熱を停止して、画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。尚、実際には、記録紙に転写されたトナーのトナー収縮によるカール発生のおそれがあるため、記録紙のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合であって且つ、前記湿度検出手段により検出される湿度が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合に前記加圧ローラ５２の加熱を停止する。
【００５８】
本実施の形態においては、予め定められた湿度の基準値としては、紙厚６４ｇ／ｍ^２の記録紙を定着ローラ５１のみで加熱するとカールが生じる湿度を予め測定して基準値としている。
【００５９】
次に、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の定着動作について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
画像形成装置の動作指令（Ｓ１）により、記録材判別手段は記録紙の種別が予め定められた種別の記録材であるか否か（本実施の形態では薄紙か厚紙）を判別する（Ｓ２）。
【００６１】
前記記録材判別手段の判断に基づいて、記録紙が予め定められた種別（厚紙）である場合は、記録紙の剛性が高いので、カールが発生することはない。従って、この場合には、前記ヒータ５７による前記加圧ローラ５２の加熱を停止する（Ｓ３）。
【００６２】
次に、記録紙の紙厚が予め定められた種別ではない場合（薄紙）は、記録紙の剛性が低いので、カールが発生するおそれがある。この場合、前記湿度検出手段により前記画像形成装置内部の湿度を検出する（Ｓ４）。
【００６３】
そして、前記湿度検出手段により検出される前記画像装置内部の湿度が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、前記ヒータ５７による前記加圧ローラ５２の加熱を停止する（Ｓ３）。
【００６４】
一方、前記湿度検出手段により検出される前記画像装置内部の湿度が、予め定められた湿度の基準値よりも高い場合には、記録紙に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか、低いかが判断される（Ｓ５）。
【００６５】
そして、前記基準値よりも記録紙のトナー濃度が高い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱する一方で、前記ヒータ５７による前記加圧ローラ５２の加熱を停止する（Ｓ３）。
【００６６】
また、前記基準値よりも記録紙のトナー濃度が低い場合は、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱するとともに前記ヒータ５７が前記加圧ローラ５２を加熱する（Ｓ６）。
【００６７】
従って、記録紙のカールを小さくすることができる。
【００６８】
尚、画像形成装置が湿度検出手段を備えていない場合には、図４に示す定着動作により画像を記録することができる。以下、湿度検出手段を備えていない場合の定着動作について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
図４に示すとおり、画像形成装置の動作指令（Ｓ１）により、まず、記録材判別手段が予め定められた記録紙の種別（本実施の形態では薄紙か厚紙）を判別する（Ｓ２）。
【００７０】
前記記録材判別手段の判断に基づいて、記録紙が予め定められた種別（厚紙）の場合には、記録紙の剛性が高いためカールはほとんど発生することがない。従って、この場合には、前記ヒータ５７による前記加圧ローラ５２の加熱を停止する（Ｓ３）。
【００７１】
次に、記録紙の紙厚が予め定められた種別ではない場合（薄紙）には、記録紙の剛性が低いためカールが発生するおそれがある。この場合には、記録紙に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか、低いかが判断される（Ｓ４）。
【００７２】
そして、前記基準値よりも記録紙のトナー濃度が高い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱する一方で、前記ヒータ５７による前記加圧ローラ５２の加熱を停止する（Ｓ３）。
【００７３】
また、前記基準値よりも記録紙のトナー濃度が低い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱するとともに前記ヒータ５７が前記加圧ローラ５２を加熱する（Ｓ５）。
【００７４】
以上説明したとおり、第１の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置によれば、特に、フルカラーの画像形成装置であって、紙厚６４ｇ／ｍ^２程度の比較的薄い普通紙にフルカラーの画像形成を行う場合に、再現される色によって記録紙に転写されるトナー量が変化する場合においても、カールの発生を効果的に防止することができる。
【００７５】
〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置について図５及び図６を用いて説明する。
【００７６】
図５及び図６に示したグラフにおいて、横軸のＰ１〜Ｐ１９は、それぞれ記録紙に記録される１〜１９の画像情報を示し、縦軸は、それぞれの記録紙のトナー濃度を示す。
【００７７】
第２の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置は、複数の原稿の画像情報を複数の記録紙に連続して記録する場合に、複数の画像情報に対応する複数の画像の濃度データからトナー画像のトナー濃度の平均値を算出する。
【００７８】
具体的には、前記画像読取部Ａで読取られた複数の原稿の画像情報をＡ／Ｄ変換器によってデジタル画像信号に処理し、前記デジタル画像信号に色補正等の各種補正を加え、更に濃度処理を施して画像の色情報を含む複数の画像の濃度データが得られる。これらの処理は前記画像形成装置内の図示しない画像処理部で行われ、複数の画像の濃度データが前記画像処理部に備えられたハードディスク等の記憶手段に一時記憶される。
【００７９】
そして、前記記憶手段に前記複数の画像の濃度データを記憶する際に当該複数の画像の濃度データから前記感光ドラム上に形成される複数のトナー画像のトナー濃度の平均値が予め算出され、複数の記録材に転写される複数のトナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか、低いかが判断される。
【００８０】
そして、複数の記録材に転写されるトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着ローラ５１と前記加圧ローラ５２との温度差に対して、複数の記録材に転写されるトナー濃度の平均値が前記基準値よりも高い場合の前記定着ローラ５１と前記加圧ローラ５２との温度差が大きくなるように、前記定着装置Ｄに備えられた図示しない制御手段により前記ヒータ５６及びヒータ５７が制御される。
【００８１】
即ち、図５に示すように、複数の記録紙のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱するとともに前記ヒータ５７が前記加圧ローラ５２の加熱を停止する。
【００８２】
従って、上述したとおり、複数の記録紙への加熱は画像転写面側のみとなり、記録紙に吸湿した水分を前記加圧ローラ５２側に放出させることができる。この場合に、記録紙は最終に水分を放出する面を内側にしてカールする。
【００８３】
また、このときに複数の記録紙に転写されるトナー量は平均すると前記基準値よりも多くなり、大部分の記録紙はトナーの収縮によるカールを発生する。従って、前述のとおり、前記水分の放出によるカールとの作用のもとで最終的には記録紙のカールを小さくすることができる。
【００８４】
一方、図６に示すように、複数の記録紙のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合には、前記ヒータ５６が前記定着ローラ５１を加熱するとともに前記ヒータ５７が前記加圧ローラ５２を加熱する。
【００８５】
この場合、複数の記録紙に転写されるトナー量は平均すると前記基準値よりも少なくなり、大部分の記録紙は冷却後のトナーの収縮を原因としたカールが発生しない。また、記録紙に吸湿した水分は記録紙の両面から均等に放出させることができる。従って、記録紙の水分放出によるカールの発生を防止できる。
【００８６】
尚、図５において、例えば、記録紙Ｐ１２は、トナー量がその他の記録紙の平均値よりも少なくなり、トナーの収縮を原因としたカールは発生しないが、定着装置全体としては、前記加圧ローラ５２の加熱が停止されているので、水分放出によるカールが発生するおそれがある。一方、図６において、例えば、記録紙Ｐ５は、トナー量がその他の記録紙の平均値よりも多くなるが、定着装置全体としては前記加圧ローラ５２の加熱がされているので、トナーの収縮を原因としたカールが発生する恐れがある。従って、一部にカールした記録紙が排出トレイ上に積載され得る。
【００８７】
しかしながら、その後に、排出トレイ上に積載される記録紙の大部分においてカールが小さければ排出トレイ上で記録紙の整合不良が生じることはない。
【００８８】
このように、第２の実施の形態における画像形成装置は、複数の画像情報を記録紙に連続して記録する場合でも、画像記録後に複数の記録紙が排出トレイ上に積載された状態では、積載された記録紙束全体としてのカールを防止することが可能となる。
【００８９】
その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
〔第３の実施の形態〕
次に本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置について図７及び図８を用いて説明する。
【００９１】
第３の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置は、図７に示すように前記加圧ローラ５２を加熱している時の前記定着ローラ５１の加熱温度ＦＴ２が、前記加圧ローラ５２の加熱を停止している時の前記定着ローラ５１の加熱温度ＦＴ１に比べて低く設定される。
【００９２】
本実施の形態において、加圧ローラ５２のヒータ５７の点燈が行われる場合には、定着ローラ５１のヒータ５６の温度をＦＴ１からＦＴ２に変更するようにヒータ５６の温度制御が前記制御手段により行われる。このように、定着ローラ５１の加熱温度の規定値をＦＴ２に下げることにより、加圧ローラ５２のヒータ５７と定着ローラ５１のヒータ５６の双方点燈による消費電力の増加を軽減している。
【００９３】
また、定着ローラ５１の表面温度は加熱温度をＦＴ２とすることにより低下するが、記録紙が薄紙の場合には定着ローラ５１から奪う熱量が少ないため厚紙時のように定着ローラ５１の表面温度を高くする必要がないため、定着不良が生じることはない。
【００９４】
図８は第３の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置の定着動作を説明したフローチャートであるが、定着ローラ５１の加熱温度の規定値をＦＴ２に下げること以外は、第１の実施の形態に係る画像形成装置の定着動作と同様なので説明は省略する。
【００９５】
上記画像形成装置及び定着装置によれば、定着動作に要する消費電力を低減することが可能となる。
【００９６】
その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９７】
〔第４の実施の形態〕
次に本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置について図９及び図１０を用いて説明する。
【００９８】
第４の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置は、図９に示すように画像が形成された複数枚の記録紙Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄを一部として、複数部を排紙トレイに排出する場合であっても各記録紙のカールの発生を防止するものである。
【００９９】
本実施の形態では、前記画像読取部Ａで読取られた記録紙Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄの原稿の画像情報をＡ／Ｄ変換器によってデジタル画像信号に処理し、前記デジタル画像信号に色補正等の各種補正を加え、更に濃度処理を施して画像の色情報を含むＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄの画像の濃度データが得られる。これらの処理は前記画像形成装置内の図示しない画像処理部で行われ、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄの画像の濃度データが前記画像処理部に備えられたハードディスク等の記憶手段に一時記憶される。
【０１００】
前記記憶手段に前記Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄの画像の濃度データを記憶する際に、画像の濃度データから前記感光ドラム上に形成されるＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄのトナー画像のトナー濃度の平均値が予め算出され、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄのトナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか、低いかが判断される。そして、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄのトナー画像のトナー濃度の平均値に基づいて前記加圧ローラ５２の加熱を行うか否かが決定される。そして、２部目以降は１部目と同じ加圧ローラ５２の温度制御が行われる。
【０１０１】
図１０は上記第４の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置の定着動作を説明したフローチャートであるが、複数部の記録紙の画像を形成する場合において、２部目以降は１部目の画像濃度の平均値に基づいて１部目と同じ加圧ローラ５２の温度制御が行われること以外は、上記第２の実施の形態に係る画像形成装置及び定着装置の定着動作と同様なので説明は省略する。
【０１０２】
本実施の形態の画像形成装置及び定着装置では、２部目以降、画像情報を取り込む必要がなく速やかに処理できる。
【０１０３】
その他の構成は第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０４】
前述した実施の形態をまとめると下記の通りである。
【０１０５】
（１）本発明の定着装置は、記録材上の未定着トナー画像を加熱して前記トナー画像を前記記録材に定着する定着体５１と、前記定着体５１を加熱する定着体加熱手段５６と、前記定着体５１との間で、記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧体５２と、前記加圧体５２を加熱する加圧体加熱手段５７と、を有する定着装置において、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体５１と前記加圧体５２との温度差に対して、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が前記基準値よりも高い場合の前記定着体５１と前記加圧体５２との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段５７を制御する制御手段（図示せず）と、を備える。
【０１０６】
（２）また、前記制御手段が、複数の記録材にそれぞれ形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体５１と前記加圧体５２との温度差に対して、複数の記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が前記基準値よりも高い場合の前記定着体５１と前記加圧体５２との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段５７を制御する。
【０１０７】
このため、複数の記録材に転写される各トナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高いか低いかに前記加圧体加熱手段５７の制御が行われる。従って、連続して画像形成が行われる場合でも排出トレイ上で記録材の整合不良を引き起こすことがない。
【０１０８】
（３）また、前記制御手段が、前記加圧体５２が加熱される場合の前記定着体５１の温度を、前記加圧体５２の加熱が停止される場合の前記定着体５１の温度に比べて、低くするように前記定着体加熱手段５６を制御する。
【０１０９】
このため、定着装置及び画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１１０】
（４）また、前記制御手段が、記録材の種別を判別する記録材判別手段（図示せず）を備え、記録材の種別が予め定められた記録材である場合には、前記加圧体５２の加熱を停止する。
【０１１１】
このため、記録材の種別が予め定められた記録材である場合には、即ち、記録紙の剛性が高い場合にはカールが発生する恐れがない為、この場合には、前記加圧体５２の加熱を停止して、定着装置及び画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１１２】
（５）また、前記制御手段が、画像形成装置の使用されている環境の湿度を検出する湿度検出手段（図示せず）を備え、前記湿度検出手段により検出される湿度が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、前記加圧体５２の加熱を停止する。
【０１１３】
このため、前記画像形成装置の使用されている環境の湿度が予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、記録紙に吸湿した水分量は少なくなるので、前記定着体を通過しても記録紙からの水分放出によるカール発生の恐れはない。従って、この場合には、前記加圧体加熱手段５７による前記加圧体５２の加熱を停止して、画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１１４】
（６）さらに、本発明の画像形成装置にあっては、上記定着装置を備える。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、記録材に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも高い場合には、記録材に転写されたトナーの冷却後の収縮により発生するカールの方向と、記録紙の水分放出によるカールの方向とを異なる方向として最終的に記録紙のカールを小さくすることができる。
【０１１６】
また、記録材に転写されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合には、トナーの収縮におるカール発生は生じないので、記録紙に吸湿した水分を記録紙の両面から均等に放出させて、水分放出によるカールの発生を防止して最終的には記録紙のカールを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】図２は定着装置の構成を示す構成図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の定着動作を説明するフローチャートである。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の他の定着動作を説明したフローチャートである。
【図５】図５は複数の記録紙の画像濃度の平均の画像濃度を示す図である。
【図６】図６は複数の記録紙の画像濃度の平均の画像濃度を示す図である。
【図７】図７は第３の実施の形態に係る加圧ローラ５２の設定温度を示す図である。
【図８】図８は本発明の第３の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の定着動作を説明したフローチャートである。
【図９】図９は本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置で画像形成される記録紙を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第４の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の定着動作を説明したフローチャートである。
【図１１】図１１は従来の定着装置の概略断面図である。
【図１２】図１２は吸湿した記録紙が定着装置通過後にカールした状態を示す。
【図１３】図１３はトナー収縮により生じるカールを示した図である。
【符号の説明】
５１、５１０定着体（定着ローラ）
５２、５２０加圧体（加圧ローラ）
５６定着体加熱手段（ヒータ）
５７加圧体加熱手段（ヒータ）
Ａ画像読取部
Ｂ画像形成部
Ｃ給送部
Ｄ定着装置
Ｅ排紙処理部

Claims

記録材上の未定着トナー画像を加熱して前記トナー画像を前記記録材に定着する定着体と、
前記定着体を加熱する定着体加熱手段と、
記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧体と、
前記加圧体を加熱する加圧体加熱手段と、を有する定着装置において、
記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差に対して、記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度が前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする定着装置。
前記制御手段が、複数の記録材にそれぞれ形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が予め定められたトナー濃度の基準値よりも低い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差に対して、複数の記録材に形成されるトナー画像のトナー濃度の平均値が前記基準値よりも高い場合の前記定着体と前記加圧体との温度差が大きくなるように、少なくとも前記加圧体加熱手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記制御手段が、前記加圧体が加熱される場合の前記定着体の温度を、前記加圧体の加熱が停止される場合の前記定着体の温度に比べて、低くするように前記定着体加熱手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記制御手段が、記録材の種別が予め定められた記録材である場合には、前記加圧体の加熱を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
前記制御手段が、予め定められた湿度の基準値よりも低い場合には、前記加圧体の加熱を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。