JP2017138469A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置を通過した用紙による紙詰まり、定着装置を通過した用紙端部における耳折れ、又は、定着装置を通過した用紙における紙しわなどを生じさせることなく、定着装置の下流に配設されたカール矯正部に用紙を案内する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置Ｓ１は、トナー像をシートＰに定着させる定着装置１１と、定着装置１１よりもシートＰの搬送方向の下流側に配設され、シートＰのカールを矯正するカール矯正部１２と、定着装置１１の定着条件を、定着装置１１によってトナー像が定着されたシートＰのカールの発生タイミングに応じたものに変更する制御部１０２と、を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真記録方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する複写機及びプリンタ等の画像形成装置の多くは、未定着トナー像を担持するシート等の記録材に定着処理を施すための手段として、熱定着方式を採用する定着装置を備えている。かかる定着装置としては、フィルムガイドに沿って回転する定着フィルムと、定着フィルム内に配設されて定着フィルムを加熱する加熱手段たるヒータ等の加熱源と、アルミニウムや鉄の芯金に耐熱弾性層を形成した加圧ローラと、を備えるものが知られている。定着フィルムは、バネ等により加圧ローラに圧接されている。定着フィルムと加圧ローラとの圧接により形成される圧接幅は、定着ニップと呼ばれる。

定着装置では、未定着トナー像を担持したシートを定着ニップに通紙して加熱及び加圧することにより、未定着トナー像をシートに定着させる。定着装置から搬出されたシートは、シートガイド部材により排紙側に案内され、排紙側に設けられた中間搬送ローラおよび排紙ローラの回転駆動作用によって、排紙トレイ上に排出される。

定着ニップに通紙されるシートは、定着装置における加熱作用によってシートの厚み方向に均一に含まれる水分が偏って蒸発し、その蒸発量の多い側に向かって巻き込まれるようにして変形する。この定着時における水分蒸発量の差によるシートの変形は、カールと呼ばれる。

従来の定着装置においては、定着ニップを通過したシートにカールが生じることに起因して、排紙トレイに排出されたシートの不揃いや落下を招いていた。また、従来の定着装置においては、排紙パスや両面パスなどの搬送路における紙詰まり、又は、両面印刷において感光ドラム等の像担持体の周方向に沿ってシートが巻き付くなどの紙詰まりを生じていた。カールによるトラブルは、ユーザーの作業性や信頼性を著しく損なうものである。従って、定着装置を通過した後のシートに生じるカールを可能な限り抑えることが望ましい。

これに対して、従来、定着装置を通過した後のシートに生じるカールを矯正するために、定着装置の下流側の搬送経路上にカール矯正機能を有するカール矯正部を設ける画像形成装置が存在している。かかるカール矯正部は、例えば、弾性体と弾性体とからなる又は弾性体と金属とからなる、少なくとも２本のローラにより構成又はローラとベルトとにより構成されている。このようなカール矯正部では、一方のローラをバネ等で他方のローラ又はベルトに圧接して形成したニップ部にシートを通過させることにより、シートに生じたカールを矯正する。

従来のカール矯正部としては、定着後のカール発生量を予測又は検知し、その予測結果又は検知結果に応じて、カール矯正部ローラの押圧力の強度やコシ付けの曲率を変えて、シートのカールを矯正するものが知られている。

また、特許文献１は、シートの温度と、含水率と、搬送区間におけるシートの搬送時間と、シートの応力緩和特性と、から搬送区間におけるシートの残留ひずみを算出し、最終カール量を算出する構成を開示する。そして、特許文献１は、その算出結果に基づいてカール矯正部ローラの押圧力の強度を制御する構成を開示する。

更に、特許文献２は、定着装置の下流に配設されたフォトセンサ等のカール検知手段によって、シートに生じたカールの湾曲度合いを検知し、その検知結果に基づいてカール矯正部ローラのコシ付けの曲率を制御する構成を開示する。

特開２０１４−１５９３１２号公報 特開２０１０−２１５３６０号公報

しかしながら、従来の画像形成装置においては、定着装置の下流かつカール矯正部の上流で生じたカールに対しては対処できないため、シートが湾曲した状態でカール矯正部に突入することがある。これにより、従来の画像形成装置においては、排紙ニップにシートが正確に搬送されず、紙詰まりやシート端部の耳折れ、又はシートにおける紙しわなどを生じるという課題を有する。

シートの含水率が高い場合や定着フィルムのヒータ温度が高い場合、又は、シート搬送速度が低速の場合などの条件では、シートが定着装置を通過した直後にカールの形成が始まり、また、その形成速度も速い。従って、従来の画像形成装置では、定着装置の下流かつカール矯正部の上流でシートが大きく湾曲する。

本発明の目的は、定着装置を通過したシートによる紙詰まり、又は定着装置を通過したシートにおける端部の耳折れ若しくは紙しわなどを生じさせることなく、カール矯正部にシートを案内することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、トナー像を記録材に定着させる定着手段と、前記定着手段よりも前記記録材の搬送方向の下流側に配設され、前記記録材のカールを矯正するカール矯正手段と、前記定着手段の定着条件、前記カール矯正手段の作用形態及び前記カール矯正手段の作用タイミングの少なくとも一つを、前記定着手段によってトナー像が定着された前記記録材のカールの発生タイミングに応じたものに変更する変更手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、定着手段を通過したシートの詰まり、シートの端部の耳折れ又はシートにしわなどを生じさせることなく、カール矯正手段に記録材を案内することができる。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の断面図 本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図 本発明の実施の形態１に係るカール矯正部の断面図 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る定着条件を示す図 本発明の実施の形態１に係るカール形成開始時間ｔの実測値と予測値との関係を示す図。 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の第一および第二の形態を示す図 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る定着条件を示す図

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態に係る画像形成装置につき、詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜画像形成装置の全体構成＞
本発明の実施の形態１に係る画像形成装置Ｓ１の全体構成につき、図１から図４を用いて、詳細に説明する。本実施の形態では、画像形成装置Ｓ１として、レーザービームプリンタを一例に説明する。

画像形成装置Ｓ１は、光導電層を有する像担持体としての感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電装置としての帯電ローラ２、露光手段としてのレーザースキャナ３、現像装置４、転写装置としての転写ローラ９、及び、クリーニング装置１０が配設されている。

装置本体の背面には、画像形成動作等を制御する図示しない制御基板と、帯電ローラ２や現像装置４等に高電圧を印加する図示しない高圧基板と、が配置されている。制御基板上には、画像形成動作等を実行するための指令を出すＣＰＵ１００が搭載されている（図４参照）。なお、ＣＰＵ１００の構成については後述する。

感光ドラム１は、装置本体によって回転自在に支持されている。感光ドラム１は、図示しないメインモータによって図１の矢印方向に回転駆動される。

帯電ローラ２は、感光ドラム１に所定の押圧で接触し、感光ドラム１の回転方向の逆方向に回転駆動する。帯電ローラ２には、図示しない帯電印加電源から所定の直流電圧（ＤＣ帯電方式）、又は所定の直流電圧と所定の交流電圧とを重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）が帯電バイアスとして印加される。帯電ローラ２は、直流電圧又は所定の直流電圧と所定の交流電圧とを重畳した電圧が印加されることにより、感光ドラム１の表面を所定の極性及び電位で均一に帯電させる。

レーザースキャナ３は、図示しない画像読取り部から光情報を読取りデジタル変換信号が入力される。レーザースキャナ３は、デジタル変換信号の入力を受けて、入力したデジタル変換信号に対応して変調されたレーザービームをレーザービーム発振器から射出して、感光ドラム１の表面を走査露光することにより、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光ドラム１に形成された静電潜像を現像して、感光ドラム１にトナー像を形成する。

給紙カセット５は、記録材であるシートＰを収納している。

転写ローラ９は、弾性発泡体を主成分として導電剤が配合された導電性弾性発泡体から構成されている。転写ローラ９は、感光ドラム１に形成されたトナー像をシートＰに転写する。

クリーニング装置１０は、感光ドラム１上に残留する未転写トナーをクリーニングブレードによって回収する。

定着手段である定着装置１１は、感光ドラム１の下流に配置され、図２に示すように、定着フィルム２２と、加熱源であるヒータ２３と、ヒータ２３を保持する金属ステー２１と、から構成されている。

定着部材である定着フィルム２２は、クイックスタートを可能にするために総厚２００μｍ以下の厚みの耐熱性フィルムである。定着フィルム２２は、図示しない付勢手段となるバネによって加圧ローラ２４に対して所定圧力で当接する。定着フィルム２２は、加圧ローラ２４の回転駆動に伴って、加圧ローラ２４との摩擦力により加圧ローラ２４に従動して回転する。

発熱体であるヒータ２３は、定着フィルム２２の内面に接触することにより定着ニップＮの加熱を行う。ヒータ２３は、ＣＰＵ１００により温度制御されることにより、定着ニップＮを通過した直後の温度を所望の定着設定温度にする。

加圧部材である加圧ローラ２４は、金属製芯金２４ａと、金属製芯金２４ａの外側に形成される弾性層２４ｂと、によって構成されている。加圧ローラ２４は、金属製芯金２４ａの端部に設けられた図示しない駆動ギアにより回転駆動力を得る。かかる回転駆動力は、ＣＰＵ１００からの指令に従って回転駆動する定着モータから駆動ギアに伝達される。

定着ニップＮでは、定着フィルム２２が加圧ローラ２４から加圧されると共にヒータ２３と加圧ローラ２４との間に挟まれることで撓み、ヒータ２３の加熱面に密着した状態になる。定着ニップＮは、シートＰを挟持及び搬送しながら加熱及び加圧する。

カール矯正手段であるカール矯正部１２は、図３及び図４に示すように、矯正ローラ１２ａと、矯正ローラ１２ａが接離可能に圧接してニップを形成する矯正対向ローラ１２ｂと、を備え、ローラ対で構成されている。トナー像が定着されたシートＰは、矯正ローラ１２ａと矯正対向ローラ１２ｂとにより形成されたニップに搬送され、このニップを通過する際に、カールが矯正される。

矯正ローラ１２ａは、アスカーＣ硬度約３０度の発泡シリコンゴムにより形成されており、硬度の低い弾性体ローラである。矯正対向ローラ１２ｂは、鉄により形成されており、硬度の高い剛体ローラである。矯正対向ローラ１２ｂにより矯正ローラ１２ａが加圧されることにより、矯正対向ローラ１２ｂの外形に沿った矯正ニップが形成される。これにより、定着ニップＮでシートＰに生じたカールは、矯正ニップにて搬送される際に矯正される。

加圧部材温度検出手段である温度センサー４０は、加圧ローラ２４の表面に配設されている。温度センサー４０は、加圧ローラ２４の表面温度を測定し、表面温度の測定結果をＣＰＵ１００に出力する。なお、温度センサー４０は、加圧ローラ２４の表面温度を検知できるものであれば特に限定されるものではなく、接触式の熱電対や非接触式の赤外線レーザーセンサを用いることができる。

含水率検出手段である水分センサー４１は、定着装置１１の上流に設けられている。水分センサー４１は、定着前のシートＰの含水率を測定し、含水率の測定結果をＣＰＵ１００に出力する。なお、水分センサー４１は、定着装置１１の上流側に設ければ設置場所は特に限定されるものではなく、給紙カセット５や搬送路の途中に配設されていてもよい。

ＣＰＵ１００は、後述する各種演算処理を行う。ＣＰＵ１００は、図４に示すように、カール形成開始時間予測部１０１及び制御部１０２を有している。

カール予測手段であるカール形成開始時間予測部１０１は、定着ニップＮの通過前後のシートＰの含有水分の変化量と、定着ニップＮを通過した直後におけるシートＰの紙表温度及び紙裏温度と、に基づいて、カール形成開始時間ｔを予測する。ここで、紙表温度とは、シートＰの定着ニップＮの通過時における定着フィルム２２と接した表側面の温度である。紙裏温度とは、シートＰの定着ニップＮの通過時における加圧ローラ２４と接した裏側面の温度である。カール形成開始時間ｔは、シートＰの搬送方向の先端が定着ニップＮを通過してからシートＰにカールの形成が開始されるまでの時間である。

具体的には、カール形成開始時間予測部１０１は、制御部１０２により設定した定着温度Ｔ_ｈと、制御部１０２により設定したプロセススピードｖと、を含む定着条件に関する定着条件情報を制御部１０２より読み出す。

カール形成開始時間予測部１０１は、制御部１０２より読み出した定着条件情報の定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖと、水分センサー４１で検出した含水率Ｍ_０と、温度センサー４０の検出結果である加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐと、を用いて演算する。カール形成開始時間予測部１０１は、演算により、水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙裏温度Ｔ_２と、を求める。そして、カール形成開始時間予測部１０１は、求めた水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙表裏温度差（Ｔ_１−Ｔ_２）と、を用いて演算することにより、カール形成開始時間ｔを求める。

カール形成開始時間予測部１０１は、求めたカール形成開始時間ｔに関するカール形成開始時間情報を制御部１０２に出力する。

変更手段である制御部１０２は、セラミック基板の背面に設けた図示しないサーミスタ等の温度検知素子の信号に応じて、ヒータ２３の通電発熱抵抗層に印加する電圧のデューティー比や波数等を制御することにより、ヒータ２３の温度調整を行う。制御部１０２は、ヒータ２３の温度調整を行うことにより、定着装置１１の定着温度Ｔ_ｈを設定可能である。制御部１０２は、定着装置１１におけるシートＰの搬送速度であるプロセススピードｖを制御する。

制御部１０２は、定着装置１１における定着条件を、定着装置１１によってトナー像が定着されたシートＰのカールの発生タイミングに応じたものに変更する。具体的には、制御部１０２は、カール形成開始時間予測部１０１から入力したカール形成開始時間情報のカール形成開始時間ｔと、シートＰの先端が定着ニップＮからカール矯正部１２に搬送されるまでの搬送時間（以下、「搬送時間」と記載する）と、を比較する。制御部１０２は、比較の結果、カール形成開始時間ｔが搬送時間未満である場合、カール形成開始時間ｔが搬送時間以上になるように定着装置１１における定着条件を変更する制御を行う。

＜画像形成装置の動作＞
本発明の実施の形態１に係る画像形成装置Ｓ１の動作につき、図５を用いて、詳細に説明する。

画像形成装置Ｓ１は、画像形成装置Ｓ１に備えられている図示しないコピースタートボタンがユーザーに押されることにより動作を開始する。

まず、定着装置１１は、コピースタートボタンが押されることにより、回転を開始する（Ｓ１）。

次に、ＣＰＵ１００の制御部１０２は、定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖを設定する（Ｓ２）。

次に、水分センサー４１は、シートＰの含水率Ｍ_０を測定する。また、温度センサー４０は、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐを測定する（Ｓ３）。

次に、カール形成開始時間予測部１０１は、定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖと含水率Ｍ_０と加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐとに基づいて、シートＰの含有水分の変化量である水分蒸発量Ｍと紙表温度Ｔ_１と紙裏温度Ｔ_２とを演算により求める（Ｓ４）。

水分蒸発量Ｍは、定着温度Ｔ_ｈ、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐ、プロセススピードｖ、シートＰの含水率Ｍ_０を変数としたＭ＝ｆ（Ｔ_ｈ，Ｔ_ｐ，ｖ，Ｍ_０）の関数で演算することができる。例えば、水分蒸発量Ｍは、一次結合式である（１）式を用いた演算により求めることができる。なお、（１）式中のＡ_Ｍ、Ｂ_Ｍ、Ｃ_Ｍ、Ｄ_Ｍは各変数の係数であり、Ｅ_Ｍは定数項である。

Ｍ＝Ａ_Ｍ×Ｔ_ｈ＋Ｂ_Ｍ×Ｔ_ｐ＋Ｃ_Ｍ×ｖ＋Ｄ_Ｍ×Ｍ_０＋Ｅ_Ｍ （１）

また、紙表温度Ｔ_１は、定着温度Ｔ_ｈ、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐ、プロセススピードｖを変数としたＴ_１＝ｆ（Ｔ_ｈ，Ｔ_ｐ，ｖ）の関数で演算することができる。例えば、紙表温度Ｔ_１は、一次結合式である（２）式を用いた演算により求めることができる。（２）式中のＡ_１、Ｂ_１、Ｃ_１は各変数の係数であり、Ｅ_１は定数項である。

Ｔ_１＝Ａ_１×Ｔ_ｈ＋Ｂ_１×Ｔ_ｐ＋Ｃ_１×ｖ＋Ｅ_１ （２）

また、紙裏温度Ｔ_２は、定着温度Ｔ_ｈ、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐ、プロセススピードｖを変数としたＴ_２＝ｆ（Ｔ_ｈ，Ｔ_ｐ，ｖ）の関数で演算することができる。例えば、紙裏温度Ｔ_２は、一次結合式である（３）式を用いた演算により求めることができる。（３）式中のＡ_２、Ｂ_２、Ｃ_２は各変数の係数であり、Ｅ_２は定数項である。

Ｔ_２＝Ａ_２×Ｔ_ｈ＋Ｂ_２×Ｔ_ｐ＋Ｃ_２×ｖ＋Ｅ_２ （３）

カール形成開始時間予測部１０１は、水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙裏温度Ｔ_２と、に基づいて、定着ニップＮを通過した後にシートＰにおけるカールの形成が開始されるまでのカール形成開始時間ｔを演算により求める（Ｓ５）。

カール形成開始時間ｔは、水分蒸発量Ｍ、紙表温度Ｔ_１および紙表裏温度差（Ｔ_１−Ｔ_２）を変数としたｔ＝（Ｍ，Ｔ_１，Ｔ_１−Ｔ_２）の関数で演算することができる。例えば、カール形成開始時間ｔは、一次結合式である（４）式を用いた演算により求めることができる。（４）式中のα、β、γは各変数の係数であり、εは定数項である。

ｔ＝α×Ｍ＋β×Ｔ_１＋γ×（Ｔ_１−Ｔ_２）＋ε （４）

例えば、カール形成開始時間予測部１０１は、定着温度Ｔ_ｈが２００［℃］、プロセススピードｖが１３７［ｍｍ／ｓｅｃ］、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐが９０［℃］、及び含水率Ｍ_０が９．５［％］の場合、（１）式乃至（３）式を用いた演算を行う。カール形成開始時間予測部１０１は、（１）式乃至（３）式を用いた演算により、水分蒸発量Ｍとして４．０［％］、紙表温度Ｔ_１として１１３．４［℃］、紙裏温度Ｔ_２として９０．８［℃］を演算により求める。更に、カール形成開始時間予測部１０１は、上記の演算結果に基づいて、（４）式を用いて、カール形成開始時間ｔを演算により求めることにより、カール形成開始時間ｔとして０．２［ｓｅｃ］を得る。

次に、制御部１０２は、カール形成開始時間ｔが搬送時間Ｘより短い（ｔ＜Ｘ）か否かを判定する（Ｓ６）。

制御部１０２は、カール形成開始時間ｔが搬送時間Ｘより短い場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、定着装置１１における定着条件を変更する制御を行う（Ｓ７）。

具体的には、制御部１０２は、定着温度Ｔ_ｈを５℃毎に下げる制御、又は、プロセススピードｖを１０％毎に上げる制御を行なう。

例えば、画像形成装置Ｓ１において、定着ニップＮとカール矯正部１２との距離が７０ｍｍ、及びプロセススピードｖが１３７ｍｍ／ｓｅｃの場合には、搬送時間Ｘ＝７０／１３７＝０．５［ｓｅｃ］となる。この場合、図６に示した条件において（４）式に基づいて求めたカール形成開始時間ｔは、０．２［ｓｅｃ］となる。従って、カール形成開始時間ｔは、搬送時間Ｘより小さい。この場合、カール矯正部１２の上流でシートＰにカールが形成されるため、カール矯正部１２において紙詰まり、耳折れ、又は紙しわを生ずる恐れがある。

そこで、制御部１０２は、図６に示すように、定着温度Ｔ_ｈを２００℃から１９０℃に下げる制御を行う。この場合、（４）式に基づいて求めたカール形成開始時間ｔは、０．６［ｓｅｃ］となり、搬送時間Ｘより大きい。これにより、カール矯正部１２をシートＰが通過した後にシートＰにカールの形成が開始されるために、カール矯正部１２でのトラブルを防止することができる。

または、制御部１０２は、図６に示すように、プロセススピードｖを１３７ｍｍ／ｓｅｃから１５０ｍｍ／ｓｅｃに速める制御を行い、これに合わせてカール矯正部１２によるシートの搬送速度も速める。この場合、（４）式に基づいて求めたカール形成開始時間ｔは、０．６［ｓｅｃ］となり、搬送時間Ｘより大きい。これにより、カール矯正部１２をシートＰが通過した後にシートＰにカールの形成が開始されるために、カール矯正部１２でのトラブルを防止することができる。

そして、画像形成装置Ｓ１は、給紙を開始し（Ｓ８）、通常の画像形成を行う（Ｓ９）。

一方、制御部１０２は、カール形成開始時間ｔが搬送時間Ｘ以上である場合（Ｓ６：Ｎｏ）、Ｓ７の処理をスキップして定着装置１１における定着条件を変更しない。そして、画像形成装置は、給紙を開始し（Ｓ８）、通常の画像形成を行う（Ｓ９）。

画像形成装置Ｓ１におけるＳ８及びＳ９の処理では、感光ドラム１上に現像されたトナー像は感光ドラム１の回転駆動によって転写ローラ９まで回転移動する。このタイミングに合わせて給紙カセット５に収納されているシートＰは、搬送ローラによって搬送され、感光ドラム１と転写ローラ９との間の転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部にシートＰが搬送されるタイミングで、転写印加電源から転写ローラ９に現像剤と反対極性の所定の直流電流が印加される。これにより、感光ドラム１に付着したトナー像は、シートＰに順次静電的に転写される。

転写された未定着トナー像を保持したシートＰは、定着ニップＮを通過する際に加圧及び加熱される。これにより、シートＰに転写された未定着トナー像は、シートＰに定着する。定着ニップＮを通過したシートＰは、カール矯正部１２の上流側において、定着ニップＮで受けた熱及び圧力の影響で水分が蒸発し、紙繊維が収縮してカールを生じる。しかしながら、シートＰは、カールを生じる前に、カール矯正部１２を通過することによりカールが低減される。

そして、カール矯正部１２を通過したシートＰは、図示しない排紙ガイドに案内されて排出される。これにより、画像形成装置Ｓ１は、コピー動作を終了する。

＜カール形成開始時間ｔの精度＞
本発明の実施の形態１に係るカール形成開始時間ｔの精度につき、図７を用いて、詳細に説明する。

図７において、横軸はカール形成開始時間ｔの実測値であり、縦軸はカール形成開始時間ｔの予測値である。ここで、予測値とは、ＣＰＵ１００で演算したカール形成開始時間ｔの演算結果である。図７より、カール形成開始時間ｔの実測値と予測値との関係は、（５）式により表される。

ｙ＝１．００４２ｘ−０．００１１ （５）

（５）式は、カール形成開始時間ｔの予測値と実測値とのプロットを最小二乗法で求めた回帰直線を示す。図７の場合、回帰直線の決定係数Ｒ^２は、０．９７になる。決定係数Ｒ^２は、寄与率とも呼ばれ、縦軸と横軸との相関関係を表している。決定係数Ｒ^２の値が「１」に近いほど縦軸と横軸との相関性が高いことを意味する。一般的に、Ｒ^２＞０．６の場合に相関性が高いと言われている。本実施の形態おけるカール形成開始時間ｔの予測値と実装値とは、決定係数より相関関係が高いことを表している。従って、ＣＰＵ１００では、カール形成開始時間ｔを高い精度で予測することができる。

このように、本実施の形態では、カール形成開始時間が搬送時間以上になるように、定着装置１１の温度、加圧ローラ２４の温度及びシートＰの搬送速度の少なくとも一つを制御する。これにより、本実施の形態によれば、定着装置を通過したシートによる紙詰まり、又は定着装置を通過したシートにおける端部の耳折れ若しくは紙しわなどを生じさせることなく、定着装置の下流に配設されたカール矯正部にシートを案内することができる。

なお、本実施の形態において、定着温度及びプロセススピードの何れか一方のみを変更してカール形成開始時間を変化させたが、定着温度とプロセススピードとの両方を変更してカール形成開始時間を変化させてもよい。

（実施の形態２）
＜画像形成装置の全体構成＞
本発明の実施の形態２に係る画像形成装置Ｓ２の全体構成につき、図８を用いて、詳細に説明する。本実施の形態では、画像形成装置Ｓ２として、レーザービームプリンタを一例に説明する。

なお、図８において、図４と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

カール矯正部駆動部８０３は、ＣＰＵ８００の制御部８０２の制御により、カール矯正部１２の構成を第一の形態から第一の形態よりもシートが通過しやすい第二の形態へ、もしくは第二の形態から第一の形態へ変更する。

カール矯正部１２は、カール矯正部駆動部８０３により、後述する第一の形態又は第二の形態に変更可能になっている。カール矯正部１２は、第一の形態と第二の形態とで、ローラ対を構成している矯正ローラ１２ａ及び矯正対向ローラ１２ｂのうち少なくとも一方の位置が異なる。なお、カール矯正部１２における上記以外の構成は上記実施の形態１のカール矯正部１２と同一構成であるので、その説明を省略する。

カール矯正部１２の第一の形態とは、少なくとも２本のローラ対により構成されている一方のローラを、例えば１２ｋｇｆ（約１１７Ｎ）の押圧力を持つバネ等で他方のローラ又はベルトに圧接する、シートＰのカール矯正を主目的とする構成である。ここで、２本のローラ対は、例えば、弾性体と弾性体とからなる又は弾性体と金属とからなる。

カール矯正部１２の第二の形態とは、搬送されたシートＰがカール矯正部１２での紙詰まり、耳折れ、又は紙しわを生ずることがなきよう、シートＰをカール矯正部１２に安定して案内することを主目的とする構成である。

図９を用いて本実施例におけるカール矯正部１２の第一の形態と第二の形態について説明を行う。

図９に示す例１では、シートＰの搬送方向におけるカール矯正部１２の位置を切り換えてカール矯正部１２の作用タイミングを変更する構成としている。

図９に示す例１において、第一の形態は、カール矯正部１２が定着ニップ部からシート搬送方向下流側に距離Ｙだけ離れた位置にある構成となっており、シートＰに対し本来発生するＢ方向に凸のカールとは逆向きのＡ方向に凸のコシ付けを行う。

図９に示す例１において、第二の形態は、後述するカール形成開始位置がカール矯正部１２の設置位置以降になるよう、カール矯正部１２を搬送方向上流側に移動して定着装置１１に接近させた構成である。

図９に示す例２では、カール矯正部１２を構成する矯正ローラ１２ａと矯正対向ローラ１２ｂとの相対的な位置関係を切り換えてカール矯正部１２の作用形態を変更する構成としている。

図９に示す例２において、第一の形態は、矯正ローラ１２ａ、矯正対向ローラ１２ｂのうち定着フィルム２２側に配置された矯正対向ローラ１２ｂを、矯正ローラ１２ａの上流側の周方向に２０°の角度で置いた構成としている。これによりシートＰに対し本来発生するＢ方向に凸のカールとは逆向きのＡ方向に凸のコシ付けを行う。

図９に示す例２において、第二の形態は、矯正ローラ１２ａの上流側の周方向に２０°の角度にある矯正対向ローラ１２ｂを、矯正ローラ１２ａの下流側の周方向に２０°動かして矯正ニップ接線と定着ニップ接線とが平行になるように移動した構成である。第二の形態は、第一の形態よりもシートＰの通過可能な範囲が広くなっている。

このように、図９の例２においては、第一の形態と第二の形態とで、矯正ローラ１２ａの中心と矯正対向ローラ１２ｂの中心とをずらしている。この際、カール矯正部１２においてシートを安定して案内することの出来る領域は、矯正ローラ１２ａ及び矯正対向ローラ１２ｂにおいて搬送方向の上流側に突出している部分の間である。

カール矯正部駆動部８０３は、例えば、矯正ローラ１２ａの軸部を支持する図示しない支持部材の移動によって第一の形態から第二の形態へ変更する。支持部材に係合する図示しないカム部材が、ＣＰＵ８００の制御部８０２の制御により駆動する図示しない駆動モータの動作によって支持部材を動かす。

ＣＰＵ８００は、後述する各種演算処理を行う。ＣＰＵ８００は、図８に示すように、カール形成開始位置予測部８０１及び制御部８０２を有している。

カール形成開始位置予測部８０１は、定着ニップＮを通過する前後のシートＰの含有水分の変化量と、定着ニップＮを通過した直後におけるシートＰの紙表温度及び紙裏温度と、に基づいて、カール形成開始時間ｔを予測する。カール形成開始位置予測部８０１は、予測したカール形成開始時間ｔに基づいてカール形成開始位置Ｌを予測する。

カール形成開始位置予測部８０１は、制御部８０２により設定した定着温度Ｔ_ｈと、制御部８０２により設定したプロセススピードｖと、を含む定着条件に関する定着条件情報を制御部８０２より読み出す。

カール形成開始位置予測部８０１は、読み出した定着条件情報の定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖと、水分センサー４１で検出したシートＰの含水率Ｍ_０と、温度センサー４０で検出した加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐと、を用いて演算する。カール形成開始位置予測部８０１は、演算により、水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙裏温度Ｔ_２と、を求める。カール形成開始位置予測部８０１は、求めた水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙裏温度Ｔ_２と、を用いて演算することにより、カール形成開始時間ｔを求める。そして、カール形成開始位置予測部８０１は、求めたカール形成開始時間ｔ及びプロセススピードｖを用いて演算することにより、カール形成開始位置Ｌを求める。

カール形成開始位置予測部８０１は、求めたカール形成開始位置Ｌに関するカール形成開始位置情報を制御部８０２に出力する。

変更手段である制御部８０２は、セラミック基板の背面に設けた図示しないサーミスタ等の温度検知素子の信号に応じて、ヒータ２３の通電発熱抵抗層に印加する電圧のデューティー比や波数等を制御することにより、ヒータ２３の温度調整を行う。制御部８０２は、ヒータ２３の温度調整を行うことにより、定着装置１１の定着温度を設定可能である。制御部８０２は、プロセススピードｖを制御する。

制御部１０２は、カール矯正部１２の作用タイミング又は作用形態を、定着装置１１によってトナー像が定着されたシートＰのカールの発生タイミングに応じたものに変更する。

具体的には、制御部８０２は、カール形成開始位置予測部８０１から入力したカール形成開始位置情報のカール形成開始位置Ｌが、定着ニップＮとカール矯正部１２との距離（以下、「搬送距離」と記載する）より小さいか否かを判定する。即ち、制御部８０２は、カール形成開始位置Ｌが、カール矯正部１２の設置位置よりも記録材の搬送方向において上流側になるか否かを予測する。制御部８０２は、カール形成開始位置Ｌが搬送距離Ｙより小さい場合に、カール矯正部駆動部８０３によりカール矯正部１２を初期の状態である第一の形態から前記第一の形態とは異なる第二の形態へと変更する。

なお、画像形成装置Ｓ２における上記以外の構成は画像形成装置Ｓ１の構成と同一であるので、その説明を省略する。

＜画像形成装置の動作＞
本発明の実施の形態２に係る画像形成装置Ｓ２の動作につき、図１０を用いて、詳細に説明する。

画像形成装置Ｓ２は、画像形成装置Ｓ２に備えられている図示しないコピースタートボタンがユーザーに押されることにより動作を開始する。

まず、定着装置１１は、コピースタートボタンが押されることにより、回転を開始する（Ｓ１１）。

次に、ＣＰＵ８００の制御部８０２は、定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖを設定する（Ｓ１２）。

次に、水分センサー４１は、シートＰの含水率Ｍ_０を測定する。また、温度センサー４０は、加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐを測定する（Ｓ１３）。

次に、カール形成開始位置予測部８０１は、定着温度Ｔ_ｈ及びプロセススピードｖと含水率Ｍ_０と加圧ローラ２４の表面温度Ｔ_ｐとに基づいて、シートＰの含有水分の変化量である水分蒸発量Ｍと紙表温度Ｔ_１と紙裏温度Ｔ_２とを演算により求める（Ｓ１４）。なお、水分蒸発量Ｍ、紙表温度Ｔ_１及び紙裏温度Ｔ_２を求める方法は、上記実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。

カール形成開始位置予測部８０１は、水分蒸発量Ｍと、紙表温度Ｔ_１と、紙裏温度Ｔ_２と、に基づいて、定着ニップＮを通過した後にシートＰにおけるカールの形成が開始されるまでのカール形成開始時間ｔを演算により求める。また、カール形成開始位置予測部８０１は、カール形成開始時間ｔ及びプロセススピードｖより、定着ニップＮからシートＰにカールの形成が始まるまでの距離Ｌを算出する（Ｓ１５）。なお、カール形成開始時間ｔを求める方法は、上記実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。

次に、制御部８０２は、距離Ｌが搬送距離Ｙより小さい（Ｌ＜Ｙ）か否かを判定する（Ｓ１６）。

制御部８０２は、距離Ｌが搬送距離Ｙより小さい場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、カール矯正部駆動部８０３を駆動させてカール矯正部１２を第一の形態から第二の形態に変更する制御を行う（Ｓ１７）。

例えば、画像形成装置Ｓ２において、搬送距離Ｙが７０ｍｍである場合、図１１に示す条件において距離Ｌは５８ｍｍとなる。従って、距離Ｌは、搬送距離Ｙより小さい。この場合、カール矯正部１２の上流でシートＰにカールが形成されるため、カール矯正部１２において紙詰まり、耳折れ、又は紙しわを生ずる恐れがある。

そこで、制御部８０２は、搬送距離Ｌが搬送距離Ｙより大きくなるように、例えば、カール矯正部駆動部８０３を駆動させてカール矯正部１２を上流側に移動させる。これにより、カール矯正部１２をシートＰが通過した後にシートＰにカールの形成が開始されるために、カール矯正部１２でのトラブルを防止することができる。

そして、画像形成装置Ｓ２は、給紙を開始し（Ｓ１８）、通常の画像形成を行ない（Ｓ１９）、コピー動作を終了する。

一方、制御部８０２は、カール形成開始位置Ｌがカール形成開始位置Ｌが搬送距離Ｙ以上である場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、Ｓ１７の処理をスキップしてカール矯正部１２の位置を変更せず、第一の形態を維持する。そして、画像形成装置は、給紙を開始し（Ｓ１８）、通常の画像形成を行ない（Ｓ１９）、コピー動作を終了する。

このように、本実施の形態では、カール形成開始時間ｔより求めたカール形成開始位置Ｌが搬送距離Ｙ未満の場合、カール矯正部１２をシートＰをカール矯正部１２に安定して案内することを主目的とする第二の形態に移動する。これにより、本実施の形態によれば、定着装置を通過したシートの詰まり、シートの端部の耳折れ又はシートのしわなどを生じさせることなく、定着装置の下流に配設されたカール矯正部にシートを案内することができる。

また、本実施の形態によれば、カール矯正効果の高い第一の形態とシートを安定して案内できる領域が第一の形態より広い第二の形態とを切り換えることにより、シートの詰まりや折れ等を生じさせることなくシートをカール矯正部１２へ案内することができる。

なお、本実施の形態において、第一の形態におけるカール矯正部１２のシートの搬送速度を変更することにより、シートがカール矯正部１２に案内されやすくしても良い。この場合、例えばシートの搬送速度を速くすることにより、シートがカール矯正部１２に進入する際の安定性を向上させることができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

Ｓ１ 画像形成装置
Ｓ２ 画像形成装置
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザースキャナ
４ 現像装置
５ 給紙カセット
９ 転写ローラ
１０ クリーニング装置
１１ 定着装置
１２ カール矯正部
１２ａ 矯正ローラ
１２ｂ 矯正対向ローラ
２１ 金属ステー
２２ 定着フィルム
２３ ヒータ
２４ 加圧ローラ
２４ａ 金属製芯金
２４ｂ 弾性層
４０ 温度センサー
４１ 水分センサー
１００ ＣＰＵ
１０１ カール形成開始時間予測部
１０２ 制御部
８００ ＣＰＵ
８０１ カール形成開始位置予測部
８０２ 制御部
８０３ カール矯正部駆動部

Claims (8)

1. トナー像を記録材に定着させる定着手段と、
   前記定着手段よりも前記記録材の搬送方向の下流側に配設され、前記記録材のカールを矯正するカール矯正手段と、
   前記定着手段の定着条件、前記カール矯正手段の作用形態及び前記カール矯正手段の作用タイミングの少なくとも一つを、前記定着手段によってトナー像が定着された前記記録材のカールの発生タイミングに応じたものに変更する変更手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録材の搬送方向の先端が前記定着手段を通過してから前記記録材のカールの形成が開始されるまでのカール形成開始時間を予測するカール予測手段を更に有し、
   前記定着手段は、前記記録材を所定の定着温度で加熱する定着部材と、前記定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材と、を備え、
   前記カール予測手段は、前記定着手段の通過前後における前記記録材の含有水分の変化量と、前記定着手段の通過時における前記記録材の前記定着部材と接した面及び前記加圧部材と接した面の温度と、に基づいて前記カール形成開始時間を予測し、
   前記変更手段は、前記定着手段の定着条件、前記カール矯正手段の作用形態及び前記カール矯正手段の作用タイミングの少なくとも一つを、前記カール形成開始時間より求めた前記発生タイミングに応じたものに変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記変更手段は、前記カール形成開始時間が、前記記録材の前記先端が前記定着手段から前記カール矯正手段に搬送されるまでの搬送時間よりも長くなるように、前記定着条件である前記定着温度と前記定着手段における前記記録材の搬送速度との少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記変更手段は、前記カール形成開始時間と前記定着手段における前記記録材の搬送速度とより求めたカール形成開始位置が前記カール矯正手段の設置位置よりも前記記録材の搬送方向において上流となるときに、前記カール矯正手段を前記定着手段へ接近させる方向へ移動させることにより、前記作用タイミングを変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置
5. 前記変更手段は、前記カール形成開始時間と前記定着手段における前記記録材の搬送速度とより求めたカール形成開始位置が、前記カール矯正手段の設置位置よりも前記記録材の搬送方向において上流となるとき、前記カール矯正手段の形態を第一の形態から前記第一の形態よりも前記記録材が通過可能な範囲の広い第二の形態へ変更することにより、前記作用形態を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記カール矯正手段は、ローラ対で構成され、
   前記第二の形態は、前記第一の形態に対して前記ローラ対を構成するローラの位置が異なることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記加圧部材の温度を検出する加圧部材温度検出手段を更に有し、
   前記カール予測手段は、
   前記加圧部材温度検出手段の検出結果に基づいて前記カール形成開始時間を予測することを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記定着手段を通過する前の前記記録材の含水率を検出する含水率検出手段を更に備え、
   前記カール予測手段は、
   前記含水率検出手段で検出する含水率に基づいて前記含有水分の変化量を予測することを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか１項に記載の画像形成装置。

Images