(57)【要約】【課題】  2つの定着器を通す事によって生じる大きなカール量を矯正する。【解決手段】  定着装置が2つ以上持つ定着装置において、搬送方向最上流側の定着器よりも搬送方向下流側にシートカールの方向・量を検知する検知手段を設け、このカール方向・量に応じて、該検知手段の搬送方向下流側に位置するシートカール矯正手段を制御する。【選択図】  図１
2005309062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧部材によりニップ部を形成する定着ユニットが複数配置される定着装置において、
被記録材の搬送方向で最上流側に位置する定着ユニットより該被記録材搬送方向で下流側に該被記録材の変形量を検知するための変形量検知手段が設けられ、
該変形量検知手段より被記録材の搬送方向で下流側に被記録材の変形を矯正する変形量矯正手段が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記変形量検知手段は被記録材の搬送方向で最上流側に位置する定着装置と被転写材の搬送方向で最下流側に位置する定着装置の間に位置している事を特徴とする請求項1記載の定着装置。
【請求項３】
被記録材の搬送方向で最上流側に位置する定着装置を第1定着、その下流側の定着装置を順番に第2定着、第3定着と定義すると、
上記変形量検知手段は該第1定着と該第2定着の間に位置していることを特徴とする請求項2記載の定着装置。
【請求項４】
上記変形量検知手段の情報により上記変形量矯正手段による被転写紙の変形量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし3いずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記変形量矯正手段は1対の金属ローラおよび該金属ローラに所定圧で当接しているスポンジローラからなり、上記変形量検出手段によって検出された被記録材の変形量に応じて、上記スポンジローラの上記金属ローラへの加圧力を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
上記変形量矯正手段は被転写紙が上側に凸に変形した場合と下側に凸に変形した場合とで矯正位置が異なり、上記変形量検知手段によって該矯正位置への搬送経路を変える搬送経路変更手段を設け、該搬送経路変更手段の駆動を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図9の複写機115の断面図を用いて、背景技術について説明する。
【０００３】
圧板100の下に載置された原稿（不図示）は原稿読み取り部101によって読み取られる。そして、感光ドラム102上に潜像が形成される。潜像は現像装置103によってトナー像に画像形成される。また、現像装置103内へのトナーの補給は現像装置103内に設けられたトナー残量センサー（不図示）に応じて所定量ホッパー104から補給される。給紙装置105に載置された転写紙Pは搬送パス106を経由して転写・分離部107へと搬送される。転写・分離部107で、上記画像形成されたトナー像は転写紙Pへ転写される。そして搬送部108で搬送され、第1定着109で転写紙Pに熱と圧力によってトナーが溶融・定着される。次に搬送部110によって転写紙は搬送され、第2定着111で2回目の定着が行われる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。2回定着動作を行う定着の事を以後、タンデム定着と呼ぶ。2回定着を行う理由は2つある。
【０００４】
第1の理由は転写紙Pの種類によって定着性が得られない場合があるためである。（特に厚紙もしくはコート紙）1回の定着ではシートに与える熱量、加圧力には限界があり、無理をして1回の定着で済ませようとすると定着時の画像劣化もしくは紙しわ等が発生する恐れがある。
【０００５】
第2の理由は定着後の転写紙P上の光沢性を向上させるために2回定着を行う事によってグロスを多く転写紙Pに供給するためである。特にコート紙等に写真のコピーをする時は光沢が多い方が見た目良いので、この効果は大きい。
【０００６】
第2定着111で完全に転写紙Pに定着した後は引き抜きローラ112および排出ローラ113によって排出トレイ114上に転写紙Pが排出される。
【０００７】
なお図9の背景技術の複写機は白黒複写機であるが、カラー複写機の構成においても同様の構成でタンデム定着の構成は可能である。
【特許文献１】特開平2002-351237号公報
【特許文献２】特開平2002-365967号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
タンデム定着タイプの複写機では2つの定着器を転写紙Pが通るため転写紙Pのカールが大きくなる可能性がある。例えば、2種類の同じ定着器を並べたタンデム定着の場合、定着で形成されるカールの方向が同じであるため、カール量が増大する可能性がある。種類の異なる定着器（カール方向が異なる定着器）を並べたタンデム定着の場合も環境・紙種・トナーのり量などによって、カールが大きくなる可能性がある。
【０００９】
この対策として、第1定着で形成されたカールを第2定着でデカール（カールを矯正）するように定着条件を変える構成も考えられるが、デカールのために第2定着の条件を変えるとタンデム定着のメリットである所望する定着性の向上、光沢性の向上が得られない場合がありうる。
【００１０】
また、画像形成装置のコストダウンのために同じ定着器を使う方が複写機全体のコストが少なく済む事もあるため、通常、同構成の定着器を使ってタンデム定着にする可能性の方が高い。
【００１１】
その他の対策として、第2定着（搬送方向最下流側の定着器）を抜けた後、転写紙Pのカールを検知し、その検知量に応じてデカールを行う構成が考えられる。しかし、第2定着後に転写紙Pのカール量を検知する検知手段とデカールを行う手段を設けるには両者の間に充分な距離が必要で、そのスペースを確保するには転写紙の搬送経路を長くする必要が出てくる。特に上記検知手段とデカールを行う手段の間の距離が短いと転写紙Pのカールに応じたデカールに時間がかかるためデカールが間に合わず、検知した転写紙Pのカールを充分デカールできないという問題点が生じる。
【００１２】
また、転写紙Pのカール（特に上カール）を検知するには転写紙Pの搬送方向と直角鉛直上方向にカールを検知できる程に充分なスペースが必要である。第2定着後の搬送パスには転写紙Pを検知できるような鉛直上方向のスペースがとれない。
【００１３】
搬送経路を長くすると画像形成装置の生産性が低下する問題点が生じる。たたでさえ、タンデム定着の場合、1つの定着器を持つ複写機よりも搬送経路が長くなり画像形成装置の生産性が低下しているのに、さらに搬送経路が長くなる事は画像形成装置の致命的な欠点となる。また画像形成装置全体のスペースも大きくする必要があり、それに伴うコストアップ・消費電力のアップなど問題点が多く出てくる。
【００１４】
以上述べた問題点により第2定着を抜けた後、転写紙Pのカールを検知しデカールを行うのは現実的な構成ではない。
【００１５】
転写紙Pのカール量が大きいと排出時の転写紙が丸まってしまい、トレイ上にうまく積載されないという問題点が生じる。また、排出時に搬送ガイド等に転写紙の端部があたってしまい搬送ジャム等が生じる場合がある。またカールした転写紙はユーザーに与える印象も悪く、メーカーの信頼性を損ねる可能性もありうる。
【００１６】
本発明の目的はタンデム定着において転写紙のカールを最小限に抑え、信頼性の高い複写機を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の定着装置は、加熱部材と加圧部材によりニップ部を形成する定着ユニットが複数配置され、各々の定着ユニットの温度を制御する温調手段を有し、被記録材の搬送方向で最上流側に位置する定着ユニットより該被記録材搬送方向で下流側に該被記録材の変形量を検知する変形量検知手段を設け、該変形量検知手段より被記録材の搬送方向で下流側に被記録材の変形を矯正する変形量矯正手段を設ける事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば下記の効果を奏する。
（１）2つの定着器に被転写紙を通す事により発生する転写紙の変形を効率良く抑える事ができる。本発明の構成によれば複写機内で転写紙変形の矯正を省スペース・省コストで実現する事ができる。
（２）転写紙の変形を抑える事により定着後の搬送不良などが激減し、搬送部での搬送不良や定着後に転写紙上の画像不良が防止できる。その結果、サービスマンを呼ぶ回数も減り、サービスコスト等の削減が期待できる。
（３）転写紙の変形部が搬送経路等に当接して発生する摺擦音を減らす事ができる。その結果、複写機本体の騒音を低減する事ができ、ユ−ザーからのクレームも少なく信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図1は本発明を実施した定着装置を搭載した画像形成装置断面図。図2、3は本発明を実施した定着装置の断面図。図4は本発明を実施した定着装置のカール矯正手段の断面図。図5は本発明を実施した定着装置の電気ブロック図。図6は定着装置のフローチャート図。図7は定着装置内のカール検知手段において検出されたカールデータで横軸−時間、縦軸上下カールのカール量である。背景技術で説明した図9と同様の役割を持つ部品については同様の記号を記し、説明を省略する。
【００２１】
本発明の概略構成を図1〜図3にて説明する。図2に示すようにPTFE層で表面がコーテイングされているAL管で構成されている定着ローラ5の内部に配置されているハロゲンランプ6から放出される熱量によって定着ローラ5の表面の温度が約200度前後まで上昇する。定着ローラの表面温度は定着ローラ5の表面に接触している熱電対が内部に入っているサーミスタ7によって定着ローラ5の表面温度を検出し、定着ローラ表面が約200℃に保つようにハロゲンランプ6のＯＮ-ＯＦＦを不図示の定着コントローラによって制御する。定着ローラ5の下側には鉄軸の表面にスポンジを配置し、その表面にＰＴＦＥ層を設けた加圧ローラ8を配置している。そして、加圧ローラ8を所定の圧力で加圧する事によって定着ローラ5と加圧ローラ8の間にニップ部Ｎが設けられている。未定着の転写紙Ｐを該ニップ部Ｎの間に通す事によって、未定着トナーは熱と圧力によって転写紙Ｐに定着される。定着ローラ5の上部にはシリコンオイルが含まれているオイル塗布ローラ9が設けられ、付織布10を介して定着ローラ5の表面にオイルを供給している。このオイルは定着時に転写紙Ｐの表面に供給され、定着の光沢性を増す働きと転写紙Ｐが定着ローラ5から剥離しやすくする働きがある。万が一定着ローラ5に転写紙Ｐが巻きついた場合は定着ローラ5に所定の圧力で当接しているＰＰＳ等の耐熱樹脂にＰＴＦＥをコーテイングした分離爪11によって定着ローラ5から引き剥がされる。
【００２２】
その後、転写紙Ｐは搬送部2によって搬送される。定着装置109によって転写紙Ｐにカールが形成された場合、このカール量を搬送部2の途中のカール量検出手段12によって検出する。カール量検出手段12はレーザーの発光部と複数の受光部が設けられ、レーザーの受光位置によって、転写紙までの位置を測定する。つまり、上を通過する転写紙からカール量検出手段12までの距離を測定することができる。
【００２３】
図7はカール量検出手段12によって検出されたカール量のデータである。例えば上を通過する転写紙Ｐが上カールの場合、図6の時間0のカール量を最大値として次第に減少するデータが検出される。上を通過するシートが下カールの場合、時間0ではカール量0で時間の経過と共にカール量が増加し、カール量の最大値を迎えた後、減少して最後にはカール量が0になる。このデータの処理については後で詳細に説明する。
【００２４】
その後、転写紙Ｐは図3に示すように第2定着3に入り、2回目の定着が第2定着3で行われる。第2定着3で第1定着109と同様の役割を持つ部品については第1定着109と同様の記号を記し、説明を省略する。転写紙Pは第1定着109と第２定着3で定着される事により、従来1つの定着器では定着が困難と言われていた厚紙やコート紙の定着性が確保できる。さらに写真のコート紙についても定着を2回行う事によりグロスが向上し、見た目にも見栄えが良くなる。
【００２５】
図2において第2定着3を転写紙Pが通過した後はカール矯正手段4に入る。カール矯正手段4は図2に示すように1つの金属ローラ14とその金属ローラ14に付勢する中心が金属でその周囲をスポンジで覆っているスポンジローラ15、16で構成されている。スポンジローラ15、16は所定の圧力によって金属ローラ14側に付勢されている。金属ローラ14に付勢されたスポンジローラ15、16は図3に示すように金属ローラ14側に付勢されると金属ローラ14側に凹型に変形する。この凹部に転写紙Pを通過させると転写紙Pは金属ローラ14側にカール矯正される。つまり、図3に示すようにスポンジローラ15側に転写紙Pを通せば転写紙Pは下カールに矯正されるのである。逆にスポンジローラ16側を通過させれば上カールに矯正される。上カールに矯正するか、下カールに矯正するかの判断につては後で説明する。第2定着3を出た転写紙Pをスポンジローラ15、16のどちら側に搬送させるかはフラッパー13の位置によって変える。通常フラッパー13は図2に示すような位置に保持されるように図中反時計方向に付勢されている。フラッパー13は図5に示すフラッパーソレノイド35を動作させると図3に示すような位置へ動作する。この構成によって、転写紙Pの搬送経路を変化させ、転写紙Pのカールを矯正する。
【００２６】
カール矯正手段4への駆動は金属ローラ14に不図示の駆動伝達手段によって駆動が伝達される。金属ローラ14の駆動を従動ローラであるスポンジローラ15、16に駆動伝達される。カール矯正手段4は転写紙Pのカール量によって、その付勢力を変化させる。
【００２７】
このスポンジローラ15を移動させる手段の一例を図4に示している。図4において、金属ローラ14はその両端部を側板17にベアリング15によって回動可能に支持されている。（図4では一端部のみを示している）そして、金属ローラ14には不図示のギアが固定され、複写機本体1から駆動が伝達される。スポンジローラ16はPOM等の樹脂軸受18によって、その両端部を側板17に回動可能に支持されている。樹脂軸受18は側板17に明けられた長穴17-aに精度良く勘合され、上下方向にスライド可能な構成になっている。樹脂軸受18の上下方向の移動はカム軸19に固定されたPOM等の樹脂で構成されたカム20を回転させる事によって調整する。カム軸19は側板17の両外側に配置されている側板21に配置したベアリング22によって回動可能に支持されている。カム軸19の端部にはギア23が固定されギア24によって側板21に固定されているパルスモータ25の駆動を伝達する構成になっている。
【００２８】
次にカール検出手段12によって検出されたデータを処理し、カール矯正手段4によってカールを矯正する方法について、詳細に説明する。図1に示す複写機1の操作部26（図5）において、紙種、画像濃度、文字モード・写真モード等を入力したら、その情報を図6に示すフローチャート中の判断27において、情報を判断しその情報を保存部28に保存する。次に図2に示すカール量検出手段12によって、転写紙Pのカール方向は上か下かを判断29によって判断する。もし転写紙Pがカール検出手段12によって上カールと判断されたならば転写紙Pの上カール量をCPU30によって演算する。（31）そしてその情報を情報1（32）に入力する。もし転写紙Pが下カールと判断したならば下カール量をCPU30によって演算する。（33）そしてその情報を情報1（32）に入力する。
【００２９】
転写紙Pが下カールか上カールかの判断は図7に示すようにカール量が減少関数であるならば上カール、上昇・減少関数であるならば下カールと判断する。そして、もしカール量検出手段12によって上カールと判断されたならば、図7に示す上カール最大カール量を情報1（32）入力する。逆に下カールならばその情報を情報1（32）に入力する。
【００３０】
そして、情報1に保存した紙種・画像モード・上（下）カール量によってステッピングモータ25の回転ステップ角を演算し、スポンジローラ15・16を動作させる。スポンジローラ15・16の移動距離は上記情報1のデータを総合的に判断し、移動距離を決める。移動距離はあらかじめ検討によって各紙種・画像モード・上（下）カール量を矯正できるようなスポンジローラ15・16の移動量をマトリックスでデータ保存しておき、そのデータによって移動量を判断する。
【００３１】
転写紙Pが上カールならばフラッパーソレノイド35を動作させ（36）、図3に示すように転写紙Pの搬送経路を変えた後、ステッピングモータ1（38）を所定回転させ、（37）転写紙Pのカールを矯正する。転写紙Pが下カールならば図5に示すステッピングモータ2（25）所定回転させ（39）フラッパーソレノイド35を動作させずに図2に示すような経路で転写紙Pを搬送し下カールを矯正する。
【００３２】
次に図6に示す上カールの場合におけるSPM1の動作角度の演算と下カールの場合におけるSPM2の演算方法について説明する。
【００３３】
転写紙Pの第2定着3通過後のカール量を決めるパラメータには第1定着109後のカール量検知手段12において検知された転写紙Pのカール量の他に下記が挙げられる。転写紙Pに吸湿している水分量、図1における画像形成装置の圧板100の下に配置した原稿の画像分布、トナーの特性（ネガ・ポジ等）、図2における定着ローラ5上の温度分布、転写紙Pの種類、定着ローラ5と加圧ローラ8との間の圧力分布。カールに寄与するパラメータはこのように多数ある。
【００３４】
転写紙Pの種類は図5に示す操作部26においてユーザーが紙種を入力できるようにしておけば知る事ができる。また、図1に示す搬送パスの途中に高抵抗のゴム層を有した帯電ローラ120-1と金属ローラ120-2を配置しておき、帯電ローラに例えば+3ｋｖの直流電圧を印加する。そして金属ローラ120-2側に流れた電流を検知すれば紙の体積抵抗率が測定できる。これによって紙の厚み、紙種をある程度把握する事ができる。原稿の画像分布は図1に示す現像装置103と転写・分離部107の間に感光ドラム102の長手方向にトナーの濃度検知センサー（不図示）を設ければ原稿の画像が感光ドラム102上に現像された濃度を検知する事ができる。トナーの特性については通常画像形成装置1に対して、1つの種類のトナーが使用されるため、あらかじめ把握できる。定着ローラ5と加圧ローラ8との間の圧力分布については定着ローラ5のクラウン量（転写紙Pのしわ発生を防止するため定着ローラ5の長手方向の外径を変化させている）と加圧ローラ8の外径・ローラの硬度などによって決まる。そこで、あらかじめ構造解析などによって定着ローラ5と加圧ローラの間の応力分布、圧接面積・形状などを解析しておく事によって転写紙Pが第１定着109に入る前に事前に把握する事ができる。
【００３５】
しかし、転写紙Pに吸湿している水分量と定着ローラ5上の長手方向の温度分布については転写紙Pが第１定着109を通過する時には事前にそのデータを事前に把握する事ができない。転写紙Pの吸湿している水分量については転写紙Pを図1に示すカセット105、106に入れた時期および外部の温湿度環境などによって変化するが転写紙Pをカセット105、106に入れた時期を特定・検知する事が困難である。しかし、転写紙Pが第１定着109によって定着された後では転写紙Pの水分量も定着時の加熱によって蒸発し、第２定着3で定着する時にはほとんど無くなっている。よって、第１定着109で定着する時には転写紙Pに吸湿している水分量を予測する事はできないが、第２定着3で定着する時には転写紙Pに吸湿している水分量は予測できる。
【００３６】
また、定着ローラ5上の温度分布についても第１定着109で定着する時には転写紙Pの内部に吸湿している水分などによって定着ローラ5の表面温度が低下し、その結果、定着ローラ5の温度分布にむらが生じる。したがって、第１定着109の定着ローラ5の温度分布を事前に把握する事は困難である。しかし、第２定着3で定着する時には転写紙Pの内部の水分はそのほとんどが蒸発し、定着ローラ5の温度分布にむらはほとんど出なくなる。よって、第１定着109で定着する時には定着ローラ5上の温度分布を予測する事はできないが、第２定着3で定着する時には定着ローラ5上の温度分布をある程度予測する事ができる。
【００３７】
以上述べたように第１定着109で転写紙Pを定着する時には転写紙Pの水分量および定着ローラ5上の温度分布を予測する事ができないため、その結果、第１定着109後の転写紙Pのカール量を予測する事は困難である。しかし、第２定着後の転写紙Pのカールについては上述した理由によって転写紙Pの水分量および定着ローラ5上の温度分布を予測する事ができるため転写紙Pのカール量を予測する事ができる。したがって、転写紙Pのカール量の予測ができない第１定着109の後にカール検出手段12を配置し、転写紙Pのカール量を検知する。そして、転写紙Pのカール量を予測できる第２定着3で2回目の定着を行い、第２定着3を出た後の転写紙Pのカール量を予測する。その結果をもとにして、カール矯正手段4を制御する。
【００３８】
このように検知・解析された結果をもとに第2定着3から出る時の転写紙Pのカール量が予測できる。そして、図5に示すSPM1（38）、SPM2（25）の回転角度を計算する。例えばカール量検知手段12によって検知された転写紙Pのカールが上カール+5ｍｍならばこの+5ｍｍを上記パラメータで構成された数式に入力し、SPM1（38）もしくはSPM2（25）の回転角度を計算する。数式は理論式では出しにくいため、各パラメータによる実験式にて計算する。
【００３９】
なお、本実施例においてはステピングモータ1（38）、2（25）によってスポンジローラ15・16を動作させていたが、ステピングモータ1（38）、2（25）は使わずに図1に示す複写機1のメインモータ（不図示）から駆動伝達し、バネクラッチ（不図示）とソレノイド（不図示）等を使って段階的にカム軸19を回転させる構成にしても良い事は言うまでもない。
【００４０】
また、本実施例では第1定着109と第２定着3の2つのみの定着構成であるがこれが3つ以上でも良い事は言うまでもない。
【実施例２】
【００４１】
図8は第２実施例の定着装置の断面図である。本実施例の特徴はカール矯正手段が第２定着3後に設けたファン40、41である事である。ファン40、41は風量の稼げる所謂、軸流ファンと呼ばれるファンで、第２定着から出てきた転写紙Pの上下面に風を吹きつける事によって転写紙Pのカールを矯正する。
【００４２】
一般的にファン41のように転写紙Pの下側から風を吹きつけた場合は転写紙Pの下カールが矯正され、ファン40のように上から風を吹きつけた場合は上カールが矯正される。
【００４３】
第２実施例においても第1実施例と同様に転写紙Pの紙種・濃度・環境などによって転写紙Pのカール方向・カール量は異なる。実施例1と同様に転写紙Pのカール検出手段12によって得られた転写紙Pのカール情報を元にファン40、41どちらのファンを駆動させるかを決定する。また本発明者の検討によればファン40、41の吹き付ける風量によってカールの矯正量が異なることが判明している。一例を挙げれば、画像濃度10％の原稿を60ｇ/ｍ2・Ａ4横送りで複写した所、下カール26ｍｍの転写紙がファン風量3.0ｍ/ｍｉｎの風を定着直後に下から吹きつけた所、下カールが5ｍｍに低減した。
【００４４】
このように、様々な条件において転写紙のカールの矯正データを保存しておき、カール方向・カール量・画像濃度・紙種・搬送方向などによってファン40、41のどちらを作動させるか、ファンの風量をどうするかを不図示のＣＰＵにより演算する。ファン風量はファンの駆動電圧を変化させる事によって変化させる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第1実施例における複写機本体の断面図。
【図２】第1実施例における定着装置の断面図。
【図３】第1実施例における定着装置の断面図。
【図４】第１実施例のおける定着装置のカール矯正手段の断面図。
【図５】第１実施例における定着装置の電気ブロック図。
【図６】第1実施例における定着装置のフローチャート図。
【図７】第１実施例における定着装置のカール検知手段によって検知されたカール量の経時データ。
【図８】第2実施例における定着装置の断面図。
【図９】背景技術のおける複写機本体の断面図。
【符号の説明】
【００４６】
３  第２定着ユニット（第２定着）
４  カール矯正手段（変形量矯正手段）
６  加熱部材（ハロゲンランプ）
７  温調手段（サーミスター）
８  加圧部材（加圧ローラ）
1２  カール量検知手段（変形量検知手段）
Ｎ  ニップ部
１０９  第１の定着ユニット（定着装置）
【図１】
2005309062.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005309062.tif 000009
【図８】
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【図９】
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