(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記設定部は、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、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラと加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【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、
前記設定部は、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、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラと加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項４】
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、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記設定部は、前記演算手段により算出された画像密度情報に基づいて、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラの周速度と前記加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【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、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記設定部は、前記演算手段によって検出された画像密度情報と、前記湿度検出手段によって検出された湿度情報と、に基づいて、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラの周速度と前記加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【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１０００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２０２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２０５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２０１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１００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１０１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２０５Ａ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２０５Ａ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、
前記設定部は、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、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラと加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【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。
また、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。
【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、
前記設定部は、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、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラと加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【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
また、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】
（３）請求項１または２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】
（４）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、
前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記設定部は、前記演算手段により算出された画像密度情報に基づいて、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラの周速度と前記加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする
【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。
また、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。
【００３２】
（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、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記設定部は、前記演算手段によって検出された画像密度情報と、前記湿度検出手段によって検出された湿度情報と、に基づいて、定着動作によって生じるカールを予測する予測手段と、
前記予測手段が予測したカールを打ち消すため、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前記加熱ローラの周速度と比して減速制御する周速度設定手段と、を備え、
前記制御部は、前記周速度設定手段が設定した前記加熱ローラの周速度と前記加圧ローラの周速度を満たす回転数で、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手段を備えたことを特徴とする。
【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。
また、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。
【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１１０１、光学手段１１０２、レンズ１１０３、ＣＣＤ１１０４、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１１１５、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ＣＣＤ１１０４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１１０７，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１１０６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２，３を同一周速度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２，３間で周速度差を設けることで、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、定着ローラ対２，３間に挟まれたシート材５は、その上面Ｓ２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、搬送速度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、定着ローラ対２，３の周速度差のみに着目し、加圧ローラ３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２の周速度Ｖ２≒加圧ローラ３の周速度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、周速度の異なる定着ローラ対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、それに対して定着ローラ対２，３間の周速度差を適切に調節し、定着ローラ対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）
定着ローラ対２，３を同一周速度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５の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の周速度を、加熱ローラ２の周速度よりも低速度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、ＲＯＭ３２ａ、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２の温度を検出する温度センサ３４ａと、加圧ローラ３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３６ａ（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。
【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】
0004034117.tif 000002
【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】
0004034117.tif 000003
【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】
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【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】
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【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】
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【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】
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【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004034117.tif 000012
【図６】
0004034117.tif 000013
【図７】
0004034117.tif 000014
【図８】
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