JPH10123876A

JPH10123876A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH10123876A
Application number: JP8283556A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shiratori; 達哉白鳥
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】一方の面に画像が形成されたシート材の後端
部のカール量を軽減させ、該シート材の他方の面に画像
を形成する際の、該シート材の搬送性を向上させるこ
と。【解決手段】シート材に熱を付与する発熱部材と、前
記発熱部材にシート材を圧接する加圧部材と、前記発熱
部材の温度を検知する第一検知手段と、前記検知手段の
検知信号に基づいて定着温度を制御する制御手段とを有
し、シート材に画像を定着する過程において、定着温度
の制御が少なくとも２段階に可変であり、シート材の搬
送方向先端側に対する定着温度Ｔ₀よりも後端側に対す
る定着温度Ｔ₁の方が低く設定されていることを特徴と
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、熱及び圧力を付与
してシート材に画像を定着する定着装置に関し、例えば
複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置、特
にシート材の両面に画像形成する機能を有する画像形成
装置に用いられる定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から、画像形成装
置として、シート材の両面に画像形成する機能を有する
複写機が多く市場に現れてきた。この機能は、できるだ
け紙等のシート材の消費を軽減する点で重要であり、処
理速度の速い高速機だけでなく、該処理速度の遅い機械
にも標準で装備され始めている。また機械の処理速度
（例えば複写機にあっては一定時間にとれるコピーの枚
数）の違いによって前記機能の構成は異なっている。例
えば、中速機或いは高速機等にあっては、一定時間にと
れるコピーの枚数が多量であることから、一方の面にコ
ピーがなされたシート材を一旦中間トレイに積載した
後、リタードローラ等を用いて一枚ずつ分離供給する方
式が一般的に用いられている。また低速機にあっては一
定時間にとれるコピーの枚数が比較的少ないことから、
簡易な分離供給方式を用いている。このようにして近
年、上記機能は様々な機械に標準或いはオプションとし
て設定されている。

【０００３】図７に上述の如き従来の複写機を示す。図
７において、カセット101 内に収容され、中板102 上に
積載されているシート材としての紙Ｓは、該中板102 に
よって給紙ローラ103 に加圧され、該給紙ローラ103 に
よって最上位の紙から一枚ずつ分離され、搬送ローラ10
4 によってレジストローラ105 に搬送される。この紙Ｓ
は、前記レジストローラ105 によって搬送方向及び該搬
送方向と直交する幅方向のレジストが調整される。一
方、原稿ガラス106 上に載せられた原稿（不図示）の画
像面には、照明ランプ107 によって光が照射され、その
反射光（画像光）がミラー108 ，レンズ109 等を介して
感光体ドラム110 上に照射され、該感光体ドラム110 上
に潜像が形成される。この潜像は、現像器111 によって
トナー像に変換される。この感光体ドラム110 上のトナ
ー像は、前記レジストローラ105 によってタイミングを
とられて適正位置に供給された紙Ｓに対して転写ローラ
112によって転写される。この紙Ｓは、更に搬送部113
によって定着器114 に搬送され、トナー像が定着された
後、排紙ローラ115 によって排紙トレイ116 上に排出さ
れる。

【０００４】更に、上述の如くして一方の面にコピーが
なされた紙Ｓの他方の面にもコピーを行う場合、定着
後、前記紙Ｓは排紙ローラ115 に挟持されている状態で
該排紙ローラ115 が逆回転してスイッチバック搬送さ
れ、排紙部のフラッパ117 によって搬送方向が中間トレ
イ方面に切り換えられ、中間トレイ118 に一旦積載保持
される。そして、中間トレイ118 に積載された紙Ｓは、
原稿ガラス106 上の原稿が裏面に記録すべき原稿に交換
されたのち、分離フラッパ119 等により一枚ずつに分離
され、更に再給紙ローラ120 によって再びレジストロー
ラ105 へと搬送される。そして前述の如く搬送方向及び
幅方向のレジストが調整され、一方の面へのコピーと同
一のプロセスを経て排紙トレイ116 上に排出される。

【０００５】次に上記複写機における定着器114 の構成
について説明する。この定着器114は、薄型の面状のヒ
ータ121 、及びこのヒータ121 を保持するホルダーの表
面をはうフィルム122 がテンションローラ123 によって
張力をかけられながら、駆動ローラ124 によって走行す
るように構成されている。駆動ローラ124 は、図示せぬ
駆動手段から駆動力を得ている。フィルム122 はポリア
ミドイミド等の耐熱性の樹脂材料によって構成され、そ
の表面（紙と接する面）はトナーの離型性を維持するた
めにテトラフロオロエチレンがコーティングされてい
る。このフィルム122 と紙Ｓとは、定着下ローラ125 に
よって加圧されることによりニップ幅Ｎで接触してい
る。ヒータ121 は母体をガラス材で構成しており、ガラ
ス内部に電極を持っている。この定着器114 において、
小さいサイズの紙を連続で流すと、ヒータ121 は紙の搬
送方向に直交する幅方向で一様な熱の発生を行うので、
紙の通過しない領域（例えば幅方向両端部）でのヒータ
面の温度が通紙領域より高くなり、これが限界を越える
とヒータ121 が割れたり、或いは定着下ローラ125 がダ
メージを受けたりするおそれがある。これを回避するた
め、定着下ローラ125 には熱伝導性の良い放熱ローラ12
6 が加圧されて接触しており、定着下ローラ125の熱を
吸収しつつ、該下ローラ125 に対して従動回転するよう
になっている。この放熱ローラ126 によって定着下ロー
ラ125 の熱を授受して更に空気中に放熱して、上述の如
き不具合を防止している。また、定着下ローラ125 の表
面は前記フィルム122 と同様にテトラフロオロエチレン
がコーティングされており、トナーに対しての離型性を
確保している。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の装置では、定着後、中間トレイ118 上に積載さ
れた紙Ｓを画像形成部に再供給する際に、該紙Ｓのカー
ルによってジャム等の搬送不良が発生するおそれがあっ
た。この紙Ｓのカールは、主に定着器114 で形成され
る。

【０００７】即ち、前記定着器114 （のヒータ121 ）に
電圧が印加される前の冷えきっている状態（定着下ロー
ラ125 や定着フィルム122 の温度が常温に近い状態）か
らユーザがメインスイッチをＯＮすると、定着フィルム
122 内に位置するヒータ121が該ヒータ裏面に設けられ
た不図示のサーミスタ（温度検知センサ）によって温度
が検知されながら発熱を開始する。そして、定着可能な
温度にまでフィルム122 の外周及び定着下ローラ125 の
表面温度を上昇させる。

【０００８】しかし、この加熱過程に要する時間は、実
質的にユーザの待ち時間に相当するため、できるだけ短
い時間に設定することが望ましいとされており、定着下
ローラ125 の温度が定着フィルム122 の温度より低い状
態においても、定着フィルム側がトナーの定着に対して
十分な温度に到達すると、スタンバイ状態からコピー可
能状態へと移行する。また定着下ローラ側には、放熱ロ
ーラ126 等の熱容量の高い部品があり、ヒータ121 やフ
ィルム122 のある側に比較すると、その温度の上昇スピ
ードが遅い。この温度差を解消する目的で、スタンバイ
中にモータ等の駆動手段（不図示）を駆動することによ
って定着下ローラ125 を回転させ、該下ローラ125 に対
して均一に熱を付与させるシーケンスをとっている。し
かし、この前回転時間もユーザの待ち時間を減少させる
ことに対して相反するため、充分な時間行うことはでき
ない。

【０００９】依って、上述の如き状態で紙Ｓが定着器11
4 に進入すると、定着下ローラ125の温度は定着フィル
ム122 の温度より低い（温度差が大きい）ため、紙Ｓが
受ける熱の影響は表裏面で大きく異なり、例えば熱をよ
り多く受ける定着フィルム側の面（表面）の収縮が定着
下ローラ側の面（裏面）より大きい紙においては、定着
フィルム122 と接触する紙表面が定着下ローラ125 と接
触する紙裏面より縮み、つまり紙Ｓは上カール（表面側
にカール）に変形することとなる。尚、この紙Ｓのカー
ル量やカール方向は、紙の材質の違いや、或いは紙の空
気中の水分の吸湿具合等で異なる。

【００１０】このように紙のカールの発生原因のひとつ
は、定着下ローラ125 と定着フィルム122 の温度差の大
きさにあることがわかっている。尚、前記定着下ローラ
125の前回転時間を極力長くし、定着フィルム122 と定
着下ローラ125 の温度差を小さくすれば、紙のカール量
は減少することが確認されている。また、この温度差を
軽減するため、ヒータ121 の温度設定を極力低く設定す
ることによっても上述と同じ理論（温度差を小さくする
こと）によってカールが減少する。しかし、ヒータ121
の温度を低く設定し、これを紙Ｓの一方の面全体の定着
に対して実施すると、定着の弱い領域が大きくなり、該
紙Ｓが中間トレイ118 や感光体ドラム110 周りに再度搬
送される過程での種々のローラ等との接触により、例え
ば紙上のトナーが若干量ローラ表面に付着したり、更に
はこれが紙に再転写してコピー紙のトナー汚れ等の原因
になるため、実施できなかった。

【００１１】また前述の如くしてスイッチバック搬送さ
れる紙Ｓは、既にこの時点で一度定着器114 を通過して
いるので、カールは発生している。従って、このカール
によって、図６に示す紙Ｓａのように、他方の面への画
像形成のために中間トレイ118 に搬送され、分離フラッ
パ119 で分離される最中や、或いは感光体ドラム110へ
再度搬送される際に、前記カールによるガイド板等から
の搬送抵抗等によって斜行したり、或いはジャムが発生
するおそれがあった。このように他方の面に画像を形成
する紙が再搬送される過程において、上記搬送不良の発
生頻度を左右しているのは、前記紙Ｓの先端部のカール
の大きさ、つまり一方の面に画像が形成された紙Ｓの後
端部のカールの大きさである。従って、紙全体のカール
量を軽減させるよりも、他方の面に画像を形成する紙Ｓ
の先端部（反転前の紙Ｓの後端部）のカール量を軽減す
る方が、より効率的にジャムの発生を低減させることが
できる。

【００１２】そこで、本発明の目的は、一方の面に画像
が形成されたシート材の後端部のカール量を軽減させ、
該シート材の他方の面に画像を形成する際の、該シート
材の搬送性を向上させることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の代表的な構成は、シート材に熱を付与する発
熱部材と、前記発熱部材にシート材を圧接する加圧部材
と、前記発熱部材の温度を検知する第一検知手段と、前
記検知手段の検知信号に基づいて定着温度を制御する制
御手段とを有し、シート材に画像を定着する過程におい
て、定着温度の制御が少なくとも２段階に可変であり、
シート材の搬送方向先端側に対する定着温度Ｔ₀よりも
後端側に対する定着温度Ｔ₁の方が低く設定されている
ことを特徴とし、また前記加圧部材の温度を検知する第
二検知手段を有し、前記第一検知手段と前記第二検知手
段の検知温度の差の大きさに応じて前記定着温度Ｔ₁を
決定することを特徴とし、更に前記定着温度Ｔ₁で定着
するシート材の定着領域における画像濃度データに応じ
て、該定着温度Ｔ₁の値を決定することを特徴とする。

【００１４】上記構成によれば、シート材に画像を定着
する過程において、発熱部材と加圧部材との温度差を、
シート材の搬送方向先端側よりも後端側の方を低くでき
るため、シート材の両面に画像を形成する際に、一方の
面に画像が形成されたシート材の後端部のカール、即ち
他方の面に画像を形成する際のシート材の先端部のカー
ルを軽減させることができ、該カールによるシート材の
ジャム等の搬送不良の発生を防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明を適用した定着装置
の一実施形態について図面を参照して具体的に説明す
る。尚、以下の実施形態では画像形成装置としての電子
写真複写機に用いられる定着器を例示して説明する。

【００１６】〔第１実施形態〕第１実施形態に係る定着
器について図面を参照して説明する。図１は本実施形態
に係る定着器の拡大断面図、図２は前記定着器のシーケ
ンスを示す図、図３は本定着器を備えた複写機の全体構
成を示す模式断面図である。

【００１７】以下の説明の順序としては、先ず電子写真
複写機の概略構成について簡単に説明し、次に本実施形
態に係る定着器の構成及びその動作について説明する。

【００１８】先ず、電子写真複写機の概略構成について
図３を参照して説明する。図３において、カセット１内
に収容され、中板２上に積載されているシート材として
の紙Ｓは、該中板２によって給紙ローラ３に加圧され、
該給紙ローラ３によって最上位の紙から一枚ずつ分離さ
れ、搬送ローラ４によってレジストローラ５に搬送され
る。この紙Ｓは、前記レジストローラ５によって搬送方
向及び該搬送方向と直交する幅方向のレジストが調整さ
れる。一方、原稿ガラス６上に載せられた原稿（不図
示）の画像面には、照明ランプ７によって光が照射さ
れ、その反射光（画像光）がミラー８，レンズ９等を介
して感光体ドラム10上に照射され、該感光体ドラム10上
に潜像が形成される。この潜像は、現像器11によってト
ナー像に変換される。この感光体ドラム10上のトナー像
は、前記レジストローラ５によってタイミングをとられ
て適正位置に供給された紙Ｓに対して転写ローラ12によ
って転写される。この紙Ｓは、更に搬送部13によって定
着器14に搬送され、トナー像が定着された後、排紙ロー
ラ15によって排紙トレイ16上に排出される。

【００１９】更に、上述の如くして一方の面にコピーが
なされた紙Ｓの他方の面にもコピーを行う場合、定着
後、前記紙Ｓは排紙ローラ15に挟持されている状態で該
排紙ローラ15が逆回転してスイッチバック搬送され、排
紙部のフラッパ17によって搬送方向が中間トレイ方面に
切り換えられ、中間トレイ18に一旦積載保持される。そ
して、中間トレイ18に積載された紙Ｓは、原稿ガラス６
上の原稿が裏面に記録すべき原稿に交換されたのち、分
離フラッパ19等により一枚ずつに分離され、更に再給紙
ローラ20によって再びレジストローラ５へと搬送され
る。そして前述の如く搬送方向及び幅方向のレジストが
調整され、一方の面へのコピーと同一のプロセスを経
て、排紙トレイ16上に排出される。

【００２０】次に、本実施形態に係る定着器14の構成に
ついて説明する。本実施形態に係る定着器14は、発熱部
材としての薄型の面状のヒータ21、及びこのヒータ21を
保持するホルダーの表面をはうフィルム22がテンション
ローラ23によって張力をかけられながら、駆動ローラ24
によって走行するように構成されている。駆動ローラ24
は、図示せぬ駆動手段から駆動力を得ている。フィルム
22はポリアミドイミド等の耐熱性の樹脂材料によって構
成され、その表面（紙と接する面）はトナーの離型性を
維持するためにテトラフロオロエチレンがコーティング
されている。このフィルム22と紙Ｓとは、加圧部材とし
ての定着下ローラ25によって加圧されることによりニッ
プ幅Ｎで接触している。ヒータ21は母体をガラス材で構
成しており、ガラス内部に電極を持っている。この定着
器14において、小さいサイズの紙を連続で流すと、ヒー
タ21は紙の搬送方向に直交する幅方向で一様な熱の発生
を行うので、紙の通過しない領域（例えば幅方向両端
部）でのヒータ面の温度が通紙領域より高くなり、これ
が限界を越えるとヒータ21が割れたり、或いは定着下ロ
ーラ25がダメージを受けたりするおそれがある。これを
回避するため、定着下ローラ25には熱伝導性の良い放熱
ローラ26が加圧されて接触しており、定着下ローラ25の
熱を吸収しつつ、該下ローラ25に対して従動回転するよ
うになっている。この放熱ローラ26によって定着下ロー
ラ25の熱を授受して更に空気中に放熱して、上述の如き
不具合を防止している。また、定着下ローラ25の表面は
前記フィルム22と同様にテトラフロオロエチレンがコー
ティングされており、トナーに対しての離型性を確保し
ている。

【００２１】また定着器14は、図１に示すように、前記
ヒータ21の温度を検知する第一検知手段としてのヒータ
センサ27と、該センサ27の検知信号に基づいて定着温度
を制御する制御手段としてのコントローラ28を有してい
る。そして、紙Ｓに画像を定着する過程において、定着
温度の制御が少なくとも２段階（本実施形態では２段
階）に可変であり、紙Ｓの搬送方向先端側に対する定着
温度Ｔ₀よりも後端側に対する定着温度Ｔ₁の方が低く
設定されるように温度制御されている。更に前記定着温
度の制御により紙Ｓの一方の面に画像を定着した後、該
紙Ｓの他方の面に画像を定着する過程において、該紙Ｓ
に対する定着温度Ｔ₂は前記紙Ｓの先端側に対する定着
温度Ｔ₀に等しく設定されるように温度制御されてい
る。

【００２２】尚、図１において、29は紙検知センサであ
って、紙Ｓの先端位置を検知するほか、該紙Ｓのジャム
を検知し、尚且つ紙Ｓの進路を切り換えるフラッパ17の
動作タイミングを決定する。

【００２３】次に、図１を参照して上記構成の定着器14
の動作について説明する。まずユーザが両面コピーをと
るため、図示せぬ操作部から両面選択キーを押すと、そ
の信号は図１に示すようにコントローラ28に伝達され
る。同時に、選択されたカセット１の中に収容されてい
る紙Ｓのサイズデータも前記コントローラ28に伝達され
る。そして、この時の定着器14の定着温度は、通常の定
着温度Ｔ₀に設定されている。この定着温度Ｔ₀は、ど
のような画像に対してもトナーが紙Ｓに対して充分定着
できる温度である。尚、本実施形態では、前記定着温度
Ｔ₀を 180℃程度に設定しているが、これに限定される
ものではない。

【００２４】そして、一方の面にトナー像が転写された
紙Ｓが定着器14に進入し、更に該紙Ｓの先端が紙検知セ
ンサ29に検知されると、該センサ29のＯＮタイミングと
紙サイズデータから前記コントローラ28が紙Ｓの後端位
置を予測する。そして、図１に示すように、紙Ｓの後端
が定着器14のニップから任意の長さ（Ｌ＋Ｍ）だけ離れ
た位置にきたとき、前記コントローラ28は定着器14の定
着温度を前記第一の定着温度Ｔ₀から第二の定着温度Ｔ
₁へ変更する。この定着温度Ｔ₁は前述したように前記
定着温度Ｔ₀より低い値に設定されており、具体的には
20〜30℃程度低く設定されている。この定着温度Ｔ₁が
低くなることによってフィルム22側と定着下ローラ23側
との温度差が減少し、これによって紙Ｓのカールが軽減
されるのである。

【００２５】ただし、温調信号が切り換わっても、実際
の定着温度の変化には時間的な遅れが生じる。そこで、
この時間的な遅れを紙Ｓの搬送長に換算してＭ（ｍｍ）
とし、実際の定着温度が目標値である定着温度Ｔ₁にな
った状態で紙Ｓが定着器14を通過する長さをＬ（ｍｍ）
とする。前記長さＭは前記定着温度の差Ｔ₀−Ｔ₁の大
きさに比例し、これは実験にて求めることができる。従
って、前記コントローラ28は、紙サイズや紙種、或いは
機械が設置されている環境条件によらず、紙Ｓの後端位
置までの長さが任意の長さＬ＋Ｍ（ｍｍ）になった段階
で定着温度をＴ ₀からＴ₁へ切り換える。また前記長さ
Ｌは、定着温度Ｔ₁において紙Ｓのカールが実質的に二
面目の紙搬送時にジャムを発生させない量（例えば10ｍ
ｍ程度）になるよう考慮して決定される。尚、前記長さ
Ｌは小さすぎると、カールが軽減される領域が狭まり、
実質的に紙搬送性に対してその効果が発揮できるカール
量へは減少できなくなるため、ある程度（例えばＡ４サ
イズの紙の場合には50ｍｍ程度）の長さは必要である。

【００２６】前記定着温度Ｔ₁への温度の変化は、紙Ｓ
の後端側にある画像の定着性を若干量落としてしまう
が、長さＬは紙全体の長さに対して僅かであり、更に一
方の面に画像が定着された紙Ｓの他方の面に画像が形成
される以前の過程において、該紙Ｓが直接ユーザの手に
触れられることはなく、該紙Ｓ上のトナー画像に必要以
上に大きな外力が作用することはないため、定着温度Ｔ
₁を下げても画像が乱れることはない。

【００２７】また両面コピーをとられる紙Ｓは定着器14
を二度通過するため、一方の面の定着過程においては仮
に若干定着が弱いとしても、他方の面の定着過程で一方
の面の画像後端（他方の面では先端）の定着は補強され
るので、ユーザに対しては何ら不都合は生じない。

【００２８】また紙Ｓの端部近傍には画像の余白部があ
る。これは紙Ｓの端部に画像がかかっていると、該紙Ｓ
の位置と画像の位置とがズレた場合、感光体ドラム10上
のトナー像が紙Ｓに転写されずに転写ローラ12と直接接
触し、機内のトナー汚れの原因になってしまうからであ
る。更に一般的にいって、複写機が最も使用されるオフ
ィスで複写される原稿の多くは文字原稿であり、これら
の原稿においては紙の中央部に比較し、紙の端部ぎりぎ
りにまで画像のある場合は少ない。依って、紙Ｓの端部
（特に後端部）の定着温度を低く設定することは、この
シーケンスを使用することによって生じると予想される
弊害、つまり定着性が弱いために搬送ローラ表面にトナ
ーが付着する等の弊害の発生頻度を実質的に軽微なもの
にしている。

【００２９】図２は本実施形態に係る定着器14のシーケ
ンスを表す図である。横線は時間軸である。まず最上段
は定着器14に進入する紙Ｓの後端と、定着器14のフィル
ム22と定着下ローラ25のニップの相対的な位置関係を示
すものである。この図２ではＡ４サイズの紙Ｓが搬送さ
れる場合を示しており、Ａ４縦の紙Ｓの長さは210 ｍｍ
であり、該紙Ｓが定着器14のニップに進入した直後から
の状態を示している。前記紙Ｓの搬送速度は一定のた
め、このように直線的に紙の未定着部分の長さが減少す
る。本実施形態では、紙Ｓの後端位置から定着器14のニ
ップまでの長さ50ｍｍでのカールを軽減しようとするも
のであり、時間ｔ０において定着温度を完全に下げるた
めに、これよりΔｔだけ早いタイミングで定着温度をＴ
₀からＴ₁へ切り換えている。紙Ｓの搬送される量でい
うと、Δｔの間に搬送される紙Ｓの量はＭ（ｍｍ）とな
り、定着温度が実際にＴ₁に切り換わってからの紙Ｓの
搬送量はＬ（ｍｍ）となる。このときの温度変化を表し
ているのが図の中段部分である。これにより図の最下段
に示すように、ヒータ21の温度も若干のディレイを持ち
ながら定着温度Ｔ₁へ変化する。尚、定着器14や紙種に
よっても異なるが、本実施形態では定着温度Ｔ₀と定着
温度Ｔ₁の温度差は25℃程度であり、20〜30ｍｍ程度の
カール量が削減できる。

【００３０】尚、前記ヒータ21は熱容量の非常に少ない
フィルム22を介して紙Ｓと接触しているため、該ヒータ
21の温度とフィルム22と接触する紙Ｓの表面温度は略等
しいと言える。

【００３１】上述したように、紙Ｓに画像を定着する過
程において、ヒータ21と定着下ローラ25との温度差を、
紙Ｓの搬送方向先端側よりも後端側の方を低くできるた
め、紙Ｓの両面に画像を形成する際に、一方の面に画像
が形成された紙Ｓの後端部のカール、即ち他方の面に画
像を形成する際の紙Ｓの先端部のカールを軽減させるこ
とができ、該カールによる紙のジャム等の搬送不良の発
生を防止することができる。依って、搬送性が向上す
る。

【００３２】〔第２実施形態〕第２実施形態に係る定着
器について図面を参照して説明する。図４は本実施形態
に係る定着器の拡大断面図である。尚、複写機全体の構
成は前述した実施形態と略同様であるため、ここでは詳
しい説明は省略する。また、前述した実施形態と同等の
機能を有する部材には同一符号を付している。

【００３３】前述した実施形態では、シート材後端のカ
ールを軽減するために、シート材先端側に対する定着温
度Ｔ₀よりもシート材後端側に対する定着温度Ｔ₁を低
く設定する温度制御について説明したが、この定着温度
Ｔ₁をある一定基準以上下げるとトナーの紙に対しての
定着性を落とし、紙表面のトナーがローラ等に付着した
り、更にトナーが紙から脱落して画像濃度が低下したり
するおそれがある。また定着下ローラ25の表面温度はコ
ピーがとられることによって、定着フィルム22を介して
ヒータ21からの熱量を受け取ることになり、少しずつ温
度は上昇し、紙のカールが減少していく。

【００３４】そこで、本実施形態では、これを利用し、
加圧部材としての定着下ローラ25の温度を検知する第二
検知手段としてのローラセンサ30を設け、該ローラセン
サ30と前記ヒータセンサ27の検知温度の差の大きさに応
じて前記定着温度Ｔ₁を決定するように構成している。
更に前記第一検知手段と前記第二検知手段の検知温度の
温度差が大きいほど、前記定着温度Ｔ₀と前記定着温度
Ｔ₁の温度差が大きいことを特徴とする。

【００３５】上記２つのセンサ27，30のうち、ヒータセ
ンサ27は定着温度を制御する上で必須のものである。本
実施形態では、これに前述のローラセンサ30を追加し、
このデータ（検知温度）を制御手段としてのコントロー
ラ28に伝達させる。この時、ヒータセンサ27の検知する
ヒータ21の温度をＴｈとし、ローラセンサ30の検知する
定着下ローラ25の温度をＴｒとする。コントローラ28は
前述した実施形態と同様に、紙Ｓの未定着部の長さがＬ
＋Ｍ（ｍｍ）になった状態で前記温度Ｔｈ，Ｔｒを測定
する。そして、そのデータを用い、両者の温度差Ｔｈ−
Ｔｒを変数とする関数でヒータ21への印加電圧Ｖ₀−Ｖ
₁を決定する。Ｖ₀とは前述した実施形態と同様にヒー
タ21の定着温度をＴ₀に維持できる電圧であり、更にＶ
₁はその電圧からの減少量を表すものである。

【００３６】この関数の演算内容の最も簡単な具体的例
では、温度差Ｔｈ−Ｔｒがある一定以上の時とそうでな
い時に判別し、一定以上のときは電圧Ｖ₁を大きく（ヒ
ータ21への印加電圧を小さく）し、一定以下のときは電
圧Ｖ₁を小さくするものとする。つまり、温度差Ｔｈ−
Ｔｒが小さいとき、紙Ｓの後端側を定着する電圧は紙Ｓ
の先端側に比較して当然減少するものの、その電圧の変
化量はＴｈ−Ｔｒが大きい時に比較し軽微なものにな
る。これは紙のカールが単にヒータ21の温度に依存する
だけでなく、定着下ローラ25とヒータ21の温度差にも影
響を受けるためであり、定着下ローラ25が暖まってきた
場合は定着温度をあまり大きく下げずに定着性を確保す
ることができる。実際、紙のカールは定着器14が冷えき
っている時、例えば朝一番の電源ＯＮ時等が最も大き
く、それ以降少しずつ減少するのである。ただし、定着
下ローラ25の温度は定着温度Ｔ₁以下にならないように
電圧Ｖ ₁の上限値は設定されている。

【００３７】〔第３実施形態〕第３実施形態に係る定着
器について図面を参照して説明する。図５は本実施形態
に係る定着器のシーケンスを示す図である。尚、複写機
全体の構成は前述した実施形態と略同様であるため、こ
こでは詳しい説明は省略する。また、前述した実施形態
と同等の機能を有する部材には同一符号を付している。

【００３８】前述した実施形態では、紙Ｓの後端側の定
着時の定着温度Ｔ₁が初期の定着温度Ｔ₀より20〜30℃
程度低く設定されていたが、定着器14の温調信号に対す
るヒータ21の温度の対応スピードの遅延や、ヒータ21の
熱容量によっては自らの持つ熱量の放出で紙Ｓに対する
定着温度の変化が遅れてしまう可能性があり、更に紙Ｓ
の搬送スピードが早い場合等は温度設定を切り換えても
実際の紙の温度がこれに追従しない場合が予想される。

【００３９】依って、紙Ｓの後端位置が一定のところに
きた状態で、定着器14（のヒータ21）に印加されていた
電圧を遮断し、紙Ｓの後端側において温度を急激に下降
させるように構成している。

【００４０】図５に示すように、ヒータ21に印加する電
圧を時間Δｔだけ早目に遮断したとする。この時間Δｔ
とは前記した実施形態でいう目標設定温度に達するため
の所要時間ではない。実際に時間Δｔだけ経過した後、
つまり紙Ｓの後端位置から定着器14のニップまでの長さ
がＬ（ｍｍ）になった状態でも温度はｎ℃しか減少せ
ず、電圧を遮断してからの温度の下降スピードは図のよ
うに時間がたつに従ってリニアに変化（下降）する。従
って、時間Δｔは、紙Ｓの後端側が定着器14を通過する
直前にて、定着温度が最低保証すべき定着温度Ｔ₁で維
持できるように設定されている。

【００４１】前記温度が必要以上に下降すると、トナー
の紙Ｓに対しての定着性に影響が発生し、トナーが下流
の搬送ローラ表面等に付着するような不具合が発生する
ので、最低限の定着性を確保するために、これを考慮し
て紙Ｓが定着器14から抜け切る時間ｔ１での定着温度を
Ｔ₁程度に維持できるように、電圧の遮断タイミングを
設定する必要がある。これは電圧を遮断してからの温度
の下降速度を予め実験で求めて決定する。

【００４２】更に連続したコピー中は次の紙Ｓの先端が
定着器14に進入してくるので、一定時間経過後に定着温
度が設定値Ｔ₀に復帰していなければならない。このこ
とも考慮して、電圧の復帰タイミングを早目に設定する
必要がある。従って、次の紙Ｓの定着温度の回復のた
め、前の紙Ｓが完全に定着器14を抜け切らない状態で電
圧を復帰させて定着温度をＴ₀に再設定しても良いので
ある。

【００４３】〔第４実施形態〕第４実施形態に係る定着
器について図面を参照して説明する。図６は本実施形態
に係る定着器を備えたデジタル複写機の概略構成を示す
模式断面図である。尚、複写機全体の構成は前述した実
施形態と略同様であり、同等の機能を有する部材には同
一符号を付している。

【００４４】前述した実施形態は、画像の内容によら
ず、シート材に対する定着温度の可変制御が一定のシー
ケンスをとるものであったが、本実施形態では、前記定
着温度Ｔ₁で定着する紙Ｓの定着領域における画像濃度
データに応じて、該定着温度Ｔ ₁の値を決定する構成と
している。更に具体的には、前記定着温度Ｔ₁で定着す
る紙Ｓの定着領域の画像の濃度を判別し、該濃度の高い
画像を定着する定着温度Ｔ₁の方が濃度の低い画像を定
着する定着温度Ｔ₁より低く設定され、更に前記定着温
度Ｔ₁で定着するシート材の定着領域に画像が存在しな
い場合、該定着温度Ｔ₁は濃度の高い画像を定着する定
着温度に等しく或いはそれより低く設定される構成とな
っている。即ち、前述した実施形態とは異なり、画像の
内容（濃度）に応じて最適な定着温度に設定するもので
ある。

【００４５】図６に示す複写機は、原稿の画像を読み取
った画像データをＣＣＤ31等によってデジタルデータと
して読み込み、このデータをレーザーユニット33によっ
て感光体ドラム10上に形成する方式のデジタル複写機で
ある。

【００４６】このデジタル複写機について簡単に説明す
る。原稿走査装置である照明ランプ７を備えたミラー台
８が、原稿ガラス６上にセットされた原稿の画像面に沿
って走査し、その画像のアナログ画像を結像レンズ９を
介してＣＣＤ31へ送り、図示せぬＡＤ変換装置を介して
デジタルデータに変換する。この信号（デジタルデー
タ）は、例えば、主走査及び副走査方向において４００
ＤＰＩといった分解能を有し、更に１ドット当たり２５
６階調の画像濃度判定を行えるものである。そして、上
述の如き一連の動作によって、例えばＡ４サイズの画像
のデータが完全に画像メモリー32に蓄えられる。本実施
形態では、画像形成前に前記メモリー32に画像データが
完全に蓄えられることによって、少なくとも図６に示す
紙ＳのＬ部（カールを軽減させたい領域）に形成される
べき画像データの状態（濃度）が、この紙Ｓが給紙され
る以前に事前に制御手段としてのコントローラ（不図
示）が確認できるのである。その後、画像メモリー32内
のデータは前記コントローラを介してレーザーユニット
33の発光信号に変換され、ポリゴンミラー34の回転によ
ってミラー35を介して感光体ドラム10上の主走査方向に
形成される。その後は通常のアナログ複写機と同様の画
像形成過程を経る。

【００４７】更に、前記制御手段としてのコントローラ
は、前記画像データを画像が存在する領域と画像が存在
しない領域とに画像領域を分類する。前述したように、
複写機が最も使用されるオフィスで複写される原稿の多
くは、文字を主体にするものが多く、文字が原稿端部の
ぎりぎりまでかかれている可能性は非常に少ない。また
余白部も予め設けられている。そこで、本実施形態で
は、これに着目し、原稿後端の画像データがない余白部
分を予め検知し、この領域でのトナーの定着が必要ない
ことから、この領域での定着温度を下げるシーケンスを
とる。これによって、画像の有無に関わらず、一律に定
着温度Ｔ₁を設定するというシーケンスより、より効率
的に温度が下げられ、カール軽減を効果的に実現でき
る。更にこの領域では、定着に対しての印加電圧を遮断
することもでき、より強力に温度低下を実施できる。

【００４８】仮に紙Ｓのカールを軽減したい領域が、即
ち図６に示す長さＬが50ｍｍであったとして、この領域
よりも画像の存在しない領域の方が大きい場合は、画像
のない領域に対して忠実に電圧を遮断する。このよう
に、画像がない領域のでヒータ21の温度を、定着性を考
慮した一定温度に維持する必要はない。また画像のない
領域が長さＬよりも小さい場合には、例えば50ｍｍに到
達した時点で定着温度を第１実施形態で説明したように
Ｔ₁に移行させ、紙搬送が進み、その後画像がない領域
に到達した場合、印加電圧を遮断するように構成しても
良い。

【００４９】上述したように、本実施形態では、画像デ
ータを一旦メモリー32に蓄え、画像の内容（濃度）を予
めコントローラが判断し、該内容に応じて紙Ｓの後端側
に対する定着温度が最適な定着温度に設定される。また
更に、上述の如きシーケンスをとることにより、画像デ
ータに応じて印加電圧が切り換えられるので、省エネル
ギーにもつながる。

【００５０】また本実施形態では、原稿上の画像データ
の有無を判別し、これによって定着温度を切り換えるだ
けでなく、更に進み、画像の濃度に応じてよりきめの細
かい制御も可能になるのである。

【００５１】前記ＣＣＤ31は１ドット毎の濃度を多段階
（例えば２５６段階）に分解できる能力を有している。
また一般的に画像の濃度が高い、つまりトナー量が多い
と紙Ｓの表に残っているトナーが熱によって融着し、隣
り合うトナー同士の結合力が増して、これによって紙Ｓ
に対して結合力も増加するので定着性が良いのである。
逆に写真原稿のように濃度が低いと、トナー同士の結合
力が希薄になって、トナーの紙Ｓの繊維に対する親和力
だけを頼ることになり、比較的僅かな外力でトナーが剥
がれてしまうおそれがある。

【００５２】文字原稿は、濃度の濃い文字領域と文字が
ない白紙領域の濃度差が急激に存在するため、前記コン
トローラは現在メモリー32に入力されている原稿の画像
データのドット毎の定着温度の変化をチェックすること
によって、画像が文字主体であるか、更に文字の濃度が
高いのもか否かを判別できる。或いはそうでないもの、
つまり写真のような画像の場合は、濃度変化が文字原稿
に比較してリニアであるか、或いは高濃度部から低濃度
部まで存在する画像かをコントローラは判断できる。

【００５３】また、定着温度Ｔ₁とは、画像濃度の最も
低いものに対しても最低限の定着性を保証するため設定
されたものであるため、コントローラが予め領域Ｌでの
画像内容を判別し、高濃度が全体を占有していると判断
すると、更に定着温度をＴ₁より降下させる。これによ
り、カール軽減をより積極的に行うことができる。

【００５４】このように画像の有無、更に画像自身の
質、特に画像濃度に対応してより積極的に定着温度を操
作することにより、紙のカールを軽減し、該カールを原
因とするジャム等の搬送不良の発生を防止している。

【００５５】尚、本実施形態においても前述した第１実
施形態と同様に、定着の温調信号に対する実際の温度の
ディレイを考慮し、予め早い段階で温度切換信号を発生
しなければならないことは言うまでもない。

【００５６】〔他の実施形態〕前述した実施形態では、
定着温度を２段階に可変制御する構成を例示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、定着器通過後の
シート材端部のカールが軽減されるのであれば、これ以
上の段階で定着温度を可変制御する構成としても良い。

【００５７】また前述した実施形態では、画像形成装置
の形態としてリーダ等と組み合わせた複写機を例示した
が、これに限定されるものではなく、例えばコンピュー
タ等の情報処理機器の画像出力端末としてのプリンタ
や、送受信機能を有するファクシミリ装置の形態をとる
もの等であっても良く、これらの装置に本発明を適用す
ることによっても前述した効果と同様の効果が得られ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シート材に画像を定着する過程において、発熱部材と加
圧部材との温度差を、シート材の搬送方向先端側よりも
後端側の方を低くできるため、シート材の両面に画像を
形成する際に、一方の面に画像が形成されたシート材の
後端部のカール、即ち他方の面に画像を形成する際のシ
ート材の先端部のカールを軽減させることができ、該カ
ールによるシート材のジャム等の搬送不良の発生を防止
することができる。依って、シート材の搬送性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る定着器の拡大断面図であ
る。

【図２】前記定着器のシーケンスを示す図である。

【図３】前記定着器を備えた複写機の概略構成を示す模
式断面図である。

【図４】第２実施形態に係る定着器の拡大断面図であ
る。

【図５】第３実施形態に係る定着器のシーケンスを示す
図である。

【図６】第４実施形態に係る定着器を備えたデジタル複
写機の概略構成を示す模式断面図である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

Ｓ…紙１…カセット２…中板３…給紙ローラ４…搬送ローラ５…レジストローラ６…原稿ガラス７…照明ランプ８…ミラー９…レンズ 10…感光体ドラム 11…現像器 12…転写ローラ 13…搬送部 14…定着器 15…排紙ローラ 16…排紙トレイ 17…フラッパ 18…中間トレイ 19…分離フラッパ 20…再給紙ローラ 21…ヒータ 22…フィルム 23…テンションローラ 24…駆動ローラ 25…定着下ローラ 26…放熱ローラ 27…ヒータセンサ 28…コントローラ 29…紙検知センサ 30…ローラセンサ 31…ＣＣＤ 32…メモリー 33…レーザーユニット 34…ポリゴンミラー 35…ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート材に熱を付与する発熱部材と、前記発熱部材にシート材を圧接する加圧部材と、前記発熱部材の温度を検知する第一検知手段と、前記検知手段の検知信号に基づいて定着温度を制御する
制御手段と、を有し、シート材に画像を定着する過程において、定着温度の制
御が少なくとも２段階に可変であり、シート材の搬送方
向先端側に対する定着温度Ｔ₀よりも後端側に対する定
着温度Ｔ₁の方が低く設定されていることを特徴とする
定着装置。
【請求項２】前記定着温度の制御によりシート材の一
方の面に画像を定着した後、該シート材の他方の面に画
像を定着する過程において、該シート材に対する定着温
度Ｔ₂は前記シート材の先端側に対する定着温度Ｔ₀に
等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載
の定着装置。
【請求項３】前記加圧部材の温度を検知する第二検知
手段を有し、前記第一検知手段と前記第二検知手段の検
知温度の差の大きさに応じて前記定着温度Ｔ₁を決定す
ることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】前記第一検知手段と前記第二検知手段の
検知温度の温度差が大きいほど、前記定着温度Ｔ₀と前
記定着温度Ｔ₁の温度差が大きいことを特徴とする請求
項３に記載の定着装置。
【請求項５】シート材に画像を定着する過程におい
て、該シート材の搬送方向後端側の定着時に、前記発熱
部材に対する電圧の印加を遮断することを特徴とする請
求項１に記載の定着装置。
【請求項６】前記定着温度Ｔ₁で定着するシート材の
定着領域における画像濃度データに応じて、該定着温度
Ｔ₁の値を決定することを特徴とする請求項１に記載の
定着装置。
【請求項７】前記定着温度Ｔ₁で定着するシート材の
定着領域の画像の濃度を判別し、該濃度の高い画像を定
着する定着温度Ｔ₁の方が濃度の低い画像を定着する定
着温度Ｔ₁より低く設定されていることを特徴とする請
求項６に記載の定着装置。
【請求項８】前記定着温度Ｔ₁で定着するシート材の
定着領域に画像が存在しない場合、該定着温度Ｔ₁は濃
度の高い画像を定着する定着温度に等しく或いはそれよ
り低く設定されていることを特徴とする請求項６に記載
の定着装置。
【請求項９】シート材の両面に画像を記録形成する機
能を有する画像形成装置において、請求項１〜請求項８
に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形
成装置。