JP2015060039A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の平滑性が替わるであろうと予測される場合における、定着手段の定着設定温度の変更時間の短縮化に貢献することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】給紙カセット１１等に収納した記録シートＳの収納状態をエンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１又は引出センサ１７Ａ，１７Ｂで検出した場合、ＣＰＵ３０１（制御部７５）は、検出器７０で検出した先の記録シートＳに対する検出値をメモリ部３０２に記録した後に以降の記録シートＳの平滑性を順次検出してその検出値をメモリ部３０２に蓄積して記憶しつつ、検出した平滑性に応じて以降の記録シートＳに対する定着装置６０の定着設定温度を決定するとともに、センサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１，１７Ａ，１７Ｂが給紙カセット１１等の収納状態の変化を検出したときにはメモリ部３０２に記憶した検出値をリセットする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ又はこれらを機能的に組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ又はこれらを機能的に組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、記録紙等の記録材に転写したトナー像を所定の条件で加熱及び加圧することにより記録材に定着させて画像を形成するものである。

このような画像形成装置においては、トナー像を定着する際の定着設定温度や加圧量等の定着条件を考慮する必要がある。特に、高画質な画像形成を行う際には、トナー像を定着するための条件を記録材の種類に応じて個別に設定する必要がある。

これは、記録材に記録される画像品質が、記録材の材質、厚さ、湿度、平滑性及び塗工状態等により大きく影響されるためである。例えば、平滑性を表す指標として、平滑度がある。平滑度は、記録材の表面に試験板を密着させ、記録材の表面と試験板との間を一定量の空気が流れる時間［秒］で表したものである。なお、塗工とは、インクや塗料などをコーティング又は印刷されていることを意味する。

ここで、記録材の平滑度と定着品質とには極めて高い相関がある。これは、記録材の表面における凹凸部の程度、特に、凹部におけるトナー像の定着率が変化するためである。したがって、平滑度を考慮しない定着条件で定着を行った場合には、高画質な画像を得ることができ難いばかりか、場合によっては定着不良などの異常画像を引き起こす要因ともなる。

一方、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、記録材である記録紙の種類は、数百種類以上も存在し、さらに、各々の記録紙の種類において坪量や厚さ等の違いにより多岐にわたる銘柄が存在している。このため、高画質な画像を形成するためには、記録紙等の記録材の種類や銘柄等に応じて、詳細な定着条件等を設定する必要がある。

例えば、記録材の種別としては、普通紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙等の塗工紙、ＯＨＰシート等の他に、紙の表面にエンボス加工を施した特殊紙等も存在している。こうした特殊紙は、近年、増加しつつある。なお、記録材としては、記録紙等以外の記録材も存在している。

ところで、現状の画像形成装置において、定着条件の設定は、記録材の坪量に応じて設定することが極めて一般的である。例えば、坪量６０〜９０ｇ／ｍ^２の記録紙を普通紙、９１〜３０５ｇ／ｍ^２の記録紙を中厚紙、３０６〜２００ｇ／ｍ^２の記録紙を厚紙といった具合に、坪量に応じて分類がなされており、各分類ごとに定着温度や記録材の搬送速度等を変更している。

記録材の坪量情報は、一般に所定枚数単位の記録材を梱包したパッケージ等に記載しているものが多く、ユーザ自身が把握することができる。

このような坪量情報は、例えば、複写機の場合には操作部（オペレーションパネル）を用いて設定することにより、装置本体の制御部に認識させることができる。また、プリンタの場合には、パーソナルコンピュータのディスプレイに表示されたプリンタドライバを用いて設定して印刷情報に含ませることにより、装置本体の制御部に認識させることができる。

一方で、ユーザは、自らが坪量情報を操作部やパーソナルコンピュータを用いて設定する必要があり、印刷等を行う場合に設定作業が煩わしいことに加え、誤って設定した場合に所望の高画質な画像を得ることができないことがある。

そこで、従来、画像形成装置において、例えば、記録材の厚みを検知するセンサを搭載し、自動で記録材の選別を行い画像形成することのできる画像形成装置に関する技術が検討されている。

一方、記録材の平滑度は、通常、記録材のパッケージには印字されておらず、平滑度情報をユーザ自身が知ることは極めて困難である。このため、記録材の平滑度は、センサなどを用いて入手せざるを得なかった。

前述したように、平滑度と定着品質とは高い相関があるが、平滑度は、記録材の表面と試験片との間に一定量の空気が流れる時間であるから、短時間での検出が困難である。そこで、従来、平滑度の代用特性として、平滑度と高い相関のある表面粗さや光の反射光量を計測するセンサが検討されてきた。

従来、こうした平滑度の検出方法として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源から出射した照明光を記録材の表面に照射し、記録材の表面で反射した反射光の光量により記録材の平滑度を検出する光検出方式が知られている。この光検出方式によれば、記録材に対して非接触で平滑度を検出することができるので、記録材へのダメージがないという利点を有する。

また、この種の光検出方式を用いた平滑度の検出方法として、例えば、記録材の表面で反射した反射光量と記録材を透過した透過光量とに基づいて記録材の材質（平滑度）を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、１つの発光源と２つの受光部とを有し、１つの発光源から記録材の表面に照射した照明光の正反射光と散乱反射光とを２つの受光部で受光し、その各光量に基づき記録材の材質（平滑度）を検出する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

こうした検出方法で検出された平滑度は、例えば、定着温度等の定着条件や画像形成条件等の設定に利用される。また、画像形成開始から転写紙上への転写まで、及び実際の定着温度が目標定着温度に達するまでには、所定の時間を要する。

したがって、検出した記録材の平滑度を定着条件や画像形成条件の設定に用いる画像形成装置にあっては、前述したような所定の時間を考慮して前以て平滑度の検出を行う必要があり、平滑度検出用のセンサの配置や検知タイミングが特に重要である。

ところが、異なる平滑性を有する記録材を収納した他の給紙トレイ等に切り替えた場合や記録材を交換した場合、以前の記録材に対する検出値をそのまま利用しているため、新たな記録材に適した定着温度に変更するまでに時間を要するという問題が生じていた。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、記録材の平滑性が替わるであろうと予測される場合における、定着手段の定着設定温度の変更時間の短縮化に貢献することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記目的を達成するため、記録材を収納して給紙する収納手段と、前記収納手段に収納した記録材の収納状態を検出する収納検出手段と、記録材の表面の所定範囲における平滑度を検出する平滑度検出手段と、前記平滑度検出手段で検出した平滑度の検出値を記憶する記憶手段と、記録材の表面に転写したトナー像を加熱及び加圧して定着する定着手段と、前記記憶手段に記録した検出値に基づいて前記定着手段の定着設定温度を決定する温度制御手段と、を有し、前記温度制御手段は、前記平滑度検出手段で検出した先の記録材に対する検出値を前記記憶手段に記録した後に以降の記録材の平滑性を順次検出してその検出値を前記記憶手段に蓄積して記憶しつつ、検出した平滑性に応じて以降の記録材に対する前記定着手段の定着設定温度を決定するとともに、前記収納検出手段が前記収納手段の収納状態の変化を検出したときには前記記憶手段に記憶した検出値をリセットする構成を有する。

本発明によれば、記録材の平滑性が替わるであろうと予測される場合における、定着手段の定着設定温度の変更時間の短縮化に貢献することができる画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学センサの概略正面図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る代表平滑度と補正温度との関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る正規分布と標準偏差との面積網羅率関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る通紙枚数と標準偏差の通紙枚数に対する変化の一例を示すグラフ図である。 従来の通紙枚数毎の補正温度の変化と本発明の通紙枚数毎の補正温度の変化とを比較するグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置における定着温度補正ルーチンを示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、電子写真方式を採用しており、図示上段から、原稿シート搬送装置１００と、画像読取装置２００と、画像形成装置本体３００と、画像形成装置本体３００の側面に配置した両面搬送装置４００と、を有する。

原稿シート搬送装置１００は、枚葉の原稿シートを載置して最上位の原稿シートから順に自動的に取り出して搬送する自動原稿シート搬送装置を用いており、オプションにより設置可能となっている。

また、原稿シート搬送装置１００は、画像形成装置１の背面側を軸線として画像読取装置２００に対して開閉可能となっている。なお、原稿シート搬送装置１００は、公知の構成のものを採用することができる。したがって、ここでは、その詳細な説明は省略する。

画像読取装置２００は、スキャナ装置であり、原稿シート搬送装置１００によって搬送過程にある原稿シートの画像を読み取る機能と、固定原稿（図示せず）の画像を読み取る機能とを具備している。画像読取装置２００で読み取った原稿シートの画像データは画像形成装置本体３００に出力される。なお、画像読取装置２００は、公知の構成のものを採用することができる。したがって、ここでは、その詳細な説明は省略する。

画像形成装置本体３００は、給紙装置１０、露光装置２０、作像装置３０、中間転写装置４０、二次転写装置５０、定着装置６０を画像形成プロセス順に有している。

給紙装置１０は、画像形成装置本体３００の内部下方に配置している。給紙装置１０は、引き出し式の給紙カセット１１を複数段に配置している。給紙カセット１１は、この例では上下二段の給紙カセット１１Ａ，１１Ｂを配置している。給紙カセット１１は、記録材として記録紙等の記録シートＳを収納可能としている。そして、各給紙カセット１１Ａ，１１Ｂの下流端側の上部には、各給紙カセット１１Ａ．１１Ｂに収納した記録シートＳを最上位のものから一枚ずつ繰り出して搬送経路部１２に給紙する給紙コロ１３Ａ．１３Ｂを設けている。

露光装置２０は、最上段の給紙カセット１１Ａの上部に配置している。露光装置２０は、画像読取装置２００で受像した原稿シート又は固定原稿の画像データ、或いは、図示しないパーソナルコンピュータや電話回線を通じて受信した画像データに基づいてレーザ光を作像装置３０に照射する。

作像装置３０は、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）、ブラック（ｋ）の各色用の作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋを有する。作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋは四連タンデム式に並べて設けている。各作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋは、図１において時計回り方向に回転するドラム状の像担持体３１の周囲に、帯電，現像，転写（一次転写），クリーニング，除電の各作像プロセスをこの順に実行するようになっている。各作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋは、各色に対応した現像剤であるトナーをトナーボトル３２ｃ，３２ｍ，３２ｙ，３２ｋから補給する。

中間転写装置４０は、複数のローラに掛けまわしたエンドレスの中間転写ベルト４１を略水平に張り渡し、図示反時計回りに回動移動するようになっている。中間転写装置４０は、作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋの各像担持体３１と中間転写ベルト４１を挟んで対峙する一次転写装置４２ｃ，４２ｍ，４２ｙ，４２ｋを有する。一次転写装置４２ｃ，４２ｍ，４２ｙ，４２ｋは、像担持体３１に形成されたトナー像を中間転写ベルト４１に転写するようになっている。

二次転写装置５０は、搬送経路部１２の経路上に配置しており、中間転写ベルト４１に形成した一次転写画像であるトナー像を記録シートＳに二次転写する。

定着装置６０は、記録シートＳに転写されたトナー像を記録シートＳに定着するためにシート表面側に配置した加熱部６１と、シート裏面側に配置して加熱部６１を加圧する加圧部６２と、を有する。本実施の形態における定着装置６０は、定着手段を構成する。

定着装置６０は、トナー像を二次転写した記録シートＳを加熱・加圧することによりトナー像を記録シートＳに定着させる。画像形成装置本体３００は、トナー定着後の記録シートＳを、排紙部１４から排紙トレイ部１５に排紙する。

両面搬送装置４００は、記録シートＳの両面に画像を形成する場合に用いられ、スイッチバック部４１０と、反転部４２０と、を有する。また、両面搬送装置４００は、給紙カセット１１とは別に、記録シートＳを収納して画像形成装置本体３００に記録シートＳを供給可能とする手差し給紙装置４３０を有する。

片面に画像定着済みの記録シートＳは、スイッチバック部４１０で搬送方向上流端と下流端とを入れ替えた状態で反転部４２０に記録シートＳを搬送する。反転部４２０は、その記録シートＳを手差し給紙装置４３０から画像形成装置本体３００に記録シートＳを供給する経路を利用して搬送経路部１２の上流端付近に再供給する。

ところで、搬送経路部１２の経路中において、最上位の給紙コロ１３と二次転写装置５０との間には、上流側から記録シートＳの媒体情報を検出する検出器７０を配置している。また、搬送経路部１２の経路中において、検出器７０よりも下流側には、記録シートＳの搬送タイミングを調整するレジスト装置８０を配置している。さらに、搬送経路部１２の経路中において、検出器７０よりも上流側には、記録シートＳを搬送する搬送ローラ９０を配置している。

検出器７０は、レジスト装置８０よりも上流側に設けており、給紙カセット１１又は手差し給紙装置４３０から搬送経路部１２に給紙した記録シートＳの平滑度を算出する。検出器７０は、算出した記録シートＳの平滑度から、後述する定着設定温度（目標定着温度）を含む定着条件の設定に際して使用される記録シートＳの平滑度を検出するようになっている。本実施の形態における検出器７０は、平滑度検出手段を構成する。

検出器７０は、搬送ローラ９０よりも下流側に配置することで、各給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ及び手差し給紙装置４３０の個々に対応するように設置することなく、搬送経路部１２を通過する全ての記録シートＳの平滑度を算出することができる。また、検出器７０は、レジスト装置８０よりも上流側に配置することで、記録シートＳのレジスト処理をするとき、すなわち、瞬間的に記録シートＳの搬送を停止しているときに平滑度を検出することができる。したがって、給紙過程、すなわち、動いている状態で平滑度を検出するときも、検出した平滑度の厳密性を高くすることができる。なお、検出器７０の詳細構造については、後述する。

次に、画像形成装置１における画像形成処理動作の一例を、複写機能の場合について説明する。

まず、画像形成装置１は、画像読取装置２００で読み取った原稿画像の各色トナー像に対応した潜像を、帯電装置によって一様に帯電した各作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋの像担持体３１の表面に、露光装置２０を用いて書き込む。

次いで、画像形成装置１は、各作像装置３０ｃ，３０ｍ，３０ｙ，３０ｋの像担持体３１上の各色トナー潜像に、現像装置から各色トナーを付与することで、トナー像を形成する。

次いで、画像形成装置１は、像担持体上に形成された各色トナー像を、一次転写装置４２ｃ，４２ｍ，４２ｙ，４２ｋを用いて、順次中間転写ベルト４１上に一次転写することで、中間転写ベルト４１上に所望のカラー画像を形成する。

一方で、画像形成装置１は、二段構成の給紙カセット１１Ａ，１１Ｂにおける給紙コロ１３Ａ，１３Ｂの一方を選択的に回転させて対応する給紙カセット１１から記録シートＳを繰り出すか、手差し給紙装置４３０から手差しの記録シートＳを繰り出す。

次いで、画像形成装置１は、給紙カセット１１又は手差し給紙装置４３０から繰り出した記録シートＳを搬送経路部１２に搬入する。

次いで、画像形成装置１は、搬送経路部１２を通してレジスト装置８０まで搬送された記録シートＳを、レジスト装置８０により、中間転写ベルト４１上に形成されたトナー像とタイミングを取って二次転写装置５０の二次転写位置に送り込む。

ここで、画像形成装置１は、検出器７０によって記録シートＳの平滑度を算出したうえで、二次転写装置５０によって中間転写ベルト４１上のカラー画像を記録シートＳに転写する。

次いで、画像形成装置１は、カラー画像が転写された記録シートＳを定着装置６０に搬送し、定着装置６０のニップ部において加熱及び加圧することで、記録シートＳにカラー画像を定着する。

ここで、記録シートＳの裏面にも画像を形成する場合、画像形成装置１は、片面にカラー画像が定着した記録シートＳを、搬送経路を切り替える切替爪（不図示）を利用して、両面搬送装置４００に搬送する。

そして、記録シートＳは、両面搬送装置４００において、スイッチバック部４１０で搬送方向上流端と下流端とを入れ替えた状態で反転部４２０に記録シートＳを搬送する。反転部４２０は、その記録シートＳを手差し給紙装置４３０から画像形成装置本体３００に記録シートＳを供給する経路を利用して搬送経路部１２の上流端付近に再供給する。

記録シートＳが再給紙された後に、画像形成装置１は、表面の場合と同様に、中間転写ベルト４１に形成した裏面用のカラー画像を記録シートＳに二次転写し、定着装置６０によって二次転写されたカラー画像を定着する。

記録シートＳへのカラー画像の定着がすべて終了すると、画像形成装置１は、排紙部１４からカラー画像を定着した記録シートＳを、排紙トレイ部１５上に排紙し、記録シートＳがスタックされることで画像形成動作が完了する。

図２は、検出器７０の構成について説明する図である。

検出器７０は、光源７１と、コリメートレンズ７２と、光検出器としての正反射光検出器７３と、アパーチャ７４と、制御部７５とを含んで構成されている。

光源７１は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）によって構成されている。そのため、光源７１は、安定した光源として一般的なＬＥＤや端面ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を使用する場合よりも、ＦＦＰ（Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）を抑えることができ、より精度のよい光学系を形成することができる。ここで、ＦＦＰとは、ビームの広がり角を意味する値である。なお、光源７１は、面発光レーザに限らず、ＬＥＤ等の各種光源によって構成されていてもよい。

コリメートレンズ７２は、光源７１と記録シートＳの照射面との間に設けられ、光源７１から照射されるレーザ光束をコリメート光束に変換する非球面の凸レンズである。ここで、コリメートとは、光源７１から発せられるレーザ光束を拡散及び収束しない平行光束にすることを意味する。したがって、コリメート光束とは、平行な状態に調整されたレーザ光束を意味する。

コリメートレンズ７２によって光源７１から照射されるレーザ光束の記録シートＳへの入射角及びコリメート光束の平行性を調整することにより、検出器７０は、記録シートＳの平滑度の検出感度を上昇させることができる。

正反射光検出器７３は、光源７１から照射されるレーザ光束の光軸方向において、記録シートＳの反射面よりも下流側に設けられており、記録シートＳに正反射された反射光束を検出するフォトダイオード等から構成されている。

正反射光検出器７３は、記録シートＳに正反射された反射光束の光の強度を電圧として検出し、その検出結果を出力信号として制御部７５に出力する。これにより、検出器７０は、記録シートＳの平滑度を制御部７５によって算出することができる。

アパーチャ（開口絞り）７４は、記録シートＳの照射面と正反射光検出器７３との間に設けられ、正反射光検出器７３に入射する反射光束の入射角を制限する。アパーチャ７４を設けることにより、検出器７０は、光源７１から照射されて記録シートＳの表面で反射した反射光束の光量を確保しつつ、反射光束に混じった散乱光を制限することができ、平滑度検出の精度が低下することを防ぐことができる。

制御部７５は、正反射光検出器７３に接続されており、正反射光検出器７３によって検出されたセンサ値（検出値）から記録シートＳの平滑度を算出する。なお、制御部７５の機能については、後述する。

このように構成された検出器７０は、光源７１により記録シートＳに照射されたレーザ光束の正反射方向における正反射光の光の強度を検出することにより記録シートＳの表面の平滑度を検出するようになっている。本実施の形態における検出器７０は、平滑度検出手段を構成する。

図３は、画像形成装置１の各構成を示す機能ブロック図である。

図３において、画像形成装置１は、画像形成装置本体３００に設けたＣＰＵ３０１にバスを介して各要素が接続され、ＣＰＵ３０１が各要素を制御し、画像形成装置１の機能を発揮できるようにしている。

ＣＰＵ３０１には、原稿シート搬送装置１００と、画像読取装置２００と、両面搬送装置４００とが接続され、これらの駆動系又は制御系を制御する。また、ＣＰＵ３０１には、給紙カセット１１と、搬送経路部１２と、排紙部１４と、手差し給紙装置４３０とが接続され、これらの各駆動系（例えば、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂのコロ１３Ａ，１３Ｂ）を制御する。さらに、ＣＰＵ３０１は、露光装置２０、作像装置３０、中間転写装置４０、二次転写装置５０、レジスト装置８０、搬送ローラ９０の他（図３では図示せず）、定着装置６０と検出器７０とが接続されている。さらに、ＣＰＵ３０１には、メモリ部３０２と、電流制御回路３０５と、Ａ／Ｄ変換部３０６と、電圧検出部３０７と、インターフェース３０８とが接続されている。

また、ＣＰＵ３０１には、上段の給紙カセット１１Ａに収納した記録シートＳが空である旨を検出するエンプティセンサ１６Ａ及び上段の給紙カセット１１Ａが画像形成装置本体３００から引き出されたかを検出する引出センサ１７Ａからの検出信号が入力される。

同様に、ＣＰＵ３０１には、下段の給紙カセット１１Ｂに収納した記録シートＳが空である旨を検出するエンプティセンサ１６Ｂ及び下段の給紙カセット１１Ｂが画像形成装置本体３００から引き出されたかを検出する引出センサ１７Ｂからの検出信号が入力される。

さらに、ＣＰＵ３０１には、手差し給紙装置４３０に記録シートＳが収納されているか否かを、手差し給紙装置４３０に収納した記録シートＳが空であるか否かで検出するエンプティセンサ４３１からの検出信号が入力される。

したがって、ＣＰＵ３０１は、エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１が空を検出したとき、及び引出センサ１７Ａ，１７Ｂが給紙カセット１１Ａ，１１Ｂを引き出したことを検出したときに、記録シートＳの収納状態が変化したと検出する。

なお、上段の給紙カセット１１Ａ、下段の給紙カセット１１Ｂ、手差し給紙装置４３０は、記録シートＳを収納する収納手段を構成する。また、エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１及び引出センサ１７Ａ，１７Ｂは、記録シートＳの収納状態を検出する収納検出手段として機能する。この際、手差し給紙装置４３０は、非使用時には両面搬送装置４００に対して倒伏状態で収納されているため、上述した引出センサ１７Ａ，１７Ｂと同様に、両面搬送装置４００の側面に対して起立状態（図１で示す使用状態）となったときを検出するセンサを設けてもよい。

定着装置６０は、加熱部６１の熱源６４に供給する熱量（以下、「供給熱量」という）、すなわち定着設定温度（目標定着温度）を決定する熱源制御回路６３と、加熱部６１の熱源６４の温度を検出するサーミスタ６６とを備えている。

ここで、上述したように高画質な画像を得るためには、定着品質と極めて高い相関のある平滑度を考慮して定着設定温度（目標定着温度）を決定する必要がある。したがって、本実施の形態に係る熱源制御回路６３は、上述の検出器７０のセンサ値、すなわち検出器７０で検出した記録シートＳの表面の平滑度に応じて制御部７５が熱源制御回路６３による定着設定温度（目標定着温度）を決定する。

また、定着装置６０は、サーミスタ６６で検出したアナログ値をＣＰＵ３０１で処理するためにデジタル値にＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３０１に通知するＡ／Ｄ変換部６５を備えている。また、定着装置６０は、加圧部６２を加熱部６１に押し付ける力及びニップ部の幅を制御する加圧制御回路６７を備えている。

また、定着装置６０には、検出器７０の制御部７５が接続されており、制御部７５から送信される信号を定着装置６０が受信することで、熱源制御回路６３及び加圧制御回路６７の制御が実行される。これにより、本実施の形態における制御部７５は、温度制御手段を構成する。

メモリ部３０２は、ＲＯＭ３０３と、ＲＡＭ３０４とから構成されている。ＲＯＭ３０３には、ＣＰＵ３０１が実行するプログラムコードと、定着制御パターンが格納されている。また、ＲＡＭ３０４には、検出電圧が一時的に格納される。

ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０３に格納されたプログラムコードを読み出し、ＲＡＭ３０４に展開し、ＲＡＭ３０４をデータバッファとしても使用しながらプログラムコードで定義されたプログラムを実行し、各要素を制御する。

電流制御回路３０５は、検出器７０の制御部７５から送信される信号を受信し、二次転写装置５０がトナー像を記録シートＳに転写する場合の転写電流値を制御する要素である。

Ａ／Ｄ変換部３０６は、安定した電力状態で制御を行うために電圧検出を行う電圧検出部３０７が検出したアナログ電圧を、ＣＰＵ３０１で処理するためにデジタル値に変換し、ＣＰＵ３０１に通知する要素である。

インターフェース３０８は、ハードディスク装置などの情報記憶素子（装置）３０９やパーソナルコンピュータなどの外部通信機器３１０と接続する接続手段として機能し、外部から画像形成装置１に画像データを取り込む。

本実施の形態に係る画像形成装置１では、より適切な定着設定温度（目標定着温度）を設定するために、複数の記録シートＳのそれぞれに対して検出した平滑度を用いて代表平滑度（Ｍ）を決定し、その代表平滑度（Ｍ）に応じて定着設定温度を補正するようにしている。

代表平滑度（Ｍ）は、図４に示すように、予め設定した代表平滑度（Ｍ）に対する補正温度表により補正温度を決定するために用いられ、実際には定着装置６０の現在定着設定温度に対して補正温度の増減値を目標設定温度として決定する。

なお、エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１及び引出センサ１７Ａ，１７Ｂの何れかの収納検出手段が記録シートＳの収納状態の変化を検出した場合には、メモリ部３０２に記憶した検出値をリセットして元の状態に復帰させる。すなわち、検出値をリセットした場合には、上述した補正温度分の増減値を実質的に"０"にする。

そのため、本実施の形態では、定着装置６０への定着設定温度は、検出器７０で検出した記録シートＳの検出値を、先の検出値と以降の検出値とで順次メモリ部３０２に蓄積して平均平滑度（ｍ）を算出する。そのうえで、平均平滑度（ｍ）と標準偏差（δ）とを用いて代表平滑度（Ｍ）を計算し、その結果をもとに増減値を決定する。

ここで、代表平滑度（Ｍ）を計算する際に用いる標準偏差（δ）の係数Ａは、図５に示すように、平均平滑度（ｍ）を基準とする正規分布の９９．７３％を網羅することができる±δ３である"３"を用いることが望ましい。

また、代表平滑度（Ｍ）の計算式で補正する切替タイミングの通紙枚数（給紙枚数）Ｂは、図６で示す標準偏差が安定する通紙枚数である８枚目でもよいが、安定性の観点からはより大きい方が望ましいため、１０枚目とするのが望ましい。

これにより、図７に示すように、代表平滑度（Ｍ）を基準とした補正を行わない場合に比べて、代表平滑度（Ｍ）を基準とした補正を行った場合の補正温度の増減値を安定させることができる。

したがって、補正温度を加味した適切な定着設定温度を与えることができ、早期に定着設定温度（目標定着温度）で定着を行うことができ、定着処理に係る温度制御を無駄なく行うことができる。

具体的には、検出した平滑性に応じて以降の記録シートＳに対する定着装置６０の定着設定温度を決定する。

以下、図８を参照して、本実施の形態に係る定着設定温度（目標定着温度）の決定について説明する。

ステップＳ１において、ＣＰＵ３０１は、予め設定した初期値、すなわち、記録シートＳとして通常使用されるであろうＡ４普通紙の紙厚と平滑度とで設定した定着設定温度を初期値として画像形成処理を実行するように熱源制御回路６３を制御する。

次に、ステップＳ２において、ＣＰＵ３０１は、記録シートＳを収納した給紙カセット１１又は手差し給紙装置４３０に収納した記録シートＳ、特に、ユーザ選択又はＣＰＵ３０１による自動選択された給紙カセット１１等の収納状態を検出する。

すなわち、給紙カセット１１等の各エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１又は引出センサ１７Ａ，１７Ｂの検出により、記録シートＳの交換等によって記録シートＳの平滑度が変更された可能性があるか否かを検出する。

ここで、ＣＰＵ３０１は、画像形成処理を実行するにあたり、記録シートＳが交換されていない旨を検出（ＮＯ）し、かつ画像形成処理を実行した履歴がある場合は、前回画像形成処理を実行した際の定着設定温度となるように熱源制御回路６３を制御する。

一方、ＣＰＵ３０１は、記録シートＳが交換されている旨を検出し（ＹＥＳ）、かつ画像形成処理を実行した履歴がある場合は、前回画像形成処理を実行した際の定着設定温度やメモリ部３０２に記憶した検出値をリセットして初期値で熱源制御回路６３を制御する。

なお、この収納状態変化は、特に、エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１の検出による収納状態変化は割り込み信号となるため、このステップＳ２のタイミングで実行されるとは限らない。また、エンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１が検出した場合には、同一種類の記録シートＳを補充する場合が多いので、この場合には初期値をリセットしなくてもよい。

そして、ステップＳ３において、ＣＰＵ３０１は、記録シートＳの給紙搬送を開始し、レジスト装置８０による記録シートＳ（先の記録シートＳ_１）のスキュー修正及び二次転写タイミング調整等のレジスト処理時に検出器７０による平滑度検出を実行する。

ステップＳ４において、ＣＰＵ３０１は、メモリ部３０２に記憶した検出値に基づいて、平均平滑度（ｍ）を算出する。なお、ここでは、ステップＳ２で初期値にリセットされなかった場合、今回は１枚目の画像形成処理の記録シートＳではあるが、メモリ部３０２には前回以前に蓄積した過去分の検出値が含まれている。

これにより、ステップＳ４において、ＣＰＵ３０１は、メモリ部３０２に蓄積した検出値の平均平滑度をｍ、メモリ部３０２に記憶した検出値（変数）をＸｉ、給紙した記録シートＳの枚数をＮ、標準偏差をδとしたときに、

で平均平滑度（ｍ）を求めてメモリ部３０２に記憶する。

また、ステップＳ３において、ＣＰＵ３０１は、分散式

で標準偏差（δ）を求めてメモリ部３０２に記憶する。

ステップＳ５で、ＣＰＵ３０１は、平均平滑度（ｍ）又は標準偏差（δ）を用いて定着設定温度を変更するよう熱源制御回路６３を制御する。

ここで、例えば、普通紙等の場合には、平滑度が高く、検出器７０で検出した検出値の変化が小さいために、平均平滑度（ｍ）の値が大きく変化はしない。したがって、このような場合、ＣＰＵ３０１は、平均平滑度（ｍ）又はその近似値（誤差等を考慮した切り捨て処理等）を用いて、定着設定温度を変更するよう熱源制御回路６３を制御する。

これに対し、例えば、表面凹凸の差が大きく平滑度が低い記録シートＳを用いた場合には、検出器７０で検出した検出値の変化が大きいために、平均平滑度（ｍ）の値が大きく変化する。このように、平滑度の振れ幅の大きい場合、定着設定温度が記録シートＳ毎に切り替わってしまい、温度制御が安定しない。したがって、このような場合、ＣＰＵ３０１は、標準偏差（δ）又はその近似値（誤差等を考慮した切り捨て処理等）を用いて、定着設定温度を変更するよう熱源制御回路６３を制御する。

次に、ステップＳ６において、ＣＰＵ３０１は、平均平滑度（ｍ）を算出した際に用いた通紙枚数（Ｎ）が所定枚数Ｂ、例えば、１０枚に達したか否かが判定される。

ＣＰＵ３０１は、通紙枚数（Ｎ）が、所定枚数Ｂ（１０枚）に達していない（ＮＯ）と判定した場合は、定着設定温度の補正を行わず（ステップＳ７）、ステップＳ５で更新した定着設定温度のままステップＳ１１へと移行する。

一方、ＣＰＵ３０１は、通紙枚数（Ｎ）が所定枚数Ｂ（１０枚）に達した（ＹＥＳ）と判定した場合には、メモリ部３０２に記憶した平均平滑度（ｍ）と標準偏差（δ）とを参照し（ステップＳ８）、代表平滑度をＭ、有理数をＡとしたときに、
Ｍ＝ｍ−Ａσ
で代表平滑度（Ｍ）を算出する（ステップＳ９）。

そして、ステップＳ１０において、ＣＰＵ３０１は、代表平滑度（Ｍ）に応じた補正値を制御部７５に出力する。これにより、制御部７５は、設定定着温度に補正値を増減した制御信号を熱源制御回路６３に出力して制御し、以下、ＣＰＵ３０１は、最後の画像形成処理が終了するまで、上記ルーチンを繰り返す（ステップＳ１１）。

このように、本実施形態の画像形成装置にあっては、記録シートＳを収納して給紙する給紙カセット１１等と、給紙カセット１１等に収納した記録シートＳの収納状態を検出するエンプティセンサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１又は引出センサ１７Ａ，１７Ｂと、記録シートＳの表面の所定範囲における平滑度を検出する検出器７０と、検出器７０で検出した平滑度の検出値を記憶するメモリ部３０２と、記録シートＳの表面に転写したトナー像を加熱及び加圧して定着する定着装置６０と、メモリ部３０２に記録した検出値に基づいて定着装置６０の定着設定温度を決定する制御部７５と、を有し、制御部７５は、検出器７０で検出した先の記録シートＳに対する検出値をメモリ部３０２に記録した後に以降の記録シートＳの平滑性を順次検出してその検出値をメモリ部３０２に蓄積して記憶しつつ、検出した平滑性に応じて以降の記録シートＳに対する定着装置６０の定着設定温度を決定するとともに、センサ１６Ａ，１６Ｂ，４３１，１７Ａ，１７Ｂが給紙カセット１１等の収納状態の変化を検出したときにはメモリ部３０２に記憶した検出値をリセットすることにより、記録シートＳの平滑性が替わるであろうと予測される場合における、定着装置６０の定着設定温度の変更時間の短縮化に貢献することができる。

ところで、上記実施の形態では、記録シートＳ_１〜記録シートＳ_ｎが、同一の印刷ジョブに対する画像形成処理動作であって、いずれも同一の給紙カセット（例えば、給紙カセット１１Ａ）から給紙される場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、複写機能を用いた一連の印刷ジョブに対する画像形成処理であって、異なるサイズ（Ａ４とＡ３等）の記録シートＳ、すなわち、異なる給紙カセット等（例えば、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ）から給紙される混載モードの場合でも適用可能である。

このような混載モードの場合には、ＣＰＵ３０１は、原稿シート搬送装置１００等で検出した原稿サイズの変化に応じて給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ等の切り替えを実行するため、その切り替えのタイミングにおいて検出値をリセットすればよい。

このように、本発明の画像形成装置にあっては、記録材の平滑性が替わるであろうと予測される場合における、定着手段の定着設定温度の変更時間の短縮化に貢献することができるという効果を有し、複写機、ファクシミリ、プリンタ又はこれらを機能的に組み合わせた複合機等の画像形成装置の全般に適用可能である。

１ 画像形成装置
１１Ａ 給紙カセット（収納手段）
１１Ｂ 給紙カセット（収納手段）
１６Ａ エンプティセンサ（収納検出手段）
１６Ｂ エンプティセンサ（収納検出手段）
１７Ａ 引出センサ（収納検出手段）
１７Ｂ 引出センサ（収納検出手段）
６０ 定着装置（定着手段）
６３ 熱源制御回路
７０ 検出器（平滑度検出手段）
７５ 制御部（温度制御手段）
３０１ ＣＰＵ（温度制御手段）
３０２ メモリ部（記憶手段）
４３０ 手差し給紙装置（収納手段）
４３１ エンプティセンサ（収納検出手段）
Ｓ 記録シート（記録材）

特開平１０−１６０６８７号公報 特開２００６−０６２８４２号公報

ところで、現状の画像形成装置において、定着条件の設定は、記録材の坪量に応じて設定することが極めて一般的である。例えば、坪量６０〜９０ｇ／ｍ２の記録紙を普通紙、９１〜１０５ｇ／ｍ２の記録紙を中厚紙、１０６〜３００ｇ／ｍ２の記録紙を厚紙といった具合に、坪量に応じて分類がなされており、各分類ごとに定着温度や記録材の搬送速度等を変更している。

Claims (5)

1. 記録材を収納して給紙する収納手段と、
   前記収納手段に収納した記録材の収納状態を検出する収納検出手段と、
   記録材の表面の所定範囲における平滑度を検出する平滑度検出手段と、
   前記平滑度検出手段で検出した平滑度の検出値を記憶する記憶手段と、
   記録材の表面に転写したトナー像を加熱及び加圧して定着する定着手段と、
   前記記憶手段に記録した検出値に基づいて前記定着手段の定着設定温度を決定する温度制御手段と、を有し、
   前記温度制御手段は、前記平滑度検出手段で検出した先の記録材に対する検出値を前記記憶手段に記録した後に以降の記録材の平滑性を順次検出してその検出値を前記記憶手段に蓄積して記憶しつつ、検出した平滑性に応じて以降の記録材に対する前記定着手段の定着設定温度を決定するとともに、前記収納検出手段が前記収納手段の収納状態の変化を検出したときには前記記憶手段に記憶した検出値をリセットすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度制御手段は、前記記憶手段に蓄積した検出値の平均平滑度をｍ、前記記憶手段に記憶した検出値をＸｉ、給紙した記録材の数をＮとしたときに、
   

   

   で求めた平均平滑度ｍを前記記憶手段に記憶するとともに、前記平均平滑度ｍ又はその近似値を用いて前記定着手段の定着設定温度を決定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. 前記温度制御手段は、前記記憶手段に蓄積した検出値の平均平滑度をｍ、前記記憶手段に記憶した検出値をＸｉ、給紙した記録材の数をＮ、標準偏差をσとしたときに、
   

   

   

   で求めた平均平滑度ｍ又は標準偏差σを前記記憶手段に記憶するとともに、前記平均平滑度ｍ又は標準偏差をσ若しくはこれらの近似値を用いて前記定着手段の定着設定温度を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記温度制御手段は、前記給紙手段に収納している記録材の代表平滑度をＭ、有理数をＡとしたときに、
   Ｍ＝ｍ−Ａσ
   で求めた代表平滑度Ｍを用いて前記定着手段の定着設定温度を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記温度制御手段は、前記給紙手段に収納している記録材の代表平滑度をＭ、有理数をＡ、給紙した記録材の数Ｎが予め設定した所定数Ｂ未満のときと所定枚数Ｂ枚以上のときとで、代表平滑度Ｍを
   Ｍ＝ｍ（Ｎ＜Ｂ）
   Ｍ＝ｍ−Ａσ（Ｎ≧Ｂ）
   で求めた代表平滑度Ｍを用いて前記定着手段の定着設定温度を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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