JP2015138087A - 定着温度制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙の平滑度の検出結果の信頼性が損なわれ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不測な設定変更を抑制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】記録シートの表面の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順次蓄積して記憶するメモリ部３０２と、記録シートの表面に転写したトナー像を定着する定着装置６０と、メモリ部３０２に蓄積した検出値から算出した予測値に基づいて定着設定温度を決定する制御部７５と、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納した記録シートの給紙許可信号を受信してから記録シートの排紙が完了するまでの稼働中に、検出器７０による検出値が予測値から所定値以上に外れる外因（ＪＡＭ、スキュー、重送）を検出した場合に検出値をリセットするＣＰＵ３０１と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、記録紙に形成された画像を定着するための定着温度を記録紙の平滑度に応じて設定するようにした定着温度制御装置及び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紙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紙の種類に応じて個別に設定する必要がある。

これは、記録紙に記録される画像品質が、記録紙の材質、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、記録紙の表面に試験板を密着させ、記録紙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、記録紙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、記録紙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低くなる方向に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、記録紙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、記録紙等の記録紙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、記録紙の種別としては、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、記録紙としては、記録紙等以外の記録紙も存在している。

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、記録紙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紙の搬送速度等を変更している。

記録紙の坪量情報は、一般に所定枚数単位の記録紙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。

したがって、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、記録紙の厚みを検出するセンサを搭載し、自動で記録紙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、記録紙の平滑度は、通常、記録紙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、記録紙の平滑度は、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、記録紙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紙の表面に照射し、記録紙の表面で反射した反射光の光量により記録紙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、記録紙に対して非接触で平滑度を検出することができるので、記録紙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、記録紙の表面で反射した反射光量と記録紙を透過した透過光量とに基づいて記録紙の材質（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紙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紙の材質（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、検出した記録紙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事前に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出タイミングが特に重要である。

ところが、記録紙の平滑度を正しく検出するには、平滑度検出器と記録紙との距離（ＧＡＰ）や角度を検出可能な位置に保つ必要がある。

したがって、平滑度検出器と記録紙との距離や角度が適切な位置に保たれない場合には反射光量が小さくなり、実際には高平滑度（例えば、表面がつるつるな状態）な記録紙であっても低平滑度（例えば、表面がざらざらな状態）の記録紙であると誤認識し、定着設定温度を上げてしまい、結果として異常画像が発生し、消費電力が高くなるという問題があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、記録紙の平滑度の検出結果の信頼性が損なわれ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不測な設定変更を抑制することができる定着温度制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着温度制御装置は、上記目的を達成するため、複数の記録紙を収納する収納手段と、記録紙の表面の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順次蓄積して記憶する記憶手段と、記録紙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、前記記憶手段に蓄積した検出値から算出した予測値に基づいて以降の記録紙に対する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、記収納手段に収納した記録紙の給紙許可信号を受信してから記録紙の排紙が完了するまでの稼働中に、前記平滑度検出手段による検出値が予測値から所定値以上に外れる外因を検出した場合に検出値をリセットする制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録紙の平滑度の検出結果の信頼性が損なわれ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不測な設定変更を抑制することができる定着温度制御装置及び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温度制御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。 本発明の実施の形態に係る定着温度制御装置における予測値リセット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、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（ＡＤＦ）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、記録紙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材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。一時転写装置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、レジスト装置８０よりも上流側に配置することで、各給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ及び手差給紙装置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１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋ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、中間転写ベルト４１の表面上に順次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、本実施の形態の定着温度制御装置を搭載した画像形成装置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。

なお、ＣＰＵ３０１には、各段の給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ及び手差給紙装置４３０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（図示せず）からのエンプティ信号が入力される。また、ＣＰＵ３０１には、各段の給紙カセット１１Ａ，１１Ｂが画像形成装置本体３００から引き出し状態にある旨を検出する引出センサ１６Ａ，１６Ｂからの検出信号が入力される。

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

さらに、ＣＰＵ３０１には、例えば、記録シートＳが給紙から排紙に至る搬送経路部１２の何れかの場所において紙詰まり（ＪＡＭ）した場合にこれを検出するＪＡＭセンサ１７、記録シートＳの斜め搬送（スキュー搬送）されていることを検出するスキューセンサ１８、記録シートＳが２枚以上に重なって搬送されていることを検出する重送センサ１９、からの検出信号が入力される。

なお、本実施の形態においては、これらＪＡＭセンサ１７、スキューセンサ１８、重送センサ１９は、検出器７０による記録シートＳの平滑度が実際の平滑度とは異なる検出結果となる要因（外因）を検出する予兆検出機能としても利用される。

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。

なお、熱源制御回路６３及び加圧制御回路６７は、その加熱値及び加圧値が大きく変化した場合、検出器７０による平滑度の検出結果が大きく変化する要因（外因）を検出する予兆検出機能として利用することも可能である。

例えば、熱源制御回路６３の加熱値又は加圧制御回路６７の加圧値が大きく変化する要因としては、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納している記録シートＳの種類が変わった場合が想定される。また、原稿サイズが異なる混載モードを実行する場合においても、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納したサイズの異なる記録シートＳへの画像形成処理を行うため、検出器７０による平滑度の検出結果が大きく変化する要因（外因）となり得る。

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、検出電圧が一次的に格納される。

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。

なお、電流制御回路３０５は、この二次転写電流の設定値が大きく変化した場合、検出器７０による平滑度の検出結果が大きく変化する要因（外因）を検出する予兆検出機能として利用することも可能である。

例えば、二次転写電流の設定値が大きく変化する要因としては、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納している記録シートＳの種類が変わった場合が想定される。また、原稿サイズが異なる混載モードを実行する場合においても、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納したサイズの異なる記録シートＳへの画像形成処理を行うため、検出器７０による平滑度の検出結果が大きく変化する要因（外因）となり得る。

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）とするため、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から代表平滑度（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。したがって、代表平滑度（Ｍ）は、以降に供給される記録紙の平滑度を予測した予測値となる。

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、引出センサ１６Ａ，１６Ｂが引き出されたことによる記録シート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（初期値）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をメモリ部３０２に順次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、各エンプティセンサ又は引出センサ１６Ａ，１６Ｂ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。ＣＰＵ３０１は、記録シートＳの収納状態が変化していない、すなわち、記録シートＳが交換されていない旨を検出した場合にはステップＳ３に移行する。一方、ＣＰＵ３０１は、記録シートＳの収納状態が変化した、記録シートＳが空になった又は交換された旨を検出した場合にはステップＳ４に移行する。

ステップＳ３において、ＣＰＵ３０１は、画像形成処理を実行した履歴がある場合に蓄積された現在の枚数、平均平滑度（ｍ）、標準偏差（δ）、のそれぞれの値を"０"にリセットする。

ステップＳ４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Ｓ１）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Ｓ５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Ｓ５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Ｓ６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Ｓ７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Ｓ８）、ステップＳ６で更新した定着設定温度のままステップＳ１２へと移行する。

一方、ＣＰＵ３０１は、通紙枚数（Ｎ）が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Ｓ９）、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Ｓ１０）。

そして、ステップＳ１１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、平滑度が高い（表面凹凸の差が小さく安定している）普通紙等のような記録シートＳの場合には平均平滑度（ｍ）又はその近似値を予測値として用いて、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。

また、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の場合には標準偏差（δ）又はその近似値を予測値として用いて、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。

そして、通紙枚数（Ｎ）が所定枚数（１０枚）に達した場合には、メモリ部３０２に記憶した平均平滑度（ｍ）と標準偏差（δ）とを参照して代表平滑度（Ｍ）を算出し、この代表平滑度（Ｍ）に応じた補正値で設定定着温度を増減している。

一方、本実施の形態では、２つの給紙カセット１１Ａ，１１Ｂと手差給紙装置４３０とを用いているが、これらに収納される記録シートＳは、サイズや種類等が異なる可能性が高い。

したがって、メモリ部３０２には、２つの給紙カセット１１Ａ，１１Ｂと手差給紙装置４３０とに対応して、蓄積した検出値と、平均平滑度（ｍ）と、標準偏差（δ）と、代表平滑度（Ｍ）と、がそれぞれ記憶されている。

上述したように、本実施の形態においては、次の記録紙に対する定着温度制御に、予測値として、平均平滑度（ｍ）と標準偏差（δ）とを用い、所定のタイミングにて代表平滑度（Ｍ）に応じた補正値を用いている。

ところが、記録シートＳと検出器７０との距離や角度等の検出条件が望ましい状態に無い場合、検出した検出値は真値よりも低くなる。そして、このような検出値を用いて平均平滑度（ｍ）等を予測値として用いて設定定着温度を制御した場合、定着温度を上げすぎて、異常画像や消費電力の増加を招くことが懸念される。

このため、正しく平滑度が検出できていないと思われる状況の場合においては、予測値に基づく定着温度制御を停止、すなわち、記録紙の平滑度を考慮しない基準値（初期値）による定着温度制御を実施することが望ましい。したがって、本実施の形態では、メモリ部３０２に蓄積した平滑度の検出値はリセットするようにしている。

ここで、正しく平滑度が検出できていない状況下の一つに、記録シートＳの搬送不具合（通称ＪＡＭ、スキュー搬送、重送）がある。

画像形成装置１においては、ＪＡＭは反射型又は透過型の記録紙通過センサ（ＪＡＭセンサ１７）により検出されることは極めて一般的である。また、記録シートＳのスキュー搬送や重送においても、スキューセンサ１８及び重送センサ１９等を用いて検出が可能となっている。

そこで、このようなＪＡＭ等の搬送不具合が検出された場合には、記録シートＳの搬送において何らかの問題がある可能性があることが示唆される。例えば、記録紙の調湿状態が機械の使用可能範囲を超えていて、想定外のカールが発生していたり、ユーザーの記録紙のセットミスなどがある可能性があるためである。

そこで、このような場合には、平滑度が正しく検出できていない可能性があるので、それまで保持していた平滑度の検出値をリセットし、記録紙の平滑度を考慮しない基準値（初期値）による定着温度制御を実施する。

この際、ＣＰＵ３０１には、例えば、上述したＪＡＭセンサ１７によるＪＡＭ検出など、割り込み信号を受信すると、上記図８に示したルーチンとは独立した制御を実行する。

図９は、このような割り込み信号が発生した場合のＣＰＵ３０１の制御ルーチンの一例として、本発明の実施の形態に係る定着装置における予測値リセットルーチンを示すフロー図である。

図９に示すように、ステップ２１において、ＣＰＵ３０１は、給紙許可信号を受信すると、画像データを用いた画像形成処理を開始し、ステップＳ２２へと移行する。なお、この給紙許可信号をＣＰＵ３０１が受信したときが、本実施の形態における稼働中の始期となる。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ３０１は、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂと手差給紙装置４３０の何れに収納した記録シートＳを用いるのかを、画像データに含まれるシートサイズ情報や原稿シート搬送装置１００で検出した原稿サイズ情報に基づいて判別する。そして、ＣＰＵ３０１は、そのシートサイズ情報や原稿サイズ上方に適合した記録シートＳを選択して搬送及び画像形成処理を開始する。

なお、ここまでのルーチンは、通常の画像形成処理と同じであり、割り込み信号そのものに起因するルーチンではない。そして、ステップＳ２３において、ＣＰＵ３０１は、何らかの検出信号を受信すると、その検出信号の種類が記録シートＳの搬送不具合（以下、ＪＡＭの場合として説明する）に関する割り込み信号であるか否かが判定される。ＣＰＵ３０１は、ＪＡＭの発生であると判定した場合にはステップＳ２４へと移行する。一方、ＣＰＵ３０１は、ＪＡＭの発生ではないと判定した場合には、上記ステップＳ１２で最終紙が排紙されるまで、上記のルーチンを繰り返すとともに、割り込み信号の判定を継続する。なお、この最終紙が排紙されたときが本実施の形態における稼働中の終期となる。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ３０１は、定着装置６０よりも下流側に、既に定着処理済み（排紙完了前）の記録シートＳが存在しているか否かを判定する。ＣＰＵ３０１は、既に定着処理済み（排紙完了前）の記録シートＳが存在していると判定した場合には、ステップＳ２５へと移行する。一方、ＣＰＵ３０１は、既に定着処理済み（排紙完了前）の記録シートＳが存在していないと判定した場合には、ステップＳ２６へとスキップする。なお、ＣＰＵ３０１は、定着途中の記録シートＳがあるか否かを含めて判定してもよいし、定着途中の記録シートＳは定着不良の可能性があるとして、含まない判定としてもよい。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ３０１は、既に定着処理済み（排紙完了前）の記録シートＳの排紙処理を実行し、ステップＳ２６へと移行する。すなわち、後述の検出値のリセットをＪＡＭを検出した瞬間ではなく、先送りされている記録シートＳが定着装置６０を通過した後にリセットするようにした。これは、検出値をリセットすると、それに応じて定着設定温度が急変するため、場合によっては温度が大きく変動して定着不良が発生する可能性があるのを抑制するためである。

ステップＳ２６において、ＣＰＵ３０１は、今回発生したＪＡＭが、記録シートＳの交換等がされていない又は今回分の一連の画像形成処理過程の限りにおいて、２回目であるか否かが判定される。すなわち、今回発生した記録シートＳのＪＡＭが同じトレイの同種の記録シートＳによるものなのかを判定する。ＣＰＵ３０１は、２回目でない、すなわち、１回目のＪＡＭ発生であると判定した場合にはステップＳ２３へとループし、２回目のＪＡＭ発生であると判定した場合にはステップＳ２７へと移行する。

なお、ここで、１回目のＪＡＭ発生の場合にはステップＳ２３へとループさせたのは、ＪＡＭ発生が意図せず突発的に起こる可能性があるためである。このような場合はこれまで検出してメモリ部３０２に蓄積した検出値をリセットして以降の設定定着温度を再び一から設定することの方が制御損失が大きいと考え、１回のＪＡＭ発生では検出値をリセットせずに様子を見るようにしたものである。

ステップＳ２７において、ＣＰＵ３０１は、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂと手差給紙装置４３０の何れのトレイに収納した記録シートＳを用いたのかの判定結果に基づいて、該当トレイに対応してメモリ部３０２に蓄積記憶した平滑度の検出値をリセットする。例えば、ＪＡＭ検出が発生した場合、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂに収納した記録シートＳの収納異常などの何らかの不具合の可能性が考えられる。これにより、ＣＰＵ３０１は、そのＪＡＭした記録シートＳが給紙カセット１１Ｂから搬送された記録シートＳである場合には、給紙カセット１１Ｂに対応してメモリ部３０２に蓄積記憶した平滑度の検出値をリセットする。

なお、混載モード等、ＪＡＭが発生した記録シートＳがどのトレイから搬送されたものかがわからない場合には、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂと手差給紙装置４３０の全てのトレイの平滑度の検出値をリセットすることで、異常画像発生のリスクを低減する。

上述したように、本実施の形態の画像形成装置１にあっては、記録シートＳの搬送不具合（通称ＪＡＭ、スキュー搬送、重送）が発生した場合など、検出器７０による平滑度の検出結果が大きく変化する外因を検出する予兆検出があった場合には、給紙カセット１１Ａ，１１Ｂ及び手差給紙装置４３０に対応してメモリ部３０２に蓄積記憶した平滑度の検出値をリセットすることにより、記録シートＳの平滑度の検出結果の信頼性が損なわれるであろうと予測される場合における、定着装置６０の定着設定温度の不測な設定変更を抑制することができる。

このように、本発明の画像形成装置１にあっては、記録紙の平滑度の検出結果の信頼性が損なわれ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不測な設定変更を抑制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）
１７ ＪＡＭセンサ
１８ スキューセンサ
１９ 重送センサ
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）
３０５ 電流制御回路
４３０ 手差給紙装置（収納手段）
Ｓ 記録シート（記録紙）

特開平１０−１６０６８７号公報 特開２００６−０６２８４２号公報

すなわち、各エンプティセンサ又は引出センサ１６Ａ，１６Ｂ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。ＣＰＵ３０１は、記録シートＳの収納状態が変化していない、すなわち、記録シートＳが交換されていない旨を検出した場合にはステップＳ４に移行する。一方、ＣＰＵ３０１は、記録シートＳの収納状態が変化した、記録シートＳが空になった又は交換された旨を検出した場合にはステップＳ３に移行する。

Claims (7)

1. 複数の記録紙を収納する収納手段と、
   記録紙の表面の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順次蓄積して記憶する記憶手段と、
   記録紙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、
   前記記憶手段に蓄積した検出値から算出した予測値に基づいて以降の記録紙に対する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、
   前記収納手段に収納した記録紙の給紙許可信号を受信してから記録紙の排紙が完了するまでの稼働中に、前記平滑度検出手段による検出値が予測値から所定値以上に外れる外因を検出した場合に検出値をリセットする制御手段と、
   を有することを特徴とする定着温度制御装置。
2. 前記制御手段は、記録紙の搬送不具合を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着温度制御装置。
3. 前記収納手段を複数備えるとともに各収納手段ごとに予測値が設定され、
   前記複数の収納手段の何れに収納した記録紙に搬送不具合が発生したのかを検出するトレイ検出手段を有し、
   前記制御手段は、搬送不具合が発生した前記収納手段に対応する予測値のみをリセットする
   ことを特徴とする請求項２に記載の定着温度制御装置。
4. 前記収納手段を複数備えるとともに各収納手段ごとに予測値が設定され、
   前記制御手段は、搬送不具合が発生したときには全ての前記収納手段に対応する検出値をリセットする
   ことを特徴とする請求項２に記載の定着温度制御装置。
5. 前記制御手段は、前記定着手段よりも下流側に記録紙が存在する場合には、その記録紙が前記定着手段を抜けた後に検出値をリセットする
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の定着温度制御装置。
6. 前記制御手段は、搬送不具合を複数回検出した場合に検出値をリセットする
   ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の定着温度制御装置。
7. 請求項１乃至６に記載の定着温度制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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