(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記記録紙のトナー像を定着する定着装置と、
情報を記憶する記憶手段と、を備える画像形成装置において、
前記定着装置は、
弾性層を有する駆動部材と、
少なくとも弾性層を有し、該駆動部材に接触して該駆動部材との間に定着ニップを形成する従動部材と、
前記従動部材および、前記定着ニップを通過する記録紙を加熱する加熱手段と、
前記駆動部材または前記従動部材を前記定着ニップ側へ押圧したとき、前記駆動部材の中央付近の回転中心から前記定着ニップまでの距離が両端部よりも長くなるよう、前記駆動部材または前記従動部材を撓ませる撓み形成手段と、
前記定着ニップ入口の前記記録紙の全幅にわたる面外変形形状を検知する面外変形形状検知手段と、
該面外変形形状検知手段の検知結果に基づいて、前記駆動部材または前記従動部材の撓み量を制御する制御手段とを備え、
前記記憶手段は、前記記録紙にシワが発生する限界面外変形形状を記憶しており、
前記制御手段は、前記面外変形形状検知手段の検知結果が、前記限界面外変形形状に達しているか否かを判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記撓み形成手段は、前記駆動部材の回転軸の両端を前記定着ニップ側へ押圧して、該駆動部材を撓ませることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記記録紙の適正な面外変形形状を記憶し、
該記憶手段に記憶された適正な面外変形形状と、前記面外変形形状検知手段で検知した面外変形形状とに基づいて、撓み量を制御することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記撓み量に基づいて、前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記面外変形形状検知手段の検知結果が、前記限界面外変形形状に達している場合、定着動作を禁止することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
情報を報知する報知手段を備え、
前記制御手段は、前記面外変形形状検知手段の検知結果が、前記限界面外変形形状に達している場合、前記報知手段で報知することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記憶手段は、前記面外変形形状検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、
前記制御手段は、前記記憶手段に時系列で記憶された検知結果に基づいて、前記定着装置の寿命を予測し、前記定着装置の寿命が近いと予測した場合は、前記報知手段で前記定着装置の交換する旨を報知することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記記憶手段は、記録紙の種類毎に前記面外変形形状検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、
前記制御手段は、前記記憶手段に時系列で記憶された検知結果に基づいて、記録紙の種類毎に記録紙のシワの発生確率が高くなる閾値を算出し、該閾値を超える記録紙が使用される場合、前記報知手段でシワが発生する確率が高い旨を報知することを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上にトナー像等を定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、記録紙に転写された未定着トナー像を定着させるための定着装置が搭載されている。定着装置は、例えば定着ローラと加圧ローラとで形成された定着ニップ部にトナー像が転写された記録紙を通過させることで記録紙上にトナー像を定着させる。
【０００３】
この種の定着装置においては、定着工程時に記録紙にシワが生じてしまうことがあった。そのため、特許文献１には、図１０に示すように、駆動モータにより回転駆動する定着ローラ４２の弾性層４２ｂの両端部の厚みを中央部よりも厚くして、定着ローラ４２の形状を両端部よりも中央部が小径の所謂「逆クラウン形状」とした定着装置が記載されている。定着ローラ４２の形状を逆クラウン形状にすることで、外径の大きい端部の周速が中央部に比べて速くなり、定着ニップの記録紙に紙幅方向外側に引っ張る力が働く。記録紙が、このような紙幅方向外側に引っ張る力を受けることで、シワの発生を抑制することができる。
【０００４】
また、特許文献２に、搬送時のシート形状を測定しておき、浮き等の搬送異常を検知したら早い段階で装置を停止させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来技術では、定着ローラ４２を逆クラウン形状にした場合、中央部のニップ圧が低下してしまい、中央部の定着性能が両端部に比べて低下してしまう。特に、記録紙として厚紙を用いた場合、中央部に定着不良が生じるおそれがあった。そこで、定着ローラ４２の両端部の外径と中央部の外径との差を小さくし、中央部のニップ圧の低下を抑制し、中央部の定着性能の低下を抑制することも考えられる。しかし、この場合、定着ニップから着ローラ４２の回転中心までの距離が定着ローラ４２の両端部と中央部とでほぼ同じなり、記録紙のシワを経時で抑制できなくなってしまうという問題があった。さらに、薄紙などのシワが生じやすい記録紙の場合は、十分にシワを抑制できないという問題もあった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、幅広い紙種に対して、良好な定着性と記録紙のシワの発生とを経時にわたり抑制することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、記録紙にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録紙のトナー像を定着する定着装置と、情報を記憶する記憶手段と、を備える画像形成装置において、定着装置は、弾性層を有する駆動部材と、少なくとも弾性層を有し、該駆動部材に接触して該駆動部材との間に定着ニップを形成する従動部材と、従動部材および、定着ニップを通過する記録紙を加熱する加熱手段と、駆動部材または従動部材を定着ニップ側へ押圧したとき、駆動部材の中央付近の回転中心から定着ニップまでの距離が両端部よりも長くなるよう、駆動部材または従動部材を撓ませる撓み形成手段と、定着ニップ入口の記録紙の全幅にわたる面外変形形状を検知する面外変形形状検知手段と、該面外変形形状検知手段の検知結果に基づいて、駆動部材または従動部材の撓み量を制御する制御手段とを備え、記憶手段は、記録紙にシワが発生する限界面外変形形状を記憶しており、制御手段は、面外変形形状検知手段の検知結果が、限界面外変形形状に達しているか否かを判定することを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、撓み形成手段は、駆動部材の回転軸の両端を定着ニップ側へ押圧して、駆動部材を撓ませることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、記憶手段は、記録紙の適正な面外変形形状を記憶し、記憶手段に記憶された適正な面外変形形状と、面外変形形状検知手段で検知した面外変形形状とに基づいて、撓み量を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、制御手段は、撓み量に基づいて、加熱手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、制御手段は、面外変形形状検知手段の検知結果が、限界面外変形形状に達している場合、定着動作を禁止することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、情報を報知する報知手段を備え、制御手段は、面外変形形状検知手段の検知結果が、限界面外変形形状に達している場合、報知手段で報知することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の画像形成装置において、記憶手段は、面外変形形状検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、制御手段は、記憶手段に時系列で記憶された検知結果に基づいて、定着装置の寿命を予測し、定着装置の寿命が近いと予測した場合は、報知手段で定着装置の交換する旨を報知することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の画像形成装置において、記憶手段は、記録紙の種類毎に面外変形形状検知手段が検知した検知結果を時系列に記憶しており、制御手段は、記憶手段に時系列で記憶された検知結果に基づいて、記録紙の種類毎に記録紙のシワの発生確率が高くなる閾値を算出し、閾値を超える記録紙が使用される場合、報知手段でシワが発生する確率が高い旨を報知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、幅広い紙種に対して、良好な定着性と記録紙のシワの発生とを経時にわたり抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例における装置構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】中間転写ベルトの構成を示す斜視図である。
【図３】定着装置と、制御ブロック図とを示す概略構成図である。
【図４】定着装置の定着ニップ周辺を記録紙搬送方向から見た図である。
【図５】定着ニップでの用紙幅方向速度分布を示す図である。
【図６】（ａ）は、定着ローラを撓ませたときにおける図４のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）は、定着ローラを撓ませたときにおける図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】撓み量調整の制御フロー図である。
【図８】用紙面外変形形状検知手段の構成図である。
【図９】（ａ）は、しわが発生する際の面外変形形状検知結果。（ｂ）は、しわが発生しない状態での面外変形形状検知結果である。
【図１０】従来の定着ローラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるプリンタの装置構成を模式的に示す概略構成図である。この図に示す画像形成装置１は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能な電子写真方式のカラー画像形成装置であり、４個の作像ユニット１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）を中間転写ベルト２０の上部走行辺に沿って並設している。中間転写ベルト２０については図２を参照して後に詳述する。
【００１９】
各作像ユニット１０は扱うトナーの色が異なるのみで構成は同一であり、図１では一番左側のイエロー作像ユニット１０Ｙのみ、ユニットを構成する機器に符号を付している。すなわち、各作像ユニット１０は像担持体としての感光体ドラム１１を具備している。この感光体ドラム１１の周りには、帯電手段１２、現像装置１３、クリーニング装置１４等が配置され、さらに各感光体ドラム１１に対向するように中間転写ベルト２０の内側に一次転写部を構成する転写ローラ１５が設けられている。また、本例では各作像ユニットとに露光手段を備える構成であり、例えばＬＥＤ等の露光手段１６が帯電手段１２と現像装置１３の間で光書き込み可能なように配置されている。露光手段としては、各作像ユニットに共通の露光装置、例えばレーザ書込み装置を用いることも可能である。
【００２０】
中間転写ベルト２０の支持部材の一つであり、バックアップ部材として機能する転写対向ローラ３２に中間転写ベルト２０を挟んで対向するように転写用部材である転写ローラ３１が配置されている。その転写ローラ３１の図において右側にはレジストローラ対５４が、左側には搬送ベルト５５が配設される。また、搬送ベルト５５の左側には定着装置４０が設けられている。この定着装置４０は、加熱手段たる加熱ローラ４１と定着ローラ４２とに掛け渡された定着ベルト４３を有するベルト定着装置であり、定着ベルト４３を挟んで定着ローラ４２に被加圧ローラ４４が圧接するように設けられている。
【００２１】
装置内の下部には用紙束Ｐを収納する給紙トレイ５０が配置され、給紙手段としてピックアップコロ５１や分離給送ローラ５２が設けられている。また、図に一点鎖線で示す用紙搬送経路中の適宜の位置には、搬送ローラ５３が配置されている。さらに図示はしないが、用紙ガイドが適宜設けられる。このほか、必要に応じて、手差し給紙部や用紙反転部を設けることもできる。また、画像読取装置（スキャナ）や自動原稿給送装置（ＡＤＦ）などを装着することも可能である。
【００２２】
以上のように構成された本画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット１０の感光体ドラム１１が図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１１の表面が帯電手段１２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には露光手段１６からの走査光が照射され、これによって感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置１３から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。また、中間転写ベルト２０が図中時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１０において一次転写ローラ１５の作用により感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト２０はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。なお、作像ユニット１０のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、複数の作像ユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒ユニット１０Ｂｋを用いて画像形成を行う。
【００２３】
そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム１１表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１４によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が図示しない除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。
【００２４】
一方、給紙トレイ５０から用紙が給送され、レジストローラ５４によって、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。第二の転写手段である転写ローラ３１によって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は搬送ベルト５５によって定着装置４０へと送られ、定着装置４０を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。トナー像が定着された用紙は図示しない排紙トレイに排出される。
【００２５】
図２は、中間転写ベルト２０の構成を示す斜視図である。
この図に示すように、中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１、従動ローラ２２、外部張架ローラ２３、転写対向ローラ３２及び転写ガイドローラ３３に張り渡されており、駆動ローラ２１がモータ２６によって回転駆動されることで、図中の矢印Ａ方向に走行される。従動ローラ２２は、図示しない荷重付与手段により中間転写ベルト２０に張力を与え、駆動ローラ２１と中間転写ベルト２０の間に摩擦搬送力を発生させる。駆動ローラ２１と従動ローラ２２によって形成されるベルト張架面である中間転写ベルト２０の上部走行辺には、図１で説明したように各色作像ユニットの感光体ドラム１１が並設され、その各感光体ドラム１１に対向するように、中間転写ベルト２０のループ内に一次転写手段としての転写ローラ１５が配置される。
転写対向ローラ３２の下部には転写ローラ３１が配置され、中間転写ベルト２０を挟んで転写対向ローラ３２に圧接される。転写対向ローラ３２には図示しない転写電源より所定の高電圧が付与され、電気的に接地されている転写ローラ３１との間の転写ニップに転写電界を形成する。また、転写ローラ３１は、転写対向ローラ３２及び中間転写ベルト２０と共に用紙を所定の押し付け力で挟持して搬送する。さらに、中間転写ベルト２０の裏面側で、転写対向ローラ３２のベルト回動方向の上流側近傍には、転写ガイドローラ３３が配置される。上記転写ローラ３０、転写対向ローラ３１及び転写ガイドローラ３２によって二次転写部３０が構成される。
なお、図１から分るように、転写ガイドローラ３３は、駆動ローラ２１と転写対向ローラ３２の外周面を結ぶ直線よりもやや外側に配置されており、中間転写ベルト２０をベルト内側から外側に向けて押し出すような位置に設けられている。これにより、転写対向ローラ３２と転写ローラ３０の配置関係が、中間転写ベルト２０が転写ローラ３０の表面に巻き付いた後に転写ローラ３０と転写対向ローラ３２とで形成する転写ニップに挟み込まれ、かつ、用紙の、前記転写ニップに挟み込まれた部分よりも後端側の部分を用紙の腰によって像担持体表面に接近させるような配置関係になっている。
また、図２には示していないが、転写対向ローラ３２と外部張架ローラ２３の間のベルト外側には、中間転写ベルト２０をクリーニングするベルトクリーニング手段２４（図１）が配置され、そのベルトクリーニング手段２４のクリーニングブレードに対応する裏当てローラ２５（図１）がベルト内側に配置されている。用紙Ｐは図中の矢印Ｂ方向に搬送され、レジストローラ対５４で用紙の姿勢を修正された後、転写ローラ３１と中間転写ベルト２０の間を搬送され、中間転写ベルト２０上のトナー像が用紙上に静電転写される。
【００２６】
図３は、定着装置４０と、制御ブロック図とを示す概略構成図であり、図４は、定着装置４０の定着ニップ周辺を記録紙搬送方向から見た図である。
この定着装置４０は、上述したように、加熱手段たる加熱ローラ４１と定着ローラ４２とに掛け渡された定着ベルト４３を有するベルト定着装置であり、定着ベルト４３を挟んで定着ローラ４２に被加圧ローラ４４が圧接するように設けられている。
【００２７】
定着ローラ４２は、金属からなる芯金部４２ａと、芯金部表面に設けられたシリコンゴムなどからなる弾性層４２ｂとによって構成されている。また、被加圧ローラ４４も、金属からなる芯金部４４ａと、芯金部表面に設けられたシリコンゴムなどからなる弾性層４４ｂとによって構成されている。定着ローラ４２は、用紙Ｐの表面に対して直交する方向に移動可能に支持されている。また、定着ローラ４２の芯金部４４ａの両端部には、図４に示すように、撓み形成手段たる押し付け力調整機構６７が当接しており、定着ローラ４２を被加圧ローラ側へ付勢している。被加圧ローラ４４の芯金部の両端は、不図示の軸受を介して、回転自在に装置本体の不図示の側壁に取り付けられている。
【００２８】
押付力調整機構６７のプランジャ６７ａを、被加圧ローラ４４側へ移動させていくと、定着ローラ４２の芯金部４２ａの両端部が、被加圧ローラ４４側へ押し付けられる。初めは、定着ローラ全体が、被加圧ローラ側へ移動して、被加圧ローラ４４を幅方向均一に押圧する。さらに、押付力調整機構６７のプランジャ６７ａを、被加圧ローラ４４側へ移動させて定着ローラ４２を被加圧ローラ４４側へ移動させていくと、被加圧ローラ４４の反力が増加していき、ついには、定着ローラ４２が図中２点削線（Ｃ）に示すように撓む。押付力調整機構６７のプランジャ６７ａの移動量（押付力）が増加すると、定着ローラ４２の撓み量が増加するので、押付力調整機構６７のプランジャ６７ａの移動量（押付力）を制御することによって、定着ローラ４２の撓み量を制御することができる。すなわち、本実施形態においては、押付力調整機構６７が、撓み形成手段として機能している。
【００２９】
加熱手段たる加熱ローラ４１は、中空状の金属製の芯金部内にハロゲンランプ等のヒータ４５を内蔵しており、この輻射熱によって定着ベルト４３を内側から加熱している。
加熱ローラ４１は不図示の駆動源によって回転駆動され、定着ベルト４３を介して定着ローラ４２が回転駆動し、定着ニップを介して被加圧ローラ４４が従動回転する。すなわち、本実施形態では、定着ローラ４２が、駆動源の駆動力を用紙へ伝達し、用紙に搬送力を付与する駆動部材として機能し、被加圧ローラ４４が定着ニップを介して従動回転する従動部材として機能している。
【００３０】
定着ニップの入口近傍には、エリアセンサ６１及びパタン投影機６２が設けられている。本実施形態のパタン投影機６２は、紙の幅方向に直線状のパタンを投影するものを用いた。
【００３１】
制御部６３は、装置全体の制御を司るものであり、様々な機器やセンサが接続されているが、同図では、本装置の特徴点に関連する機器やセンサだけを示している。制御手段たる制御部６３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、ハードウェア上で所定のプログラムを実行することにより、各手段の機能を実現している。図に示すように、制御部６３は、エリアセンサ６１の出力値から、定着ニップ入口の用紙Ｐの幅方向の面外変形形状を演算している。すなわち、本実施形態においては、制御部６３とエリアセンサ６１ならびにパタン投影機６２とで、面外変形形状検知手段を構成している。また、制御部６３には、記憶手段たる不揮発性メモリ６４が接続されており、不揮発性メモリ６４には、予め実験で求めた基準の面外変形形状や限界面外変形形状などが格納されている。また、この不揮発性メモリ６４には、検知した面外変形形状を紙種毎に時系列で格納している。
【００３２】
また、制御部６３は、押付け力調整機構６７の押付け力を制御して定着ローラ４２の撓み量や、ヒータ４５の電源６８を制御して、定着熱量を制御している。さらに、制御部６３には、報知手段たるスピーカ６５や表示部６６が接続されており、スピーカ６５や表示部６６を制御して、使用者に所定の情報を報知できるようになっている。
【００３３】
図５は、定着ニップでの用紙幅方向面外変形形状を示している。
図５（ａ）に示すように、定着ニップで用紙の搬送方向Ｂに対して凸形状の速度分布を呈している場合、定着ニップで用紙の搬送方向に対して内向きの速度ベクトルが生じる。このため、用紙Ｐが定着ニップを搬送されるに従って用紙Ｐの幅方向両端部が徐々に内側に搬送され、最終的に用紙に"しわ"が発生する可能性が高くなる。一方、図５（ｂ）に示すように、定着ニップで用紙の搬送方向Ｂに対して凹形状の速度分布を呈している場合、定着ニップで用紙の搬送方向に対して外向きの速度ベクトルが生じる。このため、定着ニップ内では用紙の幅方向両端部が外側へ引っ張られるため、用紙のしわは発生しにくくなる。
【００３４】
本実施形態においては、定着ニップ内において、図５（ｂ）に示すような速度分布が得られるように、定着ニップ内で、用紙に駆動力を伝達する定着ローラ４２を撓ませている。定着ローラ４２を、先の図４の２点削線Ｃのように撓ませると、定着ローラ４２の芯金部４２ａの中央部が、両端部よりも被加圧ローラ４４から離間する位置にあることになる。その結果、定着ローラ４２の中央部の被加圧ローラ４４への加圧力が、定着ローラ４２の両端部の被加圧ローラ４４への加圧力よりも低下する。これにより、定着ニップにおける定着ローラ４２の両端付近の周速が中央付近よりも速くなる。本実施形態においては、定着ローラ４２が定着ニップ内で用紙Ｐを搬送するので、定着ニップにおける定着ローラ４２の両端付近の周速が中央付近よりも速くなる結果、定着ニップにおける用紙の速度分布が図５（ｂ）に示すようになり、用紙のシワが抑制される。
【００３５】
図６（ａ）は、定着ローラ４２を撓ませたときにおける図４のＡ−Ａ断面図であり、図６（ｂ）は、定着ローラ４２を撓ませたときにおける図４のＢ−Ｂ断面図である。
【００３６】
定着ローラ４２を撓ませると、定着ローラ４２の中央部の被加圧ローラ４４への加圧力が、定着ローラ４２の両端部の被加圧ローラ４４の加圧力も低下するため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、定着ニップの幅方向中央部と端部とで、ニップ幅やニップ圧が異なってくる。すなわち、中央部では、ニップ幅が、端部よりも狭くなるため、十分な加熱時間が取れず、中央部が端部よりも定着性能が落ちてしまう。特に、厚紙などの場合、上述のように定着ローラを撓ませた場合、中央部に定着不良が生じるおそれがある。
【００３７】
このため、厚紙でも定着不良が生じないように定着ローラ４２の撓み量を小さくすると、シワ発生の余裕度が低下してしまう。その結果、薄紙などの紙シワが生じやすい用紙の場合、紙シワが発生する確率が高くなる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、エリアセンサ６１で定着ニップ入口の用紙の幅方向の面外変形形状を検知して、その検知結果に基づいて、定着ローラ４２の撓み量を調整することで、紙のシワの発生を経時で抑え、紙種に応じた最適な撓み量にすることができる。以下に、具体的に説明する。
【００３９】
図７は、撓み量調整の制御フロー図である。
まず、制御部６３は、面外変形形状を計測する紙種を特定する（Ｓ１）。紙種の特定は、例えば、給紙トレイに用紙Ｐをセットする際に、ユーザーに給紙トレイにセットされる用紙Ｐの厚さや種類の情報を入力させ、入力した情報を不揮発性メモリ６４に記憶しておく。
【００４０】
制御部６３は、不揮発性メモリ６４に記憶されている給紙トレイ５０にセットされている用紙の紙種情報を読み出すことで、面外変形形状を計測する紙種を特定することができる。次に、制御部６３は、パタン投影機６２でラインパタンを用紙上に投射し（Ｓ２）、このラインパタンが照射された用紙を定着ニップへ搬送し、エリアセンサ６１で、ラインパタンの形状を測定して、面外変形形状を検知する。
【００４１】
定着ニップで、微小すべりが発生するなどして、定着ニップ内で用紙の搬送方向に対して内向きの速度ベクトルが生じて、用紙Ｐの幅方向両端部が内側に移動すると、検知される面外変形量が大きくなる。また、定着ニップ内の速度分布が、図５（ａ）のような場合は、用紙Ｐの幅方向両端部が徐々に内側に搬送されるため、その結果、検知される面外変形形状が、徐々に大きくなる。一方、定着ニップ内で、用紙Ｐの幅方向両端部が内側に搬送される事態が生じていない場合は、用紙端部付近と中央部付近とでの横線の検知タイミングが変わらないので、検知される面外変形形状としては、フラットな形状となる。
【００４２】
凸状の速度分布になると、用紙の後端に浮きが生じ、浮きが生じた状態で、用紙後端が定着ニップへ搬送される。中央部と端部との速度差が微小な場合、用紙後端の浮きも僅かであるので、定着ニップ内でシワなどが生じることはない。しかし、中央部と端部との速度差が大きくなると、用紙後端の浮きも大きくなり、定着ニップで用紙にシワが発生する確率が高くなる。
【００４３】
また、不揮発性メモリ６４には、下記に示す表１に示すような限界面外変形形状が記憶されており、制御部６３は、不図示の温湿度計より、環境を検知し、検知した環境と、紙種情報とに基づいて、対応する限界面外変形形状を読み出す。また、制御部６３は、検知した面外変形形状に基づいて、最大変形量を算出し、算出した最大変形量が、限界変形量を下回っているか否かをチェックする（Ｓ４）。限界変形量を上回っている場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、定着装置に大きな不具合が発生している可能性があり、その紙種を用いる場合は、シワが確実に発生してしまう。そのため、限界変形量を上回っている場合は、その紙種を使用すると紙シワが発生するため、スピーカを制御してアラームを発信するとともに、定着装置を交換する旨を表示部に表示する（Ｓ１０）。
【００４４】
【表１】
0005476919.tif 000002
【００４５】
最大変形量が限界変形量以下の場合（Ｓ４のＮＯ）、検知した面外変形形状に基づいて、撓み調整量を演算する（Ｓ６）。具体的には、不揮発性メモリ６４には、最適な用紙幅方向の面外変形形状が記憶されている。この最適な用紙幅方向面外変形形状は、図５（ｂ）に示すような凹型の時の面外変形形状であり、両端部の速度が、中央部の速度より０．数［％］早い場合の値である。なお、この最適な面外変形形状は、紙種毎に設けてもよいし、表１と同様、紙種と環境とにそれぞれ対応した最適な面外変形形状を設けてもよい。そして、制御部６３は、検知した面外変形形状と不揮発性メモリ６４に記憶された最適な速度分布とに基づいて、撓み調整量（押付け力調整機構６７のプランジャ６７ａの移動量）を求める。一例としては、検知した面外変形形状と不揮発性メモリ６４に記憶された最適な速度分布との差分値と、定着ローラ４２の撓み調整量との関係を予め実験などで調べておき、上記差分値と、撓み調整量とを関連づけたテーブルを不揮発性メモリ６４に記憶しておく。
そして、上記差分値と、上記テーブルとから、撓み調整量を求める。
【００４６】
上述のようにして、撓み調整量を求めたら、押付け力調整機構６７を制御して、定着ローラを求めた調整量分撓ませる（Ｓ７）。また、調整中に調整の限界（プランジャの移動限界）になった場合（Ｓ８のＹＥＳ）は、定着ローラ４２の寿命と判定し、アラームを発信するとともに、表示部６６に定着装置を交換する旨を表示する。
【００４７】
また、本実施形態では、調整の限界（プランジャ６７ａの移動限界）になった場合は、定着ローラ４２の寿命と判定しているが、調整の限界に達しても、ある程度調整されているので、もう少し使用可能である。そこで、調整の限界に達したら、限界面外変形形状に達するまでの定着装置４０の寿命を予測し、予測した寿命に基づいて、定着装置４０を交換する旨を報知にしてもよい。具体的には、検知した面外変形形状を時系列で不揮発性メモリ６４に記憶していく。そして、調整の限界（プランジャの移動限界）になった場合、不揮発性メモリ６４に記憶された時系列の面外変形形状データから、面外変形形状の変化の度合いを求め、不揮発性メモリ６４に記憶されている限界面外変形形状に達するまでの時間（もしくは印刷枚数）を外挿して求める。これにより、定着装置４０が寿命に達するまでの時間（印刷枚数）が予測される。このようにして求められた時間（もしくは印刷枚数）から、閾値を設定し、時間または印刷枚数が閾値に達したら、表示部６６に定着装置を交換する旨を表示するとともに、スピーカ６５からアラームを発生させる。その結果、シワが確実に発生する前に、定着装置の交換を行うことができ、生産性の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、画像形成装置が通信装置を備えている場合は、閾値に達したら、サービスセンターに定着装置を交換する旨を送信してもよい。また、画像形成装置ではなく、サービスセンターで、定着装置の寿命予測を行ってもよい。この場合、適宜、時系列の面外変形形状データをサービスセンターへ送信し、サービスセンターで定着装置が寿命に達するまでの時間（印刷枚数）を求める。また、検知した面外変形形状データを不揮発性メモリ６４に記憶しておくことで、故障した際に、不揮発性メモリ６４に記憶された面外変形形状データに基づいて故障解析を行うことで、要因の特定や適切な対策をうつことができる。
【００４９】
また、撓み量を調整すると、中央部の定着ニップ幅やニップ圧が低下して、定着不良が生じるおそれがある。このため、撓み量を調整した際は、その撓み量に基づいて、定着温度を変化させるのが好ましい。これにより、中央部の定着不良を極力抑えることができる。定着温度の変化量は、紙種毎に異ならせる。
【００５０】
図８は、用紙面外変形形状検知手段の構成図である。
用紙Ｐは定着ローラ４２と被加圧ローラ４４によって形成されるニップ部を矢印Ｂの方向に搬送される。パタン投影機６２はニップ入り側に、用紙Ｐの記録面に対して所定の角度を設けて配置され、用紙Ｐのニップ入り側近傍の用紙全幅にわたり、パタンＬＰを照射する。エリアセンサ６１は、用紙ＰのパタンＬＰ形成側で用紙Ｐの記録面に対してほぼ垂直方向に配置され、用紙Ｐ上に形成されているパタンＬＰを撮影する。用紙Ｐにたわみの無い場合にはパタンＬＰは直線としてエリアセンサ６１に捉えられるが、用紙Ｐにたわみが発生すると、用紙のうねりにより用紙の高さが局所的に変化し、パタン投影機６２から用紙Ｐの記録面に対して斜めに照射されているパタンＬＰは、エリアセンサ６１からは歪んだ曲線として捉えられるようになる。
【００５１】
用紙の面外変形量が大きくなり、所定の値を超えると、その近傍でしわが発生することがわかっているので、用紙の面外変形量を測定することで、しわが発生するかどうかを予測することができる。また、用紙の高さと、パタンＬＰの位置の関係を予め検定しておくことで、エリアセンサ６１の出力から用紙Ｐの面外変形量を求めることができる。
【００５２】
図９（ａ）は、しわが発生する際の面外変形形状検知結果である。
この図では、１枚の用紙が搬送される過程でエリアセンサ６１により撮影されたパタンＬＰの形状から求めた用紙の面外変形量を時刻t0から時刻tnまで時系列的に記載している。用紙の搬送速度分布が、図５（ａ）のように凸形状の場合、用紙には幅方向両端部が中央方向へ搬送される速度ベクトルが発生し、用紙の搬送に伴って用紙のたわみが発生、成長してゆく。本実施例においては、最大高さと最小高さの差分δmaxを最大変形量として、各種判断に用いている。
【００５３】
図９（ｂ）は、しわが発生しない状態での面外変形形状検知結果である。
速度分布が図５（ｂ）のように凹形状の場合、用紙には幅方向外側への速度ベクトルが発生し、たわみは生じずに平坦のまま搬送される。
【００５４】
図１の画像形成装置においては、給紙トレイ５０が一つであり、使用される用紙が一種類であるが、給紙トレイ５０が複数あり、各給紙トレイ５０に収容されている用紙の種類が互いに異なり、使用される用紙の種類が複数の場合は、各給紙トレイ５０に収容されているそれぞれの用紙に対して、幅方向面外変形形状を検知して、撓み調整が必要か否かなどを判定する。
【００５５】
具体的には、制御部６３は、面外変形形状を計測する紙種を特定する。紙種の特定は、例えば、給紙トレイに用紙Ｐをセットする際に、ユーザーに給紙トレイにセットされる用紙Ｐの厚さや種類の情報を入力させ、入力した情報を不揮発性メモリ６４に記憶しておく。制御部６３は、不揮発性メモリ６４に記憶されている給紙トレイ５０にセットされている用紙の紙種情報を読み出すことで、面外変形形状を計測する紙種を特定することができる。このように、面外変形形状を計測する紙種を特定したら、不揮発性メモリ６４に記憶されているその紙種に対応する撓み量を読み出し、撓み量を調整してから、上述同様、ラインパターンを照射し、面外変形形状を測定する。そして、給紙トレイに収容されている用紙について、定着装置の寿命と判定された場合（検知した面外変形形状が限界速度を下回っていた場合）、その給紙トレイを使用禁止にする。また、給紙トレイに収容されている用紙について撓み調整が必要な場合（中央部と端部との速度差が０．１［％］以上の場合）、その用紙について、定着ローラの撓み量、定着温度を求める。そして、不揮発性メモリ６４に各用紙の種類毎に記憶されている撓み量、定着温度を、求めた撓み量、定着温度に書き換える。画像形成動作時には、使用される給紙トレイを特定し、その給紙トレイに収容されている用紙に対応した撓み量、定着温度を不揮発性メモリ６４から読み出し、読み出した撓み量、定着温度に調整してから、画像形成動作を行う。
【００５６】
また、紙種毎に検知した面外変形形状を時系列で不揮発性メモリ６４に記憶しておき、ある給紙トレイに収納されている用紙に対応する撓み量が、調整の限界（プランジャ６７ａの移動限界）になった場合、この用紙に対応する時系列の面外変形形状データから、上述と同様にして、この用紙の面外変形形状が、限界面外変形形状に達するまでの時間もしくは印刷枚数を求める。このようにして求められた時間（もしくは印刷枚数）から、しわの発生確率が高くなる閾値を設定し、時間または印刷枚数が閾値に達したら、この給紙トレイに収容されている用紙を使用する場合、画像形成動作を開始する前に、この用紙を使用すると、紙シワが発生する確率が高い旨をアラームとともに警告表示する。また、定着装置の交換を促す表示を行う。そして、求められた時間（もしくは印刷枚数）に達したら、この用紙が収容されている給紙トレイの使用を禁止する。これにより、シワが生じる定着装置が使用されることがないので、資源の無駄が防止できる。
【００５７】
以上、本実施形態の画像形成装置は、駆動源により回転駆動され、少なくとも弾性層を有する駆動部材たる定着ローラ４２と、定着ローラ４２に接触して定着ローラ４２との間に定着ニップを形成する従動部材たる被加圧ローラ４４と、定着ニップを通過する記録紙たる用紙を加熱する加熱手段たる加熱ローラ４１とを備えた定着装置を有している。そして、制御手段たる制御部６３は、ラインセンサ６１が検知した用紙の幅方向の面外変形形状（以下、検知面外変形形状データという）に基づいて、定着ローラの撓み量を制御する。これにより、中央部の定着性の低下を極力抑えて、紙シワを経時にわたり抑制することができ、かつ、紙種に応じた最適な撓み量に調整することができる。
【００５８】
また、上記撓み形成手段として、上記定着ローラ４２の回転軸たる芯金部４２ａの両端を上記定着ニップ側へ押圧して、駆動部材を撓ませる押し付け力調整機構６７を設けている。押付力調整機構６７で、定着ローラ４２の芯金部４２ａを定着ニップ側へ押圧していくと、被加圧ローラ４４の反発力が高まっていく。定着ローラの両端部は、押付け力調整機構により押圧されているので、被加圧ローラ４４の反発力が高まっても、反発力により、押付け力調整機構６７の押圧方向と反対方向へ移動することはできないが、定着ローラ４２の中央部は、何も支持されていない。このため、被加圧ローラ４４の反発力が高まると、被加圧ローラ４４の反発力により、定着ローラ４２の中央部が、定着ニップと反対側へ移動し、定着ローラ４２が撓むのである。定着ニップにおける定着ローラ４２の両端付近の周速が中央付近よりも速くなる。これにより、定着ニップにおける用紙の面外変形形状が図５（ｂ）に示すようになり、用紙のシワが抑制される。
【００５９】
また、上記定着ローラ４２の回転軸たる芯金部４２ａの両端を上記定着ニップ側へ押圧することで、定着ローラ撓みと、定着ローラの被加圧ローラ側の押圧とを押付力調整機構６７ひとつで、行えることができ、部品点数を削減することができる。
【００６０】
また、用紙の適正な面外変形形状を記憶する記憶手段たる不揮発性メモリ６４を備え、適正な面外変形形状と、検知面外変形形状データとに基づいて、撓み量を制御することで、適正な面外変形形状となるように、撓み量を調整することができる。
【００６１】
また、上記撓み量に基づいて、上記加熱ローラを制御することによって、用紙中央部の定着不良を極力抑えることができる。
【００６２】
また、不揮発性メモリ６４には、用紙にシワが発生する限界面外変形形状を記憶しており、検知面外変形形状データが、上記限界面外変形形状に達している場合は、報知手段（スピーカおよび表示部）で上記定着装置の交換する旨を報知する。これにより、シワが発生する段階で定着装置を交換することができる。
【００６３】
また、検知面外変形形状データが、限界面外変形形状に達している場合は、定着動作を禁止することで、シワが発生する定着装置が使用されることがなくなり、資源の無駄を抑制することができる。
【００６４】
また、検知面外変形形状データを不揮発性メモリ６４に時系列に記憶し、時系列で記憶された検知面外変形形状データに基づいて、上記定着装置の寿命を予測し、上記定着装置の寿命が近いと予測した場合は、上記定着装置の交換する旨を報知する。これにより、シワが発生する前に定着装置の交換がなされ、装置のダウンタイムが生じるのを抑制することができる。
【００６５】
また、不揮発性メモリ６４に時系列で記憶された検知面外変形形状データに基づいて、用紙の種類毎に用紙のシワの発生確率が高くなる閾値を算出し、閾値を超える用紙が使用される場合、シワが発生する確率が高い旨を報知する。これにより、使用する用紙を他のものに切り替えるなどの動作が促され、シワの発生を抑制することがきる。
【００６６】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
４０    定着装置
４１    加熱ローラ
４２    定着ローラ
４３    定着ベルト
４４    被加圧ローラ
４５    ヒータ
６１    エリアセンサ
６２    パタン投影機
６３    制御部
６４    不揮発性メモリ
６５    スピーカ
６６    表示部
６７    押付力調整機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００５−１９５８５６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４２２７号公報
【図１】
0005476919.tif 000003
【図２】
0005476919.tif 000004
【図３】
0005476919.tif 000005
【図４】
0005476919.tif 000006
【図５】
0005476919.tif 000007
【図６】
0005476919.tif 000008
【図７】
0005476919.tif 000009
【図８】
0005476919.tif 000010
【図９】
0005476919.tif 000011
【図１０】
0005476919.tif 000012