(57)【要約】【課題】幅広い紙種に対して、出力される記録紙がしわや不良画像を含むおそれがあることを事前に予測し、不要な記録紙を極力出力させない。【解決手段】加熱部材と、加熱部材に対向して設けられ、加熱部材との間に搬送される未定着トナーが転写された用紙を加熱部材に向けて加圧することにより、用紙にトナーを定着させる加圧部材と、を含む定着装置であって、搬送前の用紙の形状変化レベルを検出する検出手段と、検出手段により用紙の形状変化レベルが所定の範囲を超えたことが検出されると、トナーが定着された後の用紙に画像不良が発生する旨を報知する報知手段と、を含む。【選択図】図５
2013246390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と、
前記加熱部材に対向して設けられ、前記加熱部材との間に搬送される未定着トナーが転写された用紙を前記加熱部材に向けて加圧することにより、前記用紙にトナーを定着させる加圧部材と、
を含む定着装置であって、
前記搬送前の前記用紙の形状変化レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記用紙の形状変化レベルが所定の範囲を超えたことが検出されると、前記トナーが定着された後の用紙に画像不良が発生する旨を報知する報知手段と、
を含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記搬送前の前記用紙の形状変化レベルとして、前記用紙の搬送方向における形状変化レベルと、前記搬送方向と直交する方向における形状変化レベルとをそれぞれ検出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３】
前記用紙の形状変化が検出されないときの前記形状変化レベルの基準形状レベル値と、少なくとも前記画像不良が発生しないときの前記形状変化レベルの許容限度レベル値と、を記憶する記憶手段を含み、
前記検出手段により検出された前記用紙の形状変化レベルが前記許容限度レベル値を超えたとき、前記報知手段は、画像不良が発生する旨を報知することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記用紙が搬送されるときの安定度レベルとして、前記形状変化が検出されないときの基準搬送安定度レベル値と、少なくとも前記画像不良が発生しないときの許容搬送安定度レベル値とを記憶し、
前記検出手段により検出された前記用紙の形状変化レベルが前記許容限度レベル値以下であっても、前記安定度レベルが、前記基準搬送安定度レベル値と比較して、前記許容搬送安定度レベル値の近傍に所定時間継続して存在していると判断されたときは、前記報知手段は、画像不良が発生する旨を報知することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、前記用紙の形状変化レベルを時系列的に記憶し、
給紙トレイにセットされた用紙の紙種情報に基づいて、前記用紙の形状変化レベルの基準形状レベル値及び許容限度レベル値を前記記憶手段から読み出す制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記基準形状レベルが、前記許容限度レベル値に達するまでの時間又は前記用紙の印刷枚数に基づいて、前記画像不良が発生する確率が高くなる閾値を設定し、前記時間又は印刷枚数が前記閾値に到達したと判断されたときは、前記報知手段は、記画像不良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３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、前記用紙の形状変化レベルを時系列的に記憶し、
前記記憶された前記用紙の形状変化レベルに基づいて、前記加熱部材及び前記加圧部材の寿命を予測する制御手段をさらに含み、
前記制御手段により、前記予測された寿命に至ったと判断されたたときには、前記報知手段は、前記画像不良が発生する旨を報知することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項７】
前記報知手段は、前記画像不良が発生する旨の報知、又は前記画像不良が発生する確率が高い旨の報知に加えて、前記加熱部材及び前記加圧部材を交換する旨の報知を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
加熱部材と、
前記加熱部材に対向して設けられ、前記加熱部材との間に搬送される未定着トナーが転写された用紙を前記加熱部材に向けて加圧することにより、前記用紙にトナーを定着させる加圧部材と、
前記搬送前の前記用紙の形状変化レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記用紙の形状変化レベルが所定の範囲を超えたことが検出されると、前記トナーが定着された後の用紙に画像不良が発生する旨を報知する報知手段と、を含む定着装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記搬送前の前記用紙の形状変化レベルとして、前記用紙の搬送方向における形状変化レベルと、前記搬送方向と直交する方向における形状変化レベルとをそれぞれ検出することを特徴とする請求項８に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、定着装置及び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ものである。
【０００３】
この種の定着装置においては、定着工程時に記録紙にしわ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９に示すように、図示しない駆動モータにより回転駆動する定着ローラ１１の弾性層１２の両端部の厚みを中央部よりも厚くし、定着ローラ１１の形状を、両端部よりも中央部が小径のいわゆる逆クラウン形状とした定着装置が記載されている。
【０００４】
この従来技術の原理は、定着ローラ１１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対して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により、しわの発生を抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、定着ローラ１１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１１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。
【０００６】
しかし、この場合、定着ニップから定着ローラ１１の回転中心までの距離が、定着ローラ１１の両端部と中央部とで略同じなり、記録紙のしわ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、薄紙等のしわが生じやすい記録紙の場合は、十分にしわを抑制できないという問題もあった。
【０００７】
一方、定着ローラ１１の両端部の外形と中央部の外形との差を大きくし、逆クラウン形状を顕著にした場合、しわの発生を抑制する効果を増大させることができるが、搬送中の記録紙後端部に蓄積される歪みが増大し、記録紙後端が定着ニップ通過前に跳ね上がるいわゆる後端跳ねという現象が発生してしまう。後端跳ねによって未定着のトナー像が筐体に接触する等し、擦れ画像のような不良画像が出力されるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、様々な種類の用紙に対して、トナー定着前の用紙の変形度を検出し、変形度が画像不良を発生させる程度に至っているときには、ユーザに対して、しわや不良画像を含むおそれがあることを事前に通知することにより、不要な記録紙を極力出力させないようにすることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明における定着装置は、加熱部材と、前記加熱部材に対向して設けられ、前記加熱部材との間に搬送される未定着トナーが転写された用紙を前記加熱部材に向けて加圧することにより、前記用紙にトナーを定着させる加圧部材と、を含む定着装置であって、前記搬送前の前記用紙の形状変化レベルを検出する検出手段と、前記検出手段により前記用紙の形状変化レベルが所定の範囲を超えたことが検出されると、前記トナーが定着された後の用紙に画像不良が発生する旨を報知する報知手段と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、様々な種類の用紙に対して、トナー定着前の用紙の変形度を検出し、変形度が画像不良を発生させる程度に至っているときには、ユーザに対して、しわや不良画像を含むおそれがあることを事前に通知することにより、不要な記録紙を極力出力させないようにすることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における定着装置の外観を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を記録紙搬送方向から見た図である。
【図３】本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を記録紙幅方向から見た図である。
【図４】本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を定着装置上部から見た図である。
【図５】本発明の実施形態における定着装置の異常出力判定の動作を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態における定着装置の異常出力時の用紙の挙動の特徴、（ａ）用紙に波うちが発生した場合、（ｂ）用紙に跳ねが発生した場合、を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態における定着装置の用紙に、（ａ）しわが発生したとき、（ｂ）しわが発生しないときの、面外変形形状検知結果の例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における定着装置の用紙に、（ａ）記録紙の幅方向に後端跳ねが発生したとき、（ｂ）記録紙の搬送方向に後端跳ねが発生したとき、の面外変形形状検知結果の例を示す図である。
【図９】従来の定着ローラを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１３】
まず最初に、本発明の実施形態における定着装置について説明する。図１は、本発明の実施形態における定着装置の外観を示す概略ブロック図である。図１において、定着装置（ニップ）１は、加熱手段たる加熱ローラ２と、加圧ローラ３と、駆動ローラ４とからなる。加熱ローラ２に加圧ローラ３が、加圧ローラ３に駆動ローラ４がそれぞれ圧接するように設けられている。加熱手段たる加熱ローラ２は、電磁誘導加熱器により表面の金属層が加熱される。
【００１４】
定着ニップ１の搬送入り側上方には、パタン投影機９及びエリアセンサ１０ａ、１０ｂが設けられている。本発明の実施形態における定着装置１のパタン投影機９は、用紙Ｐの幅方向に直線状のパタン３本（ＬＰｂ）を、記録紙の搬送方向に直線状のパタン３本（ＬＰａ）を投影する。なお、パタンは３本以上であれば、各々、どのような数であっても良い。
【００１５】
制御手段たる制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成され、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１に示すように、制御部８はエリアセンサ１０ａの出力値から、定着ニップ１の搬送入り側の用紙Ｐの幅方向の面外変形形状を演算している。すなわち、本発明の実施形態における定着装置１においては、制御部８、エリアセンサ１０ａ、及びパタン投影機９で、用紙Ｐの幅方向の面外変形形状検知手段を構成している。
【００１６】
同様に、制御部８はエリアセンサ１０ｂの出力値から、定着ニップ１の搬送入り側の用紙Ｐの搬送方向の面外変形形状を演算している。制御部８、エリアセンサ１０ｂ、及びパタン投影機９で、用紙Ｐの搬送方向の面外変形形状検知手段を構成している。また、制御部８には、記憶手段たる不揮発性メモリ７が接続されており、不揮発性メモリ７には、予め実験で求められた基準となる面外変形形状や限界面外変形形状等が格納されている。また、この不揮発性メモリ７には、検知された面外変形形状が紙種毎に時系列で格納されている。
【００１７】
また、制御部８は、ローラ押付け力調整機構の押付力を制御して、定着ローラ１のニップ幅や、不図示のヒータの電源を制御して、定着熱量を制御している。さらに、制御部８には、報知手段たるスピーカや表示器を備えた報知部６が接続されており、報知部６を制御して、使用者に所定の情報を報知することができる。
【００１８】
しわ及び後端跳ねは、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の経時劣化に起因して発生する場合もある。そこで、本発明の実施形態における定着装置１おいては、エリアセンサ１０ａ、１０ｂを用いて定着ニップ１の搬送入り側の用紙Ｐ全体の面外変形形状を検知する。その検知結果に基づいて、しわや後端跳ねの発生のおそれがあるか否かを経時的に監視する。そして、しわや後端跳ねが発生する、又は発生したと判断された場合には、使用者に報知することができる。以下、具体的に説明する。
【００１９】
図５は、本発明の実施形態における定着装置の異常出力判定の動作を示すフローチャート図である。まず、制御部８は、面外変形形状を計測する紙種を特定する（ステップ（以下「Ｓ」という。）１）。紙種は、ユーザにより操作部５を用いて用紙型番が入力され、その型番に相当する厚さや種類等、過去の実験値の記憶情報を不揮発性メモリ７から制御部８へ読み込むことにより、面外変形形状を計測する紙種が特定される。または、レーザー光等を紙に照射して、拡散光や透過光を検知することで、紙種を識別する技術を用いても良い。次に、制御部８は、パタン投影機９で格子状パタンＬＰ（ＬＰａ：幅方向のパタン、ＬＰｂ：搬送方向のパタン）を用紙上に照射し（Ｓ２）、エリアセンサ１０ａ、１０ｂにより用紙の搬送中のパタンの形状を測定して、定着ニップ１の搬送入り側における面外変形形状を検知する。ここで、幅方向のパタンＬＰａと、搬送方向のパタンＬＰｂは、互いに直交している。
【００２０】
定着ニップ１において微小すべりが発生する等して用紙Ｐの幅方向両端部が内側に移動する力が働くと、検知される面外変形量が用紙Ｐの搬送量に伴って次第に大きくなる。一方、定着ニップ１内で用紙Ｐに働く力が、幅方向両端部が外側に移動する方向の場合には、検知される面外変形形状としては平坦となる。
【００２１】
用紙Ｐの後端に、波うちのような変形が生じ、面外変形量を持った状態で用紙Ｐの後端が定着ニップ１へ搬送されると、用紙Ｐの後端の波うちが僅かであれば、定着ニップ１内でしわ等が生じることはない。しかし、用紙Ｐの後端の波うちが大きい場合、定着ニップ１でしわが発生する確率が高くなる。しわを発生させる上記の面外変形については、パタン投影機９で投影されるパタンＬＰのうち、記録紙幅方向のパタンＬＰａをエリアセンサ１０aで検知し、測定する（Ｓ３）。
【００２２】
また、定着ニップ１内で用紙Ｐに働く力が、幅方向両端部が外側に移動する方向の場合であっても、その力が大きい場合には、用紙Ｐの後端に歪みが蓄積し面外変形量が検知される。搬送中に歪みが増大し、面外変形量も増大し続けた場合には、用紙Ｐの搬送状況に応じて用紙Ｐの後端が跳ね上がる。擦れ画像を発生させる面外変形である後端跳ねの面外変形については、パタン投影機９で投影されるパタンＬＰのうち、記録紙搬送方向のパタンＬＰｂをエリアセンサ１０ｂで検知し、測定する（Ｓ３）。
【００２３】
不揮発性メモリ７には、これら用紙Ｐの後端の変形量の閾値である限界面外変形形状が、用紙Ｐの種類毎に記憶されている。制御部８は、温湿度計により環境を検知し、検知され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不揮発性メモリ７から読み出す。また、制御部８は、エリアセンサ１０aと１０ｂの２方向から検知された面外変形形状に基づいて、変形の特徴が、しわを発生させるものであるのか、擦れ画像を発生させるものであるのかを判断し（Ｓ４）、最大変形量を算出し、算出された最大変形量が限界変形量を超えているか否かを判断する（Ｓ５）。
【００２４】
図６は、本発明の実施形態における定着装置１の異常出力時の用紙の挙動の特徴、（ａ）用紙に波うちが発生した場合、（ｂ）用紙に跳ねが発生した場合、を示す概略図である。図６（ａ）に示すように、しわを発生させる変形は、用紙Ｐの中央付近に１つ以上の波うちが寄り集まってくることを特徴とする。一方、図６（ｂ）に示すように、擦れ画像を発生させる変形は、複雑な波うちは見られず用紙Ｐ全体が緩やかな傾斜を持つことを特徴とする。これらを画像処理によって識別することにより変形の特徴が捉えられ、発生する異常の種類が予測される。
【００２５】
図５に戻り、最大変形量が、限界変形量を超えているか否かが判断される（Ｓ５）。最大変形量が限界変形量を上回っていると判断された場合（Ｓ５：Ｙ）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、出力された用紙には、しわ、又は擦れ画像が発生しているおそれがある。そのため、限界変形量を上回っている場合には、続けてその紙種を使用するとしわ、又は擦れ画像が発生する確率が高いため、スピーカを制御してアラームを発信すると共に、出力された用紙に不具合があるおそれがある旨を表示部に表示し（Ｓ８）、定着装置の交換を促す（Ｓ９）。
【００２６】
最大変形量が限界変形量以下であると判断された場合（Ｓ５：Ｎ）、検知された面外変形形状に基づいて用紙搬送の安定性が演算される（Ｓ６）。不揮発性メモリ７には、最適な用紙面外変形形状が記憶されており、この情報は用紙の種類や環境によって異なる値を有する。そして、制御部８は、検知された面外変形形状が不揮発性メモリ７に記憶されている限界面外変形形状と最適な用紙面外変形のどちらにどれだけ近いかを算出する（搬送の安定性演算：Ｓ６）。検知された面外変形形状が限界面外変形形状に近いと判断される閾値を、面外変形形状の安定搬送限界値とし、搬送状態が安定か否かが判断される（Ｓ７）。
【００２７】
本発明の実施形態における定着装置１の運転中に、算出された用紙搬送の安定性が、面外変形形状の安定搬送限界値よりも限界面外変形形状に近い状態が継続していると判断された場合には、搬送状態が不安定であるとする（Ｓ７：Ｙ）。つまり、定着ローラ１の寿命であると判定され、報知部６によりアラームが発信されると共に、定着ローラを交換する旨の表示がなされる（Ｓ９）。
【００２８】
なお、図１には、本発明の実施形態における定着装置１の用紙面外変形形状検知手段についても示されている。用紙Ｐは定着ローラ１によって形成されるニップ部を矢印Ａ方向に搬送される。パタン投影機９はニップ搬送入り側上方に、用紙Ｐの記録面に対して所定の角度を設けて設置され、用紙Ｐのニップ搬送入り側の用紙Ｐの全面にわたり、格子状パタンＬＰを照射する。格子状パタンＬＰは、幅方向パタンＬＰａ及び搬送方向パタンＬＰｂから構成される。図２、図３、及び図４には、パタン投影機９とエリアセンサ１０ａ、１０ｂとの配置例が各方向から図示されている。今回、パタンＬＰは格子状に形成されているので、格子状に即した形、つまり、正常状態と、異常状態とを区別できるようにエリアセンサ１０ａ、１０ｂが配置されている。特に、記録媒体の幅方向と、搬送方向のいずれか又は両方で生ずる歪みを検知できるように、パタンＬＰの形状を設けることが重要である。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を記録紙搬送方向から見た図、図３は、本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を記録紙幅方向から見た図。図４は、本発明の実施形態における定着装置の定着ニップ部周辺を定着装置上部から見た図である。
【００３０】
エリアセンサ１０ａは、定着ローラ１の軸と垂直面内の、用紙ＰのパタンＬＰ形成側で用紙Ｐの記録面に対してパタン投影機９とは異なる所定の角度を設けた位置に配置され、用紙Ｐ上に形成されているパタンＬＰを撮影する。撮影されたパタンＬＰのうち、画像処理にて幅方向パタンＬＰａのみを抽出すると、用紙Ｐに変形のない場合には、パタンＬＰａは直線としてエリアセンサ１０ａに捉えられる。他方、用紙Ｐに変形が発生すると、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９から用紙Ｐの記録面に照射されているパタンＬＰａは、エリアセンサ１０ａからは歪んだ曲線として捉えられるようになる。
【００３１】
用紙Ｐ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分かっている。そこで、エリアセンサ１０ａで用紙Ｐの面外変形量を測定することにより、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Ｐの高さと、パタンＬＰａの位置関係とを予め記憶しておくことにより、エリアセンサ１０ａの出力から用紙Ｐの面外変形量δａを求めることができる。
【００３２】
一方、エリアセンサ１０ｂは、用紙Ｐの搬送方向と垂直面内の、用紙ＰのパタンＬＰ形成側で用紙Ｐの記録面に対してパタン投影機９とは異なる所定の角度を設けた位置に配置され、用紙Ｐ上に形成されているパタンＬＰを撮影する。撮影されたパタンＬＰのうち、画像処理にて搬送方向パタンＬＰｂのみを抽出すると、用紙Ｐに変形がない場合には、パタンＬＰｂは直線としてエリアセンサ１０ｂに捉えられる。他方、用紙Ｐに波うちや跳ねが発生すると、変形が搬送方向パタンＬＰｂの歪みとして捉えられる。
【００３３】
用紙の後端跳ねが大きくなると、擦れ画像等の異常が発生することが分かっており、その関係には相関がある。そこで、用紙の後端跳ねによる変形量を測定することで、擦れ画像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ＬＰｂの位置関係を予め記憶しておくことにより、エリアセンサ１０ｂの出力から用紙Ｐの面外変形量δｂを求めることができる。
【００３４】
図７は、本発明の実施形態における定着装置の用紙に、（ａ）しわが発生したとき、（ｂ）しわが発生しないときの、面外変形形状検知結果の例を示す図である。図７（ａ）には、１枚の用紙が搬送される過程でエリアセンサ１０ａにより撮影された幅方向パタンの一つＬＰａ１の形状から求められた用紙の面外変形量が時刻ｔ０から時刻ｔｎまで時系列的に記載されている。用紙Ｐに用紙幅方向内側向きに力が働く場合、用紙Ｐの搬送に伴い用紙Ｐの波うちが発生し、成長していく。本発明の実施形態においては、最大高さと最小高さの差分を最大変形量として、各種判断に用いている。
【００３５】
図７（ｂ）は、しわが発生しない状態における面外変形形状検知結果である。用紙Ｐに用紙幅方向内側向きに働く力が小さい場合、波うちが発生せず、平坦のまま搬送される。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態における定着装置の用紙に、（ａ）記録紙の幅方向に後端跳ねが発生したとき、（ｂ）記録紙の搬送方向に後端跳ねが発生したとき、の面外変形形状検知結果の例を示す図である。図８（ａ）には、1枚の用紙が搬送される過程で、エリアセンサ１０ａにより撮影された幅方向パタンの１つＬＰａ１の形状から求めた用紙Ｐの面外変形量を時刻ｔ０から時刻ｔｎまで時系列的に記載されている。
【００３７】
用紙Ｐに用紙幅方向外向きに働く力が大きい場合、用紙の搬送に伴って用紙の変形が発生し、成長していく。このときの変形状態は、図７（ａ）に示した変形状態とは異なる特徴を有する変形となる。用紙幅方向の変形状態の特徴に基づいて、しわを発生させる変形であるのか擦れ画像を発生させる後端跳ねであるのかを判断することが可能である。
【００３８】
図８（ｂ）は、後端跳ねが発生する際の面外変形形状検知結果であるが、この図には、１枚の用紙が搬送される過程で、エリアセンサ１０ｂにより撮影された搬送方向パタンＬＰｂ１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されている。用紙後端が跳ねる場合、搬送の終盤の段階で面外変形量が増大する。
【００３９】
画像形成に使用される複数種類の用紙Ｐが存在する場合は、各給紙トレイに収容されている夫々の用紙に対して面外変形形状を検知し、出力される用紙Ｐに異常が発生するおそれがあるか否か等が判定される。具体的には、制御部８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、ユーザにより給紙トレイにセットされる用紙Ｐの厚さや種類の情報が操作部５により入力され、入力された情報を、不揮発性メモリ７に記憶しておく。制御部８は、不揮発性メモリ７に記憶されている給紙トレイにセットされている用紙の紙種情報を読み出すことにより、面外変形形状を測定する紙種を特定することができる。
【００４０】
このように、面外変形形状を測定する紙種が特定されたら、不揮発性メモリ７に記憶されているその紙種に対応する限界面外変形量や最適な用紙面外変形形状を読み出し、格子状パタンを投影し、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１の寿命と判断された場合、その給紙トレイを使用禁止にする。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限界面外変形量や最適な用紙面外変形形状を、不揮発性メモリ７から読み出してから画像形成動作を行う。
【００４１】
また、紙種毎に検知された面外変形形状を時系列で不揮発性メモリ７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搬送安定性が、安定搬送限界に至った場合、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、又は印刷枚数を求める。
【００４２】
このようにして求められた時間（又は印刷枚数）から、しわや擦れ画像の発生確率が高くなる閾値を設定する。このように、時間又は印刷枚数が閾値に到達したら、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、しわや擦れ画像が発生する確率が高い旨をアラームと共に警告表示すると共に、定着装置１の交換を促す表示を行う。そして、求められた時間（又は印刷枚数）に到達したら、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、しわや擦れ画像が生じる定着装置１が使用されることはなくなるため、用紙の無駄を防止することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態における定着装置１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加圧ローラ３と、加圧ローラ３に接触して加圧ローラ３との間に定着ニップを形成する対向部材であり、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２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８は、エリアセンサ１０ａによって検知された用紙の幅方向の面外変形形状、又はエリアセンサ１０ｂによって検知された用紙の搬送方向の面外変形形状に基づいて、用紙後端の間における波うち、又は後端跳ねによる面外変形量を算出する。
【００４４】
これにより、定着ニップ１へ進入しようとする用紙全域の変形形状を把握することができる。しわ及び擦れ画像が発生するおそれを経時にわたり監視し、しわ又は擦れ画像が発生する確率が高まった場合に、定着装置１のユーザにその旨を伝達することができる。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７を備え、適正な面外変形形状と、検知された面外変形形状データとに基づいて、用紙搬送状態の安定性を定量的に評価することができる。
【００４５】
また、不揮発性メモリ７には、幅方向の変形形状について定着後の用紙にしわが発生する限界面外変形形状が記憶されており、また、搬送方向の変形形状について用紙に後端跳ねが発生し、擦れ画像等の異常が発生する限界面外変形形状が記憶されており、検知された何れかの面外変形形状が、上記限界面外変形形状に達している場合は、報知部６（スピーカ及び表示器）により、しわや擦れ画像が発生する確率が高い旨をアラームと共に警告表示すると共に、上記定着装置１を交換する旨の報知を行う。これにより、しわや擦れ画像が発生する段階で定着装置１を交換することができる。
【００４６】
また、検知された面外変形形状が、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により、しわを発生させる定着装置１の使用が禁止され、用紙Ｐの無駄を抑制することができる。そして、検知された面外変形形状を不揮発性メモリ７に時系列に記憶し、時系列で記憶された面外変形形状に基づいて、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、しわや擦れ画像が発生する確率が高い旨をアラームと共に警告表示すると共に、上記定着装置を交換する旨の報知を行う。これにより、しわや擦れ画像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。
【００４７】
また、不揮発性メモリ７に時系列で記憶された面外変形形状データに基づいて、用紙の種類毎に用紙のしわの発生確率や擦れ画像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、しわや擦れ画像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等の動作が促進され、しわや擦れ画像の発生を抑制することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、定着ニップを通過する前の記録紙の形状を通紙の度毎に計測することができるので、定着装置を通過する記録紙に、しわや画像不良が発生したか否か、又は、しわや不良画像が発生するおそれが高いか否かを推定することができる。
【００４９】
すなわち、定着ニップ内で記録紙に幅方向内側に引っ張る力が働く等すると、記録紙の定着ニップより後方において波うちが生じ、記録紙は波うちを生じたままの状態で定着ニップへ進入する。定着ニップ内で働く幅方向内側向きの力が大きければ大きいほど、この波うちも大きくなり、力が小さければ小さいほど発生する波うちは僅かとなる。
【００５０】
記録紙の定着ニップより後方に生じる波うちが大きければ、定着ニップを通過後に記録紙にしわが発生する確率は高くなる。しかし、波うちが僅かであれば記録紙にしわが生じる確率は低くなる。逆クラウン形状のローラを使用する等して定着ニップ内で幅方向外側向きの力が働くようにした場合、しわを発生させる波うちは抑制される。一方で、幅方向外側向きの力は歪みとして記録紙後端に蓄積される。歪みの蓄積は記録紙後端に形状の変形をもたらす。
【００５１】
すなわち、幅方向内側向きの力で発生する波うちとは異なる特徴を有する波うちが、幅方向外側向きの力で発生することになる。幅方向外側向きの力によって生じる波うちは、記録紙の種類や搬送路の形状、定着部材の条件によって大きく跳ね上がることがあり、これを後端跳ねと呼んでいる。後端跳ねによって記録紙が筐体等の部材に接触することにより、記録紙上に形成された画像が擦れるなどして画像不良が発生する。したがって、しわや擦れ画像が発生する可能性がどれくらいであるかを知るためには、定着ニップを通過しようとする記録紙全面の面外変形形状を計測すれば良いということになる。
【００５２】
また、本発明によれば、記録紙の面外変形形状を記憶する記憶手段を備えているので、予め記憶手段にしわや擦れ画像が発生するおそれのある限界面外変形形状を格納しておくことにより、定着ニップを通過しようとする記録紙の形状を監視し、波うちや後端跳ねによる記録紙の変形形状と、しわや擦れ画像が発生する限界変形形状とを比較することができる。
【００５３】
定着ニップを通過する前の記録紙の面外変形形状と、記録紙のしわの発生確率及び擦れ画像の発生確率とには相関関係があるので、面外変形形状検知手段の検知結果に基づいて、記録紙にしわや擦れ画像が発生するか否かを定量的に予測することができる。
【００５４】
このように、本発明によれば、様々な種類の用紙に対して、トナー定着前の用紙の変形度を検出し、変形度が画像不良を発生させる程度に至っているときには、ユーザに対して、しわや不良画像を含むおそれがあることを事前に通知することにより、不要な記録紙を極力出力させないようにすることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することができるのである。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１    定着装置（ローラ）
２    加熱ローラ
３    加圧ローラ
４    駆動ローラ
５    操作部
６    報知部
７    記憶部
８    制御部
９    パタン投影機
１０ａ    記録紙幅方向パタン撮影用エリアセンサ
１０ｂ    記録紙搬送方向パタン撮影用エリアセンサ
Ｐ    記録紙
Ａ    記録紙搬送方向
ＬＰ    格子状投影パタン
ＬＰａ    格子状投影パタンの記録紙幅方向部分
ＬＰｂ    格子状投影パタンの記録紙搬送方向部分
ＬＰａ１    格子状投影パタンの記録紙幅方向部分のひとつ
ＬＰｂ１    格子状投影パタンの記録紙搬送方向部分のひとつ
δａ    記録紙幅方向計測時の最大変形量
δｂ    記録紙搬送方向計測時の最大変形量
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開平０５−０４０４２８号公報
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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