(57)【要約】【課題】定着温度が目標の定着温度よりも低くなり、定着不良が発生することを防止する。【解決手段】照射部５１１は、吸光度特性Ｃ１において、所定の水分吸収帯の波長を持つ測定光Ｌ１を記録紙Ｐに照射する。信号処理部５４０は、受光部５２１が受光した測定光Ｌ１を用いて記録紙Ｐの吸光度を算出する。含水率算出部５０１は、算出された記録紙Ｐの吸光度から記録紙Ｐの含水率を算出する。気化熱算出部５０２は、算出された含水率を用いて記録紙Ｐに含まれる総水分量を算出し、算出した総水分量を用いて記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱を算出する。吸熱量推定部５０３は、算出された気化熱を用いて、定着時において記録紙Ｐが定着部１０５から吸熱する吸熱量を推定する。定着制御部５０４は、推定された吸熱量分の熱量を定着部１０５に発生させるための設定値を算出し、算出した設定値で定着部１０５に定着処理を行わせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記記録紙に定着させる定着部と、
所定の水分吸収帯の波長を持つ赤外光を前記記録紙に照射する照射部と、
前記照射部が照射した前記赤外光のうち、前記記録紙を透過する赤外光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された赤外光の光量を用いて、前記記録紙の含水率を算出する含水率算出部と、
前記算出された含水率を用いて前記記録紙に含まれる総水分量を算出し、前記算出した総水分量を用いて前記記録紙に含まれる水分の気化熱を算出する気化熱算出部と、
前記算出された前記気化熱を用いて、定着時において前記記録紙が前記定着部から吸熱する吸熱量を推定する吸熱量推定部と、
前記推定された前記吸熱量分の熱量を前記定着部に発生させるための設定値を算出し、前記算出した設定値で前記定着部に定着処理を行わせる定着制御部とを備える画像形成装置。
【請求項２】
記録紙束を収容する記録紙貯留部と、
前記記録紙貯留部に収容された前記記録紙を前記画像形成部を介して前記定着部に搬送する搬送部とを更に備え、
前記含水率算出部、前記気化熱算出部、及び前記吸熱量推定部は、それぞれ、前記搬送部が１枚の記録紙を搬送する都度、前記含水率、前記気化熱、及び前記吸熱量を算出し、
前記定着制御部は、前記吸熱量が算出された記録紙に対して前記定着部が前記定着処理を行うときに、当該記録紙の吸熱量分の熱量を前記定着部に発生させる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記照射部は、前記水分吸収帯の赤外光を測定光として前記記録紙に照射し、前記水分吸収帯よりも吸光度が低い波長を持つ赤外光を参照光として前記記録紙に照射し、
前記受光部は、前記記録紙を透過する前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光し、
前記含水率算出部は、前記受光部により受光された前記参照光を用いて、前記測定光に含まれる前記記録紙中の水分以外の構成要素の影響を除去し、前記含水率を算出する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記吸熱量推定部は、前記記録紙を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な予め定められた第一熱量と、前記トナー像を定着前の温度から前記目標の定着温度に上昇させるために必要な予め定められた第二熱量と、前記算出された前記気化熱である第三熱量とを加算して、前記吸熱量を算出する請求項１〜３のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記気化熱算出部は、予め定められた記録紙の質量に前記算出された含水率を乗じて、前記総水分量を算出する請求項１〜４のいずれか１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、トナー像を記録紙に定着させる定着部を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合機やプリンターといった画像形成装置に使用される記録紙には水分が含まれている。記録紙に含まれている水分の割合を示す含水率は、トナー像を記録紙に転写する際の転写性に影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
そこで、特許文献１には、静電転写前に赤外線水分計を用いて転写紙の含水率を測定し、転写紙の体積固有抵抗値が１０１２Ωｃｍ以上となるように転写紙を加熱処理することが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、熱ロールからトナーへの熱エネルギーが用紙に含まれる水の蒸発エネルギーとして使われ、トナーへの熱エネルギーが不足して未定着になりやすくなることを防止するために、紙水分計を用いて用紙の含水率を測定し、測定データを、予め決められた測定データ及び印加電圧の関係を示す関係表と照合し、定着装置に含まれる光照射手段が必要とする印加電圧を決定することが開示されている。
【０００５】
非特許文献１には、近赤外スペクトル中に水分子の振動によって選択的に赤外光を吸収する周波数帯域（吸収帯）が数種類存在し、吸収帯として、０．９７μｍ、１．１８μｍ、及び１．９４μｍがあることが開示されている。そして、水による吸収帯（１．９４μｍ）の赤外線と水の影響ない吸収帯（１．８１μｍ）の赤外線とのふく射の比をシートに含まれる水の量として算出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２７５５８０号公報
【特許文献２】特開２０１０−７６３３４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】紙パ技協誌  第３３巻第９号、紙パルプ技術協会、昭和５４年９月発行、７３−７７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、赤外光を用いて転写紙の含水率が測定されているが、どのような波長の赤外光を用いて含水率を測定すればよいかが全く開示されていない。そのため、特許文献１では、転写紙の含水率を精度良く算出できず、定着時における転写紙の気化熱を精度良く算出できないという問題がある。
【０００９】
特許文献２では、紙水分計により含水率が測定されているが、この紙水分計は、高周波抵抗式のものや電気抵抗式のものが採用されている。そのため、特許文献１では、赤外光を照射して含水率を測定することは行われていない。したがって、赤外光を用いて含水率を計測する本願発明とは基本的な構成が相違している。
【００１０】
非特許文献１では、上記のように赤外光を照射してシートに含まれる水の量を算出することは開示されているものの、算出した水の量を用いて定着部をどのように制御するかについての開示は全くない。
【００１１】
本開示は、定着温度が目標の定着温度よりも低くなり、定着不良の発生を防止できる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】
【００１２】
本開示の一態様による画像形成装置は、
記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記記録紙に定着させる定着部と、
水分に対する赤外光の吸光度と前記赤外光の波長との関係を規定する吸光度特性において、所定の水分吸収帯の波長を持つ赤外光を前記記録紙に照射する照射部と、
前記照射部が照射した前記赤外光のうち、前記記録紙を透過する赤外光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された赤外光の光量を用いて、前記記録紙の含水率を算出する含水率算出部と、
前記算出された含水率を用いて前記記録紙に含まれる総水分量を算出し、前記算出した総水分量を用いて前記記録紙に含まれる水分の気化熱を算出する気化熱算出部と、
前記算出された前記気化熱を用いて、定着時において前記記録紙が前記定着部から吸熱する吸熱量を推定する吸熱量推定部と、
前記推定された前記吸熱量分の熱量を前記定着部に発生させるための設定値を算出し、前記算出した設定値で前記定着部に定着処理を行わせる定着制御部とを備える。
【００１３】
この構成によれば、水分吸収帯の波長の赤外光が記録紙に照射され、照射された赤外光のうち記録紙の透過光が受光部により受光される。そのため、受光部は、記録紙に含まれる水分以外の構成要素の影響が低い赤外光を受光できる。そして、この赤外光を用いて記録紙の含水率が算出され、この含水率から記録紙に含まれる総水分量が算出され、この総水分量を用いて記録紙に含まれる水分の気化熱が算出される。そのため、記録紙に含まれる総水分量を精度良く算出することができ、記録紙に含まれる水分の気化熱を精度良く算出できる。
【００１４】
また、このように算出された気化熱を用いて定着処理時における定着部の吸熱量が推定されているため、記録紙に含まれる水分が気化する際にこの水分が定着部から奪う熱量が補われるように定着部に定着処理を行わせることができ、定着温度が目標の定着温度よりも低くなることが防止できる。その結果、定着不良の発生を防止できる。
【００１５】
また、上記態様において、記録紙束を収容する記録紙貯留部と、
前記記録紙貯留部に収容された前記記録紙を前記画像形成部を介して前記定着部に搬送する搬送部とを更に備え、
前記含水率算出部、前記気化熱算出部、及び前記吸熱量推定部は、それぞれ、前記搬送部が１枚の記録紙を搬送する都度、前記含水率、前記気化熱、及び前記吸熱量を算出し、
前記定着制御部は、前記吸熱量が算出された記録紙に対して前記定着部が前記定着処理を行うときに、当該記録紙の吸熱量分の熱量を前記定着部に発生させてもよい。
【００１６】
この構成によれば、１枚の記録紙が搬送される都度、含水率算出部、気化熱算出部、及び吸熱量推定部により、それぞれ、含水率、気化熱、及び吸熱量が算出される。そして、定着制御部は、当該吸熱量が算出された記録紙に対して定着処理が行われるときに、当該吸熱量分の熱量を定着部に発生させる。このように、本構成では、フィードフォワード制御により記録紙に定着処理が行われている。例えば、フィードバック制御を適用した場合、吸熱量が算出されるまでに時間がかかるので、記録紙が定着部に到達するまでに定着部の温度を目標の定着温度にすることが困難になる可能性がある。一方、本構成においては、フィードフォワード制御により記録紙に定着処理が行われているので、印字対象の記録紙に対する吸熱量を速やかに算出することができ、記録紙が定着部に到達するまでに定着部の温度を目標の定着温度にまで上昇させることができ、定着不良を防止できる。
【００１７】
また、上記態様において、
前記照射部は、前記水分吸収帯の波長を持つ赤外光を測定光として前記記録紙に照射し、前記水分吸収帯よりも吸光度が低い波長を持つ赤外光を参照光として前記記録紙に照射し、
前記受光部は、前記記録紙を透過する前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光し、
前記含水率算出部は、前記受光部により受光された前記参照光を用いて、前記測定光に含まれる前記記録紙中の水分以外の構成要素の影響を除去し、前記含水率を算出してもよい。
【００１８】
この構成によれば、測定光は、水分吸収帯の赤外光が採用されているので、記録紙中に含まれる水分の影響を多く受けるが、記録紙中に含まれる水分以外の構成要素の影響も多少受ける。そこで、本構成は、測定光に加えて参照光も記録紙に照射している。ここで、参照光は吸光度が測定光よりも低い波長を持つため、測定光ほど水分の影響を受けないが、記録紙に含まれる水分以外の構成要素の影響を測定光と同様に受ける。したがって、本構成によれば、参照光を用いて、測定光に含まれる記録紙中の水分以外の構成要素を除去することができ、含水率を精度良く算出できる。
【００１９】
また、上記態様において、前記吸熱量推定部は、前記記録紙を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な予め定められた第一熱量と、前記トナー像を定着前の温度から前記目標の定着温度に上昇させるために必要な予め定められた第二熱量と、前記算出された前記気化熱である第三熱量とを加算して、前記吸熱量を算出してもよい。
【００２０】
記録紙を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な第一熱量と、トナー像を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な第二熱量とは、記録紙の種類や記録紙に印字する画像データのデータ量から予め見積もることができる。そのため、第一、第二熱量は予め定めておくことができる。一方、記録紙に含まれる水分は記録紙に応じて異なっているため、記録紙に含まれる水分の気化熱を示す第三熱量は測定する必要がある。そこで、本構成では予め定められた第一及び第二熱量に、測定により得られた第三熱量を加算することで、吸熱量が推定されている。そのため、記録紙に応じた吸熱量を速やか且つ正確に算出できる。
【００２１】
上記態様において、前記気化熱算出部は、予め定められた記録紙の質量に前記算出された含水率を乗じて、前記総水分量を算出してもよい。
【００２２】
この構成によれば、予め定められた記録紙の質量に含水率を乗じることで記録紙に含まれる総水分量が算出される。そのため、記録紙に含まれる総水分量を正確に算出し、記録紙の含水率を正確に算出できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、記録紙に含まれる水分が気化する際にこの水分が定着部から奪う熱量が補われるように定着部に定着処理を行わせることができ、定着温度が目標の定着温度よりも低くなることが防止できる。その結果、定着不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示の実施の形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】本開示の実施の形態における画像形成装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】吸光度特性を示すグラフであり、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。
【図４】フィードバック制御の一般的なブロック図である。
【図５】フィードフォワード制御の一般的なブロック図である。
【図６】フィードバック制御を画像形成装置に適用した場合のブロック図である。
【図７】本開示の実施の形態における画像形成装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】吸光度と含水率との対応関係が予め規定されたテーブルＴ１のデータ構成の一例を示す図である。
【図９】記録紙の種類と熱量との関係が予め対応付けられたテーブルＴ２のデータ構成の一例を示す図である。
【図１０】画像データのデータ量と熱量との関係が予め対応付けられたテーブルＴ３のデータ構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー、及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は、装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。
【００２６】
原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を、原稿読取部２００が連続的に読み取るように原稿読取部２００に搬送する。
【００２７】
原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。
【００２８】
装置本体１００は記録紙貯留部１０１、画像形成部１０３、及び定着部１０５を備える。記録紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、記録紙の束を貯留する記録紙トレイ１０７を備える。記録紙トレイ１０７に貯留された記録紙の束において、最上位の記録紙は、ピックアップローラー１０９により、記録紙搬送経路１１１へ向けて送出される。記録紙は記録紙搬送経路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。
【００２９】
記録紙搬送経路１１１の適所にはピックアップローラー１０９により送出された記録紙を搬送する搬送ローラー１０４が設けられている。搬送ローラー１０４は駆動ローラー及び従動ローラーを含む一対のローラーで構成されている。駆動ローラーは、モーター（図略）からの駆動力を受けて回転するローラーである。従動ローラーは駆動ローラーに対して従動して回転するローラーである。なお、図１の例では記録紙搬送経路１１１において、搬送ローラー１０４は、４箇所に設けられているがこれは一例にすぎず、記録紙搬送経路１１１の長さに応じて搬送ローラー１０４の個数は適宜変更される。
【００３０】
画像形成部１０３は、搬送された記録紙にトナー像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７、及び転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ（原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等）に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に対して現像部１１７からトナーが供給され、周面には画像データに対応するトナー像が形成される。このトナー像は転写部１１９によって記録紙貯留部１０１から搬送された記録紙に転写される。
【００３１】
トナー像が転写された記録紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー像及び記録紙に熱及び圧力が加えられ、トナー像は記録紙に定着される。記録紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。以上のようにして、画像形成装置１はモノクロ画像を印刷する。
【００３２】
操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３とを備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面を表示する。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。
【００３３】
操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的には、操作キー部４０１には、スタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、並びにコピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー４１３等が設けられている。
【００３４】
スタートキー４０５はコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。
【００３５】
機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。
【００３６】
記録紙搬送経路１１１上において、最上段の記録紙トレイ１０７と画像形成部１０３との間には、照射部５１０及び受光部５２０が設けられている。照射部５１０及び受光部５２０の詳細については後述する。
【００３７】
図２は、本開示の実施の形態における画像形成装置１の構成の一例を示すブロック図である。画像形成装置１は、制御部５００、照射部５１０、受光部５２０、アンプ５３１，５３２、信号処理部５４０、及び記録紙搬送部５５０等を備えている。
【００３８】
照射部５１０は、記録紙Ｐに赤外光を照射する。照射部５１０は、照射部５１１，５１２を備える。照射部５１１は、例えば、赤外光を照射する発光ダイオードで構成され、測定光Ｌ１を記録紙Ｐに照射する。照射部５１２は、例えば、赤外光を照射する発光ダイオードで構成され、参照光Ｌ２を記録紙Ｐに照射する。測定光Ｌ１としては、水分に対する赤外光の吸光度と赤外光の波長との関係を規定する吸光度特性において、所定の水分吸収帯の波長を持つ赤外光が採用される。参照光Ｌ２としては、水分吸収帯よりも吸光度の低い波長を持つ赤外光が採用される。
【００３９】
図３は、吸光度特性Ｃ１を示すグラフであり、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。吸光度は１．０を最大値とする規格化された値で規定される。波長の単位はμｍである。図３に示す吸光度特性Ｃ１では、波長が１．１８μｍ、１．４５μｍ、及び１．９４μｍ付近で吸光度のピークが表れている。そのため、１．１８μｍ、１．４５μｍ、及び１．９４μｍの波長帯は、水分の吸収帯であり、記録紙Ｐ中の水分以外の構成要素の影響を受けにくい波長帯である。
【００４０】
図３の例では、ピークにおける吸光度は、１．９４μが最大であり、次に、１．４５μｍが大きく、次に１．１８μｍが大きくなっている。したがって、本開示では、測定光Ｌ１の波長として、吸光度が最大である１．９４μｍを採用する。但し、これは一例であり、１．９４μｍ以外の波長が測定光Ｌ１の波長として採用されてもよい。また、吸光度特性Ｃ１では、図３では不図示であるが、０．９７μｍ付近でもピークが表れることが知られている。そのため、０．９７μｍが測定光Ｌ１の波長として採用されてもよい。ここで、水分吸収帯の波長としては、ピークの点を示す波長に加えて、ピークの点を示す波長を中心として一定の範囲内にある波長が採用されてもよい。具体的には、ピークの点を示す波長を中心に、プラスマイナス０．１μｍ、０．０８μｍ、０．０５μｍ、或いは０．２５μｍ等の帯域内の波長が水分吸収帯の波長として採用されてもよい。
【００４１】
参照光Ｌ２を照射している理由は、記録紙Ｐ中の水分以外の構成要素によって吸収される光の成分をノイズとして測定光Ｌ１から除外するためである。そのため、参照光Ｌ２の波長としては、測定光Ｌ１に比べて吸光度が大幅に小さい波長を採用することが好ましい。また、参照光Ｌ２の波長が測定光Ｌ１の波長に対して大きく離れていると、記録紙Ｐ中の水分以外の構成要素によって吸収される光量が参照光Ｌ２及び測定光Ｌ１との間で大きく異なってしまう虞がある。そこで、本開示では、参照光Ｌ２は、測定光Ｌ１に対して吸光度の差が一定の値以上であり、且つ可能な限り測定光Ｌ１の波長に近い波長の赤外光を採用することが好ましい。図３に示すように吸光度特性Ｃ１は、３つのピークを含む３つの凸部３００１と、凸部３００１間にある凹部３００２とに分けられる。したがって、参照光Ｌ２の波長としては、測定光Ｌ１が属する凸部３００１に隣接する凹部３００２に属する波長を採用することが好ましい。
【００４２】
例えば、測定光Ｌ１の波長として１．９４μｍを採用したとすると、この波長が属する凸部３００１の左側に隣接する凹部３００２又は右側に隣接する凹部３００２に属する波長を採用することが好ましい。本開示では、参照光Ｌ２の波長として、右端の凸部３００１の左側に隣接する凹部３００２に属する例えば、１．８１μｍの波長を採用する。但し、これは一例であり、右端の凸部３００１の左側に隣接する凹部３００２に属する他の波長が参照光Ｌ２の波長として採用されてもよい。或いは、右端の凸部３００１の右側に隣接する凹部３００２に属する例えば２．１μｍの波長を参照光Ｌ２の波長として採用してもよい。
【００４３】
図２に参照を戻す。受光部５２０は、記録紙Ｐを挟んで、照射部５１０と反対側に設けられ、照射部５１１に対応する受光部５２１と、照射部５１２に対応する受光部５２２とを備えている。受光部５２１は、測定光Ｌ１のうち記録紙Ｐの透過光を受光し、受光した透過光を光電変換し、アンプ５３１に出力する。受光部５２２は、参照光Ｌ２のうち記録紙Ｐの透過光を受光し、受光した透過光を光電変換し、アンプ５３２に出力する。
【００４４】
アンプ５３１は受光部５２１により受光された測定光Ｌ１を所定の増幅率で増幅し、信号処理部５４０に出力する。アンプ５３２は受光部５２２により受光された参照光Ｌ２を所定の増幅率で増幅し、信号処理部５４０に出力する。ここで、アンプ５３１，５３２の増幅率は同じであり、信号処理部５４０に入力される電気信号を信号処理部５４０が信号処理するに際して適切なレベルにすることができる値が採用される。
【００４５】
信号処理部５４０は、受光部５２１により受光された測定光Ｌ１に含まれるノイズ成分を、受光部５２２により受光された参照光Ｌ２を用いて除去する。
【００４６】
例えば、受光部５２１により受光された測定光Ｌ１の光量が所定の基準光量の６０％であり、受光部５２２により受光された参照光Ｌ２の光量が所定の基準光量の８０％であったとする。この場合、測定光Ｌ１において、基準光量の４０％の光量の低下分のうち、基準光量の２０％の低下分が記録紙Ｐに含まれる水分により吸収された低下分を示し、基準光量の２０％の低下分が記録紙Ｐに含まれる水分以外の構成要素により吸収された低下分を示す。この場合、信号処理部５４０は、受光部５２１により受光された測定光Ｌ１の光量のうち、基準光量の２０％を、記録紙Ｐに含まれる水分により吸収された光量の比率（吸光度）として算出し、制御部５００に出力する。
【００４７】
以上を纏めると、まず、信号処理部５４０は、受光部５２１により受光された測定光Ｌ１において、基準光量に対する低下分の比率を求めると共に、受光部５２２により受光された参照光Ｌ２において、基準光量に対する低下分の比率を求める。次に、信号処理部５４０は、参照光Ｌ２の基準光量に対する低下分の比率から、測定光Ｌ１の基準光量に対する低下分の比率を減じた値を、記録紙Ｐの吸光度として求める。なお、基準光量としては、照射部５１１或いは照射部５１２が記録紙Ｐを透過させずに所定光量の光を照射し、その光を受光部５２１或いは受光部５２２が受光したときの光量が採用され、実験等により予め測定された値が採用される。
【００４８】
測定光Ｌ１は水分の吸収帯の波長（例えば、１．９４μｍ）が採用されているので、記録紙Ｐに含まれる水分以外の構成要素の影響を受けにくい。しかしながら、水分の吸収帯の波長を採用したといえども、測定光Ｌ１は水分以外の構成要素の影響をある程度は受けてしまう。そこで、本開示では、参照光Ｌ２を用いて、水分以外の構成要素の影響を測定光Ｌ１から除外し、測定精度をより高めている。
【００４９】
制御部５００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えるコンピューターで構成される。ＲＯＭには、画像形成装置１の制御プログラムが格納されている。ＣＰＵはＲＯＭに格納された制御プログラムを実行する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域として用いられる。
【００５０】
制御部５００は、含水率算出部５０１、気化熱算出部５０２、吸熱量推定部５０３、定着制御部５０４、搬送制御部５０５、及び発光制御部５０６の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現される。
【００５１】
ここでは、制御部５００はコンピューターで構成されるとして説明したが、本開示はこれに限定されず、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡといった専用のハードウェア回路で構成されてもよい。
【００５２】
含水率算出部５０１は、信号処理部５４０により算出された記録紙Ｐの吸光度から記録紙Ｐの含水率を算出する。ここで、吸光度と含水率とは相関があるため、吸光度が分かれば、含水率は一意的に特定される。そこで、含水率算出部５０１は、吸光度と含水率との対応関係が予め規定されたテーブルＴ１（図８参照）を備えればよい。そして、含水率算出部５０１は、信号処理部５４０により算出された吸光度に対応する含水率を、テーブルＴ１を参照することで決定すればよい。図８は、吸光度と含水率との対応関係が予め規定されたテーブルＴ１のデータ構成の一例を示す図である。図８に示すように、テーブルＴ１は、吸光度と含水率とを対応付けて記憶する。これにより、含水率算出部５０１は、吸光度に対応する含水率を正確且つ速やかに算出できる。
【００５３】
気化熱算出部５０２は、含水率算出部５０１により算出された含水率を用いて記録紙Ｐに含まれる総水分量を算出し、算出した総水分量を用いて記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱を算出する。
【００５４】
ここで、記録紙Ｐに含まれる総水分量は下記の式（１）で算出できる。
【００５５】
総水分量＝記録紙Ｐの質量×含水率      （１）
但し、記録紙Ｐの質量＝記録紙Ｐのサイズ×単位面積あたりの記録紙Ｐの重さ
記録紙Ｐのサイズは、Ａ４、Ｂ３といった記録紙のサイズを示し、どの記録紙トレイ１０７から給紙されたかによって特定できる。単位面積あたりの記録紙Ｐの重さは、既知の値が採用される。
【００５６】
また、記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱は下記の式（２）で算出できる。
【００５７】
気化熱＝総水分量×気化率×単位質量あたりの水の気化熱      （２）
総水分量は、式（１）で算出される。気化率及び単位質量あたりの水の気化熱は既知の値が採用される。気化率としては、記録紙Ｐに対して定着処理を行った際に、記録紙Ｐに含まれる総水分量のうち気化することが見込まれる水分の重量が採用される。
【００５８】
したがって、気化熱算出部５０２は、上記の式（１）、（２）を用いて記録紙Ｐに含まれる水分が気化する際に発生する気化熱を算出する。
【００５９】
吸熱量推定部５０３は、気化熱算出部５０２により算出された気化熱を用いて、定着時において記録紙Ｐが定着部１０５から吸熱する吸熱量を推定する。
【００６０】
吸熱量は、ｉ）記録紙を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な熱量＋ｉｉ）トナー像を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な熱量＋ｉｉｉ）記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱で見積もられる。ｉ）の熱量は使用する記録紙Ｐの種類から特定でき、ｉｉ）の熱量は記録紙Ｐに印字される画像データのデータ量から特定できる。ｉｉｉ）の気化熱は環境条件で変動するので、測定して計算する必要がある。
【００６１】
そこで、吸熱量推定部５０３は、ｉｉｉ）の熱量については、上記の気化熱算出部５０２が算出した気化熱を採用する。また、吸熱量推定部５０３は、ｉ）の熱量を算出するためのテーブルＴ２（図９）を予め備えておき、このテーブルＴ２を参照して、ｉ）の熱量を求めればよい。
【００６２】
図９は、記録紙Ｐの種類と熱量との関係が予め対応付けられたテーブルＴ２のデータ構成の一例を示す図である。テーブルＴ２は、記録紙Ｐの種類と、種類に応じた熱量とを対応付けて記憶する。記録紙Ｐの種類としては、普通紙、印画紙といった記録紙の種類が採用できる。テーブルＴ２において、熱量としては、記録紙Ｐの種類に応じて予め定められた熱量であって、記録紙Ｐを定着前の記録紙Ｐの温度を目標の定着温度まで上昇させるのに必要な熱量が採用できる。ここで、定着前の記録紙Ｐの温度としては定着直前の温度として想定される予め定められた記録紙Ｐの温度が採用できる。吸熱量推定部５０３は、操作部４００を用いて記録紙Ｐの種類をユーザに入力させ、入力させた種類から記録紙Ｐの種類を特定すればよい。
【００６３】
また、吸熱量推定部５０３は、ｉｉ）の熱量を算出するためのテーブルＴ３を予め備えておき、このテーブルＴ３を参照して、ｉｉ）の熱量を求めればよい。図１０は、画像データのデータ量と熱量との関係が予め対応付けられたテーブルＴ３のデータ構成の一例を示す図である。テーブルＴ３は、画像データのデータ量と、データ量に応じた熱量とを対応付けて記憶する。テーブルＴ３において、熱量としては、画像データのデータ量に応じて予め定められた熱量であって、トナー像を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な熱量が採用できる。ここで、定着前のトナー像の温度としては定着直前の温度として想定される予め定められたトナー像の温度が採用できる。また、吸熱量推定部５０３は、画像データに付随するメタデータから画像データのデータ量を特定すればよい。
【００６４】
定着制御部５０４は、吸熱量推定部５０３により推定された吸熱量分の熱量を定着部１０５に発生させるための設定値を算出し、算出した設定値で定着部１０５に定着処理を行わせる。具体的には、定着制御部５０４は、吸熱量推定部５０３により推定された吸熱量（Ｈ＿ｘ）と、予め定められた基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）との差分（ΔＨ）を求め、求めた差分（ΔＨ）に対応する設定値の上昇値（ΔＳ）を求める。そして、定着制御部５０４は、求めた上昇値（ΔＳ）を基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）に対応する基準設定値（Ｓ＿ｒｅｆ）に加算し、定着部１０５の設定値（Ｓ＿ｒｅｆ＋ΔＳ）を求めればよい。ここで、基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）としては、例えば、画像形成装置１が取り扱う平均的なデータ量を持つ画像データのトナー像を所定の種類の記録紙（例えば、普通紙）に定着させる際に、記録紙及びトナー像を定着前の温度から目標の定着温度に上昇させるために必要な熱量が採用できる。
【００６５】
また、基準設定値（Ｓ＿ｒｅｆ）としては、基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）分の熱量を定着部１０５に発生させる予め定められた設定値が採用できる。なお、定着制御部５０４は、推定された吸熱量（Ｈ＿ｘ）及び基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）の差分（ΔＨ）と、設定値の上昇値との関係が予め定められた関数又はテーブルを用いて、設定値の上昇値（ΔＳ）を求めればよい。
【００６６】
搬送制御部５０５は、記録紙搬送部５５０を制御して、記録紙搬送部５５０に記録紙Ｐを搬送させる。記録紙搬送部５５０は、図１に示す搬送ローラー１０４、ピックアップローラー１０９及びこれらのローラーを駆動させる図略のモーターを備えている。したがって、搬送制御部５０５は、記録紙搬送部５５０に含まれるモーターを駆動するための制御信号を出力することで、記録紙搬送部５５０を制御する。
【００６７】
発光制御部５０６は、記録紙Ｐが照射部５１０により赤外光が照射される測定エリアを通過するタイミングを検知したとき、照射部５１０に電流を供給し、照射部５１０に赤外光を照射させる。ここで、記録紙トレイ１０７から測定エリアまでの記録紙搬送経路１１１上の距離は既知であり、記録紙Ｐの搬送速度も既知であるため、記録紙Ｐが記録紙トレイ１０７から排出されてから、測定エリアに到達するまでの到達時間も既知となる。したがって、発光制御部５０６は、記録紙Ｐが記録紙トレイ１０７から排出されたタイミングから、既知の到達時間が経過したときに、照射部５１０に赤外光を照射させればよい。
【００６８】
定着部１０５は、定着ローラー１０５ａ及びヒーター１０５ｂを備える。定着ローラー１０５ａは、記録紙の搬送方向と直交する方向に長尺な円筒状の一対のローラーで構成され、記録紙Ｐを挟持することで記録紙Ｐに形成されたトナー像を記録紙Ｐに定着させる。ヒーター１０５ｂは、一対の定着ローラー１０５ａのうちの一方の定着ローラー１０５ａに内蔵され、定着ローラー１０５ａを加熱させる。なお、定着制御部５０４は、ヒーター１０５ｂの発熱量を制御することで、定着部１０５に吸熱量分に熱量を発生させる。
【００６９】
次に、フィードバック制御とフィードフォワード制御について説明する。
【００７０】
図４は、フィードバック制御の一般的なブロック図である。図４において、ｒは目標値であり、ｕは入力であり、ｄは外乱であり、ｙは出力であり、ｎは観測雑音であり、ｅは誤差である。ブロックＣは誤差ｅを０にするための入力ｕを生成する。ブロックＧは入力ｕに応じた出力を生成する。
【００７１】
フィードバック制御は、外乱ｄや観測雑音ｎを考慮に入れて、誤差ｅが０になるように誤差ｅを修正するため、出力ｙの応答性が悪くなる。
【００７２】
したがって、フィードバック制御を本開示の画像形成装置１に適用すると、含水率の測定後、記録紙Ｐが定着部１０５に到達するまでの間に、測定した含水率が反映された定着処理を定着部１０５に行わせることが困難になる。
【００７３】
図５は、フィードフォワード制御の一般的なブロック図である。フィードフォワード制御では、フィードバック制御のように外乱ｄを考慮に入れた誤差ｅの修正が行われていない。そのため、フィードフォワード制御はフィードバック制御に比べて応答正が優れているという利点を持つが、その反面、フィードバック制御に比べて精度が低下する。
【００７４】
図６は、フィードバック制御を画像形成装置１に適用した場合のブロック図である。
【００７５】
図６において、ブロックＣは、図２に示す気化熱算出部５０２、吸熱量推定部５０３、及び定着制御部５０４に相当する。
【００７６】
ブロックＧは図２に示す定着部１０５に相当する。ｕは定着部１０５への設定値を示す。ｄは記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱による温度変化を示す。ｙは定着部１０５の温度を示す。ｒは上記の基準吸熱量（Ｈ＿ｒｅｆ）を示す。ｒ’は受光部５２１により受光された測定光Ｌ１からノイズが除去された測定光Ｌ１を示す。
【００７７】
ブロックＣは、ｒ’（ノイズ成分が除去された測定光Ｌ１）を用いて、ｉ）の熱量＋ｉｉ）の熱量＋ｉｉｉ）の熱量（吸熱量（Ｈ＿ｘ））を算出し、算出した吸熱量（Ｈ＿ｘ）を用いて設定値ｕを算出し、定着部１０５に出力する。吸熱量（Ｈ＿ｘ）を用いた設定値ｕの算出は上述した。ここで、設定値ｕは記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱により奪われる熱量ｄが補われるように定着部１０５に定着処理を行わせる。よって、定着部１０５の温度ｙは、熱量ｄによる温度低下が補われた温度、すなわち、目標の定着温度を持つことになる。その結果、定着不良を防止できる。
【００７８】
次に、本開示の実施の形態における画像形成装置１の処理について説明する。図７は、本開示の実施の形態における画像形成装置１の処理の一例を示すフローチャートである。
【００７９】
図７のフローチャートは１枚の記録紙Ｐに対する処理が示されている。したがって、複数の記録紙Ｐが連続して処理される場合、図７のフローチャートが繰り返される。
【００８０】
まず、搬送制御部５０５は、記録紙搬送部５５０を制御して、記録紙Ｐを搬送する（Ｓ７０１）。次に、発光制御部５０６は記録紙Ｐが測定エリアに到達したことを検知すると、照射部５１０を制御して、赤外光を記録紙Ｐに照射する（Ｓ７０２）。ここでは、測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とが記録紙Ｐに照射される。
【００８１】
次に、受光部５２０は、記録紙Ｐを透過した透過光を受光する（Ｓ７０３）。ここでは、測定光Ｌ１の透過光が受光部５２１で受光され、参照光Ｌ２の透過光が受光部５２２で受光される。
【００８２】
次に、アンプ５３１は受光部５２１で受光された測定光Ｌ１を増幅し、アンプ５３２は受光部５２２で受光された参照光Ｌ２を増幅する（Ｓ７０４）。
【００８３】
次に、信号処理部５４０は、受光部５２１で受光された測定光Ｌ１に含まれるノイズを受光部５２２で受光された参照光Ｌ２を用いて除去し、吸光度を算出する（Ｓ７０５）。
【００８４】
次に、含水率算出部５０１は、テーブルＴ１を参照して、信号処理部５４０で算出された吸光度に対応する含水率を算出する（Ｓ７０６）。
【００８５】
次に、気化熱算出部５０２は、Ｓ７０６で算出された含水率に記録紙Ｐの質量を乗じて（式（１））、記録紙Ｐに含まれる総水分量を算出する（Ｓ７０７）。
【００８６】
次に、気化熱算出部５０２は、Ｓ７０７で算出した総水分量を式（２）に代入し、記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱を算出する（Ｓ７０８）。
【００８７】
次に、吸熱量推定部５０３は、印字対象となる画像データのデータ量と、記録紙Ｐの種類とを特定する（Ｓ７０９）。
【００８８】
次に、吸熱量推定部５０３は、Ｓ７０９で特定した記録紙Ｐの種類に対応する上記のｉ）の熱量をテーブルＴ２を用いて算出し、Ｓ７０９で特定した画像データのデータ量に対応する上記のｉｉ）の熱量をテーブルＴ３を用いて算出する（Ｓ７１０）。
【００８９】
次に、吸熱量推定部５０３は、Ｓ７０９で算出したｉ）、ｉｉ）の熱量にＳ７０８で算出した気化熱を加算し、吸熱量を推定する（Ｓ７１１）。
【００９０】
次に、定着制御部５０４は、Ｓ７１１で推定した吸熱量分の熱量を定着部１０５に発生させる設定値を生成し、定着部１０５を制御する（Ｓ７１２）。
【００９１】
次に、定着部１０５は、Ｓ７１２で生成された設定値にしたがって、記録紙Ｐに対する定着処理を行う（Ｓ７１３）。
【００９２】
（効果）
このように、画像形成装置１によれば、吸光度特性Ｃ１において所定の水分吸収帯の波長の赤外光が記録紙Ｐに照射され、照射された赤外光のうち記録紙Ｐの透過光が受光部５２０により受光される。そのため、受光部５２０は、記録紙Ｐに含まれる水分以外の構成要素の影響が低い赤外光を受光できる。そして、この赤外光を用いて記録紙Ｐの含水率が算出され、この含水率から記録紙Ｐに含まれる総水分量が算出され、この総水分量を用いて記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱が算出される。そのため、記録紙Ｐに含まれる総水分量を精度良く算出することができ、記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱を精度良く算出できる。
【００９３】
また、このように算出された気化熱を用いて定着処理時における定着部１０５の吸熱量が推定されているため、記録紙Ｐに含まれる水分が気化する際にこの水分が定着部１０５から奪う熱量が補われるように定着部１０５に定着処理を行わせることができ、定着温度が目標の定着温度よりも低くなることが防止できる。その結果、定着不良の発生を防止できる。
【００９４】
また、画像形成装置１によれば、１枚の記録紙が搬送される都度、含水率算出部５０１、気化熱算出部５０２、及び吸熱量推定部５０３により、それぞれ、含水率、気化熱、及び吸熱量が算出される。そして、定着制御部５０４は、当該吸熱量が算出された記録紙Ｐに対して定着処理が行われるときに、当該吸熱量分の熱量を定着部１０５に発生させる。このように、本構成では、フィードフォワード制御により記録紙Ｐに定着処理が行われている。例えば、フィードバック制御を適用した場合、吸熱量が算出されるまでに時間がかかるので、記録紙Ｐが定着部１０５に到達するまでに定着部１０５の温度を目標の定着温度にすることが困難になる可能性がある。一方、画像形成装置においては、フィードフォワード制御により記録紙Ｐに定着処理が行われているので、印字対象の記録紙Ｐに対する吸熱量を速やかに算出することができ、記録紙Ｐが定着部１０５に到達するまでに定着部１０５の温度を目標の定着温度にまで上昇させることができ、定着不良を防止できる。
【００９５】
また、測定光Ｌ１は、吸光度特性Ｃ１において水分吸収帯の赤外光が採用されているので、記録紙Ｐ中に含まれる水分の影響を多く受けるが、記録紙Ｐ中に含まれる水分以外の構成要素の影響も多少受ける。そこで、画像形成装置１は、測定光Ｌ１に加えて参照光Ｌ２も記録紙Ｐに照射している。ここで、参照光Ｌ２は吸光度が測定光Ｌ１よりも低い波長を持つため、測定光ほど水分の影響を受けないが、記録紙Ｐに含まれる水分以外の構成要素の影響を測定光Ｌ１と同様に受ける。したがって、画像形成装置１は、参照光Ｌ２を用いて、測定光Ｌ１に含まれる記録紙Ｐ中の水分以外の構成要素を除去することができ、含水率を精度良く算出できる。
【００９６】
また、画像形成装置１は、定着処理を行う際に記録紙Ｐが吸熱する予め定められたｉ）の熱量（第一熱量）、定着処理を行う際にトナー像が吸熱する予め定められたｉｉ）の熱量（第二熱量）は、記録紙の種類や記録紙に印字する画像データのデータ量から予め見積もることができる。そのため、第一、第二熱量は予め定めておくことができる。一方、記録紙に含まれる水分は記録紙Ｐに応じて異なっているため、記録紙Ｐに含まれる水分の気化熱を示す第三熱量は測定する必要がある。そこで、本態様では予め定められた第一及び第二熱量に、測定により得られた第三熱量を加算することで、吸熱量が推定されている。そのため、記録紙Ｐに応じた吸熱量を速やか且つ正確に算出できる。
【００９７】
また、画像形成装置１は、予め定められた記録紙Ｐの質量に含水率を乗じることで記録紙Ｐに含まれる総水分量を算出している。そのため、記録紙Ｐに含まれる総水分量を正確に算出し、記録紙Ｐの含水率を正確に算出できる。
【００９８】
（変形例）
上記説明では、吸熱量推定部５０３は、テーブルＴ２を用いてｉ）の熱量を算出したが、これに限定されず、定着部１０５の温度を温度センサを用いて測定し、記録紙Ｐを、測定した温度から目標の定着温度まで上昇させるのに必要な熱量をｉ）の熱量として算出してもよい。この場合、テーブルＴ２は、記録紙の種類に応じた比熱を記憶すればよい。そして、吸熱量推定部５０３は、記録紙の種類に応じた比熱を、温度センサで測定された温度と目標の定着温度との差分に乗じて、ｉ）の熱量を算出すればよい。
【００９９】
また、上記説明では、吸熱量推定部５０３は、テーブルＴ３を用いてｉｉ）の熱量を算出したが、これに限定されず、定着部１０５の温度を温度センサを用いて測定し、定着部１０５に形成されたトナー像を、測定した温度から目標の定着温度に上昇させるのに必要な熱量をｉｉ）の熱量として算出してもよい。この場合、テーブルＴ２は、記録紙の種類に応じた比熱を記憶すればよい。そして、吸熱量推定部５０３は、記録紙の種類に応じた比熱を、温度センサで測定された温度と目標の定着温度との差分に乗じて、ｉｉ）の熱量を算出すればよい。
【符号の説明】
【０１００】
５０１  含水率算出部
５０２  気化熱算出部
５０３  吸熱量推定部
５０４  定着制御部
５０５  搬送制御部
５０６  発光制御部
５１０，５１１，５１２  照射部
５２０，５２１，５２２  受光部
５３１，５３２  アンプ
５４０  信号処理部
５５０  記録紙搬送部
【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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【図１０】
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