JP2015052707A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平滑度センサに対する記録材の搬送通過位置の最適化に貢献することができ、検出精度の向上及び検出結果の安定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】記録シートＳを定着装置６０に向けて搬送する搬送経路部１２と、発光素子から搬送経路部１２に向けて検出光７３を出射しかつ搬送経路部１２で搬送中の記録シートＳの表面で反射した反射光を受光素子で受光し、その受光強度から表面の平滑度を検出する検出器７０と、検出器７０によって検出した平滑度に基づいて定着条件を変更する定着条件算出部と、を備え、搬送経路部１２は、発光素子から出射する検出光７３の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子で受光する反射光の光軸Ｑ２の設定反射角とで決まる交点Ｑを含む所定の照射範囲Ｅ内に表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録シートＳの挙動を規制する規制部としてのレジスト装置８０を有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、シート状の記録材の表面の平滑度を検出するようにした画像形成装置に関する。

デジタル複写機やレーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、シート状の記録材にトナー像を転写し、所定の条件で加熱及び加圧することにより、トナー像を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考慮する必要があるのが、トナー像を定着する際の加熱量や加圧力、或いは記録材の搬送速度等の定着条件であり、特に、高画質な画像形成を行う際には、この定着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、記録材の表面の平滑性を表す指標として、平滑度がある。この平滑度は、記録材の表面に試験板を密着させたときに、記録材の表面の凹凸に起因して、記録材と試験板との間を一定量の空気が流れる時間（ｓｅｃ）で表したものである。

そして、記録材の表面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の程度、特に、凹部におけるトナーの定着率が変化するためである。したがって、使用した記録材の表面の平滑性を考慮したうえで定着条件を設定して定着処理を実行しないと、高画質な画像を得ることができないばかりか、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にもなってしまう。

一方、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化等に伴い、記録材の種類は数百種類以上存在するうえ、各々の記録材の種類における坪量や厚さ等の違いを含め、多岐にわたる銘柄が存在している。このため、特に、高画質な画像形成を行う場合には、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。

このような記録材の種類としては、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、記録材の表面にエンボス加工を施した特殊紙等が存在しているうえ、その種類はさらに増加しつつある。なお、上記においては記録材として記録紙等について説明しているが、記録紙等以外の記録材も多数存在している。

ところで、現状の画像形成装置における定着条件の設定は、記録材の坪量に応じて設定されていることが極めて一般的である。例えば、坪量６０〜９０ｇ／ｍ^２の紙を普通紙、９１〜１０５ｇ／ｍ^２を中厚紙、１０６〜２００ｇ／ｍ^２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加圧力、或いは記録材の搬送速度等の定着条件を変更している。

この際、記録材の坪量情報は、一般的には記録材のパッケージなどに記載してあるために、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、画像形成装置として、例えば、複写機（又は複写機能）であれば装置本体に設けられた操作部（オペレーションパネル）を操作して設定することによって装置本体に認識させることができる。また、画像形成装置として、プリンタ機（プリンタ機能）であれば、画像データを出力する際に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のディスプレイに表示されたプリンタドライバ上で設定することにより画像データの一部に含ませ、装置本体に認識させることができる。

このように、一般的には、ユーザ自らが坪量情報を設定する必要がある。このため、画像形成処理を実行する際の設定操作が煩わしく、しかも、誤った情報に設定してしまうと、所望の高画質な画像品質を得ることができない場合がある。

このため、画像形成装置においては、記録材の厚みを検知する紙厚センサを搭載し、自動で記録材の紙厚に対する定着条件を設定し、画像形成処理を実行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、記録材の平滑度に関しては、通常記録材のパッケージには記載されておらず、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、記録材の平滑度は平滑度センサなどを用いて自動で入手せざるを得なかった。

先にも述べたように平滑度と定着条件とには、高い相関があるものの、平滑度は記録材と試験板との間に空気が一定量流れる時間であるから、短時間で平滑度を検出することは非常に困難となる。

そこで、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平滑度センサが検討されてきた。

例えば、特許文献１に記載されているように触針式プローブにより表面の摩擦抵抗を検知する接触式がある。しかしながら、このような接触式では、プローブ（針）が記録材の表面に接触するため、記録材にダメージを与えてしまうという問題があった。

これに対して非接触による検出方法では、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から搬送経路部に向けて検出光を出射しかつ搬送経路部で搬送中の記録材の表面で反射した反射光の光量から平滑度を検出する方法がある（例えば、特許文献２，３参照）。

この際、平滑度と定着品質とは、例えば、平滑度が低い、すなわち、表面の凹凸が大きい場合、定着時の加熱量と加圧力とが記録材の凹部に浸透し難い。一方、平滑度が高い、すなわち、表面の凹凸が小さい場合、定着時の加熱量と加圧力とが記録材の凹部に浸透し易い。つまり、平滑度の異なる記録材に対し、同一の定着条件で定着を行うと、定着品質が記録材によって変化してしまっていた。

このような場合、一般的には、平滑度の低い記録材でも十分な定着強度を確保できるように、定着設定温度が決められている。この際、平滑度の高い記録材は加熱量が多めに加えられており、余計な消費電力が発生していた。

したがって、上述した平滑度センサを用いれば、平滑度が高いことを平滑度センサで検出した場合、定着設定温度を下げることで省エネ効果が得られ、平滑度が低いことを平滑度センサで検出した場合、定着設定温度を上げることで定着強度が確保できる。

ここで得られる省エネ性と定着強度とは、平滑度の検出精度が高ければ高いほど、その効果が大きく得られるため、平滑度の検出精度を上げることは非常に重要である。

そこで、高精度に平滑度を検出する方法として、記録材に対して低入射角で光を当て、その正反射光を検出することで検出精度を上げることができることがわかっている（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、特許文献４に開示の技術にあっては、反射光の受光側を撮像素子としており、その撮像素子で撮像した画像を解析することで平滑度を算出することから、画像解析の時間を要し、近年の高速化に対応することが困難であるという問題がある。

しかも、一般的には、記録材の厚さ方向に対応する搬送経路部の搬送高さは、記録材の厚さの変化等に対応させるため、及び記録材の搬送時のジャム発生を抑制するため、ある程度の高さを有している。

したがって、特許文献４のように、屈曲した搬送経路を構成したとしても、実際には記録材の厚さよりも搬送経路部の搬送高さは高く設定する必要がある。これにより、搬送過程の記録材にはバタつき等の挙動が発生する。したがって、撮像素子を用いた場合には、ピント（焦点）が合致していないと所望の撮像結果を得られないため、所謂ピンボケの撮像結果に起因して精度が高くしかも安定した平滑度を取得することができないという問題も生じていた。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、平滑度センサに対する記録材の搬送通過位置の最適化に貢献することができ、検出精度の向上及び検出結果の安定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、上記目的達成のため、シート状の記録材を定着装置に向けて搬送する搬送経路部と、発光手段から前記搬送経路部に向けて検出光を出射しかつ前記搬送経路部で搬送中の前記記録材の表面で反射した反射光を受光手段で受光し、その受光強度から前記表面の平滑度を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出した前記平滑度に基づいて定着条件を変更する定着条件変更手段と、を備え、前記搬送経路部は、前記発光手段から出射する検出光の光軸の設定出射角と前記受光手段で受光する反射光の光軸の設定反射角とで決まる交点を含む所定の照射範囲内に前記表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の前記記録材の挙動を規制する規制部を有する構成である。

この構成により、本発明に係る画像形成装置は、搬送経路部によりシート状の記録材が定着装置に向けて搬送され、搬送経路部に向けて発光手段から検出光が出射され、受光手段により搬送経路部で搬送中の記録材の表面で反射した反射光が受光される。また、受光手段で受光した反射光は、光検出手段によりその検出された受光強度から記録材の表面の平滑度が検出される。さらに、定着条件変更手段は、光検出手段によって検出した平滑度に基づいて定着装置の定着条件を変更する。

この際、搬送経路部に設けた規制部により、発光手段から出射する検出光の光軸の設定出射角と受光手段で受光する反射光の光軸の設定反射角とで決まる交点を含む所定の照射範囲内に記録材の表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録材の挙動が規制される。

これにより、記録材の挙動が規制され、平滑度センサに対する記録材の搬送通過位置の最適化に貢献することができ、検出精度の向上及び検出結果の安定化に貢献することができる。

本発明によれば、平滑度センサに対する記録材の搬送通過位置の最適化に貢献することができ、検出精度の向上及び検出結果の安定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ブロック構成図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における検出部の説明図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における記録シートの搬送方向と検出部の配置方向との関係を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る画像形成装置における記録シートごとの平滑度を算出する概念を示す説明図である。 検出器の交点と記録シートとの深度方向のずれを説明するための説明図である。 検出器の交点と記録シートの傾斜との関係を説明するための説明図である。 検出器の交点と記録シートとの深度方向のずれに起因する平滑度検出のずれを示すグラフ図である。 検出器の交点と記録シートの傾斜角度とのずれに起因する平滑度検出のずれを示すグラフ図である。 記録シートの挙動と検出器の交点とが一致していない状態の説明図である。 記録シートの挙動と検出器の交点とが一致している状態の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示し、記録シートの谷線が交点を含む照射範囲と一致している状態の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示し、規制板を配置して記録シートの谷線が交点を含む照射範囲と一致している状態の説明図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置を示し、記録シートの稜線が交点を含む照射範囲と一致している状態の説明図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置を示し、検出器の交点位置を示す説明図である。

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に配置している。給紙カセット１１は、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１１の下流端側の上部には、各給紙カセット１１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する搬送経路部１２に給紙する給紙コロ１３を設けている。

露光装置２０は、最上段の給紙カセット１１の上部に配置している。露光装置２０は、ＣＣＤ２０６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ベルト方式の加熱部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。

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（図示せず）を収納して画像形成装置本体３００に記録シートを供給可能とする手差しトレイ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を手差しトレイ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。

本実施の形態において、レジスト装置８０と搬送ローラ９０との間の搬送経路部１２は、図２に示すように、例えば、互いに離間状態で対向する搬送ガイド板１６，１７によって形成している。搬送ガイド板１６，１７は、記録シートＳの厚さ方向（図示上下方向）に沿う搬送高さＬ及び記録シートＳの搬送方向（図２において紙面と直行する奥行き方向）を規定する。また、搬送ガイド板１６，１７の対向間隔によって形成する搬送高さＬは、記録シートＳの肉厚以上に離間している。なお、レジスト装置８０の構成や作用は公知であるため、詳細な構成の説明は省略する。

検出器７０は、搬送ガイド板１６，１７の一方側（例えば、装置本体３００の庫内側である搬送ガイド板１６側）に位置しており、発光手段としての発光素子７１と、受光手段としての受光素子７２と、を有し、記録シートＳの平滑度を検出するようになっている。発光素子７１は光軸Ｑ１を中心として拡散光である検出光７３を出射し、記録シートＳの表面で反射するようになっている。受光素子７２は、搬送経路部１２を記録シートＳが通過する際、記録シートＳの表面で反射した反射光線（光軸Ｑ２で示す）を受光するようになっている。

発光素子７１には、半導体レーザやＬＥＤが用いられている。駆動回路７４は、発光素子７１に電源を供給するとともに発光タイミング等を制御するようになっている。受光素子７２は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の光検出素子である。検出回路７５は、発光素子７１で受光した反射光線（Ｑ２）を検出電流として増幅するとともにＡ／Ｄ変換するようになっている。このＡ／Ｄ変換した電流値は、記録シートＳの通紙ごとに記憶部７６に記憶する。なお、記憶部７６は、画像形成装置本体３００に標準で搭載されているハードディスクドライブ等の記憶媒体を用いている。

この際、記録シートＳの照射領域Ｅで反射する反射光（Ｑ２）は、正反射光と散乱光であり、発光素子７１と駆動回路７４、又は受光素子７２と検出回路７５を、複数備えることで、散乱成分を表面性の検出に使用することも可能である。

記憶部７６に記憶した電流値は、平滑度算出部７７によって電圧値に変換したうえで記録シートＳの１枚ごとに平均化し、その平均化した電圧値を平滑度に換算する。この際、平滑度算出部７７は、記録シートＳの１枚ごとに平滑度を算出する。平滑度算出部７７で算出した平滑度は、定着条件算出部７８に出力する。定着条件算出部７８は、入力された平滑度に、例えば、坪量情報や記録シートＳのサイズ情報等を考慮して、定着温度、加圧力、搬送速度等の定着条件を算出し、定着装置６０等に出力する。

本実施の形態において、検出器７０は、記録シートＳが図２において左右方向或いは紙面手前から奥行き方向に沿う搬送方向と直交する光軸Ｑ１，Ｑ２を有している。また、検出器７０は、例えば、図３において記録シートＳを紙面手前から奥行き方向に向かって（矢印参照）搬送する場合、図３に示すような配置となる。すなわち、装置本体３００に対して記録シートＳの搬送方向を縦搬送（垂直には限定されない）としている場合、光軸Ｑ１と光軸Ｑ２とは搬送方向と直行する同一面内（例えば、水平面内）に位置している。

また、検出器７０は、記録シートＳの搬送を一時的に停止するレジスト装置８０よりも搬送方向上流側に配置している。なお、検出器７０とレジスト装置８０との離間距離は、画像形成装置１で設定している最小許容サイズの記録シートＳがレジスト装置８０に達してレジスト処理が行われている際に、検出器７０で記録シートＳの平滑度検出が可能な位置としている。

ここで、定着条件算出部７８が、一般的な平滑度（例えば、４０ｓｅｃ程度）の記録シートＳを既知の平滑度として適正に定着可能な設定温度により制御しているものとする。なお、このような既知の平滑度に対して設定した適正な定着温度を通常設定温度と称する。

このような状態で、検出器７０が平滑度を検出すると、定着条件算出部７８は、平滑度算出部７６で算出した平滑度を考慮して定着設定温度等の定着条件を変更する。例えば、表面の凹凸が少ない（小さい）高平滑度な記録シートＳであれば、低熱量での定着が可能となるため、定着条件算出部７８は、定着設定温度を通常設定温度よりも低く変更する。同様に、表面の凹凸が多い（大きい）低平滑度な記録シートＳであれば、熱量が不足気味となるので、定着条件算出部７８は、定着設定温度を通常設定温度よりも高く変更する。

さらに、発光素子７１から出射する検出光７３の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子７２で受光する反射光の光軸Ｑ２の設定反射角とは、基本的に同じであり、例えば、１０〜１４°に設定している。さらに、搬送経路部１２は、光軸Ｑ１の設定出射角と光軸Ｑ２の設定反射角とで決まる交点Ｑを含む所定の照射範囲Ｅ内に記録シートＳの表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録シートＳの挙動を規制するようになっている。

なお、照射範囲Ｅは、図２においては、搬送高さＬに沿う深度方向を含むように図示しているが、主として、記録シートＳに挙動が発生していないと仮定した場合の記録シートＳの表面と同一の平面内を基準としている。この際、検出素子７２は、その平面方向の所定ライン上の反射光を検出する。また、検出器７０は、搬送高さＬに沿う深度にもある程度の感度を有しているため、実際には、上述した記録シートＳに挙動が発生していないと仮定した場合の記録シートＳの表面と同一の平面内（２次元）に深度を加えた３次元のエリアを照射範囲Ｅとしてもよい。

ここで、基本的な平滑度の検出例を説明する。搬送経路部１２で搬送される記録シートＳは、上述した搬送ガイド板１６，１７の対向間隔を、記録シートＳの肉厚以上の搬送高さＬだけ離間させている。これにより、例えば、検出器７０で平滑度を検出する記録シートＳが同一銘柄・同一種類であったとしても、図４に示すように、１枚目〜４枚目の記録シートＳが検出器７０を通過する際に観測される電圧波形は、記録シートＳの挙動に起因してばらばらである。したがって、これら枚葉毎の電圧値を平均化（図示●参照）したうえで平滑度に換算したとしても、その換算した平滑度は枚葉毎に変化する。

このように、平滑度は厳密には枚葉毎に異なる値を示すが、同一銘柄で同一種類の記録シートＳである場合は、一般的には略一定となるはずである。しかしながら、１００銘柄超で平滑度のばらつきを調査したところ、実際には、同一銘柄の記録シートＳを２０枚通紙した平滑度は、最大で８％程度のばらつきがあった。

これは、例えば、図５に示すように、記録シートＳに挙動が発生していないとして仮定しても、交点Ｑから離れた位置、すなわち照射範囲Ｅを通過しない場合や、図６に示すように、記録シートＳに挙動（角度θの傾き）が発生し、しかも、交点Ｑから離れて照射範囲Ｅを通過しない場合がある。

図７及び図８は、検出した平滑度の検出結果を表したものである。図７は、図５に示したように、交点Ｑから記録シートＳが離れて通過したときの平滑度算出部７７で算出した平滑度がどのように低下するのかを示し、交点Ｑを通過した場合の平滑度を１００％とした場合の変化を示す。また、図８は、図６に示したように、記録シートＳに傾きθが発生したときの平滑度算出部７７で算出した平滑度がどのように低下するのかを示し、交点Ｑを、角度θ＝０°で通過した場合の平滑度を１００％とした場合の変化を示す。

図７に示すように、検出器７０の感度は、交点Ｑから±１ｍｍだけ離れた範囲では、良好な平滑度を検出することができるが、それ以上に離れてしまうと、平滑度にずれが極端に発生し易いことがわかる。

また、図８に示すように、検出器７０の感度は、記録シートＳの搬送角度θが変化した場合に、角度θがずれるほど、特に、図６に示した傾斜方向と同じ向きで角度θが大きくなるほど、平滑度のずれが大きいことがわかる。

これらの結果から、検出器７０は、角度θに対する感度は高いものの、ある一定の距離及び角度の範囲内に記録シートＳの挙動を収めないと平滑度を正しく検出することができないことがわかる。

記録シートＳの挙動は、いくつかの因子により影響を受けるが、記録シートＳの剛性、搬送ガイド板１６，１７の搬送高さＬ、搬送ガイド板１６，１７の組み付け角度（搬送経路部１２の傾き）、の因子の影響が特に大きい。

例えば、図９に示すように、記録シートＳを縦搬送とするとともに、搬送ガイド板１６，１７の搬送方向に沿う長さを検出区間Ｗとし、その検出区間Ｗの略中央に検出器７０を配置する。また、検出器７０の交点Ｑを搬送高さＬの中途部に設定する。この状態で、記録シートＳは、検出区間Ｗを通過する際に、レジスト装置８０と搬送ローラ９０との間において、蛇行するような挙動となる。したがって、このような挙動が発生した状態では、検出器７０は、交点Ｑから深度方向に沿って高さＴだけ離間し、角度θの傾きを有する状態で平滑度を検出することとなる。

一方、上述したように、枚葉毎に記録シートＳの平滑度を検出器７０で検出し、その検出した平滑度に応じて定着設定温度を変更する場合には、枚葉毎の平滑度にばらつきがあったとしても、定着不良などが発生することは少ない。

しかしながら、枚葉毎に定着設定温度を変更することができない場合、例えば、画像形成処理の高速化に起因して定着装置６０の熱応答遅れなど時間的な制約などがある場合には、上述したばらつきを考慮したうえで、定着設定温度を変更する必要がある。

一つの手法としては、１枚目で検出した平滑度に安全率を考慮して定着設定温度を決定する方法が考えられる。例えば、１枚目で検出された平滑度が８０ｓｅｃであった場合には、以降にそれよりも低平滑な記録シートＳが搬送されてくる可能性を考慮し、所定のマージン（例えば、上述した最大ばらつきである８％＝６４ｓｅｃ）の記録シートＳが送られることを考慮して、定着温度を高めに設定することが考えられる。

このように、枚葉毎に平滑度を検出し、その検出値に応じて定着設定温度を設定することが困難である場合には、定着不良が発生し難いように、安全率を設けた定着設定温度が必要となる。

ここで、記録シートＳの剛性の違いは、挙動に起因する変形（たわみ）を異ならせる因子となる。ただし、記録シートＳの種類はユーザーが任意に選ぶものであり、特に、記録シートＳの剛性に関しては設計者が決めることができない因子である。

一方、搬送ガイド板１６，１７の搬送高さＬや搬送ガイド板１６，１７の組み付け角度（搬送経路部１２の傾き）は、設計者が任意に設定することができる。そして、記録シートＳが通過する空間がどのようになっているかによって、記録シートＳの挙動が変わり、それらは搬送ガイド板１６と搬送ガイド板１７との組み付け状態（部品公差）によって異なってくる。

しかしながら、この組み付け状態のばらつき（部品公差）を抑えるには、逆に部品コストが高騰する要因となる。したがって、単なる部品公差を低減する以外の手法で記録シートＳの挙動を安定化させるのが望ましい。

また、検出器７０は、点状ではなくライン状に反射光を検出して、その平均値を用いることで記録シートＳの平滑度のばらつきを考慮した定着温度設定値を決定する必要がある。したがって、記録シートＳが搬送されて挙動が発生しているとき、すなわち、記録シートＳが動いたまま挙動が発生（動的挙動）しているときに平滑度検出を行えば、平滑度の検出結果のばらつきはさらに大きくなってしまう。

さらに、昨今の画像形成装置１は、省スペース化が求められることから、記録シートＳは上向き搬送、すなわち、縦搬送の構成を余儀なくされることが極めて多く、横搬送の構成に比べて重力の影響で記録シートＳの挙動が安定し難い要因ともなっている。

そこで、記録シートＳの挙動を規制する手段として、記録シートＳに常時押し当ててストレスを加えるような規制部材を用いると、紙粉が発生して定着装置６０の動作等に悪影響を与えたり、場合によっては搬送不具合（所謂、ジャム等）が生じることもある。

以上のような状況を考慮して、正しく平滑度を検出できるように、記録シートＳの挙動を一定範囲に収めることが望ましい。

例えば、図１０に示すように、レジスト装置８０によって記録シートＳの搬送が一時的に止まって挙動が単に変形となっている（静的挙動）ときに、記録シートＳの一部が交点Ｑを含みかつ角度θが"０"に近い位置にあるのが望ましい。

しかしながら、上述したように、記録シートＳは、剛性によって変形量が異なり易いことから、図１０に示したように、搬送経路部１２の中途部において、どのような剛性の記録紙Ｓであっても、一律に、搬送高さＬの範囲であたかも浮いた状態で規制することは非常に困難である。

そこで、本実施の形態においては、一対のローラを用いて記録シートＳをニップ搬送するときに、記録シートＳが一時的（瞬間的）に搬送停止することに着目した。特に、レジスト装置８０の場合、記録シートＳの姿勢（スキュー）を規制する機能を具備することから、通常の一対のローラを用いたニップ搬送時に比べて記録シートＳの搬送停止時間が長く、しかも、その停止時間は既知である。

したがって、レジスト装置８０と搬送ローラ９０との区間におけるシート送り量、すなわち、この区間におけるシート長さを、記録シートＳの剛性に拘わらず一律に制御することは比較的容易である。これにより、その区間内全体、特に検出区間Ｗでのシート長さにおいて記録シートＳの変形を一律に規制することができれば、検出器７０による検出タイミングでの記録シートＳの挙動（静的挙動）を規制することとなる。

図１１は、このような検出器７０による検出タイミングでの記録シートＳの挙動（静的挙動）を規制する一例を示す。

図１１においては、検出器７０は、検出区間Ｗの範囲内に配置するとともに、検出光７３の光軸Ｑ１の設定出射角と反射光の光軸Ｑ２の設定反射角とで決まる交点Ｑを搬送ガイド板１７の内面と略一致する位置としている。これにより、交点Ｑ含む検出光７３の所定の照射範囲Ｅは、搬送ガイド板１７の内面において略平面的な範囲とし、深度を殆ど考慮する必要がないようにしている。

規制部としてのレジスト装置８０は、一対の搬送ガイド板１６，１７の搬送高さＬの中心を通りかつ記録シートＳの搬送方向に沿って延びる基準搬送軸線Ｑ３に対して搬送高さＬの方向の一方側にズレた位置に搬送ニップ部を形成している。

これにより、レジスト装置８０は、搬送ガイド板１７の内面に略一致する平面内に位置する交点Ｑを含む照射範囲Ｅ内に、表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録シートＳの挙動を規制する規制部として機能する。

この際、レジスト装置８０は、照射範囲Ｅにおいて記録シートＳの搬送方向（図１１の上向き矢印参照）と交差する方向（図１１の紙面奥行き方向）に延びる谷線が位置するように記録シートＳの挙動を規制する。

具体的には、レジスト装置８０は、基準搬送軸線Ｑ３に対して庫内側にズレた位置にニップ部を有するように配置している。また、レジスト装置８０は、搬送ローラ９０との区間内に位置する記録シートＳのうち、トナー像が二次転写されない記録シートＳの裏面側の一部が、基準搬送軸線Ｑ３に対して庫外側にズレた位置に配置した搬送ガイド板１７に当接するように規制する。

これにより、その搬送ガイド板１７に当接している部分に記録シートＳの表面側の谷線を位置させることが可能となる。なお、搬送ローラ９０のニップ位置は、レジスト装置８０との区間距離によっても異なるが、例えば、基準搬送軸線Ｑ３と搬送ガイド板１７との間の範囲でずらすことにより、記録シートＳの挙動を相対的に規制し、谷線の位置を交点Ｑに近づけるようにすることができる。

また、レジスト装置８０及び搬送ローラ９０の基準搬送軸線Ｑ３に対するずれ量は、装置本体３００の他の構成備品の配置等によって制約を受ける可能性がある。このような場合には、検出器７０の検出区間Ｗ内での配置を調整して谷線に交点Ｑを一致させるように調整することも可能である。

また、記録シートＳの剛性、すなわち紙厚は、利用者側でも認識することが可能であり、かつ、指定することが可能である。したがって、この紙厚情報が入力された場合に、レジスト装置８０又は搬送ローラ９０、或いは検出器７０の位置を自動で変更させるように構成することも可能である。

このように、本実施の形態では、シート状の記録シートＳを定着装置６０に向けて搬送する搬送経路部１２と、発光素子７１から搬送経路部１２に向けて検出光７３を出射しかつ搬送経路部１２で搬送中の記録シートＳの表面で反射した反射光を受光素子７２で受光し、その受光強度から表面の平滑度を検出する検出器７０と、検出器７０によって検出した平滑度に基づいて定着条件を変更する定着条件算出部７８と、を備え、搬送経路部１２は、発光素子７１から出射する検出光７３の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子７２で受光する反射光の光軸Ｑ２の設定反射角とで決まる交点Ｑを含む所定の照射範囲Ｅ内に表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録シートＳの挙動を規制する規制部としての機能をレジスト装置８０に具備させている。

これにより、レジスト装置８０に搬送された記録シートＳは、レジスト装置８０により照射範囲Ｅに、記録シートＳの搬送方向と交差する方向に延びる谷線が位置するように記録シートＳの挙動を規制することができる。また、検出器７０の深度方向の感度が鈍くても、平滑度の検出を容易に行うことができるうえ、その検出結果に基づく平滑度を正確かつ安定して算出することができる。

しかも、照射範囲Ｅは、記録シートＳの表面と同一の平面内、すなわち、搬送ガイド板１７の内面に略一致する平面内に位置していることから、検出器７０の深度方向の感度が鈍くても、平滑度の検出を容易に行うことができるうえ、その検出結果に基づく平滑度を正確かつ安定して算出することができる。

また、発光素子７１の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子７２の光軸Ｑ２の設定反射角とは１０〜１４°の範囲に設定していることから、記録シートＳの表面の凹凸を効率よく検出することができるうえ、検出器７０の部品コストを低減することができる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明の画像形成装置１の実施の形態２を示す。上記実施の形態１では、規制部としてレジスト装置８０を用いた例を示したが、これに限定されず、例えば、図１２に示す傾斜規制板１８を規制部として、或いは、レジスト装置８０と併用した規制部として、用いてもよい。なお、上記実施の形態１の図１１に示した構成と同一の構成には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

すなわち、規制部は、検出区間Ｗよりも搬送方向下流側でかつレジスト装置８０よりも搬送方向上流側に配置され、レジスト装置８０側に下流端が傾いた傾斜規制板１８をさらに有する。

これにより、傾斜規制板１８により記録シートＳの搬送方向をレジスト装置８０に強制的に向かわせることにより、記録シートＳの挙動をより容易に規制することができる。

（実施の形態３）
図１３，図１４は、本発明の画像形成装置１の実施の形態３を示す。上記実施の形態１では、検出器７０の交点Ｑを検出器７０から離れた搬送ガイド板１７の内面に略一致する平面内に位置したものを開示した。これに対し、実施の形態３では、交点Ｑを搬送ガイド板１６の内面側に配置したものである。

具体的には、図１４に示すように、光軸Ｑ１と光軸Ｑ２との交点Ｑを、搬送ガイド板１６の内面、すなわち、検出器７０の略直前に配置し、搬送ガイド板１６の内面とほぼ一致する平面内からある程度の深度を含む範囲を照射範囲Ｅとする。また、規制部としてのレジスト装置８０（傾斜規制板１８を併用してもよい）により、記録シートＳの表面としての稜線が搬送ガイド１６の内面に当接するように挙動を規制するようにしたものである。

この際、レジスト装置８０は、実施例１に示した場合よりも基準搬送軸線Ｑ３に接近した位置で記録シートＳをニップする。これにより、記録シートＳの挙動は、レジスト装置８０と搬送ローラ９０との間の区間、又は検出区間Ｗにおいて、表面側基準に谷線と稜線とが各１で形成することができる。

換言すれば、検出器７０は、その深度（交点Ｑ）の位置設定により、記録シートＳの谷線又は稜線の何れに対しても対応が可能である。したがって、記録シートＳの挙動を、検出器７０側の規制ガイド板１６であれば稜線、検出器７０とは反対側の規制ガイド板１７であれば谷線、が位置するように規制すれば、感度の鈍い深度方向のずれを抑制することが可能となり、より正確かつ安定した検出が可能となる。また、記録シートＳの挙動を、検出器７０側に稜線が位置するように規制すれば、光軸Ｑ１の設定出射角と光軸Ｑ２の設定反射角とを浅くすることができ、より一層掲出制度を高くすることが可能となる。

このように、本実施の形態における画像形成装置１は、シート状の記録シートＳを定着装置６０に向けて搬送する搬送経路部１２と、発光素子７１から搬送経路部１２に向けて検出光７３を出射しかつ搬送経路部１２で搬送中の記録シートＳの表面で反射した反射光を受光素子７２で受光し、その受光強度から表面の平滑度を検出する検出器７０と、検出器７０によって検出した平滑度に基づいて定着条件を変更する定着条件算出部７８と、を備え、搬送経路部１２は、発光素子７１から出射する検出光７３の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子７２で受光する反射光の光軸Ｑ２の設定反射角とで決まる交点Ｑを含む所定の照射範囲Ｅ内に表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の記録シートＳの挙動を規制する規制部を有する。

この際、規制部は、照射範囲Ｅに、記録シートＳの搬送方向と交差する方向に延びる稜線又は谷線が位置するように記録シートＳの挙動を規制することにより、記録シートＳの平滑度を容易かつ正確に検出することができる。

照射範囲Ｅは、記録シートＳに挙動が発生していないと仮定した場合の記録シートＳの表面と同一の平面内にあることから、検出器７０の深度方向の感度が鈍くても、平滑度の検出を容易に行うことができるうえ、その検出結果に基づく平滑度を正確かつ安定して算出することができる。

搬送経路部１２は、記録シートＳの厚さ方向に沿う搬送高さＬ及び記録シートＳの搬送方向を規定するように対向して検出区間Ｗを形成する一対の搬送ガイド板１６，１７と、検出区間Ｗよりも記録シートＳの搬送方向下流側に配置した搬送ローラを兼ねたレジスト装置８０と、を備え、検出器７０は、搬送ガイド板１６，１７の一方側に位置しかつ検出区間Ｗに配置され、規制部は、一対の搬送ガイド板１６，１７の搬送高さＬ方向中心を通りかつ記録シートＳの搬送方向に沿って延びる基準搬送軸線に対して搬送高さＬ方向の一方側にズレた位置に搬送ニップ部を形成したレジスト装置８０とすることができる。

規制部は、検出区間Ｗよりも搬送方向下流側でかつレジスト装置８０よりも搬送方向上流側に配置され、レジスト装置８０側に下流端が傾いた傾斜規制板１８をさらに有することから、記録シートＳの挙動をより容易に規制することができる。

また、発光素子７１の光軸Ｑ１の設定出射角と受光素子７２の光軸Ｑ２の設定反射角とは１０〜１４°の範囲に設定していることから、記録シートＳの表面の凹凸を効率よく検出することができる。

照射範囲Ｅは、一対の搬送ガイド板１６，１７の何れか一方と同一平面内に位置していることから、検出器７０の深度方向の感度が鈍くても記録シートＳの平滑度を正確かつ安定して算出することができるうえ、検出器７０の部品コストを低減することができる。

一対の搬送ガイド板１６，１７が縦方向に延在していることから、装置本体３００のコンパクト化に貢献することができる。

搬送経路部１２は、搬送ガイド板１６，１７よりも記録シートＳの搬送方向上流側に配置した搬送ローラ９０を備え、搬送方向上流側の搬送ローラ９０と搬送方向下流側のレジスト装置８０とは、各ローラ間によって形成される搬送経路部１２の区間において少なくとも各１の稜線及び谷線を形成するように記録シートＳの挙動を規制することにより、検出器７０の交点Ｑに位置を、稜線側又は谷線側のどちらも検出対象とすることができ、検出器７０の設置位置を含む設計自由度を広げることができる。

発光素子７１から出射する検出光７３の光軸Ｑ１と受光素子７２で受光する反射光の光軸Ｑ２とが記録記録シートＳの搬送方向と直行していることにより、検出区間Ｗが短くても平滑度検出を可能とすることができ、装置本体３００の小型化並びに設計自由度を確保することができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。

以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、平滑度センサに対する記録材の搬送通過位置の最適化に貢献することができ、検出精度の向上及び検出結果の安定化に貢献することができるという効果を有し、シート状の記録材の表面の平滑度を検出するようにした画像形成装置の全般に有用である。

１ 画像形成装置
１２ 搬送経路部
１６ 搬送ガイド板
１７ 搬送ガイド板
１８ 傾斜規制板（規制部）
６０ 定着装置
７０ 検出器
７１ 発光素子
７２ 受光素子
７３ 検出光
７８ 定着条件算出部
８０ レジスト装置（規制部）
９０ 搬送ローラ
３００ 装置本体
Ｓ 記録シート
Ｅ 照射範囲
Ｌ 搬送高さ
Ｗ 検出区間
Ｑ 交点
Ｑ１ 光軸
Ｑ２ 光軸

特開２００２−３４０５１８号公報 特開平１０−１６０６８７号公報 特開２００６−０６２８４２号公報 特開２００９−２７１２７３号公報

Claims (10)

1. シート状の記録材を定着装置に向けて搬送する搬送経路部と、
   発光手段から前記搬送経路部に向けて検出光を出射しかつ前記搬送経路部で搬送中の前記記録材の表面で反射した反射光を受光手段で受光し、その受光強度から前記表面の平滑度を検出する光検出手段と、
   前記光検出手段によって検出した前記平滑度に基づいて定着条件を変更する定着条件変更手段と、を備え、
   前記搬送経路部は、
   前記発光手段から出射する検出光の光軸の設定出射角と前記受光手段で受光する反射光の光軸の設定反射角とで決まる交点を含む所定の照射範囲内に前記表面の少なくとも一部が通過するように搬送中の前記記録材の挙動を規制する規制部を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記規制部は、
   前記照射範囲に、前記記録材の搬送方向と交差する方向に延びる稜線又は谷線が位置するように前記記録材の挙動を規制する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記照射範囲は、
   前記記録材に挙動が発生していないと仮定した場合の前記記録材の表面と同一の平面内にある
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に規制の画像形成装置。
4. 前記搬送経路部は、
   前記記録材の厚さ方向に沿う搬送高さ及び前記記録材の搬送方向を規定するように対向して検出区間を形成する一対の搬送ガイド板と、
   前記検出区間よりも前記記録材の搬送方向下流側に配置した搬送ローラと、を備え、
   前記光検出手段は、
   前記搬送ガイド板の一方側に位置しかつ前記検出区間に配置され、
   前記規制部は、
   前記一対の搬送ガイド板の前記搬送高さ方向中心を通りかつ前記記録材の搬送方向に沿って延びる基準搬送軸線に対して前記搬送高さ方向の一方側にズレた位置に搬送ニップ部を形成した前記搬送ローラである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。
5. 前記規制部は、
   前記検出区間よりも搬送方向下流側でかつ前記搬送ローラよりも搬送方向上流側に配置され、前記搬送ローラ側に下流端が傾いた傾斜規制板をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記発光手段の設定出射角と前記受光手段の設定反射角とが１０〜１４°の範囲に設定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。
7. 前記照射範囲は、
   前記一対の搬送ガイド板の何れか一方と同一平面内に位置している
   ことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。
8. 前記一対の搬送ガイド板が縦方向に延在している
   ことを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。
9. 前記搬送経路部は、
   前記搬送ガイド板よりも前記記録材の搬送方向上流側に配置した搬送ローラを備え、
   前記搬送方向上流側の搬送ローラと前記搬送方向下流側の搬送ローラとは、各ローラとの間において少なくとも各１の前記稜線及び前記谷線を形成するように前記記録材の挙動を規制する
   ことを特徴とする請求項４乃至請求項８の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。
10. 前記発光手段から出射する検出光の光軸と前記受光手段で受光する反射光の光軸とが前記記録紙の搬送方向と直行している
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１の請求項に記載の画像形成装置。

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