JP2021039184A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ画像の読取り精度を向上した画像形成装置を提供する。【解決手段】シートに転写された未定着トナー像を、前記定着ニップにおいて熱及び圧力によって定着トナー像としてシートに定着させる定着部と、前記定着部を通過したシートを再び前記定着部に向けて搬送する再搬送部と、前記定着ニップの形状に対応したニップ画像をシートに形成するニップ画像形成処理を実行可能な制御部と、前記ニップ画像を読取る読取部と、を備え、前記制御部は、前記未定着トナー像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を第１温度に設定し、前記ニップ画像がシートに形成されてから前記読取部が前記ニップ画像を読取るまでに前記ニップ画像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を前記第１温度よりも低い第２温度に設定する。【選択図】図５

Description

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置には、シートに転写されたトナー像をシートに定着させる定着装置が設けられている。定着装置は、定着ローラと加圧ローラとを有しており、これら定着ローラ及び加圧ローラによって形成される定着ニップにおいてシートに熱及び圧力が加えられることで、トナー像がシートに定着される。加圧ローラは、耐久劣化によって硬度が低下し、これによって定着ニップの幅が大きくなる。そして、定着ニップからシートに付加される熱が所定の範囲内に収まるように、定着ニップの幅に応じて定着ニップの温度を調整する制御が行われていた。

従来、シートの全体に亘ってベタ画像を形成し、定着ニップがベタ画像を挟持した状態で一定時間定着装置を停止し、ベタ画像の定着ニップによって挟持された部分のみ光沢度の異なるニップ跡を形成する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。そして、形成したニップ跡をユーザがノギス等で測定することで、定着ニップの幅を把握することができる。

特開２００３−１６７４５８号公報

しかしながら、例えばニップ跡が形成されたベタ画像が再び定着装置を通過する場合、ニップ跡のトナーが再び定着装置の熱で溶融され、ニップ跡の境界が不明瞭となる。このため、ニップ跡から定着ニップの幅を測定する際の精度が低下してしまう虞があった。

そこで、本発明は、ニップ画像の読取り精度を向上した画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像形成装置において、未定着トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と共に転写ニップを形成し、前記像担持体に担持された前記未定着トナー像を前記転写ニップにおいてシートに転写する転写部と、第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップを形成する第２回転体と、前記第１回転体を加熱する加熱部と、を有し、シートに転写された前記未定着トナー像を、前記定着ニップにおいて熱及び圧力によって定着トナー像としてシートに定着させる定着部と、前記定着部を通過したシートを再び前記定着部に向けて搬送する再搬送部と、シートに形成された前記定着トナー像が前記定着ニップによって挟持された状態で前記定着部によるシートの搬送を停止させることで、前記定着ニップの形状に対応したニップ画像をシートに形成するニップ画像形成処理を実行可能な制御部と、前記ニップ画像を読取る読取部と、を備え、前記制御部は、前記未定着トナー像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を第１温度に設定し、前記ニップ画像がシートに形成されてから前記読取部が前記ニップ画像を読取るまでに前記ニップ画像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を前記第１温度よりも低い第２温度に設定する、ことを特徴とする。

また、本発明は、画像形成装置において、未定着トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と共に転写ニップを形成し、前記像担持体に担持された前記未定着トナー像を前記転写ニップにおいてシートに転写する転写部と、第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップを形成する第２回転体と、前記第１回転体を加熱する加熱部と、を有し、シートに転写された前記未定着トナー像を、前記定着ニップにおいて熱及び圧力によって定着トナー像としてシートに定着させる定着部と、前記定着部を通過したシートを再び前記定着部に向けて搬送する再搬送部と、シートに形成された前記定着トナー像が前記定着ニップによって挟持された状態で前記定着部によるシートの搬送を停止させることで、前記定着ニップの形状に対応したニップ画像をシートに形成するニップ画像形成処理を実行可能な制御部と、前記ニップ画像を読取る読取部と、を備え、前記制御部は、前記ニップ画像形成処理において、前記定着ニップ以外の前記第１回転体の部分にシートが接触しない状態で、前記定着ニップ及び前記転写ニップによるシートの搬送を停止させる、ことを特徴とする。

本発明によると、ニップ画像の読取り精度を向上することができる。

第１の実施の形態に係るプリンタを示す全体概略図。 定着器を示す断面図。 第１の実施の形態に係る制御系を示すブロック図。 計測パターンを示す模式図。 自動計測モードの動作を示すフローチャート。 （ａ）はシート搬送方向における各位置でのニップ画像の明度を示すグラフ、（ｂ）はシート搬送方向における各位置でのニップ画像の明度の変化率を示すグラフ。 各温調温度において測定された定着ニップ幅を示すグラフ。 第２の実施の形態に係るシートの姿勢を示す模式図。 第３の実施の形態に係るシートの姿勢を示す模式図。

＜第１の実施の形態＞
〔全体構成〕
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。画像形成装置としてのプリンタ１００は、電子写真方式のフルカラーレーザビームプリンタである。プリンタ１００は、図１に示すように、シートＰＰに画像を形成する画像形成部５０と、給送部８０と、排出ローラ対２０と、再搬送部９０と、を有している。画像形成部５０は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー画像を形成する４つのプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、スキャナユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋと、定着器３０とを備えている。スキャナユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、レーザダイオードを用いたポリゴンスキャナである。

なお、４つのプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、形成する画像の色が異なること以外は同じ構成である。そのため、プロセスカートリッジ５Ｙの構成及び画像形成プロセスのみを説明し、プロセスカートリッジ５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの説明は省略する。

プロセスカートリッジ５Ｙは、感光ドラム１と、帯電ローラ２及びクリーニングブレード４を収容する廃トナー容器２４と、現像ローラ３を収容するトナー容器２３と、を有している。感光ドラム１は、アルミシリンダの外周に有機光導電層を塗布して構成され、不図示の駆動モータによって回転する。トナー容器２３内のトナーは、負帯電の非磁性一成分トナーである。

また、画像形成部５０には、駆動ローラ９及び二次転写対向ローラ１０に巻き掛けられた中間転写ベルト８が設けられ、中間転写ベルト８の内側には、一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが設けられている。駆動ローラ９の近傍には、中間転写ベルト８に残ったトナーを掻き取るクリーニングブレード２１が設けられており、クリーニングブレード２１によって掻き取られたトナーは、廃トナー容器２２に回収される。また、中間転写ベルト８を挟むように、二次転写対向ローラ１０に対向して転写部としての二次転写ローラ１１が設けられており、中間転写ベルト８及び二次転写ローラ１１は、搬送されるシートＰＰに画像を転写する転写ニップＮ１を形成している。定着器３０については後述する。

給送部８０は、プリンタ１００の下部に設けられ、シートＰＰを支持するカセット１３と、カセット１３に支持されたシートＰＰを給送するピックアップローラ１４と、を有している。また、給送部８０は、ピックアップローラ１４によって給送されたシートＰＰを１枚ずつに分離する分離ローラ対１５を有している。

ここで、プリンタ１００に設けられる各搬送路及びシートを搬送するための構成要素について説明する。プリンタ１００は、給送搬送路Ｒ１と、給送搬送路Ｒ１のシート搬送方向における下流端である分岐点ＢＰ１において分岐する排出搬送路Ｒ２と、分岐点ＢＰ１から延び、合流点ＢＰ２において給送搬送路Ｒ１に合流する両面搬送路Ｒ３と、を有する。

給送搬送路Ｒ１には、レジストレーションローラ対１６が設けられている。分岐点ＢＰ１には、給送搬送路Ｒ１から来たシートＰＰを排出搬送路Ｒ２に案内すると共に、排出搬送路Ｒ２から来たシートＰＰを両面搬送路Ｒ３に案内する案内部材４０が設けられている。

排出搬送路Ｒ２には、正逆転可能に構成され、シートＰＰをスイッチバックして反転搬送可能な排出ローラ対２０が設けられている。また、両面搬送路Ｒ３には、シートを搬送する搬送ローラ対４１，４３が設けられている。これら両面搬送路Ｒ３及び搬送ローラ対４１，４３は、定着器３０を通過したシートＰＰを再び定着器３０に向けて搬送する再搬送部９０を構成している。

再搬送路としての両面搬送路Ｒ３に沿った位置かつシート搬送方向において搬送ローラ対４１，４３の間には、読取部４４が設けられている。読取部４４は、不図示の発光素子とＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を有しており、シートＰＰの幅方向における全域を読取り可能に構成されている。読取部４４は、シートＰＰが搬送ローラ対４１を通過したタイミングで、シートＰＰに形成された画像の読取りを開始する。また、読取部４４は、搬送されるシートＰＰの画像を時系列のデジタル画素信号として光電読取りし、読取部４４内のメモリにスキャン画像データとして蓄積する。なお、ＣＩＳに代えて、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを適用してもよい。

次に、このように構成されたプリンタ１００の画像形成動作について説明する。不図示のパソコン等から画像信号がスキャナユニット７Ｙに入力されると、スキャナユニット７Ｙから、画像信号に対応したレーザ光がプロセスカートリッジ５Ｙの感光ドラム１上に照射される。

この時、感光ドラム１は、帯電ローラ２により表面が予め所定の極性・電位に一様に帯電されており、スキャナユニット７Ｙからレーザ光が照射されることによって表面に静電潜像が形成される。感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像ローラ３により現像され、感光ドラム１上にイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。

同様にして、プロセスカートリッジ５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの各感光ドラムにもスキャナユニット７Ｍ，７Ｃ，７Ｋからレーザ光が照射され、各感光ドラムにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。各感光ドラム上に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより中間転写ベルト８に転写され、駆動ローラ９によって矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト８により転写ニップＮ１まで搬送される。すなわち、像担持体としての中間転写ベルト８は、未定着トナー像を担持する。なお、各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト８上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。また、トナー像の転写後に感光ドラム１に残ったトナーは、クリーニングブレード４によって回収される。

この画像形成プロセスに並行して、給送部８０のカセット１３に収容されたシートＰＰは、ピックアップローラ１４により送り出され、分離ローラ対１５により１枚ずつに分離される。そして、シートＰＰは、レジストレーションローラ対１６により斜行が補正され、転写ニップＮ１での画像の転写タイミングに合わせて所定の搬送タイミングで搬送される。

シートＰＰには、二次転写ローラ１１に印加された二次転写バイアスによって、転写ニップＮ１において中間転写ベルト８上のフルカラーの未定着トナー像が転写される。未定着トナー像が転写されたシートＰＰは、定着器３０によって所定の熱及び圧力が付与されて、未定着トナー像が定着トナー像として溶融固着（定着）される。定着器３０を通過したシートＰＰは、案内部材４０によって排出搬送路Ｒ２に案内され、排出ローラ対２０によって排出トレイ４５に排出される。

シートの両面に画像を形成する両面印刷ジョブが入力された際には、第１面に画像を形成され定着器３０を通過したシートＰＰは、案内部材４０によって排出搬送路Ｒ２に案内される。排出搬送路Ｒ２に案内されたシートＰＰは、排出ローラ対２０によってまず機外に向けて搬送される。そして、シートＰＰの後端が分岐点ＢＰ１を通過すると、排出ローラ対２０は逆転し、排出ローラ対２０によって反転されたシートＰＰは、両面搬送路Ｒ３を搬送される。

シートＰＰは、搬送ローラ対４１によって搬送されて合流点ＢＰ２において給送搬送路Ｒ１に合流する。給送搬送路Ｒ１に合流したシートＰＰは、第１面と同様に第２面に画像が形成され、排出トレイ４５に排出される。

〔定着器〕
次に、定着部としての定着器３０について詳述する。図２は、定着器３０を示す拡大断面図であり、図１に示された定着器３０を右方向に９０度回転させた状態で表されている。定着器３０は、図２に示すように、第１回転体としての定着フィルム３１と、第２回転体としての加圧ローラ３２と、加熱部としての定着ヒータ３３と、ヒータホルダ３４と、加圧ステー３５と、入口ガイド３６と、を有している。

定着フィルム３１は、基層３１１の外周面上に弾性層３１２と表層３１３が設けられた無端状フィルムによって形成されている。弾性層３１２は、定着性の向上や光沢度の均一化を目的として、シリコンゴムなどの耐熱性を有する弾性材料によって構成される。表層３１３は、シートＰＰとの分離性の向上、トナー像Ｔのオフセット抑制を目的として、フッ素樹脂等の耐熱性を有する離型性の良い材料で構成される。

加圧ローラ３２は、芯軸部３２１と、少なくとも１層以上の弾性層３２２と、表層３２３とを有する。弾性層３２２は、定着ニップＮ２のシート搬送方向における幅を確保するために、シリコンゴム或いはフッ素ゴムなど耐熱性を有する弾性材料で構成される。表層３２３は、トナーや紙粉による汚れを防止するために、フッ素樹脂等の耐熱性を有する離型性の良い材料で構成される。

定着ヒータ３３は、定着フィルム３１の内周面と接触しながら定着フィルム３１を急速加熱する板状発熱体である。定着ヒータ３３の温度は、基板の裏面に設けられているサーミスタ３３１により検知される。そして、サーミスタ３３１の検知信号に基づいて定着ヒータ３３が所定の目標温度になるように通電発熱抵抗層への通電が制御される。

ヒータホルダ３４は、定着ヒータ３３を保持している。加圧ステー３５は、剛性を有する部材で構成され、不図示の加圧手段から受けた加圧力を、ヒータホルダ３４を介して加圧ローラ３２に付与する。この加圧力により、定着フィルム３１と加圧ローラ３２との間に所定幅の定着ニップＮ２が形成される。

加圧ローラ３２は、不図示の定着モータによって、矢印ＲＤ１方向に回転される。そして、定着フィルム３１は、加圧ローラ３２の回転に伴い、矢印ＲＤ２方向に従動回転する。定着ヒータ３３は、急速昇温して定着フィルム３１を加熱する。定着ヒータ３３が所定の目標温度に制御された状態において、シートＰＰが入口ガイド３６に沿って定着ニップＮ２に案内され、定着フィルム３１と加圧ローラ３２とによりシート搬送方向Ｄに挟持搬送される。その搬送過程において、シートＰＰには熱と圧力が付与され、未定着のトナー像ＴがシートＰＰに定着される。

〔制御系〕
次に、プリンタ１００の制御系について説明する。図３に示すように、プリンタ１００は、制御部６０を有しており、制御部６０は、プリンタ１００全体を制御するＣＰＵと、ワークメモリであるＲＡＭと、各プログラムが格納されたＲＯＭと、を有している。制御部６０は、画像形成部５０を動作させて、端末から送信されてくる画像情報を基に、シートＰＰへ画像の印刷を行う。

制御部６０は、定着温調制御部６１と、画像読取制御部６２と、演算部７４と、を有している。定着温調制御部６１は、定着器３０の定着ヒータ３３の温度を、サーミスタ３３１の検知結果に基づき、所定の温度に制御する。また、画像読取制御部６２は、後述する画像分析を行うために、シートＰＰ上の画像をスキャンする時、シートＰＰが読取部４４に到達する前に、読取部４４へ読取り指示を出す。

読取部４４に蓄積されたスキャン画像データは、画像分析部７１によって分析され、後述する定着ニップＮ２のニップ幅（以下、定着ニップ幅と称する）を測定し、分析結果として出力する。なお、画像分析部７１は、制御部６０の内部及び外部のいずれに設けられてもよく、ＣＰＵを含む制御部６０と画像分析部７１によって本発明における制御部が構成される。

また、プリンタ１００には、ハードディスクドライブであるＨＤＤ７３が設けられ、ＨＤＤ７３には、システムソフトウェア、画像データ、画像分析部７１によるニップ幅の計測結果及び後述する耐久補正に関するテーブルが格納される。なお、ＨＤＤ７３以外に、半導体メモリといった書き込み可能な不揮発性メモリを用いてもよい。

演算部７４は、制御パラメータとしての定着温調耐久補正を算出する機能を有しており、ＨＤＤ７３に格納された定着ニップ幅とそれと紐づいた温度補正量から、定着温調の耐久補正量を決定する。制御部６０は、ネットワークＩ／Ｆ７０を介してＬＡＮに接続されており、外部の端末や画像読取装置とプリンタ１００との間で画像情報やデバイス情報の入出力を行う。

〔定着温度の耐久補正〕
次に、耐久起因の画像不良の未然予防を目的とした定着温度の耐久補正について説明する。定着器３０は耐久に伴い、加圧ローラ３２の弾性層３２２が劣化して定着ニップＮ２のシート搬送方向Ｄにおけるニップ幅が広がる。定着ニップ幅が広がると、定着ヒータ３３の温度が一定に保たれていても、定着フィルム３１からシートＰＰへの供給熱量が増加してしまう。その結果、未定着トナー像の定着時にトナー像Ｔに過剰な熱量が付与され、トナー像Ｔの一部が定着フィルム３１に付着してしまう。定着フィルム３１に付着したトナーは、定着フィルム３１の１回転後にシートＰＰに定着され、一周前の画像がオフセットしたような画像不良（以降、ホットオフセットと称する）を発生させる。

このホットオフセットを防止するには、定着ニップ幅の変化に応じて定着温度を補正し、シートＰＰへの供給熱量を一定に保つ必要がある。このためには、定着ニップ幅を正確に把握することが重要である。

例えば、定着器３０の積算通紙枚数の情報を取得し、この積算通紙枚数から定着ニップ幅の変化を予測し、定着温度を補正する方法が考えられる。しかしながら、定着ニップ幅の増加量は、通紙される紙の種類や通紙条件によって変化する。なぜなら紙の種類や通紙条件が変わることで定着器３０に投入される電力が変わり、加圧ローラ３２の弾性層３２２への熱履歴が変わることで、ゴムの硬度変化も変わるからである。従って、積算通紙枚数に基づいて算出される温度補正量は、実際に必要となる補正量からずれてしまい、ホットオフセットや逆に熱量不足に起因する定着不良が発生してしまう場合があった。

そこで、本実施の形態では、シートＰＰに形成されたニップ画像から定着ニップ幅を読取部４４によって自動で計測する自動計測モードを実行することにより、定着ニップ幅を正確に随時把握している。なお、読取部４４は、シートＰＰに形成されたトナー像を読み取ることによって、シートＰＰに転写するトナー像の色調を調整したり、画像不良を検知したりする目的で使用されてもよい。特に、本実施の形態では、両面搬送路Ｒ３を初めて通過するシートＰＰに対して、転写ニップＮ１によって未定着トナー像が転写される第１面に対向するように配置されているため、トナー像を効率的に読み取ることができる。

〔計測パターン〕
次に、上記自動計測モードにおいて定着ニップ幅を計測する為にシートＰＰに形成される計測パターンについて説明する。図４は、計測パターン３００を示す模式図である。計測パターン３００は、単色のトナーにより形成されたベタ画像である。この計測パターン３００内に、後述する図５のステップＳ３によって、定着ニップＮ２の形状に対応したニップ画像ＩＭを形成させる。そして、ニップ画像ＩＭのシート搬送方向Ｄにおける長さに相当する定着ニップ幅は、定着ニップ幅Ｌ３である。

計測パターンを印字するシートＰＰのサイズは、例えばＡ４サイズである。本実施の形態に係るプリンタ１００は、印刷可能なシートの最大定型サイズがＡ４サイズであるＡ４機である。計測パターン３００の幅方向における長さＬ１は、計測パターンを広範囲で分析できるように、Ａ４サイズのシートに印字可能な最大幅とすることが好ましいが、これに限定されない。また、計測パターン３００のシート搬送方向Ｄにおける長さＬ２は、当然ながら定着ニップ幅Ｌ３よりも大きい（Ｌ２＞Ｌ３）。本実施例では、Ｌ１＝２００ｍｍ、Ｌ２＝４０ｍｍに設定されている。

〔自動計測モード〕
次に、自動計測モードの動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、自動計測モードは、外部のＰＣやプリンタ１００の操作部からの明示的な指示により実行可能である。

自動計測モードが実行されると、図５に示すように、制御部６０は、まずシートＰＰに定着画像としての計測パターン３００を形成する（ステップＳ１）。すなわち、制御部６０は、中間転写ベルト８に形成された単色のベタ画像である計測パターン３００を転写ニップＮ１においてシートＰＰに転写し、定着ニップＮ２において該計測パターン３００をシートＰＰに定着させる。この時、定着器３０の温調温度は、通常のプリント時と同じ２４０℃に設定されている。なお、温調温度とは、制御部６０によって制御される定着ヒータ３３の目標温度である。

次に、制御部６０は、シートＰＰを排出ローラ対２０によってスイッチバックさせて両面搬送路Ｒ３に搬送させ、再び定着器３０へ搬送する（ステップＳ２）。これは、シートＰＰの計測パターン３００が定着された面を加圧ローラ３２に対向させるためである。耐久によって変化する加圧ローラ３２の硬度に依らず定着ニップ幅Ｌ３を精度良く測定するには、計測パターン３００に加圧ローラ３２を接触させて、計測パターン３００上に加圧ローラ３２のニップ跡であるニップ画像ＩＭを形成させる必要がある。

次に、制御部６０は、計測パターン３００が定着ニップＮ２によって挟持された状態で定着器３０によるシートの搬送を停止させることで、定着ニップＮ２の形状に対応したニップ画像ＩＭをシートに形成するニップ画像形成処理を実行する（ステップＳ３）。以下にステップＳ３のニップ画像形成処理の詳細について述べる。

制御部６０は、シートＰＰを定着器３０に進入させ、計測パターン３００のシート搬送方向Ｄにおける略中央が定着ニップＮ２に挟持されたタイミングで、転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２におけるシートＰＰの搬送を停止させる。この時、加圧ローラ３２は、定着トナー像としての計測パターン３００に接触した状態で停止する。例えば、制御部６０は、加圧ローラ３２を駆動する定着モータと、駆動ローラ９を駆動する転写モータと、を停止させる。また、駆動ローラ９ではなく、二次転写対向ローラ１０を転写モータによって駆動してもよい。また、定着モータと転写モータの２つの駆動源ではなく、１つの駆動源を停止させることによって転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２におけるシートＰＰの搬送を停止させてもよい。

そして、制御部６０は、シートＰＰの搬送の停止と共に、定着ヒータ３３への電力供給を停止させる。これにより、計測パターン３００は、定着フィルム３１と加圧ローラ３２の余熱により再溶融され、定着ニップＮ２に挟持された部分が平滑化されてニップ画像ＩＭとなる。その後、定着ヒータ３３への電力供給が停止しているために、定着フィルム３１と加圧ローラ３２の温度は時間経過とともに低下していき、平滑性が維持された状態でニップ画像ＩＭはシートＰＰに定着される。これにより、シートＰＰの計測パターン３００上に、定着ニップＮ２の形状に対応した平滑性の高いニップ画像ＩＭが形成される。

その後、制御部６０は、定着ヒータ３３に電力供給することで温調温度を１８５℃に到達させた後、転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２におけるシートＰＰの搬送を再開させる。計測パターン３００は、既にシートＰＰに定着されている画像なので、転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２におけるシートＰＰの搬送の再開後は、計測パターン３００のトナーを溶融させる必要がなく、温調温度を低めに設定できる。本実施例では、定着器３０内の潤滑剤を溶融させて定着器３０がシートＰＰの搬送を正常に行える範囲で極力低めの温度である１８５℃に温調温度を設定している。定着器３０内の潤滑剤としては、シリコンオイル、フッ素オイル及びフッ素グリース等が適用される。

そして、制御部６０は、シートＰＰを排出ローラ対２０によってスイッチバックさせて両面搬送路Ｒ３に搬送させ、再び定着器３０へ搬送する（ステップＳ４）。これは、ニップ画像ＩＭが形成されたシートＰＰの面が読取部４４に対向するように、シートＰＰの表裏を反転させるためである。更に、制御部６０は、シートＰＰを読取部４４へ搬送する為に、シートＰＰを定着器３０に再び通過させる（ステップＳ５）。また、制御部６０は、シートＰＰを読取部４４へ搬送する為に、シートＰＰを排出ローラ対２０によってスイッチバックさせて両面搬送路Ｒ３に搬送させる（ステップＳ６）。

制御部６０は、シートＰＰ上の計測パターン３００に形成されたニップ画像ＩＭを読取部４４によって読取り、定着ニップ幅Ｌ３を計測する（ステップＳ７）。以下にステップＳ７の定着ニップ幅Ｌ３の計測動作の詳細について述べる。

ニップ画像ＩＭが形成されたシートＰＰは、読取部４４で計測パターン３００が読取られる。読取られた画像データは、ＲＧＢのデジタル画素信号から明度情報に変換される。そして、制御部６０は、明度が急峻にかわるところをニップ画像ＩＭのシート搬送方向Ｄにおける境界とし、その境界間の幅を算出することにより定着ニップ幅Ｌ３を計測する。

図６（ａ）に、ニップ画像ＩＭの幅方向における中央部の位置での、シート搬送方向Ｄにおける明度の分布を示す。図６（ａ）の縦軸は計測パターン３００を測定したときの明度を示し、横軸はシート搬送方向Ｄの位置を示している。定着ニップ幅Ｌ３に対応する領域は、その周囲の領域に対して明度が低くなる。この理由は、定着ニップ幅Ｌ３の領域のトナー像が平滑化されることにより、トナー像の表面での散乱光成分が少なくなるからである。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した明度を、シート搬送方向Ｄにおける変化率に変換し、その絶対値を示した図である。ここで、明度のシート搬送方向Ｄにおける変化率とは、シート搬送方向Ｄの単位距離当たりの明度の変化量である。具体的には、シート搬送方向Ｄに１２ｐｉｘｅｌ移動したときの明度の変化量から、単位ｐｉｘｅｌ当たりの明度の変化量を算出し、この値を明度のシート搬送方向における変化率としている。そして、明度を変化率で表すことにより、定着ニップ幅Ｌ３の境界位置を検出しやすくしている。

本実施例では、変化率の絶対値が閾値＝０．２を超える領域の中で、極大値の大きさで上位２つに対応する位置を、定着ニップ幅Ｌ３の境界として定義している。そして、この２つの境界の間の長さを定着ニップ幅Ｌ３の値とし、制御部６０は、ニップ画像ＩＭの幅方向に均等に割り付けた３７か所それぞれの位置で定着ニップ幅の値を求めている。なお、本実施例では、閾値＝０．２としたが、この値に限るものではない。

そして、制御部６０は、定着ニップ幅Ｌ３の計測が終了した後、シートＰＰを機外へ排出させる（ステップＳ８）。制御部６０は、ステップＳ７においてニップ画像ＩＭに基づいて幅としての定着ニップ幅Ｌ３を求め、該定着ニップ幅Ｌ３に基づいて定着ヒータ３３を制御する。なお、制御部６０は、定着ニップ幅Ｌ３の情報を定着器３０の寿命予測等に用いてもよい。

以上述べたように、本実施例のように読取部４４を配置した場合、シートＰＰにニップ画像ＩＭを形成させた後に、ニップ画像ＩＭを読取部４４によって読取る為に、シートＰＰの表裏を反転させる必要がある。そして、この過程で、シートＰＰは定着ニップＮ２において熱を受けることにより、ニップ画像ＩＭの境界が不明瞭となりやすい。ニップ画像ＩＭの境界が不明瞭となると、定着ニップ幅Ｌ３を正確に計測することができなくなる。このため、定着器３０の温度設定が重要となる。

〔定着器の温度設定〕
次に、図５のステップＳ５において、シートＰＰが定着器３０の定着ニップＮ２を通過する際の、定着器３０の温度設定について説明する。本実施例では、ステップＳ５における定着器３０の温調温度Ｔｅを、ニップ画像ＩＭの形成時（図５のステップＳ３）と同じ１８５℃に設定しており、計測パターン３００や通常の印刷画像の形成時の温調温度である２４０℃よりも低く設定している。

言い換えれば、制御部６０は、未定着トナー像が定着ニップＮ２を通過する際の定着ヒータ３３の温度を第１温度である２４０℃に設定している。また、制御部６０は、ニップ画像ＩＭがシートＰＰに形成されてから読取部４４がニップ画像ＩＭを読取るまでにニップ画像ＩＭが定着ニップＮ２を通過する際の定着ヒータ３３の温度を第１温度よりも低い第２温度としての１８５℃に設定している。

このように、温調温度Ｔｅを低めの温度に設定する理由を以下に述べる。温調温度Ｔｅを比較的低めの温度に設定することによって、計測パターン３００を構成するトナーが再溶融されにくくなるので、ニップ画像ＩＭの平滑性を維持することができる。結果、定着ニップ幅Ｌ３の領域とそれ以外の領域の明度差を高く維持することで、ニップ画像ＩＭとその他の計測パターン３００との境界が明確になり、定着ニップ幅Ｌ３を高精度で測定することができる。比較の為に、温調温度Ｔｅ＝１８５℃のほかに、Ｔｅ＝２１０℃やＴｅ＝２５５℃のそれぞれの設定において定着ニップ幅Ｌ３を読取り、その読取り精度を確認した。

読取り精度の確認は、上記それぞれの温調温度の設定での幅方向における各位置の定着ニップ幅を、図５のステップＳ７で算出した値と、目視によってノギスを用いて計測した値との差分を比較して行った。ここで、ノギスによって計測した値は、光沢差と濃度差の両方を加味して計測している為、信頼度がより高い真値として扱うことができる。図５のステップＳ７の算出値とノギスによって計測した値との差分の平方を、幅方向３７か所の位置で算出して、その和である平方和Ｓの大きさを定着ニップ幅の真値からのずれとして評価した。平方和Ｓは、以下の式（１）より導出される。

但し、ｘｉはステップＳ７で算出した各位置の定着ニップ幅、ｙｉはノギスで測定した各位置の定着ニップ幅（真値）、ｉは幅方向にける各位置に対応する指標である。

図７は、読取部４４によって読取られる式（１）のｘｉに対応する定着ニップ幅を上記の各温調温度でプロットした結果のグラフである。図７に示すグラフから、Ｔｅ＝１８５℃のプロットに対して、Ｔｅ＝２１０℃やＴｅ＝２５５℃のプロットは幅方向における各位置間で値がばらつくことが分かった。

このばらつきが小さいほど、平方和Ｓは小さくなり、平方和Ｓが小さいほど、定着ニップ幅Ｌ３が精度良く測れていることを意味する。上記各温調温度における平方和Ｓは、以下の表のようになる。

上記表からわかるように、温調温度Ｔｅが低いほど平方和Ｓは小さく、定着ニップ幅Ｌ３が精度良く測定できる。

以上述べたように、自動計測モードを有するプリンタ１００において、定着ニップＮ２を再通過する際（図５のステップＳ５）の温調温度を、通常のトナー像定着動作時における温調温度よりも低くすることにより、ニップ画像ＩＭの境界が明確になる。これにより、読取部４４によって読取られたニップ画像ＩＭから定着ニップ幅Ｌ３を高精度で測定することができ、定着ニップ幅Ｌ３に応じて定着器３０の温調温度を適正に制御することができる。このため、定着器３０が耐久劣化してもシート上のトナー像に対して適正な熱量を付加することができ、高品位な成果物を得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
次いで、本発明の第２の実施の形態について説明するが、第２の実施の形態は、第１の実施の形態のニップ画像形成処理のみを変更したものである。このため、第１の実施の形態と同様の構成については、図示を省略、又は図に同一符号を付して説明する。

定着ニップ幅Ｌ３の計測精度に関する要因調査を行った結果、ニップ画像形成処理におけるシートの姿勢も計測精度に影響することが分かった。そこで、本実施の形態では、自動計測モードにおいて、ニップ画像形成処理（図５のステップＳ３）におけるシートの姿勢を安定化させることにより、定着ニップ幅Ｌ３の計測精度を向上させることとした。

図８は、ニップ画像形成処理における停止状態のシートの姿勢を、姿勢Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で示している。姿勢Ｐ１及び姿勢Ｐ２は、定着ニップＮ２と転写ニップＮ１に跨った状態のシートの姿勢であり、姿勢Ｐ１は、加圧ローラ３２の温度が低い場合、姿勢Ｐ２は、加圧ローラ３２の温度が高い場合を示している。また、姿勢Ｐ３は、シートの後端が転写ニップＮ１を通過した後に停止した状態のシートの姿勢である。

加圧ローラ３２の温度が高い場合、加圧ローラ３２の弾性層３２２（図２参照）の熱膨張により加圧ローラ３２の外径が増大し、定着ニップＮ２におけるシートの搬送速度が速くなる。一方、転写ニップＮ１におけるシートの搬送速度は、常に一定である。このため、転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２に跨って搬送されているシートの撓み具合は、加圧ローラ３２の温度によって変化する。加圧ローラ３２の温度が高い時のシートの撓み具合は、図中の姿勢Ｐ２で示すように、加圧ローラ３２の温度が低い時のシートの姿勢Ｐ１と比較して小さくなる。

シートが定着フィルム３１に近づくように姿勢を変えると、定着フィルム３１とシートとの接触状態が変化する。その結果、トナー像が形成されていないシートの裏面からトナー像Ｔが形成されたシートの表面に熱が伝達され、トナー像Ｔがわずかに溶融されるため、ニップ画像ＩＭの境界が不鮮明になる虞がある。これにより、定着ニップ幅Ｌ３の測定精度が低下してしまう。

そこで、本実施の形態では、姿勢Ｐ３で示すように、シートの後端ＴＰが転写ニップＮ１を抜けた後、かつ後端ＴＰが定着ニップＮ２に到達する前にシートの搬送及び定着ヒータ３３への電力供給を停止させ、ニップ画像ＩＭを形成している。これにより、シートのコシを利用して、シートの、シート搬送方向における定着ニップＮ２よりも上流の部分を定着フィルム３１から離間させ状態でニップ画像ＩＭを形成することができる。言い換えれば、制御部６０は、ニップ画像形成処理において、定着ニップＮ２以外の定着フィルム３１の部分にシートが接触しない状態で、定着ニップＮ２及び転写ニップＮ１によるシートの搬送を停止させる。

なお、本実施の形態において、転写ニップＮ１は、定着ニップＮ２における定着フィルム３１及び加圧ローラ３２の接線ＴＬに対して、定着フィルム３１と同じ側に位置している。このため、シートの後端ＴＰが転写ニップＮ１を抜けると、シートのコシによって後端ＴＰが接線ＴＬに近づく方向に移動する。

以下に、本実施の形態による効果について、検証結果を基に説明する。以下の表に、比較例１及び実施例２における定着ニップ幅Ｌ３の計測精度の確認として、それぞれの例における平方和Ｓを示している。比較例１及び実施例２は、自動計測モードを開始した時のサーミスタ３３１で計測された温度が９０℃である。また、比較例１では、ニップ画像形成処理において姿勢Ｐ２でシートを停止させ、実施例２では、ニップ画像形成処理において姿勢Ｐ３でシートを停止させている。

転写ニップＮ１と定着ニップＮ２にシートが挟持されている比較例１においては、自動計測モードの開始時に定着器３０が温まっている為、平方和Ｓが大きくなり、真値からのずれが大きくなっている。一方、実施例２のように転写ニップＮ１にはシートが挟持されていない状態では、定着器３０が温まっていても、境界が明瞭なニップ画像ＩＭを形成することができ、真値からのずれを抑えることができる。

以上示したように、シートの後端ＴＰが転写ニップＮ１を通過した後にシートを停止させることで、定着ニップ幅Ｌ３の計測精度を向上させることができる。そして、定着ニップ幅Ｌ３に応じて定着器３０の温調温度を適正に制御することができる。このため、定着器３０が耐久劣化してもシート上のトナー像に対して適正な熱量を付加することができ、高品位な成果物を得ることができる。

なお、本実施の形態は、フルカラーのプリンタ１００における二次転写対向ローラ１０及び二次転写ローラ１１によって形成される転写ニップＮ１を例に説明したが、これに限定されない。例えば、モノクロのプリンタにおける感光体と転写ローラとによって形成されるニップをシートの後端が通過した後に、シートを停止させてニップ画像ＩＭを形成してもよい。

＜第３の実施の形態＞
次いで、本発明の第３の実施の形態について説明するが、第３の実施の形態は、第２の実施の形態のニップ画像形成処理のみを変更したものである。このため、第１の実施の形態と同様の構成については、図示を省略、又は図に同一符号を付して説明する。

図９は、ニップ画像形成処理における停止状態のシートの姿勢を、姿勢Ｐ２，Ｐ４で示している。姿勢Ｐ４は、シートが定着ニップＮ２と転写ニップＮ１に跨った状態のシートの姿勢であり、姿勢Ｐ２よりも撓んだ姿勢である。

本実施の形態では、シートが転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２に挟持された状態で、かつ定着ニップＮ２によるシートの搬送を停止させた後に、転写ニップＮ１によるシートの搬送を停止させる。これにより、シートの、シート搬送方向における定着ニップＮ２よりも上流の部分を定着フィルム３１から離間させた状態でニップ画像ＩＭを形成することができる。言い換えれば、制御部６０は、ニップ画像形成処理において、定着ニップＮ２以外の定着フィルム３１の部分にシートが接触しない状態で、定着ニップＮ２及び転写ニップＮ１によるシートの搬送を停止させる。

なお、本実施の形態において、転写ニップＮ１は、定着ニップＮ２における定着フィルム３１及び加圧ローラ３２の接線ＴＬに対して、定着フィルム３１と同じ側に位置している。このため、定着ニップＮ２によるシートの搬送を停止させた後に転写ニップＮ１によるシートの搬送を停止させると、シートが定着フィルム３１から離れる方向に撓む。

以下に、本実施の形態による効果について、検証結果を基に説明する。以下の表に、比較例１及び実施例３における定着ニップ幅Ｌ３の計測精度の確認として、それぞれの例における平方和Ｓを示している。比較例１及び実施例３は、自動計測モードを開始した時のサーミスタ３３１で計測された温度が９０℃である。また、比較例１では、ニップ画像形成処理において姿勢Ｐ２でシートを停止させ、実施例３では、ニップ画像形成処理において姿勢Ｐ４でシートを停止させている。

比較例１においては、自動計測モードの開始時に定着器３０が温まっている為、平方和Ｓが大きくなり、真値からのずれが大きくなっている。一方、実施例３のように姿勢Ｐ２よりも大きな撓みを形成した姿勢Ｐ４でシートを停止させることで、定着ニップＮ２の外部においてシートを定着フィルム３１から遠ざけることができる。このため、定着器３０が温まっていても定着フィルム３１からの熱の影響を抑えて、境界が明瞭なニップ画像ＩＭを形成することができ、真値からのずれを抑えることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、第３の実施の形態では、定着ニップＮ２によるシートの搬送を停止させた後に転写ニップＮ１によるシートの搬送を停止させることで、シートを定着フィルム３１から遠ざける方向に撓ませていたが、これに限定されない。例えば、定着ニップＮ２におけるシートの搬送速度を転写ニップＮ１におけるシートの搬送速度よりも遅くして予めシートを撓ませた状態で、転写ニップＮ１及び定着ニップＮ２におけるシートの搬送を同時に停止させてもよい。

なお、第１乃至第３の実施の形態は、適宜組み合わせてもよい。また、第２及び第３の実施の形態では、図５のステップＳ５において、定着器３０の温調温度を通常のトナー像定着動作時における温調温度と同様に設定してもよい。

また、既述のいずれの形態においても、読取部４４は、両面搬送路Ｒ３上に設けなくてもよく、例えば読取部４４を排出搬送路Ｒ２に設けてもよい。また、本実施の形態で説明した温調温度の具体例は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。

また、既述のいずれの形態においても、自動計測モードは、ユーザの指示により実行したが、これに限定するものではなく、予め設定したタイミングで、自動で実行させても良い。また、ユーザの指示により自動計測モードを実行する場合、プリンタ１００側から、ユーザに実行を促す報知をさせても良い。

また、既述のいずれの形態においても、定着器３０は定着フィルム３１を有していたが、これに限定されない。例えば、定着フィルム３１に代えて、ＩＨヒータやセラミックヒータを内蔵した定着ローラを適用してもよい。

本発明は上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

８：像担持体（中間転写ベルト）／１１：転写部（二次転写ローラ）／３０：定着部（定着器）／３１：第１回転体（定着フィルム）／３２：第２回転体（加圧ローラ）／３３：加熱部（定着ヒータ）／４４：読取部／６０：制御部／９０：再搬送部／３００：定着トナー像（計測パターン）／Ｌ３：幅（定着ニップ幅）／ＩＭ：ニップ画像／Ｎ１：転写ニップ／Ｎ２：定着ニップ／Ｒ３：再搬送路（両面搬送路）／ＴＬ：接線／ＴＰ：後端

Claims (10)

1. 未定着トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体と共に転写ニップを形成し、前記像担持体に担持された前記未定着トナー像を前記転写ニップにおいてシートに転写する転写部と、
   第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップを形成する第２回転体と、前記第１回転体を加熱する加熱部と、を有し、シートに転写された前記未定着トナー像を、前記定着ニップにおいて熱及び圧力によって定着トナー像としてシートに定着させる定着部と、
   前記定着部を通過したシートを再び前記定着部に向けて搬送する再搬送部と、
   シートに形成された前記定着トナー像が前記定着ニップによって挟持された状態で前記定着部によるシートの搬送を停止させることで、前記定着ニップの形状に対応したニップ画像をシートに形成するニップ画像形成処理を実行可能な制御部と、
   前記ニップ画像を読取る読取部と、を備え、
   前記制御部は、前記未定着トナー像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を第１温度に設定し、前記ニップ画像がシートに形成されてから前記読取部が前記ニップ画像を読取るまでに前記ニップ画像が前記定着ニップを通過する際の前記加熱部の温度を前記第１温度よりも低い第２温度に設定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記ニップ画像形成処理において、前記定着ニップ以外の前記第１回転体の部分にシートが接触しない状態で、前記定着ニップ及び前記転写ニップによるシートの搬送を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 未定着トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体と共に転写ニップを形成し、前記像担持体に担持された前記未定着トナー像を前記転写ニップにおいてシートに転写する転写部と、
   第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップを形成する第２回転体と、前記第１回転体を加熱する加熱部と、を有し、シートに転写された前記未定着トナー像を、前記定着ニップにおいて熱及び圧力によって定着トナー像としてシートに定着させる定着部と、
   前記定着部を通過したシートを再び前記定着部に向けて搬送する再搬送部と、
   シートに形成された前記定着トナー像が前記定着ニップによって挟持された状態で前記定着部によるシートの搬送を停止させることで、前記定着ニップの形状に対応したニップ画像をシートに形成するニップ画像形成処理を実行可能な制御部と、
   前記ニップ画像を読取る読取部と、を備え、
   前記制御部は、前記ニップ画像形成処理において、前記定着ニップ以外の前記第１回転体の部分にシートが接触しない状態で、前記定着ニップ及び前記転写ニップによるシートの搬送を停止させる、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記ニップ画像形成処理において、シートの後端が前記転写部を抜けた後に前記定着部によるシートの搬送を停止させる、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記ニップ画像形成処理において、シートが前記定着ニップ及び前記転写ニップに挟持された状態で、かつ前記定着ニップによるシートの搬送を停止させた後に前記転写ニップによるシートの搬送を停止させる、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
6. 前記転写ニップは、前記定着ニップにおける前記第１回転体及び前記第２回転体の接線に対して、前記第１回転体と同じ側に位置している、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記第２回転体は、前記ニップ画像形成処理において、前記定着トナー像に接触した状態で停止する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記読取部は、前記再搬送部に設けられシートが通過する再搬送路に沿って配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記読取部は、前記再搬送路を初めて通過するシートに対して、前記転写部によって前記未定着トナー像が転写される第１面に対向するように配置される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記読取部によって読み取られた前記ニップ画像に基づいてシート搬送方向における前記定着ニップの幅を求め、前記幅に基づいて前記加熱部を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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