JP2021051154A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な地点での記録材温度を温度検知手段で実際に検知することが困難な温度影響部材についても、当該地点での記録材の温度の推定値を用いて温度制御可能とする。【解決手段】画像が形成される記録材の温度に影響を与える複数の温度影響部材２５ｄ，２５ｆ，２５ｇ，２６ｇを備えた画像形成装置において、第一地点での記録材の温度を検知又は推定する第一地点温度取得手段１０３と、第二地点での記録材の温度を、該第二地点とは異なる地点での該記録材の温度及び部材又は雰囲気の温度の少なくとも一方の温度の検知結果に基づいて、推定する第二地点温度推定手段１２０と、前記第一地点温度取得手段の取得結果及び前記第二地点温度推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の温度影響部材を制御する制御手段１１０とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、画像が形成される記録材の温度に影響を与える複数の温度影響部材を備えた画像形成装置が知られている。

例えば、特許文献１には、用紙（記録材）上に形成されたトナー像を定着装置の加熱ローラ（温度影響部材）と加圧ローラとによる加熱、加圧によって定着処理するとともに、定着装置を通過して温度が上昇した用紙に冷却部材（温度影響部材）を接触させて冷却処理する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、冷却直後の用紙の表側と裏側の温度をそれぞれ検知する温度センサ（温度検知手段）によって得られる冷却直後の用紙両面の温度に応じて、冷却部材のヒートシンクに送風するファンの回転数を変更し、冷却部材の温度を制御する。

画像形成装置に備わった複数の温度影響部材の温度を制御する場合、温度影響部材ごとに適した地点での記録材の温度を温度検知手段により実際に検知し、それぞれの検知結果に基づいて各温度影響部材の温度を制御することが望まれる。しかしながら、温度検知手段の設置スペースや設置環境あるいは温度検知手段の省略による低コスト化などの種々の原因によって、温度制御対象である温度影響部材のすべてについて、記録材の温度を実際に検知する温度検知手段を適した地点に設置することは困難な場合がある。

上述した課題を解決するために、本発明は、画像が形成される記録材の温度に影響を与える複数の温度影響部材を備えた画像形成装置において、第一地点での記録材の温度を検知又は推定する第一地点温度取得手段と、第二地点での記録材の温度を、該第二地点とは異なる地点での該記録材の温度及び部材又は雰囲気の温度の少なくとも一方の温度の検知結果に基づいて、推定する第二地点温度推定手段と、前記第一地点温度取得手段の取得結果及び前記第二地点温度推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の温度影響部材を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、最適な地点での記録材の温度を温度検知手段で実際に検知することが困難な温度影響部材についても、当該地点での記録材の温度の推定値を用いて温度制御することができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおける定着装置を示す模式図。 同プリンタにおける冷却装置を示す模式図。 実施形態における定着ベルト、加圧ローラ、冷却ローラの温度制御に関する制御ブロック図。 実施形態における定着ベルト、加圧ローラ、冷却ローラの温度制御の流れを示すフローチャート。 記録シートの銘柄と定着温度の目標値との関係を示すグラフ。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、プリンタ１００は、内部に収容している記録材としての記録シートを給紙路に供給する給紙部（給紙テーブル）と、これの上に搭載されたプリンタ部とを有している。図中の符号の末尾に付されているＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋという添え字は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック（黒）用の部材であることを示している。

プリンタ部の中央付近には、複数の支持ローラ１４，１５，１５’，１６，６３に掛け回されて図中時計回り方向に無端移動可能な無端状の中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、クリーニングバックアップローラに対する掛け回し箇所には、ベルトクリーニング装置１７がベルトおもて面側から当接している。このベルトクリーニング装置１７は、後述する二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１０のおもて面に残留する転写残トナーを除去するものである。

中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、支持ローラたる駆動ローラ１４と支持ローラ１５との間の領域は、ほぼ水平方向に延在している。そして、その領域の上には、タンデム画像形成部２０が配設されている。タンデム画像形成部２０は、ベルトおもて面に沿って配設されたイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック用の四つの作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋをベルトおもて面に対向させている。

タンデム画像形成部２０の上には、潜像書込手段としての光書込装置２１が設けられている。タンデム画像形成部２０の作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の潜像が形成される潜像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有している。感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面は、帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋによって一様に帯電された後（例えば−６５０Ｖ）、画像データに基づいて光源を駆動する光書込装置２１によって光走査される。この光走査によって生じる感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面の光照射部は電位を減衰させて（例えば−５０Ｖ）静電潜像となる。

感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋによって現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像になる。現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋには、必要に応じてトナーボトル５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０ＫからＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーが供給される。現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーと磁性キャリアとを混合したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ現像剤として攪拌される。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ現像剤中のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーは負極性に摩擦帯電する（例えば−３０μＣ／ｇ）。現像装置５９，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内には、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像ローラが配設されている。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像ローラは、その周面の一部をケーシングに設けられた開口を通じて外部に露出させて、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに対向させている。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像ローラによって汲み上げられたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ現像剤は、ローラの回転に伴って感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像と、現像バイアス（例えば−５００Ｖ）が印加される現像ローラとの間に、負極性のトナーをローラ側から潜像側に移動させる現像ポテンシャルが作用する。この現像ポテンシャルより、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像ローラ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーが磁性キャリアから離脱して感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像に転移する。これにより、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーによって現像されて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像になる。

感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの下には、一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋが配設されており、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに向けて押圧している。これにより、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋと中間転写ベルト１０とが当接するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップの周辺では、一次転写バイアスが印加される一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋと、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像との間に一次転写電界が形成される。

プリンタ１００は、画像データを受信すると、駆動手段によって駆動ローラ１４を回転駆動することで、中間転写ベルト１０を図中時計回り方向に無端移動させる。同時に、作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋを駆動して感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像を形成する。これらのトナー像は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップで中間転写ベルト１０のおもて面に重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面には四色重ね合わせトナー像が形成される。

なお、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の支持ローラ１５，１５’を移動させて、イエロー、マゼンタ、シアンの感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることも可能である。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップを通過した後の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面には、中間転写ベルト１０に一次転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋによって感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面から除去された後、廃トナーボトルに搬送される。

クリーニング後の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面は、帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋによって再び一様に帯電せしめられる。

プリンタ１００は、給紙部の給紙テーブル２００上における給紙ローラ４２の１つを選択的に回転させる。これにより、ペーパーバンク４３内に多段に設けられた複数の給紙カセット４４の１つから記録シートを繰り出す。そして、分離ローラ４５によって記録シートを１枚ずつに分離して給紙路４８に送った後、搬送ローラ４７によって搬送してプリンタ部の給紙路４８に進入させる。プリンタ部の給紙路４８に進入した記録シートは、レジストローラ対４９のレジストニップに突き当たって止まる。

中間転写ベルト１０の下方には、二次転写装置２２が配設されている。二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、支持ローラとしての二次転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所に対して二次転写ローラ１６’を当接させて二次転写ニップを形成している。

レジストローラ対４９は、記録シートを二次転写ニップでベルト上の四色重ね合わせトナー像に重ね合わせ得るタイミングで回転駆動を開始して記録シートを二次転写ニップに向けて送り出す。二次転写ニップ内では、二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト１０上の四色重ね合わせトナー像が記録シートに二次転写されてフルカラー画像になる。

二次転写ニップを通過した記録シートは、定着装置２５に送られてその表面にフルカラー画像が定着せしめられる。定着装置２５を通過して温度上昇した記録シートは、冷却装置２６に送られて冷却され、その後、排出ローラ対５６を経由して機外へと排出された後、排紙トレイ５７上にスタックされる。

なお、記録シートの両面に画像を形成する両面プリントモードにおいて、両面のうち、第１面だけにトナー像が定着せしめられた状態の記録シートは、冷却装置２６を通過した後、排出ローラ対５６ではなく、再送装置２８に送られる。そして、再送装置２８によって裏表を反転されながら給紙路４８に再送される。そして、給紙路４８から２次転写ニップに送られてその第２面にも４色重ね合わせトナー像が２次転写された後、定着装置２５と排出ローラ対５６とを経由して機外へと排出される。

二次転写ニップを通過した中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１７により、表面に付着している転写残トナーが除去された後、再びＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップに進入する。ベルトクリーニング装置１７内に収容されたトナーは、搬送手段によって廃トナーボトルに回収される。

図２は、本実施形態における定着装置２５を示す模式図である。
図２に示すように、定着装置２５は、温度影響部材である加熱部材としての定着ベルト２５ａと、加熱ローラ２５ｂと、定着ローラ２５ｃと、加熱ローラ２５ｂに設けられる加熱手段としての定着ヒータ２５ｄと、温度影響部材である加圧部材としての加圧ローラ２５ｅと、加圧ローラ２５ｅに設けられる加熱手段としての加圧ヒータ２５ｆと、加圧ローラ２５ｅを冷却するための加圧ローラファン２５ｇと、温度検知手段としての温度センサ２５ｈとを備える。

定着ローラ２５ｃ及び加熱ローラ２５ｂには、定着ベルト２５ａが一定のテンションで架け渡されている。定着ベルト２５ａは、無端状ベルトであり、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコンゴム層（３００〜５００μｍ）などの弾性層を形成した２層構造となっている。定着ローラ２５ｃは、金属の芯金にシリコンゴムを形成した構成となっている。加熱ローラ２５ｂは、アルミニウム又は鉄の中空ローラであり、内部には定着ヒータ２５ｄが設けられている。

定着ベルト２５ａの温度制御は、加熱ローラ２５ｂの定着ヒータ２５ｄへの通電をオンオフ制御することにより行われる。なお、定着装置２５における加熱手段としては、ヒータ２５ｄ，２５ｆに限らず、ランプ、電磁誘導式の加熱装置（ＩＨヒータ）など、温度制御可能な他の加熱手段であってもよい。

加圧ローラ２５ｅは、定着ベルト２５ａの下側に位置し、定着ローラ２５ｃに巻き付いている部分の定着ベルト２５ａに対して回転自在に圧接する。加圧ローラ２５ｅは、アルミニウム又は鉄の中空ローラであり、内部には加圧ヒータ２５ｆが設けられている。加圧ローラ２５ｅの温度制御は、加圧ローラ２５ｅの加圧ヒータ２５ｆへの通電をオンオフ制御することにより行われる。

加圧ローラ２５ｅの加圧力は、加圧ローラ２５ｅの軸部を定着ローラ２５ｃ側へ付勢する付勢手段としての加圧スプリングによって付与される。加圧カムの回転角を変更することにより加圧スプリングを支持する支持部材を変位させることで、加圧スプリングの圧縮量を変更することができる。したがって、加圧カムの回転角を制御することで、加圧スプリングによる付勢力を変更して加圧ローラ２５ｅの加圧力（定着ニップのニップ圧）を変更することができる。

加圧ローラ２５ｅと定着ベルト２５ａとの圧接によって定着ニップが形成され、この定着ニップを記録シートＳが通過することにより、記録シートＳ上のトナー像が熱と圧力とによって記録シートＳに定着される。

図３は、本実施形態における冷却装置２６を示す模式図である。
図３に示すように、冷却装置２６は、冷却部材としての冷却ローラ２６ａと、冷却ローラ２６ａに当接して冷却ニップを形成する搬送ベルト２６ｂと、搬送ベルト２６ｂを張架する２つの支持ローラ２６ｃ，２６ｄと、冷却ローラ２６ａのシート搬送方向上流側と下流側に配置されるガイドローラ２６ｅ，２６ｆとから構成される。

本実施形態の冷却装置２６は、水などの液体あるいは気体からなる冷媒（本実施形態では冷却水を用いる。）を循環させて冷却ローラ２６ａを冷却する水冷タイプのものを使用する。冷却ローラ２６ａの温度制御は、チラー（冷却水循環装置）２６ｇにより、循環する冷却水を冷凍機やヒータで温度調節することにより行われる。なお、冷却装置２６の構成は、冷却部材によって記録シートＳを冷却できるもので、その冷却部材の温度を制御可能なものであれば、他の構成、方式を採用してもよい。

本実施形態のプリンタ１００は、温度検知手段として、ペーパーバンク４３内の温度を検知する給紙温度センサ１０１と、二次転写装置２２と定着装置２５との間の記録シートＳ（定着直前の記録シートＳ）の温度を検知する定着前温度センサ１０２と、定着装置２５と冷却装置２６との間（第一地点）の記録シートＳ（定着直後の記録シートＳ）の温度を検知する定着後温度センサ１０３とを備えている。このほかにも、本プリンタ１００には、温度検知手段として、定着ベルト２５ａの温度を検知する定着ベルト温度センサ２５ｈを備えている。このほか、現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ付近の温度を検知する温度センサや、排出ローラ対５６付近の温度を検知する温度センサなど、他の温度センサを設けてもよい。

次に、本発明の特徴部分である、記録シートＳの温度に影響を与える温度影響部材である定着ベルト２５ａ、加圧ローラ２５ｅ、冷却ローラ２６ａの温度制御について説明する。
図４は、定着ベルト２５ａ、加圧ローラ２５ｅ、冷却ローラ２６ａの温度制御における制御ブロック図である。
本実施形態における温度制御は、制御手段としての温度制御部１１０によって実施される。温度制御部１１０は、本プリンタ１００に設置された各種温度センサ２５ｈ，１０１，１０２，１０３のうちの少なくとも１つの温度センサの検知結果と、冷却後温度推定部１２０による冷却装置２６のシート搬送方向下流側（第二地点）での記録シートＳの温度の推定結果とに基づいて、定着ベルト２５ａ、加圧ローラ２５ｅ、冷却ローラ２６ａの温度を制御する。冷却後温度推定部１２０のコンピュータ装置が実行する推定プログラム（学習済みモデル）については、後述する。

定着ベルト２５ａの温度制御は、定着ヒータ２５ｄの通電をオンオフ制御することにより行う。加圧ローラ２５ｅの温度制御は、加圧ヒータ２５ｆの通電をオンオフ制御及び加圧ローラファン２５ｇの回転数制御をすることにより行う。冷却ローラ２６ａの温度制御は、チラー２６ｇを制御することにより行う。

本実施形態において、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度が低すぎると、定着ベルト２５ａにトナーが付着するトナーオフセット等の不具合が発生する。また、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度が高すぎると、定着装置２５のシート搬送方向下流側における搬送部材等（排出ローラ対５６など）にトナーが付着するホットオフセットや、排紙トレイ５７上にスタックされた後に後続の記録シートとくっ付いてしまうブロッキングなどの不具合が発生する。また、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度が低すぎたり高すぎたりすると、本来の発色性が得られず、画像品質が低下するという不具合も発生する。

したがって、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度を適切な温度範囲内に制御することが求められるが、この適切な温度範囲は、記録シートＳの温度関連条件（定着前のシート温度、記録シートＳの熱容量や熱伝導率など）などによって変わってくる。このように適切な温度範囲が変化する場合でも良好な定着処理を実施するためには、定着直前の記録シートＳの温度と、定着直後の記録シートＳの温度とから、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度を制御することが好ましい。

すなわち、定着直前の記録シートＳの温度が低いほど、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度は高めに設定されることで、良好な定着処理を実施することが可能となる。また、定着直後の記録シートＳの温度が高いほど、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度は低く調整されるように、制御することが好ましい。このように、定着装置２５における定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度は、定着直前の記録シートＳの温度や、定着直後の記録シートＳの温度に基づいて制御することが好ましい。

そこで、本実施形態においては、定着直前の記録シートＳの温度を検知する定着前温度センサ１０２と、定着直後の記録シートＳの温度を検知する定着後温度センサ１０３とを設け、これらの検知結果に基づいて、定着装置２５における定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度を制御する。

一方で、定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度が高すぎると、上述したようにブロッキング等が発生し得るが、本実施形態では、冷却装置２６によって定着後の記録シートＳを冷却することで、ブロッキング等の発生を抑制している。ただし、冷却ローラ２６ａの冷却能力が不足していて冷却ローラ２６ａの温度が高すぎる場合、記録シートＳを十分に冷却することができず、ブロッキングの発生を十分に抑制することができない。また、常に冷却ローラ２６ａを最大冷却能力で冷却することは、省エネルギーの観点から好ましくない。

したがって、冷却ローラ２６ａの温度を適切な温度範囲内に制御すること（すなわち、冷却能力を適切な範囲内に制御すること）が求められるが、この適切な温度範囲も、記録シートＳの温度関連条件（冷却前のシート温度、記録シートＳの熱容量や熱伝導率など）などによって変わってくる。このように適切な温度範囲が変化する場合でも、必要最小限のエネルギーで良好な冷却処理を実施するためには、冷却直前の記録シートＳの温度（定着直後の記録シートＳの温度）と、冷却直後の記録シートＳの温度とから、チラー２６ｇを制御して冷却ローラ２６ａの温度を制御することが好ましい。

そのためには、冷却直後の記録シートＳの温度を検知する温度センサを設け、この冷却後のシート温度の検知結果と定着後温度センサ１０３の検知結果とに基づいて、チラー２６ｇを制御して冷却ローラ２６ａの温度を制御することが望まれる。しかしながら、本実施形態においては、冷却装置２６のシート搬送方向下流側は、すぐに排出ローラ対５６への搬送路と再送装置２８への搬送路との分岐があることから、温度センサを設置する適切なスペースを確保できない。

そこで、本実施形態においては、冷却後温度推定部１２０により、冷却装置２６のシート搬送方向下流側（第二地点）での記録シートＳの温度を推定し、その推定結果に基づいて、チラー２６ｇを制御して冷却ローラ２６ａの温度を制御する。

図５は、本実施形態における定着ベルト２５ａ、加圧ローラ２５ｅ、冷却ローラ２６ａの温度制御の流れを示すフローチャートである。
まず、温度制御部１１０は、プリンタ１００の電源ＯＮと同時に、ペーパーバンク４３内の給紙温度センサ１０１や定着ベルト温度センサ２５ｈの温度検知結果（実測値）を取得する（Ｓ１）。温度制御部１１０は、給紙温度センサ１０１の温度検知結果を加味して定着ベルト２５ａの温度の目標値（定着温度目標値）Ｔ_ｔａｒｂを設定し（Ｓ２）、定着ベルト温度センサ２５ｈが検知する定着ベルト温度Ｔ_ｃｕｒｂが定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂとなるように、定着ヒータ２５ｄを制御する（Ｓ３）。

印刷が開始されると（Ｓ４）、トナー像が転写された定着前の記録シートＳの温度が定着前温度センサ１０２により検知（実測）される（Ｓ５）。温度制御部１１０は、定着前温度センサ１０２により検知した定着前のシート温度Ｔ_ｃｕｒ１が目標範囲（例えば目標温度Ｔ_ｔａｒ１の±５℃）内であるか否かを確認する（Ｓ６，Ｓ８）。そして、定着前のシート温度Ｔ_ｃｕｒ１が目標範囲を下回っていれば（Ｓ６のＹｅｓ）、定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂを高め（Ｓ７）、定着前のシート温度Ｔ_ｃｕｒ１が目標範囲を上回っていれば（Ｓ８のＹｅｓ）、定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂを下げる（Ｓ９）。

次に、定着後（冷却前）の記録シートＳの温度が定着後温度センサ１０３により検知（実測）されると（Ｓ１０）、温度制御部１１０は、定着後温度センサ１０３により検知した定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲（例えば目標温度Ｔ_ｔａｒ２の±５℃）内であるか否かを確認する（Ｓ１１，Ｓ１３）。そして、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を下回っていれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂを高め（Ｓ１２）、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を上回っていれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂを下げるか、加圧ローラファン２５ｇをＯＮするか、又はその両方を行う（Ｓ１４）。なお、すでに加圧ローラファン２５ｇがＯＮとなっている場合には、加圧ローラファン２５ｇの回転数を上げるようにする。

なお、本実施形態では、定着後温度センサ１０３により検知した定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２に基づいて、定着ベルト２５ａの温度及び加圧ローラ２５ｅの温度を制御する例であるが、加圧ローラ２５ｅの加圧力を制御するようにしてもよい。具体的には、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を下回っているときには、定着温度目標値Ｔ_ｔａｒｂを高める代わりに加圧ローラ２５ｅの加圧力を上げ、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を上回っているときには、加圧ローラファン２５ｇをＯＮする代わりに加圧ローラ２５ｅの加圧力を下げるという制御を行ってもよい。

また、冷却後温度推定部１２０は、冷却後の記録シートＳの温度を推定する推定処理を行い、冷却後のシート温度の推定値Ｔ_ｃｕｒ３を算出して温度制御部１１０へ出力する（Ｓ１５）。温度制御部１１０は、冷却後温度推定部１２０により推定した冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲（例えば目標温度Ｔ_ｔａｒ３の±５℃）内であるか否かを確認する（Ｓ１６，Ｓ１８）。そして、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲を下回っていれば（Ｓ１６のＹｅｓ）、チラー２６ｇの設定温度を上げて（Ｓ１７）、冷却ローラ２６ａの冷却能力を低下させ、冷却ローラ２６ａの温度を上げることにより、冷却装置２６での消費エネルギーを抑制する。一方、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲を上回っていれば（Ｓ１８のＹｅｓ）、チラー２６ｇの設定温度を下げて（Ｓ１９）、冷却ローラ２６ａの冷却能力を上昇させ、冷却ローラ２６ａの温度を下げる。

本実施形態の温度制御では、定着装置２５における定着温度（定着ベルト２５ａの温度や加圧ローラ２５ｅの温度）の制御は、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２に基づいて行い、冷却装置２６における冷却能力（冷却ローラ２６ａの温度）の制御は、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３に基づいて行う。これにより、定着装置２５の定着温度と冷却装置２６の冷却能力とをそれぞれ独立に制御できるので、例えば、定着装置２５の定着温度を制御したことで冷却装置２６の冷却能力が不足又は過剰になったり、逆に、冷却装置２６の冷却能力を制御したことで定着装置２５の定着温度が不足又は過剰になったりするようなことがなく、定着装置、冷却装置それぞれに適切な制御が可能となる。

具体例を挙げると、例えば、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が検知も推測もされない構成においては、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲を超えているとき、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２も目標範囲を超えているのか、それとも定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２は目標範囲内なのかを判別できない。このとき、定着装置２５の定着温度を下げる制御を行うことで、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３を目標範囲内に修正できる。しかしながら、もし定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲内であった場合には、定着温度が不十分となり、定着不良を引き起こし得る。一方、冷却装置２６の冷却能力を高める制御を行うことで、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３を目標範囲内に修正できるが、もし定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を超えていた場合には、定着温度は目標範囲を超えたままであり、やはり定着不良を引き起こし得る。

本実施形態によれば、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲を超えているとき、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２も目標範囲を超えているのか、それとも定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２は目標範囲内なのかも判別できる。よって、このとき、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２も目標範囲を超えている場合には、定着装置２５の定着温度を下げる制御を行うことで、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を目標範囲内に修正でき、かつ、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３も目標範囲内に修正できる。また、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２は目標範囲内であった場合には、定着装置２５の定着温度は下げずに、冷却装置２６の冷却能力を高める制御を行うことで、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を目標範囲内に維持したまま、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３を目標範囲内に修正できる。

また、別の具体例を挙げると、例えば、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が検知も推測もされない構成においては、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を超えているとき、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３も目標範囲を超えているのか、それとも冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３は目標範囲内なのかを判別できない。このとき、定着装置２５の定着温度を下げる制御を行うことで、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を目標範囲内に修正できる。しかしながら、もし冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３が目標範囲内であった場合には、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３は必要以上に下がりすぎた状況となり、冷却装置２６の冷却能力が過剰で省エネルギーの観点から好ましくない。

本実施形態によれば、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２が目標範囲を超えているとき、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３も目標範囲を超えているのか、それとも冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３は目標範囲内なのかも判別できる。よって、このとき、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３も目標範囲を超えている場合には、定着装置２５の定着温度を下げる制御を行うことで、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を目標範囲内に修正でき、かつ、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３も目標範囲内に修正できる。また、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３は目標範囲内であった場合には、定着装置２５の定着温度を下げる制御を行って定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を目標範囲内に修正しつつ、冷却装置２６の冷却能力を下げる制御を行うことで、冷却装置２６での消費エネルギーを抑制しながらも冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３を目標範囲内に維持できる。

しかも、本実施形態においては、冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を温度センサによる実測値ではなく、冷却後温度推定部１２０による推定値を用いている。そのため、当該温度センサが設置できないような状況下であっても、上述した本実施形態の温度制御が可能である。また、仮に当該温度センサが設置できる状況下であっても、当該温度センサを設置しないことで、コストダウンを図ることができる。

次に、冷却後温度推定部１２０における冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を推定する推定処理について説明する。
本実施形態の冷却後温度推定部１２０は、機械学習により最適化されたモデル（学習済みモデル）を用いて冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を推定するが、冷却後温度推定部１２０は、これに限らず、他の方法（人間がプログラミングしたコンピュータプログラムを用いる方法）によって冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を推定してもよい。ただし、冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３に影響を与える要因は、多岐にわたっており、しかも相互に影響し合う要因であることが多い。そのため、機械学習により作成した推定プログラム（学習済みモデル）を用いる方が、より高い確度の推定に有利である。

冷却後温度推定部１２０においてコンピュータ装置に実行される推定プログラムとしての学習済みモデルの作成方法について説明する。本実施形態における学習済みモデルは、プリンタ１００に設置されている各種温度センサを含むセンサの検知結果、ユーザーによる入力情報（入力パネル１３０への操作情報）、予め設定されている設定値などの各種データから、冷却装置２６のシート搬送方向下流側（第二地点）での記録シートＳの温度（冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３）を推定するものである。そのため、本実施形態では、試験機としてのプリンタ１００に、冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を測定（実測）する測定器を取り付け、プリンタ１００で得られる上述した各種データと、当該測定器の測定値とを備える学習用データを多数作成し、これらの学習用データを含んで構成される学習用データセットを用いてモデルに学習させることにより、上述した学習済みモデルを作成する。

本実施形態においては、プリンタ１００に設置されている、シート温度を検知する温度センサ１０１，１０２，１０３、部材や雰囲気の温度を検知する温度センサ（定着ベルト温度センサ２５ｈ、現像装置付近の温度を検知する温度センサ、排出ローラ対付近の温度を検知する温度センサなど）、湿度を検知する湿度センサなどで検知される各種データを用いる。

そして、本実施形態では、ニューラルネットワークと呼ばれる数理モデルを用いて学習用データを入力して学習を行い、冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３を推定する最適なモデルを算出する。機械学習では、入力データに対する出力が最適になるように、アルゴリズムが自動的にモデルのパラメータを決定させる。

ここで、本実施形態における推定対象となるシート温度は、記録シートＳの温度関連特性、具体的には、記録シートＳの表面性、材質、坪量、熱伝導率等の物性値、水分含有量などの環境依存値などによって、大きく影響される。これは、図６に示すように、記録シートＳの銘柄の違いによって、定着温度の目標値（最適な定着温度）が異なっていることからも理解される。例えば、コート紙は、普通紙に比べて表面の粗さが小さく、アンカー効果が得られにくいため、トナーをシートに定着させるにはより多くの熱量が必要になる。また、合成紙やメタリック紙、プラスチックメディアについても、表面粗さが小さく、より多くの熱量が必要になる。同様に、表層材質、熱伝導率などの違いによっても、トナーを定着させるのに必要な熱量には差が発生する。そのため、記録シートＳの種類に応じて定着温度の目標値が変更される場合には、これに応じて冷却後の記録シートＳの温度Ｔ_ｃｕｒ３も変わってくる。

したがって、記録シートＳの種類に応じて定着温度の目標値が変更される場合には、機械学習にて学習させる学習用データとして、記録シートＳの物性値、例えば表層材質、坪量、表面粗さ、ぬれ性、熱伝導率等を加えることにより、より確度の高い推定処理が可能となる。

以上、本実施形態においては、冷却装置２６のシート搬送方向下流側（第二地点）での記録シートＳの温度（冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３）を検知する温度センサを設けず、冷却後温度推定部１２０により推定した冷却後のシート温度の推定値を用いた例であるが、他の地点での記録シートＳの温度を検知する温度センサに代えて推定値を用いる構成であってもよい。例えば、冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３を検知する温度センサを設けて冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３については実測値を用いる一方で、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２を検知する温度センサを設けず、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２として推定値を用いるという構成であってもよい。

また、本実施形態においては、定着装置２５と冷却装置２６との間（第一地点）での記録シートＳの温度（定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２）を検知する定着後温度センサ１０３の実測値により定着装置２５の温度（定着ベルト２５ａと加圧ローラ２５ｅの温度）を制御する一方、冷却装置２６のシート搬送方向下流側（第二地点）での記録シートＳの温度（冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３）の推定値により冷却装置２６の温度（冷却ローラ２６ａの温度）を制御する例であったが、制御対象となる部材はこれに限られない。

例えば、定着装置２５と冷却装置２６との間における表側の地点（第一地点）での記録シートＳの温度（定着後のシート表面温度）を検知する温度センサを設け、その実測値から定着ベルト２５ａの温度を制御する一方、定着装置２５と冷却装置２６との間における裏側の地点（第二地点）での記録シートＳの温度（定着後のシート裏面温度）を検知する温度センサを設けず、その推定値から加圧ローラ２５ｅの温度を制御するという構成を採用することも可能である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する
［第１態様］
第１態様は、画像が形成される記録材（例えば記録シートＳ）の温度に影響を与える複数の温度影響部材（例えば定着ベルト２５ａ、加圧ローラ２５ｅ、冷却ローラ２６ａ）を備えた画像形成装置（例えばプリンタ１００）において、第一地点（例えば定着装置２５と冷却装置２６との間）での記録材の温度（例えば定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２）を検知又は推定する第一地点温度取得手段（例えば定着後温度センサ１０３）と、第二地点（例えば冷却装置２６のシート搬送方向下流側）での記録材の温度（例えば冷却後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ３）を、該第二地点とは異なる地点での該記録材の温度（例えば定着前のシート温度Ｔ_ｃｕｒ１、定着後のシート温度Ｔ_ｃｕｒ２など）及び部材（例えば定着ベルト２５ａ）又は雰囲気（例えばペーパーバンク４３内）の温度の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段（例えば定着前温度センサ１０２、定着後温度センサ１０３、定着ベルト温度センサ２５ｈ、給紙温度センサ１０１）の検知結果に基づいて、推定する第二地点温度推定手段（例えば冷却後温度推定部１２０）と、前記第一地点温度取得手段の取得結果及び前記第二地点温度推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の温度影響部材を制御する制御手段（例えば温度制御部１１０）とを有することを特徴とするものである。
本態様においては、複数の温度影響部材を制御するにあたり、第一地点温度取得手段により検知又は推定した第一地点での記録材の温度と、第二地点温度推定手段により推定した第二地点での記録材の温度とを用いる。そのため、記録材の温度を実際に検知する温度検知手段を、温度を検知するのに適した地点である第二地点に設置することが困難な場合であっても、当該第二地点での記録材の温度に基づいて制御されることが適切な温度影響部材に対し、その制御を実施することができる。

なお、第一地点の温度を検知ではなく、第二地点の推定と同様に推定してもよい。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記複数の温度影響部材は、画像を定着させるために記録材を加熱する加熱部材（例えば定着ベルト２５ａ）と、定着後の記録材を冷却する冷却部材（例えば冷却ローラ２６ａ）とを含むことを特徴とするものである。
これによれば、加熱部材と冷却部材のいずれか一方の制御に適切な記録材温度を検知する温度検知手段を設置することが困難な場合であっても、当該一方の部材に対し、その温度に基づく制御を実施することができる。

［第３態様］
第３態様は、第２態様において、前記第一地点及び前記第二地点のうちの一方は、記録材搬送経路上における前記加熱部材と前記冷却部材との間の地点であり、他方は、記録材搬送経路上における前記冷却部材の記録材搬送方向下流側の地点であることを特徴とするものである。
これによれば、加熱部材と冷却部材とを、それぞれに適した地点の記録材の温度に基づいて制御することができる。

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記複数の温度影響部材は、画像を定着させるために記録材を加熱する加熱部材（例えば定着ベルト２５ａ）と、該加熱部材との間に記録材を挟み込んで加圧する加圧部材（加圧ローラ２５ｅ）とを含むことを特徴とするものである。
これによれば、加熱部材と加圧部材のいずれか一方の制御に適切な記録材温度を検知する温度検知手段を設置することが困難な場合であっても、当該一方の部材に対し、その温度に基づく制御を実施することができる。

［第５態様］
第５態様は、第４態様において、前記第一地点及び前記第二地点のうちの一方は、前記加熱部材の記録材搬送方向下流側における記録材の表側の地点であり、他方は、前記加熱部材の記録材搬送方向下流側における記録材の裏側の地点であることを特徴とするものである。
これによれば、加熱部材と加圧部材とを、それぞれに適した地点の記録材の温度に基づいて制御することができる。

［第６態様］
第６態様は、第１乃至第５態様のいずれかにおいて、前記第二地点温度推定手段は、前記第二地点とは異なる地点での記録材の温度及び該記録材に接触する記録材接触部材の温度の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段の検知結果と、前記第二地点での該記録材の温度を検知する温度検知手段の検知結果とを含む複数の学習用データを用いて学習した推定プログラムを、コンピュータに実行させることにより、前記推定を行うことを特徴とするものである。
これによれば、推定対象である第二地点での記録材の温度に影響を与える要因が、多岐にわたり、相互に影響し合う要因であるような場合であっても、より高い確度で第二地点での記録材の温度を推定することが可能である。

［第７態様］
第７態様は、第１乃至第６態様のいずれかにおいて、前記記録材の温度関連情報（例えば記録シートＳの物性値）を取得する取得手段（例えば入力パネル１３０）を有し、前記第二地点温度推定手段は、前記取得手段が取得した温度関連情報にも基づいて、前記第二地点での記録材の温度を推定することを特徴とするものである。
これによれば、より高い確度で第二地点での記録材の温度を推定することが可能である。

［第８態様］
第８態様は、第７態様において、前記第二地点温度推定手段は、前記第二地点とは異なる地点での記録材の温度及び該記録材に接触する記録材接触部材の温度の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段の検知結果と、該記録材の温度関連情報と、前記第二地点での該記録材の温度を検知する温度検知手段の検知結果とを含む複数の学習用データを用いて学習した推定プログラムを、コンピュータに実行させることにより、前記推定を行うことを特徴とするものである。
これによれば、推定対象である第二地点での記録材の温度に影響を与える要因が、多岐にわたり、相互に影響し合う要因であるような場合であっても、より高い確度で第二地点での記録材の温度を推定することが可能である。

１０ ：中間転写ベルト
１８ ：作像ユニット
２０ ：タンデム画像形成部
２２ ：二次転写装置
２５ ：定着装置
２５ａ ：定着ベルト
２５ｂ ：加熱ローラ
２５ｃ ：定着ローラ
２５ｄ ：定着ヒータ
２５ｅ ：加圧ローラ
２５ｆ ：加圧ヒータ
２５ｇ ：加圧ローラファン
２５ｈ ：定着ベルト温度センサ
２６ ：冷却装置
２６ａ ：冷却ローラ
２６ｂ ：搬送ベルト
２６ｃ ：支持ローラ
２６ｄ ：支持ローラ
２６ｅ ：ガイドローラ
２６ｆ ：ガイドローラ
２６ｇ ：チラー
２８ ：再送装置
４０ ：感光体
４３ ：ペーパーバンク
４８ ：給紙路
４９ ：レジストローラ対
５６ ：排出ローラ対
５７ ：排紙トレイ
５９ ：現像装置
６０ ：帯電装置
６２ ：一次転写ローラ
１００ ：プリンタ
１０１ ：給紙温度センサ
１０２ ：定着前温度センサ
１０３ ：定着後温度センサ
１１０ ：温度制御部
１２０ ：冷却後温度推定部
２００ ：給紙テーブル
Ｓ ：記録シート

特開２０１５−７５６９３号公報

Claims (8)

1. 画像が形成される記録材の温度に影響を与える複数の温度影響部材を備えた画像形成装置において、
   第一地点での記録材の温度を検知又は推定する第一地点温度取得手段と、
   第二地点での記録材の温度を、該第二地点とは異なる地点での該記録材の温度及び部材又は雰囲気の温度の少なくとも一方の温度の検知結果に基づいて、推定する第二地点温度推定手段と、
   前記第一地点温度取得手段の取得結果及び前記第二地点温度推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の温度影響部材を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記複数の温度影響部材は、画像を定着させるために記録材を加熱する加熱部材と、定着後の記録材を冷却する冷却部材とを含むことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記第一地点及び前記第二地点のうちの一方は、記録材搬送経路上における前記加熱部材と前記冷却部材との間の地点であり、他方は、記録材搬送経路上における前記冷却部材の記録材搬送方向下流側の地点であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記複数の温度影響部材は、画像を定着させるために記録材を加熱する加熱部材と、該加熱部材との間に記録材を挟み込んで加圧する加圧部材とを含むことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記第一地点及び前記第二地点のうちの一方は、前記加熱部材の記録材搬送方向下流側における記録材の表側の地点であり、他方は、前記加熱部材の記録材搬送方向下流側における記録材の裏側の地点であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記第二地点温度推定手段は、前記第二地点とは異なる地点での記録材の温度及び該記録材に接触する記録材接触部材の温度の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段の検知結果と、前記第二地点での該記録材の温度を検知する温度検知手段の検知結果とを含む複数の学習用データを用いて学習した推定プログラムを、コンピュータに実行させることにより、前記推定を行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記記録材の温度関連情報を取得する取得手段を有し、
   前記第二地点温度推定手段は、前記取得手段が取得した温度関連情報にも基づいて、前記第二地点での記録材の温度を推定することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記第二地点温度推定手段は、前記第二地点とは異なる地点での記録材の温度及び該記録材に接触する記録材接触部材の温度の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段の検知結果と、該記録材の温度関連情報と、前記第二地点での該記録材の温度を検知する温度検知手段の検知結果とを含む複数の学習用データを用いて学習した推定プログラムを、コンピュータに実行させることにより、前記推定を行うことを特徴とする画像形成装置。

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