JP4803018B2 - 媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラム、媒体変形予測方法、媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート状媒体についての変形予測を行う媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラムおよび媒体変形予測方法、並びに、当該シート状媒体を取り扱う媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置で用いられる印刷用紙に代表されるシート状媒体は、温度や湿度等の環境条件によって、その硬さの特性に変化が生じることが知られている。例えば、含水量が多い場合には柔軟性に富む媒体であっても、周囲の高温化や低湿化等によって媒体中の組成構造の結合力が大きくなって硬化する。このようなシート状媒体における硬さの特性の変化は、表裏収縮率差の影響等もあいまって、そのシート状媒体の形状に残留変形（例えばカール）が生じる要因となる。

シート状媒体の残留変形については、従来、媒体の挙動をシミュレーションする際にその変形形状を比較的簡単に表現すること（例えば、特許文献１参照）や、熱定着装置の温度や用紙含水量のセンサ検出結果等から残留変形の発生状態を予測して当該残留変形の補正を適切に行うこと（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開２００５−３４６５００号公報 特開２００５−１７０５２５号公報

ところで、シート状媒体の残留変形は、温度や湿度等の条件のみならず、その媒体に加えられる形状の変化が大きな影響を与える。例えば、画像形成装置内ではシート状媒体を搬送して熱定着装置等を通過させるが、その場合に装置内のスペースには制約があることから、搬送経路はシート状媒体を湾曲させるように当該シート状媒体の形状を変形させるものであることが多い。そして、このような搬送経路を通過する際に、温度や湿度等の変化に応じてシート状媒体における硬さの特性が変化すると、そのシート状媒体には残留変形が生じてしまうことになる。つまり、シート状媒体における残留変形の発生は、シート状媒体における硬さ特性の変化に加えて、そのシート状媒体の形状の変化が支配的な影響を与えるのである。

しかしながら、従来の技術では、シート状媒体の形状変化と硬さ特性の変化の両方の影響に着目して、そのシート状媒体の残留変形の発生状態を予測したり、発生後の変形形状を表現したりするものはない。つまり、シート状媒体の残留変形の発生に支配的な影響を与える、当該シート状媒体の形状変化と硬さ特性の変化の寄与が考慮されていないのである。したがって、従来の技術では、シート状媒体の残留変形について、必ずしも適切な変形予測等を行えているとは言えない。

そこで、本発明は、シート状媒体について適切な変形予測等を行うことのできる媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラム、媒体変形予測方法、媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラム、媒体変形予測方法、媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置である。
請求項１に係る発明は、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行う媒体変形予測装置であって、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段とを備えることを特徴とする媒体変形予測装置である。
請求項２に係る発明は、前記媒体硬さ特性履歴取得手段が、前記シート状媒体の硬さ特性に影響する所定要因の値を取得するとともに、当該所定要因の値を予め設定されている対応関係に基づいて換算して前記媒体硬さ特性時間履歴を得ることを特徴とする請求項１記載の媒体変形予測装置である。
請求項３に係る発明は、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行うための媒体変形予測プログラムであって、コンピュータを、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段として機能させることを特徴とする媒体変形予測プログラムである。
請求項４に係る発明は、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行うための媒体変形予測方法であって、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得ステップと、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得ステップと、前記媒体硬さ特性履歴取得ステップで得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得ステップと、前記形状履歴取得ステップで得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得ステップで得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出ステップとを備えることを特徴とする媒体変形予測方法である。
請求項５に係る発明は、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体の搬送を行う媒体搬送装置であって、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段とを備えることを特徴とする媒体搬送装置である。
請求項６に係る発明は、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体の搬送を行うための媒体搬送プログラムであって、コンピュータを、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段として機能させることを特徴とする媒体搬送プログラムである。
請求項７に係る発明は、シート状媒体の搬送を行う媒体搬送手段と、前記シート状媒体上への画像形成を行う画像形成手段とを備え、前記シート状媒体の硬さ特性が経時的に変化し得る条件下で用いられる画像形成装置であって、前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１、３、４に係る発明では、例えば温度または湿度の変化に伴ってシート状媒体の含水率が変わり、これにより当該シート状媒体の硬さ特性が経時的に変化すると、その変化量に対応する硬さ特性の仮想構造がシート状媒体中に生成され、またはシート状媒体中から消滅したものと擬制する。したがって、例えば湾曲搬送路を搬送される等の理由によってシート状媒体の形状が変化する場合であっても、残留変形の発生に支配的な影響を与える当該シート状媒体の形状変化と硬さ特性の変化の両方の影響を考慮しつつ、仮想構造を重ね合わせてシート状媒体の残留変形量を算出することで、形状変形後に当該シート状媒体に残留する変形量を求めることができる。つまり、経時的に硬さ特性が変化する場合に、シート状媒体の形状に変化が加えられても、その加えられた変化によって当該シート状媒体に発生する残留変形を適切に予測することができるのである。
請求項２に係る発明では、例えば温度または湿度といった所定要因の値を取得し、その値を換算して媒体硬さ特性時間履歴を得る。したがって、シート状媒体の硬さ特性として縦弾性係数（ヤング率）、反発弾性率、粘弾性、降伏応力等を用いる場合であっても、所定要因の値をセンサ検出やモデル等によって取得してこれを換算することで、当該硬さ特性を容易かつ適切に特定することができる。
請求項５、６、７に係る発明では、シート状媒体の残留変形量を算出結果に基づいて、その残留変形量を相殺するように当該シート状媒体に変形を与える。すなわち、例えば温度または湿度の変化に伴ってシート状媒体の硬さ特性が経時的に変化する場合に、搬送路の形状等の影響で当該シート状媒体の形状に変化が加えられても、これとは別に残留変形量を相殺するための変形を与えることになる。したがって、シート状媒体における残留変形の発生を抑制することができる。

以下、図面に基づき本発明に係る媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラム、媒体変形予測方法、媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置について説明する。

〔第１の実施の形態〕
ここでは、本発明の第１の実施の形態として、本発明に係る媒体変形予測装置、媒体変形予測プログラム、媒体変形予測方法について説明する。

図１は、本発明に係る媒体変形予測装置の機能構成例を示すブロック図である。媒体変形予測装置は、例えばコンピュータとしての機能を有したシミュレーション装置からなるもので、硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体（印刷記録用紙等）についての変形予測を行うものである。そのために、媒体変形予測装置は、図例のように、形状履歴取得手段１、媒体硬さ特性履歴取得手段２、仮想構造硬さ特性取得手段３、残留変形量算出手段４および情報保持格納手段５としての機能を備えて構成されている。

形状履歴取得手段１は、シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する。「シート状媒体の形状に関する情報」とは、シート状媒体の搬送によって当該シート状媒体に与えられる形状変化に関する情報のことをいい、具体的には例えば形状変化状態でシート状媒体に与えられている曲率の値が挙げられる。このようなシート状媒体の形状に関する情報、すなわち媒体形状時間履歴は、シート状媒体が搬送される搬送路の形状から計算で求めて取得してもよいし、実際の媒体の形状をセンサ等で検知して取得してもよい。また、例えば既知の値として媒体変形予測装置の利用者等による入力があった場合には、その入力値を用いるようにしてもよい。

媒体硬さ特性履歴取得手段２は、シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する。シート状媒体の「硬さ特性」とは、当該シート状媒体の硬さ（特に、残留変形が生じ得る方向への曲げ易さ）についての特性を表すものであり、具体的には例えば当該シート状媒体の縦弾性係数（ヤング率）、反発弾性率、粘弾性、降伏応力等のいずれかを用いたり、あるいはこれらを適宜組み合わせて用いることが考えられる。また、「変化に関する情報」なので、硬さ特性の経時的な変化を特定し得るものとする。

このようなシート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報、すなわち媒体硬さ特性時間履歴は、シート状媒体の硬さ特性に影響する所定要因の値を取得するとともに、当該所定要因の値を予め設定されている対応関係に基づいて換算して得ることが考えられる。シート状媒体の硬さ特性に影響する「所定要因」としては、シート状媒体の環境条件、具体的には温度、湿度、含水率等が挙げられる。このような所定要因の値は、センサ等で検知して取得してもよいし、モデル式を使って取得してもよい。また例えば既知の値として媒体変形予測装置の利用者等による入力があった場合にはその入力値を用いるようにしてもよい。また、「予め設定されている対応関係」とは、所定要因の値と媒体硬さ特性時間履歴との対応関係を特定するもので、その一例として温度変化に対するシート状媒体におけるヤング率の変化の度合いを特定するものが挙げられる。この対応関係は、例えば事前の実験等により得られる経験則に基づいて定めればよい。

仮想構造硬さ特性取得手段３は、媒体硬さ特性履歴取得手段２で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定されるシート状媒体における硬さ特性の変化量を基にして、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する。すなわち、ある単位時間にてシート状媒体の硬さ特性に変化が生じていれば、その変化量を用いて、当該単位時間にシート状媒体中に生成され、またはシート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を求めるのである。なお、仮想構造の硬さ特性は、媒体硬さ特性時間履歴によって特定される硬さ特性の変化量をそのまま用いることが考えられるが、所定の係数を加味して求めるようにしても構わない。

残留変形量算出手段４は、形状履歴取得手段１で得た媒体形状時間履歴と仮想構造硬さ特性取得手段３で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて、シート状媒体の残留変形量を算出する。シート状媒体の「残留変形量」とは、シート状媒体の形状変化および硬さ特性の変化により当該シート状媒体に発生する残留変形の量のことをいい、具体的には例えばシート状媒体に残留するカールの曲率の値が挙げられる。この残留変形量が、シート状媒体についての変形予測結果となるのである。

情報保持格納手段５は、媒体硬さ特性履歴取得手段２での換算、仮想構造硬さ特性取得手段３での算出、残留変形量算出手段４での算出等に必要となる各種情報を保持格納する。各種情報は、その形式が特に限定されるものではなく、テーブル形式のものであっても、演算式形式のものであっても構わない。このような各種情報によって、例えば媒体硬さ特性時間履歴を換算する際に基にする対応関係が特定されることになる。

以上のような各手段１〜５は、媒体変形予測装置が有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の組み合わせからなるコンピュータとしての機能が、所定プログラムを実行することによって実現されるものである。その場合に、当該所定プログラムは、媒体変形予測装置内へのインストールに先立ち、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであっても、または有線若しくは無線による通信手段を介して配信されるものであってもよい。つまり、上述した機能構成の媒体変形予測装置は、その媒体変形予測装置にインストール可能な媒体変形予測プログラムによっても実現することが可能である。

ここで、以上のような構成の媒体変形予測装置が取り扱い対象とするシート状媒体と、そのシート状媒体の硬さ特性の変化とについて、具体例を挙げて説明する。図２は、シート状媒体およびその硬さ特性変化の一具体例を示す説明図である。

シート状媒体としては、画像形成装置の一つである複写機にて用いられる厚さ９８［μｍ］、密度０．７［ｇ／ｃｍ³］の印刷記録用紙が知られている。このような印刷記録用紙を用いて画像形成を行う場合、複写機では、熱定着装置を用いることから、当該印刷記録用紙を９８［℃］程度に加熱する。また、複写機では、加熱後の印刷記録用紙を、例えば図２（ａ）に示すような曲率１０［１／ｍ］の搬送経路を通過させて、当該印刷記録用紙の搬送を行う。

このような条件で搬送される印刷記録用紙は、その搬送過程において、自然放熱によって温度が低下する。そして、温度が低下するのに伴って、その印刷記録用紙におけるヤング率の値[ＧＰａ]も変化する。そこで、曲率１０［１／ｍ］の所定搬送長さＬの搬送経路を印刷記録用紙上のある１点が通過する時間が０．６[秒]、１．０[秒]、１．５[秒]の３つの値になるように搬送スピードを変えながら印刷記録用紙の搬送を行い、その搬送前後における当該印刷記録用紙におけるヤング率を実際に測定すると、所定搬送長さＬの通過時間、すなわち放熱開始からの経過時間と、当該印刷記録用紙におけるヤング率の変化は、図２（ｂ）に示すようになることがわかっている。つまり、印刷記録用紙のヤング率は、放熱開始からの時間が経過するほど大きくなるように変化するのである。なお、ヤング率の測定自体（その手法等）については、公知技術を利用して行えばよいため、ここではその詳細な説明を省略する。

続いて、以上のような構成の媒体変形予測装置（媒体変形予測プログラムによって実現される場合を含む）において、シート状媒体に発生する残留変形を予測する場合の処理動作例、すなわち本発明に係る媒体変形予測方法の一具体例について、シート状媒体が図２で説明した特性の印刷記録用紙である場合を例に挙げて説明する。図３〜４は、本発明に係る媒体変形予測方法による変形予測結果の具体例を示す説明図である。

上述したように、厚さ９８［μｍ］、密度０．７［ｇ／ｃｍ³］の印刷記録用紙を、曲率１０［１／ｍ］の搬送経路を通過させる場合において、当該印刷記録用紙に発生する残留変形を予測するためには、先ず、当該印刷記録用紙の媒体形状時間履歴を取得する。すなわち、搬送経路通過時間に渡って当該印刷記録用紙に与えられている変形の曲率の値を取得する。具体的には、搬送経路における曲率１０［１／ｍ］がこれに相当する。この体形状時間履歴の取得は、搬送経路の形状を基に計算で求めて行ってもよいし、実際の形状をセンサ等で検知して行ってもよいし、あるいは媒体変形予測装置の利用者等による入力値を用いるようにしてもよい。なお、媒体形状時間履歴は、必ずしも一定値である必要はなく、用紙の移動に伴って値が変化するものであっても構わない。

また、印刷記録用紙に発生する残留変形を予測するためには、当該印刷記録用紙の媒体硬さ特性時間履歴についても、その取得を行う。すなわち、図３に示すように（ｂ：ヤング率の項参照）、当該印刷記録用紙の搬送経路突入時におけるヤング率の値と、当該印刷記録用紙が搬送経路を通過した時間経過後におけるヤング率の値とを取得する。この媒体硬さ特性時間履歴の取得は、ヤング率の値を直接求めることができなくても、計時機能による計時結果や温度センサによる検知結果等と、情報保持格納手段５が保持格納している各種情報を用いれば、公知の換算技術を用いて行うことができる。

そして、媒体硬さ特性時間履歴を取得したら、図３に示すように（ｃ：生成された構造のヤング率の項参照）、その媒体硬さ特性時間履歴によって特定される硬さ特性の変化量、すなわち搬送経路突入前におけるヤング率の値と搬送経路通過後におけるヤング率の値との差分を求める。

このヤング率の差分は、搬送経路通過中に印刷記録用紙の内部に生成された構造（以下、この構造を「仮想構造」という）のヤング率であると考えられる。そこで、ヤング率の差分を求めたら、その差分、すなわち変化量を基にして、当該シート状媒体中に生成された仮想構造のヤング率を算出するのである。ヤング率の算出は、所定の係数等を加味して行ってもよいが、図３に示すように（ｃ：生成された構造のヤング率の項参照）、差分の値、すなわち変化量をそのまま用いることが考えられる。なお、ここでは、ヤング率の値の増加に伴って印刷記録用紙の内部に仮装構造が生成されたものと擬制しているが、ヤング率の値が減少する場合には、印刷記録用紙の内部から仮装構造が消滅したものと擬制すればよい。

仮想構造のヤング率を算出したら、その後は、算出した仮想構造のヤング率の値と、既に取得している印刷記録用紙の媒体形状時間履歴とを用いて、印刷記録用紙の残留変形量を算出する。具体的には、例えば搬送経路を０．４[秒]で通過するときの印刷記録用紙の残留変形量であれば、曲率が０．０[１／ｍ]でヤング率０．４２[ＧＰａ]の用紙と、曲率が１０[１／ｍ]でヤング率が０．４４[ＧＰａ]の用紙とが重なっていると考えて、これらが重なった状態での曲率を算出し、図３に示すように（ｄ：残留曲率の項参照）５．１[１／ｍ]という算出結果を得る。ここで重なった状態とは、両者を貼り合わせたような状態であるが、単純に曲率が０．０[１／ｍ]の用紙が曲がろうとする力と曲率が１０[１／ｍ]が真っ直ぐになろうとする力が釣り合う曲率を求めるのであって、貼り合わせたときの表裏の関係は計算で考慮しない。また、例えば搬送経路を０．８[秒]で通過するときの印刷記録用紙の残留変形量であれば、曲率が０．０[１／ｍ]でヤング率０．４２[ＧＰａ]の用紙と、曲率が１０[１／ｍ]でヤング率が０．７３[ＧＰａ]の用紙とが重なっていると考えて、図３に示すように（ｄ：残留曲率の項参照）６．３[１／ｍ]という算出結果を得る。また、例えば搬送経路を１．５[秒]で通過するときの印刷記録用紙の残留変形量であれば、曲率が０．０[１／ｍ]でヤング率０．４２[ＧＰａ]の用紙と、曲率が１０[１／ｍ]でヤング率が０．９７[ＧＰａ]の用紙とが重なっていると考えて、図３に示すように（ｄ：残留曲率の項参照）７．０[１／ｍ]という算出結果を得る。このようにして得た算出結果が、印刷記録用紙に残留する曲率、すなわち当該印刷記録用紙についての変形予測結果となるのである。なお、二つの用紙が重なった状態での曲率を算出する手法の詳細については、梁の応力計算等を用いた公知技術を利用して行えばよいため、ここではその説明を省略する。

以上のような手順で算出した印刷記録用紙の残留曲率、すなわち当該印刷記録用紙についての変形予測結果を、当該印刷記録用紙に実際に発生した残留曲率の測定結果と比較すると、図４に示すような結果が得られる。図例によれば、変形予測結果と実際の測定結果との間に若干のずれが生じているが、これは用紙の伸縮等といった他の影響によっても残留変形が発生しているためと考えられる。つまり、搬送経路によって曲率が与えられるという用紙の形状変化に着目すれば、その印刷記録用紙の残留曲率の発生状態が概ね良好に予測されていると言える。しかも、印刷記録用紙についての変形予測結果が、残留曲率という形で表現されているので、その変形後の形状、すなわちカールの発生度合いを、容易に認識し得るものとなる。

なお、ここでは、印刷記録用紙の変形予測にあたり、印刷記録用紙の媒体形状時間履歴として、搬送経路の形状から一義的に定まる曲率を用い、さらにその曲率が搬送方向に沿って一定である場合を例に挙げたが、曲率が用紙搬送に伴って時々刻々変わる場合には、その時々刻々生成される構造を重ね合わせて変形量を決めればよく、さらには搬送方向に沿った曲率以外のパラメータ（例えば、搬送方向と直交する方向の曲率）を用いて変形予測を行うことも実現可能である。

このことは、媒体形状時間履歴のみならず、媒体硬さ特性時間履歴についても、同様のことが言える。すなわち、媒体硬さ特性時間履歴としては、媒体のヤング率以外に、反発弾性率、粘弾性、降伏応力等のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせて用いることが考えられる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態として、本発明に係る媒体搬送装置、媒体搬送制御プログラムおよび画像形成装置について説明する。

図５は、本発明に係る画像形成装置の機能構成例を示すブロック図である。画像形成装置１０は、例えば複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置、これらの機能を統合した複合機等からなるもので、シート状媒体上への画像の印刷出力を行うものである。そのために、画像形成装置１０は、図例のように、画像形成手段１１および媒体搬送手段１２としての機能を備えて構成されている。

画像形成手段１１は、シート状媒体上への画像形成を行う。画像形成は、例えば電子写真技術を用いて行うものとする。そのため、画像形成手段１１では、形成した画像を媒体上に定着させる熱定着装置を有しており、その熱定着装置がシート状媒体を加熱するようになっている。

媒体搬送手段１２は、シート状媒体を移動させる搬送ローラや当該移動を案内する搬送ガイド等を利用して、当該シート状媒体の搬送を行う。なお、画像形成装置１０内のスペースには制約があることから、媒体搬送手段１２によるシート状媒体の搬送経路には、当該シート状媒体を湾曲させるような曲率を有する部分が存在しているものとする。

ところで、媒体搬送手段１２が搬送対象とするシート状媒体には、画像形成手段１１による画像形成後のもの、すなわち熱定着装置での加熱後のものも含まれる。したがって、媒体搬送手段１２が搬送するシート状媒体については、その搬送過程において自然放熱によって温度が低下するので、硬さ特性が経時的に変化することになる。また、画像形成装置１０が設置される環境の温度や湿度等についても、常に一定ではなく変動するものなので、その影響でシート状媒体の硬さ特性が経時的に変化することもある。このようなシート状媒体における硬さの特性の変化は、搬送経路における曲率部分の存在によって、既に説明したように、そのシート状媒体の形状に残留変形が生じる要因となる。

このことから、媒体搬送手段１２では、媒体変形予測手段１２ａおよび残留変形矯正手段１２ｂとしての機能を備えており、本発明に係る媒体搬送装置に相当するものとなっている。

媒体変形予測手段１２ａは、媒体搬送手段１２が搬送するシート状媒体について、その変形予測を行うものである。変形予測は、上述した第１の実施の形態で説明したように行うものとする。つまり、媒体変形予測手段１２ａは、第１の実施の形態で説明した媒体変形予測装置と同様の機能構成を有している。

残留変形矯正手段１２ｂは、媒体変形予測手段１２ａで算出された残留変形量を相殺するように、媒体搬送手段１２が搬送対象とするシート状媒体に変形を与える。そのために、残留変形矯正手段１２ｂは、シート状媒体に変形を与える機構と、その機構の動作を制御する機能とを有して構成されている。シート状媒体に変形を与える機構としては、例えば、遥動可能な案内板によって搬送経路の形状を変えたり、あるいはローラで媒体に反りを与えるような応力を付与したりするものが考えられる。

以上のような各手段１１、１２、１２ａ、１２ｂのうち、特に媒体変形予測手段１２ａおよび残留変形矯正手段１２ｂにおける制御機能は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の組み合わせからなるコンピュータとしての機能が、所定プログラムを実行することによって実現されるものである。その場合に、当該所定プログラムは、画像形成装置またはこれに準ずる装置内へのインストールに先立ち、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであっても、または有線若しくは無線による通信手段を介して配信されるものであってもよい。つまり、媒体搬送手段１２での媒体搬送を制御するための機能構成は、コンピュータを媒体搬送装置として機能させる媒体搬送制御プログラムによっても実現することが可能である。

続いて、以上のような構成の画像形成装置１０における処理動作例、特に媒体搬送手段１２における処理動作例について、シート状媒体が図２で説明した特性の印刷記録用紙である場合を例に挙げて説明する。図６〜８は、媒体搬送の処理動作例の具体例に関する説明図である。

例えば、オフィスで使用される複写機に代表される画像形成装置１０は、気温がほぼ室温（常温）のときであっても、周囲の湿度によっては、図６における「実測」として示したように、画像形成後の印刷記録用紙に残留曲率が生じることがある。

そこで、画像形成装置１０の媒体搬送手段１２を用いて印刷記録用紙の搬送を行う場合には、媒体搬送手段１２による用紙搬送経路の形状と搬送中の用紙の温度と含水量の変化とを実測し、また温度と含水量に依存する用紙のヤング率を実測しておき、これらの間に存在する一義的な対応関係を求めて、その対応関係を例えばテーブル形式で媒体変形予測手段１２ａの情報保持格納手段５内に格納しておく。その一方で、残留変形矯正手段１２ｂにおける動作制御機能には、画像形成装置１０の媒体搬送手段１２の周辺における湿度の検出結果と、情報保持格納手段５内の格納内容とを取り込めるようにしておく。そして、第１の実施形態で説明したように、情報保持格納手段５内の格納されている対応関係に基づいて搬送中の用紙の温度と含水量の変化をヤング率の変化に換算し、さらに搬送中に時々刻々用紙の内部に生成される仮想構造のヤング率として換算し、媒体搬送手段１２による搬送経路の形状（例えば曲率）の情報から当該仮想構造が生成されたときの形状を算出し、それぞれの仮想構造の形状とヤング率から最終的な残留曲率、すなわち当該印刷記録用紙についての変形予測結果を算出する。このようにして得られる印刷記録用紙についての変形予測結果は、図６における「予測」として示したように、その印刷記録用紙の残留曲率の発生状態が概ね良好に予測されたものとなる。

印刷記録用紙の変形予測結果を得た後は、その変形予測結果を基に、残留変形矯正手段１２ｂが媒体搬送手段１２での搬送対象となる印刷記録用紙に変形を与える。具体的には、例えば図７に示すように、残留変形矯正手段１２ｂにおける媒体変形機構が遥動可能案内板からなる場合であれば、その遥動可能案内板を変形予測結果に応じて動作させて、搬送経路の形状を変えられるようにする。つまり、遥動可能案内板が形成する図中θの大きさを、残留変形矯正手段１２ｂにおける動作制御機能が適宜可変させる。このとき、当該動作制御機能は、遥動可能案内板を動作させた後における最終的な印刷記録用紙の残留曲率を求め、さらに遥動可能案内板が形成するθの値を適宜変えて計算を行って最も残留曲率が小さくなるようなθの値を求め、媒体搬送手段１２の周辺における湿度の検出結果に応じて最も残留曲率が小さくなるθを求める。そして、遥動可能案内板が形成するθが、その求めた値に合致するように、動作制御機能が媒体変形機構における遥動可能案内板を動作させる。これにより、媒体変形機構および動作制御機能を有してなる残留変形矯正手段１２ｂは、媒体変形予測手段１２ａで算出された残留変形量を相殺するように、媒体搬送手段１２が搬送対象とする印刷記録用紙に変形を与えることになる。

以上のようにして、残留変形量を相殺する変形を印刷記録用紙に与えると、その変形を与えた後における当該印刷記録用紙における残留変形量については、図８に示すような結果が得られる。図例によれば、残留変形矯正手段１２ｂによる変形後の印刷記録用紙における実際の曲率は、図中における「実測」として示したようなものであり、図６に示した内容と比較すれば明らかなように、残留変形量を相殺すべく予測計算をした結果である図中における「予測」で示した程度に小さくなることがわかり、また画像形成装置１０が設置される環境の湿度が増加しても印刷記録用紙に生じる残留曲率が増加しないようにし得ることがわかる。

つまり、媒体変形予測手段１２ａによる印刷記録用紙の変形予測結果に基づいて、残留変形矯正手段１２ｂが残留変形量を相殺する変形を印刷記録用紙に与えることで、その印刷記録用紙における残留変形の発生を抑制することができるのである。

なお、上述した第１および第２の実施の形態では、本発明の好適な実施具体例について説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した説明では、シート状媒体の一具体例として印刷記録用紙を挙げたが、本発明がこれに限定されることはなく、他のシート状媒体についても全く同様に適用することが可能なことは勿論である。また、上述した説明では、残留変形が一方向に沿った曲率を有するカールである場合を例に挙げたが、複数方向に
曲率を有する三次元的な変形についても、本発明の適用によって変形量を予測することが可能である。

本発明に係る媒体変形予測装置の機能構成例を示すブロック図である。 シート状媒体およびその硬さ特性変化の一具体例を示す説明図である。 本発明に係る媒体変形予測方法による変形予測結果の具体例を示す説明図（その１）である。 本発明に係る媒体変形予測方法による変形予測結果の具体例を示す説明図（その２）である。 本発明に係る画像形成装置の機能構成例を示すブロック図である。 媒体搬送の処理動作例の具体例に関する説明図（その１）である。 媒体搬送の処理動作例の具体例に関する説明図（その２）である。 媒体搬送の処理動作例の具体例に関する説明図（その３）である。

符号の説明

１・形状履歴取得手段、２…媒体硬さ特性履歴取得手段、３…仮想構造硬さ特性取得手段、４…残留変形量算出手段、５…情報保持格納手段、１０…画像形成装置、１１…画像形成手段、１２…媒体搬送手段、１２ａ・媒体変形予測手段、１２ｂ・残留変形矯正手段

Claims (7)

1. 硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行う媒体変形予測装置であって、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、
   前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、
   前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と
   を備えることを特徴とする媒体変形予測装置。
2. 前記媒体硬さ特性履歴取得手段は、前記シート状媒体の硬さ特性に影響する所定要因の値を取得するとともに、当該所定要因の値を予め設定されている対応関係に基づいて換算して前記媒体硬さ特性時間履歴を得る
   ことを特徴とする請求項１記載の媒体変形予測装置。
3. 硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行うための媒体変形予測プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、
   前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、
   前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段
   として機能させることを特徴とする媒体変形予測プログラム。
4. 硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体についての変形予測を行うための媒体変形予測方法であって、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得ステップと、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得ステップと、
   前記媒体硬さ特性履歴取得ステップで得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得ステップと、
   前記形状履歴取得ステップで得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得ステップで得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出ステップと
   を備えることを特徴とする媒体変形予測方法。
5. 硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体の搬送を行う媒体搬送装置であって、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、
   前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、
   前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、
   残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段と
   を備えることを特徴とする媒体搬送装置。
6. 硬さ特性が経時的に変化するシート状媒体の搬送を行うための媒体搬送プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、
   前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、
   前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、
   残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段
   として機能させることを特徴とする媒体搬送プログラム。
7. シート状媒体の搬送を行う媒体搬送手段と、前記シート状媒体上への画像形成を行う画像形成手段とを備え、前記シート状媒体の硬さ特性が経時的に変化し得る条件下で用いられる画像形成装置であって、
   前記シート状媒体の形状に関する情報である媒体形状時間履歴を取得する形状履歴取得手段と、
   前記シート状媒体の硬さ特性の変化に関する情報である媒体硬さ特性時間履歴を取得する媒体硬さ特性履歴取得手段と、
   前記媒体硬さ特性履歴取得手段で得た媒体硬さ特性時間履歴によって特定される前記シート状媒体における硬さ特性の変化量を基に、当該シート状媒体中に生成され、または当該シート状媒体中から消滅する仮想構造の硬さ特性を算出する仮想構造硬さ特性取得手段と、
   前記形状履歴取得手段で得た媒体形状時間履歴と前記仮想構造硬さ特性取得手段で得た仮想構造の硬さ特性とを用いて前記シート状媒体の残留変形量を算出する残留変形量算出手段と、
   残留変形量算出手段で算出された残留変形量を相殺するように前記シート状媒体に変形を与える残留変形矯正手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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