JP7056334B2 - 画像形成装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成装置の制御方法に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機である画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、用紙等の記録材に形成されたトナー像を加熱溶融することにより、画像を定着させる定着装置を備える。

たとえば、特許文献１には、このような定着装置の温度制御方法が開示されている。具体的には、特許文献１には、記録媒体の未定着画像面側から記録媒体を加熱する定着部材と、非画像面から記録媒体を加圧する加圧部材と、定着部材の長手方向に分割された複数の加熱源および加圧部材温度を検知する温度検知部材とを有する定着装置の温度制御方法が開示されている。

この温度制御方法では、加圧部材温度に基づいて定着部材設定温度をフィードバック制御しつつ、記録媒体の画像領域に応じて該加熱源を選択的に通電することにより、定着後記録媒体の画像領域のみを所望の温度に制御される。より詳しくは、この温度制御方法では、フィードバック制御の際、記録媒体のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱、および含水率のいずれか１つの因子を用いて、定着部材設定温度が補正される。

特開２０１４－０９８７８３号公報

しかしながら、たとえば坪量と熱伝導率とを用いて定着部材設定温度（定着温度）を補正しても、用紙種類によっては、所望の定着強度が得られない。このため、定着アンダーによりオフセットが発生する場合がある。また、同じ定着温度と同じ搬送速度との条件設定下において、たとえ同じ坪量の用紙であっても、用紙の熱伝導率および用紙の厚みによって、得られる定着強度が異なる。

本願発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、所望の定着強度を得ることが可能な画像形成装置および画像形成装置における制御方法を提供することにある。

本発明のある局面に従うと、画像形成装置は、熱源を有し、かつ熱源によって生じた熱を用いて記録材上の未定着画像を記録材上に定着させる定着装置と、定着装置の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、記録材の坪量を、記録材の熱伝導率と記録材の厚みとを用いて補正する。制御装置は、補正後の坪量に基づいて定着装置における定着条件を決定する。制御装置は、決定された定着条件で定着装置を動作させる。

好ましくは、定着条件は、熱源の設定温度である。
好ましくは、制御装置は、補正後の坪量が大きい程、設定温度が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率が高い程、設定温度が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率を厚みで除したときの値が大きい程、設定温度が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、補正後の坪量と、設定温度とを対応付けて記憶している。画像形成装置は、ユーザ操作を受け付ける操作部をさらに備える。

制御装置は、操作部が設定温度を変更するためのユーザ操作を受け付けると、設定温度をユーザ操作に基づいた値に変更する。

好ましくは、定着条件は、記録材の搬送速度である。
好ましくは、制御装置は、補正後の坪量が大きい程、搬送速度が遅くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率が高い程、搬送速度が遅くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率を厚みで除したときの値が大きい程、搬送速度が遅くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、定着装置は、加圧部材をさらに有し、かつ加圧部材によって加わる圧力を用いて未定着画像を記録材上に定着させる。定着条件は、圧力の値である。

好ましくは、制御装置は、補正後の坪量が大きい程、圧力が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率が高い程、圧力が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率を厚みで除したときの値が大きい程、圧力が高くなるように、定着装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、熱伝導率を厚みで除したときの第１の値を用いて、記録材の坪量を補正する。

好ましくは、制御装置は、第１の値を予め定められた第２の値で除したときの第３の値を用いて、記録材の坪量を補正する。

好ましくは、制御装置は、記録材のベック平滑度に基づき熱伝導率を算出する。
本発明の他の局面に従うと、制御方法は、熱を用いて記録材上の未定着画像を記録材上に定着させる定着装置と、定着装置の動作を制御する制御装置とを備えた画像形成装置で実行される。制御方法は、記録材の坪量を、記録材の熱伝導率と記録材の厚みとを用いて補正するステップと、補正後の坪量に基づいて定着装置における定着条件を決定するステップと、決定された定着条件で定着装置を動作させるステップとを備える。

本発明によれば、所望の定着強度を得ることが可能となる。

画像形成装置の内部構造の一例を示す概略図である。 定着装置の内部構造の一例を示す側面図である。 本体部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。 坪量と定着条件との関係を表した図である。 坪量と定着強度との関係を表した図である。 図５に示した８個のデータを、坪量以外の用紙物性値を横軸としてプロットし直したものである。 図５に示した８個のデータを、坪量以外の用紙物性値を横軸としてプロットし直したものであり、かつ図６のデータのプロット状態を考慮したものである。 本体部の機能的構成を説明するための図である。 本体部で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。

実施の形態における画像処理装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。

＜Ａ．装置概要＞
（ａ１．画像形成装置）
図１は、画像形成装置１０００の内部構造の一例を示す概略図である。

図１を参照して、画像形成装置１０００は、本体部１０と、後処理装置２０とを備えている。

後処理装置２０は、パンチ処理装置２２０と、平綴じ処理部２５０と、中綴じ処理部２６０と、排出トレイ２７１，２７２，２７３とを備える。

本体部１０は、画像形成ユニット１１と、スキャナユニット１２と、自動原稿搬送ユニット１３と、給紙部１４と、搬送路１５と、メディアセンサー１６と、反転搬送路１７とを備えている。

本体部１０は、画像形成装置１０００の動作を制御する制御装置３１をさらに備えている。なお、本例では、本体部１０は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタである。本体部１０は、印刷設定に基づいて画像形成を実行する。

自動原稿搬送ユニット１３は、原稿台上に載置された原稿を、原稿読取部の読取位置に自動的に搬送する。スキャナユニット１２は、自動原稿搬送ユニット１３により搬送された原稿の画像を読み取り、読取データを生成する。

給紙部１４は、給紙ローラー１４１と、給紙カセット１４２とを有する。給紙カセット１４２には、用紙Ｐが収容される。給紙カセット１４２は、本体部１０から引き出し可能に構成されている。給紙ローラー１４１は、用紙Ｐを搬送路１５に沿って上方へ送る。

搬送路１５は、片面印刷および両面印刷のときに使用される。反転搬送路１７は、両面印刷のときに使用される。

排紙ローラー１８は、定着装置１２０より搬送路１５のさらに下流側に配置されている。排紙ローラー１８から排出された用紙Ｐは、水平搬送部２９０に送られる。

画像形成ユニット１１は、スキャナユニット１２が生成した読取データ、または、図示しないクライアントＰＣから取得した印刷データに基づいて、給紙部１４により供給される用紙Ｐに対し画像形成を行なう。

画像形成ユニット１１は、中間転写ベルト１０１と、レジストローラー１０２，１０３と、イエローの画像形成部１０４Ｙと、マゼンタの画像形成部１０４Ｍと、シアンの画像形成部１０４Ｃ，ブラックの画像形成部１０４Ｋと、画像濃度センサ１０５と、１次転写装置１１１と、２次転写装置１１５と、定着装置１２０とを有している。

メディアセンサー１６は、搬送路１５に設置される。メディアセンサー１６は、典型的には、給紙ローラー１４１と、２次転写装置１１５との間に設置される。より詳しくは、メディアセンサー１６は、給紙ローラー１４１と、図示しないタイミングローラーとの間に設置される。メディアセンサー１６によって、紙種自動検知機能が実現される。

メディアセンサー１６は、用紙Ｐの属性（紙種等の特性）を検出する。メディアセンサー１６は、たとえば、用紙の属性を数値として出力する。メディアセンサー１６による検出結果は、制御装置３１に送信される。

一例として、メディアセンサー１６は、用紙Ｐに光を照射する発光部と、用紙Ｐにて反射した反射光を受光する受光部とを有する。メディアセンサー１６は、この反射光の電圧値から、用紙Ｐの坪量等を判定できる。

（ａ２．定着装置）
定着装置１２０は、自身を通過する用紙Ｐを加圧および加熱する。定着装置１２０は、制御装置３１からの制御信号に従って、用紙Ｐの加熱度合いや、用紙Ｐに加える圧力（定着圧力）、用紙Ｐの搬送速度などを制御する。定着装置１２０が用紙Ｐを加熱および加圧することで、トナー像が用紙Ｐに定着する。その後、用紙Ｐは、排出トレイ２７１～２７３のいずれかに排紙される。

図２は、定着装置１２０の内部構造の一例を示す側面図である。
図２を参照して、定着装置１２０は、加熱回転体１２９と、加圧ローラー１２４と、ヒーター１２５と、サーミスタ１２６とを備える。加熱回転体１２９は、加熱ローラー１２１と、定着ローラー１２２と、定着ベルト１２３とで構成されている。

加熱ローラー１２１の内部には、ヒーター１２５が設けられている。ヒーター１２５の数は、任意である。ヒーター１２５は、たとえば、ハロゲンヒーターである。ヒーター１２５は、加熱回転体１２９と加圧ローラー１２４との接触部分を通過する用紙Ｐに熱が伝わるように加熱回転体１２９を加熱する。より具体的には、ヒーター１２５は、加熱ローラー１２１を加熱することで、定着ベルト１２３に熱を伝える。加熱された定着ベルト１２３は、回転することにより定着ローラー１２２に熱を伝え、搬送路１５上を搬送されている用紙Ｐに熱を伝える。用紙Ｐが加熱されることで、用紙Ｐ上のトナー像Ｇが融解する。その結果、トナー像Ｇは、用紙Ｐに定着する。

定着装置１２０には、加圧ローラー１２４が設けられている。加圧ローラー１２４は、加熱回転体１２９に接触して設けられている。加圧ローラー１２４は、加熱回転体１２９と加圧ローラー１２４との接触部分（ニップ領域）を通過する用紙Ｐを定着ローラー１２２に加圧する。

サーミスタ１２６は、加熱回転体１２９の温度を測定する。詳しくは、サーミスタ１２６は、定着ベルト１２３の表面温度を測定する。より詳しくは、サーミスタ１２６は、加熱ローラー１２１と接触している定着ベルト１２３の表面温度を測定する。測定された温度の情報は、制御装置３１にフィードバックされる。

（ａ３．制御装置）
制御装置３１は、メディアセンサー１６による検知結果に基づき、用紙Ｐが、コート紙、普通紙、上質紙のいずれであるかを判別する。また、制御装置３１は、当該検知結果によって、用紙の坪量を判定する。さらに、制御装置３１は、当該検知結果によって、用紙Ｐが、ＯＨＰ（Overhead Projector）フィルム、封筒、インデックス紙のいずれであるかも判別する。たとえば、用紙Ｐの坪量によって、制御装置３１は、用紙の種類が、薄紙、普通紙、厚紙のいずれであるかを判別する。

また、制御装置３１は、メディアセンサー１６による検知結果に基づき、制御装置３１は、用紙Ｐの平滑度（表面性）を示す指数であるベック平滑度［ｓｅｃ］を算出する。制御装置３１は、ベック平滑度に基づき、用紙Ｐの熱伝導率を算出する。詳しくは、制御装置３１は、ベック平滑度の対数（以下、「ベックｌｏｇ」とも称する）をとる。制御装置は、ベックｌｏｇに基づき、用紙Ｐの熱伝導率を算出する。熱伝導率の具体的な算出方法については、後述する。

さらに、制御装置３１は、メディアセンサー１６による検知結果を利用して、定着装置１２０の定着条件を設定する。定着条件として、たとえば、定着温度、用紙の搬送速度（ニップ領域における速度）、加圧ローラー１２４によって加えられる定着圧力、１分間当たりのプリント枚数（ＰＰＭ：Print Per Minuites）等が挙げられる。

具体的には、制御装置３１は、測定される温度が制御装置３１によって設定された定着温度（設定温度、目標温度）となるように、ヒーター１２５の動作を制御する。詳しくは、制御装置３１は、フィードバックされた温度の情報を利用して、測定される温度が制御装置３１によって設定された温度となるように、ヒーター１２５の動作を制御する。

また、制御装置３１は、加熱回転体１２９の回転速度を制御することにより、ニップ領域を通過する用紙Ｐの搬送速度を制御する。さらに、制御装置３１は、加圧ローラー１２４の位置を制御することにより、用紙Ｐに対して加える定着圧力を変化させる。

（ａ４．本体部のハードウェア構成）
図３は、本体部１０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

図３を参照して、本体部１０は、少なくとも、制御装置３１と、操作パネル３２と、メディアセンサー１６と、定着装置１２０とを備えている。

操作パネル３２は、タッチスクリーン３２０を含んでいる。タッチスクリーン３２０は、ディスプレイ３２２と、ディスプレイ３２２に重畳して配置されるタッチパネル３２１とで構成される。

制御装置３１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）３１２と、データを揮発的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）３１３と、フラッシュメモリ３１４と、通信ＩＦ３１５とを有する。制御装置３１は、通信ＩＦ３１５によって、メディアセンサー１６と、操作パネル３２と、後処理装置２０と通信可能となっている。

フラッシュメモリ３１４は、不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ３１４は、ＣＰＵ３１１が実行するオペレーティングシステムおよび各種のプログラム、各種のコンテンツおよびデータを格納している。また、フラッシュメモリ３１４は、画像形成装置１０００が生成したデータ、画像形成装置１０００の外部装置から取得したデータ等の各種データを揮発的に格納する。

制御装置３１は、メディアセンサー１６の検知結果を取得する。制御装置３１は、上述したように、メディアセンサー１６による検知結果を利用して、定着装置１２０の定着条件を設定する。

＜Ｂ．定着条件の決定＞
図４は、坪量と定着条件との関係を表した図である。

図４に示すように、データテーブルＤ４では、坪量に対して、定着条件として、定着温度と、搬送速度と、定着圧力と、ＰＰＭとが対応付けられている。典型的には、坪量を複数の範囲に区分し、各区分に対して、定着温度と、搬送速度と、定着圧力と、ＰＰＭとが対応付けられている。

本実施の形態では、メディアセンサー１６によって検知された坪量を、後述する関数（数式）を用いて補正する。制御装置３１は、補正後の坪量に基づいて定着装置１２０における定着条件を決定する。典型的には、制御装置３１は、補正後の坪量に対応付けられた定着条件を、予め規定された条件の中から選択する。制御装置３１は、決定（選択）された定着条件で定着装置１２０を動作させる。

たとえば、メディアセンサー１６によって検知された坪量が、１１０ｇ／ｍ^２であったとする。また、補正後の坪量が、１２５ｇ／ｍ^２となったとする。この場合、制御装置３１は、定着温度を１７０度に設定するのではなく、定着温度を１５５度に設定する。また、制御装置３１は、搬送速度を１３５ｍｍ／ｓに設定するのではなく、搬送速度を６８ｍｍ／ｓに設定する。この場合、定着装置１２０は、これらの設定に基づいて動作する。

＜Ｃ．坪量補正の具体例＞
制御装置３１は、定着条件の決定にあたり、以下の演算処理を行う。

（ｃ１．用紙Ｐの熱伝導率の算出）
制御装置３１は、以下の数式（１）で示す演算を行うことにより、検知対象となる用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔを算出する。

λ_ｔ＝λ_０×（ｌｏｇγ_ｔ／ｌｏｇγ_０） … （１）
数式（１）において、γ_０は、基準となる用紙（以下、「用紙Ｑ」とも称する）のベック平滑度である。γ_ｔは、検知対象となる用紙Ｐのベック平滑度である。λ_０は、基準となる用紙Ｑの熱伝導率である。なお、γ_ｔは、メディアセンサー１６によって、用紙毎に算出される。γ_０およびλ_０は、制御装置３１に予め格納されている既知の値である。

たとえば、γ_０が９０．２［ｓｅｃ］であり、λ_０が０．１５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であるとする。さらに、検知対象となる用紙Ｐのベック平滑度γ_ｔが１９．５［ｓｅｃ］であったとする。この場合、検知対象となる用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔは、数式（１）により、約０．１（＝０．１５×（ｌｏｇ（１９．５）／ｌｏｇ（９０．２）））となる。

なお、ｌｏｇ（１９．５）の値は、１．２９であり、ｌｏｇ（９０．２）の値は、１．９５５である。

（ｃ２．補正後の坪量の算出）
上記の数式（１）によって、知対象となる用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔが算出されると、制御装置３１は、以下の数式（２）で示す演算を行うことにより、検知対象となる用紙Ｐの補正後の坪量（以下、「補正坪量Ｖ_ｃ」とも称する）を算出する。

Ｖ_ｃ＝Ｖ_ｔ＋｛（λ_ｔ／δ_ｔ）／（λ_０／δ_０）－１｝×Ｃ … （２）
数式（２）において、Ｖ_ｔは、メディアセンサー１６で検知された用紙Ｐの坪量である。δ_ｔは、検知対象となる用紙Ｐの厚み（紙厚）である。δ_０は、基準となる用紙Ｑの厚みである。Ｃは、所定の定数である。なお、δ_ｔは、メディアセンサー１６によって、用紙毎に算出される。δ_０は、制御装置３１に予め格納されている既知の値である。

本実施例では、定数Ｃの値を４０ｇ／ｍ^２に設定している。また、以下では、用紙Ｑの厚みδ_０を、０．０８ｍｍとする。なお、上述したように、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔは０．１であり、用紙Ｑの熱伝導率λ_０は０．１５である。

メディアセンサー１６による検知の結果、Ｖ_ｔ、δ_ｔが、それぞれ、たとえば８０ｇ／ｍ^２、０．１６ｍｍであったとする。この場合、補正後の坪量Ｖ_ｃは、数式（２）より、約５３（＝８０＋｛（０．１／０．１６）／（０．１５／０．０８）－１｝×４０）となる。

この例の場合、補正前の坪量が８０ｇ／ｍ^２であるのに対し、補正後の坪量が５３ｇ／ｍ^２となっている。したがって、制御装置３１は、データテーブルＤ４を参照して、坪量が５９ｇ／ｍ^２以下の区分の定着条件を選択する。

（ｃ３．小括）
（１）以上のように、制御装置３１は、検出された坪量Ｖ_ｔを、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔと用紙Ｐの厚みδ_ｔとを用いて補正する。詳しくは、制御装置３１は、数式（２）に示すように、熱伝導率λ_ｔを厚みδ_ｔで除したときの第１の値（λ_ｔ／δ_ｔ）を用いて、用紙Ｐの坪量Ｖ_ｔを補正する。さらに詳しくは、制御装置３１は、第１の値（λ_ｔ／δ_ｔ）を予め定められた第２の値（λ_０／δ_０）で除したときの第３の値（（λ_ｔ／δ_ｔ）／（λ_０／δ_０））を用いて、用紙Ｐの坪量Ｖ_ｔを補正する。このような補正により、所望の定着強度を得ることが可能となる。

（２）制御装置３１は、用紙Ｐのベック平滑度γ_ｔに基づき熱伝導率λ_ｔを算出する。詳しくは、制御装置３１は、数式（１）に示すように、ベック平滑度γ_ｔの対数（ベックｌｏｇγ_ｔ）を用いて、熱伝導率λ_ｔを算出する。

（３）データテーブルＤ４の定着温度に着目すると、制御装置３１は、以下の処理を行なうと言える。

制御装置３１は、補正後の坪量Ｖ_ｃが大きい程、定着温度（設定温度）が高くなるように、定着装置１２０を制御する。また、制御装置３１は、熱伝導率λ_ｔが高い程、定着温度が高くなるように、定着装置１２０を制御する。さらに、制御装置３１は、熱伝導率λ_ｔを厚みδ_ｔで除したときの値（λ_ｔ／δ_ｔ）が大きい程、定着温度が高くなるように、定着装置１２０を制御する。これらの制御により、定着強度が弱くなってしまうことを防止することができる。

（４）データテーブルＤ４の搬送速度に着目すると、制御装置３１は、以下の処理を行なうと言える。

制御装置３１は、補正後の坪量Ｖ_ｃが大きい程、搬送速度が遅くなるように、定着装置１２０を制御する。また、制御装置３１は、熱伝導率λ_ｔが高い程、搬送速度が遅くなるように、定着装置１２０を制御する。さらに、制御装置３１は、熱伝導率λ_ｔを厚みで除したときの値（λ_ｔ／δ_ｔ）が大きい程、搬送速度が遅くなるように、定着装置１２０を制御する。これらの制御により、定着強度が弱くなってしまうことを防止することができる。

（５）データテーブルＤ４の定着圧力に着目すると、制御装置３１は、以下の処理を行なうと言える。

制御装置３１は、前記補正後の坪量Ｖ_ｃが大きい程、定着圧力が高くなるように、定着装置１２０を制御する。また、制御装置３１は、前記熱伝導率λ_ｔが高い程、定着圧力が高くなるように、定着装置１２０を制御する。さらに、制御装置３１は、前記熱伝導率λ_ｔを前記厚みδ_ｔで除したときの値（λ_ｔ／δ_ｔ）が大きい程、定着圧力が高くなるように、定着装置１２０を制御する。これらの制御により、定着強度が弱くなってしまうことを防止することができる。

＜Ｄ．熱伝導率と厚みとを用いた坪量補正を行う理由＞
以下では、上述したように、坪量Ｖ_ｔを用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔと用紙Ｐの厚みδ_ｔとを用いて補正する理由と、数式（２）における定数Ｃの決定の仕方とを説明する。

（ｄ１．比較例）
まず、図５および図６に基づいて、本例に対する比較例を説明する。

図５は、坪量と定着強度との関係を表した図である。詳しくは、図５は、予め定めた定着条件でトナーを用紙に定着させたときの定着強度（％）のデータをプロットしたグラフである。なお、図５における坪量に対しては上述した補正は行われていない。

図５を参照して、グラフの横軸が坪量で、縦軸が定着強度である。なお、定着強度とは、擦り試験による値である。定着強度は、擦る前のトナー濃度（Ｚｂ）に対する、擦った後のトナー濃度（Ｚａ）の比（Ｚａ／Ｚｂ）に、さらに１００を掛けることにより得られる数値である。

坪量が大きいほど用紙に奪われる熱量が増えるため、同じ定着条件で定着強度が低くなる。したがって、坪量が大きいほど、定着温度を高くするか、定着装置１２０における用紙の搬送速度を遅くするか、あるいは、定着圧力を高くする必要があると考えられる。

坪量と定着強度との関係は、図示された実線Ｌを想定している。しかしながら、実線Ｌに対して上下にずれている部分（データ）がある。坪量のみを考慮して定着条件を決める場合は、用紙によっては、熱量を与えすぎて過定着になったり、熱量不足で定着アンダーオフセットが発生する場合がある。これは、坪量以外の用紙物性値が定着強度に影響しているためである。

図６は、図５に示した８個のデータを、坪量以外の用紙物性値を横軸としてプロットし直したものである。なお、図６の各図（図６（Ａ）～（Ｅ））においては、縦軸は図５と同じく定着強度である。

図６（Ａ）は、横軸を用紙の厚み（紙厚）としたグラフである。図６（Ａ）を参照して、同じ坪量では、厚みが大きいほど、同じ定着条件で定着強度が高くなる傾向がある。用紙の厚みが大きいほど、定着温度を低くするか、搬送速度を速くするか、あるいは、定着圧力を低くする必要があると考えられる。このように、用紙の厚みのみで定着条件を決めると、定着強度の過不足が生じる。

図６（Ｂ）は、横軸を用紙の熱伝導率としたグラフである。図６（Ｂ）を参照して、熱伝導率が高いほど、定着温度を高くするか、搬送速度を遅くするか、あるいは、定着圧力を高くする必要がある。このように、熱伝導率のみで定着条件を決めると、定着強度の過不足が生じる。

図６（Ｃ）は、横軸を用紙の密度としたグラフである。図６（Ｃ）を参照して、密度が高いほど、定着温度を高くする、もしくは、定着部搬送速度を遅くする、もしくは、定着圧力を高くする必要がある。このように、密度のみで定着条件を決めると、定着強度の過不足が生じる。

図６（Ｄ）は、横軸を、用紙の熱伝導率を用紙の厚みで除したもの（λ／δ）としたグラフである。図６（Ｄ）を参照して、熱伝導率を厚みで除した値が大きいほど、定着温度を高くするか、搬送速度を遅くするか、あるいは、定着圧力を高くする必要がある。このように、熱伝導率を厚みで除した値のみで定着条件を決めると、定着強度の過不足が生じる。

図６（Ｅ）は、横軸を、用紙の厚みの逆数（１／δ）としたグラフである。図６（Ｅ）を参照して、用紙の厚みの逆数が大きいほど、定着温度を高くするか、搬送速度を遅くするか、あるいは、定着圧力を高くする必要がある。このように、用紙の厚みの逆数のみで定着条件を決めると、定着強度の過不足が生じる。

（ｄ２．本例）
次に、図７に基づいて、本例を説明する。

図７は、図５に示した８個のデータを、坪量以外の用紙物性値を横軸としてプロットし直したものであり、かつ図６のデータのプロット状態を考慮したものである。

図７を参照して、８つのデータは、熱伝導率を厚みで除した値を用いて坪量を補正し、かつ補正後の坪量により定着条件を決めた場合を表している。より詳しくは、上述した数式（２）を用いて坪量を補正した場合を表している。

図５では、実線Ｌの付近（上下）にデータがプロットされている。それゆえ、坪量は、概ね定着強度と関係があるといえる。図６においては、データのプロット位置は、横軸の各々の物性値に対して、大まかには傾向はあるもの、いずれもプロット位置は上下に幅をもって広がっている。この広がりは、たとえば図６（Ａ）において楕円で囲った坪量群に起因している。図５および図６において、プロット位置の上下の広がりをみると、図６から坪量以外を入力とするよりも、図５の坪量を入力とした方が定着強度との関係が直線に近いことが分かる。図６（Ａ）に示すように、同じ坪量では、用紙の厚みについて、定着強度に右肩あがりの傾向がある。そこで、補正では、図６（Ｅ）にも示したように、用紙の厚みの逆数を利用することとした。

また、同じ坪量であれば、厚みが変わると密度が変わる。単純に横軸を密度とした場合の定着強度のグラフ（図６（Ｃ））と、横軸を厚みの逆数とした場合の定着強度のグラフ（図６（Ｅ））とを比較すると、図６（Ｅ）のグラフの方がよりよく、図５における各坪量の縦の広がりを表現できている。

図５において、理想ライン（実線Ｌ）からのプロット位置の広がり方の傾向をみると、８０ｇ／ｍ^２と２５６ｇ／ｍ^２との広がり傾向は表現できている。しかしながら、４４ｇ／ｍ^２は、もう少し左の位置に、１３３ｇ／ｍ^２は、もう少し右の位置にあった方が、図５の実線Ｌにデータのプロット位置を近づける補正ができる。すなわち、４４ｇ／ｍ^２のプロット位置と１３３ｇ／ｍ^２のプロット位置とをこのように移動させると、計算の結果、各データのプロット位置を、理想ラインである実線Ｌに近づけることができる。

そこで、図６（Ｂ）の熱伝導率に着目した。そして、熱伝導率に対して、厚みの逆数を掛けたものを横軸としたのが図６（Ｄ）のグラフである。このグラフでは、図５における各坪量の縦の広がりを表現できている。熱伝導率だけでは所望とする補正（理想ラインに沿った補正）は実現できず、厚みのみでも所望とする補正は実現できない。坪量を基本として、熱伝導率と厚みとの両方を用いることにより、所望となる補正を行うことができる。

定着強度を高くするには、トナーの温度を高くする必要がある。用紙表面の繊維に入り込んだトナーも溶かす必要がある。定着ベルト１２３とニップ領域に入ってきたトナー表面との温度差により、定着ベルト１２３からトナーに熱が移動し、トナー温度が上昇する。用紙の熱伝導率が高いと用紙裏面側に熱が移動するので、トナーと用紙との界面付近の温度は下がってしまう。用紙の厚みがある方が、断熱効果が大きくなる。断熱効果を考える場合、熱伝導率のみでなく、厚みを考慮する必要がある。

以上の理由により、坪量Ｖ_ｔを用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔと用紙Ｐの厚みδ_ｔとを用いて補正する。また、数式（２）における定数Ｃとして、補正後の各坪量に対応するデータ（定着強度の値）が理想ラインである実線Ｌ（図５参照）に近づくような値（係数）を選択しておく。このような定数Ｃの値の選択（設定）は、典型的には、画像形成装置１０００の設計段階等で行われる。

＜Ｅ．機能的構成＞
図８は、画像形成装置１０００の本体部１０の機能的構成を説明するための図である。

図８を参照して、本体部１０は、上述したように、メディアセンサー１６と、制御装置３１と、定着装置１２０と、操作パネル３２とを備える。

メディアセンサー１６は、坪量検出部１６Ａと、紙厚検出部１６Ｂと、ベック平滑度検出部１６Ｃとを備えている。制御装置３１は、坪量補正部３５１と、熱伝導率算出部３５２と、定着条件決定部３５３と、通信インターフェイス部３５４とを備えている。定着条件決定部３５３は、データテーブルＤ４（図４参照）を格納している。

坪量検出部１６Ａは、用紙Ｐの坪量を検出する。坪量検出部１６Ａは、検出された坪量を示す信号を、制御装置３１の坪量補正部３５１に対して出力する。

紙厚検出部１６Ｂは、用紙Ｐの厚みを検出する。紙厚検出部１６Ｂは、検出された厚みを示す信号を、坪量補正部３５１に対して出力する。

ベック平滑度検出部１６Ｃは、用紙Ｐのベック平滑度を検出する。ベック平滑度検出部１６Ｃは、検出されたベック平滑度を示す信号を、制御装置３１の熱伝導率算出部３５２に対して出力する。

熱伝導率算出部３５２は、ベック平滑度にもとづき、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔを算出する。具体的には、熱伝導率算出部３５２は、上述した数式（１）を用いて、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔを算出する。熱伝導率算出部３５２は、算出された熱伝導率λ_ｔを、坪量補正部３５１に送る。

坪量補正部３５１は、坪量Ｖ_ｔを用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔと用紙Ｐの厚みδ_ｔとを用いて補正する。具体的には、坪量補正部３５１は、上述した数式（２）を用いて坪量Ｖ_ｔを補正し、補正後の坪量Ｖ_ｃを得る。坪量補正部３５１は、算出された補正後の坪量Ｖ_ｃを、定着条件決定部３５３に送る。

定着条件決定部３５３は、データテーブルＤ４を参照し、補正後の坪量Ｖ_ｃに基づき定着条件を決定する。たとえば、補正前の坪量Ｖ_ｔが８０ｇ／ｍ^２であるのに対し、補正後の坪量Ｖ_ｃが５３ｇ／ｍ^２となった場合、定着条件決定部３５３は、データテーブルＤ４を参照して、坪量が５９ｇ／ｍ^２以下の区分の定着条件を選択する。

定着条件決定部３５３は、決定した定着条件（定着温度、搬送速度、定着圧力等）を、通信インターフェイス部３５４を介して、定着装置１２０に送信する。これにより、定着装置１２０は、制御装置３１から指示された定着条件で定着処理を実行する。

操作パネル３２は、制御装置３１による制御に基づき、ユーザが定着温度を調整（典型的には微調整）するための画面を表示する。ユーザが当該画面において定着温度を変更するための指示を入力すると、当該指示は通信インターフェイス部３５４を介して、定着条件決定部３５３に送られる。この場合、定着条件決定部３５３は、受信した指示に基づき、定着温度の設定を変更する。具体的には、定着条件決定部３５３は、データテーブルＤ４の定着温度の値を変更する。詳しくは、本体部１０では、坪量の区分毎に定着温度の変更が可能に構成されている。

＜Ｆ．制御構造＞
図９は、本体部１０で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。

図９を参照して、ステップＳ１において、メディアセンサー１６が用紙Ｐの坪量Ｖ_ｔの検出が行われる。ステップＳ２において、メディアセンサー１６が用紙Ｐの厚みδ_ｔを検出する。ステップＳ３において、メディアセンサー１６が用紙Ｐのベック平滑度を検出する。

ステップＳ４において、制御装置３１が、検出されたベック平滑度に基づき、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔを算出する。ステップＳ５において、制御装置３１が、坪量Ｖ_ｔを、用紙Ｐの熱伝導率λ_ｔと用紙Ｐの厚みδ_ｔとを用いて補正する。ステップＳ６において、定着装置１２０が、補正後の坪量Ｖ_ｃに対応する定着条件で定着処理を実行する。

なお、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の順序はこれに限定されるものではなく、各ステップが並行して行われてもよいし、たとえばステップＳ２またはステップＳ３がステップＳ１の前に実行されてもよい。

＜Ｇ．変形例＞
（１）上述した画像形成装置の構成は一例であって、画像形成装置の構成は、これに限定されるものではない。

たとえば、上記においては、メディアセンサー１６が、用紙Ｐの様々な属性を検出する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本体部１０は、メディアセンサー１６の代わりに、用紙Ｐの坪量を検出するセンサ、用紙Ｐの厚み（紙厚）を検出するセンサ、用紙Ｐのベック平滑度を検出するセンサ等の各々を個別に有していてもよい。

（２）上述した定着装置の構成は一例であって、定着装置の構成は、これに限定されるものではない。

（３）制御装置３１が、用紙種別毎に、ベック平滑度および厚みを事前にメモリ（記憶部）を予め記憶している構成としてもよい。この場合、制御装置３１は、ベック平滑度および厚みの算出は不要となる。すなわち、制御装置３１は、用紙種別を判別することにより、判別された用紙種別に対応付けられたベック平滑度および厚みをメモリから読み出せばよい。

（４）制御装置３１は、定着における消費電力量を計算し、想定される消費電力量からはずれる場合は、補正後の坪量に対して更に補正を掛けてもよい。たとえば、メディアセンサー１６の故障等による誤検知が原因で消費電力量が想定よりも大きくなる場合がある。このような場合には、制御装置３１は、補正後の坪量Ｖ_ｃをさらに大きくする補正を行う。これによれば、誤検知による影響によって適切な定着処理がなされないことを防止できる。

（５）定着温度を用紙（記録材、メディア）の情報によってのみ決めるのではなく、ニップ幅、ニップ領域の温まり具合、加熱部の温まり具合、機内温湿度、用紙カセット部温度、濃度およびオブジェクト等の画像情報を用いて決定してもよい。

（６）定着条件として、図４のデータテーブルＤ４に示したように、定着温度と搬送速度と定着圧力とＰＰＭとの各項目を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。定着条件を表したデータテーブルの項目の欄に、紙間、ヒーター制御のＤＵＴＹパラメータ、印字開始時の待ち時間、印字後の設定温度、空回転速度および時間、ウォームアップ時の圧接状態および速度等を含める構成としてもよい。

（７）上記においては、数式（２）における補正前の坪量Ｖ_ｔを画像形成装置１０００が検知する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。ユーザが、操作パネル３２を利用して入力する構成であってもよい。

（８）上述した処理は、モノクロの複写機、カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸやこれらの複合機などの各種の画像形成装置に適用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 本体部、１１ 画像形成ユニット、１２ スキャナユニット、１３ 自動原稿搬送ユニット、１４ 給紙部、１５ 搬送路、１６ メディアセンサー、１６Ａ 坪量検出部、１６Ｂ 紙厚検出部、１６Ｃ ベック平滑度検出部、１７ 反転搬送路、１８ 排紙ローラー、２０ 後処理装置、３１ 制御装置、３２ 操作パネル、１０１ 中間転写ベルト、１０２，１０３ レジストローラー、１０４Ｃ，１０４Ｋ，１０４Ｍ，１０４Ｙ 画像形成部、１０５ 画像濃度センサ、１１１ １次転写装置、１１５ ２次転写装置、１２０ 定着装置、１２１ 加熱ローラー、１２２ 定着ローラー、１２３ 定着ベルト、１２４ 加圧ローラー、１２５ ヒーター、１２６ サーミスタ、１２９ 加熱回転体、１４１ 給紙ローラー、１４２ 給紙カセット、２２０ パンチ処理装置、２５０ 平綴じ処理部、２６０ 中綴じ処理部、２７１，２７２，２７３ 排出トレイ、２９０ 水平搬送部、３１４ フラッシュメモリ、３２０ タッチスクリーン、３２１ タッチパネル、３２２ ディスプレイ、３５１ 坪量補正部、３５２ 熱伝導率算出部、３５３ 定着条件決定部、３５４ 通信インターフェイス部、１０００ 画像形成装置、Ｄ４ データテーブル、Ｇ トナー像、３１５ 通信ＩＦ、Ｐ，Ｑ 用紙。

Claims (18)

1. 熱源を有し、かつ前記熱源によって生じた熱を用いて記録材上の未定着画像を前記記録材上に定着させる定着装置と、
   前記記録材の坪量を検知するセンサーと、
   前記定着装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記センサーによって検知された前記記録材の坪量を、前記記録材の熱伝導率と前記記録材の厚みとを用いて補正し、
   補正後の坪量に基づいて前記定着装置における定着条件を決定し、
   決定された前記定着条件で前記定着装置を動作させる、画像形成装置。
2. 前記定着条件は、前記熱源の設定温度である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御装置は、前記補正後の坪量が大きい程、前記設定温度が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御装置は、前記熱伝導率が高い程、前記設定温度が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御装置は、前記熱伝導率を前記厚みで除したときの値が大きい程、前記設定温度が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項２から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御装置は、前記補正後の坪量と、前記設定温度とを対応付けて記憶しており、
   前記画像形成装置は、ユーザ操作を受け付ける操作部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記操作部が前記設定温度を変更するためのユーザ操作を受け付けると、前記設定温度を前記ユーザ操作に基づいた値に変更する、請求項２から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記定着条件は、前記記録材の搬送速度である、請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記制御装置は、前記補正後の坪量が大きい程、前記搬送速度が遅くなるように、前記定着装置を制御する、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御装置は、前記熱伝導率が高い程、前記搬送速度が遅くなるように、前記定着装置を制御する、請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御装置は、前記熱伝導率を前記厚みで除したときの値が大きい程、前記搬送速度が遅くなるように、前記定着装置を制御する、請求項７から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記定着装置は、加圧部材をさらに有し、かつ前記加圧部材によって加わる圧力を用いて前記未定着画像を前記記録材上に定着させ、
    前記定着条件は、前記圧力の値である、請求項１に記載の画像形成装置。
12. 前記制御装置は、前記補正後の坪量が大きい程、前記圧力が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記制御装置は、前記熱伝導率が高い程、前記圧力が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項１１または１２に記載の画像形成装置。
14. 前記制御装置は、前記熱伝導率を前記厚みで除したときの値が大きい程、前記圧力が高くなるように、前記定着装置を制御する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記制御装置は、前記熱伝導率を前記厚みで除したときの第１の値を用いて、前記記録材の坪量を補正する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記制御装置は、前記第１の値を予め定められた第２の値で除したときの第３の値を用いて、前記記録材の坪量を補正する、請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記制御装置は、前記記録材のベック平滑度に基づき前記熱伝導率を算出する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 熱を用いて記録材上の未定着画像を前記記録材上に定着させる定着装置と、前記定着装置の動作を制御する制御装置とを備えた画像形成装置の制御方法であって、
    センサーによって、前記記録材の坪量を検知するステップと、
    前記センサーによって検知された前記記録材の坪量を、前記記録材の熱伝導率と前記記録材の厚みとを用いて補正するステップと、
    補正後の坪量に基づいて前記定着装置における定着条件を決定するステップと、
    決定された前記定着条件で前記定着装置を動作させるステップとを備える、制御方法。

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