JP2017107092A - 画像形成装置、画像形成システムおよびタッキング発生抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙束内でタッキングが発生するのを正確に推定し、適切なタイミングでタッキングを抑制する制御を行うことが可能な画像形成装置、画像形成システムおよびタッキング発生抑制方法を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システムおよびタッキング発生抑制方法に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラム（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

定着ニップを通過した用紙は、排紙口から装置外に排紙され、排紙トレイに積載されていく。定着ニップを通過した用紙は定着部における熱により温度が高い状態となっているので、熱を持った用紙が排紙トレイに積載されていくことで、排紙トレイ上の用紙束内の温度が上昇していき、用紙上のトナー像が融解しやすくなる。

また、排紙トレイ上の用紙の積載量が増えていくと、排紙トレイ上の用紙束の下部にかかる荷重が大きくなり、対面し合う用紙同士の密着性が高くなる。対面し合う用紙同士の密着性が高くなると、用紙の各対向面にトナー像が形成されている場合、各トナー像が用紙束内の温度上昇により融解して、互いに貼り付いてしまう、いわゆるタッキングが発生する。

このようなタッキングの発生を抑制するために、例えば特許文献１には、用紙が排紙口を通過するときの用紙の温度を検出し、検出した用紙の温度が所定温度である場合、タッキングを抑制する制御を実行する構成が開示されている。

特許文献２には、定着後の用紙を冷却するための冷却装置が設けられている。この技術では、常時定着後の用紙温度を下げることでタッキングが発生しないようにしている。

特開２０１２−１３７６３１号公報 特開２０１４−２２２２７８号公報

ところで、用紙束内の温度を正確に把握できると、タッキングが発生する状況を正確に把握することができ、ひいては画像形成における生産性の向上や画像不良発生の防止に寄与することができる。

しかしながら、特許文献１，２に記載されている構成は、用紙束内の温度を把握することなくタッキングの発生を抑制するものであるので、タッキングが発生する状況を正確に把握できるものではなかった。

特に、特許文献１に記載されている構成のように、排紙口を通過する際の用紙の温度を検出するだけの構成だと、当該用紙の温度と用紙束内の温度には温度差があるので、排紙トレイ上の用紙束内の正確な温度を把握することが困難である。そのため、安全を見てタッキングを抑制する制御を早めに実行する必要が生じるので、画像形成における生産性の向上や画像不良の発生の防止の観点から好ましくないものとなっていた。

本発明の目的は、用紙束内でタッキングが発生するのを正確に推定し、適切なタイミングでタッキングを抑制する制御を行うことが可能な画像形成装置、画像形成システムおよびタッキング発生抑制方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、
前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、
前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部と、
を備える。

本発明に係る画像形成システムは、
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、
前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、
前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部と、
を備える。

本発明に係るタッキング発生抑制方法は、
トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、を備えた画像形成装置のタッキング発生抑制方法であって、
前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出し、
検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う。

本発明によれば、用紙束内でタッキングが発生するのを正確に推定し、適切なタイミングでタッキングを抑制する制御を行うことができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 第２温度検出部の拡大図である。 用紙束の内部温度を実測するための実験装置を示す図である。 図４の実験装置における各温度センサーの実測値を示す図である。 実測値に基づいた用紙束内の温度推移曲線を示す図である。 用紙が排紙トレイに積載されたときに排紙部付近の拡大図である。 第１温度検出部および第２温度検出部における外部温度推移曲線と、用紙束の内部温度推移曲線とを示す図である。 変形例に係る画像形成装置における温度検出部が第１位置に位置するときの排紙部付近の拡大図である。 変形例に係る画像形成装置における温度検出部が第２位置に位置するときの排紙部付近の拡大図である。 用紙束の内部温度推移曲線に対する近似直線を示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、第１温度検出部９０、第２温度検出部９１および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２は、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１はＡ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に体積抵抗率が８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。なお、中間転写ベルト４２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり、一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、バックアップローラー４２３Ｂに二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの表面側、つまり、中間転写ベルト４２１と当接する側にトナーと同極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面であるトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面である定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。

加熱ローラー６２は、加熱源（ハロゲンヒーター）を内蔵し、定着ベルト６１を加熱する。加熱源によって加熱ローラー６２が加熱され、その結果、定着ベルト６１が加熱される。

定着ローラー６３は、制御部１００によって駆動制御されることで時計回り方向に回転する。定着ローラー６３が回転することにより、定着ベルト６１および加熱ローラー６２は、時計回り方向に従動回転する。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。加圧ローラー６４は、制御部１００によって駆動制御されることで反時計回り方向に回転する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対、用紙Ｓを画像形成部４０および定着部６０を通過させ、画像形成装置１の排紙トレイ５４に排出する通常搬送路５３ｂと、定着部６０を通った用紙Ｓの表裏を反転させた後、画像形成部４０の上流で再び通常搬送路５３ｂに合流させる反転搬送路５３ｃとを有する。両面印刷時には、最初に通常搬送路５３ｂを通る際に用紙Ｓの表面にトナー像が形成され、反転搬送路５３ｃを通過した後、再び通常搬送路５３ｂを通る際に用紙Ｓの裏面にトナー像が形成されるようになっている。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙され、排紙トレイ５４に載置される。

排紙トレイ５４は、排紙部５２から排紙された用紙Ｓを載置する載置部であり、排紙部５２の下方の位置から図１における図示上斜め左側に向けて延びている。排紙トレイ５４は、画像形成装置１の排紙部５２側の側壁において上下方向に移動可能に支持されており、排紙部５２から排紙された用紙Ｓが積載されていくことで、複数の用紙Ｓがなす用紙束の重力により下に下がるようになっている。

第１温度検出部９０は、例えば、熱電対やサーミスター等の温度センサーを有しており、画像形成装置１の排紙部５２における排紙ローラー５２ａの上に配置されている。第１温度検出部９０は、排紙部５２を通過する用紙Ｓの温度を検出可能となっており、検出した温度を制御部１００に出力する。

第２温度検出部９１は、排紙トレイ５４上に配置されており、排紙トレイ５４に載置された用紙Ｓ、詳しくは排紙トレイ５４に積載された複数の用紙Ｓがなす用紙束の底の温度を検出可能となっている。

図１および図３に示すように、第２温度検出部９１は、温度センサー９１Ａと、排紙トレイ５４の基端から排紙トレイ５４の延出方向に向けて延びるフレーム９１Ｂとを有している。

温度センサー９１Ａは、例えば、熱電対やサーミスター等であり、フレーム９１Ｂの先端部９１Ｃに配置されたセンサー部から延びる金属線により画像形成装置１に接続されている。

フレーム９１Ｂは、薄板状のフレキシブルな材質からなり、先端部９１Ｃにフィルム部材９１Ｄが設けられている。フィルム部材９１Ｄは、例えばポリイミドからなり、温度センサー９１Ａのセンサー部を覆うことで、当該センサー部を保護している。

第２温度検出部９１は、温度センサー９１Ａにより検出した用紙束の底の温度を検出し、検出した温度を制御部１００に出力する。

ところで、図１に示すように、排紙トレイ５４に定着部６０を通過して熱を持った用紙Ｓが積み重なっていくと、排紙トレイ５４に積載された用紙束の内部温度が上昇しやすくなる。また、用紙束における用紙Ｓの積載量が大きくなるほど、対面し合う用紙の密着性が高くなるので、対面し合う用紙の各対向面にトナー像が形成されている場合、各トナー像が用紙束内の温度上昇により融解して、互いに貼り付いてしまう、いわゆるタッキングが発生する。

ここで、用紙の温度に対するタッキングの発生の有無は、実験的に表１のような関係が得られていることがわかっている。

表１における「○」は用紙束内でタッキングが発生しないことを示し、「△」は程度が低いが用紙束内でタッキングが発生したことを示し、「×」は用紙束内でタッキングが発生したことを示している。また、表１における実験で用いた用紙としては、坪量１５７ｇ／ｍ^２のものを用いている。以下の説明では、この用紙と同じものを用いるものとする。

表１の結果から用紙の温度、つまり、用紙束の内部温度が６５℃以上でタッキングが発生することを確認できる。タッキングの発生を正確に把握するためには、用紙束の内部温度を正確に把握する必要がある。用紙束の内部温度を正確に把握するためには、例えば用紙束内に温度センサーをその都度挿入する方法が考えられる。そこで、当該方法による用紙束内における温度測定を以下に示す実験装置を用いて確認した。

図４は、用紙束の内部温度を実測するための実験装置を示す図である。
図４に示すように、実験装置として、画像形成装置１および温度測定器２００を用いた。この実験では、第２温度検出部９１と同様の温度センサー２１０を排紙トレイ５４上に配置した後、所定枚数（１００枚）の用紙束ＳＢ毎に当該用紙束ＳＢ上に逐次配置していくことで、用紙束ＳＡ内の温度を測定する。

図５は、図４の実験装置における各温度センサー２１０の実測値を示す図である。なお、図５では、１〜６番目に配置した温度センサー２１０の実測値の符号を図示左から右に２１１〜２１６の順で示している。また、各実測値における最大値をＰ１〜Ｐ６で示している。

図５に示すように、各温度センサー２１０における実測値は、各温度センサー２１０を用紙束上に配置する前は、一律に低い値となっているが、用紙束上に配置した際に、急激に上昇する。そして、各温度センサー２１０における実測値は、最大値Ｐ１〜Ｐ６を過ぎた後、積載枚数が大きくなるほど緩やかに温度が低下していくことが確認できる。

各温度センサー２１０における最大値Ｐ１〜Ｐ６は、積載枚数が大きくなるほど大きな値となっており、これらの最大値Ｐ１〜Ｐ６を近似曲線Ｌ１により繋げることで用紙束内の最高温度の温度推移曲線が得られる。

図６は、実測値に基づいた用紙束内の温度推移曲線を示す図である。
図５における各実測値の最大値をまとめると、図６に示すような、曲線Ｌ２が得られる。曲線Ｌ２によれば、温度は、６０℃に達する辺りまでは急激に上昇して、６０℃を超えた辺りから積載枚数が増えるにつれ緩やかに上昇していく。表１から、タッキングが発生するのは、用紙の温度が６５℃となっていることを考慮すると、曲線Ｌ２からタッキングが発生するのは積載枚数が２００枚となった辺りであることが推定できる。

このように、用紙束内の温度を実機において実測できれば、用紙束内の温度に基づいてタッキングが発生するか否かについて正確な判定をすることが可能となる。しかしながら、排紙トレイ５４に用紙Ｓが積載されていくことを考えると、排紙中の用紙束内に温度センサーをその都度挿入する構成を実現するのは多大なコストアップとなるので、用紙束内の温度を実測するのは困難である。

また、タッキングの発生を抑制するために、タッキングを抑制する制御を過剰に行うのは、画像形成における生産性の維持や、画像不良発生の防止の観点から好ましくない。

そこで、本実施の形態では、制御部１００が第１温度検出部９０および第２温度検出部９１が検出した用紙束の外部温度および排紙トレイ５４に積載された用紙束の積載枚数に基づいて排紙トレイ５４に積載された用紙束の内部温度を推定する。この用紙束の内部温度の推定により、排紙トレイ５４に積載された用紙束の内部温度を正確に把握することが可能となる。

図７は、用紙Ｓが排紙トレイ５４に積載されたときに排紙部５２付近の拡大図である。
図７に示すように、本実施の形態においては、定着部６０を通過した用紙Ｓが、排紙部５２を通過して排紙トレイ５４に向けて次々と積載されていく。排紙される用紙Ｓの温度は、第１温度検出部９０により検出され、排紙トレイ５４に積載された用紙束ＳＡの底の温度は、排紙トレイ５４上に配置された第２温度検出部９１により検出される。

図８は、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１における外部温度推移曲線と、用紙束の内部温度推移曲線とを示す図である。図８における曲線Ｌ３は、第１温度検出部９０による外部温度推移曲線を示し、曲線Ｌ４は、第２温度検出部９１による外部温度推移曲線を示している。また、曲線Ｌ５は、用紙束の内部温度推移曲線であり、図６における曲線Ｌ２と同様の曲線である。

図８に示すように、曲線Ｌ３である第１温度検出部９０による外部温度は、定着部６０から用紙Ｓに付与された温度の影響で、積載枚数が増えていくにつれ第１温度検出部９０付近が温められるので、検出温度が緩やかに上昇していく。具体的には、第１温度検出部９０による外部温度は、積載枚数が増えるにつれ８０℃〜１００℃の範囲内で緩やかに上昇していく。

曲線Ｌ４である第２温度検出部９１による外部温度は、用紙Ｓが積載されていない状態では、画像形成装置１周囲の温度となっており、用紙Ｓが積載されていくにつれ、用紙Ｓの熱により急激に５０℃付近まで上昇していく。そして、第２温度検出部９１による外部温度は、５０℃付近に達した積載枚数が略１００枚以降において略一定な温度となる。

また、曲線Ｌ５である用紙束の内部温度は、第１温度検出部９０による外部温度と、第２温度検出部９１による外部温度における平均値に比較的近い値となっている。

また、各曲線の変動の態様を詳細に見てみると、各態様はそれぞれ異なっているが、曲線Ｌ５における６０℃付近に達するあたりの温度変動は、曲線Ｌ４における温度変動に近似し、曲線Ｌ５における６０℃を超えた辺りの緩やかな温度変動は、曲線Ｌ３における温度変動に近似している。

このように曲線Ｌ５は、曲線Ｌ３の一部と曲線Ｌ４の一部とで変動の態様が近似しているので、第１温度検出部９０による外部温度と第２温度検出部９１による外部温度の平均値に、各曲線の変動の態様を考慮した補正をすることで、用紙束の内部温度の正確な推定が可能になると考えられる。

用紙束内の推定温度は、以下の式（１）のような算出式となる。
用紙束内の推定温度＝（第１温度検出部による検出温度＋第２温度検出部による検出温度）／２＋補正量・・・（１）

補正量は、予め実験を行って、第１温度検出部９０による外部温度および第２温度検出部９１による外部温度の測定値と、用紙束の内部温度の測定値との差分を積載枚数毎に算出して、当該差分に基づいて設定されるものとする。なお、補正量は、用紙の種類毎に設定される。

表２に積載枚数に関連付けた式（１）における補正量を示すテーブルを示す。

表２のテーブルは、予め記憶部７２に記憶させておくこととする。そして、制御部１００は、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１により、排紙中の用紙の外部温度を検出しながら、積載枚数に応じて補正量を表２のテーブルを参照して、式（１）に各値を代入することにより、排紙トレイ５４に積載された用紙束の内部温度を推定する。

そして、制御部１００は、用紙束の内部温度の推定結果に基づいてタッキングが発生しているか否かについて予測する。記憶部７２には、予め用紙の種類毎にタッキング発生温度が設定されている。例えば、表１では、タッキング発生温度が６５℃であるので、記憶部７２には、タッキング発生温度が６５℃として設定されている。制御部１００は、記憶部７２のタッキング発生温度を参照して、用紙束の内部温度の推定結果がタッキング発生温度に達している場合、用紙のタッキングが発生していると予測する。

温度推定およびタッキング発生の予測について図８における温度変動における積載枚数２００枚時を一例として説明する。制御部１００は、積載枚数２００枚となったとき、第１温度検出部９０による温度である「９０℃」と、第２温度検出部９１による温度である「５０℃」を取得する。制御部１００は、積載枚数２００枚のときの補正量である「−４．６」を記憶部７２から読み込んで、式（１）に各値を当てはめ、用紙束の内部温度は、６５．４℃と推定する。そして、制御部１００は、タッキング発生温度が「６５℃」と設定されているので、積載枚数２００枚となったとき、タッキングが発生していると予測する。

また、タッキングが発生するのは、積載枚数がある程度増えた状態における緩やかに温度が上昇する部分で発生しやすいので、補正量を積載枚数毎に設定することで、十分な精度により用紙束の内部温度を推定することができる。

制御部１００は、用紙のタッキングが発生していると予測した場合、用紙のタッキングの発生を抑制する制御を行う。

用紙のタッキングの発生を抑制する制御としては、定着部６０における定着温度を低くする、排紙後の用紙を冷却する、用紙の排紙速度を小さくする、印刷動作を一定時間停止する等が挙げられる。また、排紙堆積される用紙姿勢に傾斜を付けると、用紙間の密着力が小さくなるので、排紙トレイ５４の傾斜角度を変動可能な構成の場合、排紙トレイ５４の傾斜角度を急な角度に変動させる制御であっても良い。

また、制御部１００は、用紙に形成されたトナー像の条件に応じて用紙のタッキングが発生しないような制御を行うか否かを決定してもよい。例えば、片面印刷の場合、排紙トレイ５４に積載された用紙束内において、重なり合う用紙における対向面の何れかにはトナー像が形成されていない。また、重なり合う用紙における対向面のトナー像の面積率によっては、トナー像同士が対面しないような場合もある。これらの場合には、用紙束内で用紙の貼り付きが発生しない。

そのため、用紙束内で用紙の貼り付きが発生しないようなトナー像の条件のときに、用紙のタッキングの発生を抑制する制御を行わないように制御することで、無駄な制御が省かれ、画像形成における生産性の向上および画像不良発生の防止に寄与することができる。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態における画像形成装置１は、トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部５２と、排紙部５２から排紙された用紙を載置する排紙トレイ５４と、排紙トレイ５４に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する第１温度検出部９０および第２温度検出部９１と、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１が検出した用紙束の外部温度および排紙トレイ５４に積載された用紙の積載枚数に基づいて排紙トレイ５４に積載された用紙束の内部温度を推定し、用紙束の内部温度の推定結果に基づいて用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、タッキングの発生が予測された場合、タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部１００と、を備える。

このように構成した本実施の形態によれば、用紙束の内部温度を正確に推定することで、用紙束内でタッキングが発生するのを正確に推定することができる。そのため、適切なタイミングでタッキングを抑制する制御を行うことができ、ひいては画像形成における生産性の向上および画像不良発生の防止に寄与することができる。

また、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１により排紙部分の温度および画像形成装置１周囲の温度を考慮した温度推定ができるので、より正確に用紙束の内部温度を推定することができる。

次に、変形例に係る画像形成装置１について説明する。
図９に示すように、変形例に係る画像形成装置１は、排紙トレイ５４上の用紙Ｓの積載枚数が所定積載枚数（例えば、１２０枚）に達したときに用紙束に温度検出部９１を挿入する構成となっている。

変形例に係る画像形成装置１は、温度検出部９１と、温度検出部９１を支持する支持部９２とを備えている。温度検出部９１は、上記実施の形態における第２温度検出部９１と同様の構成である。

支持部９２は、画像形成装置１の排紙部５２近傍に配置されており、上下方向に延びる軸９２Ａと、軸９２Ａに移動可能に支持された移動部９２Ｂと、移動部９２Ｂに設けられた回動部９２Ｃとを有している。

回動軸９２Ｃは、移動部９２Ｂの排紙トレイ５４側に位置しており、温度検出部９１の基端に接続されている。温度検出部９１は、回動軸９２Ｃに接続された図示しないモーターやソレノイド等に通電することで、回動軸９２Ｃを中心に回動するようになっている。

具体的に、温度検出部９１は、上向きに立ち上がった状態となる第１位置（図９の位置）と、第１位置から排紙トレイ５４側に倒れた第２位置（図１０の位置）との間を移動可能になっている。第１位置は、本発明の「非測定位置」に対応し、第２位置は、本発明の「測定位置」に対応する。

温度検出部９１は、第１位置のとき、排紙トレイ５４の範囲内に位置しておらず、用紙束の温度を測定不能になっている。図１０に示すように、温度検出部９１は、第２位置のとき、排紙トレイ５４の範囲内に位置しており、用紙束ＳＣが所定積載枚数のときに当該用紙束ＳＣの上に位置することで、用紙束ＳＣの温度検出時点での外部温度を測定可能となっている。

また、温度検出部９１は、移動部９２Ｂを軸９２Ａ上でスライドさせることで高さを変更できるようになっている。これにより、所定積載枚数に合わせて温度検出部９１の高さ位置を調整することができる。

このような温度検出部９１は、排紙トレイ５４に用紙Ｓが積載されていないとき、第１位置に位置している。そして、用紙Ｓが排紙部５２から排紙されて、所定積載枚数まで積載されたら、温度検出部９１は、第１位置から第２位置に移動して、所定積載枚数まで積載された用紙束ＳＣ上に配置される。その後、用紙Ｓは、次々と用紙束ＳＣおよび温度検出部９１の上に積載されていくことで、用紙束内の所定積載枚数となる箇所に温度検出部９１が挿入された状態となる。

次に、変形例に係る画像形成装置１の用紙束の内部温度推定について説明する。図１１は、用紙束の内部温度推移曲線に対する近似直線Ｂを示す図である。

図１１に示すように、用紙束の内部温度は、積載枚数が所定積載枚数（例えば、１２０枚）を超えた辺りから略直線状に緩やかに変動している。すなわち、用紙束の内部温度推移曲線は、図１１における所定積載枚数時の位置Ｔを通る近似直線Ｂと略重なっている。

そのため、積載枚数が所定積載枚数となったときの用紙束の外部温度を検出することにより、用紙束の内部温度は、積載枚数が増えていくにつれ、その検出した温度から上記近似直線Ｂと同じ傾きで上昇していくことを推定することができる。この近似直線Ｂは、温度推移曲線と比較しても、その温度誤差が２℃以内となっているので、用紙束内の所定積載枚数時の温度を把握することができれば、十分な精度によりその後の温度推移を推定することが可能となる。

従って、変形例に係る画像形成装置１は、所定積載枚数時に用紙束に温度検出部９１を挿入して用紙束の温度を検出することで、用紙束の内部温度推移を推定することができる。これにより、タッキングが発生する温度における積載枚数を推定することができるので、変形例に係る画像形成装置１は、排紙トレイ５４上の用紙束の積載枚数が、推定した積載枚数となったときに、用紙束の温度がタッキング発生温度になると推定することができる。

なお、上記実施の形態では、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１により用紙束の外部温度を検出していたが、本発明はこれに限定されず、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１の何れか一方で用紙束の外部温度を検出しても良い。

例えば、第１温度検出部９０のみで用紙束の外部温度を検出する場合、用紙束の内部温度は、以下の式（２）により算出することができる。
用紙束の内部温度＝第１温度検出部による検出温度＋補正量・・・（２）

表３に積載枚数に関連付けた式（２）における補正量を示すテーブルを示す。

また、第２温度検出部９１のみで用紙束の内部温度を検出する場合、用紙束の内部温度は、以下の式（３）により算出することができる。
用紙束の内部温度＝第２温度検出部による検出温度＋補正量・・・（３）

表４に積載枚数に関連付けた式（３）における補正量を示すテーブルを示す。

このように、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１の何れか一方を用いても、温度推移の変動態様に対応した補正量を設定することで、用紙束の内部温度を推定することができる。ただし、排紙部分での温度変化および画像形成装置１周囲の環境条件の何れか一方を考慮してない温度推定となることから、第１温度検出部９０および第２温度検出部９１の両方を用いる方が望ましい。

また、上記実施の形態では、用紙束の内部温度を推定してタッキングの発生の有無を予測していたが、本発明はこれに限定されず、用紙束の内部温度に加えて排紙トレイ５４に積載された用紙束の荷重を推定してタッキングの発生の有無を予測しても良い。

用紙の種類、用紙の坪量、用紙のサイズや積載枚数によって用紙束の重さ、つまり用紙束の荷重が異なってくる。そして、用紙束の荷重が大きくなるほど重なり合う用紙同士の密着性が高くなるので、当該用紙同士で貼り付きが発生しやすくなる。

そのため、制御部１００が、用紙の種類、用紙の坪量、用紙のサイズや積載枚数に基づいて用紙束の荷重を推定し、用紙束の温度および当該荷重の推定結果に基づいてタッキングが発生するか否かについて予測する。

具体的には、用紙束の荷重が所定荷重よりも大きい場合には、タッキングがより発生しやすいので、制御部１００は、タッキング発生温度を通常よりも小さく設定する。また、用紙束の荷重が所定荷重よりも小さい場合には、タッキングが発生しにくくなるので、制御部１００は、タッキング発生温度を通常よりも大きく設定する。

このように用紙束の内部温度および用紙束の荷重を推定することにより、タッキングの予測をより正確に行うことができる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

１ 画像形成装置
５２ 排紙部
５４ 排紙トレイ
９０ 第１温度検出部
９１ 第２温度検出部
１００ 制御部

Claims (10)

1. トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、
   前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、
   前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部が検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記積載枚数毎に設定された補正量を用いて前記用紙束の内部温度を推定する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記温度検出部は、前記排紙部に配置され、前記排紙部を通過する前記用紙の温度を検出する第１温度検出部を含む、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記温度検出部は、前記載置部の前記用紙の載置面に配置された第２温度検出部を含む、
   請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記温度検出部を、前記用紙の温度を測定可能な測定位置と、前記用紙の温度を測定不能な非測定位置とを移動可能に支持する支持部を備え、
   前記制御部は、前記用紙の前記載置部への積載枚数に応じて前記温度検出部を前記非測定位置から前記測定位置に移動させるように前記支持部を制御する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記用紙の種類、前記用紙の坪量、前記用紙のサイズおよび前記用紙の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の荷重を推定し、前記用紙束の内部温度の推定結果および前記用紙束の荷重の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測する、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記用紙上のトナー像の条件に基づいて前記タッキングの発生を抑制する制御をするか否かについて決定する、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記用紙に前記トナー像を熱定着させる定着部をさらに備え、
   前記タッキングの発生を抑制する制御は、前記定着部における定着パラメーターの制御を含む、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、
   前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、
   前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部が検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行う制御部と、
   を備える画像形成システム。
10. トナー像が形成された用紙を装置外に排紙する排紙部と、前記排紙部から排紙された前記用紙を載置する載置部と、を備えた画像形成装置のタッキング発生抑制方法であって、
    前記載置部に積載された用紙束の温度検出時点での外部温度を検出し、
    検出した前記用紙束の前記外部温度および前記載置部に積載された前記用紙束の積載枚数に基づいて前記載置部に積載された前記用紙束の内部温度を推定し、前記用紙束の前記内部温度の推定結果に基づいて前記用紙のタッキングが発生するか否かについて予測し、前記タッキングの発生が予測された場合、前記タッキングの発生を抑制する制御を行うタッキング発生抑制方法。

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