JP2009271231A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる坪量の用紙に画像形成する印刷ジョブの場合であっても、生産性を低下させることなく画像形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】入力された印刷ジョブから、複数の異なる坪量の用紙にトナー画像を形成する混在モードであるか、単一の坪量の用紙にトナー画像を形成する単一モードであるかを判定するモード判定手段を有し、
制御手段はモード判定手段が混在モードと判定した場合に、搬送された用紙のトナー画像面を接触させる第１加熱部の制御温度を単一モードにおける制御温度よりも高く設定し、第２加熱部の制御温度を単一モードにおける制御温度よりも低く設定するよう制御する画像形成装置とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に印刷ジョブに基づいて画像形成する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー画像を用紙上に転写し、この後、用紙上に転写されたトナー画像を定着している。

このようなトナー画像を定着する定着装置としては、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと、加熱ローラに加圧する加圧ローラとによって、トナー画像が転写された転写材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であると共に転写材上への定着性が良好であるため、広く利用されている。

また、画像形成装置に用いられる用紙としては、用紙坪量の小さい薄紙から坪量の大きい厚紙まで幅広く用いられる。一般的に薄紙に用紙上のトナー画像を用紙に定着させるために必要な熱量は少なく、逆に厚紙に用紙上のトナー画像を用紙に定着させるために必要な熱量は多い。一つの定着条件下で幅広い坪量の用紙の定着性を満足させることは困難であり、このような問題に対して、厚紙を給紙する場合には定着装置へ搬送させる用紙の搬送速度（以下、定着速度という）を通常に比べて低速にするように構成した画像形成装置がある（特許文献１参照）。

また特許文献２では、転写部から定着部までの距離を、最大用紙サイズを考慮した長さに設定することにより、厚紙通紙に定着速度を低速にした場合であっても転写部での転写速度を下げずにすむので生産性の低下を抑制することができる画像形成装置が開示されている。

また特許文献３では、定着の設定温度を異なる設定温度にした場合による温度変更にともなう生産性低下を抑制するために、厚紙と薄紙とを同じ設定温度に設定すると共に、印刷ジョブの順番の入れ替える制御を行う画像形成装置が開示されている。ここで用いている「印刷ジョブの順番の入れ替える制御」とは、紙厚が異なる用紙を用いた印刷ジョブが混在する場合に、厚紙処理中に定着温度が設定温度以下になった場合に、薄紙の印刷ジョブを割り込み処理させことにより厚紙時の温度低下を防止するものである。
特開２００１−５２４２号公報 特開２００４−３５９３８６号公報 特開２００２−２５１１０６号公報

特許文献１に記載の画像形成装置においては、厚紙と薄紙が混在している場合には、頻繁に定着速度を切り替える必要があり、生産性が低下してしまう。

また、特許文献２に記載の画像形成装置においては、転写部から定着部までの距離を最大用紙サイズ分だけ確保する必要があり、装置が大型化してしまうという問題がある。

特許文献３に記載の画像形成装置においては、薄紙の印刷ジョブと厚紙の印刷ジョブが適度に混在している場合にのみ成立し、それ以外の場合にはやはり用紙に応じた設定温度になるまで印刷ジョブを停止しなければならないという問題がある。

本願発明は上記問題に鑑み、複数の異なる坪量の用紙に画像形成する印刷ジョブの場合であっても、生産性を低下させることなく画像形成することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

１．入力された印刷ジョブに基づいて用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
第１加熱源により加熱される第１加熱部と、該第１加熱部の温度を測定する第１温度センサと、第２加熱源により加熱される第２加熱部と、該第２加熱部の温度を測定する第２温度センサと、を備え、前記第１加熱部と前記第２加熱部とが圧着されることにより形成される定着ニップ部に、搬送された用紙のトナー画像面を前記第１加熱部に接触させるように通過させて用紙にトナーを定着させる定着装置と、
前記第１温度センサの検知した温度に基づいて前記第１加熱部が所定の制御温度になるように前記第１加熱源の制御、及び前記第２温度センサの検知した温度に基づいて前記第２加熱部が所定の制御温度になるように前記第２加熱源の制御を行う制御手段と、
を有する画像形成装置であって、
入力された印刷ジョブから、複数の異なる坪量の用紙にトナー画像を形成する混在モードであるか、単一の坪量の用紙にトナー画像を形成する単一モードであるかを判定するモード判定手段を有し、
前記制御手段は前記モード判定手段が印刷ジョブを混在モードと判定した場合に、
前記第１加熱部の制御温度を、該印刷ジョブで用いる坪量の最も大きい用紙の単一モードにおける制御温度以上に設定し、
前記第２加熱部の制御温度を、該印刷ジョブで用いる坪量の最も小さい用紙の単一モードにおける制御温度よりも低く設定するよう制御することを特徴とする画像形成装置。

２．前記定着装置では前記定着ニップ部を通過させる用紙の搬送速度を切り換え可能であり、
前記混在モードにおける用紙の搬送速度が、前記印刷ジョブで用いる坪量の最も小さい用紙の単一モードにおける用紙の搬送速度、に設定されていることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記第１加熱部と前記第２加熱部との圧接を解除する圧接解除手段を有し、
前記制御手段は、用紙を定着装置に搬送させない、非搬送時においては前記圧接解除手段により前記第１加熱部と前記第２加熱部との圧接を解除させるよう制御することを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。

４．前記定着装置を通過した用紙に対して、該用紙のトナー画像面が凹となる方向に湾曲させた湾曲部を通過させることにより、用紙のカールを矯正するカール矯正し、且つカール矯正力の設定を変更可能なカール矯正部を有し、
前記単一モードにおけるカール矯正力の設定よりも、前記混在モードにおけるカール矯正力の設定を大きくしたことを特徴とする前記１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。

５．前記カール矯正装置の前記カール矯正力の設定は、前記第１加熱部の制御温度と第２加熱部の制御温度との差分が大きくなるに従って、大きくなるように設定されていることを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。

本願発明によれば、複数の異なる坪量の用紙に画像形成する印刷ジョブの場合であっても、生産性を低下させることなく画像形成することが可能となる。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の中央断面図である。画像形成装置１は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９、等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。なお、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、循環駆動される。

定着装置９は、加熱ローラ９２と定着ローラ９３とに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルト９１と、定着ベルト９１を介して定着ローラ９３を押圧する加圧ローラ９４とを有し、定着ベルト９１と加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で用紙Ｐ（記録紙）上のトナー画像を加熱・加圧して定着する。

次に、画像形成工程について説明する。画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された用紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、用紙Ｐ上のカラートナー画像が定着される。その後、出口ローラ１２、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であるが、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。

［定着装置９］
図２は、本願発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。定着ベルト９１は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）や厚さ４０μｍのニッケル電鋳を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２２０μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のチューブで被覆している。なお、内径寸法は例えば８０ｍｍである。

加熱ローラ９２は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９２Ａを内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された肉厚２ｍｍの円筒状の芯金９２Ｂの外周面を、厚さ３０μｍのＰＦＡでコーティングした樹脂層９２ｃで被覆している。なお、外径寸法は例えば５２ｍｍである。

また、ハロゲンランプ９２Ａとしては、異なった紙幅に対応するため例えば９３０Ｗと６００Ｗの部分を設けて軸方向に異なる発熱分布にしてある。

定着ローラ９３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金９３Ａを、弾性層９３Ｂとして厚さ７ｍｍの耐熱性のソリッドゴムであるシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングした樹脂層９３Ｃで被覆している。なお、外径寸法は例えば４０ｍｍである。

加圧ローラ（加圧部材）９４は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９４Ａを内蔵し、アルミニュウム等から形成された肉厚２ｍｍの円筒状の芯金９４Ｂの外周面を、弾性層９４Ｃとして厚さ２ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ２０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層９４Ｄで被覆している。なお、外径寸法は例えば５０ｍｍである。

そして、後述の圧付勢手段により、加圧ローラ９４が定着ベルト９１を定着ローラ９３に圧着させている。

また、ハロゲンランプ９４Ａとしては、例えば５３０Ｗで軸方向に均一な発熱分布である。

更に、定着ベルト９１の巻き掛け部での表面温度を検知する非接触の温度センサＳ１、定着ニップ部Ｎの直前での定着ベルト９１の表面温度を検知する非接触の温度センサＳ１２、及び加圧ローラ９４の表面温度を検知する非接触の温度センサＳ２が設けられている。後述の制御手段により、温度センサＳ１の検知した温度に基づいて定着ベルト９１が所定の制御温度になるようにハロゲンランプ９２Ａの作動が制御され、温度センサＳ２の検知した温度に基づいて外部加熱ローラ９４が所定の制御温度になるようにハロゲンランプ９４Ａの作動が制御される。以下、温度センサＳ１の検知温度に基づく定着ベルト９１の制御温度を「上制御温度」、温度センサＳ２の検知温度に基づく外部加熱ローラ９４の制御温度を、「下制御温度」という。

また、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としては、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段は、必ずしも加熱ローラ９２等の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。また、定着ベルトを押圧するテンションローラを設けた定着装置であってもよい。

図２に示す実施形態においては、ハロゲンランプ９２Ａが「第１加熱源」、定着ベルト９１、加熱ローラ９２、及び定着ローラ９３が「第１加熱部」、温度センサＳ１が「第１温度センサ」、としてそれぞれ機能する。またハロゲンランプ９４Ａは「第２加熱源」、加圧ローラ９４が「第２加熱部」、温度センサＳ２が「第２温度センサ」としてそれぞれ機能する。なお、図２に示す実施形態においては、上定着ベルト、下ローラ方式の定着装置の例について説明しているが、これに限られず、上下ともローラ方式の定着装置あるいは、上下とも定着ベルト方式、上ローラで下ベルト方式の定着装置であってもよい。

このような構成において、駆動モータＭ１によって定着ローラ９３を時計方向に回転させると、定着ベルト９１及び加熱ローラ９２も時計方向に回転し、加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。駆動モータＭ１の回転速度は、可変可能であり制御手段Ｃによりその回転速度を制御される。なお、駆動モータにより加圧ローラ９４を駆動してもよい。

そして、加熱ローラ９２に当接する定着ベルト９１はハロゲンランプ９２Ａにより加熱され、加圧ローラ９４もハロゲンランプ９４Ａによって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ９４が定着ローラ９３の方向に付勢されているので、定着ローラ９３に巻回された定着ベルト９１と加圧ローラ９４との間の定着ニップ部Ｎで、給紙された用紙Ｐが加熱・加圧されて、用紙Ｐ上のトナー画像が定着される。

なお、図２に示した定着装置においては、加熱ローラ９２が定着ローラ９３の真上にあって互いの中心を通る直線上に定着ニップ部Ｎが形成されているが、これに限定されるものではなく、加熱ローラ９２が定着ローラ９３の横方向にあって、前記直線上ではない部分に定着ニップ部Ｎが形成されていてもよい。

［圧着解除手段１１］
図３により圧着解除手段１１の機能を説明する。図３（ａ）は定着装置９の使用時の状態の図で、図３（ｂ）は加圧ローラ９４による定着ベルト９１側への圧着を解除した図である。図３は図２の前面側の断面図であり、背面側も対象で同様の構造としている。同図において、１１１は支点となる支軸、１１６は作用点となる支持部材、１１７Ａは力点となる端部である。加圧ローラ９４は両端部で径を絞っており、前面側と背面側の両端部で図示しない断熱スリーブ及びベアリングを介して支持部材１１６が支持している。図３（ａ）において、回動部材１１７は支軸１１１に軸支されて回動可能である。そして、回動部材１１７の端部１１７Ａが圧縮バネ１１２により押圧され、回動部材１１７は反時計方向に付勢されている。

図３（ａ）において、回動部材１１７は支軸１１１に軸支されて回動可能である。そして、回動部材１１７の端部１１７Ａが圧縮バネ１１２により押圧され、回動部材１１７は反時計方向に付勢されている。支持部材１１６を介して加圧ローラ９４も回動し、加圧ローラ９４は定着ベルト９１（及び定着ローラ９３）に圧着している。

一方、加圧ローラ９４による定着ベルト９１への圧着を解除するときは、図３（ｂ）に示す如く、カム１１３を回転させる。カム１１３が回転すると、回動部材１１７の底部１１７Ｂがカム１１３によって押圧され、回動部材１１７は圧縮バネ１１２の付勢力に抗して時計方向に回動する。従って、支持部材１１６を介して加圧ローラ９４も回動し、加圧ローラ９４は定着ベルト９１より離間するので、加圧ローラ９４による定着ベルト９１への圧着が解除される。本実施形態においては、画像形成を行っていない待機時においては、圧着が解除された状態にしている。これは第１加熱部と第２加熱部とが圧着されて接触している状態では、第１加熱部の温度と第２加熱部の温度が同じ温度になってしまうので、これを防ぐためである。なお圧着が解除された状態の待機時においては、定着ベルト９１の温度分布が不均一になることを防ぐために、所定間隔で駆動モータＭ１を作動させて定着ベルトを回転させている。

図４は、本実施形態に係る画像形成装置１の制御ブロック図である。ＣＰＵ１０１は画像形成装置１全体の動作を制御するものであり、システムバス１０９を介して、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３等に接続されている。このＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている各種制御プログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、各部の動作を制御する。そして当該、ＣＰＵ１０１が「制御手段」及び「モード判定手段」として機能する。

また、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に展開したプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ１０３に格納すると共に操作表示部１０５に表示させる。そして、ＲＡＭ１０３に格納した処理結果を所定の保存先に保存させる。

ＲＯＭ１０２は、プログラムやデータ等を予め記憶しており、この記録媒体は磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１によって実行される各種制御プログラムによって処理されたデータ等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部１０６で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする機能を有する。

操作表示部１０５は各種の設定を可能にするものである。操作表示部１０５は例えばタッチパネル形式となっており、ユーザーが操作表示部１０５を通じて入力することによりカラー印刷やモノクロ印刷に関する条件、カセット２０に装填されている用紙Ｐの坪量の設定を行うことができる。また、ネットワーク設定の情報等、各種の情報が操作表示部１０５に表示される。

プリントコントローラ１００はネットワークＩ／Ｆを備え、ネットワークを通じて接続されている外部のＰＣ等から印刷ジョブを受信する。受信した印刷ジョブは、当該プリントコントローラ１００により所定のページ記述言語によって画像形成装置１で画像形成可能なデータ形式の画像データに変換し、印刷ジョブに含まれる制御データとともに、ＨＤＤ１０４に一時的に記憶させたり、画像処理部１０７に送ったりする。

制御データとはジョブヘッダとも称されるものであり、当該制御データには、部数、一部あたりのページ数、出力（画像形成）に用いる用紙のサイズ及び坪量データ、フルカラーあるいはモノクロのモード情報、等が含まれる。また画像形成装置１に後処理装置として製本装置が接続されているような場合には、更に、後処理装置での処理方法、及び生成する冊子の表紙用紙の坪量及び中身（本身）用紙の坪量が含まれることになる。

画像形成部１０は、画像処理部１０７によって画像処理された画像データを受け取り、シート上に画像を形成する。

［制御フロー］
図５は、本実施形態における画像形成装置１が行う制御フローの説明図である。当該制御フローは制御手段及びモード判定手段として機能するＣＰＵ１０１により実行される。

まずステップＳ１１では、外部のＰＣ等から印刷ジョブの入力が行われる。

続くステップＳ１２で、制御手段は印刷ジョブの制御データから、出力に用いる用紙の坪量データを解析する。

ステップＳ１３では、モード判定手段は、解析した用紙の坪量から、当該印刷ジョブが複数の異なる坪量の用紙にトナー画像を形成する「混在モード」であるか、単一の坪量の用紙にトナー画像を形成する「単一モード」であるかを判定する。混在モードの例としては、画像形成装置１が製本装置と接続されており冊子を生成する場合には、その冊子の表紙を坪量の大きい用紙（いわゆる厚紙）を用い、中身を坪量の小さい用紙（いわゆる薄紙）を用いる場合である。

ステップＳ１３でモード判定手段が、混在モードでないと判断した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には制御フローは終了する、この場合には単一モードを実行することになる。

一方、混在モードであると判断した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）には、続くステップＳ１４では定着条件として（ａ）定着温度の設定、（ｂ）定着速度の設定、を行う。ステップＳ１４についての詳細は後述する。続くステップＳ２１では、それまでは待機状態において圧着解除手段１１により圧着が解除されていた、加圧ローラ９４による定着ベルト９１への圧着が行われ（図３（ａ）に示す状態）、設定した定着条件で制御温度になるように加熱源の制御を行ってから、印刷ジョブに基づく画像形成を実行して終了する。

［定着条件の設定］
図６は、ステップＳ１４のサブルーチンを示す図である。同図のステップＳ１４１では、制御手段は、ステップＳ１２で解析した坪量に応じてクラス分けを行う。クラス分けは、以下に示す表１の制御テーブルに基づいて行う。なお本実施形態においては、制御フローによる説明は省略しているが、用紙の坪量が、異なる坪量であるが同一クラスに含まれる場合、つまり複数のクラスに分けられない場合には、単一モードに移行させている。

ステップＳ１４２では、ステップＳ１４１で決定されたクラスの内、坪量が大きい方のクラスを「坪量大」にセットし、坪量が小さい方を「坪量小」にセットする。例えば厚紙２と薄紙１のクラスの場合には、坪量大には厚紙２が、坪量小には薄紙１がセットされることになる。

ステップＳ１４３では、制御手段は、坪量大のクラスに基づき、以下に示す表２の制御テーブルを参照することにより上制御温度（第１加熱部の制御温度）の決定を行う。

ステップＳ１４４では、制御手段は、以下の式により下制御温度Ｔｄ（第２加熱部の制御温度）の決定を行う。
Ｔｄ＝Ｔｄｍｏｎｏ−α×（Ｔｕ−Ｔｕｍｏｎｏ）
Ｔｄｍｏｎｏ：坪量小の単一モード時の下制御温度（表３参照）
Ｔｕｍｏｎｏ：坪量小の単一モード時の上制御温度（表３参照）
α：坪量大、坪量小のクラスから決定される係数（表４参照）
Ｔｕ：ステップＳ１４３で決定した、第１加熱部の制御温度

表３は、単一モードにおける用紙の坪量のクラスにおける、上制御温度Ｔｕｍｏｎｏ、下制御温度Ｔｄｍｏｎｏ、並びに定着速度比の制御テーブルを示したものである。また定着速度比の欄には、薄紙１における定着速度を１とした場合における比率を示している。なおここでいう定着速度とは定着装置９へ搬送させる用紙の搬送速度のことである。制御手段は、表３に示す制御テーブルを参照することにより、ステップＳ１４２でセットした坪量小に対応する、上制御温度Ｔｕｍｏｎｏ及び下制御温度Ｔｄｍｏｎｏを決定する。

表４は、坪量大のクラスと坪量小のクラスから係数αとの対応関係を示す制御テーブルである。ステップＳ１４２でセットした坪量大、坪量小のクラスから表４に示す制御テーブルを参照して係数αを決定する。当該αの値は、予め検討を行った結果定めた定数値であり、薄紙では下温度は上温度に比べて１〜１／２の影響度なので、上制御温度を上げた分の１〜２倍程度、下制御温度を下げるようにα値を定めている。なおここで上温度とは用紙を定着させた際の実際の第１加熱部の温度であり、下温度とは同第２加熱部の温度のことである。

表５は、坪量小のクラスと定着速度比との対応関係を示す制御テーブルである。なお本実施形態においては定着速度比の変更に伴う定着速度の変更に伴い、中間転写体６、レジストローラ２３等の画像形成装置本体ＧＨ全体の周速度の変更も併せて行っている。

ステップＳ１４５では、制御手段は、ステップＳ１４２でセットした、坪量が最も小さい坪量小のクラスに基づいて表５に示す制御テーブルを参照することにより定着速度の決定を行い、サブルーチンのフローは終了し、図４の制御に戻る。

表６は、坪量大のクラスと坪量小のクラスの組み合わせから決定される、混在モードにおける定着条件の一例を示したものである。表中の各数字は、上制御温度Ｔｕ／下制御温度Ｔｄ、定着速度比を示している。表６に示すように、上制御温度は、「印刷ジョブで用いる坪量の最も大きい用紙の単一モードにおける上制御温度以上」になるように設定しており、下制御温度は「印刷ジョブで用いる坪量の最も小さい用紙の単一モードにおける下制御温度よりも低く」なるように設定している。

本実施形態においては、表６に示す混在モードと表３に示す単一モードに定着条件の表から明らかなように、混在モード時の上制御温度を単一モード時の上制御温度よりも高く設定し、混在モード時の下制御温度を単一モードにおける下制御温度よりも低く設定するよう制御している。また定着速度比は坪量小の単一モード時の設定と同一にしているので、より高速の定着速度で定着することができ、かつ速度切り換えにより遅れも生じないため生産性を落とさずにすむ。

このようにするのは以下の理由による。

まずは、「上制御温度を高く設定する理由」について説明する。用紙表面上のトナー画像を定着ニップ部Ｎで定着させる際、坪量の大きい厚紙ではその用紙が厚いことにより用紙裏面側に接触する第２加熱部により熱供給は、用紙表面側に伝わりにくい。このことから、用紙の表面上の未定着トナーを用紙に定着させる際、厚紙は薄紙に比較して第２加熱部の温度（以下、単に下温度という）の影響は小さく、トナーに直接接触する第１加熱部の温度（以下、単に上温度という）の影響が大きい。

図７は、異なる坪量の用紙における、上温度と下温度の定着性への影響を表したグラフである。同図においては、上温度と下温度を振った条件下で、各用紙の坪量における定着性を満足させる下限の温度をプロットしたものである。坪量の大きい厚紙においては、上温度の影響が支配的であり、坪量の低くなるにつれて下温度の影響が大きくなることがわかる。

なお、ここでいう定着性とは、定着して得られたプリント画像の定着強度を、「電子写真技術の基礎と応用：電子写真学会編」第９章１．４項に記載のメンディングテープ剥離法に準じた方法を用いて定着率により評価した。ここでいう定着性は、例えば具体的には、トナーの付着量が０．６ｍｇ／ｃｍ^２である２．５４ｃｍ角のベタ黒プリント画像を作製した後、「スコッチメンディングテープ」（住友３Ｍ社製）で剥離する前後の画像濃度を測定し、画像濃度の残存率を定着率として求めている。そして所定の定着率以上（例えば９０％、あるいは９５％）となる場合には定着性を満足していることになる。

このような現象から、本実施形態においては、坪量の大きい厚紙においては、第１加熱部の制御温度を単一モードにおける厚紙の制御温度よりも高くすることにより、定着速度落とさない条件下においても定着性を確保するようにしている。

次に「下制御温度を低く設定する理由」について説明する。単に上温度を上げただけでは、薄紙に対しては、供給する熱量が多すぎるために、いわゆるホットオフセット等の不具合問題が懸念される。坪量の小さい薄紙においては、厚紙と異なり第１加熱部とともに第２加熱部の温度の影響も大きい。本実施形態においては、第１加熱部の制御温度を上げたことによる影響を少なくするために、第２加熱部の制御温度を単一モードにおける薄紙の制御温度よりも低くすることにより、第１加熱部の制御温度を高くすることによる不具合問題の影響を防ぐことができる。

図８は、異なる下温度における上温度と光沢度の関係を表したグラフである。同図においては８０ｇ／ｍ^２紙を用いている。図８に示すようにある温度までは、温度上昇に伴って光沢度も高くなるが、ある温度を過ぎると温度上昇に伴って光沢度は低くなる。これは、用紙に供給する熱量過多でトナーが溶けすぎ、定着ベルト９１から用紙が分離する際に定着ベルト９１とトナー間ではなく、定着ベルト９１の表面にトナーの一部が残って（ホットオフセットして）トナー層が引きちぎられてトナー表面が荒れるために起こる。

なお、ここでいう「光沢度」とは、所定条件の下でトナー画像表面に光を照射した際に得られるトナー画像表面の反射の程度を定量したものであり、例えば以下の手順で定量することができる。すなわち、用紙表面の９０％以上の面積領域がトナーで被覆されている画像部分を、「ＪＩＳ Ｚ８７４１ １９８３方法２」により、入射角７５°にて光沢度測定装置（グロスメーター）「ＧＭＸ−２０３（村上色彩技術研究所社製）」により測定した値を光沢度としている。

本実施形態において使用したトナー、定着装置、８０ｇ／ｍ^２紙の組み合わせでは、下温度が１４０℃の時、概ね上温度が２００℃を超えると光沢度が低下し始める（もちろんトナー、定着装置、用紙の条件により光沢度が低下し始める温度は異なる）。

また光沢度は、前述の定着性同様に下温度の影響も受ける。下温度が定着性に与える影響は、前述の図７で説明した関係と全く同一の関係にある。即ち、薄紙では、下温度は上温度の１〜１／２の影響度となる。本実施形態において使用したトナー、定着装置、８０ｇ／ｍ^２紙の条件下では、下温度を１４０℃から１００℃に４０℃下げることにより、光沢度が低下し始める温度を２００℃から２２０℃とすることができる。つまり下温度を下げることにより、ホットオフセット等による不具合により光沢度が低下するまでの温度を上げることができる。

つまり本実施形態における混在モードで最も用紙坪量差の大きい薄紙１と厚紙２の組み合わせでは、定着速度１／１でも坪量大の厚紙２の定着性を確保するため、上制御温度を２１５℃（単一モードでは１９０℃）に設定する。この際、単に上制御温度を上げただけでは坪量大の厚紙２の定着性は確保できるが、坪量小の薄紙１は熱量過多となり、図８に示したように光沢度が低下する領域に入ってしまう。そこで下制御温度を１４０℃から１００℃とすることにより、熱量過多にならずに、薄紙１の光沢度が低下することを防止できる。なお、厚紙の光沢度は、厚紙の定着性と同様に下ローラ温度の影響をほとんど受けないので、下ローラ温度下げる影響はほとんどない。

なお、本実施形態においては、印刷ジョブに含まれる用紙の坪量のクラス（表１）が二つの場合について説明したが、これに限られず、三つ以上のクラスが混在するようにしてもよい。

本実施形態のような定着条件の制御を行うことにより、複数の異なる坪量の用紙に画像形成する印刷ジョブの場合であっても、生産性を低下させることなく画像形成することが可能となる。

図９は、実施例と比較例における、複数の異なる坪量の用紙に画像形成する際の１Ｊｏｂの所要時間を表したものである。

比較例は単一モード（表３参照）のみを実行させたものであり、異なる坪量の用紙毎に定着条件の変更を行っている。実施例は、図１乃至図６で説明した本実施形態における混在モードを実行させたものである。また画像形成装置１における定着速度及び画像形成部１０等でのプロセス速度は同一の３００ｍｍ／ｓ（表３の定着速度比１の場合）であり、Ａ４判の印刷速度は６５ＣＰＭである。また図９において横軸はｊｏｂ番号であり、縦軸は所要時間（ｓ）を示している。各ｊｏｂ番号における坪量のクラスとその用紙枚数の内訳は以下のとおりである。例えばｊｏｂ１では、厚紙２を１枚実施して、その後の薄紙１を１０枚、最後に厚紙２を１枚、連続して実施したことを示している。
ｊｏｂ１：厚紙２（１枚）、薄紙１（１０枚）、厚紙２（１枚）
ｊｏｂ２：厚紙１（１枚）、薄紙１（２０枚）、厚紙１（１枚）
ｊｏｂ３：薄紙２（１枚）、薄紙１（１５枚）、薄紙２（１枚）
ｊｏｂ４：厚紙２（１枚）、薄紙２（１０枚）、厚紙２（１枚）
ｊｏｂ５：厚紙２（１枚）、薄紙２（２０枚）、厚紙１（１枚）
ｊｏｂ６：厚紙２（１枚）、厚紙１（１０枚）、厚紙２（１枚）
図９に示すように、本実施形態においては比較例に対して所要時間が短くなっており生産性が大きく改善されていることがわかる。

［第２の実施形態］
次に第２の実施形態における画像形成装置１について、図１０及び図１１に基づいて説明する。第２の実施形態においては、定着装置９の出口側に設けられた排紙ローラ１２をカール矯正装置として用いている。なお、図１０及び図１１に示す以外の構成に関しては、図１乃至図６に示す実施形態と同一であり説明を省略する。

［カール矯正部１２］
図１０は、カール矯正部１２の構成を説明する図である。図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるにおけるＸ−Ｘ′の断面図を示している。

カール矯正部１２は、駆動するウレタンローラ１２１と、固定して設けたステンレス（ＳＵＳ）の丸棒からなる押圧ローラ１２０とを備えており、当該押圧ローラ１２０の外周一部を前記ウレタンローラ１２１の外径よりも内側にくい込ませた構成としてある。上記構成に加えて、定着装置９の定着速度よりも大きい周速度でウレタンローラ１２１を回転駆動することにより、進入してくる用紙をしごき、カールを矯正する。

カール矯正部１２の主体をなすウレタンローラ１２１、押圧ローラ１２０は共に装置前後のパネル板１２９の間に支持されている。

ウレタンローラ１２１はローラ軸１２２の外周にスポンジ部材１２１を設けたもので、ローラ軸１２２の両端部は軸受１２３によって支持され、一方のローラ軸１２２の端部には歯車１２４が設けられている。歯車１２４は駆動モータＭ１（図２参照）と噛合関係にあって、ウレタンローラ１２１は駆動モータによって回転する。本実施形態にあっては、カール矯正部１２と定着装置９とは近接した位置にあって、回転動作も通紙時に同時に行う関係から、カール矯正部１２の駆動モータは定着手段９を駆動する駆動モータＭ１と共用とし、合理化を図っている。

ウレタンローラ１２１には、スポンジ状のシリコン発泡樹脂等が用いられ、例えば直径２４．０ｍｍのウレタンローラ１２１として成形している。成形されたウレタンローラ１２１はゴム硬度１０度乃至１８度（Ａｓｋｅｒ Ｃ測定法による）を有している。

ゴム硬度は柔らかいほど潰しやすく、しごきの効果も大きいが、上記範囲のものが取り扱い性が良く、線速度の管理もし易いことから好適である。

ウレタンローラ１２１の回転時の線速度は、しごくように作用する必要から、定着装置９の線速度に対し＋５％程度増速されていることが好ましく、本実施例においては、定着装置９の定着速度３００ｍｍ／ｓに対して、ウレタンローラ１２１の線速度は３０４〜３０８ｍｍ／ｓの間に設定している。

押圧ローラ１２０は、ウレタンローラ１２１に対向して円柱状断面を有した棒状部材で、本実施形態においては、ＳＵＳ等を材料とする金属棒の押圧ローラ１２０を用いている。押圧ローラ１２０は例えば直径１０ｍｍの丸棒で、両端を支持部材１２８によって固定した状態で支持されていて、ウレタンローラ１２１に対して最深部でくいこみ量Ｈ（図１０（ｂ）に示す：正規の外形から押し込んだ位置までの量）で、当接するよう設定されている。用紙Ｓのトナー画像面側を押圧ローラ１２０に接触させるように用紙Ｓを、押圧ローラ１２０とウレタンローラ１２１との当接面である湾曲部Ｎ２を通過させる。

図１０（ｂ）に示すように湾曲部Ｎ２は用紙Ｓのトナー画像面が凹となる方向に湾曲させており定着装置９で生じた用紙Ｓのカール方向とは逆方向である凹方向にしごかれることによりカール矯正が行われる。

また押圧ローラ１２０の支持位置は不図示のカムにより可変可能であり、押圧ローラ１２０の支持位置を変更することによりくいこみ量Ｈを変更することができる。当該くいこみ量Ｈを可変することによりカール矯正力を変更する。

［制御フロー］
図１１は、第２の実施形態における画像形成装置１が行う制御フローの説明図である。図５に示す制御フローと同一の制御に関しては、同一符号を付すことにより説明を省略する。

図１１に示す制御フローにおいてはステップＳ１３１からステップＳ１３３により混在モードにおける定着条件の設定を行うか否かを決定する。ステップＳ１３１では、制御手段はステップＳ１２の解析結果により異なる坪量が混在しているか否かを判断する。

異なる坪量が混在しており（ステップＳ１３１：Ｙｅｓ）、坪量が大きい用紙の連続枚数が所定枚数ｊ以下であり（ステップＳ１３２：Ｙｅｓ）、坪量の大きい用紙の、それ以外の用紙を合わせた全体の用紙枚数に対する比率ｋが所定割合以下であれば（ステップＳ１３３：Ｙｅｓ）、混在モードを実行するため、（図５、図６に示した第１の実施形態と同じ）ステップＳ１４の定着条件の設定に移行する、定着条件の設定は図６に示した制御フローにより行う。一方、ステップＳ１３１乃至Ｓ１３３のいずれかがＮｏと判断した場合には、終了する。この場合には単一モードを実行することになる。

ここで、本実施形態においては所定枚数ｊを５枚に、比率ｋは１／３に設定している。これらの決定手順について図１２、図１３に基づいて説明する。図１２は、厚紙２を連続して通紙させた場合の上温度（第１加熱部の定着ベルト９１の温度）の推移を示したものである。図１３は、厚紙２を５枚、厚紙１を１０枚を１セットとして繰り返し通紙させた混在モードにおける連続通紙時の上温度の推移を示したものである。

図１２に示すように例えば、クラス（表２参照）が坪量３００ｇ／ｍ^２の厚紙２と厚紙１との混在モードの定着条件下において、厚紙２の用紙を連続して通紙した場合においては、上温度は段々と低下して行く。定着可能な温度（図１２の横線：定着下限）を下回るのは、連続通紙枚数が６枚以降であり、５枚以下であれば定着可能な温度を下回らない。厚紙２を連続通紙させた場合に第１加熱部の温度が、厚紙２が定着可能な温度を下回る直前の連続枚数を所定枚数ｊとしているので、図１２に示す例においては所定枚数ｊは５枚となる。

一方で図１３に示すように、厚紙２に続いて厚紙１の用紙を通紙した場合には温度は回復（上昇して制御温度に近づく）して行く。比率ｋは、厚紙２と厚紙１を交互に繰り返した場合に、定着ベルト９１の長期的（例えば数十枚通紙相当の時間）な温度のトレンドが低下傾向とならない、厚紙２の全体に対する上限の割合を比率ｋとしている。図１３に示す例においては、厚紙２の全体に対する比率が１／３であれば定着下限温度を下回らないことが確認できているので比率ｋを１／３としている。なお、これらの所定枚数ｊ、比率ｋは、厚紙２の実際の坪量毎に異なる値を設定するようにしてもよい。

図１１の説明に戻る。ステップＳ１５０では、ステップＳ１４で決定した上制御温度Ｔｕと、下制御温度Ｔｄとの差分である制御温度差ΔＴ（＝Ｔｕ−Ｔｄ）によりカール矯正力の設定を行う。カール矯正力の設定については後述する。続くステップＳ２１では、それまでは待機状態において圧着解除手段１１により圧着が解除されていた、加圧ローラ９４による定着ベルト９１への圧着が行われ（図３（ａ）に示す状態）、設定した定着条件で制御温度になるように加熱源の制御を行ってから、印刷ジョブに基づく画像形成を実行して終了する。

［カール矯正力の設定］

表７は、制御温度差ΔＴと、カール矯正部１２のくいこみ量Ｈの設定との関係を表すものである。同図のくいこみ量Ｈになるように、制御手段は、押圧ローラ１２０の支持位置の変更を行う。これは、ステップＳ１４の定着条件の変更により混在モードにおいては単一モードに比べて上制御温度はより高く、下制御温度はより低く設定されることになり、第１加熱部と第２加熱部の制御温度差は拡大することになる。このような条件下では、定着ニップ部を通紙させる用紙の表面と裏面では供給される熱量の差が大きくなるので、当該用紙のカール量は増大傾向となる。このカール量の増大に見合うように、逆方向へのカール矯正力の設定を強くすることにより、カールの矯正が適正に行えるようにしている。

本実施形態に係る画像形成装置１の中央断面図である。 本願発明の実施形態に係る定着装置９の断面図である。 図３（ａ）は定着装置の使用時の状態の図で、図３（ｂ）は加圧ローラ９４による定着ベルト９１側への圧着を解除した図である。 本実施形態に係る画像形成装置１の制御ブロック図である。 本実施形態における画像形成装置１が行う制御フローの説明図である。 ステップＳ１４のサブルーチンを示す図である。 異なる坪量の用紙における、上温度と下温度の定着性への影響を表したグラフである。 異なる下温度における上温度と光沢度の関係を表したグラフである。 実施例と比較例における、複数の異なる坪量の用紙に画像形成する際の１Ｊｏｂの所要時間を表したものである。 カール矯正部１２の構成を説明する図である。図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるにおけるＸ−Ｘ′の断面図を示している。 第２の実施形態における画像形成装置１が行う制御フローの説明図である。 厚紙２を連続して通紙させた場合の上温度の推移を示したものである。 混在モードにおける連続通紙時の上温度の推移を示したものである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
９ 定着装置
９１ 定着ベルト
９２ 加熱ローラ
９３ 定着ローラ
９４ 加圧ローラ
９２Ａ、９４Ａ ハロゲンランプ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１２ 温度センサ
１１ 圧着解除手段
１２ カール矯正部
Ｍ１ 駆動モータ
Ｎ 定着ニップ部
Ｎ２ 湾曲部

Claims (5)

1. 入力された印刷ジョブに基づいて用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
   第１加熱源により加熱される第１加熱部と、該第１加熱部の温度を測定する第１温度センサと、第２加熱源により加熱される第２加熱部と、該第２加熱部の温度を測定する第２温度センサと、を備え、前記第１加熱部と前記第２加熱部とが圧着されることにより形成される定着ニップ部に、搬送された用紙のトナー画像面を前記第１加熱部に接触させるように通過させて用紙にトナーを定着させる定着装置と、
   前記第１温度センサの検知した温度に基づいて前記第１加熱部が所定の制御温度になるように前記第１加熱源の制御、及び前記第２温度センサの検知した温度に基づいて前記第２加熱部が所定の制御温度になるように前記第２加熱源の制御を行う制御手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   入力された印刷ジョブから、複数の異なる坪量の用紙にトナー画像を形成する混在モードであるか、単一の坪量の用紙にトナー画像を形成する単一モードであるかを判定するモード判定手段を有し、
   前記制御手段は前記モード判定手段が印刷ジョブを混在モードと判定した場合に、
   前記第１加熱部の制御温度を、該印刷ジョブで用いる坪量の最も大きい用紙の単一モードにおける制御温度以上に設定し、
   前記第２加熱部の制御温度を、該印刷ジョブで用いる坪量の最も小さい用紙の単一モードにおける制御温度よりも低く設定するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着装置では前記定着ニップ部を通過させる用紙の搬送速度を切り換え可能であり、
   前記混在モードにおける用紙の搬送速度が、前記印刷ジョブで用いる坪量の最も小さい用紙の単一モードにおける用紙の搬送速度、に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１加熱部と前記第２加熱部との圧接を解除する圧接解除手段を有し、
   前記制御手段は、用紙を定着装置に搬送させない、非搬送時においては前記圧接解除手段により前記第１加熱部と前記第２加熱部との圧接を解除させるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着装置を通過した用紙に対して、該用紙のトナー画像面が凹となる方向に湾曲させた湾曲部を通過させることにより、用紙のカールを矯正するカール矯正し、且つカール矯正力の設定を変更可能なカール矯正部を有し、
   前記単一モードにおけるカール矯正力の設定よりも、前記混在モードにおけるカール矯正力の設定を大きくしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記カール矯正装置の前記カール矯正力の設定は、前記第１加熱部の制御温度と第２加熱部の制御温度との差分が大きくなるに従って、大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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