JP2020118936A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙上の画像面と定着ベルトとの間にせん断力を付与した場合でも濃度ムラの発生を防止または抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、画像形成部１３０、定着部２００、および制御部５００を有する。画像形成部１３０は、トナーを含む複数のドットにより構成されるトナー画像１０をシートに形成する。定着部２００は、第１の速度で移動する定着部材２３０と、定着部材２３０と定着ニップ部Ｎを形成し、第２の速度で移動する加圧部材２４０と、を備え、トナー画像１０を定着ニップ部Ｎにおいてシートに定着する。制御部５００は、定着ニップ部Ｎにおける第１の速度と第２の速度が異なる場合に、定着前の各々のドット内でトナー量の分布を異ならせるように、シートに付着させるトナー量を決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

用紙に安定して高品質の画像を定着できる定着装置が求められている。電子写真方式の画像形成装置では、画像形成部においてトナー画像が形成された用紙を、定着装置の定着ニップ部を通過させて、加熱・加圧処理することにより、用紙にトナー画像を定着する。定着ニップ部は、定着ベルトを有する構成では、例えば、加熱ローラーおよび定着ローラーに架け渡された定着ベルトと加圧ローラーとの間に形成され、定着ベルトを有しない構成では、定着ローラーと加圧ローラーとの間に形成される。

これに関連して、下記特許文献１には、加圧ローラー表面と定着ベルト表面との間に速度差を設け、用紙上の画像面と定着ベルトとの間にせん断力を発生させ、先の定着工程の影響が光沢ムラとなって現れる事象（光沢メモリー）を防止する技術が開示されている。

特開２０１４−８１６１０号公報

しかし、用紙上の画像面と定着ベルトとの間にせん断力を付与するのは光沢度を制御する上で有効であるものの、画像の濃度ムラが発生することにより、画像品質が低下することがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、用紙上の画像面と定着ベルトとの間にせん断力を付与した場合でも濃度ムラの発生を防止または抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）トナーを含む複数のドットにより構成されるトナー画像をシートに形成する画像形成部と、第１の速度で移動する定着部材と、前記定着部材と定着ニップ部を形成し、第２の速度で移動する加圧部材と、を備え、前記トナー画像を前記定着ニップ部において前記シートに定着する定着部と、前記定着ニップ部における前記第１の速度と前記第２の速度が異なる場合に、定着前の各々の前記ドット内でトナー量の分布を異ならせるようにトナー量を決定する制御部と、を有する、画像形成装置。

（２）前記制御部は、前記第１の速度が前記第２の速度よりも遅い場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、上記（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記制御部は、各々の前記ドット内で上流側のトナー量が下流側のトナー量よりも多くなるようにトナー量を決定する、上記（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記制御部は、前記第１の速度が前記第２の速度よりも速い場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、上記（１）に記載の画像形成装置。

（５）前記制御部は、各々の前記ドット内で下流側のトナー量が上流側のトナー量よりも多くなるようにトナー量を決定する、上記（４）に記載の画像形成装置。

（６）前記トナー画像を前記シートに定着した画像の画像濃度は、２５〜４５％である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（７）前記制御部は、前記第１の速度と前記第２の速度との速度差が１％以上の場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（８）前記制御部は、前記第１の速度と前記第２の速度との速度差に応じて、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（９）前記制御部は、前記トナー画像の前記各々のドットの断面形状の変形を補間し、定着後の前記各々のドットの上流側から下流側までの濃度が一定になるように、前記シートに付着させるトナー量を増加させる、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（１０）前記制御部は、前記画像形成部における露光条件を制御することにより、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

本発明によれば、定着ニップ部における定着部材の速度と加圧部材の速度とが異なる場合、制御部は、定着前の各々のドット内でトナー量の分布を異ならせる。したがって、光沢制御に伴い、用紙上のトナー画像と定着部材との間にせん断力を付与した場合でも濃度ムラの発生を防止または抑制できる。

一実施形態における画像形成装置の構成を例示する概略断面図である。 図１に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。 図１に示す定着部の主要な構成を例示する模式図である。 トナー画像の断面形状と、通常定着後のドットの断面形状とについて説明するための概念図である。 トナー画像のトナー粒子に付与されるせん断力の大きさとトナー粒子の変形との関係について例示する模式図である。 トナー画像のトナー粒子に付与されるせん断力とトナー粒子の変形量および光沢度との関係について例示するグラフである。 通常定着をした場合において、用紙のドット画像を上面視した写真である。 トナーにせん断力（ブレーキ）を付与して定着した場合において、用紙のドット画像を上面視した写真である。 ドットの通紙方向の距離に対するドットの高さを計測した結果を例示するグラフである。 ドット画像のパターンと濃度ムラとの関係を例示する模式図である。 ドットの傾きと速度差との関係を例示するグラフである。 定着ベルト上に付されたマーキングについて説明するための模式図である。 定着後の用紙に付着したマーキングの跡について説明するための模式図である。 本実施形態の画像形成部で形成したトナー画像の断面形状と、トナーにせん断力を付与して定着したドットの断面形状とについて説明するための概念図である。 本実施形態の画像形成部で形成したトナー画像の断面形状と、トナーにせん断力を付与して定着したドットの断面形状とについて説明するための概念図である。 トナー画像の濃度を変更する手段として画像形成部のレーザー出力を変更する場合の一例について説明するための概念図である。 トナー画像の濃度を変更する手段として画像形成部のレーザー出力を変更する場合の他の例について説明するための概念図である。 トナー画像の濃度変更の変更量について説明するための概念図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（一実施形態）
＜画像形成装置１００＞
図１は一実施形態における画像形成装置１００の構成を例示する概略断面図であり、図２は画像形成装置１００の構成を例示する概略ブロック図である。

画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、原稿から画像を読み取り、読み取った画像をシート（例えば、用紙）に形成（印刷）する。なお、シートには、用紙以外に、例えば、樹脂製のものや、紙の表面が樹脂コートされているもの等が含まれうる。以下、シートとして用紙を用いる場合について例示する。また、画像形成装置１００は、ネットワークを通じて外部のクライアント端末からＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式の印刷データおよび印刷設定情報を含む印刷ジョブを受信し、これに基づいて用紙に画像を形成する。クライアント端末は、例えばパーソナルコンピューター、タブレット端末、スマートフォンなどでありうる。

図２に示すように、画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部２００、通信部３００、操作表示部４００、および制御部５００を有する。これらの構成要素は、内部バス１０１により相互に通信可能に接続されている。

画像読取部１１０は、原稿を読み取り、画像情報信号を出力する。原稿台１１１上に載置された原稿は画像読み取り装置１１２の査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサーに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像処理部１２０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、印刷画像データとして画像形成部１３０の光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（後述）に入力される。

画像形成部１３０は、帯電、露光、現像、および転写の各工程を含む電子写真方式などの周知の作像プロセスを用いて、印刷画像データに基づいて画像（トナー画像）を用紙上に形成する。画像形成部１３０は、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、および黒（Ｋ）色の画像を形成する４組のサブユニット１３Ｙ、サブユニット１３Ｍ、サブユニット１３Ｃ、およびサブユニット１３Ｋを有する。

サブユニット１３Ｙは、感光体ドラム１Ｙ、その周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置４Ｙおよびドラムクリーナ５Ｙを有して構成される。

同様に、サブユニット１３Ｍは、感光体ドラム１Ｍ、その周囲に配置された帯電部２Ｍ、光書込部３Ｍ、現像装置４Ｍおよびドラムクリーナ５Ｍを、サブユニット１３Ｃは、感光体ドラム１Ｃ、その周囲に配置された帯電部２Ｃ、光書込部３Ｃ、現像装置４Ｃおよびドラムクリーナ５Ｃを、サブユニット１３Ｋは、感光体ドラム１Ｋ、その周囲に配置された帯電部２Ｋ、光書込部３Ｋ、現像装置４Ｋおよびドラムクリーナ５Ｋを有して構成される。

サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、およびドラムクリーナ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付さずに表記することにする。

画像形成部１３０は、光書込部３に設けられたレーザーにて印刷画像データを感光体ドラム１に書き込み、感光体ドラム１に印刷画像データに基づく潜像を形成する。そして潜像は現像装置４により現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー画像が形成される。

サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのそれぞれ感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色、の画像が形成される。

中間転写ベルト６は、複数のローラーにより巻き回され、走行可能に支持されている。サブユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋより形成された各色のトナー画像は、走行する中間転写ベルト６上に一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。

給紙部１４０は、記録材としての用紙を画像形成部１３０に供給する。給紙部１４０は、上段トレイ１４１、中段トレイ１４２、および下段トレイ１４３を有し、各々のトレイには、例えばＡ４サイズやＡ３サイズなどのサイズの異なる用紙が収容されている。

用紙搬送部１５０は、用紙を搬送する。上段トレイ１４１、中段トレイ１４２、または下段トレイ１４３から供給された用紙は、レジストローラー１５１を経て、二次転写部７Ａに搬送され、用紙上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。

また、用紙搬送部１５０は、用紙反転部１５２を備えており、定着がなされた用紙を用紙反転部１５２に導いて表裏を反転し排出、あるいは用紙の両面に画像形成を行うことを可能としている。

定着部２００は、画像形成部１３０により用紙に形成されたカラーのトナー画像を定着ニップ部において用紙に定着する。カラー画像が定着された用紙は、排紙部１５３を通じて画像形成装置１００の外部に排出される。定着部２００の詳細については後述する。

通信部３００は、ネットワークを経由して、例えばパーソナルコンピューターなどのクライアント端末に接続し、印刷ジョブなどのデータを送受信する。

操作表示部４００は、入力部および出力部を有する。入力部は、例えば、キーボードおよびタッチパネルを備え、文字入力、各種設定、印刷指示などの各種指示（入力）をユーザーが行うために利用される。また、出力部は、ディスプレイを備え、機器構成、印刷ジョブの実施状況、用紙搬送における異常（ジャム）の発生状況などを、ユーザーに提示するために使用される。

制御部５００は、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部２００、通信部３００、および操作表示部４００を制御する。制御部５００は、ＣＰＵ５１０、補助記憶部５２０、ＲＡＭ５３０、およびＲＯＭ５４０を有する。

ＣＰＵ５１０は、画像形成装置用の制御プログラムを実行する。制御プログラムは、補助記憶部５２０に記憶されており、ＣＰＵ５１０によって実行される際に、ＲＡＭ５３０にロードされる。補助記憶部５２０は、例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリーなどの大容量の記憶装置を備える。ＲＡＭ５３０には、ＣＰＵ５１０の実行に伴う演算結果などが格納される。ＲＯＭ５４０には、各種のパラメーター、各種プログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ５１０は、上記制御プログラムを実行し、様々な機能を実現する。

＜定着部２００の構成＞
次に、定着部２００の具体的な構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１に示す定着部２００の主要な構成を例示する模式図である。

定着部２００は、非接触温度センサー２０１、加熱ローラー２１０、定着ベルト２２０、定着ローラー２３０、加圧ローラー２４０、第１駆動モーター２５０、第２駆動モーター２６０、および進入ガイド２７０を有する。

加熱ローラー２１０は、例えば、アルミニウム等の金属から形成された円筒状の芯金そのまま、またはその外周面を、フッ素系樹脂等でコーティングしたものであり、その外径は、例えば５０〜６０［ｍｍ］程度である。加熱ローラー２１０は、定着ベルト２２０を加熱する加熱部としてのヒーター（例えば、ハロゲンヒーター）２１１を内蔵している。

定着ベルト２２０は、例えば、厚さ７０［μｍ］のポリイミド（ＰＩ：Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）の基体の外周面を弾性層で被覆し、さらに表層を耐熱性樹脂で被覆したものである。弾性層としては、例えば厚さ２００［μｍ］の耐熱性のシリコーンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０［°］）が使用されうる。また、耐熱性樹脂としては、例えば厚さ５０［μｍ］のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブが使用されうる。定着ベルト２２０は、無端状のベルトであり、加熱ローラー２１０と定着ローラー２３０との間に所定のベルト張力（例えば、２５０［Ｎ］）で張架されている。定着ベルト２２０の外径は、例えば１２０［ｍｍ］である。

定着ベルト２２０は、トナー画像が形成された用紙に接触して、用紙を定着温度で加熱する。ここで、定着温度とは、用紙上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度（例えば、１６０〜２００［℃］）であり、画像形成される用紙の紙種等によって異なる。なお、定着ベルト２２０の表面温度は、非接触温度センサー２０１により検知され、制御部５００によりヒーター２１１の加熱を制御し、所定の設定温度に維持される。

定着ローラー２３０は、定着部材として機能し、内側から順に円筒形の金属からなる芯金２３１、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層２３２、およびフッ素樹脂等の離型層（不図示）を備える。定着ローラー２３０の外径は、例えば６５〜７５［ｍｍ］程度であり、好ましくは７０［ｍｍ］程度でありうる。また、弾性層２３２の厚さは、例えば１５〜２５［ｍｍ］程度、好ましくは２０［ｍｍ］程度でありうる。定着ローラー２３０の軸方向の長さは、搬送可能な最大の用紙幅（例えば、３００［ｍｍ］）に十分対応した長さである。

定着ローラー２３０は、第１駆動モーター２５０から動力が伝達されることにより、例えば図３のＲ方向、すなわち時計回りに回転駆動（移動）される。定着ローラー２３０の周速度（第１の速度）は、（例えば３００〜７００［ｍｍ／ｓ］程度）に設定されうる。定着ベルト２２０は、定着ローラー２３０の回転に従動して回転（移動）する。したがって、定着ローラー２３０は、定着ベルト２２０を介してヒーター２１１によって間接的に加熱されることになる。

第１駆動モーター２５０は、例えばブラシレスモーターでありうる。この場合、制御部５００は、第１駆動モーター２５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相に印加する電圧の大きさおよび向きを制御することにより、各相の巻線に流れる電流を制御する。第１駆動モーター２５０の電流制御には、例えばインバーター回路およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を使用することができる。

加圧ローラー２４０は、加圧部材として機能し、内側から順に、円筒形の金属からなる芯金２４１、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層２４２、および離型層（不図示）を備える。本実施形態では、加圧ローラー２４０の外径は、ヒーター２１１による加熱前の常温で定着ローラー２３０の外径と同一になるように設定されている。また、加圧ローラー２４０の軸方向の長さおよび離型層についても、定着ローラー２３０と同様でありうる。一方、本実施形態では、加圧ローラー２４０の弾性層２４２の厚みは、定着ローラー２３０の弾性層２３２よりも小さく、例えば、２〜５［ｍｍ］程度、好ましくは３［ｍｍ］程度に形成されうる。

このように、定着ローラー２３０の弾性層２３２の厚みが加圧ローラー２４０の弾性層２４２の厚みよりも大きく形成されているので、定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラー２３０が加圧ローラー２４０よりも相対的に柔らかくなる。加圧ローラー２４０が定着ベルト２２０を介して定着ローラー２３０に対して所定の定着荷重で圧接させると、相対的に硬い加圧ローラー２４０の変形量は小さいため表面形状は凸形状である一方で、定着ローラー２３０および定着ベルト２２０の表面形状は凹形状となる。その結果、定着ベルト２２０の表面が、用紙の微小な凹凸に密着しやすくなるとともに、加圧ローラー２４０の表面の凸形状により、用紙が加圧ローラー２４０の曲率に沿って排紙されるので、用紙が定着ベルト２２０から分離されやすくなるという利点がある。

また、加圧ローラー２４０は、第２駆動モーター２６０から動力が伝達されることにより、上記Ｒ方向とは反対の方向、すなわち反時計回りに回転駆動（移動）されうる。加圧ローラー２４０の周速度（第２の速度）は、（例えば３００〜７００［ｍｍ／ｓ］程度）に設定されうる。第２駆動モーター２６０も第１駆動モーター２５０と同様に、例えばブラシレスモーターでありうる。定着ベルト２２０と加圧ローラー２４０とは、定着ニップ部Ｎを形成する。

進入ガイド２７０は、画像形成部１３０から搬送された用紙の定着ニップ部Ｎへの進入をガイドする。進入ガイド２７０は、画像形成部１３０から定着部２００へ至る搬送路から定着ニップ部Ｎへ向けて配置されている。

＜光沢制御＞
図４〜図６を参照して、定着部２００によって用紙に定着される画像の光沢を制御する方法について説明する。図４は、トナー画像の断面形状と、通常定着後のドットの断面形状とについて説明するための概念図である。また、図５は、トナー画像のトナー粒子に付与されるせん断力の大きさとトナー粒子の変形との関係について例示する模式図である。なお、図５のトナー粒子の形状は、トナー粒子を上面視した場合について概念的に示すものである。また、図６は、トナー画像のトナー粒子に付与されるせん断力とトナー粒子の変形量および光沢度との関係について例示するグラフである。なお、図６において、グラフの横軸はせん断力であり、縦軸はトナーの変形量または光沢度である。

図４に示すように、トナー画像１０は、用紙１１上に複数層に積層された多数のトナー粒子１２を含む。これらのトナー粒子１２は、定着部２００において定着される際に加熱および加圧されることにより引き延ばされるように変形し、用紙１１の表面に融着する。その結果、用紙１１に融着した多数のドット１３によりドット画像１４が構成される。定着後のドット１３は、定着前のトナー画像１０のドット、すなわちトナー粒子１２の積層体（以下、単に「トナー層１５」という）に対応する。

本実施形態では、トナー層１５に付与するせん断力の大きさを調整することにより、用紙１１に定着される画像の光沢を制御する。より具体的には、制御部５００は、第１駆動モーター２５０および第２駆動モーター２６０を制御して、定着ベルト２２０の周速度と加圧ローラー２４０の周速度との間に速度差を設定することにより、トナー層１５にせん断力を付与する。

図５の（Ａ）に示すように、通常、トナー画像の未定着トナー粒子は、球形状をしており、直径は、例えば６［μｍ］程度である。

トナー画像は、定着部２００の定着ニップ部Ｎにおいて用紙１１に定着される。通常定着では、制御部５００は、第１駆動モーター２５０を駆動せずに第２駆動モーター２６０を駆動し、加圧ローラー２４０の回転により定着ローラー２３０を駆動する。したがって、定着ベルト２２０の周速度は、加圧ローラー２４０の周速度よりも相対的にやや遅くなり、定着ベルト２２０の表面と加圧ローラー２４０の表面との間に小さいせん断力が生じる。これにより、トナー画像１０のトナー層１５に対して、小さいせん断力が付与され、トナー層１５に含まれるトナー粒子１２は、矢印で示すせん断力の方向にわずかに引き延ばされるように変形して定着される（図５の（Ｃ）を参照）。この場合、定着後のトナー粒子１２は楕円形状となり、その長径は１９［μｍ］程度、短径は１５［μｍ］程度となりうる。

図６に示すように、通常定着の場合よりも加圧ローラー２４０の周速度が速くなり、定着ベルト２２０の周速度が加圧ローラー２４０の周速度よりも相対的にさらに遅くなると、定着ベルト２２０の表面と加圧ローラー２４０の表面との間に大きいせん断が生じる。そのため、トナー画像１０のトナー層１５に付与されるせん断力が大きくなるので、トナー粒子１２の変形量が大きくなり、トナー粒子１２が引き延ばされることによって、トナー画像の光沢度が高くなる。本明細書では、定着ベルト２２０の周速度を加圧ローラー２４０の周速度よりも遅くすることを「ブレーキ」という。すなわち、ブレーキがかかると、せん断力が生じて、ドット画像１４の光沢度が高くなる（図５の（Ｄ）を参照）。

一方、定着ベルト２２０の周速度を加圧ローラー２４０の周速度よりも速くする（本明細書では、「アシスト」ともいう）ことにより、トナー画像１０のトナー層１５に付与されるせん断力が小さくなるか、あるいはせん断力が全く付与されないようになる。その場合、トナー粒子１２の変形量が小さくなり、ドット画像１４の光沢度が低くなる。せん断力が付与されない場合、トナー粒子はどの方向にも一様に引き延ばされて定着されるので、定着後のトナー粒子１２は円状（図５の（Ｂ）を参照）となり、その直径は約１５［μｍ］程度となりうる。

さらに、定着ベルト２２０の周速度を加圧ローラー２４０の周速度よりもより速くする（本明細書では「オーバーアシスト」とも呼ぶ）と、ブレーキとは逆方向にトナー層１５にせん断力が付与され、トナー粒子は逆方向に変形するので、ドット画像１４の光沢度は高くなる（図５の（Ｄ）を参照）。定着後のトナー粒子の長径は２６［μｍ］程度、短径は１５［μｍ］程度となりうる。

＜光沢制御と画質の関係＞
本発明の発明者は、通常定着と光沢制御した場合の定着とについて実験を行い、実験結果を評価した結果、光沢制御と定着後のドット画像の画質との間に関連性があることを見い出した。

図７Ａは通常定着をした場合において、用紙のドット画像を上面視した写真であり、図７Ｂはトナー層にせん断力（ブレーキ）を付与して定着した場合において、用紙のドット画像を上面視した写真である。なお、図７Ａおよび図７Ｂともに、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製）を使用して約５００倍に拡大して撮影した写真である。また、図８は、トナー層にせん断力を付与しない場合とせん断力（ブレーキ）を付与する場合とにおいて、ドットの通紙方向の距離に対するドットの高さを計測した結果を例示するグラフである。図８において、グラフの横軸は、ドット内における通紙方向の距離［μｍ］であり、縦軸はドットの高さ［μｍ］である。

図７Ａに示すように、通常定着をした場合は、トナー層１５に付与されるせん断力がないか、あるいは小さいため、用紙２１上のドット画像２０の各ドット２２内における各部の濃度は同程度となる。

一方、図７Ｂに示すように、トナー層にせん断力（ブレーキ）を付与して定着した場合、用紙２１上の各ドット２３の各部には、濃度が濃い部分および薄い部分が生じうる。この場合、定着時において、定着ベルトの周速度は、加圧ローラーの周速度よりも遅いので、ドットの上流側の濃度が薄く、下流側の濃度が濃くなる。

また、図示はしていないが、トナー層にせん断力（アシスト）を付与して定着した場合も、用紙２１上の各ドット内の各部には、濃度が濃い部分および薄い部分が生じうる。この場合、定着時において、定着ベルトの周速度は、加圧ローラーの周速度よりも速いので、ドットの上流側の濃度が濃く、下流側の濃度が薄くなる。

図８に示すように、通常定着を行った場合、通紙方向の距離が約２０〜７０［μｍ］の範囲において、ドットの高さ（グレーの実線３１）は約１３［μｍ］で概ね一定となっている。また、通紙方向の距離が約７０〜１００［μｍ］の範囲においては、ドットの高さは中心部から上流側の端部へ向けて概ね傾き線３２で示すように減少している。

一方、トナー層にせん断力（ブレーキ）を付与して定着した場合、通紙方向の距離が約２０〜４０［μｍ］の範囲において、ドットの高さ（黒の実線３３）は約１３［μｍ］で概ね一定となっている。また、通紙方向の距離が約４０〜１００［μｍ］の範囲において、ドットの高さは下流側から上流側の端部へ向けて概ね傾き線３４で示すように減少している。

このように、通常定着を行った場合、ドットの厚さは上流側から下流側にかけて平坦部が多く、濃度は概ね均一に維持されている。一方、トナー層にせん断力（ブレーキ）を付与して定着した場合、ドットの厚さは、上流側で薄く、下流側で厚くなり、ドットの厚さが上流側と下流側とで異なるため濃度にムラが生じる。

また、図には示していないが、トナー層にせん断力（オーバーアシスト）を付与して定着した場合については、ブレーキの場合とは逆に、ドットの厚さは、上流側で厚く、下流側で薄くなる。オーバーアシストの場合も、ドットの厚さがドットの上流側と下流側とで異なるため濃度にムラが生じる。

＜濃度ムラ＞
図９はドット画像のパターンと濃度ムラとの関係を例示する模式図であり、図１０はドットの傾きと速度差［％］との関係を例示するグラフである。図１０における横軸は定着ベルトの周速度と加圧ローラーの周速度との速度差［％］であり、縦軸はドットの傾きである。

濃度ムラが視覚的に目立つか否かは、画像を視る側の個人差に依る部分もあるが、どの程度の濃度ムラが目立つのかについて、多くのユーザーによる濃度ムラの判定結果や、過去の判定結果に基づいて、ある程度の判定基準を設定することは可能である。

例えば、濃度ムラが視覚的に目立つか否かは、ドット画像のパターンに依存する。図９において画像濃度が高い部分（例えば９５〜１００％）、すなわち画像パターンが面積の大きなベタ画像である場合は、ドットが密集するように形成されているため、濃度ムラは比較的目立たない（わからない）ことが多い。

一方、ドット画像が網点パターンによるハーフトーンである場合、ドットがベタ画像に比べて疎になるため、画像濃度によっては、濃度ムラが目立つことがある。例えば、画像濃度が２５〜４５［％］では、特に濃度ムラによる画質の低下が目立っている。

また、定着ベルトの周速度と加圧ローラーの周速度との速度差（以下、単に「速度差」ともいう）を大きくし、ブレーキまたはオーバーアシストによりトナー層に付与するせん断力を大きくするにつれて、定着後のドットの断面形状の変化も大きくなる。したがって、濃度ムラがより目立つようになる。ドットの断面形状の変形の程度を傾きＳ＝Ｂ／Ａ（図８を参照）で定義する。傾きＳは、ドットの傾き（傾き線３４）に等しい。濃度ムラに関する調査の結果、判定基準として、傾きＳが０．１以下になると、濃度ムラが目立つ結果が得られた。なお、傾きＳは公知の方法により取得されうる。例えば、図８に示す黒の実線３３のデータの分布に基づいて近似直線を算出することにより傾きＳを取得できる。

図１０に示すように、ドットの傾きＳが０．１以下となるのは、速度差が１％以上の場合である。

＜速度差の測定＞
図１１Ａは定着ベルト２２０上に付されたマーキング２９０について説明するための模式図であり、図１１Ｂは、定着後の用紙に付着したマーキングの跡について説明するための模式図である。

図１１Ａに示すように、定着ベルト２２０上にマーキング２９０を付して、定着ベルト２２０の周長よりも長い画像を定着する。その結果、図１１Ｂに示すように、用紙４１上の定着画像上に定着ベルト２２０に付したマーキング２９０の跡４２，４３が現れる。この定着画像上のマーキング間距離を測定し、Ｌ１とする。Ｌ１は、定着ベルト２２０が一周で走行した距離に相当する。

上述のとおり、加圧ローラー２４０の表面は、定着ローラー２３０および定着ベルト２２０の表面に対して相対的に硬いため、定着ローラー２３０および定着ベルト２２０の表面形状は凹形状となる。このため、定着ベルト２２０は、定着ニップ部Ｎにおいて、この凹形状の分だけ長く走行することになり、その結果、定着ベルト２２０の周速度は、定着ニップ部Ｎにおいて速くなる。定着ベルト２２０の周長をＬ２とすると、速度差ΔＶ［％］は、ΔＶ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ２で表される。

＜画質低下を抑制するための構成＞
図１２Ａおよび図１２Ｂは、本実施形態の画像形成部１３０で形成したトナー画像１０の断面形状と、トナー層１５にせん断力を付与して定着したドット１３の断面形状とについて説明するための概念図である。図１２Ａはブレーキをかけて定着する場合であり、図１２Ｂはアシストをかけて定着する場合である。また、図１３Ａおよび図１３Ｂは、それぞれトナー画像１０の濃度を変更する手段として画像形成部１３０のレーザー出力を変更する場合の一例および他の例について説明するための概念図である。また、図１４は、トナー画像１０の濃度変更の変更量について説明するための概念図である。

本実施形態では、光沢制御に伴ってトナー画像１０のトナー層１５に加えられるせん断力によるトナー層１５の断面形状の変形を予め補うように、トナー画像１０を形成する。制御部５００は、定着ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト２２０の周速度と加圧ローラー２４０の周速度とが異なる場合、定着前の各ドット内でトナー量の分布を異ならせるように、用紙１１に付着させるトナー量を決定する。より具体的には、以下のとおりである。

図１２Ａに示すように、ブレーキをかけて定着する場合、制御部５００は、定着後のドット画像１４の各ドット１３について、上流側の濃度が下流側の濃度と同じになるように、定着前の各ドット内のトナー量の分布を上流側と下流側とで異ならせる。

上述のように、トナー画像のトナー粒子の積層数をドット内で均一に形成し、ブレーキをかけて定着した場合、定着後のドット画像おいてドットの厚さが下流側で厚く、上流側端部に向けて漸次薄くなる。そこで、制御部５００は、ブレーキをかけて定着する場合、トナー画像１０を形成する際に、トナー層１５の下流側から上流側へ向けてトナー粒子１２の積層数が徐々に多くなるように、画像形成部１３０によって用紙１１に付着させるトナー量を制御する。これにより、トナー画像１０のドット（すなわち、トナー層１５）の上流側のトナー量が下流側のトナー量よりも多くなり、定着後に、ドット画像１４の各ドット１３の上流側の濃度が下流側の濃度と概ね同じになる。その結果、ドット画像１４の各ドット１３の上流側から下流側までの濃度が概ね一定になる。

また、図１２Ｂに示すように、オーバーアシストをかけて定着する場合も、制御部５００は、定着後のドット画像１４の各ドット１３の下流側の濃度が上流側の濃度と概ね同じになるように、用紙１１に付着させるトナー量を制御する。

上述のように、トナー画像のトナー粒子の積層数をドット内で均一に形成し、オーバーアシストをかけて定着した場合、定着後のドット画像１４においてドットの厚さが上流側で厚く、下流側端部に向けて漸次薄くなる。そこで、制御部５００は、トナー画像を形成する際に、ドットの上流側から下流側へ向けてトナー粒子１２の積層数が徐々に多くなるように、画像形成部１３０によって用紙１１に付着させるトナー量を制御する。これにより、トナー画像１０のドット（すなわち、トナー層１５）の下流側のトナー量が上流側のトナー量よりも多くなり、定着後に、ドット画像１４の各ドット１３の下流側の濃度が上流側の濃度と概ね同じとなる。その結果、ドット画像１４の各ドット１３の上流側から下流側までの濃度が概ね一定になる。

トナー量の変更は、例えば画像形成部１３０の光書込部３のレーザー出力を調整することにより行われる。制御部５００は、光書込部３の露光条件を制御、例えばレーザー出力の大きさを制御し、用紙１１に付着させるトナー量を決定する。

図１３Ａに示すように、制御部５００は、ブレーキをかけて定着する場合、ドットの下流側から上流側へ向けて積層数を多くするため、レーザー出力を下流側から上流側へ向けて大きくするように、画像形成部１３０に制御信号を出力する。例えば、制御部５００は、レーザー出力の大きさについて、通常のレーザー出力を１０とした場合、下流側の１０に対して、上流側を１０から段階的に大きくし、上流側端部１６を最大値１６に設定しうる。

また、図１３Ｂに示すように、例えば、制御部５００は、レーザー出力の大きさについて、下流側端部１７を通常定着時よりも小さい８に設定し、上流側を８から段階的に大きくし、上流側端部１６を最大値１６に設定することもできる。

また、制御部５００は、定着ベルト２２０の周速度と加圧ローラー２４０の周速度との間の速度差によって生じる、トナー画像１０の各ドットの断面形状の変形を補間し、定着後の各ドットの上流側から下流側までの濃度が一定になるように、用紙１１に付着させるトナー量を増加させる。具体的には、図１４に示すように、トナーの変更量の傾きをＴ＝ｂ／ａで定義すると、制御部５００は、傾きＴとドットの傾きＳとが等しくなるように、レーザー出力の大きさを調整する。

また、上述のとおり、画像濃度が２５〜４５［％］では、特に濃度ムラによる画質の低下が目立つので、ドット画像の画像濃度が２５〜４５［％］であるときにレーザー出力の大きさを調整するように制御部５００を構成してもよい。

また、上述のとおり、ドットの傾きＳが０．１以下になると、濃度ムラが目立つ。また、ドットの傾きＳが０．１以下となるのは、速度差が１％以上の場合である。したがって、速度差が１［％］以上のときに用紙１１に付着させるトナー量を制御するように制御部５００を構成してもよい。

さらに、上述のとおり、速度差が大きくなり、ブレーキまたはオーバーアシストによりトナーに付与するせん断力を大きくなるにつれて、定着後のドット１３の断面形状の変化も大きくなるため、濃度ムラがより目立つようになる。したがって、速度差に応じて、用紙１１に付着させるトナー量を制御するように制御部５００を構成してもよい。例えば、速度差が大きい場合は、トナーの変更量を多くし、速度が小さい場合は、トナーの変更量を少なくする。

以上で説明した本実施形態の定着部２００および定着部２００を有する画像形成装置１００は、下記の作用効果を奏する。

定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト２２０の周速度と加圧ローラー２４０の周速度とが異なる場合、制御部５００は定着前の各々のドット内でトナー量の分布を異ならせるように、用紙１１に付着させるトナー量を決定する。したがって、光沢制御に伴い、用紙１１上のトナー画像１０と定着ベルト２２０との間にせん断力を付与した場合でも濃度ムラの発生を防止または抑制できる。

以上のように、実施形態において、定着部２００および画像形成装置１００について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

例えば、上述の例では、定着部２００が定着ベルト２２０を有する場合について例示したが、そのような場合に限定されず、本発明は、定着部２００が定着ベルト２２０を有しない構成にも適用できる。その場合、定着ローラー２３０が定着部材として機能する。

また、上述の例では、制御部５００がトナー付着量を制御する場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されず、定着部が制御部を有し、定着部の制御部がトナー付着量を制御するように構成されてもよい。

１００ 画像形成装置、
１１０ 画像読取部、
１２０ 画像処理部、
１３０ 画像形成部、
１４０ 給紙部、
１５０ 用紙搬送部、
２００ 定着部、
２０１ 非接触温度センサー、
２１０ 加熱ローラー、
２１１ ヒーター、
２２０ 定着ベルト、
２３０ 定着ローラー、
２４０ 加圧ローラー、
２５０ 第１駆動モーター、
２６０ 第２駆動モーター、
２７０ 進入ガイド、
３００ 通信部、
４００ 操作表示部、
５００ 制御部、
５１０ ＣＰＵ、
５２０ 補助記憶部、
５３０ ＲＡＭ、
５４０ ＲＯＭ。

Claims (10)

1. トナーを含む複数のドットにより構成されるトナー画像をシートに形成する画像形成部と、
   第１の速度で移動する定着部材と、前記定着部材と定着ニップ部を形成し、第２の速度で移動する加圧部材と、を備え、前記トナー画像を前記定着ニップ部において前記シートに定着する定着部と、
   前記定着ニップ部における前記第１の速度と前記第２の速度が異なる場合に、定着前の各々の前記ドット内でトナー量の分布を異ならせるようにトナー量を決定する制御部と、
   を有する、画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１の速度が前記第２の速度よりも遅い場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   各々の前記ドット内で上流側のトナー量が下流側のトナー量よりも多くなるようにトナー量を決定する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１の速度が前記第２の速度よりも速い場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、
   各々の前記ドット内で下流側のトナー量が上流側のトナー量よりも多くなるようにトナー量を決定する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記トナー画像を前記シートに定着した画像の画像濃度は、２５〜４５％である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、
   前記第１の速度と前記第２の速度との速度差が１％以上の場合に、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、
   前記第１の速度と前記第２の速度との速度差に応じて、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、
   前記トナー画像の前記各々のドットの断面形状の変形を補間し、定着後の前記各々のドットの上流側から下流側までの濃度が一定になるように、前記シートに付着させるトナー量を増加させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、
    前記画像形成部における露光条件を制御することにより、前記ドット内でトナー量の分布を異ならせる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。