JP2023008057A - 画像形成装置および加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能差に起因する定着不良の発生を抑制することが可能な画像形成装置および加熱制御方法を提供する。【解決手段】画像形成装置は、定着性能が異なる複数のトナーを用いて記録媒体に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着部と、トナー像を構成するトナーのうちトナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、トナー像に対する加熱量を制御する制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置および加熱制御方法に関する。

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（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、感光体上のトナー像が中間転写体に順次重ねて一次転写された後、二次転写ニップを記録媒体（用紙）が通過する際、中間転写体上のトナー像が用紙に二次転写される。そして、トナー像が転写された用紙は定着装置に向けて搬送され、定着装置において加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

また、近年の画像形成装置は、ＣＭＹＫ（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））のトナーである有色トナーの他、有色トナー以外のトナーである特色トナーを使用可能なものがある。特色トナーとしては、クリアトナー（透明トナー、無有色トナー、無彩有色トナー、ノーピグメントトナー）やホワイト（Ｗ）のトナーがある。クリアトナーは、カラー画像が形成された印刷物に対して、全面あるいは部分的に重ねて印刷され、光沢調整を行い、付加価値の高い印刷物を生成する。また、ホワイト（Ｗ）のトナーは、カラー画像の発色を良くして狙いの色を再現するために、特に当該カラー画像の下地画像として用いられる。

このような画像形成装置は、ＣＭＹＫの有色トナーそれぞれを用いた有色トナー像を形成する４つの画像形成ユニットに加えて、特色トナーを用いた特色トナー像を形成する画像形成ユニットを１つ以上有している。

特許文献１には、温度３０℃以上５０℃以下の範囲で測定した低温側貯蔵弾性率が異なるトナーで構成される複数の層が重ねられたトナー画像を媒体に定着させる画像形成装置が記載されている。特許文献１に記載の技術では、低温側貯蔵弾性率が異なるトナーで構成される複数の層の重ね順に応じて定着温度を変更することによって定着不良が抑制されるようにしている。

特開２０１７－１５１３２３号公報

ところで、記録媒体に対するトナー像の定着性能は、当該トナー像を構成するトナーのうち、当該トナー像と記録媒体との境界面（用紙界面）に存在するトナーの定着性能が支配的である。そのため、記録媒体上において、下地画像として例えばホワイト（Ｗ）のトナーを使用した領域とホワイト（Ｗ）のトナーを使用していない領域との間では定着性能が異なる。よって、ホワイト（Ｗ）のトナー等、特色トナーを使用した印刷物においては、トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナー（有色トナーおよび特色トナー）の定着性能差を考慮して加熱量を設定しなければ定着不良が発生してしまうという問題があった。

例えば、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在していない領域の定着性能を考慮して一律に加熱量を設定した場合、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在する領域において加熱量が過小となりアンダーオフセットが発生してしまう。ここで、アンダーオフセットとは、記録媒体が定着装置を通過する際に与えられた熱によるトナー画像層の溶融が不十分であるために記録媒体から剥離してしまう画像欠陥を生じる現象をいう。

一方、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在している領域の定着性能を考慮して一律に加熱量を設定した場合、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在していない領域において加熱量が過剰となりホットオフセットが発生してしまう。ここで、ホットオフセットとは、定着部材によりトナー層を加熱および加圧して記録媒体に定着させる際に、過剰に加熱・溶融されたトナーの凝集力が、トナーと定着部材との接着力を下回ることによってトナー画像層が分断され、トナーの一部が定着部材に付着して取り去られる現象をいう。

なお、上記特許文献１に記載の技術は、トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能の違いに起因する定着不良の発生を抑制することを目的としておらず、上記問題を解決することができない。

本発明は、トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能差に起因する定着不良の発生を抑制することが可能な画像形成装置および加熱制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、
定着性能が異なる複数のトナーを用いて記録媒体に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着部と、
前記トナー像を構成するトナーのうち前記トナー像と前記記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する制御部と、
を備える。

本発明に係る加熱制御方法は、
定着性能が異なる複数のトナーを用いて記録媒体に形成されたトナー像を加熱して定着させ、
前記トナー像を構成するトナーのうち前記トナー像と前記記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する。

本発明によれば、トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能差に起因する定着不良の発生を抑制することができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態におけるハロゲンヒーターの構成を示す図である。 トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの例を示す図である。 トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナーの例を示す図である。 複数の加熱対象領域毎にトナー像に対する加熱量を制御する例を説明する図である。 トナー像と用紙との境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーの量や定着性能に応じてトナー像に対する加熱量を制御する例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示すように、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Ｗ（ホワイト）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写した後、用紙Ｓ（本発明の「記録媒体」に対応）に二次転写することにより、画像（トナー像）を形成する。

また、画像形成装置１には、ＷＣＭＹＫの５色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の移動方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に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。

本実施の形態では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色（有色、標準色とも言う）のトナーは、入力画像データ（入力画像情報）に基づくカラー画像（有色トナー像ともいう）を、中間転写ベルト４２１を介して用紙Ｓに形成するためのトナーとして使用される。一方、Ｗ（ホワイト）すなわち特色のトナーは、カラー画像の発色を良くして狙いの色を再現する観点から、用紙Ｓにおけるカラー画像の下に下地画像としての白色画像（以下、特色トナー像ともいう）を形成するためのトナーとして使用される。なお、特色のトナーは、Ｗ（ホワイト）のトナーでなく、クリアトナーでも良い。

図１、２に示すように、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および制御部１００を備えている。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備えている。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（揮発性メモリ）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ＬＵＴ（Look Up Table）等の各種データが参照される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）または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入力画像データを受信し、この入力画像データに基づいて用紙に画像を形成する。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（スキャナー）１２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は、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できる。

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Ｄまたはコンタクトガラス上に載置された原稿Ｄを光学的に走査し、原稿Ｄ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、各種操作画面及び各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキーおよび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ている。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、色補正およびシェーディング補正等の各種補正処理、並びに圧縮処理等を施す。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成分およびＫ成分の各有色トナーによるカラー画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、Ｗ成分の白色トナーによる白色画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｗおよび中間転写ユニット４２等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分およびＷ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、４１Ｗは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、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、ＫまたはＷを添えて示す。図１では、Ｗ成分用の画像形成ユニット４１Ｗ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４１Ｙ、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、及びドラムクリーニング装置４１５等を備えている。

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）および電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層することで構成された、光導電性を有する感光体である。感光体ドラム４１３は、例えば負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、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ストロコロン帯電器である。

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。レーザー光の照射により感光体ドラム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と、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。その結果、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、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーとキャリアー（磁性体）とからなる二成分現像剤）を収容しており、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。

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および潤滑剤塗布装置４１６を有する。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は、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

潤滑剤塗布装置４１６は、感光体ドラム４１３の回転方向において、ドラムクリーニングブレードよりも下流側に位置しており、感光体ドラム４１３の表面に潤滑剤を塗布することによって供給する。潤滑剤塗布装置４１６は、複数の感光体ドラム４１３のそれぞれに対応して設けられ、固形潤滑剤４１６Ａと、塗布ブラシローラー４１６Ｂと、バネ（図示せず）と、均しブレード４１６Ｃとを有する。

固形潤滑剤４１６Ａは、直方体状に形成された潤滑剤であり、バネにより塗布ブラシローラー４１６Ｂに向けて押圧される。

塗布ブラシローラー４１６Ｂは、固形潤滑剤４１６Ａと感光体ドラム４１３との間に回転可能に配置され、固形潤滑剤４１６Ａと感光体ドラム４１３のそれぞれに接触している。塗布ブラシローラー４１６Ｂは、制御部１００の制御の下、固形潤滑剤４１６Ａから潤滑剤を掻き取り、掻き取った潤滑剤を感光体ドラム４１３との接触位置まで搬送して、感光体ドラム４１３に供給する。そのため、塗布ブラシローラー４１６Ｂの回転速度に応じて、潤滑剤の供給量（塗布量）が制御される。

均しブレード４１６Ｃは、ゴム状の均しブレードであり、感光体ドラム４１３の回転方向において、固形潤滑剤４１６Ａおよび塗布ブラシローラー４１６Ｂよりも下流側に配置されている。均しブレード４１６Ｃは、感光体ドラム４１３上に供給された潤滑剤を、感光体ドラム４１３に押し付けるように構成されている。この均しブレード４１６Ｃに潤滑剤が押し付けられることで、感光体ドラム４１３上の潤滑剤量が均一化される。

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、及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１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。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

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。

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。

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、二次転写ニップを用紙Ｓが通過する際、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、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側、つまり二次転写ローラー４２４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、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

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。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面、すなわち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の裏面すなわち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、および加熱源等を備える。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を挟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。

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。

定着ベルト６１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを定着可能温度（例えば、１６０～２００℃）で加熱する。ここで、定着可能温度とは、用紙Ｓ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であり、画像形成される用紙Ｓの紙種、坪量によって異なる。

加熱ローラー６２は、定着ベルト６１ひいては定着ローラー６３を加熱する加熱源としてハロゲンヒーター６２Ａを内蔵している。

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を介して定着ローラー６３を所定の定着荷重（例えば、２２００Ｎ）で加圧する。このようにして、加圧ローラー６４は、定着ベルト６１を介して定着ローラー６３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、定着ニップを用紙Ｓが通過する場合（通紙時）、押圧手段（図示せず）により定着ベルト６１を介して定着ローラー６３に圧接する一方、定着ニップを用紙Ｓが通過しない場合（非通紙時）、定着ローラー６３から離間する。加圧ローラー６４の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

本実施の形態では、図３に示すように、加熱ローラー６２に内蔵されるハロゲンヒーター６２Ａは、ハロゲンヒーター６２Ａの軸方向（図３の左右方向）において３つの発熱領域（発熱領域Ａ、発熱領域Ｂ、発熱領域Ｃ）に分割されている。制御部１００は、ハロゲンヒーター６２Ａの各発熱領域の温度を検出するサーミスタ（温度検出部）の検出結果に基づいてハロゲンヒーター６２Ａの各発熱領域へ供給する電力を個別に制御することによって、各発熱領域の発熱量を個別に制御する。これにより、定着ニップにおいて用紙Ｓの搬送方向に直交する方向に分割して形成される３つの加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃ（図６を参照）が個別に加熱される。なお、ハロゲンヒーター６２Ａは、ハロゲンヒーター６２Ａの軸方向において２つ、または４つ以上の発熱領域に分割されても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路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。

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、レジストローラー５３ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５３ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されると共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上のトナー像が用紙Ｓの一方の面に転写され、定着部６０において定着工程が施される。定着工程によりトナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により画像形成装置１の外部に排紙される。

また、用紙搬送部５０は、反転搬送経路５４および非反転搬送経路５５を備える。反転搬送経路５４は、定着部６０により画像（トナー像）が定着された用紙Ｓの表裏を反転して画像形成部４０に搬送する搬送経路である。非反転搬送経路５５は、定着部６０により画像（トナー像）が定着された用紙Ｓの表裏を反転せずに画像形成部４０に搬送する搬送経路である。

上述したように画像形成装置１においては、ＣＭＹＫの有色トナーそれぞれを用いた有色トナー像を形成する４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋに加えて、特色トナーを用いた特色トナー像を形成する１つの画像形成ユニット４１Ｗを有している。

ところで、用紙Ｓに対するトナー像の定着性能は、当該トナー像を構成するトナーのうち、当該トナー像と用紙Ｓとの境界面（用紙界面）に存在するトナーの定着性能が支配的である。そのため、用紙Ｓ上において、下地画像として例えばホワイト（Ｗ）のトナーを使用した領域とホワイト（Ｗ）のトナーを使用していない領域との間では定着性能が異なる。よって、ホワイト（Ｗ）のトナー等、特色トナーを使用した印刷物においては、トナー像と記録媒体との境界面に存在するトナー（有色トナーおよび特色トナー）の定着性能差を考慮して加熱量を設定しなければ定着不良が発生してしまう。

例えば、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在していない領域の定着性能を考慮して一律に加熱量を設定した場合、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在する領域において加熱量が過小となりアンダーオフセットが発生してしまう。ここで、アンダーオフセットとは、用紙Ｓが定着部６０における定着ニップを通過する際に与えられた熱によるトナー画像層の溶融が不十分であるために用紙Ｓから剥離してしまう画像欠陥を生じる現象をいう。

一方、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在している領域の定着性能を考慮して一律に加熱量を設定した場合、用紙界面にホワイト（Ｗ）のトナーが存在していない領域において加熱量が過剰となりホットオフセットが発生してしまう。ここで、ホットオフセットとは、定着ベルト６１（定着部材）によりトナー層を加熱および加圧して用紙Ｓに定着させる際に、過剰に加熱・溶融されたトナーの凝集力が、トナーと定着部材との接着力を下回ることによってトナー画像層が分断され、トナーの一部が定着部材に付着して取り去られる現象をいう。

そこで本実施の形態では、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの定着性能差に起因する定着不良の発生を抑制することを目的として、制御部１００は、定着性能が異なる複数のトナーを用いて用紙Ｓに形成されたトナー像を定着部６０により加熱して定着させる際、当該トナー像を構成するトナーのうち当該トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、当該トナー像に対する加熱量を制御する。具体的には、制御部１００は、用紙Ｓに形成されるトナー像に対応する印刷ジョブ情報に基づいて境界面に存在するトナーの種類を取得し、当該種類に対応する定着性能に応じて、トナー像に対する加熱温度（加熱量）を制御する。

トナーの定着性能は、例えばトナーの樹脂分子量、含有ワックス量または粘弾性等の違いに起因する。トナーの樹脂分子量（樹脂特性）や含有ワックス量が異なると、トナーの溶融性ひいては定着性能が異なるからである。また、トナーの粘弾性や表面張力が異なると、用紙Ｓへの溶融トナーの濡れ広がり方や用紙Ｓの繊維内への溶融トナーの浸透性ひいては定着性能が異なるからである。

本実施の形態では、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの樹脂分子量が多い場合、トナーの樹脂分子量が多くない場合と比べて定着可能温度が高いため、当該トナー像に対する加熱温度を高くする。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの含有ワックス量が多い場合、トナーの含有ワックス量が多くない場合と比べて定着可能温度が高いため、当該トナー像に対する加熱温度を高くする。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの粘弾性が大きい場合、トナーの粘弾性が大きくない場合と比べて定着可能温度が高いため、当該トナー像に対する加熱温度を高くする。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの表面張力が大きい場合、トナーの表面張力が大きくない場合と比べて定着可能温度が高いため、当該トナー像に対する加熱温度を高くする。

また、トナーの定着性能は、トナーの製造方法（粉砕または重合）の違いに起因する。トナーの製造方法が粉砕である場合、トナーの製造方法が重合である場合と比べて、トナーの粒径分布が悪く、トナーの表面にワックスが出てしまっていることもあり、定着可能温度は高い。そのため、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの製造方法が粉砕である場合、トナーの製造方法が重合である場合と比べて、当該トナー像に対する加熱温度を高くする。

図４は、トナー像と用紙Ｓとの境界面８０に存在するトナーの例を示す図である。図４Ａに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面８０には、当該トナー像を構成し、特色トナーより定着性能が高い有色トナー８２が存在している。有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度（定着可能温度、以下同じ）は、特色トナーの定着性能に基づく適正な加熱温度より低く、例えば１８０±１０℃である。この場合、制御部１００は、境界面８０に存在する有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。

また、図４Ｂに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面８０には、当該トナー像を構成し、有色トナーより定着性能が低い特色トナー８４が存在している。特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、有色トナーの定着性能に基づく適正な加熱温度より高く、例えば２００±１０℃である。この場合、制御部１００は、境界面８０に存在する特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。

また、図４Ｃに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面８０には、有色トナー８２が存在し、有色トナー８２の上層には特色トナー８４が形成されている。また、図４Ｄに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面８０には、特色トナー８４が存在し、特色トナー８４の上層には有色トナー８２が形成されている。このようにトナー像を構成するトナーの量が同じであっても、制御部１００は、境界面８０に存在するトナーの定着性能に基づく適正な加熱温度に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。つまり、制御部１００は、境界面８０に存在するトナーが有色トナー８２である場合（図４Ｃを参照）、境界面８０に存在するトナーが特色トナー８４である場合（図４Ｄを参照）よりも、トナー像に対する加熱温度を低くする。

制御部１００は、定着部６０における定着温度を制御することによってトナー像に対する加熱温度（加熱量）を制御する。または、制御部１００は、定着部６０における定着ニップ時間を制御することによってトナー像に対する加熱温度を制御する。具体的には、制御部１００は、定着ニップを用紙Ｓが通過する場合（通紙時）、定着ベルト６１を介した定着ローラー６３に対する加圧ローラー６４の圧接量を制御することによって定着ニップ時間を制御する。

図５は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する複数のトナーの例を示す図である。図５Ａに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面には、当該トナー像を構成する有色トナー８２および特色トナー８４が存在している。この場合、制御部１００は、境界面に存在する有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度を平均して得られた加熱温度（加熱量）に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。具体的には、制御部１００は、有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度（例えば１８０℃）と、特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（例えば２００℃）とを平均して得られた例えば１９０℃を加熱温度として設定することで、有色トナー８２および特色トナー８４から構成されるトナー像を加熱する制御を行う。このようにトナー像の加熱温度を１９０℃に設定することで、有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度の範囲（１８０±１０℃）と、特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度の範囲（２００±１０℃）の両方を満たし、定着不良の発生を抑制することができる。

図５Ｂに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面には、当該トナー像を構成する３つの有色トナー８２と２つの特色トナー８４とが存在している。この場合、制御部１００は、境界面に存在する有色トナー８２および特色トナー８４の面積比率に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。この場合、制御部１００は、境界面に存在する有色トナー８２および特色トナー８４の面積比率が３：２であるため、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度を以下の式（１）により算出し、算出した加熱温度（１８８℃）に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。
加熱温度＝１８０（有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度）×３／５＋２００（特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度）×２／５・・・（１）

なお、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在している各種トナーの面積比率に関して、画像処理部３０は、用紙Ｓ上の主走査方向位置と副走査方向位置とがなす位置座標（Ｘ，Ｙ）上において、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの形成態様を求める。まず、画像処理部３０は、各位置座標上において境界面に存在するトナーが有色トナーか特色トナーかについて判断する。次に、画像処理部３０は、各位置座標上において境界面に存在する有色トナーの合計量と、各位置座標上において境界面に存在する特色トナーの合計量とを求めることによって、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在している有色トナー８２および特色トナー８４の面積比率を求めることができる。

図６は、用紙Ｓ上において定着部６０により加熱される対象の領域を複数の加熱対象領域に分割し、複数の加熱対象領域毎に、トナー像に対する加熱温度を制御する例を説明する図である。

図６Ａは、用紙Ｓ上において定着部６０により加熱される対象の領域を主走査方向（Ｘ方向）で３つ、かつ、副走査方向で６つの加熱対象領域に分割した例を示している。加熱対象領域の各々において、トナー像と用紙Ｓとの境界面には、当該トナー像を構成する有色トナー８２や特色トナー８４が存在している。

図５Ａを参照して説明したように、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２のみが存在している加熱対象領域では、有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１８０℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が同じ面積比率で存在している加熱対象領域では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１９０℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に特色トナー８４のみが存在している加熱対象領域では、特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、２００℃である。

本実施の形態では、定着ニップにおいて用紙Ｓの搬送方向に直交する方向（図６中の上下方向）に分割して形成される３つの加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃが個別に加熱される。そのため、制御部１００は、用紙Ｓ上において定着部６０により加熱される対象の領域を加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃ単位で平均をとり、主走査方向（Ｘ方向）で３つ、かつ、副走査方向で３つの加熱対象領域に分割する。そして、制御部１００は、分割した加熱対象領域毎に、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。

図６Ｂに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が異なる面積比率（３：１）で存在している加熱対象領域では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１８５℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が同じ面積比率（２：２）で存在している加熱対象領域では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１９０℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に特色トナー８４のみが存在している加熱対象領域では、特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、２００℃である。

図６Ｂに示す例は、加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃの加熱温度を主走査方向（Ｘ方向）で瞬時に変更することができる場合、すなわち主走査方向（Ｘ方向）で分割された加熱対象領域毎に、境界面に存在するトナーの定着性能に応じてトナー像に対する加熱温度を変更可能な構成に適用される。

一方、図６Ｃに示す例は、加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃの加熱温度を主走査方向（Ｘ方向）で瞬時に変更することができない場合、すなわち主走査方向（Ｘ方向）で分割された加熱対象領域毎に、境界面に存在するトナーの定着性能に応じてトナー像に対する加熱温度を変更不可能な構成に適用される。

図６Ｃに示すように、制御部１００は、用紙Ｓ上において定着部６０により加熱される対象の領域を加熱領域１１０Ａ～１１０Ｃ単位で平均をとり、副走査方向（Ｙ方向）で３つの加熱対象領域に分割する。そして、制御部１００は、分割した加熱対象領域毎に、境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、トナー像に対する加熱量を制御する。

図６Ｃに示すように、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が面積比率（９：３）で存在している加熱対象領域（加熱領域１１０Ｃにより加熱される領域）では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１８５℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が面積比率（７：５）で存在している加熱対象領域（加熱領域１１０Ｂにより加熱される領域）では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１８８℃である。また、トナー像と用紙Ｓとの境界面に有色トナー８２および特色トナー８４が面積比率（５：７）で存在している加熱対象領域（加熱領域１１０Ａにより加熱される領域）では、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度は、１９１℃である。

図７は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーの量や定着性能に応じてトナー像に対する加熱温度を制御する例を示す図である。

図７Ａに示すように、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナー（有色トナー８２）の上層に形成されるトナーの量の増大に応じてトナー像に対する加熱温度を高くする。具体的には、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度（１８０℃）に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する有色トナー８２の上層に形成されるトナー（有色トナー８２）の量の増大に応じて、２つの有色トナー８２の定着性能に基づく適正な加熱温度（１８５℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する有色トナー８２の上層に形成されるトナー（有色トナー８２および特色トナー８４）の量の増大に応じて、２つの有色トナー８２および１つの特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（１９５℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。

また、図７Ｂに示すように、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２００℃）に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の上層に形成されるトナー（有色トナー８２）の量の増大に応じて、有色トナー８２および特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２０５℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の上層に形成されるトナー（有色トナー８２および特色トナー８４）の量の増大に応じて、１つの有色トナー８２および２つの特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２１５℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。

また、図７Ｃに示すように、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２００℃）に応じて、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の上層に形成されるトナー（特色トナー８４）の量の増大に応じて、２つの特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２１０℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在する特色トナー８４の上層に形成されるトナー（２つの特色トナー８４）の量の増大に応じて、３つの特色トナー８４の定着性能に基づく適正な加熱温度（２２０℃）を設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。

以上のように、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーの量が増大するたびに加熱温度を高く設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。また、制御部１００は、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーが特色トナー８４である場合、当該境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーが有色トナー８２である場合と比べて、加熱温度を高く設定して、トナー像に対する加熱温度を制御する。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１は、定着性能が異なる複数のトナーを用いて用紙Ｓ（記録媒体）に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着部６０と、トナー像を構成するトナーのうちトナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、トナー像に対する加熱量を制御する制御部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、トナー像と用紙Ｓとの境界面に存在するトナーの定着性能差を考慮してトナー像に対する加熱温度が適正な加熱温度（定着可能温度）に制御されるため、当該境界面に存在するトナーの定着性能差に起因する定着不良の発生を抑制することができる。また、トナー像に対する加熱温度が適正な加熱温度に制御されるため、定着ニップにおける熱ダメージによる用紙Ｓの変形やハロゲンヒーター６２Ａの消費電力の増加という問題の発生も抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、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。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６２Ａ ハロゲンヒーター
７１ 通信部
７２ 記憶部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
４１３ 感光体ドラム
４２１ 中間転写ベルト
Ｓ 記録媒体

Claims (13)

1. 定着性能が異なる複数のトナーを用いて記録媒体に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着部と、
   前記トナー像を構成するトナーのうち前記トナー像と前記記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記境界面に存在するトナーの定着性能に基づく適正な加熱量に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記境界面に存在する複数のトナーの定着性能に基づく適正な加熱量を平均して得られた加熱量に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記境界面に存在する複数のトナーの面積比率に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１～３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記記録媒体上において前記定着部により加熱される対象の領域を複数の加熱対象領域に分割し、前記複数の加熱対象領域毎に、前記境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１～４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーの量に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   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、前記境界面に存在するトナーの上層に形成されるトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１～６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記定着部における定着温度を制御することによって前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１～７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記定着部における定着ニップ時間を制御することによって前記トナー像に対する加熱量を制御する、
   請求項１～８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記定着性能は、トナーの樹脂分子量、含有ワックス量、粘弾性または表面張力に起因する、
    請求項１～９の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記定着性能は、トナーの製造方法に起因する、
    請求項１～１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記制御部は、前記記録媒体に形成される前記トナー像に対応する印刷ジョブ情報に基づいて前記境界面に存在するトナーの種類を取得し、当該種類に対応する定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
    請求項１～１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
13. 定着性能が異なる複数のトナーを用いて記録媒体に形成されたトナー像を加熱して定着させ、
    前記トナー像を構成するトナーのうち前記トナー像と前記記録媒体との境界面に存在するトナーの定着性能に応じて、前記トナー像に対する加熱量を制御する、
    加熱制御方法。

Images