JP2023140249A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 坪量が異なる記録材が混在したジョブの定着を行う場合の生産性の低下を抑制することを目的とする。【解決手段】 加熱回転体と、加圧回転体と、を有し、前記加熱回転体と前記加圧回転体とはニップ部を形成し、前記ニップ部でトナー像を記録材に定着し、第一の坪量の記録材と前記第一の坪量よりも大きい坪量である第二の坪量の記録材とが混在するジョブを混在ジョブとし、前記混在ジョブにおいて第一モードと、第二モードと、を含む複数のモードから一つのモードを実行可能であり、前記混在ジョブにおいて、前記第一モードでは、前記第一の坪量の記録材に載る前記最大値は前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値よりも大きく、前記第二モードでは、前記第一の坪量の記録材と前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は同じである、ことを特徴とする定着装置。【選択図】 図７

Description

本発明は、記録材にトナー像を定着する定着装置に関するものである。

画像形成装置は、記録材上の未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置を有している。

定着装置は、未定着トナー像を加熱するための加熱源を有した加熱回転体と、加熱回転体を加圧する加圧ローラと、を有する構成が知られている（特許文献１）。また定着装置は、当接離間機構を有し、当接離間機構は加圧回転体を加熱回転体に対して当接する位置と離間する位置とに移動可能とする。加圧回転体が加熱回転体に対して当接する位置にいる場合、加熱回転体と加圧回転体とによってニップ部が形成される。このニップ部に未定着トナー像を担持した記録材が搬送されると、ニップ部で定着に必要な熱と圧力が加えられ、記録材上のトナーが定着される。

記録材上にトナー像を形成する場合、記録材の種類によってトナー像の定着に必要な熱量は異なる。特許文献１には、記録材の種類に応じて加熱回転体の温度を変更する技術が公開されている。これによって、記録材上のトナー像に対して与える熱量を適切に制御している。

記録材の種類だけでなく、記録材に載るトナー量によって定着温度を変更する技術も知られる（特許文献２）。トナー量が大きいほど、トナーを溶解させるだけの熱量が必要となる。

記録材の種類やトナー量によって最適な熱量に変更すると、記録材上に形成されるトナー像の画質は向上する。一方、記録材毎に温度を変更した場合、生産性が低下してしまう。そこで、画質優先モードと、と生産性優先モードと、を有する定着装置によって、ユーザが使用目的に合わせて定着に使用するモードを選択することができる。

特開２０１１－２４２５９８ 特開２０１２－１３８８９６

複数のモードを有する定着装置において、定着を行う記録材の種類に応じて、加熱回転体の温度を変更させている。

しかしながら、坪量が異なる記録材が混在したジョブの定着を行う場合、記録材の種類が異なるたびに、加熱回転体の温度を変更しなければならないため、生産性の低下が発生する虞がある。

そこで本発明に係る定着装置は、坪量が異なる記録材が混在したジョブの定着を行う場合の生産性の低下を抑制することを目的とする。

上記課題を鑑みて、本発明にかかる定着装置は、記録材に熱を与える加熱回転体と、前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、前記加熱回転体と前記加圧回転体とはニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材に熱と圧力とを与え、トナー像を記録材に定着し、記録材上に載る量のトナーの最大値を制御する制御部と、定着を行う記録材の坪量に関する情報を取得する取得部と、第一の坪量の記録材と前記第一の坪量よりも大きい坪量である第二の坪量の記録材とが混在するジョブを混在ジョブとし、前記混在ジョブにおいて第一モードと、第二モードと、を含む複数のモードから一つのモードを実行可能であり、前記混在ジョブにおいて、複数の記録材が定着される場合、前記第一モードでは、前記第一の坪量の記録材に載る前記最大値は前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値よりも大きく、前記第二モードでは、前記第一の坪量の記録材と前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は同じである、ことを特徴とする。

本発明に係る定着装置は種類が異なる記録材が混在したジョブの定着を行う場合の生産性を向上させることを可能とする。

画像形成装置の断面の概略図である。 定着装置の断面の概略図である。 本実施形態におけるブロック図である。 本実施形態のトナー量と定着温度の関係を示す図である。 本実施形態のトナー総量制御処理のフローチャートである。 本実施形態の用紙の坪量と定着温度の関係を示す図である。 実施例１のトナー量を変更する際のフローチャートである。 実施例２のトナー量を変更する際のフローチャートである。

以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面に基づいて説明をする。なお、以下では、本実施形態を複数の感光ドラムを有する電子写真方式のフルカラーの画像形成装置に適用する例を説明するが、本実施形態は、これに限らず、各種方式の画像形成装置、単色の画像形成装置などにも適用できる。

＜画像形成装置＞
図１は本実施形態に係るフルカラーの画像形成装置を示す図である。画像形成装置１は、画像読取部２と画像形成装置本体３とを備える。画像読取部２は、原稿台ガラス２１上に置かれた原稿を読み取るもので、光源２２から照射された光が原稿で反射し、レンズなどの光学系部材２３を介してＣＣＤセンサ２４に結像される。このような光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。ＣＣＤセンサ２４により得られた画像信号は、画像形成装置本体３に送られ、制御部１００で後述する各画像形成部に合わせた画像処理がなされる。また、制御部１００は画像信号としてプリントサーバ等外部ホスト装置からの外部入力も受ける。

画像形成装置本体３は、複数の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備え、各画像形成部では、上述の画像信号に基づいて画像形成が行われる。即ち、画像信号は制御部１００によりＰＷＭ（パルス幅変調制御）されたレーザービームに変換される。図１において、３１は露光装置としてのポリゴンスキャナで、画像信号に応じたレーザービームを走査する。そして、各画像形成部Ｐａ～Ｐｄの像担持体としての感光ドラム２００ａ～２００ｄにレーザービームが照射される。

なお、Ｐａはイエロー色（Ｙ）画像形成部、Ｐｂはマゼンタ色（Ｍ）画像形成部、Ｐｃはシアン色（Ｃ）画像形成部、Ｐｄはブラック色（Ｂｋ）画像形成部で、それぞれ対応する色の画像を形成する。画像形成部Ｐａ～Ｐｄは略同一なので、以下にＹ画像形成部Ｐａの詳細を説明して、他の画像形成部の説明は省略する。Ｙ画像形成部Ｐａにおいて、２００ａは感光ドラムで、次述するように、画像信号に基づいて表面にトナー画像が形成される。

２０１ａは１次帯電器で、感光ドラム２００ａの表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。ポリゴンスキャナ３１からのレーザービームによって、所定の電位に帯電された感光ドラム２００ａの表面に静電潜像が形成される。２０２ａは現像器で、感光ドラム２００ａ上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。２０３ａは転写ローラで、中間転写ベルト２０４の背面から放電を行いトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加し、感光ドラム２００ａ上のトナー画像を中間転写ベルト２０４上へ転写する。転写後の感光ドラム２００ａは、クリーナー２０７ａでその表面を清掃される。

また、中間転写ベルト２０４上のトナー画像は次の画像形成部に搬送され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に、順次それぞれの画像形成部にて形成された各色のトナー像が転写され、４色の画像がその表面に形成される。Ｂｋ画像形成部を通過したトナー画像は、２次転写ローラ対２０５、２０６で構成される２次転写部において、中間転写ベルト２０４上のトナー画像と逆極性の２次転写電界が印加されることにより、用紙Ｐ（記録材Ｐ）に２次転写される。給紙された用紙はレジ部２０８で待機した後、中間転写ベルト上のトナー画像と用紙の位置を合わせるためにタイミングを制御し、レジ部から用紙が搬送される。その後、用紙上のトナー画像は、像加熱装置としての定着装置Ｆで、用紙に定着される。定着装置を通過後、機外に排紙される。両面ＪＯＢの場合は、画像形成第一面（１面目）のトナーの転写および定着が終了すると、用紙は定着後の画像形成装置内部に設けられた反転部を経て用紙の表裏が逆転される。その後、画像形成第二面（２面目）のトナーの転写および定着、機外へ排出され排紙トレイ７上に積載される。

この、帯電から始まり、トナー像が定着された用紙Ｐが排紙トレイ７に排出されるまでのプロセスを画像形成処理（プリントジョブ）とする。また、画像形成が行われている期間を画像形成処理中（プリントジョブ中）とする。

次に図２を用いて本実施の形態のおける定着装置Ｆの構成について説明する。

＜定着装置＞
本実施形態のベルト加熱方式の定着装置Ｆの全体構成の概略図を図２に示す。図２において、記録材Ｐは右から左方向に搬送される。定着装置Ｆは、無端状で回転可能な加熱回転体としての定着ベルト（以下、ベルト）３１０と、定着部材としての加圧パッド（以下、パッド）３２０と、加熱ローラ３５１、ステアローラ３４０を含む加熱ユニット３００と、を有する。さらに、ベルト３１０に対向しベルト３１０と共にニップ部Ｎを形成する加圧回転体としての加圧ローラ３３０を有する。

ベルト３１０は、熱伝導性や耐熱性等を有しており、内径１２０ｍｍで薄肉の円筒形状である。本実施形態においては、基層、基層の外周に弾性層、その外周に離型性層を形成した３層構造である。そして、基層は厚さ６０μｍで材質はポリイミド樹脂（ＰＩ）を、弾性層は厚さ３００μｍでシリコーンゴムを、離型性層は厚さ３０μｍでフッ素樹脂としてのＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。そして、ベルト３１０は、パッド３２０、加熱ローラ３５１、ステアローラ３４０によって張架される。

ベルト３１０を介して、パッド３２０は加圧ローラ３３０に押圧されている。パッド３２０の材質はＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂を用いている。パッド３２０とベルト３１０の間には、摺動シート３７０を介在させている。摺動シート３７０は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をコーティングしたＰＩ（ポリイミド）シートを用いていて、厚みを１００μｍとしている。ＰＩシートには、１ｍｍ間隔で１００μｍの突起形状を形成していて、ベルト３１０との接触面積を減らすことにより摺動抵抗を低減させている。ベルト３１０の内面には潤滑剤を塗布しており、ベルト３１０はパッド３２０に対して滑らかに摺動するようになっている。潤滑材としては粘度１００ｃＳｔのシリコーンオイルを用いている。このように、摺動シート３７０と潤滑剤を用いることによって、ベルト３１０の内周面の削れを抑制している。

なお上記ではニップ部Ｎを形成する手段として、パッド３２０を用いている。しかしながらこれに限らない。例えばベルト３１０を用いず、加熱回転体がローラ等の形状をした構成であってもよいものとする。

加熱ローラ３５１は芯金にステンレスを用いた中空ローラであって、芯金の内部にハロゲンヒータ３９０が配設されており、ハロゲンヒータ３９０は所定の温度まで発熱可能である。ベルト３１０は、ハロゲンヒータによって、加熱ローラ３５１を介して加熱される。そして、サーミスタ３５２の温度検知に基づき、ベルト３１０表面の温度は紙種に応じた所定の目標温度となるように、ハロゲンヒータ３９０は制御される。サーミスタ３５２は加熱ローラ３５１に当接して配置され、加熱ローラ３５１の表面の温度を検出している。なお、本実施形態のサーミスタ３５２は加熱ローラ３５１の表面の温度を検出するように配置されるが、これに限らない。例えばベルト３１０の表面の温度を検出するように配置されていても構わない。

また、加熱ローラ３５１は、軸の片端部にギアが固定されており、ギアを介して、駆動ローラの駆動源Ｍ１に接続されて回転駆動される。加熱ローラ３５１の回転によりベルト３１０は搬送力を付与される。

加圧ローラ３３０は、軸の外周に弾性層を、その外周に離型性層を形成したローラである。軸にステンレスを、弾性層は厚さ５ｍｍで導電シリコーンゴムを、離型性層は厚さ５０μｍでフッ素樹脂としてのＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。加圧ローラ３３０は、定着装置Ｆの定着フレーム３８０によって軸支持されており、片端部にはギアが固定され、ギアを介して加圧ローラ駆動源Ｍ０に接続されて回転駆動される。

なお、本実施形態では、加熱ローラ３５１は、駆動源Ｍ１に接続されて、回転駆動する。また、加圧ローラ３３０は、駆動源Ｍ０に接続されて回転駆動される。よって、加熱ローラ３５１と加圧ローラ３３０とはそれぞれ異なる駆動源から駆動力を得ている。しかしながらこれに限らない。加熱ローラ３５１と加圧ローラ３３０とは同じ駆動源から駆動力を与えられてもよい。ギア以外の駆動伝達手段も含め、加熱ローラ３５１と加圧ローラ３３０とに駆動力を付与する手段は問わない。

ベルト３１０と加圧ローラ３３０との間に形成されるニップ部Ｎにおいて、トナー画像を担持した記録材Ｐは、熱と圧力が加えられる。このように、定着装置Ｆは、記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐにトナー画像を定着させる。

定着フレーム３８０は加熱ユニット位置決め部３８１、加圧フレーム３８３、加圧ばね３８４が設けられている。前記加熱ユニット位置決め部３８１に加熱ユニット３００のステイ３６０が挿入され、不図示の固定手段によりステイ３６０が加熱ユニット位置決め部３８１に固定される。

ステイ３６０を固定後、不図示の駆動源とカムにより加圧フレーム３８３が移動することで加圧ローラ３３０がベルト３１０を介してパッド３２０に対して加圧される。

ここで、前記加熱ユニット位置決め部３８１において、加圧ローラ３３０の対向側は加圧方向規制面３８１ａ、加熱ユニット３００の挿入方向の突き当て面を搬送方向規制面３８１ｂとする。

プリント速度は６３０ｍｍ／ｓ、定着ニップ内における加圧力は１０００Ｎ、プリント時の狙いのベルト３１０の温調温度は１６０～２００℃程度に設定されている。

ベルト３１０の搬送姿勢を保持するための手段として、ステアローラ３４０がニップ部Ｎの上流側に配置されている。ステアローラ３４０は、加熱ユニット３００のフレームによって支持されたばねによって付勢されており、ベルト３１０に所定の張力を与えるテンションローラで、ベルト３１０に対して従動回動する。ばねによるテンションは５０Ｎで、ベルト３１０に内部からテンションを与える。

＜ブロック図＞
図３は本実施形態の電子写真方式の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置は、画像入力部１０１、画像処理部１０２、記憶部１０３、ＣＰＵ１０４および画像出力部１０５を備える。なお、本実施形態に係る画像形成装置は、画像データを管理するサーバ、プリントの実行を指示するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置にネットワークなどを介して接続可能である。また、画像処理部１０２、記憶部１０３、ＣＰＵ１０４を備える装置を画像処理装置とする。

画像入力部１０１は、図１の画像読取部２などで、原稿の画像を読み取った画像データや、外部から入力された画像データを画像処理部に出力する。画像処理部１０２は、画像入力部１０１から出力された印刷情報を中間情報（以下「オブジェクト」と呼ぶ）に変換し、記憶部１０３のオブジェクトのバッファに格納する。さらに、画像処理部１０２は、バッファしたオブジェクトに基づきビットマップデータを生成し、記憶部１０３のバッファに格納する。その際、画像処理部１０２は、色変換処理や、画像調整処理、トナー総量制御処理等を行う。詳細に関しては後述する。

記憶部１０３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク（ＨＤ）などから構成される。ＲＯＭは、ＣＰＵ１０４が実行する各種の制御プログラムや画像処理プログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵ１０４がデータや各種情報を格納する参照領域や作業領域として用いられる。また、ＲＡＭやＨＤは、上記のオブジェクトのバッファや後述の定着温度の設定値の記憶などに用いられる。ＲＡＭやＨＤ上で画像データを蓄積し、ページのソートや、ソートされた複数ページにわたる原稿を蓄積し、複数部プリント出力を行う。画像出力部１０５は、図１の画像形成装置本体３などで、記録紙などの記録媒体にカラー画像を形成して出力する。操作部１０６は、ユーザが画像処理部１０２での印刷モードの設定を装置へ指示するための操作を受け付ける。

通紙する記録材（用紙）のサイズ、坪量などの情報は、取得部１０７から制御部１００に情報が送信される。

また、加熱ローラ３５１の温度は、サーミスタ３５２により検出され、制御部１００に情報が送信される。制御部１００は、検出された温度情報をもとに所定の目標温度となるように、ハロゲンヒータ３９０を制御する。

＜坪量が混在したジョブの生産性＞
近年、様々なケースにおいて、画像形成装置の生産性が求められる。中でも、製本印刷するケースが多いことから、大きい坪量と小さい坪量との記録材が混在したジョブにおける高い生産性が求められる。ここでいう生産性とは、単位時間あたりに印刷される記録材の枚数を指す。坪量の大きさに応じて最適な定着温度があり、坪量が大きいと最適な定着温度は大きく、坪量が小さいと最適な定着温度は小さくなる。大きい坪量と小さい坪量とを連続で通紙する、所謂混在ジョブにおいて、従来では、記録材の坪量が変更する度に、記録材の坪量に適した温度に変更していた。温度が変更するためには、画像形成動作を中断することなどを行わなければならない。するとダウンタイムが発生してしまう。よって、混在ジョブにおける生産性が低下してしまう。混在ジョブにおける生産性の低下を抑制させるためには、定着温度の変更を抑制することが必要となる。そこで、本実施形態における定着装置Ｆは、混在ジョブにおける生産性の低下を抑制させることを目的とする。

本実施形態の定着装置は、記録材の坪量に応じて、記録材上に載るトナーの量を制御することによって、定着温度の変更を抑制する。以下にその詳細を記載する。尚、ここでの定着温度とは、目標温度を指し、加熱回転体表面の温度が所定の温度となるように制御される。本実施形態ではベルト３１０である。しかしながらこれに限らず、加熱ローラ３５１を加熱回転体とし、加熱ローラ３５１の表面温度であっても構わない。

＜トナー量と定着可能温度との関係＞
次に記録材上に載るトナー量と、定着可能温度と、関係を、図４を用いて説明する。

ここでのトナー量とは、画像上の単位面積当たりのトナー量を意味し、単位を％として説明する。具体的にはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の最大値を１００％とした時に、例えばその最大値を２色重ねた場合にそのエリアでは２００％のトナー量と定義する。各色は、階調性を持っているため０～１００％までの間の値を取りうる。

定着可能温度とは、記録材Ｐ上に載ったトナー画像が記録材Ｐに定着されるために必要な温度のことである。本実施形態ではベルト３１０を用いた構成であり、ベルト３１０が記録材Ｐに直接熱を与えるため、ベルト３１０の表面温度が定着可能温度以上となるように、ハロゲンヒータ３９０は制御される。

フルカラーモードは、ＣＭＹＫの４色のトナーを利用可能であるモードであり、任意の色を４色のトナーで再現できる範囲で再現する。本実施形態においては、フルカラー印刷モード時の最大トナー量は、２４０％ほどが確保されれば必要十分であるとして扱う。

ＵＣＲ（Ｕｎｄｅｒ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｍｏｖａｌ）処理は、前述のフルカラーモードでＣ、Ｍ、Ｙの３色で作られる黒またはグレーをＫ単色に置き換え、文字や細線のトナー飛び散り等を押さえ文字の可読性を高める処理である。ＵＣＲ印刷モードでは、ＣＭＹをＫに置き換えることで最大トナー量が削減される。

図４はトナー量と定着可能温度との関係を示した図である。詳しく説明する。図４は、フルカラーモード時の最大トナー量から、ＵＣＲ処理や、口述するトナー総量制御によって、トナー量を変更した場合の定着可能温度を示す図である。図４の線Ｌ１を下回る定着温度で定着を行った場合、トナーに与える熱量が不足し、画像不良が発生する虞がある。図４に示すようにトナー量が多くなると、溶解させ定着させるための熱量が増える。つまりトナー量が多くなればなるほど、定着可能温度が大きくなる。よって、ベルト３１０の温度を定着可能温度よりも大きい温度にして定着を行う必要がある。定着可能温度が高くなりすぎてしまうため、次に説明するトナー総量制御処理を行い、トナー量を所定の制限値内に収まるように制御している。

＜トナー総量制御処理＞
本実施形態では、画像処理部１０２にて、トナー量の最大値を制御する、トナー総量制御を行う。とくに本実施形態は、動作モードや紙種に応じてトナー最大値を変更することを特徴としているため、この処理の詳細フローを、図５を用いて詳細に説明する。

図５に示す処理の流れは、画素単位で濃度調整がされた後の画像のＣＭＹＫ全色参照しながら行う。なお、図５に示す各ブロックにおいて、処理を示すブロックについては、参照番号に“Ｓ”を付与し、データ等である場合には、“Ｓ”を付与しないことで、識別している。

入力されたＣＭＹＫ（Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｋ１）５０１に対して、Ｓ５０２にて、画像処理部１０２は、合計値ＳＵＭ１を算出する。ここでＣＭＹＫ（Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｋ１）５０１とは、Ｓ４０５の画像調整処理後のＣＭＹＫ画像の１画素単位のデータである。次に、Ｓ５０３にて、画像処理部１０２は、ＬＩＭＩＴ（制限値）５０４を読み込みＳＵＭ１と比較する。ここで、ＬＩＭＩＴ（制限値）５０４とは定着可能なトナー量の制限値であり、Ｓ４０２で求められた最大トナー量になる。前述したフルカラーモードの場合は「２４０％」といった数値で定義される。

次にＳ５０３にて、ＳＵＭ１がＬＩＭＩＴ（制限値）５０４以下である場合（Ｓ５０３にてＹＥＳ）、Ｓ５１３にて画像処理部１０２は、ＣＭＹＫ（Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｋ１）５０１をＣＭＹＫ（Ｃ３、Ｍ３、Ｙ３、Ｋ３）５１４として出力する。ここで、ＣＭＹＫ（Ｃ３、Ｍ３、Ｙ３、Ｋ３）５１４とは、本トナー総量制御処理の出力であるＣＭＹＫ画像の１画素単位のデータである。

Ｓ５０３にてＳＵＭ１がＬＩＭＩＴ（制限値）５０４より大きい場合（Ｓ５０３にてＮＯ）、Ｓ５０５にて、画像処理部１０２は、ＵＣＲ値を算出する。ＵＣＲ値とは、ＣＭＹのトナーの削減値及びＫの増加値に影響し、本実施形態では、以下の式（２）にて算出される。
ＵＣＲ＝ｍｉｎ（（ＳＵＭ１－Ｌｉｍｉｔ）／２，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１） ・・・（１）
式（１）は、トナー量の削減値を最小にするため、制限値を超えた量の半分、またはＣ１、Ｍ１、Ｙ１の中で最も小さい値をＵＣＲ値とすることを示している。

次にＳ５０６にて画像処理部１０２は、第１のトナー総量制限後の値であるＣ２、Ｍ２、Ｙ２、Ｋ２の中のＫ２を算出する。Ｋ１にＵＣＲ値を足した値を基本的には用いるが、Ｋ２単体で１００％を超えた値は設定できないため、１００％を超えた場合は１００％の値をＫ２に設定する。

次にＳ５０７にて画像処理部１０２はＣ１、Ｍ１、Ｙ１の値を削減し、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２の値を算出する。ここではＳ５０６で算出したＫ２の値とＫ１の値との差分を削減値とする。以上の処理の流れで、トナー最大値を削減したＣＭＹＫ（Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２、Ｋ２）５０８を算出する。

次にＳ５０９にて画像処理部１０２は、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２、Ｋ２の総和であるＳＵＭ２を算出する。次にＳ５１０にて画像処理部１０２は、ＬＩＭＩＴ（制限値）５０４を読み込みＳＵＭ２と比較する。ＳＵＭ２がＬＩＭＩＴ（制限値）５０４以下である場合（Ｓ５１０にてＹＥＳ）、画像処理部１０２は、Ｓ５１２にてＣＭＹＫ（Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２、Ｋ２）５０８をＣＭＹＫ（Ｃ３、Ｍ３、Ｙ３、Ｋ３）５１４として出力する。ＳＵＭ２がＬＩＭＩＴ（制限値）５０４よりも大きい場合（Ｓ５１０にてＮＯ）、Ｓ５１１にて画像処理部１０２はＫ２の値はそのままＫ３として設定する。更に、画像処理部１０２は、ＬＩＭＩＴ（制限値）５０４からＫ２を引いた値とＣ２、Ｍ２、Ｙ２の合計値とから係数を算出する。そして、画像処理部１０２は、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２に算出した係数をかけることでトナー量が削減されたＣ３、Ｍ３、Ｙ３を算出し、ＣＭＹＫ（Ｃ３、Ｍ３、Ｙ３、Ｋ３）５１４を出力する。

この処理によりＣＭＹＫの合計値、つまりトナー最大値が印刷モードに対応した最大トナー量以下になる事が保証される。

＜用紙の坪量とトナー最大値について＞
図６は、用紙の坪量と定着可能温度の関係である。このとき、トナー量１６０％、２００％、２４０％と変更したものを、それぞれプロットしてある。用紙の坪量が大きくなると、定着可能温度を高くする必要があることがわかる。これは、坪量の大きい用紙ほど、奪う熱の量が大きくなるためである。

図６において、定着温度の設定がＴ１で、記録材の坪量が２５０ｇ／ｍ^２の場合、トナー量が２４０％まで同じ定着温度で定着できる。坪量３５０ｇ／ｍ^２の記録材を２４０％のトナー量で定着するには、定着温度をＴ２まで上げる必要があることがわかる。本実施形態において、Ｔ１は例えば１７０℃、Ｔ２は例えば１８０℃である。このように記録材の坪量に応じて定着温度を変更すると、トナー量が多い場合でも確実に定着して高品位な画像を提供できる。しかし、定着温度を変更すると、温度の切り替えのための待ち時間が必要になり、冊子等の大量部数出力に時間が掛かってしまうという課題がある。

＜本実施形態の動作について＞
本実施形態の画像形成装置は、混在ジョブにおいて、定着温度の切り替え待ち時間が少ない生産性優先モード（第一モード）と、画質を優先する画質優先モード（第二モード）と、を含む複数のモードを実行可能である。これによって、ユーザが目的に応じて、モードを選択することができる。各モードと紙種（用紙の坪量）に応じてトナー最大値のＬＩＭＩＴ（制限値）５０４を決定するフローについて、図７を用いて説明する。

Ｓ１０１で操作部１０６から、生産性優先モードもしくは画質優先モードのどちらが選択されているかを判断する。生産性優先モードではなく、画質優先モードが選択されている場合、Ｓ１０２で制御部１００はトナー最大値を２４０％に決定する。Ｓ１０１で生産性優先モードが選択された場合、Ｓ１０３で用紙の坪量が２５０ｇ／ｍ^２以上かどうかを取得部１０７の情報から制御部１００が判断する。用紙の坪量が２５０ｇ／ｍ^２より下回る場合、Ｓ１０２で、制御部１００はトナー最大値を２４０％に決定する。Ｓ１０３で用紙の坪量が２５０ｇ／ｍ^２以上と判断された場合、Ｓ１０４で、制御部１００はトナー最大値を１６０％に決定する。ここで決定されたトナー最大値の制限値に基づいて、図５で説明したトナー総量制御が行われる。

次に表１を用いて本実施形態の動作を説明する。

表１では、図６で説明した定着温度とトナー量の関係と、図７の判断フローに基づき、各モードのときの定着温度とトナー量の設定値を用紙坪量ごとに示している。

生産性優先モード選択時において、１００ｇ／ｍ^２以上３００ｇ／ｍ^２未満の用紙を定着する場合、用紙上に載せるトナーの量の最大値は２４０％にする。これに対して、３００ｇ／ｍ^２以上の坪量の用紙を定着する場合、用紙上に載せるトナーの量の最大値は１６０％にする。

１００ｇ／ｍ^２以上３００ｇ／ｍ^２未満の坪量を第一の坪量とし、３００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２未満の坪量を第二の坪量とする。第一の坪量の用紙と第二の坪量の用紙とが混在した混在ジョブを、生産性優先モードを使用して、定着を行う。第一の坪量の用紙はトナーが載る最大値を２４０％とし、第二の坪量の用紙はトナーが載る最大値を１６０％とする。これによって第一の坪量の用紙と第二の坪量の用紙を同一の温度であるＴ１（本実施形態では１７０℃）で定着を行うことができる。すると、第一の坪量から第二の坪量に用紙が切り替わった場合でも、定着温度を切り替える必要がなく、画像形成を行うことができる。これによって混在ジョブにおける生産性の低下を抑制することができる。

また、４００ｇ／ｍ^２以上の坪量を第三の坪量とし、本実施形態では第三の坪量の用紙を定着する場合、トナーが載る最大値は１６０％とする。さらに、定着温度はＴ１よりも大きいＴ２（本実施形態では１８０℃）にする。これは、坪量が大きいことによる。そのため、第一の坪量または第二の坪量の用紙と、第三の坪量の用紙とが混在するジョブにおいて、第三の坪量の用紙に切り替わった際は定着温度の切り替えを行う必要がある。これによって、４００ｇ／ｍ^２のような坪量が非常に大きい用紙に対しても、定着することが可能となる。

画質優先モード選択時は、温調切り替え待ち時間なしに対応できる坪量範囲が、１００ｇ／ｍ^２以上３００ｇ／ｍ^２未満と、生産性優先モード選択時と比べて、小さくなる。一方で、用紙上に載るトナーの量の最大値は坪量に依らず、一律２４０％に設定される。用紙の坪量が大きい場合にトナーの量の最大値を減らさないことによって、高品質な画質を提供することができる。また、１００ｇ／ｍ^２以上３００ｇ／ｍ^２未満の坪量（第一の坪量）の用紙を定着する場合の定着温度はＴ１とし、第二の坪量と第三の坪量とを含む３００ｇ／ｍ^２以上の用紙を定着する場合の定着温度はＴ２とする。トナーの量の最大値を一律にし、坪量の大きい用紙に対しては定着温度を大きくして対応する。これによって、高品位な画像を提供可能になる。本実施形態における画質優先モードのトナー量の最大値を２４０％としたが、これに限らない。画質優先モードのトナー量の最大値は、生産性優先モードにおける第二の坪量のトナー量の最大値よりも、大きい値であればよい。これによって、画質優先モードでは、生産性優先モードに比べて、画像品質を高くすることができる。

なお、生産性優先モードにおいて定着温度は、用紙の坪量が４００ｇ／ｍ^２以上か未満かによって決まる。画質優先モードにおいて定着温度は用紙の坪量が３００ｇ／ｍ^２以上か未満かによって決まる。つまり生産性優先モードにおいて定着温度が変更される用紙の坪量の閾値は、画質優先モードにおいて定着温度が変更される用紙の坪量の閾値よりも大きい。これによって、生産性優先モードでは、同一の定着温度で定着可能な用紙の坪量の範囲が大きくなり、温度変更による生産性の低下を抑制することができる。

このように、生産性優先モードでは、用紙の坪量が大きくなると、トナーの量の最大値は小さくなるように制御される。これによって、同一の温調で定着可能な用紙の坪量の範囲を大きくすることができる。すると、坪量の異なる用紙が混在した混在ジョブにおける、生産性を向上させることができる。

画質優先モードでは、画質を優先させるために、用紙に依らずトナーの量の最大値を一律とする。これによって、混在ジョブにおいて定着温度を変更する必要が多くなるが、高品位な画質を提供することが可能となる。

以上説明したように、ユーザが生産性優先モードと画質優先モードを選択することで、適正なトナー最大値の制限値を決定し、定着不良を抑制し幅広い用紙坪量に対して待ち時間を少なくして出力可能である。

本実施形態の説明のなかで、生産性優先モードでの温調温度Ｔ１は固定された１つの温度である必要はない。具体的には、温調切り替えの待ち時間が長くなりすぎなければよいため、±５℃程度の範囲では異なっていてもよい。

尚、表１は、普通紙を定着する場合を示した例である。しかし、普通紙に限らず他の紙種でも対応可能である。例えば、コート紙を定着する場合でも、本実施形態は対応可能である。コート紙を定着する場合、同一温度で定着可能な坪量の範囲が狭くなる。

本実施形態では、生産性優先モードにおいて、用紙がニップ部を通過する際の搬送速度は、用紙の坪量に依らず一定である。用紙の坪量が大きくなるほど、用紙に与える熱量が大きくなるため、坪量が大きい用紙に対しては、搬送速度を低下させることで、与える熱量を大きくするという対策も考えらえる。しかしながら本実施形態では、用紙の坪量に依らず搬送速度は一定として、トナーの最大値を変更することによって、搬送速度を低下させずに定着可能となる。これによって生産性の低下を抑制させることが可能となる。

用紙坪量が小さい場合、用紙の剛度が低くなる。このとき、トナー総量が多いと、トナーの溶融時の接着力により、定着ベルト３１０に用紙が張り付いてしまう場合がある（以降、分離不良と呼ぶ）。実施例２では分離不良を防止するため、用紙坪量が小さい側にトナー量制限の決定フローを適用したものである。

実施例１における図７のトナー総量決定フロー、それに伴う表１の動作等、一部が異なるのみであるので、共通の項目については同一符号を付与し説明は割愛する。

図８で本実施形態のトナー最大値の制限値を決定するフローを説明する。図７のフローにおいて、Ｓ１０３の判断フローの代わりに、取得部１０７の情報から用紙坪量が７５ｇ／ｍ^２以下かどうかの判断を制御部１００が行う。用紙坪量が７５ｇ／ｍ^２より大きい場合、Ｓ１０２で、制御部１００はトナー最大値を２４０％に決定する。用紙坪量が７５ｇ／ｍ^２以下の場合、制御部１００はトナー最大値を１６０％に決定する。ここで決定されたトナー最大値の制限値に基づいて、図５で説明したトナー総量制御処理が行われる。

次に表２を用いて本実施形態の動作を説明する。

表２では、図８の判断フローに基づき、各モードのときの定着温度とトナー量の設定値を用紙坪量ごとに示している。

生産性優先モード選択時は、５０以上１００ｇ／ｍ^２未満の坪量の用紙を定着する場合、トナー最大値を１６０％まで下げて対応する。これにより、分離不良定着不良を防止しつつ、１００～２００ｇ／ｍ^２という幅広い紙種が含まれるジョブでも温調温度の切り替え待ち時間を発生させることなく定着できる。

また、画質優先モード選択時は、温調切り替え待ち時間なしに対応できる坪量範囲が１００～２００ｇ／ｍ^２と少なくなるものの、２４０％のトナー最大値を定着できるため、高品位な画像を提供可能になる。

以上説明したように、ユーザが生産性優先モードと画質優先モードを選択することで、適正なトナー最大値の制限値を決定し、分離不良を発生させず幅広い用紙坪量に対して待ち時間なく出力可能である。

実施例１では、生産性優先モード選択時に、第二の坪量の用紙を定着する場合はトナーの量の最大値を１６０％とし、第一の坪量の用紙を定着する場合はトナーの量の最大値を２４０％にする。これによって第一の坪量の用紙と第二の坪量の用紙とを同一温調で定着可能となり、生産性の低下を抑制できる、という例を説明した。実施例３では、生産性優先モードにおいて、第一の坪量の用紙と第二の坪量の用紙の定着温度の差を、画質優先モードと比較して、小さくする例を説明する。これによって、生産性優先モード選択時、画質優先モードに比べて生産性を向上させることができる。

表３にあるように、第二の坪量の用紙の定着温度をＴ４（１７５℃）とする。これによって生産性優先モードでの、第一の坪量と第二の坪量の定着温度の差が、画質優先モードに比べて小さくなる。

定着温度差が小さいことによって、定着温度を変更する時間が短くできるため、生産性の低下を抑制することができる。

１ 画像形成装置
２ 画像読取部
３ 画像形成装置本体
１００ 制御部
１０６ 操作部
１０７ 取得部
３００ 加熱ユニット
３１０ 定着ベルト
３２０ パッド
３３０ 加圧ローラ（加圧回転体）
３４０ ステアローラ
３５１ 加熱ローラ
３５２ サーミスタ
Ｆ 定着装置
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録材）

Claims (9)

1. 記録材に熱を与える加熱回転体と、
   前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、
   前記加圧回転体は前記加熱回転体とともにニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材に熱と圧力とを与え、トナー像を記録材に定着し、
   記録材上に載るトナー量の最大値を制御する制御部と、
   定着を行う記録材の坪量に関する情報を取得する取得部と、
   第一の坪量の記録材と前記第一の坪量よりも大きい坪量である第二の坪量の記録材とが混在するジョブを混在ジョブとし、前記混在ジョブにおいて第一モードと、第二モードと、を含む複数のモードから一つのモードを実行可能であり、
   前記第一モードで、前記混在ジョブが実行される場合、前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は前記第一の坪量の記録材に載る前記最大値よりも小さく、前記第一の坪量と前記第二の坪量の記録材の定着温度は同じであって、
   前記第二モードで、前記混在ジョブが実行される場合、前記第一の坪量の記録材と前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は、同じ且つ、前記第一のモードの前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値より大きく、前記第一の坪量の記録材の定着温度は前記第二の坪量の定着温度よりも小さい、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第二の坪量よりも大きい坪量を第三の坪量とし、
   前記第一モードにおいて、前記第三の坪量の記録材を定着する場合の前記加熱回転体の定着温度は、前記第二の坪量の記録材を定着する場合よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第一モードにおいて、前記第一の坪量の記録材が前記ニップ部を通過する速度は、前記第二の坪量の記録材が前記ニップ部を通過する速度と同じである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 坪量の異なる記録材が混在したジョブにおいて、前記加熱回転体の温度を変更する記録材の坪量の閾値は、前記第一モードよりも前記第二モードの方が小さい、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 記録材に熱を与える加熱回転体と、
   前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、
   前記加圧回転体は前記加熱回転体とともにニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材に熱と圧力とを与え、トナー像を記録材に定着し、
   記録材上に載るトナー量の最大値を制御する制御部と、
   定着を行う記録材の坪量に関する情報を取得する取得部と、
   第一の坪量の記録材と前記第一の坪量よりも大きい坪量である第二の坪量の記録材とが混在するジョブを混在ジョブとし、前記混在ジョブにおいて第一モードと、第二モードと、を含む複数のモードから一つのモードを実行可能であり、
   前記第一モードで、前記混在ジョブが実行される場合、前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は前記第一の坪量の記録材に載る前記最大値よりも小さく、
   前記第二モードで、前記混在ジョブが実行される場合、前記第一の坪量の記録材と前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は同じ且つ、前記第一モードの前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値より大きく、
   前記第一の坪量の定着温度と前記第二の坪量の定着温度の差は、前記第一モードよりも前記第二モードのほうが大きい
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第二の坪量よりも大きい坪量を第三の坪量とし、
   前記第一モードにおいて、前記第三の坪量の記録材を定着する場合の前記加熱回転体の定着温度は、前記第二の坪量の記録材を定着する場合よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記第一モードにおいて、前記第一の坪量の記録材が前記ニップ部を通過する速度は、前記第二の坪量の記録材が前記ニップ部を通過する速度と同じである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
8. 坪量の異なる記録材が混在したジョブにおいて、前記加熱回転体の温度を変更する記録材の坪量の閾値は、前記第一モードよりも前記第二モードの方が小さい、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 記録材に熱を与える加熱回転体と、
   前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、
   前記加熱回転体と前記加圧回転体とはニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材に熱と圧力とを与え、トナー像を記録材に定着し、
   記録材上に載る量のトナーの最大値を制御する制御部と、
   定着を行う記録材の坪量に関する情報を取得する取得部と、
   第一の坪量の記録材と前記第一の坪量よりも大きい坪量である第二の坪量の記録材とが混在するジョブを混在ジョブとし、
   前記混在ジョブにおいて第一モードと、第二モードと、を含む複数のモードから一つのモードを実行可能であり、
   前記混在ジョブにおいて、複数の記録材が定着される場合、
   前記第一モードでは、前記第一の坪量の記録材に載る前記最大値は前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値よりも小さく
   前記第二モードでは、前記第一の坪量の記録材と前記第二の坪量の記録材に載る前記最大値は同じとなることを特徴とする画像形成装置。

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