JP2003271010A - 画像形成装置及び定着温度制御方法 - Google Patents

画像形成装置及び定着温度制御方法

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JP2003271010A
JP2003271010A JP2002076933A JP2002076933A JP2003271010A JP 2003271010 A JP2003271010 A JP 2003271010A JP 2002076933 A JP2002076933 A JP 2002076933A JP 2002076933 A JP2002076933 A JP 2002076933A JP 2003271010 A JP2003271010 A JP 2003271010A
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JP2002076933A
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Yoshihiro Kuwabara
善宏 桑原
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置における定着温度を形成すべき画素
数に応じて最適なものにする。 【解決手段】印刷のために、画像が送信され必要な画像
処理が補正された後(S101〜S103)、該画像に
基づき像担持体上に形成される画素数を画素数計測手段
でカウントする(S104)。そして、カウントされた
画素数に基づき、定着装置における定着目標温度を設定
すると共に、定着手段の定着目標温度を該設定された温
度に変更する(S105〜S108)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、定着装置における
定着温度を画像担持体における画素数に応じて制御する
ようにした画像形成装置に関し、ネットワークプリンタ
を含むプリンタ、複写機などの画像形成装置、該画像形
成装置において実施されるトナー画像の定着方法、及び
定着を実行させるプログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の画像形成装置の加熱定着装置で
は、記録紙を定着ローラ及び加圧ローラによって挾持搬
送するとともに、定着ローラ及び加圧ローラのニップ部
による加圧下において所定の定着熱を記録紙上のトナー
像に印加することによりトナー像を記録紙に定着してい
る。このような加熱定着装置では、一般に、定着ローラ
の内部にジュール熱を発生するヒータが配置されてお
り、定着時にはヒータからの一定時間当たりの発熱量を
制御することにより、定着ローラの表面温度を予め設定
された定着温度に維持し、定着ローラ及び加圧ローラの
ニップ部において記録紙上のトナー像に適正範囲の熱量
を印加している。ここで、トナー像に印加される定着熱
量が適正値より大きい場合には、トナー粒子が熱溶融し
てスポットオフが発生しやすくなったり、用紙にしわが
発生したりする。また定着熱量が適正値より小さい場合
にはトナー粒子の軟化が不十分になって定着不良が発生
し易くなる。定着装置におけるヒータの制御例として、
例えば、定着層における熱の影響を小さくするため、動
作時に形成画像がカラー画像であるか白黒画像であるか
の判定をして、形成画像がカラー画像であると判定され
たときは、加圧ローラ及び定着ローラのそれぞれのヒー
タへの通電および通電停止を繰り返すことによって画像
形成動作(定着動作)時における温度制御を行い、形成
画像が白黒画像であると判定されたときは、加圧ローラ
側のヒータへの通電を停止した状態で、定着ローラ側の
ヒータへのみ通電および通電停止を繰り返して、定着装
置の温度制御を行うものが知られている(特開平5−6
6695号公報)。また、用紙幅や用紙種類などにより
通紙時の定着温度を変えたものも知られているが、同じ
種類(白黒かカラー)のトナーであっても、実際には、
トナーのドット数によっても必要な熱量(最適な定着温
度)は変わってくるから、ドット数が少なければ定着熱
量はやや少なくてよいし、ドット数が多ければ定着熱量
はやや多く必要となる。つまり、トナーのドット数によ
っても最適な定着温度は変わってくるため、従来の構成
では最適な定着温度制御を行うのは困難である。定着温
度の最適化がなされないと、ドット数の少ない場合に熱
量過多になり用紙にしわが発生したりしてしまい、ドッ
ト数が多いと定着不良を生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、画素数や密度に基づいて最適な定着温度制御を行
い、定着温度を適正値に保つことでトナーの良好な定着
性を確保すると共に、過熱による定着ユニットでの用紙
先端の巻き付きやジャムなどの発生を回避することであ
る。本発明の第2の目的は、用紙全体の画素数だけをみ
ても、用紙によるばらつきがありまた、同一の用紙でも
用紙の場所(部分)によってドット数のばらつきがある
ため、用紙全体或いは分割した領域毎の画素数の密度を
みて、例えば平均値や密度の高い領域に合わせて、定着
温度を変更することにより、定着温度の最適化を図ると
ともに、とくに、用紙先端の画像領域に黒べたに近いよ
うな、すなわち、画素数の密度の高い画像があると、定
着ユニットで用紙先端の巻き付きジャムが発生しやすい
という不具合があるため、この問題を解決することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、画像
担持体上に形成されたトナー像を定着する定着手段を備
えた画像形成装置において、画像担持体上の画素数をカ
ウントする画素数計測手段、前記画素数計測手段でカウ
ントされた画素数に基づき前記トナー像の定着目標温度
を設定する手段、及び定着手段の定着目標温度を該設定
された温度に変更する手段を有することを特徴とする画
像形成装置である。
【0005】請求項2の発明は、画像担持体上に形成さ
れたトナー像を定着する定着手段を備えた画像形成装置
において、画像担持体上の画素数をカウントする画素数
計測手段、前記画素数計測手段でカウントされた画素数
から用紙の画素数の密度を算出する手段、算出された画
素数密度に基づき前記トナー像の定着目標温度を設定す
る手段、及び定着手段の定着目標温度を前記設定温度に
変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置で
ある。
【0006】請求項3の発明は、画像担持体上に形成さ
れたトナー像を定着する定着手段を備えた画像形成装置
において、画像担持体上の画素数をカウントする画素数
計測手段、前記画素数計測手段でカウントされた画素数
から用紙の所望の領域における画素数の密度を算出する
手段、算出された画素数密度に基づき前記トナー像の定
着目標温度を設定する手段、及び定着手段の定着目標温
度を前記設定温度に変更する手段を有することを特徴と
する画像形成装置である。
【0007】請求項4の発明は、画像形成装置における
定着温度制御方法であって、画像担持体上の画素数を画
素数計測手段でカウントするプロセス、カウントされた
画素数に基づき、又は前記トナー像の定着目標温度を設
定するプロセス、及び定着手段の定着目標温度を該設定
された温度に変更するプロセス、を有することを特徴と
するトナー像の定着方法である。
【0008】請求項5の発明は、画像形成装置における
定着温度制御方法であって、画像担持体上の画素数を画
素数計測手段でカウントするプロセス、カウントされた
画素数から用紙当たりの画素数の密度を算出するプロセ
ス、算出された画素数密度に基づき前記トナー像の定着
目標温度を設定する前記トナー像の定着目標温度を設定
するプロセス、及び定着手段の定着温度を該設定された
温度に変更するプロセス、を有することを特徴とする定
着温度制御方法である。
【0009】請求項6の発明は、画像形成装置において
定着温度制御手順を実行させるためのプログラムであっ
て、画像担持体上の画素数を画素数計測手段でカウント
させる手順、カウントされた画素数に基づき定着目標温
度設定手段に前記トナー像の定着目標温度を設定させる
手順、及び定着温度変更手段により定着温度を該設定温
度に変更させる手順、を実行させるためのプログラムで
ある。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を適用するデジタ
ルプリンタの基本構成を概略的に示した図である。プリ
ンタは、レーザプリンタ本体1、画像処理を行うコント
ローラ2、画像形成を行うエンジン3、エンジンを制御
するエンジン制御ボード4、及び操作パネル5からなっ
ている。エンジンボードの入出力インターフェイス6
は、ホストコンピュータ16、コントローラ2、操作パ
ネル5,エンジンボード4、及びエンジン3間でデータ
の授受を行う。CPU7は、エンジンの制御プログラム
が格納されているメモリ(ROM)9のプログラム、操
作パネル5からのモード指示、コントローラ2からのコ
マンドによってエンジン全体を制御する。図中、8はC
PUのワークメモリ、入力データのインプットバッファ
(RAM)であり、10はエンジンのエラー履歴や操作
パネルからのモード指示の内容などを記憶しておく不揮
発性メモリ(EEPROM)、11は、エンジン3の制
御のモードを設定するDIP−SW、12はLDやポリ
ゴンモータ等を含むレーザ書き込みユニットであって、
本発明では一例としてここに画素数をカウントする画素
数計測手段を有している。13は定着系、現像系、駆動
系のエンジンシーケンスを司る部分であり、14はペー
パパス上やシーケンス状態をチェックするセンサ類、1
5はデータを送受信するホストコンピュータである。
【0011】図2は、本発明を適用するレーザプリンタ
本体における内部機構を概略的に示した図である。図中
符号20は装置本体を示す。装置本体20の内部には、
ほぼ中央にベルト上の感光体21を設け、その感光体2
1の周りには、図中矢印で示す駆動方向に順に、帯電チ
ャージャ22、現像ユニット23、転写チャージャ2
4、クリーニング器25を配置し、現像ユニット23の
上側には、画素数計測手段を有する光書き込み器26を
配置し、装置本体20図中下側には、シートを収納した
給紙カセット27を着脱自在に取り付け、その他給排紙
のためのシート搬送系を備えている。
【0012】以上の構成において、画像形成時には不図
示のモータを駆動して給紙コロ28を回転し、給紙カセ
ット27内からシートを図中矢印方向に送り出し、タイ
ミングをとってレジストローラ対29で像担持体となる
感光体21の下側に搬送する。感光体21は矢印で示す
時計方向に回転し、その際、帯電チャージャ22によっ
て表面を一様に帯電し、その後光書き込み器26からの
レーザ光を照射して感光体21上に静電潜像を形成す
る。この潜像は、現像ユニット23位置を通るときトナ
ーによって可視像化され、この可視像は、感光体21の
下側に搬送されてきたシートの上面に転写チャージャ2
4により転写される。画像転写後のシートは定着器(定
着ユニット)30に搬送され、その定着器30で転写画
像が定着される。定着器30を出たシートは、FD/F
U切替えソレノイド爪34によりフェイスダウン搬送路
31内に搬送され、フェイスダウン排紙ローラ対32に
よって記録面を下にしたフェイスダウンの状態でフェイ
スダウン排紙トレイ33上へ排出されるか、又は記録面
を上にしたフェイスアップの状態で、そのままフェイス
アップ排紙トレイ35上へ排出される。他方、画像転写
後の感光体21は、クリーニング器25で残留トナーが
除去される。
【0013】図3は、図2の定着装置(定着ユニット)
30を拡大してその細部を示した図である。定着ユニッ
ト30は、第2図に示すように熱源ランプ43、44を
内蔵した上下の定着ローラ45、46を備えており、定
着ローラ45にはこれの表面温度を検出するサーミスタ
58が接触させられ、定着ローラ45、46の表面温度
を必要な定着温度に制御するための温度情報を得るよう
にしている。さらに定着ユニット30には、定着ユニッ
ト30に固有の情報を記憶しておくメモリ49を搭載し
ている。
【0014】このメモリ49は、EEPROMや電池に
よるバックアップのある不揮発性のもので、さらに読取
り、書き込み可能なものとし、定着ユニット30が装置
本体1に装着されたとき、装置本体1に搭載した動作制
御用の本体CPU7(図1)に接続される。これにより
メモリ49に記憶してある定着ユニット30に固有の情
報を装置本体1側の本体CPU7によって読取り、これ
に応じた制御を行うことができ、また本体CPU7側か
らメモリ49に情報を記憶していき、これを必要に応じ
て用いることもできる。例えば、メモリ49に記憶され
た定着ユニット30の使用度数がこの定着ユニット30
の寿命に対応する値になったかどうかを本体CPU7に
よって判別し、これに応じた処理を行うことができる。
【0015】メモリ49は基板81にサーミスタ82と
ともに基板81上に搭載し、これを定着ユニット30内
の定着ローラ45、46とは断熱壁83によって隔絶し
た断熱室85に設置し、定着ローラ45、46からの熱
の影響を抑止するようにする。また基板81の周辺温度
が所定温度以上となったとき、これをサーミスタ82に
より検出して冷却ファン84を駆動することにより、メ
モリ49の温度保証を行うようにしている。
【0016】図4は、本実施形態におけるプリンタコン
トローラーを概略的に示すブロック図である。図中、1
01は、プログラムROM104のプログラム、パネル
装置からのモード指示、ホスト装置からのコマンドによ
ってコントローラ全体を制御するCPU、102は、フ
ォントデータや、プログラムを外部から供給するICカ
ード(Card)である。103は、パネル装置からの
モード指示の内容などを記憶しておく不揮発性記憶装置
でNVRAM、104は、コントローラの制御プログラ
ムが格納されているプログラムROMである。105
は、フォントのパターンデータなどを記憶するフォント
ROM、106は、CPU101のワークメモリ、入力
データのインプットバッファー、プリントデータのペー
ジバッファー、ダウンロードフォント用のメモリ等に使
用するRAMである。107は、エンジン108とコマ
ンド及びステータスや、印字データの通信を行なうエン
ジンインターフェースであり、108は、実際に印字を
行なうエンジン、109は、パネル装置110とコマン
ド及びステータスの通信を行なうパネルインターフェー
スである。110は、使用者(ユーザ)に現在のプリン
タの状態を知らせたり、モード指示を行なったりするパ
ネル装置であり、111は、ホスト装置112と通信を
行なうホストインターフェースであり、通常はセントロ
I/FやRS232Cである。112は、プリンタの上
位装置であるホスト装置、113は、ディスク装置11
4と通信を行なう為のディスクインターフェース、11
4は、フォントデータ、プログラム、印字データなどの
様々のデータを記憶しておくディスク装置で、フロッピ
ディスク装置やハードディスク装置などである。
【0017】図5は、従来の定着ユニットにおける定着
ローラの表面温度とローラの回転開始のタイミングとの
関係を示す温度測定図である。図5において、縦軸は定
着ローラ1の表面温度を示し、この縦軸にプロットされ
たTFLは定着温度の下限値、T FHは定着温度の上限値、TW
は待機温度の目標値、TFOは定着温度の目標値である。
【0018】図6は、本発明の画像形成装置の第1の実
施例の動作を説明するためのフロー図である。図6に従
ってその動作を説明すると、まず、ホストコンピュータ
16から画像形成装置に印刷要求が来ると(S10
1)、プリンタコントローラ2を介して、エンジン3に
画像データが(S102)送られ、エンジン3は、コン
トローラ2から送られた画像データに対して画像処理を
行い(S103)、その後、感光体21にLD点灯を行
い、画像を作成する。ここで、書き込みユニット12の
画素数計測手段は画像の画素数をカウントし(S10
4)、CPU7は前記画素計測手段の画素数情報に基づ
き、画素数と該画総数に応じた最適な定着温度との関係
を規定したテーブルから該定着温度を読み取って定着温
度の目標値を設定する、つまり、カウントした画像数と
既に設定されている定着目標温度に対応する画素数とを
比較して、カウントした画像数の方が多ければ(S10
5、YES)、定着目標温度を高くし(S106)、所
定の画素数より少なければ(S105、NO)、定着目
標温度を下げる(S107)ように制御する。その後、
定着温度が目標値になるのを待ち目標値になったら(S
108、YES)、給紙動作を開始し(S109)、プ
リント動作に入る。以下、プリントシーケンスに関して
は上記図2に関連して説明したとおり、また、定着温度
制御に関しては図3に関連して説明したとおりに制御す
る。本発明は、以上のように書き込み画素数によって定
着温度を変更して最適化を図ることにより、ドット数の
少ない場合に熱量過多になり用紙にしわが発生したり、
ドット数の多い場合に熱量少になり未定着になったりす
る不具合を解消することができる。
【0019】図7は、本発明の画像形成装置の第2の実
施例の動作を説明するためのフロー図である。図7に従
ってその動作を説明すると、まず、ホストコンピュータ
16から印刷要求が来ると(S201)、プリンタコン
トローラ2を介して、エンジン3に画像データが送られ
(S202)、エンジン3は、コントローラ2から送ら
れた画像データに対して画像処理を行い(S203)、
その後、感光体21にLD点灯を行い、画像を作成する。
ここで、書き込みユニット12の画素数計測手段は画像
の画素数をカウントし(S204)、CPU7は前記画像
数計測手段の画素数情報により、用紙の幾つかの部分領
域毎の画素数密度を算出し(S205)、一番画素数密
度の高い部分に合わせて所定の定着温度の目標値を設定
する、つまり、画素数密度と該画数密度に応じた最適な
定着温度との関係を規定したテーブルから既設定の定着
目標温度に対応する画素数密度を読み取って、それと算
出した画素数密度とを比較して、算出した画素数密度の
方が高ければ(S206、YES)、定着目標温度を高
くし(S207)、前記画素数密度より低ければ(S2
06、NO)、定着温度を下げる(S208)。その
後、定着温度が目標値になるのを待って、目標値になっ
たら(S209、YES)、給紙動作を開始し(S21
0)、プリント動作に入る。本実施形態ではまた所望の
領域に分割した領域ごとの画素数の密度を算出し、その
結果から定着温度を変更することで定着温度の最適化を
図り、それによって、ドット数の少ない場合に熱量過多
になって用紙にしわが発生したり、逆にドット数の多い
場合に熱量不足により未定着になったりする不具合を解
消することができる。
【0020】図8は、本発明の画像形成装置の第3の実
施例の動作を説明するためのフロー図である。この実施
例は第2の実施例の所望の領域をとくに用紙の先端領域
に規定した例である。図8に従ってその動作を説明する
と、まず、ホストコンピュータ16から印刷要求が来る
と(S301)、プリンタコントローラ2を介して、エ
ンジン3に画像データが送られ(S302)、エンジン
3は、コントローラ2から送られた画像データに対して
画像処理を行い(S303)、その後、感光体21にLD
点灯を行い、画像を作成する。ここで、書き込みユニッ
ト12の画素数計測手段は用紙(シート)の先端の画像
の画素数をカウントし(S304)、CPU7は書き込み
ユニット12の画素数情報により、用紙の先端の画素数
密度を算出し(S305)、CPU7は、用紙の先端の画
素数密度に基づいて定着温度の目標値を設定する、つま
り、画素数密度と該画数密度に応じた最適な定着温度と
の関係を規定したテーブルから既に設定されている定着
温度に対応する画素数密度を読み取って、それと算出し
た画素数密度とを比較して、算出した画素数密度の方が
高ければ(S306、YES)、定着目標温度を高くし
(S307)、前記画素数密度より低ければ(S30
6、NO)、定着温度を下げる(S308)。その後、
定着温度が目標値になるのを待って、目標値になったら
(S309、YES)、給紙動作を開始し(S31
0)、プリント動作に入る。本実施形態では用紙先端領
域の画素数密度をみて定着温度を変更することができる
ため、用紙先端に黒べたに近いような画素数の密度の高
い画像があっても、用紙先端領域の画素数密度に基づき
定着温度を制御するから、過熱により定着ユニットで用
紙先端の巻き付きジャムが発生するのを低減することが
できる。
【0021】以上で説明した本発明の画像形成装置にお
ける定着温度制御をコンピュータで実行させるため、そ
の処理手順を周知のプログラミング言語で記述してプロ
グラムを作成し、そのプログラムをコンピュータ読取可
能な記録媒体に記録して、ユーザに提供することができ
る。ここで、記録媒体には、フレキシブルディスク、C
D−ROM、ハードディスク、半導体メモリなどの固定
タイプの記録媒体だけでなく、通信ネットワークなどの
ような流動的にプログラムを担持する記録媒体も含まれ
る。
【0022】
【発明の効果】請求項1、4、6の発明に対応する作用
効果:本発明の機能を備えることにより、書き込み画素
数によって定着温度を変更して最適化を図ることによ
り、ドット数の少ない場合に熱量過多になると、用紙に
しわが発生したり、ドット数の多い場合に熱量少になる
と、未定着になったりする不具合を解消することができ
る。請求項2、3、5の発明に対応する効果:請求項1
の効果に加えて、本発明の機能を備えることにより、分
割した領域ごとの画素数の密度をみて、定着温度を変更
することにより定着温度の最適化を図ることができるた
め、ドット数の少ない場合に熱量過多になって用紙にし
わが発生したり、逆にドット数の多い場合に熱量過少に
なって、未定着になったりする不具合を解消することが
でき、更に、例えば、用紙先端領域の画素数の密度をみ
て定着温度を変更することができるため、用紙先端に黒
べたに近いような、即ち、画素数の密度の高い画像が在
る場合においても、定着ユニットで用紙先端の巻き付き
ジャムが発生するのを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用するデジタルプリンタの基本構成
を概略的に示した図である。
【図2】レーザプリンタ本体の内部機構を概略的に示し
た図である。
【図3】定着装置の細部を示した図である。
【図4】プリンタコントローラを概略的に示したブロッ
ク図である。
【図5】従来の定着ユニットにおける定着ローラの表面
温度とローラの回転開始のタイミングとの関係を示した
温度測定図である。
【図6】本発明の第1の実施例の画像形成装置の動作を
説明するためのフロー図である。
【図7】本発明の第2の実施例の画像形成装置の動作を
説明するためのフロー図である。
【図8】本発明の第3の実施例の画像形成装置の動作を
説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
20・・・装置本体、21・・・感光体、22・・・帯電チャー
ジャ、23・・・現像ユニット、24・・・転写チャージャ、
25・・・クリーニング器、26・・・書き込み器、27・・・
給紙カセット、28・・・給紙コロ、29・・・レジストロー
ラ対、30・・・定着装置、43、44・・・熱源ランプ、4
5、46・・・定着ローラ、49・・・メモリ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像担持体上に形成されたトナー像を定着
    する定着手段を備えた画像形成装置において、 画像担持体上の画素数をカウントする画素数計測手段、
    前記画素数計測手段でカウントされた画素数に基づき前
    記トナー像の定着目標温度を設定する手段、及び定着手
    段の定着目標温度を該設定された温度に変更する手段を
    有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】画像担持体上に形成されたトナー像を定着
    する定着手段を備えた画像形成装置において、 画像担持体上の画素数をカウントする画素数計測手段、
    前記画素数計測手段でカウントされた画素数から用紙の
    画素数の密度を算出する手段、算出された画素数密度に
    基づき前記トナー像の定着目標温度を設定する手段、及
    び定着手段の定着目標温度を前記設定温度に変更する手
    段を有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 画像担持体上に形成されたトナー像を定
    着する定着手段を備えた画像形成装置において、 画像担持体上の画素数をカウントする画素数計測手段、
    前記画素数計測手段でカウントされた画素数から用紙の
    所望の領域における画素数の密度を算出する手段、算出
    された画素数密度に基づき前記トナー像の定着目標温度
    を設定する手段、及び定着手段の定着目標温度を前記設
    定温度に変更する手段を有することを特徴とする画像形
    成装置。
  4. 【請求項4】画像形成装置における定着温度制御方法で
    あって、 画像担持体上の画素数を画素数計測手段でカウントする
    プロセス、カウントされた画素数に基づき、又は前記ト
    ナー像の定着目標温度を設定するプロセス、及び定着手
    段の定着目標温度を該設定された温度に変更するプロセ
    ス、を有することを特徴とするトナー像の定着方法。
  5. 【請求項5】画像形成装置における定着温度制御方法で
    あって、 画像担持体上の画素数を画素数計測手段でカウントする
    プロセス、カウントされた画素数から用紙当たりの画素
    数の密度を算出するプロセス、算出された画素数密度に
    基づき前記トナー像の定着目標温度を設定する前記トナ
    ー像の定着目標温度を設定するプロセス、及び定着手段
    の定着温度を該設定された温度に変更するプロセス、を
    有することを特徴とする定着温度制御方法。
  6. 【請求項6】 画像形成装置において定着温度制御手順
    を実行させるためのプログラムであって、 画像担持体上の画素数を画素数計測手段でカウントさせ
    る手順、カウントされた画素数に基づき定着目標温度設
    定手段に前記トナー像の定着目標温度を設定させる手
    順、及び定着温度変更手段により定着温度を該設定温度
    に変更させる手順、を実行させるためのプログラム。
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