JP2005338161A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージモード、フォトモードの時に、印字媒体上のトナーの載り量に応じて定着の速度を制御する。１印字媒体内での平均速度がプロセス速度となるように制御する。印字媒体上のトナー載り量分布を定着モータの駆動速度プロファイルとする。
【解決手段】イメージモード、フォトモードが選択されたことを判別する手段、定着速度を無段階に切り替えることの可能な定着駆動手段、コントローラから画像データを受け取ったときに印字媒体上のトナー分布を算出する手段、算出されたトナー分布によりモータの駆動速度プロファイルを生成する手段、生成された駆動プロファイルを駆動速度に変えるための変換手段、印字媒体内の平均搬送速度がプロセス速度となるように駆動プロファイルを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はシートに画像を形成する、プリンタ、複写機、及びこれらの複合機器の画像形成装置に関わるものであって、特に、フォトモードおよびイメージモードといった、出力された画像の光沢を強調するモードを備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置において、ユーザの希望する光沢のある印字画像の出力を満足するために、光沢を増加させるモード（以下フォトモード、イメージモードとする）が選択されている。

この場合、通常の画像形成速度よりも速度を低下させ、かつ、トナー像の形成された印字媒体を過熱定着する際に定着装置を通過する速度を低下させ、出力された印字媒体上の画像の光沢を増加させる方法が行われている。
特開平１１−１８４１８４号公報

しかしながら上述したような画像形成装置では、文字データとたとえば写真などの画像データが１印字媒体内に混在していた場合であっても、一律一定の低速度での画像形成が行われる。そのため、文字データの部分（トナーの濃度の薄い部分）は過加熱となり、光沢が高くなる、あるいはその部分の印字媒体が波状になるなどの、画像品質の不安定を招いていた。

また、同様にほとんどの文字データと一部の画像データのようなデータである場合であっても出力される速度が遅いままであった。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、イメージモード、フォトモードの時に、印字媒体上のトナーの載り量に応じて定着の速度を制御し、１印字媒体内での平均速度がプロセス速度となるように制御し、また印字媒体上のトナー載り量分布を定着モータの駆動速度プロファイルとする画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、印字媒体上のトナー像を定着させるための定着装置と、定着装置を駆動するための無段階に速度切り替え可能な駆動源を備えた画像形成装置において、印字モードに応じて通常モードと光沢モードを切り替える印字モード切替手段と、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段を備え、光沢モードが選択された場合に、検出された濃度分布により定着装置を駆動する駆動源の駆動速度を決定することを特徴とする画像形成装置。

第２の発明は第１の発明において、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段は、印字媒体上に形成されたトナー像を直接、光学式センサで読み取ることにより検出することを特徴とする画像形成装置。

第３の発明は第１の発明において、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段は、印字する画像データから副走査方向の濃度分布を算出することを特徴とする画像形成装置。

第４の発明は第２または３の発明において、副走査方向の濃度分布は１走査ピッチごとに検出することを特徴とする画像形成装置。

第５の発明は第２または３の発明において、副走査方向の濃度分布は少なくとも２走査ピッチを１ブロックとし検出することを特徴とする画像形成装置。

第６の発明は第１の発明において、１印字媒体内での平均速度がプロセス速度となるように定着装置の駆動源の速度を制御することを特徴とする画像形成装置。

第７の発明は第１の発明において、画像形成系と定着装置との双方に印字媒体が属している場合に、印字媒体の撓みが一定になるように定着装置の駆動源の駆動速度を制御する画像形成装置において、撓みを保持するための速度切り替え手段にトナー像の副走査方向の濃度分布を反映させることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、文字データとたとえば写真などの画像データが１印字媒体内に混在していた場合であっても、それぞれの領域にあった光沢を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施形態の画像形成装置であるプリンタを図に基づいて説明する。

（第１の実施例）
図１は第１の実施形態をよくあらわした図面であり、図１において１はスキャナユニットであり不図示の半導体レーザと２の回転多面鏡により構成される。３は現像剤格納および４の感光体上の余剰トナーをクリーニングすることにより発生する廃トナーを格納するためのカートリッジ、５は感光体表面の静電潜像をトナー像へと現像する現像スリーブ、６は２，３，４をまとめて現像装置（以下現像カートリッジ）とし、６，７，８，９，はそれぞれイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢＫの現像カートリッジであり、特にその順序は問わないものとする。１０は各色現像カートリッジにより現像された感光体５上のトナー像を印字媒体へと転写するための転写ローラ、１１は印字媒体を搬送するため無端ベルトにより構成された搬送ベルト、１２は給紙ユニット、１３は給紙ユニット内に搭載された印字媒体を表す、１４は印字媒体上のトナー像を印字媒体へ定着させるための定着器、１５は定着器内のローラを回転させるための定着ローラ、１６は画像形成系を脱した印字媒体の先端を検知するための印字媒体検知センサである。

また、図２は図１を模式的に表したものであり主に画像形成系の後半部分と定着排紙系の部分を示したものである。図２において、１７は画像形成系の最下流にある現像カートリッジ（主に現像スリーブ、感光体）を駆動させるための駆動源であるモータ、１８はＣＰＵ、１９は２０の定着排紙モータを駆動するためのモータドライバ、２１は搬送中の印字媒体である。

上記構成の画像形成装置について動作説明を行う。

画像データを受けると、まず１２の給紙ユニットにより内部に搭載された１３の印字媒体を画像形成系へ搬送する。画像形成系の先頭部へ搬送された印字媒体１３は、画像形成のプロセス速度Ｖｐで回転している１１の搬送ベルトに吸着され、プロセス速度Ｖｐで９のＢＫ現像カートリッジの前縁へ搬送される。ここで９のＢＫ現像カートリッジ内の感光体４上に形成されたＢＫのトナー像を転写ローラ１０により印字媒体上へ転写する。その後、搬送順にＣの現像カートリッジによりＣのトナー像が印字媒体上へ転写され、Ｍのトナー像、Ｙのトナー像と順次印字媒体上で重ね合わせ、最終的にフルカラーのトナー像が印字媒体上で形成される。

印字媒体の先端は画像形成系の最下流にあるＹのトナー像の転写が終わると搬送に従いプロセス速度Ｖｐで画像形成系を脱していく。画像形成系を脱した印字媒体の先端は１６の先端検知センサにより検知される。この先端検知センサ１６からの検知信号により１８のＣＰＵでは１９の定着駆動ドライバを介して１４の定着駆動の準備を開始する。検知後、所定時間が経過後、印字媒体が１５の定着ローラに到達する。

このとき１５の定着ローラはユーザにより選択された印字モードと印字媒体上のトナー濃度に応じた速度により駆動される。

ここで定着ローラの駆動制御方法を図３を用いて説明する。図３において２２は定着ローラを駆動するための定着駆動プロファイル作成手段、２３は２４のホストコンピュータより送信された印字データを展開し、副走査方向の濃度分布を演算するための濃度算出手段である。２５は定着駆動速度を切り替えるタイミングを生成するカウンタ、２６は印字する印字媒体のサイズを検知するサイズ検知センサである。

２４のホストコンピュータより印字データが送信されると１８のＣＰＵ内部の濃度演算手段により副走査方向の濃度分布を演算する。副走査方向の濃度分布は１走査単位以上であればよく、本実施例では一例として副走査方向に５ブロックに分割したものについて述べる。図４は印字データの一例とそのときの濃度分布を示したものである。

一印字媒体全体の濃度分布を２３の印字濃度算出手段により算出する。ここで算出した濃度分布をブロック単位で平均し、各ブロックの平均濃度分布を算出する。１ブロックにおける主走査方向の平均濃度は全体の平均を算出する方式や、特定間隔の数点をとる方式などがある。

次に、一印字媒体での平均速度が目標のプロセス速度Ｖｐとなるように、各ブロック毎の駆動速度をＶｎ、各ブロックの平均濃度をＤｎとするとＶｎ＝〔Ｄｎ／（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋・・・＋Ｄｎ）〕×Ｖｐにより算出する。

以上のプロセスにより各ブロックの速度Ｖ１〜Ｖ５を算出し、ブロック単位で定着駆動モータの速度切り替えを行う。

以下、速度切り替えの方法について説明する。

図５は定着駆動における速度切り替えの方法を示したものである。

１８のＣＰＵは２４のホストコンピュータより印字データを受け取ると画像形成を開始する（Ｓ５０１）、ＣＰＵは印字データを副走査方向の所定ブロックに分割し（Ｓ５０２）、各ブロックにおける平均濃度を算出する（Ｓ５０３）。算出した平均濃度に基づき各ブロック毎の定着駆動速度を算出し、ブロック毎に格納する（Ｓ５０４）。格納は２６のサイズ検知船さにより検知された印字媒体のサイズをもとにブロックごとのカウント値と関連付けし、セットで格納する（Ｓ５０５，Ｓ５０６）。

ＣＰＵは印字媒体検知センサ１６の出力をモニタし、印字媒体の先端が定着装置、近傍へ搬送されるまで待機する（Ｓ５０７）。印字媒体の先端を検知後はそれぞれのブロックのカウントに従い、定着駆動の速度を切り替える（Ｓ５０８）。カウントが紙サイズ分終了した時点で（Ｓ５０９）、カウンタをリセットし次のジョブに備える（Ｓ５１０）。次のジョブがない場合には画像形成を終了しスタンバイへ移行する（Ｓ５１１）。

以上の構成により印字媒体上に形成されたトナー像の濃度に応じた光沢を得ることが可能となり、かつ、一印字媒体の平均搬送速度を一定に保つことが可能である。

（第２の実施例）
図６は本発明の特徴を表した図であり、図において２７は印字媒体の所定ループ量を検知するためのセンサでありメカ構成と光学的センサなどにより構成される。本実施例ではその一例として図７ａ−図７ｂのように印字媒体のループが形成されたときにメカフラグに印字媒体が接触し、連結されたフラグがフォトインタラプタの光路を遮断する構成とする。また、図８ａ−図８ｄは画像形成系から定着排紙系へ印字媒体の搬送の時間変化を表した図である。

上記構成の画像形成装置について動作説明を行う。

画像データを受けると、まず１２の給紙ユニットにより内部に搭載された１３の印字媒体を画像形成系へ搬送する。画像形成系の先頭部へ搬送された印字媒体１３は、画像形成のプロセス速度Ｖｐで回転している１１の搬送ベルトに吸着され、プロセス速度Ｖｐで９のＢＫの現像カートリッジ前縁へ搬送される。ここで９のＢＫ現像カートリッジ内の感光体上に形成されたＢＫのトナー像を転写ローラ１０により印字媒体上へ転写する。その後、搬送順にＣの現像カートリッジによりＣのトナー像が印字媒体上へ転写され、Ｍのトナー像、Ｙのトナー像と順次印字媒体上で重ね合わせ、最終的にフルカラーのトナー像が印字媒体上で形成される。

印字媒体の先端は画像形成系の最下流にあるＹのトナー像の転写が終わると、搬送に従いプロセス速度Ｖｐで画像形成系を脱していく。画像形成系を脱した印字媒体は印字媒体が画像形成系から定着排紙系へと搬送される際に印字媒体にループを形成させ印字媒体の搬送に余裕を与えながら、定着器排紙系へと搬送する。

ここで定着ローラの駆動制御方法を図９を用いて説明する。図９における動作説明は実施例１にて説明した濃度分布算出方法については省略する。

一印字媒体での平均速度が目標のプロセス速度Ｖｐとなるように、各ブロック毎の駆動速度をＶｎ、各ブロックの平均濃度をＤｎとするとＶｎ＝〔Ｄｎ／（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋・・・＋Ｄｎ）〕×Ｖｐにより算出する。

以上のプロセスにより各ブロックの速度Ｖ１〜Ｖ５を算出し、ブロック単位で定着駆動モータの速度切り替えを行う。

以下、速度切り替えの方法について説明する。

ＣＰＵ１８では印字媒体先端信号を認識し、定着排紙系の速度をＶ１より遅い速度Ｖ１ｄに減速させる。この状態でＣＰＵ１８はループセンサ２７の出力をモニタする。このとき画像形成系の速度Ｖ１＞Ｖ１ｄであるため徐々に印字媒体はループを形成し所定量のループが形成されると、図７−ａのようにメカフラグ２８が連動し、インタラプタ２９の光路を確保するため、ループセンサの出力が反転する。このタイミングでＣＰＵ１８は１９のモータドライバに加速命令を送信し、定着排紙系駆動モータ２０の回転速度をあげ、Ｖ１よりも高速度であるＶ１ｕで回転させる。この状態でＣＰＵ１８はループセンサの出力をモニタする。このとき画像形成系の速度Ｖ１＜Ｖ１ｕであるため徐々に形成されたループは消費され所定量のループが消費されると図７−ａのようにメカフラグが光路を遮断するためループセンサの出力が反転する。このタイミングでＣＰＵ１８は１９のモータドライバに減速命令を送信し、定着排紙系駆動モータ２０の回転速度を下げ、Ｖ１よりも低速度であるＶ１ｄで回転させる。この動作を印字媒体の所定の位置まで繰り返し継続させる。

同様にしてブロック２の場合はＶ２を中心にＶ２ｄ、Ｖ２ｕ、とし順次ブロック５にいたるまで同様の制御を繰り返し継続させる。

この制御方法を図１１のチャート図を用いて説明する。

１８のＣＰＵは２４のホストコンピュータより印字データを受け取ると画像形成を開始する（Ｓ１１０１）、ＣＰＵは印字データを副走査方向の所定ブロックに分割し（Ｓ１１０２）、各ブロックにおける平均濃度を算出する（Ｓ１１０３）。算出した平均濃度に基づき各ブロック毎の定着駆動速度を算出し、ブロック毎に格納する（Ｓ１１０４）。格納は２６のサイズ検知船さにより検知された印字媒体のサイズをもとにブロックごとのカウント値と関連付けし、セットで格納する（Ｓ１１０５，Ｓ１１０６）。

ＣＰＵは印字媒体検知センサ１６の出力をモニタし、印字媒体の先端が定着装置、近傍へ搬送されるまで待機する（Ｓ１１０７）。印字媒体の先端を検知後は定着駆動速度をＶ１ｄ＜Ｖ１に設定し駆動を開始する。次にループセンサの出力をモニタし出力が反転されるまで待機する（Ｓ１１０９）。ループセンサの出力が反転したら定着駆動速度をＶ１ｕ＞Ｖ１に切り替える（ｓ１１１０）。以下それぞれのブロックのカウントに従い、定着駆動の速度を切り替える（Ｓ１１１１）。カウントが紙サイズ分終了した時点で（Ｓ１１１２）、カウンタをリセットし次のジョブに備える（Ｓ１１１３）。次のジョブがない場合には画像形成を終了しスタンバイへ移行する（Ｓ１１１４）。

以上の構成により印字媒体上に形成されたトナー像の濃度に応じた光沢を得ることが可能となり、かつ、一印字媒体の平均搬送速度を一定に保つことが可能であり、かつ安定した画像を出力することが可能となる。

この制御により定着排紙系の搬送速度を変化させ制御を行ったとしても搬送系の影響を画像形成系に与えないため安定な画像形成を印字媒体に行うことが可能となる。

画像形成装置を示す図 画像形成系と定着排紙系を表した模式図 定着排紙系の駆動モータを制御するブロック図 印字画像と濃度分布および定着駆動速度プロファイルを示した図 印字濃度分布に応じた定着駆動方式を示したチャート図 定着排紙系にループセンサを搭載した画像形成装置 ａ−ｂは、ループセンサの詳細図 ａ−ｄは、定着排紙系にループセンサを搭載した画像形成装置において印字媒体の搬送を表した図 ループセンサを搭載した定着排紙系の駆動モータを制御するブロック図 定着排紙系にループセンサを搭載した画像形成装置での定着排紙系の駆動モータを制御する定着駆動速度プロファイルを示した図 定着排紙系にループセンサを搭載した画像形成装置での印字濃度分布に応じた定着駆動方式を示したチャート図

符号の説明

１ スキャナユニット
２ 回転多面鏡
３ カートリッジ
４ 感光体
５ 現像スリーブ
６ Ｙ現像カートリッジ
７ Ｍ現像カートリッジ
８ Ｃ現像カートリッジ
９ ＢＫ現像カートリッジ
１０ 転写ローラ
１１ 搬送ベルト
１２ 給紙ユニット
１３ 印字媒体
１４ 定着器
１５ 定着ローラ
１６ 印字媒体検知センサ
１７ 現像カートリッジ駆動用モータ
１８ ＣＰＵ
１９ 定着排紙系駆動用モータドライバ
２０ 定着排紙系駆動用モータ
２１ 画像形成系及び定着排紙系双方に属している印字媒体
２２ 定着駆動プロファイル作成手段
２３ 印字濃度算出手段
２４ ホストコンピュータ
２５ カウンタ
２６ 印字媒体サイズ検知センサ
２７ ループ量検知センサ

Claims (7)

1. 印字媒体上のトナー像を定着させるための定着装置と、定着装置を駆動するための無段階に速度切り替え可能な駆動源を備えた画像形成装置において、印字モードに応じて通常モードと光沢モードを切り替える印字モード切替手段と、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段を備え、光沢モードが選択された場合に、検出された濃度分布により定着装置を駆動する駆動源の駆動速度を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１において、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段は、印字媒体上に形成されたトナー像を直接、光学式センサで読み取ることにより検出することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１において、印字媒体のトナー像の副走査方向の濃度分布を検出するための検出手段は、印字する画像データから副走査方向の濃度分布を算出することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２または３において副走査方向の濃度分布は１走査ピッチごとに検出することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２または３おいて副走査方向の濃度分布は少なくとも２走査ピッチを１ブロックとし検出することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１において、１印字媒体内での平均速度がプロセス速度となるように定着装置の駆動源の速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１において、画像形成系と定着装置との双方に印字媒体が属している場合に、印字媒体の撓みが一定になるように定着装置の駆動源の駆動速度を制御する画像形成装置において、撓みを保持するための速度切り替え手段にトナー像の副走査方向の濃度分布を反映させることを特徴とする画像形成装置。