JP2006154047A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱定着に必要な電力消費を抑えつつ、媒体に皺やカールが発生しない記録品質に優れた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー画像が転写された印刷媒体に対して、トナー画像がある部分に対してはトナー溶融温度で加熱して定着を行い、トナー画像がない部分に対してはトナー溶融温度より低い通紙温度で加熱を行う。これにより、熱定着に必要な電力消費を抑えつつ、トナー画像のない部分における皺の発生を防止することができる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、記録媒体に転写された現像剤画像を加熱することにより定着する定着器を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体上に転写されたトナー画像を定着する方式として、熱ローラ方式、ベルト加熱方式、電磁誘導加熱方式等がある。これらの方式は何れも、トナー画像の媒体への定着は、加熱によりトナーを溶融して媒体に固着することにより行われる。これらの定着方式における熱源としては、ハロゲンランプや電磁誘導式を利用するものである。これらの方式では、熱定着器により媒体上のトナーが溶融可能な温度に加熱し、この加熱温度を維持した状態で媒体への記録を行っている。

このような熱定着器を有する画像形成装置において、従来より省電力化の努力が払われている。その一例として、例えば、特開平６−２７０４３１号公報に示されるものがあるが、これは、媒体上のトナー画像を形成した部分に対して、位置選択的に加熱することにより、熱定着に必要な電力を削減するというものである。
特開平６−２７０４３１号公報

しかしながら、例えば電子写真プリンタが使用される一般的な環境においては、印刷媒体はある程度水分を含んでいる。印刷媒体に対して位置選択的に加熱すると、加熱された部分は媒体中の水分が蒸発し、さらに収縮する。また加熱されない部分は水分は蒸発せず、また収縮しない。この結果、印刷媒体全体としては皺やカールが発生する。

本発明の上記の問題点を鑑みてなされたもので、熱定着に必要な電力消費を抑えつつ、媒体に皺やカールが発生しない記録品質に優れた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に、本発明は、画像データに基づいて感光体上に現像剤画像を形成し、記録媒体上に転写された前記現像剤画像を加熱して定着させる定着器を有する画像形成装置において、記録媒体上における現像剤画像の転写領域を検出する画像領域検出手段と、定着器の加熱温度を制御する定着温度制御手段とを設け、前記定着温度制御手段は、前記画像領域検出手段の出力に基づいて、記録媒体上の現像剤画像が転写された転写領域に対して第１の加熱温度で記録媒体を加熱し、記録媒体上の現像剤画像が転写されない非転写領域に対して前記第１の加熱温度より低い第２の加熱温度で記録媒体を加熱する制御を行うことを特徴とするものである。

上記構成の本発明によれば、記録媒体上の現像剤画像が転写された転写領域に対して第１の加熱温度で記録媒体を加熱し、記録媒体上の現像剤画像が転写されない非転写領域に対しては前記第１の加熱温度より低い第２の加熱温度で記録媒体を加熱するようにしたので、非転写領域における水分を蒸発させることが可能である、また非転写領域における第２の加熱温度を転写領域における第１の加熱温度より低くしたので、熱定着に必要な電力消費を抑えることが可能である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従って説明する。図１は本発明の第１実施の形態による電子写真プリンタの要部を示すブロック図、図２は本実施の形態に係る電子写真プリンタを示す概略構成図である。まず図２により本実施の形態に係る電子写真プリンタについて説明する。なお本実施の形態では画像形成装置として電子写真プリンタを例に説明する。

図２において、電子写真プリンタ１には画像形成を行うエンジン部２が設けられており、エンジン部２には、媒体カセット３、画像形成部４、定着器５が設けられている。媒体カセット３には印刷媒体６が積層されて収納され、印刷媒体６を繰出す給紙ローラ７が設けられている。給紙ローラ７を始点として印刷媒体６の搬送路８が形成され、搬送路８は画像形成部４に接続している。搬送路８上には、印刷媒体６を検知する媒体センサ９、印刷媒体６を搬送するとともに印刷媒体６の搬送タイミングを合わせるためのレジストローラ１０および印刷媒体６を検知する媒体センサ１１がこの順に設けられている。

画像形成部４には、外表面にトナー画像が形成される感光ドラム１２、感光ドラム１２を帯電させる帯電ローラ１３、画像データに対応して感光ドラム１２に静電潜像を形成するＬＥＤヘッド１４、感光ドラム１２上の静電潜像を現像する現像部１５、感光ドラム１２上に残った残留トナーをクリーニングするクリーナ１６および感光ドラム１２からトナー画像を印刷媒体６上に転写する転写ローラ１７が設けられている。

画像形成部４の媒体搬送方向下流側には、印刷媒体６を検知する媒体センサ１８が設けられ、さらにその下流側に定着器５が設けられている。媒体センサ１８は印刷媒体６の先端が画像形成部４を通過して定着器５の手前に到達したことを検出するために設けられている。

定着器５には、印刷媒体６を加熱するためのヒートローラ１９、ヒートローラ１９に圧接して設けられた加圧ローラ２０、ヒートローラ１９の内部に設けられ、熱源として機能するハロゲンヒータ２１、ヒートローラ１９の表面温度を検出するサーミスタ２２が設けられている。

定着器５の媒体搬送方向下流側には印刷媒体６を検知する媒体センサ２３が設けられ、さらにその下流側には印刷媒体６を排紙トレイ２４上に排出する排紙ローラ２５が設けられている。以上がエンジン部２の構成である。

エンジン部２はエンジンコントローラ２７により制御される。エンジンコントローラ２７は定着温度制御部２８を有し、エンジンインタフェース２９により画像情報生成部３０に接続されている。画像情報生成部３０は通信インタフェース３１を介して外部装置３２に接続されている。

図１において、エンジンコントローラ２７と画像情報生成部３０とを接続するエンジンインタフェース２９は、コマンドインタフェース３３とビデオインタフェース３４とから構成される。コマンドインタフェース３３は、画像情報生成部３０からのシリアルコマンドとエンジンコントローラ２７からのシリアルステータス信号で双方向通信を行うものである。ビデオインタフェース３４は、画像情報生成部３０で生成されたビットマップデータを、印刷する印刷媒体６の走行に同期させてライン単位のデータに変換し、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７へ送信するものである。

各信号について説明する。コマンドインタフェース３３のＣＭＤ信号３３ａは、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７へ送信されるコマンド信号で、図３に示すようなシリアル信号である。ＣＲＤＹ信号３３ｂは、コマンド有効信号であり、エンジンコントローラ２７から画像情報生成部３０に対して送信される。

図３はエンジンコントローラ２７から送信されるシリアル信号を示すタイムチャートである。この信号は一般的なＵＡＲＴ（調歩同期式シリアル通信手順）の仕様に基づいて、Ｓｔａｒｔ ｂｉｔ＝１ｂｉｔ、Ｄａｔａ ｂｉｔ＝８ｂｉｔ、Ｏｄｄ ｐａｒｉｔｙ、Ｓｔｏｐ ｂｉｔ＝１ｂｉｔに設定されている。Ｄ０〜Ｄ７のビットの組み合わせにより、８ビットコマンド／ステータスとして使用している。

ＳＴＳ信号３３ｃは、エンジンコントローラ２７から画像情報生成部３０に対して送信されるステータス信号で、図３に示すようなシリアル信号である。ＳＲＤＹ信号３３ｄは、ステータス有効信号であり、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７に対して送信される。

ビデオインタフェース３４のＦＳＹＮＣ信号３４ａは、エンジンコントローラ２７から画像情報生成部３０に対して送信されるビデオ要求信号として用いられるフレーム同期信号である。ＬＳＹＮＣ信号３４ｂは、エンジンコントローラ２７から画像情報生成部３０に対して送信されるライン同期信号である。ＷＣＬＫ信号３４ｃは、エンジンコントローラ２７から画像情報生成部３０に対して送信されるビデオデータクロック信号である。

ＷＤＡＴＡ信号３４ｄは、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７に対して送信されるビデオデータ信号である。ＤＥＸＩＳＴ（１）信号３４ｅ信号は、画像情報生成部３０の余白検出部３５で生成され、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７へ送信される信号で、白紙ではない印刷を行なう場合に、１ページ内の最後の画像ラインまでアクティブ状態が継続する信号である。画像情報生成部３０に設けられる余白検出部３５は、１ページ分の画像データにおいて画像を含まない領域を検出する。

エンジンコントローラ２７には定着温度制御部２８、定着温度記憶部３６および定着温度選択部３７が設けられている。定着温度制御部２８は、定着器５のヒートローラ１９による加熱温度を制御するもので、ヒートローラ１９に設けられる加熱源としてのハロゲンヒータ２１および温度検出素子としてのサーミスタ２２に接続されている。

定着温度記憶部３６は、定着器５で使用する温度として、トナー画像を溶融定着するための温度であるトナー溶融温度と、トナー溶融温度よりは低い通紙温度を記憶している。定着温度選択部３７は、ＤＥＸＩＳＴ（１）信号３４ｅ、定着温度記憶部３６、定着温度制御部２８および媒体センサ１８に接続され、定着温度記憶部３６からのトナー溶融温度モード３８ａ、通紙温度モード３８ｂおよびヒータオフモード３８ｃを選択するようになっている。

次に本実施の形態の動作を説明する。まず図４を用いてコマンドインタフェースの動作を説明する。図４は本実施の形態のコマンドインタフェースの動作を示すタイムチャートである。なお図４において、信号はすべてハイレベルでアクティブ（有効）を示すものである。電子写真プリンタ１に電源が投入され、エンジンコントローラ２７が通信可能な状態になると、ＣＲＤＹ信号３３ｂをアクティブとする。他方、画像情報生成部３０も通信可能な状態になると、ＳＲＤＹ信号３３ｄをアクティブとする。

画像情報生成部３０は、ＣＲＤＹ信号３３ｂがアクティブであることを確認すると、シリアル通信可能であると判断し、コマンドを送出する必要があれば、図３に示すような形式でエンジンコントローラ２７に対してコマンドを送出する。図４ではコマンドを送出している状態を示す。エンジンコントローラ２７は、画像情報生成部３０からのコマンドを受け取ると、コマンド処理が終了して再度のコマンドの受信が可能になるまで、ＣＲＤＹ信号３３ｂをインアクティブとする。

エンジンコントローラ２７は、コマンドの対する応答をステータスとしてＳＴＳ信号３３ｃにより、画像情報生成部３０に対して返すために、ＳＲＤＹ信号３３ｄを確認する。ＳＲＤＹ信号３３ｄがアクティブであることを確認すると、エンジンコントローラ２７はシリアル通信可能であると判断し、図３に示す形式で、画像情報生成部３０に対してステータスを送出する。エンジンコントローラ２７は、ステータスの送出により、画像情報生成部３０からのコマンドの受信が可能になり、ＣＲＤＹ信号３３ｂをアクティブとする。

画像情報生成部３０は、ステータス処理が終了し、エンジンコントローラ２７からのステータス信号の受信が可能になると、ＳＲＤＹ信号３３ｄをアクティブとする。

以上の動作を繰り返すことにより、画像情報生成部３０とエンジンコントローラ２７との間のシリアル通信が可能となる。

次に印刷動作について図５および図６を用いて説明する。図５は本実施の形態における印刷動作を示すタイムチャート、図６はビデオインタフェースの動作を示すタイムチャートである。以下の動作説明においては図２をも援用して説明する。

画像情報生成部３０は、外部装置３２から通信インタフェース３１を介して印刷データを受け取り、受け取った印刷データを解析する。そして印刷データを１ページ分のビットマップデータに変換し、画像情報生成部３０内の図示しないメモリに格納する。ビットマップデータへの変換が終了すると、画像情報生成部３０は、図４を用いて説明したコマンドインタフェースを使用してエンジンコントローラ２７に対して、印刷媒体６の搬送や電子写真プロセスによるトナー画像形成の開始を指示する印刷開始コマンドを出力する。

エンジンコントローラ２７は、印刷開始コマンドを受け取ると、帯電ローラ１３で感光ドラム１２を帯電し、図示しないドラムモータを駆動して感光ドラム１２を回転させることにより、感光ドラム１２の表面が均一に帯電される（ａ）。ドラムの帯電が均一になってから、図示しない給紙モータを駆動して（ｂ）、給紙ローラ７を回転させる。これにより印刷媒体６が搬送路８上に繰り出される。印刷媒体６が搬送されて媒体センサ９まで達すると、媒体センサ９の検出信号がアクティブになる（ｃ）。

エンジンコントローラ２７は、媒体センサ９の検出信号がアクティブになってから一定時間経過後に給紙モータを駆動して、給紙モータの駆動を停止する（ｄ）。この一定時間の長さは、印刷媒体６の搬送速度と、媒体センサ９とレジストローラ１０との間の距離で決まる値である。給紙ローラが停止された時点で、印刷媒体６は先端部がレジストローラ１０に突き当てられた状態で停止する。

印刷媒体６の先端部がレジストローラ１０に突き当てられることにより、印刷媒体６のスキューが矯正されるが、この後図示しないレジストモータが駆動されてレジストローラ１０が回転する（ｅ）。これにより印刷媒体６の搬送が再開される。エンジンコントローラ２７は媒体センサ１１を監視しており、印刷媒体６の先端部が媒体センサ１１の位置を通過したことを検出できるようになっている。

エンジンコントローラ２７は、印刷媒体６の先端部が媒体センサ１１の位置を通過したことを検出すると（ｆ）、印刷媒体６にトナー画像を形成できるようにタイミングを取り、画像情報生成部３０に対し、ビデオインタフェース３４のＦＳＹＮＣ信号３４ａをアクティブとし（ｇ）、ビデオデータの要求を行う。このとき同時に、図６に示すように、ビデオインタフェース３４のＬＳＹＮＣ信号３４ｂがアクティブにされる（ｈ）。ＬＳＹＮＣ信号３４ｂは、エンジンコントローラ２７から出力されたライン同期信号で、この例では１ＷＣＬＫ幅で出力されるものとする。

画像情報生成部３０は、図示しないメモリに格納されたビットマップデータを、ＬＳＹＮＣ信号３４ｂに従ってライン単位でＷＤＡＴＡ３４ｄとして出力する（ｉ）。ＷＣＬＫ３４ｃはＷＤＡＴＡ３４ｄの同期クロック信号である。ＷＤＡＴＡ３４ｄは、エンジンコントローラ２７内の図示しないＬＥＤヘッド制御部によりＬＥＤヘッド１４の制御信号に変換され、ＬＥＤヘッド１４が点灯し、感光ドラム１２が露光される。

感光ドラム１２の露光された部分は電荷が抜け、電荷が抜けた部分に、現像部１５によりトナーが付着され、感光ドラム１２上にトナー画像が形成される。形成されたトナー画像は、転写ローラ１７の位置で、トナー画像と同期するタイミングで搬送された印刷媒体６に転写される。転写されずに感光ドラム１５上に残ったトナーは、クリーナ１６により感光ドラム１２上から除去され、感光ドラム１２は再び帯電ローラ１３により帯電される。トナー画像が転写された印刷媒体６は、定着器５に向けて搬送され、ここで定着処理が行われるが、定着器５に到達する手前で媒体センサ１８により印刷媒体６が検出される（ｊ）。定着が終了すると、印刷媒体６は排紙ローラ２５により排紙トレイ２４上に排出されるが、排紙ローラ２５に到達する手前で媒体センサ２３により印刷媒体６が検出される（ｋ）。

次に定着器の温度制御動作について説明する。図７は定着温度の制御動作を示すグラフである。定着器５には上述のように定着温度を検出するためにサーミスタ２２が取付けられている。エンジンコントローラ２７の内部にある定着温度制御部２８は、サーミスタ２２からの出力により定着器５のヒートローラ１９の温度を検出し、ヒートローラ１９の温度が定着可能温度範囲内になるように、熱源であるハロゲンヒータ２１のオン／オフ制御を行う。

定着可能温度範囲は、使用されるトナーの融点により異なるが、図７に示す例では、１７５度〜１８５度に設定される。ヒートローラ１９の下限温度を１７５度、上限温度を１８５度と設定しておくと、サーミスタ２２による検出温度が下限温度に達するとハロゲンヒータ２１をオンし、サーミスタ２２による検出温度が上限温度に達するとハロゲンヒータ２１をオフするように制御する。

なおヒートローラ１９は、図示しないドラムモータを動力としてエンジンコントローラ２７の制御により回転する。また加圧ローラ２０も図示しないモータを動力としてエンジンコントローラ２７の制御により、ヒートローラ１９に対して加圧しながら回転する。

次に本実施の形態における定着温度の制御について説明する。図８は第１の実施の形態における定着温度制御動作を示すタイムチャート、図９は画像データの印刷媒体に対する位置を示す説明図である。以下の実施の例においては、図９に示すように、画像データ４０ａ、４０ｂ（転写領域）が印刷媒体６の前半部分にあり、かつ画像データ４０ａ、４０ｂの間に余白部分４１（非転写領域）があり、印刷媒体６の後半部分は余白部分４２（非転写領域）になっている場合について説明する。

エンジンコントローラ２７は、印刷媒体６にトナー画像を形成することができるようにタイミングを取り、図５に示すタイミングｇで説明したのと同様に、画像情報生成部３０に対し、ビデオインタフェース３４のＦＳＹＮＣ信号３４ａをアクティブとし、ビデオデータの要求を行う（ｇ）。これに対して画像情報生成部３０は、図示しないメモリに格納されたビットマップデータを、ＬＳＹＮＣ信号３４ｂに従ってライン単位でＷＤＡＴＡ３４ｄとして出力する（ｉ）。図８では、実際に画像データがある部分と余白の部分を別けて示してある。余白の部分は、ＦＳＹＮＣ信号３４ａはアクティブとなっているが、電気的にはＦＳＹＮＣ信号３４ａがインアクティブとなっている状態と変わりはない。

白紙ではない印刷を行なう場合、即ち、何らかの画像データが印刷データとして存在する場合、画像情報生成部３０の余白検出部３５からＤＥＸＩＳＴ（１）信号３４ｅが、ＦＳＹＮＣ信号３４ａと同じタイミングでアクティブとなる（ｌ）。ＤＥＸＩＳＴ（１）信号３４ｅは、印刷媒体６の１ページ内の最後の画像を含んだラインまでアクティブ状態が継続する信号で、余白検出部３５で生成される。

印刷媒体６の１ページ内の最後の画像を含んだラインを検出する仕方は、画像情報生成部３０が、受け取った印刷データを解析した後、１ページ分のビットマップデータに変換し、図示しないメモリに格納するが、このビットマップデータを図示しないＣＰＵによりスキャンすることにより、最終の画像ラインを検出する。

エンジンコントローラ２７は、画像情報生成部３０からのＤＥＸＩＳＴ（１）信号３４ｅを、エンジンコントローラ２７内蔵の図示しないＣＰＵによってソフト処理することにより、印刷媒体６の先端部から最後の画像を含んだラインまでの期間Ｔａを認識する。この場合、期間Ｔａの認識は、ソフト処理ではなく、カウンタ等のハードウェアを用いて計測することにより行ってもよい。

図２に示す定着器５とその手前に設けられた媒体センサ１８との間の距離は固定されており、また印刷媒体６の搬送速度は一定であるので、媒体センサ１８が印刷媒体６の先端を検出して検出信号がアクティブになって（ｍ）から、印刷媒体６の先端部が定着器５の定着位置に到達するまでの時間は算出可能である。この時間をＴｂとする。

エンジンコントローラ２７は媒体センサ１８を監視することにより、定着器５の定着位置に印刷媒体６の先端部が到達するタイミングを知ることが可能で、媒体センサ１８がアクティブになってから時間Ｔｂ経過後にトナー溶融温度で定着器５を温度制御する。

しかしながら実際の定着器５では熱容量が存在する。このため、定着動作を行うために定着温度選択部３７がトナー溶融温度を選択し、定着温度制御部２８がトナー溶融温度で制御しようとしても、定着器５の温度上昇が追従せず、すぐにはトナー溶融温度に達しない。このため印刷媒体６の先端部が定着位置に到達する前にトナー溶融温度の制御を開始する。

定着器５に熱容量が存在する場合には、通常、熱源のハロゲンヒータ２１を点灯させた場合、図７に示すように、ヒートローラ１９の温度上昇はある傾きを持つ。この傾きは、熱源の発熱量と定着器の熱容量で決まる。エンジンコントローラ２７は、ヒートローラ１９の温度を検出するサーミスタ２２でヒートローラ１９の表面温度を知ることができるので、熱源のハロゲンヒータ２１をオンしてからトナー溶融温度に達するまでの時間を求めることができる。

ハロゲンヒータ２１をオンしてからトナー溶融温度に達するまでの時間をＴｃとすると、印刷媒体６上の先頭のトナー画像のある位置が、定着器５の定着位置に到達するタイミングに対して、時間Ｔｃだけ早くハロゲンヒータ２１をオンすれば、印刷媒体６上の先頭のトナー画像のある位置が、定着器５の定着位置に到達するタイミングでトナー溶融温度に達することになる。

即ち、媒体センサ１８がアクティブになってから、（Ｔｂ−Ｔｃ）時間経過後にトナー溶融温度制御に移行させる（ｎ）。つまり、定着温度選択部３７は、トナー溶融温度を選択し、定着温度制御部２８に対してトナー溶融温度で定着器５の温度制御を行わせる。これにより印刷媒体６上のトナー画像のある部分が、定着器５により定着を開始される（ｏ）。

トナー画像を印刷媒体上に定着させることだけを目的としている場合には、印刷媒体上のトナー画像がある部分のみを加熱定着し、トナー画像がない余白部分は熱源をオフすることにより、省電力化が図れるが、しかしながらこの場合には、印刷媒体を部分的に加熱および加圧を行うと、排出後の印刷媒体に皺が発生することがある。これは前述の通りであるが、本実施の形態では、印刷媒体上のトナー画像がない部分に対して通紙温度で加熱を行う。

印刷媒体の皺の発生原因は、水分を含んだ印刷媒体に対して加熱および加圧を行う部分と行わない部分が混在することによる。つまり、加熱および加圧を行った部分は水分が蒸発し、行わなかった部分は水分を含んだままの状態である。したがって、本実施の形態では、水分を含んだ部分からその水分を蒸発させるための加熱を行う。そのために、定着器５の温度を水の沸点である１００度Ｃ以上の温度（通紙温度）に設定して印刷媒体６を定着器５を通過させるようにする。

図８に示すｏの時点から、時間Ｔａの間はトナー溶融温度で定着器５を制御し、時間Ｔａ経過後、定着器５を通紙温度で制御する（ｐ）。通紙温度は上述のように１００度Ｃ以上であればよいが、本実施の形態では、１１０度Ｃ〜１２０度Ｃに設定する。

通紙温度で定着器５を制御する時間は、媒体センサ１８がアクティブとなってから（Ｔｂ＋Ｔａ）時間経過した時点（ｐ）から、媒体センサ１８がインアクティブとなってから（Ｔｂ）時間経過した時点（ｑ）までである。即ち、この間、定着温度選択部３７は、通紙温度モード３８ｂを選択し、定着温度制御部２８に対して通紙温度で定着器５の温度制御を行わせる。

媒体センサ１８がインアクティブとなってから（Ｔｂ）時間経過した時点（ｑ）から後は、ヒータオフ制御を行う。即ち、これ以降は、定着温度選択部３７は、ヒータオフモード３８ｃを選択し、定着温度制御部２８に対してヒータオフで定着器５の温度制御を行わせる。

以上の説明では、画像データがある部分と余白の部分とに領域を分けて定着温度を変える例を示したが、画像形成部３０の余白検出部３５の代わりに画像密度検出部を設け、画像に含まれる印刷画素が所定密度を超えるか否かを検出し、画像密度が高い領域は高い定着温度で定着し、画像密度が低い領域は低い定着温度で定着するようにしてもよい。この場合、画像密度は、例えば、１ラインあたりに含まれる印刷画素の数により求められる。

以上のように第１の実施の形態によれば、印刷媒体６上のトナー画像が存在する部分に対してはトナー溶融に必要な温度で定着を行い、トナー画像が存在しない部分に対しては、トナー溶融温度よりも低く、かつ媒体に皺が発生しない程度の温度で加熱することにより、定着に必要な電力を省力化するとともに、印刷媒体に皺を発生させないことが可能になる。

次に本発明の第２の実施の形態を説明する。図１０は第２の実施の形態による画像形成装置の要部を示すブロック図である。第２の実施の形態は、１ページ分の印刷データにおいて、画像データと画像データの間に画像データの存在しない余白部分が所定量以上ある場合に、その余白部分に対しては通紙温度で定着器を制御するものである。なお第１の実施の形態と共通する要素には同一の符号を付す。

図１０において、画像情報生成部３０とエンジンコントローラ２７はコマンドインタフェース３３およびビデオインタフェース３４により接続されている。ビデオインタフェース３４にはＦＳＹＮＣ信号３４ａ、ＬＳＹＮＣ信号３４ｂ、ＷＣＬＫ信号３４ｃ、ＷＤＡＴＡ信号３４ｄのほかに、ＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆが設けられている。ＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆは、画像情報生成部３０の余白検出部３５で生成され、画像情報生成部３０からエンジンコントローラ２７へ送信される信号で、画像データを送信する場合に画像データが実際に存在する部分および余白部分が所定量以下の部分に対応してアクティブ状態になる信号である。

エンジンコントローラ２７には、第１の実施の形態と同様に、定着温度制御部２８、定着温度記憶部３６および定着温度選択部３７が設けられ、定着温度選択部３７にＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆおよび媒体センサ１８の検出信号が入力されるようになっている。また定着温度選択部３７には、定着温度記憶部３６からのトナー溶融温度モード３８ａ、通紙温度モード３８ｂおよびヒータオフモード３８ｃを選択するようになっている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

次に第２の実施の形態の動作を説明する。図１１は第２の実施の形態における定着温度制御動作を示すタイムチャート、図１２は画像データの印刷媒体に対する位置を示す説明図である。以下に示す例においては、図１２に示すように、印刷媒体６の先頭部にある画像データ５０ａの次に短い余白部分５１ａがあり、それに続いて短い画像データ部分５０ｂ、短い余白部分５１ｂ、短い画像データ部分５０ｂが続き、さらにやや長い余白部分５１ｃがあり、続いて短い画像データ部分５０ｄ、短い余白部分５１ｄ、短い画像データ部分５０ｅ、短い余白部分５１ｅ、やや長い画像データ部分５０ｆが続き、最後にやや長い余白部分５１ｆがある場合について説明する。

エンジンコントローラ２７は、印刷媒体６にトナー画像を形成できるようにタイミングをとり、画像情報生成部３０に対して、ビデオインタフェース３４のＦＳＹＮＣ信号３４ａをアクティブとし、ビデオデータの要求を行う（ｇ）。これに対して画像情報生成部３０は、図示しないメモリに格納されたビットマップデータを、ＬＳＹＮＣ信号３４ｂに従ってライン単位でＷＤＡＴＡ３４ｄとして出力する（ｉ）。

白紙ではない印刷を行なう場合、即ち、何らかの画像データが印刷データとして存在する場合、画像情報生成部３０の余白検出部３５からＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆが、ＦＳＹＮＣ信号３４ａと同じタイミングでアクティブとなる（ｒ）。ＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆは、閾値として設定されたライン数以上余白部分が連続した場合にインアクティブとなり、それ以外の場合はアクティブとなる信号で、カウンタ回路で容易に作成可能である。閾値についての説明は後述する。

図１２の例では、ＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆは、印刷媒体６の先頭部分から短い画像データ部分５０ｃまでの区間にアクティブとなり（時間Ｔｄ）、その後は余白部分５１ｃが閾値以上の余白部分となり、この余白部分についてはインアクティブとなる（時間Ｔｅ）。その後画像データ部分５０ｄから再びアクティブとなり、画像データ部分５０ｆの最終までアクティブが継続する（時間Ｔｆ）。さらに余白部分５１ｆでインアクティブとなり、印刷媒体６の最後まで継続する（時間Ｔｇ）。

エンジンコントローラ２７は、画像情報生成部３０からのＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆを、エンジンコントローラ２７内の図示しないＣＰＵによってソフト処理することで、閾値以上の余白部分が印刷媒体内のどこに存在するかを検出する。なおＤＥＸＩＳＴ（２）信号３４ｆのアクティブの時間（Ｔｄ、Ｔｆ）およびインアクティブの時間（Ｔｅ、Ｔｇ）は、ソフト処理ではなく、カウンタ等のハードウェアを用いて計測してもよい。

エンジンコントローラ２７は、媒体センサ１８を監視することにより、定着器５の定着位置に印刷媒体６の先端部が到達するタイミングを知ることが可能で、媒体センサ１８がアクティブになってから時間Ｔｂ経過後にトナー溶融温度で定着器５を温度制御する（ｏ）。トナー溶融温度で定着器５を制御する時間は、時間Ｔｄである。

しかしながら定着器５には熱容量が存在するので、第１の実施の形態で説明したように、トナー溶融温度での定着器５の制御開始は、この時点（ｏ）よりトナー溶融温度に達するまでに要する時間Ｔｃだけ早い時点となる。したがって、トナー溶融温度制御の時間は、（Ｔｄ＋Ｔｃ）となる。即ち、定着温度選択部３７は媒体センサ１８がアクティブになってから、（Ｔｂ−Ｔｃ）時間経過後にトナー溶融温度を選択し、（Ｔｄ＋Ｔｃ）時間の間トナー溶融温度での制御を継続する。

媒体センサ１８がアクティブになってから（Ｔｄ＋Ｔｃ）時間が経過すると、定着温度選択部３７は通紙温度を選択する（ｓ）。これにより定着器５の温度は通紙温度まで下降し、通紙温度に維持される。この間定着器５の定着位置には印刷媒体６の余白部分５１ｃが位置している。これにより印刷媒体６の余白部分５１ｃには通紙温度が加熱される。

印刷媒体６の画像データ部分５０ｄが定着器５の定着位置に到達するよりＴｃ´時間前に、即ち、定着温度選択部３７が通紙温度を選択した時点（ｓ）から時間（Ｔｅ−Ｔｃ´）が経過した後、定着温度選択部３７はトナー溶融温度を選択し（ｔ）、（Ｔｃ´＋Ｔｆ）時間の間トナー溶融温度を継続して選択する。時間Ｔｃ´は、定着器５が通紙温度からトナー溶融温度に達するまでに掛かる時間である。これにより、定着温度選択部３７が通紙温度を選択した時点（ｓ）からＴｅ時間経過後に、定着器５の温度はトナー溶融温度になり、このトナー溶融温度で印刷媒体６の画像データ部分５０ｄから画像データ部分５０ｆまでが定着される。

定着温度選択部３７がトナー溶融温度を選択した時点（ｔ）から、（Ｔｃ＋Ｔｆ）時間経過した後、定着温度選択部３７は通紙温度を選択する（ｕ）。これにより定着器５の温度は通紙温度まで下降し、通紙温度に維持される。この間定着器５の定着位置には印刷媒体６の余白部分５１ｆが位置している。これにより印刷媒体６の余白部分５１ｆには通紙温度が加熱される。通紙温度の選択は（Ｔｇ）時間継続され、（Ｔｇ）時間が経過すると、定着温度選択部３７はヒータオフで定着器５の温度制御を行わせる（ｖ）。

上述のように、熱容量が全くない理想的な定着器でない限り、定着器５の温度を通紙温度からトナー溶融温度まで上昇させるには時間（Ｔｃ´）がかかる。即ち、印刷媒体６上のトナー画像部分が定着位置に到達する時点より時間（Ｔｃ´）だけ早くトナー溶融温度を選択しなければならない。したがって、この時間（Ｔｃ´）より長い時間に渡って、定着器５の温度を通紙温度の状態で継続することはできない。

そのため、通紙温度で制御する時間は時間（Ｔｃ´）より長くなければならず、印刷媒体６における余白部分が、媒体搬送方向に、この時間（Ｔｃ´）に搬送速度を乗じた長さより長い場合に、通紙温度で制御するようにする。上述の閾値は、時間（Ｔｃ´）に搬送速度を乗じた長さとする。

以上のように第２の実施の形態によれば、印刷媒体６においてトナー画像の部分とトナー画像の部分との間に余白部分がある場合においても、その余白部分の搬送方向の長さが閾値以上あれば、その余白部分に対する定着器５の温度をトナー溶融温度より低い通紙温度で制御するので、省電力化を図りつつ、印刷媒体６に皺が発生しない優れた装置を提供できる。

上記各実施の形態では電子写真プリンタを例にして説明したが、これに限らず、本発明は、熱定着器を使用する複写機にも適用可能であることはいうまでもない。本発明は、熱容量の小さい定着器を有する装置において、また連続用紙への印刷あるいは余白部分の比較的広い印刷媒体への印刷において、特に電力削減効果が大きくなる。

第１実施の形態による画像形成装置の要部を示すブロック図である。 本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 エンジンコントローラから送信されるシリアル信号を示すタイムチャートである。 コマンドインタフェースの動作を示すタイムチャートである。 実施の形態における印刷動作を示すタイムチャートである。 ビデオインタフェースの動作を示すタイムチャートである。 定着温度の制御動作を示すグラフである。 第１の実施の形態における定着温度制御動作を示すタイムチャートである。 画像データの印刷媒体に対する位置を示す説明図である。 第２の実施の形態による画像形成装置の要部を示すブロック図である。 第２の実施の形態における定着温度制御動作を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態における画像データの印刷媒体に対する位置を示す説明図である。

符号の説明

１ 電子写真プリンタ
５ 定着器
６ 印刷媒体
１９ ヒートローラ
２２ サーミスタ
２７ エンジンコントローラ
２８ 定着温度制御部
３０ 画像情報生成部
３５ 余白検出部
３６ 定着温度記憶部
３７ 定着温度選択部

Claims (5)

1. 画像データに基づいて感光体上に現像剤画像を形成し、記録媒体上に転写された前記現像剤画像を加熱して定着させる定着器を有する画像形成装置において、
   記録媒体上における現像剤画像の転写領域を検出する画像領域検出手段と、
   定着器の加熱温度を制御する定着温度制御手段とを設け、
   前記定着温度制御手段は、前記画像領域検出手段の出力に基づいて、記録媒体上の現像剤画像が転写された転写領域に対して第１の加熱温度で記録媒体を加熱し、記録媒体上の現像剤画像が転写されない非転写領域に対して前記第１の加熱温度より低い第２の加熱温度で記録媒体を加熱する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像領域検出手段は、前記画像データを受信し、ライン毎に画像データの有無を判断することにより記録媒体上における現像剤画像の転写領域を検出する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２の加熱温度は、記録媒体に含まれる水分を蒸発させる程度の温度に設定される請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記画像領域検出手段は、現像剤画像が転写されない領域が所定の大きさになった場合に前記非転写領域とし、前記所定の大きさは定着器の加熱温度が前記第２の加熱温度から前記第１の加熱温度に達するまでに要する時間に対応する請求項３記載の画像形成装置。
5. 画像データに基づいて感光体上に現像剤画像を形成し、記録媒体上に転写された前記現像剤画像を加熱して定着させる定着器を有する画像形成装置において、
   記録媒体上における現像剤画像の領域を現像剤の密度の高い第１の領域と、密度の低い第２の領域とに分けて検出する画像領域検出手段と、
   定着器の加熱温度を制御する定着温度制御手段とを設け、
   前記定着温度制御手段は、前記画像領域検出手段の出力に基づいて、記録媒体上の前記第１の領域に対して第１の加熱温度で記録媒体を加熱し、記録媒体上の前記第２の領域に対して前記第１の加熱温度より低い第２の加熱温度で記録媒体を加熱する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。

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