JP2007264263A - 画像形成装置の加熱温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿の光沢性等の表面状態を自動的に判断し、加熱部材の温度を調整することにある。
【解決手段】原稿を複写可能であり、用紙上のトナー画像を用紙に定着させるためにトナー画像を加熱する加熱ローラ５１を備えた定着部５を有する複合機１に用いられる加熱ローラの温度制御装置８であって、原稿表面検知手段８１と、温度制御手段８３とを有している。原稿表面検知手段８１は、原稿の表面の状態を検知する。温度制御手段８３は、原稿表面検知手段８１の検知結果に基づいて、加熱ローラ５１の温度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱温度制御装置、特に、原稿を複写可能であり、用紙上のトナー画像を用紙に定着させるためにトナー画像を加熱する加熱部材を備えた定着部を有する画像形成装置に用いられる加熱温度制御装置に関する。

画像形成装置は、画像データに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部で用紙に形成された画像を用紙に定着させる定着部とを含んでいる。定着部には、用紙に形成された画像を加熱する加熱部材と、用紙に形成された画像を加圧する加圧部材とが備えられている。このような画像形成装置には、文章や画像等の画像形成対象に応じて光沢性を変えることができるようにした装置が存在する（特許文献１参照）。ここで、文章を印字する際には光沢がない方が見やすいために光沢性が低い方が良く、写真等の画像を印字する場合には光沢性が高い方が好ましい。
特開平４―１９５０７９号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、原稿の光沢性が高いか低いかをユーザーが判断し、光沢性が高い印字、または光沢性の低い印字を行う。このとき、光沢性の低い設定で印字する場合には加熱部材の温度が低い状態で印字する。一方、光沢性が高い設定で印字する場合には加熱部材の温度が高い状態で印字する。

ここで、原稿の光沢性はユーザーが判断するが、判断するのが難しい場合もある。このため、原稿の再現性が高い印字を行うのは困難であった。

本発明の課題は、原稿の光沢性等の表面状態を自動的に判断し、加熱部材の温度を調整することにある。

請求項１に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、原稿を複写可能であり、用紙上のトナー画像を用紙に定着させるためにトナー画像を加熱する加熱部材を備えた定着部を有する画像形成装置に用いられる加熱温度制御装置であって、原稿表面検知手段と、加熱温度調整手段とを有している。原稿表面検知手段は、原稿の表面の状態を検知する。加熱温度調整手段は、原稿表面検知手段の検知結果に基づいて、加熱部材の温度を調整する。

この加熱ローラの温度調整手段は、原稿表面検知手段によって原稿の表面の状態を検知し、原稿表面検知手段の検知結果によって加熱ローラの温度調整手段が加熱ローラの温度を調整する。

ここでは、原稿の表面状態に応じて適切に温度が調整された加熱ローラによって複写されるために原稿の再現性が高くなる。

請求項２に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、請求項１に記載の画像形成装置の加熱温度調整装置であって、原稿表面検知手段は原稿の表面の光沢性を検知する。

ここでは、原稿の光沢性に応じて加熱ローラの温度が調整されるために、原稿の光沢性を再現しやすくなる。

請求項３に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置の加熱温度調整装置であって、原稿表面検知手段は原稿の表面の滑らかさを検知する。

ここでは、原稿の滑らかさによって加熱ローラの温度を調整するために、原稿の滑らかさを再現しやすくなる。

請求項４に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、請求項２に記載の画像形成装置の加熱温度調整装置であって、原稿表面検知手段は、原稿の表面の総画素数に対するハイライト画素の割合であるハイライト画素比によって光沢性を検知する。ここで、拡大レンズを通して最も明度の低い１ミリ四方の画像を１４万画素に分割し、この画像を８ビットスケール画像に変換する。この８ビットグレーススケール画像の光量を所定の閾値で２値化し、２値化した画像上に存在する光量が多い画素をハイライト画素と定義する。

請求項５に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、請求項３に記載の画像形成装置の加熱温度調整装置であって、原稿表面検知手段は、原稿の表面の粒状性によって滑らかさを検知する。

ここで、ハイライト画素の塊の数を粒状性と定義する。

請求項６に係る画像形成装置の加熱温度制御装置は、請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置の加熱温度調整装置であって、加熱部材は、金属ローラと、金属ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材とを含む加熱ローラである。

ここでは、加熱ローラとしてフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材を表面に有するローラ、すなわちハードローラを使用するために安価になる。

請求項７に係る加熱ローラの温度制御装置は、請求項１から６のいずれかに記載の加熱ローラの温度調整装置であって、加熱ローラの表面温度を計測する計測手段をさらに備え、温度制御手段は計測手段の計測結果に応じて加熱ローラの温度を制御する。

ここでは、計測手段によって加熱ローラの表面温度を計測した結果に基づいて、加熱ローラの温度を制御するために、加熱ローラの表面温度を精度良く制御できる。

請求項８に係る画像形成装置は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成された画像を用紙に定着する定着部と、請求項１から７のいずれかに記載の加熱温度制御装置とを備えている。

本発明では、原稿の光沢性等の表面状態を自動的に判断し、加熱部材の温度を調整することができる。

・ 構成
図１に本発明の一実施形態が採用された画像形成装置である複合機１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

この複合機１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、原稿の複写やコンピュータなどから送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷することが可能な装置である。

この複合機１は、原稿の画像情報を読み取る原稿読み取り部２と、画像情報に基づいて用紙に画像を形成する画像形成部３と、用紙を搬送する用紙搬送部４と、画像形成部３で形成された画像を用紙に定着する定着部５と、用紙を収納する用紙収納部６と、用紙を複合機１の外部に排出する排出部７とを有している。

原稿読み取り部２は、複写したい原稿の画像データを読み取るための部分であって、コンタクトガラス２１と、カバー２２とを有している。この原稿読み取り部２では、例えば、コンタクトガラス２１上に原稿の複写したい面を載置した後にカバー２２を閉じ、複写命令をする（複合機１を操作する操作パネルで複写キーを押す）ことでコンタクトガラス２１に向けた原稿面の画像データが読み取られる。

画像形成部３は、感光体ドラム３１と、現像装置３２と、レーザユニット３３とを有している。

感光体ドラム３１は、表面に静電潜像が形成される部材であって、複合機１の上部に配置されている。また、感光体ドラム３１は、ドラム状の部材であって、図１の紙面に直交する方向に回転軸が設けられている。

現像装置３２は、内部に収納されるトナーを感光体ドラム３１に供給するための装置であって、トナー撹拌スクリュー３２１と、現像ローラ３２２とを備えている。トナー撹拌スクリュー３２１は、現像装置３２の内部に収納されたトナーを撹拌するための部材であって、現像装置３２の内部に配置されている。現像ローラ３２２は、感光体ドラム３１にトナーを供給するための部材であって、感光体ドラム３１に隣接させて配置されている。

レーザユニット３３は感光体ドラム３１上に画像データに基づいた静電潜像を形成するようにレーザ光を照射するための部分である。

用紙搬送部４は、用紙収納部６から画像形成部３と定着部５とを通過して排出部７まで連続する搬送路を有している。

定着部５は、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とを有している。加熱ローラ５１は、用紙上に形成された画像を形成するトナーを熱で溶解するための部材であって、加圧ローラ５２の上側に配置されている。また、加熱ローラ５１は、ハードローラを用いている。すなわち内部にハロゲンランプ等のヒータを備えた金属製ローラと、金属製ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂部分とを有している。

用紙収納部６は、複合機１の下部に配置された部分であって、複数の給紙カセット６１を有している。

排出部７は、複合機１の上部に配置されており、排出トレイ７１を有している。

カラープリンタ１はさらに加熱ローラの温度制御装置８を有している。

加熱ローラの温度制御装置８は、定着部５の加熱ローラ５１の温度を制御する装置であって、図２に示すように、ＣＰＵがプログラムを実行することで、原稿表面検知手段８１と、計測手段８２と、温度制御手段８３として機能する。ここで、図２は加熱ローラの温度制御装置８のブロック図である。

原稿表面検知手段８１は、原稿の表面の光沢性及び滑らかさを検知することによって表面状態を検出する手段である。具体的には、先ず画像が文字画像か否かを判断する。３ラインのＣＣＤセンサによって注目画像と注目画像の近傍の画像とを抽出し、注目画像と注目画像の近傍の画像との濃度差を検出する。このとき、濃度差が所定の値以上の場合には文字画像と認定するようにする。次に文字画像ではないと判断した場合には、拡大レンズを用いて最も明度が低い１ミリ四方の画像を検出し、この最も明度の低い画像を１４万画素に分割する。この画像を８ビットスケール画像に変換し、８ビットグレーススケール画像の光量を所定の閾値で２値化する。図３に２値化した画像の例を示す。この図３において白色で示されているのがハイライト画素である。ハイライト画素からハイライト画素比を検出する。ここで、ハイライト画素比は、原稿の表面の総画素数に対するハイライト画素の割合であり、具体的には、（ハイライト画素数／総画素数）×１００として定義されている。また、図３のハイライト画素の塊の数から滑らかさを検出する。

計測手段８２は、加熱ローラ５１の表面の温度を計測する手段であって、加熱ローラ４１の近傍に配置されたサーミスタ８２１によって計測する。

温度制御手段８３は、原稿表面検知手段８１の検知結果及び計測手段の計測結果に応じて加熱ローラ５１のヒータの温度を温度調節回路を介して制御することで加熱ローラ５１の温度を制御する。具体的には、原稿表面検知手段８１によって文字画像であると判断された場合には、光沢性は低くても良いので、コストを抑えるために加熱ローラ５１の温度を１６０℃に設定する。一方、原稿表面検知手段８１によって文字画像以外と判断された場合には、原稿の光沢性及び滑らかさから妥当な加熱ローラ５１の温度を検出する。具体的には、ハイライト画素比が低く、かつハイライト画素の塊の数が多い原稿の際には加熱ローラ５１の温度を１６０℃に設定し、ハイライト画素比が高く、かつハイライト画素の塊の数が少ない原稿の際には定着ローラの温度を１８０℃に設定し、ハイライト画素比が低く、かつハイライト画素の塊の数が少ない原稿の際には定着ローラの温度を２１０℃に設定する。ここで、光沢性及び滑らかさの判断基準は、ハイライト画素比が６０％以上である場合には光沢性の高い画像であると判断し、６０％以下の場合には光沢性が低い画像であると判断する。また、ハイライト画素の数が２５００以上の場合には滑らかな画像と判断し、２５００以下の場合には滑らかではない画像と判断する。

ここで、図４は実験結果を示しており、ハイライト画素比が１９％（光沢性が低い）であって、かつハイライト画素の塊の数が３８６１個（滑らかではない）である原稿Ａの場合には、加熱ローラ５１の温度を１６０℃に設定して複写した。この場合の複写画像（図４の下段）はハイライト画素比が１１％（光沢性が低い）であって、かつハイライト画素の塊の数が６１７８個（滑らかではない）である。また、ハイライト画素比が８８％（光沢性が高い）であって、かつハイライト画素の塊の数が５４３個（滑らかである）である原稿Ｂの場合には、加熱ローラ５１の温度を１８０℃に設定して複写した。この場合の複写画像は、ハイライト画素比が６２％（光沢性が高い）であって、かつハイライト画素の塊の数が２０１９個（滑らかである）である。さらに、ハイライト画素比が５２％（光沢性が低い）であって、かつハイライト画素の塊の数が２３２９個（滑らかである）である原稿Ｃの場合には、加熱ローラ５１の温度を２１０℃に設定して複写した。この場合の複写画像は、ハイライト画素比が２０％（光沢性が低い）であって、かつハイライト画素の塊の数が１５１２個（滑らかである）である。このように、光沢性及び滑らかさの再現性が高くなっている。

２．動作
次に原稿を複写する際の動作について説明する。図５に加熱ローラ５１の温度制御動作のフローチャートを示す。

まず、原稿読み取り部２にセットされた原稿の画像データを読み取る（Ｓ１）。そして、原稿から読み取られた画像データに基づいて画像形成部３で画像が形成される。具体的には、感光体ドラム３１の表面を帯電装置（図示せず）によって帯電させ、レーザユニット３３によって画像データに基づいて感光体ドラム３１の表面にレーザ光を照射する。その後、現像器３２から感光体ドラム３１の表面にそれぞれの色のトナーが供給されて、感光体ドラム３１上にカラー画像が形成される。そして、用紙収納部６に収納されている用紙が画像形成部３に搬送されて、感光体ドラム３１上の画像が用紙上に転写される。その後、画像が形成された用紙が用紙搬送部４によって定着部５に搬送される。

このとき、加熱ローラの温度制御装置８によって加熱ローラ５１の温度が制御される。具体的には、先ず画像が文字画像か否かを判断する（Ｓ２）。この判断は、３ラインのＣＣＤセンサによって注目画像と注目画像の近傍の画像とを抽出し、注目画像と注目画像の近傍の画像との濃度差を検出することによって行う。このとき、濃度差が所定の値以上の場合には文字画像と認定する。文字画像と判断した場合には（Ｓ２のＹＥＳ）、加熱ローラ５１の温度を１６０℃に決定する（Ｓ７）。文字画像ではないと判断した場合（Ｓ２のＮＯ）には、次に原稿の光沢性が低いかをハイライト画素比から判断する（Ｓ３）。ここで、拡大レンズを用いて最も明度が低い１ミリ四方の画像を検出し、この最も明度の低い画像を１４万画素に分割する。この画像を８ビットスケール画像に変換し、８ビットグレーススケール画像の光量を所定の閾値で２値化する。２値化した画像上に存在する光量が多い画素、すなわちハイライト画素からハイライト画素比を検出する。

光沢性が高い場合（Ｓ３のＹＥＳ）には加熱ローラ５１の温度を１８０℃に設定する（Ｓ８）。光沢性が低い場合（Ｓ３のＮＯ）には、ハイライト画素の塊の数から滑らかな画像かどうかを検出する（Ｓ４）。滑らかではない場合（Ｓ４のＮＯ）には、加熱ローラの温度を１６０℃に設定する（Ｓ７）。滑らかな場合（Ｓ５）には、加熱ローラの温度を２１０℃に設定する。このとき、サーミスタ８２１において加熱ローラ５１の温度を検出しており、このサーミスタ８２１の温度検出結果に基づいて加熱ローラ５１の温度を調整する。加熱ローラ５１の温度を調整した後、トナー画像を用紙に定着させる（Ｓ６）。定着部５で画像が定着された用紙は用紙搬送部４を介して排出部７から排出される。

ここでは、原稿の光沢性及び滑らかさから妥当な加熱ローラ５１の温度を決定するために、原稿の再現性が高くなる。また、原稿の光沢性や滑らかさを自動的に判断するために、ユーザーは光沢性等の判断が不要になる。

３．他の実施形態
（ａ）上記実施形態では、複合機１について説明したが、本発明はこれに限られずに複写機等であっても良い。

（ｂ）また、本発明は、原稿の表面状態に応じて加熱ローラ５１の温度を調整したが、本発明はこれに限らずに、原稿の表面状態に応じて加熱ローラ５１の温度を調整するとともに用紙の種類に応じてさらに調整しても良い。

（ｃ）上記実施形態では、加熱ローラ５１の温度を１６０℃、１８０℃、２１０℃に設定したが、本発明はこれに限られず、光沢度及び滑らかさに応じて他の温度に設定しても良い。

複合機１の全体断面図。 加熱ローラの温度制御装置８のブロック図。 原稿表面の２値化画像 ハイライト画素数と、ハイライト画素の塊の数と、加熱ローラの温度との関係を示す図。 加熱ローラ５１の温度制御動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ 複合機（画像形成装置）
５ 定着部
８ 加熱ローラの温度制御装置
５１ 加熱ローラ
５２ 加圧ローラ
８１ 原稿表面検知手段
８２ 計測手段
８３ 温度制御手段（加熱ローラの温度調整手段）
８２１ サーミスタ

Claims (8)

1. 原稿を複写可能であり、用紙上のトナー画像を用紙に定着させるためにトナー画像を加熱する加熱部材を備えた定着部を有する画像形成装置に用いられる加熱温度制御装置であって、
   原稿の表面の状態を検知する原稿表面検知手段と、
   前記原稿表面検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱部材の温度を調整する加熱温度調整手段と、
   を備えた画像形成装置の加熱温度制御装置。
2. 前記原稿表面検知手段は原稿の表面の光沢性を検知する、
   請求項１に記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
3. 前記原稿表面検知手段は原稿の表面の滑らかさを検知する、
   請求項１または２に記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
4. 前記原稿表面検知手段は、原稿の表面の総画素数に対するハイライト画素の割合であるハイライト画素比によって光沢性を検知する、請求項２に記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
5. 前記原稿表面検知手段は原稿の表面の粒状性によって滑らかさを検知する、請求項３に記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
6. 前記加熱部材は、金属ローラと、前記金属ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材とを含む加熱ローラである、
   請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
7. 前記加熱部材の表面温度を計測する計測手段をさらに備え、
   前記温度制御手段は前記計測手段の計測結果に応じて前記加熱部材温度をさらに調整する、
   請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置の加熱温度制御装置。
8. 画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で形成された画像を用紙に定着する前記定着部と、
   請求項１から７のいずれかに記載の加熱温度制御装置と、
   を備えた画像形成装置。
   
   

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