JP2008242161A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着する用紙等の記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じて最適な定着温度で定着を行うことを可能にする。
【解決手段】用紙Ｓ上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器９によって加熱、定着させることにより画像形成を行うカラー画像形成装置１において、１枚の用紙Ｓ上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルを記憶した記憶部１５と、１枚の用紙Ｓ上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントするピクセルカウント部１３と、相関テーブルに基づいてピクセルカウント部１３によりカウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、定着器９の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御するエンジン制御部１２とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を記録媒体上に転写して画像形成を行う画像形成装置およびその制御方法に関する。

従来、プリンタ、ファクシミリや複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置においては、用紙上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う。定着器は、予め設定された定着温度に加熱、調温された定着ローラと、加圧ローラとから構成され、トナー像を担持させた用紙を両ローラにより挟持搬送させることにより定着を行う。

図７は用紙上へのトナー像の負担例を示す図である。

このような定着プロセスにおいて、例えば、図７（ａ）に示すように用紙Ｓ上に大量のトナー像Ｔを担持させている場合には、トナーを溶融するための熱量を大きくする必要があるため、定着温度を高く設定し、一方、図７（ｂ）に示すように用紙Ｓ上に少量のトナー像Ｔしか担持させていない場合には、定着温度を低く設定するのが理想である。

例えば、（特許文献１）には、プリント後の紙表面温度を検出してフィードバック制御を行うことにより定着に最適な電力を定着器のヒータに通電するようにした画像形成装置が提案されている。また、この画像形成装置では、プリント後の紙表面温度は、ドット数によりトナー量が異なるので温度検出値を補正する必要があり、ピクセルカウンタの検出値に基づいてこの温度検出値を補正することが記載されている。

このピクセルカウンタに基づく補正は、この画像形成装置がプリント後の紙表面温度を一定に保つように制御するものであり、ドット数が多い（大量のトナー像を担持させている）と、大きな熱量が消費されてしまい、プリント後の紙表面温度が最適な温度よりも低く検出されるために行われるものであると考えられる。

また、複数色のトナーにより画像形成を行うカラー画像形成装置においては、印刷する画像がモノクロかカラーかによって使用するトナーが１色または４色となるので、それぞれモノクロトナー１層用の定着温度かカラートナー４層用の定着温度に切り換えて印刷を行っている。
特開２００３−２８０４４７号公報

ところで、上記（特許文献１）に記載の画像形成装置のように、プリント後の紙表面温度を検出してフィードバック制御を行う場合、同程度のトナー像を担持させている用紙が連続的に流れている場合には有効であるが、図７（ａ）および同図（ｂ）に示すように、担持させているトナー像Ｔの状態が大きく異なる用紙Ｓが連続して流れている場合には問題が発生する。

例えば、図７（ｂ）に示すように用紙Ｓ上に少量のトナー像Ｔしか担持させていない用紙Ｓが通過した後は、紙表面温度が高温となるため、フィードバック制御では次の定着温度を低く設定することになる。ここで、続いて図７（ａ）に示すように大量のトナー像Ｔを担持させている用紙Ｓが流れてくると、低く設定された定着温度では十分に定着が行われなくなる可能性がある。

また、前述のカラー画像形成装置のように、印刷する画像がモノクロかカラーかに応じて２種類の定着温度を切り換えて印刷を行う場合、印刷色によっては４色のトナーのすべてを使用せずに２色のみあるいは３色のみを使用することがあり、４層用の定着温度では定着温度が高すぎるという問題が発生する。

そこで、本発明においては、定着する用紙等の記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じて最適な定着温度で定着を行うことが可能な画像形成装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置において、１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントすること、１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、カウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御することを特徴とする。

本発明によれば、定着器によって加熱、定着させようとする１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となり、担持させているトナー像の状態が大きく異なる記録媒体が連続して流れている場合でもそれぞれ最適な定着温度で定着を行うことができる。

本願の第１の発明は、記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置において、１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルを記憶した記憶部と、１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントするピクセルカウント部と、相関テーブルに基づいてピクセルカウント部によりカウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御するエンジン制御部とを備えた画像形成装置である。本発明によれば、定着器によって加熱、定着させようとする１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となり、担持させているトナー像の状態が大きく異なる記録媒体が連続して流れている場合でもそれぞれ最適な定着温度で定着を行うことができる。

本願の第２の発明は、ピクセルカウント部は、１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数を色ごとにカウントするものであり、相関テーブルは、１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表すものであり、エンジン制御部は、色ごとにカウントしたトナー像のピクセル数から各色のトナー像が１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合を順次求め、この合計値から相関テーブルに基づいて最適定着温度を算出し、定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御するものであることを特徴とする。本発明によれば、記録媒体上に各色のトナー像を担持させるカラー画像形成装置において、定着器によって加熱、定着させようとする１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となる。

本願の第３の発明は、定着器の定着温度を検出する定着温度検出部と、定着器の定着温度を制御する定着温度制御部とを備え、エンジン制御部は、定着温度検出部により検出した定着温度が最適定着温度となるように定着温度制御部を制御するものである画像形成装置である。本発明によれば、エンジン制御部が、定着温度検出部により検出した定着温度が最適定着温度となるように定着温度制御部を制御することで、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となる。

本願の第４の発明は、記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントすること、１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、カウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御することを含む画像形成装置の制御方法である。本発明によれば、定着器によって加熱、定着させようとする１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となり、担持させているトナー像の状態が大きく異なる記録媒体が連続して流れている場合でもそれぞれ最適な定着温度で定着を行うことができる。

本願の第５の発明は、記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数を色ごとにカウントすること、色ごとにカウントしたピクセル数から各色のトナー像が１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合を順次求め、この合計値から１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、最適定着温度を算出し、定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御することを含む画像形成装置の制御方法である。本発明によれば、記録媒体上に各色のトナー像を担持させるカラー画像形成装置において、定着器によって加熱、定着させようとする１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色用の現像器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを備えた回転式の現像器ユニット２と、この回転式の現像器ユニット２により１色ずつトナー像を形成する感光体３と、レーザ照射装置としてのＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）４と、感光体３上に形成される各色トナー像を１色ずつ転写して合成トナー像を形成するための中間転写ベルト５と、被転写材としての用紙Ｓ等の記録媒体を供給する給紙カセット６と、給紙カセット６から用紙Ｓを１枚ずつ給紙するピックアップローラ７と、ピックアップローラ７により供給される用紙Ｓへ中間転写ベルト５上に形成された合成トナー像を転写する転写ローラ８と、用紙Ｓ上へ転写された合成トナー像を定着させる定着器９と、合成トナー像の定着後の用紙Ｓを排出する排出ローラ１０等により構成される。

図２は図１のカラー画像形成装置１の各色画像形成処理および定着処理のタイミングチャートを表す図である。

このカラー画像形成装置１では、まず、現像器ユニット２を回転してイエローの現像器２Ｙを感光体３に当接させ、イエロー画像をＬＳＵ４によって露光しながら、現像器２Ｙにより現像し、中間転写ベルト５上にイエロー画像のトナー像を転写する。続いて、現像器ユニット２を回転してマゼンタの現像器２Ｍを感光体３に当接させ、マゼンタ画像をＬＳＵ４によって露光しながら、現像器２Ｍにより現像し、中間転写ベルト５上にマゼンタ画像のトナー像を転写する。シアン画像およびブラック画像についても同様に、順次、露光、現像、転写を行い、中間転写ベルト５上にそれぞれのトナー像を転写する。

中間転写ベルト５上に各色トナー像の転写が終了すると、用紙Ｓをピックアップローラ７によって給紙し、４色のトナーが重ね合わされた合成トナー像を転写ローラ８により中間転写ベルト５から用紙Ｓへ転写する。そして、所定の温度に加熱した定着器９によって用紙Ｓ上のトナー像を加熱、溶融し、用紙Ｓに定着させる。トナー像の定着後、用紙Ｓを排出ローラ１０によって機外に排出し、印刷を終了する。

次に、本実施の形態におけるカラー画像形成装置１の定着器９の詳細について説明する。

図３は図１のカラー画像形成装置１のブロック図である。

図３に示すようにカラー画像形成装置１は、全体を制御するコントローラ部１１と、コントローラ部１１から画像データを受け取り、各部を制御するエンジン制御部１２と、画像データから１枚の用紙Ｓ上に印刷する各色トナー像のピクセル（ドット）数を色ごとにカウントするピクセルカウント部１３と、画像データに基づいて現像器ユニット２、感光体３、ＬＳＵ４等の光学系を制御する光学系制御部１４と、１枚の用紙Ｓ上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルを記憶する記憶部１５と、定着器９の定着温度を検出する定着温度検出部１６と、定着器９の定着温度を制御する定着温度制御部１７とを備える。

図４は記憶部１５に記憶される相関テーブルの例を示す図である。図４に示すように、相関テーブルは、１枚の用紙Ｓ上に占める各色のピクセル数の割合（０〜１００％）の合計値（以下、「トータル印刷率」と称す。）と最適定着温度との相関を表している。なお、本実施の形態におけるカラー画像形成装置１では、４色のトナーを使用するため、トータル印刷率は最大で４００％としているが、色数が異なる場合には色数に応じて適宜変更することも可能である。

次に、上記構成のカラー画像形成装置１による定着器９の定着温度設定処理について説明する。図５は図１の定着器９の定着温度設定処理のフローチャート、図６は図１のカラー画像形成装置１の各色画像形成処理および定着処理のタイミングチャートと定着温度設定の例を示す図である。なお、図６中の丸数字は、図５のフローチャート中にそれぞれ記載している丸数字と対応しており、それぞれ丸数字を記載している各のタイミングで処理を行うことを意味する。

図５に示すように、印刷を開始すると（Ｓ１００）、エンジン制御部１２は、トータル印刷率をクリアして０％に設定し、定着設定温度を初期温度に設定する（Ｓ１０１）。次に、前述のようにイエロー画像のトナー像の形成が終了すると（Ｓ１０２）、イエロー色のピクセルカウント値をピクセルカウント部１３から取得し、イエロー画像のピクセル数からイエロー色の印刷率を算出する（Ｓ１０３）。そして、トータル印刷率にイエロー色の印刷率を加算し、このトータル印刷率を元に相関テーブルより定着設定温度を算出し、設定する（Ｓ１０４）。

ここで、印刷率（％）は次式により算出する。

印刷率（％）＝印刷する画像のピクセル数／１枚の記録媒体上に印刷可能な最大ピクセル数×１００
図６の例では、イエロー色の印刷率が５０％であり、トータル印刷率も５０％となる。そして、図４の相関テーブルからトータル印刷率５０％に対応する最適定着温度１６６℃が算出されるので、定着設定温度を１６６℃に設定する。このとき、エンジン制御部１２は、定着温度検出部１６により検出した定着温度が、この定着設定温度１６６℃となるように定着温度制御部１７を制御する。

図５に戻って、次に、エンジン制御部１２は、マゼンタ画像のトナー像の形成が終了すると（Ｓ１０５）、マゼンタ色のピクセルカウント値をピクセルカウント部１３から取得し、マゼンタ画像のピクセル数からマゼンタ色の印刷率を算出する（Ｓ１０６）。そして、トータル印刷率にマゼンタ色の印刷率を加算し、このトータル印刷率を元に相関テーブルより定着設定温度を算出し、設定する（Ｓ１０７）。図６の例では、マゼンタ色の印刷率が５０％であり、トータル印刷率は１００％となるので、最適定着温度は１６７℃に設定される。

続いて、エンジン制御部１２は、シアン画像のトナー像の形成が終了すると（Ｓ１０８）、シアン色のピクセルカウント値をピクセルカウント部１３から取得し、シアン画像のピクセル数からシアン色の印刷率を算出する（Ｓ１０９）。そして、トータル印刷率にシアン色の印刷率を加算し、このトータル印刷率を元に相関テーブルより定着設定温度を算出し、設定する（Ｓ１１０）。図６の例では、シアン色の印刷率が５０％であり、トータル印刷率は１５０％となるので、最適定着温度は１６８℃に設定される。

同様に、エンジン制御部１２は、ブラック画像のトナー像の形成が終了すると（Ｓ１１１）、ブラック色のピクセルカウント値をピクセルカウント部１３から取得し、ブラック画像のピクセル数からブラック色の印刷率を算出する（Ｓ１１２）。そして、トータル印刷率にブラック色の印刷率を加算し、このトータル印刷率を元に相関テーブルより定着設定温度を算出し、設定する（Ｓ１１３）。図６の例では、ブラック色の印刷率が５０％であり、トータル印刷率は２００％となるので、最適定着温度は１７０℃に設定される。

ここで、前述のように中間転写ベルト５上への各色トナー像の転写が終了しているので、用紙Ｓがピックアップローラ７によって給紙され、４色のトナーが重ね合わされた合成トナー像が転写ローラ８により中間転写ベルト５から用紙Ｓへ転写される。そして、１１３までの処理により所定の温度に加熱された定着器９によって用紙Ｓ上のトナー像が加熱、溶融されることにより、トナー像を用紙Ｓに定着させる。このトナー像の定着後、用紙Ｓが定着器９を通過すると（Ｓ１１４）、印刷が終了している場合には（Ｓ１１５）、定着器９のヒータがオフ（ＯＦＦ）され、印刷が終了する（Ｓ１１６）。

一方、続けて次の印刷が行われる場合には、Ｓ１０１に戻り、上記手順が繰り返し行われ、１枚の用紙Ｓ上に印刷する画像データごとに定着器９の定着温度が設定され、定着する用紙Ｓ上に担持されるトナー像の量に応じた最適な定着温度で定着が行われる。すなわち、担持させているトナー像の状態が大きく異なる用紙Ｓが連続して流れている場合でもそれぞれ最適な定着温度で定着が行われるので、高品質な印刷が可能となる。

なお、本実施の形態においては４色のトナーを用いるカラー画像形成装置１について説明したが、本発明は、１色のみを用いるモノクロ画像形成装置や、２色、３色あるいは５色以上を用いる画像形成装置についても同様の処理を行うことにより適用可能である。

本発明は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に転写して画像形成を行う画像形成装置に有用である。特に、本発明は、定着する記録媒体上に担持されているトナー像の量に応じて最適な定着温度で定着を行うことが可能な画像形成装置およびその制御方法として好適である。

本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図 図１のカラー画像形成装置の各色画像形成処理および定着処理のタイミングチャート 図１のカラー画像形成装置のブロック図 記憶部に記憶される相関テーブルの例を示す図 図１の定着器の定着温度設定処理のフローチャート 図１のカラー画像形成装置の各色画像形成処理および定着処理のタイミングチャートと定着温度設定の例を示す図 用紙上へのトナー像の担持例を示す図

符号の説明

１ カラー画像形成装置
２ 現像器ユニット
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 現像器
３ 感光体
４ ＬＳＵ
５ 中間転写ベルト
６ 給紙カセット
７ ピックアップローラ
８ 転写ローラ
９ 定着器
１０ 排出ローラ
１１ コントローラ部
１２ エンジン制御部
１３ ピクセルカウント部
１４ 光学系制御部
１５ 記憶部
１６ 定着温度検出部
１７ 定着温度制御部
Ｓ 用紙

Claims (5)

1. 記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置において、
   １枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルを記憶した記憶部と、
   １枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントするピクセルカウント部と、
   前記相関テーブルに基づいて前記ピクセルカウント部によりカウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、前記定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御するエンジン制御部と
   を備えた画像形成装置。
2. 前記ピクセルカウント部は、前記１枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数を色ごとにカウントするものであり、
   前記相関テーブルは、１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表すものであり、
   前記エンジン制御部は、前記色ごとにカウントしたトナー像のピクセル数から各色のトナー像が前記１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合を順次求め、この合計値から前記相関テーブルに基づいて前記最適定着温度を算出し、前記定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御するものである
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着器の定着温度を検出する定着温度検出部と、
   前記定着器の定着温度を制御する定着温度制御部とを備え、
   前記エンジン制御部は、前記定着温度検出部により検出した定着温度が前記最適定着温度となるように前記定着温度制御部を制御するものである
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
   １枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数をカウントすること、
   １枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、前記カウントしたピクセル数から最適定着温度を算出し、前記定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御すること
   を含む画像形成装置の制御方法。
5. 記録媒体上にトナー像を担持させ、この担持させたトナー像を定着器によって加熱、定着させることにより画像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
   １枚の記録媒体上に担持させるトナー像のピクセル数を色ごとにカウントすること、
   前記色ごとにカウントしたピクセル数から各色のトナー像が前記１枚の記録媒体上に占めるピクセル数の割合を順次求め、この合計値から１枚の記録媒体上に占める各色のピクセル数の割合の合計値と最適定着温度との相関を表す相関テーブルに基づいて、最適定着温度を算出し、前記定着器の定着温度をこの算出した最適定着温度に制御すること
   を含む画像形成装置の制御方法。

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