JP2008268784A - 定着装置，画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力画像に写真及びテキストが混在する場合のように，出力画像における複数の画像領域ごとにドット数や印字率が異なる場合に高い省電力効果を得ることのできる定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ローラ５１における複数の定着領域５１２，５１３ごとに対応する画像領域Ｔ１（写真画像Ｔａが形成された領域），Ｔ２（テキストＴｂが形成された領域）ごとのドット数を取得し，該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，該定着領域５１２，５１３を加熱する複数の電磁コイル５２２，５２３各々の加熱量（電力供給量）を個別に制御するように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は，現像剤を溶融定着させる定着ローラ及び該定着ローラを加熱する加熱装置を備えてなる定着装置に関し，特に，出力画像のドット数に応じて加熱装置による加熱量を制御するための技術に関するものである。

プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置には，用紙に付着したトナー（現像剤）を溶融定着させるための定着装置が設けられる。定着装置は，用紙を圧接しながら回転する定着ローラと該定着ローラを加熱する加熱装置とを備えている。
ところで，定着ローラの適切な温度は，用紙に付着されたトナー量によって異なる。具体的に，写真などのドット数が多い（即ち，印字率が高い）画像を印字出力する際には，テキストなどのドット数が少ない（即ち，印字率が低い）画像を印字出力する場合よりも高い温度まで定着ローラを加熱する必要がある。
例えば，特許文献１では，出力画像の一定領域のドット数に応じて印字率（トナー被覆量）を算出し，その印字率に応じて定着ローラの温度を変化させる構成が示されている。このように，印字率に対応した適切な温度まで定着ローラを加熱することにより，定着不良を防止すると共に省電力を実現することができる。例えば，出力画像がテキストである場合には，出力画像に写真が含まれる場合に比べて定着ローラの温度を下げることにより加熱装置による消費電力を省減することができる。
特開２００５−３４６０７４号公報

しかしながら，前記特許文献１では，定着ローラ全体の温度が，出力画像の印字率に応じて一括して変化される。そのため，例えば出力画像に写真及びテキストが混在する場合には，写真部分の定着不良を防止するために定着ローラ全体の温度が高く設定されることになる。したがって，本来は写真部分よりも低い温度でも定着不良が生じないテキスト部分の定着温度が，不要に高い温度まで加熱されるため，加熱装置における省電力の効果が低いという問題がある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，例えば出力画像に写真及びテキストが混在する場合のように，出力画像における複数の画像領域ごとにドット数や印字率が異なる場合に高い省電力効果を得ることのできる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，用紙に付着した現像剤を定着させる定着ローラと，前記定着ローラにおける複数の定着領域ごとに対応する複数の加熱手段とを備えてなる定着装置に適用されるものであって，複数の前記定着領域ごとに対応する出力画像における複数の画像領域ごとのドット数を取得し，その複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御することを特徴とする定着装置として構成される。
本発明によれば，複数の前記定着領域ごとに必要な定着温度に応じて複数の前記加熱手段ごとの加熱量を制御することができるため，例えば，出力画像に写真及びテキストが混在する場合には，写真が含まれた前記画像領域に対応する前記定着領域の加熱量（定着温度）と，テキスト部分が含まれた前記画像領域に対応する前記定着領域の加熱量（定着温度）とを個別に制御することができる。具体的には，テキスト部分に対応する前記加熱手段の加熱量を，写真部分に対応する前記加熱手段の加熱量よりも小さくすることで省電力を図ることができる。

ここで，複数の出力画像が形成される複数の用紙に対する一連の定着動作が行われる場合には，その出力画像毎に定着温度を変更してもよいが，複数の出力画像における複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，該複数の出力画像が形成される複数の用紙に対する一連の定着動作における前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御してもよい。これにより，出力画像毎に定着温度を変更するための時間を短縮しつつ，前記定着領域ごとに定着温度を調整することが可能である。
このとき，複数の出力画像における複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率の最大値に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御すれば，定着不良を確実に防止することができる。

ところで，本発明は，前記画像領域のドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率と前記定着領域の温度とが対応付けられた定着温度対応情報が記憶された定着温度対応情報記憶手段を設けておき，その定着温度対応情報記憶手段に記憶された前記定着温度対応情報に基づいて前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御することによって具現可能である。
また，前記加熱手段が，電力供給に応じて前記定着領域を電磁誘導により加熱する電磁コイルである場合には，前記画像領域各々のドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記電磁コイル各々への電力供給量を制御することにより，該電磁コイル各々による加熱量を制御することができる。
さらに，本発明は，画像形成装置の発明として捉えることもできる。即ち，本発明を，用紙に付着した現像剤を定着させる定着ローラと，前記定着ローラにおける複数の定着領域ごとに対応する複数の加熱手段とを備えてなる画像形成装置に適用されるものであって，複数の前記定着領域ごとに対応する出力画像における複数の画像領域ごとのドット数を取得し，その複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御することを特徴とする画像形成装置として捉えることができる。

本発明によれば，複数の前記定着領域ごとに必要な定着温度に応じて複数の前記加熱手段ごとの加熱量を制御することができるため，例えば，出力画像に写真及びテキストが混在する場合には，写真が含まれた前記画像領域に対応する前記定着領域の加熱量（定着温度）と，テキスト部分が含まれた前記画像領域に対応する前記定着領域の加熱量（定着温度）とを個別に制御することができる。具体的には，テキスト部分に対応する前記加熱手段の加熱量を，写真部分に対応する前記加熱手段の加熱量よりも小さくすることで省電力を図ることができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る複写機Ｘの概略構成を示すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る定着装置５の概略構成を示す模式図，図３は本発明の実施の形態に係る定着装置５によって実行される定着処理の手順の一例を説明するためのフローチャートである。
図１に示すように，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘは，当該複写機Ｘにおいて各種の情報の表示や入力操作を行う液晶ディスプレイ，タッチパネルなどの操作表示部１と，原稿台やＡＤＦ（自動搬送装置）にセットされた原稿の画像を読み取る画像読取部２と，前記画像読取部２で読み取られた原稿の画像データや，ＬＡＮ等の通信網を介して接続された図外の情報処理装置から入力された原稿の画像データに対して各種の画像処理を施す画像処理部３と，感光体ドラムや帯電器，現像装置，ＬＳＵなどを有してなり，前記画像処理部３から入力された原稿の画像データに基づいて用紙にトナー像（現像剤像）を形成する画像形成部４と，前記画像形成部４によって用紙に形成されたトナー像をその用紙に溶融定着させる定着装置５と，ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の周辺装置からなり前記ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従った処理を実行することにより当該複写機Ｘを統括的に制御する制御部６と，前記画像形成部４に入力される画像データに基づいて出力画像におけるドット数をカウントするドットカウンタ７とを備えて概略構成されている。
また，前記複写機Ｘは，他にも一般的な電子写真方式の複写機が有する各種の構成要素を有しているが，ここでは説明を省略する。なお，前記複写機Ｘは，本発明に係る画像形成装置の一例に過ぎず，例えばプリンタ装置やファクシミリ装置，複合機なども本発明に係る画像形成装置に該当する。

前記ドットカウンタ７は，前記画像形成部４に入力される画像データに含まれるピクセルデータや２次元座標の位置データなどの各種の情報に基づいて，該画像データにおける複数の画像領域ごとにドット数をカウントするものである。なお，前記ドットカウンタ７におけるドット数のカウント手法については，従来手法（例えば，特許文献１参照）を用いればよいため，ここでは詳細な説明を省略するが，例えば，像領域ごとにピクセルデータに含まれるドットを示すデジタルデータの“１”の数をカウントすることにより，該画像領域ごとのドット数がカウントされる。
後述するように，本実施の形態では，前記ドットカウンタ７によって，前記定着装置５に設けられた後述の定着ローラ５１における定着領域５１１〜５１４（図２（ｂ）参照）ごとに対応する画像領域ごとのドット数がカウントされる。

次に，図２の模式図を用いて，前記定着装置５の概略構成について説明する。ここに，図２（ａ）は前記定着装置５を側方から見た図，図２（ｂ）は前記定着装置５を上方から見た図である。
図２（ａ），（ｂ）に示すように，前記定着装置５は，図外の前記画像形成部４においてトナー像が付着され，用紙搬送路５０で搬送される用紙Ｔにそのトナー像を溶融定着させる定着ローラ５１と，前記定着ローラ５１と共に用紙Ｔを圧接しながら回転駆動する加圧ローラ５１ａと，前記定着ローラ５１の内部に設けられて該定着ローラ５１を電磁誘導によって加熱する電磁誘導加熱方式の加熱ヒータ５２と，前記加熱ヒータ５２の駆動を制御する加熱制御部５３と，を備えて概略構成されている。
なお，前記加熱制御部５３は，ＭＰＵ，ＲＯＭ及びＲＡＭなどの周辺装置からなり該ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従った処理を実行することにより当該定着装置５における定着動作を制御するものである。本実施の形態では，前記加熱制御部５３が前記制御部６と別に設けられているが，該加熱制御部５３の機能は前記制御部６によって具現されるものであってもよい。

前記加熱ヒータ５２は，図２（ｂ）に示すように，前記定着ローラ５１を長手方向に分割した四つの定着領域５１１〜５１４に対応して配置された電磁コイル５２１〜５２４（加熱手段の一例）を備えている。なお，ここでは分割数が四つの場合を例に挙げているが，更に多数或いは少数であってもかまわない。
前記加熱ヒータ５２では，前記電磁コイル５２１〜５２４に電力が供給されることにより，該電磁コイル５２１〜５２４で磁束（磁界）が発生する。これにより，前記定着ローラ５１の定着領域５１１〜５１４各々に電磁誘導による渦電流（誘導電流）が発生し，該定着領域５１１〜５１４が加熱される。なお，前記加熱ヒータ５２は，電磁誘導加熱方式によって前記定着ローラ５１を加熱するものに限られず，他の加熱手法を採用するものであってもかまわない。

前記加熱制御部５３は，前記電磁コイル５２１〜５２４各々に供給する電力量を個別に制御する駆動回路５３１〜５３４を有しており，前記電磁コイル５２１〜５２４への供給電力量を制御することにより，該電磁コイル５２１〜５２４による前記定着領域５１１〜５１４の加熱量を制御する。
本発明の実施の形態に係る前記複写機Ｘでは，前記加熱制御部５３によって，前記ドットカウンタ７から入力されるドット数に基づいて，前記駆動回路５３１〜５３４が制御されることにより前記電磁コイル５２１〜５２４への電力供給量が個別に制御される。

以下，図３のフローチャートを用いて，本発明の実施の形態に係る前記複写機Ｘにおいて実行される定着処理の手順の一例について説明する。なお，図中のＳ１，Ｓ２，…は処理手順（ステップ）の番号を表している。
ここでは，説明の便宜上，図２に示すように前記定着ローラ５１の定着領域５１２，５１３だけを通過するＡ４サイズの用紙Ｔを用いる場合について説明する。したがって，以下では，前記定着領域５１２，５１３に対応する前記電磁コイル５２２，５２３への供給電力が制御されることについて説明するが，例えばＡ３サイズの用紙を用いる場合には，前記定着領域５１１〜５１４に対応する全ての前記電磁コイル５２１〜５２４への供給電力が制御される。
また，図２に示すように，前記定着領域５１２に対応する用紙Ｔの左半分の画像領域Ｔ１にはドット数の多い（印字率の高い）写真画像Ｔａが形成され，前記定着領域５１３に対応する用紙Ｔの右半分の画像領域Ｔ２にはドット数の少ない（印字率の低い）テキストＴｂが形成されるものとする。

まず，ステップＳ１では，前記制御部６によって，前記画像処理部３から前記画像形成部４に入力される画像データが前記ドットカウンタ７にも入力されることにより，該ドットカウンタ７において，前記画像データに含まれた前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとのドット数がカウントされる（Ｓ１）。なお，Ａ３サイズの用紙を用いた場合など，前記定着領域５１１や５１４に対応する画像領域が存在する場合には，該画像領域についてもドット数がカウントされる。
そして，ステップＳ２では，前記加熱制御部５３は，前記ドットカウンタ７から前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとのドット数を取得するための処理を実行する。例えば，前記ドットカウンタ７にドット数に関する情報の送信要求処理や，前記ドットカウンタ７から送信されるドット数に関する情報を受信するための処理などを実行する。ここに，かかる処理を実行するときの前記加熱制御部５３が，ドット数取得手段に相当する。なお，かかる処理によって取得された情報は，前記加熱制御部５３の不図示のＲＡＭなどに一時的に記憶される。

次に，前記加熱制御部５３は，前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとのドット数に基づいて，該画像領域Ｔ１及びＴ２ごとの印字率を算出するための処理を実行する（Ｓ３）。また，前記画像領域Ｔ１及びＴ２の印字率の算出が前記ドットカウンタ７で実行され，該ドットカウンタ７で算出された前記画像領域Ｔ１及びＴ２の印字率が，前記加熱制御部５３に入力される構成も他の実施例として考えられる。
ここに，印字率は，例えば前記画像領域Ｔ１やＴ２の領域全体に対するドット数の割合，即ちトナーの付着量などを示すものであって，例えば，ドット数が多い前記写真画像Ｔａが形成される前記画像領域Ｔ１は，ドット数が少ない前記テキストＴｂが形成される前記画像領域Ｔ２に比べて印字率が高い。

そして，続くステップＳ４では，前記加熱制御部５３によって，前記ステップＳ３で算出された前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとの印字率に応じて，該画像領域Ｔ１及びＴ２ごとに必要な定着温度が設定される。
具体的に，前記加熱制御部５３は，該加熱制御部５３に設けられた不図示のＲＯＭなど（定着温度情報記憶手段の一例）に記憶された印字率と定着温度とが対応付けられた定着温度対応情報に基づいて前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとに定着温度を設定する。例えば，下記の表１に，前記定着温度対応情報の一例を示している。下記の表１に示す前記定着温度対応情報では，印字率が１０％未満である場合には定着温度が１５５℃，印字率が１０％以上２０％未満である場合には定着温度が１６５℃，…という具合に印字率と定着温度との対応関係が示されている。なお，各印字率に対応する定着温度は，該印字率で形成されたトナー像の定着動作時に定着不良が生じない温度である。

また，本実施の形態では，前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとのドット数に基づいて算出された印字率に応じて定着温度が設定される場合について説明するが，印字率を算出せずに，前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとのドット数に応じて定着温度を設定してもよい。この場合には，ドット数と定着温度との対応関係を示す前記定着温度対応情報を予め記憶させておけばよい。

前記ステップＳ４で前記画像領域Ｔ１及びＴ２ごとに定着温度が設定されると，前記加熱制御部５３は，その定着温度に基づいて前記駆動回路５３２及び５３３を個別に制御することにより，前記電磁コイル５２２及び５２３へ供給される電力量，即ち前記電磁コイル５２２及び５２３による前記定着領域５１２及び５１３の加熱量を個別に制御する（Ｓ５）。これにより，前記定着領域５１２は，該定着領域５１２に対応する前記画像領域Ｔ１に必要な定着温度まで加熱され，前記定着領域５１３は，該定着領域５１３に対応する前記画像領域Ｔ２に必要な定着温度まで加熱される。ここに，かかる処理を実行するときの前記加熱制御部５３が加熱量制御手段に相当する。なお，前記加熱制御部５３の機能が前記制御部６によって具現される場合には，該制御部６が加熱量制御手段に相当する。
以上，説明したように，前記複写機Ｘでは，出力画像における複数の画像領域（例えば画像領域Ｔ１，Ｔ２）ごとのドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記電磁コイル５２１〜５２４各々による前記定着領域５１１〜５１４各々の加熱量が個別に制御されるため，各々の画像領域において定着不良が生じない必要最小限の電力で定着動作を行うことができ，高い省電力効果を得ることができる。

その後，前記定着ローラ５１における前記定着領域５１２及び５１３が前記ステップＳ５で設定された定着温度まで加熱されると，該定着ローラ５１への用紙Ｔの搬送が開始され，該用紙Ｔ上のトナー像が溶融定着され（Ｓ６），当該定着処理は終了される。
なお，前記定着領域５１２及び５１３が前記ステップＳ５で設定された定着温度まで加熱されたことの判断は，前記定着領域５１２及び５１３各々に対応して配置された不図示の温度センサによる検出結果に基づいて行われる。或いは，加熱の開始後，予め設定された所定時間が経過したことによって，前記定着領域５１２及び５１３が前記ステップＳ５で設定された定着温度まで加熱されていると判断してもよい。

前記実施の形態では，一枚の用紙Ｔを出力する場合における定着温度の制御例について説明した。本実施例では，複数枚の用紙を用いて一連の画像形成処理を実行する際に前記加熱制御部５３によって実行される二つの処理例を説明する。
まず，用紙ごとに前記実施の形態で説明した定着処理（図３参照）と同様の処理を実行すること，即ち，一枚の用紙に形成される出力画像ごとに，該出力画像における複数の画像領域ごとのドット数や印字率を取得し，そのドット数や印字率に応じて，複数の定着領域ごとの定着温度を個別に制御することが考えられる。この場合には，複数の出力画像各々の定着動作において，複数の定着領域ごとに適切な定着温度に設定することができるため，高い省電力効果を得ることができる。

他方，複数の出力画像における複数の画像領域ごとのドット数や印字率に応じて，該複数の出力画像が形成される複数の用紙に対する一連の定着動作における複数の定着領域ごとの加熱量を制御することが考えられる。以下，この点について具体的に説明する。
まず，連続して実行される一連の画像形成処理で出力される複数の出力画像における複数の画像領域ごとのドット数や印字率を取得して，該画像領域ごとのドット数や印字率の最大値を特定する。例えば，複数の出力画像の中で右半分の画像領域Ｔ１（図２参照）のドット数や印字率が最大値となるものを特定し，同じく左半分の画像領域Ｔ２（図２参照）のドット数や印字率が最大値となるものを特定する。

次に，前記画像領域Ｔ１に対応する定着領域５１２（図２参照）の定着温度（加熱量）を，その画像領域Ｔ１のドット数や印字率の最大値に応じて設定し，前記画像領域Ｔ２に対応する定着領域５１３（図２参照）の定着温度（加熱量）を，その画像領域Ｔ２のドット数や印字率の最大値に応じて設定する。
その後，複数の出力画像が形成される複数の用紙に対して，定着温度を変更することなく連続して定着動作を行う。
このように，複数の出力画像における複数の画像領域ごとのドット数や印字率に応じて，該複数の出力画像が形成される複数の用紙に対する一連の定着動作における複数の定着領域ごとの加熱量を制御すれば，定着動作ごとに定着温度を設定する必要が無いため，出力画像毎に定着温度を変更する場合に比べて，定着処理に要する時間を短縮することができる。このとき，前記定着領域ごとに定着温度が制御されることに変わりはないため，複数の画像領域でドット数や印字率の最大値が異なる場合には省電力を実現することができる。
また，前記定着領域各々の定着温度は，複数の出力画像における同じ画像領域の中で最もドット数や印字率が高いものに合わせて設定されるため，全ての出力画像の定着動作における定着不良は確実に防止される。
さらに，前者及び後者の二つの手法に対応する二つの定着モードを設けておき，これらを選択的に採用することができるように構成しておけば，ユーザは，省電力を重視する場合には前者を選択し，定着処理速度を重視する場合には後者を選択することができる。

本発明の実施の形態に係る複写機の概略構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図。 本発明の実施の形態に係る定着装置によって実行される定着処理の手順の一例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…操作表示部
２…画像読取部
３…画像処理部
４…画像形成部
５…定着装置
６…制御部
７…ドットカウンタ
５０…用紙搬送路
５１…定着ローラ
５１１〜５１４…定着領域
５２…加熱ヒータ
５２１〜５２４…電磁コイル（加熱手段の一例）
５３…加熱制御部（加熱量制御手段の一例）
５３１〜５３４…駆動回路
Ｔ１，Ｔ２…画像領域

Claims (6)

1. 用紙に付着した現像剤を定着させる定着ローラと，前記定着ローラにおける複数の定着領域ごとに対応する複数の加熱手段とを備えてなる定着装置であって，
   複数の前記定着領域ごとに対応する出力画像における複数の画像領域ごとのドット数を取得するドット数取得手段と，
   前記ドット数取得手段により取得された複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御する加熱量制御手段と，
   を備えてなることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱量制御手段が，複数の出力画像における複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，該複数の出力画像が形成される複数の用紙に対する一連の定着動作における前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御するものである請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱量制御手段が，複数の出力画像における複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率の最大値に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御するものである請求項２に記載の定着装置。
4. 前記画像領域のドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率と前記定着領域の温度とが対応付けられた定着温度対応情報が記憶された定着温度対応情報記憶手段を更に備えてなり，
   前記加熱量制御手段が，前記定着温度対応情報記憶手段に記憶された前記定着温度対応情報に基づいて前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御するものである請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記加熱手段が，電力供給に応じて前記定着領域を電磁誘導により加熱する電磁コイルであって，
   前記加熱量制御手段が，前記画像領域各々のドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記電磁コイル各々への電力供給量を制御するものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 用紙に付着した現像剤を定着させる定着ローラと，前記定着ローラにおける複数の定着領域ごとに対応する複数の加熱手段とを備えてなる画像形成装置であって，
   複数の前記定着領域ごとに対応する出力画像における複数の画像領域ごとのドット数を取得するドット数取得手段と，
   前記ドット数取得手段により取得された複数の前記画像領域ごとのドット数又は該ドット数に基づいて算出される印字率に応じて，前記加熱手段各々による前記定着領域各々の加熱量を制御する加熱量制御手段と，
   を備えてなることを特徴とする画像形成装置。

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