JP2009217145A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温度対応センサを用いずとも、ホットオフセット、コールドオフセットの両方の定着不良を検知することで、高生産性と高品質印刷が可能となる画像形成装置を提供する。
【解決手段】入力される画像データのうちの最高濃度の濃度情報と最高濃度の画像データの用紙上のアドレスとを判定する高濃度判定部４０６を備える。また、定着器４１で定着された後の用紙上のトナー画像を読み取るＣＣＤ４０５と、ＣＣＤ４０５により読み取られた画像のうち第１の判定手段により判定されたアドレスのトナー画像の濃度情報を判定する定着後濃度判定部４０７を備える。また、第１の判定手段により判定された濃度情報と第２の判定手段により判定された濃度情報とを比較し、両者の濃度差が許容値以上の場合は定着不良信号４１１を出力する濃度比較部４１０を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、用紙にトナー画像を転写し、未定着トナー画像を定着器で用紙上に定着して画像を形成する複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

現在、電子写真方式の画像形成装置は、大量のデジタル情報の出力装置として高耐久性、高安定性、高解像度が要求されている。

例えば、顧客のニーズに応じて文面や画像を換えるような、少ロットであるが、大量に印刷しなければならないような印刷物においては、印刷機であれば版下をその都度換える必要がある。

しかし、電子写真方式の画像形成装置では、画像データを換えるのみで対応可能であるのでダウンタイムが極端に少なくなり、効率的な印刷を行えるため、上述の様に、高耐久性、高安定性、高解像度が要求される。

しかし、画像形成装置の生産性は１００枚／分前後であるのに対し、印刷機の生産性はそれを大きく上回っており、画像形成装置において、生産性のさらなる向上が強く要望されている。

画像形成装置の生産性の向上においては、限られた使用電力量において、画像形成装置の電力使用量の５０％前後を消費する定着器の効率向上や定着性の良いトナーの提供といった技術の開発も必要である。

この状況の中で、例えば、トナーを用紙に確実に定着させるには、定着器の温度が定着可能な温度範囲に入っていることや、用紙上のトナーを定着可能な加圧範囲で加圧させることが必要である。

特に、トナーの高濃度部においては、高温時に多くのトナーが解けすぎて定着ローラに付着してしまうホットオフセットといわれる現象や、低温時にトナーを溶かすに必要な熱容量を与えられず、十分に定着できないコールドオフセットという現象が発生してしまう。

特に、高速機に関しては定着器に要求される温度制御は高精度が要求される。例えば、パンフレット等の印刷においては、温度低下や温度上昇による定着不良は、画像を劣化させ商品性を低減することとなるために避けることが必須である。

この定着不良を未然に防ぐために、定着器に用いる定着ローラ上の用紙に定着されないトナーから定着不良を検知し、装置を停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。さらには、定着器の温度が定着可能な温度を上回ったときに画像形成動作を一次中断する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−１６６９０５号公報 特開平１１−１８５０４０号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術においては、コールドオフセットといった未定着画像は定着ローラにトナーが付きにくいために検知が難しい。さらには、定着ローラ表面に関しては、画像形成装置の印刷枚数が多くなるとローラ表面が汚れてくる特性を有しているために、定着不良を誤検知してしまう可能性があった。

また、上記特許文献２の技術においては、ホットオフセットは検知可能であるが、コールドオフセットに関してはなんら対策がされておらず、検知することはできない。

本発明の目的は、ホットオフセット、コールドオフセットの両方の定着不良を精度良く検知することで、高生産性と高品質印刷が可能となる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、請求項１記載の画像形成装置は、入力される画像データに基づいて感光体上にトナー画像を形成し、前記感光体上に形成されたトナー画像を用紙に転写し、用紙に転写された未定着トナー像を定着器で定着する画像形成装置において、前記入力される画像データにおける特定の位置の位置情報と、前記特定の位置における画像データの濃度情報とを判定する第１の判定手段と、前記定着器で定着された後の用紙上の前記トナー画像を読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取られた画像のうち、前記第１の判定手段により判定された前記位置情報に対応する位置の前記トナー画像の前記濃度情報を判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段により判定された前記濃度情報と前記第２の判定手段により判定された前記濃度情報とを比較し、両者の濃度差が許容値以上の場合は定着不良信号を出力する比較手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、ホットオフセット、コールドオフセットの両方の定着不良を精度良く検知することで、高生産性と高品質印刷が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部のブロック構成図である。

以下、その構成を動作と併せて説明する。

図１において、同期信号発生部１１０は、主走査のアドレスカウンタや副走査のアドレスカウンタ等により構成される。

主走査アドレスカウンタは、感光ドラム１１８へのライン毎のレーザ記録の同期信号であるＢＤ信号によってライン毎にクリアされて、画素クロック発生器１１２からのＶＣＬＫ信号をカウントする。

そして、主走査アドレスカウンタは、ＣＣＤ１０１から読み出される１ラインの画情報の各画素に対応したカウント出力Ｈ−ＡＤＲを生成する（図示しない）。このＨ−ＡＤＲは０〜５０００までアップカウントし、ＣＣＤ１０１から１ライン分の画像信号を十分読み出せる。

また、同期信号発生部１１０からは、ライン同期信号ＬＳＹＮＣや画像信号の主走査有効区間信号ＶＥや副走査有効区間信号ＰＥ等の各種のタイミング信号を出力する。副走査有効区間信号は、ＩＴＯＰ信号が遅延部Ｍ１４０に入力され、ＣＰＵ１０９により書き込まれた所定設定値に応じた所定量遅延された後に、副走査アドレスカウンタが動作し生成される。遅延部Ｃ１４１、遅延部Ｙ１４２、遅延部Ｋ１４３には、各色用の遅延量がＣＰＵ１０９により設定されている。

ＣＣＤドライバ１００は、Ｈ−ＡＤＲをデコードしてＣＣＤ１０１のシフトパルスからリセットパルスや転送クロックであるＣＣＤ−ＤＲＩＶＥ信号を生成する。これにより、ＣＣＤ１０１からＶＣＬＫに同期して、同一画素に対するＲ、Ｇ、Ｂの色分解画像信号が順次出力される。ＡＤ変換部１０２は、ＲＧＢの各画像信号を８ビットのデジタル信号に変換するものである。

光量−濃度変換部（ＬＯＧ変換部）１０３は、ＲＧＢの８ビットの光量信号を対数変換により、ＣＭＹの各８ビットの濃度信号に変換するものである。マスキング／ＵＣＲ部１０４は、既知のＵＣＲ（下色除去処理）によりＣ、Ｍ、Ｙ３色の濃度信号からブラックの濃度信号を抽出する。ブラックの値は以下の如く算出される。

Ｋ＝Ｍｉｎ（Ｃ、Ｍ、Ｙ）
そして、各濃度信号に対応した現像剤の色濁りを除去する既存のマスキング演算を施す。

次に、画像処理部で生成された画像信号（ＶＩＤＥＯ）、例えばブラックの画像信号は、レーザ・ユニット（Ｋ）１３０に送られる。

レーザコントローラ部１０７は、８ビットの濃度信号であるＶＩＤＥＯ信号に応じてレーザドライバ１０８のレーザの発光量を制御するものである。フォトダイオード１１７は、感光ドラム１１８を走査する直前のレーザ光の通過を検知して１ラインの同期信号ＢＤを発生するものである。

ポリゴンミラー１１６は、カラー画像形成装置の印刷速度に応じたレーザ走査を行うための回転速度で回転する。よって、前述の主走査同期信号であるＢＤ信号は、１ライン毎に一定間隔で出力される。

フォトセンサ１２１は、転写体（転写ベルト）１１９に付けられた基準フラグを検知して基準位置であるページ同期信号ＩＴＯＰを発生する。本実施の形態の感光ドラム１１８と転写体１１９の周長は整数比となっており、同一の駆動源により同期回転されている。また、他のマゼンダ、シアン、イエロー、の感光ドラムについても同様に同期回転されている。

ここでは、ブラックのレーザ露光について説明したが、レーザ・ユニット（Ｍ）１３１、レーザ・ユニット（Ｃ）１３２、レーザ・ユニット（Ｙ）１３３についても同様な制御が行われる。

カラー画像を出力する場合には、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４レーザ・ユニット（１３０〜１３３）が駆動され、４色のトナー画像を転写体１１９上の用紙に重ね合わせることでカラー画像を得ることができる。

高濃度判定部１２２は、ＣＣＤ１０１で読み取られた画像幅の中で、各色の最大濃度部を判定する部分である。ページイネーブル信号区間の濃度の最大値をホールドしその最大濃度部の主走査アドレス、副走査アドレスを保存する。

そして、画像データの読み取りが終了し、ページイネーブルがオフされた時点で、高濃度判定部１２２に保存されているページ内の各色の最大濃度の主走査アドレスと、副走査アドレスが高濃度情報として出力される。Ｙ高濃度情報、Ｍ高濃度情報、Ｃ高濃度情報、ＢＫ高濃度情報は以下の様になる。

Ｍ高濃度情報 ＝ Ｍｍａｘ（主走査アドレスＭ、副走査アドレスＭ）
Ｃ高濃度情報 ＝ Ｃｍａｘ（主走査アドレスＣ、副走査アドレスＣ）
Ｙ高濃度情報 ＝ Ｙｍａｘ（主走査アドレスＹ、副走査アドレスＹ）
ＢＫ高濃度情報＝ＢＫｍａｘ（主走査アドレスＢＫ、副走査アドレスＢＫ）
ＣＣＤ１０１は、ＲＧＢの３ラインのＣＣＤで構成されており、原稿からの１ラインの光情報を色分解して例えば４００ｄｐｉの解像度でＲＧＢの電気信号を出力する。本実施の形態では、１ラインとして最大２９７ｍｍ（Ａ４縦）の読み取りを行うため、ＣＣＤ１０１からはＲ、Ｇ、Ｂに対してそれぞれ１ライン４６７７画素画像が出力される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機構部の構成図である。

以下、その構成を動作と併せて説明する。尚、図１と一部重複するユニットにも図２における独立した符号を付すものとする（図３、図４においても同様）。

原稿台ガラス２０１には、読み取られるべき原稿２０２が置かれる。原稿２０２は、照明２０３によって照射され、ミラー２０４、２０５、２０６を経て、光学系２０７によりＣＣＤ２０８上に像が投影される。ここで、ＣＣＤ２０８はＲ（レッド）、Ｂ（ブルー）、Ｇ（グリーン）の３ラインのＣＣＤラインセンサにより構成される。

更に、モータ２０９によりミラー２０４、照明２０３を含む第１のミラーユニット２１０が速度Ｖで駆動され、ミラー２０５、２０６を含む第２のミラーユニット２１１が速度１／２Ｖで駆動され、原稿２０２の全面が走査される。

画像処理部２１２は、ＣＣＤ２０８で読み取った画像情報を電気信号として処理し、プリント信号として出力する部分である。半導体レーザ２１３、２１４、２１５、２１６は、画像処理部２１２よりの出力信号によって駆動される。

各半導体レーザ２１３、２１４、２１５、２１６によって発光されたレーザ光は、プリンタ毎のポリゴンミラー２１７、２１８、２１９、２２０によってプリント色毎の感光ドラム２２５、２２６、２２７、２２８上に走査され、潜像が形成される。現像器２２１、２２２、２２３、２２４は、それぞれブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のトナーによって潜像を現像する。

用紙カセット２２９、２３０、２３１及び手差しトレイ２３２の何れかが選択され、給紙された用紙は、レジストローラ２３３を経て転写ベルト２３４上に吸着されて搬送される。

フォトインタラプタ２５０は、ページ同期信号を発生するためのＩＴＯＰセンサである。前述の給紙タイミング及びレーザの感光ドラムへの露光走査開始は、このＩＴＯＰセンサが発生するページ同期信号（ＩＴＯＰ信号）に応じて行われる。

よって、給紙タイミングと画像形成タイミングの同期が取られ、感光ドラム２２８、２２７、２２６、２２５に現像されている各色の像が用紙に転写される。各色のトナーが転写された用紙は、分離／搬送され、定着器４０１により定着されて排紙トレイ２３６上に排紙される。フラッパ２５３は、定着不良といった異常画像の場合は、エスケープトレイ２５２に用紙が排出される様に、搬送路を切り替える機構である。

図３（ａ）（ｂ）は、図２の画像形成装置における定着後の画像濃度読み取り部のブロック図である。

図３の画像形成装置は、ＣＣＤ３０１、ＡＤ変換部３０２、ＬＯＧ変換部３０３、メモリ部３０４、高濃度判定部（Ｍ）３０５、（Ｃ）３０６、３０７（Ｙ）、定着後濃度判定部（ＢＫ）３０８を備える。

また、画像形成装置は、副走査アドレスカウンタ３２３、主走査アドレスカウンタ３２４、主副アドレスカウンタ３２５、３２６、３２７を備える。

定着後の用紙が排紙されると、読み取り開始位置に配置された開始タイミングセンサ３１３により読み取り開始信号が出力される。この読み取り開始信号の出力で副走査のアドレスカウンタの動作が開始され、クロックＬ＿Ｓｙｎｃ（Ｋ）３１４のカウントを行う。クロックＬ＿Ｓｙｎｃ（Ｋ）３１４は、４００ｄｐｉのライン数に応じたクロックであり、カウント値は、副走査のアドレス値を示している。

主走査のアドレスカウンタ３２４は、クロックＬ＿Ｓｙｎｃ（Ｋ）３１４の入力でクリアされ、ＶＩＤＥＯクロック３１９のクロックをカウントする。ＶＩＤＥＯクロック３１９は、４００ｄｐｉの１画素に応じたクロックであり、主走査のカウント値は、主走査のアドレスを示している。

定着後濃度判定部（ＢＫ）３０８には、前述の高濃度判定部１２２で判定された入力画像データの最高濃度部情報も入力される。図３においては、定着後濃度判定部（ＢＫ）３０８にＢＫ高濃度情報３３２が入力されている。

このＢＫ高濃度情報３３２の主走査アドレス値と副走査アドレス値が、主走査アドレス値３３１と副走査アドレス値３３０になった場合の読み取り画像データＢＫ３３３が、定着後濃度判定部（ＢＫ）３０８によってラッチされる。そして、読み取り濃度データＤＥＮＳ−ＲＥＡＤ−ＢＫ３１２として出力される。

図４は、図２の画像形成装置における定着不良判定部のブロック図である。

図４は、本発明の特徴を最もよく表す図であり、画像形成装置は、入力される画像データに基いて感光体上にトナー画像を形成し、用紙に転写された未定着トナー像を定着器に定着する。

図４において、定着器４０１は、定着ローラ４０２と加圧ローラ４０３で構成される、定着ローラ４０２の中には加熱素子が入っており、定着ローラ４０２の表面温度は所定の定着温度である。例えば、定着ローラ４０２の表面温度は１８０度に温度調整される構成となっている。

加圧ローラ４０３は、所定の加圧力で定着ローラ４０２を加圧し、用紙上のトナー画像を用紙に加圧する構成となっている。

定着器４０１は、用紙４０４を定着ローラ４０２と加圧ローラ４０３のニップ部に通し、熱と加圧力で用紙４０４上のトナー４１２を溶かして加圧することで、用紙４０４上のトナー画像を加熱定着するものである。そして用紙上のトナー画像の濃度情報（濃度データ）をＣＣＤ４０５により読み込む。

高濃度判定部４０６（図３の高濃度判定部３０５〜３０７に相当）では、画像形成装置に入力される各色の画像データの最高濃度部のＢＫ高濃度情報４０８と、用紙上のアドレス情報４１３を生成する。生成されたアドレス情報４１３は、定着後濃度判定部４０７（図３の定着後濃度判定部３０８に相当）に入力される。

定着後濃度判定部４０７は、トナー画像の高濃度部のアドレスと同じ用紙上のトナー画像の濃度情報をＣＣＤ４０５によって読み込み、読み込んだ濃度情報であるＤＥＮＳ−ＲＥＡＤ−ＢＫ４０９を出力する。

濃度比較部４１０は、入力濃度情報であるＢＫ高濃度情報４０８と、定着後の濃度情報であるＤＥＮＳ−ＲＥＡＤ−ＢＫ４０９を比較して、所定の画像形成装置の保証濃度誤差以上の濃度差がある場合に定着不良信号４１１を発生する。

ここで、高濃度判定部４０６は、入力される画像データにおける特定の位置の位置情報（アドレス情報）と、特定の位置における画像データの濃度情報とを判定する第１の判定手段として機能する。なお、ここでいう特定の位置は、入力される画像データにおける最高濃度の画素の位置を意味する。

また、ＣＣＤ４０５は、定着器４０１で定着された後の用紙上のトナー画像を読み取る読取手段として機能する。

また、定着後濃度判定部４０７は、ＣＣＤ４０５により読み取られた画像のうち、高濃度判定部４０６により判定された位置情報に対応する位置のトナー画像の濃度情報を判定する第２の判定手段として機能する。

また、濃度比較部４１０は、第１の判定手段により判定された濃度情報と第２の判定手段により判定された濃度情報とを比較し、両者の濃度差が許容値以上の場合は定着不良信号４１１を出力する比較手段として機能する。

ここで、定着不良信号４１１が出力された場合は定着不良と判定した用紙を通常の排紙部（排紙トレイ２３６）とは別の排紙部（エスケープトレイ２５２）に排紙する。

図５は、図４の画像形成装置によって実行される定着不良判定処理の手順を示すフローチャートである。

原稿台ガラス２０１条に載置された原稿に対する画像読み取り動作が開始され、ＣＣＤ３０１により画像データが読み込まれる（ステップＳ５０１）。ＣＣＤ３０１により読み込まれた画像データの最高濃度の濃度情報とそのアドレス情報が判定され、メモリに保存される（ステップＳ５０２）。

次に、定着器４０１で形成されたトナー画像のうち、高濃度情報のアドレスと同じアドレスのトナー画像の濃度情報がＣＣＤ４０５で読み込まれる（ステップＳ５０３）。

そして、ステップＳ５０２でＣＣＤ３０１により読み込まれた画像データの高濃度情報と、ステップ５０３でＣＣＤ４０５により読み込まれた定着後の同一画像アドレス部の濃度情報が比較される（ステップＳ５０４）。

ここで、濃度差が０．６より小さい場合（ステップ５０４：ＮＯ）の場合は、用紙を通常排紙し（ステップＳ５０５）本処理を終了する。濃度差が０．６以上の場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）の場合は、定着不良信号４１１を発生し（ステップＳ５０６）、用紙をエスケープトレイ２５２に排紙し（ステップＳ５０７）、本処理を終了する。

以上説明した様に、本発明によれば、入力画像データの高濃度部を判定し、定着後の高濃度の読み取りデータと比較し、定着不良を判定する。そのため、定着ローラの汚れや、定着ローラの温度低下を待つ必要が無く、高生産性を維持して定着不良を確実に検知することができる。この結果、ユーザの利便性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部のブロック構成図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機構部の構成図である。 図２の画像形成装置における定着後の画像濃度読み取り部のブロック図である。 図２の画像形成装置における定着不良判定部のブロック図である。 図４の画像形成装置によって実行される定着不良判定処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

４０１ 定着器
４０６ 高濃度判定部
４０７ 定着後濃度判定部
４１０ 濃度比較部
４１１ 定着不良信号

Claims (3)

1. 入力される画像データに基づいて感光体上にトナー画像を形成し、前記感光体上に形成されたトナー画像を用紙に転写し、用紙に転写された未定着トナー像を定着器で定着する画像形成装置において、
   前記入力される画像データにおける特定の位置の位置情報と、前記特定の位置における画像データの濃度情報とを判定する第１の判定手段と、
   前記定着器で定着された後の用紙上の前記トナー画像を読み取る読取手段と、
   前記読取手段により読み取られた画像のうち、前記第１の判定手段により判定された前記位置情報に対応する位置の前記トナー画像の前記濃度情報を判定する第２の判定手段と、
   前記第１の判定手段により判定された前記濃度情報と前記第２の判定手段により判定された前記濃度情報とを比較し、両者の濃度差が許容値以上の場合は定着不良信号を出力する比較手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記比較手段により前記定着不良信号が出力された場合は、用紙を通常の排紙部とは別の排紙部に排紙することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記特定の位置は、前記入力される画像データにおける最高濃度の画素の位置であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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