JP2013254110A - 画像形成装置及び定着制御データ生成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】定着制御に用いるデータ量を低減させることが可能な画像形成装置及び定着制御データ生成方法を提供することを目的としている。
【解決手段】画像データに基づき発光素子を点灯させて像担持体へ画像の書き込む書き込み制御部と、前記書き込み制御部により前記像担持体に書き込まれた前記画像の静電潜像に付着したトナーを記録媒体へ定着させる定着部と、を有する画像形成装置であって、前記書き込み制御部は、前記定着部による定着を制御する定着制御データを生成する定着制御データ生成部を有し、前記定着制御データ生成部は、前記発光素子の点灯を制御する書き込み制御データを用いて、前記書き込み制御データよりもデータ容量の小さい定着制御データを生成する。
【選択図】図8

Description

本発明は、書き込み制御部により像担持体に書き込まれた静電潜像に付着したトナーを記録媒体へ定着させる画像形成装置及びこの画像形成装置による定着制御データ生成方法に関する。
従来の画像形成装置では、熱応答性の良いサーマルヘッドやレーザ光線等を用いた定着装置を備えたものがある。定着装置を備える画像形成装置の中には、例えば特許文献1に記載されているように、デジタルの画像データに基づいて、記録紙上のトナーが乗っている所のみ、あるいはその近傍のみを選択的に加熱して未定着トナーを定着させる画像形成装置が知られている。
上記特許文献1記載の技術では、デジタルの画像データに基づく書き込み制御データを定着制御にも用いるため、データ量が大きくその取り扱いが困難である。
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、定着制御に用いるデータ量を低減させることが可能な画像形成装置及び定着制御データ生成方法を提供することを目的としている。
本発明は、上記目的を達成すべく、以下の如き構成を採用した。
本発明は、画像データに基づき発光素子を点灯させて像担持体へ画像の書き込む書き込み制御部と、前記書き込み制御部により前記像担持体に書き込まれた前記画像の静電潜像に付着したトナーを記録媒体へ定着させる定着部と、を有する画像形成装置であって、前記書き込み制御部は、前記定着部による定着を制御する定着制御データを生成する定着制御データ生成部を有し、前記定着制御データ生成部は、前記発光素子の点灯を制御する書き込み制御データを用いて、前記書き込み制御データよりもデータ容量の小さい定着制御データを生成する
本発明によれば、定着制御に用いるデータ量を低減させることができる。
本実施形態の画像形成装置の構成の概略を示す図である。 本実施形態の画像形成装置の書き込み装置と定着装置を説明する図である。 本実施形態の単位エリアを説明する図である。 本実施形態の画素カウント部の機能構成を説明する図である。 本実施形態におけるルックアップテーブルの例を示す図である。 本実施形態の定着制御データ生成部の機能構成を示す図である。 本実施形態の書き込み制御部の動作を説明するフローチャートである。 主走査方向と単位エリアとの関係を説明する図である。 本実施形態の書き込み制御部の動作を説明する第二のフローチャートである。
本発明では、画像形成の際の書き込み制御データの生成に用いる画像データを所定エリアに分割し、所定エリア毎のトナー付着量を所定ビットで示した情報を定着制御データとすることで、定着制御データのデータ量を低減させる。
(実施形態)
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置の構成の概略を示す図である。
本実施形態の画像形成装置100は、スキャナ部110と、プリンタ部120とを有する。本実施形態の画像形成装置100においてスキャナ部110は、読み取った原稿(図示せず)の反射光を電気信号に変換し、さらにそのアナログ電気信号をデジタル画像信号に変換してプリンタ部120に出力する。プリンタ部120は、スキャナ部110から入力された画像データ、又は画像形成装置100と接続されたコンピュータ等から送信された画像データに基づき画像形成動作を行なう。
本実施形態のプリンタ部120は、感光体ドラム121、帯電器122、書き込み装置123、現像装置124、給紙装置125、転写装置126、分離装置127、定着装置128等を有する。
本実施形態において、感光体ドラム121は帯電器122により均一に帯電される。画像形成装置100に入力された画像データは、画像処理部(図示せず)で各種補正、各種変換・変倍等の処理がされた後に書き込み装置123に入力される。書き込み装置123は、入力された画像データに基づいてレーザ光を感光体ドラム121に照射する。感光体ドラム121上に形成された静電潜像は現像装置125により加熱溶融性のトナーにより現像され可視像化される。一方、給紙装置125から記録紙(図示せず)が給紙ローラ131により給紙され、搬送ローラ132を介してレジストローラ133へ搬送される。レジストローラ133は感光体ドラム121上のトナー像に同期して記録紙を送出する。この記録紙に、転写装置126の作用により感光体ドラム121上のトナー像が転写される。
そして、分離装置127の作用により記録紙が感光体ドラム121から分離され、搬送ガイド134に案内されて定着装置128に導かれる。記録紙上の未定着トナー像が定着装置128により加熱定着され、記録紙は排紙ローラ135により機外に排出される。また、感光体ドラム121は記録紙の分離後にクリーニング装置136により残留トナーが除去され、除電器137により残留電荷が消去される。
本実施形態の画像形成装置100では、書き込み装置123に入力される画像データを用いて、定着装置128における定着制御を行う。
図2は、本実施形態の画像形成装置の書き込み装置と定着装置を説明する図である。
本実施形態の書き込み装置123と定着装置128とは、例えばデータバスB等により接続されている。
本実施形態の書き込み装置123は、書き込み制御部140と、LD(Laser Diode)駆動部141と、発光素子であるLD142とを有する。本実施形態の書き込み装置123には、画像形成装置100に入力されて画像処理部による画像処理が施された画像データが入力される。
書き込み装置123は、書き込み制御部140により入力された画像データからLD142の点灯制御を行う書き込み制御データを生成し、LD駆動部141へ出力する。LD駆動部141は、書き込み制御データにしたがってLD142の点灯をオン/オフさせる。本実施形態の書き込み制御データとは、各画素毎のLD142の点灯強度を示す値である。以下の説明では、画素毎のLD142の点灯強度を示す値を書き込み値と呼ぶ。
本実施形態の書き込み制御部140は、画素カウント部150、定着制御データ生成部160、メモリ165を有する。本実施形態の画素カウント部150は、画像データに基づき作像される画素数をカウントする。また本実施形態の画素カウント部150は、各画素毎の書き込み値を対応するトナー付着量相当値に変換する。画素カウント部150の処理とトナー付着量相当値の詳細は後述する。
本実施形態の定着制御データ生成部160は、後述する単位エリア内のトナー付着量相当値に基づき、書き込み制御データよりもデータ容量の小さい定着制御データを生成する。本実施形態のメモリ165は、定着制御データを生成する際の計算値等を一時的に格納する。
本実施形態の画素カウント部150と定着制御データ生成部160の詳細は後述する。
本実施形態の定着装置128は、定着制御部170、サーマルヘッド駆動部171、サーマルヘッド172を有する。
本実施形態の定着制御部170は、サーマルヘッド駆動部171に対して駆動信号を供給し、サーマルヘッド172に駆動信号に対応した電圧を生成させる。サーマルヘッド駆動部171は、駆動信号にしたがってサーマルヘッド172へ電圧を供給する。サーマルヘッド172は、複数の発熱体を有し、実際の定着を行う発熱体である。
本実施形態の定着制御部170は、バッファメモリ180と駆動信号生成部181とを有する。本実施形態のバッファメモリ180は、書き込み制御部140から送信される定着制御データを格納する。駆動信号生成部181は、定着制御データに基づき駆動信号を生成する。定着装置128の動作の詳細は後述する。
以下に本実施形態の定着制御データ生成部160による定着制御データの生成について説明する。
本実施形態では、画像データにおいて複数の画素を含む単位エリアを設定し、単位エリア毎のトナー付着量を所定ビットのデータとしたものを定着制御データとする。
図3は、本実施形態の単位エリアを説明する図である。
本実施形態では、例えば画像データにおいて1つのサーマルヘッド172により加熱されると想定される領域をエリア30とする。そして本実施形態では、このエリア30を主走査方向にNドットずつ分割し、エリア30の副走査方向をMラインずつ分割したときのNドット×Mラインを単位エリアSとする。本実施形態のMとNは、予め設定された値であり、設定部165に格納されている。本実施形態では、例えばエリア30の大きさや加熱の制御が可能な最小単位により予め決められる。
本実施形態では、単位エリアS毎のトナー付着量相当値を予め設定された所定のビット数とし、この所定のビット数のデータを定着制御データとする。
以下に図4を参照して本実施形態の画素カウント部150について説明する。図4は、本実施形態の画素カウント部の機能構成を説明する図である。本実施形態の画素カウント部150は、トナー付着量変換部151と、ルックアップテーブル格納部152とを有し、画像データにおける画素数をトナー付着量に相当するデジタル値に変換する。本実施形態では、このデジタル値をトナー付着量相当値とした。
本実施形態のトナー付着量変換部151は、単位エリアS毎に各画素の書き込み値をトナー付着量相当値に変換する。具体的には本実施形態のトナー付着量変換部151は、ルックアップテーブル格納部152に格納されたルックアップテーブルを参照し、書き込み値と対応したトナー付着量相当値を取得する。また本実施形態のトナー付着量変換部151は、画素毎のトナー付着量相当値を取得する度に、取得したトナー付着量相当値を積算する。
本実施形態のルックアップテーブル格納部152は、後述するルックアップテーブル50が格納される記憶領域である。
図5は、本実施形態におけるルックアップテーブルの例を示す図である。本実施形態のルックアップテーブル50は、書き込み値とトナー付着量相当値とが対応付けられて格納されている。図5の例では、1画素のデータ量を4ビットとし、トナー付着量相当値も4ビットのデータとした。本実施形態のルックアップテーブル50によれば、トナー付着量変換部151により例えば書き込み値2がトナー付着量相当値3に変換される。本実施形態のトナー付着量変換部151は、単位エリアS毎に画素カウント部150がカウントした全ての画素について書き込み値をトナー付着量相当値へ変換する。
次に図6を参照して定着制御データ生成部160について説明する。図6は、本実施形態の定着制御データ生成部の機能構成を示す図である。
本実施形態の定着制御データ生成部160は、エリア判別部161、データ削減部162、設定部163を有する。
本実施形態のエリア判別部161は、画素カウント部150においてカウントされた画素数から、単位エリアSの判別を行う。本実施形態のエリア判別部162は、例えばエリア30において、主走査方向にNドット分ずつ主走査の幅までカウントされ、且つ副走査方向にMライン分までカウントされると、Nドット×Mラインの単位エリアSを判別する。
本実施形態のデータ削減部162は、単位エリアSの全ての書き込み値に対応したトナー付着量相当値の積算を所定ビットの定着制御データとする。データ削減部162による定着制御データの生成の詳細は後述する。
本実施形態の設定部163は、定着制御データの生成において必要となる設定値が格納される記憶領域である。具体的には例えば、設定部163には、単位エリアを決定するNの値とMの値と、定着制御データのビット数等が設定値として予め格納されていても良い。
以下に図7乃至図9を参照して本実施形態の書き込み制御部140の動作を説明する。図7は、本実施形態の書き込み制御部の動作を説明する第一のフローチャートである。図7では、画素カウント部150の動作を説明している。
本実施形態の書き込み制御部140において画像データの取得が開始されると(ステップS701)、画素カウント部150においてトナー付着量変換部151は、画像データの各画素の書き込み値を、ルックアップテーブル50を参照してトナー付着量相当値に変換する(ステップS702)。続いて画素カウント部150は各画素数をカウントする(ステップS703)。ここで本実施形態の画素カウント部150は、各画素のトナー付着量相当値を積算し、積算値70をメモリ165へ格納する。
次に本実施形態の定着制御データ生成部160において、画素カウント部150は主走査分の画素数をカウントしたか否かを判断する(ステップS704)。
ステップS704において主走査分の画素のカウントが完了した場合、画素カウント部150は、後述するステップS708へ進む。ステップS704において主走査分の画素のカウントが完了していない場合、画素カウント部150は、主走査方向にNドット分カウントしたか否かを判断する(ステップS705)。
ステップS705においてNドット分カウントした場合、画素カウント部150は、画素カウント部150の有する図示しないカウンタを次の単位エリアSの主走査方向のカウントを行うために、カウント値を切り替える(ステップS706)。
ここで図8を参照して主走査方向と単位エリアSとの関係を説明する。図8は、主走査方向と単位エリアとの関係を説明する図である。
本実施形態の単位エリアSは、主走査方向にNドット、副走査方向にMラインの領域である。本実施形態では、Nドットは画像データの主走査幅を所定値で分割したものである。本実施形態では、例えば単位エリアSが2mm×2mmの領域となるように、NとMの値を決定した。
図7に戻って、ステップS706に続いて画素カウント部150は、次の画素が存在するか否かを判断する(ステップS707)。ステップS707において次の画素が存在する場合、画素カウント部150はステップS702へ戻る。ステップS707において次の画素が存在しない場合、書き込み制御部140は画像データの取得が終了したものとして処理を終了する。
ステップS704において、主走査分カウントした場合、画素カウント部150は、Mライン分の画素のカウントが完了したか否かを判断する(ステップS708)。ステップS708においてMライン分カウントが完了した場合、画素カウント部150は、定着制御データ生成部160に対して定着制御データの生成を開始させ、後述するステップS710へ戻る(ステップS709)。
ステップS708においてMライン分カウントが完了していない場合、画素カウント部150は、カウンタの値を副走査方向に次のMラインをカウントするために、カウント値を切り替え(ステップS710)、ステップS707へ進む。
次に図9を参照して本実施形態の定着制御データ生成部160の動作を説明する。図9は、本実施形態の書き込み制御部の動作を説明する第二のフローチャートである。図9では、定着制御データ生成部160の動作を説明している。
本実施形態の定着制御データ生成部160は、画素カウント部150においてMライン分の画素のカウントが完了し、定着制御データの生成開始指示がなされると、定着制御データの生成を開始する(ステップS901)。
定着制御データ生成部160は、単位エリアS毎に、画素カウント部150によりメモリ165に格納された単位エリアS内のトナー付着量相当値の積算値70を参照し、データ削減部162によりトナー付着量相当値の積算値70を所定ビット数の定着制御データとする(ステップS902)。
本実施形態のデータ削減部162は、例えば単位エリアS内における全ての画素に対応したトナー付着量相当値の積算値70の上位8ビットを定着制御データとしても良い。また本実施形態のデータ削減部162は、トナー付着量相当値の積算値70の上位7ビットと、トナー付着量相当値の積算値70の上位7ビット以外の値のORを取った結果を示す1ビットとの8ビットのデータを定着制御データとしても良い。
続いて本実施形態の定着制御データ生成部160は、定着装置128へ定着制御データを送信する(ステップS903)。本実施形態の定着制御データ生成部160は、この処理をカウント値がNとなるまで繰り返し(ステップS904)、処理を終了する。
このように本実施形態の書き込み制御部140では、画素カウント部150により副走査方向へMライン分のカウントが終了する度に、定着制御データ生成部160により単位エリアS毎の定着制御データが生成されて定着装置128へ送信される。すなわち本実施形態の書き込み制御部140は、画像データの取得及び画素のカウントと並行して定着制御データを生成し、定着装置128へ送信する。
本実施形態の書き込み制御データは、画像データの各画素毎のLD142の点灯強度を示すデータである。例えば単位エリアS内では、書き込み制御データは単位エリアS内の画素毎に生成される。よって書き込み制御データのデータ量は非常に大きいものとなる。これに対して本実施形態の定着制御データは、画素毎のトナー付着量相当値のから生成した所定ビットのデータであり、単位エリアS毎に生成されるデータである。したがって本実施形態の定着制御データは、書き込み制御データよりもデータ容量が小さくなる。
尚本実施形態では、定着制御データを8ビットのデータとしたが、これに限定されない。定着制御データのビット数は、画像形成装置100の仕様等に合わせて設定されていても良く、定着制御データは定着制御に必要な情報量であれば良い。例えば定着制御に画像の有無のみが必要である場合には、定着制御データは2階調(1bit)のデータとしても良い。
また以下に、書き込み装置123から定着装置128まで定着制御データを1秒間で伝送しようとした場合について説明する。
例えば本実施形態のサーマルヘッド172の全幅が13インチ、画像の解像度が主走査、副走査とも600dpi、1ドットのデータ量が4bit、感光体の線速が254mm/secの場合について考える。この場合、画像データにおける画素数に対応した書き込み制御データを定着制御データとして定着装置128へ1秒間で伝送するためには、13インチ×600dpi×600dpi÷25.4mm/inch×4bit×254mm/sec=187.2Mbpsとなり、180Mbps以上の伝送速度が必要となる。
これに対し、本実施形態においてサーマルヘッド172において加熱の制御が可能な最小単位が主走査、副走査とも2mm程度とした場合、N,Mの値はそれぞれ「48」程度となる。例えば本実施形態において、定着制御データを8ビットとした場合(定着制御に必要な階調が256階調)、定着制御データを定着装置128へ1秒間で伝送するためには、187.2Mbps÷48÷48÷4bit×8bit=162.5Kbpsとなり、200Kbps以下の伝送速度で済む。
これはすなわち、本実施形態の定着制御データの方が画素数と対応した書き込み制御データよりもデータ量が小さいことを示している。
本実施形態では、以上に説明したように、定着制御データのデータ容量を低減させるため、例えば取り扱いの容易な伝送手段を用いることが可能となる。
また本実施形態では、定着制御データの容量が減るため、画像が形成されてから定着されるまでのタイミング調整用のバッファメモリ180も小さくすることができる。さらに本実施形態では、定着制御部170での処理の負担を軽減することができ、定着制御部170の処理能力も高いものが必要ではなくなる。
また本実施形態では、定着制御データの容量を低減して書き込み装置123から定着装置128までの伝送速度を遅くしたため、書き込み制御部140と定着制御部170の分離が容易になり、機能の配置の自由度が高まる。すなわち本実施形態では、書き込み装置123と定着装置128とを互いに接近させて配置する必要がなくなる。
また本実施形態では、画素のカウントに用いるカウンタの必要サイズ(bit数)はN,M及び画像データの階調(bit数)により変化する。例えば定着制御データを生成する際の1単位エリア当たりの情報量を8bit以下とした場合、画素カウント値から定着制御データを生成する際に十分な階調が得られなくなる可能性がある。
そこで本実施形態では、画素カウント部150のカウンタの最大サイズをN,Mの値及び画像データの階調に応じた最大サイズに設定されることが好ましい。また本実施形態において、N,Mの値と設定された画像データの階調値から画素カウント部150のカウンタの最大サイズが自動で設定されるようにすれば、最大サイズを設定する必要が無くなるのでパラメータが削減できる。さらに本実施形態にでは、N,Mが書込解像度毎に自動的に決まるようにすれば、画像データの階調の情報から最大サイズを算出して設定することが可能となる。
次に図2へ戻って、本実施形態の定着装置128について説明する。
本実施形態の定着装置128において、定着制御部170は、画像の位置と必要な熱量を判断し、駆動信号生成部181にサーマルヘッド172を駆動させる駆動信号を生成させる。
本実施形態の定着制御部170は、書き込み装置123から伝送された定着制御データをサーマルヘッド172の1つ分に想定されるエリア30単位でマージする。そして本実施形態の定着制御部170は、定着制御データを、トナーを定着するのに必要な熱量を発生させる駆動信号を駆動信号生成部181に生成させる。本実施形態では、駆動信号生成部181は、定着制御データであるトナー付着量相当値と対応するPWMデューティ(Pulse Width Modulation)をサーマルヘッド駆動部171へ出力する。サーマルヘッド駆動部171は、このPWMデューティにしたがって、サーマルヘッド172を加熱させる。
本実施形態の定着制御部170は、例えば定着制御データであるトナー付着量相当値とPWMデューティとを対応付けた図示しないテーブルを有し、このテーブルを参照してPWMデューティを出力しても良い。また本実施形態の定着制御部170では、LD142により画像が形成されてから定着されるまでには時間差があるため、バッファメモリ180を用いてタイミング調整が行われる。
尚本実施形態の定着制御部170は、定着制御データ以外にも、例えば定着部の温度、記録紙に奪われる熱量等を考慮してサーマルヘッド172の駆動信号を生成することが好ましい。サーマルヘッド172に駆動信号が出力されると、サーマルヘッド172が加熱され、記録紙上に画像を定着する。
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
100 画像形成装置
123 書き込み装置
128 定着装置
140 書き込み制御部
141 LD駆動部
142 LD
150 画素カウント部
160 定着制御データ生成部
170 定着制御部
171 サーマルヘッド駆動部
172 サーマルヘッド
180 バッファメモリ
181 駆動信号生成部
特開平7−225524号公報

Claims (6)

  1. 画像データに基づき発光素子を点灯させて像担持体へ画像の書き込む書き込み制御部と、前記書き込み制御部により前記像担持体に書き込まれた前記画像の静電潜像に付着したトナーを記録媒体へ定着させる定着部と、を有する画像形成装置であって、
    前記書き込み制御部は、
    前記定着部による定着を制御する定着制御データを生成する定着制御データ生成部を有し、
    前記定着制御データ生成部は、
    前記発光素子の点灯を制御する書き込み制御データを用いて、前記書き込み制御データよりもデータ容量の小さい定着制御データを生成する画像形成装置。
  2. 前記定着制御データ生成部は、
    前記画像データにおいて予め設定された所定エリア毎のトナー付着量を所定ビットで示した情報を定着制御データとする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記書き込み制御部は、
    前記画像データにおける画素をカウントし、前記画素の前記発光素子の点灯強度を示す値を前記点灯強度を示す値と対応したトナー付着量を示す値に変換する画素カウント部を有する請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記定着制御データ生成部は、
    前記画像データにおける前記所定エリアを判別するエリア判別部と、
    前記所定エリア内に存在する全ての前記画素に対応する前記トナー付着量を示す値を積算し、積算した値を所定ビットの値とするデータ削減部と、を有する請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記所定エリアは、前記書き込み制御部による書き込みの解像度により決定される請求項2乃至4の何れか一項に記載の画像形成装置。
  6. 画像データに基づき発光素子を点灯させて像担持体へ画像の書き込む書き込み制御部と、前記書き込み制御部により前記像担持体に書き込まれた前記画像の静電潜像に付着したトナーを記録媒体へ定着させる定着部と、を有する画像形成装置による定着制御データ作成方法であって、
    前記書き込み制御部による、
    前記定着部による定着を制御する定着制御データを生成する定着制御データ生成手順を有し、
    前記定着制御データ生成手順において、
    前記発光素子の点灯を制御する書き込み制御データを用いて、前記書き込み制御データよりもデータ容量の小さい定着制御データを生成する定着制御データ生成方法。
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