JP2018040874A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 １ページ内を温調制御を切り替える領域に分割して、各領域に対して適正な温調制御を実行する。
【解決手段】
感光体と、画像データに基づいて感光体に潜像を形成するために感光体を露光する露光手段と、感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、感光体に形成された画像を、搬送されるシートに転写する転写手段と、転写手段によりシートに転写されたトナー像を熱加圧して定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、画像データを副走査方向に複数の領域に分割し、分割された領域毎に画像データを解析して、シートに転写されるトナーの載り量を検知し、検知された各温調領域のトナー載り量に従い、トナーが転写された状態で定着手段のニップ位置を通過するシートの各領域に合わせて定着手段の定着温度を制御する構成を特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。

電子写真方式により形成されたトナー画像を熱定着する画像形成装置においては、記録紙上に載せる色材量（以下、トナー量）に応じて、定着装置での定着温度を決定する技術が知られている。また近年では、トナー載り量をより高精度に計測して最適な定着温度に制御することで、定着温度不足による定着不良を防止しつつも、過温度による定着を抑制して消費電力を低減する技術が知られている。
例えば、特許文献１では、ページ編集印刷、例えば１ページに複数のページが集約される場合に、記録紙上の部分領域ごとにトナー載り量を計測することで、最適な定着温度の制御を可能とする技術が開示されている。

特開2015−55747号公報

従来の温調制御では、上述したように、複数のページを１ページに集約して印刷する場合、つまりページ単位で温調制御しているに過ぎず、長尺紙等のラージサイズの用紙に対して確実に温調制御できない場合があった。
また、電子写真プロセスの高速化に伴い、一連の定着温度制御にもさらなる高速化が求められている。特に、１ページ内において、リアルタイムでトナー載り量の計測を行う際、装置構成や印刷ジョブに応じてプロセス速度、メディアサイズ等が異なる状態で感光体に対する作像から定着プロセスまでに定着温度制御処理を確実に間に合わせるためには、１ページ内で温調制御を切り替える領域を適正に決定する必要があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、１ページ内を温調制御を切り替える領域に分割して、各領域に対して適正な温調制御を実行できる仕組みを提供することである。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は以下に示す構成を備える。
感光体と、画像データに基づいて前記感光体に潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に形成された画像を、搬送されるシートに転写する転写手段と、前記転写手段によりシートに転写されたトナー像を熱加圧して定着させる定着手段と、前記画像データに基づいて、搬送される前記シートに前記トナーが転写された画像領域が前記定着手段のニップ位置を通過する前に、前記定着手段の定着温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割し、前記分割された領域毎に前記画像データを解析して、前記シートに転写されるトナーの載り量を検知し、前記検知された各温調領域のトナー載り量に従い、前記トナーが転写された状態で前記定着手段のニップ位置を通過する前記シートの各領域に合わせて前記定着手段の定着温度を制御することを特徴とする。

本発明によれば、１ページ内を温調制御を切り替える領域に分割して、各領域に対して適正な温調制御を実行できる。

画像形成装置の断面図である。 画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 トナー載り量検知方法を説明する図である。 トナー載り量と、定着温度との関係を示す図である。 載り量検知処理と、定着温度制御のタイミングとを説明する図である。 トナー載り量検知領域サイズを決定方法を説明する図である。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置における特性値を示す図である。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
＜システム構成の説明＞
〔第1実施形態〕

図１は、本実施形態を示す電子写真方式の画像形成装置の断面図である。画像形成装置100は、中間転写体28を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本実施形態では、色別の画像形成部で作像された潜像を色別のトナーで現像する画像形成ユニットをシートの搬送方向に所定間隔で配置することで搬送される前記シートに色別のトナーを多重転写してカラー画像を形成する複合機を画像形成装置の例とする。画像形成装置100は、シートに転写されたトナー像に熱加圧処理を行う定着部31を備える。また、本実施形態では、給紙するシート属性は、シートの種類と厚さと、シートを搬送する副走査方向の長さで特定されるものとする。定着部31は、後述するように画像データに基づいて画像形成部が作像した潜像をトナーで現像した後、搬送されるシートに転写されたトナー像を熱加圧して定着させる処理を実行する。
図１において、帯電手段は、Y、M、C、Kの色毎に感光体22Ｙ、22M、22C、22Kを帯電させるための4個の注入帯電器23Y、23M、23C、23Kを備える構成で、各注入帯電器23Y、23M、23C、23Kにはスリーブ23YS、23MS、23CS、23KSを備えている。

感光体22Y、22M,22C、22Kは、駆動モータ40Y、40M、40C、40Kの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータ40Y、40M、40C、40Kは感光体22Y、22M、22C、22Kを画像形成動作に応じて反時計回り方向に回転させる。

露光手段は、感光体22Y、22M、22C、22Kへスキャナ部24Y、24M、24C、24Kよりレーザ光を照射し、感光体22Y、22M、22C、22Kの表面を選択的に露光することにより、静電潜像を形成するように構成している。

現像手段は、静電潜像を可視化するために、Y、M、C、Kの色毎に現像を行う４個の現像器26Y、26M、26C、26Kを備える構成で、各現像器26Y、26M、26C、26Kには、スリーブ26YS,26MS,26CS,26KSが設けられている。なお、各々の26Y、26M、26C、26Kは脱着が可能である。

転写手段は、感光体から中間転写体へ単色トナー像を転写するために、中間転写体を時計周り方向に回転させる。そして感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとその対向に位置する一次転写ローラＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回転に伴って、単色トナー像を転写する。一次転写ローラに適当なバイアス電圧を印加すると共に感光体の回転速度と中間転写体の回転速度に差をつけることにより、効率良く単色トナー像を中間転写体上に転写する。これを一次転写という。

更に転写手段は、ステーション毎に単色トナー像を中間転写体28上に重ね合わせ、重ね合わせた多色トナー像を中間転写体28の回転に伴い二次転写ローラ29まで搬送する。さらに、記録媒体11を給紙トレイ21a、または給紙トレイ21ｂから二次転写ローラ29へ狭持搬送し、記録媒体11に中間転写体28上の多色トナー像を転写する。この二次転写ローラ29に適当なバイアス電圧を印加し、静電的にトナー像を転写する。これを二次転写という。二次転写ローラ29は、記録媒体11上に多色トナー像を転写している間、二次転写ローラ29の実線位置で記録媒体11に当接し、印字処理後は二次転写ローラ29の破線位置に離間する。

定着手段は、記録媒体11に転写された多色トナー像を記録媒体11に溶融定着させるために、記録媒体11を加熱する定着ローラ32と記録媒体11を定着ローラ32に圧接させるための加圧ローラ33を備えている。定着ローラ32と加圧ローラ33は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ34、35が内蔵されている。定着部31は、多色トナー像を保持した記録媒体11を定着ローラ32と加圧ローラ33のニップ部へと搬送することで、熱および圧力を加え、トナーを記録媒体11に定着させる。トナー定着後の記録媒体11は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。

クリーニング手段30は、中間転写体28上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体28上に形成された４色の多色トナー像を記録媒体11に転写した後に残った廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。

図２は、図１に示した画像形成装置100のシステム構成を示すブロック図である。
図２において、画像形成装置100は大きくシステムコントローラ部201、プリントコントローラ部202、画像形成部203に分けられる。システムコントローラ部201及びプリントコントローラ部202はそれぞれ、ＣＰＵ204、215、ＲＯＭ205、216、ＲＡＭ206、217を持つ。各ＣＰＵ204、215は、各ＲＯＭ205、216内の初期プログラムに従って、メインプログラムを各ＲＯＭより読み出し、各ＲＡＭ206、217に記憶する。ＲＡＭ206、217はプログラム格納用や、ワーク用メモリとして使用される。

画像処理部207は、画像形成部203で印刷可能な画像データを生成する、一連の処理部を含む。画像生成部208は、不図示のコンピュータ装置等から受信する印刷データより、印刷処理が可能なラスターイメージデータを生成し、ＲＧＢデータおよび各画素のデータ属性を示す属性データとして画素毎に出力する。なお、画像生成部208は、画像形成装置100に設置された該読取手段で読み取った画像データを扱う構成としても良い。
ここでいう読取手段とは、ＣＣＤ（Charged Couple Device）読み取り部であっても良いし、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）読み取り部であっても良い。また、読み取った画像データに対して、所定の画像処理を行う処理部を併せて設けるように構成しても良い。さらに、画像生成部208を画像形成装置100自体に設ける構成とせず、不図示のインターフェースを介して、外部から画像データを受け取るように構成しても良い。

色変換処理部209は、RGBデータをトナー色に合わせてCMYK色空間へと変換し、CMYKデータと属性データを生成する。この段階での画像データはCMYKのトナー量を示したデータになっており、画素単位に値として例えば0〜255の8bitで表現される。具体的な値として、各色0であればトナー未使用を示し、値が大きくなるにつれて濃度は濃くなり、255で各色最大の濃さを意味する。前述のトナー量は255で100％を意味し、ある画素位置におけるCMYK各色のトナー量を足し合わせた値がその画素位置におけるトナー載り量を表す。

トナー載り量検知部210は、色変換処理部209で生成されたCMYKデータに対して、印刷データを解析処理を実行してトナー載り量の検知を行う。トナー載り量検知の具体的な方法に関しては図３を用いて後述する。トナー載り量検知部210で検知された載り量情報は、プリントコントローラ部202へと通知される。

ハーフトーン処理部211は、トナー載り量検知部210から出力されるCMYKデータに対してハーフトーン処理を行う。ハーフトーン処理部211の具体的な構成としては、スクリーン処理によるものであってもよく、誤差拡散処理によるものがある。なお、スクリーン処理とは、所定の複数のディザマトリクスを用いて入力されるCMYKデータをＮ値化するものである。また、誤差拡散処理とは、入力されるCMYKデータを所定の閾値と比較することによりＮ値化を行い、その際のCMYKデータと閾値との差分を以降にＮ値化処理する周囲画素に対して拡散させる処理である。

画像処理部207においてハーフトーン処理されたCMYKデータは、VIDEOＩＦ部212を介し、VIDEO同期信号に同期してスキャナ部24Ｙ、24Ｍ、24Ｃ、24Ｋへと転送される。

プリンタ通信ＩＦ部213とコントローラ通信ＩＦ部214はシステムコントローラ部201とプリントコントローラ部202間で通信を行うためのＩＦ部である。ここで通信される情報としては、システムコントローラ部201からの制御信号の他、トナー載り量検知部210により検知したトナー載り量情報が含まれる。ＣＰＵ215は、通知されたトナー載り量情報を基に定着温度を算出する。トナー載り量情報から定着温度を算出する方法の詳細については図４で後述する。
ＣＰＵ215は、定着部31のヒータ34、35を、算出された定着温度となるように制御する。また、ＣＰＵ215は、画像形成部203が所定のプロセススピードで画像形成を行うように、駆動モータ部40を含む一連のモータを制御する。プロセススピードは、厚紙、薄紙等のメディア種別に応じて決定され、異なる熱容量を持つメディアであっても定着部31で熱定着を行えるように制御される。
より具体的には、ＣＰＵ215は、検知された各温調領域のトナー載り量に従い、トナーが転写された状態で定着部31のニップ位置を通過するシートの各温調領域に合わせて定着部31の定着温度を制御する。ＣＰＵ215は、後述する処理で決定される各温調領域の先端が定着部31のニップ位置に到達する前に、定着部31の温調制御を完了することができる。

図３は、図２に示したトナー載り量検知部210における、トナー載り量検知方法を説明する図である。
ここで、トナー載り量とは前述したように、印刷対象のメディアの単位面積あたりに載せられるトナー量のことを意味し、単位を％として説明する。具体的には、CMYK各色の最大値（8bitであれば255）を100％とし、最大値を2色重ねた場合はその画素位置におけるトナー量を200％とする。CMYK各色ともに、8bitであれば256の階調を持っているため、各色のトナー量は0〜100％までの間の値を取り得る。例えば、フルカラー印刷モードでCMYKの4色トナーをフルに利用した画像の場合はトナー載り量が多くなり、Ｋ単色のモノクロ画像の場合、トナー載り量は少なくなる。

まず、トナー載り量検知部210は、処理すべき入力データに対応する各画素位置におけるCMYK4色の階調をもとに、合算されたトナー載り量を算出する。ここで、入力データは、ネットワークあるいはインタフェースケーブルを介して情報処理装置から受信する。
図３の（ａ）は、入力データの各画素位置におけるトナー載り量を表しており、画素枠内に示した数値が、その画素位置におけるトナー載り量301である。

次に、トナー載り量検知部210は、各画素位置のトナー載り量301に対して、3×3画素ウィンドウ302内に含まれる画素のトナー載り量平均値を算出する。トナー載り量検知部210では、ページ内に含まれるすべての画素に対して3×3画素ウィンドウ302による畳み込み平均値算出処理がなされる。ここで、3×3画素ウィンドウ302を用いるのは、定着に必要な温度がトナー載り量だけでなく、描画されるオブジェクトの大きさにも左右されるためである。
なお、画素ウィンドウの大きさは3×3ではなく、任意のサイズであっても良い。また、本実施形態では、ウィンドウ位置の代表値として平均値を用いているが、代表値としては最大値を用いてもよく、最小値を用いてもよい。

図３の（ｂ）は、3×3画素ウィンドウ302による畳み込み処理後のトナー量代表値303の一例を示す。この畳み込み演算は主走査方向に連続して行なわれ、1ライン分の処理が終わると次のラインへと移動し、ページ内すべての画素に対してなされる。

続いて、トナー載り量検知部210は、図３の（ｃ）に示すように前述した畳み込み演算を副走査方向に連続して行いつつ、所定のライン数Ｌの領域304に含まれる代表値の中から最大の値を、領域304におけるトナー載り量最大値[175]と決定する。画像処理部207で決定されたトナー載り最大値は、システムコントローラ部201からプリントコントローラ202へと通知される。本処理は、ライン数Ｌの領域304〜307毎に繰り返される。なお、ライン数Ｌの決定方法と領域を分割する理由については後述する。

図３の（ｃ）には、ライン数Ｌの領域304〜307毎に決定されたトナー載り量の最大値の一例を示す。
プリントコントローラ202は、副走査領域毎に通知されるトナー載り量情報に応じて、定着部31の定着温度を制御する。

図４は、トナー載り量と、トナー載り量ごとでトナーを印刷対象とするメディアへ定着するのに最低限必要となる定着温度の関係を示す特性図である。なお、縦軸は定着温度Ｔを示し、横軸はトナー載り量％を示す。ここで、メディアは厚紙、普通紙、薄紙等の各種のシートが含まれる。
前述したように、トナー載り量とは、印刷対象のメディアの単位面積当たりに載せられるトナー量である。定着不良なくトナーを印刷対象のメディアに定着させるためには、一定領域内における最大トナー載り量を持つ描画オブジェクトに合わせて定着器31の定着温度を決定する必要がある。
図４に示すように、ある領域内における最大トナー載り量が多ければ多いほど、定着に必要な最低温度も高くなる。図４に示す特性は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）としてＲＯＭ216に記憶しておいてもよく、プリンタコントローラ部202のＣＰＵ215が図４に対応付けられた特性データから演算によって求めても良い。あるいは、システムコントローラ部201において、同様の方法で定着温度を求めてから、プリントコントローラ部202へ通知する構成であってもよい。

図５は、図２に示した画像処理部207における、トナー載り量算出処理と、定着温度制御のタイミングを説明する図である。
図５の（ａ）は、トナー載り量検知部210におけるトナー載り量算出処理を含む一連の画像処理と、画像形成部203における、定着プロセスを含む一連の画像形成プロセスの関係を示すダイヤグラムである。
なお、図５の（ａ）において、横軸は時間を表し、縦軸の各項目は画像処理部207における画像処理、画像形成部203における作像（帯電、露光、現像、一次転写を含む）、二次転写、定着のプロセスをそれぞれ表す。
図５の（ａ）中の横軸の太実線は１ページの画像処理から定着までの各プロセスを表す。
画像処理部207で処理された画像データは、感光体22Ｙ、22Ｍ、22Ｃ、22Ｋの配置関係に応じて、Ｙから順番に中間転写体28へと静電潜像の形成、現像、一次転写を経て作像される。なお、ダイヤグラム中の各プロセス間を結ぶ破線の角度（θ）501は、プロセススピードを表し、プロセススピードが速いほど角度が垂直に近くなり、遅いほど水平に近くなる。
また、縦軸の各項目間の距離502は、感光体22の露光部から中間転写体28を経て、定着部31のニップ部までの延べ距離を表す。また、横軸の実線503は１ページ分の処理を表し、その長さはメディアサイズによって求まる。

図５の（ｂ）は、図５の（ａ）のダイヤグラムと対応した、トナー載り量算出結果に基づく定着温度制御を表すタイミングチャートである。横軸は時間を表し、縦軸は定着温度を表す。
図５の（ｂ）に示すように、プリンタコントローラ部２０２は定着温度を、トナー載り量検知部210が領域304〜307毎に検知したトナー載り量の最大値に応じて定着温度を制御する。なお、図中の定着温度の変化の割合を示す角度（θ'）504は、定着ローラ32と加圧ローラ33の温度変化率を表す。

図５の（ａ）、（ｂ）で示すように、例えば図３の（ｃ）において、一番目の領域304のトナー載り量最大値が175％の場合、搬送されるメディアの領域304が定着部31を通過中には、定着温度をＴ2まで下げることが可能である。同様に、搬送されるメディアの領域305が定着器３１の定着ニップ部を通過中には、定着温度をＴ3にまで下げることが可能である。
なお、リアルタイムにトナー載り量検知から定着温度制御を行う場合、メディア上の各領域304〜307が定着部31の定着ニップ部に突入するまでに確実に定着温度制御を完了させる必要がある。これは、プロセススピード501、画像形成部の延べ距離502、メディアサイズ503、定着温度上昇率504に応じて、トナー載り量検知領域を分割領域サイズＬで複数領域に分割し、最適なタイミングで定着温度制御を行うことで可能となる。
例として、図５の（ｃ）のように、分割領域サイズＬを図５の（ａ）に比べて大きくとった場合では、領域304の最大載り量検知タイミングにおいて、すでに領域304の一部分は定着部31に突入している。同様に、領域305の最大載り量算出タイミングでも、領域305の一部分は定着部31の定着ニップ部に突入している。このとき、各領域の定着部31の定着ニップ部に突入した一部分にトナー載り量の高い領域が存在した場合には、定着部31の定着温度を必要な定着温度まで昇温させるのが間に合わなくなる恐れが生じる。
同様に、各領域の定着部31の定着ニップ部に突入した一部分にトナー載り量の低い領域が存在した場合には、最低限の定着温度まで下げることができず、過剰な定着温度による無駄な消費電力が生じてしまう。
しかしながら、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、トナー載り量検知および定着温度制御を、適切な分割領域サイズＬの領域に分割して行うことにより、各領域304〜307が定着部31の定着ニップ部を通過する前までに、確実に目標温度まで定着温度を制御することが可能となる。以上が図３の（ｃ）において、トナー載り量算出領域を副走査方向へ複数分割する理由である。

図６は、図５に示したプロセススピード501、画像形成部の延べ距離502、メディアサイズ503、定着温度上昇率504に応じて、トナー載り量検知領域サイズＬを決定する方法について説明する図である。
図６の（ａ）は、メディア種別と、プロセススピード501の対応の一例を示す図である。
画像形成装置100は、メディア種別として厚紙、普通紙、薄紙の三種類のメディア種別をサポートしている。プロセススピード501は、メディア種別毎の坪量によって異なる熱容量に応じて制御され、熱容量の大きいものは低速、熱容量の小さいものは高速となる。

図６の（ｂ）は、必要な温度調節幅が与えられた場合に、トナー載り量検知から定着温度制御を確実に間に合わせることが可能な、トナー載り量検知領域の分割領域サイズＬの上限値[line]を示している。
なお、最大温度調節幅[T_target]とは、図４に示した定着温度の制御範囲（例えばＴ1〜Ｔ5）の最大幅を表す。Ｙ露光部−定着ニップ(Nip)時間は、Ｙ露光部−定着ニップ延べ距離502をプロセススピード501で除することで求められる。
ここで、プロセススピード501をＰｓ［mm/s］、Ｙ露光部−定着ニップ時間をＰ_time［ｓ］、定着温度上昇率504をＴ_rate［℃/s]、最大温度調節幅をＴ_target［℃］とすると、求めたい領域サイズ上限値［Ｌ_max]は以下の関係式を満たす。

領域サイズ上限値［Ｌ_max]は、プロセススピード501(Ｐｓ［mm/s］)が変化した場合に、メディアが定着部31の定着ニップ部に突入するまでに定着温度制御を完了させるために必要な領域分割サイズＬの上限値を表す。
なお、式（1）の左辺括弧内の値は、ある領域について、該領域の後端で最大トナー載り量が確定してから、該領域の先頭が定着部31の定着ニップ部に突入するまでの猶予時間を表す。この猶予時間に定着温度上昇率Ｔ_rate［℃/s]を乗じた値が最大の温度調節幅Ｔ_target［℃］を超えていれば、確実に定着温度制御を間に合わせることが可能となる。

図６の（ｃ）は、領域サイズ上限値Ｌ_ｍａｘが与えられた場合に、画像形成装置100がサポートする三種類のメディアサイズ（M）と領域サイズＬ［line］の対応関係を示す図である。なお、括弧内に示した数字は１ページを複数領域に分割する時の、領域分割数を表している。ここで、領域分割数を整数Ｎ、メディアサイズをＭとすると、求めたい領域サイズＬは以下の関係式を満たす。

なお、領域分割数Ｎを整数とする理由は、整数でない場合に端数サイズの領域が発生してしまうことで、定着部31の定着温度上昇率が必要となる温度調設幅に達しない場合が生じてしまうことを防ぐためである。これについては、第２実施形態において詳細に説明する。また、図示したように、領域サイズ上限値Ｌ_maxがメディアサイズＭよりも大きい場合には、領域分割数Ｎ＝１となり、領域分割はなされない。

図７は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。本例は、上記式（１），（２）を用いて図４に示した分割領域サイズＬを決定する処理例である。各ステップは、システムコントローラ部201のＲＯＭ205に格納されたプログラムを、ＣＰＵ204がＲＡＭ206上に展開した後に実行することでなされる処理である。以下、画像データに基づく処理を開始してから、画像形成部で作像した潜像がトナーで現像され、搬送される前記シートに該トナーが転写された画像領域が定着部31のニップ位置を通過する間で、前記定着手段の定着温度を分割して上げ下げを完了する温調領域のサイズ（領域サイズ（Ｌ））を決定する処理を説明する。
Ｓ701では、ＣＰＵ204が処理すべきジョブ情報から現在の処理ページのメディア種情報を取得する。Ｓ702では、ＣＰＵ204は、Ｓ701で取得したメディア種情報から、図６の（ａ）で説明したようにプロセススピードＰｓ［mm/s］を決定する。Ｓ703では、ＣＰＵ204は、Ｓ702で決定したプロセススピードＰｓ［mm/s］、および上記式（1）より、領域サイズ上限値［Ｌ_max]を決定する。Ｓ704では、ＣＰＵ204は、処理すべきジョブ情報から現在の処理ページのメディアサイズＭを取得する。Ｓ705では、ＣＰＵ204は、Ｓ703で決定した領域サイズ上限値［Ｌ_max]、Ｓ704で取得したメディアサイズＭ、および上記式（2）より、領域サイズＬ[Line]を決定して、本処理を終了する。なお、決定した領域サイズＬ[Line]は、ＲＡＭ２０６またはＲＡＭ２１７に記憶される。
本処理によれば、画像形成部のプロセス速度、シートの属性、画像形成部の作像位置と定着部31のニップ位置との距離、定着部31の温度上昇率から定着部31の定着温度を分割して上げ下げを完了する適正な領域（一定）のサイズを決定することができる。
また、本処理では、定着部31の定着温度を分割して上げ下げを完了する領域サイズの上限値と、シートの副走査方向の長さとから一定の温調領域のサイズを決定する例を示した。これにより、画像を形成するプロセス速度に適応する温調領域を決定することができ、各温調領域の先端が定着部31のニップ位置を通過する前に、定着温度の上げ下げを完了することができる。

図８は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。本例は、トナー載り量検知処理を含む、印刷ジョブ制御例である。なお、各ステップは、システムコントローラ部201のＲＯＭ205に格納されたプログラムを、ＣＰＵ204がＲＡＭ206上に展開した後に実行することでなされる。以下、図７に示す処理で決定された温調領域毎に画像データを解析して、前シートに転写されるトナーの載り量を検知して、検知したトナーの載り量をプリントコントローラ部202に通知する処理を詳述する。

Ｓ801では、ＣＰＵ204が処理すべきジョブ情報に含まれる各ページのメディア情報をもとに、領域サイズＬを決定する。処理の詳細は、図７に示した通りである。
Ｓ802では、ＣＰＵ204は、ジョブ情報をもとに、画像処理部207に該ページの処理パラメータ等を設定する。なお、トナー載り量検知部210に対する領域サイズＬの設定も本ステップで行われる。また、プリントコントローラ部202に対して、プロセススピードＰｓ［mm/s］、メディア種別等、画像形成部203を制御するために必要な制御情報を通知し、印刷ジョブを開始する。

Ｓ803では、ＣＰＵ204は、Ｓ801で決定された領域サイズＬのトナー載り量検知が完了するまで待機する。なお、処理されたライン数を判別する方法は、トナー載り量検知部210自身が持つラインカウンタのカウント値を持って割り込み等によってＣＰＵ204に通知してもよく、別の処理ライン数判断手段を用いても良い。

Ｓ804で、ＣＰＵ204はトナー載り量検知部210が検知した領域304のトナー載り量最大値をプリントコントローラ部202に通知する。プリントコントローラ部202は、図４で説明したように、トナー載り量を基に定着温度を決定して定着部31の定着温度を目標温度まで制御する。

Ｓ805では、ＣＰＵ204は１ページ分の処理が完了したかどうか、すなわちすべての分割領域の処理が完了したかどうかを判断し、完了していないとＣＰＵ204が判断した場合、処理をＳ803に戻す。なお、図６の（ｃ）で説明したように、領域分割数が１、すなわち、分割がなされない場合には、ＣＰＵ204は、必ず処理をＳ806へ進める。
また、領域分割数が２以上の場合、ＣＰＵ204は、すべての分割領域の処理が完了するまでＳ803、Ｓ804の処理を繰り返す。次に、Ｓ806では、ＣＰＵ204は、印刷ジョブに含まれるすべてのページに対する最大載り量通知の処理が完了したかどうかを判断し、次ページ以降が存在すると判断した場合、ＣＰＵ204は、処理をＳ801に戻す。
一方、すべてのページに対する最大載り量通知の処理が完了したとＣＰＵ204が判断した場合、本処理を終了する。

本実施形態によれば、印刷ジョブに対する画像処理の開始と同時に、リアルタイムでトナー載り量の検知処理を行う場合においても、適切に定着温度制御を行うことが可能となる。
特に、メディア種別やメディアサイズに応じて領域分割を行うことで、より適切な定着温度制御を行うことが可能となる。そして、上述した定着温度を制御することにより、定着不良を起こさないことを保証しつつ、かつ、消費電力をより低減することが可能となる。

〔第２実施形態〕
本実施形態では、第１実施形態において説明したように領域サイズＬを固定値とせず、動的に変更可能にすることで、算出されるトナー載り量に応じた定着温度制御をより高精度に行う方法について説明する。
なお、トナー載り量検知処理、及び定着温度制御については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図９は、本実施形態を示す画像形成装置において、領域サイズＬを決定するためのパラメータを示す図である。本例では、パラメータとしてプロセススピード、定着温度上昇率、最大温度調設幅と、領域サイズ下限値Ｌ_minを示した例である。ここで、プロセススピードをＰｓ[mm/s]、定着温度上昇率をＴ_rate[℃/s]、最大温度調節幅をＴ_target[℃]とすると、領域サイズ下限値Ｌ_min[line]は以下の式(3)を満たす。

なお、プロセススピードＰｓ[mm/s]を定着温度上昇率T_rate[℃/s]で除することで、単位温度変化あたりにメディアが進む距離が求まり、これに最大温度調節幅Ｔ_target[℃]を乗ずることで、目標温度まで定着温度を制御するのに最低限必要となる、領域サイズ下限値Ｌ_minを求めることができる。

図１０は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。本例は、領域サイズを動的に変更可能にするための、領域サイズ閾値[Ｌ']を求める処理例である。なお、各ステップは、システムコントローラ部201のＲＯＭ205に格納されたプログラムを、ＣＰＵ204がＲＡＭ206上に展開した後に実行することでなされる。また、Ｓ701〜Ｓ704は、第１実施形態と同様である。

Ｓ1001では、ＣＰＵ204は領域サイズ下限値Ｌ_minを決定する。決定の方法は図９で説明した通りである。Ｓ1002では、ＣＰＵ204は領域サイズ閾値Ｌ'を、Ｓ703で決定した上限値と、Ｓ1001で決定した下限値の間に収まるように決定する。なお、閾値は下限値に近ければ近いほど精度を上げることが可能となるが、処理負荷は大きくなる。よって、システムコントローラ部201のＣＰＵ204やプリントコントローラ部202のＣＰＵ215の負荷を鑑みて決定する必要がある。
本処理によれば、定着部31の定着温度を分割して上げ下げする可変の温調領域のサイズを上述した図７のＳ７０３で決定した上限値と、分割して上げ下げを完了する領域サイズの下限値（Ｓ１００１）と、決定するシートの副走査方向の長さとから適正な可変の温調領域のサイズを決定することができる。

図１１は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。本例は、最大トナー載り量の検知処理および最大トナー載り量の通知処理例である。なお、各ステップは、システムコントローラ部201のＲＯＭ205に格納されたプログラムを、ＣＰＵ204がＲＡＭ206上に展開した後に実行することでなされる。S802、S804、S805、S806は、図８で説明した通りである。以下、検知している温調領域と、既に検知した隣接する温調領域との間でトナー載り量の変化量が第１の閾値を超えているかどうかを判断して、トナー載り量の変化量が第１の閾値（閾値Dth）を超えていないと判断した場合、ＣＰＵ215が、既に検知した隣接する温調領域で調整した定着温度を維持させるように定着部31の定着温度を制御する例を説明する。

Ｓ1101では、ＣＰＵ204は、最大トナー載り量検知処理における、トナー載り量変化量の閾値Dthを決定する。ここで、変化量の閾値Dthは、領域ごとのトナー載り量検知処理において、処理中の該領域で算出した最大トナー載り量と、以前の領域での最大トナー載り量との変化量の閾値である。この変化量の閾値Dthによって、一定以上のトナー載り量変化が無い場合は、余分な定着温度制御を抑制することが可能となる。
なお、変化量の閾値Dthは、図４に示した定着温度とトナー載り量の関係、および定着部31の有効な温度制御幅等から、定着温度制御を行うことによる有意な効果が得られる値に決定する。
Ｓ1102では、ＣＰＵ204は、最大トナー載り量検知の領域サイズ閾値[L´]を決定する。なお、領域サイズ閾値[L´]の決定方法は図１0で説明した通りである。

Ｓ1103では、ＣＰＵ204は、現在処理中の領域で検知したトナー載り量最大値が、前の領域でのトナー載り量最大値から変化量の閾値Dth以上変化したかどうかを判断する。なお、ＣＰＵ204は、閾値以上の変化があったかどうかを、トナー載り量検知部210で行われた閾値比較の結果を、割り込みで通知されるまで待つことで判断することができる。あるいは、ＣＰＵ204がリアルタイムに更新されるトナー載り量検知部210の検知結果を逐一読み出して閾値比較して閾値以上の変化があったかどうかを判断する構成としてもよい。
また、印刷ジョブ先頭での第１の領域では以前の検知結果が存在しないため、定着不良を起こさないよう安全を考慮して、以前の検知結果を最大（例えば200％）としてメモリに保持しておく。また、保持しておく検知結果の更新は、Ｓ804で実際に定着温度制御がなされた時点でメモリに保持されていた以前の検知結果を更新すればよい。

Ｓ1104では、ＣＰＵ204は、現在処理中の領域について、トナー載り量検知がなされた領域サイズが、領域サイズ閾値[L´]に達したかどうかを判断する。なお、トナー載り量検知がなされた領域サイズの確認方法は、図８で説明した通りである。

図１１に示した処理によれば、変化量と領域サイズの２つの閾値Dth、閾値Ｌ'を用いることで、動的にトナー載り量を検知する領域サイズを変更することが可能となる。
これにより、メディアの副走査方向でトナー載り量変化が頻繁に生じた場合について、メディアの定着部突入までに定着温度制御を確実に間に合わせつつも、細かな領域単位で高精度に定着温度制御を行うことが可能となる。
また、図１１に示す処理を実行することで、検知している温調領域と、既に検知した隣接する温調領域との間でトナー載り量の変化量が第１の閾値を超えていないと判断した場合、ＣＰＵ215は、既に検知した隣接する温調領域で調整した定着温度を維持させるように定着部31の定着温度を制御することができる。これにより、無駄な温調制御を実行させる必要がなくなり、節電効果も期待できる。

なお、本実施形態で示した制御方法については、２つの閾値Dth、閾値Ｌ'を同時に用いる場合のみに限定されず、どちらか一方の閾値のみを用いても良い。例えば、図９に示した領域サイズ下限値Ｌ_minが十分に小さいことが事前に分かっている場合は、確実に定着温度制御がメディアの定着部31の突入に間に合う。
よって、この場合は上記図１１のＳ1104の領域サイズ閾値との比較を行う処理を省略することができる。

あるいは、上記図１１のＳ1103とＳ1104を入れ替えることも可能である。すなわち、先ずＳ1104の領域サイズ閾値比較を行ってから、前の領域とのトナー載り量最大値変化量の閾値比較を行う。そして、変化量が閾値Dthを超えていなければ、該領域の定着温度制御を省略して、次の領域に跨ってトナー載り量検知処理を継続する。
このことは、各領域サイズの基準を[L´]として事前に決定しておき、領域間の差分が少なければ、トナー載り量検知を行う領域サイズが[Ｌ']の2倍、3倍と整数倍で動的に増加するとも言うことができる。

本実施形態によれば、分割領域サイズを可変とすることで、定着部31のオンオフ制御を抑えながら、トナー載り量に応じた定着温度制御をより高精度に行うことができる。
なお、第１、第２実施形態に対して、さらに、定着部31の定着温度の変動幅が通常よりも大きい場合には、定着部31の温度上昇率と、算出される最大トナー載り量と、目標温度上昇までの時間を考慮し、次の領域にかかる前に次の領域に対する温調を開始するように制御してもよい。
これにより、前の領域の定着温度よりも急激に定着温度が変化を抑制し、画質むらを削減することが可能となる。

さらには、２つの最大トナー載り量を検知するモードとして、前記分割された領域毎のトナー載り量の最大値を検知する第１のモード（高精度モード）と、ページ先頭から現在の領域までのトナー載り量の最大値を検知する第２のモード（安全モード）とを備え、各モードを画像処理状況に適応して切り替えるように制御してもよい。
これにより、高精度モードで最大トナー載り量を算出できない状況が発生し得る場合に、安全モードを選択することで、各領域間における定着温度の上げ下げを抑える定着温度制御を実現できる。

〔第３実施形態〕
なお、上記各実施形態において、定着部31の温度上昇率と、検知される温調領域の最大トナー載り量に従い、定着部31の定着温度の上げ幅が第３の閾値よりも大きいとＣＰＵ215が判断した場合は、分割した領域の累計値が第２の閾値を超えていないと判断した場合でも、定着部31の温調制御を開始するように制御してもよい。
これにより、急峻な定着温度の上げ下げを回避して、シートに転写されるトナー像の画質ムラを削減することができる。
さらに、ＣＰＵ215は、決定される各温調領域のサイズまたは、シートの各温調領域に合わせてトナー載り量を検知する第１の検知モード（個別モード）と、シートのページ先頭の温調領域から検知されるトナー載り量の最大値を検知する第２の検知モード（累計モード）とを有し、決定される温調領域のサイズに合わせて第１の検知モードまたは第２の検知モードで各温調領域のトナー載り量を検知するように構成してもよい。
これにより、ＣＰＵ215の処理負担により、トナー載り量を検知できなくなる可能性がある場合でも、温調制御による電力負荷変動を抑制しつつ、安定した画質の画像が形成できるように制御できる。
なお、ＣＰＵ215は、画像形成開始する前に、定着部31の定着温度をデフォルト定着温度（例えば２００度）まで昇温するものとする。ここで、デフォルト定着温度は、最大トナー載り量に合わせた定着温度である。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えばＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

定着部
204 ＣＰＵ
210 トナー載り量検知部
202 プリントコントローラ部

Claims (18)

1. 感光体と、
   画像データに基づいて前記感光体に潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、
   前記感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、
   前記感光体に形成された画像を、搬送されるシートに転写する転写手段と、
   前記転写手段によりシートに転写されたトナー像を熱加圧して定着させる定着手段と、
   前記画像データに基づいて、搬送される前記シートに前記トナーが転写された画像領域が前記定着手段のニップ位置を通過する前に、前記定着手段の定着温度を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割し、前記分割された領域毎に前記画像データを解析して、前記シートに転写されるトナーの載り量を検知し、前記検知された各温調領域のトナー載り量に従い、前記トナーが転写された状態で前記定着手段のニップ位置を通過する前記シートの各領域に合わせて前記定着手段の定着温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像形成部のプロセス速度から前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記シートの属性から前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記定着手段のニップ位置との距離から前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記定着手段の温度上昇率から前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記シートの属性は、搬送される副走査方向に対応づけられたシートの長さと、前記シートの種別を含むことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記シートの種別は、厚紙、普通紙、薄紙を含むことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、搬送される前記シートの各温調領域の先端が前記定着手段のニップ位置に到達する前に定着温度の調整を完了することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、分割した隣り合う領域の間でトナー載り量の変化量が第１の閾値を超えていない場合、前記定着手段の定着温度を変更しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、トナー載り量の変化量が第１の閾値を超えず、かつ、分割した領域の累計値が第２の閾値を超えていない場合、前記定着手段の定着温度を変更しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の閾値は、分割する領域の下限値であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記定着手段の定着温度の上げ幅が第３の閾値よりも大きい場合、分割した領域の累計値が前記第２の閾値を超えていない場合でも、前記定着手段の温調制御を開始することを特徴とする請求項１０または１１に記載の画像形成装置。
13. 前記制御手段は、画像形成開始する前に、前記定着手段の定着温度をデフォルト定着温度まで昇温することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記デフォルト定着温度は、最大トナー載り量に合わせた定着温度であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 色別の感光体に作像された潜像を色別のトナーで現像する画像形成ユニットを前記シートの搬送方向に所定間隔で配置することで搬送される前記シートに色別のトナーを多重転写してカラー画像を形成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記制御手段は、前記分割された領域毎のトナー載り量の最大値を検知する第１のモードと、ページ先頭から現在の領域までのトナー載り量の最大値を検知する第２のモードとのいずれかでトナー載り量の最大値を検知することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 感光体と、画像データに基づいて前記感光体に潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に形成された画像を、搬送されるシートに転写する転写手段と、前記転写手段によりシートに転写されたトナー像を熱加圧して定着させる定着手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
    前記画像データに基づいて、搬送される前記シートに前記トナーが転写された画像領域が前記定着手段のニップ位置を通過する前に、前記定着手段の定着温度を制御する制御工程を備え、
    前記制御工程は、
    前記画像データを副走査方向に複数の領域に分割し、前記分割された領域毎に前記画像データを解析して、前記シートに転写されるトナーの載り量を検知し、
    前記検知された各温調領域のトナー載り量に従い、前記トナーが転写された状態で前記定着手段のニップ位置を通過する前記シートの各領域に合わせて前記定着手段の定着温度を制御することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
18. 請求項１７に記載の画像形成装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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