JP4747013B2 - 加熱ローラの温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱ローラの温度制御装置、特に、光沢性の低い画像を印字する低光沢印字モードと、光沢性の高い画像を印字する高光沢印字モードとによって印字可能な画像形成装置に用いられる加熱ローラの温度制御装置に関する。

画像形成装置は、画像データに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部で用紙に形成された画像を用紙に定着させる定着部とを含んでいる。定着部には、用紙に形成された画像を加熱する加熱部材と、用紙に形成された画像を加圧する加圧部材とが備えられている。このような画像形成装置には、文章や画像等の画像形成対象に応じて光沢性を変えることができるようにした装置が存在する（特許文献１参照）。ここで、文章を印字する際には光沢がない方が見やすいために光沢性が低い方が良く、写真等の画像を印字する場合には光沢性が高い方が好ましい。
特開平４―１９５０７９号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、光沢性の低い設定で印字する場合には加熱部材の温度が低い状態で印字する。一方、光沢性が高い設定で印字する場合には加熱部材の温度が高い状態で印字する。このとき、光沢性が低い設定で印字する場合には加熱部材の温度が低いためにコストを抑えることができるが、現像剤に加えられる熱量が少ない。このために現像剤が充分に溶解せずに画像にムラが生じ画質が低下する場合がある。文字などを印字する場合には画像にムラが生じても特に問題にならないが、所定面積以上の画像（ベタ塗り画像）等を印字する場合には表面に凹凸が形成されるために画質が低下する。

本発明の課題は、所定面積以上の画像を光沢性の低い設定で印字する場合に、画質が低下するのを防止することにある。

請求項１に係る加熱ローラの温度制御装置は、光沢性の低い画像を印字する低光沢印字モードと、光沢性の高い画像を印字する高光沢印字モードとによって印字可能であり、画像を用紙に定着させるために画像を加熱する加熱ローラと、加熱ローラに対向して配置され画像を加圧する加圧ローラとを備えた定着部を有する画像形成装置に用いられる加熱ローラの温度制御装置であって、判断手段と、温度制御手段とを有している。低光沢印字モードは、高光沢印字モードよりも加熱ローラの温度が低い状態で印字する第１低光沢印字モードと、高光沢印字モードよりも加熱ローラの温度が高い状態で印字する第２低光沢印字モードとを有し、判断手段は、印字モードとして、高光沢印字モードと第１低光沢印字モードと第２低光沢印字モードのいずれが選択されたかを判断する。温度制御手段は、判断手段の判断結果が第２低光沢印字モードである場合には、高光沢印字を行う際の加熱ローラの温度よりも加熱ローラの温度が高くなるように加熱ローラの温度を制御し、判断手段の判断結果が第１低光沢印字モードである場合には、高光沢印字を行う際の加熱ローラの温度よりも加熱ローラの温度が低くなるように加熱ローラの温度を制御する。

この加熱ローラの温度制御装置では、印字命令がなされる際に判断手段によって第１低光沢印字モードと、第２低光沢印字モードと、高光沢印字モードとのいずれのモードが選択されたかを判断する。そして、第１低光沢印字モードが選択された場合には、高光沢印字を行う際の加熱ローラの温度よりも加熱ローラの温度が低くなるように加熱ローラの温度を制御し、第２低光沢印字モードが選択された場合には、高光沢印字を行う際の加熱ローラの温度よりも加熱ローラの温度が高くなるように加熱ローラの温度を制御する。

ここで、定着ローラの温度が低い状態（１６０℃以下）で定着すると光沢度が低くなり、加熱ローラの温度を高くするのに従って、光沢度が高くなっていく。光沢度は加熱ローラの温度が１８０℃付近で最も高くなり、その後加熱ローラの温度の上昇に伴って徐々に光沢度が下がっていく。そして、加熱ローラの温度が１６０℃、１８０℃、１９５℃、２１０℃の場合のトナー像の表面を拡大したものを図４に示す。図４はトナー像を倍率５０倍のレンズを有するＣＣＤカメラで撮影したものである。この図に示すように現像剤が充分に溶解していない部分が多い１６０℃での画像はムラが多く、現像剤が充分に溶解している２１０℃の画像はきめ細かくなっている。

ここでは、第１低光沢印字モードでは加熱ローラの温度が高光沢印字モードよりも低いためにコストを抑えることができ、第２低光沢印字モードでは高光沢印字モードよりも加熱ローラの温度が高いために現像剤が溶解しやすく、画像表面が滑らかになるために所定面積以上の画像を印字する場合であっても画質が低下するのを防止できる。

請求項２に係る加熱ローラの温度制御装置は、請求項１に記載の加熱ローラの温度制御装置であって、加熱ローラは、金属ローラと、金属ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材とを含んでいる。

ここでは、加熱ローラとしてフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材を表面に有するローラ、すなわちハードローラを使用するために安価になる。

請求項３に係る加熱ローラの温度制御装置は、請求項１または２に記載の加熱ローラの温度制御装置であって、加熱ローラの表面温度を計測する計測手段をさらに備え、温度制御手段は計測手段の計測結果に応じて加熱ローラの温度を制御する。

ここでは、計測手段によって加熱ローラの表面温度を計測した結果に基づいて、加熱ローラの温度を制御するために、加熱ローラの表面温度を精度良く制御できる。

請求項４に係る画像形成装置は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成された画像を用紙に定着する定着部と、請求項１から３のいずれかに記載の加熱ローラの温度制御装置とを備えている。

本発明は、所定面積以上の画像を光沢性の低い設定で印字する場合に、画質が低下するのを防止することにある。

１．構成
図１に本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、外部のコンピュータなどから送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。

このカラープリンタ１は、光沢性の高い印字を行う高光沢印字モードと光沢性の低い印字を行う低光沢印字モードとが選択可能であって、画像情報に基づいて用紙に画像を形成する画像形成部２と、用紙を搬送する用紙搬送部３と、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着する定着部４と、用紙を収納する用紙収納部５と、用紙をカラープリンタ１の外部に排出する排出部６とを有している。なお、高光沢印字モードと低光沢印字モードのいずれにするかは外部のコンピュータによって選択することができる。また、低光沢印字モードには、消費電力が高光沢印字モードよりも低い第１低光沢印字モードと、第１低光沢印字モードよりも消費電力は高いが画質が高い第２低光沢印字モードとを選択することが可能である。

画像形成部２は、感光体ドラム２１と、回転現像装置２２と、帯電装置２３と、レーザユニット２４とを有している。

感光体ドラム２１は、表面に静電潜像が形成される部材であって、カラープリンタ１のほぼ中央に配置されている。また、感光体ドラム２１は、ドラム上の部材であって、図１の紙面に直交する方向に回転軸が設けられている。

回転現像装置２２は、感光体ドラム２１に隣接して配置された部材であって、４つの現像器２２１と、フレーム２２２とを有している。現像器２２１は、容器本体２２３と、現像ローラ２２４とを備えている。容器本体２２３は、円柱を周方向に４分割したような形状であって、長手方向に延びる開口を有している。また、容器本体２２３の内部には感光体ドラム２１に供給するためのトナーが収納されている。現像ローラ２２４は、一方向に延びる円柱状の部材であって、開口に配置される部材である。現像ローラ２２４は感光体ドラム２１の表面にトナーを供給するための部材である。フレーム２２２は、感光体ドラムの回転軸と同じ方向に延びる回転軸に４枚の板状部材２２６が等間隔に配置されている部材であって、この４枚の板状部材２２６によって４つの空間が形成されている。この４つの空間にそれぞれ内部に異なる色のトナーを収納する現像器２２１が配置される。

帯電装置２３は、感光体ドラム２１の表面を帯電させるための装置であって、感光体ドラム２１の上側に配置されている。

レーザユニット２４は感光体ドラム２１上に画像データに基づいた静電潜像を形成する用にレーザ光を照射するための部分である。

用紙搬送部３は、用紙収納部５から画像形成部２と定着部３とを通過して排出部６まで連続する搬送路３１を有している。

定着部４は、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを有している。加熱ローラ４１は、用紙上に形成された画像を形成するトナーを熱で溶解するための部材であって、加圧ローラ４２の上側に配置されている。また、加熱ローラ４１は、ハードローラを用いている、すなわち内部にハロゲンランプ等のヒータを備えた金属製ローラと、金属製ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂部分とを有している。

用紙収納部５は、カラープリンタ１の下部に配置された部分であって、給紙カセット５１を有している。

排出部６はカラープリンタ１の上部に配置されている。

カラープリンタ１はさらに加熱ローラの温度制御装置７を有している。

加熱ローラの温度制御装置７は、定着部４の加熱ローラ４１の温度を制御する装置であって、図２に示すように、判断手段７１と、計測手段７２と、温度制御手段７３として機能する。ここで、図２は加熱ローラの温度制御装置のブロック図である。

判断手段７１はコンピュータで選択された印字モードが高光沢印字モードと第１低光沢印字モードと第２低光沢印字モードのいずれのモードかを判断する手段である。

計測手段７２は、加熱ローラ４１の表面の温度を計測する手段であって、加熱ローラ４１の近傍に配置されたサーミスタ７２１によって計測する手段である。

温度制御手段７３は、判断手段７１の判断結果及び計測手段７２の計測結果に応じて加熱ローラ４１のヒータの温度を温度調節回路を介して制御することで加熱ローラ４１の温度を制御する。温度制御手段７３は、第１低光沢印字モードの場合には加熱ローラ４１の温度を高光沢印字モードの場合の加熱ローラ４１の温度よりも低くなるように制御する。
また、第２低光沢印字モードの場合には加熱ローラ４１の温度を高光沢印字モードの場合の加熱ローラ４１の温度よりも高くなるように制御する。具体的には、第１低光沢印字モードの場合には、加熱ローラ４１の温度が、１６０℃になるように制御し、高光沢印字モードの場合には加熱ローラ４１の温度が１８０℃になるように制御し、第２低光沢印字モードの場合には加熱ローラ４１の温度が２１０℃になるように制御する。

２．動作
次に動作について説明する。図３に加熱ローラの温度制御動作のフローチャートを示す。

画像形成命令がコンピュータから送信される（Ｓ１）と、コンピュータから送信された画像データに基づいて画像形成部２で画像が形成される。具体的には、感光体ドラム２１の表面を帯電装置２３によって帯電させ、レーザユニット２４によって画像データに基づいて感光体ドラム２１の表面にレーザ光を照射する。その後、現像器２２１から感光体ドラム２１の表面にそれぞれの色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上にカラー画像が形成される。そして、用紙収納部５に収納されている用紙が画像形成部２に搬送されて、感光体ドラム２１上の画像が用紙上に転写される。その後、画像が形成された用紙が用紙搬送部３によって定着部４に搬送される。このとき、コンピュータで選択された印字モードが高光沢印字モードか否かを判断する（Ｓ２）。

高光沢印字モードの場合（Ｓ２のＹＥＳ）には、加熱ローラ４１の温度を上昇または下降させることで調整する。加熱ローラ４１の温度を調整した後には加熱ローラ４１の温度が１８０℃かどうかをサーミスタ７２１によって判断する（Ｓ４）。１８０℃ではない場合（Ｓ４のＮＯ）にはさらに加熱ローラ４１の温度を調整し、１８０℃の場合（Ｓ４のＹＥＳ）には画像定着動作を行う（Ｓ１０）。高光沢印字モード以外の場合（Ｓ２のＮＯ）には第１低光沢印字モードかを判断する（Ｓ５）。

第１低光沢印字モードの場合（Ｓ５のＹＥＳ）には、加熱ローラ４１の温度を上昇または下降させて調整し（Ｓ６）、加熱ローラ４１の温度が１６０℃かをサーミスタ７２１によって判断する（Ｓ７）。１６０℃ではない場合（Ｓ４のＮＯ）にはさらに加熱ローラ４１の温度を調整し、１６０℃の場合（Ｓ４のＹＥＳ）には画像定着動作を行う（Ｓ１０）。

第１低光沢印字モードではない場合（Ｓ５のＮＯ）、すなわち第２低光沢印字モードの場合には、加熱ローラ４１の温度を上昇または下降させて調整し（Ｓ８）、加熱ローラ４１の温度が２１０℃かをサーミスタ７２１によって判断する（Ｓ９）。２１０℃ではない場合（Ｓ４のＮＯ）にはさらに加熱ローラ４１の温度を調整し、２１０℃の場合（Ｓ４のＹＥＳ）には画像定着動作を行う（Ｓ１０）。その後、次の動作まで待機する（Ｓ１１）。定着部４で画像が定着された用紙は用紙搬送部３を介して排出部６から排出される。

ここでは、第１低光沢印字モードでは加熱ローラ４１の温度が高光沢印字モードよりも低いためにコストを抑えることができ、第２低光沢印字モードでは高光沢印字モードよりも加熱ローラ４１の温度が高いために現像剤が溶解しやすく、画像表面が滑らかになるために所定面積以上の画像を印字する場合であっても画質が低下するのを防止できる。また、加熱ローラ４１としてハードローラを用いているために安価になる。そして、加熱ローラ４１の表面の温度をサーミスタ７２１によって計測しているために加熱ローラ４１の温度の計測精度が高くなる。

３．他の実施形態
（ａ）上記実施形態では、カラープリンタ１について説明したが、本発明はこれに限られずに複合機や複写機などであっても良い。

（ｂ）また、本発明は、高光沢印字モードでは加熱ローラ４１の温度が１８０℃になるように制御し、第１低光沢印字モードでは加熱ローラ４１の温度が１６０℃になるように制御し、第２低光沢印字モードでは加熱ローラ４１の温度が２１０℃になるように制御したが、本発明はこれに限らずに、用紙の種類に応じて調整しても良い。

（ｃ）上記実施形態では、コンピュータで第１低光沢印字モードと第２低光沢印字モードと高光沢印字モードのいずれかを選択したが、第１低光沢印字モードと第２低光沢印字モードとを自動で選択するようにしても良い。この場合、所定の面積以上の画像を印字する場合には第２低光沢印字モードで印字を行い、文字画像を印字する場合には第１低光沢印字モードで印字を行うようにする。このとき、画像の選別（文字画像かどうか）は３ラインのＣＣＤセンサによって注目画像と注目画像の近傍の画像とを抽出し、注目画像と注目画像の近傍の画像との濃度差を検出し、濃度差が所定の値以上の場合には文字画像と認定するようにする。このようにして文字画像か否かを判定し、文字画像か否かによって第１低光沢印字モードと第２低光沢印字モードとを自動で選択するようにしても良い。

カラープリンタ１の全体断面図。 加熱ローラの温度制御装置７のブロック図。 加熱ローラ４１の温度制御動作を示すフローチャート。 加熱ローラの温度を変化させて印字した画像を５０倍に拡大して示した図。

符号の説明

１ カラープリンタ（画像形成装置）
２ 画像形成部
４ 定着部
７ 加熱ローラの温度制御装置
４１ 加熱ローラ
４２ 加圧ローラ
７１ 判断手段
７２ 計測手段
７３ 温度制御手段

Claims (4)

1. 光沢性の低い画像を印字する低光沢印字モードと、光沢性の高い画像を印字する高光沢印字モードとによって印字可能であり、画像を用紙に定着させるために画像を加熱する加熱ローラと、前記加熱ローラに対向して配置され画像を加圧する加圧ローラとを備えた定着部を有する画像形成装置に用いられる加熱ローラの温度制御装置であって、
   前記低光沢印字モードは、前記高光沢印字モードよりも前記加熱ローラの温度が低い状態で印字する第１低光沢印字モードと、前記高光沢印字モードよりも前記加熱ローラの温度が高い状態で印字する第２低光沢印字モードとを有し、
   印字モードとして、前記高光沢印字モードと前記第１低光沢印字モードと前記第２低光沢印字モードのいずれが選択されたかを判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果が前記第２低光沢印字モードである場合には、高光沢印字を行う際の前記加熱ローラの温度よりも前記加熱ローラの温度が高くなるように前記加熱ローラの温度を制御し、前記判断手段の判断結果が前記第１低光沢印字モードである場合には、高光沢印字を行う際の前記加熱ローラの温度よりも前記加熱ローラの温度が低くなるように前記加熱ローラの温度を制御する温度制御手段と、
   を備えた加熱ローラの温度制御装置。
2. 前記加熱ローラは、金属ローラと、前記金属ローラの表面に設けられたフッ素系樹脂を含む低表面エネルギー部材とを含む、
   請求項１に記載の加熱ローラの温度制御装置。
3. 前記加熱ローラの表面温度を計測する計測手段をさらに備え、
   前記温度制御手段は前記計測手段の計測結果に応じて前記加熱ローラの温度を制御する、
   請求項１また２に記載の加熱ローラの温度制御装置。
4. 画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で形成された画像を用紙に定着する前記定着部と、
   請求項１から３のいずれかに記載の加熱ローラの温度制御装置と、
   を備えた画像形成装置。

Images