JP5674240B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等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）と溶融定着させるための定着装置が設けられている。定着装置においては、未定着トナー像を定着するために必要な温度（定着温度）があらかじめ設定されているが、必要な定着温度はトナー像や使用される用紙の種類などによって異なる。

定着温度が異なる条件としては、例えば、用紙に付着されたトナーの濃度、用紙に付着された孤立したトナードットの量が挙げられる。印字率が高く孤立ドットが多い場合には、印字率が低く孤立ドットが少ない場合に比べて、高い温度まで定着温度を加熱する必要がある。このため、従来の画像形成装置では、最も定着しにくい条件にて定着目標温度を設定している。

しかしながら、定着しやすい条件の場合でも、定着しにくい条件と同等の定着条件で定着を行うことは、定着温度を不要に高い温度で維持することになるため、加熱装置における無駄な電力消費をすることになり、近年の省エネルギー化の要請にも反する。

また、このことは定着処理を行う際の定着温度だけに限らず、定着処理を行う前に定着装置を加熱する立ち上げ温度についても同様である。この立ち上げ温度を下げることができれば、定着処理を開始するまでに供給する電力が少なくなるため省エネを図れる。さらに、近年では、定着装置の立ち上げ時間が短くなってきていることに伴い、印刷終了後はすぐにスリープモードに移行することが多くなったため、立ち上げ時間の省エネに対する影響度が高くなってきている。

例えば、特許文献１には、文字モードと写真モードの画像解像度に違いによって定着立ち上げ時間を変更する技術が開示されている。これによれば、解像度が低く定着性に有利な文字モードの場合は、立ち上げ時間を短くし、一律に立ち上げ時間が長い場合に比べてエネルギー消費量を減らすことができる。

しかしながら、画像の定着条件に関わる因子には、画像解像度以外にも種々の因子がある。中でも、使用する階調処理の種類が異なると、これによってドットの形状が異なるため、定着性に大きな差が生じてくる。従って、上記特許文献１に記載の技術のように、解像度だけに基づく立ち上げ温度の制御では、省エネとしての大きな効果を得ることが期待できない。

本発明は、斯かる事情に鑑み、定着処理を開始する前の立ち上げ温度を最適な温度に設定することができ、大幅な省エネ効果を実現できる画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、定着処理を開始する前の定着装置の立ち上げ温度を変更する立ち上げ温度可変手段と、画像情報を階調処理する階調処理手段とを備え、中間調処理の有無と、使用する階調処理の種類とに基づいて、前記立ち上げ温度を変更するように構成し、前記階調処理手段は階調処理の種類の１つとしてディザ法を有し、前記使用する階調処理の種類がディザ法である場合は、さらに前記ディザ法の種類と線数とに基づいて前記立ち上げ温度を変更するように構成し、前記線数が所定の線数の場合で、前記ディザ法が集中ディザ又は万線ディザである場合は分散ディザの場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くし、前記ディザ法が同じ場合で、前記線数が小さい場合は大きい場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くするものである。

立ち上げ温度を、中間調処理の有無と、使用する階調処理の種類とに基づいて変更することにより、立ち上げ温度を最適な温度に設定することができ、大幅な省エネ効果を得られるようになる。

使用する階調処理の種類がディザ法である場合は、さらにディザ法の種類や線数に基づいて立ち上げ温度を可変することにより、より緻密な温度制御を行うことができるようになり、一層の省エネ効果を期待できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、原稿から読み取った画像情報を出力するコピー出力と、外部装置から受け取った画像情報を出力するプリンタ出力とが可能な画像形成装置であって、前記コピー出力する場合は誤差拡散法による階調処理を行い、前記プリンタ出力する場合はディザ法による階調処理を行うように構成したものである。

上記のような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記ディザ法による階調処理を使用する場合、前記誤差拡散法による階調処理を使用する場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くするように構成したものである。

中間調処理手段として誤差拡散法が用いられる場合は、記録媒体上のトナーの多くが孤立した小さな点（ドット）となっているため、十分に高い温度で定着しないと印刷後に剥がれる虞がある。一方、ディザ法が用いられる場合は、誤差拡散法よりも孤立ドットのトナーが少ない。このため、ディザ法による階調処理を使用する場合、誤差拡散法による階調処理を使用する場合に比べて、立ち上げ温度を低くすることが可能である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、定着画像の解像度と、画像ドット径の大きさの段階数と、の少なくとも１つを可変可能な複数の画像形成モードを備えた画像形成装置であって、選択した画像形成モードに基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成したものである。

このような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

請求項５の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、画像の文字領域と写真領域を検知する領域検知手段を備え、当該領域検知手段の検知結果に基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成したものである。

このような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を誘導加熱する誘導加熱部とを備えるものである。

このような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

請求項７の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に配設され前記定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材とを備えるものである。

このような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

請求項８の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱部材とを備え、当該加熱部材を、変形可能なフィルム状部材内に抵抗体発熱部を配設して成る面状発熱体で構成したものである。

このような構成の画像形成装置においても本発明の構成を適用可能である。

本発明によれば、定着処理を開始する前の立ち上げ温度を最適な温度に設定することができるので、大幅な省エネ効果を実現することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 前記画像形成装置に搭載した定着装置の構成を示す概略断面図である。 本実施形態における定着スリーブ（定着部材）の温度変化の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 各画像形成モードにおける写真領域と文字領域のディザ法の種類と線数の具体例を示す図である。 各種類のディザに対して中間調画像の定着性を示した図である。 階調処理方法としてディザ法を用いた場合のディザ種類と線数によって選択する立ち上げ温度を示す図である。 画像形成モードごとの立ち上げ温度を、写真領域と文字領域、中間調画像の有無によって表示した図である。 本発明の第２実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 ＰＤＬソフトについての図である。 本発明の構成を適用可能な他の定着装置の構成を示す概略断面図である。 本発明の構成を適用可能なさらに別の定着装置の構成を示す概略断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２の表面にトナー（現像剤）を供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするための感光体クリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。

また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。

また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。

装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１５が配設されている。給紙カセット１５には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１６が設けてある。一方、装置本体１００の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。

装置本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１５から二次転写ニップを通って排紙トレイ１８へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が回転駆動し、中間転写ベルト８を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１６が回転して、給紙カセット１５から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置２０に送り込まれトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは一対の排出ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。

以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２を参照して、上記定着装置の構成及び動作について説明する。
定着装置２０は、記録媒体Ｐ上の未定着画像Ｔを定着する定着部材としての定着スリーブ２２と、その定着スリーブ２２を保持する保持部材としての定着ローラ２１と、定着スリーブ２２を加熱する加熱部材としての誘導加熱部３０と、定着スリーブ２２を加圧する加圧部材としての加圧ローラ２３等で構成される。

ここで、定着スリーブ２２は、厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に弾性層、離型層を順次形成したものであって、外径が４０ｍｍになっている。定着スリーブ２２の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、又は、これらの合金等の磁性金属材料を用いることができる。定着スリーブ２２の弾性層は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さは１５０μｍになっている。これにより、熱容量がそれ程大きくなく、定着ムラのない良好な定着画像を得ることができる。また、定着スリーブ２２の離型層は、ＰＦＡ等のフッ素化合物をチューブ状に被覆したものであって、その厚さは５０μｍになっている。離型層は、トナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２２表面のトナー離型性を高めるためのものである。

定着ローラ２１は、ステンレス鋼等の金属材料からなる円筒状の芯金２１a上に、シリコーン発泡体からなる耐熱弾性層２１ｂが形成されたものであって、外径が約４０ｍｍになっている。定着ローラ２１の弾性層２１ｂは、肉厚が９ｍｍで、軸上におけるアスカー硬度が３０〜５０度となるように形成されている。定着ローラ２１は、定着スリーブ２２の内周面に当接して、薄肉の定着スリーブ２２をローラ状に保持している。

加圧ローラ２３は、アルミニウム、銅等の高熱伝導性金属材料からなる芯金２３a上に、シリコーンゴム等の耐熱性弾性層２３ｂ、離型層（不図示である）が順次形成されたものであって、外径が４０ｍｍになっている。弾性層２３ｂは、肉厚が２ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。加圧ローラ２３は、定着スリーブ２２を介して定着ローラ２１に圧接していて、その圧接部にニップ部を形成している。そして、このニップ部に、記録媒体Ｐが搬送されることになる。

誘導加熱部３０は、励磁コイル３１、コア部３２、消磁コイル部３３等で構成される。励磁コイル３１は、定着スリーブ２２の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である）に延設したものである。消磁コイル部３３は、記録媒体幅方向に相当する位置関係で対称に配置され、励磁コイル３１上に重なって配置されている。コア部３２は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が２５００程度である）からなり、定着スリーブ２２に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア３２ｂやサイドコア３２ａが設けられている。コア部３２は、幅方向に延設された励磁コイル３１に対向するように設置されている。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、加圧ローラ２３が図２の時計方向に回転駆動されると、これに伴い定着スリーブ２２が反時計方向に従動回転する。このとき、定着スリーブ２２を保持する定着ローラ２１は、積極的に回転駆動されないことになる。そして、発熱部材及び定着部材としての定着スリーブ２２は、誘導加熱部３０との対向位置で、誘導加熱部３０から発生される磁束によって加熱される。

詳しくは、不図示の電源部から励磁コイル３１に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである）の高周波交番電流を流すことで、励磁コイル３１に対向する定着スリーブ２２の近傍に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着スリーブ２２の基材（発熱層）に渦電流が生じて、基材はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。
こうして、定着スリーブ２２は、自身の基材の誘導加熱によって加熱される。

誘導加熱部３０によって加熱された定着スリーブ２２の表面は、加圧ローラ２３とのニップ部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上の、未定着トナー像Ｔ（トナー）を加熱して溶融する。

詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板２４に案内されながら定着スリーブ２２と加圧ローラ２３との間に送入される（矢印Ｙ１の搬送方向の移動である）。そして、定着スリーブ２２から受ける熱と加圧ローラ２３から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着され、定着分離板２５及び加圧分離板２６によって定着スリーブ２２から分離されながら、記録媒体Ｐはニップ部から送出される。ニップ部を通過した定着スリーブ２２表面は、その後に再び誘導加熱部３０との対向位置に達する。
以上が本発明を適用する画像形成装置、定着装置の全体構成および動作である。

以下、本発明の特徴部分について説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係る構成及び動作について説明する。
本発明の画像形成装置に搭載されたＣＰＵ等の制御手段は、画像情報を階調処理する階調処理手段と、定着処理を開始する前の定着装置の立ち上げ温度を変更する立ち上げ温度可変手段とを有している。ここで、「定着処理を開始する前の定着装置の立ち上げ温度」とは、定着ニップへの記録媒体の供給を開始する前に定着部材が所定の温度まで加熱されるときの当該所定の温度を言う。

図３は、本実施形態における定着スリーブ（定着部材）の温度変化の一例を示す図である。
図３に示すように、定着スリーブを加熱する加熱モードは、電源がＯＮになったときから、「立ち上げモード」、「通紙前回転モード」、「通紙モード」の順に移行する。これらの各加熱モードでは、それぞれの加熱目標温度と定着スリーブ及び加圧ローラの回転速度が個別に設定されている。また、「通紙モード」の前に「通紙前回転モード」を行うように設定しているのは、「通紙前回転モード」において、定着スリーブと加圧ローラを「通紙モード」の回転速度よりも遅い回転速度で回転させつつ、「通紙モード」よりも高い温度で加熱することにより、その後の「通紙モード」における記録媒体の供給で熱を奪われて定着スリーブの温度が落ち込むのを最小限に留めるためである。

図３に記載の「立ち上げ温度」は、「立ち上げモード」から「通紙前回転モード」へ移行するための定着スリーブ（定着部材）の設定温度であり、上記立ち上げ温度変更手段によって変更される温度である。また、同図に記載の「給紙許可温度」は、「通紙前回転モード」から「通紙モード」へ移行するための定着スリーブ（定着部材）の設定温度である。

また、本実施形態では、階調処理として、ディザ法と誤差拡散法との２種類を用いている。ディザ法とは、濃淡画像を２値（黒と白）で表示する方法である。これは、通常の二値化と類似しており、適当に変化する閾値で行うことにより、遠目から見ると二値であるが、白黒の濃淡があるように見える。一方、誤差拡散法とは、中間階調の処理で画像を滑らかに表現する方法の一種であり、デジタル画像の画素（ピクセル）の処理で生じた誤差を周囲の画素へ割り振り、その後も誤差を割り振った影響を考慮して処理を行うことで全体としての誤差を最小にする方法である。

また、本実施形態では、立ち上げ温度が３段階に設定されており、上記立ち上げ温度可変手段によって３段階のいずれかの温度に選択されるようになっている。通常、立ち上げ温度の設定は、使用する記録媒体の種類が変わらなければ、その記録媒体において最も定着に不利な画像種類でも定着不良等の不具合が生じないような値に設定されている。ここでは、最も定着に不利な画像種類の場合に設定する立ち上げ温度をノーマル温度（第１の立ち上げ温度）として設定している。また、ノーマル温度から少し下げた立ち上げ温度をレベル１温度（第２の立ち上げ温度）とし、ノーマル温度から大幅に下げた立ち上げ温度をレベル２温度（第３の立ち上げ温度）として設定している。例えば、レベル１温度はノーマル温度よりも５℃低い温度、レベル２温度はノーマル温度よりも１０℃低い温度に設定する。

以下、図４のフローチャートを参照して、本発明の第１実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法について詳しく説明する。
まず、定着装置に供給される予定の記録媒体（連続印刷行う場合は最初に供給される記録媒体）に形成される画像に中間調処理（ハーフトーン）が有るか無いかを判断する（ＳＴＥＰ１）。中間調処理の有無は、ＣＭＹＫ値により判断される。具体的には、パソコンからプリントする際に、ディスプレイのＲＧＢ値（０〜１００％）からプリンタ画像処理によりＣＭＹＫ値（０〜１００％）に変換し、１ページごとにエンジンで描画するが、その際のＣＭＹＫ値によって中間調処理の有無を判断する。その結果、中間調処理が「無し」と判断された場合、例えば、Ｋ＝１００％の場合は、ベタで定着性に有利なため低い立ち上げ温度を選択することが可能である。従って、中間調処理が「無し」と判断された場合は、上記ノーマル温度から大幅に下げたレベル２温度を選択する。

一方、中間調処理が「有り」と判断された場合、すなわちＫ＝０〜９９％の場合は、定着性に不利であり大幅に立ち上げ温度を下げることはできない。この場合、さらに、画像形成に使用された階調処理の種類の判断が行われる（ＳＴＥＰ２）。中間調処理手段として誤差拡散法が用いられる場合は、記録媒体上のトナーの多くが孤立した小さな点（ドット）となっており、十分に高い温度で定着しないと印刷後に剥がれる可能性が高い。従って、中間調処理の種類が誤差拡散法であると判断された場合は、立ち上げ温度を下げることができないため、通常の立ち上げ温度であるノーマル温度を選択する。

一方、ディザ法が用いられる場合は、例えば、線を描いて階調を表現するため、誤差拡散法よりも孤立ドットのトナーが少ない。しかし、上記中間調処理が無い場合に比べれば定着性に不利であるため、ディザ法であると判断された場合は、レベル１温度を選択する。
以上のようにして、本実施形態では立ち上げ温度の選択が行われ、これに基づき立ち上げモードでの加熱が行われる。

次に、本発明の第２実施形態に係る制御方法について説明する。
本実施形態では、パソコン等の外部装置から受け取った画像情報を出力するプリンタ出力を行う場合と、複写機能により原稿から読み取った画像情報を出力するコピー出力を行う場合とで、使用する階調処理を変更するようにしている。具体的には、プリンタ出力の場合はディザ法を用い、コピー出力の場合は誤差拡散法を使用する。さらに、プリンタ出力の場合は、目的に応じて定着画像の解像度と、画像ドット径の大きさの段階数と、の少なくとも１つを可変可能な複数の画像形成モードが設定されている。具体的には、定着画像の解像度の変更は、単位面積当たりのドット数を変更することによって行う。例えば、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなど、１インチ当たりのドット数（ドット密度）を変更する。また、画像ドット径の大きさの段階数の変更は、ビット数を変更することによって行う。本実施形態では、プリンタ出力における画像形成モードは、速度優先の一般文書モードと、画質優先の一般文書モードと、写真（画質優先）モードと、高解像度モードとがある。各モードにおける解像度と画像ドット径の大きさの段階数は、速度優先の一般文書モードの場合は６００ｄｐｉ、１ｂｉｔ、画質優先の一般文書モードの場合は６００ｄｐｉ、２ｂｉｔ、写真（画質優先）モードの場合は６００ｄｐｉ、４ｂｉｔ、高解像度モードの場合は１２００ｄｐｉ、１ｂｉｔに設定されている。

速度優先の一般文書モードは、生産性に有利なモードであり、低線数のため文字や線のギザギザが目立ちやすいが、画像処理に要する時間が短い。
画質優先の一般文書モードは、文字領域が分散ディザであり、速度優先の一般文書モードよりも高線数となる。このモードでは、速度優先の一般文書モードに比べて文字のギザギザが改善され、写真領域も万線ディザで色ムラに強い。しかし、画質を優先するため、速度優先の一般文書モードに比べて生産性（例えば、ある画像をデータ入力してからプリント完了までの時間）が低下する。
写真（画質優先）モードは、画質優先の一般文書モードよりも写真領域がさらに高線数となり、より高解像度の画像となり粒状性が向上する。
また、高解像度モードは、写真領域と文字領域のいずれも写真（画質優先）モードよりもさらに高線数となり、本実施形態において最も解像度が高いモードであって、文字や線画の鮮鋭性が高い。

各モードの切り換えは、ユーザーが装置本体に設けたコントロールパネルによって切換可能となっている。また、紙種を検知する紙種検知手段を設け、その検知情報により紙種に基づいてモードを変更可能にしてもよい。

また、本実施形態の画像形成装置は、画像の文字領域と写真領域を検知する領域検知手段を備えており、この領域検知手段の検知結果（文字領域か写真領域か）に基づいて、上記４つの画像形成モードごとにディザ法の種類と線数が変更されるようになっている。図５に、上記各モードにおける写真領域と文字領域のディザ法の種類と線数の具体例を示す。

ところで、孤立ドットが多い中間調画像（ハーフトーン）などでは定着性が良くないことは従来から知られているが、中間調画像の定着性は、書き込むディザ法の種類によって大きく異なる。以下、これについて説明する。

図６は、各種類のディザに対して中間調画像（ハーフトーン）の定着性を示した図である。
評価方法としては、各種の階調処理方法を用いてハーフトーン画像を出力する。このとき、ハーフトーンの画像濃度は、エックスライト社のX-rite 938を用いて測定した画像濃度（ＩＤ）の値にして、０．５から１．０までの濃度にて０．０５刻みで１１サンプルを用意する。また、このサンプルの定着温度として、１３０℃、１４０℃、１５０℃の３条件を用意する。

そして、各サンプルのスミア定着性を評価する。ここで、スミア定着性とは、コピー／プリンタ画像の定着性判定方法の１つであり、ハーフトーン画像におけるトナーの剥がれやすさを評価するものである。その測定方法を以下に述べる。

ベース濃度（ＩＤ）がエックスライト社製の分光濃度計にて０．７５±０．１であるハーフトーンのサンプルを白綿布で所定の荷重をかけて５往復させて擦り、トナーが付着した部分の白綿布の濃度を分光濃度計で測定する。擦った後の白綿布の濃度が高いほど、紙からトナーが剥がれやすいことになり、定着性が悪いと判断する。このとき、同一定着温度、同一画像処理情報のサンプルで最もスミアＩＤ値が高い値を、その階調処理における定着性のスミアＩＤ値とする。これを各種階調処理別に、縦軸をスミアＩＤ値、横軸を定着温度としてプロットする。図６のグラフでは、スミアＩＤが大きいほど定着性が悪いことを示している。

図６のグラフを見ると、プリンタ出力でのほとんどのディザ種類では、コピー出力での誤差拡散に比べて定着性が良い。しかし、プリンタ出力で文字などによく使用される分散ディザの場合は、コピー出力の場合よりも定着性に劣っている。このように、定着性の良否は、単純にプリンタ出力かコピー出力かなどの一つの要因によって決定できるものではない。従って、定着温度の制御は、各出力画像の定着性に合わせて行うことが望ましい。

そこで、第２実施形態における立ち上げ温度の制御方法では、上記第１実施形態と同様の制御フローに加え、さらに、階調処理としてディザ法を使用する場合は、そのディザの種類と線数に基づき立ち上げ温度を変更するようにしている。

図７は、上記図６のグラフでの検討結果を基に、階調処理方法としてディザ法を用いた場合のディザ種類と線数によって選択する立ち上げ温度を示す図である。
ここで、ノーマル温度とレベル１温度は上記と同様の立ち上げ温度である。図７に示す例では、集中ディザと万線ディザの場合、線数が２００［ｌｐｉ］までであれば立ち上げ温度をレベル１温度に下げるように設定している。また、分散ディザを用いた場合は、２００［ｌｐｉ］以上の線数では、常にノーマル温度よりも下げないように設定されている。

また、図８は、上記図５と図７に基づいて、画像形成モードごとの立ち上げ温度を、写真領域と文字領域、中間調画像の有無によって表示したものである。
なお、図８では、中間調画像が無い場合を「１００％画像のみ」（ベタ画像のみ）と表示し、中間調画像がある場合を「１００％未満画像あり」と表示している。

以下、図９のフローチャートを参照して、本発明の第２実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法について説明する。なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、立ち上げ温度を、ノーマル温度、レベル１温度、レベル２温度の３段階に分けて設定している。
図９において、ＳＴＥＰ１とＳＴＥＰ２は、図４のフローチャートに示す第１実施形態のＳＴＥＰ１及びＳＴＥＰ２と同様のフローである。従って、これらについての説明は省略し、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
図９のＳＴＥＰ２において階調処理種類がディザ法であると判断された場合は、そのディザ法の種類の判断を行う（ＳＴＥＰ３）。その結果、ディザ法として分散ディザを使用していると判断された場合は、分散ディザは他のディザ（集中ディザ、万線ディザ）に比べて同じ線数でも定着性が不利であり、立ち上げ温度を下げることはできないため、ノーマル温度を選択する。

一方、分散ディザ以外のディザ（集中ディザ、万線ディザ）を使用していると判断された場合は、さらに線数を判断する（ＳＴＥＰ４）。その結果、線数が２００［ｌｐｉ］未満であると判断された場合は、比較的定着性が有利なため、ノーマル温度から少し下げたレベル１温度を選択する。これに対し、線数が２００［ｌｐｉ］以上であると判断された場合は、定着性が不利であるため、ノーマル温度を選択する。
以上のようにして、第２実施形態では立ち上げ温度の選択が行われ、これに基づき立ち上げモードでの加熱が行われる。

続いて、本発明の第３実施形態に係る制御方法について説明する。
本実施形態では、形成された画像がモノクロ画像又はフルカラー画像であるか、画像中に文字領域や写真領域の有無についても判断して立ち上げ温度を選択するようにしている。

以下、図１０〜図１２のフローチャートを参照して、本発明の第３実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法について説明する。なお、本実施形態においても、上記各実施形態と同様に、立ち上げ温度を、ノーマル温度、レベル１温度、レベル２温度の３段階に分けて設定している。
まず、図１０に示すように、入力画像情報からプリンタ出力かコピー出力かを判断する（ＳＴＥＰ１）。本実施形態においても、上記と同様に、プリンタ出力の場合はディザ法を用い、コピー出力の場合は誤差拡散法を使用するようにしている。すなわち、ここではプリンタ出力かコピー出力かを判断することにより、階調処理種類の判断を行っている。その結果、コピー出力と判断された場合は、誤差拡散法を使用しているので、上記と同様に立ち上げ温度を下げることができずノーマル温度を選択する。なお、階調処理法として誤差拡散法を使用する場合であっても、ドットの大きさやハーフトーンの有無などにより立ち上げ温度を制御するようにしても構わない。

一方、プリンタ出力と判断された場合は、さらに、画像がモノクロ画像かフルカラー画像かを判断する（ＳＴＥＰ２）。モノクロ画像の場合は、階調処理手段としてディザ法を使用しているため、そのディザ種類及び線数に応じて立ち上げ温度をノーマル温度よりも下げることができるか否か、次の画像処理情報１を取得して判断する。これは、モノクロ画像の定着下限温度はスミア定着性で決まっており、万線ディザや集中ディザなどのディザ種類に応じて孤立トナーが少ないものが存在するため、孤立トナーが少なくハーフトーンのスミア定着性が有利な場合は、立ち上げ温度の低下を実行できる可能性があるためである。

また、フルカラー画像の場合にも階調処理方法としてディザ法を使用している。しかし、フルカラー画像は、単色のモノクロに比べて、２色以上のトナーが重なる可能性があり、トナー付着量が多く、スミア定着性よりもベタ描画定着性やコールドオフセットが律速になるため、本実施形態ではフルカラー画像の場合、立ち上げ温度下げを行わない。従って、フルカラー画像と判断された場合は、ノーマル温度を選択する。なお、フルカラー画像の場合でも、トナー付着量などによって立ち上げ温度を変更する制御を追加してもよい。

次に、図１１において、上記モノクロ画像の場合、さらに画像処理情報１を取得して立ち上げ温度をノーマル温度よりも下げることができるか否かを判断する工程について説明する。
図１１に示すように、この工程では、画像処理情報１から画像が通常モードか高解像度モードかを判断する（ＳＴＥＰ３）。ここでいう高解像度モードとは、上述の高解像度モードと同様であり、通常モードとは、高解像度モード以外の上記各モード（速度優先の一般文書モード、画質優先の一般文書モード、写真モード）のことである（図５参照）。

高解像度モードであると判断された場合は、線数が高いため、立ち上げ温度を下げないノーマル温度を選択する。なお、高解像度モードであっても、ハーフトーンの有無などを判断して、ハーフトーンが無い場合は立ち上げ温度を下げるように制御してもよい。
一方、通常モードの場合は、立ち上げ温度下げを行える可能性があり、次の画像処理情報２を取得して判断する。

図１２において、上記通常モードの場合、さらに画像処理情報２を取得して立ち上げ温度をノーマル温度よりも下げることができるか否かを判断する工程について説明する。
図１２に示すように、この工程では、まず、文字領域の有無を判断する（ＳＴＥＰ４）。文字領域が「有り」と判断された場合は、次に、画像が１００％未満画像（中間処理）の有無を判断する（ＳＴＥＰ５）。これにより、１００％未満画像が「有り」と判断された場合は、さらに、速度優先の一般文書モードであるか否かを判断する（ＳＴＥＰ６）。

ここで、速度優先の一般文書モードの場合は、上記と同様に集中ディザを使用し、それ以外の画質優先の一般文書モードと写真モードの場合は、分散ディザを使用している（図５参照）。従って、画像が文字領域を有し、その文字領域が１００％未満画像を有し、速度優先の一般文書モードである場合は、孤立トナーが少ない集中ディザを使用しているので、多少の立ち上げ温度下げが可能であり、レベル１温度を選択する。
一方、画像が文字領域を有し、その文字領域が１００％未満画像を有するが、速度優先の一般文書モード以外のモードである場合は、定着性に不利な分散ディザを使用しているので、立ち上げ温度下げを行わずにノーマル温度を選択する。

また、上記ＳＴＥＰ４と５において、文字領域が「無し」、１００％未満画像が「無し」と判断された場合は、写真領域の有無を判断する（ＳＴＥＰ７）。写真領域が「有り」と判断された場合は、さらに、１００％未満画像の有無を判断する（ＳＴＥＰ８）。その結果、写真領域を有し、その写真領域が１００％未満画像を有する場合は、上記と同様に万線ディザを使用しているので（図５参照）、孤立トナーが少なく、多少の立ち上げ温度下げが可能であり、レベル１温度を選択する。これに対し、ＳＴＥＰ７と８において写真領域が「無し」、１００％未満画像が「無し」と判断された場合は、レベル２温度を選択する。この場合は、中間調画像がなく１００％のベタ画像であるため、定着性の余裕度が大きく、温度を大幅に下げることができるからである。なお、１００％のベタ画像であるか否かは上気説明した通り、画像のＣＭＹＫ値によって判断する。
以上が、本発明の第３実施形態に係る立ち上げ温度の制御方法について説明である。

以下、本発明におけるディザを判別する方法について説明する。
図１３はＰＤＬソフトについての図である。
ＰＤＬソフトは、ＰＳやＰＣＬ、ＲＩＣＯＨのＲＰＣＳなどＰＤＬの種類ごとに構文解析を行うパーサ部３０１と、ＰＤＬの画像形成を行う描画コア部３０２から成る。描画コア部３０２は、テキスト、イメージ、ベクターグラフィックス、描画設定情報を受け取るためのＩ／Ｆである描画モジュールＩ／Ｆ部３０３と、テキスト、イメージ、ベクターグラフィックスなどの描画データと色や透過設定などを持つ描画設定情報を保存する中間データ保存部３０４と、保存先のメモリ３０５と、描画データに基づいて出力イメージデータとしてレンダリングする複数の描画処理部５００で構成される。使用されるディザ情報はＰＤＬパーサ部３０１が起動時にＲＯＭ領域など環境から取得し、描画コア部３０２に提供する。

ここで、あるページの定着温度を制御する手法を説明する。
ホストＰＣ上のドライバからコントローラへ送られてくる印刷データは、ジョブを単位とし、一つのジョブは一つ以上のページから構成され、1ページは一つ以上のバンドから構成されているとする。ジョブ中には描画コマンドや設定のための情報が含まれている。代表的な描画コマンドには文字、図形、イメージがある。また、描画色を設定するためのコマンド、ページの解像度などを設定するためのコマンドも含まれている。印刷データを受け取ったＰＤＬパーサ３０１は描画コマンドなどに切り分けて描画モジュールＩ／Ｆ３０３へ伝達する。描画モジュールＩ／Ｆ３０３から情報を受け取れる使用ディザ判定部３０６は、ページの解像度や深さ、その他の設定をもとに、先に渡されていたこの環境で使用されるディザ情報の中からこのページで使用するディザＩＤを選択する。次に描画色が設定され、描画モジュールＩ／Ｆ３０３の中の描画コマンドＩ／Ｆが呼ばれると、その描画コマンドの描画先座標で使用されるディザがプレーンと濃度値まで確定する。使用ディザ判定部３０６は描画モジュールＩ／Ｆ３０３に含まれている場合もある。ディザＩＤ、プレーン、濃度値まで確定すると、定着温度情報も決まるので、その描画コマンドでの定着温度情報が求まることになる。

図１４は、本発明の構成を適用可能な他の定着装置の構成を示す概略断面図である。
図１４に示すように、この定着装置５０は、記録媒体Ｐ上の未定着画像Ｔを当該記録媒体Ｐに定着させる無端状の定着ベルト５１と、定着ベルト５１の内周面を支持する支持部材としての金属パイプ５２と、定着ベルト５１を加熱する加熱部材としてのヒータ５３と、定着ベルト５１を外周側から加圧する加圧部材しての加圧ローラ５４と、定着ベルト５１の内周側に配設されると共に定着ベルト５１を介して加圧ローラ５５に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材５５と、補助ステー５６とを備える。

定着ベルト５１は、ＳＵＳやニッケルから成る基材と、その上に被覆されたシリコーンゴムとＰＦＡから成る表層で構成されている。金属パイプ５２は、ＳＵＳやニッケルから成る基材を有し、定着ベルト５１と接触する外周面には、フッ素系の摺動塗装を施すことが望ましい。加圧ローラ５４は、金属製の芯金とその外周を被覆するシリコーンゴムから成る弾性層で構成されている。ニップ形成部材５５は、フッ素ゴム等をＰＴＦＥシート等で巻いたものである。

ヒータ５３が発熱することによって、金属パイプ５２が加熱される。これにより、接触している定着ベルト５１の温度が上昇する。そして、定着ベルト５１の温度が定着目標温度まで達した状態で、未定着のトナー画像Ｔが担持された記録媒体Ｐが、回転する定着ベルト５１と加圧ローラ５４との間の定着ニップを通過することによって、記録媒体Ｐ上の未定着画像Ｔが定着される。また、定着動作によって温度が下がった定着ベルト５１は再びヒータ５３によって加熱される、という流れを繰り返す。

図１５は、本発明の構成を適用可能なさらに別の定着装置の構成を示す概略断面図である。
図１５に示すように、この定着装置６０は、定着部材としての定着スリーブ６１と、定着スリーブ６１を加圧する加圧部材としての加圧ローラ６２と、定着ベルト６１の内周側に配設されると共に定着ベルト６１を介して加圧ローラ６２に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材６３と、定着ベルト６１を加熱する加熱部材としての面状発熱体６４と、面状発熱体６４を所定位置で支持する発熱体支持部材６５等を備える。また、図１５において、符号６６は端子台ステー、符号６７は給電線、符号６８はコア保持部材である。

面状発熱体６４は、変形可能なフィルム状部材内に抵抗体発熱部を配設して成る。また、面状発熱体６４は、定着スリーブ６１の内周面に当接し、定着スリーブ６１を直接加熱するように構成されている。また、面状発熱体６４を定着スリーブ６１に対して近接して配設してもよい。この場合、定着スリーブ６１が加熱され、温度が定着目標温度まで達した状態で、未定着のトナー画像Ｔが担持された記録媒体Ｐが、回転する定着スリーブ６１と加圧ローラ６２との間の定着ニップを通過することによって、記録媒体Ｐ上の未定着画像Ｔが定着される。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明を適用可能な定着装置は、上述の定着装置に限らない。例えば、加圧ローラの代わりに加圧ベルト等の加圧部材を用いてもよいし、加圧部材を加熱する加熱部材を設けてもよい。また、本発明に係る画像形成装置も、図１に示すカラーレーザープリンタに限らず、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置であってもよい。

以上のように、本発明によれば、立ち上げ温度を、中間調処理の有無と、使用する階調処理の種類とに基づいて変更することにより、立ち上げ温度を最適な温度に設定することができ、大幅な省エネ効果を得られるようになる。さらに、上記本発明の第２実施形態や第３実施形態のように、ディザ法の種類や線数、その他の要因を組み合わせることにより、種々の条件に応じたより緻密な温度制御が実現でき、一層の省エネ効果を期待できる。

２０ 定着装置
２２ 定着スリーブ（定着部材）
２３ 加圧ローラ（加圧部材）
３０ 誘導加熱部（加熱部材）
５０ 定着装置
５１ 定着ベルト（定着部材）
５３ ヒータ（加熱部材）
５４ 加圧ローラ（加圧部材）
５５ ニップ形成部材
６０ 定着装置
６１ 定着スリーブ（定着部材）
６２ 加圧ローラ（加圧部材）
６３ ニップ形成部材
６４ 面状発熱体（加熱部材）
Ｐ 記録媒体
Ｔ 未定着画像

特許３２９５２７３号公報

Claims (8)

1. 記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
   定着処理を開始する前の定着装置の立ち上げ温度を変更する立ち上げ温度可変手段と、
   画像情報を階調処理する階調処理手段とを備え、
   中間調処理の有無と、使用する階調処理の種類とに基づいて、前記立ち上げ温度を変更するように構成し、
   前記階調処理手段は階調処理の種類の１つとしてディザ法を有し、
   前記使用する階調処理の種類がディザ法である場合は、さらに前記ディザ法の種類と線数とに基づいて前記立ち上げ温度を変更するように構成し、
   前記線数が所定の線数の場合で、前記ディザ法が集中ディザ又は万線ディザである場合は分散ディザの場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くし、
   前記ディザ法が同じ場合で、前記線数が小さい場合は大きい場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くすることを特徴とする画像形成装置。
2. 原稿から読み取った画像情報を出力するコピー出力と、外部装置から受け取った画像情報を出力するプリンタ出力とが可能な画像形成装置であって、
   前記コピー出力する場合は誤差拡散法による階調処理を行い、前記プリンタ出力する場合はディザ法による階調処理を行うように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ディザ法による階調処理を使用する場合、前記誤差拡散法による階調処理を使用する場合に比べて、前記立ち上げ温度を低くするように構成した請求項２に記載の画像形成装置。
4. 定着画像の解像度と、画像ドット径の大きさの段階数と、の少なくとも１つを可変可能な複数の画像形成モードを備えた画像形成装置であって、
   選択した画像形成モードに基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 画像の文字領域と写真領域を検知する領域検知手段を備え、当該領域検知手段の検知結果に基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成した請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を誘導加熱する誘導加熱部とを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に配設され前記定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材とを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱部材とを備え、当該加熱部材を、変形可能なフィルム状部材内に抵抗体発熱部を配設して成る面状発熱体で構成した請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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