JP6980441B2

JP6980441B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6980441B2
Application number: JP2017145965A
Authority: JP
Inventors: 宏樹河合; 成明高田; 伸明原; 真寛辻林
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Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-07-28
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Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機には、回転駆動する一対のローラもしくは無端状ベルト等によって記録媒体である記録材を挟持搬送すると共に、記録材上に転写されたトナー像（未定着画像）のトナー（現像剤）を、熱によって融解して当該記録材上に融着させる定着装置が設けられている。

従来、このような定着装置は、例えば定着ベルト内面に設けられた温度検知素子（サーミスタ等）の検知結果に基づいて温調される。すなわち、温度検知素子の検知温度が所定の設定温度（以下、温調温度とする）より低い場合にはヒータを昇温させ、高い場合にはヒータを降温させることで、定着装置の温度を一定に保っている（特許文献１）。その際、省エネルギーの観点から、トナー（現像剤）を記録材上に融着させる必要最小限の温度で一定に保つように定着ベルトの温度制御を行っている。

また、両面印刷ジョブに関する省エネルギー化の工夫も提案されている。具体的には、一度定着装置を通過した記録材はある程度の時間高温状態を保持し、定着装置を通過する以前の状態よりトナーを融着させやすくなっている為、二度目の通紙の際は一度目の通紙の際の温調温度に対し、所定温度下げるという制御である（特許文献２）。

特開２００１−３１８５６０号公報特開２００３−１５４６４号公報

上記特許文献２で提案されている両面印刷ジョブに対する温調温度制御において、二度目の通紙の際の温調温度を決定する条件として、トナーが記録材両面に最大量転写された状態で融着可能な温度以上である事が課せられる。もし前記温度未満に設定してしまうと、例えば記録材の表面（以下、一面目とする）、裏面（以下、二面目とする）の同一箇所に転写可能な最大量のトナーが転写されていた場合、トナーを記録材に十分融着できない、いわゆる定着不良を発生させてしまう為である。

しかしながら、上記制御では、例えば記録材の一面目と二面目の同一領域にトナーが最大量転写されている領域が無い場合、不必要に高い温調温度を用いてしまっている事になる。これでは十分に省エネルギー化を達成しているとは言えない。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、前記ヒータの温度を制御する温度制御部と、記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、を備えた画像形成装置において、前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、前記分割領域毎に、前記第二面に最大濃度で未定着トナー像を形成した場合に当該未定着トナー像の定着に必要な予め決められた温度と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一温度と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二温度とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着温度を求め、前記分割領域毎に求めた定着温度のうち最も高い定着温度を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記ヒータの目標温度に設定する制御部を備える、ことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、前記定着ベルトの回転速度を変更する記録材搬送速度可変機構と、記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、を備えた画像形成装置において、前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、前記分割領域毎に、記録材の坪量に応じて予め決められた回転速度と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一減速値と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二減速値とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着速度を求め、前記分割領域毎に求めた定着速度のうち最も遅い定着速度を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記定着ベルトの回転速度に設定する制御部を備える、ことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、前記加圧部材の加圧力を変更する加圧力可変機構と、記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、を備えた画像形成装置において、前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、前記分割領域毎に、記録材の坪量に応じて予め決められた加圧力と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一加圧力と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二加圧力とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着加圧力を求め、前記分割領域毎に求めた定着加圧力のうち最も大きい定着加圧力を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記加圧部材の加圧力に設定する制御部を備える、ことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、両面印刷ジョブにおける二面目定着処理実行の際、定着不良の発生を回避しつつ必要最小限の温調温度（エネルギー）で定着することが可能となる。

画像形成装置の概略図定着装置の短手方向断面図定着装置の長手方向断面図制御部のブロック図実施例１における画像領域の分割方法を説明する図実施例１における画像領域分割の例を示す図実施例１における画像カウント具体例を示す図実施例１における二面目温調温度決定方法の具体例を示す図実施例１におけるＣＰＵ２５１の処理を示すフローチャート実施例２におけるＣＰＵ２５１の処理を示すフローチャート実施例３におけるＣＰＵ２５１の処理を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

＜画像形成装置＞
図１は、本発明の画像形成装置の全体構成の一例を示す図である。

画像形成装置１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続され、外部の端末装置（不図示）や図示しない表示部を有する操作パネルから印刷指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを記録シートへ多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。

画像プロセス部３は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ、二次転写ローラ４７などを有している。作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部３Ｙの構成について説明する。

作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周囲に配設された現像器３２Ｙ、帯電器３３Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナー３４Ｙ、露光器１０Ｙなどを有しており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。現像器３２Ｙは、感光体ドラム３１Ｙに対向し、感光体ドラム３１Ｙに帯電トナーを搬送する。中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ｃ方向に周回駆動される。露光器１０Ｙは、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、画像形成のためのレーザー光を発し、感光体ドラム３１Ｙを露光走査する。この露光走査により、帯電器３３Ｙにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ上に静電潜像が形成される。作像部３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ上にも同様にして静電潜像が形成される。

各感光体ドラム（感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ）上に形成された静電潜像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各現像器（現像器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ）により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像（未定着画像）が形成される。形成された未定着画像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに対応する各一次転写ローラ（一次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ）により、中間転写ベルト１１上の同じ位置で重ね合わされるように、中間転写ベルト１１上にタイミングをずらして順次一次転写された後、二次転写ローラ４７による静電力の作用により中間転写ベルト１１上の未定着画像が一括して記録シート上に二次転写（静電転写）される。二次転写ローラ４７には、トナーの極性（ここでは、例えばトナーの極性は負極性であるとする。）とは逆極性の転写電圧が印加される。

未定着画像が静電転写された記録シートは、さらに定着装置４０に搬送され、記録シート上の未定着画像が、定着装置４０において加熱及び加圧されて記録シートに熱定着される。
熱定着後の記録シートは、片面印刷時は、排出ローラ７１により機外へ排出される。

両面印刷時は、一面目が熱定着された記録シートは、排出ローラ７１に搬送された後、排出ローラ７１から搬送ローラ７３、７４、７６、７７を介して反転搬送路７５に沿って搬送されて表裏が反転されて後述するタイミングローラ４５へ搬送される。搬送路の切り替えは、搬送路切替部材７２によって行われる。

その後、当該記録シートは、タイミングローラ４５を介して二次転写位置４６まで搬送されて、二次転写ローラ４７により当該記録シートの二面目に未定着画像が静電転写され、さらに当該記録シートは、定着装置４０に搬送されて熱定着された後、排出ローラ７１により機外へ排出される。

これにより、未定着画像が静電転写されていない他方の面に未定着画像を静電転写して熱定着することが可能となる。

＜定着装置＞
次に、定着装置４０について説明する。

図２は定着装置４０の短手方向断面図、図３は定着装置４０の長手方向断面図を説明する図である。

記録材Ｐ上の画像を加熱するフィルムユニット６０は可撓性を有する薄肉の定着フィルム６０３を内面に接触するヒータ６００により加熱する構成である。

図２のように、定着フィルム６０３はヒータ６００と加圧ローラ７０の加圧によりニップ部Ｎが形成され、ニップ部Ｎに給送された記録材Ｐを挟持搬送する。この時、ヒータ６００で発生した熱は定着フィルム６０３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは記録材Ｐに定着される。

フィルムユニット６０は記録材Ｐ上の画像を加熱、加圧する為のユニットで加圧ローラと平行となるように設けられ、ヒータ６００、ヒータホルダ６０１、支持ステー６０２、定着フィルム６０３から成る。

ヒータ６００はニップ部Ｎが所望の幅となるように、定着フィルム６０３を加圧ローラ７０方向に押圧される。また、ヒータ６００は基板６１０と、基板６１０上に抵抗発熱体７０１、７０２を備え、ヒータホルダ６０１の下面の凹部に固定されている。尚、本実施例では基板６１０の裏面側（定着フィルム６０３と当接しない側）に発熱体７０１、７０２を設けているが、これに限定されるものでは無く、表面側（定着フィルム６０３と当接する側）に設けても良い。

基板６１０の表面側には摺動層として厚さ約１０μｍのポリイミド層を設けており、定着フィルム６０３とヒータ６００との摺擦抵抗を低減することで、定着フィルム６０３の内面の磨耗を抑制することでできる。更に、摺擦抵抗低減するために定着フィルム６０３の内面にグリス等の潤滑剤を塗布しても良い。

定着フィルム６０３は記録材上のトナー像をニップ部Ｎにて加熱、加圧するための円筒状のフィルムである。本実施例では基材６０３ａ上に弾性層６０３ｂと離型層６０３ｃを設けたものを用いる。

具体的に、基材６０３ａとしては外径が３０ｍｍ、長さが３４０ｍｍ、厚みが３０μｍのニッケル合金から成る円筒形状の部材を用いている。更に、基材６０３ａ上には弾性層６０３ｂとして厚みが４００μｍのシリコーンゴム層を形成し、更に弾性層６０３ｂ上には離形層６０３ｃとして厚みが約２０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。

ヒータホルダ６０１（以後、ホルダ６０１と呼ぶ）はヒータ６００を定着フィルム６０３に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ヒータホルダ６０１は断面形状が半円弧形状であり、定着フィルム６０３の回転軌道を規制する機能を備えている。ヒータホルダ６０１には高耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではデュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用している。

支持ステー６０２はヒータホルダ６０１を介してヒータ６００を支持する部材である。支持ステー６０２は大きな荷重をかけられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を使用している。

図３のように、支持ステー６０２はその長手方向の両端部において、フランジ４１１ａ、４１１ｂに支持されている。フランジ４１１ａ、４１１ｂを総称してフランジ４１１と呼ぶ。フランジ４１１は定着フィルム６０３の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。フランジ４１１には耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用している。フランジ４１１と加圧アーム４１４との間には加圧バネ４１５が縮められた状態で設けられる。上記構成により、フランジ４１１、支持ステー６０２を介して、加圧バネ４１５の弾性力がヒータ６００に伝わる。そして、定着フィルム６０３が加圧ローラ７０に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅のニップ部Ｎが形成される。加圧アーム４１４への押圧力はエンジンコントローラ２５０によってＩ／Ｏ部２５６からモータＭ２を動作させる事で制御される。本実施例に於ける加圧力は一端側が約１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

また、コネクタ５００はヒータ６００に電圧を印加するためにヒータ６００と電気的に接続される給電部材であり、ヒータ６００の長手方向片端側に着脱可能に取り付けられる。

図２のように、加圧ローラ７００は定着フィルムユニット６０に加圧されることでニップ部Ｎを形成する部材である。加圧ローラ７００は金属の芯金７１０上に弾性層７１１を設け、更に、弾性層７１１上に離型層７１２を設けた多層構造である。

芯金７１０としてはステンレス鋼、ＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）、アルミニウムを用いることができる。弾性層７１１としてはシリコーンゴム、スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴムを用いることができる。離型層７１２としてはフッ素樹脂材料を用いることができる。

本実施例の加圧ローラ７００はステンレス製の芯金７１０と、発泡シリコーンゴムの弾性層７１１と、フッ素樹脂チューブの離型層７１２からなり、外径は約２５ｍｍ、弾性層の長手長さは３３０ｍｍである。

図３のように、加圧ローラ７００の芯金７１０は側板４１０と軸受け４２０ａ、４２０ｂを介して回転可能に保持され、芯金７１０の一方側の端部にはギアＧが設けられて、モータＭ１の駆動力を芯金７１０に伝達する。図２のように、モータＭ１により駆動される加圧ローラ７００は矢印方向に回転駆動し、ニップ部Ｎにて定着フィルム６０３に駆動力を伝達して従動回転させる。尚、本実施例では加圧ローラ７００の表面速度（以下、定着回転速度とする）が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、エンジンコントローラ２５０のＩ／Ｏ部２５６によってモータＭ１を制御する。

図２に示す温度検知手段であるサーミスタ（ＴＨ）６３０はヒータ６００の裏面側に設けられ、ヒータ６００の温度を検知する温度センサである。サーミスタ６３０はＡ／Ｄコンバータ（不図示）を介して定着制御部の温度検知部３５１に接続され、検知した温度に応じた出力を制御回路部９２に送信する。

制御回路部９２は電源の通電を制御するように電力制御部３５２と電源装置９１とを連携させる。また、制御回路部９２はサーミスタ６３０から取得した温度情報を電源の通電制御に反映させ、ヒータ６００へ供給する電力を制御する電力制御部３５２をコントロールしている。本実施例では電源出力に対して波数制御または位相制御を行うことで、ヒータ６００の発熱量を調整する方式を用いており、記録材上のトナーを定着する際、ヒータ６００は所定の温度に維持される。

ヒータ６００は、窒化アルミ基板（絶縁基板）上に、約１０μｍの厚みでＡｇ／Ｐｄ抵抗材料を塗工し、発熱体７０１、７０２をパターン形成したものである。（各発熱体の詳細説明は後に記載する。）更に発熱体７０１、７０２上にはガラス（不図示）がコートされ、サーミスタ等の電気部材や定着フィルム表面との絶縁が保たれている。次に各発熱体について説明する。発熱体７０１、７０２は、発熱体に長手幅として３２２ｍｍの発熱体を使用している。ヒータへの通電は電極を通じて通電され、基板６１０上で発熱する。

＜制御ブロック図＞
図４は、画像形成装置１の制御ブロックの全体構成を示すブロック図であり、ビデオコントローラ部２００と、エンジンコントローラ部２５０に大別される。

ビデオコントローラ部２００において、ＣＰＵ２０１はビデオコントローラ部２００を構成する各部に指示を行なうＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、ＲＯＭ２０２は起動プログラムを格納するブートＲＯＭ（読取専用メモリ）であり、不揮発性記憶部２０６はビデオコントローラ部２００の制御プログラムおよび入力画像データ等を格納するハードディスクドライブであり、ＲＡＭ２０３はビデオコントローラ部２００の制御プログラムの作業用データを格納するランダムアクセスメモリである。

ネットワークＩＦ部２０７は、外部コンピュータ（不図示）との間で画像データの受け渡しを行なうＬＡＮカードであり、オプションＩＦ部２０８は、原稿画像読取装置（不図示）やＦＡＸ回線（不図示）との間で画像データの受け渡しを行なうためのインタフェースであり、原稿画像読取装置と接続されるラティスコネクタ、公衆回線と接続されるモデム等から構成される。なお、本実施例における画像データの解像度は１２００ｄｐｉであるとする。

ネットワークＩＦ部２０７やオプションＩＦ部２０８を介して入力された画像データは、画像圧縮伸張部２０９にてデータの圧縮を施して不揮発性記憶部２０６に格納する。この際、画像データがネットワークＩＦを介して入力されたページ記述言語（ＰＤＬ：ＰａｇｅＤｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｔｅ）である場合には、ラスターイメージプロセッサとしてのＲＩＰ部２１０にて、ＰＤＬコードをラスターイメージデータに展開を行なった上で、圧縮を施す。

画像処理部２０４では、入力された画像データに対して、画像形成装置の特性に合わせた画像処理を施す。

画素カウント部２１１は、入力された画像データに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色成分毎に各色の画像データを構成する各画素の濃度値を積算する（以下ではこの値を画素値と呼ぶ）。本実施例では、各画素の濃度値は８ｂｉｔ（０〜２５５）の階調を有する。一例として、Ｙの画像データの１画素目濃度値が１００で、２画素目の濃度値が５０であれば、１画素目と２画素目の画素値は１５０となる。このような画素値の積算を、既定の領域内の全ての画素に対して、全ての色成分について行う。画素カウント部２１１にて算出された画素値は画素カウント部２１１内部のレジスタ（不図示）に記憶されており、画素カウント部２１１では規定の領域の画素のカウントを終えるとＣＰＵ２０１に割込み信号を送出する。

コントローラ部２００では、割込み信号をトリガとして、制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１がこのレジスタを読み出すことで、その時点での画素値を取得することができる。また、画素カウント部２１１により取得された画素値をもとに演算部２１２で画素値の差分計算などの演算を行う。上記画素値、演算結果を各記録材毎に演算結果記憶部２１３へ一時的に記憶しておき、制御プログラムに基づいてＣＰＵ２０１が読み出し、必要に応じて記憶されている演算結果を制御適用する。

ビデオコントローラ部２００では、制御プログラムに基づくＣＰＵ２０１の指示に従い、画像形成装置本体の動作と同期して、不揮発性記憶部２０６に記憶された画像データを読出して圧縮伸張部２０９による伸張を行ない、画像処理部２０４による画像処理と画素カウント部２１１による画素カウントを行った後に、エンジンコントローラ部２５０のＰＷＭ出力部２５４へ画像信号を送出する。

エンジンコントローラ部２５０において、ＣＰＵ２５１はエンジンコントローラ部２５０を構成する各部に指示を行なうＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、ＲＯＭ２５２は制御プログラムとしてのファームウェアを格納するＲＯＭ（読取専用メモリ）であり、ＲＡＭ２５３はエンジンコントローラ部２５０の制御プログラムの作業用データを格納するランダムアクセスメモリである。

ＰＷＭ出力部２５４は、ビデオコントローラ部２００の画像処理部２０４と接続されており、画像処理部２０４から送出される画像信号に基づいてＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する。

Ｉ／Ｏ部２５６は、画像形成装置１に備わる各種のアクチュエータおよびセンサ（不図示）と接続され、エンジンコントローラ部２５０では制御プログラムに基づくＣＰＵ２５１の指示に従い、画像形成装置１の各部を駆動して電子写真プロセス方式による印刷を行なう。前述の加圧力を制御するモーターＭ２や定着回転速度を制御する為のモーターＭ１もＩ／Ｏ部２５６に接続されている。

ビデオコントローラ部２００とエンジンコントローラ部２５０は、それぞれ三線式のシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を備えており、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２５１はこれを介してデータの送受信を行なう。

ビデオコントローラ部２００からエンジンコントローラ部２５０に対しては、主に入力された画像データのサイズや解像度、使用する記録材の種類（普通紙や厚紙等）、画素値といった、プリントジョブに関する情報の通知が行われる。

また、エンジンコントローラ部２５０は通知された情報に基づき、定着制御部３５０の制御回路部９２においてサーミスタ６３０から入力する検知温度が所定の目標温度（定着温度）に維持されるように電力制御部３５２からヒータ６００に入力する電力を制御している。

＜領域分割と画素カウント＞
本実施例における画素カウントの方法について、図５を用いて詳しく説明する。

図５において斜線部は印刷可能な画像領域を示しており、搬送方向に直行する方向を主走査方向、搬送方向と平行な方向を副走査方向と呼んでいる。本実施例では、画像領域のどのあたりにどの程度の濃度のトナー像が形成されているかというトナー量分布を知る必要があるため、画像領域を主走査方向に複数の領域に分割し、領域ごとに画素値をカウントする。画素値が大きいということは、すなわち、その領域のトナー量が多いことを示す。

画像領域の主走査方向の幅は、画像形成装置１００が印刷可能な画像の最大幅と等しく、本実施例の場合は３３０ｍｍとなっている。また、本実施例における画像データは１２００ｄｐｉであるので、主走査方向の画素数は１５６００画素となる。これを、Ｘ０〜Ｘ９で示す１０の領域に分割することとした。すなわち、主走査方向の１領域の幅は１５６０画素である。

次に副走査方向については、１つの領域の幅を４１６０画素とし、記録材がおさまるだけの領域を用意することとした。領域数が可変であるため、図中ではＹ０〜Ｙｎという領域名で示している。

以上のように画像領域は主走査方向と副走査方向とでそれぞれ領域分割され、領域ごとに画素値を算出する。各領域はＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎのように、主走査方向と副走査方向のそれぞれの領域名を組み合わせて判別される。

領域分割の例を図６に示す。図６は記録材としてＡ３サイズを用いた場合の例であり、Ｐが記録材を示している。

主走査方向についてはＸ０〜Ｘ９の１０領域に分割される。一方、副走査方向についてはＡ３サイズの長さが４２０ｍｍ＝１９８４２画素であるため、Ｙ０〜Ｙ４の５領域でおさまることになる。Ｘ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙ４の５０領域に分割されることとなる。

なお主走査方向の領域分割の数はこれに限るものではなく、求められるトナー量分布の精度に応じて分割数を変えても良い。また、副走査方向の領域幅や分割方法もこれに限るものではなく、領域数をあらかじめ決めておき、印刷する画像の長さを領域の数で等分する方法などでもよい。

画素カウントの例を図７に示す。図７において、ＰはＡ３サイズ用紙に印刷する画像の例であり、下側の表は各領域の画素値の例を示している。なお、画素値が０の領域については記載を省略している。

領域Ｘ１Ｙ３やＸ２Ｙ３はトナー量の多い図形が形成されるため、画素値が大きくなっている。領域Ｘ１Ｙ２、Ｘ７Ｙ０、Ｘ７Ｙ１には文字のみの画像が形成されるため、画素値は小さい値となっている。それ以外の領域にはトナー像は形成されないため、画素値は０となっている。

＜画素値に応じた二面目温調温度決定方法＞
次に両面印刷ジョブにおける二面目の温調温度設定を画素値に応じて決定する方法について説明する。

まず、一面目の定着処理を行う際、一面目に形成された未定着トナー像を上記画素カウントの方法に則ってＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各画素値をカウントし、上記演算結果記憶部２１３に保存する。

続いて、二面目に画像を形成する際、一面目同様Ｘ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各画素値をカウントする。二面目を定着処理する為の温調温度設定は、二面目にトナーが最大量転写されている領域があるものとして設定されているＸ２℃をデフォルト値として、二面目のＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域毎の画素カウント値を考慮した減算値αと一面目のＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域毎の画素カウント値を考慮した減算値βを用いて、各領域毎に必要温調温度Ｘ２−α−β℃を演算し、各領域毎に求めまった必要温調温度の中で最も高い値を採用し設定する。但し、各領域において二面目の画素カウント値が０だった場合、該領域は温調温度採用候補から除外する。

図８は上記二面目温調温度決定方法の具体例を示している。記録材は坪量８０ｇｓｍのオフィス紙でサイズはＡ３とした。本ケースにおける減算値α、βは図８の表（ｂ）の通りである。また、上記Ｘ２℃に関しては本ケースの場合１８０℃であった。上記各領域の画素値のカウントと必要温調温度演算の結果は図８の表（ａ）のようになり、必要温調温度が最も高くなる領域はＸ６Ｙ３（もしくは同値でＸ７Ｙ３）となる事が分かる。よって、本ケースにおける二面目温調温度は１７４℃となり、本来必要だった温調温度より低温での定着処理が可能となった。

＜シーケンス＞
上記の制御を実現するためにエンジンコントローラ部のＣＰＵ２５１が実行する処理を図９のフローチャートに示す。

プリントジョブが開始されると、ＣＰＵ２５１は記録材の紙種や坪量に応じて一面目デフォルト温調温度Ｘ１℃を決定する（Ｓ１０１）。使用する記録材の種類や坪量はプリントジョブの開始時にビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部に通知される。

次にＳ１０２へと進み、ＣＰＵ２５１は画像領域の各領域の画素値を取得する。すなわち、図６で示した例のようにＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値を取得する。画素カウント部２１１でカウントされた各領域の画素値ｖは、一面目ジョブの場合はｖ１、二面目ジョブの場合はｖ２とし、ビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部に通知されるため、ＣＰＵ２５１はその情報をＲＡＭ２５３に保存する。

その際、一面目ジョブだった場合、上記でカウントした各領域の画素値ｖ１を演算結果記憶部２１３へも保存する（Ｓ１０４）。

続いて、ＣＰＵ２５１は取得した各領域の画素値ｖ１を参照し、その中で最大のｖ１を探索し、最大値Ｖ１を決定する。Ｖ１に該当する減算値αを図９の表１から選択し（Ｓ１０５）、温調温度Ｔ１をＸ１−α℃へ変更する。変更された温調温度Ｘ１−α℃は定着制御部３５０に通知され、それに応じた温調温度に温度センサＴＨが制御されるよう電源装置９１からヒータ６００に入力する電力を制御し定着処理を行う（Ｓ１０６）。

二面目のジョブが存在しない場合は、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。二面目ジョブへ移行する場合は、温調温度を画像情報が通知されるまでの間の待機温度である待機中温調温度へ変更する（Ｓ１０８）。画像情報が通知されたら、二面目デフォルト温調温度Ｘ２℃へ変更する（Ｓ１０９）。Ｘ２℃はＸ１℃より低い温度である。

次に、一面目と同様に二面目画像におけるＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値ｖ２を取得する（Ｓ１１０）。この時、ＣＰＵ２５１は演算記憶部２１３へ保存しておいた一面目時の各領域画素値ｖ１を読み出して取得し（Ｓ１１１）、各領域毎に、画素値ｖ２から図９の表１の該当する減算値αを選択し、また、画素値ｖ１に該当する減算値βを選択し、各領域毎のＸ２−α―β℃を演算する（Ｓ１１２）。

各領域毎に演算した値から最大値を抽出し、その値を二面目温調温度Ｔ２として設定して定着処理を実行する（Ｓ１１３、Ｓ１１４）。

二面目ジョブの定着処理が終了したら、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。

上記シーケンスに関して、例えば８０ｓｇｍオフィス紙Ａ３サイズに適用すると、本実施例ではＸ１＝１９０℃、Ｘ２＝１８０℃、待機中温調温度＝１６０℃であり、減算値α、βは図９の表１の通りである。これらの値は限定されるものでは無く、記録材の種類、坪量、紙サイズによって異なるし、定着装置構成によっても異なる。

また、画素値と減算値α、βの関係に関して、画素値の区切りはもっと細かくても良いし、関数として設定されていても良い。

以上、本実施形態により、両面印刷ジョブの一面目／二面目の記録材へのトナー転写状態を考慮する事で、二面目の定着温調温度を可能な限り低温にして定着処理を実行する事が可能となり、定着不良を回避しつつ省エネルギー化を達成することができる。

前述した実施例１では二面目ジョブの際、待機中温調温度から必要最小限の定着可能温度へ温度変更する動作に関して記述した。本実施例では定着回転速度を制御する事で同様の効果の実現を目指す。この場合、温調温度の更なる減算が可能であり、省エネルギー化を見込める。

なお、実施例１と同様の構成については同符号をつけて、説明を割愛する。

＜シーケンス＞
上記の制御を実現するためにエンジンコントローラ部のＣＰＵ２５１が実行する処理を図１０のフローチャートに示す。

プリントジョブが開始されると、ＣＰＵ２５１は記録材の紙種や坪量に応じて一面目デフォルト温調温度Ｘ１℃、デフォルト定着回転速度Ｒｍｍ／ｓを決定する（Ｓ１０１）。使用する記録材の種類や坪量はプリントジョブの開始時にビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部に通知される。

次にＳ１０２へと進み、ＣＰＵ２５１は画像領域の各領域の画素値を取得する。すなわち、図６で示した例のようにＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値を取得する。画素カウント部２１１でカウントされた各領域の画素値ｖは、一面目ジョブの場合はｖ１、二面目ジョブの場合はｖ２とし、ビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部に通知されるため、ＣＰＵ２５１はその情報をＲＡＭ２５３に保存する。その際、一面目ジョブだった場合、上記でカウントした各領域の画素値ｖ１を演算結果記憶部２１３へも保存する（Ｓ１０４）。

続いて、ＣＰＵ２５１は取得した各領域の画素値ｖ１を参照し、その中で最大のｖ１を探索し、最大値Ｖ１を決定する。Ｖ１に該当する減速係数αを図１０の表１から選択し（Ｓ１０５）、定着回転速度ＰＳ１をＲ×αｍｍ／ｓへ変更する。変更された回転速度Ｒ×αｍｍ／ｓはエンジンコントローラ２５０のＣＰＵ２５１に通知され、それに応じた回転速度に制御されるようＩ／Ｏ部２５６からモーターＭ１を制御し定着処理を行う（Ｓ１０６）。

二面目のジョブが存在しない場合は、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し、回転速度をＲに戻して（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。二面目ジョブへ移行する場合は、回転速度をＲへ戻して、温調温度を画像情報が通知されるまでの間の待機温度である待機中温調温度へ変更する（Ｓ１０８）。

画像情報が通知されたら、一面目と同様に二面目画像におけるＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値ｖ２を取得する（Ｓ１０９）。この時、ＣＰＵ２５１は演算記憶部２１３へ保存しておいた一面目時の各領域画素値ｖ１を読み出して取得し（Ｓ１１０）、各領域毎に、画素値ｖ２から図１０の表１の該当する減速係数αを選択し、また、画素値ｖ１に該当する減速係数βを選択し、各領域毎のＲ×α×βｍｍ／ｓを演算する（Ｓ１１１）。各領域毎に演算した値から最小値を抽出し、その値を二面目回転速度ＰＳ２として設定して定着処理を実行する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。

二面目ジョブの定着処理が終了したら、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し、回転速度をＲへ戻し（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。

上記シーケンスに関して実施例１同様、８０ｓｇｍオフィス紙Ａ３サイズに適用した。本実施例ではＸ１＝１９０℃、待機中温調温度＝１６０℃であり、Ｒ＝２００ｍｍ／ｓであり、減速係数α、βは図１０の表１の通りである。これらの値は限定されるものでは無く、記録材の種類、坪量、紙サイズによって異なるし、定着装置構成によっても異なる。

また、画素値と減速係数α、βの関係に関して、画素値の区切りはもっと細かくても良いし、関数として設定されていても良い。

以上、本実施形態により、両面印刷ジョブの一面目／二面目の記録材へのトナー転写状態を考慮した結果を定着回転速度へフィードバックする事で必要量定着回転速度を減速し、定着処理実行時間を増加させる事で、定着温調温度を可能な限り低温にして定着処理を実行する事が可能となり、定着不良を回避しつつ省エネルギー化を達成することができる。

前述した実施例２では二面目ジョブの際、待機中温調温度のまま定着回転速度を制御する事で定着不良を回避しつつ省エネルギー化を達成した。

しかしながら、例えば両面印刷の連続ジョブ等、状況によっては定着回転速度を減速する事による生産性低下の可能性を孕む。

よって、本実施例では二面目ジョブの際、待機中温調温度のまま定着回転速度を変更せず定着不良を回避する施策として、加圧力アップによるニップ部Ｎの幅の増加を実施し同様の効果の実現を目指す。この場合、生産性の低下を防ぎ且つ、省エネルギー化が見込める。
なお、実施例１と同様の構成については同符号をつけて、説明を割愛する。

＜シーケンス＞
上記の制御を実現するためにエンジンコントローラ部のＣＰＵ２５１が実行する処理を図１１のフローチャートに示す。

プリントジョブが開始されると、ＣＰＵ２５１は記録材の紙種や坪量に応じて一面目デフォルト温調温度Ｘ１℃、デフォルト加圧力ＦＮを決定する（Ｓ１０１）。使用する記録材の種類や坪量はプリントジョブの開始時にビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部に通知される。

続いて、ＣＰＵ２５１は取得した各領域の画素値ｖ１を参照し、その中で最大のｖ１を探索し、最大値Ｖ１を決定する。Ｖ１に該当する加圧力加算値αを図１１の表１から選択し（Ｓ１０５）、加圧力Ｋ１をＦ＋αＮへ変更する。変更された加圧力Ｆ＋αＮはエンジンコントローラ２５０のＣＰＵ２５１に通知され、それに応じた加圧力に制御されるようＩ／Ｏ部２５６からモータＭ２を制御し定着処理を行う（Ｓ１０６）。

二面目のジョブが存在しない場合は、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し、加圧力をＦに戻して（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。二面目ジョブへ移行する場合は、加圧力をＦに戻して、温調温度を画像情報が通知されるまでの間の待機温度である待機中温調温度へ変更する（Ｓ１０８）。

画像情報が通知されたら、一面目と同様に二面目画像におけるＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値ｖ２を取得する（Ｓ１０９）。この時、ＣＰＵ２５１は演算記憶部２１３へ保存しておいた一面目時の各領域画素値ｖ１を読み出して取得し（Ｓ１１０）、各領域毎に、画素値ｖ２から図１１の表１の該当する加圧力加算値αを選択し、また、画素値ｖ１に該当する加圧力加算値βを選択し、各領域毎のＦ＋α＋βＮを演算する（Ｓ１１１）。各領域毎に演算した値から最大値を抽出し、その値を二面目加圧力Ｋ２として設定して定着処理を実行する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。

二面目ジョブの定着処理が終了したら、演算結果記憶部２１３へ保存したｖ１を消去し、加圧力をＦへ戻し（Ｓ１１５）プリントジョブを終了する。

上記シーケンスに関して実施例１同様、８０ｓｇｍオフィス紙Ａ３サイズに適用した。本実施例ではＸ１＝１９０℃、待機中温調温度＝１６０℃であり、Ｆ＝３１３．６Ｎであり、加圧力加算値α、βは図１１の表１の通りである。これらの値は限定されるものでは無く、記録材の種類、坪量、紙サイズによって異なるし、定着装置構成によっても異なる。
また、画素値と加圧力加算値α、βの関係に関して、画素値の区切りはもっと細かくても良いし、関数として設定されていても良い。

以上、本実施形態により、両面印刷ジョブの一面目／二面目の記録材へのトナー転写状態を考慮した結果を定着加圧力へフィードバックする。それによって必要量加圧力を増加させる事で、定着ニップ部を広げ、定着処理実行時間を増加させる事ができ、定着温調温度を可能な限り低温にして定着処理を実行する事が可能となり、定着不良を回避しつつ省エネルギー化を達成することができる。

１画像形成装置、３画像プロセス部、６０３定着ベルト、
７００加圧ローラ、２００ビデオコントローラ、
２５０エンジンコントローラ、６３０温度検知素子、Ｐ記録材

Claims

記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、
前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、
前記ヒータの温度を制御する温度制御部と、
記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、
記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、
を備えた画像形成装置において、
前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、
前記分割領域毎に、前記第二面に最大濃度で未定着トナー像を形成した場合に当該未定着トナー像の定着に必要な予め決められた温度と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一温度と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二温度とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着温度を求め、前記分割領域毎に求めた定着温度のうち最も高い定着温度を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記ヒータの目標温度に設定する制御部を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、
前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、
前記定着ベルトの回転速度を変更する記録材搬送速度可変機構と、
記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、
記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、
を備えた画像形成装置において、
前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、
前記分割領域毎に、記録材の坪量に応じて予め決められた回転速度と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一減速値と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二減速値とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着速度を求め、前記分割領域毎に求めた定着速度のうち最も遅い定着速度を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記定着ベルトの回転速度に設定する制御部を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたヒータと、前記定着ベルトと圧接してニップ部を形成する加圧部材とから構成され、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、
前記ヒータあるいは前記加圧部材の温度を検知する１つあるいは複数個の温度検知部と、
前記加圧部材の加圧力を変更する加圧力可変機構と、
記録材の搬送方向に交差する幅方向と前記搬送方向に平行な方向それぞれに分割された複数の分割領域毎に、前記記録材の第一面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報と、前記第一面と反対側の第二面に形成する未定着トナー像の濃度に関する情報を取得する情報取得部と、
記録材の両面に画像を形成する両面印刷機構と、
を備えた画像形成装置において、
前記ヒータは、前記幅方向において前記ニップ部を通過する最大サイズの記録材の通過領域全域に亘って前記定着ベルトを加熱する少なくとも１つの発熱体を有し、
前記分割領域毎に、記録材の坪量に応じて予め決められた加圧力と、前記第一面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第一加圧力と、前記第二面に形成された未定着トナー像の濃度に応じて決まる第二加圧力とに基づいて、前記分割領域の両面濃度に応じた定着加圧力を求め、前記分割領域毎に求めた定着加圧力のうち最も大きい定着加圧力を、前記第二面に形成された未定着トナー像を記録材に定着する際の前記加圧部材の加圧力に設定する制御部を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。