JP7187299B2 - 画像形成装置、画像形成方法及びプログラム - Google Patents
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Description
画像データに応じて形成されるトナー画像を記録材に定着する定着部と、
前記トナー画像を構成するトナーの色ごとに、前記画像データによって表される画像濃度を示す濃度値を取得し、記録材1ページ分の前記画像データに含まれる複数の領域の各領域について、前記トナーの各色についての前記濃度値の合計値を求め、前記トナーの各色に対応する前記濃度値のうち、前記濃度値が0より大きい値である濃度値の数を示す数値を求め、前記合計値及び前記数値に基づいて、前記定着部の温度を維持するための目標温度を決定する決定部と、
前記目標温度に基づき、前記定着部に供給する電力を制御する制御部と、
を備え、
前記決定部は、
前記複数の領域のうち前記合計値が最大である所定領域を決定し、前記所定領域における前記合計値及び前記数値に基づいて、前記目標温度を決定し、
前記所定領域における前記合計値が第1の値であり、かつ、前記数値が第1の数である場合、前記目標温度を第1温度と決定し、前記所定領域における前記合計値が前記第1の値であり、かつ、前記数値が前記第1の数よりも大きい第2の数である場合、前記目標温度を前記第1温度よりも低い第2温度と決定することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成方法は、
複数の領域を含む画像データに応じて形成されるトナー画像を定着部で記録材に定着させる画像形成方法であって、
コンピュータが、
前記トナー画像を構成するトナーの色ごとに、前記画像データによって表される画像濃
度を示す濃度値を取得し、記録材1ページ分の前記画像データに含まれる複数の領域の各領域について、前記トナーの各色についての前記濃度値の合計値を求め、前記トナーの各色に対応する前記濃度値のうち、前記濃度値が0より大きい値である濃度値の数を示す数値を求め、前記複数の領域のうち前記合計値が最大である所定領域を決定し、前記所定領域における前記合計値及び前記数値に基づいて、前記定着部の温度を維持するための目標温度を決定する決定ステップと、
前記目標温度に基づき、前記定着部に供給する電力を制御する制御ステップと、
を実行し、
前記決定ステップは、前記所定領域における前記合計値が第1の値であり、かつ、前記数値が第1の数である場合、前記目標温度を第1温度と決定し、前記所定領域における前記合計値が前記第1の値であり、かつ、前記数値が前記第1の数よりも大きい第2の数である場合、前記目標温度を前記第1温度よりも低い第2温度と決定することを含むことを特徴とする。
<画像形成装置の説明>
図1Aを用いて、本実施例に係るカラー画像形成装置(以下、画像形成装置と表記する)1の構成を説明する。図1Aは、本実施例に係る画像形成装置1の断面図である。画像形成装置1は、給紙トレイ12と、給紙ローラ13と、レジストローラ対14と、レジストレーションセンサ15とを備える。画像形成装置1は、記録材(記録媒体)11上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応するトナー画像を形成するための画像形成ステーション10Y、10M、10C、10Kから構成される画像形成部を備える。実施例1では、画像形成ステーション10Y、10M、10C、10Kは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。画像形成ステーション10Y、10M、10C、10Kの各々は、感光ドラム22Y、22M、22C、22Kと、一次帯電手段としての注入帯電器23Y、23M、23C、23Kと、露光手段としてのスキャナ部24Y、24M、24C、24Kとを有する。また、画像形成ステーション10Y、10M、10C、10Kの各々は、トナーカートリッジ25Y、25M、25C、25Kと、現像手段26Y、26M、26C、26Kと、一次転写ローラ27Y、27M、27C、27Kとを有する。画像形成装置1は、中間転写ベルト28と、二次転写ローラ29と、加熱装置(定着装置)40と、排紙ローラ対61と、制御部108と、ビデオコントローラ109とを備える。ビデオコントローラ109は、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される画像データ(画像情報)及びプリント指示信号を受信する。制御部108は、ビデオコントローラ109と接続されており、ビデオコントローラ109からの指示に応じて画像形成装置1を構成する各部を制御する。
に回転させる。注入帯電器23Y、23M、23C、23Kには、それぞれに対応するスリーブ23YS、23MS、23CS、23KSが設けられている。注入帯電器23Y、23M、23C、23Kは、感光ドラム22Y、22M、22C、22Kを帯電する。スキャナ部24Y、24M、24C、24Kから感光ドラム22Y、22M、22C、22Kに露光光が照射され、感光ドラム22Y、22M、22C、22Kの表面が選択的に露光される。これにより、感光ドラム22Y、22M、22C、22Kに静電潜像が形成される。
図1Bは実施例1に係る画像形成装置1のハードウェア構成図である。画像形成装置1
は、CPU501、ROM502、RAM503、バス504、I/Oポート505、定着モータ駆動回路506、定着モータ507及び加熱装置40を備える。加熱装置40は、定着フィルム41、加圧ローラ45、ヒータ42、サーミスタTh、ヒータ回路508及びサーミスタ回路509を有する。CPU501は、加圧ローラ45を駆動するために、バス504及びI/Oポート505を介して、定着モータ駆動回路506に信号を出力することにより定着モータ507を駆動させる。定着フィルム41は、加圧ローラ45の回転に対して従動的に回転する。CPU501は、サーミスタThで検出した温度を、バス504、I/Oポート505及びサーミスタ回路509を介して、取得する。CPU501は、温調制御を行うために、バス504、I/Oポート505及びヒータ回路508を介して、ヒータ42を発熱させる。
次に、制御部108の機能構成について説明する。図1Cは実施例1に係る制御部108の機能ブロック図である。図1Cに示すように、制御部108は、目標温度決定部601及び電力制御部602を有する。目標温度決定部601及び電力制御部602は、図1Bに示すCPU501がROM502に記憶されているプログラムを実行することで実現される。目標温度決定部601は、加熱装置40の温度を維持するための目標温度(加熱装置40の設定温度)を決定する。電力制御部602は、加熱装置40の温度が目標温度を維持するように加熱装置40に供給する電力を制御する。
次に、加熱装置40について図2(A)を用いて説明する。加熱装置40は定着部材としての定着フィルム41と、定着フィルム41の内面に接触する加熱部材としてのヒータ42と、加圧部材としての加圧ローラ45を備える。ヒータ42は保持部材43に保持されており、保持部材43は定着フィルム41の回転を案内するガイド機能も有する。ステー44は、保持部材43に不図示の加圧バネの圧力を加圧ローラ45側に加え、記録材11上のトナー画像を加熱定着する定着ニップ部Nを形成するための部材である。ステー44は、例えば、高剛性の金属によって形成されている。ここで、加圧バネの総圧は250Nであり、定着ニップ部Nの記録材11の搬送方向(以下、記録材搬送方向と表記する)の幅は9.0mmに設定されている。加圧ローラ45は不図示のモータから動力を受けて時計回りに回転する。加圧ローラ45が回転することによって定着フィルム41は反時計回りに従動回転する。トナー画像を担持する記録材11は、定着ニップ部Nにおいて、R1方向に挟持搬送されながら加熱されて、記録材11のトナー画像の定着処理が行われる。
ータ42が制御されることで、加熱定着動作時の定着ニップ部N内の温度(定着温度、加熱温度)が所望の温度(目標温度)に保たれ、加熱装置40の温調制御(温度制御)が行われる。換言すると、サーミスタThによる検知温度が加熱装置40の設定温度を維持するようにヒータ42が制御される。また、サーミスタThによる検知温度が加熱装置40の設定温度の許容範囲(所定温度範囲)に収まるようにヒータ42が制御されてもよい。
ここで、本実施例の特徴である画像濃度値及びトナーの色数に基づいた加熱装置40の温度制御について、図4のフローチャートを用いて詳細に説明する。本実施例ではビデオコントローラ109が受け取る画像データから、最大合計画像濃度値Dsum_maxと、トナー画像を構成するトナーの色数を示すトナー係数Eを抽出し、加熱装置40の設定温度Tに反映させる方法を説明する。最大合計画像濃度値Dsum_maxについては後述する。図4において、画像形成装置1がプリントJobを受け取ることにより、プリントが開始される(S501)。画像データ検知手段としてのビデオコントローラ109が画像データを受け取る(S502)。制御部108は、画像データから次に加熱装置40を通過する記録材11の最大合計画像濃度値Dsum_maxを算出し、トナー係数Eを抽出する(S503)。トナー係数は、数値の一例である。
画像濃度値を説明するための模式図である。各記録材11の印字面側であり記録材搬送方向に直交する長手方向をX座標、且つ記録材搬送方向をY座標、X座標の左端且つY座標の先端を座標原点(0,0)とし、画像解像度600dpiのX-Y座標の各ピクセルが画像濃度を有する。ここで、1ピクセル当り16階調の画像濃度が表現可能である。X-Y座標の4ピクセル四方(計16ピクセル)を1つの画素ブロックとして、1画素ブロック内において256階調(階調データ:0~255)の画像濃度が表現可能であり、この画像濃度を0~100%の画像濃度値として定義する。すなわち、画像濃度値は、画像データによって表される画像濃度を示す濃度値であり、画像データ(画像情報)の画像濃度を百分率で示した値である。
の単位面積当たりのトナー載り量は各色とも画像濃度値100%において約0.45(mg/cm2)である。この数値は二次転写ニップ部N2から加熱装置40までの区間においてトナーが記録材11上において未定着状態で存在している時に未定着トナーの重量測定を行って得た測定値である。
Dsum(x,y)=DY(x,y)+DM(x,y)+DC(x,y)+DK(x,y) ・・・(1)
式(1)において、DY(x,y)、DM(x,y)、DC(x,y)、DK(x,y)は、X-Y座標各点における各YMCK色の画像濃度値である。このように、制御部108は、画像濃度値を、トナー画像を構成するトナーの色ごとに取得し、トナー画像を構成するトナーの各色についての画像濃度値の合計値(合計濃度値Dsum)を算出する。
内の各画素ブロックの合計濃度値Dsum(x,y)のうちの最大値を示す画素ブロックを構成す
る色の数である。トナー係数Eは、トナー画像を構成するトナーの各色に対応する画像濃度値のうち、画像濃度値が0%より大きい値である画像濃度値の数を示す数値である。また、本実施例において、最大合計画像濃度値Dsum_maxは0%~300%の範囲内になるように、ビデオコントローラ109において調整している。
8は、決定された所定領域における合計濃度値Dsum(x,y)、すなわち最大合計画像濃度値D
sum_max及びトナー係数Eに基づき、下記の式(2)を用いて、設定温度Tを決定する(
S504)。
T=200+Dsum_max×0.4/√E ・・・(2)
ここで、式(2)は、最大合計画像濃度値Dsum_maxと、トナー画像を構成するトナーの色数を示すトナー係数Eと、設定温度Tの関係を示す制御式である。式(2)は図7(A)、(B)に示す各色の画像濃度値に対する記録材11上のトナー載り量の関係に基づいている。制御部108は、トナー画像を構成するトナーの各色についての画像濃度値が基準値(例えば10%)未満の場合、基準値未満の画像濃度値についてのトナーの色の数をトナー係数Eに含めない。これに限らず、制御部108は、トナー画像を構成するトナーの各色についての画像濃度値が基準値(例えば10%)未満の場合、基準値未満の画像濃度値についてのトナーの色の数をトナー係数Eに含めてもよい。
又「240℃」)と決定する。
したパターンBは実験条件毎に可変する。比較実験の効果確認は印字枚数101~110枚目における、加熱装置40の消費電力及び定着性を比較することで行う。ここで、比較実験では加熱装置40が十分暖まった後の印字枚数101~110枚目に着目するが、本実施例の効果が印字枚数101~110枚目に限定されるものではない。
T0=230.5+Dsum_max/8 ・・・(3)
すなわち、設定温度T0は最大合計画像濃度値Dsum_maxのみに基づいて決定される。図9(C)は、図8から抽出した最大合計画像濃度値Dsum_maxと設定温度T0との関係を示す図である。図9(C)に示すように、トナー画像を構成するトナーの色数に依らず、設定温度Tが最大合計画像濃度値Dsum_maxに応じて高くなっていることが分かる。また、図9(D)は、図8から抽出した合計トナー載り量と設定温度T0との関係を示す図である
。図9(D)に示すように、トナーの色数の違いにより合計トナー載り量に違いが生じた場合に、設定温度T0が適切に決定できていないことが分かる。
本実施例の変形例1として、設定温度Tを最大合計画像濃度値Dsum_max及びトナー係数Eにより段階的に変更する方法を説明する。図12(A)には、最大合計画像濃度値Dsum_maxに応じた基準温度T1が段階的に示されており、最大合計画像濃度値Dsum_maxが所定範囲で区切られていることが示されている。また、図12(B)には、トナー係数Eに応
じた調整温度T2が段階的に示されており、トナー係数Eが増加するにつれて調整温度T2が大きくなっていることが示されている。変形例1の設定温度Tは、基準温度T1から調整温度T2を減算することによって決定される(T=T1-T2)。図13は、変形例1に係る温度制御パラメータの一例を示す図である。図13には、最大合計画像濃度値Dsum_max、YMCK各色の画像濃度値、合計トナー載り量、トナー係数E、基準温度T1、調整温度T2及び設定温度Tが示されている。
実施例2では、実施例1とは異なる設定温度Tの導出方法について説明する。それ以外の画像形成装置1の構成及び加熱装置40の構成は同一であり、その説明を省略する。
実施例2のトナー量情報に基づいた加熱装置40の温度制御について、図15のフローチャートを用いて説明する。本実施例ではビデオコントローラ109が受け取る画像データから、記録材11の合計トナー量が最も多い最大合計トナー載り量Wsum_maxを算出し、加熱装置40の設定温度Tを決定する方法を説明する。画像形成装置1がプリントJobを受け取ることにより、プリントが開始される(S601)。ビデオコントローラ109が画像データを受け取る(S602)。制御部108は、画像データから、次に加熱装置40を通過する記録材11の最大合計トナー載り量Wsum_maxを算出する(S603)。ここで、最大合計トナー載り量Wsum_maxについて説明する。各記録材11の画像データは実施例1において図5(A)で説明した内容と同様であり、画像解像度600dpiのX-Y座標の各ピクセルが画像濃度を有する。また、下記のDY(x,y)、DM(x,y)、DC(x,y)、DK(x,y)は、実施例1と同様である。
WY=0.45×(0.958×(DY)2+0.0422×DY) ・・・(4)
Wsum(x,y)=WY(x,y)+WM(x,y)+WC(x,y)+WK(x,y) ・・・(5)
式(5)において、WY(x,y)、WM(x,y)、WC(x,y)、WK(x,y)は、X-Y座標各点における記録材11上の各YMCK色のトナー載り量である。WY(x,y)、WM(x,y)、WC(x,y)、WK(x,y)のそれぞれは、式(4)を用いて、DY(x,y)、DM(x,y)、DC(x,y)、DK(x,y)のそれぞれから算出される。実施例1と同様に、制御部108は、画像濃度値を、トナー画像を構成するトナーの色ごとに取得する。制御部108は、トナー画像を構成するトナーの各色についての画像濃度値からトナー画像を構成するトナーの各色のトナー載り量を算出する。こ
こで、MCK色における画像濃度値DM、DC、DKに対する記録材11上のトナー載り量WM、WC、WKの関係は、画像濃度値DYに対する記録材11上のトナー載り量WYの関係と同様であるため、Y色と同様に式(4)を用いて算出可能である。
素ブロック)を含む。制御部108は、トナー画像の複数の領域のうちから合計トナー載り量Wsumが最大である所定領域を決定する。制御部108は、決定された所定領域における合計トナー載り量Wsum(x,y)、すなわち最大合計トナー載り量Wsum_maxに基づき、下記
の式(6)を用いて、設定温度Tを決定する(S604)。
T=212.9-(17.994×(Wsum_max)2-64.066×Wsum_max) ・・・(6)
制御部108は、トナー画像を構成するトナーの各色のトナー載り量が基準値未満の場合、基準値未満のトナー載り量を最大合計トナー載り量Wsum_maxに含めない。これに限らず、制御部108は、トナー画像を構成するトナーの各色のトナー載り量が基準値未満の場合、基準値未満のトナー載り量を最大合計トナー載り量Wsum_maxに含めてもよい。
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又は装置に供給し、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ーがプログラムを読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。
Claims (5)
- 画像データに応じて形成されるトナー画像を記録材に定着する定着部と、
前記トナー画像を構成するトナーの色ごとに、前記画像データによって表される画像濃度を示す濃度値を取得し、記録材1ページ分の前記画像データに含まれる複数の領域の各領域について、前記トナーの各色についての前記濃度値の合計値を求め、前記トナーの各色に対応する前記濃度値のうち、前記濃度値が0より大きい値である濃度値の数を示す数値を求め、前記合計値及び前記数値に基づいて、前記定着部の温度を維持するための目標温度を決定する決定部と、
前記目標温度に基づき、前記定着部に供給する電力を制御する制御部と、
を備え、
前記決定部は、
前記複数の領域のうち前記合計値が最大である所定領域を決定し、前記所定領域における前記合計値及び前記数値に基づいて、前記目標温度を決定し、
前記所定領域における前記合計値が第1の値であり、かつ、前記数値が第1の数である場合、前記目標温度を第1温度と決定し、前記所定領域における前記合計値が前記第1の値であり、かつ、前記数値が前記第1の数よりも大きい第2の数である場合、前記目標温度を前記第1温度よりも低い第2温度と決定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記決定部は、前記トナーの各色についての前記濃度値が基準値未満である場合、前記基準値未満の前記濃度値についての前記トナーの色に対応する前記濃度値の数を前記数値に含めないことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー画像を形成するための複数の画像形成ステーションを備え、
前記複数の画像形成ステーションのうちの少なくとも2つが、同一色のトナーにより前記トナー画像を形成し、
前記決定部は、前記同一色のトナーにより前記トナー画像を形成する前記複数の画像形成ステーションの数に応じて前記数値を増加して、前記目標温度を決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 画像データに応じて形成されるトナー画像を定着部で記録材に定着させる画像形成方法であって、
コンピュータが、
前記トナー画像を構成するトナーの色ごとに、前記画像データによって表される画像濃度を示す濃度値を取得し、記録材1ページ分の前記画像データに含まれる複数の領域の各領域について、前記トナーの各色についての前記濃度値の合計値を求め、前記トナーの各色に対応する前記濃度値のうち、前記濃度値が0より大きい値である濃度値の数を示す数値を求め、前記複数の領域のうち前記合計値が最大である所定領域を決定し、前記所定領域における前記合計値及び前記数値に基づいて、前記定着部の温度を維持するための目標温度を決定する決定ステップと、
前記目標温度に基づき、前記定着部に供給する電力を制御する制御ステップと、
を実行し、
前記決定ステップは、前記所定領域における前記合計値が第1の値であり、かつ、前記数値が第1の数である場合、前記目標温度を第1温度と決定し、前記所定領域における前記合計値が前記第1の値であり、かつ、前記数値が前記第1の数よりも大きい第2の数である場合、前記目標温度を前記第1温度よりも低い第2温度と決定することを含むことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項4に記載の画像形成方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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