JP7433753B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタは、記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部（定着装置）と、を有している。定着装置としてフィルム加熱方式の装置が知られている。特許文献１にはこのタイプの定着装置が開示されている。

フィルム加熱方式の定着装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータに内周面が接触しつつ回転する筒状のフィルムと、フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。画像形成部によって未定着のトナー画像が形成された記録材は定着部のニップ部によって搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

フィルム加熱方式の定着装置では、フィルムの熱容量が小さいため、高印字の画像パターンが形成されている記録材がニップ部を通過すると、画像パターンによってフィルムの熱が奪われフィルム温度の低下が発生する。

従って、高印字の画像パターンの記録材搬送方向の長さがフィルム周長より長い場合や、フィルムの回転周期に合わせて高印字の画像パターンが繰り返される場合に、記録材後端側の画像パターンの定着性が低下してしまう。また記録材がニップ部を通過する際に、記録材によってフィルムの熱が奪われフィルム温度が低下するため、記録材後端に行くほどフィルム温度が下がりトナー画像の定着性が低下してしまう。

また、加圧ローラに関しても、ウエイトタイムの短縮化（クイックスタート性：オンデマンドで作動）や省電力化を図るために、弾性層の熱容量を小さくした場合は、両面印字の２面目の定着温度は、１面目のトナーの載り量の影響を受けてしまう。そのため１面目のトナー載り量が多いと、トナーの熱容量が紙の熱容量に加わるため、２面目の定着温度を高くする必要があった。

さらに１面目の高印字の画像パターンの記録材搬送方向の長さが加圧ローラ周長より長い場合や、加圧ローラの回転周期に合わせて高印字の画像パターンが繰り返される場合に、記録材後端側の加圧ローラ温度が低下してしまうことがあった。

従来、画像データから求めたトナー載り量に応じて、定着装置の定着温度を制御する技術が知られている。特許文献２は、入力された画像データに画像間引き処理を施したのち、ページ内ドットの最大トナー量を判定し、トナー載り量の多い画像を定着する場合、少ない画像を定着する場合よりも定着装置の定着温度を高くする方法を開示している。

特開昭６３－３１３１８２号公報 特開２０１６－４２３１号公報

特許文献２に開示された従来の構成では、ページ内ドットの最大トナー載り量が同じであれば同じ定着温度となる。そのため、定着性が低下する記録材後端側に在る記録材搬送方向に長い画像パターンを十分に定着できるように定着温度を設定すると、定着温度設定が最も高くなり、消費電力が最大になる。この設定の場合、記録材先端側にのみ印字され最大トナー載り量が記録材後端側の画像パターンと同じである他の画像パターンでは、フィルム温度の低下が起きないため定着性が良いにも関わらず、記録材後端側の画像パターンと定着温度が同じになってしまう。

従って、記録材先端側の画像パターンは消費電力を抑えても定着できるにも関わらず、定着温度を高く設定してしまうため、無駄なエネルギーを消費してしまい、省エネルギー性が損なわれる。一方、消費電力を抑えるために定着温度を低く設定すれば、定着性が低下する記録材後端側の画像パターンに定着不良が発生してしまう。

本発明の目的は、画像の定着不良の抑制と省エネルギー性を両立できる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
筒状の伝熱部材と、前記伝熱部材の内面に接触する加熱部材と、を有し、前記トナー画像が形成された前記記録材を、前記伝熱部材を介した前記加熱部材からの熱で加熱して、前記トナー画像を前記記録材に定着する定着部と、
前記加熱部材の目標温度を設定し、設定した前記目標温度となるように前記加熱部材の発熱を制御する制御手段と、
を有する電子写真記録技術を用いた画像形成装置において、
前記制御手段は、
前記記録材の領域に関して前記記録材の搬送方向に複数の領域に区切り、
前記複数の領域のそれぞれに対応づけて、前記記録材の後端側に向うに従って大きくなるようにＺｏｎｅ係数を設定し、
前記記録材に形成する前記トナー画像に対応する画像データにおける所定濃度以上の濃度を有する画素を印字部としたとき、前記印字部が位置する領域に対応する前記Ｚｏｎｅ係数を前記印字部に対して重み付けした値を定着重み指数として算出し、
前記画像データにおける任意の位置座標（ｎ、ｍ）の画素を含む所定の検査範囲内の各画素の前記定着重み指数を足し合わせた値であるＣｎｍを算出し、
前記検査範囲の位置を前記伝熱部材の一回転周期と等しい長さだけ前記記録材の搬送
方向下流側へオフセットし、オフセットした前記検査範囲内の各画素の前記定着重み指数を足し合わせた値を前記Ｃｎｍに加算し、
前記任意の位置座標について行った前記Ｃｎｍに加算する処理を、前記画像データにおける全ての位置座標の画素について実行するとともに、前記全ての位置座標の画素について実行した前記Ｃｎｍのうちの最大値を定着画素カウントＭａｘ＿Ｃとして取得し、
前記記録材の前記領域の全面にベタ黒画像を印字した場合の定着に必要となる前記目標温度と、低印字の文字画像の定着が可能な前記目標温度との温度差、及び、前記定着画素カウントＭａｘ＿Ｃに基づいて、前記記録材に前記トナー画像を定着させるときの前記目標温度の補正量を算出し、算出した補正量で補正した温度を前記目標温度として設定することを特徴とする。

本発明によれば、画像の定着不良の抑制と省エネルギー性を両立できる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図 プリンタ制御装置のシステム構成を示すブロック図 定着装置の概略構成を示す断面図 定着装置を記録材搬送方向上流側から見たときの図 実施例１の温度制御シーケンスを説明するための図 実施例１における定着画素カウントを算出する手順を示すフローチャート 図６のフローチャートの処理内容を示す模式図 温度補正制御シーケンスを説明するための図 実験例で用いた画像パターンを示す図 実施例２における定着画素カウントを算出する手順を示すフローチャート 図１０のフローチャートの処理内容を示す模式図 実施例２の温度制御シーケンスを説明するための図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施形態により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の種々の構成に置き換えることは可能である。

図１を参照して、本発明に係る画像形成装置を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例においてはモノクロレーザープリンタ）１００の一例の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置１００は、記録材に画像を形成する画像形成部１０と、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部（以下、定着装置と記す）２０と、を有している。

画像形成部１０において、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１は、モータ（不図示）によって矢印方向に所定のプロセススピード（周速度）にて回転駆動される。

この感光ドラム１は、感光ドラムの外周面（表面）が帯電ローラ（帯電手段）２によって、所定の極性・電位に一様に帯電される。感光ドラム１表面の帯電面には、レーザスキャナ（露光手段）３から照射されるレーザビームによって静電潜像が形成される。レーザスキャナ３は、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された走査露光を行い、感光ドラム１表面の露光部分の電荷を除去して感光ドラム表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置（現像手段）４によってトナーを用いることにより現像され、可視化される。

装置本体１００Ａに設けられたカセット１０１に収納されている記録材としての転写材Ｐはローラ１０２の回転によって１枚ずつ繰り出される。その転写材Ｐはローラ１０３の回転によって感光ドラム１と転写部材５とによって形成された転写部に搬送され、転写材の搬送中に転写部材に転写バイアスが印加されることによって感光ドラム１表面から転写材上にトナー画像が転写される。未定着のトナー画像を担持した転写材Ｐは定着装置２０に送られ、トナー画像は定着装置によって転写材に定着される。定着装置２０を出た転写材Ｐはローラ１０４の回転によってトレイ１０５に排出される。

トナー画像転写後の感光ドラム１表面はクリーナー６によってクリーニングされる。

本実施例に示す画像形成装置１００は、解像度６００ｄｐｉ、３０枚／分（ＬＴＲ縦送り：プロセススピード約２２２ｍｍ／ｓ）、耐久寿命１０万枚の装置である。

（プリンタ制御装置３０４）
画像形成装置１００全体の制御を司るプリンタ制御装置３０４について、図２を参照しながら説明する。図２はプリンタ制御装置３０４のシステム構成を説明するためのブロック図である。

プリンタ制御装置３０４は、コントローラインターフェイス３０５を用いてホストコンピュータ３００と接続し通信を行う。このプリンタ制御装置３０４は、大別して、コントローラ部３０１と、エンジン制御部３０２と、に分かれている。

コントローラ部３０１は、コントローラインターフェイス３０５と、画像処理部３０３と、を有している。

エンジン制御部３０２は、ビデオインターフェイス３１０と、ＡＳＩＣ３１４と、制御手段としてのＣＰＵ３１１と、ＲＯＭ３１２と、ＲＡＭ３１３と、を有している。更にエンジン制御部３０２は、定着制御手段としての定着制御部３２０と、転写材搬送制御部３３０と、画像形成制御部３４０を、を有している。ここで、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）は特定用途向け集積回路である。

コントローラ部３０１では、ホストコンピュータ３００からインターフェイス３０５を介して受信した情報を基に画像処理部３０３のプリント画像処理手段としてのプリント画像処理部４０３が文字コードのビットマップ化処理を行う。また、コントローラ部３０１では、グレイスケール画像のハーフトーニング処理等を行う。そして画像処理部３０３はインターフェイス３０５を介してエンジン制御部３０２のインターフェイス３１０へ画像情報を送信する。

画像情報には、レーザスキャナ３の点灯タイミングを制御する情報と、制御温度や転写バイアスなどのプロセス条件を制御するプリントモードと、画像サイズ情報が含まれる。

レーザスキャナ３の点灯タイミングの情報は、インターフェイス３１０を介してＡＳＩＣ３１４に送信される。ＡＳＩＣ３１４は、レーザスキャナ３などの画像形成部１０の一部を制御する。一方、プリントモードと、画像サイズ情報は、インターフェイス３１０を介してＣＰＵ３１１へ送信される。

ＣＰＵ３１１は、必要に応じてＲＡＭ３１３に情報をストアしたり、ＲＯＭ３１２若しくはＲＡＭ３１３に保存してあるプログラムを使用したり、ＲＯＭ若しくはＲＡＭに保存してある情報を参照したりする。そしてこれらの情報を基に、定着制御部３２０によって定着装置２０の制御温度の制御を行ったり、転写材搬送制御部３３０によってローラ１０２の動作間隔の制御を行ったりする。また、画像形成制御部３４０によってプロセススピードや、現像／帯電／転写の制御を行ったりする。

またコントローラ部３０１では、ユーザがコンピュータ３００上で行った指示に応じて、プリント命令、キャンセル指示などの指示情報をインターフェイス３０５を介してエンジン制御部３０２のインターフェイス３１０に送信する。その指示情報はＣＰＵ３１１を介して画像形成制御部３４０に送信され、画像形成制御部が印字動作の開始や中止などの制御を行う。

（定着装置２０）
定着装置２０の構成について、図３、図４を参照しながら説明する。図３は定着装置２０の概略構成を示す断面図である。図４は定着装置２０を記録材搬送方向Ｘの上流側から見たときの図である。

定着装置２０は、加熱部材としてのセラミックヒータ２１と、ヒータを支持する支持部材としてのホルダー２２と、ホルダーを加圧するステイ２３と、を有している。更に定着装置２０は、筒状の伝熱部材としてのフィルム２４と、フィルムを介してヒータとニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２５と、を有している。

（フィルム２４）
フィルム２４は、ＳＵＳ等の薄い金属製素管や、ポリイミド等の耐熱樹脂とグラファイトなどの熱伝導フィラーを混練したものを筒状に成型した基層の外周面（表面）に離型性層を設けた複合層フィルムである。離型性層は、基層の表面に直接又はプライマー層を介してＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等をコーティング又はチューブ被覆されている。

本実施形態では、フィルム２４の基層として、ポリイミドにＰＦＡをコーティングしたものを用いた。フィルム２４の総膜厚は７０μｍ、外周長は５６ｍｍである。

フィルム２４は、フィルムの中空部に挿通されたヒータ２１およびホルダー２２にフィルムの内周面（内面）が摺擦（接触）しながら回転するため、ヒータとフィルム内面、およびホルダーとフィルム内面との間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、フィルム２４内面が摺動するヒータ２１およびホルダー２２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させてある。これによってフィルム２４はスムーズに回転することが可能となる。

（ホルダー２２）
ホルダー２２は、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、加圧ローラ２５側の平坦面に設けられた溝２２ａによってヒータ２１を支持している。ヒータ２１を支持させたホルダー２２の外周にはフィルム２４がルーズに外嵌されている。ホルダー２２の加圧ローラ２５とは反対側の平坦面には、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、ホルダー２２に強度を持たせるための金属製のステイ２３が設置されている。

上記のようにホルダー２２は、ヒータ１１を支持すると共に、ニップ部Ｎとは反対方向への放熱を防ぐ断熱性の部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。

本実施形態では、ホルダー２２として、ホルダーの材質を液晶ポリマーとし、耐熱性２６０℃、熱膨張率６．４×１０^－５のものを用いた。

（ヒータ２１）
ヒータ２１は、アルミナ又は窒化アルミから成る細長い基板２１ａを有している。基板２１ａの加圧ローラ２５側の基板面には、通電によって発熱する発熱抵抗体としての発熱抵抗層２１ｂが基板の長手方向に沿って設けられている。そして発熱抵抗層２１ｂの絶縁と耐摩耗性の為に発熱抵抗層を保護層としてのガラス層２１ｃによって覆っている。

本実施形態では、ヒータ２１の基板２１ａの材質にアルミナを用いた。基板２１ａの寸法は、記録材搬送方向Ｘの幅６．０ｍｍ、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙの長さ２６０．０ｍｍ、記録材厚み方向Ｚの厚み１．００ｍｍであり、熱膨張率は７．６×１０^－６／℃である。発熱抵抗層２１ｂは、銀パラジウム合金で形成され総抵抗値２０Ω、抵抗率の温度依存性は７００ｐｐｍ／℃である。ガラス層２１ｃは、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ、耐圧特性２．５ＫＶ以上、膜厚７０μｍである。

（加圧ローラ２５）
加圧ローラ２５は、鉄等からなる芯金２５ａと、芯金２５ａの外周面上に設けられた弾性層２５ｂと、弾性層の外周面上に設けられた離型層２５ｃと、を有している。弾性層２５ｂとして、絶縁性のシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムを発泡したものを用いている。そして弾性層の外周面上に接着層としてプライマー処理されて接着性をもつＲＴＶシリコーンゴムを塗布し、更に離型層２５ｃとして、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等にカーボン等の導電剤を分散させたチューブを被覆又はコーティング塗工している。

本実施形態では、ローラ外径を２０ｍｍ、ローラ硬度を４８°（Ａｓｋｅｒ－Ｃ ６００ｇ加重）とした加圧ローラ２５を使用している。

図４に示すように、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、定着装置２０の左右のフレームＦには、加圧ローラ２５の芯金２５ａの両端部が軸受Ｂを介して回転可能に支持されている。また左右のフレームＦには、ホルダー２２、及びステイ２３の両端部が支持されている。

ステイ２３の両端部は加圧バネ２７によってフィルム２４の母線方向に直交する方向（記録材厚み方向Ｚ）へ荷重１４７Ｎ（１５ｋｇ・ｆ）で加圧されている。この加圧力によってホルダー２２はヒータ２１をフィルム２４の内周面（内面）に加圧してフィルムの外周面（表面）を加圧ローラ２５の外周面（表面）に圧接させる。これによって加圧ローラ２５の弾性層２５ｂが潰れて弾性変形し加圧ローラ表面とフィルム表面とによって記録材搬送方向Ｘに所定幅のニップ部Ｎが形成される。

（加熱定着処理動作）
図２の定着制御部３２０によってモータＭ（図４参照）が回転駆動されると、モータの回転が加圧ローラ２５の芯金２５ａの一端部に設けられたギアＧに伝達され、これによって加圧ローラは図３の矢印方向へ回転する。フィルム２４はフィルム内面がヒータ２１のガラス層２１ｃに摺動しながら加圧ローラ２５の回転に追従して図３の矢印方向へ回転する。

また定着制御部３２０によって電源（不図示）からヒータ２１の発熱抵抗層２１ｂに電力が供給されると、発熱抵抗層が発熱してヒータは急速に昇温する。定着制御部３２０はヒータ２１の温度を検知するサーミスタ（温度検知手段）２６（図４）から出力される検知温度に基づいてヒータの温度が所定の定着温度（目標温度：以下、制御温度と記す）を維持するようにヒータへの電力供給量（通電量）を制御する。

未定着のトナー画像ｔを担持する転写材Ｐはニップ部Ｎによって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

（定着制御部３２０）
図２において、定着制御部３２０はＲＯＭ３１２に保存されている温度制御プログラムに従って動作する。定着制御部３２０では、サーミスタ２６の検知温度を基にヒータ２１の温度をトナー画像Ｔの定着に必要な所定の制御温度に維持する制御を行う。

制御方法としては、比例項、積算項、微分項からなるＰＩＤ制御が好ましい。制御式を以下に示す。

ｆ（ｔ）＝α１×ｅ（ｔ）＋α２×Σｅ（ｔ）＋α３×（ｅ（ｔ）－ｅ（ｔ－１））
・・・式１
ｔ：制御タイミング
ｆ（ｔ）：タイミングｔでの制御周期内のヒータ通電時間割合（１以上がフル点灯）
ｅ（ｔ）：現在ｔの目標温度と実温度との温度差
ｅ（ｔ－１）：前回ｔ－１での目標温度と実温度との温度差
α１～α３：ゲイン定数
α１ Ｐ（比例）項ゲイン
α２ Ｉ（積分）項ゲイン
α３ Ｄ（微分）項ゲイン
式１において、目標温度とはトナー画像ｔを転写材Ｐに定着させるのに必要な制御温度であり、実温度とはサーミスタ２６の検知温度である。

式１の右辺第二項のｅ（ｔ）は比例制御に対応し、右辺第四項のΣｅ（ｔ）は積分制御に対応し、右辺第六項の（ｅ（ｔ）－ｅ（ｔ－１））は微分制御に対応している。ここで、α１，α２，α３は制御周期内のヒータ通電時間割合の増減量に重み付けを行う為の比例係数である。定着装置２０の特性に応じてα１～α３を設定することで、最適な温度制御を可能にする。ｆ（ｔ）の値に応じて制御周期内でのヒータ通電時間を決定し、不図示のヒータ通電時間制御回路を駆動させヒータ２１への供給電力を決定する。

また、Ｄ項ゲインのα３を０に設定することでＰ項とＩ項のみが機能する制御をＰＩ制御とよび、Ｄ項が必要でなければ、ＰＩ制御で制御してもよい。

本実施例では、制御タイミングは制御周期１００ｍｓｅｃ間隔で更新した、Ｐ項ゲイン（α１）を０．０５℃^－１、Ｉ項ゲインを０．０１℃^－１（α２）、Ｄ項ゲインを０．００１℃^－１（α３）とした。ｆ（ｔ）値が１のとき制御周期内の通電時間が最大となり、計算結果が１より大きい場合は制御周期内の最大通電時間通電する設定とした。

定着制御部３２０では、ＰＩＤ制御又は前記ＰＩ制御のＰ項ゲインとＩ項ゲインとＤ項ゲインのすべて若しくは何れかを検知温度によって変更してもよい。また定着制御部３２０では、ＰＩＤ制御又はＰＩ制御の積分制御の計算値を前記検知温度によって変更してもよい。

また定着制御部３２０は、画像形成装置１００の印字動作ステップに対応して、定着装置２０の制御温度を図５に示す温度制御シーケンスを用いて設定する。

図５に、二枚の転写材Ｐに連続印字する場合の温度制御シーケンスを示す。図５において、横軸は印字動作ステップであり、縦軸は印字動作ステップに対応させて設定された制御温度℃である。

二枚の転写材Ｐに連続印字する場合、図５に示すように、前回転中（印字動作開始から一枚目転写材先端がニップ部Ｎに突入するまでの期間）は制御温度を１８０℃に設定している。ここで、前回転とは、加熱定着処理動作を開始する前に加圧ローラ２５とフィルム２４を所定時間回転させることをいう。

一枚目転写材搬送中（一枚目転写材先端がニップ部Ｎに到達してから一枚目転写材後端がニップ部を抜けるまでの期間）は制御温度を２００℃に設定している。

転写材間中（一枚目転写材後端がニップ部Ｎを抜けてから二枚目転写材先端がニップ部に到達するまでの期間）は制御温度を１９０℃に設定している。

上記の制御温度は全面に黒を印字した画像（全面ベタ黒印字画像）が定着できるように設定した温度である。

（画像処理部３０３）
図２に示す画像処理部３０３は、画像検知手段としての画像検知部４０１と、補正量算出手段（補正量取得手段）としての制御温度補正量算出部４０２と、プリント画像処理手段としてのプリント画像処理部４０３と、を有している。

ＣＰＵ３１１（制御手段）は、転写材（記録材）に形成する画像に対応する画像データのうち、転写材搬送方向においてフィルム２４（伝熱部材）の周長と対応する間隔ごとの複数の画素について、所定濃度以上の画像を形成する画素であるかを解析する。そして、解析結果に応じてセラミックヒータ２１（加熱部材）の制御温度（目標温度）を設定する。

ＣＰＵ３１１は、前記所定濃度以上の画像を形成する画素の数が第１の数である場合は制御温度を第１の温度と設定し、第１の数より多い第２の数である場合は制御温度を第１の温度よりも高い第２の温度と設定する。

ＣＰＵ３１１はプリント画像処理部４０３（プリント画像処理手段）でビットマップ化された画像データに基づき、転写材搬送方向においてフィルム２４の周長と対応する間隔ごとの複数の画素について、所定濃度以上の画像を形成する画素であるかを解析する。

画像検知部４０１（画像検知手段）は転写材の搬送方向と直交する方向に、前記画像データを複数の領域に分割し、複数の領域のそれぞれにおいて、所定濃度以上の画像を形成する画素の数を算出し、最大画素数を算出する。ＣＰＵ３１１はその最大画素数に基づいて制御温度を設定する。

以下、より具体的に説明する。

（プリント画像処理部４０３）
プリント画像処理部４０３は、プリンタに不図示のネットワーク等を介して接続されたホストコンピュータ３００等からのプリント指示に基づいて、プリンタが出力可能なビットマップデータに変換するためのプリント画像処理を行う。

一般的に文字やグラフィックス、イメージオブジェクトを受け取り、ビットマップ化やスクリーン処理、濃度補正処理が施される。

本実施例の画像形成装置１００では６００ｄｐｉの解像度で上記の処理を行った。

（画像検知部４０１）
画像検知部４０１は、制御温度の補正が必要なトナー画像に対して制御温度に相関のある定着画素カウントを算出する処理を行う。定着画素カウントの算出方法（取得方法）について、図６、図７を参照しながら説明する。図６は定着画素カウントを算出する手順を示すフローチャートである。図７は図６に示すフローチャートの処理内容を示す模式図である。

図６に示す定着画素カウントの算出方法を説明する。

＜Ｓｔｅｐ１＞
転写材先端に相当する位置（図７の転写材左上端）を先端に、印字する転写材の長さ×幅の領域を転写材領域（図７参照）（記録材領域）と定義して６００ｄｐｉに区切った領域を定義する。

＜Ｓｔｅｐ２＞
Ｓｔｅｐ１で定義した領域に転写材先端からフィルム２４の一回転周期と等しい５６ｍｍ毎にＺｏｎｅを設定する。これによって図７の模式図の様にｚｏｎｅの区分けが表現される。Ｚｏｎｅ毎に定着画素を算出のためのＺｏｎｅ係数を設けた。Ｚｏｎｅ毎のＺｏｎｅ係数は表１の様に定義した。

＜Ｓｔｅｐ３＞
プリント画像処理部４０３によって６００ｄｐｉにビットマップ化された画像を、Ｓｔｅｐ１で定義した転写材領域と重ねる。ビットマップ化された画像の各画素の位置座標を（ｎ，ｍ）と表す。

＜Ｓｔｅｐ４＞
ビットマップ化された画像の各画素をＳｔｅｐ２で設定したＺｏｎｅに割りあて、印字部（図７参照）の画素数にＺｏｎｅ係数をかけて、各画素に重みをつける（式２参照）。各画素に定着重み指数として、印字部ｄｏｔにはｚｏｎｅ係数の値１を設定し、非印字部ｄｏｔにはｚｏｎｅ係数の値０を設定する（式３参照）。

＜Ｓｔｅｐ５＞
転写材左上端（図７参照）を起点に２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）×２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）の検査範囲（破線にて示す四角形状領域）を設定し、検査範囲内の定着重み指数を足し合わせたものを、Ｃｎｍとする（式４参照）。ここで、検査範囲を２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）×２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）に設定したのは次の理由による。検査範囲と同等の大きさの四角形状の印字部がフィルム２４の一回転周期５６ｍｍで転写材搬送方向に繰り返された場合の定着性と、全面印字（全体印字率１００％）の定着性が等しいからである。

＜Ｓｔｅｐ６＞
Ｓｔｅｐ５で定義した検査範囲から、フィルムの一回転周期と等しい１３２３ｄｏｔ（５６ｍｍ）転写材搬送方向下流側へオフセットした検査範囲の定着重み指数を積算し、Ｃｎｍに加算する。このとき検査範囲が転写材領域からはみ出していない場合は、更に１３２３ｄｏｔ（５６ｍｍ）転写材搬送方向下流側へオフセットした検査範囲の定着重み指数を積算しＣｎｍに加算する。この処理は検査範囲が転写材領域からはみ出るまで繰り返す。

図７の矢印Ａはこの検知範囲を１３２３ｄｏｔ（５６ｍｍ）転写材搬送方向下流側へ繰り返す処理を模式的に表したものである。

＜Ｓｔｅｐ７＞
Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ６までの処理を各画素のすべての位置座標（ｎ，ｍ）について計算し、Ｃｎｍの最大値を検知画像の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）とする。つまり、検知画像について、定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）とは記録材搬送方向の最大画素数のことである。

（制御温度補正量算出部４０２）
補正量算出部４０２は、上記の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）に基づいて検知画像の定着に必要な制御温度の補正量を算出する処理を行う。制御温度補正量の算出方法を説明する。ここでは、転写材ＰのサイズをＡ４として計算方法を例示する。Ａ４以外のサイズについては転写材サイズの定着性能によって計算式を決定するのが好ましい。

本実施例では、制御温度補正量を以下の計算式で算出する。

制御温度補正量＝ＩＮＴ（２．３９ｅ－５×（Ｍａｘ＿Ｃ－８３５４４０））
・・・ 式５
式５において、係数２．３９ｅ－５は次のようにして導き出した値である。全面ベタ黒印字画像の定着性を良好に保つために必要な転写材搬送中の制御温度２００℃と、低印字の文字画像が定着できる制御温度１８０℃の温度差２０℃を、Ａ４サイズの用紙で全面印字の際の（Ｍａｘ＿Ｃ）の値８３５４４０で割った値である。

補正量算出部４０２では、転写材搬送方向に繰り返される画素の繰り返し回数が多いほど制御温度補正量を高くする。また補正量算出部４０２では、転写材搬送方向に繰り返される画素が転写材搬送方向下流側にあるほど制御温度補正量を高くする。これは表１のように転写材搬送方向下流側（記録材搬送方向下流側）に向うに従ってＺｏｎｅ係数が大きなっていることに因る。

（制御温度補正制御処理）
図８はエンジン制御部３０２のＣＰＵ３１１によって実行される温度補正制御シーケンスの説明図である。

図８において、点線部は制御温度に補正の無い温度制御シーケンス（図５参照）の制御温度に対応しており、実線が本実施例の温度補正時に変更される制御温度である。

図２において、ホストコンピュータ３００から印字命令と画像がインターフェイス３０５へ送信されると、画像処理部３０３は受信した画像をプリント画像処理部４０３がビットマップ化する。そしてそのビットマップ化した画像情報を基に画像検知部４０１が前述の定着画素カウントＭａｘ＿Ｃを算出する。次に補正量算出部４０２が定着画素カウントＭａｘ＿Ｃを基に制御温度補正量を算出する。

エンジン制御部３０２のＣＰＵ３１１は、コントローラ部３０１からの印字命令に基づき、印字動作を開始する。印字動作開始時は図５に示す制御温度で印字動作を開始する。

図８に示すように、一枚目転写材先端のニップ部Ｎ到達からフィルム２４一周前のタイミング（同図のフィルム一周前タイミング）において、一枚目転写材に印字するトナー画像に対応した制御温度補正量を算出する。そして制御温度１８０℃よりも低い制御温度に変更する。そして一枚目転写材後端がニップ部Ｎから抜けたタイミングで制御温度補正を終了する。

その後、二枚目転写材先端のニップ部Ｎ到達からフィルム２４一周前のタイミング（同図のフィルム一周前タイミング）において、二枚目転写材に印字するトナー画像に対応した制御温度補正量を算出し、制御温度１９０℃よりも低い制御温度に変更する。

つまり、画像検知部４０１によって、記録材に形成される画像に、濃度が所定濃度以上であって且つ記録材搬送方向における間隔が前記伝熱部材の周長と一致する画素があるか否かを検知する。そして、ある場合はない場合よりも、ＣＰＵ３１１は制御温度を高く設定する。

（本実施例の効果を示す実験の説明）
次に具体的な実験例について説明する。本実験例では、本実施例と比較例１、２の画像形成装置の制御温度補正において、画像毎の定着性と消費電力を比較する。本実験例の結果は上記の画像検知部４０１による検知画像の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）に基づいて制御温度補正を行った結果を示す。

比較例１は転写材全体の印字率によって制御温度を決定する方法であり、全面印字（印字率１００％）では制御温度を変更せず、中間印字率の画像では（１－印字率）×２０℃の制御温度補正を行う（印字率０なら－２０℃）。

比較例２では、画像によらず良好な定着性を得るため、画像によらず全面印字で定着可能な２０℃アップの制御温度に設定する。

本実験では、気温２５℃、湿度５０％の環境で、以下に指定する画像パターンが形成された用紙をニップ部Ｎに１００枚連続搬送させて確認を行った。用紙はＣＡＮＯＮ Ｒｅｄ Ｌａｂｅｌ ８０ｇ／ｃｍ２ （用紙サイズＡ４）を用いた。

本実験で用いた画像パターンを図９に示す。

表２は本実施例の効果を示すための実験に用いた図９の画像の特徴を示した一覧表である。表２には、本実施例に示す画像検知から定着画素カウントを算出した結果と、定着画素カウントを基に制御温度補正量を算出した結果を示している。また表２には、全体印字率と比較例１における制御温度補正量も示している。

図９の画像３を用いて、本実施例の定着画素カウントの算出方法を例示する。

用紙サイズはＡ４、画像３は用紙の左１／３に用紙先端からフィルム３周期の長さの印字部を有する（５６ｍｍ×３）画像である。

図６のフローチャートに従い説明する。

Ｓｔｅｐ１－Ｓｔｅｐ４までは画像に寄らない処理のため割愛する。

先ず左上端の（０，０）座標で計算を行う。Ｓｔｅｐ５の検索範囲では検索は全て印字部であるので、Ｃｏ，ｏは以下の計算になる
Ｃｏ，ｏ＝２３６×２３６×１ …式６
＝５５６９６
次にｓｔｅｐ６において、検索範囲を用紙搬送方向下流側へオフセットして積算する。

用紙がＡ４（２９８ｍｍ）サイズであるので、用紙上をフィルム（５６ｍｍ）は５周できる。そのため、検索領域のオフセット回数は４回である。また、用紙はフィルム３周期の長さの画像を有し、その画像の用紙搬送方向下流側には画像が無いので検索範囲の定着重み指数の積算値は以下となる。

オフセット一回目＝２３６×２３６×２
オフセット二回目＝２３６×２３６×３
オフセット三回目＝ ０× ０×４
オフセット四回目＝ ０× ０×５
よって
Ｃｏ，ｏ＝２３６×２３６×１＋２３６×２３６×２＋２３６×２３６×３＋０×０×４＋０×０×５
＝３３４１７６ …式７
次にｓｔｅｐ７で全ての位置座標について、Ｃｎｍを算出する。

画像３では画像が用紙領域先端（転写材領域先端）からフィルム３周期で続いているので、フィルム３周分（オフセット２回分）の積算を行っているＣｏ，ｏが最大値と等しい。よって、画像３の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）は３３４１７６である。

表３に、本実験例の画像毎の定着性と消費電力を示す。

表３において、定着性の○は、定着不良による画像の欠けなどが無い良好な定着状態であることを表している。定着性の△は、定着不良による画像欠けが軽微に発生していることを表している。定着性の×は、定着不良による画像欠けが発生していることを表している。

消費電力は本実験で画像が形成された用紙をニップ部Ｎに１００枚連続搬送させて画像の定着を行った際の定着装置が消費した電力の積算値である。制御温度補正量については、本実施例の制御温度補正量の算出による画像毎の制御温度補正量と、比較例１における画像毎の制御温度補正量を示している。

本実施例の画像形成装置の効果について説明する。本実施例の画像形成装置では、画像の検知結果から定着画素カウントを算出しそれに応じた制御温度補正を行ったため、画像１から画像６全て定着性が良好である。

画像１は、全面印字であるのでフィルムの回転周期に合わせて印字部の画素が繰り返されるため、トナーの熱容量によってフィルム温度が印字されていない画素部に比べ低下した。この温度低下のために本実施例の画像検知による制御温度補正を行い、制御温度を変更しなかった。これにより画像１では全面に印字した画像を定着させられる制御温度の設定となったため、定着性が良好であった。

画像２から画像６は、フィルムの回転周期位置に印字されていない部分があるため、初期設定より低い制御温度でも定着が可能となる。よって、画像の検知結果から定着画素カウントを算出し、それに応じた制御温度補正を行うことで、制御温度を適切に低下（変更）させた。これにより、定着性を良好に保ちつつ消費電力を画像１に比べて低下させることができた。特に、画像５では消費電力が２５．７Ｗｈと最も小さくできた。

画像５は、図９に示すように、印字部の画素がフィルム一周目のＺｏｎｅ１のみに存在するため、印字部がフィルムの回転周期で繰り返すことによるフィルム温度の低下が発生していない。さらに、印字部の位置が用紙先端側であるため用紙によるフィルム温度の低下も発生していない状況のため、定着性が良い画像である。よって、本実施例の画像の検知結果に基づく制御温度補正量も小さく設定した。これにより補正後の制御温度が本実験で用いた画像の中で最も低くなった。これにより定着装置の消費電力を最も小さくできた。

一方、制御温度補正量の最も高い画像１、画像２では消費電力が最も大きく２８．３Ｗｈであった。よって本実施例では、定着性の良い画像である画像５に合わせて制御温度を補正することによって最も消費電力の大きい画像１、画像２に比べおよそ９％の省エネルギーを実現することが可能となった。

次に、比較例１について説明する。

比較例１では、画像の全体印字率に基づいて制御温度補正を行っているため、制御温度補正量が画像パターンの定着性と一致していない場合がある。

画像２は、画像左端１／３を印字しているため、画像の印字率としてしては３３％である。しかしながら、印字部の画像が用紙搬送方向へ先端から後端まで連続しているため、この画像パターンの定着性は全面印字と同じである。しかしながら、制御温度補正により制御温度を－１３℃にしてしまったため、定着不良が発生した。

画像３、画像４も同様に用紙搬送方向に画像が連続しているため、用紙搬送方向にフィルムの回転周期の画像繰り返しがある。よって定着性がよくない画像パターンである。しかしながら、印字率で制御温度を補正すると制御温度補正量が大きすぎてしまったため、定着不良が発生した。

一方、画像５は、フィルムの回転周期の繰り返しが無く、さらにフィルム温度が用紙によって奪われない用紙先端に画像があるため、定着性の良い画像パターンである。しかしながら、比較例１では、印字率に応じて制御温度を補正するため、定着に必要な制御温度より制御温度を高く設定してしまう。よって消費電力が２６．１Ｗｈと本実施例の２５．７Ｗｈより大きくなり、本実施例と比較して約２％省エネルギー性が損なわれた。

画像６では、比較例１と本実施例の制御温度補正量が同じになったため、定着性も消費電力も同じとなった。

次に、比較例２について説明する。

比較例２では、画像パターンによらず制御温度補正を行わないため、画像１から画像６全て定着性が良好であった。しかしながら、画像５など定着性の良い画像パターンが形成された用紙をニップ部に搬送させても消費電力が２８．３Ｗｈとなってしまったため、画像パターンによって省エネルギーを実現することが出来ていなかった。例えば画像５で本実施例の消費電力と比較すると、約９％のエネルギーを過剰に供給していることになった。

この様に本実施例の画像形成装置１００は、画像が形成された転写材の搬送方向の先端がニップ部に到達する前に制御温度を変更するため、画像パターンに応じた最適の制御温度が得られる。これによって画像パターンによらず良好な定着性が得られると共に、不要な消費電力を抑え省エネルギー性にも優れるという効果を奏する。

本実施例で適用する画像形成装置の構成において前記実施例１と同様のものには、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。

実施例１は転写材（記録材）Ｐの印刷モードが一度も定着器（定着部）を通過しない転写材Ｐのみに対して定着を行う片面プリント（第１の印刷モード）における制御である。本実施例２は転写材Ｐの印刷モードが定着器を通過した転写材を含む転写材に対して行う両面プリント（第２の印刷モード）における制御である。

本実施例では両面プリント時において、一度定着器を通過した転写材Ｐに対する２面目画像形成時の場合、次のような制御を行うものである。即ち、フィルム２４側に印字される２面目の画像情報に加え、加圧ローラ２５側にすでに印字されている１面目の画像情報から、それぞれ定着フィルム周期及び加圧ローラ周期で繰り返される印字率情報の解析をそれぞれ行う。そして、制御温調を変更することを特徴としている。

ＣＰＵ３１１（制御手段）は、転写材の片面に画像を形成する第１の印刷モード、又は転写材の両面に画像を形成する第２の印刷モードにより画像形成が行われるように制御し、第２の印刷モードで画像を形成する場合は次のようにする。即ち、転写材の加圧ローラ２５に対面する側の面にすでに印字されている画像のうち、転写材搬送方向において加圧ローラ２５の周長と対応する間隔ごとの複数の画素について、所定濃度以上の画像を形成する画素であるかを解析する。そして、解析結果に応じてヒータ２１の制御温度を設定する。

ＣＰＵ３１１は、所定濃度以上の画像を形成する画素の数が第３の数である場合は目標温度を第３の温度と設定し、前記第３の数より多い第４の数である場合はヒータ２１の制御温度を第３の温度よりも高い第４の温度と設定する。

以下、より具体的に説明する。

（本実施例の動作）
本実施例の適用範囲に関して、両面プリント時の２面目画像形成時であり、１面目の画像形成時における画像情報から制御温調を決定する手法に関しては実施例１と同じである。

両面プリント時の２面目画像形成時における本実施例の動作を図１０、図１１を用いて説明する。

図１０は本実施例の特徴であるフィルム２４側に印字される画像に対する定着画素カウントの算出に加えて、加圧ローラ２５側に印字されている１面目画像の定着画素カウントを行い、制御温度補正量を算出する動作フローチャートである。図１１は図１０に示すＳｔｅｐ８～１４の処理内容を示す模式図である。

＜Ｓｔｅｐ１～７＞
両面プリント時の２面目画像形成時のフィルム２４側の定着画素カウント方法に関しては実施例１と同様なので詳細を割愛する。

＜Ｓｔｅｐ８＞
加圧ローラ２５側の転写材Ｐ先端に相当する位置（図１１の転写材Ｐ左上端）を先端に、印字する転写材の長さ×幅の領域を転写材Ｐ領域（図１１参照）（記録材領域）と定義して６００ｄｐｉに区切った領域を定義する。

＜Ｓｔｅｐ９＞
Ｓｔｅｐ８で定義した領域に転写材Ｐ先端から加圧ローラ２５の一回転周期と等しい６３ｍｍ毎にＺｏｎｅを設定する。これによって図１１の模式図のようにＺｏｎｅの区分けが表現される。Ｚｏｎｅ毎に定着画素を算出するためのＺｏｎｅ係数を設けた。Ｚｏｎｅ毎のＺｏｎｅ係数は表４の様に定義した。

＜Ｓｔｅｐ１０＞
プリント画像処理部４０３によって６００ｄｐｉにビットマップ化された画像を、Ｓｔｅｐ８で定義した転写材領域と重ねる。ビットマップ化された画像の各画素の位置座標を（ｎ’，ｍ’）と表す。

＜Ｓｔｅｐ１１＞
ビットマップ化された画像の各画素をＳｔｅｐ９で設定したＺｏｎｅに割りあて、印字部（図１１参照）の画素数にＺｏｎｅ係数をかけて、各画素に重みをつける（式８参照）。各画素に定着重み指数として、印字部ｄｏｔにはｚｏｎｅ係数の値１を設定し、非印字部ｄｏｔにはｚｏｎｅ係数の値０を設定する（式９参照）。

＜Ｓｔｅｐ１２＞
転写材Ｐ左上端（図１１参照）を起点に２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）×２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）の検査範囲（破線にて示す四角形状領域）を設定し、検査範囲内の定着重み指数を足し合わせたものを、Ｃｎ’ｍ’とする（式１０参照）。ここで、検査範囲を２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）×２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）に設定したのは次の理由による。検査範囲と同等の大きさの四角形状の印字部が加圧ローラ２５の一回転周期６３ｍｍで転写材搬送方向に繰り返された場合の定着性と、全面印字（全体印字率１００％）の定着性が等しいからである。

＜Ｓｔｅｐ１３＞
Ｓｔｅｐ１２で定義した検査範囲から、加圧ローラ２５の一回転周期と等しい１４８８ｄｏｔ（６３ｍｍ）転写材搬送方向下流側へオフセットした検査範囲の定着重み指数を積算し、Ｃｎ’ｍ’に加算する。このとき検査範囲が転写材領域からはみ出していない場合は、更に１４８８ｄｏｔ（６３ｍｍ）転写材搬送方向下流側へオフセットした検査範囲の定着重み指数を積算しＣｎ’ｍ’に加算する。この処理は検査範囲が転写材領域からはみ出るまで繰り返す。

図１１の矢印Ａはこの検知範囲を１４８８ｄｏｔ（６３ｍｍ）転写材搬送方向下流側へ繰り返す処理を模式的に表したものである。

＜Ｓｔｅｐ１４＞
Ｓｔｅｐ８からＳｔｅｐ１３までの処理を各画素のすべての位置座標（ｎ’，ｍ’）について計算し、Ｃｎ’ｍ’の最大値を加圧ローラ２５側の１面目検知画像の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ２）とする。つまり、検知画像について、定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ２）とは記録材搬送方向の最大画素数のことである。

（制御温度補正量算出部４０２）
補正量算出部４０２は、
・Ｓｔｅｐ１～７で得られたフィルム２４側に印字される２面目の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）と、
・Ｓｔｅｐ８～１４で得られた加圧ローラ２５側に印字された１面目画像の定着画素カウントと、
に基づいて検知画像の定着に必要な制御温度の補正量を算出する処理を行う。

制御温度補正量の算出方法を説明する。ここでは、転写材ＰのサイズをＡ４として計算方法を例示する。Ａ４以外のサイズについては転写材サイズの定着性能によって計算式を決定するのが好ましい。

本実施例では、制御温度補正量を以下の計算式で算出する。

フィルム２４側の２面目画像の制御温度補正量：Ａ＝ＩＮＴ（２．３９ｅ－５×（Ｍａｘ＿Ｃ－８３５４４０））
加圧ローラ２５側の１面目画像の制御温度補正量：Ｂ＝ＩＮＴ（１．１９ｅ－５×（Ｍａｘ＿Ｃ２－８３５４４０））
２面目印字時の制御温度補正量＝Ａ＋Ｂ ・・・式１１
式１１において、係数２．３９ｅ－５は実施例１と同じである。加圧ローラ２５側の１面目画像の制御温度補正量の係数１．１９ｅ－５は次のようにして導き出した値である。

・両面プリント時に１面目の画像が全面べた黒で２面目がべた黒の場合に定着性を良好に保つ制御温度１９０℃と、
・１面目の画像が全面べた白で２面目がべた黒の場合に定着性を良好に保つ制御温度１８０℃と、
の温度差１０℃を、Ａ４サイズの用紙で全面印字の際の（Ｍａｘ＿Ｃ２）の値８３５４４０で割った値である。

補正量算出部４０２では、転写材搬送方向に繰り返される画素の繰り返し回数が多いほど制御温度補正量を高くする。また補正量算出部４０２では、転写材搬送方向に繰り返される画素が転写材搬送方向下流側にあるほど制御温度補正量を高くする。これは表１のように転写材搬送方向下流側（記録材搬送方向下流側）に向うに従ってＺｏｎｅ係数が大きなっていることによる。

（制御温度補正制御処理）
図１２はエンジン制御部３０２のＣＰＵ３１１によって実行される温度補正制御シーケンスの説明図である。

図１２において、点線部は制御温度に補正の無い温度制御シーケンスの制御温度に対応しており、実線が本実施例の温度補正時に変更される制御温度である。

図２において、両面プリントの２面目画像形成時は、ホストコンピュータ３００から印字命令と画像がインターフェイス３０５へ送信されると、画像処理部３０３は受信した画像をプリント画像処理部４０３がビットマップ化する。

１面目の画像形成時に画像処理部４０３がビットマップ化した画像情報を２面目プリント時の加圧ローラ２５側の１面目画像情報としてＲＡＭ３１３に格納する。

そして２面目の画像形成時には画像処理部４０３が２面目画像をビットマップ化した画像情報を元に画像検知部は定着画素カウントＭａｘ＿Ｃを算出する。この算出処理（取得処理）に加え、ＲＡＭ３１３に格納されているすでにビットマップ化されている１面目の画像情報を元に画像検知部４０１が定着画素カウントＭａｘ＿Ｃ２を算出（取得）する。

エンジン制御部３０２のＣＰＵ３１１は、コントローラ部３０１からの印字命令に基づき、印字動作を開始する。両面プリント時の印字動作は図１２に示す制御温度で印字動作を開始する。

一枚目転写材の先端のニップ部Ｎ到達からフィルム２４一周前のタイミング（同図のフィルム一周前タイミング）において、一枚目転写材に印字するトナー画像に対応した制御温度補正量を算出し、制御温度１８０℃よりも低い制御温度に変更する。そして一枚目転写材後端がニップ部Ｎから抜けたタイミングで制御温度補正を終了する。

１面目ニップ部を抜けた転写材Ｐは不図示の転写材反転機構・両面搬送パスによりにより反転搬送されて、再度ローラ１０３に送られて、２面目画像を感光ドラム１と転写部材５とによって形成された転写部に搬送される。その間は定着器の温度設定を下げることができるため、制御温度としては１６０℃に変更する。

一枚目の二面目転写材の先端がニップ部Ｎ到達からフィルム２４一周前のタイミングで一枚目の二面目転写材に印字するＭａｘ＿Ｃ、Ｍａｘ＿Ｃ２から求められた制御温度補正量を算出し、制御温度１９５℃よりも低い制御温度に変更する。そして一枚目の二面目転写材後ろ端部がニップ部Ｎから抜けたタイミングで制御温度補正を終了する。

その後、二枚目転写材先端のニップ部Ｎ到達からフィルム２４一周前のタイミング（同図のフィルム一周前タイミング）において、二枚目転写材の一面目に印字するトナー画像に対応した制御温度補正量を算出する。そして、制御温度１９０℃よりも低い制御温度に変更する。

つまり、画像検知部４０１によって、記録材に形成される画像に、濃度が所定濃度以上であって且つ記録材搬送方向における間隔が前記伝熱部材の周長と一致する画素があるか否かを検知する。そして、ある場合はない場合よりも、ＣＰＵ３１１は制御温度を高く設定する。

（本実施例の効果を示す実験の説明）
次に具体的な実験例について説明する。本実験例では、本実施例と比較例３、４の画像形成装置の制御温度補正において、画像毎の定着性と消費電力を比較する。

本実施例の結果は上記の画像検知部４０１によるフィルム２４側の２面目画像の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ）、加圧ローラ２５側の１面目画像の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ２）に基づいて制御温度補正を行った結果を示す。

比較例３は実施例１の比較例１と同様に転写材全体の印字率によって制御温度を決定する方法である。フィルム２４側の２面目画像と、加圧ローラ２５側の１面目画像に対してそれぞれ印字率補正を行っている。

全面印字（印字率１００％）では制御温度を変更せず、中間印字率の画像ではフィルム２４側の２面目画像に関しては（１－印字率）×２０℃、加圧ローラ２５側の１面目画像に関しては（１－印字率）×１０℃の制御温度補正を行う。

比較例４では、画像によらず良好な定着性を得るため、画像によらず全面印字で定着可能な制御温度とする。そのため、フィルム２４側の２面目画像、加圧ローラ２５側の１面目画像共に全面べた黒が印字されたときに定着性を満足する設定となっている（制御温度補正量＝０とする）。

本実験では、気温２５℃、湿度５０％の環境で、以下に指定する画像パターンが形成された用紙をニップ部Ｎに５０枚（１００イメージ）を両面プリントモードで連続搬送させて確認を行った。用紙はＣＡＮＯＮ Ｒｅｄ Ｌａｂｅｌ ８０ｇ／ｃｍ２ （用紙サイズＡ４）を用いた。表４は
・本実施例の効果を示すための実験に用いた画像パターンと、
・フィルム２４側の２面目画像の定着画素カウントＭａｘ＿Ｃの算出結果と制御温度補正量Ａ、
・加圧ローラ２５側の１面目画像の定着画素カウントＭａｘ＿Ｃ２の算出結果と制御温度補正量Ｂ、
・実際に２面目プリント時の制御温度補正量
の一覧表である。また表５には、全体印字率と比較例３における制御温度補正量も示している。

本実施例で使用した画像に関して説明する。

両面プリント２面目印字時にフィルム２４側に印字される画像１及び画像６は実施例１の説明で使用した図９に記載されているものと同一であり、本実験例では、フィルム２４側の２面目画像には印字率の高い画像１と印字率の低い画像６を用いた。

加圧ローラ２５側の１面目画像には図９の画像１～６に対して、各Ｚｏｎｅの間隔がフィルム２４周期（５６ｍｍ）から加圧ローラ２５周期（６３ｍｍ）に変更された画像１’～画像６’を用いた。

各画像におけるフィルム２４側の２面目画像の定着画素カウントＭａｘ＿Ｃ、加圧ローラ２５側の１面目画像の定着画素カウントＭａｘ＿Ｃ２の算出方法をフィルム２４側の２面目画像が画像１、加圧ローラ２５の１面目画像が画像３’の場合を用いて例示する。

用紙サイズはＡ４、画像３’は用紙の左１／３に用紙先端から加圧ローラ２５周期の長さの印字部を有する（６３ｍｍ×３）画像である。

図１０のフローチャートに従い説明する。

Ｓｔｅｐ１～Ｓｔｅｐ７に関しては実施例１と同様であり、フィルム２４側の２面目画像である画像１は印字率が１００％の全面べた黒画像であり、定着画素カウントＭａｘ＿Ｃは８３５４４０である。

Ｓｔｅｐ８～Ｓｔｅｐ１１までは画像によらない処理のため割愛する。

加圧ローラ２５側の１面目画像の定着画素カウントの算出にあたり、先ず左上端の（０，０）座標で計算を行う。Ｓｔｅｐ５の検索範囲では検索は全て印字部であるので、Ｃｏ’，ｏ’は以下の計算になる
Ｃｏ’，ｏ’＝２３６×２３６×１ …式１２
＝５５６９６
次にｓｔｅｐ６において、検索範囲を用紙搬送方向下流側へオフセットして積算する。

用紙がＡ４（２９８ｍｍ）サイズであるので、用紙上を加圧ローラ２５（６３ｍｍ）は５周できる。そのため、検索領域のオフセット回数は４回である。また、用紙は加圧ローラ２５の３周期分の長さの画像を有し、その画像の用紙搬送方向下流側には画像が無いので検索範囲の定着重み指数の積算値は以下となる。

オフセット一回目＝２３６×２３６×２
オフセット二回目＝２３６×２３６×３
オフセット三回目＝ ０× ０×４
オフセット四回目＝ ０× ０×５
よって
Ｃｏ’，ｏ’＝２３６×２３６×１＋２３６×２３６×２＋２３６×２３６×３＋０×０×４＋０×０×５
＝３３４１７６ …式１３
次にｓｔｅｐ１４で全ての位置座標について、Ｃｎ’ｍ’を算出する。

画像３’では画像が用紙領域先端（転写材領域先端）から加圧ローラ２５の３周期分で続いているので、加圧ローラ２５の３周分（オフセット２回分）の積算を行っているＣｏ’，ｏ’が最大値と等しい。よって、画像３の定着画素カウント（Ｍａｘ＿Ｃ２）は３３４１７６である。

表６に、本実験例の画像毎の定着性と消費電力を示す。表６において、定着性の判定手法に関しては実施例１と同様である。

消費電力は本実験で画像が形成された用紙をニップ部Ｎに５０枚両面プリントにて連続搬送させて画像の定着を行った際の定着装置が消費した電力の積算値である。制御温度補正量については、本実施例の制御温度補正量の算出による画像毎の制御温度補正量と、比較例３における画像毎の制御温度補正量を示している。

まず、画像パターンに応じて制御温度を補正しない比較例４の構成について説明する。比較例４の構成において、両面プリント時の２面目画像形成時において、加圧ローラ２５側の１面目画像は全面印字を想定した制御温度を設定している。そのため、加圧ローラ２５側の１面目画像が画像１’～画像６’の全てに関して２面目の画像１及び画像６で定着性が良好であるものの、消費電力は画像パターンによらず３２．３Ｗｈとなっており、省エネルギー性を実現できていない構成となっていた。

本実施例の画像形成装置の効果について説明する。本実施例の画像形成装置では、両面プリント時の２面目画像形成時において、加圧ローラ２５側に印字された１面目画像を分析して、定着画素カウントを算出しそれに応じた制御温度補正を行った。そのため、１面目の画像１’～６’すべてのパターンにおいてフィルム２４側の２面目画像である画像１及び画像６共に良好な定着性が得られている。

画像１’は、全面印字であるので加圧ローラ２５の回転周期に合わせて印字部の画素が繰り返されているため、トナーの熱容量によって加圧ローラ２５の温度が印字されていない画素部に比べて低下した。

画像２’に関しても全面印字ではないものの、転写材の長手方向Ｙの一部が加圧ローラ２５の回転周期に合わせて印字部の画素が繰り返されており、画像１’と同様にトナーの熱容量によって加圧ローラ２５の温度が印字されていない画素部に比べて低下した。

この温度低下のために加圧ローラ２５側の１面目画像に関しては画像１’、２’共に定着画素カウントＭａｘ＿Ｃ２の値は８３５４４０となったので加圧ローラ２５側の１面目画像の制御温度補正量Ｂは０となる。したがって、フィルム２４側の２面目画像の制御温度補正量Ａ（画像１の場合は０℃、画像６の場合は－１６℃）が両面プリント時の２面目制御温度補正量となり、定着性が良好となった。

画像３’から画像６’は、加圧ローラ２５の回転周期位置に印字されていない部分があるため、初期設定より低い制御温度でも定着が可能となる。よって、加圧ローラ２５側の１面目画像の検知結果から定着画素カウントを算出し、それに応じた制御温度補正を行うことで、制御温度を適切に低下（変更）させた。

これにより、定着性を良好に保ちつつ消費電力を加圧ローラ２５側の１面目画像が全面印字を想定して制御温度を決定する比較例４の構成よりも低下させることができた。特に画像５’では、両面プリント時の２面目画像が画像１の場合で３１．６Ｗｈ、画像６の場合で２９．１Ｗｈと比較例４のように画像パターンにより制御温度を補正しない構成と比べてそれぞれ２％、１０％と消費電力を小さくできた。

次に、比較例３について説明する。比較例３では、両面プリント時の２面目画像形成時において、フィルム２４側の２面目画像に加え、加圧ローラ２５側の１面目画像のそれぞれに関して、画像の全体印字率に基づいて制御温度補正を行っている。そのため、制御温度補正量が画像パターンの定着性と一致していない場合があった。

加圧ローラ２５側の１面目画像が画像２’の場合は、画像左端１／３を印字しているため、画像の印字率としては３３％である。しかしながら、印字部の画像が用紙搬送方向へ先端から後端まで連続しているため、印字領域の加圧ローラ２５の温度は全面印字の場合と同じとなる。しかしながら両面プリント時の２面目画像形成時に、１面目画像の印字率で制御温調を画像１の場合で－６℃、画像６の場合で－２２℃と過剰に下げてしまったため定着不良が発生した。

また加圧ローラ側の１面目画像が画像３’、画像４’も同様に用紙搬送方向に画像が連続しているため、用紙搬送方向に加圧ローラ２５の回転周期の繰り返しがあり。よって定着性が良くないパターンであるのにも関わらず、印字率で制御温度を補正すると制御温度補正量が大きすぎてしまったため、両面プリント時の２面目に画像１及び６を印字した時に定着不良が発生した。

一方、加圧ローラ側の１面目画像が画像５’は、加圧ローラ２５の回転周期の繰り返しがなく、さらに加圧ローラ２５の温度が用紙によって奪われない用紙先端に画像があるため、定着性の良い画像パターンである。しかしながら比較例３では、印字率に応じて制御温度を補正するため、定着に必要な制御温度より制御温度を高く設定してしまう。よって両面プリント時の２面目画像が画像１及び６の場合において、消費電力は３１．７Ｗｈ、２９．２Ｗｈと本実施例の３１．６Ｗｈ、２９．１Ｗｈより大きくなり、本実施例と比較して約１％省エネルギー性が損なわれる結果となった。

このように本実施例の画像形成装置１００は、両面プリント時に２面目の画像情報と１面目に印字されている画像情報から、フィルム２４周期及び加圧ローラ２５周期で繰り返される印字率情報の解析をそれぞれ行う。そして、温調温度設定を変更することにより、画像パターンに応じた最適の制御温度が得られる。これによって画像パターンによらず良好な定着性が得られると共に、不要な消費電力を抑え省エネルギー性にも優れるという効果を奏する。

（他の実施例）
本実施例の画像形成装置１００において、ホストコンピュータ３００に代えてネットワーク上で接続されたコンピュータ、もしくはプリントサーバを画像形成装置に接続して画像形成動作を行わせてもよい。

画像の定着画素カウント、及び制御温度補正量の算出はコントローラ部３０１の画像処理部３０３に限られない。画像の定着画素カウント、及び制御温度補正量の算出の一部もしくは全てを、ホストコンピュータ、ネットワーク上のプリンタ、又はプリントサーバが所有するプログラムで行ってもよい。

画像検知部４１０に設定されている検査範囲は２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）×２３６ｄｏｔ（１０ｍｍ）であるが、本実施例の意図は検査範囲の領域を限定するものではなく、画像形成装置１００の特性に応じて検査範囲の大きさや形状を変更してもよい。

補正量算出部４０２によって算出した制御温度補正量は、制御温度を決定するための定着モードや、不図示のメディアセンサなどによる転写材種類判断手段の情報を基に変更してもよい。

定着制御部３２０では制御温度のみの変更を行ったが、制御温度制御に用いるＰＩＤ制御のゲインやオフセット量を変更してもよい。また定着制御部３２０では画像検知部４０１によって画像検知が為された転写材Ｐがニップ部Ｎに到達する前に制御温度を変更したが、画像検知部によって画像検知が為されたトナー画像がニップ部に到達する前に制御温度を変更してもよい。

１０：画像形成部、２０：定着装置、２１：セラミックヒータ、２４：筒状のフィルム、２５：加圧ローラ、２６：サーミスタ、３１１：ＣＰＵ、３２０：定着制御部、４０１：画像検知部、４０２：制御温度補正量算出部、４０３：プリント画像処理部、Ｐ：転写材、ｔ：未定着のトナー画像

Claims (6)

1. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
   筒状の伝熱部材と、前記伝熱部材の内面に接触する加熱部材と、を有し、前記トナー画像が形成された前記記録材を、前記伝熱部材を介した前記加熱部材からの熱で加熱して、前記トナー画像を前記記録材に定着する定着部と、
   前記加熱部材の目標温度を設定し、設定した前記目標温度となるように前記加熱部材の発熱を制御する制御手段と、
   を有する電子写真記録技術を用いた画像形成装置において、
   前記制御手段は、
   前記記録材の領域に関して前記記録材の搬送方向に複数の領域に区切り、
   前記複数の領域のそれぞれに対応づけて、前記記録材の後端側に向うに従って大きくなるようにＺｏｎｅ係数を設定し、
   前記記録材に形成する前記トナー画像に対応する画像データにおける所定濃度以上の濃度を有する画素を印字部としたとき、前記印字部が位置する領域に対応する前記Ｚｏｎｅ係数を前記印字部に対して重み付けした値を定着重み指数として算出し、
   前記画像データにおける任意の位置座標（ｎ、ｍ）の画素を含む所定の検査範囲内の各画素の前記定着重み指数を足し合わせた値であるＣｎｍを算出し、
   前記検査範囲の位置を前記伝熱部材の一回転周期と等しい長さだけ前記記録材の搬送方向下流側へオフセットし、オフセットした前記検査範囲内の各画素の前記定着重み指数を足し合わせた値を前記Ｃｎｍに加算し、
   前記任意の位置座標について行った前記Ｃｎｍに加算する処理を、前記画像データにおける全ての位置座標の画素について実行するとともに、前記全ての位置座標の画素について実行した前記Ｃｎｍのうちの最大値を定着画素カウントＭａｘ＿Ｃとして取得し、
   前記記録材の前記領域の全面にベタ黒画像を印字した場合の定着に必要となる前記目標温度と、低印字の文字画像の定着が可能な前記目標温度との温度差、及び、前記定着画素カウントＭａｘ＿Ｃに基づいて、前記記録材に前記トナー画像を定着させるときの前記目標温度の補正量を算出し、算出した補正量で補正した温度を前記目標温度として設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着部は更に、前記伝熱部材を介して前記加熱部材と共に前記記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材を有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、画像が形成された前記搬送方向の先端が前記ニップ部に到達する前に、前記目標温度を設定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記記録材に形成される画像をビットマップ化して前記画像データを生成するプリント画像処理手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段によって検知される前記加熱部材の検知温度を基にＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行うことによって前記加熱部材の温度を制御する定着制御手段と、を備え、
   前記定着制御手段は、前記ＰＩＤ制御又は前記ＰＩ制御のＰ項ゲインとＩ項ゲインとＤ項ゲインのすべて若しくは何れかを前記検知温度によって変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段によって検知される前記加熱部材の検知温度を基にＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行うことによって前記加熱部材の温度を制御する定着制御手段と、を備え、
   前記定着制御手段は、前記ＰＩＤ制御又は前記ＰＩ制御の積分制御の計算値を前記検知温度によって変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。