(57)【要約】【課題】１つの面内で光沢に偏差がなく、適度な画像光沢を実現できるようにする。【解決手段】記録紙１０７上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着装置において、記録紙１０７上に形成された画像の画素を当該記録紙１０７の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域Ｒ１１〜ＲＮＭ毎にカウントし、カウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正する。その際、前記領域は、副走査方向及び主走査方向にマトリクス状に複数に区切られた小領域であり、定着条件は定着の圧力、目標温度、定着ローラの線速、及びトナー融解後の冷却条件の１つを含むようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着装置において、
前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントする画素カウント手段と、
前記画素カウント手段によってカウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正する補正手段と、
を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
前記領域は、副走査方向及び主走査方向の少なくとも一方が複数に区切られている領域であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１記載の定着装置において、
前記定着条件が、定着部材のニップ間の圧力、定着部材の目標温度、定着部材の線速、及びトナー融解後の冷却条件の１つを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、
前記光沢度を調整するか否かを設定する設定手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着制御方法において、
前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントし、
カウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正すること
を特徴とする定着制御方法。
【請求項７】
記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着制御をコンピュータによって実行するためのコンピュータプログラムにおいて、
前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントする手順と、
カウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正する手順と、
を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱定着を行う定着装置、この定着装置を備えた画像形成装置、前記定着装置で実施される定着制御方法、及びこの定着制御方法をコンピュータによって実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において記録材に形成された未定着画像（トナー画像）を熱により記録材に定着する加熱定着装置が知られている。特にフルカラートナー定着においては、単にトナーを記録材に定着するだけでなく、定着トナー層表面や内部での光散乱を防止させ、最適な光沢度を保つことが重要になる。
【０００３】
そこで、このような光沢について考慮した技術として、例えば特許文献１に記載された発明が公知である。この発明は、転写紙の表裏でトナー付着量が異なることにより画像の光沢性の差を抑制するため、転写紙にトナー像を定着する際、第１面トナー付着量の検知結果に基づいて第１面加熱温度を制御する一方、第２面トナー付着量の検知結果に基づいて第２面加熱温度を制御するようにしている。その際、トナー付着量の検知に記録画素数を算出し、その算出結果に基づいて検知した付着量としている。
【０００４】
一方、光沢度を考えたときに例えば特許文献２には、複数の定着ローラが備えられ、これら定着ローラ同士を相互に圧接させた圧接部に定着部が形成され、この定着部にかかる圧力が圧力可変手段にて変化される定着装置と、原稿画像の画像濃度を検出するセンサとを備え、原稿画像に対応したトナー像が転写された用紙を上記定着装置の定着部にて定着させる電子写真装置において、上記センサの出力信号に基づいて圧力可変手段を制御して定着部にかかる圧力を変えることによって光沢を調整する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−００３６７９号公報
【特許文献２】特開平６−１７５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載の発明では、面全体のトナー付着量の検知結果に基づいて加熱温度を制御しており、１つの面内の画素密度の偏差は考慮されていないので、同一面内において、光沢の度合いに偏差を生じる可能性があり、所望の品質の定着画像を得ることができとは限らないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２記載の発明では、画像濃度を入力画像の画像濃度から検出するため、実際に書き込まれた未定着画像のトナー付着量と異なる場合があった。また、圧力しか考慮していないため、熱の供給量によっては良好な光沢が得られない可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、１つの面内で光沢に偏差がなく、適度な画像光沢を実現できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、第１の手段は、記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着装置において、前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントする画素カウント手段と、前記画素カウント手段によってカウントされた各領域毎の画素密度に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段において、前記領域は、副走査方向及び主走査方向の少なくとも一方が複数に区切られている領域であることを特徴とする。
【００１０】
第３の手段は、第１の手段において、前記定着条件が、定着部材の圧力、定着部材の目標温度、定着部材の線速、及びトナー融解後の冷却条件のうちの１つを含むことを特徴とする。
【００１１】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段に係る定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
第５の手段は、第４の手段に係る画像形成装置において、前記光沢度を調整するか否かを設定する設定手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
第６の手段は、記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着制御方法において、前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントし、カウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正することを特徴とする。
【００１４】
第７の手段は、記録材上の未定着画像を加熱及び加圧により定着する定着制御をコンピュータによって実行するためのコンピュータプログラムにおいて、前記記録材の記録領域の全域にわたって複数に区切られた領域毎に当該記録領域の記録材上に形成された画像の画素をカウントする手順と、カウントされた各領域毎のカウント値に基づいて画像の光沢度を調整するための定着条件を補正する手順と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
なお、後述の実施形態では、記録材は記録紙１０７に、定着装置は定着ユニット３０に、画素カウント手段は画素カウント部１２ａに、補正手段はエンジンＣＰＵ７に、設定手段は操作パネル５に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、未定着画像を書き込む際の画素を分割した区間毎にカウントして画素密度を求め、この画素密度から記録材に定着させるトナー量を推定し、光沢度を調整するための定着条件を補正するので、１つの面内で光沢に偏差がなく、適度な画像光沢を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るレーザプリンタの基本構成を概略的に示した図である。レーザプリンタ１は、画像処理を行うコントローラ２、画像形成を行うエンジン３、エンジンを制御するエンジンボード４、及び操作パネル５を備えている。エンジンボード４の入出力インターフェイス６は、ホストコンピュータ１５、コントローラ２、操作パネル５、エンジンボード４、及びエンジン３間でデータの送受を行う。
【００１９】
ＣＰＵ７は、エンジンの制御プログラムが格納されているメモリ（ＲＯＭ）９のプログラム、操作パネル５からのモード指示、コントローラ２からのコマンドによってエンジン全体を制御する。ＣＰＵ７は、ＲＡＭ８及びＥＥＰＲＯＭ１０を使用して制御する。ＲＡＭ８はＣＰＵ７のワークメモリ、入力データのインプットバッファであり、ＥＥＰＲＯＭ１０はエンジン３のエラー履歴や操作パネル５からのモード指示の内容、後述の画素密度の積算値などを記憶しておく不揮発性メモリである。また、入出力インターフェイスには、エンジン３の制御のモードを設定するＤＩＰ−ＳＷ１１、ＬＤやポリゴンモータ等を含むレーザ書き込みユニット１２、定着系、現像系、駆動系のエンジンシーケンスを司るシーケンス機器群（画像形成手段）１３、及びペーパパス上やシーケンス状態をチェックするセンサ類１４が接続され、コントローラ２あるいはエンジンＣＰＵ７と必要に応じてデータの送受が可能となっている。
【００２０】
書き込みユニット１２は図２に示すように画像データに応じて変調されたレーザ光をポリゴンミラーによって偏向して感光体２１に光書き込みを行うが、本実施形態ではこの書き込みユニット１２の制御回路に画素数をカウントする画素数計数手段、すなわち画素カウント部１２ａが設定されている。書き込まれる画素数は、スキャナやＰＣなどからコントローラ２を介して送られてくる書き込み画像データから抽出される。その際、後述の図５に示すように、主走査方向と副走査方向を所定の領域に分割し、それぞれの分割された領域について、当該領域に含まれる画素数をカウンタでカウントし、メモリに記憶する。この画素数を領域に分割してカウントする制御は書き込みユニット１２の画素カウント部（制御回路のＡＳＩＣ）１２ａが実行する。
【００２１】
図２は、本実施形態に係るレーザプリンタ１の内部機構を概略的に示した図である。図中符号２０は装置本体を示す。装置本体２０の内部には、ほぼ中央にベルト状の感光体２１が設けられ、その感光体２１の外周に沿って図中矢印で示す駆動方向に順に、帯電チャージャ２２、現像ユニット２３、転写チャージャ２４、クリーニングユニット２５が配設されている。また、現像ユニット２３の上側には、画素カウント部１２ａを備えた光書き込みユニット２６が配置され、装置本体２０の図中下側には、シートを収納した給紙カセット２７が着脱自在に取り付けられ、その他、給排紙のためのシート搬送系が設けられている。また、シート搬送系の終段には定着ユニット３０が設けられ、画像形成された画像をシート上に定着する。  以上の構成において、画像形成時には不図示のモータを駆動して給紙コロ２８を回転し、給紙カセット２７内からシートを図中矢印方向に送り出し、タイミングをとってレジストローラ対２９で像担持体となる感光体２１の下側に搬送する。感光体２１は矢印で示す時計方向に回転する。その際、帯電チャージャ２２によって表面を一様に帯電し、その後、光書き込みユニット２６から出射されたレーザ光を照射して感光体２１上に静電潜像が形成される。この潜像は、現像ユニット２３位置を通るときトナーによって可視像化され、この可視像は感光体２１の下側に搬送されてきたシートの上面に転写チャージャ２４により転写される。
【００２２】
画像転写後のシートは定着ユニット３０に搬送され、転写画像がシート上に定着される。定着ユニット３０を出たシートは、ＦＤ／ＦＵ切替えソレノイド爪３４によりフェイスダウン搬送路３１内に搬送され、フェイスダウン排紙ローラ対３２によって記録面を下にしたフェイスダウンの状態でフェイスダウン排紙トレイ３３上へ排出されるか、記録面を上にしたフェイスアップの状態で、そのままフェイスアップ排紙トレイ３５上へ排出される。他方、画像転写後の感光体２１は、クリーニングユニット２５によって残留トナーが除去され、次いで、図示しない除電ユニットによって除電される。
【００２３】
図３は本発明の実施形態に係る定着装置としての定着ユニット３０の概略構成を示す図である。同図において、定着ユニット３０は、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２を備え、各ローラ１０１，１０２の内部には、加熱源として第１及び第２のヒータ１０３，１０４がそれぞれ設けられている。定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２は所定のニップ圧で記録紙１７を挟持し、搬送する。定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の外周部には第１及び第２の温度センサ１０５，１０６が設けられ、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の外周面の温度を検出する。温度センサ１０５，１０６は接触型、非接触型のいずれの形式でも使用できる。また、定着ローラ１０１の外周部には、ニップ圧の調整装置１０８が設けられ、定着ローラ１０１を加圧ローラ１０２側に押圧する力を変えることによりことにより、両者間の圧力を調整する。また、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２のニップの下流側には冷却装置１０９が設けられている。この構成により、表面にトナー画像が付着した記録紙１０７が定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２のニップ間を通る間に、加圧、加熱され、トナーが溶融して記録紙１０７に浸透し、定着される。
【００２４】
図４は図３に示した定着ユニット３０の定着制御を実行する制御回路の構成を示すブロック図である。この制御回路はエンジンＣＰＵ７を中心に構成され、当該ＣＰＵ７にＲＡＭ９、冷却装置１０９、定着回転制御部１１２、目標温度設定部１１３、加熱制御部１１４、ニップ圧調整装置１０８、及び画素カウント部１２ａが接続されている。
【００２５】
定着回転制御部１１２は冷却装置１０９のモータと定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２の駆動モータの駆動制御を行う。目標温度設定部１１３は第１及び第２の温度センサ１０５，１０６によって検出された定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の表面温度を温度制御部１１５に入力し、入力された温度と目標温度設定部１１３によって設定された温度との差に基づいて供給すべき電力が演算される。目標温度設定部１１３では、温度制御部１１５から入力された供給電力情報を加熱装置制御部１１４に送り、加熱装置制御部１１４は第１及び第２のヒータ１０３，１０４に対して目標温度になるように電力を供給し、温度制御される。
【００２６】
図５は画素カウントの方法を説明するための図である。画素カウントは、書き込みユニット１２の画素カウント部１２ａによって行われる。すなわち、画素カウント部１２ａは書き込みＡＳＩＣの機能として実現される。画素カウント部１２ａでは、副走査方向（Ｙ方向）と主走査方向（Ｘ方向）でマトリクスを形成し、画素の存在場所をマトリクスによって構成される格子内に特定できる機能を持たせている。そして、書き込み可能領域を格子によって小領域に分割し、その小領域Ｒ１１，Ｒ１２，・・Ｒ１Ｍ、Ｒ２１，Ｒ２２，・・・Ｒ２Ｍ、・・・。ＲＮ１，ＲＮ２，・・・，ＲＮＭについて当該小領域に含まれる画素情報を当該小領域毎に積算し、正確な書き込み位置の積算情報を取得する。その際、走査ライン数がＮ（ＬＩＮＥ）に達したら（ＹＮ）画素数確定とし、確定したことを割り込みによってエンジンＣＰＵ７に通知する。また、走査ラインＮは所定のレジスタに外部から設定することが可能であり、可変である。
【００２７】
なお、画素カウントの方法については、画素カウント技術自体は周知の技術であるため、特に前記実施形態に限定するものではない。
【００２８】
以下、各実施例に分けて画像の光沢度と色再現性を向上させる制御について説明する。なお、以下の制御はエンジンＣＰＵ７によって実行される。
【実施例１】
【００２９】
この実施例は、加圧制御によって画像の光沢度と色再現性を向上させる例である。  
前述のように、本実施形態では、ニップ圧調整装置１０８が設けられ、ニップ圧調整装置１０８によってニップ圧を調整し、記録紙１０７表面のトナー層の表面を平滑化し光散乱を抑える。ニップ圧調整装置１０８は偏心カム１０８ａと偏心カム１０８ａによって駆動される加圧板１０８ｂからなり、偏心カム１０８ａを駆動することにより加圧板１０８ｂの角度を変更し、ニップ圧を制御することができる。
【００３０】
すなわち、本実施例では、副走査方向と主走査方向でマトリクス状に分割し、分割された格子状の小領域Ｒ１１〜ＲＮＭにおける画素数をカウントし、カウントすることによって得られた画素密度からトナー付着量を推定して加圧板１０８の押圧力などの定着条件を補正する。ここでは、画素密度が高いほどトナー付着量が高いとみなす。図３に示すように未定着画像先端の画素密度が低く、中心の画素密度が高い場合、定着ニップ部の画素密度に合わせて偏心カム１０８ａを駆動し、加圧板１０８ｂの定着ローラ１０１に対する圧力を先端及び終端では低く、中央部では高く調節する。
【００３１】
このように分割された領域毎に画素密度を求め、記録紙１０７に定着させるトナー量を推定し、定着条件、特に定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２間のニップ圧を調整すると、トナー層の表面が平滑化し、光散乱の原因となるトナー内部の空隙を除去することができる。その結果、下層にあるトナーの反射光が透過し易くなり、これにより画像に適度な光沢を与え、良好な色再現性を確保することができる。
【００３２】
すなわち、平滑な表面を持った定着ローラ１０１のニップ圧を、トナー量を考慮して調整し、記録紙１０７を加圧すると、適度な光沢を出すことが可能になる。
【実施例２】
【００３３】
図６は、本実施例における定着ローラの一例を示す図である。本実施例では、定着ローラ１０１に備えられている第１のヒータ１０３が中央ヒータ１０３ａと端部ヒータ１０３ｂの２種類のヒータからなっている。中央ヒータ１０３ａは加熱源が中央に配置され、端部ヒータ１０３ｂは加熱源が端部に配置されている。これにより主走査方向の画素密度の分布に対応することができる。すなわち、図５に示すように、未定着画像は記録紙端部の画素密度が低く、中心の画素密度が高い場合、実施例１のように加圧制御だけでは対応することができない。そこで、本実施例では、中央ヒータ１０３ａの目標温度を高く、端部ヒータ１０３ｂの目標温度を低く補正することによってトナー付着量に応じた熱量を中央部と端部に分けて付与することができ、これにより、画像に最適な光沢を与えることができる。なお、中央ヒータ１０３ａの温度は中央温度センサ１０５ａが、端部ヒータの温度が端部温度ヒータ１０５ｂによってそれぞれ検知される。
【００３４】
このように中央ヒータ１０３ａの目標温度を高く、端部ヒータ１０３ｂの目標温度を低く補正すが、このとき光沢モードが選択されていれば、目標温度に追従するまで、定着工程を開始させない。例えば、レジスタで待機することによって最適な光沢を実現する定着条件を確保する。一方、光沢モードを選択しない場合、最適な光沢は得られなくても、定着画像が得られる条件が整えば定着工程を開始する。これにより、定着画像の光沢度よりも時間（生産効率）を優先することができる。光沢モードは操作パネル５からユーザもしくはオペレータが入力する。
【実施例３】
【００３５】
トナーが溶融不足の場合には、普通紙では画像光沢が低くなりすぎ、ＯＨＰシートでは十分な画像透光性が確保できずに良好な画像状態を確保できない。これに対応して、実施例２では、主走査方向の温度分布を制御してトナーへの伝熱条件を画素密度に応じて変更していた。すなわち、熱量が不足すると、画像光沢が低くなりすぎ、逆に熱量を供給しすぎると、ホットオフセットが生じ、くすみが発生する。
【００３６】
そこで、本実施例では、図５に示したように画素密度から推定したトナー付着量を考慮して、線速を変化させることによってトナー付着量に応じた熱量を加え、最適な光沢を実現する。例えば画素密度が高く、トナー付着量が多いと推定される場合、線速を遅くすることで定着部材から与えられる熱量を多くし、画像光沢を確保する。
【実施例４】
【００３７】
通常の定着方式ではトナーが溶融している状態で定着ローラ１０１から記録紙１０７を引き剥がすので、平滑な表面形状を作ることに限界があった。そこで、冷却剥離方式という方式によって記録紙１０７上で溶融したトナーが冷却固化した後に定着ローラ１０１から記録紙１０７を剥離するものも知られている。この方式では、定着部材が平滑であれば、その表面形状を写し取って高光沢画像を作成することができる。その際、トナーの付着量によって冷却固化する時間は異なる。
【００３８】
そこで、本実施例では、図５に示したように画素密度から推定したトナー付着量を考慮して、冷却条件を決定するようにした。これによりトナー表面を平滑化し、適度な光沢を与えることができる。
【００３９】
図１に示すように、冷却装置１０９は、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２のニップの下流側に設けられている。本実施例では、冷却装置１０９として冷却ＦＡＮを用い、冷却ファンによってニップ部分に冷却用の風を送る。その際、画素密度から推定したトナー付着量に応じて冷却ファンの駆動時間を調節し、トナーが冷却固化した後に、記録紙１０７を定着ローラ１０１から剥離する。これにより適度な光沢を与えられる。トナーの付着量が多ければ、冷却固化に必要な時間が長くなるので、冷却ＦＡＮの駆動時間を長くする。
【実施例５】
【００４０】
画像光沢度は記録紙情報によっても異なる。例えば、同じ熱量を加えて普通紙では適度な光沢がでた場合でも、厚紙等では画像光沢が低くなりすぎ、ＯＨＰシートでは十分な画像透光性が確保できずに良好な画像状態を確保しにくいなど、紙種によって最適な光沢を実現するための定着条件は異なる。そこで紙種とトナー付着量を考慮して定着条件を補正し、紙種に応じて当該紙種にとって最適な光沢を与えるように加圧条件、温度条件、線速を制御する。
【００４１】
その際、操作パネル５から光沢モードが設定されていれば、最適な光沢が得られる定着条件が整うまで定着に入らないようにする。また、光沢モードの場合に、さらに、操作パネル５から光沢度のレベルをユーザもしくはオペレータが設定できるようにしておくと、ユーザもしくはオペレータが意図する光沢の定着画像を得ることができる。
【００４２】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザプリンタの基本構成を概略的に示した図である。
【図２】本実施形態に係るレーザプリンタの内部機構を概略的に示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置としての定着ユニットの概略構成を示す図である。
【図４】図３に示した定着ユニットの定着制御を実行する制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】画素カウントの方法を説明するための図である。
【図６】本実施例における定着ローラの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  レーザプリンタ
２  コントローラ
３  エンジン
４  エンジンボード
５  操作パネル
７  （エンジン）ＣＰＵ
１２  書き込みユニット
１２ａ  画素カウント部
２０  装置本体
３０  定着ユニット
１０１  定着ローラ
１０２  加圧ローラ
１０３  第１のヒータ
１０３ａ  中央ヒータ
１０３ｂ  端部ヒータ
１０４  第２のヒータ
１０５  第１の温度センサ
１０６  第２の温度センサ
１０７  記録紙
１０８  ニップ圧調整装置
１０８ａ  偏心カム
１０８ｂ  加圧板
１０９  冷却装置
Ｒ１１〜ＲＮＭ  小領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010072108.tif 000006
【図５】
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【図６】
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