(57)【要約】【課題】加熱ローラの構成部材として、弾性体が含まれている場合に、グロス段差を抑制するために電力の供給を上げると、弾性体の温度が上がり、熱劣化が進むために、加熱ローラの寿命を短くしてしまうという課題があった。【解決手段】用紙先端から、加熱部材一周分の長さの位置の前後に、画像がまたがってある場合にのみ、加熱部材の温度を上げる等の定着条件の変更を行う。【選択図】図９
2019028189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、
無端状の回転体である加熱部材と、前記加熱部材と共に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手段と、
前記加熱部材あるいは前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記画像形成部が形成する未定着トナー像の記録材の搬送方向と直行する方向に分割された各領域ごとに印字情報を取得する前記印字情報取得手段（２１１）と、
を備えた画像形成装置において、
前記印字情報取得手段で取得した情報に基づいて印刷する場合、
前記印字情報から、記録材の先端から加熱部材一周分の長さの位置の前後に画像がまたがってあるかを判定する、印字位置判定手段（２１２）を有し、
印字位置判定手段の判定に基づいて、定着手段の動作条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記定着手段の動作条件が、加熱手段の温度を上げることであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着手段の動作条件が、加熱部材の回転数を下げることであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記印字位置判定手段が、所定の面積以上の画像が、記録材の先端から加熱部材一周分の長さの位置の前後に画像がまたがってあることを判定した場合に、定着手段の動作条件を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置が設けられている。定着装置は給紙トレイから搬送され、画像形成部で形成されたトナー像が転写された用紙に熱と圧力を付加することによって定着させている。定着装置は一般的に熱を付加する加熱ローラや圧力を付与する加圧ローラから構成されている。
【０００３】
加熱ローラは内部にヒータなどの加熱手段が設けられており、当該ヒータにより加熱ローラが所定の温度に加熱される。ヒータの熱量は、加熱ローラおよび加圧ローラ間で用紙を挟持する挟持部（ニップ部）において、加熱ローラを介して用紙に伝達される。用紙へ熱が伝達されると、加熱ローラ上で用紙と接触した部分の温度は低下する。該当部分の温度は、加熱ローラが１周回転して、ニップ部の位置に戻るまでの間に、ヒータにより再度加熱され、上昇される。
【０００４】
しかし、再度加熱されても、加熱ローラの該当部分に注目すると、加熱ローラが用紙を通紙する直前と、通紙してから一周してニップ直前の位置に到達した時とで、異なった温度になる。つまり、加熱ローラ上で用紙との接触部分および非接触部分の境界部分には温度段差が生じることになる。
【０００５】
この温度段差は定着工程において用紙上のトナー像に光沢度差を生じさせ、当該光沢度差はトナー像に濃淡の差を生じさせてしまい、画像品質を低下させる要因となる。以下この光沢度差を、グロス段差と呼ぶ。
【０００６】
これに対し、下記特許文献１では加熱コイルを有する定着装置において、用紙との接触部分および非接触部分を検出して、これらの境界部分で加熱コイルに供給する電力を変えることにより加熱ローラ上の温度の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１で提案されている技術においては、加熱ローラの構成部材として、弾性体が含まれている場合がある。その時に、グロス段差 を抑制するために電力の供給を上げると、弾性体の温度が上がり、熱劣化が進む。その結果、加熱ローラの寿命を短くしてしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、グロス段差 による画像の品位低下を抑えつつ、加熱ローラ短寿命等の弊害を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、
無端状の回転体である加熱部材と、前記加熱部材と共に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手段と、
前記加熱部材あるいは前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記画像形成部が形成する未定着トナー像の記録材の搬送方向と直行する方向に分割された各領域ごとに印字情報を取得する前記印字情報取得手段（２１１）と、
を備えた画像形成装置において、
前記印字情報取得手段で取得した情報に基づいて印刷する場合、
前記印字情報から、記録材の先端から加熱部材一周分の長さの位置の前後に画像がまたがってあるかを判定する、印字位置判定手段（２１２）を有し、
印字位置判定手段の判定に基づいて、定着手段の動作条件を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置によれば、光沢段差を抑えるとともに、加熱ローラの寿命が短く なったりする弊害を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の概略図
【図２】定着装置の短手方向断面図
【図３】定着装置の長手方向断面図
【図４】制御部のブロック図
【図５】実施例１における画像領域の分割方法を説明する図
【図６】実施例１における画像領域分割の例を示す図
【図７】実施例１における画像カウント具体例を示す図
【図８】実施例１における画像分割領域と紙先端から定着フィルム１周分の位置関係を示す図
【図９】実施例１において、グロス段差発生時の紙と定着フィルム接触位置を説明する図
【図１０】実施例１における定着フィルム表面温度とその温度に対応する紙の位置を説明する図
【図１１】実施例１における定着フィルム表面温度とグロスの関係を表すグラフ
【図１２】実施例１における定着フィルム１周目と２周目の温度関係を表すグラフ
【図１３】実施例１における定着フィルム温調温度と定着フィルム寿命の関係を表すグラフ
【図１４】実施例１における定着装置の動作を表すブロック図
【図１５】実施例２における定着フィルム表面温度とグロスの関係を表すグラフ
【図１６】実施例２における定着フィルム１周目と２周目の温度関係を表すグラフ
【図１７】実施例２における定着装置の動作を表すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
＜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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
その後、当該記録シートは、タイミングローラー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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜定着装置＞
次に、定着装置４０について説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
図２のように、定着フィルム６０３はヒータ６００と加圧ローラ７００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。
【００２５】
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。
【００２６】
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７００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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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７００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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４に、画像形成装置１の制御ブロック全体構成を示すブロック図を示す。
【００３９】
図４の中で、特に右下に示したものが定着制御部であり、この図も、合わせ用いて、電力制御の方法を説明する。
【００４０】
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３５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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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：Ｐａｇｅ  Ｄｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｔｅ）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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
＜グロス段差発生のメカニズム＞
ニップ部で記録材を加熱する構成の場合、紙の通過により定着ローラの熱が奪われて、定着された画像にグロス段差が生じる可能性がある。この点について、図９、１０を用いて説明する。
【００５６】
図９は、紙Ｐ上に形成された未定着トナー画像を、定着フィルムと加圧ローラにより形成するニップ部で定着して、定着画像とする動作を説明する模式図である。
【００５７】
紙Ｐがニップ部を通過するとき、定着フィルムの表面から熱量を奪うため、定着フィルム６０３の表面のうち、記録材が接触した部分は温度が低下する。図９（１）紙先端位置をＰ１、紙先端に接触する定着フィルム位置をＰ１´とする。図９（２）では、紙が進んだ状態を表し、紙上の位置Ｐ２と定着フィルム位置Ｐ２´が、接触している。更に進んで図９（３）では、定着フィルムが１周し、最初に紙先端に接触していた定着フィルム位置Ｐ１´が紙上の位置Ｐ３と接触する。図９（４）では、更に紙が進み、紙上の位置Ｐ４と定着フィルム位置Ｐ４´が接触している。また、次の図１０で説明されるローラ表面温度は、図９で示す温度検知位置において、定着フィルムのニップ近傍の温度を測定している。
【００５８】
図９で示した、紙上位置に対応するフィルム表面での温度を示したのが図１０である。
【００５９】
紙上位置で、定着フィルム１周目のＰ１〜Ｐ３に対応する定着フィルム表面温度は、Ｔ１（定着フィルム１周目温度）で略一定である。しかし、紙上位置で、定着フィルム２周目に入ると定着フィルム１周目に紙が定着フィルム表面から熱を奪っておりかつ、ヒータからの熱供給が間に合わないので、紙上位置Ｐ３〜Ｐ４に対応する定着フィルム温度は、１周目より低いＴ２（定着フィルム２周目温度）となる。そこで、紙上位置Ｐ３の前後で、対応する定着フィルムの温度がＴ１からＴ２に下がることで紙上位置Ｐ３を境に、画像のグロスがかわり。グロス段差としてみられることとなる。
【００６０】
＜グロス段差抑制方法＞
グロス段差の抑制方法として、定着フィルムの温調温度を上げる方法が考えられる。
【００６１】
本実施例の構成においては、定着フィルムの回転速度３２１ｍｍ／ｓで、８０ｇ／ｃｍ２の紙を通紙した場合、定着フィルムの温度を上げることで、グロス段差が、どの程度抑制されるかを、以下に説明する。
【００６２】
本実施例において、定着フィルム表面温度とグロスの関係は、図１１に示すとおりである。定着フィルムが高温になるほど、温度変化に対するグロスの変化は小さくなることが分かる。
【００６３】
また、本実施例においては、図１２に示す様に、定着フィルムの１周目温度Ｔ１を、１６３℃にすると２周目温度Ｔ２は１６２℃になり、２°程下がった。この１６３℃と１６１℃の２℃差を図１１を用いてグロス差に換算すると１となる。一方、定着フィルム１周目温度Ｔ１を１９０に上げると、２周目温度Ｔ２は、１８７℃となり３℃下がった。この１９０℃と１８７℃の３℃差を図１２を用いて、グロス差に換算すると０．３になる。結果、１定着フィルムの１周目温度Ｔ１を上げることで、グロス段差は抑制できることが分かる。
【００６４】
＜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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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（３３．０ｍｍ）である。
【００６８】
次に副走査方向については、１つの領域の幅を４１６０画素（８８．１ｍｍ）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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜画像位置に応じた定着条件変更方法とその効果＞
次に温調温度設定を画像位置に応じて決定する方法について説明する。
【００７５】
まず、画像処理を行う際、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。
【００７６】
図８において、定着フィルム１周分の位置と分割した画像領域の関係を説明する。本実施例における定着フィルムは、直径３０ｍｍなので、定着フィルム１周分の距離９４．２ｍｍであるＬ１の位置にグロス段差ができる可能性がある。
【００７７】
そこでＹ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っている場合には、このＬ１をまたがって画像が作られる可能性があると印字位置判定手段（２１２）が判断する。
【００７８】
その場合には、定着フィルムの温調温度を、前述の様に１６０℃から１９０℃にすることで、グロス段差を抑制することが可能となる。
【００７９】
また本実施例の構成においては、定着フィルムの回転速度３２１ｍｍ／ｓで、８０ｇ／ｃｍ２の紙を通紙した場合、定着フィルムの弾性体劣化による定着フィルム寿命は、図１３に示す様に、１６０℃温調で５００Ｋ枚、１９０℃温調で１００Ｋ枚となる。従って、グロス段差を抑制するためにつねに１９０℃温調にせず、Ｙ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値の数字が入っていない場合には、１６０℃温調にすることで、定着フィルムの短寿命化を最低限に抑えることが可能となる。
【００８０】
＜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１４のフローチャートに示す。
【００８１】
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Ｘ℃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。
【００８２】
次にＳ１０２へと進み、印字情報取得手段としての画素カウント部２１１は各領域の画素値を取得する。。すなわち、図８で示した例のようにＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値を取得する。
【００８３】
その際、Ｓ１０３において、紙先端から定着フィルム１周分部分を含む領域Ｙ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っている場合には温調温度をＸ＋α℃へ変更する。変更された温調温度Ｘ＋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（Ｓ１０４）。Ｙ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っていない場合には、温調温度Ｘのまま定着動作を続ける（Ｓ１０５）。次にＳ１０６で、次のジョブがないかを判断し、ジョブがある場合はＳ１０２に戻り、定着動作を続ける。次のジョブがない場合は、プリントを終了する。
【００８４】
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Ｘ＝１６０℃、α＝３０℃とした。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。
【００８５】
また、画像領域の区切りも、もっと細かくても良い。
【００８６】
更には、大きい面積の画像程、グロス段差は、目立つので、各領域の画素数が一定以上になった場合のみ、定着温度を切り替えることとしても良い。
【００８７】
以上、本実施形態により、グロス段差を抑制しつつ、温調温度アップによる定着フィルムの短寿命化を、抑えることも可能となる。
【実施例２】
【００８８】
本実施例における、画像形成装置、定着装置は実施例１と同様であり、グロス段差抑制方法が異なるので、その抑制方法とシーケンスについて説明する。
【００８９】
＜グロス段差抑制方法＞
グロス段差の抑制方法として、定着フィルムの回転速度を下げる方法が考えられる。
【００９０】
本実施例の構成においては、定着フィルムの温調温度１６０℃で、８０ｇ／ｃｍ２の紙を通紙した場合、定着フィルムの回転速度を下げることで、グロス段差が、どの程度抑制されるかを、以下に説明する。
【００９１】
また、本実施例においては、図１５に示す様に、定着フィルムの回転速度を３２１ｍｍ／ｓから２４６ｍｍ／ｓにすることで、定着フィルム表面温度の変化に対するグラスの変化量が小さくなる。
【００９２】
次に、図１６に示す様に、定着フィルム１周目の温度を１６３℃とした場合、３２１ｍｍ／ｓでは、２周目の定着フィルム表面温度が１６１で２℃差、２６４ｍｍ／１℃差となっている。この温度差と図１６に示した、各速度での、定着フィルム表面温度に対するグロスの関係から、３２１ｍｍ／ｓでのグラス段差は、１であるが、２６４ｍｍ／ｓでは、０．２に抑えることが可能となる。
【００９３】
＜画像位置に応じた定着条件変更方法とその効果＞
次に温調温度設定を画像位置に応じて決定する方法について説明する。
【００９４】
まず、画像処理を行う際、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。
【００９５】
図８において、定着フィルム１周分の位置と分割した画像領域の関係を説明する。本実施例における定着フィルムは、直径３０ｍｍなので、定着フィルム１周分の距離９４．２ｍｍであるＬ１の位置にグロス段差ができる可能性がある。
【００９６】
そこでＹ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っている場合には、このＬ１をまたがって画像が作られる可能性があると印字位置判定手段（２１２）が判断する。
【００９７】
そこで、その場合には、定着フィルムの回転速度を、前述の様に３２１ｍｍ／ｓから２６４ｍｍ／ｓにすることで、グロス段差を抑制することが可能となる。
【００９８】
グロス段差が起きる可能性がある画像の場合のみ、定着フィルムの回転速度を落とすので、単位時間当たりの通紙枚数の低下も、なるべく抑えることが可能となる。
【００９９】
＜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１７のフローチャートに示す。
【０１００】
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Ｘ℃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。
【０１０１】
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８で示した例のようにＸ０Ｙ０〜Ｘ９Ｙｎの各領域の画素値を取得する。
【０１０２】
その際、Ｓ１０３において、紙先端から定着フィルム１周分部分を含む領域Ｙ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っている場合には定着フィルム回転速度をＸ／αｍｍ／ｓへ変更する。変更された温調温度Ｘ／αｍｍ／ｓは定着制御部３５０に通知され、それに応じた定着フィルム回転速度になる様に制御される。（Ｓ１０４）。Ｙ１Ｘ０〜Ｙ１Ｘ９に画素値が入っていない場合には、定着フィルム回転速度がＸｍｍ／ｓのまま定着動作を続ける（Ｓ１０５）。次にＳ１０６で、次のジョブがないかを判断し、ジョブがある場合はＳ１０２に戻り、定着動作を続ける。次のジョブがない場合は、プリントを終了する。
【０１０３】
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Ｘ＝３２１ｍｍ／ｓ、α＝３２１／２６４＝１．２１とした。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。
【０１０４】
以上、本実施形態により、グロス段差を抑制しつつ、定着フィルムの回転速度を下げることによる単位時間当たりの通紙枚数の低下も、なるべく抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０５】
６０３  定着フィルム、７００  加圧ローラ、６００  定着フィルムユニット、
２００  ビデオコントローラ、２５０  エンジンコントローラ、Ｐ  紙
【図１】
2019028189.tif 000003
【図２】
2019028189.tif 000004
【図３】
2019028189.tif 000005
【図４】
2019028189.tif 000006
【図５】
2019028189.tif 000007
【図６】
2019028189.tif 000008
【図７】
2019028189.tif 000009
【図８】
2019028189.tif 000010
【図９】
2019028189.tif 000011
【図１０】
2019028189.tif 000012
【図１１】
2019028189.tif 000013
【図１２】
2019028189.tif 000014
【図１３】
2019028189.tif 000015
【図１４】
2019028189.tif 000016
【図１５】
2019028189.tif 000017
【図１６】
2019028189.tif 000018
【図１７】
2019028189.tif 000019