(57)【要約】【課題】画像データから濃度情報を取得して定着条件を設定する場合において、濃度情報の取得時間を短縮する。【解決手段】記録材の画像形成面のうち画像形成領域を予め設定された大きさの領域に仮想的に分割し、分割した１つの領域に対応する画像データから、少なくとも１つの濃度情報を、前記分割した１つの領域における濃度情報の代表値として取得することを、分割した領域それぞれに対して行い、分割した領域それぞれに対して取得した複数の代表値の中で最大となる値に対応した定着条件を、予め設定された定着条件として設定する設定手段を備える。【選択図】図３
2013041118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データに基づいて記録材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段により形成された記録材上のトナー像を、予め設定された定着条件で前記記録材上に定着させる定着手段と、
を備え、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
記録材の画像形成面のうち画像形成領域を予め設定された大きさの領域に仮想的に分割し、
前記画像データのうち、分割した１つの領域に対応する画像データから、少なくとも１つの濃度情報を、前記分割した１つの領域における濃度情報の代表値として取得することを、分割した領域それぞれに対して行い、
分割した領域それぞれに対して取得した複数の代表値の中で最大となる値に対応した定着条件を、前記予め設定された定着条件として設定する設定手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記設定手段により設定された定着条件は変更可能であり、
複数枚の記録材に連続して画像形成が行われる場合、
先の記録材に画像形成が行われる際における、先の記録材に対して設定された定着条件が変更可能な時点よりも前に、
後の記録材に対する定着条件の設定が前記設定手段により行われることを特徴とする請求項１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、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置は、次のようにして記録材に画像形成を行っている。まず、レーザスキャナの走査光により感光体上に形成された電子潜像へトナーを現像させてトナー像を形成し、そのトナー像を感光体から直接または中間転写体などの像担持体を介して記録材へ転写する。そして、トナー像が転写された記録材を定着装置で加熱及び加圧することにより、記録材に画像形成を行う。ここで、定着装置は、熱源により加熱される定着ローラまたは定着フィルムと、それらに当接して定着ニップを形成する加圧ローラとからなる。
定着装置の定着設定条件は、画像形成装置で設定した記録材上トナー量が最大となるとき、特に複数色のトナーを用いるカラー画像形成装置では、最大積層時の全ベタ画像などの条件においても、定着不良を起こさない条件に設定される。ここで、定着設定条件には、定着装置の設定温度、定着ローラまたは定着フィルムと加圧ローラ間の加圧力、定着装置の記録材搬送速度などが挙げられる。一方で、そうした定着設定条件では、黒色文字のみのようなトナー量の少ない画像の場合に、定着過多となってホットオフセットや記録材のカールなどを起こし、また必要以上の電力を消費することとなることが懸念されている。
こうした課題を解決するため、画像形成装置に接続されたホストコンピュータやイメージスキャナより送信される画像データから画像濃度情報などを検出してトナー量を推測し、それに応じて定着設定条件を変更する方法が提案されている。
特許文献１では、複数色のトナーを用いる画像形成装置において、ドットにより画像を形成する際に、ドットの重複を検知し、その重複数に応じて定着設定条件を変更している。特許文献２では、同じく複数色のトナーを用いる画像形成装置において、レーザスキャナの１ドットライン中のトナー色の重複を検出し、その重複状態に応じて定着設定条件を変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５４４１３号公報
【特許文献２】特開２００９−９２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の場合には、以下のような問題が懸念される。
すなわち、特許文献１及び特許文献２、いずれの場合も画素１ドット毎のトナー色の重複を検出するため、画像形成装置の画素数の大きい場合に、ドットの重複の検出に時間が掛ってしまうことが懸念される。ドットの重複の検出に時間が掛ってしまった場合には、ドットの重複を検出した結果を定着設定条件へ反映する前に、記録材は定着装置へ到達することとなり、狙い通りの制御が出来なくなってしまう。さらに、画像形成装置のプリントスピードが速い場合には、こうした問題がより助長される。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、画像データから濃度情報を取得して定着条件を設定する場合において、濃度情報の取得時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
入力された画像データに基づいて記録材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段により形成された記録材上のトナー像を、予め設定された定着条件で前記記録材上に定着させる定着手段と、
を備え、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
記録材の画像形成面のうち画像形成領域を予め設定された大きさの領域に仮想的に分割し、
前記画像データのうち、分割した１つの領域に対応する画像データから、少なくとも１つの濃度情報を、前記分割した１つの領域における濃度情報の代表値として取得することを、分割した領域それぞれに対して行い、
分割した領域それぞれに対して取得した複数の代表値の中で最大となる値に対応した定着条件を、前記予め設定された定着条件として設定する設定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、画像データから濃度情報を取得して定着条件を設定する場合において、濃度情報の取得時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成を説明するための断面図
【図２】実施例１の定着装置の概略構成を示す断面図
【図３】実施例１の濃度情報の検出から定着温度変更までの流れを示す図
【図４】実施例１の記録材の画像形成領域のエリア分割について説明する図
【図５】実施例１の濃度情報に対する定着温度の関係を説明する図
【図６】実施例１のライン幅に対するライン／ベタ比の関係を説明する図
【図７】実施例１のライン幅に対する定着性の関係を説明する図
【図８】実施例１の濃度情報の検出エリア範囲について説明する図
【図９】実施例１の定着ニップ部内での印字域に対する熱の回り込みを説明する図
【図１０】実施例１の濃度情報の検出エリア範囲の設定を説明する図
【図１１】実施例１の濃度情報の検出エリア範囲について説明する図
【図１２】プリントページに対する定着温度とサーミスタ検出温度の推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【０００９】
以下に、実施例１について説明する。
（１）画像形成装置について
図１は、実施例１に係る画像形成装置の概略構成を説明するための断面図である。この画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る、フルカラーレーザプリンタである。
【００１０】
本実施例に示す画像形成装置は、記録材Ｐの搬送手段３０と、略直線状に水平方向へ配列されている４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋと、定着手段としての定着装置２０とを有している。また、本実施例に示す画像形成装置は、制御部５
０と、画像形成装置に接続された不図示のホストコンピュータやイメージスキャナより送信される画像データから、画像形成用の画像信号を形成するビデオコントローラ５１と、を有している。制御部５０及びビデオコントローラ５１は、設定手段に相当する。
制御部５０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵとからなる。メモリには、記録材Ｐ上に画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、定着装置２０の定着温度制御シーケンスなどが記憶されている。またビデオコントローラ５１は、受信した画像データから画像の濃度情報を検出する処理も行う。
【００１１】
４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋのうち、３１Ｙはイエロー色（以下、Ｙ）の画像を形成するイエロー画像形成ステーションである。３１Ｃはシアン色（以下、Ｃ）の画像を形成するシアン画像形成ステーションである。３１Ｍはマゼンタ色（以下、Ｍ）の画像を形成するマゼンタ画像形成ステーションである。３１Ｋはブラック色（以下、Ｋ）の画像を形成するブラック画像形成ステーションである。
【００１２】
各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、ドラム型の像担持体としての電子写真感光体（以下、感光体ドラム）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。また、各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、現像手段としての現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、クリーニング手段としてのクリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有している。
【００１３】
感光体ドラム１Ｙと帯電ローラ３Ｙと現像装置２Ｙとクリーニング器４Ｙは１つのフレーム（枠体）に収納されてイエローカートリッジＹとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｍと帯電ローラ３Ｍと現像装置２Ｍとクリーニング器４Ｍも１つのフレームに収納されてマゼンタカートリッジＭとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｃと帯電ローラ３Ｃと現像装置２Ｃとクリーニング器４Ｃも１つのフレームに収納されてシアンカートリッジＣとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｋと帯電ローラ３Ｋと現像装置２Ｋとクリーニング器４Ｋも１つのフレームに収納されてブラックカートリッジＫとして構成されている。そして、イエローカートリッジＹの現像装置２Ｙにはイエロートナーが、マゼンタカートリッジＭの現像装置２Ｍにはマゼンタトナーが、それぞれ収納されている。また、シアンカートリッジＣの現像装置２Ｃにはシアントナーが、ブラックカートリッジＫの現像装置２Ｋにはブラックトナーが、それぞれ収納されている。
【００１４】
５は、露光手段としてのレーザ走査露光装置（以下、露光装置）である。この露光装置５は、各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋと対応して設けられ、対応する各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに露光を行うことによって静電潜像を形成する。
【００１５】
６は、エンドレスベルト状の像担持体としての中間転写ベルト（中間転写体）である。中間転写ベルト６は、画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの配列方向に沿って設けられている。この中間転写ベルト６は、駆動ローラ７とテンションローラ８と２次転写対向ローラ１４の３つのローラに張架されている。そして、その中間転写ベルト６は、駆動ローラ７の駆動により各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに沿って図１に示す矢印方向に周回移動する。
【００１６】
中間転写ベルト６の外周面（表面）に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面のトナー像を転写する１次転写手段としては、１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを用いている。１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向するように配設されている。
１５は、中間転写ベルト６用のクリーニング手段としてのベルトクリーニングブレード
である。ベルトクリーニングブレード１５は駆動ローラ７に対向するように設けられている。
【００１７】
記録材Ｐの搬送手段としては、給送ローラ６１と、搬送ローラ１７と、レジストローラ１２と、排出ローラ２４などが設けられている。
また、本実施例の画像形成装置は、記録材供給部としての記録材カセット６０を備え、記録材カセット６０には、記録材Ｐを画像形成装置内部に導入するための給送ローラ６１を備えている。そして、記録材カセット６０に積載された記録材Ｐは、給送ローラ６１によって１枚ずつ分離、給送された後、レジストローラ１２に向かって記録材導入路６２を搬送ローラ１７によって搬送される。
【００１８】
ビデオコントローラ５１は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から画像データを受信すると、制御部５０にプリント信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。なお、本実施例の画像形成装置の画素数は６００ｄｐｉであり、ビデオコントローラ５１はそれに応じたビットマップデータを作成する。
【００１９】
プリント信号を受信した制御部５０は、画像形成制御シーケンスを実行する。画像形成制御シーケンスが実行されると、まず感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが、図１に示す矢印方向に回転する。そして、その感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの外周面（表面）が、帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにより所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施例では、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面は負極性に帯電される。
そして、その感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に対し露光装置５よりビットマップデータ由来の画像信号に応じたレーザ光が走査露光される。これにより、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に、画像データに応じた静電潜像が形成される。
【００２０】
現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ現像バイアス電源（不図示）より現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定する。このことで、負極性に帯電されたトナーが得られる。そして、その負極性に帯電されたトナーが、現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋから感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の静電潜像に選択的に付着されることにより、その静電潜像の現像が行われる。
【００２１】
各現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に現像された単色トナー画像は、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの回転と同期して、略等速で回転する中間転写ベルト６の外周面（表面）へ転写される。即ち、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対応する１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋに対して、第１の転写バイアス電源Ｖ１Ｙ，Ｖ１Ｍ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｋより、トナーと逆極性である正極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面から各色のトナー画像が中間転写ベルト６表面に重なるように１次転写される。これによって、中間転写ベルト６表面にカラートナー画像が担持される。
【００２２】
トナー画像の１次転写後に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に残った転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに設けられているクリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋにより除去される。そして、そのクリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋによって除去された転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの有する廃トナー容器に回収される。本実施例においては、クリーニング部材として、ウレタンブレードにより作製したクリーニングブレードを用いている。
【００２３】
上記のように、帯電ローラによる帯電工程と、露光装置による露光工程と、現像器によ
る現像工程と、一次転写ローラ９による一次転写工程とが、中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行われる。
このようにして、中間転写ベルト６表面に各色のトナー画像が順次重ねて形成されていく。このように、中間転写ベルト６は、記録材Ｐに形成すべきカラー画像の未定着トナー像を担持する機能を有する。
【００２４】
一方、記録材カセット６０にセットされている記録材Ｐは、給送ローラ６１により給送され、搬送ローラ１７により記録材導入路６２を通ってレジストローラ１２に搬送される。レジストローラ１２に搬送された記録材Ｐは、レジストローラ１２の直後に設けられているトップセンサＴＳにより先端が検知される。レジストローラ１２は、トップセンサＴＳによる記録材Ｐ先端の検知に応じて、中間転写ベルト６表面の画像位置とタイミングを合わせ、記録材Ｐを中間転写ベルト６と２次転写手段としての２次転写ローラ１３との間の転写ニップ部Ｔｎに搬送する。
【００２５】
転写ニップ部Ｔｎは、２次転写ローラ１３が、２次転写対向ローラ１４と対向する位置で中間転写ベルト６表面に接触するように配置されることによって、中間転写ベルト６と２次転写ローラ１３との間に形成されている。本実施例の画像形成装置における記録材Ｐの搬送速度は１８０ｍｍ/秒である。
【００２６】
中間転写ベルト６表面上に担持されたカラートナー画像は、２次転写ローラ１３に、第２の転写バイアス電源Ｖ２より、トナーと逆極性のバイアスが印加されることによって記録材Ｐ上に一括転写（２次転写)される。
ここで、画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ、露光装置５、中間転写ベルト６、２次転写ローラ１３は、入力された画像データに基づいて記録材にトナー像を形成するトナー像形成手段に相当する。
記録材Ｐ上に転写されたカラートナー画像は、定着手段としての定着装置２０の定着ニップ部Ｎに導入され、熱と圧力を受けることによって、記録材Ｐ上に加熱定着される。定着装置２０の定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは排出ローラ２４により排出トレイ２５上に排出される。
【００２７】
カラートナー画像の転写後に中間転写ベルト６表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニングブレード１５により除去される。そのベルトクリーニングブレード１５により除去された転写残トナーは、廃トナー容器１６に回収される。本実施例においては、クリーニング部材として、ウレタンブレードにより作製されたクリーニングブレードを用いている。
【００２８】
（２）定着装置について
図２は、本実施例の定着装置２０の概略構成を示す断面図である。この定着装置２０はフィルム方式の定着装置である。以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは、記録材の画像形成面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。また、短手方向とは、記録材の画像形成面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。また、幅とは、短手方向の寸法をいう。
【００２９】
定着装置２０は、加熱手段としてのセラミックヒータ２７と、定着部材としての定着フィルム２２及び加圧ローラ２３と、を有する。セラミックヒータ２７と、定着フィルム２２と、加圧ローラ２３は何れも長手方向に細長い部材である。ここで、加圧ローラ２３の回転軸方向と長手方向は同じ方向である。
定着フィルム２２に内包されるヒータホルダ２６は、半円状の形状をした液晶ポリマーなどの耐熱性樹脂からなり、セラミックヒータ２７及び温度検知手段としてのサーミスタＴｈを保持している。また、ヒータホルダ２６は定着フィルム２２のガイドも兼ねている
。
【００３０】
定着フィルム２２は、金属製の円筒形状の基層２２ａを有する。この基層２２ａの外周面上には、シリコーンゴム等を薄肉に形成した弾性層２２ｂが形成されている。さらにその弾性層２２ｂの外周面上には、離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）よりなる離型層２２ｃが形成されている。
定着フィルム２２内のセラミックヒータ２７は、アルミナや窒化アルミなどの基材上に銀ペーストなどからなる発熱体を備えている。このセラミックヒータ２７に対して不図示の電源から通電を行うことで発熱させ、基層２２ａ、弾性層２２ｂ、離型層２２ｃを介して定着フィルム２２の外周面（表面）が加熱される。
【００３１】
加圧ローラ２３は、アルミニウムやステンレス製の丸軸状の芯金２３ａを有する。この芯金２３ａの外周面上にはシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等を厚肉に形成した弾性層２３ｂが形成されている。さらにその弾性層２３ｂの外周面上には、最外層としてＰＴＦＥやＰＦＡよりなる離型層２３ｃが形成されている。
この加圧ローラ２３は、定着フィルム２２に対して略平行に配設され、芯金２３ａの長手方向両端部が装置フレームに回転自在に保持されている。
【００３２】
そして、加圧ローラ２３の芯金２３ａの長手方向両端部が加圧バネなどの加圧手段（不図示）により定着フィルム２２の軸方向へ付勢されることで、加圧ローラ２３の外周面（表面）が定着フィルム２２表面に加圧状態で接触している。そして、加圧手段による加圧力により弾性層２３ｂが定着フィルム２２表面の長手方向に沿って弾性変形することで、加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との間に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。
【００３３】
（３）定着装置の加熱定着動作について
制御部５０は、プリント信号の入力に応じて、加圧ローラ２３の芯金２３ａの一端部に設けられている駆動ギア（不図示）を、駆動源としての定着モータＭｏ（図２）により回転駆動して、加圧ローラ２３を図２に示す矢印方向へ回転させる。この加圧ローラ２３の回転により定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との摩擦力により定着フィルム２２に回転力が作用する。その回転力により定着フィルム２２は図２に示す矢印方向へ加圧ローラ２３と略同じ周速度で従動回転する。
【００３４】
また制御部５０は、通電制御手段としてのトライアック（不図示）をオンする。これにより、電源（不図示）からセラミックヒータ２７に対して通電される。セラミックヒータ２７は通電されることにより発熱し、定着フィルム２２の基層２２ａを加熱する。その基層２２ａの熱が弾性層２２ｂを通じて離型層２２ｃに伝わることによって、定着フィルム２２表面は昇温する。その定着フィルム２２表面の温度は、定着フィルム２２裏面の基層２２ａに接触して配されたサーミスタＴｈにより間接的に検知される。
制御部５０は、サーミスタＴｈの出力信号（温度検知信号）を取り込み、その出力信号に基づいてトライアックによりセラミックヒータ２７に通電する電力を制御することによって、定着フィルム２２裏面の温度を所定の定着温度Ｔに維持する。
【００３５】
定着フィルム２２の裏面温度が定着温度Ｔに維持され、かつ加圧ローラ２３の回転による定着フィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、未定着のカラーのトナー像Ｚを担持する記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入される。そして、その記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで定着フィルム２２表面と加圧ローラ２３表面とにより挟持搬送され、定着フィルム２２表面の熱と定着ニップ部Ｎの圧力を受けることによって、カラーのトナー像Ｚが記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００３６】
（４）ビデオコントローラ部での画像濃度情報の検出について
以下に、本実施例の画像形成装置の特徴である、濃度情報の画像データからの取得方法と、それに応じた定着温度の設定方法を説明する。本実施例の画像形成装置は、以下に説明する工程により、画像形成装置の画素数の大きさやプリントスピードに関らず、速やかに画像データより濃度情報を取得し、最適な定着条件に設定できる。
【００３７】
上述のように、ビデオコントローラ５１は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から画像データを受信すると、制御部５０にプリント信号を送信するとともに、受信した画像データを画像形成のためのビットマップデータに変換する。制御部５０は、このビットマップデータ由来の画像信号に応じてレーザ光を走査させる。ここで、本実施例の画像形成装置は、ビデオコントローラ５１内でビットマップデータに変換された画像データから濃度情報を取得する。より具体的には、ＣＭＹＫ画像データに変換された画像データから、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ各色の濃度情報をビデオコントローラ５１内で検出する。
【００３８】
以下、濃度情報の検出から、定着条件としての定着温度を設定するまでの流れを図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、記録材の画像形成面のうち画像形成領域（印字領域、印字範囲）のエリア分割について説明するための図である。
ビデオコントローラ５１内でのビットマップデータ変換の終了を検出すると、本制御フローをＳ１０１よりスタートする。Ｓ１０２で濃度情報検出を開始すると、例えば図４に示すように、記録材Ｐ上に形成しようとしている印字領域をエリア分割し、エリア毎に画像データの濃度情報を検出して、それを隙間なく記録材１ページ分全域で繰り返す。
【００３９】
この検出エリアは、予め設定された大きさに仮想的に分割された領域であり、記録材搬送方向にｙの長さを持ち、かつ、記録材搬送方向の直交方向にｘの長さを持つ。エリア内の濃度情報に関しては、エリア全域を１ドット単位で検出するのではなく、本実施例では、１〜数ポイントの濃度情報を検出することで、このエリアの濃度情報の代表値としている。すなわち、分割した１つのエリア（領域）に対応する画像データから、少なくとも１つの濃度情報を、分割した１つのエリアにおける濃度情報の代表値として取得することを、分割したエリアそれぞれに対して行っている。ここで、代表値は、エリア内の予め設定されたポイント（位置）の濃度情報であってもよく、エリア内の任意のポイントの濃度情報であってもよい。エリアサイズと検出ポイント数の詳細については後述する。ビデオコントローラ５１内での画像情報は８ビット信号であり、トナー単色当たりの濃度データとして最小濃度００ｈ〜最大濃度ＦＦｈの範囲で表す。
【００４０】
そして、分割したエリアそれぞれに対して取得した複数の代表値の中で最大となる値に対応した定着条件を、画像形成時における予め設定された定着条件として設定する。
本実施例においては、濃度情報の検出を、記録材Ｐの１ページ内の最大濃度データ（以下、ｍａｘ−ｄ）を抽出する形で行っている。
Ｓ１０３で記録材Ｐ全域のエリアで各色のｍａｘ−ｄの検出終了を判断すると、Ｓ１０４にて各色のｍａｘ−ｄを足し合わせ（Ｃ（ｍａｘ−ｄ）＋Ｍ（ｍａｘ−ｄ）＋Ｙ（ｍａｘ−ｄ）＋Ｋ（ｍａｘ−ｄ））、その合計値をＤとする。なお、Ｄ値は２バイトの８ビット信号となる。続いて、Ｓ１０５でそのＤ値を制御部５０へ送信する。
ここまでのＳ１０１からＳ１０５の範囲（図３において破線Ｓ１０で囲まれる範囲）がビデオコントローラ５１での制御フローになり、図３において破線Ｓ１１で囲まれるＳ１１１からＳ１１７の範囲が制御部５０での制御フローになる。
【００４１】
Ｓ１１１にてビデオコントローラ５１より送信されるＤを８ビット信号から制御部５０にて濃度情報として扱う値（Ｄ’）に変換する。Ｄ’は、Ｄ（８ビットデータ）を％濃度値に変換した値である。具体的には、トナー単色当たりの最小濃度００ｈを０％、最大濃
度ＦＦｈを１００％とする。この％値（濃度情報）は、実際の記録材Ｐ上の単位面積当たりのトナー量と相関するもので（相関関係にあり）、本実施例では記録材上トナー量０．５０ｍｇ／ｃｍ２＝１００％としている。また、Ｄは複数のトナー色の最大濃度値の合計なので、Ｄ’値は１００％を超える場合もあるが、本実施例の画像形成装置では記録材Ｐ上のトナー量を全ベタ画像で１．００ｍｇ／ｃｍ２（Ｄ’値で２００％相当）を上限として、前記現像バイアス値を調整している。続いてＳ１１２にて、Ｄ’が１００％以下か判断する。１００％以下の場合、Ｓ１１３にて定着温度Ｔを１８０℃に決定する。１００％を超える場合には、Ｓ１１４にてＤ’が１７５％以上か判断する。１７５％以上の場合、Ｓ１１５にて定着温度Ｔを２００℃に設定する。１７５％未満の場合には、Ｓ１１６にて定着温度Ｔを、Ｔ＝０．１８７５×Ｄ’＋１６６．２５の関係式で設定する。
【００４２】
すなわち、Ｓ１１２からＳ１１６における、Ｄ’に応じた定着温度Ｔの設定は、図５に示すような関係にある。
以上のように、本実施例の画像形成装置の定着温度設定は、記録材Ｐ上単位面積当たりのトナー量が０．８７５ｍｇ／ｃｍ２（１７５％相当）以上のとき、定着温度２００℃を必要とすることからこの温度が設定されている。また、記録材Ｐ上単位面積当たりのトナー量が０．５０ｍｇ／ｃｍ２（１００％相当）以下のときは、定着温度１８０℃でトナーを定着できることからこの温度が設定されている。また、記録材Ｐ上単位面積当たりのトナー量が０．５０〜０．８７５ｍｇ／ｃｍ２（１００％〜１７５％相当）においては、図５に示すように線形の関係が成り立つように設定している。
このように設定された定着条件（定着温度）で定着動作が行われ、記録材上のトナー像が、該記録材上に定着されることとなる。
【００４３】
続いてＳ１１７にて次ページのプリントがないと判断されたとき、Ｓ１１８で制御を終了し、次ページのプリントがある場合にはＳ１０２に戻って、次ページ以降の濃度情報の検出を行う。
【００４４】
以下に、エリアサイズと検出ポイント数について説明する。
図４に示すエリアのｘ及びｙの長さは異なっても構わないが、本実施例の画像形成装置ではそれぞれともに６００ｄｐｉ画素で１８ｄｏｔ分の長さに設定した。この１８ｄｏｔの長さは以下のような理由で決定される。
図６は、本実施例において、ライン幅を変えた時の、記録材Ｐ上単位面積当たりのトナー量を、全ベタ画像との比（ライン／ベタ比＝ラインでの単位面積当たりのトナー量／全ベタでの単位面積当たりのトナー量）で表したものである。図６中の実線は横線、破線は縦線で、記録材Ｐ上単位面積当たりのトナー量を、全ベタ画像で１．００ｍｇ／ｃｍ２としたときのライン／ベタ比である。
【００４５】
図６に示すように、ライン幅が細いほどライン／ベタ比は増加し、特に横線でその傾向が強い。これは、現像部や転写部での電界の回り込みにより集中的にトナーを現像してしまう現象として、一般的に知られるものである。
一方で本発明者の検討によれば、単位面積当たりのトナー量が増加するにもかかわらず、ライン幅が細くなるほど定着性に優れることが判った。その結果を図７に示す。図７は、本実施例において、ライン幅を変えた時の、定着性ランクを表した図である。
評価環境は、１５℃１０％ＲＨ、評価紙はＸｅｒｏｘ社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００−１０５ｇである。また定着性ランクは、１００枚連続プリント時の各プリントページを下記表１の基準で評価した時のポイント値合計である。
【００４６】
【表１】
2013041118.tif 000003
【００４７】
図７中の実線は横線、破線は縦線で、トナー量は全ベタ画像で単位面積当たり１．００ｍｇ／ｃｍ２の設定とし、定着温度は１８０℃で一定としている。ここで、１８ｄｏｔのライン幅のとき定着性ランク１５であり、その実際の画像も上記表１に示すポイント値評価で大半は０〜０．５ポイントで、３ページのみ１．０ポイントだった。
一方で、２０ｄｏｔ以上のライン幅のときは、画像欠損の目立つ１．５ポイント以上の画像ページ数が増加した。
【００４８】
よって、定着性許容限界を１８ｄｏｔ・定着ランク１５とすると、１８ｄｏｔ未満のライン幅ではトナー量に関らず定着温度１８０℃で定着性許容限界を下回ることができる。
逆に、１８ｄｏｔを超えるライン幅では定着温度１８０℃で定着性許容限界を上回る恐れがあるので、濃度情報を検出して１８０℃を超える定着温度を設定する必要がある。図８は、本実施例において、濃度情報の検出エリア範囲について説明するための図である。
以上の条件では、図８（ａ）に示すような１８ｄｏｔ以上のパッチ（Ｓ１）の濃度情報を検出できれば、図８（ｂ）に示すような１８ｄｏｔ未満のパッチ（Ｓ２）の濃度情報を見落としても構わないことが判る。
【００４９】
よって、本実施例の画像形成装置では、検出エリアのｘ及びｙの長さを１８ｄｏｔとし、１８ｄｏｔに１回（１ポイント）の頻度で検出する設定としている。そのため、１ｄｏｔずつ記録材Ｐ上の濃度情報を検出する場合に比べ、検出時間は１／３２４（３２４＝１８×１８）に短縮することが可能となる。
【００５０】
以下に、ライン幅が細くなるほど定着性に優れる理由を図９を用いて説明する。図９は、本実施例において、定着ニップ部Ｎ内での印字域に対する熱の回り込みを説明するための図である。
記録材Ｐ上のトナー像が定着ニップ部Ｎに突入した際、横線の場合には前後から（短手方向の両側から）、縦線の場合には左右から（長手方向の両側から）、点の場合には周囲全体から、印字面積が小さいほど熱ｈの回り込みを受ける。このことによって、印字面積が大きい場合より、ライン幅が細くなるほど定着性に優れると考えられる。
【００５１】
こうした観点から、記録材搬送方向のエリア長さｙは、定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向長さを超えないように設定するとよい。そして、ｘ及びｙの長さは、画像形成装置の特性（記録材Ｐ上に許容する単位面積当たりの最大トナー量、定着ニップ幅、記録材Ｐの搬送速度など）に合わせて適宜設定すればよい。
【００５２】
図１０は、本実施例における、濃度情報の検出エリア範囲の設定について説明するための図であって、ｘ及びｙの長さの設定について説明するための図である。図１０（ａ）は、縦線時、定着フィルム２２からの加熱のみで未定着のトナー像Ｚを記録材上へ定着させるときの熱量Ｑに対する、ライン周囲からの回込み熱ｈによる熱量ｑの割合を、ライン幅毎に試算したグラフである。図１０（ｂ）は、記録材Ｐと、記録材Ｐ上に形成されたトナー像Ｚのうち定着ニップ部Ｎに存在するトナー像Ｚとを示す概略図である。
【００５３】
Ｑ及びｑは、図１０（ｂ）において、記録材Ｐ上に担持された縦線ラインの未定着のトナー像Ｚの断面中心かつ記録材Ｐとの界面であるポイントＧを、溶着温度へ達するための熱量であり、次に示す熱伝導方程式により決まる。
熱量＝熱伝導率×（温度差／伝熱長さ）×伝熱面の面積×時間
【００５４】
ここで、定着フィルム２２の表面温度をＴｆ、定着ニップ部Ｎ通過時の記録材Ｐ表面の温度をＴｐ、定着ニップ部Ｎ通過時の記録材Ｐとトナー像Ｚとの境界面の界面温度をＴｓ、トナーの熱伝導率をλとする。また、図１０（ｂ）に示すように、トナー像Ｚによる縦線ラインが定着ニップ部Ｎに導入する時の寸法をそれぞれ、幅（長手方向の長さ、以下、ライン幅）Ｗ、記録材搬送方向の長さＬ（≒定着ニップ部Ｎの幅）、記録材Ｐ上のトナー像Ｚの高さＨとする。また、記録材Ｐが、定着ニップ部Ｎを通過する時間をｔとする。この場合、Ｑ及びｑは、それぞれ次式で求めることができる。
Ｑ＝λ×［（Ｔｆ−Ｔｓ）／Ｈ］×（Ｗ×Ｌ）×ｔ、
ｑ＝λ×［（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｗ×０．５）］×（Ｈ×Ｌ）×ｔ
なお、ポイントＧはライン幅Ｗの中心位置であることから、伝熱長さを（Ｗ×０．５）としている。
【００５５】
Ｑはライン幅Ｗに対し正比例関係であるが、ｑはライン幅Ｗと反比例関係にある。従って、Ｑに対するｑの割合もライン幅Ｗと反比例関係となる。図１０（ａ）に示すように、ライン幅Ｗの細い範囲ではＱに対するｑの割合は大きくなるが、ライン幅Ｗの太い範囲ではＱに対するｑの割合は小さく、その効果に期待できない。
従って、Ｑに対するｑの割合の大きい範囲で、ｘ及びｙの長さを設定すればよい。
【００５６】
また、周囲からの熱ｈの回り込みによって定着性を確保することになるので、検出エリア周囲の画像濃度の定着性への影響が懸念されるが、実用上問題ない。
図１１は、本実施例において、濃度情報の検出エリア範囲について説明するための図である。例えば、図１１（ａ）に示すような検出エリアより小さいサイズの高濃度パッチ（Ｓ２’）が連続する場合、中央のパッチでの定着性低下が懸念されるが、連続的に高濃度エリアが続くと、設定した検出エリアより小さなパッチであっても高い確率で検出可能である。このため、定着温度が適正に設定され、中央のパッチの定着性が低下することはない。
【００５７】
また、図１１（ｂ）に示すような、周囲を中濃度パッチ（Ｓ３、濃度は１００％を超え１７５％未満の範囲）に囲まれた、検出エリアより小さい高濃度パッチの場合、周囲をベタ白とした時より熱ｈの回り込みは減少する。しかし、周囲の中濃度パッチ（Ｓ３）の範囲が広いため、その濃度情報は高い確率で検出され、『周囲ベタ白かつ高濃度パッチ見落とし』時より高い定着温度に設定されるので、高濃度パッチの定着性が低下することはない。
【００５８】
また、本実施例では、記録材Ｐ上に最大量でトナー像Ｚが形成されている場合に定着性許容限界を下回るライン幅は１８ｄｏｔ未満であったので、検出エリアサイズをｘ×ｙ＝１８ｄｏｔ×１８ｄｏｔとしたが、これに限るものではない。『検出エリアに対して検出ポイントを固定位置とせず随時変更する』『検出ポイント数を増やす』等の工夫により、濃度情報を高い確率で正確に検出可能であれば、検出エリアサイズが本実施例より広いエリア（一辺が１８ｄｏｔを超える長さ）に設定してもよい。このように、定着性許容限界より広い幅のエリアを設定することもできる。
なお、検出ポイントを増やすと検出見落としを軽減できるが、一方で検出時間が長くなるので、ｘ及びｙの長さとともに画像形成装置とビデオコントローラ５１の能力に合わせて検出ポイント数を決定すればよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施例では、画像データから濃度情報を取得する際、記録材の印字可能範囲を任意の大きさのエリアに分割し、それぞれのエリアから少なくとも１つ以上の濃度情報の代表値を検出している。そして、検出された記録材１ページ分の代表値の中で、最大の代表値に応じて定着手段の定着条件を設定している。
このように本実施例では、濃度情報を取得する際、記録材の印字領域すべてのドットの濃度情報を取得するものではないので、濃度情報の取得時間を短縮することが可能となる。これにより、画像形成装置の画素数の大きい場合やプリントスピードの速い場合でも、濃度情報を画像形成時の定着条件に、より良好に反映することができ、記録材上のトナー量に応じた定着条件で画像形成することが可能となる。したがって、如何なる条件で画像形成が行われる場合であっても、定着性を良好にしつつ、ホットオフセット及び記録材のカールを防止することが可能となる。
【実施例２】
【００６０】
以下に、実施例２について説明する。
本実施例の画像形成装置は、記録材Ｐ上へ実際にトナー像Ｚを印字する前、具体的には該当印字ページから２〜数ページ前に画像データの濃度情報を取得し、それに応じた定着温度設定を行うことを特徴とする。以下、本実施例の特徴について、図１２に基づいて説明する。なお、本実施例の画像形成装置の基本構成は、実施例１の画像形成装置と同様であり、実施例１と同様の構成部分については、その説明を省略する。
【００６１】
図１２（ａ）は、比較例として、連続プリント時（複数枚の記録材に連続して画像形成が行われる場合）における、プリントページに対する定着温度Ｔの推移とサーミスタＴｈに検出された温度の推移について示す図である。
比較例では、図１２（ａ）に示すように、連続プリント時に１１〜１４枚目でＤ’を１００％以下と検出して定着温度１８０℃とし、１５枚目でＤ’を１７５％以上と検出して定着温度２００℃としている。そして、１６枚目以降で再びＤ’を１００％以下と検出して定着温度１８０℃としている。
【００６２】
比較例では、１４枚目のプリント時に１５枚目のＤ’が検出されることで、１４枚目のプリント中であって１４枚目の定着動作終了後に定着温度Ｔが変更される。このことで、切替えた直後に温度のオーバーシュート（ｉ）が起こり、その後の定着制御も不安定となり（ｊ）、また１６枚目での定着温度Ｔの切替え時にもアンダーシュート（ｋ）が起こっている。
【００６３】
図１２（ｂ）は、本実施例の画像形成装置の連続プリント時における、プリントページに対する定着温度Ｔの推移とサーミスタＴｈに検出された温度の推移を示す図である。
本実施例においても図１２（ａ）に示す比較例同様に、１１〜１４枚目及び１６枚目移行でＤ’を１００％以下と検出し、１５枚目でＤ’を１７５％以上と検出している。
しかし、本実施例においては、１５枚目の濃度情報検出を１２枚目のプリント時に行うこととし、１３枚目→１４枚目→１５枚目と徐々に定着温度Ｔを２００℃へ近づけ、また１６枚目以降の定着温度も徐々に定着温度Ｔを下げるように設定している。
このように本実施例においては、図３で示したフローチャートに従い設定された定着条件は制御部５０により変更可能に構成されている。そして、連続プリント時、先の記録材のプリント時における、先の記録材に対して設定された定着条件が変更可能な時点よりも前に、後の記録材に対する定着条件の設定が行われるように制御部５０により制御可能に構成されている。
これにより、図１２（ａ）に示した制御時に比べ、温度のオーバーシュート・アンダーシュートや温度の不安定化を防止することができる。
【００６４】
１３枚目，１４枚目，１６枚目，１７枚目は定着温度過多となるが、１５枚目〜１６枚目での温度不安化時の画像弊害とバランスさせて制御すればよい。
また、本実施例の制御方法は、連続プリント時のプリント開始１，２枚目の定着温度Ｔの決定に用いた場合には、ファーストプリントアウト時間を遅らせる恐れがあるので、連続プリントのページ数が多くなったときに用いるとよい。
【符号の説明】
【００６５】
５…露光装置、６…中間転写ベルト、１３…２次転写ローラ、２０…定着装置、３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ…画像形成ステーション、５０…制御部、５１…ビデオコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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