IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ キヤノン株式会社の特許一覧

<>
  • 特許-画像形成装置 図1
  • 特許-画像形成装置 図2
  • 特許-画像形成装置 図3
  • 特許-画像形成装置 図4
  • 特許-画像形成装置 図5
  • 特許-画像形成装置 図6
  • 特許-画像形成装置 図7
  • 特許-画像形成装置 図8
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-22
(45)【発行日】2022-12-01
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G03G 15/00 20060101AFI20221124BHJP
   G03G 15/20 20060101ALI20221124BHJP
【FI】
G03G15/00 303
G03G15/20 510
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2018142562
(22)【出願日】2018-07-30
(65)【公開番号】P2020020877
(43)【公開日】2020-02-06
【審査請求日】2021-07-29
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】糟谷 健治
【審査官】飯野 修司
(56)【参考文献】
【文献】特開2009-223239(JP,A)
【文献】特開2007-206327(JP,A)
【文献】特開2015-176010(JP,A)
【文献】特開2007-011028(JP,A)
【文献】特開2010-160389(JP,A)
【文献】特開2009-223228(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 15/00
G03G 15/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像データに基づいて、シートにトナー像を形成する画像形成手段と、
前記シートを加熱する加熱ローラを有し、前記トナー像を前記シートに定着させる定着手段と、
前記画像データに基づき、前記トナー像が形成される前記シートにおける複数の領域それぞれに対応するトナー載り量を判定する判定手段と、
前記複数の領域それぞれに付与された領域の重みにより、前記複数の領域それぞれの前記トナー載り量を重み付けし、前記複数の領域それぞれの重み付けされた前記トナー載り量に基づき前記定着手段の温度を制御する制御手段と、
を備え、
前記領域の重みは、前記シートの搬送方向における前記シート内の当該領域の位置に応じて決定され、前記搬送方向の先端の領域の重みは、前記搬送方向の後端の領域の重みより小さく、
前記制御手段は、前記複数の領域を複数のグループにグループ化し、前記複数のグループそれぞれについて、グループに含まれる領域の重み付けされた前記トナー載り量を積算することで、当該グループの第1積算トナー量を求め、前記複数のグループそれぞれの前記第1積算トナー量に基づき前記定着手段の温度を制御し、
同じグループに含まれる領域は、前記加熱ローラの同じ領域と接する領域であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
記領域の重みは、前記加熱ローラの周長に基づき決定され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】
記加熱ローラの周長に基づき、前記複数の領域それぞれに重みを付与する付与手段をさらに備えてい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。
【請求項4】
記複数の領域のうち、前記加熱ローラのn周目(nは1以上の整数)で前記加熱ローラと接する領域に付与される重みは、前記加熱ローラの(n+1)周目で前記加熱ローラと接する領域に付与される重みより小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記複数の領域それぞれの前記シートの搬送方向における長さは前記加熱ローラの周長の整数分の1であることを特徴とする請求項から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記制御手段は、前記複数のグループのうち、前記シートの搬送方向とは直交する主走査方向の位置が同じグループの前記第1積算トナー量を積算することで、前記主走査方向の位置毎の第2積算トナー量を求め、前記主走査方向の位置毎の前記第2積算トナー量に基づき前記定着手段の温度を制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記制御手段は、前記主走査方向の位置毎の前記第2積算トナー量の最大値に基づき前記定着手段の温度を制御することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記判定手段は、中間調処理後の前記画像データに基づき、前記複数の領域それぞれのトナー載り量を判定することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記判定手段は、階調補正処理前の前記画像データに基づき、前記複数の領域それぞれのトナー載り量を判定することを特徴とする請求項1からのいずれか1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、画像形成装置の定着ユニットの温調制御に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の画像形成装置は、定着ユニットによりトナー像が形成されたシートを加熱・加圧してシートにトナー像を定着させる。定着ユニットの温度(定着温度)は、例えば、シートの単位面積当たりのトナー載り量に基づき決定される。特許文献1は、トナー載り量が所定値以上の画像領域の面積に基づき定着温度を制御する構成を開示している。特許文献2は、トナー載り量が所定範囲内である画像領域の有無に応じて定着温度を制御する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2014-074894号公報
【文献】特開2017-201385号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
通常、シート内のトナーが載らない領域や、トナー載り量が少ない領域においては、シート内の水分蒸発により、定着ユニットの熱量が奪われてしまう。したがって、搬送方向おいて、シートの後端部分においてもトナーを溶融させるために必要な熱量を得ることができる様に定着温度は設定される。ここで、トナー載り量に関する所定の条件に合致する画像領域の位置が、搬送方向において、シートの先端付近である場合、記録材の水分蒸発による熱量損失が少ない。したがって、トナー載り量に関する所定の条件に合致する画像領域の位置が、搬送方向において、シートの先端である場合にも、シートの後端にある場合と同じ定着温度で制御すると熱量過多となり無駄に電力を消費することになる。しかしながら、特許文献1及び2の構成は、トナー載り量に関する所定の条件に合致する画像領域のシート内における位置に拘わらず、同じ定着温度を使用している。
【0005】
本発明は、定着温度を適切に制御できる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によると、画像形成装置は、画像データに基づいて、シートにトナー像を形成する画像形成手段と、前記シートを加熱する加熱ローラを有し、前記トナー像を前記シートに定着させる定着手段と、前記画像データに基づき、前記トナー像が形成される前記シートにおける複数の領域それぞれに対応するトナー載り量を判定する判定手段と、前記複数の領域それぞれに付与された領域の重みにより、前記複数の領域それぞれの前記トナー載り量を重み付けし、前記複数の領域それぞれの重み付けされた前記トナー載り量に基づき前記定着手段の温度を制御する制御手段と、を備え、前記領域の重みは、前記シートの搬送方向における前記シート内の当該領域の位置に応じて決定され、前記搬送方向の先端の領域の重みは、前記搬送方向の後端の領域の重みより小さく、前記制御手段は、前記複数の領域を複数のグループにグループ化し、前記複数のグループそれぞれについて、グループに含まれる領域の重み付けされた前記トナー載り量を積算することで、当該グループの第1積算トナー量を求め、前記複数のグループそれぞれの前記第1積算トナー量に基づき前記定着手段の温度を制御し、同じグループに含まれる領域は、前記加熱ローラの同じ領域と接する領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、定着温度を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】画像形成装置の制御構成図。
図2】画像形成装置のプリンタ部の構成図。
図3】定着ユニットの構成図。
図4】画像処理部の機能ブロック図。
図5】画像解析部による温度判定情報の生成処理の説明図。
図6】画像解析部による温度判定情報の生成処理のフローチャート。
図7】画像解析部によるトナー載り量判定処理のフローチャート。
図8】定着温度の制御処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【0010】
図1は、本実施形態による画像形成装置の制御構成図である。画像形成装置は、例えば、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の、電子写真方式のカラー画像形成装置である。なお、本実施形態では、画像形成装置をカラー画像形成装置とするが、本発明は、モノクロ画像形成装置に対しても適用できる。コントローラ101の中央処理装置(CPU)103は、画像形成装置全体の制御を行う。ROM102は、CPU103が実行するプログラムを格納する。RAM104には、CPU103がその制御において使用するデータや、一時的に格納が必要なデータが格納される。
【0011】
操作部インタフェース(I/F)112は、操作部121と接続される。操作部121は、ユーザが画像形成装置を制御し、かつ、ユーザに画像形成装置の状態を表示するためのユーザインタフェースである。デバイスI/F115は、外部記憶装置123と接続される。外部記憶装置123は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)の様な記憶媒体であり、データのスプール、プログラムや各種情報ファイル、画像データ等の格納等に使用される。ネットワークI/F114は、ローカルエリアネットワーク(LAN)との接続インタフェースである。画像処理部105は、後述する様に、画像データに対する各種処理を行う。圧縮/伸長部106は、画像データの圧縮及び伸長を行う。プリンタI/F113は、後述するプリンタ部122と接続される。なお、コントローラ101の各機能ブロックは、システムバス111により相互に接続され、相互に通信できる。
【0012】
図2は、プリンタ部122の構成図である。カートリッジ213~216の感光体205~208は、画像形成時、図中の矢印の方向に回転駆動される。図示しない帯電部により所定電位に帯電された感光体205~208は、それぞれ、対応する光学ユニット217~220により露光され、これにより、感光体205~208には静電潜像が形成される。カートリッジ213~216の不図示の現像部は、対応する感光体205~208の静電潜像をトナーで現像し、感光体205~208にトナー像を形成する。なお、感光体205、206、207及び208の静電潜像は、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)のトナーで現像される。
【0013】
一方、カセット201に収納されたシートは、給送ローラ202により、搬送路に送られ、その後、転写ベルト204により搬送される。なお、駆動ローラ203は、転写ベルト204を回転駆動する。転写ローラ209~212は、転写バイアスを出力することで、対応する感光体205~208のトナー像を、転写ベルト204により搬送されているシートに転写する。トナー像が転写されたシートは、定着ユニット221に搬送される。定着ユニット221は、シートを加熱・加圧してトナー像をシートに定着させる。トナー像の定着後、シートは、画像形成装置の外部に排出される。プリンタコントローラ223は、コントローラ101のプリンタI/F113に接続され、コントローラ101の制御の下、図2に示す各部材を制御してシートに画像を形成する。
【0014】
図3は、定着ユニット221の構成図である。定着ユニット221は、加熱ローラ310と、加圧ローラ320と、を有する。セラミックヒータ(以下、ヒータと記す)330は、熱源であり、ステー311に固定支持される。ヒータ330には、温度センサ337が取り付けられる。ステー311は、耐熱性及び電気絶縁性を有し、かつ、高い加重に耐えられる剛性材料で構成され得る。例えば、ステー311は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PAI(ポリアミドイミド)、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等で構成される。定着フィルム312は、例えば、全体に可撓性を有する耐熱性のフィルムであり、その厚さは、凡そ30μm~250μmである。定着フィルム312は、ステー311とルーズに外嵌される。例えば、定着フィルム312には、PTFE、PFA、PPS等の単層フィルム、或いは、PI、PAI、PEEK等の基層の表面にPTFE、PFA等を離型層としてコーティングした複合層フィルムを使用することができる。また、定着フィルム312には、高熱伝導性を有するSUS、AI、Ni、Cu、Zn等の純金属や合金等を基層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被膜を行ったものを使用することができる。
【0015】
加圧ローラ320は、芯金321と、芯金321と同心のローラ層322と、表面層323と、を有する。ローラ層322には、シリコンゴム等の弾性・耐熱性材が使用される。加熱ローラ310は、加圧ローラ320の上部に配置される。ステー311は、定着フィルム312を介して加圧ローラ320の上面に対して所定の押圧力を持って保持される。これにより、シートの搬送方向Dにおいて、定着ニップ部Nが形成される。加圧ローラ320は、図示しない駆動源により、矢印R320の方向に回転駆動される。加圧ローラ320の回転力は、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により加熱ローラ310に伝達され、これにより、加熱ローラは、矢印R310の方向に回転する。
【0016】
CPU103は、ヒータ330に電流を流すことでヒータ330を発熱させ、これにより定着ニップ部Nの温度を制御する。未定着のトナー像tが形成されたシートPは、トナー像tが形成されている側を定着フィルム312に密着させた状態で挟持搬送される。この過程で、ヒータ330の熱が定着フィルム312を介してシートPに加わり、トナー像tがシートPに定着される。
【0017】
図4は、画像処理部105の構成図である。入力部401は、ネットワークI/F114から、例えば、PDL(ページ記述言語)で記述されたPDLデータを受信する。レンダリング処理部403は、PDLデータをRGBの画像データに変換する。色変換処理部402は、RGBの画像データを、CMYKの画像データに変換する。階調補正処理部404は、CMYKの画像データの階調補正を行う。画像形成処理部405は、階調補正後のCMYKの画像データに対して中間調処理を含む必要な処理を行う。画像解析部406は、画像形成処理後のCMYKの画像データを解析して後述する温度判定情報を生成し、RAM104に格納する。また、画像形成処理部405により処理された画像データは、出力部407を介して圧縮/伸長部106に転送され、所定の圧縮方式で圧縮された後にRAM104へ格納される。CPU103は、圧縮/伸長部106により、RAM0104に格納された圧縮データを伸長し、伸長したデータと、RAM104に格納された温度判定情報をプリンタI/F113を介してプリンタ部122に転送して印刷を実行させる。
【0018】
図5は、画像解析部406が実行する温度判定情報の生成処理の説明図である。本実施形態では、図5(A)に示す様に、加熱ローラ310の表面の所定範囲を複数の局所領域に分割する。ここで、所定範囲は、主走査方向においてはシートと接する範囲又はシートの画像形成領域と同じ範囲であり、副走査方向においては加熱ローラ310の1周に渡る範囲である。なお、副走査方向は、シートの搬送方向に対応し、主走査方向は、副走査方向とは直交する方向である。なお、図5(A)に示す様に、局所領域の副走査方向の長さについては、加熱ローラ310の周長の整数分の1とする。図5(A)に示す例では、局所領域の副走査方向の長さを、加熱ローラ310の周長の1/5とし、副走査方向を5つの局所領域に分割している。なお、図5(A)例では、主走査方向を4つの局所領域に分割している。なお、局所領域の主走査方向の長さと副走査方向の長さは同じであっても、異なるものであっても良い。以下の説明においては、加熱ローラ310における主走査方向の局所領域の数をFxとし、副走査方向の局所領域の数をFyとする。また、図5(B)に示す様に、シートの全領域又は画像形成領域を、加熱ローラ310に適用したのと同じサイズの局所領域に分割する。以下の説明において、シートの局所領域と、加熱ローラ310の局所領域を区別するため、シートの局所領域を第1領域と呼び、加熱ローラ310の局所領域を第2領域と呼ぶものとする。
【0019】
また、以下の説明において、シートの搬送方向に対して左端からx番目であり、かつ、シートの搬送方向の先頭からy番目の第1領域を、図5(B)に示す様に座標(x,y)で示すものとする。また、第2領域については、加熱ローラ310の1周目において接するシートの第1領域の座標を、その座標として使用する。つまり、座標(1,1)の第2領域とは、加熱ローラ310の1周目において座標(1,1)の第1領域と接する領域である。したがって、座標(1,1)の第2領域は、加熱ローラ310の2周目においては座標(1,6)の第1領域と接し、3周目においては座標(1、11)の第1領域と接する。言い換えると、座標(x,y)の第1領域は、座標(x,p)の第2領域に接して加熱され、ここで、p=(y-1 mod Fy)+1である。なお、本例では、Fy=5である。
【0020】
画像解析部406は、各第1領域に、そのシート内での副走査方向の位置に基づき重みWを付与する。本実施形態では、図5(B)に示す様に、加熱ローラ310の1周目において加熱ローラ310と接する第1領域の重みWを1とし、加熱ローラ310の2周目において加熱ローラ310と接する第1領域の重みWを2とする。つまり、加熱ローラ310のn周目において加熱ローラ310と接する第1領域の重みWをnとする。画像解析部406は、画像形成処理部405による中間調処理後の画像データを解析して、各第1領域のトナー載り量Tを算出する。その後、画像解析部406は、各第1領域のトナー載り量Tに、対応する重みWを乗ずることで、各第1領域について、補正後(重み付け後)のトナー載り量WTを算出する。その後、第2領域の対象トナー量STを算出する。第2領域の対象トナー量STは、当該第2領域に接する各第1領域の補正後のトナー載り量WTの積算値である。例えば、座標(2,1)の第2領域の対象トナー量STは、座標(2,1)、(2,6)、(2,11)・・・の第1領域の補正後のトナー載り量WTの積算値で与えられる。言い換えると、画像解析部406は、各第1領域をグループ化する。ここで、同じグループに属する第1領域は、同じ第2領域と接する第1領域である。したがって、グループは、いずれかの第2領域に対応し、グループの数は第2領域の数と等しくなる。そして、画像解析部406は、第2領域に対応するグループ内の補正後のトナー載り量WTを積算することで、対象トナー量STを算出する。
【0021】
続いて、画像解析部406は、主走査方向の位置を同じとする各第2領域の対象トナー量STを積算し、対象積算トナー量SATを求める。つまり、図5(A)の例では、座標(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の第2領域の対象トナー量STの積算値が、x=1の対象積算トナー量SATになる。画像解析部406は、各主走査方向の位置における対象積算トナー量SATの内の最大値を、温度判定情報としてRAM104に格納する。
【0022】
図6は、画像解析部406が実行する温度判定情報の生成処理のフローチャートである。画像解析部406は、S101で、加熱ローラ310の周長に基づき、図5(B)で説明した様に、各第1領域の重みWを決定する。画像解析部406は、S102で、画像形成処理部405による中間調処理後の画像データを解析して、各第1領域について、トナー載り量Tを判定する。トナー載り量Tの判定方法については後述する。画像解析部406は、S103で、各第1領域のトナー載り量Tに、対応する重みWを乗ずることで、補正後のトナー載り量WTを算出する。画像解析部406は、S104で、加熱ローラ310の各第2領域について、対応する第1領域の補正後のトナー載り量WTを積算することで、対象トナー量STを算出する。画像解析部406は、S105で、主走査位置毎に対象トナー量STを積算し、各主走査位置の対象積算トナー量SATを算出する。画像解析部406は、S106で、各主走査位置の対象積算トナー量SATの最大値を温度判定情報としてRAM104に保存する。
【0023】
図7は、図6のS102におけるトナー載り量Tの判定処理のフローチャートである。図4に関して説明した様に、画像形成処理部405による中間調処理後の画像データに基づき、画像解析部406は、各第1領域について、トナー載り量Tを判定する。ここで、中間調処理後の画像データは、画像を面積階調で表現したものである。したがって、本実施形態では、単位面積あたりの網点率を解析して、そこからトナーの載り量を逆算する。なお、図7の処理は、第1領域それぞれについて行う。また、図7の処理のS201~S203は、CMYKの各色それぞれについて行う。
【0024】
S201で、画像解析部406は、第1領域の画素数をカウントする。画像解析部406は、S202で、第1領域の面積に対する画素数から網点率を求める。なお、第1領域全体が単色ベタで塗り潰されている状態が網点率100%である。画像解析部406は、S203で、網点率をトナー載り量Tに変換する。なお、この変換は、予め生成した網点率とトナー載り量Tとの関係を示すテーブルに基づき行うことができる。画像解析部406は、S204で、S203において求めた、第1領域のCMYKそれぞれのトナー載り量を合算することで、当該第1領域のトナー載り量Tを判定する。
【0025】
図8は、本実施形態による定着温度の制御処理のフローチャートである。CPU103は、S301で、次にシートに形成する画像に関して図6の処理で求めた温度判定情報を取得する。CPU103は、S302で、温度判定情報に基づき目標定着温度を決定する。目標定着温度は、予め作成した、温度判定情報と目標定着温度との関係を示す情報に基づき決定され得る。例えば、温度判定情報が示すトナー載り量が大きくなる程、目標定着温度を高くすることができる。CPU103は、S303で、定着ユニット221の温度が目標定着温度となる様に、定着温度の制御を行う。
【0026】
なお、本実施形態では、画像形成処理部405による中間調処理後の画像データに基づき各第1領域のトナー載り量Tを求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、階調補正処理部404による階調補正処理前の画像データに基づき第1領域のトナー量を求める構成とすることができる。これは、階調補正処理前の画像データは、トナーの載り量を示しているため、各第1領域内の画素の画素値を積算することで、各第1領域のトナー載り量Tを判定することができる。
【0027】
以上、本実施形態では、シートを複数の局所領域(第1領域)に分割し、各局所領域のトナー載り量Tを副走査方向位置に応じて重み付けする。なお、局所領域の重みは、当該局所領域の副走査方向の位置と、加熱ローラ310の周長と、に基づき決定され、シートの搬送方向の後ろ側になる程大きくする。そして、加熱ローラ310の同じ領域(第2領域)で熱せられる第1領域の重み付け後のトナー載り量Tを積算し、各第2領域の対象トナー量STを求める。第2領域の対象トナー量STは、当該第2領域が定着させるトナー量に対応する。そして、各第2領域の対象トナー量STを主走査位置毎に積算し、各主走査位置の対象積算トナー量SATを算出する。主走査位置の対象積算トナー量SATは、当該主走査位置において定着させるトナー量に対応する。そして、各主走査位置の対象積算トナー量SATの最大値に基づき目標定着温度を決定する。
【0028】
上述した様に、加熱ローラ310の熱量は、シートにより奪われる。したがって、局所領域のトナー載り量が同じであっても、シート搬送方向の先端の場合に、後端の場合と同じ定着温度を設定すると熱量過多となり得る。逆に、局所領域のトナー載り量が同じであっても、シート搬送方向の後端の場合に、先端の場合と同じ定着温度を設定すると熱量不足となり得る。本発明では、加熱ローラ310の熱量がシートにより奪われることに着目し、シートの搬送方向の後ろ側になる程、局所領域の重みを大きくする。この構成により、定着ユニット221の定着温度を適切に制御し、適切な熱量で良好な定着性を実現することができる。
【0029】
[その他の実施形態]
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。
【符号の説明】
【0030】
213~216:画像形成部、221:定着ユニット、406:画像解析部、103:CPU
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8