JP6095345B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置についても消費電力の削減が求められている。特に、画像形成装置に搭載される装置の中でトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置は最も電力を消費するものの一つであるため、定着装置の電力削減要望は強い。

しかしながら、定着装置においてトナー画像を記録材に定着する際に熱量が不足すると、コールドオフセット等の画像不良が発生する場合がある。従って、従来、定着温度は単位面積当たりのトナー重量が最大であっても定着可能で且つコールドオフセットが発生しない最小の温度に一律に設定されていた。従って、単位面積当たりのトナー重量が少ない場合に必要以上の電力を定着装置に供給することになり電力の無駄が生じていた。

そこで、上記のような電力の無駄を減らすために、記録材上に但持されたトナーの単位面積当たりの重量に応じて定着装置に供給する電力を調整することが考えられる。特許文献１には、未定着トナーの単位面積当たりの重量に応じてヒータの制御温度を変える画像形成装置が開示されている。特許文献１の画像形成装置は、画像データから未定着トナーの単位面積当たりの重量を予測しヒータの制御温度を補正することによって、消費電力を低減することが出来る。

特開２００６−１５４４１３

しかしながら、特許文献１の画像形成装置は、連続プリントする記録材のトナーの単位面積当たりの重量がページ毎に大きく変わる場合、ニップ部の温度がトナーの重量に追従できずにコールドオフセット等の画像不良が発生する場合がある。

例えば、コールドオフセットはトナーの単位面積当たりの重量が小さい記録材をプリントした直後、トナーの単位面積当たりの重量が大きい記録材をプリントする場合に発生することがある。このコールドオフセットは、フィルムや加圧ローラの温度が記録材上のトナー画像の単位面積当たりのトナー重量に応じた温度まで上がりきらないため発生し、記録材の先端において特に顕著である。ヒータの目標温度が低い状態でプリントすると、フィルムや加圧ローラの温度は低い状態のまま維持される。フィルムや加圧ローラの温度が低い状態から、急遽にヒータの目標温度を高くしても、熱容量をある程度有しているフィルムや加圧ローラの温度は応答性良く立ち上がらない場合がある。

上述の課題を鑑みて、本発明の目的はコールドオフセット等の画像不良の発生を抑制しつつ消費電力の低減をすることが可能な画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本願発明の一つ目の側面として、画像情報に基づいて記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、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、を有し、前記トナー画像を担持した記録材を前記ニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着部と、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記加熱部材に供給する電力を制御する制御部と、前記画像情報から前記トナー画像の濃度情報を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、複数の記録材を連続的にプリントする連続プリント中のｎページの目標温度は、前記ｎページの濃度情報Ｄ _ｎ に応じた第１の補正温度α _ｎ と、（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ _ｎ＋１ 〜Ｄ _ｎ＋ｋ ）に応じた第１の補正温度（α _ｎ＋１ 〜α _ｎ＋ｋ ）を、前記ｎページから前記（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々までのページ間隔で重み付けした第２の補正温度（β _１ 〜β _ｋ ）と、に応じて基準目標温度を補正した温度であって、前記装置で設定可能な最高濃度のトナー画像を記録材に定着可能な温度であり、前記ｎページの前記目標温度は、前記第１の補正温度α _ｎ と、前記第２の補正温度（β _１ 〜β _ｋ ）と、のうち最も小さい値を前記基準定着温度から減じた温度であることを特徴とする。

更に、本願発明の二つ目の側面として、画像情報に基づいて記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、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、を有し、前記トナー画像を担持した記録材を前記ニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着部と、前記加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記加熱部材に供給する電力を制御する制御部と、前記画像情報から前記トナー画像の濃度情報を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、複数の記録材を連続的にプリントする連続プリント中のｎページの目標温度は、前記ｎページの濃度情報Ｄ _ｎ に応じた第１の定着温度Ｔ _ｎ と、（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ _ｎ＋１ 〜Ｄ _ｎ＋ｋ ）に応じた第１の定着温度（Ｔ _ｎ＋１ 〜Ｔ _ｎ＋ｋ ）を、前記ｎページから前記（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々までのページ間隔で重み付けした第２の定着温度（Ｔ´ _ｎ＋１ 〜Ｔ´ _ｎ＋ｋ ）と、のうち最も高い温度であることを特徴とする。

本発明によれば、複数ページの記録材を連続プリントする時にコールドオフセット等の画像不良の発生を抑制しつつ消費電力の低減をすることができる画像形成装置を提供できる。

実施例１に係る画像形成装置の構成を示した図である。 実施例１に係る定着装置の構成を示した図である。 実施例１に係るビデオコントローラの構成を示した図である。 実施例１に係る画像データ処理フローを説明する図である。 実施例１に係る単位面積当たりのトナー量と定着温度との関係を示す図である。 画像濃度情報と定着温度の補正温度との関係を示した図である。 比較例１のヒータの目標温度とサーミスタの検知温度の推移とを示した図である。 実施例１に係る定着温度を補正する制御のフローを示した図である。 コールドオフセットが発生するヒータの目標温度とサーミスタの検知温度との推移を示した図である。 実施例２に係る定着温度を補正する制御のフローを示した図である。

（実施例１）
（１）画像形成装置
本実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は本実施例で用いる画像形成装置Ｐを示したものである。画像形成装置Ｐは、記録材Ｓの搬送経路３と、この搬送経路３に対して略鉛直方向へ略直線状に配列された４つの画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、を備えている。４つの画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのうち、３Ｙはイエロー（以下Ｙと略記）色の画像を形成する画像形成ステーションである。３Ｍはマゼンタ（以下Ｍと略記）色の画像を形成する画像形成ステーションである。３Ｃはシアン（以下Ｃと略記）色の画像を形成する画像形成ステーションである。３Ｋはブラック（以下Ｋと略記）色の画像を形成する画像形成ステーションである。

各画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、帯電手段としての帯電ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを有している。また、各画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、露光手段としての露光装置６と、現像手段としての現像装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋと、クリーニング手段としてのクリーニング装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋを有している。ビデオコントローラ３０は、ホストコンピュータなどの外部装置（不図示）から画像情報を受信すると、制御手段３１にプリント信号を送信し、画像形成動作が開始される。画像形成する際に、画像形成ステーション３Ｙでは感光体ドラム４Ｙが所定の方向に回転される。まず感光体ドラム４Ｙの外周面（表面）は帯電ローラ５Ｙにより一様に帯電され、その感光体ドラム４Ｙ表面の帯電面に露光装置６により画像データに応じたレーザ光が照射されることによって露光され静電潜像が形成される。その潜像は現像装置７ＹによりＹトナーを用いて顕像化されＹトナー画像となる。これにより、感光体ドラム４Ｙ表面にＹトナー画像が形成される。画像形成ステーション３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにおいても同様の画像形成プロセスが行なわれる。これにより、感光体ドラム４Ｍ表面にＭトナー画像が、感光体ドラム４Ｃ表面にＣトナー画像が、感光体ドラム４Ｋ表面にＫトナー画像が、それぞれ形成される。

画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの配列方向に沿って設けられているエンドレスの中間転写ベルト９は、駆動ローラ９ａと、従動ローラ９ｂと、従動ローラ９ｃとに張架されている。駆動ローラ９ａは、所定の方向に回転する。これにより、中間転写ベルト９は、各画像形成ステーション３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに沿って１００ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転移動される。この中間転写ベルト９の外周面（表面）には、中間転写ベルト９を挟んで感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと対向配置されている一次転写手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにより、各色のトナー画像が順次重ね転写される。これによって、中間転写ベルト９表面に４色のフルカラートナー画像が形成される。

一次転写後に感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ表面に残った転写残トナーは、クリーニング装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋに設けられている不図示のクリーニングブレードにより除去される。これにより感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは次の画像形成に備える。

一方、画像形成装置Ｐ下部に設けられた給送カセット１１に積載収納されている記録材Ｓは、給送ローラ１２によって給送カセット１１から一ページずつ分離給送され、レジストローラ対１３に給送される。レジストローラ対１３は、給送された記録材Ｓを、中間転写ベルト９と二次転写ローラ１４との間の転写ニップ部に送り出す。二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト９を挟んで従動ローラ９ｂと対向するように配置される。二次転写ローラ１４には、記録材Ｓが転写ニップ部を通過する際に不図示の高圧電源からバイアスが印加される。これにより転写ニップ部を通過する記録材Ｓに中間転写ベルト９表面からフルカラーのトナー画像が二次転写される。以上説明した記録材にトナー画像を形成する構成を画像形成部とする。

このトナー画像が形成された記録材Ｓは定着部としての定着装置Ｆ１に搬送される。その記録材Ｓは、定着装置Ｆ１を通過することにより加熱及び加圧され、そのトナー画像が記録材Ｓ上に加熱定着される。そしてその記録材Ｓは、定着装置Ｆ１から画像形成装置（プリンタ）Ｐ外部の排出トレイ１５へ排出される。

二次転写後に中間転写ベルト９表面に残った転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１６により除去される。これにより中間転写ベルト９は次の画像形成に備える。

（２）定着装置
画像形成装置の定着部としての定着装置について説明する。以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面と平行な面における記録材搬送方向と直交する方向であり、短手方向とは記録材搬送方向である。幅とは上記の短手方向の寸法である。記録材に関し、長手幅とは上記長手方向の寸法である。

図２は定着装置Ｆ１の断面図である。定着装置Ｆ１は、筒状のフィルム２２と、フィルム２２の内面に接触するニップ部形成部材としてのヒータ２３と、ヒータ２３と共にニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラ２１と、を有する。定着装置Ｆ１は更に、ヒータ２３を保持するヒータホルダ２４と、定着装置に必要な曲げ剛性を確保するための補強部材としての補強ステー２５と、を有している。加圧ローラ２１、フィルム２２、ヒータ２３、ヒータホルダ２４および、補強ステー２５は、何れも長手方向に長い部材である。

また、この定着装置Ｆ１は、加圧ローラ２１を不図示の駆動源で回転駆動し、フィルム２２を加圧ローラ２１に従動させて回転させる方式の定着装置である。

板状のヒータ２３は、長手方向に細長い基板２３１と、基板上に長手方向に沿って形成された発熱抵抗体２３３と、発熱抵抗体を覆うオーバーコート層２３２と、を有する。基板２３１はセラミック製である。基板２３１の長手方向の両端部には発熱抵抗体に給電するためのコネクタ（不図示）が設けられている。ヒータ２３は、コネクタを介して通電された発熱抵抗体が発熱することにより温度上昇する。

ヒータホルダ２４は、耐熱性及び剛性を有する横断面が略半円形樋型に形成されている部材である。ヒータホルダ２４の材質として液晶ポリマー等が用いられる。このヒータホルダ２４はヒータ２３と対向する面の幅方向の中央に長手方向に沿って設けられた溝部を有し、この溝部によりヒータ２３の基板２３１を保持してオーバーコート層２３２を溝部から露呈させている。このヒータホルダ２４は、ヒータホルダ２４の長手方向の両端部が装置枠体（不図示）としての２つ側板に保持されている。

フィルム２２は、可撓性及び耐熱性を有する樹脂材料により形成された筒状の部材である。本実施例のフィルム２２の外周長は５７ｍｍである。このフィルム２２は、筒状のベース層２２１と、前記ベース層の外側に形成された弾性層２２２と、弾性層２２２の外側に離型層２２３と、を有する。ベース層は、厚さ５０ミクロンのポリイミドで形成され、弾性層２２２は厚さ２００ミクロンのシリコーンゴムで形成され、離型層２２３は１５ミクロンのフッ素樹脂で形成されている。フィルム２２の内周長は、ヒータ２３を保持させたヒータホルダ２４の外周長よりも３ｍｍ大きくしてある。そしてそのフィルム２２は、ヒータ２３を保持しているヒータホルダ２４にルーズに外嵌されている。

補強ステー２５は、横断面がＵ字型の部材である。この補強ステー２５は、ヒータホルダ２４のヒータ２３を保持している面と反対側の面の短手方向の中央部に配置されている。

加圧ローラ２１は、芯金２１１と、芯金２１１の外側に形成されたシリコーンゴムの弾性層２１２と、弾性層２１２の外側に形成された導電性を有するフッ素樹脂の離型層２１３と、を有する。加圧ローラ２１の外周長は６３ｍｍである。尚、弾性層２１２は、フッ素ゴム等の耐熱性ゴム、あるいはシリコーンゴム等を発泡して形成したものでも良い。離型層２１３は絶縁性のフッ素樹脂でも良い。加圧ローラ２１は、フィルム２２と平行になるように配置され、芯金２１１の長手方向の両端部が定着装置の枠体の側板に軸受け部材を介して回転自由に保持されている。そして、加圧ローラ２１の芯金２１１と補強ステー２５は、長手方向の両端部において不図示の加圧スプリングにより加圧ローラ２１の外周面とフィルム２２の外周面が接触するように加圧されている。この加圧力により加圧ローラ２１の外周面とヒータ２３のオーバーコート層２３２とがフィルム２２を介してフィルム所定幅のニップ部ＮＦを形成する。加圧力の総圧２０ｋｇｆである。

プリント信号に応じて、図２に示すように加圧ローラ２１を所定の周速度（プロセススピード）１００ｍｍ／ｓｅｃで矢印方向へ回転させる。その際、ニップ部ＮＦにおける加圧ローラ２１の外周面とフィルム２２の外周面との間に働く摩擦力によりフィルム２２が回転する。そのため、フィルム２２が回転する際に、フィルム２２の内周面がヒータ２３と密着して摺動しながら摺動する。その際にフィルム２２の回転はフィルム２２の内周形状に沿ように形成されているヒータホルダ２４の外周面によってガイドされる。これによりフィルム２２の回転が安定しフィルム２２は同じ回転軌跡を描きながら回転する。また、制御部３００はプリント信号に応じてヒータ２３の発熱抵抗体２３３への通電を開始する。そのヒータ２３への通電によりヒータ２３は昇温しフィルム２２を加熱する。

ヒータ２３の温度は、基板２３１のヒータホルダ２４と対向する側の面に設けられている温度検知素子としてのサーミスタ２６によって検知される。制御部３００は、サーミスタ２６の出力信号に基づいてサーミスタ２６の検知温度が所定の目標温度Ｔを維持するようにヒータ２３への通電を制御する。これによってニップ部ＮＦは所定温度に維持される。通常のプリント時の目標温度Ｔは、１２０℃〜２３０℃である。加圧ローラ２１及びフィルム２２の回転が安定し、かつ、サーミスタ２６の検知温度が目標温度に達すると、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｓが入り口ガイド２７を通ってニップ部ＮＦに導入される。その記録材Ｓはニップ部ＮＦで加圧ローラ２１の外周面とフィルム２２の外周面とに挟まれて搬送される。その搬送過程で記録材Ｓに熱と圧力が加えられ、未定着トナー画像ｔは記録材Ｓの表面に加熱定着される。未定着トナー画像ｔが加熱定着された記録材Ｓはフィルム２２の表面から曲率分離してニップ部ＮＦから排出される。

（３）画像処理部
画像処理部としてのビデオコントローラ３０について、図３に示す図を用いて説明する。ビデオコントローラ３０は、ＣＰＵバス３０１を介して相互に接続されたホストインタフェース部３０２、画像形成装置のインタフェース部３０３、ＲＯＭ３０４、ＲＡＭ３０５、及びＣＰＵ３０６等の各デバイスを備えている。ＣＰＵバス３０１は、アドレス、データ、コントロールバスを含む。

ホストインタフェース部３０２は、ネットワークを介してホストコンピュータ等のデータ送信装置と双方向に通信接続する機能を有する。画像形成装置のインタフェース部３０３は、画像形成装置Ｐと双方向に通信接続する機能を有する。

ＲＯＭ３０４は、後述する画像データの処理や、その他の処理を実行するための制御プログラムコードを保持する。ＲＡＭ３０５は、画像形成装置のインタフェース部３０３で受信した画像データをレンダリングした結果のビットマップデータや画像濃度情報を保持したり、一時的なバッファエリアや各種処理ステータスを保持したりするためのメモリである。ＣＰＵ３０６は、ＲＯＭ３０４に保持された制御プログラムコードに基づいて、ＣＰＵバス７３０１に接続された各デバイスを制御する。

（４）画像データ処理と画像濃度情報の検出
画像データ処理について説明する。図４に画像データ処理フローを示す。ホストコンピュータからは画像情報として画像データとともに、紙サイズ、動作モード等のコマンドが送られてくる（処理Ｓ１０）。画像データがカラー画像に関するものである場合には、ＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）データによる色情報の形式となっており、それぞれの色情報が画像形成装置で再現可能なデバイスＲＧＢデータに割り付けられ変換される（処理Ｓ１１）。続いて画像データの色情報は、デバイスＲＧＢデータからデバイスＹＭＣＫ（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）データに変換される（処理Ｓ１２）。

本ＹＭＣＫデータは、各色の画像形成ステーションのレーザが全点灯した場合に転写材上に得られるトナー量に対するトナー量の比を表すものと定義され、単色では０％〜１００％の幅を持つ。データ値０％とは、レーザが全消灯され、トナー量が０となる場合である。

ここでは、ＹＭＣＫデータに対して、各色の露光量と実際に使用されるトナー量との関係を示す階調テーブルを用いて、ＹＭＣＫ各色の露光量が算出される。また、その際に画像濃度情報Ｄも同時に算出される（処理Ｓ１３）。たとえば、あるピクセルにおける画像データが、Ｙ＝５０％、Ｍ＝７０％、Ｃ＝２０％、Ｋ＝０％である場合には、画像濃度情報Ｄは１４０％（＝５０＋７０＋２０＋０）となる。その後、各ピクセルに対して、各色の露光量を実際に用いる露光パターンに変換し（処理Ｓ１４）、露光出力となる（処理Ｓ１５）。

尚、本実施例においては、画像濃度情報Ｄは、記録材Ｓ１ページ内の各ピクセルの中で最大の濃度とし、直近に露光出力される画像データ（１ページ目）の画像濃度情報をＤ_１として、ＲＡＭ３０５に記憶しておく。さらに、次に露光出力される画像データ（２ページ目）の画像濃度情報をＤ_２、その後露光出力される画像データ（ｎページ目）の画像濃度情報をＤ_ｎとし、Ｄ_１からＤ_ｎまでの画像濃度情報を記憶しておく。なお、画像濃度情報Ｄの検出時間は、画像データの大きさやビデオコントローラ３０の処理速度によって変化することがあるため、ＲＡＭ３０５に記憶している画像濃度情報Ｄの個数は一定であるとは限らない。

（５）画像濃度情報Ｄと記録材Ｓ上のトナー量
まず、画像濃度情報Ｄと記録材Ｓ上のトナー量の関係について述べる。画像濃度情報Ｄ_ｎは、ｎページ目の画像１ページ内における最大露光量となるピクセルの濃度情報である。本実施例では、定着性を考慮し、フルカラーにおけるＤ_ｎの最小値は０％、最大濃度を２００％としている。Ｄ_ｎは記録材Ｓ上の単位面積当たりのトナー量と相関がある情報であり、Ｄ_ｎ＝１００％の時の記録材Ｓ上の単位面積当たりのトナー量は０．４５〜０．５０ｍｇ／ｃｍ^２、Ｄｎ＝２００％の時のトナー量は０．９０〜１．００ｍｇ／ｃｍ^２である。記録材Ｓ上のトナー量にレンジがある理由は、主に二つある。一つ目の理由は、一次転写の際に、感光体ドラム上から中間転写ベルト９へ、感光体ドラムのすべてのトナーを転写できるわけではないことである。二つ目の理由は、二次転写の際に、中間転写ベルト９上から記録材Ｓへ、中間転写ベルト９上のすべてのトナーを転写できるわけではないことである。

（６）記録材Ｓ上のトナー量と最適な目標温度
次に、記録材Ｓ上のトナー量と定着温度Ｔの関係について述べる。所定量のトナーに対して過剰な熱量が与えられた場合にはホットオフセットが発生し、過小な熱量しか与えられない場合にはコールドオフセットが発生する場合がある。従って、記録材Ｓ上のトナー量に応じてヒータ２３の目標温度Ｔを最適な値に変更することが好ましい。ここで述べる最適な目標温度とは、コールドオフセットが発生しない最も低い温度であって最も消費電力の低い設定である。この最適なヒータの目標温度Ｔは、記録材Ｓ上のトナー量とヒータ２３の目標温度とを振って記録材上におけるトナーの定着具合を確認することで調べることができる。尚、最適なヒータ２３の目標温度Ｔは、構成やプロセススピードによって異なる。

図５に本実施例における記録材Ｓ上のトナー量とヒータ２３の最適な目標温度との関係を表した図を示す。図５から記録材Ｓ上の単位面積当たりのトナー量に応じたヒータ２３の最適な目標温度がわかる。例えば、トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２の時は１９０℃であり、０．７５ｍｇ／ｃｍ^２の時は２００℃、１．００ｍｇ／ｃｍ^２の時は２１０℃である。本実施例では、トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２より少ない場合にはヒータ２３の目標温度を１９０℃とする。これは、フルカラー画像であっても単色黒ピクセルが含まれている場合が多く、その場合には、記録材Ｓ上には０．５ｍｇ／ｃｍ^２（画像濃度情報Ｄ＝１００％）となる部分が含まれているからである。従って、稀に０．５ｍｇ／ｃｍ^２よりトナー量が少ない場合があるとしても、０．５ｍｇ／ｃｍ^２であるものとして対応する。

ここで、基準目標温度Ｔ_ｄを記録材Ｓ上のトナー量が装置で設定可能なフルカラーの上限濃度（１．００ｍｇ／ｃｍ^２）における最適な基準定着温度と定義する。また、Ｔ_ｄと、任意のトナー量における最適な定着温度との差分を補正温度αと定義する。図６に示すように、αはＤ＝１００％の時に２０℃となり、Ｄ＝２００％の時に０℃となるような直線で表すことが出来る。よって、ｎページ目の画像濃度情報をＤ_ｎとすると、ｎページ目の記録材における補正温度α_ｎは以下のように表される。

α_ｎ＝４０−（０．２×Ｄ_ｎ）
この関係から、図５に示すようなｎページ目のヒータ２３の最適な目標温度Ｔ_ｎが算出できる。算出式は以下のように表される。

Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｄ−α_ｎ＝２１０−（４０−（０．２×Ｄ_ｎ）） （１００≦Ｄ_ｎ≦２００）
尚、画像濃度情報が取得できない場合には、目標温度Ｔの補正は行わない。即ち、
Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｄ
となる。

（７）本実施例のヒータの目標温度の設定方法
最初に、比較例１としてｎページ目の目標温度Ｔ_ｎをｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎのみによって設定した場合について説明する。ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎから算出されるα_ｎのみによってｎページ目のヒータ２３の目標温度を設定した場合には、（ｎ＋１）ページ目の先端においてコールドオフセット等の画像不良が発生することがある。特に連続してプリントするページ間のヒータ２３の目標温度の差が大きいとコールドオフセット等の画像不良が発生しやすい。

上記課題について図７を用いて説明する。図７は比較例１におけるｎ〜（ｎ＋２）ページを連続プリントした時のサーミスタ２６の検知温度の推移を示したものである。ｎ〜（ｎ＋２）ページの濃度情報は、Ｄ_ｎ＝２００％（Ｔ_ｎ＝２１０℃）、Ｄ_ｎ＋１＝１５０％（Ｔ_ｎ＋１＝２００℃）、Ｄ_ｎ＋２＝２００％（Ｔ_ｎ＋２＝２１０℃）であるとする。図７においてヒータ２３の目標温度Ｔを細い実線で表し、比較例及び比較例の制御応答性を弱めた場合のサーミスタ２６の検知温度の推移をそれぞれ点線及び太い実線で示した。比較例は短時間で急激にヒータ２３の目標温度Ｔを変更したためにサーミスタ２６の検知温度はｎ、（ｎ＋１）ページ目においてオーバーシュートやアンダーシュートが生じている。太い実線で表される比較例１の制御応答性を弱めたものは、オーバーシュート及びアンダーシュートを小さく抑えることができるものの、応答性が悪く（ｎ＋２）ページ目の先端でコールドオフセットが発生する。

一般的に、定着装置のヒータの電力制御にはＰＩ制御が用いられている。被加熱部材を目標温度に早く到達させたい場合にはＰ項を大きくすれば良い。しかしながら、Ｐ項を大きくすれば収束性が悪化しヒータ２３の温度がオーバーシュート及びアンダーシュートすることによるホットオフセット及びコールドオフセットが発生しやすくなる。反対に、Ｐ項を小さくすれば応答性が悪化し目標温度へ到達するまでの時間が長くなり、ホットオフセットやコールドオフセットの画像不良が発生しやすくなる。

以上述べたことから、連続プリント中のｎページ目のヒータ２３の目標温度Ｔ_ｎを画像濃度情報Ｄ_ｎのみに応じて設定すると、画像不良が発生しやすくなる。

上記課題を解決するために本実施例においては、連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎをｎページ目の記録材の画像濃度情報Ｄ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１とに応じて設定する。

ここで、ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１とが異なる条件で連続プリントする場合について考える。（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１と（ｎ＋２）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋２との関係がＤ_ｎ＋２＞Ｄ_ｎ＋１であって最適な目標温度がＴ_ｎ＋２＞Ｔ_ｎ＋１となる場合、（ｎ＋２）ページ目の先端のコールドオフセットが発生しやすい。このコールドオフセットを防止するために次のように考える。

ｎページ目の記録材の画像濃度情報Ｄ_ｎとｎ＋１ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１とに応じてｎページ目の目標温度Ｔ_ｎを決定する場合、以下の２つの場合に分けられる。
（１）Ｄ_ｎ＋１＞Ｄ_ｎ の場合
Ｔ_ｎを（ｎ＋１）ページ目に必要な目標温度Ｔ_ｎ＋１と同じにすることで、コールドオフセットを防止する。補正後のＴ_ｎは以下のように表される。

Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｎ＋１＝Ｔ_ｄ−α_ｎ＋１＝２１０−（４０−（０．２×Ｄ_ｎ＋１））
（２）Ｄ_ｎ＋１≦Ｄ_ｎ の場合
Ｔ_ｎは、ｎページ目に最適な目標温度Ｔ_ｎと同じにすることで、消費電力の低減をする。

Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｄ−α_ｎ＝２１０−（４０−（０．２×Ｄ_ｎ））
実際の制御フローを図８に示す。Ｓ２０１でプリントがスタートする。Ｓ２０２でＲＡＭ３０５に保存されている画像濃度情報Ｄ_ｎとＤ_ｎ＋１を取得する。Ｓ２０３でＤ_ｎとＤ_ｎ＋１の大小を比較する。Ｄ_ｎ＋１のほうが大きければＳ２０４へ進み、Ｄ_ｎ＋１のほうが小さければの２０５へ進む。Ｓ２０４では、α_ｎ＋１よって目標温度Ｔ_ｎの補正を行う。Ｓ２０５では、α_ｎよって目標温度Ｔ_ｎの補正を行う。Ｓ２０６で記録材ＳがニップＮ_Ｆを通過したことを確認する。Ｓ２０７で継続してプリントする記録材があるかを確認し、プリントする記録材があればＳ２０８へ進み、プリントする記録材が無ければＳ２０９へ進みプリントを終了する。Ｓ２０９では、ＲＡＭ３０５に保存されている最新の画像濃度情報へと画像濃度情報の更新を行う。具体的には、先にプリントされる際に取得した画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１は、最新の情報における画像濃度情報Ｄ_ｎになる。

（８）効果確認
実施例１と比較例１とで連続プリントした時のコールドオフセットの発生の有無を確認した。連続プリントする４ページの画像濃度情報Ｄ_１〜Ｄ_４がそれぞれ、Ｄ_１＝２００％、Ｄ_２＝１５０％、Ｄ_３＝２００％、Ｄ_ｎ＋３＝１００％、Ｄ_ｎ＋４＝２００％である場合について考える。

比較例１の目標温度Ｔ_ｎは、ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎのみに応じて設定する。比較例１のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは以下のように表せる。

Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｄ−α_ｎ＝２１０−（４０−（０．２×Ｄ_ｎ））
結果として、４ページ目と６ページ目とにおいてコールドオフセットが発生した。これは、Ｔ_ｎ＋１＞Ｔ_ｎとなるような制御になっているため、サーミスタ２６の温度が目標温度Ｔまで上昇できなかったことが原因であると考えられる。

一方、本実施例はｎページ目の目標温度Ｔ_ｎをｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１とに応じて決定する。具体的には、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは、基準目標温度Ｔ_ｄから補正温度α_ｎとα_ｎ＋１のうち小さい方の補正温度を減じた温度に設定する。実施例１は表１からコールドオフセットを抑制しつつヒータに供給する電力を削減できることがわかる。

（９）まとめ
本実施例は、連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎをｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎだけでなく（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１も考慮して設定することによって、（ｎ＋１）ページ目のコールドオフセット等の画像不良の発生を抑制しつつヒータの消費電力の低減が可能となった。尚、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは２ページ以上の画像濃度情報を用いて決定しても良い。具体的には、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは、基準目標温度Ｔ_ｄから複数ページ（ｎ〜ｎ＋ｋ）（ｋ≧１）の画像濃度情報Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｎ＋ｋに応じた補正温度α_ｎ〜α_ｎ＋ｋの中で最も低い温度を減じた温度に設定するのである。または、前述した補正温度を用いずに、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎをｎ〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた定着温度（Ｔ_ｎ〜Ｔ_ｎ＋ｋ）のうち最も高い温度に設定しても良い。

また、本実施例中に記載されている目標温度Ｔを含むその他の温度設定は、プロセススピードや加圧力やその他構成によって変化する値であるため、本実施例の値に限定されるわけではない。

（実施例２）
（１）実施例２の構成
実施例２が適用される画像形成装置の構成は、実施例１のものと同じであるため、実施例１のものと同一もしくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

実施例２は、実施例１よりもプロセススピードが速い場合について考える。本実施例におけるプロセススピードは、１８０ｍｍ／ｓｅｃである。プロセススピードが速い程、トナー画像を記録材に定着するために必要な熱量を補う必要があるので、ヒータ２３の目標温度を高くする必要がある。実施例２においては、コールドオフセットの発生を抑制するためには、ヒータ２３の目標温度を、記録材Ｓ上のトナー量０．５ｍｇ／ｃｍ^２（画像濃度情報Ｄ＝１００％）の時は２１０℃、トナー量０．７５ｍｇ／ｃｍ^２（画像濃度情報Ｄ＝１５０％）の時は２２０℃、トナー量１．００ｍｇ／ｃｍ^２（画像濃度情報Ｄ＝２００％）の時は２３０℃に設定する必要がある。従って、本実施例の装置で設定可能なフルカラーの最高濃度（Ｄ＝２００％）のトナー画像を定着可能で且つコールドオフセットが発生しない最低の温度は２３０℃であるので、基準目標温度Ｔ_ｄは２３０℃となる。

ここで、（ｎ＋１）ページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１が最高濃度（２００％）である場合に、ｎページ目のヒータ２３の目標温度が何℃であると、（ｎ＋１）ページ目の先端でコールドコールドオフセットが発生するのかについて調べた。その結果、次の式を満たす場合に（ｎ＋１）ページ目にコールドオフセットが発生することがわかった。
Ｔ_ｎ＋１―Ｔ_ｎ＞５℃

図９は、連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の目標温度Ｔ_ｎ＋１との温度差が６℃の場合におけるｎページから（ｎ＋１）ページにかけてのサーミスタ２６の検知温度の推移を示したものである。

細い実線はヒータ２３の目標温度Ｔの設定値、太い実線はサーミスタ２６の検知温度の推移を表す。図９からｎページ目の目標温度Ｔ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の目標温度Ｔ_ｎ＋１との温度差が６℃である場合、（ｎ＋１）ページ目においてサーミスタ２６の検知温度が目標温度Ｔ_ｎ＋１まで上がっていないことがわかる。一方、本実施例においては、連続プリントするｎページからｎ＋１ページにかけてヒータ２３の目標温度の温度差（Ｔ_ｎ＋１−Ｔ_ｎ）が５℃以下の場合は、コールドオフセットが発生しないことがわかった。

つまり、（ｎ＋１）ページ目においてコールドオフセットが発生しない条件は、以下のような条件となる。
Ｔ_ｎ≧Ｔ_ｎ＋１−５℃

同様に、（ｎ＋２）ページ目においてコールドオフセットが発生しない条件は、以下のような条件である。

Ｔ_ｎ≧Ｔ_ｎ＋２−２×５℃
例えば、Ｔ_ｎ＋２＝２３０℃（Ｄ_ｎ＋２＝２００％）の時においては、ｎページ目におけるＴ_ｎが２２０℃以上であれば、（ｎ＋２）ページ目においてコールドオフセットの発生を抑制することができる。

以上の関係から、（ｎ＋ｋ）ページ目においてコールドオフセットを発生させないために、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎが満たすべき条件は、以下のような条件である。
Ｔ_ｎ≧Ｔ_ｎ＋ｋ−ｋ×５℃＝Ｔ_ｄ−（α_ｎ＋ｋ＋ｋ×５℃）
ｋはｎページ目の記録材より何ページ後に通紙される記録材であるかを示した数字である。
ここで、
β_ｋ＝α_ｎ＋ｋ＋ｋ×５℃
と定義する。β_ｋは、ｎページ目の記録材からｋページ後に通紙される記録材においてコールドオフセットを発生させないために、ｎページ目の目標温度Ｔ_ｎを補正する補正温度である。すなわち、β_１〜β_ｋは、画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋに応じた第１の補正温度α_ｎ＋１〜α_ｎ＋ｋを（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々のページのｎページからのページ間隔で重み付けした第２の補正温度である。この第２の補正温度（β_１〜β_ｋ）は、（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた第１の補正温度（α_ｎ＋１〜α_ｎ＋ｋ）に対して前記ページ間隔が多い程温度が高くなるように重み付けした温度である。

本実施例においては、連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは、ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎに応じた第１の補正温度α_ｎと、第２の補正温度β_１〜β_ｋと、のうち最も低い温度を基準目標温度Ｔ_ｄから減じた温度となる。これによって、ｎページ目から（ｎ＋ｋ）ページ目のコールドオフセットの発生の抑制と、消費電力の低減を両立することができる。

尚、ｎページから何枚先まで画像濃度情報が得られるかによって変わるｋの値は画像データの大きさやビデオコントローラ３０の処理速度によって変わるので一定ではない。

また、上述した（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた第１の補正温度（α_ｎ＋１〜α_ｎ＋ｋ）に対するページ間隔による重み付けは、プロセススピードによって変わる。これは、連続プリントするｎページから（ｎ＋１）ページにかけてコールドオフセットが抑制できるヒータ２３の目標温度の温度差（Ｔ_ｎ＋１−Ｔ_ｎ）の上限はプロセススピードが上がると小さくなるためである。

次に、実際の制御フローについて図１０を参照して説明する。Ｓ３０１でプリントがスタートする。Ｓ３０２でＲＡＭ３０５に保存されている複数の画像濃度情報Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｎ＋ｋを取得する。Ｓ３０３で画像濃度情報をもとに、前記の算出方法に従ってα_ｎ〜α_ｎ＋ｋとβ_１〜β_ｋを算出する。Ｓ３０４でα_ｎとβ_１〜β_ｋとの中で、最も低い補正温度を用いて目標温度Ｔ_ｎの補正を行う。Ｓ３０５で記録材Ｓが定着ニップＮ_Ｆを通過したことを確認する。Ｓ３０６で、継続してプリントする記録材があるかを確認し、プリントする記録材があればＳ３０７へ進み、プリントする記録材が無ければＳ３０８へ進みプリントを終了する。Ｓ３０７では、ＲＡＭ３０５に保存されている最新の画像濃度情報へと画像濃度情報の更新を行う。具体的には、先にプリントされる際に取得した画像濃度情報Ｄ_ｎ＋１は、最新の情報における画像濃度情報Ｄ_ｎになる。

（２）効果確認
前述した制御フローに従って、目標温度Ｔ_ｎを補正することによる効果を確認する実験を行った。実験を簡素化するため画像濃度情報を取得できるページ数ｋは、常に３ページでとする。本実施例と比較例２とのそれぞれで９ページの連続プリントした時のコールドオフセットの発生の有無を確認した結果を表２に示す。

比較例２は、ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎに応じた補正温度α_ｎのみで基準目標温度Ｔ_ｄを補正するものであり、連続プリント中のｎページ目のヒータの目標温度Ｔ_ｎは以下のように定義される。
Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｄ−α_ｎ＝２３０−（４０−（０．２×Ｄ_ｎ））

比較例２においては、消費電力の低減は可能であるものの、５ページ目と６ページ目でコールドオフセットが発生した。これは、連続プリントするｎページ目の目標温度Ｔ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の目標温度Ｔ_ｎ＋１とがＴ_ｎ＋１―Ｔ_ｎ≦５℃を満たさなかったため、サーミスタ２６の検知温度が目標温度Ｔまで上昇しなかったことが原因である。Ｔ_６−Ｔ_５、Ｔ_７−Ｔ_６はいずれも１０℃となっている。

一方、本実施例においては連続プリントするｎページ目の目標温度Ｔ_ｎと（ｎ＋１）ページ目の目標温度Ｔ_ｎ＋１とが常にＴ_ｎ＋１―Ｔ_ｎ≦５℃の関係式を満たすため、ホットオフセットやコールドオフセットは全く発生しなかった。

（３）まとめ
以上述べたことから、本実施例の連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎは、ｎページ目の画像濃度情報Ｄ_ｎに応じた第１の温度α_ｎと、第２の補正温度β_１〜β_ｋと、のうち最も小さい値を基準目標温度Ｔ_ｄから減じた温度となる。本実施例は、プロセススピードによらず、ｎページ目から（ｎ＋ｋ）ページ目のコールドオフセットの発生の抑制と、消費電力の低減を両立することができる。

尚、第２の補正温度βを用いずに本実施例の連続プリント中のｎページ目の目標温度Ｔ_ｎを設定する次の方法でも同じ作用効果を得られる。ｎページ目の定着温度を、ｎページ目の濃度情報Ｄ_ｎに応じた第１の定着温度Ｔ_ｎと、（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた第１の定着温度（Ｔ_ｎ＋１〜Ｔ_ｎ＋ｋ）を（ｎ＋１〜ｎ＋ｋ）ページの各々の前記ページ間隔で重み付けした第２の定着温度（Ｔ´_ｎ＋１〜Ｔ´_ｎ＋ｋ）と、のうち最も高い温度に設定する方法である。

また、本実施例は、画像データの大きさやビデオコントローラ３０の処理速度の影響や、通紙パターンの影響を受けることはなく、最適な補正温度が常に選択される。

尚、本実施例の基準目標温度Ｔｄ、第１の補正量α、第２の補正量β等のパラメータは、プロセススピードや定着装置のニップ部の加圧力やその他構成によって変化する値であるため、本実施例の値に限定されるものではない。

２１ 加圧ローラ
２２ フィルム
２６ サーミスタ
３０ ビデオコントローラ
２３１ ヒータ
２３３ 発熱抵抗体
３００ 制御部

Claims (4)

1. 画像情報に基づいて記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
   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、を有し、前記トナー画像を担持した記録材を前記ニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着部と、
   前記加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、
   前記温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記加熱部材に供給する電力を制御する制御部と、
   前記画像情報から前記トナー画像の濃度情報を取得する取得部と、
   を有する画像形成装置において、
   複数の記録材を連続的にプリントする連続プリント中のｎページの目標温度は、
   前記ｎページの濃度情報Ｄ _ｎ に応じた第１の補正温度α _ｎ と、
   （ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ _ｎ＋１ 〜Ｄ _ｎ＋ｋ ）に応じた第１の補正温度（α _ｎ＋１ 〜α _ｎ＋ｋ ）を、前記ｎページから前記（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々までのページ間隔で重み付けした第２の補正温度（β _１ 〜β _ｋ ）と、
   に応じて基準目標温度を補正した温度であって、前記装置で設定可能な最高濃度のトナー画像を記録材に定着可能な温度であり、
   前記ｎページの前記目標温度は、前記第１の補正温度α _ｎ と、前記第２の補正温度（β _１ 〜β _ｋ ）と、のうち最も小さい値を前記基準定着温度から減じた温度であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の補正温度（β_１〜β_ｋ）は、前記（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた前記第１の補正温度（α_ｎ＋１〜α_ｎ＋ｋ）に対して前記ページ間隔が多い程温度が高くなるように重み付けした温度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。
3. 画像情報に基づいて記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
   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、を有し、前記トナー画像を担持した記録材を前記ニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー画像を記録材に定着する定着部と、
   前記加熱部材の温度を検知する温度検知部材と、
   前記温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記加熱部材に供給する電力を制御する制御部と、
   前記画像情報から前記トナー画像の濃度情報を取得する取得部と、
   を有する画像形成装置において、
   複数の記録材を連続的にプリントする連続プリント中のｎページの目標温度は、
   前記ｎページの濃度情報Ｄ_ｎに応じた第１の定着温度Ｔ_ｎと、
   （ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々の濃度情報（Ｄ_ｎ＋１〜Ｄ_ｎ＋ｋ）に応じた第１の定着温度（Ｔ_ｎ＋１〜Ｔ_ｎ＋ｋ）を、前記ｎページから前記（ｎ＋１）〜（ｎ＋ｋ）ページの各々までのページ間隔で重み付けした第２の定着温度（Ｔ´_ｎ＋１〜Ｔ´_ｎ＋ｋ）と、
   のうち最も高い温度であることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記加熱部材は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面と接触するヒータと、を有し、前記ヒータは、前記加圧部材と共に前記フィルムを介して前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項１〜３に記載の画像形成装置。

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