JP2005062493A

JP2005062493A - 画像形成装置およびそのプログラム

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Publication number: JP2005062493A
Application number: JP2003292730A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yokono; 政治横野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】定着加熱手段を含む画像形成装置全体としての消費電力を所定目標値内に制御する。
【解決手段】駆動部のウオームアップ時Ｗｘ、印字時Ｗｙ、待機時Ｗｚの３つの動作状態の消費電力、及び画像形成装置全体としての目標消費電力Ｗｏを、ＲＯＭ５に記憶しておく。定着ヒータの目標消費電力をＷｈとすると、駆動部の３つの動作状態に応じて、定着ヒータの目標消費電力Ｗｈが各々求まる。画像形成装置全体の消費電力を目標消費電力Ｗｏ以下にするためには、制御単位時間Ｔａ内に定着ヒータに通電している時間Ｔｂは、商用電源の電圧Ｖｉｎを検出し、Ｔｂ≦Ｗｈ×Ｒ×Ｔａ÷（Ｖｉｎ×Ｖｉｎ）の式により算出することができる。定着ヒータへの通電時間をＴｂ以下となるように制御することにより、画像形成装置全体としての消費電力は目標消費電力Ｗｏ以下になる。
【選択図】図３

Description

本発明は複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、より詳細には、定着加熱装置を有する画像形成装置の消費電力を抑制するようにした画像形成装置およびそのプログラムに関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体に形成した静電潜像にトナーを付着させ、このトナーを転写して可視像を形成した転写紙を定着ヒータで加熱して、転写紙に転写されたトナーを転写紙に定着させている。定着ヒータの抵抗値には個体差があるため、交流電源の電圧が低下した時でも定着不良を生じさせないために、また、定着ヒータが所定の温度になるまでのウオームアップ時間を所定時間内に収めるために、発熱量が大きめの定着ヒータを搭載している。

従来、この定着ヒータの温度制御は、定着ヒータの温度をサーミスタ等により検出し、この検出温度と目標温度との差に応じて、制御単位時間当りの定着ヒータへの通電時間と非通電時間のデューティを制御することにより行っている（特許文献１参照）。

特開平９−１０１７１８号明細書

しかしながら、上記特許文献１の装置では、定着ヒータの抵抗値に個体差があっても、また、商用交流電源の電圧が画像形成装置の設置場所の関係で変動していても、一定の条件で制御単位時間当りの定着ヒータへの通電時間と非通電時間のデューティを制御しているため、商用交流電源の電圧が定格以上であった場合には、電力が余分に消費されることになる。また、画像形成装置のモータ等の駆動部で消費される電力まで考慮して、画像形成装置全体としての消費電力を所定目標値内に制御することはできなかった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、第１の目的は、画像形成装置の駆動部で消費される電力を考慮し、定着加熱手段を含む画像形成装置全体としての消費電力を所定目標値内に制御することである。
第２の目的は、駆動部の消費電力を検出するための特別の装置を不要にすることである。

請求項１の発明は、転写紙に転写されたトナーを転写紙に定着させるための定着加熱手段と、該定着加熱手段に印加される交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、画像形成装置の駆動部の動作状態がウオームアップ時、印字時、待機時のいずれの状態であるかを検出する手段と、前記検出された駆動部の動作状態に応じて定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段と、前記定着加熱手段の目標消費電力と交流電源の電圧から定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手段と、前記算出された通電時間以下となるように定着加熱手段への通電時間を制御する手段とを備えた画像形成装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段は、前記動作状態に応じた駆動部の消費電力を予め記憶する手段と、画像形成装置全体としての目標消費電力を予め記憶する手段と、前記動作状態に応じた駆動部の消費電力と画像形成装置全体としての目標消費電力から定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手段は、前記定着加熱手段の制御単位時間を予め記憶する手段と、前記定着加熱手段の抵抗値を予め記憶する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項４の発明は、画像形成装置のコンピュータに、画像形成装置の駆動部の動作状態を検出する手順と、前記駆動部の動作状態に応じて定着加熱手段の目標消費電力を算出する手順と、前記定着加熱手段に印加される交流電源の電圧を検出する手順と、前記定着加熱手段の目標消費電力と交流電源の電圧から定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手順と、前記算出された通電時間以下となるように定着加熱手段への通電時間を制御する手順を実行させるためのプログラムである。

請求項１、３、４に対応する効果：画像形成装置の駆動部の動作状態によって変動する駆動部の消費電力を考慮して、定着加熱手段の目標消費電力を求め、この目標消費電力と交流電源の電圧から定着加熱手段への通電時間を算出して定着加熱手段を制御するため、交流電源の電圧の変動があっても、画像形成装置全体で消費される消費電力を、目標とする消費電力内に収まるように定着加熱手段を制御することができる。
請求項２に対応する効果：駆動部の動作状態に応じて変動する駆動部の消費電力を、予めＲＯＭ等の記憶手段に設定しておくので、駆動部の消費電力を検出するための特別の装置が不要となるため、構造が簡単で安価な画像形成装置を構成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の画像形成装置の実施形態を示す制御ブロック図であり、カラー複写機に適用した例を示す。作像部１は複数のカラーの感光体ドラムやトナー供給部を備え、感光体ドラム上の画像を転写紙に転写する装置である。定着部２は、転写紙に転写されたトナー画像を定着ヒータにより加熱して定着させる装置である。光書込部３は、レーザーダイオードにより作像部１の感光体ドラムにレーザーを照射して画像を作像する装置である。操作部４はユーザーが手動操作や手動による各種の設定を行う装置である。ＲＯＭ５には、カラー複写機を制御するための制御プログラムや固定のパラメータが記憶されている。ＲＡＭ６は、検出した交流電源の電圧や定着部の温度の記憶、及び作業領域として使用される。通信Ｉ／Ｆ７は、ＬＡＮによりホストコンピュータに接続されて、外部からの印字データ等の入出力を制御している。コントローラ８は、カラー複写機全体を制御する部分であって、ＣＰＵを有し、バス９によって各制御部に接続されている。

図２は消費電力を制御する回路図である。図２に示すように、定着ヒータリレー制御部１０は、定着ヒータに対する電力の供給を制御する部分であり、電源が投入された時に通電し、定着ヒータに異常が発生した時に、定着ヒータへの通電を遮断する。ゼロクロス検出部１１は、商用交流電源のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロス信号を、定着ヒータの通電／非通電時のタイミングの基準として用いている。定着ヒータ制御部１２は、ヒータ制御信号により、定着ヒータに対する通電をトライアックを用いて制御している。交流電圧検出部１３は、商用交流電源の電圧を制御基板１４側で検出できるようにするため、トランスにより交流電圧を直流電圧に変換している。ＤＣ電源部１５は、制御基板１４を介して、各部へＤＣ電圧を供給している。

定着ヒータの温度制御は、一定の制御単位時間Ｔａを決め、この制御単位時間Ｔａ毎に定着ヒータの温度をサーミスタ等の温度検出手段で検出し、この制御単位時間Ｔａ毎（例えば１００ｍｓｅｃ）の定着ヒータへの通電時間又は非通電時間の割合（デューティ）を決定する。例えばサーミスタが検出した温度ｔｓと、ＲＯＭ５に記憶されている定着ヒータの目標温度ｔｒとの温度差を、ｔ（℃）＝ｔｓ−ｔｒによって求め、ＲＯＭ５から温度差に相当するデューティのパラメータを選択して制御している。ＲＯＭ５に記憶されている温度差に相当するデューティのパラメータとしては、例えば、ｔ＜−３の時の通電時間は１００％、−３≦ｔ＜０の時の通電時間は５０％、ｔ＝０の時の通電時間は２５％、０＜ｔ≦３の時の通電時間は１０％、３＜ｔの時の通電時間は０％と設定している。

画像形成装置のモータ等の駆動部で消費される電力を考慮して、定着加熱手段を含む画像形成装置全体としての消費電力を所定目標値内に制御する方法について説明する。画像形成装置の駆動部が消費する消費電力は、商用交流電源の電圧の変動に関わらず、同一動作をしているのであれば、ほぼ一定と考えて良い。従って、駆動部の動作状態として、ウオームアップ時、印字時、待機時の３つの動作状態に区分し、３つの動作状態に応じて駆動部で消費する消費電力をＲＯＭ５に記憶しておく。すなわち、ウオームアップ時に動作する駆動部の消費電力をＷｘ、印字時に動作する駆動部の消費電力をＷｙ、待機時に動作する駆動部の消費電力をＷｚとし、この３つの消費電力Ｗｘ、Ｗｙ、ＷｚをＲＯＭ５にパラメータとして記憶しておく。同様に画像形成装置全体としての単位時間当たりの目標消費電力をＷｏとし、ＲＯＭ５にパラメータとして記憶しておく。

単位時間当たりの定着ヒータの目標消費電力をＷｈとすると、駆動部の３つの動作状態に応じて、定着ヒータの目標消費電力Ｗｈが各々求められる。
すなわち。ウオームアップ時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｘの式で求められる。
印字時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｙの式で求められる。
待機時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｚの式で求められる。

定着ヒータの消費電力Ｗは、Ｖを電圧、Ｒを定着ヒータの抵抗値とすると、Ｗ＝Ｖ×Ｖ÷Ｒによって求めることができ、商用交流電源の電圧のバラツキにより単位時間当たりの消費電力が異なってくる。定着ヒータの制御単位時間をＴａとして、ＲＯＭ５に記憶しておく。制御単位時間Ｔａ内に定着ヒータに通電している時間をＴｂ（０＜Ｔｂ≦Ｔａ）とし、定着ヒータの制御単位時間Ｔａ当たりの消費電力をＷｔ、Ｖｉｎを入力電圧とすると、Ｗｔ＝Ｖｉｎ×Ｖｉｎ÷Ｒ×Ｔｂ÷Ｔａとして表すことができる。また、定着ヒータは、定格入力電圧：Ｖｏにて、定格消費電力：Ｗｓが規定されているので、定着ヒータの抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｖｏ×Ｖｏ÷Ｗｓのように定数となるので、パラメータとしてＲＯＭ５に記憶しておく。

従って、画像形成装置全体の消費電力を目標消費電力Ｗｏ以下にするためには、定着ヒータの制御単位時間Ｔａ当たりの消費電力Ｗｔ≦Ｗｈを満足する必要があるため、Ｖｉｎ×Ｖｉｎ÷Ｒ×Ｔｂ÷Ｔａ≦Ｗｈとなり、制御単位時間Ｔａ内に定着ヒータに通電している時間Ｔｂは、商用交流電源の電圧Ｖｉｎが分かれば、Ｔｂ≦Ｗｈ×Ｒ×Ｔａ÷（Ｖｉｎ×Ｖｉｎ）の式により算出することができる。Ｔｂが決定されたら、ＲＡＭ６に記憶する。定着ヒータへの制御単位時間Ｔａ当たりの通電時間は、Ｔｂ以下となるように制御を行うことにより、画像形成装置全体としての単位時間当たりの消費電力を目標消費電力Ｗｏ以下にすることが可能となる。

図３は画像形成装置の処理を示すフローチャートである。図３に示すように、本発明の実施形態では、電源投入時、省エネルギーモード（低電力モード、スリープモード、オフモード等）からの復帰時、印字開始要求時の３つのタイミングの時に、画像形成装置全体の消費電力を目標消費電力Ｗｏ以下にするための定着ヒータへの通電時間Ｔｂを求めている。すなわち、電源投入か否か判断し、電源投入であれば（Ｓ１、ＹＥＳ）、画像形成装置の駆動部の動作状態（ウオームアップ時、印字時、待機時）を検出し（Ｓ４）、駆動部の動作状態に応じて、定着ヒータの目標消費電力Ｗｈを算出する（Ｓ５）。すなわち、ＲＯＭ５にパラメータとして記憶されている、ウオームアップ時に動作する駆動部の消費電力Ｗｘ、印字時に動作する駆動部の消費電力Ｗｙ、待機時に動作する駆動部の消費電力Ｗｚと、画像形成装置全体としての単位時間当たりの目標消費電力をＷｏから、ウオームアップ時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｘの式で求められ、印字時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｙの式で求められ、待機時の定着ヒータの目標消費電力Ｗｈは、Ｗｈ≦Ｗｏ−Ｗｚの式で求められる。また、電源投入でなければ（Ｓ１、ＮＯ）、省エネルギーモードからの復帰か否か判断し（Ｓ２）、省エネルギーモードからの復帰であれば（Ｓ２、ＹＥＳ）、上記したステップＳ４〜Ｓ５の処理を行う。また、省エネルギーモードからの復帰でなければ（Ｓ２、ＮＯ）、印字開始要求か否か判断し（Ｓ３）、印字開始要求であれば（Ｓ３、ＹＥＳ）、上記したステップＳ４〜Ｓ５の処理を行う。

次に、商用交流電源の電圧値Ｖｉｎを交流電圧検出部１３で検出し（Ｓ６）、制御単位時間Ｔａ当りの定着ヒータへの通電時間Ｔｂを、Ｔｂ≦Ｗｈ×Ｒ×Ｔａ÷（Ｖｉｎ×Ｖｉｎ）の式により算出する（Ｓ７）。算出された定着ヒータへの通電時間ＴｂをＲＡＭ６に記憶する（Ｓ８）。サーミスタで検出した定着ヒータの温度から求めた定着ヒータへの通電時間が、通電時間Ｔｂ以下となるように定着ヒータへの通電時間を制御すれば（Ｓ９）、定着ヒータの消費電力は目標消費電力Ｗｈ以下となり、結果として、画像形成装置全体の消費電力を目標消費電力Ｗｏ以下に抑制することが可能となる。

図１は本発明の画像形成装置の実施形態を示す制御ブロック図である。図２は消費電力を制御する回路図である。図３は画像形成装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・作像部２・・・定着部、３・・・光書込部、４・・・操作部、５・・・ＲＯＭ、６・・・ＲＡＭ、７・・・通信Ｉ／Ｆ、８・・・コントローラ、９・・・バス、１０・・・定着ヒータリレー制御部、１１・・・ゼロクロス検出部、１２・・・定着ヒータ制御部、１３・・・交流電圧検出部、１４・・・制御基板、１５・・・ＤＣ電源部。

Claims

転写紙に転写されたトナーを転写紙に定着させるための定着加熱手段と、該定着加熱手段に印加される交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、画像形成装置の駆動部の動作状態がウオームアップ時、印字時、待機時のいずれの状態であるかを検出する手段と、前記検出された駆動部の動作状態に応じて定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段と、前記定着加熱手段の目標消費電力と交流電源の電圧から定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手段と、前記算出された通電時間以下となるように定着加熱手段への通電時間を制御する手段とを備えた画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段は、前記動作状態に応じた駆動部の消費電力を予め記憶する手段と、画像形成装置全体としての目標消費電力を予め記憶する手段と、前記動作状態に応じた駆動部の消費電力と画像形成装置全体としての目標消費電力から定着加熱手段の目標消費電力を算出する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手段は、前記定着加熱手段の制御単位時間を予め記憶する手段と、前記定着加熱手段の抵抗値を予め記憶する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
画像形成装置のコンピュータに、画像形成装置の駆動部の動作状態を検出する手順と、前記駆動部の動作状態に応じて定着加熱手段の目標消費電力を算出する手順と、前記定着加熱手段に印加される交流電源の電圧を検出する手順と、前記定着加熱手段の目標消費電力と交流電源の電圧から定着加熱手段への制御単位時間当りの通電時間を算出する手順と、前記算出された通電時間以下となるように定着加熱手段への通電時間を制御する手順を実行させるためのプログラム。