JP2005062617A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部電源の電圧変動によらず、装置の最大消費電力をほぼ一定としつつ、定着ヒータの温度制御を行い印刷動作を支障なく行うことができる利便性の高い画像記録装置を提供すること。
【解決手段】 外部電源電圧と予め設定された許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて、その通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減すると前記定着ヒータの消費電力が前記許容定着ヒータ消費電力値以下になるような当該通電制限率を算出する通電制限率算出手段と、その算出された通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減する定着ヒータ消費電力制限手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像記録装置に関し、特に、外部電源から定着ヒータへの電圧供給を所定の制御方式により出力される定着ヒータ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御して前記定着ヒータの温度を所定の目標温度に制御する一方、記録紙などの被記録媒体上に転写したトナー像を前記定着ヒータの熱により当該被記録媒体上に定着させる画像記録装置に関する。

定着ヒータによる熱によりトナー像を被記録媒体上に定着させる画像記録装置において、定着ヒータに供給する電力の制御は、定着ローラを所定の目標温度、具体的には、例えば、実際にトナー像の定着を行うための定着温度や、その定着温度よりも低い予熱温度になるようにするために行われるものである。

一方で、装置全体の消費電力に占める定着ヒータの消費電力の割合は大きく、また、定着ヒータには、外部電源としての商用の交流電源の電圧が直接供給されて、その供給電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御により消費電力が制御されることになる。そのため、ヒータの消費電力の変動が、商用の交流電源を共用するその他の機器の動作に悪影響を与えてしまうおそれがある。

また、装置の設置環境に応じて変動する外部電源の電圧として見込まれる下限電圧においても、定着ヒータの温度を定着温度などの目標温度に制御して、トナー像の定着に不具合を発生させないようにするために、さらには、印刷可能となる定着温度まで定着ヒータの温度が上昇するまでの時間を規定時間内におさめるために、定着ヒータとして、前記下限電圧において十分な発熱（消費電力）が得られるものを適用していた。

そのため、外部電源の電圧が外部電源の電圧として見込まれる上限電圧付近にある場合、定着ヒータは抵抗性の負荷で、その消費電力は、印加電圧が高いほど大きくなるため、装置の設置状況に応じて装置の消費電力が大きく変動することとなる。

定着ヒータの消費電力が過大になることを防止する従来技術としては、正の温度係数を持つヒータの抵抗体の通電開始時の低抵抗状態での過大な電力消費を抑えるようにしたものがある（特許文献１参照）。

また、商用の交流電源が異常な高電圧になった場合にヒータへの電力供給を停止してヒータ用の電源回路の故障や異常加熱を防止するようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開平１１−１６１０９８号公報 特開２０００−０２９３４８号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、通電開始時におけるヒータによる過大な電力消費を抑えることはできるものの、装置の設置環境ごとに異なる外部電源の実際の電圧に応じて変動するヒータによる消費電力（発熱）をきめ細かく制御して、装置の最大消費電力が装置の実際の設置環境における外部電源電圧の状況によらずほぼ一定となるようにすることはできず、自装置のヒータによる過大な電力消費に起因する外部電源の電圧低下が、自装置と共に外部電源に接続されて動作している他の機器へ与える悪影響を完全には排除できないという問題点があった。

特許文献２に記載の技術は、外部電源が高電圧になった場合に単にヒータへの電力供給を停止しまうものであるため、装置の保護の観点からは優れているといえるものの、装置本来の印刷動作が行えなくなってしまい、装置の利便性が大きく損なわれてしまうという問題点があった。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、外部電源の電圧変動によらず、装置の最大消費電力をほぼ一定としつつ、定着ヒータの温度制御を行い印刷動作を支障なく行うことができる利便性の高い画像記録装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の画像記録装置は、外部電源から定着ヒータへの電圧供給を所定の制御方式により出力される定着ヒータ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御して前記定着ヒータの温度を所定の目標温度に制御する一方、記録紙などの被記録媒体上に転写したトナー像を前記定着ヒータの熱により当該被記録媒体上に定着させる画像記録装置において、前記外部電源の電圧を検出する外部電源電圧検出手段と、前記外部電源電圧検出手段により検出された外部電源電圧と予め設定された許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて、その通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減すると前記定着ヒータの消費電力が前記許容定着ヒータ消費電力値以下になるような当該通電制限率を算出する通電制限率算出手段と、その算出された通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減する定着ヒータ消費電力制限手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の画像記録装置は、請求項１に記載の画像記録装置において、装置全体として許容される消費電力値である装置許容消費電力値を予め記憶した装置許容消費電力値記憶手段と、装置の各動作モードにおける前記定着ヒータ以外の装置構成において見込まれる消費電力値を予め記憶した動作モード別消費電力記憶手段とを更に備え、前記通電制限率算出手段は、現在の装置の動作モードに対応して前記動作モード別消費電力値記憶手段に記憶されている消費電力値を前記装置許容消費電力値から差し引いた値を、前記許容定着ヒータ消費電力値として、前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする。

請求項３に記載の画像記録装置は、請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置において、前記通電率算出手段は、電源投入時のウォームアップ時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする。

請求項４に記載の画像記録装置は、請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置において、前記通電率算出手段は、低電力モードまたは省エネモードからの復帰する際のウォームアップ時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする。

請求項５に記載の画像記録装置は、請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置において、前記通電率算出手段は、印刷開始要求に応じて印刷を開始する時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、前記定着ヒータの消費電力が前記外部電源の電圧によらず前記許容定着ヒータ消費電力値を超えないように調節されるため、外部電源の電圧変動によらず、装置の最大消費電力をほぼ一定としつつ、定着ヒータの温度制御を行い印刷動作を支障なく行うことができる利便性の高い画像記録装置を提供することが可能となる効果が得られる。

請求項２に係る発明によれば、装置の各動作モード、具体的には、待機状態、ウォームアップ状態、印刷状態などの各状態に応じて異なる、前記定着ヒータ以外の装置構成において見込まれる消費電力値を、前記装置許容消費電力値から差し引いた値を前記許容定着ヒータ消費電力値とすることで、前記定着ヒータの消費電力が必要以上に制限されてしまうことを防止でき、定着ヒータの温度が目標温度に到達するまでに要する時間を、装置において許容される最短時間にでき、装置の利便性をいっそう高めることが可能となる効果が得られる。

請求項３に係る発明によれば、電源ＯＮ時の定着部の温度条件を考慮して外部電源の電圧を検出して前記通電制限率を算出して、その通電制限率により前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減して装置の最大消費電力がほぼ一定になるように制御することが可能となる効果が得られる。

請求項４に係る発明によれば、低電力モード又は省エネルギーモードから復帰時の定着部の温度条件を考慮して外部電源の電圧を検出して前記通電制限率を算出して、その通電制限率により前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減して装置の最大消費電力がほぼ一定になるように制御することが可能となる効果が得られる。

請求項５に係る発明によれば、印刷開始要求に応じて印刷を開始する時の定着部の温度条件を考慮して外部電源の電圧を検出して前記通電制限率を算出して、その通電制限率により前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減して装置の最大消費電力がほぼ一定になるように制御することが可能となる効果が得られる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

先ず、図１に、本発明を実施するための最良の形態に係る画像記録装置のブロック構成について示す。

同図において、システム制御部２は、ＲＡＭ４を作業領域として使用しつつ、ＲＯＭ３に書き込まれた制御プログラムに基づいて装置各部を制御するマイクロコンピュータである。

ＲＯＭ３は、前述したように、システム制御部２が装置各部を制御するための制御プログラムが記憶されているリードオンリメモリである。ＲＡＭ４は、前述したようにシステム制御部２の作業領域として使用されるランダムアクセスメモリである。

パラメータメモリ５は、装置動作に必要な各種情報が記憶されると共に、装置の電源がオフされた状態でもその記憶内容を保持するメモリであり、具体的には、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリ）や、バッテリバックアップされたＳＲＡＭ（スタティックＲＡＭ）などにより構成されるものである。

操作表示部６は、ユーザからの操作入力を受け入れるための各種キーが配設される一方、液晶表示装置等の表示器を備え、ユーザに知らせるべき装置の動作状態や、各種メッセージを表示するものである。

ＬＡＮ伝送制御部７はＬＡＮに接続され、そのＬＡＮに接続されたパーソナルコンピュータなどの他装置から印刷依頼の画像データを入力し、また、印刷要求などの各種制御コマンドら受信するためのものである。

書込部８は、表面が一様に帯電された感光体ドラムにレーザーダイオードによりレーザー光を照射し、印刷するべき画像データに応じた静電潜像を形成すするためのものである。

作像部９は、書込部８により静電潜像が形成された感光体ドラムにトナーを付着させてトナー像を形成すると共に、その形成したトナー像を記録紙などの被記録媒体上に転写するためのものである。

定着部１０は、定着ヒータ１０ａの熱により、トナー像が転写された被記録媒体に当該トナー像を定着させるためのものである。定着部１０には、商用交流の外部電源２００からの電圧が入力されていて、その電圧は、定着部１０の制御により定着ヒータ１０ａに供給され、または、供給が停止される。

ＤＣ電源部１１は、スイッチングレギュレータ方式で交流電圧を制御用の＋５Ｖ、及び、リレー駆動や、ステッピングモータ駆動などに用いられる＋２４Ｖの各直流電圧に変換して出力するためのものであり、定着ヒータ１０ａ以外の装置各部は、ＤＣ電源部１１からの直流電圧により動作する。

図２に、画像記録装置１の定着部１０の詳細構成について示す。

定着ヒータ給電制御回路１０ｂは、外部電源２００から定着ヒータ１０ａへの電力供給をリレーＲＹ１のＯＮ／ＯＦＦにより供給／停止するためのものである。

リレーＲＹ１は、システム制御部２からシステムバス１２を介してトランジスタＱ１のベースに入力される、定着ヒータ給電制御信号ＳｃによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。システム制御部２は、通常の動作時にはリレーＲＹ１をＯＮ状態に維持して、定着ヒータ１０ａへの外部電源２００からの電力供給が可能な状態にしておくが、定着ヒータ１０ａ等が異常発熱するなど異常な状態となった場合にはＯＦＦして装置の安全を確保するように制御する。

ゼロクロス検出回路１０ｃは、商用交流の外部電源２００の電圧のゼロクロスを検出するためのものである。ゼロクロス信号Ｓｚはシステムバス１２を介してシステム制御部２により参照される。ゼロクロス信号Ｓｚは、ダイオードブリッジＤＢ１により全波整流された外部電源２００により駆動されるフォトカプラＰＣ１により駆動されるトランジスタＱ２のコレクタと抵抗Ｒ７の接続点から得られる。

システム制御部２は、そのゼロクロス信号Ｓｚを、定着ヒータ１０ａをＯＮ／ＯＦＦ制御するための信号である定着ヒータ制御信号ＳtempをＯＮ／ＯＦＦする際にタイミングの基準として用いて、ノイズの発生を最小限に抑える。

外部電源電圧検出回路１０ｄは、商用交流の外部電源２００の電圧をトランスＴ１により降圧した上でダイオードブリッジＤＢ２により全波整流し、更にコンデンサＣ２により平滑した上で、Ａ／Ｄ変換回路１０ｆに入力し、デジタルの外部電源電圧信号Ｖとしてシステムバス１２を介してシステム制御部２に入力するものである。外部電源電圧検出回路１０ｄとＡ／Ｄ変換回路１０ｆとは、外部電源電圧検出手段を構成する。

Ａ／Ｄ変換回路１０ｆには定着ヒータ１０ａの温度を測定する温度センサ１０gからの温度検出信号も入力されていて、デジタルの検出温度Ｔｓとしてシステムバス１２を介してシステム制御部２に入力される。

定着ヒータ制御回路１０ｅは、定着ヒータ１０ａへの外部電源２００からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦして定着ヒータ１０ａの発熱を制御するものである。

定着ヒータ１０ａと外部電源２００との間には、ノイズ吸収のためのコイルＬ及びトライアックＴＡ１が介在していて、そのトライアックＴＡ１は、トランジスタＱ３により駆動されるフォトトライアックＰＴ１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。

トランジスタＱ３のベースには、従来であれば、システムバス１２を介したシステム制御部２からの定着ヒータ制御信号Ｓtempが直接入力されるが、本発明を実施するための最良の形態では、信号Ｓtempは、ＡＮＤゲートＧ１の一方の入力端子に入力され、ＡＮＤゲートＧ１の他方の入力端子にはＰＷＭ波発生回路１０ｅａからのＰＷＭ波出力（消費電力制限信号Ｓlimit）が入力され、信号Ｓlimitにより、信号Ｓtempがゲーティングされるようになっている。なお、ＰＷＭ波発生回路１０ｅａは、その出力が、ゼロクロス信号Ｓｚと同期するよう構成されており、定着ヒータ１０ａへの外部電源２００からの交流電圧の供給のＯＮ／ＯＦＦの際のノイズの発生を防ぐようにしている。

そして、ＡＮＤゲートＧ１からの出力としての制限後定着ヒータ制御信号Ｓtlが、信号Ｓtempの代わりにトランジスタＱ３のベースに入力され、定着ヒータ１０ａへの外部電源２００からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦし、定着ヒータ１０ａの発熱（消費電力）が調節される。

一般的に定着ヒータ１０ａの温度制御方法では、制御間隔単位時間（単位制御周期Ｔａ）は、固定された時間が決められていて、その単位制御周期Ｔａで温度制御が行われる。

具体的には、単位制御周期Ｔａの最初に温度検出を行い、その周期Ｔａにおける定着ヒータ１０ａに通電する時間の割合、つまり、デューティ比（通電率）を、図３に示すように、目標温度Ｔｒ（余熱温度（例えば１４０℃）や定着温度（例えば２００℃））と温度センサ１０gにより検出される定着ヒータ１０ａの実際の温度（検出温度Ｔｓ）との差であるΔＴに応じて設定する。

図３において、温度差ΔＴ、つまり、（検出温度Ｔｓ−目標温度Ｔｒ）と、通電率（％）、つまり定着ヒータ１０ａに外部電源２００から通電される時間的割合との関係は、（ΔＴ＜−３℃）のとき通電率１００％、（−３℃≦ΔＴ＜０℃）のとき通電率５０％、（ΔＴ＝０℃）のとき通電率２５％、（０℃＜ΔＴ≦３℃）のとき通電率１０％、（−３℃＜ΔＴ）のとき通電率０％となる。

この温度制御条件を定性的にみれば、目標温度Ｔｒよりも検出温度Ｔｓが低い場合には通電率を高く、目標温度Ｔｒよりも検出温度Ｔｓが高い場合には通電率を低く設定することで、定着ヒータ１０ａの温度が目標温度Ｔｒ近傍で安定するように制御される。

定着ヒータ１０ａの温度制御方法としては、その他に、最も単純なものとして、単位制御周期Ｔａの最初のタイミングでの検出温度Ｔｓと目標温度Ｔｒとを比較して、ＴｓがＴｒよりも低ければその周期Ｔｕの全ての期間において期間定着ヒータ１０ａに通電し、ＴｓがＴｒよりも高ければ周期Ｔａの全ての期間において期間定着ヒータ１０ａへの通電を停止するＯＮ／ＯＦＦ制御がある。また、その他にＰＩＤ制御等がある。

定着ヒータ１０ａの温度制御方法としていずれの方法を適用するにしても、本発明を実施するための最良の形態においては、以下説明するように、定着ヒータ制御処理に応じて出力される定着ヒータ制御信号Ｓtempを消費電力制限信号Ｓlimitでゲーティグすることにより、定着ヒータ１０ａの最大消費電力が、外部電源２００の電圧変動によらずほぼ一定となるように制限することができるようにする。

図４に、画像記録装置１のパラメータメモリ５の記憶内容としての消費電力設定テーブル５ａについて示す。

テーブル５ａにおいては、動作モード別消費電力記憶手段として、装置の各動作状態、つまり、「ウォームアップ」、「印刷」及び「待機」の各状態についてのＤＣ電源１１の消費電力値（の最大値）がそれぞれ、Ｗｘ、Ｗｙ及びＷｚとして設定されている。各状態におけるＤＣ電源１１の消費電力値とは、各状態におけるＤＣ電源１１自身とその負荷、つまり、定着ヒータ１０ａ以外の装置各部による消費電力との合計である。ＤＣ電源１１は、スイッチング方式のもので、外部電源２００の電圧の変動に対するその消費電力の変動は少ない。そのため、それら各動作状態での消費電力の最大値は、外部電源２００の電圧の変動によらずほぼ一定と見なすことができる。

一般的に定着ヒータを用いた画像記録装置では、大別して、定着ヒータに給電しないで定着部が冷えた状態又は通電したとしても定着ヒータを定着可能温度以下で保持している状態の「待機状態」、その「待機状態」から定着部が定着可能温度となるまで定着ヒータに給電をする状態の「ウォームアップ状態」、定着部が印刷可能状態となり、実際印刷動作を行っている状態の「印刷状態」といったように３つの状態がある。「待機状態」では、作像部９、定着部１０、書込部８等が動作していないので消費電力は小さくなっている。「ウォームアップ状態」では、定着部１０が動作し、作像部９、書込部８の一部が動作しており、「待機状態」より消費電力は大きくなる。「印刷状態」では、作像部９、定着部１０、書込部８等が全て動作するため消費電力は他の状態より大きくなる。

一方で、定着ヒータ１０ａは、消費電力の非常に大きい上に単純な抵抗性の負荷であるため、ＤＣ電源１１により駆動するのは不経済で、外部電源２００からの直接電力供給して、その電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御してその発熱（消費電力）が調節されるが、外部電源２００から直接電力供給されるために、外部電源２００の電圧変動に応じて、定着ヒータ１０ａの消費電力が大きく変動する。

そのため、テーブル５ａには、装置許容消費電力値記憶手段として、装置許容最大消費電力値Ｗｏが設定・記憶されている。値Ｗｏは、装置の消費電力がその値を越えてはならない、装置に許される最大の消費電力であり、装置の最大消費電力が外部電源２００の電圧変動によらず値Ｗｏに保たれれば、画像記録装置１と共に外部電源２００に接続される他装置への悪影響を防止できる。そのためには、外部電源２００の電圧変動に応じて消費電力が大きく変動する定着ヒータ１０ａの最大消費電力を一定値Ｗｈに保つ必要がある。

その値Ｗｈは、画像記録装置１の動作状態によらず一定値を適用することもできるが、本発明を実施するための最良の形態では、テーブル５ａに示すように、各動作状態におけるＤＣ電源消費電力を装置許容最大消費電力Ｗｏから差し引いた値を、値Ｗｈとして適用するようにすることで、定着ヒータ１０ａの消費電力が不必要に制限されることを防止するようにしている。

図５に、画像記録装置１における定着ヒータ関連制御処理手順について示す。

同図において、システム制御部２は、現在、電源ＯＮ直後か、省電力モードから復帰したばかりか、または、印刷要求があるか、否かを判断する（判断Ｓ１０１、判断Ｓ１０２，及び、判断Ｓ１０３）。

電源ＯＮ直後か、省電力モードから復帰したばかりか、または、印刷要求がある場合には（判断Ｓ１０１のＹｅｓ、判断Ｓ１０２のＹｅｓ，または、判断Ｓ１０３のＹｅｓ）、外部電源電圧測定・記憶処理を行った上で（処理Ｓ１０４）、判断Ｓ１０５に移行する。

処理Ｓ１０４の外部電源電圧測定・記憶処理は、具体的には、外部電源電圧信号Ｖを複数測定してその平均値また中心値を、その測定時点における外部電源電圧として、ＲＡＭ４に記憶する処理である。

電源ＯＮ直後でもなく、省電力モードから復帰したばかりでもなく、印刷要求もない場合には（判断Ｓ１０１のＮｏ、判断Ｓ１０２のＮｏ，及び、判断Ｓ１０３のＮｏ）、何もしないで、判断Ｓ１０５に移行する。

これにより、電源ＯＮ直後か、省電力モードから復帰したばかりか、または、印刷要求があって印刷開始されるときに、外部電源電圧が測定しなおされ、更新記憶される。

判断Ｓ１０５においては、待機状態になったか否かを判断し、待機状態になった場合には（判断Ｓ１０５のＹｅｓ）、テーブル５ａを参照して、定着ヒータ許容消費電力Ｗｈを（Ｗｏ−Ｗｚ）に設定する（処理Ｓ１０８）。判断Ｓ１０５がＮｏの場合、更に、ウォームアップ状態になったか否かを判断し（判断Ｓ１０６）、ウォームアップ状態になった場合には（判断Ｓ１０６のＹｅｓ）、テーブル５ａを参照して、定着ヒータ許容消費電力Ｗｈを（Ｗｏ−Ｗｘ）に設定する（処理Ｓ１０９）。判断Ｓ１０６がＮｏの場合、更に、印刷状態になったか否かを判断し（判断Ｓ１０７）、印刷状態になった場合には（判断Ｓ１０７のＹｅｓ）、テーブル５ａを参照して、定着ヒータ許容消費電力Ｗｈを（Ｗｏ−Ｗｙ）に設定する（処理Ｓ１０９）。

処理Ｓ１０８、処理Ｓ１０９または処理Ｓ１１０の後は、それら各処理において設定した定着ヒータ許容消費電力Ｗｈと、処理Ｓ１０４において測定記憶された外部電源電圧Ｖから、通電制限率（デューティ比）を算出し、その算出したデューティ比をＤsetとしてＰＷＭ波発生回路１０ｅａに設定する（処理Ｓ１１１）。なお、処理Ｓ１１１は、通電制限率算出手段に相当し、また、処理Ｓ１１１によりデューティ比Ｄsetが設定されるＰＷＭ波発生回路１０ｅａ及びＡＮＤゲートＧ１は、消費電力制限手段に相当するものである。

処理Ｓ１１１における通電制限率の算出は、具体的には、定着ヒータ１０ａを１００％の通電率で通電したとする場合の消費電力である定着ヒータ無制御消費電力をＷ、定着ヒータ定格印加電圧をＶｒ、定着ヒータ定格消費電力をＷｒ、外部電源実電圧をＶ、配線損失電圧をＶｓとすると、
Ｗ＝Ｗｒ・（（Ｖ−Ｖｓ）／Ｖｒ）＾(１／０．６５) … （式１）
となり、通電制限率をＰとすると
Ｐ＝Ｗｈ／Ｗ … （式２）
により、通電制限率Ｐが算出できる。
また、制御単位周期は前述したようにＴａで、通電許可期間をＴｂとすると、
Ｐ＝Ｔｂ／Ｔａ … （式３）
となり、
Ｔｂ＝Ｔａ・Ｐ … （式４）
と書き換えることで、通電許可期間Ｔｂを算出することもできる。

そのようにして、通電制限率が算出設定される一方、定着ヒータ１０ａの温度を、図３に例示した定着ヒータ温度制御条件のような所定の制御条件に基づいて、装置の動作状態に応じた目標温度Ｔｒ（余熱温度、定着温度など）に制御する定着ヒータ制御処理（処理Ｓ１１２）が行われ、そのヒータ制御処理により出力される定着ヒータ制御信号Ｓtempが図２に示すように、定着ヒータ制御回路１０ｅのＡＮＤゲートＧ１の一方の入力となり、ＡＮＤゲートＧ１の他方に入力される、処理Ｓ１１１によりデューティ比が設定されたＰＷＭ波は発生回路からの消費電力制限信号Ｓlimitによりゲーティングされて、従来ならば、信号Ｓtempが入力されていたトランジスタＱ３に、制限後定着ヒータ制御信号Ｓtlが入力され、定着ヒータ１０ａの消費電力が、ＰＷＭ波発生回路１０ｅａに設定されたＰＷＭデューティ比（通電制限率）により制限され、装置で消費される全電力、つまり、ＤＣ電源１１及びその負荷である、定着ヒータ１０ａを除く装置各部により消費電力と、定着ヒータ１０ａによる消費電力との合計が、装置許容消費電力Ｗｏ以下になるように制限される。

図６に、定着ヒータ制御信号Ｓtemp、消費電力制限信号Ｓlimit、及び、制限後定着ヒータ制御信号Ｓtlの相互関係について示す。

定着ヒータ制御信号Ｓtempにおいて、「ヒータＯＮ」期間は、信号Ｓtempが定着ヒータ１０ａをＯＮしようとする期間であり、「ヒータＯＦＦ」期間は、信号Ｓtempが定着ヒータ１０ａをＯＦＦしようとする期間である。

消費電力制限信号Ｓlimitにおいて、「ヒータＯＮ」期間は、信号Ｓlimitが定着ヒータ１０ａのＯＮを許可する期間であり、「ヒータＯＦＦ」期間は、信号Ｓlimitが定着ヒータ１０ａのＯＦＦを強制する期間である。

信号Ｓtempと信号Ｓlimitとの論理積としてＡＮＤゲートＧ１から出力される制限後定着ヒータ制御信号Ｓtlにおいて、「ヒータＯＮ」期間Ｔｂは、信号Ｓtlが定着ヒータ１０ａを実際にＯＮする期間であり、「ヒータＯＦＦ」期間は、信号Ｓtlが定着ヒータ１０ａを実際にＯＦＦする期間である。

このように、信号ＳtempのＯＮ期間が、単位制御周期Ｔａよりも長い期間で平均的にみると、信号Ｓlimitのデューティ比に比例して減じられて、実際に定着ヒータ１０ａをＯＮ／ＯＦＦ制御する信号である信号Ｓtlとして出力されることで、定着ヒータ１０ａの消費電力が定着ヒータ許容消費電力Ｗｈ以下に制限される。

なお、以上説明した本発明を実施するための最良の形態においては、定着ヒータ１０ａの許容消費電力を、装置の許容消費電力Ｗｏから、各動作状態、つまり、待機状態、ウォームアップ状態、または、印刷状態における定着ヒータ１０ａ以外の装置構成による消費電力Ｗｚ、ＷｘまたはＷｙを減じた値に設定して装置の動作状態に応じて最適化することで、定着ヒータ１０ａの消費電力が不必要に制限されないようにしたが、各動作状態のうちの、定着ヒータ１０ａ以外の装置構成による消費電力が一番大きい印刷状態時を基準として、定着ヒータ許容消費電力Ｗｈを装置の動作状態によらず、Ｗｏ−Ｗｙに固定するようにして、制御を単純化することもできる。しかし、以上説明した、本発明を実施するための最良の形態におけるように、各動作状態に最適化するほうが好ましい。

また、ＰＷＭ発生回路１０ｅａの機能は、ソフトウェア的に実現することも可能である。具体的には、定着ヒータ制御信号ＳtempのＯＮ期間を、算出した通電制限率に応じて低減した上で、ＡＮＤゲートＧ１を介さずに直接トランジスタＱ３のベースに入力するようにしてもよい。

本発明を実施するための最良の形態に係る画像記録装置のブロック構成について示す図である。 本発明を実施するための最良の形態に係る画像記録装置の定着部の詳細構成について示す図である。 定着ヒータ温度制御条件例について示す図である。 本発明を実施するための最良の形態に係る画像記録装置のパラメータメモリの記憶内容としての消費電力設定テーブルについて示す図である。 本発明を実施するための最良の形態に係る画像記録装置における定着ヒータ関連制御処理手順について示すフローチャートである。 定着ヒータ制御信号、消費電力制限信号、及び、制限後定着ヒータ制御信号について示す図である。

符号の説明

１ 画像記録装置
１０ 定着部
１０ａ 定着ヒータ

Claims (5)

1. 外部電源から定着ヒータへの電圧供給を所定の制御方式により出力される定着ヒータ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御して前記定着ヒータの温度を所定の目標温度に制御する一方、記録紙などの被記録媒体上に転写したトナー像を前記定着ヒータの熱により当該被記録媒体上に定着させる画像記録装置において、
   前記外部電源の電圧を検出する外部電源電圧検出手段と、
   前記外部電源電圧検出手段により検出された外部電源電圧と予め設定された許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて、その通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減すると前記定着ヒータの消費電力が前記許容定着ヒータ消費電力値以下になるような当該通電制限率を算出する通電制限率算出手段と、
   その算出された通電制限率で前記定着ヒータ制御信号のＯＮ期間を低減する定着ヒータ消費電力制限手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
2. 装置全体として許容される消費電力値である装置許容消費電力値を予め記憶した装置許容消費電力値記憶手段と、
   装置の各動作モードにおける前記定着ヒータ以外の装置構成において見込まれる消費電力値を予め記憶した動作モード別消費電力記憶手段とを更に備え、
   前記通電制限率算出手段は、現在の装置の動作モードに対応して前記動作モード別消費電力値記憶手段に記憶されている消費電力値を前記装置許容消費電力値から差し引いた値を、前記許容定着ヒータ消費電力値として、前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記通電率算出手段は、電源投入時のウォームアップ時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置。
4. 前記通電率算出手段は、低電力モードまたは省エネモードからの復帰する際のウォームアップ時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置。
5. 前記通電率算出手段は、印刷開始要求に応じて印刷を開始する時に前記外部電源電圧検出手段により検出された前記外部電源電圧と前記許容定着ヒータ消費電力値とに基づいて前記通電制限率を算出するものであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の画像記録装置。