JP2005338369A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷密度に応じて加熱手段への供給電力を可変とし、印刷密度が高い場合には、供給電力を多くして加熱ローラの加熱速度を速めて定着性を確保し、印刷密度が低い場合には供給電力を少なくして消費電力の低減を図ることが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置によれば、印刷密度算出部において画像データに基づいて印刷密度が算出され、電力制御部１８１において印刷密度に応じた供給電力が設定され、設定された供給電力に応じて供給電力指令信号ＳａがＩ／Ｏ１１ｆを介してＩＨヒータ駆動回路１８５に出力され、ＩＨヒータ駆動回路１８５により供給電力指令信号Ｓａに応じた電力がＩＨヒータ１７３に供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に係り、より詳細には、未定着トナー像を記録媒体上に溶融定着する定着器における電力制御に関する。

一般的に、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタあるいはそれらの複合機等の画像形成装置では、記録媒体上に画像データに基づくトナー像を形成し、トナー像が形成された記録媒体を定着器に送り、そこで記録媒体上の未定着トナー像を定着してプリント画像を得ている。

定着器は、内側に加熱手段（ヒータ）を備える加熱部材としての加熱ローラと、当該加熱ローラに圧着して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラとを備える。加熱ローラと加圧ローラは、記録媒体を定着ニップで挟持して搬送する間に加熱及び加圧して、記録媒体上のトナー像を溶融定着する。

定着器においては、搬送する記録媒体の厚さ、長さ、表面性に応じて定着性が異なるため、例えば、特許文献１においては、搬送する記録媒体の厚さ、長さ、表面性に応じて定着制御温度（目標温度）、ニップ幅、記録媒体搬送速度の何れか一つ以上の定着条件を変更する技術が開示されている。

また、印字密度により記録媒体上の定着すべきトナー量が異なるため、例えば、特許文献２には、印字密度を判断し、ヒータの点灯、消灯によるヒータの温度制御を行う技術が開示されている。
特開平８−２２０９２８号公報 特開平１１−２１２３９４号公報

ところで、画像全体を最高濃度のベタ画像とした印刷密度を１００％とすると、一般的に、印刷密度は高くても８０％程度であり、ヒータへの供給電力は、印刷密度８０％程度に適応する一定の電力に設定されている。そのため、印刷密度がそれ以上に高い画像の定着を行う場合、トナー像により吸熱されて生じる温度低下に対し昇温が間に合わなくなるため、定着不良を起こさないために機械を一旦停止してウォーミングアップ状態とし、加熱ローラの表面温度が定着温度に達するのを待機する等の動作が必要となり、定着に時間がかかっていた。また、印刷密度が非常に低い場合であっても、供給される電力は一定であるので、無駄に電力が消費されているという問題があった。

本発明の課題は、印刷密度に応じて加熱手段への供給電力を可変とし、印刷密度が高い場合には、供給電力を多くして加熱ローラの加熱速度を速めて定着性を確保し、印刷密度が低い場合には供給電力を少なくして消費電力の低減を図ることが可能な画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
入力された画像データに基づいて記録媒体上にトナー像を形成する作像手段と、加熱手段を内設した加熱ローラ及び当該加熱ローラに前記記録媒体を加圧接触させる加圧ローラを有して、前記記録媒体上に形成されたトナー像を前記記録媒体上に定着させる定着器を有する画像形成装置において、
前記画像データの印刷密度を算出する印刷密度算出手段と、
前記算出された印刷密度に基づいて、前記加熱手段へ供給する電力を制御する電力制御手段と、
を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電力制御手段は、前記印刷密度が高くなるほど前記加熱手段へ供給する電力が多くなるように、前記印刷密度が低くなるほど前記加熱手段へ供給する電力が少なくなるように制御することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記加熱手段は誘導加熱ヒータであり、
前記誘導加熱ヒータを駆動する駆動回路を備え、
前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記誘導加熱ヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた電力供給を行わせることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記加熱手段はハロゲンランプヒータであり、
前記ハロゲンランプヒータに供給する電力の位相制御を行う駆動回路を備え、
前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた位相制御を行わせることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記加熱手段はハロゲンランプヒータであり、
前記ハロゲンランプヒータをインバータ点灯方式で駆動する駆動回路を備え、
前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた周波数又はデューティー比で前記ハロゲンランプヒータを駆動させることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記加熱手段は、複数種類のワット数のハロゲンランプにより構成されたハロゲンランプヒータであり、
前記複数のハロゲンランプを切り換えて点灯させるハロゲンランプ切換手段を備え、
前記電力制御手段は、前記ハロゲンランプ切換手段に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプへの切換指令信号を出力し、前記ハロゲンランプ切換手段において前記切換指令信号に応じたワット数のハロゲンランプを点灯させることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、作像する画像データの印刷密度を算出し、算出された印刷密度に基づいて、加熱手段へ供給する電力を制御する。従って、印刷密度に応じて加熱手段への供給電力を可変とすることができるので、印刷密度が高い場合には、供給電力を多くして加熱ローラの加熱速度を速めて定着性を確保し、印刷密度が低い場合には供給電力を少なくして消費電力の低減を図ることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、印刷密度が高くなるほど加熱手段へ供給する電力が多くなるように、印刷密度が低くなるほど加熱手段へ供給する電力が少なくなるように制御することで、印刷密度が高い場合には加熱ローラの加熱速度を速めて定着性を確保し、印刷密度が低い場合には供給電力を少なくして消費電力の低減を図ることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、加熱手段が誘導加熱ヒータである場合に、画像データの印刷密度に基づいて誘導加熱ヒータへ供給する電力を制御することが可能となる。

請求項４、５、６に記載の発明によれば、加熱手段がハロゲンランプヒータである場合に、印刷密度に基づいてハロゲンランプヒータに供給する電力を制御することが可能となる。

〔第１の実施の形態〕
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１に、本発明に係る画像形成装置１００の機能構成例を示す。画像形成装置１００は、例えば、電子写真方式の複写機であり、図１に示すように、制御部１１、操作表示部１２、画像読取部１３、画像処理部１４、作像部１５、印刷密度算出部１６、定着部１７、加熱制御部１８、通信制御部１９等により構成され、各部はバス２０により接続されている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃ等により構成される。制御部１１のＣＰＵ１１ａは、操作表示部１２の操作により、ＲＯＭ１１ｂに格納されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ１１ｃ内に展開し、展開されたプログラムに従って、画像形成装置１００各部の動作を集中制御する。また、制御部１１のＣＰＵ１１ａは、後述するように、ＲＯＭ１１ｂに記憶されている電力制御プログラム１１１との協働によるソフトウエア処理により加熱制御部１８の電力制御部１８１を実現し、温度制御プログラム１１３との協働によるソフトウエア処理により加熱制御部１８の温度制御部１８４を実現する（例えば、図３参照）。

操作表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、制御部１１から入力される表示信号の指示に従って表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ＬＣＤの表示画面上は、透明電極を格子状に配置した感圧式（抵抗膜圧式）のタッチパネルが構成されており、手指やタッチペン等で押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出し、検出された位置信号を操作信号として制御部１１に出力する。

画像読取部１３は、原稿を載置するコンタクトガラスの下部にスキャナを備えて構成され、原稿の画像を読み取る。スキャナは、光源、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等により構成され、光源から原稿へ照明走査した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿の画像を読み取り、読み取った画像をＡ／Ｄ変換器によりデジタル画像データに変換して画像処理部１４に出力する。ここで、画像は、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む。

画像処理部１４は、処理部１４１及び画像記憶部１４２により構成される。画像処理部１４は、処理部１４１において画像読取部１３から入力された画像データに空間フィルタ処理、拡大／縮小処理、回転処理、階調補正処理等の画像処理を施す。また、通信制御部１９から入力されたプリンタコードを画像データに変換する。画像記憶部１４２は、メモリコントローラ、ページメモリ、圧縮／伸張部（何れも図示せず）等により構成され、制御部１１からの制御に基づいて、処理部１４１により処理された画像データを圧縮してページメモリに記憶する。また、制御部１１からの画像データ出力指示に基づいて、ページメモリに記憶されている出力指示された画像データを伸張して作像部１５に出力する。

作像部１５は、パルス幅変調器、レーザ光源、感光ドラム、帯電器、現像器、給紙部（いずれも図示せず）等を備えて構成されており、画像処理部１４から入力された画像データをパルス幅変調器によりパルス幅変調してレーザ光を発光させ、帯電器により帯電された感光ドラム表面にレーザ光を照射することにより静電潜像を形成する。更に、作像部１５は、操作表示部１２から入力指示されたサイズ、向きの記録媒体（転写材Ａ）を給紙部から搬送し、感光ドラム表面の静電潜像を含む領域に現像器によりトナーを付着させ、搬送された転写材Ａにトナーを転写して定着部１７に出力する。

印刷密度算出部１６は、画像処理部１４の圧縮／伸張部で伸張された画像データに対する印刷密度を算出し、その印刷密度情報ＤをＣＰＵ１１ａに出力する。印刷密度の算出方法としては、例えば、画像の各ドットが８bit２５６階調の濃度データで表されている場合、各ドットの濃度データを加算し、全ドットを最高濃度データとした場合（ベタ画像）に対する比率を算出する。即ち「濃度データの最高値（即ち、２５５）×画像の全ドット数」を「各ドットの濃度データを加算した結果」で除算することにより印刷密度を算出する。

定着部（定着器）１７は、作像部１５で作像された転写材Ａ上のトナー像を加熱定着する。
図２に、定着部１７の構成例を示す。図２に示すように、定着部１７は、内側に加熱手段としての誘導加熱ヒータ（以下、ＩＨ（Introduction Heating）ヒータと称する）１７３を備える加熱部材としての加熱ローラ１７１と、加熱ローラ１７１に圧着し定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ１７２とを備える。加熱ローラ１７１は、図示しない駆動源により回転駆動され、加圧ローラ１７２は、加熱ローラ１７１に従動して回転される。加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２とは、転写材Ａを定着ニップで挟持して搬送する間に加熱及び加圧して、転写材Ａ上のトナー像を溶融定着する。

ＩＨヒータ１７３は誘導コイルとその中心部に配置された磁性体からなる芯材からなり、ＩＨヒータ駆動回路１８５（図３参照）から電力が供給されると誘導コイルは周期的に変化する交番磁束を発生させ、この交番磁束により加熱ローラ１７１に誘導電流が流れ、当該誘導電流のジュール損により加熱ローラ１７１を加熱する。加熱ローラの温度は、サーミスタ等の温度センサ１８２により検出され、加熱ローラ１７１の表面温度が予め設定された目標温度となるように加熱制御部１８により温度制御されている。

加熱制御部１８は、図３に示すように、電力制御部１８１、温度センサ１８２、信号処理回路１８３、温度制御部１８４、ＩＨヒータ駆動回路１８５等を備えて構成されている。

電力制御部１８１は、制御部１１のＣＰＵ１１ａと、ＲＯＭ１１ｂに記憶された電力制御プログラム１１１との協働によるソフトウエア処理により実現されるものであり、ＣＰＵ１１ａは、Ｉ／Ｏポート（以下、Ｉ／Ｏと記す）１１ｇを介して入力される、印刷密度算出部１６により算出された印刷密度情報Ｄに基づいて、ＲＯＭ１１ｂに記憶されている電力設定テーブル１１２の参照により印刷密度に応じた供給電力を設定し、Ｉ／Ｏ１１ｆを介して供給電力指令信号Ｓａを出力する。本実施の形態において、Ｉ／Ｏ１１ｆは、ＩＨヒータ駆動回路１８５に接続されており、供給電力指令信号ＳａはＩＨヒータ駆動回路１８５に出力される。

図４に、電力設定テーブル１１２の一例を示す。図４に示すように、電力設定テーブル１１２は、印刷密度の範囲（％）を示す情報（例えば、９０以上１００、８０以上９０未満、７０以上８０未満、・・・）と、その印刷密度範囲における加熱手段（ここではＩＨヒータ１７３）への供給電力（Ｗ）を示す情報（例えば、１０００、９９０、９８０、・・・）とを対応付けて記憶している。なお、電力制御の分解能及び各印刷密度範囲に対応する供給電力は、これに限定されるものではない。

温度センサ１８２は、サーミスタ等により構成され、加熱ローラ１７１の表面温度に応じたアナログ温度検出信号を信号処理回路１８３に出力する。温度センサの設置数は、加熱ローラ１７１の温度特性等を考慮して長手方向に複数設けてもよく、単数であってもよい。

信号処理回路１８３は、アンプ／フィルタ及びＡ／Ｄコンバータにより構成され、温度センサ１８２から入力されたアナログ信号をアンプ／フィルタにより増幅してノイズを除去し、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル温度検出信号に変換して温度制御部１８４へ出力する。

温度制御部１８４は、制御部１１のＣＰＵ１１ａと、ＲＯＭ１１ｂに記憶された温度制御プログラム１１３との協働によるソフトウエア処理により実現されるものであり、ＣＰＵ１１ａは温度制御プログラム１１３に従って、Ｉ／Ｏ１１ｄを介して信号処理回路１８３から入力されたデジタル温度検出信号と予め設定された加熱ローラ１７１の目標温度とを比較し、比較結果に基づいて、Ｉ／Ｏ１１ｅを介して加熱手段（ここではＩＨヒータ１７３）のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂを出力する。本実施の形態において、Ｉ／Ｏ１１ｅは、ＩＨヒータ駆動回路１８５に接続されており、ＯＮ／ＯＦＦ信号ＳｂはＩＨヒータ駆動回路１８５に出力される。

ここで、トナーにはそのトナーの材質に応じた最適な定着温度が規定されているため、ＩＨヒータ１７３の目標温度は常に規定されている定着温度となるように制御することが好ましい。即ち、目標温度は印刷密度にかかわらず一定とすることが望ましい。本実施の形態においては、目標温度が使用するトナーに規定された一定の定着温度となるように温度制御部１８４により制御する。

ＩＨヒータ駆動回路１８５は、ＡＣ電源に接続されＡＣ電源からの交流電流を整流する整流回路を備え、温度制御部１８４から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂに基づいてＩＨヒータ１７３への通電をＯＮ／ＯＦＦするとともに、電力制御部１８１からの供給電力指令信号Ｓａに応じた電力をＩＨヒータ１７３へ供給する。

通信制御部１９は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードにより構成され、ＬＡＮケーブル等の通信回線を介して通信ネットワークに接続されたプリントコントローラ等の外部の装置との間で制御信号、プリンタコードを始めとする各種データの送受信を行う。

次に、本実施の形態の動作について説明する。
まず、図５を参照して、制御部１１の制御により画像形成装置１００において実行されるＩＨヒータ１７３への電力供給動作手順について説明する。

画像読取部１３により原稿の画像が読み取られることにより画像データが入力されるか、又は通信制御部１９を介してプリンタコードが入力されると（ステップＴ１）、入力された画像データ又はプリンタコードは画像処理部１４の処理部１４１において処理され（ステップＴ２）、画像記憶部１２１において圧縮されページメモリに記憶される（ステップＴ３）。このページメモリに記憶されたが画像データは作像する直前に伸張、展開される（ステップＴ４）。印刷密度算出部１６においては、この展開された画像データに基づいて印刷密度が算出され（ステップＴ５）、電力制御部１８１において後述の電力制御処理（図６参照）が行われ、印刷密度に応じた供給電力指令信号ＳａがＩ／Ｏ１１ｆから出力される（ステップＴ６）。ＩＨヒータ駆動回路１８５においては、Ｉ／Ｏ１１ｆを介して入力された供給電力指令信号Ｓａに応じた電力がＩＨヒータ１７３に供給される（ステップＴ７）。

なお、温度制御部１８４からＩＨヒータ駆動回路１８５にＯＦＦ信号が入力されている場合には、ステップＴ７においてＩＨヒータ１７３に電力は供給されない。

図６に、電力制御部１８１により実行される電力制御処理を示す。

印刷密度算出部１６からの印刷密度情報Ｄが入力されると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、電力設定テーブル１１２が参照され、印刷密度算出部１６により算出された印刷密度に応じた供給電力が設定される（ステップＳ２）。そして、設定された供給電力指令信号ＳａがＩ／Ｏ１１ｆを介してＩＨヒータ駆動回路１８５に出力される（ステップＳ３）。

上述したように、画像形成装置１００によれば、印刷密度算出部１６において、印刷対象の画像データの印刷密度を算出し、算出された印刷密度に応じて加熱制御部１８の電力制御部１８１によりＩＨヒータ１７３への供給電力を変化させる。

図７は、ＩＨヒータ１７３に異なる電力を供給した場合の加熱速度（昇温率）の差異を示すグラフである。図７においては、目標温度を１８０℃とし、１０００Ｗ、７００Ｗ、５００Ｗ、２００Ｗ、１００Ｗの各電力を供給した場合に目標温度である１８０℃に達するまでの時間をそれぞれ示している。図７に示すように、供給電力が多くなるほど加熱速度が速くなる、即ち、昇温率が高くなるので、一定時間内に、より多くの熱量をＩＨヒータ１７３に対して与えることが可能となる。なお、ハロゲンランプヒータにおいても、ＩＨヒータ１７３と同様に、供給電力が多くなるほど加熱速度が速くなる。

印刷密度が高いと、転写材Ａに形成されるトナー像の吸熱作用が大きくなり、加熱ローラ１７１の熱が奪われ、目標温度に対して加熱ローラ１７１の表面温度が下がる可能性がある。特に、印刷密度の高い画像を連続して印刷動作を行う場合には、目標温度に対して加熱ローラ１７１の表面温度が下がる可能性が高い。そこで、印刷密度が高い場合にＩＨヒータ１７３への供給電力を多くすることで、加熱速度を上げ、目標温度に達する時間を短くすることが可能となる。これにより、トナー像の吸熱作用による温度低下に対して温度上昇が間に合わないといったことがなくなり、ウォーミングアップを行うために機械を停止させることなく、通常の転写材Ａの搬送時間で定着性を確保することが可能となる。一方、印刷密度が低い場合には、トナー像の吸熱作用が小さいため供給電力を少なくして必要最低限に抑えることで、電力の無駄を省き消費電力を低減することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
上記第１の実施の形態においては、加熱ローラ１７１の加熱手段としてＩＨヒータ１７３を用いる場合について説明したが、本実施の形態においては、加熱ローラ１７１の加熱手段としてハロゲンランプヒータ１７４を用い、ハロゲンランプヒータ１７４へ供給する電力の位相制御を行うことでハロゲンランプヒータ１７４へ供給する電力制御を行う場合について説明する。

本実施の形態においては、上述したように、加熱ローラ１７１には、加熱手段としてのハロゲンランプヒータ１７４が内設されている。ハロゲンランプヒータ１７４としては、その最大ワット数が印刷密度１００％に対応する電力以上のものが使用される。また、図８に示すように、加熱制御部１８は、電力制御部１８１、温度センサ１８２、信号処理回路１８３、温度制御部１８４、トリガパルス発生回路１８６ａ、温度調整部１８６ｂ及び電力調整部１８６ｃからなるハロゲンランプ駆動回路１８６等を備えて構成されている。

電力制御部１８１は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、Ｉ／Ｏ１１ｆは、図８に示すようにトリガパルス発生回路１８６ａに接続されており、供給電力指令信号Ｓａはトリガパルス発生回路１８６ａに出力される。

温度制御部１８４は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、Ｉ／Ｏ１１ｅは、図８に示すよう温度調整部１８６ｂのインバータ２１の入力端子に接続されており、ハロゲンランプヒータ１７４のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂは温度調整部１８６ｂに出力される。本実施の形態において、温度制御部１８４はＯＮ信号をHIGH信号、ＯＦＦ信号をLOW信号として出力する。

ハロゲンランプ駆動回路１８６は、図８に示すように、ＡＣ電源及びハロゲンランプヒータ１７４に接続されており、トリガパルス発生回路１８６ａ、温度調整部１８６ｂ、電力調整部１８６ｃを備えて構成されている。温度制御部１８４から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂに基づいてハロゲンランプヒータ１７４への通電をＯＮ／ＯＦＦするとともに、電力制御部１８１からの供給電力指令信号Ｓａに基づいて、ＡＣ電源から供給される交流電圧の位相角を変化させてハロゲンランプヒータ１７４に供給する電力を制御する。ハロゲンランプ駆動回路１８６の動作については詳述する。

その他の第２の実施の形態における構成は、第１の実施の形態で説明したのと同様であるのでその説明は省略する。

次に、第２の実施の形態の動作について説明する。
画像形成装置１００におけるハロゲンランプヒータ１７４への電力供給動作手順については、図５、６で説明したのと略同様であり、ステップＴ１〜Ｔ６が実行され、Ｉ／Ｏ１１ｆから供給電力指令信号Ｓａが出力されると、ハロゲンランプ駆動回路１８６において、Ｉ／Ｏ１１ｆから入力された供給電力指令信号Ｓａに応じた電力がハロゲンランプヒータ１７４に供給される。

以下、ハロゲンランプ駆動回路１８６の動作について、図８を参照して説明する。

温度制御部１８４からＩ／Ｏ１１ｅを介してインバータ２１の入力端子にHIGH信号が入力されると、インバータ２１からLOW信号が出力されトランジスタ２２のベースにLOW信号が入力される。これによりトランジスタ２２がＯＮとなり、フォトトライアック２３の発光ダイオードのアノード側に電圧Ｖｃｃ２が印加される。

一方、電圧制御部１８１からＩ／Ｏ１１ｆを介してトリガパルス発生回路１８６ａに供給電力指令信号Ｓａが入力されると、トリガパルス発生回路１８６ａにおいて、必要とされる供給電力量に対応する位相角のトリガパルスＳｔが発生される。

トリガパルス発生回路１８６ａは、図９に示すように、ＡＣ電源のゼロクロスに同期して発生するゼロクロス信号Ｓｚを基準に、必要とされる電力に応じたタイミングでトリガパルスＳｔを発生させる。また、トリガパルス発生回路１８６ａからの信号は、図示しないインバータにより反転され、フォトトライアック２３のカソード側に出力される。即ち、トリガパルスＳｔが発生すると、フォトトライアック２３のカソード側にLOW信号が出力される。

温度調整部１８６ｂによりフォトトライアック２３の発光ダイオードのアノード側に電圧が印加された状態でトリガパルス発生回路１８６ａからトリガパルスＳｔが発生し、LOW信号が出力されると、フォトトライアック２３に電流が流れ、フォトトライアック２３のトライアックがＯＮとなり、ＡＣ電源１００Ｖが導通状態となる。また、トライアック２４のゲート電圧がＡＣ電源１００Ｖの正弦波形に合わせて上昇しトライアック２４がＯＮとなり、ハロゲンランプヒータ１７４が駆動状態となる。

フォトトライアック２３においてＡＣ電源のゼロクロスを検知すると、フォトトライアック２３がＯＦＦとなり、ハロゲンランプヒータ１７４への通電が停止される。

トライアック２４から発生されるスイッチングノイズは、コンデンサ２５及びＲ５からなるスナバー回路により抑制される。

上記動作の繰り返しにより、図８に示すように、電力制御部１８１からの供給電力指示信号に応じてＡＣ電源から供給される交流電圧の位相角を変化させることにより、ハロゲンランプヒータ１７４に供給する電力を制御することが可能となる。

上述したように、第２の実施の形態によれば、加熱手段としてハロゲンランプヒータ１７４を用いた場合に、印刷密度に応じてハロゲンランプヒータ１７４への供給電力を変化させることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することが可能となる。即ち、印刷密度が高い場合には、ハロゲンランプヒータ１７４への供給電力を多くして加熱速度を速めることで、印刷密度が高くトナーの吸熱作用により加熱ローラの表面温度が目標温度より下がってしまった場合に目標温度に到達するまでの時間を短くし、ウォーミングアップを行うために機械を停止させることなく通常の転写材Ａの搬送時間で定着性を確保することが可能となるとともに、印刷密度が低く、トナーの吸熱作用による加熱ローラの温度降下の影響がほとんどない場合には、供給電力を下げ、必要最低限の供給電力に抑え、電力の無駄を省き消費電力を低減することが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
上記第２の実施の形態においては、加熱ローラ１７１の加熱手段としてハロゲンランプヒータ１７４を用い、ハロゲンランプへ供給する電力の位相制御を行うことで電力制御を行う場合について説明したが、本第３の実施の形態においては、ハロゲンランプヒータ１７４の駆動をインバータ点灯方式とし、ハロゲンランプヒータ１７４をＯＮするための制御信号の周波数及びＤｕｔｙ（デューティー）比の制御を行うことでハロゲンランプへ供給する電力制御を行う場合について説明する。なお、ハロゲンランプヒータ１７４としては、その最大ワット数が印刷密度１００％に対応する電力以上のハロゲンランプが使用される。

本実施の形態において、加熱ローラ１７１には、加熱手段としてのハロゲンランプヒータ１７４が内設されている。また、図１０に示すように、加熱制御部１８は、電力制御部１８１、温度センサ１８２、信号処理回路１８３、温度制御部１８４、ハロゲンランプ駆動回路１８７等を備えて構成されている。

電力制御部１８１は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、Ｉ／Ｏ１１ｆは、図１０に示すようにハロゲンランプ駆動回路１８７の制御回路３４に接続されており、供給電力指令信号Ｓａは制御回路３４に出力される。

温度制御部１８４は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、Ｉ／Ｏ１１ｅは、図１０に示すように、制御回路に接続されており、ハロゲンランプヒータ１７４のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂは制御回路３４に出力される。

ハロゲンランプ駆動回路１８７は、図１０に示すように、ＡＣ電源及びハロゲンランプヒータ１７４に接続されており、ノイズフィルタ３１、全波整流回路３２、コイル３３、制御回路３４、ＩＧＢＴ３５、ダイオード３６、コンデンサ３７を備えて構成される。制御回路３４は、Ｉ／Ｏ１１ｅ及びＩ／Ｏ１１ｆを介して電力制御部１８１及び温度制御部１８４に接続されている。ハロゲンランプ駆動回路１８７は、ＡＣ電源からの交流電流をノイズフィルタ３１を介して全波整流回路３２により整流し、平滑リアクトルとしてのコイル３３によりリップル除去し、制御回路３４、ＩＧＢＴ３５、ダイオード３６により構成されるアクティブフィルタによりチョッピングし、コンデンサ３７により平滑化してハロゲンランプヒータ１７４に供給する。このとき、制御回路３４は、温度制御部１８４から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂ及び電力制御部１８１からの供給電力指令信号Ｓａに基づいて、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ３５をＯＮ／ＯＦＦさせる制御信号の周波数又はＤｕｔｙ比を変化させることで、ハロゲンランプヒータ１７４に供給する電力を制御する。

その他の第３の実施の形態における構成は、第１の実施の形態で説明したのと同様であるのでその説明は省略する。

次に、第３の実施の形態の動作について説明する。
画像形成装置１００におけるハロゲンランプヒータ１７４への電力供給動作手順については、図５、６で説明したのと略同様であり、ステップＴ１〜Ｔ６が実行され、印刷密度に応じた供給電力が設定され、Ｉ／Ｏ１１ｆから供給電力指令信号Ｓａが出力されると、ハロゲンランプ駆動回路１８７の制御回路３４において、供給電力指令信号Ｓａに応じてＩＧＢＴ３５に出力する制御信号の周波数又はＤｕｔｙ比を変化させることにより供給電力指令信号Ｓａに応じた電力がハロゲンランプヒータ１７４に供給される。

上述したように、第３の実施の形態によれば、加熱手段としてハロゲンランプヒータを用いた場合に、印刷密度に応じてハロゲンランプヒータ１７４への供給電力を変化させることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することが可能となる。即ち、印刷密度が高い場合には、ハロゲンランプヒータ１７４への供給電力を多くして加熱速度を速めることで、印刷密度が高くトナーの吸熱作用により加熱ローラの表面温度が目標温度より下がってしまった場合に目標温度に到達するまでの時間を短くして、ウォーミングアップを行うために機械を停止させることなく、通常の転写材Ａの搬送時間で定着性を確保することが可能となるとともに、印刷密度が低く、トナーの吸熱作用による加熱ローラの温度降下の影響がほとんどない場合には、供給電力を下げ、必要最低限の供給電力に抑え、電力の無駄を省き消費電力を低減することが可能となる。

〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態においては、ハロゲンランプヒータ１７４が複数種類のワット数のハロゲンランプを備える構成とし、印刷密度に応じて点灯させるハロゲンランプを切り換えることにより、加熱ローラ１７１を介して転写材Ａに供給する電力制御を行う場合について説明する。

本実施の形態において、加熱手段としてのハロゲンランプヒータ１７４は、複数種類のワット数のハロゲンランプＬ１〜Ｌｎにより構成されている。また、図１１に示すように、加熱制御部１８は、電力制御部１８１、温度センサ１８２、信号処理回路１８３、温度制御部１８４、ハロゲンランプ切換回路１８８等を備えて構成されている。

電力制御部１８１は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、電力制御処理において、印刷密度算出部１６により算出された印刷密度情報Ｄに基づいて印刷密度に応じた供給電力を設定し、供給電力に応じた切換指令信号Ｓｃを生成しＩ／Ｏ１１ｆから出力する。Ｉ／Ｏ１１ｆは、図１１に示すようにハロゲンランプ切換回路１８８に接続されており、切換指令信号Ｓｃはハロゲンランプ切換回路１８８に出力される。

温度制御部１８４は、上述の第１の実施の形態において説明したのと略同様の構成であるが、Ｉ／Ｏ１１ｅは、図１１に示すように、ハロゲンランプ切換回路１８８に接続されており、ハロゲンランプヒータ１７４のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂはハロゲンランプ切換回路１８８に出力される。

ハロゲンランプ切換回路１８８は、図１１に示すように、電力制御部１８１、温度制御部１８４、ＡＣ電源及び複数のハロゲンランプＬ１〜Ｌｎに接続されている。ハロゲンランプ切換回路１８８は、温度制御部１８４からのＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｂ及び電力制御部１８１からの切換指令信号Ｓｃに応じてハロゲンランプＬ１〜Ｌｎのなかから点灯させるハロゲンランプを切り換えて点灯させる。なお、ハロゲンランプ切換回路１８８は、複数のハロゲンランプを組み合わせて点灯させることにより供給電力指令信号Ｓａに応じた電力をハロゲンランプヒータ１７４に供給するようにしてもよい。

その他の第４の実施の形態における構成は、第１の実施の形態で説明したのと同様であるのでその説明は省略する。

次に、第４の実施の形態の動作について説明する。
本実施の形態における電力制御処理においては、ステップＳ３において、ステップＳ２で設定された供給電力に応じたハロゲンランプの切換指令信号Ｓｃが生成されＩ／Ｏ１１ｆを介してハロゲンランプ切換回路１８８に出力されることが、図６で説明した処理と異なる。また、画像形成装置１００におけるハロゲンランプヒータ１７４への電力供給動作手順については、Ｔ１〜Ｔ６が実行されて印刷密度に応じた切換指令信号Ｓｃが出力されると、ハロゲンランプ切換回路１８８により、ハロゲンランプＬ１〜Ｌｎの中から切換指令信号Ｓｃに応じたハロゲンランプに点灯が切り換えられ、ハロゲンランプヒータ１７４に印刷密度に応じた電力が供給される。

上述したように、第４の実施の形態によれば、加熱手段としてハロゲンランプヒータを用いた場合に、印刷密度に応じてハロゲンランプヒータ１７４の供給電力を変化させることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することが可能となる。即ち、印刷密度が高い場合には、ハロゲンランプヒータ１７４への供給電力を多くして加熱速度を速めることで、印刷密度が高くトナーの吸熱作用により加熱ローラの表面温度が目標温度より下がってしまった場合に目標温度に到達するまでの時間を短くして、ウォーミングアップを行うために機械を停止させることなく通常の転写材Ａの搬送時間で定着性を確保することが可能となるとともに、印刷密度が低く、トナーの吸熱作用による加熱ローラの温度降下の影響がほとんどない場合には、供給電力を下げ、必要最低限の供給電力に抑え、電力の無駄を省き消費電力を低減することが可能となる。

なお、上記実施第１〜４の形態における記述内容は、本発明に係る画像形成装置１００の好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記第１〜４の実施の形態においては、画像形成装置１００を複写機として説明したが、本発明は、ファクシミリ、プリンタあるいはそれらの複合機等の画像形成装置においても適用可能である。

また、画像形成装置１００を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る画像形成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。 定着部１７の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における加熱制御部１８の構成例を示す図である。 電力設定テーブル１１２のデータ格納例を示す図である。 画像形成装置１００における電力供給動作手順を示すフローチャートである。 電力制御部１８１において実行される電力制御処理を示すフローチャートである。 ＩＨヒータ１７３に異なる電力を供給した場合の加熱速度（昇温率）の差異を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における加熱制御部１８の構成例を示す図である。 ＡＣ電源の正弦波形に対するゼロクロス信号Ｓｚ及びトリガパルスＳｔの発生タイミングを示す図である。 本発明の第３の実施の形態における加熱制御部１８の構成例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における加熱制御部１８の構成例を示す図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１１ 制御部
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ ＲＯＭ
１１ｃ ＲＡＭ
１１ｄ〜１１ｇ Ｉ／Ｏ
１１１ 電力制御プログラム
１１２ 電力設定テーブル
１１３ 温度制御プログラム
１２ 操作表示部
１３ 画像読取部
１４ 画像処理部
１４１ 処理部
１４２ 画像記憶部
１５ 作像部
１６ 印刷密度算出部
１７ 定着部
１７１ 加熱ローラ
１７２ 加圧ローラ
１７３ ＩＨヒータ
１７４ ハロゲンランプヒータ
１８ 加熱制御部
１８１ 電力制御部
１８２ 温度センサ
１８３ 信号処理回路
１８４ 温度制御部
１８５ ＩＨヒータ駆動回路
１８６、１８７ ハロゲンランプ駆動回路
１８６ａ トリガパルス発生回路
１８６ｂ 温度調整部
１８６ｃ 電力調整部
１８８ ハロゲンランプ切換回路
１９ 通信制御部
２０ バス
２１ インバータ
２２ トランジスタ
２３ フォトトライアック
２４ トライアック
２５ コンデンサ
３１ ノイズフィルタ
３２ 全波整流回路
３３ コイル
３４ 制御回路
３５ ＩＧＢＴ
３６ ダイオード
３７ コンデンサ

Claims (6)

1. 入力された画像データに基づいて記録媒体上にトナー像を形成する作像手段と、加熱手段を内設した加熱ローラ及び当該加熱ローラに前記記録媒体を加圧接触させる加圧ローラを有して、前記記録媒体上に形成されたトナー像を前記記録媒体上に定着させる定着器を有する画像形成装置において、
   前記画像データの印刷密度を算出する印刷密度算出手段と、
   前記算出された印刷密度に基づいて、前記加熱手段へ供給する電力を制御する電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電力制御手段は、前記印刷密度が高くなるほど前記加熱手段へ供給する電力が多くなるように、前記印刷密度が低くなるほど前記加熱手段へ供給する電力が少なくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記加熱手段は誘導加熱ヒータであり、
   前記誘導加熱ヒータを駆動する駆動回路を備え、
   前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記誘導加熱ヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた電力供給を行わせ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。
4. 前記加熱手段はハロゲンランプヒータであり、
   前記ハロゲンランプヒータに供給する電力の位相制御を行う駆動回路を備え、
   前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた位相制御を行わせ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。
5. 前記加熱手段はハロゲンランプヒータであり、
   前記ハロゲンランプヒータをインバータ点灯方式で駆動する駆動回路を備え、
   前記電力制御手段は、前記駆動回路に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプヒータへの供給電力指令信号を出力し、前記駆動回路において前記供給電力指令信号に応じた周波数又はデューティー比で前記ハロゲンランプヒータを駆動させ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。
6. 前記加熱手段は、複数種類のワット数のハロゲンランプにより構成されたハロゲンランプヒータであり、
   前記複数のハロゲンランプを切り換えて点灯させるハロゲンランプ切換手段を備え、
   前記電力制御手段は、前記ハロゲンランプ切換手段に対し前記印刷密度に基づく前記ハロゲンランプへの切換指令信号を出力し、前記ハロゲンランプ切換手段において前記切換指令信号に応じたワット数のハロゲンランプを点灯させ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。

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