JP2007047211A - 定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、その立ち上がり時間を短縮することが可能な定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る定着ヒータ制御装置は、電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御装置において、エンジン制御部１００では、ＣＰＵ１０１は電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリ１０４に記憶しておき、省エネモードから通常モードに復帰する場合に、不揮発性メモリ１０４に記憶された電源周波数に基づいて、定着ヒータ６２の通電を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置に関し、詳細には、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に使用される定着装置に内蔵する定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体とその周囲に設けられる帯電器部、露光部、現像部、転写部等からなる作象部と、その転写部で転写紙に転写されたトナー象を定着するための定着装置とを備えている。かかる定着装置には定着ヒータを内蔵した定着ローラが設けられる。そして、定着ローラの温度を一定に保つために定着ヒータへの通電を制御する定着ヒータ制御装置も設けられる。

近年の画像形成装置においては省エネルギーの要求が強く特に待機時における消費電力を低減することが求められている。この要求を満たすため、多くの画像形成装置では待機時に転写画像を熱定着する定着装置への供給電力の１部停止や、不要な制御部への供給電力を停止させるといった省エネモードを設けている。画像形成装置における省エネモードは、供給電力の多い定着装置に対して待機時における消費電力を低減することが大きな効果を期待でき、多くの画像形成装置で取り入れられている。

かかる画像形成装置においては、電源投入時および省エネモードから通常モードへの復帰時に印刷可能となるまでの立ち上がり時間が早いことが要求される（例えば、特許文献１参照）。一般的に、立ち上がり時間に最も影響する要因は定着装置の立ち上がり時間であり、定着装置の立ち上がり時間を短くすることが、印刷可能となるまでの立ち上がり時間を短くすることに大きく寄与する。

また、最近では、ネットワークを介して外部装置と接続可能な画像形成装置が一般的となってきており、画像形成装置を常時通電して使用することが多く、省エネモードから通常モードへの復帰時間の短縮がより重要な課題となっている。

特開平８−２５４９２２号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、その立ち上がり時間を短縮することが可能な定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る定着ヒータ制御装置は、電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御装置において、前記電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリに記憶しておき、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、前記不揮発性メモリに記憶された電源周波数に基づいて、前記定着ヒータの通電を制御することを特徴とする。これにより、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、電源周波数の検出時間を削除することができ、短時間で所定の定着ヒータ制御を実現し、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる時間を短縮することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明に係る定着ヒータ制御装置は、前記電源投入時に検出した電源周波数と、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数とを比較し、両電源周波数が異なる場合に、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数を前記電源投入時に検出した電源周波数に書き換えることが望ましい。これにより、不揮発性メモリへの書込回数を低減でき、不揮発性メモリを高寿命化することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明に係る定着ヒータ制御装置は、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合とは、省エネモードから通常モードに復帰する場合であることを特徴とする。これにより、省エネモードから通常モードに復帰する場合に、その復帰時間を短縮することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明に係る画像形成装置は、本発明の定着ヒータ制御装置と、前記定着ヒータを内蔵した定着装置とを備えることが望ましい。これにより、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、電源周波数の検出時間を削除することができ、短時間で所定の定着ヒータ制御を実現し、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる時間を短縮することが可能となる。

上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明に係る定着ヒータ制御方法は、電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御方法において、前記電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリに記憶しておき、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、前記不揮発性メモリに記憶された電源周波数に基づいて、前記定着ヒータの通電を制御することを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明に係る定着ヒータ制御方法は、前記電源投入時に検出した電源周波数と、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数とを比較し、両電源周波数が異なる場合に、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数を前記電源投入時に検出した電源周波数に書き換えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明に係る定着ヒータ制御方法は、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合とは、省エネモードから通常モードに復帰する場合であることが望ましい。

本発明によれば、電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御装置において、前記電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリに記憶しておき、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、前記不揮発性メモリに記憶された電源周波数に基づいて、前記定着ヒータの通電を制御することとしたので、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、電源周波数の検出時間を削除することができ、短時間で所定の定着ヒータ制御を実現し、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる時間を短縮することが可能な定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置を提供することが可能となるという効果を奏する。

以下、この発明に係る定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の一例であるプリンタの内部構成を示す概略図である。同図において、１０は光学系を示しており、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、およびミラー等で構成される。２０は、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジであり、感光体２１、帯電ローラ２２、クリーニング・廃トナー回収部２３、現像・トナー収納部２４等を備えている。３０は記録紙３１が収納される給紙カセット、４０は給紙コロ、５０は転写ローラ、６０は定着ローラ６１を備えた定着装置を示している。

上記構成の画像形成装置１の画像形成動作の概略を説明する。給紙コロ４０により給紙カセット３０に収納された記録紙３１は、感光体２１へ搬送される。感光体２１は、時計方向に回転駆動され、その際帯電ローラ２２によって表面を帯電され、光学系１０からレーザ光を照射されて感光体２１上に静電潜像が形成される。この潜像は現像・トナー収納部２４を通過するときトナーによって可視像化される。この可視像は転写ローラ１０により、感光体２１へ搬送された記録紙３１に転写され、その後、定着装置６０の定着ローラ６１に搬送され記録紙３１上の可視像は定着され、画像形成装置１の外部へ排紙される。

図２は、図１の画像形成装置の定着ヒータ制御装置の概略を示すブロック図である。定着ヒータ制御装置は、エンジン制御部１００、コントローラ部２００、および電源部３００を備えている。

電源部３００は、商用電源４００から５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を入力して、定着ローラ６１内に設けられているハロゲンヒータ等の定着ヒータ６２に交流電力を給電して発熱させる。

電源部３００は、トライアック等のスイッチング手段からなり、商用電源４００から入力される交流電圧をスイッチングして定着ヒータ６２に給電するヒータ駆動部３０１、商用電源４００から入力される交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部３０２、エンジン制御部１００への電源供給を制御する電源供給制御部３０３、交流電源４００から入力される交流電圧を変圧および整流・平滑して、エンジン制御部１００、コントローラ部２００、および画像形成装置１の直流負荷に供給する２４Ｖと５Ｖの直流電圧を生成する回路（不図示）等を備えている。

エンジン制御部１００は、不図示のシステムバスを介して互いに接続されている、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、不揮発性メモリ１０４、各種の入出力回路であるＩ／Ｏ１０５等を備えている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムやパラメータ等を用いて、電源部３００のヒータ駆動部３０１を介して、位相制御等の定着ヒータ６２への給電制御を行う。また、ＣＰＵ１０１は、感光体２１やその回りの帯電、露光、現像、転写の各部を制御する機能を有する。

コントローラ部２００は、不図示の、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、操作部、ホストＩ／Ｆ、ネットワークＩ／Ｆ、ＯＳおよびアプリケーションプログラムを格納したＲＯＭ、システムの設定等を記憶するＮＶＲＡＭ、メモリであるＲＡＭおよびＨＤＤ、プリンタアプリケーション等のオプションＩ／Ｆであるオプションデバイス等で構成されている。コントローラ部２００は、画像形成装置全体の制御、画像データの描画、通信、および操作部（不図示）からの入力を制御するコントローラである。コントローラ部２００は、通信線、制御線等でエンジン制御部１００と接続される。

上記操作部は、商用電源４００から画像形成装置１に交流電圧を供給するための電源スイッチ、画像形成装置１の各種条件を設定するための条件設定キー、画像形成装置１が通常モードにあったときは省エネモードに移行させ、省エネモードにあったときは通常モードに移行させる予熱キー等を備えている。画像形成装置１においては、通常モードから省エネモードの移行は上記予熱キーの押下のほかに、通常モードの待機状態があらかじめ定めた所定時間続いたときにも行なわれるようになっている。

上記構成の画像形成装置１は、操作部の電源スイッチがＯＮされると、商用電源４００から電源部３００に交流電力が供給される。これにより、電源部３００の電源供給制御部３０３からは、エンジン制御部１００およびコントローラ部２００へ電源が供給される。また、省エネモード時は、コントローラ部２００から電源供給制御部３０３を制御して、エンジン制御部１００への電源供給を遮断することで、電力の消費を低減している。

また、省エネモードから通常モードへ復帰する場合には、コントローラ部２００は、電源供給制御部３０３を制御して、エンジン制御部１００への電源供給を復活することで、通常モードへ移行する。図示されていないが、省エネモード時においても、エンジン制御部１００の一部回路がコントローラ部２００から電源供給を受ける場合もある。

図３は、図２のゼロクロス検出部３０２の構成例を示す図である。ゼロクロス検出部３０２は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１と、ダイオードブリッジＢＲ１と、フォトカプラＰＣ１と、ヒステリシスインバータＩＣ１と、正電圧を印加するためのプルアップ抵抗Ｒ３，Ｒ４とを備えている。

ゼロクロス検出部３０２では、商用電源４００から供給される交流電圧を、ローパスフィルタおよび電流制限の機能をなす抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサ（キャパシタ）Ｃ１からなる回路を経由してダイオードブリッジＢＲ１にて全波整流する。全波整流された脈流の信号は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトトランジスタ（ＰＴ）からなるフォトカプラＰＣ１によって絶縁して伝達され、ヒステリシスインバータＩＣ１に入力されることによりゼロクロス信号が生成される。

図４は、ゼロクロス検出部３０２のタイミングチャートの一例を示す図である。図４において、商用電源４００から供給される「ＡＣ入力信号（交流電圧）」の波形がノイズやディップのないきれいな波形である場合には、「ＡＣ入力信号」をダイオードブリッジＢＲ１によって全波整流した「整流後の信号」および「整流後の信号」をヒステリシスインバータＩＣ１によって矩形波に整形した「ゼロクロス信号」の各波形はそれぞれ正確な波形である。

ゼロクロス検出部３０２で検出（生成）されたゼロクロス信号は、エンジン制御部１００のＣＰＵ１０１の割込み端子ＩＲＱに供給される。そして、ゼロクロス信号の立ち下がりエッジで割込みが発生するようにＣＰＵ１０１の割込み動作モードを設定する。これにより、ＡＣ入力信号が正または負の電圧からゼロになる直前に割込みが発生する。ＣＰＵ１０１は、予め設定した所定時間内のこの割込み（以下、「ゼロクロス割込み」と称する）回数をカウントすることによって、商用電源４００から供給される交流電圧の周波数（以下、「電源周波数」と称する）を検出することができる。

例えば、上記所定時間を５００ｍｓとして電源周波数の検出を開始した場合、５００ｍｓ経過するまでのゼロクロス割込み回数をカウントする。そして、ゼロクロス割込みのカウント数が「４５」〜「５４」の場合は、電源周波数を５０Ｈｚであると判定する。また、ゼロクロス割込みのカウント数が「５５」〜「６４」の場合は、電源周波数を６０Ｈｚであると判定する。

本実施の形態では、エンジン制御部１００は、省エネモードから通常モードへの復帰時には電源周波数を検出せずに、不揮発性メモリ１０４に記憶された電源周波数に基づいて、ヒータ駆動部３０１の位相制御による定着ヒータ６２の通電制御を開始する。

図５は、図２に示したエンジン制御部１００（主としてＣＰＵ１０１）における定着ヒータ６２の制御の一例を説明するためのフローチャートである。エンジン制御部１００のＣＰＵ１０１は、電源部３００から電源が供給されると（本体電源投入時または省エネモードから通常モードへの復帰時）、図５に示す処理を開始する。コントローラ部２００は、電源部３００からエンジン制御部１００に電源が供給される場合に、エンジン制御部１００のＣＰＵ１０１に電源投入時または省エネモードから通常モードへの復帰時であることを示す情報を出力する。

図５において、まず、ＣＰＵ１０１の各種設定（ＣＰＵイニシャライズ）を行う（ステップＳ１）。これからの制御に備えて全負荷をオフし（ステップＳ２）、負荷の誤動作等が起きないように準備をしておく。続いて、コントローラ部２００から入力される情報に基づいて、省エネモードから通常モードへの復帰か否かを判断する（ステップＳ３）。

省エネモードから通常モードへの復帰でない場合（ステップＳ３の「Ｎｏ」）、すなわち、電源投入時の場合には、上述した方法で、商用電源４００から入力される交流電圧の電源周波数の検出を行う（ステップＳ６）。ここで、検出した電源周波数を検出周波数Ｆｓと称する。そして、検出周波数Ｆｓを不揮発性メモリ１０４に記憶周波数Ｆｍとして記憶する（ステップＳ７）。以下、記憶周波数Ｆｍ＝制御周波数Ｆｃとして（ステップＳ４）、制御周波数Ｆｃに基づいて定着ヒータ６２の制御を行う（ステップＳ５）。

他方、上記ステップＳ３において、省エネモードから通常モードへの復帰である場合（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）には、商用電源４００から入力される交流電圧の電源周波数の検出をスキップして、不揮発性メモリ１０４に記憶されている記憶周波数Ｆｍ＝制御周波数Ｆｃとして（ステップＳ４）、制御周波数Ｆｃに基づいて定着ヒータ６２の制御を行う（ステップＳ５）。

このように、エンジン制御部１００は、画像形成装置１の電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータ６２への通電を制御すると共に、検出された電源周波数を不揮発性メモリ１０４に記憶しておき、省エネモードから通常モードへの復帰時に、不揮発性メモリ１０４に記憶されている電源周波数に基づいて定着ヒータ６２の通電を制御することとしたので、省エネモードから通常モードへの復帰時に、電源周波数の検出時間を削除することができ、省エネモードから通常モードへの復帰時間を短縮することが可能となる。

図６は、図２に示したエンジン制御部１００（主としてＣＰＵ１０１）における定着ヒータ６２の制御の他の例を説明するためのフローチャートである。図６において、図５と同様の処理を行うステップについては同一のステップ番号を付し、共通する部分の説明は省略する。

図６のステップＳ３において、省エネモードから通常モードへの復帰でない場合（ステップＳ３の「Ｎｏ」）、すなわち、電源投入時の場合には、上述した方法で、商用電源４００から入力される交流電圧の電源周波数の検出を行う（ステップＳ６）。ここで、検出した電源周波数を検出周波数Ｆｓと称する。そして、検出周波数Ｆｓと不揮発性メモリ１０４に記憶されている記憶周波数Ｆｍとを比較して、検出周波数Ｆｓ＝記憶周波数Ｆｍであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。この判断の結果、検出周波数Ｆｓ＝記憶周波数Ｆｍでない場合には（ステップＳ１１の「Ｎｏ」）、検出周波数Ｆｓを不揮発性メモリ１０４に記憶周波数Ｆｍとして記憶（更新）する（ステップＳ１２）。他方、検出周波数Ｆｓ＝記憶周波数Ｆｍである場合には（ステップＳ１１の「Ｎｏ」）、不揮発性メモリ１０４に記憶されている記憶周波数Ｆｍを更新しない。以下、記憶周波数Ｆｍ＝制御周波数Ｆｃとして（ステップＳ４）、制御周波数Ｆｃに基づいて定着ヒータ６２の制御を行う（ステップＳ５）。

他方、省エネモードから通常モードへの復帰である場合（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）には、上記図５と同様に、商用電源４００から入力される交流電圧の電源周波数の検出をスキップして、不揮発性メモリ１０４に記憶されている記憶周波数Ｆｍ＝制御周波数Ｆｃとして（ステップＳ４）、制御周波数Ｆｃに基づいて定着ヒータ６２の制御を行う（ステップＳ５）。

このように、エンジン制御部１００は、画像形成装置１の電源投入時に電源周波数を検出した場合に、検出した電源周波数と、不揮発性メモリ１０４に記憶されている電源周波数とを比較し、両電源周波数が異なる場合のみ不揮発性メモリ１０４に記憶されている電源周波数を検出した電源周波数に更新することとしたので、不揮発性メモリ１０４への書込回数を低減でき、不揮発性メモリ１０４を高寿命化することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、エンジン制御部１００のＣＰＵ１０１に電源が供給された場合に、「電源投入時」か「省エネモードから復帰時」かの判断を、コントローラ部２００から入力される情報に基づいて判断することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、省エネモード時でも電源供給されるエンジン制御部１００の一部回路を使用して判断することにしてもよい。例えば、この一部回路をラッチ回路とし、電源投入時には電源電圧によるリセットにより「０」となり、省エネモード移行時に「１」をセットする構成とすることにより、省エネモードに移行してもラッチ回路には電源が供給され、「１」が保持される。ＣＰＵ１０１は、エンジン制御部１００のＣＰＵ１０１に電源が供給された場合に、ラッチ回路の値を読み出して、「電源投入時」または「省エネモードから復帰時」を判断することができ、ラッチ回路に「１」が設定されている場合には、「省エネモードから復帰時」と判断し、また、「０」が設定されている場合には、「電源投入時」と判断することができる。

以上のように、本発明に係る定着ヒータ制御装置、定着ヒータ制御方法、および画像形成装置は、複写機、デジタル複合機、プリンタ、ファクシミ等の電子写真方式を用いた画像形成装置で使用される定着装置に内蔵する定着ヒータの通電を制御する場合に広く利用可能である。

本実施の形態に係る画像形成装置１の一例であるプリンタの内部構成を示す概略図である。 図１の画像形成装置の定着ヒータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図２のゼロクロス検出部の構成例を示す図である。 図２のゼロクロス検出部のタイミングチャートの一例を示す図である。 図２のエンジン制御部における定着ヒータの制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図２のエンジン制御部における定着ヒータの制御の他の例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 光学系
２０ プロセスカートリッジ
２１ 感光体
２２ 帯電ローラ
２３ クリーニング・廃トナー回収部
２４ 現像・トナー収納部
３０ 給紙カセット
３１ 記録紙
４０ 給紙コロ
５０ 転写ローラ
６０ 定着装置
６１ 定着ローラ
１００ エンジン制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 不揮発性メモリ
１０５ 入出力回路Ｉ／Ｏ
２００ コントローラ部
３００ 電源部
４００ 商用電源

Claims (7)

1. 電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御装置において、
   前記電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリに記憶しておき、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、前記不揮発性メモリに記憶された電源周波数に基づいて、前記定着ヒータの通電を制御することを特徴とする定着ヒータ制御装置。
2. 前記電源投入時に検出した電源周波数と、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数とを比較し、両電源周波数が異なる場合に、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数を前記電源投入時に検出した電源周波数に書き換えることを特徴とする請求項１に記載の定着ヒータ制御装置。
3. 前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合とは、省エネモードから通常モードに復帰する場合であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着ヒータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着ヒータ制御装置と、前記定着ヒータを内蔵した定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 電源投入時に電源周波数を検出し、検出した電源周波数に基づいて定着ヒータの通電を制御する定着ヒータ制御方法において、
   前記電源投入時に検出した電源周波数を不揮発性メモリに記憶しておき、前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、前記不揮発性メモリに記憶された電源周波数に基づいて、前記定着ヒータの通電を制御することを特徴とする定着ヒータ制御方法。
6. 前記電源投入時に検出した電源周波数と、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数とを比較し、両電源周波数が異なる場合に、前記不揮発性メモリに記憶されている電源周波数を前記電源投入時に検出した電源周波数に書き換えることを特徴とする請求項５に記載の定着ヒータ制御方法。
7. 前記定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合とは、省エネモードから通常モードに復帰する場合であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の定着ヒータ制御方法。

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