JP2008170823A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの待ち時間を減らすことができ、かつ、消費電力の削減を達成することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】一連の印字動作が終了すると、制御部３０による熱ローラ１３の定着制御温度が、待機中温度（たとえば１５０℃）に変更される（ステップＳ１）。平均印字間隔に相当する期間が経過するまで、その温度に維持される（ステップＳ３）。制御部３０は、待機中温度（１５０℃）と環境温度センサ２２によって計測された環境温度（２５℃）との温度差（１２５℃）を、移行期間（３０分間）から平均印字間隔（１５分間）を減じた時間（１５分間）で除した値（８．３℃／分）を１分間当たりの温度低下量として算出し（ステップＳ５）、熱ローラ１３の定着制御温度は、１分経過する毎に当該温度低下量（８．３℃／分）だけ低下されていく（ステップＳ７でＹｅｓ，ステップＳ８）。
【選択図】図３

Description

この発明は、定着装置への供給電力が低減または遮断される節電モードを備えた画像形成装置に関する。

複写機やファクシミリなどの画像形成装置には、画像データに基づいてトナー像を用紙に画像形成するための画像形成部が含まれている。画像形成部には、トナー像を用紙に転写した後、トナー像を用紙に定着させるための定着装置が含まれている。定着装置は、通常、トナーを加熱するための熱ローラと、トナーを加圧するための圧ローラとのローラ対を有しており、トナーを加熱および加圧することにより、トナーを用紙に定着させる。

従来の画像形成装置では、定着装置が装置内で最も消費電力の多い構成部品であるため、一定時間以上画像形成装置が使用されない場合には、定着装置への供給電力が低減または遮断される節電モードに切り換わって、消費電力が抑制されるようになっている。そして、節電モードにある画像形成装置のコントローラ等が操作されると、定着装置への供給電力が増加し、定着装置の熱ローラの温度が所定温度に達すると、画像形成装置は動作可能状態となる。画像形成装置が未使用状態になってから節電モードへ移行する移行時間が短く設定されていると、画像形成装置が節電モードに頻繁に切り換わり、その度に、ユーザは画像形成装置を節電モードから動作可能状態に復帰させるために一定時間待つ必要がある。ユーザの待ち時間を減らすために、移行期間はある程度長く設定されていることが望ましい。
特開平７−２２５５３５号公報

しかしながら、節電モードに移行するまでの移行期間が長いと、消費電力の削減を十分に達成することができないという問題がある。
そこで、この発明の目的は、ユーザの待ち時間を減らすことができ、かつ、消費電力の削減を達成することができる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の請求項１記載の発明は、トナーを記録材（Ｐ）に熱定着させるための熱ローラ（１３）と、上記熱ローラの温度を調整するための熱ローラ温度調整手段（１５）と、画像形成動作が予め定める移行期間の間行われていないことを条件の１つとして、上記熱ローラの温度が環境温度とほぼ等しくなる節電モードへと移行する節電モード移行制御手段（３０）と、上記熱ローラによる熱定着の際に、上記熱ローラの温度が所定の定着温度となるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱定着温度制御手段（３０）と、画像形成動作の間隔の平均を検出する平均画像形成動作間隔検出手段（３４，３５）と、上記熱定着後温度制御手段による制御の後、上記平均画像形成動作間隔算出手段により検出された平均の画像形成動作間隔が経過するまで、上記熱ローラが上記定着温度よりも低い待機温度となるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱ローラ温度保持制御手段（３０）と、上記平均の画像形成動作間隔の経過後には、予め定める温度低下レートで上記熱ローラの温度が下がるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱ローラ温度低下制御手段（３０）とを含むことを特徴とする画像形成装置である。

なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、移行期間に突入した後、平均の画像形成動作間隔に相当する期間が経過するまでは、熱ローラは待機温度に保たれるように温度制御される。そして、平均の画像形成動作間隔に相当する期間が経過した後は、熱ローラは所定のレートで温度低下される。このため、平均の画像形成動作間隔が経過していない時に節電モードからの復帰が指示されると、即時に動作可能状態に復帰させることができ、平均の画像形成動作間隔が経過した後に節電モードからの復帰が指示されると、熱ローラの温度低下途中の温度から復帰させることができる。したがって、熱ローラが環境温度にある状態から動作可能状態に復帰させる場合と比較して、動作可能状態への復帰が早く、これにより、ユーザの待ち時間を短くすることができる。

また、節電モードに突入する直前まで熱ローラの温度が定着温度に維持される場合と比較して、その消費電力を抑制することができる。
請求項２記載の発明は、環境温度を計測するための環境温度センサ（２２）と、上記待機温度と上記環境温度センサによって計測された環境温度との温度差を、上記移行期間から上記平均画像形成動作間隔を減じた時間で除した値を、温度低下レートとして算出する温度低下レート算出手段（３０）とをさらに含み、上記熱ローラ温度低下制御手段は、上記温度低下レート算出手段によって算出された温度低下レートで上記熱ローラの温度が下がるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

この構成によれば、待機温度と環境温度との温度差を、移行期間から平均の画像形成動作間隔を減じた時間で除して算出した温度低下レートで、熱ローラの温度を低下させる。そのため、平均の画像形成動作間隔の経過後には熱ローラの温度が徐々に低下していき、その熱ローラの温度が画像形成装置の周辺の温度である環境温度とほぼ同じ温度となったときとほぼ同期して、移行期間が終了して節電モードに突入する。移行期間の終了よりもかなり以前に熱ローラの温度が環境温度まで低下している場合と比較して、その移行期間の終了間近に節電モードが解除された場合における動作可能状態への復帰を早めることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例である複写機の内部構成を図解的に示す断面図である。
複写機1は、原稿を読み取るためのスキャナ部２と、スキャナ部２によって読み取られた原稿に基づいて画像を形成する画像形成部３とを備えている。

画像形成部３は、ドラム状に形成された感光体４と、感光体４の表面を帯電させるための帯電器５と、帯電器５により帯電された感光体４の表面を、作成画像に対応して露光するための露光装置６と、露光により感光体４の表面に形成された静電潜像をトナーで現像するための現像装置７と、現像されたトナー画像を記録材としての用紙Ｐに転写するための転写装置８と、トナー画像が転写された後の感光体４の表面に残留する残留トナーを除去するためのクリーニング装置９と、残留トナーが除去された後の感光体４の表面を除電する除電器１０とを備えている。帯電器５、露光装置６、現像装置７、転写装置８、クリーニング装置９および除電器１０は、感光体４を取り囲むように、感光体４の回転方向（矢印１１に示す方向）に沿って順に配置されている。

用紙Ｐは、図１において矢印で示すラインに沿って搬送され、感光体ドラム４と転写装置８との間を通る際に、用紙Ｐの表面にトナー画像が転写される。トナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置１２へと搬送され、定着装置１２でトナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された後用紙Ｐは機外へと排出される。
定着装置１２は、トナー画像が転写された用紙Ｐを加熱および加圧することにより、用紙Ｐにトナー画像を定着させるものであり、熱ローラ１３と、熱ローラ１３に圧接される圧ローラ１４とを備えている。熱ローラ１３には、熱ローラ１３の表面温度を調整する熱ローラ温度調整手段としての定着ヒータ１５が内蔵されている。この定着ヒータ１５には、たとえばハロゲンヒータが用いられている。また、熱ローラ１３の近傍には、熱ローラ１３の表面近傍の雰囲気温度を測定するための定着温度センサ１６が配置されている。

画像形成部３は、本体ハウジング２０の内部に収容されている。本体ハウジング２０の上部には、スキャナ部２が内蔵されたスキャナユニット２１が開閉可能に取り付けられている。また、本体ハウジング２０には、複写機１の周辺の温度である環境温度を測定するための環境温度センサ２２が、その外表面（たとえば側面２０ａ）に臨むように配置されている。

図２は、この複写機１の電気的構成を説明するためのブロック図である。この複写機１には、複写機１の各部を制御するための制御部３０が備えられている。制御部３０は、ＣＰＵ３１、プログラムＲＯＭ３２、データ保存ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、内部のタイマ３５などを含んでいる。プログラムＲＯＭ３２には、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムが記憶されている。また、データ保存ＲＯＭ３３はバックアップ用のメモリであり、たとえばＥＰＰＲＯＭによって構成されている。ＲＡＭ３４は、たとえば外部ＲＡＭによって構成されている。

制御部３０は、スキャナ部２および画像形成部３のそれぞれと接続されている。また、制御部３０には、操作用のコントローラ３６が接続されていて、コントローラ３６から操作信号（たとえば印字指示信号）が入力されるようになっている。制御部３０は、コントローラ３６から入力される操作信号、およびプログラムＲＯＭ３２に記憶されているプログラムに従って、画像形成部３による画像形成動作、およびスキャナ部２による画像読取動作を制御する。

さらに、制御部３０には、複写機１の各駆動部材を駆動するための本体駆動部３７が、制御対象として接続されている。本体駆動部３７にはたとえば熱ローラ１３を加熱するための定着ヒータ１５が含まれている。制御部３０は、プログラムＲＯＭ３２に記憶されているプログラムに従って本体駆動部３７を制御し、たとえば、定着ヒータ１５の通電状態のオン／オフを切り換える。

さらにまた、制御部３０には、複写機１に設けられた各種のセンサ部を含む本体センサ部３８が接続されている。本体センサ部３８には、定着温度センサ１６および環境温度センサ２２が含まれている。制御部３０には、本体センサ部３８からの計測値が入力されるようになっている。具体的には、定着温度センサ１６および環境温度センサ２２からの計測値が入力されるようになっている。

制御部３０は、定着温度センサ１６の計測値に基づいてフィードバック制御によって定着ヒータ１５を制御する。これにより、制御部３０は熱ローラ１３の表面温度を所望の温度に温度制御することができる。
この複写機１には、熱ローラ１３への供給電力が低減または遮断される節電モードが用意されている。熱定着が行われる動作可能状態では、熱ローラ１３の表面温度が定着温度（たとえば１７０℃）に設定されているが、前回の印字動作終了後から予め定める移行時間（この複写機１では３０分間に設定）の間継続して印字動作が行われていない場合、言い換えれば、熱ローラ１３による熱定着動作が前回行われてから予め定める継続時間の間継続して定着動作が行われていない場合、複写機１は節電モードへと移行されるようになっている。節電モードでは、熱ローラ１３の表面温度は、環境温度（たとえば２５℃）とほぼ等しい温度とされる。この実施形態では、移行期間は上述のようにたとえば３０分間に設定されているが、移行期間としてそれ以外の長さの期間が設定されていてもよい。また、この移行期間が複写機１に予め設定されている構成であってもよいし、ユーザがコントローラ３６等の操作によって移行期間を任意に設定できる構成であってもよい。

図３は、複写機が節電モードに突入するまでの間の制御を説明するためのフローチャートである。図４は、複写動作終了後における定着制御温度の変化を示すグラフである。
定着を含む一連の印字動作（画像形成動作）の際には、制御部３０による熱ローラ１３の表面制御温度（定着制御温度）が定着温度に設定されており、制御部３０は熱ローラ１３の表面温度が上記の定着温度となるように、定着ヒータ１５の通電状態のオンオフを制御している。

一連の印字動作が終了すると、印字動作終了時からの経過時間を計測するためにタイマ３５による計時が開始される（ステップＳ１）。また、制御部３０による熱ローラ１３の定着制御温度が、上記の定着温度よりも低い待機中温度（たとえば１５０℃）に変更される（ステップＳ１）。制御部３０は、熱ローラ１３の表面温度が待機中温度となるように、定着ヒータ１５の通電状態のオンオフを制御する。さらに、制御部３０は、ＲＡＭ３４に記憶されている印字間隔の累積時間（たとえば６０分間）と印字間隔回数（たとえば４回）とを参照して、平均印字間隔（たとえば１５分間）を算出する。そして、タイマ３５による計時時間がこの平均印字間隔（１５分間）に達するまで、制御部３０は、熱ローラ１３の表面温度が待機中温度となるように、定着ヒータ１５の通電状態のオンオフを制御する（ステップＳ３）。

タイマ３５による計時時間が平均印字間隔に達すると、環境温度センサ２２の計測値（たとえば２５℃）がチェックされる（ステップＳ４）。その後、制御部３０による熱ローラ１３の定着制御温度は、１分経過する毎に、所定のレートで段階的に低下されていく（ステップＳ５〜Ｓ８）。
具体的には、制御部３０は、待機温度（１５０℃）と環境温度センサ２２によって計測された環境温度（２５℃）との温度差（１２５℃）を、移行期間（３０分間）から平均印字間隔（１５分間）を減じた時間（１５分間）で除した値（８．３℃／分）を１分間当たりの温度低下量として算出し、この算出値を、ＲＡＭ３４に書き込む（ステップＳ５）。そして、平均印字間隔の経過後は、１分経過する毎に、熱ローラ１３の定着制御温度は、この温度低下量（８．３℃／分）だけ低下される（ステップＳ７でＹｅｓ，ステップＳ８）。定着制御温度の変化に基づいて、定着ヒータ１５の通電状態のオンオフが制御されて、熱ローラ１３の表面温度は、上記の定着制御温度の温度低下量の割合と同じレートで、時間にほぼ比例して低下させられる。この熱ローラ１３の定着制御温度の低下は、移行期間が終了するか、または、定着制御温度が環境温度以下となるまで続行される（ステップＳ９でＮｏ）。タイマ３５による計時時間が移行期間に達するか（移行期間が経過するか）、または、定着制御温度が環境温度以下になると（ステップＳ９でＹｅｓ）、複写機１は節電モードに移行する。節電モードでは、熱ローラ１３の表面温度は環境温度（２５℃）で維持される。

節電モード中にコントローラ３６が操作等されて印字指示信号が入力されると、複写機１は節電モードから動作可能状態に復帰し、印字動作が実行される。また、移行期間の途中でコントローラ３６が操作等されて印字指示信号が入力されたときにも（ステップＳ２またはステップＳ６でＹＥＳ）、移行期間が中断されて、複写機１はその状態から動作可能状態に復帰し、印字動作が実行される。

図５は、印字動作時における制御を示すフローチャートである。図６は、ＲＡＭの格納領域を示す図である。図５を参照して、図４のステップＳ２またはステップＳ６で上記の印字指示信号が入力されると、印字動作終了時からその時点までの経過時間（印字間隔）がタイマ３５により計時される（ステップＴ１）。このとき、タイマ３５により計時された印字間隔は、たとえば１０分間である。

図６に示すように、ＲＡＭ３４には、印字動作終了から次の印字動作開始までの所要時間の電源オン時からの累積時間、言いかえれば、印字間隔の累積時間のデータを格納しておくための累積時間格納領域４０が形成されている。また、ＲＡＭ３４には、印字間隔をカウントした回数を格納しておくための累積回数格納領域４１が形成されている。この複写機１では、電源投入されてから前回の印字動作までに、２０分間、５分間、１０分間、２５分間と４回、印字間隔が計時されており、ＲＡＭ３４の累積時間格納領域４０には６０分間という値が、ＲＡＭ３４の累積回数格納領域４１には４回という値がそれぞれ格納されている。

再度図５を参照して、タイマ３５によって計測された新たな印字間隔（たとえば１０分間）がＲＡＭ３４の累積時間格納領域４０に格納されている値に加算されるとともに、ＲＡＭ３４の累積回数格納領域４１に格納されている値がインクリメントされる。このとき、累積時間格納領域４０に格納されている印字間隔の累積時間は７０分間となるとともに、累積回数格納領域４１に格納されている印字間隔回数は５回となり、そのときの平均印字間隔は１４分間となり、次回の移行期間における定着制御温度の温度低下のレート算出には、この値が平均印字間隔として用いられる。

動作可能状態では、熱ローラ１３の表面温度は定着温度である必要があり、節電モードからの復帰時や移行時間途中からの復帰の際には、熱ローラ１３の表面温度をたとえば２５℃から定着温度（１７０℃）まで、たとえば１４５℃も上昇させる必要がある。そのため、節電状態から動作可能状態に復帰させるには、ある程度長い時間が必要である。
一方で、移行期間の途中でコントローラ３６の操作等があった場合、熱ローラ１３の表面温度は比較的高温となっている。そのため、移行期間の途中から動作可能状態に復帰させるために必要な時間は、節電モードから復帰させる場合と比較して短い。

以上により、この実施形態によれば、移行期間に突入した後、平均印字間隔に相当する期間が経過するまでは、熱ローラ１３は待機中温度に保たれるように温度制御される。そして、平均印字間隔に相当する期間が経過した後は、熱ローラ１３は所定のレートで温度低下される。このため、前回の印字動作終了時から平均印字間隔が経過していないときに印字指示信号が入力されると、即時に動作可能状態に復帰させることができ、平均印字間隔が経過した後に印字指示信号が入力されると、熱ローラ１３の温度低下途中の温度から復帰させることができる。したがって、熱ローラ１３が環境温度にある状態から動作可能状態に復帰させる場合と比較して、動作可能状態への復帰が早く、これにより、ユーザの待ち時間を短くすることができる。

また、節電モードに突入する直前まで熱ローラ１３の温度が定着温度に維持される場合と比較して、その消費電力を抑制することができる。
さらに、待機中温度と環境温度との温度差を、移行期間から平均印字間隔を減じた時間で除して算出した温度低下レートで、熱ローラ１３の表面温度が低下される。そのため、平均印字間隔の経過後には熱ローラ１３の温度が徐々に低下され、その熱ローラ１３の温度が環境温度とほぼ同じ温度となったときとほぼ同期して、移行期間が終了して節電モードに突入する。移行期間の終了よりもかなり以前に熱ローラ１３の温度が環境温度まで低下している場合と比較して、その移行期間の終了間近に節電モードが解除された場合における動作可能状態への復帰を早めることができる。

さらにまた、平均印字間隔の値を更新し続けるので、その複写機１に応じた適切なタイミングで、熱ローラ１３の温度低下が開始されることとなる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限定されない。
上述の説明では、平均印字間隔は、電源オン以後の印字間隔の累積値を基準に算出したが、１日の間の印字間隔の累積値を基準としてもよいし、それ以上のスパン(１日、１ヶ月)の印字間隔の累積値を基準としてもよい。かかる場合は、累積時間格納領域４０および累積回数格納領域４１は、不揮発性のメモリに設けられていることが望ましい。

また、移行期間では、熱ローラ１３の定着制御温度を１分間隔で変化させる構成としたが、２分間隔で変化させてもよいし、３分間隔で変化させてもよいし、それ以外の時間間隔で変化させてもよい。この場合、ステップＳ３で算出される温度低下量もこの温度低下させる間隔に併せて、２分間当たり、３分間当たりの値とすることができる。さらに、熱ローラ１３の定着制御温度を段階的に低下させるのではなく、時間の経過に比例するように直線的に低下させることもできる。

なお、画像形成装置として複写機を例に挙げて説明したが、本発明は、ファクシミリやプリンタなどの他の画像形成装置にも適用できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例である複写機の内部構成を図解的に示す断面図である。 複写機の電気的構成を説明するためのブロック図である。 複写機が節電モードに突入するまでの間の制御を説明するためのフローチャートである。 印字動作終了後における定着制御温度の変化を示すグラフである。 印字動作時における制御を示すフローチャートである。 ＲＡＭの格納領域を示す図である。

符号の説明

１ 複写機（画像形成装置）
１３ 熱ローラ
１５ 定着ヒータ（熱ローラ温度調整手段）
２２ 環境温度センサ
３０ 制御部（節電モード移行制御手段、熱定着温度制御手段、熱ローラ温度保持制御手段、平均画像形成動作間隔算出手段、温度低下レート算出手段、熱ローラ温度低下制御手段）
Ｐ 用紙（記録材）

Claims (2)

1. トナーを記録材に熱定着させるための熱ローラと、
   上記熱ローラの温度を調整するための熱ローラ温度調整手段と、
   画像形成動作が予め定める移行期間の間行われていないことを条件の１つとして、上記熱ローラの温度が環境温度とほぼ等しくなる節電モードへと移行する節電モード移行制御手段と、
   上記熱ローラによる熱定着の際に、上記熱ローラの温度が所定の定着温度となるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱定着温度制御手段と、
   画像形成動作の間隔の平均を検出する平均画像形成動作間隔検出手段と、
   上記熱定着後温度制御手段による制御の後、上記平均画像形成動作間隔算出手段により検出された平均の画像形成動作間隔が経過するまで、上記熱ローラが上記定着温度よりも低い待機温度となるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱ローラ温度保持制御手段と、
   上記平均の画像形成動作間隔の経過後には、予め定める温度低下レートで上記熱ローラの温度が下がるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する熱ローラ温度低下制御手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 環境温度を検出するための環境温度センサと、
   上記待機温度と上記環境温度センサによって検出された環境温度との温度差を、上記移行期間から上記平均画像形成動作間隔を減じた時間で除した値を、温度低下レートとして算出する温度低下レート算出手段とをさらに含み、
   上記熱ローラ温度低下制御手段は、上記温度低下レート算出手段によって算出された温度低下レートで上記熱ローラの温度が下がるように、上記熱ローラ温度調整手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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