JP2009288649A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電流が変動した場合も、商用電源の最大電流を超えないように制御するとともに、定着温度の制御により安定したプリント動作を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着温度を検知する温度検知手段と、検知した温度にもとづいて定着温度が所要の温度になるように、PI制御を含む制御手法により投入電力を制御する電力制御手段と、商用電源から流れ込む電流を検知する電流検知手段と、電流検知手段で検知された電流に応じて電流を抑制するように、電力制御手段による制御条件を変更する電流抑制手段と、を備えた画像形成装置において、電流抑制手段は、電流値が第一の電流値を超えた場合に前記制御条件を変更して定着手段に投入する電流を抑制し、電流抑制状態において電流値が第二の電流値を下回った場合には定着手段に投入する電流の抑制を解除し、かつ電流抑制の解除を、PI制御におけるI制御値を補正する。
【選択図】図5
【解決手段】定着温度を検知する温度検知手段と、検知した温度にもとづいて定着温度が所要の温度になるように、PI制御を含む制御手法により投入電力を制御する電力制御手段と、商用電源から流れ込む電流を検知する電流検知手段と、電流検知手段で検知された電流に応じて電流を抑制するように、電力制御手段による制御条件を変更する電流抑制手段と、を備えた画像形成装置において、電流抑制手段は、電流値が第一の電流値を超えた場合に前記制御条件を変更して定着手段に投入する電流を抑制し、電流抑制状態において電流値が第二の電流値を下回った場合には定着手段に投入する電流の抑制を解除し、かつ電流抑制の解除を、PI制御におけるI制御値を補正する。
【選択図】図5
Description
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特にその装置に流れ込む電流の抑制に関するものである。
電子写真方式を採用する画像形成装置であるレーザプリンタは、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に現像剤(以降トナー)を付与することにより前記潜像をトナー像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録紙に該現像装置による該トナー像を転写する転写手段と、該転写手段によって前記トナー像の転写を受けた記録紙を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより前記トナー像を記録紙に定着させる定着装置を備えている。
近年の画像形成装置の高速化に伴い、画像形成装置に使用するモータが高速化/大型化し、画像形成装置の消費電流が増加している。
また、オフィス文書のカラー化が進み、カラーレーザプリンタが多く生産されている。カラーレーザプリンタは、複数の画像形成を同時に行うためモータの使用個数が多く、更に、複数のトナー像を記録紙に定着させる必要があるため定着装置が消費する電流も大きい。その結果、画像形成装置の消費電流はますます増加してきている。
これら機器の消費する電流の上限として一つの目安は、商用電源で供給可能な最大電流(例えば、15A)であり、画像形成装置の最大電流が商用電源の最大電流を超えないように設計する必要がある。
また、オフィス文書のカラー化が進み、カラーレーザプリンタが多く生産されている。カラーレーザプリンタは、複数の画像形成を同時に行うためモータの使用個数が多く、更に、複数のトナー像を記録紙に定着させる必要があるため定着装置が消費する電流も大きい。その結果、画像形成装置の消費電流はますます増加してきている。
これら機器の消費する電流の上限として一つの目安は、商用電源で供給可能な最大電流(例えば、15A)であり、画像形成装置の最大電流が商用電源の最大電流を超えないように設計する必要がある。
そこで、従来の画像形成装置においては、例えば、画像形成装置への流入電流を検知する電流検知手段を設け、商用電源の最大電流を超えないように定着装置に投入する電流を制限することがなされている(特許文献1)。
特公平3−73870号公報
従来の画像形成装置における消費電流は、画像形成開始時に定着装置を所定温度まで立ち上げる期間が最も大きかった。また、背景技術で説明した通り、カラー化に伴い、定着装置で消費する電流は増加している。更に、画像形成装置の高速化に伴う使用モータの高速化/大型化、更にはカラー化に伴う使用モータ個数の増加によって、定着装置以外の消費電流も増加してきた。
また、画像形成装置の高機能化に伴い、複数の記録紙サイズに対応するための給紙オプション装置や、排出された記録紙を所定枚数毎に仕分けしたりステイプルしたりする排紙オプション装置、原稿のコピーや電子ファイル化を行うための自動紙送り機構付きイメージスキャナ等が装着されるようになり、定着装置の立上期間だけでなく画像形成中の消費電流が大幅に増加してきている。
連続画像形成中に商用電源の最大電流を超えないように定着装置に投入する電流を制限した場合、徐々に定着装置の定着温度が低下していく。しかしながら、後に、例えば自動送り機構付きイメージスキャナが停止した場合に、画像形成装置で消費される総電流が低下するため、定着装置に投入する電流の制限が解除され、低下した定着温度を所望温度にするために定着装置に投入する電流が増大する。定着装置に投入する電流が急激に増大した結果、定着装置の定着温度が急激に上昇し、所望温度を超える等、定着温度が不安定になるという問題が発生していた。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、連続画像形成中に画像形成装置の消費電流が変動した場合においても、商用電源の最大電流を超えないように制御するとともに、定着温度の安定的な制御により安定したプリント動作を行うことができる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の(1)のとおりに構成する。
(1)トナー画像を記録媒体に形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により記録媒体に形成されたトナー画像を圧力と熱によって当該記録媒体に定着させる定着手段と、
前記定着手段の定着温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段で検知した温度にもとづいて、定着温度が所要の温度になるように、PI制御を含む制御手法により前記定着手段への投入電力を制御する電力制御手段と、
商用電源から流れ込む電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段で検知された電流に応じて前記商用電源から流れ込む電流を抑制するように、前記電力制御手段による制御条件を変更する電流抑制手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記電流抑制手段で、電流抑制制御を行うために予め定められた第一の電流値と、電流抑制制御を解除するために予め定められた第二の電流値を有し、
前記電流抑制手段は、前記電流検知手段で検知された電流値が前記第一の電流値を超えた場合に前記制御条件を変更して前記定着手段に投入する電流を抑制し、電流抑制状態において前記電流検知手段で検知された電流値が前記第二の電流値を下回った場合には前記定着手段に投入する電流の抑制を解除し、かつ電流抑制の解除を、前記PI制御におけるI制御値を補正した後に行う画像形成装置。
前記画像形成手段により記録媒体に形成されたトナー画像を圧力と熱によって当該記録媒体に定着させる定着手段と、
前記定着手段の定着温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段で検知した温度にもとづいて、定着温度が所要の温度になるように、PI制御を含む制御手法により前記定着手段への投入電力を制御する電力制御手段と、
商用電源から流れ込む電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段で検知された電流に応じて前記商用電源から流れ込む電流を抑制するように、前記電力制御手段による制御条件を変更する電流抑制手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記電流抑制手段で、電流抑制制御を行うために予め定められた第一の電流値と、電流抑制制御を解除するために予め定められた第二の電流値を有し、
前記電流抑制手段は、前記電流検知手段で検知された電流値が前記第一の電流値を超えた場合に前記制御条件を変更して前記定着手段に投入する電流を抑制し、電流抑制状態において前記電流検知手段で検知された電流値が前記第二の電流値を下回った場合には前記定着手段に投入する電流の抑制を解除し、かつ電流抑制の解除を、前記PI制御におけるI制御値を補正した後に行う画像形成装置。
本発明によれば、連続画像形成中に画像形成装置の消費電流が変動した場合においても、商用電源の最大電流を超えないように制御するとともに、定着温度の安定的な制御により安定したプリント動作を行うことができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により、詳しく説明する。
図1は、実施例1である“オプション装置付きのカラーレーザプリンタ”の構成図である。
401はカラーレーザプリンタ、402は記録紙32を収納する給紙カセット、404は給紙カセット402から記録紙32を繰り出すピックアップローラ、405は前記ピックアップローラ404によって繰り出された記録紙32を搬送する給紙ローラである。406は前記給紙ローラ405と対をなし記録紙32の重送を防止するためのリタードローラ、407はレジストローラ対である。
409は静電吸着搬送転写ベルト(以下ETBと記す)であり、記録紙32を静電吸着させて搬送する。410はプロセスカートリッジであり、感光ドラム305、感光ドラム305上のトナーを除去するクリーニング手段306、帯電ローラ303と現像ローラ302、トナー格納容器411を備えており、カラーレーザプリンタ401に対し着脱可能となっている。
401はカラーレーザプリンタ、402は記録紙32を収納する給紙カセット、404は給紙カセット402から記録紙32を繰り出すピックアップローラ、405は前記ピックアップローラ404によって繰り出された記録紙32を搬送する給紙ローラである。406は前記給紙ローラ405と対をなし記録紙32の重送を防止するためのリタードローラ、407はレジストローラ対である。
409は静電吸着搬送転写ベルト(以下ETBと記す)であり、記録紙32を静電吸着させて搬送する。410はプロセスカートリッジであり、感光ドラム305、感光ドラム305上のトナーを除去するクリーニング手段306、帯電ローラ303と現像ローラ302、トナー格納容器411を備えており、カラーレーザプリンタ401に対し着脱可能となっている。
420はスキャナユニットであり、後述するビデオコントローラ440から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット421、各レーザユニット421からのレーザ光を各感光ドラム305上に走査するためのポリゴンミラー422とスキャナモータ423、結像レンズ群424により構成されている。なお、前記プロセスカートリッジ410とスキャナユニット420は、4色(イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックB)分存在する。
431は定着器であり、内部に加熱用のヒータ432を備えた定着ローラ433と加圧ローラ434、定着ローラからの記録紙32を搬送するための定着排紙ローラ対435により構成されている。
451、452、453はDCブラシレスモータであり、451はプロセスカートリッジ410を駆動するDCブラシレスモータ、452はETBを駆動するETBモータ、453は定着器を駆動する定着モータである。
451、452、453はDCブラシレスモータであり、451はプロセスカートリッジ410を駆動するDCブラシレスモータ、452はETBを駆動するETBモータ、453は定着器を駆動する定着モータである。
201はカラーレーザプリンタ401の制御手段であるコントローラ部であり、マイクロコンピュータ207、及び各種入出力制御回路(不図示)等で構成されている。
202は低圧電源回路であり、1次AC電流を平滑後に降圧し、各DCブラシレスモータ451、452、453や、コントローラ部201などに電力を供給する。
440はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ441から送出される画像データを受け取るとこの画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
202は低圧電源回路であり、1次AC電流を平滑後に降圧し、各DCブラシレスモータ451、452、453や、コントローラ部201などに電力を供給する。
440はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ441から送出される画像データを受け取るとこの画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
323は記録紙に光を照射し、記録紙の透過光量から記録紙の坪量を判別する坪量判別手段である。324は画像形成装置の周囲温度を検知する温度検知センサである。
651は異なる記録紙に対応するためのオプション給紙ユニットであり、記録紙32を収納する給紙カセット652、給紙カセット652から記録紙32を繰り出すピックアップローラ654とを有する。
651は異なる記録紙に対応するためのオプション給紙ユニットであり、記録紙32を収納する給紙カセット652、給紙カセット652から記録紙32を繰り出すピックアップローラ654とを有する。
801はカラーレーザプリンタ401から排出された記録紙を所定枚数毎に排紙トレイにソートするオプション排紙ユニットであり、搬送ローラ対804、805を駆動するモータ802と、排紙トレイ806を昇降動作させるモータ803とを有する。
701はカラーレーザプリンタ401から排出された記録紙をオプション排紙ユニット801に搬送するオプション搬送ユニットであり、搬送ローラ対703、704を駆動するモータ702を有する。
701はカラーレーザプリンタ401から排出された記録紙をオプション排紙ユニット801に搬送するオプション搬送ユニットであり、搬送ローラ対703、704を駆動するモータ702を有する。
901は原稿搬送部930と原稿読み込み部931とからなるオプションイメージスキャナである。902は原稿932を搬送する原稿搬送モータ、904は露光ユニット、905は露光手段、906はミラー、903は露光ユニット904を水平移動させるスキャナ駆動モータ、907は反射装置、908、909はミラー、910は受光装置である。940はオプションイメージスキャナ901の動作を制御するとともに、受光装置910で受光した信号を画像データ化するイメージスキャナコントローラユニットである。
次に画像形成動作を説明する(請求項でいう、画像形成手段、の動作に相当)。
まず、ホストコンピュータ441からビデオコントローラ440に画像データが送信される。ビデオコントローラ440は、コントローラ部201に画像形成の開始を指示するPRINT信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。PRINT信号を受信したコントローラ部201は、所定のタイミングでスキャナモータ423、及びDCブラシレスモータ451、ETBモータ452、定着モータ453の駆動を開始する。また、ピックアップローラ404、給紙ローラ405、リタードローラ406を駆動して給紙カセット402から記録紙32(請求項でいう、記録媒体に相当)を繰り出す。その後、坪量判別手段323で記録紙の厚みを判別し、記録紙に応じた画像形成速度及び画像形成条件を選択し、記録紙の判別結果により画像形成速度の変更が必要な場合は、DCブラシレスモータ451、ETBモータ452、定着モータ453の回転速度を変更する。また、温度検知センサ324でカラーレーザプリンタ401の周囲温度を検知し、検知結果に応じて選択した画像形成条件の補正を行う。
まず、ホストコンピュータ441からビデオコントローラ440に画像データが送信される。ビデオコントローラ440は、コントローラ部201に画像形成の開始を指示するPRINT信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。PRINT信号を受信したコントローラ部201は、所定のタイミングでスキャナモータ423、及びDCブラシレスモータ451、ETBモータ452、定着モータ453の駆動を開始する。また、ピックアップローラ404、給紙ローラ405、リタードローラ406を駆動して給紙カセット402から記録紙32(請求項でいう、記録媒体に相当)を繰り出す。その後、坪量判別手段323で記録紙の厚みを判別し、記録紙に応じた画像形成速度及び画像形成条件を選択し、記録紙の判別結果により画像形成速度の変更が必要な場合は、DCブラシレスモータ451、ETBモータ452、定着モータ453の回転速度を変更する。また、温度検知センサ324でカラーレーザプリンタ401の周囲温度を検知し、検知結果に応じて選択した画像形成条件の補正を行う。
記録紙は、レジストローラ対407まで搬送して一旦停止する。次に、ビットマップデータに依存した画像信号に応じてレーザユニット421をON/OFF制御し、ポリゴンミラー422、結像レンズ群424を介して帯電ローラ303により所定電位に帯電した感光ドラム305上に静電画像を形成する。その後、現像ローラ302でトナー像に現像する。このトナー像形成動作は所定のタイミングでイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKに対し行う。一方、レジストローラ対407で一旦停止していた記録紙32を、前記トナー像形成動作に応じた所定のタイミングでETB409に再給紙し、転写ローラ430で感光ドラム305上のトナー像を順次記録紙32上に転写してカラー像(請求項でいう、トナー画像に相当)を形成する。記録紙32上に形成されたカラートナー像は定着器431に搬送され、所定温度(請求項でいう、所要の温度に相当)に加熱された定着ローラ433と加圧ローラ434によって加熱、加圧され(請求項でいう、圧力に相当)記録紙に定着された後、定着排紙ローラ対435によりカラーレーザプリンタ401外に排出される。
排出された記録紙32は、オプション搬送ユニット701を経由してオプション排紙ユニット801に搬送される。オプション排紙ユニット801では、所定枚数毎に記録紙32が排紙トレイ806に排出される。
排出された記録紙32は、オプション搬送ユニット701を経由してオプション排紙ユニット801に搬送される。オプション排紙ユニット801では、所定枚数毎に記録紙32が排紙トレイ806に排出される。
次にオプションイメージスキャナの動作について説明する。原稿搬送部930に原稿932をセット後、コピーモードか、読み取りデータを電子ファイル化するだけのスキャナモードかを不図示のパネルより選択する。
コピーモードを選択した場合、原稿搬送モータ902により所定のタイミングで原稿932を原稿読み込み部931に搬送する。そして、スキャナ駆動モータ903により露光ユニット904を水平移動させ露光手段905の光を原稿932に照射する。原稿からの反射光はミラー906、及び反射手段907内のミラー908、909を経由して受光装置910で受光され、受光信号はイメージスキャナコントローラユニット940に送信される。イメージスキャナコントローラユニット940は受信した信号を画像データ化し、ビデオコントローラ440に送信する。その後は、ホストコンピュータ441から画像形成と同様の動作で画像形成を行う。
コピーモードを選択した場合、原稿搬送モータ902により所定のタイミングで原稿932を原稿読み込み部931に搬送する。そして、スキャナ駆動モータ903により露光ユニット904を水平移動させ露光手段905の光を原稿932に照射する。原稿からの反射光はミラー906、及び反射手段907内のミラー908、909を経由して受光装置910で受光され、受光信号はイメージスキャナコントローラユニット940に送信される。イメージスキャナコントローラユニット940は受信した信号を画像データ化し、ビデオコントローラ440に送信する。その後は、ホストコンピュータ441から画像形成と同様の動作で画像形成を行う。
一方、スキャナモードを選択した場合、イメージスキャナコントローラユニット940は受信した信号を所定のファイル形式で電子ファイル化し、ビデオコントローラ440経由でホストコンピュータ441に送信する。
なお、通常、オプションイメージスキャナの動作は、カラーレーザプリンタ401の画像形成動作とは独立に動作する。
なお、通常、オプションイメージスキャナの動作は、カラーレーザプリンタ401の画像形成動作とは独立に動作する。
図2は、本実施例における回路構成を詳しく説明する図である。
202は低圧電源、501はインレット、502は商用電源からのノイズ及び低圧電源からのノイズを除去するACフィルタ、503はメインスイッチ、504はダイオードブリッジ、505は24Vを生成するコンバータである。506はコンバータ制御回路、507はダイオード、508はコンデンサ、509は定電圧制御回路、510はフォトカプラ、511は24Vから3Vを生成するDC/DCコンバータである。512はカレントトランス、513は抵抗、514は電流検知回路(例えば特開2007−212503号公報)、515はゼロクロス検知回路である。ゼロクロス検知回路515は交流の半波整流波形を波形整形して方形波として出力する。
202は低圧電源、501はインレット、502は商用電源からのノイズ及び低圧電源からのノイズを除去するACフィルタ、503はメインスイッチ、504はダイオードブリッジ、505は24Vを生成するコンバータである。506はコンバータ制御回路、507はダイオード、508はコンデンサ、509は定電圧制御回路、510はフォトカプラ、511は24Vから3Vを生成するDC/DCコンバータである。512はカレントトランス、513は抵抗、514は電流検知回路(例えば特開2007−212503号公報)、515はゼロクロス検知回路である。ゼロクロス検知回路515は交流の半波整流波形を波形整形して方形波として出力する。
521は画像形成装置のドアと連動して開閉するインタロックスイッチ、522はリレー、523は双方向3端子サイリスタ、524、525、527は抵抗、526はフォトサイリスタカプラ、528はトランジスタである。また、431は定着器、433は定着ローラ、434は加圧ローラ、432は加熱ヒータ、529はサーモスイッチ、530は定着ローラ433の温度を検知するサーミスタ、531は抵抗、581はコンデンサである。
続いて、回路動作について説明する。
メインスイッチ503がONされると、インレット501及びACフィルタ502を介して商用電流が流れ、ダイオードブリッジ504とコンデンサ581で全波整流される。そして、コンバータ制御回路506によりコンバータ505がスイッチングされ、コンバータ505の2次側に脈流電流が励起される。前記脈流電流はダイオード507及びコンデンサ508により整流される。整流後の電圧を定電圧制御手段509が検知し、一定電圧(本実施例では24V)になるようにフォトカプラ510を介してコンバータ制御回路506を制御する。整流された24V電圧は、DCブラシレスモータ451等に供給されるとともに、DC/DCコンバータ511に供給され3Vが生成される。生成された3Vはコントローラ部201に供給され、カラーレーザプリンタ401の制御に使用される。
メインスイッチ503がONされると、インレット501及びACフィルタ502を介して商用電流が流れ、ダイオードブリッジ504とコンデンサ581で全波整流される。そして、コンバータ制御回路506によりコンバータ505がスイッチングされ、コンバータ505の2次側に脈流電流が励起される。前記脈流電流はダイオード507及びコンデンサ508により整流される。整流後の電圧を定電圧制御手段509が検知し、一定電圧(本実施例では24V)になるようにフォトカプラ510を介してコンバータ制御回路506を制御する。整流された24V電圧は、DCブラシレスモータ451等に供給されるとともに、DC/DCコンバータ511に供給され3Vが生成される。生成された3Vはコントローラ部201に供給され、カラーレーザプリンタ401の制御に使用される。
次に、定着器431の温度制御動作について説明する。
図3は定着器431に流れる定着電流波形を説明する図である。
コントローラ部201はサーミスタ530と抵抗531により分圧された電圧値をA/D1ポートから検知する。サーミスタ530は温度の上昇とともに抵抗値が低下する特性をもっており、コントローラ部201はA/Dポート1の電圧値より定着ローラ433の温度を検出する。定着器431内の加熱ヒータ432には、リレー522、双方向3端子サイリスタ523及びサーモスイッチ529を介して商用電源が供給される(請求項でいう、定着手段への投入電力に相当)。コントローラ部201は、ゼロクロス検知回路515を介して、商用電源の正負が切り替わるタイミング、いわゆるゼロクロスを検知し、内部ゼロクロス信号を生成する。そして、ゼロクロスを検知してから所定時間後(以降TOFF)にON/OFF1ポートより双方向3端子サイリスタON信号を出力し、トランジスタ528をONする。トランジスタ528がONすると、抵抗527を介してフォトサイリスタカプラ526に電流が流れフォトサイリスタカプラ526がONする。フォトサイリスタカプラ526がONすると抵抗524、525を介して双方向3端子サイリスタ523にゲート電流が流れ、双方向3端子サイリスタ523がONし、加熱ヒータ432に電流が流れ発熱する。そして、双方向3端子サイリスタ523はゲート電流がゼロ、すなわち次のゼロクロスのタイミングでOFFする。コントローラ部201はTOFFを制御することで、定着ローラ433を所定温度に制御する(この動作を行う、コントローラ部201、双方向3端子サイリスタ523等は、請求項でいう、電力制御手段に相当する)。
TOFFは入力電源周波数と投入する電力比Dに対応する通電する位相角αから決定する。電力比Dと位相角αは下記のような表にまとめられ、コントローラ部201内で変換される。
コントローラ部201はサーミスタ530と抵抗531により分圧された電圧値をA/D1ポートから検知する。サーミスタ530は温度の上昇とともに抵抗値が低下する特性をもっており、コントローラ部201はA/Dポート1の電圧値より定着ローラ433の温度を検出する。定着器431内の加熱ヒータ432には、リレー522、双方向3端子サイリスタ523及びサーモスイッチ529を介して商用電源が供給される(請求項でいう、定着手段への投入電力に相当)。コントローラ部201は、ゼロクロス検知回路515を介して、商用電源の正負が切り替わるタイミング、いわゆるゼロクロスを検知し、内部ゼロクロス信号を生成する。そして、ゼロクロスを検知してから所定時間後(以降TOFF)にON/OFF1ポートより双方向3端子サイリスタON信号を出力し、トランジスタ528をONする。トランジスタ528がONすると、抵抗527を介してフォトサイリスタカプラ526に電流が流れフォトサイリスタカプラ526がONする。フォトサイリスタカプラ526がONすると抵抗524、525を介して双方向3端子サイリスタ523にゲート電流が流れ、双方向3端子サイリスタ523がONし、加熱ヒータ432に電流が流れ発熱する。そして、双方向3端子サイリスタ523はゲート電流がゼロ、すなわち次のゼロクロスのタイミングでOFFする。コントローラ部201はTOFFを制御することで、定着ローラ433を所定温度に制御する(この動作を行う、コントローラ部201、双方向3端子サイリスタ523等は、請求項でいう、電力制御手段に相当する)。
TOFFは入力電源周波数と投入する電力比Dに対応する通電する位相角αから決定する。電力比Dと位相角αは下記のような表にまとめられ、コントローラ部201内で変換される。
投入する電力比Dの制御手法として、本実施例ではフィードバック系制御の一種であるPI制御を用いて説明する。PI制御を用いたTOFFの算出は商用電源の半波周期TFREQを用いて、以下の式(1)で決定される。
TOFF=TFREQ×(1−D) ・・・(1)
D=P制御値+I制御値 ・・・(2)
また、前記式(2)におけるP制御値は、差分制御であり、本実施例では以下の式(3)によって与えられる。
D=P制御値+I制御値 ・・・(2)
また、前記式(2)におけるP制御値は、差分制御であり、本実施例では以下の式(3)によって与えられる。
P制御値=KP×ΔT ・・・(3)
KPは比例ゲインであり、温度安定性を考慮し、適切な値に設定されている。また、ΔTは目標温度と検出温度の差分である。目標温度から現在の検出温度を引いて算出される。前記式(2)におけるI制御値は、積分制御であり、P制御における供給電力値にオフセットを付与する。
KPは比例ゲインであり、温度安定性を考慮し、適切な値に設定されている。また、ΔTは目標温度と検出温度の差分である。目標温度から現在の検出温度を引いて算出される。前記式(2)におけるI制御値は、積分制御であり、P制御における供給電力値にオフセットを付与する。
本実施例では、コントローラ部201内に目標温度と検出温度の大小関係を積分するカウンタを保持している。100ms毎に目標温度と検出温度の大小関係を判断し、正負各々の場合、温度差に応じて所定数カウンタをインクリメントまたはデクリメントする。結果カウンタが6以上あるいは−6以上となると、I制御値をインクリメントまたはデクリメントし、カウンタをリセットする。
続いて、定着電流が制限された場合の定着電流波形を説明する。
まず、カレントトランス512及び抵抗513でカラーレーザプリンタ401に流れる1次総電流を電流−電圧変換する。次に、電流−電圧変換した結果を電流検知回路514で実効値演算し、結果をコントローラ部201のA/Dポート2を介してマイクロコンピュータ207に出力する。マイクロコンピュータ207はA/Dポート2の電圧値に基づいて、1次総電流を検出する。検出した1次総電流が第一の電流値Ilimitを超えると、超えた電流値に応じてON/OFF1ポートより双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させる。双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させた結果、定着電流制限OFF時に投入する定着電流(図3の破線)よりも定着電流を制限し、1次総電流をIlimit以下にする。
まず、カレントトランス512及び抵抗513でカラーレーザプリンタ401に流れる1次総電流を電流−電圧変換する。次に、電流−電圧変換した結果を電流検知回路514で実効値演算し、結果をコントローラ部201のA/Dポート2を介してマイクロコンピュータ207に出力する。マイクロコンピュータ207はA/Dポート2の電圧値に基づいて、1次総電流を検出する。検出した1次総電流が第一の電流値Ilimitを超えると、超えた電流値に応じてON/OFF1ポートより双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させる。双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させた結果、定着電流制限OFF時に投入する定着電流(図3の破線)よりも定着電流を制限し、1次総電流をIlimit以下にする。
次に、図4を用いて、1次総電流と電流抑制手段の動作について説明する。
図示のように、1次総電流が第一の電流値を超えると電流抑制手段による電流抑制が開始され、1次総電流は第一の電流値以下になる。電流抑制状態において、1次総電流が第二の電流値を下回ると、電流抑制手段による電流抑制が解除される(この制御は、請求項でいう、電流抑制制御に相当する。)。
以下、図5のフローチャートを用いて、電流抑制解除動作を説明する。フローチャートの処理は、マイクロコンピュータ207により行われる。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S101)、A/Dポート2から検知された電圧値が第一の電流値である14.5A以上に相当する値か否かを判断する。判断した結果、第一の電流値である14.5A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S102)。第一の電流値から超えた電流値に応じて双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させ(請求項でいう、制御条件を変更に相当)、定着器431に投入する電流を抑制する。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S103)。モニタした結果、電源電流値が、本実施例では第一の電流値と同値である、第二の電流値(14.5A)未満になった場合、I制御値を0にする(S104)。積分制御であるI制御値を0にした後に電流抑制を解除する(S105)。
図示のように、1次総電流が第一の電流値を超えると電流抑制手段による電流抑制が開始され、1次総電流は第一の電流値以下になる。電流抑制状態において、1次総電流が第二の電流値を下回ると、電流抑制手段による電流抑制が解除される(この制御は、請求項でいう、電流抑制制御に相当する。)。
以下、図5のフローチャートを用いて、電流抑制解除動作を説明する。フローチャートの処理は、マイクロコンピュータ207により行われる。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S101)、A/Dポート2から検知された電圧値が第一の電流値である14.5A以上に相当する値か否かを判断する。判断した結果、第一の電流値である14.5A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S102)。第一の電流値から超えた電流値に応じて双方向3端子サイリスタON信号を出力するタイミングを遅延させ(請求項でいう、制御条件を変更に相当)、定着器431に投入する電流を抑制する。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S103)。モニタした結果、電源電流値が、本実施例では第一の電流値と同値である、第二の電流値(14.5A)未満になった場合、I制御値を0にする(S104)。積分制御であるI制御値を0にした後に電流抑制を解除する(S105)。
図6は、図5で説明した電流抑制解除動作を行った場合の1次総電流と定着器温度の関係を示した図である。図6を用いて、本実施例における効果について説明する。
時間t1で1次総電流が第一の電流値以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する。定着電流を抑制した結果、時間t2まで定着器の温度は徐々に低下し、破線で示す目標温度との差分は大きくなる。また、目標温度との差分が一定になっても、積分制御であるI制御値は時間とともに上昇する。時間t3において、定着電流以外の電流値が低下し、1次総電流が第二の電流値未満と検知した場合、時間t4にてI制御値を0にした後に時間t5にて電流抑制を解除する。このとき、1次総電流が第二の電流値未満と検知する時間t3から電流抑制を解除する時間t5は十分短い時間に行うことが望ましい。I制御値を0にした後に電流抑制を解除することによって定着器に投入する電流値が急激に増大することを避けることができる。電流値の急激な増大を避けることにより、定着器の温度が急激に上昇し、オーバーシュート等の不安定な温度制御となることを避けることが可能となる。
時間t1で1次総電流が第一の電流値以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する。定着電流を抑制した結果、時間t2まで定着器の温度は徐々に低下し、破線で示す目標温度との差分は大きくなる。また、目標温度との差分が一定になっても、積分制御であるI制御値は時間とともに上昇する。時間t3において、定着電流以外の電流値が低下し、1次総電流が第二の電流値未満と検知した場合、時間t4にてI制御値を0にした後に時間t5にて電流抑制を解除する。このとき、1次総電流が第二の電流値未満と検知する時間t3から電流抑制を解除する時間t5は十分短い時間に行うことが望ましい。I制御値を0にした後に電流抑制を解除することによって定着器に投入する電流値が急激に増大することを避けることができる。電流値の急激な増大を避けることにより、定着器の温度が急激に上昇し、オーバーシュート等の不安定な温度制御となることを避けることが可能となる。
図7は、図5で説明した電流抑制解除動作を行わない従来の1次総電流と定着器温度の関係を示した図である。図6の説明と重複する点は省略する。
時間t4にてI制御値を補正せずに時間t5にて電流抑制を解除する。I制御値を補正せずに電流抑制を解除した結果、定着電流が急激に増大し、定着器の温度が急激に上昇する。定着器の温度が目標温度に達し、P制御値が0になっても、I制御値は高いままとなる。I制御値が高いため、定着電流は大きく、定着器の温度は上昇を続ける。結果として、オーバーシュートが発生する等の不安定な温度制御となる。また、定着器の温度が安定するまでの時間も長くなる。
時間t4にてI制御値を補正せずに時間t5にて電流抑制を解除する。I制御値を補正せずに電流抑制を解除した結果、定着電流が急激に増大し、定着器の温度が急激に上昇する。定着器の温度が目標温度に達し、P制御値が0になっても、I制御値は高いままとなる。I制御値が高いため、定着電流は大きく、定着器の温度は上昇を続ける。結果として、オーバーシュートが発生する等の不安定な温度制御となる。また、定着器の温度が安定するまでの時間も長くなる。
以上説明したように、本実施例によれば、連続画像形成中に画像形成装置の消費電流が変動した場合においても、商用電源の最大電流を超えないように制御するとともに、定着温度の安定的な制御により安定したプリント動作を行うことができる。
図8を用いて、実施例2である“オプション装置付きのカラーレーザプリンタ”について説明する。ハードウエア構成は、実施例1と同様なので、実施例1の説明を援用する。実施例1と重複する説明は省略する。
本実施例では、定着電流の抑制及び解除が短期間に連続して発生して不安定な温度制御となることを避けるため、電流抑制を解除する第二の電流値を第一の電流値より低く設定することを特徴としている。
本実施例では、定着電流の抑制及び解除が短期間に連続して発生して不安定な温度制御となることを避けるため、電流抑制を解除する第二の電流値を第一の電流値より低く設定することを特徴としている。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S201)、第一の電流値である14.7A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S202)。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S203)。モニタした結果、電源電流値が第二の電流値である14.5A未満になった場合、I制御値を0にする(S204)。積分制御であるI制御値を0にした後に電流抑制を解除する(S205)。
前述のように、本実施例によれば、定着電流抑制を解除する第二の電流値を定着電流の抑制を開始する第一の電流値より低く設定することで、定着電流の抑制及び解除が短期間に連続して発生して不安定な温度制御となることを避けることが可能となる。
図9を用いて実施例3である“オプション装置付きのカラーレーザプリンタ”について説明する。本実施例のハードウエア構成は、実施例1と同様なので、実施例1の説明を援用する。実施例1、2と重複する説明は省略する。
本実施例では、安定した定着器の温度制御を行うため、制御テーブル(請求項でいう、検索テーブルに相当)に基づき、I制御値をP制御値から決定することを特徴としている。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S301)、第一の電流値である14.7A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S302)。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S303)。モニタした結果、電源電流値が、第二の電流値である14.5A未満になった場合、コントローラ部201内に有する下記制御テーブルに基づき、P制御値からI制御値を設定する(S304)。P制御値からI制御値を設定した後に電流抑制を解除する(S305)。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S301)、第一の電流値である14.7A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S302)。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S303)。モニタした結果、電源電流値が、第二の電流値である14.5A未満になった場合、コントローラ部201内に有する下記制御テーブルに基づき、P制御値からI制御値を設定する(S304)。P制御値からI制御値を設定した後に電流抑制を解除する(S305)。
前述のように、本実施例によれば、P制御値からI制御値を設定することで、定着器の温度に合わせたI制御値を設定することができ、安定した定着器の温度制御を行うことが可能となる。
図10を用いて、実施例4である“オプション装置付きのカラーレーザプリンタ”について説明する。ハードウエア構成は、実施例1と同様なので、実施例1の説明を援用する。実施例1ないし3と重複する説明は省略する。
本実施例では、紙間で定着温度を変化させるため、給紙から所定時間後に電流抑制解除を行うことを特徴としている。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S401)、第一の電流値である14.7A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S402)。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S403)。モニタした結果、電源電流値が第二の電流値である14.5A未満になった場合、給紙から所定時間後にI制御値を0にする(S404、S405)。積分制御であるI制御値を0にした後に電流抑制を解除する(S406)。
本実施例では、紙間で定着温度を変化させるため、給紙から所定時間後に電流抑制解除を行うことを特徴としている。
プリンタ動作中の電源電流値をモニタし(S401)、第一の電流値である14.7A以上と検知した場合、定着電流の抑制を開始する(S402)。定着電流を抑制してプリント動作を継続し、電源電流値をモニタする(S403)。モニタした結果、電源電流値が第二の電流値である14.5A未満になった場合、給紙から所定時間後にI制御値を0にする(S404、S405)。積分制御であるI制御値を0にした後に電流抑制を解除する(S406)。
前述のように、本実施例によれば、給紙から所定時間後に電流抑制を解除することで、解除による定着温度の変化を定着器に通紙していない紙間にすることが可能となる。紙間で定着温度を変化させることで、画像に与える影響を避けることが可能となる。
207 マイクロコンピュータ
410 プロセスカートリッジ
420 スキャナユニット
431 定着器
514 電流検知回路
410 プロセスカートリッジ
420 スキャナユニット
431 定着器
514 電流検知回路
Claims (6)
- トナー画像を記録媒体に形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により記録媒体に形成されたトナー画像を圧力と熱によって当該記録媒体に定着させる定着手段と、
前記定着手段の定着温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段で検知した温度にもとづいて、定着温度が所要の温度になるように、PI制御を含む制御手法により前記定着手段への投入電力を制御する電力制御手段と、
商用電源から流れ込む電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段で検知された電流に応じて前記商用電源から流れ込む電流を抑制するように、前記電力制御手段による制御条件を変更する電流抑制手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記電流抑制手段で、電流抑制制御を行うために予め定められた第一の電流値と、電流抑制制御を解除するために予め定められた第二の電流値を有し、
前記電流抑制手段は、前記電流検知手段で検知された電流値が前記第一の電流値を超えた場合に前記制御条件を変更して前記定着手段に投入する電流を抑制し、電流抑制状態において前記電流検知手段で検知された電流値が前記第二の電流値を下回った場合には前記定着手段に投入する電流の抑制を解除し、かつ電流抑制の解除を、前記PI制御におけるI制御値を補正した後に行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記電流抑制の解除を、前記PI制御におけるI制御値を零に補正した後に行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記電流抑制の解除を、前記PI制御におけるI制御値を、P制御値に対応した値に補正した後に行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3に記載の画像形成装置において、
前記I制御値の補正は、検索テーブルにもとづいて行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第二の電流値は、前記第一の電流値以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記電力制御手段による電流抑制の解除は、紙間で行うことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008142834A JP2009288649A (ja) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | 画像形成装置 |
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JP2008142834A Withdrawn JP2009288649A (ja) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | 画像形成装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012113222A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Kyocera Document Solutions Inc | 画像形成装置 |
JP2015068913A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
-
2008
- 2008-05-30 JP JP2008142834A patent/JP2009288649A/ja not_active Withdrawn
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JP2015068913A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
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