JP2010217874A

JP2010217874A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010217874A
Application number: JP2010022100A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Namiki; 輝彦並木; Hiromitsu Kumada; 博光熊田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2010-09-30
Also published as: US20100215391A1; US8649698B2

Abstract

【課題】ファーストプリントアウトタイムを犠牲にすることなく、待機時における画像形成装置の消費電力を削減することを目的とする。
【解決手段】画像形成が終了し加熱ユニットへの電力供給を遮断することで加熱ユニットが待機モード時の制御目標温度まで低下しても、すぐには電力供給を開始せずに、加熱ユニットの温度が待機モード時の制御目標温度より低い所定温度まで低下するまでは待機モードにおける電力供給を開始しないように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成要求を待つ待機時における定着装置の温度を所定温度以上に保持するための予備加熱を行う画像形成装置に関するものである。

近年、複写機やプリンタ画像形成装置の高速化及びカラー化が進んでいる。このような高速のプリンタ或いはカラープリンタの場合、記録紙に形成したトナー像を加熱定着処理する際の定着器の制御目標温度を高くしなければならない傾向がある。また、このような高速のプリンタ或いはカラープリンタの場合、装置内の定着器以外の部分での消費電力も多く、定着器に割り当て可能な電力も少なくなる傾向がある。定着器に割り当てられる電力が少なくなると、装置に画像形成要求が入力してから定着器が定着可能温度に温度上昇するまでの時間が長くなってしまう。

しかしながら、画像形成要求が入力してから１枚目の記録紙を排出するまでの時間、所謂ファーストプリントアウトタイム（以下「ＦＰＯＴ」という）は可能な限り短いほうが好ましい。そこで、特許文献１のように、画像形成要求を待つ待機モード時に定着器をある程度暖めておくことで、ＦＰＯＴを犠牲にすることなく定着器を定着可能状態に立ち上げる際の消費電力を抑える手法が採用されることもある。

特開２００６−９８９９８号公報

画像形成要求が入力してから定着装置が定着可能温度に上昇するまでの時間は、加熱ユニットの温度だけでなく、定着装置内の他の部材温度とりわけ加圧ローラ温度に大きく依存する。しかしながら、待機モードで定着器を暖めておく制御を行う従来の画像形成装置では、印字動作が終了して待機モード移行した直後において、加熱ユニットが待機モード時の制御目標温度まで温度低下したら、すぐに加熱ユニットの温度を待機モード中の制御目標温度に保つ制御を行っていた。待機モードで定着器を暖めておく制御を行う装置の場合、その分だけ電力を消費してしまうので、待機モードにおいても可能な限り消費電力を抑えることが望まれる。しかしながら、上述の制御の場合、待機モード中の消費電力を改善する余地があることがわかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＦＰＯＴを犠牲にすることなく、待機モード時における画像形成装置の消費電力を削減することを目的とする。

上述の課題を解決するための本発明は、記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、加熱ユニットと、前記加熱ユニットに接触して記録紙を搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、記録紙に形成したトナー像を記録紙に加熱定着する定着部と、前記加熱ユニットの温度が制御目標温度を維持するように前記加熱ユニットへ供給する電力を制御する制御部と、を有し、トナー像を担持する記録紙を定着処理した後に新たな画像形成を行わない場合、画像形成要求を待つ待機モードに移行し、前記待機モードにおいて前記制御部は前記制御目標温度を定着処理時の温度よりも低い温度に設定して前記加熱ユニットへの電力供給を制御する画像形成装置において、定着処理が終了して前記待機モードに移行し、前記加熱ユニットの温度が前記待機モード中の制御目標温度を維持するように前記加熱ユニットへの電力供給を開始する場合、前記加熱ユニットへの電力供給開始時点が、前記加熱ユニットの温度が前記待機モード中の制御目標温度よりも低い所定温度まで低下した時点に設定されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の画像形成装置はＦＰＯＴを犠牲にすることなく、待機時における消費電力を削減することが可能となる。

実施例１におけるレーザビームプリンタの構成図実施例１における定着器をより詳しく説明する図実施例１における定着器の温度制御回路を説明する図実施例１における定着電流波形を示す図実施例１における画像形成動作を説明するフローチャート実施例１における印字後の定着器内の温度と定着電力を示す図従来例における印字後の定着器内の温度と定着電力を示す図実施例２における画像形成動作を説明するフローチャート実施例３における画像形成動作を説明するフローチャート

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は本実施例の画像形成装置である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。また、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に対し着脱可能である。

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を備える。また各レーザユニット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も備えている。４３０は感光ドラム３０５からＥＴＢ４０９上の記録紙へトナー像を転写するための転写ローラである。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と転写ローラ４３０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。これらの要素が記録紙にトナー像を形成する画像形成部を構成している。

４３１は記録紙に形成したトナー像を記録紙に加熱定着する定着器（定着部）であり、内部に加熱ヒータ４３２を備えた加熱ローラ４３３と加圧ローラ４３４、定着ニップ部からの記録紙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を駆動するメインモータ、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はレーザプリンタ４０１の制御手段であるプリンタコントローラであり、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、プリンタコントローラ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は記録紙上に光を照射し、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。

次に画像形成動作を説明する。

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、プリンタコントローラ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信号を受信したプリンタコントローラ２０１は、所定のタイミングでスキャナモータ４２３、及びメインモータ４５１，ＥＴＢモータ４５２，定着モータ４５３の駆動を開始する。それとともに、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を繰り出す。

また、定着器４３１に電力を供給する。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メインモータ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で画像形成装置４０１の装置内温度を検知し、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。上記、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、上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、所定温度に加熱された加熱ローラ４３３と加圧ローラ４３４によって加熱、加圧され記録紙に定着されたのち、定着排紙ローラ対４３５により画像形成装置４０１の外に排出される。

図２は、本実施例における定着器（定着部）をより詳しく説明する図、図３は本実施例における定着器の温度制御動作を説明する図、図４は定着器のヒータに供給される定着電流波形を示す図である。図２において、４３１は定着器であり、４３２は加熱ヒータ、４３３は加熱ローラ、４３４は加圧ローラである。本実施例の加熱ローラ４３３は、可撓性を有するエンドレスベルトである。５２９は加熱ヒータ４３２が所定温度を超えると定着器への電力供給を遮断するサーモスイッチ、５３０は加熱ヒータ４３２の長手方向端部に接触しているヒータ裏サーミスタである。５３２は加熱ローラ４３３の長手中央部付近で加熱ローラ４３３に内接しているローラ内接サーミスタである。加熱ローラ４３３と加熱ヒータ４３２は加熱ユニットを構成しており、加熱ユニットに加圧ローラ４３４が接触することによって記録材を搬送する定着ニップ部を形成している。更に詳述すると、加熱ユニットは、エンドレスベルト４３３と、エンドレスベルトの内面に接触するヒータ４３２と、を有し、エンドレスベルト４３３を介してヒータ４３２と加圧ローラ４３４によって定着ニップ部を形成している。

また、図３において、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、６０１はカレントトランスである。また、６０２は抵抗、６０３は実効電流検知回路、５１５はゼロクロス検知回路である。

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はトライアック、５２４，５２５，５２７は抵抗、５２６はフォトトライアックカプラ、５２８はトランジスタである。また、４３１は定着器、４３３は加熱ローラ、４３４は加圧ローラ、４３２は加熱ヒータ、５２９はサーモスイッチ、５３０は加熱ヒータ４３２の端部に接触しているヒータ裏サーミスタである。５３２は加熱ローラ４３３の長手中央部付近で加熱ローラ４３３に内接しているローラ内接サーミスタ、５３１と５３３は抵抗である。

続いて、図３、図４を用いて定着器の温度制御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。この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はプリンタコントローラ２０１に供給され、画像形成装置４０１の制御に使用される。

プリンタコントローラ２０１は、ヒータ裏サーミスタ５３０と抵抗５３１の分圧電圧をＡ／Ｄ１ポートを介して検知する。またローラ内接サーミスタ５３２と抵抗５３３の分圧電圧をＡ／Ｄ２ポートを介して検知する。サーミスタ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、プリンタコントローラ２０１はＡ／Ｄポート１の分圧電圧より加熱ヒータ４３２の温度を、Ａ／Ｄポート２の分圧電圧より加熱ローラ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、トライアック５２３及びサーモスイッチ５２９を介して商用電源（電力）が供給される（図４（ａ））。プリンタコントローラ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する（図４（ｂ））。そして、ゼロクロスを検知してから所定時間後（以下「Ｔ_ＯＦＦ」という）にＯＮ／ＯＦＦ１ポートよりトライアックＯＮ信号を出力し、トランジスタ５２８をＯＮする（図４（ｃ））。トランジスタ５２８がＯＮすると、抵抗５２７を介してフォトトライアックカプラ５２６に電流が流れフォトトライアックカプラ５２６がＯＮする。フォトトライアックカプラ５２６がＯＮすると抵抗５２４、５２５を介してトライアック５２３にゲート電流が流れ、トライアック５２３がＯＮし、加熱ヒータ４３２に電流が流れ発熱する（図４（ｄ））。

加熱ヒータ４３２の発熱量Ｗは、加熱ヒータ４３２に流れる実効電流（以下「定着電流」という）をＩｆ＿ｒｍｓ、加熱ヒータ４３２の抵抗値（仕様値）をＲｆとすると、Ｗ＝Ｉｆ＿ｒｍｓ^２×Ｒｆとなる。トライアック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。加熱ローラ４３３が回転している画像形成時では、プリンタコントローラ２０１はＴ_ＯＦＦを用いて定着電流を制御することで、加熱ヒータ４３２の発熱量をコントロールし、Ａ／Ｄ２ポートを介して検知した加熱ローラ４３３温度を一定（制御目標温度）に保つように制御する。一方、Ａ／Ｄ１ポートを介して加熱ヒータ４３２の温度をモニタし、加熱ヒータ４３２が所定温度（制御目標温度よりも高い温度）を超えないようにリレー５２２を制御して保護動作を行う。上述のように、プリンタコントローラ（制御部）２０１は、加熱ローラ４３３の温度（加熱ユニットの温度）が制御目標温度を維持するようにヒータ４３２へ供給する電力（加熱ユニットへ供給する電力）を制御する。

次に、本実施例における待機モード時の定着器温度制御について説明する。なお、待機モードとは、トナー像を担持する記録紙を定着処理した後に新たな画像形成を行わない場合に移行するモードである。待機モードにおいて、プリンタコントローラ（制御部）２０１は、ビデオコントローラ４４０からの画像形成要求（ＰＲＩＮＴ信号）を待ちつつ、制御目標温度を定着処理時の温度よりも低い温度に設定してヒータ４３２への電力供給を制御する。待機モード中にビデオコントローラ４４０からプリンタコントローラ（制御部）２０１へ画像形成要求（ＰＲＩＮＴ信号）が送信されると、その時点から制御目標温度を定着処理時の制御目標温度に切り換えてヒータ４３２への電力供給を制御する。本実施例では、待機モード中、ヒータ４３２へ電力を供給して定着器が冷め過ぎないようにしているが、加熱ローラ４３３と加圧ローラ４３４の耐久性低下を抑えるため、これらは、待機モード中、回転停止している。しかしながら、待機モード中に回転制御を入れても構わない。

以下に詳述するように、本実施例は、画像形成が終了し加熱ユニットへの電力供給を遮断することで加熱ユニットが待機モード時の制御目標温度まで低下しても、すぐには電力供給を開始せずに、加熱ユニットの温度が待機モード時の制御目標温度より低い所定温度まで低下するまでは待機モードにおける電力供給を開始しないように制御するものである。すなわち、定着処理が終了して待機モードに移行し、加熱ユニットの温度が待機モード中の制御目標温度を維持するように加熱ユニットへの電力供給を開始する場合、加熱ユニットへの電力供給開始時点が、加熱ユニットの温度が待機モード中の制御目標温度よりも低い所定温度まで低下した時点に設定されている。これにより、画像形成要求が入力した時点から記録紙を排出するまでの時間（ＦＰＯＴ）を犠牲にせずに、待機モードにおける消費電力を削減できる。

図５は本実施例における画像形成動作を説明するフローチャート、図６は室温下でＡ４サイズの普通紙を連続６０枚印字した後の定着器４３１内の温度と定着電力を示す図である。なお、図６に示す加圧ローラ温度については、本実施例における画像形成装置には検知手段は無く、本出願人が本実施例の効果を示すために実験的に測定した温度である。また、本実施例において普通紙印字時（定着処理時）は、ローラ内接サーミスタ５３２が制御目標温度（１５０℃）を維持するようにして定着制御を行うものとする。図６における時間Ｔ１以前がプリントモード、時間Ｔ１以降が待機モードである。後述する図７の場合は、時間Ｔ１１以前がプリントモード、時間Ｔ１１以降が待機モードである。

Ｓ１０１にて画像形成が終了後、Ｓ１０２にて定着器４３１への電力投入をＯＦＦし、Ｓ１０３で定着器４３１の回転を停止する。その後、Ｓ１０４、及びＳ１０５にてローラ内接サーミスタ５３２の温度が予備加熱開始温度（待機モード中の制御目標温度よりも低い所定温度、本実施例では５５℃）以下になるか、次の画像形成要求を受けるまで定着器への電力投入をＯＦＦし続ける。サーミスタ５３２の温度が５５℃以下になるまでヒータへの電力供給を遮断した場合、定着器４３１内の温度が下降し、Ｔ２（図６）にて各部材の温度がほぼ同じ温度となり、その後、一様に下降していく。これは、定着器４３１内の温度が、最も熱容量の大きい加圧ローラ４３４の温度に依存するためである。なお、本実施例では、ローラ内接サーミスタ５３２の温度と予備加熱開始温度を比較しているが、ヒータ裏サーミスタ５３０と予備加熱開始温度を比較する構成にしても良い。要するに、加熱ユニットの温度と予備加熱開始温度を比較すればよい。

なお、本実施例の画像形成装置における別の実験で、印字シーケンスで定められた定着立上げに要する所定時間内（製品カタログ上のＦＰＯＴ）にローラ内接サーミスタ５３２が定着処理時の制御目標温度（本実施例では１５０℃）に到達するためには、加圧ローラが５０℃以上に温まっている必要があることがわかっている。図６を参照すれば理解できるように、ローラ内接サーミスタ５３２の検知温度、或いはヒータ裏サーミスタ５３０の検知温度が、待機モード中の制御目標温度１００℃に降下した時点で、加圧ローラ４３４の温度は５０℃よりも遥かに高い温度であることがわかる。したがって、ローラ内接サーミスタ５３２の検知温度、或いはヒータ裏サーミスタ５３０の検知温度が、待機モード中の制御目標温度１００℃より低い温度まで降下しても加圧ローラの温度が５０℃以上を保っている期間が存在する。本実施例は、この期間中はヒータへ電力供給を開始しないものである。Ｓ１０４にてローラ内接サーミスタ５３２の温度が予備加熱開始温度（５５℃）以下になると、Ｓ１０６にて定着器４３１への通電を開始し、ヒータ裏サーミスタ５３０の温度を予備加熱温度（待機モード中の制御目標温度、本実施例では１００℃）に保持する。その結果、加熱ヒータ４３２からの熱供給量と定着器４３１の放熱量が均衡し、加圧ローラ４３４の温度が５０℃に保持される。

Ｓ１０５、Ｓ１０７にて画像形成要求を受けるとＳ１０８で画像形成を開始し、待機モード時の定着器温度制御を終了する。

Ｓ１０６にて、加熱ユニットを予備加熱温度に保持するために、ローラ内接サーミスタ５３２の検知温度を用いずにヒータ裏サーミスタ５３０の検知温度を用いている理由は、画像形成時の濃度ムラ防止と、加熱ローラ４３３、加圧ローラ４３４の熱劣化防止のためである。上述したように、本実施例の定着器は、待機モード中加熱ローラと加圧ローラは回転停止している。定着器４３１の回転停止時状態における加熱ヒータ４３２とローラ内接サーミスタ５３２間の熱時定数は大きく、ローラ内接サーミスタ５３２の温度に応じてヒータ４３２を制御すると、加圧ローラ４３４を部分的に過剰に加熱してしまう。加圧ローラ４３４を部分的に過剰に加熱してしまうと、加熱ローラ４３３、及び加圧ローラ４３４の周方向に大きな温度ムラが発生して画像形成時に濃度ムラが発生する。また、加熱ローラ４３３と加圧ローラ４３４が熱劣化してしまう。したがって、回転停止している待機モードでは、加圧ローラ４３４を過剰に加熱することがないように、ヒータ裏サーミスタ５３０の検知温度を用いてヒータへの電力を制御している。しかしながら、待機モード中に回転制御を入れる場合、あるいは加圧ローラを過剰に加熱する心配がない場合、ローラ内接サーミスタ５３２の検知温度を用いてヒータへの電力を制御しても構わない。

画像形成終了時をＴ１、ローラ内接サーミスタ５３２の温度が予備加熱開始温度（５５℃）以下となる時間をＴ２とした場合、Ｔ１からＴ２までの時間は画像形成終了時の加圧ローラ４３４の温度に依存するものの、本実施例では約４０分であった。

図７に、従来例における室温下でＡ４サイズの普通紙を連続６０枚印字した後の定着器４３１内の温度と定着電力を示す。Ｔ１１にて画像形成が終了し定着器４３１への電力供給と回転を停止する。その後、Ｔ１２にてヒータ裏サーミスタ５３０の温度が待機モード中の制御目標温度である１００℃に達したため定着器４３１への電力供給を再開してヒータ裏サーミスタ５３０の温度を１００℃に保持する。ただし、その後もローラ内接サーミスタ５３２と加圧ローラ４３４の温度はゆっくりと下降し、画像形成終了後（Ｔ１１）から約６０分後に加熱ヒータ４３２からの熱供給量と定着器４３１の放熱量が均衡し、ローラ内接サーミスタ５３２が約５０℃に保持される。

Ｔ１１からＴ１２までの時間は画像形成終了時の加圧ローラ４３４温度に大きく依存するものの、本実験では約５分であった。

図６と図７の定着電力（ヒータ４３２に供給される電力）を比較するとわかるとおり、本実施例を行うことでＦＰＯＴを犠牲にすることなく、待機モード時における画像形成装置の消費電力が削減可能となる。

以上のように、本実施例は、画像形成が終了し加熱ユニットへの電力供給を遮断することで加熱ユニットが待機モード時の制御目標温度まで低下しても、すぐには電力供給を開始せずに、加熱ユニットの温度が待機モード時の制御目標温度より低い所定温度まで低下するまでは待機モードにおける電力供給を開始しないように制御するものである。このような制御は、本実施例の定着器のように、加熱ユニットが、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、を有し、エンドレスベルトを介してヒータと加圧ローラによって定着ニップ部を形成する構成で特に有効である。このような加熱ユニットは、加圧ローラに比べて熱容量が非常に小さい。したがって、定着処理が終わりヒータへの電力供給を遮断すると加熱ユニットは加圧ローラに比べて急激に温度低下するが、加圧ローラは充分に温まっているという期間が存在する。このような、加圧ローラに比べて熱容量が非常に小さな加熱ユニットと、加圧ローラと、によって定着ニップ部を形成し、熱容量の小さな加熱ユニットの温度をモニタして定着器を温度管理する構成、に本実施例の制御を採用すると特に有効である。

本実施例は、プリント終了時点からの経過時間が所定時間に達すると、上述した待機モードから、省電力モードに移行する画像形成装置を前提とするものである。省電力モードでは、プリンタコントローラ（制御部）２０１は、ビデオコントローラ４４０からの画像形成要求（ＰＲＩＮＴ信号）を待ちつつ、ヒータ４３２への電力供給を完全にシャットアウトする。省電力モード中にビデオコントローラ４４０からプリンタコントローラ（制御部）２０１へ画像形成要求（ＰＲＩＮＴ信号）が送信されると、その時点から制御目標温度を定着処理時の制御目標温度に切り換えてヒータ４３２への電力供給を制御する。ただし、待機モード中に画像形成要求が入った場合と異なり、省電力モード中に画像形成要求が入っても、ＦＰＯＴは所定時間を満たさないケースがある。つまり、省電力モードとは、ＦＰＯＴは製品のカタログスペックを満たさないが、消費電力を可能な限り抑えるモードである。

本実施例では、待機モード時における予備加熱前のローラ内接サーミスタの温度降下時間と、「定着器の予備加熱をＯＦＦする省電力モード」に移行するまでの残り時間（＝待機モードの残り時間）とを比較する。そして、省電力モードに移行するまでの間、定着器の予備加熱を行わなくてもローラ内接サーミスタの温度が所定温度（５５℃）以上に維持できると判断した場合は、予備加熱を行わない。このような制御を行う理由は、プリント終了時点における加圧ローラの表面温度が同じであっても、内部まで温まっている状態と、表面しか暖まっていない状態が存在するからである。加圧ローラの内部まで充分に暖まっている場合は、プリントが終わりヒータへの電力供給を遮断した後の加圧ローラの温度降下速度が遅く、その分だけ待機モード中の予備加熱動作開始を遅らせて消費電力を削減できる。

図８に本実施例における画像形成動作を説明するフローチャートを示す。なお、画像形成装置と定着器の構成、及び定着器の温度制御動作については実施例１の記載と同様であるため説明を省略する。

Ｓ２０１にて画像形成が終了後、Ｓ２０２にて定着器４３１への電力投入をＯＦＦし、Ｓ２０３で定着器４３１の回転を停止する。その後、Ｓ２０４及びＳ２０５にてローラ内接サーミスタ５３２の温度が温度降下時間の測定開始温度（所定の第１の温度、本実施例では６０℃）以下になるか、次の画像形成要求を受けるまで定着器への電力投入をＯＦＦし続ける。Ｓ２０４でローラ内接サーミスタ温度が温度降下時間の測定開始温度６０℃に到達すると、Ｓ２０６〜Ｓ２０８でローラ内接サーミスタ温度が温度降下時間の測定開始温度６０℃から予備加熱開始温度（本実施例では所定の第２の温度でもあり、５５℃）に到達するまでの時間をカウントする（ステップＳ２０６のＮは時間カウント値を示している）。

Ｓ２０７でローラ内接サーミスタ温度が予備加熱開始温度５５℃になると、Ｓ２０９でローラ内接サーミスタが温度降下時間の測定開始温度６０℃から予備加熱開始温度５５℃になるまでの測定時間Ｔａと、省電力モードに移行するまでの残り時間Ｔｂを比較する。Ｔａ＜Ｔｂの場合、Ｓ２１０にて定着器４３１への通電を開始し、ヒータ裏サーミスタ５３０の温度が予備加熱温度（本実施例では１００℃）を維持するようにヒータへの電力供給を制御する。その結果、加熱ヒータ４３２からの熱供給量と定着器４３１の放熱量が均衡し、加圧ローラ４３４の温度が５０℃に保持される。一方、Ｔａ≧Ｔｂの場合は定着器４３１への通電は行わず、Ｓ２１２にて画像形成の要求、もしくは省電力モードへの移行指示を待つ。

Ｓ２０５、Ｓ２０８、Ｓ２１２にて画像形成要求を受けるとＳ２１３で画像形成を開始し、待機モード時の定着器温度制御を終了する。

本実施例を行うことで、「省電力モード」に移行するまでの残り時間が少ない場合に不要な予備加熱を防止でき、待機モード時における画像形成装置の消費電力が更に削減可能となる。

本実施例では、待機モード時における予備加熱前のローラ内接サーミスタの温度降下時間を検知し、温度降下時間が所定時間以下である場合は、予備加熱を開始するローラ内接サーミスタの温度を変更する。

図９に本実施例における画像形成動作を説明するフローチャートを示す。なお、画像形成装置と定着器の構成、及び定着器の温度制御動作については実施例１の記載と同様であるため説明を省略する。

Ｓ３０１にて画像形成が終了後、Ｓ３０２にて定着器４３１への電力投入をＯＦＦし、Ｓ３０３で定着器４３１の回転を停止する。その後、Ｓ３０４及びＳ３０５にてローラ内接サーミスタ５３２の温度が温度降下時間の測定開始温度（本実施例では６０℃）以下になるか、次の画像形成要求を受けるまで定着器への電力投入をＯＦＦし続ける。Ｓ３０４でローラ内接サーミスタ温度が温度降下時間の測定開始温度６０℃に到達すると、Ｓ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０８でローラ内接サーミスタ温度が温度降下時間の測定開始温度６０℃から予備加熱開始温度５５℃に到達するまでの時間をカウントする。

Ｓ３０７でローラ内接サーミスタ温度が予備加熱開始温度５５℃に到達すると、Ｓ３０９でローラ内接サーミスタが温度降下時間の測定開始温度６０℃から予備加熱開始温度５５℃に下降するまでの測定時間Ｔｃと所定時間（本実施例では１０分）とを比較する。Ｔｃ＜１０分の場合、Ｓ３１０にて定着器４３１への通電を開始し、ヒータ裏サーミスタ５３０の温度を予備加熱温度（本実施例では１００℃）に保持する。つまり、ローラ内接サーミスタ温度が５５℃の時点で予備加熱を開始する。その結果、加熱ヒータ４３２からの熱供給量と定着器４３１の放熱量が均衡し、加圧ローラ４３４が５０℃に保持される。一方、Ｔｃ≧１０分の場合は定着器４３１への通電は行わず、Ｓ３１２、Ｓ３１３にてローラ内接サーミスタ５３２が第２の予備加熱開始温度（本実施例では５３℃）以下となるまで待つ。このように、本実施例では、待機モードに移行した後の加熱ユニットの温度降下速度に応じて所定温度（予備加熱開始温度）を設定する。

Ｓ３１２にてローラ内接サーミスタ５３２が第２の予備加熱開始温度（５３℃）以下となると、Ｓ３１０にて定着器４３１への通電を開始し、ヒータ裏サーミスタ５３０の温度が予備加熱温度（１００℃）を維持するようにヒータへの電力供給を制御する。

Ｓ３０５、Ｓ３０８、Ｓ３１３にて画像形成要求を受けるとＳ３１４で画像形成を開始し、待機モード時の定着器温度制御を終了する。

本実施例を行うことで、定着器の放熱量が小さい場合あるいはプリント終了時点で定着器（特に加圧ローラ）が充分に温まっている場合（Ｔｃ≧１０分の場合）は予備加熱を開始する加圧ローラ温度を下げることが可能となり、待機モード時における画像形成装置の消費電力が更に削減可能となる。

実施例１〜３では、待機モード時に予備加熱を開始する温度をローラ内接サーミスタの温度を用いて判断した。しかしながら、待機モード時に予備加熱を開始する温度はヒータ裏サーミスタの温度を用いて判断してもかまわない。

２０１プリンタコントローラ
４３１定着器
４３２加熱ヒータ
４３３加熱ローラ
４３４加圧ローラ
５２９サーモスイッチ
５３０ヒータ裏サーミスタ
５３２ローラ内接サーミスタ

Claims

記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、
加熱ユニットと、前記加熱ユニットに接触して記録紙を搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、記録紙に形成したトナー像を記録紙に加熱定着する定着部と、
前記加熱ユニットの温度が制御目標温度を維持するように前記加熱ユニットへ供給する電力を制御する制御部と、を有し、
トナー像を担持する記録紙を定着処理した後に新たな画像形成を行わない場合、画像形成要求を待つ待機モードに移行し、前記待機モードにおいて前記制御部は前記制御目標温度を定着処理時の温度よりも低い温度に設定して前記加熱ユニットへの電力供給を制御する画像形成装置において、
定着処理が終了して前記待機モードに移行し、前記加熱ユニットの温度が前記待機モード中の制御目標温度を維持するように前記加熱ユニットへの電力供給を開始する場合、前記加熱ユニットへの電力供給開始時点が、前記加熱ユニットの温度が前記待機モード中の制御目標温度よりも低い所定温度まで低下した時点に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
前記装置は、定着処理が終了した後、前記待機モードを経て、前記待機モード時よりも装置の消費電力を抑えた省電力モードに移行し、前記制御部は、前記待機モードに移行した後の前記加熱ユニットの温度降下速度に応じて前記省電力モードに移行するまでの前記加熱ユニットの制御を変えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記待機モードに移行した後の前記加熱ユニットの温度が所定の第１の温度から前記第１の温度より低い所定の第２の温度まで低下するのに要した時間をＴａ、前記加熱ユニットの温度が前記第２の所定温度まで低下した時点から前記省電力モードに移行するまでの残り時間をＴｂ、とすると、Ｔａ＜Ｔｂの場合、前記制御部は、前記省電力モードに移行するまで前記加熱ユニットの温度が前記待機モード中の制御目標温度を維持するように前記加熱ユニットへ電力供給し、Ｔａ≧Ｔｂの場合、前記制御部は、前記省電力モードに移行するまで前記加熱ユニットへの電力供給を行わないことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記装置は、定着処理が終了した後、前記待機モードを経て、前記待機モード時よりも装置の消費電力を抑えた省電力モードに移行し、前記制御部は、前記待機モードに移行した後の前記加熱ユニットの温度降下速度に応じて前記所定温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記加熱ユニットは、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、を有し、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと前記加圧ローラによって前記定着ニップ部を形成していることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の画像形成装置。