JP2015052669A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の消費電流が定格を超えることなく、短時間で一枚目の記録材を出力できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】ウォームアップ期間中、インレット電流検知部の検知電流に応じて設定される上限デューティ比Ｄ１５ａと、ヒータに所定の目標電力を供給するのに必要なヒータ抵抗値の変化に応じて補正され続けるデューティ比Ｄｎと、のうち、小さいほうのデューティ比でヒータに電力供給する。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザプリンタや複写機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置では、プリント指令が出た後、一枚目の記録材が出力されるまでの時間（FPOT：First Print Out Time）の短縮が求められている。FPOTを短縮するには、画像形成装置に搭載されている定着器のウォームアップに要する時間（ウォームアップ時間）の短縮が必要になる。
定着器のウォームアップ時間を短縮するには、ウォームアップ期間で定着器のヒータに可能な限り大きな電力を供給することが考えられるが、ヒータに過剰な電力を供給してしまうと、ヒータが破損することも有り得る。そこで、ウォームアップ期間でヒータに一定電力を供給することが考えられる。しかしながら、通常、ヒータは温度に応じて抵抗値が変動する。このような特性は抵抗温度係数（TCR：Temperature Coefficient of Resistance）と呼ばれている。ヒータの抵抗値が温度に応じて変動すると、ヒータへ供給する電力のデューティ比が一定であっても、ヒータに供給される電力が変動する。このため、例えば正の抵抗温度係数を有するヒータである場合、ヒータに供給される電力が徐々に低下してしまい、ウォームアップ時間が長くなってしまう。
特許文献１には、ウォームアップ期間でヒータに一定の電力を供給できるようにヒータのTCRに応じてデューティ比を補正することが記載されている。

特開平８−３０１２５号公報

ところで、近年の画像形成装置は、単位時間当たりの出力枚数の増加、画像形成装置に接続される周辺機器（オプション機器）の増加、等の要因で、周辺機器を含めた装置全体の消費電流が増加傾向にある。このような消費電流が大きな画像形成装置において、前述したように一定電力をヒータに供給すると、装置全体の消費電流が電流の定格１５Aを超
えてしまうことも考えられる。

本発明の目的は、装置全体の消費電流が定格を超えることなく、短時間で一枚目の記録材を出力できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
温度上昇と共に抵抗値が変化するヒータを有し、記録材に形成されたトナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、
装置を制御する制御部と、
を有する画像形成装置において、
装置全体に流れる電流を検知するインレット電流検知部と、前記ヒータに流れる電流を検知するヒータ電流検知部と、有し、
前記定着部を定着可能温度までウォームアップする時、前記制御部は、
前記インレット電流検知部の検知電流が所定電流を超えないように決定される前記ヒータに供給する電力の上限デューティ比Ｄ１５ａと、
前記ヒータの温度に応じた前記ヒータの抵抗値と、前記ヒータ電流検知部の検知電流と、に応じて決定され、所定の目標電力を供給するのに必要な、前記抵抗値の変化に応じて補正され続けるデューティ比Ｄｎと、
のうち、小さいほうのデューティ比で前記ヒータに電力供給することを特徴とする。

本発明によれば、装置全体の消費電流が定格を超えることなく、短時間で一枚目の記録材を出力できる。

本発明の実施例における画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例における定着器の構成を説明する図 本発明の実施例におけるヒータ駆動回路を説明する図 本発明の実施例における印字動作の制御フローを示す図 ウォームアップ開始時に実施する電流及び温度検知を説明するための図 本発明の実施例１に適用されるウォームアップの制御フローを示す図 実施例１のタイムチャート 本発明の実施例２に適用されるウォームアップの制御フローを示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置構成］
図１を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の一例である電子写真プロセスを用いたタンデム方式のフルカラーレーザービームプリンタ（以下、画像形成装置）の全体構成を示す概略断面図である。なお、本実施例では、感光体ドラムを複数備えたフルカラーレーザービームプリンタを取り上げたが、本発明はこれに限らず、感光体ドラムを一つ備えたモノクロの複写機、プリンタ、ファクシミリ等にも適用することができる。

タンデム方式のカラー画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ねあわせることでフルカラー画像を出力できるように構成されている。そして各色の画像形成のために、レーザスキャナ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとカートリッジ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが備えられている。各カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋは、それぞれ、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、感光体クリーナ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、帯電ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ及び現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを有した現像器からなる。更に各色の感光体１３Ｙ〜１３Ｋには中間転写ベルト１９が接して設けられ、この中間転写ベルト１９を挟み、対向するように一次転写ローラ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが設置されている。

給紙部にて記録材としての用紙２１を格納するカセット２２には、カセット内の用紙２１の有無を検出する用紙有無センサ２４が設けられている。さらに搬送路には給紙ローラ２５、分離ローラ２６ａ、２６ｂ、レジストレーションローラ２７が設けられ、レジストレーションローラ２７の用紙搬送方向下流側近傍にレジストレーションセンサ２８が設け
られている。さらに搬送経路下流側には、中間転写ベルト１９と接触するように二次転写ローラ２９、そして二次転写ローラ２９の下流に定着器３０が配設されている。

また、３１はレーザプリンタの制御部であるコントローラであり、ＲＯＭ３２ａ、ＲＡＭ３２ｂ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。

［電子写真プロセス］
次に電子写真プロセス（画像形成プロセス）について簡単に説明する。カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋ内の暗所にて、図中矢印の方向に回転する感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に帯電ローラ１５Ｙ〜１５Ｋにより均一に帯電させる。次にレーザスキャナ１１Ｙ〜１１Ｋにより画像データに応じて変調したレーザ光を感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に照射することで、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去される。これにより、感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に静電潜像が形成される。現像器ではブレード（不図示）の作用により一定量のトナー層が保持された現像ローラ１６Ｙ〜１６Ｋから現像バイアスによりトナーを感光ドラム上の上記静電潜像に付着させる。これにより、各色のトナー画像が像担持体としての感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に形成される。

感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面上に形成されたトナー画像は、感光体１３Ｙ〜１３Ｋと中間転写ベルト１９とのニップ部において一次転写バイアスにより中間転写ベルト１９に引きつけられる。さらに、ＣＰＵ３２がベルト搬送速度に応じたタイミングにより各カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋにおける画像形成タイミングを制御し、それぞれのトナー像を中間転写ベルト１９上に順次転移させる。これにより、最終的に中間転写ベルト上にはフルカラー画像が形成される。

一方、カセット２２内の用紙２１は、給紙ローラ２５により搬送され、分離ローラ２６ａ、２６ｂにより、用紙２１が一枚だけレジストレーションローラ２７を通過して、二次転写ローラ２９へ搬送される。レジストレーションローラの下流にある二次転写ローラ２９と中間転写ベルト１９とのニップ部において中間転写ベルト１９上のトナー像は用紙２１に転写される。トナー画像が転写された用紙２１は、最後にトナー画像が定着手段としての定着ユニット（以後定着器３０として説明する。）により加熱定着処理され、画像形成装置外に排出される。以上の電子写真プロセスに関わる構成のうち定着器３０を除いた構成が本発明における画像形成部を構成する。

［定着器］
図２は、本発明の実施例における定着器３０の構成を説明する模式的断面図である。本実施例では、定着器３０として、エンドレスフィルム（円筒状フィルム）を用いた、加圧ローラ駆動タイプのフィルム加熱方式の加熱装置を採用した場合について説明する。

定着器３０は、ヒータ１１１、ヒータホルダ２０１、フィルム（定着フィルム）２０４、加圧ローラ２０５、温度検知素子５４等からなる。ヒータ１１１は、樋型の耐熱性を有するヒータホルダ２０１により固定保持されている。円筒状のフィルム２０４は、ヒータ１１１を取付けたヒータホルダ２０１にルーズに外嵌されている。加圧ローラ２０５は、定着フィルム２０４を挟んでヒータ１１１と相互圧接して定着ニップ部Ｎを形成する回転自在な加圧体である。温度検知素子５４は、ヒータ１１１の面上に感熱面が当接されるように配設されている。ヒータ１１１は、セラミック基板上に発熱抵抗体を印刷したセラミックヒータである。

加圧ローラ２０５は、駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。該加圧ローラ２０５の外面と定着フィルム２０４との定着ニップ部Ｎにおける圧接摩
擦力により、加圧ローラ２０５の回転力が円筒状の定着フィルム２０４に作用して、定着フィルム２０４が従動回転状態になる。定着フィルム２０４は、その内面がヒータ１１１の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ２０１の外回りを矢印の時計方向に回転動作を行う。

ヒータ１１１に通電され、電力が供給されることにより、該ヒータ１１１が昇温して所定の温度に立ち上がり温調される。その温調状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した用紙２１が搬送され、定着ニップ部Ｎにおいて用紙２１のトナー像担持面側が定着フィルム２０４の外面に密着して定着フィルム２０４と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ１１１の熱が定着フィルム２０４を介して用紙２１に付与され、用紙２１上の未定着トナー像Ｔが加熱及び加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した用紙２１は、定着フィルム２０４から曲率分離される。

図３を参照して、本実施例のヒータ駆動回路を説明する。図３は、本発明の実施例におけるヒータ駆動回路を説明する図である。

５０は、本画像形成装置を接続する商用交流電源である。画像形成装置は、インレット５１を介して、商用電源から電力の供給を受ける。定着器のヒータ１１１は、ＡＣフィルタ５２を介した商用電源からの電力で発熱する。５３は電源装置であり、装置内のモータ等の二次側負荷を駆動するための電源である。電源５３は二次側の負荷に所定の電圧を出力している。また、ＣＰＵ（制御部）３２は、ヒータ駆動制御等にも使用され、各入出力ポートとＲＯＭ３２ａ及びＲＡＭ３２ｂなどから構成される。

ＣＰＵ３２は、位相制御回路６０を制御することによりヒータに供給する電力を制御する。ヒータ裏面に配置された温度検出素子５４は、一方をグランド、もう一方を抵抗５５に接続されており、さらに抵抗５６を介してＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ０に接続されている。温度検出素子５４は、高温になると抵抗値が低下する特性を持っており、ＣＰＵ３２は、入力ポートＡＮ０に入力した固定抵抗５５との分圧電圧を、予め設定された温度テーブル（不図示）によって温度に変換することにより、ヒータの温度を検出する。

一方、ＡＣフィルタ５２を介した電流は、ゼロクロス生成回路５７に入力される。ゼロクロス生成回路５７は、商用電源電圧が、０Ｖ近辺に設定された閾値電圧以下の電圧になっている時にＨｉｇｈレベルの信号を出力し、それ以外の場合にＬｏｗレベルの信号を出力する構成となっている。そして、ＣＰＵ３２の入力ポートＰＡ１には、抵抗５８を介して商用交流電源の周期とほぼ等しい周期のパルス信号が入力する。ＣＰＵ３２は、ゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化するエッジを検出し、位相制御やスイッチング制御のタイミング制御に利用する。

ＣＰＵ３２は、温度検出素子５４を用いて検出した温度に基づき位相制御回路６０を駆動するオンタイミングを決定し、ポートＰＡ３より駆動信号を出力する。まず、位相制御回路６０を説明する。オンタイミングで出力ポートＰＡ３がＨｉｇｈレベルとなることでベース抵抗５９を介したトランジスタ６５がオンする。トランジスタ６５がオンすることでフォトトライアックカプラ６２がオンする。なお、フォトトライアックカプラ６２は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスであり、抵抗６６はフォトトライアックカプラ６２内の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗である。

抵抗６３、６４は、トライアック６１のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ６２がオンすることによりトライアック６１がオンする。トライアック６１にＯＮト
リガがかかると、ＡＣの電圧が０Ｖになるまで通電状態にラッチされる素子である。したがって、ヒータ１１１には、オンタイミングに応じた電力が投入されることとなる。

またＡＣフィルタ５２を介して入力され電源装置へ流れる電流とヒータ１１１へ流れる電流の合計の電流は、インレット５１に流れる電流として、カレントトランス７０を介して、インレット電流検知回路（インレット電流検知部）７１に入力される。このインレット電流検知回路７１では、入力された電流を電圧変換する。電圧変換された電流検知信号は、装置全体に流れる電流を表す信号として、ＣＰＵ３２のポートＰＡ０に抵抗７２を介して入力され、Ａ／Ｄ変換され、デジタル値で管理される。

同様にして、ヒータ１１１へ流れる電流は、カレントトランス８０を介して、ヒータ電流検知回路８１に入力される。このヒータ電流検知回路（ヒータ電流検知部）８１では、入力された電流を電圧変換する。電圧変換された電流検知信号は、ＣＰＵ３２のポートＰＡ２に抵抗８２を介して入力され、Ａ／Ｄ変換され、デジタル値で管理される。

［位相制御］
本実施例における位相制御は、商用交流の半周期（交流波形の半波）の面積を１００等分し、このうちオンする割合（％）（以後デューティ比）を制御することで、０〜１００％の１０１段階で、投入電力を制御する。

図４は、実施例１におけるプリント時の制御フローである。ＣＰＵ３２は、電源ＯＮの間、プリント指示を待ち（ステップ４０１）、プリント指示されると定着器３０を定着可能温度まで昇温させるウォームアップ制御を開始する（ステップ４０２）。ウォームアップ制御が終了すると、定着器３０の温度を一定に保つ制御を実施する（ステップ４０３）。一定温調中に未定着トナー像が転写された用紙２１の定着処理を行う。以降、プリントが終了するまで通紙中温調を継続し（ステップ４０４）、プリント終了指示が来たところで定着器３０への通電を停止する（ステップ４０５）。

［ウォームアップ制御］
定着部を定着可能温度までウォームアップさせる際のウォームアップ制御について説明する。本例では、ヒータの抵抗値が変化してもヒータに供給する電力が目標電力を維持するように、ヒータに供給する電力のデューティ比を温度に応じて補正し続ける。また、ウォームアップ中、インレット電流を監視し続け、インレット電流が１５Ａを超えないようにデューティ比を制限する。そして、ウォームアップ期間中の所定のタイミングで、定着部（ヒータ）の温度が定着可能温度に達するまで目標電力を供給できると判断した場合、即座に画像形成開始（給紙開始）を許可する。一方、定着部（ヒータ）の温度が定着可能温度に達するまで目標電力を供給できないと判断した場合、定着部（ヒータ）の温度が所定温度（≦定着可能温度）に達した時点で画像形成開始（給紙開始）を許可する。すなわち、給紙許可を所定時間より後に遅延させる。

図６は、実施例１におけるウォームアップ制御のフローチャートである。また、図７は、図６に対応するタイムチャートである。図６及び図７を用いてウォームアップ制御を説明する。

ウォームアップ制御が開始されると、ＣＰＵ３２は、ヒータ１１１の温度と、ヒータ１１１に通電した時のヒータ電流の実効値検知を実施する（ステップ６０１）。ここではまず、制御部３０２によって、デューティ比１００％の位相制御で交流電源周期１０周期分通電する。そして、交流１周期分のヒータ１１１の温度と、ヒータ１１１に流れる電流の実効値（ヒータ電流検知回路８１の検知電流の実効値）の検知結果をＲＡＭ３２ｂに格納する（図７のＥｖｔ１〜Ｅｖｔ２の期間）。なお、本例の装置のヒータ電流検知回路８１
及びインレット電流検知回路７１は、いずれも交流の正位相の半波を検知する回路になっている。したがって、交流の正位相の半波のみヒータに電流が流れればよいので、温度及び電流の検知期間でヒータに流れる波形（即ち上述したデューティ比１００％で通電した時の波形）及びヒータ温度推移は図５のようになっている。図５は交流の２周期分の波形を示している。図５の波形は、交流の一周期単位で考えるとデューティ比５０％であり、ヒータの温度が急激に上昇するほどの電力にはならない。

次に、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３２ｂに格納したヒータの温度と電流の実効値を用いて、所定の目標電力である１０００Ｗに相当するデューティ比を算出する（ステップ６０２及びＥｖｔ１〜Ｅｖｔ２）。ここではまず、ＲＡＭ３２ｂに格納された１０波分の温度データの平均（平均温度Ｔａｖｅ（℃））と電流の実効値データの平均（平均電流値Ｉａｖｅ（Ａ））を算出する。次に、平均温度Ｔａｖｅ℃と、予め定められたヒータの基準抵抗値ＲΩ（２５℃時）、およびヒータの抵抗温度係数αｐｐｍ／℃から、ステップ６０１実施時の交流１０周期におけるヒータ１１１の平均抵抗値ＲａｖｅΩを算出する。なお、本実施例で用いるヒータ１１１はＲ＝９Ω（２５℃時）、抵抗温度係数α＝４５００ｐｐｍ／℃の正温度特性を持つように設計、生産されたものとする。

平均温度Ｔａｖｅ＝１５℃、平均電流値Ｉａｖｅ＝１２Ａと算出された場合、１０００Ｗに相当するデューティ比Ｄｎの初期値Ｄ１は以下のように計算される。
平均抵抗値Ｒａｖｅ＝９Ω＋（１５℃−２５℃）×４５００÷１００００００＝８．９５５Ω
１００％通電時に投入された電力Ｐ１＝Ｉａｖｅ^２＊Ｒａｖｅ＝１２Ａ＊１２Ａ＊８．９５５Ω＝１２８９．５２Ｗ
１０００Ｗ相当のデューティ比Ｄｎの初期値Ｄ１＝１０００Ｗ÷１２８９．５２Ｗ＝７７．５４８％

さらに、商用電源の定格電流値（所定電流）である１５Ａを超えないためのデューティ比（上限デューティ比）Ｄ１５ａを算出する（ステップ６０２）。直前のデューティ比Ｄｘ（この場合はデューティ比１００％）で通電した際に、インレット電流検知回路７１で検知した電流Ｉｉｘおよびヒータ電流検知回路８１で検知した電流Ｉｆｘから、下記計算式によってＤ１５ａを求める。
Ｄ１５ａ＝（１５（Ａ）−Ｉｉｘ（Ａ）＋Ｉｆｘ（Ａ））÷Ｉｆｘ（Ａ）×Ｄｘ（％）÷１００

図７のＥｖｔ２〜Ｅｖｔ５の期間において、デューティ比Ｄｎ（Ｄ１）と、デューティ比Ｄ１５ａを比較し、ＤｎがＤ１５ａを超えていなければＤｎで通電を継続する。ＤｎがＤ１５ａを超えている場合は、Ｄ１５ａで通電を継続する。即ち、ヒータの温度に応じたヒータの抵抗値と、ヒータ電流検知部の検知電流と、に応じて決定され、所定の目標電力を供給するのに必要な、抵抗値の変化に応じて補正され続けるデューティ比Ｄｎと、上限デューティ比Ｄ１５ａのうち、小さいほうのデューティ比でヒータに電力供給する。なお、デューティ比Ｄｎは、ヒータの温度上昇に伴い逐次更新される。即ち、初期値Ｄ１からＤｎへ更新される。

ＣＰＵ３２は、上記のように計算されたデューティ比Ｄ１で位相制御による通電を開始する（ステップ６０３及び時刻Ｅｖｔ２）。ステップ６０４（図７のＥｖｔ２〜Ｅｖｔ３の期間）では、定格電流の範囲内で、定着器に投入される電力を一定に維持するための制御であるデューティ比補正を実施する。デューティ比Ｄｎの補正の処理フローは図６（ｂ）に示す。

図６（ｂ）に示すように、デューティ比Ｄｎの補正フローではまず、前回デューティ比
を計算した時点から１０℃以上温度が上昇したかどうか判断する（ステップ６１１）。温度が１０℃以上上昇していなければデューティ補正の計算等を実施せずにデューティ比補正制御を終了する。温度が１０℃以上上昇している場合は、その時点での温度に応じたデューティ比Ｄｎを算出する（ステップ６１２）。ここでのデューティ比Ｄｎの計算方法は、以下の通りである。

温度差が１０℃以上になった場合は、デューティ比Ｄｎに対する補正量Ｄａを計算する。ここではまず、前回のＤｎを計算した時のヒータ温度Ｔｌａｓｔから、現在のヒータ温度Ｔｎｏｗの差分温度を計算し、抵抗値の変動を求める。抵抗値の変動割合がデューティ比に与える変動分（＝Ｄａ）を計算する。例えばＴｌａｓｔ＝１５℃、Ｔｎｏｗ＝２５℃だとすると、以下のように計算される。
抵抗値変動分Ｒｄｉｆ＝（２５℃−１５℃）×４５００÷１００００００＝０．０４５Ω
抵抗値変動割合Ｒｐｏｗ＝Ｒｄｉｆ÷（Ｒａｖｅ＋Ｒｄｉｆ）＝０．０４５÷９＝０．００５
デューティ比の補正量Ｄａ＝Ｄ１×Ｒｐｏｗ＝７７．５４８×０．００５＝０．３８７７４％

上記のように計算した補正量Ｄａから、補正後のデューティ比Ｄｎを計算する（ステップ６１２）。本実施例におけるヒータは、正の抵抗温度特性なので、温度上昇に応じて抵抗値は上昇する。抵抗値が上昇すると、前回決定したデューティ比Ｄｎのままだと、投入される電力が１０００Ｗに満たなくなってくるため、以下の式に示す通り、デューティ比Ｄｎに対して補正量Ｄａを加算することで、不足した電力を補う。
補正後のデューティ比Ｄｎ＝前回Ｄｎ＋Ｄａ＝７７．５４８＋０．３８７７４＝７７．９３５７４％

このようして算出した補正後のデューティ比Ｄｎと、ステップ６０３で算出したデューティ比Ｄ１５ａと、を比較する（ステップ６１２〜６１４）。そして、補正後のデューティ比Ｄｎがデューティ比Ｄ１５ａより小さければ前者、そうでなければ後者、すなわち、小さいほうのデューティ比で通電を行う（ステップ６１５、６１６）。

表１に、ヒータ温度Ｔに対応する抵抗値Ｒ、デューティ比を初期値Ｄ１に固定し続けた場合の投入電力Ｐ１、デューティ比の補正量Ｄａ、補正後のデューティ比Ｄｎ、補正したデューティ比における投入電力Ｐｎを示す。表の各値は、下記に示す前提条件※１で計算した。表１に示すように、１０００Ｗの電力を維持するためには、デューティ比Ｄｎの補正が必要である。

（表１）

前提条件※１：
・ヒータの基準抵抗値９Ω（２５℃時）
・抵抗温度係数４５００ｐｐｍ／℃（正特性）
・１５℃、１００％通電時の電流実効値検知結果１２Ａ

図７における、所定時刻Ｅｖｔ３（時刻Ｅｖｔ１からの所定時間）に達すると、この時点で、画像形成（給紙）を即座に開始可能か否かの判断を行う（ステップ６０５、６０６）。判断基準は以下の通りである。
条件（１）：ヒータ温度２００℃（定着可能温度（閾値温度Ａ））相当でＴＣＲ補正（温度に応じたヒータ抵抗値の補正）した１０００Ｗ相当のデューティ比Ｄｎがデューティ比１００％以下である。
条件（２）：Ｅｖｔ３時点のヒータ温度でＴＣＲ補正した１０００Ｗ相当のデューティ比Ｄｎが、Ｅｖｔ３時点で計算したＤ１５ａ以下である。

上述の条件（１）及び（２）の両方を満たした時（ステップ６０６においてＹｅｓ）、所定時刻（Ｅｖｔ４）で画像形成（給紙）を許可する（ステップ６０９）。即ち、図７（ａ）のケースである。本例では、時刻Ｅｖｔ４と時刻Ｅｖｔ３は略同時刻である。

時刻Ｅｖｔ３時点で、条件（１）と（２）の少なくとも一方を満たしていない場合（ステップ６０６においてＮｏ）、定着部（ヒータ）の温度が所定温度（閾値温度）（≦定着可能温度）Ｂに達した時点（ステップ６０７においてＹｅｓ）で画像形成開始（給紙開始）を許可する（ステップ６０９）。即ち、図７（ｂ）のケースである。本例では、閾値温度Ｂは１５０℃である。ステップ６０７において、ヒータ温度が１５０℃に達するまで、ステップ６０４と同じデューティ比の補正を繰り返しながら電力供給を続ける（ステップ６０７、６０８）。

画像形成開始許可（ステップ６０９）後、ヒータが定着可能温度（閾値Ａ）に達するとウォームアップ期間が終了し（ステップ６１０）、ヒータを一定温度に保つ一定温度制御に移行する（Ｅｖｔ５）。

ここでの所定時間とは、ヒータへ通電を開始（Ｅｖｔ１）してから、定着器以外の負荷（アクチュエータ：例えば感光体駆動モータや現像ローラの駆動モータなど）の動作が安定するまでの時間である。本実施例では１．６秒とする。

以上説明したように、本実施例の制御を実施することで、ウォームアップ期間中、目標電力を供給し続けることが可能と判断できた場合は、ヒータへの電力供給開始から短時間で画像形成を開始できるので、ＦＰＯＴを短縮することが可能となる。また、ウォームアップ時に投入電力を一定に保つことができない場合にも、定格電流値を超えることなく定着器を温めることが可能となる。

（実施例２）
実施例２に係る画像形成装置は、例えば給紙部や排紙部にオプション装置が接続された場合のように、装置単体で印字動作を行う場合よりも定着器に投入可能な電力が少なくなってしまう場合でも画像形成の開始タイミングを最適に制御するものである。以下、実施例１と共通する構成については説明を適宜省略し、実施例１と異なる点についてのみ説明することとする。ここで説明しない事項は、実施例１と同様である。

本例は実施例１で示した目標電力を、オプション装置の装着状況に応じて補正し、図７（ａ）で示した時刻Ｅｖｔ４、即ち画像形成開始を許可する所定時刻（所定時間）をオプション装置の装着状況に応じて補正するものである。

図８（ａ）は、実施例２におけるウォームアップ制御のフローである。本例では、ウォームアップ制御を開始すると、まずはオプション接続確認を行う（ステップ７００）。ここでは画像形成装置に接続可能な各種オプションがそれぞれ接続されているかどうかを確認し、ウォームアップ制御中に定着器に可能な目標電力Ｐを変更する。図８（ｂ）はオプション接続確認の制御フローを示す。

なお、本実施例における画像形成装置には、給紙オプション、排紙オプション、イメージスキャナが接続可能であり、ＣＰＵ３２はオプション装置の接続状態を確認できる。

オプション接続確認では、まず所定電力Ｐを１０００Ｗとして（ステップ７２１）、給紙オプションが接続されているかどうかを判断する（ステップ７２２）。給紙オプションが接続されている場合は、所定電力Ｐから給紙オプションが消費する電力Ｐｆｏを差し引いた電力をＰとして記憶する（ステップ７２３）。同様に、排紙オプション、イメージスキャナについても接続状態を確認し（ステップ７２４、７２６）、接続されている場合はそれぞれの消費電力（ＰｄｏおよびＰｉｓ）を所定電力Ｐから差し引いた電力を目標電力Ｐとして記憶する（ステップ７２５、７２７）。ステップ７００で目標電力が算出されると、ステップ７０１〜７０３までは実施例１（図６のステップ６０１〜６０３）と同様である。

次に、ウォームアップ期間中、目標電力を供給可能であると判断した場合における画像形成開始を許可するタイミング（所定時間Ｎ）を算出する（ステップ７０４）。ここでは、定着器の定着可能温度までの昇温に必要な電力量Ｐｔ（Ｗｈ）と、画像形成開始から用紙の定着器３０到達までの所定時間Ｋ（ｈ）と、ウォームアップ中に定着器に継続投入する電力Ｐ（Ｗ）（＝９００Ｗ）から、以下の計算式によってＮを算出する。
Ｎ＝（Ｐｔ−（９００Ｗ×Ｋ））÷９００Ｗ

あとは、算出した所定時間Ｎが経過するまで、デューティ比補正によって定着器に９００Ｗ投入する（ステップ７０５、７０６）。所定時間Ｎの経過後の制御（ステップ７０７〜７１１）は実施例１（図６のステップ６０６〜６１０）と同じなので説明を省略する。

以上説明したように、本実施例の制御によれば、投入可能な電力に応じて所定時間Ｎを計算することで、最適なタイミングで画像形成を開始することが可能となる。

３０…定着器（定着手段）、３２…ＣＰＵ（位相制御手段）、５４…温度検知素子（温度検知手段）、７１…インレット電流検知回路、８１…ヒータ電流検知回路、１１１…ヒータ（発熱体）

Claims (7)

1. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
   温度上昇と共に抵抗値が変化するヒータを有し、記録材に形成されたトナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、
   装置を制御する制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   装置全体に流れる電流を検知するインレット電流検知部と、前記ヒータに流れる電流を検知するヒータ電流検知部と、有し、
   前記定着部を定着可能温度までウォームアップする時、前記制御部は、
   前記インレット電流検知部の検知電流が所定電流を超えないように決定される前記ヒータに供給する電力の上限デューティ比Ｄ１５ａと、
   前記ヒータの温度に応じた前記ヒータの抵抗値と、前記ヒータ電流検知部の検知電流と、に応じて決定され、所定の目標電力を供給するのに必要な、前記抵抗値の変化に応じて補正され続けるデューティ比Ｄｎと、
   のうち、小さいほうのデューティ比で前記ヒータに電力供給することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記定着部を前記定着可能温度までウォームアップする期間中、前記デューティ比Ｄｎを供給し続けられると判断した場合、前記デューティ比Ｄｎで電力を供給する時間が所定時間に達した時点で、前記画像形成部への記録材の給紙を許可し、
   前記定着部を前記定着可能温度までウォームアップする期間中、前記ヒータに供給する電力のデューティ比が前記上限デューティ比Ｄ１５ａとなると判断した場合、記録材の給紙許可を前記所定時間より後に遅延させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記定着部を前記定着可能温度までウォームアップする期間中、前記ヒータに供給する電力のデューティ比が前記上限デューティ比Ｄ１５ａとなると判断した場合、前記定着部の温度が所定温度に達した時点で給紙を許可することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記目標電力は、画像形成装置に接続されたオプション装置に応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記所定時間は、画像形成装置に接続されたオプション装置に応じて設定されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記定着部は、トナー画像と接触しつつ回転するフィルムを有することを特徴とする請求項１〜５いずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記ヒータは前記フィルムの内面に接触していることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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