JP2022127359A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低価格な画像形成装置において装置内の低電圧電源に搭載される電子部品の温度上昇に対し本体冷却ファンの動作時間を伸ばすと省電力モードに入れず、省エネ規格に対してマージンの減少もしくは守れないという課題があった【解決手段】ジョブの種類類及びジョブ時間からあらかじめ画像形成装置内にもっていた温度テーブルを参照し、ジョブ終了後の本体冷却ファンの動作時間を決定し、動作終了後に省電力モードに移行する【選択図】図５

Description

本発明は複数種類のジョブが実行可能で、内部の部品を適切に冷却できる画像形成装置、画像形成装置の制御方法及びプログラムに関する。

プリントのみならず、コピーやスキャン、ＦＡＸの送信や受信といった多機能な処理機能を持つ画像形成装置(Multi Function Peripheral:ＭＦＰ)が使用されている。
また多機能化と相反して小型化、低価格化の流れもある。
その小型化、低価格化、多機能化のために画像形成装置のモータや本体冷却ファン、コントローラやそのオプションであるＵＳＢメモリなどの24Ｖや5Ｖ,3.3Ｖの直流電圧を供給するための低電圧用電源の電源容量も余裕がなくなってきている。以下では、低電圧用電源をLow Voltage Power Supplyの頭文字をとって、「ＬＶＰＳ」という。
特に長時間コピーを行うような処理の場合にはＬＶＰＳの電源容量は足りていても、部品によっては昇温して信頼性を保つのが厳しくなる部品もある。

特開2007-175937号公報

より小型化された製品では現状ジョブの種類類や印刷枚数、接続されるオプション類に関係なくジョブが終了してから一定時間で本体冷却ファンを動作させ、画像形成装置内部を冷却させてから本体冷却ファンを停止させ、その後省電力モードに入っている。
また、主に定着器近辺に設置される環境センサといわれる温度や湿度等を計測するためのセンサで温度を測定している機種もあるが、センサで継続された温度とＬＶＰＳ近辺の温度との乖離が生じる。
ＬＶＰＳの熱をより正しく検知するためにＬＶＰＳの近傍に環境センサを設置してもよいが、コストアップにもなるし、小型の画像形成装置は配置する場所がない場合もある。
また風路の設計がよいとＬＶＰＳ近辺の雰囲気温度は比較的上がらないがＬＶＰＳを構成している電子部品の中には高温になるものもあり、正確に部品の温度を推定できないこともある。
そのためジョブ終了後の本体冷却ファンを動作させる時間を十分に延ばせばよいが、今度は本体冷却ファンに供給している24Ｖなどの電源を切断できず、省電力モードに移行するまでの時間が増加してしまう。その結果ＴＥＣ値に代表される省電力の規格値が増加してしまい、昨今の省電力の規格への適合という課題を解決することが難しくなり、場合によっては省電力の規格を満足できずに販売する国によっては販売さえできなくなってしまう。
本発明は、小型、低コストで多機能な画像形成装置においてジョブの種類、ジョブ実行時間、使用されている動作部を基にして冷却判断をすることでＬＶＰＳに搭載されている電子部品の温度上昇を最小限に回避し、かつ省電力を可能にすることを目的とする。

本発明は、電子部品を冷却する冷却ファンを有する画像形成装置であって、ジョブの種類と前記ジョブの実行時間から、冷却ファンの動作を決定する決定手段と、前記冷却ファンの停止時刻に、冷却ファンを停止するよう制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、小型、低コストで多機能な画像形成装置においてジョブの種類、ジョブ実行時間、使われている動作部を基にして冷却判断をすることでＬＶＰＳに搭載されている電子部品の温度上昇を最小限に回避し、かつ省電力を可能にすることができる。

実施例における画像形成装置の構成を示すブロック図 実施例における画像形成装置の24Ｖの電源供給の構成を示すブロック図 実施例におけるジョブとＬＶＰＳ内部の電子部品の表面温度の時間変化 実施例におけるジョブ時間とＬＶＰＳ内部の電子部品の表面温度の時間変化 実施例におけるジョブの種類―電流―ジョブの時間―ＬＶＰＳ内部の電子部品温度－冷却ファンの動作時間の関係を示す図 実施例の動作処理のフローチャート 他の実施例のオプション接続時の消費電流値の表

以下、添付の図面を参照して、本発明を実施する形態について説明する。
〔実施例１〕
画像形成装置の構成 以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

本実施例の画像形成装置100を説明する。図１は、画像形成装置100の断面図である。図１に示すように、画像形成装置100は、１色の画像形成部PKが中間転写ベルト7上にあるモノクロ複写機である。画像形成装置100は、電子写真方式を用いて記録媒体Ｓに画像を形成する。画像形成装置100は白黒の画像を形成する。本実施例においては、一例としてモノクロ複写機を説明するが、本発明の画像形成装置100は、これに印刷する色に限定されるものではない。図１において、左側は、画像形成装置100の前面側であり、右側は、画像形成装置100の背面側である。
中央制御部500が画像形成装置100の全体を統括し、中央制御部500の指示により画像処理制御部300および画像形成制御部400が各部を制御する。
画像形成装置100は、画像形成装置100の周囲の外気を画像形成装置の内部へ取り込み、画像形成装置100の本体の内部を冷却する本体冷却ファン111が設けられている。本体冷却ファン111は、図１の矢印ＡＦで示すように、画像形成装置100の外部から内部へ外気を取り入れて、画像形成装置100の内部を冷却する。画像形成装置100の背面部の下側に環境センサ461が設けられている。環境センサ461は、画像形成装置100の周囲の外気の温度および相対湿度を検出する温湿度検出手段である。画像形成装置100の上部には、原稿の画像を読み取る画像読取装置140が設けられている。画像読取装置140は、原稿の画像を読み取って画像信号を出力する。また、画像形成装置100の上部には、ユーザにより操作される操作部104が設けられている。
画像形成部PKは、ブラックトナーを用いて黒画像を形成する。画像形成部PKは、感光体としての感光ドラム(像担持体)1Kを有する。感光ドラム1Kは、矢印R2で示す方向に回転可能である。感光ドラム1Kの周りには、帯電装置2K、光走査装置200、現像装置80Ｋおよび一次転写ローラ4Kが配置されている。感光ドラム1Kの下方には、無端状の中間転写ベルト(中間転写体)7が配置されている。一次転写ローラ4Kは、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1Kに対向して配置され、一次転写部Ｔ1を形成する。
中間転写ベルト7は、従動ローラ17、テンションローラ18および駆動伝達手段を兼ねる二次転写内ローラ8に張架されている。中間転写ベルト7は、画像形成の際に図１の矢印Ｒ1で示す方向に回転する。一次転写ローラ4Kは、感光ドラム1K上のトナー像を中間転写ベルト7へ転写させる。二次転写ローラ(二次転写部材)9は、中間転写ベルト7を介して二次転写内ローラ8に対向して配置され、転写ニップ部としての二次転写部T2を形成する。

画像形成装置100の下部には、記録媒体Ｓを収容した給送カセット60が配置されている。記録媒体Ｓは、画像形成装置100により画像が形成される転写材であって、例えば、紙、ＯＨＰシート、布等である。以下、記録媒体ＳをシートＳという。シートＳは、摩擦分離方式を採用した給送ローラ61により給送カセット60から給送される。シートＳは、レジストレーションローラ62により二次転写部T2へ搬送される。定着装置13は、シートＳの搬送方向において二次転写ローラ9の下流側に配置されている。定着装置13は、互いに対向して定着ニップを形成する加圧ローラ14および加熱ローラ15を有する。加圧ローラ14および加熱ローラ15は、定着ニップを通過するシートＳを加熱および加圧して、シートＳ上のトナー像を溶融定着させる。定着装置13は、熱源としてのヒータを備え、ヒータにより常に最適な温度に制御される。シートＳは、二次転写ローラ9から定着装置13を介して排出ローラ64へ搬送される。画像が形成されたシートＳは、排出ローラ64により排出トレイ63へ排出される。

画像形成プロセス 次に、画像形成装置100の画像形成プロセスを説明する。
帯電装置2Kは、感光ドラム1Kの表面を均一に帯電する。光走査装置200は、ブラック成分の画像情報に従って変調された光ビーム3Kを、均一に帯電された感光ドラム1Kの表面へ出射し、感光ドラム1K上に静電潜像を形成する。現像装置80Ｋは、黒トナー(現像剤)により静電潜像を現像して黒トナー像にする。一次転写ローラ4Kは、感光ドラム1K上の黒トナー像を中間転写ベルト7上に一次転写する。
給送ローラ61により給送カセット60から給送されたシートＳは、搬送路を通過し、レジストレーションローラ62へ搬送される。シートＳの斜行は、レジストレーションローラ62により補正される。レジストレーションローラ62は、シートＳの斜行補正の後、中間転写ベルト7上のトナー像とタイミングを合わせてシートＳを二次転写部T2へ搬送する。中間転写ベルト7上に作成された4色のトナー像は、二次転写ローラ9により一括してシートＳ上に二次転写される。トナー像が転写されたシートＳは、定着装置13へ搬送される。定着装置13は、シートＳを加熱および加圧してトナー像をシートＳに定着させる。画像が形成されたシートＳは、排出ローラ64により排出トレイ63へ排出される。
両面画像形成の場合、シートＳは、排出ローラ64によってスイッチバックさせられ、フラッパ65により搬送路を切り替えられて反転搬送ローラ97へ搬送される。シートＳは、再び、二次転写部T2へ搬送され、シートＳの裏面に画像が形成され、排出ローラ64により排出トレイ63へ排出される。
ＬＶＰＳ112は上記にかかわるモータ17、本体冷却ファン111、画像読取装置140等を動作させるために電力を供給する。

ＬＶＰＳからの電源供給構成 図２を参照し、24Ｖ電源を例として、ＬＶＰＳ112からの電源供給について説明をする。なお、実際の回路では論理回路で入力される3.3Ｖや5ＶといったＤＣ電源も存在するが、本図では省略している。
ＬＶＰＳ112から24Ｖ電源は画像処理制御部300を構成するＳＣＯＮ（System CONtroller）201に供給される。
ＳＣＯＮ201はＰＣ(不図示)などから送られてきたデータを変換し印刷可能にするシステムコントローラで、他には画像読取装置140からのデータなども制御し印刷可能な状態に変換する。
ＵＳＢメモリ202は、ＵＳＢメモリ自身はあまり電力を消費しないが、ＵＳＢ2.0ホストインターフェースは接続される機器に対して最大5Ｖ-500mＡを供給する必要があるという規定がある。なお、5Ｖ-500ｍＡの消費電力は2.5Ｗで24Ｖの消費電流として考えると約100mＡになる。画像形成装置によってはＵＳＢ2.0ホストの口が２口あるいは3口装着されているものもある。
画像形成制御部400を構成するDevice CONtroller(ＤＣＯＮ)203は、本体冷却ファン111や従動ローラ17などの内蔵の給紙用のモータを制御し、ＤＣＯＮ経由で24Ｖを供給する。給紙カセット60は標準で搭載されており、モータ61は、給紙カセット60から給紙をする。
給紙する用紙の種類を増やしたりあるいは連続で印刷をさせるために用紙量を増やすためのオプション給紙カセット204なども同様に24Ｖを供給しつつオプション給紙カセット204に内蔵されているモータ205の制御なども行う。機種にもよるがオプション給紙カセット204は複数段接続されるものもあり、ここでは３段接続可能なモデルとする

電子部品の温度変化(ジョブ種類毎の比較) 図３Ａに、ジョブの種類毎にＬＶＰＳに搭載されている電子部品の温度上昇と本体冷却ファン111を回転させた場合の温度降下の時間変化を示す。
ライン311はプリントジョブの場合のＬＶＰＳに搭載されている電子部品の温度上昇及び本体冷却ファン111を回した時の温度上昇及び降下の温度変化を示している。
ライン312はプリントジョブと同じ時間コピージョブを流した場合の同じ電子部品の温度上昇及び本体冷却ファン111を回したときの温度上昇及び降下の温度変化を示している。
ライン313は同様にプリントジョブと同じ時間スキャンジョブを流した場合の同じ電子部品の温度上昇及び本体冷却ファン111を回したときの温度上昇及び降下の温度変化を示している。
破線314は本体冷却ファン111を制御させるための判断基準となる基準温度(Reference Temperature:ＲＴ)で、温度がＲＴを超えるかどうかで本体冷却ファン111を制御する例を示す。
温度上昇 ライン311のプリントジョブ、ライン312のコピージョブが開始され、破線314のＲＴを超えると本体冷却ファン111の動作を開始する。またライン313のスキャンジョブの場合は破線314のＲＴを超えるのに時間がかかる。但し、ジョブ実行中はモータその他を制御するためＬＶＰＳは24Ｖを供給する必要があるため、ＲＴに関係なくジョブ開始後に本体冷却ファン111を動作させてもかまわない。本説明ではＲＴにジョブが達したと推定される時間から本体冷却ファン111を動作させたグラフとしている。そして各ジョブが終了するまでの期間315、316、本体冷却ファン111を動作させ続ける。
なお、各ジョブで温度上昇の傾き及び動作中の温度が一定になるまでの温度が異なる理由については後述する。
温度降下 次に各ジョブ終了し本体冷却ファン111の動作により破線314のＲＴまで下がる時間に関して説明する
ライン311のプリントジョブが終了して破線314のＲＴまで温度が降下する時間が期間317になる。
ライン312のコピージョブが終了して破線314のＲＴまで温度が降下する時間が期間318になる。
ライン313のスキャンジョブが終了して破線314のＲＴまで温度が降下する時間が期間319になる。
そしてそれまでに本体冷却ファン111を動作させ続け、時間経過後に本体冷却ファン111を停止させ、省電力モードに移行する。

電子部品の温度変化（ジョブ時間が異なる場合） 図３Ｂにコピージョブでジョブ時間が異なる場合の、ＬＶＰＳに搭載されている電子部品の温度上昇と電子部品を一定温度に降下させるための本体冷却ファン111の回転時間関係を示す。
ライン312は図３Ａで説明したコピージョブの温度変化を示す。ライン321に示すコピージョブのコピー数量は、ライン312に示すジョブのコピー数量より少なくジョブの時間が短い場合のコピージョブを示している。破線314のＲＴに温度が達すると本体冷却ファン111を動作させコピージョブ終了まで本体冷却ファン111を動作させる。本体冷却ファン111が回転を始めてプリントジョブが終了するまでの期間が期間322で、次に温度がＲＴまで降下する期間を期間323で表す。
このようにジョブ時間が短くＬＶＰＳに搭載されている電子部品が温度上昇の途中でジョブが終了する場合はジョブ終了後に本体冷却ファン動作時間は同じジョブの種類でも少なくて済む。

次に図４をもとに、ジョブの種類により温度の上昇がどのように異なるかについて説明する。
図４(a)は、ジョブ毎の電源24Ｖの電流値を示す。
プリントジョブは動作中の電源24Ｖの消費電流値は3Ａ、コピージョブは4Ａ、スキャンジョブは1Ａになる。実際の電流値は動作の内容で変動するが例としておよその目安で電流値を扱うことする。
コピージョブの場合は、図２に示される、画像読取装置140のモータ141が動作しかつ図１や図２で示したモータ群(17,8,18,62など)が動作するため24Ｖ-4Ａ消費する。スキャン処理の場合はモータ群(17,8,18,62など)が動作せず、画像読取装置140のモータ141が動作するため24Ｖ-1Ａと消費電流値は少ない。
このようにジョブの種類により電源24Ｖの消費電流値は異なりその違いによりＬＶＰＳに搭載される電子部品の温度上昇の傾きが異なったり、一定温度になる際の温度差が生じるわけである。

次に図４(b)は各種ジョブのジョブ継続時間を基にしたＬＶＰＳの電源24Ｖの電流値毎のＬＶＰＳ内の電子部品の推定表面温度の関係を示した表である。この値は実験結果等によりあらかじめ画像形成装置内に情報として保持しているものである。
図４(c)は図４(b)に示した推定温度から本体冷却ファン111をどの程度の動作させるとＲＴまで下がるかを表した表で図４(b)と同様にあらかじめ実験結果等で画像形成装置内に情報として保持しているものである。
なお、実際の実験結果より得られたデータの特性を示す近似式の形で保持してもよい。

次に中央制御部500による本体冷却ファン制御処理フローについて、図５のフローチャートを参照し説明する。なお、中央制御部500は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されるプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、この画像形成装置100の各部を制御する。
Ｓ601で、中央制御部500は、受付けた各ジョブ処理をスタートする。
Ｓ602で、中央制御部500は、処理しているジョブの実行時間を計測するための内部タイマーをスタートさせる。
Ｓ603では、中央制御部500は、ジョブの種類（スキャンジョブ、プリントジョブ、コピージョブ）を判定し、スキャンジョブである場合はＳ604に、プリントジョブである場合はＳ605に、コピージョブである場合はＳ606にそれぞれ進む。
Ｓ604,Ｓ605,Ｓ606でそれぞれのジョブフラグをＯＮに設定し、Ｓ607に進む。
Ｓ607では、中央制御部500は、この時点でジョブが終了したかどうか判断する。ジョブが終了した場合（Ｓ607でYes）は、本体冷却ファン111を動作させずにＳ615に進み、終了処理を行って処理を終了させる。ジョブが継続している場合(Ｓ607でNo)は、Ｓ608に進む。
Ｓ608では、中央制御部500は、Ｓ604～Ｓ606で設定したジョブフラグ、内部タイマー値、図４(a),(b)の表をもとに電子部品の推定表面温度がＲＴに達しているかどうかの判定を行う。その時点までのジョブの実行時間に当たる内部タイマー値と実行されているジョブの電流値から求められた電子部品の表面温度表をもとにしたＲＴ値に達しているか判定する。ＲＴ値に達していた場合(Ｓ608でYes)は、Ｓ609に進み、ＲＴ値に達していない場合(Ｓ608でNo)は、Ｓ607に戻ることにより待機する。
Ｓ609で、中央制御部500は本体冷却ファン111の動作の開始を決定し指示する。
続くＳ610で、中央制御部500はこの時点でジョブが終了したかを判定する。中央制御部500が、ジョブが終了していないと判定した場合(Ｓ610でNo)は、Ｓ610に戻りジョブが終了するまで処理を待機する。中央制御部500が、ジョブが終了したと判定した場合(Ｓ610でYes)は、Ｓ611に進み、内部タイマーを停止させる。
Ｓ612で中央制御部500はジョブの実行時間に当たる内部タイマー値と図４(c)の表の値から本体冷却ファンの停止時刻を決定する。
Ｓ613で、中央制御部500は本体冷却ファンの停止時刻であるか判定する。冷却ファンの停止時刻でない場合(Ｓ613でNo)は、Ｓ613に戻り待機する。本体冷却ファンの停止時刻であると判定された場合(Ｓ613でYes)は、Ｓ614に進む。
Ｓ614で、中央制御部500は本体冷却ファン111を停止を決定し指示実行する。
Ｓ615で、中央制御部500は内部タイマー値、ジョブフラグを初期化する終了処理を行い、処理を終了する。
以上の本体冷却ファンの制御処理によれば、ジョブの種類、ジョブの実行時間に応じて必要かつ十分な電子部品の冷却を行うことができ、省電力の効果も得られる。

以上の実施例１では、画像形成装置が基本装備の状態であった。続く実施例２では、電力を消費するオプションを装備した場合の本体冷却ファンの制御について説明する。
〔実施例２〕
次に第２の実施例を説明する。オプション類が接続されると電源24Ｖの電流値が増加する場合もある。図６は、オプション毎の電源24Ｖの電流値の増加を示した値の一例である。図示されないＦＡＸのオプションである子電話やハンドセットが接続されていると、設定により電源24Ｖを消費する場合もある。この場合、ジョブ中であるか、スタンバイであるかに関係なく24Ｖ-0.1Ａを消費している。
またＵＳＢ2.0ホストには図２のＵＳＢメモリ202などを接続し、ＵＳＢメモリ内部にある画像を読み込み印刷することもある。図２の説明の際にも記載したとおり、ＵＳＢホストインターフェースは5Ｖ-0.5Ａを最大として供給するように規定されていて、0.5Ａまでは特別なことがない限り保証する必要がある。画像形成装置内部の電源事情にもよるが、電源24Ｖから降圧回路で5Ｖを生成することも多く24Ｖで最大約0.1Ａを消費する。この場合も子電話/ハンドセットと同様にスタンバイ、ジョブ中関係なく24Ｖ-0.1Ａを消費するし、またＵＳＢホストの口が２口あり使われている場合は合計で24Ｖ-0.2Ａ消費する。
図２オプション給紙カセット205が接続される機種もあるが、図２にもあるようなオプション給紙カセットが３段あるような機種は最下段に用紙がある場合は３段のオプション給紙カセットのモータがすべて動作する。従って、オプション給紙カセットの一番上からプリント、コピーする場合は24Ｖ-0.1Ａであるが、最下段からプリント、コピーする場合は24Ｖ-0.3Ａ消費することになる。
図６はそれらのオプションの消費電流を示したテーブルの例でこのように接続されているオプションを判断し、より細かくテーブルを作成し、本体冷却ファンの停止時間を決定する。
この図６の表に示すオプションの消費電流値を考慮し、図４(a)を補正して、中央制御部500は図５の処理フローを実行することにより、より正確に本体冷却ファン111の制御を行う。
以上の実施例２に因れば付加されたオプションの消費電流を考慮することにより正確に電子部品の本体冷却ファンによる冷却制御を行うことが出来る。

(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路(例えば、ＡＳＩＣ)によっても実現可能である。

100 画像形成装置
111 本体冷却ファン
112 ＬＶＰＳ
500 中央制御部

Claims (9)

1. 電子部品を冷却する冷却ファンを有する画像形成装置であって、
   ジョブの種類と前記ジョブの実行時間から、冷却ファンの動作を決定する決定手段と、
   前記冷却ファンの停止時刻に、冷却ファンを停止するよう制御する制御手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ジョブの実行時間は、内部タイマーで計測すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記決定手段は、前記ジョブの種類と前記ジョブの実行時間から前記電子部品の表面温度が基準温度を超えたと判定した際、冷却ファンを動作させることを決定すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記決定手段は、前記ジョブの種類と前記ジョブの実行時間からジョブが終了した時の電子部品の表面温度を推定し、前記表面温度に基づきファンの停止時刻を決定する
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記決定手段は、前記表面温度を内部に保持された表を用いて決定する
   ことを有することを特徴とする請求項４項に記載の画像形成装置。
6. 前記決定手段は、前記表面温度を内部に保持された近似式を用いて決定する
   ことを特徴とする請求項４項に記載の画像形成装置。
7. 前記決定手段は、接続されているオプション装置の消費電流を考慮して、冷却ファンの動作を決定すること
   を特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 電子部品を冷却する冷却ファンを有する画像形成装置の制御方法であって、
   ジョブの種類と前記ジョブの実行時間から、冷却ファンの動作を決定する決定ステップと、
   前記冷却ファンの停止時刻に、冷却ファンを停止するよう制御する制御ステップと
   を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
9. 請求項８に記載の画像形成装置の制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。

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