JP4673907B2

JP4673907B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4673907B2
Application number: JP2008168893A
Authority: JP
Inventors: 普史伊藤
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: JP2010008782A; US20090324265A1; US8260161B2

Description

本発明は、上位装置から入力された画像データを一定の制御に基づいて記録媒体に現像して出力する画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、及び電子写真カラー記録装置等の画像形成装置においては、まず、上位装置から送信された印刷データに基づき記録媒体にトナー画像を現像するためのデータ処理を行い、次に、記録媒体に転写されたトナー像を加熱溶着させる定着装置を印刷開始可能温度に上昇させた上で、印刷動作を開始するという印刷制御が一般的であった。

ここで、印刷開始時間を早めるために、現在の定着装置の温度を監視して所定の印刷開始可能温度に到達していない場合でも、定着装置の動作速度を低下させることにより、印刷開始タイミングおよび印刷終了時間を短縮する制御方法がある(例えば、特許文献１参照。)。

特開２０００-１３７４０７号公報

近年、印刷時間の短縮に加えて消費電力量の削減に対する要求が非常に高まっている。しかしながら、前述の構成では、印刷時間の短縮は可能であったが、消費電力量の削減に対しては十分な配慮がなされていなかった。

そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、印刷時の消費電力量の低減を行うことを目的とし、なお且つ、消費電力量と印刷時間の最適化を行うことができる画像形成装置の提供を目的とする。

前述の課題を解決すべく、本発明に係る画像形成装置は、複数の印刷モードを選択可能な制御手段と、前記制御手段により選択された前記印刷モードに基づき、記録媒体に現像された画像を定着させる定着装置とを有し、前記制御手段は、印刷開始前の前記定着装置の現在温度を読み込み、上位装置から前記記録媒体の連続印刷枚数及びサイズを含む印刷情報を受信し、印刷開始時の前記定着装置の設定目標温度及び印刷速度の条件に基づき選択可能な前記印刷モードを複数判定し、複数判定された前記印刷モードにより印刷した場合の消費電力量をそれぞれ算出し、該算出された前記印刷モードの中から前記消費電力量が最小になる前記印刷モードを判定し、該印刷モードで印刷させることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、上位装置から送信された印刷データに係る連続印刷枚数、及び、定着装置の定着温度等に情報に基づいて、最も消費電力量が少ない印刷モードを算出して印刷を行うことができる。

以下、本発明の画像形成装置に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の画像形成装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。

［第１の実施形態］
第１の実施形態における画像形成装置は、複数の印刷モードを選択可能な制御手段と、前記制御手段により選択された前記印刷モードに基づき現像された画像を定着させる定着装置とを有し、前記制御手段は、上位装置から受信した印刷情報に基づいて決定する連続印刷枚数と、印刷開始前の前記定着装置の定着温度から算出する各印刷モードの消費電力量に基づいて、前記印刷モードのいずれかを選択できる。

まず、本実施形態の画像形成装置１の構成部材について説明する。図１に画像形成装置１の構成図を示す。

画像形成装置１は、例えばＬＥＤタンデム型カラー電子写真式画像記録装置であり、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報に基づいて記録媒体２１に印刷する画像形成ユニット２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋと、記録媒体２１を収納した用紙カセット２２を始点として画像情報を印刷した記録媒体２１が排出されるフェイスダウンスタッカ４２を終点とする略Ｓ字状の用紙搬送経路３を備えている。

まず、画像形成装置１内部に設けられた画像形成ユニット２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋについて説明する。なお、画像形成ユニット２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋは、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においては画像形成ユニット２と称す。画像形成ユニット２は、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の表面に電荷を蓄えさせる帯電ローラ１２と、画像情報に対応した光を感光体ドラム１１の表面に照射する画像形成装置１本体に設けられた露光装置１３と、トナーを収容するトナーカートリッジ１４と、感光体ドラム１１表面の静電潜像をトナーによって現像する現像ローラ１５とを有する。また、画像形成ユニット２は画像形成装置１に対して着脱可能に配設されている。以下、画像形成ユニット２に含まれる各構成部材について、図１を参照しながら具体的に説明する。

感光体ドラム１１は、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能なように構成されている。なお、感光体ドラム１１は、円筒形状部からなり、回転可能なように設けられている。この様な感光体ドラム１１は、アルミニウム等からなる導電性基層に光導電層と電荷輸送層からなる感光層を形成している。また、帯電ローラ１２は、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム１１の表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム１１の表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電ローラ１２は、一定の圧力で感光体ドラム１１の表面に接触しながら回転可能なように設けられている。この様な帯電ローラ１２は、導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。また、露光装置１３は、画像情報に対応した光を感光体ドラム１１の表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成することが可能なように構成されており、感光体ドラム１１の上方に設けられている。この様な露光装置１３は、例えば、複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成されている。

トナーカートリッジ１４は、トナーを収容する収容器であり、現像ローラ１５の上方に配置されている。トナーカートリッジ１４は、トナーが消耗した時に交換できるように、画像形成ユニット２に対して着脱自在に構成されている。また、現像ローラ１５は、感光体ドラム１１にトナー層を形成する現像部であり、一定の圧力で感光体ドラム１１の表面に接触しながら回転可能なように構成され、且つ、クランク形状を有する。また、現像ローラ１５は、回転しながらトナーを感光体ドラム１１に搬送し、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。この様な現像ローラ１５は、導電性を有する金属シャフトに半導電ウレタンゴム材等を被覆することで構成されている。

次に、画像形成装置１内部に設けられた用紙搬送経路３について説明する。用紙搬送経路３は、記録媒体２１を収納した用紙カセット２２を始点とし、リタードローラ２３、給紙ローラ２４、プレッシャローラ２５、レジストローラ２６、プレッシャローラ２７、レジストローラ２８、転写ベルトユニット２９、転写ローラ３３、定着装置３４、搬送ローラ３８、搬送コロ３９、排出ローラ４０、排出コロ４１を経て、フェイスダウンスタッカ４２を終点とする経路から構成される。以下、用紙搬送経路３に含まれる各構成部材について、図１を参照しながら具体的に説明する。

記録媒体２１は、モノクロ又はカラーの画像情報を現像させるための所定寸法の記録用紙であり、一般的には、再生紙、光沢紙、及び上質紙のような紙、若しくはＯＨＰフィルムからなる。また、用紙カセット２２は、複数枚の記録媒体２１を収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体２１を画像形成装置１内に供給するためのものである。なお、用紙カセット２２は、画像形成装置１から脱着可能なように構成されている。また、リタードローラ２３は、用紙カセット２２に収納した記録媒体２１に対して圧接した状態で回転することにより記録媒体２１を用紙カセット２２から１枚ずつ分離して取り出す。また、給紙ローラ２４は、記録媒体２１を挟むようにリタードローラ２３と対向して配設され、記録媒体２１をプレッシャローラ２５及びレジストローラ２６に搬送する。また、プレッシャローラ２５及びレジストローラ２６は、搬送されてきた記録媒体２１を挟むように対向して配設され、レジストローラ２６で加圧したプレッシャーローラ２５を回転させることで、記録媒体２１の斜行取り等を行いながらプレッシャローラ２７及びレジストローラ２８に搬送する。また、プレッシャローラ２７及びレジストローラ２８は、搬送されてきた記録媒体２１を挟むように対向して配設され、レジストローラ２８で加圧したプレッシャーローラ２７を回転させることで、記録媒体２１の斜行取り等を行いながら後述する転写ベルト３２へ吸着する。

転写ベルトユニット２９は、アイドルローラ３０、ドライブローラ３１、及び転写ベルト３２から構成される。なお、転写ベルト３２は、記録媒体２１を画像形成ユニット２に搬送して画像情報を現像するための搬送手段であり、転写ベルト３２の周面上に記録媒体２１を吸着できるようにした無端状のベルトである。また、アイドルローラ３０及びドライブローラ３１は、無端状に形成された転写ベルト３２の両端に設けられ、転写ベルト３２に一定の張力を与えている。この様なアイドルローラ３０及びドライブローラ３１は、高摩擦抵抗から成る部材で形成されている。アイドルローラ３０及びドライブローラ３１を図示せぬ駆動系によって回転させると、転写ベルト３２が連動して駆動する。また、転写ローラ３３は、感光体ドラム１１の下方に位置し、転写ローラ３３と感光体ドラム１１により記録媒体２１を挟むように当接した状態で、回転可能に設けられている。転写ローラ３３には、トナー帯電とは逆の極性のバイアス電圧が供給され、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー画像を記録媒体２１に転写することができる。

定着装置３４は、定着ローラ３５、加圧ローラ３６、及びサーミスタ３７から構成される。定着ローラ３５と加圧ローラ３６は転写ベルト３２によって搬送された記録媒体２１を挟むように対向して配設され、画像形成ユニット２で記録媒体２１に現像されたトナー画像を記録媒体２１に定着させる。具体的には、定着ローラ３５内部に配設された例えばハロゲンランプからなるヒータ３５Ａにより供給される熱を用いて記録媒体２１上に付着したトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ３６の加圧力によりトナー画像を記録媒体２１に定着させる。また、サーミスタ３７により定着ローラ３５の表面温度を測定する。なお、加圧ローラ３６は定着ローラ３５の回転に付勢されることで連れ回る。また、搬送ローラ３８及び搬送コロ３９は、定着装置３４から搬送されてきた記録媒体２１を挟むように対向して配設され、搬送ローラ３８の回転に従動させて搬送コロ３９を連れ回すことで記録媒体２１を排出ローラ４０及び排出コロ４１に搬送する。また、排出ローラ４０及び排出コロ４１は、搬送ローラ３８及び搬送コロ３９から搬送されてきた記録媒体２１を挟むように対向して配設され、排出ローラ４０の回転に従動させて排出コロ４１を連れ回すことで記録媒体２１をフェイスダウンスタッカ４２に排出する。また、フェイスダウンスタッカ４２は、画像情報を現像して排出された記録媒体２１を積載して収容する収納スペースである。

次に、図１を参照しながら前述した画像形成装置１の制御について説明する。図２に画像形成装置１の構成を示すブロック図を示す。

画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、及びタイマ等から構成される制御部５１を設けており、この制御部５１から指令を出して画像情報を記録媒体２１に現像する一連のプロセスを制御する。また、制御部５１は、上位装置６１、各種センサ６２、表示部６３、入力部６４、給紙搬送制御部６５、画像形成制御部６９、ＩＤユニット駆動制御部７２、転写ベルト制御部７４、及び定着制御部７６と相互に接続し、設定された印刷データ、記録媒体情報、及び設定速度等を各制御部に通知する。以下、制御部５１内部に設けられた各構成部材、及び、制御部５１と相互に接続している各構成部材について、図２を参照しながら具体的に説明する。

まず、制御部５１内部に設けられた各構成部材について説明する。制御部５１内部には、データ受信・処理部５２、記憶部５３、連続印刷枚数判定部５４、消費電力量演算部５５、印刷合計時間演算部５６、及び印刷速度設定部５７が設けられている。データ受信・処理部５２は、後述する上位装置６１から送信された印刷データ及び制御コマンド等を受信して記録媒体２１に印刷データを現像するための処理を行う。また、記憶部５３は、制御部５１内で処理された各データを一時的に記憶する。また、連続印刷枚数判定部５４は、記録媒体２１に係る連続印刷が可能な枚数を判定する。また、消費電力量演算部５５は、記録媒体２１に係る連続印刷枚数及び記録媒体情報から各印刷速度における消費電力量を演算する。また、印刷合計時間演算部５６は、記録媒体２１に係る連続印刷枚数及び記録媒体情報から各印刷速度における印刷時間の合計を演算する。また、印刷速度設定部５７は、消費電力量演算部５５で演算された消費電力量から最適な印刷速度を設定する。

次に、制御部５１と相互に接続している各構成部材について説明する。上位装置６１は、パーソナルコンピュータ等であり記録媒体２１に印刷する画像データを制御部５１に送信する。また、各種センサ６２は、画像形成装置１内部に配設され、例えば記録媒体２１の有無を検知する用紙有無センサや温湿度を検知する温湿度センサである。また、表示部６３は、操作者に画像形成装置１の印刷状態等を表示するために画像形成装置１に設けられた表示装置である。また、入力部６４は、操作者が画像形成装置１の内部設定に係る変更等を行うために画像形成装置１に設けられた入力装置である。

給紙搬送制御部６５は、給紙部６６、レジスト・搬送部Ａ６７、及びレジスト・搬送部Ｂ６８に設けられた各ローラの速度及び駆動タイミングを制御する。また、画像形成制御部６９は、印刷データに基づいて露光装置１３により感光体ドラム１１に静電潜像を形成する潜像形成部７０、及び、現像ローラ１５により感光体ドラム１１にトナー層を形成する顕像形成部７１を制御して、トナー画像を記録媒体２１に現像する。また、ＩＤユニット駆動制御部７２は、ＩＤユニット駆動部７３の各構成部材に係る回転速度及び回転タイミング等を制御する。また、転写ベルト制御部７４は、転写ベルト３２の両端に設けられたアイドルローラ３０及びドライブローラ３１の駆動を制御する駆動制御部７４Ａ、及び、感光体ドラム１１表面に形成されたトナー像を転写ローラ３３により記録媒体２１に転写するための転写制御部７４Ｂを有し、転写ベルト駆動部７５を制御する。また、定着制御部７６は、定着装置３４の駆動を制御する駆動制御部７６Ａ、及び、定着装置３４内に設けられたヒータ３５Ａの温度を制御する温度制御部７６Ｂを有する。この定着制御部７６は、定着駆動部７７、ヒータ３５Ａ、及びサーミスタ３７に指令を与えることで、定着ローラ３５の回転速度と駆動タイミングを制御し、且つ、定着装置３４内に設けられたサーミスタ３７から得られた温度情報に基づいてヒータ３５ＡのＯＮ／ＯＦＦを制御することでヒータ３５Ａを設定目標温度に近似させる。

次に、本発明に係る画像形成装置１を動作させて記録媒体２１に印刷データを現像する時に定着装置３４で消費する消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)について説明する。表１に定着装置３４で消費する消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)の算出に係るパラメータを示す。

なお、表１に記載した温度勾配ａ(℃／ｓｅｃ)、消費電力Ｐｗ(Ｗ)、消費電力Ｐｃ(Ｗ)は、画像形成装置１及び定着装置３４に固有の値であり、予め実験を行い得られた測定値を制御部５１内にテーブル化しておくか、若しくは、理論値から算出式を導出して制御部５１内にテーブル化しておく。

一般的に、画像形成装置１を起動してから印刷可能となるまでの時間を短縮するために、定着ローラ３５内に設けたヒータ３５Ａを高デューティで点灯させることから、消費電力Ｐｗ(Ｗ)は大きくなる。しかし、一旦、定着ローラ３５が設定目標温度Ｔｎ(℃)に到達して印刷可能となり、記録媒体２１に画像データを連続印刷している間は、ヒータ３５Ａが低いデューティーで点灯されることから、消費電力Ｐｃ(Ｗ)は消費電力Ｐｗ(Ｗ)より低い値となる。なお、消費電力Ｐｃ(Ｗ)は、記録媒体２１の種類、画像形成装置１の動作環境、及び記録媒体２１の印刷枚数等に大きく依存するが、理解を容易にするため一定の値として説明する。ここで、定着ローラ３５の温度をＴ_０(℃)からＴｎ(℃)まで上昇させるのに必要な時間をtｗ(ｓｅｃ)とすると、tｗ(ｓｅｃ)は数式１により算出される。また、定着ローラ３５が設定目標温度Ｔｎ(℃)を維持しながら印刷動作を行っている時間をtｃ(ｓｅｃ)とすると、tｃ(ｓｅｃ)は数式２により算出される。なお、記録媒体２１の走行路長が長い場合には、数式２の右辺側の分子に走行路長を加算することにより計算精度を向上させることが可能である。

[数式１]tｗ=(Ｔｎ-Ｔ_０)/ａ

[数式２]tｃ=｛ｘ×Ｌ+(ｘ-１)×ｄ｝/Ｖｎ

また、画像形成装置１の動作開始時から印刷終了までに定着装置３４で消費される消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)は、上述したtｗ(ｓｅｃ)の算出に係る数式１、tｃ(ｓｅｃ)の算出に係る数式２、消費電力Ｐｗ(Ｗ)、及び消費電力Ｐｃ(Ｗ)により算出する。具体的には、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)は数式３により算出される。なお、本実施形態においては、消費電力Ｗｎ(Ｗｈ)の算出に当たり、画像形成装置１を動作させた場合に消費電力量が最も高い定着装置３４のみを考慮したが、駆動モータ、ファン、電源、露光装置１３等のいずれかの消費電力量、若しくは、それらを組み合わせた合計消費電力量を算出しても良い。

[数式３]Ｗｎ=(Ｐｗ×tｗ+Ｐｃ×tｃ)/６０/６０

次に、各印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に係る連続印刷枚数ｘ(枚)に対する定着装置３４での消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)の関係について、図３を参照しながら説明する。なお、印刷開始可能時の定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)は２０℃である。

ここで、上位装置６１から記録媒体２１に印刷する画像データが制御部５１に送信され印刷に係るデータ処理が完了した時点、すなわち、印刷開始可能時における定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)を２０℃とする。なお、図５の横軸には連続印刷枚数ｘ(枚)を、縦軸には定着装置３４での消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)をプロットしている。また、記録媒体２１の用紙長Ｌ(ｍｍ)はＡ４サイズの記録媒体２１を縦方向に搬送するため２９７ｍｍである。また、連続印刷時における記録媒体２１の用紙間距離ｄ(ｍｍ)は５０ｍｍとした。ここで、印刷時間は印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に比例するため、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)が低いほど、連続印刷枚数ｘ(枚)の増加により定着装置３４での消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が増加する。但し、連続印刷枚数ｘ(枚)が少ない場合には、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)が低い方が定着装置３４での消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が少ない。これは、連続印刷枚数ｘ(枚)が少ない場合、定着ローラ３５の設定目標温度Ｔｎ(℃)を低く設定できることから、定着ローラ３５の温度を現在温度Ｔ_０(℃)の２０℃から設定目標温度Ｔｎ(℃)まで上昇させるために要する消費電力Ｐｗ(Ｗ)を抑制できるからである。

次に、定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)が十分に高い場合における、各印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に係る連続印刷枚数ｘ(枚)に対する定着装置３４での消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)の関係について、図４を参照しながら説明する。なお、印刷開始可能時の定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)は１００℃である。

図３を参照しながら説明した印刷開始可能時の定着ローラ３５の温度Ｔ_０(℃)が２０℃の場合と比較して、印刷開始可能時の定着ローラ３５の温度Ｔ_０(℃)が１００℃の方が、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が低い。これは、定着ローラ３５の温度を現在温度Ｔ_０(℃)から設定目標温度Ｔｎ(℃)まで上昇させるために要する消費電力Ｐｗ(Ｗ)を軽減できるからである。なお、それ以外の消費電力量に係る特性は図３を参照しながら前述した内容と同様である。

次に、記録媒体２１に画像データを良好な画像品質で現像するために必要な各記録媒体２１に係る定着ローラ３５の設定目標温度Ｔｎ(℃)及び印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)のテーブルについて、表２を参照しながら説明する。

印刷に使用する記録媒体２１の種類は、薄い紙Ｍ１、通常の厚みの紙Ｍ２、及び厚い紙Ｍ３の３種類である。また、３種類の各記録媒体２１に画像データを現像するために、Ｍｎ１、Ｍｎ２、及びＭｎ３から成る３つの印刷モードがある。具体的には、例えば薄い紙Ｍ１の場合、Ｍ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の３つの印刷モードがある。但し、１種類の記録媒体２１について２つ以上の印刷モードがあれば良い。また、複数の印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)を必ずしも設定しなくても良い。

次に、記録媒体２１に画像データを現像する画像形成装置１の動作条件の一例、及び、上位装置６１から制御部５１に送信される印刷データの一例を表３に示す。なお、記録媒体２１には通常の厚みの紙Ｍ２を選択した。また、表３に記載した条件を参照しながら、定着ローラ３５における消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が最小となる印刷モードの決定方法を後述する。

次に、定着ローラ３５における消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が最小となる印刷モードの決定に係るフローについて説明する。図５に定着ローラ３５における消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が最小となる印刷モードの決定及び印刷に係るフローチャートを示す。

まず、上位装置６１から送信された印刷データを制御部５１が受信すると、サーミスタ３７により定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)を測定して制御部５１に読み込み、印刷モードの決定及び印刷に係るシーケンスを開始する(Ｓ１)。次に、上位装置６１から送信された印刷データから、連続印刷枚数ｘ(枚)、記録媒体２１の用紙サイズ、及び記録媒体２１の種類に係る情報を制御部５１に読み込む。なお、記録媒体２１の用紙サイズから用紙長Ｌ(ｍｍ)を求める(Ｓ２)。次に、表２を参照しながら前述した印刷モードについて、選択可能な印刷モードＭ２１、Ｍ２２、及びＭ２３を判定する。なお、記録媒体２１には通常の厚みの紙Ｍ２を選択している(Ｓ３)。

次に、各印刷モードにより記録媒体２１に画像データを現像するときに要する消費電力量Ｗ２１、Ｗ２２、及びＷ２３を算出する。なお、消費電力量Ｗ２１(Ｗｈ)を導出するための数式を数式４乃至数式６に、消費電力量Ｗ２２(Ｗｈ)を導出するための数式を数式７乃至数式９に、及び消費電力量Ｗ２３(Ｗｈ)を導出するための数式を数式１０乃至数式１２に示す。表３に示した条件の場合、数式４乃至数式１２より消費電力量は、Ｗ２１=２．０６Ｗｈ、Ｗ２２=２．５３Ｗｈ、及びＷ２３=３．２５Ｗｈとなる(Ｓ４)。

[数式４]tｗ=(Ｔｎ-Ｔ_０)/ａ=(１３０-１００)/８=３．７５ｓｅｃ

[数式５]tｃ=｛x×Ｌ+(x-１)×ｄ｝/Ｖｎ=｛２×２９７+(２-１)×５０｝/７０=９．２０ｓｅｃ

[数式６]Ｗ２１=(Ｐｗ×tｗ+Ｐｃ×tｃ)/６０/６０=(１０００×３．７５+４００×９．２０)/６０/６０=２．０６Ｗｈ

[数式７]tｗ=(Ｔｎ-Ｔ_０)/ａ=(１５０-１００)/８=６．２５ｓｅｃ

[数式８]tｃ=｛x×Ｌ+(x-１)×ｄ｝/Ｖｎ=｛２×２９７+(２-１)×５０｝/９０=７．１６ｓｅｃ

[数式９]Ｗ２２=(Ｐｗ×tｗ+Ｐｃ×tｃ)/６０/６０=(１０００×６．２５+４００×７．１６)/６０/６０=２．５３Ｗｈ

[数式１０]tｗ=(Ｔｎ-Ｔ_０)/ａ=(１８０-１００)/８=１０．０ｓｅｃ

[数式１１]tｃ=｛x×Ｌ+(x-１)×ｄ｝/Ｖｎ=｛２×２９７+(２-１)×５０｝/１５０=４．２９ｓｅｃ

[数式１２]Ｗ２３=(Ｐｗ×tｗ+Ｐｃ×tｃ)/６０/６０=(１０００×１０．０+４００×４．２９)/６０/６０=３．２５Ｗｈ

次に、消費電力量Ｗ２１=２．０６Ｗｈ、Ｗ２２=２．５３Ｗｈ、及びＷ２３=３．２５Ｗｈを比較し、最小値となるＷ２１=２．０８Ｗｈに基づいて、印刷モードをＭ２１と決定する(Ｓ５)。次に、表２を参照しながら説明した各記録媒体２１に係る定着ローラ３５の設定目標温度Ｔｎ(℃)及び印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)のテーブルから、印刷モードＭ２１に対応する設定目標温度Ｔｎ(℃)及び印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)を読み出し、記録媒体２１に印刷データを現像した後に、印刷モードの決定及び印刷に係るシーケンスを終了する(Ｓ６)。

以上、第１の実施形態における画像形成装置１は、上位装置６１から送信された印刷データに係る連続印刷枚数ｘ(枚)、及び、定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)等に情報に基づいて、最も消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が少ない印刷モードＭｎを算出して印刷を行うことが可能である。例えば表３に示した条件において、印刷モードＭ２１で印刷した場合には、印刷モードＭ２３で印刷した場合と比較して、３７％もの消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)が削減できる。上述した通り、最適な印刷モードを算出して印刷動作を行うことで、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)を抑制することが可能である。

［第２の実施形態］
第２の実施形態における画像形成装置は、複数の印刷モードを選択可能な制御手段と、前記制御手段により選択された前記印刷モードに基づき現像された画像を定着させる定着装置とを有し、前記制御手段は、上位装置から受信した印刷情報に基づいて決定する連続印刷枚数と、印刷開始前の前記定着装置の定着温度から判定する各印刷モードの消費電力量と、印刷に掛かる印刷合計時間と、消費電力量優先又は印刷速度優先を示す予め設定された優先順位パラメータとに基づいて、前記印刷モードを判定し前記印刷モードで印刷できる。

以下、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、本実施形態において消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)及び印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ）の優先順位を選択することが可能なユーザインターフェース以外の画像形成装置に係る構成は、第１の実施形態で述べた画像形成装置１の構成と同様である。そこで、本実施形態では、簡単のため重複した説明は省略し、ユーザインターフェースに関連するものについてのみ説明する。

まず、各印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に係る連続印刷枚数ｘ(枚)に対する印刷時間の関係について、図６を参照しながら説明する。なお、印刷開始可能時の定着ローラ３５の温度Ｔ_０(℃)は２０℃である。

ここで、上位装置６１から記録媒体２１に印刷する画像データが制御部５１に送信され印刷に係るデータ処理が完了した時点、すなわち、印刷開始可能時における定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)を２０℃とする。なお、図６の横軸には連続印刷枚数ｘ(枚)を、縦軸には印刷合計時間をプロットしている。また、記録媒体２１の用紙長Ｌ(ｍｍ)はＡ４サイズの記録媒体２１を縦方向に搬送するため２９７ｍｍである。また、連続印刷時における記録媒体２１の用紙間距離ｄ(ｍｍ)は５０ｍｍとした。ここで、印刷時間は連続印刷枚数ｘ(枚)と比例関係にある。但し、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)を低速に設定しても、連続印刷枚数ｘ(枚)が少ない場合には印刷合計時間は短い。これは、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)を低速に設定すると、定着ローラ３５の設定目標温度Ｔｎ(℃)を低く設定できることから、定着ローラ３５の温度を現在温度Ｔ_０(℃)の２０℃から設定目標温度Ｔｎ(℃)まで上昇させて印刷可能とするために要する時間を短縮できるためである。しかし、連続印刷枚数ｘ(枚)が増加すると、印刷合計時間に占める、定着ローラ３５を設定目標温度Ｔｎ(℃)まで上昇させて印刷可能とするために要する時間の割合が低下する。すなわち、連続印刷枚数ｘ(枚)が増加すると、印刷合計時間が印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に大きく依存するため、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ）が高速の印刷モードの方が印刷合計時間を短縮できる。

ここで、第１の実施形態の説明で参照した図３と図６を比較することで、より具体的に、連続印刷枚数ｘ(枚)に係る消費電力量(Ｗｈ)及び印刷合計時間との関係を説明する。例えば印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)が７０ｍｍ／ｓｅｃの印刷モードと１５０ｍｍ／ｓｅｃの印刷モードを比較すると、連続印刷枚数ｘ(枚)が３枚未満であれば、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)が７０ｍｍ／ｓｅｃの印刷モードの方が、消費電力量(Ｗｈ)が少なく、且つ、印刷合計時間も短い。しかし、連続印刷枚数ｘ(枚)が６枚を超えると、印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)が１５０ｍｍ／ｓｅｃの印刷モードの方が、消費電力量(Ｗｈ)が少なく、且つ、印刷合計時間も短い。

次に、定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)が十分に高い場合における、各印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)に係る連続印刷枚数ｘ(枚)に対する印刷合計時間の関係について、図７を参照しながら説明する。なお、印刷開始可能時の定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)は１００℃である。

図６を参照しながら説明した印刷開始可能時の定着ローラ３５の温度Ｔ_０(℃)が２０℃の場合と比較して、印刷開始可能時の定着ローラ３５の温度Ｔ_０(℃)が１００℃の方が、印刷合計時間が短い。これは、定着ローラ３５の温度を現在温度Ｔ_０(℃)から設定目標温度Ｔｎ(℃)まで上昇させて印刷可能とするために要する時間を短縮できるからである。なお、それ以外の消費電力量に係る特性は図６を参照しながら前述した内容と同様である。

次に、画像形成装置の操作者が、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)と印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ）の優先順位を選択できるユーザインターフェースの一例について説明する。図８に、ユーザインターフェースに係る模式図を示す。

以下の説明においてユーザインターフェースをＵＩと称す。画像形成装置の操作者は、図８に示した優先順位設定部８１を操作することにより、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)と印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)の優先順位を優先順位パラメータｋとして０から５の間で選択する。また、優先順位パラメータｋは、例えば上位装置６１から送信された印刷データを受信した制御部５１内で設定するか、若しくは、図２を参照しながら説明した入力部６４内で設定する。なお、優先順位パラメータｋを５と設定すると消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)の軽減を最優先とし、優先順位パラメータｋを０と設定すると印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)の高速化を最優先とする。

次に、各印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ）に対する、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)、印刷合計時間ｔｎ(ｓｅｃ)、及び判定スコアＨｎについて、表４を参照しながら説明する。

記録媒体２１の用紙長Ｌ(ｍｍ）はＡ４サイズの記録媒体２１を縦方向に搬送するため２９７ｍｍであり、連続印刷時における記録媒体２１の用紙間距離ｄ(ｍｍ)は５０ｍｍである。なお、連続印刷枚数x(枚)は３枚である。また、定着ローラ３５の現在温度Ｔ_０(℃)は１００℃である。ここで、判定スコアＨｎは、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)及び印刷合計時間ｔｎ(ｓｅｃ)に係る印刷効率を示すものであり、値が小さいほうが印刷効率が良い。また、優先順位パラメータkが０、３、及び５のときの判定スコアＨｎをそれぞれＨ２１、Ｈ２２、及びＨ２３とする。なお、判定スコアＨｎは数式１３により算出する。具体的には、例えば操作者が優先順位パラメータkを０と指定すると、印刷速度１５０ｍｍ／ｓｅｃにおける判定スコアＨ２３の値が一番小さく印刷効率が良い。同様に、操作者が優先順位パラメータkを３と指定すると、印刷速度９０ｍｍ／ｓｅｃにおける判定スコアＨ２２の値が一番小さく印刷効率が良い。同様に、操作者が優先順位パラメータkを５と指定すると、印刷速度７０ｍｍ／ｓｅｃにおける判定スコアＨ２１の値が一番小さく印刷効率が良い。

[数式１３]Ｈｎ=ｋ×Ｗｎ+(５-ｋ)×ｔｎ

なお、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)と印刷合計時間ｔｎ(ｓｅｃ)の比率が大きく異なる場合には、比率調整用パラメータｍ及びｂを設定しても良い。この場合、判定スコアＨｎは数式１４により算出する。

[数式１４]Ｈｎ=ｋ×(Ｗｎ×ｍ)+(５-ｋ)×(ｔｎ×ｂ)

次に、定着ローラ３５における消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)及び印刷合計時間に係る印刷効率が最良となる印刷モードの決定に係るフローについて説明する。図９に印刷効率が最良となる印刷モードの決定及び印刷に係るフローチャートを示す。

まず、上位装置６１から送信された印刷データを制御部５１が受信すると、制御部５１内又は入力部６４内から操作者が決定した優先順位パラメータｋを読込み、印刷モードの決定及び印刷に係るシーケンスを開始する(Ｓ１１)。なお、手順Ｓ１２乃至手順Ｓ１５は、図５を参照しながら説明した手順Ｓ１乃至手順Ｓ４と同様であるため、説明を省く。次に、印刷モードＭｎ１、Ｍｎ２、及びＭｎ３で印刷する場合に要する印刷合計時間ｔｎ(ｓｅｃ)を算出する(Ｓ１６)。次に、数式１３を用いて判定スコアＨｎ１、Ｈｎ２、及びＨｎ３を算出する(Ｓ１７)。次に、判定スコアＨｎ１、Ｈｎ２、及びＨｎ３を比較して最小の値となる判定スコアＨｎを判定し、印刷モードＭｎを決定する(Ｓ１８)。次に、印刷モードＭｎにより記録媒体２１に印刷データを現像した後に、印刷モードの決定及び印刷に係るシーケンスを終了する(Ｓ１９)。

以上、第２の実施形態における画像形成装置は、操作者が優先順位パラメータｋを決定することにより、消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)と印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)の優先順位に基づく最良な印刷モードを選択することが可能である。例えば、印刷合計時間に制約が無い場合には消費電力量Ｗｎ(Ｗｈ)を抑制する最良な印刷モードを選択できる。また、オフィス等で印刷合計時間を短縮する必要がある場合には印刷速度Ｖｎ(ｍｍ／ｓｅｃ)を高速にする最良な印刷モードを選択できる。

なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像形成装置を印刷装置として説明したが、本実施形態の画像形成装置をファクシミリ装置、複写機、複合機などに設けても良い。

本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。本発明の第１の実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態の画像形成装置における２０℃からの立ち上がり時の各印刷速度に係る連続印刷枚数と消費電力量の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態の画像形成装置における１００℃からの立ち上がり時の各印刷速度に係る連続印刷枚数と消費電力量の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態の画像形成装置における消費電力量が最小となる印刷モードの決定及び印刷に係る処理の流れを示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態の画像形成装置における２０℃からの立ち上がり時の各印刷速度に係る連続印刷枚数と印刷合計時間の関係を示す図である。本発明の第２の実施形態の画像形成装置における１００℃からの立ち上がり時の各印刷速度に係る連続印刷枚数と印刷合計時間の関係を示す図である。本発明の第２の実施形態の画像形成装置における消費電力量及び印刷速度の優先順位を選択することが可能なユーザインターフェースの一例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態の画像形成装置における消費電力量及び印刷合計時間に関する印刷効率が最良となる印刷モードの決定及び印刷に係る処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１画像形成装置
２，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋ画像形成ユニット
３用紙搬送経路
１１感光体ドラム
１２帯電ローラ
１３露光装置
１４トナーカートリッジ
１５現像ローラ
２１記録媒体
２２用紙カセット
２３リタードローラ
２４給紙ローラ
２５プレッシャローラ
２６レジストローラ
２７プレッシャローラ
２８レジストローラ
２９転写ベルトユニット
３０アイドルローラ
３１ドライブローラ
３２転写ベルト
３３転写ローラ
３４定着装置
３５定着ローラ
３５Ａヒータ
３６加圧ローラ
３７サーミスタ
３８搬送ローラ
３９搬送コロ
４０排出ローラ
４１排出コロ
４２フェイスダウンスタッカ
５１制御部
５２データ受信・処理部
５３記憶部
５４連続印刷枚数判定部
５５消費電力量演算部
５６印刷合計時間演算部
５７印刷速度設定部
６１上位装置
６２各種センサ
６３表示部
６４入力部
６５給紙搬送制御部
６６給紙部
６７レジスト・搬送部Ａ
６８レジスト・搬送部Ｂ
６９画像形成制御部
７０潜像形成部
７１顕像形成部
７２ＩＤユニット駆動制御部
７３ＩＤユニット駆動部
７４転写ベルト制御部
７４Ａ駆動制御部
７４Ｂ転写制御部
７５転写ベルト駆動部
７６定着制御部
７６Ａ駆動制御部
７６Ｂ温度制御部
７７定着駆動部
８１優先順位設定部

Claims

複数の印刷モードを選択可能な制御手段と、
前記制御手段により選択された前記印刷モードに基づき、記録媒体に現像された画像を定着させる定着装置とを有し、
前記制御手段は、
印刷開始前の前記定着装置の現在温度を読み込み、
上位装置から前記記録媒体の連続印刷枚数及びサイズを含む印刷情報を受信し、
印刷開始時の前記定着装置の設定目標温度及び印刷速度の条件に基づき選択可能な前記印刷モードを複数判定し、
複数判定された前記印刷モードにより印刷した場合の消費電力量をそれぞれ算出し、
該算出された前記印刷モードの中から前記消費電力量が最小になる前記印刷モードを判定し、
該印刷モードで印刷させること
を特徴とする画像形成装置。
複数の印刷モードを選択可能な制御手段と、
前記制御手段により選択された前記印刷モードに基づき、記録媒体に現像された画像を定着させる定着装置とを有し、
前記制御手段は、
消費電力量優先又は印刷速度優先を選択する優先順位パラメータを読み込み、
印刷開始前の前記定着装置の現在温度を読み込み、
上位装置から前記記録媒体の連続印刷枚数及びサイズを含む印刷情報を受信し、
印刷開始時の前記定着装置の設定目標温度及び印刷速度の条件に基づき選択可能な前記印刷モードを複数判定し、
複数判定された前記印刷モードにより印刷した場合の消費電力量をそれぞれ算出し、
複数判定された前記印刷モードにより印刷した場合の印刷時間をそれぞれ算出し、
複数判定された前記印刷モードにより印刷した場合の前記消費電力量、前記印刷時間、及び前記印刷速度に基づき印刷効率を示す判定スコアをそれぞれ算出し、
該算出された前記印刷モードの中から前記判定スコアが最小となる前記印刷モードを判定し、
該印刷モードで印刷させること
を特徴とする画像形成装置。
前記優先順位パラメータは、前記上位装置から送信されること、又は予め装置の内部に設定されていること
を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。