JP5980058B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置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は、プリント指令の入力後、画像が形成された１枚目の記録材を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くする要望が高まっている。

ＦＰＯＴを決定する要素としては、感光体への画像形成及び記録材搬送に要する時間と、感光体への画像形成や記録材搬送と並行して進行する定着部のウォームアップに要する時間が存在する。画像形成制御及び記録材搬送制御は予め決められた時間通りにシーケンシャル進行するものであり、これらの制御に掛る時間はシーケンスによって決まっている。一方、定着部のウォームアップに要する時間は、電源電圧の変動や環境の違い等により、定着可能温度まで昇温するのに掛る時間が変動するので異なってくる。

ＦＰＯＴを短くする為には、定着部の温度が定着可能温度に到達した直後に記録材が定着ニップ部に進入するようなタイミングで感光体への画像形成を開始するのが望ましい。この目的を達成するための一つの方法として、温度検出素子により検出された定着部の温度上昇率を基に、定着部の温度が定着可能温度に到達する時間を予測して画像形成開始（画像書き出し）タイミングを決定する方法がある（特許文献１）。

次に、ウォームアップ時の制御例を簡単に説明する。図１０において上側のグラフは、ウォームアップ制御中の画像形成装置への入力電流（インレット電流）遷移及び定着部への供給電力遷移を示し、下側のグラフは定着部温度（ここではヒータ温度とする）の遷移を示している。

ウォームアップ指示を受けると、タイミング＜Ａ＞で、最初にヒータへ所定電力（Ｐｆ）の供給を開始すると共に、定着部のモータ（以降、定着モータと記載する）の回転を開始する。その後、タイミング＜Ａ＞から＜Ｂ＞までの期間において、スキャナを駆動する為のモータ（以降、スキャナモータと記載する）や感光体を駆動する為のモータ（以降、ドラムモータと記載する）等、必要な負荷を順に起動する。タイミング＜Ｂ＞では全ての負荷の起動が完了している。ヒータへの供給電力がウォームアップ中一定（或いは一定値以下）であるとすると、インレット電流値は、タイミング＜Ｂ＞での電流値が、ウォームアップ終了するまで（タイミング＜Ｄ＞まで）継続することになる。

ヒータ温度が予め定められた画像書出し温度（Ｔ１）に達すると、この温度Ｔ１を超えたタイミング＜Ｃ＞から画像形成プロセスを開始（感光体への画像書出しを開始）する。その後、ヒータ温度が定着可能温度、ここでは定着処理中の制御目標温度である印刷温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に到達したタイミング＜Ｄ＞以降に未定着画像が形成された記録材が定着ニップ部に到達することになる。

画像形成プロセス開始（感光体への画像書出し開始）から定着ニップ部に記録材が到達するまでの時間ｔ１はシーケンスによって予め決まっている。この時間ｔ１を考慮して画像書出し温度（Ｔ１）が決められるのが一般的である。

なお、最短のＦＰＯＴとなるケースは、画像書出し開始から記録材が定着ニップ部に到達するまで期間内に、ヒータ温度が定着可能温度まで上昇するように制御される場合（図１０の場合）である。それを実現する為の技術としてプリント指令を待つ待機時に定着部を予備加熱することも一般的に行われている。

近年の画像形成装置の高速化に伴い、装置の消費電力は増加している。特に複数のトナー像の画像形成を同時に行う必要のある高速のカラーレーザプリンタはモータ等をはじめとした駆動負荷が消費する電力も大きいので装置の消費電力も大きくなっている。

ところで、画像形成装置を設計するに当たり、インレット電流が商用電源から供給可能な最大電流である１５Ａを超えないようにする必要がある。その為、高速のカラーレーザプリンタのような、駆動負荷が消費する電力が大きい機器の問題として、定着部に割当てられる電力が少なくなってしまうことが挙げられる。更に、駆動負荷が消費する電力は負荷の個体差や耐久による負荷変動などが影響して変動するが、設計時において負荷の見積もりを最大にすると、非常に大きなマージンにする必要性が出てくる。この結果、定着部に割り当てられる電力は更に減少してしまう。

このような課題を解決するため、ウォームアップ時に駆動負荷に流れる電流をモニタし、所定電流を超えると判断されるとヒータに供給する電力を低減させ、ＦＰＯＴを伸ばす制御が提案されている（特許文献２）。

特開平０６−３０１２５５号公報 特開２０１０−２８６５８８号公報

ウォームアップ時に定着部に供給する電力を下げる場合の制御例を図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）はインレット電流が所定の上限電流値（リミット電流）を超えないケース、図１１（ｂ）はインレット電流が上限電流値を超えるケースを示している。図１１（ａ）は図１０と同じであり、インレット電流のグラフにリミット電流ラインを引いた図である。ここでリミット電流とは、インレット電流が１５Ａを超えないよう１５Ａ以下の電流値の中で予め設定された上限の電流値である。

図１１（ａ）の状況と異なり、図１１（ｂ）のケースでは画像形成に関わる全ての負荷を起動したタイミング＜Ｂ＞において、インレット電流がリミット電流を超過している。この為、定着部への供給電力（以降、定着電力と記載する）を図中に示すようにＰｆ→Ｐｆ＿ｄｏｗｎに低減する制御が働き、インレット電流を１５Ａ以下に低減させる。

この制御に伴い、ヒータ温度の上昇カーブはなだらかになり、Ｔ＿ｐｒｉｎｔに到達するまでに要する時間が長くなる。従ってこのケースの場合、画像書出し許可を図１１（ａ）と同じ温度Ｔ１に到達したタイミングで出しても、時間ｔ１後にヒータ温度がＴ＿ｐｒｉｎｔに到達しない。そのことを考慮して、図１１（ｂ）で示されるように、Ｔ＿ｐｒｉｎｔに達するであろうタイミング＜Ｄ＞から時間ｔ１以前のタイミングである＜Ｃ’＞に合わせて画像書出し許可を出す制御が行われる。具体的には、電力制限された場合の別の画像書出し許可温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔを予め設定しておき、ヒータ温度が許可温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔに到達したタイミングを画像書出し許可タイミング＜Ｃ’＞とする。

図１１のように、定着部への供給電力が制限されないケースと制限されるケースでは、画像書出し許可タイミングが＜Ｃ＞で示されるタイミングと＜Ｃ’＞で示されるタイミングというように異なる。電力制限される場合は、少なくとも期間ｔ２で示される時間分、ウォームアップに要する時間が長くなり、ＦＰＯＴが延長される結果となる。

ところで、画像形成を開始（感光体への画像書出しを開始）すると、その後、印刷プロセスは停止できない。画像形成開始後に、定着部へ供給する電力をより制限する必要があると判断し定着部への供給電力を低減させる制御を行った場合、記録材が定着ニップ部に到達するまでに定着部は定着可能温度に到達しない。結果として、定着性を満足しない画像を排出してしまうこととなる。この状況を回避する為には、画像書出し開始前にインレット電流の状況を可能な限り正確に把握する事が重要である。正確に把握する為には、各駆動負荷（感光体を駆動するモータや転写ベルトを駆動するモータ、搬送路中のローラを駆動するモータ等）を駆動させた状態において画像形成装置に流れるインレット電流を検出する必要がある。

駆動負荷の消費電力は、駆動負荷の長期間の使用により徐々に変動するが、短期間で変化するものではない。また、入力電源電圧も短期間で変化するものではない。その為、インレット電流が上限電流を超えたために定着部への供給電力を削減する制御は、駆動負荷の長期使用による負荷変動及び電源電圧変動が要因で実行される可能性が高い。したがって、この制御が一度でも実行されると、次のプリントＪＯＢ開始の際にも実行される可能性が高い。定着部への供給電力を削減する制御が一度行われると、プリントＪＯＢの度にＦＰＯＴ延長が繰り返されてしまう。

さらに、ＦＰＯＴ延長期間である期間ｔ２は別の無駄も存在する。ＦＰＯＴを延長している期間ｔ２は、感光体などの駆動負荷も駆動しているので、これらの駆動負荷のための電力を無駄に使用している事となり、その電力量が定着部に供給できない分、ＦＰＯＴを延ばしてしまっている。

本発明はこのような状況のもとで成されたもので、定着部に供給できる電力を削減しなければならない状況においても、定着部のウォームアップに要する時間をなるべく短くし、ＦＰＯＴの延長を抑え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、記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、記録材に形成された未定着画像を記録材に加熱定着する定着部と、商用電源から供給される電力の入力電流を検出する電流検出部と、を有する画像形成装置において、前記定着部へ電力を供給開始してから前記定着部の温度が定着可能温度に達するまでのウォームアップ期間中で、前記定着部へ第１の電力を供給し続ける第１のモードと、前記ウォームアップ期間中で、前記定着部へ前記第１の電力を供給した後に前記第１の電力より小さな第２の電力を供給する第２のモードと、前記ウォームアップ期間中で、前記定着部へ前記第２の電力よりも大きな第３の電力を供給した後に前記画像形成部の駆動負荷を起動すると共に前記定着部へ前記第３の電力より小さな第４の電力を供給する第３のモードと、を実行可能であり、ウォームアップ指示が入ると、ウォームアップ延長履歴と前記電流検出部の検出電流値に応じて、前記第１乃至第３のモードの内の一つを選択して前記定着部をウォームアップすることを特徴とする。

本発明によれば、定着部に供給できる電力を削減しなければならない状況においても、定着部のウォームアップに要する時間をなるべく短くし、ＦＰＯＴの延長を抑えることができる。

画像形成装置の概略構成図 定着部の断面図及びヒータの平面図 ヒータ駆動回路図 実施例１のウォームアップ制御を説明する図 実施例１を説明するフローチャート１ 実施例１を説明するフローチャート２ 実施例２のウォームアップ制御を説明する図 実施例２を説明するフローチャート１ 実施例２を説明するフローチャート２ ウォームアップ時の制御例を説明する図 ウォームアップ時の制御例を説明する図

（実施例１）
以下、本発明の実施例１を図１〜図６に基づいて説明する。但し、本実施例はあくまで例示であり、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。

（画像形成装置の説明）
図１は電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図である。同図を用い、画像形成装置の構成について画像形成動作を説明する。

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。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）は、図中矢印の方向に回転する感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と、感光体に接するように設けられた感光体クリーナ（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構成されている。更に各色の感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、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。

記録材２１を格納する給紙カセット２２には、カセット内の記録材２１の有無を検出する記録材有無センサ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、レジストローラ２７が設けられ、レジストローラ２７の記録材搬送方向下流側近傍にレジストセンサ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の下流に定着部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。

次に電子写真プロセスについて簡単に説明する。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）内の暗所にて、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面が帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）により均一に帯電させる。次にレーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、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、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に照射し、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去されることで、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に静電潜像を形成する。現像器では一定量のトナー層が保持された現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）から現像バイアスによりトナーを感光体上の静電潜像に付着させることで、各色のトナー画像を各感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に形成する。

感光体表面上に形成されたトナー画像は、感光体と中間転写ベルト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に転写される。ＣＰＵ３２は、ベルト搬送速度に応じたタイミングで各カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、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とにより、最終的に中間転写ベルト１９上にはフルカラー画像が形成される。

一方、カセット２２内の記録材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、記録材２１が一枚だけレジストローラ２７を通過して、二次転写ローラ２９へ搬送される。レジストローラ２７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上のトナー像は記録材２１に転写される。以上が記録材２１に未定着画像を形成する画像形成部の説明である。記録材に形成された未定着画像は、定着部３０により記録材２１に加熱定着処理され、その後、画像形成装置外に排出される。

（定着部の説明）
定着部３０の構成を図２（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は、定着部３０の断面図である。定着部３０は、エンドレスフィルム（定着フィルム）１０２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である。定着フィルム１０２の筒の内部には、セラミックヒータ１００と、このヒータ１００を保持するヒータホルダ１０１が設けられている。ヒータ１００はフィルム１０２の内面に接触している。１０３は加圧ローラであり、定着フィルム１０２を介してヒータ１００と共に定着ニップ部Ｎを形成している。この加圧ローラ１０３が定着フィルム１０２を回転させる駆動ローラになっている。１０４はヒータ１００が過昇温すると作動する保護素子（本例ではサーモスイッチ）である。未定着画像Ｔを担持する記録材２１は、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ、ヒータ１００からの熱により加熱される。これにより未定着画像Ｔは記録材２１に加熱定着される。

図２（ｂ）はヒータ１００の平面図である。発熱体１１１は図に示されるように発熱部１１１ａと、電極１１１ｃ、１１１ｄと、折り返し導電部１１１ｂ及び電極と発熱部を接続する導電部１１１ｅを有している。電極１１１ｃ及び１１１ｄを介して電力が供給されることで、発熱部１１１ａが発熱する。

（ヒータ駆動回路の説明）
次に、図３を用いてヒータ駆動回路の構成を説明する。５０は画像形成装置を接続する商用交流電源であり、ＡＣフィルタ５１を介して低圧電源６４とヒータ１００に接続されている。３２はヒータ駆動制御をはじめとした、画像形成装置の各制御を実行するＣＰＵであり、各入出力ポートとＲＯＭ３２ａ及びＲＡＭ３２ｂなどから構成される。

さらに、交流電源５０はＡＣフィルタ５１を介してゼロクロス検出回路５２に接続されている。ゼロクロス検出回路は、商用電源電圧が０Ｖ近辺の閾値電圧以下になっている時に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、ゼロクロス検出回路にて生成された商用交流電源の周期とほぼ等しい周期のパルス信号が抵抗５３を介してＣＰＵ３２の入力ポートＰＡ１に入力される。ＣＰＵ３２はゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化するエッジを検出し、ヒータ駆動のタイミング制御に利用する。

ヒータ１００は電力供給を受けることにより発熱する。ヒータ１００は、裏面に配置された温度検出素子５４により温度を検出されている。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。ＣＰＵ３２は、温度検出素子５４と固定抵抗５５との分圧電圧をモニタする構成である。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は予め設定された電圧−温度変換テーブルを基に分圧電圧を変換することにより、現在のヒータ温度を検出する。ＣＰＵ３２は検出した温度に基づき位相制御回路（トライアック駆動回路）７０を駆動する点灯タイミングを決定し、出力ポートＰＡ２よりトライアックを駆動する為のＤｒｉｖｅ信号を出力する。

位相制御回路７０を説明する。所定の点灯タイミングで出力ポートＰＡ２がＨｉｇｈレベルとなることでベース抵抗５８を介したトランジスタ７５がオンする。トランジスタ７５がオンすることでフォトトライアックカプラ７２がオンすることとなる。なお、フォトトライアックカプラ７２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７６はフォトトライアックカプラ７２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７３、７４はトライアック７１のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ７２がオンすることによりトライアック７１が通電する。トライアックはＡＣ通電中にＯＮトリガがかかるとＡＣの通電がなくなるまで通電状態にラッチされる素子であり、ヒータ１００にはオンタイミングに応じた電力量が供給されることとなる。

一方、低圧電源６４は交流電圧を整流する為のダイオードブリッジ６１と平滑コンデンサ６２と、その後段にある直流電源を生成する為のＡＣ−ＤＣコンバータ６３を含んでいる。低圧電源６４にて生成されたＤＣ電圧は画像形成装置の制御部及び駆動部といった２次側負荷６５に供給される。

低圧電源６４およびヒータ１００に供給されている入力電流は、カレントトランス６６を介して電流検出回路６７により相対的な電圧値に変換され、ＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ１に入力される。ＣＰＵ３２は予め設定された電圧−電流変換テーブルを基に電圧値を変換することにより、交流電源５０から供給される総電流値（インレット電流）を検出する。同様に、定着部（正確にはヒータ１００）のみに供給されている電流は、カレントトランス６８を介して電流検出回路６９により相対的な電圧値に変換され、ＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ２に入力されている。

（制御の説明）
次に本実施例の特徴的部分となる制御仕様を図４を用いて説明する。図４（ａ）は、ウォームアップ制御を行う際に、インレット電流が所定電流値（リミット電流値）以上となったケースである。図４（ｂ）は図４（ａ）のケースが発生したジョブの次のジョブ以降で実行するウォームアップ制御の概要を表している。それぞれの図の、上側のグラフはインレット電流とヒータ１００に供給される電力（以下、定着電力と称する）のウォームアップ時の時間推移を模式的に表しており、下側のグラフはヒータ温度の推移を示している。

まず、図４（ａ）を説明する。ウォームアップ指示を受けると、タイミング＜Ａ＞にて最初に定着部３０（正確にはヒータ１００）へ所定電力（Ｐｆ）で電力供給を開始すると共に、定着モータの回転を開始する。その後、タイミング＜Ａ＞からタイミング＜Ｂ＞までの期間において、スキャナモータやドラムモータ等、必要な全ての負荷を順に起動する。なお、電力ＰｆはＦＰＯＴが最短となるように予め決められた定着電力である。図１０で説明したように、電力Ｐｆを供給し続けると、感光体への画像書込み開始のタイミングをヒータ温度が画像書出し温度Ｔ１に達した直後にしても、記録材２１が定着ニップ部Ｎに到達するまでの期間ｔ１内に、ヒータ温度が定着可能温度（印刷温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ））に到達する。このような大きさの電力を電力Ｐｆとしている。定着部へ電力を供給開始してから定着部の温度が定着可能温度に達するまでのウォームアップ期間中で、定着部へ電力Ｐｆ（第１の電力）を供給し続けるモードを通常モード（第１のモード）とする。

続いて、全ての負荷の起動が終了したタイミング＜Ｂ＞において、ＣＰＵ３２はインレット電流をモニタし、予め設定されたリミット電流値（図４のＬｉｍｉｔ）以上の電流が流れていないかを確認する。図４で示されるように、検出電流がリミット電流を超えている場合、超えた電流に相当する電力を低減させた新たな定着電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎ（第２の電力）を算出する。そして、画像書出し許可を遅延させるＦＰＯＴ延長モード１に推移し、定着電力をＰｆ＿ｄｏｗｎに低減させる。ここでリミット電流とは１５Ａを超えないよう１５Ａ以下の電流値の中で予め設定された上限電流値である。このように、ウォームアップ期間中で、定着部へ第１の電力を供給した後に第１の電力より小さな第２の電力を供給するモードをＦＰＯＴ延長モード１（第２のモード）とする。

Ｐｆ＿ｄｏｗｎの決定方法例を説明する。一つの方法は、タイミング＜Ｂ＞にてインレット電流がリミット電流を超えたことを確認した際の超過電流値に相当する定着電力をＰｆから差し引いた値をＰｆ＿ｄｏｗｎとする方法である。この場合は、前もって所定の定着電力変化に対する電流変化量をモニタしておく必要がある。また、もう一つの方法は、タイミング＜Ｂ＞にてインレット電流がリミット電流を超えたことを確認した後、所定量ずつ定着電力を下げていき、インレット電流がリミット電流値以下となる定着電力をＰｆ＿ｄｏｗｎと決定する方法である。さらにもう一つの方法は、電流検出回路６７でインレット電流を検出すると同時に、定着部３０に供給される電流を電流検出回路６９で検出し、その時の二つの検出電流値を基にＰｆ＿ｄｏｗｎを求める方法が考えられる。

ＦＰＯＴ延長モード１に移行すると、ヒータ温度上昇率ΔＴ（＝所定時間のヒータ上昇温度／所定時間）をモニタし、ΔＴより画像書出し温度（Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１）を下記式を用いて算出する。
Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１＝Ｔ＿ｐｒｉｎｔ−ΔＴ×ｔ１・・・式（１）

なお、時間ｔ１は画像形成開始（感光体への画像書出し開始）タイミングから記録材２１が定着ニップ部に到達するまでに要する時間であり、シーケンスで予め決定している時間である。即ち、ヒータ温度がこのＴ＿ｔａｒｇｅｔ１になったタイミング＜Ｃ＞にて画像形成を開始すると、時間ｔ１後であるタイミング＜Ｄ＞にはヒータ温度が印刷温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に上昇していることになる。なお図中＜Ｘ＞は、定着電力を電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎに低減する必要がなかった場合（即ちタイミング＜Ｂ＞においてインレット電流がリミット電流より低い場合であり、電力Ｐｆを維持できた場合）で想定される画像書出し開始タイミングである。タイミング＜Ｘ＞で画像形成開始した場合と、タイミング＜Ｃ＞で画像形成開始した場合を比較すると、期間ｔ２がＦＰＯＴ延長時間に相当することが判る。

続いて、図４（ｂ）を説明する。図４（ｂ）は、図４（ａ）で説明したようなＦＰＯＴ延長モード１に入った場合、次以降のプリントジョブ起動時に適用されるＦＰＯＴ延長モード２を示している。ドラムモータ等の駆動負荷の消費電力は耐久や環境により変動するものであり、急激に変化することは考えづらい。換言すると、駆動負荷の消費電力は、一度変化してしまうと変化したままであると予測できる。従って、駆動負荷の消費電力が大きくなったと判断したＪＯＢの後のＪＯＢを処理する場合、ウォームアップを開始する前の段階でＦＰＯＴ延長の必要性があると判断できる。図４（ｂ）で説明するウォームアップ制御は、このような現象を利用したものである。即ち、駆動負荷を起動した後ではリミット電流を超えてしまうため供給できない大きさの電力を、駆動負荷を起動する前にできるだけ定着部に供給しておき、ＦＰＯＴの延長時間を短く抑えようとする制御（モード）である。

具体的には、ウォームアップ指示を受けると、定着部３０に電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎ（第２の電力）よりも大きな電力Ｐｆ＿ｐｒｅ（第３の電力）を供給すると共に定着モータのみを駆動開始する。本例の場合、電力Ｐｆ＿ｐｒｅ（第３の電力）は所定電力Ｐｆ（第１の電力）よりも大きい。その状態でＴ＿ｔａｒｇｅｔ１まで加熱する。この間、定着モータ以外は駆動させない為、残りの電力は全て定着部３０に供給することが可能となる。よって、Ｐｆ＿ｐｒｅは定着モータに流す電流分をリミット電流値から差し引いた電流に相当する程度の電力として予め決めておくことができる。

ヒータ温度がＴ＿ｔａｒｇｅｔ１に到達すると定着部への供給電力を前回の起動時（ＦＰＯＴ延長モード１を実行した時）に用いたＰｆ＿ｄｏｗｎに変更すると共に、スキャナモータやドラムモータなどの駆動負荷を順次起動する。本例の場合、ヒータ温度がＴ＿ｔａｒｇｅｔ１に到達した後に定着部へ供給する電力（第４の電力）は第２の電力と同じ大きさである。これらの駆動負荷の起動を確認した後に画像書出し許可を出し、一連の画像形成プロセスを実施する。各駆動負荷を起動する前（ｔ３の期間）にＴ＿ｔａｒｇｅｔ１までヒータ温度を上昇させておくことで、ドラムモータ等を駆動開始した後には、最短の時間ｔ１で確実にヒータ温度が印刷温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）まで上昇する。

これにより、ＦＰＯＴ延長時間はｔ３で表される時間となり、図４（ａ）で示した時間ｔ２より短いＦＰＯＴ延長時間となる。また、ｔ３の期間はｔ２の期間とは異なり、感光体も回転駆動していない為、感光体の駆動時間を低減できる。

このように、ウォームアップ期間中で、定着部へ第２の電力よりも大きな第３の電力を供給した後に、画像形成部の駆動負荷を起動すると共に定着部へ第３の電力より小さな第４の電力を供給するモードをＦＰＯＴ延長モード２（第３のモード）とする。

次に本実施例の制御を図５及び図６のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートに示す制御処理は、予めＲＯＭ３２ａに格納されたプログラムに従ってＣＰＵ３２により実行されるものである。

まず図５から説明する。ウォームアップ指示を受ける（Ｓ１０１）と前回のＪＯＢを処理する際にＦＰＯＴ延長されているか否かによりウォームアップ制御が分かれる（Ｓ１０２）。ＣＰＵ３２のＲＡＭ３２ｂ内に“ＦＰＯＴ前回延長ビット”（ウォームアップ延長履歴）を有しており、前回のＪＯＢの処理時にＦＰＯＴ延長が起こっている場合には“１”が、そうでない場合には“０”が格納されている。ＦＰＯＴ延長が実施されたか否かはこのデータに基づき判断する。このビット“１”はＦＰＯＴ延長モード１に入った時に書き込まれるものであり、電源オン時やプロセスカートリッジが交換された際にはクリアされる（“０”になる）ものである。

ＦＰＯＴ延長が前回のＪＯＢで実施されていない場合には、定着電力Ｐｆを供給すると共に、定着モータを起動開始（Ｓ１０３＝図４（ａ）又は図１１（ａ）のタイミング＜Ａ＞）する。その後、各駆動負荷を順次起動する（Ｓ１０４＝図４（ａ）又は図１１（ａ）の期間＜Ａ＞〜＜Ｂ＞）。全ての駆動負荷の起動が終了した時点で、インレット電流がリミット電流以下であるか否かをモニタし、結果に応じてウォームアップ制御が分かれる（Ｓ１０５＝図４（ａ）又は図１１（ａ）のタイミング＜Ｂ＞）。

インレット電流がリミット電流以下（上限電流値以下）であると判断した場合には通常モード（第１のモード）に遷移する（Ｓ１０６）。一方、リミット電流以上であると判断した場合にはＦＰＯＴ延長モード１（第２のモード）に遷移する（Ｓ１０７）。ＦＰＯＴ延長モード１に入った際に前述したＦＰＯＴ延長ビットに“１”を書き込む。一方、Ｓ１０２にてＦＰＯＴ延長が前回のＪＯＢ処理時に実施されている（ＦＰＯＴ延長ビットが“１”である）と判断した場合にはＦＰＯＴ延長モード２（第３のモード）に遷移する（Ｓ１０８）。各モードはそれぞれ画像書出し許可を出すシーケンスが異なっており、詳細は図６を用いて後述する。

図５のフローチャートを引き続き説明する。第１〜第３のモードから一つを選択し、画像書出し許可（Ｓ１１０＝図４（ａ）又は図４（ｂ）又は図１１（ａ）のタイミング＜Ｃ＞）が出された後は画像形成プロセス（Ｓ１２０〜Ｓ１２５）と定着部のウォームアップ制御（Ｓ１１１〜Ｓ１１２）が非同期で同時進行する。ウォームアップ制御はヒータ温度が定着可能温度（印刷温度Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に達する（Ｓ１１１）と終了（Ｓ１１２）し、定着可能温度を保つ制御に切り替わる（Ｓ１１３）。一方、画像形成部では、各色の画像を中間転写ベルト１９に形成する（Ｓ１２０）画像形成制御と並行して、その画像の位置とタイミングを合わせて（Ｓ１２１）記録材２１を給紙する搬送制御（Ｓ１２２）が実行される。中間転写ベルト１９に形成された画像は記録材２１に２次転写部で転写され（Ｓ１２３）、その後、定着ニップ部に搬送される（Ｓ１２４＝図４（ａ）又は図４（ｂ）又は図１１（ａ）のタイミング＜Ｄ＞）。どのモードであったとしても、前述したウォームアップ制御はＳ１２４（タイミング＜Ｄ＞）までに完了していることになる。その後、記録材２１にトナーが定着され、機外に排出される（Ｓ１２５）。

このように、本実施例では、ウォームアップ期間中で第１乃至第３のモードを実行可能であり、ウォームアップ指示が入ると、ウォームアップ延長履歴と電流検出部の検出電流値に応じて、第１乃至第３のモードの内の一つを選択して定着部をウォームアップする。

続いて、各モードの制御を図６を用いて説明する。図６（ａ）は通常モード（第１のモード）の画像書出し許可発行フローチャートである。予め決められた画像書出し温度Ｔ１（図１１（ａ））をターゲット温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１とし（Ｓ１３１）、ヒータ温度がＴ＿ｔａｒｇｅｔ１に到達したら（Ｓ１３２）画像書出し許可を発行する（Ｓ１１０）。なお、Ｔ１は所定電力供給時に要するヒータ温度上昇時間が搬送シーケンス時間と一致するように予め決められた温度である。

図６（ｂ）はタイミング＜Ｂ＞でインレット電流がリミット電流を超えていると判断した場合に選択されるＦＰＯＴ延長モード１（第２のモード）の画像書出し許可発行フローチャートである。ヒータに、超過電流値に相当する電力を電力Ｐｆから差し引いた電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎを供給（Ｓ１４１）した状態で、ヒータ温度上昇率ΔＴを１秒間モニタする（Ｓ１４２）。画像形成開始からのシーケンス時間ｔ１と、定着可能温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）と、温度上昇率ΔＴからＴ＿ｔａｒｇｅｔ１を算出する（Ｓ１４３）。ヒータ温度がＴ＿ｔａｒｇｅｔ１に到達したら（Ｓ１４４）画像書出し許可を発行する（Ｓ１１０）。

図６（ｃ）はＦＰＯＴ延長モード１（第２のモード）を選択した履歴がある（ＦＰＯＴ延長ビットが“１”である）と判断した場合に選択されるＦＰＯＴ延長モード２（第３のモード）の画像書出し許可発行フローチャートである。このモードではＦＰＯＴ延長モード１を実行した時の画像書出し温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１を用いてウォームアップ制御を行う。まず、定着モータ以外の各駆動負荷を起動することなく、ヒータにより多くの電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給する（Ｓ１５１）。

電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給し、ヒータ温度が温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１に到達したら（Ｓ１５２）、定着電力をＦＰＯＴ延長モード１で使用したＰｆ＿ｄｏｗｎに低減させ（Ｓ１５３）、画像形成プロセスに必要な負荷を駆動させる（Ｓ１５４）。全ての駆動負荷が起動し終わり、インレット電流がリミット電流を超えていないと判断されれば（Ｓ１５５）、画像書出し許可を発行する（Ｓ１１０）。

プロセスカートリッジ等は使用期間が長くなると内部の摩擦状態が変化してトルクが増すことがある。結果として駆動に必要となる負荷電流は上昇し、ＦＰＯＴ延長モード２のＳ１５５の段階においてもリミット電流に到達する可能性が存在する。その際にはＦＰＯＴ延長モード１に移行し、電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎと温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１が新たに設定される。

以上説明したように、本実施例によれば、ＦＰＯＴ延長が必要なケースと判断した場合、その後のウォームアップでは駆動負荷を起動する前に、定着部３０へより多くの電力を供給するので、ＦＰＯＴ延長時間を短く抑えることが可能となる。

（実施例２）
本発明の実施例２を図７〜図９に基づいて説明する。実施例１では、印刷要求が入力した後のウォームアップ制御時にインレット電流の状態を検知して、インレット電流がリミット電流を超えていた場合、ＦＰＯＴ前回延長ビットに“１”を書き込んでいた。本実施例は、画像形成装置本体の電源をＯＮした直後又は画像形成装置本体ドアをクローズした直後にインレット電流の状態を検知して、インレット電流がリミット電流を超えていた場合、ＦＰＯＴ前回延長ビットに“１”を書き込む。そのために、画像形成装置本体の電源をＯＮした直後又は画像形成装置本体ドアをクローズした直後に定着部を定着可能温度まで立ち上げる制御（以降イニシャルウォームアップと記す）を行っている。このように、本実施例は、画像形成装置本体の電源をＯＮした直後又は画像形成装置本体ドアをクローズした直後のウォームアップ制御時のインレット電流に基づき、印刷要求が入った後のウォームアップ制御方法を変更するものである。

制御仕様の概要を図７を用いて説明する。図７（ａ）はイニシャルウォームアップの際にインレット電流がリミット電流値以上となったケースであり、図７（ｂ）図は印刷要求が入った場合であるプリントＪＯＢ処理時のウォームアップ制御の概要を表している。

図７（ａ）に示すように、イニシャルウォームアップ時、タイミング＜Ａ＞で定着部へ所定電力Ｐｆを供給開始すると共に定着モータの回転を開始する。その後、タイミング＜Ａ＞からタイミング＜Ｂ＞までの期間において、スキャナモータやドラムモータ等、画像形成に関わる全ての駆動負荷を順に起動する。電力Ｐｆは、実施例１で説明した電力Ｐｆと同じ値であり、ＦＰＯＴが最短となるように予め決められた電力である。

全ての駆動負荷の起動が終了したタイミング＜Ｂ＞において、ＣＰＵ３２はインレット電流をモニタし、所定の上限電流（リミット電流）以上の電流が流れているかを確認する。図７（ａ）で示すように、リミット電流以上であった場合には、超過電流値に相当する電力量を電力Ｐｆから削減した電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎでヒータに電力供給する。そしてＣＰＵ３２はヒータ温度が印刷温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に上昇するまでの時間を測定する。なお、プリント前のウォームアップではない（印刷要求後のウォームアップではない）為、印刷温度までヒータ温度を温める間にドラムモータ等を継続的に駆動させておく必要はなく、電源ＯＮした時に必要な初期の故障検出等の準備が終了した段階で定着部３０の駆動に関わる負荷以外は停止してもよい。

続いて、図７（ｂ）の説明に移る。図７（ｂ）は図７（ａ）で説明したイニシャルウォームアップで電力制限モードに入った後の最初の（電源ＯＮした後の最初の）プリントＪＯＢ時のウォームアップ制御を示している。印刷要求がありウォームアップ指示を受けると、定着部に所定電力Ｐｆよりも大きな電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給すると共に定着モータのみ駆動する。

下記式で算出される時間ｔ７の期間、電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給し続けた後に、画像形成に関わる負荷を起動し、一連のＦＰＯＴシーケンスを実行する。
ｔ７＝（Ｐｆ×ｔ５＋Ｐｆ＿ｄｏｗｎ×ｔ６−Ｐｆ＿ｄｏｗｎ×ｔ１）／Ｐｆ＿ｐｒｅ・・・式（２）
なお、式２の（Ｐｆ×ｔ５＋Ｐｆ＿ｄｏｗｎ×ｔ６）部分はイニシャルウォームアップ時にヒータ１００に供給した積算電力量であり、時間ｔ１は実施例１で説明した時間ｔ１と同じである。

次に本実施例の制御を図８及び図９のフローチャートを用いて説明する。まず図８から説明する。電源ＯＮ後、或いはドアクローズ後にはイニシャルウォームアップが開始される（Ｓ２０１＝図７（ａ）のタイミング＜Ａ＞）。最初に電力Ｐｆをヒータに供給すると共に、定着モータを起動開始（Ｓ２０２）する。その後、各駆動負荷を順次起動する（Ｓ２０３＝図７（ａ）の期間＜Ａ＞〜＜Ｂ＞）。全ての駆動負荷の起動が終了した時点で、インレット電流がリミット電流以下であるか否かをモニタする（Ｓ２０４）。インレット電流がリミット電流以下であった場合には、引き続き電力Ｐｆを供給し、定着可能温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に達する（Ｓ２０５）までヒータ１００を温度上昇させた後、イニシャルウォームアップ動作は終了する（Ｓ２１２）。Ｓ２０５を経由するモードが第１のモードに相当する。

一方、インレット電流がリミット電流に到達していると判断した場合、リミット電流以上となった電流値に相当する電力量を削減した定着電力Ｐｆ＿ｄｏｗｎをヒータに供給（Ｓ２０６＝図７（ａ）のタイミング＜Ｂ＞）する。そして、ウォームアップ動作にかかる時間を測定する為のカウンタをスタートさせる（Ｓ２０７）。その後、ヒータ温度が定着可能温度（Ｔ＿ｐｒｉｎｔ）に達する（Ｓ２０８）と、カウンタを停止（Ｓ２０９）し、測定された時間と供給電力量より使用した積算電力を算出しておく（Ｓ２１０）。このモードに入った場合、ＣＰＵ３２のＲＡＭ３２ｂ内に有した“ＦＰＯＴ延長モードビット”にフラグ“１”を立てておき（Ｓ２１１）、一連のイニシャルウォームアップ動作を終了する（Ｓ２１２＝図７（ａ）のタイミング＜Ｄ＞）。Ｓ２０６を経由するモードが第２のモードに相当する。なお、前述したように定着部３０の駆動に関わる負荷以外はＳ２０４以降の制御に関係ない為、非同期に停止しても問題はない。

次に、印刷ＪＯＢを受けた時のウォームアップ制御を図９を用いて説明する。ウォームアップ開始（Ｓ２２０）すると、ＦＰＯＴ延長の必要性を判断する為の“ＦＰＯＴ延長モードビット”を確認し（Ｓ２２１）、フラグ“１”が立っていなければ、そのまま予め決められた定着電力Ｐｆを供給し（Ｓ２２２）、以降の印刷シーケンスに移行する。Ｓ２２２を経由するモードも第１のモードに相当する。

一方、ＦＰＯＴ延長モードビットが立っている場合には、各駆動負荷を起動することなく、ヒータ１００に電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給する。この間、定着モータ以外は駆動させない為、残りの電力は全てヒータ１００に供給することが可能となる。電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給する時間は前述したイニシャルウォームアップ時の積算電力から算出された時間ｔ７を用いる。

まずｔ７を計算し（Ｓ２２３）、電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給すると共に定着モータを起動する（Ｓ２２４）。電力Ｐｆ＿ｐｒｅを供給し始めてから時間ｔ７が経過した後に（Ｓ２２５）、定着電力をイニシャルウォームアップ時に使用したＰｆ＿ｄｏｗｎに低減させ（Ｓ２２６）、以降の印刷シーケンスに移行する。印刷シーケンスとして、各負荷を起動（Ｓ２２７）した後の画像書出し許可〜印刷終了までの一連のフローは図５での説明と同様である。Ｓ２２４を経由するモードが第３のモードに相当する。

以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置本体の電源をＯＮした時又はドアクローズした時に予めＦＰＯＴ延長の必要性を判断しているため、ＦＰＯＴ延長が必要であった場合には、電源ＯＮ後の最初の印刷時からＦＰＯＴ延長モード２（第３のモード）を選択できる。よって、ＦＰＯＴ延長時間を短く抑えることが可能となる。

以上の実施例１及び２では、図２に示したフィルム加熱方式の定着部を用いて説明したが、本発明はこの方式の定着部を搭載する画像形成装置に限るものではない。例えば、筒状のフィルムの筒の内部に電力が供給されて発熱するハロゲンヒータが配置されているような方式の定着部など、他の方式の定着部を搭載する画像形成装置にも適用可能である。

３０ 定着部
３２ ＣＰＵ
５４ 温度検出素子
６４ 低圧電源
６７、６９ 電流検出回路
７０ トライアック駆動回路
１００ ヒータ
１１１ 発熱体

Claims (9)

1. 記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、
   記録材に形成された未定着画像を記録材に加熱定着する定着部と、
   商用電源から供給される電力の入力電流を検出する電流検出部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記定着部へ電力を供給開始してから前記定着部の温度が定着可能温度に達するまでのウォームアップ期間中で、前記定着部へ第１の電力を供給し続ける第１のモードと、
   前記ウォームアップ期間中で、前記定着部へ前記第１の電力を供給した後に前記第１の電力より小さな第２の電力を供給する第２のモードと、
   前記ウォームアップ期間中で、前記定着部へ前記第２の電力よりも大きな第３の電力を供給した後に、前記画像形成部の駆動負荷を起動すると共に前記定着部へ前記第３の電力より小さな第４の電力を供給する第３のモードと、
   を実行可能であり、
   ウォームアップ指示が入ると、ウォームアップ延長履歴と前記電流検出部の検出電流値に応じて、前記第１乃至第３のモードの内の一つを選択して前記定着部をウォームアップすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出電流値が所定の上限電流値より小さい場合、前記第１のモードを選択し、前記検出電流値が前記上限電流値より大きい場合、前記第２のモードを選択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. 前記ウォームアップ延長履歴がある場合、前記第３のモードを選択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. 前記第２の電力は、前記検出電流値が前記上限電流値以下となるように算出された電力であることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記第４の電力は前記第２の電力と等しいことを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２のモードにおいて前記定着部に前記第２の電力を供給している時の前記定着部の温度上昇率に応じて、前記第３のモードにおける前記画像形成部の駆動負荷を起動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. 前記第２のモードにおいて前記定着部へ供給した積算電力量に応じて、前記第３のモードにおける前記画像形成部の駆動負荷を起動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。
8. 前記定着部は、筒状のフィルムと、前記フィルムの筒の内部に配置されており電力が供給されて発熱するヒータと、を有することを特徴とする請求項１〜７いずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 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８に記載の画像形成装置。

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