JP6071392B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタ等の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され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されてから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）は可能な限り短いほうが好ましい。特許文献１には、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（以下、スタンバイ温調）でＦＰＯＴの短縮を図る構成が開示されている。

特開２００６−９８９９８号公報

従来、スタンバイ温調温度は、装置内の定着器以外の部分で消費電力が多いために立ち上げ時の定着器に割り当て可能な電力が少ない状態においても、所望のＦＰＯＴを満たすことができるように設定されている。しかしながら、装置内の定着器以外の部分での消費電力が少なく、立ち上げ時の定着器に割り当てられる電力が多くある場合には、スタンバイ温調を行なわずとも立ち上げ可能なことがある。従来の構成では、そのような場合においても、スタンバイ温調温度は、定着器への割り当て可能な電力が少ない時と常に同じ温度に設定され、待機時に無駄な電力を消費してしまう可能性がある。

本発明の目的は、より効果的に消費電力の削減を図ることが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、
商用電源から供給される電力で発熱するヒータを有し、記録材に形成された未定着画像を記録材に定着する定着部と、
商用電源に対して前記ヒータと並列に繋がれており、前記ヒータを除く負荷に電力を供給するための電源部と、
を有する画像形成装置において、
前記ヒータに供給可能な供給可能電力を算出する供給可能電力算出部と、
前記算出部で算出した前記供給可能電力が大きいほど、プリント指示を待つスタンバイモード中の前記定着部の制御目標温度を低く設定する温度設定部と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、より効果的に消費電力の削減を図ることが可能となる。

本発明の実施例に係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定着電流検知回路を説明する図 本発明の実施例における定着電流検知回路の動作を説明する図 本発明の実施例におけるインレット電流検知回路を説明する図 本発明の実施例におけるインレット電流検知回路の動作を説明する図 本発明の実施例１における電流の推移を説明する図 定着供給可能電力と定着立ち上げ時間との関係を示す図 定着供給可能電力とスタンバイ温調温度の組み合わせテーブル 本発明の実施例１のスタンバイ温調温度決定プロセスのフローチャート 本発明の実施例２における電流の推移を説明する図 本発明の実施例２のスタンバイ温調温度決定プロセスのフローチャート 本発明の実施例３におけるＣＰＵとオプション類との接続を示す図 本発明の実施例３におけるオプション電力テーブル 定着供給可能電力と定着立ち上げ時間との関係を示す図 本発明の実施例３のスタンバイ温調温度決定プロセスのフローチャート

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）
＜画像形成装置の概略構成＞
図１は、本発明の実施例に係る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（レーザプリンタ）の構成図である。本実施例に係る画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合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ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と、現像器から構成されている。現像器は、感光体トラム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）を有する。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。

給紙部にて記録媒体としての用紙（記録紙あるいは記録材）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、レジローラ２７が設けられ、レジローラ２７の用紙搬送方向下流側近傍にレジセンサ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の下流に定着器３０が配設されている。

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、感光体ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に帯電ローラ（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ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に照射する。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、感光体ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、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、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）から現像バイアスによりトナーを感光体ドラム上の静電潜像に付着させる。こうすることで、各色のトナー画像を感光体ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に形成する。

感光体ドラム表面上に形成されたトナー画像は、感光体ドラムと中間転写ベルト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、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。こうすることにより、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上のトナー像が用紙２１に転写される。以上のトナー像（現像剤像）を用紙２１に転写するまでのプロセスに関わる構成が、本発明における画像形成部を構成する。最後に用紙２１上のトナー画像は加熱部としての定着器３０により加熱定着処理され、画像形成装置外に排出される。

＜定着器の構成＞
図２（ａ）は、本実施例における定着器３０の模式的断面図である。この定着器３０は例えば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であり、概略以下の構成を有する。１００は、加熱手段としての定着ヒータ、１０１は、定着ヒータ１００を固定保持させた半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダである。１０２は、定着ヒータ１００を取付けたヒータホルダ１０１にルーズに外嵌した円筒状の薄耐熱フィルム（定着フィルム）である。１０３は、定着フィルム１０２を挟んで定着ヒータ１００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としての加圧ローラである。１０４は、定着ヒータ１００の面上に感熱面が当
接されるように配設された温度保護素子である。

加圧ローラ１０３は、不図示の駆動手段により図中矢印で示す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１０３の外面と定着フィルム１０２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１０３の回転力が円筒状の定着フィルム１０２に作用して、定着フィルム１０２が従動回転状態になる。定着フィルム１０２はその内面が定着ヒータ１００の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１０１の外回りを図中矢印で示す時計方向に回転動作を行う。

定着ヒータ１００に通電され、電力が供給されることにより、該定着ヒータ１００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１０２の外面に密着して定着フィルム１０２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、定着ヒータ１００の熱が定着フィルム１０２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１０２から曲率分離される。

図２（ｂ）は、定着ヒータ１００の模式的拡大断面図である。定着ヒータ１００は、裏面加熱型のセラミックヒータである。このセラミックヒータはＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板１１０と、絶縁基板１１０上にペースト印刷等で形成されている発熱体１１１を保護しているガラス等の保護層１１２から構成されている。また発熱体１１１が印刷されている絶縁基板１１０との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。

図２（ｃ）は、定着ヒータ１００の模式的平面図である。発熱体１１１は、発熱部１１１ａ、１１１ｂと、電極１１１ｃ、１１１ｄと、導電部１１１ｅを有しており、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、１１１ｂが発熱する。また、電力供給は、給電用コネクタ１１３を介して行われる。

＜電力供給回路＞
図３は、本実施例におけるヒータ駆動回路を説明するための回路図であり、本発明における電力供給回路を示している。５０は、本画像形成装置を接続する商用電源（交流電源）であり、インレット５１を介して本画像形成装置に交流電力を供給する。電力供給回路は、概略、商用電源５０と直接接続された一次側と、商用電源５０と非接触に接続された二次側とで構成されている。商用電源３０から入力された電力は、ＡＣフィルタ５２を介して発熱体１１１へ供給され、発熱体１１１を発熱させる。５３は、電源装置（電源部）であり、商用電源の電力がＡＣフィルタ５２を介して入力され、二次側の負荷に所定の電圧を出力している。また、ＣＰＵ３２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。すなわち、画像形成装置において、電力供給回路の一次側では、定着器の発熱体１１１や、二次側に電力を供給するための電源装置５３が、商用電源５０に直接接続されて電力供給を受ける構成である。また、電力供給回路の二次側では、感光体ドラムや中間転写ベルトを回転させるモータやレーザスキャナ等、画像形成時に動作するモータやユニットが、商用電源５０とは非接触に接続されて電力供給を受ける構成である。

発熱体１１１は、位相制御回路６０にて所定の電力量が供給される。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、固定抵抗５５との分圧電
圧から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ＣＰＵ３２は検出する。

一方、交流電源５０の電力は、ＡＣフィルタ５２を介してゼロクロス生成回路５６に入力される。ゼロクロス生成回路５６は、商用電源電圧が０Ｖ近辺のある閾値電圧以下の電圧になっているときに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には、抵抗５７を介して商用交流電力の周期とほぼ等しい周期のパルス信号が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、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、検出した温度に基づき位相制御回路６０を駆動する点灯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。所定の点灯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５８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がオンすることとなる。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が通電する。トライアック６１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、メインヒータ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、交流電源５０からＡＣフィルタ５２を介して入力される電源装置５３へ流れる電流と、発熱体１１１へ流れる電流と、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７１に入力される。このインレット電流検知回路（検知手段）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、ＣＰＵ３２に抵抗７２を介してＰＡ０に入力され、Ａ／Ｄ変換され、デジタル値で管理される。

同様にして、発熱体１１１へ流れる電流は、カレントトランス８０を介して、定着電流検知回路８１に入力される。この定着電流検知回路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に抵抗８２を介してＰＡ２に入力され、Ａ／Ｄ変換され、デジタル値で管理される。

＜定着電流検知回路＞
図４は、本実施例における定着電流検知回路８１の構成を説明するブロック図である。図５は、本実施例における定着電流検知回路８１の動作を説明するための波形図である。

５０１は、発熱体１１１に流れる電流Ｉ１を示し、この電流Ｉ１は、カレントトランス８０によって、その電流波形が二次側で電圧変換される。このカレントトランス８０の電圧出力をダイオード２０１、２０３によって整流し、負荷抵抗として抵抗２０２、２０５を接続している。５０３は、このダイオード２０３によって半波整流された波形を示す。この電圧波形は、抵抗２０５を介して乗算器２０６に入力される。この乗算器２０６は、５０４で示すように、２乗した電圧波形を出力する。この２乗された波形は、抵抗２０７を介してオペアンプ２０９の−端子に入力される。オペアンプ２０９の＋端子には、抵抗２０８を介してリファレンス電圧２１７が入力されており、帰還抵抗２１０により反転増幅される。尚、このオペアンプ２０９は片電源から電力が供給されているものとする。

５０５は、リファレンス電圧２１７を基準に反転増幅された波形を示す。このオペアンプ２０９の出力は、オペアンプ２１２の＋端子に入力される。オペアンプ２１２では、リファレンス電圧２１７と、その＋端子に入力された波形の電圧差と、抵抗２１１で決定される電流がコンデンサ２１４に流入されるようにトランジスタ２１３を制御している。こうしてコンデンサ２１４は、リファレンス電圧２１７と、その＋端子に入力された波形の電圧差と抵抗２１１で決定される電流で充電される。

ダイオード２０３による半波整流区間が終わると、コンデンサ２１４への充電電流がなくなるため、５０６に示すように、その電圧値がピークホールドされる。そして５０７に示すように、ダイオード２０１の半波整流期間にＤＩＳ信号によりトランジスタ２１５をオンする。これにより、コンデンサ２１４の充電電圧が放電される。トランジスタ２１３は、ＣＰＵ３２からのＤＩＳ信号によりオン／オフされており、５０２で示すＺＥＲＯＸ信号を基に、トランジスタ２１５のオン／オフ制御を行っている。このＤＩＳ信号は、ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がりエッジから所定時間Ｔｄｌｙ後にオンし、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジと同じタイミング、もしくは直前でオフする。これにより、ダイオード２０１の半波整流期間であるヒータの通電期間を干渉することなく制御できる。

つまり、コンデンサ２１４のピークホールド電圧Ｖ１ｆは、カレントトランス８０によって電流波形が二次側に電圧変換された波形の２乗値の半周期分の積分値となる。こうしてコンデンサ２１４にピークホールドされた電圧値が、定着電流検知回路８１からＨＣＲＲＴ１信号５０６としてＣＰＵ３２に送出される。ＣＰＵ３２は、ポートＰＡ２から入力されたＨＣＲＲＴ１信号５０６をＺＥＲＯＸ信号５０２の立ち上がりエッジから所定のＴｄｌｙ後までに、Ａ／Ｄ変換を行なう。Ａ／Ｄ変換された定着電流は、商用電源電力１全波分の定着電流となり、ＣＰＵ３２は、商用電源電力４全波分の定着電流を平均し、予め用意された係数を掛けることで、発熱体１１１で消費する電力を算出する。但し、定着電流の電流検知の方法はこの限りではない。

＜インレット電流検知回路＞
図６は、本実施例におけるインレット電流検知回路７１の構成を説明するブロック図である。図７は、本実施例におけるインレット電流検知回路７１の動作を説明するための波形図である。

７０１は、インレット５１、ＡＣフィルタ５２を介して供給されるインレット電流Ｉ２を示し、この電流Ｉ２はカレントトランス７０によって二次側で電圧変換される。このインレット電流Ｉ２は、発熱体１１１に流す電流Ｉ１（５０１）と、電源装置５３に流れる電流Ｉ３との合計である。

このカレントトランス７０からの電圧出力をダイオード３０１、３０３によって整流し、負荷抵抗として３０２、３０５を接続している。７０３は、ダイオード３０３で半波整流された電圧波形を示し、この波形は抵抗３０５を介して乗算器３０６に入力される。７０４は、この乗算器３０６により２乗された波形を示す。この２乗された電圧波形は、抵抗３０７を介してオペアンプ３０９の−端子に入力されている。一方、このオペアンプ３０９の＋端子には、抵抗３０８を介してリファレンス電圧３１７が入力されており、帰還抵抗３１０により反転増幅される。尚、このオペアンプ３０９は、片電源で電力供給されている。こうしてリファレンス電圧３１７を基準に反転増幅された波形、つまり、オペアンプ３０９の出力７０５は、オペアンプ３１２の＋端子に入力される。

オペアンプ３１２は、リファレンス電圧３１７と、その＋端子に入力された波形の電圧差と抵抗３１１に決定される電流がコンデンサ３１４に流入されるようにトランジスタ３１３を制御している。これによりコンデンサ３１４は、リファレンス電圧３１７と＋端子
に入力された波形の電圧差と抵抗３１１で決定される電流で充電される。ダイオード３０３による半波整流区間が終わると、コンデンサ３１４への充電電流がなくなるため、７０６に示すように、その電圧値がピークホールドされる。ここでダイオード３０１の半波整流期間にトランジスタ３１５をオンすることにより、コンデンサ３１４にチャージされた電圧を放電する。このトランジスタ３１５は、７０７で示す、ＣＰＵ３２からのＤＩＳ信号によりオン／オフされており、５０２で示す、ＺＥＲＯＸ信号を基にトランジスタ３１５を制御している。ＤＩＳ信号は、ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がりエッジから所定時間Ｔｄｌｙ後にオンし、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジ、もしくは直前でオフすることにより、ダイオード３０３の半波整流期間のヒータ電流期間に干渉することなく制御することができる。

つまり、コンデンサ３１４のピークホールド電圧Ｖ２ｆは、カレントトランス７０によって電流波形が二次側に電圧変換された波形の２乗値の半周期分の積分値となる。７０６では、コンデンサ３１２の電圧が、７０６で示すＨＣＲＲＴ２信号として、インレット電流検知回路７１からＣＰＵ３２に送出される。ＣＰＵ３２は、ポートＰＡ０から入力されたＨＣＲＲＴ２信号７０６をＺＥＲＯＸ信号７０１の立ち上がりエッジから所定のＴｄｌｙ後までに、Ａ／Ｄ変換を行なう。Ａ／Ｄ変換されたインレット電流は、商用電源電力１全波分のインレット電流となり、ＣＰＵ３２は、商用電源電力４全波分のインレット電流を平均し、予め用意された係数を掛けることで装置全体にて消費される電力を算出する。但し、インレット電流の電流検知の方法はこの限りではない。

＜イニシャル動作＞
次に本実施例における電源ＯＮ時のイニシャル動作について説明する。電源ＯＮ時には、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）や中間転写ベルト１９を回転させるための不図示のモータやレーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）等、プリント時に動作するモータやユニットが正常に動作するか否か確認する必要がある。その為に、電源ＯＮ後、上記プリント時に動作するモータやユニット等の二次側の負荷を動作させ、プリント動作上、異常がないかを確認する。以後この動作をイニシャル動作と呼ぶこととする。但し、イニシャル動作の方法に関してはこの限りではない。

＜スタンバイ温調温度＞
次に、スタンバイ温調温度を決定する方法について説明する。本実施例では、電源ＯＮ後のイニシャル時等に、定着器３０に電力を投入しない状態で、定着立ち上げ時に動作する二次側の負荷を動作させ、インレットの電流を検出し、定着供給可能電力を算出し、そこからスタンバイ温調温度を決定する例について説明する。

図８は、一連の電流測定シーケンスにおけるインレット電流の推移を示す図であり、インレットに流れる電流からの二次側使用電流算出におけるインレット電流の推移が、横軸を時間、縦軸をインレット電流として表されている。まずＡのタイミングにて、装置の電源がＯＮされる。そして、Ｂのタイミングにて、定着立ち上げ時に動作させる二次側負荷を動作開始する。最後に、二次側負荷を動作させてから所定時間後のＣのタイミングにて、インレット電流の測定を行なう。

定着立ち上げ時（画像形成開始前）に動作する二次側負荷を動作させた状態で、インレット電流検知を行なうことで定着立ち上げ時二次側使用電流Ｉｓを測定することができる。定着立ち上げ時に必要な二次側の電流が大きくなればなるほど、定着供給可能電力（加熱部供給可能電力）は、小さくなる傾向にある。そこで商用電源供給許容電流値Ｉｍａｘと二次側使用電流Ｉｓの関係から予め用意した二次側使用電流Ｉｓと定着供給可能電力の関係を表した不図示のテーブルを使用することで、定着供給可能電力を算出することができる。

図９は、本発明の実施例１における定着供給可能電力と定着立ち上げ時間との関係を示す図である。本実施例においてＣＰＵ３２は、スタンバイ時の温度検出素子５４による検出温度が、スタンバイ温調温度になるように、定着立ち上げ時には、定着立ち上げ後の温度検出素子５４による検出温度が、立ち上げ目標温度になるように温調を行う。

ここで、図９に記載した定着立ち上げ時間は、スタンバイ状態の定着器３０の温度を、電力投入により各スタンバイ温調温度から立ち上げ目標温度（２３０℃）まで上昇させるのに要する時間である。例えば、Ａの場合は、二次側部分の電力が少なく、定着供給可能電力は、１５００ｗである。スタンバイ温調温度が１７０℃の場合は５秒（ｓ）、１４０℃の場合は６秒、１００℃の場合は７秒、スタンバイ温調なしの場合は９秒で立ち上げられることを示している。次にＢの場合は、定着供給可能電力は、１２００ｗである。スタンバイ温調が１７０℃の場合は７秒、１４０℃の場合は８秒、１００℃の場合は９秒、スタンバイ温調なしの場合１１秒で立ち上げられることを示している。最後に、Ｃの場合は二次側部分の電力が多く、定着供給可能電力は、１０００ｗである。スタンバイ温調が１７０℃の場合は９秒、１４０℃の場合は１０秒、１００℃の場合は１１秒、スタンバイ温調なしの場合は１３秒で立ち上げられることを示している。

所望のＦＰＯＴを達成するための定着立ち上げ目標時間を９．０秒とした場合、Ａの場合には、スタンバイ温調なし、Ｂの場合には、スタンバイ温調温度１００℃、Ｃの場合には、スタンバイ温調１７０℃を選択すればよい。ここで、従来のスタンバイ温調では、Ａのように定着供給可能電力が十分にあるときでも、Ｃのように定着供給可能電力が少ない場合にあわせて、一律スタンバイ温調温度を１７０℃と設定している。そのため、Ａの場合のように定着供給可能電力が十分にある場合には、必要以上のスタンバイ温調によって、無駄に電力を消費してしまう可能性がある。逆に言えば、定着供給可能電力が十分にある場合は、画像形成開始時点よりも所定の立ち上げ目標時間だけ前の時点において、定着器が所定のスタンバイ温調温度（予備加熱温度）に温められていればよい。そうすれば、その時点から電力投入を開始しても、定着器の温度を画像形成開始までに立ち上げ目標温度まで上昇させることができる。このように定着供給可能電力に応じて所定のＦＰＯＴを達成できるようなスタンバイ温調温度を設定することによって、スタンバイ温調による消費電力を最小限に抑えることができる。

次に、図１０を用いて、算出した定着供給可能電力からスタンバイ温調温度を設定する方法について説明する。図１０は、所定のＦＰＯＴを達成できるような、すなわち、所定の立ち上げ目標時間内に所定の立ち上げ目標温度まで無駄なく加熱させることができるような、定着供給可能電力とスタンバイ温調温度の対応表（テーブル）の一例である。このようなテーブルは、定着供給可能電力とスタンバイ温調温度とを種々組み合わせて各定着立ち上げ時間を測定し、その中で所定のＦＰＯＴを達成できる、すなわち、定着立ち上げ時間が所定の立ち上げ目標時間と近い、あるいは略同じとなる組み合わせを選んで作成する。算出した定着供給可能電力に対応するスタンバイ温調温度を、この予め用意したテーブルから選択し、スタンバイ温調温度として設定する。このようなスタンバイ温調温度の設定方法により、定着供給可能電力が少ないときはスタンバイ温調温度を高く、定着供給可能電力が多いときは、スタンバイ温調温度を低く設定することができる。これにより、所定のＦＰＯＴを満たしつつ、スタンバイ時の電力を削減することが可能になる。

図１１は、本実施例におけるスタンバイ温調温度を決定するプロセスを説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ３２は、図８で説明したように、電源ＯＮ後のイニシャル動作時等に、定着立ち上げ時に動作する二次側負荷（すなわち、例えば感光体ドラム等の電源供給回路の二次側に接続された各種構成）の動作を開始させる（Ｓ１０１）。次に、ＣＰＵ３２は、初期設定にてカウンタのクリアを行ない（Ｓ１０２）、ゼロクロスの立ち
上がりエッジを検出（Ｓ１０３）したタイミングでカウンタｎをインクリメントする（Ｓ１０４）。そして、インレット電流検知回路のＡ／Ｄサンプリングを行ないＩｎ＝Ｉとし（Ｓ１０５）、商用電源の電力４全波分のインレット電流検知を実施する（Ｓ１０６）。次に、ＣＰＵ３２は、商用電源の電力４全波分の電流値を平均化し、立ち上げ時二次側使用電流を算出する（Ｓ１０７）。次に、ＣＰＵ３２は、予め用意された立ち上げ時二次側使用電流−定着供給可能電力テーブルから定着供給可能電力を算出（選択）する（Ｓ１０８）。最後に、ＣＰＵ３２は、定着供給可能電力−スタンバイ温調温度テーブルからスタンバイ温調温度を算出（選択）し、待機時のスタンバイ温調温度として設定し（Ｓ１０９）、スタンバイ温調温度決定シーケンスが終了となる。

以上説明したように、本実施例によれば、画像形成要求を待つ待機モード時にスタンバイ温調を実行可能な画像形成装置において、装置の電力状況に応じて、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ができる。すなわち、定着器の温度をスタンバイ温調温度から立ち上げ目標温度まで昇温させる立ち上げ動作の時間が、所定の立ち上げ目標時間あるいは該時間と略同じ時間となるように、定着器への電力供給を制御する。これにより、所望のＦＰＯＴの達成と、無駄な電力消費の解消とを実現することが可能となる。

本実施例ではＣＰＵ３２が本発明における算出手段及び選択手段として機能する。なお、本発明における制御シーケンス、テーブル回路構成は、上記実施例の構成に限定されるものではない。本実施例では、例えば、定着供給可能電力の算出や予備加熱温度の算出を、予め用意したテーブルから選択する構成としているが、検知手段により検知した検出値をもとに、所定の演算式を用いて算出するような構成でもよい。

（実施例２）
実施例１では、電源ＯＮ後のイニシャル時等に、定着器に電力を投入しない状態で、定着立ち上げ時に動作する二次側の負荷を動作させ、インレットの電流を検出し、定着供給可能電力を算出する。すなわち、実施例１の場合、定着供給可能電力を算出するまで定着器への電力の投入を待つことになり、二次側の負荷のみを動作させる時間が発生する。

本発明の実施例２に係る画像形成装置は、イニシャル時やプリント時の定着立ち上げ時に、定着供給可能電力の算出開始前から定着器への電力投入を開始することを特徴とする。これにより、ＦＰＯＴのさらなる短縮を図ることができる。すなわち、ＦＰＯＴにおいて実施例１のような二次側の負荷のみを動作させる時間を無くすことができる。また、イニシャル温調温度を決定する前に定着器の加熱が開始されているので、定着器の温度をスタンバイ温調温度まで昇温させるための時間を短縮することができる。以下では、本実施例について、実施例１と異なる点を主として説明し、共通する構成については説明を省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

図１２を参照して、本発明の実施例２における電流算出シーケンスの具体的な実施方法、すなわち、インレットに流れる電流からの二次側使用電流算出について説明する。図１２は、インレット電流の推移を、横軸を時間、縦軸をインレット電流として表わしている。本シーケンスは、イニシャル時やプリント時の定着立ち上げ時に実施される。Ａにて装置の電源がＯＮされ、Ｂにて二次側負荷を動作開始させ、Ｃにて定着電流検知を用いて、１０００Ｗの電力投入し、Ｃから所定時間後のＤにてインレットの電流測定を行なう。次に、測定されたインレット電流値と商用電源供給許容電流値１５Ａとを比較する。商用電源供給許容電流値１５Ａに比べインレット電流値の方が小さかった場合、Ｅ〜Ｈにて定着電流検知を用いて、定着器への電力投入をさらに増やし、インレット電流測定を行なう。測定されたインレット電流値と商用電源供給許容電流値１５Ａと比較し、インレット電流値が商用電源供給許容電流値１５Ａに到達するまで、定着器への投入電力をさらに増やし
てインレット電流測定を行なうということを繰り返す。図１２に示すように、定着器に１２００Ｗ投入した時点で、インレット電流値が商用電源供給許容電流値１５Ａに到達した場合、定着供給可能電力は、１１００Ｗとなる。

本シーケンスは、定着器にも電力を供給する為、イニシャルやプリント時の定着立ち上げを行なう際にも実施することができる。二次側負荷を動作させ、定着電流検知によって、商用電源電力４全波毎に徐々に定着に投入する電力を増加させながらインレット電流検知を実施する。インレット電流検知結果が商用電源供給許容電流を超える直前時点での定着器投入電力、すなわち、商用電源供給許容電流値を超えない定着器投入電力のうち最大の電力が、定着供給可能電力となる。

図１３は、本実施例におけるスタンバイ温調温度を決定するプロセスを説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ３２は、図１２で説明したように電源ＯＮ後のイニシャル動作時やプリント時等において定着立ち上げ時に動作する二次側負荷を動作開始させる（Ｓ２０１）。次に、ＣＰＵ３２は、初期設定にてカウンタのクリアと定着投入電力Ｐの初期化を行なう（Ｓ２０２）。次に、定着電流検知８１を用いて、定着にＰ［Ｗ］の電力投入を行なう（Ｓ２０３）。ＣＰＵ３２は、ゼロクロスの立ち上がりエッジを検出（Ｓ２０４）したタイミングでカウンタｎをインクリメントする（Ｓ２０５）。そして、インレット電流検知回路７１のＡ／Ｄサンプリングを行ないＩｎ＝Ｉとし（Ｓ２０６）、商用電源電力４全波分のインレット電流検出を実施する（Ｓ２０７）。続いて、ＣＰＵ３２は、商用電源電力４全波分の電流値を平均化し、インレット電流を算出する（Ｓ２０８）。インレット電流が１５Ａよりも小さい場合には（Ｓ２０９）、Ｐに５０加算し（Ｓ２１０）、定着投入電力を５０Ｗ増加させ、Ｓ２０３から上記説明と同じようにして商用電源電力４全波分のインレット電流を測定する。ＣＰＵ３２は、インレット電流が１５Ａに到達した場合には（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｐから５０減算し（Ｓ２１１）、Ｐを定着供給可能電力とする（Ｓ２１２）。最後に、図１０に示す定着供給可能電力−スタンバイ温調温度テーブルからスタンバイ温調温度を算出（選択）し、待機時のスタンバイ温調温度として設定し（Ｓ２１３）、スタンバイ温調温度決定シーケンスが終了となる。

以上説明したように、本実施例により、本シーケンスにかかる時間の短縮を図ることができ、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ができる。なお、本発明における制御シーケンス、テーブル回路構成は、上記実施例の構成に限定されるものではない。

（実施例３）
上記実施例１、２では、定着立ち上げ時において、二次側の負荷を全て動作させて、定着供給可能電力を算出する。しかしながら、例えば、ＡＤＦやイメージスキャナ、排紙オプション、給紙オプション等のオプション装置が接続されている場合には、定着立ち上げ時に二次側の負荷を全て動作させることが困難となることが考えられる。特に、このようなオプション装置は、接続される構成がユーザーによって異なることも多い。

例えば、全てのオプションが接続された状態を想定して、定着供給可能電力を算出することを考えた場合、二次側の負荷の電力分、定着供給可能電力が少なくなるような立ち上げ時二次側使用電流−定着供給可能電力テーブルにしなければならない。そうすると、定着供給可能電力を過小に算出してしまうことになり、必要以上に高いスタンバイ温調に設定されてしまうことが考えられ、待機時の電力を無駄に消費してしまう可能性がある。

本発明の実施例３に係る画像形成装置では、上記を鑑みて、接続されているオプションの数や種類を検知し、検知結果に基づいて、定着供給可能電力を算出することを特徴とする。本実施例によれば、オプション装置の接続状況に応じて、より効果的に画像形成装置
の消費電力の削減を図ることができる。なお、本実施例は、実施例１の構成と同じであり、オプションとの接続検知と定着供給可能電力算出方法が異なるだけであるので、同一構成のところは説明を省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

図１４は、本実施例におけるＣＰＵ３２とオプション類との接続について表した図である。図１４を用いて、本装置とＡＤＦ３３、排紙オプション３４、給紙オプションＡ３５、給紙オプションＢ３６との接続方法について説明する。本装置には、ＡＤＦ３３、排紙オプション３４、給紙オプションＡ３５、給紙オプションＢ３６が接続されており、それぞれ、ＣＰＵ３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａを有している。ＣＰＵ３２とＣＰＵ３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａは、互いに信号を入出力可能に接続される。ＣＰＵ３２は、ＣＰＵ３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａと通信することで、接続されているオプションの種類や数を検知することができるように構成されている。なお、ここで示した構成は一例であり、オプションの接続方法は当該構成に限定されるものではない。

図１５は、各オプション動作時の電力を示すテーブルである。なお、図１５に示すオプション装置はあくまで一例であり、ここに示すものに限定されるものではない。図１５に示す各オプションのうち、いずれのオプションが画像形成装置本体に接続されるかは、ユーザーの任意である。したがって、接続されているオプションの数と種類によって、装置本体においてオプション負荷で使用する電力が異なるということである。

本実施例では、電源ＯＮ時に、接続されているオプションの数と種類を検知し、図１５に示すように予め用意されたオプション電力テーブルからオプション負荷によって消費する電力（オプション装置の使用電力）を算出する。本実施例では、実施例１にて算出した定着供給可能電力から、オプション負荷による消費電力を減算することでオプションが接続されている構成における定着供給可能電力を算出することができる。例えば、ＡＤＦとイメージスキャナ、給紙オプションを２つ、排紙オプションが接続されていた場合、オプション負荷によって消費する電力は、１００Ｗ＋２００Ｗ＋（５０Ｗ×２）＋５０Ｗ＝４５０Ｗと算出することができる。実施例１にて算出された定着供給可能電力が１５００Ｗであった場合、実施例１にて算出された定着供給可能電力から算出されたオプション負荷によって消費する電力を減算することで定着供給可能電力を算出することができる。この場合、定着供給可能電力は、１５００Ｗ−４５０Ｗ＝１０５０Ｗとなる。

図１６は、オプションの接続状態に応じた、定着供給可能電力を示した図と定着供給可能電力とスタンバイ温調温度の組み合わせにおける定着立ち上げ時間を表した表である。例えば、Ａの場合は、オプションの接続による電力がなく、定着供給可能電力は、１５００ｗである。スタンバイ温調が１７０℃の場合は５秒（ｓ）、１４０℃の場合は６秒、１００℃の場合は７秒、スタンバイ温調なしの場合は９秒で、それぞれ立ち上げられることを示している。次に、Ｂの場合は、オプションとしてＡＤＦが接続されており、定着供給可能電力は１４００ｗである。スタンバイ温調が１７０℃の場合は７秒、１４０℃の場合は８秒、１００℃の場合は９秒、スタンバイ温調なしの場合は１１秒でそれぞれ立ち上げられることを示している。最後に、Ｃの場合は、オプションとしてＡＤＦとイメージスキャナが接続されており、定着供給可能電力は１１００ｗである。スタンバイ温調が１７０℃の場合は９秒、１４０℃の場合は１０秒、１００℃の場合は１１秒、スタンバイ温調なしの場合１３秒でそれぞれ立ち上げられることを示している。所望のＦＰＯＴを達成するための目標定着立ち上げ時間を９．０秒とした場合、Ａの場合には、スタンバイ温調なし、Ｂの場合には、スタンバイ温調温度１００℃、Ｃの場合には、スタンバイ温調１７０℃を選択すればよい。

算出した定着供給可能電力に対応したスタンバイ温調温度を、図１０に示すような予め用意した定着供給可能電力−スタンバイ温調温度テーブルから選択し、スタンバイ温調温
度として設定する。このようなスタンバイ温調温度の設定方法により、定着供給可能電力が少ないときはスタンバイ温調温度を高く、定着供給可能電力が多いときは、スタンバイ温調温度を低く設定することができる。これにより、所定のＦＰＯＴを満たしつつ、スタンバイ時の電力を削減することが可能になる。

図１７は、本実施例におけるスタンバイ温調温度を決定するプロセスを説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ３２は、ＣＰＵ３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａと通信し、接続されているオプションの種類と個数を検知する（Ｓ３０１）。次に、ＣＰＵ３２は、図１５に示すようなオプション電力テーブル５からオプション負荷による電力Ｐ０を算出する。Ｓ１０１〜Ｓ１０８は、実施例１の図１１に示すシーケンスと同じであるので説明は省略する。ＣＰＵ３２は、Ｓ１０８にて算出した二次側動作時定着供給可能電力とＳ３０２にて算出したオプション負荷による電力から定着供給可能電力を算出する（Ｓ３０３）。最後に、ＣＰＵ３２は、図１７に示すような定着供給可能電力−スタンバイ温調温度テーブルからスタンバイ温調温度を算出し、待機時のスタンバイ温調温度として設定し（Ｓ３０４）、スタンバイ温調温度決定シーケンスが終了となる。

以上説明したように、本実施例により、ＦＰＯＴを犠牲にすることなく、オプションの接続の状況に応じて、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ができる。本実施例では、ＣＰＵ３２が、画像形成装置に接続可能なオプション装置のうちいずれのオプション装置が画像形成装置に接続されているか否か検知可能なオプション検知手段として機能する。なお、本発明における制御シーケンス、テーブル回路構成は、上記実施例の構成に限定されるものではない。

上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。

３０…定着装置（加熱部）、３２…ＣＰＵ（算出手段、選択手段）、５０…商用電源（交流電源）、５３…電源装置、６０…位相制御回路、１１１…発熱体、７１…インレット電流検知回路、８１…定着電流検知回路

Claims (10)

1. 商用電源から供給される電力で発熱するヒータを有し、記録材に形成された未定着画像を記録材に定着する定着部と、
   商用電源に対して前記ヒータと並列に繋がれており、前記ヒータを除く負荷に電力を供給するための電源部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記ヒータに供給可能な供給可能電力を算出する供給可能電力算出部と、
   前記算出部で算出した前記供給可能電力が大きいほど、プリント指示を待つスタンバイモード中の前記定着部の制御目標温度を低く設定する温度設定部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置は、商用電源から前記ヒータと前記電源部に分岐する前の電力供給路を流れる電流を検知する電流検知部を有し、前記算出部は、前記電流検知部の検知電流に応じて前記供給可能電力を算出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. 前記算出部は、前記負荷を動作させた状態における前記電流検知部の検知電流に応じて前記供給可能電力を算出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. 前記算出部は、前記ヒータに電力を供給しておらず且つ前記負荷を動作させた状態における前記電流検知部の検知電流に応じて前記供給可能電力を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記算出部は、前記ヒータへ電力を供給し且つ前記負荷を動作させた状態における前記電流検知部の検知電流に応じて前記供給可能電力を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記算出部は、前記電流検知部の検知電流と前記装置に装着されているオプション装置が使用する電力に応じて前記供給可能電力を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記定着部は、記録材上の未定着画像と接触するエンドレスフィルムを有することを特徴とする請求項１〜６いずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記ヒータは、前記エンドレス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７に記載の画像形成装置。
9. 前記温度設定部は、前記ヒータの制御目標温度を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記温度設定部は、前記エンドレスフィルムの制御目標温度を設定することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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