JP6800762B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、未定着のトナー像を定着させるための定着器を備えた、例えば、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置の高速化に伴い画像形成装置が消費する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装置が消費する電流も大きい。標準的な交流電源電圧、周囲温度、負荷等の条件下で定着処理に必要な電力を定着器に供給できるように画像形成装置は設計されているが、消費電力の大きな画像形成装置は、交流電源の供給可能な最大電流に対し余裕の少ない設計となりつつある。そのため、交流電源の入力電圧が低い、室温が低い、老朽化により負荷の消費電力が大きい、等の要因が重なり、定着処理に必要な電力を定着器に供給できない状態が生じることもある。

そこで、室温等の環境条件や定着器の温度状態、プリンタの負荷の状態を検知し、これらの検知結果に基づきプリンタの動作に必要な電流が交流電源の供給可能な最大電流を超えるか否かを予測する提案がある（例えば、特許文献１参照）。超過すると判断した場合には、印刷初期の記録紙の搬送間隔を広げることにより単位時間あたりの印刷枚数であるスループットを下げている。これにより、プリンタの動作に必要な電流を供給可能な最大電流以下に抑えつつ、良好な定着性を確保するのに必要な電力を定着器に供給できない事態を回避している。

特開２０１５−９９１８０号公報

搬送間隔を広げることで消費電力を抑え、必要電流を最大電流以下に抑える印刷方法は、例えば、継続される連続印刷中に定着器が温まり、定着器の必要電力が低下する状態に変化した場合、搬送間隔を狭めてスループットを回復させることが容易である。しかしながら、このような制御を行うには、これから印刷される記録材に定着処理を行うのに必要な電力を正確に把握する必要がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、これから印刷される複数枚の記録材に定着処理を行う際に必要とされる電力を精度よく求めることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、ヒータを有し、前記画像形成手段により形成された未定着のトナー像を前記ヒータの熱によって記録材に定着させる定着手段と、前記ヒータに流れる電流を検知する第１の検知手段と、所定の枚数分の記録材に前記定着手段による定着処理が行われたときに前記第１の検知手段の検知結果に基づき測定された前記所定の枚数分の電力と、これから印刷される前記所定の枚数分のトナー像の平均印字率と、に基づいて、これから前記所定の枚数分の印刷を行う際に前記ヒータに必要と想定される予測必要電力を算出する予測必要電力取得手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、これから印刷される複数枚の記録材に定着処理を行う際に必要とされる電力を精度よく求めることができる。

実施例１、２の画像形成装置の断面図 実施例１、２の定着器の断面図 実施例１、２に適用される回路を説明する図 実施例１、２の画像形成装置のシステム構成を示すブロック図 実施例１、２の電力供給可否の判断処理を示すフローチャート 実施例１の印字率を判断する際の範囲を説明する図 実施例１の省電力モードの選択処理を示すフローチャート 実施例１の印刷開始後のスループットの変更要否の判断処理を示すフローチャート 実施例１の印刷開始後のスループットの変更要否の判断処理を示す図 実施例１の印刷開始後の印刷速度の変更判断処理を示すフローチャート 実施例２のプリント開始後の紙間量の変更判断処理を示すフローチャート 実施例２のプリント開始後の画像形成速度の変更判断処理を示すフローチャート

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。なお、以下の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］
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断面図である。図１を用い、画像形成装置９０の構成と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）、マゼンタ（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。以下、色を表す符号の末尾の記号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、必要な場合を除き省略する。

各色の画像形成のために、レーザスキャナ１１とカートリッジ１２とが備えられている。カートリッジ１２は、図中矢印の方向に回転する感光体である感光ドラム１３と、感光ドラム１３に接するように設けられたドラムクリーナ１４、帯電ローラ１５、及び現像ローラ１６を有した現像器から構成されている。更に、各色の感光ドラム１３には、中間転写ベルト１９が接しており、中間転写ベルト１９を挟んで感光ドラム１３と対向するように一次転写ローラ１８が設置されている。

記録材である用紙２１を格納するカセット２２の、用紙２１の搬送方向における下流側（以下、搬送方向下流側という）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（以下、レジストローラという）２７が設けられている。レジストローラ２７の搬送方向下流側の近傍には、搬送センサ２８が設けられている。更に、搬送路の搬送方向下流側には、中間転写ベルト１９と接するように二次転写ローラ２９が設けられ、二次転写ローラ２９の搬送方向下流側には定着手段である定着器３０が配設されている。また、エンジン制御部３０２はレーザプリンタの制御部である。エンジン制御部３０２は、ＲＯＭ３２ａ、ＲＡＭ３２ｂ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種の入出力用の制御回路（不図示）等で構成されている。用紙２１上（記録材上）に未定着のトナー像を形成する部材は、画像形成手段として機能する。

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１２内の暗所にて、感光ドラム１３表面を帯電ローラ１５により均一に帯電させる。次にレーザスキャナ１１により画像データ（画像情報）に応じて変調したレーザ光を感光ドラム１３表面に照射する。これにより、感光ドラム１３上におけ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、感光ドラム１３表面に静電潜像が形成される。現像器では一定量のトナー層が保持された現像ローラ１６から現像電圧によりトナーが感光ドラム１３上の静電潜像に付着する。これにより、各色のトナー像が各感光ドラム１３表面に形成される。

感光ドラム１３表面上に形成されたトナー像は、感光ドラム１３と中間転写ベルト１９とのニップ部において、一次転写ローラ１８に印加された転写電圧により中間転写ベルト１９に転写される。更に、ＣＰＵ３２が中間転写ベルト１９の搬送速度に応じたタイミングにより、各カートリッジ１２における画像形成のタイミングを制御する。ＣＰＵ３２は、各感光ドラム１３上に形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト１９上に順次転写させる。これにより、最終的に中間転写ベルト１９上に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が一枚だけ分離され、分離された用紙２１はレジストローラ２７を通過し、二次転写ローラ２９へ搬送される。その後、レジストローラ２７の搬送方向下流側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。未定着のトナー像が転写された用紙２１は、定着器３０へと搬送され、用紙２１上のトナー像が定着器３０によって定着処理される。定着処理が施された用紙２１は、画像形成装置９０外に排出される。画像形成装置９０は装置内の温度を測定する第２の検知手段である温度センサ４０を備えており、ＣＰＵ３２は、温度センサ４０によって測定された温度に応じた画像形成の設定を行うことが可能となっている。画像形成装置９０には、オプションの装置として、給紙できる用紙の量を増やすための給紙ユニット９１、排出できる用紙の量を増やすための排出ユニット９２、原稿の画像を読み取るイメージスキャナ（イメージリーダ）９３が接続されている。なお、画像形成装置９０に接続するオプションの組合せは図１の構成に限定されない。

［定着器］
定着器３０の構成を図２を用いて説明する。図２は、定着器３０の断面図である。定着器３０は、例えばエンドレスフィルム（筒状フィルム）を用いた、加圧ローラを駆動してフィルムを従動回転させるタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。定着器３０は、ヒータ１００、ヒータホルダ１０１、耐熱フィルム（以下、定着フィルムという）１０２、加圧ローラ１０３、保護素子１０４、サーミスタ５４（図３参照）を備えている。ヒータ１００はセラミック製の基板上に発熱体１１１を印刷したセラミックヒータである。ヒータホルダ１０１は、ヒータ１００の発熱体１１１が印刷された面と接するようにヒータ１００を保持している。その材質はＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）であり耐熱性及び剛性が優れている。定着フィルム１０２は、ヒータ１００を取付けたヒータホルダ１０１にルーズに外嵌されている。加圧ローラ１０３は、定着フィルム１０２を挟んでヒータ１００と相互に圧接して定着ニップ部Ｎを形成している。本例の保護素子１０４はサーモスイッチであり、ヒータ１００の面上にサーモスイッチの感熱面が当接する。温度検出素子であるサーミスタ５４は、ヒータ１００の長手方向（図２の紙面に直交する方向）において、保護素子１０４と同一直線上に並んで配置されている。

加圧ローラ１０３はモータ（不図示）により矢印の方向に駆動される。加圧ローラ１０３が回転すると摩擦力で定着フィルム１０２が従動して回転する。定着フィルム１０２はその内面がヒータ１００に密着して摺動しながらヒータホルダ１０１の外回りを矢印で示される時計回り方向に回転する。

ヒータ１００は、定着処理中、所定の温度を維持するように制御される。ヒータ１００が所定の温度に制御された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着のトナー像Ｔを担持した用紙２１が搬送されてくる。定着ニップ部Ｎにおいて、用紙２１上の未定着のトナー像Ｔが加熱及び加圧されて溶融し、トナー像Ｔは用紙２１に定着される。

図２に示すような構成の定着器３０は、定着フィルム１０２の熱容量が小さく、短い時間で所定の温度まで上昇させることができるという特徴を有している。その一方で、定着フィルム１０２以外の構造物は定着フィルム１０２に比べ熱容量が大きい。このため、印刷指示と同時にヒータ１００へ電力を供給開始しても、定着ニップ部Ｎに印刷ジョブ中の１枚目（最初）の用紙２１が到達した段階では、定着フィルム１０２以外の構造物は十分に温まっていない。そのため、画像形成が開始された初期の定着器３０に必要となる電力は定着器３０内部の構造物を温めるために必要な電力もあるので大きく、定着器３０が徐々に温まってくるとともに必要な電力は低くなる。なお、本例の定着器は、印刷指示を待つスタンバイ中、ヒータ１００へ電力を一切供給しない。

［回路構成］
続いて、実施例１に関わる主な回路構成を図３の回路図を用いて説明する。画像形成装置９０は商用の交流電源５０に接続されている。交流電源５０は、ＡＣフィルタ５１を介してスイッチング電源（以下、電源とする）６４と定着器３０のヒータ１００とに接続されている。ＣＰＵ３２は、ヒータ１００の駆動制御をはじめとした、画像形成装置９０の各制御を実行する制御手段であり、各入出力ポートとＲＯＭ３２ａ及びＲＡＭ３２ｂ等から構成される。更に、交流電源５０はＡＣフィルタ５１を介してゼロクロス信号を生成する生成回路５２に接続されている。生成回路５２は、交流電源５０の電圧が、０Ｖ近辺にある閾値電圧未満又は閾値電圧以上で、出力信号であるゼロクロス信号が反転する構成になっている。ゼロクロス信号はヒータ１００の駆動のタイミングの制御に利用される。生成回路５２の出力信号は、ＣＰＵ３２のＰＡ１ポートに入力される。ヒータ１００は、双方向サイリスタ（以下、トライアックという）７１とトライアックカプラ７２を中心に構成されたヒータ１００の駆動回路７０によって、ゼロクロスタイミングを基準として駆動される。駆動回路７０は、ヒータ１００に供給する電力を制御する。

ヒータ１００は、電力が供給されることにより発熱する。ヒータ１００の温度はヒータ１００の裏面に配置された温度検出素子であるサーミスタ５４により検知される。サーミスタ５４と固定抵抗５５とにより分圧された電圧は、ＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ０（以下、ＡＮ０ポートという）に入力される。サーミスタ５４は高温になると抵抗値が低下する特性を有しており、ＣＰＵ３２は、ＡＮ０ポートに入力された電圧をモニタすることにより、予め設定された電圧−温度変換テーブルを参照して、ヒータ１００の現在の温度を検出する。ＣＰＵ３２は、電圧−温度変換テーブルにより検出した温度と制御目標温度との差分に基づき、駆動回路７０を駆動するためのＤｒｉｖｅ信号をＰＡ２ポートから駆動回路７０に出力する。一方、電源６４は、交流電圧を整流するため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圧を生成するための電源部であるＤＣ−ＤＣコンバータ６３とを有している。電源６４にて生成された直流電圧は、画像形成装置９０の制御部及び駆動部といった二次側の負荷６５に供給される。

ＡＣフィルタ５１の下流側のラインは、交流電圧を検知する第３の検知手段である電圧検知回路６６に接続されている。電圧検知回路６６は、例えばトランスを用いて一次側と絶縁された出力ラインに、交流電源５０の実効値電圧に対応した電圧値を出力する。電圧検知回路６６からの電圧値はアナログ入力ポートＡＮ１（以下、ＡＮ１ポートという）に入力される。ＣＰＵ３２は、入力した電圧値に基づき交流電源５０の実効値電圧を検出する。交流電流を検知する第４の検知手段である電流検知回路６７は、電源６４と駆動回路７０への分岐部よりも交流電源５０の側に設けられている。電流検知回路６７は、トランスを用いて一次側と絶縁された出力ラインに流れた交流電流の実効値、に対応した電圧値を出力する。電流検知回路６７からの電圧値はアナログ入力ポートＡＮ２（以下、ＡＮ２ポートという）に入力される。ＣＰＵ３２は、入力した電圧値に基づき、負荷としての電源６４及び定着器３０のヒータ１００で消費される合算の電流値を検出することが可能となる。

一方、第１の検知手段である電流検知回路６８は、電源６４には流れずヒータ１００に流れる電流値を検出できる位置に配置されている。電流検知回路６８は、検知した電流値に対応した電圧値をＣＰＵ３２に出力する。電流検知回路６８からの電圧値はアナログ入力ポートＡＮ３（以下、ＡＮ３ポートという）に入力される。ＣＰＵ３２は、入力した電圧値に基づき、ヒータ１００に流れる電流を検出する。また、ＣＰＵ３２は、電圧検知回路６６の検知結果と電流検知回路６８の検知結果とに基づいて、ヒータ１００によって消費された電力を検出する。

［プリンタのシステム構成］
次に、プリンタのシステム構成及びインタフェイスについて説明する。図４は、図１に示すプリンタ周辺のシステム構成を示すブロック図である。エンジン制御部３０２の動作は、ＣＰＵ３２内部のＲＯＭ３２ａに予め書き込まれたプログラムに基づいて実現される。

エンジン制御部３０２は、用紙２１の紙種に関する情報を検知する紙種検知部３０３、予めユーザ等により設定された用紙２１の紙種に関する情報を取得する紙種取得部３０４、画像形成装置９０内の温度を検知する温度センサ４０から情報を受ける。また、エンジン制御部３０２は、電源６４、駆動回路７０を制御する。また、エンジン制御部３０２は、消費電力を測定する電力測定部３０８と、ヒータ１００に供給可能な最大電力を算出する供給可能電力算出部（供給可能電力取得手段）３０９と、画像形成動作（画像形成プロセス）の画像形成速度（印刷速度）を制御する速度制御部３１０と、を有する。また、エンジン制御部３０２は、用紙２１の搬送を行う搬送部３１１と、帯電工程から転写工程までの画像形成動作を実行する感光ドラム１３等の部材である実行部３１２と、定着器３０と、を制御する。また、エンジン制御部３０２は、ヒータ１００の温度を制御する温度制御部３１４と、定着器３０の暖まりの度合い（暖気状態）を算出する暖気状態取得手段である暖気状態算出部３１５と、を有する。また、エンジン制御部３０２は、用紙２１の１面に印刷されるトナー像の印字率を画像情報に基づいて取得する印字率取得部３１６と、印字率取得部３１６により取得した印字率の平均の印字率を求める平均手段である印字率平均部３１７と、を有する。また、エンジン制御部３０２は、複数の用紙２１の中から所定の印字率よりも高い印字率となっている用紙２１を特定する枚数取得部３１８を有する。また、エンジン制御部３０２は、ヒータ１００に必要と想定される電力を算出する必要電力算出部（必要電力取得手段）３１９と、消費電力の平均を求める電力平均部３２０と、を有する。コントローラ部３０１は、ホストコンピュータ３００及びエンジン制御部３０２と相互に通信が可能となっている。なお、以下の説明において、高印字率とは所定の印字率よりも高い印字率を指し、低印字率とは所定の印字率以下の印字率を指す。

［印刷モードの選択処理］
続いて、実施例１の具体的な制御に関して、図５及び図７、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、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、エンジン制御部３０２が有するＣＰＵ３２により実行される。実施例１の制御は、大きく次の３つにわかれる。
（１）ヒータに電力供給が可能か否か（以下、電力供給可否という）の判断処理
（２）省電力モードの選択処理
（３）印刷開始後にスループットの変更が必要か否か（以下、変更要否という）の判断処理
以降、各処理について、詳細に説明する。

（１）電力供給可否の判断処理
ＣＰＵ３２は、印刷ジョブが送信されてくると、供給可能電力算出部３０９により定着器３０のヒータ１００に供給可能な電力を算出し、必要電力算出部３１９により印刷ジョブの初期にヒータ１００に必要と想定される電力を算出する。ＣＰＵ３２は、算出したヒータ１００に供給可能な電力とヒータ１００が必要とする電力とを比較する。ＣＰＵ３２は、比較結果に基づいて、ヒータ１００に電力を供給することが可能か否かを判断する。そして、ＣＰＵ３２は、通常の画像形成を実行するか、消費電力を削減する省電力モードで画像形成を実行するかを判断する。図５のフローチャートを用いて、電力供給可否の判断処理について説明する。

ステップ（以下、Ｓとする）１０１でＣＰＵ３２は、供給可能電力算出部３０９によりヒータ１００に供給可能な電力Ｐｌｉｍｉｔを算出するために、二次側の負荷６５が消費する電源負荷電力である電力Ｐｐｓｕを、以下の式（１）で算出する。
Ｐｐｓｕ＝Ｐｅ＋Ｐｆｅｅｄ＋Ｐｄｅｌｉｖ＋Ｐｉｓ・・・（１）
ここで、電力Ｐｅは、ヒータ１００で消費される電力を除いた画像形成装置９０の負荷電力であり、電圧検知回路６６及び電流検知回路６７により検知された結果から求められた電力が用いられる。電力Ｐｅが取得されるタイミングは、ヒータ１００に電力が投入されていないタイミングが望ましい。例えば、前回の画像形成終了時にヒータ１００への電力の投入が終了した後のタイミング等で取得される。そのようなタイミングで取得され算出された電力Ｐｅは、例えばＲＡＭ３２ｂに格納され、次の印刷ジョブ時の電力Ｐｐｓｕを算出する際に使用される。電力Ｐｆｅｅｄは、給紙ユニット９１で消費される電力、電力Ｐｄｅｌｉｖは、排出ユニット９２で消費される電力、更に電力Ｐｉｓは、イメージスキャナ９３で消費される電力である。

電力Ｐｆｅｅｄは、給紙ユニット９１がプリンタに装着された状態にあり、かつ印刷ジョブにおいて給紙ユニット９１からの給紙が指定されている場合に、Ｐｆｅｅｄ＝６０Ｗを一律に加算する。また、電力Ｐｄｅｌｉｖは、排出ユニット９２がプリンタに装着された状態にあり、かつ印刷ジョブにおいて排出ユニット９２への排出が指定されている場合に、Ｐｄｅｌｉｖ＝８０Ｗを一律に加算する。オプションの給紙ユニット９１及び排出ユニット９２の電力値は、各ユニットの必要電力を設計段階の検討によって求めたものであり、固定値として予めＲＯＭ３２ａに格納された値である。なお、他の手段として、画像形成動作以外のタイミングでそれぞれ個別に動作させて、動作時の電力を実測する方法も可能である。

また、電力Ｐｉｓはイメージスキャナ９３により消費される電力である。イメージスキャナ９３は、読み取った（スキャンした）画像を印刷する複写機能以外にも、スキャンしたデータをメールに添付して送信したり、ＦＡＸで送信したりする機能等、印刷ジョブとは関係なくユーザにより動作させることを想定する必要がある。このため、イメージスキャナ９３がプリンタに装着されている場合には、Ｐｉｓ＝８０Ｗを一律に加える。給紙ユニット９１及び排出ユニット９２の場合と同様に、電力Ｐｉｓについても固定値ではなく、個別に動作させて動作時の電力を実測して使用する方法も可能である。

Ｓ１０２でＣＰＵ３２は、供給可能電力算出部３０９によりヒータ１００に供給可能な電力Ｐｌｉｍｉｔを、以下の式（２）を用いて算出する。
Ｐｌｉｍｉｔ＝Ｉｌｉｍｉｔ×Ｖｉｎ×Ｋｐｆ−Ｐｐｓｕ・・・（２）
ここで、電圧Ｖｉｎは電圧検知回路６６により検知された入力電圧値である。Ｋｐｆは装置全体で想定される力率である。力率は、例えば実施例１では、９０（％）という固定値とする。これは、電源６４の電流波形と駆動回路７０の位相制御によるヒータ１００に供給される電流波形とによって、おおむね決定されるものであり、設計時に求められた最悪値である。電流Ｉｌｉｍｉｔは、供給源に対して制限しなければならない実効電流値である。例えば、１００Ｖ〜１２７Ｖの地域向けの製品では、電流Ｉｌｉｍｉｔとして１２Ａｒｍｓが初期の設定値として予めＲＯＭ３２ａに格納されている。２２０Ｖ〜２４０Ｖの地域向けの製品では、電流Ｉｌｉｍｉｔとして６Ａｒｍｓが初期の設定値としてとして予めＲＯＭ３２ａに格納されている。更に、電流Ｉｌｉｍｉｔは、ユーザが画像形成装置９０が有する操作部（不図示）を用いて設定することも可能である。例えば、２０Ａブレーカに対応しているユーザや、個別の都合により低い電流に制限しなければならないユーザに対しても、適切に対応することが可能なものとなっている。ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３２ａに格納された上述したパラメータ等を用いてヒータ１００に供給可能な電力Ｐｌｉｍｉｔを算出する。

続いて、ＣＰＵ３２は、必要電力算出部３１９によりヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを算出する。電力Ｐｆｓｒは、以下の３つのパラメータと表１のテーブルの情報とに基づいて算出される。表１は、ヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを決定するための情報を含んだテーブルである。
・現在の環境温度
温度センサ４０により検知される。
・定着器３０の暖気レベル
定着器３０の蓄熱の度合いを算出する暖気状態算出部３１５により決定される。
・印刷初期の平均印字率情報
印字率取得部３１６により取得され、印字率平均部３１７により平均の印字率が求められる。

必要電力算出部３１９は、温度センサ４０により検知された装置内の温度と、暖気状態算出部３１５により算出された定着器３０の蓄熱の度合いと、印字率取得部３１６により取得された印字率と、に基づいて、必要電力Ｐｆｓｒを求める。ここで、印字率取得部３１６により取得された所定の枚数の用紙２１のそれぞれの印字率は、更に印字率平均部３１７により平均の印字率として求められ、平均の印字率に基づいて、電力Ｐｆｓｒが求められる。印字率取得部３１６及び印字率平均部３１７は、平均印字率取得手段として機能する。

表１の値は、定着器３０の性能のばらつきを考慮して検討により得られた設計値であり、予めＣＰＵ３２のＲＯＭ３２ａに格納されるテーブルとなる。表１では、平均印字率情報、環境温度レベル及び暖気レベルＤｘに応じて、ヒータ１００に必要と想定される電力（Ｗ）が決定される。３つのパラメータの算出方法に関して次に説明する。なお、３つのパラメータはそれぞれ並行して算出されるものとし、図５に示すようにＳ１０２に続く処理を分岐させた流れとして記載する。

（環境温度レベル）
表１の横軸にある環境温度レベル（１１℃〜１５℃等）は外気の温度である。温度センサ４０は、外気の温度と略等しい温度を検知することができるような、画像形成装置９０の中の位置に配置されている。Ｓ１０３でＣＰＵ３２は、温度センサ４０により検知した温度を環境温度レベルとして検知する。

（暖気レベルＤｘ）
表１の縦軸にある定着器３０の暖気レベルＤｘは、暖気状態算出部３１５により、加圧ローラ１０３の予測される温度（以下、予測温度という）Ｄと印刷開始時のサーミスタ５４により検知されたヒータの温度とから算出される。まず、加圧ローラ１０３の予測温度Ｄは、以下の式（３）により算出される。
Ｄ＝Ｄ０＋画像形成の準備動作中の回転回数×Δｍ−連続印刷済枚数×Δｔｐ
−印刷停止時間×Δｔｗ・・・（３）
ここで、Ｄ０は加圧ローラ１０３の初期温度であり、加圧ローラ１０３が冷えた状態から印刷動作を開始する場合には、加圧ローラ１０３の初期温度は、略室温となる。また、加圧ローラ１０３が温かい状態で印刷動作を開始する場合には、印刷動作を開始する時点で算出された加圧ローラ１０３の予測温度Ｄが用いられる。Δｍは、画像形成の準備動作中において、加圧ローラ１０３が１回転するごとに加圧ローラ１０３が上昇する温度（以下、上昇温度という）である。Δｔｐは、加圧ローラ１０３が１枚印刷するごとに用紙２１に奪われる温度である。Δｔｗは、印刷停止時の加圧ローラ１０３が単位時間当たりに冷却される温度（以下、冷却温度という）である。

Ｓ１０４でＣＰＵ３２は、式（３）から、加圧ローラ１０３の予測温度Ｄを算出する。加圧ローラ１０３の予測温度Ｄは、画像形成の準備動作中に加圧ローラ１０３が回転する回数と、連続して印刷された用紙２１の枚数と、印刷が停止されていた時間と、に基づいて算出される。

実施例１では、画像形成の準備動作中に、加圧ローラ１０３が１回転するごとの加圧ローラ１０３の上昇温度Δｍは、例えば４０℃とする。また、１枚印刷するごとに加圧ローラ１０３が用紙２１から奪われる温度Δｔｐは、例えば５℃とする。更に、印刷停止時の単位時間当たりの冷却温度Δｔｗは、例えば１℃とする。Δｍ、Δｔｐ、Δｔｗは、それぞれ固定値としている。例えば、図１で説明した実施例１の画像形成装置９０が、初期温度２５℃の状態で３枚連続印刷を５秒おきに３回繰り返した場合、印刷終了後の加圧ローラ１０３の予測温度Ｄは、式（３）を用いて、
２５℃＋３回×４０℃−（３枚×３回）×５℃−（５秒×２回）×１℃＝９０℃
と算出される。
Δｍ、Δｔｐ、Δｔｗは、固定値に限られるものではない。例えば、より精度を必要とする場合には、環境温度やサーミスタ温度、暖気状態、連続して搬送される枚数（以下、通紙枚数という）等によって可変としてもよい。

続いて、Ｓ１０５でＣＰＵ３２は、サーミスタ５４によりヒータ１００の温度を検知する。Ｓ１０６でＣＰＵ３２は、定着器３０の暖気レベルＤｘを、Ｓ１０４で算出した加圧ローラ１０３の予測温度Ｄと、Ｓ１０５で検出したヒータ１００の温度とに基づいて、表２を参照して求める。

表２は定着器３０の暖気レベルＤｘを求めるためのテーブルであり、加圧ローラ１０３の予測温度Ｄとヒータ１００の温度とから暖気レベルＤｘが求められる。例えば、加圧ローラ１０３の予測温度Ｄが１００℃、ヒータ１００の温度が９０℃である場合、定着器３０の暖気レベルＤｘは２と求められる。

なお、加圧ローラ１０３の予測温度Ｄが高い程、加圧ローラ１０３の蓄熱量は多く、より少ない電力で定着することができる。同様に、ヒータ１００の温度が高ければ高いほど定着フィルム１０２の蓄熱量は多く、より少ない電力で定着することができる。そのため、表２の暖気レベルＤｘは、ヒータ１００の温度及び加圧ローラ１０３の予測温度Ｄの値が高い程、高い数値（高いレベル）になっている。

（平均印字率情報）
図６は、用紙の印字率について説明する図である。サーミスタ５４が配置されている位置に対応する用紙２１上の仮想の位置ｐｓを中心として幅方向に所定の幅を有し、搬送方向については用紙２１の先端から後端までの長さを有する領域を、領域Ｒとする。なお、幅方向とは、搬送方向に直交する方向である。表１の横軸にある印字率の情報は、用紙２１の領域Ｒに転写されるトナー像の印字率である。具体的には、図６に示す画像部分の１枚中の平均印字率の情報である。ここでいう平均印字率とは、各色の濃度パーセンテージの合計値である。例えば、図６で示す領域Ｒが、マゼンタ色が１００％、シアン色が１００％の画像（以下、２次色べた画像という）である場合には、平均印字率は２００％（＝１００％＋１００％）ということになる。例えば、その２次色べた画像が領域Ｒの半分にある場合には、平均印字率は１００％（＝２００％÷２）となる。１枚中の領域Ｒにおける平均印字率の情報（以下、平均印字率情報ともいう）は、印字率取得部３１６による印字率情報の取得、及び印字率平均部３１７による印字率の平均化によって算出される。

定着器３０のヒータ１００の温度制御は、サーミスタ５４の検知結果に基づいて行われている。サーミスタ５４の位置における印字率が高いと、サーミスタ５４の位置において温度が低下しやすくなる。このため、ＣＰＵ３２は、ヒータ１００の温度制御としては、電力を多く投入してサーミスタ５４の位置における温度を下げないように制御する。一方、サーミスタ５４の位置における印字率が低いと、上述した制御とは逆で、投入される電力が少なくなるようなフィードバック制御となる。

まず、Ｓ１０７でＣＰＵ３２は、印字率取得部３１６及び印字率平均部３１７によって印刷ジョブ中の１枚目から所定の枚数、例えば印刷ジョブの初期の３枚分（所定の枚数分）の平均印字率情報をそれぞれ取得する。Ｓ１０８でＣＰＵ３２は、３枚分の平均印字率情報について、平均印字率情報が７０％以上のものを高印字率、７０％未満のものを低印字率とし、枚数取得部３１８により３枚中１枚でも高印字率の印刷があるか否かを判断する。なお、３枚という枚数は一例であり、３枚に限定されるものではない。実施例１では以下の理由により３枚としている。後述するように、印刷開始後の電力の判断結果に応じて、用紙２１の搬送間隔を短くしたり長くしたりという再調整が行われる場合がある。この場合、画像形成装置９０の中に既に搬送されてしまった用紙２１が存在したり、用紙２１に転写されるべく感光ドラム１３上にトナー像の形成が既に行われていたりする。これらの既に搬送されている用紙間の搬送間隔を変更することができない。例えば、実施例１の画像形成装置９０では、再調整が行われる場合、搬送間隔を変更することができない用紙２１の枚数を３枚としている。この枚数は３枚に限定するものではなく、個々の画像形成装置によって決定される枚数である。搬送間隔の切り替え制御が実際に実行されるのは、装置内に既に搬送されている３枚の用紙を排出した後になってしまうので、最短でも搬送間隔の切り替えを決定した後の３イメージ以降からとなる。

Ｓ１０８でＣＰＵ３２は、３枚の中に１枚でも高印字率の用紙があると判断した場合、処理をＳ１０９に進める。Ｓ１０９でＣＰＵ３２は、ヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを求める際のパラメータとして、印字率モードを高印字率モードとする。Ｓ１０８でＣＰＵ３２は、３枚の中に１枚も高印字率の用紙がなかったと判断した場合、処理をＳ１１０に進める。Ｓ１１０でＣＰＵ３２は、ヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを求める際のパラメータとして、印字率モードを低印字率モードとする。
以上のように、ヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを求めるために必要な３つのパラメータ、即ち、環境温度レベル、暖気レベルＤｘ、及び印字率情報が求められる。

Ｓ１１１でＣＰＵ３２は、環境温度レベル、暖気レベルＤｘ、及び印字率モード（平均印字率情報）の３つのパラメータと、表１のテーブルとに基づいて、必要電力算出部３１９によりヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを求める。例えば、環境温度レベルが１８℃、暖気レベルＤｘが２、印字率モードが低印字率モードである場合、ＣＰＵ３２は、表１からヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒを７５０Ｗと求める。Ｓ１１２でＣＰＵ３２は、Ｓ１０２で算出したヒータ１００に供給可能な電力ＰｌｉｍｉｔとＳ１１１で求めたヒータ１００に必要と想定される電力Ｐｆｓｒとを用いて、電力の差分（以下、差分電力という）ΔＰｉｎｉを以下の式（４）により算出する。
ΔＰｉｎｉ＝Ｐｌｉｍｉｔ−Ｐｆｓｒ・・・（４）

Ｓ１１３でＣＰＵ３２は、Ｓ１１２で算出した差分電力ΔＰｉｎｉが０Ｗ以上か否かを判断する。Ｓ１１３でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが０Ｗ以上であると判断した場合は、処理をＳ１１４に進める。Ｓ１１４でＣＰＵ３２は、通常モード（第１のモード）の印刷を実行する。通常モードとは、後述する省電力モード（第２のモード）のような電力削減のための動作を行わない印刷モードである。Ｓ１１３でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが０Ｗ未満であると判断した場合は、処理をＳ１１５に進める。Ｓ１１５でＣＰＵ３２は、省電力モードでの印刷を実行する。ＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉに基づいて、第１のモードである通常モードで印刷を開始するか、通常モードよりもヒータ１００に供給される電力を低減させた第２のモードである省電力モードで印刷を開始するかを選択する選択手段として機能する。

（２）省電力モードの選択処理
続いて、図５の判断処理で、省電力モードで印刷を実行すると判断された場合に、図５のＳ１１２で算出した差分電力ΔＰｉｎｉに基づいて、どの省電力モードで印刷を開始するかを確定する。実施例１における画像形成装置９０は、ヒータ１００に必要な電力を低減させる第１〜第３の制御を有している。第１の制御は、１枚目の画像形成開始を遅延させ（印刷開始前のヒータの発熱期間を延長する）、定着処理を実行する前に定着器全体をより温める制御である。実施例１では、画像形成の準備動作の時間を延長することにより１枚目の画像形成の開始を遅延させる。熱容量の大きい加圧ローラ１０３に予め多くの熱を蓄えることにより、用紙が定着ニップ部Ｎを通過している期間で必要となる電力を低減させる効果がある。しかしながら、１枚目の用紙２１の排出が完了するまでのファーストプリントアウトタイム（以下、ＦＰＯＴとする）が長くなってしまうという課題がある。以降、第１の制御をＦＰＯＴ延長制御ともいう。

第２の制御は、用紙２１の搬送間隔を広げる制御である。用紙２１の搬送間隔を広げるとは、先行して搬送されている用紙２１の後端と、続いて搬送される用紙２１の先端との間隔（以下、紙間という）を広げることである。用紙２１を１枚定着させることにより、定着フィルム１０２も加圧ローラ１０３も用紙２１に熱を奪われる。用紙２１に奪われた熱量を、広げた紙間の期間で補うことにより、平均的な電力が低減される。紙間を広げて開始された印刷ジョブは、容易に紙間を小さくすることができる。このため、後に記述する印刷中のスループットの変更に対応しやすくなる。一方で、後述する第３の制御のように印刷速度を下げて電力を削減する場合に比べて電力の削減量は少ない。このため、電力の削減量を多くしようとすると、印刷の初期においてある程度大きな紙間を設ける必要が生じてしまう。

第３の制御は、画像形成速度（即ち、印刷速度）を通常モード時の画像形成速度よりも遅くする（感光ドラムや搬送ローラ等の回転速度を遅くする）制御である。印刷速度を遅くすることで、定着処理中の単位時間当たりに必要な電力が低減する。印刷速度を遅くする制御は、必要な電力を低減させる制御としては最も効果的である。一方で、印刷を開始した後に余剰の電力が生じ、印刷速度を通常モード時の速度に戻すことによりスループットを通常モード時と同じ状態に戻そうとした場合には、画像形成動作を一旦停止して、装置全体の動作速度を変更する必要がある。このため、スループットを戻す際には、数秒のタイムロスを生じるという制御的な課題を有する。

このように、第１の制御〜第３の制御は、それぞれ長所、短所を有しており、画像形成装置９０の状態や印刷ジョブに応じてどの制御が最適であるかが異なる。実施例１では、３つの制御の特徴を鑑みて、差分電力ΔＰｉｎｉに応じて表３に示すテーブルに従い、印刷開始前のヒータの発熱期間を延長する時間（以下、延長時間（印刷開始前）という）（ｓ）と印刷初期の紙間の延長時間（以下、延長時間（紙間）という）（ｓ）、更に、画像形成の速度（印刷速度）を決定する。延長時間（紙間）（ｓ）は、通常モード時の紙間（ｓ）に対して追加する時間である。

例えば、図５のＳ１１２で算出された差分電力ΔＰｉｎｉが−５０Ｗだった場合、表３から、画像形成の準備動作の延長時間（印刷開始前）を３ｓ、延長時間（紙間）を０ｓ、印刷速度を通常速度、とする省電力モードで印刷が実行される。

（省電力モードの選択処理）
図５のＳ１１５で省電力モードで印刷が実行される場合の制御を図７のフローチャートを用いて説明する。図５のＳ１１３の判断の結果、Ｓ１１５で省電力モードによる印刷が選択された場合、Ｓ１２０以降の処理が実行される。Ｓ１２０でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが−１００Ｗ以上であるか否かを判断する。Ｓ１２０でＣＰＵ３２は、差分電力Ｐｉｎｉが−１００Ｗ以上であると判断した場合、Ｓ１２２でＦＰＯＴの延長を行うと判断し、その後、通常の印刷動作（延長時間（紙間）０ｓ、印刷速度は通常速度）が実行される。Ｓ１２３でＣＰＵ３２は、差分電力Ｐｉｎｉと表３とに基づいて、ＦＰＯＴの延長、即ち画像形成の準備動作の延長時間を決定し、Ｓ１２７で省電力モードによる印刷を開始する。

Ｓ１２０でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが−１００Ｗ未満であると判断した場合、処理をＳ１２１に進める。Ｓ１２１でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが−２００Ｗ以上であるか否かを判断する。Ｓ１２１でＣＰＵ３２は、差分電力Ｐｉｎｉが−２００Ｗ以上であると判断した場合、処理をＳ１２４に進める。Ｓ１２４でＣＰＵ３２は、ＦＰＯＴの延長及び紙間の延長を行うと判断し、省電力モードで印刷を実行する。Ｓ１２５でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉと表３とに基づいて、ＦＰＯＴの延長、即ち画像形成の準備動作の延長時間を決定する。また、ＣＰＵ３２は、印刷開始時の紙間延長時間を差分電力Ｐｉｎｉと表３とに基づき決定し、Ｓ１２７で省電力モードによる印刷を開始する。

Ｓ１２１でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰｉｎｉが−２００Ｗよりも小さい（即ち、電力が大きく不足している）と判断した場合、処理をＳ１２６に進める。Ｓ１２６でＣＰＵ３２は、表３に示すように、より少ない消費電力での省電力モードとなる、低速での画像形成動作を実行する。この場合、ＣＰＵ３２は、画像形成の準備動作の延長時間を０秒、紙間の延長時間を０秒とし、速度制御部３１０により印刷速度を通常速度よりも遅い低速とし、Ｓ１２７で省電力モードによる印刷を開始する。

（３）印刷開始後のスループットの変更要否の判断処理
続いて、紙間を延長した省電力モードで印刷を開始した場合（図７のＳ１２５、Ｓ１２７）のその後の動作を説明する。差分電力ΔＰｉｎｉ及び表３に基づいて、初期の判断で決定した紙間延長時間（ｓ）で印刷を開始した場合、印刷中も継続して次の紙間延長時間を決定する制御が行われる。その制御を図８のフローチャートを用いて説明する。紙間を延長する省電力モードでの印刷が開始されると、Ｓ１４０以下の処理が実行される。Ｓ１４０で印刷枚数をカウントするための変数Ｎを１とする。Ｓ１４１でＣＰＵ３２は、印刷枚数の変数Ｎが３未満か否かを判断する。Ｓ１４１でＣＰＵ３２は、印刷枚数の変数Ｎが３未満であると判断した場合、Ｓ１４２の処理に進む。Ｓ１４２でＣＰＵ３２は、印刷動作を実行し、Ｓ１４３でＮ枚目の印刷動作で実際に消費された電力（以下、消費電力という）を、電力測定部３０８により測定する。電力測定部３０８は、電圧検知回路６６により検知された交流電源５０の入力電圧と、電流検知回路６８により検知されたヒータ１００に流れる電流と、に基づいて、Ｎ枚目の印刷動作で実際にヒータ１００が消費した電力を測定する。なお、ＣＰＵ３２は、測定した消費電力を例えばＲＡＭ３２ｂに記憶しておく。ＣＰＵ３２は、印刷枚数Ｎが３枚となるまで印刷動作を継続しつつ、それぞれの１枚の印刷動作でヒータ１００が消費した実際の消費電力を測定する。なお、Ｓ１４１で３枚を判断の基準としているが、上述したように、この値は個々の画像形成装置９０に応じて決定される値である。

Ｓ１４４でＣＰＵ３２は、印刷が終了したか否かを判断し、印刷が終了したと判断した場合、処理を終了する。例えば、１枚又は２枚で終了する印刷ジョブである場合には、１枚又は２枚の印刷が終了した時点で印刷が終了となる。一方、Ｓ１４４でＣＰＵ３２は、印刷が終了していないと判断した場合、Ｓ１４５で印刷枚数の変数Ｎに１を加算し（Ｎ＝Ｎ＋１）、Ｓ１４１の処理に戻る。例えば、印刷が３枚以上継続された場合には、印刷枚数の変数Ｎは３となり、Ｓ１４１の判断において、Ｓ１４６以降のヒータ１００に必要と想定される電力を予測する処理（Ｓ１４６〜Ｓ１５５）に移行する。

Ｓ１４１でＣＰＵ３２は、印刷枚数Ｎが３以上であると判断した場合、処理をＳ１４６に進める。Ｓ１４６でＣＰＵ３２は、ヒータ１００に必要と想定される電力を予測する計算を行うために、過去の３枚分のヒータの実際の消費電力の平均値を算出する。ここで、Ｓ１４３で測定したＮ枚目の消費電力をＰ_Ｎ、Ｎ−１枚目の消費電力をＰ_Ｎ−１、Ｎ−２枚目の消費電力をＰ_Ｎ−２とし、ＣＰＵ３２は、電力平均部３２０により消費電力Ｐ_Ｎ、Ｐ_Ｎ−１、Ｐ_Ｎ−２の平均値を算出する。Ｓ１４７でＣＰＵ３２は、Ｎ枚目、Ｎ−１枚目、Ｎ−２枚目の過去３枚の印字率情報に基づいて、枚数取得部３１８により３枚のうち高印字率である用紙の枚数をＭとしてＲＡＭ３２ｂに格納しておく。Ｓ１４８でＣＰＵ３２は、画像情報に基づいて印字率取得部３１６により、次（今後）の３枚（Ｎ＋１枚目、Ｎ＋２枚目、Ｎ＋３枚目）の平均印字率情報を取得する。なお、平均印字率情報は、図６で説明したものである。

Ｓ１４９でＣＰＵ３２は、枚数取得部３１８により、Ｓ１４８で取得したＮ＋１枚目、Ｎ＋２枚目、Ｎ＋３枚目の平均印字率情報の中に、１枚でも高印字率の用紙があるか否かを判断する。Ｓ１４９でＣＰＵ３２は、１枚でも高印字率の用紙があると判断した場合には、処理をＳ１５０に進める。Ｓ１５０でＣＰＵ３２は、今後３枚分の印刷のモードを高印字率モードとする。以降、今後３枚分の印刷においてヒータ１００に必要と想定される電力を、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴという。Ｓ１５１でＣＰＵ３２は、高印字率モード時に必要な予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを、以下の式（５）により求め、処理をＳ１５４に進める。ＣＰＵ３２は、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを算出する予測必要電力取得手段として機能する。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝｛（Ｐ_Ｎ＋Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_Ｎ−２）＋Ｐ_Ｈ−Ｌ×（３−Ｍ）｝／３・・・（５）
ここで、Ｍは前述した過去３枚の中の高印字率である用紙の枚数である。また、Ｐ_Ｈ−Ｌは、高印字率時と低印字率時の電力差であり、実施例１においては検討によって予め得られている固定値、例えば８０Ｗが用いられる。このように、ＣＰＵ３２は、過去の所定の枚数分の用紙２１を定着処理した際に実測した所定枚数分の電力の平均値と、これから印刷される所定の枚数分のトナー像の印字率と、に基づいて、これからヒータ１００に必要と想定されるＰ_ＮＥＸＴを算出する。

Ｓ１４９でＣＰＵ３２は、１枚も高印字率の用紙がないと判断した場合には、処理をＳ１５２に進める。Ｓ１５２でＣＰＵ３２は、今後３枚分の印刷のモードを低印字率モードとする。Ｓ１５３でＣＰＵ３２は、低印字率モード時に必要な予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを、以下の式（６）により求め、処理をＳ１５４に進める。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝｛（Ｐ_Ｎ＋Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_Ｎ−２）−Ｐ_Ｈ−Ｌ×Ｍ｝／３・・・（６）
ここで、Ｍ、Ｐ_Ｈ−Ｌは式（５）と同様であり、説明を省略する。

（予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴの算出の具体例）
予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴの算出の具体例を図９を用いて説明する。図９はＰの時点が現在であり、Ｎ−２枚目が３枚前の用紙２１、Ｎ−１枚目が２枚前の用紙２１、Ｎ枚目が１枚前の用紙２１を表している。各用紙２１には、印字率情報（一枚平均）（低印字率、高印字率等）と、電力測定部３０８により測定された消費電力（一枚平均）が記載されている。また、Ｎ＋１枚目〜Ｎ＋３枚目には、今後印刷される予定である３枚の印字率情報が記載されている。

図９（ａ）に示すケースＡの場合、今後３枚の印字率情報の中に高印字率情報が存在する（Ｎ＋２枚目）。このため、図８のＳ１５１で予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴとして、高印字率モード時の予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴが式（５）を用いて算出される。過去３枚の印字率情報（Ｍ＝０）及び電力の測定結果より、以降に必要となる予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴは、以下のように算出される。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝｛（９８０＋９９０＋１０００）＋８０×（３−０）｝／３＝１０７０（Ｗ）

図９（ｂ）に示すケースＢの場合、今後３枚の印字率情報の中に高印字率情報が１枚も存在しない。このため、図８のＳ１５３で予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴとして、低印字率モード時の予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴが式（６）を用いて算出される。過去３枚の印字率情報（Ｍ＝２）及び電力の測定結果より、以降に必要となる予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴは、以下のように算出される。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝｛（９６０＋１０２５＋１０４０）−８０×２｝／３＝９５５（Ｗ）

実施例１では、今後３枚の印字率情報が高印字率か否かによって予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴの計算式を使い分けるような構成を説明した。しかし、今後３枚の印字率情報［％］に基づいて予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを算出するような構成であってもよい。例えば、過去３枚の印字率情報Ｉ_Ｎ、Ｉ_Ｎ−１、Ｉ_Ｎ−２と電力の測定結果、及び今後３枚の印字率情報Ｉ_Ｎ＋１、Ｉ_Ｎ＋２、Ｉ_Ｎ＋３に基づいて、必要となる予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴは、以下の式（７）により算出される。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝（Ｐ_Ｎ＋Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_Ｎ−２）／３＋Ｐ_ＩＮＫ×｛（Ｉ_Ｎ＋Ｉ_Ｎ−１＋Ｉ_Ｎ−２）
−（Ｉ_Ｎ＋１＋Ｉ_Ｎ＋２＋Ｉ_Ｎ＋３）｝／３・・・（７）
ここで、Ｐ_ＩＮＫは印字率情報が１％変化したときの電力差である。

図８のフローチャートの説明に戻る。Ｓ１５４でＣＰＵ３２は、図５のＳ１０２で算出したヒータ１００に供給可能な電力Ｐｌｉｍｉｔと、Ｓ１５１又はＳ１５３で算出した予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴとに基づいて、差分電力ΔＰ_Ｎ＋１を算出する。差分電力ΔＰ_Ｎ＋１は、以下の式（８）により求められる。
ΔＰ_Ｎ＋１＝Ｐｌｉｍｉｔ−Ｐ_ＮＥＸＴ・・・（８）

Ｓ１５５でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰ_Ｎ＋１の値に応じて、紙間（ｓ）の短縮又は延長を決定する。紙間の短縮又は延長の決定に用いられるテーブルは表４に示されるテーブルであり、予めＣＰＵ３２内のＲＯＭ３２ａに格納されている。

例えば、Ｓ１５４で算出された差分電力ΔＰ_Ｎ＋１が、−１６０Ｗである場合、ＣＰＵ３２は、表４から紙間の延長を１．２５秒と決定する。紙間を延長する省電力モードが選択された場合に、ＣＰＵ３２は、算出した予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴに基づいて、紙間の延長時間を判断する第１の判断手段として機能する。

［低速で印刷を開始した場合］
前述の説明においては、紙間を延長した省電力モードで印刷を開始した場合のその後の動作を説明した。続いて、低速での省電力モード（図７のＳ１２６、Ｓ１２７）で印刷を開始した場合のその後の動作に関して図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０において図８と同じ処理には同じステップ番号を付し、説明を省略する。図８と異なるＳ１６０〜Ｓ１６４の処理を説明する。電力を算出する過程は紙間を延長した省電力モード時と同じである。低速での省電力モードの場合は、印刷の途中で電力が十分に足りると判断したときに、印刷ジョブの紙間で画像形成装置９０の駆動を一旦停止し、再度、今よりも速い印刷速度で画像形成を再開させることとなる。これにはある程度の時間が必要となり、この処理を頻繁に実行すると生産性を低下させてしまう結果となる。そのため、低速の省電力モードから通常速度の省電力モード、又は通常モードへ移行させる場合には、十分に電力に余裕があると判断した場合に高速での印刷に切り替える判断を行うことが重要となる。

Ｓ１６０でＣＰＵ３２は、その後の３枚の画像情報によらず、高印字率モードとなった場合の電力が必要と想定し、印字率モードを高印字率モードとする。予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴ及び差分電力ΔＰ_Ｎ＋１の算出は、Ｓ１５１、Ｓ１５４と同様である。すなわち、ＣＰＵ３２は、高印字率モード時の式（５）を用いて、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを算出する。Ｓ１６１でＣＰＵ３２は、Ｓ１５４で算出した差分電力ΔＰ_Ｎ＋１が３００Ｗ以上であるか否か、即ち十分に電力に余裕があるか否かを判断する。Ｓ１６１でＣＰＵ３２は、差分電力ΔＰ_Ｎ＋１が３００Ｗ以上であると判断した場合、処理をＳ１６２に進める。Ｓ１６２でＣＰＵ３２は、十分に電力に余裕があると判断し、速度制御部３１０により画像形成速度（印刷速度）を変更し、高速に切り替える（速度アップ）。ここで、Ｓ１６１の判断に用いられる３００Ｗという値はあくまで一例であり、その数値に限られるものではない。

実施例１の画像形成装置は、表３のテーブルのように、電力が２００Ｗ足りない時に、低速の省電力モードに設定する構成である。このことを鑑みて、２００Ｗという数値に少しマージンを追加した電力値である３００Ｗを速度変更の判断時の閾値としている。また、残りの印刷ジョブの枚数がわかっている構成の場合においては、残りの印刷枚数が少ない場合には、画像形成速度を切り替えないという制御を行う方が望ましい。即ち、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴと印刷ジョブにおける残りの印刷枚数とに基づいて、印刷速度を切り替えるか否かを判断する構成としてもよい。

Ｓ１６３でＣＰＵ３２は、Ｓ１６２で画像形成速度を変更した（速度アップした）後は印刷動作を継続する。Ｓ１６４でＣＰＵ３２は、図８のフローチャートへ移行する。なお、図１０のＳ１６４の処理では、念のため、その後も電力確認は行うこととし、必要に応じて紙間を調整するように図８のフローチャートへ移行する制御を行っている。しかし、電力について十分にマージンを確保して、画像形成速度の切り替えを行った後であるので、Ｓ１６４で図８のフローチャートに移行せずにその後の電力の確認は行わず、そのまま印刷動作を継続する構成としてもよい。

以上説明した制御を行った場合、交流電源５０の電力の制限により、最大スループットよりも低いスループットで画像形成を開始する必要がある装置において、電力の不足量に応じた最適な省電力モードの選択が行われる。これにより、ユーザに対して可能な限り最大の生産性を提供することが可能となる。以上、実施例１によれば、これから印刷される複数枚の記録材に定着処理を行う際に必要とされる電力を精度よく求めることができる。

実施例１では、過去に印刷した複数の用紙２１のプリント時の各消費電力、過去に印刷した複数の用紙２１の印字率情報、今後印刷される所定の枚数の用紙２１に対する印字率情報に基づいて、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを求めた。実施例２では、定着器３０の暖気状態や過去に印刷した複数の用紙２１の定着処理における目標温度、今後印刷される複数の用紙２１の定着処理における目標温度に基づいて、予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを算出する。

［予測必要電力Ｐ_ＮＥＸＴ］
表５は、定着器３０の暖気状態、定着処理における目標温度の増減量、必要電力の増減量の関係を表した表である。一般的に、定着ヒータ１００の温度制御時の目標温度が高いほど、定着処理に要する熱量は大きくなる。また、温度と熱量の相関は、定着器３０の暖気状態によって変化する。実施例２では、定着器３０の暖気状態がＣｏｌｄ状態の場合、定着処理における目標温度を１℃増減すると、必要電力は１０Ｗ増減する。また、定着器３０の暖気状態がＮｏｒｍａｌ状態の場合、目標温度を１℃増減すると、必要電力は８Ｗ増減する。更に、定着器３０の暖気状態がＨｏｔ状態の場合、目標温度を１℃増減すると、必要電力は７Ｗ増減する。なお、暖気状態が同じ場合、必要電力の増減は、温度の増減に対して例えば線形に変化するものとする。

［プリント開始後のスループットの変更要否の判断処理］
画像形成装置の構成、（１）電力供給可否判断処理と（２）省電力モードの選択処理は実施例１と同様である。実施例２が実施例１と異なる（３）プリント開始後のスループットの変更要否判断処理を、図１１を用いて説明する。なお、図８のＳ１４０〜Ｓ１４６と同じ処理には同じステップ番号を符し、説明を省略する。Ｓ１４１でＣＰＵ３２は、プリント枚数Ｎが３枚以上であると判断した場合、Ｓ１４６以降の必要電力の予測計算の処理に入る。

Ｓ４４７でＣＰＵ３２は、過去３枚、具体的にはＮ枚目、Ｎ−１枚目、Ｎ−２枚目の定着時の目標温度の情報から、目標温度の平均値Ｔｐ＿ａｖｅを算出する。ＣＰＵ３２は、算出した平均値Ｔｐ＿ａｖｅをＲＡＭ３２ｂに格納しておく。Ｓ４４８でＣＰＵ３２は、今後印刷する予定の３枚、具体的にはＮ＋１枚目、Ｎ＋２枚目、Ｎ＋３枚目の定着時の目標温度の情報の最大値Ｔｆ＿ｍａｘを取得する。ＣＰＵ３２は、取得した最大値Ｔｆ＿ｍａｘをＲＡＭ３２ｂに格納しておく。

Ｓ４４９でＣＰＵ３２は、過去の目標温度の平均値Ｔｐ＿ａｖｅと、今後（未来）の目標温度の最大値Ｔｆ＿ｍａｘとに基づいて、以下の式（９）により、温度変化量Ｔｄｅｌｔａを求める。
Ｔｄｅｌｔａ＝Ｔｆ＿ｍａｘ−Ｔｐ＿ａｖｅ・・・（９）
Ｓ４５０でＣＰＵ３２は、現在の定着器３０の暖気状態から、表５を参照して電力変化量Ｐｄａｎｋｉを取得する。なお、現在の定着器３０の暖気状態は、実施例１と同様に求める。例えば、現在の定着器３０の暖気状態が「Ｎｏｒｍａｌ状態」である場合、ＣＰＵ３２は表５から必要電力の増減量８Ｗを取得する。以下、表５から取得した必要電力の増減量を電力変化量Ｐｄａｎｋｉとする。Ｓ４５１でＣＰＵ３２は、Ｓ４４９で求めた温度変化量ＴｄｅｌｔａとＳ４５０で取得した電力変化量Ｐｄａｎｋｉに基づき、以下の式（１０）により、必要電力の変化分Ｐｄｅｌｔａを算出する。
Ｐｄｅｌｔａ＝Ｔｄｅｌｔａ×Ｐｄａｎｋｉ・・・（１０）

Ｓ４５２でＣＰＵ３２は、予想必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを、以下の式（１１）により求める。
Ｐ_ＮＥＸＴ＝（Ｐ_Ｎ＋Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_Ｎ−２）／３＋Ｐｄｅｌｔａ・・・（１１）
なお、図８のＳ１５４以降の処理と同じ処理には同じステップ番号を符し、説明を省略する。このように、実施例２でも、Ｓ４５２で予想必要電力Ｐ_ＮＥＸＴを求め、予想必要電力Ｐ_ＮＥＸＴに基づいて算出した差分電力ΔＰ_Ｎ＋１の値に応じて、紙間の短縮又は延長を行う。差分電力ΔＰ_Ｎ＋１に基づき紙間の延長時間（ｓ）を求める際のテーブルは表４に示されるテーブルであり、表４のテーブルの情報は予めＣＰＵ３２内のＲＯＭ３２ａに格納されている。

［低速でのプリントモードでプリントを開始した場合］
続いて、低速でのプリントモードでプリントを開始した場合のその後の動作に関して図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２において図１１と同じ処理には同じステップ番号を付し説明を省略する。図１１と異なるＳ４６１、Ｓ４６２の処理を説明する。電力を算出する過程は紙間を延長したプリントモード時と同じである。Ｓ４６１でＣＰＵ３２は、最大の目標温度Ｔｍａｘを取得する。ＣＰＵ３２は、印字モードはその後の３枚の目標温度の情報によらず、ヒータ１００の目標温度としてとりうる最大の目標温度が設定されたときの電力が必要と想定して、予想必要電力Ｐ_ＮＥＸＴ及び差分電力ΔＰ_Ｎ＋１を算出する。Ｓ４６２でＣＰＵ３２は、過去の目標温度の平均値Ｔｐ＿ａｖｅとＳ４６１で取得した最大の目標温度Ｔｍａｘとに基づいて、以下の式（１２）から温度変化量Ｔｄｅｌｔａを求める。
Ｔｄｅｌｔａ＝Ｔｍａｘ−Ｔｐ＿ａｖｅ・・・（１２）

なお、図１０のＳ１６１〜Ｓ１６４の処理と同じ処理には同じステップ番号を符し、説明を省略する。ＣＰＵ３２は、Ｓ１６１で差分電力ΔＰ_Ｎ＋１が３００Ｗ以上の余裕があると判断し、Ｓ１６２で画像形成速度を高速に切り替えて、Ｓ１６３でプリント動作を継続する。ＣＰＵ３２は、複数枚の用紙２１に定着器３０により定着処理を行ったときのヒータ１００の目標温度（具体的には平均値Ｔｐ＿ａｖｅ）と、最大の目標温度Ｔｍａｘと、に基づいて、画像形成速度を速くするか否かを判断する第２の判断手段として機能する。図１２では、Ｓ１６４でＣＰＵ３２は、念のため、その後も電力確認は行い必要に応じて紙間を調整する制御を行うため、図１１のフローチャートへ移行する。しかし、電力に十分なマージンを確保して、画像形成速度の切り替えを行った後であるので、その後の電力確認は行わない構成であってもよい。

以上説明した制御を行った場合、電力不足の状況や印刷条件等に応じて、定着処理に必要な最適な電力が異なる場合でも、より正確に必要電力を予測することで、最適な省電力モードとスループットを選択することができる。これにより、最大の生産性を提供することが可能となる。以上、実施例２によれば、これから印刷される複数枚の記録材に定着処理を行う際に必要とされる電力を精度よく求めることができる。

３０ 定着器
３２ ＣＰＵ
６８ 電流検知回路
１００ ヒータ

Claims (12)

1. 記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、
   ヒータを有し、前記画像形成手段により形成された未定着のトナー像を前記ヒータの熱によって記録材に定着させる定着手段と、
   前記ヒータに流れる電流を検知する第１の検知手段と、
   所定の枚数分の記録材に前記定着手段による定着処理が行われたときに前記第１の検知手段の検知結果に基づき測定された前記所定の枚数分の電力と、これから印刷される前記所定の枚数分のトナー像の平均印字率と、に基づいて、これから前記所定の枚数分の印刷を行う際に前記ヒータに必要と想定される予測必要電力を算出する予測必要電力取得手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置は更に、
   前記定着手段における蓄熱の度合いを算出する暖気状態取得手段を備え、
   前記予測必要電力取得手段は、前記暖気状態取得手段により算出された前記定着手段における蓄熱の度合いに基づいて、前記予測必要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. 前記予測必要電力取得手段は、前記所定の枚数分の記録材に前記定着手段により定着処理を行ったときの前記ヒータの目標温度と、これから前記所定の枚数分の記録材に前記定着手段により定着処理を行うときの前記ヒータの目標温度と、に基づいて、前記予測必要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. 前記装置は更に、
   装置内の温度を検知する第２の検知手段と、
   画像情報に基づいて記録材の１面に印刷されるトナー像の前記平均印字率を取得する平均印字率取得手段と、
   前記第２の検知手段により検知された前記装置内の温度と、前記暖気状態取得手段により算出された前記定着手段における蓄熱の度合いと、前記平均印字率取得手段により取得された前記平均印字率と、に基づいて、未定着のトナー像を記録材に定着させるために前記ヒータに必要と想定される必要電力を取得する必要電力取得手段と、
   前記ヒータに供給可能な供給可能電力を取得する供給可能電力取得手段と、
   前記必要電力と前記供給可能電力の差分に基づいて、第１のモードで印刷を開始するか、前記第１のモードよりも前記ヒータに供給される電力を低減させた第２のモードで印刷を開始するかを選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記装置は更に、
   交流電源の電圧を検知する第３の検知手段と、
   前記交流電源の電流を検知する第４の検知手段と、
   を備え、
   前記供給可能電力取得手段は、前記第３の検知手段により検知された電圧と、前記第４の検知手段により検知された電流と、に基づいて、前記供給可能電力を算出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記選択手段は、前記供給可能電力と前記必要電力との差分に基づいて、前記画像形成の準備動作を延長させる第１の制御、先行して搬送される記録材の後端と続いて搬送される記録材の先端との間である紙間を広げる第２の制御、及び画像形成速度を前記第１のモードのときの画像形成速度よりも遅くする第３の制御、のいずれかを実行する、又は組み合わせて実行することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記装置は更に、
   前記選択手段により前記第２のモードとして前記第２の制御を含むモードが選択された場合に、算出した前記予測必要電力に基づいて、前記紙間の延長時間を判断する第１の判断手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記装置は更に、
   前記選択手段により前記第２のモードとして前記第３の制御を含むモードが選択された場合に、前記所定の枚数分の記録材に前記定着手段により定着処理を行ったときの前記ヒータの目標温度と、前記ヒータの目標温度の中で最も高い目標温度と、に基づいて、前記第３の制御のときの画像形成速度よりも画像形成速度を速くするか否かを判断する第２の判断手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記平均印字率は、前記平均印字率取得手段により取得された印字率に基づいて求められた平均の印字率であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記定着手段は、前記ヒータが取付けられたホルダと、前記ホルダに外嵌された定着フィルムと、前記定着フィルムを挟んで前記ヒータと圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知するサーミスタと、を有し、
    前記平均印字率は、前記サーミスタが配置されている位置に対応する記録材上の仮想の位置を中心として、記録材の搬送方向に直交する方向に所定の幅を有し、前記搬送方向については記録材の先端から後端までの長さを有する領域における前記平均の印字率であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記暖気状態取得手段は、前記加圧ローラの温度と印刷開始時における前記サーミスタの検知結果とに基づいて、前記定着手段の蓄熱の度合いを算出することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記暖気状態取得手段は、画像形成の準備動作中に前記加圧ローラが回転する回数と、連続して印刷された記録材の枚数と、印刷が停止されていた時間と、に基づいて、前記加圧ローラの温度を算出することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

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