(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて前記転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置であって、
前記定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出する算出手段と、
前記定着ローラの近傍温度を検出する検出手段と、
前記未定着領域の面積と、前記定着ローラの近傍温度とに基づき、前記加熱部への電力供給をオフする制御手段と、
未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを格納する記憶手段と、
前記定着ローラの近傍温度が、前記未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、前記判断基準テーブルを参照して判定する判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記判定手段により、前記定着ローラの近傍温度が前記算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、前記加熱部への電力供給をオフすることを特徴とする定着制御装置。
【請求項２】
定着を実施する位置より上流に、前記転写媒体が通過したことを検知する通過検知手段を備え、
前記算出手段は、前記通過検知手段の位置から前記定着を実施する位置までの距離情報lと、前記通過検知手段を転写媒体の先端が通過してから経過した時間情報tと、転写媒体の搬送速度情報vと、転写媒体の主走査方向幅の情報xと、副走査方向幅の情報yと、に基づき下記式により未定着領域の面積を算出することを特徴とする請求項１記載の定着制御装置。
S = xy - (vt - l)x
【請求項３】
前記判断基準温度は、前記未定着領域の面積を前記定着ローラの余熱で定着可能となる下限温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記判断基準テーブルを複数備え、参照するテーブルを状況に応じて異ならせることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着制御装置。
【請求項５】
前記状況とは、転写媒体の厚み、転写媒体の密度、転写媒体上に形成されるトナー像のトナー量や種類、転写媒体の搬送速度、定着ローラの熱容量、周囲温度、周囲湿度、の少なくともいずれか一以上の状況であることを特徴とする請求項４記載の定着制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の定着制御装置を備えた画像形成装置。
【請求項７】
加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて前記転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置の定着制御方法であって、
前記定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出するステップと、
前記定着ローラの近傍温度を検出するステップと、
前記未定着領域の面積と、前記定着ローラの近傍温度とに基づき、前記加熱部への電力供給をオフするステップと、
未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを記憶部に格納するステップと、
前記定着ローラの近傍温度が、前記未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、前記判断基準テーブルを参照して判定するステップと、
を備え、
前記定着ローラの近傍温度が前記算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、前記加熱部への電力供給をオフすることを特徴とする定着制御方法。
【請求項８】
加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて前記転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置の定着制御プログラムであって、
前記定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出する処理と、
前記定着ローラの近傍温度を検出する処理と、
前記未定着領域の面積と、前記定着ローラの近傍温度とに基づき、前記加熱部への電力供給をオフする処理と、
未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを記憶部に格納する処理と、
前記定着ローラの近傍温度が、前記未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、前記判断基準テーブルを参照して判定する処理と、
前記定着ローラの近傍温度が前記算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、前記加熱部への電力供給をオフする処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする定着制御プログラム。
【請求項９】
請求項８記載の定着制御プログラムの処理を記録するコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着制御装置、画像形成装置、定着制御方法、プログラム及び記録媒体に関し、特に定着ローラの熱源部の消費電力を低減する定着制御装置、画像形成装置、定着制御方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の定着器に用いられる定着ヒータは大量の電力を必要とする。定着ヒータとしてハロゲンヒータを用いた定着器の場合、ヒータをオフしても定着ローラの温度はすぐには冷えず、その温度はヒータをオフしてもある一定の時間はトナーを定着可能な温度範囲内にある。しかしながら、従来は転写紙の後端が定着器を完全に通過してから定着器の定着ヒータをオフしていたため、過剰な電力を消費するという欠点があった。
【０００３】
そこで、定着ヒータの消費電力を低減させるために、転写紙が定着器を完全に通過する前にヒータをオフし、定着ローラの余熱によって定着する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の画像形成装置は、定着ヒータの消費電力を低減させる目的で、プリンタエンジン制御部が、レジストセンサにより定着器を通過中の転写紙の後端を検知してから所定の時間経過した時、転写紙の後端が定着器を抜ける前に定着器のハロゲンヒータをオフさせ、定着ローラの余熱で定着を行う構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、転写紙がレジストセンサ等で検知される所定の位置を通過後一定時間経過した時にハロゲンヒータを一律オフする上記技術は、最適な電力低減に対して最適のタイミングでハロゲンヒータをオフしているとは言えない。
【０００５】
すなわち、周囲環境（周囲の温度や湿度等）や定着器の状態（定着ローラの温度）、転写紙の種別（紙の厚さ等）等の状況によって、ヒータオフ後にどの程度の転写紙の領域（未定着領域の面積）を定着できるかは異なるため、上記技術のように一律にオフするだけでは最適な電力低減は実現されない。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、定着ローラの余熱によって転写紙へトナーの定着を行う制御において、可能な限り加熱部の消費電力の低減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る定着制御装置は、加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置であって、定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出する算出手段と、定着ローラの近傍温度を検出する検出手段と、未定着領域の面積と、定着ローラの近傍温度とに基づき、加熱部への電力供給をオフする制御手段と、未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを格納する記憶手段と、定着ローラの近傍温度が、未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、判断基準テーブルを参照して判定する判定手段と、を備え、制御手段は、判定手段により、定着ローラの近傍温度が算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、加熱部への電力供給をオフすることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、上記本発明に係る定着制御装置を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る定着制御方法は、加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置の定着制御方法であって、定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出するステップと、定着ローラの近傍温度を検出するステップと、未定着領域の面積と、定着ローラの近傍温度とに基づき、加熱部への電力供給をオフするステップと、未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを記憶部に格納するステップと、定着ローラの近傍温度が、未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、判断基準テーブルを参照して判定するステップと、を備え、定着ローラの近傍温度が算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、加熱部への電力供給をオフすることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る定着制御プログラムは、加熱部を内部に設けた定着ローラと、加圧ローラとの間に転写媒体を通過させて転写媒体に転写されているトナー像を定着させる定着制御装置の定着制御プログラムであって、定着ローラと、加圧ローラとの間を通過中の転写媒体の未定着領域の面積を算出する処理と、定着ローラの近傍温度を検出する処理と、未定着領域の面積と、定着ローラの近傍温度とに基づき、加熱部への電力供給をオフする処理と、未定着領域の面積と、判断基準温度とが対応づけられた判断基準テーブルを記憶部に格納する処理と、定着ローラの近傍温度が、未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上であるかを、判断基準テーブルを参照して判定する処理と、定着ローラの近傍温度が算出した未定着領域の面積に対応する判断基準温度以上と判定された場合は、加熱部への電力供給をオフする処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る記録媒体は、上記本発明に係る定着制御プログラムの処理を記録するコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定着ローラの余熱によって転写紙へトナーの定着を行う制御において、定着ローラの加熱部への電力供給を、定着ローラの温度と未定着領域の面積とに基づき制御し、可能な限り加熱部の消費電力の低減を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の作像プロセス部３とエンジン制御部１の概略構成を示す図である。
【図２】定着ローラの温度制御を説明するための図である。
【図３】通紙中の転写紙の定着済み領域と未定着領域について説明するための概略断面図である。
【図４】通紙中の転写紙の定着済み領域と未定着領域について説明するための概略斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る定着ヒータの制御動作処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係るヒータ消灯タイミング判断基準テーブルを示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヒータ消灯タイミング判断基準テーブルの具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
本実施形態に係る画像形成装置は、定着ローラの余熱によって、転写媒体の一例である転写紙へトナーの定着を行う制御において、以下の特徴を有する。要するに、本実施形態は、未定着領域（転写紙の領域のうち、転写紙に転写されているトナー像がまだ定着されていない領域）の面積と、定着ローラの温度（近傍温度）とに基づき、定着ローラの加熱部への電力供給をオフすることを特徴としている。
【００１６】
例えば、定着ローラの余熱で定着可能な転写紙の未定着領域の面積に対応した定着ローラの温度を示す判断基準温度を、未定着領域の面積と対応付けて予め所定のデータとして備え、検出した定着ローラの温度がその未定着領域の面積に対応した判断基準温度以上の場合は、加熱部をオフする制御を行い、定着ローラの余熱で転写紙へトナーの定着を行う。以下、図面を用いて具体的に解説する。
【００１７】
〔構成〕
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の作像プロセス部３とエンジン制御部１の概略構成を示す図である。エンジン制御部1は、作像プロセス部３の制御（制御手段）、後述する転写紙未定着領域の面積の算出（算出手段）、定着ヒータへの電力供給オフのタイミング判定（判定手段）を実現するCPU（Central Processing Unit）１１と、記憶手段であるROM（Read Only Memory）１２及びRAM（Random Access Memory）１３とを備える。符号２は、ＣＰＵ１１から作像プロセス部３への制御命令や、作像プロセス部３からの応答（例えばセンサによる検知信号）等の制御信号を模試的に示すものである（以下、制御信号２と称す）。
【００１８】
作像プロセス部３は、転写紙へ転写するためのトナー像を形成する感光体ドラム３１、転写紙へ転写を行うための転写ローラ３２、転写紙へ転写されたトナー像を定着するための定着器３４、定着器３４に転写紙が入ったことを検知する通過検知手段である定着入口センサ３３を有する。定着器３４は、内部に加熱部を備える定着ローラ（加熱ローラ）３４１と、加圧ローラ３４２から成る。定着ローラ３４１は、内部に備える加熱部である定着ヒータ、例えば電気ヒータであるハロゲンヒータ３４３（以下、単にヒータとも称す）により加熱される。さらに定着器３４は、定着ローラ３４１の近傍温度を検出する検出手段である定着温度検知センサ３４４を備える。定着温度検知センサ３４４は、例えばサーミスタや、サーモパイルである。
【００１９】
〔動作処理〕
上述したように、電子写真方式の画像形成装置の定着器に用いられる定着ヒータは大量の電力を必要とする。また、ハロゲンヒータ等の電気ヒータを定着ヒータとして用いた定着器の場合、ヒータをオフしても定着ローラの温度はすぐには冷えず、その温度はヒータをオフしてもある一定の時間はトナーを定着可能な温度範囲内にある。そこで、本実施形態では、定着ヒータの消費電力を低減するために、転写紙が定着器を通過し終わる前にヒータをオフし、定着ローラの余熱によって定着する。
【００２０】
まず、通常行われる定着ローラの温度制御について図２を用いて説明する。図２は、定着ローラの温度制御を説明するための図である。定着ローラである定着ローラ３４１の温度は、エンジン制御部１によって制御される。画像形成中は定着ローラ３４１の温度は制御目標温度に近付くように制御される。定着ローラ３４１の温度制御は、定着温度検知センサ３４４から得られる定着ローラ温度情報に基づいて、定着ローラ３４１が備えるハロゲンヒータ等の電気ヒータ３４３のオン／オフによって制御される。
【００２１】
定着ローラの温度制御はヒータのオン／オフによって制御されるため、図２に示すように定着ローラの温度は時間経過に伴って、制御目標温度に対して温度リップルを生じる。画像形成時の制御目標温度に定着ローラの温度制御を行っている間の定着ローラの温度は常に転写紙へ形成されたトナー像を転写紙へ定着が可能な温度以上となっていなければならないため、温度リップルの下限値においても定着可能温度以上となるように温度制御を行う。
【００２２】
すなわち、画像形成時において、『制御目標温度 ＞ 定着ローラ温度の温度リップル下限値 ＞ 転写紙に形成されたトナー像を定着可能温度』の関係が成り立つ。
【００２３】
特許文献１に開示される『定着ヒータが消費する電力を低減する目的で、プリンタエンジン制御部が、定着器を通過中の転写紙の位置を、レジストセンサにより紙の後端を検知してから所定の時間経過した時、転写紙の後端が定着器を抜ける前に定着器のハロゲンヒータを消灯させ、定着ローラの余熱で定着を行う方法』にあらわされる所定の時間は、制御目標温度に対して温度リップルを生じる現在の定着ローラ温度を考慮していないため、温度リップルの下限値の場合の定着ローラの余熱で定着可能な転写紙未定着領域の面積を想定して前記所定の時間が規定される。すなわち、下限値の場合の定着ローラの余熱で定着可能と想定される面積は最低限の面積であり、ヒータオフ時の定着ローラの実際の温度が下限値よりも高い場合は、その余熱で定着可能な面積は想定された面積より広いため、その分早い段階でヒータオフしても良く、早い段階でヒートオフした方が消費電力の低減を図れる。
【００２４】
そこで、本実施形態では前記温度リップルを生じる定着ローラの現在の温度と、定着ローラの余熱で定着できる転写紙の未定着領域の面積とから、ヒータオフタイミングを適切に判断し、これにより消費電力をさらに低減させることが出来る。
【００２５】
次に、転写紙の未定着領域について図を用いて説明する。図３は、通紙中の転写紙の定着済み領域と未定着領域について説明するための概略断面図である。図４は、通紙中の転写紙の定着済み領域と未定着領域について説明するための概略斜視図である。転写紙が作像プロセス部中を進む速さは一定であり、その速度（線速）をvとする。定着ローラ３４１と加圧ローラ３４２の接する部分を定着ローラニップと称し、定着ローラニップから定着入口センサ３３までの距離をlとする。また、転写紙の主走査方向幅をx、副走査方向幅をyとする。
【００２６】
図４は、通紙中の転写紙の定着済み領域と未定着領域について説明するための概略斜視図である。転写紙へのトナー像未定着領域の面積Sは、下記式（１）により求められる。
S = xy − (vt − l)x  ・・・（１）
v：線速、l：定着ローラニップから定着入口センサ３３までの距離、x：転写紙の主走査方向幅、y：副走査方向幅、t：転写紙先端が定着入口センサ３３に到達してから経過した時間
【００２７】
次に、本実施形態に係る定着ヒータの制御について図を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る定着ヒータの制御動作処理を示すフローチャートである。画像形成要求（印刷要求）があると（ステップＳ１／Ｙｅｓ）、エンジン制御部1は、定着器の定着ローラ３４１の温度を制御目標温度に向けて温度制御を開始する（ステップＳ２）。換言すると、定着ヒータをオンして定着ローラ３４１を加熱し、定着ローラ３４１の温度を制御目標温度に近付ける。
【００２８】
定着ローラ３４１の温度が、規定の温度（定着可能温度）に達すると（ステップＳ３／Ｙｅｓ）、感光体ドラム３１上にトナー像の形成を開始し、さらに給紙トレイから作像プロセス部３へ転写紙の搬送を開始する（ステップＳ４）。
【００２９】
印刷要求に対して転写紙の最終紙の先端が定着入口センサ３３に達した場合に（ステップＳ５／Ｙｅｓ）、エンジン制御部1のＣＰＵ１１は、最終転写紙の未定着領域の面積Sの算出を開始する（ステップＳ６）。未定着領域の面積Sは、上記式（１）によって算出する。
【００３０】
ＣＰＵ１１は、算出した最終転写紙未定着領域の面積Sに基づき、定着ヒータをオフするタイミングを判定する（ステップＳ７〜Ｓ９）。定着ヒータオフのタイミング判定について詳述する。まず、ＲＯＭ１２には予めヒータ消灯タイミング判断基準テーブルが格納されている。図６は、ヒータ消灯タイミング判断基準テーブルを示す図である。ヒータ消灯タイミング判断基準テーブルは、最終転写紙の"未定着領域の面積"と、定着ヒータをオフした際に定着ローラの余熱で転写紙の未定着領域の面積へのトナー定着が可能な定着ローラの温度を示す"判断基準温度"（図６には"定着ローラ温度"と示す）とが、対応付けられている。
【００３１】
ＣＰＵ１１は、記憶部、例えばＲＯＭ１２に格納されるヒータ消灯タイミング判断基準テーブルと、ステップＳ６で算出した最終転写紙の未定着領域の面積Sの情報を用いて定着器のヒータを消灯するタイミングを決定する。未定着領域の面積SがSn（n=1,2,3…）以下で（図５  ステップＳ７／Ｙｅｓ）かつ、前記未定着領域の面積Sを算出したときの定着ローラの温度TがTn（n=1,2,3…）以上であれば（ステップＳ８／Ｙｅｓ）、定着器のヒータをオフし（ステップＳ９）、定着ローラの余熱によって転写紙のトナー像の定着を行う。
【００３２】
次に、上記ステップＳ７、Ｓ８の処理の具体例を以下に説明する。図７は、ヒータ消灯タイミング判断基準テーブルの具体例を示す図である。エンジン制御部１のＲＯＭ１２には、図７に示すヒータ消灯タイミング判断基準テーブルが格納されている。
【００３３】
例えば、算出した転写紙の未定着領域の面積SがS=140[cm2]であった場合、S=140[cm2]＜S1=148.50[cm2]であるので、そのときの定着ローラ温度TがT＞T1=160[℃]であれば、定着ヒータをオフし、定着ローラの余熱で転写紙のトナー像の定着を行うことが出来る。
【００３４】
一方、算出した転写紙の未定着領域の面積SがS=100[cm2]であった場合、S=100[cm2]＜S4=103.95[cm2]であるので、そのときの定着ローラ温度TがT＞T4=157[℃]であれば、定着ヒータをオフし、定着ローラの余熱で転写紙のトナー像の定着を行うことが出来る。
【００３５】
なお、上記「そのときの定着ローラ温度」とは、未定着領域の面積を算出したタイミングで検出された定着ローラ温度であるが、厳密に全く同時のタイミングには限定されない。例えば、算出したSがS＜S1に該当する場合に、定着ローラ温度を検出した際はS＜S2に該当する程タイミングがずれる場合で無ければ良い。
【００３６】
以上説明したように、上記実施形態に係る画像形成装置の定着ヒータ制御において、最終転写紙の未定着領域の面積に対応した判断基準温度以上の場合に、定着ヒータをオフすることで、可能な限り消費電力の低減を実現出来る。
【００３７】
上記実施形態ではハロゲンヒータを熱源部である定着ヒータとして用いた定着器を例にとり説明したが、カーボンヒータやセラミックヒータ、IH（Induction Heating）方式、オンデマンド方式の定着器においても本発明が有効であることは言うまでもない。
【００３８】
本発明の他の実施形態として、記憶手段が判断基準テーブルを複数備え、参照するテーブルを、周囲環境や定着器の状態、転写紙の種別等の状況に応じて異ならせることも考え得る。例えば、転写紙の厚み、転写紙の紙密度、転写紙上に形成されるトナー像のトナー量・種類、転写紙の搬送速度、定着器の定着ローラの熱容量、周囲温度、周囲湿度、などに応じて異ならせる。
【００３９】
なお、各図のフローチャートに示す処理を、ＣＰＵが実行するためのプログラムは本発明によるプログラムを構成する。このプログラムを記録する記録媒体としては、半導体記憶部や光学的及び／又は磁気的な記憶部等を用いることができる。このようなプログラム及び記録媒体を、前述した各実施形態とは異なる構成のシステム等で用い、そこのＣＰＵで上記プログラムを実行させることにより、本発明と実質的に同じ効果を得ることができる。
【００４０】
以上、本発明を好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１    エンジン部
２    制御信号
３    作像プロセス部
１１    ＣＰＵ
１２    ＲＯＭ
１３    ＲＡＭ
３１    感光体ドラム
３２    転写ローラ
３３    定着入口センサ
３４    定着器
３４１    定着ローラ（加熱ローラ）
３４２    加圧ローラ
３４３    電気ヒータ（定着ヒータ）
３４４    定着温度検知センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開平０８−１７１３０７号公報
【図１】
0005532978.tif 000002
【図２】
0005532978.tif 000003
【図３】
0005532978.tif 000004
【図４】
0005532978.tif 000005
【図５】
0005532978.tif 000006
【図６】
0005532978.tif 000007
【図７】
0005532978.tif 000008