(57)【要約】【課題】  加熱定着方式の定着部を備える画像形成装置において、複雑で高価な制御を用いることなく、紙種や画素密度等に応じた定着ローラ加熱時間の補正、定着部への投入電流の補正を可能とする画像形成装置を提供する。【解決手段】  加熱定着方式の定着部を備える画像形成装置において、定着部の温度が定着下限温度を下回ったときは（ステップＳ４０３／ＹＥＳ）、作像動作を中断し（ステップＳ４０４）、検知した紙種等（ステップＳ４０５）に応じた加熱時間の補正後に（ステップＳ４０６）、補正された時間定着部の加熱を行い、その後作像動作を再開させる。【選択図】  図４
2006317634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱定着方式の定着部を備える画像形成装置において、
前記定着部を加熱する加熱手段と、
前記定着部の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された前記定着部の温度が定着下限温度よりも低い場合に、露光、現像動作を中断し、前記加熱手段により前記定着部を所定時間加熱させた後に、露光、現像動作を再開する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、通紙中の転写紙の紙種に応じて前記加熱手段による前記定着部の加熱時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、作像中の画像の画素密度等に応じて前記加熱手段による前記定着部の加熱時間を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記定着部への入力電圧に応じて前記加熱手段による前記定着部への加熱時間を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、各機構の消費電流に応じて投入可能な最大電力で前記加熱手段により前記定着部への加熱を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特にレーザプリンタ、複写機及び複合機等の、加熱定着方式の定着部を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置においては、円筒状の定着ローラの内部または近傍にハロゲンヒータや誘導コイルの発熱装置を設置し、前記発熱源により定着ローラを加熱するヒートロール方式の定着装置が用いられることが多い。この方式では、定着ローラの近傍に又はこれに接触して温度検出のための素子（センサ）を配置し、ヒータの場合はヒータ駆動素子をオン／オフして定着ローラ表面の温度が安定するよう制御を行っている。また、誘導加熱方式の場合はインバータに入力される電流を検出した上でコイルに印加される電流を調整して定着ローラ表面の温度が安定するよう制御を行っている。これは、定着動作の際に定着ローラの熱は用紙に奪われ、連続定着を行うと定着ローラの温度は低下し続けることがあるためである。近年では、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）を装着した画像形成装置が増え、そのようなＡＤＦを用いて画像形成処理を行うと、装置本体での予定枚数を超える連続定着が可能となり、定着可能温度以下に定着ローラの温度が下がってしまうことがあり、特に近頃では、画像形成処理の高速化に伴い、定着動作時の時間当たりの奪熱熱量が大きくなっているため、その傾向が高まっている。
【０００３】
このような事態を回避し、定着ローラの温度低下を妨げる方法として、定着ローラのヒータへの供給電力を増やす方法と、ヒータとの間で熱平衡をとってクッション的役割を果たしている定着ローラの熱容量を大きくする方法がある。しかしながら、前者については、後述する定格電流低減等の要請があり、装置の定格電流を容易に上げることが出来ないため困難である。また、後者については、装置全体の小型化に対応して定着ローラ自体が小さくなっていることによる、定着ローラの熱容量低下の現状に逆行するものであり、仮に採用しても装置のウォーミングアップ時間が長くなり、僅かな枚数の画像形成の場合でも消費電力の方が多く、結果としてコストが割高となる。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１において、定着ローラの表面温度を検知した上で画像形成処理の速度を変更する手段が提案されている。また、特許文献２では、定着下限温度を下回った時点で機械動作を停止し、コピーの残り枚数に必要な熱量が得られるまでの間に定着加熱を行い、所定の温度に達したらコピーを再開する手段が提案されている。
【０００５】
他方、近年の画像形成装置のカラー化、高速化に伴って駆動系の消費電力が増加している一方で、市場からのエネルギー節減の要請や定格電流低減の要求があり、装置の定格電流を容易に上げることが困難な状況である。このため、定着装置で使用できる電流が制限され、各装置の動作状態によっては定着装置での電力が不足することがある。特に、周辺装置が多い複合機ではシステムの組み合わせが多様であり、周辺装置を複数設置すると入力電流が増加し問題が発生しやすい。
【特許文献１】特開昭６１−１８９８３号公報
【特許文献２】特開平７−１４０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の発明は以下の問題を有している。
【０００７】
特許文献１記載の発明は、定着ローラの温度が低いときには画像形成処理速度を下げるとするものであるが、このようなプロセス速度を可変とする手段の場合は、安定した作像条件を行う上で制御系パーツが複雑、高価にならざるをえない。
【０００８】
特許文献２記載の発明は、定着ローラが定着下限温度を下回った時点で機械動作を停止し、コピーの残り枚数に必要な熱量に相当する温度上昇が定着ローラで検知された時点で機械動作を再開するように制御するものであるが、コピーに必要な熱量は転写紙の種類やトナーの付着量等の諸条件により変動するため、動作中にこれらの算出処理を行うことは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、コピーの残り枚数に応じて設定された一定時間は露光、現像動作といった作像動作を中断し、定着ローラの加熱を行い、その後に作像動作を再開するように制御することにより、複雑な演算処理を行わずに、異常画像をなくしコピー時間の短縮によりコピー業務の効率を向上することを目的としている。
【００１０】
また、コピーに必要な熱量が諸条件で変動するために加熱時間（動作中断時間）の算出が困難であることに対応して、転写紙の紙種、画像濃度、定着装置への入力電圧等に基づいて中断時間を補正することにより、中断時間の最適化を図りコピー業務の効率を向上することを目的としている。
【００１１】
そして、定着装置での電力不足による定着部の温度上昇効率低下を回避することに対応して、システムのセットアップ状態、動作状態に基づいて定着ヒータへの供給電力を最大にすることにより、中断時間を短縮しコピー業務の効率を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、加熱定着方式の定着部を備える画像形成装置において、前記定着部を加熱する加熱手段と、前記定着部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された前記定着部の温度が定着下限温度よりも低い場合に、露光、現像動作を中断し、前記加熱手段により前記定着部を所定時間加熱させた後に、露光、現像動作を再開する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、通紙中の転写紙の紙種に応じて前記加熱手段による前記定着部の加熱時間を変更することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、作像中の画像の画素密度等に応じて前記加熱手段による前記定着部の加熱時間を変更することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記定着部への入力電圧に応じて前記加熱手段による前記定着部への加熱時間を変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、各機構の消費電流に応じて投入可能な最大電力で前記加熱手段により前記定着部への加熱を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
コピーの残り枚数に応じて設定された時間、作像動作を中断し定着ローラの加熱を行い、その後に作像動作を再開するように制御することにより、複雑な演算処理を行うことなく、異常画像の減少及びコピー時間の短縮によりユーザのコピー業務効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る定着部の構成である。定着ローラ１内に２本のヒータであるメインヒータ２、サブヒータ３が内蔵され、各ヒータは制御用ドライバ４、５でＡＣ電源に接続されている。制御用ドライバ４、５はＣＰＵ８によりオン／オフ制御されている。制御用ドライバ４、５がオン状態の時にヒータが電源に接続され発熱する。一般的には、転写紙が通紙される部分に近い方に発熱量が大きいメインヒータを配置する。サブヒータは、立ち上がり時間の短縮のために設置する場合、端部温度上昇対策としてメインヒータの配光分布を変え主にローラ端部に発熱体を配置する場合等に用いられる。定着ローラ１の表面には温度検出用のサーミスタ素子６、７が設置され、ＣＰＵ８により定着ローラ１の表面温度が判断され、表面温度が一定値になるように２本のヒータのオン／オフがなされる。
【００２０】
本装置では、上記ＣＰＵ８又は装置内の他のＣＰＵで、装置のシステムアップの状態および各装置の必要な入力電流を把握し、モードによりドライバをオフやスイッチングしてヒータへの投入電流の制限を行うことができる。
【００２１】
近年では、ハロゲンヒータのかわりにセラミックヒータを使用する装置があり、また、ローラ内部又は近傍に誘導コイルを設置し、インバータを介してコイルに電流を流して定着装置を加熱制御する装置もある。誘導加熱方式の場合においても、インバータの入力または出力電流を検出し定着装置への投入電流を制限することが可能である。
【００２２】
図２は、本実施形態に係るデジタル複合機の構成を示したブロック図である。この複合本体の制御は、液晶表示及びＬＥＤ表示５０１並びに各種キー入力５００の制御を行う操作部コントローラ５０２、給紙、搬送、定着、プロセスの制御等を行うメインコントローラ５０３、画像の読み取り制御を行うスキャナコントローラ５０４、スキャナコントローラ５０４からの信号によりＡＤＦ制御を行うＡＤＦコントローラ５０５、ソーターの制御を行うソーターコントローラ５０６、メインコントローラからの指示により転写紙の給紙／搬送及び作像を行うプリント部５０７、ＦＡＸの送受信管理及びファイル管理を行うＦＡＸコントローラ５０９、Ｇ３のプロトコル制御を行うＧ３コントローラ５１０、Ｇ４のプロトコル制御を行うＧ４コントローラ５１１、ファイルの保存を行うメモリ装置５１２、パソコン等からのプリント命令の受信処理を行うプリンタコントローラ５１３、ヒータＡ５１８、ヒータＢ５１９の制御を行う定着部５１４、メインコントローラ及び周辺装置に電源供給する電源装置５１５、装置への入力電流を検出するための電流検出素子５１６、電流検出素子５１６をバイパスするためのバイパス素子５１７等で構成されている。
【００２３】
ＦＡＸ受信／印刷時には、回線から送られてきたデータは、Ｇ３コントローラ５１０又はＧ４コントローラ５１１を介してＦＡＸコントローラ５０９に送られる。ＦＡＸコントローラ５０９に蓄積されたデータは、メインコントローラ５０３に転送され画像処理された後に、書き込み制御に送られて印刷が行われる。
【００２４】
パソコン等からのプリント命令受信時には、パソコン等から送られてくるプリントデータは、プリンタコントローラ５１３を介してメインコントローラ５０３に転送され画像処理された後に、書き込み制御に送られ印刷が行われる。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態の制御フローである。連続コピー又はプリント時に、定着ローラの温度をモニタし温度が画像保証できる下限値になったら作像処理を中断する。続いて、作像動作中断後に残った枚数をコピーするのに必要な熱量に相当する温度上昇までの間に加熱処理を行う。そして、所定の設定時間が経過した後に作像動作を再開する。
【００２６】
まず、連続通紙制御を通じて連続コピーがスタートする（ステップＳ３０１）。コピーが終了せずに（ステップＳ３０２／ＮＯ）定着ローラの温度が画像保証できる下限値になると（ステップＳ３０３／ＹＥＳ）作像動作の中断処理がなされる（ステップＳ３０４）。連続コピーが終了すれば（ステップＳ３０２／ＹＥＳ）スタート状態になり（ステップＳ３０７）、定着ローラの温度が下限値にならなければ（ステップＳ３０３／ＮＯ）コピーが継続される（ステップＳ３０８）。次に、作像動作が中断された後に（ステップＳ３０４）、定着ローラは加熱モードになり一定時間ヒータによって加熱される。そして、加熱モードの設定時間が経過し（ステップＳ３０５／ＹＥＳ）、定着ローラの温度が残った枚数をコピーするのに必要な熱量に相当する温度に達すると、作像動作が再開され（ステップＳ３０６）、残りの枚数についてコピーされる。加熱モードの設定時間が経過しないときは（ステップＳ３０５／ＮＯ）、作像動作が中断の状態で設定時間まで定着ローラは加熱される。
【００２７】
ただし、加熱モードの途中で定着ローラの温度がコピースタート時の温度に達したら、加熱モードの設定時間内であっても作像動作を再開する。
【００２８】
作像動作の中断について、作像処理中の転写紙が途中で停止した場合、同じ動作からの再開は非常に難しくエラーの原因となるため、作像処理途中の転写紙については作像、排出処理終了後に中断することが望ましい。その際に、定着不良等の異常画像の発生を防止するために、定着下限の判断温度は実際の下限よりもやや高めに設定することが好適である。
【００２９】
残った枚数のコピーに必要な熱量の算出について説明する。定着ローラの表面温度の温度低下と定着枚数との相関関係を例えばメインコントローラ５０１中のメモリ部にあらかじめ記憶しておく。これによって、単位枚数の温度低下、奪われた熱量を算出することができる。また、加熱時間と表面温度の上昇との相関関係も同じくメモリ部にあらかじめ記憶しておく。これによって、単位時間の温度上昇、加えるべき熱量を算出することができる。単位枚数の奪われた熱量に残り枚数を乗じたものが残りの枚数をコピーするのに必要な熱量となる。残りの枚数は、例えばメインコントローラ５０１中のセンサにより画像形成処理を行った用紙枚数を検知し、算出する。
【００３０】
図４は、本発明の他の実施形態の制御フローである。前記同様、連続コピー又はプリント時に、定着ローラの温度をモニタし温度が画像保証できる下限値になったら作像処理を中断する。通紙中の転写紙の紙種、画素密度、画像濃度、定着部への入力電圧あるいは各機構の消費電流から算出した定着部への投入可能な最大電力に基づいて、定着ローラの加熱時間やヒータへの電流の補正を行い、補正後の加熱モード設定時間の経過後に作像動作を再開する。
【００３１】
まず、連続通紙制御を通じて連続コピーがスタートし（ステップＳ４０１）、コピーが終了せずに（ステップＳ４０２／ＮＯ）定着ローラの温度が画像保証できる下限値になると（ステップＳ４０３／ＹＥＳ）作像動作の中断処理がなされる（ステップＳ４０４）。連続コピーが終了すれば（ステップＳ４０２／ＹＥＳ）スタート状態になり（ステップＳ４０９）、定着ローラの温度が下限値にならなければ（ステップＳ４０３／ＮＯ）コピーが継続される（ステップＳ４１０）。次に、後述するように、紙、画素密度、画像濃度がセンサにより確認され（ステップＳ４０５）、これらに応じた加熱時間の補正がなされ（ステップＳ４０６）、補正後の加熱時間で定着ローラがヒータによって加熱される。また、入力電圧の場合は、定着装置への入力電圧がセンサで確認され（ステップＳ４０５）、この入力電圧に応じた加熱時間の補正がなされ（ステップＳ４０６）、補正後の加熱時間で定着ローラは加熱される。さらに、投入可能な最大電力の場合は、各機構の消費電流の検知後に定着部への投入可能最大電力を算出し、ヒータ電流補正処理及び加熱時間補正処理がなされる（ステップＳ４０６）。その後、補正された加熱モードの設定時間が経過し（ステップＳ４０７／ＹＥＳ）、定着ローラの温度が残った枚数をコピーするのに必要な熱量に相当する温度となると、作像動作が再開され（ステップＳ４０８）、残りの枚数についてコピーされる。加熱モードの設定時間が経過しないときは（ステップＳ４０７／ＮＯ）、画素密度等に応じた加熱時間の補正が再度なされその補正後の時間加熱される。
【００３２】
紙種、画素密度、画像濃度に応じた加熱時間の補正について説明する。前記の残りコピー枚数の必要熱量算出と同様に、紙種毎、画素密度毎、画像濃度毎の必要熱量算出について例えばメインコントローラ５０１中のメモリ部にあらかじめ記憶する。紙種、画素密度、画像濃度は、例えばメインコントローラ５０１中のセンサにより検知する。センサで検知されたデータを元に必要熱量を算出し、加熱時間の補正を行う。
【００３３】
入力電圧に応じた加熱時間の補正について説明する。残った枚数をコピーするのに必要な熱量の算出は前記のとおりであるが、それに相当する温度上昇までの時間は電流によって左右される。すなわち、定着部への電流により加熱時間は変動する。センサにより定着部への入力電圧を検出し、その電圧値に基づいて必要熱量に相当する温度上昇までの時間を算出し、加熱時間の補正を行う。入力電圧の検出は、定着ヒータを加熱中に行うほうが誤差なくできる。
【００３４】
ここで、図２に示す各部の動作時の最大電流を以下のように設定する。待機時における電源装置等での消費電流を０．５Ａ、画像読み取り時のスキャナ及びＡＤＦでの消費電流を１．０Ａ、フィニッシャ等の後処理装置動作時の消費電流を１．０Ａ、作像動作時の給紙及び作像等での消費電流を２．５Ａ、ヒータ１での消費電流を８．０Ａ、ヒータ２での消費電流を３．０Ａ、全装置の定格電流を１５．０Ａとする。定着ヒータの加熱中の消費電流は、待機時における電源装置等での消費電流とヒータでの消費電流であり、前者を０．５Ａ、後者を６Ａとした場合、センサにより６Ａが検知され、これに基づいて加熱時間が算出、補正される。
【００３５】
電流により加熱時間が変動するのは前記のとおりであるが、他の実施形態においては、加熱モード時のシステム接続状態及び動作状態を確認し、機器の定格を超えない範囲で最大限度の電力を定着ヒータに投入することにより加熱時間の短縮を図る。以下説明する。システムの接続状態及び動作状態を電流検出素子５１６で検知し、各装置の消費電流が把握される。全装置の定格電流が定められているため、定着部へ投入可能な電力を算出することができる。そして、全装置の定格電流を超えない範囲で最大限の電力をヒータへ投入する。
【００３６】
各機構の動作時における最大電流について前記の設定によると、定着ヒータの加熱中の消費電流は、待機時における電源装置等での消費電流とヒータでの消費電流である。前者が０．５Ａである場合、全装置の定格電流を超えない範囲での後者の最大消費電流は１１Ａとなり、これに基づいた最大電力でヒータを加熱することができる。
【００３７】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置の構成である。
【図２】本発明の実施形態に係るデジタル複合機の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御フローである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御フローである。
【符号の説明】
【００３９】
１    定着ローラ
２    メインヒータ
３    サブヒータ
４    制御用ドライバ
５    制御用ドライバ
６    温度検出用サーミスタ素子
７    温度検出用サーミスタ素子
８    ＣＰＵ
【図１】
2006317634.tif 000003
【図２】
2006317634.tif 000004
【図３】
2006317634.tif 000005
【図４】
2006317634.tif 000006