(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成部と、
ヒータを有し、記録材に形成された未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、
記録材の搬送開始タイミングを制御する制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記ヒータへ電力供給を開始する時の前記定着部の温度を検出し、この検出温度に基づき前記定着部が所定の定着可能温度に到達するまでに必要な必要積算電力を取得する第一の電力取得部と、
前記ヒータに流れる電流又は前記ヒータに印加される電圧を検出し、この検出電流又は検出電圧と前記ヒータの抵抗値に基づき前記ヒータに単位時間あたりに供給可能な供給可能電力を取得する第二の電力取得部と、を有し、
前記制御部は、前記必要積算電力と、前記供給可能電力と記録材が前記定着部に到達するまでの時間に基づいて求める供給可能積算電力と、を比較することにより記録材の搬送開始タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記供給可能積算電力が前記必要積算電力より大きい場合、所定のタイミングで記録材の搬送を開始させ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】
前記制御部は、前記供給可能積算電力が前記必要積算電力より小さい時の記録材の搬送開始タイミングを、前記所定のタイミングよりも遅く設定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記装置は更に、前記ヒータの抵抗値を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記記憶部は前記定着部に搭載されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一の電力取得部は、画像形成装置の周囲環境に応じて前記必要積算電力を補正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。
【請求項７】
前記定着部は、前記ヒータによって加熱されるエンドレスベルト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。
【請求項８】
前記ヒータは前記エンドレスベルト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。
【請求項９】
前記定着部は、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラを有することを特徴とする請求項８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、プリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において、画像形成要求を受信してから１枚目の記録材を排出するまでの時間であるファーストプリントアウトタイム（以降ＦＰＯＴ）の短縮が求められている。ＦＰＯＴは、画像形成要求を受信してから定着器が定着可能温度に到達するまでの時間（以下、立ち上げ時間）に大きく依存する。
【０００３】
ところで、画像形成装置のカラー化及び高速化に対応するため、インライン型のカラー画像形成装置が開発されている。インライン型の画像形成装置は、複数の感光ドラムを搭載している。各感光ドラム上に異なる色のトナー画像を形成し、各色トナー画像は、中間転写ベルト上に順次重ねられて、その後、記録材へ一括して転写される。又は、各感光ドラム上のトナー画像は転写ベルト上の記録材に順次重ねられる。
【０００４】
インライン型のカラー画像形成装置の場合、最初の感光ドラム（以下第一の感光ドラム）に画像形成を開始してから記録材が定着器に到達するまでの時間が長い。特許文献１には、ヒータの温度上昇率から算出される定着温度到達時間が、記録材が定着器へ到達する時間より早い時には、温度上昇率測定後すぐに記録材の給紙を開始し、遅い時には記録材の給紙を遅延させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３２６５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＰＯＴを短縮するためには、定着器により多くの電力を供給すると共に、より低い温度で「画像形成開始可能」を判断する必要がある。特許文献１のものは、給紙タイミング設定手法としては有効であるが、更なる給紙タイミングの短縮を図る場合、即座に給紙できるか否かを判断するために定着器の温度変化を情報としているため限界がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、給紙タイミングの判断をできるだけ早く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための本発明は、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成部と、ヒータを有し、記録材に形成された未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、記録材の搬送開始タイミングを制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記ヒータへ電力供給を開始する時の前記定着部の温度を検出し、この検出温度に基づき前記定着部が所定の定着可能温度に到達するまでに必要な必要積算電力を取得する第一の電力取得部と、前記ヒータに流れる電流又は前記ヒータに印加される電圧を検出し、この検出電流又は検出電圧と前記ヒータの抵抗値に基づき前記ヒータに単位時間あたりに供給可能な供給可能電力を取得する第二の電力取得部と、を有し、前記制御部は、前記必要積算電力と、前記供給可能電力と記録材が前記定着部に到達するまでの時間に基づいて求める供給可能積算電力と、を比較することにより記録材の搬送開始タイミングを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、給紙タイミングの判断を早くでき、結果的にＦＰＯＴを短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略図
【図２】実施例１の定着器の斜視図
【図３】実施例１の低圧電源の詳細、及び定着器の電力制御回路の詳細を説明するブロック図
【図４】実施例１の定着器のヒータに供給されるヒータ電流波形を示す図
【図５】実施例１の定着器への電力供給動作及び再給紙タイミングを説明するフローチャート
【図６】実施例１のサーミスタの温度変化を示す図
【図７】実施例１の定着器が２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力を示すテーブル
【図８】実施例２の画像形成装置の概略図
【図９】実施例２の低圧電源の詳細、及び定着器の電力制御回路の詳細を説明するブロック図
【図１０】実施例２の定着器への電力供給動作を説明するフローチャート
【図１１】実施例２のサーミスタの温度変化を示す図
【図１２】実施例３の周囲温度から定着器が２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力を補正するテーブル
【図１３】実施例３の定着器への電力供給動作及び再給紙タイミングを説明するフローチャート
【図１４】実施例３のサーミスタの温度変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。なお、以下に示す画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）、トータル４色のトナーを用いてカラー画像を形成する装置である。各色で共通する構成部品に関しては、数字のみを用いて重複説明を避けている。
【００１２】
（実施例１）
図１は本実施例の画像形成装置であるカラーレーザプリンタの構成図である。４０１はカラーレーザプリンタの本体、４０２は記録材３２を収納する給紙カセット、４０４は給紙カセット４０２から記録材３２を繰り出すピックアップローラ、４０５はピックアップローラ４０４によって繰り出された記録材３２を搬送する給紙ローラである。また、４０６は給紙ローラ４０５と対をなし記録材３２の重送を防止するためのリタードローラ、４０７はレジストローラ対である。
【００１３】
４０９は静電吸着搬送転写ベルト（以下「ＥＴＢ」と記す）であり、記録材３２を静電的に吸着させて搬送する。４１０はプロセスカートリッジであり、感光ドラム３０５、感光ドラム３０５を帯電させる帯電ローラ３０３、感光ドラム３０５に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１、感光ドラム３０５からトナーを除去するクリーナ３０６、を備えている。カートリッジ４１０はプリンタ本体４０１に対し着脱可能である。
【００１４】
４２０はスキャナユニットであり、後述するビデオコントローラ４４０から送出される色毎の画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１を備える。スキャナユニット４２０は、その他に、レーザユニット４２１から出射するレーザ光で感光ドラム３０５を走査するためのポリゴンミラー４２２、スキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４も備えている。４３０は感光ドラム３０５からＥＴＢ４０９上の記録材へトナー画像を転写するための転写ローラである。なお、プロセスカートリッジ４１０、スキャナユニット４２０、転写ローラ４３０は、４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ）分存在する。これらの要素が記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成部を構成している。
【００１５】
４３１は記録材に形成した未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着器（定着部）である。定着器は、エンドレスベルト（加熱スリーブ）４３３と、エンドレスベルト４３３の内面に接触するヒータ４３２と、エンドレスベルト４３３を介してヒータ４３２と共に記録材を挟持搬送するニップ部（定着ニップ部）を形成するローラ（加圧ローラ）４３４、を有する。なお、４３５は、定着ニップ部を通過した記録材３２を搬送するための排紙ローラ対、３２３は、ヒータの抵抗値を記憶する記憶部（メモリ）である。メモリ３２３は定着器４３１に搭載されており、定着器４３１を製造する際に測定したヒータ４３２の発熱体の抵抗値が保存されている。ヒータ４３２はセラミック基板上に発熱体と保護ガラスが印刷されている抵抗発熱ヒータである。
【００１６】
４５１、４５２、４５３はＤＣブラシレスモータであり、４５１はプロセスカートリッジ４１０を駆動するメインモータ、４５２はＥＴＢを駆動するモータ、４５３は定着器４３１を駆動するモータである。
【００１７】
２０１はレーザプリンタ４０１の制御部であるプリンタコントローラであり、マイクロコンピュータ２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００１８】
２０２は低圧電源回路であり、１次ＡＣ電流を平滑後に降圧し、各ＤＣブラシレスモータ４５１，４５２，４５３や、プリンタコントローラ２０１などに電力を供給する。
【００１９】
４４０はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ４４１から送出される画像データを受け取ると、この画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。３２４は画像形成装置の周囲温度を検知する温度検知センサである。
【００２０】
図２は定着器４３１の斜視図、図３は、低圧電源２０２の詳細、及び定着器４３１の電力制御回路の詳細を説明するブロック図、図４は定着器４３１のヒータに流れるヒータ電流波形を示す図である。
【００２１】
図２において、４３２はヒータ、４３３は加熱スリーブ、４３４は加圧ローラである。本実施例の加熱スリーブ４３３は、可撓性を有するエンドレスベルトである。５２９はヒータ４３２が所定温度を超えると定着器４３１への電力供給を遮断するサーモスイッチ、５３０はヒータ長手方向でヒータ４３２の端部に接触しているヒータ裏サーミスタ（サブサーミスタ）である。５３２はヒータ長手方向でヒータ４３２の中央部付近に接触しているヒータ裏サーミスタ（メインサーミスタ）である。加熱スリーブ４３３とヒータ４３２は加熱ユニットを構成しており、加熱ユニットと加圧ローラ４３４が接触することによって記録材３２を搬送する定着ニップ部を形成している。
【００２２】
また、図３において、２０２は低圧電源、５０１はインレット、５０２は商用電源からのノイズ及び低圧電源からのノイズを除去するＡＣフィルタ、５０３はメインスイッチ、５０４はダイオードブリッジ、５０５は２４Ｖの電圧を生成するコンバータである。５０６はコンバータ制御回路、５０７はダイオード、５０８はコンデンサ、５０９は定電圧制御回路、５１０はフォトカプラ、５１１は２４Ｖの電圧から３Ｖの電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータである。６０１はヒータ４３２に流れる電流を検知するカレントトランスである。また、６０２は抵抗、６０３は実効電流検知回路、５１５はゼロクロス検知回路である。５２１は画像形成装置のドアと連動して開閉するインタロックスイッチ、５２２はリレー、５２３はトライアック、５２４，５２５，５２７は抵抗、５２６はフォトトライアックカプラ、５２８はトランジスタである。
【００２３】
続いて、図３、図４を用いて定着器４３１の温度制御動作とヒータ電流検知動作について説明する。
【００２４】
メインスイッチ５０３がＯＮされると、インレット５０１及びＡＣフィルタ５０２を介して商用電流が流れ、ダイオードブリッジ５０４とコンデンサ５８１で全波整流される。そして、コンバータ制御回路５０６によりコンバータ５０５がスイッチングされ、コンバータ５０５の２次側に脈流電流が励起される。この脈流電流はダイオード５０７及びコンデンサ５０８により整流される。
【００２５】
整流後の電圧を定電圧制御回路５０９が検知し、一定電圧（本実施例では２４Ｖ）になるようにフォトカプラ５１０を介してコンバータ制御回路５０６を制御する。整流された２４Ｖ電圧は、ＤＣブラシレスモータ４５１等に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１に供給され３Ｖ電圧が生成される。生成された３Ｖ電圧はプリンタコントローラ２０１に供給され、画像形成装置４０１の制御に使用される。
【００２６】
プリンタコントローラ２０１は、サブサーミスタ５３０と抵抗５３１の分圧電圧をＡ／Ｄ１ポートを介して検知する。またメインサーミスタ５３２と抵抗５３３の分圧電圧をＡ／Ｄ２ポートを介して検知する。サーミスタは温度の上昇とともに抵抗値が低下する特性をもっており、プリンタコントローラ２０１はＡ／Ｄポート１と２の分圧電圧よりヒータ４３２の温度を検知する。定着器４３１内のヒータ４３２には、リレー５２２、トライアック５２３及びサーモスイッチ５２９を介して商用電源（電力）が供給される（図４（ａ））。プリンタコントローラ２０１は、ゼロクロス検知回路５１５を介して、商用電源の正負が切り替わるタイミング、いわゆるゼロクロスを検知する（図４（ｂ））。そして、ゼロクロスを検知してから所定時間後（以下「Ｔｏｆｆ」という）にＯＮ／ＯＦＦ１ポートよりトライアックＯＮ信号を出力し、トランジスタ５２８をＯＮする（図４（ｃ））。トランジスタ５２８がＯＮすると、抵抗５２７を介してフォトトライアックカプラ５２６に電流が流れフォトトライアックカプラ５２６がＯＮする。フォトトライアックカプラ５２６がＯＮすると、抵抗５２４、５２５を介してトライアック５２３にゲート電流が流れ、トライアック５２３がＯＮし、ヒータ４３２に電流が流れ発熱する（図４（ｄ））。トライアック５２３はゲート電流がゼロ、すなわち次のゼロクロスのタイミングでＯＦＦする。プリンタコントローラ２０１はＴＯＦＦを用いてヒータ電流を制御することで、ヒータ４３２の発熱量をコントロールし、Ａ／Ｄ２ポートを介して検知したヒータ４３２の中央部の温度を制御目標温度に保つように制御する。一方、Ａ／Ｄ１ポートを介してヒータ４３２の端部温度をモニタし、ヒータ４３２が異常な温度になった場合はリレー５２２をＯＦＦして保護動作を行う。
【００２７】
続いてヒータに流れるヒータ電流の検知動作について説明する。図４（ｅ）は実効電流検知回路６０３の出力波形である。実効電流検知回路６０３はゼロクロス信号の立下りエッジを起点にカレントトランス６０１と抵抗６０２とで電圧変換されたヒータ電流の実行値演算を開始する。実効電流検知回路６０３はゼロクロス信号の立上がりエッジを検知すると実行値演算を終了し、所定時間（Ｔｄｅｌａｙ）値を保持したのち出力をクリアする。プリンタコントローラ２０１は、ゼロクロス信号の立上がりエッジを検知してからＴｄｅｌａｙまでの所定のタイミングでＡ／Ｄ３ポートの電圧値からヒータ電流を検知する。上記動作を繰り返すことで、商用電流１波毎のヒータ電流を検知する。なお、本実施例においては、電流検知回路６０３が、ヒータに電力を供給する電源の電源条件を検知する電源条件検知部の役割を担っている。
【００２８】
次に画像形成動作を説明する。まず、ホストコンピュータ４４１からビデオコントローラ４４０に画像データが送信される。ビデオコントローラ４４０は、プリンタコントローラ２０１に画像形成の開始を指示するＰＲＩＮＴ信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。ＰＲＩＮＴ信号を受信したプリンタコントローラ２０１は、定着器４３１に電力を供給するとともに、所定のタイミングでスキャナモータ４２３、及びメインモータ４５１，ＥＴＢモータ４５２，モータ４５３の駆動を開始する。それとともに、ピックアップローラ４０４、給紙ローラ４０５、リタードローラ４０６を駆動して給紙カセット４０２から記録材３２を繰り出す。記録材３２は、レジストローラ対４０７まで搬送して一旦停止する。その後、後述するタイミングで再給紙し、記録材３２をＥＴＢ４０９に搬送する。一方、プリンタコントローラ２０１は、再給紙された記録材とタイミングが合うように画像データ送信開始信号（以降ＴＯＰ信号）をビデオコントローラ４４０に送信する。ＴＯＰ信号を受信したビデオコントローラ４４０はビットマップデータをプリンタコントローラ２０１に送信する。ビットマップデータを受信したプリンタコントローラ２０１はビットマップデータに応じてレーザユニット４２１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、ポリゴンミラー４２２、結像レンズ群４２４を介して帯電ローラ３０３により所定電位に帯電した感光ドラム３０５上に静電画像を形成する。その後、現像ローラ３０２でトナー画像に現像し、転写ローラ４３０で感光ドラム３０５上のトナー画像を記録材３２上に転写する。このような画像形成動作をイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ，ブラックＢｋに対し行い記録材３２上にカラートナー画像を形成する。未定着のカラートナー画像が形成された記録材３２は定着器４３１に搬送され、未定着トナー画像はヒータにより加熱された加熱スリーブ４３３と加圧ローラ４３４の間で記録材に加熱定着される。その後、排紙ローラ対４３５により画像形成装置４０１の外に排出される。
【００２９】
次に、レジストローラ対（給紙部）４０７で一旦停止していた記録材をプリンタコントローラ２０１からの指示により再給紙するまでの動作について図５、図６、図７を用いて詳細に説明する。
【００３０】
図５は定着器４３１への電力供給動作及び再給紙タイミングを説明するフローチャート、図６はメインサーミスタ５３２の温度変化（ヒータの温度変化）を示す図である。図７はサーミスタ５３２が定着時の制御目標温度（定着温度）である２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力を示すテーブルであり、プリンタコントローラ２０１上のマイクロコンピュータ２０７に保存されている。なお、プリンタコントローラ２０１は、温度検知部（サーミスタ５３２）の検知結果に基づき定着部が所定の定着可能温度（本例では定着時の制御目標温度）に到達するのに必要な必要積算電力を算出する必要積算電力算出部の役割を有している。更に、プリンタコントローラ２０１は、ヒータとの抵抗値と電源条件検知部の検知結果に基づき、記録材が給紙部（本例ではレジストローラ対）から定着部に到達する時間でヒータに供給可能な供給可能積算電力を算出する供給可能積算電力算出部の役割も有している。
【００３１】
図６において、時間０から時間Ｔ１は平均ヒータ電流Ｉを検知する期間、時間Ｔ２はレジストローラ対４０７で一旦停止していた記録材を再給紙するタイミング、時間Ｔ３は記録材が定着器４３１に到達するタイミング、時間Ｔ４は記録材が画像形成装置から排出されるタイミングであり、Ｔ２’、Ｔ３’、Ｔ４’は再給紙タイミングをＢ秒遅延させたときの各々のタイミングである。時間０から時間Ｔ３の期間は、レジストローラ対４０７から定着器４３１までの記録材搬送時間となる。
【００３２】
図５に示すように、画像形成がスタートすると、プリンタコントローラ２０１上のマイクロコンピュータ２０７は、ヒータ４３２に電力供給開始する前のヒータ温度（サーミスタ５３２の温度）と、マイクロコンピュータ２０７に保存された図７のテーブルから、定着温度である２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力Ｘを算出する（Ｓ１０１）。続いて定着器搭載メモリ３２３からヒータ４３２の抵抗値Ｒを読み出す（Ｓ１０２）。次にＴ１期間に電力ｄｕｔｙ比率１００％（Ｔｏｆｆ＝０）でヒータ４３２に通電し、その間の平均ヒータ電流Ｉを検知する（Ｓ１０３）。次に式１の演算を行い、記録材の定着器到達時間（Ｔ３）までにヒータが定着温度２００℃に到達するか否かを判断する（Ｓ１０４）。
【００３３】
必要積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）＜Ｒ＊Ｉ＾２＊Ｔ３  ・・・・（式１）
式１の右辺は、時間０から時間Ｔ３までの期間にヒータに供給できる供給可能積算電力である。必要積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）が供給可能積算電力より小さい場合、プリンタコントローラ２０１はＴ２のタイミング（所定のタイミング）でレジストローラ対４０７から記録材を再給紙し、感光ドラム３０５上への画像形成を開始する（Ｓ１０５）。時間Ｔ２（タイミングＴ２）は、記録材３２を再給紙できる最短のタイミングである。一方、必要積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）が供給可能積算電力より大きい場合、Ｔ２のタイミングで記録材３２を再給紙してしまうと記録材が定着器４３１に到達したときに定着器（ヒータ）が２００℃に達していないため、トナー画像が定着不足となってしまう。そこで式２の計算を行い、再給紙のタイミングをＴ２からＢ秒遅延させる（Ｓ１０６）。
【００３４】
再給紙遅延時間  Ｂ＝Ｘ／（Ｒ＊Ｉ＾２）−Ｔ３  ・・・・（式２）
再給紙のタイミングをＢ秒遅延させる結果、記録材３２が定着器４３１に到達する時にはヒータ温度は２００℃に到達している（図６の時間Ｔ３’）。
【００３５】
このように、本例では、定着部が所定の定着可能温度に到達するのに必要な必要積算電力と、記録材が給紙部から定着部に到達する時間でヒータに供給可能な供給可能積算電力と、に応じたタイミングで記録材を給紙部から給紙する。供給可能積算電力が必要積算電力より小さい場合は、大きい場合よりも給紙タイミングを遅くしている。
【００３６】
なお、本例では、必要積算電力Ｘとして、ヒータがトナー画像定着時の制御目標温度である２００℃に到達するのに必要な電力を算出している。しかしながら、必要積算電力Ｘは、必ずしも定着時の制御目標温度に到達するのに必要な電力である必要はなく、制御目標温度より低い所定の温度に到達するのに必要な電力を、必要積算電力Ｘとしてもよい。要するに、ヒータが所定の定着可能温度に到達するのに必要な電力を算出すればよい。
【００３７】
上述したように本実施例によれば、定着器の温度上昇率のような温度情報を用いずに給紙タイミングの判断をしているので、判断のタイミングが早く、結果的にＦＰＯＴの短縮が可能となる。特に、定着性に有利な条件（電源電圧が高いケースやヒータ抵抗値が低い時等）における最速ＦＰＯＴ（時間Ｔ２）を短く設定できる。また、ヒータ４３２の発熱体抵抗値は、ヒータ基板に印刷した後に抵抗値を調整することができないために製造上のバラツキが大きい。本実施例では、メモリに保存した定着器製造時の実測抵抗値を用いて再給紙遅延時間Ｂを算出しているため、最適な再給紙タイミングを高精度に算出可能となる。
【００３８】
（実施例２）
実施例１では、記録材が定着器４３１に到達するまでに、定着器４３１の温度が所定の定着可能温度に到達できない場合の動作について説明した。本実施例では、記録材が定着器４３１に到達するまでに、定着器４３１の温度が定着可能温度まで十分に到達可能と判断できる場合の動作について説明する。また、定着器４３１（ヒータ４３２）に印加される電圧とヒータ抵抗値とから定着器４３１への供給電力量を判断する構成について説明する。
【００３９】
図８は本実施例の画像形成装置である中間転写ベルト方式のカラーレーザプリンタの構成図である。図１と同じ機能の部品については、同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００４０】
７０１は感光ドラム３０５上に形成したトナー画像を１次転写させる中間転写ベルト（以降ＩＴＢ）であり、ＩＴＢ７０１を駆動する駆動ローラ７０２とＩＴＢのテンションを保持するテンションローラ７０３とを有する。７０４はＩＴＢ上のトナー画像を記録材に転写する２次転写ローラ、７０５はＩＴＢ上の残トナーを除去するＩＴＢクリーニングブレード、７０６はＩＴＢクリーニングブレード７０５で除去した残トナーを溜めておく廃トナーボックス、７０７はＩＴＢを駆動するＩＴＢ駆動モータである。７０８はプリンタコントローラ２０１に装着されたメモリであり、定着器４３１を製造する際に測定したヒータ４３２の発熱体の抵抗値が保存されている。
【００４１】
図９は本実施例における低圧電源２０２の詳細、及び定着器４３１の電力制御回路の詳細を説明するブロック図である。８０１は入力電圧検知回路（電源条件検知部）であり、検知した入力電圧を１次−２次変換してプリンタコントローラ２０１のＡ／Ｄポート３に出力する。ヒータ電流検知動作を除く定着器４３１の構成及び動作については図３と同様のため同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００４２】
次に画像形成動作を説明する。まず、ホストコンピュータ４４１からビデオコントローラ４４０に画像データが送信される。ビデオコントローラ４４０は、プリンタコントローラ２０１に画像形成の開始を指示するＰＲＩＮＴ信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。ＰＲＩＮＴ信号を受信したプリンタコントローラ２０１は、定着器４３１に電力を供給するとともに、所定のタイミングでスキャナモータ４２３、及びメインモータ４５１，ＩＴＢモータ７０７，定着器のモータ４５３の駆動を開始する。それとともに、ピックアップローラ４０４、給紙ローラ４０５、リタードローラ４０６を駆動して給紙カセット４０２から記録材３２を繰り出す。記録材３２は、レジストローラ対４０７まで搬送して一旦停止する。その後、所定のタイミングでプリンタコントローラ２０１は画像データ送信開始信号（以降ＴＯＰ信号）をビデオコントローラ４４０に送信する。
【００４３】
ＴＯＰ信号を受信したビデオコントローラ４４０はビットマップデータをプリンタコントローラ２０１に送信する。ビットマップデータを受信したプリンタコントローラ２０１はビットマップデータに応じてレーザユニット４２１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、ポリゴンミラー４２２、結像レンズ群４２４を介して帯電ローラ３０３により所定電位に帯電した感光ドラム３０５上に静電画像を形成する。その後、現像ローラ３０２でトナー画像に現像し、転写ローラ４３０で感光ドラム３０５上のトナー画像をＩＴＢ７０１上に転写する。このような画像形成動作をイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ，ブラックＢｋに対し行いＩＴＢ７０１上にカラートナー画像を形成する。続いて、プリンタコントローラ２０１はＩＴＢ７０１上に形成されたカラートナー画像に合わせて記録材３２をレジストローラ対４０７から再給紙し、所定電位の電圧が印加された２次転写ローラ７０４でＩＴＢ７０１上のカラートナー画像を記録材３２に転写させる。記録材３２上に形成されたカラートナー画像は定着器４３１に搬送され、所定温度に加熱された加熱スリーブ４３３と加圧ローラ４３４によって加熱、加圧され記録材に定着されたのち、定着排紙ローラ対４３５により画像形成装置４０１の外に排出される。
【００４４】
続いて画像形成開始からプリンタコントローラ２０１がビデオコントローラ４４０にＴＯＰ信号を送信するまでの動作について図１０、１１を用いて詳細に説明する。図１０は本実施例における定着器４３１への電力供給動作を説明するフローチャート、図１１はサーミスタ５３２の温度変化を示す図である。
【００４５】
図１１において、時間Ｔ１１までは入力電圧Ｖを検知する期間、時間Ｔ１２はＴＯＰ信号の送信タイミング、時間Ｔ１３は記録材が定着器４３１に到達するタイミング、時間Ｔ１４は記録材が画像形成装置から排出されるタイミングである。時間Ｔ１２’、時間Ｔ１３’、時間Ｔ１４’はＴＯＰ信号送信タイミングをＢ秒遅延させたときの各々のタイミングである。また時間Ｔ１５は定着器４３１への電力供給を再開するタイミングである。
【００４６】
図１０で画像形成がスタートすると、プリンタコントローラ２０１上のマイクロコンピュータ２０７はサーミスタ５３２の温度を検知し、マイクロコンピュータ２０７に保存された図７のテーブルから制御目標温度である２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力Ｘを算出する（Ｓ２０１）。続いてプリンタコントローラメモリ７０８からヒータ４３２の抵抗値を読み出す（Ｓ２０２）。次にＴ１１までの期間の平均入力電圧Ｖを検知する（Ｓ２０３）。次に式３の演算を行い記録材の定着器到達時間（Ｔ１３）までに定着器（ヒータ）が制御目標温度２００℃に到達するか否かを判断する（Ｓ２０４）。
【００４７】
必要積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）＜（Ｖ＾２／Ｒ）＊Ｔ１３  ・・・（式３）
式３の右辺は、時間０から時間Ｔ１３までの期間にヒータに供給できる供給可能積算電力である。必要積算電力  Ｘ（Ｗ・ｓ）の方が供給可能積算電力より小さい場合、プリンタコントローラ２０１はＳ２０５で定着器への電力供給を中断する期間Ｃ（ｓ）を算出する。中断期間Ｃは式４の関係となり、式５から算出される。なお、Ｙは電力供給中断期間の定着器４３１の温度低下に伴う、追加で必要な１秒間あたりの供給電力（Ｗ）である。
【００４８】
Ｔ１３−（Ｘ＋Ｙ＊中断期間Ｃ）／（Ｖ＾２／Ｒ）＝中断期間Ｃ  ・・・（式４）
中断期間Ｃ＝（（Ｖ＾２／Ｒ）＊Ｔ１３）／（（Ｖ＾２／Ｒ）＋Ｙ）
−Ｘ／（（Ｖ＾２／Ｒ）＋Ｙ）  ・・・（式５）
続いてＳ２０６で中断期間Ｃ（ｓ）を経過したか否かを判断する。経過した場合はＳ２０７で定着器４３１への電力供給が再開されたか否かを判断し、再開されていない場合はＳ２０８で電力供給を再開する。Ｓ２０６で中断期間Ｃ（ｓ）を経過していない場合とＳ２０７で定着器４３１への電力供給が再開済の場合はＳ２０９に移行する。Ｓ２０９ではＴＯＰ信号送信タイミングＴ１２に達したか否かを判断する。Ｔ１２に達した場合はＳ２１０でＴＯＰ信号が送信済か否かを判断し、送信されていない場合はＳ２１１でプリンタコントローラ２０１はビデオコントローラ４４０にＴＯＰ信号を送信する。Ｓ２０９でＴ１２に達していない場合とＳ２１０でＴＯＰ信号が送信済の場合はＳ２１２に移行する。Ｓ２１２では定着器４３１への電力供給再開とＴＯＰ信号の送信が両方完了したかを判断し、少なくともどちらか一方が完了していない場合は、Ｓ２０６に戻って両方が完了するまで上述した動作を繰り返す。なお、時間Ｔ１２（タイミングＴ１２）はＴＯＰ信号を送信できる最短のタイミングである。上述した動作を行うことで記録材が定着器４３１に突入するタイミングに合わせて定着器４３１の温度を定着温度に到達させることが可能となり（図１１の実線）、上述した動作を行わなかった場合（図１１の点線）と比較して消費電力を削減できる。
【００４９】
一方、Ｓ２０４で積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）の方が大きい場合は、Ｔ１２のタイミングでＴＯＰ信号を送信してしまうと記録材３２が定着器４３１に到達したときに定着温度が２００℃に達していないため、トナー画像の定着不足を招いてしまう。そこで式６の計算を行い、ＴＯＰ信号の送信タイミングをＴ１２からＤ秒遅延させる。
【００５０】
再給紙遅延時間Ｄ＝Ｘ／（Ｖ＾２／Ｒ）−Ｔ１３  ・・・・（式６）
その結果、記録材３２が定着器４３１に到達するときには定着器の温度は２００℃に到達している（図１１のＴ１３’）。
【００５１】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、定着器４３１が予め温まっていた場合や入力電圧が大きい場合などのケースのように、記録材３２が定着器４３１に到達する前に定着器が定着温度に到達可能となる場合の電力削減が可能となる。
【００５２】
なお、本実施例では、必要積算電力Ｘ（Ｗ・ｓ）が供給可能積算電力より小さい場合、定着器４３１への電力供給中断期間を設けることで電力の削減を行った。しかしながら、電力の削減手法はこれに限定されるものではなく、例えば定着器４３１への電力供給を少なくすることで温度上昇を緩やかにし記録材が定着器４３１に到達するタイミングに合わせて定着器を定着温度に達するように制御してもかまわない。
【００５３】
（実施例３）
実施例１、２では、サーミスタが定着温度である２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力を固定の関係式を用いて算出した。しかしながら、必要積算電力は画像形成装置の周囲環境温度によって変化する。本実施例では、画像形成装置の周囲環境温度によって２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力を補正する制御方法について説明する。画像形成装置、定着器４３１、回路の構成、及び画像形成動作については実施例１と同様のため説明を省略する。
【００５４】
図１２は画像形成装置の周囲環境温度と必要積算電力の補正値αとの関係を示したテーブルであり、プリンタコントローラ２０１上のマイクロコンピュータ２０７に保存されている。
【００５５】
続いて画像形成開始からプリンタコントローラ２０１がレジストローラ対４０７で一旦停止していた記録材を再給紙するまでの動作について図１３、１４を用いて詳細に説明する。図１３は定着器４３１への電力供給動作及び再給紙タイミングを説明するフローチャート、図１４はサーミスタ５３２の温度変化を示す図である。
【００５６】
図１４において、時間Ｔ２２はレジストローラ対４０７で一旦停止していた記録材を再給紙するタイミング、時間Ｔ２３は記録材が定着器４３１に到達するタイミング、時間Ｔ２４は記録材が画像形成装置から排出されるタイミングである。時間Ｔ２２’、時間Ｔ２３’、時間Ｔ２４’は再給紙タイミングをＥ秒遅延させたときの各々のタイミングである。
【００５７】
図１３で画像形成がスタートすると、プリンタコントローラ２０１上のマイクロコンピュータ２０７は、まずサーミスタ５３２の温度から定着温度である２００℃に到達するまでに必要な必要積算電力Ｘを算出する（Ｓ３０１）。続いて定着器搭載メモリ３２３からヒータ４３２の抵抗値Ｒを読み出す（Ｓ３０２）。次に、温度検知センサ３２４で検知した画像形成装置の周囲温度と図１２に示したテーブルとから積算電力補正値αを算出して必要積算電力Ｘを補正する。（Ｓ３０３）。補正後の必要積算電力はＸαとする。
【００５８】
次にヒータ４３２の抵抗値Ｒとヒータ電流Ｉとから式７を用いて時間Ｔ２２までの積算供給電力Ｚを算出する（Ｓ３０４）。
【００５９】
【数１】
0005697630.tif 000002
【００６０】
次に式８の演算を行い記録材の定着器到達時間（Ｔ２３）までに定着温度２００℃に到達するか否かを判断する（Ｓ３０５）。
【００６１】
積算供給電力Ｚ＞Ｔ２２／Ｔ２３＊Ｘα  ・・・・（式８）
積算供給電力Ｚの方が大きい場合、プリンタコントローラ２０１はＴ２２のタイミングで記録材を再給紙し、感光ドラム３０５上への画像形成を開始する（Ｓ３０６）。時間Ｔ２２（タイミングＴ２２）は記録材３２を再給紙できる最短のタイミングである。一方、積算供給電力Ｚの方が小さい場合、Ｔ２２のタイミングで記録材３２を再給紙してしまうと記録材３２が定着器４３１に到達したときに定着温度が２００℃に達していないため、トナー画像の定着不足を招いてしまう。そこで式９の計算を行い、再給紙のタイミングをＴ２２からＥ秒遅延させる（Ｓ３０７）。
【００６２】
再給紙遅延時間Ｅ＝（Ｔ２２＊Ｘα）／Ｘ−Ｔ２３  ・・・・（式９）
その結果、記録材３２が定着器４３１に到達するときには定着温度は２００℃に到達している（図１４のＴ２３’）。
【００６３】
以上、本実施例によれば、画像形成装置の周囲環境温度が変化した場合においても、ＦＰＯＴを最短の短縮が可能となる。
【００６４】
なお、実施例１〜３では、セラミック基板上に１つの抵抗発熱体を有するセラミックヒータを用いて説明を行った。しかしながら、抵抗発熱体の数は１つに限定されるものではない。複数の抵抗発熱体を有するセラミックヒータの場合、定着器毎に各々の抵抗発熱体の抵抗値を記憶し、画像形成開始時に通電する抵抗発熱体の合成抵抗値を用いることでも同等の効果が得られることは言うまでもない。またヒータとしてセラミックヒータ以外のヒータを用いた定着器を搭載する画像形成装置にも適用可能である。
【００６５】
また、実施例１〜３ではインライン型のカラー画像形成装置を用いて説明を行った。しかしながら、モノクロ画像形成装置や、４パス方式の画像形成装置においても同等の効果が得られることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
２０１  コントローラ
３２３  メモリ
４０７  レジストローラ対
４３１  定着器
４３２  ヒータ
６０３  電流検知回路
８０１  電圧検知回路
【図１】
0005697630.tif 000003
【図２】
0005697630.tif 000004
【図３】
0005697630.tif 000005
【図４】
0005697630.tif 000006
【図５】
0005697630.tif 000007
【図６】
0005697630.tif 000008
【図７】
0005697630.tif 000009
【図８】
0005697630.tif 000010
【図９】
0005697630.tif 000011
【図１０】
0005697630.tif 000012
【図１１】
0005697630.tif 000013
【図１２】
0005697630.tif 000014
【図１３】
0005697630.tif 000015
【図１４】
0005697630.tif 000016