(57)【要約】【課題】コピースタート時等のように、駆動モータ等に突入電流が発生する際の装置全体の消費電力を低く抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】ヒートローラ式定着器２０と、該定着器の定着ヒータ２３に通電する電力を制御する消費電力制御装置１０５と、１以上の機器とを有し、該機器の始動時に該機器に突入電流が流れるときに上記消費電力制御装置１０５が上記定着ヒータに通電する電力を低く制御する。これによって、突入電流が流れる前の消費電力を低くしておくことができ、突入電流による電力が増加しても、目標消費電力以下に抑えることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートローラ式定着器と、該定着器の定着ヒータに通電する電力を制御する消費電力制御装置と、１以上の機器とを有し、該機器の始動時に該機器に突入電流が流れるときに上記消費電力制御装置が上記定着ヒータに通電する電力を低く制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記機器が駆動モータであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記消費電力制御装置がＰＷＭ制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記電力を低くする時間が５００ｍｓｅｃ以内であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、画像形成動作スタート時など、突入電流により瞬間的に増加する消費電力を低く抑えることができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、画像形成装置の主要部における構成を示す図である。画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を帯電させるための帯電装置１２と、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置１３と、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を転写紙に転写させる転写部１４と、感光体ドラム１１に密着した転写紙を分離させる分離部１５と、転写紙の表面に転写されたトナー像を定着させるヒートローラ式定着器２０とを備えてなる。符号１６は搬送機構、符号１７はクリーニング部、符号１８は搬送経路をそれぞれ示す。
【０００３】
ヒートローラ式定着器２０は、定着ヒータ２３を内蔵する加熱ローラ２１と、これに圧着されるよう設けられた加圧ローラ２２とを有する。転写紙は、トナー像が加熱ローラ２１に接する向きで、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２のニップ部に送り込まれる。
【０００４】
加熱ローラ２１は、例えばフッ素樹脂からなる被覆層を芯金の外周表面に形成したもので、この芯金の内部にハロゲンランプなどの定着ヒータ２３が収容されている。加圧ローラ２２は、弾性体よりなる被覆層を芯金の外周表面に形成したものである。被覆層には、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの各種軟質ゴムが使用されている。加熱ローラ２１や加圧ローラ２２の芯金としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金が使用されている。
【０００５】
感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写部１４で転写紙に転写され、トナー像を担持した転写紙は、ヒートローラ式定着器２０に入る。転写紙は加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とのニップ部で圧着され、加熱ローラ２１に圧接したトナーが溶融して転写紙上に定着する。
【０００６】
近年、このような画像形成装置では、機器使用時の利便性の向上が望まれている。特に、ユーザの利便性から、定着ウォーム時間の短縮は必須の要件とも言える。これに対し、様々な対策が取られているが、加熱ローラの定着ヒータを大容量化する方法が比較的に簡単である。特に高速機では、定着率の安定性から定着ヒータに消費電力の大きいハロゲンランプなどを使用することが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像形成装置には、上記のヒータ以外にも、駆動モータをはじめ幾つかのモータや光源としてのランプ、液晶パネル、帯電器等の負荷を使用しており、これらによっても電力が消費され、合計としてはかなり大きな消費電力となっている。
【０００８】
また、駆動モータなどは、電源を投入すると定常電流になるまで、短時間ではあるが、突入電流と言われる大電流が流れる特性があり、突入電流による消費電力の増加は非常に大きい。そのため、定着ヒータに大きな出力のものを使用すると、上記のような突入電流に対応した瞬間最大消費電力も上昇し、電源電圧の一時的な低下を起こして、機械の誤作動等の不具合が発生する可能性が生じる。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、コピースタート時等のように、機器に突入電流が発生する際の装置全体の消費電力を低く抑えることができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の画像形成装置は、ヒートローラ式定着器と、該定着器の定着ヒータに通電する電力を制御する消費電力制御装置と、１以上の機器とを有し、該機器の始動時に該機器に突入電流が流れるときに上記消費電力制御装置が上記定着ヒータに通電する電力を低く制御することを特徴としている。
【００１１】
上記機器が駆動モータである構成としたり、上記消費電力制御装置がＰＷＭ制御を行う構成としたり、上記電力を低くする時間を５００ｍｓｅｃ以内とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
本発明の実施例の画像形成装置は、ヒートローラ式定着器を有し、駆動モータを備えたものである。以下に他の各諸元を記載する。
画像形成方式：　電子写真（カールソンプロセス）乾式２成分現像方式
感光体（１１）　　　：　負帯電ＯＰＣ（感光層膜厚３０μｍ）
感光体線速（Ｖｐ）：　２８０ｍｍ／ｓｅｃ
帯電装置（１２）の帯電極構成：　スコロトロン
帯電前露光光源：　ＬＥＤ（波長；７００ｎｍ，光出力１０ｌｕｘ）
露光方式：　レーザ操作方式（波長；７８０ｎｍ）
レーザビーム径：　主走査方向；５０μｍ　副走査方向；８０μｍ（６００ｄｐｉ）
レーザパワー：　感光体表面３００μＷ
クリーニング方式：　カウンターブレード方式（ウレタンゴム製）
加熱ローラ（２１）径：　φ５０
定着ヒータ（２３）：　ハロゲンランプ８００Ｗ＋４００Ｗ
加圧ローラ（２２）径：　φ４０
【００１３】
図１は本発明の画像形成装置における制御装置の要部を示すブロック図である。全体制御部１００は、コンピュータからなり、ＣＰＵと、フラッシュメモリやＨＤＤなどの記憶手段を有し、これら記憶手段にインストールされたプログラムに従って画像形成装置の全体を制御するところである。
【００１４】
操作部１０１は、画像形成装置の上面にあって、液晶パネルからなる表示部とテンキーやスタートキーなどからなる入力部とを有する。入力部からは、コピー枚数、使用トレイ、倍率等の画像形成条件が入力され、液晶パネルには、これらの条件や装置の状況が表示される。
【００１５】
定着温度センサ１０２は、加熱ローラ２１の表面温度を測定しているところで、表面温度が予め設定された下限温度を下回ると、全体制御部１００は定着器駆動装置１０３に、定着ヒータ２３へ通電するように指示をする。加熱ローラ２１の表面温度が予め設定された上限温度を越えると、全体制御部１００が定着器駆動装置１０３に通電を停止させる。
【００１６】
モータ駆動部１０４は、全体制御部１００からの指示によって、駆動モータの回転、停止を行うところである。この駆動モータは、画像形成時に感光体ドラム１１等画像形成部全体を駆動するモータである。この駆動モータが最も出力が大きく、画像形成装置全体の消費電力に及ぼす影響が大きいので、制御の対象としている。しかし、画像形成装置には、その他のモータも使用されているので、他のモータを制御対象としてもよい。
【００１７】
本発明では、定着器駆動装置１０３に消費電力制御装置１０５を設けたことに特徴がある。消費電力制御装置１０５では、駆動モータの起動に連動して定着ヒータ２３に通電する電力を制御する。
【００１８】
図２は、駆動モータ起動時の突入電流の時間変化を示す線図である。この図に示すように駆動モータのスイッチをオンにした直後に最大電流が流れ、その後急速に低下して定常電流に落ち着く。スイッチオンから定常まで移行するときの定常電流を越える部分が突入電流で、突入電流のピークはスタート時である。しかし、スタートから１００ｍｓｅｃ経過すると、突入電流はピーク時の５０％となり、５００ｍｓｅｃ経過すると、突入電流はピーク時の１０％となって、ほぼ定常値と同じになる。
【００１９】
図３は、消費電力制御装置１０５で何も制御をしない場合（１００％制御時）にコピーを開始したときの画像形成装置の消費電力の変化状態を示した線図である。定着ヒータ２３によって定常の電力Ｗ１が消費されているところに、コピーボタンがＯＮにされてコピーが開始され、コピー開始によるモータの電力が加算された状態を示している。モータが定常状態のときのモータの消費電力Ｗ２と、定着ヒータの定常電力Ｗ１との和が１００％制御時の消費電力１，４００Ｗとし、装置全体の目標消費電力が１，５００Ｗとすると、コピー開始直後の駆動モータの突入電流により、瞬間的に電力が１，５００Ｗを越えることになる。これによって、電源電圧が一時的に低下すると、機械の誤作動等の不具合が発生する可能性がある。
【００２０】
そこで、本発明では以下のようにした。まず、コピー開始時における駆動モータの起動など、定着ヒータ２３以外の機器で突入電流が生じるものについて、突入電流による消費電力のピークの高さと持続時間とを計測する。次に、通常のコピー開始時とか、予熱モードからコピーを開始する時など、様々なモードにおける消費電力のピーク値と持続時間を求める。そして、これらのデータから、各モードにおける消費電力のピークを目標消費電力以下にするために、定着ヒータ２３の消費電力を抑える量と時間を算出し、全体制御部１００内に記録する。全体制御部は、画像形成装置が、コピーを開始するなど、記録されているいずれかのモードになったら、この記録されたデータに基づいて、消費電力制御装置１０５に消費電力の抑制量（％）と抑制時間についての指示を出し、消費電力制御装置１０５は、この指示に基づき全体の消費電力が目標消費電力を上回らないように、定着ヒータ２３に供給する電力を制御する。
【００２１】
定着ヒータ２３に供給する電力を制御する方法としては、抵抗器で制御する方法等種々の方法があるが、本発明の実施例では、無駄になるエネルギーが少なくなるという利点から、ＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を採用している。この実施例では、１０ｍｓｅｃ周期で行うＰＷＭ制御としている。ＰＷＭ制御におけるデューティ比によって、定着ヒータ２３に供給する電力を制御するのである。
【００２２】
図４は定着ヒータ２３にＰＷＭ制御によるパルスを与えた状態を示す図である。図４では、デューティ比を７０％としている。すなわち、１周期の１０ｍｓｅｃ中、７ｍｓｅｃを点灯し、３ｍｓｅｃを消灯させている。ＰＷＭ制御を行う時間は、コピースタートから３００ｍｓｅｃとしている。
【００２３】
図５は、定着ヒータ２３に図４に示すＰＷＭ制御を加えたときの、画像形成装置の消費電力の変化状態を示した線図である。コピーボタンを押してコピーをスタートした直後から３００ｍｓｅｃの時間、デューティ比を７０％でＰＷＭ制御を行った。図３では、コピー開始時のモータの突入電流によって、トータルの消費電力が目標消費電力を突破していたが、デューティ比を７０％とするＰＷＭ制御の結果、図５では、目標消費電力以下に抑えることができた。したがって、電源電圧の一時的な低下を防止して、機械の誤作動等の不具合を予防することができた。
【００２４】
すなわち、ＰＷＭ制御で定着ヒータ２３の消費電力は７０％に下がっているので、これに駆動モータが定常状態になったときの消費電力を加算してもトータルの消費電力は、１，３００Ｗとベースを低下させることができる。この状態で駆動モータの突入電流の影響を受けると、突入電流が生じる間は、ＰＷＭ制御しない１００％制御時の消費電力である１，４００Ｗは越えることになる。しかし、全体のベースが下がっているので、目標消費電力である１，５００Ｗを越えることは防止できることになる。
【００２５】
なお、突入電流が１０％に下がるまでの時間は、図２に示すように５００ｍｓｅｃであり、上記実施例でＰＷＭ制御をする時間はこれより短い３００ｍｓｅｃとなっている。これは、１００％制御時に消費電力（１４００Ｗ）と、目標消費電力（１５００Ｗ）との間に差があるので、突入電流が残存していても、それによる消費電力が目標消費電力を越えなければ問題ないので、突入電流が０％とか１０％以下に下がるまで待つ必要がないということである。
【００２６】
上記のような消費電力の制限制御を実施すると、加熱ローラ２１の温度上昇率が鈍るが、短時間であるから定着性への影響は殆どない。逆に消費電力の大きいヒータを採用できるというメリットもあり、消費電力の制限が終わった後の定着温度の回復も早くなる。
【００２７】
このような制御方法を予熱モードのときに利用すると、瞬間最大消費電力を増やすことなく、ウォームアップ時間を短縮することができ、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００２８】
なお、突入電流の持続時間は、モータにより若干の相違があるが、ＰＷＭ制御をする時間を５００ｍｓｅｃとすれば、殆どの場合、目標消費電力以下に抑えることが可能となる。また、逆に、本発明の実施例の３００ｍｓｅｃ以下の時間に設定できる場合もある。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の画像形成装置は、ヒートローラ式定着器と、該定着器の定着ヒータに通電する電力を制御する消費電力制御装置と、１以上の機器とを有し、該機器の始動時に該機器に突入電流が流れるときに上記消費電力制御装置が上記定着ヒータに通電する電力を低く制御するので、コピースタート時などにおいて、突入電流により消費電力が増加しても、装置全体の消費電力が目標消費電力を上回るのを防止することができる。したがって、電源電圧の一時的な低下を防止して、機械の誤作動等の不具合を予防することができる。
【００３０】
ＰＷＭ制御を行うこととすれば、エネルギの無駄を抑制することができる。電力を低くする時間が５００ｍｓｅｃ以内であれば、短時間で済むので、定着性への影響を殆ど受けずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置における制御装置の要部を示すブロック図である
【図２】駆動モータ起動時の突入電流の時間変化を示す線図である。
【図３】消費電力制御装置で何も制御をしない場合にコピーを開始したときの画像形成装置の消費電力の変化状態を示した線図である。
【図４】定着ヒータにＰＷＭ制御によるパルスを与えた状態を示す図である。
【図５】定着ヒータに図４に示すＰＷＭ制御を加えたときの、画像形成装置の消費電力の変化状態を示した線図である。
【図６】画像形成装置の主要部における構成を示す図である。
【符号の説明】
１１　　感光体ドラム
２０　　ヒートローラ式定着器
２１　　加熱ローラ
２２　　加圧ローラ
２３　　定着ヒータ
１０５　消費電力制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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