(57)【要約】【課題】この発明は、定着部の消費電力が必要以上に消費されることがあるという課題を解決しようとするものである。【解決手段】この発明は、記録材上にトナー像を形成し、商用電源から給電される定着ヒータを有する定着部１３で記録材上のトナー像を記録材に定着させる画像形成装置の定着ヒータ制御装置において、商用電源の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出結果により単位時間当たりの定着ヒータの通電時間と無通電時間を制御する制御手段１８とを備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上にトナー像を形成し、商用電源から給電される定着ヒータを有する定着部で前記記録材上のトナー像を前記記録材に定着させる画像形成装置の定着ヒータ制御装置において、前記商用電源の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出結果により単位時間当たりの前記定着ヒータの通電時間と無通電時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする定着ヒータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着ヒータ制御装置において、前記制御手段は前記商用電源のバラツキに関わらず前記定着部の消費電力が一定となるように前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うことを特徴とする定着ヒータ制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の定着ヒータ制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御手段が前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うタイミングは電源投入時のウォームアップ時であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２記載の定着ヒータ制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御手段が前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うタイミングは低電力モード又は省エネルギーモードから復帰した後のウォームアップ時であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ヒータ制御装置及び、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置では、商用電源から定着部の定着ヒータへ給電して定着部の温度を監視し、単位時間当たりの定着ヒータの通電時間と無通電時間のデューティ（Ｄｕｔｙ）を定着部の温度に応じて制御することにより定着部の温度制御を行っている。商用電源の電圧が下限となった場合でも画像形成不良を発生させない、又は画像形成可能となるまでの立ち上げ時間を規定時間内に終了させる為に、定着ヒータの抵抗値のバラツキを考慮して発熱量が大きな定着ヒータを搭載していた。定着部の温度制御の方法は、定着部温度の目標温度に対する差異により、単位時間当たりの定着ヒータの通電時間と無通電時間のＤｕｔｙを決定する方法としている。
【０００３】
特許文献１には、感光体上に形成した静電潜像に現像ユニットによりトナーを付着させて現像し、該トナーを記録紙に転写して可視像を形成し、定着ヒータを用いてトナーを記録紙に定着させる画像形成装置において、定着ヒータに印加される交流電源周波数の変動を検知する交流電圧のゼロクロス検出手段、定着部温度を検出するための定着温度検出手段、交流電源の電圧変動を検知するための交流電圧のピーク検出手段、前記装置の操作／表示部にて選択された待機モードを管理するモード管理手段、該待機モードと定着部温度により定着ヒータの位相制御を行う定着制御手段、位相制御データを格納するメモリ手段、定着ヒータへの交流電圧の通電を制御するスイッチング手段を備え、選択された待機モード及び交流電源の環境条件に応じて定着ヒータの通電制御を行うように構成されたことを特徴とする定着ヒータ電流制御装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、露光ランプへ印加される電圧を一定電圧に制御し、入力電圧のゼロクロスを示すゼロクロス信号と上記露光ランプへ印加される一定な実効電圧を決定するためのトリガ信号とを出力するランプ電圧一定制御手段と、定着装置の発熱抵抗体からなるヒーターへ供給される電力を制御するヒーター電力制御手段とを備える画像形成装置において、上記ヒーター電力制御手段は、上記ゼロクロス信号および上記トリガ信号から入力電圧の電圧変動と周波数変動とを検知する検知部と、上記露光ランプへの印加電圧として設定されている電圧値および上記ヒーターの抵抗値を記憶、保持する記憶部とを有し、上記検知部の検知結果を監視しながら上記ヒーターへの供給電圧が上記記憶部に記憶されている電圧値および抵抗値から決定される値になるように上記ヒーターの印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、記録媒体上にトナー像を形成し、前記トナー像を転写材上に転写し転写像を形成して、少なくとも前記転写像を前記転写材に定着させる定着器を有する電子写真方式を用いた画像記録手段と、前記定着器への印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、前記定着器の発熱部の温度状態を検出する温度検出手段と、前記発熱部の温度状態を制御する発熱部制御手段と、前記発熱部制御手段を駆動する為の制御データをもつ発熱部制御テーブルを有する電子写真装置において、前記定着器がもつ前記発熱部の温度制御を行う場合に、前記発熱部制御テーブルから前記制御データを選択する為のパラメータとして、前記発熱部への印加電圧と温度状態の２つを用い、印加電圧については独立した変換手段を有する前記印加電圧検出手段より検出することを特徴とする電子写真装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１０１７１８号公報
【特許文献２】
特開平５−３５０１２号公報
【特許文献３】
特開平８−１８５０８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記定着部の温度制御方法では、定着ヒータの抵抗値が個々に異なり、電源電圧が各ユーザ先において異なる条件であっても同一条件で定着部の温度制御を行っていたので、商用電源からのＡＣ入力電圧が定格以上であった場合には、定着部の消費電力が必要以上に消費されることがあった。
【０００８】
本発明は、定着部の最大消費電力を制御できる定着ヒータ制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、定着部の最大消費電力を一定とすることができる定着ヒータ制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、記録材上にトナー像を形成し、商用電源から給電される定着ヒータを有する定着部で前記記録材上のトナー像を前記記録材に定着させる画像形成装置の定着ヒータ制御装置において、前記商用電源の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出結果により単位時間当たりの前記定着ヒータの通電時間と無通電時間を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の定着ヒータ制御装置において、前記制御手段は前記商用電源のバラツキに関わらず前記定着部の消費電力が一定となるように前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の定着ヒータ制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御手段が前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うタイミングは電源投入時のウォームアップ時であるものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の定着ヒータ制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御手段が前記定着ヒータの通電時間と無通電時間の制御を行うタイミングは低電力モード又は省エネルギーモードから復帰した後のウォームアップ時であるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態は、画像形成装置としてのプリンタの一例である。
作像部１１は複数の像担持体としての感光体ドラムやトナー供給部などを備え、各感光体ドラム上に互いに異なる色の画像を形成してこれらの各感光体ドラム上の各色の画像を記録材としての記録紙上に重ねあわせて転写することによりカラー画像を記録紙上に形成する。
【００１４】
露光手段としての光書込部１２は、各色の画像信号によりレーザダイオードを変調駆動し、このレーザダイオードからの各色の画像信号で変調されたレーザ光を上記複数の感光体ドラムにそれぞれ照射して露光することで、各感光体ドラム上に各色の画像信号に対応した静電潜像を形成する。つまり、作像部１１では、複数の感光体ドラムは、それぞれ、駆動部により回転駆動されて帯電手段により一様に帯電された後に光書込部１２からの各色の画像信号で変調されたレーザ光により露光されて各色の画像信号に対応した静電潜像が形成される。各感光体ドラム上の各色の画像信号に対応した静電潜像はトナー供給部を含む現像手段により各色のトナーでそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。給紙装置から記録紙が給送され、この記録紙は転写手段により各感光体ドラム上の各色のトナー像が重ね合わされて転写されることによりカラー画像が形成される。
【００１５】
定着部１３は、定着ヒータを有し、作像部１１でカラー画像が形成された記録紙が搬送されてきて該記録紙上の画像（トナー）を該記録紙に定着させる。この定着部１３は、例えば駆動源により回転駆動される定着部材としての定着ローラ（若しくは定着ベルト）及び加圧部材としての加圧ローラがそのニップ部を通過する記録紙に対して加熱及び加圧により画像（トナー）を定着させ、定着ローラ（若しくは定着ベルト）及び加圧ローラの少なくとも一方を定着ヒータで加熱する定着装置が用いられる。
【００１６】
操作部１４は、ユーザ又は作業者が当該プリンタの状態を設定する為に操作する部分である。ＲＯＭ１５は、当該プリンタを制御する為のプログラム及び固定パラメータが記憶保持されている。ＲＡＭ１６は、当該プリンタの初設定を記憶保持し、バッテリーでバックアップされている。通信Ｉ／Ｆ１７は、ＬＡＮ等でホストと接続されており、外部とのＩ／Ｆを制御している部分で、外部からの画像データ等の入出力データを制御する。コントローラ１８は、当該プリンタを制御する部分であり、ＣＰＵも含まれ、バスを介して当該プリンタの各部を制御する。
【００１７】
図２は本実施形態において上記定着ヒータへの通電を制御する回路を示す。定着ヒータリレー制御部２１は、定着部１３の定着ヒータ１、２に対する商用電源からの電力供給を制御する部分であり、トランジスタ３１、ダイオード３２及びリレー３３などで構成される。商用電源から供給される交流電力は、ヒューズ３４、ノイズフイルタ３５を経てリレー３３の接点３３ａによりオン／オフ制御される。
【００１８】
コントローラ１８に含まれる制御手段としての制御基板２０は、定着ヒータ給電用リレー制御信号によりトランジスタ３１を介してリレー３３を制御し、当該プリンタの電源投入（電源オン）時にリレー３３の接点３３ａを閉じさせて商用電源からの交流電力を通電させる。また、制御基板２０は、定着ヒータ１、２等が異常となったときにリレー３３の接点３３ａを解放させて商用電源からの交流電力を遮断させる。
【００１９】
ゼロクロス検出部２２は、全波整流回路３６、フォトカプラ３７、トランジスタ３８などで構成され、定着ヒータリレー制御部２１におけるリレー３３の接点３３ａからのＡＣ電圧のゼロクロスを検出してゼロクロス信号を制御基板２０に出力する。制御基板２０は、ゼロクロス検出部２２からのゼロクロス信号を、定着ヒータ１、２のＯＮ／ＯＦＦ時のタイミングの基準として用いる。
【００２０】
電圧検出手段としてのＡＣ電圧検出部２３は、トランス３９、全波整流回路４０などで構成され、定着ヒータリレー制御部２１におけるリレー３３の接点３３ａからのＡＣ電圧をトランス３９で低電圧に変換して全波整流回路４０で全波整流することで制御基板２０側で検出できるようなＡＣ電圧検出信号を生成する。定着ヒータ制御部２４はトランジスタ４１，４２、フォトカプラ４３，４４、スイッチ素子としてのトライアック４５，４６などで構成され、定着ヒータ１、２は商用電源からヒューズ３４、ノイズフイルタ３５、リレー３３の接点３３ａを経由してトライアック４５，４６をそれぞれ介してＡＣ電力が供給される。制御基板２０は、定着ヒータ１制御信号、定着ヒータ２制御信号によりトランジスタ４１，４２、フォトカプラ４３，４４を介してトライアック４５，４６をオン／オフさせることで定着ヒータ１、２の通電時間と無通電時間を制御する。この場合、制御基板２０は、ゼロクロス検出部２２からのゼロクロス信号により、トライアック４５，４６を商用電源からのＡＣ電圧のゼロクロスでオン／オフさせる。
【００２１】
定着ヒータ１、２は、商用電源のバラツキ（商用電源からのＡＣ電力のバラツキ）のなかで商用電源からのＡＣ電圧が最小電圧の時で、且つ、制御単位時間当たり１００％通電された場合に、当該装置で規定された最大消費電力となるように発熱量が設定されている。定着部１３の温度（定着部材の表面温度）はサーミスタ等の温度検出手段により検出され、この温度検出手段からの温度検出信号が制御基板２０に入力される。
【００２２】
また、一般的に定着ヒータの温度制御方法では、制御間隔単位時間は、固定された時間が決められている。制御基板２０は、各制御単位時間の間隔の最初（各制御単位時間の最初）に上記温度検出手段からの温度検出信号により定着部１３の温度を検出し、定着ヒータ１、２の制御単位時間の通電又は無通電のＤｕｔｙの割合を、例えば図３に示すように上記温度検出手段が検出した定着部１３の温度：ｔｓにより、ＲＯＭ１５に記憶されている目標温度：ｔｒと定着部１３の温度：ｔｓとの差：ｔ＝ｔｒ−ｔｓに相当するパラメータをＲＯＭ１５から選択して該パラメータによりトライアック４５，４６をオン／オフさせることで定着ヒータ１、２への供給電力を定着部１３の温度が目標温度：ｔｒになるように制御する（定着ヒータ１、２への通電、無通電を定着部１３の温度が目標温度：ｔｒになるように制御単位時間毎に制御する）。
【００２３】
本実施形態においては、商用電源のバラツキに関わらず単位制御時間当たりの定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定とする。本実施形態は、商用電源のバラツキ（商用電源からのＡＣ電力のバラツキ）のなかで商用電源からのＡＣ電圧が最小電圧の時で、且つ、制御単位時間当たり１００％通電された場合に、当該装置で規定された最大消費電力となるように発熱量が設定されている定着ヒータ１、２を搭載している為、制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の通電Ｄｕｔｙを１００％とすると、商用電源のバラツキにより定着ヒータ１、２の最大消費電力が異なってくる。
【００２４】
よって、制御基板２０は、商用電源からのＡＣ電圧が最小電圧より大きな場合には、制御単位時間あたりの定着ヒータ１、２の最大通電時間：Ｔを短くするように補正してトライアック４５，４６をオン／オフ制御する。具体的には、商用電源からのＡＣ電圧の最小電圧：Ｖｍｉｎ、単位制御時間（制御単位時間）：Ｔａとする。定着ヒータ１、２の消費電力は、（定着ヒータ１、２の消費電力：Ｗ）＝（定着ヒータ１、２の印加電圧：Ｖ）×（定着ヒータ１、２の印加電圧：Ｖ）÷（定着ヒータ１、２の抵抗値：Ｒ）の式で与えられる為、（定着ヒータ１、２の最大通電時間：Ｔ）＝（Ｖｍｉｎ×Ｖｍｉｎ）÷（Ｖ×Ｖ）×Ｔａとして求められる。そこで、制御基板２０は、ＡＣ電圧検出部２３からのＡＣ電圧検出信号に基づいて商用電源からのＡＣ電圧より上記式で制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電時間：Ｔを求め、制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電時間をその求めた制御単位時間当たりの最大通電時間に決定してメモリに記憶（更新）することで制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電Ｄｕｔｙを補正する。そして、制御基板２０は、定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を上記メモリに記憶した制御単位時間当たりの最大通電時間に応じて補正し、トライアック４５，４６をその補正した制御単位時間で上述のようにオン／オフ制御し、制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定に制御する。
【００２５】
図４は本実施形態の動作フローを示す。制御基板２０は、低電力モード又は省エネルギーモードから復帰した直後のウォームアップ時又は電源投入（電源オン）時にはＡＣ電圧検出部２３からのＡＣ電圧検出信号より商用電源の電圧を検出し、その電圧検出値により、上記のように制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電Ｄｕｔｙを決定してその決定した制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電Ｄｕｔｙをメモリに記憶（更新）することで制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電Ｄｕｔｙを補正する。そして、制御基板２０は、定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を上記メモリに記憶した制御単位時間当たりの最大通電時間に応じて補正し、トライアック４５，４６をその補正した制御単位時間で上述のようにオン／オフ制御し、制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定に制御する。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、プリンタに搭載されている定着ヒータ１、２に印加される商用電源の電圧を検出して商用電源の電圧により、定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を補正することにより定着ヒータ１、２の最大消費電力を制御することができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、プリンタに搭載されている定着ヒータ１、２に印加される商用電源の電圧を検出して商用電源の電圧により、定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を補正することにより定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定とする制御ができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、電源ＯＮ時のウォームアップ時に定着ヒータ１、２に印加されるＡＣ電圧を検出して制御単位時間当たりの定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を補正することにより定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定とすることができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、低電力モード又は省エネルギーモードから復帰した直後のウォームアップ時に定着ヒータ１、２に印加されるＡＣ電圧を検出して定着ヒータ１、２の最大通電時間と無通電時間の制御単位時間を補正することにより定着ヒータ１、２の最大消費電力を一定とすることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態以外の複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、定着部の最大消費電力を制御できる定着ヒータ制御装置及び画像形成装置を提供することができる。
さらに、定着部の最大消費電力を一定とすることができる定着ヒータ制御装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】同実施形態において定着ヒータへの通電を制御する回路を示す回路図である。
【図３】同実施形態における目標温度と定着部の温度との差ｔと定着ヒータの通電時間（％）との関係を示す図である。
【図４】同実施形態の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、２      定着ヒータ
２０      制御基板
２１      定着ヒータリレー制御部
２２      ゼロクロス検出部
２３      ＡＣ電圧検出部
２４      定着ヒータ制御部
【図１】
2004233745.tif 000003
【図２】
2004233745.tif 000004
【図３】
2004233745.tif 000005
【図４】
2004233745.tif 000006