(57)【要約】【課題】ファーストプリント時間を必要以上に長くすることなく、消費電力を低減する。【解決手段】外部装置より入力される画像情報に基づいて、被記録材に画像を形成する画像形成装置であって、被記録材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記定着手段を加熱する加熱手段と、前記画像情報に基づいて画像データのデータ処理が完了するまでの時間を予測する予測手段と、前記予測手段により予測されたデータ処理完了時に、前記定着手段が所定の温度に到達するように、前記加熱手段を制御する制御手段とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置より入力される画像情報に基づいて、被記録材に画像を形成する画像形成装置であって、被記録材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記定着手段を加熱する加熱手段と、前記画像情報に基づいて画像データのデータ処理が完了するまでの時間を予測する予測手段と、前記予測手段により予測されたデータ処理完了時に、前記定着手段が所定の温度に到達するように、前記加熱手段を制御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】
前記予測手段は、前記画像データがモノクロかカラーかに基づいて、データ処理が完了するまでの時間を予測す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】
前記加熱手段は、コイルおよび前記コイルに高周波電圧を印加する高周波回路を有する電磁誘導加熱手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材に転写されたトナー像を加熱して定着させる定着手段を有する、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式のプリンタ、ＦＡＸ等に用いる定着装置として、電磁誘導加熱方式による定着装置が実用化されてきている。この方式は、交流磁界により、導電性を有する定着ローラに渦電流を誘導させ、渦電流により発生するジュール熱によって、定着ローラを発熱させるものである。定着ローラの表面近傍を集中的に加熱するため、所定の定着温度に達するまでの時間が短く、ファーストプリントに要する時間を大きく短縮できる。さらに最近では、定着ローラの低熱容量化により、数十秒で定着可能温度まで到達するものも出現してきている。
【０００３】
一方、ファーストプリント時間を短縮する方法として、特開２００２−３１９８０号公報には、定着ローラの表面温度の変化割合より、定着ローラの表面温度が定着可能温度に到達する時間を予測し、予測した時間に記録用紙が定着装置に到達するように制御する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１９８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部装置から入力される画像データの大きさによっては、画像形成装置におけるデータ処理時間が、定着ローラが所定の定着温度に到達するまでの時間よりも長くなる場合がある。特に、上記した誘導加熱方式のように、短時間で定着可能温度に達する定着装置ではその傾向が強い。データ処理に多くの時間がかかる場合には、定着ローラは高温状態のまま待機することとなり、無駄に使われる消費電力が多くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明によれば、低消費電力で、かつファーストプリント時間の短い画像形成装置を提供することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、外部装置より入力される画像情報に基づいて、被記録材に画像を形成する画像形成装置であって、被記録材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記定着手段を加熱する加熱手段と、前記画像情報に基づいて画像データのデータ処理が完了するまでの時間を予測する予測手段と、前記予測手段により予測されたデータ処理完了時に、前記定着手段が所定の温度に到達するように、前記加熱手段を制御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である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の構成図である。本実施の形態では、カラーレーザプリンタに適用したものを示してある。
【００１０】
図１において、カラー画像形成装置１は、装置内にイエロー現像ステーション２Ｙ、マゼンタ現像ステーション２Ｍ、シアン現像ステーション２Ｃ、ブラック現像ステーション２Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に配列している。そして、その下方には、記録紙３が収容される給紙カセット４を配設し、各現像ステーション（２Ｙ〜２Ｋ）に沿って、給紙カセット４からの記録紙の搬送路となる記録紙搬送路５を垂直方向に配置している。
【００１１】
本実施の形態において、光学ユニット６は、各色用半導体レーザ（図示せず）と、各色用半導体レーザにより発せられる各々のレーザ光に各々異なる角度を与えて、高速で回転する単一のポリゴンミラー７に入射させるための光学素子（図示せず）とから構成される入射用光学手段と、ポリゴンミラー７で反射された各色毎のレーザ光が通過する単一のＦθ特性を有する結像レンズ８と、結像レンズ８を通過した各々のレーザ光を反射する第１反射ミラー９と、さらに第１反射ミラー９で反射された各々のレーザ光を各色毎の作像ポジションに結像させるための複数の第２反射ミラー（１０Ｙ〜１０Ｋ）とから構成されている。
【００１２】
現像ステーション（２Ｙ〜２Ｋ）は、記録紙搬送路５の搬送方向上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、感光体（１１Ｙ〜１１Ｋ）、現像スリーブ（１２Ｙ〜１２Ｋ）、帯電器（図示せず）等、一連の電子写真方式における作像プロセスを実現するための部材より構成される。
【００１３】
各現像ステーション（２Ｙ〜２Ｋ）の感光体（１１Ｙ〜１１Ｋ）に対して、記録紙搬送路５を挟んで対向する位置には、各現像ステーション毎に転写ローラ（１３Ｙ〜１３Ｋ）が配置されている。
【００１４】
給紙カセット４の近傍には記録紙３を所定のタイミングで送出する給紙ローラ１４が設けられており、給紙ローラ１４を回転させることで、記録紙３は方向ｄ０に搬送される。
【００１５】
給紙ローラ１４と最上流側現像ステーション（イエロー：２Ｙ）の転写部位との間に位置する記録紙搬送路５ａには、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ１５、ピンチローラ１６対が設けられている。レジストローラ１５、ピンチローラ１６対は、給紙ローラ１４により搬送された記録紙３を一時的に停止させ、所定のタイミングで現像ステーションの方向に搬送させる。レジストローラ１５の回転開始タイミングと同期して、各現像ステーション（２Ｙ〜２Ｋ）に対する光学ユニット６の静電潜像の書き込みタイミングが各々独立して制御される。
【００１６】
最下流側現像ステーション（ブラック：２Ｋ）の下流側に位置する記録紙搬送路５ｂには出口側のニップ搬送手段として定着器１７が設けられている。
【００１７】
２９は、パソコン等の外部装置からの画像情報を受け取り、画像形成装置１のプリント動作を制御するプリント制御部である。
【００１８】
図２に定着器１７の構成図を示す。定着器１７は、相互に平行に配置された定着ローラ１８と加圧ローラ１９とを有し、定着ローラ１８の外周側には電磁誘導式による加熱手段２０が配置されている。なお、加熱手段２０は、定着ローラ１８と加圧ローラ１９とが接触押圧することによって形成されるニップ部を転写材（被記録材）２１が通過するための空間を避けて配置されている。定着ローラ１８は、耐熱性および保温性を有する弾性部材２３の表面に、耐熱性およびトナー離型性を有し最大適応転写幅よりわずかに広く設けられた導電性の磁性被加熱部材２２が被覆されている。加圧ローラ１９は、金属部材の表面に、耐熱性およびトナー離型性を有し、定着ローラ１８の弾性部材２３よりも硬い弾性部材が被覆されたものであり、定着ローラ１８との接触部において定着ローラ１８と順方向に回転するように構成されている。
【００１９】
電磁誘導式の加熱手段２０は、定着ローラ１８の母線方向に沿って延伸し、端部において定着ローラ１８の周方向に折り返して巻回させた励磁コイル２５と、励磁コイル２５の背面に設けられた高透磁率部材２４とから構成される。また、励磁コイル２５は励磁回路（図示せず）に接続され、高周波の交流電圧が印加される。
【００２０】
加圧ローラ１９は、定着ローラ１８に押圧接触してニップ部を形成し、トナー像の転写された記録紙３はこのニップ部に挟み込まれる。そして、ニップ部を通過する際に定着ローラ１８の保有する熱によりトナーの融解温度まで加熱される。このようにして、定着ローラ１８と加圧ローラ１９とが協働してトナー像を記録紙３に定着させる。
【００２１】
図３にプリント制御部２９の構成を示す。プリント制御部２９は、外部インターフェース３０を介して外部装置（図示せず）と接続されており、外部装置から受信した画像データのデータ処理を行い印字データを作成するデータ処理部３１と、モーター制御、温度検出、励磁制御等各ユニットの動作制御等を行う印字制御部３２とから構成される。印字制御部３２は、ＣＰＵ３３、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）用のＲＯＭ（図示せず）、信号のバッファ、モータードライバー等のハードロジック部３４で構成される。ＬＵＴ用のＲＯＭには、外部装置より入力される画像情報に応じて、そのデータ処理のために必要と予測される処理時間が書き込まれている。なお、ここでいう画像情報とは、画像データそのものの他、画像データに付随する、カラーかモノクロかの情報、圧縮形式、データ容量等の全ての情報を意味する。画像情報を受信したＣＰＵ３３は、このＬＵＴを参照して予測処理時間を読み取る。また、ＬＵＴ用のＲＯＭには、加熱開始時の定着ローラ１８の温度に応じて、定着ローラ１８が定着温度に到達するのに必要と予測される加熱時間も書き込まれている。ＣＰＵ３３は、温度検出手段２６により検知された定着ローラ１８の温度より、定着ローラ１８が定着温度に到達するまでの予測加熱時間を読み取る。そして、ＣＰＵ３３は、予測処理時間と予測加熱時間に基づいて、データ処理完了時に定着ローラ１８が所定の定着温度に到達するように、加熱手段２０の加熱開始時点を決定し、加熱開始時点において励磁手段２０が加熱を開始するように、励磁制御部２７に指示を出す。
【００２２】
半共振型インバータである励磁回路（図示せず）を制御する励磁制御部２７は、ＣＰＵ３３からの励磁制御信号２８により、励磁回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する。励磁制御信号として、ＯＮ信号が入力された場合には、励磁回路に約３０ＫＨｚの交流電圧が印加される。この交流電圧は励磁コイル２５に印加され、励磁コイル２５に流れる交流電流によって交流磁界が発生する。この交流磁界により、定着ローラ１８の磁性被加熱部材２４に渦電流が誘導され、そのジュール熱によって定着ローラ１８が加熱される。
【００２３】
図４に温度検出手段２６を示す。３５はサーミスタで、定着ローラ１８の表面に接触する。サーミスタ３５の抵抗値と抵抗器３６の抵抗値とで決定されるアナログ電圧が、プリント制御部２９のＣＰＵ３３のＡ／Ｄ変換入力ポートに印加され、Ａ／Ｄ変換レベルに応じて定着ローラ１８の温度情報がＣＰＵ３３に通知される。ＣＰＵ３３では、定着ローラ１８の温度が約１７０℃の一定温度になるように、ＯＮ／ＯＦＦの励磁制御信号２８を励磁制御部２７に出力し、励磁コイル２５に印加する交流電圧を制御する。
【００２４】
次に、プリント時の具体的制御手順をフローチャート図５、図６を用いて説明する。
【００２５】
まず、外部装置よりプリント開始コマンドを受信し、外部装置とのデータの通信を開始する（１）。開始コマンド受信後、これから送られる画像データがカラーかモノクロかを判別する判別コマンドを受信する（２）。この後、画像データの取り込みを開始し、データ処理部３１は、外部装置より入力された画像データをドットイメージへ展開し、印字するための画像信号を作成する。作成された画像信号は光学ユニット６に入力され、画像信号に従って各々のレーザ光が変調される。データ処理部３１では、ドットイメージへの展開が終了すると終了フラグを１にする（３）。終了フラグは、印字制御部３２に入力され、ＣＰＵ３３はデータ処理状況をモニターできる。
【００２６】
一方、外部装置よりカラーかモノクロかを判別する判別コマンドを受信すると、判別コマンドに応じて加熱開始時点の推定を行う。具体的には、ＣＰＵ３３は、ＬＵＴのモノクロまたはカラーに対応した予測処理時間を参照し、それぞれに応じた予測処理時間を読み取る。また、ＣＰＵ３３は、温度検出手段２６より入力される信号により、定着ローラの温度を検知し、定着ローラが定着可能温度に到達するのに要する予測加熱時間をＲＯＭより読み取る。そして、予測処理時間と予測加熱時間より、データ処理完了時に、定着ローラが所定の温度に到達するように、加熱開始時点を計算する。
【００２７】
加熱開始時点になったら、ＣＰＵ３３は、励磁制御信号２８としてＯＮ信号を出力して、励磁コイル２５への電流印加を開始する（４）。加熱開始後、ＣＰＵ３３は、温度検出手段２６から入力されるサーミスタ３５の値より、定着ローラ１８が定着可能温度（１７０度）に達したかどうかを判定する（５）。定着可能温度に達すると、ＣＰＵ３３は、終了フラグが１になっているかどうか、即ち、データ処理が完了しているかどうかをみる（６）。終了フラグが１の場合、プリント制御部２９は印字動作を開始する（７）。一方、（６）において終了フラグが０の場合、ＣＰＵ３３は、励磁制御信号２８としてＯＦＦ信号を出力し、励磁コイル２５への電流印加を停止する（８）。ＣＰＵ３３は、終了フラグをモニターし続け、終了フラグが１になってデータ処理が完了するまで待機する（９）。次に、終了フラグが１になった場合、ＣＰＵ３３が励磁制御信号２８としてＯＮ信号を出力し、励磁コイル２５への電圧印加を再開する（１０）。ＣＰＵ３３は、温度検出手段２６からの温度情報によって、定着ローラ１８が定着可能温度に達しているかどうかを判定し（１１）、定着可能な温度に達した場合、プリンタ制御部２９は印字動作を開始する（１２）。
【００２８】
なお、本実施の形態では、画像データがカラーかモノクロかに基づいて、データ処理時間を予測したが、画像情報のうち画像データの容量、圧縮方式等に基づいてデータ処理時間を予測しても良い。また、これらを組み合わせて予測しても良い。そうすることにより、さらに正確にデータ処理時間を予測することが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態では、加熱手段の加熱開始時点を変える制御をしたが、加熱手段の加熱出力、あるいは加熱開始時点および加熱出力の両方を変える制御をしても同様の効果がある。
【００３０】
また、本実施の形態では、データ処理が完了するまでの時間を予測する予測手段として、予めＲＯＭに記憶させたＬＵＴを用いたが、画像情報に基づいて直接演算を行っても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、画像情報に基づいてデータ処理時間を予測し、データ処理完了時に定着手段が所定の温度に到達するように加熱手段を制御することにより、ファーストプリント時間を必要以上に長くすることなく、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置の構成図
【図２】定着器の構成図
【図３】プリント制御部の構成図
【図４】温度検出手段の構成図
【図５】プリント処理のフローチャート
【図６】プリント処理のフローチャート
【符号の説明】
１  カラー画像形成装置
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  現像ステーション
６  光学ユニット
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ  感光体
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｙ  転写ローラ
１７  定着器
２９  プリント制御部
【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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