(57)【要約】【課題】定着部発熱体への電力供給制御において、発熱体に対して、最大電力を供給し、定着部の温度を上昇させるのではなく、最大電力よりも低い最適な電力を供給して、定着部の温度を上昇させることにより、装置全体の消費電力の低減を図ることが可能である画像形成装置を提供する。【解決手段】転写材の条件（材質、厚さ、大きさ）や定着部の温度条件を判別し、判別した転写材条件や温度条件に応じて最適な電力を設定し、最適電力を供給して定着部の温度を上昇させることにより、装置全体の消費電力の低減を図る。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材の種類を判別する転写材条件判別手段と、
発熱体を有する定着部と、
前記定着部における加熱定着手段と、
前記転写材判別手段により判別した転写材判別結果を取得する転写材最適化条件取得手段と、
前記転写材判別結果に基づいて、前記発熱体への供給電力を制御し、変化させる最適供給電力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】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質であり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質に関する情報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】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の厚さであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の厚さに関する情報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４】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の大きさであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の大きさに関する情報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５】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び厚さであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び厚さに関する情報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６】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び大きさであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び大きさに関する情報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７】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の厚さ及び大きさであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の厚さ及び大きさに関する情報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８】
前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び厚さ、大きさであり、
前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び厚さ、大きさに関する情報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９】
前記画像形成装置において、定着部の外部に雰囲気温度を検知するための温度検知手段と、
前記温度検知手段により判別した温度検知結果を取得する温度最適化条件取得手段と、
前記温度検知結果及び前記転写材判別結果に基づいて、前記発熱体への供給電力を制御し、変化させる最適供給電力制御手段とを有することを特徴とする請求項１から８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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱定着手段を備えた画像形成装置について、特に電力の低減制御技術を備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、会社や事業所、家庭等の建物に供給される電流には上限がある。電圧は一定であるため、言い換えれば、供給される電力に上限がある。そして、この範囲内で照明やエアコン等の電気製品を利用している。そのため、ある瞬間において一度に利用できる電気製品の数は限られている。
また、近年、身の回りに電気製品が増えたことにより、電力の消費量は多くなっている。安定した電力供給のため、電気製品の電源をこまめに切るなどの節電が行われるようになってきている。
【０００３】
電気製品の一つである画像形成装置において、特に、現在の電子写真方式による画像形成装置は、紙やＯＨＰシート等の転写材等に転写されたトナー像を、加熱されたローラ等を備えた定着部で転写材上に永久的に固定している。トナー像を転写材に確実に定着させるには、定着部の発熱体を十分に発熱させる必要がある。すなわち、定着部発熱体へ電力供給を行い、定着部に熱を与えることにより、定着を行うのに十分な温度に上昇させる必要がある。このため、定着部の発熱体の温度が定着に必要な温度を維持できるように、転写材が定着部を通過する直前、又は通過中に、定着部に対して更なる電力を供給している。
また、連続印刷において、複数枚の転写材に定着を行う場合も、最初の転写材が定着部を通過したことにより発生する温度低下に対して、次の転写材が安定した定着を行えるようにするために、定着動作前または定着動作中に、定着部に対して更なる電力供給を行い、定着を行うのに十分な温度に上昇させるという制御を行っている。
【０００４】
例えば、本発明と類似する従来技術として、転写材が転写部を通過する際に、転写部における電流や電圧の変化や、転写ローラの押圧力の変化を転写材情報として検出し、転写材に対する定着条件として設定することにより、定着に必要な熱量を供給して、定着性の向上を図る画像形成装置に関する発明がある（特許文献１参照）。
【０００５】
また、使用する転写材の材料に応じて、予備加熱部にてトナー像を一定の温度に予熱する画像形成装置に関する発明や（特許文献２参照）、複数枚の連続プリントにおいて、生産性を低下させずに、プリント枚数、用紙サイズ、種類によっても温度低下を補償して良好な定着品質を保つことが可能である画像形成装置のヒータ温度制御方法に関する発明がある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３３３７４６号公報
【特許文献２】
特開平９−１６０４０８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２８７４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術において、特許文献１に示した従来の画像形成装置では、転写材条件の判断のためのセンサー位置が、転写部にて固定されていることになり、供給電力設定に必要な転写材の大きさが判断できないという問題があり、定着部に対して必要以上の電力によって、過剰な熱を供給していた。その様子を図４に示す。
【０００８】
図４は、従来技術における、転写材の通過による定着部の熱量（温度）の変化を示す図である。
横軸は時間の経過を、縦軸は定着部熱量を示す。実線は定着部熱量の時間変化を示す。Ｔ１は転写材通過前の定着部の熱量（定着開始時熱量）を、Ｔ２は安定した定着を行うのに必要な熱量（安定定着熱量）を示す。Ｔａは転写材通過による低下熱量、あるいは転写材の定着に必要な実質の熱量を示す。以上より、Ｔｂは、転写材通過後のＴ２に対する余分な熱量（過剰熱量）を示すことが分かる。また、ｔ１は転写材通過時間を示す。
【０００９】
また、従来の画像形成装置でも、供給電力制御部が定着部に供給する電力は固定であり、電力を供給するか否か、つまり定着部温度が低下すると電力供給をＯＮにし、定着に十分な温度に達すると電力供給をＯＦＦにするというＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、これを繰り返すものであった。
これでは、電力の実効値（供給電力の時間平均、あるいは供給される熱エネルギー総量）としては低減できるものの、電力供給をＯＮにしている瞬間においては、転写材条件によらず同じ電力を消費していることになる。従って、装置全体として瞬間的には転写材条件に関係なく、最大の電力を消費することとなり、ときには画像形成装置、あるいは他の電気製品を利用することができないという問題が発生した。また、このような無駄な電力消費は、今日における省エネルギー指向に反するものでもある。
【００１０】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、定着部に対して、最大電力、すなわち電力の実効値としてではなく、最適な電力での熱供給を行うことにより、装置全体の消費電力の低減を図ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、転写材の種類を判別する転写材条件判別手段と、発熱体を有する定着部と、前記定着部における加熱定着手段と、前記転写材判別手段により判別した転写材判別結果を取得する転写材最適化条件取得手段と、前記転写材判別結果に基づいて、前記発熱体への供給電力を制御し、変化させる最適供給電力制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質であり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質に関する情報であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記転写材条件判別手段において、判別する転写材の種類は、転写材の厚さであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の厚さに関する情報であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の大きさであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の大きさに関する情報であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び厚さであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び厚さに関する情報であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び大きさであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び大きさに関する情報であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の厚さ及び大きさであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の厚さ及び大きさに関する情報であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、前記転写材条件判別手段において判別する転写材の種類は、転写材の材質及び厚さ、大きさであり、前記転写材最適化条件取得手段において取得する情報は、転写材の材質及び厚さ、大きさに関する情報であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、前記画像形成装置において、定着部の外部に雰囲気温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段により判別した温度検知結果を取得する温度最適化条件取得手段と、前記温度検知結果及び前記転写材判別結果に基づいて、前記発熱体への供給電力を制御し、変化させる最適供給電力制御手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の一実施例を示す供給電力制御部のブロック図である。
本発明に係る画像形成装置は、転写材条件判別手段である転写材センサー１と、加熱定着手段である発熱体４を有する定着部３と、転写材センサー１、及び発熱体４を制御する供給電力制御部５とを有する。且つ転写材センサー１は、転写材の材質を判別する材質センサーと、厚さを判別する厚みセンサーと、大きさを判別するサイズセンサーとを有する（図示しない）。また、転写材６は、画像形成装置に備えられた搬送路７を、図の転写材移動方向に向かって搬送される。
供給電力制御部５は、転写材センサー１にて判別された転写材条件（材質、厚さ、大きさ）を取得し、且つ取得した条件に応じて最適電力を算出し、且つ算出された最適電力を発熱体４に供給し、定着部３に対して熱供給を行う制御を行っている。
【００２１】
トナー像が形成された転写材は、像を定着させるために定着部へ搬送される。搬送された転写材は、発熱体によって加熱された定着部を通過し、熱によりトナーを熱定着させる。安定した定着を行うためには、定着部を図２に示す安定定着熱量Ｔ２を保つ必要がある。このため、転写材への定着時低下熱量Ｔａを考慮し、転写材が定着部を通過する前に、更にＴａ以上の熱量を先に供給して、定着部を定着開始時熱量Ｔ１に上昇させておく必要がある。
【００２２】
定着により定着部に温度低下が発生すると、次の定着を安定して行うために、供給電力制御部は加熱部に電力供給を行い、転写材の定着時低下熱量Ｔａを定着部に与え、定着部熱量をＴ１に上昇させることにより、次の定着動作に備える。
ここで、転写材が定着部を通過する際に発生する定着時低下熱量Ｔａは、転写材条件、すなわち転写材の材質、厚さ、大きさにより異なっている。このため、転写材センサーにより、転写材が定着部を通過する前に転写材条件を判別する。従って、図４に示す温度Ｔ１は、転写材条件によらず固定である必要はない。
【００２３】
例えば、Ａ４サイズの薄紙（通常の複写用紙など）の場合には、定着時に奪われる熱量Ｔａが小さいため、温度Ｔ１を低く設定しても定着品質は確保される。
逆に、同じＡ４サイズのハガキ厚さの用紙の場合には、定着時に奪われる熱量Ｔａは、薄紙と比べて大きいため、温度Ｔ１を高く設定しなければ定着品質は確保されない。その様子を図５に示す。
【００２４】
図５は、従来技術における、定着部に供給する電力と定着部の熱量（温度）との関係を、転写材ｘと転写材ｙを例にして示す図である。
横軸は時間の経過を、縦軸は定着部の熱量（温度）を示す。実線は定着部熱量の時間変化を示す。すなわち、実線の傾きが供給電力を示す。ｔｒは次の定着までのリカバリー時間を示し、転写材によらず一定である。
【００２５】
例として、転写材ｘを定着時温度低下が大きい転写材、転写材ｙを定着時温度低下が小さい転写材とする。転写材ｘに対して、安定して定着を開始させるのに必要な温度がＴ１ｘ（安定した定着に必要な温度Ｔ２＋転写材ｘの定着時低下温度Ｔａｘ）とすると、リカバリー時間内に電力Ｗｘ［Ｗ］を供給し、温度Ｔ１ｘまで上昇させる必要がある。
一方、転写材ｙに対して、安定して定着させるのに必要な温度Ｔ１ｙは、転写材ｙの定着時温度低下Ｔａｙが、転写材ｘの定着時温度低下Ｔａｘよりも小さい。そのため、Ｔ１ｙはＴ１ｘよりも小さくて済む。すなわち、リカバリー時間内に、Ｗｘよりも小さな電力Ｗｙ［Ｗ］で電力供給を行うだけで十分である。
【００２６】
図６は、従来の技術における、定着時温度低下が大きい転写材ｘに対する定着の場合の、最大電力での定着部電力供給の様子を示す図である。
従来の方式では、定着時温度低下がより大きい転写材（例えば厚紙など）への定着を想定し、供給電力を予め大きい値に設定されたＷｍａｘ［Ｗ］で、ＯＮ／ＯＦＦ制御をすることにより、定着部に対して必要な熱量を供給し、定着部の温度を維持している。また、図６の網掛部に示す量は供給電力の実効値であり、図７にて後述する転写材ｙでの供給電力実効値と比べて、大きい。
【００２７】
一方、図７は、従来方式における、定着時低下温度が小さい転写材ｙに対する定着の場合の、最大電力での定着部電力供給の様子を示す図である。ここで、Ｗｍａｘは、図６の説明に用いているＷｍａｘと同じ大きさである。
従来の方式では、定着時温度低下が小さい転写材（通常のコピー用紙のような薄紙など）への定着時においても、Ｗｍａｘで電力をＯＮ／ＯＦＦ制御し、定着部発熱体に対して必要な電力供給を行い、定着部の温度を上昇させている。ただし、図６の場合と比較して、定着部への電力供給をＯＮにする時間が短くなっている。また、図７の網掛部に示す量は供給電力の実効値であり、転写材ｘでの供給電力の実効値（図６参照）と比べて小さい。
【００２８】
結果的には、転写材ｘ、転写材ｙのいずれの場合にも、定着部に対して最適な熱供給がなされるため、定着品質は確保されている。しかしながら、実際には、Ｗｍａｘの電力を供給しているため、画像形成装置全体として見ると、瞬間的には転写材条件（材質、厚さ、大きさ）に関係なく、同じ最大電力を消費していることになる。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態である画像形成装置における、最適電力による定着部電力供給の様子を示す図である。ここでは、図７と比較するため、定着時温度低下が小さい転写材ｙに対する定着の場合を例として、最適電力による電力供給の様子を示している。
最適電力Ｗｏｐｔ［Ｗ］は、図６および図７における最大電力Ｗｍａｘよりも小さな電力である。最適電力Ｗｏｐｔの設定は供給電力制御部３で行われる。
すなわち、供給電力制御部３は、転写材センサーにて判別した転写材条件（材質、厚さ、大きさ）を取得し、且つ転写材条件に応じて、供給電力制御部にて最適電力Ｗｏｐｔを設定し、かつ定着部発熱体に対して最適電力Ｗｏｐｔで電力供給を行い、定着部の温度を最適定着開始温度Ｔｏｐｔまで上昇させる。このような方法においても、定着部は次の定着までのリカバリー時間内に十分な熱量が得られるため、最適電力まで電力を低下させたことによる、定着品質に関する不具合は発生しない。また、図２の網掛部に示す量は供給電力の実効値であり、最大電力で供給した場合の実効値（図７参照）と同じである。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態である画像形成装置の別の一実施例を示す供給電力制御部のブロック図である。
本発明に係る画像形成装置は、図１に示した画像形勢装置に加えて、雰囲気温度検知手段である雰囲気温度センサー２を備えている。雰囲気温度センサー２は、供給電力制御部５によって制御されている。これにより、供給電力制御部５は、転写材センサー１にて判別された転写材条件（材質、厚さ、大きさ）、及び雰囲気温度センサー２にて検地された温度条件を取得し、且つ取得した条件に応じて最適電力を算出し、且つ算出された最適電力を発熱体４に供給し、定着部３に対して熱供給を行う制御を行っている。
その後の定着処理等については、図１の説明と同様であるので省略する。
【００３１】
以下に、図３における温度条件を考慮した最適電力供給の様子を簡単に説明する。
例えば、定着部の温度がある程度高い場合は、定着部に対して少ない熱を与えるだけで最適定着開始温度Ｔｏｐｔに達するため、最適電力Ｗｏｐｔは小さく設定すればよい。一方、定着部の温度が低い場合は、定着部に対して多量の熱を与えなければ、最適定着開始温度Ｔｏｐｔに達しないため、最適電力Ｗｏｐｔを大きく設定する必要がある。
【００３２】
このように、雰囲気温度センサー２を備えることにより、転写材条件に加えて、温度条件も供給電力の最適化条件に加えることが可能であり、より最適な電力を設定し、定着部発熱体４に対して電力供給を行うことが可能である。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、転写材の種類を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３４】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３５】
また、転写材の種類として、転写材の厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３６】
また、転写材の種類として、転写材の大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３７】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）、及び厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３８】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）、及び大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００３９】
また、転写材の種類として、転写材の厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）、及び大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００４０】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）、及び厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）、大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００４１】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）、及び厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）、大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００４２】
また、転写材の種類として、転写材の材質（紙であるのか、ＯＨＰであるのか等）、及び厚さ（厚紙であるのか、薄紙であるのか等）、大きさ（Ａ３であるのか、Ｂ５であるのか等）を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００４３】
また、前記画像形成装置において、前記転写材の種類（材質、厚さ、大きさ）に加えて、温度条件も供給電力の最適化条件に加えることが可能であり、転写材条件及び温度条件から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給をすることにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、転写材の種類を判別し、判別した結果から最適電力を設定し、定着部に対して最適な電力を供給することにより、画像形成装置全体の消費電力を低減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の一実施例を示す供給電力制御部のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態である画像形勢装置における、最適電力による定着部電力供給の様子を示す図である。
【図３】本発明の実施形態である画像形成装置の一実施例を示す供給電力制御部のブロック図である。
【図４】従来技術における、転写材通過による定着部熱量（温度）の変化を示す図である。
【図５】従来技術における、定着部に供給する電力と定着部熱量（温度）との関係を示す図である。
【図６】従来技術における、転写材ｘに対する定着処理時の、最大電力による定着部への電力供給の様子を示す図である。
【図７】従来技術における、転写材ｙに対する定着処理時の、最大電力による定着部への電力供給の様子を示す図である。
【符号の説明】
１  転写材センサー
２  雰囲気温度センサー
３  定着部
４  発熱体
５  供給電力制御部
ｘ  転写材（定着時低下熱量が大きい転写材）
ｙ  転写材（定着時低下熱量が小さい転写材）
Ｔ１  定着開始時熱量（温度）
Ｔ２  安定定着熱量（温度）
Ｔａ  定着時低下熱量（温度）
ｔ１  転写材通過時間
ｔｒ  リカバリー時間
Ｗｍａｘ  最大電力
Ｗｏｐｔ  最適電力
Ｔｏｐｔ  最適定着開始時熱量（温度）
【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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【図７】
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