(57)【要約】【課題】ユーザーの機器使用頻度に合わせて省電力モードに移行する時間帯を自動的に設定することにより、待ち時間を低減し、機器の消費電力を抑えることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱ローラ２１と加圧ローラ２２を有する定着ユニット１０を備えた画像形成装置において、定着ユニット１０の温度を目標温度近傍の一定温度に保持する機能と、装置の状態によって目標温度を切り替える機能と、定着ユニットの目標温度を下げて節電を行う予熱モードに移行する予熱制御機能と、一定時間帯ごとに印刷要求回数を測定する測定機能とを有する制御手段２８を備え、制御手段２８は、測定結果に基づいて印刷要求回数が所定回数以下の時間帯では予熱モードに移行するよう制御する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと加圧ローラを有する定着ユニットを備えた画像形成装置において、定着ユニットの温度を目標温度近傍の一定温度に保持する機能と、装置の状態によって目標温度を切り替える機能と、定着ユニットの目標温度を下げて節電を行う予熱モードに移行する予熱制御機能と、一定時間帯ごとに印刷要求回数を測定する測定機能とを有する制御手段を備え、制御手段は、測定結果に基づいて印刷要求回数が所定回数以下の時間帯では予熱モードに移行するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、予熱モードに移行する移行時間を手動により設定可能とした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、ＦＡＸ、プリンタ、複写機などの画像形成装置に関し、特に消費電力低減技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを有する画像形成装置においては、未定着トナー像を用紙に定着する定着ユニットとして、加熱ローラと加圧ローラを有しそのニップ部に用紙を挟持搬送する過程でトナーを溶融定着する方式が主流となっている。
このような画像形成装置において、機器が動作していない待機時の無駄な消費電力を低減させるために、待機状態が一定時間継続したら、定着ユニットの設定温度を下げることにより節電を行う予熱モードを搭載したものが多く知られている。なお予熱モードに関連して、特許文献１の技術がある。
【特許文献１】特開２００１−４２６９１公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予熱モードへの移行は通常、あらかじめ設定された移行時間経過後であり、個別に異なるユーザーの機器使用状況によっては、移行時間が長すぎることによりその時間分の消費電力がロスするという不具合が考えられる。一方、移行時間が短かすぎると、不必要に定着温度が下がってしまう機会が増えてしまうため、省電力状態からプリントを開始しようとすると、その都度定着立ち上がり時間待ちが発生してしまうという不具合が考えられる。
そこで本発明では、省電力モードへの移行において前述のような問題点を考慮し、ユーザーの機器使用頻度に合わせて省電力モードに移行する時間帯を自動的に設定することにより、待ち時間を低減し、機器の消費電力を抑えることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、加熱ローラと加圧ローラを有する定着ユニットを備えた画像形成装置において、定着ユニットの温度を目標温度近傍の一定温度に保持する機能と、装置の状態によって目標温度を切り替える機能と、定着ユニットの目標温度を下げて節電を行う予熱モードに移行する予熱制御機能と、一定時間帯ごとに印刷要求回数を測定する測定機能とを有する制御手段を備え、制御手段は、測定結果に基づいて印刷要求回数が所定回数以下の時間帯では予熱モードに移行するよう制御する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、予熱モードに移行する移行時間を手動により設定可能とした画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るカラーレーザプリンタの構成図である。このカラーレーザープリンタは、潜像担持体として感光体ベルト１を備え、周囲には帯電器２、画像形成手段としてレーザー照射を行う書き込みユニット３、４色の現像器４（各４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４ＢＫ）、感光体クリーニング手段５、除電ランプ６が配置されている。
また、感光体ベルト１に潜像された画像を中間的に保持するための中間転写ベルト７を備え、その周囲には中間転写ベルト７と対向接触する位置に配置され用紙に転写をする二次転写ローラ８、中間転写ベルト７をクリーニングするためのクリーニングローラ９が配置されている。また用紙にトナー像を定着するための定着ユニット１０、用紙を収容するための給紙トレイ１１を備えている。
感光体ベルト１は帯電器２により一様に帯電され、書き込みユニット３からレーザビームを照射して、感光体ベルト１に潜像を書き込み、現像器４を感光体ベルト１に接触させてトナー像を顕像化させる。感光体ベルト１上に作られた画像は、中間転写ベルト７上に再び転写される。この後、この感光体ベルト１上にのっている排トナーは感光体クリーニング手段５によって取り除かれ、除電ランプ６によってＬＥＤ照射を受けて除電され、感光体ベルト１上での１色の作像プロセスを終了する。
フルカラーモードの場合にはこれを４色作像、４周分させて中間転写ベルト７上でタイミングを合わせて像の重ね合わせを行った後、給紙トレイ１１より用紙を給紙し、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８の接合部搬送中にバイアスをかけて用紙にトナー像の転写を行う。この後トナー像が転写された用紙は、定着ユニット１０に搬送されて、定着ユニット１０内の加熱ローラと加圧ローラ間の二ップを通過することにより定着され、排紙部に排紙される。
図２は定着ユニットの断面図である。用紙Ｐが図の右から進入し加熱ローラ２１と加圧ローラ２２のニップ間に挟まれて用紙上のトナーＴが加熱ローラ２１の熱で溶かされて用紙Ｐに融着する。
【０００６】
図３は本発明の画像形成装置の要部である定着制御装置の構成図である。加熱ローラ２１は、加圧手段である加圧ローラ２２により圧接され、駆動源により回転駆動される。加熱ローラ２１は加熱源である加熱ヒータ２３を内蔵している。加熱ヒータ２３の一端はリレー２４を介して交流電源２５の一端に接続され、加熱ヒータ２３の他端と交流電源２５の他端との間はトライアック２６が接続されている。
このトライアック２６は制御ドライバ２７により駆動され、制御ドライバ２７はその制御手段としてのＣＰＵ（マイコン）２８によりオン／オフ制御される。また、リレー２９のコイルはスイッチングトランジスタ３０を介してＤＣ２４Ｖの電源とアースとの間に接続され、制御ドライバ３１はＣＰＵ２８により制御されてトランジスタ３０をオン／オフさせることによりリレー２９をオン／オフさせる。
従って、リレー２９がオン状態であってトライアック２６がオンした時はじめて交流電源２５からトライアック２６を介して加熱ヒータ２３に電力が供給されて、加熱ヒータ２３が点灯し加熱ローラ２１に対して加熱が行われる。
また、加熱ローラ外周部に温度検出素子であるサーミスタ３２が配置され、加熱ローラ２１の中央部の温度を検出する。このサーミスタ３２からの検出信号はＣＰＵ２８に入力される。ＣＰＵ２８は内蔵のＡＤコンバータにより入力されたアナログの温度検出信号をデジタル信号に変換してプログラムにより加熱ローラ２１外周の温度データを得る。
ＣＰＵ２８はサーミスタ３２により検出された加熱ローラ２１の温度を基にして制御ドライバ２７を介してトライアック２６を制御して加熱ヒータ２３の点灯／消灯制御を行う。また、ＣＰＵ２８は定着ユニット１０が装着された画像形成装置、例えば複写機の本体カバー（ドア）が開けられたか否かを検出するカバーＳＷ３３から検出信号が入力されて本体カバーが開けられた時には、制御ドライバ３１をオフさせてトランジスタ３０をオフさせることによりリレー２９をオフさせる。
また、本体カバーが閉じられた時には、制御ドライバ３１をオンさせてトランジスタ３０をオンさせることによりリレー２９をオンさせる。従って本体カバーの開いた状態では加熱ヒータ２３が点灯することはない。
【０００７】
図４はヒータ通電制御のフローチャートである。常時、一定周期ごとにループを形成し、定着をオフする（加熱ヒータ２３をオフする）要因がないかを監視している（Ｓ１）。例えば、画像形成装置の制御部からの指令により、「スリープモード」、「本体カバー開」などの定着オフ要因があった場合、定着制御部（ＣＰＵ２８）ではリレー２９をオフし（Ｓ２）、加熱ヒータ２３もオフにし（Ｓ３）、加熱ヒータ２３への通電を停止する。定着オフ要因がない場合には、ＣＰＵ２８でカウントされる周期タイマを例えば１秒に設定しタイマをスタートさせる（Ｓ４）。
次に、サーミスタ３２から現在温度値を取得する処理（Ｓ５）を行い、取得した現在温度値と制御目標温度の差分から加熱ヒータ２３への通電量（オン時間）を計算する（Ｓ６）。一般的に通電量の計算方法としては周知の技術としてＰＩＤ演算方式などの方法が用いられ、比例項、微分項、積分項の３つの項からなる演算式の乗数（ゲイン）を加熱ローラ２１の熱容量、加熱体のＷ数、などの機種固有の条件を考慮した設定値にすることにより、オーバーシュート、制御リップルのない最適な温度制御にすることができる。
通電時間の計算結果よりその時間に応じたタイマ値を通電時間タイマにセットしタイマをスタートさせる（Ｓ７）、タイマをスタートさせると同時に加熱ヒータ２３への出力をオンする（Ｓ８）。またこれ以降の処理では前述の通りスタートさせた通電時間タイマがタイムアップされるまではＳ９のループにて待ち処理を行い、通電時間がタイムアップしたら加熱ヒータ２３への出力をオフにする（Ｓ１０）。
次に前述の通りスタートさせた周期タイマがタイムアップされるまではＳ１１のループにて待ち処理を行う。周期時間がタイムアップしたら１周期分の通電処理ループが終了したことになるため、Ｓ１の処理に戻り再び次の周期での通電処理を行う。
【０００８】
図５はＣＰＵ２８からの出力信号を示す波形図である。図３で説明した様に加熱ヒータ２３の点灯／消灯を行うものである。一定周期間隔毎にオンＤｕｔｙを決定する演算を行いＴｏｎを決定する（図４で説明した通りこの時間は現在温度値と制御目標温度の差分から決定される値であるため常に一定とは限らない）と同時に出力をオンにし、Ｔｏｎの時間がタイムアップすると同時に出力をオフにする。以後、次の演算周期が来るまで出力をオフし続ける。このサイクルを繰り返し行うことで現在温度値と制御目標温度との差をなくしている。
図６は本発明におけるバッファ概念を記した図表である。例えば１１時バッファには１１時から１２時までの間にカウントされた印刷要求回数（累積平均値）が格納されている。
図７は印刷要求時のカウント処理のフローチャートである。このフローでは常時に時刻を確認し（Ｓ１）、画像形成装置に対して印刷要求があった場合に（Ｓ２）、印刷要求回数をカウントするカウンタＣ１をカウントアップする（Ｓ３）。そしてＳ１にて時刻がＮ時丁度（００分）になった時に、Ｎ時間帯における印刷要求回数を確定化させＣＮ＝Ｃ１とする（Ｓ４）。
次に、Ｓ５にて確定化した印刷要求回数ＣＮを今までの累積平均化データにするため、（ＣＮａｖｅ＋ＣＮ）／２として式の計算をし、その時間帯毎のバッファＣＮａｖｅに値を保存する（Ｓ５）。図７の処理では一定の時間帯毎（この実施例では１時間毎）に印刷要求回数を集計し、そのデータを時間帯毎に保存しておくことを目的としている。
【０００９】
図８は予熱移行処理のフローチャートである。図８にて、
・画像形成装置が待機中（Ｓ１）、
・ユーザーによって任意に設定される予熱移行手段が使用頻度によって移行するモードになっている（Ｓ２）、
・常に監視している時刻がＮ時丁度（００分）になった時（Ｓ３）
上記の条件が成立してさらに図７のフローチャートにて保存していた時間帯毎の印刷要求回数が一定の回数（０回）を下回っているかを参照して（Ｓ４）、下回っていた場合には、その時間帯は予熱モードに移行し定着の温度を下げる（Ｓ５）。また、印刷要求回数が一定の回数を上回っている場合には予熱モードを解除待機時の定着設定温度とする（Ｓ６）。つまり、図６の例に示す様に、就業時の印刷頻度がある時間帯には予熱状態には入らず、印刷頻度が全くなくなった時間帯に予熱状態にすることで、ユーザーの環境に合わせた省電力が可能となる。
以上が本発明に係わる実施形態であるが、本発明は上記例にのみ限定されるものではない。例えば、加熱ローラ２１内にのみ加熱ヒータ２３を配置する構成としていたが、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２内にそれぞれ１本づつヒータを持つ構成、加熱ローラ２１内に２本のヒータを持つ構成などであってもよい。また、画像形成装置としてカラーレーザプリンタを例として扱っているが、複写機、ＦＡＸなど他の画像形成装置にも応用できる。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、時間帯ごとの印刷要求を測定し、使用頻度が低い時間帯に予熱モードに移行することにより、ユーザーの機器使用頻度に合わせた適切な予熱が行われることになる。これにより、定着部品の高寿命化、消費電力の低減を図ることができる。
請求項２によれば、予熱モードに移行する移行時間を、自動設定の他に、手動によっても設定可能としたので、さらに様々な機器の使用状況を考慮しユーザーに対する利便性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るカラーレーザプリンタの構成図である。
【図２】定着ユニットの断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の要部である定着制御装置の構成図である。
【図４】ヒータ通電制御のフローチャートである。
【図５】ＣＰＵからの出力信号を示す波形図である。
【図６】本発明におけるバッファ概念を記した図である。
【図７】印刷要求時のカウント処理のフローチャートである。
【図８】予熱移行処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  定着ユニット
２１  加熱ローラ
２２  加圧ローラ
２８  ＣＰＵ（制御手段）
【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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【図８】
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