(57)【要約】【課題】電子写真式画像形成装置を少ない消費電力で効果的に冷却する。【解決手段】普通紙か厚紙かOHP紙かという用紙種類に応じて、定着ローラの回転速度が変化する。また、カラー印刷かモノクロ印刷かに応じて、定着ローラに供給される前の印刷用紙と次の印刷用紙との間のインターバルが変化する。厚紙印刷時やOHP紙印刷時のように定着ローラの回転速度が遅いときや、モノクロ印刷時のように印刷用紙間のインターバルが短いときには、定着ローラから印刷用紙が奪う時間当りの熱量が大きく、定着ローラの温度が上がりにくいので、定着ローラ冷却用の冷却ファンの回転速度を低くして、その消費電力を節約する。定着ローラの温度や熱的な状態を検出して、その検出値に応じて、冷却ファンの回転速度を制御してもよい。【選択図】図４
2007219192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷用紙を送りつつ加熱する定着器と、
前記定着器を冷却する冷却装置と、
前記印刷用紙を前記定着器に供給する用紙搬送装置と、
印刷条件の指定を含む印刷命令を受け、前記定着器と前記冷却装置と前記用紙搬送装置とを制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、
前記印刷条件に応じて印刷中における前記定着器が前記印刷用紙を送る速度が変わるように、前記定着器を制御する手段と、
前記定着器の速度に応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御する手段と
を有する電子写真式画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子写真式画像形成装置において、
前記コントローラが、
前記印刷条件応じて印刷中における前記用紙搬送装置が複数枚の印刷用紙を前記定着器に供給するインターバルが変わるように、前記用紙搬送装置を制御する手段と、
前記インターバルに応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御する手段と
を更に有する電子写真式画像形成装置。
【請求項３】
印刷用紙を送りつつ加熱する定着器と、
前記定着器を冷却する冷却装置と、
前記印刷用紙を前記定着器に供給する用紙搬送装置と、
印刷条件の指定を含む印刷命令を受け、前記定着器と前記冷却装置と前記用紙搬送装置とを制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、
前記印刷条件に応じて印刷中における前記用紙搬送装置が印刷用紙を前記定着器に供給するインターバルが変わるように、前記用紙搬送装置を制御する手段と、
前記インターバルに応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御する手段と
を有する電子写真式画像形成装置。
【請求項４】
印刷用紙を送りつつ加熱する定着器と、
前記定着器を冷却する冷却装置と、
前記定着器と前記冷却装置と前記用紙搬送装置とを制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、
前記定着器の温度または熱的な状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される状態値に応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御する手段と
を有する電子写真式画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の電子写真式画像形成装置において、
前記検出手段により検出される前記状態が、
A  前記定着器の温度、
B  前記定着器の加熱パワー、または
C  前記定着器の温度が所定の閾値温度より高温であるときの時間長であって、前記定着器の各時点での温度により加重された時間長
を含む電子写真式画像形成装置。
【請求項６】
定着器と前記定着器を冷却する冷却装置とを備える電子写真式画像形成装置における冷却制御方法において、
前記冷却装置により前記定着器を冷却するステップと、
印刷条件の指定を含む印刷命令を受けるステップと、
前記印刷条件に応じて印刷中における前記定着器が前記印刷用紙を送る速度が変わるように、前記定着器を制御するステップと、
前記定着器の速度に応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御するステップと
を有する方法。
【請求項７】
用紙搬送装置と定着器と前記定着器を冷却する冷却装置とを備える電子写真式画像形成装置における冷却制御方法において、
前記冷却装置により前記定着器を冷却するステップと、
印刷条件の指定を含む印刷命令を受けるステップと、
前記印刷条件に応じて印刷中における前記用紙搬送装置が印刷用紙を前記定着器に供給するインターバルが変わるように、前記用紙搬送装置を制御するステップと、
前記インターバルに応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御するステップと
を有する方法。
【請求項８】
定着器と前記定着器を冷却する冷却装置とを備える電子写真式画像形成装置における冷却制御方法において、
前記冷却装置により前記定着器を冷却するステップと、
前記定着器の温度または熱的な状態を検出するステップと、
前記検出される状態値に応じて印刷中における前記冷却装置の冷却能力が変わるように、前記冷却装置を制御するステップと
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式画像形成装置およびその冷却制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置は、定着器などの大きい熱を発する部品を有し、それを冷却するための冷却装置（典型的には冷却ファン）を有する。特開平３−８１７８３号公報には、画像形成装置の冷却ファンの制御に関し、特に待機時の冷却ファンの騒音を小さくすることを目的とした制御方法が開示されている。この従来方法によれば、冷却ファンは、画像形成動作中は高速回転数で定速運転され、画像形成動作終了直後の温度が高い間は、低回転数で定速運転され、そして、待機状態中の温度が高くない時には、低回転数で間欠的に運転される。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−８１７８３号公報（例えば、第５頁右下欄第９行から第６頁左上欄第１４行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却ファンの駆動による消費電力を削減するという観点から見て、上記従来技術に従う冷却ファンの制御方法はまだ十分に満足できるものではない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、画像形成装置を少ない消費電力で効果的に冷却可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面に従う画像形成装置は、印刷用紙を送りつつ加熱する定着器と、定着器を冷却する冷却装置と、印刷用紙を定着器に供給する用紙搬送装置と、印刷条件の指定を含む印刷命令を受け、定着器と冷却装置と用紙搬送装置とを制御するコントローラとを備える。コントローラは、印刷条件に応じて印刷中における定着器が印刷用紙を送る速度が変わるように、定着器を制御する手段と、定着器の速度に応じて印刷中における冷却装置の冷却能力が変わるように、冷却装置を制御する手段とを有する。
【０００７】
この電子写真式画像形成装置によれば、印刷命令により指定される印刷条件に応じて、印刷中における定着器が印刷用紙を送る速度が変わる。例えば、印刷条件の一つとしての紙種（普通紙、厚紙またはOHP用紙など）に応じて、定着器の速度が、普通紙の時には最も早く、厚紙の時には普通紙のときより遅く、また、OHP用紙の時には最も遅いというように、制御される。これは、印刷用紙の温度を適正な定着温度まで上昇させるための時間が紙種によって異なるからである。このように印刷条件によって定着器の印刷用紙を送る速度が変化するのに応じて、印刷中における冷却装置の冷却能力も変化する。例えば、普通紙の印刷時のように定着器の速度が高い時には、冷却能力は高く、また、厚紙やOHP紙の印刷時のように定着器の速度が低い時には、冷却能力は低くなるように、冷却装置が制御される。定着器の速度が低い時には、印刷用紙が定着器から奪う時間当たりの熱量が大きいため、定着器の温度が上昇し難い。その時に冷却能力を低くすることで、必要な冷却能力を確保しつつ、冷却装置の消費電力を節約することができる。
【０００８】
本発明の別の側面に従う電子写真式画像形成装置では、コントローラが、印刷条件に応じて印刷中における用紙搬送装置が印刷用紙を定着器に供給するインターバルが変わるように、用紙搬送装置を制御する手段と、そのインターバルに応じて印刷中における冷却装置の冷却能力が変わるように、冷却装置を制御する手段とを有する。
【０００９】
この電子写真式画像形成装置によれば、印刷条件に応じて、印刷中における印刷用紙が定着器に供給されるインターバルが変わる。例えば、印刷条件の一つである印刷色、すなわち、カラー印刷かモノクロ印刷かにより、用紙供給のインターバルが、カラー印刷の場合には長く、モノクロ印刷の時には短くなるように、制御される。これは、カラー印刷とモノクロ印刷では、トナーイメージを形成して転写するための時間が異なるからである。このように印刷条件により定着器への用紙供給のインターバルが変わることに応じて、印刷中における冷却装置の冷却能力も変化する。例えば、カラー印刷の時のようにインターバルが長い時には、冷却能力は高く、また、モノクロ印刷の時のようにインターバルが短い場合には、冷却能力は低くなるように、冷却装置が制御される。インターバルが短い時には、印刷用紙が定着器から奪う時間当たりの熱量が大きいため、定着器の温度が上昇し難い。その時に冷却能力を低くすることで、必要な冷却能力を確保しつつ、冷却装置の消費電力を節約することができる。
【００１０】
本発明のまた別の側面に従う電子写真式画像形成装置では、コントローラが、定着器の温度または熱的な状態を検出する検出手段と、この検出手段により検出される状態値に応じて印刷中における冷却装置の冷却能力が変わるように、冷却装置を制御する手段とを有する。ここで、検出手段により検出される状態としては、例えば、定着器の温度、定着器の加熱パワー、または、定着器の温度が所定の閾値温度より高温であるときの時間長であって、定着器の各時点での温度により加重された時間長などが、採用できる。
【００１１】
この電子写真式画像形成装置によれば、定着器の温度または熱的な状態が検出されて、その検出された状態に応じて冷却装置の冷却能力が制御される。従って、定着器が小さい冷却能力しか要しない状態にあるときには、それに合わせて冷却装置の冷却能力を低下させて、消費電力を節約することができる。
【００１２】
本発明はまた、上述した電子写真式画像形成装置における冷却制御方法も提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像形成装置を少ない消費電力で効果的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる電子写真式の画像形成装置の全体的な概略構成を示す。
【００１５】
図１に示すように画像形成装置１０は、印刷用紙１２を用紙搬送路１４に沿って搬送するための用紙搬送装置（その全体の図示は省略）と、トナー像を生成し、用紙搬送路１４上の転写位置１７にてそのトナー像を印刷用紙１２に転写するためのトナー像形成・転写装置１６と、転写位置１７より用紙搬送路１４に沿って下流の位置に配置され、トナー像が転写された印刷用紙１２を取り込んで、そのトナー像を印刷用紙１２上に定着させるための定着器１８とを備える。ところで、この実施形態では、トナー像形成・転写装置１６は、転写方式として二次転写方式を採用している。しかし、これは一つの例示であり、他の転写方式を採用した画像処理装置においても本発明は適用可能である。
【００１６】
定着器１８は、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６とを有し、この明細書では、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６とのセットを「定着ローラ２８」という。加熱ローラ２４と加圧ローラ２６は、互いに当接して、そこに印刷用紙.１２が挟み込まれることになる定着ニップ２９を形成する。加熱ローラ２４は、定着ニップ２９にて、印刷用紙１２のトナー像が転写された側の面に接触して、これを定着に適した高温度に加熱するためのものである。加圧ローラ２６は、定着ニップ２９にて、印刷用紙１２を反対側の面から加熱ローラ２４へ向かって押すことにより、印刷用紙１２のトナー像が転写された側の面を加熱ローラ２４に密着させるためのものである。定着器１８には定着器駆動モータ３０が連結されており、定着器駆動モータ３０は、定着ローラ２８を回転駆動する。定着器１８の近傍に、冷却装置の一例として、定着ローラ２８を冷却するための冷却ファン２０が配置される。
【００１７】
この画像形成装置１０はさらに、コントローラ３２を備える。コントローラ３２は、例えば、コンピュータとそれに接続された各種周辺回路から構成され、画像形成装置１０内の上述した各種機構の動作を制御する。その制御機能の一つに、本発明の原理に従い冷却ファン２０を制御する機能がある。
【００１８】
図２は、定着ローラ２８の内部の概略構成および冷却ファン２０との位置関係を示す。
【００１９】
図２に示すように、加熱ローラ２４には、これを加熱するためのヒータ（以下、HRヒータという）３４が内蔵されている。加圧ローラ２６にも、これを加熱するためのヒータ（以下、「PRヒータ」という）３６が内蔵されている。また、加熱ローラ２４には、その温度を検出するために、その長さ方向の中央部と端部の２箇所にそれぞれ、温度センサ（例えばサーミスタ）３８，４０が内蔵されている（以下、中央部の温度センサを３８を「HR中央温度センサ」といい、端の温度センサ４０を「HR端温度センサ」という）。加圧ローラ２６にも、その長さ方向の中央部に、温度センサ（例えばサーミスタ）（以下、「PR中央温度センサ」という）が内蔵されている。
【００２０】
冷却ファン２０は、定着ローラ２８の軸方向の一端部の近傍に配置されている。冷却ファン２０が回転すると、定着器１８内では、定着ローラ２８の軸にほぼ平行な方向に空気流が形成され、定着ローラ２８により加熱された定着器１８内の空気が冷却ファン２０に吸われて画像形成装置１０の外へ排出されるようになっている。
【００２１】
図３は、定着器１８とコントローラ３２の内部構成と機能を示す。
【００２２】
図３に示すように、定着器１８は、加熱ローラ２４内のHRヒータ３４に流す電流（HRヒータ３４の発熱量）を制御するためのスイッチング制御素子（例えばトライアック）５０と、加圧ローラ２６内のPRヒータ３６に流す電流（PRヒータ３６の発熱量）を制御するためのスイッチング制御素子（例えばトライアック）５２と、加熱ローラ２４内のHR中央温度センサ３８の出力に基づいてHRヒータ３４用のスイッチング制御素子５０のオンデューティ（つまり、加熱のパワー）を制御するデューティ制御回路５４と、加圧ローラ２６内のPR中央温度センサ４２の出力に基づいてPRヒータ３６用のスイッチング制御素子５２のオンデューティ（つまり、加熱のパワー）を制御するデューティ制御回路５６とを有する。図示省略されているが、HRヒータ３４とPRヒータ３６とスイッチング制御素子５０とスイッチング制御素子５２とは、HRヒータ３４とPRヒータ３６とを直列に接続して両者を同時に発熱させたり、HRヒータ３４とPRヒータ３６を個別に独立して発熱させたりすることが自在にできるような回路（詳細は図示省略）を構成している。
【００２３】
コントローラ３２は、画像処理コントローラ６０と、機構コントローラ６２とを有する。画像処理コントローラ６０と機構コントローラ６２は、いずれも、コントローラ３２のコンピュータがプログラムを実行することで実現される機能であってもよいし、専用ハードウェアであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
【００２４】
画像処理コントローラ６０は、印刷されるべき画像の画像データを作成し、そして、その画像を印刷するための印刷命令を機構コントローラ６２に出力する。印刷命令には、各種の印刷条件の指定、例えば、カラー印刷かモノクロ印刷かなどの印刷色の指定、普通紙か厚紙かOHP紙かなどの印刷用紙１２の種類の指定、片面印刷か両面印刷かの印刷面の指定、印刷用紙１２のサイズの指定などが含まれる。機構コントローラ６２は、画像処理コントローラ６０からの印刷命令を受けて、その印刷命令により要求された印刷動作を実行するために、図１を参照して説明した画像形成装置１０内の用紙搬送装置やトナー像形成・転写装置１６や定着器１８や冷却ファン２０などの各種機構の動作を制御する。
【００２５】
機構コントローラ６２が行なう各種機構に対する種々の制御動作のうち、図３には、冷却ファン２０の制御処理に関連性のある制御動作だけが図示されている。すなわち、図３に示すように、機構コントローラ６２は、定着器駆動モータ３０を制御して、定着ローラ２８の回転を制御する。また、機構コントローラ６２は、定着器１８内のデューティ制御回路５４を制御して、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の温度を制御する。また、機構コントローラ６２は、これらの定着器１８の制御に関連して、冷却ファン２０の回転を制御する。冷却ファン２０の制御では、後述するように、画像処理コントローラ６０からの印刷命令に含まれる印刷色の指定と印刷用紙種類の指定とが利用される。
【００２６】
図４は、機構コントローラ６２によって行なわれる定着器１８と冷却ファン２０の制御工程（または制御状態）の遷移を示す。
【００２７】
まず、定着器１８の制御工程について説明する。図４に示すように、「停止」、「HRウォームアップ」、「PRウォームアップ」、「定着前」、「定着中」、「定着後」および「クールダウン」の工程（状態）がある。画像形成装置１０の電源がオフの時、または、節電休止状態の時、定着器１８は停止状態にある。画像形成装置１０の電源がターンオンされた時、または節電休止状態から通常状態に復帰した時、機構コントローラ６２による定着器１８の制御は、HRウォームアップ工程から開始してスタンバイ工程まで進む。スタンバイ工程にて画像処理コントローラ６０から印刷命令が入ると、定着前工程が開始され、印刷用紙１２毎に（または、途切れず連続して入ってくる複数の印刷用紙１２の流れ毎に）定着前工程から定着後工程までが実行される。通常、図４に実線矢印で示すように、定着後工程の後に、制御はスタンバイ工程に戻る。ただし、定着ローラ回転開始時（停止状態からHRウォームアップ工程を行う場合）、または、印刷中（定着前工程、定着工程、定着後工程）に、定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能上限温度を超えた場合には、点線矢印で示すように、定着後工程に続いてクールダウン工程が実行され、その後に制御はスタンバイ工程に戻る。他方、印刷中に定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能下限温度を下回った場合、破線矢印で示すように、定着後工程に続いてHRウォームアップ工程が行なわれる。
【００２８】
HRウォームアップ工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、HRヒータ３４とPRヒータ３６の双方がフィードバック（FB）制御により駆動されて、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度が上げられる。加熱ローラ２４の温度が、スタンバイ用の所定の目標温度に達すると、HRウォームアップ工程が終わり、PRウォームアップ工程が開始する。
【００２９】
PRウォームアップ工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４の温度はフィードバック制御によりスタンバイ用目標温度の付近に維持されつつ、加圧ローラ２６の温度がフィードバック制御により更に上げられる。加圧ローラ２６の温度が、スタンバイ用の所定の目標温度に達すると、PRウォームアップ工程が終わり、スタンバイ工程が開始する。
【００３０】
スタンバイ工程では、定着ローラ２８が停止され、そして、印刷命令の入力を待ちつつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の温度がフィードバック制御によりそれぞれのスタンバイ用目標温度付近に維持される。
【００３１】
印刷命令が入力されると、定着前工程が開始される。定着前工程は、印刷命令の入力時から印刷用紙１２が定着ニップ２９に入る直前（例えば、４秒前）まで行なわれる。定着前工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度がフィードバック制御により、それぞれのスタンバイ用目標温度より高いそれぞれの定着用目標温度へ向けて上げられる。
【００３２】
その後、印刷用紙１２が定着ニップ２９に入る直前（例えば、３秒前）から定着ニップ２９を通過し終わる時まで、定着中工程が行なわれる。定着中工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度がフィードバック制御により、それぞれの定着用目標温度の付近に維持される。
【００３３】
その後、印刷用紙１２が定着ニップ２９を通過し終わった時から、画像形成装置１０の外へ排出されるまでの間、定着後工程が行なわれる。定着後工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、HRヒータ３４とPRヒータ３６に流れる電流値が固定される。
【００３４】
定着前工程、定着工程及び定着後工程を通じて、定着ローラ２８の回転数（回転速度）は、印刷用紙１２の種類（印刷命令により指定された用紙種類）によって異なるように制御される。すなわち、用紙種類が普通紙の場合、定着ローラ２８の回転数は所定の通常(高速）回転数に制御される。用紙種類が厚紙の場合には、定着ローラ２８の回転数は所定の中速（例えば、上記通常回転数の二分の一）に制御される。これは、厚紙の温度を定着に適した温度に上げるためには、普通紙よりも長い時間をかけて定着ローラ２８から厚紙に熱を与える必要があるからである。また、用紙種類がOHP紙の場合には、定着ローラ２８の回転数は所定の低速（例えば、上記通常回転数の四分の一）に制御される。これは、OHP紙を定着に適した温度にまで加熱するために、厚紙より多くの時間をかけてより多くの熱を定着ローラ２８から厚OHP紙に供給する必要があるためである。
【００３５】
なお、上述したように、定着ローラ回転開始時（停止状態からHRウォームアップ工程を行う場合）、または、印刷中（定着前工程、定着工程、定着後工程）に、定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能上限温度を超えた場合には、印刷用紙１２が画像形成装置１０の外へ排出された後にクールダウン工程が行なわれる。クールダウン工程では、定着ローラ２８が停止され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方のヒータ温度がフィードバック制御により、それぞれのスタンバイ用目標温度の付近まで低下させられる。
【００３６】
以上が、機構コントローラ６２によって行なわれる定着器１８の制御である。図示してないが、機構コントローラ６２は、前述した用紙搬送装置やトナー像形成・転写装置１６も制御するが、その制御の内で、後述する冷却ファン２０の制御に関連するものとして、複数枚の印刷用紙１２に印刷を行なう場合における、複数枚の印刷用紙１２を搬送するタイミングの制御がある。すなわち、印刷命令により指定される印刷色がカラー印刷かモノクロ印刷かにより、機構コントローラ６２は、印刷用紙１２を転送位置１７(延いては定着器１８）に送り込むタイミング、とりわけ、前の印刷用紙１２と次の印刷用紙１２との間のインターバルを違える。この実施形態では、転写方式として二次転写方式を採用しているため、機構コントローラ６２は、モノクロ印刷を行う場合には、複数枚の印刷用紙１２を、殆どインターバルを置くことなく、または、極めて短いインターバルで、連続的に送り込むが、カラー印刷を行う場合には、K、C、M、Yなどの複数カラーのトナーイメージを順次に形成し一次転写するのに要する時間に相当するインターバル（モノクロ印刷の時よりずっと長い）を空けて、複数枚の印刷用紙１２を間欠的に送り込む。
【００３７】
さらに、機構コントローラ６２は、定着器１８の上述した制御工程に同期して、冷却ファン２０の回転数つまり冷却能力を、図４に示すように制御する。すなわち、画像形成装置１０の電源がオフ状態にある停止工程では、冷却ファン２０も当然に停止される。画像形成装置１０の電源がターンオンされると、冷却ファン２０の回転駆動が開始される。この実施形態では、冷却ファン２０の駆動モード（以下、冷却モードという）には、冷却能力が高い強冷却モードと、冷却能力の低い弱冷却モードがあり、強冷却モードでは、所定の高速回転数で冷却ファン２０が回転駆動され、弱冷却モードでは、所定の低速回転数（例えば、上記高速回転数の二分の一）で冷却ファン２０が回転駆動される。定着器１８の制御がHRウォームアップ工程、PRウォームアップ工程およびスタンバイ工程の何れかにあるときには、冷却ファン２０は弱冷却モードで駆動される。
【００３８】
他方、印刷が行なわれているとき、すなわち、定着器１８の制御が定着前工程、定着工程および定着後工程の何れかにあるときには、冷却モードは、定着ローラ２０の回転数（これは前述したように用紙種類により異なる）と印刷命令により指定された印刷色によって異なるように制御される。すなわち、定着ローラ２０の回転数が上記通常回転数より低い時（換言すれば、用紙種類が厚紙またはOHP紙である時）には、冷却モードは弱冷却モードに制御される。その理由は、この場合には、通常回転数の普通紙印刷の時に比較して、より多くの熱が単位時間に定着ローラ２８から印刷用紙１２に奪われるため、定着ローラ２８の温度が上昇し難く、冷却ファン２０の冷却能力は低くてもよいからである。
【００３９】
他方、定着ローラ２０の回転数が通常（高速）回転数である時（換言すれば、用紙種類が普通紙である時）には、カラー印刷が指定されているならば、冷却モードは弱冷却モードに制御され、モノクロ印刷が指定されているならば、冷却モードは強冷却モードに制御される。このようにカラー印刷とモノクロ印刷とで冷却モードを異ならせる理由は、次の通りである。すなわち、上述したように、モノクロ印刷を行う時には、複数枚の印刷用紙１２が、殆どインターバルを置くことなく、または、極めて短いインターバルで、連続的に定着ローラ２８に供給される。これに対し、カラー印刷を行う時には、複数枚の印刷用紙１２が、モノクロ印刷の時よりかなり長いインターバルを空けて、間欠的に定着ローラ２８に供給される。そのため、モノクロ印刷の時の方が、カラー印刷の時に比べて、定着ローラ２８から印刷用紙１２へと奪われる時間当たりの熱量が多いので、定着ローラ２８の温度が上昇し難く、冷却ファン２０の冷却能力は低くてもよいからである。
【００４０】
また、定着ローラ２８が過熱状態になった場合に行なわれるクールダウン工程では、定着ローラ２８を効率的に冷却するために、冷却モードは強冷却モードに制御される。
【００４１】
図５は、機構コントローラ６２により行なわれる冷却モードを上記のように遷移させるための制御を示す。
【００４２】
図５に示すように、画像形成装置１０の電源がオフ状態であるときには、冷却ファン２０は停止している（ブロック１００）。画像形成装置１０の電源がターンオンされると、冷却ファン２０はまず弱冷却モード１０２で運転され、所定の低速回転数で回転する。その後、普通紙へのカラー印刷を指示する印刷命令が機構コントローラ６２に入力されると、冷却モードは弱冷却モード１０２から強冷却モード１０４に切り替わり、冷却ファン２０は所定の通常（高速）回転数で回転する。その後、カラー印刷を終えた普通紙が排紙されると、冷却モードは再び弱冷却モード１０２に戻り、冷却ファン２０は所定の低速回転数に落ちる。その後、普通紙へのカラー印刷を指示する印刷命令が入力された場合にのみ、強冷却モード１０４が選択される。普通紙へのカラー印刷以外の印刷を指示する印刷命令が入力されても、冷却モードは弱冷却モード１０２のまま維持される。
【００４３】
以上のように、定着ローラ２８の温度がまだ低い印刷前の時期（HRウィームアップ工程、PHウォームアップ工程およびスタンバイ工程）には、冷却ファン２０は低い回転数に制御され、また、印刷中には、用紙種類によって定着ローラ２０の回転数が比較的に低い場合や、定着温度が高い場合であっても、印刷用紙１２が定着ローラ２８に比較的に頻繁に供給される場合のように、比較的に多くの熱が定着ローラ２８から印刷用紙１２に奪われて、定着ローラ２８の温度が上昇し難い場合には、冷却ファン２０の回転数が低い回転数に制御される。このような制御により、必要な冷却能力が確保されながら、冷却ファン２０の消費電力が節約されることになる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる電子写真式の画像形成装置について説明する。この第２の実施形態にかかる画像形成装置の全体的な構成は、図１に示した構成と基本的に同様である。
【００４５】
図６は、本発明の第２の実施形態にかかる電子写真式の画像形成装置に設けられた定着器１８と２つの冷却ファン２０、２２を示す。
【００４６】
図６に示すように、定着器１８それ自体の構成は、既に図２を参照して説明した第１実施形態と同様である。しかし、定着器１８の近傍には、第１実施形態と同様の冷却ファン（以下、「第１の冷却ファン」という）２０の他に、追加の冷却ファン（以下、「第２の冷却ファン」という）２２が設けられる。第２の冷却ファン２２は、第１の冷却ファン２０に比べて、最大冷却能力は弱く、最大消費電力も小さい。第２の冷却ファン２２は、第１の冷却ファン２０と同様に定着器１８内から空気を吸って画像形成装置外へ排出するものであってもよいし、あるいは、それとは逆に、画像形成装置外から空気を吸って定着器１８内へ吹き出すものであってもよい。第２の冷却ファン２２は、第１の冷却ファン２０と同様に加圧ローラ２６よりも加熱ローラ２４の方をより良く冷却するように配置されてもよいし、あるいは、それとは逆に、加熱ローラ２４よりも加圧ローラ２６の方をより良く冷却するように配置されてもよい。また、第２の冷却ファン２２は、図６に示すように定着ローラ２８に対して第１の冷却ファン２０と同じ側に配置されてもよい、逆の側に配置されてもよい。
【００４７】
図７は、この第２の実施形態にかかる画像形成装置内の定着器１８の構成とコントローラ３２の機能的構成を示す。
【００４８】
コントローラ３２は、画像処理コントローラ６０と、機構コントローラ６２と、状態カウンタ６４と、寿命判定部８４とを有する。画像処理コントローラ６０と機構コントローラ６２と状態カウンタ６４と寿命判定部８４は、いずれも、コントローラ３２のコンピュータがプログラムを実行することで実現される機能であってもよいし、専用ハードウェアであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
【００４９】
画像処理コントローラ６０は、既に説明した第1の実施形態におけるそれと同様の機能を持つ。一方、機構コントローラ６２は、第１と第２の冷却ファン２０，２２の制御に関して、第１の実施形態におけるそれとは異なる制御機能をもつが、それ以外の制御機能については第１の実施形態におけるそれと同様である。図７には、機構コントローラ６２のもつ第１と第２の冷却ファン２０，２２の制御機能にかかわる構成が抜粋して示されている。図示のように、機構コントローラ６２は、定着器１８内の温度センサ３８，４０，４２から、それぞれ、加熱ローラ２４の中央部と端部の温度(以下、それぞれ「HR中央温度」、「HR端温度」という）、および加圧ローラ２６の中央部の温度(以下、「PR温度」という）を入力する。さらに、機構コントローラ６２は、定着器１８内のデューティ制御回路５４，５６から、それぞれ、HRヒータ３４のオンデューティつまり加熱パワー（以下、「HR加熱パワー」という）を制御する信号、およびPRヒータ３６のオンデューティつまり加熱パワー（以下、「PR加熱パワー」という）を制御する信号を入力する。またさらに、機構コントローラ６２は、状態カウンタ６４から、そこでカウントされた複数種類の指標値（定着ローラ２８の熱的状態を表す値であり、その詳細は後述する）を入力する。機構コントローラ６２は、後述するように、これらの入力信号に基づいて、第１と第２の冷却ファン２０，２２の回転数（冷却能力）を制御する。
【００５０】
状態カウンタ６４は、定着器１８（定着ローラ２８）の熱的な状態を表す所定の複数種類の指標値をそれぞれカウントするものであり、HR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６、およびPR温度加重高温時間カウンタ７８を有する。また、状態カウンタ６４は、記憶部８０を有し、この記憶部８０は、HR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６およびPR温度加重高温時間カウンタ７８がそれぞれのカウント値を一時的に記憶するために使用される。記憶部８０内のHR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６およびPR温度加重高温時間カウンタ７８のカウント値は、それぞれ、機構コントローラ６２および寿命判定部８４に入力される。
【００５１】
寿命判定部８４は、書換え可能な不揮発性のメモリデバイス（例えばFRAM）８６を有し、状態カウンタ６４によりカウントされた上述の複数種類の指標値を受け取り、定着器１８の最初の使用開始時から現在までに受け取ったそれぞれの指標値を通算して、それぞれの指標値の通算値をメモリデバイス８６に保存する。そして、寿命判定部８４は、上記複数種類の指標値のそれぞれについて予め設定された判断閾値を有しており、メモリデバイス８６内のそれぞれの指標値の現在の通算値を、それぞれの判断閾値と比較し、その比較結果に基づいて、定着器１８が寿命に達したか否かを判定する。例えば、いずれかの指標値の通算値がその判断閾値を超えたなら、定着器１８が寿命に達したと判定される。寿命判定部８４による判定結果、特に、定着器１８が寿命に達したという判定結果は、図７には図示してないが、この画像形成装置１０がもつユーザインタフェースを通じて、あるいは、この画像形成装置１０と通信可能に接続されたホスト装置などの外部装置を通じて、ユーザに通知されたり、あるいは、エラー発生情報の一つとして、画像処理コントローラ６０に通知され印刷動作を停止するなどの印刷制御に利用されたりする。
【００５２】
状態カウンタ６４内のHR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６およびPR温度加重高温時間カウンタ７８の機能は次の通りである。
【００５３】
HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、HR端温度センサ４０により検出されるHR端温度が、予め設定されているHR端温度閾値以上の高温である間、定着器駆動モータ３０が駆動している時間長（つまり、定着ローラ２８が回転している時間長）をカウントするものである。ただし、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、一定のカウント周期毎にその周期の時間長値をカウントアップするという単純な時間カウントを行うのではなく、一定のカウント周期毎に、そのカウント周期の時間長にその時のHR端温度の高さに応じた重みを付け、その重み付けされた時間長値をカウントアップするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、HR端温度がHR端温度閾値以上であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間に、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度、その時点でのHR端温度のHR端温度閾値を超えた分である超過温度（HR端温度とHR端温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「HR端温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたHR端温度加重高温時間のカウント値は、機構コントローラ６２と寿命判定部８４に与えられる。
【００５４】
HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、HR中央温度センサ３８により検出されるHR中央温度に関して、上述したHR端温度加重高温時間カウンタ７４と同様に、各カウント周期でのHR中央温度の高さに応じた重みを付けた時間長をカウントするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、HR中央温度が予め設定されたHR中央温度閾値以上の高温であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度に、その時点でのHR中央温度のHR中央温度閾値を超た分である超過温度（HR中央温度とHR中央温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「HR中央温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたHR中央温度加重高温時間のカウント値は、機構コントローラ６２と寿命判定部８４に与えられる。
【００５５】
PR温度加重高温時間カウンタ７８は、PR中央温度センサ４２により検出されるPR温度に関して、上述したHR端温度加重高温時間カウンタ７４およびHR中央温度加重高温時間カウンタ７６と同様に、各カウント周期におけるPR温度の高さに応じた重みを付けた時間長をカウントするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、PR温度加重高温時間カウンタ７８は、PR温度が予め設定されたPR温度閾値以上の高温であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度に、その時点でのPR温度のPR温度閾値を超えた分である超過温度（PR温度とPR温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、PR温度加重高温時間カウンタ７８は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「PR温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたPR温度加重高温時間のカウント値は、機構コントローラ６２と寿命判定部８４に与えられる。
【００５６】
上記のHR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間およびPR温度加重高温時間の意味するところについて、図８を参照して具合的に説明すると次のとおりである。
【００５７】
例えば、図８において、温度変化曲線９０がHR端温度の変化曲線であり、温度TthがHR端温度閾値であると想定する。すると、斜線ハッチングで示した領域の面積（すなわち、HR端温度のHR端温度閾値を超えた超過温度を時間で積分した値）が、HR端温度加重高温時間に実質的に相当する。また、温度変化曲線９０がHR中央温度の変化曲線であり、温度TthがHR中央温度閾値であると想定すると、斜線ハッチング領域の面積がHR中央温度加重高温時間に実質的に相当する。また、温度変化曲線９０がPR温度の変化曲線であり、温度TthがPR温度閾値であると想定すると、斜線ハッチング領域の面積がPR温度加重高温時間に実質的に相当する。
【００５８】
従って、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間およびPR温度加重高温時間は、HR端温度、HR中央温度およびPR温度がそれぞれの温度閾値より高温であったときの、時間長と高温程度の双方を加味した指標値である。換言すれば、これらの加重高温時間は、加熱ローラ２４および加圧ローラ２６が高温状態であったときにおける加熱ローラ２４および加圧ローラ２６にそれぞれ今まで溜まった熱量の大きさの度合いを反映しているともいえる。ところで、上述したHR端温度閾値、HR中央温度閾値およびPR温度閾値は、それぞれ異なる値でもよいし、同じ値でもよい。
【００５９】
次に、この第２の実施形態にかかる画像形成装置において、機構コントローラ６２が行なう第１と第２の冷却ファン２０，２２の制御動作について説明する。
【００６０】
図９は、機構コントローラ６２により制御される第１と第２の冷却ファン２０，２２の駆動モードの遷移を示す。
【００６１】
図９に示すように、第１と第２の冷却ファン２０，２２の駆動モードには停止モード１１０、同時駆動モード１１２、第１ファンモード１１４、および第２ファンモード１１６がある。停止モード１１０では、第１と第２の冷却ファン２０，２２の双方が停止している。同時駆動モード１１２では、第１と第２の冷却ファン２０，２２の双方が回転する。回転数は、第１ファンモード１１４では、第１冷却ファン２０のみが単独で回転する。第２ファンモード１１６では、第２冷却ファン２２のみが単独で回転する。同時駆動モード１１２、第１ファンモード１１４、および第２ファンモード１１６における第１と第２の冷却ファン２０，２２のそれぞれの回転数は、予め設定された固定的な回転数でもよいし、あるいは、機構コントローラ６２に入力される上述した各種信号に応じて可変制御されてもよい。これら３つの駆動モード１１２，１１４，１１６のうち発揮可能な冷却能力の大きさは、同時駆動モード１１２が最も大きく、第１ファンモード１１４は２番目であり、そして、第２ファンモード１１６が３番目である。逆に、消費電力の節約効果については、第２ファンモード１１６が最も高く、第１ファンモード１１４は２番目であり、そして、同時駆動モード１１２が３番目である。
【００６２】
機構コントローラ６２は、図４を参照して既に説明した定着器１８についての制御工程を制御しながら、印刷前も印刷中も定期的に、図７を参照して既に説明した各種の入力信号から各種の状態値（すなわち、HR中央温度、HR端温度、PR温度、HR加熱パワー、PR加熱パワー制御、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間、およびPR温度加重高温時間）を把握し、これらの状態値に基づいて図９に示された駆動モード１１０，１１２，１１４，１１６のいずれかを選択して、第１と第２の冷却ファン２０，２２の回転数を制御する。
【００６３】
その制御のやり方の一例を挙げれば次の通りである。すなわち、機構コントローラ６２は、上述した各種の状態値の各々について、予め設定された第1のモード切替閾値と、それより低い値の第２のモード切替閾値と、それよりさらに低い値の第３のモード切替閾値を有している。そして、画像形成装置の電源がオンである間、機構コントローラ６２は、周期的に、上記各種の状態値を把握し、それぞれの状態値と、それぞれの状態値に対応する第１と第２と第３のモード切替閾値とを比較する。その結果、いずれかの状態値がそれに対応する第１のモード切替閾値を超えていれば、機構コントローラ６２は、同時駆動モード１１２を選択して、第１と第２の冷却ファン２０，２２の双方を回転駆動する。上記比較の結果、いずれの状態値もそれに対応する第１のモード切替値を超えてはいないが、いずれかの状態値がそれに対応する第２のモード切替閾値を超えていれば、機構コントローラ６２は、第１ファンモード１１４を選択して、第１冷却ファンモード２０のみを回転駆動する。また、上記比較の結果、いずれの状態値もそれに対応する第２のモード切替値を超えてはいないが、いずれかの状態値がそれに対応する第３のモード切替閾値を超えていれば、機構コントローラ６２は、第２ファンモード１１６を選択して、第２冷却ファンモード２２のみを回転駆動する。また、上記比較の結果、いずれの状態値もそれに対応する第３のモード切替値を超えてはいなければ、機構コントローラ６２は、停止モード１１０を選択し、第1および第２の冷却ファン２０，２２の双方を停止させる。
【００６４】
このように、定着器１８の実際の温度や熱の状態を検出して、それに基づいて冷却ファンの駆動状態を複数段階で切替えることにより、必要な冷却能力を確保しつつ冷却のための消費電力を節約することができる。また特に、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間、およびPR温度加重高温時間のような、冷却対象の温度とその温度の継続時間の双方を加味した状態値、換言すれば、冷却対象に今までに溜まった熱量を反映した状態値を用いて制御を行なうことにより、必要な冷却能力をより的確に判断できる。また、この状態値を、冷却ファン２０，２２の制御だけでなく、定着器１８が寿命に達したかどうかの判定でも利用することで、その寿命の判断の精度も向上する。
【００６５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。
【００６６】
例えば、上述した第２の実施形態では、制御の基礎情報として上述した多数の状態値を用いているが、それらの状態値のうちの一部だけを用いるようにしてもよい。また、第２の実施形態では、冷却能力を変化させるために、２つの冷却ファンの組み合わせ方を変化させているが、それに代えて、またはそれと併用して、第１の実施形態のように１つの冷却ファンの回転数を変化させるようにしてもよい。また、第１の実施形態のように、印刷色や用紙種類に基づいて行なう制御と、第２の実施形態のように検出された状態値に基づいて行なう制御とを組み合わせることもできる。
【００６７】
また、第２の実施形態では、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間、およびPR温度加重高温時間をカウントする場合、温度加重の方法として、検出温度の設定温度閾値に対する超過温度を時間に乗算するという方法を採用しているが、それ以外の方法、例えば、検出温度それ自体またはその設定閾値に対する超過温度から、所定の関数により加重係数を計算し、その加重係数を時間に乗算する方法などを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第1の実施形態にかかる電子写真式画像形成装置の全体的な概略構成を示す図。
【図２】第1の実施形態における定着ローラの内部の概略構成および冷却ファンとの位置関係を示す図。
【図３】第1の実施形態における定着器とコントローラの内部構成と機能とを示す図。
【図４】第1の実施形態における定着器と冷却ファンの制御状態の遷移を説明する図。
【図５】第1の実施形態における冷却モードを遷移させるための制御を説明する図。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる電子写真式の画像形成装置に設けられた定着器と２つの冷却ファンを示す図。
【図７】第２の実施形態における定着器とコントローラの内部構成と機能とを示す図。
【図８】第２の実施形態における温度加重高温時間の意味を説明する図。
【図９】第２の実施形態における機構コントローラ６２により制御される第１と第２の冷却ファンの駆動モードの遷移を説明する図。
【符号の説明】
【００６９】
１０：電子写真式画像形成装置、  １２：印刷用紙、  １４：用紙搬送路、  １６：トナー像形成・転写装置、  １７：転写位置、  １８：定着器、  ２０：冷却ファン（第１の冷却ファン）、  ２２：第２の冷却ファン、  ２４：加熱ローラ、  ２６：加圧ローラ、  ２８：定着ローラ、  ２９：定着ニップ、  ３０：定着器駆動モータ、  ３２：コントローラ、  ３４：HRヒータ、  ３６：PRヒータ、  ３８：HR中央温度センサ、  ４０：HR端温度センサ、  ４２：PR中央温度センサ、  ４４：温度分布曲線、  ５０，５２：スイッチング制御素子、  ５４，５６：デューティ制御回路、  ６０：画像処理コントローラ、  ６２：機構コントローラ、  ６４：状態カウンタ、  ７４：HR端温度加重高温時間カウンタ、  ７６：HR中央温度加重高温時間カウンタ、  ７８：PR温度加重高温時間カウンタ、  ８０：記憶部、  ８４：寿命判定部、  ８６：メモリデバイス、  ９０：温度変化曲線。
【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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【図９】
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