(57)【要約】【課題】シートを連続的に可変の動的に調整可能な処理速度で搬送するようになされた、印刷処理システムおよび印刷シート搬送システムを含む画像再生装置を提供する。【解決手段】  画像再生装置は、電源接続部が公称処理速度で作動するのに十分な電力を供給することができないときに処理速度を低下させるように構成され、したがって、装置には、電源接続部（４０）から装置によって引き出された総電流を監視するための電流監視ユニット（４１）と、電流監視ユニット（４１）に接続され、かつ総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）よりも大きいときに処理速度をより低い値に動的に調整するように構成された制御ユニット（１２）が設けられる。  制御ユニットは、電源電力が再び公称処理速度で作動するのに十分になるまで、電源接続部から装置によって引き出された総電流が事前設定最大電流値（Ｉｍａｘ）とほぼ同等に維持されるように、より低い処理速度値を調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
文書処理するための画像再生装置であって、
電流制限を有する電力網から電力を引き出すための電源接続部（４０）と、
トナー定着システム（２６−２）を含む、画像支持材料に可視マークを付けるための処理システム（２６）と、
画像支持材料を連続的に可変の動的に調整可能な処理速度で搬送するようになされた、画像支持材料を入力部から処理システムまでさらに処理システムから出力部まで搬送するための搬送システム（２７）と、
電源接続部（４０）から装置によって引き出された総電流を監視するための電流監視ユニット（４１）と、
電流監視ユニットに接続され、かつ総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）より大きいときに処理速度をより低い値に動的に調整するように構成された制御ユニット（１２）とを含み、前記低い処理速度値が、電源接続部から装置によって引き出された総電流が事前設定最大電流値（Ｉｍａｘ）とほぼ同等になるような値である、画像再生装置。
【請求項２】
制御ユニット（１２）が、処理速度をより低い値に調整するときに小さい調整ステップの反復プロセスによって実行する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
装置が公称処理速度（Ｖｎｏｍ）を有し、総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）より小さくかつ実際の処理速度が前記公称値（Ｖｎｏｍ）より小さい場合、制御ユニット（１２）が、実際の処理速度が公称値（Ｖｎｏｍ）とほぼ同等になるか、あるいは実際の総電流が事前設定閾値（Ｉｍａｘ）を上回るかのどちらかが最初に起こるまで、処理速度を動的に上昇させる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）より小さい場合、処理速度が、実際の総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）を上回るまで動的に上昇させられる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
制御ユニット（１２）が、処理速度を除々に調整するように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
事前設定最大値（Ｉｍａｘ）が、電流値範囲である、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
事前設定最大値（Ｉｍａｘ）が、予めプログラムされた時間の関数である、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
制御ユニット（１２）が、トナー定着システム（２６−２）の冷却特性に適合するように選択された事前設定反応時間を用いて、処理速度をより低い値に動的に調整する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項９】
制御ユニット（１２）が、トナー定着システム（２６−２）が事前設定閾値（Ｔｔｈｒ）に冷却するまで、処理速度をより低い値に調整するのを動的に延期する、請求項１、２または８に記載の装置。
【請求項１０】
文書処理用の画像再生装置を制御する方法であって、装置が、電流制限を有する電源アウトレットへの接続部（４０）によって電力供給されるとともに、
トナー定着システム（２６−２）を含む、画像支持材料に可視マークを付けるための処理システム（２６）と、
画像支持材料を連続的に可変の動的に調整可能な処理速度で搬送するようになされた、画像支持材料を入力部から処理システムまでさらに処理システムから出力部まで搬送するための搬送システム（２７）とを含み、
方法が、
最大電流値（Ｉｍａｘ）を事前設定するステップと、
電源接続部（４０）から装置によって引き出された総電流を監視するステップと、
総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）より大きい場合に処理速度をより低い値に動的に調整するステップとを含み、前記より低い処理速度値が、電源接続部から装置によって引き出された総電流が事前設定最大電流値（Ｉｍａｘ）とほぼ同等になるような値である、方法。
【請求項１１】
処理速度を動的に調整するステップが、反復制御プロセスである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
装置が公称処理速度（Ｖｎｏｍ）を有し、総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）より小さくかつ実際の処理速度が前記公称値（Ｖｎｏｍ）より小さい場合、処理速度が、実際の処理速度が公称値（Ｖｎｏｍ）とほぼ同等になるか、あるいは実際の総電流が事前設定最大値を上回るかのどちらかが最初に起こるまで、動的に上昇させられる、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）よりも小さい場合、処理速度が、実際の総電流が事前設定最大値（Ｉｍａｘ）を上回るまで動的に上昇させられる、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
処理速度が、除々に調整される、請求項１０から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
事前設定最大電流値が、電流値範囲である、請求項１０から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
事前設定最大電流値が、予めプログラムされた時間の関数である、請求項１０から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
処理速度をより低い値に動的に調整するステップが、トナー定着システム（２６−２）の冷却特性に適合するように選択された事前設定反応時間を用いて実行される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１８】
処理速度をより低い値に動的に調整するステップが、トナー定着システム（２６−２）が事前設定閾値（Ｔｔｈｒ）に冷却するまで延期される、請求項１０、１１または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文書処理用の画像再生装置に関し、より詳細には、加熱定着（ｈｅａｔ  ｆｕｓｉｎｇ）システムと、画像支持材料を入力部から処理システムまでさらに処理システムから出力部まで搬送するための搬送システムとを含む、画像支持材料に可視マークを付けるための処理システムを有する装置に関し、この装置は、消費電力を安全値に制限しながら電源からの使用可能なエネルギーを最大限利用するものである。
【０００２】
本発明はさらに、画像再生装置を制御する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に複写機やプリンタなどの装置は、オフィスビル内のどこにでもある一般的な電力網から引き出されたエネルギーで動作する。装置は、プラグを電源コンセントに差し込むことによって電力網に接続される。電力網は一般に、規格化された電源電圧、ほんの数例を挙げると、米国では１１０Ｖ、欧州では２３０Ｖを供給する。コンセントまたはコンセント群から引き出され得る電力は制限されている。電力網は、そうでなければ危険な状態に容易に導く恐れのある、リード線、最終的には発電所への過負荷を防止するために、それから引き出される電流が規定値を上回ったときに飛ぶヒューズによって保護される。さらに、いくつかの国または地域では、公共電力網の過負荷は、「ブラウンアウト」として知られている電源電圧の低下によって防止される。
【０００４】
したがって、電気装置は、電力網の限度を超えないように設計されなければならず、一般に安全係数を確保するように設計される。
【０００５】
米国特許第４，３１９，８７４号明細書は、文書を複写するための装置と文書処理を制御する方法とを開示しており、この装置は、一方が加熱されている２つの圧力係合定着ロールの間で複写基体を加圧することによってトナー画像を複写基材に定着させる定着器を含む。定着ロールを含む装置のプロセス部材を２つの異なるプロセス速度で移動させるようにする制御が、部材が最初に高速で移動されるように行われる。初期速度は非常に速いため、定着ロール内のヒータは、定着ロールをそれらの動作温度に保つのに十分な熱を供給することができない。したがって、定着ロールの温度はセンサで監視され、温度が事前設定閾値に達したときに、移動する部材の速度は低い値に切り換えられる。低速では、奪われる熱が少なくなり、温度は再び安全値にまで上昇することができる。
【０００６】
知られている装置では、処理速度は、コピーにトナーが不適切に定着しないように、定着器温度に基づいて制御される。しかし、電気プロセスの実質限度は、電力網の負荷限度に関係する消費電力である。したがって、電力使用量が監視されより直接的に制御され得るように、装置の動作を、電力使用量に直接関係するパラメータに関連付けることが好ましいであろう。
【特許文献１】米国特許第４，３１９，８７４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６３３，９９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、電力網の電力使用量を超過せずなおかつできるだけ速く作動するように、画像再生装置を柔軟かつ円滑に制御する装置および方法を提供することである。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、電力網が供給できるよりも動作条件が多くのエネルギーを必要とするときに画像再生装置の稼動を減じるだけでなく、装置が現行使用しているよりも多くのエネルギーを電力網が供給できるときに画像再生装置の稼動を増やすように、画像再生装置を制御する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、目的は、文書処理用の画像再生装置で達成され、装置は、電流制限を有する電力網から電力を引き出すための電源接続部と、トナー定着システムを含む、画像支持材料に可視マークを付けるための処理システムと、画像支持材料を連続的に可変の動的に調整可能な処理速度で搬送するようになされた、画像支持材料を入力部から処理システムまでさらに処理システムから出力部まで搬送するための搬送システムと、電源接続部から装置によって引き出された総電流を監視するための電流監視ユニットと、電流監視ユニットに接続されかつ総電流が事前設定最大値よりも大きいときに処理速度をより低い値に動的に調整するように構成された制御ユニットとを含み、上記より低い処理速度値は、電源接続部から装置によって引き出された総電流が事前設定最大電流値とほぼ同等になるような値である。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、目的は、文書処理用の画像再生装置を制御する方法で達成され、装置は、電流制限を有する電源アウトレットへの接続部によって電力供給されるとともに、トナー定着システムを含む、画像支持材料に可視マークを付けるための処理システムと、画像支持材料を連続的に可変の動的に調整可能な処理速度で搬送するようになされた、画像支持材料を入力部から処理システムまでさらに処理システムから出力部まで搬送するための搬送システムとを含み、方法は、最大電流値を事前設定すること、電源接続部から装置によって引き出された総電流を監視すること、ならびに総電流が事前設定最大値よりも大きい場合に処理速度をより低い値に動的に調整することを含み、上記より低い処理速度値は、電源接続部から装置によって引き出された総電流が事前設定最大電流値とほぼ同等になるような値である。
【００１１】
本発明の上述の態様によれば、装置の動作中に電源電圧が低下したとき、装置、特に定着システムのヒータから引き出される電流は、性能を保持するために最初は増加するが、電力網から引き出された電流が過度に増加したとき、制御ユニットはプロセス速度を低下させ、それを受けて電力使用量も低下し、電流はその正常値に戻る。処理速度の調整は、各ステップの後で新規ステップが行われる前に効果が最初に評価されるように、小さいステップの反復プロセスで行われることが好ましい。さらに、本発明の重要な一態様によれば、処理速度は、ステップからステップへ除々に調整される。このようにして、プロセスが進行し紙シートなどの画像支持材料シートが装置の中を移動している間に処理速度を変化させることができる。速度が個々のステップで変わると、用紙は、突然のかつ局所の移送速度の変化によって破れたりしわになったりするであろう。
【００１２】
装置から引き出された総電流が事前設定最大値以下になると、処理速度は再び上昇する。速度は、それが依然として公称処理速度未満であれば、装置の公称処理速度値までまたは事前設定電流最大値に対応する速度まで上昇することができる。このようにして、使用可能な電源が最大限利用される。
【００１３】
他の実施形態では、事前設定電流最大値は、実際には電流値範囲である。このようにして、頻繁な速度変化が回避される。
【００１４】
他の実施形態では、事前設定最大値は、予めプログラムされた時間の関数である。このようにして、電力網の一時的により高い許容負荷が利用され得る。
【００１５】
他の実施形態では、制御ユニットは、トナー定着システムの冷却特性に適合するように選択された事前設定反応時間を用いて、処理速度をより低い値に動的に調整する。このようにして、定着システム内の蓄熱を利用して、速度変化をより緩やかにする。もちろん、速度変化は、定着器がトナーを不十分に定着させるほど冷却する前に、準備できていなければならない。
【００１６】
本発明による方法および装置のさらに好ましい実施形態は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる特許請求の範囲で与えられる。
【００１７】
本発明のこれらおよびその他の態様は、以下の説明において例として記載されている実施形態から明らかになり、添付図面を参照することによりさらに明らかにされるであろう。
【００１８】
図面は、概略的なものであり、原寸に比例して描かれていない。図面では、既述の要素に対応する要素は同じ参照符号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、様々な部分が略図の形で別々に示されているデジタル画像再生装置１を示す。処理されるべき文書は、通常は紙シートであるが、情報を保持するための他のタイプのシート、例えばオーバヘッドシートなどでもよい。
【００２０】
装置は、処理されるべきシートを含むいくつかのトレイを有することができるシートを供給するための入力ユニット２２と、処理済文書を受け取るための出力ユニット２３とを有する。
【００２１】
出力ユニット２３は、出力トレイを含んでもよく、あるいは、印刷済みシートのソート、ホッチキス留め、および他の処理を行うフィニッシャでもよい。
【００２２】
装置は、それ自体が知られている電子写真処理部を含むことができる印刷システム２６を有し、印刷システム２６では、光導電性媒体２６−１が、帯電され、デジタル画像データに従ってＬＥＤアレイによって露光され、トナー粉末で現像され、その後、シートが入力ユニットから文書搬送システム２７を経由して出力ユニットまで処理速度で搬送される間に、トナー画像は定着システム２６−２の画像支持体に転写され定着される。画像支持体は、通常は紙のシートである。
【００２３】
トナー画像が高解像度電極を保持するプロセスドラム上に直接形成され、次いで定着システムに転送されて画像支持体上に定着させる他の画像形成プロセス、例えばいわゆる直接描画プロセスも考えられる。
【００２４】
文書搬送システム２７は、シートを入力ユニットの入力軌道２１から出力ユニット２３の出力軌道２４まで印刷システム２６に沿って搬送するためのものである。シート搬送システムは、両面処理および／または仕上げ処理用の、シートを裏返すための裏返し部２５と二重往復軌道２８とを含む。したがって、種々のモータ、ローラ、案内要素、ベルトなどを有する印刷システム２６および搬送システム２７は、印刷装置の技術分野でよく知られている。
【００２５】
装置はまた、参照符号１７０で概略的に示されかつ後でより詳細に説明される制御部も含む。ケーブル１７２は、制御部１７０をローカルネットワークにネットワークインタフェースを介して接続することができる。ネットワークは、有線でもよいが、部分的にまたは完全に無線でもよい。制御部１７０は、シート搬送システム２７および印刷システム２６を制御するために構成された制御ユニット１２を含む。本発明によれば、制御ユニットは、以下に詳細に論じるように、搬送速度を制御しかつ可変速で処理するために構成される。
【００２６】
電力が、プラグ４０として示されている一般的な電源接続部から供給される。
【００２７】
装置は、例えば装置に設けられたそれを操作するためのオペレータ制御パネルを含むユーザインタフェース１６０を有する。ユーザインタフェースには、表示装置およびキーが設けられてもよい。
【００２８】
デジタル画像再生装置は、プリンタだけでもよいが、スキャニング機能、複写機能またはファックス機能をさらに含む多機能装置、例えば多目的複写機であることが好ましい。文書フィーダ１１０には、多量の文書を導入するための入力トレイ１１１と文書をスキャナユニット２９に沿ってトレイ１１２まで１つずつ移送するための移送機構（図示せず）が設けられ、文書は、走査後にトレイ１１２に置かれる。スキャナユニット２９は、原稿を置くことができるガラスプラテンが設けられたフラットベッドスキャナと、ＣＣＤアレイと、ＣＣＤアレイに文書を結像させるための、可動ミラーおよびレンズ系を有する画像ユニットとを含む。これらの条件では、ＣＣＤアレイは、それ自体が知られている方法でデジタル画像データに変換される電気信号を生成する。
【００２９】
制御ユニット１２は、処理ジョブにおいてスキャンジョブを検出し入力トレイ１１１に入れられた物理的文書を走査することによってスキャンジョブを実行するとともに、走査で生成された画像ファイルを、処理ジョブを始動させた使用者の名義で保存するように構成されてもよい。制御ユニットは、走査されるべき文書の存在を検出し、その後スキャンジョブを自動的に開始することができることが留意される。
【００３０】
装置は、シートを公称処理速度で処理するように構成されており、すなわち、制御ユニットおよび機械要素が、（例えば多数の処理ジョブに対して）公称処理速度で連続的に動作するように設計されているが、装置は、他の速度で動作することもでき、さらに、動作中に処理速度を除々に変えることもできる。可能な処理速度のうちのいずれかで連続動作している間、シートは、公称シート道程で様々な処理ユニットに沿って搬送され、すなわち、シートは、紙経路に入り、その後通常道程で紙経路に沿って移送される。いくつかの知られている装置は、一般にスキップモードと呼ばれる特定の事前定義された瞬間にシートを除外することによって処理速度の低下を実現していることが留意される。しかし、そのようなモードでは、エンジン速度すなわち搬送システムを通る移送速度は不変である。最後に、公称速度モードでは、シートはまた、公称文書品質、例えば選択された印刷品質で処理されることが留意される。いくつかの知られている装置は低品質の印刷物をより高速で生産することが留意される。本発明は、以下に論じるように、文書処理速度を変化させるにもかかわらず事前定義された公称品質水準で処理されたシートを送出すことに関する。
【００３１】
文書処理速度を変化させるためには、制御ユニット１２は、搬送システムおよび処理要素を制御して、シートを公称処理速度とは異なる第２の処理速度で移送しかつ処理し、シートは公称シート道程でかつ公称文書品質で処理される。さらに、第２の速度には緩やかに到達することができる。処理速度は、例えば比較的小さいジョブを処理する場合に一時的に上昇してもよく、より大きいジョブの間に公称速度にまで除々に低下してもよい。具体的には、画像再生装置は、処理速度の範囲内の可変処理速度で動作するように構成される。したがって、第２の速度は、多くの様々な値のうちのいずれかを取ることができる。より具体的には、本発明は、処理速度が特定の事前定義された範囲内で状況に連続的に適合する実施を含む。その範囲の各速度で、文書は、公称シート道程でかつ公称文書品質で処理される。本発明は、まず第一に、印刷（黒だけまたはカラー）するためのものであるが、カバー層塗布のような他の表面処理などの様々な他のタイプの処理が、シートに適用されてもよい。処理は、原稿の走査、両面（二重）処理、およびソートやホッチキス留めのような仕上げステップを含むこともできる。
【００３２】
文書処理用の要素は、変化する速度で動作するようになされている。そのような要素には、デジタル文書データに基づいた画像パターンを可変処理速度で付着させるように構成されたデジタル画像ユニットが含まれる。さらに、制御ユニット１２は、動作条件に応じて可能な処理速度の範囲内の可変処理速度を選択し、処理速度を除々に変化させ、かつ画像再生装置を選択された可変処理速度で動作させるように構成される。そのような動作条件の例について、以下に論じる。
【００３３】
図２は、様々な動作条件に応じて例示的な印刷エンジンの処理速度を除々に調整することを示す。当該の動作条件は、以下で詳細に説明するように、エネルギー使用量を監視することによって間接的に検知される。
【００３４】
図２では、エンジンの処理速度である１分当りのページ数（ｐｐｍ）が縦軸に沿って与えられ、横軸は時間を秒で規定している。破線３０は、印刷ジョブの開始を示す。ジョブの開始時には、公称速度（３４）が最初に設定される。
【００３５】
次に、薄紙は低い熱係数を有し、したがって定着システムから比較的小さい熱エネルギーしか除去されないが、厚紙はそれにトナーを定着させるためにより大きなエネルギーを必要とする。したがって、定着器内に最大熱発生量が与えられれば、薄紙は、厚紙よりも高速で処理され得る。定着器内の熱発生量は、定着器アセンブリの構成要素の仕様によって決定され得、あるいは、電力インフラの電力消費量限度から得られ得る。
【００３６】
例えば曲線３３の場合、比較的薄いタイプの紙シート（８０ｇ／ｍ２）が使用された。処理される紙のタイプは、センサによって検出されてもよく、あるいは、例えば特定の給紙ユニットの選択から識別されてもよい。紙のタイプは、例えば紙経路に沿って予熱器要素や定着要素のような温度制御処理ステップで温度を検出することによって、間接的に検出されてもよい。この状況に応答して、制御ユニットは、より高い処理速度が可能であると判断し、したがって、図２の上方の曲線３３に示されているように、処理速度を新しい平衡速度に達するまで除々に上昇させる。
【００３７】
中央の曲線３２は、処理速度を除々に低下させた場合を示す。より厚いタイプの紙シート（１２０ｇ／ｍ２）が使用された。下方の曲線３１は、重いタイプの紙シート（２００ｇ／ｍ２）のために処理速度をかなり低い連続速度にまで除々に低下させた場合を示す。処理速度は開始点３０での公称処理速度から可変処理速度にまで除々に調整されることが留意される。
【００３８】
シートの熱容量の異なる他の例が、水分である。湿った紙は、乾いた紙よりも暖めるために多くの熱を必要とする。記載された効果の他の適用例は、周囲温度への適合である。温度が高いとき、紙シートは、定着温度に達するのに加熱をそれほど必要としない。
【００３９】
本発明によれば、本発明による連続的に変化する処理速度は、装置の動作を電源電圧の一時的または連続的な変化に適合させるように使用され得る。いくつかの国または地域では、公共の電力網が過負荷の期間に電源電圧は低下する。こうした方策は、「ブラウンアウト」として知られている。そのような状況では、多くの電気装置は、それらの公称動作を維持するためにより高い電流を引き出すことによって低下電圧を補償するが、最大電流は電力網のヒューズによって制限され、したがって、有効に利用可能な電力は減少する。
【００４０】
本発明の一態様によれば、装置の動作は、処理速度が装置のサブユニットのほとんどの消費電力を決定づけるため、主に処理速度を調整することによってリアルタイムで利用電力に適合する。例えば、処理速度が低下したとき、定着システムは、時間間隔当たりより少ないシートを加熱する必要がある。さらに、それほど重要でないが、シート搬送システムのモータはそれほど電力を必要とせず、印刷データを供給するためのデータ処理でもスループットが低下する。
【００４１】
本発明の主要な態様によれば、装置によって電源から引き出される全電流は、連続的にまたは短い時間間隔で監視される。電源電圧が低下したとき、定着器に供給される有効電力も低下し、補償として、定着器は、その温度を維持するためにより高い電流を引き出し始める。電流は、上昇を許されるが、電力網の最大許容値よりもいくぶん小さい事前設定最大電流に限定される。電流の増加は検出され、電流が事前設定最大値に達したときに、制御ユニット１２が起動してエンジン速度を除々に低下させる。
【００４２】
場合によっては、電力網の最大許容電流値は、電流が引き出される時間に依存することができる。例えば、短期間の最大許容電流値は、定常状態のそれよりも高くすることができる。したがって、本発明に使用される事前設定最大電流は、時間の動的関数であり、初期動作時により高くし、その後より低くすることができる。このことは、スイッチオフまたはスリープモードから運転モードまでのウォーミングアップなど、多量の電力が必要とされる状況では有利になるであろう。上記動的関数は、ステップ関数または除々に変化する関数として制御システムにプログラムされ得る。
【００４３】
事前設定最大電流が定着器の動作温度を維持するのに十分でない場合、定着システムは、冷却し始めるが、その熱容量および動作マージンのために、トナーがその温度未満ではもはや画像支持体（紙）に十分に定着されないそれの最低許容温度に達するまでの限られた時間の間、動作限界内にとどまる。同時に、エンジン速度の低下は、定着プロセスで奪われる熱を除々に減少させ、それによって、通常は温度を上昇させることになる。これらの２つの作用は互いに補償し合うことになり、低い処理速度で新規に平衡するが、それでも最大許容消費電力には比較的短時間で到達する。
【００４４】
この手順は、例えばプリンタ装置を２０Ａコンセントの場所から１０Ａコンセントの場所へ移動させるなどの他の状況に対応するためにも有効である。実際には、コントローラは利用電力定格に自動的に適合することができるため、装置が、ローカル電源電圧とは無関係の任意の場所に設置されてもよい。その場合、ユニバーサル電源はもちろん必要であるが、電圧／電流組合せの格納テーブルも必要である。１つの電源電圧と異なる電流定格との複数の組合せが可能な状況では、ユーザインタフェースは、操作者に電流定格の入力を依頼するように簡単に構成されていてもよい。
【００４５】
次に、上述の実施形態において処理速度を適応制御するための、コントローラの構造および動作について、図３、図４および図５Ａを参照しながら説明する。
【００４６】
図３は、本発明によるエネルギー制御システムの一例を示す。図３では、太線は給電線を意味し、細線は制御情報の接続部を意味する。図３では、電力網への接続部は、プラグ４０として示されている。電力網は、特定の最大電流で定格化され、装置によって引き出された電流が過大になったときに飛ぶヒューズによって保護される。システムはさらに、入力側で電源供給部４０に接続されるとともに出力側で電源ユニット４２およびヒータ駆動ユニット４３に接続されている電流測定ユニット４１（それ自体が知られている）を含む。電源ユニット４２は、プロセス駆動ユニット４６を含むが定着システム４４を除く、装置の全てのシステムに接続されていて、それらに電力を供給する。
【００４７】
ヒータ駆動ユニット４３はさらに、定着システム４４（図１内の品目２６−２）のヒータに接続されていて、電流を調整することによって、例えば位相カットすることによって定着器の温度を調整する。プロセス駆動ユニット４６は、印刷システム２６および文書搬送システム２７の速度を調整するためのものである。
【００４８】
電力制御ユニット４５は、電流測定ユニット４１および定着システム４４に接続されていて、それらからそれぞれ電流測定信号および定着器温度を受け取る。制御ユニット４５はさらに、ヒータ駆動ユニット４３およびプロセス駆動ユニット４６に接続されていて、それらに制御信号を送る。ユニット４５、４３および４６は、図１の制御ユニット１２に収容されており、それらは、物理的ユニットとしてあるいはコンピュータプロセスとして実装され得ることを理解されたい。
【００４９】
代替実装では、電源４２は、ヒータ駆動ユニット４３にも電力を供給することができ、他の詳細は全て上述と同じである。これは、より高価であるが、よりフレキシブルな構成である。電源ユニット４２は、ユニバーサル電源ユニットでもよい。そのようにして、ヒータは、電源から直流で電力供給され、電源電圧とは無関係に動作することができる。
【００５０】
動作中、ヒータ駆動ユニット４３は、電力制御ユニット４５から受け取った電力（電流）設定に従って、定着ヒータに電力供給する。定着器がプロセス中に冷却したとき、あるいは供給電力が低下したとき、電力制御ユニット４５は、図４を参照しながら以下で説明するように、電源ヒューズを飛ばさないように電流を安全値Ｉｌｉｍｉｔに制限しながら、ヒータ駆動ユニットの電力設定を自動的に増大させる。電力制御ユニット４５は、電流測定ユニット４１から測定電流値を受け取り、図５Ａを参照しながら以下で説明するような予めプログラムされた手順に従って、制御信号をプロセス駆動ユニットに送り、速度設定を指定する。
【００５１】
図４は、電力制御ユニット４５によって実行されるときの、定着器温度の制御プロセスを示す。最初に、安全電流値Ｉｌｉｍｉｔよりも低い予めプログラムされた最大電流設定Ｉｍａｘが仮定される。電力制御ユニット４５は、ステップＳ１１で定着器温度Ｔｆを読み取り、Ｓ１２でそれを公称値Ｔｎｏｍと照合する。Ｔｎｏｍは、頻繁なスイッチングを防止するために、温度範囲とすることができる。Ｔｆ＞Ｔｎｏｍ（Ｔｆが高すぎる）の場合、定着ヒータに供給される電流は低減され（Ｓ１３）、制御ループはＳ１１に戻る。Ｔｆが高すぎない場合、Ｔｆ＜Ｔｎｏｍ（低すぎる）かどうかチェックされ（Ｓ１４）、そうでない場合、制御は、アクションなしにＳ１１に戻る。ＴｆがＳ１４で低すぎた場合、次いで、Ｓ１５で現在ヒータに供給されている電力が最大電力設定Ｐｍａｘよりも小さいかどうかチェックされる。Ｐｍａｘは、図５Ａを参照しながら説明される制御ループで再プログラムされ得る予めプログラムされた値である。電力が実際に最大電力設定Ｐｍａｘよりも小さい場合、電力供給設定が上げられ（Ｓ１６）、その後制御はＳ１１に戻るが、現在供給されている電力が最大値Ｐｍａｘ以上である場合、定着ヒータに供給される電力は低減され（Ｓ１７）、制御ループはＳ１１に戻る。後者の場合で定着器が冷却する場合、定着器は、定着器温度がその最低許容温度Ｔｃｒｉｔに達するまで、依然として有効である。Ｔｃｒｉｔ未満では、トナーは、もはや画像支持体（紙シート）に十分に定着されることはない。しかし、電力制御ユニット４５は、次に図５を参照しながら説明するように、その間にプロセス速度を低下させ、したがって、最低許容温度に決して達することはない。
【００５２】
図５Ａは、電力制御ユニット４５において上述の定着器温度プロセスと並行して走るエネルギー制御プログラムの流れ図を示す。それは、装置が正常に作動している定常状態を意味する。
【００５３】
ステップＳ２１では、制御ユニット４５は、電流測定ユニット４１によって測定され報告された、電源アウトレットから引き出された電流を、一定または上述したような時間の関数とすることができる事前設定最大電流Ｉｍａｘと照合する。電流が最大電流Ｉｍａｘ以下である場合（Ｓ２２）、次いで、プロセス速度が公称値よりも低いかどうかチェックされる（Ｓ２３）。そうであれば、速度は事前設定量だけ上昇し（Ｓ２４）、流れは新規電流測定Ｓ２１に戻る。プロセス速度がＳ２３で公称値であった場合、何も変わらず、流れは電流測定Ｓ２１に戻る。上記事前設定最大電流は、単一値ではなく、電流範囲が使用されてもよい。こうすると、制御プロセス内にある種のヒステリシスをもたらすことになり、したがって頻繁すぎるスイッチングが防止され得る。
【００５４】
Ｓ２２において電流が事前設定最大値Ｉｍａｘよりも大きかった場合、次いで、定着器温度制御ループ（図４）での最大電力設定Ｐｍａｘは、定着器温度として起こり得る結果に伴う所定の量だけ低減される。次に、定着器温度はＳ２７でチェックされ、それが所定の閾値Ｔｔｈｒ（最低許容値よりも大きい事前設定値）よりも小さい場合、プロセス速度を低下させるための信号がプロセス駆動ユニット４６に送られ（Ｓ２８）、ループは、処理速度をさらにできるだけ低下させるためにＳ２１に戻る。処理速度を低下させるためのコマンドを受け取ったときに、プロセス駆動ユニット４６は、処理速度を所定の量だけ除々に低下させる。定着器温度がステップＳ２７で閾値Ｔｔｈｒを下回らなかった場合、次いで、制御はステップＳ２１に戻る。
【００５５】
より簡単な構成では、定着器温度のチェック（Ｓ２７）は、直ちにまたは場合により一定の待機時間の後でプロセス速度低下に進むために、省略されてもよい。もちろん、待機ループの時定数は、定着システムの冷却特性に適合するように設計されるべきである。
【００５６】
図５Ａに戻ると、ループＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２１におけるプロセス速度低下ならびにループＳ２３、Ｓ２４、Ｓ２１におけるプロセス速度上昇は、周波数を設定することによって時間尺度で設定することができ、ループは、それぞれステップＳ２８またはＳ２４を通りステップＳ２８またはＳ２４において変化量を設定することによって実行される。ループは、必ずしも同じ時定数を有してはいない。処理速度の低下は、定着システムが冷却しすぎるのを防止するのに十分な速さでなければならないため、このプロセスは、かなり速くすべきであり、例えば数秒である。処理速度の上昇は、優先度がより低く、したがってもう少し時間がかかってもよい。もちろん、プロセス速度の制御プロセスの反応時間も、プロセスの機構およびプリンタの搬送システムの可能性に依存する。プリンタの様々な部分の設計に応じて、より長いまたはより短い反応時間が選択されてもよい。
【００５７】
図５Ｂは、図４および図５Ａの制御プロセスの動作からもたらされる、プロセス変量である電流、定着器温度およびプロセス速度値の時間尺度でのチャートを示す。図５Ｂでは、制御事象が丸で示されており、結果として得られる制御事象の効果が、関連する制御事象から走る矢印で示されている。
【００５８】
この例では、事前設定最大電流設定Ｉｍａｘは、適時に一定になるように選択される。
【００５９】
最初、全ての変量は、通常運転状態を意味するそれらの公称値で始める。次に、瞬時ｔｓＢ（ブラウンアウトの始まり）に、電源電圧が低下し、その結果、定着器温度はその公称値Ｔｎｏｍを少し下回る。これは、時間ｔ１に検出され、電力が（時間ｔ２に）最大電流設定Ｉｍａｘに関連する事前設定最大値Ｐｍａｘに達するまで電力増大によって補償され、その後、電力はさらに増大することはないが、電流はさらに少しオーバーシュートしてもよい。
【００６０】
次に、定着システムは冷え始め、それがｔ３にその閾値温度Ｔｔｈｒに達したとき、制御ユニット１２は、より低いプロセス速度を設定し、プロセス速度は除々に低下する。速度が低下した結果、温度は、再び上昇し始め、公称値Ｔｎｏｍに戻る。電流は、その上昇したレベルＩｍａｘに保たれる。
【００６１】
電源電圧がＴｅＢ（Ｔブラウンアウトの終わり）に再びその公称値にまで回復したとき、電源電圧の上昇により利用電力が増大するため、最初に定着器温度が上昇し始める。その温度上昇はｔ４に検出され、それに応じて電力は低下し、その後電流は低下し始める。これは電力制御ユニット１２によって検出され、電力制御ユニット１２は、ｔ５にプロセス速度設定を増加させる。次いで、全てのプロセス変量が、それらの公称値にまで除々に回復する。
【００６２】
上述の制御プロセスの場合、電源電力網が十分なエネルギーを供給することができなければ、プリンタは、常に公称プロセス速度またはそれをやや下回る速度で動作する。その場合、プロセス速度は、電源電圧に与えられた最高可能値まで自動的に低下する。これは、例えば重い紙シートが処理されなければならないときに有利である。そのようなシートは、適切に定着されるのに多くの熱を必要とし、したがって、装置の消費電力は、増加し、電源接続部の定格を超過する可能性がある。また、電源電圧がプロセス速度の制御空間内で変動するとき、プロセス速度は、自動的にそれに追従し、低下も上昇もする。
【００６３】
装置が、電力網がサポートするよりも高いプロセス速度で動作できることを前提とすると、次いで、瞬時のプロセス速度が（ステップＳ２３で）照合される対象の公称プロセス速度が、装置の最高処理速度に設定されれば、装置は、電力網（または装置特性）が許容するはずの最高速度まで自動的に進み、その値またはそれをわずかに下回る値で動作し続ける。
【００６４】
上述の方法では、電力制御ユニットは、消費電力を安全値に制限しながら、常に電源供給部を最大限に利用する。
【００６５】
一実施形態では、装置がスキャナユニット２９を有する場合、制御ユニット１２は、可変処理速度に依存する走査速度でスキャンジョブを実行するように構成される。概して走査速度は、処理速度と無関係でもよい。しかし、走査速度は、例えば発生する雑音レベルを低減するかまたは消費電力を適合させるために、処理速度と一致するように調整されてもよい。
【００６６】
図６は、本発明に従って緩やかなプロセス速度の変化を可能にする、デジタル画像再生装置の制御構造を示す。
【００６７】
図６では、制御ユニット１２の一部を形成するエンジンコントローラ６２が、アクションを制御し、アクションを、タイミングスケジュールを与えるコマンドに従って様々な位置制御ユニット６４に割り当てる。エンジンコントローラは、参照により本明細書に組み込まれる、Ｏｃｅ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｂ．Ｖ．，の米国特許第６，６３３，９９０号明細書で開示されたコントローラをベースにしている。
【００６８】
位置制御ユニット６４はそれぞれ、移送用モータ、画像ユニット、ヒータなどの処理装置内の１つまたは複数の要素６５を制御する。各位置制御ユニット６４は、全処理経路の一部分、例えば紙経路の一部分を構成している搬送システムの一部分を局所制御する。いくつかの測定値が、アルゴリズムを実行してシート処理の動作条件および動作パラメータに関する所要の情報を引き出すための計算ユニットをさらに含むことができる設定ユニット６１で受け取られる。動作パラメータによれば、速度要求は、以下に説明するように、速度プロファイルおよびスケジュールを位置制御ユニット６４に伝達するエンジンコントローラ６２と、各要素６５の速度、例えばそれぞれの要素の基準速度に対する比率を設定する速度制御ユニット６３とに転送される。
【００６９】
図３を参照すると、図３のプロセス駆動ユニット４６は、図６の設定ユニット６１とエンジンコントローラ６２の両方を含む。
【００７０】
次に、本発明による可変速制御の例について説明する。
【００７１】
シートが画像を生成するための製作領域を通過する速度は、連続的に可変である。速度の設定時点および変化は、エネルギー消費、ジョブ状態、印刷品質、複数ユーザの挙動などのような測定値によって駆動され得るアルゴリズムに基づいて、設定ユニット６１において計画される。これらの測定値の評価は、次いでエンジンコントローラ６２および速度制御ユニット６３を介して計画されかつ実行される速度変動をもたらす。エンジンコントローラ６２は、複写機／プリンタを通過する各シートおよび画像の移送を計画する役割を担っている。計画プロセスは、分散された位置制御ユニット６４によってリアルタイムに実行される「フィードフォワード」時間目標（米国特許第６，６３３，９９０号明細書で詳細に開示されている）をもたらし、位置制御と呼ばれる。シート位置が測定されるため、位置制御ソフトウェアは、基底速度とは無関係である。分散された位置制御ユニット６４は、基準速度を仮定して移送用モータを制御する。速度変調は、エンジンコントローラ６２によって計画され、システム内の移送用モータに対して速度比（基準速度に対する）をリアルタイムに直接呼び出すことによって速度プロファイルを実行する速度制御ユニット６３によって実行される。
【００７２】
エンジンコントローラ６２は、モジュール方式に対応するために分散システムとして実装されてもよく、あるいは速度制御ユニット６３および／または設定ユニット６１を含んでもよいことが留意される。さらに、速度制御ユニット６３は、移送用モータを制御することに加え、デジタル画像ユニットによる画像ラインの書込み速度も制御する。モータ速度のリアルタイム低レベル操作は、様々なモータタイプに対して実施が異なり、例えば、「ステップモータ」はステップ操作を必要とし、他のモータは設定値操作を必要とする。
【００７３】
図７は、シートおよび画像パターンの位置と時間の線図を示す。印刷業界でよく知られているように、トナー画像は、画像形成システム２６においてデジタル制御で形成され、次いで、シート入力ユニット２２から供給されている画像担体シート上に転写され定着されてもよい。したがって、シート入力と画像形成のタイミングは、正確に協調していなければならない。図７の例は、速度変化が実行されない単純な場合に与えられる。
【００７４】
図７の縦軸は任意単位の位置を示し、横軸は任意単位の時間を示す。図では、線７１は、第１のシートの、座標（０；０）のストッパピンチ位置から第１の横破線７７によって示されている高精度停止位置（Ｘファイン）を経由し第２の横破線７５によって示されている定着位置（トナー画像および画像担体シートが一体化される場所）までの軌道を示す。第２の線７３は、第１の画像パターンの、第３の横破線７６によって示されている図の起点（ＳＯＰ）位置から線７５の定着位置までの軌道を示す。図では、画像パターンの第２の線７３とシート軌道の一部７２が定着位置に進む、長方形７４によって示されている領域は、シートおよび画像パターンが１つの制御装置、例えば１つの同じモータによって制御される制御領域を示す。隣の長方形は、定着位置に到着した第２のシートおよび画像パターンを示す。長方形内では、速度変化中でも、軌道に沿った移動のプロファイルは協調し、したがって、処理済シートまたは画像は、速度の不一致により損傷を受けることはない。理解されるように、制御タイミングの正確なスケジューリング、特に同期信号の決定が、速度変化中に要求される。
【００７５】
図８は、処理速度を調整するための例示的なプロセスを示す。破線８０の上方のステップは、主要制御ノード（エンジンコントローラ６２）で実行され、破線８０の下方の実際の速度制御はさらに、分散された１組のサブノード（速度制御ユニット６３および位置制御ユニット６４）において実行される。第１のステップ８１は、エンジンが例えば交互配置ジョブの開始などの外的な理由で速度変化が必要であることを知らされるコントローラのステップを示す。次のステップ８２では、速度設定ステップが、速度変化の時間を計画する。これは、（温度センサ信号のような）速度変化の内的要因によってトリガされる８２Ａこともある。次のステップ８３では、同期時間が計算（再計算）され、制御ステップ８４でサブノードに速度変化を知らせるために、速度設定コマンドが生成される。別の手順ステップ８６も、更新された同期時間および速度変化情報を受け取ることができる。そのような別の手順ステップは、更新された同期時間を使用して、内部スケジュールを再計算し他の同期時間を引き出すことができる。いくつかのより低い制御レベルのステップ８７は、速度変化に対して頑強にすることができ、他のより低い制御レベルのステップ８５は、シート搬送システム８８のモータの速度変化を実際に管理する。
【００７６】
図９は、同期時間の計算を示す。同期時間は、例えばシート搬送部がその前のシート搬送部からシートを受け継ぐというような協調アクションが行われなければならない時間である。
【００７７】
図９では、縦軸は速度を示し、横軸は時間を示す。同図では、第１の横線９１が、線９４として速度変化なしに水平に進み続けることができるシートの軌道を示す。速度変化のない場合に４つの同期時間が与えられる（ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａ、ｔ４ａ）。あるいは、傾斜線９２では、ｔｓｔａｒｔ時の速度Ｖ１からｔｅｎｄ時のより高い速度Ｖ２まで速度変化が実行され、その後、軌道は、線９３において速度Ｖ２で進み続ける。３つの同期時間（ｔ２ｂ、ｔ３ｂ、ｔ４ｂ）の再計算は、速度変化を有する場合のものとして示されている。図９は、速度変化による速度プロファイルを示す。速度プロファイルから、新規同期時間は、実際の速度によるそれぞれのシートの位置に基づいて計算される。
【００７８】
本発明について、主として会社環境向けの大型印刷装置で説明してきたが、可変速制御は、小型プリンタ、多機能装置、産業用ワイドフォーマットプリンタのような特殊印刷装置などの異なる規模の文書処理にも適していることを留意されたい。さらに、本発明について、シート印刷装置に関して説明してきたが、プロセス速度が電力網の変動に対してリアルタイムに反応して除々に変化するため、ロールから引っ張り出され印刷後に別のロールに格納される「エンドレス」巻取紙に印刷するプリンタにも適している。
【００７９】
本明細書において、動詞「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」の使用とその活用は、記載されたもの以外の要素またはステップの存在を除外するものではないこと、要素の前に付く語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、複数のそのような要素の存在を除外するものではないこと、参照符号は、特許請求の範囲を限定するものではないこと、本発明および記載された全てのユニットまたは手段は、適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアによって実施され得ること、ならびに、いくつかの「手段」または「ユニット」は、同一品目で表され得ることが留意される。さらに、本発明は実施形態に限定されず、本発明は、一つ一つの新規な特徴または上述の特徴の組合せにある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】デジタル画像再生装置を示す図である。
【図２】処理速度を動作条件に除々に適合させることを示す図である。
【図３】本発明によるエネルギー制御システムを示す図である。
【図４】定着器温度の制御プロセスの流れ図である。
【図５Ａ】本発明によるエネルギー制御プログラムの流れ図である。
【図５Ｂ】プロセス変量値の時間関連のチャートである。
【図６】デジタル画像再生装置の制御構造を示す図である。
【図７】シートおよび画像パターンの位置と時間の線図である。
【図８】処理速度を調整するためのプロセスを示す図である。
【図９】同期時間の計算を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  デジタル画像再生装置
１２、４５  制御ユニット
２１  入力軌道
２２  入力ユニット
２３  出力ユニット
２４  出力軌道
２５  裏返し部
２６  印刷システム
２６−１  光導電性媒体
２６−２  定着システム
２７  文書搬送システム
２８  二重往復軌道
２９  スキャナユニット
３０  破線
３４  公称速度
４０  電源供給部
４１  電流測定ユニット
４２  電源ユニット
４３  ヒータ駆動ユニット
４４  定着システム
４６  プロセス駆動ユニット
６１  設定ユニット
６２  エンジンコントローラ
６３  速度制御ユニット
６４  位置制御ユニット
６５  要素
７１、７３、９３、９４  線
７２  シート軌道の一部
７４  長方形
７５、７７、８０  破線
７６  横破線
８１、８２、８３  ステップ
８２Ａ  トリガ
８４  制御ステップ
８５、８７  低い制御レベルのステップ
８６  手順ステップ
８８  シート搬送システム
９１  横線
９２  傾斜線
１１０  文書フィーダ
１１１  入力トレイ
１１２  トレイ
１６０  ユーザインタフェース
１７０  制御部
１７２  ケーブル
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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