(57)【要約】【課題】省電力モードにある画像形成装置が画像形成を開始するまでの加熱工程における省電力化を実現する技術を提供することができる。【解決手段】印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成する画像形成装置は、印刷データに対して所定のデータ処理を行い、データ処理が行われたデータに基づいて印刷媒体にトナーを転写する画像形成部と、ローラと、ローラの温度を検知する定着温度センサとを有し、印刷媒体に転写されたトナーをローラで定着させる定着部と、ローラを加熱するヒータと、ヒータを制御する加熱制御部とを有する加熱部と備える。加熱制御部は、データ処理の完了前における加熱開始を所定時間だけ待機させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記印刷データに対して所定のデータ処理を行い、前記データ処理が行われたデータに基づいて印刷媒体にトナーを転写する画像形成部と、
ローラと、前記ローラの温度を検知する定着温度センサとを有し、前記印刷媒体に転写されたトナーを前記ローラで定着させる定着部と、
前記ローラを加熱するヒータと、前記ヒータを制御する加熱制御部とを有する加熱部と、
を備え、
前記加熱制御部は、前記データ処理の完了前における加熱開始を所定時間だけ待機させるように構成されている画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記画像形成装置は、電力使用量の抑制をファーストプリント時間よりも優先するための省エネルギー作動モードを有し、
前記加熱制御部は、前記省エネルギー作動モードでは、前記データ処理の完了時まで前記ローラの加熱を待機させる画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、さらに、
前記印刷データを使用して前記データ処理に要する時間であるデータ処理時間を推定する処理時間推定部と、
前記温度センサによって検知された前記ローラの温度に基づいて、前記ローラの温度が前記加熱によって予め設定されている目標温度に到達するまでの加熱時間を推定する加熱時間推定部と、
前記データ処理時間から前記加熱時間を減算した時間を使用して、前記データ処理の完了後に前記ローラの温度が前記目標温度に到達するとともに、前記データ処理の完了前における加熱熱量を抑制するための前記加熱開始までの待機時間を推定する待機時間推定部と、
を備え、
前記加熱制御部は、前記所定時間として前記待機時間だけ前記加熱の開始を待機させる画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置であって、さらに、
前記画像形成装置の内部の温度を計測する環境温度センサを備え、
前記加熱時間推定部は、さらに、前記環境温度センサによって計測された前記画像形成装置の内部の温度を使用して前記加熱時間を推定する画像形成装置。
【請求項５】
印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成する画像形成方法であって、
前記印刷データに対して所定のデータ処理を行い、前記データ処理が行われたデータに基づいて印刷媒体にトナーを転写する画像形成工程と、
ローラと、前記ローラの温度を検知する定着温度センサとを有し、前記印刷媒体に転写されたトナーを前記ローラで定着させる定着工程と、
前記ローラを加熱するヒータと、前記ヒータを制御する加熱制御部とを有する加熱工程と、
を備え、
前記加熱制御工程は、前記データ処理の完了前における加熱開始を所定時間だけ待機させるように構成されている画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷用紙に形成されたトナー像を印刷用紙に定着させる定着部を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な画像形成装置（たとえばプリンター、多機能プリンター、又は複合機（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）は、トナー像を印刷用紙に定着させる定着部を有している。定着部は、画像形成装置において大きな電力を消費する部分であるため、印刷していないときには加熱が停止されている省電力モードにあることが一般的である。一方、省エネルギー化の要請の高まりに応えて、さらに、無駄な電力消費を抑制することが求められている。このような要請に対して、特許文献１は、省電力モードに移行した各画像形成装置と通信することなく、省電力モードからウォームアップ時間が最も短いと想定される画像形成装置を選択して印刷を実行する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１は、サーバ装置と複数の画像形成装置とを備えるネットワーク環境に発明の適用が限定され、ユーザーと画像形成装置との距離その他の利便性が犠牲となる可能性がある。一方、定着部の加熱工程、特に、省電力モードにある画像形成装置が画像形成を開始するまでの加熱工程事態を工夫することによる省電力化については必ずしも十分な検討が行われていなかった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、省電力モードにある画像形成装置が画像形成を開始するまでの加熱工程における省電力化を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成する画像形成装置を提供する。前記画像形成装置は、前記印刷データに対して所定のデータ処理を行い、前記データ処理が行われたデータに基づいて印刷媒体にトナーを転写する画像形成部と、ローラと、前記ローラの温度を検知する定着温度センサとを有し、前記印刷媒体に転写されたトナーを前記ローラで定着させる定着部と、前記ローラを加熱するヒータと、前記ヒータを制御する加熱制御部とを有する加熱部とを備え、前記加熱制御部は、前記データ処理の完了前における加熱開始を所定時間だけ待機させるように構成されている。
【０００７】
本発明は、印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成する画像形成方法を提供する。前記画像形成方法は、前記印刷データに対して所定のデータ処理を行い、前記データ処理が行われたデータに基づいて印刷媒体にトナーを転写する画像形成工程と、ローラと、前記ローラの温度を検知する定着温度センサとを有し、前記印刷媒体に転写されたトナーを前記ローラで定着させる定着工程と、前記ローラを加熱するヒータと、前記ヒータを制御する加熱制御部とを有する加熱工程とを備え、前記加熱制御工程は、前記データ処理の完了前における加熱開始を所定時間だけ待機させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、省電力モードにある画像形成装置が画像形成を開始するまでの加熱工程における省電力化を実現する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の機能構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】比較例の画像形成装置の加熱工程を示すタイムチャートである。
【図３】一実施形態に係る画像形成装置１００の省エネ優先モードにおける加熱工程を示すタイムチャートである。
【図４】一実施形態に係る画像形成装置１００の印刷処理手順を示すフローチャートである。
【図５】一実施形態に係る画像形成装置１００の非省エネ優先モードにおける加熱工程を示すタイムチャートである。
【図６】一実施形態に係る加熱開始時刻計算処理の手順を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の機能構成を示すブロックダイアグラムである。画像形成装置１００は、制御部１１０と、画像形成部１２０と、定着部１３０と、誘導加熱部１４０と、記憶部１５０とを備えている。画像形成部１２０は、原稿から画像を読み取って画像データを生成する画像読取部１２１と、印刷設定に従って画像データを処理する画像処理部１２２と、処理された画像データに基づいて印刷媒体上にトナーを転写するトナー転写部１２３とを備えている。画像処理部１２２は、画像形成装置１００がページ記述言語等で既述された印刷データを含む印刷ジョブを受信した場合には、ラスタライズ処理（ＲＩＰ処理とも呼ばれる。）を実行して画像データを生成し、生成された画像データをトナー転写部１２３に送信する。トナー転写部１２３は、図示しない現像装置と像担持体を有し、送信された画像データに基づいて現像装置により像担持体上にトナー像を形成し、さらに形成されたトナー像を記録紙上に転写する。
【００１２】
定着部１３０は、印刷媒体上に転写されたトナーを高温で定着させる定着ローラ１３１（単にローラとも呼ばれる。）と、定着ローラ１３１の表面温度を計測する定着温度センサ１３２と、画像形成装置１００内の環境温度を計測する環境温度センサ１３３とを備える。
【００１３】
誘導加熱部１４０は、定着ローラ１３１を加熱するＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の誘導加熱ヒータ１４１（単にヒータとも呼ばれる。）と、誘導加熱ヒータ１４１を制御するヒータ制御回路１４２とを備えている。誘導加熱ヒータ１４１はＩＨ方式を採用し、定着ローラ１３１を直接加熱するので、ウォームアップ時間を顕著に短縮化することができる。ヒータ制御回路１４２は、制御部１１０からの指令に応じて誘導加熱ヒータ１４１への供給電力を調整する。ヒータ制御回路１４２は、加熱制御部とも呼ばれる。なお、制御部１１０とヒータ制御回路１４２の組合せは加熱制御部とも呼ばれ、制御部１１０と誘導加熱部１４０の組合せは加熱部とも呼ばれる。
【００１４】
制御部１１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１００全体を制御する。ＣＰＵは、演算部とも呼ばれる。
【００１５】
記憶部１５０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１１０が実行する処理の制御プログラム（温度制御プログラムを含む。）やデータを記憶する。
【００１６】
図２は、比較例の画像形成装置の加熱工程を示すタイムチャートである。本タイムチャートにおいて、縦軸は、比較例の画像形成装置における定着のための消費電力を示し、横軸は、比較例の画像形成装置が印刷ジョブを受信した時刻ｔ０（印刷ジョブ受信時刻とも呼ばれる。）からの経過時間を示している。本明細書では、印刷ジョブ受信時刻ｔ０から１枚目の印刷物が出力されるまでの時間は、ファーストプリント時間と呼ばれる。
【００１７】
典型的な画像形成装置としての比較例の画像形成装置は、ファーストプリント時間を短縮化するために、印刷ジョブ受信時刻ｔ０において、誘導加熱ヒータ１４１に最大電力Ｐ３の供給を開始し、並行して印刷ジョブに含まれる印刷データのデータ処理を開始する。この例では、定着ローラ１３１のウォームアップ時間Ｔｆが経過した後の時刻ｔ１に、定着部１３０の温度が定着可能な温度に到達する一方、この時刻ｔ１では、データ処理が完了していない。よって、制御部１１０は、時刻ｔ１において、保温用加熱を開始する。
【００１８】
具体的には、定着ローラ１３１の定着温度として、たとえば１７０℃（下限温度）〜１９０℃（上限温度）の温度範囲が設定されていると仮定する。この例では、制御部１１０は、定着温度センサ１３２の検知温度が１７０℃（下限温度）〜１８０℃（中心温度）の温度範囲となるように定着ローラ１３１を加熱する。この加熱制御は、たとえば周知のＰＩＤ制御やＰＩ制御といった制御方法で簡易に実現することができる。これにより、制御部１１０は、時刻ｔ１において、誘導加熱ヒータ１４１への電力供給を最大電力Ｐ３から保温電力Ｐ１（平均値）に低下させることになる。
【００１９】
一方、データ処理は、データ処理時間Ｔｐが経過した後の時刻ｔ２に完了する。これにより、時刻ｔ２において、画像形成装置１００は、印刷を開始することができる。ただし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの加熱は、定着工程のために高温となった定着ローラ１３１の温度を維持するための保温のために無駄に消費されていることになる。
【００２０】
なお、印刷開始時刻ｔ２には、定着工程において印刷媒体に熱が奪われ、定着ローラ１３１の温度が低下することが予測されるので、制御部１１０は、一時的に誘導加熱ヒータ１４１に最大電力Ｐ３を供給する。制御部１１０は、定着ローラ１３１の温度が１９０℃（上限温度）に達すると、ＰＩＤ制御やＰＩ制御といった制御方法での温度制御を開始し、誘導加熱ヒータ１４１への電力供給を印刷時の保温電力Ｐ２（平均値）に低下させることになる。このようにして、時刻ｔ３において、印刷ジョブが完了すると、誘導加熱ヒータ１４１への電力供給が停止される。
【００２１】
本願発明者は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの保温加熱が、誘導加熱部１４０のＩＨ方式の採用といったウォームアップ時間Ｔｆの短縮化に伴って発生頻度が高まるとともに、長時間化していることを見いだした。本願発明者は、このような保温加熱を抑制するために以下のような構成を創作した。
【００２２】
図３は、一実施形態に係る画像形成装置１００の省エネ優先モードにおける加熱工程を示すタイムチャートである。本タイムチャートにおいて、図２と同様に、縦軸は、一実施形態に係る画像形成装置１００における定着のための消費電力を示し、横軸は、一実施形態に係る画像形成装置１００が印刷ジョブを受信した時刻ｔ０からの経過時間を示している。
【００２３】
図４は、一実施形態に係る画像形成装置１００の印刷処理手順を示すフローチャートである。この印刷処理手順は、時刻ｔ０における画像形成装置１００による印刷ジョブの受信に応じて開始される。
【００２４】
ステップＳ１０では、制御部１１０は、時刻ｔ０において、画像処理部１２２に印刷データを使用してのデータ処理を開始させる。ステップＳ２０では、制御部１１０は、同時刻ｔ０において、画像形成装置１００の作動モードが省エネ優先モードか否かを判断する。省エネ優先モードは、ユーザーによって予め設定されている作動モードであり、ファーストプリント時間よりもエネルギー消費の低減を優先させるモードである。
【００２５】
画像形成装置１００の作動モードが省エネ優先モードの場合には、処理がステップＳ３０に進められ、画像形成装置１００の作動モードが省エネ優先モードでない場合には、処理がステップＳ６０に進められる。省エネ優先モードでない作動モードは、非省エネ優先モードとも呼ばれる。
【００２６】
ステップＳ３０では、制御部１１０は、データ処理時間Ｔｐの経過後の時刻ｔ２において、データ処理の完了を確認する。ステップＳ４０では、制御部１１０は、同時刻ｔ２において、データ処理完了の確認に応じて、誘導加熱部１４０に定着ローラ１３１の加熱を開始させる。このように、本実施形態では、データ処理完了の確認に応じて定着ローラ１３１の加熱が開始されるので、保温加熱（比較例の時刻ｔ１〜ｔ２）を確実に排除することができる。
【００２７】
ステップＳ５０では、制御部１１０は、時刻ｔ１ａにおいて、定着ローラ１３１の加熱完了を確認する。加熱完了は、たとえば定着温度センサ１３２の検知温度が１８０℃（中心温度）に到達したことをもって確認することができる。
【００２８】
ステップＳ８０では、制御部１１０は、同時刻ｔ１ａにおいて、定着ローラ１３１の加熱完了確認に応じて印刷を開始する。この場合、比較例と比較して印刷開始時刻ｔ１ａがウォームアップ時間Ｔｆだけ遅延するという問題が生じる。しかしながら、ＩＨ方式の誘導加熱ヒータ１４１の採用等の理由によって、ウォームアップ時間Ｔｆが顕著に短縮化されつつあるので、省エネ化の要請の高まりと相まって、本実施形態の技術的な優位性が高まりつつある。この場合には、時刻ｔ３ａにおいて、印刷ジョブが完了すると、誘導加熱ヒータ１４１への電力供給が停止される。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、画像形成装置１００の作動モードが省エネ優先モードに設定されている場合には、制御部１１０は、データ処理完了の確認に応じて印刷を開始する。これにより、定着ローラ１３１の加熱完了からデータ処理が完了するまでの間において、定着ローラ１３１の保温のために無駄な電力を消費するという事態を確実に回避することができる。
【００３０】
図５は、一実施形態に係る画像形成装置１００の非省エネ優先モードにおける加熱工程を示すタイムチャートである。画像形成装置１００の作動モードが省エネ優先モードでない場合には、処理がステップＳ６０に進められ、以下のような処理が実行される。省エネ優先モードでない場合は、前述のように非省エネ優先モードと呼ばれる。
【００３１】
ステップＳ６０では、制御部１１０は、加熱開始時刻ｔｓを計算する。加熱開始時刻ｔｓは、時刻ｔ０から加熱待機時間Ｔｗ経過後の時刻として計算される。加熱待機時間Ｔｗは、本実施形態では、加熱完了時刻（印刷開始時刻ｔ１ｂ）がデータ処理完了時刻ｔ２と一致あるいはデータ処理完了時刻ｔ２よりも少し後となるように設定されている。具体的には、以下の計算式で計算される値となる。計算式中、αは、想定誤差時間である。
加熱待機時間Ｔｗ＝データ処理時間Ｔｐ−ウォームアップ時間Ｔｆ＋α・・・式
【００３２】
図６は、一実施形態に係る加熱開始時刻計算処理の手順を示すタイムチャートである。ステップＳ６１では、制御部１１０は、記憶部１５０に印刷ジョブをスプールする。この際、制御部１１０は、スプールデータのデータサイズを取得する。
【００３３】
ステップＳ６２では、制御部１１０は、加熱時間推定部として機能し、ウォームアップ時間Ｔｆを推定する。ウォームアップ時間Ｔｆは、定着温度センサ１３２によって計測される定着ローラ１３１の計測温度と、環境温度センサ１３３によって計測される画像形成装置１００内の環境温度とに基づいて計算される。定着ローラ１３１の計測温度は、目標温度（この例では、１８０℃）までに必要な熱量の算出に利用される。環境温度センサ１３３の計測温度は、目標温度に到達するまでに放熱される熱量の補正に利用される。環境温度センサ１３３の計測温度が低いほど、加熱時における定着ローラ１３１からの放熱量が多くなるからである。なお、環境温度センサ１３３による計測は必須ではない。
【００３４】
ステップＳ６３では、制御部１１０は、処理時間推定部として機能し、データ処理時間Ｔｐ０を仮推定する。データ処理時間Ｔｐ０は、スプールデータのデータサイズによって概算で推定される。ステップＳ６４では、制御部１１０は、データ処理時間Ｔｐ０がウォームアップ時間Ｔｆよりも長い否かを判断する。
【００３５】
この判断の結果、Ｔｐ０＞Ｔｆでない場合には、直ちに処理がステップＳ７０（図４参照）に進められ、定着ローラ１３１の加熱が開始される。これにより、ステップＳ６５〜ステップＳ６９の時間を要する処理を回避して、ファーストプリント時間の長時間化を排除することができる。
【００３６】
なお、計算処理の簡略化の観点から、カーブフィッティングを利用した昇温カーブによる推定や閾値テーブルを使用して処理するようにしてもよい。具体的には、たとえば環境温度センサ１３３の計測温度と、定着ローラ１３１の計測温度とによって決定される閾値テーブルを予め準備し、閾値テーブル内に格納された閾値をスプールデータのデータサイズとを単純に比較することによって実質的にＴｐ０＞Ｔｆか否かを判断するようにしてもよい。
【００３７】
ステップＳ６５では、制御部１１０は、画像処理部１２２にラスタライズ処理（ＲＩＰ処理）を開始させる。ステップＳ６６では、画像処理部１２２は、初ページのラスタライズ処理を完了した時点で、制御部１１０に対して初ページのラスタライズ処理が完了した旨をタイムスタンプとともに送信する。画像処理部１２２は、ラスタライズ処理の開始時刻と完了時刻とをタイムスタンプに含める。画像処理部１２２は、次ページ以降のラスタライズ処理を継続する。
【００３８】
ステップＳ６７では、制御部１１０は、画像処理部１２２から受信したタイムスタンプを使用して初ページのラスタライズ処理の完了に要した時間を計算する。ラスタライズ処理の完了に要した時間は、ラスタライズ処理の完了時刻から開始時刻を減算することによって行われる。
【００３９】
ステップＳ６８では、制御部１１０は、印刷ジョブに含まれている全頁数を初ページのラスタライズ処理の完了に要した時間に乗じて、全ページのラスタライズ処理の完了時刻を推定する。
【００４０】
ステップＳ６９では、制御部１１０は、加熱開始時刻計算処理を実行する。加熱開始時刻ｔｓは、前述のように時刻ｔ０から加熱待機時間Ｔｗ経過後の時刻として計算される。加熱待機時間Ｔｗは、データ処理時間Ｔｐと、ウォームアップ時間Ｔｆと、想定誤差時間αとを使用し、上述の計算式で計算される。この場合には、時刻ｔ３ｂにおいて、印刷ジョブが完了すると、誘導加熱ヒータ１４１への電力供給が停止される。加熱待機時間Ｔｗは、所定時間とも呼ばれる。このように、制御部１１０は、待機時間推定部としても機能する。
【００４１】
このように、本実施形態は、画像形成装置１００が非省エネ優先モードの作動モードで作動している場合においては、データ処理時間Ｔｐと、ウォームアップ時間Ｔｆとを推定することによって、データ処理完了と同時或いはデータ処理完了からわずかに遅れて定着ローラ１３１の温度が定着可能温度に到達して印刷が開始されることになる。
【００４２】
これにより、定着ローラ１３１の加熱完了からデータ処理が完了するまでの間において、定着ローラ１３１の保温のために無駄な電力を消費するという事態を確実に回避することができる。なお、想定誤差時間αは、推定誤差によってデータ処理完了前に定着ローラ１３１の温度が定着可能温度に到達しないようにするための値であり、推定のばらつきに応じて自由に決定することができる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。
【００４４】
変形例１：上記実施形態では、定着ローラを加熱するヒータにＩＨ方式の誘導加熱ヒータが採用されているが、必ずしもＩＨ方式を採用する必要はない。ただし、たとえばＩＨ方式のようなウォームアップ時間が短い方式は、特に上述のように省エネ優先モードのような作動モードにおいて顕著な効果を奏する。
【００４５】
変形例２：上記実施形態では、印刷ジョブ中の初ページのラスタライズ処理に要した時間と印刷ジョブの頁数とを使用してデータ処理時間が推定されているが、頁数が多い場合には複数ページのラスタライズ処理に要した時間と印刷ジョブの頁数とを使用してデータ処理時間を推定するようにしてもよい。さらに、印刷ジョブの中の予め設定された割合（たとえば２割）のラスタライズ処理に要した時間を使用して、データ処理時間を推定（たとえば単純に５倍する。）するようにしてもよい。
【００４６】
変形例３：上記実施形態では、省エネルギー作動モードと非省エネルギー作動モードの２つの作動モードにおいて相違する方法で、保温のための無駄な電力を抑制しているが、各方法は必ずしも組み合わせて実施する必要はなく、それぞれ単独で実施してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１００  画像形成装置
１１０  制御部
１２０  画像形成部
１２１  画像読取部
１２２  画像処理部
１２３  トナー転写部
１３０  定着部
１３１  定着ローラ
１３２  定着温度センサ
１３３  環境温度センサ
１３  アナログ入力ポート
１３０  定着部
１３１  定着ローラ
１３２  定着温度センサ
１３３  環境温度センサ
１４０  誘導加熱部
１４１  誘導加熱ヒータ
１４２  ヒータ制御回路
１５０  記憶部
【図１】
2017156527.tif 000003
【図２】
2017156527.tif 000004
【図３】
2017156527.tif 000005
【図４】
2017156527.tif 000006
【図５】
2017156527.tif 000007
【図６】
2017156527.tif 000008