JP2007322539A - Image forming apparatus and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関し、より詳しくは、機内温度等の環境変化に応じて動作制御を行う画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a printer or a copying machine, and more particularly to an image forming apparatus that performs operation control in accordance with an environmental change such as an in-machine temperature.
電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置が使用されている。この種の現像装置は、通常、感光体ドラムに対向した現像用開口を有する現像ハウジング内に、着色樹脂を主体とするトナーを含む現像剤を収容している。今日、一般に使用されるトナーは、熱定着性のトナーであるが、このトナーは画像形成を最適に行うために適当とされる温度範囲が狭い。そのため、機内温度、特に現像装置の温度上昇が問題となる場合があった。 In an electrophotographic image forming apparatus, a developing device that develops an electrostatic latent image formed on a photoreceptor is used. This type of developing device normally contains a developer containing toner mainly composed of colored resin in a developing housing having a developing opening facing the photosensitive drum. Today, a commonly used toner is a heat-fixable toner, but this toner has a narrow temperature range suitable for optimal image formation. For this reason, the temperature inside the apparatus, particularly the temperature rise of the developing device may be a problem.
この種の熱対策のための従来技術としては、機内温度の上昇に応じて、装置の動作を制御するものがあった。例えば、下記の特許文献1には、現像装置温度が設定温度以上となったときに画像形成動作を中止し、冷却手段により現像装置を冷却する技術が記載されている。また、特許文献2には、温度検知センサによって検知された温度に従ってシート排出手段の駆動速度を変化させる技術が記載されている。 As a conventional technique for countermeasures against this type of heat, there has been a technique for controlling the operation of the apparatus in accordance with an increase in the in-machine temperature. For example, Patent Document 1 below describes a technique in which an image forming operation is stopped when a developing device temperature exceeds a set temperature, and the developing device is cooled by a cooling unit. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for changing the driving speed of the sheet discharging unit in accordance with the temperature detected by the temperature detection sensor.
さらに、機内温度に応じた画像形成装置の動作制御を効果的に行うため、温度変化を予測して装置に設けられた冷却手段を制御する従来技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。温度予測に関しては、外気温度センサから機内温度を予測する従来技術も存在する(例えば、特許文献4参照)。 Further, in order to effectively control the operation of the image forming apparatus in accordance with the in-machine temperature, there is also proposed a conventional technique for controlling a cooling unit provided in the apparatus by predicting a temperature change (see, for example, Patent Document 3). ). Regarding temperature prediction, there is also a conventional technique for predicting the in-machine temperature from an outside air temperature sensor (see, for example, Patent Document 4).
上述したように、電子写真方式の画像形成装置では、機内温度の上昇に応じた動作制御等の熱対策が重要である。
ところで、小型の画像形成装置では、筐体の容量の関係上、現像装置や定着装置、給紙機構等の配置に余裕が少ない。そのため、現像装置と定着装置との間の距離が短く、現像装置の温度上昇を招きやすい。また、4色画像を合成してカラー画像を形成するカラー機であって、4つの色ごとに現像装置を搭載したプロセスカートリッジを並べて設置したタンデム型の装置では、各色のプロセスカートリッジと定着装置との間の距離がそれぞれ異なるため、温度の上昇率もそれぞれ異なる。そのため、機内の各場所の温度上昇をきめ細かく監視して制御を行う必要がある。
As described above, in an electrophotographic image forming apparatus, it is important to take measures against heat such as operation control in response to a rise in the in-machine temperature.
By the way, in a small-sized image forming apparatus, there is little margin in arrangement | positioning of a developing device, a fixing device, a paper feed mechanism, etc. from the relation of the capacity of a housing. For this reason, the distance between the developing device and the fixing device is short, and the temperature of the developing device is likely to increase. Further, a color machine that combines four color images to form a color image, and in a tandem type apparatus in which process cartridges each having a developing device mounted for each of four colors are arranged side by side, a process cartridge and a fixing device for each color, Since the distances between are different, the rate of temperature rise is also different. For this reason, it is necessary to closely monitor and control the temperature rise in each place in the machine.
機内の各場所の温度上昇をきめ細かく監視する手段としては、温度上昇の影響を受ける場所にそれぞれ温度センサを設けることが考えられる。例えば、タンデム型の装置ならば、各色のプロセスカートリッジにそれぞれ温度センサを設け、各プロセスカートリッジの温度を個別に監視することが好ましい。しかしながら、上述した小型の装置では、筐体が小さいために、機内の複数箇所に温度センサを設置することができない場合がある。 As means for closely monitoring the temperature rise at each location in the machine, it is conceivable to provide a temperature sensor at each location affected by the temperature rise. For example, in the case of a tandem type apparatus, it is preferable to provide a temperature sensor for each color process cartridge and monitor the temperature of each process cartridge individually. However, since the small apparatus described above has a small casing, there are cases where temperature sensors cannot be installed at a plurality of locations in the machine.
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、限られた数の温度センサの測定結果から、機内の所望の場所の温度を推定し、温度変化に対するきめ細かい動作制御を実現することにある。 The present invention has been made to solve the technical problems as described above. The object of the present invention is to determine the temperature of a desired place in the machine from the measurement results of a limited number of temperature sensors. It is to estimate and realize detailed operation control with respect to temperature change.
かかる目的を達成するため、本発明は、次のように構成された画像形成装置として実現される。この装置は、自装置の設置場所の温度を測定する環境温度測定手段と、画像形成装置内部の温度を測定する機内温度測定手段と、環境温度測定手段および機内温度測定手段の測定結果に基づいて、画像形成装置内部の機内温度測定手段の設置位置とは異なる特定箇所の温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段により推定された特定箇所の温度の推定値に応じて、画像形成装置の動作を制御する制御手段とを備える。 In order to achieve the object, the present invention is realized as an image forming apparatus configured as follows. This apparatus is based on the measurement results of the environmental temperature measuring means for measuring the temperature of the installation location of the apparatus itself, the in-machine temperature measuring means for measuring the temperature inside the image forming apparatus, and the environmental temperature measuring means and the in-machine temperature measuring means. The temperature estimation means for estimating the temperature at a specific location different from the installation position of the in-machine temperature measurement means inside the image forming apparatus, and the estimated temperature of the specific location estimated by the temperature estimation means Control means for controlling the operation.
より詳細には、特定箇所は現像装置であり、機内温度測定手段は画像形成装置内で現像装置よりも熱源である定着装置から離れた場所に設けられた温度センサであり、温度推定手段は、温度センサの測定値に基づいて現像装置の温度を推定する。
また、温度推定手段は、機内温度測定手段の測定値、環境温度測定手段の測定値、機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、特定箇所の熱伝達係数および機内温度測定手段の熱伝達係数をパラメータとして特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された特定箇所の温度上昇率に基づいて特定箇所の温度を推定する。
あるいは、温度推定手段は、機内温度測定手段の測定値、環境温度測定手段の測定値、機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、特定箇所の熱容量、機内温度測定手段の熱容量、特定箇所に与えられる熱量および機内温度測定手段に与えられる熱量をパラメータとして特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された特定箇所の温度上昇率に基づいて特定箇所の温度を推定する。
More specifically, the specific portion is a developing device, the in-machine temperature measuring means is a temperature sensor provided in a location farther from the fixing device that is a heat source than the developing device in the image forming apparatus, and the temperature estimating means is The temperature of the developing device is estimated based on the measurement value of the temperature sensor.
Further, the temperature estimation means includes the measured value of the in-machine temperature measuring means, the measured value of the environmental temperature measuring means, the rate of temperature rise of the measured value by the in-machine temperature measuring means, the heat transfer coefficient at a specific location, and the heat transfer coefficient of the in-machine temperature measuring means. Is used as a parameter to calculate the temperature rise rate at the specific location, and the temperature at the specific location is estimated based on the calculated temperature rise rate at the specific location.
Alternatively, the temperature estimation means may include the measured value of the in-machine temperature measuring means, the measured value of the environmental temperature measuring means, the rate of temperature rise of the measured value by the in-machine temperature measuring means, the heat capacity of a specific location, the heat capacity of the in-machine temperature measurement means, and the specific location. The temperature increase rate at the specific location is calculated using the amount of heat applied and the amount of heat applied to the in-machine temperature measurement means as parameters, and the temperature at the specific location is estimated based on the calculated temperature increase rate at the specific location.
また、より好ましくは、画像形成装置の動作モード別に特定箇所(現像装置)の温度上昇率を計算するための係数が記憶装置に記憶されており、温度推定手段は、画像形成装置の動作モードに応じて対応する係数を読み出して、特定箇所の温度の推定値を算出する。
さらに、温度推定手段は、色ごとに設けられた複数の現像装置の温度の推定値を、それぞれ算出する。
More preferably, a coefficient for calculating a temperature rise rate of a specific portion (developing device) is stored in the storage device for each operation mode of the image forming apparatus, and the temperature estimation unit is in the operation mode of the image forming apparatus. In response, the corresponding coefficient is read out, and the estimated value of the temperature at the specific location is calculated.
Further, the temperature estimation unit calculates an estimated value of the temperature of each of the plurality of developing devices provided for each color.
また、本発明は、次のように画像形成装置の制御方法としても把握される。この方法は、画像形成装置の設置場所の温度である環境温度および画像形成装置内部の温度である機内温度を測定するステップと、測定された環境温度および機内温度に基づいて、機内温度を測定するための温度センサよりも熱源である定着装置に近い位置に設定されている現像装置の温度を推定するステップと、推定された現像装置の温度の推定値に応じて、画像形成装置の動作を制御するステップとを含む。そして、より詳細には、画像形成装置の動作を制御するステップにおいて、現像装置の温度の推定値に応じて、画像形成装置の出力速度を変更し、または画像形成装置の動作を停止する。 The present invention is also grasped as a method for controlling an image forming apparatus as follows. In this method, an internal temperature which is a temperature of an installation place of the image forming apparatus and an internal temperature which is an internal temperature of the image forming apparatus are measured, and the internal temperature is measured based on the measured environmental temperature and the internal temperature. For controlling the operation of the image forming apparatus in accordance with the step of estimating the temperature of the developing device set at a position closer to the fixing device that is the heat source than the temperature sensor and the estimated value of the temperature of the developing device Including the step of. More specifically, in the step of controlling the operation of the image forming apparatus, the output speed of the image forming apparatus is changed or the operation of the image forming apparatus is stopped according to the estimated value of the temperature of the developing device.
以上のように構成された本発明によれば、限られた温度センサを用い、その測定結果から機内の所望の箇所の温度を推定し、温度変化に対するきめ細かい動作制御を行うことが可能となる。 According to the present invention configured as described above, a limited temperature sensor is used, the temperature at a desired location in the machine is estimated from the measurement result, and fine operation control with respect to temperature change can be performed.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。
図1は、本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。
この画像形成装置10は、本体10a内に4つの色のプロセスカートリッジ(画像形成ユニット、ドラムカートリッジ)11a、11b、11c、11dを縦方向に順に配列した所謂タンデム型である。また、プロセスカートリッジ11a〜11dの各々の対応した箇所に、用紙Pが略垂直下方から上方に搬送される搬送路12が配置されている。そして、最下段(最上流)のプロセスカートリッジ11aの更に下方(上流側)には、搬送路12を搬送されてトナー像が順に転写される用紙Pを収容するための給紙カセット13が配設されている。なお、図示の例では、給紙カセット13に収容される用紙Pの大きさに起因して給紙カセット13の一部が本体10aの奥側(リヤ側、イン側)に突出するように構成されているが、用紙Pが小さいサイズであれば、本体10aから突出しない。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied.
This
画像形成カートリッジの一つとしてのプロセスカートリッジ11a〜11dは、搬送路12の上流側から順にイエロー(Y)用、マゼンタ(M)用、シアン(C)用、ブラック(K)用のトナー像を形成するものである。このプロセスカートリッジ11a〜11dの各々は、感光体ドラム(像保持体)14と、感光体ドラム14の周囲に順次配設されている各種の電子写真用デバイスと、を一体的にカートリッジ化したものである。
The
図2は、プロセスカートリッジ11dの構成の一例を模式的に示す図である。なお、他のプロセスカートリッジ11a、11b、11cも、内蔵するトナーの色を除いて、プロセスカートリッジ11dと同じ構成を有している。
本実施の形態におけるプロセスカートリッジ11dは、感光体ドラム14と、感光体ドラム14の周囲に配設される帯電装置111、現像装置112およびクリーニング装置113を備える。潜像保持体として機能する感光体ドラム14は、回転可能に配設されており、図示しない駆動モータによって駆動される。また、感光体ドラム14の外周面には図示しない感光層が形成されている。帯電装置111は、感光体ドラム14に接触配置され、図示しない電源により感光体ドラム14を帯電させるための帯電バイアスが印加される。この帯電装置111と後述の露光装置15とで潜像形成部として機能する。現像装置112は、感光体ドラム14上の静電潜像をトナーにて現像する現像ユニットと、この現像ユニットにトナーを補給するメイントナー補給ユニットとを備える。メイントナー補給ユニットには、サブトナー補給ユニットから適宜トナーが補給される。クリーニング装置113は、クリーニングブレードを感光体ドラム14に圧接配置し、現像行程の後に用紙Pに転写されずに感光体ドラム14に残留する残留トナーを除去する。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the
The
プロセスカートリッジ11a〜11dの搬送路12の反対側には、プロセスカートリッジ11a〜11dに共通の露光装置15が配設されている。この露光装置15は、各色に対応した画像データに基づいて図示しない4つの半導体レーザを点灯駆動する。そして、この4つの半導体レーザからの光を図示しないポリゴンミラーで偏向走査し、図示しないfθレンズ及び複数枚の反射ミラーを介して感光体ドラム14上の露光ポイントに導くことで、感光体ドラム14上に光像を描くように構成されている。
An
プロセスカートリッジ11a〜11dの各々の感光体ドラム14に対応した箇所には、搬送路12に沿って循環移動する搬送ベルト16が配設されている。この搬送ベルト16は、用紙Pを静電吸着し得るベルト素材にて構成され、一対からなる駆動ローラ17A及び従動ローラ17Bに掛け渡されている。また、搬送路12には、搬送ベルト16に用紙Pを静電吸着させるための吸着ローラ18が配設されている。
A
プロセスカートリッジ11a〜11dの各々の感光体ドラム14に対応した搬送ベルト16の裏面側には、転写ローラ19が配設されている。この転写ローラ19は、感光体ドラム14と搬送ベルト16上の用紙Pとを密着させて感光体ドラム14に形成されたトナー像を用紙Pに転写するためのものである。
A
最上段(最下流)プロセスカートリッジ11dの更に上方(下流側)の搬送路12には、定着装置20が設けられている。本体10aの上部には、定着装置20によりトナー像が定着されて排出された用紙Pを収容するための排紙部21が本体10aと一体に設けられている。また、本体10aには、定着装置20によって片面が定着された用紙Pを表裏反転させて搬送路12に再度送り込むための反転用搬送路22が配置されている。
A fixing
画像形成装置10の本体10aには、下端に設けた回動支点Jを中心に回動可能なフロントカバー25が配設されている。このフロントカバー25は、給紙カセット13よりも上側でかつ画像形成装置10の手前側の側壁部を構成しており、閉じた状態では本体10aと共に外部カバーとして機能する。また、フロントカバー25には、下端に設けた回動支点Jを中心に回動可能な手差しトレイ23が配設されている。すなわち、この手差しトレイ23は、手前側(フロント側、アウト側)に開閉可能に構成されている。この手差しトレイ23を開放する方向に回転させると、図示しない差し込み窓に所望の用紙Pをセットすることができる。このように、画像形成装置10は、給紙カセット13に収容されている用紙P以外の用紙Pを手差しトレイ23から給紙できるように構成されている。
The
また、画像形成装置10の本体10aの内部には、上記の各装置および各機構の動作を制御するための制御装置30が設けられている。さらに、本体10aの内部の適当な位置には、機内温度の測定手段である機内温度センサ41と、画像形成装置10が設置されている場所の温度(環境温度)の測定手段である環境温度センサ42とが設けられている。図示の例では、機内温度センサ41は、最下段(最上流)のプロセスカートリッジ11aの感光体ドラム14の付近に設置されている。また、環境温度センサ42は、本体10aのフロントカバー25とは反対側の側壁付近に設置されている。
Further, a
ここで、トナー像を転写する用紙Pがセットされた状態にて、図示しない制御装置30に対してユーザが指示することにより、給紙カセット13の用紙P及び手差しトレイ23の用紙Pのいずれか一方が所定のタイミングで送出される。そして、送出された用紙Pは、複数の搬送ローラ24を介して搬送路12に搬送され、搬送ベルト16を介してプロセスカートリッジ11a〜11dの各々の転写位置へと送り込まれる。また、本実施形態の制御装置30は、機内温度センサ41および環境温度センサ42の測定値を読み込み、装置内部の所望の箇所、具体的にはプロセスカートリッジ11a〜11dの各現像装置の温度を推定する。そして、制御装置30は、推定結果に応じて、プロセスカートリッジ11a〜11dによる画像形成の動作、搬送ベルト16を駆動する駆動ローラ17や搬送ローラ24等の動作を制御する。
Here, in a state where the paper P on which the toner image is to be transferred is set, either a paper P in the
図3は、本実施形態における制御装置30の機能構成を示す図である。
図3に示すように、本実施形態の制御装置30は、機内温度センサ41および環境温度センサ42の測定値(温度)に基づいて、機内の特定の場所の温度を推定する温度推定部31と、温度推定部31による推定結果に基づいて画像形成装置10の動作モードを切り替えるモード切り替え部32とを備える。なお、上述したように制御装置30は、各種の入力を受け付け、画像形成装置10の各種の動作を制御する機能を有するが、図3には、本実施形態の特徴的な機能のみを示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the
As shown in FIG. 3, the
画像形成装置10の内部において、温度上昇の影響が大きな問題となるのは、トナーを内蔵する現像装置112である。一方、画像形成装置10の内部には種々の熱源が存在するが、トナーを熱定着させるための定着装置20が、特に発熱量が大きい。図1に示した画像形成装置10には、4色に対応する4つのプロセスカートリッジ11a〜11dが存在するが、最上段に位置するプロセスカートリッジ11dが、定着装置20に最も近いため、定着装置20の発熱の影響を最も大きく受けることとなる。また、両面印刷を行う場合、定着装置20により加熱された用紙Pが反転用搬送路22を経て搬送路12に送り込まれる際に放熱する。この場合は、搬送路12の最上流に位置するプロセスカートリッジ11aから順に、用紙Pから放熱された熱の影響を受けることとなる。したがって、本実施形態の温度推定部31は、プロセスカートリッジ11a〜11dの各現像装置112の温度を個別に推定する。
Inside the
ここで、温度推定部31による温度の推定方法について説明する。
一般に、物体の温度変化は、次の数1式のモデルで表現される。
In general, the temperature change of an object is expressed by the following equation (1) model.
上式のモデルを現像装置112と、機内温度センサ41に対して適用する。第2項については、雰囲気温度は未知であるが、概ねの挙動を表現するため、雰囲気温度の代わりに、環境温度センサ42により測定される環境温度Taを代用してモデルを適用すると、下記の数2式および数3式が得られる。なお、各変数、係数の添字のdは現像装置112、sは機内温度センサ41を表す。
また、現像装置112と機内温度センサ41の位置は離れてはいるが、どちらも同様に機内の温度上昇要因(熱源)からの影響を受ける。したがって、現像装置112に与えられる熱量Qdと機内温度センサ41に与えられる熱量Qsは、次の数4式の関係で表すことができる。
以上の数2式〜数4式からQd、Qsを消去すると、次の数5式が得られる。
印刷動作中は、印刷条件等により、現像装置112に与えられる熱量Qdおよび機内温度センサ41に与えられる熱量Qsは随時変化するため、予測や測定が困難である。例えば、片面印字の場合には、用紙Pは熱を奪っていくために温度上昇を抑制するが、両面印字の場合には、逆に定着装置20で暖められた用紙Pが温度上昇を加速することとなるため、QdおよびQsの値は異なるものとなる。同様に、用紙Pのサイズや搬送される用紙PのインターバルもQdおよびQsの値に影響を与える。しかしながら、上記の数5式には、QdおよびQsが直接には含まれていない。したがって、同式を用いることにより、印刷条件が変化しても、容易にかつ精度良く現像装置112の温度の変化率を算出することができる。
During the printing operation, the amount of heat Qd given to the developing
これに対し、印刷動作を行っていないいわゆるスタンバイ時においては、通電状態によるわずかな発熱があるが、プリント動作に伴う発熱量の変動はないので、現像装置112に与えられる熱量Qdおよび機内温度センサ41に与えられる熱量Qsを予め求めておくことができる。一方、紙詰まりの除去や消耗品の交換のためにフロントカバー25が開けられたような場合には、機内に外気が直接入り込み、雰囲気温度が変化するため、数2式および数3式の第2項が変化してしまう。この雰囲気温度の変化を熱伝達係数hd、hsの変化で表し、hdの値とhsの値の比率をkhとすると、これらの関係は数7式のように表される。
そこで、数2式、数3式および数7式からhd、hsを消去すると、次の数8式が得られる。
ところで、上記の式で用いられるQs/Cs、Qd/Cd、k、hs、hd等のパラメータは、画像形成装置10が両面印刷機構を備えているか否かといった装置構成や、カラー印刷かモノクロ印刷か、片面印刷か両面印刷かといった動作モードや、印刷速度等によって各々適切な値が選択されるべきである。そこで、より好ましくは、種々の装置構成や動作モードに応じて予め決定された上記パラメータの値を登録したテーブルを用意して不揮発性メモリに格納しておく。そして、温度推定部31が現像装置112の温度を推定する際に、画像形成装置10の装置構成や動作モードに応じて適当なパラメータを読み出して用いるようにする。なお、パラメータテーブルに登録される値は、実際に種々の条件(装置構成や動作モード)で画像形成装置10を動作させて機内温度センサ41、環境温度センサ42および現像装置112の温度変化を測定し、それらの実測値が上記各式に合致するように決定される。
By the way, parameters such as Qs / Cs, Qd / Cd, k, hs, and hd used in the above formula are the device configuration such as whether or not the
図4は、パラメータを設定するパラメータテーブルの構成例を示す図である。
図示のパラメータテーブルには、両面印刷機構を備えているか否か、カラー印刷かモノクロ印刷か、両面印刷機構を備えている場合は片面印刷か両面印刷か、さらに印刷速度(PPM:ページ/分)の別に応じて、パラメータの値が登録されるようになっている。このパラメータテーブルは、個々のパラメータごとに作成される。なお、図4において、アイドリングとは、印刷動作は行われていないものの、暖機や誤差検知等のために画像形成装置10内の一部の装置が動作している状態である。また、図示していないが、数8式で用いられるスタンバイ時のQs/Cs、Qd/Cd、khといったパラメータも、予め測定され、パラメータテーブルと共に不揮発性メモリに格納される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a parameter table for setting parameters.
In the illustrated parameter table, whether or not a double-sided printing mechanism is provided, whether color printing or monochrome printing is provided, and if a double-sided printing mechanism is provided, single-sided printing or double-sided printing, and a printing speed (PPM: pages / minute) The parameter value is registered according to the above. This parameter table is created for each individual parameter. In FIG. 4, idling is a state in which a part of the apparatus in the
以上のようにして、印刷動作中で現像装置112に与えられる熱量Qdおよび機内温度センサ41に与えられる熱量Qsが変化する場合と、スタンバイ中で機内環境が変化する可能性がある場合について、現像装置112の温度を推定する式が得られた。これらの式により推定された現像装置112の温度は、メモリに格納され、次回の推定時にTd(前回)として用いられる。
As described above, development is performed when the amount of heat Qd given to the developing
現像装置112の温度が推定された後、モード切り替え部32が、この推定結果に基づいて、各プロセスカートリッジ11a〜11dの現像装置112の温度が上がりすぎないように、画像形成装置10の動作モードを切り替える。具体的には、印刷速度を低下させたり、印刷動作を停止させたりする。
After the temperature of the developing
図5は、温度推定部31による現像装置112の推定温度と選択すべき動作モードとの関係を示す図表である。
図5において、基準温度1は印刷動作を停止させる基準となる温度、基準温度2は半速モードで印刷動作を再開させる基準となる温度、基準温度3は全速モード(通常の印刷速度)から半速モード(全速モードの半分の印刷速度)へ移行する基準となる温度、基準温度4は半速モードから全速モードへ復帰する基準となる温度である。実際の値は、基準温度1、基準温度2、基準温度3、基準温度4の順に高い温度となる。
FIG. 5 is a chart showing the relationship between the estimated temperature of the developing
In FIG. 5, reference temperature 1 is a reference temperature for stopping the printing operation, reference temperature 2 is a reference temperature for restarting the printing operation in the half speed mode, and reference temperature 3 is a half speed from the full speed mode (normal printing speed). The reference temperature for shifting to the high speed mode (half the printing speed of the full speed mode) and the reference temperature 4 are the reference temperatures for returning from the half speed mode to the full speed mode. The actual value becomes higher in the order of reference temperature 1, reference temperature 2, reference temperature 3, and reference temperature 4.
図5を参照すると、推定温度が基準温度1以上の場合は、印刷動作が停止となる。推定温度が、基準温度1よりも低くかつ基準温度2よりも高い場合は、前の状態が停止状態であればそのまま、全速モードまたは半速モードで動作していた場合は、半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度2以下で基準温度3以上であれば、前の状態に関わらず半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度3よりも低くかつ基準温度4よりも高い場合は、前の状態が全速モードで動作していたならばそのまま、半速モードまたは停止状態であったならば半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度4以下の場合は、全速モードでの動作となる。 Referring to FIG. 5, when the estimated temperature is equal to or higher than the reference temperature 1, the printing operation is stopped. When the estimated temperature is lower than the reference temperature 1 and higher than the reference temperature 2, if the previous state is the stop state, the operation is performed in the full speed mode or the half speed mode. It becomes operation. If the estimated temperature is equal to or lower than the reference temperature 2 and equal to or higher than the reference temperature 3, the operation is performed in the half speed mode regardless of the previous state. If the estimated temperature is lower than the reference temperature 3 and higher than the reference temperature 4, if the previous state was operating in the full-speed mode, the half-speed mode is used as it is if the previous state was operating in the full-speed mode. It becomes the operation. When the estimated temperature is equal to or lower than the reference temperature 4, the operation is performed in the full speed mode.
図6は、温度推定部31およびモード切り替え部32による制御動作の流れを説明するフローチャートである。
図6を参照すると、まず、温度推定部31が機内温度センサ41と環境温度センサ42の測定値を読み込む(ステップ601)。そして、温度推定部31は、前回の推定値Td(前回)および前回の推定時の機内温度センサ41の測定値(前回の機内温度)をメモリから読み込む(ステップ602)。次に、温度推定部31は、前回の機内温度とステップ601で読み込んだ機内温度センサ41の測定値(現在の機内温度)とから前回と現在の機内温度の変化率dTs/dtを計算する(ステップ603)。また、ステップ601で読み込んだ現在の機内温度をメモリに記録する(ステップ604)。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of control operations by the
Referring to FIG. 6, first, the
次に、温度推定部31は、前回の推定時から現在までの間に印刷動作(アイドリングを含む)が行われたか否かを判断する(ステップ605)。この印刷動作は制御装置30の制御により実行されるため、温度推定部31は、印刷動作の有無に関する情報を容易に取得できる。ステップ605において、印刷動作が行われた(動作中を含む)と判断した場合、次に温度推定部31は、機内温度センサ41の熱伝達係数hs、現像装置112の熱伝達係数hd、現像装置112に与えられる熱量Qdと機内温度センサ41に与えられる熱量Qsの関係を示す数4式で用いられる係数kのパラメータテーブル(図5参照)から、適切な値を読み込む(ステップ606)。ここで、パラメータテーブルから読み込む値は、例えば、ステップ605で判断された動作の種類(カラー両面印刷、モノクロ片面印刷、アイドリング等)およびその割合に応じて、加重平均を計算して決定する。この後、温度推定部31は、数5式により現像装置112の温度の上昇率dTd/dtを求める(ステップ607)。
Next, the
一方、印刷動作が行われなかったと判断した場合、温度推定部31は、スタンバイ時のQs/Cs、Qd/Cd、khの値を読み込み(ステップ608)、数8式により現像装置112の温度の上昇率dTd/dtを求める(ステップ609)。
On the other hand, if it is determined that the printing operation has not been performed, the
ステップ607またはステップ608により現像装置112の温度の上昇率dTd/dtが求まったならば、次に温度推定部31は、数6式により現像装置112の現在の温度の推定値を計算する(ステップ610)。そして、算出した値(推定温度)をメモリに記録する(ステップ611)。
If the rate of increase dTd / dt of the temperature of the developing
次に、モード切り替え部32は、ステップ610で算出された推定温度と図5に示した基準温度1〜4とを比較し、必要に応じて画像形成装置10の動作モードの切り替えを行う(ステップ612)。
温度推定部31およびモード切り替え部32による以上の動作は、一定時間(Δt)おきに繰り返し実行される。
Next, the
The above operations by the
ところで、通常の温度の推定動作では、上述したように、前回の推定値を用いて数6式により現在の温度の推定値を求めることができるが、画像形成装置10を起動した後、最初の推定動作では、その前の推定値が存在しないため、適当な方法で初期値を設定する必要がある。例えば、電源を落とす前の最後の推定値およびこの推定動作で得られた機内温度センサ41の測定値を不揮発性メモリに保存しておく。そして、起動後最初の温度推定の際には、不揮発性メモリから読み出した最後の機内温度の測定値と現在の機内温度センサ41の測定値とを比較し、その比率と最後の推定値とに基づいて現像装置112の温度を推定しても良い。
By the way, in the normal temperature estimating operation, as described above, the estimated value of the current temperature can be obtained by the equation 6 using the previous estimated value. In the estimation operation, since there is no previous estimated value, it is necessary to set an initial value by an appropriate method. For example, the last estimated value before turning off the power and the measured value of the in-
また、電源を落とさず通電状態のまま長時間装置が停止(スタンバイ状態)していた場合等には、機内温度センサ41の温度変化率dTs/dtと現像装置112の温度の推定値dTd/dtとの差が小さくなる。この場合、機内温度センサ41の測定値と環境温度センサ42の測定値からあらかじめ求めた回帰式により現像装置112の温度を計算し、得られた値によって、上述した手順(図6)で逐次的に推定される現像装置112の温度を置き換えるようにしても良い。
In addition, when the apparatus has been stopped for a long time without turning off the power (standby state), the temperature change rate dTs / dt of the in-
以下に、予め決定しておく係数の求め方について説明する。
例えば、ある印字モードに対応する係数hd、hs、kを求める場合、kは上記数4式で表せるため、hd、hs、Qd/Cd、Qs/Csが求められれば良い。
まず、所定の印字モードで連続して印字を行い、熱電対などを用いて温度を推定したい現像装置112の温度Tdを記録する。また、機内温度センサ41、環境温度センサ42の温度Ts、Taも同時に記録する。このとき、現像装置112の温度Tdも機内温度センサ41の温度Tsも図7に示すように次第に増加し、特定の温度で飽和する挙動を示す。ここで、現像装置112の温度Tdが飽和した状態というのは、dTd/ds=0ということなので、例えば、数2式の左辺を0として変形すると、次の数9式が得られる。
For example, when obtaining the coefficients hd, hs, and k corresponding to a certain printing mode, k can be expressed by the above equation 4, so it is only necessary to obtain hd, hs, Qd / Cd, and Qs / Cs.
First, printing is continuously performed in a predetermined printing mode, and the temperature Td of the developing
同様に、機内温度センサ41の温度Tsの飽和値Tssatについても、次の数10式が得られる。
以上に述べたとおり、係数hd、Tdsatは、それぞれ、温度上昇の速度、飽和時点での温度に関わる係数である。そのため、それぞれが適正値に比べ大きい場合、小さい場合は、図8に示すようなズレを示すので、容易に適正値を求めることができる。また、数学的に誤差が最小となるように係数をフィッティングする場合でも、発散することなく収束解を求めることができる。係数hs、Tssatについても、同様に適正値を決めることができる。 As described above, the coefficients hd and Tdsat are coefficients related to the rate of temperature rise and the temperature at the time of saturation, respectively. Therefore, when each is larger than the appropriate value and when it is smaller, the deviation as shown in FIG. 8 is shown, so that the appropriate value can be easily obtained. Even when the coefficients are fitted so that the error is mathematically minimized, a convergent solution can be obtained without divergence. Similarly, appropriate values can be determined for the coefficients hs and Tssat.
10…画像形成装置、11a〜11d…プロセスカートリッジ、20…定着装置、30…制御装置、31…温度推定部、32…モード切り替え部、41…機内温度センサ、42…環境温度センサ、112…現像装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記画像形成装置の設置場所の温度を測定する環境温度測定手段と、
前記画像形成装置内部の温度を測定する機内温度測定手段と、
前記環境温度測定手段および前記機内温度測定手段の測定結果に基づいて、前記画像形成装置内部の当該機内温度測定手段の設置位置とは異なる特定箇所の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段により推定された前記特定箇所の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 In the image forming apparatus,
Environmental temperature measuring means for measuring the temperature of the installation place of the image forming apparatus;
In-machine temperature measuring means for measuring the temperature inside the image forming apparatus,
Based on the measurement results of the environmental temperature measuring means and the in-machine temperature measuring means, a temperature estimating means for estimating the temperature at a specific location different from the installation position of the in-machine temperature measuring means inside the image forming apparatus,
An image forming apparatus comprising: control means for controlling the operation of the image forming apparatus in accordance with an estimated value of the temperature at the specific location estimated by the temperature estimating means.
前記特定箇所は現像装置であり、
前記温度推定手段は、前記現像装置から離れた位置に設けられている前記温度センサの測定値に基づいて当該現像装置の温度を推定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The in-machine temperature measuring means is a temperature sensor provided in the image forming apparatus,
The specific portion is a developing device,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the temperature estimation unit estimates a temperature of the developing device based on a measurement value of the temperature sensor provided at a position distant from the developing device.
前記画像形成装置の設置場所の温度である環境温度および当該画像形成装置内部の温度である機内温度を測定するステップと、
測定された前記環境温度および前記機内温度に基づいて、当該機内温度を測定するための温度センサよりも熱源である定着装置に近い位置に設定されている現像装置の温度を推定するステップと、
推定された前記現像装置の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の動作を制御するステップと
を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。 An image forming apparatus control method comprising:
Measuring an environmental temperature, which is a temperature of an installation place of the image forming apparatus, and an in-machine temperature, which is a temperature inside the image forming apparatus;
Estimating the temperature of the developing device set at a position closer to the fixing device that is a heat source than the temperature sensor for measuring the temperature inside the device based on the measured ambient temperature and the inside temperature; and
And a step of controlling the operation of the image forming apparatus in accordance with the estimated value of the temperature of the developing device.
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