JP2008107650A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップをすることなく現像器の温度状態を予測し、装置の制御を行なうことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置には、露光装置６内（または露光装置６のハウジング）の温度を検出することで、温度に基づいてビームの操作タイミングを補正するためのセンサＳＥ１と、環境温度を測定し、画像形成プロセスの各種設定を変更するためのセンサＳＥ２とが設けられている。センサＳＥ１，ＳＥ２の測定温度に基づき、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内の温度を予測し、高温であれば、所定時間のプリント中断および所定量のプリントを繰返すインターバル制御を行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムに関し、特に現像器内の温度状態を判断することができる画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムに関する。

電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ装置、プリンタなどの画像形成装置が知られている。感光体、帯電部、露光部、現像部、および除電部が一体となったプリントユニット（「ＰＵ」ともいう。）が使用されている画像形成装置も多い。

ＰＵの現像部には、一定量のトナーがトナーボトルから供給され、作像時には感光体でトナー現像が行なわれる。

現像部のトナーは、現像器内を循環している。連続印刷を続けると、現像器内部の現像ローラと規制ブレードとの間の摩擦によりトナーに熱が加わり、現像器内の温度が上昇する。これにより、現像器内のトナーが融解することがある。印刷が停止すると現像器内の温度が下がっていくが、トナーが冷えて固まり、固着してしまう。

トナーが固着した場合、現像器内のトナーを循環させるためのスクリューが回らなくなってしまい、現像器を破壊してしまうことがある。

下記特許文献１は、レーザー発光素子の周辺温度等に基づいて、レーザー発光素子の動作が安全動作域を逸脱するときには、画像形成シーケンスを一時中断するカラー画像形成装置を開示している。

特許文献２は、温度センサにより中間転写体の表面温度を測定し、所定温度以上になると画像形成動作を中断させる画像形成装置を開示している。

特許文献３は、温度検知素子により、記録材の通過領域外の温度を検知し、搬送中断温度に達すると記録材の搬送を一時中断させる画像形成装置を開示している。

特許文献４は、温度センサにより光学部材のハウジング内の温度を検出し、温度に基づいてビームの操作タイミングを補正する画像形成装置を開示している。
特開平６−３２０８００号公報 特開２００２−５５５３８号公報 特開２０００−２５０３７４号公報 特開２００６−１１２８９号公報

トナー融解を防止するために、センサにより現像器内の温度を検出し、トナーの融解温度に到達する前に、一旦プリントを中断することが考えられる。所定温度まで現像器内の温度が下がるのを待って、印刷を再開するものである。

しかしながら、現像器内の温度を検出するために現像器付近に温度センサ等を設けると、コストアップに繋がるという問題がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、コストアップをすることなく現像器の温度状態を予測し、装置の制御を行なうことができる画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像形成装置は、現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により現像器内の温度を予測する現像器内温度予測手段と、現像器内温度予測手段により、現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出手段と、装置の制御状態が現像器内高温モードに切替えられた後、現像器内温度予測手段により現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出手段とを備える。

好ましくは温度センサは、露光装置に取付けられた温度センサおよび環境センサの少なくとも１つである。

好ましくは画像形成装置は、装置の制御状態が現像器内高温モードである場合、所定時間のプリント中断、およびその後の所定量のプリント動作を繰返すインターバル印刷制御を行なう。

この発明の他の局面に従うと、画像形成装置の制御方法は、現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により現像器内の温度を予測する現像器内温度予測ステップと、現像器内温度予測ステップにより、現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出ステップと、装置の制御状態が現像器内高温モードに切替えられた後、現像器内温度予測ステップにより現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出ステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと、画像形成装置の制御プログラムは、現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により現像器内の温度を予測する現像器内温度予測ステップと、現像器内温度予測ステップにより、現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出ステップと、装置の制御状態が現像器内高温モードに切替えられた後、現像器内温度予測ステップにより現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出ステップとをコンピュータに実行させる。

上記構成に従うと、コストアップをすることなく現像器の温度状態を予測し、装置の制御を行なうことができる画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置としてのタンデムカラープリンタについて説明する。

本実施の形態における画像形成装置は、現像器以外に取り付けられている、別の制御で必要とされる温度センサの検出値を元に、現像器の温度を予測し、印刷中断の制御を行なう。これにより新たにセンサを設ける必要がなくなり、コストアップを回避することができる。より具体的には本実施の形態においては、ポリゴンユニット（ＰＨ）の温度測定結果に基づきプロセスユニット（ＰＵ）の温度を推定する。

現像器の温度は予測であるため、単に温度センサの検出値だけで制御を行なうと以下の問題がある。すなわち、実際は現像器内の温度が下がっていても、予測元の検出温度が高いと、無駄な印刷中断をしてしまい、生産性を落としてしまうのである。

そこで本実施の形態では、予測元の検出温度が一定以上より高くなった場合は、現像器内が高温状態にあると判断し、現像器内高温モードに移行させる。その状態からは、所定時間だけ印字を中断し、その後所定枚数のプリントを行ない、再び所定時間印字を中断する、といった処理を繰返すインターバル制御を行なう。

現像器内の温度は、印刷動作を行なうと印刷枚数に比例して上昇し、印刷動作を中断すると、停止時間に比例して下がる。よって本実施の形態では、現像器内がトナー融解する温度よりも所定温度低い温度（トナー融解直前温度）になったと判断した場合、そこから所定時間動作を停止させて現像器内の温度を下げる。その後、現像器内の温度がトナー融解直前温度よりも高くならない程度まで印刷動作を行なう。このようなインターバル制御を行なう事で、トナー固着を防ぎ、かつ、生産性への影響を少なくすることが可能である。

上記した印刷の中断時間と、再開後の印刷枚数は、実験により予め求めておき、装置を制御するＣＰＵのＲＯＭに記憶させておくことで、上記処理は実施可能である。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置としてのタンデムカラープリンタの中央断面の概略を示す図である。

図を参照して、タンデムカラープリンタ１は、フルカラー画像形成装置であり、中間転写ベルト２と、感光体（イエロー）３ａと、感光体（マゼンダ）３ｂと、感光体（シアン）３ｃと、感光体（ブラック）３ｄと、現像器（イエロー）４ａと、現像器（マゼンダ）４ｂと、現像器（シアン）４ｃと、現像器（ブラック）４ｄと、帯電装置（イエロー）５ａと、帯電装置（マゼンダ）５ｂと、帯電装置（シアン）５ｃと、帯電装置（ブラック）５ｄと、露光装置６と、中間転写ベルトクリーナブレード７と、標準カセット給紙ローラ８と、マルチ手差し給紙ローラ９と、タイミングローラ１０と、２次転写ローラ１１と、加熱ローラ１２ａと、加圧ローラ１２ｂと、排紙ローラ１３と、両面搬送ローラ１４ａと、両面搬送ローラ１４ｂと、廃トナーボックス１５と、記録媒体（用紙など）収納部１６と、カラーＰＣモータ１７と、メインモータ１８と、定着モータ１９と、カラー現像モータ２０と、現像モータ２１と、両面搬送モータ２２と、トナー補給モータ（イエロー、マゼンダ用）２３と、トナー補給モータ（シアン、ブラック用）２４と、トナーボトル（イエロー）２５ａと、トナーボトル（マゼンダ）２５ｂと、トナーボトル（シアン）２５ｃと、トナーボトル（ブラック）２５ｄと、攪拌羽（イエロー）２６ａと、攪拌羽（マゼンダ）２６ｂと、攪拌羽（シアン）２６ｃと、攪拌羽（ブラック）２６ｄと、定着ループセンサ２７と、カートリッジ（イエロー）２８ａと、カートリッジ（マゼンダ）２８ｂと、カートリッジ（シアン）２８ｃと、カートリッジ（ブラック）２８ｄと、両面搬送経路２９とを備えている。

また、タンデムカラープリンタには、露光装置６内（または露光装置６のハウジング）の温度を検出することで、温度に基づいてビームの操作タイミングを補正するためのセンサＳＥ１と、環境温度を測定し、画像形成プロセスの各種設定を変更するためのセンサＳＥ２とが設けられている。

以下に、タンデムカラープリンタの作像部の詳細な構成を説明する。
カートリッジ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄには、感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを帯電する帯電装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、画像パターンを露光する露光装置６と、トナーを現像する現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとが内蔵されている。

タンデムカラープリンタ内部には、感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された４色のトナー像を重ねて画像形成する中間転写ベルト２と、中間転写ベルト２上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する２次転写ローラ１１と、転写残トナーを中間転写ベルト２から分離する中間転写ベルトクリーナ７と、分離した転写残トナーを収納する廃トナーボックス１５と、カートリッジ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄに対して攪拌羽２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを動作させることでトナーを補給させるトナーボトル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとが備えられている。

次に、記録媒体の搬送部の構成を説明する。
搬送部は、記録媒体収納部１６から記録媒体を給紙する給紙ローラ８と、給紙された記録媒体を一旦停止させるタイミングローラ１０と、中間転写ベルト２に画像形成されたトナー像を記録媒体上に転写する２次転写ローラ１１と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着ローラ１２と、定着後の記録媒体を排出もしくは両面搬送経路２９へ搬送する排紙ローラ１３と、両面搬送経路２９を経由して媒体をタイミングローラ１０まで搬送する両面経路搬送ローラ１４ａ，１４ｂとから構成されている。

図２は、タンデムカラープリンタの制御部の構成を示す図である。
図を参照して制御部は、エンジン部１００とコントローラ部２００とから構成される。

エンジン部１００には、画像形成装置を制御するＣＰＵ１０３があり、これによりプリントヘッドを制御する。また、用紙搬送のためのモータや、定着ヒータなどの各種負荷１０５もＣＰＵ１０３にて制御される。さらにＣＰＵ１０３には、記憶媒体であるＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）１０７が接続されており、ＣＰＵ１０３で計測したデータなどを記憶することが出来る。

ＥＥＰＲＯＭ１０７以外にも、消耗品ユニットにはＣＳＩＣ（不揮発性メモリ）１０１が取付けられており、消耗品の情報などを記憶することができる。

エンジン部１００とコントローラ部２００とは接続されており、ドットカウンタなどの必要な情報をやり取りする。

また上述のセンサＳＥ１，ＳＥ２からの検出信号は、ＣＰＵ１０３に入力される。
図３は、感光体３ａおよび現像器４ａの構成を示す図であり、図４は、現像器４ａを側面から見た構成を示す図である。

図を参照して、現像器４ａには感光体３ａに当接する現像ローラ２０９と、現像ローラ２０９に接する規制ブレード２０７と、現像ローラにトナーを供給する供給ローラ２０５と、トナー攪拌のための上スクリュー２０１および下スクリュー２０３とが備えられている。

現像器４ａの上部のトナーボトルからトナーが供給され、トナーは矢印で示されるように搬送される。図４の“Ａ”で示される場所において、トナーは重力に逆らって搬送されるため、トナーに圧がかかり、トナーの固着が発生しやすい。

本実施の形態では、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの温度を予測するために、露光装置（ＰＨ）６内にある温度センサＳＥ１（および／または環境センサＳＥ２）を用いる。温度センサＳＥ１は、特開２００６−１１２８９号公報に示されるように、カラー色ずれの予測制御を本来の目的として設けられている。

図５は、ＰＨ６内の温度センサＳＥ１の検出温度と現像器内の温度の関係を示す図である。

図中の実線でＰＨの温度が示されており、点線で現像器の温度が示されている。
ＰＨ６内の温度センサＳＥ１での実測値が４２℃であるとき、現像器内の温度は約４５℃となる。また、トナーの融解温度が５０℃であるものとする。

画像形成装置が通常モードで稼動している場合を想定する。プリントを行なうことで装置内の温度が上昇し、ＰＨ６内の温度センサＳＥ１が４２℃を示した時点で、装置は現像器内高温モードに移る。このモードにおいては、所定時間の印刷中断と、所定枚数の印刷とを繰返すインターバル制御が行なわれる。

すなわちここでは、トナーの融解温度５０℃に対して余裕を設けて、現像器内の温度が４５℃と予測された時点で、インターバル制御を行なう設定としている。

なお、インターバル制御において、プリント中断を３０秒、およびプリントを６０枚の制御を繰返すこととしているが、プリントの期間も時間で制御するようにしてもよい。

図６は、タンデムカラープリンタの実行する制御を示すフローチャートである。
図を参照して、電源がＯＮとなるとステップＳ００１で初期化動作を行ない、モードをノーマルモードとする。すなわちＭｏｄｅフラグをＮｏｒｍａｌとする。

ステップＳ００２で、露光装置（ＰＨ）６内にある温度センサＳＥ１による測定温度をＴ_ＰＨに代入する。ステップＳ００３で、Ｔ_ＰＨが４２℃以上となったかが判定され、ＹＥＳであれば、現像器内の温度が高温になったと予測し、ステップＳ００４で現像器内高温モードの処理を行ない、ステップＳ００２へ戻る。

ステップＳ００３でＮＯであれば、ステップＳ００５で現像器内の温度が高温ではないと予測し、現像器内通常モードの処理を行ない、ステップＳ００２へ戻る。

図７は、図６の現像器内通常モード（Ｓ００５）の内容を示すフローチャートである。
図を参照して、ステップＳ１０１でモードをノーマルモードとする。すなわちＭｏｄｅフラグをＮｏｒｍａｌとする。ステップＳ１０２で印刷要求があったかを判定し、ＹＥＳであればステップＳ１０３で印刷動作を行なう。

図８は、図６の現像器内高温モード（Ｓ００４）の内容を示すフローチャートである。
図を参照して、ステップＳ２０１でＭｏｄｅフラグが高温モード（ＨＩ＿ＴＭＰ）とされているかを判定する。ＹＥＳであれば、プリント中断時間を示す変数ＳｔｏｐＴｉｍｅの値が０であるかを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ２０３で印刷要求があったかを判定し、ＹＥＳであればステップＳ２０４で印刷動作を行なう。このとき、プリント枚数を示す変数ＰｒｉｎｔＮｕｍを１インクリメントすることで、１枚の印刷が実行されたことを記録する。

ステップＳ２０５で変数ＰｒｉｎｔＮｕｍが６０となったかが判定され、ＮＯであればメインルーチンへ戻る。

ステップＳ２０１でＮＯ、またはＳ２０５でＹＥＳであれば、ステップＳ２０７で変数ＳｔｏｐＴｉｍｅに３０（秒）を設定し、ＰｒｉｎｔＮｕｍを０にし、Ｍｏｄｅフラグを高温モード（ＨＩ＿ＴＭＰ）とし、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ２０２またはＳ２０３でＮＯであれば、ステップＳ２０６でＳｔｏｐＴｉｍｅを１デクリメントし、メインルーチンへ戻る。図８の処理は１秒に１回程度実行されるため、ステップＳ２０６では１秒につきＳｔｏｐＴｉｍｅが１デクリメントされることとなる。

このようにして、装置の制御状態を現像器内高温モードと通常モードとの間で自動的に切替えることができる。また、高温モードにおいてはインターバル制御を行なうことができる。

なお、上記実施の形態においては、露光装置（ＰＨ）６内にある温度センサＳＥ１を用いて現像器内温度を推測する例を説明したが、環境センサＳＥ２を用いて現像器内温度を推測してもよいし、センサＳＥ１とＳＥ２とを用いて現像器内温度を推測してもよい。

［実施の形態における効果］
現像器内の温度が上昇すると、現像器内のトナーが溶け、冷えた時にトナーが固着し、ダメージを受けるおそれがある。本実施の形態においては、現像器内温度予想に基づいて、連続印刷枚数を規定し、所定時間の印刷の中断処理を行なう、これにより、現像器内の温度上昇を規定値以下にし、かつ、生産性への影響を小さくすることができる。

また、現像器の温度を測定するセンサによらずに、他の目的で設けられているセンサの出力を利用して現像器の温度を推定することができる。すなわち、現像器の場所（現像器の内部、表面、カートリッジ）に取付けられたセンサではないセンサにより現像器内の温度を推定することができる。これにより、コストアップを防止することができる。

［その他］
本発明はＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機、ＰＣなどの画像形成装置に対して実施することができる。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置としてのタンデムカラープリンタの中央断面の概略を示す図である。 タンデムカラープリンタの制御部の構成を示す図である。 感光体３ａおよび現像器４ａの構成を示す図である。 現像器４ａを側面から見た構成を示す図である。 ＰＨ６内の温度センサＳＥ１の検出温度と現像器内の温度の関係を示す図である。 タンデムカラープリンタの実行する制御を示すフローチャートである。 図６の現像器内通常モード（Ｓ００５）の内容を示すフローチャートである。 図６の現像器内高温モード（Ｓ００４）の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 中間転写ベルト、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 感光体、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 現像器、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 帯電装置、１１ １次転写ローラ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ トナーボトル、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 攪拌羽、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ カートリッジ、１００ エンジン部、１０１，１０７ メモリ、１０３ ＣＰＵ、１０５ 各種負荷、２００ コントローラ部、２０１ 上スクリュー、２０３ 下スクリュー、２０５ 供給ローラ、２０７ 規制ブレード、２０９ 現像ローラ、ＳＥ１，ＳＥ２ 温度センサ。

Claims (5)

1. 現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により前記現像器内の温度を予測する現像器内温度予測手段と、
   前記現像器内温度予測手段により、前記現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出手段と、
   装置の制御状態が前記現像器内高温モードに切替えられた後、前記現像器内温度予測手段により前記現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出手段とを備えた、画像形成装置。
2. 前記温度センサは、露光装置に取付けられた温度センサおよび環境センサの少なくとも１つである、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 装置の制御状態が現像器内高温モードである場合、所定時間のプリント中断、およびその後の所定量のプリント動作を繰返すインターバル印刷制御を行なう、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により前記現像器内の温度を予測する現像器内温度予測ステップと、
   前記現像器内温度予測ステップにより、前記現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出ステップと、
   装置の制御状態が前記現像器内高温モードに切替えられた後、前記現像器内温度予測ステップにより前記現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出ステップとを備えた、画像形成装置の制御方法。
5. 現像器の場所以外に取付けられた温度センサにより温度を検出し、その温度により前記現像器内の温度を予測する現像器内温度予測ステップと、
   前記現像器内温度予測ステップにより、前記現像器内が高温状態になったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内高温モードに切替える現像器内高温モード検出ステップと、
   装置の制御状態が前記現像器内高温モードに切替えられた後、前記現像器内温度予測ステップにより前記現像器内が高温状態でなくなったと判断された場合、装置の制御状態を現像器内通常モードに切替える現像器内通常モード検出ステップとをコンピュータに実行させる、画像形成装置の制御プログラム。

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