JP2010048949A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度計を用いることなく、温度−電気特性の関係を適時修正して、推定温度の誤差に伴う画像形成条件の不適正な設定を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写ローラ１の抵抗の温度特性を利用し、所定電流を転写ローラ１に流す際に転写ローラ１に印加される出力電圧に応じて筐体内温度を推定する。オンデマンド方式の定着装置５を４分間作動させて、筐体内温度を飽和状態にした状態で、所定電流を転写ローラ１に流す際に転写ローラ１に印加される電圧を測定する。飽和温度で測定した平均抵抗値の転写ローラ１の場合の印加電圧を飽和温度で測定した印加電圧で除して温度補正係数αを求める。画像形成に際して測定した印加電圧に温度補正係数αを乗じて所定の閾値Ｖｂに比較して画像形成条件を設定する。
【選択図】図１

Description

温度によって抵抗値が変化するローラ部材を用いる画像形成装置、詳しくは、画像形成に際して測定したローラ部材の電気特性に基づいて、画像形成条件を温度補償する制御に関する。

記録材に転写されたトナー像を定着させる定着装置は、画像形成装置の消費電力の大部分を占めているため、画像形成の１枚ごとに作動させて記録材の間隔でＯＦＦさせるいわゆるオンデマンド方式が実用化されている。

オンデマンド方式を用いるような印刷頻度の低い小型プリンタでは、連続画像形成を行うと、定着装置が頻繁に作動して小さな筐体内空間に多量の放熱を行うため、筐体内温度が急上昇する。

このため、間隔を置いて数枚程度の出力を行う際の画像形成条件を、数１０〜数１００枚の出力を行う場合にもそのまま用いていると、いろいろな画像形成条件が、筐体内温度の上昇によって不適切になる。

そこで、筐体内温度を測定する温度センサを設けて、画像形成条件（プロセススピード、紙間、各種電圧、定着温度、加熱条件等）を温度補償する制御が採用されている。

また、温度センサを設けることなく、筐体内温度に応じた画像形成条件を設定する方式として、画像形成に際してローラ部材の電気特性を検出する通常検出モードが実用化されている。像担持体（感光体、中間転写体）に当接して配置されて電圧が印加されるローラ部材（転写ローラ、帯電ローラ等）は、温度によって抵抗値が変化するため、筐体内温度に応じた電気特性（印加電圧、電流値、抵抗値）を検出できるからである。

特許文献１には、画像形成に際して転写ローラの電気特性を検出して、転写媒体（中間転写体又は記録材）に所定の転写電流が流れるように、定電圧の転写電圧を設定するＡＴＶＣ制御が記載される。ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御は、画像形成ジョブごとに実行されて、筐体内温度の変化に起因する転写電流の変化を相殺する。

特許文献２、３には、画像形成に先立たせて転写ローラの電気特性を検出して筐体内温度を推定し、推定した環境温度に応じて転写電流、定着温度等の画像形成条件を設定する通常検出モードの制御が記載されている。

特開平２−２６４２７８号公報 特開２００３−１８６３１７号公報 特開２００４−２４５９４０号公報

温度によって抵抗値が変化するローラ部材は、画像形成の累積に伴って少しずつ抵抗値が変化したり、新品交換によって抵抗値が急激に変化したりする。このため、画像形成時に温度計を接続して求めた最初の温度−電気特性のテーブルをそのまま用いて、測定した電気特性に応じて温度を推定すると、実際の筐体内温度と推定した温度との誤差が大きくなる。

そこで、定期的に温度計を接続して温度−電気特性のテーブルを較正することが提案されたが、そのための温度計を同梱して出荷することは、そもそも温度計も装備できないほど低コストの画像形成装置では実用的ではない。

本発明は、温度計を用いることなく、温度−電気特性の関係を適時較正して、推定温度の誤差に伴う画像形成条件の不適正な設定を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体に当接して配置されて電圧が印加されるローラ部材と、画像形成ごとに作動させて記録材に担持させたトナー像を定着させる定着装置とを備えたものである。筐体内温度に応じた画像形成条件を設定するために、画像形成に際して前記ローラ部材の電気特性を検出する通常検出モードと、前記通常検出モードに先立たせて、前記定着装置を作動させて筐体内温度を高めた状態で、前記ローラ部材の電気特性を検出する較正検出モードとを有し、前記ローラ部材の抵抗値の個体差を較正するように、前記較正検出モードの検出結果に応じて前記通常検出モードの検出結果と設定される画像形成条件との関係が変化する。

本発明の画像形成装置では、較正検出モードの検出結果に応じて通常検出モードの検出結果と設定される画像形成条件との関係を較正する。例えば、定着装置を作動させて筐体内温度を所定温度範囲に誘導した状態で、ローラ部材の抵抗値の個体差に応じた電気特性を取得して、ローラ部材の電気特性を用いた温度計を較正する。

図５に示すように、定着装置を作動させると、環境温度が大きく違っても、筐体内温度を所定温度以上に誘導できる。このため、ローラ部材の抵抗値の個体差を、定着装置を作動させない（筐体内温度が全く不明な場合）よりも正確に反映した電気特性を取得できる。ローラ部材の抵抗値の個体差を高精度に反映させて、通常検出モードの検出結果と設定される画像形成条件との関係を、ローラ部材の抵抗値の個体差による画像形成条件の設定誤差を減らす方向に較正できる。

従って、温度計を用いることなく、温度−電気特性の関係を適時修正して、推定温度の誤差に伴う画像形成条件の不適正な設定を抑制できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、定着装置を作動させて筐体内温度を高めた状態でローラ部材の電気特性が測定される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、オンデマンド型の定着装置に限らず、画像形成ジョブごとに作動する定着装置や常時作動の定着装置を用いる画像形成装置でも実施できる。筐体内温度に応じた画像形成条件を設定する制御に限らず、環境温度に応じた画像形成条件を設定する制御でも実施できる。感光ドラムから記録材へトナー像を転写する画像形成装置に限らず、中間転写体を用いたタンデム型及び１ドラム型の画像形成装置、記録材搬送体を用いた画像形成装置でも実施できる。

実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜画像形成装置＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたホームオフィス用の小型低価格プリンタであって、コンパクト、省スペース、低コスト、低騒音に設計されている。画像形成装置１００は、コンパクト、低騒音設計のため、気流発生装置であるファン、環境検知のための環境センサ等は装備されていない。プロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃで、通常時の生産性は２０ｐｐｍである。

画像形成装置１００は、感光層を塗布形成されて一定速度で回転する感光ドラム３の周囲に、帯電ローラ６、露光装置８、現像装置４、転写ローラ１、及びクリーニング装置７を配置している。

帯電ローラ６は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム３に従動回転し、感光ドラム３の表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤ＝−６００Ｖに帯電させる。

露光装置８は、光学系を通した像露光、レーザビームを用いた走査露光、又はＬＥＤ等の発光素子アレイを用いた線露光を行って、帯電した感光ドラム３の表面に画像情報に基づいた静電像を書き込む。露光によって感光ドラム３の暗部電位ＶＤが放電されて、明部電位ＶＬ＝−２００Ｖの静電像が形成される。

現像装置４は、負極性に帯電した一成分現像剤を、回転する現像スリーブに担持させて、感光ドラム３を摺擦させる。負極性の直流電圧Ｖｄｃ＝−３５０Ｖに交流電圧Ｖｐｐ＝１５００Ｖを重畳した振動電圧を現像スリーブに印加することで、現像スリーブよりも相対的に正極性となった明部電位ＶＬ＝−２００Ｖの部分にトナーが転移して静電像が反転現像される。

現像装置４は、一成分現像剤の磁性トナーを収容した現像容器内に現像スリーブ、マグネットローラ、及び磁性ブレードが設けられている。現像スリーブは、直径１４ｍｍを有し、感光ドラム３に対向させた開口部内に回転自在に配設され、現像スリーブの中心には、マグネットローラが固定して配設されている。

現像スリーブは、トナーを担持して感光ドラム３と対向する現像部へと搬送し、その搬送途上でトナーが磁性ブレードにより層厚を規制されて、現像スリーブ上に一定厚の薄層のトナー層が塗布形成される。

現像スリーブに担持された薄層のトナー層に塗布されたトナーは、それまでの過程において磁性ブレード、及び現像スリーブにより摺擦され、−１０μＣ／ｇの帯電電荷が付与される。

ローラ部材の一例である転写ローラ１は、像担持体の一例である感光ドラム３に当接して配置されて記録材９に対するトナー像の転写部Ｔｎを形成する。ＡＴＶＣ制御によって設定された正極性の定電圧が転写ローラ１に印加されることで、負極性に帯電して感光ドラム３に担持されたトナー像が、転写部Ｔｎを通過する記録材９に転写される。

クリーニング装置７は、クリーニングブレードを感光ドラム３に摺擦させて、転写部Ｔｎを通過した感光ドラム３の表面に付着した転写残トナーを除去する。

定着装置５は、トナー像を転写された記録材９を受け入れて加熱加圧しつつ挟持搬送することにより、トナー像を融解して記録材９の表面に定着させる。

給紙ローラ１０は、記録材カセット１１から１枚ずつ転写媒体の一例である記録材９を取り出してレジストローラ１２へ給送する。レジストローラ１２は、感光ドラム３のトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｔｎへ記録材９を送り込む。

記録材９は、図中の破線で示されるような動きの中、転写ローラ１により、トナー像が転写され、定着装置５で永久像化され、排出ローラ１３によって記録材トレイ１４へ排出して積載される。

＜定着装置＞
図２は定着装置の構成の説明図である。

図２に示すように、定着装置５は、画像形成の１枚ごとに加熱開始して定着ニップを所定の加熱条件へ誘導するオンデマンド方式である。定着装置５は、回転駆動される加圧ローラ５３と、定着ヒータ５２によって加熱されて加圧ローラ５３に従動回転する定着フィルム５１との間に定着ニップを形成する。高温高圧の定着ニップで記録材が挟持搬送される過程で、未定着トナー像が融解して記録材の表面に定着される。

定着フィルム５１は、厚さ６０μｍのポリイミド樹脂フィルムを用いて径φ１８ｍｍの無端状に形成され、定着ヒータ５２はセラミックヒータである。加圧ローラ５３は、直径６ｍｍのアルミニウム円筒の表面に厚さ１２ｍｍのシリコンゴム材料の弾性層を形成してある。

ところで、高温高湿環境で画像形成を行うと、記録材に含まれている過剰な水分が定着装置５の定着ニップで蒸発して、記録材を加圧ローラ５３から浮かせてしまい、記録材が滑って搬送トラブルを生じることがある。高温環境では、加圧ローラ５３の温度が上がり過ぎて、記録材が定着ニップに入った際に、加圧ローラ５３が記録材の裏面を急激に加熱して、水蒸気を発生させ、記録材を加圧ローラ５３から浮かせてスリップさせる。

表１中、○はスリップなし、×はスリップ有りである。このため、筐体内温度が所定温度（３０℃）を越える高温高湿（ＨＨ）環境では、記録材の給送間隔（紙間）を長くして、給送間隔で定着ヒータ５２をＯＦＦして加圧ローラ５３の温度を低下させている。

また、定着ヒータ５２の定着温調温度を下げるとともに、加圧ローラ５３の回転速度を低下させて、記録材が定着ニップに入った際の水蒸気発生速度を低下させている。所定の温度以上になると、画像形成の紙間をあけたり、定着温調温度を下げたりしながら生産性を落とし、加圧ローラ５３の温度を下げて、加圧ローラ５３のスリップを防止している。

ただし、図１に示す画像形成装置１００には、温度湿度センサが装備されていない。低稼働音を達成するために稼動音の原因であるファンをなくし、かつ環境を検知する温度湿度センサは低コスト化のため、なくす構成になっている。このため、筐体内温度に追従して変化する転写ローラ１の抵抗値を測定して、筐体内温度を推定することにより、このような高温高湿（ＨＨ）環境の制御を開始させる。画像形成装置１００は、低コスト、省スペースの設計であるため、転写ローラ１による筐体内温度検知に頼ったシステムにせざるを得ない現実がある。

＜ローラ部材＞
図３は転写部の構成の説明図、図４は転写ローラの抵抗値の個体差の説明図である。

画像形成装置１００は、感光ドラム３に転写ローラ１を圧接させた転写部Ｔｎに記録材を通過させる接触転写方式であって、電源Ｄ１が転写ローラ１に定電圧を印加することによって、感光ドラム３のトナー像を記録材に転写する。

転写ローラ１は、ＮＢＲを材質とした導電性ローラ、あるいはウレタンを材質とした導電性ローラである。転写ローラ１は、ステンレス製の直径６ｍｍの軸材１ａの外側にＮＢＲ材質の弾性層１ｂを有する。弾性層１ｂには、アクリロニトリル―ブタジエンゴムおよびアルコキシエチルアジペートを含有して、中抵抗１×１０^６〜１０^７に抵抗値を調整されている。ウレタン材質の弾性層１ｂの場合は、発泡ウレタンを含有したものである。

転写ローラ１は、筐体内温度に追従して電圧電流特性（Ｖ−Ｉ特性）が大きく変化するので、画像形成に先立たせてＡＴＶＣ制御を行って、画像形成時に所定の転写電流を確保できるように定電圧を設定している。

制御部１１０は、画像形成ジョブごとに実行される前回転時及び連続画像形成中の所定枚数の画像形成ごとにＡＴＶＣ制御を実行する。これにより、筐体内温度によって転写ローラ１のＶ−Ｉ特性が変化しても、常時安定して良好な転写性を確保できる。

制御部１１０は、転写部Ｔｎに記録材が無い状態で、所定電流値にて定電流制御された電圧を、電源Ｄ１から転写ローラ１に出力させ、このときの出力電圧値を電圧計Ｖ１によりサンプリングする。

制御部１１０は、画像形成時には、サンプリングした出力電圧値に記録材の種類に応じた記録材分担電圧を加算した定電圧（例えば８００Ｖ＋１２００Ｖ＝２０００Ｖ）の定電圧を、電源Ｄ１から転写ローラ１へ出力させる。

ＡＴＶＣ制御は、筐体内温度に伴う転写ローラ１の抵抗値の変化に対応して、転写ローラ１に印加する定電圧を最適化する制御であるため、筐体内温度を特定することはできない。しかし、筐体内温度に応じた抵抗値の転写ローラ１に所定電流を流すための出力電圧値、すなわちサンプリングされた出力電圧値は、結果的に筐体内温度に応じた値となっている。

従って、サンプリングされた出力電圧値を用いて大雑把に筐体内温度を推定でき、サンプリングされた出力電圧値を温度湿度センサとして使用できる。また、ＮＢＲ、ウレタンなどのイオン導電系材料を含む導電性ローラは、筐体内温度による抵抗値の変化が大きいため、一定の電圧を印加して得られる電流値と筐体内温度を特定するためのＶ−Ｉ特性からも温湿度を算出可能である。

これにより、従来、良質な画像を得るために必要であった温度センサが不要となる。ＮＢＲ、ウレタンなどのイオン導電系材料を含む導電性ローラを用いることで、温湿度センサの役割を持たせて像担持体周りの温湿度を検出することができ、省スペース化、コストダウンを行いながら、良質な画像を得られる。

制御部１１０は、電源Ｄ１を制御して転写ローラ１に電圧を印加し、電圧計Ｖ１を用いて電源Ｄ１が転写ローラ１に印加する電圧を測定し、電流計Ａ１を用いて転写ローラ１に流れる電流を測定する。

制御部１１０は、環境を特定するためのＶ−Ｉ特性のデータを記憶しているＲＯＭ１０９を配設し、各種の演算や制御を行うＣＰＵ１０８を付加されている。

制御部１１０は、ＲＯＭ１０９から読み出された環境を特定するためのＶ−Ｉ特性のデータと、転写ローラ１に流れている電流値とを比較し、画像形成装置１００の筐体内温度を判断する。

制御部１１０は、定着装置５の高温高湿時の加圧ローラ５３のスリップを防止するために、サンプリングされた出力電圧から高温高湿時を判断している。

制御部１１０は、転写ローラ１に所定電流を流してサンプリングした印加電圧を温度に換算し、所定温度を下回ると、定着ヒータ５２の定着温調温度を上げて、低温時の定着性を確保する。

制御部１１０は、転写ローラ１の印加電圧による温度推定値に基づいて、紙間を開けたり、低速モードを適用したりして、画像形成条件を変えることにより、筐体内の過剰な昇温を防止する。

ところで、転写ローラ１の抵抗の量産バラツキは約１桁あり、下限抵抗値の転写ローラ１は、抵抗値が１．０×１０^６Ωｃｍ、上限抵抗値の転写ローラ１は、抵抗値が１．０×１０^７Ωｃｍである。

図４は、下限抵抗値、平均抵抗値、及び上限抵抗値の転写ローラ１について、２．５μＡの定電流を流すために転写ローラ１に印加される電圧を各温度でサンプリングした結果である。

図３を参照して図４に示すように、平均抵抗値の転写ローラ１を想定して、例えば、印加される電圧が５００Ｖ以下の場合を３０℃以上と判定して、高温高湿時の制御を開始するとする。

このとき、転写ローラ１が下限抵抗値であると、筐体内温度が１１度でも高温高湿時の制御が実行されて、生産性が低下してしまう。また、筐体内温度が０℃になっても定着ヒータ５２の定着温調温度が上がらず、定着不良画像となってしまう。

逆に、転写ローラ１が上限抵抗値であると、筐体内温度が３６℃にならないと、高温高湿時の制御が実行されず、３０℃以上で上述したスリップが発生する。４０℃を越えても紙間を開けたり、低速モードを適用したりされないため、筐体内の過剰な昇温を防止できない結果となる。

そこで、画像形成装置１００では、電源投入時に、温度計を用いることなく、転写ローラ１の印加電圧と筐体内温度との関係を較正して、転写ローラ１の抵抗値の個体差に基づく温度推定誤差を小さくしている。これにより、筐体内温度を正確に推定させて、生産性の確保と、定着性の確保と、昇温防止とを正確に実行できる画像形成装置を提供している。

制御部１１０は、電気特性の検出に先立たせて筐体内温度を高めた状態で電気特性を検出するように、定着装置（５）及び検出手段（Ｄ１、Ａ１、Ｖ１）を制御する。そして、筐体内温度を高めた状態で検出した電気特性に基づいて、画像形成に際して検出される電気特性と画像形成条件との関係を変更する。

定着装置（５）は、画像形成の１枚ごとに作動させて立ち上げられ、制御部１１０は、定着装置（５）を画像形成時の立ち上げ時間よりも長い所定時間を作動させた後に電気特性を検出する。そして、所定時間は、定着装置（５）の連続作動によって筐体内温度が飽和する時間よりも長く定められている。

ローラ部材は、トナー像の転写部を形成する転写ローラ（１）であって、電気特性は、転写ローラに所定電流値を流すときの印加電圧である。

筐体内温度を高めた状態で検出した電気特性を記録する記録手段（１０７）を備え、操作パネル１０６は、筐体内温度を高めた状態で検出した電気特性が記録された電気特性に対応しない場合に、ローラ部材（１）の交換を確認させる表示を行う。

＜実施例１＞
図５は定着装置の起動後の筐体内温度の推移の説明図、図６は実施例１の画像形成条件の設定制御のフローチャート、図７は推定温度の温度較正制御のフローチャートである。図８は湿度についての環境予測曲線の説明図である。

実施例１の制御のポイントについて述べる。

画像形成装置１００には低コスト、省スペース、静音が求められている。そこで、気流発生装置であるファンや、温度センサがない構成でも筐体内温度を正確に推定し、温度誤検知による生産性定価を防ぎ、適切な画像形成動作をさせることが目的となる。

そこで、以下の構成にする。このように構成することで、環境センサを有さない画像形成装置１００においても、筐体内温度を正確に推定して画像形成条件を最適化できる。
（１）転写ローラ１の抵抗の温度特性を利用し、所定電流を転写ローラ１に流す際に転写ローラ１に印加される出力電圧に応じて筐体内温度を推定する。
（２）筐体内温度を所定温度以上の飽和状態に近い値にして、環境温度の影響を概ね排除した状態で、温度の絶対値の較正を行う。
（３）筐体内温度を所定温度以上の飽和状態に近い値にするため、定着温調をしながら定着装置５を所定時間だけ空回転させる。

実施例１では、定着装置５の高温高湿環境での記録材のスリップに対して、加圧ローラ５３の温度を下げるために、連続コピー時の紙間を広げたり、プロセススピードを下げたりしている。このため、筐体内温度を誤検知すると、例えば１０℃の低温環境でも、紙間が広がってプロセススピードも低下することになる。そして、誤検知の原因は、主に転写ローラ１の抵抗の量産バラツキであるため、実施例１の制御を採用することで、筐体内温度を正確に把握して、無駄な生産性の低下をなくすことができる。

図３を参照して図４に示すように、筐体内温度が高くなるとともに、転写ローラ１の抵抗が下がって、所定電流を得るための出力電圧は低くなるが、転写ローラ１の抵抗値の個体差によってばらばらの値である。

図１を参照して図５に示すように、画像形成装置１００は、筐体が小型でファンがないため、定着装置５を空回転させると、ほぼ４分間で筐体内の温度を飽和させて、転写ローラ１をほぼ一定の温度にまで高めることができる。

図３を参照して図６に示すように、電源投入時に、制御部１１０は設置モードか否かを判断する（Ｓ１１）。画像形成装置１００に最初に電源が投入された際に、設置モードが実行され（Ｓ１１のＹＥＳ）、算出温度の較正を行う（Ｓ１２）。２回目の電源投入からは設置モードとならない（Ｓ１１のＮＯ）ため、較正は行わず、画像形成ジョブの入力を待機する（Ｓ１３）。

画像形成ジョブが入力されると（Ｓ１３のＹＥＳ）、前回転が開始されて（Ｓ１４）、筐体内温度を判断するため、転写ローラ１と感光ドラム３との間に所定電流２．５μＡの電流を流す。

制御部１１０は、その際の転写ローラ１に印加した出力電圧をサンプリングする（Ｓ１５）。出力電圧の測定値Ｖｓに対して閾値Ｖｂを比較し、閾値Ｖｂ以下の値をとった場合、高温高湿環境と判断して（Ｓ１６のＹＥＳ）、プロセススピードをコピー速度２（低速）に設定する。高温高湿環境でなければ（Ｓ１６のＮＯ）、プロセススピードをコピー速度１（高速）に設定する。

設定されたプロセススピードで画像形成を実行して（Ｓ１９）、画像形成ジョブが終了すると、後回転・停止を行って（Ｓ２０）、次の画像形成ジョブを待機する（Ｓ１３）。

ここで、例えば、閾値Ｖｂ＝０．５ｋＶの固定値で高温高湿環境と判断した場合、図４に示すように、下限抵抗値の転写ローラ１が搭載されていると、筐体内温度が１０℃でも高温高湿環境と誤判断されてしまう。

そこで、実施例１では、初回の電源投入時に設置モードを実行して、高温高湿環境と判断するための閾値Ｖｂを設定する。そして、設置モードで設定した閾値Ｖｂに基づき、筐体内温度を予測して高温多湿環境を検知して、画像形成装置１００のプロセススピードを変更する。

図３を参照して図７に示すように、設置モードでは、自動で定着ヒータ５２をＯＮ（Ｓ２１）後、定着温調温度を２００℃にして、４分間（Ｓ２３のＹＥＳ）まで空回転を行う（Ｓ２２）。

その後、転写ローラ１と感光ドラム３との間に２．５μAの電流を流して、その際の転写ローラ印加電圧を測定する（Ｓ２４）。この電圧値をもとに、予測温度補正のところで用いる温度補正係数αを演算する（Ｓ２５）。温度補正係数αは、抵抗値に個体差のある転写ローラ１の出力電圧Ｖｓを平均抵抗値の転写ローラ１の出力電圧Ｖｍに換算するための定数である。温度補正係数αを出力電圧Ｖｓに掛け合わせることで、平均抵抗値の転写ローラ１の場合の出力電圧になるので、結果的に、画像形成時の推定温度が較正される。

Ｖｍ＝Ｖｓ×α α＝Ｖｍ（飽和温度）／Ｖｓ（飽和温度）
図３を参照して図４に示すように、例えば、転写ローラ１が上限抵抗値の場合、所定電流２．５μＡを流すための出力電圧Ｖｓは０．８ｋＶである。これに対して、転写ローラ１が平均抵抗値の場合、所定電流２．５μＡを流すための出力電圧Ｖｓは０．４ｋＶである。このため、温度補正係数α＝０．４／０．８を、画像形成に際してサンプリングした出力電圧Ｖｓに掛け合わせる。

このような演算処理をすることで、転写ローラ１の抵抗バラツキを見かけ上無くして、等しい閾値Ｖｂ（例えば＝０．５ｋＶ）を用いて、高温多湿環境、低温環境を温度誤差少なく判断することができる。

温度較正（Ｓ２５）後は定着装置５の空回転及び定着ヒータをＯＦＦする（Ｓ２６、Ｓ２７）。

図３を参照して図５に示すように、筐体内温度が０℃〜３０℃と大きく違っていても、４分間の空回転後の転写ローラ温度は、約３３．５℃±４．５℃になる。従って、４分間の空回転後の出力電圧Ｖｓをサンプリングして３３．５℃に対応付けて不揮発メモリ１０７に記録する。このようにすることで、表２に示すように、空回転開始前（従来）の片側誤差が２０℃あったのが、空回転４分を通じて片側４．５℃に収束した。

制御部１１０は、平均抵抗値の転写ローラ１に換算した出力電圧が０．６ｋＶ以上（２８℃以上）で高温多湿環境と判定し、定着装置５で記録材のスリップが起こらないように、画像形成の間隔（紙間）を５ｓｅｃ延長した。このときの定着温調温度は０℃（定着ヒータ５２オフ）である。このようにすることで加圧ローラ５３の温度上昇を抑えて、吸湿した水分が急激に加熱されて生じるスリップを阻止できた。

なお、実施例１では図４に示す温度予測曲線を用いたが、湿度についても図８に示すような環境予測曲線を作成して所定の閾値Ｖｂに比較する制御を行ってもよい。これにより、湿度要因を含めた温度補正を行うことができる。

また、実施例１では画像形成装置１００の設置時にのみ温度較正を行った。しかし、転写ローラ１は、使用履歴の累積に伴って抵抗値が増加するため、毎回の主電源投入時、あるいは所定画像形成枚数ごとの最初の主電源投入時に設置モードを実施して温度較正を行ってもよい。

また、実施例１では、温度補正係数αを演算して出力電圧Ｖｓを平均抵抗値の転写ローラ１の場合に揃えた。しかし、高温高湿環境、低温環境を判断するための閾値Ｖｂを転写ローラ１の抵抗値の個体差に応じた値に設定してもよい。例えば、定着装置５を加熱源として筐体内温度を高温高湿環境の境界値３０℃近傍の温度に収束させる。そして、このときサンプリングした出力電圧を画像形成装置１００における高温高湿環境の閾値Ｖｂとして不揮発メモリ１０７に記録する。転写ローラ１の抵抗値に個体差があっても、ほぼ一定の筐体内温度であれば、転写ローラ１の抵抗値に応じた出力電圧がサンプリングされ、転写ローラ１の抵抗値に応じた閾値Ｖｂを決定できるからである。ここでは、定着装置５を空回転させた際の筐体内の飽和温度がたまたま３０℃近傍であったため、そのときの出力電圧のサンプリング結果をそのまま高温高湿環境の閾値Ｖｂとした。しかし、飽和温度が２０℃、４０℃、５０℃であれば、それぞれ２０℃、４０℃、５０℃でのサンプリング結果から３０℃の出力電圧を推定演算して閾値Ｖｂを演算すればよい。

また、実施例１では、転写ローラ１による温度予測をしたが、転写媒体として中間転写ベルトを用いる画像形成装置の場合、二次転写ローラを用いて温度予測をすることが望ましい。二次転写ローラは、一次転写ローラに比較して定着装置に近く設置されるため、短時間で効率的に加熱して温度を飽和できるからである。帯電ローラ６の電気特性を測定して筐体内温度を推定することも可能であるが、画像形成装置１００では、プロセスカートリッジに収納されて筐体内温度に対する応答性が転写ローラ１ほど高くないので好ましくない。

また、実施例１では、所定電流を転写ローラに流した際の印加電圧を測定して筐体内温度を推定したが、逆に所定電圧を印加した際に転写ローラ１に流れる電流値を電流計Ａ１により測定して筐体内温度を推定してもよい。

また、実施例１では、温度補正係数αを用いた温度較正方法を説明した。しかし、あらかじめ複数の温度補正テーブルをＲＯＭ１０９に記録しておき、筐体内温度を飽和させた状態でサンプリングした出力電圧Ｖｓに応じて温度補正テーブルを１つ選択してもよい。温度補正テーブルとは、所定電流を転写ローラに流した際の印加電圧と予測温度とを１つのペアとして、温度刻み範囲ごとにテーブル化したものである。

このように温度較正制御を行うことによって、ファン、環境センサを有さない低コスト装置において、筐体内温度を精度よく予測することで、生産性の高い画像形成装置を提供できる。

＜実施例２＞
図９は実施例２の低温環境時の制御の説明図である。実施例２では、筐体内温度による転写ローラの抵抗値の変化を利用した筐体内温度の判定を行い、判定結果に基づいて低温環境における定着性の確保をする。

温度センサを装備しない画像形成装置では、筐体内温度を検出できないので、定着装置の温調温度はどのような筐体内温度でも同じにするしかなかった。そのため、低温環境に定着温調温度を高めるコールドオフセットと高温時に定着温調温度を下げるホットオフセットとを両立することは困難であった。そこで、実施例２では、筐体内温度による転写ローラの抵抗値の変化を利用して精度の高い筐体内温度予測を行うことで、コールドオフセットとホットオフセットとを両立させる。

実施例２の制御は、実施例１の（１）〜（３）の構成とし、具体的な制御も実施例１と同様に図６、図７のフローチャートに基づいて行った。ただし、図６のステップＳ１６で、較正された出力電圧Ｖｓを所定の閾値Ｖｂと比較して筐体内温度が低温環境（１５℃以下）か否かを判断する。そして、低温環境に該当していれば、ステップＳ１８で、定着温調温度を高めると同時にプロセススピードを遅くして、定着性を維持させる。

図３を参照して図９に示すように、実施例２では、筐体内温度が１５℃以下の場合に、連続５枚までの画像形成であれば温調温度を通常より１５℃上げる。しかし、連続画像形成の場合は、次第に加圧ローラ５３が温度上昇して定着性が高まるため、連続形成枚数の増加に伴って温調温度を徐々に下げる。コピー速度は、連続形成枚数に関わらず一律２０％落とす。これにより、低温環境においても定着性を確保し、より定着画質（画像の光沢度）を安定できた。

実施例２の制御によれば、ファン、環境センサを有さない低コスト装置において、筐体内温度を精度良く予測して、定着性を確保し、定着画質（光沢）の安定した画像を出力できた。

＜実施例３＞
実施例３では、筐体内温度による転写ローラの抵抗値の変化を利用した筐体内温度の判定を行い、判定結果に基いて高温環境における筐体内の過剰昇温を防止する。

ファンや環境センサを装備しない画像形成装置では、筐体内の過剰昇温を防止すべく、所定枚数の連続画像形成後は画像形成を休止させていたので、枚数のまとまった連続画像形成ジョブでは生産性が低かった。

実施例３の制御は、実施例１の（１）〜（３）の構成とし、具体的な制御も実施例１と同様に図６、図７のフローチャートに基づいて行った。ただし、図６のステップＳ１６〜Ｓ１８では、較正された出力電圧Ｖｓを用いて推定した筐体内温度に応じて、画像形成装置１００の画像形成間隔（紙間）を制御して、筐体内の過剰昇温を防止する。

一例としては、筐体内温度が１５℃の場合は、限界温度である４５℃以上に昇温することはないため、画像形成装置１００の生産性は２０枚／分のまま落とさない。

これに対して、筐体内温度が３０℃以上の場合は、４５℃以上になり易いため、連続画像形成が５分間続いた場合には、画像形成間隔（紙間）を引き伸ばして、生産性を２枚／分に落とす。

実施例３の制御によれば、ファン、環境センサを有さない低コスト装置において、筐体内温度を精度良く予測して、機内昇温をしない状態に保ち、できる限り生産性を高く維持できる。

＜実施例４＞
図１０は実施例２の転写ローラ交換時の制御のフローチャート、図１１は交換を確認する表示の説明図である。

図３を参照して図９に示すように、制御部１１０は、転写ローラの交換が行われると（Ｓ３１）、操作パネル１０５を通じて、ユーザーに転写ローラの交換の有無を確認させる表示を行う（Ｓ３２）。制御部１１０は、転写ローラ１の固定部に設けられた不図示のセンサによって、転写ローラ１の脱着が検出された後に、筐体構造の前扉が閉じられて、電源が投入されると、転写ローラの交換が行われたと判断する。

そして、交換確認後に（Ｓ３３のＹＥＳ）、筐体内温度による転写ローラの抵抗値の変化を利用した筐体内温度の判定を精度良く行うための温度較正を行う（Ｓ１２）。交換が否認された場合（Ｓ３３のＮＯ）は、制御を終了する。

温度較正では、図７のフローチャートに従って上述したように、定着装置５を４分間連続作動させて筐体内温度を高めた状態で、転写ローラ１に所定電流を流して出力電圧Ｖｂを測定する。

図３を参照して図１０に示すように、操作パネル１０５には、転写ローラ１の交換の有無を確認させる「部品交換メニュー」が表示される。ユーザーもしくはサービスマンによって確認ボタン１０５ｂが押されると、制御部１１０は、転写ローラ１の交換が確認されたと判断する。

実施例４の制御によれば、転写ローラ１の寿命時もしくはトラブル発生時に、温度較正を実行することで、交換前後の転写ローラ１の抵抗値の個体差に基づく画像形成条件の設定誤差が少なくなる。実施例１と同様に、筐体内温度の算出精度アップを行い、画像形成条件を最適化できる。

実施例４では、画像形成に際して検出された転写ローラ１への出力電圧Ｖｓを所定の閾値Ｖｂに比較して高温高湿環境に該当するか否かを判断する。そして、高温高湿環境に該当している場合、定着装置５における記録材のスリップを防止するために、画像形成間隔（紙間）及び画像形成ジョブ終了後の後回転を５ｓｅｃ長くした。

なお、操作パネル１０５には、転写ローラ１の交換時とは別に、ユーザーモードにより、手動で温度較正を行える較正ボタンを設けても良い。ユーザーもしくはサービスマンによって較正ボタンが押された場合に、図７のフローチャートの温度較正を実行する。

実施例４の制御によれば、ファン、環境センサを有さないオンデマンド方式の定着装置を有する低コスト仕様の画像形成装置において、筐体内温度を精度良く予測して、生産性を高く維持しつつ所定の定着性を確保できる。そして、筐体内の過剰な昇温の防止も実現できる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 定着装置の構成の説明図である。 転写部の構成の説明図である。 転写ローラの抵抗値の個体差の説明図である。 定着装置の起動後の筐体内温度の推移の説明図である。 実施例１の画像形成条件の設定制御のフローチャートである。 推定温度の温度較正制御のフローチャートである。 湿度についての環境予測曲線の説明図である。 実施例２の低温環境時の制御の説明図である。 実施例２の転写ローラ交換時の制御のフローチャートである。 交換を確認する表示の説明図である。

符号の説明

１ ローラ部材（転写ローラ）
３ 像担持体（感光ドラム）
４ 現像装置
５ 定着装置
６ 帯電ローラ
７ クリーニング装置
８ 露光装置
９ 記録材
５１ 定着フィルム
５２ 定着ヒータ
５３ 加圧ローラ
５４ 定着フィルムガイド
１０５ 操作パネル
１０９ ＲＯＭ
１１０ 制御部

Claims (6)

1. 像担持体に当接して配置されて電圧が印加されるローラ部材と、
   画像形成ごとに作動させて記録材に担持させたトナー像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、
   筐体内温度に応じた画像形成条件を設定するために、画像形成に際して前記ローラ部材の電気特性を検出する通常検出モードと、
   前記通常検出モードに先立たせて、前記定着装置を作動させて筐体内温度を高めた状態で、前記ローラ部材の電気特性を検出する較正検出モードと、を有し、
   前記ローラ部材の抵抗値の個体差を較正するように、前記較正検出モードの検出結果に応じて前記通常検出モードの検出結果と設定される画像形成条件との関係が変化することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記較正検出モードは、前記定着装置を画像形成時の立ち上げ時間よりも長い所定時間を作動させた後に電気特性を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記通常検出モードの検出結果に応じて、筐体内温度が所定温度以上の場合に対応させるように前記定着装置の加熱条件が変化し、
   前記所定時間は、筐体内温度が前記所定温度以上になる時間であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記ローラ部材は、転写媒体に対するトナー像の転写部を形成する転写ローラであって、
   前記電気特性は、前記転写ローラに所定電流値を流すときの印加電圧であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記転写ローラの交換を確認させる表示を行う表示手段を備え、
   前記転写ローラの交換が確認された場合に前記較正検出モードを実行することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
6. 像担持体に当接して配置されて電圧が印加されるローラ部材と、
   記録材に担持させたトナー像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、
   筐体内温度に応じた画像形成条件を設定するために、画像形成に際して前記ローラ部材の電気特性を検出する通常検出モードと、
   前記通常検出モードに先立たせて、前記定着装置を作動させて筐体内温度を高めた状態で、前記ローラ部材の電気特性を検出する較正検出モードと、を有し、
   前記ローラ部材の抵抗値の個体差を較正するように、前記較正検出モードの検出結果に応じて前記通常検出モードの検出結果と設定される画像形成条件との関係が変化することを特徴とする画像形成装置。

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