JP2014228785A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続的な画像形成に伴って画像形成部が温度上昇しても、ダウンタイムを挟まないで画像形成を継続して、画像形成装置の総合的な稼働率の低下を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】サーミスタ１００は、プロセスカートリッジ１０Ｙの温度を検出する。制御部１１０は、第一の給送間隔で連続的にトナー像の転写及び加熱を実行している過程でサーミスタ１００の検出温度が第一の温度に達すると、第一の給送間隔よりも長い第二の給送間隔に切り替えてトナー像の転写及び加熱を継続させる。制御部１１０は、第二の給送間隔でトナー像の転写及び加熱を継続中にサーミスタ１００の検出温度が第一の温度よりも高い第二の温度に達すると、トナー像の転写及び加熱を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー像を形成してシートに転写する画像形成部を有する画像形成装置、詳しくは画像形成装置の制御に関する。

画像形成部においてトナー像を形成してシートに転写し、トナー像が転写されたシートを画像加熱部において加熱して画像をシートに定着させる画像形成装置が広く用いられている。所定の給送間隔（シートの先頭から次のシートの先頭までの距離、画像ピッチ）で画像形成を継続すると画像形成部は次第に温度上昇し、画像形成部の冷却構造や環境温度に応じた一定の温度に飽和する。高い生産性（単位時間当たりの画像形成枚数）を確保するために、従来の所定の給送間隔は、飽和する温度が画像形成部の許容温度範囲の上限となるように設定されていた。

しかし、何らかの条件が重なると、画像形成部で許容温度範囲の上限を超えるような温度上昇が発生する可能性がある。例えば、両面印刷が長時間実行されると、画像加熱部で加熱されたシートが筐体内を通過して筐体内の温度を高めて画像形成部の温度が許容温度範囲の上限を超える。画像形成部の温度が許容温度範囲の上限を超えると、画像形成部の現像装置でトナーが融着する等して好ましくない。このため、従来は、画像形成部の所定位置に温度センサを配置して、温度センサが最終閾値温度（例えば１００℃）を検出すると、画像形成の終了後に、それ以上の画像形成を禁止して、サービスマンによる点検／部品交換／リセットを要求していた。

特許文献１には、画像形成されたシートの積載スペースに温度センサを配置した画像形成装置が示される。そして、積載されたシートの周囲の空気の温度が所定温度に保たれるように、画像形成部及び画像加熱部を空冷する冷却ファンの送風量を自動調整している。特許文献２には、画像加熱部の上方に配置された現像装置に近接させて温度センサを配置した画像形成装置が示される。そして、現像装置の周囲の温度が所定温度に保たれるように、現像装置を空冷する冷却ファンの送風量を自動調整している。

特開２００３−５６１４号公報 特開平１１−２７２１４７号公報

画像形成装置の一般的な運転では、画像形成部の温度が一定の温度に飽和するほど長く画像形成を継続することは稀である。このため、長く継続すれば画像形成部の温度が許容温度範囲の上限を超えるような高い生産性で画像形成を開始して、画像形成部の温度が許容温度範囲の上限に達する前に画像形成を終わらせることが好ましい。画像形成装置の構成を変更することなく、生産性を高められるからである。

しかし、少ない画像形成枚数を見込んだ高い生産性で画像形成を開始した後、画像形成枚数が多かった場合や、次の画像形成が連続して実行されて累積的に画像形成の枚数が多くなった場合、画像形成部の温度が許容温度範囲の上限を超えてしまう。

そこで、連続的な画像形成に伴って画像形成部の温度が上昇して許容温度範囲の上限に達する前に予測的に画像形成を中断し、画像形成部の自然冷却を待って、残りの画像形成を実行させる制御が提案された。画像形成部の所定位置に温度センサを付設し、画像形成の開始後、温度センサが中間閾値温度（例えば８０℃）を検出すると画像形成を中断して画像形成部を自然冷却させる。そして、温度センサが再開閾値温度（例えば５０℃）を検出すると、画像形成を再開して画像形成部に続きの画像形成を実行させる。このようにして、画像形成部は、許容温度範囲の中で画像形成の実行と中断を繰り返す。

しかし、画像形成を中断して時間を置いて再開する制御は、画像形成のダウンタイムを増して画像形成装置の総合的な稼働率を低下させるため好ましくない。画像形成が中断されて実行中の連続画像形成が前後に分断されると、分断の前後でトナー像のトナー載り量や定着の実効温度に差が出て、出力画像の品質の連続性が損なわれる場合もある。

本発明は、連続的な画像形成に伴って画像形成部が温度上昇しても、ダウンタイムを挟まないで画像形成を継続して、画像形成装置の総合的な稼働率の低下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、シートを搬送する搬送部と、前記搬送部により供給されたシートにトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部の近傍に設けられ前記画像形成部の温度を検出する検出部と、前記画像形成部によりシートに形成されたトナー像を熱定着する定着部と、前記搬送部の動作を制御する制御部と、を有するものである。そして、前記制御部は、複数のシートに連続してトナー像を形成するジョブ中に前記検出部による検出温度が所定温度に上昇したとき前記搬送部によるシートの単位時間当たりの供給枚数を低下させる。

本発明の画像形成装置では、所定の単位時間当たりの供給枚数にて画像形成が連続的に実行される過程で、画像形成部の運転に伴って検出部の検出温度が上昇する。そして、検出部の検出温度が所定温度に達した以降はそれまでよりも少ない単位時間当たりの供給枚数にて画像形成を連続的に実行する。これにより、所定の単位時間当たりの供給枚数を継続する場合よりも検出部の検出温度の上昇を抑制して、画像形成部の温度上昇を遅らせる、もしくは回避する。

したがって、連続的な画像形成に伴って画像形成部が温度上昇しても、ダウンタイムを挟まないで画像形成を継続して、画像形成装置の総合的な稼働率の低下を抑制できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 プロセスカートリッジの温度を検出する温度センサの配置の説明図である。 定着ローラの温度を検出する温度センサの配置の説明図である。 画像形成装置の制御系のブロック図である。 実施例１の制御の説明図である。 実施例１の制御のフローチャートである。 比較例１の制御の説明図である。 実施例２の制御の説明図である。 実施例２の制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１に示すように、筐体の一例である画像形成装置１５０の筐体は、画像形成部１及び定着装置３を一体に収納する。画像形成部の一例である画像形成部１は、トナー像を形成してシートに転写する。画像形成部１は、搬送部の一例であるレジストローラ２ｃにより供給されたシートにトナー像を形成する。

プロセスカートリッジ１０Ｙは、感光ドラム１１Ｙと現像装置とを一体に組み立てて一体に交換可能にユニット化されている。プロセスカートリッジ１０Ｙは、中間転写ベルト１３ａの張架された面に複数配置される。

像担持体の一例である感光ドラム１１Ｙは、中間転写ベルト１３ａの張架された面に接して配置されて静電像が形成される。現像装置の一例であるプロセスカートリッジ１０Ｙの現像部は、感光ドラム１１Ｙの静電像を現像する。トナー像の転写部の一例である二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト１３ａの張架方向の一端部に配置される。

画像加熱部および定着部の一例である定着装置３は、画像形成部１でトナー像を転写されたシートを加熱してトナー像を熱定着する。定着装置３は、二次転写部Ｔ２の上方に配置され、二次転写部Ｔ２を上向きに搬送されてトナー像が転写されたシートを加熱して上方へ排出する。回転体の一例である定着ローラ３ａは、シートのトナー像が転写された面に当接する。加熱装置３ｃは、トナー像が転写されたシートの加熱に伴って定着ローラ３ａを温度調整の目標温度に維持するように加熱する。

（画像形成装置）
図１は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１５０は、中間転写ベルト１３ａの下向き面にプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１５０は、画像形成部１、シート給送装置２、定着装置３、シート排出部４、シート積載部５、原稿読取装置７、及び中間転写ユニット１３で構成される。

プロセスカートリッジ１０Ｙでは、感光ドラム１１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３ａに転写される。プロセスカートリッジ１０Ｍでは、感光ドラム１１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３ａに転写される。プロセスカートリッジ１０Ｃ、１０Ｋでは、感光ドラム１１Ｃ、１１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１３ａに転写される。

中間転写ベルト１３ａに転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されてシートＳへ二次転写される。分離ローラ２ｂは、シートカセット２ａから引き出したシートＳを１枚ずつに分離して、レジストローラ２ｃへ送り出す。レジストローラ２ｃは、中間転写ベルト１３ａのトナー像にタイミングを合わせてシートＳを二次転写部Ｔ２へ送り込む。トナー像を二次転写されたシートＳは、定着装置３で加熱加圧を受けて表面に画像を定着される。シートは、排出路４０、排出ローラ対４１を経て、シート積載部５に積載される。

両面印刷の場合、シートは、排出路４２へ送られて排出ローラ対４３でスイッチバック搬送され、反転搬送路２０ｈを経てレジストローラ２ｃへ再給送される。シートは、表裏及び前後を反転した状態で、レジストローラ２ｃにより二次転写部Ｔ２へ送り込まれて裏面にもトナー像を転写される。トナー像を二次転写されたシートＳは、定着装置３で加熱加圧を受けて表面に画像を定着され、排出路４０、排出ローラ対４１を経て、シート積載部５に積載される。

（プロセスカートリッジ）
プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれの現像装置で用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、プロセスカートリッジ１０Ｙについて説明し、プロセスカートリッジ１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについては、重複する説明を省略する。プロセスカートリッジ１０Ｙは、感光ドラム１１Ｙと一体に、帯電装置、現像装置、ドラムクリーニング装置を交換可能にユニット化されている。

感光ドラム１１Ｙを囲んで、帯電装置、露光装置１２Ｙ、現像装置、転写ローラ１３ｄＹ、ドラムクリーニング装置が配置される。感光ドラム１１Ｙは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、所定のプロセススピードで回転する。

帯電装置は、帯電ローラを用いて感光ドラム１１Ｙを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１２Ｙは、レーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム１１Ｙの静電像をトナー像に現像する。画像形成によって現像装置で消費されたトナー量に見合った量の新しいトナーが、トナーボトルＴＹから不図示のトナー搬送経路を経て現像装置に補給される。

転写ローラ１３ｄＹは、感光ドラム１１Ｙと中間転写ベルト１３ａの間に転写部を形成する。転写ローラ１３ｄＹに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト１３ａへ転写される。ドラムクリーニング装置は、感光ドラム１１Ｙの表面に付着した転写残トナーを回収する。

中間転写ベルト１３ａは、テンションローラ１３ｃ、二次転写内側ローラを兼ねた駆動ローラ１３ｂ、及び張架ローラ１３ｅ、１３ｆに掛け渡して支持され、駆動ローラ１３ｂに駆動されて矢印方向に回転する。二次転写外側ローラ２１は、駆動ローラ１３ｂに内側面を支持された中間転写ベルト１３ａに当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ２１に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト１３ａ上のトナー像がシートＳへ転写される。不図示のベルトクリーニング装置は、中間転写ベルト１３ａの表面に付着した転写残トナーを回収する。

（画像形成部の昇温）
図１に示すように、画像形成装置１５０を起動すると、まず、定着装置３の加熱ローラ３ａが加熱されて画像形成装置１５０の筐体内の空気の温度が上昇する。加熱ローラ３ａの中央部が定着温度（例えば１８０℃）に達すると、画像形成部１におけるトナー像の形成及びシートへの転写が開始される。画像形成部１が連続で動作すると、プロセスカートリッジ１０Ｙの温度が上昇する。プロセスカートリッジ１０Ｙは、感光ドラム１１Ｙ、ドラムクリーニング装置、現像スリーブ、現像装置内のスクリュー、これらを支持する軸受け、現像剤の循環容器等を含む。

プロセスカートリッジ１０Ｙの温度上昇要因は、感光ドラム１１Ｙと感光ドラム１１Ｙを支持する軸受けの摩擦熱、感光ドラム１１Ｙとドラムクリーニング装置の摺擦による摩擦熱を含む。現像スリーブと現像装置内のスクリュー部材を支持する軸受けの摩擦熱も含む。現像スリーブに担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材において現像剤が摩擦を受けて発生する摩擦熱も含む。画像形成部１に配置された摩擦熱が発生しやすいトナー搬送部、摺擦部、電源、モータなどの温度も上昇する。

また、定着装置３の発熱及び定着装置３によって加熱されたシートもプロセスカートリッジ１０Ｙの大きな温度上昇要因である。定着装置３でシートが加熱されるごとに、所定の電力消費が発生し、電力消費の一部が画像形成装置１５０内に放熱されてプロセスカートリッジ１０Ｙを加熱する。特に、両面印刷がされる場合、定着装置３で加熱された高温のシートが画像形成部１を通過して、画像形成装置１５０の筐体内の空気の温度を著しく高め、プロセスカートリッジ１０Ｙの温度を急上昇させる。

定着装置３で加熱されてシート積載部５に積み重なったシートもシート積載部５を介してプロセスカートリッジ１０Ｙを加熱する。画像形成装置１５０の筐体内の空気の温度が上昇すると、シート積載部５に積み重なったシートの温度も上がって、シート積載部５に積み重なったシートの間でトナーが溶けてシートの溶着が発生している場合もある。

（画像形成部の温度センサの配置）
図２はプロセスカートリッジの温度を検出する温度センサの配置の説明図である。

図１に示すように、画像形成部１の温度を検出する場合、プロセスカートリッジ１０Ｙの長手方向（紙面と垂直な方向）の中央部に温度センサを設けることが考えられる。しかし、温度センサをプロセスカートリッジ１０Ｙに取り付けると、プロセスカートリッジ１０Ｙは消耗品のため、交換されるたびに新しい温度センサが消費されるためプロセスカートリッジ１０Ｙの部品コストが増える。そのため、プロセスカートリッジ１０Ｙには温度センサを設けない。画像形成部１内の各所にサーミスタを取り付けて機体内の温度上昇を計測する実験を行い、プロセスカートリッジ内の温度に一番追従していた箇所を選択して、サーミスタ１００、１０２を取り付けた。

図２に示すように、画像形成装置１５０の背面側から見たとき、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ間と、プロセスカートリッジ１０Ｃ、１０Ｋ間のフレームに温度センサとしてサーミスタ１００、１０２を取り付けた。サーミスタ１００、１０２の出力に基づいてプロセスカートリッジ１０Ｙ内の現像剤の温度を適正な範囲を超えて上昇させないための制御を行う。

サーミスタ１００、１０２は、中空に保持された基板上に取り付けられ、基板と画像形成装置１５０の制御部１１０とが束線でつながれる。束線は、サーミスタを作動させるための５Ｖ電源線、グランド線、及び温度信号の信号線を含む。

（画像加熱部の温度センサの配置）
図３は定着ローラの温度を検出する温度センサの配置の説明図である。

図２に示すように、画像形成装置１５０の背面側から見たとき、サーミスタ５０１は、定着ローラ３ａの長手方向の中央部に接触させて配置される。制御部１１０は、サーミスタ５０１によって検出された定着ローラ３ａの温度が定着温度（１８０℃）に維持されるように加熱装置３ｃの投入電力をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

図３に示すように、定着ローラ３ａのＡ４サイズ横送りのシートが接触する領域の外側に接触させて別のサーミスタ５００が配置されている。制御部１１０は、非通過部昇温による定着ローラ３ａの端部の過剰な温度上昇を回避するために端部昇温抑制制御を実行する。端部昇温抑制制御では、二次転写部Ｔ２へ給送されるシートの給送間隔（ピッチ）を変化させたり、定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を下げたりする（実施例２）。

（制御部）
図４は画像形成装置の制御系のブロック図である。図１を参照して図４に示すように、制御部１１０は、端部定着サーミスタ５００とサーミスタ１００、１０２の検出温度を基に、シートの給送間隔と加熱装置３ｃの出力を制御する。

制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２、５００、５０１の検出温度を基に、ある条件を満たしたときは、画像形成部１を制御して給送間隔を段階的に変化させる。これに伴って、制御部１１０は、給送モータ２ｍを制御して二次転写部Ｔ２に対するシートの給送間隔を段階的に変化させる。給送間隔を拡大して、生産性（単位時間当たり画像形成枚数）を下げれば、画像形成部１の部品を動作させるモータ、ソレノイドなどの電気部品の通電割合が下がるために画像形成部１の温度上昇を抑制することができる。

また、両面印刷モードのシートは、１度定着装置３を通過して表面温度が高いため、画像形成部１のシート搬送経路の部品に接触して画像形成部１の温度を上昇させる。このため、両面印刷モードでは、給送間隔を拡大して、加熱されたシートが画像形成部１のシート搬送経路の部品に接触する頻度を低下させて、画像形成部１の温度上昇を抑制する。

（実施例１の制御）
図５は実施例１の制御の説明図である。図６は実施例１の制御のフローチャートである。図５中、（ａ）は機体内温度、（ｂ）は生産性である。

図１に示すように、第一検出部の一例であるサーミスタ１００は、画像形成部１の近傍に設けられて所定位置の温度を検出する。具体的には、サーミスタ１００は、プロセスカートリッジ１０Ｙの現像部の温度を検出するように配置されている。

制御部の一例である制御部１１０は、レジストローラ２ｃの動作を制御する。Ａ４サイズ横送りの普通紙に対して、仮に、第二の給送間隔に切り替えることなく第一の給送間隔にて連続的にトナー像の転写及び加熱を実行し続けたとすると、サーミスタ１００の検出温度が画像形成部１の運転許容温度範囲の上限値を超える。このため、図５に示すように、画像形成部１の温度上昇を伴って第一の給送間隔で連続的にトナー像の転写及び加熱を実行している過程でサーミスタ１００の検出温度は、第一の温度に達する。そのとき、制御部１１０は、第一の給送間隔よりも長い第二の給送間隔に切り替えてトナー像の転写及び加熱を継続させる。言い換えれば、複数のシートに連続してトナー像を形成するジョブ中にサーミスタ１００による検出温度が所定温度に上昇したとき、シートの単位時間当たりの供給枚数を低下させる。

また、トナー像の転写及び加熱を停止させることなく第二の給送間隔にて連続的にトナー像の転写及び加熱を実行し続けると、サーミスタ１００の検出温度が画像形成部１の運転許容温度範囲の上限値を超える。このため、図５に示すように、制御部１１０は、第二の給送間隔でトナー像の転写及び加熱を継続中にサーミスタ１００の検出温度が第一の温度よりも高い第二の温度に達すると、トナー像の転写及び加熱を停止させる。言い換えれば、画像形成のジョブ中にサーミスタ１００、１０２による検出温度が所定温度よりも高い上限温度に上昇したとき、シートの供給を停止させる。

図５の（ａ）に示すように、サーミスタ１００、１０２の検出温度に所定の係数を乗じて画像形成部１の温度に換算した。この換算値に基づいて画像形成の開始後の画像形成部１の温度変化を求めた。

実施例１では、制御の閾値として、規定温度Ｔ１と規定温度Ｔ２とを用いる。画像形成のプロセススピードは一定に保って、シートの先頭から次のシートの先頭までの距離である給送間隔を変更することで画像形成装置の生産性を変更する。給送間隔をＬ１として連続的に画像形成して、画像形成部１の温度が次第に上昇して規定温度Ｔ１に達すると、画像形成部１では、給送間隔をＬ２に拡大して画像形成の生産性を低下させる。

給送間隔をＬ２に拡大すると、定着装置３の電力消費が減って画像形成装置１５０内への放熱量が減るため、画像形成部１の温度の上昇カーブは緩くなる。特に、両面印刷の場合、給送間隔をＬ２に拡大すると、温度の高いシートが画像形成部１へ再給送されて筐体内の空気を加熱する間隔が伸びるため、画像形成部１の温度の上昇カーブは緩くなる。

給送間隔をＬ２にして画像形成を継続中、画像形成部１の温度が規定温度Ｔ２に達すると、画像形成を一旦停止する。シート給送装置２の給送、画像形成部１の画像形成を一旦停止したストップシーケンスに入る。画像形成が停止されると機体内の冷却が進むので、画像形成部１の温度が規定温度Ｔ１まで下がると画像形成が再開される。再開した後に規定温度Ｔ２に達すると、シート給送装置２の給送、画像形成部１の画像形成を一旦停止したストップシーケンスに再度入る。

図５の（ｂ）に示すように、給送間隔が短い連続稼働１では、画像形成の生産性が高く維持される。給送間隔が伸びた連続稼働２では、画像形成の生産性が下がるが、冷却待ちのダウンタイムが発生するよりは生産性を高く確保できる。規定温度Ｔ２に達すると、画像形成が停止されるので生産性が０になる。規定温度Ｔ１まで冷却すると再び連続稼働２の生産性を確保できる。

図４を参照して図６に示すように、制御部１１０は、画像形成がスタートされると（Ｓ１１）、画像形成部１のサーミスタ１００、１０２の検出温度を取り込む（Ｓ１２）。

制御部１１０は、画像形成部１の昇温を判断する（Ｓ１３）。サーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ１を超えた場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、給送間隔をＬ２に設定する（Ｓ１９）。

制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ２を超えた場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、画像形成部１での新たなトナー像の形成をストップさせる（Ｓ１８）。図５に示すように、トナー像の形成をストップした状態でサーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ４未満になると（Ｓ１８）、トナー像の形成を再開する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ２以下の場合（Ｓ１４のＮＯ）、決定した形成間隔（Ｌ１又はＬ２）で画像のトナー像を形成してシートに転写する（Ｓ１５）。以上の動作（Ｓ１３〜Ｓ１６のＮＯ）を繰り返し、画像形成が終了すると（Ｓ１６のＹＥＳ）、画像形成装置１５０を停止する。

（比較例１）
図７は比較例１の制御の説明図である。図７中、（ａ）は機内温度、（ｂ）は生産性である。

図７の（ａ）に示すように、比較例１では、給送間隔を実施例１と同一に設定した連続稼働１の条件で画像形成を開始する。連続画像形成に伴って機体内の空気の温度が上昇してプロセスカートリッジ１０Ｙの温度が上昇する。

画像形成の継続中にサーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ２に達するとストップシーケンスに入る。ストップシーケンスでは、シート給送装置２の給送、画像形成部１の画像形成を停止して機体内の温度を下げ、プロセスカートリッジ１０Ｙの冷却待ちをする。

そして、画像形成部１の温度が規定温度Ｔ１に下がったら、連続稼働１の条件で画像形成を再開する。印刷再開後に再び規定温度Ｔ２に達すると、再度、ストップシーケンスに入る。このような画像形成のＯＮ−ＯＦＦを繰り返して、画像形成装置１５０の画像形成部１、電源、モータ、積載紙の温度上昇を抑制する。

図７の（ｂ）に示すように、比較例１では、画像形成装置１５０が稼働している場合は実施例１と同じ高い生産性を確保できるが、ストップしている間は生産性が０となる。このため、昇温は防止できるが、規定温度Ｔ２に達した場合は、生産性が大幅に低下してしまう。

（比較例２）
比較例２では、画像形成部１の温度上昇を阻止するためにファン冷却装置を使用する。画像形成装置１５０の筐体内の温度上昇する場所と、シート積載部５とに吹き出し口を設けたエアダクトを画像形成装置１５０の筐体内にはりめぐらせ、エアダクトの空気取り入れ口に冷却ファンを配置する。

冷却ファンの消費電力や騒音を削減するために、冷却ファンは、必要最小限の風量を発生するように出力を制御することが好ましい。冷却ファンの近傍、プロセスカートリッジ１０Ｙ、現像装置、現像剤補給部、シート積載部５にそれぞれサーミスタを設けて各位置の温度上昇を個別に把握する。そして、画像形成装置１５０のそれぞれの運転状態（スタンバイ、前多回転、片面印刷、両面印刷、後回転）に応じて、冷却ファンへの投入電力を細かく調整することが好ましい。複数のサーミスタの温度情報を活用して冷却ファンの投入電力を細やかに制御することで、冷却ファンの数を増やさずに、静音化や装置小型化に貢献することができる。

なお、冷却ファン＋エアダクトの代わりに、水冷冷却装置、ヒートポンプ、冷凍機等を使用してもよいが、一般的には、冷却ファンが最も安価である。

いずれにせよ、比較例２の制御では、画像形成装置１５０の小型化を妨げ、部品コスト、消費電力、騒音、可動部のメンテナンス等の問題がある。

（実施例１の効果）
図５に示す実施例１の制御と図７に示す比較例１の制御とで画像形成装置の生産性を比較した。プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃ、Ａ４サイズ普通紙、横送りの給送条件で、実施例１の制御と比較例１の制御とによりそれぞれ８００枚の連続画像形成を実行させた。実施例１の制御と比較例１の制御とで、ジョブ開始から終了までに何分を要するかをそれぞれ測定した。実験条件は、以下である。

［実施例１］
給送間隔Ｌ１：２５６ｍｍ、生産性３５枚／分
給送間隔Ｌ２：３６０ｍｍ、生産性２５枚／分
温度Ｔ１：４５℃
温度Ｔ２：４８℃
画像形成再開温度：４６℃

［比較例１］
給送間隔Ｌ１：２５６ｍｍ、生産性３５枚／分
温度Ｔ２：４８℃
画像形成再開温度：４６℃

実施例１においては、給送間隔Ｌ１にてジョブ開始後１１．４分が経過して約４００枚を出力した時点でサーミスタ１００の検出温度がＴ１に達した。給送間隔Ｌ１よりも生産性が低い給送間隔Ｌ２に切り替えて、残りの約４００枚を１６分かけて画像形成した。給送間隔Ｌ２では、サーミスタ１００の検出温度がＴ２に達することがなく、ジョブ開始後、２７．４分で８００枚の連続画像形成が終了した。

比較例１においては、給送間隔Ｌ１にてジョブ開始後１４．３分が経過して約５００枚を出力した時点でサーミスタ１００の検出温度がＴ２に達した。連続画像形成が中断されて１０分間を経てサーミスタ１００の検出温度が画像形成再開温度まで低下したため、当初と同じ給送間隔Ｌ１にて画像形成が再開されて残りの約３００枚を８．６分かかって画像形成した。ジョブ開始後、３２．９分で８００枚の連続画像形成が終了した。

したがって、実施例１の制御では、冷却の待ち時間が少なくなる分、比較例１の制御よりも画像形成の総合的な生産性が高くなることが確認された。画像形成を止めては再開する比較例１は、停止時間によって画像形成の生産性が落ちるため、生産性の低下を最小限に抑えながら温度上昇を確実に阻止できる実施例１のほうが優れている。

実施例１によれば、サーミスタ１００、１０２から画像形成部１の温度上昇を推定して画像形成を止めることなく生産性を低下させて画像形成を継続するため、画像形成の生産性の低下を最小限にすることができる。大量枚数の画像形成を実行したり、高温環境下で画像形成装置１５０を使用したりしても、画像形成部１（プロセスカートリッジ１０Ｙ）とシート積載部５の温度変化を正確に把握して、過剰な温度上昇に至ることを未然に防止できる。

実施例１によれば、冷却ファンとエアダクトが不要なため、画像形成装置１５０の静音化と小型化を達成できる。ただし、本発明では、冷却ファンとエアダクトを禁止しておらず、冷却ファンとエアダクトを付設していてもよい。

＜実施例２＞
図８は実施例２の制御の説明図である。図９は実施例２の制御のフローチャートである。図８中、（ａ）は非通過部温度、（ｂ）は生産性、（ｃ）は機内温度である。

図３に示すように、第二検出部の一例であるサーミスタ５００は、定着ローラ３ａの回転軸線方向の端部の温度を検出する。図８の（ａ）に示すように、第一の給送間隔で連続的にトナー像の転写及び加熱を実行している過程でサーミスタ５００の検出温度が温度調整の目標温度よりも高い第三の温度Ｔ３に達する。そのとき、図８の（ｂ）に示すように、制御部１１０は、サーミスタ１００の検出温度に関わらず、第二の給送間隔よりも長い第三の給送間隔に切り替えてトナー像の転写及び加熱を継続させる。

図２に示すように、定着ローラ３ａは、加熱に対する温度の応答が敏感になるように熱容量を小さくしている。このため、通過部の温度を定着温度に維持するように通過部と非通過部とを等しく加熱すると、定着ローラ３ａの非通過部と通過部の温度差が大きくなる。非通過部と通過部の温度差である非通過部昇温が大きくなると定着ローラ３ａの耐久寿命が短くなる。

実施例２では、非通過部昇温が規定温度Ｔ３以上になるとシートの先頭から次のシートの先頭までの距離である給送間隔を大幅に拡大する。過剰な非通過部昇温を回避するための生産性は、画像形成部１の温度上昇緩和のための生産性２５枚／分よりも大幅に低く、５枚／分に設定している。給送間隔を拡大すると、非通過部の加熱量が小さくなるため、非通過部の温度が下がって通過部の温度に近付く。

図３を参照して図４に示すように、制御部１１０は、サーミスタ５００の出力を取り込んで、定着ローラ３ａの端部の刻々の温度を検出する。

図８の（ａ）に示すように、画像形成装置１５０では、Ａ５サイズ縦送りなどの小サイズシートで連続的に画像形成が行われると、定着ローラ３ａのシートに接触しない両端部が定着温度（１８０℃）を超えて温度上昇する。加熱装置３ｃによってシートに除熱される通過部と等しく加熱される一方でシートに全く除熱されない定着ローラ３ａの非通過部は、画像形成の開始後、温度が一気に上昇する。

図８の（ｂ）に示すように、制御部１１０は、サーミスタ５００の検知温度が規定温度Ｔ３（２２０℃）以上になった場合、給送間隔を拡大する。図５の（ｂ）に示す画像形成部１に比較して画像形成開始後の温度上昇が急峻であるため、実施例１の画像形成部１の昇温対策よりも大きく、給送間隔を拡大しないと、非通過部昇温の進行を停止できない。

実施例２の制御では、実施例１の制御よりも給送間隔を大きく拡大するので、実施例１の制御よりも画像形成の生産性が大きく低下する。画像形成部１の温度上昇を阻止する場合よりも給送間隔が大きいため、画像形成の生産性が下がる落差が大きくなっている。

図８の（ｃ）に示すように、実施例２の制御によって給送間隔が拡大されると、画像形成部１の温度を検出するサーミスタ１００、１０２の検出温度は、規定温度Ｔ１、Ｔ２に達することはなく、はるかに低い温度となる。

従って、非通過部昇温が発生して実施例２の制御が実行された場合、画像形成部１の温度上昇は頭打ちとなり、規定温度Ｔ１、Ｔ２に上昇し得ないので実施例１の制御には入らない。

図４を参照して図９に示すように、制御部１１０は、画像形成がスタートされると（Ｓ１１）、定着ローラ３ａの非通過部のサーミスタ５００と画像形成部１のサーミスタ１００、１０２の検出温度を取り込む（Ｓ１２）。

制御部１１０は、非通過部昇温を判断する（Ｓ２０）。サーミスタ５００の検出温度が規定温度Ｔ３を超えた場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、給送間隔をＬ３に設定する（Ｓ２１）。サーミスタ５００の検出温度が規定温度Ｔ３未満の場合（Ｓ２０のＮＯ）、実施例１と同様な手順で画像形成部１の昇温を判断する（Ｓ１３）。

制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ１を超えた場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、給送間隔をＬ２に設定する（Ｓ１９）。

制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ２を超えた場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、画像形成部１での新たなトナー像の形成をストップさせる（Ｓ１８）。制御部１１０は、サーミスタ１００、１０２の検出温度が画像形成再開温度未満になると（Ｓ１８）、新たなトナー像の形成を再開する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、決定した形成間隔（Ｌ１、Ｌ２、又はＬ３）で画像のトナー像を形成してシートに転写する（Ｓ１５）。以上の動作（Ｓ１３〜Ｓ１６のＮＯ）を繰り返し、画像形成が終了すると（Ｓ１６のＹＥＳ）、画像形成装置１５０を停止する。

実施例２によれば、定着装置３の非通過部昇温を抑制するためにシートの給送間隔を拡大する制御と、画像形成部１の過剰な温度上昇を避けつつ最大限に画像形成の生産性を確保する制御とを両立させることができる。

＜実施例３＞
実施例１、２では画像形成の開始後、画像形成部１が規定温度Ｔ１になったらシートの給送間隔を長くして画像形成部１の温度上昇を抑制した。実施例３では、画像形成部１が規定温度Ｔ１になったら、シートの給送間隔を長くすると同時に、定着ローラ３ａの温度調整の目標温度も併せて下げる。

図２に示すように、制御部１１０は、サーミスタ１００の検出温度の上昇に伴って定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を低下させる。制御部１１０は、サーミスタ５００とサーミスタ１００、１０２の検出温度が制御部１１０に入力され、その温度が実施例１、２の条件を満たしたときは、給送間隔を変更する。

定着ローラ３ａの温度調整における通常の目標温度は、２００℃である。画像形成装置１５０の筐体内の温度が全体的に上昇すると、定着装置３へ給送されるシートＰの温度も上昇しているため、冷えているときほど定着ローラ３ａの温度を上げなくても、トナー像が十分な温度に加熱されて、出力画像の定着品質を確保できる。そのため、制御部１１０は、画像形成部１のサーミスタ１００、１０２の検出温度が規定温度Ｔ１になると、給送間隔を長くするだけでなく、定着ローラ３ａの表面温度を２００℃から１９０℃へ下げる。

また、実施例２で説明したように、制御部１１０は、画像形成部１が規定温度Ｔ３になったら、定着装置３へシートが給送される間隔を長くして、定着ローラ３ａの端部の温度上昇を抑制する。定着装置３へシートが給送される間隔が長くなると、過定着防止のために温度調整の目標温度を下げる。この場合、目標温度の変更という手段は同一であるが目的が違う。

いずれにせよ、定着ローラ３ａの温度が下がると、画像形成装置１５０の筐体内の大きな熱源である定着装置３の放熱量が下がるので、画像形成部１の温度上昇を緩和することができる。

実施例３によれば、給送間隔を拡大すると同時に定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を下げることにより、定着装置３の非通過部昇温と画像形成部１の温度上昇とに対処しつつ、画像形成装置１５０の生産性の低減を最小限に抑える。

実施例３によれば、定着装置３の非通過部昇温を抑制するための制御に伴って定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を下げる制御と、画像形成部１の温度上昇を抑制するための制御に伴って定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を下げる制御とが両立する。

実施例３によれば、定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を低下させることで、画像形成部１の温度上昇の勾配がゆるやかになるため、変更後の生産性を実施例１、２よりも高く設定できる。また、定着ローラ３ａの温度調整の目標温度を低下させると、定着装置３の消費電力が少なくなるため、省エネルギーの観点でも望ましい。

＜その他の実施例＞
本発明は、画像形成装置の生産性を切り替えて画像形成部の温度上昇を抑制する限りにおいて、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。したがって、画像形成部と画像加熱部と１つの筐体内に配置した画像形成装置であれば、直接転写方式、シート搬送方式、中間転写方式、１ドラム型中間転写方式の区別なく実施できる。画像形成部は、帯電方式、露光方式、現像方式、転写方式、クリーニング方式に関わらず実施できる。画像加熱部は、ローラ方式、ベルト方式、ベルト／ローラ方式の区別なく実施できる。

実施例１乃至３に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施形態では、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。

１ 画像形成部、２ シート給送部、３ 定着装置
３ａ 定着ローラ、３ｂ 加圧ローラ、３ｃ 加熱装置
４ シート排出部、５ シート積載部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ プロセスカートリッジ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光ドラム
１３ 中間転写ユニット、４１ 排出ローラ対
１００、１０２ サーミスタ、５００ サーミスタ
１１０ 制御部、１５０ 画像形成装置
Ｓ シート、Ｔ２ 二次転写部

Claims (10)

1. シートを搬送する搬送部と、
   前記搬送部により供給されたシートにトナー像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部の近傍に設けられ前記画像形成部の温度を検出する検出部と、
   前記画像形成部によりシートに形成されたトナー像を熱定着する定着部と、
   前記搬送部の動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、複数のシートに連続してトナー像を形成するジョブ中に前記検出部による検出温度が所定温度に上昇したとき前記搬送部によるシートの単位時間当たりの供給枚数を低下させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記ジョブ中に前記検出部による検出温度が前記所定温度よりも高い上限温度に上昇したとき、前記搬送部によるシートの供給を停止させることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記画像形成部は、中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの張架された面に接して配置されて静電像が形成される像担持体と、前記像担持体の静電像を現像する現像装置と、前記中間転写ベルトの張架方向の一端部に配置されたトナー像の転写部と、を有し、
   前記定着部は、前記転写部の上方に配置され、前記転写部を上向きに搬送されてトナー像が転写されたシートを加熱して上方へ排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. トナー像を形成してシートに転写する画像形成部と、
   前記画像形成部でトナー像を転写されたシートを加熱する画像加熱部と、
   前記画像形成部及び前記画像加熱部を一体に収納する筐体と、
   前記画像形成部の所定位置の温度を検出する第一検出部と、
   第一の給送間隔で連続的に給送されるシートに対して、前記画像形成部の温度上昇を伴ってトナー像の転写及び加熱を実行している過程で前記第一検出部の検出温度が第一の温度に達すると、前記第一の給送間隔よりも長い第二の給送間隔に切り替えてトナー像の転写及び加熱を継続させる制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記第二の給送間隔でトナー像の転写及び加熱を継続中に前記第一検出部の検出温度が前記第一の温度よりも高い第二の温度に達すると、トナー像の転写及び加熱を停止させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像加熱部は、シートのトナー像が転写された面に当接する回転体と、トナー像が転写されたシートの加熱に伴って前記回転体を目標温度に維持するように前記回転体を加熱する加熱装置と、前記回転体の回転軸線方向の端部の温度を検出する第二検出部と、を有し、
   前記制御部は、前記第一の給送間隔で連続的にトナー像の転写及び加熱を実行している過程で前記第二検出部の検出温度が前記目標温度よりも高い第三の温度に達すると、前記第二の給送間隔よりも長い第三の給送間隔に切り替えてトナー像の転写及び加熱を継続させることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記第一検出部の検出温度の上昇に伴って前記目標温度を低下させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成部は、中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの張架された面に接して配置されて静電像が形成される像担持体と、前記像担持体の静電像を現像する現像装置と、前記中間転写ベルトの張架方向の一端部に配置されたトナー像の転写部と、を有し、
   前記画像加熱部は、前記転写部の上方に配置され、前記転写部を上向きに搬送されてトナー像が転写されたシートを加熱して上方へ排出することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記第一検出部は、前記現像装置の温度を検出するように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体と前記現像装置とを一体に組み立てたプロセスカートリッジが前記中間転写ベルトの張架された面に複数配置され、
    前記第一検出部は、前記プロセスカートリッジの温度を検出するように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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