JP6192360B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を用いて画像を形成する画像形成装置、詳しくは画像形成装置の筐体内の温度を検出するための構成に関する。

画像形成装置は、感光体に形成した静電像を現像装置により現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を加熱して画像を記録材に定着させる。カートリッジは、画像形成装置の筐体に着脱可能に装備されて、感光体と現像装置とが一体に構成された交換ユニットである。

画像形成装置を起動させると現像装置内で現像剤が攪拌、摩擦されて現像剤の温度が次第に上昇して、現像装置の周囲の温度に応じた温度に収束する。現像剤が高温に晒されると、現像装置の内部で現像剤の流動性が損なわれる等して好ましくない。このため、従来の画像形成装置では、画像形成装置内の所定位置に温度センサを配置していた。そして、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。あるいは、画像形成装置に冷却ファンを配置して、現像装置が所定の温度範囲に保たれるように冷却ファンの出力を自動制御していた（特許文献１、２、）。

特開２００３−５６１４号公報 特開平１１−２７２１４７号公報

現像剤の温度を直接測定するために現像装置（カートリッジに内蔵されている場合を含む）の内部に温度センサを配置すると、現像装置の交換に伴って温度センサも交換されてしまう。特許文献１、２に示されるように、現像装置の外側に温度センサを配置すると、現像装置を交換しても温度センサを利用できるが、温度センサと現像装置の接触状態や距離によって温度センサの検出温度が大きく違ってくる。温度センサの出力によって現像装置内の現像剤の温度の上昇／低下は判断できても、現像装置内の現像剤の実際の温度レベルを正確に見積もることが難しくなる。

そこで、現像装置の外壁に温度センサ専用の係合部を設けておき、現像装置の交換時に、筐体側から束線で吊り下げた温度センサを、温度センサ専用の係合部に着脱する構成が提案された。しかし、この場合、現像装置と温度センサとの接触状態の再現性は高いものの、温度センサ専用の係合部や専用の束線が必要となり、現像装置の交換時に温度センサの着脱という新たな作業が追加される。

本発明は、カートリッジに温度センサを配置することなくカートリッジの温度を十分正確に評価できる画像形成装置を提供することを目的としている。また、専用の着脱構造や新たな着脱作業を追加することなく、カートリッジの温度を再現性高く測定できることを目的としている。さらに、現像装置と現像装置外に配置された温度センサとの熱的な関係が着脱に伴って変動しにくいことを目的としている。

本発明の画像形成装置は、データが記録される記録部および第１の電極端子を含み、トナー像を形成するためのカートリッジを装着可能な画像形成装置であって、前記画像形成装置本体に取り付けられた電気基板と、前記電気基板上に配置され、前記記録部に記憶されたデータを前記画像形成装置本体に送信するために前記第１の電極端子に接触する第２の電極端子と、前記電気基板上に配置され、前記カートリッジの温度を検出するための温度検出素子と、を備え、前記電気基板は、前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着する際の前記カートリッジの移動によって前記第１の電極端子と前記第２の電極端子とが接触し、かつ前記温度検出素子が前記画像形成装置本体に装着された前記カートリッジに面するように、前記画像形成装置本体に配置されているものである。

本発明の画像形成装置では、カートリッジに温度検出素子を配置しなくても、電気基板上の温度検出素子によってカートリッジの温度変化及び温度の絶対値を十分な精度を持って推定できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 比較例の温度センサの配置の説明図である。 実施例１における温度センサの配置の説明図である。 温度センサを付設したコネクタの説明図である。 現像装置とサーミスタの間の熱伝達経路の説明図である。 コネクタにおけるサーミスタの配置の説明図である。 温度検出するプロセスカートリッジの選択の説明図である。 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。 推定温度に基づく画像間隔の制御の説明図である。 推定温度に基づく別の制御の説明図である。 実施例２の温度センサの配置の説明図である。 機体外の環境温度センサを併用する効果の説明図である。

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、画像形成装置１５０は、トナー像を形成するためのカートリッジの一例であるプロセスカートリッジ１０Ｋを装着可能である。図５に示すように、送受信部の一例であるコネクタ基板Ｂｃｏｎは、プロセスカートリッジ１０Ｋに設けられた情報記録部の一例であるタグ基板Ｂｔａｇとの間で情報の送受信を行う。図６に示すように、コネクタ基板Ｂｃｏｎは、共通の電気基板上に、プロセスカートリッジ１０Ｋの温度を検出する温度検出部の一例であるサーミスタ４００を有する。

コネクタ基板Ｂｃｏｎは、送受信部と温度検出部に電力供給を行う共通の電力供給部と、タグ基板Ｂｔａｇとの接点部とを有する。プロセスカートリッジ１０Ｋは、トナー像の形成に用いられるトナーを収容し、感光体と、感光体に形成された静電像をトナーで現像する現像装置とを有する。

現像装置の一例であるプロセスカートリッジ１０Ｋの現像部は、現像剤を用いて感光体の一例である感光ドラム１１Ｋの静電像をトナー像に現像する。プロセスカートリッジ１０Ｋは、感光ドラム１１Ｋと現像装置とを一体に組み立てて構成された交換ユニットである。画像形成装置１５０の筐体は、プロセスカートリッジ１０Ｋが着脱可能に搭載される。プロセスカートリッジ１０Ｋは、画像形成装置１５０の筐体から感光体回転軸線方向へ引き出し可能に配置される。中間転写体の一例である中間転写ベルト１３ａは、複数の支持回転体に張架され、張架された面に感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを当接してプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが複数配置される。転写部の一例である二次転写部Ｔｓは、中間転写ベルト１３ａの張架方向の一端部に配置されて上向きに搬送される記録材にトナー像を転写する。画像加熱部の一例である定着装置３は、二次転写部Ｔｓの上方に配置されてトナー像を転写された記録材を加熱する。

（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、記録材給送部２、定着装置３、記録材排出部４、記録材積載部５、原稿読取装置７、及び中間転写ユニット１３を含む。

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Ｔｓへ搬送されて記録材Ｓへ二次転写される。分離ローラ２ｂは、記録材カセット２ａから引き出した記録材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記録材Ｓを二次転写部Ｔｓへ送り込む。トナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着装置３の定着ローラ３ａと加圧ローラ３ｂのニップ部で加熱加圧を受けて表面に画像を定着された後に、排出路４０、排出ローラ対４１を経て、記録材積載部５に積載される。

両面印刷の場合、記録材は、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。記録材は、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Ｔｓ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記録材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、記録材積載部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１０Ｋについて説明し、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ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１０Ｋは、感光ドラム１１Ｋと一体に、帯電装置、現像装置、ドラムクリーニング装置を組み立てた交換ユニットである。

感光ドラム１１Ｋを囲んで、帯電装置、露光装置１２Ｋ、現像装置、転写ローラ１３ｄＫ、ドラムクリーニング装置が配置される。感光ドラム１１Ｋ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１１Ｋを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１２Ｋは、レーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１１Ｋ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１１Ｋ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ＴＫ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１３ｄＫは、感光ドラム１１Ｋと中間転写ベルト１３ａの間にトナー像の一次転写部を形成する。転写ローラ１３ｄＫ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１１Ｋ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１１Ｋ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に支持された中間転写ベルト１３ａに当接して二次転写部Ｔｓを形成する。二次転写外側ローラ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上のトナー像が記録材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、最初に、定着装置３の定着ローラ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。定着ローラ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記録材への転写が開始される。

その後、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１０Ｋの温度が次第に上昇する。プロセスカートリッジ１０Ｋの温度上昇要因は、感光ドラム１１Ｋと感光ドラム１１Ｋを支持する軸受けの摩擦熱、感光ドラム１１Ｋ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、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と現像剤の摩擦熱、現像装置内のスクリューと現像剤の摩擦熱も含む。プロセスカートリッジ１０Ｋの外側に配置された画像形成部１のトナー搬送部、摺擦部、電源、モータ等の発熱も含む。

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記録材もプロセスカートリッジ１０Ｋの主たる温度上昇要因である。定着装置３で記録材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１０Ｋ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記録材が画像形成部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１０Ｋの温度を急上昇させる。

定着装置３で加熱されて記録材積載部５に積み重なった記録材も記録材積載部５を介してプロセスカートリッジ１０Ｋを加熱する。プロセスカートリッジ１０Ｋの温度が過剰に上昇すると、プロセスカートリッジ１０Ｋの現像部で現像剤の流動性が変化して好ましくない。画像形成装置１５０の筐体内の空気の温度が過剰に上昇すると、記録材積載部５に積み重なった記録材の温度が上がって、記録材積載部５に積み重なった記録材と記録材の間の分離性が低下するので好ましくない。

したがって、画像形成装置１５０では、画像形成部１の所定位置に温度検出素子を配置してこれらの昇温が深刻になると画像形成を中断させている。

（比較例における温度センサの配置）
図２は比較例の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１０Ｋ内の温度変化に近い温度変化を検出できる箇所を選択して、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間のフレームにセンサ基板を配置して、センサ基板上にサーミスタ１００、１０２を取り付けた。センサ基板は、フレームからの冷却を回避するために中空に吊り下げて保持され、センサ基板と画像形成装置１５０の制御部１１０とが専用の束線でつながれる。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。

比較例における温度センサの配置では、センサ基板と画像形成装置１５０の制御部１１０とを接続する専用の束線が必要である。画像形成装置１５０の筐体内にセンサ基板を配置するためのスペース、束線を配置するためのスペース、束線を支持及び保護する専用の構造も必要となる。

（実施例１における温度センサの配置Ａ）
図３は実施例１における温度センサの配置の説明図である。図４は温度センサを付設したコネクタの説明図である。図５は現像装置とサーミスタの間の熱伝達経路の説明図である。図６はコネクタにおけるサーミスタの配置の説明図である。実施例１では、プロセスカートリッジ１０Ｋ側のコネクタに連結されて各種信号を授受する筐体側のコネクタに温度検出素子を配置した。

図５に示すように、第一コネクタ部材の一例であるタグ基板Ｂｔａｇは、プロセスカートリッジ１０Ｋの外壁面に固定されている。第二コネクタ部材の一例であるコネクタ基板Ｂｃｏｎ（電気基板）は、画像形成装置１５０の筐体側に配置されてプロセスカートリッジ１０Ｋと電気信号を授受する。コネクタ基板Ｂｃｏｎは、タグ基板Ｂｔａｇに対して着脱可能に連結される。コネクタ基板Ｂｃｏｎは、画像形成装置１５０の筐体に固定されているので、プロセスカートリッジ１０Ｋを画像形成装置１５０の筐体から引き出す操作に伴ってタグ基板Ｂｔａｇから分離する。

タグ基板Ｂｔａｇは、プロセスカートリッジ１０Ｋの感光体回転軸線方向の端部に配置される。プロセスカートリッジ１０Ｋを駆動するギア列は、プロセスカートリッジ１０Ｋからの熱伝達を妨げるので、プロセスカートリッジ１０Ｋの感光体回転軸線方向におけるタグ基板Ｂｔａｇと反対側の端部に配置される。

第一プリント基板の一例であるタグ基板Ｂｔａｇ（カートリッジ側電気基板）の回路パターン上にメモリ素子（記録部）を配置している。メモリ素子の入出力端子は、回路パターンを介してタグ基板Ｂｔａｇの複数の電極端子（第１の電極端子）に連絡する。タグ基板Ｂｔａｇの複数の電極端子は、コネクタ基板Ｂｃｏｎの電極端子３００ｅ（第２の電極端子）に接触する。タグ基板Ｂｔａｇの回路パターンは、複数の電極端子とメモリ素子とを接続する。メモリ素子は、プロセスカートリッジ１０Ｋの使用の履歴情報を記録する。

図６に示すように、温度検出素子の一例であるサーミスタ４００は、コネクタ基板Ｂｃｏｎに配置される。第二プリント基板の一例であるコネクタ基板Ｂｃｏｎ（画像形成装置本体側の電気基板）は、複数の電極端子３００ｅと束線３００ｃとサーミスタ４００とを接続する回路パターンが形成されている。複数の電極端子３００ｅは、タグ基板Ｂｔａｇの複数の電極端子に接触する。信号伝達手段の一例である束線３００ｃは、筐体側の制御部１１０へ電気信号を伝達する。

サーミスタ４００は、図１に示す複数のプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおける二次転写部Ｔｓに最も近いプロセスカートリッジ１０Ｋに接続されるコネクタ基板Ｂｃｏｎに配置される。

図３に示すように、画像形成装置１５０の筐体に固定されたコネクタ３００にサーミスタ４００を内蔵した。コネクタ３００は、画像形成装置１５０に対する正面側からのプロセスカートリッジ１０Ｋの引き出しに伴って、プロセスカートリッジ１０Ｋ側のコネクタから分離される。正面側からのプロセスカートリッジ１０Ｋの押し込みに伴って、プロセスカートリッジ１０Ｋ側のコネクタに接続される。

図４の（ａ）に示すように、コネクタ３００は、画像形成装置１５０の背面側のフレーム１５０Ｆに固定されている。矢印方向にプロセスカートリッジ１０Ｋをスライドさせることで、筐体側のコネクタ３００に対してプロセスカートリッジ１０Ｋが着脱される。

図５に示すように、コネクタ３００のケーシングの内側にコネクタ基板Ｂｃｏｎが配置される。一方、プロセスカートリッジ１０Ｋの外壁面に接触させてタグ基板Ｂｔａｇが配置される。タグ基板Ｂｔａｇの回路パターン上に、プロセスカートリッジ１０Ｋの使用状態を記憶するメモリ素子が配置される。コネクタ基板Ｂｃｏｎは、メモリ素子からタグ基板Ｂｔａｇを介して種々のデータを取得する。

タグ基板Ｂｔａｇには、コネクタ３００の電極端子にそれぞれ接触して電気信号を授受する多数の接点端子が配列される。タグ基板Ｂｔａｇを起点にしてプロセスカートリッジ１０Ｋの各部へ配線がされている。タグ基板Ｂｔａｇに近接してプロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置の搬送スクリュー１０Ｓの軸受けが配置される。搬送スクリュー１０Ｓの温度変化は、プロセスカートリッジ１０Ｋの外壁面を経由してタグ基板Ｂｔａｇの温度を変化させる。

制御部１１０は、画像形成の実行に伴って、プロセスカートリッジ１０Ｋ固有の画像形成の履歴、現像剤補給の履歴をメモリ素子に記録する。プロセスカートリッジ１０Ｋを新品交換した際の各種情報に加えて、それ以降の画像形成における記録材サイズ、片面印刷／両面印刷の区別、印字した画像濃度、個別の画像形成の枚数入力値と累積画像形成枚数等の各種情報もメモリ素子に記録される。

制御部１１０は、メモリ素子から画像形成の履歴情報を読み取って、プロセスカートリッジ１０Ｋの交換時に新品／中古／使用済み（空）の判断を行う。制御部１１０は、メモリ素子から画像形成の履歴情報を読み取って、プロセスカートリッジ１０Ｋの交換時期をユーザーに通知する。

図６に示すように、コネクタ基板Ｂｃｏｎ上にサーミスタ４００が画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジ１０Ｋに面するように配置される。コネクタ３００のコネクタ基板Ｂｃｏｎには、タグ基板Ｂｔａｇの接点端子にそれぞれ接触する電極端子３００ｅと回路パターンが配置される。コネクタ基板Ｂｃｏｎの回路パターンを介してそれぞれの電極端子３００ｅが束線３００ｃに含まれる個別の信号線に接続される。コネクタ基板Ｂｃｏｎの回路パターン上にサーミスタ４００が固定されている。

図４の（ａ）に示すように、束線３００ｃは、タグ基板（Ｂｔａｇ：図５）上のメモリ素子と制御部１１０との間でデータを授受するための不図示の複数の信号線を含む。制御部１１０は、不図示の信号線を介してメモリ素子からデータを読み取り、新たなデータをメモリ素子に書き込む。タグ基板Ｂｔａｇからコネクタ基板Ｂｃｏｎを経由して引き回された束線３００ｃを通じて、制御部１１０は、プロセスカートリッジ１０Ｋの使用状態を認識する。

図４の（ｂ）に示すように、束線３００ｃは、データを授受するための信号線の他に、サーミスタ４００を用いて温度検出を行うための３本の信号線を有する。３本の信号線は、サーミスタを作動させるための５Ｖ電源線３００ｑ、グランド線３００ｒ、及び温度信号の信号線３００ｐである。ただし、５Ｖ電源線３００ｑ及びグランド線３００ｒは、タグ基板（Ｂｔａｇ：図５）上のメモリ素子を作動させる信号線と共通であるため、束線３００ｃの信号線は１本だけ増えるにとどまる。

（実施例１における温度センサの配置）
図７は温度検出するプロセスカートリッジの選択の説明図である。図７中、（ａ）はブラックのプロセスカートリッジに配置した場合、（ｂ）はイエローのプロセスカートリッジに配置した場合である。

図１を参照して図６に示すように、画像形成装置１５０は、４個のプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを有し、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応してコネクタ３００も４個有する。しかし、実施例１では、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋのコネクタ３００にのみサーミスタ４００を配置している。

図１に示すように、記録材積載部５と、プロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置内とに実験用のサーミスタを配置してコネクタ３００のサーミスタによる検出温度との相関を調べた。

図７の（ａ）に示すように、定着装置３に最も近いブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋのコネクタ３００にサーミスタ４００を配置した場合、プロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置の内部温度の上昇／下降に追従した温度を検出できた。

図７の（ｂ）に示すように、定着装置３から最も遠いプロセスカートリッジ１０Ｙのコネクタ３００Ｂにサーミスタ（４００：図６）を配置した場合、プロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置の内部温度の上昇／下降に追従した温度を検出できなかった。

図１に示すように、定着装置３に近くて温度条件的に厳しいプロセスカートリッジ１０Ｋに温度検出するサーミスタ４００を近付けることで、定着装置３の発熱量に対する検出温度の追従性が高まる。プロセスカートリッジ１０Ｋの温度上昇、冷却と、サーミスタ４００の温度上昇、冷却の傾きが同じ方向になるので、プロセスカートリッジ１０Ｋ内の温度を正確に推定できる。

記録材積載部５の温度及びプロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置内の温度は、サーミスタ４００の検出温度とレベルが違うが、温度上昇、冷却のパターン及び各時刻の温度変化の傾きは一致している。このため、サーミスタ４００の検出温度に所定の相関係数（１．６及び１．３）を乗じるだけでも、かなり正確に記録材積載部５の温度及びプロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置内の温度を推定できる。

一方、プロセスカートリッジ１０Ｋと温度検出するサーミスタ４００の距離が離れ過ぎていると、両者の温度上昇、冷却のパターン及び各時刻の温度変化の傾きのずれが大きくなる。温度上昇時と停止冷却時の傾きも大きく異なってしまう。そのため、記録材積載部５の温度及びプロセスカートリッジ１０Ｋの現像装置内の温度が下がっているのに、サーミスタ４００の検出温度がなかなか下がらない状態となって、温度の推定誤差が大きくなる。

（定着装置の温度を検出する温度センサの配置）
図８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８に示すように、定着ローラ３ａのＡ４サイズ横送りの記録材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。Ａ５サイズ縦送り等、小サイズ記録材に連続画像形成を行うと、加熱装置３ｃによって加熱される一方で記録材による除熱を受けない定着ローラ３ａの両端部に非通過部昇温という温度上昇が発生する。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、サーミスタ５００による検出温度が規定値（２２０℃）を超えると、画像形成部１で形成されるトナー像の間隔を段階的に拡大する。

（温度制御例１）
図９は推定温度に基づく画像間隔の制御の説明図である。温度制御例１では、機体内の過剰な温度上昇を予測して、画像形成の生産性（単位時間当たりの画像形成枚数）を段階的に低下させる。図４に示すように、制御手段の一例である制御部１１０は、束線３００ｃを介してサーミスタ４００に連絡し、サーミスタ４００の出力に基づいて感光ドラム１１Ｋに形成されるトナー像の画像間隔を変化させる。制御部１１０は、サーミスタ４００の検出温度に基づいて、プロセスカートリッジ１０Ｋ内の推定温度が適正範囲の上限を超えないように画像間隔を段階的に変化させる。

図９の（ａ）に示すように、規定温度Ｔ１と規定温度Ｔ２と規定温度Ｔ３を設ける。連続画像形成を開始すると、画像形成装置１５０の筐体内の温度上昇によりプロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が上昇する。推定温度は、サーミスタ４００の検出温度に相関係数１．３を乗じた値である。

制御部１１０は、推定温度が規定温度Ｔ１に到達すると、プロセススピードはそのままで、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに形成されるトナー像の画像間隔（画像ピッチ）を長くする。画像間隔が長くなると、追従して二次転写部Ｔｓへ給送される記録材の間隔も長くなる。これにより、画像形成装置１５０の筐体内の空間に対する定着装置３及び加熱処理された記録材の放熱量が低下するので、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度の温度上昇の傾きが緩やかになる。

制御部１１０は、プロセスカートリッジ１０Ｋの温度上昇がさらに進んで推定温度が規定温度Ｔ２に到達すると、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにトナー像を形成することを禁止させる。トナー像の形成が停止すると、追従して二次転写部Ｔｓへ記録材が給送されなくなる。これにより、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が低下し始める。

制御部１１０は、プロセスカートリッジ１０Ｋの冷却が進んで推定温度が規定温度Ｔ３まで低下すると、長くした上述の画像間隔で画像形成を再開する。画像形成の再開後、プロセスカートリッジ１０Ｋの温度上昇が進んで推定温度が規定温度Ｔ２に到達すると、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにトナー像を形成することを再び停止させ、記録材の給送も停止させる。

図９の（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が規定温度Ｔ１に到達するまでは、高い生産性で連続画像形成がされる。プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が規定温度Ｔ１以上Ｔ２未満では生産性を低下させても画像形成は継続させる。プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が規定温度Ｔ２以上では生産性が０になる。

なお、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度がＴ２未満であっても、図８に示すように、定着装置３の定着ローラ３ａに非通過部昇温が発生して、サーミスタ５００が規定温度Ｔ４を検出すると、画像形成が停止される。

（温度制御例２）
図１０は推定温度に基づく別の制御の説明図である。温度制御例２では、機体内の過剰な温度上昇を予測して、画像形成を中断させる。図４の（ａ）に示すように、制御部１１０は、サーミスタ（４００：図６）の検出温度に基づいて、プロセスカートリッジ１０Ｋ内の温度が適正範囲の上限に達すると画像形成を停止させる。

図１０の（ａ）に示すように、規定温度Ｔ２と規定温度Ｔ３を設ける。連続画像形成を開始すると、画像形成装置１５０の筐体内の温度上昇によりプロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が上昇する。推定温度は、サーミスタ４００の検出温度に相関係数１．３を乗じた値である。

制御部１１０は、プロセスカートリッジ１０Ｋの推定温度が規定温度Ｔ２に到達すると、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにトナー像を形成することを禁止させ、記録材の給送も停止させる。これにより、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が低下する。

制御部１１０は、プロセスカートリッジ１０Ｋの冷却が進んで推定温度が規定温度Ｔ３まで低下すると、画像形成を再開する。画像形成の再開後、プロセスカートリッジ１０Ｋの推定温度が規定温度Ｔ２に到達すると、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにトナー像を形成することを再び停止させ、記録材の給送も再び停止させる。

図１０の（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が規定温度Ｔ２に到達するまでは、高い生産性で連続画像形成がされる。プロセスカートリッジ１０Ｋの内部の推定温度が規定温度Ｔ２に達すると、推定温度が規定温度Ｔ３に低下するまで生産性を０にする。

（実施例１の効果）
実施例１の画像形成装置１５０は、プロセスカートリッジ１０Ｋにサーミスタを取り付けないため、消耗品であるプロセスカートリッジ１０Ｋの交換に伴って新しいサーミスタが必要とならない。そのため、プロセスカートリッジ１０Ｋの部品コストが低下する。

実施例１の画像形成装置１５０は、画像形成部１の温度を検知するサーミスタ４００をプロセスカートリッジ１０Ｋに装着されるコネクタ３００に設けている。このため、プロセスカートリッジ１０Ｃ、１０Ｋの間隔にサーミスタを取り付ける必要が無い。記録材積載部５にサーミスタを取り付ける必要も無い。

実施例１の画像形成装置１５０は、サーミスタ４００を設けるためにコネクタ基板Ｂｃｏｎは、従来よりも少し大きくなるが、サーミスタ４００を配置するだけの新たな基板を追加する場合に比較して基板の合計面積が少なくて済む。サーミスタを取り付けた専用の基板を配置するスペースも不要である。

実施例１の画像形成装置１５０は、既存のコネクタ基板Ｂｃｏｎの中にサーミスタ４００を配置したので、コネクタ３００の内側にサーミスタ４００を配置するためのスペースを設ける必要がない。サーミスタ４００を取り付ける新たな基板を準備する必要もなく、新たな基板を配置するスペースをプロセスカートリッジ１０Ｋの周囲に確保する必要もない。サーミスタ４００を作動させるための５Ｖ電源ラインも接地ラインもコネクタ基板Ｂｃｏｎ上に既に有しているため、実質的な変更は、信号線を１本増やすだけで済む。サーミスタを作動させる電源電圧の印加用の束線も不要である。サーミスタ４００に電源電圧を印加するための専用の回路パターンや信号線を設ける必要も無い。

実施例１の画像形成装置１５０は、内部温度を推定したいプロセスカートリッジ１０Ｋから直接熱伝導を受けるようにサーミスタ４００が配置される。昇温するプロセスカートリッジ１０Ｋや積載記録材から近い位置にサーミスタ４００が配置される。このため、サーミスタ４００の温度上昇時と温度低下時の温度変化パターンと刻々の温度変化の傾きがプロセスカートリッジ１０Ｋの内部温度のものと近くなる。このため、定着装置３の影響を受けて温度上昇し易いプロセスカートリッジ１０Ｋの内部温度と、記録材積載部５に積載された画像形成済み記録材の温度とを、サーミスタ４００の検出温度から正確に推定できる。サーミスタ４００の検出温度に基づいてプロセスカートリッジ１０Ｋの内部温度を精度良く推定して、規定温度Ｔ２に収めるので、過剰な温度上昇がもたらす現像剤の流動性低下を確実に阻止できる。プロセスカートリッジ１０Ｋ内の現像剤の温度が適正な範囲を超えて上昇しにくい。

実施例１の画像形成装置１５０は、プロセスカートリッジ１０Ｋを冷却するためのファン、ダクト、冷却装置を要しないため、画像形成装置１５０の小型化、静音化、部品コストの低減に貢献する。画像形成装置１５０内の発熱する箇所にそれぞれエアダクトを配置して加熱された空気をファンで吸い出すことなく、プロセスカートリッジ１０Ｋの過剰な温度上昇を回避できる。画像形成装置１５０の機体外へ高温の空気を排出して室内の冷房負荷を高めなくて済む。冷凍機、ヒートポンプ等、ファン以外の冷却装置を用いて個別の放熱を除去する必要も無い。

＜実施例２＞
図１１は実施例２の温度センサの配置の説明図である。図１２は機体外の環境温度センサを併用する効果の説明図である。実施例２では、実施例１で説明したプロセスカートリッジの温度センサと、環境温度を検出する温度センサとを併用することで、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部温度の推定精度を高めている。

図１１に示すように、画像形成装置１５０は、機体外の空間に露出させて、側壁に機体外サーミスタ２０３を配置している。機体外サーミスタ２０３は、画像形成装置１５０の環境温度（設置された室内の空気の温度）を測定する。

次式で示すように、サーミスタ４００の検出温度ＴＣだけを用いて推定したプロセスカートリッジ１０Ｋの推定温度ＴＢ１と、サーミスタ４００の検出温度ＴＣと機体外サーミスタ２０３の検出温度Ｔ０とを用いて推定した推定温度ＴＢ２とを求めた。
ＴＢ１＝補正係数×ＴＣ
ＴＢ２＝Ｔ０＋補正係数×（ＴＣ−Ｔ０）

図１２に示すように、細い二点鎖線は、検出温度ＴＣのみに基づく推定温度ＴＢ１である。太い実線は、機体外サーミスタ２０３の検出温度Ｔ０を加味した推定温度ＴＢ２である。破線は、プロセスカートリッジ１０Ｋの内部に設けた実験用サーミスタが検出した実際温度Ｔｊである。

実際温度Ｔｊと比較すると、機体外サーミスタ２０３の検出温度Ｔ０を加味した推定温度ＴＢ２のほうが、サーミスタ４００のみを用いる推定温度ＴＢ１よりも高精度の推定が可能である。なぜならば、環境温度を正確に把握できるため、定常時の温度が正確に反映できるからである。

実施例２の画像形成装置１５０は、機体外センサを併せて用いることにより、昇温するプロセスカートリッジと積載記録材の温度を正確に予測することができる。高温環境下で大量枚数の画像形成ジョブをプリントアウトしても、昇温で厳しい箇所と記録材温度を正確に予測して静音化と装置小型化を達成できる。

＜その他の実施例＞
本発明は、現像装置もしくはプロセスカートリッジに接続される電気的なコネクタに温度センサを配置する限りにおいて、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、記録材搬送方式、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、２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 記録材給送部、３ 定着装置
３ａ 定着ローラ、３ｂ 加圧ローラ、３ｃ 加熱装置
４ 記録材排出部、５ 記録材積載部
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、２０３、４００、５００ サーミスタ
１１０ 制御部、１５０ 画像形成装置
３００ コネクタ、３００ｃ 束線
Ｂｃｏｎ コネクタ基板、Ｂｔａｇ タグ基板
Ｓ 記録材、Ｔｓ 二次転写部

Claims (10)

1. データが記録される記録部および第１の電極端子を含み、トナー像を形成するためのカートリッジを装着可能な画像形成装置であって、
   前記画像形成装置本体に取り付けられた電気基板と、
   前記電気基板上に配置され、前記記録部に記憶されたデータを前記画像形成装置本体に送信するために前記第１の電極端子に接触する第２の電極端子と、
   前記電気基板上に配置され、前記カートリッジの温度を検出するための温度検出素子と、を備え、
   前記電気基板は、前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着する際の前記カートリッジの移動によって前記第１の電極端子と前記第２の電極端子とが接触し、かつ前記温度検出素子が前記画像形成装置本体に装着された前記カートリッジに面するように、前記画像形成装置本体に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電気基板は、前記温度検出素子と、前記記録部を動作させるための電力を供給する共通の電力供給部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カートリッジは、回転駆動される感光ドラムに形成された静電像をトナーで現像する現像装置を有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. 前記カートリッジは、回転駆動される感光ドラムと、前記感光ドラムに形成された静電像をトナーで現像する現像装置と、を有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。
5. 前記カートリッジは前記トナーを担持するトナー担持体を備え、
   前記カートリッジは前記感光ドラムの回転軸線方向にスライド移動することによって前記画像形成装置本体に着脱され、
   前記第１の電極端子は、前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着する際の前記カートリッジの移動方向における下流側の端部に配置され、
   前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着されることによって前記第１の電極端子と前記第２の電極端子とが接触することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置を駆動するギア列が前記現像装置の感光ドラムの回転軸線方向における前記第１の電極端子と反対側の端部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記記録部であるメモリ素子と前記第１の電極端子とを接続する回路パターンが形成されたカートリッジ側電気基板が前記カートリッジに取り付けられ、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態において前記画像形成装置本体側の前記電気基板と前記カートリッジ側電気基板とが対向することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記温度検出素子の出力を取得し、前記温度検出素子の検出温度が規定温度を超えると前記感光ドラムへのトナー像の形成を禁止するように画像形成装置を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
9. 前記カートリッジ側電気基板は、前記カートリッジの外壁面に固定されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 複数の支持回転体に張架され、張架された面に前記感光ドラムを当接して前記カートリッジが複数配置された中間転写ベルトと、
    前記中間転写ベルトの張架方向の一端部に配置されて上向きに搬送される記録材にトナー像を転写する転写部と、
    前記転写部の上方に配置されて前記転写部でトナー像を転写された記録材を加熱する画像加熱部と、を備え、
    前記電気基板は前記複数のカートリッジそれぞれに対応して設けられ、
    前記温度検出素子は、前記複数のカートリッジにおける前記転写部に最も近いカートリッジに対応する電気基板に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。

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