JP6876467B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像形成装置に関する。

電子写真装置においては、低温定着による省エネルギー化が進められている。近年、定着温度はトナー材料や定着器の改良により低下傾向にあるが、一方では、低温定着トナーの保存性が悪化するという問題がある。保存性とは、電子写真装置の輸送中や、使用中に、装置内部のトナーが外部から熱や振動の影響を受けて溶融しトナー同士が融着する現象に対しての耐性を示すものである。一般的には、５０℃〜６０℃の環境において充分な保存性をもったトナーが求められており、こうした観点からワックスの改良や材料の分散状態等の改良も進められている。また、一方で電子写真装置の中には、２００ｍｍ／秒以上のプリント速度を持つ機種もある。こうした高速の電子写真装置では、連続印刷等を行うと電子写真装置内部が高温になりやすい。そのため、電子写真装置は周辺温度を検知し、検知した温度が一定の閾値を超えると、プリント動作を一時的に中止し、温度が低下してからプリント動作を再開する。

電子写真装置は、現像装置の現像ローラやオーガ等の可動部の動作を伴うため、回転軸と軸受との間の回転摩擦熱等により局所的に著しく高温になる部分もある。このように局所的に高温になっている部分が生じている状態で、プリント動作を停止すべく、全ての装置の動作を中止すると、トナーの現像器中での移動もなくなり、トナーが局所的な高温環境にさらされる場合が発生する。この場合、保存性を満たすトナーであっても、トナーが現像装置内で溶融する現象がみられる。溶融したトナーは、温度の低下とともに、塊を作り、また現像装置内に固着する場合があった。現像装置内で一度溶融したトナーは流動性や帯電性が劣化することにより、画像に白スジやカスレ等の異常を発生させる場合がある。特に、低温定着性に優れるトナーは、溶融する温度が低いため、現像装置内での溶融が発生しやすい。

特開２００９−１６２８１５号公報 特開平１１−３４４８６１号公報 特開平１１−０８４９７０号公報 特開２０１５−２１０３８２号公報

本発明が解決しようとする課題は、トナーの溶融を防止することができる画像形成装置を提供することである。

実施形態の画像形成装置は、現像装置と、温度センサと、制御部とを持つ。現像装置は、トナーを収容し、内部で前記トナーを撹拌する可動部を持つ。温度センサは、現像装置の周辺に配置されて温度を検出する。制御部は、検出された温度が予め設定された第１温度以上になったときに、現像装置を使用した印刷が可能な印刷可能状態から印刷を停止する印刷停止状態にする。制御部は、印刷可能状態において、可動部を第１速度で動作させて、前記温度が前記第１温度以上である状態且つ印刷停止状態において、可動部の動作を第１速度より低い第２速度で動作させる。

実施形態の画像形成装置の内部構成の一例を模式的に示す図。 実施形態の画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図。 実施形態の画像形成装置の現像装置における温度変化の一例を示す図。 実施形態の画像形成装置の印刷停止の一例を示す図。 実施形態の現像装置のオーガの運転パターンの第１の例を示す図。 実施形態の現像装置のオーガの運転パターンの第２の例を示す図。 実施形態の現像装置のオーガの運転パターンの第３の例を示す図。 実施形態の画像形成装置の動作の一例を示すフローチャート。

以下、実施形態の画像形成装置を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図において、同一構成については同一の符号を付す。

先ず、図１を用いて、実施形態の画像形成装置の内部構成の一例を模式的に示す図を説明する。

図１において、画像形成装置１０は、カラー画像形成装置を示している。画像形成装置１０は、プリンタ部１８を有する。プリンタ部１８は、画像形成ユニット２８Ｙ、画像形成ユニットＭ、画像形成ユニット２８Ｃ、及び画像形成ユニット２８Ｋを有する。画像形成ユニットＹはイエロー色のトナー像を形成する。２成分の電子写真方式においては、現像剤にはトナーとキャリアを含む。画像形成ユニット２８Ｙは、イエロー色のトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写することにより画像を形成する。同様に、画像形成ユニット２８Ｍはマゼンタ色のトナー像を形成する。画像形成ユニット２８Ｃはシアン色のトナー像を形成する。また、画像形成ユニット２８Ｋは黒色のトナー像を形成する。プリンタ部１８は、ＹＭＣＫ各色の画像形成ユニットにより、カラー画像を形成することができる。画像形成ユニット２８Ｙ〜画像形成ユニット２８Ｋは、同様の装置構成を有する画像形成ユニットであるため、以下の説明においては、画像形成ユニット２８Ｋに符号付して説明する。

感光体２８１Ｋは、例えば、有機感光体、アモルファスシリコン感光体である。感光体２８１Ｋは、電荷発生層と電荷輸送層（及び保護層）を有し、マイナス電荷又はプラス電荷によって帯電することができる。

画像形成ユニット２８Ｋは、感光体２８１Ｋ、帯電装置２８２Ｋ、露光部２８３Ｋ、現像装置２８４Ｋ、１次転写ローラ２８５Ｋ、クリーニング装置２８６Ｋを有する。帯電装置２８２Ｋは、例えば、チャージャワイヤ、櫛歯型チャージャ、スコロトロン等のコロナ帯電器、接触帯電ローラ、非接触帯電ロータ、及び固体チャージャ等である。帯電装置２８２Ｋは、感光体２８１Ｋの表面に一様に、例えば、−５００〜８００Ｖの表面電位を付与する。

露光部２３８Ｋは、感光体２８１Ｋをレーザ光又はＬＥＤ光等によって露光して、感光体２８１Ｋの表面に静電潜像を形成する。

現像装置２８４Ｋは、感光体２８１Ｋに形成された静電潜像をトナーによって顕像化（現像）する。現像装置２８４Ｋは、現像ローラ２９１Ｋやオーガ２９２Ｋ等の可動部を有する。現像ローラ２９１Ｋは、例えばマグネットローラを内包する。マグネットローラを内包した現像ローラ２９１Ｋは回転し、磁気ブラシ現像によって２成分の現像剤を感光体２８１Ｋに搬送し、トナーを感光体２８１Ｋに付着させてトナー像を現像する。現像ローラ２９１Ｋには現像バイアスが印加されて感光体２８１Ｋの表面にトナーが付着しやすくする。現像剤は、感光体２８１Ｋにトナーが付着することによりトナー濃度が低下する。トナー濃度は、図示しないトナー濃度センサによって検出される。トナー濃度の低下が検出されると、図示しないホッパからトナーが供給される。オーガ２９２Ｋは回転し、トナー濃度が低下した現像剤と新たに供給されたトナーを攪拌することにより、現像剤のトナー濃度を均一化して現像ローラ２９１Ｋに供給する。

オーガ２９２Ｋは、図示しない駆動モータによって回転される。オーガ２９２Ｋは、現像ローラ２９１Ｋによって減少したトナー濃度を均一化するために、感光体２８１Ｋへのトナー供給量に応じた攪拌能力が要求される。攪拌能力は、オーガ２９２Ｋのオーガスクリューの回転速度によって変化する。画像形成プロセスが高速である場合、それに対応した攪拌能力を得るためにオーガ２９２Ｋは所定の回転速度が要求される。オーガ２９２Ｋは、現像剤を攪拌するため、回転速度が上昇すると、それに伴って現像剤との摩擦熱が発生する。また、オーガ２９２Ｋや現像ローラ２９１Ｋ等の回転を支持する軸受けやオーガ２９２Ｋに回転力を伝達するギヤやモータ等の可動部も回転等の動作に伴って発熱する。オーガ２９２Ｋ等の発熱量は回転速度等の動作速度が上昇すると大きくなる。オーガ２９２Ｋ等の動作速度はプロセス速度に起因する。プロセス速度は、画像形成装置１０の印刷速度（ＰＰＭ又はＣＰＭ）によって定められる。例えば、プロセス速度が２００ｍｍ／秒以上の高速機の場合、オーガ２９２Ｋ等の動作による温度上昇が顕著になることが実測によって確認された。すなわち、現像装置２８４Ｋの温度上昇は、プロセス速度が２００ｍｍ／秒以上の高速機において問題となる。

温度センサ１１は、現像装置２８４Ｋの近傍に設置され、現像剤の温度を間接的に測定する。現像剤は、オーガ２９２Ｋ等の回転によって均一化されるので、オーガ２９２Ｋ等が回転中は現像装置２８４Ｋ内部の温度も均一化される。したがって、温度センサ１１は、現像装置２８４Ｋの近傍に設置されても現像剤の温度を間接的に測定することができる。なお、温度センサ１１は、画像形成装置１０の内部に設置された他の目的の温度センサを現像剤の温度の測定用として兼用するものであってもよい。温度センサ１１には、例えば、サーミスタや測温抵抗体の抵抗温度計を用いることができる。なお、図１において温度センサ１１は、現像装置２８４Ｋの近傍に設定される場合を示し、他の色の現像装置の温度は測定していない。但し、温度センサ１１は、他の色の現像装置近傍に設置するようにしてもよい。

１次転写ローラ２８５Ｋは、感光体２８１Ｋに形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。１次転写ローラ２８５Ｋには、トナーと逆極性のバイアス電圧が印加されて、感光体２８１Ｋから中間転写ベルト２１へのトナーの転写を促す。クリーニング装置２８６Ｋは、感光体２８１Ｋに残ったトナーをクリーニングする。中間転写ベルト２１は、図示矢印方向に回転する。中間転写ベルト２１は、画像形成ユニット２８Ｙ、画像形成ユニット２８Ｍ、画像形成ユニットＣ及び画像形成ユニット２８Ｋの順序で形成された各色のトナー像を担持する。２次転写ローラ３２は、中間転写ベルト２１に担持された各色のトナー像を一括して、シートに２次転写する。２次転写ローラ３２には、トナーと逆極性のバイアス電圧が印加されて、中間転写ベルト２１からシートへのトナーの転写を促す。

定着装置３４は、シートに２次転写されたトナーを所定の温度と圧力によって定着する。定着装置３４の温度は、トナーの熱特性に起因する。トナーの熱特性とは、シート上のトナーの粘度変化の特性である。トナーは温度が上昇すると粘度が下がりシートに定着可能になる。定着可能な粘度はシートの素材（例えば、紙、プラスチックフィルム）やシートの表面形状によって異なる。

以下トナーについて説明する。本実施形態に好適に用いられるトナーを選定すべく、まず以下のトナー１〜トナー３を製造した。それぞれのトナーを現像剤として、低温定着性、保存性、ガラス転移転温度について評価した。その結果を表１に示す。

＜トナー１＞
ポリエステル樹脂（バインダー） ８５重量部
結晶性ポリエステル樹脂 ３重量部
エステルワックスＡ ５重量部
着色剤（ＭＡ−１００） ６重量部
帯電制御剤（Ａｌ＋Ｍｇを含むポリサッカライド化合物） １重量部

上記材料をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押し出し機により溶融混練をした。得られた溶融混練物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、次いでジェット粉砕機で微粉砕、分級を行い、体積平均径７μｍ、トナーＴｇ ４３．４℃の粉体を得た。

この粉体１００重量部に対し、下記添加剤をヘンシェルミキサーにより添加混合してトナーを製造した。

平均一次粒子径が８ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が１００ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が２０ｎｍの疎水性酸化チタン ０．５重量部

得られたトナーを平均粒径４０μｍのシリコーン樹脂を表面コートしたフェライトキャリア１００重量部に対し、６重量部の割合でターブラミキサーにて撹拌して、現像剤とした。

＜トナー２＞
ポリエステル樹脂（バインダー） ８５重量部
結晶性ポリエステル樹脂 ３重量部
エステルワックスＢ ５重量部
着色剤（ＭＡ−１００） ６重量部
帯電制御剤（Ａｌ＋Ｍｇを含むポリサッカライド化合物） １重量部

上記材料をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押し出し機により溶融混練をした。得られた溶融混練物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、次いでジェット粉砕機で微粉砕、分級を行い、体積平均径７μｍ、トナーＴｇ ４４．２℃の粉体を得た。

この粉体１００重量部に対し、下記添加剤をヘンシェルミキサーにより添加混合してトナー２を製造した。

平均一次粒子径が８ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が１００ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が２０ｎｍの疎水性酸化チタン ０．５重量部

得られたトナーを平均粒径４０μｍのシリコーン樹脂を表面コートしたフェライトキャリア１００重量部に対し、６重量部の割合でターブラミキサーにて撹拌して、現像剤を得た。

＜トナー３＞
ポリエステル樹脂（バインダー） ６８重量部
結晶性ポリエステル樹脂 １５重量部
エステルワックスＣ １０重量部
着色剤（ＭＡ−１００） ６重量部
帯電制御剤（Ａｌ＋Ｍｇを含むポリサッカライド化合物） １重量部

上記材料をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押し出し機により溶融混練をした。得られた溶融混練物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、次いでジェット粉砕機で微粉砕、分級を行い、体積平均径７μｍ、トナーＴｇ ３３．５℃の粉体を得た。

この粉体１００重量部に対し、下記添加剤をヘンシェルミキサーにより添加混合してトナー３を製造した。

平均一次粒子径が８ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が１００ｎｍの疎水性シリカ ０．８重量部
平均一次粒子径が２０ｎｍの疎水性酸化チタン ０．５重量部

得られたトナーを平均粒径４０μｍのシリコーン樹脂を表面コートしたフェライトキャリア１００重量部に対し、６重量部の割合でターブラミキサーにて撹拌して、現像剤を得た。

尚、エステルワックスＡ、Ｂ、Ｃは、以下の通り調整した。

攪拌器、熱電対、窒素導入管を取り付けた４つ口フラスコに長鎖アルキルカルボン酸成分８０重量部、長鎖アルキルアルコール成分２０重量部を入れ、窒素気流下、２２０℃でエステル化反応を行った。得られた反応物をトルエン、エタノール混合溶媒に希釈した後、水酸化ナトリウム水溶液を加え７０℃で３０分間撹拌した。その後、３０分間静置して水層部を除去した。さらに、イオン交換水を加え７０℃で３０分間撹拌した後、３０分間静置して水層部を除去する操作を５回繰り返した。得られたエステル層を減圧条件下で溶媒を留去してエステルワックスＡ得た。エステルワックスの構造式を下記式（１）に示す。

ＣＨ3（ＣＨ2）nＣＯＯ（ＣＨ2）mＣＨ3 （ｎ、ｍは定数）…（１）

各エステルワックスは、長鎖アルキルカルボン酸の種類及び量と、長鎖アルキルアルコールの種類及び量とを変更することにより調製した。特に炭素数の分布を広げる場合、長鎖アルキルカルボン酸成分、長鎖アルキルアルコール成分共に複数の種類を使用することで調整を行った。表２にエステルワックスＡ~Ｃを構成する主要エステル化合物の含有量を示す。

＜低温定着性のテスト方法＞
市販のｅ−ｓｔｕｄｉｏ６５３０ｃ（東芝テック製）の定着システムを基に、設定温度を１００℃から２００℃まで０．１℃刻みで変更できるように改造した。設定温度１５０℃をスタートとし、トナー付着量：１．５ｍｇ／ｃｍ2となるベタ画像を１０枚取得した。その１０枚にわずかでもオフセットや未定着による画像剥がれが発生しない場合、設定温度を低下させて、画像剥がれが発生しない下限の定着温度を求めた。定着温度は低い程よく、１２５℃より高ければＮＧとした。

＜保存性のテスト方法＞
５５℃１０Ｈ放置したトナー１５ｇをメッシュで篩い、メッシュ上に残ったトナーを定量した。メッシュ上に残ったトナーの量は、少ないほどよく、３ｇよりも多ければＮＧである。

ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ガラス転移が起きる温度（℃）である。ガラス転移点は、ＪＩＳ Ｋ６２４０に準拠して測定される数値であり、例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Differential scanning calorimetry）において測定される。本実施形態においては、示差走査熱量計（Ｑ２０００ ＴＡインスツルメント社製）を使用した。

ガラス転移点は、トナーがガラスに転移する温度である。ガラス転移点が高いトナーにおいては、定着装置３４の温度を高くする必要があり、定着装置３４における消費電力が大きくなる。定着装置３４の温度は、トナーのガラス転移点、シート上のトナー量、シートの熱容量、及び印刷速度等を考慮して、十分な温度に設定される。

本実施形態では、定着温度１２５度以下、保存性テスト３ｇ以下、かつトナーＴｇ５０℃以下を満たすものを採用する観点から、トナー１を採用することとした。

トナーのガラス転移点が低いことは、定着装置３４の温度を低くするための大きな要素であり、ガラス転移点を低くすることで定着装置３４における消費電力が小さくなる。一方でガラス転移点を低くしすぎると、トナーが溶融しやすい故の弊害もあるため、ガラス転移転は３０℃〜５０℃の範囲、好ましくは４０℃〜５０℃で設定することが好ましい。しかし、ガラス転移点が５０℃以下の熱特性を有する低温定着トナーにおいては、現像装置２８４Ｋの内部においても溶融しやすくなる。

上述のように、プロセス速度が２００ｍｍ／秒以上の高速機の場合、オーガ２９２Ｋ等の動作による温度上昇が顕著になる。プロセス速度が２００ｍｍ／秒以上の高速機の場合、現像装置の内部温度がトナーのガラス転移点になる場合がある。現像剤の温度がガラス転移点を超えると、トナーが溶融して、トナー同士が大きな塊になる。そこで、ガラス転移点が５０℃以下のトナーを使用し、プロセス速度が２００ｍｍ／秒以上の画像形成装置においては、現像剤の温度制御が行われる。具体的には、現像剤の温度がガラス転移点を超えそうになった場合、印刷動作を停止させ、現像剤の冷却時間を設ける。例えば、オーガ２９２Ｋの回転を支持する軸受け、オーガ２９２Ｋに回転力を伝達するギヤやモータ等の可動部は、上述のように発熱源である。したがって、印刷動作を停止させることによって、これらの部品からの発熱を停止させて冷却することができる。以下、温度上昇により印刷を停止する状態を「印刷停止状態」という。また、温度が上昇しておらず印刷が可能な状態を「印刷可能状態」という。印刷停止状態と印刷可能状態は、一方の状態から他方の状態に遷移可能な画像形成装置１０の動作状態（動作モード）である。

しかし、印刷動作を停止しても熱容量の大きい部分の温度は上昇を続ける可能性がある。例えば、オーガ２９２Ｋの軸受け等の可動部の温度は印刷動作を停止しても上昇を続ける可能性がある。また、印刷動作中は、上述のようにオーガ２９２Ｋ等の回転によって現像剤が移動され、現像装置２８４Ｋ内部の温度が均一化される。しかし、印刷動作が停止されオーガ２９２Ｋ等の回転が停止されると、オーガ２９２Ｋの軸受け等の部品の温度が現像剤によって他に拡散されなくなる。したがって、オーガ２９２Ｋの軸受け等の可動部の近傍に高温のホットスポットが発生することになる。ホットスポットに滞留する現像剤は高温になって溶融する可能性がある。例えば、ホットスポットの温度が高温にならないように印刷動作を低い温度で停止した場合、印刷可能状態の時間が短くなり、印刷停止状態の時間が長くなる。

本実施形態においては、印刷停止状態においてオーガ２９２Ｋ等を低速回転させることにより、オーガ２９２Ｋの軸受け等からの発熱量を低下させる。オーガ２９２Ｋ等を回転させることにより、現像剤を攪拌して移動させ、現像剤がホットスポットに滞留することを防止する。さらに、オーガ２９２Ｋ等を回転させることにより、ホットスポットの熱を現像剤の移動によって拡散することが可能となる。なお、印刷停止状態におけるオーガ２９２Ｋ等の動作の詳細は、図５等を用いて後述する。

なお、図１においては、画像形成ユニット２８Ｙ〜画像形成ユニット２８Ｋにおいてカラー印刷する画像形成装置１０を例示した。しかし、画像形成装置は、例えば黒色用トナーを画像形成する画像形成ユニットのみを有するものであってもよい。また、画像形成装置は、消色トナーを画像形成する画像形成ユニットを有するものであってもよい。なお、以下の説明では、トナーの色を限定しない共通的な事項を説明する場合、画像形成ユニット２８、現像装置２８４、オーガ２９２等として説明する。

次に、図２を用いて、実施形態の画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図を説明する。

図２において、画像形成装置１０は、制御部１００、コントロールパネル１３、プリンタ部１８及び温度センサ１１を有する。

制御部１００は、演算装置５１及び記憶装置５２を備える。演算装置５１は、記憶装置５２に記憶された画像処理プログラムに従い、コントロールパネル１３及びプリンタ部１８を制御する。

演算装置５１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。記憶装置５２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solido State Drive）等である。データ受信部５３は、ＰＣ（Personal Computer）などのホストから、印刷する画像を示す印刷データ（例えば、ページ記述言語で記述されたデータ等）を受信し、受信した印刷データを記憶装置５２に記憶する。画像データ展開部５４は、データ受信部５３によって記憶装置５２に記憶された印刷データから印刷条件を決定したりすることで、プリンタ部１８が印刷可能なデータ（例えば、ラスタデータ等）に展開して、記憶装置５２に記憶する。

プリンタ部１８は、定着装置３４、２次転写ローラ３２、及び画像形成ユニット２８を有する。プリンタ部１８は、画像データ展開部５４によって記憶装置５２に記憶されたデータに基づきシートに画像を形成する。

制御部１００は、温度センサ１１から温度データを取得する。図１で説明したように、温度センサ１１は現像装置２８４の近傍に設置される。制御部１００は、温度センサ１１から取得した温度データに基づき、現像装置２８４の内部温度又は現像剤の温度を推定する。制御部１００は、例えば、取得した温度データと、印刷枚数等の情報に基づき、将来的な現像装置２８４の内部温度等を推定するものであってもよい。制御部１００は、推定した現像装置２８４の内部温度等が所定の条件を満たす場合、プリンタ部１８による印刷動作を一時的に停止し、印刷停止状態とする。所定の条件とは、例えば、温度センサ１１から取得した温度データが予め定められた値以上である場合である。

制御部１００は、データ受信部５３がＰＣから受信した印刷データを記憶装置５２に記憶する。制御部１００は、印刷可能状態において、記憶装置５２に記憶された印刷データをページ毎にラスタライズしてプリンタ部１８において印刷する。制御部１００は、温度が予め定められた値以上になった場合、次のページの印刷データのラスタライズを中止し、次のページを印刷するシートの給紙をしない。制御部１００は、印刷中のシートの印刷を完了し、そのシートが排紙されてから印刷停止状態とする。制御部１００は、印刷停止状態において、記憶装置５２に記憶された印刷データを読出さず、プリンタ部１８における印刷動作は実行しない。制御部１００は、印刷停止状態においてデータ受信部５３がＰＣから印刷データを受信した場合、受信した印刷データは記憶装置５２に記憶する。制御部１００は、次に印刷可能状態になったときに、記憶装置５２に記憶された残りの印刷データをページ毎にラスタライズしてプリンタ部１８において印刷する。

なお、制御部１００は、印刷中の印刷データの全てのページが印刷完了した後に印刷停止状態とするようにしてもよい。また、制御部１００は、印刷中の印刷データの残りのページ数を参照し、残りのページ数が所定のページ数以内の場合、全てのページが印刷完了した後に印刷停止状態とするようにしてもよい。また、制御部１００は、温度センサ１１から取得した温度データと残りのページ数に基づき、全てのページが印刷完了したときの温度を予想して、印刷停止状態とするか否かの判断をしてよい。

コントロールパネル１３は、入力キーと、表示部とを備える。例えば、入力キーは、ユーザによる入力を受け付ける。例えば、表示部は、タッチパネル式である。表示部は、ユーザによる入力を受け付け、ユーザへの表示を行う。例えば、コントロールパネル１３は、画像形成装置１０の動作に関する項目を設定可能に表示部に表示する。コントロールパネル１３は、ユーザによって設定された項目を制御部１００に通知する。コントロールパネル１３は、後述する動作項目を選択可能に表示することによって、ユーザが動作モードを選択できるようにする。なお、コントロールパネル１３は、印刷停止状態である場合、印刷停止状態である旨を表示するようにしてもよい。印刷停止状態である旨の表示は、例えば、スタートキーを赤色に点灯したり、表示部に「印刷停止中」等の文字を表示したりすることで実施することができる。

次に、図３を用いて、実施形態の画像形成装置の現像装置における温度変化の一例を説明する。

図３において、グラフの横軸は時間の経過（ｔ）を示す。グラフの縦軸は、温度センサ１１によって計測された温度（℃）を示す。

時刻ｔ１は、連続した印刷によって温度が時間とともに上昇していき、温度Ｋ１に達した時刻を示す。時刻ｔ１までの時間は印刷が可能な印刷可能状態である。温度Ｋ１は、画像形成装置１０を印刷停止状態にする温度として予め設定された温度である。制御部１００は、温度がＫ１に達すると、印刷停止状態にして、現像装置２８４の冷却を開始する。現像装置２８４のオーガ２９２等による発熱から温度センサ１１による温度の検出までは熱伝達の遅延が発生するため、時刻ｔ１において印刷停止状態にされた後に若干の温度のオーバーシュートが発生する場合がある。温度Ｋ１は、トナーの溶融を防止する観点において設定される。トナーは温度の上昇に伴なって粘度が下がり、トナー同士の塊が発生しやすくなるので、現像装置２８４はトナーのガラス転移に比べて十分低い温度に保たれることが望ましい。したがって、本実施形態において、温度Ｋ１はトナーのガラス転移点以下に設定する。ガラス転移点が５０℃以下のトナーにおいては、温度Ｋ１は５０℃以下に設定される。しかし、温度Ｋ１を低くすると、温度上昇により印刷動作を継続できる印刷可能状態が短くなり、印刷の生産性が低下する。したがって、温度Ｋ１は、トナーの溶融と生産性を考慮した値に予め設定される。なお、図３では、印刷可能状態において、連続した印刷が行われる場合を例示している。しかし、印刷可能状態において印刷動作を実行しない時間がある場合、温度Ｋ１に達するまでの時間（印刷可能状態）はさらに長くなる。

時刻ｔ２は、印刷停止状態によって温度が下降して、温度Ｋ２に達した時刻を示す。すなわち、時刻ｔ１〜時刻ｔ２は、印刷停止状態を示す。温度Ｋ２は、印刷停止状態から印刷可能状態にする温度として予め設定された温度である。印刷動作が停止されると、発熱源となるオーガ２９２の発熱が停止し温度が低下する。現像装置２８４の冷却には、例えば冷却ファン等の冷却手段を用いてもよい。冷却手段を用いることにより、温度が低下する時間を短縮することができる。また、印刷動作中の温度上昇を低減させることができる。

制御部１００は、温度がＫ２に達したときに印刷停止状態から印刷可能状態にする。温度Ｋ２は、温度Ｋ１以下に設定される。温度Ｋ２を温度Ｋ１に近い温度とすると早期に印刷動作が再開されるので、印刷停止状態が短くなる。但し、温度Ｋ１と温度Ｋ２の差が小さいと、印刷動作を再開したときに、温度上昇によって再び温度がＫ１に達するまでの時間が短くなる。例えば、画像形成装置１０の平均的な稼働率（設計値）において、温度Ｋ１を５０℃としたときには、温度Ｋ２を４０℃〜４３℃程度に設定することにより、印刷の生産性を確保することが可能となる。なお、温度Ｋ１と温度Ｋ２の設定は、例えば、画像形成装置１０の外側の温度、印刷予定の枚数等の条件によって変更されてもよい。

時刻ｔ３は、印刷動作の再開によって温度が時間とともに上昇していき、再び温度Ｋ１に達した時刻を示す。すなわち、時刻ｔ２から時刻ｔ３は印刷可能状態である。時刻ｔ２から時刻ｔ３の印刷可能状態においても連続印刷が行われるものとする。また、時刻ｔ４は、印刷動作の停止によって温度が下降して、温度Ｋ２に達した時刻を示す。

次に、図４を用いて、実施形態の画像形成装置の印刷停止の一例を示す図を説明する。

図４において、グラフの横軸は時間の経過（ｔ）を示す。グラフの縦軸は、印刷が可能な印刷可能状態であるか（ＯＮ）、又は印刷が停止される印刷停止状態であるか（ＯＦＦ）を示す。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３及び時刻ｔ４は、図３におけるそれぞれの時刻に対応している。

時刻ｔ１より前の時間は、印刷可能状態である。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は、印刷停止状態である。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間は印刷可能状態である。さらに、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、印刷停止状態である。制御部１００は、印刷可能状態において、プリンタ部１８の印刷動作を制御する。また、制御部１００は、印刷停止状態において、プリンタ部１８の印刷動作を停止する。

次に、図５を用いて、実施形態の現像装置のオーガ２９２の運転パターンの第１の例を説明する。以下、可動部の動作としてオーガ２９２の回転を例示して説明する。なお、図６は、オーガ２９２の運転パターンの第２の例、図７は、オーガ２９２の運転パターンの第３の例を説明する図である。

図５において、グラフの横軸は時間の経過（ｔ）を示す。グラフの縦軸は、オーガ２９２の回転速度を示す。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３及び時刻ｔ４は、図３におけるそれぞれの時刻に対応している。

制御部１００は、印刷停止状態においてオーガ２９２を回転させることによって、現像剤を攪拌して移動させ、現像剤がホットスポットに滞留することを防止する。さらに、制御部１００は、オーガ２９２を回転させることにより、ホットスポットの熱を現像剤の移動によって拡散する。

オーガ２９２の運転パターンの第１の例において、印刷停止状態におけるオーガ２９２の回転速度をＮ２にする。回転速度Ｎ２は、印刷可能状態における印刷動作中のオーガ２９２の回転速度Ｎ１より低い回転速度（ｒｐｍ）である。回転速度Ｎ２によるオーガ２９２の回転を低速回転という。回転速度Ｎ１によるオーガ２９２の回転を通常回転という。低速回転におけるオーガ２９２等からの単位時間あたりの発熱量は、通常回転における発熱より小さくなる。回転速度Ｎ２の値を小さくする程、オーガ２９２等からの発熱量を小さくできる。一方、回転速度Ｎ２の値を小さくすることにより、現像剤の移動が小さくなり、現像剤がホットスポットに滞留する時間が長くなり、また現像剤による熱の拡散が小さくなる。回転速度Ｎ２の値を小さくすることにより、ホットスポットにおけるトナーの溶融が起きやすくなる。したがって、回転速度Ｎ２の値は、オーガ２９２等からの発熱量とホットスポットにおけるトナーの溶融の可能性の両面から定められる。

本実施形態では、回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の１／４〜３／４とする。より好ましくは、回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の１／２未満とする。回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の１／４以下とすると、ガラス転移点に近いホットスポットにおいて、トナーの粘度の低下が確認された。また、回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の３／４以上とすると、オーガ２９２等からの発熱によって現像装置２８４の温度が上昇することが確認された。回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の１／４〜３／４とすることによって、オーガ２９２等からの発熱量を十分小さくして温度上昇を抑えることが確認できた。また、ガラス転移点に近いホットスポットにおいてトナーの溶融が発生しないことが確認できた。回転速度Ｎ２は、回転速度Ｎ１の１／４（２５％）〜３／４（７５％）の範囲における中間である１／２（５０％）とした。

なお、オーガ２９２の回転に必要な回転力は、回転速度が０（ｒｐｍ）に近いと静止摩擦力によって急激に上昇することが知られている。回転力を向上させるには、例えばモータ等の駆動系の変更が必要になる場合がある。回転速度Ｎ２を回転速度Ｎ１の１／４以上とすることによって、駆動系の変更が必要ないことが確認された。

オーガ２９２の回転速度の変更は、例えば、オーガ２９２を駆動するモータの回転速度を変更することによって行うことができる。また、オーガ２９２の回転速度の変更は、オーガ２９２を駆動するギヤのギヤ比を変更することによって行うことができる。オーガ２９２の回転速度とは、所定の時間における回転数であってもよい。例えば、オーガ２９２を駆動するモータがステッピングモータ等のパルス動作をする場合、オーガ２９２の回転も、回転と停止をパルス状に繰返す。オーガ２９２の回転速度は、１分あたりの回転数であってもよい。

次に、図６を用いて、実施形態の現像装置のオーガ２９２の運転パターンの第２の例を説明する。グラフの縦軸は、オーガ２９２の回転速度を示す。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３及び時刻ｔ４は、図３におけるそれぞれの時刻に対応している。

オーガ２９２の運転パターンの第２の例において、制御部１００は、印刷停止状態におけるオーガ２９２の回転速度をＮ２にする。回転速度をＮ２にする理由は、オーガ２９２の運転パターンの第１の例と同様である、オーガ２９２の運転パターンの第２の例において、制御部１００は、時刻ｔ１１においてオーガ２９２の回転を停止させる。例えば、ホットスポットの温度がトナーの溶融が発生しない温度（例えば、ガラス転移点）以下になった場合、現像剤の移動を停止させることができる。オーガ２９２の回転を停止させることにより、オーガ２９２等からの発熱量を０にすることができ、温度が温度Ｋ２まで下降する時間を短縮することができる。また、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までオーガ２９２の回転を停止することにより、消費電力を低減させることができる。

時刻ｔ１１は、例えば、印刷停止状態が開始される時刻ｔ１からの所定の経過時間とすることができる。また、時刻ｔ１１は、温度が温度Ｋ１まで下降した時間としてもよい。制御部１００は、時刻ｔ２において再度印刷動作を開始し、時刻ｔ２以降の時刻ｔ３、時刻ｔ３１及び時刻ｔ４において同様の制御を行う。

次に、図７を用いて、実施形態の現像装置のオーガ２９２の運転パターンの第３の例を説明する。グラフの縦軸は、オーガ２９２の回転速度を示す。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３及び時刻ｔ４は、図３におけるそれぞれの時刻に対応している。

オーガの運転パターンの第３の例において、制御部１００は、印刷停止状態におけるオーガ２９２の回転速度をＮ２にする。回転速度をＮ２にする理由は、オーガ２９２の運転パターンの第１の例と同様である、オーガ２９２の運転パターンの第３の例において、制御部１００は、オーガ２９２の回転を間欠的に停止する。オーガ２９２の回転を間欠的に停止するとは、オーガ２９２の回転と停止の繰返す動作である。繰返しのパターンは任意である。例えば、制御部１００は、オーガ２９２が回転している時間と停止している時間をそれぞれ任意の時間とすることができる。オーガ２９２の回転を間欠的に停止することにより、消費電力を低減させることができる。例えば、制御部１００は、回転している時間と停止している時間を同じ秒数（例えば３秒）とする。なお、図７においては、回転速度Ｎ２と停止を繰返す場合を示したが、例えば、回転速度Ｎ１と停止を繰返すようにしてもよい。

次に、図８を用いて、実施形態の画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートを説明する。

図８において、制御部１００は、温度がＫ１以上になったか否かを判断する（Ａｃｔ１１）。温度がＫ１以上になったか否かは、温度センサ１１の測定データに基づき判断することができる。温度がＫ１以上になっていないと判断した場合（Ａｃｔ１１：ＮＯ）、制御部１００は、Ａｃｔ１１の処理を繰返し、温度がＫ１以上になるのを待機する。

一方、温度がＫ１以上になったと判断した場合（Ａｃｔ１１：ＹＥＳ）、制御部１００は、印刷動作を停止して、印刷可能状態から印刷停止状態にする（Ａｃｔ１２）。印刷停止状態とすることにより、制御部１００は、現像装置２８４の昇温を防止することができる。制御部１００は、印刷停止状態にするときには、新たなシートの給紙をしない。また、制御部１００は、印刷停止状態にするときには、プリンタ部１８において印刷中のシートがある場合、そのシートの印刷を完了する。

Ａｃｔ１２の処理を実行した後、制御部１００は、オーガを低速回転に切替える。低速回転時のオーガの回転は、図５〜図７で例示した動作とすることができる。制御部１００は、オーガを低速回転にすることにより、印刷動作の停止中におけるトナーの溶融を防止することができる。

Ａｃｔ１３の処理を実行した後、制御部１００は、温度がＫ２以下になったか否かを判断する（Ａｃｔ１４）。温度がＫ２以下になったか否かは、温度センサ１１の測定データに基づき判断することができる。温度がＫ２以下になっていないと判断した場合（Ａｃｔ１４：ＮＯ）、制御部１００は、Ａｃｔ１４の処理を繰返し、温度がＫ２以下になるのを待機する。

一方、温度がＫ２以下になったと判断した場合（Ａｃｔ１４：ＹＥＳ）、制御部１００は、印刷停止状態から印刷可能状態にする（Ａｃｔ１５）。制御部１００は、印刷されてない印刷データがある場合、印刷動作を再開する。Ａｃｔ１５の処理を実行した後、制御部１００は、オーガを通常回転に切替える（Ａｃｔ１６）。Ａｃｔ１６の処理を実行した後、制御部１００は、Ａｃｔ１１の処理に戻って、フローチャートで説明した処理を繰返す。

以上説明した本実施形態の画像形成装置は、現像装置と、温度センサと、制御部とを持つ。現像装置は、トナーを収容し、前記トナーと接する可動部を持つ。温度センサは、現像装置の周辺に配置されて温度を検出する。制御部は、検出された温度が予め設定された第１温度以上になったときに、現像装置を使用した印刷が可能な印刷可能状態から印刷を停止する印刷停止状態にする。制御部は、印刷可能状態において、可動部を第１速度で動作させて、印刷停止状態において、可動部の動作を第１速度より低い第２速度で継続させる。この構成によって、画像形成装置は、印刷動作の停止中におけるトナーの溶融を防止することができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、制御部は、第２速度を第１速度の１／２未満の速度とする。この構成によって、画像形成装置は、印刷動作の停止中におけるトナーの溶融を防止するとともに、現像装置の昇温を防止することができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、制御部は、印刷停止状態において温度が第２温度以下に低下した場合、印刷停止状態から前記印刷可能状態にする。この構成によって、画像形成装置は、印刷の生産性を向上させることができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、制御部は、印刷停止状態において、第２速度での可動部の動作を停止する時間を設ける。この構成によって、画像形成装置は、消費電力を低減することができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、制御部は、印刷停止状態において、間欠的に前記可動部の動作が停止する時間を設ける。この構成によって、画像形成装置は、消費電力を低減することができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、現像装置は、ガラス転移点が５０℃以下であるトナーを収容する。この構成によって、低消費電力の画像形成装置においても印刷動作の停止中におけるトナーの溶融を防止することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、画像形成装置は、現像装置と、温度センサと、制御部とを持つことにより、印刷動作の停止中におけるトナーの溶融を防止することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…画像形成装置、１１…温度センサ、１３…コントロールパネル、１８…プリンタ部、２８、２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ…画像形成ユニット、２８１Ｋ…感光体、２８２Ｋ…帯電装置、２８３Ｋ…露光部、２８４…現像装置、２８５…１次転写ローラ、２８６…クリーニング装置、３２…２次転写ローラ、３４…定着装置、５１…演算装置、５２…記憶装置、５３…データ受信部、５４…画像データ展開部

Claims (5)

1. トナーを収容し、内部で前記トナーを撹拌する可動部を有する現像装置と、
   前記現像装置の周辺に配置されて温度を検出する温度センサと、
   検出された前記温度が予め設定された第１温度以上になったときに、前記現像装置を使用した印刷が可能な印刷可能状態から印刷を停止する印刷停止状態にする制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記印刷可能状態において、前記可動部を第１速度で動作させて、
   前記温度が前記第１温度以上である状態且つ前記印刷停止状態において、前記可動部の動作を前記第１速度より低い第２速度で動作させる、画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第２速度を前記第１速度の１／２未満の速度とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記印刷停止状態において、前記第１温度よりも低い第２温度以下に前記温度が低下した場合、前記印刷停止状態から前記印刷可能状態にする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記印刷停止状態において、前記第２速度での前記可動部の動作が停止する時間を設ける、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像装置は、ガラス転移点が５０℃以下である前記トナーを収容する、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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