(57)【要約】【課題】限られた数の温度センサの測定結果から、機内の所望の場所の温度を推定し、温度変化に対するきめ細かい動作制御を行う。【解決手段】自装置の設置場所の温度を測定する環境温度センサ４２と、熱源である定着装置から離れた位置に設置され画像形成装置内部の温度を測定する機内温度センサ４１と、環境温度センサ４２および機内温度センサ４１の測定結果に基づいて、定着装置の近くにある現像装置の温度を推定する温度推定部３１と、温度推定部３１により推定された特定箇所の温度の推定値に応じて、画像形成装置の動作を制御するモード切り替え部３２とを備える。【選択図】図３
2007322539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において、
前記画像形成装置の設置場所の温度を測定する環境温度測定手段と、
前記画像形成装置内部の温度を測定する機内温度測定手段と、
前記環境温度測定手段および前記機内温度測定手段の測定結果に基づいて、前記画像形成装置内部の当該機内温度測定手段の設置位置とは異なる特定箇所の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段により推定された前記特定箇所の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記機内温度測定手段は前記画像形成装置内に設けられた温度センサであり、
前記特定箇所は現像装置であり、
前記温度推定手段は、前記現像装置から離れた位置に設けられている前記温度センサの測定値に基づいて当該現像装置の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記温度センサは、前記現像装置よりも熱源である定着装置から離れた場所に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記温度推定手段は、前記機内温度測定手段の測定値、前記環境温度測定手段の測定値、当該機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、前記特定箇所の熱伝達係数および当該機内温度測定手段の熱伝達係数をパラメータとして当該特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された当該特定箇所の温度上昇率に基づいて当該特定箇所の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記温度推定手段は、前記機内温度測定手段の測定値、前記環境温度測定手段の測定値、当該機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、前記特定箇所の熱容量、当該機内温度測定手段の熱容量、当該特定箇所に与えられる熱量および当該機内温度測定手段に与えられる熱量をパラメータとして当該特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された当該特定箇所の温度上昇率に基づいて当該特定箇所の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置の動作モード別に前記特定箇所の温度上昇率の計算に用いられる係数が記憶装置に記憶されており、前記温度推定手段は、当該画像形成装置の動作モードに応じて対応する当該係数を読み出して、前記特定箇所の温度の推定値を算出することを特徴とする請求項４および請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記温度推定手段は、下記の式で求まる前記特定箇所の温度上昇率dTd/dtを用いて当該特定箇所の温度の推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【数１】
2007322539.tif 000013
ただし、Tdは特定箇所の温度、Tsは機内温度測定手段による測定値、Taは環境温度測定手段による測定値、dTs/dtは機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、hdは特定箇所の熱伝達係数、hsは機内温度測定手段の熱伝達係数、また、ｋは下記の関係を満たす係数。
【数２】
2007322539.tif 000014
ただし、Cdは特定箇所の熱容量、Csは機内温度測定手段の熱容量、Qdは特定箇所に与えられる熱量、Qsは機内温度測定手段に与えられる熱量。
【請求項８】
前記温度推定手段は、下記の式で求まる前記特定箇所の温度上昇率dTd/dtを用いて当該特定箇所の温度の推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【数３】
2007322539.tif 000015
ただし、Tdは特定箇所の温度、Tsは機内温度測定手段による測定値、Taは環境温度測定手段による測定値、dTs/dtは機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、Cdは特定箇所の熱容量、Csは機内温度測定手段の熱容量、Qdは特定箇所に与えられる熱量、Qsは機内温度測定手段に与えられる熱量、また、khは下記の関係を満たす係数。
【数４】
2007322539.tif 000016
ただし、hdは特定箇所の熱伝達係数、hsは機内温度測定手段の熱伝達係数。
【請求項９】
前記特定箇所は各色の現像装置であり、前記温度推定手段は、当該現像装置の温度の推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置の制御方法であって、
前記画像形成装置の設置場所の温度である環境温度および当該画像形成装置内部の温度である機内温度を測定するステップと、
測定された前記環境温度および前記機内温度に基づいて、当該機内温度を測定するための温度センサよりも熱源である定着装置に近い位置に設定されている現像装置の温度を推定するステップと、
推定された前記現像装置の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の動作を制御するステップと
を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項１１】
前記画像形成装置の動作を制御するステップでは、前記現像装置の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の出力速度を変更することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１２】
前記画像形成装置の動作を制御するステップでは、前記現像装置の温度の推定値に応じて、前記画像形成装置の動作を停止することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関し、より詳しくは、機内温度等の環境変化に応じて動作制御を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置が使用されている。この種の現像装置は、通常、感光体ドラムに対向した現像用開口を有する現像ハウジング内に、着色樹脂を主体とするトナーを含む現像剤を収容している。今日、一般に使用されるトナーは、熱定着性のトナーであるが、このトナーは画像形成を最適に行うために適当とされる温度範囲が狭い。そのため、機内温度、特に現像装置の温度上昇が問題となる場合があった。
【０００３】
この種の熱対策のための従来技術としては、機内温度の上昇に応じて、装置の動作を制御するものがあった。例えば、下記の特許文献１には、現像装置温度が設定温度以上となったときに画像形成動作を中止し、冷却手段により現像装置を冷却する技術が記載されている。また、特許文献２には、温度検知センサによって検知された温度に従ってシート排出手段の駆動速度を変化させる技術が記載されている。
【０００４】
さらに、機内温度に応じた画像形成装置の動作制御を効果的に行うため、温度変化を予測して装置に設けられた冷却手段を制御する従来技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。温度予測に関しては、外気温度センサから機内温度を予測する従来技術も存在する（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１４２３７８号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３９３０号公報
【特許文献３】特開２００５−２１５４３２号公報
【特許文献４】特開平６−２３０６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、電子写真方式の画像形成装置では、機内温度の上昇に応じた動作制御等の熱対策が重要である。
ところで、小型の画像形成装置では、筐体の容量の関係上、現像装置や定着装置、給紙機構等の配置に余裕が少ない。そのため、現像装置と定着装置との間の距離が短く、現像装置の温度上昇を招きやすい。また、４色画像を合成してカラー画像を形成するカラー機であって、４つの色ごとに現像装置を搭載したプロセスカートリッジを並べて設置したタンデム型の装置では、各色のプロセスカートリッジと定着装置との間の距離がそれぞれ異なるため、温度の上昇率もそれぞれ異なる。そのため、機内の各場所の温度上昇をきめ細かく監視して制御を行う必要がある。
【０００７】
機内の各場所の温度上昇をきめ細かく監視する手段としては、温度上昇の影響を受ける場所にそれぞれ温度センサを設けることが考えられる。例えば、タンデム型の装置ならば、各色のプロセスカートリッジにそれぞれ温度センサを設け、各プロセスカートリッジの温度を個別に監視することが好ましい。しかしながら、上述した小型の装置では、筐体が小さいために、機内の複数箇所に温度センサを設置することができない場合がある。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、限られた数の温度センサの測定結果から、機内の所望の場所の温度を推定し、温度変化に対するきめ細かい動作制御を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、本発明は、次のように構成された画像形成装置として実現される。この装置は、自装置の設置場所の温度を測定する環境温度測定手段と、画像形成装置内部の温度を測定する機内温度測定手段と、環境温度測定手段および機内温度測定手段の測定結果に基づいて、画像形成装置内部の機内温度測定手段の設置位置とは異なる特定箇所の温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段により推定された特定箇所の温度の推定値に応じて、画像形成装置の動作を制御する制御手段とを備える。
【００１０】
より詳細には、特定箇所は現像装置であり、機内温度測定手段は画像形成装置内で現像装置よりも熱源である定着装置から離れた場所に設けられた温度センサであり、温度推定手段は、温度センサの測定値に基づいて現像装置の温度を推定する。
また、温度推定手段は、機内温度測定手段の測定値、環境温度測定手段の測定値、機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、特定箇所の熱伝達係数および機内温度測定手段の熱伝達係数をパラメータとして特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された特定箇所の温度上昇率に基づいて特定箇所の温度を推定する。
あるいは、温度推定手段は、機内温度測定手段の測定値、環境温度測定手段の測定値、機内温度測定手段による測定値の温度上昇率、特定箇所の熱容量、機内温度測定手段の熱容量、特定箇所に与えられる熱量および機内温度測定手段に与えられる熱量をパラメータとして特定箇所の温度上昇率を計算し、算出された特定箇所の温度上昇率に基づいて特定箇所の温度を推定する。
【００１１】
また、より好ましくは、画像形成装置の動作モード別に特定箇所（現像装置）の温度上昇率を計算するための係数が記憶装置に記憶されており、温度推定手段は、画像形成装置の動作モードに応じて対応する係数を読み出して、特定箇所の温度の推定値を算出する。
さらに、温度推定手段は、色ごとに設けられた複数の現像装置の温度の推定値を、それぞれ算出する。
【００１２】
また、本発明は、次のように画像形成装置の制御方法としても把握される。この方法は、画像形成装置の設置場所の温度である環境温度および画像形成装置内部の温度である機内温度を測定するステップと、測定された環境温度および機内温度に基づいて、機内温度を測定するための温度センサよりも熱源である定着装置に近い位置に設定されている現像装置の温度を推定するステップと、推定された現像装置の温度の推定値に応じて、画像形成装置の動作を制御するステップとを含む。そして、より詳細には、画像形成装置の動作を制御するステップにおいて、現像装置の温度の推定値に応じて、画像形成装置の出力速度を変更し、または画像形成装置の動作を停止する。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように構成された本発明によれば、限られた温度センサを用い、その測定結果から機内の所望の箇所の温度を推定し、温度変化に対するきめ細かい動作制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
図１は、本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。
この画像形成装置１０は、本体１０ａ内に４つの色のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット、ドラムカートリッジ）１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを縦方向に順に配列した所謂タンデム型である。また、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の対応した箇所に、用紙Ｐが略垂直下方から上方に搬送される搬送路１２が配置されている。そして、最下段（最上流）のプロセスカートリッジ１１ａの更に下方（上流側）には、搬送路１２を搬送されてトナー像が順に転写される用紙Ｐを収容するための給紙カセット１３が配設されている。なお、図示の例では、給紙カセット１３に収容される用紙Ｐの大きさに起因して給紙カセット１３の一部が本体１０ａの奥側（リヤ側、イン側）に突出するように構成されているが、用紙Ｐが小さいサイズであれば、本体１０ａから突出しない。
【００１５】
画像形成カートリッジの一つとしてのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、搬送路１２の上流側から順にイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、ブラック（Ｋ）用のトナー像を形成するものである。このプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々は、感光体ドラム（像保持体）１４と、感光体ドラム１４の周囲に順次配設されている各種の電子写真用デバイスと、を一体的にカートリッジ化したものである。
【００１６】
図２は、プロセスカートリッジ１１ｄの構成の一例を模式的に示す図である。なお、他のプロセスカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃも、内蔵するトナーの色を除いて、プロセスカートリッジ１１ｄと同じ構成を有している。
本実施の形態におけるプロセスカートリッジ１１ｄは、感光体ドラム１４と、感光体ドラム１４の周囲に配設される帯電装置１１１、現像装置１１２およびクリーニング装置１１３を備える。潜像保持体として機能する感光体ドラム１４は、回転可能に配設されており、図示しない駆動モータによって駆動される。また、感光体ドラム１４の外周面には図示しない感光層が形成されている。帯電装置１１１は、感光体ドラム１４に接触配置され、図示しない電源により感光体ドラム１４を帯電させるための帯電バイアスが印加される。この帯電装置１１１と後述の露光装置１５とで潜像形成部として機能する。現像装置１１２は、感光体ドラム１４上の静電潜像をトナーにて現像する現像ユニットと、この現像ユニットにトナーを補給するメイントナー補給ユニットとを備える。メイントナー補給ユニットには、サブトナー補給ユニットから適宜トナーが補給される。クリーニング装置１１３は、クリーニングブレードを感光体ドラム１４に圧接配置し、現像行程の後に用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム１４に残留する残留トナーを除去する。
【００１７】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの搬送路１２の反対側には、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに共通の露光装置１５が配設されている。この露光装置１５は、各色に対応した画像データに基づいて図示しない４つの半導体レーザを点灯駆動する。そして、この４つの半導体レーザからの光を図示しないポリゴンミラーで偏向走査し、図示しないｆθレンズ及び複数枚の反射ミラーを介して感光体ドラム１４上の露光ポイントに導くことで、感光体ドラム１４上に光像を描くように構成されている。
【００１８】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の感光体ドラム１４に対応した箇所には、搬送路１２に沿って循環移動する搬送ベルト１６が配設されている。この搬送ベルト１６は、用紙Ｐを静電吸着し得るベルト素材にて構成され、一対からなる駆動ローラ１７Ａ及び従動ローラ１７Ｂに掛け渡されている。また、搬送路１２には、搬送ベルト１６に用紙Ｐを静電吸着させるための吸着ローラ１８が配設されている。
【００１９】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の感光体ドラム１４に対応した搬送ベルト１６の裏面側には、転写ローラ１９が配設されている。この転写ローラ１９は、感光体ドラム１４と搬送ベルト１６上の用紙Ｐとを密着させて感光体ドラム１４に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するためのものである。
【００２０】
最上段（最下流）プロセスカートリッジ１１ｄの更に上方（下流側）の搬送路１２には、定着装置２０が設けられている。本体１０ａの上部には、定着装置２０によりトナー像が定着されて排出された用紙Ｐを収容するための排紙部２１が本体１０ａと一体に設けられている。また、本体１０ａには、定着装置２０によって片面が定着された用紙Ｐを表裏反転させて搬送路１２に再度送り込むための反転用搬送路２２が配置されている。
【００２１】
画像形成装置１０の本体１０ａには、下端に設けた回動支点Ｊを中心に回動可能なフロントカバー２５が配設されている。このフロントカバー２５は、給紙カセット１３よりも上側でかつ画像形成装置１０の手前側の側壁部を構成しており、閉じた状態では本体１０ａと共に外部カバーとして機能する。また、フロントカバー２５には、下端に設けた回動支点Ｊを中心に回動可能な手差しトレイ２３が配設されている。すなわち、この手差しトレイ２３は、手前側（フロント側、アウト側）に開閉可能に構成されている。この手差しトレイ２３を開放する方向に回転させると、図示しない差し込み窓に所望の用紙Ｐをセットすることができる。このように、画像形成装置１０は、給紙カセット１３に収容されている用紙Ｐ以外の用紙Ｐを手差しトレイ２３から給紙できるように構成されている。
【００２２】
また、画像形成装置１０の本体１０ａの内部には、上記の各装置および各機構の動作を制御するための制御装置３０が設けられている。さらに、本体１０ａの内部の適当な位置には、機内温度の測定手段である機内温度センサ４１と、画像形成装置１０が設置されている場所の温度（環境温度）の測定手段である環境温度センサ４２とが設けられている。図示の例では、機内温度センサ４１は、最下段（最上流）のプロセスカートリッジ１１ａの感光体ドラム１４の付近に設置されている。また、環境温度センサ４２は、本体１０ａのフロントカバー２５とは反対側の側壁付近に設置されている。
【００２３】
ここで、トナー像を転写する用紙Ｐがセットされた状態にて、図示しない制御装置３０に対してユーザが指示することにより、給紙カセット１３の用紙Ｐ及び手差しトレイ２３の用紙Ｐのいずれか一方が所定のタイミングで送出される。そして、送出された用紙Ｐは、複数の搬送ローラ２４を介して搬送路１２に搬送され、搬送ベルト１６を介してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の転写位置へと送り込まれる。また、本実施形態の制御装置３０は、機内温度センサ４１および環境温度センサ４２の測定値を読み込み、装置内部の所望の箇所、具体的にはプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各現像装置の温度を推定する。そして、制御装置３０は、推定結果に応じて、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄによる画像形成の動作、搬送ベルト１６を駆動する駆動ローラ１７や搬送ローラ２４等の動作を制御する。
【００２４】
図３は、本実施形態における制御装置３０の機能構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の制御装置３０は、機内温度センサ４１および環境温度センサ４２の測定値（温度）に基づいて、機内の特定の場所の温度を推定する温度推定部３１と、温度推定部３１による推定結果に基づいて画像形成装置１０の動作モードを切り替えるモード切り替え部３２とを備える。なお、上述したように制御装置３０は、各種の入力を受け付け、画像形成装置１０の各種の動作を制御する機能を有するが、図３には、本実施形態の特徴的な機能のみを示している。
【００２５】
画像形成装置１０の内部において、温度上昇の影響が大きな問題となるのは、トナーを内蔵する現像装置１１２である。一方、画像形成装置１０の内部には種々の熱源が存在するが、トナーを熱定着させるための定着装置２０が、特に発熱量が大きい。図１に示した画像形成装置１０には、４色に対応する４つのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄが存在するが、最上段に位置するプロセスカートリッジ１１ｄが、定着装置２０に最も近いため、定着装置２０の発熱の影響を最も大きく受けることとなる。また、両面印刷を行う場合、定着装置２０により加熱された用紙Ｐが反転用搬送路２２を経て搬送路１２に送り込まれる際に放熱する。この場合は、搬送路１２の最上流に位置するプロセスカートリッジ１１ａから順に、用紙Ｐから放熱された熱の影響を受けることとなる。したがって、本実施形態の温度推定部３１は、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各現像装置１１２の温度を個別に推定する。
【００２６】
ここで、温度推定部３１による温度の推定方法について説明する。
一般に、物体の温度変化は、次の数１式のモデルで表現される。
【数１】
2007322539.tif 000003
ただし、Ｔは物体の温度、Ｔ０は雰囲気温度、Ｃは物体の熱容量、Ｑは物体に与えられる熱量、ｈは熱伝達係数である。
【００２７】
上式のモデルを現像装置１１２と、機内温度センサ４１に対して適用する。第２項については、雰囲気温度は未知であるが、概ねの挙動を表現するため、雰囲気温度の代わりに、環境温度センサ４２により測定される環境温度Ｔａを代用してモデルを適用すると、下記の数２式および数３式が得られる。なお、各変数、係数の添字のｄは現像装置１１２、ｓは機内温度センサ４１を表す。
【数２】
2007322539.tif 000004
【数３】
2007322539.tif 000005
【００２８】
また、現像装置１１２と機内温度センサ４１の位置は離れてはいるが、どちらも同様に機内の温度上昇要因（熱源）からの影響を受ける。したがって、現像装置１１２に与えられる熱量Ｑｄと機内温度センサ４１に与えられる熱量Ｑｓは、次の数４式の関係で表すことができる。
【数４】
2007322539.tif 000006
【００２９】
以上の数２式〜数４式からＱｄ、Ｑｓを消去すると、次の数５式が得られる。
【数５】
2007322539.tif 000007
数５式によれば、現像装置１１２の温度Ｔｄ、機内温度センサ４１の温度Ｔｓおよび機内温度センサ４１の温度上昇率ｄＴｓ／ｄｔを与えると、現像装置１１２の温度の上昇率ｄＴｄ／ｄｔが求まる。これにより、現像装置１１２の温度を逐次推定することができる。具体的には、現像装置１１２に対する前回の推定温度Ｔｄ（前回）、前回の測定時と今回の測定時との時間差Δｔから、現像装置１１２の温度Ｔｄ（今回）は、次の数６式により推定される。
【数６】
2007322539.tif 000008
【００３０】
印刷動作中は、印刷条件等により、現像装置１１２に与えられる熱量Ｑｄおよび機内温度センサ４１に与えられる熱量Ｑｓは随時変化するため、予測や測定が困難である。例えば、片面印字の場合には、用紙Ｐは熱を奪っていくために温度上昇を抑制するが、両面印字の場合には、逆に定着装置２０で暖められた用紙Ｐが温度上昇を加速することとなるため、ＱｄおよびＱｓの値は異なるものとなる。同様に、用紙Ｐのサイズや搬送される用紙ＰのインターバルもＱｄおよびＱｓの値に影響を与える。しかしながら、上記の数５式には、ＱｄおよびＱｓが直接には含まれていない。したがって、同式を用いることにより、印刷条件が変化しても、容易にかつ精度良く現像装置１１２の温度の変化率を算出することができる。
【００３１】
これに対し、印刷動作を行っていないいわゆるスタンバイ時においては、通電状態によるわずかな発熱があるが、プリント動作に伴う発熱量の変動はないので、現像装置１１２に与えられる熱量Ｑｄおよび機内温度センサ４１に与えられる熱量Ｑｓを予め求めておくことができる。一方、紙詰まりの除去や消耗品の交換のためにフロントカバー２５が開けられたような場合には、機内に外気が直接入り込み、雰囲気温度が変化するため、数２式および数３式の第２項が変化してしまう。この雰囲気温度の変化を熱伝達係数ｈｄ、ｈｓの変化で表し、ｈｄの値とｈｓの値の比率をｋｈとすると、これらの関係は数７式のように表される。
【数７】
2007322539.tif 000009
【００３２】
そこで、数２式、数３式および数７式からｈｄ、ｈｓを消去すると、次の数８式が得られる。
【数８】
2007322539.tif 000010
数８式は、数５式と同様に、現像装置１１２の温度Ｔｄ、機内温度センサ４１の温度Ｔｓおよび機内温度センサ４１の温度上昇率ｄＴｓ／ｄｔを与えると、現像装置１１２の温度の上昇率ｄＴｄ／ｄｔが求まる。そして、得られたｄＴｄ／ｄｔを用いて、上記の数６式により、現像装置１１２の温度を逐次推定することができる。また、数８式には、機内温度の変化に伴って値が変化する可能性のある熱伝達係数ｈｄ、ｈｓが直接含まれていない。したがって、同式を用いることにより、フロントカバー２５の開閉等で雰囲気温度等の機内環境が変化しても、容易にかつ精度良く現像装置１１２の温度の変化率を算出することができる。
【００３３】
ところで、上記の式で用いられるＱｓ／Ｃｓ、Ｑｄ／Ｃｄ、ｋ、ｈｓ、ｈｄ等のパラメータは、画像形成装置１０が両面印刷機構を備えているか否かといった装置構成や、カラー印刷かモノクロ印刷か、片面印刷か両面印刷かといった動作モードや、印刷速度等によって各々適切な値が選択されるべきである。そこで、より好ましくは、種々の装置構成や動作モードに応じて予め決定された上記パラメータの値を登録したテーブルを用意して不揮発性メモリに格納しておく。そして、温度推定部３１が現像装置１１２の温度を推定する際に、画像形成装置１０の装置構成や動作モードに応じて適当なパラメータを読み出して用いるようにする。なお、パラメータテーブルに登録される値は、実際に種々の条件（装置構成や動作モード）で画像形成装置１０を動作させて機内温度センサ４１、環境温度センサ４２および現像装置１１２の温度変化を測定し、それらの実測値が上記各式に合致するように決定される。
【００３４】
図４は、パラメータを設定するパラメータテーブルの構成例を示す図である。
図示のパラメータテーブルには、両面印刷機構を備えているか否か、カラー印刷かモノクロ印刷か、両面印刷機構を備えている場合は片面印刷か両面印刷か、さらに印刷速度（ＰＰＭ：ページ／分）の別に応じて、パラメータの値が登録されるようになっている。このパラメータテーブルは、個々のパラメータごとに作成される。なお、図４において、アイドリングとは、印刷動作は行われていないものの、暖機や誤差検知等のために画像形成装置１０内の一部の装置が動作している状態である。また、図示していないが、数８式で用いられるスタンバイ時のＱｓ／Ｃｓ、Ｑｄ／Ｃｄ、ｋｈといったパラメータも、予め測定され、パラメータテーブルと共に不揮発性メモリに格納される。
【００３５】
以上のようにして、印刷動作中で現像装置１１２に与えられる熱量Ｑｄおよび機内温度センサ４１に与えられる熱量Ｑｓが変化する場合と、スタンバイ中で機内環境が変化する可能性がある場合について、現像装置１１２の温度を推定する式が得られた。これらの式により推定された現像装置１１２の温度は、メモリに格納され、次回の推定時にＴｄ（前回）として用いられる。
【００３６】
現像装置１１２の温度が推定された後、モード切り替え部３２が、この推定結果に基づいて、各プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの現像装置１１２の温度が上がりすぎないように、画像形成装置１０の動作モードを切り替える。具体的には、印刷速度を低下させたり、印刷動作を停止させたりする。
【００３７】
図５は、温度推定部３１による現像装置１１２の推定温度と選択すべき動作モードとの関係を示す図表である。
図５において、基準温度１は印刷動作を停止させる基準となる温度、基準温度２は半速モードで印刷動作を再開させる基準となる温度、基準温度３は全速モード（通常の印刷速度）から半速モード（全速モードの半分の印刷速度）へ移行する基準となる温度、基準温度４は半速モードから全速モードへ復帰する基準となる温度である。実際の値は、基準温度１、基準温度２、基準温度３、基準温度４の順に高い温度となる。
【００３８】
図５を参照すると、推定温度が基準温度１以上の場合は、印刷動作が停止となる。推定温度が、基準温度１よりも低くかつ基準温度２よりも高い場合は、前の状態が停止状態であればそのまま、全速モードまたは半速モードで動作していた場合は、半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度２以下で基準温度３以上であれば、前の状態に関わらず半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度３よりも低くかつ基準温度４よりも高い場合は、前の状態が全速モードで動作していたならばそのまま、半速モードまたは停止状態であったならば半速モードでの動作となる。推定温度が、基準温度４以下の場合は、全速モードでの動作となる。
【００３９】
図６は、温度推定部３１およびモード切り替え部３２による制御動作の流れを説明するフローチャートである。
図６を参照すると、まず、温度推定部３１が機内温度センサ４１と環境温度センサ４２の測定値を読み込む（ステップ６０１）。そして、温度推定部３１は、前回の推定値Ｔｄ（前回）および前回の推定時の機内温度センサ４１の測定値（前回の機内温度）をメモリから読み込む（ステップ６０２）。次に、温度推定部３１は、前回の機内温度とステップ６０１で読み込んだ機内温度センサ４１の測定値（現在の機内温度）とから前回と現在の機内温度の変化率ｄＴｓ／ｄｔを計算する（ステップ６０３）。また、ステップ６０１で読み込んだ現在の機内温度をメモリに記録する（ステップ６０４）。
【００４０】
次に、温度推定部３１は、前回の推定時から現在までの間に印刷動作（アイドリングを含む）が行われたか否かを判断する（ステップ６０５）。この印刷動作は制御装置３０の制御により実行されるため、温度推定部３１は、印刷動作の有無に関する情報を容易に取得できる。ステップ６０５において、印刷動作が行われた（動作中を含む）と判断した場合、次に温度推定部３１は、機内温度センサ４１の熱伝達係数ｈｓ、現像装置１１２の熱伝達係数ｈｄ、現像装置１１２に与えられる熱量Ｑｄと機内温度センサ４１に与えられる熱量Ｑｓの関係を示す数４式で用いられる係数ｋのパラメータテーブル（図５参照）から、適切な値を読み込む（ステップ６０６）。ここで、パラメータテーブルから読み込む値は、例えば、ステップ６０５で判断された動作の種類（カラー両面印刷、モノクロ片面印刷、アイドリング等）およびその割合に応じて、加重平均を計算して決定する。この後、温度推定部３１は、数５式により現像装置１１２の温度の上昇率ｄＴｄ／ｄｔを求める（ステップ６０７）。
【００４１】
一方、印刷動作が行われなかったと判断した場合、温度推定部３１は、スタンバイ時のＱｓ／Ｃｓ、Ｑｄ／Ｃｄ、ｋｈの値を読み込み（ステップ６０８）、数８式により現像装置１１２の温度の上昇率ｄＴｄ／ｄｔを求める（ステップ６０９）。
【００４２】
ステップ６０７またはステップ６０８により現像装置１１２の温度の上昇率ｄＴｄ／ｄｔが求まったならば、次に温度推定部３１は、数６式により現像装置１１２の現在の温度の推定値を計算する（ステップ６１０）。そして、算出した値（推定温度）をメモリに記録する（ステップ６１１）。
【００４３】
次に、モード切り替え部３２は、ステップ６１０で算出された推定温度と図５に示した基準温度１〜４とを比較し、必要に応じて画像形成装置１０の動作モードの切り替えを行う（ステップ６１２）。
温度推定部３１およびモード切り替え部３２による以上の動作は、一定時間（Δｔ）おきに繰り返し実行される。
【００４４】
ところで、通常の温度の推定動作では、上述したように、前回の推定値を用いて数６式により現在の温度の推定値を求めることができるが、画像形成装置１０を起動した後、最初の推定動作では、その前の推定値が存在しないため、適当な方法で初期値を設定する必要がある。例えば、電源を落とす前の最後の推定値およびこの推定動作で得られた機内温度センサ４１の測定値を不揮発性メモリに保存しておく。そして、起動後最初の温度推定の際には、不揮発性メモリから読み出した最後の機内温度の測定値と現在の機内温度センサ４１の測定値とを比較し、その比率と最後の推定値とに基づいて現像装置１１２の温度を推定しても良い。
【００４５】
また、電源を落とさず通電状態のまま長時間装置が停止（スタンバイ状態）していた場合等には、機内温度センサ４１の温度変化率ｄＴｓ／ｄｔと現像装置１１２の温度の推定値ｄＴｄ／ｄｔとの差が小さくなる。この場合、機内温度センサ４１の測定値と環境温度センサ４２の測定値からあらかじめ求めた回帰式により現像装置１１２の温度を計算し、得られた値によって、上述した手順（図６）で逐次的に推定される現像装置１１２の温度を置き換えるようにしても良い。
【００４６】
以下に、予め決定しておく係数の求め方について説明する。
例えば、ある印字モードに対応する係数ｈｄ、ｈｓ、ｋを求める場合、ｋは上記数４式で表せるため、ｈｄ、ｈｓ、Ｑｄ／Ｃｄ、Ｑｓ／Ｃｓが求められれば良い。
まず、所定の印字モードで連続して印字を行い、熱電対などを用いて温度を推定したい現像装置１１２の温度Ｔｄを記録する。また、機内温度センサ４１、環境温度センサ４２の温度Ｔｓ、Ｔａも同時に記録する。このとき、現像装置１１２の温度Ｔｄも機内温度センサ４１の温度Ｔｓも図７に示すように次第に増加し、特定の温度で飽和する挙動を示す。ここで、現像装置１１２の温度Ｔｄが飽和した状態というのは、ｄＴｄ／ｄｓ＝０ということなので、例えば、数２式の左辺を０として変形すると、次の数９式が得られる。
【数９】
2007322539.tif 000011
ただし、Ｔｄｓａｔは現像装置１１２の温度Ｔｄの飽和値を表す。
【００４７】
同様に、機内温度センサ４１の温度Ｔｓの飽和値Ｔｓｓａｔについても、次の数１０式が得られる。
【数１０】
2007322539.tif 000012
以上の数９式および数１０式の関係から、ｈｄ、ｈｓ、Ｔｄｓａｔ、Ｔｓｓａｔが求められれば良いことになる。すなわち、現像装置１１２の温度Ｔｄの測定結果と環境温度センサ４２の温度Ｔａから、ｈｄとＴｄｓａｔを求め、機内温度センサ４１の温度Ｔｓと環境温度センサ４２の温度Ｔａの温昇挙動からｈｓとＴｓｓａｔを求める。具体的には、温度上昇中の適当な時点の温度Ｔｄの測定値を初期値として数２式を用いて逐次計算した温度Ｔｄの推定値が、温度Ｔｄの測定値に最も良く一致するように係数ｈｄ、Ｔｄｓａｔを決めれば良い。
【００４８】
以上に述べたとおり、係数ｈｄ、Ｔｄｓａｔは、それぞれ、温度上昇の速度、飽和時点での温度に関わる係数である。そのため、それぞれが適正値に比べ大きい場合、小さい場合は、図８に示すようなズレを示すので、容易に適正値を求めることができる。また、数学的に誤差が最小となるように係数をフィッティングする場合でも、発散することなく収束解を求めることができる。係数ｈｓ、Ｔｓｓａｔについても、同様に適正値を決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。
【図２】図１の画像形成装置に設けられるプロセスカートリッジの構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における制御装置の機能構成を示す図である。
【図４】本実施形態による制御装置の温度の推定に用いられるパラメータを設定するパラメータテーブルの構成例を示す図である。
【図５】本実施形態の温度推定部による現像装置の推定温度と選択すべき動作モードとの関係を示す図表である。
【図６】本実施形態の温度推定部およびモード切り替え部による制御動作の流れを説明するフローチャートである。
【図７】本実施形態における現像装置の温度と機内温度センサの温度との関係を示す図である。
【図８】本実施形態における現像装置の測定温度と推定温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…画像形成装置、１１ａ〜１１ｄ…プロセスカートリッジ、２０…定着装置、３０…制御装置、３１…温度推定部、３２…モード切り替え部、４１…機内温度センサ、４２…環境温度センサ、１１２…現像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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