(57)【要約】【課題】装置本体の複数箇所で検出された温度のうちの最低温度を利用して安定した定着性を確保する。【解決手段】画像形成装置１は、装置本体１Ａ内部の複数箇所の温度を継続的に検出する温度センサＳ１，Ｓ２，…と、各温度センサＳ１，Ｓ２，…の検出温度のうち、最低温度を求める最低温度検出部１０２と、得られた最低温度に対応して印刷速度を設定する印刷速度設定部１０４と、設定された印刷速度で用紙搬送部３０を駆動させる印刷速度制御手段とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙上のトナー像を、搬送中に定着して印刷動作を行う画像形成装置において、
装置本体の複数箇所の温度を継続的に検出する温度センサと、
各温度センサからの検出温度のうち、最低温度を求める最低温度検出手段と、
得られた最低温度に対応して印刷動作条件を設定する条件設定手段と、
前記条件設定手段によって設定された印刷動作条件で前記印刷動作を行わせる印刷動作制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記用紙を搬送させる用紙搬送部を備え、
前記条件設定手段は、前記印刷動作条件として印刷速度を設定する印刷速度設定手段を備え、
前記印刷動作制御手段は、設定された印刷速度で前記用紙搬送部を駆動させる印刷速度制御手段を備えた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】
前記印刷速度制御手段は、印刷動作中に前記印刷速度設定手段によって前記印刷速度が変更された場合、変更時点で前記用紙搬送部を変更後の印刷速度に切替えて駆動させる請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
段階的に設定された最低温度の範囲毎に対応して順次異なる印刷速度が複数種類設定された記憶部を備え、
前記印刷速度設定手段は、検出された最低温度に対応する印刷速度を設定する請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
段階的に設定された最低温度の範囲毎に対応して順次異なる印刷速度が複数種類設定された記憶部を備え、
前記印刷速度設定手段は、検出された最低温度が低温側から上昇して直ぐ上の最低温度の範囲に達した場合、前記印刷速度を対応する印刷速度に変更する請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記印刷速度設定手段は、検出された前記最低温度が予め設定された基準温度以下の場合に、前記基準温度に対して設定されている基準印刷速度に比して遅い印刷速度を設定する請求項２〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記印刷速度設定手段は、前記最低温度が低温側から前記基準温度まで上昇した場合、前記基準印刷速度に変更する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記最低温度検出手段は、温度検出の都度、最低温度を選出することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用紙収容部に積層された用紙を１枚ずつ繰り出して感光体上のトナー像を転写し、定着部の加熱ローラからの熱を受けて溶融固化（定着）することで印刷動作を行う画像形成装置が知られている。画像形成動作においては、安定した定着温度でトナーを溶融し、固化させることが好適な定着動作、すなわち定着性を確保する上で重要である。従来、環境検出温度に基づいて印刷速度を制御したり、定着温度を制御する技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、サーミスタを、トナー収容部が定着部から受ける熱の影響を検出し得る位置に設置し、このサーミスタで検出された温度に基づいて定着部の加熱ローラの表面温度及び用紙搬送速度を制御する画像形成装置が記載されている。用紙搬送速度は、例えばサーミスタの検出温度が４２℃〜４７℃の場合には、１０ｐｐｍ（１分間の印刷可能枚数）に設定し、それより低い４２℃以下の場合には、より速い２０ｐｐｍに設定している。これによって、残トナーの像担持体への固着防止を図っている。特許文献２には、ヒートローラを通過する印字媒体である用紙の温度によってヒートローラの表面温度が低下してトナーの定着率が低下することに着目して、搬送中の用紙の温度を現像ユニットの手前で検出し、検出温度に応じてヒートローラの温度を制御する電子写真プリンタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７５３５８号公報
【特許文献２】特開平７−２８１５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された画像形成装置は、像担持体の表面の残トナーの固着を防止するもので、定着部から影響を受けるトナー収容部の温度が高いほど、用紙搬送速度を低くするものである。従って、特許文献１に記載された画像形成装置は、装置本体の内部温度がより低い場合に、印刷速度を一層低下させるようにしたものではない。特許文献２に記載された電子写真プリンタは、ヒートローラの定着温度の制御を１個の温度センサで検出した用紙温度を利用して行うものに過ぎない。
【０００６】
ところで、画像形成装置は、設置環境や時刻等によって装置本体の各部における温度状況が異なる場合がある。従って、かかる装置本体の各部の温度の変動状況をも考慮した定着性の確保を実現することが望まれる。
【０００７】
本発明は、装置本体の複数箇所の温度を検出する温度センサで検出された温度のうちの最低温度を利用して安定した定着性を確保することを可能にした画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、用紙上のトナー像を、搬送中に定着して印刷動作を行う画像形成装置において、装置本体の複数箇所の温度を継続的に検出する温度センサと、各温度センサからの検出温度のうち、最低温度を求める最低温度検出手段と、得られた最低温度に対応して印刷動作条件を設定する条件設定手段と、前記条件設定手段によって設定された印刷動作条件で前記印刷動作を行わせる印刷動作制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、装置本体の複数箇所の温度が継続的に検出され、最低温度検出手段によって、検出された温度のうちの最低温度が求められる。そして、条件設定手段によって、得られた最低温度に対応して印刷動作条件が設定され、印刷動作制御手段によって、設定された印刷動作条件で印刷動作が行われる。従って、装置本体のうち最低温度を基準に印刷動作条件が設定されるので、定着動作に際しての温度低下を可及的に抑制することができ、定着性の確保が図れる。印刷動作条件には、印刷速度や定着温度の条件の少なくとも一方が採用可能である。すなわち、最低温度が低いほど、印刷速度を遅くするように、あるいは定着温度を高くするようにして、定着動作に際しての定着温度の低下を可及的に抑制するようにする。
【００１０】
また、本発明は、前記用紙を搬送させる用紙搬送部を備え、前記条件設定手段は、前記印刷動作条件として印刷速度を設定する印刷速度設定手段を備え、前記印刷動作制御手段は、設定された印刷速度で前記用紙搬送部を駆動させる印刷速度制御手段を備えたことを特徴とするものである。この構成によれば、最低温度によって印刷速度を制御することで定着性の確保が図れる。
【００１１】
また、前記印刷速度制御手段は、印刷動作中に前記印刷速度設定手段によって前記印刷速度が変更された場合、変更時点で前記用紙搬送部を変更後の印刷速度に切替えて駆動させるものである。この構成によれば、印刷途中、例えば連続する用紙への印刷の間においても素早く対応することで、印刷速度を遅くする場合には定着性の応答性を高め、印刷速度を高くする場合には時間当りの印刷枚数を可及的速やかに増大させるという利用者の要望に応える。
【００１２】
また、本発明は、段階的に設定された最低温度の範囲毎に対応して順次異なる印刷速度が複数種類設定された記憶部を備え、前記印刷速度設定手段は、検出された最低温度に対応する印刷速度を設定するものである。この構成によれば、印刷速度は段階的に順次変更されることになる。
【００１３】
また、本発明は、段階的に設定された最低温度の範囲毎に対応して順次異なる印刷速度が複数種類設定された記憶部を備え、前記印刷速度設定手段は、検出された最低温度が低温側から上昇して直ぐ上の最低温度の範囲に達した場合、前記印刷速度を対応する印刷速度に変更するものである。この構成によれば、最低温度が上昇する場合にも、印刷速度が段階的に速くなるように変更される。
【００１４】
また、前記印刷速度設定手段は、検出された前記最低温度が予め設定された基準温度以下の場合に、前記基準温度に対して設定されている基準印刷速度に比して遅い印刷速度を設定するものである。この構成によれば、基準印刷速度に対して印刷速度の設定が行われる。
【００１５】
また、前記印刷速度設定手段は、前記最低温度が低温側から前記基準温度まで上昇した場合、前記基準印刷速度に変更するものである。この構成によれば、最低温度が低い側から基準温度まで上昇した場合、基準印刷速度に切り換えられる。
【００１６】
また、前記最低温度検出手段は、温度検出の都度、最低温度を選出することを特徴とするものである。この構成によれば、温度センサ基準ではく、最低温度基準としたので、常に温度を基準とした印刷速度の制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置本体の複数箇所で検出された温度のうちの最低温度を利用して安定した定着性を確保することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】画像形成装置の機能ブロック図である。
【図３】最低温度と印刷速度の関係の一例を示すテーブルの内容を説明する図である。
【図４】印刷速度を設定する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１，２に示すように、画像形成装置１は、マイクロコンピュタなどで構成される制御部１０と、制御部１０に接続される画像形成機能部２０、用紙搬送部３０、装置本体１Ａの内部適所に配設された温湿度センサ４０（温度センサＳ１，Ｓ２，湿度センサＳ３，…）、用紙収容部５０、及び装置本体１Ａ上部に搭載された光学的な原稿読取部６０と自動原稿搬送装置７０とを備えている。画像形成機能部２０は、本実施形態では、図１に示すように、感光体ドラム２１、感光体ドラム２１の周囲にドラム回転方向の上流側から順番に配置される、感光体ドラム２１の表面を均一帯電させる帯電器、静電潜像の形成を行う露光ユニット（共に図示せず）、トナーを収容し、静電潜像にトナーを付着して顕在化させる現像部２２、顕在化されたトナー像を感光体ドラム２１から用紙に転写する転写部２３、さらに転写部２３の用紙搬送方向下流側の定着部２４を含む。
【００２０】
定着部２４は、加熱ローラ２４１を有する。加熱ローラ２４１は、ヒータ２４１ａ（図２参照）を内装しており、搬送されてきた用紙と接して、トナー像を溶融して用紙面に固定させる。ヒータ２４１ａは所定の定着温度になるように制御される。
【００２１】
用紙搬送部３０は、用紙収容部５０に収容されている用紙を１枚ずつ繰り出し、画像形成機能部２０を経由して搬送し、トナー像が定着されて排紙トレイ３５に排出する。用紙収容部５０は、本実施形態では、それぞれ異なるサイズの用紙を収容するべく準備された、複数例えば２個の給紙カセット５１、積層タイプの２個の用紙トレイ５２を備えると共に、手差トレイ５３が設けられている。用紙搬送部３０は、公知のように用紙搬送路を構成する搬送ガイド部材と搬送ローラ等とで構成され、用紙収容部５０から１枚ずつ用紙を繰り出すそれぞれの繰出部３１、それらの下流側の１次給紙部３２、及び合流後であって画像形成機能部２０を経由する２次給紙部３３を備え、定着部２４の下流に排紙部３４を備えている。用紙搬送部３０は所定の印刷速度で用紙を搬送するように制御される。
【００２２】
温湿度センサ４０は、装置本体１Ａの内部の各位置に配設されている。本実施形態では、各温度センサは、例えばサーミスタで構成されている。温度センサＳ１は、排紙部３４に設置されている。温度センサＳ２は、感光体ドラム２１の周囲に設置されている。温度センサＳ４は、周囲に発熱部材が設けられていない空間に、装置内温度検出用として設置されている。温度センサＳ６は、手差トレイ５３の上部に手差し部位の温度検出用として設置されている。温度センサＳ７は、現像部２２の近傍に設置されている。温度センサＳ９は、用紙トレイ５２の上部近傍に設置されている。温度センサＳ１１，Ｓ１３は、用紙カセット５１，５１の上部近傍に設置されている。なお、温度センサＳ２，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１３の近傍には、必要に応じて湿度センサＳ３，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４が対応して設置されて、各設置箇所における温度の他、相対湿度も得られるようにしてある。
【００２３】
操作部１１は、公知のタッチパネルやマウス、キーボードを備え、印刷指示（印刷ジョブ）を含む各種の指示を受け付けるものである。記憶部１２は、制御部１０が実行する制御プログラム、その他必要なデータ類を記憶すると共に、処理途中のデータを一時的に記憶する。
【００２４】
制御部１０は、制御プログラムを実行することによって、画像形成処理部１０１、最低温度検出部１０２、印刷処理部１０３として機能する。印刷処理部１０３は、印刷速度設定部１０４及び印刷速度制御部１０５を備えている。なお、印刷処理部１０３は別の態様として、後述するように定着温度設定部１０６及び定着温度制御部１０７を備えてもよい。
【００２５】
画像形成処理部１０１は、画像形成機能部２０の各部、すなわち感光体ドラム２１、現像部２２、転写部２３、定着部２４、及び感光体ドラム２１を均一帯電する図略の帯電器、感光体ドラム２１に静電潜像を形成する図略の露光ユニットを制御すると共に、原稿画像に補正、加工及びフィルタ処理を施して露光ユニットに導く画像処理部の動作を制御する。最低温度検出部１０２は、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１３の検出温度を周期的に取り込み、取り込んだ温度値の中から最低の温度値を最低温度として選出する。
【００２６】
印刷速度設定部１０４は、選出した最低温度に対応する印刷速度を設定する。ここに、印刷速度とは、複数枚の印刷を実行する場合に、用紙搬送部３０によって搬送される用紙の間のピッチ（搬送方向の隙間の寸法）で規定され、このピッチが狭くなるほど印刷速度は高くなり、逆の場合には遅くなる。
【００２７】
図３は、最低温度と印刷速度との関係の一例を示す図である。図３の例では、最低温度が１８℃以上であれば、基準印刷速度（ＣＰＭ：Copy Per Minute）Ｖｓで動作される。最低温度が１０℃〜１８℃であれば、印刷速度Ｖ１で動作される。最低温度が５℃〜１０℃であれば、印刷速度Ｖ２で動作される。そして、最低温度が５℃以下であれば、印刷速度Ｖ３で動作される。例えばＶ１は、Ｖｓの８０％に設定され、Ｖ２はＶｓの５０％に設定され、Ｖ３はそれ以下の速度に設定されている。なお、段階数及び比率は一例であり、適宜設定可能である。
【００２８】
最低温度と印刷速度との関連について説明する。用紙面のトナー像は、加熱ローラ２４１の定着熱によって溶融されることで行われる。一方、加熱ローラ２４１の熱は、近傍温度の他、用紙が通過する際に接する用紙温度、トナー温度等によって（熱を奪われて）低下する。従って、ピッチの狭い、すなわち印刷速度が高い場合は、加熱ローラ２４１の温度低下が大きくなる。この場合、用紙温度が低い程、温度低下が顕著となる。
【００２９】
例えばオフィス等に設置された画像形成装置１は、夜間には電源が切られており、就業開始時に電源が投入され、午前午後と使用され、終了時に電源が切られるのが一般的な使用態様である。従って、夜間の温度によって、装置本体１Ａ内の用紙、特に積層用紙は夜間温度まで冷え込む。一方、翌朝の就業開始時にオフィスが適温の就業環境にされ、また電源が投入されても、用紙搬送路、現像容器内のトナー剤、感光体ドラム２１、また熱容量の大きな、例えば積層状態の用紙部分等、あるいは他の部分では、一定期間低温環境に放置された結果、他の箇所に比べて暖まるのに時間を要する。また、室内環境温度との差の他、装置本体１Ａ内の各部での温度状況も差が生じ得る。そこで、用紙搬送路、トナー剤、用紙、感光体ドラムその他の部位に温度センサを配設し、その内で、最低の温度を用いて印刷速度を制御することで、定着性を確保するようにした。
【００３０】
すなわち、図３において、最低温度が５℃であれば、印刷速度Ｖ２が設定され、最低温度が上昇して１０℃に達すると、印刷速度がＶ１に変更され、さらに最低温度が上昇して１８℃に達すると、印刷速度が基準印刷速度Ｖｓに変更される。逆に、最低温度が１８℃以上であれば、印刷速度が基準印刷速度Ｖｓに設定され、最低温度が低下して１８℃未満になると、印刷速度がＶ１に変更され、さらに最低温度が低下して１０℃未満にすると、印刷速度が印刷速度Ｖ２に変更される。なお、最低温度が上昇する場合と低下する場合とで境界温度にヒステリシスを持たせてもよい。
【００３１】
印刷速度制御部１０５は、印刷速度設定部１０４によって設定された印刷速度を用紙搬送部３０の動作に指示するものである。具体的には、連続する用紙搬送において、用紙の繰り出し周期、及び２次給紙のローラ対による給紙タイミングを長短調整することでピッチ幅を制御する。印刷速度制御部１０５は、複数枚の印刷途中で、印刷速度設定部１０４から印刷速度の変更を受信すると、直ちに印刷速度を変更する。例えば、変更を受信した次の用紙からピッチの変更を開始する。このように、素早く対応することで、印刷速度を遅くする場合には定着性の応答性を高め、印刷速度を高くする場合には時間当りの印刷枚数を可及的速やかに増大させるという利用者の要望に応える。
【００３２】
図４のフローチャートを用いて印刷速度設定の処理を説明する。まず、電源投入後、初期の準備が実行され（ステップＳ１）、次いで、印刷（プリント含む）のジョブ指令が受け付けられると（ステップＳ３）、温度比較処理が実行される。なお、ここでは、説明の便宜上、温度センサはＳA，ＳB，ＳC，ＳDの４個とし、それらの検出温度をＴA，ＴB，ＴC，ＴDとする。また、ステップＳ５〜Ｓ２５は所定周期で繰り返し実行される。
【００３３】
まず、温度ＴAが温度ＴBよりも高いか否かが比較され（ステップＳ５）、温度ＴAが温度ＴBよりも低ければ、次に、温度ＴAが温度ＴCよりも高いか否かが比較される（ステップＳ７）。ここで、温度ＴAが温度ＴCよりも低ければ、次に、温度ＴAが温度ＴDよりも高いか否かが比較される（ステップＳ９）。そして、温度ＴAが温度ＴDよりも低ければ、温度ＴAが最低温度として設定される（ステップＳ１１）。
【００３４】
一方、ステップＳ５で温度ＴAが温度ＴBよりも高い場合、また、ステップＳ７で温度ＴAが温度ＴCよりも高い場合、また、ステップＳ９で温度ＴAが温度ＴDよりも高い場合、次に、温度ＴBが温度ＴCよりも高いか否かが比較される（ステップＳ１３）。ここで、温度ＴBが温度ＴCよりも低ければ、次に、温度ＴBが温度ＴDよりも高いか否かが比較される（ステップＳ１５）。そして、温度ＴBが温度ＴDよりも低ければ、温度ＴBが最低温度として設定される（ステップＳ１７）。
【００３５】
一方、ステップＳ１３で温度ＴBが温度ＴCよりも高い場合、次に、温度ＴCが温度ＴDよりも高いか否かが比較される（ステップＳ１９）。そして、温度ＴCが温度ＴDよりも低ければ、温度ＴCが最低温度として設定される（ステップＳ２１）。
【００３６】
一方、ステップＳ１９で温度ＴCが温度ＴDよりも高い場合、また、ステップＳ１５で温度ＴBが温度ＴDよりも高い場合、温度ＴDが最低温度として設定される（ステップＳ２３）。次いで、図３に基づいて、設定された最低温度に応じて印刷速度が設定されて（ステップＳ２５）、ジョブ印刷が開始される。
【００３７】
次に、印刷処理部１０３として定着温度設定部１０６及び定着温度制御部１０７を備えた第２実施形態を説明する。前述したように、加熱ローラ２４１は近傍温度の他、用紙が通過する毎にも熱を奪われて低下する。特に用紙は最低温度の影響を受け易い。そこで、ピッチが一定の場合、最低温度に応じてヒータ２４１ａの温度、すなわち定着温度を変更することが定着性を確保する上で必要である。最低温度が低い程、ヒータ２４１ａの温度を高めに設定する。例えば、図３において、印刷速度に代えて、最低温度が１８℃以上、１０℃〜１８℃、５℃〜１０℃、５℃以下の各範囲で定着温度を漸次、高く設定する。そして、印刷ジョブ時に、最低温度を検出して、対応する定着温度を設定する。なお、定着温度制御と印刷速度制御とを同時に実行する態様としてもよい。
【００３８】
また、印刷速度として、ピッチを変更する態様に代えて、第３実施形態として、文字通り用紙搬送部３０における用紙移送速度自体を変更するようにしてもよい。例えば、最低温度に対応して用紙搬送部３０を構成する搬送ローラ群の回転の周速度を変更して用紙の搬送速度を変更すればよい。
【００３９】
また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１  画像形成装置
１０  制御部
１０２  最低温度検出部（最低温度検出手段）
１０３  印刷処理部（条件設定手段、印刷動作制御手段）
１０４  印刷速度設定部（印刷速度設定手段）
１０５  印刷速度制御部（印刷速度制御手段）
１０６  定着温度設定部
１０７  定着温度制御部
３０  用紙搬送部
４０  温湿度センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１３  温度センサ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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