JP2011242642A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成条件を制御するための環境温度検知手段を備えた画像形成装置に関し、特に、その環境温度検知手段の検知精度の向上に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus provided with an environmental temperature detection unit for controlling image forming conditions, and more particularly to improvement in detection accuracy of the environmental temperature detection unit.
従来の画像形成装置では、帯電手段により一様帯電した像担持体表面をレーザ露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置から供給されるトナーにより現像する。そして、現像により得られたトナー像を転写手段で記録媒体上に転写し、記録媒体上に転写したトナー像を定着器により定着することによって画像形成を行う。ところが、画像形成装置では、設置される環境温度によりいくつかの技術課題が生じる。例えば、帯電部では、環境温度変化により帯電特性が変化するため、像担持体上の一様帯電電位が所望の値とならず、その結果、画像濃度が変化したり、画像濃度ムラが生じたりするおそれがある。同様に、転写部でも、環境温度変化により転写ローラのゴム弾性層の抵抗値が変化し、転写特性が変化する。その結果、所望の転写電界が形成できず、画像濃度が変化したり、画像濃度ムラが生じたりするおそれがある。また、定着部において、低温環境ではトナーが溶融しきらずに、記録媒体上に溶融定着しないため、擦るとトナー像が剥がれてしまうという定着不良が発生するおそれがある。逆に、高温環境では記録媒体上のトナーが定着フィルムに付着してしまい、フィルムの一周後に再び記録媒体上に転写されてしまうというホットオフセットが発生するおそれがある。このように、環境温度変化による帯電特性、転写特性、定着特性の変化が要因となり、高品質な画像を得たい場合の課題となっていた。 In the conventional image forming apparatus, the surface of the image carrier uniformly charged by the charging unit is laser-exposed to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is developed with toner supplied from the developing device. Then, the toner image obtained by development is transferred onto a recording medium by a transfer unit, and the toner image transferred onto the recording medium is fixed by a fixing device, thereby forming an image. However, in the image forming apparatus, there are some technical problems depending on the installed environmental temperature. For example, in the charging unit, the charging characteristics change due to the environmental temperature change, so the uniform charging potential on the image carrier does not become a desired value, and as a result, the image density changes or image density unevenness occurs. There is a risk. Similarly, also in the transfer portion, the resistance value of the rubber elastic layer of the transfer roller changes due to a change in environmental temperature, and the transfer characteristics change. As a result, a desired transfer electric field cannot be formed, and the image density may change or image density unevenness may occur. Further, since the toner does not completely melt and does not melt and fix on the recording medium in a low temperature environment in the fixing unit, there is a possibility that a fixing defect such that the toner image is peeled off when rubbed. On the contrary, in a high temperature environment, the toner on the recording medium adheres to the fixing film, and there is a possibility that a hot offset occurs in which the toner is transferred to the recording medium again after one round of the film. As described above, changes in charging characteristics, transfer characteristics, and fixing characteristics due to environmental temperature changes have been a problem in the case of obtaining a high-quality image.
そこで、画像形成装置に環境温度検知センサを備え、環境温度の検知結果を各種制御に反映させることにより、上記課題を解決している。しかし、画像形成装置には定着器、電装部品などの発熱源が多数あるため、これらの発熱源による機内昇温の影響により、環境温度を正しく検知できないという課題が生じる。特に定着器から発生する熱の影響が最も大きく、環境温度検知センサを設置する場所によっては実際の環境温度と環境検知温度の差が２０〜４０℃程度に達してしまう場合もあり、定着器の発熱による影響を取り除くさまざまな手法が開示されている。 Therefore, the above problem is solved by providing the image forming apparatus with an environmental temperature detection sensor and reflecting the detection result of the environmental temperature in various controls. However, since the image forming apparatus has a large number of heat sources such as fixing devices and electrical parts, there is a problem that the environmental temperature cannot be detected correctly due to the effect of temperature rise in the apparatus by these heat sources. In particular, the influence of heat generated from the fixing device is the largest, and depending on the location where the environmental temperature detection sensor is installed, the difference between the actual environmental temperature and the environmental detection temperature may reach about 20 to 40 ° C. Various methods for removing the effects of heat generation are disclosed.
さらに、これらの手法を用いて、定着器の発熱による影響を取り除くことができたとしても、電装部品による発熱を無視することはできない。特に、近年は省スペース・小型化が進んだ結果、電装部品で発生した熱が機内にこもりやすくなっている上に、環境温度検知センサの設置場所も制限される。そのため、例えば、特許文献１では、電装基板の近傍に設置された環境温度検知センサで検知された温度を電装基板への電力供給時間、電力供給停止時間に基づいて補正を行い、補正後の温度に基づいて画像形成条件を変更する手法が開示されている。 Furthermore, even if the effects of heat generated by the fixing device can be eliminated by using these methods, the heat generated by the electrical components cannot be ignored. In particular, as space saving and miniaturization have progressed in recent years, the heat generated by the electrical components is easily trapped in the machine, and the installation location of the environmental temperature detection sensor is also limited. Therefore, for example, in Patent Document 1, the temperature detected by the environmental temperature detection sensor installed in the vicinity of the electrical board is corrected based on the power supply time to the electrical board and the power supply stop time, and the corrected temperature A method for changing the image forming conditions based on the above is disclosed.
しかし、印字待機、普通紙への印字、厚紙への印字等の画像形成装置の動作モードにより、環境温度検知センサの検知温度が異なり、特許文献１に開示された電装基板への電力供給時間に基づく温度補正では、実際の環境温度との誤差が大きくなる場合があった。 However, the detection temperature of the environmental temperature detection sensor differs depending on the operation mode of the image forming apparatus such as printing standby, printing on plain paper, printing on cardboard, etc., and the power supply time to the electrical board disclosed in Patent Document 1 is different. In the temperature correction based on this, an error from the actual environmental temperature may increase.
本発明はこのような状況のもとでなされたもので、動作モードに対応した環境温度変化に基づいて環境温度検知センサの検知温度を補正し、補正後の環境温度により画像形成条件を制御して良好な画像を得ることを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances. The detection temperature of the environmental temperature detection sensor is corrected based on the environmental temperature change corresponding to the operation mode, and the image forming conditions are controlled by the corrected environmental temperature. The purpose is to obtain a good image.
前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
（１）電装基板上またはその近傍に配置され、環境温度を検知する環境温度検知手段と、前記環境温度検知手段により検知された環境温度に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、前記画像形成装置の動作モードに対応した環境温度の温度変化量を予測する環境温度変化予測手段を備え、前記制御手段は、前記環境温度変化予測手段により予測された環境温度の温度変化量に基づいて、前記環境温度検知手段で検知された環境温度を補正し、補正後の環境温度に基づいて前記画像形成条件を制御する画像形成装置。 (1) An environmental temperature detection unit that is disposed on or near the electrical board and detects an environmental temperature, and a control unit that controls image forming conditions based on the environmental temperature detected by the environmental temperature detection unit. And an environmental temperature change predicting unit that predicts an environmental temperature change amount corresponding to an operation mode of the image forming apparatus, wherein the control unit is predicted by the environmental temperature change predicting unit. An image forming apparatus that corrects an environmental temperature detected by the environmental temperature detection unit based on a temperature change amount of the environmental temperature and controls the image forming conditions based on the corrected environmental temperature.
本発明によれば、動作モードに対応した環境温度変化に基づいて環境温度検知センサの検知温度を補正し、補正後の環境温度により画像形成条件を制御して良好な画像を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to correct the detected temperature of the environmental temperature detection sensor based on the environmental temperature change corresponding to the operation mode, and to control the image forming conditions based on the corrected environmental temperature to obtain a good image.
以下、本発明を実施するための形態について、画像形成装置の実施例により詳しく説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples of image forming apparatuses.
＜カラー画像形成装置の概要＞
図１は、本実施例のカラー画像形成装置の構成を示す断面図である。このカラー画像形成装置は、ほぼ中央部にドラム形状の像担持体である感光ドラム２を有する。感光ドラム２の周囲には、感光ドラム２を一様に帯電するための帯電ローラ３と、感光ドラム２にレーザ光を照射して静電潜像を形成するための露光装置４とが配置される。さらに、感光ドラム２に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置５、感光ドラム２上の残留トナーを除去するクリーニング装置６も配置されている。現像装置５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを有する現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫ（以下、単に現像装置５ともいう）をカートリッジ化し、回転可能なロータリ１に取り外し可能に装着したロータリ式現像装置である。また、現像装置５は、静電潜像を現像するための現像ローラ２５を有する。
<Outline of color image forming apparatus>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the color image forming apparatus of this embodiment. This color image forming apparatus has a photosensitive drum 2 which is a drum-shaped image carrier at a substantially central portion. Around the photosensitive drum 2, a
画像形成時には、画像形成装置は、感光ドラム２を、中間転写ベルト７の回転に同期させて、図１の矢印方向（反時計回り）に回転させる。感光ドラム２の表面は帯電ローラ３により一様に帯電され、帯電された感光ドラム２に対し露光装置４によりイエロー画像の光照射が行われ、感光ドラム２の表面にイエロー画像に応じた静電潜像が形成される。静電潜像形成に合わせて、画像形成装置は、イエローの現像装置５Ｙが感光ドラム２と対向する現像位置に来るように、ロータリ１を回転させる。そして、感光ドラム２に形成された静電潜像にイエロートナーを付着させるために、画像形成装置は、現像ローラ２５に感光ドラム２の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加する。その結果、感光ドラム２上に形成された静電潜像にイエロートナーが付着し、静電潜像が現像される。その後、中間転写ベルト７の内側に配置された一次転写部材８に、トナーと逆極性の電圧を印加することにより、感光ドラム２上に形成されたイエローのトナー画像は中間転写ベルト７に一次転写される。マゼンタ、シアン、ブラックの各色についても同様に、各色の現像装置５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫが順次、感光ドラム２と対向する現像位置に来るように、画像形成装置はロータリ１を回転させる。そして、各色のトナーで感光ドラム２に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト７上に重ね合わされるように転写される。これにより、中間転写ベルト７にカラー画像が形成される。中間転写ベルト７に各色のトナー画像が転写される間、二次転写ローラ１０及び中間転写ベルト７をクリーニングするクリーニングユニット９は、中間転写ベルト７とは離間している。
At the time of image formation, the image forming apparatus rotates the photosensitive drum 2 in the arrow direction (counterclockwise) in FIG. 1 in synchronization with the rotation of the
また、画像形成動作に同期して、記録媒体であるシートＰが搬送部によって画像形成部へと搬送される。記録媒体とはトナー画像が形成されるものであり、例えば、紙あるいはＯＨＰシートなどを指す。本実施例では、装置下部に設けられたカセット１１にシートＰが積載収納されている。そして、画像形成動作に同期して、カセット１１内のシートＰが給送ローラ１２によって１枚ずつ分離給送される。給送されたシートＰは、レジストローラ対１３により、中間転写ベルト７と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部に送り出される。二次転写ローラ１０にはトナーと逆極性の電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト７上に重ね合わされた４色のトナー画像は、搬送されてきたシートＰが二次転写部を挟持搬送される過程で、シートＰの表面に順次二次転写される。トナー画像が転写されたシートＰは、定着器１４に送られる。定着器１４では、シートＰは加熱、加圧され、転写されたトナー画像がシートＰに定着される。そして、シートＰは、定着器１４を通過して、装置外部の上カバー１５の排出部へ搬送される。
Further, in synchronization with the image forming operation, the sheet P as a recording medium is conveyed to the image forming unit by the conveying unit. The recording medium is a medium on which a toner image is formed, and refers to, for example, paper or an OHP sheet. In this embodiment, sheets P are stacked and stored in a
＜主要回路基板の概要＞
図２は、本実施例の画像形成装置の主要回路基板の機能ブロック図である。制御回路／高圧電源基板５０の制御回路部は画像形成装置のハードウェアの制御を行い、高圧電源部は帯電、現像、転写などに必要な電圧を発生させる。ビデオコントローラ基板６０は、ホストコンピュータなどの外部機器からの画像データをシリアルデータに変換する。レーザ駆動回路基板７０は露光装置４内に設けられ、ビデオコントローラ基板６０からの画像展開データに基づきレーザを発光する。モータ駆動回路基板８０は、モータの駆動を制御する。低圧電源基板９０は、各基板へ３．３Ｖと２４Ｖの電力供給を行う。
<Outline of main circuit board>
FIG. 2 is a functional block diagram of the main circuit board of the image forming apparatus of this embodiment. The control circuit unit of the control circuit / high-voltage
＜環境温度検知センサの概要＞
次に、環境温度検知センサ５１について説明する。図３は、本実施例のカラー画像形成装置の制御回路／高圧電源基板を説明する図である。環境温度検知センサ５１は、画像形成装置における最大の熱源である定着器１４による熱の影響を排除するために、定着器１４とは離れた位置に設置される。しかし、環境温度検知センサ５１は、装置の小型化、低コスト化の要請により制御回路／高圧電源基板５０上に設置され、画像形成装置の設置された環境温度を検知する。図３に示すように、制御回路／高圧電源基板５０にはＣＰＵ５２の他に、記憶装置としてＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４が実装されている。ＲＯＭ５３には画像形成装置を制御するためのプログラム等が格納され、ＲＡＭ５４には、例えば画像形成装置の画像形成条件を制御するために必要なデータ等が一時的に格納される。ＣＰＵ５２には、不図示のＡ／Ｄコンバータを介して環境温度検知センサ５１が接続されている。画像形成装置の電源がオンされると、環境温度検知センサ５１は環境温度を検知し、検知した温度に応じたセンサ値をＡ／Ｄコンバータによってデジタル化し、ＣＰＵ５２に逐次送信する。そして、検知された環境温度に応じて、ＣＰＵ５２は、帯電電圧や転写電圧などの目標電圧、目標電流や、定着器における温度制御の目標温度といった画像形成条件の変更を制御する。
<Outline of environmental temperature detection sensor>
Next, the environmental
ところが、環境温度検知センサ５１は、制御回路／高圧電源基板５０上に設置されているため、電装基板上の電装部品（特に、抵抗素子、半導体素子）の昇温による影響を受け、実際の環境温度よりも高く誤検知してしまう。そのため、このままでは、画像形成装置は、実際の環境温度に応じた適正な画像形成を行うことができない。適正な画像形成を行うためには、ＣＰＵ５２は、環境温度検知センサ５１により検知された温度を補正し、実際の環境温度を精度良く推定する必要がある。
However, since the environmental
＜画像形成装置の温度プロフィールについて＞
図４は、画像形成装置の各動作モードにおいて、環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅと実際の環境温度Ｔｒの測定結果を示したグラフであり、縦軸は温度（℃）を、横軸は装置動作を開始してからの経過時間ｔａ（ｍｉｎ（分））を示す。ここで、画像形成装置の動作モードとは、例えば、画像形成装置が印字待機の状態である印字待機モード、普通紙への印字を行う普通紙印字モード、厚紙への印字を行う厚紙印字モードのことである。グラフから分かるように、実際の環境温度Ｔｒは画像形成装置の動作モードによらず一定である。ところが、画像形成装置が動作を開始すると、制御回路／高圧電源基板５０上の各電装部品の温度が上昇するため、いずれの動作モードでも、環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅは実際の環境温度Ｔｒよりも高くなる。その結果、図４に示すように、環境検知温度Ｔｅと実際の環境温度Ｔｒとの間に温度差が生じ、その差は最大約９℃に達する。
<Temperature profile of image forming apparatus>
FIG. 4 is a graph showing measurement results of the environmental detection temperature Te detected by the environmental
また、図４に示された各動作モードにおいて、環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅの温度プロフィールは、動作モードにより収束する温度も異なれば、その温度曲線形状も異なっている。このことは、画像形成装置の動作モードが決まると、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅの温度プロフィールが一意的に決まることを示す。
In each operation mode shown in FIG. 4, the temperature profile of the environment detection temperature Te detected by the environment
図５（ａ）は、印字動作後に画像形成装置を印字待機モードで放置した場合における、環境検知温度Ｔｅと実際の環境温度Ｔｒの測定結果を示したグラフであり、縦軸は温度を、横軸は印字動作停止後の経過時間ｔｂ（ｍｉｎ（分））を示す。画像形成装置の印字動作停止により、制御回路／高圧電源基板５０上の各電装部品が昇温されなくなり、その結果、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅは下がる。普通紙印字モードの場合でも、厚紙印字モードの場合でも、環境温度検知センサ５１によって検知される環境検知温度Ｔｅが収束する温度は、図４に示す印字待機モードでの環境検知温度Ｔｅが収束する温度と一致する。
FIG. 5A is a graph showing measurement results of the environmental detection temperature Te and the actual environmental temperature Tr when the image forming apparatus is left in the print standby mode after the printing operation. The axis indicates the elapsed time tb (min (minutes)) after the printing operation is stopped. When the printing operation of the image forming apparatus is stopped, the temperature of each electrical component on the control circuit / high-voltage
図５（ａ）に示すように、厚紙印字モードの印字停止直後の環境検知温度Ｔｅの初期温度は、普通紙印字モードの印字停止直後の環境検知温度の初期温度Ｔｅよりも低い。そこで、厚紙印字モードでの環境検知温度Ｔｅの初期温度が、普通紙印字モードでの環境検知温度Ｔｅの温度と等しくなる時間（図５（ｂ）のオフセット時間）まで、図５（ａ）の厚紙印字モードの温度プロフィールをずらしたものが図５（ｂ）である。図５（ａ）、（ｂ）より、普通紙印字モード及び厚紙印字モードから印字待機モードにした場合、初期温度の違いはあるが、２つの温度プロフィールは、ほぼ一致することが分かる。 As shown in FIG. 5A, the initial temperature of the environment detection temperature Te immediately after the printing stop in the thick paper printing mode is lower than the initial temperature Te of the environment detection temperature immediately after the printing stop in the plain paper printing mode. Therefore, until the time when the initial temperature of the environment detection temperature Te in the thick paper printing mode becomes equal to the temperature of the environment detection temperature Te in the plain paper printing mode (offset time in FIG. 5B), the time shown in FIG. FIG. 5B shows a shifted temperature profile in the cardboard printing mode. 5 (a) and 5 (b), it can be seen that when the normal paper printing mode and the thick paper printing mode are changed to the print standby mode, the two temperature profiles are almost the same although there is a difference in the initial temperature.
以上のことから、画像形成装置の動作モードが決まると、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅは、その動作モードに応じた特異な温度プロフィールを描くことが分かる。その結果、各々の動作モードにおいて、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅと実際の環境温度Ｔｒとの温度差は、ほぼ一意的に決まる。
From the above, it can be seen that when the operation mode of the image forming apparatus is determined, the environment detection temperature Te detected by the environment
＜環境温度が一定の場合の環境検知温度の補正手法について＞
前述したように、本実施例の画像形成装置では、２つの条件が満足されると、環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅを、下記の式（ａ）を用いて補正することにより、正しい環境温度を推定することができる。２つの条件のうち、１つ目の条件は、図４、図５で示したように、環境温度Ｔｒが一定の環境であることである。そして、もう１つの条件は、各動作モードにおいて、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅの初期温度が環境温度Ｔｒと一致していることである。なお、式（ａ）では、補正後の環境温度をＴｓとし、環境温度Ｔｒが一定の環境での、環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅの初期温度をＴｉとしており、初期温度Ｔｉは実際の環境温度Ｔｒと等しい。
Ｔｓ＝Ｔｅ−（Ｔｅ−Ｔｉ） （ａ）
ここで、環境温度が一定の環境における環境温度Ｔｒを、特にＴｒｃと定義し、かつ、Ｔｉ＝Ｔｒｃという関係式を使用して式（ａ）を変形すると、以下の式（ｂ）となる。
Ｔｓ＝Ｔｅ−（Ｔｅ−Ｔｉ）＝Ｔｅ−（Ｔｅ−Ｔｒｃ） （ｂ）
<How to correct the environmental detection temperature when the environmental temperature is constant>
As described above, in the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment, when the two conditions are satisfied, the environment detection temperature Te detected by the environment
Ts = Te− (Te−Ti) (a)
Here, when the environmental temperature Tr in an environment where the environmental temperature is constant is particularly defined as Trc and the equation (a) is transformed using the relational expression of Ti = Trc, the following equation (b) is obtained.
Ts = Te− (Te−Ti) = Te− (Te−Trc) (b)
次に、環境温度が一定の環境において、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅの機内昇温による上昇温度量、すなわち初期温度Ｔｉからの昇温変化量をΔＴとすると、ΔＴは以下の式（ｃ）で表される。
ΔＴ＝Ｔｅ−Ｔｉ あるいは ΔＴ＝Ｔｅ−Ｔｒｃ （ｃ）
そして、式（ｃ）を式（ａ）及び（ｂ）に代入すると、式（ａ）及び（ｂ）は、以下の式（ｄ）に変形できる。
Ｔｓ＝Ｔｅ−ΔＴ （ｄ）
Next, in an environment where the environmental temperature is constant, if ΔT is the amount of temperature rise due to the temperature rise of the environment detection temperature Te detected by the environment
ΔT = Te-Ti or ΔT = Te-Trc (c)
And if Formula (c) is substituted for Formula (a) and (b), Formula (a) and (b) can be transformed into the following formula (d).
Ts = Te−ΔT (d)
さらに、環境温度が一定の環境において、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅを、特にＴｅｃと定義すると、式（ａ）及び（ｃ）は、以下の式（ｅ）及び（ｆ）のように表される。
Ｔｓ＝Ｔｅｃ−（Ｔｅｃ−Ｔｉ）＝Ｔｉ （ｅ）
ΔＴ＝Ｔｅｃ−Ｔｉ あるいは ΔＴ＝Ｔｅｃ−Ｔｒｃ （ｆ）
式（ｅ）より、補正後の環境温度Ｔｓは、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅｃの初期温度Ｔｉ（この場合は、実際の環境温度Ｔｒｃと等しい）と同一であることが分かる。
また、式（ｆ）より、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅｃに基づいて、機内昇温による昇温変化量ΔＴを算出し、ΔＴを式（ｄ）に適用することにより、実際の環境温度Ｔｒｃと等しい補正後の環境温度Ｔｓを算出することができる。
Furthermore, when the environment detection temperature Te detected by the environment
Ts = Tec− (Tec−Ti) = Ti (e)
ΔT = Tec-Ti or ΔT = Tec-Trc (f)
From the equation (e), the corrected environment temperature Ts is the same as the initial temperature Ti of the environment detection temperature Tec detected by the environment temperature detection sensor 51 (in this case, equal to the actual environment temperature Trc). I understand.
Further, from the equation (f), based on the environment detection temperature Tec detected by the environment
＜環境温度が変動する場合の環境検知温度の補正手法について＞
実際の画像形成装置の設置環境では、例えば、空調設備があったり、日射の影響があったりするため、実際の環境温度Ｔｒは変動することが考えられる。そこで、実際の環境温度Ｔｒが変動する環境において、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度について考える。
<How to correct the environmental detection temperature when the environmental temperature fluctuates>
In the actual installation environment of the image forming apparatus, for example, there are air conditioning facilities or the influence of solar radiation, so the actual environmental temperature Tr may vary. Therefore, an environment detection temperature detected by the environment
環境温度Ｔｒの変動量をΔＴｒとし、環境温度が一定の環境において環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度ＴｅをＴｅｃとする。環境温度Ｔｒが変動する環境において環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅを、特にＴｅｖと定義すると、Ｔｅｖは以下の式（ｇ）で表される。
Ｔｅｖ＝Ｔｅｃ＋ΔＴｒ （ｇ）
The variation amount of the environmental temperature Tr is ΔTr, and the environmental detection temperature Te detected by the environmental
Tev = Tec + ΔTr (g)
また、環境温度が変動する環境における環境温度Ｔｒを、特にＴｒｖと定義すると、環境温度の変動量ΔＴｒは、環境温度が一定である環境における環境温度Ｔｒｃと環境温度が変動する環境における環境温度Ｔｒｖを用いて、ΔＴｒ＝Ｔｒｖ−Ｔｒｃと表される。この関係式を、式（ｇ）に代入すると、式（ｇ）は、以下の式（ｈ）のように表される。
Ｔｅｖ＝Ｔｅｃ＋Ｔｒｖ−Ｔｒｃ （ｈ）
さらに、式（ｆ）を用いると、式（ｈ）は以下の式（ｉ）のように変形できる。
Ｔｅｖ＝Ｔｒｖ＋（Ｔｅｃ−Ｔｒｃ）＝Ｔｒｖ＋ΔＴ （ｉ）
また、式（ｉ）を変形して、式（ｊ）が得られる。
Ｔｒｖ＝Ｔｅｖ−ΔＴ （ｊ）
従って、環境温度が変動する環境における、実際の環境温度Ｔｒｖは、環境温度が変動する環境で、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅｖから、昇温変化量ΔＴを減じることにより算出することができる。
Further, if the environmental temperature Tr in an environment where the environmental temperature varies is defined as Trv in particular, the environmental temperature variation amount ΔTr is equal to the environmental temperature Trc in an environment where the environmental temperature is constant and the environmental temperature Trv in an environment where the environmental temperature varies. Is expressed as ΔTr = Trv−Trc. When this relational expression is substituted into the expression (g), the expression (g) is expressed as the following expression (h).
Tev = Tec + Trv−Trc (h)
Furthermore, when the formula (f) is used, the formula (h) can be transformed into the following formula (i).
Tev = Trv + (Tec−Trc) = Trv + ΔT (i)
Further, the equation (i) is obtained by modifying the equation (i).
Trv = Tev−ΔT (j)
Accordingly, the actual environmental temperature Trv in an environment where the environmental temperature varies is calculated by subtracting the temperature increase change ΔT from the environmental detection temperature Tev detected by the environmental
ところが、環境温度Ｔｒが変動する環境では、式（ｊ）内の昇温変化量ΔＴを環境温度検知センサ５１のみによって求めることができない。なぜならば、昇温変化量ΔＴは、環境温度が一定の環境における、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅｃと、実際の環境温度Ｔｒｃとの温度差を表すからである。
However, in an environment where the environmental temperature Tr varies, the temperature increase change ΔT in the equation (j) cannot be obtained only by the environmental
従って、環境温度Ｔｒｖを算出するには、ＣＰＵ５２は、画像形成装置の各動作モードについて、環境温度が一定の場合において環境温度検知センサ５１により検知された環境検知温度Ｔｅの温度プロフィールデータをＲＯＭ５３に予め格納しておく必要がある。しかし、温度プロフィールデータをＲＯＭ等の記憶装置に格納する方法では、そのデータ量によっては、大容量の記憶装置が要求されることがある。そこで、少ない記憶容量でも対応できるように、環境温度が一定の環境において、各動作モードでの温度プロフィールデータを環境温度検知センサ５１により予め測定しておき、その測定結果に近似した温度データが算出できる演算アルゴリズムを作成する。そして、ＣＰＵ５２が、その演算アルゴリズムに基づいて算出された温度プロフィールデータを用いて、昇温変化量ΔＴを算出する方法について、以下に詳しく説明する。
Therefore, to calculate the environmental temperature Trv, the
（温度カウンタによる昇温変化量の算出について）
以下では、本実施例で採用した温度カウンタの概要について説明する。一定の動作モードを継続した場合の画像形成装置の機内温度は、経過時間と共に温度変化率が減衰していき、やがてある温度に向かって収束する。このような特性を的確に表現する関数として、漸近線を有する近似関数（近似式）である温度カウンタＣ（ｔ）（環境温度変化予測手段に相当）を作成した。
Ｃ（ｔ）＝Ｃｘ×（１−（１−ｋ）ｔ） （ｋ）
式（ｋ）において、ｔは、動作モードの継続時間（例えば、図４における装置動作時間）であり、Ｃｘは、環境温度が一定の環境において、最終的に収束する環境温度までの温度変化量（℃）を１００００倍した温度カウンタ値を示すパラメータである。また、ｋは各動作モードに固有の温度変化パラメータであり、０〜１の間の実数を指す。
(Regarding calculation of temperature rise change by temperature counter)
Below, the outline | summary of the temperature counter employ | adopted by the present Example is demonstrated. When the constant operation mode is continued, the temperature inside the image forming apparatus decreases with the passage of time and converges toward a certain temperature. As a function that accurately expresses such characteristics, a temperature counter C (t) (corresponding to an environmental temperature change prediction means) that is an approximate function (approximate expression) having an asymptote is created.
C (t) = Cx * (1- (1-k) t ) (k)
In Expression (k), t is the duration of the operation mode (for example, the apparatus operation time in FIG. 4), and Cx is the amount of temperature change until the environment temperature finally converges in an environment where the environment temperature is constant. This is a parameter indicating a temperature counter value obtained by multiplying (° C.) by 10,000. Further, k is a temperature change parameter unique to each operation mode, and indicates a real number between 0 and 1.
図６は、環境温度Ｔｒｃが一定の環境において、ある動作モードで連続プリントを行った場合の、環境検知温度Ｔｅｃの実測結果のグラフと、式（ｋ）で描かれる曲線グラフを重ねたものである。図６から、式（ｋ）の関数によって昇温現象が精度良く近似されていることが分かる。本実施例では、温度カウンタＣ（ｔ）の値は、環境温度が一定の環境における環境検知温度Ｔｅｃと環境温度Ｔｒｃとの温度差（温度変化量）を表す数値であると定義し、１℃を１００００単位で表現した。パラメータＣｘとｋは、環境温度が一定の環境において環境温度検知センサ５１により検知された機内温度の実測値を元に、画像形成装置の動作モード毎に定めた数値であり、図６の実測結果を近似する場合では、Ｃｘ＝９２０００、ｋ＝０．０２７とした。
FIG. 6 is a graph in which an actual measurement result of the environment detection temperature Tec and a curve graph drawn by the equation (k) are overlapped when continuous printing is performed in a certain operation mode in an environment where the environment temperature Trc is constant. is there. FIG. 6 shows that the temperature rising phenomenon is approximated with high accuracy by the function of the equation (k). In this embodiment, the value of the temperature counter C (t) is defined as a numerical value representing a temperature difference (temperature change amount) between the environment detection temperature Tec and the environment temperature Trc in an environment where the environment temperature is constant. Was expressed in 10,000 units. The parameters Cx and k are numerical values determined for each operation mode of the image forming apparatus based on the measured values of the in-machine temperature detected by the environmental
本実施例の温度カウンタは、所定の時間間隔で温度変化量の加算処理／減算処理を行う方式とするため、近似関数である式（ｋ）を分解して、温度カウンタへの加算値／減算値である温度変化量ΔＣを時間に依存しない関数として定義する必要がある。式（ｋ）と類似した関数の中には、次に示す等比数列の和の公式が存在する。
等比数列： Ａｎ＝ａ×ｒ（ｎ−１）
等比数列の和：Ｓｎ＝ΣＡｎ＝ａ×（１−ｒｎ）／（１−ｒ）
ここで、ｒ＝１−ｋ、ａ＝ｋ×Ｃｘとして、等比数列の和の公式に代入すると式（ｋ）と一致することから、式（ｋ）は等比数列の和の関数と考えることができる。
Since the temperature counter of the present embodiment adopts a method of performing the temperature change addition / subtraction process at a predetermined time interval, the equation (k), which is an approximate function, is decomposed to add / subtract to the temperature counter. It is necessary to define the temperature change amount ΔC, which is a value, as a function that does not depend on time. Among the functions similar to the equation (k), there is the following formula for the sum of geometric sequences.
Geometric sequence: An = a × r (n−1)
Sum of geometric sequences: Sn = ΣAn = a × (1-r n ) / (1-r)
Here, assuming that r = 1−k and a = k × Cx and substituting into the formula of the geometric sequence sum, the formula (k) is matched, so the formula (k) is considered as a function of the geometric sequence sum. be able to.
等比数列の和の公式が、Ｓｎ＝Ｓｎ−１＋Ａｎのように分解できることと、温度カウンタの処理がＣ（ｔ）＝Ｃ（ｔ−１）＋ΔＣで表現されることから、式（ｋ）を用いて温度変化量ΔＣを変換すると、
ΔＣ＝Ｃ（ｔ）−Ｃ（ｔ−１）＝ｋ×Ｃｘ×（１−ｋ）（ｔ−１）
＝ｋ×（Ｃｘ−Ｃ（ｔ−１））
となり、温度変化量ΔＣは温度カウンタＣ（ｔ）の関数として表現できる。
Since the formula of the geometric sequence sum can be decomposed as S n = S n−1 + A n and the processing of the temperature counter is expressed by C (t) = C (t−1) + ΔC. When the temperature change ΔC is converted using (k),
ΔC = C (t) −C (t−1) = k × Cx × (1-k) (t−1)
= K * (Cx-C (t-1))
Thus, the temperature change amount ΔC can be expressed as a function of the temperature counter C (t).
ところで、動作モードのスタート時（時間ｔ＝０の時）の温度変化量は０なので、温度カウンタＣ（０）は０である。そして、上記の式Ｃ（ｔ）＝Ｃ（ｔ−１）＋ΔＣを用いると、時間ｔ＝１の時の温度カウンタは、Ｃ（１）＝Ｃ（０）＋ΔＣ＝ΔＣであり、時間ｔ＝２の時の温度カウンタは、Ｃ（２）＝Ｃ（１）＋ΔＣ＝ΔＣ＋ΔＣ＝２ΔＣとなる。従って、温度カウンタの値は、温度変化量ΔＣの累積値であることが分かり、温度カウンタへの加算値である温度変化量ΔＣは、以下のように定義することができる。
ΔＣ＝ｋ×（Ｃｘ−Ｃ） （ｌ）
Ｃ＝Ｃ＋ΔＣ （ｍ）
なお、式（ｌ）で、Ｃは温度変化量ΔＣの累積値を示し、式（ｍ）は、次回の温度変化量ΔＣの算出のために、前回までの温度変化量ΔＣの累積値であるＣに、今回の温度変化量ΔＣを加算して、Ｃを更新することを示す。
By the way, since the amount of temperature change at the start of the operation mode (when time t = 0) is 0, the temperature counter C (0) is 0. Then, using the above formula C (t) = C (t−1) + ΔC, the temperature counter at time t = 1 is C (1) = C (0) + ΔC = ΔC, and time t = The temperature counter at 2 is C (2) = C (1) + ΔC = ΔC + ΔC = 2ΔC. Therefore, it can be seen that the value of the temperature counter is an accumulated value of the temperature change amount ΔC, and the temperature change amount ΔC that is an addition value to the temperature counter can be defined as follows.
ΔC = k × (Cx−C) (l)
C = C + ΔC (m)
In the equation (l), C represents the accumulated value of the temperature change amount ΔC, and the equation (m) is the accumulated value of the temperature change amount ΔC up to the previous time in order to calculate the next temperature change amount ΔC. This indicates that C is updated by adding the current temperature change amount ΔC to C.
以上説明したように、画像形成装置の全ての動作モードにおける機内温度の変化特性は、パラメータｋとＣｘによって近似することができる。そして、前述した式（ｊ）より、実際の環境温度Ｔｒｖは、環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅｖから、温度変化量の累積値であるＣ（式（ｊ）の昇温変化量ΔＴと等しい）を減じることにより算出することができる。
As described above, the change characteristics of the in-machine temperature in all operation modes of the image forming apparatus can be approximated by the parameters k and Cx. Then, from the above-described equation (j), the actual environmental temperature Trv is calculated from the environmental detection temperature Tev detected by the environmental
図６では温度上昇を表現した近似曲線を示したが、式（ｌ）及び（ｍ）に基づく算出式を用いることで、同様に温度下降も表現することができる。パラメータＣｘは、環境温度が一定の環境における、一定の環境温度から最終的に収束する環境温度までの温度変化量を示すことから、図４より印字モードにおけるパラメータＣｘは、印字待機モードにおけるＣｘよりも大きな値であることが分かる。ところで、動作モードが印字モードから印字待機モードに変わった場合には、式（ｌ）において、Ｃｘは印字待機モードのものが適用され、温度変化量の累積値Ｃは、直前の印字モードの時の値が使用されるので、ΔＣは負の値となり、温度下降を表現できる。なお、温度上昇と温度下降とは互いに温度変化特性の異なる現象であるため、温度上昇の場合と温度下降の場合では、変数ｋは異なる値となる。本実施例でも、各動作モードについてパラメータｋとＣｘの値をそれぞれ設定した。 In FIG. 6, an approximate curve representing the temperature rise is shown. However, by using the calculation formula based on the formulas (l) and (m), the temperature fall can be similarly represented. Since the parameter Cx indicates the amount of temperature change from the constant environmental temperature to the environmental temperature that finally converges in an environment where the environmental temperature is constant, the parameter Cx in the print mode from FIG. 4 is more than the Cx in the print standby mode. Is also a large value. By the way, when the operation mode is changed from the print mode to the print standby mode, in Expression (l), Cx is applied in the print standby mode, and the accumulated value C of the temperature change amount is the value in the previous print mode. Since ΔC is used, ΔC becomes a negative value, and a temperature decrease can be expressed. Note that the temperature rise and the temperature fall are phenomena having different temperature change characteristics, so the variable k has a different value between the temperature rise and the temperature drop. Also in this embodiment, the values of the parameters k and Cx are set for each operation mode.
＜画像形成装置による環境検知温度の補正動作＞
図７は、本実施例の画像形成装置が行う環境検知温度の補正手順を示すフローチャートである。本手順は、制御回路／高圧電源基板５０のＲＯＭ５３に格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ５２により実行される。また、ＲＯＭ５３には、環境温度が一定の環境での画像形成装置の各動作モードに対応した温度プロフィールデータが格納されている。温度プロフィールデータには、環境温度検知センサ５１によって測定された温度で描かれる温度変化モデルの温度特性曲線に近似した温度を算出する、前述した近似式（ｋ）のパラメータｋ、Ｃｘが記憶されている。ＲＡＭ５４には、ＣＰＵ５２が画像形成条件を制御するためのデータ等が格納されている。また、ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５２が環境温度の補正演算を行う際のデータの一時記憶としても使用される。
<Environment detection temperature correction operation by image forming apparatus>
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for correcting the environment detection temperature performed by the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. This procedure is executed by the
画像形成装置の電源がオンされると、ステップ１００（以下、Ｓ１００のように記す）では、ＣＰＵ５２は画像形成装置全体の初期化を行い、画像形成装置のスタンバイ時の環境温度を環境温度の初期値として設定する。Ｓ１０１では、Ｓ１０２〜１０７の処理が一定の時間間隔で実行されるようにするため、ＣＰＵ５２は、タイマ等により所定の時間が経過したかどうかを判定する。所定時間が経過していれば、ＣＰＵ５２はＳ１０２の処理に進み、経過していなければ、Ｓ１０１を再度実行する。Ｓ１０２では、ＣＰＵ５２は、環境温度検知センサ５１によって検知された現在の画像形成装置の機内温度データを受信する。Ｓ１０３では、ＣＰＵ５２は、画像形成装置の現在の動作モードの検出を行う。ＣＰＵ５２は、画像形成条件を記録材の種類等により変更する必要があるため、例えば普通紙への印字、厚紙への印字、印字待機といった画像形成装置の現在の動作モードに関するデータをＲＡＭ５４に格納している。そのため、ＲＡＭ５４に格納されている画像形成装置の動作モードについてのデータを読み出すことにより、ＣＰＵ５２は現在の動作モードを検出できる。
When the power of the image forming apparatus is turned on, in step 100 (hereinafter referred to as S100), the
Ｓ１０４では、ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５３に記憶されている温度プロフィールデータから、Ｓ１０３で検出した動作モードに対応する演算パラメータｋ、Ｃｘを読み出し、さらに、ＲＡＭ５４から温度変化量の累積値Ｃを読み出す。Ｓ１０５では、ＣＰＵ５２は、Ｓ１０４で読み出した演算パラメータｋ、Ｃｘ及び温度変化量の累積値Ｃを用いて、前述した式（ｌ）により、前回処理時からの温度変化量ΔＣを算出する。Ｓ１０６では、ＣＰＵ５２は、前述した式（ｍ）により、Ｓ１０４で読み出した温度変化量の累積値Ｃに、Ｓ１０５で算出した温度変化量ΔＣを加算した温度変化量の累積値Ｃを求める。そして、ＣＰＵ５２は、前述した式（ｊ）により、Ｓ１０２で受信した画像形成装置の機内温度を累積値Ｃで補正し、補正後の環境温度を算出する。Ｓ１０７では、ＣＰＵ５２は、Ｓ１０６で求めた温度変化量の累積値ＣをＲＡＭ５４に格納し、Ｓ１０１に戻る。
In S <b> 104, the
＜環境温度検知センサにおける環境検知温度補正効果について＞
環境温度が変動する環境において、画像形成装置の各動作モードにおける実際の環境温度Ｔｒ、環境温度検知センサにより検知された環境検知温度Ｔｅ、補正後の環境検知温度Ｔｓの関係を示したグラフが、図８、図９である。
<Environmental detection temperature correction effect of environmental temperature detection sensor>
In an environment where the environmental temperature varies, a graph showing the relationship between the actual environmental temperature Tr in each operation mode of the image forming apparatus, the environmental detection temperature Te detected by the environmental temperature detection sensor, and the corrected environmental detection temperature Ts. 8 and 9.
図８（ａ）は、本実施例の画像形成装置の印字待機モードにおける環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅ、実際の環境温度Ｔｒ、補正後の環境検知温度Ｔｓの関係を表すグラフである。同様に、図８（ｂ）は、本実施例の画像形成装置の普通紙印字モードにおける環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅ、実際の環境温度Ｔｒ、補正後の環境検知温度Ｔｓの関係を示すグラフである。さらに、図８（ｃ）は、本実施例の画像形成装置の厚紙印字モードにおける環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅ、実際の環境温度Ｔｒ、補正後の環境検知温度Ｔｓの関係を表すグラフである。なお、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、縦軸は温度を、横軸は装置動作を開始してからの経過時間をそれぞれ示す。
FIG. 8A shows the relationship between the environmental detection temperature Te detected by the environmental
また、図９には、本実施例の画像形成装置の普通紙印字モードの印字停止後における環境温度検知センサ５１により検知される環境検知温度Ｔｅ、実際の環境温度Ｔｒ、補正後の環境検知温度Ｔｓの関係を表すグラフを示す。なお、図９では、縦軸は温度を、横軸は印字動作停止後の経過時間をそれぞれ示す。
Also, FIG. 9 shows the environmental detection temperature Te detected by the environmental
図４では、補正前の環境温度検知センサ５１による環境検知温度Ｔｅと実際の環境温度Ｔｒとの温度差が最大約９℃あったが、図８、図９から分かるように、補正後の環境温度Ｔｓと実際の環境温度Ｔｒとの温度差は最大でも１℃程度に抑えることができる。実際に、図１のカラー画像形成装置に本実施例で示した環境検知温度の補正を行うことにより、コストの上昇、装置の大型化を招くことなく、環境温度に応じた画像形成条件の制御が可能になり、高品位な画像を提供することができる。
In FIG. 4, the maximum temperature difference between the environmental detection temperature Te by the environmental
以上説明したように、本実施例によれば、動作モードに対応した環境温度変化に基づいて環境温度検知センサの検知温度を補正することができ、補正後の環境温度により画像形成条件を制御し、良好な画像を得ることができる。 As described above, according to this embodiment, the detected temperature of the environmental temperature detection sensor can be corrected based on the environmental temperature change corresponding to the operation mode, and the image forming conditions are controlled by the corrected environmental temperature. A good image can be obtained.
＜環境温度検知センサの構成例＞
実施例１では、図３に示したように、環境温度検知センサ５１が制御回路／高圧電源基板５０上に設置された場合において、機内昇温の影響を排除する環境温度補正の例について説明した。本実施例では、図１０に示すように、環境温度検知センサ５１が電装基板である制御回路／高圧電源基板５０の近傍に設置された場合にも、実施例１と同様の手法で、機内昇温の影響を排除する環境温度補正について説明する。
<Configuration example of environmental temperature detection sensor>
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, an example of the environmental temperature correction that eliminates the influence of the temperature rise in the apparatus when the environmental
実施例１で説明したように、環境温度検知センサ５１により検知された環境温度に対する補正手法は、次の２つの条件を満たせば、環境温度検知センサ５１は画像形成装置のいずれの場所に設置されても良いことを示している。１つ目の条件は、環境温度検知センサ５１が画像形成装置の動作モードに応じた温度プロフィールを描くように設置されることである。２つ目の条件は、その温度プロフィールを前述した式（ｋ）、パラメータｋ、Ｃｘにより近似できることである。
As described in the first exemplary embodiment, the correction method for the environmental temperature detected by the environmental
本実施例でも、この２つの条件を満たすことにより、実施例１と同様に、動作モードに対応した環境温度変化に基づいて環境温度検知センサ５１の検知温度を補正することができ、補正後の環境温度により画像形成条件を制御して良好な画像を得ることができる。
Also in the present embodiment, by satisfying these two conditions, the detected temperature of the environmental
５０ 制御回路／高圧電源基板
５１ 環境温度検知センサ
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
50 Control Circuit / High Voltage
53 ROM
54 RAM
Claims (3)
前記環境温度検知手段により検知された環境温度に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記画像形成装置の動作モードに対応した環境温度の温度変化量を予測する環境温度変化予測手段を備え、
前記制御手段は、前記環境温度変化予測手段により予測された環境温度の温度変化量に基づいて、前記環境温度検知手段で検知された環境温度を補正し、補正後の環境温度に基づいて前記画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。 An environmental temperature detecting means that is disposed on or near the electrical board and detects the environmental temperature;
Control means for controlling image forming conditions based on the environmental temperature detected by the environmental temperature detecting means, and an image forming apparatus comprising:
Environmental temperature change prediction means for predicting the temperature change amount of the environmental temperature corresponding to the operation mode of the image forming apparatus,
The control means corrects the environmental temperature detected by the environmental temperature detection means based on the temperature change amount of the environmental temperature predicted by the environmental temperature change prediction means, and the image based on the corrected environmental temperature. An image forming apparatus that controls forming conditions.
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