(57)【要約】【課題】本発明の目的は、転写ローラに付着したトナーをクリーニングする場合の、クリーニング時間の短縮と転写ローラの長寿命化を実現することである。【解決手段】画像データに基づいて形成されたトナー像をシートに転写する転写ローラと、搬送されるシートを検知する検知手段と、転写ローラに印加するクリーニング電圧または転写ローラを回転させるクリーニング時間を設定して転写ローラに付着したトナーをクリーニングするクリーニング処理を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、画像データを所定サイズに分割し、分割した領域ごとにビデオカウント値を計算し、画像データのサイズが前記検知手段の検知信号に基づいて算出したシートのサイズよりも大きい場合、画像データのうちのシートからはみ出す領域を転写ローラの一周分で積層して、ビデオカウント値を用いて計算したトナー付着量に基づいて、クリーニング電圧またはクリーニング時間を設定する。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいてトナー像を形成する像形成手段と、
形成されたトナー像をシートに転写する転写ローラと、
搬送されるシートを検知する検知手段と、
前記転写ローラに印加するクリーニング電圧または前記転写ローラを回転させるクリーニング時間を設定して前記転写ローラに付着したトナーをクリーニングするクリーニング処理を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記画像データを所定サイズに分割し、前記分割した領域ごとにビデオカウント値を計算し、前記画像データのサイズが前記検知手段の検知信号に基づいて算出したシートのサイズよりも大きい場合、前記画像データのうちのシートからはみ出す領域を転写ローラの一周分で積層して、前記ビデオカウント値を用いて計算したトナー付着量に基づいて、前記クリーニング電圧または前記クリーニング時間を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記画像データを所定サイズに分割し、前記分割した領域ごとにビデオカウント値を計算し、前記画像データのサイズが前記検知手段の検知信号に基づいて算出したシートのサイズよりも大きい場合、前記画像データのうちのシートからはみ出す領域を転写ローラの一周分で積層して、前記分割した領域ごとに計算したビデオカウント値を累積加算し、その累積加算した最大値に基づいて、前記クリーニング電圧または前記クリーニング時間を設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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に形成されたトナー像を転写ローラによって転写する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、定型でない用紙などのシートにプリントする方法として、フリーサイズモードを指定することでユーザがシートサイズを指定しなくても、シートサイズを自動的に計測してプリントする画像形成装置が提供されている。この場合、１枚目のシートサイズが不明であるため、画像サイズの方がシートサイズよりも大きい場合、シートからはみ出したトナー画像の部分は転写ローラに付着する。転写ローラに付着したトナーは、２枚目の転写の際にシートの裏側に付着してシートが汚れてしまう。そのため、１枚目の画像形成後に転写ローラをクリーニングして付着したトナーを除去する必要がある。
【０００３】
転写ローラのクリーニング処理では、転写ローラに付着したトナーを中間転写ベルトなどの像担持体側に戻すため、転写ローラにクリーニング電圧を印加して転写ローラを回転させる。このとき、転写ローラに付着したトナーを確実に除去するために、転写ローラを長時間回転させると、２枚目以降の画像形成処理の効率が悪くなる。そのため、シートからはみ出すトナー像の長さによって、転写ローラのクリーニング時間およびクリーニング電圧を可変にすることで、クリーニング時間を短縮する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９１５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように、画像サイズの方がシートサイズよりも大きい場合、シートからはみ出したトナー画像の部分は転写ローラに付着するが、このような場合であっても、図４に示すような場合もある。すなわち、図４（ａ）に示すように、プリントする画像の濃度が低い場合や、文字画像のように面内一様に分布していない場合、シートからはみ出した画像が転写ローラ一周に付着するトナーの分布は図４（ｂ）に示すようになる。
【０００６】
このように、プリントする画像の濃度が低い場合や、文字画像のように面内一様に分布していない場合、転写ローラに積層して付着するトナーが不均一となるため、従来の技術では、適切なクリーニング時間が設定できないという課題があった。
【０００７】
例えば特許文献１では、シートからはみ出した画像（トナー像）の長さに応じてクリーニングを実行しているが、転写ローラに積層して付着するトナーの分布までは考慮できない。そのため、画像によっては必要以上のクリーニング時間やクリーニング電圧を印加してしまい、フリーサイズモードでの画像形成効率の改善および転写ローラの寿命改善の観点で課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、転写ローラに付着したトナーをクリーニングする場合の、クリーニング時間の短縮と転写ローラの長寿命化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、画像データに基づいてトナー像を形成する像形成手段と、形成されたトナー像をシートに転写する転写ローラと、搬送されるシートを検知する検知手段と、前記転写ローラに印加するクリーニング電圧または前記転写ローラを回転させるクリーニング時間を設定して前記転写ローラに付着したトナーをクリーニングするクリーニング処理を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記画像データを所定サイズに分割し、前記分割した領域ごとにビデオカウント値を計算し、前記画像データのサイズが前記検知手段の検知信号に基づいて算出したシートのサイズよりも大きい場合、前記画像データのうちのシートからはみ出す領域を転写ローラの一周分で積層して、前記ビデオカウント値を用いて計算したトナー付着量に基づいて、前記クリーニング電圧または前記クリーニング時間を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、転写ローラに付着したトナーをクリーニングする場合の、クリーニング時間の短縮と転写ローラの長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の模式断面図
【図２】画像形成装置の制御ブロック図
【図３】画像形成装置における操作表示部を説明する図
【図４】転写ローラに付着するトナーの分布を説明する図
【図５】分割ビデオカウントの累積の最大値を説明する図
【図６】分割ビデオカウントの累積の最大値に基づくクリーニング制御を説明する表図
【図７】フリーサイズ指定時のクリーニング制御のタイミングチャート図
【図８】クリーニング制御のフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。
【００１３】
図１は、本実施例に係る画像形成装置１００の断面図、図２は、本実施例に係る画像形成装置の制御ブロック図である。図１、図２を用いて、画像形成装置の基本的な構成を説明する。
【００１４】
図２において、制御部（制御手段）３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、不揮発性ＲＡＭ３０４から構成される。操作表示部であるＵＩ３３０から、例えばＰＣ等の外部入力装置５００からプリント動作開始の指示がネットワーク等を介してＣＰＵ３０１に入力されると、ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３１０を介して接続された、定着前搬送モータ１４５と定着後搬送モータ１４６を駆動制御することが可能な構成である。また、同じくＩ／Ｏ３１０を介して、用紙搬送センサ１７１、定着出口センサ１７３、レジ前搬送センサ（検知手段）１６０、給紙ピックアップセンサ１５２などの入力信号を検知することが可能である。
【００１５】
また、ＣＰＵ３０１は、画像形成部３２０を制御することが可能な構成である。画像形成部３２０は、図１に示すプロセスユニット１２０、転写ベルト１３０、二次転写ローラ１４０、及び、レーザースキャナユニット１２２により構成される。ＣＰＵ３０１は、この画像形成部３２０を構成する、プロセスユニット１２０、転写ベルト１３０、二次転写ローラ１４０などの高圧、駆動の制御、及び、レーザースキャナユニット１２２の制御が可能である。また、ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３１０を介して図１に示す定着器１７０の定着ヒータ４００をオンし、定着ヒータサーミスタ４０１によってヒータ温度を検出することでヒータ制御を実施する。
【００１６】
次に図１及び図２を用いて、基本的な画像形成動作について説明する。ＵＩ３３０等から、給紙カセット１５０からのプリント動作開始の指示が入ると、ＣＰＵ３０１がＩ／Ｏ３１０を介して給紙ピックアップローラ１５１の駆動源となる定着前搬送モータ１４５を駆動させることで、給紙ピックアップローラ１５１が回転駆動し、給紙カセット１５０内の用紙などのシートが１枚ずつ給紙搬送される。このとき、シートの給紙動作が正常に行えたかをＣＰＵ３０１が給紙ピックアップセンサ１５２を用いて監視する。
【００１７】
一方で、ＣＰＵ３０１は、二次転写ローラ１４０にシートが到着するタイミングに間に合うように、プロセスユニット１２０での画像形成動作を開始する。
【００１８】
プロセスユニット１２０は、感光ドラム、感光ドラムに作用するプロセス手段としての現像器（現像手段）、帯電ローラ（帯電手段）、感光ドラムクリーナー（クリーニング手段）などによって構成されている。プロセスユニット（像形成手段）１２０では、画像データに基づいてトナー像を形成する。具体的には、帯電ローラにより感光ドラム表面が帯電された後、レーザースキャナユニット１２２から照射されるレーザーにより、感光ドラム上に潜像が形成される。そして、形成された潜像は、現像器内のトナーにより感光ドラム上に現像される。その後、感光ドラム上に現像されたトナー像は、一次転写部１２１において一次転写電圧を印加され、転写ベルト１３０へ転写される。転写ベルト１３０へ転写されたトナー像は、転写ベルト１３０の回転によって、二次転写ローラ１４０へと至る。
【００１９】
また、ＣＰＵ３０１は、搬送ローラ１５３、搬送ローラ１５４、搬送ローラ１５５により搬送されたシートの位置を、レジ前搬送センサ１６０を監視することで検知する。
【００２０】
そして、レジ前搬送センサ１６０にシート先端が到達したのち、停止しているレジ搬送ローラ１６１にシート先端を突き当てた状態で所定量搬送することでループを形成してシートの斜行補正を行う。レジループ形成後にシートを停止させたのち、レジ前搬送センサ１６０にシート先端が到達した時刻とレジループ形成に要した時間を考慮して、シート先端と転写ベルト１３０のトナー像の先端が、二次転写ローラ１４０で一致するように、再度搬送を再開させる。
【００２１】
二次転写ローラ１４０に到達したシートとトナー像に対し、二次転写電圧を印加することにより、トナー像がシートに転写される。二次転写後のシートは、定着器１７０へ搬送される。ＣＰＵ３０１は画像生成に先立ち、定着ヒータ４００をオンして後述するプロセス速度に応じたプリント温度になっていることを定着ヒータサーミスタ４０１で予め検出しておくことで、搬送したシート上のトナー像は定着器１７０で確実にシートに加熱定着される。トナー像が定着されたシートは、その後、さらに装置下流部へ搬送される。
【００２２】
定着後のシート先端が定着出口センサ１７３に到達すると、ＣＰＵ３０１は、予めＵＩ３３０から指定されている指示に従って、シート搬送路２３０あるいはシート搬送路２３１のどちらに搬送するのかを判断し、搬送フラッパＳＬ１７２を切り替えることで、シートの搬送先を切り替える。具体的には、定着後のシートを、両面プリント指示の場合には、シート搬送路２３０へ搬送し、片面プリントあるいは両面プリントの裏面の場合には、シート搬送路２３１へ搬送する。以下、シートをシート搬送路２３１へ搬送した場合を記述する。
【００２３】
シート搬送路２３１へ搬送されたシートは、搬送ローラ２３２により、さらに下流へ搬送される。ここでも、先の切り替えと同様に、予めＵＩ３３０から指定されている指示に従い、ＣＰＵ３０１は搬送フラッパＳＬ１９０を切り替える。これにより、シートがシート搬送路１８０側へ搬送されるか、シート搬送路１８１側へ搬送されるかが切り替えられる。そして、ユーザの排紙指定先が排紙トレイ２００の場合には、シートはシート搬送路１８０へ搬送され、排紙指定先が排出トレイ１９６の場合には、シートはシート搬送路１８１側へ搬送される。
【００２４】
＜ユーザーインターフェースの説明＞
図３は操作表示部であるＵＩ３３０を示す図である。ＵＩ３３０には、画像形成動作を開始するためのスタートキー４０２、画像形成動作を中断するためのストップキー４０３、置数設定等を行うテンキー４０４〜４１２および４１４、ＩＤキー４１３、クリアキー４１５、リセットキー４１６が配置されている。また、上部にタッチパネルが形成された液晶表示部４２０が配置されており、画面上にソフトキーを作成可能となっている。
【００２５】
ＵＩ３３０からは、給紙段の選択が可能であり、用紙選択キー４１７から給紙段の指定として、図１に示す給紙カセット２２０、または、給紙カセット１５０、または、手差しトレイ２１０を選択することが可能である。
【００２６】
図３において、フリーサイズボタン４１９を押下することで、フリーサイズプリントモードを設定できる。フリーサイズプリントモードは、手差しトレイ２１０から、定型以外のシートをプリントすることができるモードである。
【００２７】
＜フリーサイズモードでの動作説明＞
図７は本実施例におけるフリーサイズモードの全体シーケンスを説明する図である。まず、時刻ｔ１において１枚目のシートに対しては既知の画像サイズで画像形成を開始する。同時に、後述する分割ビデオカウントの方法で画像データのカウントを開始する。次にシートを給紙後、シート先端が時刻ｔ２でレジ前搬送センサ１６０に到達すると、シートの長さを計測するためにＣＰＵ３０１が有するタイマーで時間計測をスタートする。レジ搬送ローラ１６１に到達後にレジループを形成後、時刻ｔ３でレジ搬送ローラ１６１を回転開始する。
【００２８】
その後、シート後端がレジ前搬送センサ１６０を通過する時刻ｔ４で、先にスタートしたタイマーの経過時間と搬送速度によりシートの長さを計測する。その後、シート後端がレジ搬送ローラ１６１を通過する時刻ｔ５でレジ搬送ローラ１６１を停止させ、時刻ｔ６まで１枚目の画像形成終了を待つ。その後、後述する分割ビデオカウントの累積の最大値に基づき、時刻ｔ７で二次転写ローラ１４０のクリーニング処理を実施する。
【００２９】
＜分割ビデオカウントの累積の最大値によるクリーニング制御＞
図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、分割ビデオカウントの累積の最大値の算出方法を説明する。まず、図５（ａ）を用いて、画像データを分割し、分割した領域ごとのカウント処理について説明する。図５（ａ）は、シートのサイズと、シートのサイズより大きい画像データのサイズを表している。画像サイズの方がシートサイズよりも大きいため、画像データのうちのシートからはみ出す領域、すなわちシートの領域外のトナー画像が、二次転写ローラ１４０に対して付着することになる。図５（ａ）は画像データを所定サイズ（ＭｘＭ（本実施例ではＭ＝２５５）ドット毎の小領域）に分割することを示した図である。図５（ａ）に示す画像データの分割ビデオカウントのカウント処理とは、ＣＰＵ３０１とＲＡＭ３０３を用いて所定サイズに分割した小領域毎にビデオデータ（画像データ）の輝度値を積算していく処理である。
【００３０】
次に、図５（ｂ）を用いて、シートからはみ出したトナーが二次転写ローラ１４０に積層して付着する分布の最大値（Ｃｍａｘ）を算出する方法を説明する。シートからはみ出す領域を二次転写ローラ１４０の一周分（ローラピッチ２πｒ）で二次転写ローラ１４０上に積層し、所定サイズに分割した小領域毎の分割ビデオカウント値を累積加算する。これにより、画像データのうちのシートからはみ出す領域を、二次転写ローラ１４０に積層して付着するトナーの分布を計算できる。具体的にはＲＡＭ３０３に図５（ｂ）に示す配列Ｃを設け、所定サイズに分割した小領域毎の分割ビデオカウント値のうち、シート後端から画像後端までの領域（シートからはみ出す領域）をローラピッチで積層して、積層された領域ごとに累積加算する。その後、配列Ｃの最大値を探索することで、二次転写ローラ１４０に付着するトナーの最大積層量を算出できる。すなわち、シートからはみ出す領域を二次転写ローラ１４０に積層して付着させた際のトナー付着量の最大値（分割ビデオカウントの累積最大値Ｃｍａｘ）を算出できる。
【００３１】
図６は前述の如くして算出した分割ビデオカウントの累積の最大値（トナーの最大積層量）に基づくクリーニング制御を説明する図である。図６から分かるように、分割ビデオカウントの累積の最大値が大きくなるにつれ、クリーニング周期（クリーニング時間）が長く、クリーニング電圧の振幅が大きくなるように決定している。この情報（累積最大値ごとのクリーニング時間及びクリーニング電圧の設定）は、予め実験に基づいて決定し、ＲＯＭ３０２に格納しておく。クリーニング制御は、ＣＰＵ３０１が画像形成部３２０を制御し、画像形成部３２０における二次転写ローラ１４０に、前記算出した累積最大値（Ｃｍａｘ）に応じた所定間隔（クリーニング時間）で正逆の電圧（クリーニング電圧）を出力することで行う。
【００３２】
＜制御フローの説明＞
図８は、本実施例のクリーニング制御をＣＰＵ３０１によって実行する際のフローチャートで説明する図である。
【００３３】
まず、ジョブが開始されると（Ｓ１０００）、フリーサイズモードの１枚目か否かが判断される（Ｓ１００１）。ここで、フリーサイズモードの１枚目であれば、既知の画像サイズで画像形成が開始され、図５（ａ）で説明した方法で画像データを所定サイズ（ＭｘＭ）に分割した小領域ごとの分割ビデオカウントが開始される。その後、シートの給紙が開始される（Ｓ１００２）。次に、レジ前搬送センサ１６０の検知信号に基づいて搬送中のシートのサイズ（シートの長さ）が算出され（Ｓ１００４）、シートサイズが画像データのサイズより小さいか否か（シートサイズ＜画像サイズ）が判断される（Ｓ１００５）。シートサイズより画像サイズの方が大きい場合、画像書き出し終了まで待つ（Ｓ１００６）。画像書き出し終了後、図５（ｂ）で説明した配列Ｃ、および、最大値保持変数Ｃｍａｘがクリアされ（Ｓ１００７）、分割ビデオカウントのうちシートからはみ出す領域のカウント値が配列Ｃに累積加算される（Ｓ１００８）。次に、配列Ｃの全領域の探索を行うための探索位置が算出され（Ｓ１００９）、配列Ｃの探索位置の値とＣｍａｘが比較され（Ｓ１０１０）、配列Ｃの探索位置の値の方が大きければＣｍａｘが更新される（Ｓ１０１１）。次に配列Ｃの全領域を探索が終了したか否かが判断される（Ｓ１０１２）。ここで、探索が終了していれば、算出した最大値Ｃｍａｘに応じて図６で説明したテーブルに基づき、二次転写ローラのクリーニング動作（クリーニング時間及びクリーニング電圧）が決定される（Ｓ１０１３）。次に、シートが二次転写ローラを通過するのを待ち（Ｓ１０１４）、二次転写ローラのクリーニング動作が実行される（Ｓ１０１５）。このクリーニング動作が実行されることにより、二次転写ローラは、設定されたクリーニング時間で回転されつつ、設定されたクリーニング電圧が印加されて、二次転写ローラに付着したトナーが転写ベルト１３０に戻される。なお、転写ベルト１３０に戻されたトナーは、ベルトクリーニング装置１３１（図１参照）によって回収される。次に全ページの印刷終了を待って（Ｓ１０１６）、ジョブ終了処理が行われる（Ｓ１０１７）。
【００３４】
尚、Ｓ１００１にてフリーサイズモードでない場合は、給紙するシートの定型サイズで画像形成が開始される。フリーサイズモードの二枚目の場合は、一枚目で算出したシートサイズで画像形成が開始され、シートの給紙が開始される（Ｓ１００３）。
【００３５】
上述したように、画像データを所定サイズに分割し、分割した小領域ごとにビデオカウント値を計算し、転写ローラピッチで積算（累積加算）することで、転写ローラに積層して付着したトナーの最大値を算出できる。この算出した最大の積層値（トナー付着量）に基づいて、二次転写ローラのクリーニング時間及びクリーニング電圧を設定し、クリーニング処理を実行することで、クリーニング時間の短縮と転写ローラの長寿命化を実現することができる。
【００３６】
なお、前述した実施例では、転写ローラに積層して付着するトナーの累積最大値に基づいて、転写ローラに印加するクリーニング電圧及び転写ローラを回転させるクリーニング時間を設定してクリーニング動作を行う構成を例示したが、これに限定されるものではない。転写ローラに積層して付着するトナーの累積最大値に基づいて、クリーニング電圧またはクリーニング時間を設定してクリーニング動作を行う構成としてもよい。すわなち、クリーニング電圧またはクリーニング時間の一方の設定を前記累積最大値に基づいて変更し、他方の設定を固定にしてもよい。このように構成しても前述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００ …画像形成装置
１２０ …プロセスユニット
１２２ …レーザースキャナユニット
１３０ …転写ベルト
１４０ …二次転写ローラ
１６０ …レジ前搬送センサ
１７０ …定着器
３００ …制御部
３０１ …ＣＰＵ
３０２ …ＲＯＭ
３０３ …ＲＡＭ
３１０ …Ｉ／Ｏ
３２０ …画像形成部
３３０ …ＵＩ
５００ …外部入力装置
【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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