(57)【要約】【課題】オフセットトナーによる画像汚れのないコピーを出力する、また、クリーニングウェブの無駄な消費を抑制した画像形成装置の提供。【解決手段】加熱ローラと、前記加熱ローラの表面をクリーニングウェブを送って清掃するクリーニング手段とを有する定着手段を備えた電子写真方式による画像形成装置において、前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り量を、画像データから得た出力画像の黒化率を基に決定する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと、前記加熱ローラの表面をクリーニングウェブを送って清掃するクリーニング手段とを有する定着手段を備えた電子写真方式による画像形成装置において、
前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り量を、画像データから得た出力画像の黒化率を基に決定する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記黒化率と、前記クリーニングウェブの送り量との関係を示す表、もしくは計算式を前記制御手段のメモリに設け、
前記表に設定されている数値、もしくは計算式の係数および常数を変更できる操作表示手段を有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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を用いた画像形成装置においては、トナー画像を用紙等の転写材に定着するための定着手段に用いる技術として、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵した加熱ローラと、前記加熱ローラと圧接しながら回転する加圧ローラとが形成するニップに、トナー画像を担持した転写材を通過させてトナー画像を転写材に定着する、いわゆる熱圧着方式が広く採用されている。
【０００３】
この方式の定着においては、トナー画像は、加圧ローラによってトナー画像を担持した転写材が加熱ローラに所定の圧力で押圧されることにより、加熱ローラからの加熱を受け、溶融状態となる。溶融したトナーは、その全てが転写材に定着されることが望ましいが、実際には、トナーと加熱ローラとの付着力により、そのごく一部が加熱ローラに付着する。一般にこの現象はオフセット現象と呼ばれている。
【０００４】
オフセット現象の種類としては、低温オフセットと高温オフセットとがある。低温オフセットとは、トナーに対する加熱が不十分で、トナー画像を形成しているトナー層の内部まで充分に熱が伝達されないことからトナーの溶融が不完全となり、転写材への融着がなされなかったトナー層の一部が破砕して加熱ローラに付着するものである。この場合、転写材へのトナー画像の融着も不十分となることから、出力されたコピーからトナー画像を容易にこすり取ることができる、いわゆる定着不良が発生する。
【０００５】
高温オフセットとは、必要以上の高温でトナーが加熱された場合、トナーの粘弾性が変化し、トナーと加熱ローラの付着力がトナー粒子の凝集力よりも高くなりトナーが加熱ローラに付着するものである。
【０００６】
一方、電子写真方式の画像形成装置により出力されるコピー画像に対しては、ますます高画質化への要求が高くなっている。そのため、従来多く使用されてきた樹脂や顔料等を溶融混合して固形化した後に、これを粉砕することによって得られる粉砕トナーに代わって、現像性や転写性に優れる小粒で略球形をした重合トナーが用いられるようになってきた。
【０００７】
重合トナーにより形成されたトナー画像は、トナーが略球形で、且つ小径であることからトナー層内部の空間が少なく、熱伝導性が良くなることから溶融が良好になされる反面、高温オフセットが起きやすいという問題が生じてきた。
【０００８】
この問題への対応としては、加熱ローラに不織布等のクリーニングウェブを押圧ローラにより押し当て、回転する加熱ローラの表面を常に拭うようにした定着クリーニング手段を設けることが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。ところが、略球形で小径のトナーは、クリーニングウェブと加熱ローラの間に生ずるわずかな間隙を通り抜けやすく、これを防ぐためには、トナーが付着していないクリーニングウェブの新しい部分を常に加熱ローラに押圧することによって、できるかぎり間隙が生じないようにする必要がある。しかしながら、コピーを出力する毎に常に充分な面積のクリーニングウェブを供給することは、画像形成装置のメンテナンス頻度の増加、あるいは環境面からみた廃棄物の増加という点では望ましいことではない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２５８６５７号公報（第１−２頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、出力されるコピー画像の黒化率を、原稿画像読み取り手段から得た画像情報を基に計算して、計算により得られた黒化率に応じた量のクリーニングウェブの供給を行い、加熱ローラにオフセットによって付着したトナーの除去を適切に行うと共に、過剰で無駄なクリーニングウェブの供給を防止できるようにした定着クリーニング手段を有する画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の達成手段により達成される。
【００１２】
（１）  加熱ローラと、前記加熱ローラの表面をクリーニングウェブを送って清掃するクリーニング手段とを有する定着手段を備えた電子写真方式による画像形成装置において、
前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り量を、画像データから得た出力画像の黒化率を基に決定する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
（２）  前記黒化率と、前記クリーニングウェブの送り量との関係を示す表、もしくは計算式を前記制御手段のメモリに設け、
前記表に設定されている数値、もしくは計算式の係数および常数を変更できる操作表示手段を有することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について、以下、図面を適宜に参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明による画像形成装置を説明するための模式図である。
本画像形成装置は、本体の上部に自動原稿送り装置１を有し、本体は、画像読み取り手段２、画像書き込み手段３３、画像形成手段３、操作表示手段４、給紙手段５、排紙再給紙手段６、および、定着手段７等から構成されている。
【００１６】
自動原稿送り装置１は、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿分離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読み取り手段２の原稿画像読み取り位置であるスリット２１にて読み取りがなされる。
【００１７】
原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。
【００１８】
画像読み取り手段２は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置にて、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６から出力された信号は、制御手段Ｃ１の画像処理部においてＡ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされてメモリＭ１に画像データとしてストアされる。
【００１９】
画像書き込み手段３３は、メモリＭ１から呼び出されて所定の画像処理が施された画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電手段３２によって一様帯電されて回転している感光体ドラム３１の表面を走査して、感光体ドラム３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。
【００２０】
画像形成手段３においては、前記静電潜像は現像手段３４により反転現像されて、トナー画像が感光体ドラム３１上に形成される。
【００２１】
上述の動作に対応して、手差し給紙手段５５、もしくは、転写材である用紙Ｐを収容するカセットやトレイを有する給紙手段５からは用紙Ｐが給送され、搬送ローラ５６により搬送されタイミングローラ３９によって感光体ドラム上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。
【００２２】
転写領域において、感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された用紙Ｐに転写される。
【００２３】
トナー画像を担持した用紙Ｐは、分離除電手段３６の作用により、感光体ドラム３１の表面から分離し、定着手段７に送られる。
【００２４】
定着手段７において、トナー画像を担持した前記用紙Ｐは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により加熱加圧を受けながら搬送され、トナー画像が用紙Ｐに定着された後、排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。
【００２５】
なお、用紙Ｐを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、用紙Ｐを排紙再給紙手段６に導き、用紙Ｐをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。
【００２６】
また、用紙Ｐの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた用紙Ｐを、切換ガイド６２により排紙再給紙手段６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。
【００２７】
一方、用紙Ｐへのトナー画像の転写を終えた感光体ドラム３１の表面は、クリーニング手段３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。
【００２８】
図２は、画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。制御手段Ｃ１はＣＰＵ（ＣＰＵ１）、メモリＭ１を始め、図に記されてはいないが演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス等を有するコンピュータシステムであり、各手段を駆動するための制御部も有している。自動原稿送り装置１の制御手段Ｃ２も、制御手段Ｃ１に比較して規模は小さいが、ＣＰＵ（ＣＰＵ２）を中心とした同様なシステム構成である。制御手段Ｃ１と制御手段Ｃ２とは、本例においてはシリアル通信手段Ｃ３にて接続されている。
【００２９】
なお、本実施の形態の説明に直接関係しないブロックについては、図中の記載を省略している。
【００３０】
図３は、定着手段７の基本構成を示す模式図である。
定着手段７は内部にハロゲンランプＨを有する加熱ローラ７１、圧縮バネ７３とアーム７４とにより加熱ローラ７１に押圧されている加圧ローラ７２、定着クリーニング手段８等から構成される。
【００３１】
定着クリーニング手段８は、芳香族ポリアミド系不織布に離型剤であるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウェブＷと、元巻き軸８１、巻き取り軸８２、発泡シリコン樹脂の押圧ローラ８３、送りローラ８４等から構成され、元巻き軸８１に巻かれたクリーニングウェブＷは、送りローラ８４により所定の量が送られ、一定のトルクにて巻き取りを行う巻き取り軸８２に巻き取られる。
【００３２】
前記押圧ローラ８３は、支持部材（不図示）と押圧バネ（不図示）とによりクリーニングウェブＷを加熱ローラ７１に押圧している。この押圧によりクリーニングウェブＷと加熱ローラ７１との間に３〜７ｍｍのニップが形成され、オフセットにより加熱ローラ７１の表面に付着したトナーは、加熱ローラ７１が矢印ａの方向に回転することによって前記ニップにてクリーニングウェブＷにより拭われる。
【００３３】
図４は、定着クリーニング手段８の送りローラ８４の動作機構を説明する模式図である。
【００３４】
送りローラ８４に巻きかけられたクリーニングウェブＷは、送りローラ８４の回転量により送り量が決定される。送りローラ８４は、その回転軸８５にウォームホイル８６が取り付けられており、ウォーム８７を介してステップモータ８８の回転により回転する。
【００３５】
本実施の形態においては、ステップモータ８８の１ステップ回転によりクリーニングウェブＷが０．０１ｍｍ送られるように、ウォームホイルギヤの減速比が設定されている。なお、ステップモータ８８は制御手段Ｃ１から送られるパルス数に対応した数のステップ回転をする。従って、クリーニングウェブＷは、０．０１ｍｍの倍数の量で送られるように制御がなされる。
【００３６】
クリーニングウェブＷの送り量は、オフセットによるトナーの量に比例させることが望ましい。すなわち、クリーニングウェブＷへのトナーの付着量が過多となり加熱ローラ表面のクリーニングが不十分となった場合のコピー画像の汚れの発生を避けると同時に、付着量が過少でクリーニング能力を残したままクリーニングウェブＷが巻き取られる無駄を避けるようにすることが望ましい。
【００３７】
本発明においては、出力するコピーの黒化率（トナー画像面積／画像面積）を読み取られた原稿の画像データに基づき計算をして、得られた結果により前記クリーニングウェブＷの送り量を決定する。この決定された送り量に対応するパルス数の信号を定着手段７にあるステップモータ８８を有する定着クリーニング手段８に送り、オフセットによるトナー量に比例したクリーニングウェブＷの搬送を行って、画像品質の維持とクリーニングウェブＷの無駄な消費を防止する。
【００３８】
出力するコピーの黒化率は画像読み取り手段２により読み取られた後、制御手段Ｃ１のメモリＭ１にストアされている画像データを出力する際に、予め組み込まれている黒化率計算プログラムにより計算される。即ち、トナー画像として出力される画像の画素総数を求め、予め実験により求めた出力サイズに対応して設けた画素数と黒化率の関係を示す表、もしくは式により黒化率を決定する。なお、画像データから総画素数を算出する方法は公知のものである。
【００３９】
次に、送り量決定プログラムが、得られた黒化率を、予めメモリＭ１にストアされているサイズ別の黒化率とクリーニングウェブＷの送り量との関係を示す表、もしくは式を参照して送り量を決定する。
【００４０】
前記表とは、例えば、サイズＡ４、黒化率４％に対応する送り量０．０２ｍｍ、出力するパルス数２等の数値からなるテーブルである。
【００４１】
また、前記式は、サイズ別に設けた以下のように表現される計算式である。
Ｌ＝ｃＫ＋ｂ
Ｌ：送り量（ｍｍ）
ｃ：係数
Ｋ：黒化率（％）
ｂ：常数
本発明においては上述の表に設定されている数値、もしくは式の係数および常数を、画像形成装置の操作表示手段４の表示部、およびテンキーを用いて変更できるようにしてあり、ユーザの使用環境により最適なクリーニングウェブＷの送り量をユーザが設定できるようにしてある。
【００４２】
図５は、画像データからクリーニングウェブＷの送り量を決定する処理を示すフローチャートである。
【００４３】
先ず、制御手段Ｃ１のメモリＭ１にストアされていた出力しようとする画像データが読み出されて（Ｓ１）、画像を形成する最小単位であるところの画素の数が抽出される（Ｓ２）。抽出された画素の数は出力画像を構成する画素の総数である。予め、１画素の大きさは決められているので、この総数と画像サイズからトナー画像面積がしめる割合、即ち黒化率が計算される（Ｓ３）。得られた黒化率は、メモリＭ１に予め出力画像サイズ別に作成されている黒化率とクリーニングウェブＷの送り量との関係を示す表、もしくは計算式を参照することによって、送り量が決定される（Ｓ４）。決定された送り量はメモリＭ１の所定の場所にストアされ（Ｓ５）、このストアされた送り量はクリーニングウェブＷの送りが実行される際に参照され、指定された送り量の送りがなされる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、定着手段に用いられるローラにオフセットにより付着したトナーを除くためのクリーニングウェブの供給を、出力画像の黒化率に応じて行うことが実現されることによって、オフセットトナーによる画像汚れのないコピーを出力することができる。また、クリーニングウェブの無駄な消費を抑制した画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置を説明する模式図である。
【図２】画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。
【図３】定着手段の基本構成を示す模式図である。
【図４】送りローラの動作を説明する模式図である。
【図５】送り量決定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１  自動原稿送り装置
２  画像読み取り手段
３  画像形成手段
５  給紙手段
６  排紙再給紙手段
８  定着クリーニング手段
３３  画像書き込み手段
７１  加熱ローラ
７２  加圧ローラ
８１  元巻き軸
８２  巻き取り軸
８３  押圧ローラ
８４  送りローラ
８５  回転軸
８８  ステップモータ
Ｈ  ハロゲンランプ
Ｐ  用紙
Ｗ  クリーニングウェブ
Ｃ１  制御手段
Ｍ１  メモリ
【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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