(57)【要約】【課題】低画像面積の画像情報であっても、転写率を低下させることなく画像品質の良好な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像情報より画像面積を算出する画像面積算出手段と、主走査方向の画像領域外に作像可能な像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記画像情報に応じて前記像担持体に潜像を形成する露光手段と、前記露光手段が前記像担持体へ露光する露光面積を画像情報に基づいて制御する露光画像面積制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記露光画像面積制御手段は前記主走査方向における転写シートに転写されない領域に対する露光面積を、前記主走査方向で計測された画像面積に応じて決定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報より画像面積を算出する画像面積算出手段と、主走査方向の画像領域外に作像可能な像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記画像情報に応じて前記像担持体に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体によって形成された潜像を現像する現像手段と、前記現像手段によって前記像担持体に現像されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写シートへ転写する二次転写手段と、前記露光手段が前記像担持体へ露光する露光面積を画像情報に基づいて制御する露光画像面積制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記露光画像面積制御手段は前記主走査方向における転写シートに転写されない領域に対する露光面積を、前記主走査方向で計測された画像面積に応じて決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電手段は、印刷可能な最大紙サイズよりも作像可能領域の方が長い像担持体を帯電可能であ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】
前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスは定電流制御によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記露光画像面積制御手段は、前記画像面積算出手段が算出した画像面積と前記転写シートに転写されない領域に対する露光面積の和が所定値以上となるように、転写シートに転写されない領域に対する露光面積を決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体、前記現像手段および前記一次転写手段の各主走査方向の長さは、最大紙サイズの主走査方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記二次転写手段の主走査方向の長さは、前記最大紙サイズの主走査方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項５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、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される電子写真方式の画像形成装置がある。また、感光ドラムや転写ベルト上の印刷領域外にテストパターン（以下、単にパターンという）を作成し、その反射率のデータから濃度や位置情報を類推して画像濃度や画像位置等に関する画像プロセス条件を制御するようにした画像形成装置もある。
【０００３】
このような従来の画像形成装置において、一次転写ローラの抵抗が変動して、転写効率が低下する不具合があった。特に、一次転写手段へ印加される転写バイアスが定電圧制御されている場合、一次転写ローラの電気抵抗（以下、単に抵抗という）が変動すると最適な転写電圧値が変化してしまう。このため、時間の経過に伴って一次転写ローラの抵抗が変動する場合は転写効率が低下する。より詳しくは、定電圧制御において、一次転写ローラのローラ芯金の電位は常に一定であるが、一次転写ローラ抵抗、または、中間転写ベルト抵抗が変動すると、転写部に作用する電界強度も変動し、電界強度が不足した時に転写効率が低下する不具合が生ずる。
【０００４】
ただし、画像面積率によって最適転写電圧値はほとんど変わらないという利点がある。これは、定電圧制御されている場合、転写部の抵抗さえ変わらなければ、転写部に作用する電界も一定になるためである。
【０００５】
対照的に、一次転写手段へ印加される転写バイアスが定電流制御されている場合、一次転写ローラの抵抗によって一次転写効率はほとんど変わらないが、画像面積率によって一次転写効率は大きく変わる。特に、一次転写ローラの抵抗が低い場合に顕著である。この理由は、トナー層の抵抗の影響により、画像面積率が小さい場合にはトナー層がない部分に電流が優先的に流れてしまい、結果として電圧値が低くなって転写に必要な電界強度が不足するためである。
【０００６】
一方で、この問題を解決するために抵抗値の高い一次転写ローラを使用すると、定電流制御では印加電圧が高くなり過ぎてしまい、一定以上の電圧になった場合は、放電による電流のリークが生じて画像を乱すおそれがある。
【０００７】
このように、定電圧制御と定電流制御方式には、一長一短がある。一次転写ローラ抵抗の変動による問題に加えて、画像面積率によって印刷濃度が変化する問題がある。定電流制御では、およそ１×１０7Ωを基準として、それよりも一次転写ローラ抵抗が低い場合、画像面積によって転写効率が低下する可能性が大きくなる。
【０００８】
定電圧制御では、適正な電圧値が抵抗によって変化するが、抵抗が低い領域では変化が少ない。また、およそ１×１０7Ωを基準として、それよりも一次転写ローラ抵抗が高い場合、定電流制御では、画像面積によって転写効率が低下する可能性が小さくなる。
【０００９】
定電圧制御では、適正な電圧値が抵抗によって変化する。したがって、一次転写ローラの抵抗が低い場合には定電圧制御を行い、高い場合には定電流制御を行うことが好ましい。一般的に、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラであれば、温度や湿度などの環境による抵抗変動と、通電を繰り返すことによる使用時間の経過に伴う抵抗変動は比較的小さい。一次転写手段の抵抗変動によって引き起こされる問題を防止することができる。
【００１０】
また、中間転写システムにおいて、一次転写バイアスを定電流制御とする場合、主走査方向の画像面積によって、転写率が変動してしまうことが知られている。特に、画像面積率が低い場合、転写率が低下することによって、画像濃度が薄くなってしまうという不具合が発生する。この不具合の改善策として、一次転写ローラの電気抵抗（以下、単にローラ抵抗ともいう）を、所定値以上にすることができる材質に限定する必要がある。
【００１１】
しかし、ローラ抵抗は、通常利用環境において、抵抗が上昇するような経時劣化が一般的である。抵抗上昇の程度は、一次転写ローラの材質、利用環境および利用状況により異なるが、低温低湿の環境や長期間の継続使用において顕著となる。そして、ローラ抵抗が高くなり過ぎると放電跡などの異常画像を生じる原因となる。この異常画像の発生を防止するには、ローラ抵抗の低い材質が選択される場合もある。この場合、上述したローラ抵抗を所定値以上にする条件に相反するので、低画像面積の時に、画像濃度が低下してしまうという不具合が発生する。
【００１２】
一次転写ローラに流す一次転写バイアス電流を、使用時間の経過に応じた（以下、経時という）タイマー設定により、定電流制御に切り換える経時制御方法がある。詳しくは、定電流制御において、画像形成装置が製造当初の良好な状態のため、一次転写ローラの抵抗が高い時は、一次転写ローラへの印加電圧を高く設定することにより、規定の一次転写バイアス電流を確保する。逆に、画像形成装置の経時劣化に伴って、一次転写ローラの抵抗が低くなった時は、最初のうちだけ定電流制御を行い、タイマー設定により定電圧制御に切り換える画像形成装置もある（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
この特許文献１に示された画像形成装置では、一次転写ローラは、動作時間を記憶する動作時間記憶機構に接続され、一次転写ローラへの転写電源が、切り換え可能な定電圧制御する定電圧制御部および定電流制御する定電流制御部である一次転写バイアス制御ローラによって制御され、両制御部の切り換えは、動作時間記憶機構によって記憶された一次転写ローラの動作時間が規定値を超えた時に行われるように構成されている。
【００１４】
また、他の従来例として、画像濃度を維持するために、印刷領域外にトナーのテストパターンを作成し、このテストパターンのトナー付着量を検出することにより、トナー付着量が最適になるように画像形成条件を制御する画像形成装置がある。この画像形成装置では、まず、濃度および位置ズレ検知パターンを転写紙の乗らない領域に作成する。つぎに、主走査方向の印刷可能範囲に比べて転写紙サイズが短い場合は、転写ベルト上の画像領域の横にテストパターンを作成することによってトナー付着量を検出する。そうすることにより、この画像形成装置では、短時間でトナー付着量を検出できるので、印刷時間を長くしないで済むのである。
【００１５】
また、上述したように、一次転写バイアスを定電流制御とする場合に、主走査方向の画像面積率によって、転写率が変動する。このような主走査方向の画像面積率による転写率変動に対応するために、感光ドラムや転写ベルト上の印刷領域外にテストパターンを作成し、その反射率のデータから濃度や位置情報を類推して画像濃度や画像位置等に関する画像プロセス条件を制御する方法、すなわち画像プロセス条件制御は広く知られている。
【００１６】
この画像プロセス条件制御では、作成したテストパターンは、テストパターンの読み取り終了後、印刷画像として排出されないため、ベルトクリーナー等により廃棄するか、またはリサイクル装置等で再利用される。また画像プロセス条件制御では、電源オンから印刷可能になるまでの準備期間に、テストパターンを作成するものや、印刷中の非画像領域にテストパターンを作成するものがある。
【００１７】
そのために、転写された各感光ドラムから付着量検出用トナー像のトナー付着量を検出する検出手段と、画像形成条件を制御するトナー付着量制御手段を備えた画像形成装置において、転写紙の軸方向の長さをＸ、トナー付着量検出用トナー像の軸方向の長さをＹ、印刷可能領域の軸方向の長さをＺとした時に、Ｘ＜Ｚ−Ｙとなる転写紙サイズで印刷が行われる時に、印刷領域外にトナー付着量検出用トナー像を作成するトナー像作成手段を備える画像形成装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１，２に記載されたものは、一次転写手段の転写バイアス印加部分の抵抗が低い場合で、しかも画像情報の画像面積率が低い場合であっても、転写率、すなわち画像濃度を低下させることなく、画像品質の良好な画像形成装置を提供するものではない。
【００１９】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、一次転写手段の転写バイアス印加部分の抵抗が低い場合で、しかも画像情報の画像面積率が低い場合であっても、転写率、すなわち画像濃度を低下させることなく、画像品質の良好な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】
【００２０】
本発明の画像形成装置は、画像情報より画像面積を算出する画像面積算出手段と、主走査方向の画像領域外に作像可能な像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記画像情報に応じて前記像担持体に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体によって形成された潜像を現像する現像手段と、前記現像手段によって前記像担持体に現像されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写シートへ転写する二次転写手段と、前記露光手段が前記像担持体へ露光する露光面積を画像情報に基づいて制御する露光画像面積制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記露光画像面積制御手段は前記主走査方向における転写シートに転写されない領域に対する露光面積を、前記主走査方向で計測された画像面積に応じて決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像情報の画像面積率が低い場合であっても、転写率、すなわち画像濃度を低下させることなく、画像品質の良好な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置としての複写機を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する感光ドラムの周辺部を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する露光画像面積制御装置の機能説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトの模式説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する露光画像面積制御装置による制御フローである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置としての複写機を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトの模式説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、画像形成装置としてカラー印刷を行う複写機に適用している。この複写機は、タンデム型で中間転写方式を採用する電子写真複写機である。また、中間転写方式のことを間接転写方式ともいう。なお、画像形成装置としては、複写機以外に、プリンタ装置、ファクシミリ装置、複写機能とファクシミリ通信機能等を備えた複合機等に適用しても良い。
【００２５】
まず、構成を説明する。図１に示すように、複写機は、複写機本体１００、給紙部２００、複写機本体１００の上に取り付けられるスキャナ３００、スキャナ３００の上に取り付けられる原稿自動搬送装置（以下、ＡＤＦという）４００、複写機内の各装置の動作を制御する不図示の制御回路等を備えている。
【００２６】
複写機本体１００には、その中央に、輪環状ベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、第１〜第３までの３つの支持ローラ１４，１５，１６に掛け渡されている。これら３つの支持ローラのうち、第３支持ローラ１６が駆動ローラであり、その駆動力によって、中間転写ベルト１０を図中時計回り方向に回転移動する。また、第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。なお、図４、図７に沿って後述するように、中間転写ベルト１０が、図中時計回り方向に回転移動することは、その進行方向が副走査方向であるためである。
【００２７】
中間転写ベルト１０の広いベルト水平部は、３つの支持ローラのうち、第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡すように構成されている。そのベルト水平部には、図１に示すように、タンデム画像形成部２０が対向配置されている。タンデム画像形成部２０は、ベルト水平部におけるベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４組の画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ（以下、４組をまとめて画像形成部１８ともいう）が並べて配置されている。これら４組の画像形成部１８によって、カラー画像を形成できるように構成されている。
【００２８】
中間転写ベルト１０は、例えば、伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布などの伸びにくい材料で構成された基層でベース層を作り、その上に弾性層を設ける。弾性層は、例えば、フッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで作る。そして、弾性層の表面は、例えば、フッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層で被われている。
【００２９】
露光装置２１は、タンデム画像形成部２０の上方に設けられ、露光手段を構成している。また、二次転写装置２２は、タンデム画像形成部２０の反対側に、中間転写ベルト１０を挟んで設けられ、二次転写手段を構成している。なお、本実施形態に係る露光装置２１は、本発明に係る「画像情報に応じて像担持体に潜像を形成する露光手段」に該当する。また、本実施形態に係る二次転写装置２２は、本発明に係る「中間転写体上に転写されたトナー像を転写シートへ転写する二次転写手段」に該当する。なお、転写シートは通常の記録紙、コピー用紙をはじめとする印刷可能なシートを意味する。
【００３０】
この二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写材である転写シートＳに転写するものである。この二次転写装置２２には、トナー像を中間転写ベルト１０から転写された後の転写シートＳを、定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。
【００３１】
また、二次転写装置２２には、輪環状の二次転写ベルト２４が、２つのローラ２３１、２３２間に転写シート搬送部材として掛け渡されている。この二次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。
【００３２】
定着装置２５は、二次転写装置２２の図中左方に設けられ、輪環状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられてニップ部を構成している。このニップ部は、適宜に加熱される定着ベルト２６と加圧ローラ２７の間に、転写シートＳが挟まれて加熱されながら搬送されるように構成されている。このニップ部では、転写シートＳ上に転写されたトナー像が熱とニップ圧により定着される。
【００３３】
また、シート反転装置２８が、二次転写装置２２および定着装置２５の下で、タンデム画像形成部２０と平行な位置に設けられている。このシート反転装置２８は、転写シートＳを反転して、転写シートＳの両面に画像を記録するように構成されている。
【００３４】
以下、上述した複写機の使用法および内部動作を簡単に説明する。この複写機を用いてコピーする時は、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、ＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じてそれで押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットした時は、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。
【００３５】
他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットした時は、直ちにスキャナ３００を駆動する。そして、第１走行体３３および第２走行体３４を走行させる。そして、第１走行体３３の光源から原稿に向けて光を発射する。原稿面からの反射光は、第１走行体３３で受け、そこに配されたミラーで、第２走行体３４に向けて反射される。第２走行体３４で受けた光は、そこに配されたミラーで反射し、結像レンズ３５を通り、読み取りセンサ３６に照射される。読み取りセンサ３６は、このようにして届いた原稿面からの反射光を電気信号に変換して原稿内容を読取る。
【００３６】
この原稿読み取りに並行して、不図示の駆動モータが、駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に回転移動することによって、残り２つの支持ローラ１４，１５も従動し回転する。これら支持ローラ１４，１５は従動するので、従動ローラ１４，１５ともいう。
【００３７】
また、中間転写ベルト１０の回転と同時に、個々の画像形成部１８において像担持体としての感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ（以下、まとめて感光ドラム４０ともいう）も回転する。そして、各感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それらのドラム外周上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像する。すなわち、単色のトナー像、いわゆる顕像を、各感光ドラム４０に形成する。なお、本実施形態に係る感光ドラム４０および画像形成部１８は、本発明に係る像担持体および現像手段に該当する。
【００３８】
そして、各感光ドラム４０のドラム外周上に現像されたトナー画像は、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写される。中間転写ベルト１０上には、４色合成されたカラートナー像が形成される。なお、本実施形態に係る感光ドラム４０および中間転写ベルト１０は、それぞれ、本発明に係る中間転写体および一次転写手段に該当する。また、この一次転写手段に印加される一次転写バイアスは定電流制御によることが好ましい。このことは、本発明に係る「一次転写手段に印加される一次転写バイアスは定電流制御によること」に該当する。
【００３９】
このような画像形成に並行して、転写シートＳが、給紙カセット４４の１つから繰り出される。詳しくは、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転するとともに、ペーパーバンク４３に多段に備えられた給紙カセット４４の１つから転写シートＳが繰り出される。繰り出された転写シートＳは、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６へと移動する。給紙路４６における転写シートＳは、搬送ローラ４７によって、複写機本体１００内の給紙路へと導かれ、レジストローラ４９に突き当てられた位置で一時停止する。
【００４０】
あるいは、転写シートＳを、給紙カセット４４でなく手差しトレイ５１から、供給することも可能である。すなわち、手差しトレイ５１に置かれた転写シートＳを、給紙ローラ５０を回転して複写機本体１００内の給紙路へと導入し、レジストローラ４９に突き当てられた位置で一時停止する。詳しくは、手差しトレイ５１上の転写シートＳを、給紙ローラ５０の回転により繰り入れて、分離ローラ５２で１枚ずつ分離し、手差し給紙路５３まで導入し、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４１】
レジストローラ４９に突き当てられた位置で一時停止中の転写シートＳは、所定のタイミングに規制されながら中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間に送り込まれる。すなわち、二次転写装置２２が、中間転写ベルト１０上の合成カラートナー像を、転写シートＳの適切な位置に転写できるように、中間転写ベルト１０の動きにタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転することによって、転写シートＳ上にカラートナー像を転写する。なお、本実施形態に係る二次転写装置２２は、本発明に係る二次転写手段に該当する。
【００４２】
転写シートＳは、トナー像転写後に、二次転写ベルト２４により、定着装置２５へと搬送される。その転写シートＳは、定着装置２５において、定着ベルト２６と加圧ローラ２７によって、熱と圧力を加えられて転写トナー像を定着される。つまり、印刷が完了する。
【００４３】
印刷済みの転写シートＳは、排紙トレイ５７かシート反転装置２８の何れかの仕分け先を切換爪５５で仕分けされる。排紙トレイ５７側へと仕分けされた場合、転写シートＳは、排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。一方、シート反転装置２８側へと仕分けされた場合、印刷済みの転写シートＳは、切換爪５５によってシート反転装置２８に案内され、そこで反転して再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。
【００４４】
なお、中間転写ベルト１０は、トナー像転写の後、中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを、中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去される。中間転写ベルト１０は、このようにクリーニングされた後、再度の画像形成に備えて、タンデム画像形成部２０に待機する。
【００４５】
この段階で、レジストローラ４９は、電気的に接地されていることが一般的である。しかし、レジストローラ４９を電気的接地から解放し、所定のバイアス電圧を印加することによって、転写シートＳから紙粉等を除去することも可能である。
【００４６】
また、厚紙を選択してコピーする場合には、感光ドラム４０や中間転写ベルト１０などの駆動速度を半減する。印刷工程等は同一順序となるが、駆動速度のみを半速にする。このように、厚紙をコピーする場合に、感光ドラム４０や中間転写ベルト１０の駆動速度を半速にするモードを半速モードという。
【００４７】
つぎに、上述したタンデム画像形成部２０の画像形成部１８を、図２に沿って説明する。図２は本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光ドラムの周辺部を示す正面図である。なお、ここでは、Ｋ色の画像形成部１８Ｋについてのみ説明するが、画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃも同様の構成をしている。画像形成部１８Ｋは、図２に示すように、感光ドラム４０Ｋの周りに、帯電装置６０Ｋ、電位センサ７０Ｋ、現像装置６１Ｋ、感光ドラムクリーニング装置６３Ｋ、不図示の除電装置などを備えている。
【００４８】
なお、これら、各色を意味するＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４組を色分けする必要もなく、まとめて説明する場合、画像形成部１８、感光ドラム４０、帯電装置６０、電位センサ７０、現像装置６１、感光ドラムクリーニング装置６３などと、各色を意味する符号を外して表記することもある。
【００４９】
画像形成時には、感光ドラム４０Ｋは、不図示の駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。そして、感光ドラム４０Ｋは、その表面を帯電装置６０Ｋによって一様に帯電された後、露光装置２１から前述の原稿等の画像情報を書込露光Ｌによって露光されて静電潜像が形成される。なお、本実施形態に係る帯電装置６０は、本発明に係る帯電手段である。
【００５０】
また、一部後述する箇所も含めて、感光ドラム４０Ｋ、帯電装置６０、現像装置６１、現像ローラ６１ａ、一次転写ローラ６２および二次転写ローラ２３１の各主走査方向の長さは、印刷可能な最大紙サイズの主走査方向の長さよりも長く設定されている。このことは、本発明に係る「像担持体、現像手段、帯電手段、一次転写手段、および二次転写手段の各主走査方向の長さが、印刷可能な最大紙サイズの主走査方向の長さよりも長い」ことに該当する。さらに、本実施形態に係る帯電装置６０は、本発明に係る帯電手段であり、その帯電手段は、印刷可能な最大紙サイズよりも作像可能領域の方が長い像担持体を帯電可能である。
【００５１】
スキャナ３００からの画像情報に基づくカラー画像信号は、不図示の画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。露光装置２１は、画像処理部により生成されたＫだけの画像信号、すなわちＫ画像信号を光信号に変換する。そして、予め一様に帯電されている感光ドラム４０Ｋの表面を、Ｋ画像信号に基づいて変換されたＫ光信号にて走査しながら露光することにより、Ｋだけの静電潜像、すなわちＫ静電潜像を形成する。
【００５２】
現像装置６１Ｋには、現像ローラ６１ａが、感光ドラム４０Ｋと軸平行かつ相互に外周面を接触する位置関係に設けられている。現像ローラ６１ａには現像バイアス電圧が印加されている。この現像ローラ６１ａには、感光ドラム４０Ｋの外周面上のＫ静電潜像と、現像ローラ６１ａとの間の電位差、すなわち現像ポテンシャルが形成されている。この現像ポテンシャルにより、現像ローラ６１ａの外周面上のトナーが、現像ローラ６１ａから感光ドラム４０Ｋの静電潜像に転移する。その結果、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００５３】
また、現像装置６１Ｋの内部で下方に位置する現像剤搬送スクリューの底面にはトナー濃度センサ３１２Ｋが設けられており、随時トナー濃度を検知することができる。
【００５４】
感光ドラム４０Ｋの外周面上に形成されたＫトナー像は、一次転写ローラ６２Ｋによって中間転写ベルト１０の外周面上に一次転写される。一次転写ローラ６２Ｋには、定電流制御による一次転写バイアスが印加されている。感光ドラム４０Ｋは、トナー像転写後に感光ドラムクリーニング装置６３Ｋにより、残留トナーがクリーニングされた後、不図示の除電装置により除電された状態で、つぎの画像形成に備えて待機する。なお、本実施形態に係る一次転写ローラ６２Ｋは、本発明に係る一次転写手段である。
【００５５】
同様に、画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃも、感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃの周囲に、帯電装置、電位センサ、現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ、感光ドラムクリーニング装置６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ、除電装置などを、それぞれ備えている。そして、感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃに、それぞれＹ，Ｍ，Ｃのトナー像を形成し、これらは中間転写ベルト１０の外周面上に重ね合わせることにより、フルカラーとなって一次転写される。
【００５６】
画像形成装置には、フルカラーモードとモノクロモードの区別がある。フルカラーモードでは、形成する画像の色がフルカラーの時に、全ての感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを中間転写体１０の外周面に接触させておく。一方、モノクロモードでは、黒単色の時に、Ｋ色用４０Ｋ以外でカラー用の感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを中間転写体１０の外周面から離間させる。
【００５７】
なお、この画像形成装置には、オートカラーチェンジモードも備えている。すなわち、画像形成装置が、スキャナ３００で読取った原稿画像を、モノクロ画像かカラー画像の何れであるかを判別し、自動的にモノクロモードとフルカラーモードとに切換える機能である。
【００５８】
モノクロモードには、第１モノクロモードと第２モノクロモードの２種類ある。第１モノクロモードでは、Ｋ色用４０Ｋ以外でカラー用の感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを、中間転写ベルト１０から相対的に離間させて画像形成を行う。一方、第２のモノクロモードは、上述のオートカラーチェンジモードが選択されている時に実行されるモノクロモードであり、全ての感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを中間転写体１０の外周面に接触させた状態で、Ｋ色用６１Ｋ以外の現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃの動作を停止させる。
【００５９】
なお、手動操作用の入力部が、不図示の操作パネルに設けられている。ユーザーは、モノクロモード、フルカラーモード、オートカラーチェンジモードに、適宜切換えて入力することが可能である。すなわち、上述したカラーに関する各モードは、ユーザーが操作パネルの入力部を操作することにより選択自在である。例えば、カラーの原稿画像を、モノクロ印刷することも、モノクロモードを選択すれば、任意に可能である。
【００６０】
また、ユーザーがモノクロモードを選択した時は、第１モノクロモードであり、常にカラー用の感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃが、中間転写ベルト１０から離間しているので、カラー用の感光ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃの劣化を抑制することができる。
【００６１】
一方、ユーザーによってカラーモードが選択されると、オートカラーチェンジモードのように、モノクロ画像の場合であっても、モノクロモードへと自動的に切換えられることはない。したがって、カラー原稿とモノクロ原稿が混在した複数の原稿を連続して印刷する時は、ユーザー選択による固定カラーモードの方が、オートカラーチェンジモードよりも印刷スピードが速い。その結果、ユーザーが、カラーモードを選択することで、ユーザーは、カラーとモノクロが混在した複数の原稿の印刷画像を早く手に入れることができる。
【００６２】
なお、最大Ａ３サイズまで通紙できる画像形成装置では、Ａ３サイズで通紙を行うと画像領域が主走査方向いっぱいとなるので、画像領域外にパターンを作成することができない。しかし、最大の転写シートサイズよりも主走査の長さ（以下、主走査長ともいう）が長い画像形成装置ならば、常に主走査方向に画像領域外にパターンが作成可能である。
【００６３】
そこで、主走査方向の画像領域外にパターンを作成して画像面積を増やすと、低画像面積での転写率低下を防ぐことができるので、高品質な画像形成装置の提供が可能となる。
【００６４】
第１実施形態の画像形成装置で印刷可能な最大紙サイズはＡ３であり、最大の主走査方向の長さは２９７ｍｍである。本実施形態では、最大紙サイズのＡ３を通紙しても、奥側と手前側にそれぞれ１６．５ｍｍ画像領域外となる構成である。すなわちパターンが作成可能な主走査方向の長さは３３０ｍｍである。なお、画像領域外で作成したパターンは、二次転写装置２２により二次転写ベルト２４に転写され、二次転写ベルトクリーニング装置１７０でクリーニングされる。
【００６５】
ここで、各図を用いて、第１実施形態の詳細を説明する。図３は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の露光画像面積制御装置の機能説明図である。図４は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトの模式説明図である。図５は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を構成する露光画像面積制御装置による制御フローである。
【００６６】
第１実施形態に係る画像形成装置には、露光画像面積制御装置４０１を備えている。図３に示すように、露光画像面積制御装置４０１は、画像情報に基づいて露光装置２１を制御することにより、主走査方向の画像領域外の露光面積を制御する。なお、画像領域外の露光面積を制御する実態は、図４に沿って後述する。
【００６７】
また、図５に示すように、露光画像面積制御装置４０１は、画像領域内の画像情報を１枚分取得する（ステップＳ１）。取得した画像情報より副走査方向５ｍｍごとに分割した各領域の画像面積率が何％かを算出する（ステップＳ２）。画像面積率の算出式は以下の通りである。
（画像面積率％）＝（画像領域露光面積ｍｍ２）／（３３０ｍｍ×５ｍｍ）
【００６８】
画像領域露光面積とは、分割後の各領域での露光面積である。また、主走査方向の長さが３３０ｍｍであり、画像領域外も含んでいる。副走査方向の長さ５ｍｍである。本実施形態の露光装置の書込解像度は１２００ｄｐｉなので、画像情報は１２００ｄｐｉの画素情報である。画素情報から露光面積の変換は、画素数に１ｄｏｔ面積を乗じて計算する。
【００６９】
なお、本実施形態に係る画像形成装置には、主走査方向および副走査方向を有するスキャナ３００を備えている。
【００７０】
図３に示した露光画像面積制御装置４０１は、上述した画像面積率の算出式に基づいて画像面積率を算出する。それから、露光画像面積制御装置４０１は、画像面積に応じて画像領域外の露光面積を制御する。これらを、より具体的に説明する。
【００７１】
中間転写ベルト１０には、図４の略中央部のＡ３サイズに相当する画像領域に、Ｌ文字が現像されている。このＬ文字のうち長い縦線部１は、画像面積率が約５０％のため、閾値６％を超えており、画像領域外にパターンの作成をしない。また、短い横線部２は、画像面積率が４％であり、閾値６％より２％少ないため、画像領域外に２％分のパターン３を作成する。
【００７２】
なお、露光画像面積制御装置４０１は、画像面積算出手段が算出した画像面積率４％と転写シートＳに転写されない領域に対する露光面積率２％の和が閾値６％以上となるように、転写シートＳに転写されない領域に対する露光面積を決定している。このことは、本発明に係る「前記露光画像面積制御手段は、前記画像面積算出手段が算出した画像面積と前記転写シートに転写されない領域に対する露光面積の和が所定値以上となるように、転写シートに転写されない領域に対する露光面積を決定すること」に該当する。
【００７３】
このように画像面積率が、閾値６％より小さい時、転写率が下落して、横線部２の印刷濃度が縦線部１よりも薄くなる不具合が生じる可能性がある。この不具合を解決するために、画像面積率が小さい横線部２に対して、画像領域外に画像面積率２％に相当する面積のパターン３を作成している。このようにすることで、画像面積率が最小でも６％となるので、画像面積率の低い画像に対する印刷濃度の低下を防ぐことができる。
【００７４】
一方、図４の右側にＡ３サイズに相当する画像領域が縦長に示されている。この画像領域には何も現像されていない。この場合、画像面積率０％であり、画像情報のない場合は、転写率の低下もないので、画像領域外にパターンを作成しない。また、図示を省略しているが、画像面積がＡ３サイズより大きい場合にも、画像領域外にパターンを作成しない。
【００７５】
図５に戻って、露光画像面積制御の手順を続けて説明する。ステップＳ２がＹＥＳの場合は制御を終了する。すなわち、画像面積率が０％の場合、画像領域外への露光面積は０ｍｍ２とする。つまり露光しない。これは、白紙原稿のように画像領域に画像がなければ、転写率の低下も生じないので、画像領域外へパターンを作成する必要がないからである。なお、本実施形態に係る露光画像面積制御装置４０１は、本発明に係る露光画像面積制御手段に該当する。
【００７６】
一方、ステップＳ２がＮＯの場合は、０％＜(画像面積率)≦６％であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、ステップＳ３がＮＯの場合、すなわち、画像面積率が閾値６％を超えているか、あるいは０％の場合、画像領域外への露光面積は０ｍｍ２とする。つまり露光しない。
【００７７】
なお、本実施形態に係る、「露光画像面積制御装置４０１が、ステップＳ２〜Ｓ４において、主走査方向における転写シートＳに転写されない領域に対する露光面積を、主走査方向で計測された画像面積に応じて決定する」工程は、本発明に係る「露光画像面積制御手段は主走査方向における転写シートに転写されない領域に対する露光面積を、前記主走査方向で計測された画像面積に応じて決定する」工程に該当する。
【００７８】
一方、ステップＳ３がＹＥＳの場合は、すなわち、０％＜(画像面積率)≦６％の場合、画像面積率に応じて、画像領域外を含む画像面積率が６％になるように露光面積を設定する。露光面積の副走査方向の長さは分割サイズと同一の５ｍｍとし、主走査の長さを下式のように計算する。
(主走査長ｍｍ)＝(閾値６％−画像面積率％)×（３３０ｍｍ×５ｍｍ）／５ｍｍ
【００７９】
ここで、画像面積率％とは算出した各画像面積率％を示す。６％は画像面積率の閾値であり、画像面積率が６％より小さい場合には画像領域外にパターンを作成し、６％を超える場合にはパターンを作成しないことに対応している。これらの差に最大の画像面積(３３０ｍｍ×５ｍｍ)を乗じて、画像領域外に作成するパターンの面積を算出する（ステップＳ４）。そして、副走査方向の長さ５ｍｍで割ることで主走査長を算出する。算出した値は画像領域外の奥側と手前側の合計値であるので、これを２で割って主走査の長さを算出する。例えば画像面積率４％であれば、主走査長＝３．３ｍｍと算出される。
【００８０】
なお、本実施形態に係る露光画像面積制御装置４０１は、スキャナ３００によって読み取られた画像情報より画像面積を算出する。この露光画像面積制御装置４０１は、本発明に係る「画像情報より画像面積を算出する画像面積算出手段」に該当する。
【００８１】
つぎに、画像領域外にパターンを作成する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ４で算出された画像領域外に作成するパターンの面積および主走査の長さに基づいて、画像領域外にパターンを作成する。なお、図４に示すように、二次転写ローラ２３１は、主走査方向の画像領域外までパターン転写できる長さＷ１としている。したがって、二次転写においても、一次転写と同様の効果が期待できる。なお、本実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ５は、本発明に係る「主走査方向における転写シートに転写されない領域に対する露光面積を、前記主走査方向で計測された画像面積に応じて決定する」処理に該当する。
【００８２】
上述したように、露光画像面積制御装置４０１は主走査方向における転写シートＳに転写されない領域に対する露光面積を、主走査方向で計測された画像面積に応じて決定する。つまり、印刷領域の画像面積率が、所定範囲内において、小さい場合には、印刷領域外の露光面積を大きくし、逆に印刷領域の画像面積率が大きい場合には、印刷領域外の露光面積を小さくする。このことにより、画像情報の画像面積率の大小にかかわらず、転写率を常時一定にすることができる。そのため、画像情報が低画像面積の場合であっても、転写率を低下させることなく良好な画像を提供できる。
【００８３】
この効果は、一次転写ローラ６２に、印加されている一次転写バイアスが定電流制御による場合に、より顕著である。その理由は、上述したように、一次転写手段へ印加される転写バイアスが定電流制御されている場合、画像面積率によって一次転写効率は大きく変わるからである。特に、一次転写ローラの抵抗が低い場合は、さらに顕著である。
【００８４】
なお、本実施形態の画像面積率の閾値は６％であり、主走査方向にそれぞれ１６．５ｍｍだけ画像領域外でパターン作成可能な領域を確保しているが、これらは画像形成装置よって異なる値である。画像面積率の閾値を低く設定すれば、画像領域外パターンを小さくなるので、主走査方向の長さを小さくできる。また、本実施形態の画像領域外は奥側と手前側それぞれにあるが、奥側のみ、あるいは手前側のみであってもよい。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置は、主走査方向の画像領域外にパターンを作像できる構成において、画像面積率の低い画像であっても、転写率を低下させないことを目的として、主走査方向の画像領域外に、トナーリフレッシュパターンを画像面積率に応じて作像する。なお、ここでいうトナーリフレッシュパターンは、トナーの劣化程度を検出する目的で画像領域外に作像されるパターンではないが、その目的に兼用しても構わない。
【００８６】
このようにして、画像情報の画像面積率の大小にかかわりなく、転写率を一定にする課題を解決している。すなわち、画像情報に応じて、主走査方向における転写シートＳに転写されない領域の露光面積を制御できるので、画像情報が低画像面積の場合であっても、転写率を低下させることなく良好な画像を提供できるという作用効果がある。
【００８７】
（第２の実施形態）
つぎに、第２実施形態について説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図７は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトの模式説明図である。図６と図７は、第１実施形態における図１と図４に相当する。図１と図６の相違点は、図１に示した二次転写ベルトクリーニング装置１７０を、図６に示した第２実施形態において搭載していない点である。
【００８８】
また、図４と図７の相違点として、図７に示す二次転写ローラ２３１ａは、主走査方向の長さＷ２が短く、画像領域外のパターンを転写できない構成となっている。その他の部分については、第１実施形態と同一である。このように、二次転写ローラ２３１の主走査方向の長さＷ２が短く、画像領域外のパターンを転写しない構成の場合は、二次転写ベルトクリーニング装置１７０が無くても、画像形成装置の機能に問題ないので、その分コストダウンできる。
【００８９】
第２実施形態の構成においても、第１実施形態と同様に、一次転写ローラ６２の画像領域外にパターンを作成する。すなわち、一次転写ローラ６２と感光ドラム４０で挟まれた中間転写ベルト１０の画像領域外にパターンを作成する。そのパターンの反射率のデータから濃度を類推して画像濃度に関する画像プロセス条件を制御する。
【００９０】
このようにしたので、画像情報の画像面積率が低い場合であっても、転写率、すなわち画像濃度を低下させることなく、画像品質の良好な画像形成装置を提供することができる。しかも、画像領域外にパターンが存在しても、二次転写ベルト２４の画像領域外にまでは、トナーが転写されない。一方、二次転写ベルト２４の画像領域内に転写されたトナーは、転写シートＳに全て転写されるので残らない。したがって、二次転写ベルト２４にクリーニング装置を取り付ける必要が無い。なお、中間転写ベルト１０における画像領域外に作成されたパターンは、中間転写ベルトクリーニング装置１７でクリーニングされる。
【００９１】
以上説明したように、第１、第２実施形態の構成によれば、実施形態画像情報に応じて、主走査方向における転写シートＳに転写されない領域、すなわち、印刷されない領域への露光面積を制御できるので、画像面積率の低い画像情報であっても、転写率を低下させることなく良好な画像を提供できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０  中間転写ベルト（中間転写体）
２１  露光装置（露光手段）
２２  二次転写装置（二次転写手段）
２４  二次転写ベルト（二次転写手段）
４０，４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ  感光ドラム（像担持手段、一次転写手段）
６２，６２Ｋ  一次転写ローラ（一次転写手段）
２３１，２３１ａ  二次転写ローラ（二次転写手段）
４０１  露光画像面積制御装置（画像面積算出手段、露光画像面積制御手段）
Ｗ１  二次転写ローラ２３１の主走査方向の長さ
Ｗ２  二次転写ローラ２３１ａの主走査方向の長さ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００７−３１６２１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８６８号公報
【図１】
2013195767.tif 000003
【図２】
2013195767.tif 000004
【図３】
2013195767.tif 000005
【図４】
2013195767.tif 000006
【図５】
2013195767.tif 000007
【図６】
2013195767.tif 000008
【図７】
2013195767.tif 000009