(57)【要約】【課題】印刷条件に応じてクリーニングモードを実行し、印刷スループットを良くすることができるようにする。【解決手段】像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像剤像を形成する現像装置と、転写装置と、像担持体に残留した現像剤を除去するためのクリーニング装置と、画像形成領域を複数に分割することによって形成された各エリアごとの画像密度を算出する画像密度算出部と、各エリアごとの画像密度に基づいて、前記帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードを実行する制御部５０とを有する。各エリアごとの画像密度に基づいて、帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードが実行されるので、印刷条件に応じてクリーニングモードを実行することができる。【選択図】図１
2017083688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）像担持体と、
（ｂ）該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
（ｃ）像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、
（ｄ）静電潜像を現像し、現像剤像を形成する現像装置と、
（ｅ）現像剤像を媒体に転写する転写装置と、
（ｆ）像担持体に残留した現像剤Ｔを除去するためのクリーニング装置と、
（ｇ）画像形成領域を複数に分割することによって形成された各エリアごとの画像密度を算出する画像密度算出部と、
（ｈ）各エリアごとの画像密度に基づいて、前記帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードを実行する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
（ａ）各エリアごとの画像密度に基づいて、各エリアごとの現像剤の消費量を算出する現像剤消費量算出部を有するとともに、
（ｂ）前記制御部は各エリアごとの現像剤の消費量に基づいてクリーニングモードを実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、各エリアごとの現像剤の消費量に基づいて、帯電装置に付着した付着物の付着量を表す各エリアごとの付着物蓄積量を算出し、該各付着物蓄積量のうちの最大値が閾値Ｄより大きい場合にクリーニングモードを実行する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、印刷環境の環境値及び印刷枚数と対応させて設定された、付着物の帯電装置への付着のしやすさを表す付着係数、並びに現像剤の消費量に基づいて、前記付着物蓄積量を算出する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、印刷が行われるたびに、前記現像剤の消費量に前記付着係数を乗算した値を前記付着物蓄積量に加算し、付着物蓄積量を更新する請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記各エリアは、画像形成領域を主走査方向において分割することによって形成される請求項１〜５のいずれか１項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、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面がＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、現像装置によって静電潜像が現像されて感光体ドラム上にトナー像が形成された後、該トナー像が、用紙に転写され、定着させられることによって画像が形成されるようになっている。
【０００３】
ところで、プリンタにおいては、トナー像が用紙に転写されるときに、トナー像の一部を形成するトナーが感光体ドラム上に残留トナーとして残留するとともに、トナーの耐久性を向上させるためにトナーに添加された添加剤が感光体ドラム上に残留するので、前記残留トナー及び添加剤が、クリーニングブレードによって掻き取られ、除去されるようになっている。ところが、残留トナー及び添加剤が、クリーニングブレードをすり抜けて、感光体ドラムの回転方向における下流側に配設された帯電ローラに付着すると、感光体ドラムを良好に帯電させることができず、画像に縦帯等が発生し、画像品位が低下してしまう。
【０００４】
そこで、用紙に画像を形成する印刷モード、及び帯電ローラをクリーニングするクリーニングモードを実行できるようにし、クリーニングモード時に、帯電ローラに印刷モード時とは異なるバイアス電圧を印加する等して、帯電ローラに付着した残留トナー、及び添加剤から成る付着物が除去されるようにしたプリンタが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、一律にクリーニングモードを実行すると、印刷スループットが悪くなってしまう。
【０００７】
すなわち、帯電ローラへの付着物の付着量は、印刷環境、トナーの消費量、プリンタの使用期間等の印刷条件によって変動するが、付着物が付着しやすい印刷条件に合わせて一律にクリーニングモードで付着物を除去しようとすると、無用にクリーニングモードが実行され、印刷スループットが悪くなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、印刷条件に応じてクリーニングモードを実行し、印刷スループットを良くすることができる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】
【０００９】
そのために、本発明の画像形成装置においては、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像を現像し、現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を媒体に転写する転写装置と、像担持体に残留した現像剤を除去するためのクリーニング装置と、画像形成領域を複数に分割することによって形成された各エリアごとの画像密度を算出する画像密度算出部と、各エリアごとの画像密度に基づいて、前記帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードを実行する制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置においては、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像を現像し、現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を媒体に転写する転写装置と、像担持体に残留した現像剤を除去するためのクリーニング装置と、画像形成領域を複数に分割することによって形成された各エリアごとの画像密度を算出する画像密度算出部と、各エリアごとの画像密度に基づいて、前記帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードを実行する制御部とを有する。
【００１１】
この場合、画像形成領域を複数に分割することによって形成された各エリアごとの画像密度が算出され、各エリアごとの画像密度に基づいて、帯電装置に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードが実行されるので、印刷条件に応じてクリーニングモードを実行することができる。
【００１２】
したがって、帯電装置に付着した付着物を効率よく除去することができるので、印刷スループットを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図３】印刷領域を説明するための図である。
【図４】印刷パターンの第１の例を示す図である。
【図５】印刷パターンの第２の例を示す図である。
【図６】印刷パターンの第３の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるプリンタの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の実施の形態におけるクリーニングモードを実行するときの制御部の動作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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【００１６】
図において、１０はプリンタ、２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは、媒体としての用紙Ｐの搬送方向に並べて配設されたブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像形成ユニット、１１は、各画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃに、ドラム状に形成されて矢印方向に回転自在に配設され、表面が有機感光体から成る像担持体としての感光体ドラム、１３は各画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの感光体ドラム１１と対向させて配設された露光装置としてのＬＥＤヘッドである。
【００１７】
該ＬＥＤヘッド１３は、発光素子としての複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び光学部材としてのレンズアレイを備え、後述される印刷制御部５６（図１）から送られる画像データ（画像信号）に基づいて駆動され、所定のＬＥＤを発光させ、感光体ドラム１１の表面に印刷ドット単位の光を照射し、光を照射した部分の電位を光減衰させることによって、感光体ドラム１１の表面に潜像としての静電潜像を形成する。
【００１８】
また、ｕ１は、画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの下方に配設され、各感光体ドラム１１の表面に形成された各色の現像剤像としてのトナー像を用紙Ｐに転写し、カラーのトナー像を形成する転写装置としての転写ユニット、４５は、用紙Ｐの搬送方向における前記転写ユニットｕ１より下流側に配設され、用紙Ｐ上のカラーのトナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置としての定着器である。
【００１９】
なお、画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃはいずれも同じ構造を有するので、図においては画像形成ユニット２０Ｃについてだけ各部材に符号を付与して、詳細に説明する。
【００２０】
前記各画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃにおいて、前記感光体ドラム１１の周囲に、帯電装置としての帯電ローラ１２、現像装置１４及び第１のクリーニング装置１６が配設される。
【００２１】
前記帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１と接触させて矢印方向に回転自在に配設され、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる。
【００２２】
前記現像装置１４は、感光体ドラム１１と接触させて矢印方向に回転自在に配設された現像剤担持体としての現像ローラ１７、現像剤としてのトナーＴを収容する現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１８、前記現像ローラ１７と接触させて矢印方向に回転自在に配設され、トナーカートリッジ１８から供給（補充）されたトナーＴを帯電させ、現像ローラ１７に供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２２、及び現像ローラ１７に圧接させて配設され、前記トナー供給ローラ２２から供給されたトナーＴを薄層化する層形成部材としての現像ブレード２３を備える。なお、トナー供給ローラ２２は、現像ローラ１７と同じ方向に回転させられ、トナー供給ローラ２２と現像ローラ１７との接触部において各外周面の移動方向が逆にされる。
【００２３】
前記現像ローラ１７は、シャフト２５、及びシャフト２５の外周に弾性体を被覆することによって形成された弾性体層２６を備える。本実施の形態においては、前記シャフト２５として、直径が１０〔ｍｍ〕の金属製のシャフトが使用され、前記弾性体として半導電性のシリコーンゴムが使用され、前記弾性体層２６の肉厚が３〔ｍｍ〕に、硬度が６０〔°〕（アスカーＣ）にされる。なお、弾性体層２６には、摩擦係数、表面粗さ、帯電特性等を調整するための表面処理が施される。
【００２４】
前記トナー供給ローラ２２は、シャフト２８、及びシャフト２８の外周に発泡体を被覆することによって形成された発泡体層２９を備える。本実施の形態においては、前記シャフト２８として、直径が６〔ｍｍ〕の金属製のシャフトが使用され、前記発泡体としてシリコーン発泡体が使用され、前記発泡体層２９の肉厚が４. ７５〔ｍｍ〕に、硬度が５０〔°〕（アスカーＣ）にされる。
【００２５】
また、前記現像ブレード２３は、０．０８〔ｍｍ〕の厚さを有し、ばね性を有する金属製（ＳＵＳ３０４）の薄板から成り、Ｌ字状に成型され、エッジ部が現像ローラ１７に圧接させられる。
【００２６】
前記第１のクリーニング装置１６は、絶縁体材料から成り、先端を感光体ドラム１１に当接させて配設され、各色のトナー像が用紙Ｐに転写された後に感光体ドラム１１の表面に残留したトナーＴ、すなわち、残留トナー、及び添加剤（外添剤）を掻き取り、除去するクリーニング部材としてのクリーニングブレード４０、該クリーニングブレード４０によって掻き取られた残留トナー及び添加剤が媒体搬送路Ｒｔ上に落下しないように保護するドラムフィルム４１、クリーニングブレード４０によって掻き取られた残留トナー及び添加剤を収容するためのクリーニングトナーケース４２、並びに該クリーニングトナーケース４２内において回転自在に配設され、残留トナー及び添加剤を搬送する現像剤・添加剤搬送部材としての搬送スパイラル４３を備える。
【００２７】
そして、前記転写ユニットｕ１は、回転自在に配設された第１のローラとしての駆動ローラｒ１、該駆動ローラｒ１と所定の距離を置いて回転自在に配設された第２のローラとしての従動ローラｒ２、前記駆動ローラｒ１及び従動ローラｒ２によって張設され、前記画像形成ユニット２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃに沿って矢印方向に走行させられ、走行に伴って用紙Ｐを搬送するベルト部材としての転写ベルト３２、該転写ベルト３２の内周面側において各感光体ドラム１１と対向させて矢印方向に回転自在に配設され、転写ベルト３２に電圧を印加する転写部材としての転写ローラ３３、転写ベルト３２の走行方向における駆動ローラｒ１より下流側に配設され、転写ベルト３２をクリーニングする第２のクリーニング装置３４等を備える。
【００２８】
該第２のクリーニング装置３４は、先端を転写ベルト３２に当接させて配設され、転写ベルト３２に付着したトナーＴを掻き取り、除去するクリーニング部材としてのクリーニングブレード３５、該クリーニングブレード３５によって掻き取られたトナーＴを収容するためのクリーニングトナーケース３６等を有する。
【００２９】
また、前記定着器４５は、内部に加熱体を備えた第１の定着部材としての加熱ローラ４６、及び該加熱ローラ４６と当接させて配設された第２の定着部材としての加圧ローラ４７を備え、用紙Ｐ上のカラーのトナー像を、加熱し、加圧することによって用紙Ｐに定着させ、カラーの画像を形成する。
【００３０】
次に、前記トナーＴについて説明する。
【００３１】
本実施の形態において、トナーＴは、結着樹脂としてポリエステルが、着色剤としてカーボンブラック、銅フタロシアニン顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５）、キナクリドン系顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ１２２、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１８５）等が使用された負帯電性の粉砕トナーであり、体積平均粒子径が５．８〔μｍ〕にされ、流動性、帯電性、保存性、耐久性等を調整するために、添加剤が添加される。
【００３２】
該添加剤としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、ＰＭＭＡ、シリカ等が使用され、該シリカとしては、シリコーンオイル処理、ジシラザン処理等を施したものが使用される。前記添加剤は、トナーＴより粒子径が小さく、一次粒子径が７〔ｎｍ〕、１２〔ｎｍ〕、１４〔ｎｍ〕、２１〔ｎｍ〕、４０〔ｎｍ〕、２００〜３００〔ｎｍ〕等のものが使用される。複数の添加剤を組み合わせ、ターブラミキサー、ヘンシェルミキサー等によってトナーＴと混合することにより、トナーＴに添加剤が添加される。
【００３３】
次に、前記プリンタ１０の制御装置について説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００３５】
図において、６０は上位装置としてのホストコンピュータ、５０はプリンタ１０全体の制御を行う制御部、５２は帯電用電源、５３は現像用電源、５４は転写用電源、５５は供給用電源であり、制御部５０の指示に基づいて、帯電用電源５２は帯電ローラ１２に、現像用電源５３は現像ローラ１７に、転写用電源５４は転写ローラ３３に、供給用電源５５はトナー供給ローラ２２にぞれぞれ電圧を印加する。本実施の形態においては、帯電ローラ１２に−１０００〔Ｖ〕の電圧が、現像ローラ１７に＋４００〔Ｖ〕及び−２００〔Ｖ〕の電圧が、転写ローラ３３に＋２０００〔Ｖ〕の電圧が、トナー供給ローラ２２に−３００〔Ｖ〕の電圧を印加することができるようになっている。
【００３６】
また、５６は、前記各ＬＥＤヘッド１３に各色の画像データを送り、各ＬＥＤヘッド１３を駆動する印刷制御部、５７は、前記定着器４５の加熱ローラ４６に配設された前記加熱体を加熱するための定着用電源、５８は、駆動源としての駆動モータ５９を駆動することによって、前記感光体ドラム１１（図２）、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２２、駆動ローラｒ１、従動ローラｒ２、転写ローラ３３、加熱ローラ４６、加圧ローラ４７等を回転させるためのモータ制御部である。
【００３７】
そして、６２は、プリンタ１０が置かれた印刷環境（温湿度環境）を表す環境値、本実施の形態においては、温度及び湿度を検出する環境センサ、６３は、前記印刷制御部５６による指示に基づいて、ＬＥＤヘッド１３によって感光体ドラム１１に照射された光のドット数、すなわち、画像密度としての印刷ドット数を計測する画像密度算出部としての印刷ドット数計測部、６４は、印刷ドット数計測部６３によって計測された印刷ドット数に基づいてトナーＴの消費量を算出する現像剤消費量算出部としてのトナー消費量算出部であり、該トナー消費量算出部６４によって算出されたトナーＴの消費量は、制御部５０に送られる。
【００３８】
また、６５は、印刷に使用された用紙Ｐの枚数、すなわち、印刷枚数を計測する印刷枚数計測部であり、該印刷枚数計測部６５によって計測された印刷枚数は制御部５０に送られる。そして、６６は各種の情報を記録するための記憶部としてのメモリである。
【００３９】
ところで、残留トナー及び添加剤がクリーニングブレード４０をすり抜けて帯電ローラ１２に付着すると、感光体ドラム１１を良好に帯電させることができず、画像に縦帯等が発生し、画像品位が低下してしまう。
【００４０】
そこで、本実施の形態においては、通常は印刷モードを実行することによって画像を形成し、残留トナー及び添加剤から成る付着物が帯電ローラ１２に付着した場合に、クリーニングモードを実行することによって帯電ローラ１２から付着物を除去するようになっている。
【００４１】
ところが、帯電ローラ１２への付着物の付着量は、印刷環境、トナーＴの消費量、プリンタ１０の使用期間等の印刷条件によって変動する。例えば、帯電ローラ１２への付着物の付着量（付着度合い）は、印刷時のトナーＴの消費量によって異なり、トナーＴの消費量が多い場合、クリーニングブレード４０をすり抜けて帯電ローラ１２に付着する付着物の量が多くなる。プリンタ１０全体としてのトナーＴの消費量が同じであっても、主走査方向における所定の領域に集中して多くのトナーＴが消費された場合、その領域において、帯電ローラ１２に付着する付着物の量が多くなる。そこで、トナーＴの消費量が付着物の付着量に与える影響を確認するために、プリンタ１０の画像形成領域としての印刷可能領域に複数のエリアとしての５個の印刷領域Ａ〜Ｅを設定し、該印刷領域Ａ〜ＥにおいてトナーＴの消費量を異ならせて複数の印刷パターンで画像を形成し、画像品位を評価した。なお、前記印刷可能領域は、プリンタ１０の仕様によって決まり、プリンタ１０において画像を形成することが可能な最大の領域である。
【００４２】
図３は印刷領域を説明するための図、図４は印刷パターンの第１の例を示す図、図５は印刷パターンの第２の例を示す図、図６は印刷パターンの第３の例を示す図である。
【００４３】
図３において、Ｑはプリンタ１０（図２）の印刷可能領域、Ａ〜Ｅは印刷可能領域Ｑを主走査方向において５分割することによって設定された印刷領域であり、各印刷領域Ａ〜Ｅに、所定の印字率、この場合、所定の印刷デューティで一様な画像を形成した。
【００４４】
図４に示される印刷パターンＰｔ１においては、すべての印刷領域Ａ〜Ｅに、２０〔％〕の印刷デューティで一様なハーフトーンの画像を形成し、図５に示される印刷パターンＰｔ２においては、印刷領域Ｂ、Ｄに、５０〔％〕の印刷デューティで一様なハーフトーンの画像を形成し、図６に示される印刷パターンＰｔ３においては、印刷領域Ｂに、１００〔％〕の印刷デューティで一様なベタの画像を形成した。各印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３で画像を形成したときの印刷可能領域Ｑの全体におけるトナーＴの消費量はほぼ等しい。
【００４５】
この場合、印刷デューティδは、所定の領域で画像を形成するに当たり、前記所定の領域において画像を形成することが可能であるドットの総数、すなわち、ＬＥＤヘッド１３が発光させられることによって形成されたドットの数Ｎｐと、ＬＥＤヘッド１３が発光させられず形成されないドットの数との総和をＮｔとしたとき、
δ＝（Ｎｐ／Ｎｔ）×１００〔％〕
で表すことができる。
【００４６】
なお、プリンタ１０の印刷可能領域Ｑが主走査方向において５個の印刷領域に分割されているので、各印刷領域ごとに、ＬＥＤヘッド１３において、印刷デューティに対応させて複数のＬＥＤのうちの所定のＬＥＤを発光させた。
【００４７】
すなわち、図４に示される印刷パターンＰｔ１においては、各印刷領域Ａ〜Ｅで、主走査方向において隣接する５個のＬＥＤのうちの１個を発光させることによって、２０〔％〕の印刷デューティで画像を形成し、図５に示される印刷パターンＰｔ２においては、印刷領域Ａ、Ｃ、Ｅで、ＬＥＤを発光させず、印刷領域Ｂ、Ｄで、主走査方向において隣接する２個のＬＥＤのうちの１個を発光させることによって、５０〔％〕の印刷デューティで画像を形成し、図６に示される印刷パターンＰｔ３においては、印刷領域Ａ、Ｃ〜Ｅで、ＬＥＤを発光させず、印刷領域Ｂで、主走査方向においてすべてのＬＥＤを発光させることによって、１００〔％〕の印刷デューティで画像を形成した。
【００４８】
そして、各印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３で画像を形成したときのトナーＴの消費量が帯電ローラ１２への付着物の付着量に与える影響を確認した。そのために、前記印刷ドット数計測部６３によって、各印刷領域Ａ〜Ｅごとに、ＬＥＤヘッド１３によって感光体ドラム１１に照射された光のドット数である印刷ドット数を計測し、トナー消費量算出部６４によって、各印刷領域Ａ〜Ｅごとに、印刷ドット数に基づいてトナーＴの消費量を算出し、制御部５０に送った。
【００４９】
また、図４〜６に示される印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３において、２３〔℃〕の温度、５５〔％〕の湿度での常温・常湿の印刷環境下で、新品の第１のクリーニング装置１６を使用して１００００枚の印刷を行った。そして、クリーニングモード時に帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加される時間τを帯電ローラ１２が１周する時間にして、クリーニングモードを、１０枚の印刷ごとに１度、２０枚の印刷ごとに１度、３０枚の印刷ごとに１度、５０枚の印刷ごとに１度及び１００枚の印刷ごとに１度実行した。
【００５０】
各印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３で画像を形成したときの画像品位の良否の評価結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2017083688.tif 000003
【００５２】
この場合、画像品位の良否の判定は、画像において縦帯が目立つかどうかによって行った。縦帯が目立つ場合を×とし、縦帯は見えるが気にならない場合を△とし、縦帯が見えない場合を○とした。
【００５３】
表１から分かるように、トナーＴが所定の印刷領域に集中して消費される場合に縦帯が発生しやすく、また、印刷パターンＰｔ１で画像を形成すると縦帯が発生しにくいのに対して、印刷パターンＰｔ２、Ｐｔ３で画像を形成すると縦帯が発生しやすい。このことから、トナーＴの消費量が多いほど帯電ローラ１２への付着物の付着量が多く、画像品位を保持するためにクリーニングモードの頻度を高くする必要があることが分かる。また、各印刷領域におけるトナーＴの消費量に基づいてクリーニングモードを実行することが重要であることが分かる。
【００５４】
次に、印刷環境が付着物の付着量に与える影響を確認するために、１０〔℃〕の温度、２０〔％〕の湿度での低温・低湿の印刷環境下で、新品の第１のクリーニング装置１６を使用して１００００枚の印刷を行った。そして、クリーニングモード時に帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加される時間τを帯電ローラ１２が２周する時間にして、クリーニングモードを、１０枚の印刷ごとに１度、２０枚の印刷ごとに１度、３０枚の印刷ごとに１度、５０枚の印刷ごとに１度及び１００枚の印刷ごとに１度実行した。
【００５５】
各印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３で画像を形成したときの画像品位の良否の評価結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2017083688.tif 000004
【００５７】
常温・常湿の印刷環境下で印刷を行う場合より、低温・低湿の印刷環境下で印刷を行った場合に、帯電ローラ１２への付着物の付着量が多く、画像品位を保持するために、クリーニングモードの頻度を高くする必要があることが分かる。
【００５８】
さらに、プリンタ１０の使用期間、すなわち、印刷枚数が付着物の付着量に与える影響を確認するために、１０〔℃〕の温度、２０〔％〕の湿度での低温・低湿の印刷環境下で、新品の第１のクリーニング装置１６を使用して１００００枚〜２００００枚の印刷を行った。そして、クリーニングモード時に帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加される時間τを帯電ローラ１２が２周する時間にして、クリーニングモードを、１０枚の印刷ごとに１度、２０枚の印刷ごとに１度、３０枚の印刷ごとに１度、５０枚の印刷ごとに１度及び１００枚の印刷ごとに１度実行した。
【００５９】
各印刷パターンＰｔ１〜Ｐｔ３で画像を形成したときの画像品位の良否の評価結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
2017083688.tif 000005
【００６１】
プリンタ１０を長期にわたり使用すると、帯電ローラ１２への付着物の付着量が多くなり、画像品位を保持するために、クリーニングモードの頻度を高くする必要があることが分かる。
【００６２】
このように、印刷条件によって帯電ローラ１２への付着物の付着量が異なるので、付着物が付着しやすい印刷条件に合わせて一律にクリーニングモードで付着物を除去しようとすると、無用にクリーニングモードが実行され、印刷スループットが悪くなってしまう。
【００６３】
そこで、本実施の形態においては、プリンタ１０の印刷可能領域Ｑ（図３）に、印刷可能領域Ｑを主走査方向において５分割することによって複数のエリアとしての５個の印刷領域Ａ〜Ｅが設定され、該各印刷領域Ａ〜Ｅごとの帯電ローラ１２への付着物の付着量が、印刷環境、トナーＴの消費量、及びプリンタ１０の使用期間に応じて算出され、帯電ローラ１２への付着物の付着量に基づいて、クリーニング実行条件が成立したかどうかが判断され、クリーニングモードが実行されるようになっている。
【００６４】
そのために、前記メモリ６６（図１）に、印刷領域Ａ〜Ｅごとに、各帯電ローラ１２に付着し、蓄積した付着物の付着量を表す付着物蓄積量Ｄｘ（ｘ＝Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）、あらかじめ設定された、付着物の付着量の閾値Ｄ、印刷環境及び印刷枚数によって異なる付着物の帯電ローラ１２への付着のしやすさを表す付着係数ε等が記録される。なお、付着物蓄積量Ｄｘは、印刷モード時に印刷が行われるたびに更新される。また、メモリ６６には、４個の帯電ローラ１２について、それぞれ、５個の印刷領域Ａ〜Ｅの付着物蓄積量Ｄｘを記録する記録領域が設定される。そして、前記付着係数εは、温度及び湿度並びに印刷枚数と対応させて設定され、テーブル化される。
【００６５】
次に、プリンタ１０の動作について説明する。
【００６６】
図７は本発明の実施の形態におけるプリンタの動作を説明するためのタイムチャートである。
【００６７】
ホストコンピュータ６０（図１）からプリンタ１０に印刷データ及び印刷開始の指示が送信されると、まず、制御部５０は、タイミングｔ０で、印刷モードの実行を開始し、印刷データ及び印刷開始の指示を読み込み、モータ制御部５８を介して駆動モータ５９を駆動（オンに）し、感光体ドラム１１（図２）、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２２、駆動ローラｒ１、従動ローラｒ２、転写ローラ３３、加熱ローラ４６、加圧ローラ４７等を回転させる。
【００６８】
続いて、タイミングｔ１で、制御部５０は、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に印加される電圧を０〔Ｖ〕から−１０００〔Ｖ〕に切り替え、現像用電源５３によって現像ローラ１７に印加される電圧を０〔Ｖ〕から＋４００〔Ｖ〕に切り替える。このとき、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２によって一様に、ほぼ−５００〔Ｖ〕の電位に帯電させられる。
【００６９】
そして、タイミングｔ２で、制御部５０は、転写用電源５４によって転写ローラ３３に印加される電圧を０〔Ｖ〕から＋２０００〔Ｖ〕に切り替え、続いて、タイミングｔ３で、現像用電源５３によって現像ローラ１７に印加される電圧を＋４００〔Ｖ〕から−２００〔Ｖ〕に切り替え、供給用電源５５によってトナー供給ローラ２２に印加される電圧を０〔Ｖ〕から−３００〔Ｖ〕に切り替える。
【００７０】
これにより、トナー供給ローラ２２によって現像ローラ１７にトナーＴが供給され、このとき、トナーＴとトナー供給ローラ２２との摩擦、トナーＴと現像ローラ１７との摩擦、及びトナー供給ローラ２２と現像ローラ１７との電位差によってトナーＴが帯電させられる。現像ローラ１７上のトナーＴは、前記現像ブレード２３によって薄層化され、感光体ドラム１１の回転に伴って感光体ドラム１１との接触部に送られる。
【００７１】
前記タイミングｔ３からタイミングｔ４にかけて、制御部５０は、ホストコンピュータ６０から送信された印刷データを印刷制御部５６に送り、該印刷制御部５６は、印刷データを画像データに変換し、ＬＥＤヘッド１３に送る。これにより、ＬＥＤヘッド１３は、駆動（オン・オフ）され、各感光体ドラム１１の表面に画像データに対応する静電潜像を形成する。
【００７２】
感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、感光体ドラム１１の回転に伴って現像ローラ１７と当接する部分に移動し、該部分において、現像ローラ１７に印加された電圧の作用で、現像ローラ１７上のトナーＴが感光体ドラム１１に付着させられて静電潜像が現像（反転現像）され、各色のトナー像が形成される。
【００７３】
現像に使用されなかった現像ローラ１７上のトナーＴは、現像ローラ１７の回転に伴って現像装置１４内に戻され、トナー供給ローラ２２との摩擦によって一部は掻き取られて回収され、一部は現像ローラ１７上に残留し、再び現像に使用される。
【００７４】
一方、前記駆動ローラｒ１及び従動ローラｒ２の回転によって前記転写ベルト３２が走行させられ、媒体収容部としての図示されない給紙カセットから供給された用紙Ｐが、転写ベルト３２によって各感光体ドラム１１と転写ローラ３３とが対向する転写部に送られる。
【００７５】
そして、前記各転写ローラ３３に印加される電圧の作用によって、各感光体ドラム１１に形成されたトナー像が順次重ねて用紙Ｐに転写され、用紙Ｐにカラーのトナー像が形成される。
【００７６】
用紙Ｐは、転写ベルト３２によって前記定着器４５に送られ、該定着器４５において、カラーのトナー像が加熱され、加圧されることによって、トナーＴが溶融させられて用紙Ｐの繊維間に浸透させられ、用紙Ｐに定着させられる。これにより、カラーの画像が形成され、用紙Ｐはプリンタ１０の本体、すなわち、装置本体外に排出される。
【００７７】
トナー像が用紙Ｐに転写された後の感光体ドラム１１の表面には、わずかな量のトナーＴが残留トナーとして残留するだけでなく、トナー像の転写時にトナーＴから剥離した添加剤が残留するが、残留トナー及び添加剤は、前記クリーニングブレード４０によって掻き取られ、除去される。
【００７８】
続いて、制御部５０は、次の印刷データが存在するかどうかを判断する。次の印刷データが存在する場合は、クリーニングブレード４０によって残留トナー及び添加剤が除去された感光体ドラム１１の表面が帯電ローラ１２によって再び帯電させられ、次の印刷動作が開始され、これ以降、印刷動作が繰り返し行われる。
【００７９】
ところで、前述されたように、残留トナー及び添加剤がクリーニングブレード４０をすり抜けて帯電ローラ１２に付着すると、画像に縦帯等が発生してしまう。
【００８０】
そこで、次の印刷データが存在しない場合、制御部５０は、タイミングｔ４で、残留トナー及び添加剤から成る前記付着物の付着量に基づいてクリーニングモード実行条件が成立するかどうかを判断し、クリーニングモード実行条件が成立する場合、クリーニングモードを実行する。すなわち、制御部５０は、印刷モードの実行を終了するとともに、クリーニングモードの実行を開始し、印刷モード時等に、帯電ローラ１２に付着した付着物を帯電ローラ１２から除去する。なお、帯電ローラ１２に付着する付着物は、逆極性帯電付着物であり、印刷モード時に帯電ローラ１２に印加される電圧とは逆の極性、本実施の形態においては、正の極性に帯電させられる。
【００８１】
また、クリーニングモード時に、駆動モータ５９は印刷モード時と同じ方向に駆動されるが、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、転写ローラ３３及びトナー供給ローラ２２に印加される電圧の値、電圧が印加されるタイミング等は、クリーニングモード時と印刷モード時とで異なる。また、クリーニングモード時に用紙Ｐは搬送されない。
【００８２】
一方、クリーニングモード実行条件が成立しない場合、制御部５０は、タイミングｔ４で印刷モードの実行を終了し、モータ制御部５８を介して駆動モータ５９の駆動を停止させ（オフにし）、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２２、駆動ローラｒ１、従動ローラｒ２、転写ローラ３３、加熱ローラ４６、加圧ローラ４７等を停止させる。これと同時に、制御部５０は、帯電用電源５２、現像用電源５３、転写用電源５４及び供給用電源５５を制御し、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、転写ローラ３３及びトナー供給ローラ２２への電圧の印加を停止し、印刷動作を終了する。
【００８３】
クリーニングモードが実行されると、タイミングｔ１０で、制御部５０は、転写用電源５４によって転写ローラ３３に印加される電圧を＋２０００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替える。
【００８４】
クリーニングモードの実行が開始された時点で、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に−１０００〔Ｖ〕の電圧が印加されているので、感光体ドラム１１の表面の電位は、帯電ローラ１２によって帯電させられることにより、ほぼ−５００〔Ｖ〕にされるが、その後、感光体ドラム１１が回転し、現像ローラ１７と当接する部分及び転写ベルト３２と当接する部分を通過すると、感光体ドラム１１の表面上の電荷が移動し、感光体ドラム１１の表面の電位は、負の極性方向において低くなり、ほぼ−３００〔Ｖ〕になる。
【００８５】
そして、感光体ドラム１１は、更に回転し、クリーニングブレード４０と当接する部分を通過するが、クリーニングブレード４０が絶縁体材料から成り、感光体ドラム１１からクリーニングブレード４０に電流が流れないので、感光体ドラム１１の表面の電位は変化しない。
【００８６】
また、感光体ドラム１１が、更に回転し、タイミングｔ１１で帯電ローラ１２と当接する部分に到達すると、制御部５０は、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に印加される電圧を−１０００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替える。これにより、帯電ローラ１２の表面の電位は０〔Ｖ〕になる。
【００８７】
その結果、帯電ローラ１２に付着している、正の極性に帯電させられた付着物は、表面の電位が０〔Ｖ〕である帯電ローラ１２から、表面の電位がほぼ−３００〔Ｖ〕である感光体ドラム１１に、クーロン力を受けて移動する。
【００８８】
なお、帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加される時間τは、付着物を感光体ドラム１１側に移動させるために、帯電ローラ１２が少なくとも１周する時間以上にされ、付着物の量が多い場合は、帯電ローラ１２が少なくとも２周する時間以上にすることができるが、本実施の形態においては、感光体ドラム１１が１周する時間を超えないようにされる。時間τが、感光体ドラム１１が１周する時間を超えると、帯電ローラ１２と接触する位置において、感光体ドラム１１の表面の電位が、ほぼ−３００〔Ｖ〕ではなくなり、０〔Ｖ〕になってしまう。その結果、表面の電位が０〔Ｖ〕になった部分においては、付着物を感光体ドラム１１側に移動させることができなくなってしまう。
【００８９】
そこで、本実施の形態において、時間τは、帯電ローラ１２が１周する時間にされ、時間τが経過するタイミングｔ１４で、制御部５０は、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に印加される電圧を０〔Ｖ〕から−１０００〔Ｖ〕に切り替える。
【００９０】
付着物が感光体ドラム１１に移動した後、感光体ドラム１１が回転し、タイミングｔ１２で、現像ローラ１７と当接する部分に到達すると、制御部５０は、現像用電源５３によって現像ローラ１７に印加される電圧を−２００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替える。これにより、感光体ドラム１１上の付着物は、感光体ドラム１１側にクーロン力を受け、現像ローラ１７に移動することなく、感光体ドラム１１に付着し続ける。タイミングｔ１２から時間（τ＋α）が経過すると、タイミングｔ１５で、制御部５０は、現像用電源５３によって現像ローラ１７に印加する電圧を０〔Ｖ〕から−２００〔Ｖ〕に切り替える。なお、時間（τ＋α）におけるαの値は、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加されている間に、現像ローラ１７を通過する感光体ドラム１１の表面の電位が確実に０〔Ｖ〕になるように設定されたマージンである。
【００９１】
また、タイミングｔ１０から時間（τ＋β）が経過するタイミングｔ１３で、制御部５０は、転写用電源５４によって転写ローラ３３に印加される電圧を０〔Ｖ〕から＋２０００〔Ｖ〕に切り替える。なお、時間（τ＋β）におけるβの値は、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に０〔Ｖ〕の電圧が印加されている間に、転写ローラ３３を通過する感光体ドラム１１の表面の電位が確実に０〔Ｖ〕になるように設定されたマージンである。
【００９２】
このようして、感光体ドラム１１上の付着物は、転写部において転写ベルト３２に移動し、クリーニングブレード３５によって掻き取られ、除去される。なお、転写部において転写ベルト３２に移動しないで感光体ドラム１１の表面に残留した付着物は、クリーニングブレード４０によって掻き取られ、除去される。
【００９３】
そして、転写部において転写ベルト３２に移動しないで感光体ドラム１１の表面に残留した付着物のすべてがクリーニングブレード４０を通過すると、タイミングｔ１６で、制御部５０は、クリーニングモードを終了し、転写用電源５４によって転写ローラ３３に印加される電圧を＋２０００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替え、帯電用電源５２によって帯電ローラ１２に印加される電圧を−１０００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替え、現像用電源５３によって現像ローラ１７に印加される電圧を−２００〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に切り替える。
【００９４】
続いて、タイミングｔ１７で、制御部５０は、モータ制御部５８を介して駆動モータ５９の駆動を停止させ、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２２、駆動ローラｒ１、従動ローラｒ２、転写ローラ３３、加熱ローラ４６、加圧ローラ４７等を停止させる。
【００９５】
次に、印刷モードを実行しているときにクリーニングモードを実行するときの制御部５０の動作について説明する。
【００９６】
図８は本発明の実施の形態におけるクリーニングモードを実行するときの制御部の動作を示すフローチャートである。
【００９７】
ホストコンピュータ６０からプリンタ１０に印刷データ及び印刷開始の指示が送信されると、まず、制御部５０は、印刷モードを実行し、環境センサ６２によって検出された温度及び湿度を読み込み、印刷枚数計測部６５によって計測された印刷枚数を読み込む。
【００９８】
次に、制御部５０は、メモリ６６を参照し、温度及び湿度並びに印刷枚数に対応する前記付着係数εを読み込む。本実施の形態において、付着係数εは、常温・常湿の印刷環境下で小さく、低温・低湿の印刷環境下で大きくなるように、また、印刷枚数が少ない場合に小さく、印刷枚数が多い場合に大きくなるように設定される。
【００９９】
続いて、制御部５０は印刷制御部５６に印刷指示を送り、印刷制御部５６は制御部５０からの印刷指示を受けて印刷を行う。そして、制御部５０は、トナー消費量算出部６４において算出された各印刷領域Ａ〜ＥごとのトナーＴの消費量Ｆｘ（ｘ＝Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を読み込む。
【０１００】
また、制御部５０は、トナーの消費量Ｆｘに前記付着係数εを乗算した値ε・Ｆｘを算出し、メモリ６６から、帯電ローラ１２における各印刷領域Ａ〜Ｅごとの前記付着物蓄積量Ｄｘを読み出し、該付着物蓄積量Ｄｘに値ε・Ｆｘを加算する
Ｄｘ←Ｄｘ＋ε・Ｆｘ
ことによって付着物蓄積量Ｄｘを更新する。
【０１０１】
続いて、制御部５０は、メモリ６６から各印刷領域Ａ〜Ｅごとの前記付着物蓄積量Ｄｘ及び閾値Ｄを読み出し、付着物蓄積量Ｄｘのうちの最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄより大きいかどうかによって、クリーニングモード実行条件が成立したかどうかを判断し、最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄより大きく、クリーニングモード実行条件が成立した場合、クリーニングモードを実行し、メモリ６６に記録された付着物蓄積量Ｄｘをリセットする。
【０１０２】
一方、最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄ以下である場合、制御部５０は、クリーニングモードを実行せず、印刷モードを実行する。
【０１０３】
このように、本実施の形態においては、印刷可能領域を分割することによって形成された５個の印刷領域Ａ〜Ｅごとの印刷ドット数が算出され、各印刷領域Ａ〜Ｅごとの印刷ドット数、印刷環境の環境値及び印刷枚数に基づいて、帯電ローラ１２に付着した付着物を除去するためのクリーニングモードが実行されるので、印刷条件に応じてクリーニングモードを実行することができる。
【０１０４】
したがって、無用にクリーニングモードが実行されることがなく、帯電ローラ１２に付着した付着物を効率よく除去することができるので、印刷スループットを良くすることができる。
【０１０５】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  制御部５０は温度及び湿度を読み込む。
ステップＳ２  制御部５０は印刷枚数を読み込む。
ステップＳ３  制御部５０は付着係数εを読み込む。
ステップＳ４  印刷制御部５６は印刷を行う。
ステップＳ５  制御部５０は付着物蓄積量Ｄｘを更新する。
ステップＳ６  制御部５０は付着物蓄積量Ｄｘ及び閾値Ｄを読み出す。
ステップＳ７  制御部５０は最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄより大きいかどうかを判断する。最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄより大きい場合はステップＳ８に進み、最大値Ｄｘ−ｍａｘが閾値Ｄ以下である場合はリターンする。
ステップＳ８  制御部５０はクリーニングモードを実行する。
ステップＳ９  制御部５０は付着物蓄積量Ｄｘをリセットし、リターンする。
【０１０６】
本実施の形態においては、電子写真方式のカラーのプリンタ１０について説明しているが、本発明を、モノクロのプリンタに適用することができる。また、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に適用することもできる。
【０１０７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【０１０８】
１０    プリンタ
１１    感光体ドラム
１２    帯電ローラ
１３    ＬＥＤヘッド
１４    現像装置
１６    第１のクリーニング装置
５０    制御部
６３    印刷ドット数計測部
Ａ〜Ｅ    印刷領域
Ｐ    用紙
Ｑ    印刷可能領域
Ｔ    トナー
ｕ１    転写ユニット
【図１】
2017083688.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017083688.tif 000010
【図６】
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【図７】
2017083688.tif 000012
【図８】
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