JP2010026102A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、残存トナーの検知精度を従来よりも向上させる。
【解決手段】画像形成装置は、像形成に用いる回転体と、回転体に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用され、クリーニング手段によりクリーニングが行われた部分の表面特性を検出する検出手段とを備える。さらに、画像形成装置は、クリーニング手段によりクリーニング済みの回転体の表面特性を記憶する記憶手段と、今回検出された表面特性と記憶手段に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理手段とを備える。また、画像形成装置は、マッチング処理の結果に応じてクリーニング手段によるクリーニングを停止する停止手段とを備える。
【選択図】図12
【解決手段】画像形成装置は、像形成に用いる回転体と、回転体に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用され、クリーニング手段によりクリーニングが行われた部分の表面特性を検出する検出手段とを備える。さらに、画像形成装置は、クリーニング手段によりクリーニング済みの回転体の表面特性を記憶する記憶手段と、今回検出された表面特性と記憶手段に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理手段とを備える。また、画像形成装置は、マッチング処理の結果に応じてクリーニング手段によるクリーニングを停止する停止手段とを備える。
【選択図】図12
Description
本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関する。
近年、電子写真方式を用いた画像形成装置の高速化、高画質化及び小型化が進められている。さらに、モノクロ画像形成装置らカラー画像形成装置への移行も進んでいる。
カラー画像形成装置には中間転写ベルトを有するものと有しないものとが存在する。とりわけ、前者は、中間転写型またはインライン型と呼ばれている。インライン型のカラー画像形成装置では、複数の感光ドラムに形成されたそれぞれ色の異なるトナー像を中間転写ベルトに一次転写することで、多色のトナー像を形成する。さらに、多色のトナー像を中間転写ベルトから用紙へと転写する。なお、中間転写ベルトには一部のトナー像が転写されずに残存することがある。そのため、残存トナーをクリーニングするためのクリーニング機構が画像形成装置には設けられている。
一般的なクリーニング方式として、中間転写ベルトに当接して残存トナーを掻き取るブレード方式と、バイアス印加可能なファーブラシやローラを中間転写ベルトに当接して残存トナーを静電的に吸着させる静電回収方式とがある。
しかし、残存トナーの量が著しく多量な場合や、耐久によるクリーニング部材の劣化が発生した場合、予め設定されたクリーニング制御では、残存トナーをクリーニングしきれないことがある。クリーニングしきれなかった残存トナーは、次の用紙に転写されてしまう可能性があるため、好ましくない。
弾性の中間転写ベルトは表面特性が粗く、クリーニングブレードでは残トナーを十分に掻き取ることができない。特許文献1によれば、このことを踏まえ、高圧を印加したファーブラシを当接して静電吸着によるクリーニングを行う方式が提案されている。
さらに、特許文献1によれば、中間転写ベルトの搬送方向においてファーブラシの下流位置に設けられた光学式センサで、非画像領域に形成されたパッチの残トナーを検出し、クリーニングが正常に行われているか否かを判定する技術が提案されている。
特開2006−267682号公報
しかし、上述した残トナーを検出する技術では、例えば、中間転写ベルトに生じた傷や中間転写ベルトに付着した異物の検出結果を、トナー有りと判断したり、逆に、トナーが有るのに無しと判断したりしてしまう恐れがある。つまり、光学式センサで残トナーを検出する単純な方式では、クリーニング状態の検出精度に課題がある。
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも1つを解決することを目的とする。例えば、残存トナーの検知精度を従来よりも向上させることを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
本発明の画像形成装置は、像形成に用いる回転体と、回転体に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用され、クリーニング手段によりクリーニングが行われた部分の表面特性を検出する検出手段とを備える。さらに、画像形成装置は、クリーニング手段によりクリーニング済みの回転体の表面特性を記憶する記憶手段と、今回検出された表面特性と記憶手段に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理手段とを備える。また、画像形成装置は、マッチング処理の結果に応じてクリーニング手段によるクリーニングを停止する停止手段とを備える。
本発明によれば、残存トナーの検知精度を従来よりも向上させることができる。これにより、残存トナーによる転写材の汚濁が減るであろう。さらに、必要以上にクリーニングが実行されることも減るであろう。
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
本実施形態は、カラー画像形成装置に本発明を適用した事例である。なお、本発明は、モノクロ画像形成装置にも適用できる。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンター、複写機、複合機、ファクシミリである。また、ここでは、一例として、中間転写方式について説明する。中間転写方式は、トナー画像をドラム状の像担持体に形成し、そのトナー像を中間転写体(中間転写ベルト)へ一次転写し、トナー像を中間転写体から転写材に二次転写する方式のことである。なお、転写材は、例えば、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。
[画像形成装置システム]
図1は、実施形態に係るカラー画像形成装置の概略断面図である。ここでは、
Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)トナーに対応した4つの画像形成ステーションが設けられている。各画像形成ステーションの構成は、説明の便宜上、現像剤(トナー)の色を除いて共通であるものとする。
図1は、実施形態に係るカラー画像形成装置の概略断面図である。ここでは、
Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)トナーに対応した4つの画像形成ステーションが設けられている。各画像形成ステーションの構成は、説明の便宜上、現像剤(トナー)の色を除いて共通であるものとする。
プロセスカートリッジ32は、感光ドラム2、帯電器3、露光器4、現像器5及びクリーニングブレード6とを備えている。これらプロセスカートリッジ(画像形成ステーション)32で形成したそれぞれ色の異なるトナー像が、一次転写ローラ14によって中間転写ベルト31上に順次に一次転写される。中間転写ベルト31は、像形成に使用される回転体の一例である。中間転写ベルト31上に形成された多色画像は、転写材S上に二次転写ローラ35によって二次転写される。転写材Sは、給紙ユニット15から搬送されてくる。その後、定着器18が転写材S上に多色画像を定着させる。なお、中間転写ベルト31に残存しているトナーは、クリーナ33によって回収される。
感光ドラム2は、繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体であり、予め決められた周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。プロセススピードは、例えば、180mm/secである。感光ドラム2は、帯電器3の一次帯電ローラにより予め決められた極性・電位に一様に帯電処理される。露光器4は、例えば、レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群、等を備え、感光ドラム2を画像露光する。これにより、感光ドラム2には、静電潜像が形成される。
次いで、現像器5により、像担持体に形成された静電潜像へトナーを付着させるための現像処理が行われる。現像器5の現像ローラは感光ドラム2に対して順方向に回転しながら、感光ドラム2に対して接触するように配設されている。
中間転写ベルト31は、各感光ドラム2と接触しながら、感光ドラム2とほぼ同じ周速度をもって、駆動ローラ8の作用で回転駆動する。また、中間転写ベルト31は、例えば、10E8〜10E12Ωcmの体積固有抵抗率を持たせた厚さ50〜150μm程度の無端のフィルム状部材で構成される。中間転写ベルト31の表面は、例えば、黒色で反射率が比較的に大きいとする。一次転写ローラ14は、例えば、10E7〜10E9Ωに抵抗調整されたソリッドゴムローラである。なお、一次転写後に感光ドラム2上に残留する残トナーは、クリーニングブレード6によって除去回収される。
給紙ユニット15から給紙された転写材Sは、予め決められたタイミングにて駆動回転するレジストローラ対17によって、中間転写ベルト31と二次転写ローラ35のニップ部に向けて給送される。続いて、二次転写ローラ35に印加した高圧による静電気の作用で、中間転写ベルト31上のトナー画像が転写材Sに転写される。二次転写ローラ35は、例えば、10E7〜10E9Ωに抵抗調整されたソリッドゴムローラである。
ところで、図1によれば、中間転写ベルトが複数のローラに張架されている。複数のローラのうちの1つのローラである駆動ローラ8に対して対向する位置に光学センサ104が配置される。これにより、光学センサ104から出力される検知結果に含まれうる、中間転写ベルト31の振動に伴うジッター成分を削減できる。なお、光学センサ104の検知結果は、濃度検知、周長検知及び残存トナー検知などに利用される。
クリーニングブレード6やクリーナ33は、トナーが残存していると判定されると、回転体のクリーニングを実行するクリーニング手段の一例である。とりわけ、クリーニングブレード6は、感光ドラム2をクリーニングし、クリーナ33は中間転写ベルト31をクリーニングする。
[画像形成装置の制御構成]
図2は、実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。CPU101は、ROM102に格納された各種制御プログラムに基づいてRAM103を作業領域に用い画像形成装置の各部を制御する。ROM102には、各種制御プログラム、各種データ、テーブルなどが格納されている。RAM103にはプログラムロード領域、CPU101の作業領域、各種データの格納領域などが確保される。
図2は、実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。CPU101は、ROM102に格納された各種制御プログラムに基づいてRAM103を作業領域に用い画像形成装置の各部を制御する。ROM102には、各種制御プログラム、各種データ、テーブルなどが格納されている。RAM103にはプログラムロード領域、CPU101の作業領域、各種データの格納領域などが確保される。
環境センサ105は、画像形成装置100が設置されている環境における環境パラメータを検出するセンサである。環境パラメータは、物理的なパラメータの一種で、例えば、雰囲気の温度、湿度、絶対水分量などである。環境センサ105は、周長の変動に関与する物理的なパラメータを検知する検知手段の一例である。
駆動制御部108は、CPU101からの命令にしたがって、感光ドラム2、帯電器3、露光器4、現像器5、中間転写ベルト31を駆動するためのモータや、帯電バイアスや現像バイアスなどを制御する。
不揮発メモリ109は、画像濃度制御実行時の光量設定データや中間転写ベルト31の周長の情報など、各種データを保存する記憶装置である。表示装置110は、液晶デバイスなど、情報を表示する装置である。
なお、CPU101には、周長測定部111、濃度制御部112及び残トナー検知部113が含まれるか、制御プログラムを実行することでこれらを実現してもよい。周長測定部111は、光学センサ104により中間転写ベルト31から取得されたデータに基づいて、中間転写ベルト31の周長を測定する。周長測定部111又は光学センサ104は、回転体の周長を測定する測定手段の一例である。濃度制御部112は、中間転写ベルトの周長に応じて、画像の形成条件を調整する調整手段の一例である。
残トナー検知部113は、光学センサにより検出された中間転写ベルト31の表面特性に基づいて、中間転写ベルトに残存しているトナーを検知する。例えば、残トナー検知部113は、光学センサにより今回検出された表面特性と、RAM103に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理し、マッチング処理の結果に応じてクリーニング部材によるクリーニングを停止する。よって、残トナー検知部113は、今回検出された表面特性と、記憶手段に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理手段の一例である。また、残トナー検知部113は、マッチング処理の結果に応じてクリーニング手段によるクリーニングを停止する停止手段の一例でもある。なお、過去に検出された表面特性は、クリーニング手段によりクリーニング済みの回転体の表面特性である。よって、RAM103は、クリーニング手段によりクリーニング済みの回転体の表面特性を記憶する記憶手段の一例である。
なお、不揮発メモリ109は、回転体にトナーが付着していない状態の表面特性を記憶する記憶手段の一例として機能する。表面特性は、1周にわたって取得されたものであることが望ましい。1周のうちの何れかの箇所にトナーが残存していれば、トナー汚れが発生しうるからである。なお、記憶されている表面特性は、新品の中間転写ベルトから取得されてもよいし、クリーニングが終了したとき(残存トナーが検知されなかったとき)の中間転写ベルト31から取得されてもよい。
縁無し印刷制御部114は、トナー像のサイズを転写材のサイズよりも大きく設定することで、転写材に対して縁余白無しで画像を形成するための制御を実行する。縁無し印刷制御部114は、不図示のホストコンピュータからのジョブデータに基づいて画像サイズのリサイズ処理を実行したりする。
[光学センサ]
図3は、光学センサ104の一例を示す図である。光学センサ104は、LEDなどの発光素子301、フォトダイオード等のふたつの受光素子302、303及びホルダーを備えている。発光素子301は、例えば、中間転写ベルト31上のパッチや下地に赤外光(波長950nm)を照射する。受光素子302、303は、そこからの反射光を測定する。CPU101の濃度制御部112は、光学センサ104によって得られた反射光の光量に基づいてトナー付着量を算出する。また、光学センサ104は、回転体の1周にわたる表面特性又は少なくとも像形成に使用された部分の表面特性を検出する検出手段の一例でもある。
図3は、光学センサ104の一例を示す図である。光学センサ104は、LEDなどの発光素子301、フォトダイオード等のふたつの受光素子302、303及びホルダーを備えている。発光素子301は、例えば、中間転写ベルト31上のパッチや下地に赤外光(波長950nm)を照射する。受光素子302、303は、そこからの反射光を測定する。CPU101の濃度制御部112は、光学センサ104によって得られた反射光の光量に基づいてトナー付着量を算出する。また、光学センサ104は、回転体の1周にわたる表面特性又は少なくとも像形成に使用された部分の表面特性を検出する検出手段の一例でもある。
パッチや下地からの反射光には正反射成分と乱反射成分が含まれている。受光素子302は、正反射成分と乱反射成分の両方を検出し、受光素子303は、乱反射成分のみを検出する。中間転写ベルト31上にトナーが付着すると、トナーによって光が遮断されるため、正反射光は減少する、すなわち、受光素子302の出力は低下する。
一方、本実施形態で使用した950nmの赤外光を、黒トナーは吸収し、イエロー、マゼンタ、シアントナーは乱反射させる。よって、中間転写ベルト31上のトナー付着量が増大すると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、受光素子303の出力が大きくなる。なお、受光素子302も、トナー付着量が増大したことによる影響を受ける。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、トナーで中間転写ベルト31を完全に遮断しても、受光素子302の出力はゼロにはならない。
本実施形態において、発光素子301の照射角度を15°、受光素子302の受光角度を15°、受光素子303の受光角度を45°に設定してある。これらの角度は、中間転写ベルト31の垂線と光軸とのなす角度である。なお、受光素子302のアパーチャ径は、受光素子303のアパーチャ径よりも小さくしてある。これは、乱反射成分の影響をできるだけ小さくするためである。例えば、発光素子301のアパーチャ径は0.7mm、受光素子302のアパーチャ径は、1.5mm、受光素子303のアパーチャ径は、2.9mmである。
なお、本実施形態の光学センサ104は、回転体の1周にわたる表面特性又は回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用された部分の表面特性を検出する検出手段の一例である。
[画像濃度制御の必要性]
画像形成装置100では、中間転写ベルト31の対向部に光学検知手段としての光学センサ104が配置される。一般に、電子写真方式のカラー画像形成装置では、消耗品の交換、環境の変化(温度、湿度、装置の劣化など)、印刷枚数等の諸条件によって、各ユニットや転写材の電気特性やトナーに対する付着力が変化する。特性の変化は、画像濃度の変動、色再現性の変化として顕在化する。すなわち、この変動により、本来の正しい色再現性が得られなくなってしまう。
画像形成装置100では、中間転写ベルト31の対向部に光学検知手段としての光学センサ104が配置される。一般に、電子写真方式のカラー画像形成装置では、消耗品の交換、環境の変化(温度、湿度、装置の劣化など)、印刷枚数等の諸条件によって、各ユニットや転写材の電気特性やトナーに対する付着力が変化する。特性の変化は、画像濃度の変動、色再現性の変化として顕在化する。すなわち、この変動により、本来の正しい色再現性が得られなくなってしまう。
そこで、本実施形態では、常に正確な色再現性が得られるようにするため、非画像形成状態において、作像条件を変えながら、複数のパッチ(トナー像)を試験的に形成し、それらの濃度を光学センサ104で検知する。そして、その検知結果を基に、濃度制御部112が画像濃度制御を実行する。画像濃度に影響を与える因子としては、帯電バイアス、現像バイアス、露光強度、ルックアップテーブル等がある。本実施形態では、ルックアップテーブルを制御する例を用いて説明する。画像濃度制御の具体的な動作については後述する。
[周長測定の必要性]
図4は、中間転写ベルト上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。各パッチは、同一のハーフトーン濃度で形成されたトナー像である。下地出力は、中間転写ベルトにパッチが形成されていないときに受光素子302によって検出された反射光の光量である。また、パッチ出力は、中間転写ベルトに形成されたパッチについて受光素子302によって検出された反射光の光量である。図4が示すように、受光素子302の出力は、本実施形態の像担持体である中間転写ベルト31の表面反射率の影響を受ける。そのため、同一の濃度でパッチを形成したにもかかわらず、パッチ出力の値が異なっている。受光素子303に関しても同様である。
図4は、中間転写ベルト上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。各パッチは、同一のハーフトーン濃度で形成されたトナー像である。下地出力は、中間転写ベルトにパッチが形成されていないときに受光素子302によって検出された反射光の光量である。また、パッチ出力は、中間転写ベルトに形成されたパッチについて受光素子302によって検出された反射光の光量である。図4が示すように、受光素子302の出力は、本実施形態の像担持体である中間転写ベルト31の表面反射率の影響を受ける。そのため、同一の濃度でパッチを形成したにもかかわらず、パッチ出力の値が異なっている。受光素子303に関しても同様である。
中間転写ベルト31の下地の反射率の影響を受けた状態で画像濃度制御を実行すると、印刷したハーフトーンの濃度データと受光素子302、303の出力との相関が小さくなる。よって、画像濃度制御の精度が低下してしまう。中間転写ベルト31表面の反射率の影響をキャンセルするには、中間転写ベルト31における同一の位置でのトナー有り無しに対応した受光素子302、303の反射光を測定する必要がある。中間転写ベルト31の表面(下地)の反射率の影響をキャンセルする演算手法に関しては後述する。
一方で、中間転写ベルト31は、製造公差、環境や通紙耐久により周長が変動してしまう。中間転写ベルト31の同一位置でトナー有り無しのそれぞれに対応した反射光を測定するためには、中間転写ベルト31の周長を正確に測定する必要がある。周長を測定できれば、周長とプロセススピードとから任意の位置が1周する時間を算出できる。算出された時間は、中間転写ベルト31の上の任意の位置が光学センサ104の検知点を通過する周期に相当する。よって、中間転写ベルト31の周期をタイマーにて計時すれば、タイマーのカウント値が中間転写ベルト上の絶対位置を示すことになる。なお、本実施形態における周長測定手法に関しては後述する。
[画像濃度制御]
次に本実施形態における画像濃度制御の具体例について図5、図6を用いて説明する。
次に本実施形態における画像濃度制御の具体例について図5、図6を用いて説明する。
図5は、実施形態に係る画像濃度制御の一例を示すフローチャートである。ステップS501で、濃度制御部112は、中間転写ベルト31の回転動作を開始する。ステップS501と並行したステップS502で、濃度制御部112は、不揮発メモリ109に格納された画像濃度制御実行時の光量設定で、光学センサ104を発光させる。
ステップS503で、濃度制御部112は、中間転写ベルト31を2周させるよう駆動制御部108に命令する。駆動制御部108は、中間転写ベルト31の駆動モータを制御して、中間転写ベルト31を2週させる。これにより、中間転写ベルト31上に付着したトナーがクリーナ33の作用で、除去される。ステップS503と並行したステップS504で、濃度制御部112は、受光素子302、303からの出力信号を監視し、光学センサ104の発光が安定するまで待機する。発光が安定したことを確認すると、ステップS505に進む。
ステップS505で、濃度制御部112は、中間転写ベルト31自体(すなわち下地)からの反射光について受光素子302、303からの反射光信号Bb、Bcの取得を開始する。反射光信号Bbは、受光素子302から出力された下地出力に対応している。また、反射光信号Bcは、受光素子303から出力された下地出力に対応している。
ステップS506で、濃度制御部112は、パッチ画像からの反射光信号Pb、Pcを取得する。反射光信号Pbは、受光素子302から出力されたパッチ出力に対応している。また、反射光信号Pcは、受光素子303から出力されたパッチ出力に対応している。具体的に説明すると、まず、濃度制御部112は、中間転写ベルト31がさらに1周回転するまで待機する。その後、濃度制御部112は、色毎のパッチ画像(図6)を形成するよう、各画像形成ステーションを制御する。なお、反射光信号Pb、Pcは、パッチ画像の中央部において反射された反射光に対応している。
図6は、発光タミング、中間転写ベルトの回転タイミング及びパッチ画像の形成タミングの一例を示した図である。発光素子の安定するまでの待機時間に中間転写ベルトのクリーニングが実行される。その後、下地出力が検出され、続いて、パッチ出力が検出される。パッチ画像は、各画像形成ステーションごとに、単色で形成される。ただし、各色のパッチ画像は濃度(画像形成条件)が異なっている。
なお、ステップS505とS506では、中間転写ベルト31上の同一位置で下地出力とパッチ出力とが取得されるよう、制御される。このような位置の制御は、上述したように、周長を用いたタイミング制御によって実現される。すなわち、濃度制御部112は、任意の位置で下地を出力した時刻から、周長測定部111によって得られた周長に相当する時間が経過した時刻にパッチ出力を取得する。これによって、同一の位置で取得された下地出力とパッチ出力とを対応付けることができる。なお、時刻は、時計の時刻である必要は無く、タイマーによるカウント値で十分である。このように、濃度制御部112や周長測定部111は、回転体の周長の情報を用いて、回転体上における同一の位置を特定する特定手段として機能する。
受光素子302、303による反射光信号Pb、Pcの取得がすべて完了すると、ステップS511に進み、濃度制御部112は、光学センサ104の発光素子301を消灯させる。
また、ステップS511と並行したステップS507で、濃度制御部112は、取得したパッチ出力及び下地出力をトナー付着相当量に換算する。トナー付着相当量は、概ね、中間転写ベルト上に付着したトナーの付着量(トナー付着量)の逆数になっている。なお、換算方法は、種々のものが考えられる。
例えば、Bb、Bc、Pb、Pcを用いて、以下のような式で算出することが可能である。
トナー付着相当量=(Pb−α*(Pc−Bc))/Bb ・・・(式1)
ここで、αは定数であり、ROM102、RAM103または不揮発メモリ109に格納されているか、これらに格納されているデータから算出された値であってもよい。αは、機種ごとに異なる可能性があるため、実験やシミュレーションによって定められよう。
ここで、αは定数であり、ROM102、RAM103または不揮発メモリ109に格納されているか、これらに格納されているデータから算出された値であってもよい。αは、機種ごとに異なる可能性があるため、実験やシミュレーションによって定められよう。
上述したように、トナー付着相当量の値が小さくなるほど、実際にはトナー付着量が多くなる。式1の分子であるBbは、パッチ画像に光を照射した際に受光素子302によって受光される正味の正反射光(乱反射成分を差し引いたもの)を意味している。さらに、このトナー付着相当量は、ROM102に内蔵してあるテーブル(図7)を用いて、トナー付着量や実際に紙へ印刷した際の実際の画像濃度に換算可能である。
図7は、トナー付着相当量、画像濃度およびトナー付着量との関係を保持したテーブルの一例を示す図である。このテーブルを用いれば、算出されたトナー付着相当量を、さらに、トナー付着量や画像濃度へ換算できる。
ステップS508で、濃度制御部112は、トナー付着量又は画像濃度への換算結果を基に、ルックアップテーブルを更新する。このように、濃度制御部112は、各下地データと各現像剤像データとから、形成される画像の濃度制御を実行する濃度制御手段の一例である。なお、各下地データは、回転体上における任意の位置を起点とした回転体の全周にわたる回転体の下地からの反射光のデータである。また、各現像剤像データは、各下地データが取得された位置と同一の位置に別の周回において形成された各現像剤像からの反射光のデータである。
ステップS507と並行したステップS509で、濃度制御部112は、中間転写ベルト31上に形成したパッチ画像をクリーニングするよう駆動制御部108に命令する。クリーニングが完了すると、ステップS510で、濃度制御部112は、中間転写ベルト31の回転を停止するよう駆動制御部108に指示する。
[周長測定手法の詳細]
次に本実施形態における周長測定方式の詳細な説明を行う。本実施形態では、周長測定の対象は、回転体の一例である中間転写ベルト31である。また、中間転写ベルト31の周長測定は画像濃度制御にも使用される光学センサ104を用いて行う。これにより、センサの数を削減できる利点がある。
次に本実施形態における周長測定方式の詳細な説明を行う。本実施形態では、周長測定の対象は、回転体の一例である中間転写ベルト31である。また、中間転写ベルト31の周長測定は画像濃度制御にも使用される光学センサ104を用いて行う。これにより、センサの数を削減できる利点がある。
とりわけ、本実施形態では、画像濃度制御の直前に、周長測定を行うか否かが判断される。周長測定を実行すると判断した場合は、周長測定、画像濃度制御の順で実行される。周長測定を行うべきかの判断手法については、後述する。
図8は、本実施形態における中間転写ベルトの周長測定方式を示したフローチャートである。
ステップS801で、CPU101の周長測定部111は、中間転写ベルト31を駆動するよう駆動制御部108に命令する。これにより、中間転写ベルト31の駆動が開始される。
ステップS802で、周長測定部111は、光学センサ104の発光素子301を画像濃度制御時と同等の光量で発光させる。発光素子301から出力された光は、下地で反射され、その反射光が受光素子302によって受光される。受光素子302は、反射光の光量に応じて信号を出力する。
ステップS803で、周長測定部111は、受光素子302が受光した反射光の出力値についての、1周目のサンプリングを実行する。各サンプリングポイントにおける反射光出力値は1周目の波形プロファイルとしてRAM103に格納される。なお、1周目の波形プロファイルは、任意の位置からサンプリングが開始されるため、回転体上の任意の区間における反射光の任意プロファイルといえよう。
このサンプリングは、例えば、0.1mm間隔で、1000データを取得する。これは、100mmに相当する。公称の周長が約800mmであることを考慮すると、100mmは、全体の約1/8の長さとなる。なお、1周目の測定開始タイミングは、任意のタイミングである。すなわち、従来のように、特定のマークが検知点に到来するまで、中間転写ベルトを回転させる必要がない。これは、ダウンタイムの短縮に繋がる。
図9は、各サンプリングポイントと反射光出力値の関係の一例を示す図である。図9によれば、1周目の波形プロファイルと、2周目の波形プロファイルとが示されている。2週目の波形プロファイルに含まれるサンプル値が1週目の波形プロファイルに含まれるサンプル値よりも多いのは、ずらし領域が存在するからである。ずらし領域は、公称の周長に対するずらし量を求めるために設けられたマージンである。ずらし領域は、周長の変動量(伸縮特性)の最大値である最大周長変動分を考慮して決定される。
周長測定部111は、サンプリングの開始と同時に2周目のサンプリング開始タイミングを決定するためのタイマーを起動させる。タイマーには、公称の周長から最大周長変動分の半分の値を減算して得られた値が設定される。タイマーにしたがったタイミングが到来すると、ステップS803に進む。
ステップS804で、周長測定部111は、受光素子302が受光した反射光の出力値についての、2周目のサンプリングを実行する。2週目のサンプリング数は、1周目のサンプリング数よりも多い。これは、公称の周長に対するズレ量(ずらし量)を考慮しているからである。
図10は、1周目のサンプリング開始タイミングt1から2周目のサンプリング終了タイミングt6を説明するための図である。なお、t2は、1周目のサンプリング終了タイミング、t3は2周目のサンプリング開始タイミングを示している。また、t4は公称の周長に対応したタイミング、t5は周長の伸び量が最大となったときのタイミングである。
t1からt3までの時間は、中間転写ベルトの周長が変動により最短とることで、中間転写ベルトが1周するのに必要となる最短時間に相当する。すなわち、t1からt3までの時間は、中間転写ベルトの公称の周長から、最大周長変動分の半分を差し引いた長さをプロセススピードで除算することで得られた時間である。
2週目のサンプリング間隔は、1周目と同様に0.1mm間隔である。ただし、2週目のサンプリング数は1周目のサンプリング数よりもずらし量の分だけおおい。1周目のサンプリング数が1000ポイントで、ずらし量が100ポイントであれば、2周目のサンプリング数は1100ポイントとなる。ここでは、最大周長変動分を10mmとしている。2周目の波形プロファイルもRAM103に格納される。各サンプリングポイントと反射光出力値との関係は、図9に示したとおりである。
1周目及び2周目のサンプリング終了後、ステップS805でずらし量を示す変数Xをゼロに初期化する。なお、2周目の波形プロファイルは、1周目の波形プロファイルが取得された区間の開始位置を起点として公称の周長だけ離れた基準位置からそれぞれ異なるずらし量でずらされた複数の区間における反射光の比較プロファイルといえる。また、周長測定部111は、プロファイル取得手段の一例である。
ステップS806で、周長測定部111は、1周目の波形プロファイルと2周目の波形プロファイルとについて差分絶対値の積算を実行する。積算は、例えば、以下の式に基づいて実行する。
ここで、I(X)は、ずらし量がXのときの積算値を示している。V1周目(i)は1周目のポイントiにおける反射光出力値を示している。V2周目(i+X)は2周目のポイントi+Xにおける反射光出力値を示している。なお、X=0,1,2,…,100である。
ステップS807で、周長測定部111は、積算値I(X)をRAM103に格納する。ステップS808で、周長測定部111は、Xの値を1つ増分する。ステップS809で、周長測定部111は、Xの値が最大ずらし量を超えたか否かを判定する。超えていなければ、ステップS806に戻る。超えていれば、ステップS810に進む。このようにして、X=0からX=100となるまですべてのXに対する積算値I(X)が算出される。
ステップS810で、周長測定部111は、算出した複数の積算値I(X)のうち最小値を決定し、そのときのXを抽出する。
図11は、実施形態に係る1周目と2週目の各波形プロファイルと積算値との関係を示し図である。ここでは、2つの波形プロファイル間の相関が最大となるときに積算値が最小になることを示している。これは、同一の地点から検出された反射光出力値は極めて類似しているという事実に基づいている。一方で、異なる位置同士では波形プロファイルが類似しないため、積算値は相対的に大きなものとなる。このように、周長測定部111は、複数の比較プロファイルのうち任意プロファイルに最も近い比較プロファイルを抽出する抽出手段の一例である。
ステップS811で、周長測定部111は、周長を算出し、RAM103又は不揮発メモリ109に格納する。よって、RAM103又は不揮発メモリ109は、測定された周長を示す情報を記憶する記憶手段の一例である。実周長は、例えば、最小の積算値を与えたXの値を用いて次式により算出できる。
実周長 = 公称の周長 − 最大周長変動分/2 + X*0.1 ・・・式3
また、周長測定部111は、実周長を以下のように、サンプリングドット(サンプリングポイント)数として算出する。
また、周長測定部111は、実周長を以下のように、サンプリングドット(サンプリングポイント)数として算出する。
実周長 = 公称の周長(サンプリングドット数) − 最大周長変動分/2(サンプリングドット数) + X ・・・式3’
さらに、周長測定部111は、実周長分のサンプリングドット数を時間に換算する。
さらに、周長測定部111は、実周長分のサンプリングドット数を時間に換算する。
このように、周長測定部111は、抽出された比較プロファイルに対応するずらし量と公称の周長とから回転体の実周長を算出する算出手段の一例である。
[残存トナーの検知]
残存トナーの検知タイミングは、例えば、次のタイミングである。
残存トナーの検知タイミングは、例えば、次のタイミングである。
・回転体から転写材へトナー像が転写されたとき
・濃度検知用のトナー像を用いて画像濃度の制御が実行されたとき
図12は、残存トナーの検知処理の一例を示したフローチャートである。なお、図12のフローチャートは、図5で説明した画像濃度制御のフローチャートと、図8で説明した中間転写ベルトの周長測定のフローチャートとは並列実行されるものとする。より詳しくは、ステップS1201までは図8のフローチャートと並行して実行され、一方、ステップS1204の処理は図5のフローチャートと並行して実行される。
・濃度検知用のトナー像を用いて画像濃度の制御が実行されたとき
図12は、残存トナーの検知処理の一例を示したフローチャートである。なお、図12のフローチャートは、図5で説明した画像濃度制御のフローチャートと、図8で説明した中間転写ベルトの周長測定のフローチャートとは並列実行されるものとする。より詳しくは、ステップS1201までは図8のフローチャートと並行して実行され、一方、ステップS1204の処理は図5のフローチャートと並行して実行される。
ここでは、ステップS1201を実行するにあたり、既に図8のステップS801及びステップS802が実行されている状況を想定している。よって、測定対象となる中間転写ベルト31及び光学センサ104の各状態は、図8の場合と同じ状態になっているものとする。以下、各ステップについて具体的に説明を行っていく。
ステップS1201で、CPU101の残トナー検知部113は、ステップS803と同じタイミングにてサンプリングを開始する。なお、この時のサンプリング間隔は、ステップS803と同様に、例えば、0.1mm間隔(0.1mmに相当する時間間隔)とすればよい。
ステップS1202で、残トナー検知部113は、ステップS1201のサンプリング開始タイミングを起点とし、タイマー計時をスタートする。このタイマーの計時は、少なくとも後述のステップS1207の処理が終了するまで行われる。なお、タイマーは、光学センサが回転体の表面のどの位置を検出しているかを特定するために使用される検出位置特定手段の一例である。
ステップS1203で、残トナー検知部113は、中間転写ベルトの1周分の公称値と最大周長変動量との和に相当するドット数になるまで、サンプリングデータをRAM103に書き込む。なお、実周長は、理論的に、中間転写ベルトの1周分の公称値と最大周長変動量との和と等しいかそれ未満である。よって、実周長の情報がすでにRAM103又は不揮発メモリ109に保存されているときは、残トナー検知部113は、この情報を読み出すことで実周長を特定できる。なお、中間転写ベルトの実周長の情報は、ステップS1201と並行して実行される図8のフローチャートの処理が終了したことに応じて取得される。そして、残トナー検知部113は、実周長を上述したドット数や時間に変換する。つまり、中間転写ベルトの1周分にわたる表面特性のサンプリングデータがRAM103に保持されることになる。
より具体的には、最初にサンプリングされた1つ目のデータから、ちょうど1周した時にサンプリングされたデータまで、即ち、1、2・・・SNのデータがRAM103に保持されることになる。なお、SNは、実周長に相当するドット数のことである。このように、CPU101は、1からSNまでの識別情報によって各サンプリングデータ(検出値)を特定する。このように、CPU101及びRAM103は、検出手段により検出された表面特性の各データを検出位置特定手段により特定された検出位置に対応付けて記憶する。また、RAM103は、クリーニング済みの回転体の少なくとも1周にわたる表面特性を過去に検出された表面特性として記憶することになる。
ステップS1204において、残トナー検知部113は、画像濃度制御が終了したか否かを判断する。画像濃度制御については、図5を用いて説明したとおりである。当該判断はステップS1204でYESと判断されるまで継続して行われる。ステップS1204でYESと判断された場合には、ステップS1205に進む。
ステップS1205で、残トナー検知部113は、中間転写ベルトのクリーニングを開始する。このクリーニングに関しても、図5のフローチャートにおいて説明したとおりである。
ステップS1206で、残トナー検知部113は、中間転写ベルトの表面特性のサンプリングを再開する。残トナー検知部113は、ここでのサンプリングドット数は、中間転写ベルトの実周長以上の長さに相当する数である。実周長を示す情報は、RAM103又は不揮発メモリ109から読み出される。
なお、ステップS1206を開始するタイミングは、ステップS1205の開始タイミングと同じであっても良いし、中間転写ベルトのクリーニングを開始してから所定時間経過したタイミングでも良い。ここでの所定時間とは、実験等により経験的に得られた、中間転写ベルトのクリーニングが最短で終了する場合の時間を適用すれば効果的である。
ステップS1207で、残トナー検知部113は、中間転写ベルト上における現在のサンプリング位置を特定する。タイマーは、ステップS1201の処理を開始してから現在の時刻までの経過時間tを計時している。よって、残トナー検知部113は、タイマーから取得した経過時間tを用いて現在位置を特定する。この特定は、例えば、次式に基づいて実行される。
現在サンプリング位置=MOD((v×t×10),SN) ・・・式4
ここで、MOD(a,b)はa/bの剰余を表す関数である。vは中間転写ベルトの回転速度(180mm/sec)である。tはタイマーにより計時された経過時間である。
ここで、MOD(a,b)はa/bの剰余を表す関数である。vは中間転写ベルトの回転速度(180mm/sec)である。tはタイマーにより計時された経過時間である。
例えば、実周長を公称の周長である800mm(ドット数に換算すると8000ドット)とし、現在のタイマー値を7.2秒とする。この場合、式4から、現在の位置はMOD((180×7.2×10),8000)=4960となる。つまり、1ドット目のサンプリングから数えて4960ドット目の位置で現在の波形プロファイル(表面特性)をサンプリングしていることになる。
ステップS1208で、残トナー検知部113は、最新の1周分の各サンプリングデータと、クリーニング済みの中間転写ベルトから過去に検出された1周分の各サンプリングデータとについてマッチング処理を実行する。最新の1周分の各サンプリングデータは、現在のベルト位置から過去へ1実周長相当のドット数分だけ遡った位置までの各ドットのサンプリングデータである。比較対象のデータは、ステップS1203で検出されてRAM103に保持されている1実周長相当の各ドットのサンプリングデータである。
上記の実周長が800mmの場合を例に具体的に説明する。ここでは、
全サンプリング数=MOD((180×7.2×10),8000)+8000N
とする(Nは自然数であり、現在の周回を表す)。ここでは、現在の位置が、N周回目の4960番目であるため、N周回目の4961番目から8000番目までのデータは未取得である。よって、N−1周回目の4961番目から8000番目までを代用することにする。
全サンプリング数=MOD((180×7.2×10),8000)+8000N
とする(Nは自然数であり、現在の周回を表す)。ここでは、現在の位置が、N周回目の4960番目であるため、N周回目の4961番目から8000番目までのデータは未取得である。よって、N−1周回目の4961番目から8000番目までを代用することにする。
(4961+8000(N−1))番目から8000N番目までの各サンプリングデータと、予めRAM103に保持されている4961番目から8000番目までの各サンプリングデータとがマッチング処理される。さらに、(1+8000N)番目から(4960+8000N)番目までの各サンプリングデータと、RAM103に保持されている1番目から4960番目までの各サンプリングデータとがマッチング処理される。このように、残トナー検知部113は、過去(初期)に取得された1周分のサンプリングデータと、現在(最新)の1周分のデータとをマッチング処理する。
マッチング処理では、例えば、過去(初期)に取得された1周分のサンプリングデータと、現在(最新)の1周分のデータとの差分を積算し、総和を算出する。この総和を、差分の積算値B’と呼ぶことにする。
ステップS1209で、残トナー検知部113は、マッチング処理の結果が中間転写ベルトにトナーが残存していることを示しているか否かを判定する。具体的に、残トナー検知部113は、積分値B’が閾値B以下であるか否かを判定する。即ち、積算値B’ ≦ B の条件式が成立すると、ステップS1210に進む。当該条件式が不成立であれば、ステップS1206に戻る。すなわち、CPU101は、残存トナーが検知されると、回転体のクリーニングを継続して実行させる制御手段の一例である。
ステップS1210で、残トナー検知部113は、中間転写ベルトのクリーニングを停止(終了)する。なお、Bの値は、実験等によりクリーニングが十分行われた場合に得られる演算結果を採用することとする。
以上説明したように、本実施形態によれば、残存トナーの検知精度が従来よりも向上することになる。これにより、残存トナーによる転写材の汚濁が減るであろう。さらに、必要以上にクリーニングが実行されることも減るであろう。すなわち、クリーニングのための中間転写ベルト回転駆動時間が中間転写ベルト上のトナーが除去されるまでの最低時間に短縮される。
なお、本実施形態では、画像濃度制御の後で残存トナーを検知するものとして説明した。しかし、本発明は、通常の画像形成において中間転写ベルトから転写材にトナーが転写され後に実行されてもよい。
なお、回転体(例:中間転写ベルト)の周長の検知を任意のタイミングで実行できるため、周長の検知に要する時間も短縮できる。そのためには、回転体の実周長を回転体の周長の最大変動量に応じて公称の周長よりも長く見積もっておき、少しずつ表面特性のプロファイルをずらしながらマッチング処理を行うことが望ましい。
なお、残存トナーを検知するための光学センサ104を駆動ローラ8に対向させて設けているため、検知結果のジッター成分を減らすことができる。
また、トナーが残存している限りは、原則として、クリーニングを実行する。逆に、トナーが検知されなければ、クリーニングが終了する。よって、トナーの残像量に応じてクリーニング時間が好ましいものとなろう。
ところで、CPU101は、タイマーを用いてクリーニング処理が実行される最大時間を計時し、最大時間が経過すると強制的にクリーニングを終了させてもよい。最大時間に変えて、ステップS1206ないしS1209までの処理のループ回数が最大ループ回数に達したか否かが判定されてもよい。これは、CPU101が、クリーニング手段や回転体の寿命が尽きたか否かを判断する寿命判断手段として機能することを意味する。このように、CPU101は、回転体のクリーニングの継続時間が所定時間を超えてもマッチング処理の結果がクリーニングの完了を示していない場合に、クリーニング手段の寿命が尽きたと判定する。すなわち、一定回数以上にわたりクリーニングを試行してもトナーが残存していれば、もはや、クリーニングブレードや中間転写ベルトにキズなどが生じたと考えられるからである。
この場合、CPU101は、中間転写ベルトに関するエラー制御を実行するエラー制御手段として機能してもよい。例えば、CPU101は、表示装置110に中間転写ベルトユニットやクリーニング部材の交換を促すメッセージを出力したり、当該ユニットの異常を表示したりしてもよい。すなわち、表示装置110は、寿命判断手段によりクリーニング手段の寿命が尽きたと判断されると、クリーニング手段の交換を促すメッセージを出力する出力手段の一例である。これにより、操作者は、中間転写ベルトの寿命が尽きたことを認識できるようになる。
なお、本実施形態では、濃度検知用のトナー像を用いて画像濃度の制御が実行されたときや、回転体から転写材へトナー像が転写されたときなど、トナーが残存していそうなタイミングで、検知処理及びクリーニング処理が実行される。これに加えて、画像形成装置の電源投入時にもクリーニングが実行されてもよい。
[実施形態2]
本実施形態では、転写材に対し縁無し印刷可能な画像形成装置について述べる。縁無し印刷は、よく知られているように、転写材のサイズよりも大きなサイズのトナー像を中間転写ベルト上に形成し、それを転写材に転写することで、転写材に縁余白無しで画像を形成することをいう。このように、縁無し印刷では、転写材のサイズを超えたトナー像の部分は転写材に転写されずに、中間転写ベルト上に残存することとなる。
本実施形態では、転写材に対し縁無し印刷可能な画像形成装置について述べる。縁無し印刷は、よく知られているように、転写材のサイズよりも大きなサイズのトナー像を中間転写ベルト上に形成し、それを転写材に転写することで、転写材に縁余白無しで画像を形成することをいう。このように、縁無し印刷では、転写材のサイズを超えたトナー像の部分は転写材に転写されずに、中間転写ベルト上に残存することとなる。
図13は、縁無し印刷可能な画像形成装置の一例を示す断面図である。既に説明した箇所には、同一の参照符号を付与している。画像形成装置1300の中間転写ベルト31に適用されるクリーニング方式は静電回収方式である。ここでは一例として、中間転写ベルト周長の公称値を712mmとし、縁無し印刷時におけるプロセススピードを57.5mm/secとする。
まず、静電回収方式について説明する。図10によれば、二次転写ローラ35に対向して対向ローラ34が配置される。二次転写ローラ35は、クリーニングブレード36によってクリーニングされる。二次転写ローラ35と対向ローラ34とによって形成されるニップ部(二次転写部)よりも、中間転写ベルト31の搬送方向の下流には、帯電ブラシ37とクリーニングローラ38が配置される。帯電ブラシ37は、例えば、ナイロン(登録商標)製のブラシである。クリーニングローラ38は、例えば、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)やヒドリンゴムを材料とする10E7〜10E8Ωに抵抗調整されたソリッド状のローラである。
二次転写部で転写材に転写されなかった残存トナーは、まずプラスに印加された帯電ブラシ37を通過する際にプラス極性化されるとともに、帯電ブラシ37により中間転写ベルト上に一様に散らされる。さらに、プラスに印加されたクリーニングローラ38によって残存トナーのプラス極性がさらに強化される。その際、帯電ブラシ37には1.0〜1.5kVの電圧が印加され、クリーニングローラ38には1.5〜2.0kVの電圧が印加される(25℃、55%環境下)。これらの数値は一例に過ぎない。
プラス極性を持ったトナーがさらに搬送方向の下流側へ進み、一次転写ローラ14と感光ドラム2とにより構成される一次転写部に到着する。一次転写部を塚する際に、残存トナーは、感光ドラム2へと転写される。これは、一次転写ローラ14がプラスに印加され、感光ドラム2がマイナス印加されるからである。感光ドラム2により回収された残存トナーはクリーニングブレード6によって感光ドラム2から除去される。なお、画像形成ステーションは4つ存在するため、残存トナーを回収する画像形成ステーションを1つ又は複数選択してもよい。この選択は、例えば、回収対象となる画像形成ステーションのみ、その一次転写ローラをプラス印加し、その感光ドラムにマイナス印加すれば、実現できる。
一方、帯電ブラシ37およびクリーニングローラ38にも徐々にマイナス極性を持つ残存トナーが付着してゆく。これは、残存トナーのプラス帯電化性能が低下することを意味する。これを予防するには、定期的又は適当なタイミングで付着したトナーを除去すればよい。例えば、帯電ブラシ37及びクリーニングローラ38にそれぞれマイナス1.0kV印加することで、マイナス極性を持つトナーが中間転写ベルト31に移動する。そのトナーは、一次転写ローラ14にマイナス印加することで、静電的反発力から感光ドラム2へ移り、クリーニングブレード6によって回収される。
次に縁無し印刷モードが選択されたときに画像形成について説明する。ここでは、ホストコンピュータ上の画像ファイルに対して、ユーザが縁無し印刷モードを選択したと仮定する。この場合、CPU101は、ホストコンピュータにより指定されたサイズの転写材に対して縁無し印刷が実現されるよう、画像をリサイズする。
図14Aは、中間転写ベルト上に形成されたリサイズ後のトナー画像のサイズを示した図である。トナー画像の縦のサイズはIvであり、横のサイズはIhである。
図14Bは、転写材のサイズを示した図である。転写材の縦のサイズはPvであり、横のサイズはPhである。ここで、トナー画像と転写材に関して、次式の関係が成り立てば縁無し印刷が実現される。
Pv<Iv
Ph<Ih
理想的には、Pv=IvかつPh=Ihが成り立てば縁無し印刷を実現できる。しかし、転写材が前後左右に少々ずれて二次転写部に給紙されると、転写材に余白が生じてしまう。それゆえ、リサイズ後の画像サイズは転写材サイズよりも若干大きくなるように設定される。
Pv<Iv
Ph<Ih
理想的には、Pv=IvかつPh=Ihが成り立てば縁無し印刷を実現できる。しかし、転写材が前後左右に少々ずれて二次転写部に給紙されると、転写材に余白が生じてしまう。それゆえ、リサイズ後の画像サイズは転写材サイズよりも若干大きくなるように設定される。
図14Cは、中間転写ベルト31上には形成されたIv×Ihサイズのトナー画像を二次転写部においてPv×Phサイズの転写材に二次転写した様子を示している。
図14Dは、残存トナーを示し図である。トナー画像は転写材よりも大きいため、二次転写後には、額縁状のトナーが中間転写ベルト31上に残存することになる。なお、この残存トナーは中間転写ベルト31に残るだけでなく、二次転写ローラ35にも付着する。付着したトナーを放っておけば、二次転写ローラ35の回転周期で転写材の裏面にトナーが付着し、転写材の裏面が汚れてしまう。その対策として、例えば、二次転写ローラ35を、スポンジ層をPFA表層(厚み50μm)で覆った2層ローラとする。さらに、ウレタンゴムなどを使用したクリーニングブレード36が二次転写ローラ35に当接することで、二次転写ローラ35からトナーが掻き取られる。これにより、転写材裏面のトナー汚れを抑制できる。
一方、中間転写ベルト上の残存トナーもし、次の画像形成に備えてクリーニングされなければならない。つまり縁無し印刷時は、通常印刷時よりも大量の残存トナーがクリーニングされなければならず、一度で回収除去できない可能性が高い。よって、中間転写ベルトの回転時間を増やして回収回数を増やすなど、何らかの対策が必要となる。
また、トナーの載り量に応じて、残存トナーの量も変わる。よって、予測制御によるクリーニング方式では、常に、最大載り量時のトナーを想定したクリーニング制御が求められる。
図15は、中間転写ベルト上のトナー載り量に応じた、静電回収方式によるクリーニング制御で必要なベルト周回数を示す図である。
最大載り量を想定してクリーニング制御を行なうと、3周分のクリーニング周回が必要となる。一方、トナー載り量が0.4mg/cm^2(100%)の場合、本来であれば、1周分でクリーニング可能である。しかし、最大載り量を想定した制御が用いられると、常に、3周分のクリーニングが実行されてしまう。よって、ダウンタイムが必要以上に長くなってしまう。
そこで、適宜、トナーの載り量や残存トナーの検知結果に応じてクリーニングが必要か否かを判定すれば、ダウンタイムを削減できるであろう。これは、スループットを増加させることになる。また、中間転写ベルトやクリーニング機構の駆動時間が減少するため、これらの寿命の長期化も達成されよう。
図16は、残存トナーの検知処理の一例を示したフローチャートである。なお、既に説明した箇所には、同一の参照符号が付与されている。
ステップS1601で、CPU101の縁無し印刷制御部114は、縁無し印刷モードが選択されたことを認識すると、縁なし印刷を開始する。まず、縁無し印刷制御部114は、ホストコンピュータから指定された転写材のサイズから、トナー画像のサイズを決定する。この際に、トナー画像のサイズを転写材のサイズよりどの程度大きくするかは、給紙精度に依存する。すなわち、二次転写部での給紙位置のズレ量の最大値を実験により求め、ズレ量が最大値となっても、転写材上に縁が生じないように、縦と横の各マージンを決定する。このマージンに相当するトナー像が額縁状の残存トナーになる。縁無し印刷制御部114は、決定したサイズのトナー画像を、画像形成ステーションを制御して中間転写ベルト上に形成させる。また、CPU101の残トナー検知部113は、光学センサ104の発光素子301の発光を開始する。次に、縁無し印刷制御部114は、二次転写部へのトナー画像の到着タイミングと、転写材の到着タイミングとを同期させ、中間転写ベルト31から転写材へトナー画像を転写する。さらに、縁無し印刷制御部114は、縁なし印刷が終了したと判定すると、ステップS1205に進む。ステップS1205で、縁無し印刷制御部114は、駆動制御部108を制御し、帯電ブラシ37とクリーニングローラ38にプラスバイアスを印加する。
その後は、上述したステップS1206ないしステップS1210が実行される。すなわち、残存トナーが十分に除去されると、クリーニングが終了する。
このように、残存トナーの検知結果に応じて中間転写ベルト上のクリーニングが制御される。すなわち、実際に使用されたトナー量に応じてクリーニング時間が決定されることになる。また、中間転写ベルト31、帯電ブラシ37、クリーニングローラ38等の耐久劣化や環境変動などに応じて、クリーニング時間が決定されることになる。これらにより、ダウンタイムが削減され、スループットが向上しよう。また、クリーニングの不良も減るであろう。さらに、中間転写ベルト31やクリーニング機構等の寿命も延びるであろう。
Claims (7)
- 回転体に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段を備える画像形成装置であって、
像形成に用いる回転体と、
前記回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用され、前記クリーニング手段によりクリーニングが行われた部分の表面特性を検出する検出手段と、
前記クリーニング手段によりクリーニング済みの前記回転体の表面特性を記憶する記憶手段と、
前記検出手段により今回検出された表面特性と、前記記憶手段に記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理手段と、
前記マッチング処理の結果に応じて前記クリーニング手段によるクリーニングを停止する停止手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記検出手段が前記回転体の表面のどの位置を検出しているかを特定するための検出位置特定手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記検出手段により検出された表面特性の各データを前記検出位置特定手段により特定された検出位置に対応付けて記憶することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記検出手段は、前記回転体の少なくとも1周にわたる表面特性を検出し、
前記記憶手段は、前記クリーニング済みの前記回転体の少なくとも1周にわたる表面特性を前記過去に検出された表面特性として記憶することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 - 前記マッチング処理の結果が前記回転体にトナーが残存していることを示している場合、前記回転体のクリーニングを継続して実行させる制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング手段の寿命が尽きたか否かを判断する寿命判断手段を備え、
前記寿命判断手段は、前記回転体のクリーニングの継続時間が所定時間を超えても前記マッチング処理の結果がクリーニングの完了を示していない場合に、前記クリーニング手段の寿命が尽きたと判定することを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記寿命判断手段により前記クリーニング手段の寿命が尽きたと判断されると、前記クリーニング手段の交換を促すメッセージを出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 像形成に用いられる回転体、及び前記回転体に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置の制御方法であって、
前記回転体の表面のうち少なくとも像形成に使用され、前記クリーニング手段によりクリーニングが行われた部分の表面特性を検出する検出工程と、
前記クリーニング手段によりクリーニング済みの前記回転体の表面特性を記憶する記憶工程と、
前記検出工程において今回検出された表面特性と、前記記憶されている過去に検出された表面特性とをマッチング処理するマッチング処理工程と、
前記マッチング処理工程におけるマッチング処理の結果に応じて前記クリーニング手段によるクリーニングを停止する停止工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
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2008
- 2008-07-16 JP JP2008185294A patent/JP2010026102A/ja not_active Withdrawn
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