JP2011133716A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において感光体等の負荷が低下して制御が不安定になったり、制御が破綻するのを防止する。
【解決手段】第１の用紙間隔を空けて繰り返し供給される用紙に印刷する画像形成部と、画像形成部に用紙を供給する給紙部と、像担持体の回転駆動に用いられる駆動モータと、駆動部の回転負荷を検知する負荷検知部と、像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材と、駆動モータに対する速度制御を含めた画像形成部および給紙部の制御を行う制御部を備え、制御部は、負荷検知部の検知結果を受けて検知された回転負荷が所定値以下の場合、第１の用紙間隔より長い第２の用紙間隔に変更して給紙および画像形成の制御を行うので、生産性の低下を抑えて像担持体の負荷回復を図ることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式によって回転する感光体や二次転写ベルトなどの像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を用紙に転写することで印刷を行う画像形成装置に関するものである。

電子写真方式による画像形成装置では、回転する感光体や二次転写ベルトなどの像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接または間接に用紙に転写し、さらに定着することにより画像形成を行っている。
この画像形成にあたっては、トナー像を形成するために像担持体の面速度を一定にするために、エンコーダ出力をフィードバックするなどして像担持体を一様の回転速度で回転させ、また必要に応じて速度を動的に制御している。回転速度に意図しない変動が生じると、形成される画像に副走査方向の歪みが生じてしまう。
また、タンデム方式のカラー画像形成装置では、複数の単色画像形成ユニットで形成された単色画像を重ね合わせてカラー画像を用紙上に形成している。したがって、良質なカラー画像を得るためには、各単色画像形成ユニットにおける像担持体は同速でかつ速度むらがないことが必須の条件であり、各色の画像形成ユニットの像担持体の速度が異なると、色ずれが発生してしまう。

感光体などの速度変動の一因は、負荷の変動によるものである。そこで、感光体などの回転変動を相殺するようなブレーキ装置を設置し、ブレーキ値の制御を行うことで感光体などの回転速度の変動を抑制する制御装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、回転ベルトに発生する蛇行や寄りが生じて回転むらが生じることがあり、これを防止するために、該ベルトを支持する駆動回転体以外の回転体に任意のトルクを発生させるトルク発生機構を設け、該トルク発生機構のトルク調整を可能にした装置が提案されている（特許文献２参照）。

しかし、感光体にバイアスブレーキを付加する特許文献１の装置では、通常負荷よりも常にバイアスブレーキ分の負荷が余剰にかかるため、駆動モータの出力を大きくする必要などがあり、コスト的にも、電力的にも無駄な部分が多い。
また、回転ベルトに発生する蛇行や寄りを防止する特許文献２の装置では、これ以外の原因で生じる回転変動を防止することはできない。

感光体等の駆動に用いるモータは、一般的なハードウエアで構築されているＰＬＬ制御のブラシレスモータであり、広く、安定した回転を保持できる様な定数設定となっている。しかし、一方では安定動作を広く確保するために変動に対する抑制力は小さい。したがって、ドラムモータやベルトモータの変動を押さえ込むためにはＰＬＬ制御だけでは能力不足である。そこで、変動の抑制を行うために、上記ＰＬＬ制御（フィードバック制御）に加えてフィードフォワード制御を適用し、低周波の変動（１回転ムラなど）を抑え込む手段が提案されている。

特開平６−３３２２７７号公報 特開２００８−１８１０７１号公報

ところで、駆動モータの速度制御として、速度フィードバック制御と速度フィードフォワード制御を実施している装置において、像担持体の回転速度を動的に変速させる制御を実施するには、駆動モータに対し一定値以上の負荷がかかっていることが必要になる。すなわち、感光体などの負荷が軽くなり駆動特性が変わることでフィードフォワード制御範囲から逸脱すると、駆動異常が発生する可能性が高まる。これは、フィードフォワード制御を適用すると、安定して回転できる制御範囲は狭くなってしまい、変動の抑制と安定回転領域を広くとることの両立ができないためである。すなわち、フィードフォワード制御を適用した場合は、通常のＰＬＬ制御を行っている場合に比べ、回転数や負荷の変動で安定回転ができる範囲が狭く、負荷変動により制御が破綻してしまう不具合が発生する。

画像形成装置では、感光体などの未定着トナーを除去するために感光体などの表面にクリーニングブレードを圧接している。このクリーニングブレードによる負荷を前提とした駆動制御を行うことによって、バイアスブレーキなどの無駄な負荷トルクを発生させることなく上記したフィードフォワードの破綻を回避することが可能になる。

しかし、それにも拘わらずプリント動作中に感光体負荷が軽くなる現象が見られる場合がある。本発明者らはその原因を探求したところ、主原因として、高カバレッジ画像の印刷が連続する等により感光体へのトナーの供給量が多くなると、トナーに含まれる滑材の過剰供給などにより感光体負荷が軽減されることを見出した。この場合、感光体回転速度を動的に変速させる制御に必要な負荷が得られず、制御が不安定になり、カラーレジスト性能が維持できないという問題が発生する。

本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、画像形成部の駆動に際し、駆動モータの負荷低下を抑えて制御破綻を回避することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の画像形成装置では、
画像データに基づいて像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を、第１の用紙間隔を空けて繰り返し供給される用紙に印刷する画像形成部と、
該画像形成部に、前記第１の用紙間隔を空けて繰り返し用紙を供給する給紙部と、
前記像担持体の回転駆動に用いられる駆動モータと、
前記像担持体の回転負荷を検知する負荷検知部と、
前記像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材と、
前記駆動モータに対する速度制御を含めた前記画像形成部および前記給紙部の制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記負荷検知部の検知結果を受け、検知された回転負荷が所定値以下の場合、前記用紙間隔を前記第１の用紙間隔より長い第２の用紙間隔に変更して前記給紙および前記画像形成の制御を可能とすることを特徴とする。

前記制御部は、前記用紙間隔を、前記第１の用紙間隔から前記第２の用紙間隔に切り換えて前記制御を行う第１モードと、前記画像形成を中断して前記像担持体を空回しする第２モードとを有し、検知された前記回転負荷が所定値以下の場合、いずれかのモードを実行するようにしてもよい。

なお、前記制御部は、ＣＰＵとこれを動作させるプログラムや、該プログラムを格納したＲＯＭ、データの一時保存やワークエリアとして機能するＲＡＭ、設定データやプロセスパラメータなどを記憶する不揮発メモリからなる記憶部などにより構成される。前記閾値は、データを不揮発に保持することができる記憶部の不揮発メモリなどに格納しておくことができる。

前記画像形成部は、感光体ドラムや感光体ベルト（以下単に感光体という）、転写ベルトなどの像担持体、感光体を帯電させる帯電器、画像データに基づいて感光体に潜像を生成するＬＤ、前記潜像を現像する現像器、感光体上のトナー像を用紙に転写する転写器、用紙上の画像を定着する定着器などにより構成される。画像形成部は、画像データに基づいて、回転する感光体上にトナー像を形成し、これを転写器によって直接または転写ベルトなどを介して間接的に用紙上に転写し、さらに定着器で定着して画像形成を行う。

前記駆動モータとしては、感光体、転写ベルトなどの像担持体を回転駆動するモータが代表的に示される。像担持体では、前記したように、僅かな回転ムラも画像品質に悪影響を与えるため、高精度（例えば数μｍオーダー）の回転制御が必要になる。

像担持体の回転負荷を検知する負荷検知部は、例えば像担持体を回転駆動する前記駆動モータの制御電流（ＰＷＭ指令値）から前記回転負荷を検知することができる。制御電流は前記制御部で生成されており、該制御電流と駆動モータの速度とから該駆動モータの回転負荷を容易に算出することができる。例えば、像担持体の一回転分について、ＰＷＭ指令値の平均値と駆動モータの回転速度とから負荷トルクの平均値を算出することができる。なお、ＰＷＭ指令値は、ここではＰＷＭデューティーを制御するためのＰＷＭデューティー指令値を意味している。
上記制御部によって制御電流値を用いて回転負荷を算出する場合、制御部は、負荷検知部として機能することになる。また、回転負荷は、用紙への印刷枚数、印字率から予測することができる。制御部では印刷枚数がカウントされ、また、印字率も算出されているため、これらの情報によって回転負荷を推定することができる。この場合にも制御部は、負荷検知部として機能することになる。

前記駆動モータを速度フィードフォワード制御する際は、駆動モータにより駆動される対象の速度変動プロファイルと速度フィードフォワード制御用パラメータにより制御値を決定することができる。制御部では、該速度フィードフォワード制御用パラメータに基づいて、前記プロファイルに対し像担持体の周期的な速度変動を相殺するための逆相指示値を生成する。制御部では、この逆相指示値にフィードバック制御に関わる制御値を加えてＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御などを行う。速度フィードフォワード制御用パラメータは、回転体の速度変動を打ち消すために、回転負荷に応じて予め設定されており、制御テーブルとして用意される。

前記速度フィードフォワード制御が実行可能な負荷範囲内、例えば速度フィードフォワード制御用パラメータを利用可能な負荷トルク範囲内で、一または複数の所定値が予め設定されている。該所定値は、駆動モータの負荷が所定値以下になった場合にフィードフォワード制御が破綻するおそれがあり、また、この閾値を上回る状態では、フィードフォワード制御の破綻が回避されるように設定する。したがって、安全度を考慮して、所定値を適宜設定することができ、複数設定することもできる。該所定値は、制御部に含まれる記憶部に記憶しておき、制御部において適宜参照することで、回転制御に用いることができる。

前記クリーニング部材は、像担持体の残留トナーを除去する際に、感光体などの表面に圧着し、前記駆動モータに対する回転負荷となる。また、クリーニング部材は、高カバレッジ画像の印刷や画像形成が行なわれて使用回数が増加することにより、未転写トナーが滞留して、その滞留したトナーが潤滑材となり、像担持体とクリーニング部材との間の摩擦負荷を低下させる。そこで、上記したように制御部によって、画像形成に際しての用紙間隔を大きくすることで、滞留トナーの発生を抑えて回転負荷の低下を抑制し、また、像担持体の空回転によってクリーニング部材に滞留するトナーを除去する動作を実施することで、駆動モータに対する回転負荷を適正値に戻し、制御の不安定状態の発生、駆動モータ制御の破綻を防止する。

本発明によれば、駆動モータの回転負荷が予め設定した所定値以下になると、制御部の制御によって、画像形成部に給紙される用紙の用紙間隔を空けて、クリーニング部材によるトナーの除去効果を高めることで、駆動モータに対する回転負荷の低下を抑え、例えばフィードフォワード制御における制御破綻を防止することができる。
これにより、高価なバイアスブレーキなどを新たに追加することなく、駆動モータの負荷を適正に調整することができる。

像担持体の負荷の回復は、像担持体へのトナー供給を停止した形で像担持体表面とクリーニングブレードを擦る（像担持体を回転させる）ことで、過剰供給されたトナーを取り除くことによって行うことができる。しかし、像担持体の負荷が軽くなったことを検知した時点で、直ちに画像形成を中断（像担持体上への画像形成をしない状態）して像担持体を空回転させると、例えば残りがあと１枚であっても印刷を中断してしまうため、余分にユーザーを待たせてしまうことが起きるので、用紙間隔の変更とともに空回転を行うか、ジョブの残り枚数を考慮した制御を行うのが望ましい。

画像形成部および給紙部は制御部によって制御されており、用紙間隔を変更する場合、給紙部による給紙タイミングや用紙搬送速度を制御するとともに、画像形成部における感光体、中間転写ベルト等の回転を制御する。

なお、前記制御部で、上記用紙間隔を長くする第１モードと、前記画像形成を中断して前記像担持体を空回しする第２モードを有し、検知した回転負荷が所定値以下の場合、いずれかのモードを実行するものとすれば、画像形成装置の生産性を考慮して駆動モータの回転負荷の低下を抑えることができる。

すなわち、第１モードでは、用紙間隔が長くなることで、クリーニング時間を稼ぐことができるため、回転負荷の低下傾向が小さくなり、駆動モータの制御破綻に至るのを回避することができる。この際に、画像形成を継続して実行することができ、生産性の低下は小さくできるが、回転負荷の低下傾向は小さくなるものの維持される。一方、第２モードでは、画像形成を中断して像担持体を空回転させるため、トナーの新たな供給はなく、像担持体に残留するトナーがクリーニング部材により効果的に除去される。この結果、回転負荷の低下傾向を除いて駆動モータの回転負荷を増加させることができる。しかし、画像形成は中断されるため、生産性は低下する。
したがって、これら第１モード、第２モードは、生産性を考慮して選択することができる。これらいずれか一方を実行するものであってもよく、両者を時期をずらして実行するものであってもよく、さらにこれらの交代実施を繰り返し行うようにしてもよい。

制御部は、前記第１モードを実行する際に、実行中のジョブの残り印刷枚数やそれまでの前記回転負荷の変化割合に基づいて、変更する第２の用紙間隔を決定することができる。
制御部では、上記所定値に至った後、制御破綻が生じるおそれが高くなる第２の所定値にまで回転負荷が低下しないように、生産性ができるだけ高く維持される用紙間隔に設定することができる。
例えば、通常の感光体空回転で１０ｇの負荷を回復させるのにかかる時間が１００秒であるとすると、１秒につき、０．１ｇの負荷が回復する。この値から紙間（空回し時間）を何秒に設定すれば第２の所定値に達しないかを予測して用紙間隔を決定することができる。

また、上記所定値を第１の所定値として、第１の所定値よりも低い第２の所定値を設定しておき、上記第１モードの実行に伴って、検知されている回転負荷が第２の所定値に達すると第２モードを実行するようにしてもよい。これにより第１モードにおける用紙間隔を大幅に大きくすることなく画像形成を実施して生産性の低下をできるだけ小さくすることができる。
また、用紙間隔は予め固定値として設定しておくこともできる。生産性を落として（紙間をあけて）印刷を継続すると判断した場合、この固定値にしたがって、第２の用紙間隔を決定する。

第２モードにおける像担持体の空回転では、トナーの供給がなされることなくクリーニング部材によって残留トナーの除去が行われるため、トナーによる潤滑作用が低減し、駆動モータの回転負荷が回復する。第２モードの実施では、予め定めた時間、空回転を継続して行うように設定することができる。また、第３の所定値を設定しておき、空回転中に検知される回転負荷が第３の所定値に達すると空回転を中止するようにしてもよく、継続時間と第３の所定値を組み合わせて行うようにしてもよい。例えば、第３の所定値に達する前に継続時間が経過すると空回転を停止したり、継続時間が経過する前に第３の所定値に達すると空回転を停止させたりすることができる。第３の所定値は、上記第１の所定値と同じ値にしてもよく、これと異なる値にしてもよい。

上記第１のモードと第２のモードの選択は、実行中のジョブの残り印刷枚数とそれまでの前記回転負荷の変化割合とに基づいて、いずれを選択するか、または、両モードの組み合わせを行うかを制御部により決定することができる。該決定では、ジョブの完了時間が早くなることを優先してモード選択を行うことができる。すなわち、どちらのモードを選択した際に、早くジョブが終わるかを制御部によって判断して、早く終わるモードを選択することができる。該終了時間は、実行中のジョブの残り印刷枚数と用紙間隔などから容易に予測が可能であり、制御部によって終了時間の予測算出を行って、上記決定を行うことができる。この際に、第１モードと第２モードとを択一的に選択するようにしてもよく、第１モードと第２モードを組み合わせる選択を行って、第１モードの第２用紙間隔と第２モードの空回転時間などを決定するようにしてもよい。

また、第１モードと第２モードの切り替え判定では、予め切り替えレベル（残り枚数など）を固定値として設定できるようにようにしておいても良い。すなわち、検知された負荷が第１モードまたは第２モードを実行すべき第１の所定値以下になった場合、残り枚数が上記切り替えレベル以下か否かによって、第１モードと第２モードの実行切り替えを行うことができる。
また、第１モードと第２モードの選択は、操作部においてユーザが選択できるようにしてもよい。

また、上記第１のモードを実行している際に、回転負荷の変化割合に変化が見られる場合、割合の変化の程度に従って、予め定めた第２の用紙間隔を調整するものとしてもよい。回転負荷の変化割合は制御部において把握されており、その変化割合の変化も制御部において算出することができる。この場合、変化割合の変化に対する閾値を定めておき、該閾値を越える場合に第２の用紙間隔を調整するようにしてもよい。調整量は、変化割合の変化量に応じて定めることができる。
上記調整では、例えば、負荷変化割合が予測よりも大きければさらに生産性を落とし（用紙間隔を大きくするように調整し）、負荷変化割合が予測よりも小さければ生産性を上げる（用紙間隔を小さくするように調整する）といったように生産性を微調整してもよい。

以上説明したように、本願発明の画像形成装置によれば、印刷中に像担持体の負荷回復が必要となったときに、生産性を大きく低下させることなく駆動モータの回転負荷を回復させることができる。すなわち、残り枚数によって像担持体の負荷回復方法を最適に選択することができ、ユーザーの待ち時間を最小にすることができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 同じく、制御ブロック図である。 同じく、駆動モータの制御ブロック図である。 同じく、駆動モータの回転負荷が低下する際の生産性の調整状態を示すグラフである。 同じく、駆動モータの回転負荷が低下する際の生産性の調整状態を示すグラフである。 同じく、駆動モータの回転負荷が低下する際の生産性の調整状態を示すグラフである。 同じく、駆動モータの回転負荷が低下する際の生産性の調整状態を示すグラフである。 同じく、駆動モータの回転負荷が低下する際の生産性の調整手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の画像形成装置１の機械的構成を示す図であり、以下に説明する。
図１において、１０は画像形成部、２０は給紙部、３０は原稿読み取り部である。
原稿読み取り部３０では、自動原稿搬送装置（図示しない）で搬送される原稿、またはプラテン３１上に配置された原稿の画像を読み取り、一旦、図示しない画像メモリなどに記録される。
画像形成部１０では、各色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど）用にそれぞれ用意された感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋを有し、各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋの周線部に帯電器１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋ、書き込み部１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋ、現像ユニット１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋが配設されていており、帯電器１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋによって帯電した感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ表面は、画像メモリなどに記録された原稿の画像情報に基づいて書き込み部１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋにより像露光が行われ、感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ表面には潜像が形成される。該潜像は現像ユニット１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋによって現像がなされてトナー像となる。トナー像は、中間転写ベルト１６に転写され、該中間転写ベルト１６から給紙部２０によって搬送される用紙に転写される。転写された用紙は定着ユニット１８によって加熱定着されて排紙部に画像形成出力（プリント）がなされる。

また、画像形成部１０では、各感光体に対応して、中間転写ベルト１６との接触位置よりも回転方向側かつ帯電器１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋよりも回転方向逆側で、各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋに接触して残留トナーを除去するクリーニング部１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋが配置されている。また、中間転写ベルト１６の用紙転写位置よりも回転方向側かつ各感光体との転写位置よりも回転方向逆側に、該中間転写ベルト１６の残留トナーを除去するクリーニング部１７が配置されている。
なお、上記感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ、中間転写ベルト１６は、本発明の像担持体に相当する。

また、画像形成装置１には、前記画像形成部１０の下方側に、用紙を収納した複数の給紙トレイ２１…２１が配置されている。また各給紙トレイ２１…２１から画像形成部１０に至り、さらに画像形成部１０から排紙部に至る搬送路２２を有している。これら給紙トレイ２１、搬送路２２によって本発明の給紙部２０が構成されている。

なお、上記した各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋは、図示しない駆動モータによって回転駆動され、中間転写ベルト１６も同じく図示しない駆動モータによって回転駆動される。

次に、図２は、本発明の画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。以下に説明する。
画像形成装置１は、主要な構成として、制御ブロック１１０とスキャナ部１３０と操作部１４０とプリンタ部１５０とを有するコピア本体と、ＬＡＮを通して外部装置（例えば端末２）との間で入出力される画像データを処理する画像処理手段（プリント＆スキャナコントローラ）１６０とを備えている。

制御ブロック１１０はＰＣＩバス１１２を有しており、ＰＣＩバス１１２は制御ブロック１１０内でＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１に接続されている。また、制御ブロック１１０には、画像制御ＣＰＵ１１３を備えており、該画像制御ＣＰＵ１１３に前記ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１が接続されている。また、画像制御ＣＰＵ１１３には、不揮発メモリ１１５が接続されている。該不揮発メモリ１１５には、上記画像制御ＣＰＵ１１３を動作させるためのプログラムや画像形成装置１の設定データ、プロセス制御パラメータ、駆動モータの負荷変動に伴って判定を行うための第１の所定値、第２の所定値、第３の所定値等の設定条件等のデータが格納されている。
画像制御ＣＰＵ１１３は、画像形成装置１の全体を制御し、また画像形成装置全体の状態把握を行うものであり、感光体、中間転写ベルトの駆動モータの回転速度の制御（制御電流の決定）、駆動モータの負荷検知、ジョブの印刷管理などを行う。すなわち、画像制御ＣＰＵ１１３は、不揮発メモリ１１５とともに、本発明の制御部として機能する。

前記スキャナ部１３０は、光学読み取りを行うＣＣＤ１３１と、スキャナ部１３０全体の制御を行うスキャナ制御部１３２とを備えている。スキャナ制御部１３２は、前記画像制御ＣＰＵ１１３とシリアル通信可能に接続されており、画像制御ＣＰＵ１１３による制御を受ける。なお、スキャナ制御部１３２は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラムなどによって構成することができる。前記ＣＣＤ１３１で読み取った画像データは、読取り処理部１１６でデータ処理がなされる。読取り処理部１１６には、画像データを圧縮する圧縮ＩＣ１１８が接続されており、該圧縮ＩＣ１１８は、前記したＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１に接続されている。

前記操作部１４０は、タッチパネル式のＬＣＤ１４１と、操作部制御部１４２とを備えており、上記ＬＣＤ１４１と操作部制御部１４２とが接続され、該操作部制御部１４２と前記画像制御ＣＰＵ１１３とがシリアル通信可能に接続されている。該構成によって操作部１４０の制御が画像制御ＣＰＵ１１３によって行われる。なお、操作部制御部１４２は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラムなどによって構成することができる。操作部１４０では、画像形成装置における設定や動作指令などの動作制御条件の入力が可能となっており、さらに設定内容、機械状態、情報の表示等が可能になっており、上記画像制御ＣＰＵ１１３により制御される。この操作部１４０によって、前記した第１モード、第２モードの切り替え操作や前記所定値の変更操作などを行うことができる。

また、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１は、圧縮メモリ１２０とページメモリ１２１とからなる画像メモリに接続されている。該画像メモリには、前記スキャナ部１３０で取得した画像データやＬＡＮ５０を通して取得した画像データが格納される。上記のように画像メモリは、画像データの記憶領域であり、印刷するジョブの画像データを格納する。また、上記ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１によって複数のジョブに関する画像データを画像メモリに記憶させることができる。すなわち、画像メモリには予約されたジョブの画像データの格納も可能である。

さらにＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１には、圧縮された画像データを伸長する伸長ＩＣ１２５が接続されており、該伸長ＩＣ１２５には書込み処理部１２６が接続されている。該書込み処理部１２６は、プリンタ部１５０のＬＤ１５２（図１の書き込み部１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが相当する）に接続され、該ＬＤ１５２の動作に用いられるデータの処理を行う。また、プリンタ部１５０は、プリンタ部１５０の全体を制御するプリンタ制御部１５１を備えており、該プリンタ制御部１５１は、前記した画像制御ＣＰＵ１１３に接続されて制御を受ける。すなわち、画像制御ＩＣ１１３から与えられるパラメータに従い、プリント動作の開始／停止を行う。プリンタ部１５０には、前記した画像形成部１０、給紙部２０が含まれており、画像制御ＣＰＵ１１３によってその動作の制御がなされる。

また、プリンタ制御部１５１には、後処理装置（ＦＮＳ部）１７０に備える後処理制御部（ＦＮＳ制御部）１７１が接続されている。これにより、後処理装置１７０の制御を、プリンタ制御部１５１、後処理制御部１７１を通して画像制御ＣＰＵ１３により行うことができる。なお、プリンタ制御部１５１、後処理制御部１７１は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラムなどによって構成することができる。

また、前記ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１に接続された前記ＰＣＩバス１１２には、前記した画像処理手段（プリント＆スキャナコントローラ）のＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１が接続されている。画像処理手段（プリント＆スキャナコントローラ）１６０では、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１に画像メモリ１６２が接続されている。また、画像処理手段（プリント＆スキャナコントローラ）では、前記ＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１にコントローラー制御ＣＰＵ１６３が接続されており、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１にＬＡＮインターフェース１６５が接続されている。ＬＡＮインターフェース１６５は、前記ＬＡＮ５０に接続されている。

次に、上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。
先ず、画像形成装置１において画像データを蓄積する手順について説明する。
スキャナ部１３０で原稿の画像を読み取り画像データを生成する場合、スキャナ部１３０において原稿からＣＣＤ１３１により原稿の画像を光学的に読み取る。この際には、画像制御ＣＰＵ１１３から指令を受けるスキャナ制御部１３２によってＣＣＤ１３１の動作制御を行う。ＣＣＤ１３１で読み取られた画像は、読取り処理部１１６でデータ処理がなされ、データ処理された画像データは、圧縮ＩＣ１１８において所定の方法によって圧縮され、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１を介して圧縮メモリ１２０に格納される。圧縮メモリ１２０に格納された画像データは、画像制御ＣＰＵ１１３によってジョブとして管理することができる。

画像データを外部から取得する場合、例えば、外部機器２からＬＡＮ５０を通して送信される画像データは、ＬＡＮインターフェース１６５を介してＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１により画像メモリ１６２に格納される。画像メモリ１６２のデータは、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１６１、ＰＣＩバス１１２、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１を介してページメモリ１２１に一旦格納される。ページメモリ１２１に格納されたデータは、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１を介して圧縮ＩＣ１１８に順次送られて圧縮処理され、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１を介して圧縮メモリ１２０に格納され、上記と同様に画像制御ＣＰＵ１１３による管理がなされる。

画像形成装置１で画像出力を行う場合、すなわち複写機やプリンタとして使用する場合、圧縮メモリ１２０に格納された画像データをＤＲＡＭ制御ＩＣ１１１を介して伸長ＩＣ１２５に送出してデータを伸長し、伸長したデータを書込み処理部１２６に送出し、ＬＤ１５２において各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋへの書き込みを行う。
また、プリンタ部１５０では、画像制御ＣＰＵ１１３の指令を受けたプリンタ制御部１５１によって各部の制御が行われる。すなわち、紙の重さなどによって画像制御ＣＰＵ１１３によって決定された第１の用紙間隔によって決定された用紙が給紙部２０によって繰り返し画像形成部１０に供給される。画像形成部１０では各感光体に書き込まれたトナー像が中間転写ベルト１６に転写された後、給紙部２０によって供給される用紙に転写され、定着ユニット１８で定着がなされる。画像形成がなされた用紙は搬送部を経て後処理装置１７０へと搬送され、後処理の指定がある場合には後処理がなされ、後処理が不要の場合、そのまま排紙トレイに排紙される。複数の予約ジョブがある場合、上記画像出力が設定順番に従って順次行われる。
また、各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋでは、中間転写ベルト１６にトナー像が転写された後、各クリーニング部１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋによって残留トナーが除去される。また、中間転写ベルト１６においても同様に、用紙にトナー像が転写された後、クリーニング部１７によって残留トナーが除去される。

次に、図３は、像担持体である各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ、中間転写ベルト１６を制御する電気的な構成を示すブロック図である。
エンジン制御部１１３ｂは、画像形成装置１において機械的動作を行うモータ３０などの制御を行うものであり、上記画像制御ＣＰＵ１１３に含まれる。したがって、ＣＰＵやこれを動作させるプログラム、さらにＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発メモリなどの記憶部などによって構成されている。
該エンジン制御部１１３ｂには、感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ、中間転写ベルトを回転駆動する複数のモータ３０の駆動を制御するモータ制御部１１３ａがシリアル接続またはバス接続されて互いに通信可能になっている。エンジン制御部１１３ｂは、モータ制御部１１３ａに対し、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を指示する。該モータ制御部１１３ａも、上記画像制御ＣＰＵ１１３に含まれるものである。

モータ制御部１１３ａは、フィードバック制御およびフィードフォワード制御に対応して前記モータ３０の速度を制御するＰＷＭ指令値が、制御電流であるＰＷＭ信号として該モータ３０に送信される。また、該モータ３０では、回転が検出されてＦＧ信号としてモータ制御部１１３ａにフィードバックされる。モータ制御部１１３ａでは、上記制御電流によって、モータ３０の回転負荷を検知することができる。例えば、各色感光体１回転分のＰＷＭ指令値を平均し、各色のモータ３０に供給する電力、回転速度により回転負荷を算出することができる。該回転負荷の算出方法は、常法により行うことができる。したがって、モータ制御部１１３ａは、各色のモータ３０の回転負荷を検知する負荷検知部として機能する。
なお、画像形成装置１がカラー画像形成可能なカラー画像形成装置である場合には、モータ制御部１１３ａは各色（たとえば、ＹＭＣＫの４色）に対応するように構成されている。したがって、感光体を駆動するモータ３０も、各色（たとえば、ＹＭＣＫの４色）に対応するように構成されている。

また、該モータ制御部１１３ａには、上記感光体のドラム軸の回転を検知するエンコーダ３１の出力が送信されている。図では、２つのエンコーダが図示されているが、カラー画像形成部を有する画像形成装置では、各色毎に感光体が用意され、各感光体の回転を検知するエンコーダがそれぞれ用意されて、その検知結果が個別にモータ制御部１１３ａに送信され、モータ３０の回転速度の制御がなされる。

ところで、感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ、中間転写ベルト１６では、画像形成の繰り返しによって次第にトナーが滞留したり、高カバレッジの画像形成を行った際にトナーが滞留したりする。この滞留したトナーは、次第に潤滑材として作用し、感光体および中間転写ベルトとクリーニング部材との間の摩擦力を低下させ、その結果、駆動モータに対する回転負荷を低下させる場合がある。回転負荷が或る程度以上低下すると、前記したように該駆動モータに対する制御が不安定になり、またフィードフォワード制御が破綻するおそれある。そこで、感光体等に滞留するトナーの増加量を抑えたり、回復させたりする動作を必要に応じて実施することでフィードフォワード制御の破綻や制御の不安定状態の発生を防止する。

よって、検知される回転負荷が、第１の所定値以下になった場合の制御部による制御内容を図４〜図７に基づいて説明する。なお、以下の所定値は予め設定されて不揮発メモリ１１５等に格納されており、画像制御ＣＰＵ１１３によって適宜読み出される。

図４は、空回転を開始する第２の所定値（空回転開始レベル）が固定値として設定されている場合の第２モードでの制御内容を示している。この制御では、感光体負荷の回復は、感光体への滑材（トナー）の供給が停止した形で感光体表面とクリーニング部であるクリーニングブレードを擦る（感光体を空回転させる）ことで、過剰供給された滑材を取り除く。
ジョブが開始されて印刷が続行されると、印刷枚数に応じて負荷が低下し、遂には検知された負荷が空回転開始レベルに達する。その後、感光体を空回転させ、検知された負荷が標準負荷に回復すると、空回転を中止し、印刷を続行する。したがって、前記標準負荷は、本発明の第３の所定値に相当する。
ところで、実行中のジョブが５０枚の印刷を行うものである場合、検知負荷が空回転開始レベルに達したとき、４９枚を印刷済みで残り枚数が１枚であっても空回転を開始してしまう。これにより例え残りが一枚であっても印刷を中断してしまうため、４９枚目と５０枚目とで大きく時間がかかり、余分にユーザを待たせてしまっていることになる。
したがって、第１モード、第２モードの実行に際しては、ジョブの残り枚数や負荷の変化割合を考慮するのが望ましい。

図５〜図７は、ジョブの残り枚数、負荷の変化割合に応じて第１モード、第２モードの切り替えを行う制御内容を示している。以下の例では、第１の所定値（第１のレベル）と第１の所定値よりも低い値を有する第２の所定値（第２のレベル）が設定されている。検知負荷が低下して第１の所定値に達した場合、現ジョブの残り枚数が確認され、検知負荷がさらに低下して第２の所定値に達した場合、感光体の空回転が実施される。

図５は、検知負荷が第１のレベルに達したとき、現ジョブの残り枚数が確認され、負荷の変化割合から、ジョブを終了した際の負荷を予測する。このとき、残り枚数が０で、最終ページまで印刷を実行しても第２のレベルに到達しないと判断した場合、そのまま印刷を継続する。例えば１００枚のジョブの印刷中に、検知負荷が第１のレベルに到達すると、残り枚数と合わせて１００枚目まで印刷を実行しても第２のレベルに達しないと判定されると、ジョブ完了まで第１の用紙間隔で印刷（生産性１００％）が継続して実行される。そしてジョブ完了後に、感光体の空回転を実施し、検知負荷が標準負荷に回復すると空回転を停止する。この制御内容では、負荷の変化予測を行うことにより、生産性を低下させることなく感光体の負荷を回復させることができる。

図６は、上記と同様に制御内容において検知負荷が第１のレベルに達した際に、残り枚数が多く、生産性を落とす（用紙間隔を大きくする）よりも、一旦印刷を中断して感光体の空回転によって感光体負荷を回復させてから再度生産性１００％で印刷を再開した方が早く終了すると判定される場合である。この場合、第２のレベルに到達した時点で印刷を中断し、感光体負荷の回復のために、空回転を実施する。負荷が標準負荷に回復した後、生産性１００％で印刷を再開する。

例えば、２００枚ジョブの印刷中に第１のレベル（Ａ点）に到達し、残り枚数とそれまでの負荷変化割合から第２のレベル（Ｂ点）での残り枚数を１００枚と予測する。このとき、第１レベルに到達した後、第２のレベルに到達することなくジョブを完了できるように生産性を落とした場合に比べ、一旦、印刷を中断して空回転によって感光体負荷を回復させ、その後、生産性１００％で印刷を再開した方が早く終了すると早いと判定されるとき、検知負荷が第１のレベルに達した後、生産性１００％（第１の用紙間隔）で第２のレベルに達すると、感光体の空回転を実施し、検知負荷が標準負荷に回復すると、生産性１００％（第１の用紙間隔）で印刷を再開する。

一方、図７は、上記と同様の制御内容において検知負荷が第１のレベルに達した際に、残り枚数が少なく、印刷を中断して感光体負荷を回復させるよりも、生産性を落として（第１の用紙間隔よりも間隔を大きくした第２の用紙間隔とする）、印刷を継続した方が早く終了すると判定される場合、最終ページに達しても第２のレベルに達しない程度に生産性を落として（用紙間隔を大きくして）印刷を継続する。最終ページの印刷終了後に感光体負荷の回復のために感光体の空回転を実施する。用紙間隔を空けて印刷を行うと、その間に感光体が空回転する時間を確保でき、クリーニング時間を稼ぐことができるため、感光体の回転負荷を回復させられ、負荷の変化（低下）割合が緩やかになる。
例えば、１００枚ジョブの印刷中に第１のレベル（Ａ点）に到達し、残り枚数とそれまでの負荷変化割合とから、第２のレベル（Ｂ点）での残り枚数を５枚と予測する場合、生産性を落として（用紙間隔を大きくして第２の用紙間隔に変更）、印刷を継続した方が早く終了すると判定し、Ｂ点に到達しないように生産性を落として（用紙間隔を大きくして）、印刷を継続し、１００ページの印刷終了後に感光体の空回転を実施する。

以下に、感光体の検知負荷が第１の所定値に達した場合の制御部による制御手順を図８のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、印刷（コピー）動作が開始されるのを待って（ステップｓ１、ＹＥＳ）、感光体の検知負荷が第１のレベル（第１の所定値）に達しているか否かの判定が行われる（ステップｓ２）。ここで検知負荷が第１のレベルに達していなければ（第１のレベルを超えている）（ステップｓ２、ＮＯ）、コピーが終了するまで判定を繰り返す（ステップｓ３、ＮＯ）。コピーが終了すれば（ステップｓ３、ＹＥＳ）、処理を終える。

ステップｓ２で、検知負荷が第１のレベルにまで低下していると判定されると（ステップｓ２、ＹＥＳ）、負荷の変化割合から第２レベル到達時のジョブの残り枚数を予測する（ステップｓ４）。該残り枚数が０枚か否かを判定し（ステップｓ５）、残り枚数が０枚であれば（ステップｓ５、ＹＥＳ）、生産性１００％（第１の用紙間隔）のままコピーを継続する（ステップｓ６）。この際に、負荷の変化割合が変化する場合もあるため、コピー中に検知負荷が第２のレベルに達したか否かの判定を行う（ステップｓ７）。第２のレベルに達していなければ、コピーが終了したか否かを判定し（ステップｓ８）、印刷が終了しなければ（ステップｓ８、ＮＯ）、上記ステップｓ７の判定を繰り返す。
第２のレベルに達することなく印刷が終了すれば（ステップｓ８、ＹＥＳ）、処理を終える。ステップｓ７で第２のレベルに達した場合（ステップｓ７、ＹＥＳ）、感光体を空回転する処理を実施し（ステップｓ１３）、負荷が標準負荷に回復したか否かを判定し（ステップｓ１４）、回復していなければ（ステップｓ１４、ＮＯ）、回復するまで空回転を継続する（ステップｓ１４、ＮＯ）。負荷が回復すれば（ステップｓ１４、ＹＥＳ）、空回転を中止してコピーを再開し、検知負荷が第１のレベルに低下したか否かの判定が行われる手順に戻る（ステップｓ２へ）。

また、第２レベルに到達する残り枚数を予測した際に、残り枚数が０枚でないと判定される場合（ステップｓ５、ＮＯ）、残り枚数と負荷の変化割合とからコピーを中断した方が早くジョブが終わるか否かの判定が行われる（ステップｓ１０）。該判定の内容は、図６、７の制御内容において説明したものと同様である。
コピーを中断した方が早いと判定されない場合（ステップｓ１０、ＮＯ）、生産性を落として（用紙間隔を大きくして第２の用紙間隔に変更）、印刷を継続する（ステップｓ１１）。その後は、検知負荷が第２のレベルに到達したか否かを判定しつつ（ステップｓ７）、印刷を終了するまで行う。第２のレベルに到達した場合、前記と同様に感光体の空回転が行われる（ステップｓ１３へ）。
一方、ステップｓ１０でコピーを継続するより中断した方が早いと判定される場合（ステップｓ１０、ＹＥＳ）、検知負荷が第２のレベルに達しているか否かを判定しつつ（ステップｓ１２）、第２のレベルに達しない場合（ステップｓ１２、ＮＯ）は印刷を継続し、検知負荷が第２のレベルに到達すると（ステップｓ１２、ＹＥＳ）、感光体を空回転させ（ステップｓ１３）、前記と同様に検知負荷が標準負荷に回復するまで空回転を継続する（ステップｓ１４）。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

１ 画像形成装置
１０ 画像形成部
１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ 感光体
１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋ クリーニング部材
１６ 中間転写ベルト
１７ クリーニング部材
２０ 給紙部
１１３ 画像制御ＣＰＵ

Claims (8)

1. 画像データに基づいて像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を、第１の用紙間隔を空けて繰り返し供給される用紙に印刷する画像形成部と、
   該画像形成部に、前記第１の用紙間隔を空けて繰り返し用紙を供給する給紙部と、
   前記像担持体の回転駆動に用いられる駆動モータと、
   前記像担持体の回転負荷を検知する負荷検知部と、
   前記像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材と、
   前記駆動モータに対する速度制御を含めた前記画像形成部および前記給紙部の制御を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記負荷検知部の検知結果を受け、検知された回転負荷が所定値以下の場合、前記用紙間隔を前記第１の用紙間隔より長い第２の用紙間隔に変更して前記給紙および前記画像形成の制御を可能とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記用紙間隔を前記第１の用紙間隔から前記第２の用紙間隔に切り換えて前記制御を行う第１モードと、前記画像形成を中断して前記像担持体を空回しする第２モードとを有し、検知された前記回転負荷が所定値以下の場合、いずれかのモードを実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、検知された前記回転負荷が第１の所定値に達すると、実行中のジョブの残り印刷枚数とそれまでの前記回転負荷の変化割合によって前記第１モードと前記第２モードのいずれを選択するかを決定し、前記第１モードを選択した場合は前記第１の所定値に達したときから該第１モードを実行し、前記第２モードを選択した場合は検知された前記回転負荷が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値に達したときから該第２モードを実行する制御を行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、検知された前記回転負荷が第１の所定値に達すると、実行中のジョブの残り印刷枚数とそれまでの前記回転負荷の変化割合によって、前記第１モードと前記第２モードのうち、実行中のジョブの残り印刷枚数の画像形成が早く完了する方を選択し、選択した該モードを実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記第２モードを実行している際に、前記負荷検知部で前記回転負荷を検知し、検知された該回転負荷が第３の所定値に達すると該第２モードの実行を中止することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記第２モードの実行を予め定めた時間の間行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、第１の用紙間隔を変更して第２の用紙間隔で給紙および画像形成を行っている際に、前記負荷検知部で前記回転負荷を検知し、検知された該回転負荷の負荷変化割合によって、前記第２の用紙間隔を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記負荷検知部は、前記駆動モータを制御する電流値によって回転負荷を検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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