JP3804277B2

JP3804277B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3804277B2
Application number: JP19464598A
Authority: JP
Inventors: 一雄奥西; 秀樹日野; 健太郎永谷; 敦河合; 浩二杓子; 良昭高野
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: JP2000029266A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー複写機やカラープリンタなど、複数の感光体ドラムを用いて記録紙等の転写材上に画像を形成する画像形成装置に関し、さらに詳しくはいわゆるタンデム式フルカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在主流となりつつあるフルカラー画像形成方式の一つに、４本の感光体ドラムを、転写ベルトの長手方向と直交する向きに並列に配置し、各感光体ドラム上に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（以下、それぞれＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋと表記する。）のトナーを用いてトナー画像を形成し、転写ベルト上を搬送される１枚の転写材上に順次トナー像を多重転写するタンデム方式がある。
【０００３】
ところで、近年、原稿画像が多色化する一方で、文字原稿等のモノクロ原稿も依然として存在することから、カラー原稿とモノクロ原稿が順序不揃いに混在する、いわゆる混載状態での複写作業が求められることがある。
従来のタンデム型の複写機では、このような混載状態での複写の場合は、モノクロ原稿の複写に際しても、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の３本の感光体ドラムを画像形成させずに回転させる状態とし、Ｋの感光体ドラムのみを用いて画像形成する方法で複写を行っていた。
【０００４】
しかし、このような方法を用いると、特にモノクロ原稿の含有比率が高い場合に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の３本の感光体ドラムが長時間無駄に回転することになる。これにおいて、当該３本の感光体ドラムは画像形成に関与せず単に回転している状態であるが、例えばクリーニングブレードにより感光体ドラムの感光面が磨耗したり、当該クリーニングブレードのめくれ防止のため、感光体ドラムに定期的にトナーを供給する必要があることによるトナーの消費量の増加等の問題があった。
【０００５】
そこで、原稿画像が、カラー原稿であるかモノクロ原稿であるかを判別する、いわゆるＡＣＳ（Automatic Color Selection）機能を備え、その判別結果に基づき、印刷モードを切り換える方法が考案されている。具体的には、ＡＣＳ機能により、モノクロ原稿と判別された場合には、モノクロ画像の形成に不必要なＣ、Ｍ、Ｙ、の３本の感光体ドラムの駆動を停止し、転写ベルト表面と３本の感光体ドラムとを離間させることにより、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の３本の感光体ドラムが無駄に回転しないようにしようとするものである（以下、４本の感光体ドラムを全て駆動させる印刷モードを「カラーモード」、上記のように、モノクロ画像の形成に不必要なＣ、Ｍ、Ｙ、の３本の感光体ドラムを転写ベルト表面から離間させ、Ｋの感光体ドラムを駆動させる印刷モードを「モノクロモード」という。）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記原稿の判別結果により印刷モードを切り換える画像形成装置においても、カラー原稿とモノクロ原稿との混載の順序や割合によっては、上記４本の感光体ドラムの寿命や、トナーの消費量等、消耗品の利用効率が悪くなってしまう場合があるという問題点を有していた。
【０００７】
より具体的に説明すると、例えば、カラー原稿とモノクロ原稿が交互に載置されているような場合には、ＡＣＳによる原稿判別結果により印刷モードの切り換えを行うには、転写ベルトの離間及び圧接作業を頻繁に行う必要が生じる。これは、複写作業の頻繁な中断を招き、複写時間が長くなるのみならず、転写ベルトの離間、圧接時に必要な前処理／後処理の際に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４本の感光体ドラムについて、画像形成に関与しない回転が発生することになるため、やはり上記感光体ドラムの磨耗や、トナーの無駄な消費の問題が発生する。これは、原稿がカラーであるかモノクロであるかによって印刷モードの切り換えを行うようにしたことが、必ずしも消耗品の延命につながらず、利用効率の向上に結び付かない場合があることを意味する。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑み、モノクロ原稿とカラー原稿の混載状態にかかわらず、感光体ドラムやトナー等の消耗品の寿命を延ばす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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、複数の像担持体に異なる色の原稿画像を書き込み、各像担持体上の原稿画像を転写ベルト又は転写ベルト上を搬送される転写材に重ね合わせて転写するカラープリントモードと、一の像担持体を除く他の全ての像担持体に対して転写ベルトを相対的に離間させ、前記一の像担持体上の原稿画像を転写ベルト又はその上を搬送される転写材に転写する単一色プリントモードとの間での切り換えが可能なタンデム型のフルカラー画像形成装置において、原稿画像がカラー原稿から単一色原稿に変化した場合に、カラープリントモードで単一色原稿を印刷する場合の像担持体の回転時間を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された回転時間を予め定められた所定の値と比較することにより、カラープリントモードで単一色原稿を印刷するか、単一色プリントモードへの切り換えを行うかを判定する判定手段と、前記判定手段の判定に基づいて、カラープリントモードと単一色プリントモードとの間の切り換えを制御する切り換え制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記カラープリントモードで単一色原稿を印刷する場合の像担持体の回転時間は、単一色原稿の印刷に際して、カラープリントモードにおいて画像形成に関与しない像担持体の回転する時間であり、前記所定の値とは、カラープリントモードから単一色プリントモードに切り換えるために必要な処理、及び単一色プリントモードからカラープリントモードに切り換えるために必要な処理により発生する像担持体の回転時間であるとすることができる。
【００１２】
また、前記カラープリントモードから単一色プリントモードに切り換えるために必要な処理は、単一色プリントモードで使用される前記一の像担持体を除く他の全ての像担持体のクリーニング処理を含み、前記単一色プリントモードからカラープリントモードに切り換えるために必要な処理は、単一色プリントモードで使用される前記一の像担持体を除く他の全ての像担持体が一定の回転速度に達するまでの処理を含むとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の一適用例であるタンデム式フルカラー画像形成装置について説明する。図１は、本画像形成装置の主要構成を示す内部正面図である。本画像形成装置は、自動原稿送り装置１０、イメージスキャナ部２０、制御部４０、書き込み光学系５０、プリンタ部６０、給紙部９０等に大別される。
【００１４】
自動原稿送り装置１０は図のように、原稿搬送方向上流から下流に向かって原稿セットトレー１０１、繰り出しローラ１０２〜１０６、複数のローラ１０７〜１１４の周面によって後述のプラテンガラス２０１表面に平行に張架された原稿搬送ベルト１１５、当該ベルト１１５を回動駆動する駆動モータ（不図示）、原稿スイッチバックユニット１１６、排出ローラ１１７、原稿排出トレー１１８等が、この順に配置されている公知のものである。
【００１５】
イメージスキャナ部２０は、紙面の水平方向に配置されたプラテンガラス２０１と、プラテンガラス２０１の直下において、露光ランプ２０２、ミラー２０３を有する第１スライダーユニット２０４と、ミラー２０５、２０６を有する第２スライダーユニット２０７、等変倍レンズ２０８、ＣＣＤスキャナ２０９が、図中の所定位置に配置されている。前記第１、第２スライダーユニット２０４、２０７は、当該ガラス平面に沿って図中左右に移動可能になっている。紙面右側の２１２は各スライダーユニットの駆動モータである。さらにプラテンガラス２０１の紙面左側端部には、シェーディング補正用の白色基準板２１０が配置されている。２１１はデジタル信号処理ユニット（詳細を後述）であり、内部にレッド、グリーン、ブルー（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各原稿画像データをそれぞれ格納するためのＲＯＭと、この画像データについて補正処理を行うための制御回路を内蔵する。
【００１６】
制御部４０は、装置各部の駆動系（モータ類等）に接続されている。また、その内部にＣＰＵ、ＲＯＭ（不図示）を有し、装置の一連の画像形成動作に関するメインルーチン（図１３）の制御・管理を行う。当該制御部４０は、前述のデジタル信号処理ユニット２１１にも接続されており、同ユニットの近接位置に配置されている。
【００１７】
書き込み光学系５０は、ポリゴンミラー５０１を中心とした複数のミラー５０２ａ〜５１１ａ、５０２ｂ〜５１１ｂと、レーザダイオード５１２Ｃ〜５１２Ｋ等から構成される。この書き込み光学系５０とプリンタ部６０の詳細な構成を、図２のプリンタ部６０周辺正面図に示す。
ポリゴンミラー５０１とミラー５０２ａ〜５１１ａ、５０２ｂ〜５１１ｂは、図のように４本の破線をそれぞれＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色成分の光路として、各感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋの周面に走査できるように、所定の角度を保持しつつ配されている。
【００１８】
プリンタ部６０は、装置筐体内部中央（図２中では書き込み光学系５０の下側）において、駆動ローラ６１、従動ローラ６２、６７、テンションローラ６３の周面によって張架され、駆動ローラ６１側を上流としてＸ方向に回動駆動される転写ベルト６５と、その往路上においてＸ方向と直交し、等間隔かつ互いに平行に配置された画像形成ステーション６００Ｃ〜６００Ｋとから主に構成される。
【００１９】
画像形成ステーション６００Ｃ〜６００Ｋの内部には、感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋが各ステーションの長手と平行にされながら内蔵され、その周面には、それぞれ図中左上からＺ方向に沿って帯電器６０２Ｃ〜６０２Ｋ、現像器６０３Ｃ〜６０３Ｋ、転写ブラシ６０４Ｃ〜６０４Ｋ、ドラムクリーナ６０５Ｃ〜６０５Ｋ等が配されており、公知のカールソンプロセスによる画像形成が行われるようになっている。感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋは、その周面を転写ベルト６５の表面に圧接されることによって駆動力を伝達され、Ｚ方向へ従動駆動される。転写ベルト６５の往路上流側にはベルトクリーナ６８、往路下流側に分離チャージャ６９、またベルト帰路に除電チャージャ６０９が、図中の所定の位置に配されている。
【００２０】
なお転写ベルト６５の内周面には、枠状フレーム６４が長手方向をベルトと平行にされながら収められている。このフレーム６４は図３のフレーム斜視図のように、２本のＬ型鋼板６４１、６４２を一定間隔で対向させ、３本の短冊状部材６４３〜６４５で互いを連結させた構造をしている。フレーム６４の対向側面Ａ、Ｂには、紙面手前側と奥側に従動ローラ６２、６７が回転自在に軸支されており、また図示しないが４個の転写ブラシ６０４Ｃ〜６０４Ｋが上記２本のローラ間に一定間隔で配されている。
【００２１】
このうち前記従動ローラ６２の軸６２１は、フレーム６４の幅よりも長く延長されており、フレーム６４と独立して装置筐体側に固定されたフランジ６２２、６２３によって軸支されている。
また、フレーム６４の底面部裏側（図中では連結部材６４４の裏面）と、装置筐体側に固定されたステージ６９１の間にはスプリング６９ａ、６９ｂが設置されており、フレーム６４を前記軸６２１周りに、常に上方向へ弾性付勢している。
【００２２】
さらにＬ型鋼板６４１、６４２の側面Ａ、Ｂには、従動ローラ６７寄りの適所に切り欠きＣ、Ｄがそれぞれ設けてあり、この切り欠きＣ、Ｄにフレーム６４の外側で軸受け部６６ｄ、６６ｅによって軸支されたカム軸６６ｃが挿通されている。カム軸６６ｃには２個のカム６６ａ、６６ｂが側面Ａ、Ｂの内側近傍位置に固定されており、一方当該カム軸６６ｃの紙面手前側の先端部が図示しないステッピングモータの駆動系に連結されている。したがって、前記駆動系からカム軸６６ｃに一定の回転駆動力が与えられると、カム面がＬ型鋼板６４１、６４２の底面Ｅ、Ｆに当接し、スプリング６９ａ、６９ｂの弾性力に抗しながら、フレーム６４を従動ローラ６２の軸６２１を中心に押し下げるようになっている。
【００２３】
上記のようなフレーム６４の動作によれば、カム６６ａ、６６ｂが作動しない場合図４のように、転写ベルト６５とフレーム６４の転写ベルト６５の表面は全ての感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋの周面に圧接される。これに対し、カム６６ａ、６６ｂが作動すれば図５のように、従動ローラ６２と、図中の位置において本装置筐体側に軸支された従動ローラ７７によって、当該２つのローラ６２、７７に張架された転写ベルト６５の表面範囲が感光体ドラム６０１Ｋに圧接されたまま保持され、７７〜６１間の転写ベルト６５の表面は、フレーム６４が押し下げられることによって感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｙのドラム周面から離間される。なお、本実施の形態では、転写ベルト６５が全ての感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋに圧接されている状態をカラーモードと呼び、単一の感光体ドラム（６０１Ｋ）のみがベルトに圧接されている状態をモノクロモードと呼ぶことにする。さらに、本装置は通常カラーモードに設定され、場合に応じてモノクロモードに切り換えられるものとしている。
【００２４】
再び図１に戻り、装置筐体底部には、各サイズの記録紙を収納する給紙カセット９１ａ〜９１ｄと、その一端寄り上面に配置された繰り出しローラ９２ａ〜９２ｄ、および当該ローラ９２ａ〜９２ｄから記録紙搬送方向に沿って搬送ローラ９３ａ〜９６ａ、９３ｂ〜９６ｂ、９３ｃ〜９６ｃ、９３ｄ〜９６ｄが配置され、給紙部９０を構成している。
【００２５】
紙面で左右方向に示されている転写ベルト６５の往路上流側と下流側には、それぞれ手差し記録紙トレー７０、繰り出しローラ７１〜７３、レジストローラ７４、７５、または定着部８０と排紙トレー７８が、図中の位置に配置されている。さらにレジストローラ７４、７５の上流側には、記録紙先端検出センサとしてフォトカプラ７８、７９が設置されている。
【００２６】
なおイメージスキャナ部２０が収められている複写機筐体の上部側面には、ユーザーが使い易い位置（図１の破線）に操作パネル３０が設置されている。
デジタル信号処理ユニット２１１は、イメージスキャナ部２０と書き込み光学系５０の中間位置に接続配置され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＩＣを中心とする基板で構成されている。当該ユニット２１１は、一般的にはイメージスキャナ２０が読み取った原稿画像のＲ、Ｇ、Ｂ各画像データを一旦ＲＯＭ５０７Ｂに格納し、逐次Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの画像データに変換して、制御部４０を介して書き込み光学系５０に出力するはたらきを有するが、本実施の形態ではこの動作に加えて、前記プリンタ部６０のフレーム６４の離間制御を行うはたらきを合わせ持つ。以下、図６のデジタル信号処理ユニットのＡＣＳ機能に関するブロック図を用いて具体的に説明する。
【００２７】
同図のように、デジタル信号処理ユニット２１１は、ＣＰＵ５０１Ｂ、ＲＯＭ５０７Ｂ、ＲＡＭ５０８Ｂ、タイミング制御部５０２Ｂ、シェーディング補正部５０３Ｂ、ＨＶＣ変換部５０４Ｂ、ＡＣＳ部５０５Ｂ、さらに図示しないＵＣＲ−ＢＰ部、マスキング部、γ補正部等で構成される。
タイミング制御部５０２Ｂは、ＣＣＤスキャナ２０９のスキャニングとシェーディング補正の動作タイミングを制御するものであり、ＣＰＵ５０１Ｂに接続されている。
【００２８】
シェーディング補正部５０３Ｂは、露光ランプ２０２の照射ムラやＣＣＤスキャナ２０９の感度ムラを解消する働きを持つ。具体的には、プレスキャン時にプラテンガラス端部に設置された白色基準板２１０がＣＣＤスキャナ２０９に読み取られると、そのデータから原稿画像のＲ、Ｇ、Ｂ各色画素についてのシェーディング補正用乗算比率を決定し、後述のＲＡＭ５０８Ｂに記憶させておく。そして原稿画像読取り時に再びＲＡＭ５０８Ｂから取り出し、この乗算比率を用いて、原稿データを補正するものである。このシェーディング補正部５０３Ｂからは２方向へ出力がなされるようになっている。すなわち一つは一般的な画像形成に関する方向であり、ＵＣＲ−ＢＰ部、マスキング部、γ補正部等が順次接続されている公知のものである。一方、もう一つの出力方向はＨＶＣ変換部５０４ＢからＡＣＳ部５０５Ｂに接続されているものである。
【００２９】
ＨＶＣ変換部５０４Ｂは、一般的には上記シェーディング補正部５０３Ｂによって補正されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像データを、公知のマンセル色空間（不図示）における色領域信号である色相角（Ｈ*）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ*）のデータに変換するものである。本実施の形態におけるＨＶＣ変換部５０４Ｂでは、上記Ｈ、Ｖ、Ｃ各データを算出する過程における明度（Ｖ）、および色差（Ｗ_R、Ｗ_B）をＡＣＳ部５０５Ｂへ出力するにようになっている。
【００３０】
ＡＣＳ部５０５Ｂは、内部に彩度計算部５０５１Ｂ、第１比較部５０５２Ｂ、有彩色画素カウンタ５０５３Ｂ、無彩色画素カウンタ５０５４Ｂ、第２比較部５０５５Ｂ等の各構成からなり、読み取られた原稿のＲ，Ｇ、Ｂデータから、原稿がカラーかモノクロかを判別する機能を有する。
これらの構成のうち、彩度計算部５０５１Ｂは、ＨＶＣ変換部５０４Ｂが原稿１画素毎に算出したＶ、Ｗ_R、Ｗ_BＢ各データにつき、次の（数１）で表す式によって彩度信号Ｗを算出する。
【００３１】
【数１】

【００３２】
第１比較部５０５２Ｂは、上記算出されたＷが、予め設定された閾値以上か否かを判別する。すなわち閾値以上であれば有彩色画素とし、以下であれば無彩色画素と判別される。この判別結果は、当該比較部５０５２Ｂに接続された有彩色画素カウンタ５０５３Ｂ、無彩色画素カウンタ５０５４Ｂによって、それぞれ累積カウントされる。
【００３３】
第２比較部５０５５Ｂは、上記カウントされた各画素数を予め設定された原稿サイズの総画素数で割り、これによって当該原稿１枚当たりの総画素のうちに有彩色あるいは無彩色画素の占める割合をそれぞれ算出して、その結果から実際に複写しようとする原稿がモノクロかカラーかを判別する。なお、本実施の形態では、原稿サイズの総画素数を通常用いられるサイズで最大のＡ３版に相当する値に設定して、この原稿サイズの総画素数の０．１％以上に有彩色画素の割合が算出されれば、複写しようとする原稿がカラーであると判別するように設定されている。
【００３４】
ＲＯＭ５０７Ｂは、原稿のＲ、Ｇ、Ｂ各色成分データと、ＣＰＵ５０１Ｂの制御プログラム（フレーム離間制御プログラム、記録紙間隔制御プログラム等）、またモノクロコピーのカウント値に対して予め設定された設定値、さらに前記Ａ３原稿の総画素数設定データ等をそれぞれ格納し、ＣＰＵ５０１Ｂに直結されている。
【００３５】
ＲＡＭ５０８Ｂは、前述の如く、原稿画像のＲ、Ｇ、Ｂ各色画素についてのシェーディング補正用乗算比率等を格納する記憶領域として利用される他、本実施の形態では、画像メモリとしても用いるものとする。
ＣＰＵ５０１Ｂは、前記制御部４０のＣＰＵに対して補佐的な役割を持っている。その内部にフレーム離間制御部５０１１Ｂとモノクロコピーカウンタ部５０１２Ｂを有し、プリンタ部６０の各構成の動作を統括する。
【００３６】
フレーム離間制御部５０１１Ｂは、前記フレーム離間制御プログラムにしたがって、制御部４０を通してフレーム６４の離間制御を行う。
また、この離間制御前にＣＰＵ５０１Ｂ内に離間制御フラグを立て（フラグ←１）、このフラグが立っている間は連続して離間制御を継続する。当該フラグは、カラーのみの複写時には消去される（フラグ←０）。
【００３７】
モノクロコピーカウンタ部５０１２Ｂは、前記ＡＣＳ部５０５Ｂによって画像形成に供される原稿がモノクロであると判断された場合であって、印刷モードがカラーモードであると判定された場合に、連続するモノクロ原稿の枚数をカウントする。原稿のカウントは、次にカラー原稿が現れるまで行われ、カウントされたモノクロ原稿の枚数に基づいて、フレーム離間制御部５０１１Ｂへの制御指示が決定される。一方原稿がカラーのみである場合には、当該カウンタ部５０１２Ｂはカウントしないようになっている。
【００３８】
さらにＣＰＵ５０１Ｂは、複写速度を良好に維持するための重要な機能として、連続搬送される記録紙間隔についての制御を、前記記録紙搬送制御プログラムによって行う。
次に、この記録紙搬送制御プログラムについて、図７〜図１２を用いて具体的に説明する。これらの図は、カラーモードあるいはモノクロモード、さらにモノクロ／カラーモード遷移状態における記録紙搬送状態を表す画像形成ステーション周辺図である。これらの図中、Ｘは記録紙間隔、Ｌ１は各感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋ周面における露光位置から転写位置までの距離であり、Ｖはシステムスピード、Ｔは離間動作に要する時間である。搬送される記録紙はそれぞれ▲１▼〜▲８▼の番号で示してある。
【００３９】
カラー→モノクロモードに移行する場合、プリンタ部６０周辺の構成の様子は図７→図８→図９へと移行する。すなわち各記録紙▲１▼〜▲８▼は、繰り出しローラ９５ａ、９６ａによって繰り出され、タイミングローラ７４、７５によって記録紙間隔を調整され、転写ベルト６５上を搬送されながら、４つの感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋの転写位置を順次通され、所定の画像形成を行われる。ここで、図７ではモード切換前（カラーモード）において記録紙▲１▼〜▲４▼にカラー複写がなされる様子を、図８ではカラー→モノクロモードへの切換時を、および図９ではモード切換後（モノクロモード）において記録紙▲５▼〜▲８▼にモノクロ複写がなされる様子を表している。ここで図８において、最後のカラー複写がなされた記録紙▲４▼と、最初にモノクロ複写がなされる記録紙▲５▼との間隔は次の（数２）の式で表される。
【００４０】
【数２】

【００４１】
上式において、ＶＴは離間動作時における転写ベルト６５の記録紙搬送距離（ベルト回動駆動距離）である。すなわち上式の右辺にＶＴを追加したのは、離間動作時において発生する振動による不安定な画像形成動作を避ける目的で、離間動作が終了するまで画像形成を行わせないようにするためである。
一方、このカラー→モノクロモード移行時の前後の状態における記録紙間隔Ｘ（図７と図９）は、上記（数２）に基づいて、下記の（数３）のように表される。
【００４２】
【数３】

【００４３】
すなわち、Ｘはこの場合、画像形成ステーションの処理速度と転写ベルト６５の搬送速度に関する性能に応じてできる限り小さくするよう記録紙搬送制御プログラムを作成し、高速な画像処理速度を確保するようになっている。
次に、モノクロ→カラーモードへモードが戻る場合、プリンタ部６０周辺の構成の様子は図１０→図１１→図１２へと移行する。ここで、図１０ではモード切換前（モノクロモード）において記録紙▲１▼〜▲３▼にモノクロ複写がなされる様子を、図１１ではモノクロモード→カラーへの切換時を、および図１２ではモード切換後（カラーモード）において記録紙▲４▼〜▲７▼にカラー複写がなされる様子を表している。このうち図１１において、最後のモノクロ画像形成がなされた記録紙▲３▼と、最初にカラー複写がなされる記録紙▲４▼との間隔は（数４）で表される。
【００４４】
【数４】

【００４５】
ここで、Ｌ０は感光体ドラム６０１Ｃと６０１Ｋとの軸間距離であり、転写ベルト６５の記録紙搬送最下流の感光体ドラム６０１Ｋの転写位置から最上流の感光体ドラム６０１Ｃの転写位置の距離を確保するために必要な項である。また、この離間動作前後（図１０と図１２）の記録紙間隔Ｘは、上記（数４）に基づいて次の（数５）のように表わされる。
【００４６】
【数５】

【００４７】
このときのＸも、（数３）と同様に可能な限り最小になるようにＲＯＭ５０７Ｂ内の記録紙搬送制御プログラムによって設定されている。
このようなＣＰＵ５０１Ｂの記録紙搬送制御について要約すると、フレーム６４の離間制御時においては転写位置の変更に伴って、所定の記録紙間隔を必要とされるが、それ以外の場合には処理速度を高速化するために、できるだけ間隔を狭められるように設定されている。
【００４８】
以上の構成を持つ本装置の画像形成動作を、図１３のメインルーチンおよび図１４のフレーム離間制御に関するサブルーチンを用いて説明する。
本装置によれば、まずユーザーによって操作パネル３０のコピースタートキー（不図示）が押されると、１枚目の記録紙が給紙カセット９１ａから繰り出しロ−ラ９２ａによって繰り出され、繰り出しローラ７４、７５の直前に記録紙Ｓ先端を位置されて待機される。
【００４９】
さらに制御部４０とデジタル信号処理部２１１の各ＲＯＭ内に格納されている、ステッピングモータ制御、記録紙搬送制御、フレーム離間制御等に係わるプログラムが初期状態に戻され、またＲＡＭ５０８Ｂに残存している原稿画像データが消去される。これに加えて、ＣＰＵ５０１Ｂのモノクロ画像形成カウンタ部５０１２Ｂのカウント値ｎもあわせてリセット（ｎ←０）される（Ｓ１００）。
【００５０】
上記初期設定が完了すると、次に制御部４０の内部タイマがカウントを開始し（Ｓ１０１）、同じく制御部４０に内蔵されたＣＰＵの制御指示によって、自動原稿読取り部１０の原稿セットトレー１０１に載置された原稿がプラテンガラス２０１の所定の位置に搬送される。当該原稿画像は、イメージリーダ部の第１スライダーユニット２０４、第２スライダーユニット２０７を通して、露光ランプ２０２に露光され、ミラー２０３〜２０６等に画像を反射されて、ＣＣＤスキャナ２０９によって読み取られる。このとき、ＣＣＤスキャナ２０９が読み取った原稿画像は、デジタル信号処理ユニット２１１のタイミング制御部５０２Ｂとシェーディング補正部５０３Ｂ等によって適宜処理を受け、同ユニット２１１のＲＡＭ５０８Ｂに格納される（Ｓ２００）。
【００５１】
続いてフレーム離間制御処理（Ｓ３００）がなされる。以下、本実施の形態におけるフレーム離間制御処理の詳細な内容について説明する。
図１４は、フレーム離間制御処理の詳細な内容を示すフローチャートである。同図に示されるように、フレーム離間制御処理においては、まず図１３のフローチャートのステップＳ２００で読み取られた原稿が、カラー原稿であるかモノクロ原稿であるかを判定する（Ｓ３０１）。
【００５２】
具体的には、ＲＡＭ５０８Ｂに格納されたＲ、Ｇ、Ｂ各色成分の画像データが順次取り出され、ＨＶＣ変換部５０４Ｂにて各マンセル色系座標の明度（Ｖ）データ，および色差データ（Ｗ_R、Ｗ_B）に変換される。これらのデータはＡＣＳ部５０５Ｂに送られ、ここで原稿がカラーかモノクロかが判定される。すなわち、今の場合ＡＣＳ部５０５Ｂ内において、彩度計算部５０５１Ｂを経て第１比較部５０５２Ｂで振り分けられた原稿の画素が、有彩色／無彩色画素カウンタ５０５３Ｂ、５０５４Ｂでそれぞれカウントされ、第２比較部５０５５Ｂで原稿Ａ３サイズの総画素数に対する有彩色画素数が０．１％以上である場合に当該原稿がカラーであると認識される。
【００５３】
原稿がカラーである場合には（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、その時点における印刷モードがカラーモードであるかモノクロモードであるかを判定し、モノクロモードである場合には（Ｓ３０２：Ｎｏ）、カラーモードに切り替える（Ｓ３０３）。一方、ステップＳ３０１において、原稿がモノクロであると判定された場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）であって、その時点の印刷モードがカラーモードである場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）には、印刷モードをモノクロモードに切り換えるか否かの判定を行う。
【００５４】
具体的には、まず、モノクロ画像形成カウント部５０１２Ｂのカウンタを加算し（Ｓ３０５）、次に、再度原稿の読み取り処理を行った後、ＲＡＭ５０８Ｂに格納された画像データから、次の原稿がモノクロであるか否かを判定する（Ｓ３０６）。原稿がカラーであるかモノクロであるかの判定については、前述した通りである。
【００５５】
ここで、次の原稿もモノクロである場合には（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、モノクロ画像形成カウント部５０１２Ｂのカウンタを順次加算していく（Ｓ３０５）。この場合は、さらに次の原稿がモノクロであるか否かの判定を継続し、次にカラーの原稿が現れるまでカウンタへの加算を行うべく、原稿の先読みを行う必要がある。本実施の形態の画像形成装置においては、モノクロモードに切り換えるか否かの判定のために、モノクロ原稿が何枚連続しているかの情報を必要とするからである。
【００５６】
次に、カラーの原稿が現れた場合、または、最後の原稿に到達した場合には（Ｓ３０６：Ｎｏ）、ステップＳ３０５及びＳ３０６にて加算されたモノクロ原稿枚数のカウント値に基づいて、後述の損失を算出し（Ｓ３０７）、モノクロ画像形成カウント部５０１２Ｂのカウンタをリセットする（Ｓ３０８）。
その後、ステップＳ３０７で算出された損失の内容に基づいて、印刷モードの切り替えを行った方が良いか否かの判定を行い（Ｓ３０９）、モードの切り換えを行った方が有利と判定された場合に（Ｓ３０９：Ｙｅｓ）、印刷モードをモノクロモードに切り換える（Ｓ３１０）。
【００５７】
ここで、ステップＳ３０７における損失の算出について詳細に説明する。
本実施の形態の画像形成装置では、カラーモードからモノクロモードに切り換える場合の損失と、モードの切り換えを行わない場合、即ち、カラーモードのままでモノクロの原稿を印字する場合の損失とを比較して、モードの切り換えを行うか否かを判定する。ここで、「損失」とは、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、それぞれの感光体ドラムが印字に関与しない無駄な回転をする時間に比例するものと考える。印刷に関与しない感光体ドラムの回転が、感光体ドラムの寿命や、トナーの消費量に影響するからである。
【００５８】
以下、モードの切り換えを行う際の損失と、モードの切り換えを行わない場合の損失との算出について説明する。
まず、カラーモードからモノクロモードに切り換える場合の損失は、例えば以下のように算出することができる。即ち、カラーモードからモノクロモードに切り換える際には、次のような動作を行う必要がある。
（１）カラーモードで印刷すべき最後の用紙に対し、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムを動作させた画像形成を終了すると、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムに対する後処理を開始する。ここで、後処理とは、感光体ドラムに対応する転写ブラシ等の圧接部材の離間、感光体ドラムのクリーニング処理等を指す。
（２）カラーモードで印刷すべき最後の用紙がＫの感光体ドラムの転写部を抜けると、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の感光体ドラムに対応する圧接部材がそれぞれ離間する。なお、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムの後処理が完了すると、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムは回転を停止する。上記（１）の処理における後処理の開始から後処理の完了に基づく回転の停止までの間は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムは、印刷に関与しない無駄な回転をすることになる。
（３）一方、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の感光体ドラムの離間が完了すると、次に、モノクロモードで印字すべき記録紙を転写ベルト６５上に給紙し、原稿の搬送を再開する。従って、上記（２）のステップにおける圧接部材の離間の開始から、本ステップにおける搬送の再開までの時間は、Ｋの感光体ドラムが印刷に関与しない無駄な回転をすることになる。
【００５９】
以上に説明した（１）から（３）の処理が開始してから全て終了するまでの時間を、本実施の形態ではＴ１で表す。
一方、モノクロモードからカラーモードに切り換える際には、次のような動作を伴う。
（１）モノクロモードで印字すべき最後の用紙に対してＫの感光体ドラムによる画像形成が終了する所定時間だけ前に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムへの前処理を開始する。ここで、前処理とは、主に各感光体ドラムの回転を開始し、回転速度が所定のシステムスピードになるまでの処理を指す。
（２）モノクロモードでの最後の用紙に対してＫの感光体ドラムによる画像形成が終了し、用紙が転写部を抜けるとＣ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムに対応する転写ブラシ等の圧接部材を圧接する。
（３）上記（２）のステップにおける圧接が完了し、各感光体ドラムの前処理も完了すると、カラーモードで印字する転写紙を転写ベルトに積載し、搬送を再開する。従って、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムに対して前処理を開始し、カラーモードで印字すべき原稿の搬送が再開されるまでの時間に関しても、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各感光体ドラムが印刷に関与しない無駄な回転をすることになる。本実施の形態では、この時間をＴ２で表す。
【００６０】
以上に説明したように、時間Ｔ１とＴ２とを加算した時間が、印刷モードの切り換えを行う場合に、印刷に関与しない無駄な動作を実行するための時間となる。これらの時間について、各感光体ドラムの寿命に対する影響を考慮すると、上記に説明した如く、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、の４本の感光体ドラムについて無駄な回転が発生することとなるので、全体の損失Ｘ１は、比例定数ｋ１を用いて、下記の（数６）で表すことができる。
【００６１】
【数６】

【００６２】
次に、モノクロモードへの切り換えを行わない場合の損失について説明する。この場合には、モノクロの原稿をＫの感光体ドラムのみにより印刷している際にも、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の各感光体ドラムが無駄な回転をすることとなるので、損失はカラーモードにて印刷されるモノクロ原稿の枚数と関連することになる。まず、モノクロ原稿１枚あたりに発生する損失について説明する。
【００６３】
原稿１枚あたりの回転時間は、原稿の用紙の長さをＬ、用紙の間隔をｌ、搬送速度をＳとすると、（Ｌ＋ｌ）／Ｓで表すことができる。この場合には、印刷に関与しない回転を行うのは、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の３本の各感光体ドラムであるから、モノクロ原稿１枚あたりの損失をＸ３とすると、比例定数ｋ２を用いて、以下に示す（数７）にて表すことができる。
【００６４】
【数７】

【００６５】
従って、連続して印刷されるモノクロ原稿がｎ枚であれば、損失の総和Ｘ２は下記の（数８）で表される。
【００６６】
【数８】

【００６７】
ここで上記の（数６）から（数８）において、比例定数ｋ１及びｋ２は、ともに、各感光体ドラムが印刷に関与しない無駄な回転をする時間の総和と、損失との間の関係を表す比例定数であるから、ｋ１とｋ２とは、ほぼ等しいと考えることができる。従って、実際にモードを切り換えるか否かの判定は、以下のように行うことができる。即ち、Ｘａ及びＸｂを下記の（数９）及び（数１０）に示すように定義する。
【００６８】
【数９】

【００６９】
【数１０】

【００７０】
なお、上記（数９）において、Ｔ１及びＴ２については、定数と考えることもできるので、Ｘａについては、予め算出しておくことも可能である。また、上記（数１０）においても、原稿枚数ｎを除く部分については、原稿サイズごとの定数と考えることもできるので、原稿サイズごとに、例えばテーブルに格納しておき、実際にＸｂを算出する際の負荷を軽減するようにすることもできる。
【００７１】
ステップＳ３０９で、上記の式で算出されたＸａとＸｂとを比較する。比較の結果、Ｘｂの方が大きければモノクロモードへの切り換えを行った方がよく、Ｘａの方が大きい場合には、モードの切り換えを行わない方が、感光体ドラムやトナー等の消耗品の寿命に好都合であると判定することができる。なお、ＸａとＸｂとが等しい場合は、切り換えを行っても行わなくてもよいが、本実施の形態では、モードの切り換えを行わないようにしている。
【００７２】
以上のように印刷モードの切り換えの制御を終了すると、再びメインルーチンに戻り、次にＳ４００においてコピー処理がなされる。具体的には、シェーディング補正部５０３Ｂから出力された各画像データは、ＵＣＲ−ＢＰ、マスキング、γ補正部等の各補正処理を経て、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色成分の画像データに変えられる。これらの画像データは、後に制御部４０に送られ、ここでそれぞれの色成分に対応するレーザ光に変換されて、書き込み光学系５０の各レーザダイオード５１２Ｃ〜５１２Ｋからポリゴンミラー５０１に照射され、各光路を経て感光体ドラム６０１Ｃ〜６０１Ｋの周面に露光される。このドラム周面には、予め帯電器６０２Ｃ〜６０２Ｋによって帯電がなされているため、現像器６０３Ｍから各トナーを付着されてトナー画像が形成される。このトナー画像は、転写ブラシ６０４Ｃ〜６０４Ｋの発生する電界により、転写ベルト６５上を搬送される記録紙Ｓの所定の位置に順次多重転写される。
【００７３】
転写後の記録紙は、分離チャージャ６９の発生する電界によってベルト表面から分離され、定着部８０にてトナーを定着された後、排出トレー７１へ排出される。転写後の転写ベルト６５は、除電チャージャ７０によって内外周面を除電され、ベルトクリーナ６８によって清浄にされる。メインルーチンはこの後、内部タイマーの終了を待ち、終了後（Ｓ１０２）に１ルーチンを終え、全ての原稿のコピーを終了すると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、処理が終了する。
【００７４】
なお、本実施の形態では、単一の感光体ドラムを動作させるモードとして、Ｋの感光体のみを動作させることによりモノクロ原稿を印刷するモノクロモードが利用できる場合について説明したが、単一色プリントモードとしては、当該モノクロモードに限定されるわけではない。
また、本実施の形態では、画像形成装置の例として、タンデム型のフルカラーデジタル複写機の場合について説明したが、例えばファクシミリ装置等の他の装置において用いられる画像形成装置に適用することも可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の画像形成装置によれば、カラープリントモードと単一色プリントモードとの切り換え機能を有する複写機等の画像形成装置において、原稿画像がカラー原稿から単一色原稿に変化した場合に、カラープリントモードで単一色原稿を印刷する場合の像担持体の回転時間と、予め定められた所定の値とを比較することにより、カラープリントモードで単一色原稿を印刷するか、単一色プリントモードへの切り換えを行うかを判定するので、単一色原稿とカラー原稿との混載状態にかかわらず、感光体ドラムやトナー等の消耗品の寿命を延ばし、利用効率を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一適用例であるタンデム型フルカラー画像形成装置の主要構成を示す正面図である。
【図２】プリント部６０を中心とする詳細構成図である。
【図３】フレーム６４の斜視図である。
【図４】カラーモード時のフレーム６４の位置を表す図である。
【図５】モノクロモード時のフレーム６４の位置を表す図である。
【図６】デジタル信号処理ユニット２１１のブロック図である。
【図７】カラーモード時のプリンタ部周辺図である。
【図８】カラーモードからモノクロモードへの移行時におけるプリンタ部周辺図である。
【図９】カラーモードからモノクロモードへ移行終了した場合におけるプリンタ部周辺図である。
【図１０】モノクロモード時のプリンタ部周辺図である。
【図１１】モノクロモードからカラーモードへの移行時におけるプリンタ部周辺図である。
【図１２】モノクロモードからカラーモードへ移行終了した場合におけるプリンタ部周辺図である。
【図１３】本実施の形態の画像形成装置における、制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】フレーム離間制御処理の詳細な内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
６０プリンタ部
６４フレーム
６６ａ、６６ｂカム
６９ａ、６９ｂスプリング
５０１ＢＣＰＵ
５０７ＢＲＯＭ
５０８ＢＲＡＭ
５０５ＢＡＣＳ部
６０１Ｃ〜６０１Ｋ感光体ドラム
５０１１Ｂフレーム離間制御部
５０１２Ｂモノクロコピーカウンタ部

Claims

複数の像担持体に異なる色の原稿画像を書き込み、各像担持体上の原稿画像を転写ベルト又は転写ベルト上を搬送される転写材に重ね合わせて転写するカラープリントモードと、一の像担持体を除く他の全ての像担持体に対して転写ベルトを相対的に離間させ、前記一の像担持体上の原稿画像を転写ベルト又はその上を搬送される転写材に転写する単一色プリントモードとの間での切り換えが可能なタンデム型のフルカラー画像形成装置において、
原稿画像がカラー原稿から単一色原稿に変化した場合に、カラープリントモードで単一色原稿を印刷する場合の像担持体の回転時間を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された回転時間を予め定められた所定の値と比較することにより、カラープリントモードで単一色原稿を印刷するか、単一色プリントモードへの切り換えを行うかを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に基づいて、カラープリントモードと単一色プリントモードとの間の切り換えを制御する切り換え制御手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記カラープリントモードで単一色原稿を印刷する場合の像担持体の回転時間は、単一色原稿の印刷に際して、カラープリントモードにおいて画像形成に関与しない像担持体の回転する時間であり、前記所定の値とは、カラープリントモードから単一色プリントモードに切り換えるために必要な処理、及び単一色プリントモードからカラープリントモードに切り換えるために必要な処理により発生する像担持体の回転時間である請求項１に記載の画像形成装置。
前記カラープリントモードから単一色プリントモードに切り換えるために必要な処理は、単一色プリントモードで使用される前記一の像担持体を除く他の全ての像担持体のクリーニング処理を含み、前記単一色プリントモードからカラープリントモードに切り換えるために必要な処理は、単一色プリントモードで使用される前記一の像担持体を除く他の全ての像担持体が一定の回転速度に達するまでの処理を含む請求項２に記載の画像形成装置。