JP5326797B2 - 画像形成装置及び定着クリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、定着装置に付着するトナー等の不要物をクリーニングする定着クリーニング装置のクリーニング部材を効率的に使用する技術に関する。

従来、画像形成装置、例えば複写機においては、感光体ドラムに形成した静電潜像をトナー像に顕像化し、このトナー像を用紙に転写したのち、定着装置によって、加熱定着させるようにしている。定着装置としては、例えば定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとを圧接させ、両ローラ間に用紙を通過させて熱と圧力とにより定着を行うヒートローラ方式のものが周知である。またベルト方式のものもある。

定着ローラ（ベルト）の周面は転写紙上のトナー像と接触する部分であるために、離型性の良好なフッ素樹脂層等を被覆することによってトナー等の異物の付着を防止するように配慮されているが、実際にはトナー等の付着を完全に防止することはできない。つまり、加熱定着を繰り返すとトナーが定着ローラ側にも付着し、またそれが度重なることによって定着ローラ上のトナーが再度用紙側に付着して汚れとして残り、画質の悪化をもたらすこととなる。

これを防止するため、例えば定着ローラに当接するような形で帯状のクリーニング部材を配し、このクリーニング部材を巻き取る過程で定着ローラ表面上の不要物を除去する、いわゆるウエブ方式の定着クリーニング装置が使われることがある。定着ローラの周面を適宜クリーニングする方式としては、ウエブ方式のほかにも種々提案されており、ローラからなるクリーニング部材を定着ローラ周面に接触させるローラ方式、フェルトからなるクリーニング部材を定着ローラに摺接させるフェルト方式等が知られている。

クリーニング部材の消費効率という観点から以下のような問題がある。すなわち、上記のウエブ方式の装置によるクリーニングで常時当接が行なわれていると、汚れてもいないのに摩擦でウエブが劣化してしまう。また、定着ローラの回転時間をカウントしてそれが一定値を超えた場合に部材を巻き取る動作を行っているような場合は、汚れてもいないのにクリーニング部材を無駄に消費することになる。

例えば特許文献１では、熱定着装置における定着ローラのクリーニング性能を向上し、定着時における転写材の汚れをなくせるようにすることを目的として、画素カウントを用いて定着装置を通過するトナー量を推定し、クリーニング部材を必要なケースにのみ巻き取ることでクリーニング部材を効率的に消費する方法が考案されている。

しかしながら、特許文献１で開示された方法は、画素カウントをもとに推定したトナー量に基づいて所定の場合にのみクリーニング部材を巻き取るようにしたものだが、トナーが原稿の一部の領域（例えば主走査方向の中央領域や副走査方向の中央領域）に定着されたとき、この領域以外へのクリーニングはクリーニング部材を無駄に消費することになる。つまり、特許文献１の方法でも、定着ローラ上のどの部分でトナーを定着させたかについて考慮していないため、クリーニング部材を効率良く消費できないことに変わりはない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トナー画像の定着に用いられ、定着後の不要物が付着した定着装置の部位に対して必要なクリーニングを行い、クリーニング部材の良好な消費効率を実現可能な定着クリーニング装置、これを搭載する画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録紙上に転写されたトナー像を定着させる定着部と、前記定着部の回転軸に垂直に分割された前記定着部の領域それぞれに対向して個別に設けられ、それぞれが独立して前記定着部に当接して前記定着部に付着した付着物を除去する複数のクリーニング部と、記録紙に転写されるトナー像についての画像情報量を、前記記録紙を複数の領域に分割して当該領域ごとに算出する画像情報量算出部と、算出された前記画像情報量に基づいて、トナー像の定着に用いられた領域に対向する個別の前記クリーニング部が前記定着に用いられた領域に当接するように駆動制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、記録紙上に転写されたトナー像を定着させる定着装置の回転軸に垂直に分割された前記定着装置の領域それぞれに対向して個別に設けられ、それぞれが独立して前記定着装置に当接して前記定着部に付着した付着物を除去する複数のクリーニング部と、記録紙に転写されるトナー像についての画像情報量を、前記記録紙を複数の領域に分割して当該領域ごとに算出する画像情報量算出部と、算出された前記画像情報量に基づいて、トナー像の定着に用いられた領域に対向する個別の前記クリーニング部が前記定着に用いられた領域に当接するように駆動制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、クリーニングを行う対象を、定着に用いられて不要物が付着した定着装置の部位に限定するため、定着クリーニング装置においてクリーニング部材の消費効率の向上が実現する。

図１は、実施の形態１の定着ローラ３１aに当接された定着クリーニング装置１０を示す図である。 図２は、実施の形態１の定着クリーニング装置１０の概略構成を示す断面図である。 図３は、実施の形態１の定着クリーニング装置１０の構成を示す図である。 図４は、実施の形態１にかかる定着クリーニング装置１０を備えた画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。 図５は、画像情報量算出部５の内部構成を示す図である。 図６は、駆動制御部６の内部構成を示す図である。 図７は、画像形成装置１００による画像処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、駆動制御部６およびクリーニング部７によるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態２の定着ローラ３１aに当接された定着クリーニング装置８０を示す図である。 図１０は、定着入口センサ３６から定着ニップ３７までの距離、および定着ニップ３７から定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２が接する部分までの距離を示す図である。 図１１は、記録紙９と記録紙９上の領域Ｓ１´を示す図である。 図１２は、実施の形態２にかかる定着クリーニング装置８０を備えた画像形成装置２００の構成を示すブロック図である。 図１３は、駆動制御部６００の内部構成を示す図である。 図１４は、駆動制御部６００およびクリーニング部７によるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、基準マーク３２が付された定着ローラ３１aを示す図である。 図１６は、基準マーク３２を検知するためのマーク検知センサ３３の定着装置上の位置を示す図である。 図１７は、基準マーク３２を切り口とした定着ローラ３１aの展開図である。 図１８は、実施の形態３にかかる定着クリーニング装置１１０を備えた画像形成装置３００の構成を示すブロック図である。 図１９は、画像情報量算出部５２０の内部構成を示す図である。 図２０は、駆動制御部６２０の内部構成を示す図である。 図２１は、駆動制御部６２０およびクリーニング部７によるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。 図２２は、画像情報量算出部５３０の内部構成を示す図である。 図２３は、実施の形態１〜３にかかる画像形成装置（複合機）のハードウェア構成を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる画像形成装置および定着クリーニング装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明にかかる画像形成装置は、本発明にかかる定着クリーニング装置を備える構成となっている。

（第１の実施の形態）
図１は、定着ローラに当接された定着クリーニング装置を示す図である。本図に示すように、定着クリーニング装置１０−１〜１０−Ｍ（以下、特に指定する場合を除き、単に、定着クリーニング装置１０という。）は、それぞれ送出軸１１−１〜１１−Ｍ（以下、特に指定する場合を除き、単に、送出軸１１という。）と、定着クリーニングローラ１２−１〜１２−Ｍ（以下、特に指定する場合を除き、単に、定着クリーニングローラ１２という。）と、巻取り軸１３−１〜１３−Ｍ（以下、特に指定する場合を除き、単に、巻取り軸１３という。）とから構成される。また、本図に示すように、定着クリーニング装置１０は、ヒータを内包した定着ローラ３１ａ及び加圧ローラ３１ｂからなる定着装置３１の回転軸に垂直に分割して設けられている。

送出軸１１は複数の定着クリーニングローラ１２に対応して複数個（Ｍ個）設けられ、クリーニング部材８が巻きつけられている。定着ローラ３１ａは、回転軸に垂直に領域（回転軸と平行な方向に連続する領域）（以下、定着ローラ３１a上の領域という。）が複数（Ｍ個）分割されている。定着クリーニングローラ１２は、定着ローラ３１a上の領域に対応して複数個（Ｍ個）設けられ、各定着クリーニングローラ１２が独立して定着ローラ３１ａに当接して定着ローラ３１ａの周面をクリーニングする。

なお、一般的に原稿の中央に画像が形成される場合が多いため、定着ローラ３１ａの主走査方向の中央領域への頻繁なクリーニングに対応して、大量のクリーニング部材８を送出軸に巻きつけておくとよい。図３は、本実施形態の定着クリーニング装置１０の構成を示す図である。本図は、定着クリーニング装置１０を副走査方向（用紙搬送方向）から表しており、定着クリーニング装置１０の左上端から右上端まで送出軸１１が設けられており、これらに対向して定着クリーニングローラ１２が設けられている。送出軸１１には、それぞれクリーニング部材８が取り付けられている。本図に示すように、トナー使用量に応じて任意にクリーニング部材８を用意することができる。

また、記録紙９に転写されるトナー像、すなわち原稿については、主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向）に連続する複数の領域（以下、記録紙９上の領域という。）に分割される。そして、定着ローラ３１a上の各領域は、記録紙９上の領域にあらかじめ対応付けられている。例えば、本図に示すように、記録紙９上の領域Ｓ１は、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２に対応する。また、分割された領域は、領域ごとに画像領域比率が算出（画素カウント等で計算）され、画像領域比率に基づいて定着クリーニング装置１０の定着装置３１への接離タイミングを決定されるように構成されたものである。

図２は、本実施形態の定着クリーニング装置１０の概略構成を示す断面図である。本図に示すように、トナーＴの載った記録紙９は定着装置３１に送り込まれ、熱と圧力によってトナーＴが定着される。定着装置３１は、定着ローラ３１ａ及び加圧ローラ３１ｂが、進入してくる記録紙９を送り出す方向に回転することによってトナーＴを記録紙９上に定着させ、同時に、記録紙９を搬送する。定着ローラ３１ａの表面上に残った不要物（トナー、紙粉等）は、定着クリーニング装置１０によって拭き取られる。

図４は、実施の形態１にかかる定着クリーニング装置１０を備えた画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、画像形成装置１００は、画像入力部１、外部入力部２、画像処理部３、画像出力部４、画像情報量算出部５、定着クリーニング装置１０を有する。そして、定着クリーニング装置１０は、駆動制御部６と、クリーニング部７とを有する。

画像入力部１は、原稿画像を読み取って電気信号に変換する。外部入力部２は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部接続機器による画像情報や記録媒体に記録された画像情報を入力する。画像処理部３は、画像入力部１や外部入力部２からの画像情報について所定の画像処理を施す。画像出力部４は、画像処理部３からの電気信号を光信号に変換し、感光体に画像書き込みを行って静電潜像を形成する。

画像情報量算出部５は、画像処理部３からの情報をもとに原稿の画像情報量を算出する。本実施形態では、画像情報量を画像領域比率として算出する。図５は、画像情報量算出部５の内部構成を示す図である。画像情報量算出部５は、画像領域用画素カウンタ５１、非画像領域用画素カウンタ５２、画像領域比率算出部５３を有する。

画像領域用画素カウンタ５１は、原稿のトナー形成にかかる画像領域（白黒画像の場合は黒色部分、カラー画像の場合は白色以外の部分）の画素数をカウントする。非画像領域用画素カウンタ５２は、原稿のトナー形成にかかる非画像領域（白色部分）の画素数をカウントする。画像領域比率算出部５３は、画像領域及び非画像領域の画素数から画像領域の比率を求める。

定着クリーニング装置１０の駆動制御部６は、画像情報量算出部５により算出された画像領域比率に基づいて、クリーニング部７を駆動する。図６は、駆動制御部６の内部構成を示す図である。駆動制御部６は、画像情報量取得部６１と、画像情報量判断部６２と、領域特定部６３と、駆動実行部６４を有する。

画像情報量取得部６１は、画像情報量算出部５により算出された画像領域比率を取得する。画像情報量判断部６２は、取得した画像領域比率が所定の閾値を超えるか否かを判断する。領域特定部６３は、画像情報量判断部６２により画像領域比率が所定の閾値を超えると判断された場合に、所定の閾値を超えると判断された記録紙９上の領域の定着に使用された定着ローラ３１aの領域を特定する。駆動実行部６４は、特定された定着ローラ３１a上の領域に対向するクリーニング部７を動作させる。具体的には、定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１aから接離させるほか、巻取り軸を回転させクリーニング部材９の巻き取りを行う。

駆動制御部６、クリーニング部７は本実施形態の定着クリーニング装置１０を構成し、画像形成装置１００はこのような構成を備える定着クリーニング装置１０を搭載する。

次に、画像処理装置１００による画像処理の一連の手順を説明する。図７は、画像形成装置１００による画像処理の一連の手順を示すフローチャートである。

まず、画像入力部１は、スキャナ装置（不図示）から原稿画像を読み取って電気信号に変換し、または、外部入力部２は、ＰＣや記憶媒体から画像情報を入力する（ステップＳ１０）。画像情報量算出部５は、入力された画像情報の画像領域比率を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、入力された画像領域比率から画素比率を求める。次に、画像処理部３は、画像情報について所定の画像処理を施し、画像出力部４は、画像処理部３からの電気信号を光信号に変換し、感光体に画像書き込みを行って静電潜像を形成することにより、画像形成する（ステップＳ１２）。駆動制御部６は、画像情報量算出部５により算出された画像領域比率に基づいて定着クリーニング装置１０を制御し、クリーニング部７を駆動させる（ステップＳ１３）。

ここで、駆動制御部６によるクリーニング処理の詳細を説明する。図８は、駆動制御部６およびクリーニング部７によるクリーニング処理の一連の手順を示すフローチャートである。

画像情報量取得部６１は、画像情報量算出部５により算出された記録紙９上の領域Ｓ１の画像領域比率を取得する（ステップＳ２０）。次に、画像情報量判断部６２は、取得された画像領域比率が所定の閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ２１）。所定の閾値を超えたと判断された場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、領域特定部６３は、定着に使用された定着ローラ３１a上の領域Ｓ２に対向する定着クリーニングローラ１２を特定する（ステップＳ２２）。定着クリーニングローラ１２が特定されると、駆動実行部６４は、特定された定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１aに当接させる（ステップＳ２３）。

なお、ステップＳ２１に戻り、所定の閾値を超えたと判断されなかった場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、該当する定着ローラ３１a上の領域に対するクリーニング処理は不要であるため、クリーニング処理を行うことなく、ステップＳ２０からの処理を繰り返す。

本実施形態では、クリーニングローラ１２は、駆動制御部６により、図２に示したように、それぞれが定着ローラ３１ａとの接離を切り替えられるようになっている。そして、定着ローラ３１ａに付着した不要物は、定着クリーニングローラ１２が当接する部分を通過する際に、クリーニング部材８にふき取られることで、定着ローラ３１ａから除去される。

画像形成装置においては、トナー像が載る時点で、上述したように、原稿全体の画像領域および非画像領域の画素カウントを求めることができ、原稿を主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向）に向けてＭ個の領域に分割し、それぞれの領域について、画像領域の画素カウント及び非画像領域の画素カウントを算出する。これら２つの値（画像領域及び非画像領域の画素カウント）から、それぞれの領域についての画像領域比率を求める。画像領域比率は、例えば（画素カウント数／全画素カウント数）等の式で計算されるが、クリーニング部材の消費効率を挙げる結果をもたらすなら、これ以外の式でも構わない。

このように、主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向）に向けてＭ個に分割された領域ごとに求められた画像領域比率に基づいて、その領域を定着した後に、定着に用いられた定着ローラ３１a上の領域に対向する定着クリーニング装置１０のクリーニング部材９を定着ローラ３１aに当接させる。例えば、ある画像を印刷したときにその画像の画像領域比率がある閾値Ｃを越えた場合、その領域Ｓ１に該当するトナー像を定着装置３１が定着した後、その領域を定着した定着ローラ３１a上の領域Ｓ２のみに接するように、クリーニング部材９と定着ローラ３１aを当接させる。この当接を行う条件としては、該当領域が定着された直後や、所定枚数通過した後などが考えられ、任意に設定できる。また、閾値Ｃは、例えばトナー像が１色か複数色か、同じ複数色でもいくつの色が重なったものかで、値を変えても構わない。

本実施形態によれば、いわゆるローラ定着方式の定着ユニットに付随する定着クリーニング装置で、定着クリーニング部材でウエブを定着ローラの回転軸に垂直に分割し、必要な部分だけを定着ローラに当接させることにより、汚れのある部分だけ効率的にクリーニングを行い、無駄なウエブ消費を防止することができる。

（第２の実施の形態）
実施の形態１では、原稿を主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向）に分割し各領域の画像領域率を算出し、画像比率が所定の閾値を超えた場合にクリーニング処理を実行した。これに対し、本実施の形態にかかる画像形成装置では、原稿を主走査方向に加えて副走査方向（用紙搬送方向）に連続する複数の領域に分割して各領域の画像領域比率を算出し、各画像領域比率とトナー画像の定着ローラ間通過タイミングとから、クリーニング部材８の接離タイミングを決めるように構成したものである。

図９は、定着ローラ３１aに当接された定着クリーニング装置８０を示す図である。なお、画像形成装置２００および定着クリーニング装置８０の構成は実施の形態１と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、クリーニング処理の対象となる画像が定着された記録紙上の領域をＳ１´とし、記録紙９上の領域Ｓ１´に対応する定着ローラ３１a上の領域をＳ２´とする。

本図に示すように、記録紙９は主走査方向だけでなく副走査方向にも複数の領域に分割されており、定着クリーニングローラ１２は、副走査方向（用紙搬送方向）に異なる定着ローラ３１a上の領域にクリーニング部材８が接触するように、当接される。当接する部分を通過する際に、定着ローラ３１aに付着した不要物は、クリーニング部材８に拭き取られ除去される。

本実施形態では、定着クリーニングローラ１２を不要物が付着していない定着ローラ３１a上の領域に当接することによるクリーニング部材８の磨耗を避けるために、不要物が付着している定着ローラ３１a上の領域だけを定着クリーニングローラ１２に当接し、当該領域が通過した時点でクリーニングローラ１２を離間する接離制御がなされる。

接離制御を実行するために、定着ローラ３１a上の領域は、記録紙９上の各領域にあらかじめ対応付けられている。例えば、図７に示すように、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´は記録紙９上の領域Ｓ１´に対応する。このような副走査方向に異なる領域への定着クリーニングローラ１２の当接については、トナー画像の定着ローラ間通過タイミングをもとに、接離動作を行うが、詳細は後述する。

また、本実施形態では、実施の形態１のように主走査方向で分割された領域ごとに定着ローラ３１aにクリーニング部材８を接触させるように定着クリーニングローラ１２を駆動制御してもよいし、副走査方向で分割された領域ごとに定着ローラ３１aにクリーニング部材９を接触させるように定着クリーニングローラ１２を駆動制御することもできる。なお、副走査方向（用紙搬送方向）に複数が連続する領域ごとに定着ローラに当接させた場合は、図２のように、複数のクリーニングローラが一体となって接離動作を行う。

次に、本実施形態における画像領域比率及びトナー画像の定着ローラ間通過タイミングに基づく定着クリーニングローラ１２の接離動作を説明する。

画像形成装置２００においては、トナー像が載る時点で、原稿全体の画像領域および非画像領域の画素カウントを求めることができる。原稿を主走査方向でＮ個、副走査方向でＭ個の領域に分割し、それぞれの領域について、画像領域の画素カウント及び非画像領域の画素カウントを算出する。その２つの値から、画像領域比率を出す。画像領域比率は、例えば（画素カウント数／全画素カウント数）等の式で計算されるが、クリーニング部材８の消費効率を挙げる結果をもたらすなら、これ以外の式でも構わない。

記録紙９上の領域Ｓ１´についての画像領域比率が閾値Ｃを超えた場合、記録紙９上の領域Ｓ１´の定着に用いられた定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´をクリーニング部分と特定する。記録紙９上の領域Ｓ１´に該当するトナー像を定着装置３１が記録紙９に定着した後、定着に用いられた定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´が定着クリーニング装置１０と接近する部分を通過する直前に、クリーニング部材８を定着ローラ３１aと接触させる。そして、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´がクリーニング部材８との接触領域を通過したとき、定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１aから離間させる。すなわち、定着後にクリーニング部材８に向かって回転してくる定着ローラ３１aに対して、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´のみにクリーニング部材８が接触するようなタイミングで定着クリーニングローラ１２を接離する。

定着クリーニングローラ１２を当接させるタイミングは、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´が加圧ローラ３１bとニップ部を通過した後の経過時間に基づいて定めてもよい。また、定着クリーニング装置１０にセンサを設けておき、センサで定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´の接近を検知した時点で定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１aに当接させてもよく、このとき検知した時点で定着ローラ３１aの回転を停止して定着クリーニングローラ１２の当接を待機するようにしてもよい。

次に、タイミングを決定するための具体的な方法を説明する。図１０は、定着入口センサ３６から定着ニップ３７までの距離、および定着ニップ３７から定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２が接する部分までの距離を示す図、図１１は、記録紙９と記録紙９上の領域Ｓ１´を示す図である。

図１０に示すように、レジストローラ４０aおよび４０bは、給紙装置（不図示）から搬送されてきた記録紙９を一度停止させ、感光体２１aと位置合わせするタイミングで再起動する。そして、感光体２１aおよび転写ローラ２１bは、レジストローラ４０aおよび４０bを通過して搬送された記録紙９に感光体２１a上の画像をトナー像として転写する。

感光体２１aおよび転写ローラ２１bを通過した記録紙９は、定着入口センサ３６を経由して、定着ローラ３１aおよび加圧ローラ３１bに搬送される。ここで、定着入口センサ３６から定着装置３１の定着ニップ３７までの距離をＩ１、定着ニップ３７から、定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２が接する箇所までの定着ローラ３１a上の周回距離をＩ２とする。

また、図１１は、記録紙９が定着装置３１に搬送される先端部を上方にして表している。本図に示すように、記録紙９の先端から領域Ｓ１´の先端までの距離をＩ３とする。そして、記録紙９が搬送される速度をv１とする。

これにより、記録紙９の先端が定着入口センサ３６に到達してから、記録紙９上の領域Ｓ１´に対応する定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´の先端が定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２の接する箇所に到達するまでの時間t１は、以下のように算出される。
ｔ１＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／ｖ１・・・（１）

上記（１）式により求めた時間ｔ１と、記録紙９の先端が定着入口センサ３６に到達するタイミングとから、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´の先端が定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２の接する箇所に到達するタイミングが分かるので、それに合わせて定着クリーニングローラ１２を当接すればよい。

なお、閾値Ｃは、例えばトナー像が１色か複数色か、同じ複数色でもいくつの色のものが重なったのかで、値を変えても構わない。また、定着クリーニングローラ１２の当接は１回だけではなく、定着ローラ３１a上の領域２´がその後さらに１〜ｎ回転した後まで、反復して接離を繰り返しても構わない。そうすることで、１回の当接だけでは効果が少ない場合でも、よりクリーニング効果を得ることができる。

次に、画像形成装置２００の構成および機能について説明する。図１２は、実施の形態２にかかる定着クリーニング装置８０を備えた画像形成装置２００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、画像形成装置２００は、画像入力部１、外部入力部２、画像処理部３、画像出力部４、画像情報量算出部５、定着クリーニング装置８０を有する。そして、定着クリーニング装置８０は、駆動制御部６００と、クリーニング部７とを有する。

定着クリーニング装置８０が備える駆動制御部６００の構成および機能について説明する。なお、定着クリーニング装置８０が備えるクリーニング部７の構成および機能については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図１３は、駆動制御部６００の内部構成を示す図である。本図に示すように、駆動制御部６００は、画像情報量取得部６１と、画像情報量判断部６２と、領域特定部６３と、駆動実行部６０４と、接離制御部６０１とを有する。

接離制御部６０１は、駆動実行部６４に定着クリーニングローラ１２を記録紙９に当接させるタイミング、および定着クリーニングローラ１２を記録紙９から離間させるタイミングを制御する。具体的には、記録紙９上の該当領域が定着入口センサ３６を通過した時点から所定の時間経過時に定着ローラ３１aを当接させ、当接させた時間から所定の時間経過後に定着ローラ３１aを離間させる制御を行う。駆動実行部６０４は、接離制御部６０１からの制御に従って、定着クリーニングローラ１２をクリーニング対象となる定着ローラ３１a上の領域に当接し、また定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１aから離間させる。

なお、接離制御部６０１および駆動実行部６０４以外の構成および機能については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

次に、定着クリーニング装置８０によるクリーニング処理の詳細を説明する。図１４は、定着クリーニング装置８０が備える駆動制御部６００およびクリーニング部７によるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。

画像情報量取得部６１は、記録紙９上の領域Ｓ１´の画像領域比率を取得する（ステップＳ３０）。画像情報量判断部６２は、取得された画像領域比率が所定の閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ３１）。所定の閾値を超えたと判断された場合には（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、領域特定部６３は、記録紙９上の領域Ｓ１´に対応する定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´を特定する（ステップＳ３２）。

接離制御部６０１は、定着入口センサ３６により記録紙９の先端を通過したか否かを検知する（ステップＳ３３）。通過を検知した場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、記録紙９の先端が定着入口センサ３６を通過した時点から所定時間ｔ１が経過したか否かを確認する（ステップＳ３４）。接離制御部６０１は、所定時間ｔ１が経過したことを確認した場合には（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、駆動実行部６０４に当接指示を送信する。

駆動実行部６０４は、定着クリーニングローラ１２を特定された定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´に当接する（ステップＳ３５）。接離制御部６０１は、定着ローラ上の１領域分の搬送時間ｔ２が経過したか否かを確認する（ステップＳ３６）。接離制御部６０１は、搬送時間ｔ２が経過したことを確認した場合には（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、駆動実行部６０４に離間指示を送信し、駆動実行部６０４は、定着クリーニングローラ１２を離間する（ステップＳ３７）。

本実施形態によれば、主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向に）および副走査方向（用紙搬送方向）に連続する複数の領域に分割して、それぞれの領域に対して非画像領域と画像領域の比率を求め、主走査方向については画像領域比率をもとにクリーニング領域を特定して定着クリーニングローラを選択し、副走査方向についてはトナー像の定着ローラ間通過タイミングをもとに定着クリーニングローラの接離タイミングを制御することで、効率的にクリーニング部材を消費することができる。

（第３の実施の形態）
実施の形態１では、画像情報量算出部５による画像情報量の算出は、画像領域比率に基づいて行っていた。これに対して本実施形態では、画像情報量算出部による画像情報量の算出を、トナー累積量に基づいて行う。すなわち、記録紙上の各領域に画像を定着するたびに、定着ローラ上の各領域のトナー定着量を求めてその累積量を保持しておき、その累積量が所定の閾値を超えたことを条件として定着クリーニングローラ１２を当接させる制御を行う。

本実施の形態における画像形成装置３００および定着クリーニング装置１１０の構成は実施の形態１または２と同様であるため詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、クリーニング処理の対象となる画像が定着された記録紙９上の領域をＳ１´´とし、記録紙９上の領域Ｓ１´´に対応する定着ローラ３１a上の領域をＳ２´´とする。

以下、クリーニング対象となる定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´´をクリーニングする具体的な方法を、図１５〜図１７を用いて説明する。図１５は、基準マーク３２が付された定着ローラ３１aを示す図であり、図１６は、基準マーク３２を検知するためのマーク検知センサ３３の定着装置上の位置を示す図、図１７は、基準マーク３２を切り口とした定着ローラ３１aの展開図である。

図１５に示すように、定着ローラ３１aの表面には、記録紙９が接することのない領域に基準マーク３２が設けられている。また、定着ローラ３１aには、基準マーク３２を検知するマーク検知センサ３３が設けられている。

図１６は、定着クリーニング装置１１０および定着装置３１を主走査方向（用紙搬送方向に垂直な方向）から表されている。本図に示すように、マーク検知センサ３３から、定着クリーニングローラ１２と定着ローラ３１aが接する位置までの、定着ローラ３１a周回上の距離をＩ４とする。

図１７は、定着ローラ３１aを、基準マーク３２を上端にして副走査方向（用紙搬送方向）に展開して表されている。記録紙９が搬送される向きに図１７に示すように、基準マーク３２の位置を基準とした定着ローラ３１a上の位置をＩ５とする。そして、用紙搬送速度をＶ２とする。

定着ローラ３１aを、用紙搬送速度v２で記録紙９が搬送される向きに回転させると、基準マーク３２をマーク検知センサ３３が検知したタイミングから領域Ｓ２´´が定着ローラ３１aと定着クリーニングローラ１２が接する箇所に到達するまでの時間t２は、以上の値を用いて、以下のように算出される。
ｔ２＝（Ｉ４＋Ｉ５）／ｖ２・・・（２）

この時間t２と、定着ローラ３１aを用紙搬送方向に用紙搬送速度v２で回転させた場合にマーク３２がマーク検知センサ３３により検知されたタイミングとから、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´´が定着クリーニングローラ１２に接する位置に到達するタイミングが分かるので、駆動制御部６３０は、このタイミングに合うように定着クリーニングローラ１２を当接させる。

この方法でクリーニングを実現させる場合は、記録紙９上の領域と定着ローラ３１a上の領域が合致するよう、記録紙９にトナーを定着させる際も、例えば記録紙９の先端が基準マーク３２に合うように定着ローラ３１を回転させる必要がある。

次に、画像形成装置３００の構成および機能について説明する。図１８は、実施の形態３にかかる定着クリーニング装置１１０を備えた画像形成装置３００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、画像形成装置３００は、画像入力部１、外部入力部２、画像処理部３、画像出力部４、画像情報量算出部５２０、定着クリーニング装置１１０を有する。そして、定着クリーニング装置１１０は、駆動制御部６２０と、クリーニング部７とを有する。

画像情報量算出部５２０および駆動制御部６２０の構成および機能について説明する。なお、画像情報量算出部５２０および駆動制御部６２０以外の各部の構成および機能については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図１９は、画像情報量算出部５２０の内部構成を示す図である。本図に示すように、画像情報量算出部５２０は、トナー定着量取得部５２１と、トナー累積量カウンタ５２２と、トナー累積量算出部５２３とを有する。トナー定着量取得部５２１は、記録紙９上の領域ごとに画像処理部３による画像処理において定着されたトナー定着量を取得する。トナー累積量カウンタ５２２は、定着のたびに、トナー定着量取得部５２１により取得されたトナー定着量をカウントする。トナー累積量算出部５２３は、トナー累積量カウンタ５２２からトナー累積量を算出する。

図２０は、駆動制御部６２０の内部構成を示す図である。本図に示すように、駆動制御部６２０は、画像情報量取得部６２１と、画像情報量判断部６２２と、領域特定部６２３と、駆動実行部６４とを有する。

画像情報量取得部６２１は、画像情報量算出部５により算出されたトナー累積量を取得する。領域特定部６２３は、トナー累積量が所定の閾値を超えると判断された定着ローラ３１a上の領域が定着クリーニングローラ１２に当接する位置を、定着ローラ３１aに付された基準マーク３２を検知するマーク検知センサ３３により特定する。なお、画像情報量取得部６２１と領域特定部６２３以外の各部の構成および機能は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

次に、定着クリーニング装置１１０によるクリーニング処理の詳細を説明する。図２１は、定着クリーニング装置１１０が備える駆動制御部６２０およびクリーニング部７によるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。

画像情報量取得部６２１は、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´´のトナー累積量を取得する（ステップＳ４０）。画像情報量判断部６２は、定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´´のトナー累積量が所定の閾値を超えたか否かを確認する（ステップＳ４１）。所定の閾値を超えたことを確認した場合には（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、領域特定部６２３は、定着ローラ３１aの基準マーク３２をマーク検知センサ３３により検知する（ステップＳ４２）。領域特定部６２３は、基準マーク３２を検知した場合は（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、マーク検知時から所定時間ｔ３が経過したか否かを確認する（ステップＳ４３）。所定時間が経過したことを確認した場合は（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、駆動実行部６４は、定着クリーニングローラ１２を定着ローラ３１a上の領域Ｓ２´´に当接する（ステップＳ４４）。

このように画像情報量としてトナー定着量の蓄積量を用いるように構成することで、クリーニング部材をより効率的に消費することができる。

（変形例）
また、フラグ情報を設定する等して、画像情報量算出部５２０を、画像情報量として画像領域比率を用いたクリーニングローラの駆動制御と、画像情報量としてトナー定着量の蓄積量を用いたクリーニングローラの駆動制御とを切り替え可能に構成してもよい。このように駆動制御を切り替え可能に構成することで、クリーニング部材の使用効率の良好な方をユーザが選択することができる。また、フラグ情報の設定は、画像形成装置の入力部から直接行うほか、ネットワークで接続されたクライアント端末等から行うように構成してもよい。この場合、ユーザが画像形成装置から離れた場所でフラグ情報を設定でき、ユーザビリティが向上する。

画像情報量算出部５２０を、画像情報量を画像領域比率とする制御と、トナー累積量とする制御とを切り替える手段の具体的な構成を示す。図２２は、画像情報量算出部５３０の内部構成を示す図である。本図に示すように、画像情報量算出部５３０は、切替部５３１と、画像領域比率算出部５３と、トナー累積量算出部５０３とを有する。

切替部５３１は、ユーザによる操作パネルからの入力に従って、画像領域比率により画像情報量を算出する画像領域比率算出部５３と、トナー累積量により画像情報量を算出するトナー累積量算出部５０３とを切り替える。

切り替え処理が行われると、画像情報量取得部６２１は、切替部５３１により切り替えられた画像情報量（画像領域比率またはトナー累積量）を取得し、上記同様に、画像情報量判断部６２は、取得した画像情報量（画像領域比率またはトナー累積量）が所定の閾値を超えたか否かを確認し、所定の閾値を超えた場合に、クリーニング処理が実行される。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば画像形成装置にはコピー機、プリンタ機、複合機等が含まれ、定着クリーニング装置がクリーニングする定着装置は定着ローラのほか、定着ベルトからなる定着装置も含まれる。また、定着クリーニング装置は、上記実施形態に示したウエブ方式のほか、ローラ方式、フェルト方式であってもよい。

なお、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用した例を挙げて説明するが、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

図２３は、実施の形態１〜３にかかる画像形成装置（複合機）のハードウェア構成を示すブロック図である。本図に示すように、この複合機１００、２００、３００は、コントローラ７１０とエンジン部（Ｅｎｇｉｎｅ）７６０とをＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスで接続した構成となる。コントローラ７１０は、複合機１００、２００、３００全体の制御と描画、通信、図示しない操作部からの入力を制御するコントローラである。エンジン部７６０は、ＰＣＩバスに接続可能なプリンタエンジンなどであり、たとえば白黒プロッタ、１ドラムカラープロッタ、４ドラムカラープロッタ、スキャナまたはファックスユニットなどである。なお、このエンジン部７６０には、プロッタなどのいわゆるエンジン部分に加えて、誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部分が含まれる。

コントローラ７１０は、ＣＰＵ７１１と、ノースブリッジ（ＮＢ）７１３と、システムメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）７１２と、サウスブリッジ（ＳＢ）７１４と、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）７１７と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）７１６と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）７１８とを有し、ノースブリッジ（ＮＢ）７１３とＡＳＩＣ７１６との間をＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス７１５で接続した構成となる。また、ＭＥＭ−Ｐ７１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７１２ａと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)７１２ｂと、をさらに有する。

ＣＰＵ７１１は、複合機１００、２００、３００の全体制御をおこなうものであり、ＮＢ７１３、ＭＥＭ−Ｐ７１２およびＳＢ７１４からなるチップセットを有し、このチップセットを介して他の機器と接続される。

ＮＢ７１３は、ＣＰＵ７１１とＭＥＭ−Ｐ７１２、ＳＢ７１４、ＡＧＰ７１５とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ−Ｐ７１２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩマスタおよびＡＧＰターゲットとを有する。

ＭＥＭ−Ｐ７１２は、プログラムやデータの格納用メモリ、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いるシステムメモリであり、ＲＯＭ７１２ａとＲＡＭ７１２ｂとからなる。ＲＯＭ７１２ａは、プログラムやデータの格納用メモリとして用いる読み出し専用のメモリであり、ＲＡＭ７１２ｂは、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いる書き込みおよび読み出し可能なメモリである。

ＳＢ７１４は、ＮＢ７１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。このＳＢ７１４は、ＰＣＩバスを介してＮＢ７１３と接続されており、このＰＣＩバスには、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部なども接続される。

ＡＳＩＣ７１６は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ＡＧＰ７１５、ＰＣＩバス、ＨＤＤ７１８およびＭＥＭ−Ｃ７１７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このＡＳＩＣ７１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタと、ＡＳＩＣ７１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）と、ＭＥＭ−Ｃ７１７を制御するメモリコントローラと、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などをおこなう複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、エンジン部７６０との間でＰＣＩバスを介したデータ転送をおこなうＰＣＩユニットとからなる。このＡＳＩＣ７１６には、ＰＣＩバスを介してＦＣＵ（Ｆａｃｓｉｍｉｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７３０、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）７４０、ＩＥＥＥ１３９４（ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）インターフェース７５０が接続される。操作表示部７２０はＡＳＩＣ７１６に直接接続されている。

ＭＥＭ−Ｃ７１７は、コピー用画像バッファ、符号バッファとして用いるローカルメモリであり、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）７１８は、画像データの蓄積、プログラムの蓄積、フォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。

ＡＧＰ７１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレーターカード用のバスインターフェースであり、ＭＥＭ−Ｐ７１２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレーターカードを高速にするものである。

１ 画像入力部
２ 外部入力部
３ 画像処理部
４ 画像出力部
５、５２０ 画像情報量算出部
６、６００、６２０ 駆動制御部
７ クリーニング部
８ クリーニング部材
９ 記録紙
１０、８０、１１０ 定着クリーニング装置
１１ 送出軸
１２ 定着クリーニングローラ
１３ 巻取り軸
２１a 感光体
２１b 転写ローラ
３１ 定着装置
３１ａ 定着ローラ
３１ｂ 加圧ローラ
３２ 基準マーク
３３ マーク検知センサ
３６ 定着入口センサ
３７ 定着ニップ
４０a、４０b レジストローラ
５１ 画像領域用画素カウンタ
５２ 非画像領域用画素カウンタ
５３ 画像領域比率算出部
６１ 画像情報量取得部
６２ 画像情報量判断部
６３ 領域特定部
６４、６０４ 駆動実行部
１００、２００、３００ 画像形成装置
５２１ トナー定着量取得部
５２２ トナー累積量カウンタ
５２３ トナー累積量算出部
５３１ 切替部
６０１ 接離制御部

特許第３８３４８９９号公報

Claims (12)

1. 記録紙上に転写されたトナー像を定着させる定着部と、
   前記定着部の回転軸に垂直に分割された前記定着部の領域それぞれに対向して個別に設けられ、それぞれが独立して前記定着部に当接して前記定着部に付着した付着物を除去する複数のクリーニング部と、
   記録紙に転写されるトナー像についての画像情報量を、前記記録紙を複数の領域に分割して当該領域ごとに算出する画像情報量算出部と、
   算出された前記画像情報量に基づいて、トナー像の定着に用いられた領域に対向する個別の前記クリーニング部が前記定着に用いられた領域に当接するように駆動制御する駆動制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像情報量算出部は、前記記録紙を、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向に連続する複数の領域に分割して前記記録紙の領域ごとに前記画像情報量を算出し、
   前記駆動制御部は、
   算出された前記画像情報量が所定の閾値を超えるか否かを、前記記録紙の領域ごとに判断する画像情報量判断部と、
   前記画像情報量が所定の閾値を超えると判断された場合に、当該記録紙の領域の定着に用いられた前記定着部の領域を特定する領域特定部と、
   特定された前記定着部の領域に対向する個別の前記クリーニング部を前記特定された定着部の領域に当接させる駆動実行部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像情報量算出部は、前記記録紙を、前記記録紙の搬送方向および前記搬送方向に垂直な方向に連続する複数の領域に分割して前記記録紙の領域ごとに前記画像情報量を算出すること、
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像情報量算出部は、前記記録紙の領域の画素比率を前記画像情報量として算出すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
5. 前記駆動制御部は、
   特定された前記定着部の領域に前記クリーニング部を当接させる開始時間を制御する接離制御部、
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動制御部は、
   特定された前記定着部の領域に当接された前記クリーニング部を離間させる開始時間を制御する接離制御部、
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記接離制御部は、前記開始時間を、前記記録紙の先端から前記クリーニング部が当接された前記記録紙の領域の距離および前記記録紙の搬送速度に基づいて算出すること、
   を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記接離制御部は、前記開始時間を、前記記録紙の１領域あたりの距離および前記記録紙の搬送速度に基づいて算出すること、
   を特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記画像情報量算出部は、前記定着部による定着のたびに前記記録紙の領域ごとに定着されたトナー定着量を求め、当該トナー定着量を前記記録紙の領域ごとに累積したトナー累積量をカウントし、当該トナー累積量を前記画像情報量として算出すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
10. 前記領域特定部は、前記定着部の領域のうち、前記記録紙上の領域に対応するトナー像を定着させた部分を、基準点から前記定着部が前記クリーニング部に当接するまでの距離、および前記記録紙の先端からトナー像が定着された前記記録紙上の領域までの距離、および前記記録紙の搬送速度に基づいて特定すること、
    を特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記画像情報量算出部は、前記記録紙の領域の画素比率を前記画像情報量として算出する処理と、前記定着部による定着のたびに前記記録紙の領域ごとに定着されたトナー定着量を求め、当該トナー定着量を前記記録紙の領域ごとに累積したトナー累積量をカウントし、当該トナー累積量を前記画像情報量として算出する処理とを切り替えて実行すること、
    を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
12. 記録紙上に転写されたトナー像を定着させる定着装置の回転軸に垂直に分割された前記定着装置の領域それぞれに対向して個別に設けられ、それぞれが独立して前記定着装置に当接して前記定着部に付着した付着物を除去する複数のクリーニング部と、
    記録紙に転写されるトナー像についての画像情報量を、前記記録紙を複数の領域に分割して当該領域ごとに算出する画像情報量算出部と、
    算出された前記画像情報量に基づいて、トナー像の定着に用いられた領域に対向する個別の前記クリーニング部が前記定着に用いられた領域に当接するように駆動制御する駆動制御部と、
    を備えることを特徴とする定着クリーニング装置。

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