JP7089690B2 - 画像形成装置、及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、及び画像形成装置の制御方法に関するものである。

従来から、入力された画像を数値処理し、予め設定される主走査方向の領域毎の画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、トナー像を担持する中間転写体や感光体等の像担持体とを備え、像担持体の表面に強制的にトナーを入力させる画像形成装置が知られている。
例えば、特許文献１には、次のような画像形成装置（複写機）が記載されている。

画像面積率検知手段により検知された画像面積検知結果に基づいて、領域（ブロック）毎に、像担持体（感光体）の表面に所定量のトナーを強制的に入力する（付着させる）ように制御するものである。
このように構成することで、像担持体の表面に付着したトナー、紙粉、微量添加物、帯電生成物等の異物の効果的な除去を簡単な構成で安価に実現するとともに、像担持体の高寿命化が可能な画像形成装置を提供できるとされている。

しかし、従来の画像形成装置では、像担持体の表面に強制的にトナーを入力してフィルミングを除去するフィルミング除去が、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、適切な領域に対して行われているとは限らず、無駄なトナーの消費が行われてしまっていた。

上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、サイズが互いに異なる複数の記録媒体のサイズに基づいて予め設定された主走査方向の複数の領域に、入力された画像を区分けし、前記入力された画像を数値処理して区分けされた領域毎の画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、トナー像を担持する像担持体とを備え、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力させる画像形成装置において、前記像担持体の表面の主走査方向の全域について、前記像担持体の表面を検知可能なラインセンサを備え、前記画像面積率算出手段は、プロセスコントロール間に入力した領域毎の画像の画素数を累積した値を、プロセスコントロール間に走行した前記像担持体の走行距離と該当する領域の主走査方向の幅との積で割ることで領域毎の画像面積率を算出し、前記領域にそれぞれ対応する前記像担持体の表面の主走査方向の領域のうち、前記ラインセンサで検知する前記像担持体の表面の主走査方向の領域を、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決め、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決めた前記像担持体の表面の主走査方向の領域を前記ラインセンサで検知し、前記ラインセンサで検知したセンサ出力値と、初期のセンサ出力値との比がフィルミング除去を実施するかどうかの閾値を越えているか否かを判定し、閾値を超えている場合は、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力することを特徴とするものである。

本発明によれば、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、像担持体の適切な領域に対してフィルミング除去を行い、無駄なトナーの消費を抑制できる画像形成装置を提供できる。

一実施形態に係るプリンタの概略構成図。 プリンタに備えるＹ用の作像ユニットの構成説明図。 中間転写ベルトの表面を検知するラインセンサを設けた中間転写ユニットの説明図。 ラインセンサの説明図。 フィルミング除去に関わる制御部のブロック図。 ラインセンサで検知する、中間転写ベルトの領域設定例の説明図。 ベルトフィルミング除去モードの実施判断、及び実行頻度の例。

以下、本発明を適用した像担持体（中間転写ベルト２０６）のフィルミング除去を行う画像形成装置として、電子写真方式で中間転写方式を採用したプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）の一実施形態について、図を用いて説明する。

まず、本実施形態に係るプリンタ１００の基本的な構成について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図、図２は、プリンタ１００に備えるＹ用の作像ユニット１Ｙの構成説明図である。
図１に示すプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）のトナー像を生成するための４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。
これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。

Ｙトナー像を生成するための作像ユニット１Ｙを例にすると、図２に示すように、作像ユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。これら感光体ユニット２Ｙ、現像ユニット７Ｙは、作像ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ１００本体に対して着脱可能に構成されている。プリンタ１００本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニット２Ｙに対して着脱することができる。

感光体ユニット２Ｙは、ドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、除電装置、帯電装置６Ｙなどを有している。
帯電装置６Ｙは、図中時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙの表面を一様帯電させる。帯電装置６Ｙとして、帯電電源６０１（図５参照）によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される帯電ローラ６ａＹを感光体３Ｙに接触又は接近させることで、感光体３Ｙを一様帯電する方式のものが用いられている。
ここで、帯電ローラ６ａＹの代わりに、帯電ブラシを接触又は接近させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャーやコロトロンチャージャーのように、チャージャー方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いても良い。

帯電ローラ６ａＹの表面がトナーによって汚れると、その汚れの箇所における帯電能力が低下して、感光体３Ｙを狙いの電位に帯電させることが困難になる。そこで、帯電ローラ６ａＹには、その表面に付着したトナーを除去するためのクリーニングローラ６ｂＹを当接させている。
帯電装置６Ｙによって一様帯電された感光体３Ｙの表面は、後述する光書込ユニット２０から発せられるレーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。

現像手段としての現像ユニット７Ｙは、第一搬送スクリュウ８Ｙが配設された第一剤収容部９Ｙを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、第二搬送スクリュウ１１Ｙ、現像ロール１２Ｙ、ドクターブレード１３Ｙなどが配設された第二剤収容部１４Ｙも有している。これら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなるＹ色のトナー含むＹ現像剤が収容されている。第一搬送スクリュウ８Ｙは、駆動手段によって回転駆動されることで、第一剤収容部９Ｙ内のＹ現像剤を図の紙面に直交する方向における手前側から奥側へと搬送する。そして、第一剤収容部９Ｙと第二剤収容部１４Ｙとの間の仕切壁に設けられた連通口を経て、第二剤収容部１４Ｙ内に進入する。

第二剤収容部１４Ｙ内の第二搬送スクリュウ１１Ｙは、駆動手段によって回転駆動されることで、Ｙ現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中のＹ現像剤は、第二剤収容部１４Ｙの底部に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙによってそのトナー濃度が検知される。このようにしてＹ現像剤を搬送する第二搬送スクリュウ１１Ｙの図中上方には、現像ロール１２Ｙが第二搬送スクリュウ１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。

現像ロール１２Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性パイプからなる現像スリーブ１５Ｙにマグネットローラ１６Ｙを内包している。第二搬送スクリュウ１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙ表面に汲み上げられる。そして、現像部材である現像スリーブ１５Ｙと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。

現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像ロール１２Ｙの現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第二搬送スクリュウ１１Ｙ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、連通口を経て第一剤収容部９Ｙ内に戻る。

また、図１に示すように、作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図１図中下方には、光書込ユニット２０が配置されている。潜像形成手段としての光書込ユニット２０は、入力された画像情報に基づいてレーザ光Ｌを、各作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の静電潜像が形成される。
ここで、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向させながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。
但し、本実施形態のプリンタ１００は、上述したような光書込ユニット２０の構成に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。

光書込ユニット２０の下方には、第一給送カセット３１、第二給送カセット３２が鉛直方向に重なるように配置されている。これら給送カセット内には、それぞれ、記録媒体としてのシートＳが複数枚重ねられたシート束の状態で収容されており、一番上のシートＳには、第一給送ローラ３１ａ、及び第二給送ローラ３２ａがそれぞれ当接している。
第一給送ローラ３１ａが、図中反時計回りに回転駆動されると、第一給送カセット３１内の一番上のシートＳが、第一給送カセット３１の図中右側方で鉛直方向に延在するように設けられた給送路３３に向けて送り込まれる。また、第二給送ローラ３２ａが図中反時計回りに回転駆動されると、第二給送カセット３２内の一番上のシートＳが、給送路３３に向けて送り込まれる。

給送路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給送路３３に送り込まれたシートＳは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給送路３３内を図中下方から上方に向けて搬送される。
給送路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくるシートＳをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、シートＳを適切なタイミングで後述する二次転写ニップ部へ向けて送り出す。

各作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させる中間転写ユニット２００が設けられている。
転写手段としての中間転写ユニット２００は、中間転写ベルト４１の他、ベルトクリーニングユニット２１０、第一ブラケット２４３、第二ブラケット２４４などを備えている。
また、４つの一次転写ローラ２４５Ｙ，２４５Ｃ，２４５Ｍ，２４５Ｋ、駆動ローラ２０１、クリーニングバックアップローラ２０２、テンションローラ２０３、及び補助ローラ２０５等も備えている。
中間転写ベルト２０６は、これら８つのローラに張架されながら、駆動ローラ２０１による回転駆動で図中反時計回りに無端移動する。
４つの一次転写ローラ２４５Ｙ，２４５Ｃ，２４５Ｍ，２４５Ｋは、このように無端移動される中間転写ベルト２０６を、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップ部を形成している。

そして、中間転写ベルト２０６の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えば、プラス）の転写バイアスを印加する。
中間転写ベルト２０６は、その無端移動に伴ってＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ各色用の一次転写ニップ部を順次通過していく過程で、その表面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上のＹトナー像，Ｃトナー像，Ｍトナー像，Ｋトナー像が重ね合わせられるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト２０６上に四色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

二次転写バックアップローラとしても機能する駆動ローラ２０１は、中間転写ベルト２０６のループ外側に配置された二次転写ローラ２０８との間に中間転写ベルト２０６を挟み込んで二次転写ニップ部を形成している。
レジストローラ対３５が、ローラ間に挟み込んだシートＳを、中間転写ベルト２０６上の４色トナー像に同期させるタイミングで、二次転写ニップ部に向けて送り出す。中間転写ベルト２０６上の４色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ２０８と駆動ローラ２０１との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ部内でシートＳに一括して二次転写される。そして、シートＳの白色と相まって、フルカラーのトナー像となる。

二次転写ニップ部を通過してもシートＳに転写されずに中間転写ベルト２０６に残った転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット２１０によってクリーニングされる。
ここで、ベルトクリーニングユニット２１０は、クリーニングブレード２１０ａを中間転写ベルト４１の表面に当接させ、これによって中間転写ベルト２０６上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
二次転写ニップ部の図中上方には、定着装置６０が配設されている。この定着装置６０は、ロゲンランプなどの発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２を備えている。

定着ベルトユニット６２は、定着部材としの定着ベルト６４、ハロゲンランプなどの発熱源６３ａを内包する定着ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６などを有している。そして、無端状の定着ベルト６４を定着ローラ６３、テンションローラ６５、及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動させる。
この無端移動の過程で、定着ベルト６４は定着ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱された定着ベルト６４の定着ローラ６３掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１が表面側から当接している。
これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップ部が形成されている。

二次転写ニップ部を通過したシートＰは、中間転写ベルト２０６から分離した後、定着装置６０内に送られる。そして、定着装置６０内の定着ニップ部に挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４及び加圧加熱ローラ６１によって加熱され、押圧されて、フルカラートナー像が定着される。このようにして定着処理が施されたシートＳは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出されたシートＳは、このスタック部６８に順次スタックされる。

上述した本実施形態のプリンタ１００のような、電子写真方式の画像形成装置に用いられる画像濃度調整や色ずれ補正制御では、感光体上や中間転写ベルト上に作成された検知用のトナーパターンの濃度や位置を光学センサで読み取って補正している。
しかしながら、経時で中間転写ベルト上にトナーや紙等の添加物が薄い膜状に堆積するフィルミングが発生すると、ベルトの光沢度が低下し、センサの出力が上昇する。すなわち、フィルミングによって反射光量が低下するため、所定の受光量が得られるようにするためには、ＬＥＤ等の発光素子に流す電流値（順電流Ｉｆ）を上げなければならない。
この発光素子に流す電流値がセンサの出力値となる。

そして、センサの出力値が上限を超えると、濃度調整や色ずれ補正ができなくなるという問題があった。これは、発光量を強くしたにもかかわらず、十分な受光光量が得られないからである。
また、フィルミング状態のムラにより、センサの出力が安定せず正しく調整（補正）できないという問題があった。
これらの問題は、特に、画像面積率や１回当りの出力枚数が低く、あるいはフルカラー率が高い使われ方をすると発生し易い。
印刷される画像の面積率が高い場合には、トナーの入力量が多いため、中間転写ベルト上にフィルミングが生じていた場合にはこれが除去され、自動的に中間転写ベルトの光沢度の低下が防止されたり、低下した光沢度が上がったりすることが知られている。

クリーニングブレードの偏摩耗を防いで、クリーニング不良を防止することを目的として、画像出力枚数に応じて、クリーニングブレードへのトナーの供給を強制的に実行する制御方式も知られている。この制御方式では、クリーニングブレード部位へのトナーの供給により、中間転写ベルト上にフィルミングが生じていた場合には結果的にこれを除去することとなる。
しかしながら、フィルミングの発生は画像形成装置の使われ方に因るところがあるため、経時で中間転写ベルト上にフィルミングが生じて光沢度が低下してきても、それを適切なタイミングで除去する手段はなかった。

上述したように、クリーニング性の向上や、ブレードめくれ防止を目的としてトナーを入力する制御は従来からあるが、目的が異なり、フィルミング発生の有無に関係なく実行されるため、フィルミングの除去が適切なタイミングで行われるとは限らない。
また、中間転写ベルト上の主走査方向の全域の異常を検知できる光学センサ(ラインセンサ)を設けて、中間転写ベルト上のフィルミングの有無を検知する方法もあるが、検知データが膨大となってしまい保存するためのメモリが大量に必要となってしまう問題がある。
そして、特許文献１に記載の構成を、中間転写ベルト上のフィルミング除去に適用したとしても、次のような問題がある。
中間転写ベルトの表面に強制的にトナーを入力してフィルミングを除去するフィルミング除去が、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、適切な領域に対して行われているとは限らず、無駄なトナーの消費が行われてしまうという問題である。

上述したように、電子写真方式の画像形成装置では画像濃度調整や色ずれ補正制御のため、中間転写ベルト上に作成された検知用のトナーパターンの濃度や位置を光学センサで読み取って補正している。
本実施形態のプリンタ１００は、経時で中間転写ベルト上にフィルミングが発生し、中間転写ベルトの光沢度が低下してしまい、濃度等を検知する光学センサの出力が上昇してしまう従来の問題を解決するものである。
また、中間転写ベルトの表面に強制的にトナーを入力してフィルミングを除去するフィルミング除去が、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、適切な領域に対して行われているとは限らず、無駄なトナーの消費が行われてしまう従来の問題を解決するものである。
また、中間転写ベルト上の主走査方向の全域の異常を検知できる光学センサを設けて、中間転写ベルト上のフィルミングの有無を検知した場合、検知データが膨大になってしまうという従来の問題を解決するものである。
以下、本実施形態のプリンタ１００の特徴的な構成について説明する。

図３は、中間転写ベルト２０６の表面を検知するラインセンサ６１０を設けた中間転写ユニット２００の説明図、図４は、ラインセンサ６１０の説明図、図５は、フィルミング除去に関わる制御部５００のブロック図である。図６は、ラインセンサ６１０で検知する、中間転写ベルト２０６の領域設定例の説明図、図７は、ベルトフィルミング除去モードの実施判断、及び実行頻度の例を示している。
図３に示すように、本実施形態のプリンタ１００では、中間転写ベルト２０６上のフィルミング（異常）を検知する光学センサーユニット６００（図５参照）としてラインセンサ６１０を設けた中間転写ユニット２００を使用する。

中間転写ベルト２０６の周方向における全域のうち、駆動ローラ２０１とクリーニングバックアップローラ２０２に巻き掛けられた上部張架面の上方には、光学検出手段としてのラインセンサ６１０が中間転写ベルト２０６の表面２０６ａと対向配置されている。
ラインセンサ６１０は、主走査方向Ｈ（ベルト幅方向）に延びていて、光源と集光レンズと受光素子とが、主走査方向Ｈに複数直線状に配置されたアレイ構造のラインセンサ６１０である。
また、図３図中の符号Ｖは、主走査方向Ｈと直交する副走査方向Ｖを示している。
また、図３図中、斜線部分は、中間転写ベルト２０６の表面２０６ａにおける画像形成領域を示し、そのうち２０６ｂは地肌部を示す。

ラインセンサ６１０の構成は、例えば図４に示すように、主走査方向Ｈに配置され、白色の光を照射する発光素子としてＬＥＤからなる１つの光源６１１と、と集光レンズ６１３と、受光素子６１２とを１つのセルとしてケーシング６１４で支持するものである。
ここで、受光素子６１２は、赤、緑、青色の反射光を受光する３つの受光素子６１２Ｒ、６１２Ｇ、６１２Ｂから構成されている。
また、本実施形態においては、ラインセンサ６１０には、カラーセンサの１つである密着イメージセンサ（ＣＩＳ）を用いている。但し、ラインセンサ６１０としては、ＣＩＳではなく、ＣＣＤイメージセンサを用いても良い。また、光源としては、白色の光源（ＬＥＤ）の１色ではなく、３色（赤、緑、青色）の光源を用いても良い。

ＣＩＳからなるラインセンサ６１０は、主走査方向Ｈに直線状に並んだ単位セル毎に増
幅器を有し、受光素子６１２で光変換された電気信号の読み出しによる電気ノイズの発生
が抑えられている。この電気信号は、図１や、後述する図５に示す制御部５００に入力される。

また、図３に示すように、中間転写ユニット２００は、駆動ローラ２０１を回転駆動して中間転写ベルト２０６を無端移動するための駆動源としてのベルト駆動モータ２１１を備えている。
また、駆動ローラ２０１の一方の端部近傍には、中間転写ベルト２０６やトナー像の副走査方向Ｖの位置を検出する位置情報検出手段としての位置情報検出センサ２１３が配置されている。この位置情報検出センサ２１３は、駆動ローラ２０１の一端部に設けられた複数のスリットを有する被検知部材２１２のスリット部分の通過、非通過を検出することで、中間転写ベルト２０６やトナー像の副走査方向Ｖの位置を検出する。

そして、本実施形態のプリンタ１００では、主走査方向Ｈのどこにフィルミングが発生しているかをラインセンサ６１０により検知し、中間転写ベルト２０６のフィルミングを除去するベルトフィルミング除去モードを実行する。
本実施形態のプリンタ１００では、図５に示すように、まず入力された画像を数値処理し、予め設定された主走査方向Ｈのブロック毎の画像面積率を算出する画像面積率算出手段としての画像面積率算出回路５１０を設けている。
この画像面積率算出回路５１０で算出した領域毎の画像面積率Ｘにより、ラインセンサ６１０による検知を行う領域を決める。
例えば、画像面積率が５［％］を下回った場合には、フィルミングが発生する可能性があると判断してそのブロックについてラインセンサ６１０による検知を実施する。
上述した５［％］という閾値は、中間転写ベルト２０６の材質やトナー種類によって変わる設計値であるため、プリンタ１００の機器構成に応じて任意に設定する値である。

一般的に、画像は記録媒体である転写紙等のシートＳの外側に描かれることはないため、画像面積率ＸはシートＳのサイズの境界で大幅に変わる。このため上述した主走査方向Ｈの領域の分け方は均一ではなく、例えば、図６のように使用頻度の多い紙サイズで分ける。
本実施形態のプリンタ１００では、図５に示すように、はがきサイズの内側、はがきサイズの端部からＡ４サイズの内側、Ａ４サイズの端部からＡ３サイズの内側としている。
このように分けることで、主走査方向Ｈの領域は、図中左側からＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４Ｒ５の５つの領域に分けられることとなる。
ここで、現在でも、一部の業種で利用頻度が高いＡ５サイズやＡ５サイズを追加して、例えば、はがきサイズの内側、はがきサイズの端部からＢ５サイズの内側、Ｂ５サイズの端部からＡ４サイズの内側、Ａ４サイズの端部からＡ３サイズの内側等に変更しても良い。

すなわち、プリンタ１００の予め設定される主走査方向Ｈの領域は、画像形成を行うシートＳのサイズに応じて設定されている。
このように構成することで、画像形成を行うシートＳのサイズの境界で画像面積率が大きく変動する可能性が高いので、画像面積率によるフィルミング発生予測の精度が向上する。

ここで、図５を用いて制御部５００のフィルミング除去（ベルトフィルミング除去モード）に関わる制御ブロックの例について簡単に説明しておく。
図５に示すように、制御部５００自体には、ＲＯＭ５０１やＲＡＭ５０２のメモリを有しており、ＲＯＭ５０１等に記憶したプログラムを用いてＲＡＭ５０２に一時的に保存したデータ等の処理を行ってプリンタ１００の各部を制御する。
また、プリンタポート５２１、スキャナーポート５２２、及びＬＡＮポート５２３等から入力された画像（画像情報）を画像処理回路５２０で処理して制御部５００との間で通信を行ったり、光書込ユニット２０に処理したデータを受け渡したりする。
画像面積率算出回路５１０は、制御部を介して画像処理回路５２０で処理した画像データから領域毎の画素数を累積し、光学センサーユニット６００として用いるラインセンサ６１０で検知を行うときの領域を決定するための領域毎の画像面積率を算出する。

光学センサーユニット６００は、中間転写ベルト２０６の主走査方向Ｈの全域を検知可能なセンサを備えるものであり、本実施形態では、ラインセンサ６１０を用いており、制御部５００との間で通信を行い、制御部５００の要求に応じて検知した出力値を送信する。ここで、ラインセンサ６１０による決定された領域のフィルミングの検知は、中間転写ベルト２０６にトナー像が担持されていない非担持状態で行われる。また、本実施形態では、光学センサーユニット６００は、ラインセンサ６１０を用いているが、このような構成に限定されるものではなく、他の方式のセンサを用いても良い。

そして、フィルミングを除去する必要があると制御部５００で判断した場合には、Ｋプロセスモータ３０１、カラープロセスモータ３０２、ベルト駆動モータ２１１、現像電源７０１、帯電電源６０１、及び光書込ユニット２０を制御して中間転写ベルト２０６の表面にトナーを入力するベルトフィルミング除去モードを実行する。
ここで、ベルトフィルミング除去モードで中間転写ベルト２０６の表面に入力するトナーの量は、ラインセンサ６１０の検知結果に応じて変更するように構成している。
つまり、入力するトナーの量を、ラインセンサ６１０の出力値、つまり、フィルミングの程度に応じて変化させている。
このように構成することで、フィルミングの程度が悪いときに大きく改善することができる。

また、本実施形態のプリンタ１００では、画像面積率Ｘの算出はプロセスコントロールを実施するタイミングで算出している。
この場合には、プロセスコントロールを実施するたびに画像面積率Ｘはリセットしプロコン間の画像面積率Ｘを算出する。
ここで、領域毎の画像面積率Ｘは、プロセスコントロール間に入力した領域毎の画像の画素数を累積した値を、プロセスコントロール間に走行した中間転写ベルト２０６の走行距離と該当する領域の主走査方向Ｈの幅（ｗ１，ｗ２，ｗ３）との積でわることで算出できる。つまり、各領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の画像面積率Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５を算出できる。
このように算出することで、光学センサを設けて、中間転写ベルト２０６上のフィルミングの有無を検知した場合に、検知データが膨大となってしまい保存するためのメモリが大量に必要となってしまう問題を解決できる。

また、プロセスコントロールを実施するたびに画像面積率Ｘはリセットしプロコン間の画像面積率Ｘを算出している。つまり、中間転写ベルト２０６の表面にトナーを入力して解消すべきフィルミングが発生しているか否かの判断を行うために、ラインセンサ６１０で中間転写ベルト２０６の表面を検知するタイミングは、プロセスコントロールのタイミングである。
このように構成することで、次のような効果を奏することができる。
プロセスコントロールと同じタイミングで、トナーを入力して解消すべきフィルミングが発生しているか否かの判断を行うための、ラインセンサ６１０による中間転写ベルト２０６の表面の検知を行うことができる。したがって、画像形成中（印刷中）の待ち時間を低減することができる。

次に、領域毎の画像面積率Ｘの算出結果より、ラインセンサ６１０による検知を行うとなった場合の制御例について説明する。
ラインセンサ６１０を用いた正常な状態か、フィルミングが発生した異常な状態かの判断は、ラインセンサ６１０の出力値の変動で決定する。
このとき（現在の）センサ出力値（Ｉｆ）と、ＲＯＭ５０１やＲＡＭ５０２等のメモリに記憶させている初期のセンサ出力値（Ｉｆ０）との比がフィルミング除去を実施するかどうかの閾値を越えているか否かを判定している。閾値を超えている場合には、トナーを入力してフィルミングを除去するベルトフィルミング除去モードを実行する。

ここで、設定する閾値の例を、図７を用いて説明しておく。
図７に示す例では、実施する閾値Ａに加えてフィルミングの状態によりフィルミング除去モードの実施間隔（実行枚数Ｂ）を変更している。フィルミングの状態が悪いほど除去モードを多く実施する。

具体的には、センサ出力値の比がＩｆ／Ｉｆ０＜１．５のときの閾値をＡ１＝１．５とした場合、閾値をＡ１が１．５未満であればベルトフィルミング除去（フィルミング除去）は実行しない。
センサ出力値の比が１．５≦Ｉｆ／Ｉｆ０＜２のときの閾値をＡ２＝２とした場合、閾値をＡ２が１．５以上２未満であればベルトフィルミング除去を実行し、その実行間隔（実行枚数Ｂ）を１００枚とする。
センサ出力値の比が２≦Ｉｆ／Ｉｆ０のときの閾値をＡ３＝３とした場合の内、センサ出力値の比が２≦Ｉｆ／Ｉｆ０＜３、つまりＡ３が２以上３未満であればベルトフィルミング除去を実行し、その実行間隔（実行枚数Ｂ）を５０枚とする。一方、センサ出力値の比がＩｆ／Ｉｆ０＞３、つまりＡ３が３を超えるときにはベルトフィルミング除去を実行し、その実行間隔（実行枚数Ｂ）を１０枚とする。

ここで、上述した説明では、プロセスコントロールと同時に画像面積率の算出及びフィルミングの検知を行っているが、画像面積率Ｘの算出及びラインセンサ６１０によるフィルミングの検知はそれぞれ単独で行うことも可能である。
また、上述したベルトフィルミング除去モードは、具体的には中間転写ベルト２０６へトナーを入力している。

近年のプリンタではモノクロ印刷のファーストプリント時間を短縮、ユニット寿命を延ばす、最も消費されるＫトナーの消費量低減する目的からＫが最下流に配置されることが多い。
そこで、フィルミング除去モードでもトナー消費量を低減するためＫトナーを選ぶことができる。つまり、カラー色のトナー像を作像する複数の作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍと、ブラック色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｋとを備えるプリンタ１００では、中間転写ベルト２０６に入力するトナーの色を、ブラック色とすることができる。
このように構成することで、カラー対応のプリンタ１００では、ブラック色のトナー像を形成する作像ユニット１Ｋが最下流に設けられることが多く、逆転写によるロスが少ないので、トナー消費量を抑えることができる。
また、カラー対応のプリンタ１００では、ブラック用の作像ユニット１Ｋを単独で動作させることが可能なように構成されていることが多いので、カラー色のトナー像を形成するカラー用の作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの寿命への影響を小さくできる。

一方で、フィルミングが悪化するような低画像条件では現像ユニット７内のトナーが消費されずに攪拌され続けるため、トナーが劣化していることも多い。トナーが劣化すると出力した画像がボソついてしまう。
このためフィルミング除去モードで使用するトナーには上述した画像面積率が最も低いトナーを選択することで劣化したトナーを吐き出し画像品質を向上させることもできる。
すなわち、カラー色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍと、ブラック色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｋとを備えるプリンタ１００では、中間転写ベルト２０６に入力するトナーの色を、画像面積率算出回路５１０の算出結果が最も低い色にすることもできる。
このように構成することで、使用頻度が少ない作像ユニットに収容された劣化トナーを吐き出すことで画像品質を向上させることができる。

以上、本実施形態について、図面を参照しながら説明してきたが、具体的な構成は、上述した本実施形態のプリンタ１００の構成に限られるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等を行っても良い。
例えば、画像形成装置としては、プリンタ１００に限定されるものではなく、複写機や複合機等にも適用可能である。
また、カラー対応のプリンタ１００に限定されるものではなく、複数色や単色に対応した画像形成装置にも適用可能である。但し、単色の画像形成装置のように、作像ユニットを１つしか備えていない画像形成装置では、フィルミング除去に使用するトナーの色は１つに限定される。
また、主走査方向の全域を検知する光学センサーユニット６００としては、ラインセンサ６１０に限定されるものではなく、例えば、光学センサを複数配置した複数配置センサや、主走査方向の全域に移動可能な移動センサにも変更可能である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
プリンタポート５２１などから入力された画像などの入力された画像を数値処理し、Ｒ１～Ｒ５などの予め設定される主走査方向Ｈなどの主走査方向の領域毎の画像面積率Ｘ１～Ｘ５などの画像面積率を算出する画像面積率算出回路５１０などの画像面積率算出手段と、トナー像を担持する中間転写ベルト２０６などの像担持体とを備え、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力させるプリンタ１００などの画像形成装置において、前記像担持体の表面の主走査方向の全域を検知可能なラインセンサ６１０などの像担持体表面検知手段を備え、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて前記像担持体表面検知手段で検知する前記像担持体の表面の領域を決め、前記像担持体表面検知手段の検知結果に基づいて、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力することを特徴とする。

これによれば、次のような効果を奏することができる。
従来の画像形成装置では、画像面積率検知手段により検知した主走査方向の領域毎の画像面積率に基づいて、領域毎に、像担持体の表面に所定量のトナーを強制的に入力するように制御している。このため、フィルミング除去が、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、適切な領域に対して行われているとは限らず、無駄なトナーの消費が行われてしまっていた。

一方、本態様では、画像面積率算出手段の算出結果に基づいて像担持体表面検知手段で検知する像担持体の表面の領域を決めるので、フィルミング兆候のある適切な領域を像担持体表面検知手段で検知することができる。
加えて、像担持体表面検知手段で検知したフィルミング兆候のある領域の検知結果に基づいて、像担持体の表面の適切な領域に対して強制的にトナーを入力できるので、フィルミング兆候のある適切なタイミングでフィルミング除去を行うことができる。
したがって、従来の画像形成装置に比べて、無駄なトナーの消費を抑制できる。
よって、フィルミング兆候のある適切なタイミングで、像担持体の適切な領域に対してフィルミング除去を行い、無駄なトナーの消費を抑制できる画像形成装置を提供できる。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする。
これによれば、中間転写体のフィルミングを、適切なタイミングで検知して、適切な領域で除去することができ、無駄なトナーの消費を抑制できる。

（態様Ｃ）
（態様Ａ）又は（態様Ｂ）において、前記予め設定される主走査方向の領域は、画像形成を行うシートＳなどの記録媒体のサイズに応じて設定されていることを特徴とする。
これによれば、画像形成を行う記録媒体のサイズの境界で画像面積率が大きく変動する可能性が高いので、画像面積率によるフィルミング発生予測の精度が向上する。

（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれかにおいて、カラー色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍなどの複数のカラー用作像ユニットと、ブラック色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｋなどのブラック用作像ユニットとを備え、前記像担持体に入力するトナーの色を、ブラック色とすることを特徴とする。
これによれば、カラー対応の画像形成装置では、ブラック色のトナー像を形成するブラック用の作像ユニットが最下流に設けられることが多く、逆転写によるロスが少ないので、トナー消費量を抑えることができる。
また、カラー対応の画像形成装置では、ブラック用の作像ユニットを単独で動作させることが可能なように構成されていることが多いので、カラー色のトナー像を形成するカラー用の作像ユニットの寿命への影響を小さくできる。

（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれかにおいて、カラー色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍなどの複数のカラー用作像ユニットと、ブラック色のトナー像を作像する作像ユニット１Ｋなどのブラック用作像ユニットとを備え、前記像担持体に入力するトナーの色を、前記画像面積率算出手段の算出結果が最も低い色にすることを特徴とする。
これによれば、使用頻度が少ない作像ユニットに収容された劣化トナーを吐き出すことで画像品質を向上させることができる。

（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかにおいて、前記入力するトナーの量を、前記像担持体表面検知手段の検知結果に応じて変化させることを特徴とする。
これによれば、像担持体表面検知手段の検知結果、つまり、フィルミングの程度に応じてトナー量を変化させることで、フィルミングの程度が悪いときに大きく改善することができる。

（態様Ｇ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれかにおいて、前記像担持体の表面にトナーを入力して解消すべきフィルミングが発生しているか否かの判断を行うために、前記像担持体表面検知手段で前記像担持体の表面を検知するタイミングは、プロセスコントロールのタイミングであることを特徴とする。
これによれば、次のような効果を奏することができる。
プロセスコントロールと同じタイミングで、トナーを入力して解消すべきフィルミングが発生しているか否かの判断を行うための、像担持体表面検知手段による像担持体の表面の検知を行うことができ、画像形成中（印刷中）の待ち時間を低減することができる。

（態様Ｈ）
プリンタポート５２１などから入力された画像などの入力された画像信号を数値処理し、Ｒ１～Ｒ５などの予め設定される主走査方向Ｈなどの主走査方向の領域毎の画像面積率Ｘ１～Ｘ５などの画像面積率を算出する画像面積率算出回路５１０などの画像面積率算出手段と、トナー像を担持する中間転写ベルト２０６などの像担持体とを備え、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力させる画像形成装置の制御方法において、当該画像形成装置の制御方法として、（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれかのプリンタ１００などの画像形成装置と同じ制御方法を採用することを特徴とする。
これによれば、（態様Ａ）乃至（態様Ｇ）のいずれかの画像形成装置と同様な効果を奏することができる画像形成装置の制御方法を提供できる。

１ 作像ユニット
３ 感光体
７ 現像ユニット
２０ 光書込ユニット
４１ 中間転写ベルト
１００ プリンタ
２００ 中間転写ユニット
２０６ 中間転写ベルト
５００ 制御部
５１０ 画像面積率算出回路
５２０ 画像処理回路
５２１ プリンタポート
６００ 光学センサーユニット
６１０ ラインセンサ
Ｓ シート

特開２００６－１２６７５３号公報

Claims (7)

1. サイズが互いに異なる複数の記録媒体のサイズに基づいて予め設定された主走査方向の複数の領域に、入力された画像を区分けし、前記入力された画像を数値処理して区分けされた領域毎の画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、
   トナー像を担持する像担持体とを備え、
   前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力させる画像形成装置において、
   前記像担持体の表面の主走査方向の全域について、前記像担持体の表面を検知可能なラインセンサを備え、
   前記画像面積率算出手段は、プロセスコントロール間に入力した領域毎の画像の画素数を累積した値を、プロセスコントロール間に走行した前記像担持体の走行距離と該当する領域の主走査方向の幅との積で割ることで領域毎の画像面積率を算出し、
   前記領域にそれぞれ対応する前記像担持体の表面の主走査方向の領域のうち、前記ラインセンサで検知する前記像担持体の表面の主走査方向の領域を、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決め、
   前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決めた前記像担持体の表面の主走査方向の領域を前記ラインセンサで検知し、前記ラインセンサで検知したセンサ出力値と、初期のセンサ出力値との比がフィルミング除去を実施するかどうかの閾値を越えているか否かを判定し、閾値を超えている場合は、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   カラー色のトナー像を作像する複数のカラー用作像ユニットと、ブラック色のトナー像を作像するブラック用作像ユニットとを備え、
   前記像担持体に入力するトナーの色を、ブラック色とすることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   カラー色のトナー像を作像する複数のカラー用作像ユニットと、ブラック色のトナー像を作像するブラック用作像ユニットとを備え、
   前記像担持体に入力するトナーの色を、前記画像面積率算出手段の算出結果が最も低い色にすることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の画像形成装置において、
   前記入力するトナーの量を、前記ラインセンサのセンサ出力値に応じて変化させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一に記載の画像形成装置において、
   前記ラインセンサで、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決めた前記像担持体の表面の主走査方向の領域を検知するタイミングはプロセスコントロールのタイミングであることを特徴とする画像形成装置。
7. サイズが互いに異なる複数の記録媒体のサイズに基づいて予め設定された主走査方向の複数の領域に、入力された画像を区分けし、前記入力された画像を数値処理して区分けされた領域毎の画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面の主走査方向の全域について、前記像担持体の表面を検知可能なラインセンサとを備え、
   前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力させる画像形成装置の制御方法において、
   前記画像面積率算出手段は、プロセスコントロール間に入力した領域毎の画像の画素数を累積した値を、プロセスコントロール間に走行した前記像担持体の走行距離と該当する領域の主走査方向の幅との積で割ることで領域毎の画像面積率を算出し、
   前記領域にそれぞれ対応する前記像担持体の表面の主走査方向の領域のうち、前記ラインセンサで検知する前記像担持体の表面の主走査方向の領域を、前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決め、
   前記画像面積率算出手段の算出結果に基づいて決めた前記像担持体の表面の主走査方向の領域を前記ラインセンサで検知し、前記ラインセンサで検知したセンサ出力値と、初期のセンサ出力値との比がフィルミング除去を実施するかどうかの閾値を越えているか否かを判定し、閾値を超えている場合は、前記像担持体の表面に強制的にトナーを入力することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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