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JP2004102099A - Apparatus and method for image formation - Google Patents

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JP2004102099A
JP2004102099A JP2002266391A JP2002266391A JP2004102099A JP 2004102099 A JP2004102099 A JP 2004102099A JP 2002266391 A JP2002266391 A JP 2002266391A JP 2002266391 A JP2002266391 A JP 2002266391A JP 2004102099 A JP2004102099 A JP 2004102099A
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image
residue
image carrier
amount
toner
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Japanese (ja)
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Mineyuki Sako
酒向 峰行
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for forming an image with good quality by accurately estimating the amount and distribution state of a residual toner on a photoreceptor after image transfer and discharging a collected toner when the toner exceeding a permissible value is collected at a portion of a cleaning device. <P>SOLUTION: An image area on the photoreceptor 11 is divided in horizontal and vertical scanning directions into a plurality of areas A of pixels of 10×10 dots and the cumulative number of dots of black pixels (effective pixels) of exposure data of a plurality of pages in the divided areas is closely related to the amount and distribution state of the residual toner on the photoreceptor to obtain estimated values indicating the amount and distribution state of the residual toner. Since the cleaning device collects the residual toner in a plurality of divided areas corresponding to the plurality of divided areas, if even one of the plurality of areas has the number of effective pixels exceeding a given threshold, it is determined that the amount of the residual toner in the corresponding divided area of the cleaning device exceeds the permissible value and then the remaining toner is discharged. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子写真方式の画像形成装置、例えば複写機、プリンター、FAX、或いはこれ等装置の機能を持つ複合機等の画像形成装置、及びその画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置、例えばレーザプリンタでは、帯電された感光体の上に画像信号により変調されたレーザ光を投射して画像潜像を形成し、この画像潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。さらに、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、転写されたトナー像を定着処理して記録媒体上に画像を記録している。
【0003】
感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写処理においては、トナー像が完全には記録媒体に転写されず、トナーの一部が感光体上に残留してしまう。感光体上の残留トナーは画像品質を低下させるので、画像形成装置には、感光体に接近乃至は接触するクリーニング装置が配置され、残留トナーを除去すると共に回収し、回収されたトナーを再び現像装置に戻すように構成されているものがある。
【0004】
このような残留トナーを除去・回収するクリーニング装置には、種々の構成のものがあるが、例えば感光体に接触するクリーニングローラを使用するものは、感光体上の残留トナーを静電気力でクリーニングローラに吸着して除去するように構成されている。
【0005】
クリーニングローラに吸着されたトナーをそのまま放置すると、次第にクリーニングローラのクリーニング機能が低下し、画像品質を低下させるので、一定時間の経過毎に、或いはクリーニングローラに吸着されたトナー量が許容限界量に達したと推定されたときに、クリーニングローラから吸着トナーを排出し、排出トナーを再び現像装置に戻すように構成されているものがある(例えば特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−34134号公報。
【0007】
上記の公報では、クリーニングローラに吸着されたトナー量の推定に、感光体に画像潜像を記録する画像データ量を検出して複数ページ分の画像データ量の累積値を求め、画像データ量の累積値が所定の限界値に達したとき、吸着トナー量が許容限界量に達したと推定して、クリーニング処理を実行し、クリーニングローラに吸着されたトナーを排出する構成が提案されている。
【0008】
また、感光体上に形成されたトナー像によっては、特定の領域、例えば罫線を含む画像記録では罫線部分の領域に大量にトナーが付着し、それ以外の領域には僅かのトナーしか付着しない。このため、形成されたトナー像を記録媒体に転写した後、感光体上に残留したトナーをクリーニングローラに吸着させると、クリーニングローラの罫線部分に対応する位置には吸着トナー量が特に多くなり、この部分だけクリーニング機能が低下してしまうという不都合がある。
【0009】
このため、上記公報では、感光体に画像潜像を記録するためのレーザ光の投射位置を、1ページ分の画像露光毎に主走査方向に僅かにずらし、これにより、前記したような罫線を含む画像記録の場合においても罫線部分の領域に集中的にトナーが付着することを防ぎ、クリーニング処理においてクリーニングローラの軸方向の特定位置に集中的に残留トナーが吸着されないようにする構成が提案されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成のうち、画像データ量の累積値に基づいて残留トナーの吸着量を推定する構成では、クリーニングローラに吸着された残留トナーの総量は推定できるが、クリーニングローラの軸方向、及び半径方向のどの部分の残留トナーの吸着量が多いか或いは少ないか等までは知ることはできない。
【0011】
また、レーザ光の投射位置を1ページ分の画像露光毎に主走査方向に僅かにずらす構成では、クリーニングローラの軸方向の特定位置に集中的に残留トナーが吸着される可能性は小さいが、クリーニングローラの軸方向及び半径方向のどの部分に残留トナーの吸着量が多いか/少ないかを知ることはできない。
【0012】
このように、従来の構成では、クリーニング装置の軸方向及び半径方向の各部分における残留トナーの吸着量を知ることはできないから、クリーニング装置の軸方向或いは半径方向の特定の部分で残留トナーの吸着量が許容限界値を越えてクリーニング装置のクリーニング機能が低下してもそのまま使用し続け、感光体上の残留トナーを十分に除去できず画像品質を低下させる可能性があった。
【0013】
また、レーザ光の投射位置を1ページ分の画像露光毎に主走査方向に僅かにずらす構成では、露光制御を複雑にするばかりでなく印字記録幅が拡大して装置自体が大型になる等の不都合もあった。この発明は、上記課題を解決することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項1の発明は、像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に画像潜像を形成し、前記画像潜像を現像して得られた像を記録媒体に転写する作像手段と、前記像担持体の主走査方向に延びた回転軸の回りに回転し、像担持体に接触して前記像担持体上の像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留した残留物を回収する接触手段とを備えた画像形成装置において、前記画像潜像の形成に使用する画像情報量の像担持体上における分布状態に基づいて、前記接触手段に回収された残留物のうち、少なくとも接触手段の回転軸方向の残留物回収量とその分布状態を推定する残留物推定手段と、前記接触手段に印加する印加電圧を第1の電圧と第2の電圧とに切替える制御手段とを備え、前記制御手段は、前記残留物推定手段により推定された残留物回収量とその分布状態を示す情報に基づいて、前記接触手段に第1の電圧を印加して像担持体上の残留物を接触手段に回収させ、前記接触手段に第2の電圧を印加して接触手段に回収された残留物を像担持体上に再放出させるよう、印加電圧を切替制御することを特徴とする画像形成装置である。
【0015】
そして、前記残留物推定手段は、前記接触手段の回転軸方向における残留物回収量とその分布状態と、前記接触手段の回転軸方向に対して交差する方向の残留物とその分布状態とを推定する残留物推定手段としてもよい。
【0016】
また、前記残留物推定手段は、前記像担持体上の画像領域を主走査方向及び副走査方向に沿って複数の領域に分割し、分割された各画像領域の上の画像を構成する画素の数に基づいて残留物回収量及びその分布状態を推定する残留物推定手段とする。
【0017】
さらに、前記接触手段は、像担持体の表面を清掃する清掃部材、像担持体に電荷を付与する帯電部材、像担持体の表面に形成された像を記録媒体に転写する転写部材のいずれかとすることができる。
【0018】
請求項5の発明は、像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に画像潜像を形成し、前記画像潜像を現像して得られた像を記録媒体に転写する作像手段と、前記像担持体の主走査方向に延びた回転軸の回りに回転し、像担持体に接触して前記像担持体上の像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留した残留物を回収する接触手段とを備え、前記接触手段に第1の電圧を印加して像担持体上の残留物を接触手段に回収し、前記接触手段に第2の電圧を印加して接触手段に回収された残留物を像担持体上に再放出する画像形成装置における画像形成方法であって、以下のステップを備える:
前記画像潜像の形成に使用する画像情報量の像担持体上における分布状態に基づいて前記接触手段に回収された残留物回収量とその分布状態を推定するステップ、
前記推定された残留物及びその分布状態に基づいて、前記接触手段に印加する電圧を第1の電圧から第2の電圧に切替えるステップ。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図1は、この発明を実施するに適した電子写真方式の画像形成装置10の構成の概略を説明する図である。図1において、11は表面に感光層が形成された像担持体を構成する感光体で、その周囲には、作像手段を構成する帯電装置12、レーザ装置を備えた露光装置13、現像装置14、転写装置15と、接触手段を構成するクリーニング装置16、及びイレーサ17が配置されている。この他、画像形成装置10には、記録媒体Pを給紙する給紙装置20、タイミングローラ19、及び定着装置18などが配置されている。なお、感光体11、クリーニング装置16などの表面の黒丸はトナーを示している。
【0020】
上記した電子写真方式の画像形成装置10の構成は公知のものであるが、簡単にその構成と動作を説明する。まず、電源の投入により、感光体11は図示しない駆動装置により矢印a方向に連続的に回転する。帯電装置12を作動させ、感光体11の表面の感光層に一様に電荷を付与して帯電させる。露光装置13のレーザ装置から画像信号で変調されたレーザ光を感光体11の表面に投射し、静電潜像を形成する。
【0021】
感光体11の表面に形成された静電潜像は、感光体11の矢印a方向の回転により現像装置14の位置に来ると、現像装置14に装填されているトナーにより現像され、感光体11の表面にトナーにより像が形成される。
【0022】
感光体11の表面に形成された像(トナー像)が感光体11の矢印a方向の回転により転写位置に来るタイミングに合わせて、給紙装置20から給紙され、タイミングローラ19において一旦停止していた記録媒体Pがタイミングローラ19の回転により転写位置に搬送され、転写装置15の作用により感光体11の表面の像(トナー像)が記録媒体Pに転写される。
【0023】
このあと、像(トナー像)が転写された記録媒体Pは定着装置18に搬送されて加熱定着処理され、記録媒体Pに固定される。感光体11の上に残留したトナーは、あとで詳述するようにクリーニング装置16で除去され、感光体11の上の残留電荷はイレーサ17により除かれる。
【0024】
上記した画像形成プロセスにおいて、感光体11の表面のトナー像は記録媒体Pに転写されるが、トナー像の一部は転写されずに感光体11の上に残留する。感光体上の残留トナーは画像品質を低下させるので、残留トナーを除去するクリーニング装置16が感光体11に接触配置されている。
【0025】
以下の説明では、接触手段を構成するクリーニング装置はクリーニングローラで構成された例で説明するので、クリーニング装置をクリーニングローラ16として説明する。
【0026】
クリーニングローラ16には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、感光体11の表面に残留した残留物である残留トナーを吸着する。例えば、トナーの帯電極性がマイナス極性の場合は、クリーニングローラ16にはプラス極性の電圧を印加するものとする。
【0027】
クリーニングローラ16による残留トナーの吸着を繰り返すと、吸着トナーがクリーニングローラ16に次第に堆積してクリーニング機能が低下し、画像品質を低下させるので、クリーニングローラ16から堆積したトナーを放出させる処理を行う必要がある。そこで、この実施の形態では、画像形成動作が繰り返され、クリーニングローラ16に堆積したトナー量の推定値が所定の許容限界値に達した時点で、クリーニングモードを設定してクリーニング動作を開始させる。以下の説明では、クリーニング動作とはクリーニングローラ16に堆積したトナーを感光体11の上に放出させる処理を指す。
【0028】
クリーニング動作においては、クリーニングローラ16にトナーの帯電極性と同極性の高電位の電圧、即ち、感光体11の表面電位はマイナス電位であるから、クリーニングローラ16には感光体11の表面電位よりも絶対値の高いマイナス電位を付与し、クリーニングローラ16に堆積したマイナス極性のトナーを感光体11の表面に放出させる。このとき、転写装置15にはトナーと同極性の電圧を印加し、放出されたトナーが転写装置15へ付着することを防止する。
【0029】
また、クリーニング動作においては、現像装置14の現像ローラにプラス電位を付与して、感光体11の表面に放出されたトナーを現像ローラに吸着させ、現像装置14に回収するものとする。
【0030】
次に、クリーニングローラ16に堆積したトナー量の累積値の推定について説明する。クリーニングローラ16に吸着するトナー量は、画像形成に消費されたトナー量に密接に関連しており、画像形成に消費されたトナー量は感光体11にトナー像を形成する露光データの量に密接に関連するから、露光データの累積値から残留トナー量の累積量が推定可能であるとの知見に基づいている。
【0031】
図2は感光体11の表面に形成される1ページ分の露光データを説明する図で、感光体11上の画像領域を主走査方向と副走査方向に沿って複数の領域Aに分割したもので、各分割領域Aの大きさは、10ドット×10ドットの画素から構成される画素数100ドットの領域とする。なお、上記した各分割領域Aが10ドット×10ドットの画素から構成される画素数100ドットであるとの説明は、一例を示したものであって、これに限られるものではなく、必要に応じて各分割領域Aの大きさを任意に決定できることは言うまでもない。
【0032】
それぞれの分割領域Aに記入された数字は、1ページ分の露光データの、その分割領域における黒の画素のドット数(白黒2値の場合、以下、黒の画素を「有効画素」と呼ぶ)を複数ページ分について累積した累積値を示した一例であって、ドット数100個を1単位とした累積値を示す。即ち、図2の左上端の分割領域a1 の数値2は、この分割領域の有効画素のドット数の累積値が200個、即ち200ドットであることを示している。
【0033】
露光データと感光体11に付着するトナー量とは略比例関係にあり、また、感光体11に付着するトナー量とトナー像転写後に感光体11の上に残留する残留トナー量とも密接に関係し、感光体11に付着するトナー量が多いときは転写後に感光体11上に残留する残留トナー量も多くなる。
【0034】
従って、図2に示す感光体11上の各分割領域の露光データの有効画素のドット数の累積値と主走査方向と副走査方向における分布状態は、トナー像の形成に使用されたトナー量の累積量と分布状態とを示すパラメータであるばかりでなく、トナー像転写後に感光体11上に残留するトナー量の累積量と分布状態とを示すパラメータでもある。
【0035】
一方、この実施の形態では、クリーニングローラ16に吸着され、堆積した残留トナーの量をクリーニングローラ16の軸方向(回転軸方向)及び円周方向 (軸方向に対して交差する方向)についてきめ細かく推定し、残留トナー量が限界値を越えたとき、クリーニングローラ16のクリーニング処理を実行する。このため、クリーニングローラ16についても、その表面を軸方向及び円周方向に分割する。クリーニングローラ16については分割した区域を分割区域と呼ぶことにする。
【0036】
そこで、図2に示す各分割領域の有効画素のドット数の累積値と分布状態を示すデータのうち、主走査方向の各分割領域の有効画像のドット数の累積値と分布状態をクリーニングローラ16の軸方向(回転軸方向)の各分割区域のトナー吸着量と分布状態を示すデータとし、副走査方向の各分割領域の有効画素のドット数の累積値と分布状態をクリーニングローラ16の円周方向(軸方向に対して交差する方向)の各分割区域のトナー吸着量と分布状態を示すデータとして扱うことにする。
【0037】
クリーニングローラ16の直径が感光体11の直径と同一で、回転速度が同一であれば、クリーニングローラの軸方向及び円周方向の各分割区域は図2に示すものと同じになり、感光体11が1回転する間にクリーニングローラ16も1回転し、図2に示す感光体11の主走査方向及び副走査方向領域に対応する残留トナーが、クリーニングローラ16の軸方向及び円周方向の各分割区域に吸着される。
【0038】
しかし、クリーニングローラ16の直径が感光体11の直径よりも小さく、例えば感光体11の直径の1/4であるときは、感光体11が1回転する間にクリーニングローラ16は4回転する。この場合は、クリーニングローラの軸方向の各分割区域は図2に示すものと同じであるが、クリーニングローラの円周方向の各分割区域は図2に示すものの1/4(例えば上から5番目までの区域a1 、a2 、a3 、a4 、a5 )となり、感光体11が1回転する間にクリーニングローラ16に吸着される円周方向の各分割区域のトナー吸着量は、図2に示す副走査方向領域を4分割した各分割領域に対応する残留トナーがクリーニングローラ16の同一の分割区域に重畳して吸着される。
【0039】
即ち、図2に示す画像領域の副走査方向の左端の各領域について説明すれば、左端の各領域を上から4つに区分し、第1区分の領域をa1 、a2 、a3 、a4 、a5 、第2区分の領域をb1 、b2 、b3 、b4 、b5 、第3区分の領域をc1 、c2 、c3 、c4 、c5 、第4区分の領域をd1 、d2 、d3 、d4 、d5 とすると、第1区分の領域a1 に第2区分の領域b1 、第3区分の領域c1 、第4区分の領域d1 に対応する残留トナーがクリーニングローラ16の円周方向の同一分割区域(第1区域a1 )に重畳して吸着され、第1区分の領域a2 に第2区分の領域b2 、第3区分の領域c2 、第4区分の領域d2 に対応する残留トナーがクリーニングローラ16の円周方向の同一分割区域(第2区域a2 )に重畳して吸着される。他の区分の領域についても全く同様である。
【0040】
複数ページ分の画像形成を行うときは、複数ページ分の感光体11の主走査方向及び副走査方向の各分割領域に対応する残留トナーが、クリーニングローラ16の軸方向及び円周方向の同一分割区域に重畳して吸着されることになる。
【0041】
以上の説明は、理解を容易にするために、クリーニングローラの直径が感光体11の直径の1/4の場合を例として、感光体11の副走査方向の各分割領域に対応する残留トナーが、クリーニングローラ16の円周方向の同一分割区域に重畳して吸着されることを説明した。しかし、感光体の直径とクリーニングローラの直径との比率によっては、画像領域の副走査方向の各分割領域とクリーニングローラ上の円周方向の同一分割区域とが対応せず、また、複数ページ分の画像形成においても、感光体11の副走査方向の各分割領域とクリーニングローラ16の円周方向の同一分割区域が対応しない場合もある。
【0042】
しかしながら、このような画像領域の副走査方向の各分割領域とクリーニングローラ上の円周方向の同一分割区域とが対応しない場合においても、少くとも感光体11の主走査方向の各分割領域に対応する画素のドット数を複数ページ分累積した累積値が、クリーニングローラ16の軸方向の同一分割区域のいずれかに吸着される残留トナー量の累積量を表わしていることは明らかである。
【0043】
そして、感光体11の副走査方向については、感光体の直径とクリーニングローラの直径との比率によって、感光体11の各分割領域に対応する画素のドット数を複数ページ分累積した累積値がクリーニングローラ16の円周方向の同一分割区域に吸着される残留トナー量の累積量に正確に対応しない場合でも、円周方向の各分割領域の累積値の合計はクリーニングローラ16の円周方向分割区域のいずれかに吸着される残留トナー量の累積量を表すものとなる。
【0044】
なお、クリーニングローラ16の軸方向及び円周方向の各分割区域に吸着される残留トナー量の累積量を正確に知るならば、先に説明したように、クリーニングローラの直径と感光体の直径との比率を適切に設定、例えば1対4に設定するなどすればよい。
【0045】
そこで、この実施の形態では、感光体11の表面に形成される1ページ分の露光データの主走査方向及び副走査方向の各分割領域の有効画素のドット数を複数ページ分について累積した累積値に基づいて、クリーニングローラ16の軸方向及び円周方向の各分割区域に吸着される残留トナー量の累積量を推定する。そして、クリーニングローラ16の軸方向及び円周方向のそれぞれの分割区域の中の1つでも残留トナーの推定累積量が所定の許容限界に達した時点でクリーニングモードを設定し、クリーニングローラ16のクリーニング動作を開始させるようにした。
【0046】
次に、画像形成装置10を制御する制御装置21について説明する。図3は制御装置21の構成を説明するブロック図で、制御装置21はCPU22を中心に構成される。CPUの入出力ポートには、I/F制御部23、画像メモリ24、RAM25、ROM26、スイッチ・センサ制御部27、露光制御部31、露光データ積算演算部32、帯電制御部33、現像制御部34、転写制御部35、クリーニング制御部36、メインモータ、定着装置、イレーサ、給紙機構、タイミングローラ等その他の各種装置45(ここでは符号45で各種装置を代表する)制御を行うその他制御部37が接続される。
【0047】
I/F制御部23は外部装置41、例えばパソコン等から転送される画像信号の送受信を制御する。画像メモリ24は受信した画像信号の記憶と編集処理のためのメモリで、RAM25は後述する露光データの画素のドット数の積算や、積算値及び複数ページ分の累積値の格納に使用される第1及び第2メモリ、その他の演算処理のためのデータの一時記憶用メモリで、ROM26は制御プログラム等の記憶用メモリである。
【0048】
スイッチ・センサ制御部27は、画像形成装置10に対して操作者からの指示を入力する各種のキー、各種センサ類、表示部等46(ここでは符号46で代表する)の制御を行う。
【0049】
露光制御部31はレーザ発光装置を備えた露光装置13を制御するもので、編集処理された露光データによるレーザ光の変調、感光体11上へのレーザ光の投射を制御する。
【0050】
露光データ積算演算部32は、露光制御部31においてレーザ光の変調に使用された露光データに基づいて、先に図2を参照して説明した主走査方向及び副走査方向に配列された各分割領域(10ドット×10ドット)毎の有効画素のドット数を積算し、更に複数ページ分の露光データについて有効画素のドット数を累積演算する。
【0051】
この実施の形態では、前記した露光データ積算演算部32で累積演算された各分割領域の有効画素のドット数の累積値が、分割領域のいずれか1つにおいて予め設定された閾値を越えたとき、その分割領域に対応するクリーニングローラ16の分割区域に回収された残留トナーが許容値を越えたものと推定し、画像形成装置の動作モードをプリントモードからクリーニングモードに切り換える。
【0052】
帯電制御部33は帯電装置12を制御し、感光体11の表面電位を画像形成に適した電位に均一に帯電させる。
【0053】
現像制御部34は現像装置14を制御するもので、動作モードがプリントモードのときは、現像ローラに印加する電圧を現像に適した値に制御し、感光体11の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する。動作モードがクリーニングモードに切り換えられた場合は、現像ローラに印加する電圧をトナーの回収に適した値に制御し、感光体11上に排出されたトナーを現像装置14の内部に回収する。
【0054】
転写制御部35は転写装置15を制御するもので、動作モードがプリントモードでは転写装置15に印加する電圧を転写に適した値に制御し、感光体11の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写させる。動作モードがクリーニングモードに切り換えられた場合は、転写装置15に印加する電圧をクリーニングモードの値に制御し、感光体11上に排出されたトナーが転写装置15に吸着しないように制御する。
【0055】
クリーニング制御部36はクリーニングローラ16を制御するもので、動作モードがプリントモードでは、クリーニングローラ16に感光体11の表面に残留したトナーの吸着に適した電圧である第1の電圧を印加する。また、動作モードがクリーニングモードに切り換えられた場合は、クリーニングローラ16の電位を感光体11の電位の絶対値よりも高い電位である第2の電圧に切り換えて印加し、吸着されているトナーを感光体11に排出させる。
【0056】
その他制御部37は、定着装置18、イレーサ17、給紙装置20、タイミングローラ19、図示されていないメインモータなどのその他の各種装置45の制御を行う。
【0057】
なお、図示を省略したが、画像形成装置には電源装置が備えられており、帯電装置12、現像装置14の現像ローラ、転写装置15、及びクリーニングローラ16に対して、それぞれ帯電制御部33、現像制御部34、転写制御部35、及びクリーニング制御部36の各制御部を経て前記した所定の電圧が供給されるものとする。
【0058】
図4及び図5は制御装置21で実行される画像形成装置の制御動作のうち、クリーニングローラ16に吸着される残留トナー量の累積量の推定と、クリーニングローラ16のクリーニング処理を説明するフローチャートである。
【0059】
まず、図4のフローチャートを参照して残留トナー量の累積量の推定と、クリーニングローラ16のクリーニング処理の概略を説明する。通常の動作開始においては、動作モードとしてプリントモードを設定(クリーニングモードは解除)し、第1及び第2メモリをクリヤする(ステップP1、P2)。露光データを読み込んでプリントすべき1ページ分の露光データを編集し、編集した露光データを露光装置13に出力し、プリント動作を実行する(ステップP3、P4)。プリント動作では、当然のことであるが、クリーニングローラ16による感光体11の表面の残留トナーのクリーニング(残留トナーのクリーニングローラへの吸着)も実行される。
【0060】
編集した1ページ分の露光データを取り込み、露光データの有効画素のドット数を各分割領域(図2参照)毎に積算し、各分割領域毎の積算値を第1メモリの各領域に対応した記憶領域に格納する(ステップP5)。
【0061】
各分割領域毎の有効画素のドット数の積算値を複数ページ分累積した累積値を格納する第2メモリから、分割領域毎の有効画素のドット数の累積値(最初は零)を読み出し、第1メモリに格納されている分割領域毎の有効画素のドット数の積算値を加算して累積値を演算し、演算された各分割領域毎の累積値を第2メモリに格納する(ステップP6)。
【0062】
第2メモリに格納されている各画像領域の有効画素のドット数の累積値が、予め設定された閾値を越えたか否かを判定し(ステップP7)、閾値を越えた画像領域が有るときは、クリーニングローラ16の各画像領域に対応する区域に回収された残留トナーが許容値を越えたものと推定し、画像形成装置の動作モードをプリントモードからクリーニングモードに切換えて設定し、プリントモードを解除する(ステップP8)。
【0063】
クリーニングローラ16のクリーニング処理を実行し(ステップP9)、クリーニング処理が終了したときは、動作モードを再びプリントモードに設定し、クリーニングモードを解除する(ステップP10)。
【0064】
プリントすべき次ページの有無を判定し(ステップP11)、次ページがあるときはステップP3に移り、新たな1ページの画像編集を開始する。ステップP11の判定でプリントすべき次ページが無いときは、プリント終了の処理を行い(ステップP12)、全ての処理を終了する。
【0065】
次に、図5のフローチャートを参照して、図4のフローチャートでステップP9として示したクリーニングローラ16のクリーニング処理の詳細を説明する。まず、クリーニング処理の時間をカウントするタイマーに所定の時間データを設定し、時間カウントを開始する(ステップP21)。タイマーに設定する所定の時間データは予め実験等により決定されている値とする。
【0066】
クリーニングローラ16の印加電圧、転写装置15の印加電圧、現像装置14の現像ローラ印加電圧をクリーニング処理に適した電圧値に設定し(ステップP22)、クリーニングローラ16に吸着していたトナーを感光体11に排出させる(ステップP23)。クリーニング処理のために設定された時間の経過を待ち(ステップP24)、設定された時間が経過したときはクリーニング処理が終了したので、第1、第2メモリの内容をクリヤし(ステップP25)、クリーニングローラ16の印加電圧、転写装置15の印加電圧、現像装置14の現像ローラ印加電圧をプリント処理に適した電圧値に設定し(ステップP26)、主ルーチンに戻る。
【0067】
以上説明したこの発明の実施の形態では、クリーニング装置としてクリーニングローラを使用しているが、クリーニング装置としては、クリーニングローラの他、クリーニングブラシ、クリーニングベルト、クリーニング用磁気ブラシ等を使用することもできる。
【0068】
また、帯電装置が帯電ブラシで構成されているときは、クリーニングモードが設定されたときは、帯電ブラシをクリーニングローラとして使用することも可能である。この場合、帯電ブラシに印加する電圧をクリーニング処理の適した電圧に設定することは言うまでもない。
【0069】
さらに、この発明の実施の形態では、感光体上に排出された残留トナーを現像装置に回収するように構成されているが、感光体上に排出された残留トナーを感光体に接近配置された専用の回収装置等で回収するように構成してもよい。
【0070】
また、タンデム方式のカラー画像形成装置のように、複数の感光体を備えた画像形成装置においては、複数の感光体にそれぞれクリーニング装置が配置されるほか、転写ベルトにもクリーニング装置が配置されるが、この場合はいずれか1つのクリーニング装置において先に説明した各分割領域の有効画素のドット数の累積値が所定の閾値を越えたと判定されたとき、クリーニングモードを設定してクリーニング処理を実行するようにするとよい。
【0071】
さらに、この発明の実施の形態では、感光体の表面に形成される1ページ分の露光データの累積値から残留トナー量の累積量を推定している。ここでいう露光データには、外部装置、例えばパソコン等から入力された印字(画像を含む)データのほか、ビデオ信号等を含むものとする。
【0072】
また、残留トナー量の累積量の推定には、感光体11上の画像領域を主走査方向と副走査方向に沿って複数の領域Aに分割し、それぞれの領域における黒の画素のドット数を複数ページ分について累積した累積値を使用しているが、このドット数の累積値に換えてそれぞれの領域に向けたレーザ発光量の累積値を使用することもできる。
【0073】
なお、上記実施の形態には、以下の構成の発明が含まれる。
【0074】
(1)請求項1の発明において、像担持体上に形成される像にはトナー像が含まれ、像担持体上に残留する残留物には残留トナーが含まれる。
【0075】
(2)請求項1の発明において、更に第1及び第2の電圧を出力する電源装置を備え、前記制御手段は推定された残留物回収量とその分布状態を示す情報に基づいて前記電源装置から出力される第1及び第2の電圧を切替えて接触手段に供給する。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の画像形成装置及び画像形成方法では、像担持体上に形成された像を記録媒体上に転写した後に像担持体上に残留した残留物が接触手段(クリーニング装置等)に回収されるが、像担持体上に画像を形成する画像情報に基づいて接触手段に回収される残留物回収量と分布状態を推定し、その推定結果に基づいて接触手段の一部に部分的にでも許容値を越える残留物が回収されていると推定されたときは、接触手段に回収された残留物を像担持体上に放出させるものである。
【0077】
これにより、従来の画像形成装置では、罫線等が多い画像など特殊なパターンの画像形成においては、接触手段の一部に許容値を越える残留物が回収されてもその事実を知ることができずに画像品質の低下した画像形成が行われることがあったが、この発明によれば、接触手段に回収される残留物の回収量と分布状態を推定して適切な時期にクリーニング動作を行うことができ、画像品質の低下を防止することができる。
【0078】
また、像担持体上に残留した残留物の回収を適切な時期に行うことができるので、不必要に頻繁にクリーニング動作を行うことがなくなり、画像形成動作を効率よく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図。
【図2】感光体の表面に形成される1ページ分の露光データを説明する図。
【図3】制御装置の構成を説明するブロック図。
【図4】制御装置で実行される画像形成装置の制御動作のうち、残留トナー量の累積量の推定とクリーニング処理の概略を説明するフローチャート。
【図5】クリーニング処理の詳細を説明するフローチャート。
【符号の説明】
10 画像形成装置
11 感光体
12 帯電装置
13 露光装置
14 現像装置
15 転写装置
16 クリーニング装置(クリーニングローラ)
17 イレーサ
18 定着装置
19 タイミングローラ
20 給紙装置
21 制御装置
22 CPU
23 I/F制御部
24 画像メモリ
25 RAM
26 ROM
27 スイッチ・センサ制御部
31 露光制御部
32 露光データ積算演算部
33 帯電制御部
34 現像制御部
35 転写制御部
36 クリーニング制御部
37 その他制御部
41 外部装置(パソコン)
45 その他の装置
46 各種キー、センサ類
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic image forming apparatus, for example, a copier, a printer, a facsimile, or a multifunction peripheral having the functions of these apparatuses, and an image forming method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus, for example, a laser printer, an image latent image is formed by projecting a laser beam modulated by an image signal onto a charged photoreceptor, and the image latent image is developed with toner. Form a toner image. Further, the toner image formed on the photoreceptor is transferred to a recording medium, and the transferred toner image is subjected to a fixing process to record an image on the recording medium.
[0003]
In a transfer process for transferring a toner image formed on a photoconductor to a recording medium, the toner image is not completely transferred to the recording medium, and a part of the toner remains on the photoconductor. Since the residual toner on the photoreceptor degrades the image quality, the image forming apparatus is provided with a cleaning device that approaches or contacts the photoreceptor, removes and collects the residual toner, and develops the collected toner again. Some are configured to return to the device.
[0004]
There are various types of cleaning devices that remove and collect such residual toner. For example, a cleaning device that uses a cleaning roller that comes into contact with a photoreceptor removes the residual toner on the photoreceptor by electrostatic force. It is configured to be adsorbed on and removed.
[0005]
If the toner adsorbed on the cleaning roller is left as it is, the cleaning function of the cleaning roller gradually deteriorates and the image quality deteriorates. There is a configuration in which the suction toner is discharged from the cleaning roller when it is estimated that the toner has reached, and the discharged toner is returned to the developing device again (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-34134.
[0007]
In the above publication, in estimating the amount of toner adsorbed on the cleaning roller, the amount of image data for recording an image latent image on the photoconductor is detected and the accumulated value of the amount of image data for a plurality of pages is obtained. There has been proposed a configuration in which when the accumulated value reaches a predetermined limit value, it is estimated that the amount of attracted toner has reached an allowable limit amount, a cleaning process is executed, and the toner adsorbed on the cleaning roller is discharged.
[0008]
Further, depending on the toner image formed on the photoreceptor, a large amount of toner adheres to a specific area, for example, an area of a ruled line in image recording including a ruled line, and a small amount of toner adheres to other areas. For this reason, after transferring the formed toner image to the recording medium, if the toner remaining on the photoreceptor is attracted to the cleaning roller, the amount of the attracted toner is particularly large at the position corresponding to the ruled line portion of the cleaning roller, There is an inconvenience that the cleaning function is reduced only in this portion.
[0009]
For this reason, in the above publication, the projection position of the laser beam for recording the image latent image on the photoreceptor is slightly shifted in the main scanning direction every time one page of image exposure is performed. A configuration has been proposed in which even in the case of image recording, the toner is prevented from being intensively attached to the area of the ruled line portion, and the residual toner is not intensively attracted to a specific position in the axial direction of the cleaning roller in the cleaning process. ing.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, in the configuration in which the amount of residual toner adsorbed is estimated based on the accumulated value of the image data amount, the total amount of residual toner adsorbed on the cleaning roller can be estimated. , And which portion in the radial direction the residual toner adsorption amount is large or small cannot be known.
[0011]
In a configuration in which the projection position of the laser beam is slightly shifted in the main scanning direction for each image exposure of one page, the possibility that the residual toner is intensively adsorbed to a specific position in the axial direction of the cleaning roller is small. It is not possible to know in which portion of the cleaning roller in the axial direction and in the radial direction the amount of adsorbed residual toner is large or small.
[0012]
As described above, in the conventional configuration, it is not possible to know the amount of residual toner adsorbed in each part of the cleaning device in the axial direction and the radial direction. Even if the amount exceeds the allowable limit and the cleaning function of the cleaning device deteriorates, the cleaning device continues to be used, and the residual toner on the photoreceptor cannot be sufficiently removed, so that the image quality may be deteriorated.
[0013]
Further, the configuration in which the projection position of the laser beam is slightly shifted in the main scanning direction for each image exposure of one page not only complicates the exposure control but also enlarges the print recording width and increases the size of the apparatus itself. There were inconveniences. An object of the present invention is to solve the above problems.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention of claim 1 provides an image carrier, and forms an image latent image on the image carrier based on image information and develops the image latent image. Image forming means for transferring the obtained image to a recording medium, and rotating about a rotation axis extending in the main scanning direction of the image carrier, and contacting the image carrier to copy the image on the image carrier to the recording medium. Contact means for collecting a residue remaining on the image carrier after being transferred to the image carrier, based on a distribution state of the image information amount used for forming the image latent image on the image carrier. A residue estimating unit for estimating at least a residual amount of the residue collected in the contact unit in the rotation axis direction of the contact unit and a distribution state thereof, and applying a voltage applied to the contact unit to a first unit. Control means for switching between a voltage and a second voltage; The stage applies a first voltage to the contact unit based on the information indicating the amount of the collected residue estimated by the residue estimation unit and the distribution state of the residue and applies the residue on the image carrier to the contact unit. The image forming apparatus is characterized in that the applied voltage is switch-controlled so as to collect and apply a second voltage to the contact means so that the residue collected by the contact means is re-emitted onto the image carrier. .
[0015]
The residue estimating means estimates a residue recovery amount and a distribution state in the rotation axis direction of the contact means, and a residue and a distribution state in a direction intersecting with the rotation axis direction of the contact means. May be used as residue estimation means.
[0016]
Further, the residue estimation unit divides the image area on the image carrier into a plurality of areas along the main scanning direction and the sub-scanning direction, and calculates the pixels constituting the image on each of the divided image areas. Residue estimation means for estimating the amount of residue collected and its distribution based on the number.
[0017]
Further, the contact means may be any one of a cleaning member for cleaning the surface of the image carrier, a charging member for applying a charge to the image carrier, and a transfer member for transferring an image formed on the surface of the image carrier to a recording medium. can do.
[0018]
The invention according to claim 5, wherein an image carrier, an image latent image is formed on the image carrier based on image information, and an image obtained by developing the image latent image is transferred to a recording medium. Means for rotating about an axis of rotation of the image carrier extending in the main scanning direction, contacting the image carrier, transferring the image on the image carrier to a recording medium, and remaining on the image carrier. Contact means for collecting the residue; applying a first voltage to the contact means to collect the residue on the image carrier in the contact means; applying a second voltage to the contact means to contact the contact means; An image forming method in an image forming apparatus for re-discharging a residue collected by means on an image carrier, comprising the following steps:
Estimating the amount of the residue collected by the contact unit and the distribution thereof based on the distribution of the image information amount used for forming the image latent image on the image carrier;
A step of switching a voltage applied to the contact means from a first voltage to a second voltage based on the estimated residue and its distribution state.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electrophotographic image forming apparatus 10 suitable for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a photoreceptor constituting an image carrier having a photosensitive layer formed on the surface, around which a charging device 12 constituting an image forming means, an exposure device 13 having a laser device, and a developing device 14, a transfer device 15, a cleaning device 16 constituting a contact unit, and an eraser 17 are arranged. In addition, the image forming apparatus 10 includes a paper feeding device 20 for feeding the recording medium P, a timing roller 19, a fixing device 18, and the like. The black circles on the surfaces of the photoconductor 11, the cleaning device 16, and the like indicate toner.
[0020]
Although the configuration of the above-described electrophotographic image forming apparatus 10 is known, its configuration and operation will be briefly described. First, when the power is turned on, the photoconductor 11 is continuously rotated in the direction of arrow a by a driving device (not shown). The charging device 12 is operated to uniformly apply a charge to the photosensitive layer on the surface of the photoreceptor 11 to be charged. A laser beam modulated by an image signal from the laser device of the exposure device 13 is projected on the surface of the photoconductor 11 to form an electrostatic latent image.
[0021]
When the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor 11 comes to the position of the developing device 14 due to the rotation of the photoconductor 11 in the direction of the arrow a, the electrostatic latent image is developed by the toner loaded in the developing device 14. An image is formed by the toner on the surface of.
[0022]
The image (toner image) formed on the surface of the photoconductor 11 is fed from the paper feeding device 20 at the timing of coming to the transfer position by the rotation of the photoconductor 11 in the direction of arrow a, and temporarily stopped at the timing roller 19. The recording medium P is transported to the transfer position by the rotation of the timing roller 19, and the image (toner image) on the surface of the photoconductor 11 is transferred to the recording medium P by the operation of the transfer device 15.
[0023]
Thereafter, the recording medium P to which the image (toner image) has been transferred is conveyed to the fixing device 18 and subjected to heat fixing processing, and is fixed to the recording medium P. The toner remaining on the photoconductor 11 is removed by a cleaning device 16 as described later in detail, and the residual charge on the photoconductor 11 is removed by an eraser 17.
[0024]
In the above-described image forming process, the toner image on the surface of the photoconductor 11 is transferred to the recording medium P, but a part of the toner image remains on the photoconductor 11 without being transferred. Since the residual toner on the photoconductor degrades image quality, a cleaning device 16 for removing the residual toner is arranged in contact with the photoconductor 11.
[0025]
In the following description, the cleaning device that forms the contact unit will be described as an example in which the cleaning device is configured by a cleaning roller, and thus the cleaning device will be described as the cleaning roller 16.
[0026]
A voltage having a polarity opposite to the polarity of the charged toner is applied to the cleaning roller 16, and the cleaning roller 16 attracts residual toner that is a residue remaining on the surface of the photoconductor 11. For example, when the charge polarity of the toner is negative, a positive voltage is applied to the cleaning roller 16.
[0027]
When the suction of the residual toner by the cleaning roller 16 is repeated, the adsorbed toner gradually accumulates on the cleaning roller 16 and the cleaning function is reduced, thereby deteriorating the image quality. Therefore, it is necessary to perform a process of discharging the toner accumulated from the cleaning roller 16. There is. Therefore, in this embodiment, when the image forming operation is repeated and the estimated value of the amount of toner deposited on the cleaning roller 16 reaches a predetermined allowable limit, the cleaning mode is set and the cleaning operation is started. In the following description, the cleaning operation refers to a process of discharging the toner accumulated on the cleaning roller 16 onto the photoconductor 11.
[0028]
In the cleaning operation, since the cleaning roller 16 has a high potential voltage having the same polarity as the charged polarity of the toner, that is, the surface potential of the photoconductor 11 is a minus potential, the cleaning roller 16 has a higher potential than the surface potential of the photoconductor 11. By applying a negative potential having a high absolute value, the negative polarity toner deposited on the cleaning roller 16 is discharged onto the surface of the photoconductor 11. At this time, a voltage having the same polarity as that of the toner is applied to the transfer device 15 to prevent the released toner from adhering to the transfer device 15.
[0029]
In the cleaning operation, a positive potential is applied to the developing roller of the developing device 14 so that the toner discharged on the surface of the photoconductor 11 is attracted to the developing roller and collected by the developing device 14.
[0030]
Next, estimation of the accumulated value of the amount of toner deposited on the cleaning roller 16 will be described. The amount of toner adsorbed on the cleaning roller 16 is closely related to the amount of toner consumed for image formation, and the amount of toner consumed for image formation is closely related to the amount of exposure data for forming a toner image on the photoconductor 11. Is based on the finding that the accumulated amount of the residual toner amount can be estimated from the accumulated value of the exposure data.
[0031]
FIG. 2 is a view for explaining one page of exposure data formed on the surface of the photoconductor 11, in which an image area on the photoconductor 11 is divided into a plurality of areas A along a main scanning direction and a sub-scanning direction. The size of each divided area A is an area composed of 10 dots × 10 dots and having 100 pixels. The description that each of the divided areas A is 100 dots composed of pixels of 10 dots × 10 dots is merely an example, and the present invention is not limited to this. It goes without saying that the size of each divided area A can be arbitrarily determined accordingly.
[0032]
The number written in each divided area A is the number of dots of black pixels in the divided area of the exposure data for one page (in the case of binary black and white, the black pixels are hereinafter referred to as “effective pixels”). Is an example of an accumulated value obtained by accumulating a plurality of pages, and shows an accumulated value in which 100 dots are set as one unit. That is, the numerical value 2 in the divided area a1 at the upper left of FIG. 2 indicates that the cumulative value of the number of dots of the effective pixels in this divided area is 200, that is, 200 dots.
[0033]
Exposure data and the amount of toner adhering to the photoconductor 11 are substantially proportional to each other, and are also closely related to the amount of toner adhering to the photoconductor 11 and the amount of residual toner remaining on the photoconductor 11 after transfer of the toner image. When the amount of toner adhering to the photoconductor 11 is large, the amount of residual toner remaining on the photoconductor 11 after transfer also increases.
[0034]
Accordingly, the cumulative value of the number of dots of the effective pixels and the distribution state in the main scanning direction and the sub scanning direction of the exposure data of each divided area on the photoconductor 11 shown in FIG. Not only are the parameters indicating the cumulative amount and the distribution state, but also the parameters indicating the cumulative amount and the distribution state of the toner amount remaining on the photoconductor 11 after the transfer of the toner image.
[0035]
On the other hand, in this embodiment, the amount of the residual toner adsorbed and accumulated on the cleaning roller 16 is finely estimated in the axial direction (rotation axis direction) and the circumferential direction (direction intersecting the axial direction) of the cleaning roller 16. Then, when the residual toner amount exceeds the limit value, the cleaning process of the cleaning roller 16 is executed. For this reason, the surface of the cleaning roller 16 is also divided in the axial direction and the circumferential direction. The divided area of the cleaning roller 16 is referred to as a divided area.
[0036]
Therefore, among the data indicating the cumulative value of the number of dots of the effective pixels in each divided area and the data indicating the distribution state shown in FIG. Is the data indicating the toner adsorption amount and distribution state of each divided area in the axial direction (rotation axis direction), and the cumulative value and distribution state of the effective pixel dots of each divided area in the sub-scanning direction is the circumference of the cleaning roller 16. The toner adsorption amount and the distribution state of each divided area in the direction (direction intersecting the axial direction) will be handled as data indicating the distribution state.
[0037]
If the diameter of the cleaning roller 16 is the same as the diameter of the photoconductor 11 and the rotation speed is the same, each divided area in the axial direction and the circumferential direction of the cleaning roller becomes the same as that shown in FIG. The cleaning roller 16 also makes one rotation while the rotation of the cleaning roller 16 makes one rotation, and the residual toner corresponding to the main scanning direction and the sub-scanning direction area of the photoconductor 11 shown in FIG. Adsorbed to the area.
[0038]
However, when the diameter of the cleaning roller 16 is smaller than the diameter of the photoconductor 11, for example, 1/4 of the diameter of the photoconductor 11, the cleaning roller 16 rotates four times while the photoconductor 11 makes one rotation. In this case, each divided area in the axial direction of the cleaning roller is the same as that shown in FIG. 2, but each divided area in the circumferential direction of the cleaning roller is 1/4 of the one shown in FIG. 2, a1, a2, a3, a4, a5), and the amount of toner adsorbed in each of the circumferentially divided areas adsorbed on the cleaning roller 16 during one rotation of the photoconductor 11 is shown in FIG. Residual toner corresponding to each divided region obtained by dividing the direction region into four is superposed and adsorbed on the same divided region of the cleaning roller 16.
[0039]
That is, to explain each of the leftmost regions in the sub-scanning direction of the image region shown in FIG. 2, the leftmost region is divided into four from the top, and the first divided regions are a1, a2, a3, a4, and a5. , The area of the second section is b1, b2, b3, b4, b5, the area of the third section is c1, c2, c3, c4, c5, and the area of the fourth section is d1, d2, d3, d4, d5. The residual toner corresponding to the second section area b1, the third section area c1, and the fourth section area d1 is located in the first section area a1 in the circumferential direction of the cleaning roller 16 (the first section a1). ), The residual toner corresponding to the second section area b2, the third section area c2, and the fourth section area d2 is the same in the circumferential direction of the cleaning roller 16 in the first section area a2. Superimposed on divided area (second area a2) It is adsorbed Te. The same applies to the other areas.
[0040]
When image formation for a plurality of pages is performed, residual toner corresponding to each of the divided regions of the photoconductor 11 for the plurality of pages in the main scanning direction and the sub-scanning direction is the same in the axial direction and the circumferential direction of the cleaning roller 16. It will be superimposed and adsorbed on the area.
[0041]
In the above description, in order to facilitate understanding, the case where the diameter of the cleaning roller is 1/4 of the diameter of the photoconductor 11 is taken as an example, and the residual toner corresponding to each divided area of the photoconductor 11 in the sub-scanning direction is reduced. It has been described that the cleaning roller 16 is attracted by being superimposed on the same divided area in the circumferential direction. However, depending on the ratio between the diameter of the photoconductor and the diameter of the cleaning roller, each divided area in the sub-scanning direction of the image area does not correspond to the same divided area on the cleaning roller in the circumferential direction, and a plurality of pages are not included. In the image formation described above, there may be cases where each divided area of the photoconductor 11 in the sub-scanning direction does not correspond to the same divided area of the cleaning roller 16 in the circumferential direction.
[0042]
However, even when such divided regions in the sub-scanning direction of the image region do not correspond to the same divided regions in the circumferential direction on the cleaning roller, at least each divided region in the main scanning direction of the photoconductor 11 corresponds to each divided region. Obviously, the accumulated value obtained by accumulating the number of dots of the corresponding pixel for a plurality of pages represents the accumulated amount of the residual toner amount adsorbed to any one of the same divided areas in the axial direction of the cleaning roller 16.
[0043]
In the sub-scanning direction of the photoconductor 11, the accumulated value obtained by accumulating the number of dots of pixels corresponding to each divided area of the photoconductor 11 for a plurality of pages is determined by the ratio of the diameter of the photoconductor to the diameter of the cleaning roller. Even if the cumulative amount of the residual toner adsorbed on the same divided area in the circumferential direction of the roller 16 does not accurately correspond to the total amount of the accumulated values of the divided areas in the circumferential direction, the sum of the accumulated values of the divided areas in the circumferential direction of the cleaning roller 16 is Represents the accumulated amount of the residual toner amount adsorbed on any of the above.
[0044]
If the accumulated amount of the residual toner adsorbed in each of the divided areas in the axial direction and the circumferential direction of the cleaning roller 16 is accurately known, as described above, the diameter of the cleaning roller and the diameter of the photoconductor are determined as described above. May be appropriately set, for example, set to 1: 4.
[0045]
Therefore, in this embodiment, a cumulative value obtained by accumulating the number of dots of effective pixels in each divided area in the main scanning direction and the sub-scanning direction of one page of exposure data formed on the surface of the photoconductor 11 for a plurality of pages. , The accumulated amount of the residual toner amount adsorbed to each of the divided areas in the axial direction and the circumferential direction of the cleaning roller 16 is estimated. The cleaning mode is set when the estimated accumulated amount of the residual toner in at least one of the divided areas in the axial direction and the circumferential direction of the cleaning roller 16 reaches a predetermined allowable limit. Start to work.
[0046]
Next, the control device 21 that controls the image forming apparatus 10 will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the control device 21. The control device 21 is mainly configured with a CPU 22. Input / output ports of the CPU include an I / F controller 23, an image memory 24, a RAM 25, a ROM 26, a switch / sensor controller 27, an exposure controller 31, an exposure data integration calculator 32, a charging controller 33, and a development controller. 34, a transfer control unit 35, a cleaning control unit 36, a main motor, a fixing device, an eraser, a paper feeding mechanism, a timing roller, and other various devices 45 (here, reference numeral 45 represents other devices). 37 is connected.
[0047]
The I / F control unit 23 controls transmission and reception of image signals transferred from the external device 41, for example, a personal computer or the like. The image memory 24 is a memory for storing and editing received image signals, and the RAM 25 is used for integrating the dot number of pixels of exposure data, which will be described later, and for storing the integrated value and the accumulated value for a plurality of pages. The first and second memories and other memories for temporarily storing data for arithmetic processing. The ROM 26 is a memory for storing control programs and the like.
[0048]
The switch / sensor control unit 27 controls various keys for inputting instructions from the operator to the image forming apparatus 10, various sensors, a display unit 46 (represented by reference numeral 46 here), and the like.
[0049]
The exposure control unit 31 controls the exposure device 13 including the laser light emitting device, and controls the modulation of the laser beam by the exposure data that has been edited and the projection of the laser beam onto the photoconductor 11.
[0050]
The exposure data integration calculating section 32 performs, on the basis of the exposure data used for modulating the laser light in the exposure control section 31, each of the divided data arranged in the main scanning direction and the sub-scanning direction described above with reference to FIG. The number of effective pixels in each area (10 dots × 10 dots) is integrated, and the number of effective pixels is cumulatively calculated for exposure data for a plurality of pages.
[0051]
In this embodiment, when the cumulative value of the number of dots of the effective pixel of each divided area, which is cumulatively calculated by the exposure data integration calculating unit 32, exceeds a preset threshold value in any one of the divided areas. Then, it is estimated that the residual toner collected in the divided area of the cleaning roller 16 corresponding to the divided area exceeds the allowable value, and the operation mode of the image forming apparatus is switched from the print mode to the cleaning mode.
[0052]
The charging control unit 33 controls the charging device 12 to uniformly charge the surface potential of the photoconductor 11 to a potential suitable for image formation.
[0053]
The development control unit 34 controls the developing device 14. When the operation mode is the print mode, the development control unit 34 controls the voltage applied to the development roller to a value suitable for development, and controls the electrostatic force formed on the surface of the photoconductor 11. The latent image is developed with toner. When the operation mode is switched to the cleaning mode, the voltage applied to the developing roller is controlled to a value suitable for collecting the toner, and the toner discharged onto the photoconductor 11 is collected in the developing device 14.
[0054]
When the operation mode is the print mode, the transfer control unit 35 controls the voltage applied to the transfer device 15 to a value suitable for transfer, and records the toner image formed on the surface of the photoconductor 11. Transfer to a medium. When the operation mode is switched to the cleaning mode, the voltage applied to the transfer device 15 is controlled to the value of the cleaning mode, and the toner discharged onto the photoconductor 11 is controlled so as not to be attracted to the transfer device 15.
[0055]
The cleaning controller 36 controls the cleaning roller 16. When the operation mode is the print mode, the cleaning controller 16 applies a first voltage to the cleaning roller 16, which is a voltage suitable for attracting toner remaining on the surface of the photoconductor 11. When the operation mode is switched to the cleaning mode, the potential of the cleaning roller 16 is switched to and applied to the second voltage that is higher than the absolute value of the potential of the photoconductor 11, and the adsorbed toner is removed. It is discharged to the photoconductor 11.
[0056]
The other control unit 37 controls the fixing device 18, the eraser 17, the sheet feeding device 20, the timing roller 19, and other various devices 45 such as a main motor (not shown).
[0057]
Although not shown, the image forming apparatus is provided with a power supply unit, and a charging control unit 33, a charging control unit 33, a developing roller of the developing device 14, a transfer device 15, and a cleaning roller 16, respectively. It is assumed that the predetermined voltage is supplied through the respective control units of the development control unit 34, the transfer control unit 35, and the cleaning control unit 36.
[0058]
FIGS. 4 and 5 are flowcharts illustrating the estimation of the accumulated amount of the residual toner adsorbed on the cleaning roller 16 and the cleaning process of the cleaning roller 16 in the control operation of the image forming apparatus performed by the control device 21. is there.
[0059]
First, the outline of the estimation of the accumulated amount of the residual toner amount and the cleaning process of the cleaning roller 16 will be described with reference to the flowchart of FIG. At the start of the normal operation, the print mode is set as the operation mode (the cleaning mode is released), and the first and second memories are cleared (steps P1 and P2). The exposure data is read, the exposure data for one page to be printed is edited, the edited exposure data is output to the exposure device 13, and the printing operation is executed (steps P3 and P4). In the printing operation, as a matter of course, cleaning of the residual toner on the surface of the photoconductor 11 by the cleaning roller 16 (adsorption of the residual toner to the cleaning roller) is also performed.
[0060]
The edited exposure data for one page is fetched, the number of dots of effective pixels of the exposure data is integrated for each divided area (see FIG. 2), and the integrated value for each divided area corresponds to each area of the first memory. It is stored in the storage area (step P5).
[0061]
From the second memory that stores the accumulated value of the accumulated number of dots of the effective pixels for each divided area for a plurality of pages, the accumulated value of the number of dots of the effective pixels for each divided area (initially zero) is read. The cumulative value is calculated by adding the integrated value of the number of dots of the effective pixel for each divided region stored in one memory, and the calculated cumulative value for each divided region is stored in the second memory (step P6). .
[0062]
It is determined whether or not the cumulative value of the number of dots of the effective pixels of each image area stored in the second memory has exceeded a preset threshold (step P7). It is estimated that the residual toner collected in the area corresponding to each image area of the cleaning roller 16 has exceeded the allowable value, the operation mode of the image forming apparatus is switched from the print mode to the cleaning mode and set, and the print mode is set. Release (step P8).
[0063]
The cleaning process of the cleaning roller 16 is performed (Step P9). When the cleaning process is completed, the operation mode is set to the print mode again, and the cleaning mode is released (Step P10).
[0064]
It is determined whether or not there is a next page to be printed (step P11). If there is a next page, the process proceeds to step P3 to start image editing of a new one page. If it is determined in step P11 that there is no next page to be printed, a print end process is performed (step P12), and all processes are ended.
[0065]
Next, the details of the cleaning process of the cleaning roller 16 shown as Step P9 in the flowchart of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, predetermined time data is set in a timer for counting the time of the cleaning process, and time counting is started (step P21). The predetermined time data set in the timer is a value determined in advance by an experiment or the like.
[0066]
The voltage applied to the cleaning roller 16, the voltage applied to the transfer device 15, and the voltage applied to the developing roller of the developing device 14 are set to voltage values suitable for the cleaning process (Step P <b> 22). 11 (step P23). Waiting for the elapse of the time set for the cleaning process (step P24), and when the set time has elapsed, the cleaning process has been completed, so the contents of the first and second memories are cleared (step P25). The voltage applied to the cleaning roller 16, the voltage applied to the transfer device 15, and the voltage applied to the developing roller of the developing device 14 are set to voltage values suitable for print processing (step P26), and the process returns to the main routine.
[0067]
In the embodiment of the present invention described above, a cleaning roller is used as a cleaning device. However, a cleaning brush, a cleaning belt, a cleaning magnetic brush, or the like may be used as the cleaning device in addition to the cleaning roller. .
[0068]
Further, when the charging device is constituted by a charging brush, the charging brush can be used as a cleaning roller when the cleaning mode is set. In this case, it goes without saying that the voltage applied to the charging brush is set to a voltage suitable for the cleaning process.
[0069]
Further, in the embodiment of the present invention, the developing device is configured to collect the residual toner discharged on the photoconductor, but the residual toner discharged on the photoconductor is disposed close to the photoconductor. You may comprise so that it may collect | recover with an exclusive collection device.
[0070]
In an image forming apparatus including a plurality of photoconductors, such as a tandem-type color image forming apparatus, a cleaning device is disposed on each of the plurality of photoconductors, and a cleaning device is disposed on a transfer belt. However, in this case, when it is determined in any one of the cleaning devices that the cumulative value of the number of dots of the effective pixels in each of the divided areas described above exceeds a predetermined threshold, the cleaning mode is set and the cleaning process is performed. It is good to do it.
[0071]
Further, in the embodiment of the present invention, the cumulative amount of the residual toner amount is estimated from the cumulative value of the exposure data for one page formed on the surface of the photoconductor. Here, the exposure data includes not only print (including an image) data input from an external device, for example, a personal computer or the like, but also a video signal and the like.
[0072]
To estimate the accumulated amount of the residual toner, the image area on the photoconductor 11 is divided into a plurality of areas A along the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the number of dots of black pixels in each area is calculated. Although the accumulated value accumulated for a plurality of pages is used, the accumulated value of the laser emission amount for each area can be used instead of the accumulated value of the number of dots.
[0073]
The above embodiments include inventions having the following configurations.
[0074]
(1) In the first aspect of the present invention, the image formed on the image carrier includes a toner image, and the residue remaining on the image carrier includes residual toner.
[0075]
(2) The power supply apparatus according to claim 1, further comprising a power supply apparatus for outputting the first and second voltages, wherein the control unit is configured to control the power supply apparatus based on information indicating the estimated amount of the collected residue and its distribution state. The first and second voltages output from the switch are switched and supplied to the contact means.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus and the image forming method of the present invention, the residue formed on the image carrier after the image formed on the image carrier is transferred onto the recording medium is removed by the contact means (such as a cleaning device). ), The amount and distribution of the residue collected by the contacting means are estimated based on the image information for forming an image on the image carrier, and a part of the contacting means is estimated based on the estimation result. When it is estimated that a residue exceeding the allowable value even partially is collected, the contact unit expels the collected residue onto the image carrier.
[0077]
As a result, in a conventional image forming apparatus, in the case of forming an image of a special pattern such as an image having a large number of ruled lines, even if a residue exceeding a permissible value is collected in a part of the contact means, the fact cannot be known. However, according to the present invention, the cleaning operation is performed at an appropriate time by estimating the collection amount and distribution state of the residue collected by the contact unit. Thus, it is possible to prevent a decrease in image quality.
[0078]
In addition, since the residue remaining on the image carrier can be collected at an appropriate time, the cleaning operation is not performed unnecessarily frequently, and the image forming operation can be performed efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining exposure data for one page formed on the surface of a photoconductor.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control device.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an outline of an estimation of an accumulated amount of a residual toner amount and a cleaning process in a control operation of the image forming apparatus performed by the control device.
FIG. 5 is a flowchart illustrating details of a cleaning process.
[Explanation of symbols]
10 Image forming apparatus
11 Photoconductor
12 Charging device
13 Exposure equipment
14 Developing device
15 Transfer device
16 Cleaning device (cleaning roller)
17 Eraser
18 Fixing device
19 Timing Roller
20 Paper feeder
21 Control device
22 CPU
23 I / F control unit
24 Image memory
25 RAM
26 ROM
27 Switch / sensor control unit
31 Exposure controller
32 Exposure data integration calculator
33 Charge control unit
34 Development Control Unit
35 Transfer control unit
36 Cleaning control unit
37 Other control units
41 External device (PC)
45 Other equipment
46 Various keys and sensors

Claims (5)

像担持体と、
画像情報に基づいて前記像担持体上に画像潜像を形成し、前記画像潜像を現像して得られた像を記録媒体に転写する作像手段と、
前記像担持体の主走査方向に延びた回転軸の回りに回転し、像担持体に接触して前記像担持体上の像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留した残留物を回収する接触手段と
を備えた画像形成装置において、
前記画像潜像の形成に使用する画像情報量の像担持体上における分布状態に基づいて、前記接触手段に回収された残留物のうち、少なくとも接触手段の回転軸方向の残留物回収量とその分布状態を推定する残留物推定手段と、
前記接触手段に印加する印加電圧を第1の電圧と第2の電圧とに切替える制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記残留物推定手段により推定された残留物回収量とその分布状態を示す情報に基づいて、前記接触手段に第1の電圧を印加して像担持体上の残留物を接触手段に回収させ、前記接触手段に第2の電圧を印加して接触手段に回収された残留物を像担持体上に再放出させるよう、印加電圧を切替制御すること
を特徴とする画像形成装置。
An image carrier;
Image forming means for forming an image latent image on the image carrier based on image information, and transferring an image obtained by developing the image latent image to a recording medium;
The image carrier rotates around a rotation axis extending in the main scanning direction, and contacts the image carrier to transfer an image on the image carrier to a recording medium. An image forming apparatus comprising:
Based on the distribution of the amount of image information used to form the image latent image on the image carrier, of the residues collected by the contact unit, at least the amount of the residue collected in the rotation axis direction of the contact unit and its Residue estimation means for estimating a distribution state;
Control means for switching an applied voltage applied to the contact means between a first voltage and a second voltage,
The control unit applies a first voltage to the contact unit based on the information indicating the amount of the collected residue and the distribution state estimated by the residue estimation unit to contact the residue on the image carrier. An image forming apparatus, wherein an applied voltage is switched and controlled so that a second voltage is applied to the contact means and a residue collected by the contact means is re-emitted onto the image carrier. .
前記残留物推定手段は、前記接触手段の回転軸方向における残留物回収量とその分布状態と、前記接触手段の回転軸方向に対して交差する方向の残留物とその分布状態とを推定する残留物推定手段であること
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
The residue estimating means estimates a residue recovery amount in the rotation axis direction of the contact means and its distribution state, and a residue in a direction intersecting with the rotation axis direction of the contact means and its distribution state. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an object estimating unit.
前記残留物推定手段は、前記像担持体上の画像領域を主走査方向及び副走査方向に沿って複数の領域に分割し、分割された各画像領域の上の画像を構成する画素の数に基づいて残留物回収量及びその分布状態を推定する残留物推定手段であること
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
The residue estimation unit divides the image area on the image carrier into a plurality of areas along the main scanning direction and the sub-scanning direction, and calculates the number of pixels constituting an image on each of the divided image areas. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a residue estimating means for estimating a collected amount of the residue and a distribution state thereof based on the residue.
前記接触手段は、像担持体の表面を清掃する清掃部材、像担持体に電荷を付与する帯電部材、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写部材のいずれかであること
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
The contact unit may be any one of a cleaning member for cleaning the surface of the image carrier, a charging member for applying a charge to the image carrier, and a transfer member for transferring a toner image formed on the surface of the image carrier to a recording medium. The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に画像潜像を形成し、前記画像潜像を現像して得られた像を記録媒体に転写する作像手段と、前記像担持体の主走査方向に延びた回転軸の回りに回転し、像担持体に接触して前記像担持体上の像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留した残留物を回収する接触手段とを備え、前記接触手段に第1の電圧を印加して像担持体上の残留物を接触手段に回収し、前記接触手段に第2の電圧を印加して接触手段に回収された残留物を像担持体上に再放出する画像形成装置における画像形成方法は、以下のステップを備える:
前記画像潜像の形成に使用する画像情報量の像担持体上における分布状態に基づいて前記接触手段に回収された残留物回収量とその分布状態を推定するステップ、
前記推定された残留物及びその分布状態に基づいて、前記接触手段に印加する電圧を第1の電圧から第2の電圧に切替えるステップ。
An image carrier, an image forming unit that forms an image latent image on the image carrier based on image information, and transfers an image obtained by developing the image latent image to a recording medium; and the image carrier. Contact means for rotating around a rotation axis extending in the main scanning direction of the image carrier, contacting the image carrier, transferring an image on the image carrier to a recording medium, and recovering a residue remaining on the image carrier after being transferred to a recording medium. A first voltage is applied to the contact means to collect a residue on the image carrier to the contact means, and a second voltage is applied to the contact means to collect the residue to the contact means. The image forming method in the image forming apparatus for re-emission of the image on the image carrier includes the following steps:
Estimating the amount of the residue collected by the contact unit and the distribution thereof based on the distribution of the image information amount used for forming the image latent image on the image carrier;
A step of switching a voltage applied to the contact means from a first voltage to a second voltage based on the estimated residue and its distribution state.
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