JP2013125094A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスカートリッジ寿命の各要因に応じて、トナー供給制御を変え、プロセスカートリッジ交換頻度を低減することの出来る画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニング手段５に回収するためにトナー像を第一の像担持体２に形成し、クリーニング手段５で回収するか、又は、トナー像を第一の像担持体２に形成し、第一の像担持体２から中間転写体１０又は転写材搬送体とされる第二の像担持体に転写した後、第一の像担持体２とは異なる所定のプロセスカートリッジの第一の像担持体２にトナーを戻し、クリーニング手段５でトナー回収を行うように制御する制御手段を有し、制御手段は、プロセスカートリッジ寿命検知手段８で得られた寿命情報に基づき、第一の像担持体２にクリーニング手段５に回収させるトナー像を形成させるプロセスカートリッジを制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来より、トナー色に応じて設けられる回転可能な複数の感光体ドラムのような第一の像担持体と、それぞれの第一の像担持体に対して設けられる現像手段、およびそれぞれの第一の像担持体表面に接触する回転可能な転写材搬送体としてのベルト部材を備える画像形成装置が知られている。かかる構成によると、現像手段からトナーを供給して第一の像担持体上にトナー画像を形成し、トナー画像をベルト部材上に担持させている転写材上に転写することで、転写材上に画像を形成することができる。なお、像担持体表面から中間転写体としてのベルト部材上にトナー画像を一次転写し、ベルト部材上から転写材上にトナー画像を二次転写する構成も知られている。

また、第一の像担持体上からトナー画像を転写材上又はベルト部材上に転写した後、第一の像担持体上に残留する残留トナーを第一の像担持体表面から除去すべく、それぞれの第一の像担持体に対してクリーニング手段を設ける構成も広く知られている。このようなクリーニング手段として、第一の像担持体表面に当接して残留トナーを掻き捕るクリーニングブレードを備えたクリーニング手段が知られている。

しかし、クリーニングブレ―ドを用いて残留トナーを掻き捕る場合、クリーニングブレードと第一の像担持体表面との摩擦力が大きいと、クリーニングブレードのびびりが生じたり、クリーニングブレードがめくれるといった現象が生じたりしてしまう。このような現象が生じてしまうと、第一の像担持体表面を好適にクリーニング出来ないばかりか、第一の像担持体表面に傷が形成され、それによって画像品質の低下を招いてしまう。また、クリーニングブレードのびびりに起因して、異音が生じてしまう。そこで、非画像形成時に潤滑目的として現像手段から第一の像担持体表面にトナーを供給することで、クリーニングブレードと第一の像担持体表面との摩擦力を低減させ、異音の発生を抑制し、良好なクリーニング性能を保つ技術（以下、「トナー供給制御」という。）が開示されている（特許文献１）。

特開平１０−１６１４２６号公報

しかしながら、従来のトナー供給制御は、トナーを定期的にかつ所定量消費するためトナー残量による寿命（以下、「トナー寿命」という。）から考えるとプロセスカートリッジの寿命到達を早めてしまう。従って、トナー供給制御によるトナー消費は、プロセスカートリッジの第一の像担持体である感光体ドラム耐用時間や、現像手段のトナー残量等の寿命要因を鑑みて最適化することが望ましい。

例えば、複数のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、各々のプロセスカートリッジの寿命はそれぞれ異なる。

ここで、現像手段における現像ローラの耐用寿命（以下、「現像寿命」という。）あるいは感光体ドラムの耐用寿命（以下、「ドラム寿命」という。）が残りわずかで、かつ、トナーがまだ十分に残っているプロセスカートリッジ（カートリッジＡ）においては、次のことが言える。即ち、現像寿命あるいはドラム寿命をもとにカートリッジ寿命に到達したと判断した場合に、トナーが十分に残っている可能性が高い。一方で現像寿命あるいはドラム寿命がまだ十分に残っていて、かつ、トナーが残り少ないカートリッジ（カートリッジＢ）においては、トナー供給制御によるトナー消費をなるべく軽減し、カートリッジ交換時期を延ばしたい。このようなケースでは、トナー供給制御において、カートリッジＡのトナーを積極的に使用し、カートリッジＢのトナー消費を抑えることが望ましい。

しかし、従来の技術では、トナー供給制御を行う際に、カートリッジの寿命要因が加味されていなかった。そのため、前記のようなプロセスカートリッジ間でのトナーの消費の調整などの実現が困難である。その結果、効率的なプロセスカートリッジの交換頻度を実現できないという問題があった。

本発明の目的は、上記を鑑みてなされたもので、プロセスカートリッジ寿命の各要因に応じて、トナー供給制御を変え、プロセスカートリッジ交換頻度を低減することの出来る画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、第一の像担持体と、前記第一の像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記第一の像担持体上の静電潜像をトナー画像とする現像手段と、前記第一の像担持体上のトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング手段と、を各々備えた複数のプロセスカートリッジと、前記各プロセスカートリッジの寿命を検知するプロセスカートリッジ寿命検知手段と、前記第一の像担持体に形成された前記トナー画像を中間転写体又は転写材搬送体によって搬送される転写材に転写する一次転写手段と、を有する画像形成装置において、前記各プロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング手段に回収するためにトナー像を前記第一の像担持体に形成し、前記クリーニング手段で回収するか、又は、前記トナー像を前記第一の像担持体に形成し、前記第一の像担持体から前記中間転写体又は転写材搬送体とされる第二の像担持体に転写した後、前記第一の像担持体とは異なる所定のプロセスカートリッジの前記第一の像担持体にトナーを戻し、クリーニング手段でトナー回収を行うように制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記プロセスカートリッジ寿命検知手段で得られた寿命情報に基づき、前記第一の像担持体に前記クリーニング手段に回収させる前記トナー像を形成させる前記プロセスカートリッジを制御することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、トナー供給制御において最も効率的なトナー消費を実現でき、各プロセスカートリッジの交換頻度を最適化できる。

本発明に係る実施例１の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 実施例１の画像形成装置のシステム構成を説明するための機能ブロック図である。 実施例１の印字画素数を測定する手段を説明するための機能ブロック図である。 実施例１のトナー供給制御の概要を説明するための図である。 実施例１のトナー供給制御のフローチャートである。 実施例１のトナー供給制御のシーケンスである。 実施例２のトナー供給制御のシーケンスである。 実施例３のトナー供給制御のシーケンスである。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明に係る一実施例では、トナー供給制御を行う際に、中間転写体の移動方向の上流位置にあるプロセスカートリッジからの下流位置にあるプロセスカートリッジに、トナーを分配する手法について説明する。

[実施例１における画像形成装置構成の説明]
先ず、本発明に係る画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。

図１は、本実施例の電子写真方式の画像形成装置である、中間転写体を採用したカラー画像形成装置１００の概略構成図である。

本実施例にて、画像形成装置１００は、並設された現像色分配置した複数の、本実施例では４つのプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ，ＰＫ（以下「プロセスカートリッジＰ」という。）を備えている。各プロセスカートリッジＰは第一の像担持体となるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の電子写真感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ（以下、「感光体ドラム２」という。）を備えている。各感光体ドラム２の周囲には、その回転方向上流側から順に、帯電手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ（以下、「帯電手段７」という。）、現像手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（以下、「現像手段３」という。）、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ（以下、「クリーニング手段５」という。）が配置されている。現像手段３は現像剤担持体としての現像ローラ３ａ（３ａＹ、３ａＭ、３ａＣ、３ａＫ）を備えている。クリーニング手段５にはそれぞれの感光体ドラム２上の残トナーを掻き捕り、回収するためのクリーニングブレード６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ（以下、「クリーニングブレード６」という。）が配置されている。また、プロセスカートリッジはそれぞれ後述するようなプロセスカートリッジ寿命検知手段８（図２参照）を備えている。

帯電手段７は、第一の像担持体上、ここでは感光体ドラム２の表面を均一に帯電する。帯電手段７により一様に帯電された感光体ドラム２の表面は、画像情報に基づいて露光手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、「露光手段１」という。）よりレーザビームが照射されて静電潜像が形成される。現像手段３は、静電潜像が形成された感光体ドラム２の表面に各色のトナー（現像剤）を付着させてトナー画像として顕像化する。

感光体ドラム２に対向した位置には、感光体ドラム２上に形成されたトナー画像が一次転写される第二の像担持体の中間転写体となる中間転写ベルト１０が駆動ローラ１１、テンションローラ１２及び従動ローラ１３により張架されている。中間転写ベルト１０には、第二の像担持体上（中間転写ベルト１０上）に付着した残トナーを帯電するための残トナー帯電ローラ１４が配置されている。

各感光体ドラム２に形成されたトナー画像は、一次転写手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ（以下、「一次転写手段４」という。）の作用により中間転写ベルト１０に一次転写される。クリーニング手段５は、一次転写後の感光体ドラム２上に残留したトナーを除去して残トナー容器内に回収する。中間転写ベルト１０を挟んで駆動ローラ１１に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ２２が配置されている。

一方、給紙カセット３０からピックアップローラ３１により繰り出された転写材３０Ｐは、図示しない分離手段により１枚ずつ分離給送される。次に、レジストローラ対３３に送られ、レジストローラ対３３により、所定のタイミングで中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２２との間に搬送される。

そして、中間転写ベルト１０に一次転写されたトナー画像が二次転写ローラ２２の作用により転写材３０Ｐに二次転写される。トナー画像が転写された転写材３０Ｐは、定着手段３４によりトナー画像が定着された後、排出ローラ対３５により搬送されて、装置本体の上部に設けられた排出トレイ３６上に排出される。

残トナー帯電ローラ１４では二次転写を終えた後の中間転写ベルト１０上に残留した二次転写残トナーを帯電する。帯電を受けた二次転写残トナーはトナー回収制御によって回収される。トナー回収制御では、帯電を受けたトナーが中間転写ベルト１０上に乗ったままプロセスカートリッジへと移動し、感光体ドラム２上に一次転写手段４にて逆転写され、そのクリーニング手段５によって回収される。

[実施例１における画像形成装置ブロック図の説明]
次に、本発明の画像形成装置のシステム構成を説明する。

図２は、画像形成装置のシステム構成を説明するための機能ブロック図である。

画像形成エンジン６２０はビデオインターフェイス６４０を介してコントローラ６５０からの命令に応じて画像形成を行う。

画像形成部６３０には、プロセスカートリッジＰ、二次転写手段２２、残トナー帯電手段１４、定着手段３４等が含まれる。

プロセスカートリッジＰは帯電手段７、露光手段１、現像手段３、クリーニング手段５、一次転写手段４、プロセスカートリッジ寿命検知手段８で構成されている。

プロセスカートリッジ寿命検知手段８では、現像手段３内のトナー容量を検知するトナー寿命検知と、感光体ドラム２の寿命を検知するドラム寿命検知と、現像手段３の現像ローラ３ａの寿命を検知する現像寿命検知をすることが可能である。本実施例のトナー寿命検知では、感光体ドラム２の表面に作像された画像ドット数を計数することでトナー量を検出する画像ドット式検出方式を採用している。

図３は、トナー寿命を検知するための画像ドット式検出方式に必要な印字画素数を測定する手段を説明するための機能ブロック図である。

ホストコンピュータからの指示によって画像データがコントローラ６５０に送られる。このコントローラ６５０において、画像データをレーザの点灯量と点灯タイミングの制御信号に変換し、ビデオインターフェイス６４０を介してこの信号を画像形成エンジン６２０に対してビデオ信号として送信する。画像形成エンジン６２０には、レーザ点灯カウント回路８００と、印字画素数カウント手段５００を備えたＣＰＵ（制御手段）６００がある。レーザ点灯カウント回路８００は、コントローラ６５０部から送信された１ページ分のビデオ信号のうち、レーザの点灯量を検出して、トナーを付着すべき画素である印字画素のカウントを行う。ＣＰＵ６００にて印字画素数カウント手段５００は、レーザ点灯カウント回路８００がカウントした印字画素数を取得し記憶する。レーザ点灯カウント回路８００の回路は同期式のデジタル回路で構成されている。ただし、システムクロックは図示していない。コントローラ６５０から入力されたビデオ信号Ｓ１をレーザ点灯カウント回路８００のフリップフロップ８０１で受けて、同期信号にする。サンプルタイミング生成部８０４では、レーザビームの走査方向の画像領域を示す水平イネーブル信号Ｓ２とレーザビームの走査方向と垂直方向の画像印字領域を示す垂直イネーブル信号Ｓ３が入力されている。水平イネーブル信号Ｓ２は図示しない水平同期信号に基づいて画像形成エンジン内部の制御ロジック回路（不図示）で生成することができる。また、垂直イネーブル信号Ｓ３は紙搬送のタイミングに応じて画像形成エンジン内部の制御ロジック回路（不図示）で生成することができる。ゲート８０２はサンプルタイミング生成部８０４により決められたタイミングでビデオ信号Ｓ１を同期化した信号がオンである場合にハイ（ＨＩＧＨ）となる。カウンタ８０３は、所定の画像領域内でゲート８０２がハイ（ＨＩＧＨ）となった回数、つまりビデオ信号がオンとなった回数をカウントする。カウント値は画像形成エンジン６２０がコントローラ６５０部から、そのページに対するビデオ信号を全て受信した時点で、ＣＰＵ６００の印字画素数カウント手段５００に送られる。印字画素数カウント手段５００で得られた印字画素数カウントの累積値は、随時、不揮発メモリ６０３に記憶されるように構成されている。従って、寿命相当の印字画素数カウント総数に対する印字画素数カウント累積値の割合を算出することで、トナー寿命を算出することができる。

なお、画像ドット式検出方法以外にも、現像手段３内のトナー量を検出するトナー量検出部として、以下の方法を用いてもよい。

現像器内においてトナーを攪拌する攪拌部材の動作行路にレーザ光を照射し、その通過光量を測定することでトナー量を検出する光学部検出部を採用してもよい。または、現像容器内に設けられた金属アンテナによって静電容量を測定することでトナー量を検出するアンテナ式検出部であってもよい。

また、ドラム寿命検知および現像寿命検知は、以下の通りである。感光体ドラム２および現像ローラ３ａが回転している際に、回転時間の累積値をそれぞれ不揮発メモリ６０３に記憶する。そして、寿命相当の総回転時間に対する前記回転時間累積値の割合を求めることで、ドラム寿命および現像寿命を検知する。

制御手段であるＣＰＵ６００は、ＲＯＭ６０１に格納された各種制御プログラムに基づいてＲＡＭ６０２を作業領域に用い画像形成部６３０の各部を制御しながら、後述のトナー供給制御、トナー回収制御を含む具体的な画像形成制御が実行される。

尚、上の例では、ＣＰＵ６００の処理に基づき、各種処理が行なわれるよう説明してきたが、当然、ＣＰＵ６００が行なう処理の一部或いは全てを集積回路であるＡＳＩＣに行なわせても良い。

[実施例1におけるトナー供給制御手法の説明]
図４は本実施例におけるＣＰＵ（制御手段）６００にて実行されるトナー供給制御の説明のための図である。

図４(ａ)に示すとおり、プリント中における一次転写手段４には正極性（トナー極性と逆極性）のバイアスが印加されており、感光体ドラム２上にあって画像として一次転写される画像形成トナーは中間転写ベルト１０に転写される（正転写）。

次に非画像形成時での感光体ドラム２のクリーニング時において、クリーニング手段５のクリーニングブレード６のびびりや異音を低減するためのトナー供給制御について説明する。

図４(ｂ)に示すとおり、非画像形成時に行うトナー供給制御において、感光体ドラム２上に形成した、クリーニングブレード６へトナーを供給するためのトナー像（以下、「ブレード供給用トナー像」という。）にて供給されるトナーを全て自プロセスカートリッジで回収する場合は、一次転写手段４には負極性（トナー極性と同極性）のバイアスを印加する（逆転写）。

次に、感光体ドラム２上に形成したブレード供給用トナー像のトナーを他プロセスカートリッジで回収する場合を説明する。ここで、仮に中間転写ベルト１０の上流側の感光体ドラム２Ｙ上に形成したブレード供給用トナー像のトナーを下流側のプロセスカートリッジで分配し、回収する場合について説明する。ここでは感光体ドラム２Ｍを含むプロセスカートリッジＰＭに分配し、回収する場合について図４(ｃ)を用いて説明する。

非画像形成時に行うトナー供給制御において、まず一次転写手段４Ｙには正極性のバイアスを印加することで、感光体ドラム２Ｙ上に形成したブレード供給用トナー像のトナーを中間転写ベルト１０に転写させる（正転写）。この転写したトナーは、自プロセスカートリッジに回収せず、自プロセスカートリッジから吐き出して他プロセスカートリッジに供給するトナーとなる。そして、このトナーをプロセスカートリッジＰＭの一次転写手段４Ｍまで搬送する（図４(ｃ−１) ）。そして所望の回収先のプロセスカートリッジ、ここではＰＭの一次転写手段４Ｍに負極性のバイアスを印加する（逆転写）。そして中間転写ベルト１０上のトナーを感光体ドラム２Ｍ上に回収し、クリーニング手段５Ｍのクリーニングブレード６Ｍにトナーを供給することが可能となる（図４(ｃ−２) ）。

[実施例１におけるトナー供給制御フローの説明]
図５は画像形成装置のプリント時のトナー供給制御フローチャートである。

画像形成エンジン６２０がコントローラ６５０からの指示により画像形成開始のコマンドを受信すると、ＣＰＵ６００は画像形成部６３０を制御伝動して、画像形成に必要な前回転処理を開始し（ステップ１０１ ）、前回転処理が終了した時点でプリント動作に移行する（ステップ１０２）。ＣＰＵ６００はプリント動作中に、用紙一枚プリントするごとに、トナー供給制御実行カウンタを１ずつ加算する（ステップ１０３）。その後、トナー供給制御実行カウンタが閾値を超えたかどうかを判断する（ステップ１０４）。トナー供給制御実行カウンタが閾値を超えていない場合は、その後、必要枚数のプリント継続を判断する（ステップ１０５）。これ以上のプリント動作が不要となった時点で画像形成装置の後処理として後回転を開始する（ステップ１０６）。

ＣＰＵ６００にて、トナー供給制御実行カウンタが閾値を超えた場合は、トナー配分比率を算出し（ステップ１０７）算出したトナー配分比率にもとづき、トナー供給制御を行う（ステップ１０８）。トナー供給制御終了後、トナー供給制御実行カウンタを０に初期化し（ステップ１０９）、後回転を行う（ステップ１０６）。

[実施例1におけるトナー配分比率算出の説明]
図５におけるトナー配分比率の算出（ステップ１０７）を表１、表２を用いて具体的に説明する。なお、本実施例では、ブレード供給用トナー像のトナーを他プロセスカートリッジに分配可能なプロセスカートリッジが１つのみ存在するとする。そして、他プロセスカートリッジへのトナーの分配は第二の像担持体の移動方向にて上流プロセスカートリッジから下流プロセスカートリッジへ行うトナー供給制御について説明する。

まず、寿命検知手段８で検知したトナー寿命と、ドラム寿命と、現像寿命を取得する。本実施例では、表１に示す寿命とする。

ここで、各寿命は新品を１００とした場合の各寿命の残りを％にて表している。

このとき、表１に示すとおり、寿命検知手段８で得られた各寿命情報から最も残り寿命が少ない要因の寿命がそのプロセスカートリッジの寿命となる。つまり、寿命検知手段８はプロセスカートリッジ寿命検知手段である。

次に、各プロセスカートリッジ毎に、トナー供給制御において感光体ドラム２上に形成したブレード供給用トナー像のトナーを他のプロセスカートリッジに分配することが可能かどうかを判定する。

例えば、ドラム寿命および現像寿命が残りわずかであるにも関わらず、トナー寿命が十分に残っているプロセスカートリッジ（以下、「カートリッジＡ」という。）があるとする。カートリッジＡは、ドラム寿命または現像寿命要因でそのプロセスカートリッジの寿命となった時点で、収容するトナーがまだ十分に残っている可能性が高い。そのため、カートリッジＡは、トナー供給制御で積極的に多くのブレード供給用トナー像を形成し、ほかのカートリッジにトナーを供給できる。そのトナーを他のプロセスカートリッジで回収することによって、カートリッジＡ以外のプロセスカートリッジのトナー消費を低減させることが可能となる。

以上から他プロセスカートリッジにトナーを分配することが可能なプロセスカートリッジは、トナー寿命からそれぞれドラム寿命、現像寿命を減算したときにそれぞれ所望の閾値以上あることを条件とする。本実施例では閾値を４０％とした。（式１）
（トナー寿命 − ドラム寿命） ＞ ４０％ かつ、
（トナー寿命 − 現像寿命） ＞ ４０％ ・・・式１
表１によると本実施例では、プロセスカートリッジＰＹが該当する。

次に、トナー供給制御における各プロセスカートリッジでのブレード供給用トナー像のトナー量の比率を算出する。ここで、トナー供給制御において、各プロセスカートリッジにはクリーニングブレードめくれ防止の観点からそれぞれ均等のトナー量の供給が必要である。この均等のトナー量は一定量でも良く、可変でも良い。これらの量は、所望に応じて画像形成装置のＣＰＵ等で設定することができる。ここでは仮にＡ（ｇ）とする。従って、一度のトナー供給制御で形成する必要のあるブレード供給用トナー像のトナー量の合計は４Ａ（ｇ）となり、４Ａ（ｇ）のトナー量をどのプロセスカートリッジで供給し、他のプロセスカートリッジに分配するかの比率を算出する。本実施例のように他のプロセスカートリッジにブレード供給用トナー像のトナーを分配可能なプロセスカートリッジが１つの場合の該プロセスカートリッジのブレード供給用トナー像のトナー量の比率表を表２に示す。

表２（ａ）がトナーの分配が可能なプロセスカートリッジ（v印）を示しており、表２（ｂ）がそれぞれのプロセスカートリッジでトナー供給可能な自プロセスカートリッジへのトナーと、他プロセスカートリッジへのトナーの合計トナー量を示している。式１に該当するプロセスカートリッジは、下流のプロセスカートリッジに対してトナーを供給する。そして、該プロセスカートリッジよりも上流のプロセスカートリッジは自らにトナーを供給することとする。本実施例では表２のＮｏ．１のケースに該当し、上流側のプロセスカートリッジＰＹは先ず、４Ａ（ｇ）のトナー量のトナーを供給する。自プロセスカートリッジ用にＡ（ｇ）のトナー量のトナーを回収し、残りの３Ａ（ｇ）のトナー量のトナーを下流のプロセスカートリッジ（ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）にそれぞれＡ（ｇ）ずつ供給する。

以上の処理を図５（ｂ）のフローチャートにて説明する。

先ず、ＣＰＵ６００は、寿命検知手段８で検知したプロセスカートリッジのトナー寿命と、ドラム寿命と、現像寿命を取得する（ステップ２０１）。該プロセスカートリッジが他プロセスカートリッジへのトナー分配が可能かどうかを式１の条件式で判定する（ステップ２０２）。

式１を満たす場合に、トナー分配が可能なプロセスカートリッジと判定する（ステップ２０３）。トナー分配が可能なプロセスカートリッジの判定結果から、トナー量の比率を算出する（ステップ２０４）。

[実施例1におけるトナー供給制御のシーケンス]
ＣＰＵ（制御手段）６００にて実行される、算出したトナー配分比率にもとづいて行うトナー供給制御（ステップ１０８）のシーケンス（以下、「吐き出しシーケンス」という。）を図６に示す。図６の横軸は時間であり、各プロセスカートリッジでの露光時間や一次転写手段でのバイアスの極性および印加時間を示している。

上流側の第一のプロセスカートリッジ（ＰＹ）は、自プロセスカートリッジ用のトナーおよび、下流位置の第二（ＰＭ）、第三（ＰＣ）、第四プロセスカートリッジ（ＰＫ）用のブレード供給用トナー像を形成し、トナーを供給する。順次帯電手段７Ｙ、露光手段１Ｙ、現像手段３Ｙによりブレード供給用トナー像を形成し、トナーを供給する。図６では、露光（ＰＹ）のステップ３００、ステップ３０１、ステップ３０２、ステップ３０３にあたる。プロセスカートリッジＰＹは、自プロセスカートリッジ用のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｙに負極性のバイアスを印加（ステップ３０４）し、逆転写する。そして、下流位置のトナー回収先の第二（ＰＭ）、第三（ＰＣ）、第四プロセスカートリッジ（ＰＫ）にトナーを分配するために、一次転写手段４Ｙに正極性のバイアスを印加（ステップ３０５）し、正転写する。下流位置の第二プロセスカートリッジＰＭは、上流位置の第一プロセスカートリッジＰＹによって供給された中間転写ベルト１０上の必要なトナー回収量のトナーを自プロセスカートリッジに回収する。トナー回収時には一次転写手段４Ｍに負極性のバイアスを印加（ステップ３０６）し、逆転写する。そして、さらに下流位置の第三（ＰＣ）、第四プロセスカートリッジ（ＰＫ）にトナーを分配するために、一次転写手段４Ｍに正極性のバイアスを印加（ステップ３０７）し、正転写する。次のトナー回収先である第三のプロセスカートリッジＰＣでは、上流位置の第一プロセスカートリッジＰＹによって供給された中間転写ベルト１０上の必要なトナー回収量のトナーを回収する。トナー回収時には、一次転写手段４Ｃに負極性のバイアスを印加（ステップ３０８）し、逆転写する。そして、さらに下流位置の第四プロセスカートリッジＰＫにトナーを分配するために、一次転写手段４Ｃに正極性のバイアスを印加（ステップ３０９）し、正転写する。最後のトナー回収先である第四のプロセスカートリッジＰＫでは、上流位置の第一プロセスカートリッジＰＹによって供給された中間転写ベルト上の必要なトナー回収量のトナーを回収する。トナー回収時には一次転写手段４Ｋに負極性のバイアスを印加（ステップ３１０）し、逆転写する。

以上により、上流位置にある第一プロセスカートリッジＰＹで供給したトナーを、下流位置にある第二（ＰＭ）、第三（ＰＣ）、第四プロセスカートリッジ（ＰＫ）にそれぞれ分配することができる。

[実施例１に付随するその他の実施形態]
本実施例では画像形成処理間での本手法の適用を説明した。本実施例以外にも、画像形成処理中に実行されるクリーニング動作や画像形成モードを変更するためのモード変更動作などと同時に吐き出しシーケンスを実行したり、後回転時に吐き出しシーケンスを実行したりしてもよい。すなわち、本手法はトナーを他プロセスカートリッジで回収できる状況であれば画像形成処理間以外でのタイミングでも適用が可能である。

実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の第二の実施例について説明する。

実施例２では画像形成装置全体の説明については実施例１と重複するので省略し、同じ構成や同じ手段には同じ符号を用いて説明する。

実施例２では、トナーを他プロセスカートリッジに分配可能なプロセスカートリッジが複数存在し、かつ、他プロセスカートリッジへのトナーの分配は上流プロセスカートリッジから下流プロセスカートリッジに行うトナー供給制御について説明する。

[実施例２におけるトナー配分比率算出の説明]
寿命検知手段８で検知したトナー寿命と、ドラム寿命と、現像寿命を表３に示す。

他プロセスカートリッジにトナーを分配することが可能なプロセスカートリッジは、式１の条件とする。

表３より、本実施例では、第一のプロセスカートリッジＰＹと第三のプロセスカートリッジＰＣが該当する。

次に、トナーを他プロセスカートリッジに分配可能なプロセスカートリッジが複数存在し、かつ、他プロセスカートリッジへのトナーの分配は上流プロセスカートリッジから下流プロセスカートリッジに行うトナー供給制御でのトナー量の比率表を表４に示す。

表４（ａ）がトナーの分配が可能なプロセスカートリッジ（Ｖ印）を示しており、表４（ｂ）がそれぞれのプロセスカートリッジでトナー供給可能な自プロセスカートリッジへのトナーと、他プロセスカートリッジへのトナーの合計トナー量を示している。式１に該当するプロセスカートリッジは、下流のプロセスカートリッジに対してトナーを供給する。そして、該プロセスカートリッジよりも上流のプロセスカートリッジは自らにトナーを供給することとする。

本実施例は表４のＮｏ．２のケースに該当し、第一プロセスカートリッジＰＹは合計２Ａ（ｇ）のトナー量を供給する。そして、自プロセスカートリッジ用にＡ（ｇ）のトナー量を回収し、また、Ａ（ｇ）のトナー量を下流のプロセスカートリッジＰＭに供給する。また、第三プロセスカートリッジＰＣは合計２Ａ（ｇ）のトナー量を供給する。そして、自プロセスカートリッジ用にＡ（ｇ）のトナー量を回収し、また、Ａ（ｇ）のトナー量を下流のプロセスカートリッジＰＫに供給する。

[実施例２におけるトナー供給制御のシーケンス]
本実施例におけるＣＰＵ（制御手段）６００にて実行される、算出したトナー量比率に基づいて行うトナー供給制御（ステップ１０８）の吐き出しシーケンスを図７に示す。第一プロセスカートリッジＰＹは、自プロセスカートリッジ用のトナーおよび、下流位置の第二プロセスカートリッジＰＭ用のトナーを供給するために、順次帯電手段７Ｙ、露光手段１Ｙ、現像手段３Ｙによりブレード供給用トナー像を形成し、トナーを供給する。図７ではステップ４００、ステップ４０１にあたる。また、第三プロセスカートリッジＰＣは、自プロセスカートリッジ用のトナーおよび、下流位置の第四プロセスカートリッジＰＫ用のトナーを供給するために、順次帯電手段７Ｃ、露光手段１Ｃ、現像手段３Ｃによりブレード供給用トナー像を形成し、トナーを供給する。図７のステップ４０２、ステップ４０３にあたる。

第一プロセスカートリッジＰＹは、自プロセスカートリッジ用のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｙに負極性のバイアスを印加（ステップ４０４）し、逆転写する。そして、下流位置の第二プロセスカートリッジＰＭにトナーを分配するために、一次転写手段４Ｙに正極性のバイアスを印加し（ステップ４０５）正転写する。下流位置の第二のプロセスカートリッジＰＭでは、上流位置の第一プロセスカートリッジＰＹによって供給された中間転写ベルト１０上の必要なトナー回収量のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｍに負極性のバイアスを印加し、（ステップ４０６）逆転写する。第三プロセスカートリッジＰＣは、自プロセスカートリッジ用のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｃに負極性のバイアスを印加（ステップ４０７）し、逆転写する。そして、下流位置の第四プロセスカートリッジＰＫにトナーを分配するために、一次転写手段４Ｃに正極性のバイアスを印加し（ステップ４０８）、正転写する。下流位置の第四のプロセスカートリッジＰＫでは、上流位置の第三プロセスカートリッジＰＣによって供給された中間転写ベルト１０上の必要なトナー回収量のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｋに負極性のバイアスを印加し（ステップ４０９）、逆転写する。

以上により、上流位置にある第一プロセスカートリッジＰＹおよび第三プロセスカートリッジＰＣで供給したトナーを、下流位置にある第二プロセスカートリッジＰＭおよび第四プロセスカートリッジＰＫにそれぞれ分配することができる。

実施例３
次に、本発明に係る画像形成装置の第三の実施例について説明する。

実施例３では画像形成装置全体の説明については実施例１、２と重複するので省略し、同じ構成や同じ手段には同じ符号を用いて説明する。

実施例１、２では、トナー供給制御において、感光体ドラム２上に形成したブレード供給用トナー像のトナーを、上流位置のプロセスカートリッジから下流位置のプロセスカートリッジにトナーを分配する例であった。しかしながら、最適なプロセスカートリッジ交換頻度を実現するには、下流に位置するプロセスカートリッジから、上流に位置するプロセスカートリッジにトナーを分配することも可能である方が望ましい。

以上から実施例３では、下流に位置するプロセスカートリッジから、上流に位置するプロセスカートリッジにトナーを分配することも可能なトナー供給制御の手法を説明する。

[実施例３におけるトナー配分比率算出の説明]
本実施例における寿命検知手段８で検知したトナー寿命と、ドラム寿命と、現像寿命を表５に示す。

他プロセスカートリッジにトナーを分配することが可能なプロセスカートリッジは、式１の条件とすれば、本実施例では第四プロセスカートリッジＰＫが該当する。

次に、下流に位置するプロセスカートリッジから、上流に位置するプロセスカートリッジにトナーを分配することも可能なトナー供給制御でのトナー量の比率表を表６に示す。

本実施例では表６のＮｏ．４のケースに該当し、第四プロセスカートリッジＰＫは合計４Ａ（ｇ）のトナー量を供給する。そして、自プロセスカートリッジ用にＡ（ｇ）のトナー量を回収し、残りの３Ａ（ｇ）のトナー量を上流のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣにそれぞれＡ（ｇ）ずつ供給する。

[実施例３におけるトナー供給制御のシーケンス]
本実施例におけるＣＰＵ（制御手段）６００にて実行される算出したトナー配分比率にもとづいて行うトナー供給制御のシーケンスを図８に示す。

第四プロセスカートリッジＰＫは、自プロセスカートリッジ用のトナーおよび、上流位置のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ用のトナーを形成するために、順次帯電手段７Ｋ、露光手段１Ｋ、現像手段３Ｋによりブレード供給用トナー像を形成し、トナーを供給する。図８でのステップ５００、ステップ５０１、ステップ５０２、ステップ５０３にあたる。第四プロセスカートリッジＰＫは、自プロセスカートリッジ用のトナーを回収するために、一次転写手段４Ｋに負極性のバイアスを印加（ステップ５０９）し、逆転写する。そして、上流位置のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣにトナーを分配するために、一次転写手段４Ｋに正極性のバイアスを印加し（ステップ５１０）、正転写する。第四プロセスカートリッジＰＫの一次転写手段４Ｋを通過したトナーは残トナー帯電ローラ１４でトナーに負極性のバイアスを印加する。そうして一様に中間転写ベルト１０上のトナーを負極性とする。上流位置のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣでは、第四プロセスカートリッジＰＫによって供給された中間転写ベルト１０上の必要なトナー回収量のトナーを回収する。トナー回収時には、一次転写手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに負極性のバイアスを印加し、（ステップ５０４、ステップ５０６、ステップ５０８）逆転写する。トナーを回収した後は、さらに下流位置にあるプロセスカートリッジまでトナーを通過させるために、一次転写手段４Ｙ、４Ｍに正極性のバイアスを印加し（ステップ５０５、ステップ５０７）、正転写する。以上により、第四プロセスカートリッジＰＫで供給したトナーを上流位置にあるプロセスカートリッジに分配することができる。

なお、上記各実施例では、第一の像担持体である感光体ドラム２のトナー像を一旦、第二の像担持体である中間転写ベルト１０に転写し、その後中間転写ベルト１０のトナー像を転写材に転写する中間転写方式の画像形成装置であるとして説明した。本発明は、この構成の画像形成装置に限定されるものではない。

本発明は、感光体ドラム２のトナー像を直接、転写材搬送体等にて搬送される受像部材としての転写材に転写する画像形成装置であっても等しく適用可能である。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

このような画像形成装置においても、例えば、転写材を用いない非画像形成時に、第二の像担持体として転写材搬送体上にトナーの吐き出し、回収を行なうことが可能である。したがって、上記各実施例と同様にして、トナー供給制御、トナー回収制御を実施して同様の作用効果を達成し得る。

１ 露光手段
２ 感光体ドラム（第一の像担持体）
３ 現像手段
４ 一次転写手段
５ クリーニング手段
７ 帯電手段
１０ 中間転写ベルト（中間転写体、第二の像担持体）
１４ 残トナー帯電ローラ（残トナー帯電手段）
２０ 二次転写手段
３４ 定着手段

Claims (12)

1. 第一の像担持体と、前記第一の像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記第一の像担持体上の静電潜像をトナー画像とする現像手段と、前記第一の像担持体上のトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング手段と、を各々備えた複数のプロセスカートリッジと、
   前記各プロセスカートリッジの寿命を検知するプロセスカートリッジ寿命検知手段と、
   前記第一の像担持体に形成された前記トナー画像を中間転写体又は転写材搬送体によって搬送される転写材に転写する一次転写手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記各プロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング手段に回収するためにトナー像を前記第一の像担持体に形成し、前記クリーニング手段で回収するか、又は、前記トナー像を前記第一の像担持体に形成し、前記第一の像担持体から前記中間転写体又は転写材搬送体とされる第二の像担持体に転写した後、前記第一の像担持体とは異なる所定のプロセスカートリッジの前記第一の像担持体にトナーを戻し、クリーニング手段でトナー回収を行うように制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記プロセスカートリッジ寿命検知手段で得られた寿命情報に基づき、前記第一の像担持体に前記クリーニング手段に回収させる前記トナー像を形成させる前記プロセスカートリッジを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記プロセスカートリッジ寿命検知手段で得られた寿命情報に基づき、前記第一の像担持体に形成する前記トナー像のトナー量、並びにトナー回収を行うカートリッジを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記プロセスカートリッジ寿命検知手段で得られた寿命情報に基づき、前記プロセスカートリッジのトナー回収時のトナー配分比率を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記プロセスカートリッジ寿命検知手段で得られる寿命情報は、前記各プロセスカートリッジにおける前記現像手段が収容するトナー量と、前記現像手段の寿命と、前記第一の像担持体の寿命であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、得られた前記トナー配分比率に応じて、前記露光手段の露光時間と前記一次転写手段の極性と、前記一次転写手段のバイアスの印加時間とを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記トナー配分比率算出において、
   前記プロセスカートリッジのトナー寿命から現像寿命を減算した値が閾値以上であり、かつ、トナー寿命からドラム寿命を減算した値が閾値以上である場合に当該プロセスカートリッジで形成した前記トナー像のトナーを、他のプロセスカートリッジに分配することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第二の像担持体の移動方向にて上流位置の前記プロセスカートリッジから下流位置の前記プロセスカートリッジにトナーを分配することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記第二の像担持体の移動方向にて下流位置の前記プロセスカートリッジから上流位置の前記プロセスカートリッジにトナーを分配することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記複数のプロセスカートリッジから、前記第二の像担持体の移動方向にて上流位置の前記プロセスカートリッジ及び下流位置の前記プロセスカートリッジへトナーを分配することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段はトナーを前記第一の像担持体に戻す場合は前記一次転写手段にて逆転写を行い、前記第一の像担持体に戻さない場合は前記一次転写手段にて正転写を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
11. 前記第二の像担持体上のトナーを帯電させる残トナー帯電手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
12. トナーを回収するプロセスカートリッジにおける前記トナー回収量は予め設定された一定量とされるか、又は可変であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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