JP2019133088A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を維持しつつ、各色の現像剤を効率よく吐出する。【解決手段】画像形成装置は、乾式現像方式を採用する複数のステーションが設けられた電子写真方式のカラー画像形成装置である。ＣＰＵは、劣化した現像剤を排出することで現像剤を消費するための吐出制御を実施する。ＣＰＵは、吐出制御の実施にあたって、ステーションごとに吐出すべき現像剤の量（吐出量積算値）を取得し、吐出量積算値と最大吐出可能量とに基づいて、現像剤を吐出するステーション及びステーションごとの現像剤の吐出量（吐出実施量）を決定する。そしてＣＰＵは、現像剤を吐出すると決定されたステーションの各々につき、吐出実施量の現像剤を吐出するために、吐出パターンを形成するよう制御する。吐出パターンは二次転写部のクリーニング機構で除去される。【選択図】図１２

Description

本発明は、乾式二成分現像方式を用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いた乾式現像方式を採用する電子写真方式の画像形成装置が知られている。この装置においては、低印字率の画像を多く形成した場合、トナーの消費と補給が行われない現像器が長時間駆動し続けることにより、トナーが過剰にチャージアップされてしまう。すると、感光体に対する単位面積当たりの現像剤の載り量が減少してしまうという課題がある。また、キャリアとの摺擦などにより、トナーに付着している外添剤がはがれてしまい、印刷品位低下につながってしまうという課題がある。

そこで、画像情報の画素数を積算し、所定枚数以上印字したときに、積算値から求められた値が閾値を超えると、パターン画像を形成することによって現像器内のトナーを消費する画像形成装置が提案されている（特許文献１）。この装置では、感光体上に形成したパターン画像（以下、吐出パターンと称する）を、記録媒体に転写するのではなく、感光体上のトナーを除去するためのクリーニング部によって回収する。そのために、この装置は、感光体から中間転写体にトナー像が転写されないように、一次転写の高圧を記録媒体に画像を形成する場合のバイアス（正バイアス）とは逆極性のバイアス（逆バイアス）となるよう制御している。

一方、中間転写体から記録媒体にトナー像が転写される転写部において、中間転写体上のトナーをクリーニングするための除去手段を有する画像形成装置が提案されている（特許文献２）。この装置では、クリーナファー、バイアスローラ、クリーナファーブラシを介して、クリーナブレードで中間転写体上のトナーが除去される。

特開２００７−２６４３９８号公報 特開２０１７−１５９９０号公報

特許文献１は、前述の吐出パターンの形成後、各ステーションにおいて順次、一次転写バイアスにつき、通常の画像形成を行う状態（正バイアス）から逆バイアスへの切り替えを実施する。バイアスの切り替えの際、中間転写体へ作用する力が変化し、一時的に中間転写体の搬送方向に対して直交する方向（幅方向）における挙動が不安定となる。例えば４色のステーションを持つ画像形成装置において、４色のうち、３、４色目のステーションにおいて先行画像の一次転写中もしくはこれから転写開始する際に、１色目のステーションにおいて上記逆バイアスへの切り替えが開始されたとする。すると、ステーション間で主走査方向（幅方向）に転写位置がずれることによる色ずれが生じるおそれがある。また、各ステーションで、吐出パターンの形成後、通常の画像形成への復帰のために一次転写バイアスが逆バイアスから正バイアスに順次戻される際にも、正バイアス復帰後の所定時間、中間転写体の挙動が不安定な状態となる。そのため、不安定な状態で後続画像を一次転写すると、色ずれが生じるおそれがある。

上記色ずれの対策として、吐出パターンを形成する際には、吐出パターンの形成前における先行画像の全ステーションでの転写完了まで待機する必要がある（図５（ａ）の２００１）。また、吐出パターンの形成後における後続画像を形成する際には、各ステーションの一次転写バイアスが正バイアスに復帰し、さらに中間転写体の挙動が安定するまで待機する必要がある（図５（ａ）の２００３、２００４）。しかし、これらの対策を実施することで、待機時間が大幅に増加し、画像形成の生産性は低下する。

なお、クリーニング部によって感光体上の吐出パターンを除去する構成を用いて、全色でなく一部のステーションでのみ吐出パターンを形成してトナーの消費を実施した場合も（図５（ｂ））、画像形成の生産性低下という問題は解消しない。

一方、特許文献２の装置の除去手段を利用して、トナー消費を実施することが考えられる。この場合、一次転写の高圧を正バイアスのままとすることで、感光体に形成された吐出パターンが中間転写体に転写され、中間転写体上の吐出パターンが転写部における除去手段で除去（クリーニング）される。従って、一次転写のバイアス切り替えを行う必要がない。

しかし、特許文献２の装置の除去手段を用いてトナー消費を実施する場合、複数のステーションで重畳された吐出パターンを１回の吐出制御動作でクリーニングする必要が生じ得る。除去手段によるクリーニング能力には限界があるため、吐出パターンを構成するトナー量が多すぎるとクリーニングしきれずに中間転写体にトナーが残ることがある。すると、残ったトナーが、転写部に搬送された用紙の裏に付着し、いわゆる用紙裏汚れ等が発生するおそれがある。その一方、クリーニング能力を超えないようにするために、例えば一律に、一部のステーションでのみ吐出パターンを形成してトナーの消費を実施したとすると、トナー消費の効率が低下するという問題がある。

本発明は、生産性を維持しつつ、各色の現像剤を効率よく吐出することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、感光体と、現像剤を用いて前記感光体上にトナー像を形成する形成手段と、を各々備える複数のステーションと、前記感光体上のトナー像を中間転写体に転写する転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を除去する除去手段と、劣化した現像剤を排出する吐出制御時には印刷ジョブに基づく画像形成を中断して吐出制御用のパターン画像を前記感光体上に形成することで前記形成手段から現像剤を吐出させる制御手段と、吐出制御の実施にあたって、前記ステーションごとに吐出すべき現像剤の量を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された量と前記除去手段による除去可能なトナー量とに基づいて、現像剤を吐出するステーション及びステーションごとの現像剤の吐出量を決定する決定手段と、を有し、前記制御手段は、前記吐出制御においては、前記決定手段により現像剤を吐出すると決定されたステーションの各々につき、前記決定手段により決定された吐出量の現像剤を吐出するよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、生産性を維持しつつ、各色の現像剤を効率よく吐出することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 コントローラのブロック図である。 二次転写部付近の拡大図である。 操作表示装置の構成を示す図である。 吐出シーケンスのタイムチャートである。 プリント処理のフローチャートである。 吐出実施判定処理のフローチャートである。 吐出シーケンス処理のフローチャートである。 吐出量決定処理のフローチャートである。 吐出パターン形成処理のフローチャートである。 吐出パターンステーション処理のフローチャートである。 ステーションごとの吐出制御の実施前、実施後の吐出量積算値を示す図である。 中間転写ベルトの幅方向から見た吐出パターンの模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置１００は、筐体１０１と操作表示装置１８０とを備える。筐体１０１には、エンジン部を構成するための各機構が収納されている。画像形成装置１００は、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いた乾式現像方式を採用する電子写真方式のカラー画像形成装置である。

以下で用いるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの略称である。エンジン部には、ＹＭＣＫに対応した４つのステーション１２０、１２１、１２２、１２３が設けられている。ステーション１２０、１２１、１２２、１２３は、トナーを記録紙１１０に転写して画像を形成する画像形成部である。各ステーションは、ほぼ共通の部品により構成されているので、代表してステーション１２０の構成を説明する。

感光体としての感光ドラム１０５は、帯電器１１１により一様の表面電位に帯電される。レーザ１０８及び現像器１１２は本発明における形成手段に該当する。感光ドラム１０５には、レーザ１０８が出力するレーザ光によって、潜像（静電像）が形成される。現像器１１２は、色材（トナー）を用いて静電像を現像して感光ドラム１０５上（感光体上）にトナー像を形成する。このトナー像（可視像）は、第１転写手段としての一次転写ローラ１０７により、中間転写体としての中間転写ベルト１０６上に転写される。中間転写ベルト１０６上に形成された可視像は、収納庫１１３から搬送されてきた記録紙１１０に対して、二次転写ベルト１１４により転写される。

定着処理機構は、第一定着器１５０および第二定着器１６０を有し、記録紙１１０に転写されたトナー像を加熱・加圧して記録紙１１０に定着させる。第一定着器１５０は、記録紙１１０に熱を加えるための定着ローラ１５１、記録紙１１０を定着ローラ１５１に圧接させるための加圧ベルト１５２、定着完了を検知する第一定着後センサ１５３を含む。定着ローラ１５１は中空ローラであり、内部にヒータを有している。第二定着器１６０は、第一定着器１５０よりも記録紙１１０の搬送方向下流に配置されている。第二定着器１６０は、第一定着器１５０により定着された記録紙１１０上のトナー像に対してグロス（光沢）を付与したり、定着性を確保したりする。第二定着器１６０も第一定着器１５０と同様に、定着ローラ１６１、加圧ローラ１６２、第二定着後センサ１６３を有している。記録紙１１０の種類によっては第二定着器１６０を通す必要がない。この場合、画像形成装置１００は、エネルギー消費量低減の目的で、記録紙１１０を、第二定着器１６０を経由させずに搬送経路１３０を通過させる。

例えば、記録紙１１０にグロスを多く付加する設定がされた場合や、記録紙１１０が厚紙のように定着に多くの熱量を必要とする場合は、第一定着器１５０を通過した記録紙１１０は第二定着器１６０にも搬送される。一方、記録紙１１０が普通紙や薄紙の場合であって、グロスを多く付加する設定がされていない場合は、記録紙１１０は、第二定着器１６０を迂回する搬送経路１３０を搬送される。第二定着器１６０に記録紙１１０を搬送するか、第二定着器１６０を迂回して記録紙１１０を搬送するかは、後述するモータ制御部３１２（図２）によって制御されるフラッパ１３１の切り替えにより制御される。

フラッパ１３２、１３３、１３４はいずれも、モータ制御部３１２によって制御される搬送経路切り替え用の誘導部材である。フラッパ１３２は、記録紙１１０を排出経路１３５へと誘導するか、または外部への排出経路１３９に誘導する。排出経路１３５へと導かれた記録紙１１０の先端は、反転センサ１３７を通過し、反転部１３６へ搬送される。反転センサ１３７が記録紙１１０の後端を検出すると、記録紙１１０の搬送方向が切り替えられる。フラッパ１３３は、記録紙１１０を両面画像形成用の搬送経路１３８へと誘導するか、または排出経路１３５に誘導する。フラッパ１３４は、記録紙１１０を外部への排出経路１３９に誘導する。排出経路１３９を搬送された記録紙１１０は、画像形成装置１００の外部へと排出される。

次に、画像形成装置１００全体の制御を司るコントローラの構成について、図２を併せて参照しつつ説明する。図２は、コントローラのブロック図である。図２に示すように、コントローラはＣＰＵ回路部９００を有し、ＣＰＵ回路部９００は、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３を内蔵する。ＣＰＵ９０１は、ＲＯＭ９０２に格納されている制御プログラムにより、画像制御部９２２、プリンタ制御部９３１、表示制御部９４１を総括的に制御する。ＲＡＭ９０３は、制御データを一時的に保持し、ＣＰＵ９０１による制御に伴う演算処理の作業領域として用いられる。

画像制御部９２２は、コンピュータ９０５から外部Ｉ／Ｆ９０４を介して入力されたデジタル画像信号に各種処理を施し、このデジタル画像信号をビデオ信号に変換してプリンタ制御部９３１に出力する。画像制御部９２２による処理動作は、ＣＰＵ回路部９００により制御される。ＣＰＵ回路部９００はプリンタ制御部９３１を介して、画像形成、及び、後述する各種調整を実行する。

プリンタ制御部９３１には、各種高圧を制御するための高圧制御部３１１、各種モータを駆動するためのモータ制御部３１２、各種センサ等のＩ／Ｏ（入出力）を制御するためのＩ／Ｏ制御部３１３が接続される。高圧制御部３１１は、画像形成装置１００内で使用される各ステーションの一次転写ローラ１０７や、二次転写ベルト１１４内の二次転写ローラ１０６１（第２転写手段）およびバイアスローラ１１４２等（図３で後述）にそれぞれバイアスを印加する制御を行う。モータ制御部３１２は、画像形成装置１００内で使用される複数のモータやフラッパ等の制御を行う。各モータにはそれぞれ搬送ローラ等が接続されている。Ｉ／Ｏ制御部３１３には搬送センサをはじめとするセンサが接続されており、センサ信号の変化はＩ／Ｏ制御部３１３、プリンタ制御部９３１を介して、ＣＰＵ９０１へ通知される。

ステーション１２０〜１２３の各々に設けられている一次転写ローラ１０７（図１）には、高圧制御部３１１により所定のバイアスが印加される。感光ドラム１０５上に形成したトナー像を中間転写ベルト１０６に転写するための転写電流を流す場合には、高圧制御部３１１は、一次転写ローラ１０７に正バイアス（例えば、＋２０００Ｖ程度）を印加する。この転写電流による静電気力により、感光ドラム１０５上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１０６へと転写される。

本実施の形態では、劣化した現像剤を排出することで現像剤を消費するための「吐出制御」が実施される。吐出制御時には、ＣＰＵ回路部９００は、感光ドラム１０５上に、トナー像として、吐出制御用のパターン画像である吐出パターンを形成する。そして、ＣＰＵ回路部９００は、一次転写ローラ１０７に、画像形成時と同じ所定のバイアス（正バイアス）を印加して、感光ドラム１０５上の吐出パターンを中間転写ベルト１０６へ転写させる。そしてＣＰＵ回路部９００は、図３で後述するクリーニング機構によって二次転写ベルト１１４をクリーニング処理することで、二次転写ベルト１１４上の（中間転写体上の）吐出パターンを除去するよう制御する。

図３は、二次転写部付近の拡大図である。二次転写部において、中間転写ベルト１０６には二次転写ローラ１０６１が内接する。二次転写ローラ１０６１には所定のバイアス（例えば、−３０００Ｖ程度）が印加されている。また、二次転写ベルト１１４には、外ローラ１１４３ａ、テンションローラ１１４３ｂ、１１４３ｃ、１１４３ｄが内接する。外ローラ１１４３ａは電気的にアース（接地）されている。外ローラ１１４３ａは、中間転写ベルト１０６を挟んで、二次転写ローラ１０６１と対向して配置される。外ローラ１１４３ａから二次転写ローラ１０６１に所定の転写電流が流れることにより、静電気力で、中間転写ベルト１０６上（転写体上）のトナー像が記録媒体である記録紙１１０に転写される。

二次転写ベルト１１４の外周側にはクリーナファー１１４１が設けられている。クリーナファー１１４１に接してバイアスローラ１１４２が設けられ、さらにバイアスローラ１１４２に接してクリーナブレード１１４５が設けられている。バイアスローラ１１４２には、所定のバイアス（例えば、＋１０００Ｖ程度）が印加されている。クリーナファー１１４１、バイアスローラ１１４２及びクリーナブレード１１４５は、中間転写ベルト１０６上のトナーが二次転写ベルト１１４に転写された場合に、それらを回収除去するためのクリーニング機構である。ここでいう中間転写ベルト１０６上のトナーには、感光ドラム１０５から転写された吐出パターンのほか、オートレジスト制御に用いる測定用画像や、画像形成時に記録紙１１０に転写しきれずに中間転写ベルト１０６上に残留した転写残トナーが含まれる。オートレジスト制御は、各ステーションの画像書き出しタイミングのずれや画像の傾きを調整するための制御である。なお、ＣＰＵ回路部９００は、吐出制御時には、二次転写部に記録紙１１０を供給しない。

図４は、操作表示装置１８０の構成を示す図である。操作表示装置１８０には、画像形成動作を開始するためのスタートキー６０２、画像形成動作を中断するためのストップキー６０３が配置される。さらに、操作表示装置１８０には、置数設定等を行うテンキー６０４〜６１２、６１４、ＩＤキー６１３、クリアキー６１５、リセットキー６１６等が配置される。また、操作表示装置１８０は表示部６２０を有し、表示部６２０の上部にはタッチパネルが形成され、画面上にソフトキーを作成可能となっている。

画像形成装置１００は、所定枚数の画像形成におけるトナー消費量が低い（低印字率である）場合に、画像形成を一旦停止して、現像剤を消費してリフレッシュするために吐出制御を実施してトナーを吐出する。例えば、イエローの印字率が２．０％、マゼンタの印字率が１．０％、シアンの印字率が１．５％、ブラックの印字率が６．０％の、低印字率パターンの画像を連続して画像形成を行ったとする。画像形成装置１００は、原則として、色ごとに、平均印字率が「２．０％」未満のときに、平均印字率が２．０％になるように現像剤（トナー）を吐出する吐出制御を行う。例えば上記の例であれば、マゼンタの印字率が１．０％、シアンが１．５％であるので、画像形成装置１００は、マゼンタについては１．０％、シアンについては０．５％分のトナー吐出を行う。つまり、画像形成装置１００は、所定枚数×１．０％に対応する量のトナーがマゼンタの現像器から排出されると共に、所定枚数×０．５％に対応する量のトナーがシアンの現像器から排出されるように吐出パターンを形成する。画像形成装置１００は、吐出制御のシーケンスとしては、画像形成を一旦停止し、吐出パターンを形成することで劣化トナーを吐出する。この吐出パターンとして吐出されたトナーは、前述のとおり、二次転写部のクリーニング機構で除去される。

次に、ＣＰＵ９０１による吐出制御（トナー吐出シーケンス）の詳細について、図６〜図１１のフローチャート、図５、図１２、図１３を参照しつつ説明する。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、吐出シーケンスのタイムチャートである。図５（ａ）は、従来において、感光ドラム１０５上のドラムクリーナ１０９によって全色の吐出パターンを除去する場合を示す。図５（ｂ）は、従来において、感光ドラム１０５上のドラムクリーナ１０９によって一部の色の吐出パターンを除去する場合を示す。図５（ｃ）は、本実施の形態において二次転写部のクリーニング機構によって１色以上の吐出パターンを除去する場合を示す。なお、図５（ｂ）、（ｃ）において、画像または吐出パターンを形成しないステーションの露光動作に関しては、図面において露光（ダミー）と記載されている。

図６は、プリント処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＲＯＭ９０２に格納されたプログラムをＣＰＵ９０１がＲＡＭ９０３に読み出して実行することにより実現される。吐出処理を実行するか否かは、ページ印字とページ印字との間において切り替わる。図６の処理において、ＣＰＵ９０１は、本願発明における制御手段、取得手段、決定手段としての役割を果たす。

まず、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ１０１で、プリントジョブ（印刷ジョブ）に基づくページ印字の要求、すなわち、プリント要求があるまで待機し、プリント要求があるとステップＳ１０２で、後述する吐出実施判定処理（図７）を実行する。なお、ＣＰＵ９０１には、外部装置（コンピュータ、サーバ、スキャナ）から、プリントジョブ（印刷ジョブ）と共に画像データが転送される。画像データは、例えば、ＰＤＬ（ページ記述言語）にて作成されたデータが含まれる。吐出実施判定処理（図７）においては、吐出制御の実施が必要かどうかを示す変数ＦＬＡＧに、実施必要であることを示すＴＲＵＥ、または実施不要であることを示すＦＡＬＳＥが設定される。変数ＦＬＡＧはＲＡＭ９０３に保管される。

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ９０１は、変数ＦＬＡＧの値がＴＲＵＥであるか否かを判別する。そしてＣＰＵ９０１は、変数ＦＬＡＧの値がＴＲＵＥでない場合は、吐出制御の実施が必要でないので、処理をステップＳ１０５に進める。一方、ＦＬＡＧの値がＴＲＵＥである場合は、吐出制御の実施が必要であるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０４では、ＣＰＵ９０１は、後述する吐出シーケンス処理（図８）を実行し、処理をステップＳ１０５に進める。吐出実施判定処理（図７）においては、必要な吐出量を示す変数である吐出量積算値が色ごとに取得（算出）され、ＲＡＭ９０３に保管される。ＣＰＵ９０１は、ステップＳ１０５で、ページ印字処理を実行し、ステップＳ１０６で、プリントジョブの処理が終了したか否かを判別する。そしてＣＰＵ９０１は、プリントジョブの処理が終了していない場合は、処理をステップＳ１０１に戻し、プリントジョブの処理が終了した場合は、図６の処理を終了させる。

図７は、図６のステップＳ１０２で実行される吐出実施判定処理のフローチャートである。ＣＰＵ９０１は、ステップＳ２０１で、変数ＦＬＡＧの値をＦＡＬＳＥに初期化し、ステップＳ２０２で、吐出制御を実施する色のインデックスを示す変数ｃｏｌｏｒの値を１に初期化する。変数ｃｏｌｏｒはＲＡＭ９０３に配置される。ここで、ｃｏｌｏｒと色とは、１：Ｙ、２：Ｍ、３：Ｃ、４：Ｋのような対応関係を有するとする。例えば変数ｃｏｌｏｒの初期値「１」はイエローを示す。

次に、ステップＳ２０３で、ＣＰＵ９０１は、今回印字する１ページ分の画像に関する情報を取得する。具体的には、ＣＰＵ９０１は、画像データの解析結果に基づいて、今回印字する１ページ分の画像の総画素数、及び、各ステーションで印字するドット数（オンドット）の情報を決定し、ページ情報（画像データ）として取得する。各ステーションで印字するドット数は、ＲＡＭ９０３上に配置された配列型の変数ｖｉｄｅｏＣｎｔ［ｃｏｌｏｒ］に格納されているものとする。次に、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ２０４で、変数ｃｏｌｏｒで指定される色の画像濃度を算出する。ＣＰＵ９０１は、下記の式１により画像濃度を算出し、算出した結果をＲＡＭ９０３に格納する。この濃度［％］は、今回印字する１ページ分の画像の印字率に相当する。
濃度［％］＝（ｖｉｄｅｏＣｎｔ［ｃｏｌｏｒ］×１００）／総画素数…（式１）

ステップＳ２０５で、ＣＰＵ９０１は、閾値Ｔｈ１が、ステップＳ２０４で算出した濃度（印字率）以上である（閾値Ｔｈ１≧濃度）か否かを判別する。ここで、閾値Ｔｈ１は、目標値として狙いの印字率「２．０％」という固定値とする。ただし、閾値Ｔｈ１は、メンテナンス担当者により変更されたり、設置環境に応じて変更されたりしてもよい。ステップＳ２０５での判別の結果、閾値Ｔｈ１≧濃度が成立しない場合は、今回、濃度を算出した色のステーションに関し、吐出量積算値の更新が不要と判断されるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ２０９に進める。一方、閾値Ｔｈ１≧濃度が成立する場合は、今回、濃度を算出した色のステーションに関し、吐出量積算値の更新が必要と判断されるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ２０６に処理を進める。

ステップＳ２０６では、ＣＰＵ９０１は、印字する１ページ分の画像の濃度（印字率）に基づいて下記の式２により吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］を更新し、更新後の吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］をＲＡＭ９０３に格納する。
吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］＝吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］＋｛（閾値Ｔｈ１−濃度）×総画素数｝／１００…（式２）

吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］は、狙いの印字率に対して不足する画素数の合計に相当する。言い換えると、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］は、ページあたりの静電像を形成する画素数と目標値との差分を積算した値に相当する。ここで、「総画素数」は、今回の対象となるページの総画素数を指す。

次に、ステップＳ２０７では、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が閾値Ｔｈ２以上である（閾値Ｔｈ２≦吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］）か否かを判別する。ここで、閾値Ｔｈ２は、吐出パターンの総画素数に相当する値であり、固定値である。閾値Ｔｈ２についても、メンテナンス担当者が変更したり、設置環境に応じて変更されたりしてもよい。なお、前回の吐出からの吐出量積算値が閾値Ｔｈ２に達したとき、現像剤が劣化したと判断される。そしてＣＰＵ９０１は、閾値Ｔｈ２≦吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が成立しない場合は、処理をステップＳ２０９に進める。一方、ＣＰＵ９０１は、閾値Ｔｈ２≦吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が成立する場合は、現像剤が劣化したと判断できるので、ステップＳ２０８を実行してから処理をステップＳ２０９に進める。ステップＳ２０８では、ＣＰＵ９０１は、変数ＦＬＡＧの値をＴＲＵＥに設定する。従って、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］に基づいて、吐出制御を実行するか否かが決定される。

ステップＳ２０９で、ＣＰＵ９０１は、変数ｃｏｌｏｒを次色の値にするために変数ｃｏｌｏｒに１を加算する。次に、ステップＳ２１０で、ＣＰＵ９０１は、ステーション数を変数ｃｏｌｏｒが超えたか否かを判別する。そして変数ｃｏｌｏｒがステーション数を超えていない場合は、今回印字するページに関し未処理のステーションがあるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ２０４に戻す。一方、変数ｃｏｌｏｒがステーション数を超えた場合は、今回印字するページに関し全てのステーションに対する処理が終了したので、ＣＰＵ９０１は図７の処理を終了させる。

図８は、図６のステップＳ１０４で実行される吐出シーケンス処理のフローチャートである。以下、ある吐出制御の直前に画像形成されるページを先行ページＮ、当該吐出制御の直後に画像形成されるページを後続ページＮ＋１と記す。従って、先行ページＮと後続ページＮ＋１との間に吐出制御が実施される。

まず、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ３０１で、先行ページＮの、動作順が最初であるイエローのステーション１２０でのレーザ１０８による露光が完了するまで待機する。そしてＣＰＵ９０１は、先行ページＮのイエローのステーション１２０でのレーザ１０８による露光が完了すると、後述する吐出量決定処理（図９）を実行する（ステップＳ３０２）。さらにＣＰＵ９０１は、後述する吐出パターン形成処理（図１０）を実行して（ステップＳ３０３）、処理をステップＳ３０４に進める。従って、画像と後続の吐出パターンとの間に、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなブランク（待機期間）としての先行画像完了待ち２００１は挿入されない（図５（ｃ））。

ステップＳ３０４は、吐出パターンの形成から後続ページＮ＋１の画像形成の間に、ブランクを設けないための処理ステップである。すなわち、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ３０４で、イエローのステーション１２０における吐出パターンステーション処理（図１０のステップＳ５０１における図１１のステップＳ６０３）が完了するまで待つ。そして、当該吐出パターンステーション処理が完了すると、ＣＰＵ９０１は、図８の処理を終了する。従って、吐出パターンと後続の画像との間に、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなブランクとしてのクリーニング待ち２００２、転写切替待ち２００３及びベルト安定待ち２００４は挿入されない（図５（ｃ））。

図９は、図８のステップＳ３０２で実行される吐出量決定処理のフローチャートである。まず、ステップＳ４０１では、ＣＰＵ９０１は、吐出量決定処理で扱う各変数を初期化する。すなわち、ＣＰＵ９０１は、吐出量決定処理を繰り返す回数を示す回数ｃｎｔの値、今回吐出を実施する各ステーションの吐出量を記憶する吐出実施量［ｃｏｌｏｒ］をそれぞれ０にクリアする。また、ＣＰＵ９０１は、吐出可能量Ｖａｌｕｅに初期値として最大吐出可能量の値を格納する。ここで、「最大吐出可能量」は、二次転写部のクリーニング機構で、１回のクリーニング動作で除去可能なトナー量の最大値であり、画像形成装置の機種ごとに決まっている固定値である。最大吐出可能量は、予めＲＯＭ９０２に格納されており、その値は例えば２０００であるとする。吐出可能量Ｖａｌｕｅは、本処理において吐出実施量［ｃｏｌｏｒ］として設定可能な残りの吐出量を示す変数であり、各色の吐出実施量［ｃｏｌｏｒ］が決定されるごとに減算される。

次に、ステップＳ４０２では、ＣＰＵ９０１は、吐出量決定処理で扱う各変数を初期化する。すなわち、ＣＰＵ９０１は、変数ｃｏｌｏｒの値、最大値ｍａｘの値、最大色ｍａｘＣｏｌｏｒの値をそれぞれ０に初期化する。最大値ｍａｘは、全色の中で吐出すべき現像剤の量が最も多い色の吐出量を示す。最大色ｍａｘＣｏｌｏｒは、最大値ｍａｘに該当する色を示す。

次に、ステップＳ４０３では、ＣＰＵ９０１は、変数ｃｏｌｏｒを次色の値にするために変数ｃｏｌｏｒに１を加算する。図９の処理においては、変数ｃｏｌｏｒが、今回の処理対象の色（ステーション）を規定する。ステップＳ４０４では、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が最大値ｍａｘより大きいか否かを判別する。そして、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］＞ｍａｘである場合は、今回の処理対象の吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が全色の中で最大である可能性があるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ４０５に進める。一方、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］≦ｍａｘである場合は、今回の処理対象の吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］は全色の中で最大ではないので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ４０６に進める。ステップＳ４０５では、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］の値を最大値ｍａｘに格納すると共に、今回の処理対象の色を示す変数ｃｏｌｏｒを最大色ｍａｘＣｏｌｏｒに格納し、処理をステップＳ４０６に進める。

ステップＳ４０６では、ＣＰＵ９０１は、変数ｃｏｌｏｒがステーション数（４つ）以上となったか否かを判別する。そしてＣＰＵ９０１は、変数ｃｏｌｏｒがステーション数未満の場合は処理をステップＳ４０３に戻す一方、変数ｃｏｌｏｒがステーション数以上の場合は処理をステップＳ４０７に進める。ステップＳ４０３〜Ｓ４０６の繰り返しによって、全ステーションの中から、吐出量積算値［ｃｏｌｏｒ］が一番大きい色のステーションが選択され、そのステーションの色を示す変数ｃｏｌｏｒが最大色ｍａｘＣｏｌｏｒに格納される。図１２を参照して例を説明する。

図１２（ａ）、（ｂ）は、ステーションごとの吐出制御の実施前、実施後の吐出量積算値を示す図である。図１２（ａ）に示すように、吐出量積算値［Ｙ］＝７５０、吐出量積算値［Ｍ］＝１０００、吐出量積算値［Ｃ］＝１２５、吐出量積算値［Ｋ］＝５００であるとする。この場合、吐出すべき量が１０００であるＭステーションが選択され、最大色ｍａｘＣｏｌｏｒはマゼンタとされる。

ステップＳ４０７では、ＣＰＵ９０１は、吐出可能量Ｖａｌｕｅが吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］より大きいか否かを判別する。ここで、最大色ｍａｘＣｏｌｏｒで指定される色の吐出量積算値［Ｃｏｌｏｒ］、吐出実施量［ｃｏｌｏｒ］を、それぞれ吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］、吐出実施量［ｍａｘｃｏｌｏｒ］と記す。そして、吐出可能量Ｖａｌｕｅ＞吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］が成立する場合は、吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］に相当する量の現像剤の全てを吐出可能であるので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ４０８に進める。一方、吐出可能量Ｖａｌｕｅ≦吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］が成立する場合は、吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］に相当する量の現像剤の全部または一部を吐出できないので、ＣＰＵ９０１は処理をステップＳ４１３に進める。

ステップＳ４０８では、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］の値を吐出実施量［ｍａｘＣｏｌｏｒ］に格納する。ステップＳ４０９では、ＣＰＵ９０１は、吐出可能量Ｖａｌｕｅから今回の吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］の値を減算することで吐出可能量Ｖａｌｕｅを更新する。ステップＳ４１０では、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］を０にクリアする。ステップＳ４１１では、ＣＰＵ９０１は、回数ｃｎｔに１を加算し、ステップＳ４１２で、回数ｃｎｔがステーション数（４つ）以上となったか否かを判別する。そしてＣＰＵ９０１は、回数ｃｎｔがステーション数未満の場合は処理をステップＳ４０２に戻す一方、回数ｃｎｔがステーション数以上の場合は、全てのステーションの吐出量決定処理が終了したので、図９の処理を終了する。

ステップＳ４１３では、ＣＰＵ９０１は、吐出可能量Ｖａｌｕｅの値を吐出実施量［ｍａｘＣｏｌｏｒ］に格納する。これにより、ｍａｘＣｏｌｏｒで指定される色については、吐出可能量Ｖａｌｕｅの範囲内で吐出実施量が決定される。ステップＳ４１４は、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］から吐出実施量［ｍａｘＣｏｌｏｒ］の値を減算することで吐出量積算値［ｍａｘＣｏｌｏｒ］を更新する。この処理が終わると、これ以上の現像剤の吐出を実施できないため、ＣＰＵ９０１は、全ステーションに対する処理が終わっていなくても図９の処理を終了する。

以上の処理によって、全てのステーションの吐出実施量が決定され、それぞれが各ステーションの吐出実施量［ｃｏｌｏｒ］に格納される。例えば、図１２（ａ）の例の場合に、図９の処理により図１２（ｂ）に示すようになることを説明する。

まず、吐出可能量Ｖａｌｕｅの初期値は２０００である。１回目のループでは、吐出可能量Ｖａｌｕｅ（２０００）＞吐出量積算値［Ｍ］（１０００）であるので、ステップＳ４０８〜Ｓ４１２で、吐出実施量［Ｍ］＝１０００と決定され、吐出可能量Ｖａｌｕｅ＝１０００となる。２回目のループでは、吐出可能量Ｖａｌｕｅ（１０００）＞吐出量積算値［Ｙ］（７５０）であるので、ステップＳ４０８〜Ｓ４１２で、吐出実施量［Ｙ］＝７５０と決定され、吐出可能量Ｖａｌｕｅ＝２５０となる。３回目のループでは、吐出可能量Ｖａｌｕｅ（２５０）≦吐出量積算値［Ｋ］（５００）であるので、ステップＳ４１３、Ｓ４１４で、吐出実施量［Ｋ］＝２５０と決定され、吐出量積算値［Ｋ］＝２５０となる。その後、図９の処理が終了するので、吐出実施量［Ｃ］は０のままであり、吐出量積算値［Ｃ］（１２５）も変化しない。従って、実質的に、Ｙ、Ｍ、Ｋのステーションが、吐出を実施するステーションとして決定される。ＣＰＵ９０１が、決定したステーションにつき吐出実施量の吐出を実施すると、各色の吐出量積算値は、図１２（ｂ）に示すようになる。

図１０は、各ステーションによる吐出パターン形成処理のフローチャートである。この処理は、図８のステップＳ３０３で実行される。まず、ステップＳ５０１で、ＣＰＵ９０１は、イエローのステーション１２０での吐出パターンステーション処理（図１１）を開始する。次に、ステップＳ５０２で、ＣＰＵ９０１は、ステーション間通過時間が経過するまで待つ。すなわち、ＣＰＵ９０１は、マゼンタのステーション１２１での吐出パターンステーション処理の開始タイミングまで待機する。ここで、ステーション間通過時間は、隣接するステーション間の距離／プロセス速度時間により算出される。例えば、ＹとＭとの間のステーション間通過時間は、ＹとＭとのステーション間距離／プロセス速度時間により算出される。

そして、ＹとＭとの間のステーション間通過時間が経過すると、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ５０３で、マゼンタのステーション１２１での吐出パターンステーション処理（図１１）を開始する。次に、ステップＳ５０４で、ＣＰＵ９０１は、ＭとＣとの間のステーション間通過時間が経過するまで待つ。そしてＣＰＵ９０１は、ＭとＣとの間のステーション間通過時間が経過すると、ステップＳ５０５で、シアンのステーション１２２での吐出パターンステーション処理（図１１）を開始する。次に、ステップＳ５０６で、ＣＰＵ９０１は、ＣとＫとの間のステーション間通過時間が経過するまで待つ。そしてＣＰＵ９０１は、ＣとＫとの間のステーション間通過時間が経過すると、ステップＳ５０７で、ブラックのステーション１２３での吐出パターンステーション処理（図１１）を開始し、図１０の処理を終了させる。

図１１は、１つのステーションにおける吐出パターンステーション処理のフローチャートであり、１ステーションにおける吐出パターン露光、一次転写、クリーニングの処理を実行するステップからなる。この処理は、図１０のステップＳ５０１、Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０７のそれぞれで開始され、４つのステーションで並行して実行され得る。図１１の説明において、吐出パターンを形成しないステーションにおける動作は「ダミー露光」となる。その場合、具体的には、ＣＰＵ９０１は白紙に相当する画像データに基づいて露光動作を行う。

まず、ステップＳ６０１で、ＣＰＵ９０１は、感光ドラム１０５へ吐出パターンを形成するための露光を開始する。次に、ステップＳ６０２で、ＣＰＵ９０１は、感光ドラム１０５上の吐出パターンの先端が一次転写位置（感光ドラム１０５と一次転写ローラ１０７とが対向する位置）に到達するまで待機する。そして、吐出パターンの先端が一次転写位置まで到達すると、ＣＰＵ９０１は、ステップＳ６０３で、高圧制御部３１１を制御して、一次転写ローラ１０７へ所定のバイアス（正バイアス）を印加し、図１１の処理を終了する。

ところで、ＣＰＵ９０１は、決定された吐出実施量に基づいて吐出パターンを形成する際、吐出パターンの形成濃度及び形成面積の少なくとも一方を制御する。吐出パターンの形成態様について図１３で説明する。

図１３（ａ）、（ｂ）は、中間転写ベルト１０６の幅方向から見た吐出パターンの模式図である。吐出パターンが中間転写ベルト１０６に転写された状態で説明する。上述した最大吐出可能量は、吐出パターンの体積として把握でき、擬似的には「瞬間許容量×吐出パターンの形成面積」として表現できる。瞬間許容量は、二次転写部のクリーニング機構で１回の摺擦によって除去可能なトナーの最大厚み（高さ）に相当し、各色の吐出パターンの濃度の合計に相当する。例えば、瞬間許容量が２００％画像であることは、２色のトナーをそれぞれ濃度１００％（いわゆるベタ画像）で吐出し重畳して成る吐出パターンを除去できることを意味する。また、中間転写ベルト１０６の幅方向における吐出パターンの幅を一定とすると、形成面積は中間転写ベルト１０６の搬送方向の長さ（吐出パターン長）に依存する。図１３（ａ）の例では、全色の吐出パターンの面積（長さ）が同じで、色ごとに濃度が異なり得る。図１３（ｂ）の例では、全色の吐出パターンの濃度が同じで、色ごとに面積が異なり得る。吐出パターンの形成態様として図１３（ａ）、（ｂ）のいずれの態様を採用してもよい。

まず、図１２（ａ）、（ｂ）で例示したように、吐出実施量［Ｍ］＝１０００、吐出実施量［Ｙ］＝７５０、吐出実施量［Ｋ］＝２５０、吐出実施量［Ｃ］＝０と決定されたとする。瞬間許容量は２００％であるとする。

図１３（ａ）の例では、ＣＰＵ９０１は、瞬間許容量２００％の範囲内で、Ｙ、Ｍ、Ｋのトナー像をそれぞれ７５％、１００％、２５％の濃度で、予め定めた吐出パターン長の全長に亘って形成する。図１３（ｂ）の例では、ＣＰＵ９０１は、Ｙのトナー像を、吐出パターン長の途中（７５％位置）まで１００％の濃度で形成し、Ｍのトナー像を、吐出パターン長の全長に亘って１００％の濃度で形成する。さらにＣＰＵ９０１は、Ｋのトナー像を、吐出パターン長の途中（７５％位置）から最後まで１００％の濃度で形成する。吐出パターンを構成するトナー像の濃度の合計は、吐出パターン長におけるどの位置においても瞬間許容量２００％を超えることがないため、吐出パターンを除去可能である。

図９の処理によれば、吐出量積算値が最も多いステーションについては、吐出量積算値と最大吐出可能量のうち小さくない方が吐出実施量として決定される。また、各ステーションの吐出量積算値の合計が最大吐出可能量の範囲内となるように、吐出量積算値の多いステーションから順に吐出実施量が決定される。なお、決定された吐出実施量を表示等によってユーザに報知するようにしてもよい。

これまで説明した図６〜図１１のフローチャートによる制御を、吐出制御及び画像形成のタイミングという観点で、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して改めて説明する。

ＣＰＵ９０１は、印刷ジョブに基づき画像を形成した直後に吐出制御を実施する場合には、吐出制御直前の画像形成時における静電像の形成が最初のステーションにおいて終了した時に吐出制御を開始する（図５（ｃ））。すなわち、画像形成後、図５（ａ）、（ｂ）に示すような先行画像完了待ち２００１が挿入されることなく吐出制御が開始され、生産性が高まる。

また、ＣＰＵ９０１は、吐出制御を実施した直後に印刷ジョブに基づき画像を形成する場合には、吐出制御における静電像の形成が最初のステーションにおいて終了した時に印刷ジョブに基づく画像形成を開始する（図５（ｃ））。すなわち、吐出制御後、図５（ａ）、（ｂ）に示すような待ち２００２〜２００４が挿入されることなく画像形成が開始され、生産性が高まる。

本実施の形態によれば、吐出制御において、吐出パターンは二次転写部のクリーニング機構で除去され、一次転写ローラ１０７へのバイアス切り換えを行う必要がないので、生産性が維持される。また、ＣＰＵ９０１は、吐出制御の実施にあたって、ステーションごとに吐出すべき現像剤の量（吐出量積算値）を取得する。そしてＣＰＵ９０１は、取得された吐出量積算値と最大吐出可能量とに基づいて、現像剤を吐出するステーション及びステーションごとの現像剤の吐出量（吐出実施量）を決定する。そしてＣＰＵ９０１は、吐出制御の実施時に、現像剤を吐出すると決定されたステーションの各々につき、吐出実施量の現像剤を吐出するよう制御する。従って、吐出制御時に可能な範囲で多くの現像剤を吐出できる。よって、生産性を維持しつつ、各色の現像剤を効率よく吐出することができる。

また、ＣＰＵ９０１は、吐出量積算値が最も多いステーションについては、吐出量積算値と最大吐出可能量のうち小さくない方を、吐出実施量として決定する。また、ＣＰＵ９０１は、各ステーションの吐出量積算値の合計が最大吐出可能量の範囲内となるように、吐出量積算値の多いステーションから順に吐出実施量を決定する。これにより、除去可能なトナー量の範囲内で、吐出を実施するステーションと各吐出実施量とを合理的に決定することができる。

また、ＣＰＵ９０１は、決定された吐出実施量に基づいて、吐出パターンの、形成濃度及び形成面積のいずれかまたは双方を制御するので、自由度が高い。なお、形成面積の制御に関しては、吐出パターンの幅及び長さのいずれかまたは双方を制御してもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０６ 中間転写ベルト
１０７ 一次転写ローラ
１０８ レーザ
１０９ ドラムクリーナ
１１２ 現像器
１２０〜１２３ ステーション
９０１ ＣＰＵ

Claims (8)

1. 感光体と、現像剤を用いて前記感光体上にトナー像を形成する形成手段と、を各々備える複数のステーションと、
   前記感光体上のトナー像を中間転写体に転写する転写手段と、
   前記中間転写体上のトナー像を除去する除去手段と、
   劣化した現像剤を排出する吐出制御時には印刷ジョブに基づく画像形成を中断して吐出制御用のパターン画像を前記感光体上に形成することで前記形成手段から現像剤を吐出させる制御手段と、
   吐出制御の実施にあたって、前記ステーションごとに吐出すべき現像剤の量を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された量と前記除去手段による除去可能なトナー量とに基づいて、現像剤を吐出するステーション及びステーションごとの現像剤の吐出量を決定する決定手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記吐出制御においては、前記決定手段により現像剤を吐出すると決定されたステーションの各々につき、前記決定手段により決定された吐出量の現像剤を吐出するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記決定手段は、前記取得手段により取得された量が最も多いステーションについては、前記取得された量と前記除去可能なトナー量のうち小さくない方を、前記吐出量として決定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. 前記決定手段は、前記各ステーションの吐出量の合計が前記除去可能なトナー量の範囲内となるように、前記取得された量の多いステーションから順に前記吐出量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記取得手段は、前記ステーションごとに、ページあたりの静電像を形成する画素数と目標値との差分を積算した値に基づいて、吐出すべき現像剤の量を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記吐出制御においては、前記形成手段に、前記感光体上に前記パターン画像を形成させ、前記転写手段に、前記感光体上の前記パターン画像を前記中間転写体に転写させ、前記中間転写体上の前記パターン画像が前記除去手段により除去されるようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記決定手段により決定された吐出量に基づいて、前記パターン画像の、形成濃度及び形成面積の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、印刷ジョブに基づき画像を形成した直後に前記吐出制御を実施する場合には、前記吐出制御直前の画像形成時における静電像の形成が最初のステーションにおいて終了した時に前記吐出制御を開始することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記吐出制御を実施した直後に印刷ジョブに基づき画像を形成する場合には、前記吐出制御における静電像の形成が最初のステーションにおいて終了した時に前記印刷ジョブに基づく画像形成を開始することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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