JP5163570B2

JP5163570B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5163570B2
Application number: JP2009070123A
Authority: JP
Inventors: 正生近藤
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP2010224132A

Description

この発明は画像形成装置に関し、特に、トナーを印刷媒体に定着させて画像形成するタンデム方式の画像形成装置に関する。

各色用の現像器を備えたタンデム方式のカラープリントが可能な画像形成装置の中には、モノクロ用の現像器内の感光体の駆動と、カラー用の現像器内の感光体の駆動とを別に制御しないような駆動機構を備えるものがある。このような構成の画像形成装置でのモノクロプリント時には、カラー用の感光体もモノクロ用の感光体と共に回転する。

各感光体には、転写後の残トナーを除去するためのクリーナブレードが当接されている。上の画像形成装置でのモノクロプリント時には、カラー用の感光体にはプリント用のトナーが供給されない。そのため、モノクロプリント時には、カラー用の感光体とクリーナブレードとはプリント用のトナーを介在させずに当接された状態で感光体が回転することになる。これは、感光体とクリーナブレードとの間の摩擦のため、カラー用の感光体の劣化につながる。

そこで、たとえば特開２００５−９９２１５号公報（以下、特許文献１）などに、このような構成の画像形成装置でのモノクロプリント時に、プリント用とは別に、カラー用の感光体に対して、感光体とクリーナブレードとの間の潤滑剤としてトナーを所定量供給する技術が開示されている。

各現像器には画像形成装置内のトナーボトルからトナーが供給される。現像器内のトナー量がプリントに用いられることで所定量以下となると、トナーボトルからトナーが補給される。そのため、現像器内のトナーは、プリントによる消費とトナーボトルからの供給とで入れ替わることになる。

しかしながら、トナー消費量の少ない画像のプリント、すなわち印字率の低いプリントが連続すると、現像器内のトナーの消費が少なくなり、トナーボトルからの補給が減る。そのため、このような場合には、現像器内でのトナーの入れ替わり量が減って、トナーが現像器内に滞留することになる。現像器内に滞留したトナーは劣化しやすい。劣化したトナーは電荷性、流動性が低下しているため、濃度低下や種々の画像品位の低下を引き起こす。

トナーの劣化による画像品質の低下を抑制するため、特開２００４−１２５８２９号公報（以下、特許文献２）は、現像ローラの回転数と画像のドット数とをカウントし、現像ローラの回転数に対する画像のドット数の割合が所定のしきい値より小さい場合、つまりトナー消費量の少ない画像のプリントが連続していることが検出された場合には、プリントに関わらず残留トナーを排出する技術を開示している。

特開２００５−９９２１５号公報特開２００４−１２５８２９号公報

各色用の現像器を備えたタンデム方式のカラープリントが可能な画像形成装置で上記特許文献１および２に開示された技術を採用すると、プリント用のトナー以外のトナーとして、上述の潤滑剤としてのトナーと、現像器内の滞留トナーとが排出されることになり、プリント用以外の目的で排出されるトナーの消費量が多いという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、各色用の現像器を備えたタンデム方式のカラープリントが可能な画像形成装置における、プリント用以外のトナーの消費量を抑える画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、画像形成装置は、黒トナーに対応するモノクロ画像形成用の感光体と、カラートナーに対応するカラー画像形成用の感光体を含む複数の感光体と、各感光体に当接するクリーナブレードと、トナー色ごとの現像器と、感光体を回転動作させるための駆動機構と、感光体上のトナーを現像するための現像手段と、感光体上に現像されたトナー画像を像担持体上に転写することで画像形成するための画像形成手段と、感光体へのトナーの供給および現像手段でのトナー画像の作像を制御するための制御手段とを備え、駆動機構は、画像形成手段でモノクロ画像形成時にも、カラー画像形成用の感光体を回転動作させ、制御手段は、第１のタイミングで、カラー画像形成用の感光体に潤滑剤として所定量のトナーを供給する供給動作を実行し、画像形成手段の動作量と、印字率と、供給動作によって供給されたトナー量とに基づいて決定される第２のタイミングで、現像器内のトナーのうちの所定量のトナーを感光体に供給して現像手段に現像させることで、上記所定量の現像器内のトナーを現像器外へ排出する排出動作を実行し、画像形成手段の動作量と、排出動作で排出されたトナー量とに基づいて、第１のタイミングを決定する。

好ましくは、制御手段は第１のカウンタを含み、画像形成対象の画像データから印字率を算出し、画像形成手段の動作量から得られるトナー量と、印字率から得られるトナー量との差分である滞留トナー量を算出し、第１のカウンタで算出された滞留トナー量を積算し、供給動作によってカラー画像形成用の感光体へトナーを供給すると、第１のカウンタから供給動作で供給されたトナー量を減じ、第１のカウンタの値がしきい値に達した第２のタイミングで排出動作を実行して、しきい値に応じた量のトナーを排出する。

より好ましくは、制御手段は、トナー色ごとに第２のタイミングを決定する。より好ましくは、制御手段は、第１のカウンタをトナー色ごとに含み、トナー色ごとに滞留トナー量を算出して積算する。

好ましくは、制御手段は第２のカウンタを含み、第２のカウンタで画像形成手段の動作量から得られる、カラー画像形成用の感光体に潤滑剤として供給するトナー量を積算し、排出動作によってトナーを排出すると、第２のカウンタから排出動作で排出されたトナー量を減じ、第２のカウンタの値がしきい値に達した第１のタイミングで供給動作を実行して、しきい値に応じた量のトナーを感光体に供給する。

または、好ましくは、制御手段は第２のカウンタを含み、第２のカウンタで画像形成手段の動作量を積算し、排出動作によってトナーを排出すると、排出されたトナー量を画像形成手段の動作量に換算して第２のカウンタから減じ、第２のカウンタの値がしきい値に達した第１のタイミングで供給動作を実行して、しきい値に応じた量のトナーを前記感光体に供給する。

この発明によると、各色用の現像器を備えたタンデム方式のカラープリントが可能な画像形成装置において、プリント用以外のトナーの消費量を抑えることができる。

実施の形態にかかるプリンタの中央部分の断面の具体例を示す概略図である。プリンタの駆動構成の一部の概略図である。感光体およびクリーナブレードの構成の概略図である。プリンタのエンジン部およびコントローラ部を説明する図である。エンジン部の機能構成の具体例を示すブロック図である。滞留トナー量算出部で用いられる、しきい値を設定する処理の流れの具体例を示すフローチャートである。実施の形態にかかるプリンタでの動作の流れの具体例を示すフローチャートである。図７の動作中の、滞留トナー量を算出する動作の流れの具体例を示すフローチャートである。図７の動作中の、潤滑剤として必要なトナー量を算出する動作の流れの具体例を示すフローチャートである。供給動作の要否を判断する動作の流れの具体例を示すフローチャートである。図７の動作中の、トナー供給動作の流れの具体例を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

以下の説明では、画像形成装置がタンデム方式のカラープリンタ（以下、プリンタと略す）である例を示すが、画像形成装置はプリンタに限定されない。画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合した機器であるＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などであってもよい。

図１を参照して、本実施の形態にかかるプリンタ１は、作像部と、プリント媒体である用紙の搬送部とを含む。

作像部は、プリンタ１内部の略中央部に配される、内側から複数のローラで懸架された、中間転写体である環状の中間転写ベルト２を含む。中間転写ベルト２に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色に対応したカートリッジ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが配される。これらを代表させてカートリッジ２８と称する。カートリッジ２８は、静電記録方式でトナー像を形成するトナー像形成機構として、各々、感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、帯電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、露光部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、現像部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、クリーナブレード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとを含む。これらを代表させて、感光体３、帯電部５、露光部６、現像部４およびクリーナブレード９と称する。

現像部４は、各々、図示しない現像ローラや供給ローラを含む。また、現像部４は、各々、図示しないトナーを充填するスペースを含む。現像部４が稼動して供給ローラが回転することで、上記スペース内のトナーが現像ローラに供給される。現像ローラは感光体３に対応する位置に配置され、供給されたトナーを担持して感光体３と対向する位置まで搬送する。感光体３表面が露光されていることで、現像ローラ上のトナーは感光体３と対向する位置において感光体３の露光された部分に移動する。これにより、感光体３上にトナー像が形成される。

感光体３は、中間転写ベルト２上に形成されたトナー画像を転写する。帯電部５は、感光体３の表面を一様に帯電させる。露光部６は、感光体３上に各色の画像パターンを露光して、順次形成する。現像部４は、感光体３にトナーを供給して感光体３にトナー画像を現像する。クリーナブレード９は感光体３に当接されて、感光体３上の残トナーを掻き取る。この機構については後述する。

作像部は、さらに、中間転写ベルトクリーナ７と、廃トナーボックス１５と、トナーボトル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと、二次転写ローラ１１とを含む。

中間転写ベルトクリーナ７は中間転写ベルト２周囲に配置され、中間転写ベルト２上に残留した残トナーを中間転写ベルト２から分離する。廃トナーボックス１５は分離した残トナーを収容するために用いられる。トナーボトル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、各々、攪拌羽２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを内蔵し、攪拌羽を動作させることで対応するカートリッジ２８にトナーを補給する。二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト２を内側から懸架するローラと中間転写ベルト２を挟んで対を成し、中間転写ベルト２上に転写されたトナー画像を、搬送された用紙上に転写する。

搬送部は、給紙ローラ８と、搬送ローラ３０と、タイミングローラ１０と、上述の二次転写ローラ１１と、一対の定着ローラ１２ａ，１２ｂ（これらを代表させて定着ローラ１２とする）と、排紙ローラ１３と、両面経路搬送ローラ１４ａ，１４ｂと、用紙検出センサ２７とを含む。

給紙ローラ８は、プリンタ１内部の下部に配される、用紙を収納するカセットである収納部１６から、用紙を給紙する。搬送ローラ３０は、給紙ローラ８によって供給された用紙を搬送する。タイミングローラ１０は、搬送ローラ３０によって搬送されてきた用紙をいったん停止させる。定着ローラ１２は、搬送される用紙を挟んで配され、用紙上に転写されたトナー像を加熱して定着させる。排紙ローラ１３は、定着後の用紙を排出または両面搬送経路２９へ搬送する。両面経路搬送ローラ１４ａ，１４ｂは、排紙ローラ１３によって搬送された定着後の用紙を、両面搬送経路２９を経由してタイミングローラ１０まで搬送する。用紙検出センサ２７は、搬送路の、用紙が二次転写ローラ１１を通過した直後の位置に配され、用紙の先端が当該位置を通過したことおよび／または用紙の後端が通過したことを検出する。

図２（Ａ）に示されるように、各色の感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと二次転写ローラ１１とタイミングローラ１０とはメインモータ１８に連結される。メインモータ１８は、これらローラを図中矢印で表わされる右回りに回転駆動する。カートリッジ２８に含まれる各現像部４のうちのカラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃは現像モータ２０に連結され、モノクロ用の現像部４ｄは現像モータ２１に連結される。現像モータ２０はカラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃを駆動し、現像モータ２１はモノクロ用の現像部４ｄを駆動する。または、図２（Ｂ）に示されるように、プリンタ１に現像モータ２０が含まれず、カートリッジ２８に含まれる各現像部４はいずれも現像モータ２１に連結されてもよい。この場合、現像モータ２０は、正転することでモノクロ用の現像部４ｄのみを駆動し、逆転することですべての現像部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを駆動する。

図２（Ａ）または図２（Ｂ）の構成のため、メインモータ１８に直列的に連結されている感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはメインモータ１８によってすべて回転駆動される。そのため、モノクロプリント時であっても、カラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃもモノクロ用の感光体３ｄと共に回転駆動される。現像部４ｄは、カラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃとは別の現像モータ２１に連結されていること（図２（Ａ））、または現像モータ２１が逆転すること（図２（Ｂ））で、現像部４ａ，４ｂ，４ｃとは別に回転駆動可能である。

トナーボトル２５ａ，２５ｂはトナー補給モータ２３に、トナーボトル２５ｃ，２５ｄはトナー補給モータ２４に連結され、モータの回転駆動によって攪拌羽２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが動作する。定着ローラ１２は定着モータ１９に連結され、定着モータ１９の回転駆動によって回転する。両面経路搬送ローラ１４ａ，１４ｂは両面経路搬送モータ２２に連結され、両面経路搬送モータ２２の回転駆動によって回転する。

図３に示されるように、感光体３はクリーナブレード９に当接された状態でメインモータ１８の駆動によって回転する。これによって、感光体３表面の残トナーがクリーナブレード９に掻き取られる。掻き取られた残トナーは、図示しない廃棄トナー回収経路に排出され、一部が、図中に点線で示される、クリーナブレード９と感光体３との当接部分９０、詳しくは、感光体３と接しているクリーナブレード９のエッジ部にトナー溜まりを構成する。クリーナブレード９と感光体３との間にトナー溜まりを構成するトナーが介在することで、該トナーが潤滑剤として機能し、感光体３の回転に伴うクリーナブレード９と感光体３との間の摩擦が抑えられる。

プリンタ１には、さらに、全体を制御するエンジン部１００と、エンジン部１００からの制御信号に従って画像処理を行なうコントローラ部２００とが含まれる。図４を参照して、エンジン部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御部１０１と、エンジン部１００に付属している不揮発性のメモリ１０２と、カートリッジ２８などに付属している不揮発性のメモリと通信するためのユニット通信部１０３と、メインモータ１８などの各種負荷と通信するための負荷通信部１０４とを含む。コントローラ部２００は、ＣＰＵを含む制御部２０１と、コントローラ部２００に付属している不揮発性のメモリ２０２とを含む。

メモリ１０２，２０２は、各々、制御部１０１，２０１で実行されるプログラムを記憶する。制御部１０１，２０１は、メモリ１０２，２０２から必要なプログラムを読み出してＣＰＵが実行することで、プリンタ１全体を制御する。

カートリッジ２８などに付属しているメモリには消耗品の情報などが記憶されており、ユニット通信部１０３は制御部１０１の制御信号に従って消耗品の情報などをメモリから読み出して制御部１０１に渡す。また、負荷通信部１０４は、制御部１０１で生成された制御信号を、制御対象の負荷に対して送信する。

さらに図４を参照して、コントローラ部２００の制御部２０１は、算出部２１１を含む。算出部２１１は、制御部２０１のＣＰＵが上記プログラムを実行することで主にＣＰＵに形成される機能であるが、ＣＰＵ以外の他の構成によって実現されてもよい。

算出部２１１は、プリント対象の画像データから印字率を算出する。印字率とは、用紙の印字面積に対する画像面積の割合を指す。具体的には、プリント対象の画像を構成するドット数を、プリント用紙の印字面積に対応するドット数で除して得られる。算出部２１１は、プリント対象の画像データから画像面積（画像を形成するドット数）を抽出する。また、算出部２１１は、予め、用紙のサイズごとに、印字面積（印字面積に対応するドット数）を記憶している。算出部２１１は、抽出された画像を形成するドット数を、指定された用紙のサイズについて記憶されている印字面積に対応するドット数で除することで印字率を算出する。好ましくは、算出部２１１は、プリント対象の画像データからトナー色ごとの画像面積を抽出し、トナー色ごとに印字率を算出する。算出部２１１は、算出した印字率を、プリント指示と共にエンジン部１００に出力する。

エンジン部１００の制御部１０１は、図５に示されるように、回転計数部１１１、印字率積算部１１２、滞留トナー量算出部１１３、潤滑剤用トナー量算出部１１４、および供給制御部１１５を含む。これらは、制御部１０１のＣＰＵが上記プログラムを実行することで主にＣＰＵに形成される機能であるが、ＣＰＵ以外の他の構成によって実現されてもよい。

回転計数部１１１はカウンタを含み、タイミングローラ１０や二次転写ローラ１１などである現像ローラの回転量を計数し、該カウンタを用いて回転量を積算する。現像ローラの回転量は、現像部４の画像形成のための駆動量とも言える。印字率積算部１１２はカウンタを含み、該カウンタを用いてコントローラ部２００からプリント指示と共に入力される印字率を積算する。好ましくは、回転計数部１１１は、各色に対応するカウンタを含み、色ごとに現像ローラの回転量を計数する。少なくとも、回転計数部１１１は、モノクロプリント用のカウンタとカラープリント用のカウンタとを含み、プリントモードごとに現像ローラの回転量を計数する。

滞留トナー量算出部１１３は、現像ローラの回転量と積算された印字率とに基づいて、たとえば以下の式を用いて滞留トナー量を算出する：
滞留トナー量＝（（現像ローラの積算回転量／基準回転量）×Ｘ％−積算印字率）×１％あたりのトナー量、
なお、「基準回転量」とは、指定サイズの用紙を１ページプリントするときの現像ローラの回転量を指し、滞留トナー量算出部１１３にサイズごとに予め記憶されている。上記「１％あたりのトナー量」もまた、単位トナー量として滞留トナー量算出部１１３に予め記憶されている。

上式において、現像ローラの積算回転量を基準回転量で除することで、プリントページ数が算出されている。上記「Ｘ％」は、形成される画像の品位の低下につながるトナーの滞留が発生する限界を指し、好ましくは３％程度とする。Ｘ％を３％とする場合、１ページあたりの印字率が３％以上である場合には、画像品位の低下につながるような量のトナーの滞留は発生しない。すなわち、１ページあたりの印字率Ｘ％（たとえば３％）に相当する基準となるトナー量と、印字率から得られる実際に消費されたトナー量との差分が滞留トナー量として算出される。滞留トナー量算出部１１３はカウンタを含み、算出した滞留トナー量を該カウンタを用いて積算する。好ましくは、滞留トナー量算出部１１３は、上述のトナー色ごとに算出された印字率を用いて滞留トナー量を算出し、トナー色ごとに滞留トナー量を積算する。

潤滑剤用トナー量算出部１１４は、後述する、モノクロプリント１枚ごとのカラー用感光体３ａ，３ｂ，３ｃに対して潤滑剤として必要なトナーの単位量を予め記憶しておき、モノクロプリントでの現像ローラの回転量と該単位量とに基づいて、潤滑剤として必要なトナー量を算出する。潤滑剤用トナー量算出部１１４はカウンタを含み、算出した潤滑剤として必要なトナー量を該カウンタを用いて積算する。

供給制御部１１５は、カートリッジ２８内に所定量のトナーが滞留すると、現像部４に対して当該所定量の滞留トナーを消費する現像動作を行なわせるように制御信号を出力する。該制御信号に従って現像部４は現像動作を行ない、カートリッジ２８内の滞留トナーが現像されることでカートリッジ２８外に排出されることになる。この動作を以降の説明において「排出動作」と称する。

供給制御部１１５は、予め、１回の排出動作で排出する滞留トナーの量、および１回の供給動作で潤滑剤として供給するトナーの量をしきい値として記憶している。供給制御部１１５は、これら記憶しているトナーの量を、それぞれ、滞留トナー量算出部１１３のカウンタのカウント値、および滞留トナー量算出部１１３のカウンタのカウント値と比較することで、滞留トナーを排出するタイミング、および潤滑剤としてトナーを供給するタイミングを判断する。該動作を行なうタイミングと判断すると、供給制御部１１５は、図示しない必要な動作機構に対して、しきい値として記憶している上記量のトナーを排出するよう制御信号を出力する。好ましくは、滞留トナー量算出部１１３がトナー色ごとのカウンタを含んでトナー色ごとに滞留トナー量を蓄積している場合には、トナー色ごとにしきい値と比較し、滞留トナーを排出するタイミングを判断して制御信号を出力する。なお、以降の説明においては、滞留トナーを排出する動作を「第１の供給動作」、潤滑剤としてトナーを供給する動作を「第２の供給動作」とも称する。供給制御部１１５は、第１の供給動作を実行すると滞留トナー量算出部１１３のカウンタをリセットし、第２の供給動作を実行すると潤滑剤用トナー量算出部１１４のカウンタをリセットする。

具体的には、供給制御部１１５は、１回の排出動作で排出する滞留トナーの量をしきい値として記憶しておき、滞留トナー量算出部１１３でのカウント値である、滞留トナー量の積算値が上記しきい値に達した場合に、プリント動作を中断して、非画像形成期間に上記積算値である量の滞留トナーを排出させる。ここでの「非画像形成期間」は、プリント動作がいったん停止された期間であってもよいし、画像形成動作の間隔を通常の間隔よりも広げることでできる画像形成動作間の期間であってもよい。なお、好ましくは、上記しきい値を第１のしきい値とし、滞留トナー量算出部１１３はさらに第１のしきい値の１／５程度の第２のしきい値を記憶し、１つのプリント指示に対応した一連のプリント動作であるジョブの終了時における滞留トナー量の積算値が第２のしきい値に達している場合に、第２のしきい値として記憶する量のトナーを排出させる。この場合、第１のしきい値として記憶されるトナー量は画像品位を低下させない限界の滞留トナー量と言え、第２のしきい値として記憶されるトナー量は、第１のしきい値との比較でのトナーの排出によってプリント動作の中断を抑えるための、予防的な滞留トナー量と言える。第２のしきい値は第１のしきい値の１／５程度に限定されず、プリンタ１の平均印字率に応じて可変であってもよい。なぜなら、平均印字率の高いプリンタでは、一時的に印字率の低いプリントが連続してジョブ終了後に滞留トナー量が第２のしきい値を超えることがあっても、次のジョブの印字率は高い可能性が高いため、該ジョブのプリント中に滞留トナーがプリント用として消費される可能性が高い。そのため、このような場合には、第２のしきい値を上げておくことで、一時的に印字率の低いプリントが連続した場合のトナーの排出を抑えることができ、その結果として、プリント用以外のトナー消費を抑えるのに有効となるからである。第２のしきい値の変更はユーザによる操作で可能とする構成であってもよいし、供給制御部１１５がメモリ１０２に記憶されているプリント履歴に基づいて自動的に変更する構成であってもよい。すなわち、供給制御部１１５において図６に示されるような動作が実行されて、第２のしきい値が設定されてもよい。図６を参照して、プリンタ１の図示しない操作部や、図示しない接続された他の装置からの所定の操作信号を受信することによってユーザ設定がなされたことが検出されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２で供給制御部１１５は、指定された値を第２のしきい値として設定する。ユーザ設定がなされていない場合には、供給制御部１１５は、メモリ１０２に記憶されているプリント履歴を用いて平均印字率を算出し、平均印字率に応じたしきい値を第２のしきい値として設定する。すなわち、算出された平均印字率が５％未満である場合には（ステップＳ３で「＜５％」）、ステップＳ４で供給制御部１１５は、第１のしきい値の１／５の値を第２のしきい値として設定する。算出された平均印字率が５％以上でありかつ７％未満である場合には（ステップＳ３で「５％≦平均印字率＜７％」）、ステップＳ５で供給制御部１１５は、第１のしきい値の１／３の値を第２のしきい値として設定する。算出された平均印字率が７％以上である場合には（ステップＳ３で「＞７％」）、ステップＳ６で供給制御部１１５は、第１のしきい値の１／２の値を第２のしきい値として設定する。第２のしきい値を平均印字率に応じて設定することで、当該プリンタの通常の使い方に基づいて、不要なトナーの排出動作を抑えることができ、プリント用以外のトナー消費を抑えることができる。なお、第２のしきい値を自動的に変更するタイミングとしては、たとえば、カートリッジ２８の交換時などが該当する。

上述のように、プリント時、中間転写ベルト２と感光体３とが当接される。上述のように、感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、カラープリント時もモノクロプリント時も、メインモータ１８によって回転駆動される。カラープリント時、カラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃが現像モータ２０によって、モノクロ用の現像部４ｄが現像モータ２１によって駆動されて、感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上にトナー画像が作像される。モノクロプリント時、モノクロ用の現像部４ｄが現像モータ２１によって駆動されて、モノクロ用の３ｄ上のみにトナー画像が作像される。モノクロプリント時に使用しないカラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃを駆動させると、カラー用カートリッジ２８，２８ｂ，２８ｃ内のトナーが図示しない現像ブレード等と摺擦され劣化する。そのため、カラー用の現像部４ａ，４ｂ，４ｃは駆動されない。一方、モノクロプリント時に使用されないカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃには、カラー用カートリッジ２８，２８ｂ，２８ｃ内のトナーが供給されない。そのため、感光体３ａ，３ｂ，３ｃとクリーナブレード９ａ，９ｂ，９ｃとのそれぞれの当接部９０にはトナー溜まりが構成されない。その結果、感光体３ａ，３ｂ，３ｃは、トナーを介在させずに直接クリーナブレード９ａ，９ｂ，９ｃと接触して回転する。供給制御部１１５は、モノクロプリント時の感光体３ａ，３ｂ，３ｃとクリーナブレード９ａ，９ｂ，９ｃとの摩擦負荷を抑えて、クリーナブレードの削れや回転トルクの増大などを防止するために、所定のタイミングで感光体３ａ，３ｂ，３ｃに対してプリントに用いないトナーを供給する供給動作を実行させる。供給されたトナーは当接部９０にトナー溜まりを構成し、潤滑剤として機能する。

供給制御部１１５は、１回の供給動作で潤滑剤として供給するトナーの量をしきい値として記憶し、潤滑剤用トナー量算出部１１４でのカウント値である、潤滑剤として必要なトナー量の積算値が上記しきい値に達した場合に、プリント動作を中断して、非画像形成期間に上記積算値である量のトナーを潤滑剤として供給させる。

潤滑剤としてのトナーは、モノクロプリント１００枚実行ごとに４０mg程度のトナーをカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに供給することが適切であると、本願出願人の実験によって確認されている。そのため、潤滑剤用トナー量算出部１１４が記憶している、モノクロプリント１枚ごとの潤滑剤として必要なトナー量の単位量としては、たとえば、０．４mg程度が挙げられる。なお、クリーナブレード９と感光体３との当接部分９０の形状によっては、トナー溜まりとして保持されるトナー量を増加させることもできる。

潤滑剤としてのトナーの供給は、上のように、モノクロプリント１００枚実行ごとに４０mg程度供給する方法が挙げられる。１枚プリントごとに０．４mgずつ供給するよりも、１００枚プリントごとにまとめて４０mg供給する方が安定した供給が可能となる。また、トナー供給のためにカートリッジ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを駆動させる回数を抑えることができる。供給制御部１１５は、所定プリント枚数あたりの潤滑剤として必要なトナー量（ここでは、１００枚プリントごとの、４０mg）を上記しきい値として記憶する。

さらに、供給制御部１１５は、第１の供給動作を実行した場合には、該動作によって排出されたトナー量を潤滑剤用トナー量算出部１１４のカウンタから減じる。また、第２の供給動作を実行した場合には、該動作によって供給されたトナー量を滞留トナー量算出部１１３のカウンタから減じる。

図７を用いて、プリンタ１での動作の流れを説明する。図７のフローチャートに示される動作は、プリンタ１の図示しない操作部や、図示しない接続された他の装置からプリント指示がなされることによって開始される動作であって、エンジン部１００の制御部１０１およびコントローラ部２００の制御部２０１が、各々、メモリ１０２，２０２から必要なプログラムを読み出してＣＰＵで実行し、図４，図５に示された各部を制御することで実現される。

図７を参照して、コントローラ部２００は、ステップＳ１０で算出部２１１でプリント対象の画像データから印字率を算出した後、ステップＳ２０でプリント指示と共に印字率をエンジン部１００に対して出力する。ステップＳ２０でプリント指示と共に出力された印字率は、印字率積算部１１２で蓄積される。

エンジン部１００の制御部１０１で制御されることで、ステップＳ３０でプリント動作が行なわれる。プリント動作が開始すると、所定の間隔ごと、たとえば１枚プリントごとに、ステップＳ４０で回転計数部１１１は現像ローラの回転量を計数し、ステップＳ５０で滞留トナー量算出部１１３が、計数された現像ローラの回転量と積算された印字率とに基づいて、図８に示される動作を実行し、滞留トナー量を算出する。すなわち、図８を参照して、滞留トナー量算出部１１３は、ステップＳ５０１で上述の式を用いて１ページ当たりの滞留トナー量を算出し、その値が正の場合には（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、すなわち、トナーの所定量以上の滞留がある場合には、ステップＳ５０５で、カウンタにカウントされている滞留トナー量に算出されたトナー量を加える。そうでない場合（ステップＳ５０３でＮＯ）、すなわち、トナーが所定量以上滞留することなくプリントに用いられる場合には、ステップＳ５０７で、カウンタにカウントされている滞留トナー量から算出されたトナー量を減じる。

次に、ステップＳ６０で潤滑剤用トナー量算出部１１４は図９（Ａ）または図９（Ｂ）に示される動作を実行し、潤滑剤として必要なトナー量を算出する。すなわち、図９（Ａ）を参照して、潤滑剤用トナー量算出部１１４は、プリントモードがモノクロプリントである場合には（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、ステップＳ６０３でカウンタにカウントされている滞留トナー量にモノクロプリント１枚ごとの潤滑剤として必要なトナー量の単位量を加える。図９では、上述の例のようにモノクロプリント１００枚実行ごとに４０mg程度のトナーをカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに供給するものとして、上記単位量を０．４mgとしている。さらに、図９（Ｂ）に示されるように、カラープリントである場合には（ステップＳ６０１でＮＯ）、カラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃ上の残トナーを考慮して、ステップＳ６０５でカウンタにカウントされている滞留トナー量からモノクロプリント１枚ごとの潤滑剤として必要なトナー量の単位量を減じてもよい。

供給制御部１１５は、図１０に示されるように、ステップＳ５０で算出された滞留トナー量としきい値とを比較する処理、およびステップＳ６０で算出された潤滑剤として必要なトナー量としきい値とを比較する処理を実行し、滞留トナーを排出する第１の供給動作、または潤滑剤としてトナーを供給する第２の供給動作の要否を判断する。すなわち、図１０を参照して、供給制御部１１５は、ステップＳ５０で算出された滞留トナー量と印字動作中の排出動作で排出する滞留トナーの量である上述の第１のしきい値とを比較し、算出された滞留トナー量が、第１のしきい値に達していると判断されると（ステップＳ７０１でＹＥＳ）、滞留トナーをプリント動作を中断して強制的に排出する第１の動作を実行するタイミングと判断し、ステップＳ７０３で実施要求をセットする。算出された滞留トナー量が第１のしきい値に達していない場合であっても（ステップＳ７０１でＮＯ）、算出された滞留トナー量と、ジョブ終了後の排出動作で排出する滞留トナーの量である上述の第２のしきい値とを比較し、算出された滞留トナー量が第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値には達していると判断されると（ステップＳ７０５でＹＥＳ）、一連のジョブが終了した後に滞留トナーを排出する動作を実行すると判断し、ステップＳ７０７で実施要求をセットする。算出された滞留トナー量が第１のしきい値にも第２のしきい値にも達していないと判断された場合には（ステップＳ７０１でＮＯ、かつＳ７０５でＮＯ）、ステップＳ７０９で、ジョブが終了した後に滞留トナーを排出する動作の実施要求をリセットする。

供給制御部１１５は、さらに、ステップＳ６０で算出された潤滑剤として必要なトナーの積算量と、しきい値として記憶されている１回の供給動作で潤滑剤として供給するトナー量である４０mgとを比較し、算出された潤滑剤として必要なトナーの積算量がしきい値である４０mgに達していると判断されると（ステップＳ７１１でＹＥＳ）、潤滑剤としてトナーをカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに供給する第２の動作を実行するタイミングと判断し、ステップＳ７１３で実施要求をセットする。

以上の判断の結果、いずれかの供給動作の実施要求がセットされている場合（ステップＳ７０でＹＥＳ）、ステップＳ８０で供給制御部１１５は、図１１に示される動作を実行して、必要な供給動作を実行させる。すなわち、図１１を参照して、上述の判断によって第１の供給動作の実施要求がセットされている場合（ステップＳ８０１でＹＥＳ）、ステップＳ８０３で供給制御部１１５は第１の供給動作として、実行中のプリント動作を中断し、第１のしきい値として記憶されている量の滞留トナーを排出する動作を実行するための制御信号を必要な負荷に対して出力させる。この結果、カートリッジ２８内の滞留トナーが所定量カートリッジ２８外に排出される。その後、ステップＳ８０５で供給制御部１１５は滞留トナー量算出部１１３のカウンタをリセットし、ステップＳ８０７で排出したトナー量に応じて潤滑剤用トナー量算出部１１４のカウンタを減じる。同様に、上述の判断によって第２の供給動作の実施要求がセットされている場合（ステップＳ８０９でＹＥＳ）、ステップＳ８１１で供給制御部１１５は第２の供給動作として、しきい値として記憶されている量（上の例では４０mg）のトナーを潤滑剤としてカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに供給する動作を実行するための制御信号を必要な負荷に対して出力させる。この結果、潤滑剤として上記量のトナーがカラー用の感光体３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに供給される。その後、ステップＳ８１３で供給制御部１１５は潤滑剤用トナー量算出部１１４のカウンタをリセットし、ステップＳ８１５で供給したトナー量に応じて滞留トナー量算出部１１３のカウンタを減じる。

以上の動作がプリンタ１で行なわれることで、カートリッジ２８内の滞留トナーから潤滑剤としてトナーが供給されてもなお滞留トナーが所定量に達した場合に、滞留トナーが強制的にカートリッジ２８外に排出される。また、強制的に排出された滞留トナーを潤滑剤として用いてもなおさらに潤滑剤が必要となった場合に、潤滑剤としてカートリッジ２８内のトナーが供給される。すなわち、滞留トナーの強制的な排出動作と、潤滑剤としてのトナーの供給とが重複して行なわれることはない。そのため、カートリッジ２８内のトナーの滞留を抑えつつ、また、感光体３の回転に伴うクリーナブレード９と感光体３との間の摩擦を潤滑剤としてのトナーの供給で抑えつつ、プリント用以外のトナーの消費を抑えることができる。

さらに、ジョブ終了時にも図１１と同様のトナー供給動作が実行される。このようにすることで、一連のジョブが終了した後に滞留トナーを排出する動作の実施要求がセットされている場合、すなわち、ジョブの終了時における滞留トナー量の積算値が上記第２のしきい値に達している場合に、ジョブが終了したタイミングで滞留トナーの排出動作が実行される。これにより、次回以降のプリント動作中に滞留トナーの排出動作によるプリント動作の中断を抑えることができる。

なお、上述の例は、エンジン部１００の制御部１０１が潤滑剤用トナー量算出部１１４を備えて、モノクロプリントでの現像ローラの回転量と該単位量とに基づいて、潤滑剤として必要なトナー量を算出し、カウンタを用いて積算する例が挙げられている。他の例として、制御部１０１に潤滑剤用トナー量算出部１１４が含まれず、供給制御部１１５が、回転計数部１１１で計数されている現像ローラの回転量にモノクロプリント１枚ごとの潤滑剤として必要なトナー量の単位量を乗じることで潤滑剤用トナー量に換算して、潤滑剤としてトナーを供給するタイミングの判断に用いてもよい。この場合、供給制御部１１５は所定の換算式を予め記憶しておき、滞留トナーの強制的な排出動作である上記第１の供給動作が実行されると、上記ステップＳ８０７で、排出されたトナー量をプリント枚数に換算して回転計数部１１１での計数から減じる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１プリンタ、２中間転写ベルト、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ感光体、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ現像部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ帯電部、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ露光部、７中間転写ベルトクリーナ、８給紙ローラ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄクリーナブレード、１０タイミングローラ、１１二次転写ローラ、１２，１２ａ，１２ｂ定着ローラ、１３排紙ローラ、１４ａ，１４ｂ両面経路搬送ローラ、１５廃トナーボックス、１６収納部、１８メインモータ、１９定着モータ、２０，２１現像モータ、２２両面経路搬送モータ、２３，２４トナー補給モータ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄトナーボトル、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ攪拌羽、３０搬送ローラ、２７用紙検出センサ、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄカートリッジ、２９両面搬送経路、３０搬送ローラ、９０当接部分、１００エンジン部、１０１，２０１制御部、１０２，２０２メモリ、１０３ユニット通信部、１０４負荷通信部、１１１回転計数部、１１２印字率積算部、１１３滞留トナー量算出部、１１４潤滑剤用トナー量算出部、１１５供給制御部、２００コントローラ部、２１１算出部。

Claims

黒トナーに対応するモノクロ画像形成用の感光体と、
カラートナーに対応するカラー画像形成用の感光体を含む複数の感光体と、
各前記感光体に当接するクリーナブレードと、
トナー色ごとの現像器と、
前記感光体を回転動作させるための駆動機構と、
前記感光体上のトナーを現像するための現像手段と、
前記感光体上に現像されたトナー画像を像担持体上に転写することで画像形成するための画像形成手段と、
前記感光体へのトナーの供給および前記現像手段でのトナー画像の作像を制御するための制御手段とを備え、
前記駆動機構は、前記画像形成手段でモノクロ画像形成時にも、前記カラー画像形成用の感光体を回転動作させ、
前記制御手段は、
第１のタイミングで、前記カラー画像形成用の感光体に潤滑剤として所定量のトナーを供給する供給動作を実行し、
前記画像形成手段の動作量と、印字率と、前記供給動作によって供給されたトナー量とに基づいて決定される第２のタイミングで、前記現像器内のトナーのうちの所定量のトナーを前記感光体に供給して前記現像手段に現像させることで、前記所定量の前記現像器内のトナーを前記現像器外へ排出する排出動作を実行し、
前記画像形成手段の動作量と、前記排出動作で排出されたトナー量とに基づいて、前記第１のタイミングを決定する、画像形成装置。
前記制御手段は、
第１のカウンタを含み、
画像形成対象の画像データから印字率を算出し、
前記画像形成手段の動作量から得られるトナー量と、前記印字率から得られるトナー量との差分である滞留トナー量を算出し、
前記第１のカウンタで前記算出された滞留トナー量を積算し、
前記供給動作によって前記カラー画像形成用の感光体へトナーを供給すると、前記第１のカウンタから前記供給動作で供給されたトナー量を減じ、
前記第１のカウンタの値がしきい値に達した前記第２のタイミングで前記排出動作を実行して、前記しきい値に応じた量のトナーを排出する、請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記トナー色ごとに前記第２のタイミングを決定する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記第１のカウンタを前記トナー色ごとに含み、
前記トナー色ごとに前記滞留トナー量を算出して積算する、請求項２または３に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
第２のカウンタを含み、
前記第２のカウンタで前記画像形成手段の動作量から得られる、前記カラー画像形成用の感光体に潤滑剤として供給するトナー量を積算し、
前記排出動作によってトナーを排出すると、前記第２のカウンタから前記排出動作で排出されたトナー量を減じ、
前記第２のカウンタの値がしきい値に達した前記第１のタイミングで前記供給動作を実行して、前記しきい値に応じた量のトナーを前記感光体に供給する、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
第２のカウンタを含み、
前記第２のカウンタで前記画像形成手段の動作量を積算し、
前記排出動作によってトナーを排出すると、前記排出されたトナー量を画像形成手段の動作量に換算して前記第２のカウンタから減じ、
前記第２のカウンタの値がしきい値に達した前記第１のタイミングで前記供給動作を実行して、前記しきい値に応じた量のトナーを前記感光体に供給する、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。