画像形成装置
【課題】現像ローラから強制排出されたトナーのクリーニング時間を短縮するとともに感光体表面の研磨効果を有効に機能させる画像形成装置を提供する。
【解決手段】リフレッシュ工程実行時に感光体ドラム１上に印字率に応じて形成されるトナー吐出パターンＴの周方向の印字長さＬ（トナー吐出量）、若しくは粒径や研磨材の有無等のトナー特性に応じてトナーの回収先を感光体クリーニング部（クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂ）とベルトクリーニング部（ベルトクリーニングブレード１５）とに切り換える。
【解決手段】リフレッシュ工程実行時に感光体ドラム１上に印字率に応じて形成されるトナー吐出パターンＴの周方向の印字長さＬ（トナー吐出量）、若しくは粒径や研磨材の有無等のトナー特性に応じてトナーの回収先を感光体クリーニング部（クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂ）とベルトクリーニング部（ベルトクリーニングブレード１５）とに切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム及び現像装置を用いた画像形成装置に関し、特に非画像形成時において現像ローラ上のトナーをリフレッシュするリフレッシュ工程を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置では、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、トナー担持体（現像ローラ）から静電潜像担持体（感光体ドラム）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、トナーが過剰に帯電し、画像濃度低下やカブリが発生することがある。特に、カラー機のように複数個の現像装置を備えた画像形成装置においては、写真やグラフィック画像のように高い印字率の画像から文字やロゴマークのみのような低い印字率の画像まで対応する必要があり、現像装置毎の印字率のばらつきも大きくなる。
【０００３】
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンを印刷することにより現像ローラから感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費することにより緩和することが可能ではあるが、長期にわたりベタ黒パターンを印刷しないで放置した場合には、トナーの消費が行われないまま現像ローラ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着されてしまい、回復しないこともある。
【０００４】
そのため、従来からトナーの表面形状、材料または外添剤の適正化などにより、トナーの帯電制御能力が安定するように改良されてきてはいるが、トナーの帯電が過剰となり上述のような現象が生じるのを確実に防止するまでには至っていないのが現状である。
【０００５】
上記のような課題を解決するために、現像ローラ上のトナーを強制排出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像ローラに対して非画像形成時に直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ上のトナーを強制消費する一成分現像式の画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、現像装置の単位駆動時間当たりの画像面積率（平均印字率）を算出し、画像面積率に応じてトナーの強制消費量を変更するようにした画像形成装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２０６７７０号公報
【特許文献２】特開２００３−７６０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現像ローラ上のトナーの強制排出工程（以下、リフレッシュ工程という）を実行可能な画像形成装置では、強制排出されたトナーはクリーニングローラやクリーニングブレード等の感光体のクリーニング部に回収されることで感光体表面の研磨に利用される。しかしながら、特許文献１、２の方法では、排出されたトナーの回収については何ら考慮されていなかった。そのため、感光体のクリーニング部の回収能力を超える量のトナーが強制排出された場合はクリーニング時間を長くとる必要があった。また、カラー機の場合、カラートナーは色濁り防止のために研磨剤の添加量が少なく、さらに球径であるため、不定形のブラックトナーに比べて研磨性能が低く、クリーニングブレードをすり抜けて感光体表面に残存し易い。そのため、研磨性能の低い球形のカラートナーのみが強制排出された場合は感光体表面の研磨が十分に行われなかったり、トナーのクリーニング不良が発生したりするという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラから強制排出されたトナーの回収先を制御することにより、クリーニング時間を短縮するとともに感光体表面の研磨効果を有効に機能させる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、前記像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、前記転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、前記リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて前記像担持体クリーニング装置と前記転写体クリーニング装置とに切り換えることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程におけるトナー吐出量は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定されることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像装置は１つの像担持体に対向して複数設けられており、前記連続吐出量は、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量の合算値であることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、球形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記転写体クリーニング装置とし、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記像担持体クリーニング装置としたことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、前記リフレッシュ工程中のトナー吐出パターンの総印字長さが基準長以下であるときは全てのトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収するとともに、総印字長さが基準長を超えたときは、前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収し、残りのトナー吐出パターンを前記転写体クリーニング装置で回収することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ５％以上含むことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記不定形トナーがブラックのトナー、前記球形トナーがブラック以外のカラートナーであり、前記リフレッシュ工程は、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったときブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったときカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御を含むことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいてトナー吐出を行う印字率制御と前記平均化制御とを組み合わせて成り、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて像担持体クリーニング装置と転写体クリーニング装置とに切り換えることにより、像担持体クリーニング装置の回収能力を超えるトナーを転写体クリーニング装置で回収してクリーニング時間を短縮することができる。また、不定形トナーや研磨材を外添したトナーを像担持体クリーニング装置で優先的に回収することにより、像担持体表面のクリーニング不良を防止すると同時に、研磨効果を高めて像担持体の表面状態を安定化することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、リフレッシュ工程におけるトナー吐出量を、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定することにより、実際の印字率に応じた消費不足分のトナー量が算出されてトナー吐出量が決定されるため、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を最適な量とすることができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、１つの像担持体に対向して複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置では、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量を合算することにより、実際に像担持体上に連続吐出される総トナー量を像担持体クリーニング装置の回収能力と比較することができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、研磨効果の高い不定形トナーのみを像担持体クリーニング装置で回収することにより、球形トナーの像担持体表面への残存によるクリーニング不良を防止し、像担持体クリーニング装置のトナー回収量を抑えてクリーニング時間を短縮するとともに、像担持体の表面状態も良好に維持することができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、不定形トナーを含む一定量のトナーが像担持体クリーニング装置に供給されるため、像担持体表面のクリーニング不良を防止し、さらに研磨性能を安定化することができる。また、流動性の高い球形トナーも同時に回収されるため、像担持体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性も向上する。
【００２３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第４又は第５の構成の画像形成装置において、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することにより、像担持体表面にイオン性物質が付着し易い高湿時における研磨効果を一層高めることができる。
【００２４】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第４乃至第６のいずれかの構成の画像形成装置において、リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することにより、像担持体表面のクリーニング不良を防止し、さらに研磨性能を安定化するとともに、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性能も高めることができる。
【００２５】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第７の構成の画像形成装置において、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ５％以上含むようにしたので、像担持体の研磨性能と廃トナーの搬送性能をより好適に維持することができる。
【００２６】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第７又は第８の構成の画像形成装置において、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったとき不定形トナーであるブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったとき球形トナーであるカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御をリフレッシュ工程に組み込むことにより、所定のサイクルで見たときの像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収される球形トナーと不定形トナーの割合を容易に略平均化することができる。
【００２７】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第９の構成の画像形成装置において、印字率制御と平均化制御とを組み合わせたリフレッシュ工程では、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することにより、無駄なトナー消費を抑えて各トナーの吐出量の比をより平均化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置を備えたロータリー現像式のカラー画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置（ここではカラープリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２９】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。感光層として正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。
【００３０】
トナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニット４は、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーが付着されて各色のトナー像が形成される。現像カートリッジ４ａ〜４ｄへのトナー補給（トナーインストール）はトナーカートリッジ５から補給パイプ５ａを介して行われる。
【００３１】
トナー像が転写される中間転写ベルト６は、中間転写ローラ７ａ、７ｂ、ベルト駆動ローラ９及び従動ローラ１０に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト６には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００３２】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアス（正帯電トナーを用いる場合）が印加された中間転写ローラ７ａ、７ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト６上に転写される。
【００３３】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。中間転写ベルト６にはベルト駆動ローラ９と対向する位置に転写ローラ１４が圧接されており、転写ローラ１４の下流側には中間転写ベルト６表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングブレード１５が配置されている。
【００３４】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト６に向けて、用紙Ｐが給紙機構１１から給紙ローラ１２及びレジストローラ対１３を経由して搬送され、中間転写ベルト６の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が、負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１４により用紙Ｐに一度に転写される（二次転写）。そして、トナー像が転写された用紙は定着装置１６に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１６を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１７及び排出ローラ対１８を介して排出トレイ１９に排出される。
【００３５】
図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の側面断面図である。なお、以下の説明では、図１の感光体ドラム１と相対する現像装置４ａの構成及び動作について説明するが、現像装置４ｂ〜４ｄの構成及び動作については基本的に同様であるので説明は省略する。
【００３６】
図２に示すように、現像装置４ａは、樹脂製の現像容器２０内に、トナーが収納されるトナー攪拌部２１と、トナー攪拌部２１からトナーが供給されるトナー供給部２２とが設けられており、トナー攪拌部２１及びトナー供給部２２は境界壁２３によって仕切られている。境界壁２３には第１開口部２８及び第２開口部２９が形成され、第２開口部２９は第１開口部２８よりも図中上側に位置付けられている。
【００３７】
トナー攪拌部２１内には、回転軸にＰＥＴフィルムなどの攪拌羽根を貼り付けた撹拌パドル２４が図２において反時計回りに回転可能に軸支されている。トナー供給部２２内には、潜像を担持する感光体ドラム１（図１参照）と対面し、その潜像を現像するための現像ローラ２５、現像ローラ２５にトナーを供給するための供給ローラ２６、現像ローラ２５上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２７等が設けられている。
【００３８】
現像ローラ２５上のトナー層は規制部材（例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定される）２７によって層厚規制されるとともに摩擦帯電されて、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に用いられる。規制部材２７と反対側の現像ローラ２５と現像容器２０との隙間にはシール部材３０（例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ２５に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされている）が配設され、このシール部材３０によってトナー漏れを防止している。
【００３９】
さらに、現像ローラ２５及び供給ローラ２６は、図２において時計回りに回転するため、第２開口部２９は第１開口部２８よりも供給ローラ２６の回転方向下流側に形成され、第２開口部２９は供給ローラ２６の上端よりも上側に位置している。そして、第１開口部２８は攪拌パドル２４の回転軸よりも下側に位置付けられている。
【００４０】
現像装置４ａによる現像プロセスについて説明すると、トナー攪拌部２１内のトナーは、攪拌パドル２４の回転により第１開口部２８を通過してトナー供給部２２へ送られる。トナー供給部２２側へ送られたトナーは供給ローラ２６により現像ローラ２５へ運ばれ、規制部材２７で薄層規制されて現像ニップ部へと搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像に用いられず現像ローラ２５上に残ったトナーはシール部材３０を通過後、供給ローラ２６により引き剥がされてトナー供給部２２内に戻される。
【００４１】
供給ローラ２６にて搬送されたトナーのうち、規制部材２７で規制された過剰なトナーは第１開口部２８から供給（充填）される新たなトナーと共にトナー供給部２２内で滞留するが、トナー供給部２２内のトナー量が多くなると余分なトナーが第２開口部２９を通過してトナー供給部２２側からトナー攪拌部２１に戻され、トナー供給部２２の内圧が低減される。
【００４２】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図３は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００４３】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００４４】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印刷枚数及びトナー吐出パターンの印字長さの算出に用いられる基準印字率や感光体ドラム１の回転速度の他、トナー吐出パターンの回収先を決定する制御プログラム等も格納されている。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００４５】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、感光体ドラム１、露光ユニット３、現像ユニット４（現像装置４ａ〜４ｄ）、給紙機構１０、定着装置１６、画像入力部４０、操作部５０等が挙げられる。
【００４６】
画像入力部４０は、画像形成装置１００が図１に示すようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部であり、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００４７】
操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２、テンキー５３が設けられており、ユーザは操作部５０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部５１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー５３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。
【００４８】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００４９】
本発明の画像形成装置は、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印刷が行われた時に、現像装置４ａ〜４ｄ内の現像ローラ２５上のトナーを感光体ドラム１側に吐出するリフレッシュ工程を実行可能に構成されている。
【００５０】
実際のトナー吐出パターンを図４に示す。トナー吐出パターンＴは、現像ローラ４ａ（図２参照）の現像領域の幅Ｈと、画像１枚当りのトナー吐出量に印刷枚数を乗じて求められるトナー吐出長（ドラム周方向の印字長さ）Ｌとを２辺とする矩形状である。なお、ドラム表面への用紙の付着を防止する分離爪（図示せず）が感光体ドラム１の長手方向の複数箇所に設けられている場合、分離爪にトナーが付着しないように、トナー吐出パターンＴの分離爪に対峙する部分に白抜き部が設けられる。
【００５１】
従来のリフレッシュ工程においては、所定時間（所定枚数）毎に印字率を算出し、基準印字率と比較することによりリフレッシュ工程の継続時間、即ちトナー吐出パターンＴの印字長さＬが決定されていたが、印字率によって印字長さＬはまちまちとなっていた。
【００５２】
本発明では、トナー吐出パターンＴの印字長さＬ（トナー吐出量）若しくは研磨性能や流動性等のトナー特性に応じてトナーの回収先を感光体クリーニング部（クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂ）とベルトクリーニング部（ベルトクリーニングブレード１５）とに切り換えることにより、トナーのクリーニング不良や許容量を超えるトナーの吐出を防止して従来に比べて感光体のクリーニング性能を安定化するとともに感光体の表面状態を良好に維持できることを見いだした。
【００５３】
例えば、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂのクリーニング性能を超える多量のトナーが吐出された場合は、総吐出量のうち感光体の研磨に必要な量だけをクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収し、残りを中間転写ベルト６上に転写してベルトクリーニングブレード１５で回収することで、感光体ドラム１のクリーニング時間を短縮するとともに研磨効果も維持することができる。
【００５４】
また、図１に示すような、１つの感光体ドラム１に対して複数の現像装置４ａ〜４ｄを有するカラー画像形成装置１００では、一般にイエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーには球形トナーが用いられ、ブラックのトナーには不定形トナーが用いられる。球形トナーはクリーニングブレード８ｂをすり抜けて感光体表面に残存しやすい上に研磨性能が低く、また色透過性を確保するためカラートナーには研磨材の添加は困難であるため、研磨性能に優れたブラックのトナーを優先的にクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収することにより、感光体ドラム１のクリーニング不良を防止するとともに研磨効果を十分に引き出すことができる。
【００５５】
回収先の切り換えは、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１に対向する一時転写ローラ７ａ、７ｂに印加する転写バイアスの制御により行われる。例えば吐出されたトナーをクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに送り込む場合は、一時転写ローラ７ａ、７ｂに通常印字時とは逆極性（トナーと同極性）のバイアスを印加する。逆にベルトクリーニングブレード１５で回収する場合は、通常印字時と同極性（トナーと逆極性）のバイアスを印加する。
【００５６】
次に、トナー吐出パターンの回収制御について、必要に応じて図１〜図４を参照しながら具体的に説明する。例えば、現像ローラ２５及び供給ローラ２６の直径をそれぞれ１４ｍｍ、１３ｍｍ、現像ローラ２５の感光体ドラム１に対する線速比Ｓ１を１．１倍、供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する線速比Ｓ２を１．２倍とする。また、感光体ドラム１の線速を１５０ｍｍ／秒とする。
【００５７】
先ず、トナー吐出パターンＴの印字長さＬの算出方法について説明する。リフレッシュ工程を実行する印刷枚数をＡとすると、制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。
【００５８】
そして、積算印字率Σｂｎをカウンタ９５でカウントされた印刷枚数Ａで除して印刷枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。この平均印字率Ｂと基準印字率（リフレッシュが必要となる印字率の閾値）Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂが画像１枚当たりの必要吐出量（消費不足分）となるため、これに印刷枚数Ａを乗じた（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）がリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量となる。なお、印刷枚数Ａや基準印字率Ｃ（％）はユーザの使用状況や各色のトナーの特性等に応じて適宜設定することができる。
【００５９】
トナー吐出パターンＴの印字長さＬは、印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さをＬ０とすると、Ｌ＝Ｌ０×（Ｃ−Ｂ）×Ａ／１００により算出される。
【００６０】
例えば、印刷枚数Ａを１０枚、基準印字率Ｃを５％とすると、平均印字率Ｂが２％であったときは、（５−２＝３）％×１０枚分のトナー吐出パターンＴを印字する。これは、Ａ４サイズ画像（幅２１０ｍｍ×周方向長さ２９７ｍｍ）を印字率算出の基準（１００％）としたとき、Ｌ＝２９７（＝Ｌ０）×（５−２）×１０／１００＝８９．１ｍｍとなり、Ｌ＝８９．１ｍｍのトナー吐出パターンＴに相当する。感光体ドラム１の回転速度が１５０ｍｍ／秒であるから、８９．１／１５０＝０．５９４秒間トナーを吐出すれば良い。以上のようにして各現像装置４ａ〜４ｄについてトナー吐出パターンＴの印字長さＬを算出し、リフレッシュ工程を実行する。
【００６１】
次に、実際の回収先切り換え制御例について詳細に説明する。第１の制御例を表１に示す。
【００６２】
【表１】
※表中、ＢＣはベルトクリーニング部、ＤＣはドラムクリーニング部を示す。
【００６３】
表１に示す制御では、球形トナーであるイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のトナー吐出パターンＴが吐出されたときは、通常印字時の転写バイアス（トナーと逆極性）を印加して中間転写ベルト６上に転写した後、ベルトクリーニングブレード１５で回収する。また、不定形トナーであるブラックのトナー吐出パターンＴが吐出されたときは、転写バイアスを通常印字時と逆（トナーと同極性）にしてクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収する。
【００６４】
この制御により、トナーの総吐出量がクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂの回収能力を超える場合でも、そのうちのカラートナーは中間転写ベルト６上から回収されるため、感光体ドラム１上のトナー回収時間（クリーニング時間）を短縮することができる。また、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂではドラム表面の研磨に必要なブラックのトナーのみが回収されるため、研磨効果も向上し、カラートナーの残存による感光体ドラム１上のクリーニング不良は起こらない。
【００６５】
また、高湿時（例えば７０％ＲＨ以上）において感光体ドラム１の研磨効果を高めたい場合は、ブラックのトナー吐出量を多くすれば良い。このような制御を第２の制御例として表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２に示す制御では、ブラック（Ｋ）の基準印字率を３％から５％に引き上げることにより、平均印字率が表１と同じ０％であっても基準印字率との印字率差が大きくなってブラックのトナー吐出パターンＴの印字長さが長くなる。従って、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに供給されるブラックのトナー量が増加し、表１の制御に比べてドラム研磨効果を高めることができる。
【００６８】
また、通常は感光体ドラム１上で回収し、総トナー吐出量が所定値を超える場合は、超過分を中間転写ベルト６上に転写して回収するようにしても良い。このような制御を第３の制御例として表３に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
表３に示す制御では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の印字長さを算出し、それらを合算して予め総印字長さを求めておく。そして、総印字長さが基準長を超える場合は、総印字長さのうちブラックのトナーを含む後半の基準長分を感光体ドラム１上で回収し、残りの前半部分を中間転写ベルト６上に転写して回収する。
【００７１】
例えば基準長を３００ｍｍとした場合、表３の例ではブラック、シアン、マゼンタの印字長さがそれぞれ８９．１ｍｍ、５９．４ｍｍ、１１８．８ｍｍであるから、感光体ドラム１上で回収可能なイエローの印字長さは、３００−（５９．４＋８９．１＋１１８．８）＝３２．７ｍｍである。実際のイエローの印字長さは１１８．８ｍｍであるから、中間転写ベルト６上に転写される印字長さは１１８．８−３２．７＝８６．１ｍｍとなる。
【００７２】
即ち、イエローのトナー吐出パターンを８６．１ｍｍ吐出するまでは通常印字時の転写バイアスを印加して中間転写ベルト６上に転写し、その後は逆極性の転写バイアスを印加してトナーの回収先をクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに切り換える。従って、ブラックのトナーを含む一定量のトナーがクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに供給され、研磨性能を安定化することができる。また、流動性の高い球形のカラートナーも同時に回収されるため、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂからトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収スパイラル等の回収装置によるトナー搬送性も向上する。なお、第２の制御と同様に、高湿時においてブラックの基準印字率を引き上げてブラックのトナー吐出量を多くすることにより、感光体ドラム１の研磨効果を高めることもできる。
【００７３】
ところで、上述したような基準印字率と平均印字率との印字率差に基づいてトナー吐出量を決定する第１〜第３の制御（印字率制御）を行ったとしても、例えばブラックの印字率が高い状態が長期間継続した場合は不定形トナーの吐出量が減少し、カラーの印字率が高い状態が長期間継続した場合は球形トナーの吐出量が減少するため、球形のカラートナーと不定形トナーの吐出量の比が偏って感光体ドラム１の研磨効果や回収された廃トナーの搬送性能を維持できなくなる。例えば所定期間内の総トナー吐出量におけるブラックのトナー（不定形トナー）の割合が５％を下回ると感光体ドラム１の表面状態の維持が困難となる。また、総吐出量におけるカラートナー（球形トナー）の割合が５％を下回ると廃トナーの搬送性能の維持が困難となる。
【００７４】
そこで、第１〜第３の制御に加えて、カラーの累積印刷枚数が所定枚数Ａ１に達したときブラックのトナーを強制的に排出し、モノクロの累積印刷枚数が所定枚数Ａ２に達したときカラートナーを強制的に排出する平均化制御を実行することが好ましい。
【００７５】
例えば、Ａ１を１６枚、Ａ２を６４枚とすると、カラーの累積印刷枚数が１６枚となった時点でブラックのトナーを所定量（例えば印字率２５％のＡ４サイズ画像）だけ吐出する。また、モノクロの累積印刷枚数が６４枚となった時点でイエローのトナーを所定量（例えば印字率２５％のＡ４サイズ画像）だけ吐出し、以降は累積印刷枚数が６４枚に到達する毎にマゼンタ、シアン、イエロー・・・の順に一色ずつトナーを吐出する。印字率２５％のＡ４サイズ画像分のトナー吐出量は、Ａ４サイズのベタ画像（印字率１００％）１／４分に相当するトナー吐出パターンを形成すれば良い。
【００７６】
なお、平均化制御においては一時転写ローラ７ａ、７ｂに印加される転写バイアスを０としており、吐出されたトナーは物理的な力により感光体ドラム１側及び中間転写ベルト６側に略均等に付着する。そのため、感光体ドラム１上及び中間転写ベルト６上で約１／２ずつ回収される。従って、ベルトクリーニングブレード１５にも不定形のブラックトナーと球形のカラートナーとを所定量含むトナーが供給されるため、ベルトクリーニングブレード１５からトナー回収容器への廃トナーの搬送性が向上する。また、中間転写ベルト６に付着したトナーをベルト表面のリフレッシュに利用することができる。
【００７７】
この平均化制御を第１〜第３の制御と組み合わせて実行することにより、５０枚、１００枚という比較的長いサイクルで見た場合に各トナーの吐出量の比が略平均化され、感光体表面の研磨効果及び廃トナーの搬送性能を安定化することができる。なお、平均化制御の実行サイクルは第１〜第３の制御よりも長期間で良いため、所定枚数Ａ１、Ａ２は第１〜第３の制御を実行する印刷枚数Ａよりも大きい値に設定される。
【００７８】
また、印字率制御（第１〜第３の制御）における印刷枚数Ａのカウント中に平均化制御が実行されトナーが吐出された場合は、直後に実行する印字率制御においては平均化制御における吐出量を差し引いてトナー吐出パターンの印字長さを決定する。これにより、無駄なトナー消費を抑えて各トナーの吐出量の比をより平均化することができる。
【００７９】
図５は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の一例を示すフローチャートである。図１〜図４を参照しながら、図５のステップに従いリフレッシュ工程の実行手順について説明する。なお、図５では表３に示した第３の制御に平均化制御を組み合わせた制御を示している。
【００８０】
先ず、ユーザによる操作パネル５０或いはパソコン等の操作により画像形成処理が開始されると、カウンタ９５により印刷枚数ｎ、カラーの累積印刷枚数ｎｃ、及びモノクロの累積印刷枚数ｎｍがカウントされる（ステップＳ１）。制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。次に、印刷枚数ｎが所定枚数Ａに到達したか否かが判断される（ステップＳ２）。ｎ＝Ａである場合の制御は後述する。
【００８１】
次に、カラーの累積印刷枚数ｎｃが所定枚数Ａ１に到達したか否かが判断される（ステップＳ３）。ｎｃ＝Ａ１である場合は、ブラック（Ｋ）のトナーを所定量（ここでは印字長さＬ０）だけ吐出する（ステップＳ４）。そして、ｎｃを０にリセットして（ステップＳ５）再びステップＳ１に戻る。ステップＳ３でｎｃ≠Ａ１である場合は、続いてモノクロの累積印刷枚数ｎｍが所定枚数Ａ２に到達したか否かが判断される（ステップＳ６）。ｎｍ＝Ａ２である場合は、イエロー（Ｙ）のトナーを所定量（ここでは印字長さＬ０）だけ吐出する（ステップＳ７）。以降、再度ｎｍ＝Ａ２となった場合はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーを順次印字長さＬ０だけ吐出する。そして、ｎｍを０にリセットして（ステップＳ８）再びステップＳ１に戻る。また、ステップＳ６でｎｍ≠Ａ２である場合はトナー吐出を行わずにステップＳ１に戻る。
【００８２】
ステップＳ２においてｎ＝Ａである場合は、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ１０）。次に、平均印字率Ｂと基準印字率Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂに印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）を算出し、さらに印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さＬ０に基づいて、トナー吐出パターンＴの印字長さＬｎｏｗを算出する（ステップＳ１１）。そして、Ａ枚カウント中にトナー吐出（ステップＳ４またはＳ７）が行われたか否かが判断され（ステップＳ１２）、トナー吐出が行われなかった場合はステップＳ１１で算出された印字長さＬｎｏｗを実際の印字長さＬとする（ステップＳ１３）。一方、トナー吐出が行われた場合は印字長さＬｎｏｗからステップＳ４またはＳ７で吐出された印字長さＬ０を差し引いた長さを実際の印字長さＬとする（ステップＳ１４）。
【００８３】
そして、ステップＳ１３またはＳ１４で算出された印字長さＬのトナー吐出パターンＴを感光体ドラム１上に吐出してリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１５）。同時に、各色のトナー吐出パターンＴの印字長さＬを合算した総印字長さΣＬを算出し（ステップＳ１６）、ΣＬが所定の長さＬ１（例えば３００ｍｍ）を超えるか否かが判断される（ステップＳ１７）。
【００８４】
ΣＬ＞Ｌ１である場合は、先ず通常印字時の転写バイアスを印加して前半のΣＬ−Ｌ１分のトナー吐出パターンを中間転写ベルト６上に転写してベルト上で回収するとともに（ステップＳ１８）、トナー吐出途中で転写バイアスを逆極性にしてブラックのトナー吐出パターンを含む後半のＬ１分のトナー吐出パターンを感光体ドラム１上で回収する（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１７でΣＬ≦Ｌ１である場合は、初めから逆極性の転写バイアスを印加して全てのトナー吐出パターンを感光体ドラム１上で回収する（ステップＳ２０）。その後、印刷枚数ｎを０にリセットして（ステップＳ２１）再びステップＳ１に戻る。
【００８５】
なお、表１に示した第１の制御、及び表２に示した第２の制御と平均化制御とを組み合わせる場合についても、トナー吐出パターンの回収先を振り分ける工程（ステップＳ１７〜Ｓ２０）をトナーの粒形に応じた振り分けに変更すれば、図５のフローチャートを用いて全く同様に説明することができる。また、トナーの粒形に代えて、外添剤中の研磨材量やトナーの流動性に応じて回収先を振り分けるようにしても良い。
【００８６】
また、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラ２５から吐出されるトナー吐出量を印字率レベル毎に規定するトナー吐出モードが複数格納されたトナー吐出量設定テーブルを用いて印字長さＬを決定することもできる。
【００８７】
トナー吐出量設定テーブルの一例を図６に示す。図６において、トナー吐出量設定テーブルの各行には平均印字率Ｂが０％から５％まで１％間隔で割り当てられ、各列には０〜５まで６段階のトナー吐出モードが割り当てられている。各トナー吐出モードには、印字率レベルに応じた印刷１枚当りのトナー吐出量が印字長さ（ｍｍ）で規定されている。モード０では平均印字率に関係なくトナー吐出を行わず、モード５まで各印字率レベルでのトナー吐出量が段階的に増加するように設定されている。また、各モード内では平均印字率が高くなるほどトナー吐出量が少なくなるように設定されており、平均印字率が５％以上のときはいずれのモードにおいてもトナー吐出は行われない。なお、トナー吐出モードは手動で設定しても良いし、装置内部の温湿度等に応じて自動的に設定されるようにしても良い。
【００８８】
制御部９０で平均印字率Ｂが算出されると、算出された平均印字率Ｂ及び設定モードに対応する行及び列の交差する位置のトナー吐出量（印刷１枚当りの印字長さ）が決定される。このように求められたトナー吐出量に、前回のリフレッシュ工程以降の印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量Ｌｎｏｗが算出される。
【００８９】
例えば、算出された平均印字率Ｂが１．５％、設定モードがＭＯＤＥ４であった場合、１≦Ｂ＜２の行とモード４の列とが交差する位置の印刷１枚当りの印字長さ４．０ｍｍが選定される。ここで、印刷枚数Ａを１０枚とすると、トナー吐出量Ｌｎｏｗは４．０×１０＝４０ｍｍとなる。そして、Ａ枚中に平均化制御によるトナー吐出があった場合はＬｎｏｗからＬ０を差し引いて実際の印字長さＬが決定される。
【００９０】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、制御部９０において平均印字率を算出しているが、平均印字率の算出を行う演算部を制御部９０とは別個に設けても良い。また本発明では、一例としてロータリー現像式のカラープリンタについてのみ説明したが、アナログ方式のモノクロ複写機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはファクシミリやレーザプリンタ等、現像装置が搭載された種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【００９１】
モノクロやタンデム式のカラー画像形成装置では、感光体ドラムに対し１種類のトナーのみが吐出されるため、トナーの特性による回収先の振り分けは行われないが、トナー吐出量及び感光体ドラム上でのトナーの回収能力に応じて回収先を振り分けることにより、ドラムの表面状態を維持しつつクリーニング時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、を備え、非画像形成時にトナー担持体側から像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて像担持体クリーニング装置と転写体クリーニング装置とに切り換える。
【００９３】
これにより、像担持体クリーニング装置の回収能力を超えるトナーを転写体クリーニング装置で回収してクリーニング時間を短縮可能な画像形成装置を提供できる。また、不定形トナーや研磨材を外添したトナーを像担持体クリーニング装置で優先的に回収することにより、球形トナーの残存によるクリーニング不良を防止するとともに、研磨効果を高めて像担持体の表面状態を安定化することができる。
【００９４】
また、１つの像担持体に対向して複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置では、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、回収が容易で研磨効果の高い不定形トナーのみを像担持体クリーニング装置で回収したので、像担持体クリーニング装置のトナー回収量を抑えてクリーニング時間を短縮するとともに、像担持体のクリーニング不良を防止しつつ表面状態も良好に維持することができる。
【００９５】
また、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを像担持体クリーニング装置で回収することで、流動性の高い球形トナーも同時に回収されるため、像担持体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性も向上する。
【００９６】
また、リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むようにすれば、像担持体のクリーニング性能及び研磨性能を安定化するとともに、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性能も高めたカラー画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】は、本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図である。
【図３】は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。
【図４】は、本発明に用いられるトナー吐出パターンの一例を示す図である。
【図５】は、本発明の画像形成装置におけるリフレッシュ工程の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】は、本発明に用いられるトナー吐出量設定テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 感光体ドラム（像担持体）
４ 現像ユニット
４ａ〜４ｄ 現像装置
６ 中間転写ベルト（転写体）
８ａ クリーニングローラ（像担持体クリーニング装置）
８ｂ クリーニングブレード（像担持体クリーニング装置）
１５ ベルトクリーニングブレード（転写体クリーニング装置）
２５ 現像ローラ（トナー担持体）
２６ 供給ローラ
９０ 制御部
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ 一時記憶部
９５ カウンタ
１００ 画像形成装置
Ｔ トナー吐出パターン
Ｌ （トナー吐出パターンの）周方向の印字長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム及び現像装置を用いた画像形成装置に関し、特に非画像形成時において現像ローラ上のトナーをリフレッシュするリフレッシュ工程を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置では、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、トナー担持体（現像ローラ）から静電潜像担持体（感光体ドラム）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、トナーが過剰に帯電し、画像濃度低下やカブリが発生することがある。特に、カラー機のように複数個の現像装置を備えた画像形成装置においては、写真やグラフィック画像のように高い印字率の画像から文字やロゴマークのみのような低い印字率の画像まで対応する必要があり、現像装置毎の印字率のばらつきも大きくなる。
【０００３】
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンを印刷することにより現像ローラから感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費することにより緩和することが可能ではあるが、長期にわたりベタ黒パターンを印刷しないで放置した場合には、トナーの消費が行われないまま現像ローラ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着されてしまい、回復しないこともある。
【０００４】
そのため、従来からトナーの表面形状、材料または外添剤の適正化などにより、トナーの帯電制御能力が安定するように改良されてきてはいるが、トナーの帯電が過剰となり上述のような現象が生じるのを確実に防止するまでには至っていないのが現状である。
【０００５】
上記のような課題を解決するために、現像ローラ上のトナーを強制排出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像ローラに対して非画像形成時に直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ上のトナーを強制消費する一成分現像式の画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、現像装置の単位駆動時間当たりの画像面積率（平均印字率）を算出し、画像面積率に応じてトナーの強制消費量を変更するようにした画像形成装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２０６７７０号公報
【特許文献２】特開２００３−７６０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現像ローラ上のトナーの強制排出工程（以下、リフレッシュ工程という）を実行可能な画像形成装置では、強制排出されたトナーはクリーニングローラやクリーニングブレード等の感光体のクリーニング部に回収されることで感光体表面の研磨に利用される。しかしながら、特許文献１、２の方法では、排出されたトナーの回収については何ら考慮されていなかった。そのため、感光体のクリーニング部の回収能力を超える量のトナーが強制排出された場合はクリーニング時間を長くとる必要があった。また、カラー機の場合、カラートナーは色濁り防止のために研磨剤の添加量が少なく、さらに球径であるため、不定形のブラックトナーに比べて研磨性能が低く、クリーニングブレードをすり抜けて感光体表面に残存し易い。そのため、研磨性能の低い球形のカラートナーのみが強制排出された場合は感光体表面の研磨が十分に行われなかったり、トナーのクリーニング不良が発生したりするという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラから強制排出されたトナーの回収先を制御することにより、クリーニング時間を短縮するとともに感光体表面の研磨効果を有効に機能させる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、前記像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、前記転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、前記リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて前記像担持体クリーニング装置と前記転写体クリーニング装置とに切り換えることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程におけるトナー吐出量は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定されることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像装置は１つの像担持体に対向して複数設けられており、前記連続吐出量は、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量の合算値であることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、球形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記転写体クリーニング装置とし、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記像担持体クリーニング装置としたことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、前記リフレッシュ工程中のトナー吐出パターンの総印字長さが基準長以下であるときは全てのトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収するとともに、総印字長さが基準長を超えたときは、前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収し、残りのトナー吐出パターンを前記転写体クリーニング装置で回収することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ５％以上含むことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記不定形トナーがブラックのトナー、前記球形トナーがブラック以外のカラートナーであり、前記リフレッシュ工程は、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったときブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったときカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御を含むことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リフレッシュ工程は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいてトナー吐出を行う印字率制御と前記平均化制御とを組み合わせて成り、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて像担持体クリーニング装置と転写体クリーニング装置とに切り換えることにより、像担持体クリーニング装置の回収能力を超えるトナーを転写体クリーニング装置で回収してクリーニング時間を短縮することができる。また、不定形トナーや研磨材を外添したトナーを像担持体クリーニング装置で優先的に回収することにより、像担持体表面のクリーニング不良を防止すると同時に、研磨効果を高めて像担持体の表面状態を安定化することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、リフレッシュ工程におけるトナー吐出量を、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定することにより、実際の印字率に応じた消費不足分のトナー量が算出されてトナー吐出量が決定されるため、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を最適な量とすることができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、１つの像担持体に対向して複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置では、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量を合算することにより、実際に像担持体上に連続吐出される総トナー量を像担持体クリーニング装置の回収能力と比較することができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、研磨効果の高い不定形トナーのみを像担持体クリーニング装置で回収することにより、球形トナーの像担持体表面への残存によるクリーニング不良を防止し、像担持体クリーニング装置のトナー回収量を抑えてクリーニング時間を短縮するとともに、像担持体の表面状態も良好に維持することができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、不定形トナーを含む一定量のトナーが像担持体クリーニング装置に供給されるため、像担持体表面のクリーニング不良を防止し、さらに研磨性能を安定化することができる。また、流動性の高い球形トナーも同時に回収されるため、像担持体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性も向上する。
【００２３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第４又は第５の構成の画像形成装置において、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することにより、像担持体表面にイオン性物質が付着し易い高湿時における研磨効果を一層高めることができる。
【００２４】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第４乃至第６のいずれかの構成の画像形成装置において、リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することにより、像担持体表面のクリーニング不良を防止し、さらに研磨性能を安定化するとともに、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性能も高めることができる。
【００２５】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第７の構成の画像形成装置において、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ５％以上含むようにしたので、像担持体の研磨性能と廃トナーの搬送性能をより好適に維持することができる。
【００２６】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第７又は第８の構成の画像形成装置において、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったとき不定形トナーであるブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったとき球形トナーであるカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御をリフレッシュ工程に組み込むことにより、所定のサイクルで見たときの像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収される球形トナーと不定形トナーの割合を容易に略平均化することができる。
【００２７】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第９の構成の画像形成装置において、印字率制御と平均化制御とを組み合わせたリフレッシュ工程では、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することにより、無駄なトナー消費を抑えて各トナーの吐出量の比をより平均化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置を備えたロータリー現像式のカラー画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置（ここではカラープリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２９】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。感光層として正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。
【００３０】
トナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニット４は、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーが付着されて各色のトナー像が形成される。現像カートリッジ４ａ〜４ｄへのトナー補給（トナーインストール）はトナーカートリッジ５から補給パイプ５ａを介して行われる。
【００３１】
トナー像が転写される中間転写ベルト６は、中間転写ローラ７ａ、７ｂ、ベルト駆動ローラ９及び従動ローラ１０に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト６には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００３２】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアス（正帯電トナーを用いる場合）が印加された中間転写ローラ７ａ、７ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト６上に転写される。
【００３３】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。中間転写ベルト６にはベルト駆動ローラ９と対向する位置に転写ローラ１４が圧接されており、転写ローラ１４の下流側には中間転写ベルト６表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングブレード１５が配置されている。
【００３４】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト６に向けて、用紙Ｐが給紙機構１１から給紙ローラ１２及びレジストローラ対１３を経由して搬送され、中間転写ベルト６の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が、負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１４により用紙Ｐに一度に転写される（二次転写）。そして、トナー像が転写された用紙は定着装置１６に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１６を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１７及び排出ローラ対１８を介して排出トレイ１９に排出される。
【００３５】
図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の側面断面図である。なお、以下の説明では、図１の感光体ドラム１と相対する現像装置４ａの構成及び動作について説明するが、現像装置４ｂ〜４ｄの構成及び動作については基本的に同様であるので説明は省略する。
【００３６】
図２に示すように、現像装置４ａは、樹脂製の現像容器２０内に、トナーが収納されるトナー攪拌部２１と、トナー攪拌部２１からトナーが供給されるトナー供給部２２とが設けられており、トナー攪拌部２１及びトナー供給部２２は境界壁２３によって仕切られている。境界壁２３には第１開口部２８及び第２開口部２９が形成され、第２開口部２９は第１開口部２８よりも図中上側に位置付けられている。
【００３７】
トナー攪拌部２１内には、回転軸にＰＥＴフィルムなどの攪拌羽根を貼り付けた撹拌パドル２４が図２において反時計回りに回転可能に軸支されている。トナー供給部２２内には、潜像を担持する感光体ドラム１（図１参照）と対面し、その潜像を現像するための現像ローラ２５、現像ローラ２５にトナーを供給するための供給ローラ２６、現像ローラ２５上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２７等が設けられている。
【００３８】
現像ローラ２５上のトナー層は規制部材（例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定される）２７によって層厚規制されるとともに摩擦帯電されて、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に用いられる。規制部材２７と反対側の現像ローラ２５と現像容器２０との隙間にはシール部材３０（例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ２５に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされている）が配設され、このシール部材３０によってトナー漏れを防止している。
【００３９】
さらに、現像ローラ２５及び供給ローラ２６は、図２において時計回りに回転するため、第２開口部２９は第１開口部２８よりも供給ローラ２６の回転方向下流側に形成され、第２開口部２９は供給ローラ２６の上端よりも上側に位置している。そして、第１開口部２８は攪拌パドル２４の回転軸よりも下側に位置付けられている。
【００４０】
現像装置４ａによる現像プロセスについて説明すると、トナー攪拌部２１内のトナーは、攪拌パドル２４の回転により第１開口部２８を通過してトナー供給部２２へ送られる。トナー供給部２２側へ送られたトナーは供給ローラ２６により現像ローラ２５へ運ばれ、規制部材２７で薄層規制されて現像ニップ部へと搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像に用いられず現像ローラ２５上に残ったトナーはシール部材３０を通過後、供給ローラ２６により引き剥がされてトナー供給部２２内に戻される。
【００４１】
供給ローラ２６にて搬送されたトナーのうち、規制部材２７で規制された過剰なトナーは第１開口部２８から供給（充填）される新たなトナーと共にトナー供給部２２内で滞留するが、トナー供給部２２内のトナー量が多くなると余分なトナーが第２開口部２９を通過してトナー供給部２２側からトナー攪拌部２１に戻され、トナー供給部２２の内圧が低減される。
【００４２】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図３は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００４３】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００４４】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印刷枚数及びトナー吐出パターンの印字長さの算出に用いられる基準印字率や感光体ドラム１の回転速度の他、トナー吐出パターンの回収先を決定する制御プログラム等も格納されている。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００４５】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、感光体ドラム１、露光ユニット３、現像ユニット４（現像装置４ａ〜４ｄ）、給紙機構１０、定着装置１６、画像入力部４０、操作部５０等が挙げられる。
【００４６】
画像入力部４０は、画像形成装置１００が図１に示すようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部であり、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００４７】
操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２、テンキー５３が設けられており、ユーザは操作部５０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部５１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー５３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。
【００４８】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００４９】
本発明の画像形成装置は、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印刷が行われた時に、現像装置４ａ〜４ｄ内の現像ローラ２５上のトナーを感光体ドラム１側に吐出するリフレッシュ工程を実行可能に構成されている。
【００５０】
実際のトナー吐出パターンを図４に示す。トナー吐出パターンＴは、現像ローラ４ａ（図２参照）の現像領域の幅Ｈと、画像１枚当りのトナー吐出量に印刷枚数を乗じて求められるトナー吐出長（ドラム周方向の印字長さ）Ｌとを２辺とする矩形状である。なお、ドラム表面への用紙の付着を防止する分離爪（図示せず）が感光体ドラム１の長手方向の複数箇所に設けられている場合、分離爪にトナーが付着しないように、トナー吐出パターンＴの分離爪に対峙する部分に白抜き部が設けられる。
【００５１】
従来のリフレッシュ工程においては、所定時間（所定枚数）毎に印字率を算出し、基準印字率と比較することによりリフレッシュ工程の継続時間、即ちトナー吐出パターンＴの印字長さＬが決定されていたが、印字率によって印字長さＬはまちまちとなっていた。
【００５２】
本発明では、トナー吐出パターンＴの印字長さＬ（トナー吐出量）若しくは研磨性能や流動性等のトナー特性に応じてトナーの回収先を感光体クリーニング部（クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂ）とベルトクリーニング部（ベルトクリーニングブレード１５）とに切り換えることにより、トナーのクリーニング不良や許容量を超えるトナーの吐出を防止して従来に比べて感光体のクリーニング性能を安定化するとともに感光体の表面状態を良好に維持できることを見いだした。
【００５３】
例えば、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂのクリーニング性能を超える多量のトナーが吐出された場合は、総吐出量のうち感光体の研磨に必要な量だけをクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収し、残りを中間転写ベルト６上に転写してベルトクリーニングブレード１５で回収することで、感光体ドラム１のクリーニング時間を短縮するとともに研磨効果も維持することができる。
【００５４】
また、図１に示すような、１つの感光体ドラム１に対して複数の現像装置４ａ〜４ｄを有するカラー画像形成装置１００では、一般にイエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーには球形トナーが用いられ、ブラックのトナーには不定形トナーが用いられる。球形トナーはクリーニングブレード８ｂをすり抜けて感光体表面に残存しやすい上に研磨性能が低く、また色透過性を確保するためカラートナーには研磨材の添加は困難であるため、研磨性能に優れたブラックのトナーを優先的にクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収することにより、感光体ドラム１のクリーニング不良を防止するとともに研磨効果を十分に引き出すことができる。
【００５５】
回収先の切り換えは、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１に対向する一時転写ローラ７ａ、７ｂに印加する転写バイアスの制御により行われる。例えば吐出されたトナーをクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに送り込む場合は、一時転写ローラ７ａ、７ｂに通常印字時とは逆極性（トナーと同極性）のバイアスを印加する。逆にベルトクリーニングブレード１５で回収する場合は、通常印字時と同極性（トナーと逆極性）のバイアスを印加する。
【００５６】
次に、トナー吐出パターンの回収制御について、必要に応じて図１〜図４を参照しながら具体的に説明する。例えば、現像ローラ２５及び供給ローラ２６の直径をそれぞれ１４ｍｍ、１３ｍｍ、現像ローラ２５の感光体ドラム１に対する線速比Ｓ１を１．１倍、供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する線速比Ｓ２を１．２倍とする。また、感光体ドラム１の線速を１５０ｍｍ／秒とする。
【００５７】
先ず、トナー吐出パターンＴの印字長さＬの算出方法について説明する。リフレッシュ工程を実行する印刷枚数をＡとすると、制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。
【００５８】
そして、積算印字率Σｂｎをカウンタ９５でカウントされた印刷枚数Ａで除して印刷枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。この平均印字率Ｂと基準印字率（リフレッシュが必要となる印字率の閾値）Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂが画像１枚当たりの必要吐出量（消費不足分）となるため、これに印刷枚数Ａを乗じた（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）がリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量となる。なお、印刷枚数Ａや基準印字率Ｃ（％）はユーザの使用状況や各色のトナーの特性等に応じて適宜設定することができる。
【００５９】
トナー吐出パターンＴの印字長さＬは、印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さをＬ０とすると、Ｌ＝Ｌ０×（Ｃ−Ｂ）×Ａ／１００により算出される。
【００６０】
例えば、印刷枚数Ａを１０枚、基準印字率Ｃを５％とすると、平均印字率Ｂが２％であったときは、（５−２＝３）％×１０枚分のトナー吐出パターンＴを印字する。これは、Ａ４サイズ画像（幅２１０ｍｍ×周方向長さ２９７ｍｍ）を印字率算出の基準（１００％）としたとき、Ｌ＝２９７（＝Ｌ０）×（５−２）×１０／１００＝８９．１ｍｍとなり、Ｌ＝８９．１ｍｍのトナー吐出パターンＴに相当する。感光体ドラム１の回転速度が１５０ｍｍ／秒であるから、８９．１／１５０＝０．５９４秒間トナーを吐出すれば良い。以上のようにして各現像装置４ａ〜４ｄについてトナー吐出パターンＴの印字長さＬを算出し、リフレッシュ工程を実行する。
【００６１】
次に、実際の回収先切り換え制御例について詳細に説明する。第１の制御例を表１に示す。
【００６２】
【表１】
※表中、ＢＣはベルトクリーニング部、ＤＣはドラムクリーニング部を示す。
【００６３】
表１に示す制御では、球形トナーであるイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のトナー吐出パターンＴが吐出されたときは、通常印字時の転写バイアス（トナーと逆極性）を印加して中間転写ベルト６上に転写した後、ベルトクリーニングブレード１５で回収する。また、不定形トナーであるブラックのトナー吐出パターンＴが吐出されたときは、転写バイアスを通常印字時と逆（トナーと同極性）にしてクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂで回収する。
【００６４】
この制御により、トナーの総吐出量がクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂの回収能力を超える場合でも、そのうちのカラートナーは中間転写ベルト６上から回収されるため、感光体ドラム１上のトナー回収時間（クリーニング時間）を短縮することができる。また、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂではドラム表面の研磨に必要なブラックのトナーのみが回収されるため、研磨効果も向上し、カラートナーの残存による感光体ドラム１上のクリーニング不良は起こらない。
【００６５】
また、高湿時（例えば７０％ＲＨ以上）において感光体ドラム１の研磨効果を高めたい場合は、ブラックのトナー吐出量を多くすれば良い。このような制御を第２の制御例として表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２に示す制御では、ブラック（Ｋ）の基準印字率を３％から５％に引き上げることにより、平均印字率が表１と同じ０％であっても基準印字率との印字率差が大きくなってブラックのトナー吐出パターンＴの印字長さが長くなる。従って、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに供給されるブラックのトナー量が増加し、表１の制御に比べてドラム研磨効果を高めることができる。
【００６８】
また、通常は感光体ドラム１上で回収し、総トナー吐出量が所定値を超える場合は、超過分を中間転写ベルト６上に転写して回収するようにしても良い。このような制御を第３の制御例として表３に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
表３に示す制御では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の印字長さを算出し、それらを合算して予め総印字長さを求めておく。そして、総印字長さが基準長を超える場合は、総印字長さのうちブラックのトナーを含む後半の基準長分を感光体ドラム１上で回収し、残りの前半部分を中間転写ベルト６上に転写して回収する。
【００７１】
例えば基準長を３００ｍｍとした場合、表３の例ではブラック、シアン、マゼンタの印字長さがそれぞれ８９．１ｍｍ、５９．４ｍｍ、１１８．８ｍｍであるから、感光体ドラム１上で回収可能なイエローの印字長さは、３００−（５９．４＋８９．１＋１１８．８）＝３２．７ｍｍである。実際のイエローの印字長さは１１８．８ｍｍであるから、中間転写ベルト６上に転写される印字長さは１１８．８−３２．７＝８６．１ｍｍとなる。
【００７２】
即ち、イエローのトナー吐出パターンを８６．１ｍｍ吐出するまでは通常印字時の転写バイアスを印加して中間転写ベルト６上に転写し、その後は逆極性の転写バイアスを印加してトナーの回収先をクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに切り換える。従って、ブラックのトナーを含む一定量のトナーがクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂに供給され、研磨性能を安定化することができる。また、流動性の高い球形のカラートナーも同時に回収されるため、クリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂからトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収スパイラル等の回収装置によるトナー搬送性も向上する。なお、第２の制御と同様に、高湿時においてブラックの基準印字率を引き上げてブラックのトナー吐出量を多くすることにより、感光体ドラム１の研磨効果を高めることもできる。
【００７３】
ところで、上述したような基準印字率と平均印字率との印字率差に基づいてトナー吐出量を決定する第１〜第３の制御（印字率制御）を行ったとしても、例えばブラックの印字率が高い状態が長期間継続した場合は不定形トナーの吐出量が減少し、カラーの印字率が高い状態が長期間継続した場合は球形トナーの吐出量が減少するため、球形のカラートナーと不定形トナーの吐出量の比が偏って感光体ドラム１の研磨効果や回収された廃トナーの搬送性能を維持できなくなる。例えば所定期間内の総トナー吐出量におけるブラックのトナー（不定形トナー）の割合が５％を下回ると感光体ドラム１の表面状態の維持が困難となる。また、総吐出量におけるカラートナー（球形トナー）の割合が５％を下回ると廃トナーの搬送性能の維持が困難となる。
【００７４】
そこで、第１〜第３の制御に加えて、カラーの累積印刷枚数が所定枚数Ａ１に達したときブラックのトナーを強制的に排出し、モノクロの累積印刷枚数が所定枚数Ａ２に達したときカラートナーを強制的に排出する平均化制御を実行することが好ましい。
【００７５】
例えば、Ａ１を１６枚、Ａ２を６４枚とすると、カラーの累積印刷枚数が１６枚となった時点でブラックのトナーを所定量（例えば印字率２５％のＡ４サイズ画像）だけ吐出する。また、モノクロの累積印刷枚数が６４枚となった時点でイエローのトナーを所定量（例えば印字率２５％のＡ４サイズ画像）だけ吐出し、以降は累積印刷枚数が６４枚に到達する毎にマゼンタ、シアン、イエロー・・・の順に一色ずつトナーを吐出する。印字率２５％のＡ４サイズ画像分のトナー吐出量は、Ａ４サイズのベタ画像（印字率１００％）１／４分に相当するトナー吐出パターンを形成すれば良い。
【００７６】
なお、平均化制御においては一時転写ローラ７ａ、７ｂに印加される転写バイアスを０としており、吐出されたトナーは物理的な力により感光体ドラム１側及び中間転写ベルト６側に略均等に付着する。そのため、感光体ドラム１上及び中間転写ベルト６上で約１／２ずつ回収される。従って、ベルトクリーニングブレード１５にも不定形のブラックトナーと球形のカラートナーとを所定量含むトナーが供給されるため、ベルトクリーニングブレード１５からトナー回収容器への廃トナーの搬送性が向上する。また、中間転写ベルト６に付着したトナーをベルト表面のリフレッシュに利用することができる。
【００７７】
この平均化制御を第１〜第３の制御と組み合わせて実行することにより、５０枚、１００枚という比較的長いサイクルで見た場合に各トナーの吐出量の比が略平均化され、感光体表面の研磨効果及び廃トナーの搬送性能を安定化することができる。なお、平均化制御の実行サイクルは第１〜第３の制御よりも長期間で良いため、所定枚数Ａ１、Ａ２は第１〜第３の制御を実行する印刷枚数Ａよりも大きい値に設定される。
【００７８】
また、印字率制御（第１〜第３の制御）における印刷枚数Ａのカウント中に平均化制御が実行されトナーが吐出された場合は、直後に実行する印字率制御においては平均化制御における吐出量を差し引いてトナー吐出パターンの印字長さを決定する。これにより、無駄なトナー消費を抑えて各トナーの吐出量の比をより平均化することができる。
【００７９】
図５は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の一例を示すフローチャートである。図１〜図４を参照しながら、図５のステップに従いリフレッシュ工程の実行手順について説明する。なお、図５では表３に示した第３の制御に平均化制御を組み合わせた制御を示している。
【００８０】
先ず、ユーザによる操作パネル５０或いはパソコン等の操作により画像形成処理が開始されると、カウンタ９５により印刷枚数ｎ、カラーの累積印刷枚数ｎｃ、及びモノクロの累積印刷枚数ｎｍがカウントされる（ステップＳ１）。制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。次に、印刷枚数ｎが所定枚数Ａに到達したか否かが判断される（ステップＳ２）。ｎ＝Ａである場合の制御は後述する。
【００８１】
次に、カラーの累積印刷枚数ｎｃが所定枚数Ａ１に到達したか否かが判断される（ステップＳ３）。ｎｃ＝Ａ１である場合は、ブラック（Ｋ）のトナーを所定量（ここでは印字長さＬ０）だけ吐出する（ステップＳ４）。そして、ｎｃを０にリセットして（ステップＳ５）再びステップＳ１に戻る。ステップＳ３でｎｃ≠Ａ１である場合は、続いてモノクロの累積印刷枚数ｎｍが所定枚数Ａ２に到達したか否かが判断される（ステップＳ６）。ｎｍ＝Ａ２である場合は、イエロー（Ｙ）のトナーを所定量（ここでは印字長さＬ０）だけ吐出する（ステップＳ７）。以降、再度ｎｍ＝Ａ２となった場合はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーを順次印字長さＬ０だけ吐出する。そして、ｎｍを０にリセットして（ステップＳ８）再びステップＳ１に戻る。また、ステップＳ６でｎｍ≠Ａ２である場合はトナー吐出を行わずにステップＳ１に戻る。
【００８２】
ステップＳ２においてｎ＝Ａである場合は、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ１０）。次に、平均印字率Ｂと基準印字率Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂに印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）を算出し、さらに印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さＬ０に基づいて、トナー吐出パターンＴの印字長さＬｎｏｗを算出する（ステップＳ１１）。そして、Ａ枚カウント中にトナー吐出（ステップＳ４またはＳ７）が行われたか否かが判断され（ステップＳ１２）、トナー吐出が行われなかった場合はステップＳ１１で算出された印字長さＬｎｏｗを実際の印字長さＬとする（ステップＳ１３）。一方、トナー吐出が行われた場合は印字長さＬｎｏｗからステップＳ４またはＳ７で吐出された印字長さＬ０を差し引いた長さを実際の印字長さＬとする（ステップＳ１４）。
【００８３】
そして、ステップＳ１３またはＳ１４で算出された印字長さＬのトナー吐出パターンＴを感光体ドラム１上に吐出してリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１５）。同時に、各色のトナー吐出パターンＴの印字長さＬを合算した総印字長さΣＬを算出し（ステップＳ１６）、ΣＬが所定の長さＬ１（例えば３００ｍｍ）を超えるか否かが判断される（ステップＳ１７）。
【００８４】
ΣＬ＞Ｌ１である場合は、先ず通常印字時の転写バイアスを印加して前半のΣＬ−Ｌ１分のトナー吐出パターンを中間転写ベルト６上に転写してベルト上で回収するとともに（ステップＳ１８）、トナー吐出途中で転写バイアスを逆極性にしてブラックのトナー吐出パターンを含む後半のＬ１分のトナー吐出パターンを感光体ドラム１上で回収する（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１７でΣＬ≦Ｌ１である場合は、初めから逆極性の転写バイアスを印加して全てのトナー吐出パターンを感光体ドラム１上で回収する（ステップＳ２０）。その後、印刷枚数ｎを０にリセットして（ステップＳ２１）再びステップＳ１に戻る。
【００８５】
なお、表１に示した第１の制御、及び表２に示した第２の制御と平均化制御とを組み合わせる場合についても、トナー吐出パターンの回収先を振り分ける工程（ステップＳ１７〜Ｓ２０）をトナーの粒形に応じた振り分けに変更すれば、図５のフローチャートを用いて全く同様に説明することができる。また、トナーの粒形に代えて、外添剤中の研磨材量やトナーの流動性に応じて回収先を振り分けるようにしても良い。
【００８６】
また、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラ２５から吐出されるトナー吐出量を印字率レベル毎に規定するトナー吐出モードが複数格納されたトナー吐出量設定テーブルを用いて印字長さＬを決定することもできる。
【００８７】
トナー吐出量設定テーブルの一例を図６に示す。図６において、トナー吐出量設定テーブルの各行には平均印字率Ｂが０％から５％まで１％間隔で割り当てられ、各列には０〜５まで６段階のトナー吐出モードが割り当てられている。各トナー吐出モードには、印字率レベルに応じた印刷１枚当りのトナー吐出量が印字長さ（ｍｍ）で規定されている。モード０では平均印字率に関係なくトナー吐出を行わず、モード５まで各印字率レベルでのトナー吐出量が段階的に増加するように設定されている。また、各モード内では平均印字率が高くなるほどトナー吐出量が少なくなるように設定されており、平均印字率が５％以上のときはいずれのモードにおいてもトナー吐出は行われない。なお、トナー吐出モードは手動で設定しても良いし、装置内部の温湿度等に応じて自動的に設定されるようにしても良い。
【００８８】
制御部９０で平均印字率Ｂが算出されると、算出された平均印字率Ｂ及び設定モードに対応する行及び列の交差する位置のトナー吐出量（印刷１枚当りの印字長さ）が決定される。このように求められたトナー吐出量に、前回のリフレッシュ工程以降の印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量Ｌｎｏｗが算出される。
【００８９】
例えば、算出された平均印字率Ｂが１．５％、設定モードがＭＯＤＥ４であった場合、１≦Ｂ＜２の行とモード４の列とが交差する位置の印刷１枚当りの印字長さ４．０ｍｍが選定される。ここで、印刷枚数Ａを１０枚とすると、トナー吐出量Ｌｎｏｗは４．０×１０＝４０ｍｍとなる。そして、Ａ枚中に平均化制御によるトナー吐出があった場合はＬｎｏｗからＬ０を差し引いて実際の印字長さＬが決定される。
【００９０】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、制御部９０において平均印字率を算出しているが、平均印字率の算出を行う演算部を制御部９０とは別個に設けても良い。また本発明では、一例としてロータリー現像式のカラープリンタについてのみ説明したが、アナログ方式のモノクロ複写機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはファクシミリやレーザプリンタ等、現像装置が搭載された種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【００９１】
モノクロやタンデム式のカラー画像形成装置では、感光体ドラムに対し１種類のトナーのみが吐出されるため、トナーの特性による回収先の振り分けは行われないが、トナー吐出量及び感光体ドラム上でのトナーの回収能力に応じて回収先を振り分けることにより、ドラムの表面状態を維持しつつクリーニング時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、を備え、非画像形成時にトナー担持体側から像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて像担持体クリーニング装置と転写体クリーニング装置とに切り換える。
【００９３】
これにより、像担持体クリーニング装置の回収能力を超えるトナーを転写体クリーニング装置で回収してクリーニング時間を短縮可能な画像形成装置を提供できる。また、不定形トナーや研磨材を外添したトナーを像担持体クリーニング装置で優先的に回収することにより、球形トナーの残存によるクリーニング不良を防止するとともに、研磨効果を高めて像担持体の表面状態を安定化することができる。
【００９４】
また、１つの像担持体に対向して複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置では、各現像装置から吐出されるトナーが球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであるとき、回収が容易で研磨効果の高い不定形トナーのみを像担持体クリーニング装置で回収したので、像担持体クリーニング装置のトナー回収量を抑えてクリーニング時間を短縮するとともに、像担持体のクリーニング不良を防止しつつ表面状態も良好に維持することができる。
【００９５】
また、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを像担持体クリーニング装置で回収することで、流動性の高い球形トナーも同時に回収されるため、像担持体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性も向上する。
【００９６】
また、リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に球形トナーと不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むようにすれば、像担持体のクリーニング性能及び研磨性能を安定化するとともに、像担持体クリーニング装置及び転写体クリーニング装置からトナー回収容器に廃トナーを搬送する回収装置によるトナー搬送性能も高めたカラー画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】は、本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図である。
【図３】は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。
【図４】は、本発明に用いられるトナー吐出パターンの一例を示す図である。
【図５】は、本発明の画像形成装置におけるリフレッシュ工程の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】は、本発明に用いられるトナー吐出量設定テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 感光体ドラム（像担持体）
４ 現像ユニット
４ａ〜４ｄ 現像装置
６ 中間転写ベルト（転写体）
８ａ クリーニングローラ（像担持体クリーニング装置）
８ｂ クリーニングブレード（像担持体クリーニング装置）
１５ ベルトクリーニングブレード（転写体クリーニング装置）
２５ 現像ローラ（トナー担持体）
２６ 供給ローラ
９０ 制御部
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ 一時記憶部
９５ カウンタ
１００ 画像形成装置
Ｔ トナー吐出パターン
Ｌ （トナー吐出パターンの）周方向の印字長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、
を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
前記像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、前記転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、
前記リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて前記像担持体クリーニング装置と前記転写体クリーニング装置とに切り換えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記リフレッシュ工程におけるトナー吐出量は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置は１つの像担持体に対向して複数設けられており、前記連続吐出量は、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量の合算値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、球形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記転写体クリーニング装置とし、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記像担持体クリーニング装置としたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、前記リフレッシュ工程中のトナー吐出パターンの総印字長さが基準長以下であるときは全てのトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収するとともに、総印字長さが基準長を超えたときは、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収し、残りのトナー吐出パターンを前記転写体クリーニング装置で回収することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ５％以上含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記不定形トナーがブラックのトナー、前記球形トナーがブラック以外のカラートナーであり、前記リフレッシュ工程は、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったときブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったときカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記リフレッシュ工程は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいてトナー吐出を行う印字率制御と前記平均化制御とを組み合わせて成り、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置により像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写体と、
を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
前記像担持体上のトナーを回収する像担持体クリーニング装置と、前記転写体上のトナーを回収する転写体クリーニング装置とが設けられており、
前記リフレッシュ工程で吐出されたトナー吐出パターンの回収先を、トナーの連続吐出量とトナーの特性のうち少なくとも一方に応じて前記像担持体クリーニング装置と前記転写体クリーニング装置とに切り換えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記リフレッシュ工程におけるトナー吐出量は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置は１つの像担持体に対向して複数設けられており、前記連続吐出量は、リフレッシュ工程が連続して実行される複数の現像装置から吐出されるトナー量の合算値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、球形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記転写体クリーニング装置とし、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの回収先を前記像担持体クリーニング装置としたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記各現像装置から吐出されるトナーは、球形トナーまたは不定形トナーのいずれかであり、前記リフレッシュ工程中のトナー吐出パターンの総印字長さが基準長以下であるときは全てのトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収するとともに、総印字長さが基準長を超えたときは、不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンを含む基準長のトナー吐出パターンを前記像担持体クリーニング装置で回収し、残りのトナー吐出パターンを前記転写体クリーニング装置で回収することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記不定形トナーで形成されたトナー吐出パターンの印字長さを湿度に応じて可変することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記リフレッシュ工程が所定回数実行されたとき、前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ所定の割合以上含むように制御することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体クリーニング装置及び前記転写体クリーニング装置に回収されるトナー中に前記球形トナーと前記不定形トナーをそれぞれ５％以上含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記不定形トナーがブラックのトナー、前記球形トナーがブラック以外のカラートナーであり、前記リフレッシュ工程は、カラーの累積印字枚数が所定枚数となったときブラックのトナーを所定量吐出し、モノクロの累積印字枚数が所定枚数となったときカラートナーを一回につき一色ずつ順に所定量吐出する平均化制御を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記リフレッシュ工程は、所定の印字枚数に亘って算出された画像上の印字率と基準印字率との差に基づいてトナー吐出を行う印字率制御と前記平均化制御とを組み合わせて成り、直前の印字率制御の実行後に平均化制御が実行されたときは、平均化制御におけるトナー吐出量を差し引いて次回の印字率制御におけるトナー吐出量を決定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【公開番号】特開２００９−５３３９６（Ｐ２００９−５３３９６Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１９４２９（Ｐ２００７−２１９４２９）
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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