JP6067363B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置は、例えば、感光体や中間転写ベルト等の像担持体にトナー像を形成し、これらトナー像を、最終的に、像担持体でもある記録材に転写することで印刷を行っている。なお、像担持体から他の像担持体に転写されずに残ったトナー、つまり転写残トナーを除去するために、画像形成装置では、クリーニング部として、ゴム状のクリーニングブレードが使用されている。ここで、転写残トナーは潤滑剤としても働き、クリーニングブレードと像担持体との間の摩擦力を抑えている。つまり、転写残トナーが、クリーニングブレードと像担持体との間の過大な摩擦力によるクリーニングブレード先端の捲れ等を抑え、クリーニング不良が発生することを防いでいる。

しかしながら、転写残トナー量が十分ではない場合、摩擦力を十分に抑えることができない。このため、特許文献１は、形成した画像の面積が小さい場合、クリーニングブレードと像担持体との間の摩擦力を抑えるために、像担持体にトナーを強制的に供給することを開示している。

特開２００９−２０５１０９号公報

例えば、複数の記録材に連続して印刷を行い、その多くの記録材に印刷する画像の面積が大きい場合、摩擦力を抑えるのに十分な量の転写残トナーがクリーニングブレード近傍に存在する。したがって、この様な場合、たとえ、一部の記録材に印刷する画像の面積が小さくとも、像担持体にトナーを強制的に供給する必要はない。同様に、面積の小さい画像を印刷する場合であっても、その前の印刷において面積の大きい画像を印刷していたのであれば、転写残トナー量は摩擦力を抑えるのに十分であり、トナーを強制的に供給する必要はない。しかしながら、特許文献１の方法では、この様な場合においてもトナーを強制的に供給する可能性が有る。この様に、特許文献１の方法では、必要以上にトナーの供給を行い、これにより、無駄にトナー、つまり現像剤を消費することになる。

本発明は、クリーニング部の潤滑性を維持しつつ、不必要な現像剤の供給を抑制して無駄な現像剤の消費を抑える画像形成装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、画像形成装置は、像担持体と、現像剤により現像剤像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、前記像担持体から別の部材に転写されずに残った現像剤を除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段に現像剤を供給するために、前記別の部材に転写されない現像剤像を前記像担持体に形成する様に前記画像形成手段を制御する制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記別の部材に転写する現像剤像を前記像担持体に形成すると、印刷する記録材に形成できる現像剤像の面積に対する当該形成した現像剤像の面積の割合である印刷率を求め、前記印刷率が閾値よりも大きい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給しないように制御し、前記印刷率が前記閾値よりも小さい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給するように制御し、所定の枚数の記録材に対して印刷を行った後、前記制御手段は、前記所定の枚数の記録材を印刷する間における前記画像形成手段の現像剤の消費量から求めた、１枚当たりの現像剤の消費量に応じて前記閾値を変更することを特徴とする。

クリーニングブレード部の潤滑性を維持しつつ、不必要なトナーの消費を抑えることができる。

一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定処理のフローチャート。 一実施形態による印刷処理のフローチャート。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定のための閾値決定の説明図。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定のための閾値決定の説明図。 一実施形態による、トナー供給動作におけるトナー供給量の決定の説明図。 一実施形態による印刷処理のフローチャート。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定のための閾値決定の説明図。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定のための閾値決定の説明図。 一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。 一実施形態によるトナー供給動作の要否判定のための閾値決定の説明図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。なお、以下に説明する実施形態は、例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の概略的な構成図であり、電子写真方式によるモノクロの画像形成装置を示している。像担持体である感光体１は、図中の矢印の方向に回転駆動され、帯電部２は、感光体１の表面を負の電位に帯電させる。露光部７は、画像信号に基づき感光体１の表面を露光して、感光体１の表面に静電潜像を形成する。現像部２３は、ブラックのトナー（現像剤）を保持しており、現像ローラ３が印加する負極性の現像バイアスにより、静電潜像にトナーを供給して、トナー像（現像剤像）として可視化する。ローラ１４及びローラ１６は、カセット１３に収納されている記録材を、転写ローラ１１と感光体１とのニップ部に向けて搬送する。転写ローラ１１は、正極性のバイアスを印加し、ニップ部において、感光体１のトナー像を記録材に転写する。トナー像が転写された記録材は、定着部１７に搬送され、定着部１７は記録材を加熱及び加圧して、トナー像を記録材に定着させる。ローラ２０及び２１は、トナー像が定着された記録材を装置外へと排出する。この様に、帯電部２と、露光部７と、現像部２３は、感光体１にトナー像を形成する画像形成部を構成している。

感光体１から記録材に転写されず、感光体１に残った転写残トナーは、クリーニングブレード４によって除去され、トナー回収容器２４へと回収される。ここで、本実施形態においては、感光体１と、帯電部２と、現像ローラ３を含む現像部２３と、クリーニングブレード４と、トナー回収容器２４と、記憶媒体５は、画像形成装置から着脱可能なカートリッジとして、一体化されている。ここで、記憶媒体５は、当該カートリッジを使用しての印刷枚数Ｘと、Ｘ枚を印刷するのに消費したトナー量であるトナー総消費量Ｗ(Ｘ)を記憶している。

また、画像形成装置は、画像形成装置の制御を行うための電気回路を含む制御基板２５を備えている。制御基板２５は、制御部であるＣＰＵ２６と、不揮発性メモリ２７と、ＲＡＭ２８と、を備えている。なお、書き換える必要が無い場合、不揮発性メモリ２７はＲＯＭとすることができる。ＣＰＵ２６は、記録材の搬送制御や、感光体１へのトナー像の形成及び感光体１のトナー像の記録材への転写等、画像形成に関する制御や、故障検知に関する制御等、画像形成装置の動作を一括して制御する。また、不揮発性メモリ２７には、画像形成装置の制御で使用される定数やテーブルが保存されており、ＲＡＭ２８は、画像形成装置の制御を行う上で、変化する種々の情報を保存するのに使用される。

クリーニングブレード４は、例えば、ウレタン等の弾性ゴムでできており、感光体１に対して線圧０．５Ｎ／ｃｍ程度の加圧力で、カウンタ方向に圧接している。クリーニングブレード４と感光体１の間の摩擦力が大きいと、クリーニングブレード４に歪が生じ、その結果として、クリーニングブレード４と感光体１の間に隙間ができ、そこからトナーがすり抜けることで、クリーニング性能が劣化する。さらには、クリーニングブレード４の先端が捲れ上がることもあり得る。その様な状況を防止するため、クリーニングブレード４のエッジ部に潤滑剤を塗布し、これにより、クリーニングブレード４と感光体１との摩擦力を低減する処置を施すことがある。しかしながら、潤滑剤は使用により少なくなってゆく。よって、本実施形態においては、トナーを潤滑剤として使用し、クリーニングブレード４に、クリーニング性能を維持するためのトナーを供給するトナー供給動作を必要に応じて実行する。ＣＰＵ２６は、例えば、連続的な画像形成処理における、連続する２つの記録材に対する画像形成の間や、画像形成処理終了後等に、トナー供給動作が必要か否かを判断し、必要であればトナー供給動作を実行する。なお、現像部２３が感光体１に供給したトナーをクリーニングブレード４に届けるため、トナー供給動作の際には、転写ローラ１１を感光体１から離間させるか、転写バイアスを負極性として、感光体１上にトナーを維持させる。

以下、ＣＰＵ２６によるトナー供給動作の要否判定処理について図２を用いて説明する。なお、以下の説明において、印刷率ｋを以下の式（１）の通り定義する。
ｋ＝Ａｉ／Ａｔ （１）
ここで、Ａｔは、記録材に形成できるトナー像の最大面積であり、Ａｉは、実際に露光部７が露光して作成した静電潜像の面積、つまり、形成した画像においてトナーが付着する部分の面積である。つまり、印刷率ｋは、記録材に形成可能なトナー像の最大面積に対する、実際に形成したトナー像の面積の割合である。

ＣＰＵ２６は、１つの記録材に印刷する画像をＳ１０において形成し、Ｓ１１において、不揮発性メモリ２７又はＲＡＭ２８から、予め保存されている閾値Ｍを読み出す。続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２において、Ｓ１０で形成した画像について印刷率ｋを算出する。ＣＰＵ２６は、Ｓ１３において、印刷率ｋと閾値Ｍを比較し、印刷率ｋが閾値Ｍより小さいと、トナー供給動作が必要であると判定し、Ｓ１４でトナー供給動作を実行する。一方、印刷率ｋが閾値Ｍ以上であると、トナー供給動作を実行せずに終了する。なお、印刷率ｋが閾値Ｍ以下であるとトナー供給動作を実行し、印刷率ｋが閾値Ｍより大きいとトナー供給動作を実行しない、つまり、クリーニングブレード４に供給するトナー量、つまり現像剤量を零とする構成であっても良い。

印刷率ｋが大きい場合には、感光体１に形成されたトナー像のトナー量が多く、よって、転写残トナー量も多くなると考えることができる。したがって、トナー供給動作を行わなくても、クリーニング性能を維持できる。このような制御を実施することで、トナーを無駄に消費することを防止している。

なお、閾値Ｍは、固定的な値であっても良いが、本実施形態では、画像形成装置の使用状況に応じて変更する。以下、閾値Ｍを変化させる場合の処理を、図３を用いて説明する。なお、以下の説明において、Ｘ枚目の画像形成における印刷率ｋをｋ(Ｘ)とし、Ｘ枚目の画像形成後のトナー供給動作の実行要否の判断に使用する閾値ＭをＭ(Ｘ)と表記する。

ＣＰＵ２６は、Ｓ２０でＸ枚目の画像形成を行い、Ｓ２１で、記憶媒体５から、これまでの総印刷枚数、つまり、値（Ｘ−１）と、これまでのトナー総消費量Ｗ(Ｘ−１)を読み出す。そして、ＣＰＵ２６は、以下の式（２）により、印刷での１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１）、つまり、印刷での１枚当たりの現像剤消費量Ｙ(Ｘ−１）を求める。
Ｙ（Ｘ−１）＝Ｗ（Ｘ−１）／（Ｘ−１） （２）

そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ２２で、Ｓ２１で求めた１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)に基づき閾値Ｍ（Ｘ）を算出してＲＡＭ２８に設定する。なお、閾値Ｍ（Ｘ）は、例えば、予め不揮発性メモリ２７又はＲＡＭ２８に保存しておく１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)と閾値（Ｍ）との関係から算出する。図４は、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)と閾値（Ｍ）の関係の一例を示している。本実施形態においては、Ｙ(Ｘ−１)の値が大きくなると、閾値Ｍ(Ｘ)が全体的には小さくなる様な関係とする。その後、ＣＰＵ２６は、Ｓ２３において、Ｘ枚目の印刷で形成した画像のトナー部分の面積Ａｉ（Ｘ）から、Ｘ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）を以下の式（３）で算出する。
ｗ(Ｘ)＝α×Ａｉ(Ｘ) （３）
ここで、αは単位面積当たりのトナー載り量を示し、例えば、不揮発性メモリ２７に保存された値、或いは、不揮発性メモリ２７に保存された値を雰囲気温湿度や、カートリッジの使用履歴等に応じて補正した値である。

ＣＰＵ２６は、Ｓ２４において、Ｘ枚目の印刷で形成した画像のトナー部分の面積Ａｉ（Ｘ）から印刷率ｋ（Ｘ）を算出し、Ｓ２５において、図２のＳ１３と同様にトナー供給動作の要否を判定する。ＣＰＵ２６は、Ｓ２５でトナー供給動作が必要と判定すると、Ｓ２６で、トナー供給動作を実行して、トナー供給動作でのトナー消費量ｖ(Ｘ)を算出する。トナー消費量ｖ（Ｘ）は、式（３）と同様に、以下の式（４）で求めることができる。ｖ(Ｘ)＝α×Ａｓ(Ｘ) （４）
ここで、Ａｓ（Ｘ）は、トナー供給動作の露光面積、つまり、トナー供給動作で形成した画像のトナー部分の面積である。なお、トナー供給動作における露光部７による露光面積を常に同じＡｓ０とすると、トナー消費量ｖ（Ｘ）は、以下の式（５）で示す固定値となる。
ｖ(Ｘ)＝α×Ａｓ０ （５）

例えば、クリーニング性能を維持するためには、トナー供給動作で０．７ｍｇ程度のトナーを供給する必要があるものとする。係数αは、状況によって変動するが、ここでは、０．００４ｍｇ／ｍｍ^２とする。この場合、例えば、主走査及び副走査方向の長さが、それぞれ、２２０ｍｍ及び４ｍｍで、２０％の均一ハーフトーンの画像をトナー供給動作で形成する。これにより、トナー部分の面積Ａｓ０＝２２０×４×０．２＝１７６ｍｍ^２となり、０．７０４ｍｇ（＝０．００４×１７６）のトナーを供給できる。

ＣＰＵ２６は、トナー供給動作実行後、Ｓ２７において、Ｘ枚目印刷後のトナー総消費量Ｗ（Ｘ）を以下の式（６）で求め、Ｓ２８において、印刷枚数Ｘと、トナー総消費量Ｗ（Ｘ）を記憶媒体５に保存する。
Ｗ（Ｘ）＝Ｗ（Ｘ−１）＋ｗ（Ｘ）＋ｖ（Ｘ） （６）
なお、当然ではあるが、ＣＰＵ２６が、Ｓ２５において、トナー供給動作の必要がないと判定すると、ＣＰＵ２６は、式（６）のｖ(Ｘ)＝０としてＸ枚目印刷後のトナー総消費量Ｗ（Ｘ）を求める。

クリーニングブレード４によって除去されたトナーは、トナー回収容器２４へと回収されるが、印刷を行う際に、それまでの１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１）が多い場合には、クリーニングブレード４の近傍に残留しているトナーも多いと想定される。したがって、このような状況においては、トナー供給動作を実行しなくともクリーニング性能上の問題は発生しない。よって、印刷時点における、それまでの平均的な１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１）が大きい程、閾値Ｍ(Ｘ)を小さくして、トナー供給動作が実行され難くすることで、トナーの無駄な消費を抑えることができる。

一方、印刷時点における、それまでの平均的な１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１）が小さいと、クリーニングブレード４の近傍に残留しているトナーは少ないと想定される。よって、本実施形態においては、印刷時点における、それまでの１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１）が小さい程、閾値Ｍ(Ｘ)を大きくして、トナー供給動作が実行され易くし、クリーニング性能を維持している。

なお、図４では、閾値Ｍ（Ｘ）は、１枚当たりのトナー消費量Ｙ（Ｘ−１）と反比例の関係にあるが、本実施形態はそれに限定されない。例えば、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)が多くなる程、閾値Ｍ（Ｘ）が小さくなる任意の関係を使用することができる。また、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)が大きくなると、常に、閾値Ｍ（Ｘ）が減少するのではなく、ある範囲において、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)の変化に対して閾値Ｍ（Ｘ）が一定であっても良い。例えば、図５に示す様に、不揮発性メモリ２７に、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)の範囲と、閾値Ｍ(Ｘ)との関係を示すテーブルを保存しておき、当該テーブルに基づき閾値Ｍ(Ｘ)を決定することができる。つまり、トナー消費量Ｙ(Ｘ−１)が大きくなることで、Ｍ（Ｘ）が大きくならなければ良い。

また、本実施形態では、トナー総消費量Ｗ(Ｘ)を式（６）により求めたが、現像部２３のトナー残量を検出し、初期のトナー量との差分からトナー総消費量Ｗ(Ｘ)を求める等の他の方法を使用することもできる。なお、現像部２３のトナー残量は、既存の光学センサや、静電容量の変化から検出することができる。なお、本実施形態では、記憶媒体５が保持する、記憶媒体５に対応するカートリッジを使用しての総印刷枚数とトナーの総消費量から１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)を求めていた。つまり、カートリッジの使用を開始したときからの総印刷枚数とトナーの総消費量から１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)を求めていた。しかしながら、例えば、印刷時点から過去所定のときまでの期間における印刷枚数と、当該期間におけるトナーの総消費量から１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)を求める形態であっても良い。さらに、所定の印刷枚数を予め定めておき、印刷時点における過去所定の印刷枚数と、当該印刷枚数を印刷する間におけるトナーの総消費量から１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)を求める形態であっても良い。

ここまで、Ｘ枚目の画像形成における印刷率ｋ(Ｘ)と閾値Ｍ（Ｘ）を比較して、トナー供給動作の要否を判定するという方法について記載した。しかし、比較対象は印刷率に限られるものではない。例えば、図３のＳ２２において、閾値Ｍ（Ｘ）の代わりに、閾値Ｍ'（Ｘ）を算出し、Ｓ２５において、Ｘ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）を閾値Ｍ'（Ｘ）と比較することで、トナー供給動作の要否を判定するという方法を採用することも可能である。すなわち、トナー消費量ｗ（Ｘ）が閾値Ｍ'（Ｘ）以下であるとトナー供給動作を実行し、トナー消費量ｗ（Ｘ）が閾値Ｍ'（Ｘ）より大きいとトナー供給動作を実行しない。つまり、クリーニングブレード４に供給するトナー量、つまり現像剤量を零とする。図１１は、１枚当たりのトナー消費量Ｙ(Ｘ−１)と閾値Ｍ'（Ｘ）の関係の一例を示している。Ｙ(Ｘ−１)の値が大きくなると、閾値Ｍ'（Ｘ）が全体的には小さくなる様な関係とする。

なお、本実施形態では、以上で説明した様に、感光体１にトナー像である現像剤像（第１の現像剤像）を形成した後、次のトナー像（第２の現像剤像）を形成するまでの間にトナー供給動作や、閾値の変更を行う。

＜第二実施形態＞
本実施形態は、第一の実施形態の方法に基づき、トナー供給動作の要否を判定した上で、トナー供給動作を実施する際に供給するトナー量ｖ(Ｘ)を、印刷率ｋ（Ｘ）あるいはＸ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）に応じて制御するものである。以下、第一実施形態との相違点について説明する。なお、本実施形態における画像形成装置等の構成は、第一実施形態と同様であるため再度の説明については省略する。

本実施形態においては、閾値Ｍ(Ｘ)と、Ｘ枚目の印刷における印刷率ｋ(Ｘ)の差分が大きいほど、Ｘ枚目の印刷後に実行するトナー供給動作での供給トナー量ｖ(Ｘ)を大きくする。図６は、本実施形態において、不揮発性メモリ２７又はＲＡＭ２８が保持する、Ｍ（Ｘ）からｋ（Ｘ）を引いた差分と、トナー供給動作で感光体１に形成するトナー像の副走査方向の長さ（Ｘ）との関係を示している。式（４）の関係から、供給するトナー量ｖ(Ｘ)は、以下の式（７）で求められる。
ｖ(Ｘ)＝α×２２０×副走査方向の長さ（Ｘ）×０．２ （７）
なお、本実施形態においては、トナー供給動作で形成するトナー像の主走査方向の長さをその最大値、例えば、２２０ｍｍとした。これは、クリーニングブレード４の主走査方向の全域に渡り、潤滑剤としてのトナーを供給することを目的としているからである。また、その濃度は２０％の均一ハーフトーンとした。本実施形態では、図６で例示したように、副走査方向長さを可変させることで、供給するトナー量ｖ(Ｘ)を制御しているが、これに拘泥されるものではない。主走査方向の長さやハーフトーン濃度、或いは、副走査方向長さを含めたこれらの任意の組み合わせを変化させることで供給するトナー量を制御する方法が採用できる。

第一実施形態で説明した通り、本実施形態においては、それ以前の１枚当たりの印刷における平均的なトナー消費量Ｙ（Ｘ−１）が小さい程、Ｍ（Ｘ）を大きくしている。よって、Ｍ（Ｘ）が大きい場合には、クリーニングブレード４の近傍に残留しているトナーの量が少ないと想定できる。また、印刷率ｋ（Ｘ）が小さいと、Ｘ枚目の印刷における転写残トナーの量も小さくなる。したがって、Ｍ（Ｘ）とｋ（Ｘ）の差が大きい程、クリーニングブレード４の近傍に残留しているトナーは少なくなることになる。したがって、本実施形態では、クリーニング性能を維持するために、Ｍ（Ｘ）とｋ（Ｘ）の差が大きい程、トナー供給動作において供給するトナー量ｖ(Ｘ)を多くする。これにより、クリーニング性能を維持しつつ、無駄なトナーの消費を抑えることができる。なお、図６は、Ｍ（Ｘ）からｋ（Ｘ）を引いた差分に対する副走査方向長さ(Ｘ)、すなわち、供給トナー量ｖ(Ｘ)を示しているが、ｋ（Ｘ）がＭ（Ｘ）より大きい場合には、第一の実施形態で説明した通り、供給トナー量ｖ(Ｘ)は零であり、トナー供給動作を実行しない。

ここまで、閾値Ｍ（Ｘ）と印刷率ｋ(Ｘ)の差分を基に、トナー供給動作を実施する際に供給するトナー量ｖ(Ｘ)を算出する方法について記載した。これ以外にも、閾値Ｍ（Ｘ）の代わりに、第一実施形態でも述べた閾値Ｍ'（Ｘ）とＸ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）の差分を基に、トナー供給動作を実施する際に供給するトナー量ｖ(Ｘ)を算出する方法でもよい。Ｍ'（Ｘ）とｗ（Ｘ）の差が大きい程、トナー供給動作において供給するトナー量ｖ(Ｘ)を多くすればよい。

＜第三実施形態＞
印刷枚数が多くなると、現像部２３が保持するトナーは徐々に劣化し、よって、形成される画像品質も劣化する。本実施形態では、画像品質の劣化が始まる印刷枚数Ｘｄを目標印刷枚数として、不揮発性メモリ２７又は記憶媒体５に予め保存しておき、少なくともＸｄ枚の印刷を行う様に、閾値Ｍ（Ｘ）の設定を行うものである。以下、本実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。

図７は、本実施形態における印刷処理のフローチャートである。ＣＰＵ２６は、Ｓ３０でＸ枚目の画像形成を行い、Ｓ３１で、記憶媒体５から、これまでの総印刷枚数、つまり、値（Ｘ−１）と、これまでのトナー総消費量Ｗ(Ｘ−１)を読み出す。なお、Ｘは目標とする最小印刷枚数でもあるＸｄより小さい値であるものとする。続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ３２において、Ｘ枚目の印刷からＸｄ枚目の印刷において、１枚当たりの平均的なトナー消費可能量Ｚ（Ｘ）、つまり、１枚当たりの平均的な現像剤消費可能量Ｚ(Ｘ−１）を、以下の式（８）により算出する。
Ｚ（Ｘ）＝（Ｗｉ−Ｗ（Ｘ−１））／（Ｘｄ−（Ｘ−１）） （８）
ここで、Ｗｉは、現像部２３が保持するトナー量の初期値であり、よって、Ｗｉ−Ｗ（Ｘ−１）は、Ｘ枚目の印刷を行う直前において現像部２３が保持するトナー量である。続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ３３において、Ｓ３２で求めたトナー消費可能量Ｚ(Ｘ)から閾値Ｍ(Ｘ)を算出する。例えば、Ｘ枚目の印刷におけるトナー消費量ｗ(Ｘ)が、Ｚ(Ｘ)に等しい場合の印刷率k（Ｘ）を閾値Ｍ(Ｘ)に設定する場合について説明する。式（３）より、Ｘ枚目の印刷におけるトナー部分の面積Ａｉ(Ｘ)は、以下の式（９）で表される。
Ａｉ（Ｘ）＝Ｚ（Ｘ）／α （９）
よって、式（１）より、閾値Ｍ(Ｘ)は、
ｋ（Ｘ）＝Ａｉ（Ｘ）／Ａｔ＝Ｚ（Ｘ）／（α×Ａｔ）＝ Ｍ(Ｘ) （１０）
となる。例えば、図８に示す様に、閾値Ｍ（Ｘ）が１００％となるまでの範囲において、閾値Ｍ（Ｘ）がトナー消費可能量Ｚ（Ｘ）に対して比例関係となる様にする。なお、本発明は、閾値Ｍ（Ｘ）をトナー消費可能量Ｚ（Ｘ）に比例させることのみに限定されず、トナー消費可能量Ｚ（Ｘ）が大きくなると閾値Ｍ（Ｘ）が大きくなる任意の関係を使用することができる。また、トナー消費可能量が大きくなるにつれて、閾値Ｍ（Ｘ）が小さくならなければ、ある範囲においてトナー消費可能量Ｚ（Ｘ）の変化に拘らず閾値Ｍ（Ｘ）が一定の関係となっても良い。ＣＰＵ２６は、Ｓ３３で算出したＭ（Ｘ）をＲＡＭ２８に設定する。その後のＳ３４からＳ３９の処理は、図３に示すＳ２３からＳ２８の処理と同様であるため、その説明については省略する。

なお、図８ではαを固定値としているが、αの値は、雰囲気温湿度や、カートリッジの使用履歴等で変動することもあり、よってＺ(Ｘ)とαの２つの値の組み合わせで閾値Ｍ（Ｘ）を算出する構成とすることもできる。

本実施形態では、予め設定したＸｄ枚以上の画像形成が可能となる様に閾値Ｍ（Ｘ）の設定を行う。なお、閾値Ｍ（Ｘ）は、図８に示すグラフ又は当該グラフに対応する式で求める形態ではなく、図９（Ａ）に示す様なテーブルを使用して決定することもできる。図９（Ａ）のテーブルは、予め不揮発性メモリ２７に保存されており、今後の一枚当たりのトナー消費量Ｚ(Ｘ)の範囲に対する閾値Ｍ（Ｘ）を示している。なお、当然ではあるが、αを変数とする場合には、トナー消費量Ｚ(Ｘ)とαの二次元テーブルで閾値Ｍ(Ｘ)を決定する。

さらに、閾値Ｍ（Ｘ）を、図９（Ｂ）に示す様な、それまでの印刷枚数（Ｘ−１）と、トナー残量（Ｗｉ−Ｗ（Ｘ−１）の２次元テーブルから決定することもできる。図９（Ｂ）のテーブルにおいては、Ｘｄを１００００とし、現像部２３のトナー量の初期値を２００ｇとしている。

なお、印刷枚数が画像品質の劣化の始まるＸｄを超えると、カートリッジの交換が必要な状態にあると言える。そのため、図９（Ｂ）に示すテーブルでは、印刷枚数がＸｄ以上となると、Ｍ（Ｘ）を１００％とし、常に、トナー供給動作を実行する構成としている。また、本実施形態では、現像部２３のトナー残量を初期トナー量Ｗｉと、それまでのトナーの消費量Ｗ（Ｘ−１）との差分により求めていたが、第一実施形態において述べた様に、現像部２３のトナー残量そのものを測定する形態であっても良い。さらに、本実施形態においても、第二実施形態と同様にトナー供給動作において供給するトナー量ｖ(Ｘ)を閾値Ｍ(Ｘ)とＸ枚目の印刷率ｋ(Ｘ)に基づいて変動させても良い。

ここまで、Ｘ枚目の画像形成における印刷率ｋ(Ｘ)と閾値Ｍ（Ｘ）を比較して、トナー供給動作の要否を判定するという方法について記載した。これ以外にも、第一実施形態と同じく、図７のＳ３３において、閾値Ｍ（Ｘ）の代わりに、閾値Ｍ'（Ｘ）を算出し、Ｓ３６において、Ｘ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）を閾値Ｍ'（Ｘ）と比較することで、トナー供給動作の要否を判定するという方法を採用することも可能である。すなわち、トナー消費量ｗ（Ｘ）が閾値Ｍ'（Ｘ）以下であるとトナー供給動作を実行し、トナー消費量ｗ（Ｘ）が閾値Ｍ'（Ｘ）より大きいとトナー供給動作を実行しない、つまり、クリーニングブレード４に供給するトナー量、つまり現像剤量を零とする。また、閾値Ｍ'（Ｘ）は、例えば、１枚当たりの平均的な現像剤消費可能量であるＺ(Ｘ−１)を用いることができる。すなわち、Ｚ(Ｘ−１)の値が大きくなると、閾値Ｍ'(Ｘ)も全体的には大きくなる。

また、第二実施形態と同様の方法で、トナー供給動作を実施する際に、供給するトナー量ｖ(Ｘ)を、印刷率ｋ（Ｘ）あるいはＸ枚目の画像形成におけるトナー消費量ｗ（Ｘ）に応じて制御してもよい。すなわち、閾値Ｍ'(Ｘ)とトナー消費量ｗ（Ｘ）の差分、あるいは、閾値Ｍ(Ｘ)と印刷率ｋ（Ｘ）との差分が大きい時ほど、供給するトナー量ｖ(Ｘ)を多くする。

＜第四実施形態＞
本実施形態では、カラー画像形成装置において、中間転写ベルト上のトナーを除去するクリーニングブレードに対するトナー供給動作について説明を行う。図１０は、中間転写ベルト８を用いたフルカラー画像形成装置の概略的な構成図である。なお、図１０においては図１の画像形成装置と同様の構成要素については同様の参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。また、図１０において、参照符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが付与された部材は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を中間転写ベルト８に形成する部材であることを示している。なお、これら複数の色を区別する必要が無い場合には、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除いた参照符号を使用する。

図１０の画像形成装置においては、第一実施形態にて説明したのと同様に、各色に対応する感光体１のそれぞれに、対応する色のトナー像が形成される。各感光体１に対応する転写ローラ６は、転写バイアスを印加して、対応する感光体１のトナー像を、図の矢印８１の方向に回転駆動される、中間転写体である中間転写ベルト８に転写する。カセット１３の記録材は、ローラ１４等により、転写ローラ１１と中間転写ベルト８とのニップ部に向けて搬送される。転写ローラ１１は、正極性のバイアスを印加して、搬送されている記録材に中間転写ベルト８のトナー像を転写する。その後、記録材は、第一実施形態と同様に、定着部１７を経てローラ２１により装置外に排出される。記録材に転写されず、中間転写ベルト８上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード３４によって除去されて、トナー回収容器４４に回収される。さらに、第一実施形態と同様に、各色に対応する、感光体１と、帯電部２と、現像部２３と、クリーニングブレード４と、トナー回収容器２４は、画像形成装置から着脱可能なカートリッジとしてそれぞれ構成されている。また、各カートリッジは、記憶媒体５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋをそれぞれ有している。記憶媒体５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、第一実施形態と同様に、それまでの印刷枚数であるＸｙ、Ｘｍ、Ｘｃ、Ｘｋと、それまでのトナー総消費量Ｗｙ(Ｘ)、Ｗｍ(Ｘ)、Ｗｃ(Ｘ)、Ｗｋ(Ｘ)等を保存している。

クリーニングブレード３４は、中間転写ベルト８上の転写残トナーを除去するためのブレード状であり、その材質や、中間転写ベルト８への当接方法等は、クリーニングブレード４と同様である。よって、第一実施形態と同様に、必要に応じて、クリーニングブレード３４にトナーを潤滑剤として供給することで、クリーニングブレード３４と中間転写ベルト８との間の摩擦を低減させる。クリーニングブレード３４へのトナー供給動作を実行するか否かを判定するタイミングは、第一実施形態と同様である。クリーニングブレード３４へのトナー供給動作を実行する場合、少なくとも１つの感光体１にトナー像を形成して中間転写ベルト８に転写する。また、このとき、転写ローラ１１を中間転写ベルト８から離間させるか、転写ローラ１１からトナーの極性と同じ負極性のバイアスを印加することで、転写ローラ１１と中間転写ベルト８とのニップ部をトナーが通過する様にする。この構成により、潤滑剤としてのトナーをクリーニングブレード３４に供給する。

なお、クリーニングブレード４へのトナー供給も行う場合には、例えば、第一実施形態と同様に、トナーをまずクリーニングブレード４に供給し、その後、クリーニングブレード３４へトナーを供給する。なお、先にクリーニングブレード３４にトナーを供給し、その後、クリーニングブレード４にトナーを供給することもできる。また、転写ローラ６Ｙ〜６Ｋを中間転写ベルト８に接触させて、転写バイアスをオフ、或いは、転写バイアスを必要な値より小さくする。この構成により、中間転写ベルト８に転写されるトナー量を調整し、クリーニングブレード４とクリーニングブレード３４の両方に同時にトナーを供給することもできる。

本実施形態においては、式（１）に従い各色で独立してクリーニングブレード４へのトナー供給動作の要否を判定する。具体的には、各色の印刷率ｋｙ、ｋｍ、ｋｃ及びｋｋと、各色の閾値Ｍｙ、Ｍｍ、Ｍｃ及びＭｋにより、各色についてクリーニングブレード４へのトナー供給動作を実行する。このとき、クリーニングブレード４へのトナー供給動作を実行する部材を使用して、中間転写ベルト８にもトナー像を形成し、クリーニングブレード３４にもトナーの供給を行う。

例えば、総ての色についての印刷率が対応する閾値以上であると、中間転写ベルト８に転写されたトナー像のトナー量は多く、よって、中間転写ベルト８には多くの転写残トナーが存在すると予想される。よって、この場合には、トナー供給動作を行わなくとも、転写残トナーが潤滑剤としての役目を果たすため、クリーニング性能は維持できる。このような制御を実施することで、トナーを無駄に消費することを防止できる。

一方、印刷率が対応する閾値未満であると、クリーニング性能を維持するためにトナー供給動作を行うが、本実施形態では印刷率が対応する閾値未満である色の現像部２３のみからトナーを供給する。この構成により、画像形成であまりトナーが使用されなかった現像部２３からのみトナーを供給することができる。なお、閾値Ｍｙ〜Ｍｋは、上述した各実施形態と同様な方法で決定することができる。

以上、本実施形態においても、クリーニングブレード４及び３４への不要なトナー供給動作を低減することができる。また、クリーニングブレード３４へのトナー供給は、印刷率が閾値未満であった色に対応する現像部２３のみが行うため、各色においてトナー消費量が偏ることを防ぐことができる。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (14)

1. 像担持体と、
   現像剤により現像剤像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、
   前記像担持体から別の部材に転写されずに残った現像剤を除去するクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段に現像剤を供給するために、前記別の部材に転写されない現像剤像を前記像担持体に形成する様に前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   を備えており、
   前記制御手段は、前記別の部材に転写する現像剤像を前記像担持体に形成すると、印刷する記録材に形成できる現像剤像の面積に対する当該形成した現像剤像の面積の割合である印刷率を求め、前記印刷率が閾値よりも大きい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給しないように制御し、前記印刷率が前記閾値よりも小さい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給するように制御し、
   所定の枚数の記録材に対して印刷を行った後、前記制御手段は、前記所定の枚数の記録材を印刷する間における前記画像形成手段の現像剤の消費量から求めた、１枚当たりの現像剤の消費量に応じて前記閾値を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記クリーニング手段に現像剤を供給する場合、前記印刷率と前記閾値との差に応じて前記クリーニング手段に供給する現像剤量を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. 前記制御手段は、前記クリーニング手段に現像剤を供給する場合、前記印刷率と前記閾値との差が大きくなると、前記クリーニング手段に供給する現像剤量が同じか多くなる様に前記画像形成手段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. 像担持体と、
   現像剤により現像剤像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、
   前記像担持体から別の部材に転写されずに残った現像剤を除去するクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段に現像剤を供給するために、前記別の部材に転写されない現像剤像を前記像担持体に形成する様に前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   を備えており、
   前記制御手段は、前記別の部材に転写する現像剤像を前記像担持体に形成すると、印刷する記録材に形成した現像剤像の消費量を求め、前記消費量が閾値よりも大きい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給しないように制御し、前記消費量が前記閾値よりも小さい場合、前記クリーニング手段に現像剤を供給するように制御し、
   所定の枚数の記録材に対して印刷を行った後、前記制御手段は、前記所定の枚数の記録材を印刷する間における前記画像形成手段の現像剤の消費量から求めた、１枚当たりの現像剤の消費量に応じて前記閾値を変更することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記クリーニング手段に現像剤を供給する場合、前記印刷する記録材に形成した現像剤像の消費量と前記閾値との差に応じて前記クリーニング手段に供給する現像剤量を決定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記クリーニング手段に現像剤を供給する場合、前記印刷する記録材に形成した現像剤像の消費量と前記閾値との差が大きくなると、前記クリーニング手段に供給する現像剤量が同じか多くなる様に前記画像形成手段を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記所定の枚数の記録材は、印刷時点である第１の時点から、前記第１の時点より所定の期間だけ以前の第２の時点までの間における前記画像形成手段による印刷枚数であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第２の時点は、前記画像形成手段の使用を開始したときであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記１枚当たりの現像剤消費量が大きくなると、前記閾値を同じか小さくすることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体に第１の現像剤像を形成した後、前記第１の現像剤像に続いて第２の現像剤像を形成するまでの間に、前記クリーニング手段に現像剤の供給を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体に第１の現像剤像を形成した後、前記第１の現像剤像に続いて第２の現像剤像を形成するまでの間に、前記閾値を変更することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体、前記クリーニング手段および前記画像形成手段は、画像形成に使用する複数の色それぞれに対応して設けられており、
    前記制御手段は、各クリーニング手段に現像剤を供給するか否かを、クリーニング手段ごとに独立して判定することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 各像担持体に形成された現像剤像が転写される中間転写体と、
    前記中間転写体から別の部材に転写されずに残った現像剤を除去するクリーニング手段と、
    をさらに備えており、
    前記制御手段は、少なくとも１つの像担持体に対応するクリーニング手段に現像剤を供給する場合、当該現像剤を、前記中間転写体に対応するクリーニング手段にも供給する様に制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記制御手段は、前記別の部材に転写する現像剤像が形成されると前記閾値を更新することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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