JP2009014870A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 残トナーを効率的に回収して、スループットの低下を抑制しつつプリントを継続させること。
【解決手段】 複数の画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットのそれぞれは、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体の表面に残された残トナーを除去し、収容するクリーニング手段と、を有する。画像形成装置は、複数の画像形成ユニットの前記像担持体から一次転写されたトナー像を担持しつつ搬送し記録材に転写する中間転写体を有する。そして、トナー像を記録材へ転写した後に中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、像担持体に戻し、いずれかの画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関するものである。

従来、複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置には、一次転写工程と二次転写工程とにより、転写材上にカラー画像（多色画像）を形成するものがある。

すなわち、まず、一次転写工程として、感光体ドラムの表面に形成された画像としてのトナー像を、中間転写体に転写する。その後、この一次転写工程を、繰り返し実行することにより、中間転写体の表面に複数色のトナー像を重ねて形成する。続けて、二次転写工程として、これらの中間転写体の表面に形成された複数色のトナー像を、紙などの転写材の表面に一括して転写する。

このような中間転写体を用いた画像形成では、中間転写体から転写材に二次転写を行った後、中間転写体の表面に、二次転写残トナーが残留してしまうという問題があった。二次転写残トナーとは転写材に転写されずに中間転写体上に僅かに残るトナーである。この二次転写残トナーを除去せずに二次転写工程を繰り返し実行すると、二次転写残トナーが中間転写体の表面に蓄積されてしまい形成される画像が劣化する可能性がでてくる。

そこで、中間転写体の表面に残留した二次転写残トナーの除去を図るための構成が、特許文献１、２に提案されている。

例えば、特許文献１には、中間転写体に残った二次転写残トナーを一次転写側に戻す構成が開示されている。

また、特許文献２における画像形成装置は、特許文献１の技術を前提として、複数のプロセスカートリッジごとに残トナー容器を備え、各残トナー容器の容量を調整する技術が開示されている。この技術により、画像の形成頻度が低いにもかかわらず残トナー容器が充満されてしまうことを低減し、これによって、カートリッジの色ごとの交換頻度の偏りを低減している。

特開平９−５０１６７号公報 特開２００４−２１１３４号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下のような問題が生じていた。

すなわち、第１像担持体の表面電位と逆極性に帯電させた二次転写残トナーを、第１像担持体表面に戻す方法において、各残トナー容器の容量を使用頻度に応じて異なる設定としても、いずれは残トナーの量が残トナー容器の容量を越えてしまう。この場合、たとえ残りのカートリッジの残トナー容器に空きがあったとしても、残トナーが満杯となってしまったプロセスカートリッジを新しいプロセスカートリッジに交換するまでプリントを継続することができなくなる。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、残トナーを効率的に回収して、スループットの低下を抑制しつつプリントを継続させることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
複数の画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、
前記複数の画像形成ユニットのそれぞれは、
表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に残された残トナーを除去し、収容するクリーニング手段と、
を有し、
前記画像形成装置は、
前記複数の画像形成ユニットの前記像担持体から一次転写されたトナー像を担持しつつ搬送し記録材に二次転写する中間転写体と、
前記トナー像を記録材へ転写した後に前記中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、前記像担持体に戻し、いずれかの前記画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
複数の画像形成ユニットを有する画像形成装置の制御方法であって、
前記複数の画像形成ユニットのそれぞれは、
表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に残された残トナーを除去し、収容するクリーニング手段と、
を有し、
前記画像形成装置は、前記複数の画像形成ユニットの前記像担持体から一次転写されたトナー像を担持しつつ搬送し記録材に転写する中間転写体を備え、
前記トナー像を記録材へ転写した後に前記中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、前記像担持体に戻し、いずれかの前記画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、残トナーを効率的に回収して、スループットの低下を抑制しつつプリントを継続させることができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面図を示す。本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成の順序が早い、中間転写体の搬送方向上流側のものから順番に第１〜第４ステーションまで、４つの画像形成ユニットを備えている。また、本実施形態では、第１ステーションをイエロー（Ｙ）のステーション、第２ステーションをマゼンタ（Ｍ）のステーション、第３ステーションをシアン（Ｃ）のステーション、第４ステーションをブラック（Ｋ）のステーションとしている。ただし、この順番は、例に過ぎず、これらのステーションが如何様な順番で並んでいても、本発明の範疇に含まれる。つまり、以下の説明でイエローステーション、マゼンダステーションなる言葉を用いた場合、これらは、上流側、第１ステーション、下流側第２ステーションと言い換えることもできる。

第１ステーションにおいて、１ａは第１像担持体としてのＯＰＣ感光ドラムである。感光ドラム１ａは金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層などからなる機能性有機材料が複数層積層されたものであり、最外層は電気的導電性が低くほぼ絶縁である。感光ドラム１ａには帯電手段としての帯電ローラ２ａが当接している。感光ドラム１ａの回転にともない、帯電ローラ２ａが従動回転しなから感光ドラム１ａの表面を均一に帯電する。帯電ローラ２ａには直流電圧若しくは交流電圧を重畳した電圧が印加され、帯電ローラ２ａと感光ドラム１ａの当接ニップ部から上下流側の微小な空気ギャップで放電を発生させて、感光ドラム１ａを帯電する。また第１ステーションには、感光ドラム１ａ上の一次転写残トナーを除去し、回収するクリーニング手段としてのクリーニングユニット３ａ、現像手段としての現像ユニット８ａを備えている。現像ユニット８ａは、現像ローラ４ａ、非磁性一成分現像剤５ａ、現像剤塗布ブレード７ａを備える。画像形成装置から着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９ａは、上記構成１ａ〜８ａを含む。

１１ａは露光手段であり、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤアレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射する。

また、帯電ローラ２ａ、現像ローラ４ａ、１次転写ローラ８１ａのそれぞれは、それぞれのローラへ電圧供給する帯電バイアス電源２０ａ、現像バイアス電源２１ａ、一次転写バイアス電源８４ａに接続されている。

以上が第１ステーションの構成であり、第２、第３、第４ステーションも同様の構成をしている。同一の構成については、同一の数字を用いており、数字の後ろにｂ、ｃ、ｄを付けることで区別している。

中間転写体としての中間転写ベルト８０は、その張架部材として二次転写対向ローラ８６、駆動ローラ１４、テンションローラ１５の３本のローラにより支持されており、適当なテンションが維持されるようになっている。駆動ローラ１４を駆動させることにより中間転写ベルト８０は感光ドラム１ａ〜ｄに対して順方向に略同速度で移動する。中間転写ベルト８０の構成としては、厚さ１００μｍ、体積抵抗率１０１１ΩｃｍのＰＶＤＦを用いている。張架部材としての駆動ローラ１４は、Ａｌ芯金にカーボンを導電剤として分散した抵抗１０４Ω、肉厚１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆したΦ３０のものを用いている。張架部材としてのテンションローラ１５は、Φ３０のＡｌの金属棒を用いており、テンションは片側１９．６Ｎ、総圧３９．２Ｎとしている。

また、中間転写ベルト８０は矢印方向に回転し、一次転写ローラ８１ａは中間転写ベルト８０をはさんで感光ドラム１ａと反対側に配置されている。

また、一次転写ローラ８１ａ〜ｄからみて、中間転写ベルト８０の下流側には除電部材２３ａ〜ｄが配置されている。駆動ローラ１４、テンションローラ１５、除電部材２３ａ〜ｄ、及び二次転写対向ローラ８６は電気的に接地されている。

第１〜４ステーションの一次転写ローラ８１ａ〜ｄとしては、Φ６のニッケルメッキ鋼棒に、ＮＢＲの発泡スポンジ状の弾性体を肉厚４ｍｍで被覆したものを用いている。抵抗値は、絶対水分量１ｇ／ｍ３においては、５００Ｖ印加時に４×１０８Ω、絶対水分量２５ｇ／ｍ３においては、５００Ｖ印加時に２．５×１０７Ωである。

図２は画像形成装置の動作を説明するブロック図を示す。ホストコンピュータ４０は印刷指令を出し、印刷画像の画像データを画像形成装置４７内に設置されるインターフェースボード４１に転送する役割を担う。インターフェースボード４１はホストコンピュータ４０からの画像データを露光データに変換し、ＤＣコントローラ４２に印刷指令を出す。ＤＣコントローラ４２は低圧電源４３から電力供給されて動作し、印刷指令を受け取ると各種センサ５４の状態を監視しながら画像形成シーケンスをスタートさせる。ＤＣコントローラ４２には不図示のＣＰＵ、メモリ等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。具体的にはメインモータ、現像装置、感光ドラムの駆動装置等の各種駆動装置５６の動作を制御する。同時に露光光量が安定するよう露光装置５９の制御を行う。また定着装置５８に接続された電力制御装置５７を制御して定着装置５８の温度が所定の温度を維持するよう電力制御を行う。さらにカラーモード、モノモードを識別して黒現像装置の現像離間装置６１、色現像離間装置６０の動作を制御する。またＤＣコントローラ４２は高圧電源４４に設けられた複数の高圧電源の印加電圧、電流をモニタしながら予めプログラムされた制御電圧、制御電流、タイミングで高圧電源の制御を行う。

高圧電源には画像形成を司る各種の機能部品が接続される。各ステーションに設けられた感光体帯電部材４５は高圧電源４４から高圧電圧の給電を受けて各ステーションの感光ドラムと当接又は近接して感光ドラム表面を均一な電位に帯電する役割を担う。この帯電電位の制御は高圧電源４４内が生成する高圧電圧をＤＣコントローラが制御することにより行われる。同様に各ステーションに設けられた現像ローラ４、１次転写部材４８〜５１、２次転写部材５２、二次転写残トナー帯電部材５３にも高圧電圧が高圧電源４４から給電され、その印加電圧、印加電流はＤＣコントローラ４２で制御される。

次に画像形成装置の画像形成動作を図１を参照して説明する。画像形成装置は待機状態から印刷指令を受けると画像形成動作がスタートする。感光ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト８０等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａは帯電ローラ２ａに電源２０ａよって一様に負極性（本例では感光ドラム表面電位を−５００Ｖとした）に帯電され、続いて露光手段１１ａからの走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。

現像ユニット８ａ内のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像ローラ４ａに塗布される。そして、現像ローラ４ａには、現像バイアス電源２１ａより、−３００Ｖのバイアスが供給され、感光ドラム１ａが回転して感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像ローラ４ａに到達する。すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１ａ上には第１色目（本実施の形態では、Ｙ）のトナー像が形成される。他のＭ，Ｃ，Ｋステーションも同様に動作し、各色の一次転写位置間の距離に応じて、各色毎、一定のタイミングでコントローラからの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。そして、それぞれの一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄに適当なトナーと逆極性（すなわち正極性）のＤＣバイアスを印加する。以上の工程により、順に中間転写ベルト８０にトナー像を転写していき、中間転写ベルト８０上に多重画像が形成される。

その後、露光による静電潜像の作像に合わせて、転写材カセット１６に積載されている転写材Ｐは、給紙ローラ１７によりピックアップされ、不図示の搬送ローラによりレジストローラ１８にまで搬送される。転写材Ｐは中間転写ベルト８０上のトナー像に同期してレジストローラ１８によって、中間転写ベルト８０と二次転写ローラ８２とで形成される当接部へ搬送される。その後、二次転写ローラ８２には二次転写バイアス電源８５により、トナーと逆極性（すなわち正極性）のバイアスの印加を行い、転写材Ｐ上に転写ベルト８０上に担持された４色の多重トナー像は一括して二次転写される。

なお、二次転写ローラ８２は、Φ６のニッケルメッキ鋼棒に、ＮＢＲの発泡スポンジ状の弾性体を肉厚５ｍｍで被覆したものを用いている。抵抗値は、絶対水分量１ｇ／ｍ３においては、５００Ｖ印加時に４×１０７Ω、絶対水分量２５ｇ／ｍ３においては、５００Ｖ印加時に２．５×１０６Ωである。二次転写ローラ８２は、中間転写ベルト８０に対して、５〜１５ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、かつ中間転写ベルト８０の移動方向に対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。

一方、二次転写を終えた後、中間転写ベルト８０上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルト８０に当接配置された残トナー帯電ローラ８８により帯電される。残トナー帯電ローラ８８はΦ６のニッケルメッキ鋼棒にＥＰＤＭゴムにカーボンが分散されたソリッド弾性体を肉厚５ｍｍで被覆したものを用いている。抵抗値は、絶対水分量１ｇ／ｍ３においては、１００Ｖ印加時に４×１０６Ω、絶対水分量２５ｇ／ｍ３においては、１００Ｖ印加時に２．５×１０６Ωである。残トナー帯電ローラ８８は高圧電源８９が接続され周波数１ｋＨｚでピーク間電圧が１８００ＶのＡＣ電圧に＋５００ＶのＤＣ電圧が重畳された電圧が印加されている。

２次転写前に正規の帯電極性（負極性）を持つトナーは２次転写工程で記録紙上に転移するため、二次転写残トナーは、正規の帯電極性（負極性）とは逆極性（正極性）に帯電されているものが多い。しかし、全ての二次転写残トナーが正極性に反転しているわけではなく、中和され電荷をもたないトナーや、負極性を維持しているトナーも一部存在する。残トナー帯電ローラ８８と中間転写ベルト８０間には当接ニップ部の上流側及び下流側の微小ギャップ部で放電が起きており、中間転写ベルト８０上の残余トナーを正規の帯電極性とは逆極性（すなわち正極性）側により帯電する作用がある。帯電を受けた二次転写残トナーは中間転写ベルト８０上に乗ったまま画像形成ステーションへと移動し、感光ドラムに逆転写され、そのステーションの残トナー容器３ａ〜ｄに回収される。

二次転写終了後の転写材は定着部１９へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として画像形成装置外へと排出される。画像形成物が画像形成装置外に正常に排出されたことを不図示の各種センサで検知すると画像形成装置は各駆動装置の動作を停止して待機状態に戻る。

図３は画像形成装置４７での画像形成動作のフローチャートである。画像形成装置４７はホストコンピュータ４０からの画像形成予約コマンドの順に画像形成の実行準備を行い、ホストコンピュータ４０からの画像形成開始コマンドを待つ。画像形成装置４７では、画像形成予約コマンドを受信すると、画像形成開始コマンドの受信を待って（Ｓ５０１）、画像形成動作を行うための前処理（以後、「前回転シーケンス」という）を実行する（Ｓ５０２）。画像形成装置４７は前回転シーケンス終了後、ホストコンピュータ４０に、ビデオ信号の出力の基準タイミングを出力し（以後、／ＴＯＰ信号）、１枚目の画像形成予約コマンドにしたがって画像形成動作を開始する（Ｓ５０３）。画像形成装置４７は、次の画像形成動作開始タイミング（以後、「通常画像形成開始タイミング」という）を待ち（Ｓ５０４）、そのタイミングになったら、次の画像形成予約コマンドを受信したか否か判定する（Ｓ５０５）。受信していない場合は、後処理（以下、「後回転シーケンス」という）を実行し、画像形成動作を終了する（Ｓ５０９）。次の通常画像形成開始タイミングまでに、画像形成予約コマンドを受信している場合で、かつ、その画像形成予約コマンドに対する画像形成開始コマンドを受信している場合には、１枚目に引き続き、２枚目の画像形成動作を開始する（Ｓ５０６、Ｓ５０３）。次の通常画像形成開始タイミングまでに、画像形成予約コマンドを受信している場合で、かつ、画像形成開始コマンドを受信していない場合は、後回転シーケンスを実行して画像形成開始コマンド待ちの状態となる（Ｓ５０８）。そして、画像形成開始コマンドを受信するのを待って、前回転シーケンスを開始する（Ｓ５０２）。

次に具体的にカラーモード時の動作について図４のタイミングチャートを用いて説明する。図４において、横軸は時間であり、縦軸は出力タイミングである／ＴＯＰ（第１ステーションの露光位置）を基準にした距離である。第１ステーション（イエローステーション）の１次転写部の動作タイミングをＹｓｔ．で示している。第２ステーション（マゼンタステーション）の１次転写部の動作タイミングをＭｓｔ．で示している。また、第３ステーション（シアンステーション）の１次転写部の動作タイミングをＣｓｔ．で示している。更に、第４ステーション（ブラックステーション）の１次転写部の動作タイミングをＫｓｔ．で示している。

２ｎｄＸｆｅｒのラインは２次転写部の動作タイミングを説明するラインである。図４は１回の印刷指令で４枚の画像の連続プリントを行った場合について例示している。第１ステーションの一次転写バイアスはトナー像が１次転写部に到達するタイミングよりも充分前（好ましくは感光ドラムが１周分より前）に画像形成中の電圧レベル、本例では５００Ｖを出力する。同様に第２、３、４ステーションも順次１次転写バイアスを５００Ｖにオンする。その後、第１ステーションの現像部で形成されたトナー像が中間転写ベルトに転写される。

時刻ｔ０はイエローステーションの画像出力タイミングである。時刻ｔ１はイエローステーションの１次転写部で中間転写体上に１枚目のトナー像が転写を開始する時刻である。ｔ１からｔ２の間にトナー像の先端がベルト上でマゼンタステーションの１次転写部まで移動する。時刻ｔ２でイエローのトナー像の上にマゼンタのトナー像が重ねて転写され始める。同様にｔ３は中間転写体上に形成された１枚目のトナー像先端がシアンステーションに到達する時刻、ｔ４は同様にブラックステーションに到達する時刻である。ｔ５は中間転写体上のトナー像が２次転写部まで到達し、記録材上にトナー像の２次転写を開始する時刻である。時刻ｔ６は一枚目のトナー像の二次転写残トナーが残トナー帯電ローラで帯電を受けたのちに、イエローステーションの転写ニップ部に戻る時刻である。すなわちｔ１からｔ６までに中間転写ベルトが１周回転する。ｔ７は、２枚目の画像出力タイミングである。

ＷＹ１は１枚目（ＷＹに続く数字で枚数を示す）の二次転写残トナーが第１ステーションの１次転写部を通過する期間を示している。また、ＷＹ２、ＷＹ３、ＷＹ４はそれぞれ２枚目、３枚目、４枚目の二次転写残トナーがイエローステーションの１次転写部を通過する期間を示す。この間に１次転写部に正極性のバイアスが印加されていると、二次転写残トナーは感光ドラム１ａに逆転写される。

ここで図４に表わされているように、帯電された二次転写残トナーが１次転写ニップに戻る期間ＷＹ１と、感光体ドラム１ａに形成されたトナー像を中間転写体に１次転写する期間Ｙ３とが重複している場合には、次のような現象が起こる。中間転写体の表面上に存在し逆帯電された２次転写後の残トナーと、感光ドラム上にあって１次転写される正規トナーとは、感光体ドラムと中間転写体とのニップ部で、電気的に殆ど中和しない。つまり、正規帯電しているトナー像Ｙ３は中間転写体へ、逆帯電されたトナー像ＷＹ１は感光体ドラムへ、各々独立に移動する。すなわち、転写と同時に回収を行っている。

しかし図４では全て色の残トナーがイエローステーションに回収されることになる。そのため、イエローステーションのクリーニングユニット３ａが残トナーで満杯になりやすい。満杯なった場合には、プロセスカートリッジを新しいものと交換する必要が生じる。従って、残りのステーションのクリーニングユニットに空きがあったとしても、残トナーが満杯となってしまったプロセスカートリッジを新しいプロセスカートリッジに交換するまでプリントを継続することができなくなる。

ここで残トナー量の検知方法について図１０に基づき説明する。クリーニングユニット３ａに残トナー量を検出するための光学式のセンサとして発光素子６０と受光素子６１とからなるセンサを設けて検知する。クリーニングユニット３ａには光を透過させるための窓部６２が設けられている。この窓部６２は例えば透明なプラスチックを用いて形成すればよい。そして、予め定められた一定時間、発光手段６０から光を照射して窓部６２を光が通過し、受光手段６１で光が一定時間受光されるか否かを判断する。一定時間光が受光されなければクリーニングユニット３ａ内に所定量以上のトナーが収容されたと判断することができる。図１０においては、この所定量をトナー収容量が満杯の状態の略９０％の量とし、その位置に窓部６２を設ける構成としている。しかし本発明においては、これに限定されるものではなく、満杯の８０％を所定量として検出しても良いし、それ以下の割合でも良い。

なお、略１００％（満杯）を検知する場合には、上記の光学式のセンサをもう１つ設けて、クリーニングユニット３ａにも窓部をもう一つ設ければよい。この場合、発光素子及び受光素子、窓部は略１００％を検知できる位置に設けることになる。
以上、検知方法として、光学式のセンサを用いる方法を説明したが、このようなセンサを用いずに残トナー量を推測する方法を用いることもできる。例えば、プリント枚数を累積カウントして、カウントした累積値から残トナー量を推測する（累積値と残トナー量との関係を示すテーブルを用いる）方式を採用してもよい。

そこで、イエローステーションのクリーニングユニットが所定量以上の残トナーを収容した場合にもスループットの低下を最小限してプリントを継続させるため、図５に示す制御を行なう。

図５は、イエローステーションのクリーニングユニット３ａ収容の残トナー量が所定量以上になった場合の制御結果を示すタイミングチャートである。図４では残トナーをイエローステーションで回収していたが、イエローステーションのクリーニングユニット３ａの残トナー量が所定量以上になると、図５に示すようにマゼンタステーションで残トナー回収を行う。

図４と図５の違いは２枚目以降の／ＴＯＰ出力タイミングｔ７である。ｔ０からｔ６に関しては先に説明した通りである。またＷＭ１は１枚目の二次転写残トナーが第２ステーションの１次転写部を通過する期間を示している。

二次転写残トナーが第１ステーションを通過している間ｔ６〜ｔ９は、二次転写残トナーを回収させずに安定して通過させる制御を行なう。すなわち、まず、１次転写バイアスを−５００Ｖとする。感光ドラム表面は絶縁性があるため、当接する部材若しくはトナーの電荷を受けて電位が不安定に変動しやすく、画像形成を行わないステーションにおいて帯電バイアス、露光装置をオフした状態で中間転写ベルトと接していると逆転写が不安定に発生してしまう。そこで、感光ドラムと転写ベルトが当接した状態で二次転写残トナーを回収させずに通過させるために、感光ドラム表面から転写ベルトに向けてトナーの正規の帯電特性とは逆極性の電界を積極的に設ける必要がある。この電界を安定的に維持するために感光ドラム電位を安定して制御しておく必要があり、具体的には感光ドラムに当接する帯電ローラに帯電電圧を印加する、若しくは感光ドラムを露光することが好ましい。このように画像形成ステーションの感光ドラムに帯電電圧を印加する、若しくは感光ドラムを露光することで二次転写残トナーを回収させずに安定して通過させることができる。したがって、上述した手段を用いることで二次転写残トナーはイエローステーションで回収されずにほぼ全量通過し、マゼンタステーションでの回収が可能となる。

ただし、このように第１ステーションを制御して、その転写位置を通過させるためには、第１ステーションで画像形成を行なっていない期間に、転写ベルト上の残トナーを通過させる必要がある。なぜなら、上記のような通過用の電圧制御は、画像形成時の制御と相容れないからである。逆に言うと、転写ベルト上の残トナーが通過するタイミングでは、第１ステーションの画像形成を行なうことができない。このため、図４に対し、画像形成タイミングを遅延制御する。この場合、スループットは落ちるが、第１ステーションの残トナー容器が満杯になることによる画像形成の中断を避けるため、図５のタイミングチャートに従った画像形成制御を行う。

２枚目の／ＴＯＰ出力タイミングであるｔ７の算出方法について説明する。イエローステーションのクリーニングユニットは残トナーを所定量以上収容しているため、イエローステーションでの残トナー回収はできない。そのため、２枚目の１次転写部の動作Ｙｓｔ．は、１枚目の残トナー先端がイエローステーションに戻るタイミングｔ６までに完了しておかなければならない。よって、ｔ６までに２枚目のＹｓｔ．が完了するタイミングｔ７で／ＴＯＰ出力する。

３枚目の／ＴＯＰ出力タイミングであるｔ８の算出方法について説明する。イエローステーションのクリーニングユニットは残トナーを所定量以上収容しているため、イエローステーションでの残トナー回収はできない。しかし、通常のスループットを維持した状態では先の図４で説明した通り、イエローステーションでの正規帯電しているトナー像Ｙ３と残トナー回収であるＷＹ１が重なってしまう。したがって、１枚目の残トナー後端がイエローステーションを通過するまでは、１枚目の残トナーを通過させてマゼンタステーションでの残トナー回収が可能なようにＹ３の画像形成を実施すれば問題が解決できる。つまり、１枚目の残トナー後端がイエローステーションを通過するタイミング（ｔ９）で３枚目のＹｓｔ．を実行できるタイミングｔ８で／ＴＯＰを出力すればよい。

なお、４枚目以降は３枚目と同様に／ＴＯＰ出力タイミングを決定すればよい。

以上、二次転写ベルト上の残トナーを逆転写させてプロセスカートリッジ内の残トナー容器に回収させる場合に、上流側の残トナー容器が残トナーを所定量収容すれば、上流側を通過させて下流側の残トナー容器に、二次転写ベルト上の残トナーを回収させる。この時、二次転写ベルト上の残トナーが、上流側の逆転写位置を通過するタイミングと、上流側のプロセスカートリッジでの画像転写タイミングとが重ならないようにタイミング制御を行なう。

つまり、本画像形成装置は、トナー像を記録材へ転写した後に中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、像担持体に戻し、いずれかの前記画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御する。この制御は、ＤＣコントローラ４２が行なう。また制御手段としてのＤＣコントローラ４２は、二次転写残トナーを回収する画像形成ユニットのクリーニング手段において、残トナー収容量が所定量以上になった場合に、他の画像形成ユニットに、二次転写残トナーを収容させるよう制御する。

次に本実施形態における典型的な処理の流れについて、図６のフローチャートを用いて説明する。Ｓ２００では第１ステーションが備える残トナー容器に収容された残トナー量を確認し、所定量未満なら、ステップＳ２０１に移行して通常のスループットでプリントを継続し、イエローステーションで残トナーを回収する（Ｓ２０２）。一方、イエローステーションが収容した残トナーが所定量以上なら、スループットダウンして、図５に示すタイミングで画像データを出力し（Ｓ２０３）、残トナーを第２ステーションとしてのマゼンタステーションで回収する（Ｓ２０４）。

以上の制御によれば、上流側カートリッジの残トナー容器が所定量以上になった場合にも、スループットの低下を最小限に抑えつつプリントを継続することが可能となる。

次に、第１ステーションの下流側の第２ステーションにおいても残トナーが所定量以上になった場合、図７に示すようにタイミング制御を行なう。図７は転写残トナーにより、イエローステーションのクリーニングユニット３ａとマゼンタステーションのクリーニングユニット３ｂが収容するトナー量が所定量以上になった場合のタイミングチャートを示している。図７では、イエローステーションのクリーニングユニット３ａ、マゼンタステーションのクリーニングユニット３ｂで収容されている残トナー量が所定量以上であるため、シアンステーションでの残トナー回収を行う。

具体的に図７のタイミングチャートの説明を行う。なお、ＷＣ１は１枚目（３番目の数字）の二次転写残トナー（一文字目のＷ）が第３ステーション（２文字目のＣ：シアン）の１次転写部を通過する期間を示している。

２枚目の／ＴＯＰ出力タイミングであるｔ７の算出方法について説明する。先に説明した通り、イエローステーションとマゼンタステーションのクリーニングユニットが収容する残トナー量が所定量以上のため、イエローステーション並びにマゼンタステーションでの残トナー回収はできない。そのため、２枚目の１次転写部の動作Ｍｓｔ．は少なくとも１枚目の残トナー先端がマゼンタステーションに到達する（ｔ６'）までに完了しておかなければならない。よって、ｔ７はｔ６'までに２枚目のＹｓｔ．が完了するタイミングで／ＴＯＰ出力すればよい。

３枚目の／ＴＯＰ出力タイミングであるｔ８の算出方法について説明する。イエローステーションとマゼンタステーションのクリーニングユニットは残トナー量が所定量以上のため、イエローステーション並びにマゼンタステーションでの残トナー回収はできない。しかし、通常のスループットを維持した状態では先の図４で説明した通り、イエローステーションでの正規帯電しているトナー像Ｙ３と残トナー回収であるＷＹ１が重なってしまう。したがって、１枚目の残トナー後端がマゼンタテーションを通過するまでは、１枚目の残トナーを通過させてシアンステーションでの残トナー回収が可能なようにＹ３を実施する。つまり、ｔ８は１枚目の残トナー後端がマゼンタステーションを通過するタイミング（ｔ１０）で３枚目のＭｓｔ．を実行できるように／ＴＯＰを出力する。なお、４枚目以降は３枚目と同様に／ＴＯＰ出力タイミングを決定すればよい。

簡単にまとめると、転写ベルト上に残存したトナーが、上流側のステーションの転写位置を通るタイミングでは画像形成を行なわないように、上流側ステーションでの画像形成開始タイミングを制御する。そして、上流側の通過ステーションでは、残トナーが通過する間、１次転写バイアスを−５００Ｖとし、感光ドラム表面から転写ベルトに向けて逆極性の電界を印加するため、帯電ローラに帯電電圧を印加するか、若しくは感光ドラムを露光する。

次に図８のフローチャートを用いて処理の流れについて説明する。まず、Ｓ３００では第１ステーション（ここではイエロー）の残トナーの収容量を確認し、所定量未満であれば通常のスループット（Ｓ３０１）でプリントを継続し、第１ステーションで残トナーを回収する（Ｓ３０２）。しかし、Ｓ３００にて第１ステーションの残トナー量が所定量以上と判定された場合には、Ｓ３０３にて第２ステーションでの残トナー量を確認する。そして、Ｓ１０３にて第２ステーションの残トナーが所定量未満であれば、図６で説明した通りにスループットダウンを行い（Ｓ３０４）、残トナーを第２ステーションで回収する（Ｓ３０５）。次にＳ３０３にて第２ステーションの残トナー収容量が所定量以上と判断された場合には、Ｓ１０９にて第３ステーションでの残トナー収容量を確認する。そして、Ｓ１０９にて第３ステーションの残トナー収容量が所定量未満であれば、スループットダウンを行い（Ｓ３０７）、残トナーを第３ステーションで回収する（Ｓ３０８）。次に、Ｓ１０９にて第３ステーションの残トナー量が所定量以上と判断された場合には、上述と同様にスループットダウンを行って第４ステーションでの残トナー回収を行う。

図５と図７の２枚目以降の／ＴＯＰ出力タイミングは同じであり、違いは残トナーを回収するステーションがマゼンタステーションになったことのみである。したがって、仮に第１乃至第３ステーションの残トナー容器で所定量以上であった場合も、図５、図７と同じタイミングで／ＴＯＰ信号を出力しつつ、回収ステーションを第４ステーションとすることで、プリント継続が可能となる。

なお、本実施形態は、中間転写体の搬送方向上流側から順番に、二次転写残トナーを回収する回収ステーションを選択しているが、本発明はこれに限定されるものではない。ただし、高スループットを実現する観点から言えば、上流側から順番に回収ステーションを選択した方が望ましい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。第２実施形態では、第１実施形態に対して、さらにピクセルカウント情報を採用する。第２実施形態では第１実施形態で説明した内容と同じ部分については詳細な説明を省略し、図表も同一の番号を付すものとする。

図９は第２実施形態を説明するフローチャートであり、所定のステーションのクリーニングユニットが収容する残トナー量が所定量以上になった場合に、ピクセルカウントを併用したスループットと残トナー回収ステーションの決定方法を示している。

Ｓ１００では第１ステーション収容の残トナー量を確認し、所定量未満なら通常のスループットでプリントを継続し（Ｓ１０１）、残トナーは第１ステーションで行う（Ｓ１０２）。しかし、Ｓ１００において、第１ステーション収容の残トナー量を確認し、所定量以上なら、Ｓ１０３に進み、第２ステーションでの残トナーを確認する。そして、Ｓ１０３にて第２ステーション収容の残トナー量が所定量未満なら、Ｓ１０４に進みピクセルカウント情報からそのページに、第１ステーションを利用して形成すべき画像が含まれているか否かを判定する。つまり、例えば、イエローのピクセルが含まれているか否かを判定する。もし、Ｓ１０４にて第１ステーションを利用して形成すべき画像が含まれていないと判断した場合には、ステップＳ１０５に進む。この場合、第１ステーションについては、画像形成タイミングであっても、残トナーを第１ステーションで回収させないための設定（１次転写バイアスと感光ドラムに対する露光と帯電電圧の設定）を行なうことができる。従って、図４に示したように、通常スループットで、残トナーを第１ステーションで回収させないための設定（１次転写バイアスと感光ドラムに対する露光と帯電電圧の設定）を行う。したがって、第２ステーションでの残トナー回収が可能となる（Ｓ１０６）。一方、Ｓ１０４にて第１ステーションを利用して形成すべき画像が含まれている場合は、トナー像Ｙ１を形成する必要があるため、図５に示すようにスループットダウンを行い（Ｓ１０７）、Ｓ１０８において、残トナーを第２ステーションで回収する。

次にＳ１０３にて第２ステーションの残トナー量が所定量以上と判断された場合には、Ｓ１０９にて第３ステーションでの残トナーを確認する。そして、Ｓ１０９にて第３ステーションの残トナー量が所定量未満であれば、Ｓ１１０にてピクセルカウント情報からそのページに含まれる第１又は第２ステーションを利用する画像の出力状況を確認する。もし、Ｓ１１０にて第１又は第２ステーションを利用する画像が含まれていないと判断した場合には、第１ステーション、及び第２ステーションでトナー像Ｙ１、Ｙ２を形成する必要がない。そのため、それらのステーションの画像形成タイミングであっても、残トナーを第１ステーション、及び第２ステーションで回収させないための制御を行うことができる。したがって、通常スループットでプリントを行いながら（Ｓ１１１）、第３ステーションでの残トナー回収を行なう（Ｓ１１２）。第１又は第２ステーションを利用する画像が含まれる場合は、第１及び第２ステーションでトナー像Ｙ１、Ｙ２を形成する必要があるため、図７のようにスループットダウンを行い（Ｓ１１３）、残トナーを第３ステーションで回収する（Ｓ１１４）。

次に、Ｓ１０９にて第３ステーションの残トナー量が所定量以上と判断された場合には、Ｓ１１５に進む。そしてＳ１１５からＳ１１９にて、ピクセルカウント情報から通常のスループットを維持して第４ステーションでの残トナー回収を行うか、あるいはスループットダウンを行って第４ステーションでの残トナー回収を行うかを判断する。

以上で述べた通り、第２実施形態によれば、ピクセルカウントにより各ステーションでの画像形成有無を判断することで、スループットをできるだけダウンさせずに、生産性を確保することが可能である。たとえ残トナーが所定量以上のステーションがあっても、画像形成を停止させずに、他のステーションで残トナーを回収させ、かつ、スループットをダウンさせる機会を最低限にすることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態として画像形成装置について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成される画像形成システムに適用しても良いし、また、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の一つの機器からなる装置に適用しても良い。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置のシステム構成図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の印刷フローである。 本発明の第１実施形態に係る第１ステーションで残トナーを回収するタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係る第２ステーションで残トナーを回収するタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係るスループットの変更処理及び二次転写残トナー回収ステーションの選択処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る第３ステーションで残トナーを回収するタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係るスループットの変更処理及び二次転写残トナー回収ステーションの選択処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るスループットの変更処理及び二次転写残トナー回収ステーションの選択処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る残トナー量の検知方法について説明するための図である。

符号の説明

１‥‥ＯＰＣ感光ドラム
２‥‥帯電ローラ
３‥‥クリーニングユニット
４‥‥現像ローラ
５‥‥非磁性一成分現像剤
７‥‥現像剤塗布ブレード
８‥‥現像ユニット
９‥‥プロセスカートリッジ
１１‥‥露光手段
１６‥‥転写材カセット
１７‥‥給紙ローラ
１８‥‥レジストローラ
１９‥‥定着手段
８０‥‥中間転写ベルト
８１‥‥一次転写ローラ
８２‥‥二次転写ローラ
８６‥‥二次転写対向ローラ

Claims (7)

1. 複数の画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、
   前記複数の画像形成ユニットのそれぞれは、
   表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面に残された残トナーを除去し、収容するクリーニング手段と、
   を有し、
   前記画像形成装置は、
   前記複数の画像形成ユニットの前記像担持体から一次転写されたトナー像を担持しつつ搬送し記録材に二次転写する中間転写体と、
   前記トナー像を記録材へ転写した後に前記中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、前記像担持体に戻し、いずれかの前記画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記二次転写残トナーを回収する前記画像形成ユニットのクリーニング手段において、残トナー収容量が所定量以上になった場合に、他の画像形成ユニットに、前記二次転写残トナーを収容させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記中間転写体の搬送方向上流側に位置する画像形成ユニットから順番に、前記二次転写残トナーを回収させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、
   前記中間転写体上の残トナーを、前記像担持体の表面で画像を構成するトナーとは逆極性に帯電する帯電手段と、
   前記中間転写体上の残トナーを回収しないで通過させる前記画像形成ユニットの前記像担持体を、画像形成時とは逆の極性に帯電する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、
   二次転写残トナーを回収しないで通過させる画像形成ユニットが存在する場合、中間転写体上の二次転写残トナーが該画像形成ユニットの転写位置を通過するタイミングでは、該画像形成ユニットによる画像形成を行なわないように、画像形成タイミングを遅延制御することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、
   二次転写残トナーを回収しないで通過させる画像形成ユニットが存在する場合であっても、該画像形成ユニットによる画像形成が行なわない場合には、前記画像形成タイミングを遅延制御しないことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 複数の画像形成ユニットを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記複数の画像形成ユニットのそれぞれは、
   表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面に残された残トナーを除去し、収容するクリーニング手段と、
   を有し、
   前記画像形成装置は、前記複数の画像形成ユニットの前記像担持体から一次転写されたトナー像を担持しつつ搬送し記録材に転写する中間転写体を備え、
   前記トナー像を記録材へ転写した後に前記中間転写体の表面に残された二次転写残トナーを、前記像担持体に戻し、いずれかの前記画像形成ユニットに選択的に回収させるよう制御することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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