JP2000112304A

JP2000112304A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000112304A
Application number: JP10283032A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Okada; 知幸岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】廃トナーの満タンが検知された後、画像形成装
置本体が停止するまでにできるだけ多くの枚数の印字を
行い、また、廃トナーがクリーニング容器から溢れない
ようにする。【解決手段】廃トナー満タン検知手段が廃トナー満タン
を検知した後、画像印字濃度又は印字モードに応じて廃
トナーの蓄積量を算出する。これにより、精度良くクリ
ーニング容器の残存空間の状態を認識し、残存空間を十
分に使用することができる。例えば、満タン検知後に、
低濃度の画像を印字する場合には多くの枚数の転写材に
対して印字を行うことができ、ユーザにとっては極めて
好便である一方、高濃度の画像を印字する場合でも廃ト
ナーがクリーニング容器から溢れることを防止すること
ができ、極めて信頼性の高い画像形成装置を構成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザビ
ームプリンタ、ＬＥＤプリンタ、ファクシミリ等の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、電子写真感光体及びこの電子写真感光体に作用す
るプロセス手段を一体的にカートリッジ化してプロセス
カートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを画
像形成装置本体に対して着脱可能とするいわゆるプロセ
スカートリッジ方式が広く採用されている。このプロセ
スカートリッジ方式によると、画像形成装置のメンテナ
ンスをサービスマンによらずユーザ自身で行うことがで
きるので保守性が格段に向上する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のプロセスカート
リッジ方式の画像形成装置において、クリーニング手段
によって電子写真感光体表面から除去された廃トナー
（廃現像剤）は、電子写真感光体の寿命に見合って廃ト
ナーを十分に収納し得る容積を有する廃トナー容器内に
蓄えられ、プロセスカートリッジ交換時に取り除かれ
る。

【０００４】このような従来の画像形成装置では、廃ト
ナー容器が電子写真感光体の寿命に見合って廃トナーを
十分に収納し得る容積を備えていたとしても、非常に濃
度の高い画像を極端に多く印字したり、不適切な転写材
（記録材）を使用することでジャムが発生したり、正常
な転写が行われなかったりすることで、廃トナーが廃ト
ナー容器から溢れ出て、画像形成装置本体内に飛散する
ことを防止するために、廃トナー容器内の廃トナーの量
は廃トナー満タン検知手段によって、常時監視されてお
り、廃トナー容器内の廃トナー量が所定の容量になった
ことを廃トナー満タン検知手段が検知した後、所定の印
字枚数を印字したのち印字を停止するシステムが採用さ
れている。

【０００５】しかしながら、上述システムの画像形成装
置は、廃トナー満タン検知手段の検知後、所定の印字枚
数が印字されると印字が停止されるので、例えば、検知
後に濃度の高い印字が続いた場合には、廃トナー容器か
ら廃トナーが溢れるおそれがあり、また、逆に、検知後
に濃度の低い印字が続いた場合には、廃トナー容器にま
だ余裕があるにもかかわらず印字が停止されてしまうこ
とになる。

【０００６】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、容量検知手段が廃トナー容器内の廃トナーの容
量を検知した後、廃トナー容器が満タンとなって画像形
成装置本体が停止するまでの印字可能枚数を、印字する
画像濃度に応じて変化させることにより、廃トナー容器
から廃トナーが溢れたり、まだ廃トナーを収納できる余
裕があるのに印字が停止されてしまったりすることのな
い画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の請求項１の発明は、第１の像担持体上に形成したトナ
ー像を、第２に像担持体上に転写して画像を形成すると
ともに、前記第１の像担持体上に残留したトナーをクリ
ーニング手段によって除去し廃トナーとして回収する画
像形成装置において、前記クリーニング手段は、前記像
担持体上から回収された廃トナーを順次に収容するクリ
ーニング容器と、該クリーニング容器に収容された廃ト
ナー量を検知する容量検知手段と、前記クリーニング容
器にさらに収容可能なトナー量を求めて印字可能枚数を
算出する廃トナー量算出手段と、を備え、該廃トナー量
算出手段は、前記容量検知手段が廃トナー量を検知した
後、前記クリーニング容器が実際に満タンになるまでの
印字可能枚数を、印字する画像の濃度に応じて変化させ
る、ことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記印字する
画像の濃度を少なくとも１頁以上の画像データから算出
し、前記印字可能枚数を増減させる、ことを特徴とす
る。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記印字する
画像の濃度を印字データから算出し、前記印字可能枚数
を増減させる、ことを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記クリーニ
ング容器にさらに収納可能なトナー量を、前記クリーニ
ング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間によっ
て求める、ことを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記クリーニ
ング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間の変化
に応じて、前記残存空間の比率を求めてこれを報知す
る、ことを特徴とする。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記クリーニ
ング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間の変化
に応じて、前記印字可能枚数の比率を求めてこれを報知
する、ことを特徴とする。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、印字対象とな
る転写材のサイズ、又は転写材におけるトナー転写率の
違いによって、前記印字可能枚数を増減させる、ことを
特徴とする。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記廃トナー量算出手段は、前記印字する
画像の濃度を電子写真方式における露光手段の点灯時間
を積算することによって算出し、前記印字可能枚数を増
減させる、ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】〈実施の形態１〉［画像形成装置の全体の説明］図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。なお、同図は、プロセスカー
トリッジ方式の４色フルカラーのレーザビームプリンタ
である。

【００１７】同図に示す画像形成装置は、第１の像担持
体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラ
ム」という）１５を備えており、感光ドラム１５は、駆
動手段（不図示）により矢印Ｒ１５方向に所定のプロセ
ススピードで回転駆動される。さらに、画像形成装置
は、固定的に配置されたブラックの現像器２１Ｂと、回
転可能な３個のカラーの現像器、すなわちイエローの現
像器２０Ｙ、シアンの現像器２０Ｃ、マゼンタの現像器
２０Ｍとを有する現像手段と、現像手段によって現像さ
れ多重転写されたカラー画像を保持し、給送部から給送
された紙等の転写材２にさらに転写する第２の像担持体
としての中間転写体９とを備えている。カラー画像が転
写された転写材２を定着手段２５へ搬送してカラー画像
を転写材２に定着し、排出ローラ３４、３５、３６によ
って画像形成装置本体１３上面の排出部３７上に排出す
るものである。なお、回転可能なカラーの現像器２０
Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び固定のブラックの現像器２１
Ｂは画像形成装置本体１３に対して個別に着脱可能に構
成されている。

【００１８】以下、上述の画像形成装置の各部の構成に
ついて順次に詳述する。

【００１９】［像担持体ユニット］本実施の形態におい
て、像担持体ユニットとしてのドラムユニットは、プロ
セスカートリッジＢとして構成されており、感光ドラム
１５と、感光ドラム１５のホルダーを兼ねるクリーニン
グ容器１４とが一体的に構成されている。そして、この
プロセスカートリッジＢは、画像形成装置本体１３に対
して着脱自在に装着されており、感光ドラム１５の寿命
に合わせて容易にユニット交換が可能なように構成され
ている。

【００２０】感光ドラム１５は、例えば、アルミシリン
ダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ層）を塗布して構
成され、前述のクリーニング容器１４によって回転自在
に支持されている。

【００２１】感光ドラム１５の周囲には、クリーニング
ブレード１６、一次帯電手段１７が配置され、また感光
ドラム１５の軸方向の一方の端部には、駆動モータ（不
図示）の駆動力が伝達され、これにより、感光ドラム１
５は、画像形成動作に応じて矢印１５方向に回転する。

【００２２】［一次帯電手段］一次帯電手段１７は接触
帯電方法を用いたものであり、導電性ローラを感光ドラ
ム１５に当接させ、この導電性ローラに電圧を印加する
ことによって感光ドラム１５の表面を所定の極性、所定
の電位に一様に帯電させる。

【００２３】［露光手段］感光ドラム１５への露光は、
露光手段としてのスキャナ部３０によって行なわれる。
すなわち、画像信号がレーザダイオードに与えられる
と、このレーザダイオードは画像信号に対応する画像光
（レーザビーム）をポリゴンミラー３１へ照射する。ポ
リゴンミラー３１はスキャナモータ３１ａによって高速
回転され、このポリゴンミラー３１で反射された画像光
は、結像レンズ３２及び反射ミラー３３を介して、所定
のプロセススピードで回転している感光ドラム１５の表
面を走査して選択的に露光し、この結果、露光部分の電
荷が除去されて感光ドラム１５表面に静電潜像が形成さ
れる。

【００２４】［現像手段］現像手段は、上述の静電潜像
を可視像化するため、イエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラックの各色の現像を可能とする、３個のカラーの現像
器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃと１個のブラックの現像器２
１Ｂとを備えている。

【００２５】ブラックの現像器２１Ｂは固定現像器であ
り、感光ドラム１５に対向した位置に、現像スリーブ２
１ＢＳが感光ドラム１５に対し微小間隙をもって配置さ
れ、感光ドラム１５上の静電潜像を現像する。ブラック
の現像器２１Ｂは、容器内のトナーを送り機構（不図
示）によって送り込み、現像スリーブ２１ＢＳの外周面
に圧接された塗布ブレード２１ＢＢによって、図１中の
時計回りに回転する現像スリーブ２１ＢＳの外周面にト
ナーを薄層塗布し、かつトナーに電荷を付与（摩擦帯
電）する。また現像スリーブ２１ＢＳに現像バイアスを
印加することにより、感光ドラム１５上の静電潜像にブ
ラックのトナーを付着させてブラックのトナー像として
現像するものである。

【００２６】３個のカラーの現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２
０Ｃは、軸２２を中心として割り出し回転するロータリ
ユニットである現像ロータリ２３にそれぞれ着脱可能に
搭載されている。現像に際しては、各現像器２０Ｙ、２
０Ｍ、２０Ｃが現像ロータリ２３に搭載された状態で軸
２２を中心に回転移動し、感光ドラム１５上の静電潜像
の現像に供される現像器が、感光ドラム１５表面に対向
した現像位置に停止して、現像スリーブが感光ドラム１
５に対し微小間隙（３００μｍ程度）をもって対向する
ように位置決めされた後、感光ドラム１５上の静電潜像
にトナーを付着させてトナー像として現像する。

【００２７】カラー画像の形成時には、後述の中間転写
体９の１回転ごとに現像ロータリ２３が回転し、イエロ
ーの現像器２０Ｙ、マゼンタの現像器２０Ｍ、シアンの
現像器２０Ｃ、次いでブラックの現像器２０Ｂの順で現
像工程がなされている。

【００２８】図１では、イエローの現像器２０Ｙが、感
光ドラム１５表面に対向した現像位置に位置決め静止さ
れている状態を示している。イエローの現像器２０Ｙは
容器内のトナーを送り機構によって塗布ローラ２０ＹＲ
へ送り込む。同図中の時計回りに回転する塗布ローラ２
０ＹＲ及び現像スリーブ２０ＹＳの外周面に圧接された
塗布ブレード２０ＹＢが、同図中の時計回りに回転する
現像スリーブ２０ＹＳの外周面にトナーを薄層塗布し、
かつトナーへ電荷を付与（摩擦帯電）する。静電潜像が
形成された感光ドラム１５と対向した現像スリーブ２０
ＹＳに、現像バイアスを印加することにより、感光ドラ
ム１５上の静電潜像にイエローのトナーを付着させてイ
エローのトナー像として現像する。

【００２９】マゼンタの現像器２０Ｍ、シアンの現像器
２０Ｃについても上述のイエローの現像器２０Ｙの場合
と同様なメカニズムで現像が行われる。

【００３０】なお、各現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの
各現像スリーブ２０ＹＳ、２０ＭＳ、２０ＣＳは、各現
像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃが現像位置に回転移動され
たとき、画像形成装置本体１３に設けられた各色現像用
高圧電源及び駆動機構と接続されるように構成されてお
り、各色現像ごとに順次選択的に電圧が印加され駆動が
伝達されるようになっている。

【００３１】［中間転写体］本実施の形態における被転
写部材としての中間転写体９は、アルミシリンダ１２の
外周面を中抵抗スポンジや中抵抗ゴム等の弾性層１１で
覆った構成とされている。中間転写体９は、感光ドラム
１５に接触配置されて、感光ドラム１５との間に一次転
写ニップ部Ｔ₁ を構成する。また、中間転写体９は回転
自在に支持され、一体的に固定されたギヤ（不図示）に
駆動を受けることで回転するようになっている。中間転
写体９は、カラー画像形成時には各現像器により現像さ
れた感光ドラム１５上のトナー像を４回（Ｙ、Ｍ、Ｃ、
Ｂの４色の各画像）にわたり多重転写を受けるため、感
光ドラム１５のプロセススピード（周速度）と同期し
て、矢印Ｒ９方向に回転している。

【００３２】中間転写体９の下方には、接離自在な転写
ローラ１０が配置されており、中間転写体９に接触され
たときに、中間転写体９との間に二次転写ニップ部Ｔ₂
を構成する。上述のようにしてトナー像の多重転写を受
けた中間転写体９は、電圧を印加された転写ローラ１０
によって転写材２を挟み込み搬送することにより、転写
材２に各色トナー像を一括して同時多重転写する。

【００３３】［クリーニング手段］クリーニング手段６
１は、現像手段によって感光ドラム１５に現像されたト
ナー像が、中間転写体９に転写された後、中間転写体９
に転写されないで感光ドラム１５表面に残ったトナー
（転写残トナー）を除去して感光ドラム表面をクリーニ
ングするものである。感光ドラム１５表面から除去され
た転写残トナーは、廃トナーとしてクリーニング容器１
４内に蓄えられる。本実施の形態では、図２に示すよう
に、感光ドラム１５表面の移動方向（矢印Ｒ１５方向）
についてのクリーニングブレード１６の上流側にクリー
ニングローラ６０が設けられている。このクリーニング
ローラ６０は、その表面が感光ドラム１５表面の移動方
向とは逆方向（矢印Ｒ６０方向）に移動し、感光ドラム
１５表面に摺擦するように構成されている。クリーニン
グ容器１４に蓄えられる廃トナーは、感光ドラム１５が
寿命に達するよりも早くクリーニング容器１４を満たす
ことはなく、したがって、クリーニング容器１４は感光
ドラム１５の寿命交換時に同時に一体で交換処理され
る。

【００３４】なお、クリーニング容器１４の構成につい
ては、後に詳述する。

【００３５】［給紙部］給紙部は、図１に示すように、
中間転写体９と転写ローラ１０との間に転写材２を給送
するものであり、複数枚の転写材２を収納した給紙カセ
ット１、給紙ローラ３、給送ローラ４、重送防止のリタ
ードローラ５、給紙ガイド６、搬送ローラ７及びレジス
トローラ８を主要構成部材として備えている。

【００３６】画像形成時には、給紙カセット１内の転写
材２は、画像形成動作に対応して回転する給紙ローラ３
によって給紙され、給送ローラ４及びリタードローラ５
によって１枚ずつ分離給送され、さらに、給紙ガイド６
によってガイドされ、搬送ローラ７を経由してレジスト
ローラ８に至る。

【００３７】レジストローラ８は、画像形成動作中に、
転写材２を静止待機させる非回転の動作と、転写材２を
中間転写体９に向けて搬送する回転の動作とを所定のシ
ーケンスで行い、次工程である転写工程時の中間転写体
９上のトナー像と転写材２との位置合わせを行うように
している。

【００３８】［転写部］転写部は、揺動可能な転写ロー
ラ１０を備えている。転写ローラ１０は、金属軸の外周
面を円筒状の中抵抗発泡弾性体で囲繞して構成したもの
であり、図１中のほぼ上下方向に移動して、中間転写体
９に対して接離するようになっており、また、駆動手段
（不図示）によって回転駆動される。

【００３９】上述構成の転写ローラ１０は、中間転写体
９上に４色のトナー像が形成されている間、すなわち中
間転写体９が複数回回転する間は、そのトナー像を乱さ
ないように、同図中の実線で示す下方の退避位置に配置
され、中間転写体９から離間されている。そして、転写
ローラ１０は、中間転写体９上に対する４色のトナー像
の転写が終了した後、転写材２にこれらトナー像を転写
するタイミングに合わせて、カム部材（不図示）によ
り、同図中の点線で示す上方の動作位置に配置され、転
写材２を中間転写体９に所定の圧で押し付ける。このと
き同時に転写ローラ１０には転写バイアスが印加され、
これにより、中間転写体９上の４色のトナー像が転写材
２に一括して転写される。

【００４０】上述の中間転写体９と転写ローラ１０と
は、それぞれが駆動されているため、両者に挟まれた状
態の転写材２は、転写工程が行われると同時に、同図中
の左方向に所定の速度で搬送され、次工程を行う定着手
段２５に向けて送られる。

【００４１】［定着手段］定着手段２５は、現像手段に
よって感光ドラム１５上に形成されて中間転写体９を介
して転写材２上に転写されたトナー像を定着させるもの
であり、図１に示すように、転写材２に熱を加えるため
の中空円筒状の定着ローラ２６と、転写材２を定着ロー
ラ２６に圧接するための中空円筒状の加圧ローラ２７
と、定着ローラ２６の内側に配置されたヒータ２８と、
加圧ローラ２７の内側に配置されたヒータ２９とを備え
ている。定着ローラ２６と加圧ローラ２７とは、回転駆
動されて両者の間に転写材を挟持搬送しつつ、ヒータ２
８、２９からの熱によって加熱を行なうことで、転写材
２表面のトナー像を溶融固着させて定着させる。

【００４２】［画像形成動作］次に、上述構成の画像形
成装置の画像形成動作について説明する。

【００４３】まず、給紙ローラ３を回転して給紙カセッ
ト１内の転写材２を１枚分離し、レジストローラ８へと
搬送する。一方、感光ドラム１５及び中間転写体９は、
それぞれ所定のプロセススピードで矢印Ｒ１５方向及び
矢印Ｒ９方向に回転する。一次帯電手段１７によって表
面を所定の極性、所定の電位に均一に帯電された感光ド
ラム１５は、スキャナ部３０からのレーザ露光を受けて
静電潜像を形成する。

【００４４】イエローのトナー像の形成スキャナ部３０によりイエロー画像のレーザ照射を行
い、感光ドラム１５上にイエロー用の静電潜像を形成す
る。この静電潜像の形成と同時にイエローの現像器２０
Ｙを駆動し、感光ドラム１５の帯電極性と同極性でほぼ
同電位の電圧を印加してイエローのトナー像の現像を行
う。同時に現像位置の少し下流の一次転写ニップ部Ｔ₁
で感光ドラム１５上のイエロートナーと逆極性の電圧を
印加して、感光ドラム１５から中間転写体９への一次転
写を行う。

【００４５】イエロートナーの中間転写体９への一次転
写が終了すると、現像ロータリ２３が図１中の時計回り
に回転し、次のマゼンタの現像器２０Ｍが回転移動し、
感光ドラム１５に対向した現像位置に位置決めさせる。

【００４６】マゼンタのトナー像の形成次いで、同様にスキャナ部３０によりマゼンタ画像のレ
ーザ照射がスタートされイエローと同様にして感光ドラ
ム１５上に静電潜像が形成され、これが現像されてマゼ
ンタのトナー像が形成される。感光ドラム１５上のマゼ
ンタのトナー像は、一次転写ニップ部Ｔ₁ で同様に中間
転写体９上に先のイエローのトナー像に重ねるようにし
て一次転写される。マゼンタのトナー像の中間転写体９
への一次転写が終了すると、現像ロータリ２３が時計回
りに回転し、次のシアンの現像器２０Ｃが回転移動し、
感光ドラム１５に対向した現像位置に位置決めさせる。

【００４７】シアンのトナー像の形成次いで、同様にスキャナ部３０によりシアン画像のレー
ザ照射がスタートされマゼンタと同様にして感光ドラム
１５上に静電潜像が形成され、これが現像されてシアン
のトナー像が形成される。感光ドラム１５上のシアンの
トナー像は、一次転写ニップ部Ｔ₁ で同様に中間転写体
９上に先のイエロー、マゼンタの各トナー像に重ねるよ
うにして一次転写される。シアンのトナーの中間転写体
９への一次転写が終了すると、現像ロータリ２３が図１
中の時計方向に６０度回転し、感光ドラム１５に対向し
た位置にはカラーの現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは存
在しなくなる。

【００４８】ブラックのトナー像の形成次いで、同様にスキャナ部３０によりブラック画像のレ
ーザ照射がスタートされて静電潜像が形成され、つづい
てこの静電潜像はブラックの現像器２１Ｂによりブラッ
クトナーが付着されてブラックのトナー像として現像さ
れる。感光ドラム１５上のブラックのトナー像を一次転
写ニップ部Ｔ₁ で同様に中間転写体９上にさらに重ねて
一次転写する。

【００４９】以上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの順で潜像形成、現像、及び中間転写体９へのトナ
ー像の一次転写を繰り返し行なって、中間転写体９の表
面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のト
ナーからなるカラー画像を形成する。

【００５０】ブラックトナーの中間転写体９への転写が
終了する前に、すなわち、４色目のブラックのトナー像
の一次転写を終えてカラー画像を形成した中間転写体９
のカラー画像先端が二次転写ニップ部Ｔ₂ へ到達する前
に、前述のレジストローラ８で待機させておいた転写材
２をタイミングを合わせて搬送スタートする。上述の４
回の中間転写体９上への各トナー像の一次転写時には下
方に待機し中間転写体９とは非接触状態であった転写ロ
ーラ１０を同時に上方へカム（不図示）で移動させ、転
写材２を中間転写体９の二次転写ニップ部Ｔ₂ で圧接す
ると同時に転写ローラ１０にトナーと逆特性のバイアス
を印加することで、中間転写体９上のカラー画像を転写
材２に一括して４色同時に二次転写する。

【００５１】トナー像の二次転写後の転写材２は、中間
転写体９表面から剥離されて定着手段２５へ搬送され、
トナー像の定着が行なわれた後、排出ローラ３４、３
５、３６を介して画像形成装置本体１３上面の排出トレ
イ３７上へ画面を下向きにした状態で排出され、これに
より、画像形成動作が終了される。

【００５２】［クリーニング手段］次に、図２及び図３
を参照して、クリーニング手段６１のクリーニング容器
１４についてさらに詳述する。

【００５３】クリーニング容器１４内には、これをクリ
ーニング室４３と廃トナー蓄積室４４とに２分する仕切
部材４１を設けられている。仕切部材４１近傍にはスク
リュー４５が回転自在に配置されており、このスクリュ
ー４５によって廃トナーは感光ドラム１５の長手方向と
平行な方向に移動される。スクリュー４５の搬送終端付
近の仕切部材４１には、開口部４６（図３参照）が設け
てあり、この開口部４６付近にスクリュー４５の外周を
囲むようにある一定の長さの圧力壁４２が形成されてい
る。

【００５４】クリーニング室４３は、クリーニングブレ
ード１６とクリーニングローラ６０とによって感光ドラ
ム１５のクリーニングを行っている。本実施の形態で
は、クリーニングローラ６０は、クリーニング容器１４
内に、感光ドラム１５表面に当接して感光ドラム１５表
面と摺擦するようにカウンタ方向に回転している。開口
部４６の下方にはフィルム状の掻き取りシート１８が所
定の角度で感光ドラム１５に当接されている。

【００５５】感光ドラム１５上の転写残トナーは、この
当接された掻き取りシート１８を擦り抜けてクリーニン
グ室４３内に入り込んでくる。転写残トナーはクリーニ
ングローラ６０によって掻き落とされ、最終的にクリー
ニングブレード１６によりクリーニング容器１４内部に
掻き落とされる。クリーニング後に堆積したトナーはク
リーニングローラ６０によってクリーニング容器１４後
方に送り出される。

【００５６】なお、本実施の形態ではクリーニングロー
ラ６０を用いているが、クリーニングブレード１６のみ
でクリーニングを行っている場合は、クリーニングロー
ラ６０の代わりに送り羽根や撹拌部材によって後方に送
り込む構成としてもよい。

【００５７】感光ドラム１５表面から掻き落とされた転
写残トナー、つまり廃トナーは、スクリュー４５で構成
される現像剤搬送手段付近まで達すると、このスクリュ
ー４５の回転によって感光ドラム１５の長手方向と平行
に運ばれる。スクリュー４５の回転範囲に接するような
形状で、かつクリーニング容器１４を２分する仕切部材
４１の開口部４６は、スクリュー４５の搬送方向の終端
で、かつクリーニングプロセス範囲１６ａ（図３参照）
よりも外側に位置しており、スクリュー４５の外側を囲
むように圧力壁４２があるので、送られたトナーは圧力
壁４２内で粉圧が高くなり、仕切部材４１の開口部４６
より廃トナー蓄積室４４へ確実に入っていく。なお、螺
旋状のスクリュー４５は、本実施の形態では、モールド
で一体に作製されているが、これに限定されるものでは
なく、螺旋状であれば、どのような形態でもよい。例え
ば、スプリングコイルなどの金属でできていてもよい。

【００５８】クリーニング室４３には、いつも少量のト
ナーは存在するが、クリーニング部に過度の粉圧をかけ
る程度ではないので、いつも安定したクリーニングを提
供できる。

【００５９】さらに、スクリュー４５の搬送手段を圧力
壁４２がある一定の長さだけ囲っているので、逆流防止
手段となり、プロセスカートリッジＢを使用中、例えば
他のユニット交換装置や装置本体１３の清掃時に装置本
体１３から着脱しても、トナー蓄積室４４内に堆積した
トナーがクリーニング室４３に逆流しクリーニング部に
多量にかかることはなく、確実なクリーニングを保証で
きる。

【００６０】さらに、高寿命な感光ドラム１５、すなわ
ち電子写真感光体ドラムに対応して増加する廃トナーも
確実に貯留することができ、さらに、プリント枚数が極
端に多い高寿命の感光ドラム１５の使用期間が終わり、
取り外すときも、廃トナーは廃トナー容器１４に蓄えら
れているので、手を汚すことなく、ユーザが簡単に交換
できる。

【００６１】本実施の形態では、廃トナー蓄積室４４内
の廃トナー搬送手段にスクリュー４８を用い、搬送方向
がクリーニング室４３のスクリュー４５の搬送方向とは
長手方向の逆方向になっている。クリーニング室４３か
ら送られた廃トナーは前述の搬送手段により、順次に廃
トナー蓄積室４４に送り込まれ堆積する。廃トナー蓄積
室４４内にスクリュー４８を配置し、堆積した廃トナー
がスクリュー４８に達すると、搬送力が生じ、スクリュ
ー４８の回転軸方向へトナーを廃トナー蓄積室４４全体
に送り込む。この結果、高寿命の感光ドラム１５に対し
て生じる廃トナーを十分廃トナー蓄積室４４内に収納で
きる。

【００６２】さらに、本実施の形態では、図４、図５に
示すように、廃トナー室仕切リブ５３によって区切られ
た小室のうち、最下流側の小室４４Ｅ（図４、図５参
照）に廃トナー満タン検知手段（容量検知手段）６２が
配置されている。この廃トナー満タン検知手段６２は光
学的に満タン検知を行うものであり、図２に示すよう
に、廃トナー蓄積室４４の上面と後方側面とに、相互に
対向する光透過窓、すなわち満タン検知光透過窓５４、
５５を配置している。プロセスカートリッジＢ外部の発
光部５８Ａと受光部５８Ｂとによりこの小室４４Ｅに光
を透過させ廃トナーの有無を検知する。本実施の形態に
て、前述の廃トナー搬送手段を用いることで、この小室
４４Ｅには最終的にトナーが搬入されてくる。

【００６３】小室４４Ｅに蓄積された廃トナーが満タン
検知光透過窓５４、５５に到達すると発光部５８Ａから
発生された光は、廃トナーによって遮断され、受光部５
８Ｂでは光が検知されずに満タン状態と判断される。こ
の情報は、画像形成装置本体１３に伝えられ、オペレー
ションパネル又はコンピュータ上に直接表示され、ユー
ザに廃トナー蓄積室４４の満タンを伝える。この時点で
はまだクリーニング室４３内は廃トナーで完全には満た
されてはいないのでクリーニング不良を起こすことはな
い。

【００６４】このように廃トナーの移動経路についての
最下流部に廃トナー満タン検知手段６２を設置すること
で、感光ドラム１５の寿命にかかわらず、廃トナーでク
リーニング容器１４内が一杯になってクリーニング不良
が発生し、画像形成装置本体１３にトナーが漏れて画像
形成装置本体１３を故障に導くのを有効に防止すること
ができる。

【００６５】本実施の形態では、廃トナー満タン検知手
段６２において、満タン検知光透過窓５４、５５は、矢
印Ｒ５６方向に回転する清掃羽根５６によって清掃され
る。この清掃羽根５６の回転方向は先に小室４４Ｅの上
面側の満タン検知光透過窓５４から清掃し、その後、側
面側の満タン検知光透過窓５５を拭うように、矢印Ｒ５
６方向に設定されている。さらに、清掃羽根５６によっ
て掻き払われたトナーが流れ込まないように満タン検知
光透過窓５４、５５の両側に逆流防止用の満タン検知リ
ブ５７（図４参照）が配置され、廃トナーが堆積して、
満タン検知光透過窓５４、５５の位置に達しても、はじ
めは清掃羽根５６によって払拭されるため、光を透過す
ることができる。なお、満タン検知は、発光部５８Ａか
らの光を遮断しない位置に配置した状態で行なうものと
する。

【００６６】以上説明したように、本実施の形態のクリ
ーニング容器１４の構成とクリーニング室４３、廃トナ
ー蓄積室４４内の廃トナーの搬送方法により、高寿命の
プロセスカートリッジＢの性質を満たす大容量の廃トナ
ーを蓄積することができ、実際に（実質的に）満タンに
なったときには、これを検知できるので、安全性の高い
プロセスカートリッジＢを提供することができる。

【００６７】［廃トナー満タン検知手段］次に、廃トナ
ー満タン検知手段６２についてさらに説明する。

【００６８】図６に、廃トナー満タン検知手段６２の具
体的回路構成の一例を示す。本実施の形態では、発光部
５８Ａには発光素子としてＬＥＤを、また、受光部５８
Ｂには受光素子としてフォトトランジスタ（ＰＴ_r ）を
用いる場合を示すが、これに限定されるものではない。

【００６９】図６の回路において、ＣＰＵ（制御手段）
７０の出力ポートからのＬＥＤオン（ＬＥＤＯＮ）信
号がハイになるとトランジスタＱ₁ がターンオンし、抵
抗Ｒ₁ により定められた電流Ｉ_F がＬＥＤに流れ、発光
状態となる。この光がフォトトランジスタＰＴ_r に入射
すると、フォトトランジスタＰＴ_r とダーリントン接続
されたトランジスタＱ₂ によって増幅された電流Ｉ_L が
流れる。この出力電流Ｉ_L によりフォトトランジスタＱ
₂ の出力信号端子に電圧が現れる。この出力信号はＰＴ
ＳＮＳ端子を介してＣＰＵ７０のＡ／Ｄ入力ポートに入
力される。なお、ＣＰＵ７０は、本発明における廃トナ
ー量算出手段として作用するものである。

【００７０】本実施の形態では、クリーニング容器１４
内の廃トナー量を廃トナー満タン検知手段６２によって
検知する場合は、上述のように、満タン検知光透過窓５
４、５５が、回転する清掃羽根５６によって清掃される
ので、廃トナー満タン検知手段６２からの検出電圧の変
化が、図７のように現れる。また、この検出電圧の波形
は、クリーニング容器１４内の廃トナー量により変化す
る。実験によって得られた適当なしきい値電圧（Ｖ_TH）
を設定し、検出電圧がこのしきい値電圧以上となったと
き、クリーニング容器１４内の廃トナー量が満タンにな
ったと判断する。このとき、測定された検出電圧をＡ／
Ｄコンバータでデジタル値に変換し、ＣＰＵ７０での演
算によりしきい値レベル以上かどうかを判定する。ま
た、このとき上述の検出電圧を、アナログ比較回路によ
りしきい値判定を行い、結果をＣＰＵ７０のデジタル入
出力ポートに入力することも可能である。

【００７１】上述のようにして、クリーニング容器１４
内の廃トナー量が満タンになったと判断された時点にお
いて、クリーニング容器１４内には、幾分かの量の廃ト
ナーをさらに受け入れる空間が存在している。したがっ
て、本発明によれば、クリーニング容器１４内の廃トナ
ー量が満タンになったと判断されたとき、直ちに画像形
成装置本体１３の動作を停止することはしないで、さら
に印字可能な転写材２の枚数（残印字可能枚数）を表示
するためのカウント数を設定し、それをカウンタに表示
してユーザに報知する。そして、ユーザが印字を行う度
にカウンタの数値を減算し、カウンタ表示がゼロとなっ
た時点で画像形成装置本体１３の作動を停止する。又
は、廃トナー量の満タンを検知したとき、残印字可能枚
数を表示する停止カウント数を設定してユーザに知らせ
るとともに、印字を行う度にカウンタの数値を加算し、
このカウンタ表示が停止カウント数設置値を超えたと
き、画像形成装置本体１３の動作を停止することもでき
る。

【００７２】本発明を実施の形態について詳しく説明す
る。

【００７３】図８に、本発明における廃トナー満タン検
知システムのフローチャートを示す。廃トナーの満タン
を検知すると（Ｓ１）、画像形成装置本体１３の制御コ
ントローラ又はホストコントローラに警告を報知すると
（Ｓ５）とともに、印字データ又はレーザの点灯信号か
ら印字データを生成し（Ｓ２、後に詳述）、このデータ
から印字濃度を計算し（Ｓ３）、廃トナー量つまり残容
量を算出し（Ｓ４）、画像の濃度に応じてメモリに廃ト
ナー量を記録する（Ｓ７）。この廃トナー量の記録は、
１枚のプリント毎に更新し、更新後の廃トナー量と画像
形成装置本体１３を停止すべき量（停止量）とを比較
し、廃トナー量が停止量未満の場合は、Ｓ２に戻ってプ
リントを続行するのに対し、廃トナー量が停止量以上の
場合は、Ｓ８に移行して画像形成装置本体１３を停止す
る。

【００７４】本実施の形態では、廃トナーの満タンを検
知する容量を０％として、廃トナーを収容し得るだけの
残存空間の容量を１００％とする換算を行って、廃トナ
ー量の積算によって％比率が上昇することによって、残
存空間内の充填具合を示す％比率を記録するものであ
る。メモリの内容は廃トナー量を直接記録してもよい
し、丸めて記録容量を減らしてもよい。

【００７５】次に、廃トナー量の算出方法について詳述
する。

【００７６】Ａ４サイズの転写材に標準画像（ドット比
率４％、ドット濃度最大）をプリント（印字）した場合
には、廃トナー量は約０．０２ｇ発生する。したがっ
て、例えば、クリーニング容器１４内に、廃トナー満タ
ン検知後さらに１０ｇの廃トナーを収容し得るだけの残
存空間があるとすれば、１０ｇを１００％として、プリ
ント１枚毎に０．２％（＝０．０２ｇ／１０ｇ）ずつ廃
トナー量を加算していけばよい。標準画像のみを印字し
た場合には、上述の計算から５００枚の印字によって、
１００％になるとともに、廃トナー量は１０ｇに到達す
ることになる。

【００７７】ここで、本発明においては、さらに、ユー
ザが必ずしも標準画像（ドット比率４％、ドット濃度最
大）を印字するものではないことに着目して、ユーザが
実際に印字した画像の画像濃度を計算することで、あら
ゆる印字画像に対してクリーニング容器１４内の廃トナ
ー量を計算することによって、画像形成装置本体１３停
止までの印字量を増減させることで、廃トナー量が少な
いすなわち画像印字濃度の薄い印字の場合は印字可能枚
数が増え、廃トナー量の多いすなわち画像印字濃度の高
い印字の場合はクリーニング容器１４の容量を超えて印
字を行わないように画像形成装置本体１３を制御するも
のである。

【００７８】本実施の形態では、ホストコンピュータか
ら送られてくる画像データをプリンタコントローラが印
字データに展開する際に、各画素の印字データから画像
濃度を計算し、廃トナー量を求め、これを積算すること
で印字原稿ごとに画像の廃トナー量を算出するものであ
る。

【００７９】具体的には、すべてのデータを逐次加算し
ていく方式が簡便である。例えば、印字データが８ビッ
トで０から２５５までのとき、１画素目、２画素目、３
画素目、……ｎ画素目のデータがそれぞれ、１０、２
０、２５５、……８０である場合、１０＋２０＋２５５
＋……＋８０の積算結果を画像濃度の積算と考える。計
算方法は様々に考えられ、データの肥大化を避けるため
に実用に足る程度にデータを丸めて加算する方法でもよ
い。この方法によって、図９に示す例のように、濃度の
薄い画像の場合には積算値が小さくなるのに対し、濃度
の濃い画像の場合は積算値が大きくなる。

【００８０】前述の説明より、印字データから求められ
た画像濃度データを標準画像のそれと比較してその比率
により、廃トナー量の増加量を決定する。例えば画像濃
度の積算計算結果が、ドット比率８％（ドット濃度最
大）相当であったとすると廃トナー量の増加量は標準画
像の２倍であるため０．０４ｇ相当になり、０．４％ず
つ増加すればよい。

【００８１】残印字可能枚数のカウント量を増減するこ
とにより、クリーニング容器１４内の空き領域の残存具
合が適切に判断できる。すなわち、先の例で、標準画像
では５００枚でクリーニング容器１４の残存空間が一杯
になるとき、標準画像の濃度の半分の画像濃度での印字
である場合、０．１％ずつ進めることにより１０００枚
の印字が可能となる。

【００８２】同様に、ベタ画像の場合は、標準画像に対
して２５倍のデータ積算結果になるため、５％ずつ進め
て２０枚で画像形成装置本体１３を停止することにな
る。

【００８３】なお、説明のためＡ４サイズ原稿に限って
説明したが、Ａ３などの場合、印字画素数が約２倍ある
ため、１枚あたりでは、Ａ４用紙印字時の約２倍の廃ト
ナー量増加する他に、オーバーヘッドプロジェクター用
等の廃トナー量の異なる転写材を印字する場合には、同
じ濃度でも廃トナーの蓄積する量が異なるため、本実施
の形態では、オーバーヘッドプロジェクター用紙を印字
する場合には、同じ濃度の普通紙印字よりも１．５倍重
みづけを行って廃トナー量を増加させる処理を行うもの
である。

【００８４】なお、カラーレーザプリンタにおいては、
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のプレー
ンを持つため、１枚当たりの画像濃度は４プレーンの合
計である。

【００８５】以上の実施の形態においては、本発明を４
色フルカラーの画像形成装置に適用した例を示したが、
本発明は、これに限らず、単色の画像形成装置に対して
も適用することができる。この場合には、例えば、感光
ドラムが第１の像担持体に相当し、また、第１の像担持
体からトナー像が転写される紙等の転写材が第２の像担
持体に相当する。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
廃トナー満タン検知手段が廃トナー満タンを検知した
後、画像印字濃度又は印字モードに応じて廃トナーの蓄
積量を算出することで、精度良くクリーニング容器の残
存空間の状態を認識し、残存空間を十分に使用すること
ができるので、例えば、満タン検知後に、低濃度の画像
を印字する場合には多くの枚数の転写材に対して印字を
行うことができ、ユーザにとっては極めて好便である一
方、高濃度の画像を印字する場合でも廃トナーがクリー
ニング容器から溢れることを防止することができ、極め
て信頼性の高い画像形成装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【図２】プロセスカートリッジの構成を示す縦断面図。

【図３】図２のプロセスカートリッジを上方より見た横
断面図。

【図４】他のプロセスカートリッジを上方より見た横断
面図。

【図５】さらに別のプロセスカートリッジを上方より見
た横断面図。

【図６】廃トナー満タン検知手段に使用する回路構成を
示す図。

【図７】廃トナー満タン検知手段にて検出される検出電
圧波形の変動を示す図。

【図８】廃トナー満タン検知後、画像形成装置本体停止
に至る作動シーケンスを示すフローチャート。

【図９】印字データ、濃度計算の説明図。

【符号の説明】

２第２の像担持体（転写材）９第２の像担持体（中間転写体）１３画像形成装置本体１４クリーニング容器１５第１の像担持体（感光ドラム）３０露光手段（スキャナ部）５４、５５満タン検知光透過窓５６清掃羽根５８Ａ発光部５８Ｂ受光部６１クリーニング手段６２容量検知手段（廃トナー満タン検知手段）７０制御手段（ＣＰＵ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の像担持体上に形成したトナー像
を、第２に像担持体上に転写して画像を形成するととも
に、前記第１の像担持体上に残留したトナーをクリーニ
ング手段によって除去し廃トナーとして回収する画像形
成装置において、前記クリーニング手段は、前記像担持体上から回収された廃トナーを順次に収容す
るクリーニング容器と、該クリーニング容器に収容された廃トナー量を検知する
容量検知手段と、前記クリーニング容器にさらに収容可能なトナー量を求
めて印字可能枚数を算出する廃トナー量算出手段と、を
備え、該廃トナー量算出手段は、前記容量検知手段が廃トナー
量を検知した後、前記クリーニング容器が実際に満タン
になるまでの印字可能枚数を、印字する画像の濃度に応
じて変化させる、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記廃トナー量算出手段は、前記印字す
る画像の濃度を少なくとも１頁以上の画像データから算
出し、前記印字可能枚数を増減させる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記廃トナー量算出手段は、前記印字す
る画像の濃度を印字データから算出し、前記印字可能枚
数を増減させる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記廃トナー量算出手段は、前記クリー
ニング容器にさらに収納可能なトナー量を、前記クリー
ニング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間によ
って求める、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５】前記廃トナー量算出手段は、前記クリー
ニング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間の変
化に応じて、前記残存空間の比率を求めてこれを報知す
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６】前記廃トナー量算出手段は、前記クリー
ニング容器のうちの廃トナーの収納可能な残存空間の変
化に応じて、前記印字可能枚数の比率を求めてこれを報
知する、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７】前記廃トナー量算出手段は、印字対象と
なる転写材のサイズ、又は転写材におけるトナー転写率
の違いによって、前記印字可能枚数を増減させる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記廃トナー量算出手段は、前記印字す
る画像の濃度を電子写真方式における露光手段の点灯時
間を積算することによって算出し、前記印字可能枚数を
増減させる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。