JP2005284012A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップや装置の大型化を招くことなく、正確な廃トナー量の予測を行うことができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー像を担持する像担持体と、トナー像を転写する転写手段と、像担持体上に残留した廃トナーを回収するクリーニング手段と、回収された廃トナーを収容する収容手段と、満杯近接位置検知手段と、前記像担持体上の画像に関する情報を検知する画像情報検知手段と、画像形成状態を認識する画像形成状態認識手段とを有する画像形成装置において、前記収容手段において前記廃トナーが満杯近接位置まで収容されたことが前記満杯近接位置検知手段によって検出されると、前記画像情報検知手段による検知結果と前記画像形成状態認識手段による認識結果に基づいて画素量を積算し、その積算結果が所定値に達したときに廃トナーが満杯に達したと判定する満杯判定手段を設ける。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式を利用して記録材に画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体の表面を帯電させる帯電プロセスと、感光体表面に光ビームで静電潜像を形成する露光プロセスと、前記感光体表面に形成した静電潜像にトナーを付着させてこれをトナー像として顕像化する現像プロセスと、前記感光体上に形成された複数或は単色のトナー像を中間転写体上に重ね合わせた状態で一次転写する一次転写プロセスと、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写する二次転写プロセスと、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱処理して融着させる定着プロセスを経て所望の画像形成が行われる。

上記一次転写プロセスにおいて感光体からトナー像を中間転写体に転写させる際には、未転写トナーが感光体上に残留する。次画像形成時に残留トナーが付着するのを防ぐために、感光体上の残留トナーを除去することが必要であり、クリーニングブラシやクリーニングブレード等を備えたクリーニング手段を用いて残留トナーの除去を行っている。

又、一次転写プロセスと同様に、二次転写プロセスにおいても残留トナーが中間転写体上に付着するため、クリーニング手段による残留トナーの除去が必要である。

ところで、残留トナーは、上述したような正常に画像形成が終了した場合以外においても発生する。即ち、ＪＡＭや紙無し等のために画像形成プロセスが中断された場合には、記録媒体にトナー像が転写されないため、通常時よりも多くの残留トナーが発生する。

又、従来の画像形成装置においては、感光体上或は中間転写体上にパターン画像を形成し、調整制御を行うことが一般的に行われている。これらのパターン画像は、記録媒体に転写されず、調整制御が終了した段階で残留トナーとしてクリーニング手段により除去される。これら除去された残留トナーは、廃トナー回収手段によって廃トナー容器に回収される。

ところで、前述のような画像形成を繰り返し行うと、廃トナー容器内の廃トナー量も次第に増加する。廃トナー容器の容量には限度があるため、廃トナー容器の容量以上に廃トナーが回収された場合、廃トナー容器から廃トナーが溢れて装置内を汚染し、画像形成に悪影響を及ぼしたり、或は装置が破損することもある。そのため、廃トナー容器内に回収された廃トナーの量が満杯になる前に、廃トナー容器を交換する必要がある。

そこで、廃トナー容器には容器内の廃トナーを検出するセンサを設けられており、回収した廃トナーが満杯になるとこれを検出し、表示することによりユーザーに報知するとともに、画像形成動作を禁止している。そして、廃トナー容器が交換された後に画像形成動作を再開するような制御が行われている。

上述するような廃トナー満杯検知制御を最適に行うためには、満杯となるよりも前の廃トナー量（以下、ニアエンドと称する）を検知するためのセンサと、満杯となったことを検知するための満杯検知センサを備えることが望ましい。ニアエンド検知センサにより、廃トナー容器を交換する必要があることをユーザーに通知することで交換用の廃トナー容器の準備を促し、装置の故障に繋がる満杯時に画像形成を禁止して廃トナー容器の交換を促すことができる。

しかし、装置の小型化、或はコストダウンを達成するためには上述のようなセンサを減らすことが求められる。そこで、従来の装置では、ニアエンド検知センサのみを備え、ニアエンドを検知した後は、廃トナー量を予測して画像形成動作を禁止する制御を行っている。廃トナー量を予測する手段としては、特許文献１〜３等に開示された技術が既に提案されている。

特許文献１において提案された技術は、回収容器における未転写トナーの回収量が予め設定された満タン近接量に達したときに、トナー回収量検出手段から満タン近接信号が出力されるようにし、この満タン近接信号が出力された場合に、トナー補給量検出手段による現像器へのトナー補給量の検出を開始し、その検出した補給量が所定量に達した段階で制御手段により回収容器が満タン状態になったと判断するように構成したものである。

特許文献２においては、不揮発性記憶媒体に格納されている所定値とともに画像形成装置を制御するために用いられるカウント値は、第１画像形成モードで画像を形成するときと、第２の画像形成モードで画像を形成するときとでは異なる点に着目している。そして、前記第１画像形成モードと前記第２画像形成モードは、収容器に収容される廃トナーの最大値が異なるため、画像形成モードに応じて異なるカウント値を用いるように構成している。

特許文献３において提案された技術は、満杯近接位置検知手段が廃トナー収容容器の満杯近接を検知したときに、それまでの画像形成履歴に基づいて、廃トナー収容容器が満杯状態となるまでに実行可能な画像形成量を予測し、当該予測された画像形成量に達したときに、廃トナー収容容器が満杯であることを表示するように構成したものである。

特開平１１−１１９５３４号公報 特開平１１−３４４９０８号公報 特開２０００−２３１３１６号公報

しかしながら、廃トナー容器のニアエンド検知手段を備えた従来技術には、何れも次のような問題がある。

即ち、第１に画像データ、或はトナー補給量に基づいて廃トナー量を予測する技術については、正常に画像形成が終了した場合と画像形成が中断された場合とで区別を行っていない。前述のように、廃トナーは、ＪＡＭや紙無し等の画像形成が中断された場合にも発生する。画像形成正常終了時とＪＡＭや紙無しのように画像形成が中断された場合とでは発生する廃トナー量は大きく異なる。画像形成正常終了時に発生する廃トナー量が、全トナー像の数割であるのに対し、画像形成が中断された時に発生する廃トナー量は多く、最大時で全てのトナー像に相当する量のトナーが廃トナーとして廃トナー容器に収容される。

通常画像形成時と、ＪＡＭや紙無し等による画像形成中断時（非通常時）とを区別しないで予測を行った場合、非通常時の廃トナー量を通常時のそれと同様に扱うと、予測した量よりも廃トナー量が多いため、廃トナー容器が溢れる可能性が高い。又、安全面を考慮して全ての画像をＪＡＭや紙無し発生時と同様の廃トナー量であると予測を行った場合には、廃トナー容器に余裕を残してしまい、未だ画像形成が可能であるにも拘らず画像形成を禁止してしまうという不具合が発生する。

第２の問題点は、パターン画像を使用した調整制御で発生する廃トナー量の見積もりを行っていない点である。例を挙げると、複数のトナー像を重ね合わせて像を形成するカラー画像形成装置においては、各トナー像を正確に重ね合わせるためにレジ合わせのためのパターン画像を形成し、各色の書き出し位置を補正する制御を行っている。

又、２成分トナーを用いる画像形成装置においては、現像器内のＴ／Ｃ比（トナーとキャリアとの割合）を一定とするため、パターン画像を形成してそのパターン画像の濃度を検出し、その検知結果に基づいてＴ／Ｃ比の補正制御を行っている。

以上、パターン画像を用いた調整手段について例を挙げたが、上記例以外にもパターン画像を用いた調整制御は数多く存在する。これらの調整手段で発生する廃トナー量を予測制御に加えない場合、予測よりも実際に収容された廃トナー量が多くなり、廃トナーが溢れる可能性が生じる。

又、画像形成履歴に基づいて廃トナー量の予測を行った場合には、ニアエンド検知後に多くのＪＡＭや紙無しが発生した場合に、廃トナー量を少なく見積もる可能性がある。装置の一部分が故障した場合、或は部品が劣化した場合には、突発的にＪＡＭ等によって画像形成が中断されるような場合が数多く発生する可能性もある。又、調整制御が行われる頻度も装置の経時変化や環境で変化するため、正確に廃トナー量を予測しているとは言えない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コストアップや装置の大型化を招くことなく、正確な廃トナー量の予測を行うことができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トナーにより現像されたトナー像を担持する像担持体と、前記トナー像を他の媒体に転写する転写手段と、前記像担持体上に残留した廃トナーを回収するクリーニング手段と、回収された前記廃トナーを収容する収容手段と、前記廃トナーが前記収容手段の満杯の近接位置まで収容されたことを検知する満杯近接位置検知手段と、前記像担持体上の画像に関する情報を検知する画像情報検知手段と、画像形成状態を認識する画像形成状態認識手段とを有する画像形成装置において、
前記収容手段において前記廃トナーが満杯近接位置まで収容されたことが前記満杯近接位置検知手段によって検出されると、前記画像情報検知手段による検知結果と前記画像形成状態認識手段による認識結果に基づいて画像量を積算し、その積算結果が所定値に達したときに廃トナーが満杯に達したと判定する満杯判定手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像情報検知手段によって検知される画像は、装置の調整制御のためのパターン画像を含むことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、画像形成が正常に終了したか否かを判断することが可能であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像形成状態認識手段は、画像形成が正常に終了したか否かを判断することが可能であるとともに、画像形成が正常に終了しなかった場合は、前記画像情報検知手段による検知結果に基づいて前記像担持体に残留するトナー像の総量を計測することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、像担持体上に前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像を所定量塗布する調整手段と、前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像の画素量を予め記憶する記憶手段とを備え、前記満杯近接位置検知手段に用いる画素量の積算結果に、前記記憶手段に記憶された画素量を積算し、その積算結果に基づいて廃トナーの満杯判定を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像とは、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記帯電手段に印加する帯電バイアスとを、画像形成時とは異なる所定の値に設定することで得られるトナー像であることを特徴とする。

本発明によれば、複数のセンサを用いることによって生じるコストアップや装置の大型化を防ぐとともに、正確な廃トナー量の予測が可能となる。そして、装置の使用状況の様々な変化に対応することが可能となり、ユーザーが購入する必要がある廃トナー容器を可能な限り効率良く使用することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのフルカラープリンタの断面図であり、このフルカラープリンタは、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えており、これら４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは一定の間隔において一列に配置されている。

上記各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと言う）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設置されている。そして、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写手段としての転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されており、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間の下方には、レーザー露光装置７が設置されている。

各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーがそれぞれ収納されている。

各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体であって、これらはアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、不図示の駆動装置によって矢印方向（図１における時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

又、一次帯電手段としての前記一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

前記各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、トナーを内蔵し、それぞれ各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。

又、一次転写手段としての前記転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各一次転写部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにて中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに当接可能に配置されている。

前記ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上で一次転写時に残留した転写残トナーを該感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから除去するためのクリーニングブレード等を有している。

前記中間転写ベルト８は、二次転写対向ローラ１０とテンションローラ１１間に張架されて各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面側に配置されており、二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２に当接可能に配置されている。尚、中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

又、中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの対向面側に形成された一次転写面８ｂを、二次転写ローラ１２側を下方にして傾斜配置されている。

即ち、中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面に移動可能に対向配置されて該感光ドラム２ａ〜２ｄとの対向面側に形成された一次転写面、つまり下部平面８ｂを、二次転写部３４側が下方となるように傾斜配置されている。具体的には、この傾斜角度は約１５°に設定されている。又、中間転写ベルト８は、二次転写部３４側に配置されて該中間転写ベルト８に駆動力を付与する二次転写対向ローラ１０と一次転写部３２ａ〜３２ｄを挟んで対向側に配置され、当該中間転写ベルト８に張力を付与するテンションローラ１１と二次転写対向ローラ１０の２本のローラで張架されている。

二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４にて中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２に当接可能に配置されている。又、無端状の中間転写ベルト８の外側で、且つ、テンションローラ１１の近傍には、該中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去してこれを回収する不図示のベルトクリーニング装置が設置されている。又、二次転写部３４よりも転写材Ｐの搬送方向の下流側には、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを有する定着装置１６が縦パス構成で設置されている。

又、前記レーザー露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光手段、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成され、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに露光をすることによって、各一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで帯電された各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

次に、以上の構成を有するフルカラープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、レーザー露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザー発光素子から照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラー等を経由して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上にレーザー光を照射することによって各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に各色の静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａにより、イエローのトナーを付着させて該静電潜像をイエロートナー像として可視像化する。このイエロートナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部３２ａにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、駆動されている中間転写ベルト８上に一次転写される。

イエロートナー像が転写された中間転写ベルト８は、画像形成部１Ｍ側に移動される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタトナー像が一次転写部３２ｂにて中間転写ベルト８上のイエロートナー像上に重ね合わせて転写される。

以下、同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部１Ｃ，１Ｂｋの感光ドラム２ｃ，２ｄで形成されたシアン、ブラックトナー像が各一次転写部３２ｃ，３２ｄにて順次重ね合わせられ、中間転写ベルト８上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに設けられたクリーナブレード等により掻き落とされ、廃トナー搬送手段（不図示）により搬送された後に廃トナー容器（不図示）に回収される。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像の先端が二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット１７又は手差しトレイ２０から選択されて搬送パス１８を経て給紙される転写材（用紙）Ｐがレジストローラ１９により二次転写部３４に搬送される。そして、二次転写部３４に搬送された転写材Ｐに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置１６に搬送され、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後、転写材Ｐが排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に排出されて一連の画像形成動作が終了する。尚、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナー等は、不図示のベルトクリーニング装置によって除去されて廃トナー搬送手段（不図示）により搬送されて廃トナー容器（不図示）に回収される。

以上が片面画像形成時の画像形成動作である。

続いて、本実施の形態に係るフルカラープリンタでの両面画像形成動作について説明する。

定着装置１６に搬送される過程までは片面画像形成動作と同様であり、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後、排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に転写材Ｐの大部分が排出された状態で排紙ローラ２１の回転を停止する。そのとき、転写材Ｐは、その後端位置が反転可能位置４２に到達しているように停止している。

続いて、排紙ローラ２１の回転を停止させたことで搬送が停止された転写材Ｐを両面ローラ４０，４１を備えた両面パスへと送り込むために、排紙ローラ２１を通常回転とは逆方向に回転させる。排紙ローラ２１を逆回転させることにより、反転位置４２に位置していた転写材Ｐをその後端側を先端側として両面ローラ４０に到達させる。

その後、両面ローラ４０により転写材Ｐを両面ローラ４１へと搬送し、両面ローラ４０，４１によりレジストローラ１９に向かって転写材Ｐを順次搬送していき、その間、画像形成開始信号を発生させ、前記片面画像形成時と同様に、中間転写ベルト８上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせて、転写材Ｐをレジストローラ１９により二次転写部３４へと移動させる。

二次転写部３４にてトナー像先端と転写材Ｐの先端を一致させ、転写材Ｐの反対側の面にトナー像を転写した以降は、片面画像形成動作と同様に、定着装置１６にて転写材Ｐ上のトナー像を定着させ、トナー像が定着された転写材Ｐを再度排紙ローラ２１によって搬送し、該転写材Ｐを最終的に排紙トレイ２２上に排出し一連の画像形成動作を終了する。

図２はフルカラープリンタの制御系の構成を示すブロック図である。

図２において、１７１はフルカラープリンタの基本制御を行うＣＰＵであり、このＣＰＵ１７１には、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１７４と処理を行うためのワークＲＡＭ１７５及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１７３がアドレスバス及びデータバスにより接続されている。そして、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１７３には、フルカラープリンタを制御するモータ、クラッチ等の各種負荷（不図示）や、紙の位置を検知するセンサ等の入力（不図示）が接続されている。

ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４の内容に従って入出力ポート１７３を介して順次入出力の制御を行うことによって画像形成動作を実行する。又、ＣＰＵ１７１には操作部１７２が接続されており、該操作部１７２の表示手段とキー入力手段を制御する。操作者は、キー入力手段を通して、画像形成動作モードや表示の切り替えをＣＰＵ１７１に指示し、ＣＰＵ１７１は、フルカラープリンタの状態やキー入力による動作モード設定の表示を行う。又、ＣＰＵ１７１には、ＰＣ等の外部機器からの画像データ・処理データ等を送受信する外部Ｉ／Ｆ処理部４００と、画像を伸張処理や一時的に蓄積処理等する画像メモリ部３００及び該画像メモリ部３００から転送されたライン画像データをレーザー露光装置７に露光させるべく処理が行われる画像形成部２００が接続されている。

次に、図３に基づいて前記画像メモリ部３００の構成の詳細について説明する。

画像メモリ部３００では、ＤＲＡＭ等のメモリで構成されるページメモリ３０１に、メモリコントローラ３０２を介して外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った画像データを書き込み、画像形成部２００への画像読み出し等、画像の入出力のアクセスを行う。

メモリコントローラ３０２は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った外部機器からの画像データが圧縮データであるか否かの判断を行い、圧縮データであると判断された場合には、圧縮データ伸張処理部３０３を用いて伸張処理を行った後、メモリコントローラ３０２を介してページメモリ３０１への書き込み処理を行う。

メモリコントローラ３０２は、ページメモリ３０１のＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行い、又、画像Ｉ／Ｆ処理部４００からの書き込み、画像形成部２００への読み出しに対するページメモリ３０１へのアクセスの調停を行う。更に、ＣＰＵ１７１の指示に従い、ページメモリ３０１への書き込みアドレス、ページメモリ３０１からの読み出しアドレス、読み出し方向等の制御を行う。

次に、図４に基づいて外部Ｉ／Ｆ処理部４００の構成について説明する。

外部Ｉ／Ｆ処理部４００では、外部装置５００から送信される画像データ及びプリントコマンドデータをＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信したり、又、ＣＰＵ１７１で判断された画像形成装置（フルカラープリンタ）の状態情報等を外部装置５００に対して送信する。ここで、外部装置５００は、コンピュータやワークステーション等である。

外部装置５００からＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信したプリントコマンドデータは、ＣＰＵ１７１にて処理され、プリント動作を画像形成部２００や図２に示す入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１７３等を用いてプリント動作を実行する設定やタイミングを生成する。外部装置５００からＵＳＢ Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信した画像データは、プリントコマンドデータに基づくタイミングに応じて画像メモリ部３００に送信され、画像形成部２００にて画像形成されるべく処理される。

次に、本発明に関わる廃トナー容器について説明する。

図５は廃トナー容器の断面図、図６は廃トナー容器の平面図と制御部の構成を示すブロック図である。

図１に示した前記ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにより除去された廃トナーと不図示のベルトクリーニング装置により除去された廃トナーは、不図示の搬送手段によって廃トナー容器５００の廃トナー搬送口５０１に搬送されて廃トナー容器５００に収容される。そして、廃トナー容器５００に収容された廃トナーは、画像形成が繰り返されることによって容量を増し、廃トナーニアエンド検知センサ５０３まで収容されたときにニアエンドが検知される。ここで、廃トナーニアエンド検知センサ５０３には透過型センサを用いており、この廃トナーニアエンド検知センサ５０３は、図６に示すように、発光素子５０３ｂと受光素子５０３ａから構成されている。廃トナー容器５００内の廃トナー容量が増し、廃トナーが発光素子５０３ｂから出力された赤外光の光路を塞ぐことにより受光素子５０３ａはこれを検知することができる。本実施の形態では、廃トナーニアエンド検知センサ５０３に光学式のセンサを用いているが、他の形式のセンサを用いても良く、本発明はこれに限定されるものではない。

受光素子５０３ａの検知結果は入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１７３を介してＣＰＵ１７１に伝送され、制御手段１８０は、受光素子５０３ａの検出結果に従い画像形成装置（フルカラープリンタ）の制御と操作部１７２に対する表示を行う。つまり、受光素子５０３ａが光を検出している場合は、廃トナーがニアエンド検知センサ５０３の位置まで収容されていないために画像形成を許容する。受光素子５０３ａが光を検出できない場合は、廃トナー満杯が近いことを操作部１７２に表示し、ユーザーに新しい廃トナー容器の用意を促す。

以上説明した廃トナーニアエンド検知シーケンスを図７に示す。

即ち、画像形成が開始されると、ニアエンド検知センサ５０３によってニアエンドが検出されたか否かが判断され（ステップ６００）、ニアエンドが検出されると（ステツプ６００の判断結果がＹＥＳである場合）、ニアエンドを操作部１７２に表示し（ステップ６０１）、廃トナー満杯予測を開始する（ステップＳ６０２）。

而して、上記廃トナー満杯予測は以下のようになされる。

次に、廃トナーがニアエンドまで収容された後の廃トナー満杯予測について説明する。

本発明で提案する廃トナー満杯予測は、感光体、或は中間転写体といった像担持体上にトナーが塗布される制御のそれぞれについて廃トナーとして廃トナー容器に収容される廃トナー量を計測して積算し、その積算結果を用いて満杯予測を行う制御である。本発明に関わる像担持体上にトナーを塗布する制御を以下に列挙する。
（１）記録媒体上に転写を行い正常終了した画像形成制御
（２）装置の調整手段としてパターン画像を形成する装置調整制御
（３）（１），（２）の画像形成制御中に緊急停止した場合の画像形成中断制御
（４）装置の調整手段として画像データを計測不可能なトナー像を像担持体上に塗布する装置調整制御
上記（１）〜（４）の各制御と、各制御で発生する廃トナー量について詳細に説明する。

前述のように、（１）に示す通常の画像形成時において、感光体に形成されたトナー像の全てが記録媒体に転写される訳ではない。形成する画像のＤＵＴＹ、記録媒体の種類、環境等の様々な条件に従って像担持体上に残留トナーが発生する。形成したトナー像に対して発生する残留トナー像は、装置構成等によって変化するが、１〜３割程度の残留トナーが発生する。

次に、装置の調整手段としてパターン画像を形成する調整制御（２）について説明する。

電子写真方式の画像形成装置は、経時変化や環境に対応するために様々な調整手段を備えることが多い。その調整手段には、像担持体上にパターン画像を形成し、パターン画像の計測結果をフィードバック制御に用いる手段が知られている。

上述する調整手段についての一例について説明する。

例えば、複数色の静電潜像を現像装置にて現像して可視像（トナー像）を形成する画像形成部の場合、形成された各トナー像を転写部に多重転写し、その後、転写材に一括転写する等の方法によってカラー画像を形成し得る画像形成装置が提案されている。この種の画像形成装置において、感光体ドラム間の機械的取付誤差、各レーザービーム光の照射位置誤差、光路変化等の要因により各感光体ドラム上に形成される画像が最終的に多重転写される転写材上で合わなくなる。

このため、各感光体ドラムから転写搬送ベルト或は図９に示す中間転写ベルト９等の無端ベルト上に色ずれ検出用の色ずれパターン画像６３０（図９参照）を形成し、それをＣＣＤ又はＰＤセンサ等６３１（図９参照）で読み取り、各色に相当するレジストレーションずれを検出し、各種補正手段を用いて補正する自動色ずれ補正制御が一般的に用いられている。

色ずれパターン画像６３０を一例としたパターン画像は、記録媒体に転写されることなく、全てが廃トナーとして容器に収容される。又、これらの調整手段は、装置の状態や環境によって実施頻度も変化するため、廃トナー量を正確に予測するためには無視することはできない。尚、本実施の形態では、パターン画像を用いる調整手段としてレジストレーションずれ補正を一例として挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば現像装置内のＴ／Ｃ比補正を行う濃度補正制御等、パターン画像を形成する全ての調整手段について実施可能な構成である。

制御（１），（２）における廃トナー量予測シーケンスを図８に基づいて説明する。

画像形成開始時に画像データ積算カウンタ（ＣＮＴ）と予め計算された廃トナー容器が満杯となる積算カウント値の比較を行い（ステップ６０３）、画像データ積算カウント値が所定値未満の場合（ステップ６０３での判断結果がＹＥＳの場合）は、画像形成開始を許可し（ステップ６０４）、所定値を超えた場合（ステップ６０３での判断結果がＮＯの場合）は、画像形成を禁止し（ステップ６０５）、更に、廃トナー容器が満杯となったことを表示する（ステップ６０６）。

他方、画像形成開始が許可された場合は、画像形成が開始されたか否かが判断され（ステップ６０７）、画像形成が開始されると（ステップ６０７の判断結果がＹＥＳの場合）、画像データ（Ｎ）の積算終了を判断する（ステップ６０８）。画像データ（Ｎ）の積算は、図２に示す画像形成部２００で行い、積算終了を監視し、終了した時点で積算結果の読み出しを行う。

画像データ（Ｎ）の積算終了後、作成した画像データが調整用のパターン画像であるか、記録媒体上に転写を行う画像であるのかを判断し（ステップ６０９）、調整用のパターン画像である場合（ステップ６０９の判断結果がＹＥＳである場合）は、積算カウンタ値ＣＮＴに画像データ計測結果Ｎを加算し（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋Ｎ：ステップ６１１）、通常の画像データである場合（ステップ６０９の判断結果がＮＯである場合）には、画像データ計測結果Ｎに転写効率を考慮した係数αの乗算結果を加算する（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋α×Ｎ：ステップ６１０）。

以上の処理を画像形成の度にに繰り返し、画像データ積算カウンタ値ＣＮＴが所定値未満の間、画像形成を許可する。

以上のように、本実施の形態によれば、通常画像形成時と調整手段に用いるパターン画像との区別を行い、廃トナー満杯の判定を行うようにしたため、廃トナー予測を高精度に行うことができる。

＜実施の形態２＞
次に、前記（３）の制御について説明する。

画像形成中に緊急停止した場合、像担持体上に残留トナーが発生する。そして、その場合の残留トナー量は緊急停止要因によって変化する。緊急停止の発生要因には、例えば紙無し、ＪＡＭ等が挙げられる。

次に、紙無し発生時の残留トナー量計測方法について説明する。

通常画像形成時の中間転写体上のトナー像を図１１（ａ）に、紙無しが発生した場合のトナー像を図１１（ｂ）にそれぞれ示す。高い生産性を求められる多くの画像形成装置では、記録媒体があることを確認する前に画像形成を開始する必要があり、紙無しを検知して装置をストップするタイミングは様々である。

紙無し発生時の残留トナーの計測手段は、半導体レーザーで静電潜像を形成した量、即ち画像形成部２００によりカウントされた画像データ数となる。緊急停止するタイミングがまちまちであり、残留トナーが発生する箇所が感光体上、中間転写体上の何れであっても、静電潜像が形成された量の廃トナーが発生する。

次に、ＪＡＭ発生時の残留トナー量計測方法について説明する。

ＪＡＭ発生時の記録媒体の位置は通常、紙搬送路（以下、紙パスとする）上に備えられたセンサによって検出される。紙パス上の記録媒体位置に従って残留トナー量は一意に求めることが可能である。その一例を図１２及び図１３を示す。

図１３は本実施の形態の紙パスを模式的に表したものである。ＪＡＭ位置を検出するためのセンサとして、センサＡ６５０とセンサＢ６５１を備えている。図１２及び１３では、太線６５２が記録媒体を表している。図１２に示す状態では、センサＡ６５０の出力がＯＮとなり、センサＢ６５１の出力がＯＦＦとなっていることを表しており、この場合、中間転写体上に形成されたトナー像は全て廃トナーとなる。

図１３に示す状態においては、センサＡ６５０及びセンサＢ６５１の出力がＯＮとなる位置に記録媒体が停止していることを表している。この場合、中間転写体上に形成されたトナー像の割合Ａは記録媒体に転写され、残る割合Ｂは中間転写体上に残留する。装置構成やセンサ位置により上記割合Ａ，Ｂは変化する。それぞれの装置構成に従った割合Ａ及びＢを予め用意することによって正確な廃トナー量の計測が可能となる。

図１０に緊急停止が発生した場合の廃トナー量予測シーケンスを示す。

緊急停止が発生した後、画像データＮの読み出しを行う（ステップ６４０）。次に、緊急停止要因の判断を行い、要因に従った係数値βを算出する（ステップ６４１）。係数値βは、緊急停止の要因により変化するため、テーブルとして予め用意する方法を採用しても良い。次に、算出された係数値βを用いて画像データ積算カウンタＣＮＴの加算処理を行う（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋β×Ｎ：ステップ６４２）。

以上が緊急停止発生時の廃トナー量の計測方法と、計測結果を用いた廃トナー量予測である。

以上説明した制御を用いることによって、緊急停止発生時の発生要因毎に廃トナー量を正確に見積もることが可能となるため、正確な廃トナー量予測が可能となる。装置が老朽化した場合やユーザーが使用する記録媒体や環境によって緊急停止発生頻度が大きく変動した場合においても、正確な廃トナー量予測が可能である。尚、本実施の形態においては、緊急停止発生要因として紙無しとＪＡＭを一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば画像形成中のカバーオープン等、緊急停止要因に従って係数値βをテーブルとして用意することで実施することができる。

＜実施の形態３＞
次に、前記（４）の制御について説明する。

画像データが計測不可能なトナー像を像担持体上に塗布する装置調整がある。一例として、ＤＵＴＹの低い画像を連続して形成する場合、クリーニング装置の能力が低下する場合がある。そのような場合、ＤＵＴＹが低い画像を連続して画像形成した枚数をカウントして、所定の枚数で像担持体上にトナーを塗布し、クリーニング装置の能力回復制御を行う場合がある。そのとき、像担持体上に塗布するトナー像は、現像装置と感光体の電位差を利用して形成する。従って、上記画像データ計測手段による画像データの計測は行うことができない。又、実施の形態１で説明したパターン画像を用いた調整制御においても、装置によっては画像データを計測しない場合もある。

このような、画像データ計測不可能な調整制御においては、予め各制御で生じる廃トナー量をテーブルとして準備することによって、本発明が提案する廃トナー量予測制御の実施が可能である。

以上説明した制御を用いることで、更に詳細に廃トナー量を計測することが可能となり、廃トナー容器を溢れさせることなく、効率良く使用することが可能である。

尚、本実施の形態においては、像担持体に形成されたトナー量を検知する手段として、半導体レーザーで像担持体上に静電潜像を形成した量、即ち、画像形成部２００によりカウントされた画像データ数により検知を行う方法を用いたが、これに限らず、像担持体上に形成されるトナー量が検知できれば他の方法でも良いことは言うまでもない。

又、本実施の形態においては、感光体と中間転写体とを用いる構成で説明を行ったが、本発明は上記装置の構成に限定されるものではなく、廃トナー容器のニアエンド検知を行うセンサを有する構成の画像形成装置であれば、画像形成を行う色の数にも限定を受けず広く実施可能な構成である。

以上の実施の形態においては、感光体と中間転写体とを用いる構成で説明を行ったが、本発明は、上記装置の構成に限定されるものではなく、廃トナー容器のニアエンド検知を行うセンサを有する構成の画像形成装置であれば、画像形成を行う色の数にも限定を受けず広く実施可能である。

本発明に係る画像形成装置の縦断面図である。 本発明に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロックである。 本発明に係る画像形成装置の画像メモリ部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る画像形成装置の外部Ｉ／Ｆ処理部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る画像形成装置の廃トナー容器の断面図である。 本発明が適用された廃トナー容器と制御ブロックの関連を示す図である。 廃トナーニアエンド検知シーケンスを示すフローチャートである。 廃トナー予測シーケンスを示すフローチャートである。 レジストレーションずれ検出手段を説明する図である。 緊急停止時の廃トナー量予測シーケンスを示すフローチャートである。 紙無し発生時の中間転写体上に残留したトナー像を模式的に示す図である。 ＪＡＭ発生時の廃トナー量を説明する図である。 ＪＡＭ発生時の廃トナー量を説明する図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ 画像形成部
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 一次帯電器（帯電手段）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 現像装置（現像手段）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 転写ローラ（一次転写手段）
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ドラムクリーナ装置（クリーナ手段）
８ 中間転写ベルト
１０ 二次転写対向ローラ
１１ テンションローラ
１２ 二次転写ローラ（二次転写手段）
１６ 定着装置（定着手段）
１６ａ 定着ローラ
１６ｂ 加圧ローラ
１７ 給紙カセット
１８ 搬送パス
２１ 排紙ローラ
２２ 排紙トレイ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 一次転写部
３４ 二次転写部
５００ 廃トナー容器（収容手段）
５０１ 廃トナー搬送口
５０３ 廃トナーニアエンド検知センサ（満杯近接位置検知手段）
６３０ 色ずれパターン画像
６３１ ＣＣＤ（ＰＤセンサ）
６５０ ＪＡＭ位置検知センサＡ
６５１ ＪＡＭ位置検知センサＢ
６５２ 記録媒体

Claims (6)

1. トナーにより現像されたトナー像を担持する像担持体と、前記トナー像を他の媒体に転写する転写手段と、前記像担持体上に残留した廃トナーを回収するクリーニング手段と、回収された前記廃トナーを収容する収容手段と、前記廃トナーが前記収容手段の満杯の近接位置まで収容されたことを検知する満杯近接位置検知手段と、前記像担持体上の画像に関する情報を検知する画像情報検知手段と、画像形成状態を認識する画像形成状態認識手段とを有する画像形成装置において、
   前記収容手段において前記廃トナーが満杯近接位置まで収容されたことが前記満杯近接位置検知手段によって検出されると、前記画像情報検知手段による検知結果と前記画像形成状態認識手段による認識結果に基づいて画像量を積算し、その積算結果が所定値に達したときに廃トナーが満杯に達したと判定する満杯判定手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像情報検知手段によって検知される画像は、装置の調整制御のためのパターン画像を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成状態認識手段は、画像形成が正常に終了したか否かを判断することが可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成状態認識手段は、画像形成が正常に終了したか否かを判断することが可能であるとともに、画像形成が正常に終了しなかった場合は、前記画像情報検知手段による検知結果に基づいて前記像担持体に残留するトナー像の総量を計測することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 像担持体上に前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像を所定量塗布する調整手段と、前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像の画素量を予め記憶する記憶手段とを備え、前記満杯近接位置検知手段に用いる画素量の積算結果に、前記記憶手段に記憶された画素量を積算し、その積算結果に基づいて廃トナーの満杯判定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記画像情報検知手段による検知が不可能なトナー像とは、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記帯電手段に印加する帯電バイアスとを、画像形成時とは異なる所定の値に設定することで得られるトナー像であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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