JP2006113341A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子写真式画像形成装置において、飛散トナーを吸引するための風量を適切に設定すること及び吸引されたトナーを捕集するフィルタの寿命を適切に判定すること。
【解決手段】 画像比率またはトナー濃度に基づいて吸引手段の風量を制御する。また、画像比率またはトナー濃度と印字枚数に基づいてフィルタ寿命を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子写真式複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式により画像を形成する画像形成装置は一般に粉体のトナーを用いて現像し画像を形成するが、近年高画質の画像形成への要求が高くなり、７μｍ以下の小粒径トナーが用いられるようになった。（例えば、特許文献１参照）
小粒径トナーは、トナー飛散を起こし易いと言う問題点があり、これは画像形成装置内の汚れや印字物の汚れを生じやすいことにつながる。

さらに、画像形成装置内に飛散するトナーは帯電器や転写器の放電ワイヤに付着し、帯電性能や転写性能を低下させる。飛散トナーは特に、現像手段が像担持体側に有する開口部の近傍に多く、この近傍において必要充分な吸引が行われるように装置を設計し稼働ができるようにすることが重要である。

そこで、トナー飛散を防止するため、電子写真方式画像形成装置において現像手段周辺に現像手段から飛散するトナーを吸引する吸引手段を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２ではさらに吸引手段に、吸引された気体中に含まれる飛散トナーを捕集する吸引フィルタを設けて、トナーが吸引手段内で堆積と浮遊を繰り返したり、装置外に散逸することを防止している。
特開２００３−２７１０２８号公報 特開平５−３４６７２８号公報

しかしながら、充分な吸引効果とトナー捕集効果を得るためには、これらの吸引手段を構成する吸引ファンや吸引フィルタ（以下単にフィルタと記す場合がある。）は、能力の高いものまたサイズの大きいものが求められることになり、装置の大型化やコスト高を招く。またフィルタは装置の稼働に伴い、次第に捕集したトナーによる目詰まりを生じ、吸引手段の風量低下を招く。

風量低下を防ぐために、フィルタの交換を高い頻度で行うことは、フィルタ交換の手間やフィルタのコストのために、装置のランニングコスト上昇を招く。

本発明は、飛散トナーによる装置内部の汚れ（以下機内汚染と呼ぶ。）及び装置によって印字された印字物の汚れ（以下画像汚染と呼ぶ。）を防ぐとともに、装置のコスト、ランニングコストを抑制するため、以下の課題を解決することを目的とする。

（第１の課題）画像汚染や機内汚染を極力抑えるために、前記開口部近傍の風量や風量分布を最適化して、常時必要充分にして安定な風量を確保する。

（第２の課題）フィルタの交換サイクルを最適化して、不必要な交換がされないようにする一方、風量低下を生じていて交換が必要なフィルタが交換されずにそのまま使われるようなことを防ぐ。

上記目的は、以下の構成によって達成することができる。
（請求項１）
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有する吸引手段と、前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段と、前記画像比率算出手段で算出された画像比率に基づいて前記吸引手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記現像手段に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、前記制御手段は、前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度に基づいて前記吸引手段を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。
（請求項３）
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有する吸引手段と、前記現像手段に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度に基づいて前記吸引手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項４）
印字枚数を計数する印字枚数計数手段を有し、前記制御手段は、前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
（請求項５）
前記吸引手段は、複数の吸引ダクトと、それぞれの吸引ダクトと連通する複数の吸引ファンとを有し、前記制御手段は、前記複数の吸引ファンの吸引風量それぞれを独立に制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項６）
前記吸引手段は、複数の吸引ダクトと、前記複数の吸引ダクトに連通した１つの吸引ファンと、前記複数の吸引ダクトの風量及び風量の割合を切り替える風量変更手段とを有し、前記制御手段は、前記吸引ファン及び前記風量変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項７）
前記吸引手段は、複数の吸引ダクトと、前記吸引ダクトに連通する複数の吸引ファンと、前記吸引ダクトの風量及び風量の割合を切り替える風量変更手段とを有し、前記制御手段は、前記複数の吸引ファン及び前記風量変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項８）
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有し、かつ吸引される気体の通路上に設置された吸引フィルタを有する吸引手段と、前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段と、印字枚数を計数する印字枚数計数手段と、前記画像比率算出手段で算出された画像比率および前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項９）
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有し、かつ吸引される気体の通路上に設置された吸引フィルタを有する吸引手段と、前記現像手段装置に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、印字枚数を計数する印字枚数計数手段と、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度及び前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項１０）
前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段を有し、前記制御手段は、前記画像比率算出手段で算出された画像比率に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

なお、本発明において画像比率とは、印字された記録媒体の面積に対して、トナーが転写されている面積の割合であり、一定の印字枚数に対して使われるトナーの量を示す指標になる。カラー記録などで複数種類のトナーを使う場合はそれぞれのトナーの画像比率の合計で算定する。

また、トナー濃度とは、電子写真式の画像形成装置に広く用いられる２成分現像剤中の主成分であるキャリアとトナーの内、トナーの割合を示すものであり、通常は質量パーセントで示す。

本発明者は、現像手段開口部近傍での飛散トナーすなわち現像装置内のトナーの内、現像剤担持体によって担持されずかつ像担持体にも担持されずに現像手段開口部から浮遊し飛散するトナーの量は、画像比率が小さく従って現像装置内に長く滞留するトナーの割合が高いほどトナーの帯電性能が低下することで増加し、また現像剤中のトナー濃度が高いほど増加するという考察から、画像比率やトナー濃度に基づいた吸引手段制御を行うことが、画像汚染や機内汚染の低減に有効であるという考えに至った。

また本発明者は、現像剤交換後の印字枚数増加と共にトナーの帯電性能が低下して、飛散トナーが増えるという考察から、前記画像比率やトナー濃度に加えて現像剤交換後の印字枚数にも基づいて吸引手段を制御することが、画像汚染や機内汚染の低減に有効であるという考えに至った。上記の考察に基づいた印字テストを行い、その結果画像比率やトナー濃度によらず一定の風量設定で印字した場合に比べ、機内汚染や画像汚染を低減することが出来るという効果を見いだし、前記第１の課題を解決する発明に至った。また上記に述べた吸引の制御すなわち風量設定を行うことを前提として、用いるフィルタの寿命を、画像比率平均値やトナー濃度平均値及び印字枚数によって判定してフィルタを交換すべき適切な時期を知ることが出来るという効果を見いだし、前記第２の課題を解決する発明に至った。

請求項１に記載の発明によれば、画像比率に応じた好ましい条件での吸引が行われることで常時必要充分にして安定な風量が確保される。

請求項２に記載の発明によれば、前記画像比率及び前記トナー濃度の両方に基づいた、より好ましい条件での吸引が行われる。

請求項３に記載の発明によれば、現像手段中のトナー濃度に応じた好ましい条件での吸引が行われる。すなわち、現像剤中のトナー濃度が高いことは、飛散するトナー量も増大することにつながり、従ってトナー濃度に応じて吸引を強化することで常時必要充分にして安定な風量が確保される。

請求項４に記載の発明によれば、通算の印字枚数に応じて制御条件を調整することで、さらに好ましい条件での吸引が行われる。

請求項５乃至７に記載の発明によれば、複数の吸引ダクトを設けた場合に、吸引ダクトの吸入口が配置されている現像手段開口部近傍の箇所による、飛散トナー量の大小に応じた吸引が行われ、吸引の最適化が図られることで、現像装置開口部近傍のどの箇所においても、必要充分にして安定な風量が確保される。

請求項８に記載の発明によれば、前回フィルタが交換されてからの印字枚数と印字された記録媒体の画像比率のデータから、フィルタにトナーが堆積することによる吸引能力すなわち風量の低下の程度を推定して、フィルタを交換すべき時期が予測される。これによって吸引ファンの風量設定は同一であるのに、実際にフィルタを通って排気される風量が低下しているにもかかわらずフィルタがそのまま使われたり、まだ交換の必要がないフィルタを交換するといった無駄を防止できる。

請求項９に記載の発明によれば、前回フィルタが交換されてからの印字枚数と現像手段に収容された現像剤中のトナー濃度のデータから、フィルタにトナーが堆積することによる吸引能力すなわち風量の低下の程度を推定して、フィルタを交換すべき時期が予測され、フィルタ交換が適切な頻度で行われる。

請求項１０に記載の発明によれば、より適切なフィルタの寿命判定が行われ、フィルタ交換が適切な頻度で行われる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。

先ず機構的な構成や配置と各構成物の機能を、図１及び図２によって説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成図である。図２は図１の画像形成手段６の部分について概略構成を示す図である。

画像形成装置１は、画像読み取り装置３、画像処理手段４、露光手段である画像書き込み手段５、画像形成手段６、カセット給紙手段７、搬送手段８、定着手段である定着装置９、排紙手段１０及び自動両面コピーのための再搬送手段（ＡＤＵ）１１を備えている。画像形成装置１の上部には、両面原稿自動送り装置２が開閉可能に支持されている。

両面原稿自動送り装置２において、２ａは原稿給紙台、２ｂは給紙ローラ、２ｃは分離ローラ、２ｄはレジストローラ、２ｅは搬送ドラム、２ｆはフラッパ、２ｇは排紙ローラである。両面原稿自動送り装置２は、片面原稿読み取り機能と両面原稿読み取り機能とを有する。

画像読み取り装置３の光学系は、光源と第１ミラーを備える露光ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーから成るＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。

両面原稿自動送り装置２による原稿読み取りは、露光ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方の初期位置（ホームポジション）に停止した位置において行われる。

原稿台ガラス１２上の原稿の読み取りは、露光ユニット１４及びＶミラーユニット１５を移動させながら行われる。

画像読み取り装置３において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段４により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦図示しない記憶手段に格納される。

露光手段として機能する画像書き込み手段５に含まれる図示しない半導体レーザからの出力光が、像担持体である感光体ドラム１８に照射され静電潜像を形成する。

画像形成手段６においては、感光体ドラム１８に対し、帯電手段である帯電器１９により電荷が付加され、画像書き込み手段５からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像手段である現像装置２０により静電潜像が顕像化されてトナー像となり、当該トナー像がカセット給紙手段７から搬送された記録媒体である用紙３８上に転写器２１により転写され、分離器２２より用紙３８が剥離される。

トナー像を転写された用紙３８は、搬送手段８により搬送され、定着装置９により定着され、排紙手段１０により装置外の排紙トレイ３５に排出される。

両面コピーの場合、第１面に画像形成された用紙３８は、搬送路切り替え板３６により再搬送手段１１に送り込まれ、再び画像形成手段６において第２面に画像形成後、排紙手段１０により装置外の排紙トレイ３９に排出される。

反転排紙の場合は、搬送路切り替え板３６により通常の排紙通路から分岐した用紙３８は、反転排紙部３７においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段１０により装置外の排紙トレイ３９に排出される。

次に画像形成手段６について図２を用いて説明する。画像形成手段６の主要構成要素は、感光体ドラム１８、帯電器１９、クリーニング装置２３、吸引手段２６、現像装置２０、転写器２１、分離器２２である。

図２において、クリーニング装置２３は、感光体ドラム１８の近傍、現像装置２０と略反対側に設置される。クリーニング装置２３によって、用紙３８に転写後も感光体ドラム１８に残ったトナーは、クリーニング装置２３のガイドローラ２３Ａ近傍の、感光体ドラム１８回転方向下流（以下、ドラム下流という）側に設けられたクリーニングブレード２３Ｂで掻き落とされ、搬送スクリュー２３Ｄで回収搬送され、リサイクルトナー一時保管槽２３Ｋ内に一旦貯留される。

図示しないリサイクルトナー搬送装置は、感光体ドラム１８の手前側（図の紙面表側）を通り、クリーニング装置２３の下部から現像装置２０の上部に向けて斜め右上方に懸架されていて、クリーニング装置２３で回収されたリサイクルトナーを現像装置２０またはトナー補給装置２０１に戻すことによって、トナーの有効活用を図る。

トナー補給装置２０１は現像装置で消費されて減少したトナーの量に応じてトナーを現像装置に補給する。

現像装置２０は、内部に現像剤と現像剤を担持する現像剤担持体２０２及びトナー濃度検知手段３１を有する。トナー濃度検知手段３１の役割については後述する。

吸引手段２６は、吸入口２７１と排出部２７２を有する吸引ダクト２７、気体を吸引する吸引ファン２８、吸引される気体の経路中に設けられる吸引フィルタ（以下単にフィルタと記す。）３０、風量変更手段２９からなる。

吸引ダクト２７は飛散トナーを吸引する効果を高めるために、複数個設けることが好ましく、図２に示す構成では現像装置２０の下部と上部にそれぞれ吸引ダクト２７ａ、２７ｂを設けている。本実施の形態では、上下の吸引ダクト２７ａ、２７ｂの断面積等の寸法を極力等しくし、排気の抵抗を略等しくしている。２個の吸引ダクト２７ａ、２７ｂは、連接されて１個の吸引ファン２８で吸引されると共に風量変更手段２９を制御することによって風量割合が調整されるが、吸引ダクト２７ａ、２７ｂにそれぞれ独立に吸引ファン２８ａ、２８ｂを設けても良い。

吸引ダクト２７の吸入口２７１は現像装置２０が感光体ドラム１８に対向して有する開口部２０３の近傍に設けられる。吸引ファン２８は、吸引ダクト２７中に設けられ、通常はフィルタ３０よりも、排出部２７３に近い側に設けられる。

吸引手段２６の他の実施の形態を、図３及び図４を用いて説明する。

図３は吸引手段２６を現像装置２０の下方から見た図で、下部の吸引ダクト２７ａの内部断面を示す。図４（ａ）は上方から見た吸引ダクト２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの内部の断面を示し、図４（ｂ）は水平方向から見た吸引ダクト２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの外観を示す。

図３及び図４に示す構成では、吸引ダクト２７のみでなく吸引ファン２８についても複数個設けている。この例では吸引ダクト２７ａについて、第１の吸引ファン２８ａを設け、吸引ダクト２７ｂ、２７ｃ、２７ｄについては共通する第２の吸引ファン３０ｂを設けている。また吸引ダクト２７ｂの、吸引ダクト２７ｃ及び２７ｄとの合流点近くに、風量変更手段２９を設け、吸引ダクト２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの風量の割合を変更可能としている。このような構成によって、飛散トナーが現像装置上部より多いと考えられる現像装置下部の吸引を独立のファンで行い、充分な吸引を達成することが可能になる。また風量変更手段２９によって吸引ダクト２７ｂについて風量を制限することで、両端部の吸引ダクト２７ｃ及び２７ｄの風量割合を相対的に増し、飛散トナーが比較的多い両端部の風量を増すことが可能になる。

次に本発明に係る画像形成装置の機能的制御関係を図５を用いて説明する。図５は図１に示した画像形成装置１の、風量設定及びフィルタ寿命判定に関わる構成要素の機能制御関係を示すブロック図である。

図５において、画像処理手段４、画像比率算出手段３４、印字枚数計数手段３２、トナー濃度検知手段３１、制御手段３３、記憶手段３５、吸引手段２６からなる各構成要素は、システムバス３６により接続される。

制御手段３３は、中央演算処理ユニット（以下ＣＰＵと呼ぶ。）３３１、画像比率読みだし部３３２、トナー濃度読みだし部３３３、風量設定部３３４、フィルタ寿命判定部３３５、画像処理手段Ｉ／Ｆ部３３６、内部バス３３７からなり、前記のようにシステムバス３６によって、他の構成手段と接続される。

制御手段３３は、以下に述べる画像比率およびトナー濃度および印字枚数のデータに基づいて吸引手段２６を制御する。吸引手段２６を制御するということは、吸引ファン２８と風量変更手段２９のうち少なくとも一方を制御することである。

画像比率算出手段３４は、図１の画像読み取り装置３や図示しないインタフェースで取り込まれた画像信号に基づいて感光体ドラム１８上に形成される個々の印字の画像比率を求め、画像比率現在値と画像比率平均値を算出する。算出されたそれぞれの画像比率は、制御手段３３に取り込まれる。

トナー濃度検知手段３１は、現像剤中のトナーの濃度を検知する。トナー濃度検知の方法としてよく使われるのは、現像剤の成分中の強磁性体を主成分とするキャリアと非強磁性体であるトナーの磁気特性の違いを利用して、インダクタンスの値によって、トナー濃度を検知する方法が知られている。

トナー濃度検知手段３１で検知されたトナー濃度は、トナー濃度読みだし部３３３に取り込まれ保持される。ここで、トナー濃度平均値とトナー濃度現在値を算出するが、前述の画像比率に比べてデータ量が少ないので、ＣＰＵ３３１が演算して算出し、制御手段３３に取り込まれて保持される。

なお、本実施の形態において、吸引手段の制御の基になる画像比率やトナー濃度は画像形成装置における吸引手段の制御実行時の値であり、それぞれ画像比率現在値、トナー濃度現在値と呼ぶことにする。吸引手段の制御実行時の値に代えて、例えば印字を１００枚毎に区切り、前の１００枚の印字におけるそれぞれの平均値を次の１００枚の印字において吸引手段制御に適用するといった方法があるが、それに限られるものではない。

またフィルタ寿命判定に用いる画像比率やトナー濃度は、フィルタ交換後現在までの平均値であり、それぞれ画像比率平均値、トナー濃度平均値と呼ぶ。以後の説明で必要な場合、それぞれ現在値と平均値を区別して述べる。

トナー濃度平均値としては、単純にフィルタ３０交換後現在までのトナー濃度の平均で算出しても良いし、また印字履歴によって重みを付けた加重平均例えば現在に近い印字時のトナー濃度については、現在から遠い印字時のトナー濃度よりも重みを付けるといった方法で決めても良い。

印字枚数計数手段３２は、印字される用紙３８の枚数を計数してその計数結果を記憶する。なお両面に印字する場合は２枚と計数する。装置稼働開始時からの印字枚数の他に、現像剤交換後の印字枚数Ｎｔ、フィルタ３０交換後の印字枚数Ｎｆ等、装置の維持管理に係る印字枚数を記憶する。

本発明に係る画像形成装置の動作を図６乃至図８のフローチャートに基づいて説明する。図６は、吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すフローチャートである。

先ず、装置の初期化やエラーチェックが完了している状態として、制御手段３３が印字準備指令を送出することによって本動作が開始される（ステップＳ１０１）。

続いて、印字枚数計数手段３２が保持していた、現像剤交換後の印字枚数Ｎｔやフィルタ交換後の印字枚数Ｎｆが、制御手段３３によって読みだされる（ステップＳ１０２）。

現像装置２０内のトナー濃度検知手段３１によってトナー濃度値が検知されて制御手段３３に取り込まれる。そして、取り込まれたトナー濃度値からトナー濃度平均値及びトナー濃度現在値が算出され記憶手段３５に記憶される（ステップＳ１０２ａ）。

画像比率算出手段３４によって、図１の画像読み取り装置３や図示しないインタフェースで取り込まれた画像信号に基づいて画像比率現在値及びフィルタ３０交換後の画像比率平均値が算出され、算出された画像比率が制御手段３３によって読みだされる（ステップＳ１０３）。

続いてフィルタ寿命判定部３３５が、寿命判定テーブルを読みだし（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０２で読みだされた印字枚数Ｎｆが、寿命判定テーブルにおいて、ステップＳ１０２ａで読みだされたトナー濃度平均及びステップＳ１０３で読みだされた画像比率平均値に基づいて決定されるフィルタ寿命閾値よりも大きいか否かを判断することによりフィルタ寿命を判定する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５において、印字枚数Ｎｆがフィルタ寿命閾値よりも大きい、すなわちフィルタ寿命が到来したと判定された場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）以降の処理は詳述しないが、例えばフィルタ３０の寿命が近いという警告を表示（ステップＳ１０８）した上、その後所定の枚数までは印字可能範囲として、印字可能範囲か否かを判定し（ステップＳ１０９）、その範囲を越えた場合は印字を禁止する（ステップＳ１１２）等の制御を行い、処理を終了する。

ステップＳ１０５において、印字枚数Ｎｆがフィルタ寿命閾値よりも小さい、すなわちフィルタ寿命がまだ到来していないと判定された場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、制御手段３３によって印字開始指令が出され、カラー印字／モノクロ印字その他の印字条件が設定される（ステップＳ１０６）。

次に印字時に吸引手段２６を制御して飛散トナーを吸引する吸引条件が定められる（ステップＳ１０７）。吸引条件は、画像比率現在値及び現像剤交換後の印字枚数Ｎｔに基づき定められ、例えば後述する制御テーブルによって設定される（ステップＳ１０７）。

次に設定された風速条件下で印字が実行され（ステップＳ１１０）、印字実行後、次の印字準備指令が有るか無いかを判定し（ステップＳ１１１）、有ればステップＳ１０２に戻り、無ければ終了する。

図６のステップＳ１０４で読みだされる寿命判定テーブルについて説明する。

画像比率平均値及びトナー濃度平均値に基づき決定されるフィルタ寿命閾値は、例えば下記表１に示すものとなっている。

表１においては、画像比率平均値が低いほど、現像装置２０内にトナーが長く滞留する状態が続き、トナーの帯電性能が低下して、飛散トナーが増加し、また現像剤交換後の印字枚数が多いほどトナーの帯電性能が低下して飛散トナーが増加してフィルタ寿命が短くなるという考えに基づいている。

なお、表１に示した寿命判定テーブルは、印字枚数Ｎｆと現像剤交換後の印字枚数Ｎｔが等しいとして、すなわちフィルタも現像剤も新規の状態から使い始めた場合で作成されたものであるが、印字枚数Ｎｆを適宜補正することも可能である。

例えば、フィルタ３０は寿命と判定されて交換し、現像剤を交換しない場合、フィルタ交換と共に現像剤も交換して同時に使い始める場合より、現像剤の帯電性能が低下していると考えられる。従ってフィルタの寿命は表１に示すより短くなることが想定されるので、フィルタ交換後の印字枚数Ｎｆを、例えば下記式で表されるＮｆｒ１に補正することで適切なフィルタ寿命判定が可能となる。

Ｎｆｒ１＝Ｎｆ−Ｎｔ１×０．２
（式中、Ｎｔ１は、フィルタを交換したときの印字枚数Ｎｔを表す）
逆に現像剤が交換された場合にフィルタ３０を使い続ける場合は、現像剤が新しくなるため帯電性能がそれまで用いていた現像剤に比べて向上することが期待でき、従ってフィルタ寿命が表１に示すよりも延びることが期待できる。この場合、印字枚数Ｎｆを、例えば下記式で表されるＮｆｒ２に補正することで適切なフィルタ寿命判定が可能となる。

Ｎｆｒ２＝Ｎｆ＋Ｎｔ１×０．１
図６のステップＳ１０７で実行される吸引手段２６の制御について説明する。

吸引手段２６の制御において、吸引条件は、画像比率現在値及び現像剤交換後の印字枚数Ｎｔに基づき定められ、例えば下記表２に示すものとなっている。

吸引手段２６の制御においては、画像比率現在値が低いほど現像装置２０内にトナーが滞留する時間が長く、トナーの帯電性能が低下して飛散トナーが増加する、また現像剤交換後の印字枚数Ｎｔが多いほど、トナーの帯電性能が低下して飛散トナーが増加する、という考えに基づき行った実験結果や、画像形成装置１の構造や仕様に応じて適切に定められる。

表２の風量設定に関しては、吸引ダクト２７の風量設定を、直接測定可能な風速で表している。吸引ダクト２７のそれぞれについて風速測定の箇所を定めれば、風量と風速は比例関係にあることは言うまでもなく、今後の説明で風量を数字で表す場合は風速で示す。

画像比率平均値としては、単純にフィルタ３０交換後現在までの画像比率平均値で算出しても良いし、また印字履歴によって重みを付けた加重平均、例えば現在に近い印字における画像比率について現在から遠い印字における画像比率よりも重みを付けるといった方法で決めても良い。

本発明に係る画像形成装置の動作の第２の実施形態を説明する。図７は、第２の実施の形態に係る吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すのフローチャートである。第２の実施形態は、トナー濃度と印字枚数によって吸引手段を制御する点で図６に示した制御と異なるもので、その他の処理については図６に示した制御の流れと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ２０７において、印字時に吸引手段を制御して飛散トナーを吸引する吸引条件が定められる。吸引条件は、トナー濃度現在値及び現像剤交換後の印字枚数Ｎｔに基づき定められ、例えば表３に示す制御テーブルによって設定される。

表３では、トナー濃度の現在値が高いほど現像剤担持体２０２によって担持されず、感光体ドラム１８にも担持されずに、浮遊して飛散トナーとなる割合が増加する、また現像剤交換後の印字枚数が多いほどトナーの帯電性能が低下して飛散トナーが増加するという考えに基づき行った後述の実験結果や、装置の構造や仕様に応じて適切に定められる。表６の設定に関しては、吸引ダクトの風量設定を直接測定可能な風速で表している。

本発明に係る画像形成装置の動作の３の実施形態を説明する。図８は、第３の実施の形態に係る吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すのフローチャートである。第３の実施形態は、トナー濃度、画像比率及び印字枚数によって吸引手段を制御する点で図６に示した制御と異なるもので、その他の処理については図６に示した制御の流れと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ３０８において、印字時に吸引手段を制御して飛散トナーを吸引する吸引条件が定められる。吸引条件は、トナー濃度現在値、画像比率現在値及び現像剤交換後の印字枚数Ｎｔに基づき定められ、例えば表４に示す制御テーブルによって設定される。

表４では、画像比率とトナー濃度の条件が表２及び表３に示したものと共通する部分については同一の風速設定となっている。また表２及び表３にない画像比率とトナー濃度の条件の風速については、画像比率が低いほどまたトナー濃度が高いほど風速は大きく、画像比率が高いほどまたトナー濃度が低いほど風速は小さくするという方向で設定した。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１に示した画像形成装置１において、図６と表２に示した吸引手段２６の制御を実行して印字テストを行った。

なお、画像形成装置１としてはモノクロ黒色トナーを用いた２３．６ライン／ｍｍのデジタル複写機兼プリンタを用いた。実験の環境条件は室温２０℃、湿度５０％で行った。

現像剤はスチレン−アクリル、平均粒径６．５マイクロメータの重合トナーを用い、キャリアとしてシリコン系の樹脂でコートされた平均粒径６０マイクロメータのフェライトキャリアを用いた。

印字テストは、画像比率現在値を１％乃至６％を適宜に変化させて、３５万枚連続コピーを行った。なお、トナー濃度現在値をほぼ４％に保ち、トナー濃度平均値も４％になるようにした。

＜実施例２＞
実施例１において、図７と表３に示した吸引手段２６の制御を実行した以外は、実施例１と同様に印字テストを行った。表３のトナー濃度は３％乃至７％を適宜に変化させた。

＜比較例１＞
実施例１において、画像比率及びトナー濃度に関係なく吸引ダクト風速を一定として３５万枚連続コピーを行った。なお、比較例１においては、吸入口２７１ａの吸引ダクト風速は１ｍ／秒、吸入口２７１ｂの吸引ダクト風速は３ｍ／秒とした。

＜比較例２＞
比較例１において、吸入口２７１ａの吸引ダクト風速は３ｍ／秒、吸入口２７１ｂの吸引ダクト風速は３ｍ／秒とした以外は、比較例１と同じ条件で印字テストを行った。

＜比較例３＞
比較例１において、吸入口２７１ａの吸引ダクト風速は３ｍ／秒、吸入口２７１ｂの吸引ダクト風速は１ｍ／秒とした以外は、比較例１と同じ条件で印字テストを行った。

＜評価方法及び評価基準＞
上記の実施例１、２及び比較例１乃至３で行った印字テスト結果を下記のようにランク評価した。得られた結果を表５に示す。
（機内汚染）
画像形成装置１の現像装置２０の近傍に、評価面を垂直に現像装置２０側に向けて設置した評価用の白紙の反射濃度Ｄを測定して判定した。なお、実験開始前の白紙の濃度を、０としている。
○ ０．１４未満（実用可）
△ ０．１４以上０．２未満（実用可）
× ０．２以上（実用不可）
（画像汚染）
Ａ４サイズの白紙を通紙して、白紙上に存在する直径０．４ｍｍ以上の黒点の個数を測定した。
○ ３個まで
△ ４個以上１０個まで
× １１個以上
（風速低下）
フィルタ３０の近傍風上側における風速を熱線式風速計で測定し、初期風速からの低下割合を求めた。
○ ３０％未満の風速低下（実用可）
△ ３０％以上５０％未満（実用可）
× ５０％以上

表５より明らかなように、本発明に係る吸引手段の制御を行った実施例１及び実施例２は、比較例１乃至３に対し、機内汚染、画像汚染、風速低下のいずれにおいても良好な結果が得られており、画像汚染や機内汚染を極力抑えるために、常時必要充分にして安定な風量が確保されていることが分かる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 図１の画像形成部の詳細及び本発明に係る吸引手段の構成を示す断面図である。 本発明に係る吸引手段を下面から見た平面図である。 図４（ａ）は本発明の他の実施の形態に係る吸引手段を上から見た平面図であり、図４（ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る吸引手段を側方から見た外観図である。 本発明に係る画像形成装置の機能的制御関係を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る吸引手段の制御及びフィルタの寿命検知の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１８ 感光体ドラム
２０ 現像装置
２０１ トナー補給装置
２０２ 現像剤担持体
２０３ 現像装置開口部
２６ 吸引手段
２７ 吸引ダクト
２８ 吸引ファン
２９ 風量変更手段
３０ 吸引フィルタ
３１ トナー濃度検知手段
３２ 印字枚数計数手段
３３ 制御手段
３４ 画像比率算出手段

Claims (10)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有する吸引手段と、
   前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段と、
   前記画像比率算出手段で算出された画像比率に基づいて前記吸引手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像手段に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度に基づいて前記吸引手段を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. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有する吸引手段と、
   前記現像手段に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度に基づいて前記吸引手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
4. 印字枚数を計数する印字枚数計数手段を有し、
   前記制御手段は、前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記吸引手段は、
   複数の吸引ダクトと、
   それぞれの吸引ダクトと連通する複数の吸引ファンとを有し、
   前記制御手段は、
   前記複数の吸引ファンの吸引風量それぞれを独立に制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記吸引手段は、
   複数の吸引ダクトと、
   前記複数の吸引ダクトに連通した１つの吸引ファンと、
   前記複数の吸引ダクトの風量及び風量の割合を切り替える風量変更手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記吸引ファン及び前記風量変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記吸引手段は、
   複数の吸引ダクトと、
   前記吸引ダクトに連通する複数の吸引ファンと、
   前記吸引ダクトの風量及び風量の割合を切り替える風量変更手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記複数の吸引ファン及び前記風量変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有し、かつ吸引される気体の通路上に設置された吸引フィルタを有する吸引手段と、
   前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段と、
   印字枚数を計数する印字枚数計数手段と、
   前記画像比率算出手段で算出された画像比率および前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
9. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   画像信号に基づいて前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤により前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   前記現像手段の前記像担持体側に設けられた開口部の近傍に吸入口を有し、かつ吸引される気体の通路上に設置された吸引フィルタを有する吸引手段と、
   前記現像手段装置に収容された現像剤に含まれるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   印字枚数を計数する印字枚数計数手段と、
   前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度及び前記印字枚数計数手段で計数された印字枚数に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記画像信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段を有し、
    前記制御手段は、前記画像比率算出手段で算出された画像比率に基づいて前記吸引フィルタの寿命を検知することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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