JP2007033606A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体ユニットと中間転写ユニットをそれぞれ単独で交換できるように構成された画像形成装置において、両ユニットの資源を有効に活用することによって、それぞれのユニットの耐久寿命を最大限まで向上させる。
【解決手段】 画像形成装置１０は、感光体ユニットと中間転写ユニット１３を有する。感光体ユニットは、感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部４１と、第１の現像剤収容部４２と、第１の現像剤収容部に収容されている現像剤を中間転写部材５７に移動させる第１の現像剤移動部４３を備えている。中間転写ユニット１７は、中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部６３と、第２の現像剤収容部６４とを備えている。制御部は、第１及び第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量に応じて、第１の現像剤移動部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体現像剤を使用した電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置として、種々の構成要素をそれぞれユニット化し、寿命に達したユニットを個別に交換できるように構成したものがある。この設計思想に基づいて構成された画像形成装置は、画像形成装置を構成している感光体、中間転写部をそれぞれユニット化し、寿命に達したユニットだけを必要に応じて交換できるという利点がある。しかし、この設計思想に基づいて感光体ユニットと中間転写ユニットにそれぞれ現像剤収容装置を設けた場合、いずれか一方のユニットの現像剤回収装置の回収現像剤量が許容量を超えた時点で、該ユニットを構成する他の部品はまだ耐用寿命に達していないにも拘わらず、そのユニットを新たなユニットと交換しなければならない。

そこで、本発明は、特に感光体ユニットと中間転写ユニットをそれぞれ単独で又は両者が一体となって交換できるように構成された画像形成装置において、両ユニットの資源を有効に活用することによって、それぞれのユニットの耐久寿命を最大限まで向上させることができるようにしたものである。

このような目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第１の検出部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤を上記中間転写部材に移動させる第１の現像剤移動部を備えており、
上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第２の検出部を備えており、
上記画像形成装置はさらに、上記第１及び第２の検出部で検出された、上記第１及び第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量に応じて、上記第１の現像剤移動部を制御する制御部を備えていることを特徴とする。

本発明の他の形態の画像形成装置は、
静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第１の検出部を備えており、
上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第２の検出部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤を上記中間転写部材に移動させる第２の現像剤移動部を備えており、
上記画像形成装置はさらに、上記第１及び第２の検出部で検出された、上記第１及び第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量に応じて、上記第２の現像剤移動部を制御する制御部を備えていることを特徴とする。

本発明の他の形態は、
静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部を備えており、
上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部を備えており、
上記画像形成装置はさらに、
上記現像ユニットの現像剤を上記感光体ユニットの第１の現像剤収容部に強制回収させる強制回収モードを備えていることを特徴とする。

本発明の他の形態は、
静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部を備えており、
上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部を備えており、
上記画像形成装置はさらに、
上記現像ユニットの現像剤を上記中間転写ユニットの第２の現像剤収容部に強制回収させる強制回収モードを備えていることを特徴とする。

このように構成された画像形成装置によれば、各ユニットの寿命が現像剤収容部の収容能力によって制限されることがなく、両ユニットの耐久寿命を最大限まで向上させることができる

添付図面を参照して本発明に係る画像形成装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明は本発明をプリンタに適用した実施例に関するものであるが、本発明の適用はプリンタに限るものでなく、他の画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、及び複写機・プリンタ・ファクシミリの機能を複合的に備えた所謂複合機にも本発明は適用できる。

図１は、本発明に係る画像形成装置の実施形態に係るデジタルプリンタ１０を示す。図示するプリンタ１０は、その外観を構成している筐体１１の内部に、静電潜像坦持体である感光体１２を有する感光体ユニット１３が配置されている。実施の形態では、感光体１２として円筒ドラム式感光体が使用されているが、代わりに無端状のベルト式感光体を使用することができる。感光体１２の周囲には、感光体１２の外周面（感光体層）を帯電させる帯電ユニット１４、帯電された感光体外周面に画像を露光して静電潜像を形成する露光ユニット１５、感光体外周面の静電潜像に粉体現像剤を付着させてこれを現像剤像として可視像化する現像ユニット１６、感光体外周面に形成された現像剤像を最終被転写材料（例えば、紙）に転写する前に該現像剤像を一時的に保持する中間転写ユニット（一次転写ユニット）１７が配置されている。筐体１１の下部と上部には用紙供給部１８と用紙排出部１９がそれぞれ配置されている。

感光体ユニット１３の図上右側には用紙供給部１８から排出された用紙などのシート（透明プラスチックシートを含む。）を二点鎖線で示す用紙搬送経路に沿って用紙排出部１９に向けて搬送する用紙搬送部２０が配置されており、用紙搬送経路２０を挟んで中間転写ユニット１７の反対側に、中間転写ユニット１７から用紙に現像剤像を転写する二次転写ユニット２１が配置され、また、二次転写ユニット２１と用紙排出部１９の間に、二次転写ユニット２１によって用紙に転写された現像剤像を加熱して用紙に定着させる定着ユニット２２が配置されている。

用紙搬送部２０は、用紙供給部１８に積層収容されている用紙を取り出して用紙搬送経路に送り出す給紙ローラ２３、用紙搬送経路にある用紙を後に説明する画像形成動作とタイミングをとって搬送するレジストローラ２４、定着ユニット２２を通過した用紙を用紙排出部１９に排出する排出ローラ２５を有する。また、実施の形態では、定着ユニット２２は、用紙に保持されている現像剤を加熱するヒートローラ２６と、ヒートローラ２６に対して用紙を押し付けるプレッシャローラ２７を有する。さらに、実施の形態では、二次転写ユニット２１は回転ローラからなる転写ローラ（二次転写ローラ）２７を備えているが、この転写ローラはいわゆる放電型の転写チャージャに代えることができる。

現像ユニット１６としては、一種類の色の現像剤をのみを有する現像ユニットを使用することができるが、実施の形態では４種類の色の現像剤を有する現像ユニットが使用されている。具体的に説明すると、実施の形態で使用されている現像ユニット１６は回転式の現像装置で、感光体１２と平行に設けられた回転軸３０を中心として回転する回転ハウジング３１を備えている。回転ハウジング３１は、回転軸３０を中心とする周囲の領域に４つの現像器３２を等間隔に（具体的には周方向に９０°の間隔をあけて）保持している。４つの現像器３２のそれぞれには、他の現像器に収容されている現像剤とは異なる色の現像剤が収容されている。実施の形態では、４つの現像器のそれぞれに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を有する現像剤が収容されている。したがって、図示する状態では、感光体１２に対向している現像器３２から該現像器に収容されている現像剤が感光体１２に供給される。他の現像器に収容されている現像剤を感光体１２に供給する場合、回転ハウジング３１を反時計回り方向に９０°、１８０°又は２７０°回転する。また、回転ハウジング３１を９０°づつ回転させることにより４つの現像剤を順次感光体１２に順次対向させて４色の現像剤像を形成するとともに、それら４色の現像剤像を後に紙などのシート上に重ねて転写することでフルカラーの画像を形成することができる。

各現像器３２は、現像ローラ３３を備えている。各現像器３２はまた、感光体１２に対向する位置（以下、この位置を「現像位置」という。）に置かれた状態で現像ローラ３３と感光体１２をそれらの間に所望の微小距離をあけて対向させるために、現像ローラ３３はその両端にギャップ調整ローラ（図示せず）を支持しており、回転ハウジング３１はギャップ調整ローラを感光体１２の両端に押し付けるばね３４を備えている。

感光体ユニット１３は現像剤回収装置４０を有する。現像剤回収装置４０は、感光体１２の外周面に接触して該外周面に残存する未転写の現像剤を回収する回収部材（第１の回収部）４１、回収部材４１で回収された現像剤を収容する容器からなる現像剤収容部（第１の現像剤収容部）４２と、現像剤収容部４２に収容されている現像剤を再び中間転写ユニット１７に供給する現像剤供給部（第１の現像剤移動部）４３を有する。実施形態では、回収部材４１に板状のブレードが使用されている。図２に示すように、現像剤供給部４３は、無端状の現像剤移送ベルト４４と、この現像剤移送ベルト４４を支持する複数のローラ４５，４６を備えており、一方のローラ４６がモータ４７に駆動連結されている。回収部材４１、現像剤供給部４３の構成は実施形態に限るものではなく、これら回収部材、現像剤供給部にはそれぞれ回転式のローラ又はブラシなどの使用できる。また、現像剤移送ベルト４４は、少なくとも外周面が導電性材料で形成されており、この導電性外周面にバイアス電源４８が接続されている。

感光体ユニット１３はまた、現像剤収容部４２に収容されている現像剤の量を検出する検出部（第１の検出部）４９を有する。図３に示すように、実施形態の検出部４９は、現像剤収容部４２の現像剤収容空間を挟んで対向する前後又は左右の壁にそれぞれ形成された縦長透光窓５０，５１（一方は図示せず）と、これら透光窓５０，５１の外側にそれぞれ配置された縦長の発光部５２と受光部５３を有し、発光部５２と受光部５３にはそれぞれ複数の発光器５４と受光器５５が上下方向に所定の間隔をあけて等間隔に配置されており、発光器５４から出射された光が対応する高さにある受光器５５で受光できるようにしてある。したがって、現像剤収容部４２に収容されている現像剤の量に応じた数及び位置の受光器５４が対応する発光器５５からの光を検出することから、複数の受光器５５の出力（光検出の有無）を制御装置５６（図２参照）が検出することによって現像器収容部４２に収容されている現像剤の量を検出できる。

図１に戻り、中間転写ユニット１７は、無端状の中間転写ベルト５７と、中間転写ベルト５７を支持する複数のローラ５８〜６１を備えており、ローラ６１と５８に支持された現像剤移送ベルト部分が感光体ユニット１３の感光体１２と現像剤供給部４３に対向し、ローラ５８に支持された現像剤移送ベルト部分が二次転写ローラ２８に対向している。中間転写ユニット１７はまた、ローラ５９、６０に支持された中間転写ベルト部分の外側に、現像剤回収装置６２を有する。現像剤回収装置６２は、中間転写ベルト５７の外周面に残存する未転写の現像剤を回収する回収部材（第２の回収部）６３、回収部材６３で回収された現像剤を収容する容器からなる現像剤収容部（第２の現像剤収容部）６４を有する。実施形態では、回収部材６３に板状のブレードが使用されている。

中間転写ユニット１７はさらに、現像剤収容部６４に収容されている現像剤の量を検出する検出部（第２の検出部）６５を有する。検出部６５は、図３に示す感光体ユニット１３の検出部４９と同様の構成を有する。したがって、検出部６５の詳細な説明は省略する。

このように構成されたプリンタ１０では、感光体１２が時計回り方向に回転する。回転する感光体１２の外周面は帯電ユニット１４により所定の電位に帯電される。一方、プリントする画像のデータは図示しないコンピュータから露光ユニット１５に送信される。露光ユニット１５は画像データに応じてレーザを発振し、帯電された感光体１２の外周面を露光する。これにより、帯電ユニット１４との対向部を通過した感光体１２の外周面には、プリント画像に対応した低電位部（静電潜像画像部）と高電位部（静電潜像非画像部）を含む静電潜像が形成される。

現像ユニット１６は、プリント画像に対応した色の現像剤を有する現像器を感光体１２に対向させて、その色の現像剤で静電潜像を現像する。現像は、現像ローラ３３に供給されている現像バイアス（バイアス電圧）と感光体１２の電位（静電潜像画像部の電位及び静電潜像非画像部の電位）との電位差に基づいて、所定の極性に帯電された現像剤が現像ローラ３３から感光体１２の静電潜像画像部に電気的に吸着することで行われる。その結果、現像ユニット１６との対向部を通過した感光体１２の外周面には現像剤像が形成される。

現像剤像は、感光体１２と中間転写ベルト５７の対向部（転写領域）で感光体１２から中間転写ベルト５７に転写される。現像剤の転写は、感光体１２の表面電位（静電潜像画像部と静電潜像非画像部の電位）と中間転写ベルト５７の表面電位の電位差に基づき、所定の極性に帯電している現像剤が電気的に吸引されることで行われる。例えば、負極性帯電の現像剤を用いる場合、現像領域の上流側に配置されているローラ（一次転写ローラ６１）によって中間転写ベルト５７に正極性の電荷が与えられる。その結果、現像領域において、正極性の電荷を有する中間転写ベルト５７と負極性の電荷を有する現像剤との間に電気的吸引力が作用し、現像剤が中間転写ベルト５７に吸引されて付着する。

フルカラーの画像を再生する場合、各色に対応する画像が感光体１２に露光されて複数の静電潜像が形成される。これら複数の静電潜像は対応する色の現像器３２から供給される現像剤で可視像化されて中間転写ベルト５７に供給されて重ね合わされる。

中間転写ベルト５７上の現像剤像又は重ね合わされた複数の現像剤像は、二次転写ユニット２１の転写ローラ２８との対向部で、用紙供給部１８から供給された用紙に転写される。現像剤像が転写された用紙は定着ユニット２２に搬送され、そこで現像剤が加熱されて用紙に定着される。その後、現像剤が定着された用紙は、用紙排出部１９に排出される。

感光体１２に付着した現像剤はその殆どが中間転写ベルト５７に転写されるが、その一部は中間転写ベルト５７に転写されることなく感光体１２に残存する。また、現像剤の中には目的の極性とは逆の極性に荷電されている現像剤が存在し、この逆荷電現像剤は感光体１２の画像背景部に付着する。これら感光体１２の未転写現像剤や逆荷電現像剤は、感光体ユニット１３の回収部材４１で回収され、現像剤収容部４２に保存される。同様に、中間転写ベルト５７に付着した現像剤はその殆どが用紙に転写されるが、その一部は用紙に転写されることなく中間転写ベルト５７に残存する。また、逆荷電現像剤も用紙に転写されることなく中間転写ベルト５７上に残存する。この残存する現像剤は、中間転写ユニット１７の回収部材６３で回収され、現像剤収容部６４に保存される。したがって、プリンタ１０による印字枚数が増加するとともに現像剤収容部４２，６４に回収された現像剤の量が増加する。

現像剤収容部４２，６４に収容されている現像剤の量は検出器４９，６５で検出されており、その検出結果が制御装置５６に送信される。制御装置５６は、現像剤収容部４２，６４に収容されている現像剤の量に応じて現像剤回収装置４０の現像剤供給部４３を駆動し、一方の現像剤収容部４２に収容されている現像剤の一部を他方の現像剤収容部６４に分配し、又は他方の現像剤収容部６４に収容されている現像剤の一部を一方の現像剤収容部４２に分配することで、両ユニット１３，１７の耐用寿命を最大限まで向上させる。

制御装置５６による現像剤の分配処理について以下の詳細に説明する。ところで、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に回収される現像剤の回収率（回収量／印字枚数）は印字率（画像形成領域又は全印字可能領域に対する実際の画像形成領域又は印字領域の面積率：％）によって異なる。例えば、高い印字率の場合、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に回収される現像剤の殆どは中間転写ベルト５７に転写されずに感光体１２に残留する現像剤であるが、印字一枚あたり回収量は比較的少ない。例えば、印字率２５％の場合、中間転写ベルト５７との接触部を通過した感光体１２上に残存する現像剤（一次転写後残留現像剤）の量は約１．５ｍｇ／枚である。また、二次転写ユニット２１の転写ローラ２８との接触部を通過した中間転写ベルト５７上に残存する現像剤（二次転写後残留現像剤）の量も約１．５ｍｇ／枚である。したがって、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７の耐用寿命が例えば印字枚数３０，０００の場合、ユニット１３，１７における現像剤収容部４２，６４の現像剤収容能力を約４５ｇ（＝１．５ｍｇ×３０，０００）とすれば、両ユニット１３，１７が耐用寿命に達したときにそれらの現像剤収容部４２，６４にはその収容能力に相当する現像剤が収容されていることになり、最も効率が良い。

ところが、低印字率の場合、感光体１２から現像剤収容部４２に回収される現像剤の多くは逆荷電現像剤であり、この逆荷電現像剤は感光体１２の静電潜像非画像部に付着するものである。また、逆荷電現像剤は、その多くが中間転写ベルト５７に転写されることなく、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に回収されるため、中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４に回収される量は比較的少ない。例えば、印字率１％の場合、感光体ユニット１３に回収される現像剤のうち、逆荷電現像剤が約５ｍｇ／枚、未転写現像剤が約０．３ｍｇ／枚である。つまり、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２には、約５．３ｍｇ／枚の割合で現像剤が回収される。他方、中間転写ベルト５７から用紙に転写されずに現像剤収容部６４に回収される現像剤量は約０．３ｍｇである。したがって、ユニット１３，１７の耐久寿命が印字枚数３０，０００枚の場合、その耐久寿命の間に感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に回収される現像剤量は約１５９ｇ（＝５．３ｍｇ×３０，０００）であるのに対し、同じ耐久寿命の間に中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４に回収される現像剤量は僅か約９ｇ（＝０．３ｍｇ×３０，０００）であり、両ユニット１３，１７の現像剤回収量に大きな違いが生じる。

このような事情を考慮し、実施形態１のプリンタ１０では、感光体ユニット１３における現像剤の回収率（＝回収現像剤量／印字枚数）が高い場合、感光体ユニット１３に回収された現像剤を中間転写ユニット１７に搬送し、これにより感光体ユニット１３の現像剤収容部４２における現像剤量と印字枚数を所望の関係に補正する。

感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７における現像剤収容部４２，６４の最大収容量を１００ｇと仮定した場合、図４に示すように、制御装置５６は、補正ポイント検出制御（ステップ＃１）、タイマ起動制御（ステップ＃２）、モータ／バイアス制御（ステップ＃３）、補正ポイントＢ検出制御（ステップ＃４）を順次実行する。

補正ポイント検出制御（ステップ＃１）〔図５参照〕では、制御装置５６は、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に収容されている現像剤量が補正ポイントＡ（８０ｇ：図９Ａ、９Ｂ参照）に達したか否か判断する（ステップ＃１００）。具体的には、制御装置５６は、フラグＡ，Ｂの内容を判断する（ステップ＃１０１，１０２）。フラグＡ，Ｂは、新たな（未使用の）感光体ユニット１３がプリンタ１０に装着された時点でそれぞれ「１」に設定されている。次に、制御装置５６は、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に収容されている現像剤量Ｖ１が８０ｇを超えたか否か判断する（ステップ＃１０３）。この判断は、感光体ユニット１３における検出部４９の出力値をもとに行われる。現像剤収容部４２の現像剤量Ｖ１が８０ｇを超えている場合、制御装置５６は、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に収容されている現像剤量Ｖ１が中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４に収容されている現像剤量Ｖ２よりも多いか否か判断する（ステップ＃１０４）。最後に、制御装置５６は、現像剤量Ｖ１が現像剤量Ｖ２よりも多い場合、フラグＡを「０」に設定する（ステップ＃１０５）。

タイマ起動制御（ステップ＃２）〔図６参照〕では、制御装置５６が、フラグＡが「０」、フラグＢが「１」、フラグＣが「１」に設定されているか否か判断する（ステップ＃２０１，＃２０２，＃２０３）。ここで、フラグＣは、上述のフラグＡ，Ｂと同様に、新たな（未使用の）感光体ユニット１３がプリンタ１０に装着された時点でそれぞれ「１」に設定されている。次に、制御装置５６は、ステップ＃２０１，＃２０２，＃２０３における判断がいずれも肯定的（ＹＥＳ）である場合、プリンタ１０によるプリント処理（ジョブ）が終了した直後か否か判断する（ステップ＃２０４）。プリンタ１０がプリント処理を終了した直後であれば、タイマを起動し（ステップ＃２０５）、フラグＣを「０」に設定する（ステップ＃２０６）。タイマの設定時間は、一つのプリント処理が終了してから次のプリント処理が開始されるまでの平均時間又はそれよりも僅かに短い。したがって、現像剤搬送処理によって次のプリント処理の開始が遅れることはない。ただし、制御装置５６はプリント処理の開始信号（図＃参照）を受信すると、タイマがカウント中であるか否かに拘わらず、現像剤搬送処理を強制的に終了させてもよい。

モータ／バイアス制御（ステップ＃３）〔図７参照〕では、制御装置５６が、フラグＡが「０」、フラグＢが「１」、フラグＣが「０」に設定されているか否か判断する（ステップ＃３０１，＃３０２，＃３０３）。次に、制御装置５６は、タイマがカウント中であるか否か判断し（ステップ＃３０４）、タイマがカウント中の場合、モータ４７とバイアス電源４８をオンし、感光体ユニット１３における現像剤移送ベルト４４を回転するとともに現像剤移送ベルト４４と転写ローラ６１にバイアス電圧を加え、感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０から中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２に現像剤を搬送する（ステップ＃３０５）。一方、タイマがカウント中でない場合、例えばタイマのカウントが終了すると、制御装置は、バイアス電源４８をオフすると共に現像剤移送ベルト４４の回転を停止し（ステップ＃３０６）、フラグＣを「１」に設定する（ステップ＃３０７）。このように、制御装置５６は、補正ポイントＡから後に説明する補正ポイントＢ（図９Ａ，９Ｂ参照）までの間、プリント処理が終了するごとにタイマを起動し、感光体ユニット１３の現像剤を中間転写ユニット１７に搬送する。

ステップ＃３０５において、現像剤移送ベルト４４に加えられるバイアス電圧の極性は、バイアス電圧が加えられた現像剤移送ベルト４４と現像剤収容部４２内に収容されている現像剤の大部分を占める逆荷電現像剤との間に電気的吸引力が発生する極性である。また、中間転写ベルト５７に加えられる電圧の極性も負極性である。しかし、現像剤移送ベルト４４から中間転写ベルト５７への現像剤の移動を容易にするために、中間転写ベルト５７のバイアス電圧は現像剤移送ベルト４４のバイアス電圧よりも大きくする。例えば、現像器３２に収容されている現像剤が本来負極性に帯電する現像剤である場合、逆荷電現像剤は正極性に帯電している。したがって、中間転写ベルト５７のバイアス電圧は現像剤移送ベルト４４のバイアス電圧の極性は負極性である。また、例えば、中間転写ベルト５７のバイアス電圧と現像剤移送ベルト４４のバイアス電圧の間には所定の電位差を設ける。これにより、タイマのカウント中、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に収容されている現像剤は現像剤移送ベルト４４に付着し、現像剤移送ベルト４４の移動に基づいて、現像剤移送ベルト４４と中間転写ベルト５７との接触部（現像剤供給領域）に搬送され、そこで現像剤移送ベルト４４から中間転写ベルト５７に現像剤が供給される。中間転写ベルト５７に保持された現像剤は、中間転写ベルト５７の回転に基づいて現像剤回収装置６２の対向部に搬送されてそこに回収される。

補正ポイントＢ検出制御（ステップ＃４）〔図８参照〕では、制御装置５６は、フラグＡが「０」、フラグＢが「０」、フラグＣが「１」に設定されているか否か判断し（ステップ＃４０１，＃４０２，＃４０３）、感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に収容されている現像剤の量Ｖ１が中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２に収容されている現像剤の量Ｖ２よりも少ないか否か判断し（ステップ＃４０４）、さらに感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に収容されている現像剤の量Ｖ１が９０ｇを超えるか否か判断し（ステップ＃４０５）、すべての判断が肯定的（ＹＥＳ）である場合、フラグＢを「１」に設定する（ステップ＃４０６）。

このような制御装置５６の現像剤搬送制御により、図９Ａ，９ＢＢに示すように、感光体ユニット１３に収容されている現像剤が補正ポイントＡから補正ポイントＢまでの間に中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４に搬送される。そのため、感光体ユニット１３は、感光体１２がまだ十分使用できる状態であるにも拘わらず、現像剤収容部４２の現像剤収容能力によって早期に寿命に達してしまうという問題が無くなり、感光体１２の寿命と現像剤収容部４２の寿命を一致又はほぼ一致させることができる。

なお、以上の説明では、補正ポイントＡと補正ポイントＢの２つの補正ポイントを設定しておき、補正ポイントＡから補正ポイントＢの間で現像剤搬送処理を実行したが、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７の現像剤量を常時又は各プリント処理の終了時点で検出し、感光体ユニット１３の現像剤量が中間転写ユニット１７の現像剤量が多い場合、感光体ユニット１３から中間転写ユニット１７に現像剤を搬送するようにしてもよい。

また、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７に収容されている現像剤の量を検出する手段は、光式の検出器に限るものでない。例えば、プリンタ１０で印刷する画像のデータをもとに現像剤消費量を予測するとともに、過去の経験から得られた現像剤消費量と回収量との関係から各ユニットで回収される現像剤量を制御装置５６が予測することもできる。

さらに、現像剤移送ベルト４４から中間転写ベルト５７への現像剤の供給は、両現像剤移送ベルト間に形成された電位差を利用しているが、必ずしも両ベルト間に電位差を設ける必要はなく、ベルトと現像剤との機械的接触力及び付着力に基づいて、各ベルトに現像剤を付着させて搬送すると共に、一方のベルトから他方のベルトに現像剤を受け渡しても良い。

さらにまた、以上の説明は、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に蓄積された現像剤を中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４に搬送するものとしたが、中間転写ユニット１７の寿命がその現像剤収容部６４に収容されている現像剤の量によって短縮されてしまうおそれがある場合、以上の説明とは逆に、中間転写ユニット１７の現像剤収容部６４から感光体ユニット１３の現像剤収容部４２に現像剤を搬送してもよい。この場合、感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に設けた現像剤移送機構（現像剤移送ベルト４４及びそれを駆動するモータ等）を中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２に設け、同様の制御方法によって現像剤移送ベルト等を制御すればよい。

そして、以上の説明では、発明の理解を容易にするために、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７の現像剤収容能力を同一としたが、両ユニットの現像剤収容能力が異なる場合でも、上述と同様にして現像剤搬送処理を行うことで、両ユニットの寿命が現像剤収容量によって短縮化されてしまう問題を解消することができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の実施形態２を説明する。実施形態２の画像形成装置（図１０に示すプリンタ）は、現像装置から劣化した現像剤を強制的に排出する制御と関連したものである。一般に、現像装置及び現像器内の現像剤は混合攪拌されるため、耐刷（例えば、プリント枚数）の増加とともに劣化が進行する。劣化した現像剤が順次現像によって消費されていけば問題ない。しかし、例えば印字率の低い画像を多数印字する場合は現像剤消費率（＝消費現像剤量／印字枚数）が小さいため、劣化した現像剤が現像器内に蓄積されていき、これが画質不良の原因となる。この問題を解消するために、特開２００３−７６０７９号公報に、現像器内の現像剤を強制的に消費させる技術が提案されている。そして、この現像剤強制消費制御を例えば図４に示すプリンタ１０に適用した場合、現像器から排出された現像剤は、感光体を介して感光体ユニットの現像剤回収装置に回収されるか、又は感光体から更に中間転写ベルト５７に供給されて中間転写ユニットの現像剤回収装置に回収される。しかし、上述のように、両ユニットにおける現像剤回収装置の現像剤収容能力は限られており、強制消費された現像剤によってユニットの寿命が制限されることは避けなければならない。そのため、実施形態２の画像形成装置は以下のように構成されている。

例えば、プリンタ１０は、Ａ４サイズの用紙に対する印字率を２．５％と仮定し、印字率が２．５％以下の場合、印字率２．５％のときに通常消費される量の現像剤を現像器から消費させる。例えば、実際の印字率が１．０％の場合、印字率１．５％相当量の現像剤を強制的に消費させる。ここで、印字率は、上述のようにプリンタ１０が作成すべき画像のデータから推定できる。そして、制御装置は、例えば、印字率に応じて実施形態１で説明したタイマ設定時間やバイアス（現像ローラに印加される現像バイアス、感光体の表面電位、一次転写ローラ６１に印加される一次転写バイアス）を調整することによって、強制消費する現像剤の量を調整する。

具体的に、印字率が１％の場合、感光体ユニット１３の現像剤収容部４２には、１枚の印刷に対して、未転写の現像剤が０．８ｍｇ、感光体１２の静電潜像非画像部に付着する逆荷電現像剤が１．０ｍｇ、すなわち、両者を合計した１．７ｍｇの現像剤が感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に回収される。したがって、感光体ユニット１３の耐久寿命が３０，０００枚とした場合、その寿命期間中に現像剤回収装置＃に蓄積され得る現像剤量は５１ｇである。一方、中間転写ユニット１７では、１枚当たり、上述した印字率１．５％相当量の現像剤３．８ｍｇと、二次転写で用紙に転写されずに残留する現像剤０．３ｍｇ、すなわち４．１ｍｇが現像剤回収装置６２に蓄積される。したがって、３０，０００枚の印刷に対して、１２３ｇの現像剤が蓄積されることを意味し、それは感光体ユニット１３に蓄積される現像剤量に比べて相当多い。

そこで、制御装置５６は、図１１Ａ，１１Ｂに示すように、所定枚数の印字が終了した時点（補正ポイントＡ）で感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７の現像剤収容部４２，６４に蓄積されている現像剤量を推定する。この推定は、上述のように、各画像データから推定された印字率を合計することによって行われる。例えば、補正ポイントＡの時点で、感光体ユニット１３に蓄積されている現像剤量が２５ｇ、中間転写ユニット１７に蓄積されている現像剤量が６０ｇであったと仮定する。この場合、制御装置５６は、各ジョブ（プリント処理）の終了してから次のジョブが開始されるまでの所定時間だけ現像ローラ３３、感光体１２、中間転写ベルト５７を駆動し、現像器３２の現像剤を感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に強制廃棄する。強制廃棄される現像剤は正常な極性、例えば負極性に帯電しており、現像ローラ３３及び一次転写ローラ６１のバイアスと感光体１２の表面電位は、強制廃棄の処理が実行される間、負極性現像剤が現像ローラ３３から感光体１２に供給され、さらに感光体１２から中間転写ベルト５７に転写されることなく感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０に回収されるように設定される。

その結果、現像剤強制廃棄の処理中、感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０には、１枚あたり、強制廃棄分の現像剤３．０ｍｇと、未転写の現像剤０．３ｍｇと、感光体１２の静電潜像非画像部に付着する逆荷電現像剤が１．０ｍｇ、すなわち、それらを合計した４．３ｍｇの現像剤が回収される。一方、中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２には、１枚当たり、強制廃棄分の現像剤１．２ｍｇと、二次転写で用紙に転写されずに残留する現像剤０．３ｍｇ、すなわち１．５ｍｇが回収される。その結果、図１１に示すように、補正ポイントＢの時点（補正ポイントＡから約９，３００枚の印刷後）で、感光体ユニット１３の現像剤回収装置４０には６５ｇ、中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２には７４ｇの現像剤がそれぞれ蓄積される。したがって、補正ポイントＡ〜Ｂまでの間で実行した現像剤強制廃棄処理を継続すれば、両ユニット１３，１７の耐久寿命時点（３０，０００枚）でそれぞれに堆積する現像剤量は許容量以下となり、回収された現像剤の量によってユニットの寿命が制限されることがなかった。

なお、現像剤廃棄処理では、一次転写ローラ６１に電圧を印加してもよいし、一次転写ローラ６１を電気的にフロート状態としてもよい。

また、以上の説明では、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７にそれぞれ現像剤回収装置４０，６２を一体的に備えた構成のプリンタについて説明したが、それぞれの現像剤回収装置４０，６２はユニット１３，１７から分離できるように構成してもよい。当然、感光体ユニット１３と中間転写ユニット１７は、それぞれ単独で又は両者が一体となって画像形成装置に着脱できるようにしてもよい。

さらに、プリンタなどの画像形成装置では、用紙の状態等によっては紙詰まりを生じることがある。特に、高湿環境下で放置された薄い紙を使用すると、紙詰まりが頻発する。紙詰まりを生じると、感光体１２はその外周に現像剤を保持したままの状態で惰性回転し、この現像剤が感光体ユニット１３の現像剤回収装置に回収される。そして、紙詰まりが頻発すると、感光体ユニットの寿命前にその現像剤回収装置に回収された現像剤量がその許容量を超える。したがって、このような場合、実施形態１又は実施形態２で説明したように、感光体ユニットの回収現像剤を中間転写ユニットに搬送し、回収された現像剤の量によってユニットの寿命が制限されることがないようにする。

さらにまた、プリンタ等の画像形成装置は、それが設置される環境（温度、湿度）によって画質が大きく変動する。そのため、設置場所を変えた場合、新たに画像形成装置を設置する場合、その画像形成装置の濃度調整が行われる。この場合、中間転写ベルト上に所定のパターン画像を形成するが、このパターン画像は中間転写ユニット１７の現像剤回収装置６２に回収される。したがって、濃度調整が頻繁に行われると、中間転写ユニットの現像剤回収装置に回収されて蓄積される現像剤が多くなり、それによって中間転写ユニットの寿命が制限されてしまうおそれがあることから、実施形態２で説明した強制消費によって消費される現像剤を感光体ユニットの現像剤回収装置に回収する。

本発明に係る画像形成装置の実施形態であるプリンタの断面図。 現像剤回収装置と制御装置との関係を示すブロック図。 現像剤回収装置における検出部の構成を示す断面図。 現像剤搬送制御のフローチャート。 現像剤搬送制御における補正ポイントＡ検出制御に関するフローチャート。 現像剤搬送制御におけるタイマ起動制御に関するフローチャート。 現像剤搬送制御におけるモータ／バイアス制御に関するフローチャート。 現像剤搬送制御における補正ポイントＢ検出制御に関するフローチャート。 現像剤収容部における現像剤量の変化を示すグラフ。 実施形態２のプリンタの断面図。 現像剤収容部における現像剤量の変化を示すグラフ。

符号の説明

１０：プリンタ、１２：感光体、１３：感光体ユニット、１６：現像ユニット、１７：中間転写ユニット、４１：回収部材（第１の回収部）、４２：現像剤収容部（第１の現像剤収容部）、４３：現像剤供給部（第１の現像剤移動部）、４９：検出部（第１の検出部）、６３：回収部材（第２の回収部）、６４：現像剤収容部（第２の現像剤収容部）、６５：検出部（第２の検出部）、５６：制御装置。

Claims (4)

1. 静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
   上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第１の検出部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤を上記中間転写部材に移動させる第１の現像剤移動部を備えており、
   上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第２の検出部を備えており、
   上記画像形成装置はさらに、上記第１及び第２の検出部で検出された、上記第１及び第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量に応じて、上記第１の現像剤移動部を制御する制御部を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
   上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部と、上記第１の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第１の検出部を備えており、
   上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量を検出する第２の検出部と、上記第２の現像剤収容部に収容されている現像剤を上記中間転写部材に移動させる第２の現像剤移動部を備えており、
   上記画像形成装置はさらに、上記第１及び第２の検出部で検出された、上記第１及び第２の現像剤収容部に収容されている現像剤の量に応じて、上記第２の現像剤移動部を制御する制御部を備えていることを特徴とする画像形成装置。
3. 静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
   上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部を備えており、
   上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部を備えており、
   上記画像形成装置はさらに、
   上記現像ユニットの現像剤を上記感光体ユニットの第１の現像剤収容部に強制回収させる強制回収モードを備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. 静電潜像を担持する感光体を有する感光体ユニットと、上記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、上記感光体上の現像剤像が転写される中間転写部材を有する中間転写ユニットを備えた画像形成装置において、
   上記感光体ユニットは、上記感光体上に存在する現像剤を回収する第１の回収部と、上記第１の回収部で回収された現像剤を収容する第１の現像剤収容部を備えており、
   上記中間転写ユニットは、上記中間転写部材に存在する現像剤を回収する第２の回収部と、上記第２の回収部で回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部を備えており、
   上記画像形成装置はさらに、
   上記現像ユニットの現像剤を上記中間転写ユニットの第２の現像剤収容部に強制回収させる強制回収モードを備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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