JP2010128400A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー帯を形成せずにクリーニングブレードに起因するブレード捲れ等の問題を解決すること可能にする、ランニング単価、プリント生産性及び高画質・安定性に優れる画像形成装置を提供することを目的にする。
【解決手段】本発明は、回収トナー収容部に収容された回収トナーを前記クリーニング部の貯留空間に補給する補給手段を備えることによって、トナー帯を形成せずにクリーニングブレードと像担持体との圧接位置における潤滑性を安定的に保持可能にする。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係わり、特に、像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング部を備える画像形成装置に関する。

帯電、露光、現像の各手段を周囲に有する感光体上にトナー像を形成し、トナー像を直接転写材に転写したり、或いは、複数の感光体上のトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後、中間転写体上のトナー像を転写材に二次転写する構成の画像形成装置においては、転写後の感光体又は中間転写体（代表して、像担持体という）の残留トナーを除去するために、像担持体の走行方向に対し、カウンタ方向にウレタンゴム等からなる弾性状ブレード（以降、クリーニングブレードという）を当接させて、クリーニングするブレードクリーニング法が知られている。

ブレードクリーニング法においては、トナーを確実にスクレープするためには、クリーニングブレードをある大きさ以上の力で像担持体に圧接する必要があるため、像担持体とクリーニングブレードとの間には摩擦が発生し、この摩擦により、クリーニングブレードの捲れ、クリーニングブレードエッジの損傷、或いは、摩擦力の増大に伴う像担持体駆動力の変化による画像のピッチムラ等の問題を有している。

一方、トナーは潤滑剤としての機能を有していることが知られており、この機能を有効に利用して上述した問題を解決する以下のような技術が提案されている。

特許文献１に記載された技術では、クリーニングブレードの上流近傍に貯留空間を形成して、クリーニングブレードにより除去されたトナーを回収せずに貯留空間に貯留させるものである。そして貯留空間からトナーがクリーニングブレードと像担持体との圧接部に常に供給され、クリーニングブレードの潤滑性を維持するものである。

更に、上記の貯留空間に占めるトナー量を検知する検知手段を１個、又は複数個設け、且つ各々の検知手段の検知結果に基づき像担持体上にトナー帯を形成して貯留空間に占めるトナー量を所定範囲に制御してクリーニングブレードの潤滑性を常に安定的に維持するものである。
特開２００６−２７５２１９号公報。

ところが、枯渇を防止するためにトナー帯を形成すると、（１）トナーの使用量が増大して単位プリント当たりのランニング単価が増大する、（２）画像形成中に印刷ジョブを一時的に中断するためにプリントの生産性を落としてしまう、という問題が発生する。

また、トナーの枯渇を検知してから実際にトナー帯の形成が実施されるまでのタイムラグによって、ブレード捲れ等の問題が完全に解決しないという課題がある。

特にプロダクションプリントのような商業印刷では、同じパターンを一度に数万プリントするようなケースが多く、上記のような不具合、課題が多々発生する。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的は、トナー帯を形成せずにクリーニングブレードに起因するブレード捲れ等の問題を解決すること可能にする、ランニング単価、プリント生産性及び高画質・安定性に優れる画像形成装置を提供することにある。

前記の本発明の目的は、下記の構成により達成される。
１．像担持体に圧接して該像担持体に残留したトナーを除去するクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードの圧接位置よりも前記像担持体の回動方向に対して上流側で前記像担持体に当接する回転ローラと、前記回転ローラに対して当接する当接部材と、を有し、少なくとも前記像担持体、前記回転ローラ及び前記当接部材により前記クリーニングブレードで除去したトナーを貯留する貯留空間を形成するクリーニング部と、
前記クリーニング部で回収されたトナーを回収トナーとして収容する回収トナー収容部と、を備えた画像形成装置であって、
前記回収トナー収容部から搬送された回収トナーを前記クリーニング部の貯留空間に補給する補給手段と備えることを特徴とする画像形成装置。
２．前記クリーニング部の貯留空間に貯留したトナーの有無を検知する検知手段を有し、
前記検知手段の検知結果に基づき回収トナーを前記貯留空間に補給させるよう、前記補給手段を制御する制御部を有することを特徴とする１に記載の画像形成装置。
３．前記クリーニング部の貯留空間に配設し、前記貯留空間に貯留したトナーを前記像担持体の回動方向と直交する幅方向に均す均し部材を有することを特徴とする１又は２に記載の画像形成装置。
４．前記補給手段は、前記像担持体の回動方向と直交する幅方向に前記貯留空間を複数に分割する分割空間に独立して補給可能であることを特徴とする２に記載の画像形成装置。
５．前記複数の分割空間に対応して前記クリーニング部に配設し、前記分割空間に貯留するトナーを検知する複数の検知手段を有し、
前記制御部は、前記検知手段の検知結果に基づき、該検知手段の配設された前記分割空間に回収トナーを補給させるよう、前記補給手段を制御することを特徴とする４に記載の画像形成装置。
６．前記像担持体に形成された画像データに関する情報を前記分割空間に対応する前記像担持体の分割領域毎に記憶する記憶手段を有し、
前記制御部は、前記記憶手段に記憶された画像データに関する情報に基づき、前記分割空間に回収トナーを補給させるよう、前記補給手段を制御することを特徴とする４に記載の画像形成装置。
７．前記補給手段が、前記複数の分割空間に対応して配設される複数の補給口と、前記補給口を開閉する複数の開閉手段と、を有することを特徴とする４から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。
８．前記像担持体が中間転写体であることを特徴とする１から７までの何れか１項に記載の画像形成装置。

本発明では、回収トナー収容部に収容された回収トナーを前記クリーニング部の貯留空間に補給する補給手段を備えることによって、貯留空間のトナー量を常に適正な範囲に維持し、トナー帯を形成せずにクリーニングブレードと像担持体との圧接位置における潤滑性を常に安定して保持することを可能にする。その結果、プリントコスト及びプリント生産性、高画質安定性に優れる画像形成装置を提供できる。

以下、本発明に係わる画像形成装置の実施の形態について説明する。

なお、以下の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

先ず、図１を用いて、画像形成装置の概略構成の説明を行う。

図１は、タンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。

この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段（符号なし）及び定着手段２４等から成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置Ｂが配置されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された像形成手段である、帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、及び、現像手段４Ｙ、同じく像形成手段である一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、感光体クリーニング部６Ｙ等からなる。

マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写ローラ５Ｍ、感光体クリーニング部６Ｍ等からなる。

シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写ローラ５Ｃ、感光体クリーニング部６Ｃ等からなる。

黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写ローラ５Ｋ、感光体クリーニング部６Ｋ等からなる。

現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの帯電極性と同極性に帯電されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくは黒色（Ｋ）の各色のトナーからなる二成分現像剤（一成分現像剤でもよい）をそれぞれ収容し、例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像ローラ４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１を備えている。

現像ローラ４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１は、突き当てコロ（不図示）により感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと所定の間隙、例えば１００〜１０００μｍをあけて非接触に保たれ、感光体との対向位置において、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの回転方向と同方向に回転するようになっている。

現像時、現像ローラ４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１に対してトナーと同極性の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧を印加することにより、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の静電潜像に対して非接触の反転現像が行われる。

一般的に、トナーには流動性の改良やクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤が添加されており、この内、本発明に関係する潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩等の高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。

これら外添剤の添加量は、トナーに対して０．０１〜１０質量％程度である。

中間転写体ユニット７は、複数のローラ７１、７２、７３、７４、７５、及び、像担持体である、半導電性で無端ベルト状の中間転写体７０等からなる。

中間転写体７０は、駆動モータ（不図示）に結合された駆動ローラ７３、支持ローラ７１、７２、二次転写バックアップローラ７４、及び、バックアップローラ７５に外接して張架され、中間転写体７０の回動方向が、図１において時計方向になるように配設されている。

感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向して、中間転写体７０を介して一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが設けられている。

一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋには、トナーと反対極性の直流電圧が印加され、転写域に転写電界を形成することにより、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された各色のトナー像が中間転写体７０上に一次転写される。

二次転写バックアップローラ７４に対向して、中間転写体７０を介して、像形成手段である二次転写ローラ５Ａが設けられている。

二次転写ローラ５Ａには、トナーと反対極性の直流電圧が印加され、転写域に転写電界を形成することにより、中間転写体７０上に担持される重ね合わせトナー画像が転写材（用紙）Ｐの表面に二次転写される。

用紙Ｐは、給紙カセット２０から給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写位置に搬送される。そして、カラー画像が用紙Ｐに一括転写される。

なお、用紙Ｐのサイズを変える場合、搬送方向に対して直角方向の長さ（用紙幅）は、中間転写体７０の中央基準で変化するように構成されている。

カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に狭持されて排紙トレイ２６上に載置される。

中間転写体７０の回動方向における二次転写位置の下流側に、中間転写体７０上に残留したトナーを除去するクリーニング部６０が設けられている。

なお、クリーニング部６０の詳細については後述する。

次に、画像形成プロセスについて図１を用いて説明する。

画像記録のスタートにより感光体１Ｙの駆動モータ（図示せず）が始動し、イエロー（Ｙ）の画像形成部１０Ｙの感光体１Ｙが図１の矢示の反時計方向へ回動され、同時に帯電部２Ｙの帯電作用により感光体１Ｙに電位の付与が開始される。

感光体１Ｙは電位を付与された後、露光手段３Ｙによって第１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号による画像書き込みが開始され、感光体１Ｙの表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像は、現像ローラ４Ｙ１により接触或いは非接触の状態で反転現像され、感光体１Ｙの回転に応じて、感光体１Ｙ上にイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。

上記の画像形成プロセスによって感光体１Ｙ上に形成されたＹのトナー像が、一次転写ローラ５Ｙによって、中間転写体７０上に転写される。

続いて、中間転写体７０上のＹのトナー像と同期が取られ、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ねられて形成され、これによりカラートナー像が中間転写体７０上に形成される。

転写後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面上に残った転写残トナーは、感光体クリーニング部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより除去される。

中間転写体７０上のカラートナー像の形成と同期して、給紙カセット２０から１枚づつ分離搬送された用紙Ｐは、レジストローラ２３を経て搬送され、二次転写ローラ５Ａにより、中間転写体７０上のカラートナー像が一括して転写される。

転写後の用紙Ｐは、分離手段（図示せず）により除電され、定着装置２４へと搬送され、トナー像が定着された後、排紙ローラ２５により排紙トレイ２６へ排出される。

一方、転写後の中間転写体７０の表面上に残った転写残トナーは、クリーニング部６０により除去される。

次に、クリーニング部６０の第１の実施形態について図２を用いて説明する。

図２はクリーニング部６０の要部断面図である。

ケーシング６０１は、クリーニング部６０を構成する各部材を取り付け、かつ、中間転写体７０から除去したトナーを収容する収容部を有する。

クリーニングブレード６０２は、ウレタンゴム等の弾性体からなり、ブレードホルダ６０３に接着剤等により固定されている。

ブレードホルダ６０３は、ケーシング６０１に設けられた第１支持軸６０４に回動自在に取り付けられている。

第１押圧バネ６０５は、ブレードホルダ６０３を第１支持軸６０４の周りに反時計方向に付勢する。これにより、クリーニングブレード６０２の先端は、図の矢印で示す中間転写体７０の回動方向と反対方向（カウンター方向）に向いた状態で、バックアップローラ７５にバックアップされた中間転写体７０に圧接位置Ｃで圧接する。

回転ローラ６０８は、芯金にスポンジが被覆されたローラであり、中間転写体７０の図の矢印で示す回動方向においてクリーニングブレード６０２圧接位置Ｃよりも上流側で、中間転写体７０に当接するように配設されている。

回転ローラ６０８は、図示しない駆動手段により、中間転写体７０との当接位置Ｄにおいて、中間転写体７０と同方向に回転し、かつ、回転ローラ６０８の周速が、０．４〜１．２の間で設定できるように構成されている。

シート保持部材６１０は、回転ローラ６０８の上方で、ケーシング６０１に固定された第２支持軸６１１の周りに回動自在に取り付けられている。そして、第２押圧バネ６１２により第２支持軸６１１の周りに、反時計方向に付勢されている。

第１のソレノイド６１３は、第１のワイヤ６１４を介して、各々に対応するシート保持部材６１０に連結されている。

第１のソレノイド６１３が通電されると、第１のワイヤ６１４が引っ張られて、シート保持部材６１０は第２支持軸６１１の周りに時計方向に回転する。

本実施形態としては「当接部材」として機能させているトナー排出規制部材６１５は、ＰＥＴシートからなり、その一端がシート保持部材６１０に両面テープ等で接着されている。その他端は、中間転写体７０との当接位置Ｄと反対側の位置で回転ローラ６０８の表面に当接可能に位置する。

トナー排出規制部材６１５の他端は、第１のソレノイド６１３が非通電の状態にある時には、第２押圧バネ６１２の付勢力で回転ローラ６０８の表面に当接する。そして、第１のソレノイド６１３が通電の状態になると、第１のソレノイド６１３の牽引力によって回転ローラ６０８の表面から離接する。

上述した構成により、図示のように中間転写体７０、クリーニングブレード６０２、回転ローラ６０８、及び、トナー排出規制部材６１５に囲まれた貯留空間Ｓが形成される。

貯留空間Ｓのトナー量（トナーの高さ）は、トナー排出規制部材６１５による当接部を通過して回転ローラの表面から下方に降下するトナーの量と、中間転写体７０から除去される転写残トナーの量との差分に比例して増加する。差分が負になると減少する。

第１の検知手段６１６、及び第２の検出手段６１７は、圧電素子からなり、ケーシング６０１のセンサ保持部材６１８に固接され、貯留空間Ｓの所定位置（高さ）におけるトナーを検知するものである。

第１の検知手段６１６は、図示のように回転ローラ６０８の中心から高さｈ１にあり圧接位置Ｃよりも上方に設置される。そして、後述の制御部は、第１の検知手段６１６の検出結果に基づき、貯留空間Ｓのトナーの量（高さ）が第１の所定値以上であるか否かを判断する。

第２の検知手段６１７は、図示のように回転ローラ６０８の中心から高さｈ２にあり、第１の検知手段６１６よりも下方に配置される。そして、後述の制御部は、第２の検知手段６１７の検出結果から、貯留空間Ｓのトナーの量（高さ）が第２の所定値未満であるか否かを判断する。

６２０はケーシング６０１の底部に設けられた回収スクリュウであり、ケーシング６０１の底部に貯溜したトナーを後方側に搬送し、ケーシング６０１外へ排出する。

６２１は、図２に示すように、一端が中間転写体７０に対向するケーシング６０１の底部に接着され、他端が中間転写体７０に軽く接触するＰＥＴからなるトナー受けシートで、ケーシング６０１内部のトナーが下方に落下することを防止する。

［補給手段］
６３０は、クリーニング部６０の幅方向に渡って回収トナーを均等に補給する補給手段であり、貯留空間Ｓの上方に固設する。

補給手段６３０は、軸Ａを中心に反時計方向に回転する補給スクリュウ６３１と、補給スクリュウ６３１を内部に包む搬送パイプ６３２と、搬送パイプ６３２を支持する補給支持部材６３３と構成される。そして、補給支持部材６３３を介してセンサ保持部材６１８に設置されている。

搬送パイプ６３２は、下方に中間転写体の回動方向と直交する幅方向に渡って多数の補給口Ｏを有する。

後述の回収トナー搬送機構によってクリーニング部６０の補給手段６３０に搬送された回収トナーは、補給スクリュウ６３１の回転によって搬送パイプ６３２内を後方から手前に搬送される間に各補給口Ｏから降下する。

搬送パイプ６３２の補給口Ｏは、奥側から手前に等間隔に配列され、しかも補給口径は、各補給口から等量の回収トナーが降下するよう、奥側から手前に向かって次第に大きくなっている。結果として、回収トナーは貯留空間Ｓの幅方向の全域に渡り均等に補給される。

そして、ケーシング内の手前に到達した余剰の回収トナーは、降下して回収スクリュウ６２０によって後方に搬送されて、クリーニング部６０の外部に搬送される。そして、後述で説明する回収トナー搬送機構によって回収トナー収容部に搬送される。

［均し部材、均し揺動機構］
６４０は、クリーニング部６０の貯留空間Ｓに貯留するトナーを均す均し部材である。用紙搬送方向に直交する幅方向におけるトナー量を均等にしている。

図３の（ａ）は、搬送方向から見た、均し機構の概要図である。均し部材６４０は、均し軸６４１と、複数の支持部材６４２と、各支持軸６４２に固設される２つの均しシートとで構成される。

図３の（ｂ）は、均し軸６４１の方向から見た、１対の均しシート６４３と支持軸６４２の関係を示している。各支持部材６４２は、ポリカーボネート等の樹脂製であり、均し軸６４１に対して一体に成型加工されて製作される。均しシート６４３は、１００μｍ厚みのＰＥＴシートであり、支持部材６４２の溝６４２Ａに挿入され接着剤で固着されている。

図３の（ａ）を用いて均し揺動機構を説明する。

６５０は、均し部材６４０を用紙搬送方向に往復的に揺動する揺動機構である。

揺動機構６５０は、後方のケーシング６０１に支持された軸６５２と、軸６５２に回転可能に支持されて均し軸６４１の後方先端に当接する揺動カム６５１と、揺動カム６５１を回転する揺動モータ６５３と、均し部材６４０を常に後方に付勢する揺動バネ６５４とで構成されている。

揺動カム６５１は、カム本体６５１Ａと、カム本体６５１Ａと一体に回動するカム歯車６５１Ｂとで構成される。カム歯車６５１Ｂは、軸６５１に回動可能に支持され、圧入された固定ピン６５１Ｃでカム本体６５１Ａと一体化されている。

揺動カム６５１の破線部は、均し軸６４１の後方先端が擦動する面であり、均し軸の後方端は、揺動カム６５１の回転により図示の矢印の範囲ａを揺動する。

揺動モータ６５３は、モータ本体６５３Ａと、揺動カム６５１のカム歯車６５１Ｂと噛み合モータ歯車６５３Ｂとで構成される。モータ歯車６５３Ｂは揺動モータ６５３Ａの出力軸に圧入支持される。揺動モータ６５３は、ケーシング６０１にビス等で支持されている。

上記の均し揺動機構は、図示されていない制御部の指示によって揺動モータ６５３が一定の回転速度で回転すると、回転の周期と同期して均し部材６４０が搬送方向と直交する方向に揺動する。従って、各均しシート間の間隔Ａは揺動範囲ａと同等以上であるために、クリーニングブレード６０２の上流側、且つ幅方向に渡る全域において、貯留空間のトナー量を同じ高さに均すことを可能にする。

図４は、クリーニング部６０側から回動する中間転写体７０の表面を見た概念図であり、破線の範囲はクリーニング部６０の配設されている領域を示す。そして、図示のように検知手段６１７が位置する。中間転写体７０の表面に記した縦線は、画像形成装置に用いられる各種用紙の用紙搬送方向に直交する幅方向の長さ（サイズ）に対応している。

このような関係の下で、Ｂ５短辺の用紙で印刷を行うと、図示の領域ａ、ｂ、ｃ、ｉ、ｊ、ｋには全く画像が形成されないために、領域ａ、ｂ、ｃ、ｉ、ｊ、ｋに対応するクリーニング部６０には中間転写体７０から全く転写残トナーが供給されない。このように転写残トナーの供給が甚だ偏る印刷を多量に実行した場合でも、上記の均し揺動機構を図２の補給手段６３０と併用して設けることによって、ａ〜ｋの全領域に対応する貯留空間Ｓにおけるトナーの高さを均等、且つ適正に維持することを可能にする。

［回収トナー収容部］
図５は、複数の画像形成部の各感光体クリーニング部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、及び中間転写ユニット７のクリーニング部６０で各担持体（中間転写体）から除去されたトナーを回収トナーとして回収する回収トナー供給部よりクリーニング部６０の補給手段６３０に搬送する搬送機構を示す、概要図である。

感光体クリーニング部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ内の残トナーは、各回収スクリュウ６Ｙ２、６Ｍ２、６Ｃ２、６Ｋ２によって画像形成装置本体Ａの後方に搬送され、後方本体パネルにある搬送パイプ６Ｙ３、６Ｍ３、６Ｃ３、６Ｋ３内の一端に流下する。更に残トナーは、搬送スクリュウによって搬送パイプ６Ｙ３、６Ｍ３、６Ｃ３、６Ｋ３内を矢印の方向（右方向）に搬送されて他端（右端部）に至る。そして、各搬送パイプ右端の開口６Ｙ４、６Ｍ４、６Ｃ４、６Ｋ４から回収トナー収容部８０のダクト８１０内に搬入されて、回収容室８０１に集められる。

また、中間転写ユニット７のクリーニング部６０でクリーニングされたトナーも、回収スクリュウ６２０で本体パネルの奥側に搬送され、搬送パイプ６２２を経由して開口６２３からダクト８１０内に搬入される。

上記のように、複数の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ及び中間転写体７０からクリーニングされたトナーは、一旦回収トナーとして回収トナー部の収容室８０１に集められる。

回収トナー収容部８０には、上記の収容室８０１の回収トナーを中間転写体７０のクリーニング部６０に搬送するトナー搬送機構を有している。このトナー搬送機構は、特開２００６−１１９５００号公報に記載の空気流でトナーを搬送する空気流方式であり、以下に説明する。

エアーポンプ８０２、８０３によって各フレキシブルなパイプ８０５，８０４，８０５，８０６内に矢印のような空気流が形成され、図示のような空気流の循環経路（システム）を構成している。収容室８０１の回収トナーは、エアーポンプ８０２の吸引力によって形成されたパイプ８０５内の空気流に乗ってエアーポンプ８０２に至る。次に、エアーポンプ８０２内のトナーは、エアーポンプ８０２によってパイプ８０６内に形成された空気流に乗ってクリーニング部６０の補給手段６３０に搬送される。更に補給手段６３０の余剰なトナーは、エアーポンプ８０２、８０３によって形成された搬送パイプ８０７及び搬送パイプ８０８内のエアー流に乗って収容室８０１へ戻る。

そして、収容室８０１の回収トナーが過度に滞ることが起きないよう、回収室８０１内の排出スクリュウを常時、あるいは定期的に回転し、過剰分の回収トナーを廃棄容器８０９に排出している。廃棄容器８０９は交換可能に画像形成装置に設置されている。

［制御構成図］
次に、クリーニング部６０において補給手段６３０によって回収トナーを貯留空間Ｓに補給させるための制御構成について、図６の制御構成図を用いて説明する。

制御部１００は、画像形成装置全体の各種の制御プログラムを実行するＣＰＵからなり、ＲＯＭ、ＲＡＭからなる記憶手段１０１に記憶された制御データ及び画像データを適宜用いて、画像形成手段１０２を制御して通常の画像形成を行う。

また、記憶手段１０１は、画像形成装置で過去に処理された画像に関する情報を保持すること可能である。

制御部１００は、第１の検知手段６１６の検知信号を受けてソレノイド駆動手段１０３を制御する。ソレノイド駆動手段１０３は、第１のソレノイド６１３を駆動する。また、第２の検知手段６１７の検知信号を受けて駆動モータを制御して補給スクリュウ６３１を回転する。

操作・表示部１０４は、ユーザーが画像形成ジョブ（処理条件、部数・枚数Ｎ、等）を入力・設定する。

［制御部の動作手順］
図７は、『回収トナー補給に関する制御の動作手順』を示すフローチャートである。

画像形成ジョブ（枚数Ｎ）が操作・表示手段１０４で設定されると、制御部１００は以下制御フローを実行する。

Ｓ１０１行程は、画像形成ジョブ指令の有無を判定する行程である。ＹＥＳの場合、Ｓ１０２行程に移行する。

Ｓ１０２行程は、画像形成ジョブを開始する行程である。そして、処理枚数の初期化処理（Ｎ＝０）が行われて、Ｓ１０３に移行する。

Ｓ１０３行程は、第１の検知手段６１６の結果がトナー有か否かを判定する行程である。トナー有か、つまり第１のトナー量以上かを判定する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１０４の行程へ移行し、ＮＯの場合にはＳ１０５行程へ移行する。

Ｓ１０４行程は、第１のソレノイド６１３を所定期間作動させるよう、ソレノイド駆動手段１０３を制御する行程である。貯留空間Ｓのトナー量（の高さ）を所定範囲内に維持するよう、所定量のトナーを貯留空間Ｓから排出している。貯留空間Ｓのトナー量が第１の所定量を超えて、クリーニングブレードに過度のトナーが供給されて、クリーニング不良等の画像問題に発展することを防止している。

次の行程のＳ１０５行程は、第２の検知手段６１７の結果からトナー無か否かを判定する行程である。トナー無か否か、つまり貯留空間Ｓのトナー量が第２のトナー量未満か否かを判定する。

ＹＥＳ（無）の場合にはＳ１０６行程へ移行し、ＮＯ（有）の場合にはＳ１０７行程へ移行する。

Ｓ１０６行程は、補給スクリュウ６３１を所定期間回転させるよう、駆動モータ１０４の駆動を制御する行程である。貯留空間Ｓに所定量の回収トナーが補給される。

次に、Ｓ１０７行程に移行する。Ｓ１０７行程は、通常の画像形成処理（１枚）を実行し、カウントを１加算する行程である。そして、Ｓ１０８行程に移行する。

Ｓ１０８行程は、画像形成ジョブが終了したか否かを判定する行程である。カウントがＮｃであるか否かを判断する。ＮＯの場合にはＳ１０３行程に移行し、Ｓ１０３〜Ｓ１０７の行程を繰り返す。そして、ＹＥＳで一連の処理を終了する。

以上のように、上記の実施形態では、補給手段６３０から適量の回収トナーが貯留空間Ｓに加えられるので、貯留空間Ｓのトナー量（の高さ）が常に所定範囲内に維持される。従って、貯留空間からトナーがクリーニングブレードと像担持体との圧接位置Ｃに常に安定的に供給され、クリーニングブレードの潤滑性が常に安定的に維持される。

しかも、従来のトナー帯形成に代わって、回収トナーを再利用しているために、画像形成処理におけるランニングコストを大きく低減できる。更に、従来のようにトナー帯の形成等のために画像形成ジョブの実行が中断されることもなく、画像形成の実質生産性を向上させることが出来る。

次に、第１の実施形態とクリーニング部の構成が異なる、本発明に係る第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態では、幅方向に貯留空間Ｓを複数に分割する分割空間ＰＳに対して回収トナーを独立に補給可能な補給手段６３０を備えている。その点が、幅方向に渡る貯留空間Ｓのトナー量（高さ）を均等に均す均し揺動機構を備える第１の実施形態に対して大きな相違点である。

図８は、分割空間ＰＳ毎に回収トナーを独立に補給可能な補給手段６３０を備えるクリーニング部６０の構成図である。

６３４は、補給手段６３０の補給パイプ６３２の下方に幅方向に渡って配設された補給口Ｏを開閉する複数の開閉部材である。ここでは、１１個の開閉部材６３４が、図４の中間転写体の分割領域ａ〜ｋに対応する分割空間ＰＳに配設されている。

各開閉部材６３４は、矢印ｂの方向にスライド可能に補給支持部材６３３上に支持され、付勢バネ６３７によって右方向のホームポジションに常時付勢されている。

６３７は、図示のように一端が各開閉部材６３４の左側に固着され、他端が第２のソレノイド６３６の作動片に連結されている第２のワイヤである。

開閉部材６３４の開閉機構は、付勢バネ６３５と第２のソレノイド６３６と第２のワイヤ６３７とで構成されている。

補給手段６３０の補給スクリュウ６３１が不図示の駆動モータの駆動により回転している時に第２のソレノイド６３６が作動すると、開閉部材６３４は付勢バネ６３５の付勢力に抗して左方向にスライドして不図示の係止部材で停止する。その結果、搬送パイプ６３２の補給口Ｏが開放され、回収トナーが分割空間ＰＳに補給される。

第２のソレノイド６３６が不作動になると、付勢バネ６３５の付勢力で右方向にスライドしてホームポジションに停止する。その結果、搬送パイプ６３２の補給口Ｏが閉鎖され、回収トナーの補給は、補給スクリュウ６３１の回転にも拘わらず、停止される。

図９は、図８の矢印Ａの方向から透視的に見た場合における、中間転写体７０に対する各開閉部材６３４及び第２のソレノイド６３６の位置関係を示している。ｖは、中間転写体７０の回動する方向であり、Ｗは中間転写体７０の幅方向の長さである。ａ〜ｋは、図４で説明した代表的な用紙サイズに基づき定まる分割領域である。この各分割領域に対応してクリーニング部６０の分割空間ＰＳが位置する。

ここでは、開閉部材６３４及び第２のワイヤ６３７、付勢バネ６３５、第２のソレノイド６３６が、１１箇所の各分割空間ＰＳに配設されている。領域ａ、ｂ、ｊ、ｋに対応する４つの第２のソレノイド６３６が作動して、開閉部材６３４Ａ、６３４Ｂ、６３４Ｊ、６３４Ｋが開放状態にある。図９では、領域ａ〜ｋに対応して第２のワイヤ、付勢バネ、第２のソレノイドの番号にＡ〜Ｋを付記している。

また、第２の検知手段６１７も、領域ａから領域ｋに対応して１１箇所に配設されている。

制御部１００は、複数の第２の検知手段６１７（６１７Ａ〜６１７Ｋ）うちで「トナー無」の検知した検知手段があると、その検知手段に対応する分割空間ＰＳにおけるトナーの量が第２の所定値未満であると判断する。更に、その判断に基づきその分割空間ＰＳに対応する第２のソレノイド６３６を作動させて分割空間ＰＳに回収トナーを補給させるよう、補給手段６３０を制御する。

以上のように、幅方向の各分割空間ＰＳに配設した第２の検知手段６１７の検知結果に基づき、所定量未満に至った分割空間ＰＳに対して所定量の回収トナーを補給することにより、貯留空間Ｓのトナー量（の高さ）を常に所定範囲内に維持可能にする。その結果、クリーニングブレードと像担持体との圧接位置Ｃに貯留空間からトナーが常に安定的に供給され、クリーニングブレードの潤滑性が安定的に維持することを可能にする。

次に、本発明に係る第３の実施形態について以下に説明する。

第３の実施形態では、第２の実施形態での第２の検知手段の検出結果に代えて、記憶手段１０１に記憶された画像に関する情報に基づき各分割空間ＰＳのトナー量を判断し、更にこの判断に基づき各開閉手段６６０（Ａ〜Ｋ）を制御して各開閉部材６３４（Ａ〜Ｋ）の開放時間（ある期間内に各開閉部材が開放状態にある総時間）を制御する点である。

ここでは、第２の検出手段６１７Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）は全て廃止されているが、多くを廃止して単一にするようにしてもよい。

記憶手段１０１に記憶された画像に関する情報は、所定期間に画像形成装置で処理された画像の印字情報である。例えば、中間転写体７０がある時点を起点にして所定距離分走行した時点までに処理された全ての画像が対象である。ここでは、所定距離走行で規定しているが、これに限定されるものではなく、画像形成の処理枚数であってもよい。

記憶手段１０１の記憶容量が増大する課題を考慮して、ここでは、制御部１００は、つぎのような処理を行い、画像データに関する情報を記憶手段１０１に記憶している。

（１）各画像が処理される毎に、各画像データから中間転写体の各分割領域ｊ（ｊ＝ａ〜ｋ）で処理される画像の印字数ｎｊを算出する。

（２）（１）で得られた印字数ｎｊを分割領域ｊ毎に累計的に算出して累計印字数Ｎｊを算出する。Ｎｊ＝Ｎｊ＋ｎｊの処理。

（３）（２）で得られた累計印字数Ｎｊを記憶手段１０１に記憶する。

なお、先に説明しているように、中間転写体の各分割領域ｊはクリーニング部６０の各分割空間ＰＳに対応している。

制御部１００は、更に各分割領域の累計印字数を記憶手段１０１から読み出して、分割領域ｊ毎に累積印字数の差分を算出する。そして、その差分に比例して各開閉部材６３４Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）の開放期間を切り替えるよう、各第２のソレノイド６３６Ｊを制御する。

図１０は、上記の制御部１００の動作手順に関する制御フロー図である。

前提として、本発明に係る画像形成装置Ａは、画像形成ジョブの実行と独立して回収トナーをクリーニング部６０の貯留空間Ｓに補給可能である。画像形成ジョブの進行中に補給時期（タイミング）になると、画像形成ジョブを中断せずに『回収トナーの補給制御』が並行的に実行される。又、補給時期は、通常の画像形成処理によって進行する中間転写体の総走行距離Ｌが所定の総走行距離Ｌｏに至った時点である。そして、所定の総走行距離Ｌｏは、操作・表示手段で予め設定可能である。

図１０に沿って、制御部１００によって実行される『回収トナーの補給制御』の動作手順について説明する。

Ｓ２０１行程は、補給時期か否かを判定している行程である。

総走行距離Ｌは、前回補給制御を行った時から累計加算された走行距離であり、通常の画像形成処理でＬｘが加算される。総走行距離Ｌが所定値Ｌｏ以上であると「補給時期である」と判定され、Ｓ２０２行程へ移行する。総走行距離Ｌが所定値Ｌｏ未満であると、「補給時期ではない」と判定され、Ｓ２０７行程に移行する。

Ｓ２０２〜Ｓ２０６の行程が『回収トナーの補給制御』である。

Ｓ２０２行程は、記憶手段１０１から各分割領域ｊ（ａ〜ｋ）の累計印字数Ｎｊを読み取る行程である。そして、Ｓ２０３行程に移行する。

Ｓ２０３行程は、分割領域ｊ毎に累計印字数の差分を算出する行程である。ここでは、最大累計印字数Ｎｍａｘを求め、次に（Ｎｊ−Ｎｍａｘ）の減算処理を行い、各分割領域ｊ毎の累計印字数の差分を算出している。

Ｓ２０４行程は、上記の各差分に基づき各開閉部材６３４Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）の開放時間を設定する行程である。

実際には、回収トナーの幅方向の位置、幅方向の長さ、補給口の形状等により、それぞれ開閉部材６３４Ｊを同一期間開放しても、各分割空間ＰＳの幅方向における単位長さあたりの補給量、すなわち補給能力は異なるものである。分割空間ＰＳにおける開放時間は、補給能力差を考慮された補正係数が加味された開放時間である。

具体的には、この能力差を補正するための補正係数が、記憶手段１０１に開閉部材６３４Ｊと関連付けられて記憶されている。制御部１００は、この補正係数を取得する。そして、その補正係数を画像領域毎の累計印字数の差分に乗じて、各開閉部材６３４Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）の開放時間を設定している。

Ｓ２０５行程は、補給スクリュウ６３１の回転駆動と各第２のソレノイド６３６Ｊ（Ａ〜Ｋ）の作動を実行する行程である。ここでは、第２のソレノイド６３６Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）は、Ｓ２０４行程で設定された開放時間に基づき、各開閉部材６３４Ｊ（Ｊ＝Ａ〜Ｋ）を引っ張る。この結果、分割空間ＰＳ毎に適量の回収トナーが補給されて各分割空間ＰＳに対して想定されるトナー量の偏差は修正され、貯留空間Ｓのトナー量は幅方向に均等に維持される。

次のＳ２０６行程は、中間転写体７０の総走行距離Ｌと各分割領域の累計印字数Ｎｊを初期化する行程である。Ｌ＝０、Ｎｊ＝０。次の回収トナー補給制御のための準備工程と言えるものである。

Ｓ２０７行程は、貯留空間Ｓのトナー量が第１の所定量以上になったときの排出制御の工程である。具体的に第１の実施形態に係る、図７の制御フローにおけるＳ１０３〜Ｓ１０４の行程であり、説明を省略する。

つぎのＳ２０８行程は、通常の画像形成処理である。１ページの画像形成が終了すると、中間転写体の総走行距離Ｌを更新する処理（Ｌ＝Ｌ＋Ｌｘの処理）を含む。

つぎのＳ２０９行程も通常の画像形成処理に関連する行程ではあるが、第３の実施形態に係わる事項を以下に説明する。

画像形成が処理される毎に、中間転写体７０の各分割領域上に形成される累計印字数更新の処理を行う行程であり、下記の３つの処理で成る。

（１）各分割領域ｊ（ｊ＝ａ〜ｋ）の印字数ｎｊを算出する処理。

（２）その印字数ｎｊを記憶手段１０１に記憶されている累計印字数Ｎｊに加算する処理。つまり、Ｎｊ＝Ｎｊ＋ｎｊの処理である。

（３）記憶手段１０１に累計印字数Ｎｊを記憶させる処理。

以上のように、制御部１００は、補給時期になると、記憶手段１０１に記憶された画像に関する情報（履歴）に基づき貯留空間Ｓの各分割空間ＰＳに適量の回収トナーを補給して、貯留空間Ｓのトナー量（の高さ）を常に所定範囲内に維持可能にする。

そのために、貯留空間からトナーがクリーニングブレードと像担持体との圧接位置Ｃに常に安定的に供給され、クリーニングブレードの潤滑性が安定的に維持することを可能にする。

なお、画像形成装置が待機している時に、強制的に貯留空間Ｓのトナーを排出する強制排出処理と、その後に強制的に所定量の回収トナーに補給する強制定量補給処理と行うようにしてもよい。この処理の付加によって、累計印字数のような画像データに関わる履歴情報に基づき見積もられた貯留空間Ｓのトナー量と、実際のトナー量との誤差が累積されるという問題が解消できる。しかも、強制排出処理されたトナーは、回収トナー収容部８０のトナー搬送機構を経由して補給手段６３０にリサイクルされるために、新たなトナーの消費も全く生じない。

以上のように、回収トナーをクリーニングブレードの上流側の貯留空間Ｓに補給（供給）する本発明の技術は、回収トナーを潤沢に利用できるために、あらゆる状況に対して、クリーニングブレードと像担持体との間の潤滑性を維持する上で最適な条件を設定することを可能にする。従って、トナー帯を形成する従来の技術で問題になったブレード擦れ等の問題も全く発生しない、クリーニング性能の長期安定性に優れた技術である。また、像担持体及びクリーニングブレードの長寿命化の面でも優れた技術である。

更に、本発明の技術を用いることによって、ランニング単価およびプリント生産性の面でも優れた画像形成装置を提供できる。

なお、第２の実施の形態において、各分割空間ＰＳに第１の検知手段６１６と第２の検知手段６１７とを設けるように構成し、分割空間ＰＳに貯留されるトナー量を制御しても良い。

上記実施の形態において、用紙の幅方向におけるサイズ種別に基づき、貯留空間Ｓを複数に分割して各分割空間ＰＳを設定しているが、幅方向における所定の長さ毎に複数に分割して各分割空間ＰＳを設定するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、本発明のクリーニング部を中間転写体に適用したが、これに拘ることなく、中間転写体にトナー像を転写する感光体、あるいは、用紙に直接トナー像を転写する感光体に適用しても良い。

タンデム型カラー画像形成装置の概略構成図。 第１の実施形態におけるクリーニング部６０の要部断面図。 均し部材６４０及びその揺動手段６５０から均し揺動機構の構成を示す向に模式図。 回動方向に直交する幅方向に中間転写体を複数に分割する分割領域と用紙サイズとの関係を示す模式図。 回収トナー収容部からクリーニング部の補給手段６３０に回収トナーを搬送するトナー搬送機構を示す模式図。 画像形成装置Ａの制御ブロック図。 第１の実施形態における回収トナー補給制御の動作手順。 第２の実施形態におけるクリーニング部６０の要部断面図。 補給手段６３０の補給口を開閉する複数の開閉機構を示す模式図。 第３の実施形態における回収トナー補給制御の動作手順。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
７ 中間転写体ユニット
６０ クリーニング部
７０ 中間転写体
８０ 回収トナー収容部
１００ 制御部
６０２ クリーニングブレード
６０３ ブレードホルダ
６０４ 第１支持軸
６０５ 第１押圧バネ
６０８ 回転ローラ
６１０ シート保持部材
６１３ 第１のソレノイド
６１５ トナー排出規制部材
６１６ 第１の検知手段
６１７ 第２の検知手段
６３０ 補給手段
６３６ 第２のソレノイド
６４０ 均し部材
６５０ 揺動機構
Ｃ 圧接位置
Ｄ 当接位置
Ｏ 補給口
ＰＳ 分割空間
Ｓ 貯留空間

Claims (8)

1. 像担持体に圧接して該像担持体に残留したトナーを除去するクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードの圧接位置よりも前記像担持体の回動方向に対して上流側で前記像担持体に当接する回転ローラと、前記回転ローラに対して当接する当接部材と、を有し、少なくとも前記像担持体、前記回転ローラ及び前記当接部材により前記クリーニングブレードで除去したトナーを貯留する貯留空間を形成するクリーニング部と、
   前記クリーニング部で回収されたトナーを回収トナーとして収容する回収トナー収容部と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記回収トナー収容部から搬送された回収トナーを前記クリーニング部の貯留空間に補給する補給手段と備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング部の貯留空間に貯留したトナーの有無を検知する検知手段を有し、
   前記検知手段の検知結果に基づき回収トナーを前記貯留空間に補給させるよう、前記補給手段を制御する制御部を有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. 前記クリーニング部の貯留空間に配設し、前記貯留空間に貯留したトナーを前記像担持体の回動方向と直交する幅方向に均す均し部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補給手段は、前記像担持体の回動方向と直交する幅方向に前記貯留空間を複数に分割する分割空間に独立して補給可能であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の分割空間に対応して前記クリーニング部に配設し、前記分割空間に貯留するトナーを検知する複数の検知手段を有し、
   前記制御部は、前記検知手段の検知結果に基づき、該検知手段の配設された前記分割空間に回収トナーを補給させるよう、前記補給手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体に形成された画像データに関する情報を前記分割空間に対応する前記像担持体の分割領域毎に記憶する記憶手段を有し、
   前記制御部は、前記記憶手段に記憶された画像データに関する情報に基づき、前記分割空間に回収トナーを補給させるよう、前記補給手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記補給手段が、前記複数の分割空間に対応して配設される複数の補給口と、前記補給口を開閉する複数の開閉手段と、を有することを特徴とする請求項４から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体が中間転写体であることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載の画像形成装置。

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