JP2014130206A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残トナーを再利用した場合であっても地汚れ・トナー落ちなどの異常画像の発生を抑制することが可能となるように、記録媒体の平滑度に基づいて残トナーから異物を効率的に除去することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体３に形成されたトナー像を記録媒体９へ転写した後に像担持体３の表面から除去された残トナーを搬送するトナー搬送手段と、トナー搬送手段が搬送する残トナーから異物を除去する異物除去手段と、を備えた画像形成装置１であって、記録媒体９の平滑度を検知する平滑度検知手段８０と、平滑度検知手段８０が検知した平滑度、及び／又は、異物除去手段の動作の過程で累積された平滑度の累積値に応じて異物除去手段を制御する制御手段８５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に画像形成に使用されたトナーを再利用する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体に、画像データに対応した露光を行って静電潜像を形成する。そして、現像装置にて、この静電潜像にトナーを付着させて可視像化した後、記録媒体に転写し、転写されたトナー像を記録媒体に定着する。なお、像担持体に付着したトナーは、その全てが記録媒体に転写されるわけではなく、いくらかは像担持体に残留するので、この転写残トナー（以下、単に「残トナー」という）をクリーニングブレード等により像担持体より掻き落として像担持体をクリーニングし、残トナーを廃トナー容器に収容している。
従来は、残トナーを廃トナーとして廃棄処分していたが、トナーは主成分がバインダー樹脂、即ちプラスチックであるため、これらを廃棄処分すると環境汚染を招く虞がある。
そこで、近年は廃棄による環境汚染の防止や資源の有効利用のために、残トナーを現像装置に搬送してリサイクル（再利用）する画像形成装置が知られている。
例えば特許文献１には、像担持体から掻き落とされた残トナーから異物を取り除き、新規なトナーを補給して再度現像に使用する画像形成装置が記載されている。

また、特許文献２には、現像に再利用した場合に異常画像を発生させる虞のある残トナーを廃棄する画像形成装置が記載されている。即ち、特許文献２の画像形成装置は、残トナーを現像装置へ供給するトナーリサイクル経路と、残トナーを廃棄するための破棄経路と、への切り換えが可能なシャッター機構を有している。残トナーのリサイクルと破棄の切り換えは、像担持体上に形成した基準濃度パッチとして形成されたトナー像のトナー付着量に基づいて制御される。

一方で、異常画像の形成を抑制するために、記録媒体の平滑度を検知し、画像形成の条件にフィードバックする画像形成装置が知られている。
例えば、特許文献３の画像形成装置では、記録媒体の平滑度を検知して、精細度、階調、中間調、トナー量、帯電電位、露光電位、現像電位などの制御値を設定している。
具体的には、平滑度センサが用紙搬送経路に送出された記録媒体の平滑度を検知する。画像形成装置は、平滑度に基づいて画像の精細度、階調、中間調の補正を行う。画像の補正が終了すると画像形成装置は、平滑度に基づいて、静電潜像を現像する際のトナー量、帯電電位、露光電位、及び現像電位を設定して画像形成を行う。

特許文献３において検知される記録媒体の平滑度は、残トナーに混入する異物の量とも相関がある。特許文献１及び２に記載の画像形成装置のように残トナーをリサイクルする構成では、リサイクルトナーに含まれる異物の影響で、トナー落ちや地汚れといった異常画像が発生する虞があり、これを効率よく抑制する必要がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、残トナーを再利用した場合であっても地汚れ・トナー落ちなどの異常画像の発生を抑制することが可能となるように、記録媒体の平滑度に基づいて残トナーから異物を効率的に除去する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、像担持体に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後に該像担持体の表面から除去された残トナーを搬送するトナー搬送手段と、前記トナー搬送手段が搬送する前記残トナーから異物を除去する異物除去手段と、を備えた画像形成装置であって、前記記録媒体の平滑度を検知する平滑度検知手段と、前記平滑度検知手段が検知した前記平滑度、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記平滑度の累積値に応じて前記異物除去手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、残トナーから異物を除去する異物除去手段を記録媒体の平滑度に応じて制御するので、残トナーに含まれる異物を効率よく除去することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の内部の構成を示す図である。 作像ユニットの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るトナー回収手段（トナー搬送手段）の構成を示す図である。 平滑度検知手段の構成を示す図である。 記録媒体の平滑度と、記録媒体の紙粉量との関係を示したグラフ図である。 本発明の一実施形態に係る異物除去手段を備えたトナー回収手段の概略構成図である。 異物除去部材の配置について説明するための概略図である。 本発明の他の実施形態に係る異物除去手段を備えたトナー回収手段の概略構成図である。 （ａ）は本発明の第二の実施形態に係るトナー搬送手段の構成を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）はシャッター機構の動作を説明するための図である。 記録媒体の平滑度とシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。 記録媒体の平滑度と温湿度の環境条件によるシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。 記録媒体の画像面積率によるシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部の構成を示す図である。
図２は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の内部の構成を示す図である。
本発明に係る画像形成装置１は、像担持体となる感光体３に形成されたトナー像を記録媒体９へ転写した後に、感光体３の表面から除去された転写残トナー（以下、単に「残トナー」という）を搬送するトナー回収手段３０（トナー搬送手段）を備えている。さらに、トナー回収手段３０が搬送した残トナーから紙粉、凝集したトナー塊、損壊した現像装置４０等の装置の部材等の異物を除去する異物除去手段３９を備えている。
さらに、記録媒体９の平滑度を検知する平滑度検知手段８０と、平滑度検知手段８０が検知した平滑度及び／又は異物除去手段３９の動作の過程で累積された平滑度の累積値に応じて異物除去手段３９を制御する制御手段８５とを備えている。

先に、本発明の画像形成装置１の内部の構成を説明する。
本発明に係る画像形成装置１は、原稿の画像情報を読み取る画像読取部４（スキャナ）、画像読取部４が読み取った画像情報に基づくレーザ光を出射する露光装置７、露光装置７が形成した静電潜像を担持する像担持体である感光体３、感光体３表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置４０、及び、感光体３表面に形成されたトナー像を記録媒体９に転写する転写装置５０、を備える。画像形成装置１の最下方には、記録媒体９を給紙する給紙装置６０が配置されている。また、画像形成装置１の上方には、画像が形成された記録媒体９を積載する排紙トレイ９１が配置されている。また、転写装置５０の上方には、記録媒体９上のトナー像を記録媒体９に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、定着ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接された加圧ローラ７２とを有する。

画像形成装置１の内部には、作像ユニットとしてプロセスカートリッジ２を配置している。図３は、作像ユニットの構成例を示す図である。プロセスカートリッジ２は、感光体３と、帯電装置１０、現像装置４０、及びクリーニング装置２０等のいずれか１つ以上を一体的に保持して、画像形成装置１に着脱可能になっていればよく、図示するプロセスカートリッジ２に限定するものではない。

また、図３に示すように、帯電装置１０は、感光体３を一様に帯電させる帯電ローラ１１を備える。
現像装置４０の感光体３と対向する位置には、現像ローラ４１が配置されている。現像ローラ４１の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、撹拌しながら現像ローラ４１へ供給する２つの搬送スクリュ４３が備えられている。搬送スクリュ４３によって搬送されるトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤は、図示しない規制部材によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像ローラ４１に担持される。現像ローラ４１は、感光体３との対向位置においてトナーを感光体３の潜像形成面に供給する。また、未使用のトナーが収納されたトナー補給容器４７（図１、図２参照）が、着脱可能に感光体３上部に収容される。トナー補給容器４７中のトナーは、図示しないトナー搬送手段によって、現像装置４０に必要に応じ供給される。

また、現像装置４０の上方には、クリーニング装置２０によって感光体３から除去された残トナー収容する廃トナーボトル４６を備えている。
クリーニング装置２０は、感光体３と当接するクリーニングブレード２１を備える。クリーニングブレード２１によって、感光体３上に残留するトナーを感光体３から除去する。除去したトナーは、搬送スクリュ３１によって搬送される。
転写装置５０は、例えば図１に示すように、感光体３に押し当てられて接触する転写ローラ５２を備えた転写ローラ方式としてもよい。また、感光体３に対して非接触のコロナ放電器からなる転写チャージャとしてもよい。

また、転写装置５０は、図２に示すような転写ベルト方式としてもよい。転写ベルト５１は、３つのローラに掛け回されて回転駆動する無端状ベルトである。転写ベルト５１を挟んで、感光体３と対向する位置には、感光体３上に形成されたトナー像を転写ベルト５１上に転写する転写ローラ５２が配置されている。また、転写ベルト５１の支持ローラ５３と対向する転写ベルト５１の外面には、転写後の転写ベルト５１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置５４を配置する。
何れの転写方式においても、転写ローラ５２に不図示の電源から所定の転写バイアスを印加することで、感光体３上のトナー像を記録媒体９上に移行させる。

さらに、本発明の画像形成装置１が備える制御手段８５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＲＯＭには、画像形成装置１の各部を制御するための制御プログラムが記憶されている。ＲＡＭには、ＲＯＭに記憶されたプログラムがブートされ、プログラムの起動時にＲＡＭがこれらプログラムのＣＰＵによるワークエリアとなる。ＣＰＵは、ＲＯＭ内のプログラムをＲＡＭにブートし、ＲＡＭをワークメモリとして使用しつつ、各プログラムを実行する。また、制御手段８５は、画像形成装置１の各部を制御するための各種の設定値や、動作の過程で累積された各種の値を記憶する不揮発性メモリからなる記憶部８３を備えている。

本発明の画像形成装置１では、画像読取部４（スキャナ）、露光装置７、作像ユニット２、現像装置４０、クリーニング装置２０、定着装置７０、給紙装置６０を制御手段８５が記憶部８３に記憶された制御モードに応じてこれらを制御している。また、制御手段８５は、図示しない操作表示部、画像処理部、画像メモリを制御している。制御手段８５の動作に関しては後述する。

図１、図２、及び図３を参照して、具体的に画像形成動作を説明する。
感光体３の表面は、除電により初期化され、帯電ローラ１１によって一様に帯電される。
露光装置７から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、作像ユニット２の感光体３に向けて照射され、感光体３の表面に静電潜像が形成される。感光体３の潜像形成面が現像装置４０を通過する過程で、静電潜像が現像されトナー像が形成される。感光体３上のトナー像は、転写ローラ５２に印加された、トナーとは逆極性の転写バイアスにより記録媒体９に転写される。トナー像の転写後の感光体３上には、非画像部の地カブリトナー、紙粉等の汚れが残存する。この感光体３上に残存する残トナーは、クリーニング装置２０によって除去される。

ここで、転写装置５０の位置に搬送された記録媒体９は、画像形成装置１の下方に配置された給紙装置６０の給紙カセット６１から、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ６３等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙装置６０には、転写紙等の記録媒体９が複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラが回転駆動されると、最上位の記録媒体９がレジストローラ６３に向けて給送される。

レジストローラ６３に搬送された記録媒体９は、回転駆動を停止したレジストローラ６３のローラニップの位置で一旦停止する。そして、転写ベルト５１上の記録媒体９にタイミングを合わせて、レジストローラ６３が回転駆動されて、記録媒体９が転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体９上に、トナー像が転写される。
その後、記録媒体９は、定着装置７０に搬送される。定着装置７０は、２つの定着ローラ７１、加圧ローラ７２による熱と圧力により、トナー像を記録媒体９に定着させる。
その後、記録媒体９は、排紙ローラ９３により画像形成装置１の外へと排出され、排紙トレイ９１上に順次スタックされる。

クリーニング装置２０によって除去された残トナーは、トナー回収手段３０によって現像装置４０に搬送される。そして、現像装置４０に搬送された残トナーは、現像装置４０内で現像剤に混合され、再使用される。上述したように、感光体３上には、非画像部の地カブリトナー、紙粉等の汚れが残存し、クリーニング装置２０によって除去されることで回収される。したがって、回収された残トナーには、紙粉等の異物が含まれることになる。
したがって、単に残トナーを、供給して再利用するだけでは、安定して高品位の画像を得ることは困難である。そこで、本発明の画像形成装置１では、残トナーに含まれる紙粉の状況に応じて残トナーの処理、具体的には、残トナーから紙粉を除去するか否か、或いは再利用する残トナーの量を決定している。

また、本発明の画像形成装置１では、以下のように制御手段８５が動作している。
画像形成装置１に設けられた平滑度検知手段８０、温湿度検知手段８４等の信号に基づいて、制御手段８５は、トナー回収手段３０、廃トナー搬送手段３７、シャッター機構３８、異物除去手段３９をそれぞれ制御している。
また、制御手段８５は、図示しない操作表示部からの指示入力によりユーザが所望する制御を実行し、読み取った画像データを、一旦画像メモリを有する記憶部８３に格納した上で、所定のあるいはユーザが所望する画像処理を実行する。処理された画像データは、露光装置７に出力され、作像ユニット２で作像され、顕像化される。顕像化された画像は、給紙装置６０から給紙された用紙等の記録媒体９に転写され、定着装置７０で定着された後、排紙装置９０に排紙されることとなる。

＜第一の実施形態＞
図４は、本発明の一実施形態に係るトナー回収手段（トナー搬送手段）の構成を示す図である。
トナー回収手段３０（トナー搬送手段）は、残トナーを搬送する搬送スクリュ３１と、搬送スクリュ３１を収容するとともに残トナーを搬送する空間としての搬送経路３２と、を備える。また、搬送経路３２の搬送方向一端（上流側）には、残トナーが流入する流入口３３が設けられ、搬送方向他端（下流側）には、搬送経路３２内を搬送された残トナーを外部に流出させる補給口３４が設けられている。
感光体３上の残トナーや紙粉は、クリーニング装置２０におけるクリーニングブレード２１によって掻き取られる。その後、流入口３３から搬送経路３２内に流入し搬送スクリュ３１によって搬送され、現像装置４０への補給口３４から現像装置４０に入り再び現像に使用される。
本実施形態に係る画像形成装置１は、記録媒体９の平滑度を検知する平滑度検知手段８０（図１参照）と、トナー回収手段３０に設置された紙粉を除去する異物除去手段３９と、を備えており、平滑度検知手段８０が検知する平滑度に応じて、異物除去手段３９を制御する。

画像形成装置１は、平滑度検知手段８０が検知した平滑度が、設計の中で決定した所定の設定値以下の場合には紙粉が多いと判断し、異物除去手段３９をＯＮにするようにする。逆に平滑度が設計の中で決定した所定の設定値以上の場合には異物除去手段３９をＯＦＦにする。これにより、紙粉が多い記録媒体の場合には確実に紙粉を除去するとともに、ある程度紙粉が少ない記録媒体の場合には異物除去手段３９を使用しないため、効率的に異物の除去を行うと共に、異物除去手段３９の長寿命化を図ることができる。
平滑度検知手段８０は、例えば図１に示すように、給紙カセット６１の上方に配置することができる。この場合、平滑度検知手段８０は、給紙カセット６１に載置された記録媒体９のうちの最上位の記録媒体９の平滑度を検知して、そのデータを制御手段８５に送出する。

図５は、平滑度検知手段の構成を示す図である。
平滑度検知手段８０は、光を記録媒体９の紙面に照射する発光素子８１と、記録媒体９の紙面（表面）で正反射した正反射光を受光する受光素子８２１と、紙面で拡散反射した拡散反射光を受光する第２の受光素子８２２とを備えて構成される。
平滑度の検知方法は、まず発光素子８１が光を紙面に向けて照射し、紙面で正反射された反射光を受光素子８２１によって検知する。平滑な面では、様々な反射光のうち、正反射光の光量が最も多くなる。また、正反射光の光量が、記録媒体９表面の平滑度と最も良好な相関を示す。即ち、正反射光の光量は、平滑度に対して単調増加する。

また、受光素子８２２では、発光素子８１から照射された拡散反射光を受光する。正反射光成分の検知レベルをＲａ、拡散反射成分の検知レベルをＲｂとした場合、その比Ｒａ／Ｒｂを用いることで、正反射光だけを受光する場合に比べて表面平滑度をより高精度に検知することができる。
このような平滑度検知手段８０により記録媒体の平滑度を検知することができる。他にも平滑度を検知する手段は一般的にあるため、本発明の画像形成装置１に用いるものはこれに限るものではない。また、他の検知方法で検知する平滑度とここで用いる平滑度検知手段８０とは相関があることが知られていることから、本発明の画像形成装置１に適用することが可能である。

また、記録媒体の平滑度と、記録媒体自体が有する紙粉の量には、一定の相関があることが分かっている。
図６は、記録媒体の平滑度と、記録媒体の紙粉量との関係を示したグラフ図である。
この図から明らかなように、記録媒体の紙粉量は記録媒体の表面平滑度と相関があり、表面平滑度が高い記録媒体は紙粉が少なく、表面平滑度が低い記録媒体は紙粉が多い傾向がある。なお、図６中、横軸の平滑度はベック平滑度である。このベック平滑度は、光学的平面仕上げされ中央に空気の漏入する円形の穴のある有効面積１０ｃｍ＾２のガラス製標準面を、試料表面に１ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で押し当て、その間を所定の圧力差で１０ｍｌの空気が通過するのに要する時間で測定したものである。また、縦軸の転写紙の紙粉の量は、測定する紙を１０００枚連続通紙した後にレジストローラ対で回収された紙粉の重さである。
このように、記録媒体の平滑度と紙粉の量との間には相関があるため、記録媒体の平滑度を測定すれば、クリーニング装置によって回収される残トナー中の紙粉量を予測できる。

図７は、本発明の一実施形態に係る異物除去手段を備えたトナー回収手段の概略構成図である。
トナー回収手段３０は、残トナーが通過する２つの搬送経路３２（３２１、３２２）を有する。一方の搬送経路は残トナーをそのまま現像装置へと搬送する搬送経路３２１であり、他方の搬送経路は紙粉を吸着する紙粉回収モルト３９１が配置された搬送経路３２２である。各搬送経路３２内には、夫々搬送スクリュ３１（３１１、３１２）が配置されている。何れの搬送経路を搬送された残トナーも、最終的には補給口３４から現像装置４０に補給される。
異物除去手段３９は、残トナーを搬送経路３２１へ流入させるか搬送経路３２２へ流入させるかを決定するシャッター機構３８（３８１）と、残トナー中の紙粉を除去する異物除去部材としての紙粉回収モルト３９１と、を備える。
残トナーは流入口３３から搬送経路３２に流入（落下）する。流入口３３には、制御手段８５によってその動作が制御される可動式のシャッター機構３８１を設けている。
記録媒体の平滑度が高い場合には残トナー中の紙粉が少なくなるので、制御手段８５は、搬送経路３２１側を開放し搬送経路３２２側を閉止するようにシャッター機構３８１を制御する。このように制御することで、搬送経路３２１に残トナーが流入し、残トナーがそのまま現像装置４０に補給される。

また、平滑度が低い場合には残トナー中の紙粉が多くなるので、制御手段８５は、搬送経路３２１側を閉止し搬送経路３２２側を開放するようにシャッター機構３８１を制御する。このように制御することで、搬送経路３２２に残トナーが流入する。搬送経路３２２に流入した残トナーは、紙粉回収モルト３９１にて紙粉除去されながら現像装置４０へ搬送される。
このように、本実施形態では、制御手段８５がシャッター機構３８１を開閉制御することで、残トナーから紙粉を除去するか否かを変更する。

図８は、異物除去部材の配置について説明するための概略図である。
紙粉回収モルト３９１は、搬送スクリュ３１２Ａに添えて搬送経路３２２の上部に配置し、搬送スクリュ３１２Ａで搬送されているトナー中に含まれる軽い紙粉を吸着回収できるようにしておく。この場合、搬送経路３２２内の全ての搬送スクリュ３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃに紙粉回収モルト３９１を添えることも可能であるが、ここでは一部の搬送スクリュ３１２Ａのみに紙粉回収モルト３９１を配置している。

図９は、本発明の他の実施形態に係る異物除去手段を備えたトナー回収手段の概略構成図である。
ここでは、残トナーが現像装置４０に戻る補給口３４の手前部分に異物除去部材としてのメッシュ３６を配置しておき、メッシュ３６で紙粉を除去してトナーのみを通過させる。現像装置４０にはメッシュ３６によって紙粉が除去されたトナーが供給される。
メッシュ３６は、補給口３４側に進出した位置と、補給口３４から退避した位置との間で進退可能に構成されている。メッシュ３６が補給口３４側に進出したとき、残トナーがメッシュ３６を通過して残トナーから紙粉が除去される。平滑度の検知結果によって制御手段８５がメッシュ３６の位置を変化させることにより、残トナーのメッシュ３６の通過有無、即ち残トナーから紙粉を除去するか否かを変更できる。

以下、異物除去手段３９のその他の具体的な制御方法について、例を挙げて説明する。平滑度に基づく制御方法と、下記に記す各制御方法も、互いに矛盾しない限り併用することが可能である。
制御手段８５は、トナー像が形成される記録媒体９の画像面積率（トナー像の記録媒体に対する画像面積率）に応じて異物除去手段３９を制御してもよい。
クリーニング装置２０が感光体３から掻き取った残トナー中の紙粉量（重さ）が同じだとしても、残トナー中の紙粉割合は画像面積率によって異なるから、異物除去手段３９を画像面積率に応じて制御することで効果的な紙粉除去が可能となり、また異物除去手段３９の長寿命化を図れる。
制御方法は、例えば「（平滑度）×（画像面積率）」を算出し、この値が予め設定された値よりも低い場合、即ち紙粉の発生が多い場合は異物除去手段３９をＯＮにし、そうでない場合は異物除去手段３９をＯＦＦにすること等が考えられる。
なお、異物除去手段３９をＯＮにするとは、図７に示す異物除去手段３９の場合は、シャッター機構３８１を制御して、紙粉回収モルト３９１のある搬送経路３２２側に残トナーを流入させることと同義である。また、図９に示す異物除去手段３９の場合は、メッシュ３６の位置を制御して、残トナーがメッシュ３６を通過するようにすることと同義である。

また、画像形成装置１では、トナー像が形成される当該記録媒体の画像面積率に応じて異物除去手段３９を制御してもよいし、異物除去手段の動作の過程で累積された画像面積率の累積値に応じて異物除去手段を制御してもよい。また、トナー像が形成される当該記録媒体の画像面積率と、累積された画像面積率と、を併用してもよい。なお、この累積値は、制御手段８５の記憶部８３に記憶されて使用される。
さらに、制御手段８５は、トナー像が形成される記録媒体９の画像形成面情報に応じて異物除去手段３９を制御してもよい。画像形成面情報とは、記録媒体の一方の面（表面、第一面）に画像を形成するか、記録媒体の他方の面（裏面、第二面）に画像を形成するかを示す情報である。

記録媒体９の他方の面にトナー像を形成する場合、すでに一方の面でトナー像の形成動作が実行されて紙粉が多く取られていることから、一方の面に画像を形成する場合に比べて相対的に紙粉が少ない。つまり、他方の面にトナー像を形成するために通紙される記録媒体は、一方の面にトナー像を形成したときに、給紙カセット６１から給送されて、搬送経路を一度通過している。この際に、給紙ローラ等によって摺擦されたり、搬送経路に当たったりして、記録媒体９の表面から一部の紙粉が離脱している。
この一部の紙粉が離脱した記録媒体９が、再度給紙されることで他方の面にトナー像が形成される。このような場合は紙粉の発生が少ないと予測されることから、平滑度の値にかかわらず、異物除去手段３９をＯＦＦにするように制御する。画像形成面情報を参照することにより、効果的な紙粉除去が可能となり、また異物除去手段３９の長寿命化を図れる。

また、画像形成装置１では、トナー像が形成される当該記録媒体の画像形成面情報に応じて異物除去手段３９を制御してもよいし、異物除去手段の動作の過程で累積された画像形成面情報の累積値に応じて異物除去手段を制御してもよい。また、トナー像が形成される当該記録媒体の画像形成面情報と、累積された画像形成面情報と、を併用してもよい。なお、この累積値は、制御手段８５の記憶部８３に記憶されて使用される。
また、給紙・搬送する記録媒体９の記録媒体９の大きさによって異物除去手段３９を制御してもよい。画像形成装置１で、トナー像を形成する場合は給紙カセット６１にセットされる時点で記録媒体９の大きさは検知されている。また、トナー像を形成する場合に紙搬送経路中で通過する記録媒体９の大きさの検知を実施することができる。この記録媒体９の大きさによって発生する紙粉の量が異なってくる。即ち、記録媒体９のサイズが大きい場合は紙粉の発生が多いと予測され、記録媒体９のサイズが小さい場合は紙粉の発生が少ないと予測されることから、その情報を参照することにより、効果的な紙粉除去が可能となり、また異物除去手段３９の長寿命化を図れる。記録媒体の大きさ情報から紙粉の発生が多いと予測される場合には、異物除去手段３９をＯＮにし、そうでない場合は異物除去手段３９をＯＦＦにする。

具体的には、例えば「（平滑度）×（標準の記録媒体の大きさ）／（トナー像を形成する記録媒体の大きさ）」を算出し、この値から紙粉の発生が多いと予測される場合は異物除去手段３９をＯＮにし、そうでない場合は異物除去手段３９をＯＦＦにすること等が考えられる。
異物除去手段３９の制御においては、トナー像が形成される当該記録媒体の大きさ情報を用いてもよいし、異物除去手段３９の動作の過程で累積された記録媒体９の大きさ情報の累積値に応じて異物除去手段３９を制御してもよい。また、当該記録媒体の大きさ情報と、累積された記録媒体の大きさ情報と、を併用してもよい。

また、制御手段８５は、トナー像を形成する際の、画像形成装置１が設置されている環境、つまり温湿度によって異物除去手段３９を制御してもよい。即ち、画像形成装置１の環境によっても紙粉の出やすさは変わってくるため、その情報を参照することにより、効果的な紙粉除去が可能となり、異物除去手段３９の長寿命化を図れる。
参照する温湿度は、画像形成装置１の装置内外のいずれでもよいが、画像形成装置１の装置内が好ましい。図１に示す画像形成装置１において温湿度は、画像形成装置１内に配置された温湿度検知手段８４によって検知される。温湿度の情報から紙粉の発生が多いと予測される場合には、異物除去手段３９をＯＮにし、そうでない場合は異物除去手段３９をＯＦＦにする。

異物除去手段３９の制御においては、トナー像を形成するときの温湿度の情報に応じて異物除去手段３９を制御してもよいし、異物除去手段３９の動作の過程で累積された温湿度の情報に応じて異物除去手段３９を制御してもよい。また、トナー像を形成するときの温湿度の情報と、累積された温湿度の情報と、を併用してもよい。

画像形成装置１において継続的にトナーリサイクルを行うと、残トナー中の紙粉が累積されていく可能性がある。従って、トナー像を形成するときの当該記録媒体に関わる情報のみならず、それ以前の情報も参照することにより、残トナーからより効果的に紙粉を除去し、また異物除去手段３９の長寿命化を図ることができる。

＜第二の実施形態＞
本実施形態に係る画像形成装置について、図３を参照して説明する。
クリーニングブレード２１によって回収された残トナーは、搬送スクリュ３１によりトナー回収手段３０内を搬送される。搬送経路３２の下部には廃トナーボトル４６が備えられており、残トナーを現像装置４０に搬送するか、又は現像装置４０に搬送せずに廃トナーボトル４６に搬送するかを選択できる構成になっている。
本発明の画像形成装置１は、トナー搬送手段として、残トナーを現像装置４０へ搬送するトナー回収手段３０（第１の搬送手段）と、残トナーを廃トナーボトル４６へ搬送する廃トナー搬送手段３７（第２の搬送手段）と、トナー回収手段３０及び／又は廃トナー搬送手段３７へ流入する残トナーの量を調整するシャッター機構３８（３８２）と、を備えている。制御手段８５は、平滑度検知手段８０が検知する平滑度に応じてシャッター機構３８２を制御する。

図１０（ａ）は、本発明の第二の実施形態に係るトナー搬送手段の構成を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）はシャッター機構の動作を説明するための図である。
図１０（ａ）に示すように、搬送経路３２には、残トナーを現像装置４０へ搬送する搬送経路を有するトナー回収手段３０と、廃トナーボトル４６へ搬送する搬送経路を有する廃トナー搬送手段３７と、現像装置４０にリサイクルトナー（残トナー）を補給する補給口３４と、廃トナーボトル４６にリサイクルトナーを供給する供給口３５と、搬送されるトナー量を調整するシャッター機構３８２とを備えている。シャッター機構３８２は、平滑度検知手段８０（図１参照）が検知する平滑度や、温湿度検知手段８４（図１参照）が検知する温湿度に応じて制御手段８５によって制御される。制御手段８５の制御によりシャッター機構３８２は、搬送経路３２の中途に設けられた供給口３５を開閉する。

図１０（ｂ）に示すように、この状態ではシャッター機構３８２は閉じているため、搬送スクリュ３１により搬送される残トナーはすべて補給口３４を通って現像装置４０内へ補給される。
一方、図１０（ｃ）に示すように、この状態ではシャッター機構３８２は全開であるため、搬送スクリュ３１により搬送される残トナーは、補給口３４へは搬送されず、供給口３５から廃トナーボトル４６へ供給される。
以上のように、シャッター機構３８２の変位量（開度）によって現像装置４０内へ供給されるリサイクルトナーの比率を変えることが可能となる。

図１０においては、トナー回収手段３０の搬送経路と廃トナー搬送手段３７の搬送経路とを一部兼用しているが、トナー回収手段３０の搬送経路と廃トナー搬送手段３７の搬送経路とを兼用しない構成とすることもできる。この場合、現像装置４０と廃トナーボトル４６へ導く搬送経路、残トナーを搬送するためのスクリュ、補給量を制御するためのシャッター等の調整機構をそれぞれ別個に設ける。これによって、リサイクルする残トナー、廃棄する残トナーを容易に分離することができる。

図１１は、記録媒体の平滑度とシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。
本発明の画像形成装置１では、シャッター機構３８２は、記録媒体９の平滑度が低い場合に廃トナーボトル４６へトナーを搬送する割合が多く、または、記録媒体９の平滑度が高い場合に現像装置４０へトナーを搬送する割合が多くなるように制御される。言い換えれば、シャッター機構３８２は、記録媒体の平滑度の増加に応じて、現像装置４０へトナーを搬送する割合を増大させるように制御される。

図６で説明した通り、平滑度が高い記録媒体９は紙粉の量が少ないため、シャッターの変位量を少なくして、残トナーを現像装置４０内へリサイクルしても紙粉を原因とする異常画像は発生しない。

一方、平滑度が低い記録媒体９は紙粉の量が多いため、シャッターの変位量を多くすることにより、残トナーを現像装置４０内へリサイクルせず、廃トナーボトル４６へ搬送する割合を増やすことで、紙粉起因の異常画像の発生を抑制することが可能となる。
なお、図１１では平滑度に対するシャッターの変位量を非線形で記載したが、システムの構成によってはこの限りではなく、線形でも構わない。

また、平滑度の値は、画像形成する当該記録媒体の平滑度を用いてもよいし、複数の記録媒体の平滑度の累積値や、累積値から求めた平均値を用いてもよい。
例えば、シャッターの変位量の制御には、使用する記録媒体９の１００枚の平滑度の平均値を用いることができる。或いは、１回の画像形成動作ごとに直近の１００枚の記録媒体９の平滑度の平均値を求めて、その画像形成動作ごとにシャッターの変位量を変えてもよい。
さらには、予め記録媒体９の種類に応じて平滑度と、発生する紙粉の量を測定して図６に示すようなグラフを作成し、このグラフからシャッターの変位量を決定するテーブルを作成しておく。このテーブルに基づいて制御手段８５によりシャッターの変位量を制御することも可能である。

以上のように、平滑度が低い記録媒体９では紙粉が多く発生するため、トナーリサイクルの量を減らす（廃トナーボトル４６に搬送する残トナーの量を多くする）ことにより紙粉起因の異常画像を抑制することが可能となる。一方、平滑度が高い記録媒体９では発生する紙粉が少ないため、トナーリサイクルの割合を多くしても紙粉起因の異常画像が発生しない。このため、平滑度が高い記録媒体９ではトナーリサイクルの割合を多くすることにより環境負荷を低減することが可能となる。すなわち、平滑度が低い記録媒体９では廃トナーボトル４６へ搬送する残トナーの割合を多く、平滑度が高い記録媒体９ではリサイクルする残トナーの割合を多くすることにより、紙粉起因の異常画像の抑制と環境負荷低減を両立可能となる。
このように、トナーリサイクルの割合を最適化することが可能となるため、紙粉起因の異常画像の抑制と環境負荷低減を両立可能なトナーリサイクルが可能となる。

図１２は、記録媒体の平滑度と温湿度の環境条件によるシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。
本発明の画像形成装置１では、シャッター機構３８２は、さらに、温度と湿度が低い場合に廃トナーボトル４６へトナーを搬送する割合が多く、または、温湿度が高い場合に現像装置４０へトナーを搬送する割合が多くなるように制御される。言い換えれば、シャッター機構３８２は、温湿度の増加に応じて、現像装置４０へトナーを搬送する割合を増大させるように制御される。

高温高湿環境下では、水分子が間に介在することにより紙粉が記録媒体９から離れにくくなるため、残トナー中の紙粉の量が少ない。このため、シャッターの変位量を少なくして、現像装置４０内へリサイクルする残トナーの量を増やしても紙粉起因の異常画像が発生しない。逆に、低温低湿環境下ではシャッターの変位量を多くして廃トナーボトル４６へ搬送する残トナーの割合を増やすことにより、効果的に紙粉起因の異常画像を抑制することが可能となる。
すなわち、絶対湿度の値をＡＨとすると、表１に示したように絶対湿度ＡＨに対して選択するシャッター変位量カーブを図１２のＬＬ、ＭＭ、ＨＨと変えることで、外気の温湿度によってシャッターの変位量を変えることが可能となる。なお、前述した温湿度を検知するタイミングは、マシンが省エネモードから復帰した時か、プロセスコントロールの時が望ましい。

表１：絶対湿度に対するシャッター変位量カーブの対応表

以上のように、使用される温湿度環境によって、記録媒体９からの紙粉の発生のしやすさが異なるため、像担持体へ回り込む紙粉の量が変わる。このため、使用される環境の温湿度の情報も加味してトナーリサイクルの割合を変えることにより、トナーリサイクルできるトナーの量を最適化することが可能となるため、紙粉起因の異常画像の抑制と環境負荷の低減が可能となる。
絶対湿度が高いと、記録媒体表面から像担持体へ回り込む紙粉の量が少なくなるため、トナーリサイクルの割合を増やしても異常画像が発生しにくい。一方、絶対湿度が低いと、像担持体へ回り込む紙粉の量が多くなるため、トナーリサイクルの割合を減らすことで異常画像の発生を抑制することが可能となる。

図１３は、記録媒体の画像面積率によるシャッターの変位量との関係を示すグラフ図である。
本発明の画像形成装置１では、シャッター機構３８２は、記録媒体９の画像面積率が低い場合に廃トナーボトル４６へトナーを搬送する割合が多く、または、記録媒体９の画像面積率が高い場合に現像装置４０へトナーを搬送する割合が多くなるように制御される。言い換えれば、シャッター機構３８２は、記録媒体９の画像面積率の増加に応じて、現像装置４０へトナーを搬送する割合を増大させるように制御される。

画像面積率が高いと、記録媒体９と感光体３が直接接触する面積が小さくなるため感光体３へ回りこむ紙粉の量が少なくなる。このため、残トナー中の紙粉の量が少なく、現像装置４０へリサイクルしても紙粉起因の異常画像は発生しにくいため、シャッターの変位量を少なくして、現像装置４０内へリサイクルする残トナーの量を増やしても紙粉起因の異常画像が発生しない。
逆に、画像面積率が低いと、記録媒体９と感光体３が直接接触する面積が大きくなるため感光体３へ回りこむ紙粉の量が多くなる。このため、残トナー中の紙粉の量が多く、シャッターの変位量を多くして残トナーへ搬送する残トナーの割合を増やすことで、紙粉に起因する異常画像を抑制することが可能となる。

すなわち、画像面積率αは、表２に示したように画像面積率αに対して選択するシャッター変位量カーブを図１３のＡ、Ｂ、Ｃと変えることで、トナーリサイクルをしつつ紙粉起因の異常画像の発生を抑制することが可能となる。画像面積率αは、例えば１００枚使用した記録媒体９の平均値などが挙げられる。または、１回の画像形成動作ごとに平均値を求めて、その画像形成動作ごとに変えてもよい。

表２：画像面積率に対するシャッター変位量カーブの対応表

以上のように、印字される画像面積率によって、感光体３と記録媒体９が直接接する面積が変わるため、感光体３へ回り込む紙粉の量が変わる。このため、印字される画像面積率の情報も加味してトナーリサイクルの割合を変えることにより、トナーリサイクルできる残トナーの量を最適化することが可能となるため、紙粉起因の異常画像の抑制と環境負荷の低減が可能となる。
印字される画像面積率が高いと、感光体３と記録媒体９が直接接する面積が小さくなる。この場合、感光体３へ回り込む紙粉の量も少なくなるため、トナーリサイクルの割合を増やしても異常画像が発生しにくい。一方、印字される画像面積率が低いと、感光体３へ回り込む紙粉の量が多くなるため、トナーリサイクルの割合を減らすことで異常画像の発生を抑制することが可能となる。

１…画像形成装置、２…作像ユニット／プロセスカートリッジ、３…感光体／像担持体、４…画像読取部、７…露光装置、９…記録媒体、１０…帯電装置、１１…帯電ローラ、２０…クリーニング装置、２１…クリーニングブレード、３０…トナー回収手段、３１、３１１、３１２…搬送スクリュ、３２、３２１、３２２…搬送経路、３３…流入口、３４…補給口、３５…供給口、３６…メッシュ、３７…廃トナー搬送手段、３８…シャッター機構、３８１…シャッター機構、３８２…シャッター機構、３９…異物除去手段、３９１…紙粉回収モルト、４０…現像装置、４１…現像ローラ、４３…搬送スクリュ、４６…廃トナーボトル、４７…トナー補給容器、５０…転写装置、５１…転写ベルト、５２…転写ローラ、５３…支持ローラ、５４…転写ベルトクリーニング装置、６０…給紙装置、６１…給紙カセット、６２…給紙ローラ、６３…レジストローラ、７０…定着装置、７１…定着ローラ、７２…加圧ローラ、８０…平滑度検知手段、８１…発光素子、８２、８２１、８２２…受光素子、８３…記憶部、８４…温湿度検知手段、８５…制御手段、９０…排紙装置、９１…排紙トレイ、９３…排紙ローラ

特開２００３−１９５７１４公報 特開２００７−２３２７８８公報 特開２００６−１２６２８１公報

Claims (10)

1. 像担持体に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後に該像担持体の表面から除去された残トナーを搬送するトナー搬送手段と、
   前記トナー搬送手段が搬送する前記残トナーから異物を除去する異物除去手段と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記記録媒体の平滑度を検知する平滑度検知手段と、
   前記平滑度検知手段が検知した前記平滑度、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記平滑度の累積値に応じて前記異物除去手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段を備え、
   前記トナー搬送手段は、前記残トナーを前記現像手段に搬送する手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記トナー像の前記記録媒体に対する画像面積率、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記画像面積率の累積値に応じて前記異物除去手段を制御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. 前記制御手段は、前記記録媒体の一方の面にトナー像を形成するか、前記記録媒体の一方の面にトナー像を形成した後に他方の面にトナー像を形成するかを示す画像形成面情報、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記画像形成面情報の累積値に応じて前記異物除去手段を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、トナー像が形成される前記記録媒体の大きさ情報、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記大きさ情報の累積値に応じて前記異物除去手段を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温湿度の情報、及び／又は、前記異物除去手段の動作の過程で累積された前記温湿度の情報の累積値に応じて前記異物除去手段を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段を備え、
   前記トナー搬送手段は、前記残トナーを前記現像手段へ搬送する第１の搬送手段と、前記残トナーを廃トナーボトルへ搬送する第２の搬送手段と、を有し、
   前記第１の搬送手段、及び／又は、前記第２の搬送手段へ流入する前記残トナーの量を調整するシャッター機構と、を備え、
   前記制御手段は、前記平滑度検知手段が検知する平滑度に応じて前記シャッター機構を制御することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記平滑度検知手段が検知する平滑度の増加に応じて前記第１のトナー搬送手段へ流入する前記残トナーの割合を増大させるように前記シャッター機構を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記温湿度検知手段が検知する温湿度の増加に応じて前記第１のトナー搬送手段へ流入する前記残トナーの割合を増大させるように前記シャッター機構を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記トナー像の前記記録媒体に対する画像面積率の増加に応じて前記第１のトナー搬送手段へ流入する前記残トナーの割合を増大させるように前記シャッター機構を制御することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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