JP2019219507A

JP2019219507A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2019219507A
Application number: JP2018116584A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　貴洋; Takahiro Iwasaki; 貴洋岩崎
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-26
Also published as: US10768565B2; US20190391518A1

Abstract

【課題】トナーを貯留する貯留部の満杯状態の誤検出を防止する。【解決手段】飛散したトナーを含む空気からトナーを遠心分離するサイクロン部１０２と、サイクロン部１０２により分離されたトナーを貯留する貯留部１０３と、サイクロン部１０２によりトナーが分離された後の空気を通すフィルター部１０５と、フィルター部１０５を通った空気を導くダクト２００と、フィルター部１０５を通った空気を排出するために空気の流れを発生させるファン３００と、を備え、ファン３００の回転速度の変化に基づいて、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態を検出する画像形成装置において、複数回測定されたファン３００の回転速度の変動率が所定値以上である場合に、警告を通知する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、トナーを用いて用紙に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置として、現像部で発生する飛散トナーを吸引してサイクロン部により遠心分離することでトナーを貯留部に回収し、遠心分離できないトナーをフィルターで捕集するトナー捕集部を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。貯留部がトナーで満たされて満杯状態となると、トナーが巻き上がってフィルターに目詰まりが発生し、結果として画像形成装置内にトナーが飛散してしまうため、上記特許文献１では、フィルターの目詰まりを検出する光学式のセンサーを搭載し、このセンサーにより目詰まりが検出されるとトナー捕集部の空気の流量を調整するようになっている。

また、フィルターの目詰まりが発生してからではトナーの飛散を適正に抑制することができないため、フィルターの目詰まりが発生する前に、ファンの回転速度の変化に基づいて貯留部の満杯状態を検出し、トナーの機内飛散を抑制する画像形成装置が提案されている。

特開２０１３−１６０８４３号公報

しかしながら、画像形成装置の組立時や清掃メンテナンス時に、サイクロン部を含むユニットやダクトを組み付けたり、取り外したりする際に、ダクトに隙間ができると、ファンの回転速度が安定しないため、貯留部の満杯状態（サイクロンユニットの使用限界）を誤検出するといった問題があった。特に、サイクロンユニットの下流側のダクトは機内の奥側に配置されることが多く、ダクトの隙間を目視で確認しにくいため、組み付け状態に異常があっても見逃してしまう場合があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、トナーを貯留する貯留部の満杯状態の誤検出を防止することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、
飛散したトナーを含む空気からトナーを遠心分離するサイクロン部と、
前記サイクロン部により分離されたトナーを貯留する貯留部と、
前記サイクロン部によりトナーが分離された後の空気を通すフィルター部と、
前記フィルター部を通った空気を導くダクトと、
前記フィルター部を通った空気を排出するために空気の流れを発生させるファンと、
前記ファンの回転速度を測定する回転速度測定手段と、
前記ファンの回転速度の変化に基づいて、前記貯留部がトナーで満たされた満杯状態を検出する満杯状態検出手段と、
前記回転速度測定手段により複数回測定された前記ファンの回転速度の変動率が所定値以上である場合に、警告を通知する警告手段と、
を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記ダクトは、複数のダクト部品が連結されて構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記ファンは、前記複数のダクト部品のうち、最も下流のダクト部品に対応する位置、又は、最も下流のダクト部品より下流側に配置されることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記回転速度測定手段は、前記ファンが回転した回数を所定時間以上測定することで、前記ファンの回転速度を算出することを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記警告手段は、前記回転速度測定手段により複数回測定された前記ファンの回転速度のうち最大値及び最小値を用いて、前記変動率を算出することを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記サイクロン部と前記貯留部と前記フィルター部とは一体となって形成され、前記画像形成装置の本体部に着脱自在に構成されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
画像形成を行う環境条件の変化に基づいて、前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を補正する補正手段を備えることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、
前記環境条件は、温度、気圧及び湿度のうち、少なくともいずれか一を含むことを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、
前記温度、気圧及び湿度は、前記ファンを通過する空気の温度、気圧及び湿度であることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記満杯状態検出手段は、前記画像形成装置の設置時に前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を前記補正手段により補正した基準回転速度を、前記ファンの回転速度の初期状態として用い、当該初期状態からの前記ファンの回転速度の変化に基づいて、前記満杯状態を検出することを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記ファンの回転時間を合計した合計回転時間に基づいて、前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を補正する補正手段を備えることを特徴としている。

本発明によれば、トナーを貯留する貯留部の満杯状態の誤検出を防止することができる。

本発明の実施形態における画像形成装置の全体構成を示す概略図である。画像形成装置の機能的構成を示すブロック図である。トナー捕集部及びダクトを模式的に示す図である。（ａ）は、測定時間に対するファンの出力パルス数と１パルスの検出誤差を示す図である。（ｂ）は、測定時間に対する１パルスの検出誤差をプロットしたグラフである。（ａ）は、トナー貯留量と現像風速との対応関係を示す図である。（ｂ）は、トナー貯留量とファンの回転速度との対応関係を示す図である。（ａ）は、ダクトに隙間がない状態で測定したファンの回転速度の変動例である。（ｂ）は、ダクトに隙間がある状態で測定したファンの回転速度の変動例である。空気の密度の逆数の三乗根とファンの回転速度との対応関係を示す図である。温度とファンの回転速度との対応関係を示す図である。湿度とファンの回転速度との対応関係を示す図である。標高とファンの回転速度との対応関係を示す図である。ダクト隙間検出処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

図１は、本発明の実施形態における画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。また、図２は、画像形成装置１の機能的構成を示すブロック図である。

画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。

画像形成装置１は、外装を形成する略直方体状の装置本体部１Ａを有し、この装置本体部１Ａには、用紙収納部１０と、画像読取部２０と、画像形成部３０と、定着部４０と、制御部５０と、記憶部６０と、操作表示部７０と、環境測定部８０と、トナー捕集部１００とが設けられている。

用紙収納部１０は、画像形成装置１の下部に配置されており、用紙のサイズや種類に応じた複数のトレイ１１が設けられている。用紙は、トレイ１１から給紙されて搬送部１２に送られ、搬送部１２によって画像形成部３０及び定着部４０に搬送される。

画像読取部２０は、図示しない原稿搬送部により搬送された原稿又は原稿台２１に載置された原稿の画像を読み取って、画像データを生成する。また、画像読取部２０は、Ａ／Ｄ変換によって作成された画像データに、シェーディング補正やディザ処理、圧縮等の処理を施し、後述する制御部５０のＲＡＭ（図示略）に格納する。
なお、画像データは、画像読取部２０から出力されるデータに限定されず、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピューターや他の画像形成装置等の外部装置から受信したものであってもよい。

画像形成部３０は、画像形成ジョブに基づいて用紙に画像形成を行う。
画像形成部３０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの色成分に各々対応する４組の画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと、中間転写ベルト３３と、１次転写部３４と、２次転写ローラー３５とを備えている。

画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの各々は、ドラム状の感光体３１、この感光体３１の周囲に配置された現像部３２、図示しない帯電部、露光部及びクリーニング部等を有している。

露光部は、帯電部により表面が帯電された感光体３１上にレーザー光を照射、露光することにより、感光体３１上に静電潜像を形成する。現像部３２は、露光された感光体３１上に現像ローラー３２ａにより所定の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのいずれか）のトナーを供給し、感光体３１上に形成された静電潜像を現像する。

Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫに対応する４つの感光体３１上に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのトナーで形成された画像（単色画像）は、各感光体３１から中間転写ベルト３３に転写される。中間転写ベルト３３は、複数の搬送ローラーに巻き回された無端ベルトであり、各搬送ローラーの回転に従って回転する。
中間転写ベルト３３の内周側における画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの各感光体３１と対向する位置には、１次転写部３４が設けられている。この１次転写部３４は、中間転写ベルト３３にトナーと反対の極性の電圧を印加することで、感光体３１上に付着したトナーを中間転写ベルト３３に転写する。

そして、中間転写ベルト３３が回転駆動することで、中間転写ベルト３３の表面には、４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋで形成されたトナー像が順次転写される。すなわち、中間転写ベルト３３上には、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫを色成分とするトナー像が重なり合い、カラー画像が形成される。

中間転写ベルト３３の外周側にて対向する位置に２次転写ローラー３５が配設されている。この２次転写ローラー３５と中間転写ベルト３３とが接触するニップ部が転写位置であり、２次転写ローラー３５は、搬送部１２によって搬送されてきた用紙を中間転写ベルト３３に接触させて、中間転写ベルト３３の外周面上に形成されているトナー像を用紙に転写する。

２次転写ローラー３５における用紙の排出側には、定着部４０が設けられている。
定着部４０は、加熱ローラー及び加圧ローラーからなる一対のローラーを備えている。用紙は、当該一対のローラーのニップ部を通ることにより熱と圧力が加えられ、用紙上に転写されたトナー像が溶融定着する。

また、４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの各現像部３２の上側には、それぞれ吸引ダクト３６が配設されている。つまり、４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋに対応して４つの吸引ダクト３６、…が設けられている。各吸引ダクト３６には、対応する画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋで飛散したトナーを含むトナー含有空気が通る。

４つの吸引ダクト３６、…は、それぞれ共通ダクト３７に接続されている。共通ダクト３７は、上下方向に延びる中空の直方体状に形成され、トナー捕集部１００（詳細後述）を着脱自在な受け部の役割及び４つの吸引ダクト３６、…からトナー捕集部１００にトナー含有空気を導く役割を具備している。

共通ダクト３７の４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと対向する側面には、吸引ダクト３６を接続可能な４つの連通口（図示略）が設けられている。一方、共通ダクト３７の４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと対向する側と反対側の面には、トナー捕集部１００の流入口１０１（図３参照）が接続される接続口３７ａが設けられている。

トナー捕集部１００には、トナー捕集部１００を通った空気を導くダクト２００が接続されている。また、ダクト２００のトナー捕集部１００と反対側には、ファン３００が配設されている。ファン３００は、共通ダクト３７からトナー捕集部１００及びダクト２００の内部を経て画像形成装置１の外部に排出される空気の流れを発生させる。具体的には、共通ダクト３７からトナー捕集部１００の内部へ流れた空気は流出口１０６（図３参照）から出て、その後、ダクト２００及びファン３００を通って画像形成装置１の外部へ排出される。なお、図１においては、トナー捕集部１００、ダクト２００及びファン３００の形状や設置位置等を簡略化している。
また、ファン３００は、回転速度（単位時間あたりの回転数）を算出するためのパルス信号を制御部５０に出力する。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部５０のＣＰＵは、記憶部６０に記憶されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って、各種処理を実行する。

記憶部６０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体の不揮発性メモリー等で構成されている。
記憶部６０には、制御部５０で実行されるシステムプログラムや処理プログラムを始めとする各種プログラム、これらのプログラムの実行に必要なデータが記憶されている。

操作表示部７０は、表示画面を備え、画面上に各種情報の表示を行う表示部７１、及びユーザーによる各種指示の入力に使用される操作部７２を備えている。

環境測定部８０は、画像形成装置１により画像形成を行う際の環境条件を測定する。具体的には、環境測定部８０は、温度センサー８１と、気圧センサー８２と、湿度センサー８３とを備えている。そして、環境測定部８０は、温度センサー８１により検出された温度に係る検出信号を制御部５０に出力し、また、気圧センサー８２により検出された気圧に係る検出信号を制御部５０に出力し、また、湿度センサー８３により検出された湿度に係る検出信号を制御部５０に出力する。
温度センサー８１、気圧センサー８２及び湿度センサー８３は、ファン３００を通過する空気の密度の変化を測定可能な位置に配設されている。

次に、トナー捕集部１００及びダクト２００について、図３を参照して説明する。
図３は、トナー捕集部１００及びダクト２００を模式的に示す図である。なお、図３中において、空気の流れを模式的に一点鎖線で表している。

図３に示すように、トナー捕集部１００（サイクロンユニット）は、外形が略直方体状に形成され、装置本体部１Ａの共通ダクト３７に対して着脱自在に構成されている。また、トナー捕集部１００は、流入口１０１と、サイクロン部１０２と、貯留部１０３と、空気流路部１０４と、フィルター部１０５と、流出口１０６とを具備している。

流入口１０１は、共通ダクト３７を通過してきたトナー含有空気を受け入れる受入口である。
トナー捕集部１００を共通ダクト３７に装着すると、流入口１０１は、共通ダクト３７の接続口３７ａに対向する。これにより、サイクロン部１０２は、流入口１０１を介して共通ダクト３７の内部空間に連通される。

サイクロン部１０２は、共通ダクト３７を通過し、流入口１０１を介して流入されるトナー含有空気からトナーを遠心分離する。サイクロン部１０２は、円筒状に形成されており、軸方向が上下方向（重力が作用する方向）と一致している。このように、軸方向を上下方向に一致させた配置は、トナー含有空気からトナーを分離するには最適の配置である。

サイクロン部１０２に流入されたトナー含有空気は、サイクロン部１０２の内周の接線方向に進む。これにより、サイクロン部１０２の内部には、空気が旋回する旋回流れが発生する。
旋回流れにあるトナーは、物体が円運動することで作用する遠心力により半径方向に移動するため、大部分のトナーが空気から分離（遠心分離）される。分離されたトナーは、自重によって下方に落下し、貯留部１０３内に貯留される。一方、空気は、サイクロン部１０２の円筒部分の下端側から当該サイクロン部１０２の内側に流入し、サイクロン部１０２の上側に設けられた空気流路部１０４の流入部１０４ａに入る。

空気流路部１０４は、サイクロン部１０２に連通する流入部１０４ａと、流入部１０４ａに連通するフィルター配設部１０４ｂと、フィルター配設部１０４ｂに連通する流出部１０４ｃとを具備している。
流入部１０４ａは、Ｕ字型のパイプ状に形成されており、サイクロン部１０２から流入される空気を上下反転させてフィルター配設部１０４ｂに導く。

フィルター配設部１０４ｂには、トナーをろ過するフィルター部１０５が配設されている。
フィルター部１０５は、サイクロン部１０２を通過した空気に含まれる僅かなトナーを捕集するものであり、これにより、フィルター部１０５を通過した空気が清浄化される。
このフィルター部１０５は、空気が通過する方向にフィルターを複数枚重ねて配置すると、空気の清浄効果が増すため好ましい。例えば、フィルター部１０５には、トナー防塵フィルター、オゾン触媒フィルター、トナー防塵フィルター等が所定の配置で並べられている。

フィルター配設部１０４ｂのフィルター部１０５を通過した空気は、フィルター配設部１０４ｂの上側に設けられた流出部１０４ｃに流入し、この流出部１０４ｃの空気の流れ方向下流側（サイクロン部１０２と反対側）に形成されている流出口１０６からファン３００（ダクト２００）側に流出される。
このように、各吸引ダクト３６で吸引された空気は、共通ダクト３７、流入口１０１、サイクロン部１０２、流入部１０４ａ、フィルター配設部１０４ｂ（フィルター部１０５）、流出部１０４ｃ及び流出口１０６を通過し、その後、ダクト２００及びファン３００も通過して画像形成装置１の外部へ排気される。

ダクト２００は、フィルター部１０５を通った空気を外部へ導く。ダクト２００は、複数のダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃが連結されて構成されている。ファン３００は、複数のダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃのうち、最も下流のダクト部品２００ｃより下流側に配置されている。各ダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃ、トナー捕集部１００の取り付け状態によっては、ダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃの連結部（ダクト部品同士の間）、ダクト部品２００ａとトナー捕集部１００との間、ダクト部品２００ｃとファン３００との間に隙間が生じ得る。

ダクト２００の隙間から空気が入り込むと、ダクト２００内に乱流が発生する。ダクト２００内での乱流の発生により、ファン３００を通過する空気の流量が変動する。ファン３００を通過する空気の流量の変動により、ファン３００の回転速度の変動率が大きくなる。

例えば、画像形成装置１の組立時や清掃メンテナンス時に、トナー捕集部１００（サイクロンユニット）やダクト２００を組み付けたり、取り外したりする際に、ダクト２００に隙間ができてしまうことで、ファン３００の回転速度の変動率が大きくなる。
また、サイクロン部１０２を用いるトナー吸引機構を備える画像形成装置１では、サイクロン部がない装置と比較して、風速が速く、風速が速いほど乱流の影響を受けやすく、ファン３００の回転速度の変動率が大きくなる。

トナー捕集部１００は、サイクロン部１０２と貯留部１０３とフィルター部１０５とが一体となって形成され、例えば、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態となった場合等に、これらサイクロン部１０２と貯留部１０３とフィルター部１０５とが一体的に交換可能となっている。

＜回転速度測定処理＞
次に、回転速度測定処理について説明する。
制御部５０（回転速度測定手段）は、回転速度測定プログラムに従って、ファン３００から出力されるパルス信号に基づいて、ファン３００の回転速度（単位時間あたりの回転数）を測定する。
なお、ファン３００の回転速度を測定する際には、予め定められた測定時間の間にファン３００が回転した回数を検出し、検出された回転数と測定時間に基づいて回転速度を算出しているが、この測定時間を所定時間以上とすることが望ましい。つまり、制御部５０は、ファン３００が回転した回数を所定時間以上測定することで、ファン３００の回転速度を算出する。

図４（ａ）に、１回転で２パルス出力するファンを使用し、回転速度8800[rpm]を検出する場合の測定時間に対するファンの出力パルス数と、１パルスの検出誤差を示す。１パルスの検出誤差とは、測定時間内に検出される出力パルス数に対する１パルスの割合である。また、図４（ｂ）は、測定時間に対する１パルスの検出誤差をプロットしたグラフである。例えば、測定時間を10秒以上とすることで、１パルスの検出誤差を0.03％以下に抑えることができる。また、測定時間を20秒以上とすることで、１パルスの検出誤差を0.02％以下に抑えることができる。

＜満杯状態検出処理＞
次に、満杯状態検出処理について説明する。
図５（ａ）は、トナー貯留量と現像風速との対応関係を示す図であり、図５（ｂ）は、トナー貯留量とファン３００の回転速度との対応関係を示す図である。
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）にあっては、温度20℃、湿度50％、気圧1002hPaの条件下において、トナー含有空気中のトナーが貯留部１０３に貯留されて回収される割合（サイクロン部１０２のトナーの分離効率）が98％となるようにファン３００の回転速度が設定されている。すなわち、トナー含有空気中の2％のトナーは、貯留部１０３に貯留されずにフィルター部１０５により捕集（ろ過）されることとなる。
なお、貯留部１０３がトナーで満たされる満杯状態を700[g]としているが、一例であってこれに限られるものではなく、適宜任意に変更可能である。また、図５（ａ）にあっては、吸引ダクト３６を通過する空気（トナー含有空気）の風速（現像風速）は、トナー貯留量が0[g]の状態での風速を100として正規化したものである。

図５（ａ）に示すように、サイクロン部１０２のトナーの分離効率が高いと、フィルター部１０５の目詰まりが生じにくいために、貯留部１０３がトナーで満たされる満杯状態となるまでは、現像風速の低下が生じにくい。
しかしながら、貯留部１０３がトナーで満たされて満杯状態となると、貯留部１０３のトナーが巻き上がってフィルター部１０５に目詰まりが発生してしまい、この結果、現像風速が低下し、画像形成装置１内にトナーが飛散してしまう。このため、画像形成装置１内へのトナーの飛散を抑制する上では、貯留部１０３が満杯状態となった後に発生するフィルター部１０５の目詰まりをセンサーにより検出するのではなく、フィルター部１０５の目詰まりが発生する前に貯留部１０３の満杯状態を検出する必要がある。

図５（ｂ）に示すように、サイクロン部１０２のトナーの分離効率が98％に設定されている状態では、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態でのファン３００の回転速度は、8870[rpm]である。
画像形成装置１により画像形成が開始され、貯留部１０３にトナーが貯留されていくとともにフィルター部１０５によりトナーが捕集されていくと、ファン３００を通過する空気の流量が減少していくため、所定の電圧で駆動しているファン３００は、回転負荷の減少に伴い、回転速度が上昇する。そして、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態でのファン３００の回転速度は、8970[rpm]となる。また、貯留部１０３が満杯状態となった後は、貯留部１０３のトナーが巻き上がってフィルター部１０５に目詰まりが発生し、ファン３００の回転速度は急激に上昇する。
すなわち、貯留部１０３の満杯状態でのファン３００の回転速度は、新品状態でのファン３００の回転速度に対して、僅かに100[rpm]、約1.1％高速となっているだけである。このため、ファン３００の回転速度の変化から貯留部１０３の満杯状態を検出する上では、高い精度が求められ、特に、ファン３００を通過する空気の物性（例えば、空気の密度）を考慮する必要があると考えられる。ファン３００の回転速度の補正については、後述する。

制御部５０（満杯状態検出手段）は、満杯状態検出プログラムに従って、ファン３００の回転速度の変化に基づいて、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態を検出する。
例えば、図５（ｂ）に示したように、温度20℃、湿度50％、気圧1002hPaの条件下において、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態でのファン３００の回転速度（8870[rpm]）を基準回転速度とし、この基準回転速度に対してファン３００の回転速度が約1.1％高速（例えば、ファン３００の回転速度が8870[rpm]から8970[rpm]等）となった場合に、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態であると検出する。

＜ダクト隙間検出処理＞
次に、ダクト隙間検出処理について説明する。
制御部５０（警告手段）は、ダクト隙間検出プログラムに従って、複数回測定されたファン３００の回転速度の変動率が所定値（基準変動率）以上である場合に、ダクトに隙間が生じていると判断し、警告を通知する。このダクト隙間検出処理においても、制御部５０は、環境条件の変化に応じて補正した後のファン３００の回転速度を用いる。

図６（ａ）に、ダクト２００に隙間がない状態で複数回測定したファン３００の回転速度の変動例を示す。制御部５０は、下記式（１）に従って、ファン３００の回転速度の変動率Ｆを求める。

ここで、σは複数回測定して得られたファン３００の回転速度の標準偏差、Ａは複数回測定して得られたファン３００の回転速度の平均値である。
ダクト２００に隙間がない状態では、ファン３００の回転速度の変動率Ｆは、0.1％程度で安定している。

図６（ｂ）に、ダクト２００に隙間がある状態で複数回測定したファン３００の回転速度の変動例を示す。この時の隙間は0.2[mm]であった。ダクト２００に隙間がある場合には、ファン３００の回転速度は安定せず、ファン３００の回転速度の変動率は約1.0％まで大きくなる。ここまで変動率が大きくなってしまうと、貯留部１０３の満杯状態を誤検出するおそれがあるため、その前に警告を通知する必要がある。
例えば、制御部５０は、６回測定したファン３００の回転速度の変動率が0.3％以上となった場合に、表示部７１に警告を表示させる。

＜ファン回転速度補正処理＞
次に、ファン回転速度補正処理について説明する。ファン３００の回転速度は、温度、気圧、湿度等に応じて変化する。

ファン３００の回転速度ω[rpm]は、下記式（２）で表される。

ここで、Ｃは補正係数、Ｔは温度である。

補正係数Ｃは、下記式（３）に従って算出される。

ここで、Ｗはファン３００の消費電力、ｋはファン３００の抵抗等により変化する定数、Ｒは気体定数、Ｐは大気圧、Ｐ_Ｗ０（Ｔ）は飽和水蒸気圧、ＲＨは相対湿度である。

ファン３００の回転速度に対する空気の物性の影響について、図７を参照して説明する。
図７は、空気の密度の逆数の三乗根とファン３００の回転速度との対応関係を示す図である。
具体的には、図７は、湿度50％、気圧1002hPaの条件下において、温度を調整することで空気の密度を変化させた場合のファン３００の回転速度の測定結果である。図７に示す環境の範囲では、空気の密度の逆数の三乗根とファン３００の回転速度との関係は、直線（一次関数）で近似される。
なお、ファン３００は、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態のものである。

図７に示すように、空気の密度が小さくなるにつれて（空気の密度の逆数の三乗根が大きくなるにつれて）、所定の電圧で駆動しているファン３００は、回転負荷の減少に伴って回転速度が上昇する。
ここで、空気の密度は、例えば、温度、気圧及び湿度等によって変化するため、ファン３００の回転速度に対する温度、気圧及び湿度の各々の影響について、以下に検討する。

まず、ファン３００の回転速度に対する温度の影響について、図８を参照して説明する。
図８は、温度とファン３００の回転速度との対応関係を示す図である。
具体的には、図８は、湿度50％、気圧1002hPaの条件下において、温度を変化させた場合のファン３００の回転速度の測定結果である。図８に示す温度の範囲では、温度とファン３００の回転速度との関係は、直線（一次関数）で近似される。
なお、ファン３００は、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態のものである。

図８に示すように、温度が高くなるにつれて、空気の体積の増加に伴い密度が小さくなるため、所定の電圧で駆動しているファン３００は、回転負荷の減少に伴って回転速度が上昇する。

次に、ファン３００の回転速度に対する湿度の影響について、図９を参照して説明する。
図９は、湿度とファン３００の回転速度との対応関係を示す図である。
具体的には、図９は、温度20℃、気圧1002hPaの条件下において、湿度を変化させた場合のファン３００の回転速度の測定結果である。図９に示す湿度の範囲では、湿度とファン３００の回転速度との関係は、直線（一次関数）で近似される。
なお、ファン３００は、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態のものである。

図９に示すように、湿度が高くなるにつれて、空気中の水の分子の比率の増加（例えば、窒素分子、酸素分子等の他の成分の比率の減少）に伴い空気の密度が小さくなるため、所定の電圧で駆動しているファン３００は、回転負荷の減少に伴って回転速度が上昇する。

次に、ファン３００の回転速度に対する気圧の影響について、図１０を参照して説明する。
ここで、気圧と標高とは相関関係があるため、標高とファン３００の回転速度との対応関係を図１０に示す。
具体的には、図１０は、温度20℃、湿度50％の条件下において、画像形成装置１が設置される位置の標高を変化させた場合のファン３００の回転速度の測定結果である。図１０に示す標高の範囲では、標高とファン３００の回転速度との関係は、直線（一次関数）で近似される。
なお、ファン３００は、画像形成装置１により画像形成が行われる前の新品状態のものである。

図１０に示すように、標高が高くなる（気圧が低下する）につれて、空気の体積の増加に伴い密度が小さくなるため、所定の電圧で駆動しているファン３００は、回転負荷の減少に伴って回転速度が上昇する。

このように、温度、気圧及び湿度等の環境条件の変化に応じて空気の密度が変化し、ファン３００の回転速度に影響するため、ファン３００の回転速度の変化から貯留部１０３の満杯状態を検出する上では、画像形成装置１により画像形成を行う際の環境条件についても考慮する必要がある。

制御部５０（補正手段）は、ファン回転速度補正プログラムに従って、画像形成を行う環境条件の変化に基づいて、測定されたファン３００の回転速度の測定値を補正する。
具体的には、制御部５０は、画像形成を行う際の環境条件として、温度、気圧及び湿度のうち、少なくともいずれか一の変化に基づいて、ファン３００の回転速度の測定値を補正する。

制御部５０は、画像形成装置１の設置時に測定されたファン３００の回転速度の測定値を標準環境における値に補正した基準回転速度を、ファン３００の回転速度の初期状態として用いる。標準環境とは、環境条件の変化によるファン３００の回転速度への影響を除くために、予め定められた環境条件である。環境条件の変化に基づく回転速度の補正は、標準環境であれば、このような回転速度に相当する、という値を求めることである。制御部５０は、初期状態（基準回転速度）からのファン３００の回転速度の変化に基づいて、満杯状態を検出する。

なお、制御部５０は、画像形成を行う際の環境条件として、必ずしも温度、気圧及び湿度の全てを用いる必要はなく、温度、気圧及び湿度のうち、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に大きいものを用いて、ファン３００の回転速度を補正してもよい。
すなわち、制御部５０は、ファン３００の回転速度と温度との対応関係（図８参照）、ファン３００の回転速度と湿度との対応関係（図９参照）、ファン３００の回転速度と標高（気圧）との対応関係（図１０参照）を参照し、近似直線の傾きが相対的に大きいもの（例えば、温度）を空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に大きいものとして選択する。つまり、近似直線の傾きが温度に比べて相対的に小さい湿度や気圧等は、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に小さいため、演算負荷の軽減を図る上では考慮する必要性が低いと考えられる。

以下に、画像形成を行う際の環境条件として、温度の変化を用いてファン３００の回転速度を簡易的に補正する手法について説明する。
例えば、制御部５０は、20℃での基準回転速度を、サイクロン部１０２のトナーの分離効率が98％となる場合における新品状態でのファン３００の回転速度（8870[rpm]）とする。このとき、制御部５０は、画像形成装置１が設置された位置での標高（気圧）を考慮し、例えば、標高が高くなるほど（気圧が低くなるほど）高速にするように基準回転速度を調整してもよい。

制御部５０は、ファン３００から出力されるパルス信号に基づいて検出されたファン３００の回転速度を、下記式（４）に従って補正する。補正後のファン３００の回転速度をω_０とする。ここでは、20℃を基準温度としている。

ここで、Ｃ_Ｔは温度用補正係数、Ｔは温度、ｅはファン３００の補正前の回転速度（測定値）である。温度用補正係数Ｃ_Ｔは、20℃での基準回転速度、ファン３００の回転速度と温度との対応関係（図８参照）に基づいて算出される。

また、制御部５０は、上記式（３）に従って算出される補正係数Ｃについても同様に、気圧及び湿度のうち、例えば、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に大きいもの（例えば、気圧）のみを用いて、補正係数Ｃを算出してもよい。具体的には、制御部５０は、例えば、気圧が高くなるほど値が小さくなるように補正係数Ｃを算出する。

なお、上述した満杯状態検出処理及びダクト隙間検出処理において、ファン回転速度補正処理により補正された後のファン３００の回転速度を用いることが望ましい。
具体的には、制御部５０は、画像形成を行う環境条件の変化に基づいて、測定されたファン３００の回転速度の測定値を補正し、ファン３００の補正後の回転速度に基づいて、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態を検出する。制御部５０は、ファン３００の補正後の回転速度を初期状態（基準回転速度）と比較して、初期状態からの変化が所定値以上となった場合に、満杯状態を検出する。例えば、制御部５０は、ファン３００の補正後の回転速度が初期状態と比較して1.1％高速となった場合に、貯留部１０３が満杯状態であると判断する。

制御部５０は、ファン３００の回転速度を複数回測定し、各測定値を環境条件の変化に基づいて補正する。制御部５０は、複数回分のファン３００の補正後の回転速度から変動率を算出し、変動率が所定値以上である場合に、警告を通知する。すなわち、制御部５０は、ファン３００の補正後の回転速度の変動率が所定値以上である場合に、ダクト２００に隙間が生じている可能性があることを警告する。

次に、画像形成装置１における動作について説明する。
図１１は、ダクト隙間検出処理を示すフローチャートである。この処理は、メンテナンス直後、画像形成装置１の電源ＯＮ時、プリント終了時（１ジョブ終了時）等に行われる。

まず、制御部５０は、ファン３００から出力されるパルス信号に基づいて、ファン３００の回転速度を測定する（ステップＳ１）。制御部５０は、ファン３００の回転速度の測定値を算出するために、所定時間以上かけてファン３００が回転した回数を測定する。

次に、制御部５０は、測定されたファン３００の回転速度の測定値（実測値）を環境条件の変化に基づいて補正する（ステップＳ２）。例えば、制御部５０は、測定により得られた回転速度の測定値を、標準環境における回転速度に換算するような補正を行う。
次に、制御部５０は、ファン３００の補正後の回転速度を記憶部６０に記憶させる（ステップＳ３）。

ここで、制御部５０は、ファン３００の回転速度の測定が所定回数（例えば、６回）終了したか否かを判断する（ステップＳ４）。
ファン３００の回転速度の測定が所定回数未満である場合には（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、処理が繰り返される。

ステップＳ４において、ファン３００の回転速度の測定が所定回数終了した場合には（ステップＳ４；ＹＥＳ）、制御部５０は、複数回のファン３００の回転速度（補正済み）から変動率Ｆを算出する（ステップＳ５）。変動率Ｆは、上記式（１）により求められる。

次に、制御部５０は、変動率Ｆが基準変動率Ｆ_Ｓ以上である否かを判断する（ステップＳ６）。基準変動率Ｆ_Ｓは、ダクト２００に隙間があることを検出する際の閾値である。
変動率Ｆが基準変動率Ｆ_Ｓ以上である場合には（ステップＳ６；ＹＥＳ）、制御部５０は、ダクト２００に隙間があると判断し、表示部７１に警告を表示させる（ステップＳ７）。例えば、表示部７１に、「ダクトに隙間があります。確認してください。」等のメッセージが表示される。なお、警告の通知方法については、警告メッセージの表示に限定されず、ブザー音を発する等して、ユーザー又はサービスエンジニアに注意を喚起することとしてもよい。

ステップＳ６において、変動率Ｆが基準変動率Ｆ_Ｓ未満である場合（ステップＳ６；ＮＯ）、又は、ステップＳ７の後、ダクト隙間検出処理が終了する。

なお、ここでは、ファン３００の回転速度を複数回連続して測定し、変動率を求めたが、定期的にファン３００の回転速度を測定し、直近のＮ回分のデータ（Ｎは変動率を求めるのに十分な大きさの自然数）から変動率を求め、ダクト２００の隙間を検出してもよい。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１によれば、ファン３００の回転速度を複数回測定し、回転速度の変動率が所定値以上である場合に、警告を通知するので、ダクト２００に隙間がある場合等、部品の組み付け状態に異常がある場合に、ユーザー又はサービスエンジニアに注意を喚起することができる。表示部７１に警告が表示されると、ユーザー又はサービスエンジニアは、ダクト２００等の組み付け状態を確認し、各部品の位置を直す。これにより、ファン３００の回転速度が安定するようになるため、トナーを貯留する貯留部１０３の満杯状態の誤検出を防止することができる。
特に、本実施形態のように、画像形成装置１が、複数のダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃが連結されて構成されているダクト２００を備えている場合には、ダクト２００に隙間が生じやすいため、ダクト２００の隙間検出が、より重要である。

また、ファン３００の回転速度を測定する際に、測定時間を所定時間以上とすることで、ファン３００の回転速度の測定精度が向上する。

また、サイクロン部１０２と貯留部１０３とフィルター部１０５とが一体となって形成され、画像形成装置１の装置本体部１Ａに着脱自在に構成されているので、貯留部１０３が満杯状態となった場合等に、これらサイクロン部１０２と貯留部１０３とフィルター部１０５とが一体的に交換可能となり、交換の際の手間の軽減及びコストの低減を図ることができるだけでなく、貯留部１０３に貯留されているトナーが画像形成装置１内に飛散してしまうことを適正に抑制することができる。

また、画像形成を行う環境条件（例えば、温度、気圧及び湿度等）の変化に基づいて、ファン３００の回転速度を補正するので、ファン３００の回転速度に影響する空気の密度が変化しても、当該空気の密度の変化を考慮してファン３００の回転速度を適正に補正することができる。特に、ファン３００を通過する空気の密度の変化に基づいて、ファン３００の回転速度をより適正に補正することができる。

そして、ファン３００の補正後の回転速度を用いて、貯留部１０３がトナーで満たされた満杯状態を検出することで、フィルター部１０５の目詰まりが発生する前に、貯留部１０３の満杯状態を高い精度で検出することができる。これにより、貯留部１０３が満杯状態となった後に貯留部１０３のトナーが巻き上がって画像形成装置１内にトナーが飛散してしまうことを抑制することができる。
また、画像形成装置１の設置時に測定されたファン３００の回転速度の測定値を標準環境における値に補正した基準回転速度を、ファン３００の回転速度の初期状態として用いることで、基準とする回転速度から環境条件の変化による影響を除くことができ、満杯状態を精度良く検出することができる。
また、ファン３００の補正後の回転速度を用いて、ダクト２００の隙間を検出するので、環境条件の変化による影響を除いた状態で、精度良く異常を検出することができる。

また、上記式（４）を用いて、温度用補正係数Ｃ_Ｔ、温度Ｔ及びファン３００の補正前の回転速度ｅに基づいて、ファン３００の補正後の回転速度ω_０を算出することができる。すなわち、画像形成を行う環境条件として、温度、気圧及び湿度のうち、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に大きいもの（例えば、温度）を用いて、ファン３００の回転速度を補正することができ、これにより、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に大きいものを基準としてファン３００の回転速度を簡易的に補正することができる。さらに、空気の密度の変化に対して影響する度合が相対的に小さいものを除外することで、演算内容を簡略化して負荷の軽減を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
上記実施形態では、複数回測定して得られたファン３００の回転速度の標準偏差σ及び平均値Ａを用いて変動率Ｆを算出する場合（上記式（１）参照）について説明したが、変動率Ｆの算出方法は、これに限定されるものではない。

例えば、制御部５０は、複数回測定されたファン３００の回転速度のうち最大値及び最小値を用いて、変動率を算出することとしてもよい。この場合においても、制御部５０は、複数回測定されたファン３００の回転速度の測定値のそれぞれを環境条件の変化に基づいて補正し、補正後の回転速度から最大値及び最小値を抽出する。制御部５０は、下記式（５）に従って、ファン３００の回転速度の変動率Ｆを求める。

ここで、ω_maxは補正後の回転速度の最大値であり、ω_minは補正後の回転速度の最小値である。
制御部５０は、算出された変動率Ｆが基準変動率Ｆ_Ｓ以上である場合に、ダクト２００に隙間があると判断し、表示部７１に警告を表示させる。なお、ここで用いる基準変動率Ｆ_Ｓは、図１１（ダクト隙間検出処理）のステップＳ６で用いた値と同じ値である必要はない。
この方法では、複数回測定された回転速度（補正済み）のうち最大値及び最小値のみを用いて変動率Ｆを算出するので、処理速度を上げることができる。

また、上記実施形態では、ファン３００が、複数のダクト部品２００ａ，２００ｂ，２００ｃのうち、最も下流のダクト部品２００ｃより下流側に配置されている場合について説明したが、ファン３００が、最も下流のダクト部品２００ｃに対応する位置、例えば、ダクト部品２００ｃ内に設けられていることとしてもよい。

また、ファン３００の回転速度を補正する際に、当該ファン３００の回転時間を合計した合計回転時間を考慮してもよい。制御部５０は、ファン３００の合計回転時間に基づいて、ファン３００の回転速度の測定値を補正する。ファン３００の合計回転時間に基づく回転速度の補正は、ファン３００が新品状態であれば、このような回転速度に相当する、という値を求めることである。例えば、ファン３００の合計回転時間が長くなるにつれて、ファン３００内部の回転軸の軸受けが摩耗し、ファン３００の回転速度が遅くなる。回転速度が遅くなった分を補正するため、制御部５０は、ファン３００の合計回転時間が長くなるほど値が大きくなっていく補正係数を設け、ファン３００の回転速度の測定値にこの補正係数を掛けた値を、補正後の回転速度とする。
また、ファン３００の合計回転時間と環境条件の変化の両方に基づいて、ファン３００の回転速度を補正することとしてもよい。

また、ファン３００の回転速度を補正する際に用いる環境条件の変化は、必ずしもファン３００を通過する空気の密度の変化である必要はない。例えば、ファン３００近傍の空気の密度の変化であってもよいし、吸引ダクト３６や共通ダクト３７を通る空気の密度の変化であってもよいし、画像形成装置１の内部或いは外部の空気の密度の変化であってもよい。

また、上記実施形態にあっては、ファン３００の補正後の回転速度を算出する際に演算式を用いるようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、ファン３００の補正後の回転速度と温度、気圧及び湿度等の各種の環境条件とが対応付けられたテーブル（図示略）を用いてもよい。

さらに、画像形成装置１の構成は、上記実施形態に例示したものは一例であり、これに限られるものではない。例えば、４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、必ずしも全てが搭載されている必要はなく、少なくともいずれか一が搭載されていればよい。また、４つの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋのうち画像形成に用いない画像形成ユニットがある場合には、使用されない画像形成ユニットに対応する吸引ダクト３６を所定の封止部材（図示略）により封止するようにしてもよい。
さらに、トナー捕集部１００は、サイクロン部１０２と貯留部１０３とフィルター部１０５とが別体で形成されていてもよく、この場合には、サイクロン部１０２、貯留部１０３及びフィルター部１０５の各々を個別に交換可能となる。

くわえて、上記実施形態にあっては、回転速度測定手段、満杯状態検出手段、警告手段及び補正手段としての機能が、制御部５０のＣＰＵにより所定のプログラム等が実行されることにより実現されるようにしたが、所定のロジック回路により実現されてもよい。

１画像形成装置
１Ａ装置本体部
３０画像形成部
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ画像形成ユニット
５０制御部
６０記憶部
７０操作表示部
８０環境測定部
８１温度センサー
８２気圧センサー
８３湿度センサー
１００トナー捕集部
１０２サイクロン部
１０３貯留部
１０５フィルター部
２００ダクト
２００ａ，２００ｂ，２００ｃダクト部品
３００ファン

Claims

飛散したトナーを含む空気からトナーを遠心分離するサイクロン部と、
前記サイクロン部により分離されたトナーを貯留する貯留部と、
前記サイクロン部によりトナーが分離された後の空気を通すフィルター部と、
前記フィルター部を通った空気を導くダクトと、
前記フィルター部を通った空気を排出するために空気の流れを発生させるファンと、
前記ファンの回転速度を測定する回転速度測定手段と、
前記ファンの回転速度の変化に基づいて、前記貯留部がトナーで満たされた満杯状態を検出する満杯状態検出手段と、
前記回転速度測定手段により複数回測定された前記ファンの回転速度の変動率が所定値以上である場合に、警告を通知する警告手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記ダクトは、複数のダクト部品が連結されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記ファンは、前記複数のダクト部品のうち、最も下流のダクト部品に対応する位置、又は、最も下流のダクト部品より下流側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記回転速度測定手段は、前記ファンが回転した回数を所定時間以上測定することで、前記ファンの回転速度を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記警告手段は、前記回転速度測定手段により複数回測定された前記ファンの回転速度のうち最大値及び最小値を用いて、前記変動率を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記サイクロン部と前記貯留部と前記フィルター部とは一体となって形成され、前記画像形成装置の本体部に着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
画像形成を行う環境条件の変化に基づいて、前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記環境条件は、温度、気圧及び湿度のうち、少なくともいずれか一を含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記温度、気圧及び湿度は、前記ファンを通過する空気の温度、気圧及び湿度であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
前記満杯状態検出手段は、前記画像形成装置の設置時に前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を前記補正手段により補正した基準回転速度を、前記ファンの回転速度の初期状態として用い、当該初期状態からの前記ファンの回転速度の変化に基づいて、前記満杯状態を検出することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記ファンの回転時間を合計した合計回転時間に基づいて、前記回転速度測定手段により測定された前記ファンの回転速度の測定値を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。