JP4376273B2

JP4376273B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4376273B2
Application number: JP2007055667A
Authority: JP
Inventors: 康秋葉; 史伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: JP2007140573A

Description

本発明は、電子写真方式により画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成したトナー像を転写紙に転写した後、該像担持体上に残留した残留トナーをクリーニング手段により回収し、該クリーニング手段により回収したトナーをトナーリサイクル機構により現像装置に戻してリサイクル使用するリサイクルモードと、該クリーニング手段により回収したトナーをリサイクル使用しない非リサイクルモードとを選択して画像形成を行う画像形成方法及び装置に関する。

この種の電子写真方式の画像形成装置においては、例えば、感光体ドラム等の像担持体上に形成した静電潜像が、現像装置から供給されるトナーで現像される。そして、該現像により像担持体上に形成された該トナー像が、転写装置によって転写紙に転写される。その後、該転写紙が定着装置に搬送されて、上記トナー像が転写紙上に定着される。ここで、一般的な画像形成装置では、上記転写工程において転写紙に転写されずに、上記像担持体に残留した残留トナーを、クリーニング装置のクリーニングブレードなどにより回収した後、この回収トナーを廃トナータンク等に搬送して廃棄している。

つまり、感光体ドラム等の像担持体上に可視像化されたトナー像は上記転写装置により転写紙に転写されるが、この転写工程における転写紙へのトナー像の転写率が１００％になることはない。また、像担持体のトナー像が形成されていない地肌領域には、地汚れの原因となる少量のトナーが付着する。この結果、像担持体上に上記残留トナーが発生する。この残留トナーは、上記クリーニング装置により像担持体上から回収されるが、上述したように、通常、廃トナーボトル等に搬送されて廃棄される。

ところで、近年、資源（トナー）の有効利用や運転コストの低減を図ることが求められている。従って、この種の画像形成装置においては、上記クリーニング手段により回収した回収トナーを、廃棄せずに再使用（リサイクル使用）することが望ましい。そこで、例えば、特開平６−１７５４８８号公報の「画像形成装置」では、像担持体上から除去した回収トナーを、移送装置（トナーリサイクル機構）により現像装置やトナー補給装置に戻して新規トナーと混合して再使用するようにしている。このように、最近の画像形成装置は、環境保全の観点等から、上記残留トナーをリサイクル使用するものが増えている。なお、トナー像形成により消費される消費トナー（トナーボトルから供給されるトナー）に対する残留トナーの割合は、一般的な複写機で１５〜２５％程度といわれている。

ところが、像担持体上から回収した回収トナー中には、適正サイズのトナーよりも大きい凝集トナー魂や紙粉等の異物が少なからず含まれている。従って、上述のように全ての回収トナーを現像装置やトナー補給装置に戻して再使用する構成の画像形成装置においては、該回収トナー中に混入している凝集トナー魂や紙粉等の異物もリサイクル使用されることになる。このため、このような構成の画像形成装置は、上記回収トナー混入している異物によって画像上に白抜けや黒点が生じるなど、異常画像が発生することが多く、画像品質上の問題点を抱えている。なお、前記公報には、上記紙粉や凝集トナー魂等の異物を取り除くためのフィルター装置を設けることも提案されているが、該異物と回収トナー（リサイクルトナー）とを分別するための有効な分別装置は開示されていない。

上記異常画像の一種に、トナー像転写後の転写紙の地肌部（白地部）に残る紙紛跡のようなひげ状の画像（以下、この異常画像を「ひげ画像」という）がある。この「ひげ画像」のサンプルを図１３に示す。
この「ひげ画像」は、次のようなメカニズムにより発生するといわれている。すなわち、上記トナーリサイクル機構により回収トナーのリサイクルが継続的に行われることによって、現像装置内のトナー中の紙紛の濃度が徐々に高まる。そして、像担持体上に形成した静電潜像を可視像化する現像工程において、上記まわりにトナーが付着した紙粉が、トナーと共に現像装置から像担持体上に移動する。この結果、像担持体上に形成したトナー像を転写紙に転写する転写工程において、まわりにトナーが付着した紙粉が該転写紙の地肌部に付着して「ひげ画像」になる。ここで、現像装置内のトナー中の紙紛の濃度が徐々に高まっていく理由は、該現像装置から像担持体上に移動した紙紛が、上記転写工程で転写紙により全て持ち去られずに像担持体上に残留し、クリーニング装置により再び回収されて、新たな転写紙によって混入する紙紛とプラスされることによると考えられている。

なお、上記転写装置の転写手段として転写ベルトあるいは転写ローラを用いた画像形成装置においては、一般的に、該転写ベルトあるいは転写ローラに付着したトナーもクリーニング装置により回収するように構成されている。しかし、このような転写ベルトや転写ローラ等から回収される回収トナーは、上記像担持体から回収される回収トナーに比べて、かなり微量で、しかも紙粉が多く含まれた粗悪なトナーであるという理由から、一般的にはリサイクル使用されていない。

また、本発明者らが行った実験によれば、上記現像工程において上記像担持体に移動する転写紙１枚当たりの紙紛量は、該転写紙の紙種によってかなりの違いがあることが判った。つまり、上質紙の場合には、３００，０００枚の転写を実施しても、該転写後の回収トナー中に紙紛が混入していなかった。これに対し、再生紙（リサイクル紙）や普通紙等の場合には、転写紙１枚当たりの紙紛の発生量が多く、転写枚数が同じく３００，０００枚に達した状態で、例えばＡ４サイズの転写紙１枚中に、上記「ひげ画像」が５０個以上も発生することがあった。

このような不具合を解消するためには、分級装置を用いて上記回収トナー中に混入した凝集トナー塊や紙粉等の異物を除去することが望ましい。この分級装置は、例えば、上記トナーリサイクル機構のリサイクル経路中にメッシュを設け、該メッシュの開口部から落ちたトナーのみをリサイクル使用し、凝集トナー塊や紙粉等の異物を該メッシュにより捕捉して廃棄するように構成される。しかしながら、このような分級装置を用いた画像形成装置では、経時による上記メッシュの開口部の詰まりや、メッシュの耐久性、メッシュ上に残った紙粉や凝集トナー塊等の異物の完全な除去が困難となる等の問題を含んでおり、まだ確立された技術には至っていない。

このように、従来の画像形成装置においては、像担持体上の残留トナーをクリーニング手段により回収してリサイクルトナーとして再使用した場合、この回収トナー中に混入した凝集トナー塊や紙粉等の異物を除去して、上記「ひげ画像」等の異常画像の発生を抑制することが難しかった。また、この回収トナー中に混入する紙粉や凝集トナー塊の量は、上述したように、使用する転写紙の紙種やサイズ、及びトナーの種類等によって大きく異なる。そこで、上記回収トナーのうちリサイクルトナーとして使用する割合（トナーリサイクル率）を、該回収トナー中に混入している異物の混入量に応じて変化させて、上記異常画像の発生を抑制する方法が考えられる。しかしながら、回収トナー中に混入する異物量は、使用する転写紙の紙種やサイズ、及びトナーの種類等だけでなく、温・湿度等の環境条件によっても変化する。このため、この方法では、回収トナー中に混入している異物の混入量を的確に判別して、上記トナーリサイクル率をリニアに制御することが極めて困難となるという問題が残る。従って、紙紛や凝集トナー塊の発生量が比較的少ない状態で画像形成が行われているにも拘らず、低いトナーリサイクル率に設定されて、回収トナーが無駄に廃棄されてしまう虞がある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、クリーニング手段により回収したトナー中に混入している凝集トナーや紙粉等の異物を除去することなく、該異物による異常画像の発生を防止して、該クリーニング手段により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができる画像形成方法及び装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上に形成した静電潜像をトナーにより現像して該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上に形成したトナー像を転写材上に転写する転写手段と、該転写により転写材に転写されずに上記像担持体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段と、該クリーニング手段により回収したトナーを上記現像手段に戻すトナーリサイクル機構とを備えた画像形成装置において、上記転写手段に向けて上記転写材を給紙するための給紙ローラに付着している紙粉を除去して収容する紙粉取り装置内の紙粉量を検出する紙粉量検出手段と、上記紙粉量検出手段の検出結果に基づいて、上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入する紙粉量を推定する紙粉量推定手段と、上記紙粉量推定手段により推定された紙粉量に基いて、これから画像形成を開始する場合の、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数を算出する演算手段と、上記クリーニング手段により回収したトナーを上記トナーリサイクル機構により上記現像手段に戻して画像形成を行うリサイクルモードと、上記クリーニング手段により回収したトナーを上記現像手段に戻さずに画像形成を行う非リサイクルモードとのうち、いずれのモードを実行するかを上記演算手段の算出値によって選択する選択手段と、を有することを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、上記紙粉量検出手段により、上記給紙ローラから除去して収容した上記紙粉取り装置内の紙粉量が検出される。また、該紙粉量検出手段の検出結果に基づいて、上記紙粉量推定手段により、上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入する紙粉量が推定される。更に、該紙粉量推定手段により推定された紙粉量に基いて、これから画像形成を開始する場合の、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数が、上記演算手段により算出される。そして、該演算手段の算出値が所定値以上の場合、つまり上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞が無い場合には、上記選択手段により上記リサイクルモードが選択されて、該クリーニング手段により回収したトナーを上記トナーリサイクル機構により上記現像手段に戻して画像形成が行われる。一方、上記演算手段の算出値が所定値未満の場合、つまり上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞がある場合には、上記選択手段により上記非リサイクルモードが選択されて、該クリーニング手段により回収したトナーを上記現像手段に戻さずに画像形成が行われる。これにより、上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入している凝集トナーや紙粉等の異物を除去することなく、該異物による異常画像の発生を防止して、該クリーニング手段により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができるようになる。

請求項１の発明によれば、クリーニング手段により回収したトナー中に混入している紙粉による異常画像の発生を防止して、該クリーニング手段により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができる。また、既存の紙粉取り装置を利用して回収トナー混入しようとする紙粉量についての情報を収集でき、確実且つ容易に該紙粉量の変動を情報化して、ひげ画像を確実に低減することが可能になるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。図１に、本発明が適用される画像形成装置としての複写機の全体的な概略構成を示す。この複写機は、原稿読み取り機能、その原稿画像に基づいて電子写真方式による画像形成を行う複写機能とプリンタとの機能を有しているが、さらにファククシミリとしての機能を追加することもできる。この複写機は、図１に示すように、像担持体としての感光体１、この感光体１の表面を帯電する帯電器２、感光体１の帯電した表面に静電潜像を書き込む露光装置３０、該静電潜像を現像剤Dで現像して感光体１上にトナー像を形成する現像装置３、感光体１表面のトナー像を転写材としての転写紙Ｐ１（又はP２、P３）に転写する転写装置４、転写紙Ｐ１（又はP２、P３）に転写されたトナー像を定着させる定着装置４０、転写紙Ｐ（又はP２、P３）にトナー像を転写した後の感光体１表面を清掃する感光体用のクリーニング装置６などを有している。

図１において、複写機本体１００の上部には、原稿読取装置５０が配設されている。この原稿読取装置５０のコンタクトガラス５２上に置かれた原稿（図示せず）は、図１の右方へ移動する光源５３によって照明される。その反射光像は、光源５３と共に右方に移動する第一ミラー５４により反射され、次いで、光源５３の１／２の速さで右方に移動する第二ミラー５５及び第三ミラー５６により反射された後、撮像素子５７に入射する。撮像素子５７は、原稿からの反射光像を読み取るための例えばＣＣＤよりなる図示していないイメージセンサと、このセンサに光像を結像する同じく図示していない結像レンズを有している。この撮像素子５７で読み取られた画像信号は、露光装置３０に送られる。露光装置３０は、図示していないレーザ光源から出射されるレーザ光Ｌを反射する回転多面鏡３１、ｆθレンズ等からなる走査結像用のレンズ系３２を通ったレーザ光Ｌを反射するミラー３３、３４、３５などで構成されている。そして、撮像素子５７で読み取られた画像信号に対応して光変調されたレーザ光Ｌを感光体１の表面に照射し、感光体１表面に画像原稿に対応する静電潜像を形成する。

このようにして感光体１上に形成された静電潜像は、上記現像装置３によりトナー像として可視像化される。図１に示した現像装置３は、現像剤Ｄを収容した現像剤ケース１６とその内部で回転可能に支持された現像ローラ１７を有し、回転駆動される現像ローラ１７の周面に現像剤Ｄを担持搬送し、かかる搬送現像剤Ｄによって感光体１に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する。現像装置３では、現像剤Ｄとしてトナーとキャリアを有する粉体状の２成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない１成分現像剤を用いることもできる。また、現像剤ケース１６には、トナー補給容器としてのトナーホッパ３ａが付設され、ここにトナーＴが収容される。現像剤ケース１６内の現像剤Ｄのトナー濃度が低下したときには、トナー補給ローラ１８が回転してトナーホッパ３ａ内のトナーＴを現像剤ケース１６内の現像剤Ｄ中に補給する。

一方、複数の給紙カセット６１、６２、６３に収納された転写紙Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のうちのいずれかが選択されて矢印Ａ方向に給送される（ここでは、転写紙Ｐ１が選択されたものとする）。この転写紙Ｐ１は、一対のレジストローラ５によって転写装置４へ給送される。転写装置４は、転写ベルト４ａが巻き掛けられた駆動ローラ４ｂ、従動ローラ４ｃ、バイアスローラ４ｄなどを備えている。転写ベルト４ａは、転写紙Ｐ１に接する表面部分の体積抵抗率が電気的に中抵抗である材料より形成され、矢印Ｂ方向に移動するように、駆動ローラ４ｂ、従動ローラ４ｃ、バイアスローラ４ｄに巻き掛けられ、転写位置Ｓにおいて感光体１の表面に当接している。そして、転写紙Ｐ１が転写位置Ｓを通過する際に高圧電源（図示せず）より、バイアスローラ４ｄに対してトナーの帯電極性と逆極性の電界が印加されるようになっている。バイアスローラ４ｄに電圧が印加されると、バイアスローラ４ｄから転写ベルト４ａを介して駆動ローラ４ｂ、従動ローラ４ｃに電流が流れ、さらに転写紙Ｐ１を介して感光体１に電流が流れる。このときの印加電圧は、感光体１に流れる電流が所定に定められた転写電流になるように制御されるようになっている。また、転写ベルト４ａは電圧印加されたバイアスローラ４ｄにより一旦帯電するが、駆動ローラ４ｂで除電される。

一対のレジストローラ５によって送り出された転写紙Ｐ１は、転写ベルト４ａに担持されて搬送されつつ、感光体１のトナー像に整合するタイミングで転写ベルト４ａと感光体１の間の転写位置Ｓを通過する。このとき、感光体１上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が転写ベルト４ａの裏面側に配置されたバイアスローラ４ｄに印加され、感光体上１上のトナー像が転写紙Ｐ１の表面に静電転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐ１は、引き続き転写ベルト４ａに担持されて搬送され、転写ベルト４ａを離れた後、定着装置４０に給送される。定着装置４０では、加熱ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとの間を転写紙Ｐ１が通り、熱と圧力の作用により転写紙Ｐ１上にトナー像が定着される。次いで、この転写紙Ｐ１は、一対の排紙ローラ７０によってコピー紙として排紙トレイ８０上に排出される。

なお、トナー像転写後の感光体１表面には、転写紙Ｐ１に転写されなかった転写残トナーが付着している。かかる感光体１表面の転写残トナーは、感光体用のクリーニング装置６によって除去される。この感光体用のクリーニング装置６は、クリーニングブレード６ａと、クリーニングケース１９と、このクリーニングケース１９の底部に配置されたトナー排出部材としての搬送スクリュー６ｂとを有している。クリーニングブレード６ａは、ゴム等の弾性体よりなり、感光体１の軸方向における画像領域、すなわち転写残トナーが付着する領域の全体に亘って感光体１に対して平行に延び、その基端部がクリーニングケース１９に固定され、これと反対側の先端エッジ部が感光体１表面に圧接し、感光体１表面に付着した転写残トナーを掻き取り除去する。また、クリーニング後の感光体１表面は、ランプより成る除電装置１５により除電作用を受けて初期化され、さらに帯電装置２によりー様に帯電される。そして、引き続き前述の動作が実行され、感光体１表面に新たに形成されたトナー像が次の転写紙Ｐ１上に転写される。

また、転写ベルト４ａの表面にも、感光体１上の多少の地汚れトナーが移行して付着しており、これを放置するとそのトナーが転写ベルト４ａに送り込まれた転写紙Ｐ１の裏面に付着し、転写紙Ｐ１をトナーで汚すことになる。かかる転写ベルト４ａの表面に付着したトナーは、ベルトクリーニング装置１４によって除去される。

次に、本発明の特徴部である画像形成部及びトナーリサイクル機構について説明する。
図２に、本実施形態に係る複写機の画像形成部に搭載したトナーリサイクル機構の一例を示す。上述したように、上記クリーニング装置６は、クリーニングブレード６ａを感光体１の周面に摺接させることによって、転写後の残留トナーを掻き落とし、搬送スクリュー６ｂによって紙面と直交する方向へ搬送し、トナーリサイクル機構１０へと導く。

トナーリサイクル機構１０は、クリーニング装置６から回収したトナーを、現像装置３，或いはトナー回収容器７のいずれか一方に選択的に搬送するトナー搬送手段１１ト、トナー搬送手段１１を駆動する駆動手段１２等を有する。
トナー搬送手段１１は、搬送スクリュー６ｂによって搬送されてきた回収トナーを受け取り可能な位置から、現像装置３をへてトナー回収容器７まで上向き傾斜して延びた回転自在な搬送パイプ１１ａと、搬送パイプ１１ａ内に回転自在に配置され回転することによってトナーを搬送パイプ１１ａ内に沿って搬送する搬送コイル１１ｂと、を有する。
上記駆動手段１２は、搬送パイプ１１ａをその軸芯を中心として一方向へ回転させるモータ１２ａ及びギヤ１２ｂと、から成る搬送パイプ駆動源１２と、搬送コイル１１ｂを回転させる図示しないモータと、から成る。

搬送パイプ１１ａは、現像装置３のトナーホッパ３ａに設けた開口と連通可能な位置にある開口部１１ａ’を有し、この開口部１１ａ’が図示の如く下向きにあるときには、トナーホッパ３ａ内に搬送中の回収トナーを落下させてリサイクル使用可能にしている（このモードをリサイクルモードという）。一方、図３に示すように、上記開口部１１ａ’が上向きトナーるように搬送パイプ１１ａが回動した状態においては、搬送中の回収トナーは開口部からは落下せずに、搬送パイプ１１ａの終端部開口からトナー回収容器７内に落下し、廃棄される（このモードを非リサイクルモードという）。

このようなトナーのリサイクルモードと、非リサイクルモードとは、操作部に設けた図示しない選択スイッチを操作すること等によって任意に切り換え可能である。即ち、該選択スイッチを操作することにより選択されるいずれかのモードを実現するために、図示しない制御部（ＣＰＵ）が搬送パイプ駆動源１２に制御信号を出力して、開口部１１ａ’の位置が、下向き（リサイクルモード）と、上向き（非リサイクルモード）のいずれか一方トナーるように搬送パイプの角度を制御する。

本発明の他の特徴的な構成は、紙粉取り装置２０を利用して紙粉量の発生率を検出することによって、上述のリサイクルモードと非リサイクルモードとの切り替え時期判断に役立てるようにした点にある。
即ち、前記レジストローラ５は、転写位置Ｓに転写紙Ｐ１が進入する際に感光体１上のトナー画像の位置と転写紙Ｐ１との位置を合わせるべく、転写紙Ｐ１を一旦保持し、その後転写位置Ｓに送り出す役割を果たす。このため、レジストローラ５の上流側搬送経路にて転写紙Ｐ１は、各搬送ローラ等によって擦られ、紙粉が出やすい状態にある。そこで、本実施形態に係る複写機では、この感光体１の回りに紙粉がなるべく進入しないようにするために、紙粉取り装置２０がレジストローラ対５の少なくとも一方に当接されている。

この紙粉取り装置２０は、紙粉を収容するケーシング２０ａと、レジストローラ表面の紙粉を除去するブレード２０ｂと、紙粉の堆積量を検知するフォトセンサ２０ｃとを備えている。フォトセンサ２０ｃは、例えば透過型の発受光素子対から成り、このフォトセンサをケーシング２０ａの対向し合う２つの側壁上に対向配置して堆積する紙粉のレベルを検知するように構成されている。このフォトセンサ２０ｃは、高さを異ならせて複数段配置するようにして、各センサにより異なったレベルを検知するようにしてもよい。フォトセンサ２０からの検知信号は、図示しない制御部に出力される。

紙粉取り装置２０は、ある程度像担持体回りに紙粉が進入することを防止でき、クリーニング装置６でのクリーニング不良、例えばクリーニングブレード６ａと感光体１との間に紙粉が入り込んで黒筋状にトナーが抜けて異常画像となる事態等を防止するには有効である。
本発明ではこのような紙粉取り装置２０を利用して、内蔵したフォトセンサ２０によってケーシング２０ａ内に堆積した紙粉量を検出することで、紙粉取り装置２０の清掃や装置の交換によって紙粉取り装置２０内の紙粉が空に成った時点から、所定回数の画像形成が実施された後の、ケーシング２０ａ内に堆積する紙粉の量を検知する。このようにして検知された単位画像形成回数当たりの紙粉堆積量に基づいて、紙粉の出やすい転写紙を通紙しているのか、或いは面積の大きい転写紙を多数通紙しているのかを制御部で判断し、リサイクルモードから非リサイクルモードへの移行時期を決定する。従って、本実施形態に係る複写機では、現実の紙粉発生量に即してモード切り替えを行うことができ、紙粉の多数混じったトナーがリサイクルされる事態を防止できる。

次に、図４はリサイクルモードから非リサイクルモードへ移行する際の決定方法を説明するためのフローチャートであり、搬送パイプ１１ａの回転によって図２に示した如きリサイクルモードに切り替わった時に（ステップ１）、紙粉が多い材質の転写紙（例えば、再生紙）をどの程度の枚数通紙したかを計数し、計数値がある規定枚数に達したときに（ステップ２，Ｙｅｓ）、リサイクルモードに切り替わった時以降に通紙された転写紙についての累積紙サイズ量を算出して制御部に記憶する。そして、この累積紙サイズ量を予め記憶された規定値と比較し、規定値に達したときに（ステップ３，Ｙｅｓ）、非リサイクルモードに切り替える。
ステップ１における通紙枚数の決定に関しては、給紙部の構成を例えば各給紙段別に再生用紙専用段、上質紙専用段等として紙種別に設定しておき、この状態を制御部の記憶部に記憶しておくと共に、各段に装着する転写紙の種類を決められた紙種に限定して対応関係を確実なものにしておく。この状態で、いずれの給紙段から何枚の紙が通紙されたかを計数しておくことにより、紙種別の通紙枚数を確実に知ることができ、この情報に基づいてステップ２の規定枚数に達したか否かを判定することができる。

上記規定枚数の値は、初期にはポピュラーな種類の転写紙を用いて実験を行い、ひげ画像が発生する頻度、及び発生率を値として算出し設定しておく。本発明者らが行った実験による、通紙枚数とトナーホッパ３ａ内の紙粉量との関係を図５に、通紙枚数とリサイクルトナー紙粉量との関係を図６に示す。ここで、実際のひげ画像の発生状態によっては設定値との間に差が発生することもある。そこで、実際のひげ画像の発生状況に合わせて上記値を変更設定可能に構成する。このように構成することにより、ユーザ毎に異なるひげ画像の気になるレベルに対応できるばかりでなく、環境差や特殊な紙を用いた場合であってもひげ画像とトナー消費量との適正なマッチングを図ることができる。
また、ステップ３にて示した累積紙サイズ量については、予めひげ画像が発生するであろうと予測される累積紙サイズ量を実験的に割り出しておき、その値を記憶部に記憶しておく。この累積紙サイズについても実際のひげ発生率の変動に応じて変更可能にしてもよい。
また、非リサイクルモードを実施する期間については、リサイクル経路（搬送パイプ１１ａ）内を搬送される回収トナーが全て一巡してトナー回収容器７に排出されるのに要する時間に基づいて決定されるので、リサイクル経路の長さ、トナー搬送速度によって決定される。このため、通常は、実験的に割り出した時間を記憶部に予め設定しておき、このデータに基づいて非リサイクル動作を実行させればよい。ただし、非リサイクルモードを実行する時間を変更可能に構成してもよい。

図７は、上述のようにして、リサイクルモードから非リサイクルモードに移行した際の、トナーリサイクル経路内のトナー中に含まれる紙粉濃度の変化を、通紙枚数との関係で示した図である。図７において、ａ、ｃ、ｄは、リサイクルモード時におけるトナー中に含まれる紙粉濃度の変化を示し、ｂは、非リサイクルモード時におけるトナー中に含まれる紙粉濃度の変化を示す。すなわち、種々の紙種を混合して用いたり、種々のサイズの転写紙を通紙した場合には、ａのように変幻的な変化の多いカーブとなり、紙粉の多い一定種類の大サイズ用紙を多数通紙した場合には、ｃのように指数的に、且つ急速に紙粉量が増量するカーブとなる。また、紙粉量の少ない転写紙を用いた場合は、ｄのように紙粉量がなだらかに増えるカーブとなる。
このように、紙種、及び紙サイズの変化に応じてモード切り替えを可能に構成しておけば、臨機応変に且つ的確にリサイクルモードと非リサイクルモードとの切り替えを行うことが可能となり、ひげ画像の発生を抑制することが可能となる。

図８、図９に、他の実施形態に係るトナーリサイクル機構１０を示す。このトナーリサイクル機構１０は、上記クリーニング装置６により感光体１から回収されて搬送スクリュー６ｂによって搬送されてきたトナーを、上記トナー搬送手段１１によりトナーホッパ３ａ又はトナー回収容器７内に搬送する搬送経路と、上記ベルトクリーニング装置１４によって転写ベルト４ａから除去された廃トナーを、廃トナー搬送手段９０によりトナー回収容器７内に搬送する搬送経路とを備えている。また、図９に示すトナーリサイクル機構１０のトナー搬送手段１１は、上記リサイクルモードと非リサイクルモードとの切り替えを、搬送パイプ１１ａの開口部１１ａ’に配置したシャッター２２で行うように構成されている。シャッター２２は、図１０に示すように、支軸２３により揺動自在に軸支されており、該支軸２３を中心としてソレノイド２４により揺動される。そして、上記非リサイクルモード時は、図１０に実線で示す位置に臨んで、感光体１から回収されたトナーをトナー回収容器７内に搬送する。一方、リサイクルモード時は、図１０に破線で示す位置に退避して、感光体１から回収されたトナーをトナーホッパ３ａ内に搬送する。

このトナーリサイクル機構１０を用いて上記非リサイクルモードと上記リサイクルモードとの切り替えを行う他の制御方法のフローチャートを図１１に示す。この制御方法では、上記レジストローラ５から回収した紙粉量がひげ画像が発生するｘｇに達したときの画像形成枚数と、上記シャッター２２の切り替えタイミングにおける画像形成枚数との関係を予め実験により求めておく。この実験により求めた関係のグラフを図１２に示す。図１１において、まず、上記シャッター２２をＯＦＦ（退避）して、トナーのリサイクルをＯＮする（ステップ１）。そして、このリサイクルモードでの画像形成枚数をカウントする（ステップ２）。次いで、ステップ３で、上記レジストローラ５から回収した紙粉量がｘｇに達したか否かを判定する。この判定結果に基づいて、図１２のグラフより、リサイクルされているトナー中の紙粉量を予測する（ステップ４）。そして、この予測値がシャッター２２の切り替えタイミングに達したか否かを判定する（ステップ５）。この判定結果がシャッター２２の切り替えタイミングに達している場合に、シャッター２２をＯＮにして、リサイクルモードをＯＦＦにし、非リサイクルモードを実行する（ステップ６）。この非リサイクルモードが実行されている間の画像形成枚数をカウントする（ステップ７）。そして、このカウント値が規定枚数に達したか否かを判定する（ステップ８）。ここでいう規定枚数とは、トナー搬送経路内のトナーが一巡するために必要な枚数で、トナーリサイクル機構１０のリサイクル経路の長さによって変わる。ステップ８で規定枚数に達したと判定された場合に、上記各カウント値をクリア（ステップ９）した後、シャッター２２をＯＦＦに切り替えて、リサイクルモードをＯＮにする（ステップ１０）。

このように、本実施形態に係る複写機においては、転写紙として使用する紙の種類、材質の違いによって発生する紙粉量の相違と常に考慮に入れながら、感光体１等から回収した残留トナーを現像装置３に戻してリサイクルするリサイクルモードと、リサイクルせずに廃棄する非リサイクルモードとを、紙粉量の多寡に応じて選択して両モード間の切り替えを行うことができる。これにより、異常画像を発生させる過剰な紙粉が現像装置３に戻されることがなくなる。なお、上記実施形態では、異常画像発生の原因となる紙粉量により画像形成モードを切り替える例を示したが、該画像形成モードは、凝集トナー塊の量に基づいて切り替えることも可能である。

本実施形態の画像形成方法においては、総画像形成枚数と画像形成履歴枚数とに基いて、これから画像形成を開始する画像形成条件での、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数を算出することができる。そして、該算出値が所定枚数以上の場合、つまり上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞が無い場合には、該クリーニング装置６により回収したトナーを上記現像装置３に戻すリサイクルモードで画像形成が行われる。一方、上記算出値が所定枚数未満の場合、つまり該クリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞がある場合には、クリーニング装置６により回収したトナーを現像装置３に戻さない非リサイクルモードで画像形成が行われる。従って、この画像形成方法によれば、上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入している凝集トナーや紙粉等の異物を除去することなく、該異物による異常画像の発生を防止して、該クリーニング装置６により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができるようになる。

特に、本実施形態の画像形成方法においては、上記算出値が所定枚数未満になった時点で、トナー廃棄モードが実行されて、上記クリーニング装置６により回収されて上記現像装置３に戻されつつある全てのトナーが、上記トナー回収容器７に廃棄される。すなわち、トナー中に混入している異物によって上記「ひげ画像」等の異常画像が発生する虞のあるようなトナーが、リサイクルトナーとして再使用されることが無くなる。
本実施形態の画像形成装置においては、総画像形成枚数記憶手段に記憶されている総画像形成枚数と、画像形成履歴枚数記憶手段に記憶されている画像形成履歴枚数とに基いて、これから画像形成を開始する場合の、異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数が算出される。そして、該算出値が所定枚数以上の場合、つまり上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞が無い場合には、上記リサイクルモードにより、該クリーニング装置６により回収したトナーを上記トナーリサイクル機構１０により上記現像装置３に戻して画像形成が行われる。一方、上記算出値が所定枚数未満の場合、つまり上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞がある場合には、上記非リサイクルモードにより、該クリーニング装置６により回収したトナーを上記現像装置３に戻さずに画像形成が行われる。従って、この画像形成装置によれば、上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入している凝集トナーや紙粉等の異物を除去することなく、該異物による異常画像の発生を防止して、該クリーニング装置６により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができるようになる。
特に、本実施形態の画像形成装置においては、上記演算手段の算出値が所定枚数未満になった時点、すなわち、トナー中に混入している異物によって上記「ひげ画像」等の異常画像が発生する虞のあると判定された時点で、上記クリーニング装置６により回収されて上記トナーリサイクル機構１０により上記現像装置３に戻されつつある全てのトナーが、上記トナー回収容器７に廃棄されるように、トナーリサイクル機構１０のトナー搬送経路が、搬送経路切替手段により切替えられる。これにより、トナー中に混入している異物によって上記「ひげ画像」等の異常画像が発生する虞のあるようなトナーが、リサイクルトナーとして再使用されることが無くなる。
また、本実施形態の画像形成装置においては、上記総画像形成枚数記憶手段には、互いに異なる設定可能な各画像形成条件毎の実験により求めた各画像形成条件下での総画像形成枚数が記憶される。また、上記画像形成履歴枚数記憶手段には、各画像形成条件毎の既に形成された画像形成履歴枚数が記憶される。そして、演算手段により、これから画像形成を開始する画像形成条件での、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数が演算される。これにより、例えば、使用される転写紙の紙種やサイズ、トナー粒径、及び温・湿度等の画像形成環境などの、互いに異なる設定可能な各画像形成条件が変化した場合でも、上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入している凝集トナーや紙粉等の異物を除去することなく、該異物による異常画像の発生を防止して、該クリーニング装置６により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができるようになる。
請求項１の画像形成装置においては、紙粉量検出手段により、上記レジストローラ５から除去して上記紙粉取り装置２０に収容された紙粉量が検出される。また、該紙粉量検出手段の検出結果に基づいて、紙粉量推定手段により、上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入する紙粉量が推定される。更に、該紙粉量推定手段により推定された紙粉量に基いて、これから画像形成を開始する場合の、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数が、演算手段により算出される。そして、該演算手段の算出値が所定枚数以上の場合、つまり上記クリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞が無い場合には、上記リサイクルモードにより、該クリーニング装置６により回収したトナーを上記トナーリサイクル機構により上記現像手段に戻して画像形成が行われる。一方、上記演算手段の算出値が所定枚数未満の場合、つまりクリーニング装置６により回収したトナー中に混入した異物によって異常画像が発生する虞がある場合には、上記非リサイクルモードにより、クリーニング装置６により回収したトナーを上記現像装置３に戻さずに画像形成が行われる。これにより、クリーニング装置６により回収したトナー中に混入している紙粉による異常画像の発生を防止して、該クリーニング装置６により回収したトナーをリサイクルトナーとして有効に活用することができるようになる。

本発明が適用される画像形成装置としての複写機の全体的な構成を示す概略構成図。本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーリサイクル機構を有する画像形成部の概略構成図。上記トナーリサイクル機構が非リサイクルモードの状態にある上記画像形成部の概略構成図。上記トナーリサイクル機構のリサイクルモードと非リサイクルモードとの切り替え手順を示すフローチャート。通紙枚数とトナーホッパ内の紙粉量との関係を示すグラフ。通紙枚数とリサイクルトナー中の紙粉量との関係を示すグラフ。リサイクルモードから非リサイクルモードに移行した際のトナーリサイクル経路内のトナー中に含まれる紙粉濃度の変化を通紙枚数との関係で示したグラフ。本実施形態に係る他のトナーリサイクル機構を示す概略構成図。本実施形態に係る更に他のトナーリサイクル機構を示す概略構成図。図９に示すトナーリサイクル機構の概略断面図。図９に示すトナーリサイクル機構のリサイクルモードと非リサイクルモードとの切り替え手順を示すフローチャート。レジストローラから回収した紙粉量がｘｇに達したときの画像形成枚数と、シャッターの切り替えタイミングにおける画像形成枚数との関係を示すグラフ。異常画像の一種であるひげ画像が発生した状態の転写紙のサンプルを示す概略図。

符号の説明

１感光体
２帯電器
３現像装置
３ａトナーホッパ
４転写装置
５レジストローラ
６クリーニング装置
６ａクリーニングブレード
６ｂ搬送スクリュー
７トナー回収容器
１０トナーリサイクル機構
１１トナー搬送機構
１１ａ搬送パイプ
１１ｂ搬送コイル
１１ａ’ 開口部
１２搬送パイプ駆動源
２０紙粉取り装置
２０ａケーシング
２０ｂブレード
２０ｃフォトセンサ
３０露光装置
４０定着装置
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３転写紙
Ｓ転写位置

Claims

像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上に形成した静電潜像をトナーにより現像して該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上に形成したトナー像を転写材上に転写する転写手段と、該転写により転写材に転写されずに上記像担持体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段と、該クリーニング手段により回収したトナーを上記現像手段に戻すトナーリサイクル機構とを備えた画像形成装置において、
上記転写手段に向けて上記転写材を給紙するための給紙ローラに付着している紙粉を除去して収容する紙粉取り装置内の紙粉量を検出する紙粉量検出手段と、
上記紙粉量検出手段の検出結果に基づいて、上記クリーニング手段により回収したトナー中に混入する紙粉量を推定する紙粉量推定手段と、
上記紙粉量推定手段により推定された紙粉量に基いて、これから画像形成を開始する場合の、上記異常画像が発生し始める直前までに形成することが可能な許容画像形成枚数を算出する演算手段と、
上記クリーニング手段により回収したトナーを上記トナーリサイクル機構により上記現像手段に戻して画像形成を行うリサイクルモードと、上記クリーニング手段により回収したトナーを上記現像手段に戻さずに画像形成を行う非リサイクルモードとのうち、いずれのモードを実行するかを上記演算手段の算出値によって選択する選択手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。