JP4598045B2

JP4598045B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の清掃方法

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Publication number: JP4598045B2
Application number: JP2007294208A
Authority: JP
Inventors: 文崇尾関
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: US20090123166A1; JP2009122241A; US8107830B2

Description

本発明は電子写真方式を用いたプリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、感光ドラム、帯電ローラ、露光装置、現像装置、転写ローラ及びクリーニングローラを備えており、感光ドラムは帯電ローラにより帯電され、露光装置により静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置によりトナー像として形成される。そして、トナー像は、転写ローラにより用紙に転写され、定着装置により定着されて用紙は排出される。また、転写後に感光ドラムに残っている残留トナーは、クリーニング手段によりクリーニングされる。

このような電子写真方式の画像形成装置において、クリーニング手段によりクリーニングされなかったトナーは、印刷が進むに従って劣化し、装置内に蓄積することになり、印刷画像に画像濃度の不均一、ドット再現性の低下或いはいわゆるかぶり等の不具合を発生させる。そのため、所定の印刷枚数Ｎ枚毎にトナーを廃棄する画像形成装置に関する技術が開発されている（特許文献１）。
特開２００４−４５４８１

しかしながら、特許文献１のトナー廃棄によるクリーニング方法によれば、所定の印刷枚数Ｎ枚毎に一律にトナーを廃棄していたため、必然的に廃棄されるトナー量が多くなるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、トナー廃棄を行なうクリーニング方法において、廃棄トナー量の軽減を図るものである。

本発明の前記課題を解決するための手段は、装置の内部温度と絶対水蒸気量との関係により、フィルミングが発生しやすい画像形成ユニットについてのみトナー廃棄を行なうようにしたものである。

即ち、特許請求の範囲の請求項１によれば、像担持体を有し、当該像担持体上の現像剤を当該像担持体に当接された清掃部材により清掃する複数の画像形成部と、前記像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写装置と、当該現像剤像を熱により前記媒体に定着させる定着装置を設けた画像形成装置において、当該画像形成装置の装置外部温湿度を検出する第１の検出部と、前記画像形成装置の装置内部温度を検出する第２の検出部と、前記第１の検出部の検出する装置外部温湿度から絶対水蒸気量を算出し、前記絶対水蒸気量と前記第２の検出部の検出する装置内部温度に基づいて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離に応じて、前記画像形成部のうち、前記像担持体上に所定の現像剤像を形成し前記媒体に転写することなく前記清掃部材で掻き取る現像剤廃棄モードによる清掃の対象とする清掃対象画像形成部を決定し、前記現像剤廃棄モードによる前記清掃を行なうかどうかを（ａ）電源投入のとき、（ｂ）画像形成部交換用のカバーの開閉のとき、（ｃ）画像形成動作の起動立ち上がりのとき、（ｄ）濃度補正のとき及び（ｅ）所定枚数印刷のときのうちいずれか一に個別の画像形成部毎に判定し、判定の結果、前記清掃対象画像形成部に対して前記現像剤廃棄モードによる前記清掃を行なうよう制御する制御部を有し、更に、前記距離に応じて決定するとは、同じ前記絶対水蒸気量に対して前記装置内部温度が高くなるにつれて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離が近い方から順に前記清掃対象画像形成部の数を増やすように決定するものであることを特徴とするものである。

本発明によれば、画像形成装置において、全ての画像形成ユニットについて一律にトナー廃棄を行なうのでなく、装置の内部温度と絶対水蒸気量との関係により、フィルミングが発生しやすい画像形成ユニットについてのみトナー廃棄を行なうようにしたので、廃棄トナー量の軽減が図ることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお各図面に共通する要素には同一の符号を付す。先ず本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の画像形成装置１を示す概略構成図である。

図１において、画像形成装置１には画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが横方向に４個並設され、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには後述する現像器２５とそれぞれ色の異なるトナーが収容されており、カラー印刷が可能である。画像形成ユニット２ａにはブラックのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｂにはイエローのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｃにはマゼンタのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｄにはシアンのトナーが収容されている。画像形成装置１の筐体はその上部が開閉可能なカバーが形成されており、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが交換可能となっている。

各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには感光体３が所定の回転速度で回転可能に設けられている。感光体３の表面は電荷を蓄えることができ、露光により表面の電荷を除去することができる。感光体３としては例えば有機感光体を用いる。感光体３の下方には転写部材としての転写ベルト４と転写ローラ５が配設されている。転写ベルト４はアイドルローラ６とドライブローラ７の間に回転可能に掛け渡され、ドライブローラ７の駆動力により回転する。転写ローラ５は感光体３表面のトナー像を記録媒体Ｐに転写させるもので、感光体３の直下にそれぞれ設けられる。転写ベルト４及び転写ローラ５は、図示しない電源から電圧を印加される。

ドライブローラ７の下方には温度センサ８が転写ベルト４に接触して配設されている。温度センサ８は画像形成装置１の内部温度を検出する。またアイドルローラ６の近傍で、画像形成装置１の側部には温湿度センサ９が設けられ、画像形成装置１の外部の温湿度を検出する。本実施の形態においては、温度センサ８としては、石塚電子製の１０３ＥＴ−１を使用し、温湿度センサ９としては北陸電気工業製ＭＳＭ３１０３Ｊ３７５ＪおよびＨＩＳ−０５−Ｎを使用する。

転写ベルト４の下方にはトナー回収容器１０が設けられている。トナー回収容器１０には、給紙不良等により転写ベルト４上にトナーが付着した場合、転写ベルトクリーニングブレード１１により転写ベルト４から清掃されたトナーが収容される。

画像形成装置１の下方には媒体トレイ１２が設けられている。媒体トレイ１２は記録媒体Ｐを収納するもので、記録媒体Ｐはホッピングローラ１３により１枚ずつ搬送路１４に繰出すようになっている。搬送路１４には、記録媒体Ｐを転写ベルト４に斜行させずに搬送するためのレジストローラ（プレッシャ）１５および記録媒体Ｐを転写ベルト４に搬送するためのレジストローラ（フィード）１６が設けられている。ドライブローラ７の搬送方向下流側には定着器１７が設けられている。定着器１７は記録媒体Ｐ上に転写されたトナーを熱により記録媒体Ｐに定着させる。定着器１７の搬送方向下流側には排出ローラ１８、１９が設けられ、定着後の記録媒体Ｐを排出部２０に排出するようになっている。

図２は画像形成ユニット２ａを示す構成図、図３は画像形成ユニット２ａのトナー回収機構を示す斜視図である。４個の画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは構造が全て同様であるため、１つの画像形成ユニット２ａについて説明する。図２において、画像形成ユニット２ａの感光体３の周囲には、帯電ローラ２１、ＬＥＤヘッド２２、現像ローラ２３、クリーニングブレード２４がそれぞれ配設されている。

帯電ローラ２１は感光体３の表面に所定の電圧を印加するもので、感光体３の表面に一定の圧力で接触しており、感光体３と逆方向に回転する。帯電ローラ２１はシリコーン樹脂またはウレタン樹脂から構成される。ＬＥＤヘッド２２は、印刷データに基づいて感光体３の表面に静電潜像を形成する露光部材である。なお露光部材としてＬＥＤのほかにレーザを用いることができる。

現像ローラ２３は現像器２５に含まれる。現像器２５には現像ローラ２３のほかに、供給ローラ２６、現像ブレード２７、攪拌部材２８、トナー搬送部材２９が設けられている。現像ローラ２３は感光体３に一定の圧力で接触し、感光体３表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する。現像ローラ２３はシリコーン樹脂あるいはウレタン樹脂で構成される。供給ローラ２６は、現像ローラ２３に一定の圧力で接触し、現像ローラ２３にトナーを供給する。供給ローラ２６はシリコーンゴム、ウレタンゴム等の発泡体としての発泡弾性体により形成され、表面に凹部からなる複数の図示しないセルが形成される。現像ブレード２７は、現像ローラ２３に供給されたトナーを一定の厚さに規制するもので、現像ローラ２３に一定の圧力で接触している。

現像器２５の上部には、トナー３０を収納したトナーカートリッジ３１が装着されるようになっている。トナーカートリッジ３１の下部にはシャッターが設けられ、装着後にシャッターが開けられると、内部のトナー３０が前記現像器２５内に供給される。供給されたトナー３０は、攪拌部材２８により攪拌され、トナー搬送部材２９により供給ローラ２６に供給される。

クリーニングブレード２４は、転写後に感光体３の表面に残ったトナーを掻き取るために、そのエッジ部を感光体３の表面に一定の圧力で接触させている。本実施の形態で使用するクリーニングブレード２４の物性値を表１に示す。

クリーニングブレード２４で掻き取られたトナーは、スパイラル３２により画像形成ユニット２ａの側部に向かって横方向に搬送され、最終的には廃トナー収容容器３５へ収容される。即ち図３に示すように、画像形成ユニット２ａの下側部には、廃トナー搬送ボックス３３が設けられており、搬送された廃トナーは一旦ここに集められる。

図３において、画像形成ユニット２ａには、下側部に前記廃トナー搬送ボックス３３が、上側部に廃トナー回収ボックス３６が設けられており、その間は連通されたループ状の溝が形成されている。当該ループ状の溝にはエンドレス状の廃トナー搬送ベルト３４が掛け渡されている。当該廃トナー搬送ベルト３４は例えば外側に凸状の歯を有し、当該歯にはトナーを搬送するための凹部が形成され、前記廃トナー搬送ボックス３３に集められた廃トナーを上部の廃トナー回収ボックス３６に搬送する。更に廃トナー回収ボックス３６には図示しないスパイラルが設けられ、当該スパイラルは前記廃トナー回収ボックス３６に搬送されてきた廃トナーを前記廃トナー収容容器３５へ横方向に搬送する。

図４は画像形成装置１の制御構成を示すブロック図である。図４において、画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等により構成され、画像形成装置１の動作全体を制御する印刷制御部４１を有し、印刷制御部４１には、インタフェース（Ｉ／Ｆ）制御部４２、メモリ部４３、操作部４４、センサ部４５及び印刷枚数カウンタ部６１が接続されている。

Ｉ／Ｆ制御部４２は、印刷データ及び制御コマンドを図示しない上位装置から受信して画像形成装置１の全体のシーケンスを制御する。メモリ部４３には、Ｉ／Ｆ制御部４２を介して入力された印刷データを一時的に記憶する受信メモリ４３ａ、および受信メモリ４３ａに記憶された印刷データを受取るとともに、その印刷データを編集処理することにより形成された画像データ、即ちイメージデータを記憶する画像データ編集メモリ４３ｂが含まれている。

操作部４４は画像形成装置１に操作者からの指示を与えるための図示しないスイッチ等を備えている。センサ部４５は、画像形成装置１の動作状態を監視するための各種のセンサが設けられており、例えば、用紙位置検出センサ４５ａ、カバー開閉センサ４５ｂ、上述した温度センサ８および温湿度センサ９を含むものである。

また前記印刷制御部４１には、ヘッド駆動制御部４６、定着制御部４７、搬送モータ制御部４８、感光体駆動制御部４９が接続されており、当該印刷制御部４１はこれら各制御部を制御する。ヘッド駆動制御部４６は、画像データ編集メモリ４３ｂに記憶されたイメージデータをＬＥＤヘッド２２に送り、ＬＥＤヘッド２２を駆動する。定着制御部４７は、定着器１７に電圧を印加する。搬送モータ制御部４８は、記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータ５０を制御する。感光体駆動制御部４９は、感光体３を回転させるための駆動モータ５１を駆動する。

図５は前記印刷制御部４１を示すブロック図である。図５において、印刷制御部４１には、ＣＰＵ、メモリのほかに、装置外部温湿度検出部４１ａ、装置内部温度検出部４１ｂおよびトナー廃棄制御部４１ｃが設けられている。なお、詳細については後述する。

次に、画像形成装置１の動作について説明する。先ず図１及び図２に従って印刷動作について概略を説明する。図示しない上位装置から印刷指示があると、ホッピングローラ１３が駆動され、媒体トレイ１２内の記録媒体Ｐが搬送路１４に繰出される。記録媒体Ｐは搬送路１４を画像形成ユニット２ａへ向けて搬送される。他方、感光体３はその表面が帯電ローラ２１により帯電され、ＬＥＤヘッド２２によりイメージデータに基づいて光が感光体３表面に照射される。これにより感光体３表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器２５の現像ローラ２３によりトナーを付着されて顕像化され、搬送されてきた記録媒体Ｐ上に転写ローラ５によりトナー像が転写される。

カラー印刷の場合、トナー像の転写は各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにおいて行われる。トナー像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト４により定着器１７に搬送され、定着器１７でトナー像が熱により記録媒体Ｐに定着される。定着後、記録媒体Ｐは搬送ローラ１８、１９により排出部２０に排出され、印刷動作を終了する。

次に現像器２５内の動作を詳細に説明する。図２において、感光体３から記録媒体Ｐへのトナー像の転写の後、感光体３に残っているトナー３０は、クリーニングブレード２４により感光体３の表面から掻き取られる。本実施の形態の画像形成装置１においては、一成分現像方式により現像が行われるため、一成分現像剤としてトナー３０が使用される。またトナーカートリッジ３１の下部には、上述したように、開口部を有するシャッターが設けられている。当該シャッターが開けられ、即ち開口部が開放されると、トナーカートリッジ３１内のトナー３０が開口部を介して所定の量だけ現像器２５内に落下し、現像器２５にトナー３０が供給される。

現像器２５内において、トナー３０は、攪拌部材２８が回転されるのに伴って攪拌され、トナー搬送部材２９により供給ローラ２６に供給される。供給ローラ２６は現像ローラ２３と同方向に、各周速度に一定の差を形成しながら互いに摺動して回転し、トナー３０を現像ローラ２３に供給するとともに、現像ローラ２３の外周面の余分なトナーを掻き取ることができるものである。

現像ローラ２３上のトナー３０は、現像ローラ２３の回転により現像ブレード２７まで搬送され、現像ブレード２７によりトナー層の厚さが規制される。その後トナー３０は感光体３と対向する現像領域に搬送され、該現像領域において感光体３表面に形成された静電潜像に静電気力で引き付けられて感光体３側に移動する。これにより感光体３上にトナー像が形成される。

感光体３の回転によりトナー像が転写ローラ５に対向する位置まで移動すると、トナー像は転写ローラ５により記録媒体Ｐに転写される。その後は上述した通り、記録媒体Ｐは定着器１７の熱によりトナー像が定着され、排出される。転写後の感光体３表面に残ったトナー３０は、クリーニングブレード２４によりクリーニングされて、次の印刷が開始される。

ここで本発明の課題に関わるフィルミングについて説明する。本発明者は図１に示す画像形成装置１において、フィルミングの温湿度依存について実験を行った。１０℃（温度）２０％ｒｈ（湿度）、２４℃４０％ｒｈ、２８℃８０％ｒｈ、３２℃２０％ｒｈの各環境において、前記表１に示す物性値を有するクリーニングブレード２４を感光体３に、当て角１５．０１度、圧接力１６．４ｇｆ／ｃｍで押し当て、Ａ４サイズ用紙を横送りにて、３ページ印刷毎に一旦休止する連続印刷を、片面２０００枚白紙印刷を行い、感光体３上のフィルミングを確認した。なおクリーニングブレード２４の当て角および圧接力は２３℃での計算値である。

従来においては、トナー廃棄を行い、感光体３上の付着物をトナーとともに除去することでフィルミング現象の発生を防ぐことができる。トナー廃棄は、所定のトナー像を感光体３上に形成し、記録媒体Ｐに転写させることなく（未転写のまま）、クリーニングブレード２４で掻き取るという方法で行っているが、本実施の形態においても、トナー廃棄は所定のトナー像を感光体３上に形成し、記録媒体Ｐに転写させることなく（未転写のまま）、クリーニングブレード２４で掻き取るという方法を採る。

表２乃至表５に感光体３上のフィルミングの確認結果を示す。表２乃至表４は、トナー廃棄を行わない場合における印刷枚数ごとのフィルミング性の評価を示し、表５はトナー廃棄を行った場合の印刷枚数ごとのフィルミング性の評価を示す。また各表において、○印はフィルミングなしを示し、△印はフィルミングが感光体３の表面に軽微に発生するが、印刷画像に対してはフィルミングの影響が見られないことを示し、また×印はフィルミングが感光体３の表面に発生し、印刷画像にフィルミングによる画像劣化が発生したことを示す。なおフィルミング評価を行った際の印刷画像は、５００枚ごとにベタ画像（１００％密度の画像で、所謂ソリッドパターン）を１枚印刷し、その画像を確認するという方法を採用した。

表２は、外部環境温度が２５℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が１３ｇ／ｍ3のときに、トナー廃棄を行わなかった場合の評価結果を示す。

表３は、外部環境温度が１０℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が２．５ｇ／ｍ3のときに、トナー廃棄を行わなかった場合の評価結果を示す。

表４は、外部環境温度が１０℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が１３ｇ／ｍ3のときに、トナー廃棄を行わなかった場合の評価結果を示す。

また表５は、（イ）外部環境温度が２５℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が１３ｇ／ｍ3のときに、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて５００枚ごとにトナー廃棄を行った場合の評価結果と、(ロ)外部環境温度が１０℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が２．５ｇ／ｍ3のときに、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて５００枚ごとにトナー廃棄を行った場合の評価結果と、更に、(ハ)外部環境温度が１０℃で、定着温度が１７０℃の場合であって、絶対水蒸気量が１４．２ｇ／ｍ3のときに、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて５００枚ごとにトナー廃棄を行った場合の評価結果を示すものである。

なお上記絶対水蒸気量は、画像形成装置１外部の温湿度から算出される値で、算出計算式は次の通りである。即ち、

絶対水蒸気量＝（飽和水蒸気量）×（湿度／１００）
＝(0.0225×(温度)×(温度)＋0.1568×(温度)＋5.205)×(湿度／100)

以上の評価結果からわかることは、ほぼ同じ絶対水蒸気量であっても、外部環境温度が異なる場合、内部温度が異なるためにフィルミング性が異なる。また同じ外部環境温度であっても、絶対水蒸気量が異なる場合、フィルミング性は異なる。なお表５の通り、５００枚ごとに各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにおいてトナー廃棄を行なうことによりフィルミングは発生しない。

即ち、フィルミングは低湿環境において発生しやすく、また定着器１７に近い（内部温度が高い）画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａほど発生しやすいといえる。またフィルミングはトナー廃棄を行なうことにより改善される。従って、内部温度と絶対水蒸気量との関係により、全ての画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについてトナー廃棄を行わずとも、フィルミングが発生しやすい画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａについてのみトナー廃棄を行なうようにすればよい。

なお、フィルミングが発生する原因は、低湿環境下で白紙印刷を行なうことにより、トナーの帯電量が増大し、トナーもしくは外添剤が感光体３に吸着しやすくなるので、また定着器１７の熱によりトナーが溶解しやすくなり、トナーが感光体３に付着するためと考えられる。

また、トナー廃棄によりフィルミングが改善されるのは、クリーニングブレード２４のエッジに滞留した外添剤が、定着器１７からの熱、クリーニングブレード２４と感光体３間の摩擦熱、および圧力により感光体３へ付着しやすくなっているが、トナー廃棄を行なうことにより、クリーニングブレード２４のエッジに滞留した外添剤をトナーで吸着し、外添剤をトナーと一緒に掻き落としているためと考えられる。

本実施の形態は、絶対水蒸気量と装置内部温度によりトナー廃棄を行なうか否かを決定するようにしたものである。画像形成装置１の外部の絶対水蒸気量をパラメータとする理由として、装置内部の温度は不安定であるため、正確な湿度を測定することが困難であること、また装置内外での絶対水蒸気量は等しいことが挙げられる。

本実施の形態において、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて、トナー廃棄を行なうか否かは、表６に基づいて決定される。表６において、Ｔは内部温度を示し、これは前記温度センサ８により検出される。またＷは絶対水蒸気量を示し、これは前記温湿度センサ９の検出結果に基づいて上述の式により算出される。

また表６において、"０"はトナー廃棄を行なう画像形成ユニットは存在しないことを意味し、"１"はトナー廃棄を行なう画像形成ユニットは１つで、定着器１７に最も近い画像形成ユニット２ｄであることを意味し、"２"はトナー廃棄を行なう画像形成ユニットは２つで、定着器１７に近い画像形成ユニット２ｄ、２ｃであることを意味し、"３"はトナー廃棄を行なう画像形成ユニットは３つで、定着器１７に近い側の３つの画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂであることを意味し、"４"はトナー廃棄を行なうのは全ての画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａであることを意味する。即ち、同じ絶対水蒸気量Ｗに対して内部温度Ｔが高くなるにつれて、定着器１７と各画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａとの距離が近い方から順にトナー廃棄を行なう画像形成ユニットの数を増やすように決定する。また、同じ内部温度Ｔに対しては、絶対水蒸気量Ｗが下がるにつれて、定着器１７と各画像形成ユニット２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａとの距離が近い方から順にトナー廃棄を行なう画像形成ユニットの数を増やすように決定する。

本実施の形態は、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて、トナー廃棄を行なうか否かの判断に際し、後述する所定のタイミングにおいてこれを判断する。前記図５において、印刷制御部４１は当該判断の時点にトナー廃棄制御部４１ｃを制御し、トナー廃棄を行なうか否かの判断をさせる。即ち、装置外部温湿度検出部４１ａは、センサ部４５内にある温湿度センサ９からの信号により装置外部の温湿度を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信し、一方、装置内部温度検出部４１ｂは、センサ部４５内にある温度センサ８からの信号により装置内部の温度（Ｔ）を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信する。当該トナー廃棄制御部４１ｃは受信した装置外部の温湿度から上述の式により絶対水蒸気量（Ｗ）を算出し、当該絶対水蒸気量（Ｗ）と受信した装置内部の温度（Ｔ）とに基づいてトナー廃棄を行なうか否かを決定する。

トナー廃棄を行なう場合は、図４に示すヘッド駆動制御部４６および感光体駆動制御部４９により感光体３表面に画像を形成してトナー廃棄を行なう。トナー廃棄は上述した通り、所定のトナー像を感光体３上に形成すると、記録媒体Ｐに転写させることなく（未転写のまま）、クリーニングブレード２４で掻き取る。

トナー廃棄を行なうか否かの判断のタイミングは、（ａ）電源投入のとき、（ｂ）画像形成装置の画像形成ユニット交換用のカバー開閉のとき、（ｃ）印刷動作の印刷起動の立ち上がりのとき、（ｄ）濃度補正のとき及び（ｅ）所定枚数印刷のときである。

図４に示す印刷制御部４１は、操作者が操作部４４の電源スイッチを投入したことを検知することにより、電源投入時であることが判る。また、カバー開閉センサ４５ｂの開閉検出信号を受信することにより、カバー開閉時であることが判る。また、印刷起動の立ち上がり時や濃度補正時は、図示しない印刷起動信号や濃度補正信号を検知することにより、それぞれ印刷起動の立ち上がり時や濃度補正時であることが判る。更に、印刷制御部４１は、印刷枚数カウンタ部６１から受信する各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの印刷枚数を計数することにより、所定印刷枚数に達したことが判ることになる。

ここで、電源投入時、カバー開閉時と濃度補正時は、時間的な余裕もあり、比較的多量のトナーを廃棄し、印刷起動の立ち上がり時は印刷速度を落とさずにトナーの廃棄をするので、電源投入時等と比較するとトナー廃棄量は少量である。

また電源投入時、カバー開閉時においては、熱を発する定着器１７が安定するまでに数秒の時間があるので、自由なタイミングでトナーを廃棄することができる。印刷起動の立ち上がり時は、印刷起動時において画像形成装置１に印刷指令が入ると感光体３は回転し出すのであるが、記録媒体Ｐが感光体３の位置へ到達するまでに数百ｍｓｅｃかかるので、この間に感光体３上に廃棄トナーパターンを形成することが可能である。更に、濃度補正時については、濃度補正用に形成するパターンに続いて廃棄トナーパターンを形成する。

以上のトナー廃棄の判断のタイミングにおいて、トナー廃棄を行なう場合のトナー廃棄量、即ち廃棄トナーパターンのドット数について説明する。なお、ＬＥＤヘッド２２は６００ＤＰＩのＬＥＤであり、廃棄トナーパターンはトナー消費量等を考慮して印字可能領域全面"１０１０"発光（ＬＥＤのドットを一つ置きに発光させる全面５０％パターン）とする。

（ａ）電源投入のとき及び（ｂ）カバー開閉のときは、主走査方向ではドット数：３５６４（２９７ｍｍ）、副走査方向ではライン数：４０９６（１７２ｍｍ）で廃棄を行なう。

（ｃ）印刷起動の立ち上がりのときは、主走査方向ではドット数：３５６４（２９７ｍｍ）、副走査方向ではライン数：６８２（２８．６ｍｍ）で廃棄を行なう。

（ｄ）濃度補正のときは、主走査方向ではドット数：３５６４（２９７ｍｍ）、副走査方向ではライン数：４０９６（１７２ｍｍ）で廃棄を行なう。

（ｅ）Ａ４用紙で５００枚毎の印刷のときでは、主走査方向ではドット数：３５６４（２９７ｍｍ）、副走査方向ではライン数：４０９６（１７２ｍｍ）で廃棄を行なう。

なお副走査方向は少なくとも感光体３の１周分の長さであることが好ましいが、トナー廃棄のタイミングに応じて、長さは適宜変更してもかまわない。例えば、感光体３の外径が３０ｍｍの場合は、９４．２ｍｍであれば好ましい。本実施の形態では、２０００枚ごとに全ての画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについてトナー廃棄を行なうようにする。しかしながら必ずしもこのようにする必要はなく、強制的なトナー廃棄をしなくてもよい。

以上のように第１の実施の形態によれば、前記所定のタイミングにおいて、装置外部の温湿度と装置内部の温度から表６に基づいて、トナーを廃棄する画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが決定され、トナーが廃棄されるようにしたので、フィルミングの発生しやすい条件の場合のみトナー廃棄を行い、フィルミングの発生しにくい場合にはトナー廃棄を行わないので、トナー廃棄によるトナー廃棄量を削減することが可能になる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態と異なる点は、前記温度センサ８の配置にある。図６は第２の実施の形態の画像形成装置１を示す概略構成図である。なお、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、トナー回収機構、画像形成装置１の制御構成並びに印刷制御部４１については前記第１の実施の形態と同様であるので、図２乃至図５およびその説明を援用する。

図６において、画像形成装置１には画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが横方向に４個並設され、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにはそれぞれ異なる色のトナーが収容されており、カラー印刷が可能である。画像形成ユニット２ａにはブラックのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｂにはイエローのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｃにはマゼンタのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｄにはシアンのトナーが収容されている。画像形成装置１の筐体はその上部が開閉可能なカバーが形成されており、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが交換可能となっている。

各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには、前記感光体３の非印字部に接触して温度センサ８ａが配設されている。当該温度センサ８ａは画像形成装置１内の各現像器２５の温度を検出する。またアイドルローラ６の近傍で、画像形成装置１の側部には温湿度センサ９が設けられ、画像形成装置１の外部の温湿度を検出する。本実施の形態においては、温度センサ８ａとしては、石塚電子製の１０３ＥＴ−１を使用し、温湿度センサ９としては北陸電気工業製ＭＳＭ３１０３Ｊ３７５Ｊ及びＨＩＳ−０５−Ｎを使用する。

さて、前記第１の実施の形態で説明したように、フィルミングの発生は内部温度と絶対水蒸気量とに依存する。第２の実施の形態においては、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ毎に温度センサ８ａが配設し、現像器２５の温度を測定する。

本実施の形態においては、温度センサ８ａが配設されている各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて、トナー廃棄を行なうか否かが表７に基づいて判断される。

表７において、Ｔ'は前記温度センサ８ａにより検出される内部温度を示し、またＷは絶対水蒸気量を示し、これは前記温湿度センサ９の検出結果に基づいて前記第１の実施の形態での説明同様、以下の式により算出される。

また表７において、"０"は当該画像形成ユニットがトナー廃棄を行なわない対象であることを意味し、"１"は当該画像形成ユニットがトナー廃棄を行なう対象であることを意味する。

ここで、表８にＡ４の用紙を連続印刷したときの印刷枚数毎の画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの温度変化の例を示す（外部温度２５℃、定着温度１７０℃）。前記の通り、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのうち、定着器１７に近い画像形成ユニットほど当該定着器１７が発する熱の影響を受けやすい。

例えばＡ４の用紙５００枚を印刷したタイミングにおいて、表８の各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの温度と外部環境における絶対水蒸気量との関係により、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの現像器２５に対してトナー廃棄を行なうか否かが表７に基づいて判断される。即ち、外部温度が２５℃、定着温度が１７０℃のときであって、絶対水蒸気量が１３ｇ／ｍ３のとき、Ａ４の用紙を連続印刷したときの印刷枚数とトナー廃棄の関係は表９の通りとなる。表９において、「なし」はトナー廃棄を行なわない場合、「有」はトナー廃棄を行なう場合を示す。

仮に、Ａ４の用紙５００枚を印刷した時点で、表８から例えば画像形成ユニット２ｂの内部温度は３４℃（Ｔ'）であり、隣の画像形成ユニット２ｃの内部温度は３６℃（Ｔ'）であるから、絶対水蒸気量（Ｗ）が１３ｇ／ｍ３とすると、表７から画像形成ユニット２ｂの場合は「０」、即ちトナー廃棄を行なわないことになり、隣の画像形成ユニット２ｃの場合は「１」、即ちトナー廃棄を行なうことになる。表９はこれらの関係を総合的に示す。

本実施の形態は、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについて、トナー廃棄を行なうか否かの判断に際し、前記第１の実施の形態と同様に所定のタイミングにおいてこれを判断する。

前記図５において、印刷制御部４１は当該判断の時点にトナー廃棄制御部４１ｃを制御し、トナー廃棄を行なうか否かの判断をさせる。即ち、装置外部温湿度検出部４１ａは、センサ部４５内にある温湿度センサ９からの信号により装置外部の温湿度を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信し、一方、装置内部温度検出部４１ｂは、センサ部４５内にある各温度センサ（８ａ）からの信号により現像器２５の温度（Ｔ）を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信する。当該トナー廃棄制御部４１ｃは受信した装置外部の温湿度から上述の式により絶対水蒸気量（Ｗ）を算出し、当該絶対水蒸気量（Ｗ）と受信した装置内部の温度（Ｔ）とに基づいてトナー廃棄を行なうか否かを決定する。

本実施の形態によれば、現像器２５毎に温度を測定しているので、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについてより正確な温度が分かり、絶対水蒸気量と各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの温度に基づき、定着器１７からの距離に応じたフィルミングの発生状況に従ってトナー廃棄を行なうことができるようになる。

また、トナーは色により特性の違うため、フィルミングの発生する温湿度が変化する可能性がある。本実施の形態では、各現像器２５についてトナーの廃棄を判断できるので、トナーの色による特性に応じて必要な色の現像器２５のみ、必要な温度のときにトナー廃棄を行なえるため、無駄なトナー廃棄をなくしフィルミングを防止できる。なお、本実施の形態では、２０００枚ごとに全ての画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについてトナー廃棄を行なうようにする。しかしながら必ずしもこのようにする必要はなく、強制的なトナー廃棄をしなくてもよい。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。前記第２の実施の形態と異なる点は、前記温度センサ８ａの配置にある。図７は第３の実施の形態の画像形成装置１を示す概略構成図である。なお、画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、トナー回収機構、画像形成装置１の制御構成並びに印刷制御部４１については前記第１の実施の形態と同様であるので、図２乃至図５およびその説明を援用する。

図７において、画像形成装置１には画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが横方向に４個並設され、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにはそれぞれ異なる色のトナーが収容されており、カラー印刷が可能である。画像形成ユニット２ａにはブラックのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｂにはイエローのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｃにはマゼンタのトナーが収容され、画像形成ユニット２ｄにはシアンのトナーが収容されている。画像形成装置１の筐体はその上部が開閉可能なカバーが形成されており、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが交換可能となっている。

２２はＬＥＤヘッドであり、印刷データに基づいて感光体３の表面に静電潜像を形成する。当該ＬＥＤヘッド２２には、画像形成装置１内の各現像器２５の温度を非接触で検出する温度センサ８ｂが配設されている。またアイドルローラ６の近傍で、画像形成装置１の側部には温湿度センサ９が設けられ、画像形成装置１の外部の温湿度を検出する。本実施の形態においては、温度センサ８ｂとしては、石塚電子製のＮＣ−Ｆ１０を使用し、温湿度センサ９としては北陸電気工業製ＭＳＭ３１０３Ｊ３７５Ｊ及びＨＩＳ−０５−Ｎを使用する。

本実施の形態においては、温度センサ８ｂが非接触で温度を検出する各現像器２５について、トナー廃棄を行なうか否かが前記表７に基づいて判断される。詳細については、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を援用するが、例えばＡ４の用紙５００枚を印刷したタイミングにおいて、表８の各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの温度と外部環境における絶対水蒸気量との関係により、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対してトナー廃棄を行なうか否かが表７に基づいて判断される。

前記図５において、印刷制御部４１は当該判断の時点にトナー廃棄制御部４１ｃを制御し、トナー廃棄を行なうか否かの判断をさせる。即ち、装置外部温湿度検出部４１ａは、センサ部４５内にある温湿度センサ９からの信号により装置外部の温湿度を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信し、一方、装置内部温度検出部４１ｂは、センサ部４５内にある各温度センサ（８ｂ）からの信号により現像器２５の温度（Ｔ）を検出し、その検出信号をトナー廃棄制御部４１ｃへ送信する。当該トナー廃棄制御部４１ｃは受信した装置外部の温湿度から上述の式により絶対水蒸気量（Ｗ）を算出し、当該絶対水蒸気量（Ｗ）と受信した装置内部の温度（Ｔ）とに基づいてトナー廃棄を行なうか否かを決定する。

本実施の形態によれば、現像器２５毎に温度を測定しているので、各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについてより正確な温度が分かり、絶対水蒸気量と各画像形成ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ毎の温度に基づき、定着器１７からの距離に応じたフィルミングの発生状況に従ってトナー廃棄を行なうことができるようになる。

また、本実施の形態によれば、非接触で現像器２５の温度を測定しているため、感光体３を傷付けることはない。更に、温度センサ部へのトナーの付着、現像器２５の出し入れによる接触位置や接触面積の変化により、検知した値の誤差が大きくなる可能性があるところ、本実施の形態によれば、温度センサ８ｂを露光部材としてのＬＥＤヘッド２２内に収めたため、常に同じ位置で検知し、トナー付着がないため、精度よく検知できるという効果を有する。

なお、本発明は、一成分現像方式について説明したが、トナーとキャリアを使用するニ成分現像方式の画像形成装置についても適用可能である。

第１の実施の形態の画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成ユニットを示す構成図である。トナー回収機構を示す斜視図である。画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。印刷制御部を示すブロック図である。第２の実施の形態の画像形成装置を示す概略構成図である。第３の実施の形態の画像形成装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１画像形成装置
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ画像形成ユニット
３感光体
８、８ａ、８ｂ温度センサ
９温湿度センサ
２２ＬＥＤヘッド
２５現像器

Claims

像担持体を有し、当該像担持体上の現像剤を当該像担持体に当接された清掃部材により清掃する複数の画像形成部と、前記像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写装置と、当該現像剤像を熱により前記媒体に定着させる定着装置を設けた画像形成装置において、
当該画像形成装置の装置外部温湿度を検出する第１の検出部と、
前記画像形成装置の装置内部温度を検出する第２の検出部と、
前記第１の検出部の検出する装置外部温湿度から絶対水蒸気量を算出し、前記絶対水蒸気量と前記第２の検出部の検出する装置内部温度に基づいて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離に応じて、前記画像形成部のうち、前記像担持体上に所定の現像剤像を形成し前記媒体に転写することなく前記清掃部材で掻き取る現像剤廃棄モードによる清掃の対象とする清掃対象画像形成部を決定し、
前記現像剤廃棄モードによる前記清掃を行なうかどうかを（ａ）電源投入のとき、（ｂ）画像形成部交換用のカバーの開閉のとき、（ｃ）画像形成動作の起動立ち上がりのとき、（ｄ）濃度補正のとき及び（ｅ）所定枚数印刷のときのうちいずれか一に個別の画像形成部毎に判定し、判定の結果、前記清掃対象画像形成部に対して前記現像剤廃棄モードによる前記清掃を行なうよう制御する制御部を有し、
更に、前記距離に応じて決定するとは、同じ前記絶対水蒸気量に対して前記装置内部温度が高くなるにつれて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離が近い方から順に前記清掃対象画像形成部の数を増やすように決定するものであることを特徴とする画像形成装置。
前記第２の検出部は非接触センサであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
像担持体を有し、当該像担持体上の現像剤を当該像担持体に当接された清掃部材により清掃する複数の画像形成部と、前記像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写装置と、当該現像剤像を熱により前記媒体に定着させる定着装置を設けた画像形成装置の清掃方法において、
当該画像形成装置の装置外部温湿度を検出する第１の検出工程と、
前記画像形成装置の装置内部温度を検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程の結果得られた装置外部温湿度から絶対水蒸気量を算出する算出工程と、
前記絶対水蒸気量と前記第２の検出工程の結果得られた装置内部温度に基づいて、前記各画像形成部と前記定着装置との距離に応じて、前記画像形成部のうち、前記像担持体上に所定の現像剤像を形成し前記媒体に転写することなく前記清掃部材で掻き取る現像剤廃棄モードによる清掃の対象とする清掃対象画像形成部を決定し、決定される前記各画像形成部について前記現像剤廃棄モードによる清掃を行なうかどうかを（ａ）電源投入のとき、（ｂ）画像形成部交換用のカバーの開閉のとき、（ｃ）画像形成動作の起動立ち上がりのとき、（ｄ）濃度補正のとき及び（ｅ）所定枚数印刷のときのうちいずれか一に個別の前記画像形成部毎に判定する判定工程と、
当該判定工程の判定の結果、前記清掃対象画像形成部に対して、前記現像剤廃棄モードによる前記清掃を行なう清掃工程を含み、
更に、前記判定工程における前記距離に応じて決定されるとは、同じ前記絶対水蒸気量に対して前記装置内部温度が高くなるにつれて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離が近い方から順に前記清掃対象画像形成部の数を増やすように決定されるものであることを特徴とする画像形成装置の清掃方法。
前記距離に応じて決定するとは、同じに前記装置内部温度に対して前記絶対水蒸気量が下がるにつれて、前記定着装置と前記各画像形成部との距離が近い方から順に前記清掃対象画像形成部の数を増やすように決定するものであ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。