以下に、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2には、本発明の形実施形態に係る画像形成装置10が示されている。図1及び図2に示されるように、画像形成装置10は画像形成装置本体16を有する。
画像形成装置本体16には、前方側開閉部18がヒンジ20を用いて画像形成装置本体16に対して開閉することができるように取り付けられている。また、画像形成装置本体16には、主開閉部26がヒンジ28を用いて画像形成装置本体16に対して開閉することができるように装着されている。また、画像形成装置本体16の前側には、操作部32が取り付けられている。
前方側開閉部18には、供給用開閉部22が開閉できるように取り付けられている。供給用開閉部22は、通常は図1及び図2に示すように前方側開閉部18に対して閉じられている。後述する記録シート供給装置510に収納された記録シートとは異なる記録シートを用いる際に、供給用開閉部22は前方側開閉部18に対して開かれる。ここで、記録シートとは、最終的に画像形成がされる例えば普通紙やOHPシート等の媒体をいう。
主開閉部26は、通常は画像形成装置本体16に対して閉じられている。後述する感光体ユニット200Y、200M、200C、200K及び現像剤回収容器300のいずれかを画像形成装置本体16内に着脱する際に主開閉部26は開かれる。主開閉部26に装着され、後述する支持ロール70、中間転写ベルト62等が前方側開閉部18と干渉することを防止するため、主開閉部26を開くことに先立ち、前方側開閉部18が画像形成装置本体16に対して開かれる。
前方側開閉部18を画像形成装置本体16に対して閉じる際には、前方側開閉部18を閉じることに先立って、主開閉部26が画像形成装置本体16に対して閉じられる。主開閉部26は、上側の面が、画像が形成された記録シートが排出される排出部として用いられる。
主開閉部26には、副開閉部30が主開閉部26に対して開閉することができるように取り付けられている。副開閉部30は主開閉部26とは独立して開閉することができ、主開閉部26が画像形成装置本体16に対して閉じられた状態で、主開閉部26に対して開いた状態とすることができる。副開閉部30は、後述するクリーニング装置90の全部又は一部を画像形成装置本体16内に着脱する際に開かれる。
操作部32は、例えば、画像形成する記録シートの枚数を入力するテンキーや、画像形成を開始する際に操作される開始ボタン等を有する。
画像形成装置本体16内には、記録シートに画像を形成する画像形成部40が設けられている。画像形成部40は、例えば4個の現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kと、光書き込み装置44と、転写装置60とを有する。現像剤像形成部42Yはイエローの現像剤を用いて現像剤像を形成する。現像剤像形成部42Mはマゼンタの現像剤を用いて現像剤像を形成する。現像剤像形成部42Cはシアンの現像剤像を用いて現像剤像を形成する。現像剤像形成部42Kは黒の現像剤を用いて現像剤像を形成する。尚、以下の説明において、現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kを総称する場合、現像剤像形成部42とする。
現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kは、それぞれが感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kと、現像装置100Y、100M、100C、100Kとを有する。
感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kは、それぞれが像形成構造体として用いられていて、感光体ドラム210Y、210M、210C、210Kをそれぞれが有する。感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kは、画像形成装置本体16の後側(図2における左側)から順に、感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kの順に並べられている。感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kの詳細は後述する。
感光体ドラム210Y、210M、210C、210Kは、それぞれが像保持体として用いられている。
また、現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kは、それぞれが現像装置100Y、100M、100C、100Kを有する。現像装置100Yは、収納するイエローのトナーを用いて感光体ドラム210Yに形成された潜像を現像する。現像装置100Mは、収納するマゼンタのトナーを用いて感光体ドラム210Mに形成された潜像を現像する。現像装置100Cは、収納するシアンのトナーを用いて感光体ドラム210Cに形成された潜像を現像する。現像装置100Kは、収納する黒のトナーを用いて感光体ドラム210Yに形成された潜像を現像する。現像装置100Y、100M、100C、100Kの詳細は後述する。
光書き込み装置44は、潜像形成装置として用いられていて、感光体ドラム210Y、210M、210C、210Kのそれぞれに対して光を照射して、感光体ドラム210Y、210M、210C、210Kのぞれぞれの表面に潜像を形成する。
転写装置60は、転写体として用いられる中間転写ベルト62を有する。中間転写ベルト62は、無端状であって、支持ロール64、66、68、70、72によって、図2に矢印で示す方向に回転することができるように支持されている。支持ロール64、66、68、70、72の中の少なくとも1つは、モータ(不図示)に連結されていて、モータからの駆動伝達を受けて回転することで、中間転写ベルト62に駆動を伝達する。
また、転写装置60は、一次転写装置として用いられる一次転写ロール80Y、80M、80C、80Kを有する。一次転写ロール80Yは、現像装置100Yによって潜像が現像されることにより感光体ドラム210Yの表面に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト62に転写する。一次転写ロール80Mは、現像装置100Mによって潜像が現像されることにより感光体ドラム210Mの表面に形成されたマゼンタのトナー像を中間転写ベルト62に転写する。一次転写ロール80Cは、現像装置100Cによって潜像が現像されることにより感光体ドラム210Cの表面に形成されたシアンのトナー像を中間転写ベルト62に転写する。一次転写ロール80Kは、現像装置100Kによって潜像が現像されることにより感光体ドラム210Kの表面に形成された黒のトナー像を中間転写ベルト62に転写する。
また、転写装置60は、二次転写装置として用いられる二次転写ロール84を有する。二次転写ロール84は、中間転写ベルト62に転写されたイエローのトナー像、マゼンタのトナー像、シアンのトナー像、及び黒のトナー像を、記録シートに対してさらに転写する。
また、転写装置60は、クリーニング装置90を有する。クリーニング装置90は、二次転写ロール84で記録シートに対して各色のトナー像が転写された後に、中間転写ベルト62の表面に残留する各色のトナーを掻き落とす掻き落とし部材92を有する。クリーニング装置90の本体内には、掻き落とし部材92によって掻き落とされたトナーが回収される。クリーニング装置90は、副開閉部30を開くことによって形成される開口部を介して画像形成装置本体16内に着脱することができるようになっている。
転写装置60を構成する部材のうち、中間転写ベルト62、支持ロール64、66、68、70、72、一次転写ロール80Y、80M、80C、80K、及びクリーニング装置90は主開閉部26に装着されている。転写装置60のうち、二次転写ロール84は画像形成装置本体16に装着されている。
また、画像形成装置本体16内には、二次転写ロール84によって記録シートに転写されたトナー像を記録シートに定着する定着装置50が設けられている。
また、画像形成装置本体16内には、現像剤回収容器300が設けられている。現像剤回収容器300は、複数の現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kから排出された現像剤を回収する排出現像剤回収容器として用いられている。より具体的には、この実施形態においては、現像剤回収容器300には、現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kがそれぞれに有する現像装置100Y、100M、100C、100Kから排出された現像剤がすべて回収される。
現像装置100Y、100M、100C、100Kから排出された現像剤を現像剤回収容器300に搬送するためには、画像形成装置本体16内に設けられた現像剤排出路の一例としての現像剤回収路360(図11参照、図1及び図2には不図示)が用いられる。
現像剤回収容器300には、現像剤像形成部42から排出された現像剤が回収されれば良い。したがって、この実施形態のように現像剤像形成部42の現像装置100から排出された現像剤を現像剤回収容器300に回収することに替え、又は現像装置100から排出された現像剤を現像剤回収容器300に回収することと併せて、例えば、感光体ドラム210の表面から除去された現像剤等の、現像剤像形成部42から排出された現像剤であって、現像装置100から排出された以外の現像剤を現像剤回収容器300に回収するようにしても良い。
また、現像剤回収容器300は、感光体ユニット200Kと一体となっていて、画像形成装置本体16内に感光体ユニット200Kと一体して着脱される。現像剤回収容器300を、感光体ユニット200Kと一体することに替えて、感光体ユニット200Y、200M、200Cのいずれか1つと現像剤回収容器300とを一体とし、感光体ユニット200Y、200M、200Cのいずれか1つ一体して現像剤回収容器300が画像形成装置本体16内に着脱されるようにしても良い。
また、画像形成装置本体16内には、画像形成部40に記録シートを供給する記録シート供給装置510が装着されている。記録シート供給装置510は、画像形成装置本体16の前側(図2における右側)に引き出すことができるようになっていて、記録シート供給装置510を画像形成装置本体16から引き出した状態で記録シートが補充される。
記録シート供給装置510は、例えば普通紙等の記録シートを積層した状態で収納する記録シート収納容器512を有する。また、記録シート供給装置510は、記録シート収納容器512に収納された最上位の記録シートを抽出し、抽出した記録シートを画像形成部40へ向けて搬送する搬送ロール514を有する。また、記録シート供給装置510は、記録シートを捌き、画像形成部40に複数枚の記録シートが重なった状態で搬送されることを防止するために用いられるリタードロール516を有する。
また、画像形成装置本体16内には、記録シートの搬送に用いられる搬送路530が形成されている。搬送路530は、主搬送路532と、反転搬送路534と、副搬送路536とからなる。
主搬送路532は、記録シート供給装置510から供給された記録シートを画像形成部40に搬送し、画像が形成された記録シートを画像形成装置本体16の外部に排出するために用いられる。主搬送路532に沿って、記録シートが搬送される方向における上流側から順に、先述の搬送ロール514及びリタードロール516と、レジストロール542と、先述の二次転写ロール84と、先述の定着装置50と、排出ロール544とが配置されている。
レジストロール542は、記録シート供給装置510側から搬送されてきた記録シートの先端部を一時的に停止させ、中間転写ベルト62に各色のトナー像が転写されるタイミングと合致するように記録シートを二次転写ロールに向けて送り出す。
排出ロール544は、定着装置50によって各色のトナーが定着された記録シートを画像形成装置本体16外に排出する。
反転搬送路534は、一方の面にトナー像が形成された記録シートを反転させつつ再び画像形成部40に向けて供給するために用いられる搬送路である。反転搬送路534に沿って、例えば2つの反転搬送ロール548、548が配置されている。反転搬送路534には、記録シートの後端部を挟みこんだ状態で排出ロール544が逆回転することで記録シートが後端部側から供給され、供給された記録シートが反転搬送ロール548、548によって、レジストロール542の上流の位置へと搬送される。
副搬送路536は、記録シート供給装置510に収納された記録シートとは異なる記録シートを画像形成部40に供給するための搬送路である。副搬送路536には、供給用開閉部22を開いた状態で画像形成装置本体16の前側から記録シートが供給される。副搬送路536に沿って、搬送ロール552とリタードロール554とが設けられている。搬送ロール552は、副搬送路536に供給され記録シートを画像形成部40に向けて搬送する。リタードロール554は、副搬送路536に供給された記録シートを捌き、複数枚の記録シートが重なった状態で記録シートが画像形成部40に搬送されることを防止するために用いられる。
図3には、画像形成装置本体16内に感光体ユニット200及び現像剤回収容器300が着脱される様子が示されている。図3に示されるように、画像形成装置本体16に対して主開閉部26を開くと、転写装置60の中間転写ベルト62、支持ロール64、66、68、70、72、一次転写ロール80Y、80M、80C、80K、及びクリーニング装置90が主開閉部26と共に移動して、画像形成装置本体16に開口部36が形成される。そして、開口部36を介して画像形成装置本体16内に、感光体ユニット200Y、200M、200C、200Kがそれぞれ着脱される。現像剤回収容器300は、先述のように感光体ユニット200Yと一体とされている。このため、現像剤回収容器300は、感光体ユニット200と一体して画像形成装置本体16内に着脱される。
図4及び図5には、現像装置100Yが示されている。現像装置100M、100C、100Kは用いる現像剤が異なるものの、構成は以下に説明をする現像装置100Yと同一であるので説明を省略する。
現像装置100Yは、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を用いて潜像を現像する二成分現像装置であり、現像装置本体102Yを有し、現像装置本体102Y内に現像剤が収納されている。
現像装置本体102Y内には、現像剤保持体として用いられる現像ロール120Yが装着されている。現像ロール120Yは、図4に示す矢印方向に回転して、表面に保持する現像剤を感光体ドラム210Y(図1参照)に供給し、感光体ドラム210Yの表面に形成された潜像を現像する。現像ロール120Yには図示しないギアを介して現像モータM4からの駆動が伝達される。現像モータM4のON・OFFタイミングは制御部330によって制御される。
現像装置本体102Y内は、例えば1つの仕切り部材104Yによって、例えば2つの空間に区切られ、区切られた空間がそれぞれ搬送路106Y、108Yとなっている。搬送路106Y、108Yは、現像装置本体102Y内で現像剤が搬送される通路として用いられる。搬送路106Y、108Y内には、現像剤を攪拌しながら搬送する搬送部材110Y、112Yがそれぞれ装着されている。
また、現像装置本体102Yには、供給孔116Yと、排出孔118Yとが形成されている。供給孔116Yを介して、図示を省略する現像剤収納容器から現像装置本体102Y内に現像剤が供給される。また、排出孔118Yを介して、現像装置本体102Yの外部に現像剤が排出される。
以上のように構成された現像装置100Yでは、供給孔116Yを介して現像装置本体102Y内に供給された現像剤が、搬送部材110Yによって搬送路106Y内で搬送されて、搬送部材112Yによって搬送路108Yで搬送される。そして、現像剤の例えば一部分が、最終的に排出孔118Yを介して現像装置本体102Yの外部に排出される。このように、現像装置本体102Y内に新しい現像剤を供給すると共に、余剰となった現像剤を排出することで、劣化したキャリアを含む現像剤を用い続けることなく、新たに供給された現像剤を用いて現像が行われるようになっている。
図6には、感光体ユニット200Yが示されている。感光体ユニット200M、200Cは、用いる現像剤が異なるものの、構成は以下で説明をする感光体ユニット200Yと同一であるので説明を省略する。図6に示されるように、感光体ユニット200Yは、感光体ユニット本体202Yを有し、感光体ユニット本体202Yに先述の感光体ドラム210Yが装着されている。感光体ドラム210Yの一部分は、露出部分212Yとして感光体ユニット本体202Yの外部に露出することができるようになっている。
感光体ユニット本体202Y内には、感光体ドラム210Yの表面を均一に帯電する帯電装置220Yが装着されている。帯電装置220Yは、感光体ドラム210Yに接触する帯電ロール222Yを有する。帯電装置220Yによって均一に帯電された感光体ドラム210Yの表面に、光書き込み装置44(図1参照)によって潜像が書き込まれる。
また、感光体ユニット本体202Y内には、クリーニング装置として用いられる掻き落とし部材224Yが装着されている。掻き落とし部材224Yは、一次転写ロール80Y(図1参照)によってイエローのトナー像が中間転写ベルト62に転写された後に感光体ドラム210Yの表面に残留したイエロートナーを掻き落とす。また、感光体ユニット本体202Y内には、掻き落とし部材224Yによって感光体ドラム210Mの表面から掻き落とされたトナーを回収する回収室226Yが設けられている。
また、感光体ユニット本体202Yには、支持部材232Yを介してシャッタ230Yが取り付けられている。支持部材232Y及びシャッタ230Yは、感光体ドラム210Yの露出部分212Yを覆う位置(以下、覆う位置とする)と、露出部分212Yを感光体ユニット本体202から露出させる位置(以下、露出させる位置とする)との間で移動するように開閉する開閉部として用いられている。図4には、シャッタ230Y及び支持部材232Yが覆う位置に移動した状態が示されている。
シャッタ230Y及び支持部材232Yは、感光体ユニット200Yが画像形成装置本体16に装着されていない状態においては覆う位置にある。また、シャッタ230Y及び支持部材232Yは、感光体ユニット200Yが画像形成装置本体16に装着されて、画像形成装置本体16に対して主開閉部26が開かれている際には覆う位置にある。
感光体ユニット200が画像形成装置本体16に装着された状態で、主開閉部26が画像形成装置本体16に対して閉じられると、主開閉部26が閉じられることに連係して、シャッタ230Y及び支持部材232Yが露出させる位置へと移動する。また、主開閉部26が画像形成装置本体16に対して開かれると、主開閉部26が開かれることに連係してシャッタ230Y及び支持部材232Yが覆う位置へと移動する。
主開閉部26の開閉と、シャッタ230Y及び支持部材232Yの開閉との連係は、図示を省略するリンク機構等により実現される。
図7には、感光体ユニット200Kと現像剤回収容器300とが示されている。感光体ユニット200Kは、先述の感光体ユニット200Yと構成が同一であるので、添字をKに替え、図7に図6と同一番号を付して詳細な説明は省略する。回収室226Kは、感光体ドラム210Kから除去された現像剤を回収する除去現像剤回収部として用いられている。回収室226Kは、現像剤回収容器300とは独立した空間である。現像剤回収容器300には、現像装置100Yから排出されたトナーとキャリアとの双方を含む現像剤が回収されるのに対して、回収室226Kには、感光体ドラム210Yの表面から除去されたトナーが回収される。
現像剤回収容器300は、現像剤回収容器本体302を有し、現像剤回収容器本体302内に現像剤回収室304が形成されている。また、現像剤回収室304内には、現像剤回収室304内において現像剤を搬送する搬送部材310が装着されている。現像剤回収容器本体302の内側の面の一部分には、上方に向かって現像剤回収室304を拡大させる斜面314が形成されている。現像剤回収容器300内に回収された現像剤は、斜面314を滑るようにして、現像剤回収室304の底部に向けて落下する。
現像剤回収容器300は、感光体ユニット本体202Kに着脱することができるようになっている。このため、製造の段階で、感光体ユニット200Y、200M、200Cと同じ材料、同じ工程で、感光体ユニット200Y、200M、200Cと同じ構成の感光体ユニット200Kを製造し、製造した感光体ユニット200Kに現像剤回収容器300を装着するとの製造方法を用いることができる。
図8には、現像剤回収容器300が示されている。
図8に示されるように、現像剤回収容器300の上向きの面は開放部となっている。この開放部は、現像剤回収容器300を感光体ユニット200Kに装着することで封止される。搬送部材310の端部は、現像剤回収容器本体302の外側に突出していて、突出した部分にギアG1が装着されている。図8に示すように、搬送部材310には、ギアG1、ギアG1、及びギアG3を介してモータM1からの駆動が伝達される。モータM1からの駆動伝達を受けて回転することで、搬送部材310は、回収された現像剤を図8に示す矢印方向に搬送する。モータM1のON・OFFタイミングは制御部330によって制御される。
現像剤回収容器本体302には、開閉部材320が装着されている。開閉部材320は、開口部316(図10参照)を開閉する開閉部として用いられている。開閉部材320には、例えばコイルスプリング等の弾性体からなる付勢部材322が装着されている。開閉部材320は、付勢部材322によって、図8に矢印で示すように下向きに付勢されている。
図9及び図10には、現像剤回収容器300の開閉部材320が装着された位置近傍が拡大して示されている。図9には、画像形成装置本体16内に装着されていない状態の現像剤回収容器300が示され、図10は画像形成装置本体16に装着された状態の現像剤回収容器300が示されている。
現像剤回収容器本体302には、上端部側に現像剤の回収の用いられる開口部316が形成されている。開口部316を通過するようにして、現像装置100Y、100M、100C、100Kから排出された現像剤が現像剤回収容器300内に回収される。
開閉部材320は、現像剤回収容器本体302に形成された案内部326に案内されることで、図9に示す降下した位置と、図10に示す上昇した位置との間で移動することができるようになっている。先述のように付勢部材322によって下向きに付勢されるため、開閉部材320は、通常は降下した位置にある。開閉部材320が降下した位置にあると、開口部316は、開閉部材320によって閉じられた状態となる。
開閉部材320が降下した位置にある状態で、現像剤回収容器300を画像形成装置本体16内に装着すると、画像形成装置本体16内に現像剤回収容器300を装着する動作と連動し、画像形成装置本体16側に設けられた押圧部(不図示)によって開閉部材320が上向きに押圧される。押圧されることにより開閉部材320は、上昇した位置へと移動して、開口部316が開放された状態となる。
現像剤回収容器300を画像形成装置本体16から取り外すと、上述の押圧部による開閉部材320への押圧が解除されるため、付勢部材322に付勢されて開閉部材320は降下した位置へと移動し、開閉部材320が降下した位置へと移動することで開口部316は閉じられた状態となる。
図11には、現像剤回収路360が示されている。
現像剤回収路360は、現像装置100Y、100M、100C、100Kにそれぞれ形成された排出孔118Y、118M、118C、118Kから排出された現像剤を現像剤回収容器300に回収するために用いられる。
現像剤回収路360は、略垂直方向に伸びる縦搬送路の一例としての鉛直路362、364、366、368と、鉛直路362、364、366、368に連結され、略水平に延びる横搬送路の一例としての水平路370とを有する。鉛直路362は、例えばパイプ等の中空の形状を有し、上端側が排出孔118Yに連結されていて、排出孔118Yから排出されたイエローの現像剤が鉛直路362内を落下するようにして水平路370に移動する。
また、鉛直路364は、例えばパイプ等の中空の形状を有し、上端側が排出孔118Mに連結されていて、排出孔118Mから排出されたマゼンタの現像剤が鉛直路364内を落下するようにして水平路370に移動する。また、鉛直路366は、例えばパイプ等の中空の形状を有し、上端側が排出孔118Cに連結されていて、排出孔118Cから排出されたシアンの現像剤が鉛直路366内を落下するようにして水平路370に移動する。さらに、鉛直路368は、例えばパイプ等の中空の形状を有し、上端側が排出孔118Kに連結されていて、排出孔118Yから排出された黒の現像剤が鉛直路368内を落下するようにして水平路370に移動する。
水平路370は、例えばパイプ等の中空の形状を有し、中空部内に現像剤を搬送する搬送部材374が挿入されている。搬送部材374には、ギアG5、ギアG6、及びギアG7を介して駆動源の一例としてのトリクルモータM2から駆動が伝達される。トリクルモータM2からの駆動伝達を受けて回転をすることで、搬送部材374は、鉛直路362、364、366、368から落下するように搬送されてきた現像剤を現像剤回収容器300内へ向けて搬送する。トリクルモータM2のON・OFFタイミングは制御手段の一例としての制御部330によって制御される。
図12に示されるように、中間転写ベルト62には、図示しないギアを介して他の駆動源の一例としてのベルトモータM3から駆動が伝達される。ベルトモータM3のON・OFFタイミングは制御部330によって制御される。
この画像形成装置10では、トリクルモータM2の保証寿命が70K回(ON・OFF回数)であり、画像形成装置10の保証寿命である300KPVに対して大幅(最大4.5倍)に少ない。言い換えると、例えば1印刷毎(1印刷job毎)にトリクルモータM2を動作させると、画像形成装置10の保証寿命に対してトリクルモータM2の保証寿命が足りず、トリクルモータM2の交換コストが高くなる可能性がある。このため、本実施形態では、トリクルモータM2の保証寿命内の動作回数で画像形成装置10の保証寿命を満たすようにトリクルモータM2を制御するようにしたものである。
ここで、トリクルモータM2を制御する際の画像形成装置10の制約について説明する。
画像形成装置10の現像剤回収路360では、鉛直路362、364、366、368が現像剤で埋まった場合の色毎の排出順番は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色の順番となる。本実施形態では、黒の鉛直路368での現像剤の最大許容量は約6.4gである。鉛直路362、364、366、368及び水平路370が各色の現像剤で満たされたとき(約83.5g)の現像剤の排出時間T∞は約35秒であり、各色の現像剤が約5gずつ溜まったときの現像剤の排出時間TO△は約12秒である。鉛直路362、364、366、368及び水平路370が各色の現像剤で満たされると、現像剤の排出時間が長くなるため、鉛直路362、364、366、368に現像剤が溜まる前に水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)必要がある(制約1)。
また、図13に示されるように、現像剤回収路360では、水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送するために必要なトリクルモータM2の最低駆動時間Tiは約7秒である。鉛直路362、364、366、368に現像剤を溜めないための現像剤排出量の最大許容量は、各色約2.65gである。一方、トリクルモータM2は他のモータと同期して作動することが要求される。ここで、現像ロール120Yに駆動を伝達する現像モータM4の駆動時間(例えば、R/L=1のときにフルカラーでは5.25秒)と、中間転写ベルト62に駆動を伝達するベルトモータM3の駆動時間(例えばR/L=1のときにフルカラーでは7.50秒)とを比較すると、1印刷jobで水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する駆動時間Tiの約7秒を確保するには、ベルトモータM3と同期する(連動する)必要がある。ここで、R/Lは1印刷jobで何枚印刷するかを示す値である(制約2)。
また、現像剤回収路360では、前述にように、トリクルモータM2の保証間欠動作回数が70K回であり、トリクルモータM2の間欠動作によって、画像形成装置10の保証寿命(本実施形態では、300KPV)までトリクルモータM2を持たせる必要がある(制約3)。
画像形成装置10では、複数の現像剤像形成部42Y、42M、42C、42Kの構成上、初期設置時から搬送部材374による現像剤回収容器300への現像剤の搬送が安定するまでは現像剤の排出レートが高いことから、トリクルモータM2の排出頻度を高める必要がある(制約4)。
さらに、画像形成装置10では、輸送などの状況により現像剤回収路360に最大83.5g(鉛直路362、364、366、368及び水平路370の満杯時)の現像剤が既に溜まっていることがあるため、画像形成装置10の初期設置時にトリクルモータM2を少なくとも35秒動作させて現像剤回収路360の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する必要がある(制約5)。
上述の内容をまとめると、制約1から、現像剤回収路360の鉛直路362、364、366、368まで現像剤を溜めない制御が必要である。すなわち、各色の現像剤の排出量が最大2.65gになる前に、トリクルモータM2により水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送するような制御が必要である。
また、制約2から、最悪条件(R/L=1で画像形成装置10の保証寿命まで印刷する場合)を考慮すると、1印刷jobで水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)には、約7秒のトリクルモータM2の動作時間が必要であり、かつ、画像形成装置10の構成上トリクルモータM2単独では動かないため、ベルトモータM3と同期させる必要がある。
また、制約3から、トリクルモータM2のON・OFF回数は、画像形成装置10の保証寿命(本実施形態では、300KPV)を確保しつつ最大70K回まで抑える必要がある。
表1には、画像の像密度AC(エリアカバレッジ)が100%、R/L=1のときの枚数(トリクルモータM2の動作間隔)と、トリクルモータM2のON・OFF回数、画像形成装置の保証寿命との関係が示されている。
表1に示されるように、AC100%の画像でR/L=1としたときに、枚数(PV)とトリクルモータM2の許容枚数(70KPV)を掛け合わせた保証寿命が、画像形成装置10の保証印刷枚数(300KPV)よりも大きくなる枚数ごとにトリクルモータM2を間欠動作させることが好ましい。また、鉛直路362、364、366、368に現像剤を溜めないための現像剤排出量の許容量は、各色約2.65gであることから、5〜12PVの枚数毎にトリクルモータM2を1回(約7秒)動作させれば、画像形成装置10の保証寿命(300KPV)までトリクルモータM2の寿命が確保されると考えられる。
さらに、制約4、制御5を解消するようにトリクルモータM2を制御する必要がある。
本実施形態の画像形成装置10では、制御部330は、画像形成装置10の初期設置時にトリクルモータM2を所定時間(例えば約35秒)連続動作させる設置運転の一例としての設置モードを行い、設置後から画像形成装置10が安定するまでの印刷累積値の一例として予め登録された所定のカウンタ値(例えば1000PV)までは1印刷毎にベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を連続動作させる安定前運転の一例としての安定前モードを行う。さらに、制御部330は、上記カウンタ値(例えば1000PV)を超えた後はベルトモータM3との同期タイミングを変化させてトリクルモータM2を間欠動作させる間欠運転の一例としての安定後モードと、トリクルモータM2を連続動作させる連続動作運転の一例としての連続動作モードと、に所定のタイミング(例えばエラー復帰後、ジャム復帰後など)で切り替えてトリクルモータM2を制御する。ここで、印刷累積値は、印刷の累積枚数、画像の像密度の累積値、駆動源の累積回転数、トナーカートリッジ(図示省略)と現像装置100との間の現像剤搬送経路における搬送部材の累積回転数、この搬送部材を駆動するモータの累積回転数などに基づいて設定される。
上記安定後モードでは、予め設置された画像形成装置10の印刷枚数(例えば5PVに1回)に従ってトリクルモータM2を間欠動作させるような制御を行う。例えば、図14に示されるように、5枚印刷する毎にベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を間欠動作させる。トリクルモータM2の間欠動作は、鉛直路362、364、366、368に各色の現像剤が溜まらないような動作間隔あって、水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)のに要する動作時間(例えば約7秒)に設定されている。
また、制御部330は、画像の像密度(AC%)に従ってトリクルモータM2の間欠動作間隔を変えるような制御を行うことが好ましい。例えば、AC50%の画像を印刷した場合は、5PVに1回を7PVに1回に変化させるような制御を行う。さらに、制御部330は、画像の像密度(AC%)に従って間欠動作時のトリクルモータM2の連続動作時間を変えるような制御を行ってもよい。例えば、AC50%の画像を印刷した場合は、トリクルモータM2の連続動作時間7秒を5秒に変化させるような制御を行う。
さらに、制御部330は、間欠動作時のトリクルモータM2の動作時間が水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)時間に満たない場合には、次回のトリクルモータM2の動作タイミングを早めるような制御を行うことが好ましい。例えば、図15に示されるように、5枚目の印刷jobでトリクルモータM2を間欠動作させた時間が約7秒に満たない場合は、次の印刷job時にもベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を動作させるような制御を行う。
連続動作モードでは、ベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を所定時間(例えば20秒)連続動作させ、現像剤回収路360の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)。トリクルモータM2の動作時間が約20秒に満たない場合には、次回印刷job時にもベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を動作させるような制御を行う。
次に、画像形成装置10の作用について説明する。
制御部330では、「通常モード」は、画像形成装置10の設置から所定の印刷累積値(1000PV)を超えた後の印刷動作時の「安定後モード」とする。「その他のモード」は、通常のモード以外のトリクルモータM2の駆動時である「設置モード」、「安定前モード」、「連続動作モード(クリーンアップモード)」とする。
各モードでトリクルモータM2を制御するための基準として、「カウンタ値1(CNT1)」をトリクルモータM2の駆動間隔を決めるための印刷枚数のカウンタ値とし、「カウンタ値2(CNT2)」をトリクルモータM2がクリーンアップのために必要な動作時間回ったかを確認するためのカウンタ値とする。
トリクルモータM2を制御するための「トリガー1」をトリクルモータM2の動作モードを安定前モードから安定後モードに切り替えるための閾値とする。また、「トリガー2」をトリクルモータM2の駆動間隔(PV)とし、「トリガー3」をトリクルモータM2の必要最低駆動時間(PV)とする。
「カウンタ値1(CNT1)」は、印刷画像入力信号をカウントし、また、ベルトモータM3がOFF状態とされたとき、カウンタ値1≧トリガー2、及びカウンタ値2≧トリガー3のときにカウンタ値1がクリア状態とされる。「カウンタ値2(CNT2)」は、カウンタ値1≧トリガー2のときに画像終了信号をカウントし、また、ベルトモータM3がOFF状態とされたとき、及びカウンタ値2≧トリガー3のときにカウンタ値2がクリア状態とされる。なお、「その他のモード」でのトリクルモータM2駆動後は、すべてのカウンタ値を0とする。
「通常モード」でのトリクルモータM2の制御開始条件(1)としては、カウンタ値1≧トリガー2のときに、印刷画像入力信号で判断し、トリクルモータM2の駆動を開始する。また、「通常モード」でのトリクルモータM2の制御開始条件(2)として、カウンタ値2が0でなく、ベルトモータM3(ベルトモータ)がON状態のとき、ベルトモータM3とともにトリクルモータM2の駆動を開始する。トリクルモータM2のOFF状態はベルトモータM3のOFF状態と同期させる。
「その他のモード」でのトリクルモータM2の制御条件としては、ベルトモータM3(ベルトモータ)のON・OFF状態と完全に同期してトリクルモータM2をON・OFF状態とする。
図16には、制御部330におけるトリクルモータM2の動作の処理の流れがフローチャートにて示されている。
この図に示されるように、ステップ400では、画像形成装置10が設置モードであるか否かが判断され、設置モードでない場合は、ステップ402で安定前モードであるかが判断される。例えば、安定前モードと安定後モードを切り替える閾値=1000の場合、トリガー1≧1001のときは安定前モードでないと判断される。
安定前モードでない場合は、ステップ404で連続動作モード(クリーンアップモード)であるか否かが判断される。連続動作モードでない場合は、ステップ406でカウンタ値2が0でないかが判断される。例えば、ステップ406では、前回の処理でトリクルモータM2が必要時間(7秒)動作していないかが判断される。
ステップ400で設置モードと判断されると、ステップ408でベルトモータM3に同期させてトリクルモータM2をON状態とする。設置モードでは、ベルトモータM3との同期を条件にトリクルモータM2を所定時間(例えば累積で約35秒)連続動作させる。
ステップ402で安定前モードと判断されると、同様にステップ408でベルトモータM3に同期させてトリクルモータM2をON状態とする。トリクルモータM2をON状態とするタイミングはベルトモータM3と画像入力信号に基づき制御される。本実施形態では、1印刷job毎にベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を連続動作させる。
ステップ404で連続動作モードと判断されると、同様にステップ408でベルトモータM3に同期させてトリクルモータM2をON状態とする。本実施形態では、ベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を所定時間(例えば約20秒)連続動作させる。
次いで、ステップ410でベルトモータM3がOFF状態であるかが判断され、ベルトモータM3がOFF状態と判断されると、ステップ412でトリクルモータM2がOFF状態とされる。トリクルモータM2をOFF状態とするタイミングはベルトモータM3と画像入力信号に基づき制御される。
一方、ステップ406でカウンタ値2が0でないと判断されると、ステップ414で安定後モードに切り替えられる。
図17には、安定後モードにおけるトリクルモータM2の動作の処理の流れがフローチャートにて示されている。
安定後モードでは、ステップ416で画像信号が入力されたか否かが判断され、画像信号が入力された場合は、ステップ418でトリクルモータM2がOFF状態であるかが判断される。トリクルモータM2がOFF状態であるときは、ステップ420で印刷枚数をカウンタ値1へ加算する。
次いで、ステップ422でカウンタ値1がトリクルモータM2の駆動間隔枚数の閾値以上であるかが判断され、カウンタ値1がトリクルモータM2の駆動間隔枚数の閾値以上であるときは、ステップ424でトリクルモータM2をON状態とする。例えば、駆動間隔枚数の閾値を5PVとした場合、5PVに1回にベルトモータM3と同期させてトリクルモータM2を間欠動作させる。
一方、ステップ418でトリクルモータM2がOFF状態でないと判断されると、ステップ426で印刷枚数をカウンタ値1及びカウンタ値2へ加算し、ステップ428を実行する。
ステップ428では、ベルトモータM3がOFF状態であるかが判断される。ベルトモータM3がOFF状態でないときは、ステップ416に戻る。ベルトモータM3がOFF状態のときは、ステップ430でカウンタ値1≧トリガー3、すなわち、カウンタ値1がトリクルモータM2の必要最低駆動時間以上であるかが判断され、これを満たす場合は、ステップ432でトリクルモータM2をOFF状態とし、さらにステップ434でカウンタ値1及びカウンタ値2を0とする。一方、ステップ430でカウンタ値1がトリクルモータM2の必要最低駆動時間以上でないと判断されると、ステップ436でトリクルモータM2をOFF状態とし、さらにステップ438でカウンタ値1を0とする。
図14に例示されるように、安定後モードでは、トリガー2=5(間欠動作間隔を5枚に設定した場合)、トリガー3=2(クリーンアップに必要な時間を連続印刷2枚と設定した場合)、A4用紙のみの場合に、5枚目の印刷jobでトリクルモータM2がON状態とされ、その後の6枚の印刷jobの終了時にベルトモータM3がOFF状態とされると、トリクルモータM2がOFF状態に制御される。
また、安定後モードでは、制御部330は、画像の像密度(AC%)に従ってトリクルモータM2の間欠動作間隔を変えるような制御を行ってもよい。例えば、AC50%の画像を印刷したときは、間欠動作の間隔を5PVに1回から7PVに1回に変化させるような制御を行う。また、この制御に代えて、制御部330は、画像の像密度(AC%)に従って間欠動作時のトリクルモータM2の連続動作時間を変えるような制御を行ってもよい。例えば、AC50%の画像を印刷した場合は、トリクルモータM2の連続動作時間7秒を5秒に変化させるような制御を行う。
また、単色の黒の画像を1枚印刷する場合など、間欠動作時のトリクルモータM2の動作時間が水平路370の現像剤を現像剤回収容器300に搬送する(クリーンアップする)時間に満たない場合には、次回のトリクルモータM2の動作タイミングを早めるような制御を行ってもよい。例えば、図15に例示されるように、5PVに1回動作させたときにトリクルモータM2の動作時間が7秒に満たない場合は、次の6PVでもトリクルモータM2を動作させる。
なお、上記実施形態では、画像形成装置10の初期設置時に設置モードを設定したが、画像形成装置10の輸送時に現像剤像形成部42から現像剤回収路360に各色の現像剤が入らないようなカバー等が設けられている場合には、設置モードを設けなくてもよい。
また、上記実施形態では、搬送部材374に駆動を伝達するトリクルモータM2を中間転写ベルト62に駆動を伝達するベルトモータM3と同期させたが、これに限定されず、トリクルモータM2を現像ロール120に駆動を伝達する現像モータM4などと同期させてもよい。