(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、前記感光体表面から除去された残留トナーを収容する感光体残留トナー収容部と、前記感光体表面に形成されたトナー像を一時的に保持する中間転写体と、前記中間転写体の表面から除去された残留トナーを収容する中間転写体残留トナー収容部と、画像形成工程を制御するプロセス制御部と、を備えた画像形成装置であって、前記感光体残留トナー収容部及び前記中間転写体残留トナー収容部が前記感光体の所定の耐久印字平均枚数分以上である最大収容枚数分の残留トナー量まで収容可能であり、前記感光体残留トナー収容部の最大収容枚数と前記中間転写体残留トナー収容部の最大収容枚数のうち最大収容枚数が小さい方の前記感光体残留トナー収容部又は前記中間転写体残留トナー収容部のいずれか一方に配設された残留トナー量を検出する残留トナー量検出部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記プロセス制御部が、前記残留トナー量検出部が所定の残留トナー量を検知した後、所定の印字枚数に達した際に、前記画像形成工程を停止させるトナー量検出制御部を、備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、感光体上に形成された静電潜像をトナー粒子にて顕像化し用紙等に転写させ、熱又は圧力にて定着する電子写真技術を応用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真技術を応用した出力装置である画像形成装置は多くの複写機，普通紙ファクシミリ，レーザープリンタ等として実用化され、高解像度，高品質，高速印字を特徴とし、著しい発展を遂げている。特に、マルチメディア時代に向け、カラー画像が印字可能で、低価格な画像形成装置が普及することが望まれている。
【０００３】
以下に従来の画像形成装置について説明する。図２は従来の画像形成装置を示す要部側面断面図である。１′は、従来の画像形成装置のプロセスユニットであり、カラー画像が印字できるようになっている。２は静電潜像が形成される感光体ベルトであり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を基材としてその外周上にセレン（Ｓｅ）又は有機光導電体（ＯＰＣ）等の感光性受容層が薄層状に塗布された感光体が無端ベルト状に形成されたものである。３は感光体駆動ローラ、４，５は感光体従動ローラであり、感光体駆動ローラ３と感光体従動ローラ４，５の３本のローラにより感光体ベルト２を矢印Ａ方向に周回動させる。６は発光ダイオード等からなる除電器であり、感光体ベルト２に近接して配置され感光体ベルト２の表面の静電潜像に形成されたトナー像が転写、クリーニングされた後、感光体ベルト２の表面に残留する静電潜像を光照射により除去する。７は帯電器であり、感光体ベルト２に近接して配置され除電器６により除電された感光体ベルト２を新たに均一に帯電させる機能を有する。帯電器７は、８のタングステンワイヤ等の金属線条材料等よりなる帯電線と、９の金属材料等よりなり断面略コ字状に形成され帯電線８を覆うとともに感光体ベルト２に向かって開口されたシールド板と、１０のシールド板９の開口部を覆って配設されたグリッド板とから構成される。この帯電線８に高電圧を印加することによって生じたコロナ放電により感光体ベルト２の表面を所定の極性に一様に帯電させる。１１は感光体ベルト２の表面に静電潜像を形成するために入射される露光光線で、外部のホストコンピュータ（図示せず）からインターフェースを介して入力された画像信号をレーザー駆動回路（図示せず）により光強度変調やパルス幅変調して得られたレーザー光線等から形成される。このレーザー光線の場合、１ドット毎に感光体ベルト２の幅方向に露光光学系（図示せず）により往復走査された照射により、画像潜像が形成される。１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃは現像器であり、それぞれブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のカラートナーを収容している。また、１３Ｂ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは各現像器１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃに備えられた現像ローラで、ステンレス等の金属を基材としてその外周上にシリコン又はウレタン樹脂等の導電性層が層状に形成され、現像バイアス電源（図示せず）により印加された現像バイアス電圧により感光体ベルト２に形成された静電潜像にカラートナーを転移付着させる。１４Ｂ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃは各現像器１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃに備えられたトナー供給ローラであり、各カラートナーを各現像ローラ１３Ｂ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃに供給する。また、１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃはトナー帯電薄層化ブレードであり、現像ローラ１３Ｂ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃの表面に各カラートナーの荷電及び薄層状態を制御する。現像器１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃは付勢手段（図示せず）によって、感光体ベルト２に対して接触又は非接触の状態にされる。すなわち、現像時は付勢手段の押圧力によって、例えば黒の静電潜像が感光体ベルト２に形成されている場合、現像器１２Ｂが感光体ベルト２の方向に移動し現像ローラ１３Ｂが接触する。現像が終了すると、現像器１２Ｂが感光体ベルト２から離される。次に、１６は中間転写体ベルトであり、感光体ベルト２と同様に無端ベルト状に形成されたもので、現像により感光体ベルト２に形成された各トナー像が順次一旦転写保持され、各トナー画像が合成トナー像として形成される。１７は中間転写体ベルト１６の内面側に配置された中間転写体転写ローラであり、この中間転写体転写ローラ１７の押圧力によって、中間転写体ベルト１６の表面と感光体ベルト２の表面が接触する。１８は中間転写体駆動ローラ、１９，２０は中間転写体従動ローラであり、これらにより中間転写体ベルト１６が矢印Ｂ方向に周回動される。２１は転写ローラであり、中間転写体ベルト１６の表面上に形成された感光体ベルト２から画像に対応して積層された合成トナー像を転写バイアス電圧の印加により用紙（図示せず）に転写させる機能を有し、転写時以外は中間転写体ベルト１６から離されている。２２は内部に熱源を備えている加熱ローラ、２３は加熱ローラ２２に当接され用紙上の合成トナー像を加圧する加圧ローラであり、用紙に転写された合成トナー像を熱と圧力により用紙に定着させる。
【０００４】
次に、２４′は感光体クリーニング装置、２５′は感光体ベルト２の表面に形成されたトナー像を中間転写体ベルト１６に転写した後、感光体ベルト２の表面の残留トナーを掻き取るための感光体クリーニングブレード、２６′は感光体クリーニングブレード２５′により掻き取られた残留トナーを収容する感光体残留トナー収容部、２７′は感光体残留トナー収容部２６′内の上部に設置され感光体残留トナー収容部２６′が満杯になる前にある程度の残留トナー量を検知する感光体残留トナー量センサである。また、２８′は中間転写体クリーニング装置、２９′は中間転写体ベルト１６の表面に積層された合成トナー像を用紙に転写した後、中間転写体ベルト１６の残留トナーを掻き取るための中間転写体クリーニングブレード、３０′は中間転写体ベルト１６により掻き取られた残留トナーを収容する中間転写体残留トナー収容部、３１′は中間転写体残留トナー収容部３０′内の上部に設置され中間転写体残留トナー収容部３０′が満杯になる前にある程度の残留トナー量を検知する中間転写体残留トナー量センサである。ここで、中間転写体クリーニングブレード２９′は、中間転写体ベルト１６上に合成像を形成している間は、中間転写体ベルト１６から離れており、用紙への転写後の残った残留トナーのクリーニング時のみ中間転写体ベルト１６に当接する。感光体残留トナー量センサ２７と中間転写体残留トナー量センサ３１′はフォトセンサ等が用いられ、残留トナー量が所定量に達した時に検知動作を行う。
【０００５】
以上のように構成された従来の画像形成装置について、以下その動作について説明する。まず、帯電工程として、高圧電源に接続された帯電線８に高圧を印加しコロナ放電を行わせて、感光体ベルト２の表面を一様に−５００Ｖ〜−６５０Ｖ程度に帯電させる。次に、露光工程として、例えば帯電した感光体ベルト２の表面に画像のイエローの成分に相当する露光光線１１が選択照射され、照射された部分の電荷が消されて、静電潜像が形成される。次に、現像工程として、このイエローのトナーを収容した現像器１２Ｙによって、静電潜像をトナー像として顕画化される。この顕画化されたトナー像は、中間転写工程として電圧が印加された中間転写体転写ローラ１７によって中間転写体ベルト１６に転写される。また、感光体ベルト２上の残留トナーは、感光体クリーニング工程として、感光体クリーニングブレード２５′によって掻き取られ、感光体残留トナー収容部２６′に収容される。次に除電工程として、感光体ベルト２に残留する潜像電荷が除電器６により除電される。上記工程を繰り返すことにより、感光体ベルト２の表面上に形成されるマゼンタ、シアン、及びブラックのトナー像も中間転写体ベルト１６上に重ね合うように転写され、中間転写体ベルト１６の表面上に合成トナー像が形成される。この合成トナー像は、転写工程として、転写バイアス電圧が印加された転写ローラ２１によって用紙に転写される。中間転写体ベルト１６の残留トナーは、中間転写体クリーニング工程として、中間転写体クリーニングブレード２９′によって掻き取られ、中間転写体残留トナー収容部３０′に収容される。合成トナー像が形成された用紙は、定着工程として、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３との間を通過する。この時、制御されて安定した表面温度をもつ加熱ローラ２２によって合成トナー像は溶融されると同時に、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３によって圧接されることによって、印字用紙に定着される。中間転写体残留トナー量センサ３１′が残留トナー量が所定量になったのを検知すると、制御装置（図示せず）によって表示部（図示せず）にメインテナンス要求の警告が表示される。同様に、感光体残留トナー量センサ２７′が残留トナーが所定量になったのを検知すると、制御装置（図示せず）によって表示部にメインテナンス要求の警告が表示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、感光体クリーニング装置２４′と中間転写体クリーニング装置２８′を独立に交換しなければならない。また、残留トナーの流動性が悪いために、感光体残留トナー量センサ２７′及び中間転写体残留トナー量センサ３１′が誤動作を生じやすいという問題点を有していた。そのため、頻繁に画像形成工程が停止し、又、交換サービス回数も増えるという問題点を有していた。特に、残留トナー量が満杯になると感光体クリーニングブレード２５′や中間転写体クリーニングブレード２９′に残留トナーがつまり、感光体ベルト２や中間転写体ベルト１６の表面に損傷を与え、画像に黒筋、白筋等の画質劣化を起こし、高価な感光体ベルト２や中間転写体ベルト１６の交換を要するという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、頻繁に画像形成工程が停止することなく、交換サービス回数を増やすことなく安定して動作する作業性、保全性、信頼性に優れた画像形成装置を提供することを目的とする。又、装置内を残留トナー量があふれることなく、感光体又は中間転写体等の表面の損傷を防止し、高画質の安定した画像を得ることができる信頼性優れた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、感光体表面から除去された残留トナーを収容する感光体残留トナー収容部と、感光体表面に形成されたトナー像を一時的に保持する中間転写体と、中間転写体の表面から除去された残留トナーを収容する中間転写体残留トナー収容部と、画像形成工程を制御するプロセス制御部と、を備えた画像形成装置であって、感光体残留トナー収容部及び中間転写体残留トナー収容部が感光体の所定の耐久印字平均枚数分以上である最大収容枚数分の残留トナー量まで収容可能であり、感光体残留トナー収容部の最大収容枚数と中間転写体残留トナー収容部の最大収容枚数のうち最大収容枚数が小さい方の感光体残留トナー収容部又は中間転写体残留トナー収容部のいずれか一方に配設された残留トナー量を検出する残留トナー量検出部と、を備えた構成を有している。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１において、プロセス制御部が、残留トナー量検出部から所定の残留トナー収容量を検知した後、所定の印刷枚数以上に達した際に、画像形成工程を停止させるトナー量検出制御部を、備えた構成を有している。
【００１０】
ここで、残留トナー量検出部として、フォトセンサ，ピエゾ素子等が用いられる。また、プロセス制御部は、残留トナー量検知出部が所定の残留トナー量を検知した後、クリーニング装置交換警告を画像形成装置の表面パネル等に表示し、さらに所定の印刷枚数が印字されると、画像形成工程が停止する制御方法が用いられる。また、感光体残留トナー収容部又は中間転写体残留トナー収容部の残留トナー収容量は、感光体ベルト又は中間転写体ベルトの耐久印字平均枚数量に対して、一方の残留トナー収容量は耐久印字平均枚数量の３〜１５％多い残留トナー量を収容できる容積に、他方の残留トナー収容量は耐久印字平均枚数量の７〜２０％多い残留トナー量を収容できる容積にすることが好ましい。また、残留トナー量検出部による残留トナー量の検出量は、感光体の耐久印字平均枚数よりも１〜８％多い印字平均枚数の残留トナー量を検出するように設定することが好ましい。これにより、確実に感光体残留トナー収容部及び中間転写体残留トナー収容部が満杯になることを防止できるとともに、緊急のメインテナンスを防止することができる。
【００１１】
【作用】
この構成によって、感光体残留トナー収容部及び中間転写体残留トナー収容部が耐久印字平均枚数量以上の残留トナー量を収納可能な最大収納枚数を単位とするトナー収容量を有することにより、プロセスユニットの耐久印字平均枚数分まで感光体クリーニング装置又は中間転写体クリーニング装置を交換することなしに残留トナー量を十分収納できる。また、例え耐久印字平均枚数量以上の残留トナー量を超える印字がなされても、トナー収容量の最大収納枚数の小さい方の感光体残留トナー収容部又は中間転写体残留トナー収容部に残留トナー量検出部を１つ設けており、プロセス制御部により、残留トナー量検出部が所定の安全内のトナー収納量を越えたことを検知した後、装置が警告を表示し、さらに所定の枚数を印字した際に、自動的に安全機構が働き画像形成工程が停止されるので、感光体クリーニングブレードと感光体ベルト又は中間感光体クリーニングブレードや中間転写体ベルトの残留トナーの詰まりにより、感光体ベルトや中間転写体ベルトの表面の損傷、クリーニングブレードの破損やトナーの洩れによる装置内の汚れ等を防止することができる。また、残留トナー量検出部が１つであるため、配線工程や残留トナー検出部を省略でき、安価で信頼性を向上させることができる。この結果、長期に渡って高画質の印字を行うことができる。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の一実施例における画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例における画像形成装置の要部側面断面図である。１は本発明の一実施例のプロセスユニットである。２は感光体ベルト、３は感光体駆動ローラ、４，５は感光体従動ローラ、６は除電器、７は帯電器、８は帯電線、９はシールド板、１０はグリッド板、１１は露光光線、１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃは現像器、１３Ｂ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは現像ローラ、１４Ｂ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃはトナー供給ローラ、１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃはトナー帯電薄層化ブレード、１６は中間転写体ベルト、１７は中間転写体転写ローラ、１８は中間転写体駆動ローラ、１９，２０は中間転写体従動ローラ、２１は転写ローラ、２２は加熱ローラ、２３は加圧ローラ、２５は感光体クリーニングブレード、２９は中間転写体クリーニングブレードである。これらは、従来例と同様なものなので、同一の符号を付して説明を省略する。従来例と異なるのは、２４の感光体クリーニング装置と、２８の中間転写体クリーニング装置における残留トナー収容量を規定した点である。ここで、２６は感光体残留トナー収容部、３０は中間転写体残留トナー収容部であり、感光体ベルト２又は中間転写体ベルト１６の耐久印字平均枚数量以上の残留トナー量を収納可能な最大収納平均枚数を単位とするトナー収容量を有する構成としている。このことにより、プロセスユニット１の耐久印字平均枚数分まで感光体クリーニング装置２４又は中間転写体クリーニング装置２８を交換することなしに残留トナーを十分収納できる。本実施例においては、感光体クリーニング装置２４において、感光体残留トナー収容部２６の残留トナー収容量が、感光体の耐久印字平均枚数よりも１０％多い印字平均枚数の感光体ベルト２の残留トナー量を収容できる最大印字平均枚数の容積にしてある。また、中間転写体クリーニング装置２８においては、中間転写体残留トナー収容部３０の残留トナー収容量が感光体の耐久印字平均枚数よりも１５％多い印字平均枚数の中間転写体ベルト１６の残留トナー量を収容できる最大印字平均枚数の容積にしてある。また、本実施例においては、感光体クリーニング装置２４にのみ残留トナー検出部としてフォトセンサー等から構成される感光体残留トナー量センサ２７を備えている。この感光体残留トナー量センサ２７は、感光体残留トナー収容部２６の上方に配置され、残留トナー量が満杯になる前に所定の残留トナー量が蓄積された時に検出信号等をプロセス制御部に伝達する。ここで、感光体残留トナー量センサ２７による残留トナー量の検出量が感光体の耐久印字平均枚数よりも約５％多い印字平均枚数の残留トナー量を検出する位置に設定してある。
【００１４】
以上のように構成された画像形成装置について、以下その動作について説明する。本実施例における画像形成装置の画像形成工程における帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、除電工程については従来例と同様のため説明を省略する。本実施例においては、感光体クリーニング工程及び中間転写体クリーニング工程において、残留トナーを収納する検出方法が従来例と異なる。本実施例で用いた画像形成装置のプロセスユニット１の耐久印字平均枚数は、約６万枚である。ここで、感光体残留トナー収容部２６の残留トナー収容量は、プロセスユニット１の耐久印字平均枚数よりも１０％多い約６万５千枚印字分の感光体ベルト２上に発生する残留トナーを収容できる。また、中間転写体残留トナー収容部３０の残留トナー収容量は、プロセスユニット１の耐久印字平均枚数よりも１５％多い約６万９千枚印字分の中間転写体ベルト１６上に発生する残留トナーを収容できる。従って、プロセスユニット１の耐久印字平均枚数である６万枚印字完了時までに、感光体残留トナー収容部２６及び中間転写体残留トナー収容部３０が満杯になることが一般には生じない。また、万一、感光体残留トナー量が６万枚印字以前に約６万３千枚分の印字平均枚数の残留トナー量を越えた場合、感光体残留トナー量センサ２７が残留トナー量の満杯を予告検知し、プロセス制御手段によって、画像形成装置の表示部に警告が表示される。この検出後、所定の枚数分印字がなされる前に、ここでは所定の枚数を１千枚として、この６万４千枚の印字平均名数を越えてプロセスユニット１が交換されないと、画像形成装置が停止され、安全性を維持する。このように構成した場合、中間転写体残留トナー量センサ３１′が必要とされないことが判る。
【００１５】
ここで、本実施例では、感光体残留トナー収容部２６の最大印字平均枚数の容積を中間転写体残留トナー収容部３０のものよりも小さくし、感光体クリーニング装置２４内のみに感光体残留トナー量センサ２７を設置したが、中間転写体残留トナー収容部３０の最大収納量を感光体残留トナー収容部２６のものよりも小さくし、中間転写体クリーニング装置２８内のみに中間転写体残留トナー量センサを設置しても良い。また、残留トナー量検出部を１つのみ設置すればよいので、信頼性の高い残量トナー量検出センサを用いることも可能で、動作信頼性，保全性を向上させることができる。
【００１６】
以上のように本実施例によれば、プロセスユニットの寿命まで装置が停止することなく安定動作するように設定してあるので、点検が要らず保全性を向上させることができる。また、万一、印字寿命平均枚数を大きくこえプロセスユニットの寿命に満たずトナー収容量が一杯になったとき、残留トナー検出部を設けているので、安全性、信頼性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、感光体残留トナー収容部及び中間転写体残留トナー収容部が感光体の所定の耐久印字平均枚数分以上である最大収容枚数分の残留トナー量まで収容可能であることにより、プロセスユニットの耐久印字平均枚数分まで感光体クリーニング装置又は中間転写体クリーニング装置を交換することなしに残留トナーを十分収納でき、メインテナンス等を頻繁に行う必要がなく、作業性、保全性に優れた画像形成装置を実現することができる。
【００１８】
また、例え耐久印字平均枚数量以上の残留トナー量を超える印字がなされても、トナー収容量の最大収納枚数の小さい方の感光体残留トナー収容部又は中間転写体残留トナー収容部に残留トナー量検出部を１つ設けており、プロセス制御部により、残留トナー量検出部が所定の安全内のトナー収納量を越えたことを検知した後、画像形成装置に警告を表示し、さらに所定の枚数を印字した際に、画像形成装置は、自動的に安全機構が働き画像形成工程が停止されるので、トナーの洩れによる装置内の汚れや、感光体クリーニングブレードと感光体ベルト又は中間転写体クリーニングブレードや中間転写体ベルトの残留トナーの詰まりにより、感光体や中間転写体の表面の損傷、クリーニングブレードの破損等を防止することができる。また、残留トナー量センサが１つで済むので、配線等の作業の軽減及び価格を低減させ、動作の信頼性，保全性及び長期的に高画質に優れた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における画像形成装置の要部側面断面図
【図２】従来の画像形成装置を示す要部側面断面図
【符号の説明】
１  プロセスユニット
１′  従来のプロセスユニット
２  感光体ベルト
３  感光体駆動ローラ
４，５  感光体従動ローラ
６  除電器
７  帯電器
８  帯電線
９  シールド板
１０  グリッド板
１１  露光光線
１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ  現像器
１３Ｂ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ  現像ローラ
１４Ｂ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ  トナー供給ローラ
１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ  トナー帯電薄層化ブレード
１６  中間転写体ベルト
１７  中間転写体転写ローラ
１８  中間転写体駆動ローラ
１９，２０  中間転写体従動ローラ
２１  転写ローラ
２２  加熱ローラ
２３  加圧ローラ
２４，２４′  感光体クリーニング装置
２５，２５′  感光体クリーニングブレード
２６，２６′  感光体残留トナー収容部
２７，２７′  感光体残留トナー量センサ
２８，２８′  中間転写体クリーニング装置
２９，２９′  中間転写体クリーニングブレード
３０，３０′  中間転写体残留トナー収容部
３１′  中間転写体残留トナー量センサ
【図１】
0003648781.tif 000002
【図２】
0003648781.tif 000003