(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像をトナー現像する現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記像担持体と前記現像装置が対向する領域の下方または上方に吸引口を有し、前記吸引口から吸引された空気を装置外に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトの排気口に設けた排気ファンと、
前記排気ダクト中に設けたトナーフィルタと、
前記排気ファンと前記トナーフィルタの間の排気ダクト内の気圧を測定する気圧センサと、
前記気圧センサによる測定値を基に、前記排気ファンの回転速度を制御する制御手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示す排気特性曲線を参照して、排気量が一定になるように前記排気ファンの回転速度を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記トナーフィルタが新規交換されたときに、前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示すトナーフィルタ特性曲線を求め、前記トナーフィルタ特性曲線から前記排気特性曲線を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーフィルタの前面、又は後面に前記排気ダクト内の空気の流れを遮断するシャッタを設け、
前記制御手段は、
前記シャッタが閉じられたときに、前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示す排気ファン特性曲線を求め、前記排気ファン特性曲線から前記排気特性曲線を補正することを特徴とする請求項２、又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記シャッタが開かれた状態で、前記気圧センサにより測定された値が、予め設定されている値を超えた場合、トナーフィルタ交換を促す指示情報を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における現像装置は、回転するスリーブ上に形成された磁気ブラシによりトナーを搬送して、像担持体上に形成された静電潜像をトナー画像とて現像するものが広く一般に知られている。
【０００３】
かかる現像装置による現像処理においては、像担持体の表面、又は磁気ブラシのどちらにも保持されない浮遊トナーが生ずる。この浮遊トナーは像担持体と現像装置の現像槽の外壁の間から下方に落下する。又さらには、像担持体と現像槽の外壁とで作られる間隙から、回転する磁気ブラシによって現像槽の内部に空気が引き込まれることから、現像槽内部の空気圧が上昇して、現像槽のわずかな開口部、または間隙から内部のトナーを外部に飛散させることがある。このように現像槽の外部に落下、又は飛散したトナーは画像形成装置の内部の各種センサに付着して、場合によっては誤動作の原因ともなる。
【０００４】
このような問題に対応するために、現像装置の底壁部に通気性シートを取り付けたスリット状の開口部を設けて、現像槽内部の空気を、この開口部から排気路を介してブロワーにより吸引するという排気手段の提案（例えば、特許文献１参照。）がある。また、像担持体に近接する現像装置の底壁部に空気の吸引口を設け、飛散するトナーを捕集すると共に、現像状態と非現像状態で吸引風速を変化させる吸引制御を行う排気手段の提案（例えば、特許文献２）もある。
【０００５】
上に挙げた提案にも述べられているが、空気とトナーを吸引口から排気口に導く排気路には、吸引したトナーが装置外に排出されないようにトナーを捕集するトナーフィルタが設けらている。その結果、トナーフィルタには徐々にトナーが付着し、一定速度で回転する排気ファンによる吸引では、トナーフィルタの汚れの進行と共に空気の吸引量が減少してしまう。
【０００６】
このような現象を防ぐ為に、排気ダクトと排気ファンからなる複数の排気路の終端部に、これらの排気路から送られた空気をまとめて排気口に導くダクトを設けて、このダクト内の空気圧が所定値以下に維持されるように制御して空気の排気量が所定の値以下にならないようにするという排気手段の提案（例えば、特許文献３参照。）もある。
【０００７】
しかしながら、このような構成は、排気ファンの排気効率を低下させないようにするためには、排気ファンから排気口に至るダクトはできる限り空気抵抗（排気インピーダンス）を小さくする必要があるという条件と、ダクト内の空気圧の測定のためには空気圧の変化がなるべく大きく現れるようにしたいという条件とが、互いに相容れない条件となることから、必然的にトナーフィルタの汚れの進行によるダクト内の気圧変化は小さなものとなってしまう。その結果、トナーフィルタの汚れの進行程度を的確にとらえることが困難になるという問題が生ずる。
【０００８】
従って、上述した排気路、あるいは排気ダクトと称されるトナーを含む空気の排気通路に設けられたトナーフィルタの交換時期は、画像形成装置が出力した累積コピー枚数、又はコピーの黒化率と出力枚数を累積した値等を基にして決定されることが多い。このような技術手段は、トナーフィルタの汚れの進行程度を直接的に検出するものではないことから、排気手段の浮遊トナーを吸引する力が想定したものと異なってしまう場合もあり、吸引力の過大、過小の問題の発生を招く。また、トナーフィルタの交換時期が不適当になるという問題が生ずることもある。
【特許文献１】特開平５−５３４２５号公報
【特許文献２】特開２０００−４７４８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５４６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、排気路の気圧の変化がトナーフィルタの汚れにより大きく現れる位置に気圧センサを配置して、得られた測定値を基に排気ファンの回転速度を制御することによって、排気路に流れる空気の量を一定に維持できる排気手段を有し、且つトナーフィルタの交換時期を的確に指示する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．像担持体に形成された潜像をトナー現像する現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記像担持体と前記現像装置が対向する領域の下方または上方に吸引口を有し、前記吸引口から吸引された空気を装置外に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトの排気口に設けた排気ファンと、
前記排気ダクト中に設けたトナーフィルタと、
前記排気ファンと前記トナーフィルタの間の排気ダクト内の気圧を測定する気圧センサと、
前記気圧センサによる測定値を基に、前記排気ファンの回転速度を制御する制御手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
２．前記制御手段は、
前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示す排気特性曲線を参照して、排気量が一定になるように前記排気ファンの回転速度を決定することを特徴とする１項に記載の画像形成装置。
３．前記制御手段は、
前記トナーフィルタが新規交換されたときに、前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示すトナーフィルタ特性曲線を求め、前記トナーフィルタ特性曲線から前記排気特性曲線を補正することを特徴とする２項に記載の画像形成装置。
４．前記トナーフィルタの前面、又は後面に前記排気ダクト内の空気の流れを遮断するシャッタを設け、
前記制御手段は、
前記シャッタが閉じられたときに、前記排気ファンの回転速度と前記気圧センサにより測定した気圧との関係を示す排気ファン特性曲線を求め、前記排気ファン特性曲線から前記排気特性曲線を補正することを特徴とする２、又は３項に記載の画像形成装置。
５．前記制御手段は、
前記シャッタが開かれた状態で、前記気圧センサにより測定された値が、予め設定されている値を超えた場合、トナーフィルタ交換を促す指示情報を出力することを特徴とする１〜４項のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、現像装置から放出された浮遊トナーを吸引するために最適な風量、又は風速が一定に維持される排気手段が実現されることから、排気手段によるトナーの吸引過多、吸引過少が防止され、その結果、無用なトナー消費量の増加、及び画像形成装置内部へのトナー飛散の両方が防止される。
【００１２】
また、吸引されたトナーを捕集するトナーフィルタの交換時期を的確に示すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態の説明を図面を基に行う。
【００１４】
図１は、画像形成装置Ｇの概念図である。
【００１５】
画像形成装置Ｇは、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通称、複合機と呼ばれるデジタル式の画像形成装置である。
【００１６】
画像形成装置本体Ｇの上部には自動原稿送り装置Ｆが備えられ、その下方には、画像読取り手段１、画像書込み手段２、画像形成手段３、入力操作手段４、給紙手段５、排紙再給紙手段６、および、定着装置７、制御手段Ｃ１等が配置されている。
【００１７】
自動原稿送り装置Ｆは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿剥離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読取り手段１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１にて読み取りがなされる。
【００１８】
原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。
【００１９】
画像読取り手段１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置にて、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６から出力された信号は、制御手段Ｃ１の画像処理部においてＡ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされてメモリＭ１に画像データとして保存される。
【００２０】
画像書込み手段２は、メモリＭ１から呼び出されて所定の画像処理が施された画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電手段３２によって一様帯電されて回転している像担持体３１の表面を走査して、像担持体３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。
【００２１】
前記静電潜像は、画像形成手段３の磁気ブラシ３４２を有する現像装置３４により反転現像されて、トナー画像が像担持体３１上に形成される。
【００２２】
トナー画像形成のタイミングに対応して、手差し給紙手段５５、もしくは、記録紙Ｐを収容するカセットやトレイを有する給紙手段５からは、記録紙Ｐが給送され、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって像担持体上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。
【００２３】
転写領域において、像担持体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された記録紙Ｐに転写される。
【００２４】
トナー画像を担持した記録紙Ｐは、分離除電手段３６の作用により、像担持体３１の表面から分離し、定着装置７に送られる。
【００２５】
定着装置７において、トナー画像を担持した前記記録紙Ｐは、回転体１である加熱ローラ７１と回転体２である加圧ローラ７２とにより加熱加圧を受けながら搬送され、トナー画像が記録紙Ｐに定着されて、排出ローラ６３によって排紙台６４に排出される。
【００２６】
なお、記録紙Ｐを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録紙Ｐを排紙再給紙手段６に導き、記録紙Ｐをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。
【００２７】
また、記録紙Ｐの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録紙Ｐを、切換ガイド６２により排紙再給紙手段６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。
【００２８】
一方、記録紙Ｐへのトナー画像の転写を終えた像担持体３１の表面は、クリーニング手段３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。
【００２９】
なお、入力操作手段４はタッチパネルで、入力操作機能と表示機能とを合わせ持つ公知の手段である。
【００３０】
図２は、画像形成装置Ｇの制御関係を示すブロック図である。
【００３１】
制御手段Ｃ１はＣＰＵ、メモリＭ１を始め、図に記されてはいないが演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路等を有するコンピュータシステムであり、図示の各手段、又は装置とは対応するＩ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路にて接続されている。
【００３２】
また、制御手段Ｃ１による制御は、メモリＭ１に格納されている所定のプログラムが実行されることによりなされる。
【００３３】
自動原稿送り装置Ｆにも、制御手段Ｃ１に比較すると規模は小さいが、ＣＰＵを中心とした同様な制御手段が設けられており、制御手段Ｃ１とは、通信手段Ｒ２にて接続されている。
【００３４】
また、制御手段Ｃ１は、通信手段Ｒ１を介して複数の情報処理装置との情報交換を行うことができる。
【００３５】
図３は、排気手段３００の概念図である。
【００３６】
排気手段３００は、図に示すように、像担持体３１と現像装置３４の磁気ブラシ３４２が対向する領域の下方に吸引口３０１を持ち、吸引した空気とトナーを吸引口３０１から装置の排気口３２１に導く排気ダクト３０２、３０３、３０４と、吸引口３０１から空気を吸引し、装置外に排気する排気ファン３１０と、空気と共に吸引された浮遊トナーが装置外への排出されることを防止するトナーフィルタ３１１と、排気ダクト３０２、３０３中の空気の流れを遮断するシャッタ３１２と、前記トナーフィルタ３１１と前記排気ファン３１０の間の排気ダクト３０４の気圧を検知する気圧センサＰＳとから構成される。なお、前記吸引口３０１は、現像装置３４の上方に設けられる場合もある。
【００３７】
吸引口３０１から空気と共に吸引された浮遊トナーは、トナーフィルタ３１１により捕集され、画像形成装置Ｇの処理量に比例して捕集されたトナー量（捕集トナー量と称す）が増加する。
【００３８】
この捕集トナー量の増加と共に、空気流路である空気ダクト３０２、３０３、３０３の空気抵抗（排気インピーダンス）が増加することから、もし、排気ファン３１０が一定速度で回転し続けるならば、徐々に排気される空気量が減少し、結果として、吸引口３０１から吸引される空気量が減少することになる。
【００３９】
トナーを必要以上に吸引せず、且つ、現像槽３４１の外に放出された浮遊トナーを着実に吸引口３０１から取り込むためには、吸引口３０１から単位時間内に吸引される空気量、換言すれば、吸引口３０１から吸引される空気の流速は一定であることが望ましいことから、上述したような変化はできる限り小さくする必要がある。即ち、トナーフィルタ３１１による捕集トナー量の増加と共に排気ファン３１０の回転速度を上げ排気能力を増加させ、排気量を増加させる必要がある。
【００４０】
本発明は、捕集トナー量の増加と共に変化する空気ダクト３０４内の気圧を気圧センサＰＳにより検知して、予め実験により求めた圧力と排気ファン３１０の回転速度との関係を記憶させたテーブル、又は式を参照して、回転速度を制御することにより一定の排気量を維持するものである。
【００４１】
図４は、排気手段３００の排気量を一定に維持した時の、空気ダクト３０４内の気圧（Ｐａ）と排気ファン３１０の回転速度（ｒｐｍ）との関係を示す図である。
【００４２】
図４の特性曲線ａ（排気特性曲線と称す）は、トナーフィルタ３１１に捕集されたトナー量が増加することによって、排気ファン３１０の負荷インピーダンスが増加して、排気量を一定に維持するには回転速度を上げなければならないことを示している。
【００４３】
例えば、当初、排気ファン３１０が回転速度Ｒ１で回転し、空気ダクト３０４内の空気圧がＰ１であった状態が、トナーフィルタ３１１の捕集トナー量の増加によって、排気ファン３１０が回転速度はＲ１に維持されていると、空気ダクト３０４内の空気圧はＰ２に下がっている。従って、当初の排気量を維持するには、排気ファン３１０の回転速度をＲ２に上げる必要があることが特性曲線より求められる。
【００４４】
なお、図中の気圧は、測定時の大気圧を基準（ゼロ位置）にして表現されている。
【００４５】
図５は、排気手段３００のシャッタ３１２を開閉した時の、空気ダクト３０４内の空気圧と排気ファン３１０の回転速度との関係（トナーフィルタ特性曲線、排気ファン特性曲線）を示す図である。
【００４６】
空気ダクト３０２と、空気ダクト３０３の間には、ダクト内の空気の流れを遮断するシャッタ３１２が設けられているが、通常、シャッタ３１２は開状態にある。排気ファン３１０の回転速度を上げると、空気ダクト３０４内の空気圧は特性曲線ｂ１（トナーフィルタ特性曲線）で示すように徐々に下降して、気圧は一定の値ＰＰに収斂する。
【００４７】
図５の特性曲線ｃ１（排気ファン特性曲線）は、シャッタ３１２を閉状態としたときに得られるものである。
【００４８】
シャッタを閉状態にして、排気ファン３１０の回転速度を上げると、空気ダクト３０４内の空気圧は特性曲線ｃ１で示すように急激に下降して、気圧は一定の値ＰＰに収斂して平衡状態となる。
【００４９】
図に示される特性曲線ｂ１，及びｃ１は常に同じものであるとは言えず、前者はトナーフィルタ毎の空気抵抗（排気インピーダンス）のバラツキにより、例えば特性曲線ｂ２のように、後者は排気ファン毎の排気能力のバラツキによって、例えば特性曲線ｃ２のようになることもある。
【００５０】
もし、図４に示す排気特性曲線が、図５の特性曲線ｂ１を得るトナーフィルタと、特性曲線ｃ１を得る排気ファンとにより得られたものであり、トナーフィルタ、又は排気ファンが新しい物に交換され、それぞれに対応して得られた新たな特性曲線が、例えばｂ２又はｃ２であった場合には、それらの差を基に、記憶されていた特性曲線ｂ１を得るトナーフィルタと、特性曲線ｃ１を得る排気ファンとにより得られた排気特性曲線を補正する。
【００５１】
なお、トナーフィルタ３１１にトナーが捕集されると、そのトナーフィルタの特性曲線は矢印ｄの方向、例えばｂ１からｂ２のように移動する。
【００５２】
図６は、シャッタ３１２を閉じ、気圧センサＰＳと排気ファン３１０の回転速度との関係を示す排気ファン特性曲線を得る処理の流れを示すフローチャートである。
【００５３】
最初に排気ファン３１０が取り付けられた場合、又は新しい排気ファン３１０に交換された場合（ステップＳ１：Ｙ）、シャッタ３１２を閉じ（ステップＳ２）、排気ファン３１０の回転速度を上げると、短時間の内に気圧センサの値は一定の値ＰＰに近接する。この間の、排気ファン３１０の回転数と、気圧センサＰＳによる測定値から図５のｃ１、ｃ２に例示するような排気ファン特性曲線が作られる。作成された前記排気ファン特性曲線はテーブル形式でメモリＭ１に記憶される（ステップＳ４）。なお、前記排気ファン特性曲線をテーブル形式ではなく、式で表し記憶させてもよい。
【００５４】
前記排気ファン特性曲線と、予め、所定の排気ファン特性曲線を前提にしてメモリＭ１に記憶されている排気特性曲線とから、排気ファン特性曲線の相違を補正した新たな排気特性曲線を求める（ステップＳ５）。求められた新たな排気特性曲線は、以前の排気特性曲線に代わってメモリＭ１に記憶される。
【００５５】
上述した処理を終了すると、シャッタ３１２を開き（ステップＳ６）、ルーチンから出る。
【００５６】
図７は、トナーフィルタが３１１が交換された場合の、気圧センサＰＳと排気ファン３１０の回転速度との関係を示すトナーフィルタ特性曲線を得る処理の流れを示すフローチャートである。
【００５７】
最初にトナーフィルタ３１１が取り付けられた場合、又は新しいトナーフィルタ３１１に交換された場合（ステップＳ１１：Ｙ）、シャッタ３１２を開き（ステップＳ１２）、排気ファン３１０の回転速度を上げる。排気ファン３１０の回転数と、気圧センサＰＳによる測定値から図５のｂ１、ｂ２に例示するようなトナーフィルタ特性曲線が作られる。作成された前記トナーフィルタ特性曲線はテーブル形式でメモリＭ１に記憶される（ステップＳ１４）。なお、前記トナーフィルタ特性曲線もテーブル形式ではなく、式で表し記憶させてもよい。
【００５８】
前記トナーフィルタ特性曲線と、予め、所定のトナーフィルタ特性曲線を前提にしてメモリＭ１に記憶されている排気特性曲線とから、トナーフィルタ特性曲線の相違を補正した新たな排気特性曲線を求める（ステップＳ１５）。求められた新たな排気特性曲線は、以前の排気特性曲線に代わってメモリＭ１に記憶され、ルーチンが終了する。
【００５９】
図８は、排気特性曲線を参照して排気ファン３１０の回転速度を決定する制御の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
画像形成装置Ｇが稼働すると、排気ファン３１０が回転を開始し（ステップＳ２０）、気圧センサＰＳの測定周期を決めるタイマーＴＭを一旦リセットして（ステップＳ２１）、計時を開始する（ステップＳ２２）。タイマーＴＭの値Ｔが、予め設定された値ＴＴに到達すると（ステップＳ２３：Ｙ）、気圧センサＰＳにより気圧の測定が行われる（ステップＳ２４）。
【００６１】
測定された値ＡＰが、予め設定された値ＰＰよりも低い場合には（ステップＳ２５：Ｎ）、排気特性曲線を参照して（ステップＳ２６）、所定の排気量を維持するに必要な回転速度を決定し（ステップＳ２７）、再度、次の測定を行うためにステップ２１に戻る。
【００６２】
測定された値ＡＰが、予め設定された値ＰＰ以上となった場合には（ステップＳ２５：Ｙ）、トナーフィルタ３１１により捕集されたトナー量が所定量を超えたものと判断して、トナーフィルタの交換を促す表示を入力操作手段４に出力して、又は装置の作動を停止させて（ステップＳ２８）ルーチンを出る。
【００６３】
以上説明したように、トナーフィルタの捕集トナー量の変化による排気路の空気抵抗の変化があっても、常に、一定量の空気の吸引、即ち、吸引口で一定流速で浮遊トナーの吸引を行うことができる排気手段、又は、排気ファンの排気能力のバラツキを補正して、排気量を一定にできる排気手段、又は、トナーフィルタの交換時期を適切に検出できる排気手段のうち少なくとも一つを有する画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】画像形成装置の概念図である。
【図２】画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。
【図３】排気手段の概念図である。
【図４】排気特性曲線を示す図である。
【図５】シャッタを開閉した時の、気圧と排気ファンの回転速度との関係（トナーフィルタ特性曲線、排気ファン特性曲線）を示す図である。
【図６】排気ファン特性曲線を得る処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】トナーフィルタ特性曲線を得る処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】排気ファンの回転速度を決定する制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
３０１  吸引口
３０２、３０３、３０４  排気ダクト
３１０  排気ファン
３１１  トナーフィルタ
３２１  排気口
３４  現像装置
３４１  現像槽
３４２  磁気ブラシ
Ｇ  画像形成装置
Ｃ１  制御手段
Ｍ１  メモリ
ＰＳ  気圧センサ
【図１】
0005124986.tif 000002
【図２】
0005124986.tif 000003
【図３】
0005124986.tif 000004
【図４】
0005124986.tif 000005
【図５】
0005124986.tif 000006
【図６】
0005124986.tif 000007
【図７】
0005124986.tif 000008
【図８】
0005124986.tif 000009