(57)【要約】【課題】サイクロン部の清掃時期を適正に判断して、トナーの分離効率の低下を抑制することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１Ａは、トナー含有空気からトナーを遠心分離するサイクロン部４１と、サイクロン部４１によって分離されたトナーを回収する回収部４２と、サイクロン部４１によってトナーが分離された空気を通過させ、残留トナーを捕集するフィルタ４３ａ１〜４３ａ５を有するフィルタ部４３と、空気を吸引する送風部４４と、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れを検知する汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５が設けられたトナー捕集部４を備え、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５で検知されたフィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れから推定した風量と、風速センサ４５で取得した風量の実測値の差分が、サイクロン清掃閾値を超えたと判断すると、サイクロン部４１の清掃モードを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段と、
装置内のトナー含有空気を吸引してトナーを捕集するトナー捕集手段とを備え、
前記トナー捕集手段は、
トナー含有空気からトナーを遠心分離するサイクロン部と、前記サイクロン部によって分離されたトナーを回収する回収部と、前記サイクロン部によってトナーが分離された空気を通過させ、残留トナーを捕集する複数のフィルタを有するフィルタ部と、空気を吸引する送風部と、前記フィルタの汚れを検知する汚れ検知手段を備え、
前記汚れ検知手段で検知された前記フィルタの汚れから推定した風量と、前記フィルタ部に設けた風量検知手段で取得した風量の実測値の差分が、サイクロン清掃閾値を超えたと判断すると、前記サイクロン部の清掃モードを実行する制御手段とを備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記サイクロン部の清掃モードを実行すると、前記送風部のファンの回転数を増加させる風量増加運転を行う
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、前記サイクロン部の清掃モードを実行すると、複数の前記フィルタの中で取り外すフィルタを選択し、フィルタを取り外すことによる風量増加運転を行う
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４】
前記制御手段は、前記汚れ検知手段で検知された汚れが一番大きなフィルタを、取り外すフィルタとして選択する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、複数の前記フィルタの中で、空気の流れる方向に対して最下流の１枚を、残すフィルタに設定する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、全ての前記フィルタが取り外されていると判断すると、清掃モードを中断し、取り外す指示をしたフィルタ以外のフィルタを戻す指示を行う
ことを特徴とする請求項３、請求項４または請求項５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、トナー像を用紙に転写、定着させて画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナーを用いて用紙に画像を形成する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、感光体に画像に合わせて静電潜像が形成され、現像と称すプロセスで、この感光体の静電潜像に現像装置でトナーを付着させて静電潜像を顕像化して、トナー像が形成される。
【０００３】
感光体に形成されたトナー像は、中間転写体に一次転写され、中間転写体から用紙に二次転写される。トナー像が転写された用紙は定着装置に搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が用紙に定着される。
【０００４】
ところで、上述した現像等の各プロセスでは、画像形成装置内でトナーの飛散が発生する。そこで、飛散したトナーを捕集するトナー捕集部を備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
トナー捕集部は、トナー含有空気からトナーを遠心分離するサイクロン部と、サイクロン部によって分離されたトナーを回収する回収部と、サイクロン部によってトナーが分離された空気を通過させ、空気中の残留トナーを捕集するフィルタを備える構成であり、画像形成装置に対してサイクロン部とフィルタが一体的に交換される構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１６０８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サイクロン部とフィルタが一体的に交換されるトナー捕集部では、交換する部品が１つで済むことから、作業性が向上する。一方、４色のトナーを使用したカラー画像で画像印字率が高いような条件では、トナーの飛散量が多くなり、サイクロン部とフィルタを交換する頻度も高くなるので、装置運用のコストアップにつながる。
【０００８】
そこで、サイクロン部とフィルタ部を分離し、フィルタのみを交換できるようにした技術が提案されている。しかし、サイクロン部ではトナー含有空気から全てのトナーを分離することはできず、画像形成動作に伴うプリント数の増加に伴いサイクロン部でも風路中にトナーが付着する。
【０００９】
サイクロン部にトナーが付着すると、分離効率が低下した状態で画像形成動作が行われることになる。サイクロン部におけるトナーの分離効率が低下した状態で画像形成動作が行われると、フィルタの汚れが進行し、フィルタの交換頻度が高くなる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、サイクロン部の清掃時期を適正に判断して、トナーの分離効率の低下を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段と、装置内のトナー含有空気を吸引してトナーを捕集するトナー捕集手段とを備え、トナー捕集手段は、トナー含有空気からトナーを遠心分離するサイクロン部と、サイクロン部によって分離されたトナーを回収する回収部と、サイクロン部によってトナーが分離された空気を通過させ、残留トナーを捕集する複数のフィルタを有するフィルタ部と、空気を吸引する送風部と、フィルタの汚れを検知する汚れ検知手段を備え、汚れ検知手段で検知されたフィルタの汚れから推定した風量と、フィルタ部に設けた風量検知手段で取得した風量の実測値の差分が、サイクロン清掃閾値を超えたと判断すると、サイクロン部の清掃モードを実行する制御手段とを備えた画像形成装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、制御手段は、サイクロン部の清掃モードを実行すると、送風部のファンの回転数を増加させる風量増加運転を行う請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、制御手段は、サイクロン部の清掃モードを実行すると、複数のフィルタの中で取り外すフィルタを選択し、フィルタを取り外すことによる風量増加運転を行う請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、制御手段は、汚れ検知手段で検知された汚れが一番大きなフィルタを、取り外すフィルタとして選択する請求項３に記載の画像形成装置である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、制御手段は、複数のフィルタの中で、空気の流れる方向に対して最下流の１枚を、残すフィルタに設定する請求項３または請求項４に記載の画像形成装置である。
【００１６】
請求項６に係る発明は、制御手段は、全てのフィルタが取り外されていると判断すると、清掃モードを中断し、取り外す指示をしたフィルタ以外のフィルタを戻す指示を行う請求項３、請求項４または請求項５に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、サイクロン部の清掃時期を適正に判断することができ、トナーの分離効率が低下した状態での使用を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態のトナー捕集部の一例を示す構成図である。
【図３】本実施の形態のトナー捕集部の一例を示す構成図である。
【図４】本実施の形態の画像形成装置の制御機能の一例を示す機能ブロック図である。
【図５】複数枚のフィルタとトナーの回収量の関係を示すグラフである。
【図６】本実施の形態の画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】サイクロン部及びフィルタの汚れと風量の変化を示すグラフである。
【図８】サイクロン部及びフィルタの汚れとファン回転数の変化を示すグラフである。
【図９】本実施の形態の画像形成装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態の画像形成装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
＜本実施の形態の画像形成装置の構成例＞
図１は、本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図、図２及び図３は、本実施の形態のトナー捕集部の一例を示す構成図である。画像形成装置１Ａは、例えば複写機といった電子写真方式の画像形成装置であり、本例では、複数の感光体を一本の中間転写ベルトに対面させて縦方向に配列することによりフルカラーの画像を形成する、いわゆる、タンデム型カラー画像形成装置である。
【００２１】
画像形成装置１Ａは、原稿読取部１０と、画像形成部１１と、用紙搬送部２と、定着部３と、トナー捕集部４を備える。
【００２２】
原稿読取部１０は、走査露光装置の光学系により原稿の画像を走査露光し、その反射光をラインイメージセンサにより読み取り、これにより、画像信号を得る。なお、画像形成装置１Ａは、原稿を給紙する図示しない自動原稿搬送装置が上部に備えられる構成でも良い。
【００２３】
画像形成部１１は画像形成手段の一例で、イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成部１１Ｙと、マゼンダ（Ｍ）の画像を形成する画像形成部１１Ｍと、シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成部１１Ｃと、ブラック（ＢＫ）の画像を形成する画像形成部１１ＢＫを備える。
【００２４】
画像形成部１１Ｙは、感光体ドラムＹ及び現像装置１２Ｙと、図示しない帯電部、光書込部及びドラムクリーナ等を備える。同様に、画像形成部１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは、感光体ドラムＭ，Ｃ，ＢＫ及び現像装置１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫと、図示しない帯電部、光書込部及びドラムクリーナ等を備える。
【００２５】
感光体ドラムＹは、走査露光により潜像が形成される。現像装置１２Ｙは、トナーで現像することによって感光体ドラムＹ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＹ上には、イエローに対応する所定色の画像（トナー画像）が形成される。
【００２６】
同様に、感光体ドラムＭは、走査露光により潜像が形成される。現像装置１２Ｍは、トナーで現像することによって感光体ドラムＭ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＭ上には、マゼンダに対応する所定色のトナー画像が形成される。
【００２７】
感光体ドラムＣは、走査露光により潜像が形成される。現像装置１２Ｃは、トナーで現像することによって感光体ドラムＣ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＣ上には、シアンに対応する所定色のトナー画像が形成される。
【００２８】
感光体ドラムＢＫは、走査露光により潜像が形成される。現像装置１４ＢＫは、トナーで現像することによって感光体ドラムＢＫ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＢＫ上には、ブラックに対応する所定色のトナー画像が形成される。
【００２９】
感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ、ＢＫ上に形成された画像は、１次転写ローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７ＢＫにより、ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト１６上の所定位置へと逐次転写される。
【００３０】
中間転写ベルト１６上に転写された各色よりなる画像は、用紙搬送部２により所定のタイミングで搬送される用紙Ｐに対して、２次転写部１８で転写される。２次転写部１８は、２次転写ローラ１８ａが中間転写ベルト１６と圧接して配置されることにより転写ニップ部１９を形成し、用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像を転写する。
【００３１】
２次転写部１８では、用紙Ｐにトナー像を転写させるため、２次転写ローラ１８ａで用紙Ｐの裏面側から正の電圧を印加する。これにより、２次転写部１８を通過した用紙Ｐは、トナーが転写される画像形成面側が負極に、裏面が正極に帯電する。
【００３２】
用紙搬送部２は、用紙Ｐが収納される本例では複数の給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１に収納された用紙Ｐを繰り出す給紙部２１ａを備える。また、用紙搬送部２は、給紙トレイ２１から繰り出された用紙Ｐが搬送される主搬送路２３と、用紙Ｐの表裏を反転させる反転搬送路２４を備える。
【００３３】
主搬送路２３は、給紙トレイ２１から排紙トレイ２５までの間の搬送経路を構成する。手差しトレイと称す外部給紙トレイ２２を開いて使用する場合、外部給紙トレイ２２からの搬送経路は、主搬送路２３と反転搬送路２４との合流箇所より上流側で主搬送路２３と合流する。
【００３４】
用紙搬送部２は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐに対し、スキューと称す用紙Ｐの傾き、及び、搬送方向に直交した用紙Ｐの幅方向の位置の片寄りを補正するレジストローラ２６を備える。また、用紙搬送部２は、レジストローラ２６に用紙を突き当てるループローラ２７を備える。
【００３５】
レジストローラ２６は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成され、用紙Ｐの搬送方向に対して直交する軸を備え、用紙Ｐの搬送方向に沿って回転する。
【００３６】
ループローラ２７は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成され、用紙Ｐの搬送方向に対してレジストローラ２６の上流側に設けられる。ループローラ２７は、用紙Ｐの搬送方向に対して直交する軸を備え、用紙Ｐの搬送方向に沿って回転することで、用紙Ｐを搬送する。
【００３７】
レジストローラ２６を停止させた状態として、ループローラ２７により用紙Ｐが搬送され、一対のローラの当接部で構成されるニップ部２６ａに用紙Ｐの先端が突き当てられて、ループと称す湾曲した状態となるまで用紙Ｐが搬送されることで、用紙Ｐの面に沿った方向の傾きが補正される。
【００３８】
用紙Ｐの傾きが補正された後、レジストローラ２６が用紙Ｐの搬送方向に沿って回転駆動されることで、用紙Ｐが挟持されて搬送される。更に、レジストローラ２６を用紙Ｐの搬送方向と直交する用紙Ｐの幅方向に移動させることで、用紙Ｐの幅方向の位置が補正される。上述したように、用紙Ｐを搬送しながら幅方向の位置の片寄りを補正する一連の用紙位置補正動作をレジスト揺動と称す。
【００３９】
反転搬送路２４は、定着部３の下流側で主搬送路２３から分岐し、主搬送路２３と反転搬送路２４の分岐箇所に切換ゲート２３ａを備える。反転搬送路２４は、主搬送路２３から分岐し、主搬送路２３の下側で略水平方向に延在する第１の反転搬送路２４ａを備える。第１の反転搬送路２４ａでは、用紙Ｐの搬送方向が矢印Ｄ１方向から矢印Ｄ２方向に反転される。
【００４０】
反転搬送路２４は、矢印Ｄ２で示す搬送方向に対して第１の反転搬送路２４ａから上方に分岐し、略Ｕ形状に曲がる第２の反転搬送路２４ｂと、第２の反転搬送路２４ｂから、第１の反転搬送路２４ａに沿って延在する第３の反転搬送路２４ｃを備える。更に、反転搬送路２４は、第３の反転搬送路２４ｃから略Ｕ形状に曲がり、主搬送路２３と合流する第４の反転搬送路２４ｄを備える。
【００４１】
画像形成装置１Ａでは、主搬送路２３を搬送され、転写ニップ部１９及び定着部３を通過した用紙Ｐは、上側を向いた面に画像が形成される。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合、上側を向いた一の面に画像が形成された用紙Ｐが主搬送路２３から反転搬送路２４の第１の反転搬送路２４ａに搬送されることで、画像形成面が下側を向く。
【００４２】
第１の反転搬送路２４ａへ搬送された用紙Ｐが、第２の反転搬送路２４ｂから第３の反転搬送路２４ｃへ搬送されることで、画像形成面が上側を向く。そして、第３の反転搬送路２４ｃへ搬送された用紙Ｐが、第４の反転搬送路２４ｄから主搬送路２３へ搬送されることで、画像形成面が下側を向く。これにより、用紙Ｐが表裏反転され、上側を向いた他の面に画像を形成することが可能となる。
【００４３】
定着部３は定着手段の一例で、画像が転写された用紙Ｐに対して、画像を定着させる定着処理を行う。定着部３は、互いに圧接して配置される一対の定着部材として定着ローラ３１と定着ローラ３２を備え、定着ローラ３１と定着ローラ３２が圧接されることで定着ニップ部３３が形成される。
【００４４】
また、定着部３は、定着部材を加熱する加熱手段として、定着ローラ３１を加熱する定着ヒータ３４を備える。定着ヒータ３４は通電によって点灯し、例えばハロゲンランプを用いることができる。定着部３は、用紙Ｐを搬送するとともに、一対の定着ローラ３１，３２による圧力定着、定着ヒータ３４による熱定着を行うことで、画像を用紙Ｐに定着させる。
【００４５】
トナー捕集部４は、画像形成装置１Ａに取り付けられたダクト４０と接続される。ダクト４０は、各画像形成部１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫに対応して設けた第１のダクト４０ａと、各第１のダクト４０ａを１つの風路に集合させる第２のダクト４０ｂを備える。各第１のダクト４０ａは、画像形成部１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫで飛散したトナーを吸引可能な位置に設けられる。
【００４６】
トナー捕集部４は、サイクロン部４１と、回収部４２と、フィルタ部４３と、送風部４４と、風速センサ４５を備える。サイクロン部４１は遠心分離手段の一例で、トナー含有空気からトナーを分離する空気の流れを発生させる分離部４１ａと、分離部４１ａと回収部４２を連通させたトナー回収路４１ｂと、分離部４１ａとフィルタ部４３を連通させたサイクロン部排出風路４１ｃを備える。
【００４７】
分離部４１ａは、第２のダクト４０ｂと連通し、ダクト４０を介して画像形成部１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫから吸引されたトナー含有空気からトナーを遠心分離する。分離部４１ａは、回転する空気の流れを発生させると共に、遠心分離されたトナーを重力方向に落下させるため、円筒状の軸方向を上下方向に沿わせた風路形成部材を備える。
【００４８】
サイクロン部４１は、送風部４４による吸引で旋回する空気の流れを分離部４１ａで発生させる。旋回するトナー含有空気中のトナーは、遠心力により半径方向の外側に向けて移動するため、大部分のトナーが空気から遠心分離される。分離されたトナーは、自重によって下方に落下し、トナー回収路４１ｂを通り回収部４２内に貯留される。
【００４９】
サイクロン部排出風路４１ｃは、トナーが分離された空気の流れる方向を、本例では上下反転させる反転部を備え、トナーが分離された空気をフィルタ部４３に導入する。
【００５０】
フィルタ部４３は、複数枚のフィルタ、本例では５枚のフィルタ４３ａ１〜４３ａ５が、サイクロン部排出風路４１ｃと連通する排出風路４３ｂに着脱可能に構成される。フィルタ部４３は、トナーが遠心分離された空気中に残留するトナーをフィルタ４３ａ１〜４３ａ５で捕集すると共に、空気を透過させる。
【００５１】
フィルタ部４３は、図２に示すように、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れを検知する汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５を備える。汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５は汚れ検知手段の一例で、図３に示すように、一対の発光側センサ４３ｅ１ａ〜４３ｅ５ａと受光側センサ４３ｅ１ｂ〜４３ｅ５ｂで構成される。フィルタ部４３は、光を透過する透明な窓部を有し、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に隣接した風路を透過した光を検知することで、汚れを検知する。
【００５２】
送風部４４は送風手段の一例で、排出風路４３ｂを通る空気の流れに対し、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の下流側の排出風路４３ｂに設けられる。送風部４４は、ファン４４ａと、ファン４４ａを駆動するモータを備え、サイクロン部４１の分離部４１ａで旋回する空気の流れを発生させると共に、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を透過した空気を装置外に排出する。
【００５３】
風速センサ４５は風量検知手段の一例で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５と送風部４４の間の排出風路４３ｂに設けられ、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した空気の風量を算出するための風速を検知する。
【００５４】
トナー捕集部４は、画像形成装置１Ａに対して着脱可能に構成される。また、サイクロン部４１は、図３に示すように、分離部４１ａ、トナー回収路４１ｂ及びサイクロン部排出風路４１ｃが１つのユニットとして構成され、トナー捕集部４のサイクロン取付部４１ｄに対して着脱可能に構成される。
【００５５】
画像形成装置１Ａにトナー捕集部４が取り付けられ、トナー捕集部４にサイクロン部４１が取り付けられると、サイクロン部４１の分離部４１ａの吸込口４１ｅが、ダクト４０の第２のダクト４０ｂと連通する。また、サイクロン部４１のサイクロン部排出風路４１ｃがフィルタ部４３と連通する。
【００５６】
更に、フィルタ部４３は、複数のフィルタ４３ａ１〜４３ａ５が独立して、フィルタ取付部４３ｆ１〜４３ｆ５に対して着脱可能に構成される。
【００５７】
＜本実施の形態の画像形成装置の制御機能例＞
図４は、本実施の形態の画像形成装置の制御機能の一例を示す機能ブロック図である。ここで、図４では、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した空気の風量の実測値と、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れから推定される風量等に基づき、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換時期とサイクロン部４１の清掃時期を判断する動作に関連する制御機能について説明する。
【００５８】
画像形成装置１Ａは、用紙Ｐを給紙し、画像を形成して排紙する一連の制御を行う制御部１００を備える。制御部１００は制御手段の一例で、ＣＰＵ、ＭＰＵと称されるマイクロプロセッサと、記憶手段としてＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備える。
【００５９】
また、画像形成装置１Ａは、各種操作、用紙Ｐの坪量、サイズ、紙種等の選択が行われる操作手段としての操作部１０１ａを備える。
【００６０】
画像形成装置１Ａで用紙Ｐに画像を形成する通常の動作ついて説明すると、制御部１００は、用紙搬送部２を制御して用紙Ｐを搬送する。制御部１００は、原稿読取部１０で原稿から取得した画像データ、あるいは、外部から取得した画像データに基づき画像形成部１１を制御して、感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫに画像に合わせて静電潜像を形成し、各感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの静電潜像に現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫでトナー像を付着させて、トナー像を形成する。各感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫに形成されトナー像を、中間転写ベルト１６に一次転写し、中間転写ベルト１６から用紙Ｐに二次転写して、用紙Ｐに画像を形成する。そして、制御部１００は、定着部３を制御して画像を用紙Ｐに定着させ、画像が形成された用紙Ｐを排紙する。
【００６１】
制御部１００は、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した後の空気が通る排出風路４３ｂにおける風量情報を取得し、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換が必要か否かを判断する。また、制御部１００は、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した空気の風量の実測値と、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れから推定される風量の差分から、サイクロン部４１の清掃が必要か否かを判断する。
【００６２】
トナー捕集部４では、サイクロン部４１においてトナー含有空気から全てのトナーを分離することはできず、一部のトナーはサイクロン部排出風路４１ｃに吸引され、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着される。
【００６３】
サイクロン部４１の分離効率は、以下の（１）式に示される。
分離できたトナー量／吸引したトナー量・・・（１）
【００６４】
サイクロン部４１では、遠心力でトナー含有空気からトナーを分離するため、遠心力が低下すると分離効率が低下し、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着されるトナー量が増える。
【００６５】
サイクロン部４１でトナーに働く遠心力は、以下の（２）式で示される。
遠心力＝粒子（トナー）の重さ×粒子（トナー）速度の２乗／半径・・・（２）
【００６６】
上述したように、サイクロン部４１においてトナー含有空気から分離することができないトナーは、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着される。フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着されるトナー量の増加に伴い、排出風路４３ｂでの圧損が増加して、トナー捕集部４における風速が低下する。
【００６７】
ここで、粒子の速度は風速と見なせることから、（２）式より、風速が低下すると遠心力が低下して、サイクロン部４１での分離効率が低下することが判る。
【００６８】
そして、サイクロン部４１での分離効率が低下すると、サイクロン部４１で分離できずにサイクロン部排出風路４１ｃに吸引されるトナーの量が増え、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着されるトナー量が更に増加する。また、サイクロン部排出風路４１ｃ内の壁面に付着するトナー量が増加し、サイクロン部排出風路４１ｃでの圧損が増加して、トナー捕集部４における風速が低下する。これにより、サイクロン部４１での分離効率が更に低下する。
【００６９】
図５は、複数枚のフィルタとトナーの回収量の関係を示すグラフである。サイクロン部４１においてトナー含有空気から分離することができないトナーは、１枚目のフィルタ４３ａ１に吸着して回収され、１枚目のフィルタ４３ａ１で回収できずに通過したトナーが、２枚目のフィルタ４３ａ２に吸着していく。このように、トナー含有空気から分離することができないトナーは、上流側のフィルタから付着していくため、サイクロン部４１で分離できずにサイクロン部排出風路４１ｃに吸引されるトナーの量が増えると、図５に示すように、上流側のフィルタからトナーの付着量が増加していく。
【００７０】
本例のフィルタ部４３の構成では、サイクロン部４１での分離効率が低下し、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に吸着されるトナー量が増加して、５枚目のフィルタ４３ａ５に付着したトナーの量が回収許容量を超えると、風速が更に低下すると共に、トナー捕集部４から装置外へトナーが排出される。
【００７１】
そして、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を交換しても、サイクロン部排出風路４１ｃ内の壁面等、サイクロン部４１の風路内に付着するトナー量の増加に伴い、トナー捕集部４における風速が所期の値に回復せず、サイクロン部４１での分離効率が十分に向上しない。
【００７２】
そこで、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した後の空気が通る排出風路４３ｂで取得する風量情報において、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に付着するトナー量の増加に伴い、フィルタの交換の有無を判断するフィルタ交換閾値Ｔｈ１が設定される。また、サイクロン部４１の風路内に付着するトナー量の増加に伴い、サイクロン部４１の清掃の有無を判断するサイクロン清掃閾値Ｔｈ２が設定される。
【００７３】
排出風路４３ｂでの風量情報の取得は、例えば、風速センサ４５で検出した風速情報から算出される。風速センサ４５で検出した風速に、排出風路４３ｂの断面積を乗算した値が風量となる。なお、風速センサ４５の配置場所が決まっている場合は、風速センサ４５で検出した風速自体で判断しても良い。
【００７４】
また、排出風路４３ｂでの風量情報の取得は、送風部４４によるファン４４ａの回転数でも検知可能である。すなわち、サイクロン部４１の風路内へのトナーの付着による汚れ、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５へのトナーの付着による汚れにより圧損が増加すると、上述したように風速が低下することで風量が低下する。
【００７５】
風量が低下すると、ファン４４ａの羽根に掛かる負荷が減少することで、モータ４４ｂを定電圧、あるいは定電流で制御しても、ファン４４ａの回転数が上昇する。そこで、回転数検知手段の一例である回転数検知センサ４４ｃでファン４４ａの回転数を検知することで、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５及び各風路での圧損の増加に伴う風量の変化を風量情報として取得可能である。
【００７６】
従って、フィルタ交換閾値Ｔｈ１及びサイクロン清掃閾値Ｔｈ２は、風量または風速の値で設定される。あるいは、フィルタ交換閾値Ｔｈ１及びサイクロン清掃閾値Ｔｈ２は、ファン４４ａの回転数の値で設定される。
【００７７】
＜本実施の形態の画像形成装置の制御機能例＞
図６は、本実施の形態の画像形成装置の動作の一例を示すフローチャート、図７は、サイクロン部及びフィルタの汚れと風量の変化を示すグラフであり、以下に、各図を参照して、本実施の形態の画像形成装置１Ａの動作例について説明する。
【００７８】
まず、フィルタの交換動作について説明すると、制御部１００は、風速センサ４５で検知した風速から算出した風量が、フィルタ交換閾値Ｔｈ１を下回るか判断する。各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を通過した後の空気が通る排出風路４３ｂで取得する風量が、フィルタ交換閾値Ｔｈ１を下回ると判断すると、制御部１００は、操作部１０１ａでの表示出力、音声での出力等により、フィルタの交換を促すフィルタ交換指示を出力する。
【００７９】
制御部１００は、図示しないセンサでのフィルタ交換の検知、あるいは、操作部１０１ａでのフィルタ交換完了の情報入力等により、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換動作が行われたと判断する。
【００８０】
次に、サイクロン部４１の清掃動作について説明すると、制御部１００は、図６のステップＳＡ１で、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れを検知し、ステップＳＡ２で、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づき想定される風量を算出する。制御部１００は、例えば、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により検知された各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れと、推定される風量の値が対応付けられてテーブルを持つ。あるいは、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により検知された各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れから風量を推定する演算式を持つ。
【００８１】
制御部１００は、図６のステップＳＡ３で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、風速センサ４５で検知した風速から算出した風量の実測値である風量実測値Ｗ２の差分を算出する。制御部１００は、図６のステップＳＡ４で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えるか判断する。
【００８２】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えると判断すると、図６のステップＳＡ５で、サイクロン清掃モードに移行し、風量増加運転を行う。本例では、送風部４４のファン４４ａの回転数を所定時間増加させることで、風量を増加させる運転を行う。
【００８３】
制御部１００は、所定時間風量増加運転を行うと、図６のステップＳＡ６で、ファン回転数を戻し、風速センサ４５で検知した風速から風量を算出する。制御部１００は、図６のステップＳＡ７で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、風速センサ４５で検知した風速から算出した風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせるか判断する。
【００８４】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせると判断すると、図６のステップＳＡ８で、ファン４４ａの回転を停止してサイクロン清掃モードを終了する。また、制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０ではないと判断すると、図６のステップＳＡ９で、上述した風量増加運転を規定回数に到達するまで繰り返す。
【００８５】
図７に示すように、画像形成装置１Ａでの画像形成動作に伴うプリント数の増加により、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に付着するトナーの増加、サイクロン部４１の各風路に付着するトナーの増加に従い、排出風路４３ｂでの風量が低下する。排出風路４３ｂで取得する風量がフィルタ交換閾値Ｔｈ１を下回り、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を交換すると、排出風路４３ｂでの風量が増加する。
【００８６】
但し、サイクロン部４１の各風路に付着するトナーによる圧損が生じるため、プリント数の増加に伴うサイクロン部４１の各風路に付着するトナーの増加に従い、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換後の風量が徐々に低下していく。
【００８７】
このため、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、風速センサ４５で検知した風速から算出した風量実測値Ｗ２の差分が大きくなる。そこで、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が所定のサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えると、サイクロン部４１の清掃を実行するタイミングであると判断する。
【００８８】
図８は、サイクロン部及びフィルタの汚れとファン回転数の変化を示すグラフである。風量情報としてファン４４ａの回転数を利用する場合、フィルタの交換動作では、制御部１００は、送風部４４のファン４４ａの回転数が、フィルタ交換閾値Ｔｈ１を上回るか判断する。ファン４４ａの回転数がフィルタ交換閾値Ｔｈ１を上回ると判断すると、制御部１００は、操作部１０１ａでの表示出力、音声での出力等により、フィルタの交換を促すフィルタ交換指示を出力する。
【００８９】
制御部１００は、図示しないセンサでのフィルタ交換の検知、あるいは、操作部１０１ａでのフィルタ交換完了の情報入力等により、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換動作が行われたと判断する。
【００９０】
次に、サイクロン部４１の清掃動作について説明すると、制御部１００は、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れを検知し、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づき想定される風量を算出する。
【００９１】
制御部１００は、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量と、送風部４４のファン４４ａの回転数から算出した風量の実測値の差分を算出する。制御部１００は、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えるか判断する。
【００９２】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えると判断すると、サイクロン清掃モードに移行し、風量増加運転を行う。本例では、送風部４４のファン４４ａの回転数を所定時間増加させることで、風量を増加させる運転を行う。
【００９３】
制御部１００は、所定時間風量増加運転を行うと、ファン回転数を戻し、ファン４４ａの回転数から風量を算出する。制御部１００は、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、ファン４４ａの回転数から算出した風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせるか判断する。
【００９４】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせると判断すると、ファン４４ａの回転を停止してサイクロン清掃モードを終了する。また、制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０ではないと判断すると、上述した風量増加運転を規定回数に到達するまで繰り返す。
【００９５】
図８に示すように、画像形成装置１Ａでの画像形成動作に伴うプリント数の増加により、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５に付着するトナーの増加、サイクロン部４１の各風路に付着するトナーの増加に従い、ファン４４ａの回転数が上昇する。ファン４４ａの回転数がフィルタ交換閾値Ｔｈ１を上回り、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５を交換すると、ファン４４ａの回転数が低下する。
【００９６】
但し、サイクロン部４１の各風路に付着するトナーによる圧損が生じるため、プリント数の増加に伴うサイクロン部４１の各風路に付着するトナーの増加に従い、ファン４４ａの回転数が徐々に上昇していく。
【００９７】
このため、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、ファン４４ａの回転数から算出した風量実測値Ｗ２の差分が大きくなる。そこで、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が所定のサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えると、サイクロン部４１の清掃を実行するタイミングであると判断する。
【００９８】
図９及び図１０は、本実施の形態の画像形成装置の動作の他の例を示すフローチャートであり、以下に、各図を参照して、本実施の形態の画像形成装置１Ａの動作例について説明する。
【００９９】
制御部１００は、図９のステップＳＢ１で、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れを検知し、ステップＳＢ２で、各フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づき想定される風量を算出する。
【０１００】
制御部１００は、図９のステップＳＢ３で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、風速センサ４５で検知した風速から算出した風量実測値Ｗ２の差分を算出する。制御部１００は、図９のステップＳＢ４で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えるか判断する。
【０１０１】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分がサイクロン清掃閾値Ｔｈ２を超えると判断すると、サイクロン清掃モードに移行し、風量増加運転を行う。本例では、図９のステップＳＢ５で、ファン４４ａの回転を停止し、図９のステップＳＢ６で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の中から、取り外すフィルタを選択して、操作部１０１ａに表示等により出力する。取り外すフィルタは、汚れ検知センサ４３ｅ１〜４３ｅ５により検知された汚れの値が一番大きなフィルタを選択する。また、残すフィルタは、通常、汚れが一番少ない最下流の１枚とする。
【０１０２】
制御部１００は、図９のステップＳＢ７で、フィルタ取付部４３ｆ１〜４３ｆ５に設けた図示しないセンサ等により、指示したフィルタが取り外されたか判断する。また、制御部１００は、図９のステップＳＢ８で、１枚以上のフィルタが残されているか判断する。制御部１００は、全てのフィルタが取り外されていると判断すると、ステップＳＢ９で、取り外す指示をしたフィルタ以外のフィルタを戻す指示を、操作部１０１ａでの表示出力等により行う。
【０１０３】
制御部１００は、指示したフィルタが取り外されており、残りのフィルタが取り付けられていると判断すると、図１０のステップＳＢ１０で、ファン４４ａを回転させる。複数のフィルタａ１〜４３ａ５のうち、少なくとも１枚を取り外すことで、全てのフィルタが取り付けられている場合と比較して、風量が増加する。
【０１０４】
制御部１００は、図１０のステップＳＢ１１で、風速センサ４５で検知した風速から風量を算出し、図１０のステップＳＢ１２で、所定のフィルタが取り付けられている状態での風量を算出する。
【０１０５】
制御部１００は、図１０のステップＳＢ１３７で、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに基づく推定風量Ｗ１と、所定のフィルタが取り付けられている状態で風速センサ４５で検知した風速から算出した風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせるか判断する。
【０１０６】
制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０と見なせると判断すると、図１０のステップＳＢ１４で、ファン４４ａの回転を停止する。また、制御部１００は、推定風量Ｗ１と風量実測値Ｗ２の差分が０ではないと判断すると、図１０のステップＳＢ１５で、上述した風量増加運転を規定回数に到達するまで繰り返す。
【０１０７】
制御部１００は、図１０のステップＳＢ１６で、全てのフィルタ４３ａ１〜４３ａ５を取り付ける指示を、操作部１０１ａに表示等により出力し、図１０のステップＳＢ１６で、全てのフィルタ４３ａ１〜４３ａ５が戻されたと判断すると、サイクロン清掃モードを終了する。
【０１０８】
以上の各動作例で説明したように、フィルタ交換閾値Ｔｈ１に基づきフィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換動作が行われることで、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の汚れに応じた適切なタイミングでフィルタ４３ａ１〜４３ａ５が交換される。また、サイクロン清掃閾値Ｔｈ２に基づきサイクロン部４１の清掃動作が行われることで、サイクロン部４１の汚れに応じた適切なタイミングでサイクロン部４１が清掃される。そして、フィルタ４３ａ１〜４３ａ５の交換とサイクロン部４１の清掃が行われることで、排出風路４３ｂで取得する風量が、所期の値に回復する。
【０１０９】
これにより、トナーの分離効率が低下した状態での使用を抑制することができる。また、フィルタのみの交換が必要な場合、サイクロン部の清掃が必要な場合を適正に判断でき、運用コストを低減することができる。更に、トナーの分離効率の低下に伴うフィルタの交換頻度の増加を抑制して、フィルタの交換頻度を減らすことができ、運用コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、用紙を帯電させてトナー像を転写させる画像形成装置に適用される。
【符号の説明】
【０１１１】
１Ａ・・・画像形成装置、２・・・用紙搬送部、３・・・転写部、４・・・トナー捕集部、１００・・・制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017072708.tif 000009
【図８】
2017072708.tif 000010
【図９】
2017072708.tif 000011
【図１０】
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