画像形成装置
【課題】低コストで廃トナーの蓄積量の推移を随時予告可能な構成を有する画像形成装置において、従来例に比べより高い精度での廃トナーの蓄積量の把握を可能とする。
【解決手段】像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する電子写真画像形成装置において、回収した廃トナーの蓄積量を、像担持体の表面に占めるトナー像の被覆面積から算出することを特徴とする。
【解決手段】像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する電子写真画像形成装置において、回収した廃トナーの蓄積量を、像担持体の表面に占めるトナー像の被覆面積から算出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体を用いた画像形成装置の構成は、例えばフルカラーや多重画像形成機能を備えた画像形成装置に多く採用されている。
【０００３】
これは、電子写真感光体や静電記録誘電体等の第１の像担持体（感光体ドラム）に適宜の画像形成プロセス手段で目的のフルカラー画像や多重画像の複数の色成分像に対応する成分色トナー画像を順次形成し、それらの成分色トナー画像を、回転ベルト型を一般的とする第２の像担持体としての中間転写体に一次転写部にて順次重畳転写させることで中間転写体に目的のフルカラー画像や多重画像に対応したフルカラー画像や多重トナー画像を合成形成させる。この中間転写体に合成形成したトナー画像を二次転写部にて転写材に一括転写し、この転写材を定着器に導入して画像定着させることによりフルカラー画像形成物を得るものである。
【０００４】
ここで、第２の像担持体（中間転写体）としてベルト体を採用した場合の画像形成装置を図１６に基づいて説明する。尚、図１６には中間転写ユニット１００及びクリーナユニット１２０を中心として示している。
【０００５】
感光体ドラム１０１（１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ）に形成された複数の色成分像に対応する成分色トナー画像が、感光体ドラム１０１と一次転写対向ローラ１０２とのニップで形成された一次転写部Ｔ１（Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋ）で順次転写され、中間転写ベルト１０３上に目的のフルカラー画像が形成される。この中間転写ベルト１０３上のフルカラー画像を二次転写ローラ１１８と二次転写対向ローラ１０５とが形成する二次転写部Ｔ２で転写材Ｐに一括転写し、定着器（不図示）で画像定着させることでフルカラー形成物を得る。
【０００６】
中間転写ユニット１００は、一次転写対向ローラ１０２、中間転写ベルト１０３、中間転写ベルト１０３を支持する３軸の駆動ローラ１０４、二次転写対向ローラ１０５及び可動ローラとしてのテンションローラ１０６を備えており、装置本体から着脱可能とされている。
【０００７】
中間転写ベルト１０３は、揺動可能なテンションローラ１０６の軸受１０７を圧縮バネ１０８により加圧することで、その張力が一定に保持されている。
【０００８】
又、中間転写ベルト１０３の周囲には二次転写で転写されずに中間転写ベルト１０３上に転写残として残ったトナーをクリーニングするためのクリーナユニット１２０を配置している。クリーナユニット１２０は、中間転写ベルト１０３に当接するクリーニング部材としてのクリーニングブレード１２１と、クリーニングブレード１２１により除去された残トナーを収容するクリーナ容器１２２、除去した廃トナー１３１を搬送するスクリュー１２３とを有している。クリーニングブレード１２１は、クリーナ容器１２２に保持されている。
【０００９】
又、クリーニングブレード１２１の対向部にはバックアップローラとしてテンションローラ１０６が配置されている。そして、クリーナユニット１２０はテンションローラ１０６の両端部にある軸受け部材に位置決めされ中間転写ユニット１００に固定されている。従って、簡単な構成でクリーニング性能を維持することができる。クリーニングブレード１２１により除去した廃トナー１３１は、スクリュー１２３により送られ、廃トナーボトル１３０へ排出される。そして、廃トナーボトル１３０に蓄積された廃トナー１３１が満タンになると、廃トナーボトル１３０入口付近に配置された光透過式の廃トナー満タン検知センサ１３２の光軸を遮るので、本体を停止させ、廃トナー１３１が溢れ機内及び周囲を汚すことがない構成になっている。
【００１０】
しかしながら、上記従来例では、廃トナーボトル１３０の満タン状態は満タン検知センサ１３２の光軸を遮った場合に検知されるので、ジョブの途中であっても突然本体が停止してしまい、印字を継続できないことがあった。
【００１１】
又、満タン検知センサ１３２と平行且つ下方に同様のセンサをもう一組配置し、下方の光軸を遮ったときに満タン予告を発する方法もあるが、予告後の印字率により、予告から満タンまでの可能プリント枚数にばらつきを生じていた。更に、センサを増やした分コストアップになってしまうことが課題となっていた。
【００１２】
そこで、コストアップを生じることなく、廃トナーの蓄積量を逐次知る手段として、消費トナー量から廃トナーの蓄積量を推定する方法等も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−３１６２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、廃トナーの発生量は消費されたトナー量との間に相関は見られるが、十分な精度を得られなかった。例えば、上記従来例では、モノクロ印字とフルカラー印字、若しくは低濃度の印字と複数色を重ね合わせた高濃度の印字等、消費されるトナー量は同じでも転写効率が異なり、発生する廃トナー量が異なるため、推定精度が悪くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされてもので、その目的とする処は、低コストで廃トナーの蓄積量の推移を随時予告することを可能な構成を有する画像形成装置において、従来例に比べ廃トナーの蓄積量を把握する精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の代表的な構成は、像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置において、前記回収した廃トナーの蓄積量を、トナー被覆面積と転写効率から算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、補給したトナー量と転写効率から回収部へ蓄積される廃トナー量をユーザに告知することができるため、逐次正確な廃トナー蓄積量を把握することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
［画像形成装置の全体の説明］
先ず、ずカラー画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概略説明する。
【００２０】
図１はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンタの全体構成説明図である。
【００２１】
カラーレーザープリンタは図１に示すように、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＢｋの各色毎に一定速度で回転する電子写真感光体である感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）とカラー現像器を持つ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材２に更に転写する中間転写体１８とから成る。カラー画像を転写された転写材２を定着部５０へ搬送してカラー画像を転写材２に定着し、排出ローラによって装置上面の排出部６５へ排出するものである。尚、上記４色のカラー現像器はプリンタ本体に対して個別に着脱可能に構成されている。
【００２２】
次に、上記画像形成装置の各部の構成について順次詳細に説明する。
【００２３】
［感光体ドラム］
感光体ドラム１は、現像器のホルダの容器３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）と一体的に構成され、この現像ユニットはプリンタ本体に対して着脱自在に支持され、感光体ドラム１の寿命に合わせて容易にユニット交換可能であるよう構成されている。本実施の形態に係る感光体ドラム１は、アルミシリンダの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、感光体ドラム１のホルダの容器３に回転自在に支持されている。又、図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。
【００２４】
［帯電手段］
帯電手段５は、ローラ帯電方法を用いたものであり、帯電ローラにより印加電圧を感光体ドラム１の表面に一様に帯電させるものである。
【００２５】
［露光手段］
上記感光体ドラム１への露光はスキャナ部６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）から行われる。即ち、画像信号がレーザーダイオードに与えられると、このレーザーダイオードは、画像信号に対応する画像光をポリゴンミラー６ａ（６Ｙａ，６Ｍａ，６Ｃａ，６Ｋａ）へ照射する。このポリゴンミラー６ａはスキャナモータによって高速回転し、ポリゴンミラー６ａで反射した画像光が結像レンズ６ｂ（６Ｙｂ，６Ｍｂ，６Ｃｂ，６Ｋｂ）を介して一定速度で回転する感光体ドラム１の表面を選択的に露光し、その結果、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００２６】
［現像手段］
現像手段は、上記静電潜像を可視像化するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像を可能とする４個の現像器４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）から構成される。４色の各現像器４は、感光体ドラム１に対向した位置にスリーブ３Ｓ（３ＹＳ，３ＭＳ，３ＣＳ，３ＫＳ）が感光体ドラム１に対し微小間隔をもって配置され、感光体ドラム１に各色トナーによる可視像を形成する。
【００２７】
各色の現像器４は、容器内のトナーを送り機構によって送り込み、スリーブ３Ｓの外周にトナー（非磁性）と現像剤（磁性）を混合させた粉末を図示時計方向に回転するスリーブ３Ｓの外周にコートする。その後、粉末の中のトナーを感光体ドラム１の静電潜像に対応してトナー現像を行うものである。
【００２８】
又、各色の現像器４には別途配置されている各色のトナー容器４Ｔ（４ＴＹ，４ＴＭ，４ＴＣ，４ＴＫ）から随時トナーが補給される構成になっている。更に、トナー容器４Ｔからのトナー補給量をトナー送りスクリューの回転数により制御し、スクリューの回転数から補給したトナー量及び残トナー量を随時計測している。
【００２９】
［中間転写体］
像担持体としての中間転写体１８は、カラー画像形成動作時には各現像器により可視化された感光体ドラム１上のトナー画像を多重転写するため感光体ドラム１の外周速度と同期して図示時計回りに回転し、又、多重転写を受けた中間転写体１８は、電圧を印加された二次転写ローラ６０とによって転写材２を挟み込み搬送することにより転写材２に中間転写体上の各色トナー像を同時多重転写する。
【００３０】
本実施の形態に係る中間転写体（中間転写ベルト）１８は、周長約１０００ｍｍのシームレス樹脂ベルトで形成されていて、駆動ローラ１４、二次転写対向ローラ１５、テンションローラ１６の３軸で張架され、テンションローラ１６の両端にバネ２１で荷重し、中間転写体１８の周長が本体内の温湿度や径時変化により変化しても、変化量を吸収できる構成になっている。
【００３１】
中間転写体１８の内側の両縁部全周には、ゴムで形成されたガイドリブ１９が接着剤により貼り付けられている。そして、テンションローラ１６の両端部には勾配を持ち、樹脂で形成したフランジ２０，２０’が配置されていて、ガイドリブ１９とフランジ２０，２０’で中間転写体１８の走行方向と直交する方向の動き（以下、「寄り」と言う）を規制している。中間転写体１８の寄りが発生した場合、中間転写体１８に具備されたガイドリブ１９の一方が、テンションローラ１６の両端に配置したフランジ２０，２０’の一方の勾配に当り、それ以上の寄りを規制している。
【００３２】
中間転写体１８は、本体に駆動ローラ１４を支点として支持され、駆動ローラ１４の図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することにより、中間転写体１８を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。更に、この中間転写体ユニット１３は、図示右方向に簡単に着脱することができる。
【００３３】
［給紙部］
給紙部は、画像形成部へ転写材２を給送するものであり、複数枚の転写材２を収納したカセット７と給紙ローラ８、給送ローラ９、重送防止のリタードローラ１０、給紙ガイド１１、搬送ローラ対６１、レジストローラ対１２から主に構成される。
【００３４】
画像形成時には給紙ローラ８が画像形成動作に応じて駆動回転し、カセット７内の転写材２を１枚ずつ分離給送すると共に、給紙ガイド１１によってガイドし、搬送ローラ対６１を経由してレジストローラ対１２に至る。画像形成動作中にレジストローラ対１２は、転写材２を静止待機させる非回転の動作と転写材２を中間転写体１８に向けて搬送する回転の動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像と転写材２との位置合わせを行う。
【００３５】
［転写部］
転写部は、揺動可能な転写ローラ６０から成る。転写ローラ６０は、金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示上下に移動可能で且つ駆動を有している。上記中間転写体１８上に４色のトナー像を形成している間、即ち中間転写体１８上のトナー像が二次転写部Ｔ２に至るまではその画像を乱さぬよう、図１の点線に示すように転写ローラ６０は下方に位置して中間転写体１８とは離れている。
【００３６】
その後、転写材２にカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラ６０は位置に図示しないカム部材により図示実線で示す上方の位置、即ち、転写材２を介して中間転写体１８に所定の圧で押し付けられる。このとき、同時に転写ローラ６０にはバイアスが印加され、中間転写体１８上のトナー画像は転写材２に転写される。ここで、中間転写体１８と転写ローラ６０とはそれぞれ駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材２は転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され次工程である定着部５０に向けて送られる。
【００３７】
［中間転写体クリーニング部］
中間転写体１８をクリーニングするクリーナユニット３０は、クリーニングブレード３１と、クリーニングブレード３１を中間転写体１８に押し当てるための加圧バネ３６と、これらを保持するクリーナ容器３４から成る。
【００３８】
クリーニングブレード３１の材質はウレタンゴムで金属板で構成したブレード保持板３３上に形成させていて、クリーナ容器３４に保持された軸３２を回転中心として加圧バネ３６により中間転写体１８に所定の角度をもって押し当てられているため、中間転写体１８に対して均一に当接することができる。
【００３９】
尚、クリーニングブレード３１の対向部にはバックアップローラとしてテンションローラ１６が配置されていて、クリーニングブレード３１が所定の当接圧で中間転写体１８に当接できる構成になっている。このクリーニングブレード３１が当接した点でトナー画像を中間転写体１８から掻き落とし、中間転写体１８をクリーニングする。
【００４０】
クリーニングブレード３１により回収された廃トナーは、クリーナ容器３４に回収され、クリーナ容器３４の最下部に配置されているスクリュー３５により本体内に別途配置されている廃トナーボトル４０に送られ回収される。このスクリュー３５は、図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することによりスクリュー３５の搬送方向に回転させるようにしている。
【００４１】
［廃トナーボトル］
図２に示すように、廃トナーボトル４０は、廃トナー取入口γにクリーナユニット３０の排出口δを差し込む構成になっていて、両ユニットの接続部でのトナー漏れが防止できる。又、廃トナーボトル４０は、本体に配置されている廃トナーボトル保持部材７０により保持されていて、廃トナーが蓄積しても接続部に荷重が掛かることはない。更に、廃トナーボトル保持部材７０は、中間転写体ユニット１３の当接離間動作に連動して上下する構成になっており、他の関係ない消耗品を交換するときや、ジャム処理時等関係ないときに着脱する必要はない。
【００４２】
［定着部］
定着部５０は、上記現像手段により形成されたトナー画像を中間転写体１８を介して転写材２上に形成したトナー画像を定着させるものであり、図１に示すように、転写材２に熱を加えるための定着ローラ５１と、転写材２を定着ローラ５１に圧接させるための加圧ローラ５２とから成り、各ローラは中空ローラであり、内部にそれぞれヒータ（不図示）を有し、回転駆動され同時に転写材２を搬送するよう構成されている。即ち、トナー像を保持した転写材２は、定着ローラ５１と加圧ローラ５２とにより搬送されると共に熱及び圧力を加えられることによりトナーが転写材２に定着される。
【００４３】
［画像形成動作］
次に、上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。
【００４４】
先ず、図１に示す給紙ローラ８を回転して給紙カセット１内の転写材２を１枚分離し、レジストローラ対１２へと搬送する。
【００４５】
一方、感光体ドラム１と中間転写体１８とが各々所定の外周速度Ｖ（以下、「プロセス速度」と呼ぶ）で図示矢印方向へ回転する。
【００４６】
中間転写体１８の外周の任意の点が図１のＳの位置に来たときに、帯電手段５によって表面を均一に帯電された感光体ドラム１は、図１の露光位置Ｅ（ＥＹ，ＥＭ，ＥＣ，ＥＫ）の位置でレーザー露光を受け画像形成を行う。感光体ドラム１の露光位置Ｅから反時計回りに中間転写体１８との接触部Ｔ１（Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋ）までの距離と中間転写体１８の図示Ｓ点からＴ１までの距離は等しく、従って、時間経過後には画像の書き初めの露光位置Ｅと中間転写体１８上の点ＳはＴ１の位置で一致する。即ち、中間転写体１８に対して画像はＳ点を先端に反時計回りに形成される。
【００４７】
スキャナ部６Ｙによりイエロー画像のレーザー照射を行い、感光体ドラム１上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器４Ｙを駆動し、感光体ドラム１上の潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の少し下流の第１転写位置Ｔ１Ｙで感光体ドラム１上のイエロートナー像を中間転写体１８の外周に一次転写する。このとき、中間転写体１８には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。
【００４８】
形成する画像がＡ３サイズの場合長さ４２０ｍｍであり、中間転写体１８の外周Ｓ点からＬ１点まで画像が形成される。
【００４９】
同様にしてマゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を順に感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成するとともに、そのトナー像を中間転写体１８に順次重畳転写する。
【００５０】
以上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体１８へのトナー転写をそれぞれの一次転写位置Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋで行い、中間転写体１８の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。
【００５１】
ブラックトナーの中間転写体１８への転写が終了する前に、即ち４色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体１８の画像先端Ｓが二次転写部Ｔ２へ到達する前に、先述のレジストローラ対１２で待機させておいた転写材２をタイミングを合わせて搬送スタートさせる。
【００５２】
上記４色の中間転写体１８上への各色の画像形成時には下方に待機し、中間転写体１８とは非接触状態であった転写ローラ６０を同時に上方へカム（図示せず）で移動させ転写材２を中間転写体１８の二次転写部Ｔ２で圧接すると同時に転写ローラ６０にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体１８上のフルカラー画像を転写材２に一気に４色同時に転写する。
【００５３】
二次転写部Ｔ２を経た転写材２は、中間転写体１８から剥離され定着部５０へ搬送されてトナー定着を行った後に排出ローラ対６２，６３，６４を介して本体上部の排出トレイ６５上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。
【００５４】
［廃トナー回収構成］
次に、廃トナーの回収構成について図２〜図７を用いて詳述する。
【００５５】
図３の斜視図に示すように、中間転写体ユニット１３には、クリーナユニット３０を位置決めするボス２４，２４’が２箇所配置されている。前記ボス２４，２４’は、前記テンションローラ１６の両端部にテンショナー１７，１７’と一体に形成されており、前記テンションローラ１６が動いても、テンションローラ軸１６ａの軸線Ｏと、両端の前記ボス２４，２４’の軸線を結んだ線Ｏ’は常に平行に保たれる。図３の後方にある前記テンショナー１７’の一方には前記クリーナユニット３０のスクリュー駆動入力部４１が嵌り込む長丸穴２５があり、前記クリーナユニット３０がセットされた時には回り止めの役割を果たす。又、前記クリーナユニット３０には図示前方の回り止め部材４２があり、この回り止め部材４２は図示前方にある前記テンショナー１７の一方に位置決めされる。
【００５６】
更に、前記ボス２４，２４’に前記クリーナユニット３０に具備されている位置決め溝４３，４３’が嵌り込み、更に、ラッチ４４，４４’により前記クリーナユニット３０を前記中間転写体ユニット１３に位置決めすることができる。又、図６に示すように、前記クリーナ容器３４には中間転写体１８をクリーニングするためのクリーニングブレード３１が前記テンションローラ１６の対向部に配置されていて、揺動軸３２を回動中心とし、中間転写体１８に対して所定の角度で当接するように保持されている。又、前記クリーニングブレード３１は、圧縮バネ３６により所定の当接圧で当接する構成になっている。又、前記クリーニングブレード３１は、ブレード保持板３３に固定されている。
【００５７】
従って、前記クリーニングブレード３１は、前記テンションローラ１６の位置によらず常に一定の当接状態を保つことができるので、非常に簡単な構成且つ低コストで良好なクリーニング性能を維持することが可能となる。
【００５８】
前記二次転写部Ｔ２で転写材２に転写し切れないで前記中間転写体１８上に残り、前記クリーニングブレード３１により回収された廃トナー９０は、図２に示すように、クリーナ容器３４の最下部に配置されている廃トナー搬送スクリュー３５で前方に搬送され、前記クリーナ容器３４と廃トナーボトル４０の接続部から前記廃トナーボトル４０に落下して回収される。前記廃トナー搬送スクリュー３５は、後方の一方端の駆動入力部４１（図３参照）に図示しない駆動モータから駆動力を伝達され回転している。
【００５９】
又、前記クリーナユニット３０の接続部には前記廃トナーボトル４０の着脱動作に合わせて開閉するシャッタがあり、前記クリーナユニット３０を単体で持ち運びするときに前記廃トナー９０が漏れない構成になっている。
【００６０】
前記廃トナー搬送スクリュー３５の駆動源は定着駆動源としており、モータの数を減らすことができ構造が簡略化する。
【００６１】
又、中間転写体ユニット１３の寿命とクリーナユニット３０の寿命が一致しない場合、両ユニットを同時に交換するのは不効率であるため、それぞれが独立して交換可能に構成されている。
【００６２】
図２及び図４に示すように、前記廃トナーボトル４０は、本体側板５３に配置されている廃トナーボトル保持部材７０に保持されつつ、前記廃トナーボトル４０の上部の廃トナー取入口γと、前記クリーナユニット３０の排出口δを嵌合させて接続し位置決めされている。このとき、前記廃トナーボトル４０は、前記廃トナーボトル保持部材７０に図示水平方向に隙間を保ちつつ保持されており、前記クリーナユニット３０と前記廃トナーボトル４０の位置決め部には影響を及ぼさず、前記廃トナーボトル４０の姿勢を保持できる構成になっている。
【００６３】
従って、前記中間転写体１８の経時変化や熱による伸び縮みに伴う前記テンションローラ１６の位置変動（図４の水平左右方向）し、これに伴って前記クリーナユニット３０の排出口δが位置変動して前記廃トナーボトル４０との接続部が位置変動しても、前記廃トナーボトル保持部材７０もこれに追随して移動、保持される構成になっている。
【００６４】
このため、前記廃トナーボトル４０に廃トナー９０が蓄積された際に増加する前記廃トナーボトル４０の重量を前記廃トナーボトル保持部材７０で支えることができ、前記クリーナユニット３０の排出口δに不要な外力を加え前記廃トナー搬送スクリュー３５が撓み、変音が発生するとか、駆動トルクが大きくなる等の弊害が起こらない構成になっている。
【００６５】
このように、前記廃トナーボトル４０が前記クリーナユニット３０と同期して動く構成になっているので、前記クリーナユニット３０は、前記廃トナーボトル４０と接続部材を介することなく直接接続でき、部品点数が削減され構成が簡略化できる。更に、接続部を嵌合させることができるので、別途シール部材を用いることなくシール性を向上することができる。
【００６６】
図５に示すように、前記廃トナーボトル４０には、本体から外したときに前記廃トナー取入口γから回収した前記廃トナー９０が簡単にこぼれないようにするためのシャッタ７３が具備されている。このシャッタ７３にはシール部材７４が貼り付けられており、前記シャッタ７３はバネ７５で前記廃トナー取入口γに付勢された状態で、前記廃トナー取入口γが完全にシールされる構成になっている。そして、図２に示すように、前記シャッタ７３は、前記クリーナユニット３０の前記廃トナー排出口δが前記廃トナー取入口γに挿入されると前記廃トナーボトル４０に配置されているガイドに沿って押し込まれて開く構成になっている。
【００６７】
図６及び図７に示すように、前記クリーナユニット３０には、前記クリーニングブレード３１に掻き落とされた前記廃トナー９０が、前記クリーナユニット３０外に飛散したり、漏れたりするのを防止し、確実に前記クリーナ容器３４内に回収させるために、前記クリーニングブレード３１の両端近傍にあり、前記クリーナ容器３４と前記中間転写体１８との隙間を塞ぐための端部シール３７が配置されている。前記端部シール３７は、スポンジ等の弾性体で形成されている。本実施の形態における前記端部シール３７は、モルトプレンの上にＰＴＦＥ繊維パイルを接着したものを用いている。更に、前記クリーニングブレード３１と平行で、前記中間転写体１８に対して前記クリーニングブレード３１の当接位置より上流側に当接するようにスクイシート３８が前記クリーナ容器３４に配置されている。尚、前記スクイシート３８は、板金３９に両面テープで貼り付けられ、前記板金３９は、前記クリーナ容器３４に両面テープで貼り付けられている。
【００６８】
［廃トナー量検知方法］
次に、本発明の中心となる廃トナーの蓄積量検知方法を図８、図９及び図１２〜図１５に基づいて詳述する。
【００６９】
本実施の形態では前記廃トナー９０の蓄積量を演算により算出し、廃トナーボトル４０の寿命（満タン状態）や寿命予告をユーザに告知する構成になっている。
【００７０】
始めに、図１２の構成図１を用いて検知構成について説明する。
【００７１】
ホストコンピュータ４００から画像形成装置のコントローラ４１０に送られてきたディザ等の面積階調処理前の画像データから、像担持体上におけるトナー被覆面積Ｓａ（ｃｍ2）を算出する。算出方法は、（Ｍ×Ｎ）個のピクセルから成る画像データについて、各ピクセル毎に有色データの存在の有無を識別し、有色データの存在するピクセル数から被覆面積を求めるものである。このとき、画像データはＲＧＢデータであっても、ＹＭＣＫデータであっても良く、何れかの色データが存在する場合は有色データが存在し、無色（何も印字しない）の場合には有色データが存在しないとする。即ち、２５６階調で表されるＲＧＢデータの場合は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）の時のみそのピクセルには有色データが存在せず、それ以外の場合は有色データが存在することとなる。同様に、２５６階調で表されるＹＭＣＫデータの場合は、（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）＝（０，０，０，０）の時のみ有色データが存在せず、それ以外の場合は有色データが存在する。
【００７２】
上記の有色データの存在の識別をコントローラ４１０内のカウンタ４１１で行い、識別結果の有色データの存在するピクセル数はメモリ４１４に蓄積される。有色データの存在するピクセル数を基に演算部４１５において廃トナーボトル充填率を得て、適宜画像形成装置のエンジン部４２０に送る。若しくは、充填率を元に印字動作の禁止等の指令を出す。
【００７３】
又、一方で画像データは４１２でディザ等の面積階調処理を行った後、ＰＷＭ制御部４１３でレーザ発光信号に変換され、エンジン４２０に送られる。
【００７４】
続いて、被覆面積の算出手順の一例を図８のフローチャートを用いて示す。
【００７５】
ステップ２０１で、メモリ４１４に蓄積された累積有色ピクセル数Ｐ＝０として算出を開始する。
【００７６】
ステップ２０２で、カウンタ４１１は、（ｍ, ｎ）の位置にある未だ判別を行っていないピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２０３に、存在しない場合には何もせずにステップ２０４に進む。
【００７７】
ステップ２０３で、メモリ４１４に蓄積されたＰに１を加算する。
【００７８】
ステップ２０４で、画像データ中に未だ判別を行っていないピクセルが存在する場合は、ステップ２０２に戻り、新たなピクセルの判別を行う。画像データ中の全てのピクセルの判別が終了した場合は、ステップ２０５に進む。
【００７９】
ステップ２０５で、演算部４１５は、累積有色ピクセル数Ｐ（ｐｉｘｅｌ）と１ピクセル当たりの像担持体表面に占める面積Ｓｐ（ｃｍ2／ｐｉｘｅｌ）から、被覆面積Ｓａ（ｃｍ ２）を、
Ｓａ＝Ｐ×Ｓｐ
によって算出する。
【００８０】
こうして得られた被覆面積から廃トナー充填率を算出する。
【００８１】
廃トナー充填率を求める手順の一例を図９のフローチャートを用いて示す。
【００８２】
ステップ２１１で、新品時若しくは新たな廃トナーボトルが装着された時に、メモリ４１４に蓄積された廃トナー蓄積量ΣＴｗ（ｇ）をリセットする。
【００８３】
ΣＴｗ＝０
ステップ２１２で、ユーザ若しくは画像形成装置の要求により、印字動作を行う。
【００８４】
ステップ２１３で、演算部４１５は、該印字動作での被覆面積Ｓａに転写残係数Ｔｒを掛けることで、該印字動作による廃トナー発生量Ｔｗ（ｇ）を得る。
【００８５】
Ｔｗ＝Ｓａ×Ｒｔ
ここで、転写残係数Ｒｔ（ｇ／ｃｍ2）は、単位面積当たりの廃トナー発生量であり、前記二次転写部での転写効率からプリンタ毎に決まり、使用環境や転写材の種類等によって適宜変化させるものである。
【００８６】
ステップ２１４で、演算部４１５は、該印字動作による廃トナー発生量Ｔｗをメモリ４１４に蓄積された廃トナー蓄積量ΣＴｗに加算する。
【００８７】
ΣＴｗ＝ΣＴｗ＋Ｔｗ
ステップ２１５で、演算部４１５は、廃トナー充填率Ｗａを算出する。前記廃トナーボトル４０の容量をＷ（本実施の形態では約１０００ｃｃ）、廃トナーボトル内での廃トナーの嵩密度Ｄｗ（本実施の形態では約０．５ｇ／ｃｃ）とすると、前記廃トナーボトル４０の充填率Ｗａは、
Ｗａ＝｛ΣＴｗ／（Ｄｗ×Ｗ）｝×λ×１００
である。ここで、λは前記廃トナーボトル４０が溢れないための安全係数（例えば１．０５）を示す。
【００８８】
ステップ２１６で、演算部４１５は、廃トナー充填率が１００％に到達したかを判断する。廃トナー充填率Ｗａが１００％に到達していない場合は、ステップ２１２に戻り、Ｗａが１００％に到達した場合はステップ２１７に進む。
【００８９】
ステップ２１７で、演算部４１５はエンジン４２０に対し、廃トナーボトル満タンを通知する。これによって、画像形成装置は印字動作を禁止する、ユーザに対して廃トナーボトルの交換を要求する等の動作を行う。
【００９０】
又、満タンを告知するだけでなく、前記廃トナーボトル４０に蓄積した廃トナー量を随時把握できるので、ユーザに前記廃トナーボトル４０の充填率Ｗａを適時告知でき、例えば上記Ｗａ＝８０（％）のときに満タン予告をユーザに知らせること等も可能である。
【００９１】
以下、図１３及び図１５を用いて、実際に画像データから廃トナー量を算出した場合の、本実施の形態による算出結果の従来例との違いを説明する。
【００９２】
図１３の（１）及び（２）は、文字データから成る画像データの一例である。
【００９３】
図中の（１）は１次色（例えばＹ単色）の文字群８０と別の１次色（例えばＭ単色）の文字群８１から成り、（２）は２次色（例えばＲｅｄ）の文字群８２から成っている。（１）と（２）は消費されるトナー量は同じだが、（２）は（１）に対してトナー像の被覆面積が半分となっているとする。
【００９４】
本発明者が検討したところ、廃トナー量は像担持体の表面に占める被覆面積と強い相関があることが判明した。図１５のグラフは、横軸に印字枚数、縦軸に廃トナー量を取ったもので、実際の廃トナー発生量を×印で示し、実線で本実施の形態による算出結果を、破線で従来例による算出結果を示している。（１）の（ａ）及び（ｂ）のグラフは、それぞれ図１３の（１）若しくは（２）の画像データを印字し続けた場合の発生量及び算出結果である。（１）の（ａ）及び（ｂ）に見られるように、（ｂ）の画像データで実際に発生する廃トナー量は、（１）の画像データの約半分となる。しかし、従来のトナー消費量から廃トナー発生量を推定する方法では、（ａ）と（ｂ）で消費されるトナー量は同量のため、発生する廃トナー量も同等という算出結果となり、誤差が生じてしまう。
【００９５】
しかしながら、本実施の形態によれば、２色以上の重なり合いを考慮した被覆面積から廃トナー量を算出するため、より精度の高い推定が可能となる。
【００９６】
上記のようにトナー像の被覆面積から廃トナー量を算出することにより、低コストで廃トナーの蓄積量の推移を随時把握可能であり、且つ、従来例に比べより正確に算出することが可能となる。
【００９７】
＜実施の形態２＞
次に、廃トナー量の検知方法の実施の形態について図１０、図１２、図１４及び図１５を用いて説明する。
【００９８】
本実施の形態は、図１２の構成図２に見られるように、面積階調処理４１２での処理後の画像データを基にして被覆面積の算出を行うという点で、実施の形態１と異なっている。一般的に、ディザ等の面積階調処理を行うと、処理前に比べて画像データ上の被覆面積が変化する。
【００９９】
そこで、本実施の形態では、より正確な被覆面積を得るため、ディザ等の面積階調処理後の画像データから得た被覆面積Ｓａ’を代わりに用いる。尚、装置の基本的な構成は前述した実施形態と同一であるため、ここでは前述した実施の形態と異なる検知構成についてのみ説明する。
【０１００】
面積階調処理後の画像データを基にした像担持体の表面に占める被覆面積Ｓａ’の算出方法を以下に示す。
【０１０１】
実施の形態１とは、既にＹＭＣＫの各色の画像データに分解された後に、算出を行っている点で異なっている。各色の画像データの被覆面積を４色分単純に足し合わせると、重複が生じてしまうため、実施の形態１とは若干異なる算出手順を行う必要がある。そこで、下記の例では、各色の画像データの同一位置のピクセルについて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に有色データの存在の有無を確認し、どれか１つでも有色データが存在する場合はそのピクセルには有色データが存在し、又、何れの画像データにも有色データが存在しなかった場合は、そのピクセルには有色データは存在しないと判断している。
【０１０２】
算出の手順の一例を図１０のフローチャートを用いて示す。
【０１０３】
ステップ２２１で、メモリ４１４に蓄積された累積有色ピクセル数Ｐ’＝０として算出を開始する。
【０１０４】
ステップ２２２で、カウンタ４１１は、Ｙ画像データ中の（ｍ, ｎ）の位置にある未だ判別を行っていないピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２３に進む。
【０１０５】
ステップ２２３で、カウンタ４１１は、Ｍ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２４に進む。
【０１０６】
ステップ２２４で、カウンタ４１１は、Ｃ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２５に進む。
【０１０７】
ステップ２２５で、カウンタ４１１は、Ｋ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２６Ｎに進む。
【０１０８】
ステップ２２６Ｙでは、メモリ４１４に蓄積されたＰ’に１を加算してステップ２２７に進む。
【０１０９】
ステップ２２６Ｎでは、Ｐ’に対する処理は行わないでステップ２２７に進む。
【０１１０】
ステップ２２７で、画像データ中に未だ判別を行っていないピクセルが存在する場合は、ステップ２２２に戻り、新たなピクセルの判別を行う。画像データ中の全てのピクセルの判別が終了した場合は、ステップ２２８に進む。
【０１１１】
ステップ２２８で、演算部４１５は、累積有色ピクセル数Ｐ’（ｐｉｘｅｌ）と１ピクセル当たりの像担持体の表面に占める面積Ｓｐ（ｃｍ2／ｐｉｘｅｌ）から、被覆面積Ｓａ’（ｃｍ2）を、
Ｓａ’＝Ｐ’×Ｓｐ
によって算出する。
【０１１２】
以下の手順は実施の形態１と同様のため、フローチャートは省略し、概要のみ述べる。被覆面積Ｓａ’から、廃トナー発生量Ｔｗ’は、
Ｔｗ’＝Ｓａ’×Ｒｔ
となる。廃トナー蓄積量ΣＴｗ’は、
ΣＴｗ’＝ΣＴｗ’＋Ｔｗ’
となる。廃トナーボトルの充填率Ｗａは、
Ｗａ＝｛ΣＴｗ’／（Ｄｗ×Ｗ）｝×λ×１００
となる。
【０１１３】
以下、図１４及び図１５を用いて、本実施の形態による算出結果の効果と実施の形態１との違いを説明する。
【０１１４】
図１４は面積階調処理の一例として、ディザ処理前の画像データ（１）とディザ処理後の画像データ（２）の例を示している。それぞれ画像のごく一部を拡大したもので、図中破線で示した四角はピクセルを表しており、ここではピクセル９つ分のみを表記している。
【０１１５】
ディザ処理前の画像データ（１）は５０％のハーフトーン画像であり、これにディザ処理を行うことで、ディザ処理後の画像データ（２）に変わる。ここで、ディザ処理の結果は一例であり、画像形成装置によって結果は異なる。
【０１１６】
一般的に、ハーフトーン画像に対してディザ処理を行うと、画像データ（２）に見られるように、印字するピクセルと印字しないピクセルに分かれ、トナー像の被覆面積としては減少する。従って、この例においては、ディザ処理前の画像データ（１）では有色データが存在するとして数えるピクセル数が９であるのに対し、ディザ処理後の画像データ（２）ではピクセル数は４となる。
【０１１７】
図１５中の実施の形態２のグラフは、上記ハーフトーン画像を印字し続けた場合の廃トナー発生量である。実線は実施の形態１による算出結果を、破線は実施の形態１による算出結果を示している。グラフから分かるように、ディザ処理後の画像データを基に被覆面積を算出することで、より精度の高い算出を行うことができた。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態によれば、ディザ等の面積階調処理による被覆面積の変化を考慮し、特にハーフトーン画像等を含む印字において、より高精度な廃トナー発生量の算出が可能となる。
【０１１９】
以上、廃トナー発生量の算出を画像形成装置で行う実施の形態について説明したが、画像データの送り元となるホストコンピュータにおいて算出を行い、画像データと共にその算出結果を画像形成装置に送信しても良い。この場合、画像形成装置が高速の演算処理能力を持たない場合でも、画像処理に影響するような負荷を画像形成装置に掛けないで済むという利点がある。
【０１２０】
尚、前述した各実施の形態で説明した構成は、中間転写体１８として中間転写ベルトを用いた画像形成装置を例示したが、これに限るものではなく、感光ベルト、転写ベルトを用いた画像形成装置に対しても同様に有効な構成である。
【０１２１】
又、前述した各実施の形態では中間転写体１８に残留したトナーをクリーナユニット３０で除去回収する例を示したが、本発明に係るクリーナユニットは像担持体としての感光体ドラムに残留した転写残りトナーを除去回収するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】画像形成装置の全体構成の概略を示す主断面図である。
【図２】クリーナユニットと廃トナーボトルの関係を示す断面図である。
【図３】中間転写体ユニットとクリーナユニットの関係を示す斜視図である。
【図４】クリーナユニットと廃トナーボトルの廃トナー取り入れ口部分の形状を示す正面図である。
【図５】廃トナーボトルを本体から除去した状態を示す断面図である。
【図６】クリーナユニットと中間転写体ユニットの関係を示す断面図である。
【図７】クリーナユニットを示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における被覆面積の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１における廃トナー充填率の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２における被覆面積の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】廃トナーボトルに廃トナーが満タンになった状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１及び２における廃トナー量検知構成の一例を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１による効果を示す画像データの一例である。
【図１４】本発明の実施の形態２による効果を示す画像データの一例である。
【図１５】本発明の実施の形態１及び２による算出結果と実際の検討結果との相関を示すグラフである。
【図１６】従来例を示す主断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
γ 廃トナー取入口
δ 排出口
Ｅ 露光位置
Ｏ 軸線
Ｔ１ 一次転写位置
Ｔ２ 二次転写部
１ 感光体ドラム
２ 転写材
３Ｓ スリーブ
４ 現像器
４Ｔ トナー容器
５ 帯電手段
６ スキャナ部
６ａ ポリゴンミラー
６ｂ 結像レンズ
７ カセット
８ 給紙ローラ
９ 給送ローラ
１０ リタードローラ
１１ 給紙ガイド
１２ レジストローラ対
１３ 中間転写体ユニット
１４ 駆動ローラ
１５ 二次転写対向ローラ
１６ テンションローラ
１６ａ テンションローラ軸
１７，１７’ テンショナー
１８ 中間転写体
１９ ガイドリブ
２０，２０’ フランジ
２１ バネ
２４，２４’ ボス
２５ 長丸穴
３０ クリーナユニット
３１ クリーニングブレード
３２ 揺動軸
３３ ブレード保持板
３４ クリーナ容器
３５ スクリュー
３６ 加圧バネ
３７ 端部シール
３８ スクイシート
３９ 板金
４０ 廃トナーボトル
４１ スクリュー駆動入力部
４２ 回り止め部材
４３，４３’ 位置決め溝
４４，４４’ ラッチ
５０ 定着部
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 本体側板
６０ 二次転写ローラ
６１ 搬送ローラ対
６２〜６４ 排出ローラ対
６５ 排出トレイ
７０ 廃トナーボトル保持部材
７１ 満タン検知センサ
７１ａ 発光部
７１ｂ 受光部
７３ シャッタ
７４ シール部材
７５ バネ
８０ １次色の文字群
８１ １次色の文字群
８２ ２次色の文字群
９０ 廃トナー
１００ 中間転写ユニット
１０１ 感光体ドラム
１０２ 一次転写対向ローラ
１０３ 中間転写ベルト
１０４ 駆動ローラ
１０５ 二次転写対向ローラ
１０６ テンションローラ
１０７ 軸受
１０８ 圧縮バネ
１１８ 二次転写対向ローラ
１２０ クリーナユニット
１２１ クリーニングブレード
１２２ クリーナ容器
１２３ スクリュー
１３０ 廃トナーボトル
１３１ 廃トナー
１３２ 廃トナー満タン検知センサ
４００ ホストコンピュータ
４１０ 画像形成装置のコントローラ
４１１ カウンタ
４１２ 面積階調処理等
４１３ ＰＷＭ
４１４ メモリ
４１５ 演算部
４２０ 画像形成装置のエンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体を用いた画像形成装置の構成は、例えばフルカラーや多重画像形成機能を備えた画像形成装置に多く採用されている。
【０００３】
これは、電子写真感光体や静電記録誘電体等の第１の像担持体（感光体ドラム）に適宜の画像形成プロセス手段で目的のフルカラー画像や多重画像の複数の色成分像に対応する成分色トナー画像を順次形成し、それらの成分色トナー画像を、回転ベルト型を一般的とする第２の像担持体としての中間転写体に一次転写部にて順次重畳転写させることで中間転写体に目的のフルカラー画像や多重画像に対応したフルカラー画像や多重トナー画像を合成形成させる。この中間転写体に合成形成したトナー画像を二次転写部にて転写材に一括転写し、この転写材を定着器に導入して画像定着させることによりフルカラー画像形成物を得るものである。
【０００４】
ここで、第２の像担持体（中間転写体）としてベルト体を採用した場合の画像形成装置を図１６に基づいて説明する。尚、図１６には中間転写ユニット１００及びクリーナユニット１２０を中心として示している。
【０００５】
感光体ドラム１０１（１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ）に形成された複数の色成分像に対応する成分色トナー画像が、感光体ドラム１０１と一次転写対向ローラ１０２とのニップで形成された一次転写部Ｔ１（Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋ）で順次転写され、中間転写ベルト１０３上に目的のフルカラー画像が形成される。この中間転写ベルト１０３上のフルカラー画像を二次転写ローラ１１８と二次転写対向ローラ１０５とが形成する二次転写部Ｔ２で転写材Ｐに一括転写し、定着器（不図示）で画像定着させることでフルカラー形成物を得る。
【０００６】
中間転写ユニット１００は、一次転写対向ローラ１０２、中間転写ベルト１０３、中間転写ベルト１０３を支持する３軸の駆動ローラ１０４、二次転写対向ローラ１０５及び可動ローラとしてのテンションローラ１０６を備えており、装置本体から着脱可能とされている。
【０００７】
中間転写ベルト１０３は、揺動可能なテンションローラ１０６の軸受１０７を圧縮バネ１０８により加圧することで、その張力が一定に保持されている。
【０００８】
又、中間転写ベルト１０３の周囲には二次転写で転写されずに中間転写ベルト１０３上に転写残として残ったトナーをクリーニングするためのクリーナユニット１２０を配置している。クリーナユニット１２０は、中間転写ベルト１０３に当接するクリーニング部材としてのクリーニングブレード１２１と、クリーニングブレード１２１により除去された残トナーを収容するクリーナ容器１２２、除去した廃トナー１３１を搬送するスクリュー１２３とを有している。クリーニングブレード１２１は、クリーナ容器１２２に保持されている。
【０００９】
又、クリーニングブレード１２１の対向部にはバックアップローラとしてテンションローラ１０６が配置されている。そして、クリーナユニット１２０はテンションローラ１０６の両端部にある軸受け部材に位置決めされ中間転写ユニット１００に固定されている。従って、簡単な構成でクリーニング性能を維持することができる。クリーニングブレード１２１により除去した廃トナー１３１は、スクリュー１２３により送られ、廃トナーボトル１３０へ排出される。そして、廃トナーボトル１３０に蓄積された廃トナー１３１が満タンになると、廃トナーボトル１３０入口付近に配置された光透過式の廃トナー満タン検知センサ１３２の光軸を遮るので、本体を停止させ、廃トナー１３１が溢れ機内及び周囲を汚すことがない構成になっている。
【００１０】
しかしながら、上記従来例では、廃トナーボトル１３０の満タン状態は満タン検知センサ１３２の光軸を遮った場合に検知されるので、ジョブの途中であっても突然本体が停止してしまい、印字を継続できないことがあった。
【００１１】
又、満タン検知センサ１３２と平行且つ下方に同様のセンサをもう一組配置し、下方の光軸を遮ったときに満タン予告を発する方法もあるが、予告後の印字率により、予告から満タンまでの可能プリント枚数にばらつきを生じていた。更に、センサを増やした分コストアップになってしまうことが課題となっていた。
【００１２】
そこで、コストアップを生じることなく、廃トナーの蓄積量を逐次知る手段として、消費トナー量から廃トナーの蓄積量を推定する方法等も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−３１６２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、廃トナーの発生量は消費されたトナー量との間に相関は見られるが、十分な精度を得られなかった。例えば、上記従来例では、モノクロ印字とフルカラー印字、若しくは低濃度の印字と複数色を重ね合わせた高濃度の印字等、消費されるトナー量は同じでも転写効率が異なり、発生する廃トナー量が異なるため、推定精度が悪くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされてもので、その目的とする処は、低コストで廃トナーの蓄積量の推移を随時予告することを可能な構成を有する画像形成装置において、従来例に比べ廃トナーの蓄積量を把握する精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の代表的な構成は、像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置において、前記回収した廃トナーの蓄積量を、トナー被覆面積と転写効率から算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、補給したトナー量と転写効率から回収部へ蓄積される廃トナー量をユーザに告知することができるため、逐次正確な廃トナー蓄積量を把握することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
［画像形成装置の全体の説明］
先ず、ずカラー画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概略説明する。
【００２０】
図１はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンタの全体構成説明図である。
【００２１】
カラーレーザープリンタは図１に示すように、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＢｋの各色毎に一定速度で回転する電子写真感光体である感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）とカラー現像器を持つ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材２に更に転写する中間転写体１８とから成る。カラー画像を転写された転写材２を定着部５０へ搬送してカラー画像を転写材２に定着し、排出ローラによって装置上面の排出部６５へ排出するものである。尚、上記４色のカラー現像器はプリンタ本体に対して個別に着脱可能に構成されている。
【００２２】
次に、上記画像形成装置の各部の構成について順次詳細に説明する。
【００２３】
［感光体ドラム］
感光体ドラム１は、現像器のホルダの容器３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）と一体的に構成され、この現像ユニットはプリンタ本体に対して着脱自在に支持され、感光体ドラム１の寿命に合わせて容易にユニット交換可能であるよう構成されている。本実施の形態に係る感光体ドラム１は、アルミシリンダの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、感光体ドラム１のホルダの容器３に回転自在に支持されている。又、図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。
【００２４】
［帯電手段］
帯電手段５は、ローラ帯電方法を用いたものであり、帯電ローラにより印加電圧を感光体ドラム１の表面に一様に帯電させるものである。
【００２５】
［露光手段］
上記感光体ドラム１への露光はスキャナ部６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）から行われる。即ち、画像信号がレーザーダイオードに与えられると、このレーザーダイオードは、画像信号に対応する画像光をポリゴンミラー６ａ（６Ｙａ，６Ｍａ，６Ｃａ，６Ｋａ）へ照射する。このポリゴンミラー６ａはスキャナモータによって高速回転し、ポリゴンミラー６ａで反射した画像光が結像レンズ６ｂ（６Ｙｂ，６Ｍｂ，６Ｃｂ，６Ｋｂ）を介して一定速度で回転する感光体ドラム１の表面を選択的に露光し、その結果、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００２６】
［現像手段］
現像手段は、上記静電潜像を可視像化するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像を可能とする４個の現像器４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）から構成される。４色の各現像器４は、感光体ドラム１に対向した位置にスリーブ３Ｓ（３ＹＳ，３ＭＳ，３ＣＳ，３ＫＳ）が感光体ドラム１に対し微小間隔をもって配置され、感光体ドラム１に各色トナーによる可視像を形成する。
【００２７】
各色の現像器４は、容器内のトナーを送り機構によって送り込み、スリーブ３Ｓの外周にトナー（非磁性）と現像剤（磁性）を混合させた粉末を図示時計方向に回転するスリーブ３Ｓの外周にコートする。その後、粉末の中のトナーを感光体ドラム１の静電潜像に対応してトナー現像を行うものである。
【００２８】
又、各色の現像器４には別途配置されている各色のトナー容器４Ｔ（４ＴＹ，４ＴＭ，４ＴＣ，４ＴＫ）から随時トナーが補給される構成になっている。更に、トナー容器４Ｔからのトナー補給量をトナー送りスクリューの回転数により制御し、スクリューの回転数から補給したトナー量及び残トナー量を随時計測している。
【００２９】
［中間転写体］
像担持体としての中間転写体１８は、カラー画像形成動作時には各現像器により可視化された感光体ドラム１上のトナー画像を多重転写するため感光体ドラム１の外周速度と同期して図示時計回りに回転し、又、多重転写を受けた中間転写体１８は、電圧を印加された二次転写ローラ６０とによって転写材２を挟み込み搬送することにより転写材２に中間転写体上の各色トナー像を同時多重転写する。
【００３０】
本実施の形態に係る中間転写体（中間転写ベルト）１８は、周長約１０００ｍｍのシームレス樹脂ベルトで形成されていて、駆動ローラ１４、二次転写対向ローラ１５、テンションローラ１６の３軸で張架され、テンションローラ１６の両端にバネ２１で荷重し、中間転写体１８の周長が本体内の温湿度や径時変化により変化しても、変化量を吸収できる構成になっている。
【００３１】
中間転写体１８の内側の両縁部全周には、ゴムで形成されたガイドリブ１９が接着剤により貼り付けられている。そして、テンションローラ１６の両端部には勾配を持ち、樹脂で形成したフランジ２０，２０’が配置されていて、ガイドリブ１９とフランジ２０，２０’で中間転写体１８の走行方向と直交する方向の動き（以下、「寄り」と言う）を規制している。中間転写体１８の寄りが発生した場合、中間転写体１８に具備されたガイドリブ１９の一方が、テンションローラ１６の両端に配置したフランジ２０，２０’の一方の勾配に当り、それ以上の寄りを規制している。
【００３２】
中間転写体１８は、本体に駆動ローラ１４を支点として支持され、駆動ローラ１４の図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することにより、中間転写体１８を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。更に、この中間転写体ユニット１３は、図示右方向に簡単に着脱することができる。
【００３３】
［給紙部］
給紙部は、画像形成部へ転写材２を給送するものであり、複数枚の転写材２を収納したカセット７と給紙ローラ８、給送ローラ９、重送防止のリタードローラ１０、給紙ガイド１１、搬送ローラ対６１、レジストローラ対１２から主に構成される。
【００３４】
画像形成時には給紙ローラ８が画像形成動作に応じて駆動回転し、カセット７内の転写材２を１枚ずつ分離給送すると共に、給紙ガイド１１によってガイドし、搬送ローラ対６１を経由してレジストローラ対１２に至る。画像形成動作中にレジストローラ対１２は、転写材２を静止待機させる非回転の動作と転写材２を中間転写体１８に向けて搬送する回転の動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像と転写材２との位置合わせを行う。
【００３５】
［転写部］
転写部は、揺動可能な転写ローラ６０から成る。転写ローラ６０は、金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示上下に移動可能で且つ駆動を有している。上記中間転写体１８上に４色のトナー像を形成している間、即ち中間転写体１８上のトナー像が二次転写部Ｔ２に至るまではその画像を乱さぬよう、図１の点線に示すように転写ローラ６０は下方に位置して中間転写体１８とは離れている。
【００３６】
その後、転写材２にカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラ６０は位置に図示しないカム部材により図示実線で示す上方の位置、即ち、転写材２を介して中間転写体１８に所定の圧で押し付けられる。このとき、同時に転写ローラ６０にはバイアスが印加され、中間転写体１８上のトナー画像は転写材２に転写される。ここで、中間転写体１８と転写ローラ６０とはそれぞれ駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材２は転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され次工程である定着部５０に向けて送られる。
【００３７】
［中間転写体クリーニング部］
中間転写体１８をクリーニングするクリーナユニット３０は、クリーニングブレード３１と、クリーニングブレード３１を中間転写体１８に押し当てるための加圧バネ３６と、これらを保持するクリーナ容器３４から成る。
【００３８】
クリーニングブレード３１の材質はウレタンゴムで金属板で構成したブレード保持板３３上に形成させていて、クリーナ容器３４に保持された軸３２を回転中心として加圧バネ３６により中間転写体１８に所定の角度をもって押し当てられているため、中間転写体１８に対して均一に当接することができる。
【００３９】
尚、クリーニングブレード３１の対向部にはバックアップローラとしてテンションローラ１６が配置されていて、クリーニングブレード３１が所定の当接圧で中間転写体１８に当接できる構成になっている。このクリーニングブレード３１が当接した点でトナー画像を中間転写体１８から掻き落とし、中間転写体１８をクリーニングする。
【００４０】
クリーニングブレード３１により回収された廃トナーは、クリーナ容器３４に回収され、クリーナ容器３４の最下部に配置されているスクリュー３５により本体内に別途配置されている廃トナーボトル４０に送られ回収される。このスクリュー３５は、図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することによりスクリュー３５の搬送方向に回転させるようにしている。
【００４１】
［廃トナーボトル］
図２に示すように、廃トナーボトル４０は、廃トナー取入口γにクリーナユニット３０の排出口δを差し込む構成になっていて、両ユニットの接続部でのトナー漏れが防止できる。又、廃トナーボトル４０は、本体に配置されている廃トナーボトル保持部材７０により保持されていて、廃トナーが蓄積しても接続部に荷重が掛かることはない。更に、廃トナーボトル保持部材７０は、中間転写体ユニット１３の当接離間動作に連動して上下する構成になっており、他の関係ない消耗品を交換するときや、ジャム処理時等関係ないときに着脱する必要はない。
【００４２】
［定着部］
定着部５０は、上記現像手段により形成されたトナー画像を中間転写体１８を介して転写材２上に形成したトナー画像を定着させるものであり、図１に示すように、転写材２に熱を加えるための定着ローラ５１と、転写材２を定着ローラ５１に圧接させるための加圧ローラ５２とから成り、各ローラは中空ローラであり、内部にそれぞれヒータ（不図示）を有し、回転駆動され同時に転写材２を搬送するよう構成されている。即ち、トナー像を保持した転写材２は、定着ローラ５１と加圧ローラ５２とにより搬送されると共に熱及び圧力を加えられることによりトナーが転写材２に定着される。
【００４３】
［画像形成動作］
次に、上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。
【００４４】
先ず、図１に示す給紙ローラ８を回転して給紙カセット１内の転写材２を１枚分離し、レジストローラ対１２へと搬送する。
【００４５】
一方、感光体ドラム１と中間転写体１８とが各々所定の外周速度Ｖ（以下、「プロセス速度」と呼ぶ）で図示矢印方向へ回転する。
【００４６】
中間転写体１８の外周の任意の点が図１のＳの位置に来たときに、帯電手段５によって表面を均一に帯電された感光体ドラム１は、図１の露光位置Ｅ（ＥＹ，ＥＭ，ＥＣ，ＥＫ）の位置でレーザー露光を受け画像形成を行う。感光体ドラム１の露光位置Ｅから反時計回りに中間転写体１８との接触部Ｔ１（Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋ）までの距離と中間転写体１８の図示Ｓ点からＴ１までの距離は等しく、従って、時間経過後には画像の書き初めの露光位置Ｅと中間転写体１８上の点ＳはＴ１の位置で一致する。即ち、中間転写体１８に対して画像はＳ点を先端に反時計回りに形成される。
【００４７】
スキャナ部６Ｙによりイエロー画像のレーザー照射を行い、感光体ドラム１上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器４Ｙを駆動し、感光体ドラム１上の潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の少し下流の第１転写位置Ｔ１Ｙで感光体ドラム１上のイエロートナー像を中間転写体１８の外周に一次転写する。このとき、中間転写体１８には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。
【００４８】
形成する画像がＡ３サイズの場合長さ４２０ｍｍであり、中間転写体１８の外周Ｓ点からＬ１点まで画像が形成される。
【００４９】
同様にしてマゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を順に感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成するとともに、そのトナー像を中間転写体１８に順次重畳転写する。
【００５０】
以上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体１８へのトナー転写をそれぞれの一次転写位置Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋで行い、中間転写体１８の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。
【００５１】
ブラックトナーの中間転写体１８への転写が終了する前に、即ち４色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体１８の画像先端Ｓが二次転写部Ｔ２へ到達する前に、先述のレジストローラ対１２で待機させておいた転写材２をタイミングを合わせて搬送スタートさせる。
【００５２】
上記４色の中間転写体１８上への各色の画像形成時には下方に待機し、中間転写体１８とは非接触状態であった転写ローラ６０を同時に上方へカム（図示せず）で移動させ転写材２を中間転写体１８の二次転写部Ｔ２で圧接すると同時に転写ローラ６０にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体１８上のフルカラー画像を転写材２に一気に４色同時に転写する。
【００５３】
二次転写部Ｔ２を経た転写材２は、中間転写体１８から剥離され定着部５０へ搬送されてトナー定着を行った後に排出ローラ対６２，６３，６４を介して本体上部の排出トレイ６５上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。
【００５４】
［廃トナー回収構成］
次に、廃トナーの回収構成について図２〜図７を用いて詳述する。
【００５５】
図３の斜視図に示すように、中間転写体ユニット１３には、クリーナユニット３０を位置決めするボス２４，２４’が２箇所配置されている。前記ボス２４，２４’は、前記テンションローラ１６の両端部にテンショナー１７，１７’と一体に形成されており、前記テンションローラ１６が動いても、テンションローラ軸１６ａの軸線Ｏと、両端の前記ボス２４，２４’の軸線を結んだ線Ｏ’は常に平行に保たれる。図３の後方にある前記テンショナー１７’の一方には前記クリーナユニット３０のスクリュー駆動入力部４１が嵌り込む長丸穴２５があり、前記クリーナユニット３０がセットされた時には回り止めの役割を果たす。又、前記クリーナユニット３０には図示前方の回り止め部材４２があり、この回り止め部材４２は図示前方にある前記テンショナー１７の一方に位置決めされる。
【００５６】
更に、前記ボス２４，２４’に前記クリーナユニット３０に具備されている位置決め溝４３，４３’が嵌り込み、更に、ラッチ４４，４４’により前記クリーナユニット３０を前記中間転写体ユニット１３に位置決めすることができる。又、図６に示すように、前記クリーナ容器３４には中間転写体１８をクリーニングするためのクリーニングブレード３１が前記テンションローラ１６の対向部に配置されていて、揺動軸３２を回動中心とし、中間転写体１８に対して所定の角度で当接するように保持されている。又、前記クリーニングブレード３１は、圧縮バネ３６により所定の当接圧で当接する構成になっている。又、前記クリーニングブレード３１は、ブレード保持板３３に固定されている。
【００５７】
従って、前記クリーニングブレード３１は、前記テンションローラ１６の位置によらず常に一定の当接状態を保つことができるので、非常に簡単な構成且つ低コストで良好なクリーニング性能を維持することが可能となる。
【００５８】
前記二次転写部Ｔ２で転写材２に転写し切れないで前記中間転写体１８上に残り、前記クリーニングブレード３１により回収された廃トナー９０は、図２に示すように、クリーナ容器３４の最下部に配置されている廃トナー搬送スクリュー３５で前方に搬送され、前記クリーナ容器３４と廃トナーボトル４０の接続部から前記廃トナーボトル４０に落下して回収される。前記廃トナー搬送スクリュー３５は、後方の一方端の駆動入力部４１（図３参照）に図示しない駆動モータから駆動力を伝達され回転している。
【００５９】
又、前記クリーナユニット３０の接続部には前記廃トナーボトル４０の着脱動作に合わせて開閉するシャッタがあり、前記クリーナユニット３０を単体で持ち運びするときに前記廃トナー９０が漏れない構成になっている。
【００６０】
前記廃トナー搬送スクリュー３５の駆動源は定着駆動源としており、モータの数を減らすことができ構造が簡略化する。
【００６１】
又、中間転写体ユニット１３の寿命とクリーナユニット３０の寿命が一致しない場合、両ユニットを同時に交換するのは不効率であるため、それぞれが独立して交換可能に構成されている。
【００６２】
図２及び図４に示すように、前記廃トナーボトル４０は、本体側板５３に配置されている廃トナーボトル保持部材７０に保持されつつ、前記廃トナーボトル４０の上部の廃トナー取入口γと、前記クリーナユニット３０の排出口δを嵌合させて接続し位置決めされている。このとき、前記廃トナーボトル４０は、前記廃トナーボトル保持部材７０に図示水平方向に隙間を保ちつつ保持されており、前記クリーナユニット３０と前記廃トナーボトル４０の位置決め部には影響を及ぼさず、前記廃トナーボトル４０の姿勢を保持できる構成になっている。
【００６３】
従って、前記中間転写体１８の経時変化や熱による伸び縮みに伴う前記テンションローラ１６の位置変動（図４の水平左右方向）し、これに伴って前記クリーナユニット３０の排出口δが位置変動して前記廃トナーボトル４０との接続部が位置変動しても、前記廃トナーボトル保持部材７０もこれに追随して移動、保持される構成になっている。
【００６４】
このため、前記廃トナーボトル４０に廃トナー９０が蓄積された際に増加する前記廃トナーボトル４０の重量を前記廃トナーボトル保持部材７０で支えることができ、前記クリーナユニット３０の排出口δに不要な外力を加え前記廃トナー搬送スクリュー３５が撓み、変音が発生するとか、駆動トルクが大きくなる等の弊害が起こらない構成になっている。
【００６５】
このように、前記廃トナーボトル４０が前記クリーナユニット３０と同期して動く構成になっているので、前記クリーナユニット３０は、前記廃トナーボトル４０と接続部材を介することなく直接接続でき、部品点数が削減され構成が簡略化できる。更に、接続部を嵌合させることができるので、別途シール部材を用いることなくシール性を向上することができる。
【００６６】
図５に示すように、前記廃トナーボトル４０には、本体から外したときに前記廃トナー取入口γから回収した前記廃トナー９０が簡単にこぼれないようにするためのシャッタ７３が具備されている。このシャッタ７３にはシール部材７４が貼り付けられており、前記シャッタ７３はバネ７５で前記廃トナー取入口γに付勢された状態で、前記廃トナー取入口γが完全にシールされる構成になっている。そして、図２に示すように、前記シャッタ７３は、前記クリーナユニット３０の前記廃トナー排出口δが前記廃トナー取入口γに挿入されると前記廃トナーボトル４０に配置されているガイドに沿って押し込まれて開く構成になっている。
【００６７】
図６及び図７に示すように、前記クリーナユニット３０には、前記クリーニングブレード３１に掻き落とされた前記廃トナー９０が、前記クリーナユニット３０外に飛散したり、漏れたりするのを防止し、確実に前記クリーナ容器３４内に回収させるために、前記クリーニングブレード３１の両端近傍にあり、前記クリーナ容器３４と前記中間転写体１８との隙間を塞ぐための端部シール３７が配置されている。前記端部シール３７は、スポンジ等の弾性体で形成されている。本実施の形態における前記端部シール３７は、モルトプレンの上にＰＴＦＥ繊維パイルを接着したものを用いている。更に、前記クリーニングブレード３１と平行で、前記中間転写体１８に対して前記クリーニングブレード３１の当接位置より上流側に当接するようにスクイシート３８が前記クリーナ容器３４に配置されている。尚、前記スクイシート３８は、板金３９に両面テープで貼り付けられ、前記板金３９は、前記クリーナ容器３４に両面テープで貼り付けられている。
【００６８】
［廃トナー量検知方法］
次に、本発明の中心となる廃トナーの蓄積量検知方法を図８、図９及び図１２〜図１５に基づいて詳述する。
【００６９】
本実施の形態では前記廃トナー９０の蓄積量を演算により算出し、廃トナーボトル４０の寿命（満タン状態）や寿命予告をユーザに告知する構成になっている。
【００７０】
始めに、図１２の構成図１を用いて検知構成について説明する。
【００７１】
ホストコンピュータ４００から画像形成装置のコントローラ４１０に送られてきたディザ等の面積階調処理前の画像データから、像担持体上におけるトナー被覆面積Ｓａ（ｃｍ2）を算出する。算出方法は、（Ｍ×Ｎ）個のピクセルから成る画像データについて、各ピクセル毎に有色データの存在の有無を識別し、有色データの存在するピクセル数から被覆面積を求めるものである。このとき、画像データはＲＧＢデータであっても、ＹＭＣＫデータであっても良く、何れかの色データが存在する場合は有色データが存在し、無色（何も印字しない）の場合には有色データが存在しないとする。即ち、２５６階調で表されるＲＧＢデータの場合は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）の時のみそのピクセルには有色データが存在せず、それ以外の場合は有色データが存在することとなる。同様に、２５６階調で表されるＹＭＣＫデータの場合は、（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）＝（０，０，０，０）の時のみ有色データが存在せず、それ以外の場合は有色データが存在する。
【００７２】
上記の有色データの存在の識別をコントローラ４１０内のカウンタ４１１で行い、識別結果の有色データの存在するピクセル数はメモリ４１４に蓄積される。有色データの存在するピクセル数を基に演算部４１５において廃トナーボトル充填率を得て、適宜画像形成装置のエンジン部４２０に送る。若しくは、充填率を元に印字動作の禁止等の指令を出す。
【００７３】
又、一方で画像データは４１２でディザ等の面積階調処理を行った後、ＰＷＭ制御部４１３でレーザ発光信号に変換され、エンジン４２０に送られる。
【００７４】
続いて、被覆面積の算出手順の一例を図８のフローチャートを用いて示す。
【００７５】
ステップ２０１で、メモリ４１４に蓄積された累積有色ピクセル数Ｐ＝０として算出を開始する。
【００７６】
ステップ２０２で、カウンタ４１１は、（ｍ, ｎ）の位置にある未だ判別を行っていないピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２０３に、存在しない場合には何もせずにステップ２０４に進む。
【００７７】
ステップ２０３で、メモリ４１４に蓄積されたＰに１を加算する。
【００７８】
ステップ２０４で、画像データ中に未だ判別を行っていないピクセルが存在する場合は、ステップ２０２に戻り、新たなピクセルの判別を行う。画像データ中の全てのピクセルの判別が終了した場合は、ステップ２０５に進む。
【００７９】
ステップ２０５で、演算部４１５は、累積有色ピクセル数Ｐ（ｐｉｘｅｌ）と１ピクセル当たりの像担持体表面に占める面積Ｓｐ（ｃｍ2／ｐｉｘｅｌ）から、被覆面積Ｓａ（ｃｍ ２）を、
Ｓａ＝Ｐ×Ｓｐ
によって算出する。
【００８０】
こうして得られた被覆面積から廃トナー充填率を算出する。
【００８１】
廃トナー充填率を求める手順の一例を図９のフローチャートを用いて示す。
【００８２】
ステップ２１１で、新品時若しくは新たな廃トナーボトルが装着された時に、メモリ４１４に蓄積された廃トナー蓄積量ΣＴｗ（ｇ）をリセットする。
【００８３】
ΣＴｗ＝０
ステップ２１２で、ユーザ若しくは画像形成装置の要求により、印字動作を行う。
【００８４】
ステップ２１３で、演算部４１５は、該印字動作での被覆面積Ｓａに転写残係数Ｔｒを掛けることで、該印字動作による廃トナー発生量Ｔｗ（ｇ）を得る。
【００８５】
Ｔｗ＝Ｓａ×Ｒｔ
ここで、転写残係数Ｒｔ（ｇ／ｃｍ2）は、単位面積当たりの廃トナー発生量であり、前記二次転写部での転写効率からプリンタ毎に決まり、使用環境や転写材の種類等によって適宜変化させるものである。
【００８６】
ステップ２１４で、演算部４１５は、該印字動作による廃トナー発生量Ｔｗをメモリ４１４に蓄積された廃トナー蓄積量ΣＴｗに加算する。
【００８７】
ΣＴｗ＝ΣＴｗ＋Ｔｗ
ステップ２１５で、演算部４１５は、廃トナー充填率Ｗａを算出する。前記廃トナーボトル４０の容量をＷ（本実施の形態では約１０００ｃｃ）、廃トナーボトル内での廃トナーの嵩密度Ｄｗ（本実施の形態では約０．５ｇ／ｃｃ）とすると、前記廃トナーボトル４０の充填率Ｗａは、
Ｗａ＝｛ΣＴｗ／（Ｄｗ×Ｗ）｝×λ×１００
である。ここで、λは前記廃トナーボトル４０が溢れないための安全係数（例えば１．０５）を示す。
【００８８】
ステップ２１６で、演算部４１５は、廃トナー充填率が１００％に到達したかを判断する。廃トナー充填率Ｗａが１００％に到達していない場合は、ステップ２１２に戻り、Ｗａが１００％に到達した場合はステップ２１７に進む。
【００８９】
ステップ２１７で、演算部４１５はエンジン４２０に対し、廃トナーボトル満タンを通知する。これによって、画像形成装置は印字動作を禁止する、ユーザに対して廃トナーボトルの交換を要求する等の動作を行う。
【００９０】
又、満タンを告知するだけでなく、前記廃トナーボトル４０に蓄積した廃トナー量を随時把握できるので、ユーザに前記廃トナーボトル４０の充填率Ｗａを適時告知でき、例えば上記Ｗａ＝８０（％）のときに満タン予告をユーザに知らせること等も可能である。
【００９１】
以下、図１３及び図１５を用いて、実際に画像データから廃トナー量を算出した場合の、本実施の形態による算出結果の従来例との違いを説明する。
【００９２】
図１３の（１）及び（２）は、文字データから成る画像データの一例である。
【００９３】
図中の（１）は１次色（例えばＹ単色）の文字群８０と別の１次色（例えばＭ単色）の文字群８１から成り、（２）は２次色（例えばＲｅｄ）の文字群８２から成っている。（１）と（２）は消費されるトナー量は同じだが、（２）は（１）に対してトナー像の被覆面積が半分となっているとする。
【００９４】
本発明者が検討したところ、廃トナー量は像担持体の表面に占める被覆面積と強い相関があることが判明した。図１５のグラフは、横軸に印字枚数、縦軸に廃トナー量を取ったもので、実際の廃トナー発生量を×印で示し、実線で本実施の形態による算出結果を、破線で従来例による算出結果を示している。（１）の（ａ）及び（ｂ）のグラフは、それぞれ図１３の（１）若しくは（２）の画像データを印字し続けた場合の発生量及び算出結果である。（１）の（ａ）及び（ｂ）に見られるように、（ｂ）の画像データで実際に発生する廃トナー量は、（１）の画像データの約半分となる。しかし、従来のトナー消費量から廃トナー発生量を推定する方法では、（ａ）と（ｂ）で消費されるトナー量は同量のため、発生する廃トナー量も同等という算出結果となり、誤差が生じてしまう。
【００９５】
しかしながら、本実施の形態によれば、２色以上の重なり合いを考慮した被覆面積から廃トナー量を算出するため、より精度の高い推定が可能となる。
【００９６】
上記のようにトナー像の被覆面積から廃トナー量を算出することにより、低コストで廃トナーの蓄積量の推移を随時把握可能であり、且つ、従来例に比べより正確に算出することが可能となる。
【００９７】
＜実施の形態２＞
次に、廃トナー量の検知方法の実施の形態について図１０、図１２、図１４及び図１５を用いて説明する。
【００９８】
本実施の形態は、図１２の構成図２に見られるように、面積階調処理４１２での処理後の画像データを基にして被覆面積の算出を行うという点で、実施の形態１と異なっている。一般的に、ディザ等の面積階調処理を行うと、処理前に比べて画像データ上の被覆面積が変化する。
【００９９】
そこで、本実施の形態では、より正確な被覆面積を得るため、ディザ等の面積階調処理後の画像データから得た被覆面積Ｓａ’を代わりに用いる。尚、装置の基本的な構成は前述した実施形態と同一であるため、ここでは前述した実施の形態と異なる検知構成についてのみ説明する。
【０１００】
面積階調処理後の画像データを基にした像担持体の表面に占める被覆面積Ｓａ’の算出方法を以下に示す。
【０１０１】
実施の形態１とは、既にＹＭＣＫの各色の画像データに分解された後に、算出を行っている点で異なっている。各色の画像データの被覆面積を４色分単純に足し合わせると、重複が生じてしまうため、実施の形態１とは若干異なる算出手順を行う必要がある。そこで、下記の例では、各色の画像データの同一位置のピクセルについて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に有色データの存在の有無を確認し、どれか１つでも有色データが存在する場合はそのピクセルには有色データが存在し、又、何れの画像データにも有色データが存在しなかった場合は、そのピクセルには有色データは存在しないと判断している。
【０１０２】
算出の手順の一例を図１０のフローチャートを用いて示す。
【０１０３】
ステップ２２１で、メモリ４１４に蓄積された累積有色ピクセル数Ｐ’＝０として算出を開始する。
【０１０４】
ステップ２２２で、カウンタ４１１は、Ｙ画像データ中の（ｍ, ｎ）の位置にある未だ判別を行っていないピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２３に進む。
【０１０５】
ステップ２２３で、カウンタ４１１は、Ｍ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２４に進む。
【０１０６】
ステップ２２４で、カウンタ４１１は、Ｃ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２５に進む。
【０１０７】
ステップ２２５で、カウンタ４１１は、Ｋ画像データ中の、ステップ２２２においてＹ画像データ中で判別を行ったピクセルと同一の位置（ｍ, ｎ）にあるピクセルについて、有色データの存在の有無を判別する。有色データが存在する場合にはステップ２２６Ｙに、存在しない場合には何もせずにステップ２２６Ｎに進む。
【０１０８】
ステップ２２６Ｙでは、メモリ４１４に蓄積されたＰ’に１を加算してステップ２２７に進む。
【０１０９】
ステップ２２６Ｎでは、Ｐ’に対する処理は行わないでステップ２２７に進む。
【０１１０】
ステップ２２７で、画像データ中に未だ判別を行っていないピクセルが存在する場合は、ステップ２２２に戻り、新たなピクセルの判別を行う。画像データ中の全てのピクセルの判別が終了した場合は、ステップ２２８に進む。
【０１１１】
ステップ２２８で、演算部４１５は、累積有色ピクセル数Ｐ’（ｐｉｘｅｌ）と１ピクセル当たりの像担持体の表面に占める面積Ｓｐ（ｃｍ2／ｐｉｘｅｌ）から、被覆面積Ｓａ’（ｃｍ2）を、
Ｓａ’＝Ｐ’×Ｓｐ
によって算出する。
【０１１２】
以下の手順は実施の形態１と同様のため、フローチャートは省略し、概要のみ述べる。被覆面積Ｓａ’から、廃トナー発生量Ｔｗ’は、
Ｔｗ’＝Ｓａ’×Ｒｔ
となる。廃トナー蓄積量ΣＴｗ’は、
ΣＴｗ’＝ΣＴｗ’＋Ｔｗ’
となる。廃トナーボトルの充填率Ｗａは、
Ｗａ＝｛ΣＴｗ’／（Ｄｗ×Ｗ）｝×λ×１００
となる。
【０１１３】
以下、図１４及び図１５を用いて、本実施の形態による算出結果の効果と実施の形態１との違いを説明する。
【０１１４】
図１４は面積階調処理の一例として、ディザ処理前の画像データ（１）とディザ処理後の画像データ（２）の例を示している。それぞれ画像のごく一部を拡大したもので、図中破線で示した四角はピクセルを表しており、ここではピクセル９つ分のみを表記している。
【０１１５】
ディザ処理前の画像データ（１）は５０％のハーフトーン画像であり、これにディザ処理を行うことで、ディザ処理後の画像データ（２）に変わる。ここで、ディザ処理の結果は一例であり、画像形成装置によって結果は異なる。
【０１１６】
一般的に、ハーフトーン画像に対してディザ処理を行うと、画像データ（２）に見られるように、印字するピクセルと印字しないピクセルに分かれ、トナー像の被覆面積としては減少する。従って、この例においては、ディザ処理前の画像データ（１）では有色データが存在するとして数えるピクセル数が９であるのに対し、ディザ処理後の画像データ（２）ではピクセル数は４となる。
【０１１７】
図１５中の実施の形態２のグラフは、上記ハーフトーン画像を印字し続けた場合の廃トナー発生量である。実線は実施の形態１による算出結果を、破線は実施の形態１による算出結果を示している。グラフから分かるように、ディザ処理後の画像データを基に被覆面積を算出することで、より精度の高い算出を行うことができた。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態によれば、ディザ等の面積階調処理による被覆面積の変化を考慮し、特にハーフトーン画像等を含む印字において、より高精度な廃トナー発生量の算出が可能となる。
【０１１９】
以上、廃トナー発生量の算出を画像形成装置で行う実施の形態について説明したが、画像データの送り元となるホストコンピュータにおいて算出を行い、画像データと共にその算出結果を画像形成装置に送信しても良い。この場合、画像形成装置が高速の演算処理能力を持たない場合でも、画像処理に影響するような負荷を画像形成装置に掛けないで済むという利点がある。
【０１２０】
尚、前述した各実施の形態で説明した構成は、中間転写体１８として中間転写ベルトを用いた画像形成装置を例示したが、これに限るものではなく、感光ベルト、転写ベルトを用いた画像形成装置に対しても同様に有効な構成である。
【０１２１】
又、前述した各実施の形態では中間転写体１８に残留したトナーをクリーナユニット３０で除去回収する例を示したが、本発明に係るクリーナユニットは像担持体としての感光体ドラムに残留した転写残りトナーを除去回収するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】画像形成装置の全体構成の概略を示す主断面図である。
【図２】クリーナユニットと廃トナーボトルの関係を示す断面図である。
【図３】中間転写体ユニットとクリーナユニットの関係を示す斜視図である。
【図４】クリーナユニットと廃トナーボトルの廃トナー取り入れ口部分の形状を示す正面図である。
【図５】廃トナーボトルを本体から除去した状態を示す断面図である。
【図６】クリーナユニットと中間転写体ユニットの関係を示す断面図である。
【図７】クリーナユニットを示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における被覆面積の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１における廃トナー充填率の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２における被覆面積の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】廃トナーボトルに廃トナーが満タンになった状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１及び２における廃トナー量検知構成の一例を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１による効果を示す画像データの一例である。
【図１４】本発明の実施の形態２による効果を示す画像データの一例である。
【図１５】本発明の実施の形態１及び２による算出結果と実際の検討結果との相関を示すグラフである。
【図１６】従来例を示す主断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
γ 廃トナー取入口
δ 排出口
Ｅ 露光位置
Ｏ 軸線
Ｔ１ 一次転写位置
Ｔ２ 二次転写部
１ 感光体ドラム
２ 転写材
３Ｓ スリーブ
４ 現像器
４Ｔ トナー容器
５ 帯電手段
６ スキャナ部
６ａ ポリゴンミラー
６ｂ 結像レンズ
７ カセット
８ 給紙ローラ
９ 給送ローラ
１０ リタードローラ
１１ 給紙ガイド
１２ レジストローラ対
１３ 中間転写体ユニット
１４ 駆動ローラ
１５ 二次転写対向ローラ
１６ テンションローラ
１６ａ テンションローラ軸
１７，１７’ テンショナー
１８ 中間転写体
１９ ガイドリブ
２０，２０’ フランジ
２１ バネ
２４，２４’ ボス
２５ 長丸穴
３０ クリーナユニット
３１ クリーニングブレード
３２ 揺動軸
３３ ブレード保持板
３４ クリーナ容器
３５ スクリュー
３６ 加圧バネ
３７ 端部シール
３８ スクイシート
３９ 板金
４０ 廃トナーボトル
４１ スクリュー駆動入力部
４２ 回り止め部材
４３，４３’ 位置決め溝
４４，４４’ ラッチ
５０ 定着部
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 本体側板
６０ 二次転写ローラ
６１ 搬送ローラ対
６２〜６４ 排出ローラ対
６５ 排出トレイ
７０ 廃トナーボトル保持部材
７１ 満タン検知センサ
７１ａ 発光部
７１ｂ 受光部
７３ シャッタ
７４ シール部材
７５ バネ
８０ １次色の文字群
８１ １次色の文字群
８２ ２次色の文字群
９０ 廃トナー
１００ 中間転写ユニット
１０１ 感光体ドラム
１０２ 一次転写対向ローラ
１０３ 中間転写ベルト
１０４ 駆動ローラ
１０５ 二次転写対向ローラ
１０６ テンションローラ
１０７ 軸受
１０８ 圧縮バネ
１１８ 二次転写対向ローラ
１２０ クリーナユニット
１２１ クリーニングブレード
１２２ クリーナ容器
１２３ スクリュー
１３０ 廃トナーボトル
１３１ 廃トナー
１３２ 廃トナー満タン検知センサ
４００ ホストコンピュータ
４１０ 画像形成装置のコントローラ
４１１ カウンタ
４１２ 面積階調処理等
４１３ ＰＷＭ
４１４ メモリ
４１５ 演算部
４２０ 画像形成装置のエンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置において、
前記回収した廃トナーの発生量Ｔｗを、像担持体の表面に占めるトナー像の被覆面積Ｓａと単位面積当たりの廃トナー発生量を表す転写残係数Ｒｔを用いた、
Ｔｗ＝Ｓａ×Ｒｔ
の式によって算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記被覆面積は、像担持体上に少なくとも２色以上のトナー像を転写した後、 転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置であって、
２色以上の重なり合いを考慮した、 少なくとも１色以上のトナー像が存在する面積であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記被覆面積は、画像形成装置のコントローラにおいて画像データから算出することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記被覆面積は、画像形成装置のコントローラでの面積階調処理後の画像データから算出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記被覆面積は、画像データの送り元となるホストコンピュータにおいて算出され、画像データと共に画像形成装置に送信されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に形成したトナー像を転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置において、
前記回収した廃トナーの発生量Ｔｗを、像担持体の表面に占めるトナー像の被覆面積Ｓａと単位面積当たりの廃トナー発生量を表す転写残係数Ｒｔを用いた、
Ｔｗ＝Ｓａ×Ｒｔ
の式によって算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記被覆面積は、像担持体上に少なくとも２色以上のトナー像を転写した後、 転写材に転写し、該転写後に前記像担持体に残留した廃トナーを除去して回収部へ回収する画像形成装置であって、
２色以上の重なり合いを考慮した、 少なくとも１色以上のトナー像が存在する面積であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記被覆面積は、画像形成装置のコントローラにおいて画像データから算出することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記被覆面積は、画像形成装置のコントローラでの面積階調処理後の画像データから算出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記被覆面積は、画像データの送り元となるホストコンピュータにおいて算出され、画像データと共に画像形成装置に送信されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３０８６３（Ｐ２００６−３０８６３Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１３０５４（Ｐ２００４−２１３０５４）
【出願日】平成１６年７月２１日（２００４．７．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２１日（２００４．７．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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