JP2006018050A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体11上をクリーニングする第1のクリーニング手段14及び中間転写体若しくは記録材担持体上をクリーニングする第2のクリーニング手段30、又は、第2のクリーニング手段30により回収された、複数色が混在したリサイクルトナーを、黒色用の現像装置に戻し、該黒色用の現像装置に補給する新規トナーと混合して再利用すると共に、黒色用の現像装置内の黒色トナー比率とトナー比率検知手段111が検知した各色トナーの比率とから計算されるリサイクルトナー中の黒色トナー比率に応じて、該混合比率を可変とする構成とされる。
【選択図】図1
Description
前記像担持体上をクリーニングする第1のクリーニング手段及び前記中間転写体若しくは記録材担持体上をクリーニングする第2のクリーニング手段、又は、前記第2のクリーニング手段により回収された、複数色が混在したリサイクルトナーを、黒色用の現像装置に戻し、該黒色用の現像装置に補給する新規トナーと混合して再利用すると共に、
前記リサイクルトナー中の各色トナーの比率を検知するトナー比率検知手段と、前記黒色用の現像装置に補給するリサイクルトナーと新規トナーとの混合比率を決定する混合比率決定手段と、を有し、前記混合比率決定手段は、前記黒色用の現像装置内の黒色トナー比率と前記トナー比率検知手段が検知した前記各色トナーの比率とから計算される前記リサイクルトナー中の黒色トナー比率に応じて、前記混合比率を可変とすることを特徴とするカラー画像形成装置である。
[画像形成装置の全体構成及び動作]
図1に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置は、タンデム型の中間転写方式を採用した、4色フルカラー画像の形成が可能なカラーレーザービームプリンタ(以下、単に「画像形成装置」という。)100である。
次に、本実施例にて最も特徴的な、トナーのリサイクルについて説明する。尚、以下の説明において、トナーに関して比率(混合比率等)は、重量[g]における百分率(wt%)で表す。又、実際のトナーの混合比率は、補給トナーのリサイクルトナー比率[wt%]=(リサイクルトナー量[g]/補給トナー総量[g])×100により測定したものである。補給トナー総量[g]=リサイクルトナー[g]+フレッシュトナー[g]である。又、本実施例においては、各色トナーの比重はほぼ同じである。
次に、ブラック現像装置12Bkで現像される黒色画像が色味を損なわないように制御する、本発明に従うリサイクルトナー再利用制御方法について更に説明する。
先ず、リサイクルトナー中の各色トナーの比率を検知する方法について説明する。
本実施例において、Y、M、C、Bkの各色のトナーの1次転写効率は、ほぼ90%程度でほぼ同等である。この1次転写効率は、環境(温度及び湿度)に応じて、若干の変動はあるが、各色毎の1次転写効率の振れは小さく、ほぼ同等である。従って、第1クリーニング装置14Y、14M、14C、14Bkに回収される1次転写残トナーを混合したトナー中の各色トナーの比率は、画像データの各色画像の比率とほぼ一致する。
又、本実施例において、2次転写効率は、Y、M、C、Bkの各色のトナー単色においては、85%程度でほぼ同等である。この2次転写効率は、環境(温度及び湿度)に応じて、若干の変動はあるが、各色のトナー単色毎の2次転写効率の振れは小さく、ほぼ同等である。
本実施例の画像形成装置は、ブラック現像装置12Bkに補給するトナーの80wt%以上が純粋な黒色(Bk)トナー(以下「純粋Bkトナー」という。)であれば、残りの20wt%が何色でも黒色画像の色味が損なわれない。
本実施例におけるリサイクルトナー再利用制御方法の詳細を以下に示す。本発明に従うリサイクルトナー再利用方法は、下記の各項(1)〜(5)のいずれか又はその組み合わせに従うことによって達成される。好ましくは全ての項目に従うことによって最良の結果が得られる。
初期設定は、ブラック現像装置12Bkに補給するトナーのリサイクルトナーとフレッシュトナーとの混合比率を、リサイクルトナー100wt%(フレッシュトナー0%)とする。リサイクルトナーのみでの不足分は、フレッシュトナーを補給する。
画像データの各色画像の比率から、上述のようにしてトナー貯蔵容器50に回収されるリサイクルトナー中のY、M、C、Bkの各色トナーの比率を検知する。尚、本実施例では、画像データに基づいてリサイクルトナー中の各色トナーの比率を検知するので、ここで検知されるリサイクルトナー中のBkトナーの比率は、通常、純粋Bkトナーの比率ではない。ブラック現像装置12Bkには、リサイクルトナーが供給されるためである。
上記項目(2)に従って検知したBkトナーの比率から、下記計算式1により、リサイクルトナー中の純粋Bkトナー比率を計算する。
・・・(式1)
上記項目(3)に従って計算したリサイクルトナー中の純粋Bkトナー比率に応じて、図2のグラフに示すデータから、ブラック現像装置12Bkに補給する補給トナー中のリサイクルトナーの混合比率を決定する。補給トナーの残りは、フレッシュトナーとする。
=純粋Bkトナー比率[wt%]+20[wt%]
(ただし、最大100[wt%]) ・・・(式2)
補給トナー中のフレッシュトナー比率[wt%]
=100[wt%]−補給トナー中のリサイクルトナー比率[wt%]
(ただし、最小0[wt%]) ・・・(式3)
ブラック現像装置12Bkで消費されたトナーと同量のトナーを補給する際、上記項目(4)に従って決定したリサイクルトナーとフレッシュトナーとの混合比率で、フレッシュトナー搬送機18Bk及びリサイクルトナー搬送機51を動作させて、ブラック現像装置12Bkにトナーを補給する。具体的には、リサイクルトナー搬送機51及びフレッシュトナー搬送機18Bkの、各スクリューコンベアの回転軸の回転数量を制御することによって、補給トナー中のリサイクルトナーとフレッシュトナーとを、上記項目(4)に従って決定した混合比率となるようにブラック現像装置12Bkにそれぞれ供給する。
より具体的な一制御態様について更に説明すると、図3は、本実施例に従うリサイクルトナーの再利用制御の一制御態様のブロック図である。
1次転写残YトナーT1BY=BY×0.1
1次転写残MトナーT1BM=BM×0.1
1次転写残CトナーT1BC=BC×0.1
1次転写残BkトナーT1BBk=BBk×0.1
で計算される(S105)。
2次転写残YトナーT2BY[g]=(BY×0.9)×0.15
2次転写残MトナーT2BM[g]=(BM×0.9)×0.15
2次転写残CトナーT2BC[g]=(BC×0.9)×0.15
2次転写残BkトナーT2BBk[g]=(BBk×0.9)×0.15
で計算される(S106)。
搬入YトナーKBY=T1BY+T2BY
搬入MトナーKBM=T1BM+T2BM
搬入CトナーKBC=T1BC+T2BC
搬入BkトナーKBBk=T1BBk+T2BBk
で計算される(S107)。
搬入トナー総和値BIN=KBY+KBM+KBC+KBBk
で計算される。
搬入Bkトナー中の純粋BkトナーKPBBk=KBBk×0.8
で計算される(S108)。
搬入純粋Bkトナー比率[wt%]=(KPBBk/BIN)×100
で計算される(S108)(ここで、トナー貯蔵容器50を配置せず、直接、リサイクルトナーをブラック現像装置12Bkに搬送して、フレッシュトナーと混合して再利用する場合には、前記搬入純粋Bkトナー比率を使用して、図2により、フレッシュトナーとリサイクルトナーとの混合比率を決定する。)。
補給トナー中のリサイクルトナー比率(n−1)R[wt%]
=(n−1)PBk[wt%]+20[wt%]
(ただし、上現100wt%)
で算出される。従って、搬出されるリサイクルトナーのビデオカウント値BOUTは、
搬出リサイクルトナーBOUT=BBk×(n−1)R/100
で計算される(S110)。
補給トナー中のフレッシュトナーのビデオカウント値FBBk=BBk−BOUT
で計算される。
リサイクルトナー総和値(n)RBA=(n−1)RBA−BOUT+BIN
で計算される。
純粋Bkトナー(n)PBBk
=(((n−1)RBA−BOUT)×(n−1)PBk[wt%]/100)
+KPBBk
で計算される。
純粋Bkトナー比率(n)PBk[wt%]
=((n)PBBk/(n)RBA)×100
で計算される。
トナー貯蔵容器50の構成について更に説明すると、本実施例では、一般的に使用される樹脂で構成される枠体であり、リサイクルトナーが全く消費されなくても通常使用で数千枚(数千ページ)程度はリサイクルトナーを貯蔵できる容量を持ち、トナー飛散しないように密閉された容器である。このように、リサイクルトナーを一時的に貯蔵するトナー貯蔵容器50を設けることで、非黒色画像形成時等のリサイクルトナー低消費時や、逆に高印字率の黒色画像形成時等のリサイクルトナー高消費時においても、リサイクルトナーを、ある程度の容量分貯蔵できる。これにより、リサイクルトナー低消費時のリサイクルトナー過大量搬送によるトナー搬送手段のトナー詰まりや、リサイクルトナー高消費時のリサイクルトナー不足を防止することができる。
又、画像によっては、ある程度の容量を持つトナー貯蔵容器50がリサイクルトナーで満杯になってしまうことが想定される。このため、本実施例においては、トナー貯蔵容器50が満杯時には、トナー搬送手段としての余剰トナー搬送機44によって、トナー貯蔵容器50から、リサイクルトナーをトナー廃棄容器40に搬送する。このために、トナー貯蔵容器50に、貯蔵手段満杯検知手段として、トナー貯蔵容器50内のトナー量に応じて信号を出力するトナー検知センサを配置することができる。トナー検知手段としては、上記リサイクルトナー無し検知手段と同様のものを利用することができる。尚、ここで、トナーの満杯とは、トナー貯蔵容器50が完全に満たされることのみを意味するものではなく、予め設定した所定量までトナー貯蔵容器50内のリサイクルトナーが増加したことをトナー検知センサで検知するようにしてもよい。そして、CPU111がトナー検知センサによってトナー貯蔵容器50が満杯であることを検知すると、余剰トナー搬送機44の動作を制御して、トナー貯蔵容器50から、リサイクルトナーをトナー廃棄容器40に搬送する。これにより、非黒色画像形成時等のリサイクルトナー低消費時においても、リサイクルトナー貯蔵手段が満杯となって、トナーが漏れたり、トナー搬送手段のトナー詰まりが発生する等の想定される不具合を防止することができる。
実際に、文書(白黒画像)や写真(フルカラー画像)等の様々な画像形成を行いテストを行った。本実施例の画像形成装置との比較として、トナー貯蔵容器50を有さず、第1クリーニング装置14Y、14M、14C、14Bkに回収されたトナーを、第1の回収トナー搬送機41Y、41M、41C、41Bk、第2のトナー搬送機42によりトナー廃棄手段としてのトナー廃棄容器40に回収し、又、第2クリーニング装置30に回収されたトナーを、第3の回収トナー搬送機43、第2の回収トナー搬送機42によりトナー廃棄容器40に回収する従来の画像形成装置を用いて同じテストを行った。このトナー廃棄容器40は、トナーで満たされると、廃棄して、新しい空のトナー廃棄容器40に置き換えるものである。従来の画像形成装置のその他の構成は、本実施例のものと実質的に同一とした。
1次転写残YトナーT1BY=BY×0.1
1次転写残MトナーT1BM[g]=BM×0.15
1次転写残CトナーT1BC[g]=BC×0.05
1次転写残BkトナーT1BBk[g]=BBk×0.07
のように計算される。
2次転写残YトナーT2BY=(BY×0.9)×0.15
2次転写残MトナーT2BM=(BM×0.9)×0.20
2次転写残CトナーT2BC=(BC×0.9)×0.10
2次転写残BkトナーT2BBk=(BBk×0.9)×0.13
のように計算される。
2次転写残YトナーT2BY=(BY×0.9)×0.15×Q(1)
2次転写残MトナーT2BM=(BM×0.9)×0.15×Q(2)
2次転写残CトナーT2BC=(BC×0.9)×0.15×Q(3)
2次転写残BkトナーT2BBk=(BBk×0.9)×0.15×Q(4)
のように計算される。
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例1のものと同じであり、リサイクルトナー再利用制御が異なる。従って、実施例1の画像形成装置のものと同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
以下、本実施例におけるリサイクルトナー再利用制御について説明する。
初期設定は、ブラック現像装置12Bkに補給するトナーのリサイクルトナーとフレッシュトナーとの混合比率を、リサイクルトナー100%(フレッシュトナー0%)とする。リサイクルトナーのみでの不足分は、フレッシュトナーを補給する。
画像データの各色画像比率から、実施例1と同様にしてトナー貯蔵容器50に回収されるリサイクルトナー中のY、M、C、Bkの各色トナーの比率を検知する。
上記項目(2)に従って検知したY、M、C、Bkの各色トナーの比率から、下記計算式4により、リサイクルトナー中のトータルBkトナー比率を計算する。
=トータルBkトナー比率[wt%] ・・・(式4)
上記項目(3)に従って計算したリサイクルトナー中のトータルBkトナー比率に応じて、図4のグラフに示すデータから、ブラック現像装置12Bkに補給する補給トナー中のリサイクルトナー比率を決定する。補給トナーの残りは、フレッシュトナーとする。
=トータルBkトナー比率[wt%]+20[wt%]
(ただし、最大100[wt%]) ・・・(式5)
補給トナー中のフレッシュトナー比率[wt%]
=100[wt%]−補給トナー中のリサイクルトナー比率[wt%]
(ただし最小0[wt%]) ・・・(式6)
ブラック現像装置12Bkで消費されたトナーと同量のトナーを補給する際、上記項目(4)に従って決定したリサイクルトナーとフレッシュトナーとの混合比率で、フレッシュトナー搬送機18Bk及びリサイクルトナー搬送機51を動作させて、ブラック現像装置12Bkにトナーを補給する。リサイクルトナー搬送機51と、フレッシュトナー搬送機18Bkとによって補給トナー中のリサイクルトナーとフレッシュトナーとを供給する具体的動作は実施例1と同様である。
本実施例におけるリサイクルトナー再利用制御の制御態様は実施例1と概略同様である。本実施例では、特に、検知したリサイクルトナー中の各色トナーの比率に応じた情報として、トナー貯蔵容器50に一時的に貯蔵されるリサイクルトナー中のトータルBkトナー比率を、メモリー112に積算する。そして、そして、混合比率決定手段としてのCPU111は、このメモリー112に積算された該トータルBkトナーの比率を、トナー貯蔵容器50からブラック現像装置12Bkに補給する時のリサイクルトナーとフレッシュトナーとの混合比率決定に使用する。
1次転写残YトナーT1BY=BY×0.1
1次転写残MトナーT1BM=BM×0.1
1次転写残CトナーT1BC=BC×0.1
1次転写残BkトナーT1BBk=BBk×0.1
で計算される(S205)。
2次転写残YトナーT2BY[g]=(BY×0.9)×0.15
2次転写残MトナーT2BM[g]=(BM×0.9)×0.15
2次転写残CトナーT2BC[g]=(BC×0.9)×0.15
2次転写残BkトナーT2BBk[g]=(BBk×0.9)×0.15
で計算される(S206)。
搬入YトナーKBY=T1BY+T2BY
搬入MトナーKBM=T1BM+T2BM
搬入CトナーKBC=T1BC+T2BC
搬入BkトナーKBBk=T1BBk+T2BBk
で計算される(S207)。
搬入トナー総和値BIN=KBY+KBM+KBC+KBBk
で計算される。
搬入Bkトナー中の擬似BkトナーKSBBk=KBBk×0.8
で計算され、
搬入トータルBkトナーのビデオカウント値KTBBkは、
搬入トータルBkトナーKTBBk=KSBBk+(3×MinKBYMC)
で計算される(S208)。
搬入トータルBkトナー比率[wt%]=(KTBBk/BIN)×100
で計算される(S208)(ここで、トナー貯蔵容器50を配置せず、直接、リサイクルトナーをブラック現像装置12Bkに搬送して、フレッシュトナーと混合して再利用する場合には、前記搬入トータルBkトナー比率[wt%]を使用して、図4により、フレッシュトナーとリサイクルトナーとの混合比率を決定する。)。
補給トナー中のリサイクルトナー比率(n−1)R[wt%]
=(n−1)TBk[wt%]+20[wt%]
(ただし、上現100wt%)
で算出される。従って、搬出されるリサイクルトナーのビデオカウント値BOUTは、
搬出リサイクルトナーBOUT=BBk×(n−1)R/100
で計算される(S210)。
補給トナー中のフレッシュトナーのビデオカウント値FBBk=BBk−BOUT
で計算される。
リサイクルトナー総和値(n)RBA=(n−1)RBA−BOUT+BIN
で計算される。
トータルBkトナー(n)TBBk
=(((n−1)RBA−BOUT)×(n−1)TBk[wt%]/100)
+KTBBk
で計算される。
トータルBkトナー比率(n)TBk[wt%]=((n)TBBk/(n)RBA)×100
で計算される。
実際に、文書(白黒画像)や写真(フルカラー画像)等の様々な画像形成を行いテストを行った。実施例1にて比較として使用したものと同じ従来の画像形成装置を比較として用い、同じテストを行った。
搬入トータルBkトナーのビデオカウント値KTBBkは、
搬入トータルBkトナーKTBBk=KSBBk+(MBY+MBM+MBC)
で計算する。
搬入トータルBkトナー比率[wt%]=(KTBBk/BIN)×100
で計算される。
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例においても、リサイクルトナー再利用制御は、実施例1又は実施例2と同様の制御を適用することで、実施例1、2と同様の作用効果を奏し得る。
次に、本発明に係る画像形成装置の更に他の実施例について説明する。
12(Y、M、C、Bk) 現像装置
13(Y、M、C、Bk) 1次転写ローラ
14(Y、M、C、Bk) 感光ドラムクリーニング装置、第1クリーニング装置
17(Y、M、C、Bk) トナー補給容器(フレッシュトナー補給手段)
23 2次転写ローラ(2次転写手段)
30 中間転写体クリーニング装置、第2クリーニング装置
31 記録材搬送体クリーニング装置、第2クリーニング装置
32 中間転写体クリーニング装置、第2クリーニング装置
40 トナー廃棄容器(トナー廃棄手段)
41(Y、M、C、Bk) 回収トナー搬送機(トナー搬送手段)
42 回収トナー搬送機(トナー搬送手段)
43 回収トナー搬送機(トナー搬送手段)
62 回収トナー搬送機(トナー搬送手段)
44 余剰トナー搬送機(トナー搬送手段)
50 トナー貯蔵容器(リサイクルトナー貯蔵手段)
51 リサイクルトナー搬送機(トナー搬送手段)
P 記録材
Claims (13)
- 少なくとも1つの像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像してトナー像とする、少なくとも黒色を含む複数色に対応する複数の現像装置と、を有し、前記像担持体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して記録材上に転写するか、或いは記録材搬送体で搬送される記録材上に直接転写することによって、記録材上に複数色のトナー像を転写する画像形成装置において、
前記像担持体上をクリーニングする第1のクリーニング手段及び前記中間転写体若しくは記録材担持体上をクリーニングする第2のクリーニング手段、又は、前記第2のクリーニング手段により回収された、複数色が混在したリサイクルトナーを、黒色用の現像装置に戻し、該黒色用の現像装置に補給する新規トナーと混合して再利用すると共に、
前記リサイクルトナー中の各色トナーの比率を検知するトナー比率検知手段と、前記黒色用の現像装置に補給するリサイクルトナーと新規トナーとの混合比率を決定する混合比率決定手段と、を有し、前記混合比率決定手段は、前記黒色用の現像装置内の黒色トナー比率と前記トナー比率検知手段が検知した前記各色トナーの比率とから計算される前記リサイクルトナー中の黒色トナー比率に応じて、前記混合比率を可変とすることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 前記トナー比率検知手段は、前記各色トナーの比率を、画像形成装置に入力された画像形成を行う画像データから画像を色分解した各色の濃度データを検知して計算することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記トナー比率検知手段は、前記各色トナーの比率を、画像形成装置が出力する画像データから各色の感光体上を露光する露光光の発光時間を検知して計算することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記トナー比率検知手段は、前記各色トナーの比率を、各現像装置に補給する補給トナー量を検知して計算することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記第1のクリーニング手段及び前記第2のクリーニング手段、又は、前記第2のクリーニング手段により回収された、複数色が混合したリサイクルトナーを一時的に貯蔵するリサイクルトナー貯蔵手段を有し、前記リサイクルトナー貯蔵手段からリサイクルトナーを前記黒色用の現像装置に戻すことを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナー中の各色トナー比率に応じた情報を積算する積算手段を有することを特徴とする請求項5の画像形成装置。
- 前記混合比率決定手段は、前記トナー比率検知手段が検知した前記各色トナーの比率に基づいて、前記リサイクルトナー中の純粋な黒色トナーの比率を求め、その結果に応じて前記混合比率を決定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナー中の各色トナー比率に応じた情報として、前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナー中の純粋な黒色トナーの比率を積算する積算手段を有することを特徴とする請求項7の画像形成装置。
- 前記混合比率決定手段は、前記トナー比率検知手段が検知した前記各色トナーの比率に基づいて、前記リサイクルトナー中の純粋な黒色トナーの比率、及び、黒色と見なし得る他の色のトナーの組み合わせにおける各トナー比率の所定量部分の総量を求め、その結果に応じて前記混合比率を決定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナー中の各色トナー比率に応じた情報として、前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナー中の前記純粋な黒色トナーの比率、及び、黒色と見なし得る他の色のトナーの組み合わせにおける各トナーの比率の所定量部分の総量を積算する積算手段を有することを特徴とする請求項9の画像形成装置。
- 前記リサイクルトナー貯蔵手段に貯蔵されるリサイクルトナーを攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする請求項5〜10のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記リサイクルトナー貯蔵手段が満杯であることを検知するトナー満杯検知手段と、前記リサイクルトナー貯蔵手段から受容したトナーを収容するトナー廃棄手段と、前記リサイクルトナー貯蔵手段から前記トナー廃棄手段にトナーを搬送するトナー搬送手段と、を有し、前記満杯検知手段により満杯を検知した時に、前記トナー搬送手段により、前記トナー廃棄手段にトナーを搬送することを特徴とする請求項5〜11のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記トナー廃棄手段が満杯であることを検知するトナー満杯検知手段と、該満杯検知手段により満杯を検知した時にその旨を報知する報知手段と、を有することを特徴とする請求項12の画像形成装置。
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