JP2006251138A

JP2006251138A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006251138A
Application number: JP2005065235A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Maruyama; 彰久丸山; Yasuhiro Oda; 康弘織田; Yoshio Ikeda; 美穂池田; Koichiro Yuasa; 宏一郎湯浅
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができるのは勿論のこと、トナーに添加されるクリーニング助剤等によって帯電障害が発生したり、過剰な量の回収トナーが現像装置に供給されてしまってトナークラウドやカブリ等が発生するのを防止することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用する画像形成装置において、前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真方式等を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置に関し、特にクリーニング手段によって回収されたトナーを画像形成に再使用（リクレーム）する画像形成装置の改良に関するものである。

特開２００１−３１２１３２号公報特開平７−７２６９０号公報

従来、この種の電子写真方式等を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置においては、環境対応の観点より、装置から排出される廃棄物を極力なくすことが求められている。そのため、上記画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体の表面に残留した転写残トナーを、クリーニング装置によって回収し、現像装置に戻して再利用（リクレーム）する方式が検討されている。

しかしながら、上記転写残トナーを再利用（リクレーム）する方式を採用した画像形成装置においては、低密度の画像を連続して形成すると、クリーニング装置のクリーニングブレードに少量のトナーしか到達しないことになる。そのため、上記画像形成装置では、クリーニングブレードのニップ部に存在するトナーが新しい転写残トナーと入れ替わり難く、結果として、クリーニングブレードのニップ部に長く滞留するトナーが、ブレードの摩擦熱や押圧力により凝集して凝集塊となり易い。そして、この凝集塊となったトナーは、現像装置に供給されて現像に使用されると、転写時に凝集塊によって周囲のトナーが転写されずに、ソリッド部の白抜けなどの画像欠陥が発生するという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決するため、クリーニングブレード部でトナーの凝集塊が発生するのを抑制する手段として、特開２００１−３１２１３２号公報や特開平７−７２６９０号公報等に開示されているように、トナーにクリーニング助剤を添加する技術や、原稿の画像面積に応じて、トナーリサイクル用画像パターンの形成条件を変えるように構成した技術が既に提案されている。

上記特開２００１−３１２１３２号公報に係る現像装置は、装置本体内に収容された少なくともトナーと流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体の表面に供給して像担持体にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーを装置本体内に補給するようになった現像装置において、上記のトナーとして、ステアリン酸金属塩が添加された負帯電性トナーを用い、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸金属塩の量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸金属塩の量より少なくするように構成したものである。

また、上記特開平７−７２６９０号公報に係る画像形成方法は、感光体表面の画像形成領域に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によってトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体上に転写し、この転写後に、感光体表面に残留付着する未転写トナーをクリーニング装置によって除去し、この除去未転写トナーを現像装置に戻すようにした画像形成方法において、感光体表面の画像非形成領域に、トナーによるトナーリサイクル用画像パターンを形成し、このトナーリサイクル用画像パターンのトナーを、当該画像パターン形成時のままの状態で、前記クリーニング装置によって除去し、且つ、該除去トナーを現像装置に戻すようにし、この戻しトナーと、戻し未転写トナーとの量的な比率を調整すべく、原稿の画像面積に応じて、トナーリサイクル用画像パターンの形成条件を変えるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００１−３１２１３２号公報に係る現像装置の場合には、トナーとして、ステアリン酸金属塩が添加された負帯電性トナーを用い、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸金属塩の量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸金属塩の量より少なくするように構成したものであるが、トナーを再利用（リクレーム）する場合には、ステアリン酸金属塩等のクリーニング助剤が選択的にクリーニングされて、現像装置に供給されてしまい、帯電障害を発生させるという課題を有しており、十分な量のクリーニング助剤をトナーに添加することができないという問題点があった。

また、上記特開平７−７２６９０号公報に係る画像形成方法の場合には、感光体表面の画像非形成領域に、トナーによるトナーリサイクル用画像パターンを形成し、このトナーリサイクル用画像パターンのトナーを、当該画像パターン形成時のままの状態で、前記クリーニング装置によって除去し、且つ、該除去トナーを現像装置に戻すようにし、この戻しトナーと、戻し未転写トナーとの量的な比率を調整すべく、原稿の画像面積に応じて、トナーリサイクル用画像パターンの形成条件を変えるように構成したものであるが、当該画像形成方法の場合には、例えば、低密度の画像形成時に、３ｍｇ／枚のトナーリサイクル用画像パターンを供給するように設定すると、高密度の画像形成時には、原稿画像のトナーに加えて、更に多くのトナーリサイクル用画像パターンのトナーを現像装置に戻す必要があり、現像装置内でのトナー混合が不十分となり、トナークラウドやカブリ等が発生するという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができるのは勿論のこと、トナーに添加されるクリーニング助剤等によって帯電障害が発生したり、過剰な量の回収トナーが現像装置に供給されてしまってトナークラウドやカブリ等が発生するのを防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用する画像形成装置において、
前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、
前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、像担持体上に互いに異なった色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部によって形成された互いに異なった各色のトナー像を多重に転写する中間転写体とを備え、
前記各画像形成部は、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用するように構成した画像形成装置において、
前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、
前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記クリーニング手段に供給される転写残トナーの量が一定値以上の量となるように、前記画像密度から像担持体上に残留する転写残トナーの量を算出し、前記一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンドで供給するように、当該トナーバンドのトナー量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置である。

この発明によれば、トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができるのは勿論のこと、トナーに添加されるクリーニング助剤等によって帯電障害が発生したり、過剰な量の回収トナーが現像装置に供給されてしまってトナークラウドやカブリ等が発生するのを防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機を示す構成図である。なお、このカラー複合機は、複写機やプリンタ、あるいはファクシミリとしての機能を兼ね備えている。

このカラー複合機１は、図２に示すように、その上部に画像読取装置としてのスキャナー２を備えているとともに、図示しないネットワークを介して図示しないパーソナルコンピュータ等を接続されている。

そして、上記カラー複合機は、スキャナーで読み取った文書の画像を複写したり、パーソナルコンピュータから送られてきた画像データに基づいてプリントしたり、電話回線を介して画像データを送受信するファックスとして機能するようになっている。

図２において、１はカラー複合機の本体を示すものであり、このカラー複合機本体１の上部には、図示しない原稿を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２と、当該自動原稿搬送装置２によって搬送される原稿の画像を読み取る画像入力装置（ＩＩＴ）３が配設されている。上記画像入力装置３は、プラテンガラス４上に載置された原稿を光源５によって照明し、原稿からの反射光像を、フルレートミラー６及びハーフレートミラー７、８及び結像レンズ９からなる縮小光学系１１を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１０上に走査露光して、この画像読取素子１０によって原稿の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記画像入力装置３によって読み取られた原稿の反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の反射率データとして画像処理装置１２（ＩＰＳ）に送られ、この画像処理装置１２では、原稿の画像データに対して、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の処理を含め、後述するように所定の画像処理が施される。また、この画像処理装置１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、所定の画像処理を行なうようになっている。

そして、上記画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）（各８ビット）の４色の階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通するＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１４に送られ、この画像露光装置としてのＲＯＳ１４では、所定の色の階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。なお、カラー画像に限らず、白黒の画像のみを形成しても勿論良い。

ところで、上記カラー複合機本体１の内部には、図２に示すように、画像形成手段Ａが配設されており、この画像形成手段Ａには、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光体ドラム１５の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＲＯＳ１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像器１７と、感光体ドラム１５の表面を清掃するクリーニング装置１８とから構成されている。これらの感光体ドラム１５と周辺に配置される画像形成部材は、一体的にユニット化されており、カラ―複合機本体１から個別に交換可能に構成されている。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記ＲＯＳ１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介してポリゴンミラー１９に照射され、このポリゴンミラー１９によって偏向走査される。上記ポリゴンミラー１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しない結像レンズ及び複数枚のミラーを介して、感光体ドラム１５上の露光ポイントに、斜め下方から走査露光される。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１５上に画像を走査露光するものであるため、このＲＯＳ１４には、上方に位置する４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７などからトナー等が落下して、汚損される虞れを有している。そのため、ＲＯＳ１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが設けられている。

上記画像データ処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通して設けられたＲＯＳ１４に、各色の画像データが順次出力され、このＲＯＳ１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、対応する感光体ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの上方にわたって配置された転写ユニット２２の中間転写ベルト２５上に、４つの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって多重に転写される。これらの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５に対応した中間転写ベルト２５の裏面側に配設されている。この実施の形態における一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの体積抵抗値は、１０⁵ 〜１０⁸ Ωｃｍに抵抗調整されたものを使用している。そして、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、転写バイアス電源（図示しない）が接続されており、所定のトナー極性とは逆極性（本実施の形態では正極性）の転写バイアスが所定のタイミングで印加されるようになっている。

また、上記中間転写ベルト２５は、図２に示すように、ドライブロール２７と、テンションロール２４と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５は、例えば、チャージアップを起こさないべルト素材（ゴムまたは樹脂）にて構成されている。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、シート材としての用紙３０上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された用紙３０は、上方に位置する定着器４０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される用紙３０上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。

上記用紙３０は、カラー複合機本体１の下部に複数段配設された給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから所定サイズのものが、フィードロール３５及びリタードロール３６等によって一枚ずつ分離された状態で、搬送ロール３７を備えた用紙搬送路３８を介して給紙される。そして、上記給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから給紙された用紙３０は、レジストロール３９で一旦停止され、中間転写ベルト２５上の画像と同期して、当該レジストロール２９によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へと再度給紙される。

そして、上記各色のトナー像が転写された用紙３０は、図２に示すように、定着器４０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、搬送ロール４１によって、画像形成面を下にして第１の排出トレイとしてのフェイスダウントレイ４２に排出するための第１の用紙搬送路４３を介して、当該第１の用紙搬送路４３の出口に設けられた排出ロール４４によって、装置本体１の上部に設けられたフェイスダウントレイ４２上に排出される。

また、上記の如く画像が形成された用紙３０を、画像形成面を上にして排出する場合には、図２に示すように、画像形成面を上にして第２の排出トレイとしてのファイスアップトレイ４５に排出するための第２の用紙搬送路４６を介して、当該第２の用紙搬送路４６の出口に設けられた排出ロール４７によって、装置本体１の側部（図中、左側面）に設けられるフェイスアップトレイ４５上に排出されるようになっている。

なお、上記カラー複合機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、図２に示すように、片面に画像が定着された用紙３０を、排出ロール４４によってフェイスダウントレイ４２上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替えるとともに、排出ロール４４を一旦停止させた後に逆転して、当該排出ロール４４によって両面用の用紙搬送路４８へと搬送する。そして、この両面用の用紙搬送路４８には、当該搬送路４８に沿って設けられた搬送ローラ４９により、用紙３０の表裏が反転された状態で、再度レジストロール３９へと搬送され、今度は、当該用紙３０の裏面に画像が転写・定着された後、第１の用紙搬送路４３又は第２の用紙搬送路４６を介して、フェイスダウントレイ４２又はフェイスアップトレイ４５のいずれかに排出される。

図２中、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像器１７に、所定の色のトナーを供給するトナーカートリッジを、５１は中間転写ベルト２５の表面をクリーニングするクリーニング装置をそれぞれ示している。

図３は上記カラー複合機の各画像形成ユニットを示すものである。

上記イエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、図３に示すように、すべて同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、上述したように、それぞれ感光体ドラム１５を備えており、この感光体ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光体ドラム１５の表面は、ＲＯＳ１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光体ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から露光されるように設定されている。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７の現像ロール１７ａによってそれぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７は、トナーとキャリアとからなる二成分系の現像剤を使用するものであっても、トナーのみからなる一成分系の現像剤を使用するものであっても良い。また、上記トナーには、クリーニング性を向上させるため、ＺｎｓｔやＣｅＯ₂ 等のクリーニング助剤が外添されており、当該クリーニング助剤は、トナーと逆極性の正極性に帯電するようになっている。

ところで、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１５の表面は、クリーニング手段としてのクリーニング装置１８によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記クリーニング装置１８によって回収された転写残トナーは、対応する現像器１７へと搬送されて、再度現像工程に使用されるように構成されている。

この実施の形態１に係る画像形成装置は、像担持体上に互いに異なった色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部によって形成された互いに異なった各色のトナー像を多重に転写する中間転写体とを備え、前記各画像形成部は、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用するように構成した画像形成装置において、前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えるように構成されている。

また、この実施の形態１に係る画像形成装置は、前記クリーニング手段に供給される転写残トナーの量が一定値以上の量となるように、前記画像密度から像担持体上に残留する転写残トナーの量を算出し、前記一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンドで供給するように、当該トナーバンドのトナー量を制御する制御手段を備えるように構成されている。

すなわち、上記画像形成装置は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成された各色のトナー像を、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって中間転写ベルト２５上に多重に転写した後、当該感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に残留した転写残トナー等を回収するクリーニング装置１８を備えている。

上記各クリーニング装置１８は、図１及び図３に示すように、感光体ドラム１５の表面に所定の押圧力で当接するように配置され、当該感光体ドラム１５上に残留した転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード５１を備えている。このクリーニングブレード５１は、例えば、所定の厚さ及び自由長を有するウレタン等の合成樹脂によって形成されており、感光体ドラム１５の回転方向下流側から、当該感光体ドラム１５の表面に当接するように、所謂" ドクターブレード" として配置されている。また、上記クリーニングブレード５１は、感光体ドラム１５の表面に対して、所定の食い込み量となるように当接されている。なお、図示例では、クリーニングブレード５１の食い込み量を示すため、感光体ドラム１５が存在しない状態で、クリーニングブレード５１が図示されている。

そして、上記クリーニングブレード５１によって感光体ドラム１５の表面から掻き落された転写残トナーは、オーガ等からなる再使用（リクレーム）用の搬送手段５８によって、円筒状の搬送部材によって構成されるリクレーム用搬送経路５９を介して現像器１７へと搬送され、当該現像器１７に新しいトナーとともに、又は新しいトナーと別個に供給されて、再度、現像工程に使用されるようになっている。

また、この実施の形態では、図４に示すように、像担持体としての感光体ドラム１５上の画像形成領域５２以外に、帯状のトナーバンド５３を形成するトナーバンド形成手段を備えるように構成されており、当該トナーバンド形成手段としては、例えば、通常の画像形成手段である帯電手段としての一次帯電ロール１６、露光手段としてのＲＯＳ１４、現像手段としての現像器１７が用いられる。ただし、これらの画像形成手段をすべて使用する必要は必ずしもなく、感光体ドラム１５上の画像形成領域５２以外に、帯状のトナーバンド５３を形成することができる手段であれば、例えば、画像露光をせずに、一次帯電ロール１６と現像器１７のみでトナーバンドを形成するように構成しても良い。

上記感光体ドラム１５上に形成された帯状のトナーバンド５３は、一次転写ロール２６によって中間転写ベルト２５上に転写されることなく、そのままクリーニング装置１８に供給されるようになっている。

さらに、この実施の形態では、クリーニング装置１８に供給される転写残トナーの量が一定値以上の量となるように、感光体ドラム１５の画像形成領域５２に形成される画像の画像密度から、当該感光体ドラム１５上に残留する転写残トナーの量を算出し、前記一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンド５３で供給するように、当該トナーバンドのトナー量を制御するように構成されている。

上記画像形成領域５２に形成される画像の画像密度は、図１に示すように、例えば、形成すべき原稿の画像の総画素数を、画像入力装置３によって入力され、画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データに基づいて画像密度算出手段５４により算出するとともに、当該画像密度算出手段５４で算出された画像の画像密度に基づいて、この原稿の画像を中間転写ベルト２５に転写した際に、感光体ドラム１５上に残留する転写残トナーの量を、転写残トナー量算出手段５５で算出し、前記一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンド５３で供給するように、当該トナーバンドのトナー量を制御するトナー量制御手段５６を備えるように構成されている。

その結果、上記トナー量制御手段５６は、形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御するようになっている。

上記トナーバンド５３を形成するタイミングは、必ずしも、１枚の画像を形成する度である必要はなく、１ジョブの終了後や、５０枚〜１００枚程度の画像をプリントした後など、所定のタイミングで良い。

また、上記画像密度算出手段５４は、例えば、画像を二値画像で形成する場合、画像の面積率によって画像密度を算出するが、フルカラー画像のように画像を多値画像で形成する場合には、画像の面積率に濃度を乗算した値として画像密度を算出するようになっている。

さらに、上記トナー量制御手段５６は、クリーニング装置１８に供給される転写残トナーの量を、トナーバンド５３の濃度で制御しても良いし、当該トナーバンド５３の面積で制御しても良く、又トナーバンド５３の濃度と面積の双方によって制御するように構成しても良い。

また、上記一定値の転写残トナー量は、実験によって、トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができる量に決定されるが、例えば、現像像としてのトナーの重量が４ｇ／ｍ²のとき、Ａ４サイズの用紙１あたり２．５ｍｇ以上となるように設定される。

したがって、上記トナー量制御手段５６は、画像の画像密度に基づいて、クリーニング装置１８に供給されるトナーの量が、Ａ４サイズの用紙１あたり２．５ｍｇ以上となるように、トナーバンド５３のトナー量を制御するようになっている。また、このトナー量制御手段５６は、サービスエンジニア等がマニュアル操作によって、図示しないユーザーインターフェース等を介して、一定値のクリーニング装置に供給されるトナー量の値を適宜調整することが可能となっている。

なお、上記画像密度算出手段５４、転写残トナー量算出手段５５及びトナー量制御手段５６は、これらを併せて制御手段を構成しており、これら画像密度算出手段５４、転写残トナー量算出手段５５及びトナー量制御手段５６は、個々にハードウエアとして構成しても勿論良いが、画像形成装置の制御手段としてのＭＣＵ５７をそのまま上記制御手段として使用しても良い。

以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができるのは勿論のこと、トナーに添加されるクリーニング助剤等によって帯電障害が発生したり、過剰な量の回収トナーが現像装置に供給されてしまってトナークラウドやカブリ等が発生するのを防止することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る画像形成装置では、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に各色のトナー像が形成され、これら各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成された各色のトナー像を、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって中間転写ベルト２５上に多重に転写した後、当該中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を、一括して用紙３０上に転写・定着することによって、フルカラーや白黒の画像を形成するようになっている。

そして、上記イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に残留した転写残トナー等を、クリーニング装置１８によって回収し、再使用するように構成されている。

その際、上記画像形成装置では、図１に示すように、感光体ドラム１５上に形成される画像の画像密度が、画像密度算出手段５４によって算出されるとともに、当該画像密度算出手段５４で算出された画像の画像密度に基づいて、この原稿の画像を中間転写ベルト２５に転写した際に、感光体ドラム１５上に残留する転写残トナーの量が、転写残トナー量算出手段５５によって算出される。さらに、上記転写残トナー量算出手段５５によって算出された転写残トナーの量に基づいて、トナー量制御手段５６によって、一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンド５３で供給するように、当該トナーバンド５３のトナー量を制御するようになっている。

そのため、上記画像形成装置では、図１及び図４に示すように、常に、少なくとも一定値以上のトナーを、クリーニング装置１８に供給することができ、濃度の低い画像を連続して形成した場合などであっても、クリーニング装置１８に供給される転写残トナーの量が少なくなって、トナー凝集塊が発生することがなく、当該トナー凝集塊の発生に伴うソリッド画像の白抜け等の画質欠陥を発生するのを防止することができる。

また、上記画像形成装置では、クリーニング装置に常に一定量以上のトナーとともにクリーニング助剤が供給できるので、トナーに添加されるクリーニング助剤等の量を増加させる必要がなく、多量のクリーニング助剤等を含むリクレームトナーが現像器１７に供給されて帯電障害が発生したりすることもない。

さらに、上記画像形成装置では、一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンド５３で供給すればよく、トナーバンド５３は必要最低限のものを形成すれば良いので、過剰な量の回収トナーが現像器１７に供給されてしまってトナークラウドやカブリ等が発生するのを防止することも可能となっている。

実験例
本発明者らは、上記図２に示す実施の形態に係る画像形成装置を用いて、トナーバンド５３によるクリーニングトナー量を制御した効果を確認する実験を行った。

図５は原稿の画像密度とクリーニングトナー量との関係と、リクレーム時にトナーの凝集塊の発生による白抜けの発生するクリーニングトナー量との関係と実験した結果を示したものである。

この図５から明らかなように、画像密度（画像の面積率）が１２％以下、いわゆるクリーニングトナー量が２．０ｍｇ／枚以下となると、トナーの凝集塊の発生による白抜けが発生することがわかった。

また、本発明者らは、上記図２に示す実施の形態に係る画像形成装置を用いて、トナーバンド５３によるクリーニングトナー量を制御することによる改善の効果を確認する実験を行った。

評価条件は、トナーの凝集塊による白抜けが発生するストレス条件である画像密度１％で、トナーバンド５３の有無によって図２に示す実機によるＡ４サイズの用紙５００００枚の走行試験を実施した。なお、トナーバンド５３の量は、２．５ｍｇ／枚に設定し、クリーニングトナー量が２．８ｍｇ／枚となるように設定した。

その結果、トナーバンド５３無しでは、１００００枚程度でトナーの凝集塊による白抜けが発生したのに対して、トナーバンド５３有りでは、５００００枚までトナーの凝集塊による白抜けが発生しなかった。

その際、図６に示すように、クリーニングトナーの粒度分布を測定したところ、トナーバンド５３無しでは、１０μｍオーバーの粗大粉が５％発生していたのに対して、トナーバンド５３有りでは１．５％と、トナーをリクレームしない場合の値である１．３５％と比較してもほとんど変化がないことがわかった。

なお、前記実施の形態では、複数の画像形成部を備えたフルカラーの画像形成装置について説明したが、１つの画像形成部を備えた単色の画像形成装置であっても良いことは勿論である。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機の要部を示す構成図である。図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機を示す全体構成図である。図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機の画像形成部を示す構成図である。図４はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置におけるトナーバンドを示す説明図である。図５は実験例の結果を示すグラフである。図６は実験例の結果を示すグラフである。

符号の説明

１５：感光体ドラム、１８：クリーニング装置、５１：クリーニングブレード、５３：トナーバンド。

Claims

像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用する画像形成装置において、
前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、
前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
像担持体上に互いに異なった色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部によって形成された互いに異なった各色のトナー像を多重に転写する中間転写体とを備え、
前記各画像形成部は、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段によって回収し、当該クリーニング手段によって回収したトナーを再度現像手段へ供給して、画像形成に使用するように構成した画像形成装置において、
前記像担持体上の画像形成領域以外に帯状のトナーバンドを形成するトナーバンド形成手段と、
前記トナーバンド形成手段によって形成するトナーバンドのトナー量を、形成する画像の画像密度が低いときは多く制御し、形成する画像の画像密度が高いときは少なく制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記クリーニング手段に供給される転写残トナーの量が一定値以上の量となるように、前記画像密度から像担持体上に残留する転写残トナーの量を算出し、前記一定値の転写残トナー量との差分をトナーバンドで供給するように、当該トナーバンドのトナー量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。