JP2006259458A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 新しいトナーと再利用（リクレーム）トナーを供給する経路を切り替える機構が不要で、コストアップを招いたり、動作の信頼性が劣ることがなく、しかも再利用（リクレーム）トナーが偏って供給されるのを防止して、色の再現性低下やかぶり等が発生することないカラー画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 中間転写体２５上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段５１と、前記クリーニング手段５１で回収された転写残トナーを一時的に収納する収納部５５と、前記収納部５５に収納された転写残トナーを、新しい黒色トナーと補給タイミングを同期させて別々の補給経路６０、６２から前記黒色現像手段１７Ｋの補給部に補給する補給手段と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カラー複写機やカラープリンタ、あるいはカラーファクシミリ等のカラー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）するカラー画像形成装置の改良に関するものである。

特開平９−５０１６３号公報 特開２００２−６２７１２号公報 特開平９−５０１６３号公報 特公平２−５９９９２号公報

従来、この種の電子写真方式等を採用したカラー複写機やカラープリンタ、あるいはカラーファクシミリ等のカラー画像形成装置としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色に対応した４つの画像形成部を直列に配置し、これら各色の画像形成部によって形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を、中間転写ベルト上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、当該中間転写ベルト上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を、記録媒体上に一括して二次転写し、定着することにより、フルカラーの画像を形成するように構成した、所謂タンデム方式のカラー画像形成装置が種々提案されており、既に製品化されてきている。

また、上記カラー画像形成装置と同構成の装置においては、中間転写ベルトや感光体ドラム上に残留したトナーを、クリーニング装置によって回収し、当該クリーニング装置で回収したトナーを、新しいトナーとともに黒色の現像器へ供給して、再利用（リクレーム）する技術が提案されている。

かかる技術において、再利用（リクレーム）されるトナーは、現像器やクリーニング装置でストレスを受けて帯電特性等が劣化しているため、新しく供給されるトナーに対して、再利用（リクレーム）されるトナーの比率が多すぎると、かぶりやトナークラウドが発生するという問題点を有していた。

また、上記カラー画像形成装置において、混色した二次転写残トナーを黒色の現像器へ戻して、再利用（リクレーム）する方式の場合には、同様に、新しく供給されるトナーに対して、再利用（リクレーム）されるトナーの比率が多すぎると、黒色の画像が色づいて見えてしまうという問題点を有していた。

そこで、これらの問題点を解決する技術としては、画像種や現像剤の状態に応じて、再利用（リクレーム）するトナーの補給量を可変にする方式と、かぶりやトナークラウド、あるいは黒色画像の色づき等の問題が発生しないレベルに、新しい補給トナーに対する再利用（リクレーム）トナーの比率を固定する方式とが、既に提案されている。

前者の技術としては、特開平９−５０１６３号公報や特開２００２−６２７１２号公報等に開示されているように、画像のピクセル数やカバレッジ等の画像情報に基づいて、クリーニング装置で回収されたトナーを、現像器へ戻す経路と廃棄する経路とに切り替える方式と、現像器への搬送量そのものを制御する方式とがある。

更に説明すると、上記特開平９−５０１６３号公報に係る電子写真装置は、帯電・書込み・現像を行ない、複数種類のトナーを用いて感光体上に画像を形成し、その画像を転写して用紙に記録を行なう一方、転写後の感光体上の残留トナーをクリーニング器で除去して回収する電子写真装置において、回収されたトナーの混合割合を検出する検出手段を設けてなるように構成したものである。

また、この特開平９−５０１６３号公報に係る電子写真装置は、前記検出手段の検出結果に基づき回収トナーの搬送方向を決定する判断手段と、その判断手段の決定に基づき回収トナーを振り分けるトナー振分手段と、を備える構成をも含んでいる。

さらに、上記特開２００２−６２７１２号公報に係るカラー画像形成装置は、シアン現像器、マゼンタ現像器、イエロー現像器、ブラック現像器及びリサイクル現像器からなる現像手段と、クリーニング手段と、前記クリーニング手段から回収されたトナーを前記リサイクル現像器に補給するリサイクルトナー補給手段とを有し、リサイクル現像器で現像したパッチ画像の色味をセンサで読み取り、その色味に応じて原稿の色味に補正を加える色味補正手段を有するように構成したものである。

一方、上述した後者の現像器への搬送量そのものを制御する技術としては、例えば、特開平９−９６９３９３号公報に開示されているものがある。この特開平９−９６９３９３号公報に係る画像形成方法は、各色毎に感光体上に形成される潜像を順次現像して多色重ね合わせ画像を得る工程、現像されたトナー像を一括して記録材に転写する工程、感光体上の転写残トナーをクリーニングする工程を有する画像形成方法に於いて、該多色重ね合わせ画像を得る工程においては、各色現像剤がキャリアとトナーよりなる２成分現像剤を用い、最初に接触現像法で黒色画像を作り、以後は非接触現像法にてカラー画像を重ね合わせて作成し、該クリーニング工程により回収されたトナーを黒色画像用現像器に供給するように構成したものである。

また、この特開平９−９６９３９３号公報に係る画像形成方法は、上記クリーニング工程により回収されたトナーが黒色画像用現像器に供給される全トナーの６０重量％以下となるように黒色画像用現像器に供給するようにした構成をも含んでいる。

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、上記前者の特開平９−５０１６３号公報や特開２００２−６２７１２号公報等に開示された技術の場合には、クリーニング装置で回収されたトナーを、現像器へ戻す経路と廃棄する経路とに切り替える必要があるため、経路を切り替える機構が必要となり、構成が複雑となってコストアップを招くばかりか、経路切り替え機構の動作の信頼性が劣るという問題点を有していた。

一方、後者の特開平９−９６９３９３号公報に係る画像形成方法の場合には、かぶりやトナークラウド、あるいは黒色画像の色づき等の問題が発生しないレベルに、新しい補給トナーに対する再利用（リクレーム）トナーの比率を固定するものであり、好ましい構成として、黒色のトナーと再利用（リクレーム）トナーとを一旦混合容器で混合した後、現像器へ供給する構成について開示されているが、新しい黒色トナーと再利用（リクレーム）トナーとでは、流動性に差があるため、トナー同士を混合容器内で混合しても均一に混合することが困難であり、再利用（リクレーム）トナーが偏って現像器に供給されてしまい、色再現性の低下やかぶり等が発生するという問題点を有していた。

かかる問題点に関して、本出願人は、特公平２−５９９９２号公報に開示されている技術を既に提案している。

この特公平２−５９９９２号公報に係るトナー濃度制御装置は、トナーを再びデベロッパー容器内に戻すためトナーを回収し搬送する回収搬送系と、上記デベロッパー容器へ新たなトナーを供給するためのトナー供給機構と、上記回収搬送系の動作タイミングを上記トナー供給機構によるトナー供給のタイミングと同一にするべく、トナー濃度に応じて上記トナー供給機構と連動して上記回収搬送系が動作するよう制御する手段とを有するように構成したものである。

しかし、上記特公平２−５９９９２号公報に係るトナー濃度制御装置の場合には、回収搬送系の動作タイミングをトナー供給機構によるトナー供給のタイミングと同一にするように構成したものであるため、新しいトナーが供給されるときしか、回収搬送系が駆動されないので、回収搬送系内のトナー量分布が不均一となってしまう。その結果、上記特公平２−５９９９２号公報に係るトナー濃度制御装置の場合には、補給トナー内の再利用 （リクレーム）トナーの比率がばらついてしまい、かぶり等が発生するという問題点が未解決のままであった。

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、新しいトナーと再利用（リクレーム）トナーを供給する経路を切り替える機構が不要で、コストアップを招いたり、動作の信頼性が劣ることがなく、しかも再利用（リクレーム）トナーが偏って供給されるのを防止して、色の再現性低下やかぶり等が発生することないカラー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、黒色を含んだ互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に一次転写した後、記録媒体上に二次転写することによりカラー画像を形成するとともに、前記中間転写体上に残留した転写残トナーを回収して、当該回収された転写残トナーを新しい黒色トナーに対して所定の比率で、黒色の画像形成部の現像手段に補給するように構成したカラー画像形成装置において、
前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収された転写残トナーを一時的に収納する収納部と、前記収納部に収納された転写残トナーを、新しい黒色トナーと補給タイミングを同期させて別々の補給経路から前記黒色現像手段の補給部に補給する補給手段とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記記黒色現像手段に補給する新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を調整する調整手段を備え、当該調整手段によって外部から新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカラー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、前記新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を、２５％以下に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記転写残トナーの前記黒色現像手段の補給部は、当該現像手段内の現像スリーブに対して、現像剤攪拌手段の搬送方向の最上流に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカラー画像形成装置である。

この発明によれば、新しいトナーと再利用（リクレーム）トナーを供給する経路を切り替える機構が不要で、コストアップを招いたり、動作の信頼性が劣ることがなく、しかも再利用（リクレーム）トナーが偏って供給されるのを防止して、色の再現性低下やかぶり等が発生することないカラー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。

なお、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、クリーニング装置１８によって残留トナーや紙粉等が除去されて、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は、クリーニングブレード１８ａを備えており、このクリーニングブレード１８ａによって、感光体ドラム１５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。

ところで、この実施の形態１に係るカラー画像形成装置は、黒色を含んだ互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に一次転写した後、記録媒体上に二次転写することによりカラー画像を形成するとともに、前記中間転写体上に残留した転写残トナーを回収して、当該回収された転写残トナーを新しい黒色トナーに対して所定の比率で、黒色の画像形成部の現像手段に補給するように構成したカラー画像形成装置において、
前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収された転写残トナーを一時的に収納する収納部と、前記収納部に収納された転写残トナーを、新しい黒色トナーと補給タイミングを同期させて別々の補給経路から前記黒色現像手段の共通の補給部に補給する補給手段とを備えるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記記黒色現像手段に補給する新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を調整する調整手段を備え、当該調整手段によって外部から新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を変更可能とするように構成されている。

さらに、この実施の形態では、前記新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を、２５％以下に設定するように構成されている。

又、この実施の形態では、前記転写残トナーの前記黒色現像手段の補給部は、当該現像手段内の現像スリーブに対して、現像剤攪拌手段の搬送方向の最上流となるように構成されている。

すなわち、上記カラー画像形成装置は、図２に示すように、中間転写体としての中間転写ベルト２５上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング装置５１を備えており、このクリーニング装置５１には、導電性ブラシ５２と、クリーニングブレード５３が配設されている。

上記クリーニング装置５１は、図１に示すように、中間転写ベルト２５の移動方向の上流側に、第１のクリーニング手段として導電性ブラシ５２が、当該中間転写ベルト２５の移動方向と逆方向に所定の回転速度で回転するように配設されている。この導電性ブラシ５２は、円筒状の基材の表面に、例えば、太さ２デニールの毛足が細くて長い導電性繊維を、２０万本／ｉｎｃｈ² 程度の密度で密に植毛して構成されており、当該導電性ブラシ５２は、その表面が０〜２．５ｍｍ程度、中間転写ベルト２５の表面に食い込むように当接されている。また、上記導電性ブラシ５２の回転速度は、例えば、中間転写ベルト２５の周速に対して、０．１〜３倍の周速に設定されている。

また、上記導電性ブラシ５２には、例えば、中間転写ベルト２５を介して対向する駆動ロール２７と同電位（例えば、接地電位）に保持されるか、又はトナーの正規の帯電極性と逆極性の正極性の電圧が印加されている。

一方、上記クリーニングブレード５３は、例えば、所定の厚さを有するウレタンゴム等の合成樹脂によって形成されており、中間転写ベルト２５の移動方向と逆方向から、当該中間転写ベルト２５の表面に圧接するように、所謂”ドクターブレード”として機能するように配設されている。また、上記クリーニングブレード５３によって回収されたトナーは、画像の形成に再利用（リクレーム）するため、長尺なオーガ等の搬送部材を備えた搬送経路５４を介して黒色の現像器１７Ｋへと搬送されて、当該黒色の現像器１７の内部に新たなトナーとともに、又は新たなトナーと異なるタイミングで供給される。なお、上記第２のクリーニング手段としては、クリーニングブレード５３の代わりに、金属製の薄板からなるスクレーパや、回転ブラシあるいは導電性ブラシを用いても良い。

また、この実施の形態では、図１に示すように、黒色の現像器１７Ｋの上流側に、クリーニング装置５１によって回収された転写残トナーを一時的に収納する収納部としての収納容器５５を備えている。この収納容器５５の内部には、図４に示すように、搬送経路５４を介してクリーニング装置５１から回収トナー５６が搬送されるようになっている。また、上記収納容器５５の内部には、回収トナー５６を攪拌するアジテータ等からなる攪拌手段５７が配設されており、当該攪拌手段５７は、所定のタイミング、例えば、黒色の現像器１７Ｋへ回収トナー５６を供給するタイミングに合わせて回転駆動されるように構成されている。さらに、上記収納容器５５の上部には、余剰な回収トナー５６を図示しない廃棄ボックスへ廃棄するための廃棄経路５８が開口されている。

また、上記収納容器５５の下部側面には、当該収納容器５５内に収納された回収トナー５６を、黒色の現像器１７Ｋへと補給する補給経路５９が設けられており、この補給経路５９の内部には、回収トナー５６を黒色の現像器１７Ｋへ搬送するオーガ等の搬送手段６０が設けられている。

さらに、上記収納容器５５から補給される回収トナー５６は、図５に示すように、補給経路５９を介して黒色の現像器１７Ｋの補給部６１に補給されるように構成されており、この補給部６１は、黒色の現像器１７Ｋの現像剤を攪拌しつつ搬送する経路において、現像スリーブ１７ａに対して、現像剤搬送方向の最上流部に設けられている。

また、上記黒色の現像器１７Ｋには、図１に示すように、黒色のトナーカートリッジ５０Ｋからオーガ等の搬送手段６９によって補給経路６２を介して新しい黒色のトナーが補給されるように構成されている。上記黒色のトナーカートリッジ５０Ｋから補給される新しい黒色のトナーは、図５に示すように、補給経路６２を介して黒色の現像器１７Ｋの共通の補給部６１に補給されるように構成されている。

さらに、上記収納容器５５に収納された転写残トナー５６は、黒色のトナーカートリッジ５０Ｋから補給される新しい黒色のトナーと、補給タイミングを同期させて別々の補給経路５９、６２から黒色の現像器１７Ｋの補給部６１に補給されるようになっている。

また、この実施の形態では、図６に示すように、黒色の現像器１７Ｋに補給する新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率を調整する調整手段としてのＭＣＵ６３を備えている。

このＭＣＵ６３には、図３に示すように、現像器１７内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサー６４から検知信号が入力されているとともに、カラー画像形成装置本体１内の湿度を検知する湿度センサー６５から検知信号が入力されるように構成されている。

さらに、上記ＭＣＵ６３には、図６に示すように、黒色の現像器１７Ｋに補給する新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率を設定する設定手段としても機能するユーザーインターフェース６６から、新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率が数値として入力されたり、黒色の再現性を重視するか、黒色トナーを節約するかを選択する信号が入力されるようになっている。上記新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率は、例えば、初期値として２５％又は２５％以下の値に設定されている。

また、上記ＭＣＵ６３には、画像処理装置１２から出力する画像の色データが入力されており、ＭＣＵ６３は、画像の色データに応じて、新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率を調整するように構成されている。

さらに、上記ＭＣＵ６３には、回収トナー５６を黒色の現像器１７Ｋへ搬送する搬送手段６０を駆動する駆動モータ６７が接続されているとともに、黒色のトナーカートリッジ５０Ｋから新しい黒色の現像器１７Ｋへ搬送する搬送手段６９を駆動する駆動モータ６８が接続されている。

そして、上記ＭＣＵ６３は、駆動モータ６７と駆動モータ６８とをタイミングを同期させて駆動するとともに、当該駆動モータ６７と駆動モータ６８との駆動時間を個別に制御することによって、新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率を調整することが可能となっている。

以上の構成において、この実施の形態に係るカラー画像形成装置では、次のようにして、新しいトナーと再利用（リクレーム）トナーを供給する経路を切り替える機構が不要で、コストアップを招いたり、動作の信頼性が劣ることがなく、しかも再利用（リクレーム）トナーが偏って供給されるのを防止して、色の再現性低下やかぶり等が発生するのを防止可能となっている。

すなわち、この実施の形態では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって、所定の色のトナー像を形成した後、これら各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって形成された所定の色のトナー像を、中間転写ベルト２５上に多重に転写し、当該中間転写ベルト２５上に多重に転写された所定の色のトナー像を、二次転写位置において用紙３０上に一括して二次転写するとともに、定着器４０によって定着することにより、フルカラーの画像を形成するようになっている。

その際、上記イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像の二次転写が終了した後の中間転写ベルト２５上には、図１に示すように、用紙３０上に転写されなかった転写残トナー５６が残留して付着した状態となっている。

ところで、上記中間転写ベルト２５の表面に付着した転写残トナー５６は、図１に示すように、当該中間転写ベルト２５の移動に伴って、クリーニング装置５１へと搬送される。このクリーニング装置５１には、中間転写ベルト２５の移動方向の上流側に、導電性ブラシ５２が中間転写ベルト２５の移動方向と逆方向に回転駆動されるように配設されているため、当該中間転写ベルト２５の表面に付着した転写残トナー５６は、まず、導電性ブラシ５２によって除去され回収される。

また、上記中間転写ベルト２５の表面は、図１に示すように、下流側のクリーニングブレード５３へと移動して、当該クリーニングブレード５３によって、中間転写ベルト２５上に付着した転写残トナー５６が除去回収され、長尺なオーガ等の搬送部材を備えた搬送経路５４を介して、収納容器５５へ搬送されて一時収納されるようになっている。

この収納容器５５へ一時収納された転写残トナー５６は、図５に示すように、黒色のトナーカートリッジ５０Ｋに収容された新しい黒色トナーとともに、補給部６１から黒色の現像器１７Ｋへ補給タイミングを同期させて別々の補給経路５９、６２から補給されるようになっている。

その際、上記黒色の現像器１７Ｋに補給される新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率は、ＭＣＵ６３によって調整することが可能となっている。上記新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率は、例えば、初期状態では２５％に設定されているが、当該比率を適宜変更することができるように構成されている。

上記ＭＣＵ６３は、図７に示すように、トナー濃度センサー６４によって黒色現像器１７Ｋ内のトナー濃度を検知し（ステップ１０１）、当該黒色現像器１７Ｋ内のトナー濃度がたとえば所定の１０％以上である場合には、転写残トナー５６の補給比率を２５％よりも下げるように制御を行う（ステップ１０２）。

また、上記ＭＣＵ６３は、湿度センサー６５によってカラー画像形成装置本体１内の湿度を検知し（ステップ１０３）、当該湿度がたとえば所定の７０％以上である場合には、転写残トナー５６の補給比率を２５％よりも下げるように制御を行う（ステップ１０２）。

さらに、上記ＭＣＵ６３は、画像処理装置１２によって、出力される画像の色データに基づいて、黒色の画素数に対する黒色以外の色の画素数の割合がたとえば７５％以上か否かを検知し（ステップ１０４）、当該割合が所定の７５％以上である場合には、転写残トナー５６の補給比率を２５％よりも下げるように制御を行う（ステップ１０２）。

また、上記ＭＣＵ６３は、ユーザーインターフェース６６によって、黒色の再現性を重視するのか又は黒色のトナーを節約するかが設定されると、黒色の再現性を重視することが設定された場合には、転写残トナー５６の補給比率を２５％よりも下げるように制御を行う（ステップ１０２）。

一方、黒色のトナーを節約することが設定された場合には、転写残トナー５６の補給比率を２５％よりも上げるように制御を行う（ステップ１０５）。

このように、上記実施の形態では、新しい黒色のトナーに対する転写残トナー５６の比率を、ＭＣＵ６３によって設定された設定値で安定して補給することが可能となる。

また、上記実施の形態では、２成分現像方式を用いており、現像器内の攪拌搬送部剤により、キャリアとトナーが攪拌され、現像スリーブへ供給されるまでに、トンーは十分に帯電させる必要がある。

一方、転写残トナー５６は、現像器１７やクリーニング装置５１によってストレスを受けており、流動性や帯電性能が劣化している。

しかし、図５に示すように、転写残トナー５６を現像器１７Ｋの現像剤搬送方向最上流（現像ロールへの搬送距離が最も遠いところ）に新しい黒色トナーと一緒あるいは別々に供給することにより、キャリアとの攪拌時間を十分稼ぐことができるので、かぶりを問題のないレベルに抑えることができる。

また、従来技術のように補給前に新しい黒色トナーと転写残トナー５６を事前に混合する場合に比べて、キャリアと攪拌効果によって転写残トナーと新しい黒色トナーとを効率良く混合することができ、色むらが発生するのを防ぐことができる。

また、上記実施の形態では、ユーザーインターフェース６６などにより、黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率の設定値を変更可能とすることにより、ユーザーの要求や使用状況に応じた対応が可能となる。

たとえば、黒色の再現性を重視するユーザーや、カラープリントの比率が非常に高く、転写残トナー５６をほとんどカラートナーのみが占める場合には、転写残トナーの比率が小さくなるようにする。

一方、色再現性よりも黒色トナーの消費量を下げてトナーカートリッジ５０をできるだけ、長く使用したいユーザーに対しては、転写残トナー５６の比率を大きく設定することで、黒色トナーの消費量を下げることが可能となる。

実験例
次に、本発明者らは、図２に示すようなカラー画像形成装置を試作し、転写残トナーの混合比率が何％程度であれば、黒色の再現性を許容範囲内とすることができるかを確認する実験を行った。

図８は通常の白黒の画像形成装置で使用される多数の黒色トナーの明度Ｌ＊と彩度Ｃ＊を測定し、新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率を、２５％、２０％、１５％、１０％、５％と変化させたものの明度Ｌ＊と彩度Ｃ＊を測定したものと比較した結果を示すものである。

この図８から明らかなように、新しい黒色トナーに対する転写残トナー５６の比率が２５％以下であれば、望ましくは１５％以下であれば、黒色トナーの明度Ｌ＊及び彩度Ｃ＊と略近い値を示し、黒色の再現性を許容範囲内とすることができることがわかる。

図１はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置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に係るカラー画像形成装置を示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 図４は収納容器を示す断面構成図である。 図５は現像器を示す構成図である。 図６は制御回路を示すブロック図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 図８は新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を異ならせた場合における黒色の再現性を示すグラフである。

符号の説明

２５：中間転写ベルト、５１：クリーニング装置、５２：導電性ブラシ、５３：クリーニングブレード、５５：収納容器、６０：搬送経路、６２：搬送経路。

Claims (4)

1. 黒色を含んだ互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に一次転写した後、記録媒体上に二次転写することによりカラー画像を形成するとともに、前記中間転写体上に残留した転写残トナーを回収して、当該回収された転写残トナーを新しい黒色トナーに対して所定の比率で、黒色の画像形成部の現像手段に補給するように構成したカラー画像形成装置において、
   前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収された転写残トナーを一時的に収納する収納部と、前記収納部に収納された転写残トナーを、新しい黒色トナーと補給タイミングを同期させて別々の補給経路から前記黒色現像手段の補給部に補給する補給手段とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記記黒色現像手段に補給する新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を調整する調整手段を備え、当該調整手段によって外部から新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記新しい黒色トナーに対する転写残トナーの比率を、２５％以下に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記転写残トナーの前記黒色現像手段の補給部は、当該現像手段内の現像スリーブに対して、現像剤攪拌手段の搬送方向の最上流に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカラー画像形成装置。

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