JP2007148188A - 画像形成装置および廃棄トナー回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄トナーを装置内部に回収し、外部への排出を軽減した画像形成装置および廃棄トナー回収方法の提供。
【解決手段】タンデム方式の画像形成装置で、中間転写ベルト５０に付着した廃棄トナーをクリーニングブラシ１で回収する。クリーニングブラシ１に絶対値が異なる交番電圧を間歇的に印加して、廃棄トナーを中間転写ベルト５０に排出する。この廃棄トナーは、Ｋ（黒）画像形成ステーションの感光体（像担持体）４１Ｋで回収し、像担持体４１Ｋを再帯電して廃棄トナーの極性を揃え、現像装置４４Ｋに回収して、トナータンクなどに廃棄トナーを収納する。Ｙ、Ｍ、Ｃの像担持体には中間転写ベルト５０の廃棄トナーが付着しないように、Ｙ、Ｍ、Ｃの１次転写ローラ４５（Ｙ、Ｍ、Ｃ）のバイアス電圧を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄トナーを装置内部に回収し、外部への排出を軽減した画像形成装置および廃棄トナー回収方法に関するものである。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。

カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個（例えば４個）配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。

ところで、画像形成装置においては、印字処理後に感光体に残存する廃棄トナーを回収して、画質劣化を防止する技術が開発されている。例えば、特許文献１(特開昭６３−２４７７８１号公報）には、転写ローラにクリーニング作用を行なわせることが記載されている。また、特許文献２(特開平５−１９６７０号公報）には、クリーニングブラシを用いて静電作用により感光体に残存するトナーを引き付けることが記載されている。

特開昭６３−２４７７８１号公報 特開平５−１９６７０号公報

特許文献１、特許文献２に記載されているような従来技術は、モノクロ方式の画像形成装置に適用されるものであり、前記タンデム方式のカラー画像形成装置には適用できないという問題があった。また、画像形成装置においては、感光体以外にも機構の中に不要トナーが残存して、次回以降の印字の際に画像品質を低下させる恐れがある。従来技術では、このような機構内に残存する不要トナー、例えば中間転写ベルトに残存する不要トナーの回収については、考慮されていないという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンデム方式のカラー画像形成装置において、中間転写媒体から廃棄トナーを効果的に回収させる構成とした、画像形成装置および廃棄トナー回収方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、１次転写手段との各画像形成用ユニットを配した、黒画像形成ステーションを含む画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、中間転写媒体が各画像形成ステーションを通過して、２次転写手段で記録媒体に前記中間転写媒体からトナー像を転写することにより、タンデム方式で画像形成を行う画像形成装置であって、
前記中間転写媒体に残存する廃棄トナーを回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段に交番電圧を印加する電源を設け、制御手段によりクリーニングモードが設定された際に、前記クリーニング手段に絶対値が異なる前記交番電圧を間歇的に印加して前記クリーニング手段に回収された廃棄トナーを前記中間転写媒体に排出させる第１の制御手段と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーを前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収する第２の制御手段と、前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収された廃棄トナーを、前記黒画像形成ステーションの現像手段に回収する第３の制御手段とを具備することを特徴とする。このような構成によれば、クリーニング手段には間歇的に絶対値が異なる交番電圧を印加しているので、記録媒体に転写されずに中間転写媒体に残存している廃棄トナーを、小分けしながら中間転写媒体に排出させることができる。このため、中間転写媒体から廃棄トナーを円滑に黒画像形成ステーションで回収できる。このように、廃棄トナーをＫ（黒）の現像装置に回収し、黒トナーと混合して印字に使用することができるので、トナー資源の有効利用を図ると共に、廃棄トナーを装置内部に回収して、廃棄トナーの外部への排出を軽減し、環境に配慮した画像形成装置を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記クリーニング手段は、前記像担持体に接触して回転する回転部材であることを特徴とする。このような構成によれば、回転部材は弾性的に中間転写媒体と接触しながら回転するので、中間転写媒体に残存している廃棄トナーをムラなくクリーニング手段に回収することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記クリーニング手段は、クリーニングブラシであることを特徴とする。このような構成によれば、廃棄トナーをブラシ間に効果的に捕集することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記ステーションは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色に対応して設けられており、前記転写媒体の進行方向の上流側からみて、Ｋ（黒）の前記ステーションが最下流に配置されていることを特徴とする。このような構成によれば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４色対応のカラー画像形成装置において、廃棄トナーはＫ（黒）の現像装置に回収されて、次回の画像形成処理の際に黒色トナーとして印字されるので、廃棄トナーの再利用に伴う画質劣化を防止することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧の絶対値は、当該交番電圧の印加開始時に小さく、時間経過と共に増大させるように制御することを特徴とする。このような構成によれば、中間転写媒体に排出された廃棄トナーは均等な厚さで、薄く分布する。このため、像担持体で中間転写媒体から廃棄トナーを回収する処理が円滑に行なえる。

また、本発明の画像形成装置は、前記リーニング手段に印加される交番電圧の絶対値は、当該交番電圧の印加開始時に小さく、時間経過と共に増大させるように制御することを特徴とする。このような構成によれば、中間転写媒体に排出された廃棄トナーは均等な厚さで、薄く分布する。このため、像担持体で中間転写媒体から廃棄トナーを回収する処理が円滑に行なえる。

また、本発明の画像形成装置は、前記第２の制御手段の制御は、前記Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各１次転写手段のバイアス電圧を、前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧と連動して、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの負帯電トナーを通過させる電圧と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの正帯電トナーを通過させる電圧を前記各１次転写手段に印加するように制御することを含むことを特徴とする。このような構成によれば、前記Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各像担持体には、前記２次転写手段から前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーが、負帯電トナー、正帯電トナーともに回収されないように、制御することができる。このため、次回以降の画像形成において、混色による画質の劣化を防止できる。

また、本発明の画像形成装置は、前記第３の制御手段の制御は、前記帯電手段から出力される再帯電電圧の極性を、前記像担持体の帯電極性と同じ極性とする制御を含むことを特徴とする。このような構成によれば、中間転写手段から像担持体に回収された廃棄トナーの極性を揃え、以後の廃棄トナーのＫ（黒）現像手段による回収処理を円滑に行なえる。

また、本発明の画像形成装置は、前記Ｋ（黒）像担持体とＫ（黒）現像手段とは接触して配置されて、接触現像処理を行うことを特徴とする。このような構成によれば、接触現像方式の画像形成装置において、２次転写ローラから排出される廃棄トナーを効果的にＫ現像手段で回収することができる。

本発明の廃棄トナー回収方法は、像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、１次転写手段との各画像形成用ユニットを配した、黒画像形成ステーションを含む画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、中間転写媒体が各画像形成ステーションを通過して、２次転写手段で記録媒体に前記中間転写媒体からトナー像を転写することにより、タンデム方式で画像形成を行う工程と、前記画像形成時に中間転写媒体に残存する廃棄トナーをクリーニング手段に回収する工程と、
画像形成後の廃棄トナークリーニングモードにおいて、前記クリーニング手段に絶対値が異なる交番電圧を間歇的に印加して、前記クリーニング手段から前記中間転写媒体に廃棄トナーを排出させる工程と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーが前記黒画像形成ステーション以外の画像形成ステーションでは回収されないように、前記各１次転写手段のバイアス電圧を制御する工程と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーを前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収する工程と、前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収された廃棄トナーを、前記黒画像形成ステーションの現像手段に回収する工程と、からなることを特徴とする。このような構成によれば、既存の装置を用いて、中間転写媒体に残存している廃棄トナーを、一連のプロセスで無駄なくＫ現像手段に回収することができる。また、段階的に小分けしてクリーニング手段から中間転写媒体に廃棄トナーを排出させることできる。

また、本発明の廃棄トナー回収方法は、前記クリーニング手段から前記中間転写媒体に廃棄トナーを排出させる工程は、当該クリーニング手段に印加される交番電圧の絶対値を、当該交番電圧の印加開始時に小さく、時間経過と共に増大させるように制御する工程であることを特徴とする。このような構成によれば、交番電圧が印加された際に、クリーニング手段から最初に大量に廃棄トナーが中間転写媒体に排出される事態を回避することができる。

また、本発明の廃棄トナー回収方法は、前記各１次転写手段のバイアス電圧を制御する工程は、前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧と連動して、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの負帯電トナーを通過させる電圧と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの正帯電トナーを通過させる電圧を前記各１次転写手段に印加するように制御する工程であることを特徴とする。このような構成によれば、前記クリーニング手段から中間転写手段に排出された廃棄トナーは、負帯電トナー、正帯電トナーともに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各画像形成ステーションを順次通過して、これらの各画像形成ステーションでは回収されないようにすることができる。

本発明は、記録媒体に転写されずに中間転写媒体（中間転写ベルト）に残存している廃棄トナーを、中間転写媒体のクリーニング手段を利用して、画像形成装置における各部の電気的な制御によりＫ（黒）の現像装置に回収し、黒トナーと混合して再度印字に使用する。このため、廃棄トナーを回収するための機構を簡単にできる。また、廃棄トナーを再利用しているので資源の有効利用を図ることができる。さらに、廃棄トナーを装置内部に回収して、廃棄トナーの外部への排出を軽減しているので、環境汚染に配慮した画像形成装置および廃棄トナー回収方法を提供することができる。

本発明の実施形態においては、図１０の断面図に示すような４つの感光体に４つの露光装置で露光し、４色の画像を同時に形成し、１つの無端状中間転写ベルト（中間転写媒体）に転写する、タンデム式カラープリンター（画像形成装置）を対象としている。この画像形成装置は、同様な構成の露光装置１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置している。露光装置１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙは、光源にＬＥＤや有機ＥＬ素子の発光素子を用いたラインヘッドで構成される。なお、露光装置としてレーザ光を走査する走査光学系を用いても良い。画像形成装置には、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３が設けられており、テンションローラ５３によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト（中間転写媒体）５０を備えている。この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。

前記符号の後に付加されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する露光装置（ラインヘッド）１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。また、この露光装置１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を１次転写対象である中間転写ベルト５０に順次転写する転写手段としての１次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とを有している。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させることにより、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、１次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される１次転写バイアスにより中間転写ベルト５０上に順次一次転写される。転写ベルト５０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、２次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに２次転写され、定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対６２によって、装置上部に形成された排紙トレイ６８上へ排出される。

なお、図１０中、６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は２次転写ローラ６６の２次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト５０との間で２次転写部を形成する２次転写手段としての２次転写ローラ、６９は２次転写後に中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。

次に、本発明の実施形態について、図２〜図５に示された説明図により説明する。図２は、クリーニングブラシ１により中間転写ベルト（中間転写媒体）５０から転写残存トナーを回収するクリーニングプロセスの説明図である。クリーニングブラシ１は、図１０のクリーニングブレード６９に代えて、中間転写ベルトの不要トナー（廃棄トナー）、すなわち、記録媒体に転写されずに残存している廃棄トナーを回収するものである。クリーニングブラシ１は接地６に接続されており、一定方向に回転しながら正常帯電トナー１１（黒丸、負極性）、逆帯電トナー１２（白丸、正極性）を吸引する。この際に、電源４で発生する交番電圧は、電源切替スイッチ５が開放されているのでクリーニングブラシ１には印加されない。

クリーニングブラシ１には、多数のブラシが円弧状に形成されており、捕捉した廃棄トナーは脱落することなくブラシ間の空間に収納される。このように、廃棄トナーをブラシ間に効果的に捕集することができる。なお、中間転写ベルト５０から転写残存トナーを回収するクリーニング手段は、クリーニングブラシに限定されず、例えばスポンジなどを設けた回転部材を中間転写ベルト５０に接触回転させる構成とすることもできる。この場合には、回転部材は弾性的に像担持体と接触しながら回転するので、中間転写ベルト５０から廃棄トナーをムラなくクリーニング手段に回収することができる。

図３は、図２でクリーニングブラシ１に回収されたトナーを中間転写ベルト５０に排出する（吐き出す）プロセスの説明図である。この際には、スイッチ７を開放して、クリーニングブラシ１には交番電源４で発生する交番電圧を印加する。交番電圧の周期は、クリーニングブラシ１が１回転する時間以上とする。１３は、クリーニングブラシ１から中間転写ベルト５０に吐き出されたトナーである。クリーニングブラシ１には、交番電圧が印加されるので、クリーニングブラシ１に回収された正常帯電トナー１１（黒丸、負極性）、逆帯電トナー１２（白丸、正極性）は、いずれも１周期の間に交互に中間転写ベルト５０に排出される。

図４は、図３でクリーニングブラシ１から中間転写ベルト５０に吐き出されたトナーを、黒画像形成ステーションの感光体４１Ｋで回収するプロセスの説明図である。この際には、１次転写ローラ４５Ｋには、電源２を接続して弱い正負極性の電圧を印加する。このため、中間転写ベルト５０に転写（排出）されている廃棄トナーは、感光体４１Ｋに吸引されて回収トナー１７として現像装置に運搬される。

図５は、黒（Ｋ）現像装置４４Ｋに感光体４１Ｋに付着している廃棄トナーを回収する際のプロセスの説明図である。図５において、クリーニングモードでは、黒（Ｋ）の帯電装置４２Ｋは、Ｖａ（例えば直流ー５００Ｖ）の再帯電電圧を感光体４１Ｋに印加する。このような再帯電電圧の印加により、中間転写ベルト５０から感光体４１Ｋに排出された逆帯電トナーの極性を、正常帯電トナーの極性と揃える。ここで、感光体４１Ｋに露光電圧は印加されず、帯電装置４２Ｋで再帯電された感光体４１Ｋは、現像装置４４Ｋの位置に進行する。現像装置４４Ｋは電源７４と接続されており、感光体４１Ｋと同一極性（負極性）の電圧が印加されている。

このため、感光体４１Ｋに付着している廃棄トナー１９は、現像装置４４Ｋ（現像ローラ）に回収される。現像装置４４Ｋに回収された廃棄トナー２０は、図示を省略した黒色のトナータンクに収納される。この廃棄トナーは、Ｋ（黒）画像形成の際に再利用される。このように、廃棄トナーを画像形成装置外に排出せず再利用しているので、資源の有効利用を図ることができる。なお、図５において、感光体４１Ｋと現像装置４４Ｋは実際の配置では接触して接触現像を行なっているが、理解を容易とするために両者を離間して表している。

図６〜図９は、本発明の処理プロセスを経時的に示すタイミングチャートである。この画像形成装置は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の処理が連続して行なわれるが、１枚の図面には収まらないので、図６〜図９に分離して示している。すなわち、図６には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）の処理を示し、図７にはＣ（シアン）の処理を示し、図８、図９にはＫ（黒）の処理を示している。なお、図９には、一部Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の処理も示している。

図６のＹ（イエロー）を例にとり、画像形成処理について説明する。以下の説明で電圧値は概算で示している。（ａ）時刻ｔｙａ〜ｔｙｂの期間は、露光による感光体（ＯＰＣ）電位の変化を示している。初期電位はー５００Ｖ、露光電位はー５０Ｖであり、露光電位がー５０Ｖのときに感光体には画像が形成される。（ｂ）時刻ｔｙｃ〜ｔｙｄの期間は、現像バイアスの印加期間であり、直流―２００Ｖ＋交流２ｋＶの現像バイアスが印加される。

（ｃ）時刻ｔｙｅ〜ｔｙｆの期間は、１次転写バイアスの印加期間であり、直流＋５００Ｖの１次転写バイアスが印加される。（ｄ）中間転写ベルトのクリーニングブラシ１は、中間転写ベルト５０と接触して回転する。クリーニングブラシ１のバイアス電圧を接地電位とすることにより、ブラシの機械的掻き取り力と、鏡像力により、中間転写ベルト５０に付着している廃棄トナーをクリーニングブラシに回収する。以下、図６のＭ（マゼンタ）、図７のＣ（シアン）、図８、図９の黒（ブラック）の処理においても、現像ユニット間の時間差Ｔａを介して、同様に各色の画像形成が実行される。

次に、画像形成処理後のクリーニングモード設定時における廃棄トナー回収制御について説明する。具体的には、クリーニングブラシ１から中間転写ベルトへ廃棄トナーを排出し、廃棄トナーの中間転写ベルトから黒画像形成ステーションにおけるＫ感光体（像担持体）への回収、廃棄トナーのＫ感光体からＫ現像ローラへの回収のプロセスについて、図８、図９により説明する。

図９において、時刻ｔｋｆ経過後に図示を省略している制御手段によりクリーニングモードが設定される。（ｄ）時刻ｔｋｇ〜ｔｋｈの期間は、クリーニングブラシから中間転写ベルトに廃棄トナーを排出する期間である。この中で、時刻ｔｋｇ〜ｔｋｎの期間は、クリーニングブラシにＶ１の交番電圧を印加する（中間転写ベルトクリーニングバイアスの印加）。ｔｋｇ〜ｔｋｎの期間内の黒部分は、クリーニングブラシが１周以上回転する間に負帯電トナーを中間転写ベルトに排出し、白部分は、クリーニングブラシが１周以上回転する間に正帯電トナーを中間転写ベルトに排出する。

時刻ｔｋｒ〜ｔｋｓの期間は、クリーニングブラシにＶ２の交番電圧を印加する。ここで、交番電圧の絶対値は、Ｖ１＜Ｖ２とする。この期間内の黒部分は、クリーニングブラシが１周以上回転する間に負帯電トナーを中間転写ベルトに排出し、白部分は、クリーニングブラシが１周以上回転する間に正帯電トナーを中間転写ベルトに排出する。次に、時刻ｔｋｕ〜ｔｋｈの期間は、クリーニングブラシにＶ３の交番電圧を印加する。ここで、交番電圧の絶対値は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３とする。この期間内の黒部分は負帯電トナーの排出、白部分は正帯電トナーの排出を表している。このように、クリーニングブラシには、絶対値が異なる交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を間歇的に印加している。

本発明の実施形態においては、クリーニングモードにおいて、クリーニングブラシには、交番電圧の絶対値を初めに小さく、時間経過と共に増大させるように制御している。また、交番電圧を間歇的にクリーニングブラシに印加している。このような制御により、交番電圧が印加された際に、クリーニングブラシから最初に大量に廃棄トナーが中間転写ベルトに排出される事態を回避することができる。この際に、廃棄トナーは、小分けされながら少しずつ中間転写ベルトに排出される。このようにして、図９（ｆ）の模式図に示したように、中間転写ベルトに排出された廃棄トナーは均等な厚さで、薄く疎らに分布する。このため、後述するように、感光体で中間転写ベルトから廃棄トナーを回収する処理が円滑に行なえる。

時刻ｔｋｉ〜ｔｋｊの期間は、中間転写ベルトに排出された廃棄トナーを、感光体で回収する期間である。この期間では、感光体を帯電装置によりー５００Ｖで再帯電し（図５のＶａ）、感光体の表面に回収されている廃棄トナーの極性を、負帯電に揃える。時刻ｔｋｌ〜ｔｋｍの期間は、廃棄トナーを感光体から現像ローラで回収する期間である。

ここで、本発明の画像形成装置の実施形態は、図１に示されているように、各色の一次転写位置は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順序で配列されている。したがって、
中間転写ベルト５０の搬送方向からみて、最下流側にＫ感光体４１Ｋが配置されている。また、各色の感光体は、中間転写ベルトと接触して配置されている。このため、クリーニングブラシ１から中間転写ベルト５０に排出された廃棄トナーが、Ｋ感光体４１Ｋで回収されるまでの経路に存在する、Ｙ、Ｍ、Ｃの各感光体に付着しないようにする必要がある。

そこで、本発明においては、各色の１次転写バイアス電圧を制御している。このように、１次転写バイアス電圧の制御により、クリーニングブラシから中間転写ベルトに排出された廃棄トナーを、Ｙ、Ｍ、Ｃの感光体では回収されず、Ｋ感光体で回収できるようにしている。次に、このような１次転写バイアス電圧の制御について説明する。図９を参照して、クリーニングブラシには、時刻ｔｋｇ〜ｔｋｈの期間内で絶対値が異なる交番電圧を間歇的に印加している。このような、間歇的に印加される交番電圧と連動して、各色の１次転写バイアス電圧を制御する。

例えば、Ｙ画像形成ステーションにおける１次転写バイアス電圧の制御は、直流―５００Ｖを印加する期間ｙａと、直流＋５００Ｖを印加する期間ｙｂに区分される。また、前記交番電圧が印加されない期間の時刻ｔｋｎ〜ｔｋｒに対応して、期間ｙｃでは１次転写バイアス電圧をオフ（接地電圧）としている。ここで、期間ｙａは、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの負帯電トナーを通過させる期間である。また、期間ｙｂは、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの正帯電トナーを通過させる期間である。

期間ｙａでは、Ｙ１次転写ローラ４５Ｙが負に帯電されて、中間転写ベルト５０に排出された負帯電トナーは、Ｙ１次転写ローラ４５Ｙ側に吸引されて、Ｙ感光体４１Ｙに回収されずに通過する。また、期間ｙｂでは、Ｙ１次転写ローラ４５Ｙが正に帯電されて、中間転写ベルト５０に排出された正帯電トナーは、Ｙ１次転写ローラ４５Ｙ側に吸引されて、Ｙ感光体４１Ｙに回収されずに通過する。以下、同様の電圧制御が、Ｍ、Ｃ画像形成ステーションにおいても実行される。このようにして、クリーニングブラシ１から中間転写ベルト５０に排出された負帯電トナー、および正帯電トナーの廃棄トナーは、Ｋ画像形成ステーションまで搬送される。

Ｋ画像形成ステーションにおいても、前記１次転写バイアス電圧の制御が行なわれる。すなわち、期間ｋａでは、Ｋ画像形成ステーションにおける１次転写バイアス電位を、直流―５００Ｖに制御する。また、期間ｋｂでは、Ｙ画像形成ステーションにおける１次転写バイアス電位を、直流＋５００Ｖに制御する。しかしながら、前記したように、時刻ｔｋｉ〜ｔｋｊの期間では、Ｋ感光体４１Ｋを、―５００Ｖに再帯電しており、中間転写ベルト５０で搬送されてきた廃棄トナーは、Ｋ感光体４１Ｋに回収される。

本発明の実施形態においては、図６〜図９のタイミングチャートで説明したように、制御手段により画像形成後の廃棄トナークリーニングモードを設定する。次に、時刻ｔｋｇ〜ｔｋｈの期間は、クリーニングブラシ１から中間転写ベルトに廃棄トナーを排出する。このような時刻ｔｋｇ〜ｔｋｈの制御は、請求項１に記載の「前記クリーニング手段に回収された廃棄トナーを前記中間転写媒体に排出させる第１の制御手段」の制御に相当する。

また、時刻ｔｋｉ〜ｔｋｊの期間は、中間転写ベルトから廃棄トナーを感光体で回収する。この間に、例えば期間ｙａ、ｙｂで、Ｙ画像形成ステーションにおける１次転写バイアス電位を制御して、中間転写ベルト５０に排出された負帯電トナーと正帯電トナーをＹ感光体４１Ｙに回収せずに通過させる。同様に、Ｍ画像形成ステーション、Ｃ画像形成ステーションにおいても各感光体には廃棄トナーを回収しない。このような、Ｙ、Ｍ、Ｃの各像担持体では中間転写媒体から廃棄トナーを回収せず、Ｋ像担持体で中間転写媒体から廃棄トナーを回収する一連の制御は、請求項１に記載の「前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーを前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収する第２の制御手段」の制御に相当する。

さらに、前記時刻ｔｋｉ〜ｔｋｊの期間は、Ｋ感光体４１Ｋを再帯電してＫ感光体４１Ｋに回収された廃棄トナーの極性を揃える制御を行なう。また、時刻ｔｋｌ〜ｔｋｍの期間で、Ｋ現像装置４４ＫにＫ感光体４１Ｋの廃棄トナーを回収する。これらの制御は、請求項１に記載の「前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収された廃棄トナーを、前記黒画像形成ステーションの現像手段に回収する第３の制御手段」の制御に相当する。

図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置を示す説明図である。図１０と同じところには同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図１において、中間転写ベルト５０は矢視Ｒ方向に回動し、中間転写ベルト５０の回動方向でみて、上流側からＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の現像装置４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ、４４Ｋを配置している。すなわち、現像装置の配置は、図１０とは異なる配置としている。

Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の現像装置４４Ｙ，４４Ｍ、４４Ｃは、感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃとは離間させて配置して、画像形成時の混色を防止している。感光体４１Ｋは、現像装置４４Ｋと接触させて接触現像としている。１はクリーニングブラシであるが、クリーニング手段は回転ローラを用いる構成とすることもできる。クリーニングブラシ１または回転ローラのクリーニング手段は、回転部材として構成されている。

８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは、各色の感光体４１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に残存する不要トナーを回収する感光体用のクリーニングブラシである。各感光体用のクリーニングブラシ８（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）には、電源９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が接続されている。Ｖ１〜Ｖ４は電源９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の出力電圧、ｔ１〜ｔ４は電源９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の出力電圧を印加する時間である。また、各色の１次次転写ローラ４５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）には、電源２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が接続されている。Ｋ１次転写ローラ４５Ｋに接続される電源２Ｋの極性は、画像形成時には、他のＹ、Ｍ、Ｃの電源２Ｙ、２Ｍ、２Ｃと同一極性に切り替える。ｄ１〜ｄ３は、帯電装置１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ）から出力されるパルス状の露光電圧で、図示を省略しているが、黒色の帯電装置１０１Ｋからも同様の露光電圧が出力される。

以上、本発明の画像形成装置および廃棄トナー回収方法をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明に適用される電子写真プロセスを用いた画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・クリーニングブラシ、２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・１次転写装置電源、４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・クリーニングブラシ電源、５、７・・・電源切替スイッチ、６・・・接地、８・・・感光体のクリーニングブラシ、１１・・・正常帯電トナー、１２・・・逆帯電トナー、１３・・・中間転写ベルトに排出された排出トナー、１７・・・感光体ドラムに回収された回収トナー、２０・・・現像手段に回収されたトナー、４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・感光体（像担持体）、４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・帯電手段（コロナ帯電器）、４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・現像装置、４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・一次転写ローラ、５０・・・中間転写ベルト、６６・・・二次転写ローラ、６９・・・中間転写ベルトクリーニング手段、７４・・・現像装置電源、１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ・・・露光装置、Ｐ・・・記録媒体。

Claims (11)

1. 像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、１次転写手段との各画像形成用ユニットを配した、黒画像形成ステーションを含む画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、中間転写媒体が各画像形成ステーションを通過して、２次転写手段で記録媒体に前記中間転写媒体からトナー像を転写することにより、タンデム方式で画像形成を行う画像形成装置であって、
   前記中間転写媒体に残存する廃棄トナーを回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段に交番電圧を印加する電源を設け、制御手段によりクリーニングモードが設定された際に、前記クリーニング手段に絶対値が異なる前記交番電圧を間歇的に印加して前記クリーニング手段に回収された廃棄トナーを前記中間転写媒体に排出させる第１の制御手段と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーを前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収する第２の制御手段と、前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収された廃棄トナーを、前記黒画像形成ステーションの現像手段に回収する第３の制御手段とを具備することを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記クリーニング手段は、前記中間転写媒体に接触して回転する回転部材であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング手段は、クリーニングブラシであることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成ステーションは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色に対応して設けられており、前記中間転写媒体の進行方向の上流側からみて、Ｋ（黒）の前記画像形成ステーションが最下流に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧の絶対値は、当該交番電圧の印加開始時に小さく、時間経過と共に増大させるように制御することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記第２の制御手段の制御は、前記Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各１次転写手段のバイアス電圧を、前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧と連動して、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの負帯電トナーを通過させる電圧と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの正帯電トナーを通過させる電圧を前記各１次転写手段に印加するように制御することを含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記第３の制御手段の制御は、前記黒画像形成ステーションの帯電手段から出力される再帯電電圧の極性を、前記像担持体の帯電極性と同じ極性とする制御を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記Ｋ（黒）像担持体とＫ（黒）現像手段とは接触して配置されて、接触現像処理を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、１次転写手段との各画像形成用ユニットを配した、黒画像形成ステーションを含む画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、中間転写媒体が各画像形成ステーションを通過して、２次転写手段で記録媒体に前記中間転写媒体からトナー像を転写することにより、タンデム方式で画像形成を行う工程と、前記画像形成時に中間転写媒体に残存する廃棄トナーをクリーニング手段に回収する工程と、
   画像形成後の廃棄トナークリーニングモードにおいて、
   前記クリーニング手段に絶対値が異なる交番電圧を間歇的に印加して、前記クリーニング手段から前記中間転写媒体に廃棄トナーを排出させる工程と、
   前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーが前記黒画像形成ステーション以外の画像形成ステーションでは回収されないように、前記各１次転写手段のバイアス電圧を制御する工程と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーを前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収する工程と、前記黒画像形成ステーションの像担持体に回収された廃棄トナーを、前記黒画像形成ステーションの現像手段に回収する工程と、からなることを特徴とする廃棄トナー回収方法。
10. 前記クリーニング手段から前記中間転写媒体に廃棄トナーを排出させる工程は、当該クリーニング手段に印加される交番電圧の絶対値を、当該交番電圧の印加開始時に小さく、時間経過と共に増大させるように制御する工程であることを特徴とする、請求項９に記載の廃棄トナー回収方法。
11. 前記各１次転写手段のバイアス電圧を制御する工程は、前記クリーニング手段に間歇的に印加される交番電圧と連動して、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの負帯電トナーを通過させる電圧と、前記中間転写媒体に排出された廃棄トナーの正帯電トナーを通過させる電圧を前記各１次転写手段に印加するように制御する工程であることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の廃棄トナー回収方法。

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