JP2008170959A - 画像形成装置、トナー回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】４回転中間転写方式の画像形成装置において、転写残トナーが大量に発生するような状況においても、トナーの混色の発生を効果的に抑制することのできる技術を提供する。
【解決手段】クリーナレスプロセスの画像形成装置であって、互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数の現像器を移動可能に保持し現像ユニットにおいて第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、回収部を、該第１の現像器から第２の現像器に切り替える第１のタイミングよりも像担持体の像担持面が所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い第２のタイミングから、像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が所定の回収位置に到達する第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけ回収モードに設定する制御部とを備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置に関し、特に、画質の向上およびトナーリサイクルの効率化に関するものである。

従来、中間転写体に対して４色のトナー像を転写し、当該中間転写体上に転写された４色分のトナー像を、シート等の転写材に一括転写する中間転写方式を採用した画像形成装置が知られる。

上述のような中間転写方式の画像形成装置の中には、周方向に配列された複数の現像器によって１つの像担持体上にトナー像を形成し、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写することを４サイクル繰り返し、中間転写体上に転写された４色分のトナー像を用紙等の転写材に一括転写する、いわゆる４回転中間転写方式を採用しているものが知られている。

上述のような４回転中間転写方式を採用する構成では、１つの感光体に対して、複数のカラー現像器が、それぞれのカラー画像形成時に切り替わって当接する。したがって、１色目の画像形成時に、１色目の現像が終了すると、即座に２色目の現像器が感光体に当接し、２色目の現像が開始される。一方、１色目の転写が終了し、残転写トナーが、次の現像部分に到達する時には、２色目の現像器が当接しており、そのままクリーナレスプロセスで、現像同時クリーニングが行われると、２色目の現像器の中に、１色目の残転写トナーが混入してしまい、混色の問題が発生する。

例えば、感光体から中間転写体へのイエローのトナー像の転写時においては、感光体上にイエローの転写残りトナーが発生する。しかし、４回転方式のカラー画像形成装置では、イエローの転写残りトナーが感光体の回転により現像位置に送られてくる間に、現像器は回転体の回転によりイエロー現像器から次のマゼンタ現像器に切り替わってしまう。このため、感光体上のイエローの転写残りトナーはマゼンタ現像器に回収され、マゼンタトナーとイエロートナーとが混色してしまうという不具合が生じる。

そこで、この不具合を解消するため、感光体の周りに転写残りトナーを回収する回収部を複数配置したり、或いは、回動部材に複数の回収部を略円柱状に集合配置し、回動部材の回動により回収部を順次感光体に対向させて残留トナーを回収する回収装置を用いたりする方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、４回転中間転写方式の画像形成装置において、感光体に当接する現像ローラと、回収部を有し、回収したトナーを同じ色の現像器に戻す技術も開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平９−２３６９６号公報 米国特許６６２５４１４Ｂ２号公報

上記従来技術では、回収部による転写残トナーの回収が進むにつれて、回収部内に転写残トナーが蓄積してゆく。回収部にて回収可能なトナー量は配置スペースの制約等からある程度制限されるため、転写残トナーが極めて多くなるような状況では回収すべき転写残トナーの量が回収部の回収能力を超えてしまうおそれがある。転写残トナーの量が回収部の回収能力を超えた場合、感光体上には回収しきれなかった転写残トナーが残ることになり、トナーの混色の原因となる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、４回転中間転写方式の画像形成装置において、転写残トナーが大量に発生するような状況においても、トナーの混色の発生を効果的に抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像形成装置は、現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数の現像器を移動可能に保持するとともに、該移動により所望の現像器を像担持体に対する所定の現像位置に移動させる現像ユニットと、前記像担持体の所定の回収位置で該像担持体上に残留しているトナーを回収する回収モードと、前記像担持体からのトナー回収を行わない非回収モードとの間でモード切り替え可能な回収部と、前記現像ユニットにおいて第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、前記回収部を、該第１の現像器から第２の現像器に切り替える第１のタイミングよりも前記像担持体の像担持面が前記所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い第２のタイミングから、前記像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が前記所定の回収位置に到達する第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけ回収モードに設定する制御部とを備えてなることを特徴とするものである。

また、本発明に係るトナー回収方法は、現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置におけるトナー回収方法であって、互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数の現像器を移動可能に保持するとともに、該移動により所望の現像器を像担持体に対する所定の現像位置に移動させる現像ユニットにおいて第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、前記像担持体の所定の回収位置で該像担持体上に残留しているトナーを回収可能な回収部によって、該第１の現像器から第２の現像器に切り替える第１のタイミングよりも前記像担持体の像担持面が前記所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い第２のタイミングから、前記像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が前記所定の回収位置に到達する第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけトナー回収を行うことを特徴とするものである。

以上に詳述したように本発明によれば、４回転中間転写方式の画像形成装置において、転写残トナーが大量に発生するような状況においても、トナーの混色の発生を効果的に抑制することのできる技術を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、カラー現像器とモノクロ現像器が個別に配置されている４回転タイプの像担持体を有する本実施の形態によるカラー画像形成装置を示す断面図である。図１において、本実施の形態による画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム３を有し、この感光体ドラム３を４回転させることにより、シートにカラー現像剤像を形成する。本実施の形態による画像形成装置１は、現像器によって感光体ドラム３上にトナー像を形成するとともに、感光体ドラム３上に残留しているトナーを現像器によって回収するクリーナレスプロセスを採用している。

図２は、画像形成プロセス部分の詳細を示す拡大詳細図である。以下、図２を使って画像形成プロセスの詳細について説明する。感光体ドラム３は、直径１００ｍｍの円筒形状であり、図示矢印方向に回転可能に支持されている。感光体ドラム３の周囲には、回転方向に沿って以下のものが配置されている。まず、帯電チャージャ５が感光体ドラム３の表面に対向して設けられている。この帯電チャージャ５は、感光体ドラム３の感光面を一様に負（−）帯電させる。もちろん、帯電チャージャの代わりに、導電性ローラやブラシあるいはブレード等による接触帯電も可能である。

帯電チャージャ５の下流（図１中下方）には、帯電した感光体ドラム３を露光して静電潜像を形成する露光装置７による露光位置が設定されている。また、露光装置７による露光位置の下流側には、黒色（ブラック）の現像剤で露光装置７により形成された静電潜像を反転現像する現像器９Ｂｋ（ブラック現像ユニット、回収部、回収手段）が設けられている。更に現像器９Ｂｋの下流には感光体ドラム３に対し、イエロー、マゼンタ、シアンの互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数のカラー現像器９Ｃ、９Ｍおよび９Ｙを回転移動可能に保持するとともに、該回転移動により所望の現像器を感光体ドラム３に対する所定の現像位置に移動させる回転現像ユニットが配置されている。また、本実施の形態では、ブラック現像器の容量が、各カラー現像器９Ｃ、９Ｍおよび９Ｙの容量よりも大きく設定されている。

さらにその下流側には、感光体上に形成されたカラートナー像を１次転写領域Ｔ１にてベルト面上に転写され（１次転写）、該ベルト面上にカラートナー像を保持する中間転写ベルト１１が設置されている。感光体ドラム３が４回転して中間転写ベルト１１上にカラートナー像が転写されると、中間転写ベルト１１上に転写された現像剤像は、２次転写領域Ｔ２で、搬送されてきた用紙に一括転写される。感光体ドラム３と中間転写ベルト１１との当接位置よりも下流側には、除電ランプ１９が設けられている。除電ランプ１９は、転写後、感光体ドラム３の表面電荷を一様な光照射によって除電する。この除電ランプ１９による除電により画像形成の１サイクルが完了し、次の画像形成プロセスにおいて、再び帯電チャージャ５が未帯電の感光体ドラム３を一様に帯電する。このプロセスを４回繰り返すことで、中間転写ベルト上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のカラートナー像が形成される。中間転写ベルト１１は、無端状（シームレス）ベルトの形状をしており、中間転写ベルトを所定の速度で回動させる駆動ローラ１５及び従動ローラ１３、ベルトに張力を与えるテンションローラ１４上に担持されている。駆動ローラ１５及び従動ローラ１３は、それぞれ図示矢印方向にそれぞれ回転可能に設けられている。駆動ローラ１５の回転に伴って、中間転写ベルト１１が回転し、従動ローラ１３が従動回転する。

中間転写ベルト１１の周囲には、中間転写ベルト１１のベルト面に対して当接離間可能なクリーニング装置１０が配置されている。クリーニング装置１０は、ゴムブレードやブラシである。カラーのトナー像を中間転写ベルト上に１次転写している間は、クリーニング装置１０は中間転写ベルト１１から離間している。カラートナー像がシートに対して２次転写された後、クリーニング装置１０により中間転写ベルト１１のベルト面をクリーニングする。

駆動ローラ１５に対向する位置には、２次転写ローラ１０８が配置されている。２次転写ローラ１０８は、中間転写ベルト１１に対して当接離間の動作が可能であり、中間転写ベルト１１上にカラー画像を１次転写しているときは中間転写ベルト１１から離間している。中間転写ベルト１１上に４色のカラー画像が形成された後、２次転写ローラ１０８は中間転写ベルト１１に当接し、２次転写領域Ｔ２を形成し、中間転写ベルト１１上で担持されるカラートナー像を、搬送される用紙Ｐに一括で２次転写する。

中間転写ベルト１１と感光体ドラムとの当接位置近傍には、１次転写手段としての転写装置２３が感光体ドラムに対向して設けられている。すなわち、転写装置２３は対向する感光体ドラム３の上方で中間転写ベルト１１に背面接触して設けられ、中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム３と対向する。

転写装置２３は、カーボンを分散して導電性とした導電性発泡ウレタンローラである。φ１０ｍｍの芯金に、外径φ１８ｍｍのローラを成形している。芯金には電圧印加手段である正（＋）の定電圧直流電源２５が接続されている。

転写装置２３における給電装置は、ローラに限らず、導電性ブラシ、導電性ゴムブレード、導電性シート等でも良い。

図１において、画像形成装置１の下部には用紙Ｐを収容する給紙カセット２６が設けられている。画像形成装置本体には、給紙カセット２６から用紙Ｐを１枚ずつピックアップするピックアップローラ２７が設けられている。ピックアップローラ２７と、中間転写ベルト１１との間にはレジストローラ対２９が回転可能に設けられている。レジストローラ対２９は所定のタイミングで、用紙Ｐを中間転写ベルトと２次転写ローラが対向する２次転写部へ供給する。

また、図１中、２次転写部上部には現像剤を用紙Ｐ上に定着するための定着器３３と、この定着器３３にて定着された用紙Ｐが排出される排紙トレイ３４が設けられている。

ＣＰＵ（制御部に相当）８０１は、画像形成装置１における各種処理を行う役割を有しており、またＭＥＭＯＲＹ８０２に格納されているプログラムを実行することにより種々の機能を実現する役割も有している。ＭＥＭＯＲＹ８０２は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等から構成されており、画像形成装置１において利用される種々の情報やプログラムを格納する役割を有している。

プロセスユニットＵは、感光体ドラム３と、ブラックトナー現像器９Ｂｋ（回収部に相当）および回転現像ユニットのうち少なくともいずれかとを一体的に支持し、画像形成装置１本体に対して着脱自在となっている。図１に示すように、本実施の形態では、一例として、プロセスユニットＵは、回転現像ユニットと、感光体ドラム３と、ブラックトナー現像器９Ｂｋとを備えている。もちろん、プロセスユニットＵの構成は、画像形成装置におけるスペースの制約や部品の配置等に応じて、感光体ドラムや現像器以外の部分を含ませる構成とすることもできる。

次に、上述のように構成された画像形成装置におけるカラー画像形成プロセスについて述べる。画像形成装置１前面にある不図示の操作パネル（Control panel）を介して画像形成処理開始が指示されると、感光体ドラム３は不図示の駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電チャージャ５は、感光体ドラム３の感光面を一様に約−６００Ｖに帯電させる。露光装置７は、帯電チャージャ５によって一様に帯電された感光体ドラム３に、画像形成すべき画像に応じた光を照射し、感光面上に静電潜像を形成する。現像器９は、現像剤により静電潜像を現像しイエローの現像剤像を形成する。

感光体ドラム３上に形成されたイエロートナー像が、感光体ドラム３，中間転写ベルト１１および転写部材２３により形成される１次転写領域Ｔ１に到達すると、転写部材２３には約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。転写部材２３と感光体ドラム３との間には転写電界が形成され、感光体ドラム３上のイエロー現像剤像は、この転写電界に従って、中間転写ベルト１１と接する１次転写領域Ｔ１にて、中間転写ベルト１１上に転写される。１次転写後に感光体上に残留しているイエロートナーは、イエロー現像器９Ｙが感光体に対向している間は、イエローの現像器により現像同時クリーニングされる。

イエロー現像器による現像が終了すると、マゼンタの現像器９Ｍの現像ローラが感光体ドラム３に対向するように回転し、マゼンタトナー像を現像するタイミングよりも前にブラック現像器も感光体に対向し、感光体上に残留したイエロートナーをブラック現像器に静電的に回収する。ブラック現像器９Ｂｋは、残転写イエロートナーが無くなるタイミングで感光体から離間する。

このように、本実施の形態におけるブラック現像器９Ｂｋ（回収部に相当）は、回転現像ユニットにおいてイエロー現像器９Ｙ（第１の現像器）からマゼンタ現像器９Ｍ（第２の現像器）に切り替える際に、ＣＰＵ８０１からの指令に基づいて、感光体ドラム３に所定の回収位置（ブラック現像器９Ｂｋによる現像位置）で当接して感光体ドラム３上に残留しているトナーを回収する「回収モード」と、感光体ドラム３からのトナー回収を行わない「非回収モード」との間でモード切り替え可能となっている。

このとき、ＣＰＵ８０１は、図３および図４に示すように、ブラック現像器９Ｂｋを、イエロー現像器９Ｙからマゼンタ現像器９Ｍに切り替える「第１のタイミング」よりも感光体ドラム３の感光面が所定の回収位置（ブラック現像器９Ｂｋによる第２の現像位置）から所定の現像位置（回転現像ユニットの現像器により感光体ドラムが現像される位置）まで移動するのに要する時間ｔ_Aだけ早い「第２のタイミング」から、感光体ドラム３上におけるマゼンタ現像器９Ｍに先立ってイエロー現像器９Ｙによりトナー像が形成される領域の後端が所定の回収位置に到達する「第３のタイミング」までの期間ｔ_W内における所定期間だけ「回収モード」に設定する。すなわち、上記の期間ｔ_W内だけブラック現像器９Ｂｋによる感光体ドラム３上の転写残トナーの回収が行われ、期間ｔ_Wよりも前の期間は、イエロー現像器９Ｙによって現像同時回収を行うことにより感光体ドラム３上の転写残トナーを回収する。

続いて、マゼンタトナーの現像処理に進み、１次転写領域Ｔ１にて、中間転写ベルト１１上に、マゼンタトナー像が転写される。マゼンタトナーの残転写トナーは、マゼンタ現像器で、同時回収現像を行う。そして、上記のイエロー現像器９Ｙからマゼンタ現像器９Ｍに切り替わる際と同様に、上記第２のタイミングでブラック現像器９Ｂｋによる感光体ドラム３上の転写残トナーの回収を開始し、残転写マゼンタトナーが無くなる第３のタイミングまで、転写残マゼンタトナーを静電的に回収する。以下、シアントナー像形成プロセスにおいても同様、ブラック現像器９Ｂｋによるトナー回収処理が行われる。上記説明のように、ある色の現像時にその色の残転写トナーが現像器のところへ戻ってくるまでには、感光体１周分の遅延時間がある。したがって、現像器が次の色の現像を開始した時に、前の色の残転写トナーが、次の色の現像器内に入り込まないように、ブラック現像器内に回収させることがポイントである。

本実施の形態では、ブラック現像器がカラー現像器とは別に独立して配置されている。ブラック現像器は接触非磁性一成分現像器で、カラートナーの残転写トナー回収時は、（＋）３００Ｖのバイアスを印加して、カラートナーを回収する。ＢＫ現像時は、通常の（−）３５０Ｖが印加され、クリーナレスプロセスの現像同時クリーニングが行われる。カラートナー像が形成された後、引き続き、ブラックトナー画像が形成される。ブラックトナー像形成プロセス時には、ブラック現像器にて残転写ブラックトナー同時回収現像が行われる。

中間転写ベルト１１上に、４色のカラートナー像が形成されると、次は、中間転写ベルトと２次転写ローラが対向する２次転写領域Ｔ２に、トナー像が来るタイミングで、あらかじめ、ピックアップローラからピックアップされ、レジストローラ対２９まで搬送されていた用紙Ｐを、レジストローラ対２９は２次転写領域Ｔ２へ供給する。

このとき、２次転写ローラは、中間転写ベルトに対して当接動作を行い、およそ（＋）２０００Ｖの直流バイアスを印加される。このバイアスによって形成された転写電界により、トナー像は、用紙Ｐ上に転写される。このように１括転写された現像剤像は、定着器３３により用紙Ｐ上に定着され、カラー画像が形成される。定着済みの用紙Ｐは排紙トレイ３４上に排出される。

２次転写ローラは、転写後は離間する。２次転写終了後の中間転写ベルト１１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ１０で回収される。中間転写ベルトクリーナ１０で回収された廃トナーは不図示の搬送部によってブラック現像器へ搬送され、再利用される。

本実施の形態のような構成とすることにより、第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、第１の現像器による画像形成処理で感光体ドラム３上に残留したトナーが、切り替えられて所定の現像位置に移動した第２の現像器内に混入することを防止することができる。また、第１の現像器による画像形成処理で感光体ドラム３上に残留したトナーの内、第２の現像器に混入するおそれのあるトナーのみを回収部にて回収する構成とすることにより、回収部で回収する転写残トナーの量を最小限に抑えることができる。すなわち、回収部が転写残トナーの回収によって溢れるといった事態を回避することができる。

なお、本実施の形態では、ＣＰＵ８０１により、ブラック現像器９Ｂｋを、第２のタイミングから第３のタイミングまでの間の全期間ｔ_Wで「回収モード」に設定する構成としている。これにより、第１の現像器による画像形成処理で像担持体上に残留したトナーの内、第２の現像器内に混入する可能性のあるトナーすべてを回収部で回収することができ、更なる高画質化に寄与することができる。もちろん、これに限らず、ブラック現像器９Ｂｋを、第２のタイミングから第３のタイミングまでの間における所定の期間に限定して回収モードにすることにより、感光体ドラム３上における転写残トナーが存在する可能性が特に高いエリア（例えば、直前に行われた現像処理において特に印字率が高いエリアなど）のみトナー回収を行うようにしても良い。

図５は、本実施の形態による画像形成装置における処理（トナー回収方法）の流れについて説明するためのフローチャートである。

まず、ＣＰＵ８０１は、第１の現像器にて像を形成するトナーの色の明度が、第２の現像器にて像を形成するトナーの色の明度よりも高いか否かを判定する（Ｓ１０１）。

第１の現像器にて像を形成するトナーの色の明度が、第２の現像器にて像を形成するトナーの色の明度よりも低い場合（Ｓ１０１，Ｎｏ）、ＣＰＵ８０１は、画像形成装置における画像形成処理の対象となる画像の印字率が所定の閾値よりも高いか否かを判定する（Ｓ１０２）。

そして、第１の現像器にて像を形成するトナーの色の明度が、第２の現像器にて像を形成するトナーの色の明度よりも高い場合（Ｓ１０１，Ｙｅｓ）あるいは
画像形成処理の対象となる画像の印字率が所定の閾値よりも高い場合（Ｓ１０２，Ｙｅｓ）、ＣＰＵ８０１は、上記「第１のタイミング」よりも像担持体の像担持面が所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い「第２のタイミング」から、像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が所定の回収位置に到達する「第３のタイミング」までの期間ｔ_W内における所定期間だけブラック現像器９Ｂｋによるトナー回収を行わせる（Ｓ１０３）。

なお、上述のようなＣＰＵ８０１による回収部の制御は、ＣＰＵ８０１にて回収部を制御する度に回収部の動作タイミングを演算してもよいし、回転現像ユニットや感光体ドラムの所定の回転速度等に基づいて得られるタイムテーブル等に基づいて行うようにすることもできる。所定のタイムテーブルに基づいて回収部の処理を行う場合、当該タイムテーブルは例えばＭＥＭＯＲＹ８０２等のＣＰＵ８０１により読み取り可能な記憶領域に格納される。

このような構成とすることにより、転写残トナーが混入した際にトナーの色の変化が目立つような場合（例えば、第１の現像器がブラックトナーで第２の現像器がイエロートナーであるような場合）における、転写残トナーの第２の現像器への混入を効果的に防止し、画質の向上に寄与することができる。

また、画像処理の対象となる画像の印字率が高い場合には、像担持体上に残留する転写残トナーの量も多くなりやすいため、所定の印字率を超える画像を形成する場合に上記制御部による回収モードへの切り替えを実行させることにより、転写残トナーの第２の現像器への混入を効果的に防止することができる。

また、第１の現像器から第２の現像器に切り替える度に制御部による回収部の動作モードの切り替えを行うのではなく、上記のような所定の条件を満たす場合にのみ回収モードへの切り替えを行うことで、回収部内への転写残トナーの蓄積量を抑えることができ、結果として回収部の長寿命化を図ることができる。

上述の画像形成装置１での処理における各ステップ（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）は、ＭＥＭＯＲＹ８０２に格納されているトナー回収プログラムをＣＰＵ８０１に実行させることにより実現されるものである。

なお、本実施の形態によれば、回転現像ユニットにてシアン、マゼンタおよびイエローといったカラートナーの現像器を保持している場合に、これらの現像器による現像処理後の像担持体上の転写残トナーをブラックの現像器で現像同時回収し、各色の転写残トナーを混合したものをブラックトナーとして再利用することにより、廃トナー発生量の低減およびトナーリサイクルの効率化を実現することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例であるため、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分については同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と第１の実施の形態とは、現像器の構成および感光体ドラム上の転写残トナーの回収方法が異なっている。

図６は、本実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成の詳細を示す図である。同図に示すように、本実施の形態では、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの現像器全てが回転現像ユニットに組み込まれる構成となっている。

本実施の形態では、感光体ドラム３上に形成されたトナー像は、それぞれ中間転写ベルト１１上に転写され、２次転写部に搬送された用紙Ｐ上にトナー像が一括転写される。その後、用紙Ｐは定着ユニットへ搬送され、画像が定着されて排紙トレイ上に排出される。回転現像ユニットは、感光体ドラム３に対して回転可能となっており、それぞれの現像器の現像ローラを感光体に対して対向する位置に回転させて切り替えることが可能となっている。ここで、ブラック現像器９Ｂｋにおける現像プロセスは、他のカラー現像器における現像プロセスと同様に実施される。

また、本実施の形態による画像形成装置には、感光体ドラム３上に残留している残転写トナーを回収するための回収部５０が配置されている。１次転写領域Ｔ１での一次転写の後、感光体ドラム３上に残った転写残りトナーは、回収部５０によって回収する。

続いて、回収部５０の詳細について説明する。

本実施の形態における回収部５０は、感光体ドラム３上のトナーを電気的に回収するためのブラシローラ（回転ブラシ）を有しており、感光体ドラム３から回収したトナーをブラシローラ上に一時的に保持し、所定のタイミングで感光体ドラム３上に戻す構成となっている。

ここでの回収部５０のブラシローラは、電磁クラッチにより動作するカム等による当接離間機構によって、ＣＰＵ８０１からの指示に基づき、感光体ドラム３に対して所定のタイミングで当接離間可能となっている。回収部５０は、各色の現像トナー像が１次転写領域Ｔ１で転写され、その後感光体上に残転写トナーとして残っているトナーが、現像器が切り替わり、該切り替わった現像器の中に回収されてしまうタイミングに合わせて、実際は、残転写トナーが切り替わった現像器に回収されないタイミングでブラシローラの当接を行い、該当接部で残転写トナーを回収する。このときブラシローラには、（＋）３００Ｖのバイアスが印加される。ブラシローラは、感光体ドラムと同じ方向（ｗｉｔｈ）に回転し、速度差は感光体ドラムの２倍に設定されている。

そして、回収部５０は、ブラック現像器９Ｂｋが感光体ドラム３に対向して、ブラックトナーによる現像処理を実施している時に、回収されたトナーを該ブラシローラから吐き出す動作を行う。回収部５０からトナーを吐き出す際には、ブラシローラには（−）６００Ｖのバイアスが印加される。あるいは、（＋）３００Ｖと（−）６００Ｖのバイアスを交互に繰り返して印加しても良い。

これにより、ブラシから回収トナーが吐き出され、ブラック現像器９Ｂｋに回収される。本実施の形態では、回収ブラシからのトナー吐き出しを、ブラックトナーによる現像時に行っているが、当該吐き出し動作は、「吐き出しモード」として独立した制御を設け、非印字時に行うようにすることもできる。

さらに、中間転写ベルトクリーニング装置を有する画像形成装置では、回収部にて回収された感光体ドラム上の転写残りトナーを、非印字時に感光体ドラム上に排出して、ベルトクリーニング装置で回収することもできる。

このように、回収部５０にて感光体ドラム３上から回収したトナーを、感光体ドラム３、中間転写ベルト１１、２次転写ローラ１０８、不図示のトナー搬送用のオーガ等（これらが搬送部に相当）を用いて、ブラックのトナーにより像を形成する現像器に搬送することが望ましい。

このような構成とすることにより、例えば、回収部にて回収された転写残トナーを、画像形成装置における非画像形成時（非印字時）に像担持体上に戻し、像担持体に再度付着したトナーを現像器にて電気的に回収させることにより、廃トナーレスのトナーリサイクルを実現することができる。

（第３の実施の形態）
続いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例であるため、第２の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分については同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と第２の実施の形態とは、感光体ドラム上の転写残トナーの回収方法が異なっている。

図７は、本発明の第３の実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの詳細な構成を示す図である。

中間転写ベルトが弾性ゴムベルトのように耐久性が低いベルトである場合、本実施の形態のように、中間転写ベルトを保護するためにベルトクリーニング装置を設置せず、２次転写ローラのローラ面上のトナーを除去するクリーニング装置１０８ｂを設け、ベルト上のトナーを回収することが望ましい。

この場合、中間転写ベルト１１上の２次転写残りトナーは、感光体ドラム３上に逆転写させて回収部５０で回収させても良いし、２次転写ローラ上に転写させてクリーニング装置１０８ｂにて回収するようにしても良い。

このようにして、クリーニング装置１０８ｂにて回収された転写残トナーは、上述の第２の実施の形態と同様、搬送部によってブラック現像器９Ｂｋに搬送され、ブラックトナーと混合されてリサイクルされる。なお、回収部５０にてトナー回収した場合には、第２の実施の形態と同様、ブラック現像器による現像処理時に排出させ、ブラック現像器にて転写残トナーの現像同時回収を行う。

（第４の実施の形態）
続いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例であるため、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分については同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と第１の実施の形態とは、感光体ドラム上の転写残トナーの回収方法が異なっている。本実施の形態では、上述の第３の実施の形態と同様、２次転写ローラのローラ面上のトナーを除去するクリーニング装置１０８ｂが設けられている。

図８は、本発明の第４の実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成を示す図である。本実施の形態では、感光体ドラム３上の転写残トナーを中間転写ベルト１１上に転写させ、中間転写ベルト１１上のトナーを一時的にクリーニング装置１０８ｂに回収させ、所定のタイミングで中間転写ベルト１１に戻し、感光体ドラム３を介してブラック現像器９Ｂｋに回収させる。

（第５の実施の形態）
続いて、本発明の第５の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上述の第２の実施の形態の変形例であるため、第２の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分については同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と第２の実施の形態とは、感光体ドラムの帯電方式が異なっている。

図９は、本発明の第５の実施の形態におけるプロセスユニット周りの構成を示す図である。

同図に示すように、本実施の形態では、感光体ドラム３の帯電方式が接触帯電方式となっており、導電性ゴムローラを感光体ドラム３に対して当接させる帯電器５’を備えている。帯電器５’は、導電性ゴムローラの表面上に付着したトナーをクリーニングするクリーニング装置７０を有している。

クリーニング装置７０は、例えば、導電性ゴムローラからなり、（＋）のバイアス電圧が印加されている。さらに当該導電性ゴムローラにはクリーニング用のブレードが当接しており、導電性ゴムローラ上の回収トナーを掻き落としている。このようにして回収されたトナーは、上述の第２の実施の形態と同様、搬送部によってブラック現像器９Ｂｋに搬送され、ブラックトナーと混合されてリサイクルされる。

なお、上述の各実施の形態では、中間転写ベルトまたは２次転写ローラに付着したトナーを回収するためのクリーニング手段が設けられている例を示したが、これに限られるものではない。例えば、中間転写ベルトおよび２次転写ローラの両方にクリーナを設けない完全クリーナレスプロセスの画像形成装置において、２次転写ローラにて回収したトナーを中間転写ベルト上に戻し、中間転写ベルト上に転写されたトナーを感光体ドラム上に戻すようにしてもよい。この場合も同様に、感光体ドラム上に戻されたトナーは回収部にて回収される。

また、上述の各実施の形態では、感光体ドラム上に形成されたトナー像が一時的に転写される中間転写体として中間転写ベルトを採用している例を挙げたが、これに限られるものではなく、上記中間転写ベルトと同様の画像形成プロセスを実現可能であれば、中間転写ローラ等を採用することも可能である。

また、上述の各実施の形態では、感光体ドラムの現像位置に対して、イエロー、マゼンタ、シアンの各現像器を回転させながら移動させる構成を示しているが、これに限られるものではなく、各現像器を感光体ドラムの回転方向（感光体ドラムの感光面の移動方向）に沿って配置し、カム機構等を利用して、各現像器を感光体ドラム表面に対して進退自在にしてもよい。

本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で説明をしたが、これに限らず同様の機能をネットワークから装置にダウンロードしても良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のＯＳ（オペレーティング・システム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよい。

上述のような構成とすることにより、感光体ドラム上から回収した廃トナーの回収場所をブラック現像器等の１つの箇所に限定することにより、装置の小型化と、メンテナンス性の向上に寄与することができる。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

カラー現像器とモノクロ現像器が個別に配置されている４回転タイプの像担持体を有する本実施の形態によるカラー画像形成装置を示す断面図である。 画像形成プロセス部分の詳細を示す拡大詳細図である。 回収部によるトナー回収タイミングについて説明するための図である。 回収部によるトナー回収タイミングについて説明するための図である。 本実施の形態による画像形成装置における処理（トナー回収方法）の流れについて説明するためのフローチャートである。 本実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成の詳細を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの詳細な構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態におけるプロセスユニット周りの構成を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置、１１ 中間転写ベルト、１９ 除電ランプ、１０、転写装置２３ クリーニング装置、３ 感光体ドラム、３３ 定着器、５ 帯電チャージャ、７ 露光装置、７０ クリーニング装置、９Ｂｋ 現像器、９Ｃ〜９Ｙ カラー現像器、Ｔ１ １次転写領域、Ｔ２ ２次転写領域、８０１ ＣＰＵ、８０２ ＭＥＭＯＲＹ、Ｕ プロセスユニット。

Claims (12)

1. 現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、
   互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数の現像器を移動可能に保持するとともに、該移動により所望の現像器を像担持体に対する所定の現像位置に移動させる現像ユニットと、
   前記像担持体の所定の回収位置で該像担持体上に残留しているトナーを回収する回収モードと、前記像担持体からのトナー回収を行わない非回収モードとの間でモード切り替え可能な回収部と、
   前記現像ユニットにおいて第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、前記回収部を、該第１の現像器から第２の現像器に切り替える第１のタイミングよりも前記像担持体の像担持面が前記所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い第２のタイミングから、前記像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が前記所定の回収位置に到達する第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけ回収モードに設定する制御部と
   を備えてなる画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、前記回収部を、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの間の全期間で回収モードに設定する画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、前記第１の現像器にて像を形成するトナーの色の明度が、前記第２の現像器にて像を形成するトナーの色の明度よりも高い場合に、前記回収部を、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけ回収モードに設定する画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、前記画像形成装置における画像形成処理の対象となる画像の印字率が所定の閾値よりも高い場合に、前記回収部を、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけ回収モードに設定する画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記回収部は、前記像担持体上のトナーを電気的に回収するためのブラシローラを有し、前記像担持体から回収したトナーを前記ブラシローラ上に一時的に保持し、所定のタイミングで前記像担持体上に戻す画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体に対する第２の現像位置近傍で、ブラックの現像器を、前記像担持体における第２の現像位置に対して当接離間可能に保持するブラック現像ユニットを備え、
   前記回収部は、前記ブラック現像ユニットにて保持されるブラックの現像器である画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記回収部にて前記像担持体上から回収したトナーを、ブラックのトナーにより像を形成する現像器に搬送する搬送部を備える画像形成装置。
8. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体と、前記回収部および現像ユニットのうち少なくともいずれかとが、プロセスユニットとして一体的に支持され、前記画像形成装置から着脱自在である画像形成装置。
9. 現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置におけるトナー回収方法であって、
   互いに異なる色のトナーにより像を形成する複数の現像器を移動可能に保持するとともに、該移動により所望の現像器を像担持体に対する所定の現像位置に移動させる現像ユニットにおいて第１の現像器から第２の現像器に切り替える際に、前記像担持体の所定の回収位置で該像担持体上に残留しているトナーを回収可能な回収部によって、該第１の現像器から第２の現像器に切り替える第１のタイミングよりも前記像担持体の像担持面が前記所定の回収位置から所定の現像位置まで移動するのに要する時間だけ早い第２のタイミングから、前記像担持体上における該第２の現像器に先立って該第１の現像器によりトナー像が形成される領域の後端が前記所定の回収位置に到達する第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけトナー回収を行うトナー回収方法。
10. 請求項９に記載のトナー回収方法において、
    前記回収部によって、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの間の全期間でトナー回収を行うトナー回収方法。
11. 請求項９に記載のトナー回収方法において、
    前記第１の現像器にて像を形成するトナーの色の明度が、前記第２の現像器にて像を形成するトナーの色の明度よりも高い場合に、前記回収部によって、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけトナー回収を行うトナー回収方法。
12. 請求項９に記載のトナー回収方法において、
    前記画像形成装置における画像形成処理の対象となる画像の印字率が所定の閾値よりも高い場合に、前記回収部によって、前記第２のタイミングから第３のタイミングまでの期間内における所定期間だけトナー回収を行うトナー回収方法。

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