JP3891468B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体にトナー像を形成し、そのトナー像を転写材に転写すると共に、トナー像を転写したあとの像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニング装置によって除去する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその少なくとも2つの機能を備えた複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置は従来より周知である。また、この形式の画像形成装置において、転写材の搬送方向に沿って複数の像担持体を配置し、その各像担持体にそれぞれ対置された現像装置によって、各像担持体上に互いに色の異なるトナー像を形成し、その各トナー像を転写装置によって転写材上に重ね合せ転写すると共に、各像担持体上の転写残トナーをそれぞれクリーニング装置によって除去する形式の画像形成装置も従来より広く知られている。この形式の画像形成装置は、タンデム方式の画像形成装置とも称せられているが、かかるタンデム方式の画像形成装置の各クリーニング装置に回収された転写残トナーを、その各クリーニング装置に対応する現像装置にそれぞれ戻し、そのトナーを当該現像装置において再びトナー像形成のために使用するように構成すると、トナーの消費量を減らすことができ、資源の有効利用を図ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにトナーを再使用する方式をトナーリサイクル方式と称することにすると、タンデム方式の画像形成装置にトナーリサイクル方式を採用した場合、転写材の搬送方向上流側に位置する像担持体から転写材に転写されたトナー像のトナーが、極く少量ずつではあるが下流側の像担持体表面に転移し、その転移したトナーが像担持体上の転写残トナーと共にクリーニング装置によって当該像担持体から除去され、そのトナーが現像装置に戻される。その際、転写材から像担持体に転移したトナーの色と、その像担持体上の転写残トナーの色は互いに異なっているので、かかるトナーが戻された現像装置においてトナーの混色が発生する。このような混色トナーによって像担持体上にトナー像を形成すれば、最終的に得られる記録画像の画質、特に色再現性が劣化するおそれがある。
【0004】
本発明の目的は、タンデム方式の画像形成装置にリサイクル方式を採用した場合の上記従来の欠点を除去し、ないしは効果的に抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、転写材の搬送方向に沿って配列された少なくとも2つの像担持体と、その各像担持体に異なる色のトナー像をそれぞれ形成する現像装置と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、該転写材にトナー像を転写したあとの各像担持体表面に残留する転写残トナーをそれぞれ除去するクリーニング装置と、前記転写材担持体上に付着したトナーを除去するクリーナとを具備する画像形成装置において、クリーニング装置により像担持体から除去された転写残トナーを、その像担持体にトナー像を形成する現像装置に戻すトナーリサイクル手段を、各クリーニング装置と、該クリーニング装置により転写残トナーが除去される像担持体にトナー像を形成する現像装置との間にそれぞれ設けると共に、該像担持体から転写材にトナー像を転写する時期以外の時期に、転写材搬送方向最上流側に位置する現像装置を除く現像装置により、像担持体上にトナーを付着させ、該トナーを前記転写材担持体上に転写し、その転写したトナーを前記クリーナにより除去する混色トナー消費モードの実行を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する(請求項1)。
【0011】
その際、前記混色トナー消費モードは、少なくとも2つの現像装置によって実行されると共に、画像形成動作が或る回数行われる毎に実行され、転写材搬送方向下流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度は、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度よりも高く設定されていると有利である(請求項2)。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【0014】
図1はカラープリンタより成るダンデム方式の画像形成装置の一例を示す概略垂直断面図であり、その画像形成装置本体1内には、ドラム状の感光体として構成された複数の、図示した例では第1乃至第4の4つの像担持体2A,2B,2C,2Dが、後述する転写材の搬送方向Aに沿って配列されている。図1に示した画像形成装置においては、転写材の搬送方向Aの最上流側の第1の像担持体2Aの表面に第1の色のトナー像が形成され、次の第2の像担持体2Bの表面には第2の色のトナー像が、さらに次の第3の像担持体2Cの表面には第3の色のトナー像が、さらにその次の第4の像担持体2Dの表面には第4の像のトナー像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの像担持体2A,2B,2C,2Dはそれぞれ矢印B方向に回転駆動される。トナー像の各色は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックであるが、どの像担持体にいかなる色のトナー像を形成するかについては後述する。
【0015】
上記第1乃至第4の像担持体2A,2B,2C,2Dに対向して転写材搬送装置3が配置され、本例の転写材搬送装置3は、複数の支持ローラ4,5,6,7と、その支持ローラ4,5,6,7に巻き掛けられた無端状の転写ベルト8とを有しており、そのうちの1つの支持ローラ4が図1における反時計方向に回転駆動されることにより、転写ベルト8が転写材の搬送方向Aに回転駆動される。転写ベルト8は、転写材を担持して搬送する転写材担持体の一例を構成するものであり、かかる転写ベルトに代え、例えばドラム状に構成された転写材担持体などを用いることもできる。
【0016】
図1に示した転写ベルト8の表面に各像担持体2A,2B,2C,2Dが当接し、しかも転写ベルト8を挟んで、各像担持体に対向した位置には、像担持体上のトナー像を転写材上に転写するための転写装置の一例である転写ブラシ9A,9B,9C,9Dがそれぞれ配置されている。転写ブラシに代え、転写ローラ、転写ブレード又は転写チャージャなどから成る転写装置を採用することもできる。
【0017】
一方、画像形成装置本体1内の下部には、転写材給送装置10のカセット11が配置され、そのカセット11内に配置された底板12上に転写材Sが積載されている。転写材としては、例えば、転写紙、樹脂フィルム、樹脂シート又は布などの可撓性部片が用いられる。かかる最上位の転写材Sの上面に当接した送り出しローラ13が反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材Sが矢印C方向に給送され、その給送された転写材Sは、レジストローラ対14の回転によって所定のタイミングで送り出され、転写ベルト8に担持されて矢印A方向に搬送され、各像担持体2A,2B,2C,2Dと転写ベルト8との間のトナー像転写位置T1,T2,T3,T4を通過する。
【0018】
ここで、前述のように第1の像担持体2Aの表面には第1の色のトナー像が形成されており、かかる像担持体2Aと転写ベルト8の間のトナー像転写位置T1を転写材Sが通過するとき、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加された転写ブラシ9Aの作用により、像担持体2Aの表面に形成された第1の色のトナー像が転写材Sの表面に転写される。この転写材Sは引き続き第2の像担持体2B、第3の像担持体2C及び第4の像担持体2Dと転写ベルト8との間の各トナー像転写位置T2,T3,T4を順次通過し、このとき転写電圧がそれぞれ印加された転写ブラシ9B,9C,9Dの作用により、各像担持体2B,2C,2D上の各色のトナー像が、既に転写材S上に転写された第1の色のトナー像の上に重ね合せて順次転写される。
【0019】
上述のようにして表面に4色の重ね合せトナー像が転写された転写材Sは、転写ベルト8を離れた後、定着装置40を通過する。この定着装置40は、それぞれ矢印方向に回転駆動される定着ローラ15と加圧ローラ16を有し、転写材はこれらのローラ15,16の間を通り、このとき熱と圧力の作用によって、その重ね合せトナー像が転写材Sの表面に定着される。このようにして、転写材上に定着されたフルカラー画像が得られる。次いで、この転写材Sは矢印Eで示すように画像形成装置本体外に排出され、その画像形成装置本体の上壁により構成された排紙トレイ17上にスタックされる。
【0020】
上述した動作が行われるとき、転写ベルト8上にトナーが付着し、これを放置すると、そのトナーが転写材に転位して転写材をトナーで汚すおそれがある。このため、転写ベルト8より成る転写材担持体上に付着したトナーを除去するクリーナ41が設けられており、図1に一例として示したクリーナ41は、転写ベルト8の表面に当接して回転するクリーニングローラ42と、そのクリーニングローラ42に圧接したブレード43を有しており、クリーニングローラ42には、転写ベルト8の表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性の電圧が電源44によって印加される。これにより、転写ベルト8上に付着したトナーは、クリーニングローラ42に静電的に移行し、転写ベルト表面が清掃される。クリーニングローラ42に付着したトナーは、ブレード43によって掻き取られ、そのトナーはダクト45中を搬送されて廃トナーボトル46に収容される。クリーニングローラ42に代え、又はそのクリーニングローラ42と共に、例えばクリーニングブレードなどから成るクリーニング部材によって転写ベルト8上のトナーを除去するように構成することもできる。
【0021】
各像担持体2A,2B,2C,2Dと、その表面にトナー像を形成する各要素は、それぞれ画像形成装置本体1に対して着脱自在に装着されたプロセスカートリッジ18A,18B,18C,18Dとして構成されている。その各プロセスカートリッジ18A,18B,18C,18Dは、後述するトナーリサイクル手段を有しているか否かの点で相違することはあるが、その基本構成は実質的に同一であるため、そのうちの1つの第1の像担持体2Aを有するプロセスカートリッジ18Aの基本構成とその作用だけを図2を参照して以下に説明する。
【0022】
図2に示すように、このプロセスカートリッジ18Aの像担持体2Aは、ユニットケース19に回転自在に組み付けられ、図示していない駆動装置によって矢印B方向に回転駆動される。像担持体2Aの表面には、ユニットケース19に回転自在に支持された帯電装置の一例である帯電ローラ20が回転しながら当接し、その帯電ローラ20により像担持体2Aの表面が所定の極性、例えばマイナス極性に帯電される。
【0023】
一方、画像形成装置本体1内には、図1に示すように、各プロセスカートリッジとは別に露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット21が配置され、このユニット21から出射する光変調されたレーザビームLによって、図2に示すように帯電後の像担持体2Aの表面が選択的に露光され、これによって像担持体表面に第1の色のトナー像用の静電潜像が形成される。この例では、レーザビームLが照射されて像担持体の表面電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの当てられない像担持体の表面部分が地肌部となる。
【0024】
上記静電潜像は、図2に示した現像装置22Aによって第1の色のトナー像として可視像化される。この現像装置22Aは、ユニットケース19の一部により構成された現像ケース23と、この現像ケース23に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ24と、同じく現像ケース23に回転自在に支持された撹拌ローラ25とを有し、現像ケース23には、第1の色のトナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤Dが収容されている。キャリアを有さない一成分系現像剤を用いることもできる。
【0025】
上記現像剤Dは、撹拌ローラ25により撹拌されて、そのトナーとキャリアが互いに逆極性にそれぞれ摩擦帯電され、例えばトナーがマイナス極性に、キャリアがプラス極性に帯電される。かかる現像剤Dが、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加された現像ローラ24上に担持されて搬送され、規制ブレード26により量を規制された現像剤が現像ローラ24と像担持体2Aとの間の現像領域に運ばれ、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して静電潜像が第1の色のトナー像として可視像化される。
【0026】
現像装置22Aはトナー容器33を有し、このトナー容器33には、図示していないトナー供給口を通して同じく図示していないトナー貯留容器からトナーが供給される。現像ケース23内に収容された現像剤Dのトナー濃度低下がトナー濃度センサ35により検知されたとき、トナー補給ローラ36が回転し、トナー容器33内のトナーが現像ケース23内に補給される。
【0027】
上記第1の色のトナー像は前述のようにして転写材Sの表面に転写され、トナー像を転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置27Aにより除去される。図2に一例として示したクリーニング装置27Aは、ユニットケース19の一部により構成されたクリーニングケース28と、そのクリーニングケース28に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ29と、基端部がクリーニングケース28に固定されたクリーニングブレード30とを有し、そのクリーニングブラシ29とクリーニングブレード30が像担持体2Aの表面に当接してその表面の転写残トナーを掻き取り除去する。
【0028】
前述のように、図1に示した他のプロセスカートリッジ18B,18C,18Dの各現像装置の現像ケースには、第2の色のトナーとキャリア、第3の色のトナーとキャリア、第4の色のトナーとキャリアをそれぞれ有する二成分系現像剤が収容され、各像担持体2B,2C,2Dに、それぞれ第2の色のトナー像、第3の色のトナー像及び第4の色のトナー像が形成される点を除き、これらのプロセスカートリッジ18B,18C,18Dの基本構成は上述したプロセスカートリッジ18Aと異なるところはない。各プロセスカートリッジの現像装置と、そのクリーニング装置を識別するため、図1に示すように、その各現像装置に、符号22A,22B,22C及び22Dをそれぞれ付し、かつその各クリーニング装置には、符号27A,27B,27C及び27Dをそれぞれ付してある。また、必要に応じて、転写材Sの搬送方向に沿って、その上流側から下流側へ向けて配置された各現像装置22A,22B,22C,22Dをそれぞれ第1、第2、第3及び第4の現像装置と称し、同じく転写材Sの搬送方向に沿って、その上流側から下流側に向けて配置された各クリーニング装置27A,27B,27C,27Dをそれぞれ第1、第2、第3及び第4のクリーニング装置と称することにする。
【0029】
以上説明した画像形成装置がタンデム方式の画像形成装置の一例であるが、その際、前述のドラム状の像担持体2A,2B,2C,2Dに代えて、複数の支持ローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の像担持体を用いることもでき、また互いに異なる色のトナー像が形成される像担持体を、例えば2つ又は3つ、或いは5つ以上設けることもできる。像担持体は少なくとも2つ設けられるものである。要するに、タンデム方式の画像形成装置は、転写材の搬送方向に沿って配列された少なくとも2つの像担持体と、その各像担持体に異なる色のトナー像をそれぞれ形成する現像装置と、転写材にトナー像を転写したあとの各像担持体表面に残留する転写残トナーをそれぞれ除去するクリーニング装置とを具備するものである。かかる構成を画像形成装置の基本構成とする。
【0030】
また、図1に示した画像形成装置においては、前述のように、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、その転写材担持体上に付着したトナーを除去するクリーナが設けられている。
【0031】
上述のタンデム方式の画像形成装置に前述のトナーリサイクル方式を採用することによって、トナーの消費量を減らすことができ、資源の有効利用を図ることができる。かかるトナーリサイクル方式の具体的構成例を図2を参照して以下に説明する。
【0032】
図2に示すように、プロセスカートリッジ18Aはトナーリサイクル手段47(図1には示さず)を有し、ここに例示したトナーリサイクル手段47は、クリーニング装置27Aのクリーニングケース28と、現像装置22Aのトナー容器33とに接続されてこれらを連通するトナー戻しダクト31と、そのダクト31内に配置されたトナー搬送部材の一例であるトナー搬送スクリュー32とを有している。
【0033】
クリーニング部材の一例であるクリーニングブラシ29とクリーニングブレード30とによって、像担持体2Aから除去された転写残トナーは、クリーニングケース28内に配置されて回転駆動されるトナー排出スクリュー48によって、そのケース28からトナー戻しダクト31に運ばれる。このときトナー搬送スクリュー32は、図示していない駆動装置により回転駆動されていて、これによりトナー戻しダクト31に運ばれたトナーは、トナー戻しダクト31内を搬送され、現像装置22Aのトナー容器33に戻される。このトナーは、前述のようにトナー貯留容器からトナー容器33に運ばれたトナーと共に、トナー補給ローラ36の回転によって現像ケース23内の現像剤D中に補給され、像担持体2Aに形成された静電潜像の可視像化に供される。このように、トナーリサイクル手段47は、クリーニング装置によって像担持体から除去された転写残トナーを、その像担持体にトナー像を形成する現像装置に戻す用をなすものである。
【0034】
クリーニング装置に回収された転写残トナーをトナー戻しダクトにより直接、現像装置に戻す代りに他の各種態様で転写残トナーを現像装置に戻すようにトナーリサイクル手段を構成することもできる。例えば、転写残トナーを前述のトナー貯留容器に搬送し、その容器内の新トナー、又は当該貯留容器から排出された新トナーに転写残トナーを混ぜ合せ、そのトナーを現像装置に搬送することにより、転写残トナーを現像装置に戻すように、トナーリサイクル手段を構成することもできる。
【0035】
トナーリサイクル手段47は、全てのクリーニング装置27A乃至27Dと、その各クリーニング装置に対応する各現像装置22A乃至22Dとの間にそれぞれ設けることもできるし、一部のクリーニング装置とこれに対応する現像装置との間にだけ設けることもできるが、転写材搬送方向最上流側の第1の像担持体2A以外の像担持体用のクリーニング装置と現像装置の間にトナーリサイクル手段を設けた場合、前述のように、その現像装置においてトナーの混色が発生するおそれがある。
【0036】
例えば、第4の像担持体2D用のクリーニング装置27Dと現像装置22Dの間にトナーリサイクル手段を設けた場合、その像担持体上の第4の色のトナー像を転写材Sに転写する際、当該転写材上には、第1の色のトナー像、第2の色のトナー像及び第3の色のトナー像が既に形成されているので、その各トナー像のトナーが第4の像担持体2Dに転移し、その転移したトナーが、第4の像担持体2D上の転写残トナー(第4の色のトナー)と共に、第4のクリーニング装置27Dによって除去され、これらのトナーがトナーリサイクル手段によって第4の現像装置22Dに搬送される。このようにして、第4の現像装置22Dにおいてトナーの混色が発生し、かかるトナーによって像担持体2D上にトナー像を形成すると、そのトナー像の色味が本来の第4の色のトナー像と多少異なったものとなってしまい、そのトナー像を転写材に転写すると、最終的に得られる記録画像の色再現性が劣化するおそれがある。
【0037】
転写材上のトナーが上述のように像担持体上に転写することを逆転写現象、そのトナーを逆転写トナーと称することにすると、本発明者が転写条件(トナーを転写材へ転写させる転写電界を発生させるための転写装置に印加する電圧)と、上述の逆転写現象との対応を調べたところ、図3に示すように逆転写トナー量が最小となる条件は存在するが、逆転写トナー量が「0」となる条件は存在しないことが判明した。これは、逆転写トナーは静電力により感光体側に移動しているのではないことを示唆しており、それ以外の力に依存していると考えられる。これらの力は通常では制御できないので、逆転写トナーの発生をなくすことはできない。
【0038】
そこで、本発明者は、さらに、全てのクリーニング装置27A乃至27Dと、そのそれぞれに対応する現像装置22A乃至22Dとの間にトナーリサイクル手段47をそれぞれ設けて、トナーの混色がいかに発生するかにつき詳細に検討した。その結果、次の点が明らかとなった。
【0039】
先ず、第1の像担持体2A用のクリーニング装置27Aと現像装置22Aとの間にトナーリサイクル手段47を設けても、その像担持体2Aよりも転写材搬送方向上流側に像担持体は存在しないので、第1のクリーニング装置27Aは、第1の像担持体上の第1の色のトナーのみを除去し、従って第1の現像装置22Aにおいてトナーの混色が発生することはない。
【0040】
また、第2の像担持体2Bには、第1の色のトナー像の転写された転写材Sが通過するのに対し、第3の像担持体2Cには、第1及び第2の色のトナー像が重ねて転写された転写材が通過し、さらに第4の像担持体2Dには、第1乃至第3の3色のトナー像が重ねて転写された転写材Sが通過するので、第2の像担持体2Bへの異色トナーの転移量よりも、第3の像担持体2Cへの異色トナーの転移量が増え、さらに第3の像担持体2Cへの異色トナーの転移量よりも第4の像担持体2Dへの異色トナーの転移量が増大する。従って、第2の現像装置22Bよりも第3の現像装置22Cにおける方がトナーの混色の発生が著しくなり、第4の現像装置22Dにおいてトナーの混色の発生が最も著しくなる。このように、転写材搬送方向最上流側の現像装置を除く複数の現像装置のうち、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置よりも、下流側に位置する現像装置の方が、トナーの混色が発生しやすくなる。
【0041】
第1のクリーニング装置27Aには、第1の色のトナーのみが存在し、第2のクリーニング装置27Bには第1の色のトナーと第2の色のトナーが存在し、また第3のクリーニング装置27Cには第1、第2及び第3の色のトナーが存在し、さらに第4のクリーニング装置27Dには、第1、第2、第3及び第4の色のトナーが存在する。転写材搬送方向に関してN番目に位置するクリーニング装置には、N番目の像担持体に形成されるトナー像の色のトナーと、これよりも上流側に位置する像担持体に形成されるトナー像の色のトナーが存在するのである。このようなことは、像担持体の数が4つ以外の場合も全く同様に生じる現象である。
【0042】
上述した知見に基づき、本例の画像形成装置は、前述の基本構成の画像形成装置において、転写材の搬送方向最上流側に位置する像担持体から転写残トナーを除去するクリーニング装置とその最上流側に位置する像担持体にトナー像を形成する現像装置との間に、前述のトナーリサイクル手段47を設ける一方、転写材の搬送方向最下流側に位置する像担持体から転写残トナーを除去するクリーニング装置とその最下流側に位置する像担持体にトナー像を形成する現像装置との間には、トナーリサイクル手段を設けないように構成されている。
【0043】
上記構成は、像担持体が少なくとも2つ設けられた画像形成装置であれば全て適用できるものであり、図1に示した例のように、像担持体が3つ以上設けられた画像形成装置の場合には、転写材の搬送方向最上流側の像担持体と最下流側の像担持体の間に位置する像担持体用のクリーニング装置と現像装置の間には、トナーリサイクル手段を設けても、またこれを設けなくともよい。
【0044】
上述の構成を図1に示した画像形成装置に対応させて、より具体的に説明すると次のとおりである。
【0045】
▲1▼第1乃至第3の像担持体2A,2B,2C用の各クリーニング装置27A,27B,27Cと、そのそれぞれに対応する各現像装置22A,22B,22Cとの間に、トナーリサイクル手段47をそれぞれ設け、第4の像担持体2D用の第4のクリーニング装置27Dと第4の現像装置22Dの間には、トナーリサイクル手段を設けないようにする。これを第1の具体例と称することにすると、この第1の具体例の構成によると、全てのクリーニング装置と現像装置の間にトナーリサイクル手段をそれぞれ設けた場合に、トナーの混色の発生が最も著しくなる第4の現像装置22Dにおけるトナーの混色の発生を阻止でき、これによって転写材上に最終的に形成される記録画像の色再現性劣化を防止し、ないしはこれを効果的に抑制することができる。
【0046】
▲2▼上述の第1の具体例の構成において、第3の像担持体2C用の第3のクリーニング装置27Cと第3の現像装置22Cとの間にもトナーリサイクル手段を設けない。これを第2の具体例とする。この構成によると、全てのクリーニング装置と現像装置の間にトナーリサイクル手段をそれぞれ設けた場合に、トナーの混色の発生が最も著しくなる第4の現像装置22Dと、その次にトナーの混色の発生が著しくなる第3の現像装置22Cにおけるトナーの混色発生を阻止でき、記録画像の色再現性の劣化をより効果的に防止することができる。
【0047】
▲3▼上述の第2の具体例の構成において、第2の像担持体2B用の第2のクリーニング装置27Bと第2の現像装置22Bとの間にもトナーリサイクル手段を設けない。これを第3の具体例とする。この構成は、第1の像担持体2A用の第1のクリーニング装置27Aと第1の現像装置22Aの間にだけトナーリサイクル手段47を設けるものであり、第2の現像装置22Bにおけるトナーの混色発生も阻止でき、記録画像の色再現性の劣化をより一層効果的に防止できる。
【0048】
上述のいずれの具体例においても、第1のクリーニング装置27Aと第1の現像装置22Aの間にはトナーリサイクル手段47が設けられているので、トナーの消費量の低減を達成できる。前述のように、第1のクリーニング装置27Aと第1の現像装置22Aの間にトナーリサイクル手段47を設けても、その現像装置22Aにおけるトナーの混色は発生しない。
【0049】
また、上述の各構成の画像形成装置において、トナーリサイクル手段によって転写残トナーが戻される現像装置のうち、転写材搬送方向最下流側に位置する現像装置が、像担持体にブラックトナー像を形成するブラック現像装置として構成されていることが好ましい。混色が最も発生しやすい現像装置によって、像担持体にブラックトナー像を形成するのである。
【0050】
例えば、前述の第1の具体例の場合には、第1乃至第3のクリーニング装置27A,27B,27Cとその各クリーニング装置に対応する現像装置22A,22B,22Cとの間にそれぞれトナーリサイクル手段47が設けられるので、これらの現像装置のうち、転写材搬送方向最下流側の第3の現像装置22Cが、像担持体2Bにブラックトナー像を形成するブラック現像装置として構成される。また、第2の具体例の場合には、トナーリサイクル手段によって転写残トナーが戻される現像装置22A,22Bのうち転写材搬送方向最下流に位置する現像装置が第2の現像装置22Bとなるので、この現像装置22Bをブラック現像装置として構成する。他の3つの現像装置のそれぞれによって、各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、及びシアントナー像がそれぞれ形成されるが、そのどの現像装置によっていかなる色のトナー像を形成するかは適宜選択できる。
【0051】
イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーに、異色のトナーが混った場合、その混色は、イエロートナーの場合が一番目立ち、大きく色味が変化するが、ブラックトナーの場合には、その混色は目立たず、その色味変化は最も少ない。上述の構成では、トナー混色の最も発生しやすい現像装置によって、混色の目立たないブラックトナーのトナー像を像担持体に形成するのである。これにより、その現像装置に混色が発生しても、その現像装置により像担持体に形成されたブラックトナー像の色味変化を抑えることができ、結局、転写材上に最終的に形成される記録画像の色再現性の低下を効果的に防止することが可能となる。
【0052】
また、前述の基本構成の画像形成装置において、転写材の搬送方向最上流側に位置する像担持体から転写残トナーを除去するクリーニング装置とその最上流側に位置する像担持体にトナー像を形成する現像装置との間に前述のトナーリサイクル手段を設けると共に、その最上流側に位置する像担持体以外の少なくとも1つの像担持体から転写残トナーを除去するクリーニング装置と該像担持体にトナー像を形成する現像装置との間にトナーリサイクル手段を設け、トナーリサイクル手段によって転写残トナーが戻される現像装置のうち、転写材搬送方向最下流側に位置する現像装置を、像担持体にブラックトナー像を形成するブラック現像装置として構成することもできる。この構成も、像担持体が4つ以外の数、設けられた画像形成装置にも適用できる。
【0053】
より具体的に示すと、図1に示した第1のクリーニング装置27Aと第1の現像装置22Aとの間にトナーリサイクル手段47を設け、第2乃至第4のクリーニング装置27B,27C,27Dと、そのそれぞれに対応する現像装置22B,22C,22Dとの間の少なくとも1つに、トナーリサイクル手段47を設け、トナーリサイクル手段47が接続された現像装置のうちの最も転写材搬送方向下流側の現像装置をブラック現像装置として構成するのである。例えば、全てのクリーニング装置27A,27B,27C,27Dと、その各クリーニング装置に対応する各現像装置22A,22B,22C,22Dの間にトナーリサイクル手段を設けた場合には、転写材搬送方向最下流側の現像装置22Dが、像担持体2Dにブラックトナー像を形成するブラック現像装置として構成される。
【0054】
上述した構成の画像形成装置の場合も、混色の最も発生しやすい現像装置が、混色による色味変化の最も少ないブラックトナー像を像担持体に形成するので、最終記録画像の色再現性の低下を抑えることができる。しかも少なくとも2つのクリーニング装置と、そのそれぞれに対応する現像装置との間にトナーリサイクル手段47が設けられるので、トナーの消費量を効果的に低減することができる。
【0055】
また、上述した各構成の画像形成装置において、転写材の搬送方向最上流側に位置する像担持体にトナー像を形成する現像装置が、像担持体にイエロートナー像を形成するイエロー現像装置として構成されていると有利である。第1の現像装置22Aが像担持体2Aにイエロートナー像を形成するように、その現像装置22Aのトナー容器33から現像ケース23にイエロートナーを供給するようにして、当該現像装置22Aをイエロー現像装置として構成するのである。
【0056】
トナーリサイクル手段47によって第1の現像装置22Aに転写残トナーが戻されても、その現像装置22Aにおいてトナーの混色は発生しないが、上述した構成は、かかる混色の発生しない第1の現像装置22Aによって、混色による色味変化の最も著しいイエロートナー像を像担持体上に形成するものである。これにより、転写材に転写された最終記録画像の色再現性の低下を効果的に防止することができる。
【0057】
この構成は、前述のいずれの画像形成装置にも適用できるものであるが、この構成に代え、トナーリサイクル手段により転写残トナーが戻されない現像装置を、像担持体にイエロートナー像を形成するイエロー現像装置として構成するようにしてもよい。例えば、前述の第1の具体例においては、転写材搬送方向最下流側の第4のクリーニング装置27Dと、これに対応する第4の現像装置22Dの間には、トナーリサイクル手段が設けられないので、その現像装置22Dをイエロー現像装置として構成する。また前述の第2の具体例においては、第3及び第4のクリーニング装置27C,27Dと、これらに対応する各現像装置22C,22Dとの間にトナーリサイクル手段が設けられていないので、第3及び第4の現像装置22C,22Dのいずれかをイエロー現像装置として構成する。このようにすれば、イエロー現像装置において、混色による色味変化の激しいイエロートナーに他の色のトナーが混ることを阻止でき、最終画像の色再現性の劣化を効果的に防止することができる。他の現像装置によっていかなる色のトナー像を形成するかは適宜定めることができる。この構成も、先に説明した各構成の画像形成装置に適用できるものである。
【0058】
クリーニング装置と現像装置の間にトナーリサイクル手段を設け、転写残トナーをその現像装置に戻すように構成すると、その現像装置においてトナーの混色が発生することは先に説明したとおりであるが、その混色トナーの一部を現像装置外に排出させてやり、混色のないトナーを当該現像装置の現像ケース23に補給してやれば、当該現像装置におけるトナーの混色を低減でき、この現像装置により形成されるトナー像の色味変化を極く少なくし、或いはこれを実質的になくすことができる。このように現像装置から混色トナーを排出させるモードを混色トナー消費モードと称することにすると、このモードは例えば次のようにして実行される。
【0059】
仮に、図1に示した第2のクリーニング装置27Bと、第2の現像装置22Bとの間に、図2に示したトナーリサイクル手段47が設けられているものとする。このクリーニング装置27Bと現像装置22Bを有する第2のプロセスカートリッジ18Bは、図2に示した第1のプロセスカートリッジ18Aと同じく構成されているので、図2を参照して、第2のプロセスカートリッジ18Bによる動作を説明する。
【0060】
像担持体2Bから転写材Sにトナー像を転写する画像形成時以外の時期に、像担持体2Bを矢印B方向に回転させながら、帯電ローラ20によって像担持体2Bの表面を帯電し、その帯電面の全体又は一部をレーザ書き込みユニット21(図1)から出射するレーザ光Lによって露光し、第2の現像装置22Bによって、露光した像担持体表面にトナーを静電的に付着させる。像担持体表面を帯電させずに、その像担持体を露光してもよい。次いで、図1に示した転写ブラシ9Bにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して、像担持体2B上のトナーを、矢印A方向に駆動される転写ベルト8上に転写する。このとき図1に示したクリーナ41のクリーニングローラ42には、転写ベルト8上に転写されたトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されており、従って転写ベルト8上のトナーはクリーニングローラ42に静電的に移行し、転写ベルト8が清掃される。クリーニングローラ42に移行したトナーは、前述のようにブレード43によりクリーニングローラ42から掻き取られ、ダクト45を通して廃トナーボトル46に運ばれる。かかる混色トナー消費モードの制御が図示していない制御手段によって実行されるのである。
【0061】
上述のように、第2の現像装置22Bの現像ケース23内の混色トナーの一部が排出され、これが廃トナーボトル46に廃棄される。そして、その減少した分のトナーが、トナー容器33を介して、トナー貯留容器から現像ケース23に補給される。このようにして、現像装置22Bの混色トナーの量が減少し、当該現像装置22Bによって、色味の変化のない、或いはその変化の少ないトナー像を像担持体2Bに形成することができ、最終記録画像の色再現性の低下を防止することができる。
【0062】
上述の混色トナー消費モードは、画像形成動作を行う毎に実行することもできるが、このようにすると、廃トナーボトル46に廃棄されるトナーの量が増え、トナーリサイクル手段を設けた目的が失われるおそれがあるので、画像形成動作が所定回数、例えば100回、500回、700回或いは1000回行われる毎に、1回の混色トナー消費モードを実行するように構成することが好ましい。その際、1回の混色トナー消費モードの実行によって、例えば現像ケース内のトナーの約半分、或いは1/3程度排出させる。
【0063】
上述の混色トナー消費動作は、転写材搬送方向最上流側の現像装置22Aにおいては行われないが、トナーリサイクル手段によって転写残トナーを戻される他の全ての現像装置において行われる。現像装置22Aにて混色トナー消費動作を行わないのは、最上流側の現像装置22Aにトナーリサイクル手段47によって転写残トナーが戻されても、その現像装置22Aにおいては、元々トナーの混色は発生しないからである。
【0064】
上述した構成は、少なくとも2つの像担持体を有する画像形成装置であって、各クリーニング装置と各現像装置との間にトナーリサイクル手段が設けられた画像形成装置に対して広く適用できるものである。すなわち、前述の基本構成の画像形成装置に、前述の転写材担持体と、クリーナを付加した画像形成装置において、クリーニング装置により像担持体から除去された転写残トナーを、その像担持体にトナー像を形成する現像装置に戻すトナーリサイクル手段を、各クリーニング装置と、該クリーニング装置により転写残トナーが除去される像担持体にトナー像を形成する現像装置との間にそれぞれ設けると共に、該像担持体から転写材にトナー像を転写する時期以外の時期に、転写材搬送方向最上流側に位置する現像装置を除く現像装置により、像担持体上にトナーを付着させ、該トナーを上記転写材担持体上に転写し、その転写したトナーを上記クリーナにより除去する混色トナー消費モードの実行を制御する制御手段が設けられているのである。
【0065】
先に説明したように、転写材搬送方向最上流側の現像装置を除く複数の現像装置のうち、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置よりも、下流側に位置する現像装置の方が、トナーの混色が発生しやすい。従って、上述の混色のトナー消費モードが少なくとも2つの現像装置によって実行され、しかもその混色トナー消費モードを、画像形成動作が或る回数行われる毎に実行するように構成した場合、転写材搬送方向下流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度を、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度よりも高く設定することが好ましい。
【0066】
例えば、図1に示した第1乃至第4のクリーニング装置27A乃至27Dと、その各クリーニング装置にそれぞれ対応する各現像装置22A乃至22Dの間の全てにトナーリサイクル手段47を設けた場合には、第2の現像装置22Bの現像ケース内のトナーを、像担持体2Bを介して転写ベルト8に排出させる混色トナー消費モードを、画像形成動作が例えば1000回行われる毎に実行し、第3の現像装置22Cの現像ケース内のトナーを像担持体2Cを介して転写ベルト8に排出させる混色トナー消費モードを、画像形成動作が例えば700回行われる毎に実行する。さらに、第4の現像装置22Dの現像ケース内のトナーを像担持体2Dを介して転写ベルト8に排出させる混色トナー消費モードは、画像形成動作が例えば500回行われる毎に実行する。このように、トナーの混色が発生しやすい現像装置に対するトナー消費モードの実行頻度を高めることにより、転写材S上に転写されたトナー像の色再現性の劣化を効果的に防止でき、しかも無駄なトナーの消費量を抑えることができる。
【0067】
ここで、先にも説明したように、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーに異色のトナーを混ぜ合せた場合、その混色はイエロートナーの場合が一番目立ち、ブラックトナーの場合には目立ち難い。このような特性は、「混色余裕度」として表わすことができる。ここに言う混色余裕度とは、或る色のトナーに他の色のトナーを混ぜ合せたときに、元のトナーの色と、混ぜ合せ後のトナーの色の色差の大小を意味し、その差の値が大きい程、混色余裕度は低い。色差とは、よく知られているように、2つの知覚色の色空間における距離である。
【0068】
イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを比較すると、イエロートナーの混色余裕度が一番低く、マゼンタトナーの混色余裕度が次に低く、シアントナーの混色余裕度がその次に低く、ブラックトナーの混色余裕度が一番高い。図4乃至図6はこの性質を示す実験結果の一例である。
【0069】
図4は、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを含む380gの重量の二成分系現像剤を各現像装置に収容して転写材上にそれぞれトナー像を形成したときの各トナー像の色と、その各現像剤に1g,2g,3g及び4gのイエロートナーを順次混入した各現像剤によって形成した各トナー像の色との色差ΔEを示している。図4から判るように、ブラックトナーの場合の色差は、イエロートナーの混入量がいかなるときもほとんど変化せず、シアントナーとマゼンタトナーの場合の色差の変化状態はほぼ同等である。
【0070】
図5は、イエロー、シアン及びブラックの各トナーを含む二成分系現像剤によりそれぞれトナー像を形成したときの各トナー像の色と、その各現像剤に1g,2g,3g,4gのマゼンタトナーを順次混入したときの各現像剤によって形成した各トナー像の色との色差ΔEを示しており、この場合の他の条件は図4の場合と変りはない。図5から判るように、ブラックトナーの場合の色差は、図4の例と同様に、マゼンタトナーの混入量がいかなるときもほとんど変化せず、イエロートナーの場合の色差は、これに混入するマゼンタトナーの量が増大するに従って大きく変化している。またシアントナーの場合の色差の変化は、イエロートナーとブラックトナーの場合のほぼ中間となっている。
【0071】
最後に、図6は、イエロー、マゼンタ及びブラックの各トナーを含む二成分系現像剤によりそれぞれ形成した各トナー像の色と、その各現像剤に1g,2g,3g,4gのシアントナーを順次混入したときの各現像剤によって形成した各トナー像の色との色差ΔEを示している。他の条件は、図4の場合と同一である。図6から判るように、ブラックトナーの場合の色差は、図4及び図5の例と同じく、シアントナーの混入量がいかなるときも変化しない。イエロートナーの場合の色差は、シアントナーの混入量が増大するに従って、図4及び図5の例の場合と同等か、又はそれ以上に大きくなっている。またマゼンタトナーの場合の色差も、イエロートナー程ではないが、シアントナーの混入量の増大に伴って大きくなっており、図5のシアントナーの場合の色差の変化よりも大きくなっている。
【0072】
上述したところから理解されるように、各色のトナーの混色余裕度は、その低いものからイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーの順になる。異色トナーの混入による色味変化の激しさが、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーの順となるのである。
【0073】
そこで、図1に示した各クリーニング装置27A乃至27Dと、その各クリーニング装置に対応する現像装置22A乃至22Dの間の全てにリサイクル手段47を設けた場合、第1の現像装置22Aをイエロー現像装置、第2の現像装置22Bをマゼンタ現像装置、第3の現像装置22Cをシアン現像装置、第4の現像装置22Dをブラック現像装置とし、その各現像装置によって各像担持体2A乃至2Dにイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像をそれぞれ形成するように構成すると、次に示すように、トナーの混色による影響を最小限に抑えることができる。
【0074】
▲1▼第1の現像装置22Aにはトナーの混色は発生しないので、その現像装置22Aによって、混色余裕度の一番低いイエロートナー像を形成しても、混色によるトナー像の色再現性の低下が発生することはない。
▲2▼また、第4の現像装置22Dにおけるトナーの混色は最も著しいが、この現像装置22Dによって一番混色余裕度の高いブラックトナー像を形成するので、混色によるトナー像の色再現性の低下を防止できる。
▲3▼さらに、第2の現像装置22Bでは、トナーの混色がさほど著しくないので、混色余裕度の比較的低いマゼンタトナーによってトナー像を形成しても、トナー像の色再現性が大きく劣化することはない。
▲4▼また、トナーの混色が比較的多い第3の現像装置22Cでは、混色余裕度が比較的高いシアントナーによってトナー像を形成するので、トナー像の色再現性が大きく劣化することはない。
【0075】
上述のようにして、全ての像担持体2A乃至2D上の転写残トナーを各現像装置において再利用すると共に、転写材上に転写されたフルカラートナー像の色再現性の劣化を最小限に抑えることができる。
【0076】
上述した考えは、各現像装置において、レッド、グリーン、ブルー及びブラックのトナーによって各像担持体上にトナー像をそれぞれ形成する画像形成装置や、これらの色のトナーのいずれか2つ又は3つの色のトナーによって各像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置などにも適用できるものである。レッド、グリーン、ブルー及びブラックの各色のトナーの混色余裕度を、それぞれR、G、B、BKで表わした場合、R<G<B<BKの順で混色余裕度が大きくなる。
【0077】
このように、上述した構成は、適宜な色のトナーを用いる画像形成装置に適用できるものであり、要は、前述の基本構成の画像形成装置において、各クリーニング装置と、その各クリーニング装置により転写残トナーが除去される像担持体にトナー像を形成する各現像装置との間に、リサイクル手段をそれぞれ設けると共に、転写材搬送方向に互いに隣り合って位置する2つの現像装置のうち、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置は、転写材搬送方向下流側に位置する現像装置よりも、混色余裕度の低いトナーによって像担持体にトナー像を形成するのである。
【0078】
本発明は、プリンタ以外の各種画像形成装置にも適用でき、また上述した実施形態例の構成に限定されるものではなく、さらに上述した各構成を適宜組み合せて、画像形成装置を構成することもできる。
【0084】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、トナーリサイクル手段を設けることにより、トナーの消費量を減らすことができ、しかも現像装置において生じた混色トナーの少なくとも一部を、混色トナー消費モードの実行により、現像装置から排出させることができるので、トナーの混色による画像の色再現性の劣化をより効果的に抑えることができる。
【0085】
請求項2に係る発明によれば、トナーの混色による色再現性の劣化を効果的に抑えることができると共に、混色トナー消費モードの実行により消費されるトナーの量が過多となる不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の一例を示す垂直断面図である。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】転写電界を発生させるために転写装置に印加する電圧と逆転写トナー量の関係を示す図である。
【図4】各色のトナーの混色余裕度を説明する図である。
【図5】各色のトナーの混色余裕度を説明する図である。
【図6】各色のトナーの混色余裕度を説明する図である。
【符号の説明】
2A 像担持体
2B 像担持体
2C 像担持体
2D 像担持体
22A 現像装置
22B 現像装置
22C 現像装置
22D 現像装置
27A クリーニング装置
27B クリーニング装置
27C クリーニング装置
27D クリーニング装置
41 クリーナ
47 トナーリサイクル手段
A 転写材搬送方向
S 転写材
Claims (2)
- 転写材の搬送方向に沿って配列された少なくとも2つの像担持体と、その各像担持体に異なる色のトナー像をそれぞれ形成する現像装置と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、該転写材にトナー像を転写したあとの各像担持体表面に残留する転写残トナーをそれぞれ除去するクリーニング装置と、前記転写材担持体上に付着したトナーを除去するクリーナとを具備する画像形成装置において、
クリーニング装置により像担持体から除去された転写残トナーを、その像担持体にトナー像を形成する現像装置に戻すトナーリサイクル手段を、各クリーニング装置と、該クリーニング装置により転写残トナーが除去される像担持体にトナー像を形成する現像装置との間にそれぞれ設けると共に、該像担持体から転写材にトナー像を転写する時期以外の時期に、転写材搬送方向最上流側に位置する現像装置を除く現像装置により、像担持体上にトナーを付着させ、該トナーを前記転写材担持体上に転写し、その転写したトナーを前記クリーナにより除去する混色トナー消費モードの実行を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記混色トナー消費モードは、少なくとも2つの現像装置によって実行されると共に、画像形成動作が或る回数行われる毎に実行され、転写材搬送方向下流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度は、転写材搬送方向上流側に位置する現像装置により行われる混色トナー消費モードの実行頻度よりも高く設定されている請求項1に記載の画像形成装置。
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