JP4054570B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等における電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体と像担持体クリーニング装置とを備え、像担持体クリーニング装置により回収されたトナーを再使用するカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスでも大量のカラー文書が取り扱われるようになり、以前にも増してカラープリンタ、カラー複写機などのカラー画像形成装置の需要が高まりつつある。
【０００３】
従来、フルカラー画像形成装置としては、１つの像担持体としての感光体に複数の現像器が接触可能に配置され、感光体一回転毎に各々の色のトナー像を作成し、該トナー像を紙やＯＨＰシートなどの転写材上に転写してカラートナー像を作成する、いわゆる１ドラム構成のものがある。またこの１ドラム構成のカラー画像形成装置には、感光体上の各色のトナー像を中間転写体上に一次転写して重ね合わせた後、転写材上に一括して二次転写する中間転写方式のものと、感光体上の各色のトナー像を転写ドラムなどに保持された転写紙に順次転写してカラートナー像を作成する直接転写方式のものとがある。また、感光体を２つ用いた構成のものもある。
上記１又は２ドラム構成(以下、１ドラム構成等という）のフルカラー画像形成装置のほかに、高速化に対応するために、カラーごとに現像器と感光体とを設けこれらを中間転写体又は転写材表面移動方向に直線的に並べて配置した所謂タンデム方式のカラー画像形成装置が知られている。この方式のカラー画像形成装置は、感光体毎に個別に形成したそれぞれ異なる色に対応した画像の潜像を現像器により個別にトナー像化し、これら各色のトナー像を中間転写体又は転写材上に順次連続的に重ね合わせながら転写してカラー画像を得るものである。
【０００４】
ところで、２種類以上の色のトナーを用いるカラー画像形成装置においては、モノクロ画像形成装置に比して使用するトナーの種類が多く、またモノクロに比べて写真原稿の様な画像面積率が大きく色数が多い画像が出力されることが多いため、各色のトナーの消費量が比較的多くなる。しかし、近年、装置の小型軽量化の動きがあり、各色トナーを十分に収容できるような大きな貯蔵スペースを確保することが難しくなってきていることに加え、その省資源化、ランニングコスト低減等の観点から、感光体表面に残留した残留トナーを回収し、回収トナーをリサイクル使用できるようにすることが求められつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、回収トナーをリサイクル使用できるようにするためにはいくつかの問題があった。上記のような各種のカラー画像形成装置のうち前者である１ドラム構成等の装置の場合、１つの感光体表面に複数の色のトナー像が順次形成されるため、１つの感光体クリーニング装置で回収したトナーは混色率が高く、それを完全に分離してそれぞれの現像器へ戻すことは非常に困難であるので、通常、回収トナーはそのまま廃棄されることが多い。一方、後者のタンデム方式の場合、各色ごとに感光体を有しているため、各感光体クリーニング装置で回収し回収トナーを再び作像に使用するリサイクル使用は前者の方式に比べれば容易であると考えられる。しかし、後者の場合についても実際のリサイクル使用を行うには問題点がある。それは、下流側の色のプロセスへの上流側の色の混色が挙げられる。
【０００６】
例えば、４色のトナーが個別に収容されている４個の現像器を用いて、４個の感光体上にトナー像をそれぞれ形成し、該感光体上に形成された各色のトナー像を、中間転写体上に順次重ね合わせて１次転写した後、該中間転写体上のトナー像を転写材上に一括して二次転写し、上記１次転写後の感光体上に残留した各色の残留トナーを、各色の残留トナー毎に対応した４個のクリーニング装置により、各色トナー別に分けて回収する場合を考える。ただし、ここでは、上記２次転写後の中間転写体上にはトナーが残留しないものとする。
【０００７】
このような場合、１色目のトナー像が上記中間転写体に１次転写された後の感光体上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがない。従って、この１色目の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用することができる。
しかし、２色目以降の各トナー像が上記中間転写体に順次１次転写された後の感光体上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがある。つまり、この種のカラー画像形成装置においては、２色目のトナー像が中間転写体に１次転写されるときに、該中間転写体上に既に１次転写された１色目のトナーが感光体の表面に逆転写し、該感光体上に残留した２色目のトナーからなる残留トナーに、逆転写した１色目のトナーが混色することがある。同様に、感光体上の３色目のトナーからなる残留トナーには、該感光体に逆転写した１色目及び２色目のトナーが混色し、感光体上の４色目のトナーからなる残留トナーには、該感光体に逆転写した１色目、２色目及び３色目のが混色することがある。このため、上記２色目以降の各色の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用するのには問題がある。
【０００８】
ここで、回収トナーの混色を防止するための対策がいくつか提案されている。例えば、特開２０００−２４２１５２号公報の「カラー画像形成装置」では、トナー像を像担時体から中間転写体に転写する際の放電により、該中間転写体上に先に転写されたトナーの一部が正常な帯電極性とは逆の帯電極性となり、この逆帯電極性となったトナーが、次の色のトナーを転写する際、像担時体に逆転写してしまうと考え、この逆転写したトナーの帯電極性が逆であることを利用して回収する逆帯電トナー除去手段を設けることで、像担時体上での混色を防止するようにしている。
【０００９】
しかし、このようなカラー画像形成装置では、逆極性の電荷を帯びたトナーは、元来正規の帯電極性が安定であり、逆極性のトナーの帯電量は安定していない。更に、感光体に逆転写したトナーは、その電荷がほぼ「０」に近いトナーであることが多いため、上述のような逆帯電トナー除去手段では、混色トナーを完全に回収することができない。従って、このような方法では、上記回収トナーの混色を確実に防止することができない。
【００１０】
また、特開平１０−２９３４３２号公報の「画像形成装置」では、タンデム方式の装置ではないが、感光体へのトナーの逆転写の原因となるトナーの逆帯電を防止するために、転写前の地肌電位を除電する方法がとられている。ここでは、除電の程度を調節することで転写前のトナー像が飛散しないとしているが、実際には光の照射による除電では急激に電位を減少させるので、画像部のトナーは周辺に移動し像がぼけてしまう。また、転写前の地肌電位の除電が少ないと、トナー像を像担時体から中間転写体に転写する際に放電が生じ、該放電により逆帯電したトナーが感光体に逆転写してしまうため、この逆帯電トナーの感光体への逆転写による回収トナーの混色を防止することができない。このように、この画像形成装置では、回収トナーの混色を完全に防止することが非常に困難である。
【００１１】
また、特開平８−６３０６７号公報、特開２０００−２６７３６６号公報の「画像形成装置」では、クリーニングにより回収されたトナーの問題点として、トナーの凝集や帯電特性の低下をあげ、リサイクルトナーの供給比率を決めて、プロセス条件を適正化することを提案している。しかし、この画像形成装置においては、上述のような回収トナーの混色状態に着目して、該回収トナーの混色状態を検知または予測することができないため、上記回収トナーをリサイクルトナーとして再利用した際のトナーの混色による色みの変化を考慮することができず、画質低下を抑制することができない。
【００１２】
尚、色みの変化を考慮した先願としては、特開平９-６２０１号公報の「画像形成装置」がある。この公報では、磁性トナーと非磁性トナーを組み合わせることで、回収トナーの混色度合いを磁性トナーと非磁性トナーの比率から検知可能とし、混色度合いがあるレベル以上となった回収トナーを廃棄することを提案している。この装置によれば、確かに現像器内の混色度合いの上昇を回避することができるが、あるレベル以上に混色した回収トナーを再びリサイクル使用することができない。
【００１３】
本発明は上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、混色した回収トナーを有効にリサイクル使用できるようにするとともに、回収トナーをリサイクル使用した場合でもトナーの混色による画質低下を抑えることができるカラー画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のカラー画像形成装置は、４色の画像の各色に対応する潜像が形成される複数の像担時体と、各画像色に対応した固有色トナーを供給して該像担持体上に形成された各潜像を顕像化する複数の現像器と、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段と、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した残留トナーを回収する複数の像担持体クリーニング手段とを有するカラー画像形成装置において、上記トナーのうち、特定の１色である特定色を磁性トナー又は非磁性トナーで構成すると共に、該特定色以外の残り全ての色を該特定色が磁性トナーで構成されている場合には非磁性トナーで構成し該特定色が非磁性トナーで構成されている場合には磁性トナーで構成し、各色現像器によって形成したトナー像の像担持体上から被転写体上への転写順を、上記特定色のトナー像が１又は２番目となるよう構成し、上記転写順で２番目以降の像担持体についての上記像担持体クリーニング手段によって回収した回収トナーを磁性トナーと非磁性トナーとに分離する回収トナー分離手段と、上記転写順で２番目の像担持体についての回収トナー分離手段によって分離した磁性トナー及び非磁性トナーは、それぞれが使用された現像器に供給する第１回収トナー供給手段と、上記転写順で３番目以降の像担持体について上記回収トナー分離手段によって分離した磁性トナーと非磁性トナーとを上記特定色のトナー像を形成する現像器である特定色現像器に各々供給する第２回収トナー供給手段と、上記第２回収トナー供給による供給にあたって、上記回収トナーのうち少なくとも上記特定色のトナーと磁気特性が異なる回収トナーの上記特定色現像器への供給量を調整する供給量調整手段とを設けたことを特徴とするものである。
請求項２のカラー画像形成装置は、請求項１のカラー画像形成装置において、上記特定色現像器内のトナーにおける該特定色と異なる色の混入状態を検知する混色状態検知手段を設け、上記供給量調整手段によって調整する該特定色のトナーと磁気特性が異なる回収トナーの該特定色現像器への供給量を該混色状態検知手段による検知結果に基づいて決定することを特徴とするものである。
請求項３のカラー画像形成装置は、請求項２のカラー画像形成装置において、上記混色状態検知手段を、既に形成した画像の画像データを用いて混色状態を検知するよう構成したことを特徴とするものである。
請求項４のカラー画像形成装置は、請求項１，２又は３のカラー画像形成装置において、上記特定色をブラックとしたことを特徴とするものである。
請求項５のカラー画像形成装置は、請求項１，２，３又は４のカラー画像形成装置において、上記回収トナー分離手段として磁性フィルタを用いたことを特徴とするものである。
請求項６のカラー画像形成装置は、請求項１，２，３，４又は５のカラー画像形成装置において、上記回収トナー分離手段として磁性ローラを用いたことを特徴とするものである。
請求項１乃至６のカラー画像形成装置においては、像担持体から被転写体に転写されずに像担持体に残留したり被転写体から像担持体に逆転写することによって像担持体上に残留したりしている残留トナーをクリーニング手段によって回収し、回収トナー分離手段によってトナーの磁気特性（磁性／非磁性）を利用して分離する。複数のカラートナーのうち、特定の１色のみがそれ以外の残り全ての色のトナーとは異なる磁気特性を有するので、回収トナーを磁気特性（磁性／非磁性）によって分離することによって特定色と特定色以外とに分離することができる。更に、少なくとも特定色の回収トナーを回収トナー供給手段によってその色の現像器に戻すことにより特定色のトナーの混色率を上げることなく回収トナーをリサイクル使用することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をタンデム型中間転写方式の画像形成装置であるカラープリンタに適用した実施形態について説明する。
図１は、この発明が適用可能なプリンタの概略構成図である。図中符号１００は複写装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。複写装置本体１００には、中央に、転写ベルトとしての中間転写ベルト１０を設けている。
【００１６】
この中間転写ベルト１０は、図１に示すとおり３つの支持ローラ１４，１５，１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つのなかで第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、３つのなかで第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４つの画像形成手段１８Ｙ，Ｍ，Ｃ、Ｂを横に並べて配置してタンデム画像形成部２０を構成する。但し、これら４つのカラー順は一例であり、これに限定されるものではない。
【００１７】
図２は、タンデム画像形成部２０の部分拡大図である。タンデム画像形成部２０において、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂは、図２に示すように、ドラム状の像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂのまわりに、帯電装置６０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ、現像装置６１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ、一次転写装置、感光体クリーニング装置６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ、除電装置６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂなどを備えてなる。
【００１８】
帯電装置６０は、図示例ではローラの帯電ローラ６０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂであり、感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂに接触して電圧を印加することによりその感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂの帯電を行う。勿論，非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うことも出来る。
【００１９】
そのタンデム画像形成部２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、二次転写手段としての二次転写装置２２を備える。二次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである二次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を像保持体としてのシートＳに二次転写する。二次転写装置２２の横には、シートＳ上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、定着部材としての定着ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００２０】
上述した二次転写装置２２には、画像転写後のシートＳをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、二次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。なお、図示例では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートＳの両面に画像を記録すべくシートＳを反転するシート反転装置２８を備える。
【００２１】
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後に、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２２】
そして、個々の画像形成手段１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂでその感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂを回転し、感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂの回転とともに、まず帯電装置６０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂで感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂの表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読み取り内容に応じて上述した露光装置２１Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢからレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ上に静電潜像を形成する。
その後、現像装置６１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ上にそれぞれ、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの単色画像を形成する。不図示の駆動モータで支持ローラ１４，１５，１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送するして、その可視像を一次転写装置で中間転写ベルト１０上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂの表面は、後述の感光体クリーニング装置６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂで残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂで除電して再度の画像形成に備える。
【００２３】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートＳを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートＳを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００２４】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間にシートＳを送り込み、二次転写装置２２で転写してシートＳ上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートＳは、二次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。
【００２５】
また、感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備える。クリーニング性を高めるために外周が感光体４０に接触するブラシを併用する。本説明図では外周を感光体４０に接触導電性のファーブラシ７６を矢印方向に回転自在に備える。そして、感光体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体４０上の残留トナーを除去する。除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３と現像装置とを繋ぐトナー搬送装置８０で現像装置へと戻し、再び現像に使用する。
【００２６】
ところで、感光体上の残留トナーをリサイクル使用する場合、トナーの混色という問題が生じてしまう。
本実施形態の場合において、例えば、１色目のイエロートナー像が上記中間転写ベルト１０に１次転写された後の感光体４０Ｙ上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがない。従って、この１色目の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用することができる。
しかし、２色目以降の各トナー像が上記中間転写ベルト１０に順次１次転写された後の感光体４０Ｍ，Ｃ，Ｂ上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがある。つまり、２色目以降のトナー像が中間転写ベルト１０に１次転写されるときには、中間転写ベルト１０上に既に上流側で転写されたトナー像が存在しているため、このトナー像が感光体４０Ｍ，Ｃ，Ｂの表面に逆転写し感光体上でトナーが混色するのである。このため、２色目以降の各色の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用するのには問題がある。例えば、２色目のマゼンタトナー像が感光体４０Ｍから中間転写ベルト１０に１次転写されるときに、中間転写ベルト１０上には既に１次転写された１色目のイエロートナー像が担持された状態で１次転写ニップに進入してくる。そして感光体４０Ｍと中間転写ベルト１０とのニップ部でマゼンタトナー像が中間転写ベルト１０上に１次転写されるのと同時に中間転写ベルト１０上のイエロートナー像を形成しているイエロートナーが感光体４０Ｍ上に逆転写されてしまう。このため、感光体４０Ｍの感光体クリーニング装置６３Ｍで回収される残留トナーは、マゼンタの転写残トナーとイエローの逆転写トナーとが混色した状態で同時に回収される。これが混色である。そして、混色したトナーをそのまま現像器に供給して再使用すると、少量の混色では画質にほとんど影響ないが、大量に混色すると色みの変化即ち色差が大きくなってしまい色再現性が悪化してしまう。
【００２７】
この混色による色みの変化は、混色の程度（以下、混色度合いという）はもちろん、混色する色の組み合わせによっても異なる。
図３は、混色度合いを変化させたときの本来の色に対する差（以下、色差という）を測定した結果を示したグラフである。横軸にトナーの混色度合い（％）、縦軸に色差を示している。Ａは仮に色差変動の許容値とする。また、グラフのＢはブラックトナーに対して各色トナーが混色した場合、Ｄはシアン又はマゼンタトナーにブラックトナーが混色した場合、Ｅはイエロートナーにブラックトナーが混色した場合、Ｃ群はその他の色の組み合わせを示すものである。
【００２８】
尚、上記データを採ったときの画像形成プロセス及び各種条件は、全ての感光体４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂを非接触ローラ帯電方式により非画像部をー７００Ｖに帯電し、ＬＤにて露光した後現像装置で各色トナー像を形成した。現像された感光体上トナー像は中間転写ベルト１０へ一次転写されるわけだが、今回の実験では中間転写ベルト１０は樹脂層に表面弾性層を備え、体積抵抗が８×１０^９Ωcmのものを用い、一次転写バイアスは低電圧制御で１３００Ｖにて行った。但し、バイアス値はベルト材質によって変わってくるのはもちろんである。また、感光体４０上の残留トナーの回収は、先端が感光体４０に当接し感光体表面のトナーを除去するブレード式の感光体クリーニング装置６３を用いて行った。
【００２９】
図３より、混色する色の組み合わせによって、混色度合いによる色差の状態に差があることが分かる。特にブラックトナーは他の色と比較すると、混色による本来の色からの変化が少なく混色の影響を受けにくい。このことから、従来、各色の感光体クリーニング装置６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂで回収された回収トナーをそれぞれ元の色の現像装置６１に戻さず、全てブラックの現像装置６１Ｂに戻してリサイクル使用するものもあった。しかし、図３で示したようにブラックトナーであっても混色度合いの進行と共に色差の発生を避けることはできない。このことから、感光体クリーニング装置６３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂで回収されたトナーを再利用することなく、全て廃棄する装置が殆どである。そこで、本実施形態において、混色した回収トナーを有効にリサイクル使用できるようにするとともに、回収トナーをリサイクル使用した場合でもトナーの混色による色差という画質劣化を抑えることができるカラープリンタについて説明する。
【００３０】
本実施形態においては、４種類の色のトナーに磁性トナーと非磁性トナーとを組み合わせて用いる。具体的には、特定の１色としてブラックを選択し、このブラックトナーに磁性トナーを用い、ブラック以外のイエロー，マゼンタ，シアンの３色に非磁性トナーを用い、それぞれ一成分現像剤として用いている。そして、現像装置６１としては、非磁性トナーと磁性トナーとが混ざったトナーを現像できるよう、トナー搬送に磁力を用いない方式のものを用いている。
【００３１】
ここで、トナーの磁気特性と現像方式との関係について説明する。例えば、通常磁性トナーを現像するための現像方式として知られているものには、一成分トナーであればトナー同士の摩擦帯電により予め両極性に帯電させられたトナーをマグローラとスリーブの回転によって現像領域へと搬送するＢＭＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ・Ｍａｇｎｅｔ・Ｔｏｎｅｒ）方式や現像スリーブ上に薄層のトナー層を形成しこれを感光体４０に近接させて交流バイアスによってトナーを飛翔させて現像するジャンピング方式などがある。一方、非磁性トナーを現像するための現像方式として知られているものには、導電性あるいは表面絶縁性現像ローラにトナーを付着させて現像領域へとトナーを運ぶＮＳＰ（Ｎｏｎ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ・Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｏｍｐｏｎｅｍｔ・Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ・Ｐｒｏｃｅｓｓ）方式や非磁性トナージャンピング方式、二成分トナーであれば磁気ブラシ現像方式などがある。
【００３２】
本実施形態のカラープリンタの各現像装置６１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂには混色したトナーを現像に再使用する場合があるため、上記各種の現像方式から磁性トナー、非磁性トナーを共に現像できる方法を用いる必要がある。磁性トナー、非磁性トナーともに現像できる現像方法としては、トナー搬送に磁力を用いない方式であるＮＳＰ方式や非磁性トナージャンピング方式等が考えられる。そこで、本実施形態においてはＮＳＰ方式の現像装置を用いた。
【００３３】
本実施形態においては、図２に示すように、ブラックトナー像を担持する感光体４０Ｂの感光体クリーニング装置６３Ｂで回収した回収とナーをブラック現像装置６１Ｂに供給する回収トナー供給手段として、トナー搬送装置８０Ｂを設け、回収トナーを再び現像に使用できるようにしている。更に、ブラックトナー像を担持する感光体４０Ｂの感光体クリーニング装置６３Ｂで回収したトナーを磁性トナーと非磁性トナーとに分離するための回収トナー分離手段として、磁性フィルタを設けている。
【００３４】
トナー搬送装置８０Ｂは、感光体クリーニング装置６３Ｂから現像装置６１Ｂに向けて回収トナーが供給できるようトナー搬送路を有している。更に、トナー搬送路の途中に磁性フィルタを設け、ここで磁性トナーのみトラップして磁性トナー即ちブラックリサイクルトナーと非磁性トナーとに分離するようにしている。磁性フィルタで磁極特性の異なるトナーを分離するための構成としては、磁気勾配を生じさせれば良く、大きな磁気勾配を生じさせる方法としてフィルタにステンレス細線を用いる方法がある。具体的には、ステンレス細線をメッシュ状に形成して磁界の中に置き、磁性トナーと非磁性トナーとが混在する回収トナーを通過させて磁性トナーのみをフィルタに付着させて分離するのである（高勾配磁気分離法）。また、分離を助けるためにトナーの乗ったメッシュ上からエアー等を吹きつけてもよい。これによって、より効果的に分離することができる。このうようにしてブラック現像装置６１Ｂの回収トナーをブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーとに分離した後に、それぞれを異なる貯留部に貯留しておく。
【００３５】
ここで、ブラックリサイクルトナーに関しては、混色のない純粋なブラックトナーであるからそのままブラック現像装置６１Ｂへ供給しても問題無い。しかし、非磁性リサイクルトナーに関してはそのままブラック現像装置６１Ｂへ補給し続けると、ブラックの色みが変わってしまうのは先述の通りである。しかし、非磁性リサイクルトナーを使用せず廃棄してしまうのは省資源化、ランニングコスト低減等の観点からも避けたいことである。そこで、供給量調整手段によってブラック現像装置６１Ｂへのリサイクルトナーの供給量をブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーとで調整している。いかに、供給量調整手段についての詳細を説明する。
【００３６】
図４は、トナーの混色による色差という画質劣化を抑えることができるリサイクルトナーの補給に関するフローチャートである。画像データからブラックトナーのトナー消費量Ｍを計算する（ステップ１）。また、トナー消費量Ｍ分のトナーを供給することから、ブラックリサイクルトナー、非磁性リサイクルトナーのそれぞれのブラック現像装置６１Ｂへの供給量を記憶しておくことでその時点での非磁性トナーの混色度合いＰも算出することができる。これが即ち、画像データを用いて混色状態を検知する混色状態検知手段である。また、図３のデータより、ブラック現像装置６１Ｂへの非磁性リサイクルトナーの混色度合いの許容限界としての限界混入率Ｐｌｉｍｉｔも得ることができる。これらトナー消費量Ｍ、非磁性トナーの混入率Ｐ、及び限界混入率Ｐｌｉｍｉｔから、現像装置６１Ｂに供給可能な非磁性リサイクルトナーの最大供給可能量Ｍｍａｘを計算する（ステップ２）。そして、Ｍ＜Ｍｍａｘのとき（ステップ３でＹ）、トナー消費量Ｍが非磁性リサイクルトナーの最大供給可能量Ｍｍａｘより少ないため、消費量分の非磁性リサイクルトナーを現像装置６１Ｂに補給する（ステップ４）。一方、Ｍ＜Ｍｍａｘでないとき（ステップ３でＮ）、最大供給可能量Ｍｍａｘだけ非磁性リサイクルトナーを補給し（ステップ５）、残りをブラックリサイクルトナーで補給する（ステップ６）。その後、ステップ４、又はステップ５及び６によって補給したリサイクルトナーの種類と量とから、現在の混色度合いを計算しＰとする。このように、ブラック磁性トナーと非磁性リサイクルトナーとの補給量を混色度合いＰ等に基づいて調整することによって、トナーの混色による色差という画質劣化を抑えつつ、リサイクルトナーを現像に使用することができるようになる。
【００３７】
尚、上記混色度合いの許容限界である限界混入率Ｐｌｉｍｉｔについてはあらかじめ設定しておいてもよいが、その他の方法として、例えばユーザー側で適宜選択的に設定しなおすことができるようにしてもよい。ユーザー側で限界混入率Ｐｌｉｍｉｔを選択することによって、例えば、完全に黒い画像の必要な場合には非磁性リサイクルトナーの供給を止め、色みが変わっても構わないからリサイクルトナーを使い切りたい場合には非磁性リサイクルトナーを全て供給して使い切るといったことも可能となる。
【００３８】
尚、現在、カラープリンタ、カラー複写機が多く普及し、カラー文書を目にする機会が多くなっている。しかし、テキストは基本的にブラックで出力されることが多いため、カラープリンタあるいは複写機中での各色トナーの消費量を比較すると、圧倒的にブラックトナーの消費量が多い。本実施形態においては、トナーをリサイクルする特定の１色としてブラックを選択しているが、これは、ブラックトナーのみを再利用するだけでも省資源の意味合いからは大きな効果をもつものである。
【００３９】
また、本実施形態においては、中間転写ベルト１０上にトナー像を重ねる順として、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順にしている。これは、図３で示したように、各色で混色した場合の色みの変化がなるべく小さくなるような順番となっている。すなわち、多色の混入の影響を大きく受けるイエローは最も上流側に、混色の影響を比較的受けにくいブラックはなるべく最も下流側に配置している。これによって、全ての色で混色による画質低下の影響を少なくすることができる。
【００４０】
〔変形例〕
次に、本実施形態の変形例について説明する。上記実施形態は、中間転写ベルト１０上への１次転写順をイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順にしていたが、この順を変えることも可能である。これは、ブラックトナーのみを他の色の磁気特性と異なる磁性トナーにしていることから色順にも自由度が生じる結果可能となることである。
【００４１】
本変形例においては、１次転写順を1色目にイエロー、２色目にブラック、３色目にマゼンタ、４色目にシアンとする。また、回収トナーは、実施形態１と同様に全てブラック現像装置６１Ｂに戻してリサイクル使用するようにする。
また、図５は、変形例にかかる感光体クリーニング装置６３Ｂの説明図で、ブラック感光体４０Ｂ用の感光体クリーニング装置６３Ｂを例にした説明図である。本変形例においては、感光体クリーニング装置６３Ｂで回収したトナーを磁性トナーと非磁性トナーとに分離するための回収トナー分離手段として、上記実施形態の磁性フィルタとは異なり磁性ローラ７７Ｂを用いている。
ここで、磁性トナーと非磁性トナーとが混合された混色トナーを単に筒状の磁石の中を空気と共に通すだけでもその中から磁性トナーのみを分離し捕獲することは十分可能である。ただし、磁気特性の異なるトナーをそれぞれリサイクル使用できるようにするためには、分離後のトナーを分離部材からも容易に回収できることが要求される。これによって初めて高効率のトナーリサイクルが可能となる。
そこで、本変形例においては、磁性ローラ表面からトナーを掻き落とし回収するための磁性ローラクリーニングブレード７８Ｂを磁性ローラ表面に当接させている。更に、磁性ローラクリーニングブレード７８Ｂによって掻き落とされたトナーを収容するための磁性トナー収容部を感光体クリーニング装置６３Ｂ内部に設けている。
【００４２】
上記構成において、感光体クリーニングブレード７５Ｂ，Ｍ，Ｃによって感光体４０Ｂ，Ｍ，Ｃから掻き落とされた残留トナーは、そのまま感光体クリーニング装置６３Ｂ，Ｍ，Ｃ内に溜まっていく。そのトナー溜まり近傍で磁気を帯びた磁性ローラ７７Ｂ，Ｍ，Ｃを回転させて磁性トナーのみを磁力で引き寄せ、回収トナー溜まりから磁性トナー即ちブラックリサイクルトナーのみを磁性ローラ７７Ｂ，Ｍ，Ｃ表面に汲み上げる。汲み上げられたブラックリサイクルトナーを磁性ローラクリーニングブレード７８Ｂ，Ｍ，Ｃにて掻き落とし、磁性トナー収容部に収容することでブラックリサイクルトナーのみを抽出する。これによって、感光体クリーニング装置６３Ｂ，Ｍ，Ｃ内で、回収トナーをブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーとに分離して収容することができる。
【００４３】
ここで、上記磁性ローラ７７Ｂ，Ｍ，Ｃであるが、例えば二成分現像方式における磁気ブラシ現像方式で用いる現像スリーブを流用することも可能である。これは、スリーブ内に磁石を備えスリーブのみが回転するものである。このように、磁性ローラ７７Ｂ，Ｍ，Ｃにスリーブのみを回転させる構成のものを用いることの利点としては、内部の磁石を回転させない為磁極位置の固設が可能なことである。本変形例の場合、磁性ローラクリーニングブレード７８Ｂ，Ｍ，Ｃの当接部をトナー離れ極として磁力を弱めてやることで、ブレードでの回収の負荷を低減することができる。
【００４４】
以上のようにして２色目以降の各感光体クリーニング装置６３Ｂ，Ｍ，Ｃによって回収及び分離したブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーは、前述の実施形態と同様の方法でブラック現像装置６１Ｂへの供給量を制御する。これによって、トナーの混色による色差という画質劣化を抑えつつ、リサイクルトナーを現像に有効利用することができる。
【００４５】
尚、本変形例においては、２色目にブラック現像装置６１Ｂを設けため、ブラック感光体４０Ｂ表面から回収した回収トナーは、１色目のイエローの逆転写トナーとブラックの転写残トナーの２種類のみが混色した状態となっている。従って、この回収トナーを分離した結果得られる非磁性リサイクルトナーはイエロートナーのみである。この非磁性リサイクルトナーを再びイエロー現像装置６１Ｙに戻すようトナー搬送経路を形成すれば、ブラック感光体４０Ｂに逆転写したイエロートナーを再びイエロートナー像の現像にリサイクル使用することができ、イエロートナーの消費量も抑えることができる。よって、ブラック感光体クリーニング装置６３Ｂの非磁性リサイクルトナーのみをイエロー現像装置６１Ｙに供給するよう、構成してもよい。
【００４６】
以上、実施形態及び変形例においては、ブラック現像装置６１Ｂを４色目或いは２色目に配置している。ただし、ブラックトナーのみ磁性トナーとしているので、ブラックトナーに関しては回収トナーから完全に分離することが可能となる。このため、１色目又は３色目にブラック現像装置６１Ｂを配置してもよい。このうち、１色目にブラック現像装置６１Ｂを設け、２色目に配置されている感光体４０の感光体クリーニング装置６３で回収した回収トナーを磁気特性で分離すると、非磁性リサイクルトナーは２色目の色のみの単色トナーとなる。この単色トナーは、そのまま２色目の現像装置６１に供給するよう構成すれば、２色目の現像装置６１に関しても混色を抑えつつトナーの消費量を抑えることができる。
【００４７】
以上、実施形態及び変形例においては、ブラックトナーを磁性トナーに、他の色のトナーを非磁性トナーにしたが、ブラックトナーを非磁性にし、他の色のトナーを磁性トナーにすることも可能である。また、本発明を各色ごとに感光体４０を有するタンデム方式のカラー画像形成装置に適用した場合の例についてのみ説明したが、本発明が適用可能なカラープリンタはこれに限定されるものではない。同一の感光体４０上に複数の色のトナー像を順次形成する形式のカラープリンタ等にも適用することができる。
【００４８】
以上、本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなる４色のトナーのうち特定色トナーとしてのブラックトナーのみを磁性トナーで構成し残りを非磁性トナーで構成し、感光体クリーニング装置６３で回収した回収トナーを磁性トナーと非磁性トナーとに分離し、分離後に回収トナー供給手段としてのトナー搬送装置８０Ｂによってブラック現像装置６１Ｂに各々供給できるようにしている。よって、回収したブラックトナーをリサイクル使用することが可能となり、ブラック現像装置６１Ｂにリサイクルトナーを用いても混色による画質劣化を抑えることができる。また、回収トナーの混色率が高い場合でも、分離して各々をリサイクル使用することができるので、トナーの廃棄率を低減することができる。
また、回収トナーのうち少なくともブラックトナーと磁気特性が異なる非磁性リサイクルトナーのブラック現像装置６１Ｂへの供給量を供給量調整手段によって調整できるようにしている。ブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーの混合率を調整しながら各リサイクルトナーを使用することができ、画質劣化を確実に抑えることができる。
また、混色状態検知手段として画像データを用いて現像装置６１内のトナーの混色状態を検知し、その結果に基づいてブラックリサイクルトナーと非磁性リサイクルトナーの供給量を決定するので、トナーの混色による色差という画質劣化を抑えつつ、リサイクルトナーを現像に使用することができる。これによって、混色したトナーを廃棄することがなくなり、回収トナーを有効活用することが可能となる。これは、ブラック現像装置６１Ｂ内のトナーの混色度合いによっていずれのトナーを補給するかを制御するので、ブラック現像装置６１Ｂ内へ非磁性リサイクルトナーを過剰に供給してしまうことを防止できるからである。
また、混色状態の検知を既に形成した画像の画像データを用いて行っている。これによって、混色状態検知のためにセンサを別途設ける必要がなくなる。これは、画像データ検知のためにプリンタにはもともとセンサを設けており、この検知結果を利用できるためである。
また、中間転写ベルト１０への転写順をブラックのトナー像が最後となるように構成している。これによって、回収トナーの分離の負荷を軽減することができる。これは、ブラック感光体４０Ｂのみに感光体クリーニング装置６３Ｂを設け、ここで回収したトナーのみを磁性トナーを非磁性トナーとに分離してリサイクル使用すれば済むからである。一般的に、ブラックトナーの消費量が圧倒的に多いため、ブラック感光体４０Ｂから回収したトナーのリサイクル使用を行うのみでも省資源化に有効である。
また、特定色としてブラックを選択している。これによって、他の色のトナーを特定色とするのに比して省資源化に有効である。これは、図３で示すように、ブラックが他の色に比して混色の影響を比較的受けにくく、非磁性リサイクルトナーを多くリサイクル使用することができる上、他の色に比して消費量が多いからである。
また、回収トナー分離手段として磁性フィルタを用いている。これによって、効率よく磁性トナーと非磁性トナーとを分離することができる。
また、上記変形例においては、中間転写ベルト１０への転写順をブラックのトナー像が２番目となるように構成している。これによって、１色目のイエロートナーに関しても混色のない回収トナーを得ることができ、イエロー現像装置６１Ｙへのリサイクル使用が可能となる。これに代えて、ブラックのトナー像が１番目となるように構成すれば、２色目のトナーに関して混色のない回収トナーを得ることができ、２色目の現像装置６１へのリサイクル使用が可能となる。
更に、上記変形例においては、回収トナー分離手段として磁性ローラ７７Ｂを用いている。これによって効率よく磁性トナーと非磁性トナーとを分離することができると共に、磁性ローラ７７Ｂにブレード７８Ｂを当接させて掻き落とすことで磁性ローラからの磁性トナーの回収も容易である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１乃至６のカラー画像形成装置によれば、混色した回収トナーを特定色と特定色以外とに分離することができるので、少なくとも特定色トナーは特定色の現像器にリサイクル使用できるようになる。従って、現像に使用されずに廃棄される排気量を削減することができ、回収トナーを有効にリサイクル使用することが可能となる。また、トナーの混色による画質低下を抑えながら回収トナーをリサイクル使用することが可能となるという優れた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るカラー画像形成装置の要部の説明図。
【図２】本実施形態のカラー画像形成装置におけるタンデム画像形成部の部分拡大図。
【図３】混色度合いによる画像の本来の色に対する差（以下、色差という）を測定した結果を示すグラフ。
【図４】本実施形態にかかるリサイクルトナーの補給に関するフローチャート。
【図５】変形例にかかる現像装置の説明図。
【符号の説明】
１０ 中間転写ベルト
１８Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 画像形成手段
２０ タンデム画像形成部
２２ 二次転写装置
２５ 定着装置
２６ 定着ローラ
２６ 定着ベルト
２９ 転写搬送ベルト
４０Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 感光体ドラム
６０Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 帯電装置
６１Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 現像装置
６３Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 感光体クリーニング装置
６５ 現像スリーブ
６６Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 攪拌部
６７Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 現像部
６９Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 金属ニップローラ
７０ 現像ケース
７５Ｂ，Ｍ，Ｃ 感光体クリーニングブレード
７７Ｂ，Ｍ，Ｃ 磁性ローラ
８０ トナー搬送装置
１００ 複写機本体
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置

Claims (6)

1. ４色の画像の各色に対応する潜像が形成される複数の像担時体と、各画像色に対応した固有色トナーを供給して該像担持体上に形成された各潜像を顕像化する複数の現像器と、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段と、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した残留トナーを回収する複数の像担持体クリーニング手段とを有するカラー画像形成装置において、
   上記トナーのうち、特定の１色である特定色を磁性トナー又は非磁性トナーで構成すると共に、該特定色以外の残り全ての色を該特定色が磁性トナーで構成されている場合には非磁性トナーで構成し該特定色が非磁性トナーで構成されている場合には磁性トナーで構成し、
   各色現像器によって形成したトナー像の像担持体上から被転写体上への転写順を、上記特定色のトナー像が１又は２番目となるよう構成し、
   上記転写順で２番目以降の像担持体についての上記像担持体クリーニング手段によって回収した回収トナーを磁性トナーと非磁性トナーとに分離する回収トナー分離手段と、
   上記転写順で２番目の像担持体についての回収トナー分離手段によって分離した磁性トナー及び非磁性トナーは、それぞれが使用された現像器に供給する第１回収トナー供給手段と、
   上記転写順で３番目以降の像担持体について上記回収トナー分離手段によって分離した磁性トナーと非磁性トナーとを上記特定色のトナー像を形成する現像器である特定色現像器に各々供給する第２回収トナー供給手段と、
   上記第２回収トナー供給による供給にあたって、上記回収トナーのうち少なくとも上記特定色のトナーと磁気特性が異なる回収トナーの上記特定色現像器への供給量を調整する供給量調整手段とを設けたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１のカラー画像形成装置において、
   上記特定色現像器内のトナーにおける該特定色と異なる色の混入状態を検知する混色状態検知手段を設け、上記供給量調整手段によって調整する該特定色のトナーと磁気特性が異なる回収トナーの該特定色現像器への供給量を該混色状態検知手段による検知結果に基づいて決定することを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 請求項２のカラー画像形成装置において、
   上記混色状態検知手段を、既に形成した画像の画像データを用いて混色状態を検知するよう構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。
4. 請求項１，２又は３のカラー画像形成装置において、
   上記特定色をブラックとしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
5. 請求項１，２，３又は４のカラー画像形成装置において、
   上記回収トナー分離手段として磁性フィルタを用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 請求項１，２，３，４又は５のカラー画像形成装置において、
   上記回収トナー分離手段として磁性ローラを用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。

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