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JP5617206B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、リサイクルトナーを用いる構成に関する。
電子写真方式を用いる画像形成装置においては、潜像担持体として用いられ得る感光体上に対して画像情報に応じて静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置から供給されたトナーにより可視像処理された後、転写する工程が用いられている。
画像形成装置には単一色のみでなく複数色の画像形成を行う構成もあり、後者の場合には、転写する工程において中間転写体に各色の画像を順次転写する場合と、給紙装置などから給送されてくる転写紙に対して色毎の画像を重畳転写する場合とが選択される。
複数色の画像形成を行う場合の構成としては、例えば、中間転写体としてもしくは転写紙の搬送部材としてベルトを用い、このベルトの展張面に沿って複数の作像部を並置したタンデム方式と称される構成が知られている。
各作像部では、感光体およびこれに対する画像形成処理を実行するための帯電装置、書き込み装置、現像装置およびクリーニング装置が設けられており、転写を終えた感光体はクリーニング装置により転写残トナーを除去されるようになっている。
ところで、近年では、クリーニングにより感光体から除去された転写残トナーの再利用を図ることで、転写残トナーの廃棄によるランニングコストの上昇を防止したり、交換によるメンテナンス時間の短縮などの要望が高まってきている。
そこで、従来では、各作像部においてクリーニングにより感光体から除去された転写残トナーを各色の作像部に装備されている現像装置に帰還させて再利用する構成が考えられる。
しかし、各色の作像部においてクリーニングにより回収したトナーをその作像部の現像装置に帰還させて再利用する場合、混色の問題がある。
つまり、転写体に対して順次異なる色の画像を転写する場合には、転写体の移動方向上流側の色の画像が移動方向下流側の色の作像部にも対面することになるので、下流側の作像部に位置する感光体には上流側の色のトナーが逆転移した場合にクリーニング工程において上流側の色のトナーが混在した状態でクリーニングされることにある。
このような問題に対して、従来では、各作像部毎で回収した転写残トナーを纏めて1箇所に回収するようにし、その回収された混色トナーを用いてフルカラー画像形成とは異なる画像形成を行うようにした構成が提案されている(例えば、特許文献1,2)。
特許文献1には、各作像部の感光体からクリーニングされ、回収された転写残トナーを纏めて回収し、その纏めて回収した混色トナーを各作像部に設けられた現像装置とは別の再生現像剤を用いる現像装置に向け供給する構成が開示されてる。
特許文献2には、フルカラー画像に用いられるイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各作像部とは別に新たな再生現像剤を用いる再生専用作像部をこれ以外の作像部に加えて転写体の展張面に並置し、上述し高く色の作像部のクリーニング装置において回収されたトナーを再生専用作像部の現像装置に供給するようにした構成が開示されている。
特許文献1,2に開示されている再生現像剤を用いる場合には、正規のフルカラー画像形成に用いられる現像剤とは異なる色調となるので、再生現像剤を対象として新たなトナーの補給などにより正規の色のトナーの色調に近づけるようにしたり、再生現像剤を正規の画像とは関係のないタイミングを検知する際に用いるパターン画像などに用いるようにしている。
しかし、再生現像剤を用いるようにした上記各特許文献に開示されている構成においては、各作像部においてクリーニングにより回収された転写残トナーを1箇所に纏めることが前提となっていることから、回収位置から再生現像剤専用の現像装置に向けた搬送構造が必要となり、これによる装置のコストアップを招く虞がある。
しかも、上記特許文献に開示されている構成では、転写体の展張面に対して並置されている既存の作像部あるいは、これら既存の作像部に加えて新たな作像部を並置した構成となっていることから、再生現像剤を用いた画像形成時には、既存の作像部を用いないにも拘わらず、転写体の移動が必要となる。さらに、各作像部内に再生現像剤専用の現像装置を用いた場合には、正規の現像装置を用いる場合と同様に感光体、露光装置、帯電装置を稼働させる必要がある。これらの理由により、省エネルギー効率を悪化させる虞もある。
本発明の目的は、上記従来の画像形成装置における問題、特に、再生現像剤を用いる場合の問題に鑑み、装置のコストアップを招くことなく、しかも、省エネルギー効率も良好なものとすることができる構成を備えた画像形成装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
(1)潜像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する帯電装置、現像装置、クリーニング装置を備えた作像部と、該作像部において形成された色の画像が転写される展張面を有する転写体とを備え、該作像部の少なくとも一つが該転写体の展張面に配置されている画像形成装置において、
前記転写体には、前記作像部からの画像転写後にクリーニングを行うクリーニング装置と、該転写体に重畳転写された画像を記録しに一括転写する2次転写装置が設けられ、
前記クリーニング装置の近傍には、前記作像部を第1の作像部とした場合、これとは別に、前記第1の作像部に用いられている書き込み部および転写部を除いて同様な構成を備え、該クリーニング装置から回収された転写残トナーを供給される現像装置を備えた第2の作像部が設けられ、該第2の作像部は、前記2次転写装置の配置位置とは別に該第2の作像部に向けた搬送路を搬送される記録紙に該第2の作像部に設けられている潜像担持体に形成された、前記第1の作像部とは異なる画像を転写する転写部を備えていることを特徴とする画像形成装置。
)前記第2の作像部に備えられている現像装置は、前記転写体に設けられているクリーニング装置と一体化した構成であることを特徴とする(1)記載の画像形成装置。
)前記第2の作像部における現像装置は、前記第1の作像部が前記転写体の展張面に複数並置されて複数色の画像形成が可能な場合に、黒色画像を形成する作像部に設けられている現像装置へのトナー補給装置に接続されてトナーが補給される構成を備えていることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成装置。
)前記第1の作像部に備えられている現像装置に用いられるトナーの劣化時には、該第1の作像部を稼働して現像装置のトナーを転写体に転写したうえで、前記転写体のクリーニング装置により転写されたトナーを回収することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成装置。
本発明によれば、第1の作像部とは別にこれら既存の作像部からの画像転写を受ける位置とは別の位置でクリーニング装置近傍に、転写体のクリーニング装置により回収されたトナーの供給を受ける現像装置を備えた第2の作像部を設けているので、転写体を対象として全ての色の転写残トナーを回収する位置と第2の作像部との間を対象とした供給路で済む。これにより、第1の作像部から第2の作像部に向けた特別な転写残トナーの供給搬送路を設ける必要がないので、装置のコストアップを抑えることが可能となる。
しかも、第2の作像部では第1の作像部と異なる画像を形成すると共に、第2の作像部の稼働時に第1の作像部を停止させておくことができるので、転写体の稼働を停止することを含めて第1の作像部でのエネルギー消費を低減することが可能となる。
本発明による画像形成装置の全体構成を説明するための模式図である。 図1に示した画像形成装置における第1の作像部と転写体との配置構成を説明するための模式図である。 図1,2に示した画像形成装置の構成を対象とした本発明の第1実施例を説明するための図2相当の模式図である。 本発明の第2実施例の特徴を説明するための図3相当の模式図である。 図4に示した特徴部の詳細を説明するための拡大図である。 本発明の第3実施例の特徴を説明するための模式図である。
以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明による画像形成装置1の構成を示す図であり、図2は、各作像部と中間転写ベルト2との配置構成を示す図である。
図1に示す画像形成装置1は、色分解に対応した色の画像を形成可能な像担持体としての感光体を複数並置したタンデム方式の構成を備え、各感光体上で形成されたトナー像を中間転写体に重畳転写したうえでその重畳画像を記録用紙などのシートに対して一括転写することで多色画像を形成可能なカラープリンタである。本発明では、画像形成装置として、カラープリンタに限らず、カラー複写機、ファクシミリ装置および印刷機なども含まれること勿論である。
図1において、カラープリンタ1には、画像形成部1Aが縦方向の中央部に配置され、その下方に給紙部1Bが、さらに画像形成部1Aの上方に原稿載置台1C1を備えた原稿走査部1Cがそれぞれ配置されている。
画像形成部1Aには、水平方向に展張面を有する中間転写体として中間転写ベルト2で構成された転写手段が配置されており、中間転写ベルト2の上位には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。
画像形成部1Aには、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による画像を形成可能な少なくとも一つの作像部が配置されており、図1に示す画像形成装置においては、上述した色のトナーを用いる4色の作像部が設けられている。
各作像部には画像を担持可能な感光体3B、3C、3M、3Yが中間転写体2の展張面に沿って並置されている。なお、以下の説明において、全ての感光体に共通する内容の場合には感光体を符号3により示す。
各感光体3B、3C、3M、3Y、3Tは、それぞれ同じ方向(図1では、反時計方向)に回転可能なドラムで構成されており、その周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置4,書き込み装置5,現像装置6,転写体として転写バイアス印加手段の一つである一次転写装置7,およびクリーニング装置8が配置されている(便宜上、感光体3Bを対象として、各装置の符号にBを付して示してある)。
中間転写ベルト2は、各感光体を備えた作像部からのトナー像を順次転写される一次転写部に相当しており、複数のローラ2A〜2C(一部のローラには符号が付けてない)に掛け回されて感光体との対峙位置において同方向に移動可能な構成を備え、感光体と対向する転写面の移動方向両端に位置するローラ2A、2Bとは別のローラ2Cは、中間転写ベルト2を挟んでローラで構成された2次転写装置9が配置されている2次転写位置に対峙させてある。
中間転写ベルト2は、その設置スペースの関係で、符号2Aで示すローラと符号2Bで示すローラとに掛け回された転写面の一部が水平方向に延長されており、ローラの一つで迂回された部分には、張力を付与するためのテンションローラ2Dを備えている。
中間転写ベルト2には、2次転写位置を通過した後に相当する位置にクリーニング装置10が配置されており、中間転写ベルト2から転写残トナーを除去するようになっている。
2次転写位置の近傍には、駆動ローラ11Aおよび従動ローラ11Bに掛け回されたベルト11Cを備えた搬送装置11が配置されている。搬送装置11は、後述する給紙部1Bから繰り出される記録シートをエアー吸着あるいは静電吸着を用いて搬送する装置である。エアー吸着を用いる場合には、搬送ベルトには吸着穴があり、吸引ファンで記録シートを吸着する。また、静電吸着を用いる場合、一つのローラ11Aには、トナーと逆極性のバイアス電源が接続されている。
2次転写位置には給紙部1Bから記録シートが給送されるようになっている。
給紙部1Bは、複数の給紙カセット1B1と、給紙カセット1B1から繰り出される記録シートの搬送路に配置された複数の搬送ローラ1B2と、2次転写位置前方に位置するレジストローラ1B3とを備えている。本実施例では、給紙部1Bには、給紙トレイ1B1から繰り出される記録シートの搬送路に加えて給紙カセット1B1内に収容されていない種類の記録シートを2次転写位置に向け給送できる構成が備えられている。このための構成として、画像形成部1Aの壁面の一部を起倒可能に設けた手差しトレイ1A1と繰り出しコロ1A2とが用いられている。
給紙カセット1B1からレジストローラ1B3に向けた記録シートの搬送路途中には、手差しトレイ1A1から繰り出された記録シートの搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送される記録シートもレジストローラ1B3によってレジストタイミングが設定されるようになっている。
書き込み装置5(図1では、便宜上、黒画像形成のための書込光を符号5Bで示してある)は、原稿走査部1Cに有する原稿載置台1C1上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体3B、3C、3M、3Yに対して画像情報に応じた静電潜像を形成するようになっている。
原稿走査部1Cには、原稿載置台1C1上の原稿を露光走査するスキャナ1C2が備えられており、さらに原稿載置台1C1の上面には、自動原稿給送装置1C3が配置されている。自動原稿給送装置1C3は、原稿載置台1C1上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
書き込み装置5により形成された感光体3(図1において符号3B、3C、3M、3Yで示す部材)上の静電潜像は、現像装置6(図1では、便宜上、符号6Bで示してある)によって可視像処理され、中間転写ベルト2に一次転写される。中間転写ベルト2に対して各色のトナー像が重畳転写されると、2次転写装置9により記録シートに対して一括して2次転写される。
2次転写された記録シートは、表面に担持している未定着画像が定着装置12によって定着される。定着装置12は、詳細を説明しないが加熱ローラにより加熱される定着ベルトと定着ベルトに対向当接する加圧ベルトとで構成されたベルト定着構造を備えており、定着ベルトと加圧ベルトとの当接領域、つまりニップ領域を設けることにより熱ローラ定着方式の構造に比べて記録シートへの加熱領域を広げることができるようになっている。
定着装置12を通過した記録シートは、定着装置12の後方に配置されている搬送装置13を介して搬送され、搬送装置13の末端部に位置する切り換え爪13Aによって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ14に向けた搬送路と、反転搬送路RPとに搬送方向が選択される。
以上のような構成を備えたカラープリンタ1では、原稿載置台1C1上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体3に対して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置6によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト2に一次転写される。
中間転写ベルト2に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部1Bから繰り出された記録シートに対して転写され、多色画像の場合には一次転写が繰り返されることで重畳された上で記録シートに対して一括して2次転写される。2次転写後の記録シートは定着装置12により未定着画像を定着された後、排紙トレイ14に向け搬送される場合と反転搬送路RPにおいて反転されて再度レジストローラ1B3に向けて給送される場合とが選択される。
中間転写ベルト2は、少なくとも一対のローラである支持ローラ2A、2Bおよびテンションローラ機能を有するローラ2Dそして2次転写位置に設けられている転写バックアップローラ2Cにそれぞれ掛け回されて駆動ローラ2Aが時計方向に回転設定されることで図1において中間転写ベルト2の内部に示す矢印方向に移動することができるようになっている。
支持ローラ2Aおよび2B間で移動するベルトの展張面が転写面に相当しており、各作像ユニットの感光体3B、3Y、3C、3M、3Tに対向している。中間転写ベルト2を挟んで各感光体と対向する位置には、感光体上の可視像を静電転写するための転写部材に相当する転写ローラ7(図1では、黒色トナーを対象として符号7Bで示してある)がそれぞれ配置されている。
以上のような構成の画像形成装置を対象として本発明の特徴を以下に説明する。
本実施例の特徴は、中間転写ベルト2の展張面に並置されている作像部を第1の作像部とした場合、中間転写ベルト1を対象としたクリーニング装置10の近傍にクリーニング装置10において回収された転写残トナーの供給を受ける現像装置を備えた第2の作像部を設けたことにある。
図3は、上記特徴を説明するための図であり、同図において、中間転写ベルト2のクリーニング装置10近傍には、上述した第1の作像部に対して、書き込みのための構成および転写構造を除いて同様な構成を備えた第2の作像部100Rが設けられている。
第2の作像部100Rには、潜像担持体としての感光体101Rが設けられており、感光体101Rの周囲には、感光体の移動方向(図3においては反時計方向の回転方向)に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置102R、書き込み装置103R、現像装置104R、転写装置105R、クリーニング装置106Rが配置されている。
図3に示す構成では、書き込み装置103Rとして、第1の作像部に用いられたポリゴンミラーとは違って、LEDアレイが用いられており、設置スペースの小型化が図られている。
また、転写装置105Rには、転写バイアスを印加された転写ローラが用いられている。
さらに、現像装置104Rは、中間転写ベルト2のクリーニング装置10との間に図示しない回収路が設けられてクリーニング装置10において回収された転写残トナーが供給される。
現像装置104Rに供給される転写残トナーは、第1の作像部から転写された画像のうちで転写されなかった色のトナーが混在していることから、第1の作像部における各現像装置から供給されるトナー本来の色とは異なっている。
このため、本実施例では、第2の作像部100では、正規のトナー色を用いた再現画像ではなく、例えば、正確な色再現を必要としない回覧物等の暫定的な書類などを対象として印刷された内容の確認、つまり、印刷された図面のレイアウトや誤字脱字の確認などに用いる際の画像再現が行われるようになっている。このような作業に際しては、裏紙や漂白処理が完全でない再生紙などの色再現性が比較的悪い記録シートが用いられることがあるので、正規の色再現よりも色調が劣っていても問題ないので、このような作業にクリーニング装置10から回収されたトナーが再生現像剤として用いられる。
第2の作像部100は、第1の作像部が用いられる画像形成時には停止した状態を維持され、上述した本来とは異なる色再現で済む場合に用いられる。第2の作像部100が稼働する場合には、第1の作像部を用いた画像形成を実行する装置は停止状態とされる。つまり、第1の作像部に含まれる各装置および中間転写ベルト2は停止される。なお、2次転写装置9も停止することになるが、中間転写ベルト2と当接している記録紙シートの進行を阻害する虞があるので、この場合には、図3中、矢印で示すように、中間転写ベルト2から離れる構成とすることが望ましい。
本実施例は以上のような構成であるから、第1の作像部を用いた画像形成時には第2の作像部100が停止される。
一方、第2の作像部100を用いる場合には第1の作像部を用いる画像形成のための装置が停止される。
第2の作像部100では、給紙部1Bから繰り出された記録シートSが搬送装置11に向け搬送され、搬送装置11の搬送ベルト11Cに吸着搬送されて第2の作像部100における感光体101Rと転写装置105Rとの対峙位置に搬送されて感光体101Rに形成された画像が転写される。
本実施例においては、第2の作像部100における現像装置104Rが中間転写ベルト2のクリーニング装置10近傍に配置されているので、回収トナーの搬送構造を簡略化することができる。これにより、装置の小型化が可能となることでコスト上昇を防止することができる。
しかも、第1の作像部は、第2の作像部100の稼働時に停止するようになっているので、第2の作像部100が稼働している状態の時に各装置を稼働させることによるエネルギー消費を低減させることができる。
なお、第2の作像部100で形成される画像としては、上述した画像だけでなく、例えば、第1の作像部で形成された画像を転写された記録シートに対してシリアル番号や出力日時などの補助的な画像再現を第1の作像部で形成された画像領域以外の範囲に形成するに際しても用いることが可能である。
次に本発明の第2実施例について説明する。
第2実施例の特徴は、図4に示すように、第2の作像部100R’における現像装置104R’と中間転写ベルト2のクリーニング装置10とを一体化したことにある。
図4および図5に示すように、現像装置104R’の内部には、感光体101R’に対向する現像スリーブ104R1’および攪拌供給ローラ104R2’に加えて、クリーニング装置10に装備されているクリーニング部材10A、10Bが配置されている。
以上のような構成のおいては、クリーニング装置10と現像装置104R’との間で回収トナーの搬送路が不要となり、しかも、回収トナーの搬送に要する装置も不要となることで装置の小型化および省エネルギー化によるコスト低減が図れる。
次に本発明の第3実施例について説明する。
第3実施例の特徴は、図3に示した第2の作像部100を対象として、現像装置104Rに対するトナー補給構造を設けた点にある。
図6は、上記特徴を説明するための模式図であり、同図において第2の作像部100Rに装備されている現像装置104Rには、トナーの補給ボトル200,201が接続されている。
補給ボトルのうちで、符号100で示すものは、第1の作像部におけるブラック画像の作像部に設けられている現像装置に対するトナー補給ボトルが兼用されており、符号201で示すものは、中間転写ベルト2のクリーニング装置10から回収した転写残トナーが収容されている。
各トナーボトル200,201と現像装置104Rの現像剤貯留部とは搬送チューブによって連結されており、各チューブには開閉バルブ200A、201Aが設けられている。
トナーボトル200,201が設けられている理由は、中間転写ベルト2からの回収トナーの量が少ない場合を考慮して第2の作像部でのトナー不足を補うことにある。つまり、第2の作像部100Rでの現像装置104Rに貯留されている回収トナーが不足する虞がある場合には、トナーボトル200からブラックトナーを補給するようになっている。これにより、第2の作像部100Rでの画像形成不能や濃度不足を招くことがない。なお、トナーボトル200には、ブラックトナーだけでなく、廃トナーなどを貯留することも可能であり、さらには、廃トナー回収部に装備されているトナーボトルを用いることも可能である。
なお、トナーボトル201は、これに代えて、中間転写ベルト2のクリーニング装置10に直接接続される構成とすることも可能である。
上述した実施例においては、第1の作像部と第2の作像部100Rとの使い分けに関して説明したが、これに限らず、例えば、第1の作像部における現像装置に用いられるトナーが劣化した場合などにそのトナーを第2の作像部100Rに供給するようにしても良い、この場合には、第1の作像部において中間転写ベルト1に対して画像転写を行い、記録シートへの転写は行わないでクリーニング装置10により中間転写ベルト2上に残っているトナーの全てを回収して第2の作像部100Rの現像装置104R,104R’に供給する。これにより廃棄されるべきトナーを再利用することが可能となる。
1 画像形成装置
2 中間転写ベルト
3 感光体
4 帯電装置
5 書き込み装置
6 現像装置
7 1次転写装置
10 クリーニング装置
11 搬送装置
100R、100R’ 第2の作像部
101R、101R’ 感光体
102R、102R’ 帯電装置
103R、103R’ 書き込み装置
104R、104R’ 現像装置
105R 転写装置
200、201 トナーボトル
特許第3616238号 特開2006−30519号公報

Claims (4)

  1. 潜像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する帯電装置、現像装置、クリーニング装置を備えた作像部と、該作像部において形成された色の画像が転写される展張面を有する転写体とを備え、該作像部の少なくとも一つが該転写体の展張面に配置されている画像形成装置において、
    前記転写体には、前記作像部からの画像転写後にクリーニングを行うクリーニング装置と、該転写体に重畳転写された画像を記録しに一括転写する2次転写装置が設けられ、
    前記クリーニング装置の近傍には、前記作像部を第1の作像部とした場合、これとは別に、前記第1の作像部に用いられている書き込み部および転写部を除いて同様な構成を備え、該クリーニング装置から回収された転写残トナーを供給される現像装置を備えた第2の作像部が設けられ、該第2の作像部は、前記2次転写装置の配置位置とは別に該第2の作像部に向けた搬送路を搬送される記録紙に該第2の作像部に設けられている潜像担持体に形成された、前記第1の作像部とは異なる画像を転写する転写部を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第2の作像部に備えられている現像装置は、前記転写体に設けられているクリーニング装置と一体化した構成であることを特徴とする請求項記載の画像形成装置。
  3. 前記第2の作像部における現像装置は、前記第1の作像部が前記転写体の展張面に複数並置されて複数色の画像形成が可能な場合に、黒色画像を形成する作像部に設けられている現像装置へのトナー補給装置に接続されてトナーが補給される構成を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記第1の作像部に備えられている現像装置に用いられるトナーの劣化時には、該第1の作像部を稼働して現像装置のトナーを転写体に転写したうえで、前記転写体のクリーニング装置により転写されたトナーを回収することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の画像形成装置。
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