JP4569327B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式等を採用したカラー複写機やカラープリンタ、あるいはカラーファクシミリ等のカラー画像形成装置に関し、特にクリーニング手段によって回収されたトナーを画像形成に再使用（リクレーム）するカラー画像形成装置の改良に関するものである。

特開２００２−３１１６６９号公報 特開２００３−１５００１３号公報 特開２００２−２８７５９０号公報 特許第３２５７４４３号公報 特許第３２０４０７６号公報 特許第３２０６４２２号公報 特開平９−５０１６３号公報

従来、この種の電子写真方式等を採用したカラー複写機やカラープリンタ、あるいはカラーファクシミリ等のカラー画像形成装置としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色に対応した４つの画像形成部を直列に配置し、これら各色の画像形成部によって形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を、中間転写体ベルト上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、当該中間転写体ベルト上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を、記録媒体上に一括して二次転写し、定着することにより、フルカラーの画像を形成するように構成した、所謂タンデム方式のカラー画像形成装置が種々提案されており、既に製品化されてきている。

また、上記カラー画像形成装置においては、中間転写ベルトや感光体ドラム上に残留したトナーを、クリーニング装置によって回収し、当該クリーニング装置で回収したトナーを黒色の現像器へと戻して、再利用（リクレーム）する技術が提案されている。

かかる技術において、中間転写ベルト上には、二次転写位置で用紙と接触することによって、紙粉などの異物が付着し、この中間転写ベルト上に付着した紙粉等の異物は、転写残トナーと一緒に中間転写ベルトのクリーニング装置によって回収される。この中間転写ベルトのクリーニング装置で回収されたトナーは、現像器へ供給され、再利用（リクレーム）されると、トナーに混じった紙粉等の異物によって、現像器のトリマーに詰まりが発生したり、現像された画像の背景部に付着して色点等の画像欠陥が発生する原因になるという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決し得る技術としては、例えば、特開２００２−３１１６６９号公報、又は特開２００３−１５００１３号公報、特開２００２−２８７５９０号公報等に開示されているように、中間転写ベルトのクリーニング手段によって転写残トナーを回収する前に、中間転写ベルト上に付着した紙粉等の異物のみを除去したり、クリーニング手段で回収されたトナー中から紙粉等の異物を除去するものが既に提案されている。

上記特開２００２−３１１６６９号公報に係る紙付着物除去装置は、複数の作像手段の各々の像担持体上に形成したトナー画像をそれぞれ転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、転写残トナーを、前記複数の作像手段の中のブラックの作像手段で用いる現像装置に戻して再使用するトナーリサイクル装置を有するカラー画像形成装置に備え、シート搬送路の画像転写位置上流に設けてなる紙付着物除去装置である。

また、上記特開２００３−１５００１３号公報に係るカラー画像形成装置は、像担持体および現像手段を少なくとも備えてなる複数の画像形成ユニットと、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写手段が通過した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段は、像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材と、それぞれのクリーニング部材で回収されたトナーに対応するトナー搬送経路とを有し、これら複数のトナー搬送経路のうちの少なくとも１つは現像手段へのリサイクルトナー供給経路を形成し、他のトナー搬送経路はトナー廃棄系に連なっているように構成したものである。

さらに、上記特開２００２−２８７５９０号公報に係る画像形成装置は、複数の像担持体と、各々の像担持体に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで解像化する現像手段と、付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後に像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを有する画像形成装置において、クリーニング手段は、像担持体上の付着物に作用する複数のクリーニング部材と、クリーニング部材により回収されたトナー等に対して複数の搬送経路とを有し、搬送経路の内の一つ以上は、現像手段へのリサイクルトナー供給経路であり、クリーニング部材毎に経路が選択されるように構成したものである。

また、上記転写残トナーを再利用（リクレーム）する技術において、クリーニング手段で回収された再利用（リクレーム）トナーは、クリーニング手段や現像器によりストレスを受けて、粉体特性や帯電特性が劣化しており、多量に現像器へ補給されると、かぶりやクラウドが発生するという問題点をも有していた。

さらに、上記従来のカラー画像形成装置においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を転写した後、中間転写ベルトや感光体ドラム上に残留した混色トナーをクリーニング手段で回収し、黒色の現像器へ戻す技術も提案されているが、やはり多量の混色トナーが黒色の現像器へ補給されると、黒色が色づいてしまうという問題点をも有していた。

そこで、これらの問題点を解決し得る技術としては、特許第３２５７４４３号公報、特許第３２０４０７６号公報、特許第３２０６４２２号公報、特開平９−５０１６３号公報等に開示されているものが既に提案されている。

上記特許第３２５７４４３号公報に係る電子写真複写装置は、感光体ドラムと、感光体ドラム上の潜像を顕像化する現像器と、この現像器に配設され現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、感光体ドラム上の残余トナーを回収するクリーニング手段と、回収されたトナーの内廃棄されるトナーを収容するトナー回収容器と、前記クリーニング手段に回収されたトナーを集めて一方向に排出するトナー回収手段と、このトナー回収手段の端部近傍に回収トナーの搬送方向を切換える切換え手段とを具備し、前記トナー濃度検出手段によって現像器内のトナー濃度が所定値を検出したときに前記回収されたトナーを廃トナーとして回収するように前記切換え手段を切換えるようにし、前記トナー濃度検出手段によって適正トナー濃度を維持するようにトナー補給動作を行い、補給されたトナーの攪拌動作中であるときは、前記トナー濃度検出手段によって得られた現像器内のトナー濃度の出力値如何にかかわらず前記クリーニング手段で回収されたトナーをリサイクル使用として回収するように構成したものである。

また、上記特許第３２０４０７６号公報に開示された技術は、感光体ドラム上の転写残トナー濃度あるいは現像器内のトナー濃度が所定値を超えたとき、電源投入後および所定時間放置後において、トナーをリクレーム経路から廃棄経路へと切り替えるように構成したものである。

さらに、上記特許第３２０６４２２号公報に係る電子写真複写装置は、感光体ドラムと、感光体ドラム上の潜像を顕像化する現像器と、感光体ドラム上の残余トナーを回収するクリーニング手段と、このクリーニング手段から一定の搬送方向でトナーを回収するトナー回収手段と、前記トナーの内廃棄されるトナーを収容するトナー回収容器と、前記トナー回収手段の前記搬送方向上流側に設けられトナーを前記現像器に搬送する第１トナー搬送手段と、前記トナー回収手段の前記搬送方向下流側に設けられトナーを前記トナー回収容器に搬送する第２トナー搬送手段と、前記トナー回収手段の内部に設けられ前記第１トナー搬送手段及び前記第２トナー搬送手段からトナーを搬送するか又は前記第２トナー搬送手段のみからトナーを搬送するかを所定のコピー枚数に応じて切換える切換手段と、を具備するように構成したものである。

又、上記特開平９−５０１６３号公報に係る電子写真装置は、帯電・書込み・現像を行ない、複数種類のトナーを用いて感光体上に画像を形成し、その画像を転写して用紙に記録を行なう一方、転写後の感光体上の残留トナーをクリーニング器で除去して回収する電子写真装置において、回収されたトナーの混合割合を検出する検出手段を設けてなるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００２−３１１６６９号公報に係る紙付着物除去装置は、転写残トナーを、複数の作像手段の中のブラックの作像手段で用いる現像装置に戻して再使用するトナーリサイクル装置を有するカラー画像形成装置に備えられ、シート搬送路の画像転写位置上流に設けてなる紙付着物除去装置である。

この紙付着物除去装置は、クリーニング手段の上流に、ブラシなどの紙付着物除去手段を接触あるいは非接触状態にて配置し、当該ブラシなどの紙付着物除去手段にバイアス電圧を印加することにより、紙粉のみを静電気的に回収するように構成したものである。

しかし、上記特開２００２−３１１６６９号公報に係る紙付着物除去装置の場合には、紙粉等の異物と同極性のトナーを同時に回収しないような条件に設定するため、異物の除去効率が悪いという問題点を有していた。

また、後者の特開２００３−１５００１３号公報や特開２００２−２８７５９０号公報等に開示された技術の場合には、フィルタや分級装置などによって、回収トナーから紙粉等の異物を除去するように構成したものであるが、フィルタを用いた場合には、目詰まりなど耐久性の点で問題があり、分級装置を用いた場合には、装置が大型化するという問題点を有していた。

さらに、上記特許第３２５７４４３号公報、特許第３２０４０７６号公報、特許第３２０６４２２号公報、特開平９−５０１６３号公報等に開示された技術の場合には、シャッターなどの部材を用いて、搬送経路を切り替える必要があるため、シャッターなどの部材にトナーが固着して開閉動作の不良等が発生する虞れがあり、信頼性に欠けるという問題点を有しているとともに、部材の摺擦部によってトナーが凝集してトナーグリッドが形成され、白抜け等の画像ディフェクト等が発生するという問題点をも有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的とするところは、紙粉等の異物を効率良く除去することができるとともに、十分な耐久性を有し、且つ装置が大型化することがないカラー画像形成装置を提供することにある。

また、この発明の第２の目的とするところは、シャッターなどの開閉部材を使用せず、動作の信頼性に優れるとともに、摺擦部によってトナーの凝集が発生することがなく、白抜け等の画像ディフェクト等が発生するのを防止することが可能なカラー画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、黒色を含み互いに異なる色のフルカラーのトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、
前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去する当該中間転写体の移動方向に沿った上流側の第１のクリーニング手段と下流側のクリーニングブレードからなる第２のクリーニング手段を設けるとともに、
前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を調整することにより、前記第２のクリーニング手段による転写残トナーの回収量を調整する調整手段を備え、
前記上流側及び下流側のクリーニング手段のうち、下流側の第２のクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するとともに、
前記調整手段によって、前記中間転写体上に転写されるトナー像がフルカラー画像の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を低い値に抑えるように調整し、黒色画像の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を高い値となるように調整することを特徴とするカラー画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、黒色を含み互いに異なる色のフルカラーのトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、
前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去する当該中間転写体の移動方向に沿った上流側の第１のクリーニング手段と下流側のクリーニングブレードからなる第２のクリーニング手段を設けるとともに、
前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を調整することにより、前記第２のクリーニング手段による転写残トナーの回収量を調整する調整手段を備え、
前記上流側及び下流側のクリーニング手段のうち、下流側の第２のクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するとともに、
前記調整手段によって、高湿環境の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を低い値に抑えるように調整し、低湿環境の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を高い値となるように調整することを特徴とするカラー画像形成装置である。

この発明によれば、紙粉等の異物を効率良く除去することができるとともに、十分な耐久性を有し、且つ装置が大型化することがないカラー画像形成装置を提供することができる。

また、この発明によれば、シャッターなどの開閉部材を使用せず、動作の信頼性に優れるとともに、摺擦部によってトナーの凝集が発生することがなく、白抜け等の画像ディフェクト等が発生するのを防止することが可能なカラー画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機を示す構成図である。なお、このカラー複合機は、複写機やプリンタ、あるいはファクシミリとしての機能を兼ね備えている。

このカラー複合機１は、図２に示すように、その上部に画像読取装置としてのスキャナー２を備えているとともに、図示しないネットワークを介して図示しないパーソナルコンピュータ等を接続されている。

そして、上記カラー複合機は、スキャナーで読み取った文書の画像を複写したり、パーソナルコンピュータから送られてきた画像データに基づいてプリントしたり、電話回線を介して画像データを送受信するファックスとして機能するようになっている。

図２において、１はカラー複合機の本体を示すものであり、このカラー複合機本体１の上部には、図示しない原稿を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２と、当該自動原稿搬送装置２によって搬送される原稿の画像を読み取る画像入力装置（ＩＩＴ）３が配設されている。上記画像入力装置３は、プラテンガラス４上に載置された原稿を光源５によって照明し、原稿からの反射光像を、フルレートミラー６及びハーフレートミラー７、８及び結像レンズ９からなる縮小光学系１１を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１０上に走査露光して、この画像読取素子１０によって原稿の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記画像入力装置３によって読み取られた原稿の反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑 （Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の反射率データとして画像処理装置１２（ＩＰＳ）に送られ、この画像処理装置１２では、原稿の画像データに対して、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の処理を含め、後述するように所定の画像処理が施される。また、この画像処理装置１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、所定の画像処理を行なうようになっている。

そして、上記画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック （Ｋ）（各８ビット）の４色の階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通するＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１４に送られ、この画像露光装置としてのＲＯＳ１４では、所定の色の階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。なお、カラー画像に限らず、白黒の画像のみを形成しても勿論良い。

ところで、上記カラー複合機本体１の内部には、図２に示すように、画像形成手段Ａが配設されており、この画像形成手段Ａには、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光体ドラム１５の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＲＯＳ１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像器１７と、感光体ドラム１５の表面を清掃するクリーニング装置１８とから構成されている。実施例においては、現像器１７にはキャリアとトナーからなる２成分現像剤が収容されている。これらの感光体ドラム１５と周辺に配置される画像形成部材は、一体的にユニット化されており、カラ―複合機本体１から個別に交換可能に構成されている。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記ＲＯＳ１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介してポリゴンミラー１９に照射され、このポリゴンミラー１９によって偏向走査される。上記ポリゴンミラー１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しない結像レンズ及び複数枚のミラーを介して、感光体ドラム１５上の露光ポイントに、斜め下方から走査露光される。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１５上に画像を走査露光するものであるため、このＲＯＳ１４には、上方に位置する４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７などからトナー等が落下して、汚損される虞れを有している。そのため、ＲＯＳ１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが設けられている。

上記画像データ処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通して設けられたＲＯＳ１４に、各色の画像データが順次出力され、このＲＯＳ１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、対応する感光体ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの上方にわたって配置された転写ユニット２２の中間転写ベルト２５上に、４つの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって多重に転写される。これらの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５に対応した中間転写ベルト２５の裏面側に配設されている。この実施の形態における一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの体積抵抗値は、１０⁵ 〜１０⁸ Ωｃｍに抵抗調整されたものを使用している。そして、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、転写バイアス電源（図示しない）が接続されており、所定のトナー極性とは逆極性（本実施の形態では正極性）の転写バイアスが所定のタイミングで印加されるようになっている。

また、上記中間転写ベルト２５は、図２に示すように、ドライブロール２７と、テンションロール２４と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５は、例えば、チャージアップを起こさないべルト素材（ゴムまたは樹脂）にて構成されている。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、シート材としての用紙３０上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された用紙３０は、上方に位置する定着器４０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される用紙３０上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。

上記用紙３０は、カラー複合機本体１の下部に複数段配設された給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから所定サイズのものが、フィードロール３５及びリタードロール３６等によって一枚ずつ分離された状態で、搬送ロール３７を備えた用紙搬送路３８を介して給紙される。そして、上記給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから給紙された用紙３０は、レジストロール３９で一旦停止され、中間転写ベルト２５上の画像と同期して、当該レジストロール２９によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へと再度給紙される。

そして、上記各色のトナー像が転写された用紙３０は、図２に示すように、定着器４０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、搬送ロール４１によって、画像形成面を下にして第１の排出トレイとしてのフェイスダウントレイ４２に排出するための第１の用紙搬送路４３を介して、当該第１の用紙搬送路４３の出口に設けられた排出ロール４４によって、装置本体１の上部に設けられたフェイスダウントレイ４２上に排出される。

また、上記の如く画像が形成された用紙３０を、画像形成面を上にして排出する場合には、図２に示すように、画像形成面を上にして第２の排出トレイとしてのファイスアップトレイ４５に排出するための第２の用紙搬送路４６を介して、当該第２の用紙搬送路４６の出口に設けられた排出ロール４７によって、装置本体１の側部（図中、左側面）に設けられるフェイスアップトレイ４５上に排出されるようになっている。

なお、上記カラー複合機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、図２に示すように、片面に画像が定着された用紙３０を、排出ロール４４によってフェイスダウントレイ４２上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替えるとともに、排出ロール４４を一旦停止させた後に逆転して、当該排出ロール４４によって両面用の用紙搬送路４８へと搬送する。そして、この両面用の用紙搬送路４８には、当該搬送路４８に沿って設けられた搬送ローラ４９により、用紙３０の表裏が反転された状態で、再度レジストロール３９へと搬送され、今度は、当該用紙３０の裏面に画像が転写・定着された後、第１の用紙搬送路４３又は第２の用紙搬送路４６を介して、フェイスダウントレイ４２又はフェイスアップトレイ４５のいずれかに排出される。

図２中、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像器１７に、所定の色のトナーを供給するトナーカートリッジをそれぞれ示している。

図３は上記カラー複合機の各画像形成ユニットを示すものである。

上記イエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、図３に示すように、すべて同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、上述したように、それぞれ感光体ドラム１５を備えており、この感光体ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光体ドラム１５の表面は、ＲＯＳ１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光体ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から露光されるように設定されている。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７の現像ロール１７ａによってそれぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１５の表面は、クリーニング装置１８によって残留トナーが除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記クリーニング装置１８は、クリーニングブレード１８ａを備えており、このクリーニングブレード１８ａによって、感光体ドラム１５上の残留トナーを除去するようになっている。また、図示していないが、クリーニング装置１８で回収されたトナーをそれぞれの色の現像器へと搬送し、再利用しても良い。

ところで、この実施の形態１に係るカラー画像形成装置は、互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段を複数設け、前記複数のクリーニング手段のうち、紙粉等の異物の含有量が少量の少なくとも１つのクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するように構成されている。

また、この実施の形態１に係るカラー画像形成装置は、前記複数のクリーニング手段のうち、少なくとも最も上流側のクリーニング手段で回収された回収物を廃棄するように構成されている。

さらに、この実施の形態１に係るカラー画像形成装置は、前記複数のクリーニング手段のうち、最上流側に配置されるクリーニング手段として、ブラシ状のクリーング手段を用い、下流側に配置されるクリーニング手段として、ブラシ状又はブレード状のクリーング手段を用いるように構成されている。

すなわち、上記カラー画像形成装置は、図２に示すように、中間転写体としての中間転写ベルト２５上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング装置５１を備えており、このクリーニング装置５１には、複数のクリーニング手段のうち、第１のクリーニング手段として導電性ブラシ５２と、第２のクリーニング手段としてクリーニングブレード５３が配設されている。なお、上記導電性ブラシ５２とクリーニングブレード５３との間は、仕切り壁５７によって仕切られており、これら導電性ブラシ５２及びクリーニングブレード５３によって回収された紙粉等の異物やトナーとが交じり合わないように構成されている。また、上記仕切り壁５７の先端部は、中間転写ベルト２５の表面と所定の間隙（例えば、数ｍｍ程度）を介して離間するように配置されている。

上記クリーニング装置５１は、図１に示すように、中間転写ベルト２５の移動方向の上流側に、第１のクリーニング手段として導電性ブラシ５２が、当該中間転写ベルト２５の移動方向と逆方向、あるいは同方向に所定の回転速度で回転するように配設されている。この導電性ブラシ５２は、円筒状の基材の表面に、例えば、太さ２デニールの毛足が細くて長い導電性繊維を、２０万本／ｉｎｃｈ² 程度の密度で密に植毛して構成されており、当該導電性ブラシ５２は、その表面が０〜２．５ｍｍ程度、中間転写ベルト２５の表面に食い込むように当接されている。また、上記導電性ブラシ５２の回転速度は、例えば、中間転写ベルト２５の周速に対して、０．１〜３倍の周速に設定されている。一方、同方向に回転させる場合は、１．１〜５倍に設定する。回転方向については設計の容易性、あるいはトナー種、二次転写条件、中間転写ベルト２５の物性、導電性ブラシ５２種などによる回収性能により最適な方を選択する。

また、上記導電性ブラシ５２は、例えば、中間転写ベルト２５を介して対向する駆動ロール２７と同電位（例えば、接地電位）に保持される。転写残トナーは、正または負極性のいずれかに帯電しているため、中間転写ベルト２５との電気的な付着力により、導電性ブラシに機械的に回収されにくいのに対し、紙粉などは電荷量が小さく電気的な付着力が弱い上にトナーと比較すると大きくブラシにからまり回収し易い。

あるいは、本実施例では負極性に正規帯電するトナーを用いており、接地された中間転写ベルト２５に対して、負極性の電圧を印加する。負極性に帯電した転写残トナーは回収されるが、正極性の紙粉等については、電気的な力により回収率をさらに上げることが可能となる。

上記の効果により、この導電性ブラシ５２では、用紙の紙粉等の異物を、優先的に回収することができる。

さらに、上記導電性ブラシ５２の表面には、金属製のロール等からなるデトーニングロール５４が当接されており、当該導電性ブラシ５２によって回収された紙粉等の異物は、静電気的な力又は物理的な付着力によってデトーニングロール５４の表面に転移するように構成されている。このとき、デトーニングロール５４は導電性ブラシ５２に対して負方向の電界が生じるような電圧が印加される。そして、上記デトーニングロール５４の表面に転移した紙粉等の異物は、当該デトーニングロール５４の表面に圧接する金属製のスクレーパ５５によって掻き落され、オーガ等の搬送部材５６により廃棄経路へ搬送されて、図示しない回収ボックスに回収されるようになっている。

なお、上記導電性ブラシ５２は、中間転写ベルト２５と非接触状態に配置し、静電気的な力のみによって、紙粉等の異物を除去するように構成しても良い。このときの上記導電性ブラシ５２と中間転写ベルト２５とのギャップは、２ｍｍ以下に設定される。

これによれば、紙粉の回収率はやや下がるが、後述するようなＫ色現像器にて再利用する下流クリーニング手段でのトナー回収量を増やすことができる。

一方、上記クリーニングブレード５３は、例えば、所定の厚さを有するウレタンゴム等の合成樹脂によって形成されており、中間転写ベルト２５の移動方向と逆方向から、当該中間転写ベルト２５の表面に圧接するように、所謂" ドクターブレード" として機能するように配設されている。また、上記クリーニングブレード５３によって回収されたトナーは、画像の形成に再利用（リクレーム）するため、長尺なオーガ等の搬送部材５８によって黒色の現像器１７へと搬送されて、当該黒色の現像器１７の内部に新たなトナーとともに、又は新たなトナーと異なるタイミングで供給される。なお、上記第２のクリーニング手段としては、クリーニングブレード５３の代わりに、金属製の薄板からなるスクレーパや、回転ブラシあるいは導電性ブラシを用いても良い。

以上の構成において、この実施の形態に係るカラー画像形成装置では、次のようにして、紙粉等の異物を効率良く除去することができるとともに、十分な耐久性を有し、且つ装置が大型化することを防止することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係るカラー画像形成装置では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって、所定の色のトナー像を形成した後、これら各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって形成された所定の色のトナー像を、中間転写ベルト２５上に多重に転写し、当該中間転写ベルト２５上に多重に転写された所定の色のトナー像を、二次転写位置において用紙３０上に一括して二次転写するとともに、定着器４０によって定着することにより、フルカラーの画像を形成するようになっている。

その際、上記イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像の二次転写が終了した後の中間転写ベルト２５上には、図１に示すように、用紙３０上に転写されなかった転写残トナー６０が残留したり、用紙３０と接触することによって紙粉等の異物６１が付着した状態となっている。

しかし、前述したように、上流の第１のクリーニング手段により、中間転写ベルト２５の表面は、上記転写残トナー６０や紙粉等の異物６１のうち、極性が反転した正極性の転写残トナー６０や紙粉等の異物６１が選択的に除去されたのち、下流側のクリーニングブレード５３へと移動して、当該クリーニングブレード５３によって、中間転写ベルト２５上に付着した主に転写残トナー６０が除去回収される。さらに、長尺なオーガ等の搬送部材５８によって黒色の現像器１７へと搬送されて、当該黒色の現像器１７の内部に新たなトナーとともに、又は新たなトナーと異なるタイミングで供給され、再度現像に使用されるようになっている。

このように、上記実施の形態に係るカラー画像形成装置では、クリーニング手段として、導電性ブラシ５２とクリーニングブレード５３とからなる複数のクリーニング手段を設け、上流側の導電性ブラシ５２によって紙粉等の異物６１を選択的に除去回収するとともに、下流側のクリーニングブレード５３によって転写残トナー６０を選択的に除去回収することにより、Ｋ色現像器で再利用する下流クリーニングブレード５３で回収されるトナー内の紙粉等の異物を効率良く除去することができる。また、摺動部等を有せず、十分な耐久性を有しているとともに、分級装置等が不要であって装置が大型化することを防止することが可能である。

さらに、複数のクリーニング手段は一体化され、小型化かつ、効果等の保守作業性が優れた構成となっている。

尚、この実施の形態では、転写残トナーの約５０％以下を、上流側の導電性ブラシ５２で回収し、転写残トナーの残りの５０％以上を、下流側のクリーニングブレード５３で回収するように設定するのが、転写残トナーの有効利用、画質の維持、廃棄トナーの回収ボックスの小型化等の点で望ましい。

図４は本発明者等が上記実施の形態１に係るカラー画像形成装置を試作し、導電性ブラシ５２とクリーニングブレード５３による転写残トナーや紙粉等の異物の回収率を測定した実験結果を示すものである。

この図４から明らかなように、導電性ブラシ５２によって紙粉を９３％程度選択的に除去することができ、下流側のクリーニングブレード５３では、転写残トナーを７１％程度選択的に除去することができるので、下流側のクリーニングブレード５３で回収した転写残トナーを、黒色の現像器１７Ｋで再度使用しても、トナーに混じった紙粉等の異物によって、現像器のトリマーに詰まりが発生したり、現像された画像の背景部に付着して色点等の画像欠陥が発生するのを防止することができ、良好な画像を形成することができる。

実施の形態２
図５はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段を複数設け、前記複数のクリーニング手段のうち、少なくとも１つのクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するとともに、前記黒色の現像手段へ戻して再利用するトナーを回収するクリーニング手段の回収量を調整する調整手段を備えるように構成されている。

また、この実施の形態２では、前記調整手段は、画像情報、現像手段内のトナー濃度、環境条件の少なくとも１つ以上に応じて、前記クリーニング手段の回収量を調整するように構成されている。

さらに、この実施の形態２では、前記調整手段は、複数のクリーニング手段のうち、最も上流側に配置されたクリーニング手段の回収量を調整するように構成されている。

又、この実施の形態２では、前記調整手段は、ブラシ状のクリーニング手段に印加する電圧を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成される。

更に、この実施の形態２では、前記調整手段は、ブラシ状のクリーニング手段の食い込み量を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成される。

また、この実施の形態２では、前記調整手段は、ブラシ状のクリーニング手段の回転数を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成される。

すなわち、この実施の形態２に係るクリーニング装置５１には、図５に示すように、上流側の導電性ブラシ５２によって回収する転写残トナーの量を調整することによって、結果的に、黒色の現像器１７Ｋへ戻して再利用するトナーを回収するクリーニングブレード５３からなるクリーニング手段の回収量を調整可能な調整手段７１が設けられている。

また、上記調整手段７１は、カラー画像形成装置全体の動作を制御するＭＣＵ７２によって、画像情報（画像の色情報など）、現像器１７Ｋ内のトナー濃度、温度や湿度等の環境条件の少なくとも１つ以上に応じて、導電性ブラシ５２による転写残トナーの回収量を調整するように構成されている。

画像情報においては、Ｙ，Ｍ，Ｃ色のトナー画像の比率が大きいとき、下流のクリーニイング手段で回収されるトナーは、Ｋトナーに対してＹ，Ｍ，Ｃトナーの割合が増加するため、Ｋ色現像器へ多量に戻して再利用すると、Ｋ色画像の明度が上がったり、色づいて見えてしまうという問題が発生する。よって、ＹＭＣ画像の比率が高いときは、再利用する下流のクリーニング手段の回収量を少なくし、逆に文字画像などＫ画像の比率が高い場合は、回収量を上げるように調整する。

一方、クリーニング手段にて回収されたトナーは、様々な機械的なストレス等を受けているため、新しいトナーと比較すると帯電性能が低下している。よって、現像器内のトナーの帯電性が低下し易い高湿環境下や、トナー濃度が高いときには、クリーニング手段で回収したトナーを多量に現像器へ補給すると、さらに帯電性が低下し、画像にかぶりが発生したり、現像器からトナークラウドが増加し、機内汚れが発生するという問題が発生する。

よって、高湿環境下や高トナー濃度時においては、下流クリーニング手段で回収するトナー量が少なくなるように調整し、逆のケースにおいては多くなるように調整する。

上記調整手段７１としては、例えば、図６に示すように、導電性ブラシ５２に印加する電圧を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成したものが用いられる。この調整手段７１は、例えば、導電性ブラシ５２に印加する電圧を、約−４００Ｖ〜約＋４００Ｖ程度まで調整することが可能となっている。

上記導電性ブラシ５２に印加する電圧を、−４００Ｖ、０Ｖ、＋４００Ｖと三段階に変化させた場合には、図６に示すように、クリーニングブレード５３による転写残トナーの回収率を、約３５％、約６５％、約８０％と変化させることができ、中間転写ベルト２５上にＹＭＣトナーの比率が高い転写残トナー６０が存在することが予想されるカラー写真画像等のフルカラー画像や、あるいは高湿環境等においては、導電性ブラシ５２に印加する電圧を、−４００Ｖ程度に設定して、クリーニングブレード５３による転写残トナーの回収率を低い値に抑える。一方、Ｋ色の文字画像や単色画像等、あるいは低湿環境等においては、導電性ブラシ５２に印加する電圧を、＋４００Ｖ程度に設定して、クリーニングブレード５３による転写残トナーの回収率を高い値に調整する。

なお、上記導電性ブラシ５２に印加する電圧を調整する調整手段７１は、比較的構成が簡単であり、実施が容易である。

さらに、上記調整手段７１としては、例えば、図７に示すように、導電性ブラシ５２の中間転写ベルト２５に対する食い込み量を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成したものが用いられる。この調整手段７１は、例えば、導電性ブラシ５２の中間転写ベルト２５に対する食い込み量を、０．１３ｍｍ、０．５２５ｍｍ、１．１５ｍｍまで調整することが可能となっている。

このように、上記中間転写ベルト２５に対する導電性ブラシ５２の食い込み量を調整することによって、図７に示すように、クリーニングブレード５３による転写残トナーの回収率を、略１００％、略７０〜５０％、略７０〜３０％程度と調整することが可能となる。

上記の如く導電性ブラシ５２の食い込み量を調整することによって、図７に示すように、クリーニングブレード５３による転写残トナーの回収率を、広い幅にわたって調整することが可能となる。

また、上記調整手段７１としては、例えば、図８に示すように、導電性ブラシ５２を回転駆動する駆動モータの回転速度を変化させることで、導電性ブラシ５２の中間転写ベルト２５に対する速度比を調整することにより、クリーニング手段の回収量を調整するように構成したものが用いられる。この調整手段７１は、例えば、導電性ブラシ５２の中間転写ベルト２５に対する速度比を、１．０倍、２．０倍に調整することが可能となっている。

なお、上記導電性ブラシ５２の中間転写ベルト２５に対する速度比を調整する調整手段７１は、比較的構成が簡単であり、実施が容易である。

このように、上記実施の形態２によれば、シャッターなどの開閉部材を使用せず、動作の信頼性に優れるとともに、摺擦部によってトナーの凝集が発生することがなく、白抜け等の画像ディフェクト等が発生するのを防止することが可能なカラー画像形成装置を提供することができる。

図１はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置の要部を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置を示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置の実験結果を示すグラフである。 図５はこの発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の要部を示す構成図である。 図６はこの発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の実験結果を示すグラフである。 図７はこの発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の実験結果を示すグラフである。 図８はこの発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の実験結果を示すグラフである。

符号の説明

２５：中間転写ベルト、５１：クリーニング装置、５２：導電性ブラシ、５３：クリーニングブレード、５８：搬送手段、６０：転写残トナー、６１：紙粉。

Claims (2)

1. 黒色を含み互いに異なる色のフルカラーのトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、
   前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去する当該中間転写体の移動方向に沿った上流側の第１のクリーニング手段と下流側のクリーニングブレードからなる第２のクリーニング手段を設けるとともに、
   前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を調整することにより、前記第２のクリーニング手段による転写残トナーの回収量を調整する調整手段を備え、
   前記上流側及び下流側のクリーニング手段のうち、下流側の第２のクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するとともに、
   前記調整手段によって、前記中間転写体上に転写されるトナー像がフルカラー画像の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を低い値に抑えるように調整し、黒色画像の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を高い値となるように調整することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 黒色を含み互いに異なる色のフルカラーのトナー像を形成する複数の画像形成部を備え、前記複数の画像形成部で形成された各色のトナー像を、中間転写体上に多重に転写した後、記録媒体上に二次転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置において、
   前記中間転写体上に残留した転写残トナーを除去する当該中間転写体の移動方向に沿った上流側の第１のクリーニング手段と下流側のクリーニングブレードからなる第２のクリーニング手段を設けるとともに、
   前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を調整することにより、前記第２のクリーニング手段による転写残トナーの回収量を調整する調整手段を備え、
   前記上流側及び下流側のクリーニング手段のうち、下流側の第２のクリーニング手段によって回収されたトナーを黒色の現像手段へ戻して再利用するとともに、
   前記調整手段によって、高湿環境の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を低い値に抑えるように調整し、低湿環境の場合には、前記第１のクリーニング手段に印加する電圧を、前記第２のクリーニング手段の回収率を高い値となるように調整することを特徴とするカラー画像形成装置。

Images