画像形成装置、トナーリサイクル方法
【課題】 複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供する。
【解決手段】 それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部とを備えてなる。
【解決手段】 それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部とを備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合における、トナーリサイクル技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体上に形成したトナー像を転写材に転写した後、感光体上に残存するトナーを、現像器で回収して再利用する、いわゆるクリーナレスプロセスを採用した画像形成装置が知られる（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７を参照）。
【０００３】
しかし、上記クリーナレスプロセスを採用する画像形成装置では、感光体におけるクリーナレス化を実現しているものの、中間転写体においては廃トナーが発生しており、装置全体としては廃トナーレスとは言えない。上記従来技術では、上述のように中間転写体において発生する廃トナーを廃棄しており、トナー消費コストやメンテナンス費用の観点で問題があった。
【０００４】
そこで、中間転写体にクリーナを設け、そこで除去したトナーを黒現像器に戻す構成が開示されている（特許文献８、特許文献９、特許文献１０参照）。当該構成の画像形成装置では、中間転写体を採用した場合に大量に発生する２次転写残りトナーを有効に再利用することが可能になるが、リサイクル機構が複雑になる。また、ベルトにクリーナがあるとベルトの蛇行規制が難しく、複雑な機構を要するという問題もある。また、クリーナによってベルトが削られ、ベルトの寿命が短くなるとともに、クリーナ自体にも寿命があるために、そのための交換作業等が必要になってしまう。
【０００５】
中間転写体から除去したトナーを黒現像器に戻す構成の上記技術では、バイアスにより転写残りトナーを一端感光体に戻し、最終的に黒現像器にて回収する例も開示しているものの、このような方法で、すべて黒現像器に戻してしまうと、黒現像器への他色の混入量が増加し、場合によっては黒色までもが変化してしまうことがあり、好ましくない。
【０００６】
また、各色トナーを個別に回収し、回収量が一定量になったところで混合して再利用する技術が開示されているが（特許文献１１、特許文献１２参照）、この場合、回収装置、搬送装置、混合装置等の機構が複雑になる。さらにこれらは、いずれもクリーナレスプロセスではない。
【特許文献１】特開平５−３４１６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４９４５２号公報
【特許文献３】特許２６７５５５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１３２００２号公報
【特許文献５】ＵＳＰ４７２７３９５号公報
【特許文献６】特公平６−７７１６６号公報
【特許文献７】特許２８７９８８３号公報
【特許文献８】特開２００２−１８９３３５号公報
【特許文献９】特開２００２−３１１６６９号公報
【特許文献１０】特開２００１−１５４４３９号公報
【特許文献１１】特開２００３−１４０４２８号公報
【特許文献１２】特開２００３−３４５０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収する現像器と、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記現像器により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部とを備えてなることを特徴とする構成としている。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、前記トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定手段と、前記比率判定手段にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充手段とを備えてなることを特徴とする構成としている。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るトナーリサイクル方法は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収し、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、前記判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充することを特徴とする構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
以上に詳述したように本発明によれば、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は本実施の形態による画像形成装置における画像形成部近傍の構成を示す縦断面図である。図１において、画像形成部（画像形成手段）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが設けられている。各画像形成部は像担持体である感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄを有し、これらの感光体に現像剤像を形成する。
【００１４】
まず、画像形成部１ａについて説明する。図１において、感光体ドラム３ａは直径３０ｍｍの円筒状であり、図示矢印方向へ回転可能に設けられている。感光体ドラム３ａ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。まず帯電ローラ５ａが感光体ドラム１ａの表面に接触して設けられている。この帯電ローラ５ａは、感光体ドラム３ａの感光面を一様に負（−）帯電させる。帯電ローラの代わりに、ブラシあるいはブレード等による接触帯電、またはコロナワイヤによる非接触帯電も可能である。
【００１５】
帯電ローラ５ａの下流（図１中右方）には、帯電した感光体ドラム３ａを露光して静電潜像を形成する露光装置７ａが設けられている。ここでの露光装置としては、レーザ走査またはＬＥＤ露光を行なう装置が用いられる。また、露光装置７ａの下流には黄色（イエロー）の現像剤を収容し、この現像剤で露光装置７ａにより形成された静電潜像を反転現像する現像器９ａが設けられている。
【００１６】
現像剤としては、トナーとキャリアからなる２成分現像剤またはトナーのみからなる１成分現像剤が用いられる。現像方式としては、接触現像方式または非接触現像方式が用いられる。
【００１７】
更に現像器９ａの下流には、感光体ドラム３ａに対し、被画像形成媒体である用紙Ｐを搬送する搬送手段として搬送ベルト１１が設置されている。この搬送ベルト１１は感光体ドラム３ａ上に形成された現像剤像と用紙Ｐとが当接されるよう用紙Ｐを感光体ドラム３ａに搬送する。感光体ドラム３ａと用紙Ｐとの当接位置よりも下流側には、除電ランプ１９ａが設けられている。除電ランプ１９ａは転写後、感光体ドラム３ａ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１９ａ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、再び帯電ローラ５ａが未帯電の感光体ドラム３ａを一様に帯電する。
【００１８】
上述の感光体ドラム３ａ、帯電ローラ５ａ、現像器９ａおよび除電ランプ１９ａによってプロセスユニットＵａが構成され、プロセスユニットは画像形成装置本体から着脱自在に設けられている。なお、プロセスユニットは、帯電器および現像器のうち少なくとも一方と、感光体とを一体的に支持している構成となっていてもよい。搬送ベルト１１は用紙Ｐの搬送方向（図示矢印ｅの方向）と直交する方向（図面奥行き方向）において、感光体ドラム１ａの長さ寸法とほぼ等しいサイズ（幅）を有している。この搬送ベルト１１は、無端状（シームレス）ベルトの形状をしており、搬送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上に担持されている。駆動ローラ１５から従動ローラ１３までの距離は約３００ｍｍ程である。駆動ローラ１５及び従動ローラ１３はそれぞれ図示矢印ｊ及びｉ方向（図中反時計回り）にそれぞれ回転可能に設けられている。
【００１９】
駆動ローラ１５の回転に伴って、搬送ベルト１１が回転し、従動ローラ１３が従動回転する。ベルトは、スリップしないように、従動ローラ１３の外側方向への加重により十分な張力が加えられている。搬送ベルト１１は、カーボンが均一に分散された厚さ１００μｍのポリイミドにより形成されている。この搬送ベルトは１０＾１０Ωｃｍの電気抵抗を有し、半導電性を示す。搬送ベルトの材料としては、体積抵抗値が１０＾８〜１０＾１３Ωｃｍの半導電性を示す材料であれば良い。例えば、カーボンを分散したポリイミドの他に、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等にカーボン等の導電粒子を分散させたものでも良い。導電粒子を用いず、組成調整によって電気抵抗を調整した高分子フィルムを用いても良い。さらにはこの様な高分子フィルムにイオン導電性物質を混入したもの、あるいは比較的電気抵抗が低いシリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム材でも良い。
【００２０】
搬送ベルト１１上には、駆動ローラ１５と従動ローラ１３との間に用紙Ｐの搬送方向に沿って画像形成部１ａの他、画像形成部１ｂ、１ｃ及び１ｄが配置されている。画像形成部１ｂ、１ｃ及び１ｄはいずれも画像形成部１ａと同様の構成をしている。各感光体ドラムの周囲にはそれぞれ帯電ローラ５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。帯電ローラの下流には露光装置７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。露光装置の下流には現像器９ｂ、９ｃ及び９ｄ、除電ランプ１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄを設けた構成も画像形成部１ａと同様である。異なるのは、現像器に収容された現像剤である。現像器９ｂはマゼンタの現像剤、現像器９ｃはシアンの現像剤、現像器９ｄはブラックの現像剤を収容している。
【００２１】
搬送ベルト１１によって搬送される用紙Ｐはそれぞれの感光体ドラムと順次当接する。この用紙Ｐとそれぞれの感光体ドラムとの当接位置近傍には、転写手段としての転写装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄがそれぞれの感光体ドラムに対応して設けられている。即ち転写装置２３は、対応する感光体ドラム下方で搬送ベルト１１に背面接触して設けられ、搬送ベルト１１を介して画像形成部と対向する。転写部材２３ａは、電圧印加手段である正（＋）の直流電源２５ａに接続されている。同様に転写部材２３ｂ、２３ｃ、および２３ｄは直流電源２５ｂ、２５ｃ、および２５ｄにそれぞれ接続されている。
【００２２】
一方、図１において、搬送ベルト１１の正面右手には用紙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が図示矢印ｆ方向に回転可能に設けられている。ピックアップローラ２７と、搬送ベルト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を搬送ベルト１１上へ供給する。
【００２３】
また、搬送ベルト１１上には、用紙Ｐを搬送ベルト１１表面に静電吸着させるための金属ローラ３０が、配置されている。金属ローラ３０は、接地（アース）されている。また、用紙吸着のためのベルト帯電のために、搬送ベルト１１の従動ローラ１３を対向電極として、従動ローラ下部に搬送ベルト１１を介してコロナ帯電器３１が設置されている。また、図１中、搬送ベルト１１の正面左手には現像剤を用紙Ｐ上に定着する定着器３３と、この定着器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。
【００２４】
次に、上述のように構成された画像形成装置のカラー画像形成プロセスについて述べる。画像形成装置前面にある操作パネル（Control panel）を介して画像形成開始が指示されると、感光体ドラム３ａは図示しない駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電ローラ５ａはこの感光体ドラム３ａを一様に約−６００Ｖに帯電する。帯電ローラ５ａによって一様に帯電されたこの感光体ドラム３ａに、露光装置７ａは、記録すべき画像に応じた光を照射し静電潜像を形成する。現像器９ａ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３ａ上に現像剤像を形成するのと同様の手順で、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃ、感光体ドラム３ｄ上にも各色の現像剤像が形成される。
【００２５】
一方、ピックアップローラ２７は、給紙カセット２６から用紙Ｐを取り出し、レジストローラ対２９は、この用紙Ｐを搬送ベルト１１上へ供給する。搬送ベルト１１は用紙Ｐを感光体ドラム３ａ、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃ及び感光体ドラム３ｄに向けて順次搬送する。感光体ドラム３ａと搬送ベルト１１，および転写部材２３ａにより形成される転写領域Ｔａに用紙Ｐが達すると、転写部材２３ａには約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。
【００２６】
転写部材２３ａと感光体ドラム３ａとの間には転写電界が形成され、感光体ドラム３ａ上の現像剤像は、この転写電界に従って、用紙Ｐ上に転写される。転写領域Ｔａにおいて現像剤像が転写された用紙Ｐは転写領域Ｔｂに向けて搬送される。転写領域Ｔｂでは、転写部材２３ｂに直流電源から約＋１２００Ｖのバイアス電圧を印加する事により、イエロー現像剤像上に重ねてマゼンタの現像剤像を転写する。
【００２７】
マゼンタの現像剤が転写された後、用紙Ｐは転写領域Ｔｃ及び転写領域Ｔｄに向けてさらに搬送される。転写領域Ｔｃにおいて転写部材２３ｃに約＋１４００Ｖのバイアス電圧を印加する事により、また、転写領域Ｔｄにおいて転写部材２３ｄに約＋１６００Ｖの電圧を印加する事により、既に転写されている現像剤像の上に重ねてシアンの現像剤像、ブラックの現像剤像を順次多重転写する。
【００２８】
このように多重転写された各色の現像剤像は、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。
【００２９】
続いて、転写装置に関する部分についてさらに詳細に説明する（図２参照）。転写装置２３ａ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４０に、外径φ１８ｍｍのローラ４１を成形している。芯金とローラ表面間の電気抵抗は約１０ｅ６Ωである。芯金には定電圧直流電源２５ａが接続されている。
【００３０】
転写装置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。導電性シートは、カーボン分散したゴム材や樹脂フィルムで、シリコーンゴムやウレタンゴムやＥＰＤＭ等のゴム材や、ポリカーボネート等の樹脂材でも良い。体積抵抗値が、１０ｅ５〜１０ｅ７Ωｃｍのものが望ましい。
【００３１】
ローラシャフトの両端には、付勢手段としてのバネが設けられており、このバネにより転写ローラ２３ａは搬送ベルト１１に対して、鉛直方向に弾性的に当接する様に付勢される。各転写ローラに設けられたバネによる付勢力の大きさは、６００ｇｆｔとした。 転写装置２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄの構成は転写装置２３ａと同様であり、また搬送ベルト１１へ弾性的に当接する構成も各転写部材について同様であるため、転写装置２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄの構成については説明を省略する。
【００３２】
なお、上述の構成例では、転写ベルトが搬送手段になっており、感光体上に形成されたトナー像を用紙に対して直接転写する直接転写方式である例を示しており、搬送ベルト１１が被転写体に相当する。また、これに限られるものではなく、例えば図３に示すように、転写ベルトが紙搬送を行なうものではなく、各画像形成部の感光体上に形成されたトナー像を、ベルトやローラ等の中間転写体（被転写体）に対して直接転写させ（いわゆる一次転写）、その後にベルトやローラから紙等に一括転写させる中間転写方式の画像形成装置についても本発明は適用可能である。この場合、各感光体上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト上に転写され、２次転写ローラと中間転写ベルトが協働することにより、搬送されてきた用紙上にトナー像は一括転写される。その後、用紙は定着器へ搬送され、画像が定着されて排紙トレイへ排出される。
【００３３】
以上が、カラー画像形成装置の画像形成プロセスであり、上述のようにして、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して転写させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう。
【００３４】
続いて、クリーナレスプロセスについて説明する。図１に示す画像形成プロセスで、転写後に感光体上に残った残留トナー等は、必要な場合は、図示しない転写残り像を撹乱するための撹乱部材を経て、さらに感光体の帯電工程から始まる作像プロセスが再度繰り返される。この際、帯電部を通過した残留トナーは、帯電工程を通過したこともあって、感光体の帯電電位と同極性（本実施例ではマイナス極性）に帯電しており、これが現像部に到達した際には、現像部において画像部分は、感光体上に付着したまま現像され、非画像部部分は、現像ローラ側に回収され、いわゆる現像同時クリーニングが行なわれる。これにより、感光体の感光面上にブレード等のクリーニング装置がなくても、画像形成プロセスが連続して行なわれる。
【００３５】
本実施の形態に示すようなタンデム型のカラー画像形成装置では、
【００３６】
（ａ）感光体の偏芯やベルトの蛇行等を補正して感光体上に画像を形成するため、または、
【００３７】
（ｂ）周囲の温度や湿度が変動した際に、感光体特性やトナーの帯電性等が変化して、それが現像トナー量を変動させてしまうので、現像トナー量の変動に対応するため、
【００３８】
紙等の被画像形成媒体に画像を印字していない状態で、例えば直接転写方式（感光体上に形成されたトナー像を用紙に対して直接転写させる方式）の場合、搬送手段であるベルト１１上に特定の画像パッチを転写させ、その位置や反射率、反射濃度等をセンサで検知し、その値に基づいて実際の画像印字の際にフィードバックをかける。この際、画像パッチは、各感光体からベルトに順次転写されるが、ベルト表面の感光体長手方向に各色のパッチが重ならないような位置に転写させ、ベルト上で、反射率や位置等を検出した後、それぞれの感光体に戻し、現像器にて回収する。
【００３９】
具体的には、第１段目の感光体３ａに第１色目のパッチを印字して、第１段目の転写ローラ２３ａに＋３５０ｖを印加して、第１色目のパッチをベルト１１に転写させた後、第２色目の感光体３ｂから、第２色目のパッチをベルト上で感光体長手方向で重ならないようにして第２段目の転写ローラ２３ｂに＋３５０ｖを印加して転写させる。同様にして第３、第４段目も転写させ、その後、ベルト上でセンサにより、反射率や位置等を検出した後、第１色目のパッチが第１段目の感光体３ａと再度接触する直前に、第１段目の転写ローラ２３ａの転写バイアスを−５００ｖ以上にする。
【００４０】
第１段目の感光体３ａは、帯電器により帯電されているので、表面電位は−５００ｖ程度あり、マイナス帯電されたベルト上の第１色目のトナーは、第１段目の感光体３ａに電界により再び転写され、現像器は、−３５０ｖ程度なので、第１段目の現像器９ａにて回収される。
【００４１】
続いて、ベルト上に転写された第１色目のパッチが第１段目の感光体３ａを通過した後に、第１段目の転写ローラ２３ａには再び＋３５０ｖが印加される。これにより第２色目のトナーが第１の感光体３ａと接触しても、第１の感光体３ａに逆転写することがない。
【００４２】
さらに第２色目のトナーが第２段目の感光体３ｂに接触する直前に、第２段目の転写ローラ２３ｂのバイアスを−５００ｖ以上に切り替える。これにより、第２色目のトナーは第２段目の感光体３ｂに再び転写され、第１段目のときと同様に、第２段目の現像器９ｂにより回収される。
【００４３】
以上のように、第３段目、第４段目も同様なタイミングによりベルト上に転写されたパッチ画像は、すべてもともと転写してきた感光体に戻り、現像器にて回収される。なお、それぞれのバイアスについては、実験を行なったバイアスの一例であり、転写ローラバイアスを切り替えることにより、それぞれの感光体に電界によりトナーを戻すようなバイアスであれば何れも有効である。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、中間転写体がベルトである例を挙げているが、例えば中間転写ローラ（ドラム）等の構成であってもよい。ただし、中間転写方式の場合では、通常の印字中に印加する第１段目の転写ローラ２３ａへのバイアスよりも、パッチを印字した後第１段目で回収しない第２、３，４色目のトナーパッチが第１段目のステーションを通過している際に第１段目の転写ローラ２３ａへ印加するバイアスを低くする等して、感光体とベルトに働く電界を転写時より弱めることが好ましい。
【００４５】
具体的には、通常の印字では、例えば転写ローラに＋４００ｖ印加するが、パッチ非回収時には＋３００ｖにする。これはバイアスが高い方がトナーの極性が例えばマイナスからプラスに反転し、転写ローラにプラス極性のバイアスを印加しても、反転したトナーが感光体に転写されてしまう「逆転写現象」が多く発生するからであり、例えば第１段目がイエローで、第４段目が黒の場合、黒がイエローに混入することは好ましくないからである。また、第４段目が黒現像器の場合、黒用の感光体３ｄにおいては、第１〜第３のパッチがあった位置すべてに第４段目の転写ローラ２３ｄにマイナス（−）極性のバイアスを印加するとよい。これによって、第１〜第３の感光体にて回収しきれなかったトナーも黒感光体３ｄを経て、黒現像器９ｄにて回収することができる。
【００４６】
ベルトにトナーが付着してしまう状況としては、上述したような画質の制御等の動作以外にも、用紙詰まり等によっても発生してしまう。用紙詰まりが発生すると、例えば第１の感光体３ａ上には画像が印字され、ベルト上の紙等の被転写体に画像を転写するつもりで、実際には紙が存在していないため、ベルトに直接画像が印字されてしまう。第１色目の画像のみがベルトに転写された場合は、復帰動作時に、第１段目の感光体３ａに戻すのがよい。この場合は、上述した場合と同様に、第１色目の感光体３ａを用紙詰まりが起こった画像が通過する際に、第１段目の転写ローラ２３ａに印加するバイアス電圧を、例えば−５００ｖ以上に切り替えることで、第１色目の用紙詰まりが起こった画像のトナーは第１段目の感光体に戻すことができる。
【００４７】
また、用紙詰まり時にベルト上に第１色目だけでなく、第２色目以降も印字してしまっていた場合は、ベルト上のトナーを黒感光体３ｄに戻すと良い。本実施例では、黒現像器９ｄは第４段目に設置されており、用紙詰まり復帰動作時に、第１〜第３段目の転写ローラへのバイアスは＋３５０ｖ程度にして、第４段目の転写ローラ２３ｄのバイアスを−５００ｖ以上に設定する。これによりマイナスに帯電したトナーは、第１〜第３段目のステーションでは感光体には戻らず、第４段目の黒用の感光体３ｄに戻され、黒用の現像器９ｄにて回収される。
【００４８】
この場合、黒現像器に他色トナーが混入して、本来の黒トナーの色調と変化してしまう問題がある。本実施の形態による画像形成装置では、この問題を解決するための手法を提供する。ここで、中間転写方式の場合、通常の印字中に印加する第１段目の転写ローラへのバイアス電圧よりも、用紙詰まり後に復帰動作を行なう際の第１段目のステーションを通過している際に第１段目の転写ローラ２３ａへ印加するバイアス電圧を低くする等して、感光体とベルトに働く電界を通常の転写時に比べて弱めることが好ましい。
【００４９】
具体的には、通常の印字では、例えば転写ローラに＋４００ｖ印加するが、用紙詰まり後の非回収時には＋３００ｖにする。これはバイアス電圧が高い（電界が強い）方が逆転写現象が多く発生するからであり、例えば第１段目がイエローで、第４段目が黒の場合、黒がイエローに混入することが好ましくないからである。中間転写方式の場合、ベルト等の中間転写体から紙等の被画像形成媒体へ２次転写するため、その際に、ベルト上に転写残りトナーが発生する。本発明では、それをも排トナーとせずに回収するもので、具体的にはすべて黒用の感光体に戻して黒用の現像器にて回収する。
【００５０】
この際、タンデム型のステーション配置において、黒ステーションが最上流側（第１段目）にあるのが好ましく、２次転写残りトナーをバイアスを切り替えて黒感光体側に回収する。まず、２次転写残りトナーは、第１段目の黒の転写ステーションに来るが、ベルト一周分は次工程の画像形成は行なわない紙間動作を行なう。すなわち、通常の４連タンデム装置に比べて、印字速度は１／２になってしまう。
【００５１】
図３を例に説明すると、紙間動作では、まず、黒転写ステーションＫ６の転写ローラＫ５のバイアスが−１．２ｋｖ程度に設定され、これにより、２次転写残りトナーのうちマイナス極性のものは、黒感光体Ｋ１側へ移動するので、ベルト上にはプラス極性のトナーが残る。この後のカラーステーションでは、転写バイアスは、やはりマイナスに設定して、プラス極性のトナーをベルト上に残したまま通過させる。この際、転写のマイナスバイアスは、黒ステーションＫ６に対して低く（例えば−８００ｖ程度）設定すると逆転写が減るので、混色に有利になる。
【００５２】
その後、次工程である作像工程がスタートし、ベルト上のプラス極性のトナーが黒ステーションＫ６に到達すると、通常の転写バイアス（例えば＋４００ｖ）が転写ローラＫ５に印加され、感光体上の画像部トナーは、ベルト上のプラス極性のトナーの上に重なって転写され、非画像部に相当するベルト上のプラス極性トナーは、黒感光体側Ｋ１に転写し黒現像器Ｋ４に回収される。ここで注意を要するのは、黒ステーションを最上流側に配置したため、第２段目のステーション以降で逆転写が発生すると、カラー現像器に黒トナーが混入し、色が変わってしまう危険性がある。
【００５３】
そこで、第２段目の転写バイアス電圧を、第１段目の黒ステーションＫ６に比較して弱く設定して、逆転写を防ぐ必要がある。例えば黒ステーションＫ６の転写ローラＫ５のバイアス電圧が＋４００ｖであれば、第２段目以降は＋３００ｖに設定すると、逆転写を効果的に防ぐことができる。このようにして、中間転写方式を用いた場合にもっとも問題になる２次転写残りトナーを有効に黒現像器Ｋ４に回収することが可能となり、装置としての排トナーレス化が可能になる。
【００５４】
以上のように、黒現像器に中間転写体の転写残りトナーをすべて戻すと、黒色とはいえ混色して、色がかわってくるため、それを防止しなければならない。
【００５５】
図４は、本実施の形態による画像形成装置について説明するための機能ブロック図である。
【００５６】
トナー回収部（トナー回収手段）９０１は、転写ベルト或いは中間転写ローラ等の被転写体上に残留しているトナーを回収する。図１０に示すように被転写体である転写ベルト上のトナーを除去するベルトクリーナ（例えば、クリーニングブレード）１６を備えている場合、ベルトクリーナ１６がトナー回収部に相当する。この場合、被転写体から除去されたトナーは、全てベルトクリーナ１６内に混在した状態で回収される。一方、図３に示すように被転写体上に残留したトナーを、各プロセスユニットにおける感光体によって回収するクリーナレス方式を採用している場合、各プロセスユニットがトナー回収部としての機能を有する。なお、トナー回収部９０１により回収されたトナーは最終的には現像器（黒色の現像剤を被転写体に供給する現像器）に回収される。
【００５７】
比率判定部（比率判定手段）９０２は、複数のプロセスユニットそれぞれにおけるトナー使用量（例えば、印字対象である画像データに基づいて算出されるトナーの印字率）に基づいて、トナー回収部９０１により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する。具体的に、比率判定部９０２は、トナー補充部９０３によりトナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたときから（複数色のトナーの混合バランスが整った状態（出荷時、メンテナンスで交換した時、バランスが調整されたとき）から）の複数のプロセスユニットそれぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、トナー回収部９０１により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する。
【００５８】
トナー補充部（トナー補充手段）９０３は、比率判定部９０２にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、トナー回収部９０１により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充する。ここで、トナー補充部９０３は、転写効率が高い色のトナーほど、転写ベルト上に残留しにくいため、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くするようにしてもよい。
【００５９】
所定の比率とは、複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率である。ここで、色差が８以内としたのは、通常、色差が「８」を越えるとユーザは、正規色との色調の違いに違和感を感じるためである。
【００６０】
なお、色差(color difference)とは、色の知覚的な違いを定量的にあらわしたものであり、L*a*b*表色系では，ΔE*ab(デルタ・イースター・エイ・ビー）の次式（１）で定義される数値で表わされる。
【００６１】
ΔE*ab=[(ΔL*)^2+(Δa*)^2+(Δb*)^2]^1/2 ・・・（１）
【００６２】
トナー供給部９０４は、トナー補充部９０３によりトナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットに対して供給する。
【００６３】
ＣＰＵ８０１は、画像形成装置における各種処理を行な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。
【００６４】
図５は、感光体長手方向に単色のトナーが残存している時のクリーナレスシステムにおける残存トナー処理フローである。同図に示すフローチャートでは、被転写体上に残存する単色トナーを、その色の現像器に回収する処理を行っている。画像形成時の主走査方向全域に亘り、単色トナーでの印字でない場合（Ｓ１０１，Ｎｏ）、トナーを色毎に区別して回収できないため、ブラックのプロセスユニットの感光体への回収処理に移る（Ｓ１０２）。
【００６５】
一方、画像形成時の主走査方向全域に亘り、単色トナーでの印字であり（Ｓ１０１，Ｙｅｓ）、第１色を印字していないラインがない場合には（Ｓ１０３，Ｎｏ）、第１色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０４）。
【００６６】
第１色を印字していないラインがあり（Ｓ１０３，Ｙｅｓ）、上記ステップにおける判定対象である位置に第２色が印字されている場合（Ｓ１０５，Ｎｏ）、第２色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０６）。
【００６７】
上記ステップにおける判定対象である位置に第２色が印字されておらず（Ｓ１０４，Ｙｅｓ）、上記ステップにおける判定対象である位置に第３色が印字されている場合（Ｓ１０７，Ｎｏ）、第３色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０８）。
【００６８】
上記ステップにおける判定対象である位置に第４色が印字されている場合（Ｓ１０７，Ｙｅｓ）、第４色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０９）。
【００６９】
図６は、用紙詰まり発生時のように、感光体長手方向に２色以上のトナーが残存するときの処理を示すフローチャートである。残存するトナーを処理するときは、ＣＰＵから制御される印字情報に基づき、感光体長手方向での色を識別する。単色部分は、その色のプロセスユニットの現像器に回収し、混色部分は、ブラックのプロセスユニット（図中、黒ステーション）の現像器に回収する（図７参照）。
【００７０】
印字動作が開始されると、黒ステーションでの画像形成動作開始後、順次シアン、マゼンタおよびイエローの画像形成ステーションでの画像形成動作を開始する（Ｓ２０１）
【００７１】
次に、黒ステーションから中間転写体へ一次転写を開始し（Ｓ２０２）、他色の一次転写処理も開始する（Ｓ２０３）。続いて、中間転写体から用紙への二次転写処理を開始し（Ｓ２０４）、黒ステーションの一次転写バイアス電圧を−１．２ｋｖに切り替える。多色のステーションについては、一次転写バイアス電圧を−８００ｖに切り替える（Ｓ２０５）。
【００７２】
そして、二次転写後に被転写体上に残留しているトナーが、一通り黒ステーションを通過していれば（Ｓ２０６，Ｙｅｓ）、次の転写動作開始のため、黒転写ローラのバイアス電圧を＋４００ｖに戻す（Ｓ２０７）。多色についても同様に、二次転写後に被転写体上に残留しているトナーが、一通り黒ステーションを通過した後に、次のページの画像の転写のため、転写バイアス電圧を＋３００ｖ以上に切り替える（Ｓ２０８）。
【００７３】
このように、カラートナーの黒現像器への回収は、（１）直接転写方式および間接転写方式における、用紙ジャムの際にベルト上に印字された混在するカラートナーの黒現像器への回収、（２）間接転写における、ベルト上印字画像の２次転写残りトナーの黒現像器への回収、の二通りがある。すなわち、間接転写方式の方が常時黒現像器へのカラートナー混在トナーの回収があり、この制御が重要である。
【００７４】
図８は、廃トナーの色調制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ８０１は、画像形成時に各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の印字率をそれぞれカウントしている（Ｓ３０１〜Ｓ３０３）。例えば、装置の起動時や、一連の印字プロセス終了時等に、その積算された印字率から、２次転写残りトナー（回収されたトナー量）を見積もる。
【００７５】
それぞれのカラートナーの残転写トナー量は、
【００７６】
残転写トナー量 ＝ 印字率×画像面積×現像トナー量×転写効率
【００７７】
で見積もることができる。比率判定部９０２は、Ｙ，Ｍ，Ｃそれぞれの差を見積もり（Ｓ３０４）、最も多く回収されたトナーを基準にそれぞれの差が無くなるように、不足分のトナーを被転写体上に転写させ、上記回収トナーに混入させる（Ｓ３０５）。
【００７８】
例えば、１００枚印字後に、Ｙが１ｍｇ、Ｍが２ｍｇ、Ｃが２ｍｇ回収されたと推定される場合、Ｙを１ｍｇ混入してやる。例えば、Ｙが１ｍｇＭが２ｍｇＣが３ｍｇ回収されたと推定される場合、Ｙを２ｍｇ、Ｍを１ｍｇ混入する。ここでは、回収されたトナーの色調を基準であるブラックトナーの色調に近づけるため、該回収されたトナーの混合比率が所定の比率となるように、不足している色のトナーをプロセスユニットで印字させることによってトナー補充を行っている。よって、本実施の形態では、プロセスユニットおよび転写ベルトがトナー補充部としての役割を担っている。もちろん、これに限られるものではなく、トナー回収部によって回収されたトナーに対して所望の色のトナーを所望の分量だけ混入させることのできる手段であればよく、例えば各色トナーを個別に供給することのできるトナー供給部を設ける構成とすることもできる。
【００７９】
たとえば、Ｙトナー１ｍｇの混入は、Ｙトナーを１ｍｇ現像し、ベルトに転写する。それをＢＫ感光体のところまで搬送する。間にある、ＭやＣの感光体を通過する時には、＋３００Ｖ程度の弱めの転写バイアスを、Ｍ（２３ｂ），Ｃ（２３ｃ），の転写ローラに印加しておく。そして、Ｂｋ感光体のところに来たら、ＢＫ転写ローラ（２３ｄ）に−１．２ｋＶを印加し、ベルト上のトナーを感光体側へ転写し、Ｂｋ現像器内へ回収させる（図９参照）。このように、回収された各色のトナー量の比率がほぼ等しくなるように制御してやることで、黒の色調を維持することが可能となる。この制御を行った後には、印字率カウンタをリセットする（Ｓ３０６）。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、被転写体上に残留したトナーの回収は、各プロセスユニットにおける感光体により行なう構成を示したが、これに限られるものではなく、例えば、図１０に示すように被転写体である中間転写ベルトのベルト面からトナーを掻き取るベルトクリーナを設け、該ベルトクリーナによって中間転写ベルト上の残留トナーを回収するようにしてもよい。この場合、ベルトクリーナによって掻き取られた廃トナーは、ベルトクリーナの廃トナーボックス内に蓄積される。また、ブラック以外の色のトナー像を形成するプロセスユニットに、感光体の感光面上に残留するトナーを回収するクリーナ（感光面上トナー回収部）を設け、当該クリーナにより感光面上から回収したトナーを、該クリーナが設けられるプロセスユニットにおける現像器に供給するようにしてもよい。
【００８１】
また、図１０に示されるように、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットが、被転写体の移動方向において最も上流側に配置されている場合（逆転写が生じた場合に画質劣化が酷くなり易い構成である場合）には、該ブラック以外の色のトナー像を形成するプロセスユニットにおけるクリーナによって感光面上から回収したトナーを、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットの現像器に供給する構成とすることもできる。
【００８２】
また、本実施の形態では、いわゆるタンデム方式の画像形成装置の構成を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば図１１に示すような、いわゆる４回転ドラム中間転写ベルト方式の画像形成装置に適用した場合にも同様の効果を奏することができる。
【００８３】
続いて、上述の実施の形態において、トナー補充部にて色差が８以内となるようにトナー補充を行なうことの根拠について説明する。
【００８４】
以下は、Y（イエロー）トナー，M（マゼンタ）トナー，C（シアン）トナーの混合比率（重量比）と、純粋ＢＫ（ブラック）トナーとの色差（ΔＥ＊ａｂ）
の測定結果との関係を、何点か混合比を変えて測定したものについて示したデータである。
【００８５】
Y M C 色差 結果
1 1 1 9.53 NG
1.2 1 1.1 3.77 OK
1.3 1 1.2 5.83 OK
1.4 1 1 6.35 OK
1.2 1 1 6.43 OK
1 1 1.2 7.83 OK
1 1.2 1 14.57 NG
【００８６】
以上のように、Ｙ：Ｍ：Ｃ＝１．２：１：１．１がブラックトナーとの色差が最も小さくなる最適な混合比率であり、色差３．７７となっている。また、１．３：１：１．２でも許容範囲内となっていることがわかる。また、他の2色を「1」とし、残りの色の比率を変えたとき、Ｙの許容範囲は広く、「1.4」でも色調に問題は感じられなかった。Ｃトナーについては、「1.2」までが限界であった。
【００８７】
以下、標準のブラックトナーとの色差の算出方法について、一例を示す。
【００８８】
初期の純粋なBkのL*a*b*が（20.0,1.5,-0.5)である場合、１０００枚印字後のBK印字画像のL*a*b*が（20.5,5.5,-1.5)であるとすると、色差は、
【００８９】
ΔE*ab=[(0.5)^2+4^2+(-1)^2]^1/2=4.2 ・・・（２）
【００９０】
となる。
【００９１】
さらに、２０００枚通紙後のＢｋの印字画像のL*a*b*が（20.3,9.0,2.2)である場合、色差ΔE*abは、
【００９２】
[(0.3)^2+(7.5)^2+(2.7)^2]^1/2=8.0 ・・・（３）
【００９３】
となる。
【００９４】
また、３０００枚通紙後のBkの印字画像のL*a*b*が(20.5,12.2,-3.1)であるとき、色差ΔE*abは、
【００９５】
[(0.5)^2+(10.7)^2+(-2.6)^2]^1/2=11.0 ・・・（４）
【００９６】
となる。
【００９７】
なお、上述の色差の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ，Ｉｎｃ．の分光測色計(spectrodensitometer)エックスライト９３８を使用した。観察条件を、光源：Ｄ50、視野角：２°とし、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系で測定した。色差はΔＥ＊ａｂを測定した
。
【００９８】
図１２は、色差と色調の官能評価結果との関係を示す表である。同図に示すように、基準となるブラックトナーとの色差が「８」を超えると、評価者は色調の違いに違和感を覚えていることがわかる。よって、本実施の形態では、色差「８」を限界値としている。
【００９９】
なお、上述の実施の形態によれば、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して転写させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、被転写体上に残留しているトナーを回収し、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナーリサイクル方法を提供することができる。このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定することができる。
【０１００】
また、このようなトナーリサイクル方法において、トナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたときからの複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定することができる。
【０１０１】
また、このようなトナーリサイクル方法において、不足している色のトナーを補充する際に、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くすることができる。また、このようなトナーリサイクル方法において、所定の比率は、複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率であるものとすることができる。
【０１０２】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、トナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給することもできる。
【０１０３】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光体から回収したトナーを、該感光体が設けられる画像形成部における現像器に供給することもできる。
【０１０４】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、所定方向において最も上流側に配置されるものであり、該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光面上から回収したトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部にて再利用するトナーとして回収することも可能である。
【０１０５】
上述の実施の形態によれば、転写ベルト等の被転写体上の残存トナーをブラックのプロセスユニットにおける感光体に転写して戻し、ブラック現像器内に回収し、ブラックトナーとして再利用する構成の画像形成装置を提供することができる。すなわち、転写ベルトのクリーニング装置も除去した、完全クリーナレス画像形成装置である。これにより、全く廃トナーが出ないために、トナー消費コストが大幅に低減でき、また、廃トナー処理のコストが不要となる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態によれば、この回収したトナーをブラックトナーとしてリサイクルする方法を提供することができる。他のカラートナーの混在による黒色色調の変動が無い様に制御されたブラックトナーを使用することで、黒画像の色調の変動がない画像が得られる。すなわち、カラートナーの各色印字率をカウントし、これによりカラートナーのＢｋ現像器への混入量を見積もり、不足している場合は、その色を混入してやることで、黒色の色調を自動制御することを特徴とし、黒の色調の変動の問題も解決される。これにより、これまで廃棄していたトナーを、ブラックトナーとして再利用でき、トナー消費コストを低減する画像形成装置およびトナーリサイクル方法を提供できる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
以上に詳述したように本発明によれば、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施の形態による画像形成装置における画像形成部近傍の構成を示す縦断面図である。
【図２】転写装置に関する部分について詳細に説明するための図である。
【図３】中間転写方式の画像形成装置について説明するための図である。
【図４】本実施の形態による画像形成装置について説明するための機能ブロック図である。
【図５】感光体長手方向に単色のトナーが残存している時のクリーナレスシステムにおける残存トナー処理フローである。
【図６】用紙詰まり発生時のように、感光体長手方向に２色以上のトナーが残存するときの処理を示すフローチャートである。
【図７】廃トナーの回収方法について説明するための図である。
【図８】廃トナーの色調制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図９】廃トナーの回収方法について説明するための図である。
【図１０】廃トナーのリサイクル方法の他の例について説明するための図である。
【図１１】４回転ドラム中間転写ベルト方式の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１２】色差と色調の官能評価結果との関係を示す表である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ａ〜１ｄ 画像形成部、３ａ〜３ｄ 感光体ドラム、５ａ〜５ｄ 帯電ローラ、７ａ〜７ｄ 露光装置、９ａ〜９ｄ 現像器、１１ 搬送ベルト、１９ａ〜１９ｄ 除電ランプ、１３ 従動ローラ、１５ 駆動ローラ、２３ａ〜２３ｄ 転写装置、２５ａ〜２５ｄ 定電圧直流電源、２６ 給紙カセット、２７ ピックアップローラ、２９ レジストローラ対、３０ 金属ローラ、３１ コロナ帯電器、３３ 定着器、３４ 排紙トレイ、Ｕａ〜Ｕｄ プロセスユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合における、トナーリサイクル技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体上に形成したトナー像を転写材に転写した後、感光体上に残存するトナーを、現像器で回収して再利用する、いわゆるクリーナレスプロセスを採用した画像形成装置が知られる（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７を参照）。
【０００３】
しかし、上記クリーナレスプロセスを採用する画像形成装置では、感光体におけるクリーナレス化を実現しているものの、中間転写体においては廃トナーが発生しており、装置全体としては廃トナーレスとは言えない。上記従来技術では、上述のように中間転写体において発生する廃トナーを廃棄しており、トナー消費コストやメンテナンス費用の観点で問題があった。
【０００４】
そこで、中間転写体にクリーナを設け、そこで除去したトナーを黒現像器に戻す構成が開示されている（特許文献８、特許文献９、特許文献１０参照）。当該構成の画像形成装置では、中間転写体を採用した場合に大量に発生する２次転写残りトナーを有効に再利用することが可能になるが、リサイクル機構が複雑になる。また、ベルトにクリーナがあるとベルトの蛇行規制が難しく、複雑な機構を要するという問題もある。また、クリーナによってベルトが削られ、ベルトの寿命が短くなるとともに、クリーナ自体にも寿命があるために、そのための交換作業等が必要になってしまう。
【０００５】
中間転写体から除去したトナーを黒現像器に戻す構成の上記技術では、バイアスにより転写残りトナーを一端感光体に戻し、最終的に黒現像器にて回収する例も開示しているものの、このような方法で、すべて黒現像器に戻してしまうと、黒現像器への他色の混入量が増加し、場合によっては黒色までもが変化してしまうことがあり、好ましくない。
【０００６】
また、各色トナーを個別に回収し、回収量が一定量になったところで混合して再利用する技術が開示されているが（特許文献１１、特許文献１２参照）、この場合、回収装置、搬送装置、混合装置等の機構が複雑になる。さらにこれらは、いずれもクリーナレスプロセスではない。
【特許文献１】特開平５−３４１６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４９４５２号公報
【特許文献３】特許２６７５５５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１３２００２号公報
【特許文献５】ＵＳＰ４７２７３９５号公報
【特許文献６】特公平６−７７１６６号公報
【特許文献７】特許２８７９８８３号公報
【特許文献８】特開２００２−１８９３３５号公報
【特許文献９】特開２００２−３１１６６９号公報
【特許文献１０】特開２００１−１５４４３９号公報
【特許文献１１】特開２００３−１４０４２８号公報
【特許文献１２】特開２００３−３４５０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収する現像器と、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記現像器により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部とを備えてなることを特徴とする構成としている。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、前記トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定手段と、前記比率判定手段にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充手段とを備えてなることを特徴とする構成としている。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るトナーリサイクル方法は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、前記被転写体上に残留しているトナーを回収し、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、前記判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充することを特徴とする構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
以上に詳述したように本発明によれば、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は本実施の形態による画像形成装置における画像形成部近傍の構成を示す縦断面図である。図１において、画像形成部（画像形成手段）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが設けられている。各画像形成部は像担持体である感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄを有し、これらの感光体に現像剤像を形成する。
【００１４】
まず、画像形成部１ａについて説明する。図１において、感光体ドラム３ａは直径３０ｍｍの円筒状であり、図示矢印方向へ回転可能に設けられている。感光体ドラム３ａ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。まず帯電ローラ５ａが感光体ドラム１ａの表面に接触して設けられている。この帯電ローラ５ａは、感光体ドラム３ａの感光面を一様に負（−）帯電させる。帯電ローラの代わりに、ブラシあるいはブレード等による接触帯電、またはコロナワイヤによる非接触帯電も可能である。
【００１５】
帯電ローラ５ａの下流（図１中右方）には、帯電した感光体ドラム３ａを露光して静電潜像を形成する露光装置７ａが設けられている。ここでの露光装置としては、レーザ走査またはＬＥＤ露光を行なう装置が用いられる。また、露光装置７ａの下流には黄色（イエロー）の現像剤を収容し、この現像剤で露光装置７ａにより形成された静電潜像を反転現像する現像器９ａが設けられている。
【００１６】
現像剤としては、トナーとキャリアからなる２成分現像剤またはトナーのみからなる１成分現像剤が用いられる。現像方式としては、接触現像方式または非接触現像方式が用いられる。
【００１７】
更に現像器９ａの下流には、感光体ドラム３ａに対し、被画像形成媒体である用紙Ｐを搬送する搬送手段として搬送ベルト１１が設置されている。この搬送ベルト１１は感光体ドラム３ａ上に形成された現像剤像と用紙Ｐとが当接されるよう用紙Ｐを感光体ドラム３ａに搬送する。感光体ドラム３ａと用紙Ｐとの当接位置よりも下流側には、除電ランプ１９ａが設けられている。除電ランプ１９ａは転写後、感光体ドラム３ａ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１９ａ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、再び帯電ローラ５ａが未帯電の感光体ドラム３ａを一様に帯電する。
【００１８】
上述の感光体ドラム３ａ、帯電ローラ５ａ、現像器９ａおよび除電ランプ１９ａによってプロセスユニットＵａが構成され、プロセスユニットは画像形成装置本体から着脱自在に設けられている。なお、プロセスユニットは、帯電器および現像器のうち少なくとも一方と、感光体とを一体的に支持している構成となっていてもよい。搬送ベルト１１は用紙Ｐの搬送方向（図示矢印ｅの方向）と直交する方向（図面奥行き方向）において、感光体ドラム１ａの長さ寸法とほぼ等しいサイズ（幅）を有している。この搬送ベルト１１は、無端状（シームレス）ベルトの形状をしており、搬送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上に担持されている。駆動ローラ１５から従動ローラ１３までの距離は約３００ｍｍ程である。駆動ローラ１５及び従動ローラ１３はそれぞれ図示矢印ｊ及びｉ方向（図中反時計回り）にそれぞれ回転可能に設けられている。
【００１９】
駆動ローラ１５の回転に伴って、搬送ベルト１１が回転し、従動ローラ１３が従動回転する。ベルトは、スリップしないように、従動ローラ１３の外側方向への加重により十分な張力が加えられている。搬送ベルト１１は、カーボンが均一に分散された厚さ１００μｍのポリイミドにより形成されている。この搬送ベルトは１０＾１０Ωｃｍの電気抵抗を有し、半導電性を示す。搬送ベルトの材料としては、体積抵抗値が１０＾８〜１０＾１３Ωｃｍの半導電性を示す材料であれば良い。例えば、カーボンを分散したポリイミドの他に、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等にカーボン等の導電粒子を分散させたものでも良い。導電粒子を用いず、組成調整によって電気抵抗を調整した高分子フィルムを用いても良い。さらにはこの様な高分子フィルムにイオン導電性物質を混入したもの、あるいは比較的電気抵抗が低いシリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム材でも良い。
【００２０】
搬送ベルト１１上には、駆動ローラ１５と従動ローラ１３との間に用紙Ｐの搬送方向に沿って画像形成部１ａの他、画像形成部１ｂ、１ｃ及び１ｄが配置されている。画像形成部１ｂ、１ｃ及び１ｄはいずれも画像形成部１ａと同様の構成をしている。各感光体ドラムの周囲にはそれぞれ帯電ローラ５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。帯電ローラの下流には露光装置７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。露光装置の下流には現像器９ｂ、９ｃ及び９ｄ、除電ランプ１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄを設けた構成も画像形成部１ａと同様である。異なるのは、現像器に収容された現像剤である。現像器９ｂはマゼンタの現像剤、現像器９ｃはシアンの現像剤、現像器９ｄはブラックの現像剤を収容している。
【００２１】
搬送ベルト１１によって搬送される用紙Ｐはそれぞれの感光体ドラムと順次当接する。この用紙Ｐとそれぞれの感光体ドラムとの当接位置近傍には、転写手段としての転写装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄがそれぞれの感光体ドラムに対応して設けられている。即ち転写装置２３は、対応する感光体ドラム下方で搬送ベルト１１に背面接触して設けられ、搬送ベルト１１を介して画像形成部と対向する。転写部材２３ａは、電圧印加手段である正（＋）の直流電源２５ａに接続されている。同様に転写部材２３ｂ、２３ｃ、および２３ｄは直流電源２５ｂ、２５ｃ、および２５ｄにそれぞれ接続されている。
【００２２】
一方、図１において、搬送ベルト１１の正面右手には用紙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が図示矢印ｆ方向に回転可能に設けられている。ピックアップローラ２７と、搬送ベルト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を搬送ベルト１１上へ供給する。
【００２３】
また、搬送ベルト１１上には、用紙Ｐを搬送ベルト１１表面に静電吸着させるための金属ローラ３０が、配置されている。金属ローラ３０は、接地（アース）されている。また、用紙吸着のためのベルト帯電のために、搬送ベルト１１の従動ローラ１３を対向電極として、従動ローラ下部に搬送ベルト１１を介してコロナ帯電器３１が設置されている。また、図１中、搬送ベルト１１の正面左手には現像剤を用紙Ｐ上に定着する定着器３３と、この定着器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。
【００２４】
次に、上述のように構成された画像形成装置のカラー画像形成プロセスについて述べる。画像形成装置前面にある操作パネル（Control panel）を介して画像形成開始が指示されると、感光体ドラム３ａは図示しない駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電ローラ５ａはこの感光体ドラム３ａを一様に約−６００Ｖに帯電する。帯電ローラ５ａによって一様に帯電されたこの感光体ドラム３ａに、露光装置７ａは、記録すべき画像に応じた光を照射し静電潜像を形成する。現像器９ａ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３ａ上に現像剤像を形成するのと同様の手順で、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃ、感光体ドラム３ｄ上にも各色の現像剤像が形成される。
【００２５】
一方、ピックアップローラ２７は、給紙カセット２６から用紙Ｐを取り出し、レジストローラ対２９は、この用紙Ｐを搬送ベルト１１上へ供給する。搬送ベルト１１は用紙Ｐを感光体ドラム３ａ、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃ及び感光体ドラム３ｄに向けて順次搬送する。感光体ドラム３ａと搬送ベルト１１，および転写部材２３ａにより形成される転写領域Ｔａに用紙Ｐが達すると、転写部材２３ａには約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。
【００２６】
転写部材２３ａと感光体ドラム３ａとの間には転写電界が形成され、感光体ドラム３ａ上の現像剤像は、この転写電界に従って、用紙Ｐ上に転写される。転写領域Ｔａにおいて現像剤像が転写された用紙Ｐは転写領域Ｔｂに向けて搬送される。転写領域Ｔｂでは、転写部材２３ｂに直流電源から約＋１２００Ｖのバイアス電圧を印加する事により、イエロー現像剤像上に重ねてマゼンタの現像剤像を転写する。
【００２７】
マゼンタの現像剤が転写された後、用紙Ｐは転写領域Ｔｃ及び転写領域Ｔｄに向けてさらに搬送される。転写領域Ｔｃにおいて転写部材２３ｃに約＋１４００Ｖのバイアス電圧を印加する事により、また、転写領域Ｔｄにおいて転写部材２３ｄに約＋１６００Ｖの電圧を印加する事により、既に転写されている現像剤像の上に重ねてシアンの現像剤像、ブラックの現像剤像を順次多重転写する。
【００２８】
このように多重転写された各色の現像剤像は、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。
【００２９】
続いて、転写装置に関する部分についてさらに詳細に説明する（図２参照）。転写装置２３ａ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４０に、外径φ１８ｍｍのローラ４１を成形している。芯金とローラ表面間の電気抵抗は約１０ｅ６Ωである。芯金には定電圧直流電源２５ａが接続されている。
【００３０】
転写装置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。導電性シートは、カーボン分散したゴム材や樹脂フィルムで、シリコーンゴムやウレタンゴムやＥＰＤＭ等のゴム材や、ポリカーボネート等の樹脂材でも良い。体積抵抗値が、１０ｅ５〜１０ｅ７Ωｃｍのものが望ましい。
【００３１】
ローラシャフトの両端には、付勢手段としてのバネが設けられており、このバネにより転写ローラ２３ａは搬送ベルト１１に対して、鉛直方向に弾性的に当接する様に付勢される。各転写ローラに設けられたバネによる付勢力の大きさは、６００ｇｆｔとした。 転写装置２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄの構成は転写装置２３ａと同様であり、また搬送ベルト１１へ弾性的に当接する構成も各転写部材について同様であるため、転写装置２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄの構成については説明を省略する。
【００３２】
なお、上述の構成例では、転写ベルトが搬送手段になっており、感光体上に形成されたトナー像を用紙に対して直接転写する直接転写方式である例を示しており、搬送ベルト１１が被転写体に相当する。また、これに限られるものではなく、例えば図３に示すように、転写ベルトが紙搬送を行なうものではなく、各画像形成部の感光体上に形成されたトナー像を、ベルトやローラ等の中間転写体（被転写体）に対して直接転写させ（いわゆる一次転写）、その後にベルトやローラから紙等に一括転写させる中間転写方式の画像形成装置についても本発明は適用可能である。この場合、各感光体上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト上に転写され、２次転写ローラと中間転写ベルトが協働することにより、搬送されてきた用紙上にトナー像は一括転写される。その後、用紙は定着器へ搬送され、画像が定着されて排紙トレイへ排出される。
【００３３】
以上が、カラー画像形成装置の画像形成プロセスであり、上述のようにして、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して転写させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう。
【００３４】
続いて、クリーナレスプロセスについて説明する。図１に示す画像形成プロセスで、転写後に感光体上に残った残留トナー等は、必要な場合は、図示しない転写残り像を撹乱するための撹乱部材を経て、さらに感光体の帯電工程から始まる作像プロセスが再度繰り返される。この際、帯電部を通過した残留トナーは、帯電工程を通過したこともあって、感光体の帯電電位と同極性（本実施例ではマイナス極性）に帯電しており、これが現像部に到達した際には、現像部において画像部分は、感光体上に付着したまま現像され、非画像部部分は、現像ローラ側に回収され、いわゆる現像同時クリーニングが行なわれる。これにより、感光体の感光面上にブレード等のクリーニング装置がなくても、画像形成プロセスが連続して行なわれる。
【００３５】
本実施の形態に示すようなタンデム型のカラー画像形成装置では、
【００３６】
（ａ）感光体の偏芯やベルトの蛇行等を補正して感光体上に画像を形成するため、または、
【００３７】
（ｂ）周囲の温度や湿度が変動した際に、感光体特性やトナーの帯電性等が変化して、それが現像トナー量を変動させてしまうので、現像トナー量の変動に対応するため、
【００３８】
紙等の被画像形成媒体に画像を印字していない状態で、例えば直接転写方式（感光体上に形成されたトナー像を用紙に対して直接転写させる方式）の場合、搬送手段であるベルト１１上に特定の画像パッチを転写させ、その位置や反射率、反射濃度等をセンサで検知し、その値に基づいて実際の画像印字の際にフィードバックをかける。この際、画像パッチは、各感光体からベルトに順次転写されるが、ベルト表面の感光体長手方向に各色のパッチが重ならないような位置に転写させ、ベルト上で、反射率や位置等を検出した後、それぞれの感光体に戻し、現像器にて回収する。
【００３９】
具体的には、第１段目の感光体３ａに第１色目のパッチを印字して、第１段目の転写ローラ２３ａに＋３５０ｖを印加して、第１色目のパッチをベルト１１に転写させた後、第２色目の感光体３ｂから、第２色目のパッチをベルト上で感光体長手方向で重ならないようにして第２段目の転写ローラ２３ｂに＋３５０ｖを印加して転写させる。同様にして第３、第４段目も転写させ、その後、ベルト上でセンサにより、反射率や位置等を検出した後、第１色目のパッチが第１段目の感光体３ａと再度接触する直前に、第１段目の転写ローラ２３ａの転写バイアスを−５００ｖ以上にする。
【００４０】
第１段目の感光体３ａは、帯電器により帯電されているので、表面電位は−５００ｖ程度あり、マイナス帯電されたベルト上の第１色目のトナーは、第１段目の感光体３ａに電界により再び転写され、現像器は、−３５０ｖ程度なので、第１段目の現像器９ａにて回収される。
【００４１】
続いて、ベルト上に転写された第１色目のパッチが第１段目の感光体３ａを通過した後に、第１段目の転写ローラ２３ａには再び＋３５０ｖが印加される。これにより第２色目のトナーが第１の感光体３ａと接触しても、第１の感光体３ａに逆転写することがない。
【００４２】
さらに第２色目のトナーが第２段目の感光体３ｂに接触する直前に、第２段目の転写ローラ２３ｂのバイアスを−５００ｖ以上に切り替える。これにより、第２色目のトナーは第２段目の感光体３ｂに再び転写され、第１段目のときと同様に、第２段目の現像器９ｂにより回収される。
【００４３】
以上のように、第３段目、第４段目も同様なタイミングによりベルト上に転写されたパッチ画像は、すべてもともと転写してきた感光体に戻り、現像器にて回収される。なお、それぞれのバイアスについては、実験を行なったバイアスの一例であり、転写ローラバイアスを切り替えることにより、それぞれの感光体に電界によりトナーを戻すようなバイアスであれば何れも有効である。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、中間転写体がベルトである例を挙げているが、例えば中間転写ローラ（ドラム）等の構成であってもよい。ただし、中間転写方式の場合では、通常の印字中に印加する第１段目の転写ローラ２３ａへのバイアスよりも、パッチを印字した後第１段目で回収しない第２、３，４色目のトナーパッチが第１段目のステーションを通過している際に第１段目の転写ローラ２３ａへ印加するバイアスを低くする等して、感光体とベルトに働く電界を転写時より弱めることが好ましい。
【００４５】
具体的には、通常の印字では、例えば転写ローラに＋４００ｖ印加するが、パッチ非回収時には＋３００ｖにする。これはバイアスが高い方がトナーの極性が例えばマイナスからプラスに反転し、転写ローラにプラス極性のバイアスを印加しても、反転したトナーが感光体に転写されてしまう「逆転写現象」が多く発生するからであり、例えば第１段目がイエローで、第４段目が黒の場合、黒がイエローに混入することは好ましくないからである。また、第４段目が黒現像器の場合、黒用の感光体３ｄにおいては、第１〜第３のパッチがあった位置すべてに第４段目の転写ローラ２３ｄにマイナス（−）極性のバイアスを印加するとよい。これによって、第１〜第３の感光体にて回収しきれなかったトナーも黒感光体３ｄを経て、黒現像器９ｄにて回収することができる。
【００４６】
ベルトにトナーが付着してしまう状況としては、上述したような画質の制御等の動作以外にも、用紙詰まり等によっても発生してしまう。用紙詰まりが発生すると、例えば第１の感光体３ａ上には画像が印字され、ベルト上の紙等の被転写体に画像を転写するつもりで、実際には紙が存在していないため、ベルトに直接画像が印字されてしまう。第１色目の画像のみがベルトに転写された場合は、復帰動作時に、第１段目の感光体３ａに戻すのがよい。この場合は、上述した場合と同様に、第１色目の感光体３ａを用紙詰まりが起こった画像が通過する際に、第１段目の転写ローラ２３ａに印加するバイアス電圧を、例えば−５００ｖ以上に切り替えることで、第１色目の用紙詰まりが起こった画像のトナーは第１段目の感光体に戻すことができる。
【００４７】
また、用紙詰まり時にベルト上に第１色目だけでなく、第２色目以降も印字してしまっていた場合は、ベルト上のトナーを黒感光体３ｄに戻すと良い。本実施例では、黒現像器９ｄは第４段目に設置されており、用紙詰まり復帰動作時に、第１〜第３段目の転写ローラへのバイアスは＋３５０ｖ程度にして、第４段目の転写ローラ２３ｄのバイアスを−５００ｖ以上に設定する。これによりマイナスに帯電したトナーは、第１〜第３段目のステーションでは感光体には戻らず、第４段目の黒用の感光体３ｄに戻され、黒用の現像器９ｄにて回収される。
【００４８】
この場合、黒現像器に他色トナーが混入して、本来の黒トナーの色調と変化してしまう問題がある。本実施の形態による画像形成装置では、この問題を解決するための手法を提供する。ここで、中間転写方式の場合、通常の印字中に印加する第１段目の転写ローラへのバイアス電圧よりも、用紙詰まり後に復帰動作を行なう際の第１段目のステーションを通過している際に第１段目の転写ローラ２３ａへ印加するバイアス電圧を低くする等して、感光体とベルトに働く電界を通常の転写時に比べて弱めることが好ましい。
【００４９】
具体的には、通常の印字では、例えば転写ローラに＋４００ｖ印加するが、用紙詰まり後の非回収時には＋３００ｖにする。これはバイアス電圧が高い（電界が強い）方が逆転写現象が多く発生するからであり、例えば第１段目がイエローで、第４段目が黒の場合、黒がイエローに混入することが好ましくないからである。中間転写方式の場合、ベルト等の中間転写体から紙等の被画像形成媒体へ２次転写するため、その際に、ベルト上に転写残りトナーが発生する。本発明では、それをも排トナーとせずに回収するもので、具体的にはすべて黒用の感光体に戻して黒用の現像器にて回収する。
【００５０】
この際、タンデム型のステーション配置において、黒ステーションが最上流側（第１段目）にあるのが好ましく、２次転写残りトナーをバイアスを切り替えて黒感光体側に回収する。まず、２次転写残りトナーは、第１段目の黒の転写ステーションに来るが、ベルト一周分は次工程の画像形成は行なわない紙間動作を行なう。すなわち、通常の４連タンデム装置に比べて、印字速度は１／２になってしまう。
【００５１】
図３を例に説明すると、紙間動作では、まず、黒転写ステーションＫ６の転写ローラＫ５のバイアスが−１．２ｋｖ程度に設定され、これにより、２次転写残りトナーのうちマイナス極性のものは、黒感光体Ｋ１側へ移動するので、ベルト上にはプラス極性のトナーが残る。この後のカラーステーションでは、転写バイアスは、やはりマイナスに設定して、プラス極性のトナーをベルト上に残したまま通過させる。この際、転写のマイナスバイアスは、黒ステーションＫ６に対して低く（例えば−８００ｖ程度）設定すると逆転写が減るので、混色に有利になる。
【００５２】
その後、次工程である作像工程がスタートし、ベルト上のプラス極性のトナーが黒ステーションＫ６に到達すると、通常の転写バイアス（例えば＋４００ｖ）が転写ローラＫ５に印加され、感光体上の画像部トナーは、ベルト上のプラス極性のトナーの上に重なって転写され、非画像部に相当するベルト上のプラス極性トナーは、黒感光体側Ｋ１に転写し黒現像器Ｋ４に回収される。ここで注意を要するのは、黒ステーションを最上流側に配置したため、第２段目のステーション以降で逆転写が発生すると、カラー現像器に黒トナーが混入し、色が変わってしまう危険性がある。
【００５３】
そこで、第２段目の転写バイアス電圧を、第１段目の黒ステーションＫ６に比較して弱く設定して、逆転写を防ぐ必要がある。例えば黒ステーションＫ６の転写ローラＫ５のバイアス電圧が＋４００ｖであれば、第２段目以降は＋３００ｖに設定すると、逆転写を効果的に防ぐことができる。このようにして、中間転写方式を用いた場合にもっとも問題になる２次転写残りトナーを有効に黒現像器Ｋ４に回収することが可能となり、装置としての排トナーレス化が可能になる。
【００５４】
以上のように、黒現像器に中間転写体の転写残りトナーをすべて戻すと、黒色とはいえ混色して、色がかわってくるため、それを防止しなければならない。
【００５５】
図４は、本実施の形態による画像形成装置について説明するための機能ブロック図である。
【００５６】
トナー回収部（トナー回収手段）９０１は、転写ベルト或いは中間転写ローラ等の被転写体上に残留しているトナーを回収する。図１０に示すように被転写体である転写ベルト上のトナーを除去するベルトクリーナ（例えば、クリーニングブレード）１６を備えている場合、ベルトクリーナ１６がトナー回収部に相当する。この場合、被転写体から除去されたトナーは、全てベルトクリーナ１６内に混在した状態で回収される。一方、図３に示すように被転写体上に残留したトナーを、各プロセスユニットにおける感光体によって回収するクリーナレス方式を採用している場合、各プロセスユニットがトナー回収部としての機能を有する。なお、トナー回収部９０１により回収されたトナーは最終的には現像器（黒色の現像剤を被転写体に供給する現像器）に回収される。
【００５７】
比率判定部（比率判定手段）９０２は、複数のプロセスユニットそれぞれにおけるトナー使用量（例えば、印字対象である画像データに基づいて算出されるトナーの印字率）に基づいて、トナー回収部９０１により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する。具体的に、比率判定部９０２は、トナー補充部９０３によりトナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたときから（複数色のトナーの混合バランスが整った状態（出荷時、メンテナンスで交換した時、バランスが調整されたとき）から）の複数のプロセスユニットそれぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、トナー回収部９０１により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する。
【００５８】
トナー補充部（トナー補充手段）９０３は、比率判定部９０２にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、トナー回収部９０１により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充する。ここで、トナー補充部９０３は、転写効率が高い色のトナーほど、転写ベルト上に残留しにくいため、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くするようにしてもよい。
【００５９】
所定の比率とは、複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率である。ここで、色差が８以内としたのは、通常、色差が「８」を越えるとユーザは、正規色との色調の違いに違和感を感じるためである。
【００６０】
なお、色差(color difference)とは、色の知覚的な違いを定量的にあらわしたものであり、L*a*b*表色系では，ΔE*ab(デルタ・イースター・エイ・ビー）の次式（１）で定義される数値で表わされる。
【００６１】
ΔE*ab=[(ΔL*)^2+(Δa*)^2+(Δb*)^2]^1/2 ・・・（１）
【００６２】
トナー供給部９０４は、トナー補充部９０３によりトナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットに対して供給する。
【００６３】
ＣＰＵ８０１は、画像形成装置における各種処理を行な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。
【００６４】
図５は、感光体長手方向に単色のトナーが残存している時のクリーナレスシステムにおける残存トナー処理フローである。同図に示すフローチャートでは、被転写体上に残存する単色トナーを、その色の現像器に回収する処理を行っている。画像形成時の主走査方向全域に亘り、単色トナーでの印字でない場合（Ｓ１０１，Ｎｏ）、トナーを色毎に区別して回収できないため、ブラックのプロセスユニットの感光体への回収処理に移る（Ｓ１０２）。
【００６５】
一方、画像形成時の主走査方向全域に亘り、単色トナーでの印字であり（Ｓ１０１，Ｙｅｓ）、第１色を印字していないラインがない場合には（Ｓ１０３，Ｎｏ）、第１色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０４）。
【００６６】
第１色を印字していないラインがあり（Ｓ１０３，Ｙｅｓ）、上記ステップにおける判定対象である位置に第２色が印字されている場合（Ｓ１０５，Ｎｏ）、第２色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０６）。
【００６７】
上記ステップにおける判定対象である位置に第２色が印字されておらず（Ｓ１０４，Ｙｅｓ）、上記ステップにおける判定対象である位置に第３色が印字されている場合（Ｓ１０７，Ｎｏ）、第３色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０８）。
【００６８】
上記ステップにおける判定対象である位置に第４色が印字されている場合（Ｓ１０７，Ｙｅｓ）、第４色目のプロセスユニットにて被転写体上からの残留トナーの回収を行なう（Ｓ１０９）。
【００６９】
図６は、用紙詰まり発生時のように、感光体長手方向に２色以上のトナーが残存するときの処理を示すフローチャートである。残存するトナーを処理するときは、ＣＰＵから制御される印字情報に基づき、感光体長手方向での色を識別する。単色部分は、その色のプロセスユニットの現像器に回収し、混色部分は、ブラックのプロセスユニット（図中、黒ステーション）の現像器に回収する（図７参照）。
【００７０】
印字動作が開始されると、黒ステーションでの画像形成動作開始後、順次シアン、マゼンタおよびイエローの画像形成ステーションでの画像形成動作を開始する（Ｓ２０１）
【００７１】
次に、黒ステーションから中間転写体へ一次転写を開始し（Ｓ２０２）、他色の一次転写処理も開始する（Ｓ２０３）。続いて、中間転写体から用紙への二次転写処理を開始し（Ｓ２０４）、黒ステーションの一次転写バイアス電圧を−１．２ｋｖに切り替える。多色のステーションについては、一次転写バイアス電圧を−８００ｖに切り替える（Ｓ２０５）。
【００７２】
そして、二次転写後に被転写体上に残留しているトナーが、一通り黒ステーションを通過していれば（Ｓ２０６，Ｙｅｓ）、次の転写動作開始のため、黒転写ローラのバイアス電圧を＋４００ｖに戻す（Ｓ２０７）。多色についても同様に、二次転写後に被転写体上に残留しているトナーが、一通り黒ステーションを通過した後に、次のページの画像の転写のため、転写バイアス電圧を＋３００ｖ以上に切り替える（Ｓ２０８）。
【００７３】
このように、カラートナーの黒現像器への回収は、（１）直接転写方式および間接転写方式における、用紙ジャムの際にベルト上に印字された混在するカラートナーの黒現像器への回収、（２）間接転写における、ベルト上印字画像の２次転写残りトナーの黒現像器への回収、の二通りがある。すなわち、間接転写方式の方が常時黒現像器へのカラートナー混在トナーの回収があり、この制御が重要である。
【００７４】
図８は、廃トナーの色調制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ８０１は、画像形成時に各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の印字率をそれぞれカウントしている（Ｓ３０１〜Ｓ３０３）。例えば、装置の起動時や、一連の印字プロセス終了時等に、その積算された印字率から、２次転写残りトナー（回収されたトナー量）を見積もる。
【００７５】
それぞれのカラートナーの残転写トナー量は、
【００７６】
残転写トナー量 ＝ 印字率×画像面積×現像トナー量×転写効率
【００７７】
で見積もることができる。比率判定部９０２は、Ｙ，Ｍ，Ｃそれぞれの差を見積もり（Ｓ３０４）、最も多く回収されたトナーを基準にそれぞれの差が無くなるように、不足分のトナーを被転写体上に転写させ、上記回収トナーに混入させる（Ｓ３０５）。
【００７８】
例えば、１００枚印字後に、Ｙが１ｍｇ、Ｍが２ｍｇ、Ｃが２ｍｇ回収されたと推定される場合、Ｙを１ｍｇ混入してやる。例えば、Ｙが１ｍｇＭが２ｍｇＣが３ｍｇ回収されたと推定される場合、Ｙを２ｍｇ、Ｍを１ｍｇ混入する。ここでは、回収されたトナーの色調を基準であるブラックトナーの色調に近づけるため、該回収されたトナーの混合比率が所定の比率となるように、不足している色のトナーをプロセスユニットで印字させることによってトナー補充を行っている。よって、本実施の形態では、プロセスユニットおよび転写ベルトがトナー補充部としての役割を担っている。もちろん、これに限られるものではなく、トナー回収部によって回収されたトナーに対して所望の色のトナーを所望の分量だけ混入させることのできる手段であればよく、例えば各色トナーを個別に供給することのできるトナー供給部を設ける構成とすることもできる。
【００７９】
たとえば、Ｙトナー１ｍｇの混入は、Ｙトナーを１ｍｇ現像し、ベルトに転写する。それをＢＫ感光体のところまで搬送する。間にある、ＭやＣの感光体を通過する時には、＋３００Ｖ程度の弱めの転写バイアスを、Ｍ（２３ｂ），Ｃ（２３ｃ），の転写ローラに印加しておく。そして、Ｂｋ感光体のところに来たら、ＢＫ転写ローラ（２３ｄ）に−１．２ｋＶを印加し、ベルト上のトナーを感光体側へ転写し、Ｂｋ現像器内へ回収させる（図９参照）。このように、回収された各色のトナー量の比率がほぼ等しくなるように制御してやることで、黒の色調を維持することが可能となる。この制御を行った後には、印字率カウンタをリセットする（Ｓ３０６）。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、被転写体上に残留したトナーの回収は、各プロセスユニットにおける感光体により行なう構成を示したが、これに限られるものではなく、例えば、図１０に示すように被転写体である中間転写ベルトのベルト面からトナーを掻き取るベルトクリーナを設け、該ベルトクリーナによって中間転写ベルト上の残留トナーを回収するようにしてもよい。この場合、ベルトクリーナによって掻き取られた廃トナーは、ベルトクリーナの廃トナーボックス内に蓄積される。また、ブラック以外の色のトナー像を形成するプロセスユニットに、感光体の感光面上に残留するトナーを回収するクリーナ（感光面上トナー回収部）を設け、当該クリーナにより感光面上から回収したトナーを、該クリーナが設けられるプロセスユニットにおける現像器に供給するようにしてもよい。
【００８１】
また、図１０に示されるように、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットが、被転写体の移動方向において最も上流側に配置されている場合（逆転写が生じた場合に画質劣化が酷くなり易い構成である場合）には、該ブラック以外の色のトナー像を形成するプロセスユニットにおけるクリーナによって感光面上から回収したトナーを、ブラックのトナー像を形成するプロセスユニットの現像器に供給する構成とすることもできる。
【００８２】
また、本実施の形態では、いわゆるタンデム方式の画像形成装置の構成を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば図１１に示すような、いわゆる４回転ドラム中間転写ベルト方式の画像形成装置に適用した場合にも同様の効果を奏することができる。
【００８３】
続いて、上述の実施の形態において、トナー補充部にて色差が８以内となるようにトナー補充を行なうことの根拠について説明する。
【００８４】
以下は、Y（イエロー）トナー，M（マゼンタ）トナー，C（シアン）トナーの混合比率（重量比）と、純粋ＢＫ（ブラック）トナーとの色差（ΔＥ＊ａｂ）
の測定結果との関係を、何点か混合比を変えて測定したものについて示したデータである。
【００８５】
Y M C 色差 結果
1 1 1 9.53 NG
1.2 1 1.1 3.77 OK
1.3 1 1.2 5.83 OK
1.4 1 1 6.35 OK
1.2 1 1 6.43 OK
1 1 1.2 7.83 OK
1 1.2 1 14.57 NG
【００８６】
以上のように、Ｙ：Ｍ：Ｃ＝１．２：１：１．１がブラックトナーとの色差が最も小さくなる最適な混合比率であり、色差３．７７となっている。また、１．３：１：１．２でも許容範囲内となっていることがわかる。また、他の2色を「1」とし、残りの色の比率を変えたとき、Ｙの許容範囲は広く、「1.4」でも色調に問題は感じられなかった。Ｃトナーについては、「1.2」までが限界であった。
【００８７】
以下、標準のブラックトナーとの色差の算出方法について、一例を示す。
【００８８】
初期の純粋なBkのL*a*b*が（20.0,1.5,-0.5)である場合、１０００枚印字後のBK印字画像のL*a*b*が（20.5,5.5,-1.5)であるとすると、色差は、
【００８９】
ΔE*ab=[(0.5)^2+4^2+(-1)^2]^1/2=4.2 ・・・（２）
【００９０】
となる。
【００９１】
さらに、２０００枚通紙後のＢｋの印字画像のL*a*b*が（20.3,9.0,2.2)である場合、色差ΔE*abは、
【００９２】
[(0.3)^2+(7.5)^2+(2.7)^2]^1/2=8.0 ・・・（３）
【００９３】
となる。
【００９４】
また、３０００枚通紙後のBkの印字画像のL*a*b*が(20.5,12.2,-3.1)であるとき、色差ΔE*abは、
【００９５】
[(0.5)^2+(10.7)^2+(-2.6)^2]^1/2=11.0 ・・・（４）
【００９６】
となる。
【００９７】
なお、上述の色差の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ，Ｉｎｃ．の分光測色計(spectrodensitometer)エックスライト９３８を使用した。観察条件を、光源：Ｄ50、視野角：２°とし、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系で測定した。色差はΔＥ＊ａｂを測定した
。
【００９８】
図１２は、色差と色調の官能評価結果との関係を示す表である。同図に示すように、基準となるブラックトナーとの色差が「８」を超えると、評価者は色調の違いに違和感を覚えていることがわかる。よって、本実施の形態では、色差「８」を限界値としている。
【００９９】
なお、上述の実施の形態によれば、それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して転写させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、被転写体上に残留しているトナーを回収し、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナーリサイクル方法を提供することができる。このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定することができる。
【０１００】
また、このようなトナーリサイクル方法において、トナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたときからの複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定することができる。
【０１０１】
また、このようなトナーリサイクル方法において、不足している色のトナーを補充する際に、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くすることができる。また、このようなトナーリサイクル方法において、所定の比率は、複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率であるものとすることができる。
【０１０２】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、トナー補充されて混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給することもできる。
【０１０３】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光体から回収したトナーを、該感光体が設けられる画像形成部における現像器に供給することもできる。
【０１０４】
また、このようなトナーリサイクル方法において、複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、所定方向において最も上流側に配置されるものであり、該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光面上から回収したトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部にて再利用するトナーとして回収することも可能である。
【０１０５】
上述の実施の形態によれば、転写ベルト等の被転写体上の残存トナーをブラックのプロセスユニットにおける感光体に転写して戻し、ブラック現像器内に回収し、ブラックトナーとして再利用する構成の画像形成装置を提供することができる。すなわち、転写ベルトのクリーニング装置も除去した、完全クリーナレス画像形成装置である。これにより、全く廃トナーが出ないために、トナー消費コストが大幅に低減でき、また、廃トナー処理のコストが不要となる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態によれば、この回収したトナーをブラックトナーとしてリサイクルする方法を提供することができる。他のカラートナーの混在による黒色色調の変動が無い様に制御されたブラックトナーを使用することで、黒画像の色調の変動がない画像が得られる。すなわち、カラートナーの各色印字率をカウントし、これによりカラートナーのＢｋ現像器への混入量を見積もり、不足している場合は、その色を混入してやることで、黒色の色調を自動制御することを特徴とし、黒の色調の変動の問題も解決される。これにより、これまで廃棄していたトナーを、ブラックトナーとして再利用でき、トナー消費コストを低減する画像形成装置およびトナーリサイクル方法を提供できる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
以上に詳述したように本発明によれば、複数色のトナーによる画像形成処理を行なう場合において、複数の画像形成部によりトナー像を転写される被転写体上の残留トナーを廃棄することなく、ブラックトナーとして再利用するとともに、ブラックトナーの色調変化による画質の劣化を防止する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施の形態による画像形成装置における画像形成部近傍の構成を示す縦断面図である。
【図２】転写装置に関する部分について詳細に説明するための図である。
【図３】中間転写方式の画像形成装置について説明するための図である。
【図４】本実施の形態による画像形成装置について説明するための機能ブロック図である。
【図５】感光体長手方向に単色のトナーが残存している時のクリーナレスシステムにおける残存トナー処理フローである。
【図６】用紙詰まり発生時のように、感光体長手方向に２色以上のトナーが残存するときの処理を示すフローチャートである。
【図７】廃トナーの回収方法について説明するための図である。
【図８】廃トナーの色調制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図９】廃トナーの回収方法について説明するための図である。
【図１０】廃トナーのリサイクル方法の他の例について説明するための図である。
【図１１】４回転ドラム中間転写ベルト方式の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１２】色差と色調の官能評価結果との関係を示す表である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ａ〜１ｄ 画像形成部、３ａ〜３ｄ 感光体ドラム、５ａ〜５ｄ 帯電ローラ、７ａ〜７ｄ 露光装置、９ａ〜９ｄ 現像器、１１ 搬送ベルト、１９ａ〜１９ｄ 除電ランプ、１３ 従動ローラ、１５ 駆動ローラ、２３ａ〜２３ｄ 転写装置、２５ａ〜２５ｄ 定電圧直流電源、２６ 給紙カセット、２７ ピックアップローラ、２９ レジストローラ対、３０ 金属ローラ、３１ コロナ帯電器、３３ 定着器、３４ 排紙トレイ、Ｕａ〜Ｕｄ プロセスユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収する現像器と、
前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、
前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記現像器により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記比率判定部は、前記複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記比率判定部は、前記トナー補充部によりトナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたときからの前記複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナー使用量は、印字対象である画像データに基づいて算出されるトナーの印字率である画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナー補充部は、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記所定の比率は、前記複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率である画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
前記トナー補充部によりトナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給するトナー供給部を備える画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記被転写体は、前記複数の画像形成部からトナー像を転写され、該転写されたトナー像をシートに対して転写させる中間転写体である画像形成装置。
【請求項９】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部は、感光体の感光面上に残留するトナーを回収する感光面上トナー回収部を備え、
前記感光面上トナー回収部は、感光面上から回収したトナーを、該感光面上トナー回収部が設けられる画像形成部における現像器に供給する画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、前記所定方向において最も上流側に配置されるものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部は、感光体の感光面上に残留するトナーを回収する感光面上トナー回収部を備え、
前記トナー回収部は、前記感光面上トナー回収部によって感光面上から回収したトナーを回収する画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の画像形成装置において、
感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電器および前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像器のうち少なくとも一方とを一体的に支持するプロセスユニットを備え、
前記プロセスユニットは、前記画像形成装置に対して着脱自在に設けられている画像形成装置。
【請求項１２】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、
前記トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定手段と、
前記比率判定手段にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充手段と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項１３】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収し、
前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、
前記判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナーリサイクル方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定するトナーリサイクル方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記トナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたときからの前記複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定するトナーリサイクル方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記不足している色のトナーを補充する際に、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くするトナーリサイクル方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記所定の比率は、前記複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率であるトナーリサイクル方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
前記トナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給するトナーリサイクル方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光体から回収したトナーを、該感光体が設けられる画像形成部における現像器に供給するトナーリサイクル方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、前記所定方向において最も上流側に配置されるものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光面上から回収したトナーを、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部にて再利用するトナーとして回収するトナーリサイクル方法。
【請求項１】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収する現像器と、
前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定部と、
前記比率判定部にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記現像器により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充部と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記比率判定部は、前記複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記比率判定部は、前記トナー補充部によりトナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたときからの前記複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、前記現像器により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナー使用量は、印字対象である画像データに基づいて算出されるトナーの印字率である画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナー補充部は、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記所定の比率は、前記複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率である画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
前記トナー補充部によりトナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給するトナー供給部を備える画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記被転写体は、前記複数の画像形成部からトナー像を転写され、該転写されたトナー像をシートに対して転写させる中間転写体である画像形成装置。
【請求項９】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部は、感光体の感光面上に残留するトナーを回収する感光面上トナー回収部を備え、
前記感光面上トナー回収部は、感光面上から回収したトナーを、該感光面上トナー回収部が設けられる画像形成部における現像器に供給する画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、前記所定方向において最も上流側に配置されるものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部は、感光体の感光面上に残留するトナーを回収する感光面上トナー回収部を備え、
前記トナー回収部は、前記感光面上トナー回収部によって感光面上から回収したトナーを回収する画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の画像形成装置において、
感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電器および前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像器のうち少なくとも一方とを一体的に支持するプロセスユニットを備え、
前記プロセスユニットは、前記画像形成装置に対して着脱自在に設けられている画像形成装置。
【請求項１２】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収するトナー回収手段と、
前記トナー回収手段により回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定する比率判定手段と、
前記比率判定手段にて判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記トナー回収手段により回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナー補充手段と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項１３】
それぞれが互いに異なる色のトナー像を所定方向に移動する被転写体に対して形成させる複数の画像形成部により、画像形成処理を行なう画像形成装置におけるトナーリサイクル方法であって、
前記被転写体上に残留しているトナーを回収し、
前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定し、
前記判定される混合比率に基づいて、該混合比率が所定の比率になるように、前記回収されるトナーに対して、不足している色のトナーを補充するトナーリサイクル方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部それぞれにおけるトナー使用量に基づいて、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定するトナーリサイクル方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記トナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたときからの前記複数の画像形成部それぞれにおける積算トナー使用量に基づいて、前記回収されるトナーに含まれる複数色のトナーの混合比率を判定するトナーリサイクル方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記不足している色のトナーを補充する際に、転写効率が高い色のトナーほど、補充量を多くするトナーリサイクル方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記所定の比率は、前記複数色のトナーを混合した場合に、正規のブラックトナーの色との色差が８以内になるような混合比率であるトナーリサイクル方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
前記トナー補充されて前記混合比率が所定の比率に調整されたトナーを、ブラックのトナー像を形成する画像形成部に対して供給するトナーリサイクル方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光体から回収したトナーを、該感光体が設けられる画像形成部における現像器に供給するトナーリサイクル方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載のトナーリサイクル方法において、
前記複数の画像形成部は、ブラックのトナー像を形成する画像形成部およびブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部を含むとともに、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部は、前記所定方向において最も上流側に配置されるものであり、
該ブラック以外の色のトナー像を形成する画像形成部において、感光体の感光面上に残留するトナーを回収し、該感光面上から回収したトナーを、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成部にて再利用するトナーとして回収するトナーリサイクル方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１５５０８（Ｐ２００８−１５５０８Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５９７６３（Ｐ２００７−１５９７６３）
【出願日】平成１９年６月１８日（２００７．６．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１８日（２００７．６．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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