(57)【要約】【課題】使用頻度の低い色のカートリッジ交換頻度を低減し、無駄なカートリッジ交換を低減することができ、単色使用時においても無駄なカートリッジ交換を抑制して、コストを低減する。【解決手段】トナー像を形成する感光体ドラム２１と、残余トナーを除去するクリーニング装置２６と、残余トナーを貯留する廃トナー容器２７とを有するプロセスカートリッジを複数設けて画像形成装置の画像形成部を構成する。トナー像を一次転写する中間転写体２８に最初に画像を形成する第１の色のトナーを有するプロセスカートリッジＰａの廃トナー容器２７ａの容量と、最も使用頻度の高いＢｋ色のトナーを有するプロセスカートリッジＰｄの廃トナー容器２７ａの容量とを、他の廃トナー容器２７ｂ，２７ｃの容量より大きくする。【選択図】　　　　図２
2004021134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成される第一像担持体と、上記第一像担持体の表面の残余トナーを除去するクリーニング手段と、上記第一像担持体の上記表面から除去された上記残余トナーを貯留する廃トナー容器とを有する複数の画像形成部と、
上記トナー像が一次転写される第二像担持体とを有し、
上記第二像担持体に一次転写されたトナー像が第三像担持体に二次転写され、
上記第二像担持体に最初に画像が形成される第１の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量と、最も使用頻度の高い第２の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量とが、他の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量のいずれか１つの廃トナー容器の容量より大きい
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記第２の色が、黒色であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記第一像担持体の表面のトナー像を第二像担持体に転写する一次転写手段と、
上記第二像担持体の表面に二次転写手段が配置されて二次転写位置が設定され上記第二像担持体の表面の移動方向に沿って上記二次転写位置の下流側で上記一次転写手段の上流側に配置された帯電手段とを有し、
上記第一像担持体の表面に順次形成されたトナー像が、上記一次転写手段を介して上記第二像担持体の表面に順次一次転写され、
上記第二像担持体の表面に一次転写された複数のトナー像が、上記二次転写位置における上記二次転写手段により第三像担持体に一括して二次転写され、
上記帯電手段が、上記二次転写位置において転写されずに上記第二像担持体表面に残留した二次転写残トナーを、上記第一像担持体のトナーと逆極性に帯電させるとともに、上記第二像担持体表面の上記逆極性の二次転写残トナーを、上記一次転写とともに上記一次転写手段を介して上記第一像担持体表面に戻す構成を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記第１の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量と、上記第２の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量とが、他の色のトナーを有する画像形成部の廃トナー容器の容量のいずれの廃トナー容器の容量より大きいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
表面にトナー像が形成される第一像担持体と、上記第一像担持体の表面の残余トナーを除去するクリーニング手段と、クリーニングしたトナーを貯留する廃トナー容器とを有する複数の画像形成部と、
上記トナー像が転写される第二像担持体とを有し、
上記第二像担持体に一次転写されたトナー像が第三像担持体に二次転写され、
上記第二像担持体に最初に画像形成される色の画像形成部の廃トナー容器の容量が、他の色の画像形成部のいずれか１つの廃トナー容器の容量より大きい
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
上記第一像担持体から上記第二像担持体に上記トナー像を転写する一次転写手段と、上記第二像担持体表面に二次転写手段が配置されて二次転写位置が設定され、上記第一像担持体表面に順次形成されたトナー像を、
上記一次転写手段を介して上記第二像担持体表面に順次一次転写し、
上記二次転写手段により上記第二像担持体表面に一次転写された複数のトナー像を、上記二次転写位置において第三像担持体に一括して二次転写し、上記第二像担持体表面の移動方向に沿って上記二次転写位置の下流側かつ上記一次転写手段の上流側に配置された帯電手段が備えられ、上記帯電手段が、上記二次転写位置において上記第二像担持体表面に残留した二次転写残トナーを、上記第一像担持体のトナーと逆極性に帯電させるとともに、上記第二像担持体上の逆極性の二次転写残トナーを、上記一次転写と同時に一次転写手段を介して上記第一像担持体表面に戻す構成を有する
ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記第二像担持体に最初に画像形成する色が黒色であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記第二像担持体に最初に画像形成する色が黒色であり、上記黒色の廃トナー容器の容量が、他の色のいずれの廃トナー容器の容量より大きいことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記複数の画像形成部は、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像形成装置に関し、特に、記録材上にモノクロ画像および／またはカラー画像を形成するインライン方式の画像形成装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、一次転写工程と二次転写工程とにより、転写材上にカラー画像（多色画像）を形成するものである。
【０００３】
すなわち、まず、一次転写工程として、第一像担持体としての感光体ドラムの表面に形成された可転写画像としてのトナー像を、中間転写体に転写する。
【０００４】
その後、この一次転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写体の表面に複数色のトナー像を形成する。
【０００５】
続けて、二次転写工程として、これらの中間転写体の表面に形成された複数色のトナー像を、紙などの転写材表面に一括して転写する。
【０００６】
このような中間転写体を利用した画像形成装置においては、それぞれの色のトナー像における重ね合わせずれ、いわゆる色ズレが抑制されたカラー画像を形成可能であるという利点を有する。
【０００７】
ところが、中間転写体から転写材に二次転写を行った後、中間転写体の表面に、二次転写残トナー、すなわち転写残トナーが残留してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、中間転写体の表面に残留した転写残トナーの除去を図るために、特開平９−５０１６７号公報（第１の文献）などに記載された、以下のような画像形成装置が提案された。
【０００９】
すなわち、第１の文献に記載された画像形成装置の基本構造は、移動可能な第一像担持体の表面に、移動可能な第二像担持体の表面を接触させることによって一次転写ニップを形成するとともに、この第二像担持体の表面に、二次転写部材を対向配置して二次転写位置が設けられている。
【００１０】
また、この画像形成装置は、第一像担持体の表面に順次形成したトナー像を、一次転写ニップを介して第二像担持体の表面に順次一次転写し、この第二像担持体の表面に一次転写された複数のトナー像を二次転写位置において、二次転写部材により第三像担持体に一括して二次転写する構成を有する。
【００１１】
そして、このような画像形成装置に、二次転写前のトナー像に電荷を付与する電荷付与手段と、第二像担持体表面の移動方向についての、二次転写位置の下流側で、かつ一次転写ニップの上流側に配置した帯電手段とを設け、この帯電手段が、二次転写位置において第三像担持体に転写されずに第二像担持体表面に残った二次転写残トナーを、第一像担持体の表面電位と逆極性に帯電させるとともに、この第二像担持体上の逆極性の二次転写残トナーを、一次転写と同時に一次転写ニップを介して第一像担持体表面に戻されるように構成されている。
【００１２】
具体的には、図４に示すように、画像形成装置において、まず、マゼンタ（Ｍ）色を転写するプロセスカートリッジＰａから、シアン（Ｃ）色を転写するプロセスカートリッジＰｂ、イエロー（Ｙ）色を転写するプロセスカートリッジＰｃ、ブラック（Ｂｋ）色を転写するプロセスカートリッジＰｄの順に、順次、中間転写体２８に画像を形成し、二次転写部材２９によって転写材８に画像を転写する。
【００１３】
そして、中間転写体２８に残留した転写残トナーは、帯電ローラ（ＩＣＬローラ３１）によって逆極性に帯電され、第１ステーションであるプロセスカートリッジＰａの転写位置Ｐにおいて、次の画像形成と同時に感光体ドラム２１ａの表面に逆転写され、プロセスカートリッジＰａの内部に設けられたクリーニング装置２６ａによって回収される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が上述した従来の画像形成装置に関して、種々検討を行ったところ、実際上および使用レベル上において次のような問題が生じることを知見するに至った。
【００１５】
すなわち、上述した画像形成装置において、感光体ドラム、帯電器、現像器、クリーナ、廃トナー容器が一体となったプロセスカートリッジを使用し、モノクロ画像を形成する場合がある。この際、ブラック単色の画像の形成であっても、他色のプロセスユニットを稼動させると、二次転写残トナーの回収を実行するのは、第１ステーションであるマゼンタ色の転写を行うプロセスカートリッジＰａになる。
【００１６】
具体的には、ブラック単色を頻繁に使用している場合に、ブラック（Ｂｋ）色に比して使用頻度の少ないマゼンタ（Ｍ）のカートリッジにおいて、廃トナーのためのカートリッジの交換が必要になる。
【００１７】
すなわち、本発明者は、画像の形成に使用する色と、トナーの回収を実行する色とのバランスを失する点に着目するに至った。そして、特定の色の使用頻度と特定のカートリッジの交換との均衡が崩れてしまうことにより、極めて不経済である問題点を知見するに至った。
【００１８】
また、本発明者は、上述した画像形成装置における使用パターンに基づいてさらに鋭意検討を行った。すなわち、モノクロおよびフルカラーの原稿を交互に出力して、モノクロ画像を形成する場合を検討した。
【００１９】
この検討によると、ドラム寿命延命のため、他色のプロセスユニットの稼動を、ドラム回転だけとして帯電、現像および転写を行わない状態とすると、中間転写体２８の廃トナーの回収は、第１ステーションのマゼンタ（Ｍ）色のプロセスカートリッジＰａと、ブラック（Ｂｋ）色のプロセスカートリッジＰｄとで回収することになる。
【００２０】
これにより、廃トナーのために、第１ステーションのマゼンタ（Ｍ）色のプロセスカートリッジＰａと、ブラック（Ｂｋ）色のプロセスカートリッジＰｄのカートリッジとの交換が必要になるため、画像形成に比較的高頻度で寄与する色のカートリッジと、高頻度で交換するカートリッジとの間で均衡を失してしまい、極めて不経済である問題点を新たに想起するに至った。
【００２１】
したがって、この発明の目的は、使用頻度の低い色におけるカートリッジの交換頻度を抑制し、無駄なカートリッジ交換をなくすことができるとともに、ブラック単色の使用のみの時であっても、無駄なカートリッジ交換を抑制して、カートリッジ交換を経済的に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
表面にトナー像が形成される第一像担持体と、第一像担持体の表面の残余トナーを除去するクリーニング手段と、第一像担持体の表面から除去された残余トナーを貯留する廃トナー容器とを有するプロセスカートリッジが複数設けられたインライン方式の画像形成部と、
トナー像が一次転写される第二像担持体とを有し、
第二像担持体に一次転写されたトナー像が第三像担持体に二次転写され、
第二像担持体に最初に画像が形成される第１の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量と、最も使用頻度の高い第２の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量とが、他の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量のいずれか１つの廃トナー容器の容量より大きい
ことを特徴とするものである。
【００２３】
この発明は、クリーナによって除去された廃トナーを貯留する、廃トナー容器を含むプロセスカートリッジを使用する場合に適用するのが、極めて有効である。また、この発明は、複数の交換可能な画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）を持つインライン方式に採用することができる。
【００２４】
この第１の発明において、典型的には、最も使用頻度の高い色、すなわち第２の色は、黒色（ブラック（Ｂｋ））である。
【００２５】
また、この第１の発明において、典型的には、第一像担持体の表面のトナー像を第二像担持体に転写する一次転写手段と、第二像担持体の表面に二次転写手段が配置されて二次転写位置が設定され第二像担持体の表面の移動方向に沿って二次転写位置の下流側で一次転写手段の上流側に配置された帯電手段とを有し、第一像担持体の表面に順次形成されたトナー像が、一次転写手段を介して第二像担持体の表面に順次一次転写され、第二像担持体の表面に一次転写された複数のトナー像が、二次転写位置における二次転写手段により第三像担持体に一括して二次転写され、帯電手段が、二次転写位置において転写されずに第二像担持体表面に残留した二次転写残トナーを、第一像担持体のトナーと逆極性に帯電させるとともに、第二像担持体表面の逆極性の二次転写残トナーを、一次転写とともに一次転写手段を介して第一像担持体表面に戻す構成を有する。
【００２６】
この第１の発明において、好適には、第１の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量と、第２の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量とが、他の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量のいずれの廃トナー容器の容量より大きい。
【００２７】
また、この発明の第２の発明は、
表面にトナー像が形成される第一像担持体と、第一像担持体の表面の残余トナーを除去するクリーニング手段と、クリーニングしたトナーを貯留する廃トナー容器とを有するプロセスカートリッジが複数設けられたインライン方式の画像形成部と、
トナー像が転写される第二像担持体とを有し、
第二像担持体に一次転写されたトナー像が第三像担持体に二次転写され、
第二像担持体に最初に画像形成される色のプロセスカートリッジの廃トナー容器の容量が、他の色のいずれか１つの廃トナー容器の容量より大きい
ことを特徴とするものである。
【００２８】
この第２の発明において、典型的には、第一像担持体から第二像担持体にトナー像を転写する一次転写手段と、第二像担持体表面に二次転写手段が配置されて二次転写位置が設定され、第一像担持体表面に順次形成されたトナー像が、一次転写手段を介して第二像担持体表面に順次一次転写し、二次転写手段により第二像担持体表面に一次転写された複数のトナー像を二次転写位置において第三像担持体に一括して二次転写し、第二像担持体表面の移動方向に沿って二次転写位置の下流側かつ一次転写手段の上流側に配置された帯電手段が備えられ、帯電手段が、二次転写位置にて第三像担持体に転写されずに第二像担持体表面に残った二次転写残トナーを、第一像担持体のトナーと逆極性に帯電させるとともに、第二像担持体上の逆極性の二次転写残トナーを、一次転写と同時に一次転写手段を介して第一像担持体表面に戻す構成を有する。
【００２９】
この第２の発明において、典型的には、第二担持体に最初に画像形成する色が黒色であり、好適には、黒色の廃トナー容器の容量が、他の色のいずれの廃トナー容器の容量より大きい。
【００３０】
上述のように構成されたこの発明による画像形成装置によれば、第二像担持体に画像が最初に形成される第１の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量と、最も使用頻度の高い第２の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量とが、他の色のトナーの二次転写を行うプロセスカートリッジにおける廃トナー容器の容量のいずれか１つの廃トナー容器の容量より大きくしたり、第二像担持体に最初に画像形成される色のプロセスカートリッジの廃トナー容器の容量を他の色のいずれか一つの廃トナー容器の容量より大きくしたりしていることにより、画像の形成頻度が低いにもかかわらず廃トナー容器が充満されてしまうことを低減し、これによって、カートリッジの色ごとの交換頻度の偏りを低減することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００３２】
（第１の実施形態）
まず、この発明の第１の実施形態による画像形成装置について説明する。図１に、この第１の実施形態による画像形成装置の画像形成部を構成する複数のプロセスカートリッジのうちの、１つのプロセスカートリッジの概略構成を示す。
【００３３】
図１に示すように、この第１の実施形態によるプロセスカートリッジは、像担持体として矢印Ｒの方向に回転する感光体ドラム２１を有している。
【００３４】
この感光体ドラム２１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２２によって一様に帯電された後、カートリッジの内部または外部に設けられた、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ（ＬＤ）などを有する露光装置２３により、画像情報に基づいて露光される。この露光により、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。
【００３５】
この静電潜像には、矢印Ｒ´方向に回転する現像装置２４の現像スリーブ２４ｒによりトナーが付着される。現像スリーブ２４ｒにより付着されたトナーは、トナー像として現像される。このトナー像は、中間転写体２８に担持され、一次転写部２５によって、矢印Ｘ方向に搬送される中間転写体２８上に静電的に転写される。
【００３６】
他方、トナー像の転写時に中間転写体２８に転写されずに、感光体ドラム２１表面に残ったトナー（一次転写残トナー）は、クリーニング装置２６のクリーニングブレードにより除去され、廃トナー容器２７に貯留される。
【００３７】
以上のようにして、その表面がクリーニングされた感光体ドラム２１は、次の画像の形成の準備状態となる。なお、この第１の実施形態によるプロセスカートリッジは、少なくとも感光体ドラム２１、クリーニング装置２６および、廃トナー容器２７を含むものである。
【００３８】
次に、上述のように構成されたプロセスカートリッジを複数並べ、同一の転写材に複数色のトナー像を順次重畳して形成する画像形成装置について説明する。図２に、この第１の実施形態による画像形成装置を示す。
【００３９】
図２に示すように、この第１の実施形態による画像形成装置の本体内には、プロセスステーションが並べられている。そして、この本体内には、矢印Ｘ方向に走行する無端状の第二像担持体としての中間転写体２８が配設されている。
【００４０】
そして、給紙カセット（図示せず）から搬出された転写材８は、レジストローラ３２を経て、中間転写体２８の二次転写部位に供給される。この位置には、二次転写手段としての二次転写部材２９が設けられ、二次転写位置が設定されている。
【００４１】
また、中間転写体２８の上方には、画像形成部を構成する４つのプロセスカートリッジＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直列上に配置され、インライン方式の画像形成部が構成されている。ここで、プロセスカートリッジＰａを例にとって構成を説明する。
【００４２】
すなわち、プロセスカートリッジＰａは、回転可能に配置された第一像担持体としての感光体ドラム２１ａを備えている。感光体ドラム２１ａの周囲には、帯電手段としての帯電ローラ２２ａ、現像装置２４ａ、クリーニング手段としてのクリーニング装置２６ａなどのプロセス機器が配置されている。なお、他のプロセスカートリッジＰｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいても同様の構成を有する。また、これらのプロセスカートリッジＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおける現像装置２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄには、それぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、ブラックトナーが収納されている。
【００４３】
また、図２に示すように、この第１の実施形態による画像形成装置においては、ブラック（Ｂｋ）色のプロセスカートリッジＰｄを最終ステーションとした構成を有している。このように、ブラック（Ｂｋ）色の画像形成部を最終ステーションにしていることにより、ブラック（Ｂｋ）色のみのモノクロ画像を印刷する場合、ファーストプリントアウトスピードを早くすることができる。特に、この第１の実施形態による画像形成装置として、いわゆるフルカラーコピー機を採用した場合において、極めて有効となる。
【００４４】
また、感光体ドラム２１ａには、原稿のマゼンタ成分色の画像信号によるレーザ光がポリゴンミラー（図示せず）などを介して照射される。このレーザ光の照射により感光体ドラム２１ａ上に静電潜像が形成される。その後、この静電潜像に現像装置２４ａからマゼンタトナーが供給されて現像が行われる。これにより、静電潜像がマゼンタトナー像として可視化される。
【００４５】
続いて、感光体ドラム２１ａの回転にともなって、このトナー像が感光体ドラム２１ａと中間転写体２８との当接する一次転写部位に到来する。このとき、感光体ドラム２１ａ上のマゼンタトナー像が、一次転写手段としての一次転写部２５ａに印加された一次転写バイアスによって、中間転写体２８に転写される。このようにして一次転写が行われる。
【００４６】
次に、中間転写体２８のマゼンタトナー像を担持した部分が、プロセスカートリッジＰｂに移動すると、この時点までにプロセスカートリッジＰｂにおけると同様の方法によって、感光体ドラム２１ｂ上にシアントナー像が形成される。その後、このシアントナー像がマゼンタトナー像から中間転写体２８に転写される。
【００４７】
さらに同様にして、中間転写体２８が移動するのに従って、それぞれのプロセスカートリッジＰｃ，Ｐｄにおける、それぞれの一次転写部位において、それぞれイエロートナー像およびブラックトナー像が、マゼンタトナー像およびシアントナー像の上に重畳されて転写される。
【００４８】
また、この時点までに、給紙カセットからの転写材８がレジストローラ３２を経て、二次転写位置となる二次転写部材２９に達する。そして、この二次転写部材２９に印加された二次転写バイアスにより、中間転写体２８上の４色のトナー像が第三像担持体としての転写材８上に一括して転写される。このようにして、二次転写が行われる。
【００４９】
上述のようにして、４色のトナー像が転写された転写材８は、中間転写体２８から分離された後、搬送ベルト３３により定着装置３０に搬送される。定着装置３０においては、１対のローラにより転写材８を加熱して圧力を加え、トナー像を転写材８に定着させる。
【００５０】
この段階で、二次転写後の二次転写残トナーを強制的に帯電して感光体ドラム２１に回収させるトナー回収手段を用いた手法が、従来提案されている。
【００５１】
この手法によれば、トナー回収手段として接触帯電部材の帯電ローラを用いる。そして、この帯電ローラを中間転写体２８に接触させて、帯電バイアス電源（図示せず）から電流を流す。これにより、中間転写体２８の帯電とともに、二次転写残トナーも同時に帯電される。以下、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラ２２と区別するため、二次転写残トナー除電用の帯電ローラをＩＣＬローラ３１と称する。
【００５２】
また、ＩＣＬローラ３１によるトナー層の帯電は、放電によって行われる。これは、この第１の実施形態において用いられるトナーが、絶縁性トナーであることに起因する。この絶縁性トナーは、中抵抗の中間転写体２８やＩＣＬローラ３１から電荷の注入をほとんど受けることがなく、ＩＣＬローラ３１の表面からの放電によってのみ帯電を受けるようになっている。
【００５３】
ところが、ＩＣＬローラ３１にＤＣ電圧のみを印加することにより、トナー層の帯電を行った場合に、帯電を受けるのがトナー層の最表層だけになってしまう。
【００５４】
すなわち、トナー層の表層は、高いトリボを保持するプラストナーになり、内部層には帯電を受けていない比較的低いトリボのトナーが残ってしまう。このような状態のトナー層をクリーニングしようとすると、クリーニング不良の問題とネガゴーストの問題とが発生してしまう。
【００５５】
まず、クリーニング不良の問題においては、ＩＣＬローラ３１を通過して帯電を受けたトナーの内部層が、低いトリボのままであると、次の画像に、クリーニング不良を発生させてしまう。
【００５６】
すなわち、この場合のクリーニング処理においては、プラスに帯電された二次転写残トナーを、感光体ドラム２１における電解と中間転写体２８における電解との間の電界として、二次転写残トナーが回収される。そのため、弱いプラスまたはマイナスのトリボを持ったトナーは回収されないことになる。
【００５７】
そして、この回収されなかったトナーは、次画像のベタ白部にクリーニング不良のポジゴーストとして表れ、大きな画像欠陥となる。
【００５８】
そこで、これを防止するためには、ＩＣＬローラ３１に、内部層のトナーのトリボまでもがプラスなるような大電流を流す必要がある。しかしながら、この場合、トナー層の表層のトリボに関しては、さらに高いトリボを有することになる。
【００５９】
次に、ネガゴーストの問題においては、ＩＣＬローラ３１を通過した後のトナー層の最表層は、強い帯電を受けている。具体的には、そのトリボは、＋５０μＣ／ｇ以上にも達する。このようなトナーは、一次転写ニップによってクリーニング処理が行われる場合に、次に形成される画像に悪影響を与える。なお、クリーニング処理と同時に一次転写が行われる次画像のトナートリボは、−２０μＣ／ｇ程度にすぎない。
【００６０】
したがって、このようなトナーは、クリーニングされる強いプラスのトリボを持ったトナーに静電的に吸着されてしまい、中間転写体２８に一次転写されることなく感光体ドラムに戻されてしまう。
【００６１】
そして、前画像に対応する部分のトナーが感光体ドラムに戻っているため、具体的に、「べた」のブラック画像を形成しようとしても、濃度差が生じ、これがネガゴーストとして観察される。
【００６２】
上述したような現象を防止するためには、ＩＣＬローラ３１に流す電流を小さくし、二次転写残トナーの強くプラスに帯電された表層のトリボを下げることが有効である。ところが、このような対処を採用すると、内部層のトナーが帯電されなくなる。そのため、かえってクリーニング不良が激しくなる。
【００６３】
このように、クリーニング不良の発生の抑制とネガゴーストの発生の抑制とは、トレードオフの関係になる。すなわち、ＩＣＬローラ３１に流す電流を、大きくするとネガゴーストが激しくなり、小さくするとクリーニング不良が激しくなる。そのため、両者を満足する領域が見い出すのは極めて困難であった。
【００６４】
そこで、本発明者が種々検討を行った結果、これらの２つの問題点を解決するために、ＩＣＬローラ３１を通過後のトナーのトリボを均一化することが必要であることを知見するに至った。
【００６５】
すなわち、本発明者は、表層の強いプラストナーがネガゴーストを引き起こし、内部層の弱いトリボのトナーがクリーニング不良を起こしている点に着目し、トナーの全層を均一にプラスに帯電させることができれば、上述の２つの問題を解決することが可能となることを想起するに至った。
【００６６】
そして、このことを実現するためには、ＩＣＬローラ３１に帯電バイアス電源から印加する帯電バイアスとしてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳することが望ましい。したがって、この第１の実施形態においては、ＡＣ電圧を印加するように制御する。
【００６７】
これにより、ＩＣＬローラ３１からの放電のみならず中間転写体２８からの逆放電をも励起することができる。そのため、トナー層の内部にまで電界を及ぼすことが可能になる。
【００６８】
また、本発明者が、上述した観点から実験を行い、さらに高圧のＡＣ電圧を印加した。このとき、中間転写体２８とＩＣＬローラ３１との間においてトナーが飛翔し始める現象が発生し、トナー層の中でトナーの入れ替わりが生じた。そして、トナー層中を、さらに均一に帯電させることが可能になることを知見するに至った。
【００６９】
すなわち、この第１の実施形態において用いるＩＣＬローラ３１として、たとえば直径２０ｍｍの単層ソリッドローラを採用する。また、このＩＣＬローラ３１においては、直径６ｍｍの芯金の上に導電ゴム層が設けられている。この導電ゴム層は、ＥＰＤＭゴムにカーボン（Ｃ）が分散され体積抵抗値１０７Ωｃｍに調整された中抵抗ゴムからなる。
【００７０】
また、ＩＣＬローラ３１としての抵抗値は、このＩＣＬローラ３１を中間転写体２８の金属ドラムに押し当て、幅３ｍｍの接触ニップを形成し、この接触ニップとローラ芯金との間に１００Ｖの直流電圧を印加して測定した抵抗値で、１０６Ωであった。
【００７１】
また、このＩＣＬローラ３１に、ＩＣＬ電流として、ＤＣ定電流にＡＣ定電流を重畳したバイアスを印加する。ここで、これらのバイアスを定電流に制御するのは、中間転写体２８やＩＣＬローラ３１の抵抗値が変化した場合においても、トナーに一定の電荷を与えるためである。
【００７２】
具体的には、ＤＣ成分を＋６０μＡの直流の定電流とし、ＡＣ成分を２０００μＡ、周波数１０００Ｈｚの正弦波から構成される交流の定電流とする。
【００７３】
そして、これらの電流をＩＣＬローラ３１に流した場合に、気温３０℃で湿度８０％の高温高湿環境下（以下、Ｈ／Ｈ）において、４０００Ｖのピーク間電圧が発生した。
【００７４】
また、上述の定電流をＩＣＬローラ３１に流した場合に、気温１５℃で、湿度１０％の低温低湿環境下（以下Ｌ／Ｌ）においては、８０００Ｖのピーク間電圧が発生した。
【００７５】
また、上述の定電流をＩＣＬローラ３１に流した場合に、通常環境下においては、６０００Ｖのピーク間電圧のＡＣ電圧が発生した。
【００７６】
以上のように、発生する電圧によって、二次転写残トナーがＩＣＬローラ３１および中間転写体２８の両方から放電を受け、均一に帯電される。さらに、両者の間で飛翔（ジャンピング）も発生するため、トナー層は攪乱され、さらなる均一帯電が可能となる。
【００７７】
また、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳して印加した場合、ＤＣ成分に関しても放電が発生しやすくなっている。そのため、＋６０μＡの電流を流すために必要なＤＣ電圧は、いずれの環境（通常環境、高温高湿環境、低温低湿環境）においても、５００Ｖであった。
【００７８】
また、ＤＣ電圧に重畳するＡＣ電圧においては、画像形成装置のプロセススピードから周波数が決定される。この第１の実施形態においては、プロセススピードが１００ｍｍ／ｓｅｃであるため、中間転写体２８上におけるＡＣ成分の周期が十分短くなるように決定されている。そして、周波数１０００Ｈｚ（ｓ−１）を用いた場合、感光体ドラム２１の帯電を行う場合の交流のサイクルマークに相当するピッチは、１００μｍとなる。なお、一般的に、周期は１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００７９】
また、ＡＣ電圧には、中間転写体２８からＩＣＬローラ３１に、逆放電が発生し始めるようなピーク間電圧Ｖｐｐが必要である。そのためには、中間転写体２８とＩＣＬローラ３１とにおける放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが望ましい。さらに、トナーの飛翔（ジャンピング）を起こさせる場合には、より高い電圧を印加する必要がある。
【００８０】
また、ＡＣ（交流）の波形については、中間転写体２８に対するダメージを軽減させるためには、高調波を含まない正弦波が望ましい。また、ＡＣの波形において、低いピーク間電圧Ｖｐｐで効率的な帯電やトナー飛翔を起こさせるためには、ピーク間電圧Ｖｐｐを長時間維持可能な矩形波が望ましい。
【００８１】
また、ＡＣ電圧（電流）が重畳されるＤＣ電圧（電流）に関しては、これを変化させることによってＩＣＬローラ３１通過後のトナートリボを制御できる。すなわち、印加するＤＣ電圧を高くすることによってＩＣＬローラ３１通過後のトナートリボを高い値にすることができる。
【００８２】
また、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させることによって、トナートリボの収束性を期待できるようになり、ＩＣＬローラ３１通過前のトナートリボが不安定でも、通過後のトリボを安定した既定の値にすることができ、逆転写が可能となった。
【００８３】
ＩＣＬローラ３１によって逆帯電されたトナーは、そのまま搬送され、プロセスカートリッジＰａの一次転写部２５ａにおいて、感光体ドラム２１ａ上の画像が中間転写体２８に転写されると同時に、感光体ドラム２１ａに逆転写される。
【００８４】
そのため、中間体ベルトの残トナーは、ほとんどが第１ステーション（Ｐａ）のクリーナ容器に回収されることになり、同程度のトナー消費率の画像をとっても、マゼンタ（Ｍ）の廃トナー容器が最初に満杯状態になる。
【００８５】
また、モノクロ画像とカラー画像の混載を画像形成する場合、色のプロセスユニットを稼動させない場合、二次転写残トナーが回収されるのは、Ｐａの第１ステーション（図４の場合、マゼンタ（Ｍ））、またはブラック（Ｂｋ）のステーションとなる。
【００８６】
そのため、マゼンタ（Ｍ）のプロセスカートリッジとブラック（Ｂｋ）のプロセスカートリッジとは、廃トナーのためにカートリッジの交換が必要となるといった不経済なことが起こる。特に、マゼンタ（Ｍ）のプロセスカートリッジは、通常比較的使用頻度が低いにもかかわらず、頻繁に交換する必要が生じる。
【００８７】
そのため、第１ステーション（Ｐａ）の廃トナー容器２７ａと、ブラック（Ｂｋ）の廃トナー容器２７ｄとを、他の廃トナー容器２７ｂ，２７ｃより大きくする。これにより、上述の問題を解決しすることができ、無駄なカートリッジ交換を避け、プロセスカートリッジの長寿命化を達成することが可能となる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態による画像形成装置について説明する。図３に、この第２の実施形態による画像形成装置を示す。
【００８９】
すなわち、図３に示すように、この第２の実施形態による画像形成装置においては、第１の実施形態において第１ステーションにマゼンタ（Ｍ）を使用し、マゼンタ（Ｍ）のプロセスカートリッジＰａにおける廃トナー容器２７ａを大きくしていたのと異なり、第１ステーションをブラック（Ｂｋ）のプロセスカートリッジＰａとするとともに、ブラック（Ｂｋ）のプロセスカートリッジの廃トナー容器２７ａを他の廃トナー容器２７ｂ，２７ｃ，２７ｄより大きくする。
【００９０】
すなわち、第１の実施形態においてプロセスカートリッジの並びが、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂｋ）の順としていたのと異なり、この第２の実施形態においては、プロセスカートリッジの並びを、ブラック（Ｂｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびイエロー（Ｙ）の順位とする。
【００９１】
そして、第１の実施形態において説明したように、カラー画像を取った場合、中間転写体２８上に残った二次転写残トナーは、ほとんどが第１ステーションＰａにおいて回収される。そのため、第１ステーションＰａの廃トナー容器２７ａを大きくすることにより、対応可能となる。
【００９２】
しかしながら、モノクロ画像を形成する場合も色のプロセスユニットを稼動させた場合、ブラック単色の画像形成時も、二次転写残トナーが回収されるのは、第１ステーションＰａ（図２の場合、マゼンタ（Ｍ））となる。
【００９３】
そのため、ブラック単色で画像形成を大量に行った場合、マゼンタ（Ｍ）の廃トナー容器が満杯状態となる。これにより、カートリッジの廃トナー容量を大きくしても、マゼンタ（Ｍ）を用いる画像形成をほとんど行っていないにも関わらず、廃トナーのためにカートリッジの交換が必要となるという、極めて不経済なことが生じる。
【００９４】
これは、ブラック単色とフルカラー画像が交互に画像形成した場合にも、プロセスカートリッジと中間転写体２８を脱着しないかぎり、同様の状態が発生する。
【００９５】
そこで、この第２の実施形態においては、文字などで最も多く使用され、消費量の多いブラック（Ｂｋ）を第１ステーション（Ｐａ）に置き、ブラックの廃トナー容量を大きくすることによって、上述の問題を解決し、無駄なカートリッジ交換を避け、カートリッジの長寿命化を達成することが可能となる。
【００９６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９７】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００９８】
たとえば、上述の第１および第２の実施形態においては、画像形成装置の構成例としてフルカラー複写機が挙げられているが、これに限定する趣旨ではなく、本発明は、プリンタやファクシミリなどの複数のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に適用することが可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、廃トナー容器を含む各色のプロセスカートリッジを有し、中間体の残トナーを逆帯電し感光体へ戻すシステムにおいて、中間体への画像形成第一色目のプロセスカートリッジの廃トナー容器の容量を何れかの廃トナー容器の容量より大きくすることで、無駄なカートリッジ交換を無くすことが可能となった。
【０１００】
また、最初に第二担持体に二次転写する色の廃トナー容器の容量を、最も使用頻度の高い色にすることによって、単色時にも、対応することが可能な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるプロセスユニットを示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による画像形成装置を示す断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態による画像形成装置を示す断面図である。
【図４】従来技術における画像形成装置を示す断面図である。
【符号の説明】
８　転写材
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ　感光体ドラム
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ　帯電ローラ
２３　露光装置
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ　現像装置
２４ｒ　現像スリーブ
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ　一次転写部
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ　クリーニング装置
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ　廃トナー容器
２８　中間転写体
２９　二次転写部材
３０　定着装置
３１　ＩＣＬローラ
３２　レジストローラ
３３　搬送ベルト
【図１】
2004021134.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004021134.tif 000005
【図４】
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