(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２色からなる画像の各色に対応した複数の潜像を像担時体上に形成し、各画像色に対応した固有色トナーを供給する複数の現像器により各潜像を顕像化し、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写することにより多色画像を形成する画像形成方法であって、
該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した各色の未転写トナーを回収し、この回収した回収トナーを上記現像器に戻して、該回収トナーをリサイクルトナーとして再使用する画像形成方法において、
上記各現像器内の固有色トナーにそれぞれのリサイクルトナーが混入した状態の混色トナーにより形成した画像の色相変化が、許容できる限界レベルに達した状態での、該混色トナー中のリサイクルトナーの割合を限界混色率とし、各現像器内の各固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が、上記限界混色率以下となるように、上記各現像器に戻される各リサイクルトナーの量を次のように制御することを特徴とする画像形成方法。
上記被転写体に対して転写される順序が先となるトナー像の画像面積を示す値に基いて算出した各リサイクルトナーへの異色トナーの混色率と、該リサイクルトナーが戻される前の各現像器の固有色トナーとリサイクルトナーとの混色率とによって、各現像器に該リサイクルトナーを戻したときの各現像器の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を算出し、該算出結果に基いて、各現像器内の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が上記限界混色率以下となるように、各現像器に戻す各リサイクルトナーの供給量を決定する。
【請求項２】
請求項１の画像形成方法において、
上記各現像器内の各固有色トナーの限界混色率は、各現像器内の各固有色トナーの色と、各現像器に戻される他の現像器の固有色トナーの色との組み合わせ毎に、予め決定されていることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
請求項２の画像形成方法において、
上記各現像器内の各固有トナーにより形成された像担持体上の各色のトナー像の、上記被転写体上への転写順序を、各現像器における各固有色トナーと他の固有色トナーとの限界混色率の合計が低い順としたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
請求項２の画像形成方法において、
上記固有色トナーとしてのマゼンタトナーに対する、上記他の固有色トナーとしてのイエロートナーの限界混色率を、６％としたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
請求項２の画像形成方法において、
上記固有色トナーとしてのシアントナーに対する、上記他の固有色トナーの色としてのマゼンタトナーの限界混色率を、７％としたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
少なくとも２色以上の画像の各色に対応する複数の潜像が形成される像担時体と、各画像色に対応した固有色トナーを供給して該像担持体上に形成された各潜像を顕像化する複数の現像器と、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段と、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した各色の未転写トナーを回収するクリーニング手段と、該クリーニング手段により回収した回収トナーを上記現像器に戻すトナー搬送手段とを有する画像形成装置において、
請求項１、２、３、４又は５の画像形成方法により、上記各現像器の固有色トナーとリサイクルトナーとの混色率を制御して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成方法及び装置に関し、詳しくは、静電記録方式や電子写真方式などの作像プロセスにより、像担持体上に形成した複数のトナー像を、該トナー像が転写される被転写体としての中間転写体や転写材等に多重転写して多色画像を得る画像形成方法及び装置であって、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した各色の未転写トナーをクリーニング手段により回収し、該クリーニング手段により回収した回収トナーを上記現像器に戻して、該回収トナーをリサイクルトナーとして再使用する画像形成方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスでも大量のカラー文書が取り扱われるようになり、以前にも増して小型で高速なフルカラープリンタ、フルカラー複写機などの画像形成装置の提供が望まれている。近年普及し始めたカラーレーザプリンタは、一般に、１つの感光体に複数の現像器が接触可能に配置され、感光体一回転毎に各々の色のトナー像を作成し、該トナー像を紙やＯＨＰシートなどの転写材上に転写してカラートナー像を作成する、いわゆる１ドラム構成のものが主流である。
【０００３】
また、この１ドラム方式の画像形成装置には、感光体上の各色のトナー像を中間転写体上に一次転写して重ね合わせた後、転写材上に一括して二次転写する中間転写方式のものと、感光体上の各色のトナー像を転写ドラムなどに保持された転写紙に順次転写してカラートナー像を作成する直接転写方式のものとがある。
【０００４】
上記直接転写方式の画像形成装置では、構造が簡素で低コストであり、画像形成を高速化できる利点がある。しかし、この直接転写方式の画像形成装置では、各色のトナー像が順次転写される過程で転写紙の抵抗や含水分が変化して転写条件が異なるため、安定した転写が難しい。これに対し、上記中間転写方式の画像形成装置では、転写材へのトナー像の転写が一回で済むので安定した転写ができる。また、転写材を転写ドラムに巻き付けるようにした直接転写方式の画像形成装置では、転写材の厚さや種類等が限定さてしまう。これに対し、中間転写方式の画像形成装置では、転写材の厚さや種類等が限定されることなく転写材の汎用性が高いというメリットがある。
【０００５】
しかし、上記１ドラム構成の画像形成装置においては、何れの方式においても、例えば４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を得る場合、感光体を少なくとも４回回転させて各色のトナー像を形成する必要があり、カラー画像形成に時間がかかるため、生産性が上がらないという問題があった。
【０００６】
そこで、従来、カラー画像形成の高速化に対応するために、複数の感光体（通常３個又は４個）を転写材の搬送経路に沿って併置し、各感光体毎に個別に形成した各色の潜像を各感光体に搭載された複数の現像器により個別にトナー像化した後、これら各色のトナー像を搬送される転写材上に順次連続的に重ね合わせながら転写してカラー画像を得るように構成した、いわゆるタンデム方式又はインライン方式の画像形成装置が提案されている。例えば、特開昭５３−７４０３７号公報（米国特許第４，１６２，８４３号明細書）には、カラー画像出力の高速化のために、感光体を複数個積載して、転写材をベルト状の搬送手段で搬送しながら、順次トナー画像を多重転写する画像形成装置の提案がなされている。
【０００７】
このタンデム方式又はインライン方式の画像形成装置では、その感光体の外周速度が同じであれば、上記１ドラム方式の画像形成装置の４倍以上の速度で画像形成を行うことが可能である。しかしながら、通常のタンデム方式又はインライン方式の画像形成装置は、感光体上のトナー像を転写材上に直接転写するように構成されているため、上述したように、転写材へのトナー像の転写が不安定になったり、トナー像転写時の転写材の位置合わせが難しくなったりするなど、問題も多い。このような問題を解決するものとして、タンデム方式で且つ中間転写体を使用する、いわゆるタンデム中間転写方式の画像形成装置も提案されている（実開昭５９−１９２１５９号公報など）。
【０００８】
ところで、この種の画像形成装置においては、各色のトナーを収容した複数の現像器により像担持体としての感光体上に形成した各色のトナー像を、中間転写体や転写材等に重ね合わせて転写した後、該感光体の表面に残留した各色の未転写トナーをクリーニング装置により除去・回収して、該感光体の表面に次の画像形成を行うように構成されている。従って、該クリーニング装置が、上記各色の未転写トナーを混色させないように除去回収する構成を有している場合には、このクリーニング装置により感光体上から除去・回収した各色の回収トナーを、同じ色のトナーが収容されている現像器にそれぞれ戻すことにより、該回収トナーをリサイクルトナーとして再使用することが可能である。
【０００９】
特に、上記タンデム方式のカラー画像形成装置においては、フルカラー画像形成に必要な数の各色トナー対応した、感光体、現像器、クリーニング装置等からなる画像形成ユニットが複数個（通常３個又は４個）配設されており、各画像形成ユニット毎で各色のトナー像を個別に形成するように構成されている。従って、このタンデム方式の画像形成装置においては、各感光体上に残留した未転写トナーを、各感光体に対応したクリーニング装置により混色なく回収することができるので、各クリーニング装置により回収した各色の回収トナーを各現像器に戻して、該回収トナーをリサイクルトナーとして容易に再利用することが可能である。
【００１０】
このような回収トナーのリサイクル使用は、上述のようなカラー画像形成を行う画像形成装置において特に重要となる。すなわち、この種の画像形成装置では、白黒に比べて写真原稿の様な画像面積率が大きく色数が多い画像が出力されることが多いため、各色のトナーの消費量が比較的多くなる。しかし、その小型軽量化に伴って、各色のトナーを十分に収容できような大きな貯蔵スペースを確保することが難しくなってきているため、その省資源化、省スペース化、ランニングコスト低減等の観点から、上記回収トナーをリサイクル使用できるようにすることが重要な課題となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の画像形成装置においては、複数色の回収トナーをリサイクルトナーとして使用する場合に、次のような問題点がある。
すなわち、この種の複数色のトナーを用いて画像形成を行う画像形成装置においては、クリーニング装置により感光体上から除去・回収した各色の回収トナー内に、異なった色のトナーが混色して、該回収トナーをリサイクルトナーとして再利用した際に、該混色の影響により画像品質が低下してしまうことがある。
【００１２】
このような回収トナーの混色は、どのような方式の画像形成装置においても発生する。特に、前記１ドラム構成の画像形成装置においては、一般的に、１つの感光体上に各色のトナー像を順次形成し、該感光体上に残留した各色の残留トナーを１つのクリーニング装置で回収するように構成されているため、この回収トナーの混色を避けることはできない。ただし、ここで、各色の残留トナーを、それぞれに対応した複数のクリーニング装置で回収する構成とすれば、前記タンデム方式の画像形成装置の場合と同様に、回収トナーの極端な混色は回避できるようになる。しかし、このような構成としても、上記回収トナーの混色は避けがたい。
【００１３】
例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーが個別に収容されている４個の現像器を用いて、像担持体としての１個乃至４個の感光体上に４色のトナー像を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に形成し、該感光体上に形成された各色のトナー像を、被転写体としての中間転写体上に順次重ね合わせて１次転写した後、該中間転写体上のトナー像を転写材上に一括して二次転写し、上記１次転写後の感光体上に残留した各色の残留トナーを、各色の残留トナー毎に対応した４個のクリーニング装置により、各色トナー別に分けて回収する場合を考える。ただし、ここでは、上記２次転写後の中間転写体上にはトナーが残留しないものとする。
【００１４】
このような場合、１色目のイエロートナー像が上記中間転写体に１次転写された後の感光体上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがない。従って、この１色目の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用しても画質を劣化させることがない。
しかし、２色目以降のマゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像が上記中間転写体に順次１次転写された後の感光体上の残留トナーには、他の色のトナーが混色することがある。つまり、この種の画像形成装置においては、２色目のマゼンタトナー像が中間転写体に１次転写されるときに、該中間転写体上に既に１次転写されたイエロートナーが感光体の表面に逆転写し、該感光体上に残留した２色目のマゼンタトナーからなる残留トナーに、逆転写した１色目のイエロートナーが混色することがある。同様に、感光体上の３色目のシアントナーからなる残留トナーには、該感光体に逆転写した１色目のイエロートナー及び２色目のマゼンタトナーが混色し、感光体上の４色目のブラックトナーからなる残留トナーには、該感光体に逆転写した１色目のイエロートナー、２色目のマゼンタトナー及び３色目のが混色することがある。このため、上記２色目以降のマゼンタ、シアン、ブラックの各色の残留トナーに関しては、その回収トナーをリサイクルトナーとしてそのまま再利用すると、画質を劣化させるおそれが高い。
【００１５】
このような回収トナーの混色を防止する対策がいくつか提案されている。例えば、特開２０００−２４２１５２号公報の「カラー画像形成装置」では、トナー像を像担時体から中間転写体に転写する際の放電により、該中間転写体上に先に転写されたトナーの一部が正常な帯電極性とは逆の帯電極性となり、この逆帯電極性となったトナーが、次の色のトナーを転写する際、像担時体に逆転写してしまうと考え、この逆転写したトナーの帯電極性が逆であることを利用する回収手段を設けることで、像担時体上での混色を防止するようにしている。
【００１６】
しかし、このようなカラー画像形成装置では、従来不要であった逆帯電トナーを除去するための逆帯電トナー除去手段を感光体の近くに新たに設ける必要があるため、設置スペースの確保や、部品の増加によるコストアップなどの点で不利となる。また、逆極性の電荷を帯びたトナーは、元来正規の帯電極性が安定であり、逆極性のトナーの帯電量は安定していない。更に、感光体に逆転写したトナーは、その電荷がほぼ「０」に近いトナーであることが多いため、上述のような逆帯電トナー除去手段では、混色トナーを完全に回収することができない。従って、このような方法では、上記回収トナーの混色を確実に防止することができない。
【００１７】
また、特開平１０−２９３４３２号公報の「画像形成装置」では、タンデム方式の装置ではないが、感光体へのトナーの逆転写の原因となるトナーの逆帯電を防止するために、転写前の地肌電位を除電する方法がとられている。ここでは、除電の程度を調節することで転写前のトナー像が飛散しないとしているが、実際には光の照射による除電では急激に電位を減少させるので、画像部のトナーは周辺に移動し像がぼけてしまう。また、転写前の地肌電位の除電が少ないと、前述した特開２０００−２４２１５２号公報の「カラー画像形成装置」の場合と同様に、トナー像を像担時体から中間転写体に転写する際に放電が生じ、該放電により逆帯電したトナーが感光体に逆転写してしまうため、この逆帯電トナーの感光体への逆転写による回収トナーの混色を防止することができない。このように、この画像形成装置では、回収トナーの混色を完全に防止することが非常に困難である。
【００１８】
また、特開平８−６３０６７号公報、特開２０００−２６７３６６号公報の「画像形成装置」では、クリーニングにより回収されたトナーの問題点として、トナーの凝集や帯電特性の低下をあげ、リサイクルトナーの供給比率を決めて、プロセス条件を適正化することを提案している。しかし、この画像形成装置においては、上述のような回収トナーの混色状態に着目して、該回収トナーの混色状態を検知または予測することができないため、上記回収トナーをリサイクルトナーとして再利用した際の、該回収トナーの混色による画質低下を抑制することはできない。
【００１９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、像担持体上から回収した回収トナーをリサイクルトナーとして再利用した際の、該回収トナーの混色による画質低下を抑制することができる画像形成方法、及び該方法を用いた画像形成装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、少なくとも２色からなる画像の各色に対応した複数の潜像を像担時体上に形成し、各画像色に対応した固有色トナーを供給する複数の現像器により各潜像を顕像化し、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写することにより多色画像を形成する画像形成方法であって、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した各色の未転写トナーを回収し、この回収した回収トナーを上記現像器に戻して、該回収トナーをリサイクルトナーとして再使用する画像形成方法において、上記各現像器内の固有色トナーにそれぞれのリサイクルトナーが混入した状態の混色トナーにより形成した画像の色相変化が、許容できる限界レベルに達した状態での、該混色トナー中のリサイクルトナーの割合を限界混色率とし、各現像器内の各固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を、上記限界混色率以下となるように制御する。
【００２１】
この画像形成方法においては、上記各現像器内の各固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が、上記限界混色率以下となるように制御される。このように、該混色率が限界混色率以下に制御されることにより、該固有色トナーに該リサイクルトナーが混入した状態の混色トナーにより形成した画像の色相変化を、許容できる限界レベル以下の状態に抑えることができるようになる。従って、この画像形成方法においては、上記像担持体上から回収した回収トナーをリサイクルトナーとして再利用した際の、該回収トナーの混色による画質低下を抑制することができるようになる。ここで、上記各現像器内の各固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を上記限界混色率以下となるように制御する方法としては、該混色率が限界混色率以下となるように、各現像器内に補給される新規トナー量を制御する方法、あるいは各現像器内に戻すリサイクルトナー量を制御する方法などを挙げることができる。
【００２２】
更に、請求項１の発明は、上記各現像器に戻される各リサイクルトナーの量を制御して、各現像器の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を上記限界混色率以下に維持する。
【００２３】
上述したように、上記各現像器内の各固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を上記限界混色率以下となるように制御する１つの方法として、該混色率が限界混色率以下となるように、各現像器内に補給される新規トナー量を制御する方法がある。しかし、この方法では、各現像器が２成分現像剤を使用している場合には、上記混色率を限界混色率以下に維持するために、各現像器内に新規トナーが補給されることによって、該２成分現像剤のトナー濃度が適正な濃度よりも高くなって、狙いとする濃度の画像を形成できなくなるおそれがある。なお、各現像器がトナーのみの一成分現像剤を使用している場合には、このような新規トナーの補給によるトナー濃度の上昇は生じないが、この場合には、新規トナーの補給により各現像器内の現像剤量が適正量以上に多くなって、補給された新規トナーを十分に帯電させることができなくなるおそれがある。また、この方法では、各現像器から現像剤が溢れ出るおそれがある。そこで、この画像形成方法においては、上記各現像器に戻される各リサイクルトナーの量を制御して、各現像器の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を上記限界混色率以下に維持するようにする。これにより、上述のような各現像器内の現像剤のトナー濃度上昇や、トナーの帯電不足、及び各現像器から現像剤が溢れ出るなどの問題を解消することができるようになる。つまり、各現像器に戻される各リサイクルトナーの多くは、元々ぞれぞれの現像器から供出されたものであるので、このリサイクルトナーが各現像器に戻されることによって、各現像器内の現像剤のトナー濃度が上昇したり、トナーの帯電不足が生じたり、各現像器から現像剤が溢れ出たりすることがない。
また更に、この請求項１の発明は、上記各現像器に戻される各リサイクルトナーの量を次のように制御する。すなわち、上記被転写体に対して転写される順序が先となるトナー像の画像面積を示す値に基いて算出した各リサイクルトナーへの異色トナーの混色率と、該リサイクルトナーが戻される前の各現像器の固有色トナーとリサイクルトナーとの混色率とによって、各現像器に該リサイクルトナーを戻したときの各現像器の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率を算出し、該算出結果に基いて、各現像器内の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が上記限界混色率以下となるように、各現像器に戻す各リサイクルトナーの供給量を決定する。
この画像形成方法においては、上記被転写体に対して転写される順序が先となるトナー像の画像面積を示す値に基いて、各リサイクルトナーへの異色トナーの混色率が算出される。この各リサイクルトナーへの異色トナーの混色率と、該リサイクルトナーが戻される前の各現像器の固有色トナーとリサイクルトナーとの混色率とによって、各現像器に該リサイクルトナーを戻したときの各現像器内の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が算出される。そして、該算出結果に基いて、各現像器の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が上記限界混色率以下となるように、各現像器に戻す各リサイクルトナーの供給量が決定される。これにより、各現像器内の固有色トナーに対するリサイクルトナーの混色率が、常に限界混色率以下に維持されるようになり、良好な画像形成が行われるようになる（詳しくは、後述する）。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成方法において、上記各現像器内の各固有色トナーの限界混色率は、各現像器内の各固有色トナーの色と、各現像器に戻される他の現像器の固有色トナーの色との組み合わせ毎に、予め決定されていることを特徴とするものである。
【００２５】
この種の画像形成装置では、上記各固有色トナーの限界混色率、すなわち、マゼンタトナーにイエロートナーが混色した場合の混色トナーによって形成された画像の色相変化の許容限界レベルと、シアントナーにイエロートナー及びマゼンタトナーが混色した場合の混色トナーによって形成された画像の色相変化の許容限界レベルと、ブラックトナーにイエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナーが混色した場合の混色トナーによって形成された画像の色相変化の許容限界レベルとが、それぞれ異なったレベルとなることが判っている（詳しくは後述する）。そこで、この画像形成方法においては、請求項１の画像形成方法における各現像器内の各固有色トナーの限界混色率を、各現像器内の各固有色トナーの色と、各現像器に戻される他の現像器の固有色トナーの色との組み合わせによって、予め決定するようにする。これにより、各現像器内の混色トナーにより形成された画像上の色相変化量、すなわち該画像の画質低下の度合を、上記許容限界レベル以下の範囲内に抑えることができるようになる。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項２の画像形成方法において、上記各現像器内の各固有トナーにより形成された像担持体上の各色のトナー像の、上記被転写体上への転写順序を、各現像器における各固有色トナーと他の固有色トナーとの限界混色率の合計が低い順としたことを特徴とするものである。
【００２７】
上述したように、上記各現像器内の各固有色トナー混入するトナーは、それぞれの固有色トナーとは異なった色のトナーである。従って、各現像器内の各固有色トナーに対して他の色のトナーが混入した混色トナーの限界混色率は、混入トナーの色が異なることによって、それぞれ違った混色率となる。つまり、マゼンタトナーが固有色トナーである現像器に対して、他の色のトナーが混色した場合の限界混色率と、シアントナーが固有色トナーである現像器に対して、他の色のトナーが混色した場合の限界混色率と、ブラックトナーが固有色トナーである現像器に対して、他の色のトナーが混色した場合の限界混色率とは、互いに異なった値になる。例えば、ブラックトナーが収容されている現像器に対して少量のイエロートナーが混入しても、この混色トナーによって形成された画像の色相はさほど変化しないが、イエロートナーが収容されている現像器に対してブラックトナーが混入した場合には、その混入量が少量であっても、この混色トナーによって形成された画像の色相が大きく変化してしまう。このように、この種の画像形成装置における各現像器には、収容されている固有色トナーの色に応じた固有の限界混色率がある。このため、例えば、ブラックトナーが収容されている現像器のような限界混色率が高い現像器により１色目のトナー像を形成するように構成すると、２色目以降のトナー像を形成する各現像器内に、１色目のトナー像のブラックトナーが混色することになり、２色目以降のトナー像を形成する各現像器の限界混色率が著しく低下してしまう。このような現像器の限界混色率の低下は、僅かな量のトナーの混色により画像の色相が変化して画質が劣化してしまうことを意味している。このように、この種の画像形成装置においては、各色のトナー像が形成される順序によって、形成される画像の色相に大きな差が生じる。そこで、この画像形成方法においては、上記各現像器内の各固有トナーにより形成された像担持体上の各色のトナー像の、上記被転写体上への転写順序を、各現像器における各固有色トナーと他の固有色トナーとの限界混色率の合計が低い順とする。これにより、各現像器の限界混色率を、それぞれ最大に設定できるようになり、より多くの量のリサイクルトナーの再使用が可能となる。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項２の画像形成方法において、上記固有色トナーとしてのマゼンタトナーに対する、上記他の固有色トナーとしてのイエロートナーの限界混色率を、６％としたことを特徴とするものである。
【００２９】
上述のように、上記各現像器の限界混色率は、それぞれの固有色トナーに混入するトナーの色の違いによって、互いに異なった値となる。そこで、本発明者は、各色のトナーを組み合せた各種の混色トナーを用いて画像を形成し、その画像上の色相変化から、各種混色トナーの限界混色率を求める実験を行った（詳しくは、後述する）。そして、この実験から、マゼンタトナーを固有色トナーとする現像器にイエロートナーが混入したときの画像の許容限界レベルは、該マゼンタトナーに対するイエロートナーの混色率が、６％の場合であることをつきとめた。そこで、この画像形成方法においては、マゼンタトナーに対するイエロートナーの限界混色率を６％とした。これにより、上記マゼンタトナーを固有色トナーとする現像器により形成されるトナー像の画像上の色相変化を許容レベル内にすることができる。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項２の画像形成方法において、上記固有色トナーとしてのシアントナーに対する、上記他の固有色トナーの色としてのマゼンタトナーの限界混色率を、７％としたことを特徴とするものである。
【００３１】
請求項４で述べた実験により、シアントナーを固有色トナーとする現像器にマゼンタトナーが混入したときの画像の許容限界レベルは、該シアントナーに対するマゼンタトナーの混色率が、７％の場合であることをつきとめた。そこで、この画像形成方法においては、シアントナーに対するマゼンタトナーの限界混色率を６％とした。これにより、上記シアントナーを固有色トナーとする現像器により形成されるトナー像の画像上の色相変化を許容レベル内にすることができる。
【００３４】
請求項６の発明は、少なくとも２色以上の画像の各色に対応する複数の潜像が形成される像担時体と、各画像色に対応した固有色トナーを供給して該像担持体上に形成された各潜像を顕像化する複数の現像器と、各現像器内の固有色のトナーにより顕像化した像担持体上の各色のトナー像を、被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段と、該トナー像を転写した後の像担持体上に残留した各色の未転写トナーを回収するクリーニング手段と、該クリーニング手段により回収した回収トナーを上記現像器に戻すトナー搬送手段とを有する画像形成装置において、請求項１、２、３、４又は５の画像形成方法により、上記各現像器の固有色トナーとリサイクルトナーとの混色率を制御して画像形成を行うことを特徴とするものである。
【００３５】
この画像形成装置においては、請求項１、２、３、４又は５の画像形成方法により画像形成が行われる。これにより、複数のトナーの混色による画質低下が抑制されるようになり、上記回収トナーをリサイクルトナーとして有効に再利用することができる画像形成装置を提供できるようになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置であるカラープリンタ（以下、単に、「プリンタ」という）に適用した実施の形態について説明する。図１に、本実施形態に係るプリンタ１０を搭載した複写機の全体的な概略構成を示す。プリンタ１０は、電子写真方式によるカラー画像形成を行うための、画像書込部１２、画像形成部１３、給紙部１４などから構成されている。図２は、このプリンタ１０の画像形成部１３のみの構成を示す概略構成図である。
【００３７】
まず、上記プリンタ１０の概略構成及び動作について説明する。図１及び図２において、プリンタ１０の画像書込部１２には、画像信号を元に上記複写機の画像処理部１で画像処理された画像信号が、画像形成用のマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、黒（ＢＫ）の各色信号に変換されて送信される。画像書込部１２は、例えば、図示のようなレーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系、及びミラー群などからなるレーザ走査光学系や、一次元もしくは二次元に多数のＬＥＤが配列したLEDアレイと、結像光学系からなる、ＬＥＤ書込み系などで構成されており、上記の各色信号に対応した４つの書込光路１２ＢＫ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃを有している。この画像書込部１２は、図２に示すように、画像形成部１３に設けられた各色毎の４個の画像形成ユニットの各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫに、各書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫを通して、各色信号に応じた画像の書込を行う。
【００３８】
画像形成部１３に設けられている各画像形成ユニットの、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、黒（ＢＫ）用の各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫとしては、通常ＯＰＣ感光体が用いられる。また、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫの周囲には、図２及び図３に示すように、帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６ＢＫ、画像書込部１２からのレーザ光の露光部、黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色用の現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫ、１次転写手段としての１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３ＢＫ、クリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＢＫ、及び感光体の表面の電荷を除電する除電装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４ＢＫ、等が配設されている。
【００３９】
ここで、上記現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫとしては、２成分磁気ブラシ現像方式の現像器を用いている。
また、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫと、各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３ＢＫとの間に介在するように、中間転写ベルト２２が張架されており、この中間転写ベルト２２には、各感光体上に形成された各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。
【００４０】
一方、転写紙Ｐは、上記プリンタ１０の給紙部１４、あるいは上記複写機の給紙バンク（図１参照）から給紙された後、図２に示すレジストローラ１７を介して、転写搬送ベルト５０に坦持される。そして、中間転写ベルト２２と転写搬送ベルト５０とが接触するところで、中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像が、２次転写手段としての２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。これにより、転写紙Ｐ上にカラー画像が形成される。このようにしてカラー画像が形成された転写紙Ｐは、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送される。そして、転写紙Ｐは、定着装置１５により、それに転写された画像が定着された後、プリンタ本体外に排出される。
【００４１】
上記２次転写時に転写紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。
このベルトクリーニング装置２５の下流側には、潤滑剤塗布装置２６が配設されている。この潤滑剤塗布装置２６は、固形潤滑剤２６ａと、中間転写ベルト２２に摺擦して固形潤滑剤２６ａを塗布する導電性ブラシ２６ｂとで構成されている。該導電性ブラシ２６ｂは、中間転写ベルト２２に常時接触して、中間転写ベルト２２に固形潤滑剤２６ａを塗布している。固形潤滑剤２６ａは、中間転写ベルト２２のクリーニング性を高め、フィルミィングの発生を防止し耐久性を向上させる作用がある。
【００４２】
上記各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫのそれぞれの表面は、画像の書き込みが行われる前に、各書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫの上流部位に設けられた各帯電装置１６ＢＫ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｃにより、約−７００Ｖに帯電されている。本実施形態にかかるプリンタ１０の帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６ＢＫとしては、導電性ゴムローラが用いられている。この帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６ＢＫとしての各ゴムローラは、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫに対して、５０μｍほどの距離をたもって、非接触で帯電を行うように設置されている。また、各ゴムローラには、約１ｋＨｚ、ピーク間電圧２ｋＶの交流電圧が印加されており、その中心値が約−８００Ｖ程度になるように設定されている。これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫの表面が、およそ−７００Ｖに均一帯電される。
【００４３】
なお、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫの表面を帯電させる帯電手段としては、上述のような非接触で帯電を行うものに限らず、例えば、導電性のゴムローラを各感光体，２１Ｍ，２１Ｙ，２１Ｃ，２１ＢＫに接触するように設置して帯電させる接触帯電、AC＋DC帯電、ACバイアスをかけずにDCバイアスのみを約−１４００Ｖ印加して各感光体を帯電するDCバイアスローラ帯電や、従来からよく用いられるコロトロンやスコロトロンを用いたコロナ帯電、ブラシ帯電などの帯電手段を用いることができる。
【００４４】
上述のようにして各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫの表面が帯電された後、各感光体２１ＢＫ，２１Ｍ，２１Ｙ，２１Ｃの表面に上記画像書込部１２から画像の書き込みが行われる。これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫの表面に、黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色画像に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色用の現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫによって現像される。
【００４５】
上記各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫは、図３に示すように、現像ローラ２０１、ドクタブレード２０２、２本のスクリュー２０３，２０４、トナー濃度センサ２０５、現像ケース２０６などで構成されている。ここで、現像ローラ２０１とスクリュー２０３，２０４との位置関係は、現像ローラ２０１よりもスクリュー２０３，２０４が斜め下方向に位置するようになっている。また、２本のスクリュー２０３，２０４は、それぞれ水平方向に並列に配設されている。さらに、現像ケース２０６には、２本のスクリュー２０３，２０４の間を仕切る仕切り板２０６ａが設けられており、この仕切り板２０６ａによって、現像ケース２０６が２室に仕切られている。また、該仕切り板２０６ａの奥側と手前側は、現像ケース２０６の各室内の現像剤が、２本のスクリュー２０３，２０４により循環搬送されるように切り欠かれている。
【００４６】
上記現像ケース２０６の感光体と対面する部分には開口部２０６ｂが形成されており、この開口部２０６ｂから現像ローラ２０１の一部が露出するようになっている。さらに、現像ローラ２０１、スクリュー２０３，２０４、ドクタブレード２０１は、図３に示すように、現像ケース２０６のスクリュー２０４の上部の空間が少し多めになるように配設されている。
各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫの現像ケース２０６には、上記各色画像に対応した静電潜像を現像するための黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色の現像剤が収容されている。ここでは、該現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとが分散混合された２成分現像剤を用いている。
【００４７】
各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫの現像剤は、互いに反対方向に回転する２本のスクリュー２０３，２０４により、上記仕切り板２０６ａの奥側と手前側の切り欠きを通して、現像ケース２０６の各室内を常時循環するように攪拌されながら搬送される。そして、この現像剤は、循環しながら攪拌搬送するスクリュー２０５によって、上記現像ローラ２０１に向けて供給される。現像ローラ２０１は、磁界発生手段であるマグネットローラ２０１ａと、このマグネットローラ２０１ａの外周を覆うように回転自在に装着された非磁性の現像スリーブ２０１ｂとで構成されている。
【００４８】
上述のようにして現像ローラ２０１に供給された現像剤は、マグネットローラ２０１ａの磁力と現像スリーブ２０１ｂの回転とにより、現像スリーブ２０１ｂの表面に汲み上げられて磁気ブラシ状に保持される。現像スリーブ２０１ｂの表面に磁気ブラシ状に保持された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの回転に連れ回りしながら現像ケース２０６の開口部２０６ｂに向けて搬送される。そして、この現像剤は、開口部２０６ｂの手前で、ドクタブレード２０２によって穂切りされて適正な量となるように計量された後、該開口部２０６ｂから露呈する現像ローラ２０１の表面と感光体の表面との間の現像領域へと送られる。
【００４９】
ドクタブレード２０２により穂切りされることによって上記現像領域への進行を阻止された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの表面に保持されている磁気ブラシ状の現像剤の外周に沿うようして、スクリュー２０５上に自重により落下して現像ケース２０６の循環搬送経路に戻される。この循環搬送経路に戻された現像剤は、２本のスクリュー２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュー２０５によって再び現像ローラ２０１に供給される。
【００５０】
一方、上記現像領域に送られた現像剤は、感光体上に形成された静電潜像にトナーが移行することにより該静電潜像を顕像化して、該感光体上にトナー像を形成する。つまり、上記現像スリーブ２０１ｂ上には、２．２５ｋＨｚ、ピーク間電圧約１ｋＶの交流電圧からなる現像バイアスが、中心値を−５００Ｖとして印加されている。この現像バイアスにより、感光体上の露光領域（帯電電位約−１５０Ｖ）との電位差によって、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されている現像剤中のトナーが感光体上に形成された静電潜像に移行する。
【００５１】
なお、上記静電潜像の顕像化の際に消費されなかったトナーとキャリアとからなる余剰の現像剤は、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されたままの状態で現像ケース２０６内に戻される。そして、現像スリーブ２０１ｂの表面のマグネットローラ２０１ａの磁力が作用していない部分で現像スリーブ２０１ｂから離れて、スクリュー２０５上に自重により落下する。これにより、この余剰の現像剤は、現像ケース２０６の循環搬送経路に回収され、２本のスクリュー２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュー２０５によって再び現像ローラ２０１に供給される。
【００５２】
このように、上記現像剤は、２本のスクリュー２０３，２０４により攪拌搬送されることにより、現像ケース２０６内を循環しながら、現像スリーブ２０１ｂに対する供給と回収とが繰り返される。ここで、上記感光体上の静電潜像を顕像化するための現像工程が繰り返し実行されて現像剤中のトナー消費が進行すると、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度が次第に低下することになる。そこで、各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫにおいては、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ２０５により検知している。そして、該トナー濃度センサ２０５の検知結果に基いて、該現像ケース２０６内の現像剤のトナー濃度が常時一定濃度になるように、図示しないトナー補給装置により該現像ケース２０６内に新規の補給用トナーを適時補給するように構成されている。
【００５３】
このようにして各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫ上に形成された各色のトナー像は、各感光体に対応して配置された各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３ＢＫにより、各感光体の表面に対して接触しながら回転する中間転写ベルト２２の表面上に、順次重ね合わされて１次転写される。つまり、中間転写ベルト２２を挟み込むように各感光体と対向して設けられた各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３ＢＫにより、各感光体と中間転写ベルト２２との間の１次転写領域に発生させた転写電界によって、感光体上のトナー像が中間転写ベルト２２上に静電的に転写される。本実施形態においては、導電性発泡ＥＰＤＭゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ・３０度，体積抵抗１０８Ωｃｍ）からなる１次転写バイアスローラに、約１．５ｋＶの電圧を印加して転写電界を発生させている。
【００５４】
上記中間転写ベルト２２としては、様々な材質のものを使用することが可能であるが、ここでは、耐久性に優れ、且つヤング率の高いポリイミド製のベルトや、表面平滑性に優れたＰｖｄｆベルト、もしくはポリウレタン樹脂層の上にポリウレタンゴム層を形成し、さらに該ポリウレタンゴム層上にフッ素成分を含有したコート層を形成して表面に弾性層を設けた多層構造ベルトなどを使用することが好ましい。特に、ポリウレタンゴム層上に弾性コート層を設けた多層構造ベルトは、表面が弾性を持つため、感光体表面や転写材表面との密着性が良く、１次転写性および２次転写性に優れている。また、中間転写ベルト２２としては、１０１０〜１０１２Ωｃｍ程度の体積抵抗を有し、トナーの載る部分の表面抵抗が１０１２／□以上の特性値を有する転写性に優れているものが好ましい。
【００５５】
上述のようにして、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト２２の表面に順次重ね合わされて１次転写されることにより、該中間転写ベルト２２上に４色のトナーからなるフルカラートナー像が形成される。そして、この中間転写ベルト２２上に形成されたフルカラートナー像は、上記レジストローラ１６により給紙されて上記転写搬送ベルト５０に坦持された転写紙Ｐ上に、２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。このようにしてフルカラー画像が２次転写された転写紙Ｐは、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送され、定着装置１５により２次転写画像が定着された後、プリンタ本体外に排出される。
この２次転写時に中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。その後、上記画像形成部１３の各色の画像形成ユニットによって次の画像形成が行われる。
【００５６】
次に、上記1次転写後の感光体上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＢＫについて説明する。本実施形態のクリーニング装置としては、図３に示すように、弾性体であるポリウレタンゴムのクリーニングブレード３０１と、導電性を有するファーブラシ３０２とを併用したものが用いられている。ファーブラシ３０２には、金属製の電界ローラ３０３が接触して配設されている。また、電界ローラ３０３にはスクレーパ３０４が接触して配設されている。
【００５７】
図３において、感光体上に残留したトナーは、まず、感光体の回転方向とは逆方向（カウンタ方向）に回転しているファーブラシ３０２によって、感光体上から掻き落とされる。このとき、ファーブラシ３０２に付着したトナーは、このファーブラシ３０２に対してカウンタ方向に回転している電界ローラ３０３に付着して取り除かれる。また、電界ローラ３０３に付着したトナーは、スクレーパ３０４により掻き落されて、クリーニングケース３０５内に集められる。ここで、電界ローラ３０３にはクリーニングバイアスが印可されており、このクリーニングバイアスによる静電気力によって、感光体上の残留トナーがファーブラシ３０２から電界ローラ３０３へと移動し、スクレーパ３０４により電界ローラ３０３から掻き落とされる。
【００５８】
このようにしてクリーニングケース３０５内に集められたトナーは、回収スクリュー３０６により、図示しない廃トナーボトル、あるいは該クリーニング装置が搭載されている画像形成ユニットの現像器に送られる。本実施形態のプリンタにおいては、上記回収スクリュー３０６によりクリーニングケース３０５内から回収したトナーを、対応する現像器に戻して再利用するようにしている。
【００５９】
また、上記各画像形成ユニットのクリーニング装置は、その回収スクリュー３０６の配設部位が、該クリーニング装置の下流側に隣接する画像形成ユニットの現像器のスクリュー２０３の上側の現像ケース２０６の部分に対して重なるように、それぞれ配設されている。これにより、各画像形成ユニットを互いに接近させて配置することが可能になり、プリンタ本体の小型化が可能になる。
【００６０】
更に、このプリンタにおいては、上記４色の全てのトナーを用いてフルカラー画像を形成するフルカラーモードの他に、例えば、イエローやシアンのみのトナーを用いて単色画像を形成する単色モード、イエローとシアンを組み合わせたグリーン画像やイエローとマゼンタを組み合わせたレッド画像、シアンまたはイエローに黒文字が載った、２色のトナーを使用して２色画像を形成する２色モードなどの画像形成モード、及び３色モードなどの画像形成モードにより画像形成を行うことが可能である。
【００６１】
ところで、上述したように、上記各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２２上に転写されるが、そのうちいくらかのトナーは転写されずに、それぞれの感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫ上に残る。この残ったトナーは各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫに備えられたクリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＢＫによって、個別に回収される。
【００６２】
このように、このプリンタ１０は、画像形成に用いる４色のトナーに対応した４個の感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫを備えており、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫ上に残った各色のトナーを、各クリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＢＫにより、個別にクリーニングして回収することができる。従って、このプリンタ１０では、各クリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０ＢＫにより回収した各色のトナーを、その色の各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＢＫ戻して、該回収トナーをリサイクルトナーとして容易に再使用することができる。
【００６３】
このようなタンデム方式のプリンタ１０では、それぞれの色のトナー像を形成する画像形成ユニットが独立しているので、理論的にはトナーの混色は生じないはずであるが、実際にはトナーの混色が生じている。このようなトナーの混色は、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１ＢＫから中間転写ベルト２２への転写時に生じる。
つまり、上記プリンタ１０において、例えば、２色目のトナー像が中間転写ベルト２２に転写されるときには、該中間転写ベルト２２上に１色目のトナー像が既に転写されている。このため、この１色目のトナー像の一部のトナーが、２色目のトナー像の転写時に中間転写ベルト２２から感光体へ逆転写することがある。そして、この感光体に逆転写したトナーは、２色目のトナー像が形成される感光体のクリーニング装置により、２色目の残留トナーとともに回収される。このようにして、２色目のクリーニング装置により回収された回収トナー内に、１色目のトナーが混入する。
【００６４】
このような混色トナーは、画質劣化を引き起す原因となるため、従来、限界混色率の高いブラックトナー用の現像器に全部混ぜて再使用したり、廃トナーとして廃棄したりしていた。しかし、上記混色トナーを現像器に全部混ぜて使用する場合には、該現像器内に収容されているトナーの消費量と、該現像器への混色トナーの供給量とのバランスをとるのが難しい。つまり、作像する画像の種類にもよるが、上述のようなカラー画像を形成するプリンタにおいては、原稿として写真画像等の黒色の少ないものが用いられる場合も多い。このため、上述のような混色トナーを現像器に戻してリサイクルトナーとして再利用すると、このリサイクルトナーの現像器への供給量が、消費したトナー量より多くなってしまうおそれがある。また、このような混色した回収トナーを、そのまま全部、各色の現像器に戻してしまうと、現像器中トナーの色相が、混色がない状態から大きく異なってしまうという問題が生じてしまう。
【００６５】
そこで、本発明者は、上記混色トナーにより形成した最終画像の色相に対する該混色トナーの混色率の関与について研究した。これにより、現像器内に収容されている固有色のトナーに対する異色トナーの混色率が、ある混色率以下であれば、上記最終画像の色相変化が許容できるレベルとなることを見出した。そして、この最終画像の色相変化が許容できる限界レベルに達したときの上記固有色トナーに対する異色トナーの混色率の値を限界混色率とし、各現像器内のトナー混色率を限界混色率以下に設定して画像を形成を行った。この結果、各現像器内のトナー混色率が上記限界混色率以下であれば、上記混色トナーによる色相変化を許容できる範囲の画像を得られることが判った。
【００６６】
（実施例１）
図１に示すプリンタ１０のマゼンタトナー用の現像器２０Ｍを使用して、次のような実験を行った。現像器２０Ｍに収容したマゼンタトナーとキャリアとからなる所定量の２成分現像剤中に、イエロートナーを混色した既知の混色率の混色トナーを用いて作像し、マゼンタトナー１００％のトナーで作像した場合の画像と、混色トナーで作像した場合の画像との色相差を計測した。この実験で使用した現像剤のマゼンタトナーとイエロートナーとの混合比と、作像された画像の色相の評価結果を表１に示す。なお、この実験では、フルーツの写真を原稿画像として、記現像剤により該画像をプリントアウトし、このプリントされた画像の色相を、該フルーツの色の変化により視覚評価した。
【表１】
0004700842.tif 000002
【００６７】
上記実験の結果、表１における剤Ｎｏ．１、２、３、４の現像剤を用いて作像した場合には、出力された最終画像の色相が許容できるレベルであることが判った。この色相が許容できるレベル以上の画像の視覚評価を「○」とした。また、表１における剤Ｎｏ．５、６の現像剤を用いて作像した場合には、出力された最終画像の色相が許容できるレベルより低くなることが判った。この色相が許容できるレベルより低い画像の視覚評価を「×」とした。上記剤Ｎｏ．１、２、３、４のマゼンタトナーに対するイエロートナーの混色率は、１％〜６％であった。そこで、マゼンタトナー中のイエロートナーの限界混色率を６％とした。
【００６８】
本発明者は、他の色の固有色トナーに対しても、異なる色のトナーを予め設定した混色率となるように混色させ、この各色のトナーを組み合わせた現像剤を用いて同様な実験を行って、各混色率における画像の色相差を測定した。この実験におけるトナーの混色率を横軸とし、測定した色相差を縦軸としたグラフを図４に示す。このグラフは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを混色させたさせたときの色相差を示すグラフである。色差の許容値をＡとすると、Ａの範囲にはいる混色条件で作像すればよいので、各色の限界混色率はＡと各線の交点のＸ座標で表される。
【００６９】
図４のグラフにおいて、Ｃ群はブラックトナーに対して各色のトナーを混色したもの、Ｄ群はイエロートナーにブラックトナーが混色したもの、Ｅ群はシアントナー及びマゼンタにブラックトナーが混色したもの、Ｂ群はその他の色のトナーを組み合わせたものである。
【００７０】
そして、上記グラフから各色のトナーの限界混色率を求め、これらのトナーに他の３色が混色したときの限界混色率の合計が最も小さいイエロートナーを第１色目、最も大きいブラックトナーを第４色目として画像を出力した。ここで、２色目はマゼンタトナー、３色目はシアントナーとした。この結果、マゼンタトナーへのイエロートナーの限界混色率を６％、シアントナーへのマゼンタトナーの限界混色率を７％、シアントナーのブラックトナーへの限界混色率を４０％として、フルカラー画像をプリントしたところ良好な画像が得られた。
【００７１】
なお、上記各色トナーの作像色順が異なる場合でも、同様に良好な画像を得ることができたが、この場合には、イエロートナー用の現像器におけるリサイクルトナーの消費量が少なくなった。これは、イエロートナーの限界混色率が最も低いため、このイエロートナーの作像順が下位になると、このイエロートナー用の現像器に戻すことが可能なリサイクルトナー量が極端に少なくなることによる。
【００７２】
ところで、上述のように、クリーニングにより回収した回収トナーをリサイクルトナーとして再使用する場合には、上記各現像器内のトナーの混色率が、上記限界混色率以下となるように、各現像器に供給するリサイクルトナーの供給量をコントロールすることが好ましい。
すなわち、上記プリンタの各現像器内のトナー量は、上記感光体上に形成された静電潜像に付着して消費されることで、徐々に減少していく。そこで、システムとしては、この消費により減少したトナーに見合った量の新規トナーを、各現像器内に順次補給することで、感光体上に形成された静電潜像への継続的なトナーの付着を実現している。
【００７３】
上記回収トナーをリサイクルトナーとして再使用する場合には、このリサイクルトナーと上記新規トナーとが各現像器に補給されることになる。そこで、本プリンタにおいては、各現像器に供給するリサイクルトナーと新規トナーとの総量が、各現像器におけるトナーの消費量と同じになるように調整して、各現像器内のトナー総量を一定にしている。この際、各現像器内に混入する異色のトナーは、上記リサイクルトナーにのみ含まれており、新規トナーには含まれていない。従って、このリサイクルトナーの供給量を適正にコントロールすることによって、各現像器内のトナーに対する他色のトナーの混色率をコントロールできるようになる。
【００７４】
また、図４のグラフに示したように、各現像器に収容されている固有色トナーと、該固有色トナーに混入する混色トナーとの色の組み合せによる、各現像器に収容されているトナーの混色率と、最終画像の色相の変化量との関係は、上記実験によって明らかになっている。そこで、本プリンタにおいては、各現像器に収容されているトナーの色と、該トナーに混入すると考えらえる作像順序が先のトナーの色との組み合わせによって、上記限界混色率を決めるようにする。
【００７５】
すなわち、上記各色のトナーの色の組み合わせによって、各現像器内のトナーと他色のトナーとが混色したときの最終画像への影響が異なる。この影響の強さは、各現像器内のトナーに対する他色のトナーの混色率を変化させたときの色差を定量化することで求めることができる。そこで、各現像器の限界混色率を、各現像器内に収容されているトナーの色と、中間転写ベルトの移動方向上流側の直前の現像器内に収容されているトナーの色との混色時の色相差より設定する。これにより、各現像器内の混色トナーにより形成された画像上の色相変化量、すなわち該画像の画質低下の度合を、上記許容限界レベル以下の範囲内に抑えることができるようになる。
【００７６】
上述したように、上記回収トナーをリサイクルトナーとして使用する場合には、各現像器内の混色トナーの割合が、上記限界混色率以下でなければ良好な画像が得られない。そこで、システムの各色トナーによる作像色順と上記限界混色率とについて考える。ここで、第１色目から第４色目までのリサイクルトナーの混色率をＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとし、各現像器の限界混色率をＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄとする。各色のトナーの全量がＴ（ｇ）であるとすると、各現像器に供給されるリサイクルトナー中の混色トナー量の合計は、Ｔ×Ｒを越えないように補給する必要がある。
【００７７】
つまり、上記リサイクルトナーの混色率が、各現像器とも全色一定であるとすると、限界混色率が小さい色のトナーが収容されている現像器では、そのリサイクルトナーの再使用が少量に制限される。また、上記中間転写ベルト２２上には残留トナーが存在しないものとすると、１色目のトナーが収容されている現像器では、トナーの逆転写による混色が生じないので、Ｐａがゼロであり、１色目のリサイクルトナーに関しては、全量をリサイクル使用することが可能である。従って、上記プリンタにおいて、４色の画像形成を行う場合には、他の３色に対する限界混色率が最も小さい色のトナーが収容されている現像器を、第１色目のトナー像を形成する現像器として配置することで、システム全体での各現像器のリサイクルトナー使用可能量を最大とすることが可能となる。
【００７８】
本プリンタにおいては、マゼンタトナーに対するイエロートナーの限界混色率を６％とする。また、同様に、シアントナーに対するマゼンタトナーの限界混色率は７％とする。これにより、実施例１の実験から明らかなように、良好な画像を得られるようになる。
【００７９】
また、本プリンタにおいては、各色のリサイクルトナーの供給量を、直前の上流色のトナー像の画像面積を示す値と、該トナー像の画像面積を示す値とより算出したリサイクルトナーの混色率とにより決定するようにしている。
上述したように、各色のトナーが収容された各現像器には、現像により消費された分のトナーが新たに補給される。この各現像器に補給されるトナーは、新規のトナーと、クリーニングにより回収されたリサイクルトナーとである。
従って、これら両トナーの補給量の配分を決定する際に、各現像器に戻されるリサイクルトナー中の上流色のトナーの混色率を、作像される画像の情報から推定することで、各現像器内のトナーに対する他色のトナーの混色率を、上記限界混色率以下に抑えることが可能となる。
【００８０】
（実施例２）
図１に示した複写機を使用し、２色目以降のトナー像を形成する各現像器に対して、図５に示すフローチャートに従って、上記リサイクルトナーと新規トナーの補給を行いながら画像形成を行った。なお、図５に示すフローチャートは、全ての現像器に適応する処理であるが、各現像器における処理は同様であるので、ここでは２色目の現像器のみにのみ着目して説明する。また、この複写機により出力されるフルカラー画像は、４色のトナーの組あわせで形成されている。
【００８１】
そこで、まず、図５のステップＳ１に示すように、２色目の色画像データから２色目のトナーの消費量ｔを推定する。次に、現像器中の混色率Ｐｖと、リサイクルトナー中の混色率Ｐｃとの関係が、Ｐｖ＞Ｐｃの関係にあるか否かを判断する（ステップＳ２）。
ここで、Ｐｖ＞Ｐｃの関係が成立する場合、つまり現像器中の混色率Ｐｖよりも、リサイクルトナー中の混色率Ｐｃが小さい場合には、該現像器で消費されるトナー量ｔと同量のリサイクルトナーを、該現像器内に供給する。一方、現像器中の混色率Ｐｖよりも、上記リサイクルトナー中の混色率Ｐｃが大きい場合には、リサイクルトナーを供給した後の該現像器中のトナーの混色率を、上記限界混色率を超えない範囲に抑えることができる、該現像器に追加可能な混色トナー量ｔｍを計算する（ステップＳ３）。
【００８２】
上記混色トナー量ｔｍは、現像器内の全トナー量×（限界混色率−現像器内の混色率）＋消費トナー量ｔ×Ｐｖで計算される。
また、二色目のトナー像の転写部において二色目の感光体に逆転写するトナーの量は、１色目のトナーの逆転写率をＧ、一色目の画像面積をＳａ、２色目の画像面積をＳｂ、転写率をＲとすると、Ｓａ×Ｒ×Ｇであり、このトナー量が、２色目の感光体のクリーニング部で、混色トナーとして回収される。
【００８３】
更に、２色目のトナー像のうち、中間転写ベルトに転写されずに、上記クリーニング部で回収されるトナーの量は、Ｓｂ×（１−Ｒ）となる。また、このときのリサイクルトナーの混色率は、Ｓａ×Ｒ×Ｇ／（（Ｓｂ×（１−Ｒ））＋Ｓａ×Ｒ×Ｇ）となる。従って、経時ｎ回の作像後では、Ｓａ×Ｒ×Ｇとが、それぞれｎ回足した値となり、これにより、ｎ回後の混色率を推定できる。この推定をもちいて、図５に示すフローチャートでの計算は行った。そして、図５のステップＳ４において、ｔｍ／Ｐｃ＞ｔを判断し、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ５に示すように、全ての消費トナー量ｔをリサイクルトナーから補給し、Ｎｏの場合には、ステップＳ６に示すように、ｔｍ／Ｐｃをリサイクルトナーから、ステップＳ７に示すように、残りを新規トナーから補給する。
【００８４】
そして、このようなトナー補給の処理後、ステップＳ８に示すように、上記現像器内の混色トナーの変化量を見積もり、ステップＳ９に示すように、現像器中の混色率Ｐｖの値を更新する。このような処理を用いて、１００枚の画像を出力して、１０枚毎の色相差を測定した結果、全ての画像の色相差が許容範囲内（本実験は許容範囲の色相差を５として、限界混色率を設定した）の値であり、良好な画像が得られた。
ここで、上記の処理は、画像を１枚出力する毎に処理をしてもよいが、予め設定した所定枚数のプリントを出力する毎、あるいは、センサにより必要性が検知された毎に処理するようにしてもよい。この場合、上記画像面積を積算して用いることで同様の処理が行える。
【００８５】
なお、ここでは、中間転写ベルト２２を使用するプリンタに本発明を適用した場合を例示したが、装置本体のレイアウトや、求められる精度、大きさなどから、中間転写ドラム方式の画像形成装置に本発明を適用しても構わない。また、転写紙をベルトやドラムで搬送して、各感光体から直接転写していく直接転写方式の画像形成装置に本発明を適用してもよい。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、各現像器内でのトナーの混色率が限界混色率以下であるので、形成される画像の色相の変化を許容幅内にすることが可能になる。
【００８７】
更に、各現像器内でのトナーの混色率が限界混色率以下となるように、リサイクルトナーが現像器に供給されるので、リサイクルトナーの過剰供給により現像器内のトナー混色率が限界混色率を越えることを防止できるという優れた効果がある。
【００８８】
特に、請求項２の発明によれば、限界混色率が現像器の色と混色した色の組み合わせによって決定されるので、画像上の色相変化量を許容値内にすることが可能となるという優れた効果がある。
【００８９】
また、請求項３の発明によれば、他の３色のトナーに対する限界混色率の合計が低い順に、画像形成が行われるので、より多量のリサイクルトナーの再使用が可能となるという優れた効果がある。
【００９０】
また、請求項４の発明によれば、マゼンタトナーに対するイエロートナーの限界混色率が６％であるので、画像上の色相変化を許容値内にできるという優れた効果がある。
【００９１】
また、請求項５の発明によれば、シアントナーに対するマゼンタトナーの限界混色率が７％であるので、画像上の色相変化を許容値内にできるという優れた効果がある。
【００９３】
請求項６の発明によれば、複数のトナーの混色による画質低下が抑制されるようになり、上記回収トナーをリサイクルトナーとして有効に再利用することができる画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る実施形態に係るプリンタを搭載した複写機の全体的な概略構成を示す概略構成図。
【図２】上記プリンタの画像形成部のみの構成を示す概略構成図。
【図３】上記画像形成部に設けられている画像形成ユニットの構成を示す概略構成図。
【図４】イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを混色させたさせたときの色相差を示すグラフ。
【図５】上記プリンタにおけるリサイクルトナーと新規トナーの補給処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０      プリンタ
１２      画像書込部
１３      画像形成部
１４      給紙部
１５      定着装置
１６ＢＫ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｃ      帯電装置
１７      レジストローラ
２０ＢＫ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ      現像器
２１ＢＫ，２１Ｍ，２１Ｙ，２１Ｃ      感光体
２２      中間転写ベルト
２３ＢＫ，２３Ｍ，２３Ｙ，２３Ｃ      １次転写バイアスローラ
２４ＢＫ，２４Ｍ，２４Ｙ，２４Ｃ      除電装置
２５      ベルトクリーニング装置
２６      潤滑剤塗布装置
２７      露光部材
２８      除電部材
３０ＢＫ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ      クリーニング装置
５０      転写搬送ベルト
６０      ２次転写バイアスローラ
２０１      現像ローラ
２０１ａ      マグネットローラ
２０１ｂ      現像スリーブ
２０２      ドクタブレード
２０６      現像ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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