(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、
中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、リサイクルトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを現像手段に供給する以前に混合する混合手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、前記混合手段は篩い状の部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の前記混色率検知手段は、リサイクルトナーの反射濃度を測定する装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の前記混色率検知手段は、画像信号より混色率を算出する演算手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４記載の画像形成装置において、リサイクルトナーと新規トナーの現像手段への供給の割合を一定に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、
中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、前記現像手段中のトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの検知信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを現像手段に供給する以前に混合する混合手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、前記混合手段は、篩い状の部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項８記載の画像形成装置において、前記混色率検知手段は、現像手段に含まれる現像スリーブ上の反射濃度を測定する装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
複数の像担持体表面を帯電させ、露光することで、静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させて顕像化し、該顕像を中間転写体上に重ねて転写し中間転写体上にトナー像を形成し、該トナー像を転写紙に転写する事で画像を得る画像形成方法であって、像担持体上に残った中間転写体上に転写しなかったトナーを各像担持体に備えてあるクリーニング装置でクリーニングするものにおいて、中間転写体上に転写される順番が２色目以降のトナーに関しては、各々の色のクリーニング装置で回収されたリサイクルトナーと新規トナーの両方を該静電潜像の顕像化に使用し、リサイクルトナーの混色率を混色率検知手段で検知し、検知した混色率の信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定し、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を変化させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の画像形成方法において、リサイクルトナーと新規トナーを混合した後、現像装置に供給することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の画像形成方法において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々の供給口から現像手段に供給することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の画像形成方法において、現像手段へのトナー供給の必要性が生じたときに、新規トナーとリサイクルトナーを一定の割合で該現像手段に供給することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の画像形成方法において、混色率検知手段で検知した混色率の信号に基づきリサイクルトナーの供給量を決定し、リサイクルトナー供給量を変化させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】
請求項１３又は１７記載の画像形成方法であって、混色Ａ＋Ｂのトナーに対し、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射し、反射光強度を受光部により測定し、既知の混色率の色Ａ＋Ｂに対する反射率のデータと比較することにより、混色率を判断することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置及び方法に関し、更に詳しくは、各色毎に現像装置と像担持体とクリーニング装置とを備えるものにおいて、クリーニングにより回収されたトナーを再使用する画像形成装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置では、３色あるいは４色のトナー像を像担持体上に形成し、中間転写体あるいは転写体上に重ねることによりフルカラー画像を形成している。４色のトナー像の形成を一つあるいは二つの像担持体で順番に行う方式と、４色それぞれについて像担持体と像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、像担持体をクリーニングするクリーニング装置を持つ方式とがあり、後者は通常、中間転写体あるいは転写ベルトに対し、移動方向に直線状に各色を配置した、所謂タンデム方式と称されている。斯かるタンデム方式は、４色のトナー像形成を同時に行えるため高速化に優れ、さらに、各色に対して像担持体のクリーニング装置を備えるため、各像担持体からクリーニングされた回収トナーを、再び作像に使用するリサイクル利用が容易である。また、カラー画像形成装置においては、色数が多いことと、白黒に比べて写真原稿の様に画像面積率が大きい原稿が出力されることが多いため、省資源、省スペース、ランニングコスト低減の点からトナーのリサイクルが極めて重要である。
しかし実際には、いくつかの問題点がある。一つは、より下流側の色のプロセスへの上流側の色の混色である。斯かる混色の問題に対しては、既にいくつかの対策が提案されている。即ち、特開２０００−２４２１５２公報では、上流側の像担持体から中間転写体に転写する際の放電により、中間転写体上に転写したトナーの一部が正常の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下流側の色のトナーを転写する際、逆に像担持体に転写してしまうことに原因があると考え、逆転写したトナーを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、像担持体での混色を防止している。
この方法では、従来不要であった回収手段を各感光体近くに設ける必要があり、スペース、コストの点で不利であり、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。ほぼ電荷「０」に近いトナーが多く、前記の回収手段で完全には回収できず混色を防止できない。
【０００３】
又、特開平１０−２９３４３２号公報では、装置構成はタンデムではないが、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。除電の程度を調節する事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。除電が少ないと放電が生じ、逆転写による混色は防止できない。このように、混色を完全に防止すること非常に困難である。
更に、特開平８−６３０６７号公報及び特開２０００−２６７３６６公報では、クリーニング装置で回収されたトナーの問題点として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プロセス条件を適正化するものを提案しているが、混色状態に着目し検知または予測しリサイクルトナーを使いこなす提案ではない。つまり、目的が異なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の各従来技術に開示された技術内容は、いずれもスペース、コストの点で不利であったり、トナーの帯電の不安定性があったりして、混色を総じて制御するにまでは至っていない。
本発明は斯かる問題点を解決することを企図するもので、混色したリサイクルトナーを混色量に関わらず再使用することで、新規トナーとの量を調整し、形成した画像の色再現の変化をコントロール可能とすることを目的とする。
より具体的には、第１に新規トナーと混色したリサイクルトナーとを混合する混合手段により、新規トナーと、混色したリサイクルトナーを良好に混合し、トナーの部分的な混色ムラを生じさせない装置を提供することを目的とする。
又、上記画像形成装置において、新規トナーと混色したリサイクルトナーとを混合する手段を、篩い状の部材を持つ手段とすることにより、より確実に混合が可能であり、部分的な混色ムラを防止する装置を提供することを目的とする。
更に、上記装置において、新規トナーと、混色したリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を具備することにより、混色量の調節容易にする装置を提供することを目的とする。
ついで、リサイクルトナーの供給量を可変できる供給装置を持つことにより、混色が過剰になることを回避する装置を提供することを目的とする。
又、リサイクルトナーの混色率を直接測定することで、供給量決定の精度を増す装置を提供することを目的とする。
又、リサイクルトナーの混色率検知手段を画像信号より算出することによって、混色率の検知のための測定等が不要になり、特別なスペースの確保が不要となる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
リサイクルトナーと新規トナーとの現像手段への供給の割合を一定に構成することにより、簡易な構成でリサイクルトナーと新規トナーを使用し良好な画像を得る装置を提供することを目的とする。また、トナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定部と、該トナー供給量決定部の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置を、現像手段中に持つことで混色が過剰になることを回避する装置を提供することを目的とする。現像手段中の混色率を検知する混色率検知手段は、現像手段に含まれる現像スリーブ上の反射濃度を測定する装置であることによって、現像手段中の混色率を精度良く知ることを可能とし、調整の精度を向上させる装置を提供することを目的とする。本発明におけるトナーの混色率検知手段は、トナーの混色率を測定する装置であって、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射する光源と、該波長の光の強度を測定する受光部とからなることにより、色Ａと色Ｂの混色率を容易に検知する手段を提供することを目的とする。請求項１８記載の混色率検知手段で検知する方法において、混色Ａ＋Ｂのトナーに対し、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射し、反射光強度を受光部により測定し、既知の色Ａの反射率と比較することにより、混色率を判断することを特徴とするトナー混色率測定方法により、色Ａと色Ｂの混色を容易に検知する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、リサイクルトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを現像手段に供給する以前に混合する混合手段を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記混合手段は、篩い状の部材を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の前記混色率検知手段は、リサイクルトナーの反射濃度を測定する装置であることを特徴とする。
【０００７】
請求項６の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の前記混色率検知手段は、画像信号より混色率を算出する演算手段であることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、リサイクルトナーと新規トナーの現像手段への供給の割合を一定に構成したことを特徴とする。
請求項８の発明は、複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、
中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、前記現像手段中のトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの検知信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有することを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを現像手段に供給する以前に混合する混合手段を有することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載の画像形成装置において、前記混合手段は篩い状の部材を有することを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１２の発明は、請求項８記載の前記混色率検知手段は、現像手段に含まれる現像スリーブ上の反射濃度を測定する装置であることを特徴とする。
請求項１３の発明は、複数の像担持体表面を帯電させ、露光することで、静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させて顕像化し、該顕像を中間転写体上に重ねて転写し中間転写体上にトナー像を形成し、該トナー像を転写紙に転写する事で画像を得る画像形成方法であって、像担持体上に残った中間転写体上に転写しなかったトナーを各像担持体に備えてあるクリーニング装置でクリーニングするものにおいて、中間転写体上に転写される順番が２色目以降のトナーに関しては、各々の色のクリーニング装置で回収されたリサイクルトナーと新規トナーの両方を該静電潜像の顕像化に使用し、リサイクルトナーの混色率を混色率検知手段で検知し、検知した混色率の信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定し、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を変化させることを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の画像形成方法において、リサイクルトナーと新規トナーを混合した後、現像装置に供給することを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１３記載の画像形成方法において、新規トナーとリサイクルトナーとを別々の供給口から現像手段に供給することを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１５記載の画像形成方法において、現像手段へのトナー供給の必要性が生じたときに、新規トナーとリサイクルトナーを一定の割合で該現像手段に供給することを特徴とする。
請求項１７の発明は、請求項１３記載の画像形成方法において、混色率検知手段で検知した混色率の信号に基づきリサイクルトナーの供給量を決定し、リサイクルトナー供給量を変化させることを特徴とする。
請求項１８の発明は、請求項１３又は１７記載の画像形成方法であって、混色Ａ＋Ｂのトナーに対し、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射し、反射光強度を受光部により測定し、既知の混色率の色Ａ＋Ｂに対する反射率のデータと比較することにより、混色率を判断することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る画像形成装置は、複数の像担持体をもち、各像担持体が、帯電、現像、転写、クリーニング部をもち、像担持体上にトナー像を形成したのち、中間転写体にトナー像を重ね転写し、更に中間転写体上のトナー像を転写体上に転写して画像を得る所謂タンデム方式の画像形成装置である。
像担持体上に形成されたトナー像は、中間転写体上に転写されるが、そのうちいくらかのトナーは転写されずに像担持体上に残る。この残ったトナーは各像担持体に備えられたクリーニング部によって回収される。像担持体が色の数だけあるタンデム方式の場合、各クリーニング部では各色のトナーをクリーニングするので、その色の現像装置にクリーニングで回収したトナーを回収し、再使用することが容易である。
しかし、理想的にはそれぞれの色のシステムが独立していて混色しないことが望ましいのであるが、現実的には混色が生ずる。それは、感光体から中間転写体への転写の時に生じる。タンデム方式の２色目以降のトナーを中間転写体へ転写するとき、中間転写体上には中間転写体移動方向上流側で転写された色のトナーが載っている。この上流色のトナーが下流色の転写時に中間転写体から像担持体へ逆転写し、この逆転写されたトナーが下流色のクリーニングで回収され、下流側のクリーニング装置で回収されたトナーには上流色のトナーにより、混色が生じている。混色があるトナーの場合、全部ブラックトナーへ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。
ブラックトナーに全部混ぜる場合には、消費トナーと現像器への供給トナーのバランスをとるのが難しい。作像する画像の種類によるが、原稿として写真画像等黒の少ない物が用いられる場合も多く、混色したリサイクルトナーの供給が消費したトナー量より多くなる様な逆転現象も生じる可能性がある。混色したクリーニング回収トナーをそのまま全部、各色の現像装置に返したのでは、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点が生じた。
本発明者は、最終画像の色相に対するトナーの混色率の寄与を研究した結果、混色したリサイクルトナーと新規トナーの使用をバランスする事で、許容できる範囲の色相変化にし、トナーの再使用も可能にすることができることを見いだした。そのための、装置形態として、混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の色の現像手段に供給する経路とをもつことを特徴とする画像形成装置が有効であることを見出した。
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づきより詳細に説明する。
図１に示す装置で本発明に関する実験を行った。図１において、ドラム状の感光体１は、左から順に、感光体１ａ、感光体１ｂ、感光体１ｃ、感光体１ｄである。感光体回りの作像部はすべて各感光体ともに同様に備えているため、感光体１ａについてのみ説明する。感光体１ａは反時計回りに回転する。感光体１ａは、帯電装置４、書き込み装置５、現像装置（現像手段）２、クリーニング装置（クリーニング手段）３を有している。感光体１ａ上に現像されたトナー像は、ベルト状の中間転写体６上に転写される。中間転写体６上には更に、感光体１ｂ、感光体１ｃ、感光体１ｄでトナーが転写され、中間転写体６上にはフルカラーの画像が形成される。このフルカラー画像は転写部（転写手段）７で転写材に転写され、転写材は定着部８で加熱されて定着する。一方、感光体１ａ上で中間転写体に転写しなかったトナーは感光体上に残り、クリーニング装置３で回収される。ここでは最も左側の作像に付いて記したのであるが、他の作像もほぼ同様である。但し、感光体から中間転写体へのトナー像の転写の際、すでに中間転写体上にはより上流で転写されたトナー像が存在し、このトナー像が下流側の感光体に逆に転写してしまう点が異なっている。左から数えて２色目の感光体１ｂについて考える。感光体１ｂから中間転写体６上にトナーが転写される際、中間転写体上にはすでに感光体１ａから転写されたトナーが載っている。感光体１ｂから中間転写体６へのトナーの転写の際、中間転写体と感光体１ｂは密着し、中間転写体上にすでにあるトナーの一部は、感光体１ｂに逆に転写する。感光体１ａがイエロー（Ｙ）、感光体１ｂがマゼンタ（Ｍ）用の作像部であるとすると、感光体１ｂ上から中間転写体上へのトナー像転写後には、転写残トナーである本来のマゼンタトナーと、逆転写トナーである上流側の色であるイエローのトナーが存在し、両者はクリーニング装置３でクリーニングされる。クリーニング装置３で回収されたリサイクルトナーは、イエローとマゼンタが混ざった混色トナーとなっており、このトナーをマゼンタ現像器２に供給し再び現像に使用しようとした場合、現像器２中にはイエローが混ざる。
【００１１】
図２は本発明のトナー補給経路の説明図である。図２に、図示していないクリーニング装置から、トナーを現像装置２０に送る回収経路２４と、新規トナーを現像装置に送るトナー補給経路２７を示す。この図では、装置本体の裏側にクリーニング装置から現像装置への回収経路２４が、装置の前側にはトナーボトル２６が配置され、新規トナーを現像装置へ送る補給経路２７が設けられている。両方のトナー搬送経路から現像装置に送られるトナー量を適宜コントロールすることにとり、混色が過剰となることを防止できる。混色の程度は、混色率と色差の関係から決められ、目標とする色差によって、混色の程度を決定する。本実施例では、混色率１０％以内を目標として制御した。リサイクルトナーと、新規トナーの現像器への供給量の比率を１：１０とし、原稿は、風景、人物、カタログ、をプリントした。装置の色順は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、マゼンタに対して前述のリサイクルを行った。従って、マゼンタに対するイエローの混色を評価した。原稿に対して、それぞれ１０００枚ずつのプリントを行い、１００枚毎に色差を計測した結果、すべて目標色差以内であった。この実施形態により、請求項４記載の画像形成装置において、請求項７記載のように、リサイクルトナーと新規トナーの現像手段への供給割合を一定に構成することで、簡易な構成でもリサイクルトナーと新規トナーを使用し良好な画像を得ることが可能となる。色の違うトナーの混色を一定の割合に構成してかつ、現像手段中の混色トナーの濃度が過剰にならないようにするには、リサイクルトナーの混色率が非常に高い場合を想定して設定すればよい。リサイクルトナーの混色率が１００％である場合でも過剰にならないように装置を設定すれば過剰になる可能性はない。リサイクルトナーの消費量は少なくなるが、一定の割合で消費される。
【００１２】
更に、請求項８記載の画像形成装置においても、現像手段中のトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーの供給量を決定するリサイクルトナー供給量決定部と、該リサイクルトナー供給量決定部の決定に従って、リサイクルトナーの供給量を可変できる供給装置を持つことで、リサイクルトナーの混色率によって供給の調整が可能となり、混色が過剰になることを防止できる。ここで図５のブロック図で示される処理と同様の処理を行う。ただし、ブロック図内の混色率検知手段で検知される混色率は、本発明においては、現像手段内の混色率である。請求項８記載の現像手段中の混色率を検知する混色率検知手段は、請求項１２記載のように、現像手段に含まれる現像スリーブ上の反射濃度を測定する装置にすると、現像スリーブ上は一定量のキャリア＋トナーが搬送されるようになっているため、精度の良い測定が行える。
【００１３】
新規トナーと混色したリサイクルトナーを現像装置に投入する以前にトナーを混合する手段を持つ装置を持つことにより、混色トナーが均一に分布し、不均一な混色による色むらが目立つことを防止する。この現象を実証する装置を図３に示す。現像装置３０の現像スリーブ３１は、画像形成時には図面上で反時計回りに回転する。キャリアとトナーの攪拌のためのスクリュー３２の２本のスクリューは互いに異なる方向に回転する。リサイクルトナー供給部３６と新規トナー供給部３７から、現像装置のプレ攪拌部３３へ両トナーが供給される。リサイクルトナーと新規トナーを混合するプレ攪拌部３３、リサイクルトナーと新規トナーを攪拌するためフィン３８があり、回転することによりトナーを混合する。プレ攪拌部３３から現像装置へトナー供給ローラ３９があり、スポンジ状のローラ３９が回転することによりトナーを供給する。ここに混色率を検知する測定部３５がある。この装置を使用し、性能を評価する実験を行った。リサイクルトナー供給部３６からはマゼンタトナーを、新規トナー供給部３７からはシアントナーを供給し、現像器にトナーを補給した。現像器にはシアントナーが入っている。評価が容易なように、リサイクルトナー側と新規トナー側から同量のトナーを補給した。このような補給方法で補給をしながら、ベタ作像を行った。１００枚の作像を行ったが、最初はシアンの単色画像であったものが徐々に色相がマゼンタ側にシフトし、最終的に均一なブルーの画像となった。一方、プレ攪拌部３３を持たず、直接現像器にリサイクルトナーと新規トナーを入れた場合、１０枚程度プリントしたあたりから、部分的にマゼンタが混ざり、１枚のプリント内での色むらが目立った。１００枚プリントするうちに、徐々に全体がブルーに近づいていき色むらは目立ちにくくなった。この実験の結果から、混色トナー量が少ない場合、混ざり方のムラはかえって目立ち、実使用の混色率では、混色トナーの十分な分散が重要であることがわかり、本実施例の装置を用い充分な混合が可能であることが分かった。
【００１４】
新規トナーと混色したリサイクルトナーとを混合する混合手段を篩い状部材にすることにより、それぞれのトナーを分散、混合させ、トナーに対し強いストレスを与えずに良好な混合が可能になる。この実験装置を図４に示す。ほとんどの構成は図３の現像装置と同様で、同一の番号で示してある。篩４０が、図におけるフィン３８によるリサイクルトナーと新規トナーの混合に相当する。篩４０上にトナーを補給し、篩４０を通して混合されることで、両トナーをより細かくして混合できるとともに、メカ的ストレスが少ないためにトナーが劣化し難いメリットがある。この装置を使用して図３の形態と同様の混色実験を行った結果、良好な色均一性が得られた。また図２の実施例の装置により、新規トナーと混色トナーを別々に現像手段に供給する事で、混色量の調整が容易になり、供給が別々であるため、制御によって必要な量だけ、各トナーの補給を稼働させることが可能で、現像装置内のトナーの状態を、少ない時間遅れで調整できる。
【００１５】
リサイクルトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーの供給量を決定するリサイクルトナー供給量決定部と、該リサイクルトナー供給量決定部の決定に従って、リサイクルトナーの供給量を可変できる供給装置を持つことで、リサイクルトナーの混色率によって供給の調整が可能となり、混色が過剰になることを防止できる。この実施形態のブロック図を図５に示す。混色率検知手段５１、リサイクルトナー供給量決定部５２、リサイクルトナー供給装置５３、新規トナー供給装置５４から成る。混色率検知手段５１は、センサーのコントローラを含み、センサーの検知信号から、リサイクルトナーの混色度合いをレベルに分け、レベルを示す信号Ｄをリサイクルトナー供給量決定部５２に送る。リサイクルトナー供給量決定部５２では、混色率検知手段５１から送られた信号Ｄに基づき、リサイクルトナーと新規トナーの供給量に対応する信号Ｓ１、Ｓ２をそれぞれリサイクルトナー供給装置５３、新規トナー供給装置５４に送る。このような装置でリサイクルトナー供給量を制御することで、過剰な混色が生じること無く、画像形成が可能であった。
【００１６】
リサイクルトナー供給量決定部内の処理例を示す。リサイクルトナー供給量決定部５２には、混色率を示すデータＤが入力される。入力信号Ｄに対し、リサイクルトナー供給に対応する信号Ａ１と新規トナー供給に対応する信号Ａ２の組み合わせを選択する。組み合わせの選択は、テーブル１に従う。Ａ１とＡ２との組み合わせは、合計の値が一定になるようになっており、組あわせを選択することで、リサイクルトナーと新規トナーの供給量の比を変化させる。一方トナーの供給は、図示しない補給トナーの総量を決定する装置によって、総量が決められる。総量に対応する値Ｎによって、各リサイクルトナー供給部５３と新規トナー供給部５４に送られる供給量を示すデータＳは、
Ｓ１＝Ａ１＊Ｎ
Ｓ２＝Ａ２＊Ｎ
として計算され、それぞれリサイクルトナー供給装置と、新規トナー供給装置に送られる。補給量の総量にＮが対応し、常にＡ１、Ａ２に同じＮを乗じてＳ１、Ｓ２とすることで、リサイクルトナーと新規トナーの供給比率は、Ａ１：Ａ２となる。具体的には、Ｓ１、Ｓ２の値は、トナー供給装置の回転時間に対応し、供給量をコントロールしている。このとき混色率を示すデータＤとして、リサイクルトナーの反射濃度を示すデータを用いた。リサイクルトナーの反射濃度は、図２中の２９で測定し、データＤをリサイクルトナー供給量決定部に送っている。リサイクルトナーの反射濃度を測定する手段は、光源と、光量を検出するセンサーである。このように請求項１記載の構成の装置において、リサイクルトナー混色率の検知手段５１は、リサイクルトナーの反射濃度を測定する装置であることによって、リサイクルトナーの混色率を直接知ることができ、精度がよい制御ができる。リサイクルトナーの混色率を知るための手段として、直接測定するもので、仮定に基づく計算、アルゴリズムが介在しないため、精度が高い情報が得られる。
【００１７】
（実施形態１）請求項１記載のリサイクルトナー混色率検知手段を、請求項６記載のように、画像信号より算出する演算部（演算手段）にすることによって、検知のためのセンサーの設置等がなく、特別なスペースの確保が不要になる。これを以下に示す実施形態により説明する。リサイクルトナー中の混色率Ｐｃは、２色目の作像部について考えるとすると、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として説明する。二色目の作像部で二色目の感光体に逆転写するトナーの量は、Ｓａ＊Ｒ＊Ｇであり、これが２色目のクリーニング部で回収される。また、２色目の作像に関して、クリーニングに回収されるトナーの量は、面積Ｓｂ＊（１−Ｒ）である。このときＳａ＊Ｒ＊Ｇ／（（Ｓｂ＊（１−Ｒ））＋Ｓａ＊Ｒ＊Ｇ）がリサイクルトナーの混色率である。経時ｎ回の作像後ではでは、Ｓａ＊Ｒ＊Ｇとがそれぞれｎ回たした値となり、同様にｎ回後の混色率を推定できる。システムの逆転写率と転写率をあらかじめ入力する必要があるが、この値を、たとえば温度・湿度等の環境データや、感光体や転写ベルト等の稼働枚数等の経時データなどにより、変化させることも、可能であり、より推定の精度は向上する。この推定を図５に示した処理の混色率検知に使用し、図１に示した装置で作像をおこなった。色の順序は、中間転写ベルトに対する転写順としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであるので、生じる混色は、マゼンタ内のイエローの混色、シアン内のマゼンタの混色、ブラック内のシアンの混色である。これらの混色に注目して評価した。１０００枚のプリント後でも、色の変化は気にならない程度であった。
【００１８】
図３に示した現像手段内の混色率の測定は、濃度センサー３５による。図では、現像器のドクターブレード３４を抜けたあとの、現像スリーブ上の濃度を測定している。現像装置内の別の部分で測定を行っても良い。測定は、光を照射し、反射光強度を測定することで、混色の量を推定する。図はキャリアとトナーの混合体がスリーブ内の磁力によってブラシ状になり現像する２成分現像装置であり、スリーブ内のマグネットの配置により、磁力線の分布が構成され、磁力線にそってキャリアが配置する。そのため、穂が立った部分と寝た部分がある。この寝た部分で測定を行う。現像装置内部（ドクターブレードより内部）に測定部を設けた場合、測定装置が汚れやすくなる。ドクターブレードを抜けた後の穂立ちが寝ている部分の場合、キャリアとトナーはスリーブに拘束され、飛散による測定部の汚れが生じにくい。また、測定の原理として、正反射光を測定する方法と、乱反射光を測定する方法があり、この例では正反射光を用いている。正反射光を用いる場合、スリーブの表面の反射率が高いときにノイズが大きくなる。
【００１９】
本実施形態では、スリーブ表面はサンドブラスト処理であり、穂立ちが寝た部分で測定するためキャリアが密集しており、良好な測定が行えた。図３の位置に配置した測定部からの値をデータＤとして、実施例４に示す装置でコントロールを行い、連続して画像形成を行ったところ、１０００枚のプリントとも、色味の変動が少なく良好な画像が得られた。
上記のトナーの混色率検知手段は、トナーの混色率を測定する装置であって、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射する光源と、該波長の光の強度を測定する受光部とからなることにより、色Ａと色Ｂの混色率を容易に検知する装置である。混色による色相の変化は、分光反射率の違いとして検出できる。光源の波長を変化させながら、反射率を計測した例を図６、図７に示す。図６はシアンに対してマゼンタを混色させた場合、図７はマゼンタに対してイエローを混色させた場合である。曲線ａは混色がない場合、曲線ｂは混色した場合である。混色により、変化が現れる波長が限られていることがわかる。この波長の光源を使用し、反射率から混色率を測定する事ができる。波長を選ぶ方法としては、レーザー等の単一波長の光源を使用する方法、白色光源に対しフィルタをかけることで波長を制限する方法がある。
【００２０】
白色光源に、５００ｎｍより短波長を透過するフィルタを挿入し、マゼンタにイエローを混合したときの反射率を測定した。結果を図８に示す。横軸がイエローの混色率、縦軸が、混色率が０％の時の値を１として規格化した値である。反射率は、混色率５０％程度でほぼ飽和するが、プロセス上制御に使用するのは、５０％以下の混色率であるので、問題がない。このグラフに従って、反射率から混色率を求め、実施形態１の混色率を示すデータＤとして用い、実験を行った。Ｄとして用い、下記に示すテーブル１を使用する。本測定の１がテーブル１では、０から７の８段階に分かれているので、簡易的にリニアに配分し、本測定の値をＴとして Ｄ＝Ｔ＊８−１の値を、入力した。この形態で連続プリントを行ったが良好な画像が得られた。（テーブル１）
0004739582.tif 000002
同様に、シアンに対する、マゼンタの混色の反射率を示す結果図９の様に測定され、これを用い同様に制御を行ったところ、良好であった。光源として、短波長のＬＤ、ＬＥＤを用いることも可能であり、図３の装置の測定部３５にＬＤを用いた測定器を装備し、混色率の検出を行ったところ、良好に混色率が検出できた。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１によれば、複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、リサイクルトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有するので、新規トナーとの量を調整して使用できるため、混色したリサイクルトナーを混色量に関わらず再使用する事が可能となるとともに、形成した画像の色再現の変化をコントロールが可能となり、混色が過剰になることが回避できる。
請求項２によれば、請求項１記載の装置において、新規トナーと混色したリサイクルトナーとを現像手段に供給する以前に混合する混合手段をもつので、新規トナーと混色したリサイクルトナーを良好に混合し、トナーの部分的な混色ムラを生じさせない。
請求項３によれば、請求項２記載の画像形成装置において、新規トナーと混色したリサイクルトナーとを混合する手段は、篩い状の部材を有するので、より確実に混合が可能であり、部分的な混色ムラを防止できる。
請求項４によれば、請求項１記載の装置において、新規トナーと混色したリサイクルトナーとを別々に前記現像手段に供給する手段を具備するので、混色量の調節が容易になる。
請求項５によれば、リサイクルトナーの混色率検知手段は、リサイクルトナーの反射濃度を測定する装置であるので、リサイクルトナーの混色率を直接知ることができ、供給量決定の精度が増す。
【００２２】
請求項６によれば、リサイクルトナーの混色率検知手段は、画像信号より混色率を算出する演算手段であるので、混色率の検知のための測定等が不要になり、特別なスペースの確保が不要となる。
請求項７によれば、リサイクルトナーと新規トナーとの現像手段への供給の割合を一定に構成したので、簡易な構成でリサイクルトナーと新規トナーを使用し良好な画像が得られる。
請求項８、９、１０、１１によれば、複数の像担持体と、該像担持体の各々に対し、静電潜像を形成する帯電及び露光手段と、形成された静電潜像にトナーを付着させることで顕像化する現像手段と、更に付着したトナーを中間転写体に転写する転写手段と、転写手段通過後、像担持体に付着しているトナー等を取り除くクリーニング手段とを持つ画像形成装置において、中間転写体に２色目以降を転写するにあたり、クリーニング手段で回収され混色したリサイクルトナーを各々の現像手段に返す経路と、新規トナーを各々の現像手段に供給する経路と、前記現像手段中のトナーの混色率を検知する混色率検知手段と、該混色率検知手段からの検知信号に基づきリサイクルトナーと新規トナーの供給量を決定するトナー供給量決定手段と、該トナー供給量決定手段の決定に従って、リサイクルトナーと新規トナーの供給量を可変できる供給装置と、を有するので、混色が過剰になることを回避できる。
【００２３】
請求項１２によれば、現像手段中の混色率を検知する混色率検知手段は、現像手段に含まれる現像スリーブ上の反射濃度を測定する装置であるので、現像手段中の混色率を精度良く知ることを可能とし、調整の精度を向上できる。
請求項１３、１４、１５、１６、１７によれば、請求項１、２、４、７、８項で得られた効果と同様の効果を得ることができる。
請求項１８によれば、請求項１３又は１７記載の画像形成方法において、混色Ａ＋Ｂのトナーに対し、色Ａと混色Ａ＋Ｂとの分光反射率の差が大きい波長の光を照射し、反射光強度を受光部により測定し、既知の混色率の色Ａ＋Ｂに対する反射率のデータと比較することにより、混色率を判断するので、色Ａと色Ｂの混色を容易に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明におけるトナー補給経路の説明図である。
【図３】本発明の実施形態を実証する装置の説明図である。
【図４】本発明の実施形態１を実験する装置の説明図である。
【図５】本発明の実施形態１のブロック図である。
【図６】シアンに対してマゼンタを混色させた場合の図である。
【図７】マゼンタに対してイエローを混色させた場合の図である。
【図８】マゼンタにイエローを混合したときの反射率を測定した図である。
【図９】シアンに対する、マゼンタの混色の反射率を測定した図である。
【符号の説明】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）  感光体、
２  現像装置、
２ｂ  現像器、
３  クリーニング装置、
４  帯電装置、
５  書き込み装置、
６  中間転写体、
７  転写部、
８  定着部、
２０  現像装置、
２４  回収経路、
２６  トナーボトル、
２７  トナー補給経路、
３０  現像装置、
３１  現像スリーブ、
３２  スクリュー、
３３  プレ攪拌部、
３４  ドクターブレード、
３５  測定部（濃度センサー）、
３６  リサイクルトナー供給部、
３７  新規トナー供給部、
３８  フィン、
３９ トナー供給ローラ、
４０  篩、
５１  混色率検知手段、
５２  リサイクルトナー供給量決定部、
５３  リサイクルトナー供給装置、
５４  新規トナー供給装置
【図１】
0004739582.tif 000003
【図２】
0004739582.tif 000004
【図３】
0004739582.tif 000005
【図４】
0004739582.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004739582.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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