(57)【要約】【課題】  現像剤中のトナーの帯電性能の劣化を抑制することができる現像装置、および、この現像装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像ロールと、現像ロールに隣接し該現像ロールの回転軸に沿って延びた、収容した現像剤を攪拌しつつ該回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に前記現像剤を収容しトナーが供給されて該現像剤と該トナーを攪拌して混合しつつ前記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、第２収容部に該トナーを供給するトナー供給部と、トナー供給部が第２収容部へトナーを供給する供給位置の変更を指示されて、該供給位置を第２方向に沿う方向に変更する供給位置変更機構とを備えた。【選択図】        図４
2010145517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電的な像が形成されて該像を保持する像保持体に隣り合った、該像保持体とは電位差を有する、帯電トナーを含んだ現像剤を表面に保持して回転することで該現像剤を、該像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、
前記現像ロールに隣接し該現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に前記現像剤を収容して該現像剤を前記現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつ該回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、
前記第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に前記現像剤を収容しトナーが供給されて該現像剤と該トナーを攪拌して混合しつつ前記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
前記第２収容部に前記トナーを供給するトナー供給部と、
前記第２収容部へ前記トナー供給部がトナーを供給する供給位置の変更を指示されて、該供給位置を前記第２方向に沿う方向に変更する供給位置変更機構とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体；
前記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部；
トナーを内部に収容したトナー収容部；
前記像保持体表面に形成された潜像に帯電トナーを付着させてトナー像を形成する、該帯電トナーを含んだ現像剤を内部に収容したものであって、
前記像保持体に隣り合った、該像保持体とは電位差を有する、表面に前記現像剤を保持して回転することで該現像剤を、該像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、該現像ロールに隣接し該現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に該現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつ該回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、該第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に該現像剤を収容しトナーが供給されて該現像剤と該トナーを攪拌して混合しつつ該第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、前記トナー収容部から該第２収容部に該トナーを供給するトナー供給部と、該トナー供給部が該第２収容部へトナーを供給する供給位置の変更を指示されて、該供給位置を該第２方向に沿う方向に変更する供給位置変更機構とを有する現像装置；および
前記第２収容部への前記トナーの供給量に応じた位置への前記供給位置の変更を前記供給位置変更機構に指示する変更指示部；
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記変更指示部は、前記潜像形成部によって形成される潜像の像密度に応じて、該像密度が高いほど前記第２方向における上流側への前記供給位置の変更を指示するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記変更指示部は、前記トナー供給部から前記第２収容部への前記トナーの供給の頻度に応じて、該頻度が高いほど前記第２方向における上流側への前記供給位置の変更を前記供給位置変更機構に指示するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記変更指示部は、予め決められた時間当たりの、前記トナー供給部が前記トナーを供給する供給時間に応じて、該供給時間が長いほど前記第２方向における上流側への前記供給位置の変更を前記供給位置変更機構に指示するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー供給部が、前記第２収容部中の、前記第２方向に沿った複数の箇所それぞれに達する複数の供給路を有し、該複数の供給路それぞれで該複数の箇所それぞれに該トナーを供給するものであり、
前記供給位置変更機構が、前記複数の供給路それぞれを開閉する複数の開閉器を有し、指示に応じた開閉器を開閉するものであり、
前記変更指示部が、前記供給位置の変更の指示として、前記供給位置変更機構に、前記複数の開閉器のうち、前記第２収容部への前記トナーの供給量に応じた開閉器を指示するものであることを特徴とする請求項２から５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー供給部が、前記第２収容部中の、前記第２方向に沿った複数の箇所それぞれに達する複数の供給路と、該複数の供給路それぞれの内部に設けられて前記トナーを該供給路に沿って該複数の箇所それぞれに搬送する複数の搬送機構とを有するものであり、
前記供給位置変更機構が、前記複数の搬送機構のうち指示に応じた搬送機構を駆動するものであり、
前記変更指示部が、前記供給位置の変更の指示として、前記供給位置変更機構に、該複数の搬送機構のうち、前記第２収容部への前記トナーの供給量に応じた搬送機構を指示するものであることを特徴とする請求項２から５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置には、収容槽内を現像ロールに隣接した第１収容室と、この第１収容室に隣接した第２収容室とに仕切って、これら第１収容室および第２収容室の相互間で現像剤を撹拌しながら移動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２０４１０５号公報  （第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、現像剤中のトナーの帯電性能の劣化を抑制することができる現像装置、および、この現像装置を備えた画像形成装置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】
【０００４】
請求項１に係る現像装置は、
表面に静電的な像が形成されてこの像を保持する像保持体に隣り合った、この像保持体とは電位差を有する、帯電トナーを含んだ現像剤を表面に保持して回転することでこの現像剤を、この像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、
上記現像ロールに隣接しこの現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に上記現像剤を収容してこの現像剤を上記現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつこの回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、
上記第１収容部に隣接しこの第１収容部に並んで延びた、両端に、この第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に上記現像剤を収容しトナーが供給されてこの現像剤とこのトナーを攪拌して混合しつつ上記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
上記第２収容部に上記トナーを供給するトナー供給部と、
上記第２収容部へ上記トナー供給部がトナーを供給する供給位置の変更を指示されて、この供給位置を上記第２方向に沿う方向に変更する供給位置変更機構とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２に係る画像形成装置は、
表面に像が形成されてこの像を保持する像保持体；
上記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部；
トナーを内部に収容したトナー収容部；
上記像保持体表面に形成された潜像に帯電トナーを付着させてトナー像を形成する、この帯電トナーを含んだ現像剤を内部に収容したものであって、
上記像保持体に隣り合った、この像保持体とは電位差を有する、表面に上記現像剤を保持して回転することでこの現像剤を、この像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、この現像ロールに隣接しこの現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部にこの現像剤を収容してこの現像剤をこの現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつこの回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、この第１収容部に隣接しこの第１収容部に並んで延びた、両端に、この第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部にこの現像剤を収容しトナーが供給されてこの現像剤とこのトナーを攪拌して混合しつつこの第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、上記トナー収容部からこの第２収容部にこのトナーを供給するトナー供給部と、このトナー供給部がこの第２収容部へトナーを供給する供給位置の変更を指示されて、この供給位置をこの第２方向に沿う方向に変更する供給位置変更機構とを有する現像装置；および
上記第２収容部への上記トナーの供給量に応じた位置への上記供給位置の変更を上記供給位置変更機構に指示する変更指示部；
を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に係る画像形成装置は、
上記変更指示部は、上記潜像形成部によって形成される潜像の像密度に応じて、この像密度が高いほど上記第２方向における上流側への上記供給位置の変更を指示するものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る画像形成装置は、
上記変更指示部は、上記トナー供給部から上記第２収容部への上記トナーの供給の頻度に応じて、この頻度が高いほど上記第２方向における上流側への上記供給位置の変更を上記供給位置変更機構に指示するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る画像形成装置は、
上記変更指示部は、予め決められた時間当たりの、上記トナー供給部が上記トナーを供給する供給時間に応じて、この供給時間が長いほど上記第２方向における上流側への上記供給位置の変更を上記供給位置変更機構に指示するものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に係る画像形成装置は、
上記トナー供給部が、上記第２収容部中の、上記第２方向に沿った複数の箇所それぞれに達する複数の供給路を有し、この複数の供給路それぞれでこの複数の箇所それぞれにこのトナーを供給するものであり、
上記供給位置変更機構が、上記複数の供給路それぞれを開閉する複数の開閉器を有し、指示に応じた開閉器を開閉するものであり、
上記変更指示部が、上記供給位置の変更の指示として、上記供給位置変更機構に、上記複数の開閉器のうち、上記第２収容部への上記トナーの供給量に応じた開閉器を指示するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に係る画像形成装置は、
上記トナー供給部が、上記第２収容部中の、上記第２方向に沿った複数の箇所それぞれに達する複数の供給路と、この複数の供給路それぞれの内部に設けられて上記トナーをこの供給路に沿ってこの複数の箇所それぞれに搬送する複数の搬送機構とを有するものであり、
上記供給位置変更機構が、上記複数の搬送機構のうち指示に応じた搬送機構を駆動するものであり、
上記変更指示部が、上記供給位置の変更の指示として、上記供給位置変更機構に、この複数の搬送機構のうち、上記第２収容部への上記トナーの供給量に応じた搬送機構を指示するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る現像器によれば、現像剤中のトナーの劣化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に係る画像形成装置によれば、現像剤中のトナーの劣化を抑制することができる。
【００１３】
請求項３、請求項４、および請求項５に係る画像形成装置によれば、画質の低下および装置内の環境の悪化を一層確実に抑制することができる。
【００１４】
請求項６および請求項７に係る画像形成装置によれば、トナー供給位置の変更を簡易な構成で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【００１７】
図１に示すプリンタ１は、感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電器１１と、外部から送信されてきた画像信号に基づいた露光光を生成し感光体に向けて照射する露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、感光体１０の表面に保持されたトナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写器１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、このプリンタ１における画像形成に係る制御を行う中央制御部１００とを有している。
【００１８】
現像器１３は、現像器１３にトナーを供給するトナー供給装置２と、感光体１０に対向して回転しながら現像剤を感光体１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３とを有している。また、現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアが含まれている。中央制御部１００では、外部から送信されてくる画像信号を受信し、受信した電気信号を解析し、解析結果を露光器１２に送信する。露光器１２では、この解析結果に応じた露光光を生成する。プリンタ１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態である。また、この感光体１０が、本発明にいう像保持体の一例に相当する。
【００１９】
ここで、このプリンタ１における画像形成動作の流れを簡単に説明する。
【００２０】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に帯電器１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像信号に基づいた露光光が露光器１２から照射されることでこの表面には静電的な潜像が形成される。現像器１３に収容されている現像剤は、メカニズムについては後述するが、現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体１０の表面の静電的な潜像が現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写器１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。尚、このプリンタ１は、単色画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。
【００２１】
図２は、図１に示す現像器の、トナー供給装置側からの透視図である。
【００２２】
図２には、現像ロール１３３と、現像剤を収容する現像剤収容槽１３２と、現像剤を撹拌して搬送するための撹拌搬送部材１３１とを備えた現像器１３が示されている。
【００２３】
現像剤収容槽１３２は、内部が、現像ロール１３３に並行して延びた壁１３２１によって、現像ロール１３３と隣り合った第１収容室１３２ａとこの第１収容室１３２ａと隣り合った、トナー供給装置２からの新たなトナーの供給を受ける第２収容室１３２ｂとに分けられている。これら第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに回転することで、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤は撹拌されながら壁１３２１の周囲を図２中に示される矢印の向きに循環する。現像剤収容槽１３２の内部では、撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることでトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像剤収容槽１３２の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。
【００２４】
図３は、現像器の断面図である。
【００２５】
図３には、現像器１３を図２に示すＡ−Ａ断面を矢印の向きに見た状態が示されている。
【００２６】
図３に示される現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部に、この円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたもので、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。
【００２７】
回転する円筒部材１３３１は、内部の永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中に現像剤が供給され、この供給された現像剤を、感光体１０との間に形成された現像領域１３０ａへ搬送する。
【００２８】
このプリンタ１では、感光体１０は、帯電器１１により表面が−７００Ｖに帯電される。その帯電された表面が露光器１２により露光されると、感光体１０の表面には静電的な潜像が形成される。この潜像が形成された部分の電位は約−１５０Ｖとなる。
【００２９】
一方、現像器１３の現像ロール１３３には、図示が省略された電源により−５００Ｖの電位が付与される。このため、現像剤収容槽１３２内でマイナス極性に帯電されたトナーは、感光体１０の潜像部分から現像ロール１３３へ向かう向きの電界（電位差は３５０Ｖ）により、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って潜像側に飛翔する。この飛翔は、現像領域１３０ａで生じる。このとき磁性キャリアは、現像ロール１３３の円筒部材１３３１の表面に磁力により吸着された状態で現像ロール１３３上に残り、現像剤収容槽１３２へと回収される。尚、図３には、詳しくは後述する、第２収容室１３２ｂにトナーを供給するための第２副供給管２５も示されている。
【００３０】
ここで、画像密度の低い画像形成が長く続き、新たなトナーの供給があまり行われない状況下では、現像器内部のトナーは、磁性キャリアとの撹拌量が相対的に増加する。これにより、トナー表面に塗されている、トナーの帯電性を制御するための帯電制御部材は埋没あるいは離脱する傾向が高まるため、現像器内部のトナーの帯電性能の劣化が早まる。このような劣化を放置すると、本来よりもトナーの帯電分布が拡大し、帯電分布の中でも特に低帯電側に位置するトナーの一部は磁性キャリアとの結びつきが弱いために現像器外へ飛散しやすく、装置内を汚染する場合がある。
【００３１】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、トナー供給量に応じて現像器内部のトナーと磁性キャリアとの撹拌機会を調節することで、トナーの帯電性能の劣化を防ぐ工夫が施されている。具体的には、以下に説明するように、トナー供給装置２による現像器１３へのトナー供給に際してトナー供給位置が可変となっている。
【００３２】
図４は、トナー供給装置の詳細を示す図である。
【００３３】
図４に示されるトナー供給装置２は、トナーが収容されているトナーカートリッジ２１、トナーカートリッジ２１が着脱される垂直主供給管２２、端部が垂直主供給管２２に繋がった、現像剤収容槽１３２の壁１３２１に沿って延びた水平主供給管２３、水平主供給管２３の各箇所から第２収容室１３２ｂの各所にそれぞれ延びた、図４における左側から順に第１副供給管２４と第２副供給管２５と第３副供給管２６と第４副供給管２７、および、このトナー供給装置２の全体を制御する制御部２０を有している。
【００３４】
垂直主供給管２２には、トナーカートリッジ２１に収容されているトナーを、水平主供給管２３に送る、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有する第１主搬送部材２２１が内蔵されていると共に、この第１主搬送部材２２１を回転させる第１主モータ２２２が取り付けられている。また、第１主モータ２２２の回転軸にはウオームギア２２２１が取り付けられており、第１主搬送部材２２１の棒端に備えられたギア２２１１と噛み合っている。また、第１主モータ２２２は、制御部２０によって駆動が制御されている。このため、第１主モータ２２２が制御部２０からの回転指示によって回転すると、第１主搬送部材２２１も回転し、トナーカートリッジ２１に収容されているトナーは水平主供給管２３に供給される。
【００３５】
水平主供給管２３にも、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造の第２主搬送部材２３１が内蔵されていると共に、この第２主搬送部材２３１を回転させる第２主モータ２３２が取り付けられている。また、第２主モータ２３２の回転軸と第２主搬送部材２３１の棒端は連結されている。このため、第１主モータ２２２と同様に制御部２０によって駆動が制御されている第２主モータ２３２が制御部２０からの回転指示によって回転すると、第２主搬送部材２３１も回転し、トナーカートリッジ２１から垂直主供給管２２を通じて供給されたトナーは水平主供給管２３の内部を搬送される。
【００３６】
第１副供給管２４、第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７は、図４に示されるように水平主供給管２３の４箇所から、第２収容室１３２ｂにおける現像剤の搬送方向における上流側から下流側にかけての４箇所にそれぞれ延びている。
【００３７】
また、これら第１副供給管２４、第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７それぞれには、内部に、弁体２４１１を有する第１電磁弁２４１、弁体２５１１を有する第２電磁弁２５１、弁体２６１１を有する第３電磁弁２６１、および、弁体２７１１を有する第４電磁弁２７１がそれぞれ備えられている。これら電磁弁２４１、２５１、２６１、２７１は、トナー供給装置２の制御部２０によって動作が制御されており、制御部２０から送信される指示に従って弁体２４１１、２５１１、２６１１、２７１１を駆動させて第１副供給管２４、第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７それぞれを開放状態又は閉鎖状態にする。尚、図４には、第２副供給管２５の第２電磁弁２５１の弁体２５１１が第２副供給管２５の内部から退避することで第２副供給管２５が開放状態にされ、他の電磁弁２４１、２６１、２７１の弁体２４１１、２６１１、２７１１が各副供給管の内部に進出することで第１副供給管２４、第３副供給管２６、および第４副供給管２７が閉鎖状態にされている様子が示されている。尚、トナーカートリッジ２１が、本発明にいうトナー収容部に相当し、制御部２０が、本発明にいう変更指示部に相当する。また、現像器１３とトナー供給装置２とを併せたもののうちトナーカートリッジ２１および制御部２０を除いた部分が、本発明の現像装置の第１実施形態に相当している。
【００３８】
このプリンタ１では、現像器１３への新たなトナーの補給に関し、図１に示される中央制御部１００からトナー供給装置２の制御部２０に対して、トナー供給開始指示とトナー供給停止指示との２種類の指示信号が送信される。また、詳細については説明を省略するが、トナー補給は、現像器１３内でのトナー濃度を一定に保つように中央制御部１００によって制御されている。
【００３９】
制御部２０では、中央制御部１００からトナー供給開始指示を受けると、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２を回転させて第１主搬送部材２２１および第２主搬送部材２３１を駆動させ、中央制御部１００からトナー供給停止指示を受けると、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２を停止させて第１主搬送部材２２１および第２主搬送部材２３１を停止させる。中央制御部１００は、トナー供給開始指示を出してから一定時間後に必ずトナー供給停止指示を出す。つまり、１回の供給時間および供給量は常に一定である。そして、中央制御部１００は、プリンタ１において高密度な画像形成が連続する場合には、低密度な画像形成が連続する場合と比べて、直前のトナー供給停止指示から次のトナー供給開始指示までの時間間隔を狭めてトナーの供給頻度を高める。
【００４０】
制御部２０では、中央制御部１００からの先のトナー供給停止指示から、その後のトナー供給開始指示までの時間間隔を逐次計測しており、計測された時間間隔は、直近の計測分から遡った５回分が不図示のメモリに保持される。以下、トナーの供給位置の変更について詳細に説明する。
【００４１】
トナー供給装置２の制御部２０では、中央制御部１００からのトナー供給開始指示を受ける毎に、メモリに保持している５回分の時間間隔の平均値を算出する。また、制御部２０では、３つの境界値で区切られた４つの数値範囲（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）のうちのいずれの範囲にその平均値が属するかを判定する。
【００４２】
５つの時間間隔の平均値が、これら４つの数値範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちの最も数値が小さい方の数値範囲Ａに属すると判定された場合には、トナーの供給頻度が高く、密度の高い画像形成が行われていることになる。従って、トナーの消費量が多いので、現像剤収容槽１３２に供給された新たなトナーは、現像剤収容槽１３２内での撹拌と搬送をあまり経ずに画像形成に用いられると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎてトナーが劣化する心配は無い。このため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最上流位置に供給される。この様な供給は、制御部２０が、第１副供給管２４のみを開放状態にし、その他の副供給管を閉鎖状態にすることで実現される。この様に最上流位置にトナーが供給されることで、撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足が回避されている。
【００４３】
一方、５つの時間間隔の平均値が、上記の４つの数値範囲のうちの最も数値が大きい方の数値範囲Ｄに属すると判定された場合には、トナーの供給頻度が低く、密度の低い画像形成が行われていることになる。従って、トナーの消費量が少ないので、現像剤収容槽１３２に新たなトナーが供給されてから画像形成に用いられるまでに時間を要すると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎることによるトナーの劣化を回避するため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最下流位置に供給される。この様な供給は、制御部２０が第４副供給管２７のみを開放状態にし、その他の副供給管を閉鎖状態にすることで実現される。この様に最下流位置にトナーが供給されても供給から使用までに時間を要するので撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足が回避されている。
【００４４】
また、５つの時間間隔の平均値が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｂに属すると判定された場合には、制御部２０は第２副供給管２５のみを開放し、５つの時間間隔の平均値が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｃに属すると判定された場合には、制御部２０は第３副供給管２６のみを開放する。この様な副供給管の開放態様によりトナーの供給頻度に応じた供給位置への供給が実現する。
【００４５】
以上に説明したように、中央制御部１００からのトナー供給停止指示からその後のトナー供給開始指示までの時間間隔の、直近から遡った５回分の時間間隔の平均値が大きい、すなわち低密度の画像形成が行われている場合にはトナーの消費量が少なく、新たなトナーが現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂのいずれの位置に供給されても、画像形成に用いられるまでには時間の猶予があるために充分な帯電量を得ることができる。その反面、磁性キャリアとの摩擦によりトナーの帯電性能の劣化が進みやすいので、本実施形態のプリンタ１では、直近から遡った５回分の時間間隔の平均値が大きい場合には、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂにおける現像剤の搬送方向における下流側に新たなトナーを供給することで、上流側に供給した場合に比べて磁性キャリアとの撹拌機会がその距離分だけ抑制される。
【００４６】
一方、直近から遡った５回分の時間間隔の平均値が小さい、すなわち高密度の画像形成が行われている場合にはトナーの消費量は多く、新たなトナーが現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂのいずれの位置に供給されても画像形成に用いられるまでには時間がかからないために磁性キャリアとの摩擦によるトナーの帯電性能の劣化は少ない。その反面、画像形成に用いられるまでには時間猶予がないために、新たなトナーが現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂの下流側に供給されると、磁性キャリアとの撹拌機会が足りずに画像形成に用いられるまでに充分な帯電量を確保できないおそれが出てくる。そこで、本実施形態のプリンタ１では、直近から遡った５回分の時間間隔の平均値が小さい場合には、第２収容室１３２ｂでの現像剤の搬送方向における上流側に新たなトナーを供給し、下流側に供給した場合に比べて磁性キャリアとの撹拌機会をその距離分だけ確保することで帯電量が確保される。これにより、第１実施形態のプリンタ１では、現像剤中のトナーの帯電性能の劣化の抑制と帯電量の確保とが実現される。
【００４７】
次に、本発明の画像形成装置の第２実施形態について説明する。
【００４８】
第２実施形態のプリンタと第１実施形態のプリンタ１との相違点は、トナー供給装置にあるので、以下、このトナー供給装置について説明する。
【００４９】
図５は、第２実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置の詳細を示す図である。
【００５０】
図５には、第１実施形態のプリンタ１に備えられているトナー供給装置２に対応する、第２実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置３の詳細が示されている。尚、図５に示される部材で、図４に示される部材と同じ種類の部材には、図４に付されている符号と同じ符号が付されている。
【００５１】
図５に示されるトナー供給装置３には、内部に第１主搬送部材２２１が備えられた垂直主供給管２２および内部に第２主搬送部材が備えられた水平主供給管２３と、水平主供給管２３の各所から第２収容室１３２ｂの４箇所にそれぞれ延びる第１副供給管２４、第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７と、図１に示される中央制御部１００から、トナー供給指示の他、図１に示される帯電器１１における放電開始と放電停止のタイミング情報を受信する制御部３０とが備えられている。
【００５２】
第１副供給管２４には、トナーカートリッジ２１に収容されているトナーを第２収容室１３２ｂに供給するための、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造の第１副搬送部材３４１が内蔵されていると共に、この第１副搬送部材３４１を回転させる第１副モータ３４２が取り付けられている。また、第１副モータ３４２の回転軸にはウオームギア３４２１が取り付けられており、第１副搬送部材３４１の棒端に備えられたギア３４１１と噛み合っている。また、第１副モータ３４２は、制御部３０によって駆動が制御されている。このため、第１副モータ３４２が制御部３０からの回転指示によって回転すると、第１副搬送部材３４１も回転し、トナーカートリッジ２１に収容されているトナーは第１副供給管２４経由で第２収容室１３２ｂに供給される。
【００５３】
第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７それぞれにも、内部に、第２副搬送部材３５１、第３副搬送部材３６１、および第４副搬送部材３７１がそれぞれ内蔵され、これら第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７それぞれには、第２副モータ３５２、第３副モータ３６２、および第４副モータ３７２が取り付けられている。また、第２副搬送部材３５１、第３副搬送部材３６１、および第４副搬送部材３７１それぞれの棒端３５１１、３６１１、３７１１と、第２副モータ３５２、第３副モータ３６２、および第４副モータ３７２の回転軸にそれぞれ取り付けられているウオームギア３５２１、３６２１、３７２１とがそれぞれ噛み合っている。また、第２副モータ３５２、第３副モータ３６２、および第４副モータ３７２も制御部３０によって駆動が制御されている。このため、これら第２副モータ３５２、第３副モータ３６２、および第４副モータ３７２が制御部３０からの回転指示によって回転すると、第２副搬送部材３５１、第３副搬送部材３６１、および第４副搬送部材３７１もそれぞれ回転し、トナーカートリッジ２１に収容されているトナーは、第２副供給管２５、第３副供給管２６、および第４副供給管２７経由で第２収容室１３２ｂに供給される。
【００５４】
ここで、第２実施形態のプリンタでは、第１実施形態のプリンタ１とは異なり、中央制御部１００からトナー供給装置３の制御部３０に送信されるトナー供給開始指示からトナー供給停止指示までの時間間隔は一定ではなく、この時間間隔は、形成画像の画像密度に応じて変化する。
【００５５】
制御部３０では、中央制御部１００からのトナー供給開始指示からトナー供給停止指示までの時間間隔と、図１に示される帯電器１１における放電開始から放電停止までの時間間隔とをそれぞれ計測し、それぞれ直近から遡って５回分を不図示のメモリにそれぞれ記録する。
【００５６】
この制御部３０では、中央制御部１００からのトナー供給開始指示を受信する毎に、トナー供給開始指示からトナー供給停止指示までの時間間隔の５回分、および、放電開始から放電停止までの時間間隔の５回分とをメモリから読み出すと共にそれぞれを合計する。次に、この制御部３０では、トナー供給開始指示からトナー供給停止指示までの時間間隔の５回分の合計を放電開始から放電停止までの時間間隔の５回分の合計で除することにより、画像形成時における単位時間当たりのトナー供給時間を算出する。この様に、制御部３０において、放電開始から放電停止までの時間間隔の計測を行っているのは、この時間間隔が、画像が形成されている実際の時間を表していると考えられるからである。算出された、単位時間当たりのトナー供給時間は、形成される画像の画像密度が上昇するほどトナーが必要となるために長くなり、形成される画像の画像密度が低下するほどトナーがそれほど必要とされないために短くなる。
【００５７】
さらに、この制御部３０では、３つの境界値で区切られた４つの数値範囲（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）のうちのいずれの範囲に単位時間当たりの供給時間が属するかを判定する。
【００５８】
単位時間当たりのトナー供給時間が、これら４つの数値範囲のうちの最も数値が大きい方の数値範囲Ｅに属すると判定された場合には、単位時間当たりのトナーの供給時間が長く、密度の高い画像形成が行われていることになる。従って、トナーの消費量が多いので、現像剤収容槽１３２に供給された新たなトナーは、現像剤収容槽１３２内での撹拌と搬送をあまり経ずに画像形成に用いられると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎてトナーが劣化する心配は無い。このため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最上流位置に供給される。この様な供給は、制御部３０が、中央制御部１００からのトナー供給開始指示を受けた後、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２を回転させて第１主搬送部材２２１および第２主搬送部材２３１を駆動させると共に、第１副供給管２４の第１副搬送部材３４１を駆動する第１副モータ３４２を回転させることで実現される。この様に最上流位置にトナーが供給されることで、撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足が回避されている。
【００５９】
一方、単位時間当たりのトナー供給時間が、上記の４つの数値範囲のうちの最も数値が小さい方の数値範囲Ｈに属すると判定された場合には、単位時間当たりのトナーの供給時間が短く、密度の低い画像形成が行われていることになる。従って、トナーの消費量が少ないので、現像剤収容槽１３２に新たなトナーが供給されてから画像形成に用いられるまでに時間を要すると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎることによるトナーの劣化を回避するため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最下流位置に供給される。この様な供給は、制御部３０が、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２を回転させると共に、第４副供給管２７の第４副搬送部材３７１を駆動する第４副モータ３７２を回転させることで実現される。この様に最下流位置にトナーが供給されても供給から使用までに時間を要するので撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足は回避されている。
【００６０】
また、単位時間当たりのトナー供給時間が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｆに属すると判定された場合には、制御部３０は、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２と、第２副供給管２５の第２副搬送部材３５１を駆動する第２副モータ３５２とを回転させ、また、単位時間当たりのトナー供給時間が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｇに属すると判定された場合には、第１主モータ２２２および第２主モータ２３２と、第３副供給管２６の第３副搬送部材３６１を駆動する第３副モータ３６２とを回転させる。この様なモータの駆動制御により、時間当たりのトナーの供給時間に応じた供給位置への供給が実現する。
【００６１】
以上に説明したように、第２実施形態のプリンタでは、単位時間当たりのトナー供給時間が短いほど、すなわち画像密度が低いほど、磁性キャリアとの  過度の摩擦を回避するために、第２収容室１３２ｂでの現像剤の搬送方向における下流側にトナーが供給される一方、単位時間当たりのトナー供給時間が長いほど、すなわち画像密度が高いほど、磁性キャリアとの撹拌機会の不足を解消するために、第２収容室１３２ｂでの現像剤の搬送方向における上流側にトナーが供給される。このため、第２実施形態のプリンタでも、現像剤中のトナーの帯電性能の劣化の抑制と帯電量の確保とが実現される。
【００６２】
最後に、本発明の画像形成装置の第３実施形態について説明する。
【００６３】
第３実施形態のプリンタと第１実施形態のプリンタ１との相違点も、トナー供給装置にあるので、以下、このトナー供給装置について説明する。
【００６４】
図６は、第３実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置の詳細を示す図である。
【００６５】
図６には、第１実施形態のプリンタ１に備えられているトナー供給装置２に対応する、第３実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置４の詳細が示されている。尚、図６に示される部材で、図４に示される部材と同じ種類の部材には、図４に付されている符号と同じ符号が付されている。
【００６６】
図６に示されるトナー供給装置４には、トナーカートリッジ２１が着脱される主供給管４２と、この主供給管４２から、第２収容室１３２ｂの各所にそれぞれ延びる第１副供給管４３、第２副供給管４４、第３副供給管４５、および第４副供給管４６と、図１に示される中央制御部１００から、トナー供給指示の他、露光器１２によって感光体１０の表面に形成される潜像の像密度情報を受信する制御部４０とが備えられている。
【００６７】
第１副供給管４３、第２副供給管４４、第３副供給管４５、および第４副供給管４６には、それぞれの内部に、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造の第１副搬送部材４３１、第２副搬送部材４４１、第３副搬送部材４５１、および第４副搬送部材４６１が内蔵されている。また、これら第１副供給管４３、第２副供給管４４、第３副供給管４５、および第４副供給管４６には、それぞれ第１副モータ４３２、第２副モータ４４２、第３副モータ４５２、および第４副モータ４６２が取り付けられている。第１副搬送部材４３１の棒端４３１１と第１副モータ４３２の回転軸に取り付けられているウオームギア４３２１が噛み合っている他、第２副搬送部材４４１、第３副搬送部材４５１、および第４副搬送部材４６１それぞれの棒端と、第２副モータ４４２、第３副モータ４５２、および第４副モータ４６２の回転軸がそれぞれ連結されている。
【００６８】
トナー供給装置４の制御部４０では、中央制御部１００から受信した、直近から遡った５画像分の像密度を不図示のメモリに記録する。また、この制御部４０では、中央制御部１００からのトナー供給開始指示を受けると、これら５画像分の像密度の平均値を算出し、その平均像密度が、３つの境界値で区切られた４つの数値範囲（Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ）のうちのいずれの範囲に属するかを判定する。
【００６９】
平均像密度が、これら４つの数値範囲のうちの最も数値の大きい方の数値範囲Ｉに属すると判定された場合には、密度の高い画像形成が行われていることになる。従って、トナーの消費量が多いので、現像剤収容槽１３２に供給された新たなトナーは、現像剤収容槽１３２内での撹拌と搬送をあまり経ずに画像形成に用いられると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎてトナーが劣化する心配は無い。このため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最上流位置に供給される。この様な供給は、制御部４０が、中央制御部１００からのトナー供給開始指示を受けた後、第１副供給管４３の第１副搬送部材４３１を駆動するために第１副モータ４３２を回転させることで実現される。この様に最上流位置にトナーが供給されることで、撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足が回避されている。
【００７０】
一方、平均像密度が、上記の４つの数値範囲のうちの最も数値が小さい方の数値範囲Ｌに属すると判定された場合には、密度の低い画像形成が行われることになる。従って、トナーの消費量が少ないので、現像剤収容槽１３２に新たなトナーが供給されてから画像形成に用いられるまでに時間を要すると考えられる。したがって、この様な場合には、磁性キャリアとの撹拌機会が多すぎることによるトナーの劣化を回避するため、新たなトナーは、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂを搬送される現像剤の搬送方向における最下流位置に供給される。この様な供給は、制御部４０が、第４副供給管４６の第４副搬送部材４６１を駆動させるために第４副モータ４６２を回転させることで実現される。この様に最下流位置にトナーが供給されても供給から使用までに時間を要するので撹拌機会が少なすぎることによる帯電量不足の心配は無い。
【００７１】
また、平均像密度が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｊに属すると判定された場合には、制御部４０は第２副供給管４４の第２副搬送部材４４１を駆動する第２副モータ４４２を回転させ、平均像密度が、上記の４つの数値範囲のうちの数値範囲Ｋに属すると判定された場合には、制御部４０は第３副供給管４５の第３副搬送部材４５１を駆動する第３副モータ４５２を回転させる。この様なモータの制御によりトナーの供給頻度に応じた供給位置への供給が実現する。
【００７２】
以上に説明したように、第３実施形態のプリンタでは、直近から遡った５画像分の像密度の平均が低いほど、すなわち画像密度が低いほど、磁性キャリアとの過度の摩擦を回避するために、第２収容室１３２ｂでの現像剤の搬送方向における下流側にトナーが供給される。一方、直近から遡った５画像分の像密度の平均が高いほど、すなわち画像密度が高いほど、磁性キャリアとの撹拌機会を確保するために、第２収容室１３２ｂでの現像剤の搬送方向における上流側にトナーが供給される。このため、第３実施形態のプリンタでも、現像剤中のトナーの帯電性能の劣化の抑制と帯電量の確保とが実現される。
【００７３】
尚、以上に説明した実施形態では、本発明にいう供給位置変更機構の一例として、トナー供給部から第２収容部の予め決められた各所に延びた複数の供給管を有する例を挙げて説明したが、本発明にいう供給位置変更機構は、１本の供給管が第２収容部の各箇所に移動するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器の、トナー供給装置側からの透視図である。
【図３】現像器の断面図である。
【図４】トナー供給装置の詳細を示す図である。
【図５】第２実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置の詳細を示す図である。
【図６】第３実施形態のプリンタに備えられているトナー供給装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  プリンタ
２、３、４  トナー供給装置
１０  感光体
１１  帯電器
１２  露光器
１３  現像器
１００  中央制御部
１３１  撹拌搬送部材
１３２  現像剤収容槽
１３３  現像ロール
１４  転写器
１５  定着器
１６  用紙カセット
１７  用紙搬送装置
２０、３０、４０  制御部
２１  トナーカートリッジ
２２  垂直主供給管
２２１  第１主搬送部材
２２２  第１主モータ
２３  水平主供給管
２３１  第２主搬送部材
２３２  第２主モータ
２４、４３  第１副供給管
２４１  第１開閉弁
２５、４４  第２副供給管
２５１  第２開閉弁
２６、４５  第３副供給管
２６１  第３開閉弁
２７、４６  第４副供給管
２７１  第４開閉弁
３４１、４３１  第１副搬送部材
３４２、４３２  第１副モータ
３５１、４４１  第２副搬送部材
３５２、４４２  第２副モータ
３６１、４５１  第３副搬送部材
３６２、４５２  第３副モータ
３７１、４６１  第４副搬送部材
３７２、４６２  第４副モータ
【図１】
2010145517.tif 000003
【図２】
2010145517.tif 000004
【図３】
2010145517.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010145517.tif 000007
【図６】
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