(57)【要約】 【課題】  装置構成を設計変更することなく、収容トナーの構成成分の調整で連続形成する画像の品質を確保しつつブロッキング現象の発生を回避することにより、現像カートリッジ内の収容トナーを使い切る前に画像内にカスレが生じたり、トナーエンドとなってしまうことをなくして、高品質の単色画像を安価に連続形成することのできる画像形成装置を提供すること。【解決手段】  感光体ドラム１２表面の静電潜像をトナー現像する現像カートリッジ１３ｙ〜１３ｋと、この現像カートリッジを感光体ドラムの表面に対面する現像位置に回転移動させて切り換える現像ロータリーユニット１４と、を備えて、モノクロ画像やカラー画像を連続形成可能な画像形成装置１０であって、現像カートリッジ１３ｋには、他の色のトナーよりもガラス転移温度を高く設定したブラック（Ｋ）のトナーを収容する。【選択図】      図１
2006163225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づく静電潜像が表面に形成されて該静電潜像を現像したトナー像を担持する担持体と、該担持体表面の静電潜像にトナーを選択的に付着させて該静電潜像を現像する現像カートリッジと、該現像カートリッジの複数を回転軸の周囲に挿脱可能に収納して該回転軸を中心に回転することによりいずれかの現像カートリッジを担持体表面に対面させる現像ロータリーユニットと、を備えて、
異なる色のトナーを収容する複数の現像カートリッジを現像ロータリーユニットに装着することにより単色画像またはカラー画像のトナー像を記録媒体に連続転写して定着させる画像形成装置であって、
単色画像の静電潜像を連続して現像する現像カートリッジには、ガラス転移温度が他の色よりも高く設定されているトナーを収容することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転することにより該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転時に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、を有して、
該容器は、担持体に近接する現像ローラと供給手段が配置される第１空間および該担持体から離隔する第２空間に仕切られているとともに、現像ロータリーユニットの回転により天地を反転させたときには下方に位置する該第１、第２空間の上部側が収容トナーを流動可能に連通する２室構造に設計されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転することにより該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転時に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、を有して、
該容器内の収容トナーを補給装置によらずに当該現像カートリッジの回転移動により該供給手段側に補給するオーガレスに設計されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、少なくとも、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、収容容積に対して粗密度状態での充填率が１００％以上で当該現像カートリッジ内に充填されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、ワックス量が他の色よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ワックス量が他の色よりも少なく設定されているトナーは、溶融温度が他の色よりも高く設定されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、外添剤量が他の色よりも多く設定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像カートリッジが担持体表面に対面して静電潜像を現像する現像位置側に、記録媒体に転写したトナー像を該記録媒体に定着させる定着器が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに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、画像形成装置に関し、詳しくは、同色のトナーによる単色画像を連続印字する際に、その画像内にカスレが生じることなく、高品質な画像を形成することができ、また、収容トナーを使い切ることのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体により作製した担持体の表面に静電潜像を露光形成する電子写真記録方式の画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、その静電潜像をトナー現像して担持させた担持体表面のトナー像を、記録用紙などの記録媒体に転写して画像形成する。この静電潜像は、担持体表面に対面する現像ローラを回転させてそのローラの外周面上のトナーを乗り移らさせて付着させることによりトナー現像するようになっており、この現像ローラには、トナーの収容空間内で回転する供給ローラが圧接回転することによりトナーを供給する。
【０００３】
この電子写真記録方式を採用する画像形成装置は、担持体に対面させる現像ローラや供給ローラと共にトナーを収容する容器を備える現像カートリッジが挿脱可能に装着されており、この現像カートリッジを現像ロータリーユニット内に複数収納可能に構成された装置も存在する。この画像形成装置では、その現像ロータリーユニットを回転軸を中心に回転させることにより、担持体に現像ローラを対面させる現像位置の現像カートリッジを切り換えることができる。
【０００４】
このことから、このような画像形成装置は、担持体表面にトナーを付着させる現像カートリッジとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーをそれぞれ収容する現像カートリッジを現像ロータリーユニットに収納（装着）可能に構成することにより、現像カートリッジを順次に切り換えて各色トナーを重ねたカラー画像を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。なお、この構成では、一色のトナーによる単色画像、例えば、ブラック（Ｋ）のトナーによる白黒のモノクロ画像（以下、単にモノクロ画像ともいう）を形成することができることはいうまでもない。
【０００５】
また、このような画像形成装置に装着する現像カートリッジ内のトナーとしては、画像品質を調整するために、各種添加剤量を調整することが行われており、グロス（光沢）をカラー画像とモノクロ画像とで最適化するためにワックスの含有量を調整したり（例えば、特許文献２参照）、透明性（遮光性）をカラー画像とモノクロ画像とで最適化するために軟化温度を調整すること（例えば、特許文献３参照）が提案されている。また、トナーが接触する部材を覆うフィルミングを効果的に抑制するために、トナーの外添剤の遊離率を調整することも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２６０８９号公報
【特許文献２】特許３３４２１９８号公報
【特許文献３】特許３５２１３７３号公報
【特許文献４】特開２００２−２３６３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような現像ロータリユニットを備える画像形成装置にあっては、カラー画像を記録媒体に形成する場合には、現像ロータリーユニットが回転して担持体に対面する現像位置の現像カートリッジを切り換えるために、その現像カートリッジ内の収容トナーは現像毎に回転されて攪拌される。
【０００７】
しかしながら、単色画像を記録媒体に連続して形成する場合には、使用する現像カートリッジを現像位置に回転移動させた後には、その現像カートリッジでそのまま現像動作が継続されることになる。これにより、その現像カートリッジ内のトナーは、攪拌されることなく、駆動により生じる振動で密に接触する、所謂、締まりが生じ易く、また、駆動する現像カートリッジの内部や周囲は他の箇所よりも温度上昇が認められる。この場合には、現像カートリッジ内のトナーが流動性のほとんどない塊となって、供給ローラ側に補給不能な状態になる、所謂、ブロッキング現象が発生して、記録媒体に転写形成するトナー像にカスレが生じたり、現像カートリッジ内の収容トナーを使い切る前にトナーエンドと判断（検出）されてしまう恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、装置構成を設計変更することなく、収容トナーの構成成分の調整で連続形成する画像の品質を確保しつつブロッキング現象の発生を回避することにより、現像カートリッジ内の収容トナーを使い切る前に画像内にカスレが生じたり、トナーエンドとなってしまうことをなくして、高品質の単色画像を安価に連続形成することのできる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】
【０００９】
上記課題を解決する画像形成装置の第１の発明は、画像データに基づく静電潜像が表面に形成されて該静電潜像を現像したトナー像を担持する担持体と、該担持体表面の静電潜像にトナーを選択的に付着させて該静電潜像を現像する現像カートリッジと、該現像カートリッジの複数を回転軸の周囲に挿脱可能に収納して該回転軸を中心に回転することによりいずれかの現像カートリッジを担持体表面に対面させる現像ロータリーユニットと、を備えて、異なる色のトナーを収容する複数の現像カートリッジを現像ロータリーユニットに装着することにより単色画像またはカラー画像のトナー像を記録媒体に連続転写して定着させる画像形成装置であって、単色画像の静電潜像を連続して現像する現像カートリッジには、ガラス転移温度が他の色よりも高く設定されているトナーを収容することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明では、単色画像を連続形成する際に、使用する現像カートリッジが担持体に対面する現像位置に位置したまま現像動作を継続しても、その現像カートリッジ内の収容トナーは、現像毎に回転して切り換えられる他の現像カートリッジ内の収容トナーよりも、ガラス転移温度が高めに設定されることにより、定着温度（溶融温度）よりもかなり低い駆動時の温度上昇程度では多少締ったとしても、流動性のほとんどない塊となるブロッキング状態には、なり難い。すなわち、単色画像の現像を行う現像カートリッジ内の収容トナーは、現像動作を継続する際の駆動に伴う振動で多少締まって密に接触する状態になって、その駆動に伴って周囲温度が上昇しても、ブロッキング現象を発生させることなく、収容トナーを継続して現像側に流動させることができる。したがって、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、担持体表面の静電潜像を現像するトナーが少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像動作を継続することができる。
【００１１】
上記課題を解決する画像形成装置の第２の発明は、上記第１の発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転することにより該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転時に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、を有して、該容器は、担持体に近接する現像ローラと供給手段が配置される第１空間および該担持体から離隔する第２空間に仕切られているとともに、現像ロータリーユニットの回転により天地を反転させたときには下方に位置する該第１、第２空間の上部側が収容トナーを流動可能に連通する２室構造に設計されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明では、現像カートリッジの容器内のトナーの収容空間が２室構造に仕切られて、現像ローラや供給手段が配置される担持体側の第１空間内には、現像ロータリーユニットによる回転時に第２空間内の収容トナーが上部側から補給される。このような２室構造では、トナーの収容空間を画成する壁面間が１室構造よりも狭いために、単色画像の現像動作を継続する際に、現像ローラなどの駆動に伴う振動で収容トナーが狭い空間内に落ち込んで締まり易い。しかるに、他よりもガラス転移温度が高めに設定されたトナーを収容する現像カートリッジ内では、収容トナーのブロッキング現象を発生させることなく、第１空間内の収容トナーを供給手段から現像ローラに継続して供給することができ、また、現像ロータリーユニットによる回転時には第２空間内の収容トナーを供給手段側の第１空間内に継続して補給することができる。したがって、現像カートリッジのトナーの収容容器に２室構造を採用しても、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、担持体表面の静電潜像を現像するトナーが少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像ローラに収容トナーを供給することができる。
【００１３】
上記課題を解決する画像形成装置の第３の発明は、上記第１または第２の発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転することにより該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転時に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、を有して、該容器内の収容トナーを補給装置によらずに当該現像カートリッジの回転移動により該供給手段側に補給するオーガレスに設計されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明では、オーガレスの現像カートリッジ内に収容されたトナーは、現像ロータリーユニットによる回転移動で供給手段側に補給されて現像ローラに供給されることになり、単色画像の現像動作を継続する際には、攪拌しつつ補給などすることができない。この場合には、収容トナーは、現像動作の駆動に伴う振動で締まって密に接触する状態になるとともに、その駆動に伴って周囲温度が上昇することによるブロッキング現象が発生して、流動性が低下すると、供給手段から離隔する範囲からは補給不能になってしまう恐れがある。しかるに、この他よりもガラス転移温度が高めに設定されたトナーを収容する現像カートリッジ内では、収容トナーのブロッキング現象を発生させることなく、供給手段の周囲に収容トナーを補給するとともに、その収容トナーを供給手段から現像ローラに継続して供給することができ、また、現像ロータリーユニットによる回転により収容トナーを供給手段側に継続して補給することができる。したがって、現像カートリッジのトナーの収容容器がオーガレスでも、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、担持体表面の静電潜像を現像するトナーが少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像ローラに収容トナーを供給することができる。
【００１５】
上記課題を解決する画像形成装置の第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、少なくとも、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、収容容積に対して粗密度状態での充填率が１００％以上で当該現像カートリッジ内に充填されていることを特徴とするものである。ここで、収容トナーの充填率は、単色画像の現像動作を継続するか否かに拘わらずに、供給手段側への流動（補充）に不都合が出ない程度が上限であることはいうまでもない。
【００１６】
この発明では、現像カートリッジ内に収容されたトナーは、使用開始当初には、流動性に優れる粗密度状態よりも締まって密に接触する状態になっている。この場合には、現像カートリッジ内の収容トナーは、単色画像の現像動作を継続する際の使用開始当初には、その現像動作の駆動に伴う振動でさらに締まって密に接触する状態になるとともに、その駆動に伴って周囲温度が上昇することによるブロッキング現象が発生して、流動性が低下すると、供給手段から離隔する範囲からは補給不能になってしまう恐れがある。しかるに、この他よりもガラス転移温度が高めに設定されたトナーを収容する現像カートリッジ内では、収容トナーのブロッキング現象を発生させることなく、供給手段の周囲に収容トナーを補給するとともに、その収容トナーを供給手段から現像ローラに継続して供給することができ、また、現像ロータリーユニットによる回転により収容トナーを供給手段側に継続して補給することができる。したがって、現像カートリッジ内にトナーを充填率１００％以上で収容しても、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、担持体表面の静電潜像を現像するトナーが使用開始当初から少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像ローラに収容トナーを供給することができる。
【００１７】
上記課題を解決する画像形成装置の第５の発明は、上記第１から第４のいずれかの発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、ワックス量が他の色よりも少なく設定されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明では、単色画像を連続形成する際に現像動作を継続する現像カートリッジ内の収容トナーは、他の色よりも、ガラス転移温度が高く設定されるのに加えて、含有するワックス量が少なく設定されて、流動性のほとんどない塊となるブロッキング状態にさらになり難くされている。したがって、より信頼性高く、収容トナーを現像ローラや供給手段に補給・供給して、現像動作を継続することができる。
【００１９】
上記課題を解決する画像形成装置の第６の発明は、上記第５の発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ワックス量が他の色よりも少なく設定されているトナーは、溶融温度が他の色よりも高く設定されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明では、単色画像を連続形成する際に現像動作を継続する現像カートリッジ内の収容トナーは、他の色よりも、ガラス転移温度が高く設定されるのに加えて、含有するワックス量が少なく設定されるのと同時に、溶融温度が高く設定されて、記録媒体に定着させる際の加熱圧接時における定着器側への融着が少なくされる。したがって、ワックス量を削減することによる剥離性の低下などが担保されて、問題なく、単色画像を記録媒体に連続して転写定着させることができる。
【００２１】
上記課題を解決する画像形成装置の第７の発明は、上記第１から第６のいずれかの発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジ内に収容するトナーのうち、ガラス転移温度が他よりも高く設定されているトナーは、外添剤量が他の色よりも多く設定されていることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明では、単色画像を連続形成する際に現像動作を継続する現像カートリッジ内の収容トナーは、他の色よりも、ガラス転移温度が高く設定されるのに加えて、流動性確保の目的で添加される外添剤量が多く設定されて、流動性に劣る塊のブロッキング状態にさらになり難くされている。したがって、より信頼性高く、収容トナーを現像ローラや供給手段に補給・供給して、現像動作を継続することができる。
【００２３】
上記課題を解決する画像形成装置の第８の発明は、上記第１から第７のいずれかの発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジが担持体表面に対面して静電潜像を現像する現像位置側に、記録媒体に転写したトナー像を該記録媒体に定着させる定着器が配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
この発明では、単色画像を連続形成する際に現像動作を継続する現像カートリッジ内の収容トナーは、現像したトナー像を記録媒体に定着させる定着器がその現像カートリッジに他よりも近接して、その定着（加熱）温度が影響することにより、ブロッキング現象が発生し易い。しかるに、この他よりもガラス転移温度が高めに設定されたトナーを収容する現像カートリッジ内では、収容トナーのブロッキング現象を発生させることなく、収容トナーを供給手段側に継続して補給し現像ローラに供給することができる。したがって、現像位置側に定着器が配置されるレイアウトでも、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、担持体表面の静電潜像を現像するトナーが少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像ローラに収容トナーを供給することができる。
【発明の効果】
【００２５】
このように本発明によれば、連続形成する単色画像の現像動作を行う現像カートリッジには、現像毎に回転して切り換えられる他の現像カートリッジ内の収容トナーよりも、ガラス転移温度が高めに設定されたトナーを収容するので、その収容トナーは、流動性のほとんどない塊のブロッキング状態になり難く、担持体表面の静電潜像を現像する側に継続して流動させることができる。例えば、現像カートリッジが２室構造である場合やオーガレスである場合、また、トナーを現像カートリッジ内に充填率１００％以上で収容する場合、さらに、定着器が現像位置側に配置される場合でも、収容トナーにブロッキング現象を発生させることなく、その収容トナーを静電潜像の現像側に継続して流動させることができる。したがって、トナーが十分収容されているのにも拘わらずに、現像するトナーが少なくなったり、途切れるなどの変動を起こすことなく、現像動作を継続することができ、その現像カートリッジ内の収容トナーを使い切る前に、形成する単色画像内にカスレが生じたり、トナーエンドとなってしまうことをなくすことができる。この結果、装置の構造を変更することなく、高品質の単色画像を安価に連続形成することができる。
【００２６】
さらに、他の色よりも、当該収容トナーのワックス量を少なく設定したり、外添剤量を多く設定することにより、より信頼性高く、収容トナーを流動させることができ、高品質の単色画像を安価に連続形成することができる。また、他の色よりも、当該収容トナーのワックス量を少なく設定する場合には、その溶融温度を高めに設定することにより、定着器側への融着を少なくすることができ、ワックス量の削減による剥離性の低下などを担保して、問題なく、単色画像を連続形成（転写定着）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【００２８】
図１において、画像形成装置１０は、文字等の画像を作成・出力するパーソナルコンピュータなどの外部装置に接続して利用するプリンターであり、この画像形成装置１０は、画像形成する文字等の画像データを受け取って電子写真方式により記録用紙（記録媒体）の一面側または両面側に記録形成する画像記録装置と、積載する複数枚の記録用紙を一枚ずつ分離給送してこの画像記録装置に搬送給紙するとともに画像を記録形成されたその記録用紙を装置外に搬出して積載する用紙搬送装置と、により構成されている。
【００２９】
画像記録装置は、簡単に説明すると、画像データに基づいて高速回転するポリゴンミラー１１ａによりレーザ光を走査するレーザ光走査装置１１と、このレーザ光走査装置１１からのレーザ光を照射・走査されて画像データに基づく静電潜像が表面に露光・形成される感光体ドラム（担持体）１２と、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容して感光体ドラム１２上の静電潜像にその収容トナーを付着させることによりトナー現像する各色毎の現像カートリッジ１３（図中には、１３ｙ、１３ｃ、１３ｍ、１３ｋと図示）と、この現像カートリッジ１３をその各色毎の設置空間内に収納（装着）して回転軸１４ａを中心に回転することにより感光体ドラム１２に対面させて現像動作させる現像カートリッジ１３を切り換える現像ロータリーユニット１４と、感光体ドラム１２上に現像された各色毎のトナー像を受け取って記録用紙上に転写記録可能なトナー像（モノクロ画像あるいはカラー画像）を形成する中間転写ベルト（中間転写媒体）１５と、搬送給紙されてきた記録用紙を中間転写ベルト１５との間で挟むように圧接（ニップ）して下流へと搬送するとともにその中間転写ベルト１５が担持するトナー像を挟持搬送する記録用紙に転写させる転写ローラ１６と、トナー像を転写されて搬送されてきた記録用紙を加熱圧接することによりそのトナー像を定着させるとともにその記録用紙をさらに下流側へと挟持搬送する定着ローラ対（定着器）１７と、感光体ドラム１２上に残留するトナーを不図示のクリーニングブレードにより回収して貯留する廃トナータンク１８と、を備えている。なお、この画像記録装置の中間転写ベルト１５および転写ローラ１６や、定着ローラ対１７は、記録用紙を搬送する機能も備えることから、以下で説明する用紙搬送装置の一部をも構成している。
【００３０】
用紙搬送装置は、簡単に説明すると、装置本体１０下部に着脱可能にセットされて複数枚の記録用紙を底面の昇降板２１ａ上に積載される用紙カセット２１と、この用紙カセット２１の昇降板２１ａにより上昇された記録用紙束に圧接しつつ分離パッド２１ｂに押し付けるように回転することにより最上の記録用紙を呼び出して（引き出して）搬送経路ｆへと送り出すピックアップローラ２２と、このピックアップローラ２２により用紙カセット２１から送り出されてきた記録用紙を受け取って下流の搬送経路ｆへと挟持搬送する第１中継搬送ローラ対２３と、この第１中継搬送ローラ対２３が搬送経路ｆ内に搬送する記録用紙を受け取って画像記録装置の中間転写ベルト１５および転写ローラ１６による画像の記録形成（転写）位置に挟持搬送（給紙）するレジストローラ対２４と、このレジストローラ対２４から中間転写ベルト１５および転写ローラ１６の間や定着ローラ対１７間を経る搬送経路ｆを搬送されることにより一面側に定着画像が形成された記録用紙を受け取って装置本体１０上部の排紙テーブル２９上に搬出・排紙して積載する排紙ローラ対２５と、を備えている。なお、この用紙搬送装置は、一面側に画像形成された記録用紙を反転させてレジストローラ対２４の上流側の搬送経路ｆに送り出すための再搬送経路ｒおよびその経路ｒに配設された第２中間搬送ローラ対２６を備えており、排紙ローラ対２５が反転することにより再搬送経路ｒ内に送られてきた記録用紙を第２中間搬送ローラ対２６が受け取ってレジストローラ対２４に受け渡すことにより、記録用紙の両面に画像形成することができる。
【００３１】
これにより、画像形成装置１０は、感光体ドラム１２の表面上にトナーを付着させて静電潜像を現像したトナー像を、中間転写ベルト１５を介して記録用紙の一面側または両面側に転写して画像形成することができ、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーを中間転写ベルト１５の表面上に重ねて形成したカラー画像を記録用紙に転写したり、ブラック（Ｋ）のトナーにより形成したモノクロ画像を記録用紙に転写して画像形成することができる。
【００３２】
この画像形成装置１０の現像カートリッジ１３は、図２に示すように、現像ロータリーユニット１４の区画フレーム１４ｂにより区画された各収納空間（位置）内に収納可能に相似形状に形成されてトナーＴを収容する容器３１と、現像ロータリーユニット１４の回転軸１４ａから離隔する容器３１内の外周側に回転自在に支持されることによりその外周面３２ａ上の収容トナーＴを対面する感光体ドラム１２に乗り移らさせて付着させる現像ローラ３２と、現像ロータリーユニット１４の回転軸１４ａ側で現像ローラ３２に圧接回転可能に容器３１内に回転自在に支持されることにより周囲の収容トナーＴをその現像ローラ３２の外周面３２ａに付着させて供給する供給ローラ（供給手段）３３と、を備えている。この現像カートリッジ１３の容器３１は、現像ローラ３２や供給ローラ３３が配置されている第１空間Ｓ１と、回転軸１４ａ側の第２空間Ｓ１と、に仕切る仕切り板３１ａが一体形成されており、この仕切り板３１ａは、第１、第２空間Ｓ１、Ｓ２の上部で収容トナーＴが流通可能に連通させている。すなわち、容器３１は、上部の連通する第１、第２空間Ｓ１、Ｓ２に仕切られた２室構造になっている。なお、供給ローラ３３は、このようなローラ形式に限らずに、他の方式によりトナーＴを供給する供給手段であってもよいことはいうまでもない。
【００３３】
この構成により、現像カートリッジ１３は、仕切り板３１ａにより仕切られた容器３１の外周側の第１空間Ｓ１内の収容トナーＴを、供給ローラ３３が圧接回転する現像ローラ３２に供給することができる。また、この現像カートリッジ１３は、現像ロータリーユニット１４により図１における反時計回り方向に９０度ずつ回転して、感光体ドラム１２に対面する現像位置から１８０度回転したときに、容器３１の第１、第２空間Ｓ１、Ｓ２の上部で（図１中における下方）で収容トナーＴを一緒にした後に、さらに９０度ずつ回転して現像位置に戻ることにより、容器３１内の収容トナーＴを攪拌してリフレッシュさせるとともに、その収容トナーＴを現像ローラ３２に供給可能に供給ローラ４３側の第１空間Ｓ１内に集めることができる。すなわち、このように回転する現像ロータリーユニット１４に装着する現像カートリッジ１３においては、その回転により収容トナーＴが供給ローラ３３側に攪拌されつつ補給されるので、収容トナーＴを攪拌・補給などする調整動作を行うための補給調整装置（所謂、アジテータ装置やオーガー装置）を適宜省略して、所謂、オーガレスにすることができる。ただし、この現像カートリッジ１３は、補給調整装置を省略する場合には、少なくとも現像ローラ３２に供給する収容トナーＴが供給ローラ３３の周囲からなくなる前に、例えば、トナーカウンターによるカウント値、画像のドット数、積算する現像動作（画像形成）時間、積算する現像枚数、あるいは実測する収容トナーＴの残量などにより検出するトナーＴの使用量が予め設定されている値を超えたときに、現像ロータリーユニット１４を回転させるトナーＴの補給・攪拌動作を行う必要がある。
【００３４】
また、この現像カートリッジ１３は、現像位置で感光体ドラム１２に対面させるために現像ローラ３２を容器３１内から露出させており、この現像ローラ３２の外周面３２ａと容器３１の開口部との間に画成される隙間には、付勢部材３４ａにより付勢されてその外周面３２ａに圧接するシール部材３４と、付勢部材３５ａにより付勢されてその外周面３２ａに圧接する規制ブレード３５と、が配置されている。シール部材３４は、収容トナーＴが容器３１外に漏れることを防止するとともに、現像位置を通過した現像ローラ３２の外周面３２ａ上のトナーＴを掻き落とすことなく容器３１内に回収する。また、規制ブレード３５は、先端側のエッジよりも後端側の平面部を現像ローラ３２の外周面３２ａの表面に圧接させるように調整することにより、その外周面３２ａに付着するトナーＴを先端側エッジで掻き落としつつその厚さが一定になるように規制する。ここで、この現像ローラ３２の外周面３２ａ上のトナーＴは、規制ブレード３５に予め設定されている帯電電圧を印加することにより帯電させるようになっており、供給ローラ３３が現像ローラ３２に圧接回転する際にも多少摩擦帯電する。
【００３５】
そして、現像カートリッジ１３は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーＴを収容するので、その各色毎の現像カートリッジ１３ｙ、１３ｃ、１３ｍ、１３ｋには、それぞれに適したトナーＴが収容されている。
【００３６】
このうちの現像カートリッジ１３ｙ、１３ｃ、１３ｍは、色重ねしてカラー画像を形成するために、記録用紙に形成する画像毎、すなわち、現像毎に現像ロータリーユニット１４により回転されて容器３１内の収容トナーＴを攪拌・リフレッシュさせつつ現像動作を繰り返すことができるのに対して、現像カートリッジ１３ｋは、ブラック（Ｋ）のトナーＴｋによるモノクロ画像を複数枚の記録用紙に形成する際には、回転移動することなく現像位置で感光体ドラム１２上の静電潜像を繰り返しトナー現像することから、カラー画像用とモノクロ画像用とでトナーＴの構成成分が調整されている。
【００３７】
モノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりもガラス転移温度Ｔｇが高めに設定されており、加えて、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりも、ワックス量ＷＡＸは少なめに、また、シリカ（ＳｉＯ２）やチタニア（ＴｉＯ２）などの外添剤量ＡＤは多めに設定されている。また、モノクロ画像用トナーＴｋは、ワックス量ＷＡＸを少なめにすることから、溶融温度（軟化温度）Ｔｍがカラー画像用トナーＴｙｍｃよりも高めに設定されている。なお、トナーＴｙｍｃは、トナーＴｙ、Ｔｍ、Ｔｃを意味し、溶融温度Ｔｍと紛らわしいので、トナーＴｙｍｃとして説明する。
【００３８】
要するに、モノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃが従来と同様な一般的な構成成分に調整されているのに対して、ガラス転移温度Ｔｇ、溶融温度Ｔｍ、ワックス量ＷＡＸおよび外添剤量ＡＤが、図３に示す構成成分に設定されている。
【００３９】
ここで、トナーＴの構成成分のガラス転移温度Ｔｇ、溶融温度Ｔｍ、ワックス量ＷＡＸおよび外添剤量ＡＤは、記録用紙に画像を形成する際におけるブロッキング現象、剥離特性、ＯＨＰ透光性、グロス特性を調整することができることが判明した。なお、ブロッキング現象は、現像カートリッジ１３の容器３１内で収容トナーＴが流動性のほとんどない塊となって、供給ローラ３３側に流入できずに補給不能な状態になることにより、記録用紙に形成した画像（トナー像）のカスレや使い切る前のトナーエンドの発生要因になる現象である。この収容トナーＴのブロッキング現象は、収容トナーＴの流動性を損なわないようにすることにより（塊にならないように凝集させないことにより）回避することができる。剥離特性は、記録用紙に転写したトナー像を定着ローラ対１７が加熱圧接して定着させた後に、その記録用紙が定着ローラ対１７のローラ外周面に巻き付くことなく下流へと搬送可能か否かを判断するものである。ＯＨＰ透光性は、記録媒体としてＯＨＰ（オーバ・ヘッド・プロジェクタ）用シートを用いて画像形成する場合に、カラー画像の場合には定着時に溶融混色して半透明になり得るか否かを判断するものであり、モノクロ画像の場合には半透明になる必要はなく遮光できればよい。グロス特性は、記録用紙に定着された状態での画像表面の光沢の程度のことである。
【００４０】
まず、ブロッキング現象では、定着温度までに至らない低温時でのトナーＴ同士の凝集のし易さに左右されることから、ガラス転移温度Ｔｇを高めに設定するほど改善することができるとともに、トナーＴの流動性を高める外添剤量ＡＤも多めに設定するほど、発生を回避することができるのに対して、ワックス量ＷＡＸは少なめにする方が発生を回避することができる。また、剥離特性では、定着時におけるトナーＴの密着のし易さに左右されることから、溶融温度Ｔｍを高めに設定するほど改善することができるのに対して、ワックス量ＷＡＸは少なめにする方が改善することができる。ＯＨＰ透光性およびグロス特性では、トナーＴの溶融特性で左右されることから、溶融温度Ｔｍを低めに設定するほど高くすることができる。
【００４１】
このことから、ブロッキング現象の発生を回避しつつ、剥離特性、ＯＨＰ透光性およびグロス特性を満足させるために、ガラス転移温度Ｔｇを高めに設定するとともに、外添剤量ＡＤも多めに設定した上で、溶融温度Ｔｍの高低とワックス量ＷＡＸの多少を、パラメータにすると、図４に示すような結果になる。
【００４２】
この結果からすると、溶融温度Ｔｍを低めに設定するとともにワックス量ＷＡＸを多めにする条件１では、目的のブロッキング現象の発生を回避することはできない。しかしながら、カラー画像用トナーＴｙｍｃの場合には、現像カートリッジ１３ｙ、１３ｍ、１３ｃが現像毎に回転移動して攪拌・リフレッシュされて、実用上ではブロッキング現象の発生を回避することができ、条件１では、剥離特性、ＯＨＰ透光性およびグロス特性を満足することができることから、この条件１が最適である。なお、この条件１は、カラー画像用トナーＴｙｍｃの構成成分に近いものであり、このカラー画像用トナーＴｙｍｃの場合には、ブロッキング現象の発生を回避可能であるので、ガラス転移温度Ｔｇや外添剤量ＡＤも従来の設定で十分である。また、カラー画像用トナーＴｙｍｃにおいても、ガラス転移温度Ｔｇを高めに設定すると、各色トナーを重ねて混色（色重ね）させる際にその混色を遅らせる方向になることから、ガラス転移温度Ｔｇは不必要に高めに設定する必要はない。
【００４３】
反対に、溶融温度Ｔｍを高めに設定するとともにワックス量ＷＡＸを少なめにする条件４では、ＯＨＰ透光性およびグロス特性を満足することができない。しかしながら、モノクロ画像用トナーＴｋの場合には、ＯＨＰ透光性は不要であるとともに、グロス特性で光沢がなくても問題なく、条件４では、現像位置に停止したまま現像動作を繰り返す（継続する）ために発生する特有の問題であったブロッキング現象の発生を回避することができることから、この条件４が最適である。
【００４４】
このように、現像カートリッジ１３ｙ、１３ｍ、１３ｃには、従来の構成成分と同等の条件１で調製したカラー画像用トナーＴｙｍｃを収容する一方、現像カートリッジ１３ｋには、そのカラー画像用トナーＴｙｍｃよりもガラス転移温度Ｔｇが高めに、ワックス量ＷＡＸは少なめに、外添剤量ＡＤは多めに設定されて、溶融温度Ｔｍは高めに設定されているモノクロ画像用トナーＴｋを収容することにより、容器３１内でブロッキング現象を発生させることなく、快適に、複数枚の記録用紙にカラー画像やモノクロ画像を連続して形成することができる。すなわち、この現像カートリッジ１３は、収容トナーＴにブロッキング現象を発生させることなく、複数枚の記録用紙に画像形成をするための現像動作を繰り返し行うことができることから、流動性に優れる粗密度状態では容器３１の収容容積を越えるトナーＴを充填することも可能になる。特に、画像形成装置１０の使用状況からすると、テキスト文字やモノクロ画像などの印字が多いことから、現像カートリッジ１３ｋの容器３１内には、モノクロ画像用トナーＴｋをできるだけ大量に充填したいとの要望があるので、その容器３１の収容容積を粗密度状態（所謂、緩み見掛け密度）での体積が超える充填率１００％以上で、そのモノクロ画像用トナーＴｋが充填されている。
【００４５】
ここで、現像カートリッジの容器３１内に従来の構成成分であるブラック（Ｋ）のトナーＴを各種条件（オーガー装置の有無、トナーＴの充填率１００％以上／以下）で収容するとともに、現像カートリッジの現像ロータリーユニットによる現像毎の回転移動の有無に応じて、そのトナーＴを使い切れるか否かの確認試験、言い換えると、ブロッキング現象が発生するか否かの確認試験を行ったところ、図５に示すような結果が得られた。なお、この確認試験においては、現像毎の回転移動がない条件では、容器３１内が仕切り板３１ａにより仕切られていることから、第１空間Ｓ１内の収容トナーＴが供給ローラ３３の周囲からなくなる前に一回転させることにより、第２空間Ｓ２から収容トナーＴをその第１空間Ｓ１内に補給する。そして、トナーの残留結果としては、トナーＴの残留がほとんど無しで○、少し残留で△、若干残留で×と判定して図示している。
【００４６】
この試験結果では、現像カートリッジの回転移動がない場合のいずれにおいても、収容トナーＴの残留が認められ、図中に※１を付しているように、オーガー装置を備える場合でも現像毎の回転移動がないと、そのオーガー装置が届かないところで収容トナーＴの流動性が低下して若干のトナーＴが残留した（結果△）。また、画像形成装置１０のようにオーガー装置を備えていない場合には、図中に※２を付しているように、充填率１００％以下でのトナーＴの充填でも、現像毎の回転移動がないと、若干のトナーＴが残留し（結果△）、さらに、図中に※３を付しているように、充填率１００％以上でのトナーＴの充填では、現像毎の回転移動がないと、より多くのトナーＴが残留してしまう（結果×）。なお、ここで、トナーの残留結果で判断基準とした量は実際に問題になるほどのものではなく、試験結果を分析するための基準で判断しているだけである。
【００４７】
これに対して、オーガー装置を備えていない現像カートリッジ１３ｋの容器３１内に上記の構成成分に調製されたモノクロ画像用トナーＴｋを充填率１００％以上、例えば、１２０％で充填・収容して、その現像カートリッジ１３ｋを現像毎に回転移動させることなく、そのトナーＴｋを使い切れるか否かをチェックする同様の確認試験を行ったところ、そのモノクロ画像用トナーＴｋでは、容器３１内に残留させることなく使い切ることができた。
【００４８】
詳細に説明すると、モノクロ画像用トナーＴｋを収容する現像カートリッジ１３ｋを、感光体ドラム１２に対面する現像位置に位置させたまま、モノクロ画像の静電潜像をトナー現像する動作を繰り返し行うと、その現像カートリッジ１３ｋ内の収容トナーＴｋは、容器３１内で現像ローラ３２や供給ローラ３３の回転駆動が継続することによる振動（所謂、タッピング）で、ほぐされることなく容器３１内の狭く仕切られた２室構造の第１、第２空間Ｓ１、Ｓ２内の底部に落ち込んで密に締まり易い。また同時に、その容器３１内の収容トナーＴｋは、現像ローラ３２などが回転駆動を継続することによる温度上昇により加温される。さらに、この画像形成装置１０のレイアウトでは、感光体ドラム１２に対面する現像位置が、中間転写ベルト１５の記録用紙への転写位置までの長さを確保するためにその記録用紙の搬送経路ｆ側に配置されていることから、記録用紙上に転写したトナー像を加熱圧接して定着させる定着ローラ対１７もその現像位置に接近し、その現像位置の現像カートリッジ１３ｋの周囲が温度上昇して容器３１内の収容トナーＴｋが加温される。すなわち、連続動作する現像カートリッジ１３ｋ内の収容トナーＴｋは、加温されつつ締まって密着状態になることにより、凝集して流動性を失ったブロッキング状態になり易い。また、この現像カートリッジ１３ｋは、容器３１内の収容空間Ｓ１、Ｓ２を有効利用するために、所謂、オーガレスに設計されて、モノクロ画像用トナーＴｋを充填率１００％以上で収容することから、その収容トナーＴｋは、よりブロッキング状態になり易い。
【００４９】
これを回避するには、容器３１の収容容積や充填効率の低下を容認して現像カートリッジ１３ｋにアジテータ装置やオーガー装置を配置するか、あるいは、画像形成装置１０の画像形成速度（所謂、スループット）の低下を容認して現像ロータリーユニット１４により頻繁に回転移動させることが一般的に対策として採られる。
【００５０】
しかるに、この現像カートリッジ１３ｋ内に収容するモノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりも、ガラス転移温度Ｔｇを高めに設定するとともにワックス量ＷＡＸを少なめするのに加えて、外添剤量ＡＤも多めに添加することによって、凝集して流動性のほとんどない塊には、なり難くされている。したがって、モノクロ画像を大量に印字する場合に、容器３１の第２空間Ｓ２内に収容トナーＴｋが留まって（補給が途切れて）トナーエンドの誤検出が発生したり、第１空間Ｓ１内の収容トナーＴｋが供給ローラ３３に上手く乗らずに現像ローラ３２の外周面３２ａ上のトナーＴｋが不十分になって、現像するトナー像（モノクロ画像）にカスレが生じてしまうこともなく、容器３１の第２空間Ｓ２内の収容トナーＴｋを第１空間Ｓ１に残らず補給することができるとともに、その第１空間Ｓ１内の収容トナーＴｋをスムーズに供給ローラ３３に乗せて現像ローラ３２に供給することができ、感光体ドラム１２上のモノクロ画像の静電潜像を高品質に現像する動作を継続することができる。
【００５１】
そして、この現像カートリッジ１３ｋにより現像されたトナー像は、そのモノクロ画像用トナーＴｋがカラー画像用トナーＴｙｍｃよりもワックス量ＷＡＸを少なめにされるのを補うように溶融温度Ｔｍを高めに設定されることによって、中間転写ベルト１５を介して記録用紙に転写された後に、定着ローラ対１７で加熱圧接されて定着する際に、そのローラ表面に不必要に密着してしまうことなく（剥離性よく）、下流側へと搬出することができる。なお、ここでは、モノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりも溶融温度Ｔｍを高めに設定しているが剥離性に問題が生じない場合などには、溶融温度Ｔｍを均一にして定着後のグロス（光沢）をモノクロ画像でも得られるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００５２】
また、現像カートリッジ１３ｋ内のモノクロ画像用トナーＴｋは、感光体ドラム１２表面の静電潜像に付着されることなく、容器３１内で繰り返し、現像ローラ３２、供給ローラ３３、シール部材３４あるいは規制ブレード３５などと、また収容トナーＴｋ同士で擦り合うことで外添剤量ＡＤによる効果が薄くなってきても、カラー画像用トナーＴｙｍｃと比較して、ガラス転移温度Ｔｇの高めの設定と、ワックス量ＷＡＸの少なめの含有により、流動性のほとんどない塊に凝集してブロッキング状態となってしまうことを有効に回避することができる。すなわち、モノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりもガラス転移温度Ｔｇを高めに設定するだけでもよいが、本実施形態のように、加えて、ワックス量ＷＡＸを少なめにするとともに、外添剤量ＡＤも多めに添加する方が有効にブロッキング現象の発生を回避できて有利である。
【００５３】
このように本実施形態においては、容器３１内を第１、第２空間Ｓ１、Ｓ２に仕切る２室構造のオーガレスに設計し、また、その容器３１内に充填率１００％以上でブラック（Ｋ）のモノクロ画像用トナーＴｋを収容するという、ブロッキング現象の発生に不利な条件の現像カートリッジ１３ｋを、感光体ドラム１２に対面する現像位置に位置させたままモノクロ画像の現像動作を繰り返させる場合でも、その現像カートリッジ１３ｋ内には、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりもガラス転移温度Ｔｇが高めに設定されたモノクロ画像用トナーＴｋを収容する。これにより、現像カートリッジ１３ｋ内では、その収容トナーＴｋを、ブロッキング状態にさせてしまうことなく、第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１に補給しつつ供給ローラ３３から現像ローラ３２に供給することができ、その補給や供給が途切れてトナーエンドや画像のカスレを生じさせることなく、高品質のモノクロ画像を連続形成することができる。
【００５４】
また、このモノクロ画像用トナーＴｋは、カラー画像用トナーＴｙｍｃよりも、外添剤量ＡＤを多く添加するとともに、ワックス量ＷＡＸを少なくしつつ溶融温度Ｔｍを高めに設定することにより、より信頼性高く、流動性を確保してブロッキング現象の発生を回避するのと同時に、定着ローラ対１７での剥離性を確保することができ、問題なく、モノクロ画像の連続形成（転写定着）を実現している。
【００５５】
この結果、画像形成装置１０の装置構成を設計変更することなく、オーガレスで安価な構成の現像カートリッジ１３ｋ内に、ブロッキング現象の発生のない（トナー切れやカスレのない）モノクロ画像用トナーＴｋを収容して、カラー画像と共に、モノクロ画像も高品質に連続形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、現像ロータリーユニット１４に複数の現像カートリッジ１３をセットするとともに、感光体ドラム１２上に形成したトナー画像を記録用紙に転写する中間転写ベルト１５を備える画像形成装置の場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、感光体ドラムから直接記録用紙にトナー画像を転写形成する装置でも適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す透視正面図である。
【図２】その要部構成を示す縦断面図である。
【図３】そのトナーの構成成分を説明する表である。
【図４】そのトナーの構成成分を調整したときの特質を示す表である。
【図５】その従来の構成成分のトナーを使用したときの試験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５８】
１０    画像形成装置
１１    レーザ光走査装置
１１ａ    ポリゴンミラー
１２    感光体ドラム
１３、１３ｃ、１３ｋ、１３ｍ、１３ｙ    現像カートリッジ
１４    現像ロータリーユニット
１５    中間転写ベルト
１６    転写ローラ
１７    定着ローラ対
２１    用紙カセット
２３、２６    中継搬送ローラ対
２４    レジストローラ対
３１    容器
３１ａ    仕切り板
３２    現像ローラ
３３    供給ローラ
３４    シール部材
３５    規制ブレード
４３    供給ローラ
ＡＤ    外添剤量
Ｓ１、Ｓ２    空間
Ｔ    トナー
Ｔｇ    ガラス転移温度
Ｔｋ    モノクロ画像用トナー
Ｔｍ    溶融温度
Ｔｙｍｃ    カラー画像用トナー
ＷＡＸ    ワックス量
【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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