(57)【要約】【課題】現像装置内の現像剤補給を、頻度も少なく、現像剤補給時の汚れを最小限に抑えて実行可能で、現像装置内の現像剤量を適量に維持し、高速度でも高品位な画像出力が長期間可能で、装置コスト及び維持コストを抑制可能である画像形成装置を提供する。【解決手段】磁性トナーを含む現像剤が補給される現像容器４０と、現像容器４０内に配設され、現像容器４０内の現像剤量が所定量以上であるか否かを検知する現像剤有無検知部材４５と、を有し、現像剤有無検知部材４５の検知結果に基づいて、現像容器４０に現像剤が補給され、静電潜像を現像剤にて現像する画像形成装置において、画像形成回数が増加するに従って、現像容器４０内における現像剤量の増加速度を低減する。【選択図】        図１
2004206018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、磁性トナーを含む現像剤が補給される現像容器と、該現像容器内に配設され、前記現像容器内の現像剤量が所定量以上であるか否かを検知する現像剤有無検知部材と、を有し、前記現像剤有無検知部材の検知結果に基づいて、前記現像容器に前記現像剤が補給され、前記静電潜像を前記現像剤にて現像する画像形成装置において、
画像形成回数が増加するに従って、前記現像容器内における前記現像剤量の増加速度を低減する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、磁性トナーを含む一成分現像剤を使用して、静電潜像を現像する現像装置を備え、現像装置への磁性トナー補給が自動的に且つ逐次少量ずつ行われる、静電記録方式或いは電子写真方式の、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電記録方式或いは電子写真方式により、粉体現像剤を用いて、紙等の記録媒体に画像情報を記録する電子写真式複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置を図８に示す。こうした画像形成装置においては、所定のプロセスを介して形成された静電潜像を担持する、感光ドラム等の像担持体１に対し、現像装置４に設けられた現像剤（トナー）担持体４１を、像担持体１から一定間隔設けて配置し、両者間に適当な現像バイアス電圧を印加して、像担持体１上の静電潜像の現像を行い、その顕画像である現像剤像（トナー像）を転写装置５により記録媒体ｍに転写し、その後定着装置６により定着させるという方法が広く行われている。
【０００３】
まず、画像形成装置全体の動作について説明する。本例の画像形成装置は、像担持体として、ドラム状の電子写真感光体（感光ドラム）１を有し、図８において、まず帯電器２によって帯電された感光ドラム１表面を露光手段であるレーザースキャナ３によって露光することで感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この潜像を現像装置４によって現像することで感光ドラム１上に現像剤像（トナー像）を形成する。
【０００４】
このトナー像が転写帯電器５による転写バイアスによって、感光ドラム１と転写帯電器５との間に搬送される記録媒体ｍに転写された後、記録媒体ｍは定着装置６によって加圧／加熱され、永久画像を得る。又、転写後に感光ドラム１上に残った残トナーはクリーナ７により除去され、次の画像形成に備える。
【０００５】
更に、磁性トナーから構成される一成分磁性現像剤は、トナーとキャリアから構成される二成分現像剤と異なり、キャリアに対するトナー量比を制御する必要がないため、画像形成装置が簡素化され、消費したトナーを補給する動作のみ必要で、劣化した現像剤を排出するような定期的な現像剤交換が不要であるため、特に高速の白黒画像形成装置に適しており、実際に、広く用いられている。
【０００６】
一成分の磁性トナーを用いる現像装置４としては、図９のように、筐体としての現像容器４０、現像容器４０の開口部に回転自在に配設された現像剤（トナー）担持体４１、現像剤担持体４１の内部には磁性トナーに対して磁気吸引力を及ぼす永久磁石４２、トナー担持体４１上に、トナーの薄層を形成するため層厚規制部材であるドクターブレード４３、現像容器４０へ補給されたトナーを攪拌しながらトナー担持体４１方向へ移動するための攪拌搬送部材４４ａ、４４ｂと、更に、現像容器４０内に存在するトナーの有無を検知する現像剤（トナー）有無検知部材４５等を備えたものが一般に用いられている。
【０００７】
この現像装置４においては、現像容器４０に収容されたトナーが消費されたら、消費された分を補給していく。その補給方法としては、主要な画像形成プロセス部材を一つのユニットに集約し、トナーが消耗され尽くしたら交換する所謂プロセスカートリッジ方式があるが、本明細書においては、トナーを逐次補給する方式を採用し、画像形成動作の反復の結果消耗されるトナーの残存量を現像剤有無検知部材４５により検知して、検知された現像剤量が一定値を下回ったときに、画像形成装置側の制御機構より発せられるトナー補給指示に従い、ユーザやサービスパーソン（以下「ユーザ等」と称す。）がトナーの補給を行う。尚、ここでは、トナー有無検知部材４５を現像容器４０内壁にて所定の高さの位置に設置し、トナー有無検知部材４５部分に現像剤が存在するか否かを検知し、現像剤面が所定の高さより低くなった時にトナー補給指示を発信し、現像剤面を所定の高さに維持しようとするものである。
【０００８】
こうして現像剤を現像容器４０に補給する方法としては、（Ａ）ユーザ等が現像装置４の現像容器４０に直接トナーを投入する方式（図１０）、（Ｂ）現像容器４０外部に設けられた、搬送装置９１を有する第二の補給容器９１０へ、ユーザ等が第一の補給容器９９からトナーを投入し、空になった第一の補給容器９９を離脱して、第二の補給容器９１０に収容されたトナーを現像容器４０へ少量ずつ補給する方式（図１１）、（Ｃ）第一の補給容器９９が搬送装置９１に着脱自在であり、ユーザ等が第一の補給容器９９を画像形成装置側から搬送装置９１を構成する第二の補給容器９１０に設置し、据え置きに設置された第一の補給容器９９から搬送装置９１を通して、現像容器４０へ少量ずつ補給する方式（図１２）、がある。
【０００９】
この（Ａ）〜（Ｃ）の方式のうち、方式（Ｃ）は、トナー搬送装置９１が簡易に構成でき、トナーの飛散が少なく、大量のトナーを一度に補給できるため、トナー補給間隔を長くすることができ、ユーザ等にとって便利であるのみならず、補給後の出力画像品位低下を回避して、安定した画像を長期間提供することが可能となる等、多くの利点がある。
【００１０】
又、工場から出荷され、ユーザ等のもとに着荷した状態においては、運搬中のトナー飛散等防止のため、現像装置の現像容器４０には、トナーが充填されていない。そこで通常は、画像形成装置の使用開始準備の一環として、所謂トナー設置モードが設けられ、それに従って、現像容器４０にトナーが充填される。
【００１１】
トナー設置モードは、通常の画像形成モードとは別に設けられ、ユーザ等の操作により、トナーを強制的に現像容器４０へ充填するモードである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、累積の画像形成回数が増加するにつれて、図１３に示すように、現像容器４０内のトナーは、流動性を失ってゆく。これは、トナー担持体４１やトナー攪拌搬送部材４４ａ、４４ｂによって機械的なストレスを受け、トナーの流動化剤が、トナーのバインダに埋め込まれるからと考えられている。
【００１３】
現像容器４０内のトナーが流動性を失ってゆくと、トナー有無検知部材４５近傍のトナー粒子間にも、空洞が生じてくるため、トナー有無検知部材４５がトナー無と認識する確率が高くなり、トナー補給頻度が増え、図１４に示すように、画像形成回数が増加するに連れて、現像容器４０内のトナー量Ｗｔｄｅｖが増加する。
【００１４】
現像容器４０内のトナー量Ｗｔｄｅｖが増加すると、現像容器４０内のトナーを攪拌する攪拌搬送部材４４ａ、４４ｂの駆動トルクが増加し、駆動ギアの歯飛び、駆動ギアの回転軸の倒れ、トナー攪拌搬送部材自体の変形及び破損に至る。
【００１５】
この危険性は、画像形成装置が高速化するほど、又、トナーが小粒径化するほど高まる。
【００１６】
従って、本発明の目的は、現像装置内の現像剤補給を、頻度も少なく、現像剤補給時の汚れを最小限に抑えて実行可能で、現像装置内の現像剤量を適量に維持し、高速度でも高品位な画像出力が長期間可能で、装置コスト及び維持コストを抑制可能である画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１８】
（１）表面に静電潜像が形成される像担持体と、磁性トナーを含む現像剤が補給される現像容器と、該現像容器内に配設され、前記現像容器内の現像剤量が所定量以上であるか否かを検知する現像剤有無検知部材と、を有し、前記現像剤有無検知部材の検知結果に基づいて、前記現像容器に前記現像剤が補給され、前記静電潜像を前記現像剤にて現像する画像形成装置において、
画像形成回数が増加するに従って、前記現像容器内における前記現像剤量の増加速度を低減することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（２）前記画像形成回数に応じて設定された所定時間にわたって、前記現像剤有無検知部材によって前記現像容器内の前記現像剤量が所定量以下であると検知された場合に、前記現像容器内への前記現像剤補給が行われ、
前記画像形成回数が増加するに従って、前記所定時間が長くなることを特徴とする（１）の画像形成装置。
【００２０】
（３）更に、前記現像容器に前記現像剤を補給する搬送装置を有し、該搬送装置は、前記現像剤を収容する第一の補給容器から前記現像剤が補給される第二の補給容器と、該第二の補給容器内に設置され、前記第二の補給容器内の前記現像剤量が所定量以上か否かを検知する第二の現像剤有無検知部材と、を備え、
前記第二の現像剤有無検知部材の検知結果により前記第一の補給容器から前記現像剤が前記第二の補給容器に補給され、前記現像容器内の現像剤量が所定量以上であるか否かを検知する前記現像剤有無検知部材の検知結果により前記第二の補給容器から前記現像容器に前記現像剤が補給されることを特徴とする（１）又は（２）の画像形成装置。
【００２１】
（４）前記第一の補給容器は、前記搬送装置に着脱自在であり、前記搬送装置に据え置きに設置可能であることを特徴とする（３）の画像形成装置。
【００２２】
（５）前記現像剤の重量平均粒径が５μｍ以上９μｍ未満であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２３】
（６）前記現像剤有無検知部材は、圧電素子を含むことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２４】
（７）最初に前記現像剤が補給される前においては、前記現像容器に前記現像剤が収容されていない状態であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
本発明は、本実施例においては、図８を用いて、従来例にて説明した構成の画像形成装置に適用される。画像形成装置はＡ４横サイズの連続画像出力速度が６８枚１分のプリンタである。画像形成装置の構成に関しては、従来例にて説明したものと同様であるので詳しい説明を省略する。尚、画像形成装置の構成に関しては図８に示したものに限定されない。
【００２７】
本発明の画像形成装置にて備えられた現像装置４は、図１に示す構成を有するものである。即ち、現像剤を収容する現像容器４０にて構成され、現像容器４０の、表面に静電潜像が形成される感光ドラム等の像担持体１に対向した開口部に、静電潜像部分に現像剤を搬送する現像剤（トナー）担持体４１が、露出して設置されている。そして、現像容器４０内には、現像剤の攪拌搬送部材４４ａ、４４ｂが配設されている。
【００２８】
本実施例において、現像剤は磁性トナーにて構成される磁性一成分現像剤である。更に磁性トナーは、スチレン−アクリル系の樹脂、磁性体、流動化剤、研磨剤等から構成されており、重量平均粒径は７．５μｍ、常温常湿でのトナー担持体４１上のトナーの平均帯電量ｑは−７〜−１０μｍＣ／ｋｇ、塗布量は１．０〜１．２ｍｇ／ｃｍ2である。
【００２９】
現像剤（トナー）担持体４１は、直径２４．５ｍｍのＡ６０６３製の円筒で、その両端に不図示の回転支持軸を有し、現像容器４０の側壁に不図示の軸受を介して回転自在に支持されており、周速３５４．９ｍｍ／秒で回転する。又、トナー担持体４１の外表面は、樹脂製の被覆が施された、外表面の中心線平均粗さが０．８８μｍＲａの粗面である。
【００３０】
トナー担持体４１と像担持体１との間隔は２３０μｍであり、振幅１７００Ｖ、周波数３３００Ｈｚの矩形交流電圧が、０Ｖ〜＋８００Ｖの間で可変な直流電圧に重畳されて印加されている。
【００３１】
トナー担持体４１のＡ方向への回転により、トナー担持体４１内部に固定支持された永久磁石４２のＳ３極で汲み上げられたトナーは、Ｎ１極及び層厚規制部材４３の作用により規制され薄層化される。次いで、現像極であるＮ２極で穂立ちしたトナーは、像担持体１上の静電潜像を現像し、現像に供されなかったトナーは、その後再び現像容器４０内へもどされる。
【００３２】
層厚規制部材４３はＳＰＣＣ製の板状部材で、トナー担持体４１とは２４０μｍの距離を保って配設されている。
【００３３】
本実施例では、現像容器４０の内側壁には、現像剤（トナー）有無検知部材４５が埋設されている。トナー有無検知部材４５は、圧電素子を含み、画像形成装置側に制御により、０．１ｓ毎にトナーの有無を確認する。トナー無の状態が連続してＴL1ｓ発生すると、画像形成装置本体制御部（不図示）によって、現像剤（トナー）搬送装置９１からのトナー補給開始命令が発せられ、後述するトナー搬送装置９１の機能によりトナーが流入される。続けてトナー有無検知が行われ、トナー有の状態が連続してＴH1ｓ発生すると、画像形成装置本体制御部によって、現像剤搬送装置９１からのトナー補給停止命令が発せられ、トナーの流入が停止される。
【００３４】
ここで用いられるトナー有無検知部材４５は、圧電素子を含み、周囲のトナーにより圧力がかけられると、画像形成装置本体制御部にトナー有り信号又は無しを発信するセンサである。トナー有無検知部材４５としては、他の仕組みのものでもよく、例えば、金属線と現像剤担持体間の電気容量の変化を検知することによったり、現像剤の透磁率の変化を検知することによってトナーの有無を検知するものがある。
【００３５】
そして、トナー有無検知部材４５を、本実施例では、現像容器４０内の現像剤量が好適に設定される所定量、ここでは、現像剤が新品の状態において２５０ｇの時の現像剤面の高さに設置する。よって、現像容器４０内の現像剤が２４０ｇより少なくなったときに検知部材４５からトナー無し信号が発信され、それを受信した画像形成装置制御部よりトナー補給開始命令が発信されることとなる。
【００３６】
ここでは、トナー補給は、基本的には、従来例にて説明した（Ｃ）の方式に従って行われる。即ち、図１２に示すような、第一の補給容器９９が搬送装置９１に着脱自在であり、ユーザ等が第一の補給容器９９を画像形成装置側から搬送装置９１を構成する第二の補給容器９１０に設置し、設置された第二の補給容器９９から搬送装置９１を通して、現像容器４０へ少量ずつ補給する方式である。ここで、本実施例におけるトナー補給について詳しく説明する。
【００３７】
ユーザ等によって、搬送装置９１に据え置きに設置される第一の補給容器９９は、図２に示すように、本実施例では、収容可能最大約２０００ｇのプラスチック製の円筒で、内部には、円筒９９０に対して固定された板状部材９９１が軸方向に内蔵されている。板状部材９９１には、軸線に対して斜め方向に複数の突起部分９９１ｇが設けられている。本実施例においては、板状部材９９１が円筒９９０の中央を仕切るように設置されており、円筒９９０を回転することによって板状部材９９１の突起部分９９１ｇの作用で内部のトナーが攪拌される。板状部材の回転軸９９１ｈ部分は、円筒９９０片端面中央に設けられた排出部９９３まで延長され、その先端にはキャップ９９２が固定されており、キャップ９９２は、排出部９９３から着脱自在である。
【００３８】
設置方法は、画像形成装置上前面のカバー（不図示）を開くと、図３（ａ）に示すような、第一の補給容器９９を置くべき台９１６が現われる。台９１６には溝９１６ｇが設けられて、第一の補給容器９９外面に設けられたフランジ９９４と勘合するようになっている。台９１６と平行に搬送装置９１が設けられており、第一の補給容器９９の排出部９９３を搬送装置９１に向けて設置するようにする。
【００３９】
カバーを上に閉じると、図３（ｂ）に示すように、台９１６が第一の補給容器９９の排出部９９３を搬送装置９１に向けて平行移動し、トナー搬送装置９１のキャップ離脱部材９１３により排出部９９３からキャップ９９２が引き抜かれ、同時に回転軸９９１ｈが排出部分９９３中央から突起する。そして、キャップ９９２及びキャップ９９２が固定された回転軸９９１ｈは、キャップ離脱部材９１３に保持され、回転軸９９１ｈが搬送装置９１に回転自在に保持される。そして、回転軸９９１ｈ部分が搬送装置９１のモータ９１９に設置され、第一の補給容器９９からの第二の補給容器９１０へのトナー補給は、モータ９１９により第一の補給容器９９を回転し、第一の補給容器９９内部の板状部材９９１の作用により内部のトナーが開口された排出部９９３に搬送され、搬送容器９１に取り込むことによりなされる。
【００４０】
ユーザ等によって備えられた第一の補給容器９９から、上記の方法により、図４（ａ）（ｂ）に示す、現像装置４とは独立して配設されるトナー搬送装置９１の筐体である第二の補給容器９１０に対して行われる。図４（ａ）は、搬送装置９１内部を図３（ａ）（ｂ）のＫ側からみた図であり、第一の補給容器９９が設置された場合、第一の補給容器９９に対して軸方向に交差した方向の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＭ方向から見た図であり、第二の補給容器９１０の片壁面部分を透かして示す図である。
【００４１】
第二の補給容器９１０は、収容可能最大トナー質量約２００ｇの略直方体の容器である。搬送装置９１は、第二の補給容器９１０内に、梯子状の攪拌部材９１１、スクリュー状の搬送部材９１２ａ、９１２ｂ、及び第二の現像剤（トナー）有無検知部材９１５、攪拌部材９１１と各搬送部材９１２ａと９１２ｂの回転駆動モータ（不図示）、図３（ｂ）に示される前記に説明した第一の補給容器９９の固定部材であるキャップ離脱部材９１３及びその回転駆動モータ９１９等を備える。
【００４２】
梯子上の攪拌部材９１１によって、内部のトナーが攪拌され、補給容器９１０内に均一に収容される。梯子状攪拌部材９１１の回転軸近傍で下側にトナー有無検知部材９１５が設置される。
【００４３】
トナー有無検知部材９１５は、現像容器４０内に備えられたものと同様に、圧電素子を含み、０．１ｓ毎にトナーの有無を確認する。トナー無の状態が連続してＴL2ｓ発生すると、画像形成装置本体制御部により、トナー搬送装置９１に据え置きで備えられた上述した第一の補給容器９９からのトナー補給開始命令が発せられ、第一の補給容器９９を回転して、第二補給容器９１０内にトナーが流入する。ここで、モータ９１９による第一の補給容器９９の回転速度を調整して、トナーが急に増加することが起こらないように、第一の補給容器９９から第二の補給容器９１０への現像剤の流入速度を適当にする。トナー有の状態が連続してＴH2ｓ発生すると、第一の補給容器９９からのトナー補給停止命令が発せられる。
【００４４】
そして、トナー有無検知部材９１５でのトナー無の状態が連続してＴL3ｓ（本実施例では１２０ｓ）発信されると、ユーザ等に対してのトナー容器交換指示を発するとともに、画像形成動作を停止する。
【００４５】
第二の補給容器９１０内底部には、スクリュー状攪拌部材９１２ａが設置され、片側面に設けられた搬送路９１４までトナーを搬送する、搬送路９１４内にスクリュー９１２ｂが設置され、搬送路９１４に達したトナーを、搬送路９１４に沿って搬送する。搬送路９１４は現像容器４０の図１、図５に示したトナー補給部４０ａに連結している。
【００４６】
図５に示すように、搬送路９１４を搬送されて、現像容器４０の前端４０ｆに達したトナーは、ついで、現像容器４０上部補給部４０ａに配設されたスクリュー４９により、現像装置の奥方向Ｒへ水平に搬送されながら、トナー落下規制板４８の上辺４８ｕを乗り越えながら、現像容器４０内へ落下する。
【００４７】
スクリュー４９の山部のピッチは約２０ｍｍで、トナー担持体４２を駆動する歯車と連結した歯車により約１５８回転／分にて回転駆動される。
【００４８】
ここで、画像形成装置が工場からユーザのもとに着荷した後又は現像装置４を交換した後には、使用開始準備一環として、トナー設置モードが行なわれる。トナー設置モードにおいては、約８分間の連続トナー補給により約２５０ｇのトナーがトナー容器４０内に充填されるとともに、不図示の記憶装置に記憶されている現像装置の累積画像形成回数Ｎｉｄｅｖがゼロにリセットされる。
【００４９】
上記の構成により、現像容器４０には、現像剤有無検知部材４５によって検知されるトナー無の状態が連続してＴL1ｓ発生すると、トナーが流入され、トナー有の状態が連続してＴH1ｓ発生すると、トナーの流入が停止される。又、第二の補給容器９１０では、第二の現像剤有無検知部材９１５によって、トナー無の状態が連続してＴL2ｓ発生すると、画像形成装置側の制御により、第一の補給容器９９からの第二補給容器９１０内にトナーが流入する。トナー有の状態が連続してＴH2ｓ発生すると、トナーの流入が停止される。
【００５０】
そして、本実施例では、ＴL1、ＴH1、ＴL2、ＴH2をＮｉｄｅｖに従って表１の如く制御することにより、つまり、画像形成積算回数Ｎｉｄｅｖが増えるに従って、ＴL1、ＴH1、ＴL2、Ｎｉｄｅｖ１２００回以上に対するＴH2以外のＴH2、を長くし、現像容器４０へのトナー補給間隔を長くすることにより、言い換えれば、トナー有無検知部材４５の検知結果によって、現像容器４０内の現像剤量が所定量より少ないと判断される時間が長くなり、即ち現像剤重量の増加速度を遅くするに従って、現像容器４０内のトナー量Ｗｔｄｅｖを図６の如く減少することができる。
【００５１】
【表１】
2004206018.tif 000003
【００５２】
このように、本実施例の画像形成装置では、現像装置内の現像剤量が増えすぎることが無く、適量に維持できるので、その結果、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力でき、しかも維持コストも削減できた。
【００５３】
なお、何らかの理由で、現像容器内トナーが交換された場合や現像容器そのものを交換した場合は、サービス員等が、Ｎｉｄｅｖの値のリセット（０にすること）を行う。
【００５４】
実施例２
発明の実施例１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００５５】
異なる点は，磁性トナーの重量平均粒径が１０μｍである点である。
【００５６】
この画像形成装置では、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、画像濃度がやや低く、細線の再現性がやや劣る点を除けば、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力でき、しかも維持コストも削減できた。
【００５７】
又、ここで、磁性トナーの重量平均粒径が１０μｍになると、画像濃度が低く、細線の再現性がやや劣る、つまり形成画像の画質が衰えることが明らかとなった。しかし、５μｍより低いと、磁性トナーの流動性が低下し、現像装置の回転部材の駆動トルクが上昇する等の点の不具合の危険性が急激に増大するだけでなく、磁性トナーの生産性が急激に低下するという問題が生じる。従って、磁性トナーの重量平均粒径は、５μｍ以上９μｍ未満であることが好ましい。
【００５８】
実施例３
発明の実施例１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００５９】
異なる点は、画像形成装置の使用開始時において現像容器４０内の現像剤量が４００ｇで、Ｗｔｄｅｖが１０００Ｋ回の画像形成後において３６０ｇである点である。つまり、実施例１では、使用開始時に２５０ｇで、画像形成回数が増加しても、図６に示すようにわずかに現像剤量が減少したのに比較すると、現像容器４０中の現像剤量が多いこととなる。
【００６０】
この画像形成装置においては、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、現像装置の駆動トルクがやや高いことによるピッチムラがやや劣る点を除けば、高速度でも高品位な画像出力を長期間でき、しかも維持コストも削減できた。
【００６１】
しかし、現像容器内の現像剤量が本実施例においては多めであり、それがピッチムラや現像装置の駆動トルクの点で不都合となっていることが明らかとなった。ここで、本実施例では、画像形成時における現像容器内におけるトナーの質量は、２００ｇ以上３５０ｇ未満であることが好ましい。３５０ｇになると、本実施例のように、現像装置の駆動トルクが高くなったり、画像にピッチムラが生じたりし、又、２００ｇより少ないと、現像装置において良好な現像動作を行うことが難しくなる。つまり現像容器に現像剤が適量収容されている方が好適であり、この数値に限定されることはなく、現像容器中の現像剤量は、画像形成装置の構成によって、適当な量を定める。
【００６２】
そして、トナー有無検知部材の配置も適当な現像剤量による現像剤面の高さに設置する。
【００６３】
実施例４
発明の実施の形態１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００６４】
異なる点は、実施例１では３５４．９ｍｍ／ｓであるトナー担持体の回転速度が２９０ｍｍ／ｓであること、及び、実施例１では６８枚／分である画像形成装置の画像出力速度が、５０枚／分である点等である。
【００６５】
この画像形成装置では、同様に、画像出力速度がやや劣る点を除けば、高品位な画像出力を長期間でき、トナー飛散や画像のトナー汚れを回避でき、コストも削減できた。
【００６６】
従って、本発明では、画像形成速度が高速の時も、低速時と同様の効果が上げられることが明らかとなった。つまり、高速化が可能な画像形成装置ということができる。
【００６７】
実施例５
発明の実施例１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００６８】
異なる点は、現像容器４０に設置されたトナー有無検知部材４５が、圧電素子を含まず、金属線である点等である。
【００６９】
本実施例におけるトナー有無検知方法は、図７に示すように、トナー担持体４１に印加された現像バイアスにより現像基準電極４５ｉと信号電極４５ｓに誘起電圧を生じさせたことにより、トナー担持体４１、各電極４５ｉ、４５ｓ及びトナーにより形成された仮想コンデンサの容量がＷｔｄｅｖに依存することを利用する構成である。
【００７０】
この画像形成装置では、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、現像容器内の現像剤量の変動がやや大きく、画像濃度の変動がやや大きい点を除けば、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力でき、しかも維持コストも削減できた。
【００７１】
実施例６
発明の実施例１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００７２】
異なる点は，ユーザ等が交換する第一の補給容器９９の容量が、実施例１では２ｋｇであるところを、１．６５ｋｇである点である。
【００７３】
この画像形成装置では、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、トナー容器の交換頻度がやや増える点及び維持コストがやや高い点を除けば、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力できた。
【００７４】
言い換えれば、本発明の画像形成装置は、第一の補給容器の交換頻度が少なくとも、交換頻度が高いときと同様の効果を上げることができるので、ユーザ等による現像剤の交換頻度を減らすことのできる画像形成装置といえる。
【００７５】
実施例７
本実施例では、現像剤の補給方式を従来例にて説明した（Ｂ）の構成の補給機構を採用するが、現像容器４０において補給される現像剤量及びＴL1、ＴL2、現像装置４や他の画像形成装置の構成は実施例１と同様のものである。
【００７６】
図１２に示した方式により、現像剤を補給する構成の画像形成装置にて、図１１に示したように、ユーザ等が交換する第一の補給容器９９を、画像形成装置に据え置きにしないで、収容したトナーを画像形成装置のトナー搬送装置９１の第二の補給容器９１０に注いだ後は、空になったトナー容器を取りはずす。
【００７７】
この画像形成装置では、実施例１に比べればトナー容器交換時のトナー飛散がやや劣るが、装置のコストを上げずに、従来よりトナー飛散を防止でき、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力でき、しかも維持コストも削減できた。
【００７８】
実施例８
発明の実施の形態１と同一の点については、説明を割愛し、異なる点についてのみ触れる。
【００７９】
異なる点は，画像形成装置が工場からユーザ等に着荷した時点において、現像装置４の現像容器４０にトナーが２５０ｇ充填されている点である。
【００８０】
この画像形成装置では、画像形成装置使用開始直後の出力画像の汚れがやや劣る点を除けば、装置のコストを上げずに、トナー飛散を防止でき、それによる画像のトナー汚れを回避し、高速度でも高品位な画像出力を長期間出力でき、しかも維持コストも削減できた。又、画像形成開始時において、最初にトナーが補給される前は、現像容器内に現像剤が収容されていない方が、画像汚れの点から好適であることが明らかとなった。
【００８１】
ここで、実施例１から８までの構造の特徴を表２、トナー補給と形成画像の特徴における効果を表３にまとめ、画像形成回数の増加に従った現像剤の増加速度の低減制御をしていない従来例１、２と比較した。従来例１では、キャリアを含む二成分現像剤を用い、更には、現像剤有無検知部材として、現像剤の見掛け透磁率を検知し、これに対応した出力電圧を出力するというような構成である、透磁率検知部材を用い、従来例２では、磁性トナーを含む一成分磁性現像剤を使用し、他の構成は実施例１と同様とした。
【００８２】
表２、３より、本発明による実施例１〜８までの画像形成装置は、現像剤有無検知部材４５の検知結果に従って、表１に示すような補給間隔による制御、つまり、画像形成回数が増加するに従って、現像容器４内における現像剤量の増加速度を低減する制御を行うことで、具体的には、画像形成回数に応じて設定された所定時間にわたって、現像剤有無検知部材によって現像容器内の現像剤量が所定量以下であると検知された時に、現像容器内への現像剤補給が行われる構成であるとき、画像形成回数が増加するに従って、所定時間を長く設定することによって、画像汚れを回避でき、画像濃度ムラや細線再現性等において、高品位な画像を提供でき、更に、装置コスト及び維持コストが低減できたことが明らかとなった。
【００８３】
【表２】
2004206018.tif 000004
【００８４】
【表３】
2004206018.tif 000005
【００８５】
以上で開示した発明の実施の形態は、好適なものであるが、本発明の趣旨範囲内での各種の変化、変更、選択または改良は勿論可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、磁性トナーを含む現像剤が補給される現像容器と、現像容器内に配設され、現像容器内の現像剤量が所定量以上であるか否かを検知する現像剤有無検知部材と、を有し、現像剤有無検知部材の検知結果に基づいて、現像容器に現像剤が補給され、静電潜像を現像剤にて現像する画像形成装置において、画像形成回数が増加するに従って、現像容器内における現像剤量の増加速度を低減する、例えば、画像形成回数に応じて設定された所定時間にわたって、現像剤有無検知部材によって現像容器内の現像剤量が所定量以下であると検知された場合に、現像容器内への現像剤補給が行われる構成であるとき、画像形成回数が増加するに従って、所定時間が長く設定されるので、高速度でも高品位な画像出力が長期間可能で、装置コスト及び保守コストを抑制可能な上、現像剤補給の頻度も少なく、現像剤補給時の汚れも少ない画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像容器への現像剤補給手段の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る第一の補給容器の一例を示す断面図である。
【図３】第一の補給容器の搬送装置への設置方法を示す説明図である。
【図４】本発明に係る搬送装置の一例を示す二方向からの断面図（図４（ａ）第一の補給容器設置方向、（ｂ）側面方向）である。
【図５】本発明に係る現像容器を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る画像形成回数と現像容器内の現像剤量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る現像容器の他の例を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図９】従来の現像容器の一例を示す断面図である。
【図１０】従来の現像剤補給手段の一例を示す説明図である。
【図１１】従来の現像剤補給手段の他の例を示す説明図である。
【図１２】従来の現像剤補給手段の他の例を示す説明図である。
【図１３】画像形成回数と現像剤流動性との関係を示すグラフである。
【図１４】従来における画像形成回数と現像容器内の現像剤量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１                      感光ドラム（像担持体）
４                      現像装置
４０                    現像容器
４０ａ                  トナー補給部
４１                    トナー担持体（現像剤担持体）
４４ａ、４４ｂ          トナー攪拌搬送部材
４５                    現像剤有無検知部材
９１                    搬送装置
９９                    第一の補給容器
９１０                  第二の補給容器
９１３                  現像剤有無検知部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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