(57)【要約】【課題】複数の画像形成部を有するタンデム方式を採用した画像形成装置において、現像同時クリーニングを行ってクリーナレスとし、更に、現像装置の現像剤交換を好適に行い、廃トナーを出さず、且つ、小型化、高速化を実現した画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置１は、像担持体３上に残留した転写残現像剤を回収し、再利用する機構を有し、現像装置１に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が記録材担持体５４上に行われ、排出された現像剤を、磁界発生手段を内包した回収部材９３により回収する回収手段９を備え、回収部材９３にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを回収部材９３から記録材担持体５４上に吐き出し、それを転写手段５による帯電により像担持体３上に逆転写し、現像装置１により回収する。【選択図】        図１
2004325774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
磁性粒子を担持する帯電部材を有し、該帯電部材を前記像担持体に当接させることで前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
外部からの画像情報信号を受信し、前記帯電手段による前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、
トナーとキャリアを含む現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持体に担持し、前記像担持体の対向部に搬送することで、前記静電潜像を現像して前記像担持体表面に現像剤像を形成する現像装置と、
前記像担持体に対向して移動し且つ前記像担持体と対向する位置から着脱可能な記録材担持体上に担持搬送される記録材に、前記現像剤像を転写する転写手段と、を備え、
前記現像装置は、前記現像剤像が前記記録材に転写された後に前記像担持体上に残留した現像剤を回収する機構を有する画像形成装置において、
前記現像装置において現像剤を収容する現像容器に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が前記記録材担持体上に行われ、
前記記録材担持体上に排出された現像剤を、前記記録材担持体に近接配置された磁界発生手段を内包した回収部材により回収する回収手段を備え、
前記回収部材にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを前記回収部材から前記記録材担持体上に吐き出し、トナーを前記転写手段による帯電により前記像担持体上に逆転写し、更に前記現像装置により回収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、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置で、特に、トナーとキャリアとを含む現像剤を使用する現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像形成装置、特に、複数色の現像剤にてカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては小スペース、低コスト、画質、更には高速化が課題とされている。
【０００３】
こうしたカラー複写機において、高速化については、感光ドラム、現像装置、クリーナ、帯電器、等の画像形成手段を一体化して構成される画像形成部を、それぞれ形成する画像の色毎に複数搭載し、画像が形成される記録媒体の搬送方向に並列させるタンデム方式と呼ばれるカラー画像形成プロセスを実行することにより高速化を実現している。
【０００４】
このカラー複写機の一例を、図７に基づいて簡単に説明すると、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色の現像剤像（トナー像）が、一次帯電、静電潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【０００５】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各々に１個ずつ設けられた像担持体である、本例では感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色の現像剤によりトナー像が形成される。
【０００６】
各感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して記録材担持体（以下、「転写ベルト」と称する。）５４が設置され、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト５４上に担持し搬送される記録媒体としての記録材Ｐ上に転写される。更に各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部８で加熱及び加圧によりトナー像を定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【０００７】
感光ドラム３ａ〜３ｄの外周には、それぞれ、トナー像を形成する画像形成手段として、帯電手段であるドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写手段である転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない画像情報書き込み装置であるＬＥＤ露光装置が設置されている。
【０００８】
一般にこうした電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体の一次帯電を行う帯電器２として、従来は、コロナ帯電器が使用されてきた。近年は、低オゾン・低電力等の利点を有することから、接触帯電器、即ち被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体の帯電を行う方式を採用した帯電手段の実用化がなされてきている。
【０００９】
特に、帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の帯電器が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。しかし、このローラ帯電方式では、帯電が帯電部材から被帯電体への放電により行われるため、環境の変化による、帯電ローラ及び電子写真感光体（感光ドラム）の電気抵抗の変動により、感光ドラムの表面電位も変動する。
【００１０】
そこで、最近、環境変動の少ない帯電方式として、特許文献１に、導電性の接触帯電部材、例えば帯電ファーブラシ、帯電磁気ブラシ、帯電ローラ等に電圧を印加し、トラップ準位となる導電粉（ＳｎＯ２等）を分散させた電荷注入層を表面に持つ感光ドラムに、感光ドラム電位と同極の電荷を注入して接触帯電を行う方法が開示されている。
【００１１】
この注入帯電方式は、環境依存性が少ないだけでなく、放電を用いないため、印加電圧は感光ドラム表面電位と同程度で充分であり、又、感光ドラムの寿命を縮めるオゾンを発生しない利点がある。
【００１２】
このような電荷注入方式の場合の接触帯電部材としては、帯電、接触の安定性等の点から、磁気ブラシ帯電部材やファーブラシ帯電部材が好ましく用いられる。
【００１３】
磁気ブラシ帯電部材は、給電電極を兼ねる担持体に磁気拘束して形成保持させた導電性磁性粒子（帯電用磁性キャリア）の磁気ブラシを有し、該磁気ブラシを被帯電部材に接触させ、感光ドラム等の像担持体に給電するものである。
【００１４】
より具体的には、導電性磁性粒子を直接、磁界発生手段であるマグネットか、或いはマグネットを内包するスリーブを帯電部材として、帯電部材上に磁気ブラシとして磁気的に拘束させて保持させ、該磁気ブラシ帯電部材を停止或いは回転させながら磁気ブラシ部を被帯電体に接触させ、且つ電圧を印加することによって感光ドラム等の被帯電体を帯電処理する。
【００１５】
もうひとつの接触帯電部材であるファーブラシ帯電部材は、給電電極を兼ねる担持体に担持させた導電性繊維のブラシ部（ファーブラシ部）を有し、該導電性繊維ブラシ部を被帯電体に接触させ、感光ドラム等の像担持体に給電するものである。
【００１６】
磁気ブラシ帯電部材とファーブラシ帯電部材との対比においては、ファーブラシ帯電部材は、長期使用、長期放置による毛倒れが生じた場合に帯電性が悪化してしまい、又、帯電の均一性がブラシ径の制約等から不均一になりやすいのに対し、磁気ブラシ帯電部材ではそのような現象は起きず、均一で安定した帯電を行うことが可能となる。
【００１７】
ところで、近年、装置の小型化が進んできたが、一般的な複写機の工程である、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程をそれぞれ小型にするには限界があった。又、像担持体からトナー像を転写した後に像担持体表面に残留した転写残トナーは、像担持体周囲にクリーナを設け、設けられたクリーナにより回収されることが多いが、この廃トナーは、環境保護の面からも排出しないことが好ましい。
【００１８】
そこで、上記のクリーナを取り外し、図７では、帯電器２ａ〜２ｄとして示される上記に説明したような磁気ブラシ帯電部材を使用した接触帯電器により、感光ドラム３ａ〜３ｄ上の転写残トナーを回収し、感光ドラム３ａ〜３ｄを所望の電位に帯電するとともに、回収トナーを感光ドラム３ａ〜３ｄ上に吐き出し、現像装置１ａ〜１ｄによって現像同時クリーニングを行なうクリーナレス装置が提案されている。
【００１９】
現像同時クリーニングとは、転写時に感光ドラム上に若干残留したトナーを、接触帯電部材で回収すると共に感光ドラム上に吐き出し、現像位置でカブリ取りバイアス（Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。
【００２０】
次に、こうした接触帯電器を帯電手段として用いた感光ドラム３ａ〜３ｄに残留した現像剤を除去するクリーニング動作、特にトナーリサイクルプロセスについて説明する。
【００２１】
クリーナレスプロセスでは、転写残現像剤の上から感光ドラム３ａ〜３ｄの帯電動作を行うときに、感光ドラム３ａ〜３ｄ表面の電位が不均一になり易いが、帯電器２ａ〜２ｄとして、上記に説明した磁気ブラシ接触帯電器を用いることで、その問題は解決される。
【００２２】
帯電器２ａ〜２ｄとして、注入帯電方式の接触帯電器、特に磁気ブラシ帯電器を用いることで、画像形成中は転写残現像剤を上記の導電性接触帯電部材で掻き取ると同時に感光ドラム３ａ〜３ｄを帯電し、画像形成以外の時間に、接触帯電部材に蓄積した転写残現像剤を感光ドラム３ａ〜３ｄ上に吐き出し、そのトナーを現像装置１ａ〜１ｄで再び回収することができる。
【００２３】
ここで、帯電バイアスＤＣ成分値と感光ドラム３ａ〜３ｄ表面電位間の電位差は、帯電バイアスに重畳している交流のピーク間電圧に依存しており、ピーク間電圧が大きいほど感光ドラム電位における収束性が良くなり、電位差が小さくなる。
【００２４】
この性質を利用して、画像形成中はピーク間電圧を大きくして画像に影響を出さないようにするため帯電器２ａ〜２ｄ内トナーを吐き出さず、紙間や後回転等の非画像形成時にピーク間電圧を小さくして帯電器２ａ〜２ｄ内トナーを積極的に吐き出し、帯電器２ａ〜２ｄ内トナー量を低く保つことができる。
【００２５】
上記に説明したように、現像同時クリーニング方式を採用する画像形成装置においても、接触帯電器に上記磁気ブラシ帯電器を用いれば、転写残トナーの回収性に有利である。磁気ブラシ帯電器である帯電器２ａ〜２ｄは、図２に示すように内部に固定マグネット２０２が設けられた回転自在の帯電部材である非磁性スリーブ２０３上に、比較的抵抗の低い磁性粒子２０４が磁界によってブラシ状に形成され、非磁性スリーブ２０３の回転に伴い磁性粒子２０４が搬送される。
【００２６】
そして、非磁性スリーブ２０３に電源２０７より帯電電圧を印加することにより、磁性粒子２０４から電荷が感光ドラム３ａ〜３ｄ上に与えられ、感光ドラム３ａ〜３ｄは帯電電圧に応じた電位に帯電される。磁性粒子２０４を用いると、一旦回収した転写残トナーに対して、摩擦帯電による確実な電荷付与が行われることにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に吐き出した現像剤を感光ドラム３ａ〜３ｄに確実に付着させるだけでなく、現像部において回収しやすい状態にすることができる。
【００２７】
この方法によれば、転写残トナーは、回収されて現像時に再び用いられるため、廃トナーをなくすことができる。又、スペースの面でも利点が大きく、大幅に小型化が可能となる。
【００２８】
つまり現像同時クリーニング方式とは、トナーが残留した感光ドラム３ａ〜３ｄは、引き続き帯電器２ａ〜２ｄにより帯電され、露光装置により感光ドラム３ａ〜３ｄ表面に静電潜像が形成され、現像装置１ａ〜１ｄにより静電潜像が現像され、現像装置１ａ〜１ｄにより静電潜像が現像されると同時に、現像されずにそのまま感光ドラム３ａ〜３ｄ上に残留しているトナーのうち非露光部のトナーは、かぶりを取るためのバイアス、即ち現像装置１ａ〜１ｄに印加する直流電圧と感光ドラム３ａ〜３ｄの表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋによって、現像装置１ａ〜１ｄに回収される。
【００２９】
この方法によれば、残留トナーは現像装置１ａ〜１ｄに回収され、その後の現像工程に利用される。そのため、廃トナーが生じなくなり、廃トナーを回収するためのメンテナンスに手を煩わさせることも少なくなる。又、クリーニング装置が必要ないため、画像形成装置の小型化にも有利である。
【００３０】
現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、一般に電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置に使用されるトナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられている。電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には画像の色味等の観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【００３１】
しかし、この二成分現像方式には現在提案されている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性等の長所を備える一方、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う必要がある。
【００３２】
この問題に対する解決策がいくつか提案されている。例えば、特許文献２によると、「キヤリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、同撹拌手段で撹拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロールとを備えた電子写真複写機用現像装置において、前記撹拌手段の上方にキヤリア補給装置とトナー補給装置とを分離しまたは一体化して設け、現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けたため、新しい現像剤を前記補給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持させることができ、その結果、複写物の画質も一定に保持させることができる。／また本発明においては、前記現像装置ハウジング内の古くなった現像剤は前記現像剤溢出部より順次自動的に排出されるため、従来の物のように、現像装置を複写機より外し、同装置のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤を再充填した後、再び現像装置を取付けるといった面倒な現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が防止されて衛生的である。」と記載されている。
【００３３】
つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が安定する。これによって現像剤交換という作業を不要にし、メンテナンス性を向上させているのである。
【００３４】
即ち、カラー画像形成装置を上述のようにタンデム式の構成として、一次帯電、潜像形成、現像、転写の画像形成プロセスのうち、一次帯電工程と現像工程を上述したような接触帯電器２ａ〜２ｄ、二成分現像装置である現像装置１ａ〜１ｄによって行い、更に、それらによって現像同時クリーニングを実行することで、像担持体クリーナを排除することが出来、カラー画像形成装置の高速化、小型化を進めて、更に現像装置１ａ〜１ｄに現像剤の自動交換機能を備えさせて、メンテナンス性を高めた構成が実現されている。
【００３５】
【特許文献１】
特願平５−６６１５０号公報
【特許文献２】
特公平２−２１５９１号公報
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記タンデム方式のフルカラー画像形成装置においては、画像形成部を、図７のように、記録材Ｐの搬送方向に複数個、一般には４台ならべなければならないため、複写機の大型化につながる欠点があった。
【００３７】
この問題には、画像形成部を構成する感光ドラム、現像装置、クリーナ、帯電器を小型化し、且つ各画像形成部を近接配置することで対処してきた。
【００３８】
しかし、従来例に説明してきた画像形成装置のように、更に、特許文献２に記載されているように、画質の安定性とメンテナンス性の向上のために各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの現像装置１ａ〜１ｄに現像剤溢出部（不図示）を設け、現像容器中の劣化現像剤を排出し、新しい現像剤を補給する機構、即ちトリックル現像方式を設けると、図７のように現像容器側面から排出された現像剤を回収する現像剤回収容器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを各現像容器１ａ〜１ｄ側面に配置しなければならないため、更に画像形成装置が大型化する問題が生じる。
【００３９】
又、トリックル現像方式は、劣化した現像剤（キャリア）を新しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性を安定させることを目的とする。
【００４０】
しかし、現像容器中の現像剤を排出する機構のため、劣化キャリアだけでなくトナーも排出してしまう。キャリアに関しては現像容器中で入れ替えられることが無く、画像形成回数の増加によりキャリア劣化が進み、トリックル現像方式のようなキャリアの交換が必要となるが、トナーに関しては画像形成装置の現像動作によるトナー消費と、その消費に見合ったトナー補給が繰り返され、画像形成動作により入れ替わるため、上述のようなキャリア同様の交換が必要でない。
【００４１】
よって、現像剤を排出する際に劣化キャリアと一緒にトナーを排出することは廃トナー量を増加させランニングコストを増加させる問題を生じる。
【００４２】
従って、本発明の目的は、複数の画像形成部を有するタンデム方式を採用した画像形成装置において、現像同時クリーニングを行ってクリーナレスとし、更に、現像装置の現像剤交換を好適に行い、廃トナーを出さずに、且つ、小型化、高速化を実現した画像形成装置を提供することである。
【００４３】
【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。
【００４４】
（１）像担持体と、
磁性粒子を担持する帯電部材を有し、該帯電部材を前記像担持体に当接させることで前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
外部からの画像情報信号を受信し、前記帯電手段による前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、
トナーとキャリアを含む現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持体に担持し、前記像担持体の対向部に搬送することで、前記静電潜像を現像して前記像担持体表面に現像剤像を形成する現像装置と、
前記像担持体に対向して移動し且つ前記像担持体と対向する位置から着脱可能な記録材担持体上に担持搬送される記録材に、前記現像剤像を転写する転写手段と、を備え、
前記現像装置は、前記現像剤像が前記記録材に転写された後に前記像担持体上に残留した現像剤を回収する機構を有する画像形成装置において、
前記現像装置において現像剤を収容する現像容器に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が前記記録材担持体上に行われ、
前記記録材担持体上に排出された現像剤を、前記記録材担持体に近接配置された磁界発生手段を内包した回収部材により回収する回収手段を備え、
前記回収部材にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを前記回収部材から前記記録材担持体上に吐き出し、トナーを前記転写手段による帯電により前記像担持体上に逆転写し、更に前記現像装置により回収することを特徴とする画像形成装置。
【００４５】
（２）前記現像容器に補給用現像剤が補給される現像剤補給機構を有することを特徴とする（１）の画像形成装置。
【００４６】
（３）前記像担持体が、前記記録材担持体に沿って並列配置された複数の画像形成部それぞれの構成要素として含まれたものであることを特徴とする（１）又は（２）の画像形成装置。
【００４７】
（４）前記複数の画像形成部は、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック色の前記現像剤像を形成する画像形成部を含むことを特徴とする（３）の画像形成装置。
【００４８】
（５）前記複数の画像形成部は、ブラック色の前記現像剤像を形成するブラック画像形成部を含み、該ブラック画像形成部において、前記回収手段から前記記録剤担持体上に吐き出されたトナーが前記像担持体に逆転写されることを特徴とする（３）又は（４）の画像形成装置。
【００４９】
（６）前記ブラック画像形成部が、前記記録材担持体の移動方向に対し、前記複数の画像形成部のうち最も上流に配置されることを特徴とする（５）の画像形成装置。
【００５０】
（７）前記前記現像容器中の現像剤が排出されるタイミングにあわせて、前記記録材担持体が前記像担持体から離間す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。
【００５１】
（８）像担持体と、
磁性粒子を担持する帯電部材を有し、該帯電部材を前記像担持体に当接させることで前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
外部からの画像情報信号を受信し、前記帯電手段による前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、
トナーとキャリアを含む現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持体に担持し、前記像担持体の対向部に搬送することで、前記静電潜像を現像して前記像担持体表面に現像剤像を形成する現像装置と、
前記像担持体に対向して移動し且つ前記像担持体と対向する位置から着脱可能な中間転写体上に、前記現像剤像を転写する一次転写手段と、
前記中間転写体から記録材に前記現像剤を転写する二次転写手段と、を備え、
前記現像装置は、前記現像剤像が前記記録材に転写された後に前記像担持体上に残留した現像剤を回収する機構を有する画像形成装置において、
前記現像装置において現像剤を収容する現像容器に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が前記中間転写体上に行われ、
前記中間転写体上に排出された現像剤を、前記中間転写体に近接配置された磁界発生手段を内包した回収部材により回収する回収手段を備え、
前記回収部材にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを前記回収部材から前記中間転写体上に吐き出し、トナーを前記一次転写手段による帯電により前記像担持体上に逆転写し、更に前記現像装置により回収することを特徴とする画像形成装置。
【００５２】
（９）前記現像容器に補給用現像剤が補給される現像剤補給機構を有することを特徴とする（８）の画像形成装置。
【００５３】
（１０）前記像担持体が、前記中間転写体に沿って並列配置された複数の画像形成部の構成要素として含まれたものであることを特徴とする（８）又は（９）の画像形成装置。
【００５４】
（１１）前記複数の画像形成部は、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック色の前記現像剤像を形成する画像形成部を含むことを特徴とする（１０）の画像形成装置。
【００５５】
（１２）前記複数の画像形成部は、ブラック色の前記現像剤像を形成するブラック画像形成部を含み、該ブラック画像形成部において、前記回収手段から前記中間転写体上に吐き出されたトナーが前記像担持体に逆転写されることを特徴とする（１０）又は（１１）の画像形成装置。
【００５６】
（１３）前記ブラック画像形成部が、前記中間転写体の移動方向に対し、前記複数の画像形成部のうち最も上流に配置されることを特徴とする（１２）の画像形成装置。
【００５７】
（１４）前記前記現像容器中の現像剤が排出されるタイミングにあわせて、前記中間転写体が前記像担持体から離間すること（８）〜（１３）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００５８】
（１５）前記現像剤溢出口は、開閉可能な開閉蓋を有することを特徴とする（１）〜（１４）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００５９】
（１６）前記開閉蓋は、所定タイミングで開き、前記現像剤溢出口から前記現像装置内の現像剤が排出されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６０】
（１７）前記所定タイミングが、画像形成回数により決定されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６１】
（１８）前記所定タイミングが、通紙枚数により決定されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６２】
（１９）前記所定タイミングが、前記画像情報信号に含まれる画像濃度信号のビデオカウント数から決定されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６３】
（２０）更に、前記現像容器に補給用現像剤が補給される現像剤補給機構を有し、前記補給用現像剤が収容された補給用現像剤槽から前記補給用現像剤を前記現像容器に搬送する補給搬送部材を有し、前記所定タイミングが、前記補給搬送部材の作動時間により決定されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６４】
（２１）前記現像装置には、前記現像容器内に現像剤を攪拌する攪拌部材が設けられ、前記所定タイミングが、前記攪拌部材の回転時間から決定されることを特徴とする（１５）の画像形成装置。
【００６５】
【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。
【００６６】
実施例１
本発明が適用できるカラー電子写真記録装置の一例を図１に基づいて簡単に説明すると、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色の現像剤像（トナー像）が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００６７】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム（感光ドラム）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色のトナー像が形成される。
【００６８】
各感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して記録材担持体（転写ベルト）５４が設置され、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色の現像剤像（トナー像）が、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に設けられた転写手段５ａ〜５ｄによって、転写ベルト５４上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。更に各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置８で加熱及び加圧によりトナー像が定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【００６９】
感光ドラム３ａ〜３ｄの外周には、それぞれ、帯電手段としてのドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写手段としての転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない画像情報書き込み装置である露光装置を構成する、光源装置及びポリゴンミラーが設置されている。
【００７０】
外部からの画像情報信号を受信する画像情報書き込み装置である露光装置から発せられたレーザー光Ｌをポリゴンミラーが回転することで走査し、その走査光Ｌの光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより、帯電器２ａ〜２ｄに一次帯電された感光ドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００７１】
現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤として、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーが現像キャリアと混合された二成分現像剤が所定量充填されている。現像装置１ａ〜１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ〜３ｄ上記の静電潜像を現像して、ブラックトナー像、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像として可視化する。
【００７２】
記録材Ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ１１及びレジストローラ１２を経て転写ベルト５４上に供給され、転写ベルト５４による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとそれに対向して設けられた転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとの間である転写部に順次送られる。
【００７３】
本実施例において、転写ベルト５４、転写帯電器５ａ〜５ｄは、転写ベルト５４移動方向で各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下流に位置する駆動ローラ５１を中心に転写ベルト５４を支持する支持ローラ５２、５３と共に一体化した転写枠体５０が、下方である矢印Ａ方向に移動することで、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光ドラム３ａ〜３ｄに対し着脱可能となっている。
【００７４】
転写ベルト５４は、ポリカーボネート樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シート等の誘電体樹脂のシート等で形成することが出来、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００７５】
さて、転写ベルト５４は、駆動ローラ５１によりこの転写ベルト５４が回転し、所定の位置にあることが確認されると、記録材Ｐがレジストローラ１２から転写ベルト５４に送り出され、記録材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。本実施例では、駆動ローラ５１と搬送ローラ５２とに張架された部分のベルト５４面に沿って画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが設けられ、駆動ローラ５１がベルト５４移動方向下流側に位置する。
【００７６】
記録材Ｐが転写ベルト５４に搭載されると同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄのうち最上流に位置する第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行う。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器５ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。この転写により記録材Ｐは転写ベルト５４上に静電吸着力で保持され、記録材Ｐ搬送経路における配列順に従って、第２画像形成部Ｐｂ、第３画像形成部Ｐｃ、第４画像形成部Ｐｄの順に搬送され、それぞれの画像形成部にて形成されたトナー像が転写される。
【００７７】
転写帯電器５ａ〜５ｄとしては、コロナ放電のような非接触帯電器、又はブレード、ローラ、ブラシのような転写帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器では、オゾンが発生してしまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く画像が安定的に形成されない等の問題点がある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強い、高画質等のメリットがある。
【００７８】
又、転写性安定のために除電針７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを設ける場合もある。除電針７ａ〜７ｄは転写ベルト５４には非接触であるが転写電流の一部を放電して逃がす役割を果たしている。この構成により、感光ドラム３ａ〜３ｄと記録材Ｐが剥離するときの剥離放電を防止することができる。
【００７９】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成後、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われ、記録材Ｐの搬送に従って順次各色のトナー像が重ねて転写される。
【００８０】
次いで、この４色のトナー像が重ねて転写された記録材Ｐは、転写ベルト５４の搬送方向下流部で分離帯電器１３により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト５４の末端から離脱する。特に、低湿環境では記録材Ｐも乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルト５４との静電吸着力が大きくなり、分離帯電器１３の効果は大きくなる。通常、分離帯電器１３は、トナー像未定着の状態で記録材Ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。分離帯電器１３の出力はＶｐ−ｐ１０ｋＶ、５００Ｈｚ程度の交流電圧が使われる。又、分離帯電器１３では、トナーの飛散等の画像不良の防止のため、前記交流出力に加えて−１００μＡ程度のプラス又はマイナスの直流成分を重畳する場合がある。
【００８１】
転写ベルト５４から離脱した記録材Ｐは、搬送部１４により定着装置８へ搬送される。定着装置８は、定着ローラ８１、加圧ローラ８２と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材８４、８５とローラ８１、８２内に設置されたローラ加熱ヒータ８６、８７と、定着ローラ８１にジメチルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する塗布ローラ８０と、そのオイルの溜め８３と、加圧ローラ８２の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミスタ８８とから構成されている。
【００８２】
４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、装置外部の排紙トレイ（不図示）に排出される。
【００８３】
転写が終了した感光ドラム３ａ〜３ｄ上の転写残トナーは、帯電器２ａ〜２ｄに一時回収され、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に排出後、現像装置１ａ〜１ｄに回収される。
【００８４】
つまり、本実施例の画像形成装置は、転写時に感光ドラム３ａ〜３ｄ上に残留したトナーを、接触帯電器である帯電器２ａ〜２ｄで回収すると共に感光ドラム３ａ〜３ｄ上に吐き出し、現像位置でカブリ取りバイアス（Ｖｂａｃｋ）によって現像装置１ａ〜１ｄに回収する現像同時クリーニング方法を採用し、感光ドラム３ａ〜３ｄにおいて、クリーナを設けていない。
【００８５】
こうした、一次帯電工程及びクリーニング工程の両方の工程において動作する帯電器２ａ〜２ｄについて、図２を用いて詳しく説明する。尚、帯電器２ａ〜２ｄ、及び各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける他の画像形成手段は全て同じ構成であるので、ここでは、帯電器２ａ〜２ｄを帯電器２、感光ドラム３ａ〜３ｄを感光ドラム３と総称して説明する。
【００８６】
帯電器２は、従来例にて説明した図７の画像形成装置に設けられたものと同様の構成であり、容器２０６と、内部に固定磁石２０２を有している非磁性材料で形成された帯電部材であるスリーブ２０３と、感光ドラム３に接触して電荷を注入する磁性粒子２０４と、磁性粒子２０４をスリーブ２０３表面に均一の厚さにコートする規制ブレード２０５と、から構成された、現像同時クリーニング方式に有効に作用する、磁気ブラシ帯電器である接触帯電器である。
【００８７】
スリーブ２０３は、非磁性ステンレス製であり、感光ドラム３と同じ時計方向に２２５ｍｍ／ｓｅｃ．の周速で回転している。
【００８８】
規制ブレード２０５は、非磁性ステンレス製であり、スリーブ２０３表面とのギャップが約９００μｍになるように配置されている。
【００８９】
磁性粒子２０４を担持した磁気ブラシ帯電部材としてのスリーブ２０３内に固定配置されている磁石２０２は、スリーブ２０３と感光ドラム３との最近接位置から感光ドラム３回転方向上流１０°に主極となる磁極、ここではＮ１極を配置してある。この主極は、最近接位置との角度（図ではθ）を感光ドラム３回転方向上流２０°から下流１０°の範囲に入るようにすることが望ましく、上流１５°〜０°であれば更に良い。それより下流だと主極位置に磁性粒子２０４が引きつけられ、帯電ニップを帯電時に磁性粒子２０４が感光ドラム３と接触している領域とすれば、帯電ニップの感光ドラム３回転方向下流側に磁性粒子２０４の滞留が発生しやすくなり、又、上流すぎると、帯電ニップを通過した磁性粒子２０４の搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすくなる。
【００９０】
又、帯電ニップ部に磁極がない場合は、磁性粒子２０４に働くスリーブ２０３への拘束力が弱くなり、磁性粒子２０４が感光ドラム３に付着しやすくなるのは明らかである。
【００９１】
本実施例では、磁性粒子２０４として、焼結した強磁性体（フェライト）を還元処理したものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉を混練して粒子状に成形したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、表面処理を行ったものも同様に用いることができる。
【００９２】
この磁性粒子２０４は感光ドラム３に電荷を良好に注入する役割と、感光ドラム３上に生じたピンホール等の欠陥に帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電スリーブ２０３及び感光ドラム３の通電破壊を防止する役割を兼ね備えていなければならない。
【００９３】
従って、帯電部材である帯電スリーブ２０３の抵抗値は１×１０４Ω〜１×１０９Ωであることが好ましく、特には、１×１０４Ω〜１×１０７Ωであることが好ましい。帯電スリーブ２０３の抵抗値が１×１０４Ω未満ではピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、１×１０９Ωを超えると良好な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。又、抵抗値を上記範囲内に制御するためには、本発明の磁性粒子２０４の体積抵抗値は１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０９Ω・ｃｍであることが好ましく、特には１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０７Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００９４】
又、磁性粒子２０４の平均粒径及び粒度分布測定におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあることが、粒子表面の汚染による帯電劣化防止の観点から好ましい。
【００９５】
又、帯電スリーブ２０３の抵抗値が、１×１０６Ω・ｃｍのとき、帯電バイアスのＤＣ成分として−７００ｖにＡＣ成分を重ねて印加することで、感光ドラム３の表面電位も約−７００ｖとなった。
【００９６】
次に、上記の工程により感光ドラム３上に形成された静電潜像を現像し、それと同時に感光ドラム３上の転写残トナーを回収する現像装置１について図３を用いて詳しく説明する。本実施例にて現像装置１は、現像容器１１０に非磁性トナーと磁性キャリアとを収容する二成分現像装置である。
【００９７】
現像装置１は感光ドラム３に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁１０１によって第１室（現像室）１０２と第２室（撹拌室）１０３とに区画されている。
【００９８】
第１室１０２には矢印方向に回転する現像剤担持体である非磁性の現像スリーブ１０４が配置されており、この現像スリーブ１０４内に複数の磁極を有する磁界発生手段のマグネット１０５が固定配置されている。現像スリーブ１０４はブレード１０６によって層厚規制された磁性キャリアと非磁性トナーを含む二成分現像剤の層を担持搬送し、感光ドラム３と対向する現像領域で現像剤を感光ドラム３に供給して静電潜像を現像する。
【００９９】
現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ１０４には電源１０７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加されている。
【０１００】
第１室１０２及び第２室１０３には、それぞれ攪拌部材である現像剤撹拌スクリュー１０８及び１０９が配置されている。スクリュー１０８は第１室１０２中の現像剤を撹拌搬送し、又、スクリュー１０９は、後述する現像剤補給機構により、所定トナー濃度に調合された補給用現像剤補給槽６０の排出口６１から補給搬送部材としての搬送スクリュー６２の回転によって供給された補給用現像剤６３と既に現像装置１内にある現像剤１１１とを混合撹拌搬送し、トナー濃度を均一化する。隔壁１０１には図３における手前側と奥側の端部において第１室１０２と第２室１０３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記攪拌スクリュー１０８、１０９の搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１室１０２内の現像剤が一方の通路から第２室１０３内へ移動し、第２室１０３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室１０２内へ移動して、現像剤が循環するように構成されている。
【０１０１】
ここで、上記の現像装置１による、本実施例におけるトナー濃度制御方法とトナー粒子、キャリア粒子の一例を述べるが、本発明を実施するにあたり、トナー濃度制御方法、トナー粒子、キャリア粒子については、特に規定されるものではない。
【０１０２】
本実施例では、静電潜像の現像により現像装置１内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、即ち、現像装置１に補給するトナー量を制御するために、現像装置１の第２室（攪拌室）１０３の側壁に、そして長手方向で現像剤搬送方向の上流側の位置に二成分現像剤を構成する磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンス検知センサ２０が設置され、このインダクタンス検知センサ２０からの検出信号によって現像装置１内の、具体的には第２現像室１０３内の現像剤１１１のトナー濃度を検知し基準値との比較により補給用現像剤６３を補給するようにしたインダクタンス検知方式ＡＴＲが採用されている。しかし、トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としては、このインダクタンス検知方式ＡＴＲ以外の他の方式を採用したものでも良く、得に限定されない。
【０１０３】
本発明で使用されるトナー粒子は、球形重合トナーで、その製法は、本実施例に於いては、重合法のモノマーに着色剤及び荷電制御剤を添加したモノマー組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させることで球形状のトナー粒子を得た。この方法は安価に球形状のトナーを作製するには好適で、且つ球形状であることから耐久・放置等による現像剤かさ密度変動が少なく、現像剤のかさ密度を検出するインダクタンス検知方式ＡＴＲには最適なトナー粒子といえる。
【０１０４】
又、上記トナー粒子と共に現像剤に含まれるキャリア粒子は、低磁化キャリアが用いられており、上記球形重合トナーとの組み合わせで高画質化が達成される。低磁化キャリアを使用することで、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が低磁化量のために小さく、その結果磁気ブラシの補が緻密に且つ短くなることにより、磁気ブラシが潜像上のトナー付着面にソフトに接触するので、現像トナーがかき取られることにより発生する画像不良である、いわゆるスキャベンジングを防ぎ、画像として解像度の高いものを提供できる。
【０１０５】
尚、非磁性トナー及び磁性キャリアの種類はこれに限定されるものではなく、適宜装置の構成によって変更する。
【０１０６】
本実施例の現像装置１は、従来例にて説明したトリックル現像方式を採用するもので、上記のＡＴＲにより現像剤濃度が常に検知され、消費された分の補給用現像剤が補給現像剤槽６０より補給される現像剤補給機構が設けられ、現像剤濃度が適正になるように制御されている。又、現像容器１１０には、現像剤溢出口１１３が設けられ、現像剤自動交換がなされる。次に本実施例で使用されるトリックル現像方式について、トナー濃度制御方法を含めて説明する。
【０１０７】
上述したように、二成分現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合Ｔ／Ｃ比）の変化を見かけの透磁率変化としてインダクタンス検知センサ２０によって検知して電気信号に変換すると、図４に示すように、この電気信号はトナー濃度に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンス検知センサ２０からの出力電気信号は現像装置１内の二成分現像剤のトナー濃度に対応することを示す。
【０１０８】
このインダクタンス検知センサ２０からの出力電気信号の処理について、画像形成装置に設けられた、現像剤補給機構の制御手段の回路図である図５を用いて説明する。
【０１０９】
インダクタンス検知センサ２０からの出力電気信号を比較器２１の一方の入力に供給する。この比較器２１の他方の入力には、基準電圧信号源２２から、現像剤の規定のトナー濃度（初期設定値におけるトナー濃度）における見かけの透磁率に対応する基準電気信号が入力されている。従って、比較器２１は規定トナー濃度と現像装置１内の実際のトナー濃度とを比較することになるから、両入力信号の比較結果として、比較器２１の検出信号はＣＰＵ６７に供給される。
【０１１０】
ＣＰＵ６７は、比較器２１からの検出信号に基づいて、次回の補給用現像剤６３の補給時間を補正するように制御する。例えば、インダクタンス検知センサ２０によって検出された現像剤１１１の実際のトナー濃度が規定値よりも小である場合には、つまり、トナーが不足している場合には、ＣＰＵ６７は不足分のトナーに見合った補給用現像剤を現像装置１に補給するように補給用現像剤補給槽６０の補給搬送スクリュー６２を作動させる。
【０１１１】
即ち、比較器２１からの検出信号に基づいて、不足分のトナーに見合った補給用現像剤量を現像装置１に補給するに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路６９を制御してその時間だけモータ７０を回転駆動し、不足分のトナーを現像装置１に補給する。
【０１１２】
又、インダクタンス検知センサ２０によって検出された現像剤１１１の実際のトナー濃度が規定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、ＣＰＵ６７は比較器２１からの検出信号に基づいて現像剤１１１中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー量が無くなるような補給をさせるか、或は過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費されたら補給用現像剤６３の補給動作を前述の通り行なわせる等の制御を行なう。
【０１１３】
ここで補給用現像剤６３について説明する。本実施例においては、補給用現像剤６３のトナー及びキャリアの混合比は重量比で９：１程度の高濃度現像剤を使用する。即ち現像容器１１０内の二成分現像剤１１１の比に対してトナー量が圧倒的に多く、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。しかし、特にこの数値に限定されるものではなく、補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像装置１内の二成分現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このためそれぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【０１１４】
この補給用現像剤６３の補給により、図３に示す現像装置１において、現像容器１１０中にフレッシュな現像剤が補給されるとともに、現像容器１１０中の現像剤１１１が過剰量となる。過剰分の現像剤１１１が現像容器１１０側面で現像スリーブ１０４から遠い側の第２室１０３側で感光ドラム３と反対側の側面の所定の高さの位置に設置された現像剤溢出口１１３から排出される。この動作の繰り返しにより現像容器１１０中の現像剤１１１を常にフレッシュな状態に近づけることができる。次に、こうして現像剤溢出口１１３から排出された現像剤の回収方法について述べる。
【０１１５】
現像剤溢出口１１３は、排出現像剤溜まり部１１４を通して開閉蓋であるシャッター部材１１５を有しており、過剰となった現像剤が現像剤溢出口１１３からオーバーフローして、現像容器１１０外部で感光ドラム３と反対側に設けられた排出現像剤溜まり部１１４に排出される。現像剤溜まり部１１４はその底面に開閉可能な開閉蓋であるシャッター１１５を有し、排出現像剤溜まり部１１４に溜まった現像剤を、所定のタイミング、本実施例では画像形成回数を基にして、ここでは１０００回に１回でシャッター１１５を開いて、現像容器１１０外に排出する。
【０１１６】
この所定のタイミングに関しては補給用現像剤のトナー濃度、排出現像剤溜まり部１１４の容量により異なる。本実施例では、所定のタイミングを画像形成回数により定めたが、トナー消費量に比例する条件として、通紙枚数で定めても他の条件で定めてよい。
【０１１７】
又、現像剤溜まり部１１４底面にシャッター１１５を設けることで、シャッター開閉のための機構、制御装置等により、現像剤溜まり部が大型化、コスト高になるのであれば、転写枠体５０に開閉板を設け転写枠体が感光ドラム３からの着脱により開閉するような機構を設けても良い。この転写枠体５０に開閉板を設ける機構については、本発明の主旨と異なるので説明を省略する。
【０１１８】
本発明の特徴として、ここで現像装置１に回収された現像剤で、本実施例では現像剤溢出口１１３から現像剤溜まり部１１４に回収された現像剤を、転写ベルト５４に吐き出し、トリックル方式を採用しても、画像形成装置を大型化するのを回避したことが挙げられる。転写ベルト５４に吐き出された現像剤は、下記に説明する回収手段９に回収される。
【０１１９】
上記に記載したように、画像形成装置は、画像形成回数によって定められたシャッター１１５によるトナー排出の所定のタイミングにあわせて画像形成を一次中断し、転写ベルト５４、転写帯電器５を含む転写枠体５０を感光ドラム３から離間させる。現像剤溢出口１１３は排出現像剤溜まり部１１４に溜まった現像剤量を排出するに見合った時間だけ開口され、転写ベルト５４上に現像剤が吐き出される。
【０１２０】
転写ベルト５４上に吐き出された現像剤は、転写ベルト５４が感光ドラム３ａ〜３ｄから離間したままの状態で回転することにより、その回転方向で各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下流に備えられた排出現像剤回収手段９に搬送される。
【０１２１】
このとき転写ベルト５４を感光ドラム３ａ〜３ｄから離間させる理由は、例えば第一画像形成部Ｐａで排出された現像剤を排出現像剤回収手段９まで搬送する際に、転写ベルト５４を感光ドラム３ａに当接させた状態だと、その下流の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄの感光ドラム３ｂ〜３ｄに現像キャリアが付着し、帯電器２や現像スリーブ１０４との間において感光ドラム３ｂ〜３ｄを傷つける。或いは、搬送される現像剤が転写ベルト５４と各感光ドラム３ｂ〜３ａとの接触部を通過する時に感体ドラム３ｂ〜３ｄを傷つける恐れがあるためである。
【０１２２】
現像剤回収手段９について図６を用いて説明する。現像剤回収手段９は転写ベルト５４に対し当接、或いは非接触に近接配置され、内部に磁界発生手段であるマグネットロール９７を固定配置した回転可能な回収部材である回収ローラ９３、回収ローラ９３に当接配置された着脱機構つきの掻き取りブレード９４、回収容器９５、回収ローラ９３に電圧を印加する回収バイアス電源９６により構成される。
【０１２３】
掻き取りブレード９４は通常回収ローラ９３に対し脱されたＥの位置に備えられており、その状態で、回収ローラ９３はトリックル現像方式により転写ベルト５４上に排出された現像剤をマグネットロール９７の磁気力により回収する。
【０１２４】
回収ローラ９３には、回収バイアス電源９６より、トナーと同極性のＤＣバイアスが印加されており、回収ローラ９３と対向する駆動ローラ５１との電位差により、キャリアは回収容器９５内に残し、トナーのみが転写ベルト５４上に排出される。回収ローラ９３に印加するＤＣバイアスには、ＡＣバイアスを重畳すると尚効果的である。
【０１２５】
回収ローラ９３は、径、材質、極配置等は特に指定はしないが転写ベルト５４上を搬送されてきた排出現像剤を回収するために、転写ベルト５４対向部の磁力が約１００ｍＴ程度あることが望ましい。
【０１２６】
回収ローラ９３からのトナーの排出は画像形成中に行うと、転写ベルト５４上に排出したトナーが、転写ベルト５４上を搬送されてきた記録材Ｐの裏面（転写ベルト５４側の面）を汚す可能性があるため、所定の画像形成回数で、画像形成動作を一時中断し、トナーの排出を行うと良い。
【０１２７】
トナーの排出のタイミングに関しては、トリックル現像方式により排出されるトナー量により、タイミングは変わるため特に規定はしない。
【０１２８】
回収ローラ９３からトナーの排出が終了した後、回収ローラ９３に対し、掻き取りブレード９４を当接位置（図中Ｆ）に移動させる。掻き取りブレード９４の当接と、回収ローラ９３の回転により、トナー排出後の現像剤は回収容器９５内に回収される。
【０１２９】
トナー回収ローラ９３から転写ベルト５４に戻されたトナーは転写ベルト５４の移動によりブラックの現像剤像を感光ドラム３上に形成するブラック画像形成部、ここでは第一画像形成部Ｐａまで搬送される。トナーがブラック画像形成部Ｐａまで搬送されるとブラック画像形成部Ｐａの転写手段５ａにトナーと同極性の転写バイアスを印加することで感光ドラム３ａ側に逆転写し、現像装置１ａで回収する。よって、ブラック画像形成部Ｐａの転写ローラ５ａに対しては極性の切り替えが可能な高圧印加手段を有する。
【０１３０】
トナー回収ローラ９３から転写ベルト５４に排出されたトナーをブラック画像形成部Ｐａで回収する理由は、トリックル現像方式により排出される現像剤中のトナーは、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックがそれぞれ存在しているからで、回収ローラ９３から転写ベルト５４に戻されるトナーは４色混在しており、これがシアン、マゼンタ、イエローの現像装置１に回収されると各色の色味が大きく変動し、画像不良の原因となるからである。これに対しブラック画像形成部Ｐａで回収させた場合、もともとブラックは無彩色であり、多少他色のトナーが混入してもほとんど目立たず、更にブラックトナーは消費される量が多く、それだけ現像容器１１０中のトナーの現像、補給による入れ替わりも早いため、他色のトナーがブラック画像形成部Ｐａに回収されても蓄積されて大きく色味を変動させる可能性が低い。
【０１３１】
本実施例においては、画像形成部の色順に対して特に規定はしないが、回収ローラ９３から転写ベルト５４に戻されるトナーの回収を考慮すると、ブラック画像形成部が下流にある場合、上流のシアン、マゼンタ、イエロー色の画像を形成する画像形成部の感光ドラム１にトナーが付着し混色が生じる可能性があるため、ブラック画像形成部を転写ベルト５４移動方向で最上流部の第一画像形成部Ｐａとすればより望ましい。
【０１３２】
回収手段９からトナーのみ画転写ベルト５４上に排出され、トナーのみが現像装置１によって回収され再利用される。つまり、トナーは再利用されるが、劣化されたキャリアは、回収容器９５に回収される。よって、キャリア交換と共に、トナーが大量に交換されることはなく、トナーを無駄にせず、廃トナーが減少し、コスト削減となる。
【０１３３】
又、本実施例において、転写ベルト５４は記録材担持体であるが、中間転写体である中間転写ベルトを使用した中間転写方式においても同様の効果を得る。
【０１３４】
中間転写方式の画像形成装置においては、中間転写ベルト上に各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが並列し、それぞれに備えられた、上記に説明した転写手段５ａ〜５ｄと同様の構成の一次転写手段により各画像形成部の感光ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト上に現像剤像が重ねて転写され、中間転写ベルト上に重ねて形成された現像剤像を二次転写手段により記録材Ｐに転写する。
【０１３５】
上記に記載したように、現像装置において現像剤を収容する現像容器に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が転写ベルト上に行われ、転写ベルト上に排出された現像剤を、転写ベルトに近接配置されたマグネットを内包した回収部材により回収する回収手段を備え、回収部材にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを回収部材から転写ベルト上に吐き出し、トナーを転写帯電器による帯電により感光ドラム上に逆転写し、更に現像装置により回収、再利用する構成をとることにより、感光ドラムから直接記録材にトナー像を転写する方式においても、又、中間転写方式を採用したものにおいても、タンデム方式の画像形成装置において各現像装置に排出現像剤回収容器を設ける必要が無く、タンデム方式とトリックル現像方式を組み合わせた高速フルカラー複写機の課題であった小スペース化を実現することができる。
【０１３６】
又、本実施例においては、転写枠体５０の移動により、転写ベルト５４が感光体ドラム３ａ〜３ｄに対し着脱可能としたが、感光ドラム３ａ〜３ｄが上下に移動することでの着脱によっても本発明の効果を充分に得ることが出来る。
【０１３７】
又、画像形成部の数や、色の種類については、これに限られるものではない。
【０１３８】
実施例２
上記の実施例１では、画像形成回数により所定のタイミングで排出現像剤溜まり部１１４のシャッター１１５を開閉することで現像剤を転写ベルト５４上に排出した。実施例２では、露光装置に送られてくる、ＣＣＤ等で読みとった画像情報信号に含まれる画像濃度信号のビデオカウント数により排出現像剤溜まり部１１４のシャッター１１５の開閉を制御することを特徴とする。
【０１３９】
この方法により、消費トナー量と、それに対する補給用現像剤の補給量から、過剰になる現像剤量を予測することができ、且つ排出現像剤溜まり部１１４に溜まる排出現像剤量の予測をすることが出来る。よって、高濃度画像と低濃度画像が混在し補給用現像剤にバラツキがある場合でも、過剰になる現像剤量の予測から排出現像剤溜まり部１１４に現像剤が溜まったタイミングで現像剤を排出することが出来る。
【０１４０】
実施例３
実施例３では、補給用現像剤の補給時間、或いは補給用現像剤補給槽６０の補給搬送スクリュー６２の作動時間により排出現像剤溜まり部１１４のシャッター１１５の開閉を制御することを特徴とする。
【０１４１】
補給用現像剤補給層６０の搬送スクリュー６２の作動時間は、即ち現像剤が補給された量に比例し、消費されたトナー量に比例する。よって、この方法によっても、消費トナー量と、それに対する補給用現像剤の補給量から、過剰になる現像剤量を予測することができ、且つ排出現像剤溜まり部１１４に溜まる排出現像剤量の予測をすることが出来る。よって、過剰になる現像剤量の予測から排出現像剤溜まり部に現像剤が溜まったタイミングで現像剤を排出することが出来る。
【０１４２】
又、現像装置を作動させる時間、即ち現像容器に設けられた攪拌部材、図３では現像剤攪拌スクリュー１０８、１０９の作動時間によって、所定タイミングを定めることもある。
【０１４３】
実施例１〜３にて説明した構成により、本発明により、タンデム方式のフルカラーの複写機等の画像形成装置であって且つ現像同時クリーニング、トリックル現像方式を用いた構成を採用した画像形成装置において、（Ａ）現像剤溢出口から排出される現像剤を感光ドラムから脱された転写ベルト上に排出し、転写ベルトの回転にともない転写ベルト上の現像剤回収手段まで搬送し回収し、（Ｂ）回収した現像剤回収手段に、トナーと同極性の電圧を印加することでトナーのみを転写ベルト側に戻す構成であり、更に（Ｃ）転写ベルトに戻したトナーを転写ベルトにより搬送し、ブラック画像形成部の転写手段により感光ドラムに逆転写して、現像装置により回収して再利用することで、廃トナー量を削減し、各現像装置に排出される現像剤を捕集する現像剤回収容器を設ける必要が無く、課題とされていた装置の小型化、低ランニングコスト、廃トナー量削減の実現が可能である。
【０１４４】
【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、磁性粒子を担持する帯電部材を有し、帯電部材を像担持体に当接させることで像担持体の表面を帯電する帯電手段と、トナーとキャリアを含む現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持体に担持し、像担持体の対向部に搬送することで、静電潜像を現像して像担持体表面に現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を、回転可能で且つ像担持体に対し着脱可能な記録材担持体上に担持搬送される記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、を備え、現像装置は、現像剤像が記録材又は中間転写体に転写された後に像担持体上に残留した現像剤を回収し、回収した現像剤を再利用する機構を有する画像形成装置において、現像装置において現像剤を収容する現像容器に設けられた現像剤溢出口から、現像剤の排出が記録材担持体又は中間転写体上に行われ、記録材担持体又は中間転写体上に排出された現像剤を、記録材担持体又は中間転写体に近接配置された磁界発生手段を内包した回収部材により回収する回収手段を備え、回収部材にトナーと同極性で且つ交流成分を重畳した電圧を印加して、回収したトナーを回収部材から記録材担持体又は中間転写体上に吐き出し、トナーを転写手段による帯電により像担持体上に逆転写し、更に現像装置により回収、再利用するので、現像同時クリーニング方式、且つトリックル現像方式を用いた構成において、現像剤溢出口から排出される現像剤中のトナー粒子を再利用することで、現像装置の現像剤交換を好適に行い、装置の小型化、低ランニングコストと廃トナー量削減の実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る帯電手段の一例素示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る現像剤補給機構の一例にて使用される、インダクタンス検知センサの出力電圧と現像装置に収容される現像剤中のトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る現像剤補給機構の一例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る回収手段の一例を示す概略構成図である。
【図７】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１                    現像装置
２                    帯電器（帯電手段）
３                    感光ドラム（像担持体）
５                    転写帯電器（転写手段）
６                    現像剤回収容器
９                    回収手段
２０                  インダクタンス検知センサ
５０                  転写枠体
５１                  駆動ローラ
５４                  転写ベルト（記録材担持体）
６０                  現像剤補給槽
６２                  補給搬送スクリュー（補給搬送部材）
６３                  補給現像剤
６４                  現像剤補給口
９３                  回収ローラ（回収部材）
９４                  掻き取りブレード
９６                  回収バイアス電源
９７                  マグネット（磁界発生手段）
１０４                現像スリーブ（現像剤担持体）
１０５                マグネット（磁界発生手段）
１１０                現像容器
１１１                現像剤
１１３                現像剤溢出口
１１４                現像剤溜まり部
１１５                シャッター部材（開閉蓋）
２０２                マグネット（磁界発生手段）
２０３                帯電スリーブ（帯電部材）
２０４                磁性粒子
【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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