(57)【要約】【課題】新しく補給された現像剤が未使用で排出されるのを防止し、新しい現像剤を充分に活用することが可能となる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、電子写真方式のトリクル現像方式により現像ローラへ現像剤を搬送する現像剤搬送ローラ９と攪拌搬送スクリュー１０Ａ及び１０Ｂからなる現像剤搬送手段を有する。そして、現像剤搬送手段は、攪拌搬送スクリュー１０Ａ及び１０Ｂ内で補給現像剤が基準量に達した後に現像剤の排出を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式のトリクル現像方式により現像ローラへ現像剤を搬送する現像剤搬送ローラと攪拌搬送スクリューとからなる現像剤搬送手段を有する画像形成装置において、
前記攪拌搬送スクリュー内で補給現像剤が基準量に達した後に前記現像剤の排出を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像剤の補給のみを行い、特定のタイミングまで排出を行わずに現像器の容積を増大させて、前記現像剤を排出するタイミングのサイクル間隔を長くして、新しく供給される現像剤の前記現像器内での循環時間を長くした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】
前記現像器内の現像剤の量が上限を超えたことを検知する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像剤を排出する際に、前記現像器内の現像剤の量が基準剤量より少なくなったことを検知する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤搬送手段は、少なくとも前記の上限を超えたことを検知する手段又は前記の基準剤量より少なくなったことを検知する手段のいずれかを有する現像剤量検知手段に従って回転開始及び回転停止を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
帯電ローラと、感光体と、現像装置とが一体に、かつ、画像形成装置と着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に現像剤の補給及び排出の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置では、一様に帯電した像形成体に露光により潜像を形成し、潜像を現像してトナー像とした後、このトナー像を記録紙等の転写材に転写する。そして、トナー像を担持した転写材が定着装置を通過することによりトナーは転写材上に定着する。
【０００３】
潜像を現像する際に、現像性に優れているトナーとキャリアとから成る２成分現像剤が多く用いられている。このトナーとキャリアは現像器内で撹拌され、トナーはキャリア外面に静電的に付着し、現像領域へと搬送され現像バイアスが印加されたトナーはキャリアから離れて像形成体の潜像部分に静電的に付着する。現像器内では、現像によってトナーが消費されるので、現像器内にはインダクタンス等を用いて現像剤中でのトナー量を検知するトナー濃度検知手段が設けられている。そして、トナーが所定比率より低下するとトナーホッパ等のトナー供給部からトナーが現像器内に補充されるようになっている。
【０００４】
従来では、各現像器内のトナーは新たなトナーによって、少なくとも消費した分の補充が行われるが、キャリアは持続して使用される。このキャリアは、長期に渡って使用されると、個々のキャリアの外周には１μｍに満たない微小なトナーが付着し、これが原因で現像性能が次第に低下し、良好なトナー像が得られないようになる。このために所定枚数の画像形成がされた時点で像形成体の周囲に近接配置した各々の現像器を取り外して内部の現像剤を交換し、新規なキャリアに交換することによって再び良好な現像が行われるようにされていた。
【０００５】
このように、補給するトナーと新しいキャリアとを一定期間経過した時点で加えて補給し、現像性能の低下したキャリアを序々に新しいキャリアと交換することによってサービス業務による現像剤交換の省略の提案、すなわちトリクル現像と呼ばれる方法の提案がされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
同様に、キャリア粒子の老化速度とハウジング室内のトナー粒子の所要帯電能との関数である速度でキャリア粒子をハウジング室内に加えることにより、ハウジング室内の現像材の使用寿命が電子写真式印刷機の使用寿命に少なくとも等しくなることを保証した装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、画像濃度を安定させるために、現像ローラ上でのトナー量を一定にすることを目的として、容器内の現像剤量を増加させる機能を持たせた装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。なお、同文献で開示された発明において、現像剤が満杯になる前では現像剤はオーバーフロー状態にはならないが、現像剤が満杯になると、現像剤はオーバーフロー状態になり、新しく供給された現像剤も排出される。
【０００８】
また、ゴミを排出する課題に対して、機械の動作前、動作後のみに限って、現像剤の供給モード及び排出モードを備えている装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかし、この供給モード及び排出モードは、ゴミを排出するために一気に現像剤を排出する機能をもたせているのみで、新しい剤が排出される課題に対しては対処がなされていない。
【特許文献１】特開平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開平７−１１１５９８号公報
【特許文献３】特開平１１−１６７２６９号公報
【特許文献４】特開２００１−２０９２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これまでに述べた従来技術では、補給するトナーとともに新しいキャリアを一定比率で加えて補給し、現像性能の低下したキャリアを序々に新しいキャリアと交換して行くことによってサービス業務としての現像剤の交換を必要としなくすることは実現しているが、劣化現像剤の代わりに新しく補給された現像剤が、未使用のまま排出口からオーバーフローして排出され、新しい剤を無駄に排出してしまうといった課題が残されていた。
【００１０】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、新しく補給された現像剤が未使用で排出されるのを防止し、新しい現像剤を充分に活用することが可能とな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】
【００１１】
上記問題を解決するために、ある一定量までは現像剤の排出は行わずに現像剤あるいはキャリアの補給のみを行い、現像機内で剤を循環させ、ある一定量を超えたと認識したときのみ剤の排出を行うことにより、新しい剤が未使用のまま排出口から出て行くことを防止する。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の発明は、電子写真方式のトリクル現像方式により現像ローラへ現像剤を搬送する現像剤搬送ローラと攪拌搬送スクリューとからなる現像剤搬送手段を有する画像形成装置において、前記攪拌搬送スクリュー内で補給現像剤が基準量に達した後に前記現像剤の排出を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、現像剤の補給のみを行い、特定のタイミングまで排出を行わずに現像器の容積を増大させて、前記現像剤を排出するタイミングのサイクル間隔を長くして、新しく供給される現像剤の前記現像器内での循環時間を長くしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記現像器内の現像剤の量が上限を超えたことを検知する手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、現像剤を排出する際に、前記現像器内の現像剤の量が基準剤量より少なくなったことを検知する手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記現像剤搬送手段は、少なくとも前記の上限を超えたことを検知する手段又は前記の基準剤量より少なくなったことを検知する手段のいずれかを有する現像剤量検知手段に従って回転開始及び回転停止を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、帯電ローラと、感光体と、現像装置とが一体に、かつ、画像形成装置と着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新しく補給された現像剤が未使用で排出されるのを防止し、新しい現像剤を充分に活用することが可能となる画像形成装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における画像形成装置及び該画像形成装置に使用可能なプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、２成分現像装置を複数備えた画像形成装置１の概略構成断面図であり、図２は、図１に示した画像形成装置の感光体と現像装置を中心にした拡大断面図である。
【００２１】
画像形成装置１は、作像時に像を担持する像担持体である感光体ドラム２Ａ〜２Ｄと、その感光体ドラム２Ａ〜２Ｄを帯電部材である帯電ローラ７により帯電する帯電装置２０と、その帯電装置２０により帯電された感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面に露光手段である書き込みユニット５により露光されて形成された静電潜像を現像剤２５により現像されて可視像（トナー像）とする現像装置４Ａ〜４Ｄと、その可視像が転写ベルト３を含む転写装置により転写材（転写紙）Ｐに転写された後に感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面に残留するトナー（転写残トナー）を感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ上から除去するクリーニング装置３０とを備えている。
【００２２】
帯電ローラ７は、例えばＳＵＭ−Ｎｉメッキで形成した芯金の外周に、体積抵抗１×１０3〜１×１０8Ω・ｃｍの範囲であるエピクロルヒドリンゴム等の導電性を有する弾性部材を設けている。
【００２３】
そして、帯電ローラ７の両端部には例えばポリエチレンテレフタレートあるいはポリブチレンテレフタレート等のポリエステルからなる厚さ５０〜６０μｍの片面粘着性のシートフィルムを巻き付け、このフィルム材を介して感光体ドラム２Ａ〜２Ｄと、所定の加圧力で加圧されている。それにより、帯電ローラ７の帯電有効領域部分が感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ表面と非接触の関係に保たれる。このため、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの摩耗が避けられるので、感光体の長寿命化に役立っている。
【００２４】
帯電ローラ７は、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄと同一の線速としている。帯電ローラ７への電圧印加は、芯金部分に、例えばＤＣ＝−７００Ｖを定電圧で印加するとともに、ＡＣ電圧を定電流制御で印加している。
【００２５】
現像装置４Ａ〜４Ｄは、現像剤によりトナーを保持し、バイアスを印加することにより現像を行う２成分現像装置である。また、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの下方にはその一部のみを図示する両面印刷ユニット６が配設してある。図中８は画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置である。
【００２６】
本実施形態の画像形成装置は、上記した帯電ローラと、感光体と、現像装置とが一体にかつ画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されていることが好ましい。
【００２７】
本実施形態に用いる現像剤を構成するキャリア粒子とトナーについて説明する。
【００２８】
キャリア粒子は、その芯材として、銅亜鉛フェライト、マンガンを主成分とするフェライト等があげられ、具体的には、マンガンフェライト、マンガンマグネシウムフェライト等の磁性材料が使用される。ビスマス（Ｂｉ）やジルコン（Ｚｒ）に代表される抵抗調整剤を加えたり、焼成工程とその後の工程における温度、時間、雰囲気等の条件を適宜調整したりして、高磁化率で高抵抗の芯材が得られる。さらに、この強磁性体の粒子をアクリル系、ポリエステル系、シリコーン系、フッ素系等の樹脂で被覆してもよい。これらの樹脂は、キャリア粒子の電気抵抗、トナーとの帯電性を考慮して適宜選択することができる。また、このようなキャリア粒子の特性を調整するために、カーボンブラック、酸化アルミ、酸化チタン等の導電性物質、荷電制御剤等を上記した樹脂に添加してもよい。この他、上記の樹脂中に磁性体粒子を分散させたものであってもよい。
【００２９】
キャリア粒子の重量平均粒径は、２５〜４５μｍの小粒径であることが好ましい。重量平均粒径を４５μｍ以下にすることで磁気ブラシを緻密にすることができ、階調性やベタ均一性の向上が図れる。一方、２５μｍ未満では、キャリア付着を起こしやすいため好ましくない。
【００３０】
また、キャリア粒子の１ｋＯｅにおける磁化の強さは、６０〜８０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。特に、上記のようにキャリア粒子を小粒径化した場合は、磁化が小さくなり、キャリア付着等を引き起こす原因になるため、６０ｅｍｕ／ｇ以上とする。また、磁化の強さが８０ｅｍｕ／ｇを超えると、キャリア粒子に樹脂による表面被覆を施しても、形成される画像の画質は劣化するため好ましくない。なお、磁化の強さは、芯材に添加する添加剤の種類、及び量で調整することができる。
【００３１】
トナーとしては、少なくとも熱可塑性の樹脂とカーボンブラック、銅フタロシアニン系、キナクリドン系、ビスアゾ系等の顔料を含んで構成される。熱可塑性の樹脂としては、スチレン−アクリル系、ポリエステル系等の樹脂が好ましい。この他に、定着助剤としてポリプロピレン等のワックス、トナー帯電量を制御するための含合金染料を内添することができる。さらに、表面処理したシリカ、アルミナ、酸化チタン等の酸化物、窒化物、炭化物等を外添してもよい。さらに、脂肪酸金属塩、樹脂微粒子等を併せて外添してもよい。
【００３２】
トナーの体積平均粒径は、高画質高精細の画像を得るために小粒径であることが好ましく、具体的には３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径が上記範囲より小さい場合、２成分現像剤では、現像装置における長期の攪拌においてキャリア粒子の表面にトナーが融着し、キャリア粒子の帯電能力を低下させるため好ましくない。また、体積平均粒径が上記範囲よりも大きい場合には、高画質で高精細の画像を得ることが難しくなるため好ましくない。
【００３３】
現像剤中のトナーの濃度は、３〜１５ｗｔ％が好ましい。トナー濃度が低すぎると磁気ブラシによる現像スリーブから感光体表面への導通により、ハーフトーン画像にボソツキと呼ばれる異常画像が発生する。したがって、トナー濃度は３ｗｔ％以上必要である。また、トナー濃度を３ｗｔ％以上とすることで、十分な画像濃度を得ることができる。一方、トナー濃度が１５ｗｔ％を超えると画像に地肌カブリ等が生じ、高画質が得られなくなるため好ましくない。
【００３４】
クリーニング装置３０にはクリーニングブレード３１が具備されている。また、ブレード３１の先端部は、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ上に残留したトナーを除去するために感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ表面に対し、最適な角度と接触圧により接触させている。また、クリーニングブレード３１の上流にはブラシローラ３２が具備されており、矢印Ｂ方向に、感光体の線速に対して約１．１倍程度で回転し、転写残トナーが感光体ドラム２Ａ〜２Ｄからクリーニングブレード３１に掻き取られやすくしている。
【００３５】
感光体ドラム２Ａ〜２Ｄは、アルミニウムからなる導電性基体上に下引き層（ＵＬ）を形成した上に電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）、表面保護層の順に塗工して形成される。この表面保護層は、高硬度粒子の微粉末、例えば金属酸化物のアルミナ微粉末が分散されており、他に炭化ケイ素、酸化クロム、窒化ケイ素、酸化チタン、α−酸化鉄、酸化ケイ素、炭化カルシウム、酸化亜鉛、α−Ｆｅ2Ｏ3、タルク、カオリン、硫酸カルシウム、窒化ホウ素、フッ化亜鉛、二酸化モリブデン、炭酸カルシウム、Ｓｉ（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏ、クレー、炭化ホウ素、酸化セリウム等の微粉末が使用可能である。また、ベンゾグアナミン系樹脂、メラミン系樹脂等の有機粉末や、各種合金等の微粉末を使用することもできる。そして、その微粉末粒子の硬度は、モース硬度で５以上とし、平均粒径は１μｍ以下とする。
【００３６】
各感光体ドラム２Ａ〜２Ｄは同一の構成を有し、感光体ドラム２Ａはマゼンタ色に対応する画像を形成し、感光体ドラム２Ｂはシアン色に対応する画像を形成し、感光体ドラム２Ｃはイエロー色に対応する画像を形成し、感光体ドラム２Ｄはブラック色に対応する画像を形成するもので、それらを転写紙の搬送方向に間隔を置いて配置してある。また、現像装置４Ａ〜４Ｄも同一の構成を有し、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄと近接あるいは摺接する現像ローラ９と２本の平行な撹拌搬送スクリュー１０Ａ、１０Ｂを備え、使用するトナーの色のみが異なる。現像装置４Ａはマゼンタ、現像装置４Ｂはシアン、現像装置４Ｃはイエロー、そして現像装置４Ｄはブラックのようにそれぞれ異なる色のトナーを使用するようになっている。
【００３７】
この画像形成装置は、作像動作を開始させると、各感光体ドラム２Ａ〜２Ｄが図１中で時計回り方向にそれぞれ独立して回転し、帯電ローラ７との間に電圧が印加されることにより表面が一様に帯電される。そして、各感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの帯電面には書き込みユニット５により各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射された後に、各色の潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、各感光体ドラム２Ａ〜２Ｄが回転することにより現像装置４Ａ〜４Ｄの位置に達し、そこでマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナーにより現像されて各色のトナー像となる。
【００３８】
そして、転写紙Ｐを転写ベルト３に吸着させて搬送しながら、転写紙の上側の面にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック色の各トナー像を順次転写し、感光体ドラム２Ｄを通過したときに４色が重ね合わされたフルカラーのトナー画像が形成される。画像が形成された転写紙Ｐには、定着装置８で熱と圧力が印加されてトナー像が溶融定着し、その後に排紙される。
【００３９】
次に、現像剤の供給、排出機構及び現像剤量検知手段について説明する。
【００４０】
図３は、本実施形態の画像形成装置に使用される２成分現像装置４Ａ〜４Ｄのトナーを含む現像剤の補給及び搬送の実施形態を示す断面図であり、図２中のＹ−Ｙ断面を左側から示した図であり、図３中のトナータンク１７は、図２中では手前に位置しており、図３中のモーノポンプ１８及び現像剤保持装置４２は、図２中では奥側に位置しており図示されていない。図４は、図２の現像装置の現像ローラと撹拌搬送スクリューを示す図２のＺ−Ｚの部分断面図である。図示した現像装置４Ａ〜４Ｄは、マグネットローラである現像ローラ９、平行に配列された２本の撹拌搬送スクリュー１０Ａ、１０Ｂを備える。
【００４１】
この現像装置４Ａ〜４Ｄで用いる現像剤は、トナー濃度が５〜７ｗｔ％の状態で撹拌搬送スクリュー１０Ａ、１０Ｂによりそれらの軸方向に撹拌されつつ搬送され、現像ローラ９（図２）により保持され、従来の例と同様に感光体ドラムによる現像に供される。詳細な図示は省略するが、撹拌搬送スクリュー１０Ａ、１０Ｂのうち現像ローラ９側ではない２軸目の撹拌搬送スクリュー１０Ｂ（図２）にはトナー補給口１４（図３、４）が設けられ、このトナー補給口１４から不足分のトナーが補給されるようになっている。図中、１５は仕切り板であり、１６はトナー濃度センサである。
【００４２】
図３中、１７はトナーカートリッジであり、その中に収納してあるトナーはトナー補給口１４に取り付けたモーノポンプ１８により現像装置４Ａ〜４Ｄ内へ補給される。モーノポンプ１８の先端には電磁弁１９Ａ、１９Ｂを介してチューブ４０Ａ、４０Ｂが接続されており、一方のチューブ４０Ａの逆側はノズル４１に接続され、他方のチューブ４０Ｂの逆側は現像剤保持装置４２に接続されている。ノズル４１は、トナーカートリッジ１７内に配置され、その中のトナーを吸引するようになっている。また、現像剤保持装置４２はチューブ４３により現像装置４Ａ〜４Ｄに接続されている。図中４４はノズル４１用のエアポンプである。
【００４３】
モーノポンプ１８は、クラッチにより図示しない現像用モータと接続可能であり、クラッチの接続時間については、トナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ１６の信号、画素データにより計算された時間にわたってオンすることが可能とされている。また、電磁弁１９Ａはクラッチがオンされたときにのみ同時にオープンとなる。
【００４４】
現像剤保持装置４２には、あらかじめ現像剤あるいはキャリア粒子のみがストックされている。現像剤あるいはキャリアは、一旦サブホッパ４５に供給され、サブホッパ４５から現像装置４Ａ〜４Ｄへサブホッパ内のスクリューの回転によって補給される。現像剤保持装置４２は、トナーカートリッジ１７に隣接して設置されており、６０枚毎に０.２ｇのキャリアが供給される。なお、この動作は画像形成が行われていない間に実行させる。
【００４５】
本実施形態では、現像剤上下限高さセンサを用いて剤量の上下限検知を行い、現像剤の排出制御を行う。図５は、図４のＸ−Ｘ断面図を示し、図２の排出口部分の拡大図にあたり、現像装置に設置した回収容器５２、排剤搬送スクリュー５５を示す。排剤搬送スクリュー５５は、図示しないローラ回転制御用モータの駆動により回転の開始停止が制御可能となっている。
【００４６】
図５において、現像剤排出口５０を覆うように回収容器５２が現像容器４Ａ〜４Ｄ下側に設置されている。この排出口は図示されていないが、図の奥方向に数箇所設置されている。また、排出口を攪拌搬送スクリュー１０Ａ側に設けることで、補給剤が直接排出されない配置となっている。回収容器５２に排出された剤は、排剤搬送スクリューによって図面奥方向に搬送され、図示しないチューブによって図示しない排剤タンクで回収される。
【００４７】
前記ローラ回転制御用モータは、コントローラが制御するローラ回転制御用駆動回路により作動する。したがって、ローラ回転制御用モータが作動すると排剤搬送スクリュー５５が回転開始または停止して、現像剤排出口５０から所定量の現像剤が排出され、あるいは現像剤の排出停止がなされる。前記現像容器４Ａ〜４Ｄ内の現像剤量の上下限検知は、前記現像容器４Ａ〜４Ｄ内に設けられた現像剤上限高さセンサＳ１及び現像剤下限高さセンサＳ２により、現像剤の上面の上限高さ及び下限高さの検知により実現されている。なお、前記現像剤上限高さセンサＳ１及び現像剤下限高さセンサＳ２から現像剤量検出手段を構成する。ここで、排出口は下限高さセンサＳ２より下に位置する構成となっている。
【００４８】
図６において、コントローラは、ＣＰＵ（中央処理装置装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory（例えばＮＶＲＡＭ：Non-Volatile RAM））、Ｉ／Ｏ（In/Out Interface：入出力インタフェース）等を有するマイコンにより構成されている。コントローラには、ＵＩ（User Interface）から、コピースタート信号及びコピー設定枚数、現像剤上限高さ検出信号Ｓ１'、現像剤下限高さ検出信号Ｓ２'及び、その他の入力信号が入力される。コントローラは、入力されたこれら信号に応じて、補給用クラッチ作動回路、その他の作動回路の制御信号を出力している。
【００４９】
また、コントローラ内のＲＯＭには、前記各入力信号に応じて作動するプログラム及び必要なデータが記憶されている。このプログラムにより作動するコントローラは、補給すべき現像剤量を算出する現像剤補給量決定手段、ローラ回転制御手段を有している。
【００５０】
ローラ回転制御手段３は、前記現像剤上限高さセンサＳ１により、前記現像剤の上面高さ常に検知し、この現像剤が高いことが検知される（ある所定値を超える）と、モータを駆動させるための制御信号を送出してローラを回転させ、現像剤の排出を行う。
【００５１】
また一方、コントローラは、前記現像剤下限高さセンサＳ２により、現像剤の上面高さが低いことが検知される（ある所定値を低下する）と、コントローラ内のローラ回転制御手段はローラの回転を停止させる停止信号を出してローラを停止させ、（現像）剤の排出停止を行う。
【００５２】
また、現像剤保持装置４２には、あらかじめ現像剤あるいはキャリア粒子のみがストックされている。古い現像装置が取り外されて新規の現像装置が設置されると、現像装置４Ａ〜４Ｄの図示しない現像用モータの回転数がＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）等のメモリに記憶され、この回転数が所定回数になると、現像剤供給あるいはキャリア粒子の供給が開始される。現像剤供給モードが開始すると、トナー補給側の電磁弁１９Ａはクローズし、現像剤供給側の電磁弁１９Ｂがオープンされる。現像装置４Ａ〜４Ｄのモータをオンし、モーノポンプ１８のクラッチをオンとした状態で、現像装置４Ａ〜４Ｄからチューブ４３、現像剤保持装置４２、チューブ４０Ｂ、電磁弁１９Ｂ、モーノポンプ１８、現像装置４Ａ〜４Ｄという経路がオープンとなり、モーノポンプ１８による現像剤供給が可能となる。一定時間にわたって現像剤の搬送が行われたら、電磁弁１９Ｂ、クラッチをオフする。なお、この動作は画像形成が行われていない間に実行させる。
【００５３】
前記現像容器４Ａ〜４Ｄ内の現像剤量の上下限検知は、前記現像容器４Ａ〜４Ｄ内に設けられた現像剤上限高さセンサＳ１及び現像剤下限高さセンサＳ２により、現像剤の上面の上限高さ及び下限高さを検知することで実現されている。なお、前記現像剤上限高さセンサＳ１及び現像剤下限高さセンサＳ２から現像剤量検出手段を構成する。ここで、排出口は下限高さセンサＳ２より下に位置する構成となっている。
【００５４】
本実施形態では、例えば現像器内で現像剤が２００ｇから３００ｇまで増量可能である。攪拌ローラ径と現像剤量の関係を適切にすることにより、現像器内の現像剤量（２００〜３００ｇ）に関係なく充分な現像剤の攪拌及び現像ローラへの剤の供給が可能となる。
【００５５】
図２において、現像剤量が剤量下限値の例えば２００ｇのときは、現像剤下限高さセンサＳ２を攪拌ローラ１０Ｂの例えば１／２の高さに設置し、現像剤の高さが攪拌ローラ径の例えば１／２の高さになるように現像器内の容積を調整する。また、現像剤量が現像剤量上限値の例えば３００ｇのときは、現像剤上限高さセンサＳ１を攪拌ローラ１０Ｂの７／８の高さに設置し、現像剤の高さが攪拌ローラ径の７／８の高さになるように現像器内の容積を調整する。
【００５６】
このことによって、現像剤量が上限量の例えば３００ｇの場合も、現像ローラ１０Ｂの所定高さ、例えば７／８の高さを上回ることがないので、攪拌ローラ１０Ａ、１０Ｂが現像剤に埋もれることを避けることができ、充分な攪拌が確保できる。また、現像剤量が下限量の例えば２００ｇの場合も現像ローラ１０Ｂの所定高さ（例えば１／２の高さ）を下回ることがないので、現像ローラ９へ現像剤を充分な量を汲み上げることが可能である。高さ検知センサＳ１及びＳ２の高さは用いる現像器容積や構成に伴って変更してもよい。
【００５７】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【００５８】
上記の実施形態によれば、現像器の容積を増大させて、新しく供給された現像剤の現像器内での循環時間を長くし、現像器内の現像剤量の上下限検知を可能とし、また、現像剤を目的のタイミングで排出することを可能としたシステムが提供されるため、メンテナンス、サービスの容易性、及び画像安定性が実現される。
【００５９】
また、上記の実施形態によれば、トリクル現像において、剤が一定量になるまで剤を排出せずに補給され、ある基準量に達したときに剤の排出を行うので、新しく補給された剤をある程度の間循環させてから排出し、新しく補給された剤が未使用のまま排出されることが防止されて、劣化していない剤が排剤になることを防止し、現像剤の使用効率アップを実現可能とした装置が提供される。この方式によって、従来よりも効率良く劣化した剤を排出することができるようになり、高品質画像の出力を実現することができるようになる。
【００６０】
また、上記の実施形態によれば、収容可能な現像剤量が増え、現像器内の現像剤量が満杯になり現像剤を排出するタイミングの来るサイクルを長くすることができ、新しく供給された現像剤を現像器内で長く循環させるため、より現像剤の使用効率が良くなる。
【００６１】
また、上記の実施形態によれば、現像器の容積を増大させて、新しく供給された現像剤の現像器内での循環時間を長くすることができ、また、現像器内の剤量の上下限検知を可能とし、さらに、現像器内の剤量の上下限検知を可能としたことで、目的のタイミングで剤の排出の開始と終了が行われることを実現可能とすることができる。
【００６２】
また、上記の実施形態によれば、現像剤量の上下限を検知したタイミングで排剤搬送スクリューが回転開始または停止して、剤が満タンになった際に排剤搬送スクリューの回転を開始し、現像可能な最低の剤量になった際に排剤搬送スクリューの回転を停止して、新しい剤が排出されることを防止することができる。
【００６３】
また、上記の実施形態によれば、異常発生時にはカートリッジ交換で直ちにメンテナンスが行える。また、画像上の問題もほとんどカートリッジに包括されているため、交換で安定な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光体及び現像装置の付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の成分現像剤の補給・搬送装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の部分断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ    感光体ドラム
３    転写ベルト
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ    現像装置
５    書き込みユニット
６    両面ユニット
７    帯電ローラ
８    定着装置
９    現像ローラ
１０Ａ    撹拌搬送スクリュー
１０Ｂ    ２軸目の撹拌搬送スクリュー
１４    トナー補給口
１５    仕切り板
１６    トナー濃度センサ
１７    トナーカートリッジ
１８    モーノポンプ
１９Ａ    トナー補給側の電磁弁
１９Ｂ    現像剤供給側の電磁弁
２０    帯電装置
３０    クリーニング装置
３１    クリーニングブレード
３２    ブラシローラ
４０Ａ，４０Ｂ    チューブ
４１    ノズル
４２    現像剤保持装置
４４    ノズル４１用のエアポンプ
５０    現像剤排出口
５２    回収容器
５５    排剤搬送スクリュー
Ｓ１    現像剤上限高さセンサ
Ｓ２    現像剤下限高さセンサ
【図１】
2007249163.tif 000003
【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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