(57)【要約】 【課題】トナーの消費を抑制しつつ、そして現像器やこれを搭載する画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げないで、現像器内トナーの昇温を簡易に抑制する。【解決手段】トナー補給口Ｐ３及びトナー溢出口Ｐ４を介して現像器４内部と連通するトナー補給容器４７を現像器４に付設する。現像器４の許容トナー収容量を超えてトナー補給容器４７から現像器４内へ過剰にトナーを補給することで、現像器４内の昇温したトナーをトナー溢出口Ｐ４からトナー補給容器４７へ溢出させることができる。溢出したトナーは再び現像器４内へ供給できる。【選択図】図３
2009162815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像器であって、該現像器内へトナーを供給するためのトナー補給口及び該現像器内の過剰トナーを溢出させるためのトナー溢出口を介して該現像器内部と連通するトナー補給容器が付設されており、該トナー補給容器に設けたトナー補給装置により該トナー補給容器内のトナーを該トナー補給口から該現像器内へ補給でき、該現像器の許容トナー収容量を超えて過剰に該トナー補給容器からトナーが該現像器内へ補給されるにつれて、該現像器内の過剰トナーが前記トナー溢出口から該トナー補給容器へ溢れ出て該トナー補給容器内のトナーに混ざることを特徴とする現像器。
【請求項２】
前記現像器は、トナーを担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、該現像ローラと平行に配置されて該現像ローラへトナーを供給するトナー供給ローラと、現像器内でトナーを循環させつつ該トナー供給ローラへトナーを供給するトナー循環装置とを含んでおり、該トナー循環装置は、該トナー供給ローラに臨み、該トナー供給ローラの回転軸の方向にトナーを搬送しつつ該トナー供給ローラにトナーを供給する第１トナー搬送部材と、該トナー供給ローラへ供給されずに該第１トナー搬送部材のトナー送り出し端部へ移動するトナーを該第１トナー搬送部材のトナー送り込み端部へ戻す第２トナー搬送部材とを含んでおり、前記トナー補給口は該第１トナー搬送部材のトナー送り込み端部を含む現像器内領域に臨んでおり、前記トナー溢出口は、該第１トナー搬送部材のトナー送り出し端部及び該トナー送り出し端部に臨む前記第２トナー搬送部材のトナー送り込み端部を含む領域に臨んでいる請求項１記載の現像器。
【請求項３】
トナーを主体とする１成分現像剤を用いて静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像器である請求項１又は２記載の現像器。
【請求項４】
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電器、該帯電器により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像器は少なくとも一つ含んでいる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器は請求項１、２又は３に記載の現像器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２又は３に記載の現像器の予め定めた状態を検出する現像器状態検出手段及び該現像器に対応するトナー補給容器におけるトナー補給装置の制御部を備えており、該トナー補給装置制御部は、該現像器状態検出手段による現像器状態検出結果に応じて該トナー補給装置動作を制御する請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像器の予め定めた状態は、該現像器内の温度、該現像器のトナー消費率及び該現像器の駆動時間のうちのいずれか一つ又は二つ以上である請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー補給装置制御部は、前記現像器状態検出手段により検出される現像器状態が該現像器内トナー温度が予め定めた温度以上であることを示すものであると、該現像器に対応するトナー補給容器のトナー補給装置に前記トナー補給口から該現像器内へトナーを供給させるとともに該現像器内トナーを前記トナー溢出口から該トナー補給容器へ溢出させるように該トナー補給装置動作を制御する請求項５又は６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、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関係しており、特に、該画像形成装置で採用できる静電潜像現像用の現像器に関係している。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体のような静電潜像担持体の表面を帯電器で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。
【０００３】
ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置のように、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。
【０００４】
このような画像形成装置は、今日では一層の高速化、コンパクト化が求められている。さらに、環境問題対応として、トナー像を記録紙等の記録媒体に低エネルギーで定着させることができるように、低温定着可能のトナーの開発、そのためのトナーの低融点化に伴うプロセス技術の開発が活発に行われている。
【０００５】
画像形成装置の高速化、コンパクト化の要請に応えようとして現像器の高速化、コンパクト化を試みると、現像器構成部品同士の摩擦等により現像器内部温度、ひいては現像器内トナー温度が上昇し易くなる。特に、トナーを主体とする所謂１成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像器では、トナーを担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラのような現像剤担持体にトナー規制部材やシール部材等の部材が当接しているので、現像器の高速化、コンパクト化に伴い、現像剤担持体に当接している部材と現像剤担持体との摩擦等により現像器内温度、ひいては現像器内トナー温度が上昇し易くなる。    
【０００６】
現像器内トナーが昇温すると、現像器内部位へトナーが溶融固着したり、トナーに添加されている流動化剤等（シリカ等）の外添剤がトナーに埋め込まれるなどして、現像性の低い劣化トナーが生じやすくなる。
環境問題対応のために低融点トナーを採用するときには、これらの問題がより深刻なものになる。
かかるトナーの劣化や現像器内部位へのトナー溶融固着は所謂カブリやコボレに起因する画像不良を発生させる。
【０００７】
このような問題を解決するために、昇温したトナーを強制消費して現像器外へ放出することが考えられる一方、例えば、特開平１１−３４４８６１号公報には、現像器とは別体に現像剤収容器を設け、現像器内温度が高くなってくると、現像器から現像剤収容器へ昇温した現像剤を移動させ、現像剤収容器から昇温していない現像剤を現像器へ移動させることが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３４４８６１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、昇温したトナーを強制消費して現像器外へ放出する手法では、現像器の高速化に伴う現像器昇温を抑制するには不十分であるし、トナーの無駄な消費が増し、また、強制消費された多量のトナーを収容する大がかりな回収手段が必要になって、これが、画像形成装置の小型化、低コスト化を妨げることになる。
【００１０】
特開平１１−３４４８６１号公報に記載されている現像器昇温抑制手法によると、現像器と、それとは別体の現像剤収容器との間で現像剤を往来させるための大がかりな現像剤搬送手段が要求され、これも画像形成装置の小型化、低コスト化の妨げとなる。
【００１１】
そこで本発明は、画像形成装置において静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像器であって、トナーの消費を抑制しつつ、そして現像器やこれを搭載する画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げないで、トナーの昇温を簡易に抑制することができ、それにより現像器内部位へのトナーの溶融固着、現像器内トナーの劣化を抑制して、それだけ静電潜像の現像を良好に行える現像器を提供することを第１の課題とする。
【００１２】
また、本発明は、静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電器、該帯電器により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像器は少なくとも一つ含んでいる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器について、画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げることなくトナー消費を抑制しつつ該現像器内トナーの昇温を簡易に抑制して該現像器内トナーの劣化や現像器内部位へのトナーの溶融固着を抑制でき、ひいてはそれだけ良好な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は前記課題を解決するため次の現像器及び画像形成装置を提供する。
（１）現像器
画像形成装置において静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像器であって、該現像器内へトナーを供給するためのトナー補給口及び該現像器内の過剰トナーを溢出させるためのトナー溢出口を介して該現像器内部と連通するトナー補給容器が付設されており、該トナー補給容器に設けたトナー補給装置により該トナー補給容器内のトナーを該トナー補給口から該現像器内へ補給でき、該現像器の許容トナー収容量を超えて過剰に該トナー補給容器からトナーが該現像器内へ補給されるにつれて、該現像器内の過剰トナーが前記トナー溢出口から該トナー補給容器へ溢れ出て該トナー補給容器内のトナーに混ざる現像器。
【００１４】
（２）画像形成装置
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電器、該帯電器により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像器は少なくとも一つ含んでいる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器は本発明に係る現像器である画像形成装置。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像形成装置でもカラー画像形成装置でもよい。モノクロ画像形成装置の場合は、現像器は通常一つであるが、カラー画像形成装置の場合は、それぞれが担当色トナーを用いる複数の現像器を備えており、そのような複数の現像器のうち少なくとも一つ（全部でもよい）を本発明に係る現像器とすればよい。
【００１６】
本発明に係る現像器には、トナー補給口及びトナー溢出口を介して現像器内部と連通するトナー補給容器が付設されており、該トナー補給容器に設けたトナー補給装置によりトナー補給容器内トナーをトナー補給口から現像器内へ補給でき、現像器の許容トナー収容量を超えて過剰にトナー補給容器からトナーが現像器内へ補給されると、現像器内の過剰トナーはトナー溢出口からトナー補給容器へ溢れ出る。
【００１７】
従って、現像器内トナー温度が上昇して、現像器内部位へのトナーの溶融固着の恐れが生じたり、トナーへ外添剤が埋め込まれ易くなってトナーの早期劣化の恐れが生じたりすると、トナー補給容器から現像器へ現像器内トナー量が過剰となるように補給することで、現像器内の昇温したトナーをトナー溢出口からトナー補給容器へ溢れ出させ、それにより現像器内トナーの昇温を抑制することができ、それにより現像器内部位へのトナーの溶融固着、現像器内トナーの劣化を抑制して、それだけ静電潜像の現像を良好に行える。
【００１８】
また、この現像器内トナーの昇温抑制は、トナー補給口及びトナー溢出口を介して現像器内部と連通するトナー補給容器を現像器に付設することで行われるので、現像器やこれを搭載する画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げないで、現像器内トナーの昇温を簡易に抑制することができる。
【００１９】
また、トナー補給容器へ溢出したトナーはトナー補給容器内のトナーと混じり合い、冷却され、再び現像器内へ供給されることができる。
従って、それだけトナーの消費を抑制しつつ現像器内トナーの昇温を抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置では、少なくとも一つの現像器は本発明に係る現像器であるから、それだけ画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げることなくトナー消費を抑制しつつ該現像器内トナーの昇温を簡易に抑制して該現像器内トナーの劣化や現像器内部位へのトナーの溶融固着を抑制でき、ひいてはそれだけ良好な画像を形成することができる。
【００２１】
本発明に係る現像器は、例えば、トナーを担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、該現像ローラと平行に配置されて該現像ローラへトナーを供給するトナー供給ローラと、現像器内でトナーを循環させつつ該トナー供給ローラへトナーを供給するトナー循環装置とを含むことができる。
【００２２】
該トナー循環装置としては、該トナー供給ローラに臨み、該トナー供給ローラの回転軸の方向にトナーを搬送しつつ該トナー供給ローラにトナーを供給する第１トナー搬送部材と、該トナー供給ローラへ供給されずに該第１トナー搬送部材のトナー送り出し端部へ移動するトナーを該第１トナー搬送部材のトナー送り込み端部へ戻す第２トナー搬送部材とを含んでいるものを例示できる。
【００２３】
このようなトナー循環装置を採用する場合、前記トナー補給口は、例えば該第１トナー搬送部材のトナー送り込み端部を含む現像器内領域に臨むものとすることができる。
また、前記トナー溢出口は、例えば該第１トナー搬送部材のトナー送り出し端部及び該トナー送り出し端部に臨む前記第２トナー搬送部材のトナー送り込み端部を含む領域に臨むものとすることができる。
【００２４】
本発明に係る現像器は、トナーとキャリアを主体とする所謂２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像器でもよいが、トナーを主体とする１成分現像剤を用いて静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像器（所謂１成分現像器）であってもよい。
【００２５】
１成分現像器は、トナーを担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラのような現像剤担持体にトナー規制部材やシール部材等の部材が当接しているので、現像器の高速化、コンパクト化に伴い、現像剤担持体に当接している部材と現像剤担持体との摩擦等により現像器内温度、ひいては現像器内トナー温度が上昇し易くなるので、本発明に係る現像器とすることが望ましいと言える。
【００２６】
本発明に係る画像形成装置においては、採用する本発明に係る現像器の予め定めた状態を検出する現像器状態検出手段及び該現像器に対応するトナー補給容器のトナー補給装置の制御部を備えることができる。この場合、該トナー補給装置制御部として、該現像器状態検出手段による現像器状態検出結果に応じて該トナー補給装置動作を制御するものを例示できる。
【００２７】
該「現像器の予め定めた状態」として、現像器内トナー温度を左右する状態を含む１又は２以上の状態を例示できる。具体的には、現像器内の温度、現像器のトナー消費率及び現像器の駆動時間のうちのいずれか一つ又は二つ以上を例示できる。
【００２８】
なお、「現像器内温度」は現像器内に熱電対温度検出器等の温度検出器を設置して検出してもよいし、画像形成装置のいずこかに温度検出器を設置してその検出温度でもって現像器内温度を推測する手法で検出してもよい。
また、「トナー消費率」はこれが低いと同じトナーが現像器内で繰り返し循環して繰り返しストレスを受けるので昇温しやすい。トナー消費率が高いと、トナー補給容器からの昇温していないトナーの補給が多くなり、現像器内トナー昇温は抑制される。
「現像器の駆動時間」はこれが長くなると、それだけトナーが現像器内で繰り返し循環して繰り返しストレスを受け、昇温しやくなる。
【００２９】
トナー補給装置制御部として、現像器状態検出手段により検出される現像器状態が該現像器内トナー温度が予め定めた温度以上であることを示すものであると、該現像器に対応するトナー補給容器のトナー補給装置により前記トナー補給口から該現像器内へトナーが供給されるとともに該現像器内トナーが前記トナー溢出口から該トナー補給容器へ溢出するように該トナー補給装置動作を制御するものを例示できる。
【００３０】
ここで「現像器内トナーの予め定めた温度」とは、トナー温度がその温度以上になると、トナーの溶融固着やトナーの早期劣化が起こる恐れのある温度であり、そのような温度は予め実験等により求めておくことができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によると、画像形成装置において静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像器であって、トナーの消費を抑制しつつ、そして現像器やこれを搭載する画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げないで、トナーの昇温を簡易に抑制することができ、それにより現像器内部位へのトナーの溶融固着、現像器内トナーの劣化を抑制して、それだけ静電潜像の現像を良好に行える現像器を提供することができる。
【００３２】
また、本発明によると、静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電器、該帯電器により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像器は少なくとも一つ含んでいる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器について、画像形成装置の小型化、コンパクト化を妨げることなくトナー消費を抑制しつつ該現像器内トナーの昇温を簡易に抑制して該現像器内トナーの劣化や現像器内部位へのトナーの溶融固着を抑制でき、ひいてはそれだけ良好な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る現像器の１例を搭載した画像形成装置の１例を示している。図１に示す画像形成装置は、タンデム型のフルカラープリンタである。このプリンタＡは、駆動ローラ８１とこれに対向するローラ８２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト８を有している。転写ベルト８は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ８１により図中反時計方向（図中矢印方向）αに回される。
【００３４】
駆動ローラ８１には転写ベルト８上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置８３が臨んでいるとともに２次転写ローラ９が臨んでいる。クリーニング装置８３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００３５】
２次転写ローラ９の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ８１に支持された中間転写ベルト８の部分に押圧され、中間転写ベルト８との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト８の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して回転することができる。２次転写ローラ９には、図示省略の電源から所定のタイミングで２次転写バイアスを印加することができる。
【００３６】
中間転写ベルト８及び２次転写ローラ９の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット１０が配置されている。
【００３７】
定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット１０に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。
【００３８】
中間転写ベルト８を巻き掛けたローラ８１、８２の間には、転写ベルト８に沿って、ローラ８２から８１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。
【００３９】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像器４、１次転写ローラ５及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。
【００４０】
各画像形成部においては感光体１、帯電器２、現像器４及びクリーニング装置６を含むプロセスカートリッジが形成されている。すなわち、イエロー画像形成部Ｙを形成するためのイエロープロセスカートリッジＹＣ、マゼンタ画像形成部Ｍを形成するためのマゼンタプロセスカートリッジＭＣ、シアン画像形成部Ｃを形成するためのシアンプロセスカートリッジＣＣ、ブラック画像形成部Ｋを形成するためのブラックプロセスカートリッジＫＣである。各プロセスカートリッジは画像形成装置本体に対し着脱可能である。
【００４１】
１次転写ローラ５は転写ベルト８を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト８へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から所定のタイミングで印加できる。
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。
【００４２】
各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
各画像形成部における帯電器２は、それには限定されないが、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。
【００４３】
各画像形成部における現像器４は、トナーを主体とする所謂一成分現像剤を用いる一成分現像器である。現像器４は、図２にも示すものであり、それには限定されないが本例では、非磁性トナー（ここでは負帯電性の非磁性トナー）を主体とする現像剤（所謂一成分現像剤）用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加される現像ローラ４１で反転現像することができる。現像器４については後ほどさらに説明する。
【００４４】
このプリンタＡによると、画像形成装置動作を制御する図示省略のコントローラの指示、制御のもとに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト８に１次転写する。
【００４５】
すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像器４の現像バイアスが印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ５にて転写ベルト８上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。
【００４６】
同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト８に転写される。
【００４７】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト８上に形成された多重トナー像は転写ベルト８の回動により２次転写ローラ９へ向け移動する。
【００４８】
一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット１０から媒体供給ローラ１０１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。
【００４９】
このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト８と２次転写ローラ９とのニップ部に供給され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ９にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＴに排出される。
【００５０】
トナー像のベルト８への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト８上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置８３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００５１】
以上説明したようにして画像形成されるのであるが、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像器４は図２、図３に示すように構成されている。図２は現像器４の断面の概略図であり、図３は現像器４の内部構造の概略の平面図である。
【００５２】
各現像器４は、表面にトナーを担持して感光体１上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラ４１及び現像ローラ４１へトナーを供給するトナー供給ローラ４２を有しており、感光体１と現像ローラ４１は僅かな現像ギャップＤｇをおいて対向している。トナー供給ローラ４２は少なくとも表層部が発泡弾性材料からなるローラである。
【００５３】
現像ローラ４１とトナー供給ローラ４２は共にギァボックＧＢ１内のギア列を介して図示省略の現像ローラ駆動モータにより図２中反時計方向に回される。現像ローラ４１は、図示省略の現像バイアス電源から現像バイアス（ここでは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス）が印加される状態で感光体上潜像の現像に供される。
【００５４】
現像ローラ４１に対しては、供給ローラ４２のほか、トナー規制ブレード４３、４４及び除電部材４５、さらに図示省略のローラ端部シール部材が接触している。トナー規制ブレード４３、４４は供給ローラ４２にて現像ローラ４１上へ供給され、現像領域へ向け搬送されるトナーの層厚を所定のものに規制するとともに該トナーを摩擦帯電させるもので、現像バイアスと同じタイミングで図示省略の電源から規制バイアスが印加される。
【００５５】
トナー供給ローラ４２にも現像ローラ４１へのトナー供給のための供給バイアスが図示省略の電源から印加される。さらに、除電部材４５も図示省略の電源から除電バイアスが印加され、現像領域で消費されずに現像器内へ戻ってくるトナーから除電する。供給ローラ４２は現像器内へ戻ってくるトナーを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。
【００５６】
また、各現像器４には、現像器内でトナーを循環させつつトナー供給ローラ４２へトナーを供給するトナー循環装置４６も設けられている。
トナー循環装置４６は、第１トナー搬送部材４６１及び第２トナー搬送部材４６２を含んでいる。第１、第２のトナー搬送部材は共にトナー搬送スクリューであり、これらは前記ギアボックスＧＢ１内のギア列を介して図示省略の現像ローラ駆動モータにより回転駆動される。
【００５７】
図３に示すように、第１トナー搬送スクリュー４６１は、トナー供給ローラ４２に臨んでローラ４２と平行に延在し、トナー送り込み端部ａ１からトナー送り出し端部ａ２へ向かってトナーを搬送しつつ供給ローラ４２へトナーを供給する。
【００５８】
供給ローラ４２へ付与されずにトナー送り出し端部ａ２まで移動したトナーは、第１、第２のトナー搬送スクリューの間の仕切り壁ｗ１に形成された開口Ｐ１から第２トナー搬送スクリュー４６２のトナー送り込み端部ｂ１へ押し出され、該スクリュー４６２にてそのトナー送り込み端部ｂ１からトナー送り出し端部ｂ２へ向け搬送され、該送り出し端部ｂ２から壁ｗ１のもう一つの開口Ｐ２を経て第１スクリュー４６１のトナー送り込み端部ａ１へ流入する。このようにして、トナーは現像器４内で循環しつつトナー供給ローラ４２へトナーを供給する。
【００５９】
この現像器４の後端壁ｗ２（現像ローラ４１のある側とは反対側の壁）にトナー補給容器４７が一体的に連設されている。
現像器後端壁ｗ２には、現像器４内へトナーを補給するためのトナー補給口Ｐ３及び現像器４内の過剰トナーを溢出させるためのトナー溢出口Ｐ４が形成されており、トナー補給容器４７はトナー補給口Ｐ３及びトナー溢出口Ｐ４にて現像器内部と連通している。
【００６０】
トナー補給口Ｐ３は、仕切り壁ｗ２の端部ｗ２’を間にして第２トナー搬送スクリュー４６２のトナー送り出し端部ｂ２に隣り合って第１トナー搬送スクリュー４６１のトナー送り込み端部ａ１のある現像器内領域に臨んでいる。
トナー溢出口Ｐ４は、第１トナー搬送スクリュー４６１のトナー送り出し端部ａ２及び該送り出し端部ａ２に臨む第２トナー搬送スクリュー４６２のトナー送り込み端部ｂ１を含む現像器内領域に臨んでいる。
【００６１】
図４に示すように、トナー溢出口Ｐ４は、第１トナー搬送スクリュー４６１のトナー送り出し端部ａ２及び第２トナー搬送スクリュー４６２のトナー送り込み端部ｂ１より若干高い位置に形成してある。これは、現像器４内に過剰でない、許容収容量範囲内のトナーがあるだけのときは、トナー溢出口Ｐ４から後述するトナー補給容器４７へ現像器内トナーが溢れ出ないようにするためである。
なお、トナー溢出口は図４に示すものに限定されることはなく、例えば図５に示すように溢出口Ｐ４１、Ｐ４２及びＰ４３のように複数個形成されていてもよい。
【００６２】
トナー補給容器４７には現像器４へ補給するトナーｔが収容される。トナーｔはトナー攪拌回転部材４７２により攪拌されつつトナー搬送スクリュー４７１へ供給される。これら攪拌回転部材４７２及びトナー搬送スクリュー４７１は容器４７から現像器４へトナー補給するトナー補給装置の例４７０を構成している。
【００６３】
トナー搬送スクリュー４７１は、ここでは現像器後端壁ｗ２を間にして前記の第２トナー搬送スクリュー４６２と平行に配置されており、攪拌回転部材４７２から供給されるトナーｔを前記のトナー溢出口Ｐ４に臨むトナー送り込み端部ｃ１から前記のトナー補給口Ｐ３に臨むトナー送り出し端部ｃ２の方へ搬送することができ、トナー補給口Ｐ３から現像器内へ補給できる。なお、トナー補給スクリュー４７１及びトナー攪拌回転部材４７２はギアボックＧＢ２内のギア列を介して駆動部Ｄにより回転駆動される。
【００６４】
以上説明したトナー補給容器４７を付設した現像器４によると、トナー補給容器４７に設けたトナー補給スクリュー４７１によりトナー補給容器４７内のトナーｔをトナー補給口Ｐ３から現像器４内へ補給できる。このとき、現像器４の許容トナー収容量を超えて過剰にトナー補給容器４７からトナーｔが現像器４内へ補給されると、現像器４内の過剰トナーはトナー溢出口Ｐ４からトナー補給容器４７へ溢れ出る。
【００６５】
従って、現像器４内トナー温度が上昇して、現像器４内部位へのトナーの溶融固着の恐れが生じたり、トナーへ外添剤が埋め込まれ易くなってトナーの早期劣化の恐れが生じたりすると、トナー補給容器４７から現像器４へ現像器内トナー量が過剰となるようにトナーを補給することで、現像器４内の昇温したトナーをトナー溢出口Ｐ４からトナー補給容器４７へ溢れ出させ、それにより現像器４内トナーの昇温を抑制することができ、現像器４内部位へのトナーの溶融固着、現像器４内トナーの劣化を抑制して、それだけ静電潜像の現像を良好に行える。
【００６６】
また、現像器４内トナーの昇温抑制は、トナー補給口Ｐ３及びトナー溢出口Ｐ４を介して現像器４内部と連通するトナー補給容器４７を現像器４に付設するだけで行われるので、現像器４やこれを搭載した画像形成装置Ａの小型化、コンパクト化を妨げないで、現像器４内トナーの昇温を簡易に抑制することができる。
【００６７】
また、トナー補給容器４７へ溢出したトナーはトナー補給容器４７内のトナーｔと混じり合い、冷却され、再び現像器４内へ供給されることができる。
従って、それだけトナーの消費を抑制しつつ現像器４内トナーの昇温を抑制することができる。
【００６８】
プリンタＡでは、各現像器４への対応するトナー補給容器４７からのトナー補給は図６に示す制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに例えば次のように行われる。
すなわち、現像器４の予め定めた状態を検出する現像器状態検出手段ＳＥが予め設置されており、検出手段ＳＥにより検出された現像器状態は制御部Ｃｏｎｔに入力され、制御部Ｃｏｎｔは該入力情報と予め実験等により求められて制御部Ｃｏｎｔ内に記憶された判断基準とを比較し、その比較結果に基づいて駆動部Ｄにトナー補給装置４７０を運転させ、現像器４内へトナーを補給させる。
【００６９】
このとき、制御部Ｃｏｎｔは、現像器状態検出手段ＳＥにより検出された現像器状態が該現像器内トナー温度が予め定めた温度以上であることを示すものであると、該現像器４に対応するトナー補給容器４７のトナー補給装置４７０にトナー補給口Ｐ３から現像器４内へトナーを過剰補給させるとともに現像器４内トナーをトナー溢出口Ｐ４からトナー補給容器４７へ溢出させる。
【００７０】
ここで「現像器内トナーの予め定めた温度」とは、トナー温度がその温度以上になると、トナーの溶融固着やトナーの早期劣化が起こる恐れのある温度であり、そのような温度は予め実験等により求めておくことができる。
【００７１】
また、「現像器の予め定めた状態」には、例えば現像器４内の温度、現像器４のトナー消費率及び現像器４の駆動時間のうちのいずれか一つ又は二つ以上が含まれる。
これらは、現像器内温度を左右する要因である。
【００７２】
「現像器内温度」は現像器４内に熱電対温度検出器等の温度検出器ＴＳを設置して検出してもよいし、プリンタＡのいずこか（例えば図１に示す位置）に温度検出器を設置してその検出温度でもって現像器内温度を推測する手法で検出してもよい。
「トナー消費率」はこれが低いと同じトナーが現像器内で繰り返し循環して繰り返しストレスを受けるので昇温しやすい。トナー消費率が高いと、トナー補給容器からの昇温していないトナーの補給が多くなり、現像器内トナー昇温は抑制される。
「現像器の駆動時間」はこれが長くなると、それだけトナーが現像器内で繰り返し循環して繰り返しストレスを受け、昇温しやくなる。
【００７３】
現像器状態として現像器内温度を検出するとき、そのための温度検出器ＴＳは現像器状態検出手段ＳＥの構成員である。
現像器のトナー消費率は、予め定めた印字可能領域に対する印字領域の割合として把握することができ、それは、その現像器が含まれる画像形成部における画像露光装置３からの露光ドット数をドットカウンタでカウントして把握することができる。現像器状態としてトナー消費率を検出すべきときは、そのドットカウンタを現像器状態検出手段ＳＥの構成員とできる。
【００７４】
現像器の駆動時間は、予め定めた時点からのその現像器の積載駆動時間を駆動時間カウンタでカウントして把握することができる。現像器状態として現像器駆動時間を検出すべきときは、該駆動時間カウンタは現像器状態検出手段ＳＥの構成員である。
【００７５】
なお、現像器４には現像器内トナー量の検出器ｔｎｓが設けられており、ここでは現像器状態として現像器４内のトナー量も検出する。従って、ここでは、現像器内トナー量の検出器ｔｎｓは現像状態検出手段ＳＥの構成員である。該トナー量検出器で検出されるトナー量は、現像器における不足トナー量をトナー補給容器から補給することに利用される。
【００７６】
次にコニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製のタンデム型フルカラープリンタmagicolor5570 の一つの現像器を含む画像形成部（感光体、帯電器、露光装置、現像器、感光体クリーニング装置等を含む部分）を抽出し、該現像器に代えて図７に示すタイプの現像器、すなわち、図２〜図４に示すタイプの現像器においてトナー溢出口を設けていない現像器（現像器種１の現像器）に置き換えた実験機（後掲の表における比較例１、２のための実験機）を準備するとともに、図２〜図４に示すタイプの現像器（現像器種２の現像器）に置き換えた実験機（後掲の表における実験例１〜６のための実験機）とを準備し、それら実験機を用いて行った実験（実験例１〜６）及び比較実験（比較例１、２）について説明する。
【００７７】
実験例１〜６び比較例１〜２のいずれにおいても、バイアス条件等はmagicolor5570 と同様に設定した。
トナー補給容器から現像器へのトナー補給制御については、次の設定１〜６のうちのいずれかとした。
【００７８】
＜設定１＞
現像器内トナー量をトナー量検出器で検出し、その検出結果から導かれるトナー消費量と実質上同じ量のトナーを補給する制御である。本例では、現像器内トナー面がトナー量検出器ｔｎｓの位置より下回ってくると、このことをトナー量検出器ｔｎｓで検出し、トナー量検出器ｔｎｓが、現像器内トナー面が検出器ｔｎｓの位置より下回っていることを検出しなくなるまで、トナー補給装置４７０を予め定めた駆動サイクルで１回又は繰り返し複数回駆動してトナー補給する。
ここでの１回の駆動サイクルは、トナー補給装置４７０の駆動時間０．３秒と検出器ｔｎｓによるトナー量検出に要する時間０．１秒の合計０．４秒である。すなわち０．４秒間隔で１回又は複数回繰り返しトナー補給する。
【００７９】
＜設定２＞
現像器内の温度を現像器に設置した温度検出器ＴＳで検出し、その検出温度が３０℃未満の場合は設定１の補給制御を行い、３０℃以上のときはトナー消費量に拘らず、温度検出器ＴＳによる検出温度が３０℃未満にるまで、トナー補給装置４７０を予め定めた駆動サイクルで１回又は複数回駆動してトナー補給する。
ここでは、検出温度が３０℃以上の場合のトナー補給装置４７０の１回の駆動サイクルは、トナー補給装置４７０の駆動時間０．３秒＋検出器ｔｎｓによるトナー量検出時間０．１秒＝０．４秒である。すなわち０．４秒間隔で１回又は複数回繰り返しトナー補給する。
【００８０】
＜設定３＞
設定２の場合と同様にして温度を検出し、その検出温度が３０℃未満の場合は設定１の補給制御を行い、３０℃以上のときはトナー補給時間を通常（設定２において３０℃以上のときの補給時間）の３倍とする補給制御。
すなわち、ここでは、温度検出器ＴＳによる検出温度が３０℃以上のときはトナー消費量に拘らず、温度検出器ＴＳによる検出温度が３０℃未満にるまで、トナー補給装置４７０を、トナー補給装置４７０の駆動時間０．９秒＋検出器ｔｎｓによるトナー量検出時間０．１秒＝１．０秒の駆動サイクルでトナー補給装置４７０を１回又は複数回繰り返し駆動してトナー補給する。
【００８１】
＜設定４＞
ドットカウント値から画像形成枚数１００枚ごとのトナー消費率を算出し、トナー強制消費（非通紙時に現像ローラ上のトナーを感光体上へ移行させ、感光体クリーニグ装置に除去清掃させるトナー消費）の量を含めたトナー消費率が３％未満の場合は、トナー搬送スクリュー４７１の回転数を通常の（設定１の場合の）３倍に設定する。トナー消費率が３％以上のときは設定１と同じとし、トナー強制消費を画像形成枚数１００枚を１サイクルとしてトナー消費率１％と４％で交互に行う。すなわち、トナーの強制消費タイミングについて１００枚を１サイクルとし、１サイクル目は４％、２サイクル目は１％、３サイクル目は４％・・・というようにして強制消費を行い、３サイクルで９％、従って１サイクル平均３％の強制消費率となるようにする。
なお、設定４以外の設定のトナー強制消費については、１００枚を１サイクルとし、トナー消費率を３％（９７枚白紙印字後に３枚ベタ印字という間隔で３％）とする。
【００８２】
＜設定５＞
現像器の駆動開始からの連続駆動時間が２分未満のときは、通常のトナー補給制御、すなわち設定１のトナー補給制御（現像器内トナー面がトナー量検出器ｔｎｓの位置より下回ってくるとトナー補給する補給制御）を行う。連続駆動時間が２分以上では、トナー消費量に拘らず、設定１の場合のトナー補給動作と同様にしてトナー補給を行う（この制御ではトナー量検出器ｔｎｓによるトナー量検出に代わって現像器駆動時間が判断材料とされるが、トナー補給動作自体は設定１の場合と同じ）。
【００８３】
＜設定６＞
現像器の駆動開始からの連続駆動時間が２分以上となった場合、又は温度検出器ＴＳによる検出温度が３０℃以上の場合は、トナー消費量に拘らず、設定１の場合のトナー補給動作と同様にしてトナー補給を行う。現像器の駆動開始からの連続駆動時間が２分未満であるとともに温度検出器ＴＳによる検出温度が３０℃未満の場合は、設定１のトナー補給制御を行う。
【００８４】
そして、外気温２５℃の環境で強制消費を行いながら白紙連続駆動（記録媒体にトナーを付着させない印字動作を連続させる駆動）を行い、現像器内に設置した温度検出器にて３０分駆動時の現像器内温度を評価した。評価基準として、現像器内温度が３０℃以上３５℃未満の場合は昇温が十分抑制されている「◎」（非常に良好）、３５℃以上４０℃未満の場合は昇温が実用上問題のない程度に抑制されている「○」良好、４０℃以上のときは昇温抑制が不十分である「×」（不良）と評価した。
これらを次表にまとめて示す。
【００８５】
【表１】
2009162815.tif 000003
【００８６】
上表の比較例１と実験例１の比較、比較例２と実験例１の比較から、現像器４とトナー補給容器４７とを連通させるトナー溢出口Ｐ４を設けたことにより、熱を保持したトナーがトナー補給容器内で冷却され、現像器内温度が４０℃未満に抑えられることがわかる。さらに昇温抑制のための強制消費量を低減させ得ることもわかる。
【００８７】
また、現像器の状態を検出し、その検出結果に応じてトナー補給装置４７０によるトナー補給を制御することで、昇温抑制のためのトナー強制消費量を低減させ得るとともに現像器駆動初期の昇温を３５℃未満に抑制できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、現像器内温度上昇による現像器内トナーの溶融固着や劣化を抑制できる現像器や、そのような現像器を備えることで、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像器の断面構造の概略を示す図である。
【図３】図２の現像器の内部構造の概略を示す平面図である。
【図４】図２及び図３に示す現像器におけるトナー補給容器と現像器部分との境界壁体のトナー溢出口の例を示す図である。
【図５】図２及び図３に示す現像器におけるトナー補給容器と現像器部分との境界壁体のトナー溢出口の他の例を示す図である。
【図６】トナー補給容器におけるトナー補給装置の制御回路の概略を示すブロック図である。
【図７】図２に示す現像器において、トナー補給容器と現像器部分との境界壁体にトナー溢出口が形成されていない現像器を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
Ｙ  イエロー画像形成部
Ｍ  マゼンタ画像形成部
Ｃ  シアン画像形成部
Ｋ  ブラック画像形成部
ＹＣ  イエロープロセスカートリッジ
ＭＣ  マゼンタプロセスカートリッジ
ＣＣ  シアンプロセスカートリッジ
ＫＣ  ブラックプロセスカートリッジ
１  感光体
２  帯電器
３  画像露光装置
４  現像器
４１  現像ローラ
４１０  現像ローラ回転軸
４１１、４１２  開口凹部
４２０  現像ローラ本体
４２１  本体端部
ｄ１、ｄ２  開口凹部の内径
４２  トナー供給ローラ
４３、４４  トナー規制ブレード
４５  除電部材
４６  トナー循環装置
４６１  第１トナー搬送スクリュー
ａ１  スクリュー４６１のトナー送り込み端部
ａ２  スクリュー４６１のトナー送り出し端部
４６２  第２トナー搬送スクリュー
ｗ１  スクリュー４６１、４６２間の仕切り壁
Ｐ１、Ｐ２  仕切り壁ｗ１の開口
ｂ１  スクリュー４６２のトナー送り込み端部
ｂ２  スクリュー４６２のトナー送り出し端部
ｗ２  現像器の後端壁
４７  トナー補給容器
４７０  トナー補給装置
４７１  トナー攪拌回転部材
４７２  トナー搬送スクリュー
Ｐ３  トナー補給口
Ｐ４  トナー溢出口
ＴＳ  温度検出器
ｔｎｓ  トナー量検出器
Ｄｇ  現像ギャップ
５  １次転写ローラ
６  クリーニング装置
８  中間転写ベルト
８１  駆動ローラ
８２  対向ローラ
８３  クリーニング装置
９  ２次転写ローラ
１０  記録媒体供給カセット
１０１  記録媒体供給ローラ
ＴＲ  タイミングローラ対
ＦＸ  定着装置
ＤＲ  記録媒体排出ローラ対
Ｔ  記録媒体排出トレイ
Ｓ  記録媒体
【図１】
2009162815.tif 000004
【図２】
2009162815.tif 000005
【図３】
2009162815.tif 000006
【図４】
2009162815.tif 000007
【図５】
2009162815.tif 000008
【図６】
2009162815.tif 000009
【図７】
2009162815.tif 000010