(57)【要約】【課題】温度や湿度の多数の環境に適応するために環境に最適なトナーを供給すると同時に、トナーを充填するためのホッパを大型化することがない画像形成装置を提供する。【解決手段】複数種類の現像剤（トナーＡ、トナーＢ）をホッパ３０ａ、３０ｂに格納し、シャッタ３２ａ、３２ｂの開く時間を制御することにより、これらを温度や湿度の環境に応じて、混合比を変えて混合する。これにより、温度や湿度の多数の環境に適応する最適なトナー１０６を供給する。トナーＡ、Ｂの混合比はトナー混合比決定テーブル４２に基づいて決定される。【選択図】    図２
2009145792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが異なる性質を有する現像剤が格納される複数の現像剤格納部と、
前記現像剤格納部に格納された現像剤を混合する混合室と
前記現像剤格納部に格納された現像剤を所定の混合比で前記混合室へ供給する供給手段
を有することを特徴とする現像剤収容体。
【請求項２】
前記現像剤はトナーであることを特徴とする請求項１記載の現像剤収容体。
【請求項３】
前記複数の現像剤格納部に格納される現像剤はキャリアとトナーであることを特徴とする請求項１記載の現像剤収容体。
【請求項４】
前記異なる性質はトナーの帯電量であることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
【請求項５】
前記異なる性質はトナーの外添剤量であることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
【請求項６】
前記複数の現像剤格納部とは、二つの現像剤格納部であることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
【請求項７】
前記複数の現像剤格納部は、隔壁によって仕切られていることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
【請求項８】
前記供給手段は、所定の混合比に応じて開閉するシャッタであることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
【請求項９】
前記混合室で混合された現像剤を排出するための第２のシャッタからなる現像剤排出部を有することを特徴とする請求項８記載の現像剤収容体。
【請求項１０】
請求項１に記載の現像剤収容体と、前記混合室で混合された現像剤を使用して現像を行なう現像部を有することを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項１１】
前記現像剤収容体は、前記現像部から着脱自在であることを特徴とする請求項１０記載の画像形成ユニット。
【請求項１２】
それぞれが異なる性質を有する現像剤が格納される複数の現像剤格納部と、
前記複数の現像剤格納部に格納された現像剤を混合する混合室と
前記複数の現像剤格納部に格納された現像剤を所定の混合比で前記混合室へ供給する供給手段を有する画像形成ユニットを設け、
更に装置の置かれた環境の物理的数値を検知する環境検知部と、
当該環境検知部が検知した物理的数値から、前記供給手段で供給する所定の混合比を算定する制御部を設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記物理的性質とは、装置の置かれた環境の温度及び湿度であることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御部は、温度及び湿度に応じた前記所定の混合比が記憶される混合比決定記憶部を有することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記供給手段は、所定の混合比に応じて開閉するシャッタであることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記混合室には現像剤を混合する撹拌手段を設け、当該撹拌手段は駆動手段と連結され、前記シャッタはクラッチを介して駆動手段と連結され、当該シャッタの駆動手段は前記撹拌手段の駆動手段と共通の駆動手段であることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の画像形成装置において、前記画像形成ユニットには、前記混合室で混合される現像剤が供給される現像部と、当該現像部内のトナーを排出する残トナー排出手段を設け、
前記制御部は、前記所定の混合比に変更があるとき、当該残トナー排出手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
前記残トナー排出手段は、前記現像部の底部に設けたスパイラルであることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】
複数の現像剤格納部に格納されたそれぞれ異なる性質を有する現像剤を複数の供給手段により供給する供給工程と、
前記供給工程によって供給された複数の現像剤を混合する混合工程と、
装置の置かれた環境の物理的数値を検知する環境検知工程と
前記環境検知工程により検知した物理的数値に基づいて得られた所定の混合比により、前記供給工程における複数の供給手段を制御する制御工程を含むことを特徴とする画像形成装置の現像剤供給方法。
【請求項２０】
前記物理的性質とは、装置の置かれた環境の温度及び湿度であることを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置の現像剤供給方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の画像形成装置の現像剤供給方法において、
前記混合工程により混合した現像剤を現像部へ供給する工程と、
当該現像部に残った残トナーを排出する残トナー排出工程を含み、
更に前記制御工程において、前記複数の供給手段を制御するときは、前記残トナー排出工程を行なうことを特徴とする画像形成装置の現像剤供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いたプリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置（以下電子写真プリンタという）における現像装置に対して現像剤を供給するトナー供給装置には、通常１種類の現像剤が充填されている。この場合、電子写真プリンタの装置周辺の温湿度の影響によって、印刷媒体にはかぶり・汚れ等の様々な不具合が発生する。これらの不具合に対応するため、特許文献１では３種類のトナーを使用することが提案されている。
【０００３】
当該特許文献１には、低湿、常湿、高湿用の３種類の現像剤をホッパに充填し、電子写真プリンタの置かれた湿度環境に応じて、この３種類の現像剤を使い分ける技術が記載されている。
【特許文献１】特開平５−１１９６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術に挙げた方法では、例えば温度や湿度の多数の環境に適応するために、適応させる環境の数だけの現像剤を複数ホッパに充填して置かなければならない。その結果、十分な現像剤量を充填するとホッパが大型化するという問題が発生する。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、温度や湿度の多数の環境に適応するために環境に最適な現像剤を供給すると同時に、現像剤を充填するためのホッパを大型化することがない画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために複数種類の現像剤を複数のホッパに格納し、これらのホッパにはシャッタを設け、当該シャッタの開時間を制御することにより、複数種類の現像剤を温度や湿度の環境に応じて、混合比を変えて混合して供給する。これにより、温度や湿度の多数の環境に適応する最適な現像剤を供給するものである。
【０００７】
即ち、特許請求の範囲の請求項１２の発明は、それぞれが異なる性質を有する現像剤が格納される複数の現像剤格納部と、前記複数の現像剤格納部に格納された現像剤を混合する混合室と前記複数の現像剤格納部に格納された現像剤を所定の混合比で前記混合室へ供給する供給手段を有する画像形成ユニットを設け、更に装置の置かれた環境の物理的数値を検知する環境検知部と、当該環境検知部が検知した物理的数値から、前記供給手段で供給する所定の混合比を算定する制御部を設けることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度や湿度の環境に応じて、複数種類の現像剤の混合比を変えて混合することにより複数種類の現像剤を供給可能にすることができる。その結果、多数の環境に適応した多数の現像剤を充填する必要がないので、現像剤を充填するためのホッパを大型化することがなく、温度や湿度の多数の環境に適応する最適な現像剤を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下図面により、先ず第１の実施の形態の構成を説明する。図１は画像形成装置としての電子写真プリンタ１の概略構成図である。同図において、電子写真プリンタ１には画像形成ユニット（以下現像装置という）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが横方向に４個並設され、各現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにはそれぞれ色の異なる現像剤（以下トナーという）が収容されており、カラー印刷が可能である。即ち現像装置１０ａにはシアンのトナーが収容され、現像装置１０ｂにはマゼンタのトナーが収容され、現像装置１０ｃにはイエローのトナーが収容され、現像装置１０ｄにはブラックのトナーが収容されている。
【００１０】
各現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄには後述する感光ドラム１０１が所定の回転速度で回転可能に設けられている。感光ドラム１０１の表面は電荷を蓄えることができ、露光により表面の電荷を除去することができる。感光ドラム１０１の下方には転写部材としての転写ベルト１４と転写ローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが配設されている。転写ベルト１４はドライブローラ１６ａとアイドルローラ１６ｂの間に回転可能に掛け渡され、ドライブローラ１６ａの駆動力により回転する。転写ローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは感光ドラム１０１表面のトナー像を記録媒体Ｐに転写させるもので、感光ドラム１０１の直下にそれぞれ設けられる。
【００１１】
転写ベルト１４の下方にはトナー回収容器１９が設けられている。トナー回収容器１９には、給紙不良等により転写ベルト１４上にトナーが付着した場合、転写ベルトクリーニングブレード２０により転写ベルト１４から清掃されたトナーが収容される。
【００１２】
電子写真プリンタ１の下方には媒体トレイ２１が設けられている。媒体トレイ２１は記録媒体Ｐを収納するもので、記録媒体Ｐはホッピングローラ１１により１枚ずつ搬送路１２に繰出すようになっている。搬送路１２には、記録媒体Ｐを前記転写ベルト１４に斜行させずに搬送するためのレジストローラ（プレッシャ）１３ａおよび記録媒体Ｐを転写ベルト１４に搬送するためのレジストローラ（フィード）１３ｂが設けられている。
【００１３】
前記ドライブローラ１６ａの搬送方向下流側には定着器１７が設けられている。定着器１７は記録媒体Ｐ上に転写されたトナーを熱により記録媒体Ｐに定着させるため、加熱ローラ１８ａ及び加圧ローラ１８ｂを有する。定着器１７の搬送方向下流側には排出ガイド２２が設けられ、定着後の記録媒体Ｐを排出するようになっている。なお、２５はプリンタ側面基盤である。
【００１４】
次に、図２により現像装置１０について説明する。図２は現像装置１０の断面図である。同図は前記図１に示した各現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのうち一番左端の現像装置１０ａ及びその周辺の要素を示す。
【００１５】
現像装置１０ａは図示の通りトナー供給装置としてのトナーカートリッジ２４と現像部２３からなる。当該トナーカートリッジ２４は、トナーＡが格納されるホッパ３０ａ、トナーＢが格納されるホッパ３０ｂ及び両トナーを混合する混合室３１からなり、現像部２３から着脱自在な構成となっている。
【００１６】
両ホッパ３０ａ、３０ｂは隔壁５１により仕切られており、ここでは格納されている両トナーＡとＢは混じり合うことはない。両ホッパ３０ａ、３０ｂの下面は底部５２を有し、当該底部５２にはそれぞれシャッタ３２ａ、３２ｂが設けられる。後述するように混合比に応じてシャッタ３２ａ、３２ｂを開閉することにより、トナーＡ、Ｂを混合室３１へ落下させる。
【００１７】
混合室３１には両トナーＡとＢを撹拌する撹拌軸３５が設けられている。更に、下面は底部５３をなし、当該底部５３にはシャッタ３２ｃが設けられ、混合したトナー１０６を現像部２３へ供給する。
【００１８】
現像部２３は、トナーを収容するトナー収容部１１０と、潜像担持体である感光ドラム１０１と、感光ドラム１０１を帯電させる帯電ローラ１０２と、感光ドラム１０１に潜像を作る露光装置１０３と、トナー担持体である現像ローラ１０４と、トナー供給部材であるトナー供給ローラ１０５と、薄層形成手段である現像ブレード１０７と、感光ドラム１０１上のトナーを掻き取るクリーニングブレード１０９からなる。ここで、前記現像ローラ１０４、トナー供給ローラ１０５及び現像ブレード１０７は前記トナー収容部１１０内に配置される。また、露光装置１０３としては、ＬＥＤを用いることができる。
【００１９】
前記感光ドラム１０１は導電性支持体と光導電層とから構成される。当該導電性支持体としてアルミニュームの金属パイプを用い、光導電層として金属パイプ上に順次積層した電荷発生層、電荷輸送層からなる有機系感光体を用いることができる。また、前記帯電ローラ１０２は例えば金属シャフトと半導電性ゴム層とから構成される。更に、前記現像ローラ１０４は例えば金属シャフトと半導電ウレタンゴム材とから構成される。
【００２０】
次に、図３、図４により、トナー供給装置としてのトナーカートリッジ２４について説明する。図３はトナーカートリッジ２４の外観斜視図であり、図４はトナーカートリッジ２４のトナー供給機構の説明図である。
【００２１】
トナーカートリッジ２４は前述の通り２種類のトナーを収容するホッパ３０ａ、３０ｂと２種類のトナーを混合する混合室３１から成っている。前記シャッタ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃと撹拌軸３５の駆動は、モータ３３とギア列３４及びクラッチ３６によって行われる。
【００２２】
即ち、モータ３３はギア３３ａと同軸であり、ギア３３ａはギア３４ｃと噛合い、当該ギア３４ｃはギア３４ｄと噛合い、当該ギア３４ｄは二つのギア３４ａ、３４ｂと噛合っている。当該ギア３４ａ、３４ｂはそれぞれクラッチ３６ａ（図６参照），３６ｂを介して、シャッタ３２ａ（図２参照），３２ｂに回転を伝達し、ギア３４ｃはクラッチ３６ｃを介して、シャッタ３２ｃに回転を伝達する構造である。一方、ギア３４ｄは撹拌軸３５に回転を伝達する構造となっている。
【００２３】
図５はシャッタ３２ｂの構造を示す説明図である。各シャッタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは同じ構造であるので、シャッタ３２ｂを用いて説明する。ホッパ３０ｂ内にはトナーＢが所定量収容されており、当該ホッパ３０ｂの底部５２には当該シャッタ３２ｂが設けられている。当該シャッタ３２ｂは略円筒状をなしている。シャフト軸５４の回りに、トナーを受入れるための空間である通過部５５ａとトナーを受入れない阻止部５５ｂが、円周に沿って交互に配置されている。同図（ａ）の位置において、通過部５５ａにあるトナーＢは、シャッタ３２ｂが矢印方向に回転すると、同図（ｂ）に示すように混合室３１へ落下が可能になる。一方回転が停止している間は、阻止部５５ｂがトナーＢの落下を阻止している。
【００２４】
このように、シャッタ３２ｂが静止した状態では、どの位置で静止してもシャッタ３２ｂによって塞がってトナーＢは供給されない。一方、シャッタ３２ｂが回転している状態では、トナーを掻き出すように供給される構造となっている。
【００２５】
前述の通りホッパ３０ａ、ホッパ３０ｂにはトナーＡ、トナーＢがそれぞれ充填されている。ここにて使用しているトナーとは、乳化重合法によって製造されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスを混合し、凝集してできるトナー粒子にシリカ、酸化チタン微粉末を加えてミキサーにて混合したものである。乳化重合法は、水溶媒中でトナーの結着樹脂である重合体の一次粒子を作成し、一次粒子と同じ溶媒中に乳化剤（界面活性剤）によりエマルジョン化させた着色剤を混合し、必要に応じてワックス、荷電制御剤等を混合し、それらを凝集することで溶媒中にトナー粒子を作成し、トナー粒子を溶媒より取り出し、洗浄および乾燥により不要な溶媒成分と副生成物成分を除去して、トナー粒子（以後ベーストナーという）を得る方法である。
【００２６】
今回は、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸よりスチレンアクリル共重合樹脂を生成した。着色剤には、ブラックにはカーボンブラック、イエローにはピグメントイエロー７４、マゼンダにはピグメントレッド２３８、シアンにはピグメントブルー１５：３を用いた。更にワックスとしては、高級脂肪酸エステル系ワックスとしてステアリン酸ステアリルを用いた。
【００２７】
トナーＡ、Ｂには帯電特性の異なるトナーを使用する。「帯電特性」とは摩擦帯電によるトナー自体が帯電可能な限界量、即ち飽和帯電量のことで、本実施の形態でのトナーはマイナスの極性を持っている。ここではトナーＡは帯電量の絶対値の大きいトナーを、トナーＢは帯電量の絶対値の少ないトナーを使用する。
【００２８】
今回の実施の形態ではトナーに外添する酸化チタンのベーストナー１００重量部に対する重量部を変えることでトナーの帯電量を調整した。つまり、トナーＡとトナーＢは同じベーストナーに同じ外添を施したトナーに異なる重量部の酸化チタンを外添したものである。具体的には酸化チタンをトナーＡは０．０重量部を外添し、トナーＢは０．４重量部を外添した。トナー１ｇあたりの帯電量はトナーＡが−１４．２μＣ／ｇであり、トナーＢは−１０．８μＣ／ｇである。なお、今回の実施の形態は、負帯電トナーについてのものである。
【００２９】
次に、図６によって、制御および駆動系の構成について説明する。図６は電子写真プリンタ１の制御と駆動関係を示すブロック図であり、細線の矢印は制御系を示し、太線の矢印は駆動系を示す。同図において、４０は、プリンタ本体に取り付けられプリンタ本体周辺の温湿度を検出する温湿度センサであり、２５は図１に示したプリンタ側面基盤であって、当該温湿度センサ４０から温湿度を受信して各駆動部の制御を行なうプリンタコントローラ４１と、トナー混合比を決定するトナー混合比決定テーブル４２と前記温湿度センサ４０から前記プリンタコントローラ４１に送信された温湿度とを保存する記憶部４３を有する。なお、当該トナー混合比決定テーブル４２については後述する。
【００３０】
駆動系は、当該駆動系で使用される駆動力となるモータ３３と、駆動力を伝達するギア３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び当該ギア３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの回転力の伝達を制御するクラッチ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、更にギア３４ｄと同軸になっている撹拌軸３５からなる。これらの構成は図３、図４に示した通りである。
【００３１】
モータ３３はプリンタ本体に取り付けられており、プリンタコントローラ４１によってＯＮ、ＯＦＦ制御される。クラッチ３６ａ、３６ｂ、３６ｃは電磁クラッチであり、電流が流されたとき（以下ＯＮという）ギア３４ａ、３４ｂ、３４ｃとシャッタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは連結され、ギア３４ａ、３４ｂ、３４ｃの回転はシャッタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに伝えられる。なお、クラッチ３６ａ、３６ｂ、３６ｃのＯＮ、ＯＦＦはそれぞれ別個にプリンタコントローラ４１が制御する。
【００３２】
次に、第１の実施の形態の動作を説明する。図１に示される媒体トレイ２１にセットされている記録媒体Ｐはホッピングローラ１１により、給紙ガイド１２に沿って取り出される。そして停止状態のレジストローラ１３ａ、１３ｂのニップ部に送られ、そこで記録媒体Ｐのスキューが矯正される。スキューの矯正後、レジストローラ１３ａ、１３ｂが回転駆動され、当該レジストローラ１３ａ、１３ｂに挟まれた記録媒体Ｐは、ドライブローラ１６ａによって図２の矢印ｃ方向に回転する転写ベルト１４へと送られる。
【００３３】
一方、画像形成プロセスについては、図２において、感光ドラム１０１が図示しない駆動手段により矢印ａ方向に一定方向に回転される。当該感光ドラム１０１の表面に接触して矢印ｄ方向に回転する帯電ローラ１０２へ図示しない帯電ローラ用高圧電源から直流高電圧を印加することにより、感光ドラム１０１の表面を均一に帯電させる。
【００３４】
一方、感光ドラム１０１に対向して設けられている露光装置１０３によって、画像信号に対応した光を感光ドラム１０１の表面に照射することにより、感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成する。
【００３５】
前述の通りトナー供給装置としてのトナーカートリッジ２４から現像部２３にトナー１０６が供給され、当該現像部２３のトナー収容部１１０がトナー１０６で満たされる。そして、トナー供給ローラ１０５に、図示しないトナー供給ローラ用高圧電源から直流高電圧を印加し、当該トナー供給ローラ１０５を回転させることにより現像ローラ１０４にトナーが供給される。現像ローラ１０４はトナー１０６を吸着し、図中の矢印ｂ方向に回転する。
【００３６】
当該現像ローラ１０４と前記トナー供給ローラ１０５が当接する位置に対し、現像ローラ１０４の回転方向下流側において、現像ブレード１０７が現像ローラ１０４の表面に当接する。当該現像ブレード１０７によって、均一な厚さのトナー層が現像ローラ１０４の表面に形成される。
【００３７】
感光ドラム１０１の導電性支持体と現像ローラ１０４の間には図示しないトナー担持体用高圧電源によってバイアス電圧が印加されているので、現像ローラ１０４と感光ドラム１０１の間には、感光ドラム１０１に形成された静電潜像に応じた電気力線が発生する。このため、現像ローラ１０４上のトナー１０６は静電気の作用により、感光ドラム１０１上の静電潜像に付着し、トナー像が形成される。
【００３８】
そして、当該感光ドラム１０１に形成されたトナー像は、図示しない転写ローラ用高圧電源により直流高電圧が印加された転写ローラ１５によって、転写ベルト１４上に送られた記録媒体Ｐに転写される。
【００３９】
その後、記録媒体Ｐは加熱ローラ１８ａと加圧ローラ１８ｂとで構成される定着器１７へ搬送される。加熱ローラ１８ａの熱がトナー１０６を溶融し、加圧ローラ１８ｂの加圧作用により、溶融したトナー１０６が記録媒体Ｐの繊維間に浸透し、トナー像が記録媒体Ｐに定着する。
【００４０】
トナー像が定着した記録媒体Ｐは前述の通り、排紙ガイド２２に沿って進み電子写真プリンタ１の外部に排出される。なお、転写工程後、若干のトナーが感光ドラム１０１に残留する場合があるが、当該残留トナーは感光ドラム１０１の表面に当接するクリーニングブレード１０９によって除去される。
【００４１】
次に図６により、本実施の形態におけるトナー供給装置としてのトナーカートリッジ２４を用いたトナー供給動作について説明する。前記プリンタコントローラ４１によって前記モータ３３がＯＮされ、ギア３４ｃ、３４ｄ、３４ｂ、３４ａが回転した状態になる。温湿度センサ４０の温度、湿度の読み値がプリンタコントローラ４１に伝えられる。プリンタコントローラ４１は温湿度センサ４０の読み値とトナー混合比決定テーブル４２に従ってトナー混合比を決定する。決定したトナー混合比より、クラッチ３６ａ、３６ｂがそれぞれＯＮされる時間が決められる。クラッチ３６ａ、３６ｂがＯＮされているとき、シャッタ３２ａ、３２ｂが回転し、トナーＡ、Ｂが混合室３１に供給される。
【００４２】
混合室３１に供給されたトナーＡ、Ｂは撹拌軸３５によって撹拌され、混合トナー１０６となる。前記プリンタコントローラ４１はクラッチ３６ｃをＯＮして、シャッタ３２ｃを回転させ前記混合トナー１０６が現像装置１０に供給される。トナーが供給された現像部２３の動作は前述した通りである。
【００４３】
ここでプリンタ周囲の環境の変化によってプリンタ周囲の温湿度が変わった場合、現像部２３内のトナーはプリンタ周辺の温湿度に適したトナーではなくなるためかぶり・汚れの印字不具合が生じるおそれがある。そこで、トナー混合比決定テーブル４２のトナー混合比を変更する必要が生じる。その際、プリンタコントローラ４１は現像部２３内のトナーの吐き出し動作を行なった後、再度トナーの供給を行なう。
【００４４】
ここでトナーの吐き出し動作について説明する。温湿度センサ４０が検知した温湿度をプリンタコントローラ４１に送信する。プリンタコントローラ４１はトナー混合比決定テーブル４２より、検知した温湿度に対応するトナー混合比を決定する。プリンタコントローラ４１は、記憶部４３に記憶されている最後に現像部２３にトナーを供給した際の温湿度でのトナー混合比と、今回検知した温湿度でのトナー混合比を比較し、両者が異なることを検知する。
【００４５】
プリンタコントローラ４１は、感光ドラム１０１をすべて露光することによるドットを形成するパターン印字（べた画像）を、前記転写ベルト１４上にＡ４紙１０枚相当分印字し、現像部２３のトナーの吐き出し動作を行なう。通常の印字と異なる点は記録媒体Ｐの搬送は行なわないことと、転写ベルト１４上のトナーは最終的に前記転写ベルトクリーニングブレード２０によって掻き取られることである。
【００４６】
本実施の形態での吐き出し動作では、現像ローラ１０４、供給ローラ１０５近傍のトナー１０６の吐き出しが行われる。この動作は現像部２３底部に排出されないトナーが残ることになるが、少量であるので新しく供給されたトナー１０６と混合してもかぶり・汚れの不具合はあまり見られない。
【００４７】
次にプリンタ周辺の温湿度に適したトナーを使用することで印字不具合を避けられることを示すため、トナー帯電量と環境に依存する印字不具合の関係の検証結果について説明する。前述したトナーＡ、ＢおよびトナーＡとＢを１：１で混合し撹拌したもの（以後トナーＣという）について、低温低湿（１０℃、２０％）、常温常湿（２４℃、４０％）、高温高湿（３０℃、８０％）環境での印字特性及び帯電特性の測定を行った。
【００４８】
図７は印字特性及び帯電特性の測定位置を示す説明図である。同図中７１は現像ローラ１０４上のトナー電位測定位置を示し、７２は感光ドラム１０１上のトナー採取位置を示す。
【００４９】
測定の評価項目は、現像ローラ１０４上トナー表面電位の測定と、かぶり・汚れの量の測定である。かぶり・汚れは共に非印字部分にトナーが付着されてしまう現象である。その内「かぶり」とはトナーの帯電量が小さい場合に通常のトナーとは逆の極性に帯電したトナーが発生し、このトナーが非印字部に付着される現象のことをいう。
【００５０】
一方「汚れ」とは現像ローラ１０４上のトナー帯電量が大きい場合に現像ローラ１０４表面の電位と現像ローラ１０４上トナー電位の総和が、感光ドラム１０１表面の電位より高くなった場合に、現像ローラ１０４上の電位と感光ドラム１０１上の電位が平衡状態になるようにトナーが移動するために、非印字部にトナーが現像される現象のことをいう。
【００５１】
現像ローラ１０４上トナー表面電位の測定は、図７の測定位置７１において、トレック社Ｍｏｄｅ１３４４表面電位計を用いて、現像ローラ１０４の両端部、中央部、その中間の５箇所計測し、その平均値を測定値とした。
【００５２】
かぶり量の測定は、図７の測定位置７２に示すように、感光ドラム１０１上の現像ローラ１０４との接点と転写ベルト１４との接点間のトナーをテープにて付着採取し、白紙に貼り付けた上でミノルタ社ＣＭ−２６００ｄ分光測色計を使用して、何も付着させていないテープとの色差を、感光ドラム１０１の両端部、中央部、その中間の５箇所計測し、その平均値を測定値とした。
【００５３】
一方、汚れ量の測定は２５％濃度のハーフトーン印字を行った際に、図８に見られる印字不具合を目視にて確認した。図８は汚れ量の測定を示す説明図であり、同図（ａ）はハケ目汚れを示し、同図（ｂ）は地汚れを示す。
【００５４】
「ハケ目汚れ」とはハーフトーン印字を行った際に、周囲よりも高い印字濃度の爪で掻いた様な縦線が現れる現象で、「地汚れ」とは印字パターンとは関係なく、現像剤担持体から潜像担持体にトナーが現像されてしまい印字に現れる現象、即ち、非画像形成領域にトナーが現像されるものである。なお、汚れに属する不具合ではハケ目汚れのほうが地汚れに比べて軽微な不具合である。
【００５５】
なお、現像ローラ１０４上トナー帯電量、かぶり量の測定は、何も書かれていないデータ（白紙データ）をプリンタに送信し、（以後白紙印字という）、沖データ社エクセレントグロス紙Ａ４に１枚印字した直後に行い、汚れ量の測定のハーフトーン印字は沖データ社エクセレントホワイト紙Ａ４、７０ｋｇに印字した。
【００５６】
【表１】
2009145792.tif 000003
【表２】
2009145792.tif 000004
【表３】
2009145792.tif 000005
【００５７】
表１、2、3はその検証結果である。表１は「かぶり量測定結果」であり、表２は「現像ローラ１０４上トナー帯電量測定結果（単位：〔−Ｖ〕）であり、表３は汚れ量評価結果である。表3での○は不具合なし、△はハケ目汚れが見られる、×は地汚れが見られることを示している。
【００５８】
高温高湿環境ではトナーＢのかぶり量が大きく、このとき印字した白紙上ではトナー帯電量が低すぎるためにかぶりの発生が見られた。また、低温低湿環境ではトナーＡでは白紙上に汚れの発生が見られた。トナーＡのトナー帯電量が高いためと考えられる（表１）。低温低湿環境ではトナーＡの感光ドラム１０１上のトナー付着量が大きく、このとき印字した白紙上ではトナー帯電量が高すぎるために汚れの発生が見られた（表３）。トナーＣの測定値は両トナーの中間の値になっている。
【００５９】
この結果から、高温高湿環境ではトナーＡが印字に適し、低温低湿環境ではトナーＢが印字に適していることが分かる。また、トナーＡとトナーＢを１：１で混合したものであるトナーＣがトナーＡとトナーＢの中間的な特性を持つことも分かる。
【００６０】
最後に、前記トナー混合比決定テーブル４２について説明する。プリンタコントローラ４１には表４に示されるトナー混合比決定テーブル４２が保存されており、当該トナー混合比決定テーブル４２は温湿度センサ４０の読み値（温度Ｔ、湿度Ｈ）と、その読み値の環境に最適なトナーＡとトナーＢの混合比の相関を示したものである。なお、表４に記載の混合比はトナーＡ：トナーＢの比率である。
【００６１】
トナー混合比は前記シャッタ３２ａ、３２ｂの回転時間の比と同一である。例えば、シャッタ３２ａが１０秒とシャッタ３２ｂが５秒回転した場合は、トナーＡとトナーＢの混合比は２：１となる。
【００６２】
【表４】
2009145792.tif 000006
【００６３】
この表4に示したトナーＡとトナーＢの混合比によって、９種の環境での印字不具合が改善されることを示すため、温度１０℃、２４℃、３０℃と湿度２０％、４０％、８０％の組み合わせによってできる９種の環境にて印字評価を行った。
【００６４】
本実施の形態では表４に示される混合比により混合された９種の混合トナーを、トナーＡ単体、トナーＢ単体と共に評価した。その結果を表５に示す。表５は使用環境におけるトナーの印字評価を示す。評価方法はエクセレントグロスＡ４紙に白紙印字を行い、かぶり・汚れの評価を行った。かぶりは前記と同じ方法にて測定し、汚れは白紙印字を行ったエクセレントグロス紙を目視することで評価を行った。
【００６５】
【表５】
2009145792.tif 000007
【００６６】
表５での○はかぶり測定値が２．００未満かつ白紙紙面上に汚れが見られないことを示し、×はかぶり測定値が２．００以上もしくは白紙紙面上に汚れが見られたことを示している。かぶり測定値が２．００以上の場合、白紙印字をした紙面上では薄く色の付いていることが目視にて確認でき、評価では×とした。汚れは白紙印字した紙面上にて印字方向と同方向に現像ローラ1周ごとに前記の地汚れが印字されていることが目視にて確認された場合、評価を×とした。
【００６７】
表５の判定欄の結果から、表４に示される混合比の混合トナーを使用することで、トナーＡ、Ｂを単体で使用したときはかぶり・汚れが発生する環境においても、かぶり・汚れを回避できることが分かる。
【００６８】
表４ではトナー混合比１：０、０：１、１：１のトナーを用いて９種の環境に適応するよう示しているが、トナー混合比を１：２、１：３などにすることで更に細分化した環境に適応させることも可能である。例としてトナー混合比（トナーＡ：トナーＢ）１：０、２：１、１：１、１：２、０：１のトナーを使用して２５種の環境に適応させた場合のトナー混合比決定テーブル４２を表６に示した。なお、表６に記載の混合比はトナーＡ：トナーＢの比率である。
【００６９】
【表６】
2009145792.tif 000008
【００７０】
前記９種の環境での印字評価と同様にして、温度５℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃と湿度１０％、２０％、４０％、６０％、８０％の組み合わせによってできる２５の環境にて印字評価を行った。表７にトナーＡ単体を使用したときの印字評価を示し、表８にトナーＢ単体を使用したときの印字評価を示し、表９に表６の混合比により混合された２５種の混合トナーを使用したときの印字評価を示す。
【００７１】
【表７】
2009145792.tif 000009
【表８】
2009145792.tif 000010
【表９】
2009145792.tif 000011
【００７２】
評価は、表７のトナーＡの判定は×とし、表８のトナーＢの判定も×とし、表８の混合トナーの判定は○とした。この結果から表６に示される混合比のトナーを使用することで、トナーＡ、Ｂを単体で使用したときではかぶり・汚れが発生する環境でも、かぶり・汚れを回避できることが分かる。
【００７３】
なお、前記図６におけるトナー供給動作の説明において、プリンタコントローラ４１が温湿度センサ４０から温度、湿度の読み値が伝えられるタイミングとして、プリンタコントローラ４１がモータ３３をＯＮする時点を説明したが、これに限らず、例えば、定期的にプリンタコントローラ４１が温湿度センサ４０から温度、湿度の読み値が伝えられるように制御してもよく、また、温度、湿度の環境の変化があった時にのみ温湿度センサ４０から温度、湿度の読み値が伝えられるように制御してもよい。
【００７４】
以上本発明の第１の実施の形態を用いれば、低温低湿環境での汚れ、高温高湿環境でのかぶり印字等不具合を防止し、環境変化による不具合を防止するために環境条件に応じてその環境に適した帯電量を持った混合トナー１０６を現像部２３に供給することができるので、２種類のトナーＡ、Ｂにて多数の環境に対応させることができ、トナーカートリッジ２４の大型化を最小限にすることができる。
【００７５】
また、プリンタ周辺の温湿度の急激な変化があっても、その都度環境に適したトナーを供給できるので、常に環境に適したトナーを使用することができる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態は、プリンタコントローラ４１にトナー混合比決定テーブル４２を設け、環境に応じた混合比を決定することによりトナーＡとトナーＢを混合した混合トナー１０６を供給するものである。
【００７７】
前記第１の実施の形態の説明において、混合比を変更する場合のトナーの吐き出し動作は、現像ローラ１０４、供給ローラ１０５近傍のトナー１０６を吐き出すことにより行われる。この動作は現像部２３底部に、排出されないトナーが残ることになるが、少量であるので新しく供給されたトナー１０６と混合してもかぶり・汚れの不具合はあまり見られないと説明した。
【００７８】
これに対し、第２の実施の形態は現像部２３の底部にトナー排出機構を設け、混合トナーの供給に際して残トナーを排出するものである。これにより、プリンタ周囲の温湿度環境に対応したかぶり・汚れがより少ない最適なトナーの使用を図ろうとするものである。なお、トナー供給装置としてのトナーカートリッジ及び電子写真プリンタについては第１の実施の形態と同じであるので、第１の実施の形態の説明を援用する。
【００７９】
先ず、現像部２３底部に残ったトナーと新しく供給されたトナーを混合したときの印字の変化を調べるために、表４に示されるトナー混合比決定テーブル４２において決定された混合比の混合トナー１０６を使って、低温低湿（１０℃、２０％）環境にて印字を行ない、プリンタ周囲の環境を常温常湿（２４℃、４０％）環境および高温高湿（３０℃、８０％）環境に変化させた後、それぞれ再度印字を行なったときのかぶり測定値の変化を調査した。かぶり測定値の測定方法は前述した方法と同じである。表１０の測定値２はその測定結果である。
【００８０】
【表１０】
2009145792.tif 000012
【００８１】
一方、表１０の測定値１は、前記表１に示される低温低湿環境での前記トナーＢのかぶり測定値、常温常湿環境での前記トナーＣのかぶり測定値、高温高湿環境での前記トナーＡのかぶり測定値であり、現像部２３底部に他のトナーが残っていない状態でトナーを供給したときのものである。
【００８２】
この結果から低温低湿環境から常温常湿環境、更に高温高湿環境に変わった場合、つまり表１０の測定値２にあるように、現像部２３底部に混合トナー１０６が残った状態で、更に次の混合トナー１０６を供給した場合、かぶり測定値の上昇が見られ、トナー以外の要因によるかぶりの発生に対する余裕が小さくなることが分かる。なお、トナー以外のかぶりを発生させる要因としては、例えば現像ローラの磨耗によるトナーの帯電能力の減少がある。
【００８３】
図９はこのトナー排出機構の概略構成を示すブロック図であり、図１０は現像部２３の底部付近の断面図であり、図１１はトナー排出機構の動作を示す説明図である。先ずこのトナー搬出機構の構成を説明する。
【００８４】
図９において、トナー排出機構はモータ３７とギア３７ａ、ギア３４ｅ、排出スパイラル３８、排トナーボックス３９、排トナー口３９ａからなる。排出スパイラル３８の先端は排トナー口３９ａの蓋３８ａになっており、通常は図１１（ａ）の様に蓋３８ａが排トナー口３９ａを塞いでいる。トナー排出動作時に、排出スパイラル３８はプリンタコントローラ４１に制御される外部駆動部４４によって押し出され、図１１（ｂ）の様に排トナー口３９ａから蓋３８ａが開かれた状態になる。
【００８５】
モータ３７と同軸のギア３７ａは、ギア３４ｅと噛み合っており、モータ３７が回転するときギア３４ｅも回転する。ギア３４ｅと排出スパイラル３８は同軸になっており、ギア３４ｅが回転するとき排出スパイラル３８も回転する。排出スパイラル３８は回転することで現像部２３底部のトナーを排トナー口３９ａの方向に押し出すため、トナー１０６は排トナー口３９ａから排トナーボックス３９に排出される。
【００８６】
図１２はトナー排出の制御と駆動関係を示すブロック図であり、細線の矢印は制御系を示し、太線の矢印は駆動系を示す。同図において、４０はプリンタ本体に取り付けられプリンタ本体周辺の温湿度を検出する温湿度センサであり、４１は当該温湿度センサ４０から温湿度を受信して各駆動部の制御を行なうプリンタコントローラである。
【００８７】
混合トナー１０６を交換する条件を検知したとき、先ず、プリンタコントローラ４１は外部駆動部４４を制御して排出トナースパイラルを押し出す。そしてプリンタコントローラ４１はモータ３７をＯＮし、ギア３４ｅが回転した状態になる。ギア３４ｅが回転することで排出スパイラル３８が回転し、現像装置１０底部のトナー１０６は排トナー口３９ａから排トナーボックス３９へと排出される。プリンタコントローラ４１は３０秒間モータ３７をＯＮさせた後、モータ３７をＯＦＦする。トナー排出以降の動作は第１の実施の形態と同じである。
【００８８】
よって、前記第１の実施の形態で説明したトナーの吐き出し動作によっても、現像部２３底部に排出されないトナー１０６が残ることになるが、第２の実施の形態によれば現像部２３底部に残るトナー１０６を排出できるため、現像部２３底部に残ったトナー１０６と供給したトナー１０６との混合を防ぎ、プリンタ周囲の温湿度環境に対応したかぶり・汚れが最も少ない最適なトナーを使用することができる。
【００８９】
また、本第２の実施の形態によれば、プリンタ周囲の温湿度の変動の激しい環境、即ち前回トナーを供給したときの温湿度と大きく変化した場合であっても、現像部２３底部に残るトナー１０６を排出するため、環境の変化に追従した最適なトナーを使用することができる。
【００９０】
前記第１・第２の実施の形態の説明において、温湿度環境に応じて混合比を変える２種類のトナーは帯電量の異なる２種類のトナーＡ、Ｂであったが、これに限らず、いわゆるキャリアとトナーであっても本発明を適用可能である。即ち、例えば前記ホッパ３０ａにキャリアを格納し、ホッパ３０ｂにトナーを格納する。そして温湿度環境に応じて予め作成した前記表４に相当する図示しない混合比決定テーブルの混合比に応じて、前記シャッタ３２ａ、３２ｂを開くことにより、キャリアとトナーを混合室３１へ供給する。当該混合室３１で当該キャリアとトナーを十分混合することにより、複数の環境に適した現像剤を現像部２３へ供給することができる。
【００９１】
また、前記第１・第２の実施の形態では帯電特性の異なるトナーを混合し、トナーの帯電特性を調整することでかぶり・汚れの不具合に対応したが、あくまで一例であり、帯電特性以外の特性を例えば外添剤量を混合トナーにて調整し、印字不具合に対応してもよい。
【００９２】
更に、前記第１・第２の実施の形態の説明において、温湿度センサ４０によって、外部環境としての温度湿度を検出していたが、これに限らず、温度のみ又は湿度のみ或いは他の物理的数値を検出するものであっても本発明に適用可能である。
【００９３】
前記第１及び第２の実施の形態ではプリンタに適用した例を説明したが、プリンタに限定されるものではなく、電子写真方式を用いたファックス・コピー機などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】画像形成装置としての電子写真プリンタの概略構成図である。
【図２】現像装置の断面図である。
【図３】トナーカートリッジの外観斜視図である。
【図４】トナーカートリッジのトナー供給機構の説明図である。
【図５】シャッタの構造を示す説明図である。
【図６】電子写真プリンタの制御と駆動関係を示すブロック図である。
【図７】印字特性及び帯電特性の測定位置を示す説明図である。
【図８】汚れ量の測定を示す説明図である。
【図９】トナー排出機構の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】現像部の底部付近の断面図である。
【図１１】トナー排出機構の動作を示す説明図である。
【図１２】トナー排出の制御と駆動関係を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１                            電子写真プリンタ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ      現像装置
２３                          現像部
２４                          トナーカートリッジ
３０ａ  ３０ｂ                ホッパ
３１                          混合室
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ        シャッタ
３３                          モータ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ、３４ｅ    ギア
３５                          撹拌軸
３６ａ．３６ｂ，３６ｃ        クラッチ
４０                          温湿度センサ
４１                          プリンタコントローラ
４２                          トナー混合比決定テーブル
Ａ，Ｂ                        トナー
１０１                        感光ドラム、
１０２                        帯電ローラ
１０６                        トナー
【図１】
2009145792.tif 000013
【図２】
2009145792.tif 000014
【図３】
2009145792.tif 000015
【図４】
2009145792.tif 000016
【図５】
2009145792.tif 000017
【図６】
2009145792.tif 000018
【図７】
2009145792.tif 000019
【図８】
2009145792.tif 000020
【図９】
2009145792.tif 000021
【図１０】
2009145792.tif 000022
【図１１】
2009145792.tif 000023
【図１２】
2009145792.tif 000024