(57)【要約】【課題】低コストの画像形成装置／低速駆動の画像形成装置への展開が可能な廉価で現像ユニットのサイズを大きくすることを必要としない、キャリア補給機構を有する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を含む現像ユニット、この現像ユニットを含むプロセスカートリッジ、及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体５２を備えた電子写真の現像ユニット５０に付属して使用される現像剤補給装置５８において、前記現像ユニット５０内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニット５０へキャリアもしくは現像剤を１度だけ補給するのに使用する現像剤補給装置。【選択図】図３
2009169275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットに付属して使用される現像剤補給装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニットへキャリアもしくは現像剤を１度だけ補給するのに使用することを特徴とする現像剤補給装置。
【請求項２】
前記現像ユニットに対して着脱可能であり、第１の現像ユニットに対し補給を行なわずに該第１の現像ユニットが交換寿命に達した際、該第１の現像ユニットから取り外しが可能であり、かつ前記第１の現像ユニットと異なる第２の現像ユニットへの取り付けが可能であることを特徴とする請求項１記載の現像剤補給装置。
【請求項３】
トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットにおいて、請求項１又は２記載の現像剤補給装置を取り付けており、キャリアもしくは現像剤の補給を行なう際に、予め定められた時間、攪拌スクリュによって攪拌することを特徴とする現像ユニット。
【請求項４】
攪拌スクリュを収容する現像ケースの攪拌室を形成する上壁にキャリア又は現像剤の補給開口が設けられ、該補給開口を覆う開閉可能なシャッタが設けられ、前記現像剤補給装置をスライド装着する２本のレールが前記シャッタの長手方向側辺に沿って配置され、前記現像剤補給装置の下部には現像剤補給を遮断するヒートシールが取り付けられることを特徴とする請求項３記載の現像ユニット。
【請求項５】
前記現像剤補給装置の補給実行の履歴を本体側で検知できる検知手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の現像剤補給装置。
【請求項６】
静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備え、請求項４記載の現像ユニットを搭載している画像形成装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対し、キャリアもしくは現像剤補給の実行を促す表示を行なう表示部を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは請求項１、請求項２、及び請求項５のいずれか１項記載の現像剤補給装置と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体を備えた現像ユニットと、静電潜像を担持させる像担持体と、を有し、前記画像形性装置本体に対し着脱が自由であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
前記像担持体を帯電させる帯電装置と、及び／又は現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、を有することを特徴とする請求項７記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項３又は４記載の現像装置ユニットを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項６又は７記載のプロセスカートリッジを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像ユニットに付属する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を備えている現像ユニット、プロセスカートリッジ及びこれらを搭載している画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置では、長期に渡って粒状性が良く、地汚れのない画像を得ることができる現像ユニット、プロセスカートリッジが求められている。
一般的に、像担持体表面に静電的に形成した静電潜像にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を付与してトナー像を形成した後、紙などの転写材に該トナー像を転写する工程を繰り返す画像形成装置においては、長期に渡って安定して高品位な画像を得るためには、現像ユニット中の現像剤担持体により像担持体対向位置まで運ばれる単位時間あたりのトナー量が安定していることが重要である。
そのためには、像担持体対向位置まで運ばれる現像剤の現像スリーブ上での面密度（以下、汲み上げ量）が安定していることが重要である。しかし、汲み上げ量は経時で現像剤の状態が変動することで初期状態から変動することがある。
また、現像ユニット外へのキャリアの流出（像担持体への飛翔＝キャリア付着やキャリア落ちなど）により、現像ユニット中での現像剤面が下がることで、現像剤と現像剤担持体との間の距離が離れて汲み上げ量が下がることもある。この問題に対してはキャリアの初期充填量を多くすることで対応することが一般的である。
しかし、キャリアの初期充填量を増やすことは、一つにはキャリアの量が増えるためコスト増に直結し、もう一つには増やしたキャリアを収納するためにより現像ユニット中の現像剤密度が高くなる。このため、現像剤ストレスの増加や現像ユニット中の温度が空間に逃げにくくなるため現像自己発熱による温度上昇の増加という問題が新たに浮上してくる。
従来技術には、画像形成装置において、長期に渡って粒状性が良く、地汚れのない画像を、トナー飛散を発生させることなしに得る現像ユニット、プロセスカートリッジが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された技術では、所定の検出タイミングになったら一定時間、現像ユニットを駆動し、測定用のパッチ画像を現像する。そして、その画像濃度を検知するとともに、現像ユニット内のトナー濃度をトナー濃度センサで検知する。検知した画像濃度とトナー濃度に基づいて現像γを算出し、周知の初期現像剤と比較して差が大きい場合はキャリアもしくは現像剤の補給を行なう。
これにより、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、トナーへの帯電能力が低下したキャリアを現像ユニット外へ排出し、新しいキャリアを補給することにより、現像ユニット内のキャリア劣化の進行を防止する。
【特許文献１】特開２００６−１９４９５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような問題を避けるために、特許文献１では特定のタイミングで現像ユニットに現像剤やキャリアを逐次補給し、余分なキャリアを機外に放出する構成（いわゆるトリクル）を採用している。
ただし、この構成は現像ユニットのサイズ、コストなどが格段に上昇し、現在市場に存在する画像形成装置では、逐次キャリアもしくは現像剤を補給するための装置が大型化し、高価となり、とくに低価格の画像形成装置では特殊化し過ぎて搭載が難しい。従って、かかる補給装置の構成は、基本的に、高級な画像形成装置／高速駆動の画像形成装置への適用にとどまっている。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、低コストの画像形成装置／低速駆動の画像形成装置への展開が可能な廉価で現像ユニットのサイズを大きくすることを必要としない、キャリア補給機構を有する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を含む現像ユニット、この現像ユニットを含むプロセスカートリッジ、及びこのプロセスカートリッジを搭載する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】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットに付属して使用される現像剤補給装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニットへキャリアもしくは現像剤を１度だけ補給するのに使用する現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記現像ユニットに対して着脱可能であり、第１の現像ユニットに対し補給を行なわずに該第１の現像ユニットが交換寿命に達した際、該第１の現像ユニットから取り外しが可能であり、かつ前記第１の現像ユニットと異なる第２の現像ユニットへの取り付けが可能である請求項１記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットにおいて、請求項１又は２記載の現像剤補給装置を取り付けており、キャリアもしくは現像剤の補給を行なう際に、予め定められた時間、攪拌スクリュによって攪拌する現像ユニットを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、攪拌スクリュを収容する現像ケースの攪拌室を形成する上壁にキャリア又は現像剤の補給開口が設けられ、該補給開口を覆う開閉可能なシャッタが設けられ、前記現像剤補給装置をスライド装着する２本のレールが前記シャッタの長手方向側辺に沿って配置され、前記現像剤補給装置の下部には現像剤補給を遮断するヒートシールが取り付けられる請求項３記載の現像ユニットを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記現像剤補給装置の補給実行の履歴を本体側で検知できる検知手段を備えている請求項１又は２記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備え、請求項４記載の現像ユニットを搭載している画像形成装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対し、キャリアもしくは現像剤補給の実行を促す表示を行なう表示部を備える画像形成装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは請求項１、請求項２、及び請求項５のいずれか１項記載の現像剤補給装置と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体を備えた現像ユニットと、静電潜像を担持させる像担持体と、を有し、前記画像形性装置本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、及び／又は現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、を有する請求項７記載のプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項３又は４記載の現像装置ユニットを搭載している画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項６又は７記載のプロセスカートリッジを搭載している画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、現像ユニット中の現像剤担持体により像担持体対向位置まで運ばれる単位時間あたりのトナー量が安定しているので、長期に渡って安定して高品位な画像を得ることができ、現像ユニット外へのキャリアの流出により、現像ユニット中での現像剤面が下がって、現像剤と現像剤担持体との間の距離が離れて汲み上げ量が下がることもなく、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、トナーへの帯電能力が低下したキャリアを現像ユニット外へ排出し、新しい現像剤もしくはキャリアを補給することにより、現像ユニット内のキャリア劣化の進行を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用し得る画像形成装置であるカラー画像形成装置の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
図１において、画像形成装置Ａは、転写ベルト１を有する転写ベルト装置１０と各色画像を形成する４つの画像ステーション（ブラック）、（イエロー）、（シアン）、（マゼンタ）が配置され、各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム２０Ｋ（ブラック）、２０Ｙ（イエロー）、２０Ｃ（シアン）、２０Ｍ（マゼンタ）が設けられている。
図１において、各感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍまわりの部材構成は共通であるので、感光体ドラム２０Ｍに係る説明を以って、他の感光体ドラム２０Ｋ（ブラック）、２０Ｙ（イエロー）、２０Ｃ（シアン）まわりの構成の説明に代えることとする。
【０００７】
感光体ドラム２０Ｍは矢印方向に回転駆動されるようになっている。この回転方向順に、感光体ドラム２０Ｍのまわりに、感光体ドラム２０Ｍを帯電する帯電手段としての図示してない専用の帯電ユニット（帯電装置）、光書き込み装置８での露光により感光体ドラム２０Ｍ上に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像ユニット５０Ｍ、及びクリーニングユニット４０Ｍが設けられている。
感光体ドラム２０Ｍと帯電ユニットとクリーニングユニット４０Ｍは同じケース内に設けられている（以後この３点のユニットを感光体ユニットと呼ぶ）。帯電ユニットとしては帯電ローラが使用されており、この帯電ユニットと現像ユニット５０Ｍ間の感光体ドラム２０Ｍ上に光書き込み装置８から走査光Ｌが照射され露光、走査されるようになっている。
【０００８】
上述したように、本実施の形態では、４つの画像ステーションが配置されており、これらの画像ステーションには、感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍと、帯電ユニットと、クリーニングユニット４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍと現像ユニット５０Ｋ、５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍを含んでいる。
感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍと、帯電ユニットと、クリーニングユニット４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍは同じケース内に設けられているので、本明細書の説明では、これら３つのユニットを纏めて感光体ユニットと呼び、作像ユニットはこれらの感光体ユニットと現像ユニット５０Ｋ、５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍを含んでいるユニットを指している。
【０００９】
画像形成の概要について説明すると、転写紙２が給紙カセット３又は４から給紙ローラ５によって送り出され、転写紙２の先端がレジストローラ対６まで到達すると、転写紙２はセンサによって検出される。
この検出信号でタイミングを取りながら、転写紙２はレジストローラ対６によって転写ローラ７Ｋ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍと転写ベルト１とのニップ部に搬送される。転写ローラ７Ｋ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍは現像されたトナー像を転写紙２に転写する転写手段の１例である。
帯電ユニットによって一様に予め帯電された感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍは、これらの感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍを露光する露光手段としての光書き込み装置８からの各色用の走査光Ｌにてそれぞれ露光走査され、感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ上に静電潜像が作られる。
【００１０】
各静電潜像は、それぞれ各色の現像ユニット５０Ｋ、５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍの現像ローラ（図示せず）により現像され、感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ表面にブラック、イエロー、シアン、マゼンタのトナー像が形成される。
転写ローラ７Ｋ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍに電圧が印加され、感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｋ上のトナー像が、転写ベルト１により搬送されている転写紙２上に順次重ね転写されていく。
この時、各色の作像動作は、そのトナー像が転写ベルト１とともに搬送される転写紙２上に同じ位置に重ねて転写されるように、各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｋ上での作像のタイミングがずらして実行される。
【００１１】
画像形成プロセス上の最後の感光体ドラム２０Ｋを通過した時には転写紙２上には重ねトナー画像が形成されている。各色のトナー像が転写された転写紙２は、転写ベルト１を支持するローラ４４の曲率を利用して転写ベルト１から分離され、定着装置４３に搬送されて熱定着され、排紙ローラ１２により排紙トレイ１３に積載される。
或いは、詳述はしないが、切り換え爪により進路を変更して図示しないフィニッシャに送り、ステープル、パンチ、などの後加工を行なうこともできるし、或いは４ビンプリントポストへ送り出すこともできる。 
トナー画像を転写した後の感光体ドラム２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ上の残留トナーは、それぞれのクリーニングユニット４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍでクリーニングされ、次の作像に備える。また、転写ベルト１上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング装置１４によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。 
なお、転写紙２を送り出す手段として、給紙カセット３、４の他に、手差しトレイ１５が設けられている。また、両面コピーが可能であり、両面コピー時には、切り換え爪により、定着後の転写紙２を両面反転ユニット１６に導いて転写紙２を反転させ、両面搬送ユニット１７を経由させて、再度、レジストローラ対６に導いて、上記に準じたコピー動作により両面コピーを得る。 
【００１２】
図２は図１の画像形成装置に使用した現像ユニットを側面方向から示す断面図である。現像ユニット５０は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤がその中に収容された現像ケース５１と、この現像ケース５１内に配置されかつ現像ケース５１の開口部を介して感光体ドラム２０と対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５２と、を含んでいる。
また、現像ユニット５０は、現像ケース５１内に配置されかつ現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としての攪拌スクリュ部材５３、５４と、現像スリーブ５２上に汲み上げた現像剤の層厚を規制する規制部材（ドクタブレード）５５と、現像中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのＴセンサ５６と、を含んでいる。
【００１３】
図３は本発明による現像ユニットを示す断面図である。図４は本発明による現像剤補給装置の現像ユニットへの取り付けを説明する概略図である。図５は本発明による現像剤補給装置を示す外観図である。なお、これらの図に示す実施の形態は本発明の１例であり、本発明の構成はこの実施の形態に限定されるものではないことを注記する。
図３乃至図５を参照して基本構成を説明する。現像ユニット５０において、感光ドラム２０の図面下方には帯電装置３０と、クリーニングブレード４１を有するクリーニング装置４０が配置されている。
現像ケース５１は攪拌室５１ａと現像室５１ｂに分れ、攪拌室５１ａには攪拌スクリュ５４が、そして現像室５１ｂ内には攪拌スクリュ５３が配置されている。現像ケース５１に収容された現像スリーブ５２の内部にはマグネット５７が固定されており、現像室５１ｂ内の現像剤は攪拌スクリュ５３で攪拌搬送され、マグネット５７の作用で現像スリーブ５２に担持される。
【００１４】
現像スリーブ５２の回転で現像剤は現像剤溜まりを形成し、規制部材（ドクタブレード）５５によって薄層に現像スリーブ５２上にコーテイングされる。感光ドラム２０との対向部にて現像に寄与された後、再び現像ケース５１内に回収される。現像剤は、現像スリーブ５２内のマグネット５７の反発磁極によって現像スリーブ５２から剥ぎ取られる。
現像ケース５１の現像室５１ｂの攪拌スクリュ５３によって現像剤は図面奥側に搬送され、そしてこの現像剤は図示してない奥側の引き渡し部で再び攪拌室５１ａの攪拌スクリュ５４によって図面手前側に搬送される。
【００１５】
ところで、現像剤のトナー濃度（全現像剤の量に対するトナー量の比）は図示してないトナー濃度センサにより監視され、測定されたトナー濃度に応じてトナーがトナー補給部である現像剤補給装置５８から補給される。
この現像剤補給装置５８は、トナーとキャリアからなる現像剤もしくはキャリアを現像ユニット５０に１回だけ補給するために、現像ユニット５０に付属して使用される。このキャリア又は現像剤の補給は、トナー濃度センサによって監視される現像ユニット５０内のトナー濃度に基づいて、１回だけ行なわれる。
既存のトナー及びキャリアに補給されたキャリアもしくは現像剤は攪拌室５１ａの攪拌スクリュ５４によって均一に攪拌される。攪拌された現像剤は攪拌スクリュ５４によって図面手前側に搬送され、図示してない図面手前引き渡し部にて現像室５１ｂに搬送される。
【００１６】
本発明によれば、補給開口５１ｄを覆う開閉可能なシャッタ５９が設けられる。このシャッタ５９は、攪拌スクリュ５４を収容する現像ケース５１の攪拌室５１ａを形成する上壁５１ｃに設けられたキャリア又は現像剤の補給開口５１ｄを覆い、該補給ケース５１の外部に配置した２本のレール６０の溝６０ａ内に嵌合しかつ図示してない弾性手段によって攪拌スクリュ５４の長手方向に沿う方向に弾力的に摺動するようになっている。
シャッタ５９の、現像剤補給装置５８と当接する側には凸部５９ａが設けられ、現像剤補給装置５８はこの凸部５９ａに当接してこの凸部５９ａを押しながら２本のレール６０上を摺動し、現像ユニット５０の上壁５１ｃ上でかつ２本のレール６０上の適所に配置される。
【００１７】
現像剤補給装置５８の下部には、下枠５８ａと５８ｂの間に現像剤補給を遮断するヒートシール６２が取り付けられる。２本のレール６０上の適所に配置された現像剤補給装置５８は下枠５８ａと２本のレール６０を結合する適宜な手段でその位置に固定される。
図４では、シャッタ５９が補給開口５１ｄ上で幾らか開いた状態で示してあるが、現像ユニット５０に装着するために現像剤補給装置５８を２本のレール６０上に載せて、図３の奥側に向かって摺動することにより、シャッタ５９の凸部５９ａが現像剤補給装置５８によって押されて摺動し、補給開口５１ｄを開放するように構成されている。シャッタ５９は現像剤補給装置５８によって弾力的に押されているので、現像剤補給装置５８をレール６０上から取り外せば、全閉状態となる。
また、現像剤補給装置５８を逆にスライドさせて現像ユニット５０から外すと、シャッタ５９は完全に閉まって現像ケース５１ｃの上壁５１ｃに設けた補給開口５１ｄを覆う。現像剤補給装置５８の下部にはヒートシール６２が取り付けられており、このヒートシール６２の先端（ツマミ）６２ａを持ってヒートシール６２を抜き取ることで補給がなされる。
【００１８】
画像形成装置本体の面板側でこの先端６２ａと対向する位置には図示してないスイッチを設けてあり、ヒートシール６２の着脱が検知できるようになっている。すなわち、ヒートシール６２がある場合には、先端６２ａがスイッチを押圧するが、現像剤補給装置５８が使用され、ヒートシール６２が取り外された場合にはヒートシール６２の先端６２ａがないのでスイッチは押されない。
現像剤補給装置５８は現像ユニット５０に対して着脱可能である。従って、第１の現像ユニット（例えば、図３の現像ユニット５０）に対し補給を行なわずに、この第１の現像ユニットが交換寿命に達した際は、この第１の現像ユニットから取り外しが可能である。この場合、取り外した現像剤補給装置５８は第１の現像ユニットと異なる第２の現像ユニットに取り付けが可能である。
【００１９】
このように、現像剤補給装置５８は補給に使用しなかった際は別の現像ユニットに付け換えることができるので、使用されなかったにも拘わらず廃棄する必要がなく、より低コスト化が達成できる。
これにより、通常想定している使われ方に対してはキャリア／現像剤補給を使わなくても現像ユニットの寿命が達成できるように設計する。市場での使われ方の割合が小さく、経時で汲み上げ量が大きく低下するような使われ方に対してのみキャリア／現像剤補給を行なうことで、必要以上に現像ユニット寿命の余裕度を上げることがないため、平均して低コストを保ったまま広い使われ方をカバーすることができる。
画像形成装置Ａにおいては、この画像形性装置Ａ本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを使用する場合がある。このプロセスカートリッジには、図３に示すように、現像剤補給装置５８と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体である現像スリーブ５２を備えた現像ユニット５０と、静電潜像を担持させる像担持体である感光体ドラム２０とを含んでいる。
このようなプロセスカートリッジにおいては、上述した本発明による現像ユニット５０を用いており、それらの作用効果を得ることで、安定した画像を形成することができる現像ユニット５０を含むプロセスカートリッジを画像形成装置Ａ本体に対し着脱が自由に構成することができる。
【００２０】
プロセスカートリッジは、また、感光体ドラム２０を帯電させる帯電装置３０（図３）、及び／又は現像後のトナー像を転写材である転写紙２（図２）に転写した後に感光体ドラム２０上に残留する転写残トナーを除去するクリーニングブレード４１を有するクリーニング装置４０を含んでいる。
かかるプロセスカートリッジは、上述したプロセスカートリッジの作用効果に加えて、帯電機能、トナークリーニング機能も有しており、安定した画像を形成することができる現像ユニット５０を含むプロセスカートリッジを画像形成装置Ａ本体に対し着脱が自由に構成することができる。
【００２１】
図６は本発明を搭載する画像形成装置の制御装置を説明する概略ブロック図である。画像形成装置Ａの制御装置６３は本体制御装置であり、ここでは、本発明に関連する部分のみを説明する。
現像ユニット５０及び現像剤補給装置５８は制御装置６３に接続されている。制御装置６３には、キャリアもしくは現像剤を補給する際の予め定められた補給時間、及び現像ユニット５０内の攪拌スクリュ５４による攪拌時間を設定する補給時間及び攪拌時間設定手段６４が接続されている。
キャリア／現像剤を補給する際に攪拌を行なうため、現像ユニット５０中の既存の現像剤と、新しく入るキャリア／現像剤が平均化することができる。とくにキャリアを補給する際はＴＣ（トナー濃度）を安定化することができる。制御装置６３には濃度センサ５６が接続されている。
【００２２】
また、制御装置６３には、現像剤補給装置５８による補給実行の履歴を検知する履歴検知手段６５、及び補給の実行を促す表示を行なう表示部６６が接続されている。この表示は、現像ユニット５０内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対して補給実行を促すために行なわれる。
現在、現像ユニットに取り付けられている現像剤補給装置５８がまだ補給実行可能か否かを本体側が検知できるため、十分な画像濃度が出せない時に現像ユニットを交換する必要があるのか、それともキャリア／現像剤補給を行なえばよいのかを本体側で判断することができる。
キャリア／現像剤補給を行なう際に、その旨をユーザもしくはメンテナンス担当者に知らせる表示部６６を備えているために、ユーザもしくはメンテナンス担当者は適切なタイミングでキャリア／現像剤補給を行なうことができる。
【００２３】
また、電位とトナー濃度の制御については、画像濃度読み取りパターンを、図１における中間転写材である中間転写ベルト１上に作成し、図示してない光学センサで読み取り、適切な濃度になるように電位とトナー濃度を制御する。
その際、現像能力が最大になるような電位を設定し、さらに、トナー濃度が或る値に達し（本実施の形態では１１．５％とした）、それ以上トナー濃度を上げるとトナー飛散や地汚れなどの問題が不可避になるにも拘わらず、画像濃度が基準以上（本実施の形態では黒ベタ部ＩＤ  １．２とした）に達しない状態になると補給の実行を促す表示を行なう。
上記では、キャリアもしくは現像剤を補給すると記載したが、キャリアを補給すると現像剤補給装置５８のサイズをトナーがない分小さくできること、現像剤補給装置５８の取り換え時に現像ユニットの色を要求しないことなどの利点がある。一方、現像剤を補給すると、キャリア補給の場合に比べて、補給後の攪拌時間を短くできるという利点がある。
【００２４】
図７は横軸にラン枚数を、縦軸に初期を１００［％］とした汲み上げ量をグラフで示す図である。上述した本発明による現像剤補給装置の効果を確認するために実験を行なった。ただし、補給はキャリアを補給し、その量は２０ｇである。効果確認実験は画像面積率２０％、１乃至１００のランを行ない、経時での汲み上げ量と黒ベタＩＤを調べた。
実験結果を示す図７において、従来の画像形成装置では、ランにより経時で汲み上げ量が低下して行くと、４０ｋ枚までしか黒ベタＩＤ ＞ １．２ を満足できていない。
それに対して、本発明による現像剤補給装置を搭載している画像形成装置では、５０ｋ枚到達前にキャリア補給を行ったことで、７０ｋ枚まで黒ベタＩＤ ＞ １．２ を満足した。
上述したような本発明による現像剤補給装置を含んでいる現像ユニットを搭載すれば、低コスト機／低速機への展開が可能で、かつ安定した画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置であるカラー画像形成装置の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の画像形成装置に使用した現像ユニットを側面方向から示す断面図である。
【図３】本発明による現像ユニットを示す断面図である。
【図４】本発明による現像剤補給装置の現像ユニットへの取り付けを説明する概略図である。
【図５】本発明による現像剤補給装置を示す外観図である。
【図６】本発明を搭載する画像形成装置の制御装置を説明する概略ブロック図である。
【図７】横軸にラン枚数を、縦軸に初期を１００［％］とした汲み上げ量をグラフで示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  画像形成装置、２  転写材、２０  像担持体（感光体ドラム）、３０  帯電装置、４０  クリーニング装置、５０  現像ユニット、５１  現像ケース、５１ａ  攪拌室、５１ｃ  現像ケースの上壁、５１ｄ  補給開口、５２  現像像剤担持体（現像スリーブ）、５４  攪拌スクリュ、５８  現像剤補給装置、５９  シャッタ、５９ａ  凸部、６０  レール、６２  ヒートシール、６２ａ  ヒートシールの先端（ツマミ）、６３  制御装置、６４  補給時間及び攪拌時間設定手段、６５  履歴検知手段、６６  表示部
【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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