(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを備える現像剤を収容する現像容器を具備し、像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤により現像するブラック用、イエロー用、マゼンタ用及びシアン用の各現像装置と、前記各現像装置の前記現像容器にそれぞれ補給する補給現像剤を収容するブラック用、イエロー用、マゼンタ用及びシアン用の各現像剤補給容器と、前記各現像剤補給容器内に収容された前記補給現像剤を前記各現像装置の前記現像容器内に補給する現像剤補給機構と、を有し、且つ、前記複数の現像装置のうち前記ブラック用現像装置のみが前記現像容器内の余剰現像剤を外部へ排出する現像剤排出機構を具備し、他の現像装置は前記現像剤排出機構を具備しない画像形成装置であって、
前記ブラック用現像装置は、その他の現像装置と共に回転体に装着可能であり、
前記ブラック用現像剤補給容器は、前記ブラック用現像装置の前記現像容器から排出された前記余剰現像剤を収容可能であり、且つ、前記ブラック用現像装置が前記像担持体に形成された静電潜像の現像を行う現像位置にある時に前記ブラック用現像装置より上方に配置され、
前記現像剤排出機構は、前記ブラック用現像装置の前記現像容器に設けられた前記余剰現像剤が通過する現像剤排出口と、前記現像剤排出口から前記ブラック用現像剤補給容器までの前記余剰現像剤の移動経路において前記ブラック用現像装置の前記現像容器近傍に設けられる現像剤貯留室と、前記現像剤排出口と前記現像剤貯留室とを繋ぐ第１現像剤搬送通路と、前記ブラック用現像剤補給容器に設けられた現像剤回収口と前記現像剤貯留室とを繋ぐ第２現像剤搬送通路と、を備え、
前記現像位置において、前記ブラック用現像装置内の前記余剰現像剤が前記現像剤排出口から前記第１現像剤搬送通路に沿って前記現像剤貯溜室に貯溜され、前記回転体の回転運動により、前記現像剤貯溜室内に貯留された前記余剰現像剤が前記第２現像剤搬送通路に沿って前記現像剤補給容器内に搬送され、且つ、前記ブラック用現像剤補給容器内に収容されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ブラック用現像装置に補給される前記補給現像剤は、トナーとキャリアとを備えることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記イエロー用現像装置、マゼンタ用現像装置及びシアン用現像装置に補給される前記補給現像剤はトナーであることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラック用現像剤補給容器の内部は、隔壁により前記補給現像剤を収容する補給現像剤収容室と、前記ブラック用現像装置から排出された前記余剰現像剤を収容する排出現像剤収容室と、に隔てられることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】
前記各現像剤補給容器は、前記各現像装置及び画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤カートリッジであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子写真方式を用いて有彩色の画像を形成する画像形成装置においては、一般に、複数色のトナー像を像担持体としての電子写真感光体（感光体）上に順次形成し、この複数色のトナー像を記録用紙などの転写媒体上に順次或いは一括して重ね合わせる手法が用いられている。
【０００３】
従来、このような有彩色の画像形成を行う画像形成装置においては、例えばブラック、イエロー、マゼンタ、シアンといった各色用の現像装置を回転体に装着し、この回転体を回転させることにより必要な現像装置を感光体に対向する現像位置へ移動させ現像動作を行う、所謂、回転現像方式が提案され、又実用化されている。
【０００４】
一方、従来の電子写真方式の画像形成装置、特に、有彩色の画像形成を行う画像形成装置において、主に非磁性トナー（以下、単に「トナー」と呼ぶ。）と磁性キャリア（以下、単に「キャリア」と呼ぶ。）とを混合して２成分現像剤として使用する、２成分現像方式が広く利用されている。
【０００５】
２成分現像方式は、現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。一方、２成分現像方式は、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るため、画像形成装置の長期使用に伴い現像剤の交換という作業を行う必要があった。この問題に対する解決策がいくつか提案され、又実用化されている。
【０００６】
例えば、特開平９−２１８５７５号公報は、本願の図１４に示すように、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアン用現像器１０１のそれぞれにおいて、現像位置Ｐ１で現像動作によって消費した分のトナーを含む２成分現像剤を各現像器１０１に補給すると共に、現像器１０１内の過剰な現像剤を回転体１１８の回転運動による重力作用方向の変化を利用して、回収口１１１、排出管１１２、取り入れ口１１０を介して現像剤カートリッジ１０５内に排出する構成の回転式現像装置を開示している。つまり、斯かる回転式現像装置では、回転体特有の動きを利用して現像剤の補給および回収を行うため、構造がシンプルであり、画像形成装置の大型化やコストの高騰を引き起こすことなく、現像剤全体としての特性を安定させているのである。これにより、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年フルカラー複写機／プリンタの市場が拡大し、様々な機能が要求されている中で、例えば低コスト化を追求した画像形成装置が数多く製品化されており、今後も市場の主流の一つになっていくと思われる。
【０００８】
こうした中で、１つの感光体に対して回転体に搭載したブラック、イエロー、マゼンタ、シアン用の現像装置により順次現像を行う回転現像方式では、省スペース化ばかりでなく、画像形成装置の低コスト化が容易に実現可能である。
【０００９】
一方、一般に１つの感光体で有彩色の画像形成を行う画像形成装置においては、有彩色の画像形成に対してブラックモノカラーの画像形成を行う回数が圧倒的に多いのが実状である。そのため、ブラック用現像装置に収容される現像剤は使用頻度が高く、画像形成装置の寿命中においてキャリアの劣化が顕著となる。そして、ブラック用現像装置においてトナーに対するキャリアの帯電能が低下し、濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が起き易くなる。
【００１０】
これに対して、イエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置に収容される現像剤は使用頻度が低いため、キャリアの劣化は軽微である。そのため、画像形成装置の寿命中において上述のような濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散などの問題は起こらない。
【００１１】
上記従来の技術によれば、回転体の回転運動を利用して、劣化した現像剤、特にキャリアを現像装置外へ排出し、新しい現像剤と徐々に入れ替えていくことで、現像剤全体としての特性が安定する。従って、使用頻度の高いブラック用現像装置に関しては、キャリアの劣化を低減して上記濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散などの問題発生を防止することができる。
【００１２】
しかしながら、上述のように比較的使用頻度が低く、キャリアの劣化が軽微であるにも拘わらず、イエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置に対してもブラック用現像装置と同様に劣化した現像剤の排出、及び新しい現像剤の補給を行なっている。そのため、通常の画像形成には不必要な現像剤排出機構を必要以上に有しており、現像装置コストの急騰を引き起こしている。
【００１３】
つまり、従来の技術では、使用頻度の高いブラック用現像装置については、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性を有しながら現像剤の特性を安定させているが、使用頻度の低いイエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置については、その現像剤の排出手段が現像装置のコストアップを引き起こしており、画像形成装置の低コスト化を妨げる一因となっている。
【００１４】
従って、本発明の目的は、使用頻度の高いブラック用現像装置においては、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性を有しながら現像剤の特性を安定させ、且つ、使用頻度の低いイエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置においては、現像装置のコストを低減することを、簡易な構成にて実現する画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果本発明に至った。つまり、長期の使用による現像剤の劣化はキャリア表面にトナーが固着する、所謂、トナースペントと、トナーから離脱した外添剤がキャリア表面に付着する、所謂、外添剤付着の２つが大きな原因である。このトナースペント及び外添剤付着が起こると、キャリア本来の表面積が減少するため、トナーを帯電可能なキャリア表面積が減少し、トナーの帯電量が低下する。そのため、画像濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が発生する。
【００１６】
一方、上述のように、例えば１つの感光体に対してブラック、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置によって有彩色の画像形成を行う画像形成装置では、ブラックモノカラーの画像形成を行う頻度が非常に高く、ブラック用現像装置内の現像剤中のキャリアは激しく劣化するが、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置は使用頻度が低く、キャリアはあまり劣化しない。
【００１７】
このように、複数の現像装置のうちブラック用現像装置の使用頻度が高く、一方他の現像装置では比較的使用頻度が低いことに着目し、本発明によれば、使用頻度の高いブラック用現像装置においては、現像剤カートリッジ内のキャリアとトナーを混合した２成分現像剤を現像装置内に補給し、且つ、現像装置内の余剰現像剤を現像装置外へ排出する現像剤排出機構を設ける。これにより、劣化したキャリアを現像装置外へ排出し、新しいキャリアと徐々に入れ替える。そして、現像カートリッジの交換と同時に排出現像剤を画像形成装置外へ除去する。一方、使用頻度の比較的低いイエロー、マゼンタ、シアン用現像装置においては、現像剤カートリッジ内にトナーのみを収容しており、これを現像装置内に補給し、且つ、現像剤排出機構を設けない。このため、使用頻度の比較的低いイエロー、マゼンタ、シアン用現像装置などは通常の画像形成装置に必要な部材のみを有する。
【００１８】
つまり、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、トナーとキャリアとを備える現像剤を収容する現像容器を具備し、像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤により現像するブラック用、イエロー用、マゼンタ用及びシアン用の各現像装置と、前記各現像装置の前記現像容器にそれぞれ補給する補給現像剤を収容するブラック用、イエロー用、マゼンタ用及びシアン用の各現像剤補給容器と、前記各現像剤補給容器内に収容された前記補給現像剤を前記各現像装置の前記現像容器内に補給する現像剤補給機構と、を有し、且つ、前記複数の現像装置のうち前記ブラック用現像装置のみが前記現像容器内の余剰現像剤を外部へ排出する現像剤排出機構を具備し、他の現像装置は前記現像剤排出機構を具備しない画像形成装置であって、前記ブラック用現像装置は、その他の現像装置と共に回転体に装着可能であり、前記ブラック用現像剤補給容器は、前記ブラック用現像装置の前記現像容器から排出された前記余剰現像剤を収容可能であり、且つ、前記ブラック用現像装置が前記像担持体に形成された静電潜像の現像を行う現像位置にある時に前記ブラック用現像装置より上方に配置され、前記現像剤排出機構は、前記ブラック用現像装置の前記現像容器に設けられた前記余剰現像剤が通過する現像剤排出口と、前記現像剤排出口から前記ブラック用現像剤補給容器までの前記余剰現像剤の移動経路において前記ブラック用現像装置の前記現像容器近傍に設けられる現像剤貯留室と、前記現像剤排出口と前記現像剤貯留室とを繋ぐ第１現像剤搬送通路と、前記ブラック用現像剤補給容器に設けられた現像剤回収口と前記現像剤貯留室とを繋ぐ第２現像剤搬送通路と、を備え、前記現像位置において、前記ブラック用現像装置内の前記余剰現像剤が前記現像剤排出口から前記第１現像剤搬送通路に沿って前記現像剤貯溜室に貯溜され、前記回転体の回転運動により、前記現像剤貯溜室内に貯留された前記余剰現像剤が前記第２現像剤搬送通路に沿って前記現像剤補給容器内に搬送され、且つ、前記ブラック用現像剤補給容器内に収容されることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
本発明の一実施態様によると、前記ブラック用現像装置に補給される前記補給現像剤は、トナーとキャリアとを備える。又、本発明の一実施態様によると、前記イエロー用現像装置、マゼンタ用現像装置及びシアン用現像装置に補給される前記補給現像剤はトナーである。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記ブラック用現像剤補給容器の内部は、隔壁により前記補給現像剤を収容する補給現像剤収容室と、前記ブラック用現像装置から排出された前記余剰現像剤を収容する排出現像剤収容室と、に隔てられる。又、本発明の他の実施態様によると、前記各現像剤補給容器は、前記各現像装置及び画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤カートリッジである。
【００２５】
【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。
【００２６】
参考実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の参考実施例の概略構成を示す。先ず、図１を参照して、回転現像方式を用いた本実施例の画像形成装置１００の全体構成について説明する。画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム２８を、図中矢印方向Ｒ１に回転可能に有する。感光ドラム２８の周囲には、感光ドラム２８を一様に帯電する帯電手段としての一次帯電器２１、帯電された感光体ドラム２８の表面を画像情報に従って露光し感光ドラム２８に静電潜像を形成する露光手段２２、感光ドラム２８に形成された静電潜像を複数色の現像装置によって現像する現像手段である回転式現像装置５０、感光ドラム２８に形成されたトナー像を中間転写体である中間転写ベルト２４に転写する第１の転写手段としての第１転写帯電器２３ａ、トナー像の転写後の感光ドラム２８の表面に残留した転写残トナーなどを除去する第１クリーナー２９ａなどが備えられている。
【００２７】
回転現像装置５０は、ブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像装置１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃを現像装置保持手段である回転体１８に支持している。回転体１８の回転軸１８ａはモータ、ギア機構などの駆動手段（図示せず）により自在に回転可能である。例えば、感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム２８と近接する現像位置Ｐ１でブラック用現像装置１Ｋにより現像を行う。そして、イエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を図中矢印Ｒ２方向に略９０°回転して現像位置Ｐ１にイエロー用現像装置１Ｙを配置させ現像を行う。同様に、マゼンタ、シアンのトナー像を形成する場合には、更に略９０°ずつ回転体１８を図中矢印Ｒ２方向に回転させて現像位置Ｐ１に各現像装置１Ｍ、１Ｃを配置させて現像を行う。
【００２８】
次に、画像形成装置１００の全体の動作について説明する。以下、例えばブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ及びシアン用現像装置１Ｃを総称する場合、単に現像装置１と記載する。このように、各色の現像装置を特に区別する必要のない場合は、各色用の現像装置に属する要素であることを示すために与える添字Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは省略する。
【００２９】
図１中矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム２８の表面は、一次帯電器２１によって一様に帯電される。そして、帯電された感光ドラム２８の表面に露光手段２２が画像情報に応じたレーザー光などを照射して露光することで、感光ドラム２８上に静電潜像を形成する。この静電潜像を所望のトナーを収容する現像装置１によって現像し、感光ドラム２８上にトナー像を形成する。
【００３０】
このトナー像は第１転写帯電器２３ａによる第１転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上に転写される。例えばフルカラーの画像形成を行う場合、先ず、現像位置Ｐ１においてブラック用現像装置１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写ベルト２４上にこのブラックのトナー像を一次転写する。次に、回転体１８を図中矢印Ｒ２方向に９０°回転させて、イエロー現像器１Ｙを現像位置Ｐ１に配置し、感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成する。そして、中間転写ベルト２４上のブラックのトナー像上にこのイエローのトナー像を一次転写して重ね合わせる。この動作をマゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃにおいても順次行ない、中間転写ベルト２４上に所望のフルカラー画像を形成する。
【００３１】
一方、中間転写ベルト２４上へのフルカラーのトナー像の形成に同期して、記録材２７、例えば記録用紙、ＯＨＰシートなどが、記録材収納カセット、ピックアップローラ、搬送ローラ、搬送ガイドなどを備えた記録材供給手段（図示せず）から、記録材搬送手段である記録材搬送ベルト２５に供給され、中間転写ベルト２４と第２の転写手段である第２転写帯電器２３ｂとの対向部に搬送されてくる。
【００３２】
その後、第２転写帯電器２３ｂによる第２転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上のフルカラー画像を一括して記録材搬送ベルト２５上の記録材２７上に二次転写する。
【００３３】
続いて、記録材２７は記録材搬送ベルト２５から剥離され、定着装置２６によって加圧／加熱される。こうして、記録材２７に転写された未定着のトナー像は記録材２７に定着され永久画像となる。
【００３４】
又、一次転写後に感光ドラム２８上に残った転写残トナーは第１クリーナー２９ａにより除去され、更に、二次転写後に中間転写ベルト２４上に残った転写残トナーは第２クリーナー２９ｂにより除去され、次の画像形成に備える。
【００３５】
尚、単色の画像形成を行う場合は、所望のトナーを収容する現像装置１により感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２４上に一次転写された後、直ちに記録紙２７上に二次転写され、記録材２７は記録材搬送ベルト２５から剥離された後定着装置２６によって加圧／加熱され、記録材２７に転写された単色のトナー像は永久画像となる。
【００３６】
次に、図２及び図３をも参照して、現像装置１について詳しく説明する。図２（ａ）はブラック用現像装置１Ｋの概略断面を示し、図２（ｂ）はイエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの概略断面を示す。又、図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）のブラック用現像装置１Ｋ、図２（ｂ）のイエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを矢印Ｂ方向から見た様子を示す。
【００３７】
現像装置１の現像容器２には、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを含む２成分現像剤（現像剤）が収容されており、本実施例では、初期状態の現像剤中のトナー濃度は重量比で８％程度である。尚、この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００３８】
現像装置１は、感光ドラム２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定の円柱状マグネット４を内包する現像スリーブ３は、非磁性材料で構成される。マグネット４は、その円周に沿って例えば図２中に示すような所定のパターンの複数の磁極を有しており、このマグネット４の発生する磁界により、摩擦帯電により表面にトナーを吸着したキャリアを現像スリーブ３上に拘束することができる。現像スリーブ３は、現像動作時には図２（ａ）、（ｂ）中矢印Ａ方向に回転し、現像容器２内の現像剤を層状に保持して担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に現像剤を供給する。現像スリーブ３に担持する現像剤の層厚は、現像スリーブ３と近接対向して設けられた現像剤量規制部材２ｃによって規制される。そして、通常、現像スリーブ３にＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳した現像バイアスが印加され、感光ドラム２８に形成されている静電潜像に現像剤中のトナーを供給して現像する。静電潜像を現像した後の現像スリーブ３上の現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って搬送され、現像容器２内に回収される。
【００３９】
又、現像容器２内には、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤搬送部材が、現像スリーブ３の軸線方向と略平行に複数配設される。本実施例では、現像容器２内の現像剤は、現像剤搬送部材として現像スリーブ３に近い側の第１現像剤循環スクリュー２ａ、現像スリーブから遠い側の第２現像剤循環スクリュー２ｂにより現像容器２内を循環し、且つ、トナーとキャリアとが混合攪拌される。現像剤循環の方向は、本実施例では、図２（ａ）、（ｂ）において、現像スリーブ３の軸線方向と略平行に、第１現像剤循環スクリュー２ａ側では奥側から手前側に向かう方向、第２現像剤循環スクリュー２ｂ側では手前側から奥側に向かう方向である。尚、本実施例の画像形成装置１００では、図１、図２中手間側が通常操作者がその前に居て操作を行う装置手前側である。現像スリーブ３、第１、第２現像剤循環スクリュー２ａ、２ｂを駆動するモータ、ギア機構などの駆動手段（図示せず）は、それぞれに或いは何れかを共通にして設けられる。
【００４０】
現像装置１には、第２現像剤循環スクリュー２ｂの近傍の現像容器２の上壁２Ａに、現像剤補給口９が設けられている。
【００４１】
ここで、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、ブラック用現像装置１Ｋは更に、第２現像剤循環スクリュー２ｂの近傍、且つ、現像剤補給口９より現像剤循環方向上流に位置して、現像剤循環方向上流方向（矢印Ｃ方向）に向かって開口した現像剤排出口１１を備えている。この現像剤排出口１１は現像剤搬送通路１２に通じており、更に現像剤搬送通路１２の他方の端部開口部１２ｃは、詳しくは後述するブラック用の現像剤補給容器であるブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの現像剤回収口１０と通じている。これにより、現像スリーブ３付近の現像剤循環を乱すことはなく、又現像剤補給口９を介して補給されたばかりの現像剤を排出することはない。
【００４２】
ブラック現像装置１Ｋの現像剤排出口１１は、第２現像剤循環スクリュー２ｂの上部と同じ高さに配置され、且つ、現像剤循環方向の上流に向かって開口している。このため、詳しくは後述するように、現像位置Ｐ１において、現像容器２内の現像剤量の増加に伴い、余剰現像剤は第２現像剤搬送スクリュー２ｂによる現像剤の搬送力によって余剰現像剤は現像剤排出口１１から現像剤搬送通路１２へと取り込まれる。
【００４３】
図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、イエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃには、現像剤排出口１１、現像剤搬送通路１２は設けられていない。
【００４４】
現像装置１の現像容器２内には、第１現像剤循環スクリュー２ａと第２現像剤循環スクリュー２ｂとの間を各現像循環スクリュー２ａ、２ｂと略平行に仕切るように、仕切壁２Ｆが設けられている。仕切壁２Ｆの長手方向の端部は、現像容器の装置手前側側壁２Ｄ、奥側側壁２Ｅまで達しておらず、仕切壁２Ｆの図３中左端部近傍の連通部を介して第１現像剤循環スクリュー２ａ側から第２現像剤循環スクリュー２ｂ側へ、又仕切壁２Ｆの図３中右端部近傍の連通部（図示せず）を介して第２現像剤循環スクリュー２ｂ側から第１現像剤循環スクリュー２ａ側へと現像剤が受け渡される。
【００４５】
次に、図４をも参照して現像剤カートリッジ５及び現像剤補給機構８について説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、現像剤カートリッジ５はブラック、イエロー、マゼンタ、シアン用全てが略円筒形であり、装着手段２０を介して回転体１８及び現像装置１に対して容易に脱着可能とされている。
【００４６】
図４（ａ）はブラック用現像剤カートリッジ５Ｋを示す。ブラック用現像カートリッジ５Ｋの内部は隔壁１５によって、ブラック用現像装置１Ｋに補給する補給現像剤を収容し、現像剤供給口６を有する補給現像剤収容室１６と、ブラック用現像装置１Ｋから排出された排出現像剤を収容し、現像剤回収口１０を有する排出現像剤収容室１７とに、長手方向で二分されている。把手５ａに近い方が排出現像剤収容室１７、遠い方が補給現像剤収容室１６である。
【００４７】
ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの長手方向において、現像剤供給口６は隔壁１５の近傍に配置され、又現像剤回収口１０は隔壁１５とは反対側の端部近傍に配置されている。
【００４８】
尚、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋに収容された補給現像剤のトナーとキャリアとの混合比は、本実施例では重量比で９：１程度である。勿論、本発明は、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋにおける補給現像剤のトナーとキャリアとの混合比を特にこの数値に限定するものではなく、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。
【００４９】
更に、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋ内には、補給現像剤収容室１６内の補給現像剤を現像剤供給口６方向、本実施例では隔壁１５に向かって搬送するための補給現像剤搬送部７ａ、又排出現像剤収容室１７内の排出現像剤を現像剤回収口１０から遠ざかる方向、本実施例では隔壁１５に向かって搬送するための排出現像剤搬送部７ｂを同軸上に備えた搬送部材７が設けられている。そのため、排出現像剤収容室１７に収容された現像剤が現像剤回収口１０から逆流することはない。
【００５０】
図４（ａ）にブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの内部が一部示されているが、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの搬送部材７は、樹脂フィルムなどを螺旋状にした翼部７Ａを剛体の軸７Ｂで回転駆動するようにしたもので、モータ、ギア機構などの駆動手段（図示せず）により適宜回転することでブラック用現像剤カートリッジ５Ｋ内の現像剤を搬送する。ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋにおいては、補給現像剤収容室１６内の補給現像剤搬送部７ａと、排出現像剤収容室１７内の排出現像剤搬送部７ｂとでは、翼部７Ａの向きが逆となっており、補給現像剤、排出現像剤はそれぞれ逆方向に搬送される。
【００５１】
一方、図４（ｂ）はイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを示す。イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの内部は補給現像剤を収容し、現像剤供給口６を有する補給現像剤収容室１６のみからなる。そして、イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの補給現像剤収容室１６は、トナーのみを収容している。
【００５２】
イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの長手方向において、現像剤供給口６は装置手前側、即ち、把手５ａ側端部近傍に配置されている。
【００５３】
又、イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ内には、補給トナーを現像剤供給口６方向、本実施例では装置手前側、即ち、把手５ａ側端部に向かって搬送するための搬送部材７が設けられている。
【００５４】
図４（ｂ）にイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの内部が一部示されている。イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの搬送部材７は、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋに設けられるものと同様でよく、樹脂フィルムなどを螺旋状にした翼部７Ａを剛体の軸７Ｂで回転駆動するようにしたもので、モータ、ギア機構などの駆動手段（図示せず）により適宜回転することで現像剤カートリッジ５内のトナーを搬送する。
【００５５】
現像剤カートリッジ５は回転体１８に対して装置手前側から挿入し（図４（ａ）、（ｂ）中矢印Ｘ方向）、手前側の把手５ａを右側（図４（ａ）、（ｂ）中矢印Ｙ方向）にひねることで回転させる。これにより、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋでは現像剤供給口６及び現像剤回収口１０が開口し、それぞれ現像剤補給機構８の受け入れ口８ｂ及び現像剤搬送通路１２の端部開口部１２ｃと通じるようになっている。又同様の操作によりイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃでは現像剤供給口６が開口し、現像剤補給機構８の受け入れ口８ｂと通じるようになっている。現像剤供給口６、現像剤回収口１０を上述の装着操作により開状態とするようなシャッター部材（図示せず）を設けることができる。
【００５６】
尚、上述の装着操作と逆の手順で現像剤カートリッジ５を回転体１８から離脱することができる。その際には、把手５ａを左側にひねることで、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋでは現像剤供給口６及び現像剤回収口１０が閉じ、それぞれ現像剤補給機構８及び現像剤搬送通路１２と遮断される。又、同様の操作によりイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃでは現像剤供給口６が閉じ、現像剤補給機構８と遮断される。これにより、各現像剤カートリッジ５に内包する粉体が外部に漏れることはない。
【００５７】
ブラック用現像装置１Ｋにおいて、画像形成によって消費された量に相当する量のトナーを含有する補給現像剤（トナー及びキャリア）は、搬送部材７の回転力と重力によって、現像剤カートリッジ５の現像剤補給口６から、現像容器２上に配設された現像剤補給機構８に、その受け入れ口８ｂを介して供給される。そして、現像剤補給機構８が備えた現像剤補給手段である補給スクリュー８ａの回転に従い、現像剤補給機構８に供給された現像剤を現像剤補給口９に向かって搬送して現像容器２内に補給する。
【００５８】
一方、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにおいては、画像形成によって消費された量に相当する量のトナーが、上記ブラック用現像装置１Ｋの場合と同様に現像容器２内に補給される。
【００５９】
又、現像剤或いはトナーの補給量は、概ね補給スクリュー８ａの回転数によって定められ、この回転数は、トナー補給量制御手段（図示せず）によって制御される。トナー補給量制御手段としては、画像形成によって消費された分に相当するトナー量を例えば形成画像の画素数をカウントするなどして算出して、これを補給スクリュー８ａの回転数に変換制御するものなどを用いることができる。このようなトナー補給量制御手段自体は当業者には周知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００６０】
次に、本実施例にて用いられる現像剤（２成分現像剤）について説明する。
【００６１】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、８μｍ以下が好ましい。本実施例では７．２μｍであった。
【００６２】
又キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどを好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０7Ωｃｍ以上、好ましくは１０8Ωｃｍ以上である。本実施例では１０8Ωｃｍのものを用いた。
【００６３】
更に、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物と所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを使用することができる。例えば、斯かるキャリアの体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７（ｇ／ｃｍ3）、磁化量は５３（Ａ・ｍ2／ｋｇ）である。
【００６４】
尚、本実施例にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用し、電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。測定方法は以下に示す通りである。
【００６５】
即ち、上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。
【００６６】
試料を懸濁した電解水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００６７】
又、本実施例にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。更に、キャリアの磁化量（Ａ・ｍ2／ｋｇ）は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置を用い、円筒状にパッキングしたキャリアを７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）の外部磁場中において、キャリアの磁化の強さを測定することにより求めた。
【００６８】
次に、図５をも参照して、本実施例の現像剤排出機構によるブラック用現像装置１Ｋ内の余剰現像剤の排出及び回収方法について説明する。
【００６９】
ブラック用現像装置１Ｋが現像位置Ｐ１において現像動作を行うと、画像形成で消費した分のトナーを含む現像剤（２成分現像剤）がブラック用現像剤カートリッジ５Ｋから現像容器２へ補給される。その際、重量比で１０％程度のキャリアも補給され、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤量は増加し、現像剤面が高くなる。
【００７０】
現像剤面が第２現像剤循環スクリュー２ｂより高くなると、後述の余剰現像剤の排出が行われない場合、第２現像剤循環スクリュー２ｂが現像剤を十分に攪拌することができないため、補給直後のトナーが十分に帯電されないまま第１現像剤循環スクリュー２ａへ搬送され、現像動作に用いられる。そのため、画像白地部にトナーかぶりを生じ、更に現像剤量が増加するとブラック現像装置１Ｋから現像剤が溢出し、画像形成装置内が汚染される。
【００７１】
本実施例では、図５に示すように、現像剤排出口１１が第２現像剤循環スクリュー２ｂの上部と同じ高さに配設されている。従って、第２現像剤循環スクリュー２ｂより現像剤面が高くなると、余剰現像剤は現像剤排出口１１より排出され、現像剤面は第２現像剤循環スクリュー２ｂの高さに維持される。そのため、上述の画像白地部へのトナーかぶりやブラック用現像装置１Ｋからの現像剤溢出が起こることはない。
【００７２】
ブラック用現像装置１Ｋの現像動作が終了すると、次色のイエロー用現像装置１Ｙによる現像動作に備えて回転体１８は略９０°回転し、ブラック用現像装置１Ｋは位置Ｐ２へ移動する。この際の回転体１８の回転動作による重力作用方向の変化で、現像剤排出口１１近傍の現像剤は現像剤搬送通路１２に搬送される。
【００７３】
イエロー用現像装置１Ｙの現像動作が終了すると、次色のシアン用現像装置１Ｃによる現像動作に備えて回転体１８は略９０°回転し、ブラック用現像装置１Ｋは位置Ｐ３へ移動する。この時、現像剤搬送通路１２の現像剤は、自重により現像剤搬送通路１２に沿ってブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの現像剤回収口１０に至り、ここから排出現像剤収容室１７に収容される。
【００７４】
図６は、長期に亘る画像形成においてブラック、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに収容されるトナーの帯電量の推移を示している。尚、この長期に亘る画像形成においては、ブラックモノカラー画像とフルカラー画像は９：１の比で形成されており、画像形成装置１００の寿命は５０万（５００Ｋ）枚である。又、図中、画像濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が発生する、トナー１ｇ当たりの帯電量の境界値（−１５μＣ／ｇ）を点線で示した。この値よりもトナー帯電量が低下すると上記問題が発生する。
【００７５】
前述のように、現像剤中のキャリアは、画像形成回数の増加に従ってその表面へのトナースペント及び外添剤付着が起こり劣化する。しかし、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは使用頻度が低いため、画像形成装置の寿命中において、それぞれのトナー帯電量が境界値を下回ることはなく、上記問題が発生することはない。
【００７６】
一方、ブラック用現像装置１Ｋは使用頻度が高いため、画像形成装置の寿命中において、現像剤中のキャリアは激しく劣化する。しかし、本実施例によれば、劣化したキャリアを含む現像剤を排出しながら、新しいキャリアを含む現像剤を補給するので、５万（５０Ｋ）枚以降は現像剤の状態が安定する。これにより、トナー帯電量が境界値を下回ることがなく、上記問題が発生することはない。
【００７７】
更に、本実施例によれば、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃには通常の現像動作に不必要な現像剤排出に用いる部材などを設けないので、現像装置のコストが上がることはない。
【００７８】
以上説明したように、本実施例によれば、ブラック用現像装置１Ｋにおいては現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性を有しながら現像剤の状態を安定して維持し、且つ、イエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置においては現像装置のコストを低減することを、簡易な構成にて実現することができる。
【００７９】
実施例１
次に、図７〜図９を参照して、本発明の一実施例ついて説明する。本実施例の画像形成装置は、ブラック用現像装置１Ｋの現像剤の排出構成が異なるが、その他の構成は参考実施例１のものと同様である。従って、参考実施例１の画像形成装置１００と同様の構成、機能を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００８０】
本実施例におけるブラック用現像装置１Ｋには、第２現像剤循環スクリュー２ｂの近傍の現像容器２の上壁２Ａに、現像剤補給口９が設けられている。又、現像容器２の現像スリーブ３側とは反対側の端部側壁２Ｂには、シャッター部材１４を有する現像剤排出口１１が設けられている。現像剤排出口１１は、第１現像剤搬送通路１２ａにより現像剤貯留室１３と通じている。現像剤貯留室１３の他方は第２現像剤搬送通路１２ｂに通じており、更に第２現像剤搬送通路１２ｂの他方の端部開口部１２ｃは、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの現像剤回収口１０と通じている。
【００８１】
現像剤排出口１１は、第２現像剤循環スクリュー２ｂの上部と同じ高さに配置され、且つ、現像位置Ｐ１において上向きに開口している。又、シャッター部材１４は、自重により開閉し、現像位置Ｐ１において現像剤排出口１１を開状態とし、現像位置Ｐ１以外の位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４において現像剤排出口１１を閉状態とする。このため、現像位置Ｐ１において、ブラック用現像装置１内の現像剤量の増加に伴って現像剤面が第２現像剤循環スクリュー２ｂより高くなることはない。
【００８２】
図８は、図７のブラック用現像装置１Ｋを矢印Ｂ方向から見た様子を示す。現像剤排出口１１は、第２現像剤循環スクリュー２ｂの近傍に、現像剤供給口９よりも現像剤循環方向（矢印Ｃ方向）上流に配置されている。そのため、現像スリーブ３付近の現像剤循環を乱すことはなく、又現像剤補給口９を介して補給されたばかりの現像剤を排出することはない。
【００８３】
ブラック用現像カートリッジ５Ｋの構成は参考実施例１と同様である。又イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、及びこれら各色用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの構成は参考実施例１と同様である。更に、現像剤補給機構８による、現像剤又はトナーの補給方法も参考実施例１と同様である。
【００８４】
次に、図９をも参照して、本実施例の現像剤排出機構によるブラック用現像装置１Ｋの余剰現像剤の排出方法について説明する。
【００８５】
ブラック用現像装置１Ｋが現像位置Ｐ１において現像動作を行うと、画像形成で消費した分のトナーを含む現像剤（２成分現像剤）がブラック用現像剤カートリッジ５Ｋから現像容器２へ補給される。その際、重量比で１０％程度のキャリアも補給される。
【００８６】
つまり、画像形成終了毎にブラック用現像装置１Ｋにはキャリアが補給され、特に、高濃度画像を形成する場合には数十ｍｇ程度の多量のキャリアが補給される。このため、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤量は増加し、現像剤面が高くなる。
【００８７】
上述のように、現像剤面が第２現像剤循環スクリュー２ｂより高くなると、後述の余剰現像剤の排出が行われない場合、第２現像剤循環スクリュー２ｂが現像剤を十分に攪拌することができないため、補給直後のトナーが十分に帯電されないまま第１現像剤循環スクリュー２ａへ搬送され、現像動作に用いられる。そのため、画像白地部にトナーかぶりを生じ、更に現像剤量が増加するとブラック現像装置１Ｋから現像剤が溢出し、画像形成装置内が汚染される。
【００８８】
本実施例では、図９に示すように、現像剤排出口１１が第２現像剤循環スクリュー２ｂの上部と同じ高さに配設されており、且つ、現像位置Ｐ１においてシャッター部材１４は自重により開放されており現像剤排出口１１は開状態である。従って、第２現像剤循環スクリュー２ｂより現像剤面が高くなると、余剰現像剤は現像剤排出口１１より排出され、現像剤面は第２現像剤循環スクリュー２ｂの高さに維持される。そのため、上述の画像白地部へのトナーかぶりやブラック用現像装置１Ｋからの現像剤溢出が起こることはない。
【００８９】
現像位置Ｐ１において現像剤排出口１１から排出された現像剤は、自重により第１現像剤搬送通路に１２ａに沿って現像剤貯溜室１３に至り、ここに貯溜される。このように、現像剤貯留室１３を設けて現像位置Ｐ１においてブラック用現像装置１Ｋ内の余剰現像剤を現像容器２から排出するため、特に、高濃度画像の単色の画像形成が連続して行う場合においても、現像剤を排出するための回転体１８の回転動作を必要とせず、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤量を許容範囲内に維持することができる。このため、画像生産性が低下することはない。
【００９０】
ブラック用現像装置１Ｋの現像動作が終了すると、次色のイエロー用現像装置１Ｙによる現像動作に備えて回転体１８は略９０°回転し、ブラック用現像装置１Ｋは位置Ｐ２へ移動する。この際の回転体１８の回転動作による重力作用方向の変化で、現像剤貯溜室１３の現像剤は、第２現像剤搬送通路１２ｂとの連結部近傍に搬送される。一方、シャッター部材１４は自重により移動し現像剤排出口１１が閉状態となる。これにより、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤が現像剤排出口１１から第１現像剤搬送通路１２ａへ漏出することはない。
【００９１】
イエロー用現像装置１Ｙの現像動作が終了すると、次色のシアン用現像装置１Ｃによる現像動作に備えて回転体１８は略９０°回転し、ブラック用現像装置１Ｋは位置Ｐ３へ移動する。この時、現像剤貯溜室１３と第２現像剤搬送通路１２ｂとの連結部近傍の現像剤は、自重により第２現像剤搬送通路１２ｂに沿って搬送され、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの現像剤回収口１０から排出現像剤収容室１７に収容される。尚、位置Ｐ３においても現像剤排出口１１はシャッター部材１４により閉状態であり、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤が現像剤排出口１１から第１現像剤搬送通路１２ａに漏出することはない。
【００９２】
本実施例の画像形成装置１００において、長期に亘る画像形成を行なった場合のトナー帯電量推移は、図６に示した参考実施例１の場合と同様であった。尚、この長期に亘る画像形成においては、ブラックモノカラー画像とフルカラー画像は９：１の比で形成されており、画像形成装置の寿命は５０万（５００Ｋ）枚である。
【００９３】
イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは使用頻度が低いため、画像形成装置の寿命中において、それぞれのトナー帯電量が境界値（−１５μＣ／ｇ）を下回ることはない。従って、画像濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が発生することはない。
【００９４】
一方、ブラック用現像装置１Ｋは使用頻度が高いため、画像形成装置の寿命中において、現像剤中のキャリアは激しく劣化する。しかし、本実施例では劣化したキャリアを含む現像剤を排出しながら、新しいキャリアを含む現像剤を補給するので、５万（５０Ｋ）枚以降は現像剤の状態が安定する。これにより、トナー帯電量が境界値を下回ることがなく、上記問題が発生することはない。
【００９５】
更に、本実施例によれば、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃには通常の現像動作に不必要な現像剤排出に用いる部材などを設けないので、現像装置のコストが上がることはない。
【００９６】
以上説明したように、本実施例によれば、参考実施例１にて説明したものと同様の効果を得ることができ、更に、現像剤貯留室１３を設けて現像位置Ｐ１においてブラック用現像装置１Ｋ内の余剰現像剤を現像容器２から排出するため、特に、ブラックなど単色の高濃度画像の画像形成を連続して行う場合においても、現像剤を排出するために回転体１８の回転動作を必要とせず、高画像生産性を実現することができる。
【００９７】
参考実施例２
次に、図１０〜１３を参照して、本発明の他の参考実施例について説明する。本実施例の画像形成装置２００は、参考実施例１と同様、回転現像方式を採用している。しかし、図１０に示すように、本実施例では回転体１８にはイエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃが装着され、ブラック用現像装置１Ｋは回転体１８外に配設されている。この点で本実施例の画像形成装置は参考実施例１のものと異なるが、その他の構成は参考実施例１と同様である。従って、参考実施例１と同様の構成、機能を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００９８】
図１０に示すように、本実施例において、ブラック用現像装置１Ｋは、回転現像装置６０の回転体１８には装着されてはおらず、感光ドラム２８と対向する位置ＰＫに配設されている。
【００９９】
通常、参考実施例１におけるように、回転体１８に４個の現像装置１及び現像剤カートリッジ５を装着する場合、回転体１８の回転運動精度の低下を防止するために、現像装置１及び現像剤カートリッジ５を全色同形状とする。
【０１００】
しかし、本実施例のように、使用頻度の高いブラック用現像装置１Ｋを回転体１８外に配設することにより、ブラック用現像装置１Ｋ及びブラック用現像剤カートリッジ５Ｋを、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及びイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃとは異なる形状とすることができる。
【０１０１】
本実施例では、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの容量をイエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃより大きくしており、内部に収容する現像剤（トナー及びキャリア）の量を多くしている。そのため、ブラックモノカラーの画像形成におけるランニングコストの低減を図ることができる。
【０１０２】
図１１は、ブラック用現像装置１Ｋとブラック用現像剤カートリッジ５Ｋを示す。又、図１２は、図１１のブラック用現像装置１Ｋを矢印Ｂ方向から見た様子を示す。本実施例のブラック用現像装置１Ｋは、参考実施例１のものと概略同様の構成を有している。本実施例では、ブラック用現像装置１Ｋは、第２現像剤循環スクリュー２ｂ近傍、且つ、現像剤補給口９より現像剤循環方向上流に位置して、現像剤排出口１１を備えている。この現像剤排出口１１は現像剤カートリッジ５Ｋの現像剤回収口１０と通じている。現像剤排出口１１は、第２現像剤循環スクリュー２ｂの上部と同じ高さに配置されている。本実施例では、現像剤排出口１１は、現像容器２の現像スリーブ３側とは反対側の側壁２Ｂに設けられている。
【０１０３】
従って、現像容器２内の現像剤量の増加に伴って第２現像剤循環スクリュー２ｂより現像剤面が高くなると、余剰現像剤は現像剤排出口１１より排出され、現像剤面は第２現像剤循環スクリュー２ｂの高さに維持される。そのため、現像剤面が高くなることによる前述したような画像白地部へのトナーかぶりやブラック用現像装置１Ｋからの現像剤溢出が起こることはない。
【０１０４】
更に、現像位置ＰＫにおいてブラック用現像装置１Ｋ内の余剰現像剤を排出することが可能であるので、画像生産性が低下することなく、ブラック用現像装置１Ｋ内の現像剤面を適正な高さに維持することができる。
【０１０５】
本実施例においても、ブラック用現像装置１Ｋにおいて、現像剤排出口１１は第２現像剤循環スクリュー２ｂの近傍に、現像剤補給口９よりも現像剤循環方向上流に配置されている。そのため、現像スリーブ３付近の現像剤循環を乱すことなくはなく、又現像剤補給高９を介して補給されたばかりの現像剤を排出することはない。
【０１０６】
図１３は、本実施例におけるブラック用現像剤カートリッジ５Ｋを示す。ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋの内部は、隔壁１５により、ブラック用現像装置１Ｋに補給する補給現像剤を収容し、現像剤供給口６を有する補給現像剤収容室１６と、ブラック現像装置１Ｋから排出された排出現像剤を収容し、現像剤回収口１０を有する排出現像剤収容室１７とに、略水平方向に二分されている。補給現像剤収容室１６、排出現像剤収容室１７は、搬送部材として、それぞれ補給現像剤を搬送するための補給現像剤搬送部材７ａ、排出現像剤を搬送するための排出現像剤搬送部材７ｂを備えている。各搬送部材７ａ、７ｂは、参考実施例１における搬送部材７と同様の構成であってよい。
【０１０７】
本実施例では、現像剤供給口６、現像剤回収口１０は、それぞれブラック用現像剤カートリッジ５の長手方向において同じ側の端部近傍、即ち、把手５ａが設けられている側の端部近傍に配置されている。
【０１０８】
図１３に示すように、本実施例のブラック用現像装置１Ｋにおいて、画像形成によって消費された量に相当する量のトナーを含有する補給現像剤（トナー及びキャリア）は、補給現像剤搬送部材７ａの回転力と自重によって、補給現像剤収容室１６の現像剤供給口６から、現像容器２上に配設された現像剤補給機構８に、その受け入れ口８ｂを介して供給される。そして、現像剤補給手段である補給スクリュー８ａの回転に従い現像容器２内に補給される。
【０１０９】
一方、本実施例の現像剤排出機構によれば、ブラック用現像装置１の余剰現像剤は、現像剤回収口１０から排出現像剤収容室１７に収容される。そして、排出現像剤収容室１７に回収された現像剤は、排出現像剤搬送部材７ｂにより、現像剤回収口１０から遠ざかる方向に搬送される。これにより、排出現像剤収容室１７内の現像剤が現像剤回収口１０から逆流することはない。
【０１１０】
尚、本実施例に適用し得るブラック用現像剤カートリッジ５Ｋは、上記構成に限られるものではない。例えば、ブラック用現像剤カートリッジ５Ｋが補給現像剤を収容する補給現像剤収容室１６のみを有し、ブラック用現像装置１Ｋ内の余剰現像剤を別個に設けた現像剤回収容器などで別途回収する構成としても良い。
【０１１１】
本実施例の画像形成装置２００において、長期に亘る画像形成を行なった場合のトナー帯電量推移は、図６で示した参考実施例１の場合と同様である。尚、この長期に亘る画像形成においては、ブラックモノカラー画像とフルカラー画像は９：１の比で形成されており、画像形成装置２００の寿命は５０万（５００Ｋ）枚である。
【０１１２】
イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは使用頻度が低いため、画像形成装置の寿命中において、それぞれのトナー帯電量が境界値（−１５μＣ／ｇ）を下回ることはない。従って、画像濃度アップ、画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が発生することはない。
【０１１３】
一方、ブラック用現像装置１Ｋは使用頻度が高いため、画像形成装置の寿命中において、現像剤中のキャリアは激しく劣化する。しかし、本実施例では劣化したキャリアを含む現像剤を排出しながら、新しいキャリアを含む現像剤を補給するので、５万（５０Ｋ）枚以降は現像剤の状態が安定する。これにより、トナー帯電量が境界値を下回ることがなく、上記問題が発生することはない。
【０１１４】
更に、本実施例によれば、イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃには通常の現像動作に不必要な現像剤排出に用いる部材などを設けないので、現像装置のコストが上がることはない。
【０１１５】
以上説明したように、本実施例によれば、参考実施例１にて説明したものと同様の効果を得ることができ、更に、使用頻度の高いブラック現像装置１Ｋに補給する現像剤を収容するブラック用現像剤カートリッジが内部に収容する現像剤量を多くして、ブラックモノカラーの画像形成におけるランニングコストの低減を図ることができる。
【０１１６】
以上、具体的実施例に則して本発明を説明したが、本発明は上記各実施例に限定されるものではない。例えば、上記各実施例では画像形成装置は中間転写方式を採用しているが、本発明は何ら転写方式を限定するものではなく、当業者には周知の、記録材担持体に担持した記録材に順次トナー像を重ねて転写する方式などであってもよい。又、通常、ブラック用現像装置の使用頻度が高いとして説明したが、その他の色用の現像装置の使用頻度が高い場合であっても本発明を適用することはでき、上記同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、使用頻度の高いブラック用現像装置においては、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性を有しながら現像剤の特性を安定させ、且つ、使用頻度の低いイエロー、マゼンタ及びシアン用現像装置においては、現像装置のコストを低減することを、簡易な構成にて実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の要部概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置にて用いられる（ａ）ブラック用現像装置及び現像剤カートリッジ、（ｂ）イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置及び現像剤カートリッジを説明するための図である。
【図３】図２（ａ）、（ｂ）中矢印Ｂ方向から見た（ａ）ブラック用現像装置、（ｂ）イエロー、マゼンタ、シアン用現像装置を示す説明するための図である。
【図４】図１の画像形成装置にて用いられる（ａ）ブラック用現像剤カートリッジ、（ｂ）イエロー、マゼンタ、シアン用現像剤カートリッジを説明するための図である。
【図５】本発明に従った現像剤排出方法の一実施例を説明するための図である。
【図６】本発明に従った場合の長期に亘る画像形成中におけるトナー帯電量を説明するためのグラフ図である。
【図７】本発明に従うブラック用現像装置及びブラック用現像剤カートリッジの他の実施例を説明するための図である。
【図８】図７中の矢印Ｂ方向から見たブラック用現像装置を説明するための図である。
【図９】本発明に従った現像剤排出方法の他の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の要部概略構成図である。
【図１１】図１０の画像形成装置にて用いられるブラック用現像装置及びブラック用現像剤カートリッジを説明するための図である。
【図１２】図１１中矢印Ｂ方向から見たブラック現像装置を説明するための図である。
【図１３】図１０の画像形成装置にて用いられるブラック用現像カートリッジを説明するための図である。
【図１４】従来の回転式現像装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１        現像装置
２        現像容器
２ａ      第１現像剤循環スクリュー（現像剤搬送部材）
２ｂ      第２現像剤循環スクリュー（現像剤搬送部材）
３        現像スリーブ（現像剤担持体）
５        現像剤カートリッジ（現像剤補給容器）
６        現像剤供給口
８        現像剤補給機構
９        現像剤補給口
１０      現像剤回収口
１１      現像剤排出口
１２      現像剤搬送通路
１２ａ    第１現像剤搬送通路
１２ｂ    第２現像剤搬送通路
１３      現像剤貯溜室
１４      シャッター部材
１５      隔壁
１６      補給現像剤収容室
１７      排出現像剤収容室
１８      回転体
２４      中間転写体
２８      感光ドラム（像担持体）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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