JP2003208022A

JP2003208022A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003208022A
Application number: JP2002004390A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shida; 昌規志田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】タンデム方式のフルカラー複写機で、且つト
リックル現像方式を用いた構成において、小スペースか
を実現する。【解決手段】現像剤溢出口から排出される現像剤を感
光ドラムから脱された転写ベルト１３０上に排出し、転
写ベルト１３０の回転にともない転写ベルト上クリーニ
ング手段１３２まで搬送し回収する。

Description

【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、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録
画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置で、二成
分現像剤を使用する現像装置を備えた画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像形成装置、特にカラー画像形
成装置においては小スペース、低コスト、画質、更には
高速化が課題とされている。

【０００３】カラー複写機の高速化の面では、感光体ド
ラム、現像器、クリーナー、帯電器の画像形成ユニット
を４台持ち、記録紙の搬送方向に４台ならべるタンデム
方式と呼ばれるカラープロセスを搭載することにより高
速化を実現している。

【０００４】このカラー複写機の一例を図６に基づいて
簡単に説明すると、装置内には第１、第２、第３、第４
の画像形成ユニットＰａ１、Ｐｂ１、Ｐｃ１、Ｐｄ１が
併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転
写のプロセスを経て形成される。

【０００５】画像形成ユニットＰａ１、Ｐｂ１、Ｐｃ
１、Ｐｄ１は、それぞれ専用の像担持体、本例では感光
ドラム１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを具備
し、各感光ドラム１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０
３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム１
０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄに隣接して記録
材担持体（以下、転写ベルト１０４と称する）１０４が
設置され、感光ドラム１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、
１０３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト
１０４上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。
さらに各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部
１０９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記
録画像として装置外に排出される。

【０００６】感光ドラム１０３ａ、１０３ｂ、１０３
ｃ、１０３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器１０２
ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、現像器１０１ａ、
１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、転写帯電器１０５ａ、
１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄが設けられ、装置の上方
部にはさらに図示しないＬＥＤ露光装置１１７が設置さ
れている。

【０００７】前記、現像器１０１ａ、１０１ｂ、１０１
ｃ、１０１ｄには、一般に電子写真方式や静電記録方式
の画像形成装置に使用されるトナー粒子とキャリア粒子
を主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、
電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形
成するカラー画像形成装置には画像の色味などの観点か
ら、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用している。し
かし、この二成分現像方式には現在提案されている他の
現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性など
の長所を備える一方、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ったため、画像形成装
置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う必要が
ある。

【０００８】この問題に対する解決策がいくつか提案さ
れている。例えば、特公平２−２１５９１号公報による
と、「キヤリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、同撹拌
手段で撹拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロール
とを備えた電子写真複写機用現像装置において、前記撹
拌手段の上方にキヤリア補給装置とトナー補給装置とを
分離しまたは一体化して設け、現像装置ハウジングの側
壁に現像剤溢出部を設けたため、新しい現像剤を前記補
給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出
部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内
の現像剤の特性を一定に維持させることができ、その結
果、複写物の画質も一定に保持させることができる。ま
た本発明においては、前記現像装置ハウジング内の古く
なった現像剤は前記現像剤溢出部より順次自動的に排出
されるため、従来の物のように、現像装置を複写機より
外し、同装置のハウジング内の古い現像剤を取出し、新
しい現像剤を再充填した後、再び現像装置を取付けると
いった面倒な現像剤交換作業が不必要となり、しかも現
像剤飛散が防止されて衛生的である。」とある。

【０００９】つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新
しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキ
ャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が
安定する。これによって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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記タンデム方式のフ
ルカラー画像形成装置においては、画像形成ユニット
を、記録紙の搬送方向に４台ならべなければならないた
め、複写機の大型化につながる欠点があった。この欠点
に、画像形成ユニットを構成する感光体ドラム、現像
器、クリーナー、帯電器を小型化し、且つ各画像形成ユ
ニットを近接配置することで対処してきた。

【００１１】しかし、

【従来の技術】での画質の安定性とメンテナンス性の向
上のために各画像形成ユニットの現像装置に現像剤溢出
部を設け、現像容器中の劣化現像剤を排出し、新しい現
像剤を補給する機構（以下トリックル現像方式）を設け
ると、図６のように現像容器側面から排出された現像剤
を回収する現像剤回収容器１０６ａ、１０６ｂ、１０６
ｃ、１０６ｄを各現像容器１０１側面に配置しなければ
ならないため、画像形成装置が大型化する問題が生じ
る。

【００１２】本発明は、以上に点に着目して成されたも
のでタンデム方式のフルカラー複写機で、且つトリック
ル現像方式を用いた構成において、小スペースかを実現
する画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る画像形成装置により達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体と、該像担持体の周りに表面の帯電を行う
帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成
する画像情報書き込み装置と、該静電潜像をトナー粒子
及びキャリア粒子からなる二成分現像剤を、複数の磁界
発生装置が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持
体により像担持体の対向部に搬送することで可視画像を
形成する現像装置と、像担持体上の可視画像を、該像担
持体に対し着脱、さらに回転可能な記録材担持体上の記
録材に転写する転写手段とを具備する画像形成装置で、
該現像装置は、現像容器中の二成分現像剤のトナー濃度
を検知するトナー濃度センサーと、所定のトナー濃度の
二成分現像剤を現像容器中に補給する手段と、現像容器
から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出口を有し、現
像剤溢出口から現像剤を記録材担持体上に排出し、該転
写ベルトに接触、或いは非接触に近接配置された磁界発
生装置により回収する事を特徴とした画像形成装置であ
る。

【００１４】なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は
下記の構成によって前記課題を解決できた。

【００１５】（１）像担持体と、該像担持体の周りに表
面の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に
静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜
像をトナー粒子及びキャリア粒子からなる二成分現像剤
を、複数の磁界発生装置が内部に固定配置された回転可
能な現像剤担持体により像担持体の対向部に搬送するこ
とで可視画像を形成する現像装置と、像担持体上の可視
画像を、該像担持体に対し着脱、さらに回転可能な記録
材担持体上の記録材に転写する転写手段とを具備する画
像形成装置で、該現像装置は、現像容器中の二成分現像
剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサーと、所定
のトナー濃度の二成分現像剤を現像容器中に補給する手
段と、現像容器から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢
出口を有し、現像剤溢出口から現像剤を記録材担持体上
に排出する事を特徴とする画像形成装置。

【００１６】（２）前記現像剤溢出口は開閉可能な現像
剤排出用シャッターを有することを特徴とする前記
（１）記載の画像形成装置。

【００１７】（３）前記現像剤溢出口から現像容器中の
現像剤が所定のタイミングで排出されるように現像剤排
出用シャッターを制御することを特徴とする前記（１）
または（２）記載の画像形成装置。

【００１８】（４）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングにあわせて、記録材担持体が像担持体から
離れること特徴とする前記（１）乃至（３）いずれか記
載の画像形成装置。

【００１９】（５）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングが、画像形成回数により制御される事を特
徴とする前記（１）乃至（４）いずれか記載の画像形成
装置。

【００２０】（６）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングが、通紙枚数により制御される事を特徴と
する前記（１）乃至（４）いずれか記載の画像形成装
置。

【００２１】（７）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングが、画像情報信号の画像濃度信号のビデオ
カウント数から決定されることを特徴とする前記（１）
乃至（４）いずれか記載の画像形成装置。

【００２２】（８）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングが、補給用現像剤を現像容器中に補給す
る、補給用現像剤補給槽の搬送スクリューの作動時間に
より決定されることを特徴とする前記（１）乃至（４）
いずれか記載の画像形成装置。

【００２３】（９）前記現像容器中の現像剤が排出され
るタイミングが、現像容器中の現像剤を攪拌搬送する攪
拌部材の回転時間から決定されることを特徴とする前記
（１）乃至（４）いずれか記載の画像形成装置。

【００２４】（１０）転写手段は、転写ベルト上に排出
された現像剤を転写ベルトクリーニング手段により回収
する事を特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。

【００２５】（１１）前記転写ベルト上に排出された現
像剤を、該転写ベルトに接触、或いは非接触に近接配置
された磁界発生装置により回収する事を特徴とする前記
（１０）に記載の画像形成装置。

【００２６】（１２）前記磁界発生装置の設置位置が、
転写ベルトクリーニング手段の転写ベルト回転方向で上
流側に設置された事を特徴とする前記（１０）又は（１
１）に記載の画像形成装置。

【００２７】

【作用】本発明によれば、タンデム方式のフルカラー複
写機で、且つトリックル現像方式を用いた構成におい
て、現像剤溢出口から排出される現像剤を感光ドラムか
ら脱された転写ベルト上に排出し、転写ベルトの回転に
ともない転写ベルト上の現像剤回収手段まで搬送し回収
することで、各現像器に排出される現像剤を捕集する現
像剤回収容器を設ける必要が無く、課題とされていた高
速化、画質安定性、メンテナンス性、小スペース化の実
現が可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１実施例）本発明が適用でき
るカラー電子写真記録装置の一例を図１に基づいて簡単
に説明すると、装置内には第１、第２、第３、第４の画
像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異な
った色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て
形成される。

【００２９】画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、そ
れぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感
光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して記録材担持
体１３０（以下、転写ベルト１３０と称する）が設置さ
れ、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された
各色のトナー像が、転写ベルト１３０上に担持し搬送さ
れる記録材Ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が
転写された記録材Ｐは、定着装置９で加熱及び加圧によ
りトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出
される。

【００３０】感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周
には、それぞれ露光ランプ、ドラム帯電器２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄ、電位センサー、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄ、転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及び
クリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の
上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミ
ラーが設置されている。

【００３１】光源装置から発せられたレーザー光をポリ
ゴンミラーが回転することで走査し、その走査光の光束
を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ド
ラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光す
ることにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に
画像信号に応じた潜像が形成される。

【００３２】現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像
剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、及びブ
ラックのトナーが現像キャリアと混合された二成分現像
剤が所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上
の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー
像、シアントナー像、及びブラックトナー像として可視
化する。

【００３３】記録材Ｐは記録材カセット１０に収容さ
れ、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ１２
を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３
０による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対
向した転写部に順次送られる。

【００３４】転写ベルト１３０は、ポリカーボネート樹
脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（Ｐ
ＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリ
ウレタン樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートからなっ
ており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エン
ドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない
（シームレス）ベルトが用いられている。

【００３５】さて、駆動ローラ１３によりこの転写ベル
ト１３０が回転し、所定の位置にあることが確認される
と、記録材Ｐがレジストローラ１２から転写ベルト１３
０に送り出され、記録材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写
部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号
がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１
画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行
う。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器
２４ａが電界または電荷を付与することにより、感光ド
ラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ
上に転写される。この転写により記録材Ｐは転写ベルト
１３０上に静電吸着力で保持され、第２画像形成部Ｐｂ
以降に搬送される。

【００３６】本発明において、上述した転写ベルト１３
０、転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、駆
動ローラ１３を中心に転写ベルトを支持する支持ローラ
１４、１５と共に一体化した転写枠体１３１が矢印Ａ方
向に移動することで、感光体ドラム３に対し着脱可能と
なっている。

【００３７】転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄは、コロナ放電のような非接触帯電器、またはブレー
ド、ローラ、ブラシのような転写帯電部材を用いた接触
帯電器を用いる。非接触帯電器では、オゾンが発生して
しまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環
境変動に弱く画像が安定的に形成されない等の問題点が
ある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境
変動に強い、高画質等のメリットがある。また、転写性
安定のために除電針７ａ〜７ｄを設ける場合もある。除
電針７ａ〜７ｄは転写ベルト１３０には非接触であるが
転写電流の一部を放電して逃がす役割を果たしている。
この構成により、感光ドラムと記録紙が剥離するときの
剥離放電を防止することができる。

【００３８】第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像
形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。次
いで４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベル
ト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電
して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト
１３０の末端から離脱する。特に、低湿環境では記録材
も乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルトとの静
電吸着力が大きくなり、分離帯電器の効果は大きくな
る。通常、分離帯電器は、トナー像未定着の状態で記録
材Ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。

【００３９】分離帯電器の出力はＶｐ−ｐ１０ｋＶ、
５００Ｈｚ程度の交流電圧が使われる。また、トナーの
飛散などの画像不良の防止のため、前記交流出力に加え
て−１００μＡ程度のプラス、またはマイナスの直流成
分を重畳する場合がある。

【００４０】離脱した記録材Ｐは、搬送部７２により定
着装置９へ搬送される。

【００４１】定着装置９は、定着ローラ８１、加圧ロー
ラ８２と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニ
ング部材８４、８５とローラ８１、８２内に設置された
ローラ加熱ヒータ８６、８７と、定着ローラ８１にジメ
チルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する塗布
ローラ８０と、そのオイルの溜め８３と、加圧ローラ８
２の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミス
タ８８とから構成されている。

【００４２】４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、
定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行わ
れ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイに
排出される。

【００４３】転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引
き続き次の潜像の形成以下に備えられる。

【００４４】次に本実施例で述べる現像装置について図
２を用いて詳しく説明する。

【００４５】現像器１は感光体ドラム３に対向して配置
されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１に
よって第１室（現像室）５２と第２室（撹拌室）５３と
に区画されている。第１室５２には矢印方向に回転する
非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像
スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されてい
る。現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚規制
された二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含
む）の層を担持搬送し、感光体ドラム３と対向する現像
領域で現像剤を感光体ドラム３に供給して静電潜像を現
像する。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上
させるために、現像スリーブ５４には電源５７から直流
電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加され
ている。

【００４６】第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ現
像剤撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。ス
クリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー５９は、後述する所定トナー濃度に調合
された補給用現像剤補給槽の排出口６１から搬送スクリ
ュー６２の回転によって供給された補給用現像剤６３と
既に現像器内にある現像剤４３とを撹拌搬送し、トナー
濃度を均一化する。隔壁５１には図２における手前側と
奥側の端部において第１室５２と第２室５３とを相互に
連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、
上記スクリュー５８、５９の搬送力により、現像によっ
てトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１室５２
内の現像剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第
２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路
から第１室５２内へ移動するように構成されている。

【００４７】以下に本実施例におけるトナー濃度制御方
法とトナー粒子、キャリア粒子の一例を述べるが、本発
明を実施するにあたり、トナー濃度制御方法、トナー粒
子、キャリア粒子については、特に規定されるものでは
ない。

【００４８】本実施例では、静電潜像の現像により現像
器４４内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、
即ち、現像器４４に補給するトナー量を制御するため
に、現像器４４の第２室（攪拌室）５３の側壁に二成分
現像剤を構成する磁性キャリアと非磁性トナーの混合比
率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換する
インダクタンス検知センサー２０が設置され、このイン
ダクタンス検知センサー２０からの検出信号によって現
像器４４内の、具体的には第２現像室５３内の現像剤４
３の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較により
補給用現像剤を補給するようにしたインダクタンス検知
方式ＡＴＲが設けられている。

【００４９】本発明で使用されるトナー粒子は、球形重
合トナーで、その製法は、本実施例に於いては、重合法
のモノマーに着色剤及び荷電制御剤を添加したモノマー
組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させることで球形状
のトナー粒子を得た。この方法は安価に球形状のトナー
を作製するには好適で、且つ球形状であることから耐久
・放置等による現像剤かさ密度変動が少なく、現像剤の
かさ密度を検出するインダクタンス検知方式ＡＴＲには
最適なトナー粒子といえる。

【００５０】本発明で使用される現像キャリア粒子は、
低磁化キャリアが用いられており、上記球形重合トナー
との組み合わせで高画質化が達成される。本発明者らの
実験によると、現像剤担持体と像担持体との距離（以下
Ｓ−Ｄｇａｐと称す）が３００〜１０００ｕｍ、単位面
積当たりの現像剤担持体上の現像剤量（以下Ｍ／Ｓと称
す）が２０〜５０ｍｇ／ｃｍ²、Ｔ／Ｄ比が５〜１２％
の範囲内では、現像キャリアの磁化の強さは、磁場１キ
ロエルステッドにおける磁化の強さ（σ１０００）が２
００ｅｍｕ／ｃｍ³以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃ
ｍ³以下であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互
作用が低磁化量のために小さく、その結果磁気ブラシの
補が緻密にかつ短くなることにより、磁気ブラシが潜像
上のトナー付着面をソフトにはくので、現像トナーがか
き取られることにより発生する画像不良である、いわゆ
るスキャベンジングを防ぎ、画像として解像度の高いも
のを提供できる。本実施例では現像キャリアの磁化の強
さ（σ１０００）は１３５ｅｍｕ／ｃｍ²である。

【００５１】なお上記した磁化特性は理研電子（株）静
の振動磁場型磁気特性自動機録装置ＢＨＶ−３０を用い
て測定した。キャリア粉体の磁気特性値は１キロエルス
テッドの外部磁場を作り、その時の磁化の強さを求め
る。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密にな
るようにパッキングした状態に作製する。この状態で磁
化モーメントを測定し、試料を入れたときの実際の重量
を測定して、磁化の強さ（ｅｍｕ／ｇ）を求める。つい
で、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度計アキュピッ
ク１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、磁化
の強さ（ｅｍｕ／ｇ）に真比重をかけることで本発明に
おける単位体積あたりの磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）
を求めた。

【００５２】次に本実施例で使用されるトリックル現像
方式について、トナー濃度制御方法を含めて説明する。

【００５３】上述したように、二成分現像剤は磁性キャ
リアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤４３の
トナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に
対するトナー粒子重量の割合）の変化を見かけの透磁率
変化としてインダクタンス検知センサー２０によって検
知して電気信号に変換すると、図３に示すように、この
電気信号はトナー濃度に応じてほぼ直線的に変化する。
即ち、インダクタンス検知センサー２０からの出力電気
信号は現像器４４内の二成分現像剤のトナー濃度に対応
することを示す。このインダクタンス検知センサー２０
からの出力電気信号の処理について図４を用いて説明す
る。インダクタンス検知センサー２０からの出力電気信
号を比較器２１の一方の入力に供給する。この比較器２
１の他方の入力には、基準電圧信号源２２から、現像剤
４３の規定のトナー濃度（初期設定値におけるトナー濃
度）における見かけの透磁率に対応する基準電気信号が
入力されている。従って、比較器２１は規定トナー濃度
と現像器内の実際のトナー濃度とを比較することになる
から、両入力信号の比較結果として、比較器２１の検出
信号はＣＰＵ６７に供給される。

【００５４】ＣＰＵ６７は、比較器２１からの検出信号
に基づいて、次回の補給用現像剤の補給時間を補正する
ように制御する。例えば、インダクタンス検知センサー
２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度
が規定値よりも小である場合には、つまり、トナーが不
足している場合には、ＣＰＵ６７は不足分のトナーに見
合った補給用現像剤を現像器４４に補給するように補給
用現像剤補給槽６０の搬送スクリュー６２を作動させ
る。即ち、比較器２１からの検出信号に基づいて、不足
分のトナーに見合った補給用現像剤量を現像器４４に補
給するに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆
動回路６９を制御してその時間だけモータ７０を回転駆
動し、不足分のトナーを現像器４４に補給する。また、
インダクタンス検知センサー２０によって検出された現
像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも大である場
合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、Ｃ
ＰＵ６７は比較器２１からの検出信号に基づいて現像剤
中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の原稿に
よる画像形成に際しては、この過剰トナー量が無くなる
ような補給をさせるか、或は過剰トナー量が消費される
までトナーを補給せずに画像を形成させ、即ち、トナー
無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させ、過剰
トナー量が消費されたら補給用現像剤の補給動作を前述
の通り行なわせる等の制御を行なう。

【００５５】ここで補給用現像剤について説明する。本
実施例においては補給用現像剤のトナー及びキャリアの
混合比は重量比で９：１程度の高濃度現像剤を使用す
る。即ち現像容器２内の２成分現像剤の比に対してトナ
ー量が圧倒的に多く、画像形成によって消費されたトナ
ーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくこ
とになる。しかし、特にこの数値に限定されるものでは
なく、補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同
じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くな
り、現像器１内の２成分現像剤はフレッシュな状態に近
づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このため
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。

【００５６】この補給用現像剤の補給により現像容器中
にフレッシュな現像剤が補給されるとともに、現像容器
中の現像剤が過剰量となる。過剰分の現像剤が現像容器
側面に設置された現像剤溢出口９０（図２参照）から排
出される。この動作の繰り返しにより現像容器中の現像
剤が常にフレッシュな状態に近づけることができる。

【００５７】次に本発明における、現像剤溢出口９０か
ら排出された現像剤の回収方法について述べる。

【００５８】現像剤溢出口９０は過剰となった現像剤が
現像剤溢出口９０からオーバーフローして排出現像剤溜
まり部４５に排出される。現像剤溜まり部４５はその底
面に開閉可能なシャッター４４を有し、排出現像剤溜ま
り部４５に溜まった現像剤を、画像形成枚数を基に所定
のタイミング（例えば１０００枚に一回）でシャッター
を開け現像容器外に排出する。この所定のタイミングに
関しては補給用現像剤のトナー濃度、排出現像剤溜まり
部の容量により異なるため特に規定しない。また、現像
剤溜まり部底面にシャッター４４を設けることで、シャ
ッター開閉のための機構、制御装置等により、現像剤溜
まり部が大型化、コスト高になるのであれば、転写枠体
に開閉板を設け転写枠体が感光ドラムからの着脱により
開閉するような機構を設けても良い。

【００５９】画像形成装置は前記所定のタイミングにあ
わせて画像形成を一次中断し転写ベルト１３０、転写帯
電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを含む転写枠体１
３１を感光ドラム３から離間させる。現像剤溢出口９０
は排出現像剤溜まり部４５に溜まった現像剤量を排出す
るに見合った時間だけ開口され、転写ベルト１３０上に
現像剤が排出される。

【００６０】転写ベルト１３０上に排出された現像剤
は、転写ベルトが感光体ドラムから離間したままの状態
で回転することにより、排出現像剤回収部材１３２に搬
送される。

【００６１】このとき転写ベルト１３０が感光体ドラム
３から離間させる理由は、例えばイエローステーション
Ｐａで排出された現像剤を排出現像剤回収部材１３２ま
で搬送する際に、転写ベルトを感光体ドラムに当接させ
た状態だと、下流ステーションのマゼンタＰｂ、シアン
Ｐｃ、ブラックステーションＰｄの感光体ドラムに現像
キャリアが付着しクリーナー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄで
感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを傷つける、或いは
搬送される現像剤が転写ベルト１３０〜感光体ドラム３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ間を通過する時に感光体ドラムを
傷つける恐れがあるためである。

【００６２】現像剤回収部材について図５を用いて説明
する。現像剤回収部材は転写ベルトに対し当接、或いは
非接触に近接配置され、内部にマグネットロール１３７
を固定配置した回転可能な除去ローラ１３３、除去ロー
ラに当接配置された掻き取りブレード１３４、回収容器
１３５により構成され、除去ローラ１３３に吸着、回収
された現像剤がローラの回転（回転方向は転写ベルトＣ
が矢印Ｃ方向に対し、除去ローラは矢印Ｂ方向）により
掻き取りブレード部に搬送され、掻き取られた現像剤が
回収容器１３５内に回収される。除去ローラ１３３は
径、材質、極配置等は特に指定はしないが転写ベルト上
を搬送されてきた排出現像剤を回収するために、転写ベ
ルト対向部の磁力が５００〜１０００ｍＴ程度ある事が
望ましい。

【００６３】また、現像剤回収容器は

【従来の技術】のように各現像器に設置されている物よ
り４色分の排出現像剤を回収しなければならないため、
容量は大きくなるが、従来の画像形成部が近接配置され
た場所に対し、空きスペースに配置することも可能なた
め、小スペース化を実現することができる。

【００６４】排出現像剤回収部材１３２の転写ベルト回
転方向（矢印Ｃ図１参照）下流には転写ベルトクリーナ
ー２６（図１参照）が配置され、マグネットローラによ
り回収されなかった非磁性のトナー粒子が回収されるよ
うになる。

【００６５】上記構成をとることにより、タンデム方式
の画像形成装置において各現像器に排出現像剤回収容器
を設ける必要が無く、タンデム方式とトリックル現像方
式を組み合わせた高速フルカラー複写機の課題であった
小スペース化を実現することができる。

【００６６】また本実施例においては、転写枠体１３１
の移動により、転写ベルト１３０が感光体ドラムに対し
着脱可能としたが、感光体ドラム３が上下に移動するこ
とでの着脱によっても本発明の効果を充分に得ることが
出来る。

【００６７】（実施例２）上記の実施例１では、画像形
成枚数により所定のタイミングで排出現像剤溜まり部４
５のシャッター４４を開閉することで現像剤を転写ベル
ト１３０上に排出した。実施例２ではＣＣＤ等で読みと
った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数により
排出現像剤溜まり部のシャッターの開閉を制御すること
を特徴とする。

【００６８】この方法により、消費トナー量と、それに
対する補給用現像剤の補給量から、過剰になる現像剤量
を予測することができ、且つ排出現像剤溜まり部に溜ま
る排出現像剤量の予測をすることが出来る。よって、高
濃度画像と低濃度画像が混在し補給用現像剤にバラツキ
がある場合でも、過剰になる現像剤量の予測から排出現
像剤溜まり部に現像剤が溜まったタイミングで現像剤を
排出することが出来る。

【００６９】（実施例３）実施例３では、補給用現像剤
の補給時間、或いは補給用現像剤補給槽６０の搬送スク
リュー６２の作動時間により排出現像剤溜まり部のシャ
ッターの開閉を制御することを特徴とする。

【００７０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、像担持体と、該像担持体の周りに表面の帯電を行う
帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成
する画像情報書き込み装置と、該静電潜像をトナー粒子
及びキャリア粒子からなる二成分現像剤を、複数の磁界
発生装置が内部に固定配置された回転可能な現像剤担持
体により像担持体の対向部に搬送することで可視画像を
形成する現像装置と、像担持体上の可視画像を、該像担
持体に対し着脱、さらに回転可能な記録材担持体上の記
録材に転写する転写手段とを具備する画像形成装置で、
該現像装置は、現像容器中の二成分現像剤のトナー濃度
を検知するトナー濃度センサーと、所定のトナー濃度の
二成分現像剤を現像容器中に補給する手段と、現像容器
から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出口を有し、且
つ現像剤溢出口から現像剤を記録材担持体上に排出する
事を特徴とすることで、タンデム方式のフルカラー複写
機で、且つトリックル現像方式を用いた構成において、
現像剤溢出口から排出される現像剤を感光ドラムから脱
された転写ベルト上に排出し、転写ベルトの回転にとも
ない転写ベルト上クリーニング手段まで搬送し回収する
ことで、課題とされていた高速化、画質安定性、メンテ
ナンス性、小スペース化の実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタンデム方式で、且つトリック
ル現像方式を採用した画像形成装置の全体構成を示す説
明図である。

【図２】図１の画像形成部が具備する現像器の概略構
成を示す概略断面図である。

【図３】現像剤のトナー濃度の変化によってインダク
タンスヘッドからの検出信号が変化する状態を示す特性
図である。

【図４】本発明のインダクタンス検知センサーによる
トナー補給制御を説明した図である。

【図５】本発明の現像剤回収部材の概略構成を示す概
略断面図である。

【図６】従来のタンデム方式で、且つトリックル現像
方式を採用した画像形成装置の全体構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ現像器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄドラム帯電器３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ電子写真感光ドラム４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄクリーナー７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ除電針９定着装置１０記録材カセット１２レジストローラ１３駆動ローラ１４、１５支持ローラ２０検知センサー２１比較器２２基準電圧信号源２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ転写帯電器２６転写ベルトクリーナー３２分離帯電器４３現像剤４４現像器４５排出現像剤溜まり部５１隔壁５２第１室（現像室）５３第２室（撹拌室）５４現像スリーブ５５マグネット５６ブレード５７電源５８、５９現像剤撹拌スクリュー６０補給用現像剤補給槽６１排出口６２搬送スクリュー６３補給用現像剤６７ＣＰＵ６９モータ駆動回路７０モータ７２搬送部８０塗布ローラ８１定着ローラ８２加圧ローラ８３オイルの溜め８４、８５耐熱性クリーニング部材８６、８７ローラ加熱ヒータ８８サーミスタ９０現像剤溢出口１３０記録材担持体（転写ベルト）１３１転写枠体１３２排出現像剤回収部材１３３除去ローラ１３４ブレード１３５回収容器１３７マグネットロールＰ記録材Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ画像形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA39 DA45 DB01 DD07 DE04 DE07 EA06 ED08 ED24 EE06 2H077 AB02 AB14 AC02 AD02 AD06 AD35 CA19 DA08 DA10 DA13 DA22 DA24 DA42 DA54 DA78 DB01 DB15 DB25 EA03 GA03 2H200 FA02 GA12 GA23 GA44 GA47 GA60 GB12 GB22 GB25 HA02 HA12 HB03 HB14 JA02 JB06 JB42 JB49 LB01 LB02 LB09 LB13 LB15 PA12 PB33 PB34 PB35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体の周りに表面の
帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電
潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像を
トナー粒子及びキャリア粒子からなる二成分現像剤を、
複数の磁界発生装置が内部に固定配置された回転可能な
現像剤担持体により像担持体の対向部に搬送することで
可視画像を形成する現像装置と、像担持体上の可視画像
を、該像担持体に対し着脱、さらに回転可能な記録材担
持体上の記録材に転写する転写手段とを具備する画像形
成装置で、該現像装置は、現像容器中の二成分現像剤のトナー濃度
を検知するトナー濃度センサーと、所定のトナー濃度の
二成分現像剤を現像容器中に補給する手段と、現像容器
から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出口を有し、現
像剤溢出口から現像剤を記録材担持体上に排出する事を
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像剤溢出口は開閉可能な現像剤排
出用シャッターを有することを特徴とする請求項１記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤溢出口から現像容器中の現像
剤が所定のタイミングで排出されるように現像剤排出用
シャッターを制御することを特徴とする請求項１または
２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングにあわせて、記録材担持体が像担持体から離れ
ること特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングが、画像形成回数により制御される事を特徴と
する請求項１乃至４いずれか記載の画像形成装置。
【請求項６】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングが、通紙枚数により制御される事を特徴とする
請求項１乃至４いずれか記載の画像形成装置。
【請求項７】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングが、画像情報信号の画像濃度信号のビデオカウ
ント数から決定されることを特徴とする請求項１乃至４
いずれか記載の画像形成装置。
【請求項８】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングが、補給用現像剤を現像容器中に補給する、補
給用現像剤補給槽の搬送スクリューの作動時間により決
定されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載
の画像形成装置。
【請求項９】前記現像容器中の現像剤が排出されるタ
イミングが、現像容器中の現像剤を攪拌搬送する攪拌部
材の回転時間から決定されることを特徴とする請求項１
乃至４いずれか記載の画像形成装置。
【請求項１０】転写手段は、転写ベルト上に排出され
た現像剤を転写ベルトクリーニング手段により回収する
事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記転写ベルト上に排出された現像剤
を、該転写ベルトに接触、或いは非接触に近接配置され
た磁界発生装置により回収する事を特徴とする請求項１
０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記磁界発生装置の設置位置が、転写
ベルトクリーニング手段の転写ベルト回転方向で上流側
に設置された事を特徴とする請求項１０又は１１に記載
の画像形成装置。