JP5874226B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクリミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、特に、新品のキャリアを適宜に供給する現像方式の画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタなどの画像形成装置において、トナーとキャリアからなる２成分現像剤（添加剤などを添加する場合を含む）を収容した現像装置に、適宜に新しいキャリアを補給する技術（以下、「プレミックス現像方式」という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、スクリュオーガなどの搬送部材（搬送スクリュ）によって攪拌・混合される。攪拌・混合された現像剤は、その一部が現像剤担持体（現像ローラ）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクタブレードによって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが像担持体（感光体）との対向位置で感光体上の潜像に付着する。

通常の現像工程においては現像装置内に収容された２成分現像剤中のキャリアは消費されることなく現像装置内に残るため、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像装置内で長時間にわたって攪拌・混合されることでキャリアのコーティング層が磨耗又は剥離してキャリアの帯電能力が低下する「膜削れ現象」や、キャリアの表面にトナーの成分や添加剤が付着してキャリアの帯電能力が低下する「スペント現象」が生じてしまう。
プレミックス現像方式は、このようなキャリアの経時劣化による出力画像の画質低下を防止するものである。すなわち、現像装置内に新しいキャリア（又は新しい２成分現像剤）を適宜に補給するとともに、現像装置内に収容された２成分現像剤の一部を適宜に現像装置外に排出することで、現像装置内の劣化キャリアを減じて現像装置内に収容されたキャリアの量と帯電能力とを維持するものである。
このようなプレミックス現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像装置やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。

また、トナーを搬送する手段としてモーノポンプを用いる技術が知られている(例えば、特許文献２参照)。モーノポンプはロータとステータとからなり、ロータが駆動することで吸引圧が発生しトナーを搬送する。吸引圧によってトナーを搬送するため設計の自由度が広がるという利点を有している。
さらに、トナーおよびキャリアを収容するトナーボトル（貯蔵室）から一旦サブホッパ（第一補給装置）にトナーおよびキャリアを供給し、サブホッパから現像装置内にトナーおよびキャリアを供給する技術が知られている。
サブホッパ内にはトナーおよびキャリアを搬送する螺旋状のスクリュからなる補給搬送スクリュが設けられており、補給搬送スクリュが駆動することで現像装置内にトナーおよびキャリアを供給する。
サブホッパを用いることで、トナーボトル内のトナーおよびキャリアが無くなった状態でもサブホッパ内のトナーおよびキャリアで印刷することができるため、印刷を中断することなくトナーボトルを交換することができる。

さらに、標準速モードと減速モードとを有し、減速モードでの現像装置からの現像剤排出を行う手段として、減速モードにおける現像装置内に補給用現像剤を補給する現像剤補給部材（上記サブホッパ内の補給搬送スクリュ）の駆動時間を計測し、計測結果が基準値に達した場合、減速モードを中断し搬送部材を減速モードよりも速い駆動速度に変更して所定時間駆動し現像装置内の現像剤を排出する技術が知られている(例えば、特許文献３参照)。

しかしながら、上述した特許文献３の、現像装置内に補給用現像剤を補給する現像剤補給部材の駆動時間を計測して現像剤を排出する手段において、一旦トナーボトルからサブホッパにトナーおよびキャリアをモーノポンプ等の第二補給装置により供給し、第一補給装置としてのサブホッパから現像装置にトナーおよびキャリアを供給する画像形成装置では、画像印字密度によって補給時間に対するサブホッパから現像装置内に供給されるトナーおよびキャリア量の異なりが大きく、現像剤補給部材の駆動時間から推定される補給量と実際の補給量との差が大きくなってしまう。
補給量の差が大きいと現像装置内の現像剤量が過多となり、駆動負荷が大きくなることで攪拌搬送部材が駆動できなくなり、また、攪拌搬送部材で搬送される現像剤量が多くなることで、再度現像ローラに現像剤が汲み上げられ出力画像上に不具合が生じてしまう。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像装置内に補給される推定の補給量と実際の補給量との差を極力少なくでき、現像装置内の攪拌搬送部材の駆動負荷の増加を防止できるとともに、上記出力画像上の不具合を抑制できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、現像装置のトナー消費の変動に直結している第一補給装置の駆動時間を基準にした場合には、トナーおよびキャリアの補給量の変動（バラツキ）が大きいのに対し、第二補給装置の駆動時間を基準にした場合、補給量の変動が小さく実際の補給量との差を低減できることがわかった。本発明はこの知見に基づくものである。
具体的には、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、前記攪拌搬送部材から前記現像剤を供給され像担持体にまで現像剤を搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、前記現像装置にトナーおよびキャリアを供給する第一補給装置としてのサブホッパと、トナーおよびキャリアを貯蔵する貯蔵室から前記第一補給装置にトナーおよびキャリアを供給する第二補給装置としてのモーノポンプと、を備え、前記現像装置には所定の現像剤量以上になると現像剤を排出する排出口が設けられており、少なくとも、前記攪拌搬送部材が標準の回転数で回転し前記像担持体に画像を形成する標準速モードと、前記攪拌搬送部材が標準の回転数よりも遅く回転し前記像担持体に画像を形成する減速モードとを有し、前記減速モードよりも前記攪拌搬送部材の回転数が速いときに前記現像剤が前記排出口から排出される画像形成装置において、前記サブホッパから現像装置に、補給搬送スクリュにより現像剤を供給すること、及び現像剤を貯蔵する貯蔵室からサブホッパにモーノポンプにより現像剤を補給すること、前記減速モードにおいて前記第二補給装置の駆動時間を計測して累積カウントし、該累積時間が所定の補給累積時間以上になった場合、前記減速モードよりも速く前記攪拌搬送部材を所定時間回転させる手段を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、前記攪拌搬送部材から前記現像剤を供給され像担持体にまで現像剤を搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、前記現像装置にトナーおよびキャリアを供給する第一補給装置と、トナーおよびキャリアを貯蔵する貯蔵室から前記第一補給装置にトナーおよびキャリアを供給する第二補給装置と、を備え、前記第二補給装置の現像剤の供給能力の方が、前記第一補給装置の現像剤供給能力よりも高く設定されており、前記現像装置には所定の現像剤量以上になると現像剤を排出する排出口が設けられており、少なくとも、前記攪拌搬送部材が標準の回転数で回転し前記像担持体に画像を形成する標準速モードと、前記攪拌搬送部材が標準の回転数よりも遅く回転し前記像担持体に画像を形成する減速モードとを有し、前記減速モードよりも前記攪拌搬送部材の回転数が速いときに前記現像剤が前記排出口から排出される画像形成装置において、前記減速モードにおいて前記第二補給装置の駆動時間を計測して累積カウントし、該累積時間が所定の補給累積時間以上になった場合、前記減速モードよりも速く前記攪拌搬送部材を所定時間回転させる手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、減速モードにおけるトナーおよびキャリアの補給量の計測を、第二補給装置の駆動時間を計測して累積し、所定の補給累積時間となった場合、減速モードよりも速く現像装置の攪拌搬送部材を所定時間回転させる手段を有することで、第二補給装置の駆動時間から推定される補給量と実際の補給量との差を低減でき、現像装置内の現像剤量が多くなることで生じる駆動負荷や出力画像の不具合を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 プロセスカートリッジの図３におけるＹ−Ｙ線での概要断面図である。 現像装置における現像剤循環経路を長手方向における図２のＸ側から見た外洋断面図である。 現像剤排出の制御動作を示すフローチャートである。 モーノポンプでの補給量とサブホッパでの補給量との差を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図１にて、本実施形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基づいて帯電工程後、像担持体としての感光体ドラム２１に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の代わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。
転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送し、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。

転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。換言すれば、４つのプロセスカートリッジは色別に独立した画像形成ユニットを構成し、装置本体１に対して着脱自在である。

各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）とを現像装置２３に供給する第一補給装置としての剤カートリッジ（以下、「サブホッパ」ともいう）２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０をその回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。
本実施形態の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。

画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。

給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ対６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行に伴い移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。

次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
図２は、装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す概略構成図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜に行う現像方式）が採用されている。
感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。

クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が感光体ドラム２１に近接するように上下に配置されていて、感光体ドラムと双方のローラの対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。
現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像をトナー像として現像する。なお、現像装置２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

現像装置２３は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣがサブホッパ２８から現像剤Ｇの状態で供給されるとともに、劣化したキャリアＣが現像剤Ｇの状態で現像装置２３の排出口２３ｄ１から外部に設置された剤貯留容器に向けて排出される。
サブホッパ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。サブホッパ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。
具体的には、現像装置２３に設置された不図示の磁気センサによって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合）の情報に基いて、サブホッパ内のスクリュ形状の搬送部材２８ａ１が駆動することで、サブホッパ２８から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。

サブホッパ２８には、第二補給装置としてのモーノポンプ２９によりトナーボトルから新品のトナーＴおよびキャリアＣが供給される。すなわち、サブホッパ２８内の磁気センサによりトナー(キャリア)量をモニタしており、現像装置２３にトナーＴおよびキャリアＣを供給してサブホッパ２８内のトナー(キャリア)量が少なくなると、モーノポンプ２９が駆動し、トナーおよびキャリアを貯蔵する貯蔵室としての不図示のトナーボトルから新品のトナーＴおよびキャリアＣを吸引圧によりサブホッパ２８に供給する。
モーノポンプ２９の構成としては、例えば特許文献２に記載の構成を採用することができる。

次に、感光体ドラム２１上で行われる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム２１が反時計回り方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程が行われる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。

その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、上方の現像ローラ２３ａ１の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクタブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域である。）に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。
このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９対（図１参照）により装置外部に排出される。
一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

以下、現像装置２３の構成・動作について詳述する。
図２を参照して、現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１、２３ａ２、撹拌搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクタブレード２３ｃ、排出スクリュ２３ｎ、等で構成されている。
現像装置２３内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送経路）が形成されている。
現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計回り方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計回り方向）に移送される。

ドクタブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、第１の現像ローラ２３ａ１上の現像剤を適量に規制する。
３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、軸部上に螺旋状にスクリュ部が形成されたものであって、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送部材としての第１搬送スクリュ２３ｂ１は、第１現像剤搬送部Ｂ１であって現像ローラ２３ａ１に対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向（図３の白矢印Ｆ１方向）に搬送するとともに、現像ローラ２３ａ１上に現像剤２３ａを供給する。
換言すると、第１現像剤搬送部Ｂ１は、現像ローラ２３ａ１に対向するとともに、現像ローラ２３ａ１に現像剤Ｇを長手方向（現像ローラ２３ａ１の回転軸方向）に搬送しながら供給する。

第２搬送部材としての第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置されている。第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されている。
現像ローラ２３ａ２から離脱した現像剤Ｇ、すなわち、現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ２上から強制的に離脱された現像剤Ｇを水平方向（図３の白矢印Ｆ２方向）に搬送する。
換言すると、第２現像剤搬送部Ｂ２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されるとともに、現像ローラ２３ａ２から離脱された現像剤Ｇを長手方向に搬送する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２や感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。

第３搬送部材としての第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置されている。第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側とを直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図３参照）。
第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆ（図３参照）を介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側（図３の白矢印Ｆ３方向）に搬送する。
換言すると、第３現像剤搬送部Ｂ３は、第２現像剤搬送部Ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送するとともに、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側に達した現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送する。
なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。

図３を参照して、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側とは、点線の矩形表示で示す第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側とは、点線の矩形表示で示す第２中継部２３ｈを介して連通している。
また、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側とは、落下経路２３ｆを介して連通している。
このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。

現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図３中の斜線で示すような状態で流動する。
第１現像剤搬送部Ｂ１において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が現像ローラ２３ａ１に供給されているためである。すなわち、現像ローラ２３ａ１に供給されなかった現像剤は、落下経路２３ｆを介して第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側に移動することになる。
第３現像剤搬送部Ｂ３にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、サブホッパ２８から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。
本実施形態では、現像装置２３内の現像剤Ｇのトナー濃度が５〜１０重量％になるように制御されている。

第１現像剤搬送部Ｂ１の壁部には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部に排出するための排出口２３ｄ１が設けられている。詳しくは、排出口２３ｄ１は、供給手段２８、２９によって現像装置２３内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加して現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを外部に排出するためのものである。
このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
しかしながら、搬送スクリュおよび現像ローラが標準速モードの回転数で駆動する際は、排出口２３ｄ１から現像剤Ｇが排出されるが、搬送スクリュおよび現像ローラが標準速モードより回転数が低い減速モードの回転数で駆動する際には、現像剤の剤面が低くなり排出口２３ｄ１から現像剤Ｇが排出されない。

排出口２３ｄ１から排出された現像剤は、図２に示す排出スクリュ２３ｎにより略水平方向（図３の白矢印Ｆ４方向）に搬送される。
本実施形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外径が３０ｍｍ、プロセス線速（感光体ドラム２１の外周面上の線速、及び、被転写材Ｐの搬送速度）が４４０ｍｍ／秒、３１０ｍｍ／秒程度に設定されている。
４４０ｍｍ／秒が標準速モード、３１０ｍｍ／秒が減速モードに対応している。
また、本実施形態において用いられるキャリアＣは、粒径が３５μｍ程度のものである。さらに、本実施形態において用いられるトナーＴは、粒径が５．５μｍ程度のものである。

以下、図４にて本実施形態における特徴的な動作を記述する。図４は画像形成装置の動作フローを示す図である。
画像形成が開始され、減速モードがユーザもしくは画像形成装置により選択され印刷動作が行われた場合、画像形成によりトナーが現像装置から消費され、サブホッパ内から必要分のトナー(キャリアも含む)が現像装置に供給される。
それに伴いサブホッパ内から消費されたトナー(キャリアも含む)がモーノポンプの駆動によりトナーボトルから供給される。その際のモーノポンプの駆動ON時間をカウントし、累積時間Nを把握する。
モーノポンプの駆動ON累積時間Nが、予め決めておいた所定の補給累積時間ｎ以上となった場合には、一旦画像形成動作を停止し、減速モードより速く現像装置の搬送スクリュおよび現像ローラを駆動し現像剤の排出動作を行う。ここでは、標準速モードに切り替えて排出を行う。

その際、他色のプロセスカートリッジにおけるモーノポンプの駆動ON累積時間Nがｎ／２以上であった場合には、同時に該色の現像剤の排出動作を上記と同様に行う。
ここで図５にモーノポンプでの補給量と、サブホッパでの補給量との差を示す。サブホッパは前述したようにサブホッパ内にトナー（キャリア）を貯蓄し螺旋状の補給搬送スクリュ２８ａ１の駆動によりトナー（キャリア）を現像装置に補給する。
図５に示すように、画像印字密度によってサブホッパからの補給されるトナー（キャリア）量のバラツキは大きく、モーノポンプ２９からの補給量はバラツキが小さい。

これは現像装置に直結されたサブホッパ内のトナー（キャリア）の状態が変わり易いためであり、画像印字密度が高いと随時サブホッパの補給搬送スクリュが駆動しトナー（キャリア）の流動性が高くなることで補給量が多くなる。
それに対して、モーノポンプでは補給量が多いため（搬送能力が高いため）サブホッパと比べて駆動動作が間欠となり、また吸引圧によりモーノポンプのステータとロータとの空間にトナー（キャリア）を吸い込み供給するため補給量のバラツキが小さくなる。
そのため、モーノポンプの駆動ON時間を計測し、累積時間Ｎから剤排出動作を行う判断とすることで現像装置内の現像剤量を精度良く制御することができる。
また、他色のプロセスカートリッジにおけるモーノポンプの駆動ON累積時間Nがｎ／２以上であった場合には、該他色のユニットにおいても同時に現像剤の排出動作を行うことでユーザの待ち時間を短縮することができる。

例えば、ある色の現像装置で駆動ON累積時間Nがｎ以上となった状態で、他色の駆動ON累積時間Nがｎ／２以上であった場合、ある色の現像装置のみ剤排出動作を行った後、減速モードで印刷していると、続いて所定の補給累積時間ｎに近づいていた他色の剤排出動作が実行されることとなり、ユーザの待ち時間が生じる。
全色で剤排出動作を行うことで現像装置内の現像剤量を安定にすることができるが、現像装置内で現像剤への負荷が生じるため、剤排出動作を実行する条件は駆動ON累積時間Nがｎ／２以上が好ましい。

続いて、標準速モードで動作を行った場合であるが、標準速モードでの現像装置駆動時間をカウントし、その現像装置駆動時間（累積時間）から減速モード時のモーノポンプ駆動ON累積時間Nの減算を行い、モーノポンプの駆動ON累積時間Nを保存しておく。
例えば、減速モード時のモーノポンプ駆動ON累積時間N、標準速モードでの現像機駆動時間Mとすると、Mに係数KをかけてNから減算を行う。係数Kは標準速モードで時間当たりに現像剤が排出される量をモーノポンプ駆動ON時間に換算したものである。
このようにすることで、減速モードから一時的に標準速モードで駆動し、また減速モードで印刷を行った場合に、最初の減速モードでのモーノポンプの駆動ON累積時間Nから標準速モードで現像剤が排出された分をモーノポンプの駆動ON累積時間Nから減算し、適切に現像剤排出動作を行うことができる。

本実施形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的には、現像装置２３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。
また、上記実施形態においては、撹拌搬送部材と現像剤担持体の回転速度を、減速モードと標準速モードの２段階としたが、３段階以上とし、減速モードよりも速いモードで剤排出がなされる構成としてもよい。

Ｇ 現像剤
２０ プロセスカートリッジ
２１ 像担持体
２３ 現像装置
２３ａ１、２３ａ２ 現像剤担持体
２３ｂ１、２３ｂ２ 攪拌搬送部材
２３ｄ１ 排出口
２８ 第一補給装置
２９ 第二補給装置

特開２００９−６３８７１号公報 特開２００２−３６５９００号公報 特開２００８−２４９７６９号公報

Claims (7)

1. キャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、前記攪拌搬送部材から前記現像剤を供給され像担持体にまで現像剤を搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、
   前記現像装置にトナーおよびキャリアを供給する第一補給装置としてのサブホッパと、
   トナーおよびキャリアを貯蔵する貯蔵室から前記第一補給装置にトナーおよびキャリアを供給する第二補給装置としてのモーノポンプと、
   を備え、
   前記現像装置には所定の現像剤量以上になると現像剤を排出する排出口が設けられており、
   少なくとも、前記攪拌搬送部材が標準の回転数で回転し前記像担持体に画像を形成する標準速モードと、前記攪拌搬送部材が標準の回転数よりも遅く回転し前記像担持体に画像を形成する減速モードとを有し、
   前記減速モードよりも前記攪拌搬送部材の回転数が速いときに前記現像剤が前記排出口から排出される画像形成装置において、
   前記サブホッパから現像装置に、補給搬送スクリュにより現像剤を供給すること、及び現像剤を貯蔵する貯蔵室からサブホッパにモーノポンプにより現像剤を補給すること、
   前記減速モードにおいて前記第二補給装置の駆動時間を計測して累積カウントし、該累積時間が所定の補給累積時間以上になった場合、前記減速モードよりも速く前記攪拌搬送部材を所定時間回転させる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. キャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、前記攪拌搬送部材から前記現像剤を供給され像担持体にまで現像剤を搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、
   前記現像装置にトナーおよびキャリアを供給する第一補給装置と、
   トナーおよびキャリアを貯蔵する貯蔵室から前記第一補給装置にトナーおよびキャリアを供給する第二補給装置と、
   を備え、
   前記第二補給装置の現像剤の供給能力の方が、前記第一補給装置の現像剤供給能力よりも高く設定されており、
   前記現像装置には所定の現像剤量以上になると現像剤を排出する排出口が設けられており、
   少なくとも、前記攪拌搬送部材が標準の回転数で回転し前記像担持体に画像を形成する標準速モードと、前記攪拌搬送部材が標準の回転数よりも遅く回転し前記像担持体に画像を形成する減速モードとを有し、
   前記減速モードよりも前記攪拌搬送部材の回転数が速いときに前記現像剤が前記排出口から排出される画像形成装置において、
   前記減速モードにおいて前記第二補給装置の駆動時間を計測して累積カウントし、該累積時間が所定の補給累積時間以上になった場合、前記減速モードよりも速く前記攪拌搬送部材を所定時間回転させる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   標準速モードのときに前記現像剤が前記排出口から排出されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記第二補給装置は前記貯蔵室からトナーおよびキャリアを移送する手段としてステータとロータとからなるモーノポンプを有し、前記モーノポンプにより前記貯蔵室から前記第一補給装置にトナーおよびキャリアを供給することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体が複数配置され、各像担持体に対して個別に前記現像装置、第一補給装置、第二補給装置が設けられて複数のユニットが構成され、
   前記減速モードで一つの色のユニットの前記第二補給装置の駆動時間が所定の補給累積時間以上となったとき、他色のユニットの前記第二補給装置の駆動時間が所定の補給累積時間の半分以上である場合には、同時に前記減速モードよりも速く前記他色のユニットの前記攪拌搬送部材を所定時間回転させて現像剤を排出することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   標準速モードでの前記攪拌搬送部材の駆動時間を計測して累積カウントし、標準速モードでの駆動累積時間を減速モードでの補給累積時間に換算して減速モードでの補給累積時間から減算することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記現像装置と前記像担持体とを一体に備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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