補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置
【課題】二成分現像剤を用いる現像装置に装着される補給用カートリッジ容器内での長手方向のキャリア比率が均一化される補給用カートリッジ容器を提供する。
【解決手段】トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持される。
【解決手段】トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置の現像装置に装着される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置に関する。本発明は、特に、新規の現像剤を少しずつ供給するとともに劣化した現像剤を少しずつ排出するというトリクル方式の現像装置に装着される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像方式として、現像剤の主成分としてトナーを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナー及びキャリアを用いる二成分現像方式と、が知られている。
【０００３】
トナー及びキャリアを用いた二成分現像方式は、トナーとキャリアとを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電させるため、一成分現像剤を用いた一成分現像方式よりも、トナーの受けるストレスが少ないという特徴を有している。キャリアの表面積はトナーよりも大きいことから、トナーがキャリア表面に付着することによってキャリアが汚れることも少ない。しかしながら、長期間の使用により、キャリア表面に付着した汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が次第に低下する。その結果、かぶりやトナー飛散の問題が発生する。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことも考えられるが、これは現像装置の大型化を招くために望ましくない。
【０００４】
二成分現像剤に係る上記問題を解消するため、特許文献１には、新規の現像剤を少しずつ現像装置内に補給するとともに、帯電性能の劣化した現像剤を少しずつ現像装置から排出することによって、劣化キャリアの増加を抑制するといういわゆるトリクル方式の現像装置が開示されている。この現像装置は、現像剤の嵩変動を利用して、余剰となった劣化現像剤を排出して現像装置内の現像剤の嵩レベルを大略一定に保つ構成である。このトリクル方式の現像装置によれば、現像装置内の劣化キャリアが少しずつ新規キャリアに置換され、現像装置内のキャリアの帯電性能を大略一定に保つことが可能となる。
【０００５】
トリクル方式の現像装置では、現像装置内の現像剤を排出しながら現像剤を補給することを行っているから、補給される現像剤としては、一定の割合で均一に混合されたものが供給されることが要求される。補給される現像剤が不均一であるということは、所定のトナー濃度よりもトナーリッチな現像剤あるいはキャリアリッチな現像剤が現像装置に供給されることを意味する。所定のトナー濃度よりもトナーリッチな現像剤が補給される場合、現像槽内のトナー濃度が上昇し、地肌かぶりやトナー飛散が発生するという問題がある。また、所定のトナー濃度よりもキャリアリッチな現像剤が補給される場合、ほとんど劣化していない新品に近いキャリアが現像槽から排出されてしまうという問題がある。
【０００６】
また、トナー補給用カートリッジ容器とキャリア補給用カートリッジ容器とを別々に設けて、トナー及びキャリアの各必要補給量を現像槽に別々に投入する方法も提案されている。しかしながら、このような構成では、二つのカートリッジ容器を必要とし、トナー及びキャリアの各補給量を制御することを必要とするので、装置が大型化・高コスト化するという問題がある。
【０００７】
さらにまた、特許文献２には、粉体ポンプの吸引作用によって、補給用現像剤の収納容器が漸次その容積を減容していくことで、収納容器内での攪拌作用を抑制する現像剤収納容器及び画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された技術には、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、特許文献２の現像剤収納容器においては、現像剤収納容器の容積に対して所定比率の空隙が残存するようにして現像剤が充填される。また、現像剤の充填工程においては、現像剤収納容器内の空気を逃がしたり、少量の現像剤を追加的に充填したりすることにより、キャリアの沈み込み（すなわち、収納容器内でのキャリア比率の不均一化）が起こりにくい空隙量に調整される。しかしながら、特許文献２に開示された現像剤の充填方法を実現するためには、複雑な工程や大掛かりな製造設備を必要とする問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、二成分現像剤を用いる現像装置に装着される補給用カートリッジ容器内での長手方向のキャリア比率が均一化される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【００１１】
前記技術的課題を解決するために、本発明によれば、
トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、
補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、
補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持されることを特徴とする補給用カートリッジ容器が提供される。
【００１２】
上記補給用カートリッジ容器によれば、キャリア保持部材の磁気吸着力により、補給用カートリッジ容器内のキャリアは、補給用カートリッジ容器の内壁面上であり且つ補給用現像剤の液面よりも上方位置において、キャリア層として一時的に保持されている。長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力により、当該キャリア層は、長手方向に対して大略同じ量で保持されている。また、トナーは、補給用カートリッジ容器内の下側にトナー層として留まっている。すなわち、補給用カートリッジ容器内では、上方に集められたキャリア層と、下方に集められたトナー層とに分離している。
【００１３】
このような二層分離状態において、例えば、キャリア保持部材を補給用カートリッジ容器の長手方向に素早く移動させると、キャリアに作用していた磁気吸着力が弱められるために、キャリア層が補給用カートリッジ容器の内壁面から離脱して、トナー層の上に落下する。このとき、長手方向に大略同じ量で保持されていたキャリア層は、トナー層の上に長手方向に順次落下して、キャリア層の長手方向の量の均一さが維持される。したがって、下方のトナー層の長手方向の量も大略同じであるように構成しておけば、キャリア層の落下によってキャリア層とトナー層とが一体化された補給用現像剤の長手方向のキャリア比率は均一になる。
【００１４】
キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に直交する長手直交方向に移動させることにより、キャリア層を補給用カートリッジ容器の内壁面から離脱させることも可能であるが、長手直交方向に移動させるための移動スペースを別途に確保しなければならない。これに対して、キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に着脱自在に構成されていることが好適である。すなわち、補給用カートリッジ容器を現像装置に対して長手方向に沿って装着するように通常構成されているので、上記のような移動スペースを確保する必要がなくなる。
【００１５】
磁気吸着力を提供するキャリア保持部材として様々なものが使用可能である。キャリア保持部材として、長手方向に延在する板状体や棒状体等を容易に製造することができる磁性体である。例えば、フェライト系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等のように燒結によって製造される燒結磁石や、フェライト系磁石粉やＳｍ−Ｃｏ系磁石粉やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉等の磁石粉末と、ナイロン系樹脂やゴム等のバインダとを混合して成形したボンド磁石である。キャリア保持部材として、成形や製造の自由度の高いボンド磁石が好ましい。
【００１６】
ボンド磁石の表面及び裏面に対してS極、N極が交互に並ぶ多極着磁を施す両面多極着磁も使用可能であるが、Ｎ極とＳ極が表面及び裏面にきれいに並びにくいという問題がある。ボンド磁石の表面又は裏面の一方だけにS極とN極が交互に並ぶ片面多極着磁の方が、製造が容易である。したがって、ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器に対面する側が着磁している片面多極着磁体である。
【００１７】
上述した現像槽内現像剤を現像槽へ補給する補給用カートリッジ容器は、
トナー及びキャリアを含む現像槽内現像剤を現像槽内で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
該攪拌部材に隣接配置されて、攪拌された現像槽内現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、を備える現像装置に装着して使用される。
【００１８】
現像装置は、現像槽に設けられて、現像槽内の現像槽内現像剤の量が所定量を上回ったときに、上回った現像槽内現像剤を現像槽外に排出する排出機構をさらに備えるいわゆるトリクル方式のものである。トリクル方式の排出機構を有する現像装置では、現像槽内現像剤が現像槽外に少しずつ排出される一方で補給用現像剤により現像剤が少しずつ補給される。補給用現像剤のトナー濃度がばらついていると現像槽内のトナー濃度がばらつくために、補給用現像剤のトナー濃度が均一であることが要求される。
【００１９】
キャリア保持部材を移動させてキャリア層をトナー層の上に落下させるが、いくらキャリア層の厚みが長手方向に均一であってもトナー層の長手方向の分布量が偏在していると補給用現像剤における長手方向のキャリア濃度分布の均一性が損なわれる。そこで、キャリア層を落下させる前に補給用カートリッジ容器を予備回転させて補給用カートリッジ容器内のトナー層の液面がフラットであることが好ましい。このような液面のフラット化を自動的に実行するために、補給用カートリッジ容器は、その内部に螺旋状の溝が形成された大略円筒体であり、駆動装置によって回転駆動されるように構成されている。
【００２０】
上述した現像装置は、周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体を備えるこ画像形成装置に組み込んで使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置１及び現像装置３４では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００２２】
図１乃至３を参照しながら、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明する。
【００２３】
〔画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置１の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電装置２６、露光装置２８、現像装置３４、転写装置３６、およびクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。
【００２４】
帯電装置２６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８は、帯電された感光体１２の外周面に向けて、画像光３０を出射する。露光装置２８を通過した感光体１２の外周面には、画像光３０が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分とからなる静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像装置３４は、後述する現像槽内現像剤３を用いて静電潜像を可視像化する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写装置３６は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどの用紙３８に転写する。図１に示した実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして図示されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニング装置４０は、転写装置３６で用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして図示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００２５】
このような構成を備えた画像形成装置１が画像形成を行うとき、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて例えば反時計周り方向に回転する。このとき、帯電装置２６を通過する感光体１２の外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体１２の外周部分は、露光装置２８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像装置３４のところまで搬送され、現像装置３４によって可視像化される。可視像化されたトナー像は、感光体１２の回転と共に転写装置３６のところまで搬送され、転写装置３６により用紙３８に転写される。トナー像が転写された用紙３８は定着装置２０のところまで搬送され、用紙３８にトナー像が固定される。転写装置３６を通過した感光体１２の外周部分はクリーニング装置４０のところまで搬送され、用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存するトナーが感光体１２から掻き取られる。
【００２６】
〔現像装置〕
現像装置３４は、非磁性トナー（以下、単にトナーという。）及び磁性キャリア（以下、単にキャリアという。）を含む２成分現像剤と、種々の部材を収容する現像槽６６と、を備えている。現像槽６６は感光体１２に向けて開放された開口部を備えており、この開口部の近傍に形成された空間に現像ローラ４８が設けられている。現像剤担持体としての現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップを介して、回転可能に枢支されている。
【００２７】
現像ローラ４８は、回転不能に固定された磁石体４８ａと、磁石体４８ａの周囲を回転可能に支持された円筒状のスリーブ４８ｂ（第一の回転円筒体）と、を有するいわゆるマグネットローラである。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの上方には、現像槽６６に固定され、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの中心軸と平行に延在する規制板６２が、所定の規制ギャップ６３を介して対向配置されている。現像ローラ４８の内側にある磁石体４８ａは、スリーブ４８ｂの回転方向に沿って、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ１という５個の磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、感光体１２と対向するように配置されている。スリーブ４８ｂの上の現像剤を剥離させるための反発磁界を発生させる同極のＮ２及びＮ３は、現像槽６６の内部に対向配置されている。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは、感光体１の回転方向と逆向きに（カウンター方向に）回転する。
【００２８】
図２は、現像装置３４を上から見た模式的断面図である。図２に示すように、現像ローラ４８の背後には、現像剤攪拌搬送室６７が形成されている。現像剤攪拌搬送室６７は、現像ローラ４８の近傍に形成された第二搬送路７０と現像ローラ４８から離れた第一搬送路６８と、第一搬送路６８及び第二搬送路７０を間仕切る隔壁７６と、を有する。第一搬送路６８の搬送方向の上流側の上方には、現像剤補給タンク８０が配設されていて、補給口８２を介して第一搬送路６８と連通している。現像剤補給タンク８０には、トナーを主成分としてキャリアを含有する補給用現像剤２が充填されている。補給用現像剤２として、トナーとキャリアとを別々に補給してもよい。補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは５乃至４０重量％であり、より好ましくは１０乃至３０重量％である。また、第二搬送路７０の搬送方向の下流側の下方には、現像剤回収タンク９０が配設されていて、回収口９２を介して第二搬送路７０と連通している。
【００２９】
現像剤補給タンク８０の底部には、制御部１００によって駆動制御される現像剤供給ローラが配置されている。現像剤供給ローラが回転駆動されることによって、その駆動時間に応じた量の新規の補給用現像剤２が、流下して、現像槽６６の第一搬送路６８に供給される。
【００３０】
第一搬送路６８には、現像槽内現像剤３を攪拌しながら搬送する攪拌部材である第一スクリュー７２が回転可能に枢支されている。第二搬送路７０には、第一搬送路６８からの現像槽内現像剤３を攪拌しながら現像ローラ４８に搬送する第二スクリュー７４が回転可能に枢支されている。この場合、第一搬送路６８と第二搬送路７０との両端部に位置する隔壁７６の上部が切り欠かれることによって連絡通路が形成されている。第一搬送路６８の搬送方向の下流側端部に到達した現像槽内現像剤３が連絡通路を介して第二搬送路７０へ送り込まれ、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部に到達した現像槽内現像剤３が連絡通路を介して第一搬送路６８に送り込まれる。その結果、図２の矢印方向にしたがって、現像槽内現像剤３が現像剤攪拌搬送室内を循環する。
【００３１】
第一スクリュー７２及び第二スクリュー７４は、回転シャフトに所定のピッチで螺旋状の羽根が固定されたスパイラルスクリューである。第二スクリュー７４は、図２の右側（下流側）に延在して、回収口９２の上まで延在している。
【００３２】
第二スクリュー７４は、シャフト部７４ａと、正羽根部７４ｂと、正羽根部７４ｂに隣接した逆羽根部７７と、逆羽根部７７に隣接した排出スクリュー部７９と、を有し、ステンレス等の金属材料やＰＣやＡＢＳ等の樹脂材料からなる高剛性材料から作製されている。
【００３３】
シャフト部７４ａは、搬送方向（図２においては右向きの矢印）の上流側端部（図２の左端部）から下流側端部（図２の右端部）まで搬送向に延在する円柱形状の棒状体である。
【００３４】
第二搬送路７０に配設される正羽根部７４ｂは、現像槽内現像剤３を搬送方向の順方向（以下、搬送方向の順方向とは、第二搬送路７０における搬送方向のことを言う。）に搬送するように構成された螺旋状の正羽根である。正羽根部７４ｂは、搬送方向の上流側端部（図２の左端部）から下流側の連絡通路の手前まで軸方向に延在している。
【００３５】
第二搬送路７０から第一搬送路６８に向かう連絡通路及び第一搬送路６８の下流側側端部に対応する位置に配設される逆羽根部７７は、現像槽内現像剤３を搬送方向の逆方向（以下、搬送方向の逆方向とは、第二搬送路７０における搬送方向と逆方向のことを言う。）に搬送するように構成された螺旋状の逆羽根である。
【００３６】
また、第二スクリュー７４の正羽根部７４ｂのピッチは、排出スクリュー部７９の正羽根部７９ｂのピッチと比べて大きくなっている。さらに、正羽根部７４ｂにより搬送方向の順方向に現像槽内現像剤３を搬送するのに対して、現像槽内現像剤３を逆方向に搬送する逆羽根部７７が設けられている。したがって、第二スクリュー７４が回転すると、第二スクリュー７４の搬送方向の下流側端部（右端部）での現像槽内現像剤３の高さが他の部分に比べて高くなる。すなわち、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）において、現像槽内現像剤３の盛り上がりが形成される。
【００３７】
ここで、現像装置３４は、いわゆるトリクル方式を採用したものであるから、余剰の現像槽内現像剤３を流出させるための流出口７５を有している。すなわち、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に位置する側壁の上部が部分的に切り欠かれた切欠７５を設けることによって、流出口７５が形成されている。第二スクリュー７４によって搬送される現像剤は、通常の状態では逆羽根部７７の排出阻止力によってせき止められることにより、図２の実線矢印のように、第二搬送路７０から第一搬送路６８へと搬送される。現像槽内における現像槽内現像剤３が増えて現像槽６６内の液面が上昇すると、逆羽根部７７のせき止め作用に抗して側壁の上部に設けられた流出口７５を現像槽内現像剤３が乗り越えて、隣接する回収室に溢出する。回収室に溢出した余剰の現像槽内現像剤３は、排出スクリュー部７９により回収口９２まで搬送され、回収口９２を介して現像剤回収タンク９０に回収（廃棄）される。
【００３８】
現像剤攪拌搬送室６７には、現像剤攪拌搬送室６７内での現トナー濃度を検出するトナー濃度検出センサ７８が設けられている。トナー濃度検出センサ７８は、例えば、コイルのインダクタンスの変化から、現像剤攪拌搬送室６７内を搬送される現像槽内現像剤３の透磁率を検出する。トナー濃度検出センサ７８により検出された透磁率から、現像槽内現像剤３に対するトナーの比率が求められる。例えば、現像槽内現像剤３に含まれるキャリア量が少ない場合は、トナー比率が高いと検出される。一方、現像槽内現像剤３に含まれるキャリア量が多い場合は、トナー比率が低いと検出される。そして、このトナー濃度検出センサ７８から出力された電圧信号は、制御部１００に入力され、この検出信号に基づいて、必要な補給量が算出されるとともに、補給用カートリッジ容器１１０に充填された補給用現像剤２が現像剤補給タンク８０にいったん貯蔵されたあと、現像剤補給タンク８０の現像剤補給ローラが駆動され、所定量の補給用現像剤２が現像槽６６内に補給される。
【００３９】
現像装置３４において、印字動作により、現像槽内現像剤３のトナー濃度が低下すると、トナーと少量のキャリアとを含有する補給用現像剤２が現像剤補給タンク８０から補給される。補給用現像剤２の補給量は、トナー濃度検出センサ７８によって検出された現像槽内現像剤３の現トナー濃度と、画像形成時の印字率（ドットカウンタ）と、現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比と、に基づいて決定される。現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比は、現像装置３４内でのキャリアの劣化を抑制するとともに、コストアップを招かない程度に調整される。トナーの補給動作に伴って、キャリアが少しずつ供給される。
【００４０】
補給された補給用現像剤２は、すでに存在する現像槽内現像剤３と混合・攪拌されながら、上記現像剤攪拌搬送室６７の第一搬送路６８及び第二搬送路７０に沿って搬送される。基本的には、トナーは感光体１２で消費されるのに対して、キャリアは現像装置３４内に蓄積されるが、キャリアの帯電性能は次第に低下する。補給用現像剤２にはトナーよりも嵩高いキャリアが少量含まれているので、補給用現像剤２の補給に伴って、現像装置３４内での現像槽内現像剤３の量が徐々に増加する。そして、嵩の増えた現像槽内現像剤３が現像剤攪拌搬送室６７を循環する。現像剤攪拌搬送室６７を循環しきれない余剰の現像槽内現像剤３は、逆羽根部７７を乗り越えて、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に設けられた流出口７５から流出して、回収口９２を介して現像剤回収タンク９０に回収される。
【００４１】
図３は、画像形成装置１の現像装置３４に係る制御ブロック図を示している。
【００４２】
制御手段としての制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６等から構成される。ＲＯＭ１０４内に格納されている各種処理プログラムやテーブルに従って、ＣＰＵ１０２は画像形成装置１での各種動作を集中的に制御する。ＲＯＭ１０４には、例えば、トナー濃度検出センサ７８で検出された電圧から現像槽内現像剤３の現トナー濃度に変換・算出するためのトナー濃度算出テーブルや、現像槽内現像剤３の現トナー濃度と基準トナー濃度との間のトナー濃度差から補給すべき現像剤量を算出するための現像剤補給用テーブルが格納されている。
【００４３】
制御部１００のＣＰＵ１０２には、画像形成に係る種々の装置やデバイスやセンサが接続されている。すなわち、現像装置３４や現像剤補給タンク８０やカウンタ１０８等が制御部１００のＣＰＵ１０２に接続されている。現像装置３４を構成する現像剤攪拌部材７２，７４、トナー濃度検出センサ７８、現像ローラ４８、補給用カートリッジ容器１１０の動作が、それぞれ、制御部１００のＣＰＵ１０２によって制御される。すなわち、ＣＰＵ１０２は、現像動作や補給動作や画像形成動作やスキャナ（画像読取部）のスキャン動作や補給用カートリッジ容器１１０の容器本体１１２の回転駆動等を制御する制御手段としての機能を有している。
【００４４】
また、ＲＡＭ１０６には、制御部１００により実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するためのワークエリアが形成されている。
【００４５】
そして、上述したセンサやデバイスから得られた各種情報、すなわち、現像槽６６内のトナー濃度や、印刷出力枚数や、現像ローラ４８の回転数や、補給用カートリッジ容器１１０内での補給用現像剤２に対するキャリアの比率や、画像濃度や、画像形成時の印字率（画像情報）等は、ＲＡＭ１０６に一時的に記憶されている。
【００４６】
〔現像剤〕
２成分現像剤は、トナーと、トナーを帯電させるためのキャリアと、を含んでいる。本発明においては、画像形成装置１において従来から一般的に使用されている公知のトナーが使用可能である。トナーの粒径は、例えば約３乃至１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナーや、荷電制御剤や離型剤を含有するトナーや、表面に添加剤を保持するトナーも使用可能である。
【００４７】
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造される。
【００４８】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０乃至１６０℃の範囲であり、ガラス転移点が約５０乃至７５℃の範囲であることが好ましい。
【００４９】
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２乃至２０重量部であることが好ましい。
【００５０】
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５１】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５２】
さらに、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１乃至５重量部の割合で添加することが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は、９乃至１００ｎｍであることが好ましい。
【００５３】
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５乃至１００μｍであることが好ましい。
【００５４】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００５５】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５６】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０乃至９０重量％の量で添加することが適切である。
【００５７】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００５８】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００５９】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６０】
現像槽内現像剤３のトナー及びキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整される。現像槽内現像剤３のトナー比は、トナー及びキャリアの合計量に対して、好ましくは３乃至２０重量％であり、より好ましくは４乃至１５重量％である。また、現像剤補給タンク８０に充填されている補給用現像剤２は、トナー及び少量のキャリアを含有したものであり、補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは１乃至５０重量％であり、より好ましくは５乃至３０重量％である。
【００６１】
このように構成された現像装置３４の基本動作を説明する。
【００６２】
画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは矢印方向（反時計回り）に回転する。第一スクリュー７２の回転及び第二スクリュー７４の回転により、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像槽内現像剤３は、第一搬送路６８と第二搬送路７０とを循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアとが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。本発明に用いるトナー及びキャリアの帯電性は、このような組み合わせに限定されるものでない。キャリアの外形寸法は、トナーに比べて相当大きい。そのため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００６３】
帯電された現像槽内現像剤３は、第二スクリュー７４によって第二搬送路７０に搬送される過程で現像ローラ４８に供給される。この現像剤は、現像ローラ４８内部の磁石体４８ａの磁力によってスリーブ４８ｂの表面側に保持され、スリーブ４８ｂと共に反時計周り方向に回転移動して、現像ローラ４８に対向して設けられた規制板６２で通過量を規制された後、感光体１２と対向する現像領域へと搬送される。そして、現像領域において、磁石体４８ａの主磁極Ｎ１の磁力によって穂立ち（磁気ブラシ）が形成される。現像領域では、感光体１２上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ４８との間に形成された電界（直流に交流が重畳された電界）がトナーに与える力により、トナーが感光体１２上の静電潜像側へと移動して、この静電潜像が顕像へと現像される。現像領域でトナーを消費した現像剤は、現像槽６６に向けて搬送され、現像槽６６の第二搬送路７０に対向して設けられた磁石体４８ａのＮ３，Ｎ２の反発磁界によって現像ローラ４８上から剥離され、現像槽６６内へと回収される。回収された現像剤は、第二搬送路７０を搬送されている現像槽内現像剤３と混合される。
【００６４】
このような画像形成によって現像槽内現像剤３の中からトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像槽内現像剤３に補給される。そのために、現像装置３４は、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像槽内現像剤３に対するトナーの比を測定するトナー濃度検出センサ７８を備えている。また、第一搬送路６８の上方には現像剤補給タンク８０が設けられている。
【００６５】
上述した現像装置３４の現像剤補給タンク８０に対して、補給用カートリッジ容器１１０が着脱自在に装着されている。図４乃至８を参照しながら、本発明の一実施形態に係る補給用カートリッジ容器１１０及びその使用形態について説明する。
【００６６】
補給用カートリッジ容器１１０は、補給用現像剤２が充填される容器本体１１２と、容器本体１１２の開口部を閉止するキャップ１１４とから構成されている。
【００６７】
容器本体１１２は、大略円筒形状をした樹脂製容器であり、現像装置３４の装着穴１３０において回転可能に支持されるように構成されている。容器本体１１２の内部には螺旋状の送り溝１１６が形成されている。
【００６８】
キャップ１１４は、大略円筒形状をした樹脂製蓋であり、容器本体１１２の開口部側の端部に対して回転可能に嵌合する。キャップ１１４の下側面には、補給用現像剤２を現像装置３４の現像剤補給タンク８０に補給するための排出口１１８が配設されている。排出口１１８が下側に位置した状態で、キャップ１１４は現像装置３４の装着穴１３０に取り付けられる。
【００６９】
不図示の回転機構を用いて、補給用現像剤２の充填されている容器本体１１２を正回転させると、螺旋状の送り溝１１６により、補給用現像剤２が容器本体１１２の内部で攪拌されながらキャップ１１４の排出口１１８まで搬送される。
【００７０】
なお、上記のように、容器本体１１２が必ずしも大略円筒形状であり且つ容器本体１１２自身が回転する構成である必要はない。螺旋状の送り溝１１６を配設する代わりに、例えば、長手方向に延在する攪拌・搬送スクリューを補給用カートリッジ容器１１０の内部に配設した構成であってもよい。この場合、補給用カートリッジ容器１１０の下側部分を半円筒形状にしておけば、下側の半円筒部分に溜まっている補給用現像剤２を十分に攪拌しながら排出口１１８まで搬送することができる。
【００７１】
また、本発明を限定しない例として、容器本体１１２の長さが約４０ｃｍ、キャップ１１４の長さが約１０ｃｍ、補給用カートリッジ容器１１０の全長が約５０ｃｍ、補給用カートリッジ容器１１０の外径が約６ｃｍである。
【００７２】
図４乃至７に示すように、容器本体１１２の長手方向の側面には、キャリア保持部材１２０が一時的に取り付けられている（すなわち仮固定されている）。
【００７３】
キャリア保持部材１２０は、キャリアを磁気吸着力によって一時的に保持するキャリア保持部１２２と、キャリア保持部１２２に対して約９０度の角度で折り曲げ可能に連結された把持部１２４と、から構成されている。
【００７４】
キャリア保持部１２２は、容器本体１１２の長手方向に延在する細長い棒形状又は板状形状をした磁性体である。キャリア保持部１２２は、長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有する。容器本体１１２は上記のように例えば長さが約４０ｃｍの長尺物であるから、キャリア保持部１２２も少なくとも約４０ｃｍの長尺形状をしている。このような長尺の棒形状又は板状形状をした磁性体としては、例えば、フェライト系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等のように燒結によって製造される燒結磁石や、フェライト系磁石粉やＳｍ−Ｃｏ系磁石粉やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉等の磁石粉末と、ナイロン系樹脂やゴム等のバインダとを混合して成形したボンド磁石が使用可能である。キャリア保持部１２２として、コスト面や製造の容易さの面から、ボンド磁石が好ましい。
【００７５】
上述した本発明を限定しない例として例示した補給用カートリッジ容器１１０に対して、本発明を限定しない例として、４００ｇ程度の補給用現像剤２が収容される。キャリア比率を１５％程度とすると、６０ｇ程度のキャリア及び３４０ｇ程度のトナーが補給用カートリッジ容器１１０に収容される。
【００７６】
充填されるキャリアの重量に応じて、キャリア保持部１２２としてどの程度の磁気吸着力を有する磁石を用いるかが決定されるが、１００ｇや２００ｇ程度のキャリアを磁気吸着するのであれば、ボンド磁石で十分である。補給用現像剤２に含まれるほとんど全てのキャリアが、キャリア保持部１２２の磁気吸着力によってキャリア層２ｂとして容器本体１１２の内壁面上に一時的に保持される。
【００７７】
ボンド磁石の表面及び裏面に対してS極、N極が交互に並ぶ多極着磁を施す両面多極着磁も使用可能であるが、Ｎ極とＳ極が表面及び裏面にきれいに並びにくいという問題がある。ボンド磁石の表面又は裏面の一方だけにS極とN極が交互に並ぶ片面多極着磁の方が、製造が容易である。したがって、ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器１１０に対面する側が着磁している片面多極着磁体であることが好適である。
【００７８】
なお、把持部１２４は、現像装置３４の装着穴１３０に装着された補給用カートリッジ容器１１０を外方に引き出すための把持手段として機能するとともに、補給用カートリッジ容器１１０を立設させたときに補強的に支持する支持脚として機能するが、キャリア保持部材１２０における必須の構成要素ではない。
【００７９】
キャリア保持部材１２０は、補給用カートリッジ容器１１０に収容された補給用現像剤２の液面よりも上方位置において、容器本体１１２の長手方向の外壁面に対して密着状態で仮固定されている。補給用カートリッジ容器１１０への補給用現像剤２の充填後から現像装置３４への補給用カートリッジ容器１１０の装着前までの間はキャリア保持部材１２０の位置ズレが起こらないものの、現像装置３４への補給用カートリッジ容器１１０の装着後は容易に取り外すことのできるように、以下に示すような種々の方法で、キャリア保持部材１２０は容器本体１１２の長手方向の外壁面に仮固定される。
【００８０】
例えば、キャリア保持部材１２０と容器本体１１２の外壁面との間に、着脱可能な粘着性を有する両面テープや粘着剤のような粘着物を介在させることができる。あるいは、キャリア保持部材１２０の密着している容器本体１１２を樹脂製結束バンドやゴムバンド等で束ねてもよい。
【００８１】
次に、補給用カートリッジ容器１１０の使用形態について説明する。
【００８２】
上述した仮固定方法の少なくとも一つを用いることにより、キャリア保持部材１２０を容器本体１１２の外壁面に一体的に密着固定する。キャップ１１４を外した後に容器本体１１２を立設させ、把持部１２４を折り曲げることにより把持部１２４を支持脚として使用する。まず、補給用現像剤２の一部として、所定量のキャリアが、容器本体１１２の開口部から充填され、充填された全てのキャリアは、キャリア層２ｂとして、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着される。その後、補給用現像剤２の残部として、所定量のトナーが、容器本体１１２の開口部から充填される。そして、キャップ１１４により、キャリア及びトナーの充填された容器本体１１２の開口部が閉止される。補給用現像剤２の充填を終えると、図４に示すように、容器本体１１２内の補給用現像剤２は、容器本体１１２の下部に溜まったトナー層２ａと、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着されたキャリア層２ｂと、に分離されている。このとき、キャリア保持部１２２が長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するので、キャリア層２ｂは長手方向に大略同じ厚みで保持されている。そして、補給用現像剤２の充填された補給用カートリッジ容器１１０は、このような状態で梱包されるとともに使用者のもとに出荷される。あるいは、まずキャリアを充填したあとにトナーを充填するという別々充填方法の代わりに、キャリアがトナーに対して所定割合で混合された所定量の補給用現像剤２を容器本体１１２に充填する方法であってもよい。この場合も、充填時や運搬時での補給用カートリッジ容器１１０の攪拌作用により、図４に示すように、容器本体１１２内の補給用現像剤２は、容器本体１１２の下部に溜まったトナー層２ａと、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着されたキャリア層２ｂと、に分離される。
【００８３】
上記形態で梱包されたキャリア保持部材１２０付きの補給用カートリッジ容器１１０は使用者のもとで適宜開梱されるが、補給用カートリッジ容器１１０は、極端な場合、図５に示すように、トナー層２ａの分布量が長手方向にばらついている（図５に示した場合では、トナー層２ａが底面側に片寄って分布している）ことがある。このような状態で、キャリア保持部材１２０を容器本体１１２から引き離しても、補給用現像剤２における長手方向のキャリア比率が均一になることはない。
【００８４】
そこで、分布量が長手方向にばらついているトナー層２ａの液面をフラット化するための液面フラット化操作が行われる。
【００８５】
現像装置３４には、キャリア保持部材１２０付きの補給用カートリッジ容器１１０を受け入れる装着穴１３０が設けられている。すなわち、図７の模式的断面図に示すように、装着穴１３０は、大略円筒状の補給用カートリッジ容器１１０を受け入れる断面が丸穴の容器本体収容部１３２と、角板状のキャリア保持部材１２０を受け入れる断面が角穴のキャリア保持部材収容部１３４と、を備えている。装着穴１３０のキャリア保持部材収容部１３４は、補給用カートリッジ容器１１０の装着時の位置決めを行う際のガイド穴として機能している。
【００８６】
現像装置３４の装着穴１３０は、補給用カートリッジ容器１１０の装着を検出するセンサを備えている。そして、現像装置３４は、補給用カートリッジ容器１１０の装着を当該センサにより検出したあとに、容器本体１１２を正方向又は逆方向に自動的に回転駆動する駆動装置を備えている。
【００８７】
トナー層２ａの液面をフラット化するために、駆動装置を用いて容器本体１１２を予備回転させることが行われる。
【００８８】
キャリア保持部材１２０による仮固定方法として粘着物を介在させる方法を採用した場合、容器本体１１２を回転させたとき、キャリア保持部材収容部１３４に受け入れられたキャリア保持部材１２０はその収容状態をそのまま維持するが、容器本体収容部１３２に受け入れられた容器本体１１２は回転しようとするので、粘着力が回転力に負けて、キャリア保持部材１２０と容器本体１１２との間に介在する粘着物が引き剥がされてしまう。したがって、粘着物の剥離後は、容器本体１１２は容器本体収容部１３２内で自由に回転することができる。
【００８９】
また、キャリア保持部材１２０による仮固定方法として樹脂製結束バンドやゴムバンド等で束ねる方法を採用した場合、装着時又は回転時にそれらを切断するための切断刃物や熱的熔断手段等が装着穴１３０内で設けられている。また、切断された樹脂製結束バンドやゴムバンド等を回収するための回収部が容器本体収容部１３２の下部に設けられている。したがって、樹脂製結束バンドやゴムバンド等の切断後は、容器本体１１２は容器本体収容部１３２内で自由に回転することができる。
【００９０】
容器本体１１２を正方向に回転させると、例えば容器本体１１２の底面側に片寄って分布しているトナー層２ａがキャップ１１４の側に搬送され、容器本体１１２の底面側に偏在していたトナー層２ａの山が崩れる。そして、容器本体１１２を逆方向に回転させると、キャップ１１４の側に片寄って分布しているトナー層２ａが容器本体１１２の底面側に搬送される。このような正方向の回転と逆方向の回転とを交互に繰り返すことにより、図６に示すように、長手方向にばらついていたトナー層２ａの液面がフラット化される。
【００９１】
トナー層２ａの液面がフラット化された状態で、使用者がキャリア保持部材１２０の把持部１２４を長手方向の外側に引っ張って、容器本体１１２からキャリア保持部材１２０を長手方向に離脱させると、キャリアに作用していた磁気吸着力が弱められるために、図８に示すように、容器本体１１２の上部において長手方向に大略同じ厚みで保持されていたキャリア層２ｂは、フラット化されたトナー層２ａの上に順次落下する。
【００９２】
長手方向に大略同じ厚みを持ったキャリア層２ｂが、フラット化されたトナー層２ａの上に落下することで、補給用現像剤２は、容器本体１１２の長手方向に対して大略均一なキャリア比率を有することができる。容器本体１１２の正方向の回転により、大略均一なキャリア比率を持った補給用現像剤２が、現像剤補給タンク８０を介して現像槽６６に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の現像装置を上から見た模式的断面図である。
【図３】図２に示した画像形成装置の現像装置に係るブロック図である。
【図４】本発明の補給用カートリッジ容器を縦にしたときの図である。
【図５】図４に示した補給用カートリッジ容器を横にしたときの図である。
【図６】本発明の補給用カートリッジ容器を現像装置に装着したときの模式的断面図である。
【図７】図６に示した補給用カートリッジ容器を横から見たときの図である。
【図８】図６に示した補給用カートリッジ容器からキャリア保持部材を長手方向に離脱させているときの図である。
【符号の説明】
【００９４】
１：画像形成装置
２：補給用現像剤
２ａ：補給用トナー
２ｂ：補給用キャリア
３：現像槽内現像剤
１２：感光体
２０：定着装置
２２：定着ローラ
２６：帯電装置
２８：露光装置
３０：画像光
３４：現像装置
３６：転写装置
３８：用紙
４０：クリーニング装置
４８：現像ローラ（現像剤担持体）
４８ａ：磁石体
４８ｂ：スリーブ
６２：規制板
６３：規制ギャップ
６６：現像槽
６７：現像剤攪拌搬送室
６８：第一搬送路
７０：第二搬送路
７２：第一スクリュー（攪拌部材）
７４：第二スクリュー（攪拌部材）
７４ａ：シャフト部
７４ｂ：正羽根部
７５：切欠（流出口）
７６：隔壁
７７：逆羽根部
７８：トナー濃度検出センサ
７９：排出スクリュー部
８０：現像剤補給タンク
８２：補給口
９０：現像剤回収タンク
９２：回収口
１００：制御部
１０２：中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１０４：読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１０６：読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）
１０８：カウンタ
１１０：補給用カートリッジ容器
１１２：容器本体
１１４：キャップ
１１６：送り溝
１１８：排出口
１２０：キャリア保持部材
１２２：キャリア保持部
１２４：把持部
１３０：装着穴
１３２：容器本体収容部
１３４：キャリア保持部材収容部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置の現像装置に装着される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置に関する。本発明は、特に、新規の現像剤を少しずつ供給するとともに劣化した現像剤を少しずつ排出するというトリクル方式の現像装置に装着される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像方式として、現像剤の主成分としてトナーを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナー及びキャリアを用いる二成分現像方式と、が知られている。
【０００３】
トナー及びキャリアを用いた二成分現像方式は、トナーとキャリアとを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電させるため、一成分現像剤を用いた一成分現像方式よりも、トナーの受けるストレスが少ないという特徴を有している。キャリアの表面積はトナーよりも大きいことから、トナーがキャリア表面に付着することによってキャリアが汚れることも少ない。しかしながら、長期間の使用により、キャリア表面に付着した汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が次第に低下する。その結果、かぶりやトナー飛散の問題が発生する。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことも考えられるが、これは現像装置の大型化を招くために望ましくない。
【０００４】
二成分現像剤に係る上記問題を解消するため、特許文献１には、新規の現像剤を少しずつ現像装置内に補給するとともに、帯電性能の劣化した現像剤を少しずつ現像装置から排出することによって、劣化キャリアの増加を抑制するといういわゆるトリクル方式の現像装置が開示されている。この現像装置は、現像剤の嵩変動を利用して、余剰となった劣化現像剤を排出して現像装置内の現像剤の嵩レベルを大略一定に保つ構成である。このトリクル方式の現像装置によれば、現像装置内の劣化キャリアが少しずつ新規キャリアに置換され、現像装置内のキャリアの帯電性能を大略一定に保つことが可能となる。
【０００５】
トリクル方式の現像装置では、現像装置内の現像剤を排出しながら現像剤を補給することを行っているから、補給される現像剤としては、一定の割合で均一に混合されたものが供給されることが要求される。補給される現像剤が不均一であるということは、所定のトナー濃度よりもトナーリッチな現像剤あるいはキャリアリッチな現像剤が現像装置に供給されることを意味する。所定のトナー濃度よりもトナーリッチな現像剤が補給される場合、現像槽内のトナー濃度が上昇し、地肌かぶりやトナー飛散が発生するという問題がある。また、所定のトナー濃度よりもキャリアリッチな現像剤が補給される場合、ほとんど劣化していない新品に近いキャリアが現像槽から排出されてしまうという問題がある。
【０００６】
また、トナー補給用カートリッジ容器とキャリア補給用カートリッジ容器とを別々に設けて、トナー及びキャリアの各必要補給量を現像槽に別々に投入する方法も提案されている。しかしながら、このような構成では、二つのカートリッジ容器を必要とし、トナー及びキャリアの各補給量を制御することを必要とするので、装置が大型化・高コスト化するという問題がある。
【０００７】
さらにまた、特許文献２には、粉体ポンプの吸引作用によって、補給用現像剤の収納容器が漸次その容積を減容していくことで、収納容器内での攪拌作用を抑制する現像剤収納容器及び画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された技術には、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、特許文献２の現像剤収納容器においては、現像剤収納容器の容積に対して所定比率の空隙が残存するようにして現像剤が充填される。また、現像剤の充填工程においては、現像剤収納容器内の空気を逃がしたり、少量の現像剤を追加的に充填したりすることにより、キャリアの沈み込み（すなわち、収納容器内でのキャリア比率の不均一化）が起こりにくい空隙量に調整される。しかしながら、特許文献２に開示された現像剤の充填方法を実現するためには、複雑な工程や大掛かりな製造設備を必要とする問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、二成分現像剤を用いる現像装置に装着される補給用カートリッジ容器内での長手方向のキャリア比率が均一化される補給用カートリッジ容器、当該カートリッジ容器を用いた現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【００１１】
前記技術的課題を解決するために、本発明によれば、
トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、
補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、
補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持されることを特徴とする補給用カートリッジ容器が提供される。
【００１２】
上記補給用カートリッジ容器によれば、キャリア保持部材の磁気吸着力により、補給用カートリッジ容器内のキャリアは、補給用カートリッジ容器の内壁面上であり且つ補給用現像剤の液面よりも上方位置において、キャリア層として一時的に保持されている。長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力により、当該キャリア層は、長手方向に対して大略同じ量で保持されている。また、トナーは、補給用カートリッジ容器内の下側にトナー層として留まっている。すなわち、補給用カートリッジ容器内では、上方に集められたキャリア層と、下方に集められたトナー層とに分離している。
【００１３】
このような二層分離状態において、例えば、キャリア保持部材を補給用カートリッジ容器の長手方向に素早く移動させると、キャリアに作用していた磁気吸着力が弱められるために、キャリア層が補給用カートリッジ容器の内壁面から離脱して、トナー層の上に落下する。このとき、長手方向に大略同じ量で保持されていたキャリア層は、トナー層の上に長手方向に順次落下して、キャリア層の長手方向の量の均一さが維持される。したがって、下方のトナー層の長手方向の量も大略同じであるように構成しておけば、キャリア層の落下によってキャリア層とトナー層とが一体化された補給用現像剤の長手方向のキャリア比率は均一になる。
【００１４】
キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に直交する長手直交方向に移動させることにより、キャリア層を補給用カートリッジ容器の内壁面から離脱させることも可能であるが、長手直交方向に移動させるための移動スペースを別途に確保しなければならない。これに対して、キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に着脱自在に構成されていることが好適である。すなわち、補給用カートリッジ容器を現像装置に対して長手方向に沿って装着するように通常構成されているので、上記のような移動スペースを確保する必要がなくなる。
【００１５】
磁気吸着力を提供するキャリア保持部材として様々なものが使用可能である。キャリア保持部材として、長手方向に延在する板状体や棒状体等を容易に製造することができる磁性体である。例えば、フェライト系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等のように燒結によって製造される燒結磁石や、フェライト系磁石粉やＳｍ−Ｃｏ系磁石粉やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉等の磁石粉末と、ナイロン系樹脂やゴム等のバインダとを混合して成形したボンド磁石である。キャリア保持部材として、成形や製造の自由度の高いボンド磁石が好ましい。
【００１６】
ボンド磁石の表面及び裏面に対してS極、N極が交互に並ぶ多極着磁を施す両面多極着磁も使用可能であるが、Ｎ極とＳ極が表面及び裏面にきれいに並びにくいという問題がある。ボンド磁石の表面又は裏面の一方だけにS極とN極が交互に並ぶ片面多極着磁の方が、製造が容易である。したがって、ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器に対面する側が着磁している片面多極着磁体である。
【００１７】
上述した現像槽内現像剤を現像槽へ補給する補給用カートリッジ容器は、
トナー及びキャリアを含む現像槽内現像剤を現像槽内で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
該攪拌部材に隣接配置されて、攪拌された現像槽内現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、を備える現像装置に装着して使用される。
【００１８】
現像装置は、現像槽に設けられて、現像槽内の現像槽内現像剤の量が所定量を上回ったときに、上回った現像槽内現像剤を現像槽外に排出する排出機構をさらに備えるいわゆるトリクル方式のものである。トリクル方式の排出機構を有する現像装置では、現像槽内現像剤が現像槽外に少しずつ排出される一方で補給用現像剤により現像剤が少しずつ補給される。補給用現像剤のトナー濃度がばらついていると現像槽内のトナー濃度がばらつくために、補給用現像剤のトナー濃度が均一であることが要求される。
【００１９】
キャリア保持部材を移動させてキャリア層をトナー層の上に落下させるが、いくらキャリア層の厚みが長手方向に均一であってもトナー層の長手方向の分布量が偏在していると補給用現像剤における長手方向のキャリア濃度分布の均一性が損なわれる。そこで、キャリア層を落下させる前に補給用カートリッジ容器を予備回転させて補給用カートリッジ容器内のトナー層の液面がフラットであることが好ましい。このような液面のフラット化を自動的に実行するために、補給用カートリッジ容器は、その内部に螺旋状の溝が形成された大略円筒体であり、駆動装置によって回転駆動されるように構成されている。
【００２０】
上述した現像装置は、周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体を備えるこ画像形成装置に組み込んで使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置１及び現像装置３４では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００２２】
図１乃至３を参照しながら、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明する。
【００２３】
〔画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置１の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電装置２６、露光装置２８、現像装置３４、転写装置３６、およびクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。
【００２４】
帯電装置２６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８は、帯電された感光体１２の外周面に向けて、画像光３０を出射する。露光装置２８を通過した感光体１２の外周面には、画像光３０が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分とからなる静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像装置３４は、後述する現像槽内現像剤３を用いて静電潜像を可視像化する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写装置３６は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどの用紙３８に転写する。図１に示した実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして図示されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニング装置４０は、転写装置３６で用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして図示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００２５】
このような構成を備えた画像形成装置１が画像形成を行うとき、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて例えば反時計周り方向に回転する。このとき、帯電装置２６を通過する感光体１２の外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体１２の外周部分は、露光装置２８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像装置３４のところまで搬送され、現像装置３４によって可視像化される。可視像化されたトナー像は、感光体１２の回転と共に転写装置３６のところまで搬送され、転写装置３６により用紙３８に転写される。トナー像が転写された用紙３８は定着装置２０のところまで搬送され、用紙３８にトナー像が固定される。転写装置３６を通過した感光体１２の外周部分はクリーニング装置４０のところまで搬送され、用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存するトナーが感光体１２から掻き取られる。
【００２６】
〔現像装置〕
現像装置３４は、非磁性トナー（以下、単にトナーという。）及び磁性キャリア（以下、単にキャリアという。）を含む２成分現像剤と、種々の部材を収容する現像槽６６と、を備えている。現像槽６６は感光体１２に向けて開放された開口部を備えており、この開口部の近傍に形成された空間に現像ローラ４８が設けられている。現像剤担持体としての現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップを介して、回転可能に枢支されている。
【００２７】
現像ローラ４８は、回転不能に固定された磁石体４８ａと、磁石体４８ａの周囲を回転可能に支持された円筒状のスリーブ４８ｂ（第一の回転円筒体）と、を有するいわゆるマグネットローラである。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの上方には、現像槽６６に固定され、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの中心軸と平行に延在する規制板６２が、所定の規制ギャップ６３を介して対向配置されている。現像ローラ４８の内側にある磁石体４８ａは、スリーブ４８ｂの回転方向に沿って、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ１という５個の磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、感光体１２と対向するように配置されている。スリーブ４８ｂの上の現像剤を剥離させるための反発磁界を発生させる同極のＮ２及びＮ３は、現像槽６６の内部に対向配置されている。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは、感光体１の回転方向と逆向きに（カウンター方向に）回転する。
【００２８】
図２は、現像装置３４を上から見た模式的断面図である。図２に示すように、現像ローラ４８の背後には、現像剤攪拌搬送室６７が形成されている。現像剤攪拌搬送室６７は、現像ローラ４８の近傍に形成された第二搬送路７０と現像ローラ４８から離れた第一搬送路６８と、第一搬送路６８及び第二搬送路７０を間仕切る隔壁７６と、を有する。第一搬送路６８の搬送方向の上流側の上方には、現像剤補給タンク８０が配設されていて、補給口８２を介して第一搬送路６８と連通している。現像剤補給タンク８０には、トナーを主成分としてキャリアを含有する補給用現像剤２が充填されている。補給用現像剤２として、トナーとキャリアとを別々に補給してもよい。補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは５乃至４０重量％であり、より好ましくは１０乃至３０重量％である。また、第二搬送路７０の搬送方向の下流側の下方には、現像剤回収タンク９０が配設されていて、回収口９２を介して第二搬送路７０と連通している。
【００２９】
現像剤補給タンク８０の底部には、制御部１００によって駆動制御される現像剤供給ローラが配置されている。現像剤供給ローラが回転駆動されることによって、その駆動時間に応じた量の新規の補給用現像剤２が、流下して、現像槽６６の第一搬送路６８に供給される。
【００３０】
第一搬送路６８には、現像槽内現像剤３を攪拌しながら搬送する攪拌部材である第一スクリュー７２が回転可能に枢支されている。第二搬送路７０には、第一搬送路６８からの現像槽内現像剤３を攪拌しながら現像ローラ４８に搬送する第二スクリュー７４が回転可能に枢支されている。この場合、第一搬送路６８と第二搬送路７０との両端部に位置する隔壁７６の上部が切り欠かれることによって連絡通路が形成されている。第一搬送路６８の搬送方向の下流側端部に到達した現像槽内現像剤３が連絡通路を介して第二搬送路７０へ送り込まれ、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部に到達した現像槽内現像剤３が連絡通路を介して第一搬送路６８に送り込まれる。その結果、図２の矢印方向にしたがって、現像槽内現像剤３が現像剤攪拌搬送室内を循環する。
【００３１】
第一スクリュー７２及び第二スクリュー７４は、回転シャフトに所定のピッチで螺旋状の羽根が固定されたスパイラルスクリューである。第二スクリュー７４は、図２の右側（下流側）に延在して、回収口９２の上まで延在している。
【００３２】
第二スクリュー７４は、シャフト部７４ａと、正羽根部７４ｂと、正羽根部７４ｂに隣接した逆羽根部７７と、逆羽根部７７に隣接した排出スクリュー部７９と、を有し、ステンレス等の金属材料やＰＣやＡＢＳ等の樹脂材料からなる高剛性材料から作製されている。
【００３３】
シャフト部７４ａは、搬送方向（図２においては右向きの矢印）の上流側端部（図２の左端部）から下流側端部（図２の右端部）まで搬送向に延在する円柱形状の棒状体である。
【００３４】
第二搬送路７０に配設される正羽根部７４ｂは、現像槽内現像剤３を搬送方向の順方向（以下、搬送方向の順方向とは、第二搬送路７０における搬送方向のことを言う。）に搬送するように構成された螺旋状の正羽根である。正羽根部７４ｂは、搬送方向の上流側端部（図２の左端部）から下流側の連絡通路の手前まで軸方向に延在している。
【００３５】
第二搬送路７０から第一搬送路６８に向かう連絡通路及び第一搬送路６８の下流側側端部に対応する位置に配設される逆羽根部７７は、現像槽内現像剤３を搬送方向の逆方向（以下、搬送方向の逆方向とは、第二搬送路７０における搬送方向と逆方向のことを言う。）に搬送するように構成された螺旋状の逆羽根である。
【００３６】
また、第二スクリュー７４の正羽根部７４ｂのピッチは、排出スクリュー部７９の正羽根部７９ｂのピッチと比べて大きくなっている。さらに、正羽根部７４ｂにより搬送方向の順方向に現像槽内現像剤３を搬送するのに対して、現像槽内現像剤３を逆方向に搬送する逆羽根部７７が設けられている。したがって、第二スクリュー７４が回転すると、第二スクリュー７４の搬送方向の下流側端部（右端部）での現像槽内現像剤３の高さが他の部分に比べて高くなる。すなわち、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）において、現像槽内現像剤３の盛り上がりが形成される。
【００３７】
ここで、現像装置３４は、いわゆるトリクル方式を採用したものであるから、余剰の現像槽内現像剤３を流出させるための流出口７５を有している。すなわち、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に位置する側壁の上部が部分的に切り欠かれた切欠７５を設けることによって、流出口７５が形成されている。第二スクリュー７４によって搬送される現像剤は、通常の状態では逆羽根部７７の排出阻止力によってせき止められることにより、図２の実線矢印のように、第二搬送路７０から第一搬送路６８へと搬送される。現像槽内における現像槽内現像剤３が増えて現像槽６６内の液面が上昇すると、逆羽根部７７のせき止め作用に抗して側壁の上部に設けられた流出口７５を現像槽内現像剤３が乗り越えて、隣接する回収室に溢出する。回収室に溢出した余剰の現像槽内現像剤３は、排出スクリュー部７９により回収口９２まで搬送され、回収口９２を介して現像剤回収タンク９０に回収（廃棄）される。
【００３８】
現像剤攪拌搬送室６７には、現像剤攪拌搬送室６７内での現トナー濃度を検出するトナー濃度検出センサ７８が設けられている。トナー濃度検出センサ７８は、例えば、コイルのインダクタンスの変化から、現像剤攪拌搬送室６７内を搬送される現像槽内現像剤３の透磁率を検出する。トナー濃度検出センサ７８により検出された透磁率から、現像槽内現像剤３に対するトナーの比率が求められる。例えば、現像槽内現像剤３に含まれるキャリア量が少ない場合は、トナー比率が高いと検出される。一方、現像槽内現像剤３に含まれるキャリア量が多い場合は、トナー比率が低いと検出される。そして、このトナー濃度検出センサ７８から出力された電圧信号は、制御部１００に入力され、この検出信号に基づいて、必要な補給量が算出されるとともに、補給用カートリッジ容器１１０に充填された補給用現像剤２が現像剤補給タンク８０にいったん貯蔵されたあと、現像剤補給タンク８０の現像剤補給ローラが駆動され、所定量の補給用現像剤２が現像槽６６内に補給される。
【００３９】
現像装置３４において、印字動作により、現像槽内現像剤３のトナー濃度が低下すると、トナーと少量のキャリアとを含有する補給用現像剤２が現像剤補給タンク８０から補給される。補給用現像剤２の補給量は、トナー濃度検出センサ７８によって検出された現像槽内現像剤３の現トナー濃度と、画像形成時の印字率（ドットカウンタ）と、現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比と、に基づいて決定される。現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比は、現像装置３４内でのキャリアの劣化を抑制するとともに、コストアップを招かない程度に調整される。トナーの補給動作に伴って、キャリアが少しずつ供給される。
【００４０】
補給された補給用現像剤２は、すでに存在する現像槽内現像剤３と混合・攪拌されながら、上記現像剤攪拌搬送室６７の第一搬送路６８及び第二搬送路７０に沿って搬送される。基本的には、トナーは感光体１２で消費されるのに対して、キャリアは現像装置３４内に蓄積されるが、キャリアの帯電性能は次第に低下する。補給用現像剤２にはトナーよりも嵩高いキャリアが少量含まれているので、補給用現像剤２の補給に伴って、現像装置３４内での現像槽内現像剤３の量が徐々に増加する。そして、嵩の増えた現像槽内現像剤３が現像剤攪拌搬送室６７を循環する。現像剤攪拌搬送室６７を循環しきれない余剰の現像槽内現像剤３は、逆羽根部７７を乗り越えて、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に設けられた流出口７５から流出して、回収口９２を介して現像剤回収タンク９０に回収される。
【００４１】
図３は、画像形成装置１の現像装置３４に係る制御ブロック図を示している。
【００４２】
制御手段としての制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６等から構成される。ＲＯＭ１０４内に格納されている各種処理プログラムやテーブルに従って、ＣＰＵ１０２は画像形成装置１での各種動作を集中的に制御する。ＲＯＭ１０４には、例えば、トナー濃度検出センサ７８で検出された電圧から現像槽内現像剤３の現トナー濃度に変換・算出するためのトナー濃度算出テーブルや、現像槽内現像剤３の現トナー濃度と基準トナー濃度との間のトナー濃度差から補給すべき現像剤量を算出するための現像剤補給用テーブルが格納されている。
【００４３】
制御部１００のＣＰＵ１０２には、画像形成に係る種々の装置やデバイスやセンサが接続されている。すなわち、現像装置３４や現像剤補給タンク８０やカウンタ１０８等が制御部１００のＣＰＵ１０２に接続されている。現像装置３４を構成する現像剤攪拌部材７２，７４、トナー濃度検出センサ７８、現像ローラ４８、補給用カートリッジ容器１１０の動作が、それぞれ、制御部１００のＣＰＵ１０２によって制御される。すなわち、ＣＰＵ１０２は、現像動作や補給動作や画像形成動作やスキャナ（画像読取部）のスキャン動作や補給用カートリッジ容器１１０の容器本体１１２の回転駆動等を制御する制御手段としての機能を有している。
【００４４】
また、ＲＡＭ１０６には、制御部１００により実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するためのワークエリアが形成されている。
【００４５】
そして、上述したセンサやデバイスから得られた各種情報、すなわち、現像槽６６内のトナー濃度や、印刷出力枚数や、現像ローラ４８の回転数や、補給用カートリッジ容器１１０内での補給用現像剤２に対するキャリアの比率や、画像濃度や、画像形成時の印字率（画像情報）等は、ＲＡＭ１０６に一時的に記憶されている。
【００４６】
〔現像剤〕
２成分現像剤は、トナーと、トナーを帯電させるためのキャリアと、を含んでいる。本発明においては、画像形成装置１において従来から一般的に使用されている公知のトナーが使用可能である。トナーの粒径は、例えば約３乃至１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナーや、荷電制御剤や離型剤を含有するトナーや、表面に添加剤を保持するトナーも使用可能である。
【００４７】
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造される。
【００４８】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０乃至１６０℃の範囲であり、ガラス転移点が約５０乃至７５℃の範囲であることが好ましい。
【００４９】
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２乃至２０重量部であることが好ましい。
【００５０】
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５１】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５２】
さらに、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１乃至５重量部の割合で添加することが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は、９乃至１００ｎｍであることが好ましい。
【００５３】
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５乃至１００μｍであることが好ましい。
【００５４】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００５５】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５６】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０乃至９０重量％の量で添加することが適切である。
【００５７】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００５８】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００５９】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６０】
現像槽内現像剤３のトナー及びキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整される。現像槽内現像剤３のトナー比は、トナー及びキャリアの合計量に対して、好ましくは３乃至２０重量％であり、より好ましくは４乃至１５重量％である。また、現像剤補給タンク８０に充填されている補給用現像剤２は、トナー及び少量のキャリアを含有したものであり、補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは１乃至５０重量％であり、より好ましくは５乃至３０重量％である。
【００６１】
このように構成された現像装置３４の基本動作を説明する。
【００６２】
画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは矢印方向（反時計回り）に回転する。第一スクリュー７２の回転及び第二スクリュー７４の回転により、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像槽内現像剤３は、第一搬送路６８と第二搬送路７０とを循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアとが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。本発明に用いるトナー及びキャリアの帯電性は、このような組み合わせに限定されるものでない。キャリアの外形寸法は、トナーに比べて相当大きい。そのため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００６３】
帯電された現像槽内現像剤３は、第二スクリュー７４によって第二搬送路７０に搬送される過程で現像ローラ４８に供給される。この現像剤は、現像ローラ４８内部の磁石体４８ａの磁力によってスリーブ４８ｂの表面側に保持され、スリーブ４８ｂと共に反時計周り方向に回転移動して、現像ローラ４８に対向して設けられた規制板６２で通過量を規制された後、感光体１２と対向する現像領域へと搬送される。そして、現像領域において、磁石体４８ａの主磁極Ｎ１の磁力によって穂立ち（磁気ブラシ）が形成される。現像領域では、感光体１２上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ４８との間に形成された電界（直流に交流が重畳された電界）がトナーに与える力により、トナーが感光体１２上の静電潜像側へと移動して、この静電潜像が顕像へと現像される。現像領域でトナーを消費した現像剤は、現像槽６６に向けて搬送され、現像槽６６の第二搬送路７０に対向して設けられた磁石体４８ａのＮ３，Ｎ２の反発磁界によって現像ローラ４８上から剥離され、現像槽６６内へと回収される。回収された現像剤は、第二搬送路７０を搬送されている現像槽内現像剤３と混合される。
【００６４】
このような画像形成によって現像槽内現像剤３の中からトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像槽内現像剤３に補給される。そのために、現像装置３４は、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像槽内現像剤３に対するトナーの比を測定するトナー濃度検出センサ７８を備えている。また、第一搬送路６８の上方には現像剤補給タンク８０が設けられている。
【００６５】
上述した現像装置３４の現像剤補給タンク８０に対して、補給用カートリッジ容器１１０が着脱自在に装着されている。図４乃至８を参照しながら、本発明の一実施形態に係る補給用カートリッジ容器１１０及びその使用形態について説明する。
【００６６】
補給用カートリッジ容器１１０は、補給用現像剤２が充填される容器本体１１２と、容器本体１１２の開口部を閉止するキャップ１１４とから構成されている。
【００６７】
容器本体１１２は、大略円筒形状をした樹脂製容器であり、現像装置３４の装着穴１３０において回転可能に支持されるように構成されている。容器本体１１２の内部には螺旋状の送り溝１１６が形成されている。
【００６８】
キャップ１１４は、大略円筒形状をした樹脂製蓋であり、容器本体１１２の開口部側の端部に対して回転可能に嵌合する。キャップ１１４の下側面には、補給用現像剤２を現像装置３４の現像剤補給タンク８０に補給するための排出口１１８が配設されている。排出口１１８が下側に位置した状態で、キャップ１１４は現像装置３４の装着穴１３０に取り付けられる。
【００６９】
不図示の回転機構を用いて、補給用現像剤２の充填されている容器本体１１２を正回転させると、螺旋状の送り溝１１６により、補給用現像剤２が容器本体１１２の内部で攪拌されながらキャップ１１４の排出口１１８まで搬送される。
【００７０】
なお、上記のように、容器本体１１２が必ずしも大略円筒形状であり且つ容器本体１１２自身が回転する構成である必要はない。螺旋状の送り溝１１６を配設する代わりに、例えば、長手方向に延在する攪拌・搬送スクリューを補給用カートリッジ容器１１０の内部に配設した構成であってもよい。この場合、補給用カートリッジ容器１１０の下側部分を半円筒形状にしておけば、下側の半円筒部分に溜まっている補給用現像剤２を十分に攪拌しながら排出口１１８まで搬送することができる。
【００７１】
また、本発明を限定しない例として、容器本体１１２の長さが約４０ｃｍ、キャップ１１４の長さが約１０ｃｍ、補給用カートリッジ容器１１０の全長が約５０ｃｍ、補給用カートリッジ容器１１０の外径が約６ｃｍである。
【００７２】
図４乃至７に示すように、容器本体１１２の長手方向の側面には、キャリア保持部材１２０が一時的に取り付けられている（すなわち仮固定されている）。
【００７３】
キャリア保持部材１２０は、キャリアを磁気吸着力によって一時的に保持するキャリア保持部１２２と、キャリア保持部１２２に対して約９０度の角度で折り曲げ可能に連結された把持部１２４と、から構成されている。
【００７４】
キャリア保持部１２２は、容器本体１１２の長手方向に延在する細長い棒形状又は板状形状をした磁性体である。キャリア保持部１２２は、長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有する。容器本体１１２は上記のように例えば長さが約４０ｃｍの長尺物であるから、キャリア保持部１２２も少なくとも約４０ｃｍの長尺形状をしている。このような長尺の棒形状又は板状形状をした磁性体としては、例えば、フェライト系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等のように燒結によって製造される燒結磁石や、フェライト系磁石粉やＳｍ−Ｃｏ系磁石粉やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉等の磁石粉末と、ナイロン系樹脂やゴム等のバインダとを混合して成形したボンド磁石が使用可能である。キャリア保持部１２２として、コスト面や製造の容易さの面から、ボンド磁石が好ましい。
【００７５】
上述した本発明を限定しない例として例示した補給用カートリッジ容器１１０に対して、本発明を限定しない例として、４００ｇ程度の補給用現像剤２が収容される。キャリア比率を１５％程度とすると、６０ｇ程度のキャリア及び３４０ｇ程度のトナーが補給用カートリッジ容器１１０に収容される。
【００７６】
充填されるキャリアの重量に応じて、キャリア保持部１２２としてどの程度の磁気吸着力を有する磁石を用いるかが決定されるが、１００ｇや２００ｇ程度のキャリアを磁気吸着するのであれば、ボンド磁石で十分である。補給用現像剤２に含まれるほとんど全てのキャリアが、キャリア保持部１２２の磁気吸着力によってキャリア層２ｂとして容器本体１１２の内壁面上に一時的に保持される。
【００７７】
ボンド磁石の表面及び裏面に対してS極、N極が交互に並ぶ多極着磁を施す両面多極着磁も使用可能であるが、Ｎ極とＳ極が表面及び裏面にきれいに並びにくいという問題がある。ボンド磁石の表面又は裏面の一方だけにS極とN極が交互に並ぶ片面多極着磁の方が、製造が容易である。したがって、ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器１１０に対面する側が着磁している片面多極着磁体であることが好適である。
【００７８】
なお、把持部１２４は、現像装置３４の装着穴１３０に装着された補給用カートリッジ容器１１０を外方に引き出すための把持手段として機能するとともに、補給用カートリッジ容器１１０を立設させたときに補強的に支持する支持脚として機能するが、キャリア保持部材１２０における必須の構成要素ではない。
【００７９】
キャリア保持部材１２０は、補給用カートリッジ容器１１０に収容された補給用現像剤２の液面よりも上方位置において、容器本体１１２の長手方向の外壁面に対して密着状態で仮固定されている。補給用カートリッジ容器１１０への補給用現像剤２の充填後から現像装置３４への補給用カートリッジ容器１１０の装着前までの間はキャリア保持部材１２０の位置ズレが起こらないものの、現像装置３４への補給用カートリッジ容器１１０の装着後は容易に取り外すことのできるように、以下に示すような種々の方法で、キャリア保持部材１２０は容器本体１１２の長手方向の外壁面に仮固定される。
【００８０】
例えば、キャリア保持部材１２０と容器本体１１２の外壁面との間に、着脱可能な粘着性を有する両面テープや粘着剤のような粘着物を介在させることができる。あるいは、キャリア保持部材１２０の密着している容器本体１１２を樹脂製結束バンドやゴムバンド等で束ねてもよい。
【００８１】
次に、補給用カートリッジ容器１１０の使用形態について説明する。
【００８２】
上述した仮固定方法の少なくとも一つを用いることにより、キャリア保持部材１２０を容器本体１１２の外壁面に一体的に密着固定する。キャップ１１４を外した後に容器本体１１２を立設させ、把持部１２４を折り曲げることにより把持部１２４を支持脚として使用する。まず、補給用現像剤２の一部として、所定量のキャリアが、容器本体１１２の開口部から充填され、充填された全てのキャリアは、キャリア層２ｂとして、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着される。その後、補給用現像剤２の残部として、所定量のトナーが、容器本体１１２の開口部から充填される。そして、キャップ１１４により、キャリア及びトナーの充填された容器本体１１２の開口部が閉止される。補給用現像剤２の充填を終えると、図４に示すように、容器本体１１２内の補給用現像剤２は、容器本体１１２の下部に溜まったトナー層２ａと、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着されたキャリア層２ｂと、に分離されている。このとき、キャリア保持部１２２が長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するので、キャリア層２ｂは長手方向に大略同じ厚みで保持されている。そして、補給用現像剤２の充填された補給用カートリッジ容器１１０は、このような状態で梱包されるとともに使用者のもとに出荷される。あるいは、まずキャリアを充填したあとにトナーを充填するという別々充填方法の代わりに、キャリアがトナーに対して所定割合で混合された所定量の補給用現像剤２を容器本体１１２に充填する方法であってもよい。この場合も、充填時や運搬時での補給用カートリッジ容器１１０の攪拌作用により、図４に示すように、容器本体１１２内の補給用現像剤２は、容器本体１１２の下部に溜まったトナー層２ａと、キャリア保持部１２２により側面の長手方向に磁気吸着されたキャリア層２ｂと、に分離される。
【００８３】
上記形態で梱包されたキャリア保持部材１２０付きの補給用カートリッジ容器１１０は使用者のもとで適宜開梱されるが、補給用カートリッジ容器１１０は、極端な場合、図５に示すように、トナー層２ａの分布量が長手方向にばらついている（図５に示した場合では、トナー層２ａが底面側に片寄って分布している）ことがある。このような状態で、キャリア保持部材１２０を容器本体１１２から引き離しても、補給用現像剤２における長手方向のキャリア比率が均一になることはない。
【００８４】
そこで、分布量が長手方向にばらついているトナー層２ａの液面をフラット化するための液面フラット化操作が行われる。
【００８５】
現像装置３４には、キャリア保持部材１２０付きの補給用カートリッジ容器１１０を受け入れる装着穴１３０が設けられている。すなわち、図７の模式的断面図に示すように、装着穴１３０は、大略円筒状の補給用カートリッジ容器１１０を受け入れる断面が丸穴の容器本体収容部１３２と、角板状のキャリア保持部材１２０を受け入れる断面が角穴のキャリア保持部材収容部１３４と、を備えている。装着穴１３０のキャリア保持部材収容部１３４は、補給用カートリッジ容器１１０の装着時の位置決めを行う際のガイド穴として機能している。
【００８６】
現像装置３４の装着穴１３０は、補給用カートリッジ容器１１０の装着を検出するセンサを備えている。そして、現像装置３４は、補給用カートリッジ容器１１０の装着を当該センサにより検出したあとに、容器本体１１２を正方向又は逆方向に自動的に回転駆動する駆動装置を備えている。
【００８７】
トナー層２ａの液面をフラット化するために、駆動装置を用いて容器本体１１２を予備回転させることが行われる。
【００８８】
キャリア保持部材１２０による仮固定方法として粘着物を介在させる方法を採用した場合、容器本体１１２を回転させたとき、キャリア保持部材収容部１３４に受け入れられたキャリア保持部材１２０はその収容状態をそのまま維持するが、容器本体収容部１３２に受け入れられた容器本体１１２は回転しようとするので、粘着力が回転力に負けて、キャリア保持部材１２０と容器本体１１２との間に介在する粘着物が引き剥がされてしまう。したがって、粘着物の剥離後は、容器本体１１２は容器本体収容部１３２内で自由に回転することができる。
【００８９】
また、キャリア保持部材１２０による仮固定方法として樹脂製結束バンドやゴムバンド等で束ねる方法を採用した場合、装着時又は回転時にそれらを切断するための切断刃物や熱的熔断手段等が装着穴１３０内で設けられている。また、切断された樹脂製結束バンドやゴムバンド等を回収するための回収部が容器本体収容部１３２の下部に設けられている。したがって、樹脂製結束バンドやゴムバンド等の切断後は、容器本体１１２は容器本体収容部１３２内で自由に回転することができる。
【００９０】
容器本体１１２を正方向に回転させると、例えば容器本体１１２の底面側に片寄って分布しているトナー層２ａがキャップ１１４の側に搬送され、容器本体１１２の底面側に偏在していたトナー層２ａの山が崩れる。そして、容器本体１１２を逆方向に回転させると、キャップ１１４の側に片寄って分布しているトナー層２ａが容器本体１１２の底面側に搬送される。このような正方向の回転と逆方向の回転とを交互に繰り返すことにより、図６に示すように、長手方向にばらついていたトナー層２ａの液面がフラット化される。
【００９１】
トナー層２ａの液面がフラット化された状態で、使用者がキャリア保持部材１２０の把持部１２４を長手方向の外側に引っ張って、容器本体１１２からキャリア保持部材１２０を長手方向に離脱させると、キャリアに作用していた磁気吸着力が弱められるために、図８に示すように、容器本体１１２の上部において長手方向に大略同じ厚みで保持されていたキャリア層２ｂは、フラット化されたトナー層２ａの上に順次落下する。
【００９２】
長手方向に大略同じ厚みを持ったキャリア層２ｂが、フラット化されたトナー層２ａの上に落下することで、補給用現像剤２は、容器本体１１２の長手方向に対して大略均一なキャリア比率を有することができる。容器本体１１２の正方向の回転により、大略均一なキャリア比率を持った補給用現像剤２が、現像剤補給タンク８０を介して現像槽６６に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の現像装置を上から見た模式的断面図である。
【図３】図２に示した画像形成装置の現像装置に係るブロック図である。
【図４】本発明の補給用カートリッジ容器を縦にしたときの図である。
【図５】図４に示した補給用カートリッジ容器を横にしたときの図である。
【図６】本発明の補給用カートリッジ容器を現像装置に装着したときの模式的断面図である。
【図７】図６に示した補給用カートリッジ容器を横から見たときの図である。
【図８】図６に示した補給用カートリッジ容器からキャリア保持部材を長手方向に離脱させているときの図である。
【符号の説明】
【００９４】
１：画像形成装置
２：補給用現像剤
２ａ：補給用トナー
２ｂ：補給用キャリア
３：現像槽内現像剤
１２：感光体
２０：定着装置
２２：定着ローラ
２６：帯電装置
２８：露光装置
３０：画像光
３４：現像装置
３６：転写装置
３８：用紙
４０：クリーニング装置
４８：現像ローラ（現像剤担持体）
４８ａ：磁石体
４８ｂ：スリーブ
６２：規制板
６３：規制ギャップ
６６：現像槽
６７：現像剤攪拌搬送室
６８：第一搬送路
７０：第二搬送路
７２：第一スクリュー（攪拌部材）
７４：第二スクリュー（攪拌部材）
７４ａ：シャフト部
７４ｂ：正羽根部
７５：切欠（流出口）
７６：隔壁
７７：逆羽根部
７８：トナー濃度検出センサ
７９：排出スクリュー部
８０：現像剤補給タンク
８２：補給口
９０：現像剤回収タンク
９２：回収口
１００：制御部
１０２：中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１０４：読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１０６：読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）
１０８：カウンタ
１１０：補給用カートリッジ容器
１１２：容器本体
１１４：キャップ
１１６：送り溝
１１８：排出口
１２０：キャリア保持部材
１２２：キャリア保持部
１２４：把持部
１３０：装着穴
１３２：容器本体収容部
１３４：キャリア保持部材収容部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、
補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、
補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持されることを特徴とする補給用カートリッジ容器。
【請求項２】
前記キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に着脱自在に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項３】
前記キャリア保持部材は、ボンド磁石であることを特徴とする、請求項１に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項４】
前記ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器に対面する側が着磁している片面多極着磁体であることを特徴とする、請求項３に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項５】
トナー及びキャリアを含む現像槽内現像剤を現像槽内で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
該攪拌部材に隣接配置されて、攪拌された現像槽内現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、
現像槽内現像剤を現像槽へ補給する請求項１乃至４のいずれかに記載された補給用カートリッジ容器と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記現像槽に設けられて、現像槽内の現像槽内現像剤の量が所定量を上回ったときに、上回った現像槽内現像剤を現像槽外に排出する排出機構をさらに備えることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記補給用カートリッジ容器は、その内部に螺旋状の溝が形成された大略円筒体であり、駆動装置によって回転駆動されるように構成されていることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置と、周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む補給用現像剤が収容されて、現像装置に装着される補給用カートリッジ容器であって、
補給用カートリッジ容器の外壁面上であって、補給用カートリッジ容器に収容された補給用現像剤の液面よりも上方位置においては、補給用カートリッジ容器の長手方向に延在するとともに長手方向に大略同じ強さの磁気吸着力を有するキャリア保持部材が配設されており、
補給用現像剤に含まれるキャリアは、キャリア保持部材の磁気吸着力によって一時的に保持されることを特徴とする補給用カートリッジ容器。
【請求項２】
前記キャリア保持部材は、補給用カートリッジ容器の長手方向に着脱自在に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項３】
前記キャリア保持部材は、ボンド磁石であることを特徴とする、請求項１に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項４】
前記ボンド磁石は、補給用カートリッジ容器に対面する側が着磁している片面多極着磁体であることを特徴とする、請求項３に記載の補給用カートリッジ容器。
【請求項５】
トナー及びキャリアを含む現像槽内現像剤を現像槽内で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
該攪拌部材に隣接配置されて、攪拌された現像槽内現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、
現像槽内現像剤を現像槽へ補給する請求項１乃至４のいずれかに記載された補給用カートリッジ容器と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記現像槽に設けられて、現像槽内の現像槽内現像剤の量が所定量を上回ったときに、上回った現像槽内現像剤を現像槽外に排出する排出機構をさらに備えることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記補給用カートリッジ容器は、その内部に螺旋状の溝が形成された大略円筒体であり、駆動装置によって回転駆動されるように構成されていることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置と、周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６２９２（Ｐ２０１０−２６２９２Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８３１８（Ｐ２００８−１８８３１８）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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