JP5074869B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に設けられた像担持体に向けてトナーを供給することにより当該像担持体の表面に予め形成されている静電潜像に沿ったトナー像を形成させるように構成された現像装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されているような現像装置が知られている。この現像装置は、画像形成装置に設けられた像担持体に向けてトナーを供給することにより当該像担持体の表面に予め形成されている静電潜像に沿ったトナー像を形成させるためのものである。かかる現像装置は、周面が像担持体の表面と対向配置されたトナー担持体を有する現像部と、この現像部にトナーを補給するトナー貯留部とを備えている。

そして、現像部内のトナーが像担持体表面でのトナー像形成のために消費されて少なくなると、トナー貯留部から現像部へ向けてトナーが補給される。かかるトナーの補給が繰り返されることにより、現像部は、像担持体に対しトナー貯留部が空になるまで現像処理を施すことができる。
特開２０００−２５０３０２号公報

ところで、現像部内にトナーが少しだけ残った状態になると、この残ったトナーは、現像部内での度重なる循環移動によって劣化した状態になっている。この劣化したトナーがあるところに大量の新しいトナーが補給されると、劣化トナーは逆帯電し、これによって残留トナーと新たなトナーとの静電気的な反発でトナーの補給中に残留トナーが外部に向けて飛散してしまうという不都合が生じる。また、トナーが逆帯電すると、像担持体の表面におけるトナー画像が形成されるべきでない部分に点状で画像が形成されてしまう、いわゆるかぶり現象が生じるという不都合が起こる。

本発明は、従来のかかる不都合を解消するためになされたものであり、一成分系の現像剤を使用するものを対象とし、現像部へのトナーの補給時に残留トナーが飛散するのを防止することができるとともに、かぶり現象の発生を抑えることができる現像装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、静電潜像が形成された像担持体の表面に一成分系のトナーを供給して当該静電潜像に沿ったトナー像を形成させる現像部と、前記現像部にトナーを補給する補給部と、前記現像部内のトナー量が前記像担持体に正常に画像形成処理を施すのに必要な必要最小限トナー量を考慮して設定された設定値未満になったことを検出するトナー量検出手段と、前記現像部内のトナー量が前記設定値未満になったことを前記トナー量検出手段が検出したときに前記補給部に対し前記現像部へトナーを補給させるように制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記トナー量検出手段が前記設定値未満を検出したとき、前記補給部からの現像部へのトナーの補給に先立ち、前記現像部内に残留しているトナーを前記像担持体へ向けて吐き出させるように制御し、前記トナー量検出手段は、前記像担持体上のトナー像の濃度を検出する濃度センサと、前記像担持体上に、通常現像条件よりも現像交流バイアスのＤｕｔｙを下げた状態で、１００％ベタパターン画像および白紙パターン画像を形成する形成手段と、前記濃度センサによって、前記白紙パターン画像の濃度が前記１００％ベタパターン画像の濃度よりも高いと検出されたときに、前記現像部内のトナー量が前記設定値未満になったものと判断する判断手段と、備えることを特徴とするものである。

この発明において、必要最小限トナー量とは、現像部の構成要素である現像ローラの軸方向の画像濃度が均一に維持できない量、または劣化トナーが増加し、通常の現像バイアス条件では画像濃度が維持できない状態となるときの量のことである。

必要最小限トナー量の判別は、感光体ドラムあるいは中間転写体等の像担持体上のトナー像の濃度を検知するセンサを用いて当該濃度を検出することにより行うことができる。具体的には、所定のタイミングで通常現像条件より下げた現像バイアスＤｕｔｙで、１００％ベタパターン画像と白紙パターン画像とを像担持体上に形成させ、各々の画像濃度を検出し、１００％ベタパターン画像と白紙パターン画像との濃度が通常現像条件と逆転したときを、現像装置内のトナーが必要最小限トナー量に達したと判断するのである。

因みに、現像バイアスＤｕｔｙについて説明すると、例えば、現像バイアスＤｕｔｙが４０％とは、現像ローラから感光体上へトナーが移動する方向の電界方向を正方向としたとき、その正方向の比率が４０％であり逆方向が６０％である交流バイアスのことである。ここからＤｕｔｙを例えば１５％に低下させるとトナーが感光体方向に移動する電界が印加される時間が短くなり現像ローラ側に引き戻す時間が長くなる。

このとき正規とは逆の電荷に帯電しているいわゆる劣化トナーの量が増加していると、逆帯電トナーを感光体側に移動させる電界の印加時間が長くなることとなり、白紙パターン画像の濃度が増大し、且つ１００％ベタパターン画像の濃度は減少する。このときの濃度が逆転するということはトナー中の逆帯電トナーの割合が増大し、５０％を超えている可能性が高いと判断することができる。従って通常の現像バイアスでの濃度維持が困難になったと判断することができるのである。

また、必要最小限トナー量を判別する他の方法としては、現像ローラ軸方向に複数の１００％ベタパターン画像を形成し、それらの濃度差を検知し、この濃度差を現像装置内の必要最小限トナー量の判断材料として採用する方法を挙げることができる。

そして、このような必要最小限トナー量を構成要件とする請求項１記載の発明によれば、正常な画像形成処理を施し得る必要最小限トナー量を考慮して設定された設定値未満になるまで現像部には補給部からトナーが供給されない。従って、現像部内に少なくはなっているが画像形成処理に支障が生じない程度の残留トナーが存在する状態で補給部から新たな大量のトナーが供給された場合には、これにより劣化した残留トナーが逆帯電し、新トナーに対し反発して外部へ飛散したり、画像形成処理でかぶり現象が生じたりするような不都合が発生するが、請求項１の発明では非常に少ない量の残留トナーが存在する状態で新たなトナーが補給されるため、このような不都合の発生が抑えられる。

また、前記制御手段は、前記トナー量センサが前記設定値未満を検出したとき、前記補給部からの現像部へのトナーの補給に先立ち、前記現像部内に残留しているトナーを前記像担持体へ向けて吐き出させるように制御することを特徴とするものである。

かかる構成によれば、現像部に残留していた残留トナーは、現像部内に固着しているものを除き全てがなくなって現像部内が実質的に空になった状態で補給部から新たなトナーが補給されるため、新しいトナーが補給された状態の現像部内は、新トナーに支配されるので逆帯電した劣化残留トナーは存在せず、現像部内は初期状態にリセットされる。従って、現像装置の長期間の使用によっても現像部内のトナーが劣化することが防止され、トナーは、常に初期品質が維持される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記トナーの吐き出しに対応するように前記像担持体の前記現像部による現像処理の対象となる表面全面に一様なベタの静電潜像を形成させるように制御することを特徴とするものである。

かかる構成によれば、現像部内の貯留トナー量が設定値未満になったとき、制御手段は、像担持体の現像部による現像処理の対象となる表面全面に一様なベタの静電潜像を形成させるため、設定値未満のトナーは、このベタの静電潜像に全て供給されてしまい、これによって現像部内を容易に確実に空状態にすることができる。

本発明に係る現像装置によれば、極めて僅かのトナーが現像部内に残留した状態で補給部からの新たなトナーが現像部へ補給されるため、劣化して逆帯電した残留トナーが新トナーに対し反発して外部へ飛散したり、画像形成処理でかぶり現象が生じたりするような不都合の発生を極力抑えることができる。

そして、特に補給部からの現像部へのトナーの補給に先立ち、現像部内に残留している劣化トナーを像担持体へ向けて吐き出させるようにすることで、現像部内の残留トナーの外部への飛散およびかぶり現象の発生を確実に防止することができる。

図１は、本発明に係る現像装置が適用されたプリンタの一実施形態を示す外観視の斜視図であり、図１（Ａ）は、メンテナンスリッドが閉止された状態、図１（Ｂ）は、メンテナンスリッドが開放された状態、図１（Ｃ）は、メンテナンスリッドが開放されてトナーコンテナが取り外された状態をそれぞれ示している。なお、図１において、Ｘ−Ｘ方向を左右方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。

図１に示すように、プリンタ（画像形成装置）１０は、カラー印刷が可能に構成されたものであり、外観視で略立方体状を呈した筐体としてのプリンタ本体１１内に後述する各種の機器が装着されることによって構成されている。前記プリンタ本体１１は、全体的に丸みを帯びた形状とされ、ユーザーに対して視覚的に優しく、かつ、コンパクトな印象を与え得るようにデザインされている。かかるプリンタ本体１１は、上面に排紙トレイ１６１が設けられ、ユーザーが対面する前面上部にメンテナンスリッド１１２が設けられ、このメンテナンスリッド１１２の下部に挿脱自在の用紙カセット１２１が配設され、これらによってユーザビリティを考慮した極めて使用し易いものになっている。

前記排紙トレイ１６１は、印刷処理が施された用紙Ｐを受けるものであり、プリンタ本体１１の上面後方で前方を向いて形成された排紙口１６２から排出される用紙Ｐを受け得るように前方に向かって円弧状で先上がりに傾斜した傾斜面によって形成されている。

前記メンテナンスリッド１１２は、普段は図１（Ａ）に示すように閉止され、後述するトナーコンテナ（補給部）３０の交換時に、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、開放される。かかるメンテナンスリッド１１２は、プリンタ本体１１の一対の側板１１１の前方位置間で用紙カセット１２１より若干上方位置に架設された支持軸１２２ａ回りに回動自在に軸支され、当該支持軸１２２ａ回りに正逆回動することでプリンタ本体１１の前面開口１１０を閉止した閉止姿勢Ｑ１（図１（Ａ））と、プリンタ本体１１の前面開口１１０を開放した開放姿勢Ｑ２（図１（Ｂ）および図１（Ｃ））との間で姿勢変更することができる。

このようなメンテナンスリッド１１２には、前記支持軸１２２ａ回りに回動自在に軸支された手差しトレイ１２２が設けられている。この手差しトレイ１２２は、印刷用の用紙Ｐを手差しでプリンタ１０へ供給するときに使用されるものであり、メンテナンスリッド１１２が閉止姿勢Ｑ１（図１（Ａ）に実線で表示）に姿勢設定された状態で支持軸１２２ａ回りに時計方向に回動されることにより、図１（Ａ）に二点鎖線で示すように、当該メンテナンスリッド１１２から引き出される。

前記トナーコンテナ３０は、ブラックトナーが充填されたブラック用コンテナ３０Ｋ、シアントナーが充填されたシアン用コンテナ３０Ｃ、マゼンタトナーが充填されたマゼンタ用コンテナ３０Ｍおよびイエロートナーが充填されたイエロー用コンテナ３０Ｙの４種類が採用されている。かかるブラック〜イエロー用コンテナ３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙは、プリンタ本体１１内で前面開口１１０に臨んで左から右へ向かってブラック用コンテナ３０Ｋ、シアン用コンテナ３０Ｃ、マゼンタ用コンテナ３０Ｍおよびイエロー用コンテナ３０Ｙの順に並設されている。

従って、ユーザーは、メンテナンスリッド１１２を開放することにより、図１（Ｂ）に示すように、ブラック〜イエロー用コンテナ３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙと対面することになる。この状態で交換のためにブラック〜イエロー用コンテナ３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙをプリンタ本体１１内から取り除くと、図１（Ｃ）に示す状態になる。

本実施形態においては、トナーとして非磁性の一成分系のものを採用することができる。あるいは、磁性の一成分系のトナーを採用してもよい。

前記用紙カセット１２１は、印刷用の用紙Ｐを貯留するためのものであり、プリンタ本体１１に対して挿脱可能に装着されている。図１に示す例では、用紙カセット１２１は２段で設けられているが、１段であってもよいし、３段以上であってもよい。

図２は、図１に示すプリンタ１０の内部構造の一実施形態を示す側面断面視の説明図である。なお、図２におけるＹによる方向表示は、図１の場合と同様（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方）である。図２に示すように、プリンタ１０は、用紙Ｐを後述する画像形成部１３へ送り込む給紙部１２と、この給紙部１２から送り込まれた用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐにトナー像を転写する画像形成部１３と、この画像形成部１３で用紙Ｐに転写されたトナー像に対し定着処理を施す定着部１４と、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐの排出先を切り換える排出先切換え部１５と、印刷処理が完了した用紙Ｐを排出する排紙部１６とがプリンタ本体１１に装着されることにより構成されている。

前記給紙部１２は、プリンタ本体１１内の下部に挿脱自在に装着された複数枚の用紙Ｐが貯留可能な前記用紙カセット１２１と、用紙Ｐを手差しで給紙するときに用いられる前記手差しトレイ１２２とを備えている。

前記各用紙カセット１２１の前側上方位置にはピックアップローラ１２３がそれぞれ設けられ、このピックアップローラ１２３の駆動によって用紙カセット１２１に貯留されている用紙Ｐが１枚ずつピックアップされて画像形成部１３に向けて送り出される。

前記画像形成部１３は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ってトナー像が形成される左右方向（図２の紙面に直行する方向）に延びた軸心回りに回転可能な感光体ドラム（像担持体）１３１と、この感光体ドラム１３１の周面に帯電処理を施すことにより同周面に一様な電荷を形成させる帯電ローラ１３２と、この帯電ローラ１３２により一様な電荷の付与された感光体ドラム１３１の周面に画像情報に基づくレーザー光を照射することにより同周面に静電潜像を形成させる露光装置１３３と、この静電潜像の形成された感光体ドラム１３１の周面にトナーを供給することにより同周面にトナー像を形成させる現像装置１０ａと、前記感光体ドラム１３１の周面に形成されたトナー像が転写される転写ベルト１３４と、感光体ドラム１３１上のトナー像を静電的に引き剥がして転写ベルト１３４の表面に転写させる一次転写ローラ１３５と、転写ベルト１３４上のトナー像を静電的に引き剥がして給紙部１２から送り込まれた用紙Ｐに転写させる二次転写ローラ１３６と、転写ベルト１３４へ転写後の感光体ドラム１３１の周面を清浄化処理するドラムクリーニング装置１３７と、用紙Ｐに対する転写処理後の転写ベルト１３４の表面に清浄化処理を施すベルトクリーニング装置１３８とを備えている。

前記帯電ローラ１３２は、図略の電源から印加された高圧電圧によって周面に所定の極性の電荷が形成されるようになっている。かかる帯電ローラ１３２の周面が感光体ドラム１３１の周面に当接されていることにより、感光体ドラム１３１の周面に一様な電荷が形成される。

前記露光装置１３３は、前記帯電ローラ１３２によって一様に帯電された感光体ドラム１３１の周面に、図略のコンピュータ等から入力された画像データに基づくレーザー光を照射するものであり、このレーザー光の照射によって感光体ドラム１３１の周面に静電潜像が形成される。かかる静電潜像に現像装置１０ａからのトナーが供給されることにより、感光体ドラム１３１の周面にトナー像が形成され、このトナー像が周回している転写ベルト１３４に転写される。

前記現像装置１０ａは、感光体ドラム１３１に隣設された状態で当該感光体ドラム１３１にトナーを供給する回転式現像器（現像部）２０と、この回転式現像器２０にトナーを補給するべくプリンタ本体１１に対し着脱自在に装着されたトナーコンテナ（補給部）３０とを備えている。

前記回転式現像器２０は、側面視（図２の紙面に直行する方向からみた状態）で円形に形成された回転枠体２１と、この回転枠体２１に周方向で等ピッチに装着された４つの単位現像器２２とを備えて構成されている。前記回転枠体２１は、感光体ドラム１３１の後方位置で当該感光体ドラム１３１の軸心と平行に、かつ、略同一高さレベルで配設された枠体軸２１１回りに回転可能に軸支されている。かかる回転枠体２１は、枠体軸２１１から径方向に向けて突設された４枚の仕切板２１２によって周方向に均等に４区画に区分され、各区画に単位現像器２２が装着されている。

前記単位現像器２２は、ブラックトナーが充填されるブラック用単位現像器２２Ｋと、シアントナーが充填されるシアン用単位現像器２２Ｃと、マゼンタトナーが充填されるマゼンタ用単位現像器２２Ｍと、イエロートナーが充填されるイエロー用単位現像器２２Ｙとの４種類が存在する。そして、感光体ドラム１３１の周面にイエロートナーでトナー像を形成させるときは、回転枠体２１の枠体軸２１１回りの回転によってイエロー用単位現像器２２Ｙが感光体ドラム１３１と対向するように位置設定され、この状態で感光体ドラム１３１が一周することによりその周面にイエローのトナー像が形成される。このイエローのトナー像は、周回している転写ベルト１３４に直ちに転写される。

感光体ドラム１３１の周面にマゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像を形成されるときもイエローのときと同様であり、対象の色のトナーの充填された単位現像器２２が感光体ドラム１３１の周面と対向され、これによって転写ベルト１３４への転写処理によりトナー像が消滅した感光体ドラム１３１の周面には次の色のトナー像が順次転写されていく。

そして、転写ベルト１３４の周回と感光体ドラム１３１のトナー像形成動作とを適正に同期させることにより、転写ベルト１３４の表面には、カラー画像が形成される。このカラー画像が給紙部１２から給紙された用紙Ｐに二次転写ローラ１３６の作用で転写されることにより用紙Ｐに対しカラー印刷が行われる。

なお、二次転写ローラ１３６の直上流側の位置にはレジストローラ対１２４（図２）が設けられ、給紙部１２から画像形成部１３へ送り込まれた用紙Ｐは、このレジストローラ対１２４によって搬送タイミングが調整されるようになされている。かかるレジストローラ対１２４による搬送タイミングのタイミング調整によって転写ベルト１３４上のカラー画像が用紙Ｐ上の適正な位置に転写される。

図３は、単位現像器２２の一実施形態を示す図であり、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線拡大断面図である。図３におけるＸおよびＹによる方向表示は、図１の場合と同様（Ｘは左右方向（−Ｘ：左方、＋Ｘ：右方）、Ｙは前後方向（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方））である。

まず、図３（Ａ）に示すように、単位現像器２２は、側面視で中心角が９０°に設定された前後方向一対の扇形側板２２１と、これら一対の扇形側板２２１間に挟持されたトナー貯留容器２２２と、図３におけるこのトナー貯留容器２２２内の下部で一対の扇形側板２２１間に架設された現像スリーブ２２３と、図３（Ｂ）におけるトナー貯留容器２２２内の下部で一対の扇形側板２２１間に前記現像スリーブ２２３と平行に架設された攪拌搬送部材２２４とを備えている。

前記攪拌搬送部材２２４は、本実施形態においては、図３（Ｂ）の左方の隅部に設けられたスクリューフィーダ２２４ａと、このスクリューフィーダ２２４ａと前記現像スリーブ２２３との間に介設された中継ローラ２２４ｂとからなっている。そして、これらスクリューフィーダ２２４ａと中継ローラ２２４ｂとの間には、トナー貯留容器２２２の円弧天板２２２ｂから延設された仕切り板２２６が設けられ、これによってトナー貯留容器２２２内は、スクリューフィーダ２２４ａ側の第１室２２２ｃと、中継ローラ２２４ｂ側の第２室２２２ｄとに二分割されている。

かかる仕切り板２２６の適所には少なくとも前後方向一対の連絡開口２２６ａが設けられ、図略の駆動モータの駆動でスクリューフィーダ２２４ａおよび中継ローラ２２４ｂが軸心回りに駆動回転されることにより、トナー貯留容器２２２内に補給されたトナーは、これらの連絡開口２２６ａを介して第１室２２２ｃと第２室２２２ｄとの間を循環移動する。

そして、第２室２２２ｄに導入され、かつ、中継ローラ２２４ｂの周面により現像スリーブ２２３へ向けて運ばれつつあるトナーは、円弧天板２２２ｂから現像スリーブ２２３の周面に向けて延設されたブレード２２７の先端を潜って所定の層厚になり、この所定の層厚のトナーが現像スリーブ２２３の周面から感光体ドラム１３１の周面に供給されることで感光体ドラム１３１の周面に静電潜像に沿ったトナー像が形成される。

前記トナー貯留容器２２２の曲率周面の適所には、トナーを単位現像器２２内に導入するためのトナー導入開口２２２ａが穿設されている。このトナー導入開口２２２ａには、当該トナー導入開口２２２ａを閉止するためのゴム等の弾性材料製のシート状蓋体２２５が貼着その他で設けられている。シート状蓋体２２５の略中央位置には、後述するトナー移送パイプ５１の先端を差し込むためのスリット２２５ａが設けられている。

そして、トナー移送パイプ５１のトナー装填筒５３（図５）がスリット２２５ａに差し込まれることにより、トナーコンテナ３０からのトナーがトナー貯留容器２２２内に装填されることになる。

図２に戻り、前記転写ベルト１３４は、前記一次転写ローラ１３５と、この一次転写ローラ１３５の若干後方位置に設けられたアイドルローラ１３４ｃと、感光体ドラム１３１の下方の若干後方側に設けられた図略の駆動モータの駆動で駆動回転する駆動ローラ１３４ａと、感光体ドラム１３１の下方の前方位置で駆動ローラ１３４ａと対向配置された従動ローラ１３４ｂとに掛け回されている。

前記従動ローラ１３４ｂは、コイルスプリング等の付勢部材１３４ｄの付勢力によって駆動ローラ１３４ａから離間する方向に向けて付勢され、これによって転写ベルト１３４の緊張状態が維持されるようになっている。そして、前記二次転写ローラ１３６は、駆動ローラ１３４ａの直下位置で転写ベルト１３４を介して当該駆動ローラ１３４ａと対向配置されている。

前記二次転写ローラ１３６には、前記転写ベルト１３４上のトナー画像を静電的に引き剥がすバイアス電圧が図略の電源から印加されている。従って、転写ベルト１３４と二次転写ローラ１３６との間を通過する用紙Ｐには、転写ベルト１３４のトナー画像が転写される。

そして、駆動ローラ１３４ａとアイドルローラ１３４ｃとの間には、用紙Ｐに対する転写処理後の転写ベルト１３４の表面を清浄化処理するベルトクリーニング装置１３８が設けられ、このベルトクリーニング装置１３８によって清浄化処理が施された転写ベルト１３４は、次の転写処理を受けるために感光体ドラム１３１へ向かうことになる。

前記定着部１４は、画像形成部１３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される定着ローラ１４１と、下部でこの定着ローラ１４１に対向配置され、周面が定着ローラ１４１の周面に押圧当接される加圧ローラ１４２とを備えている。

そして、前記画像形成部１３で転写ベルト１３４により転写処理の施された用紙Ｐは、転写ベルト１３４と二次転写ローラ１３６とに挟持された状態で転写ベルト１３４の周回に誘導されて定着部１４に導入され、定着ローラ１４１と加圧ローラ１４２との間を通過するときの加熱によりトナー像が当該用紙Ｐに定着処理される。

定着処理後の用紙Ｐは、第１排出ローラ対１４３の駆動により排紙搬送路１０１へ導出され、第２排出ローラ対１０２の順駆動で排紙搬送路１０１を上昇させられ、排紙口１６２を通ってプリンタ本体１１の頂部に設けられた排紙トレイ１６１へ排出される。

前記排出先切換え部１５は、用紙Ｐに対して両面印刷を施す場合に利用されるものであり、片面の定着処理が完了して定着部１４から一旦排紙搬送路１０１へ送り出された用紙Ｐを表裏逆転させた状態で再度画像形成部１３へ返送するようになっている。かかる排出先切換え部１５は、排紙搬送路１０１の下端部に第１排出ローラ対１４３の下方のものと周面同士が互いに当接するように対向配置された返送ローラ１５１と、この返送ローラ１５１の下部から定着部１４の下を通ってレジストローラ対１２４の上流側（図２における右側）へ延びた返送搬送路１５２とを備えている。

そして、用紙Ｐに両面印刷を施すに際しては、片面印刷が完了した定着処理後の用紙Ｐを、その後端が第１排出ローラ対１４３を通過するまで排紙搬送路１０１へ導出し、引き続き第２排出ローラ対１０２を逆駆動させるようになされている。こうすることで片面印刷の完了した用紙Ｐは、返送ローラ１５１の駆動に誘導されて返送搬送路１５２へ逆送され、この返送搬送路１５２を通って表裏が逆転した状態でレジストローラ対１２４へ向かわせられるため、以後、画像形成部１３において当該用紙Ｐの裏面側に印刷処理が施されることになる。

前記トナーコンテナ３０は、回転式現像器２０のブラック用単位現像器２２Ｋ、シアン用単位現像器２２Ｃ、マゼンタ用単位現像器２２Ｍおよびイエロー用単位現像器２２Ｙ（図１（Ｂ））に対してそれぞれ各カラーのトナーを補給するべく当該各カラーのトナーを貯留するものであり、ブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙに対応して４台が採用されている。

これら４台のトナーコンテナ３０は、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、プリンタ本体１１内の前方の略中段位置に左右方向に延びるように設けられた台座４０の上に着脱可能に装着されている。かかる各トナーコンテナ３０と回転式現像器２０との間には、トナーコンテナ３０内のトナーを各単位現像器２２へ送り込むためのトナー移送機構５０が設けられている。

図４は、回転式現像器２０、トナーコンテナ３０、台座４０およびトナー移送機構５０の相対的な位置関係を示す概略斜視図である。なお、図４におけるＸおよびＹによる方向表示は図１の場合と同様（Ｘは左右向（−Ｘ：左方、＋Ｘ：右方）、Ｙは前後方向（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方））である。

図４に示すように、台座４０には、左方から右方に向けてブラック用コンテナ３０Ｋ、シアン用コンテナ３０Ｃ、マゼンタ用コンテナ３０Ｍおよびイエロー用コンテナ３０Ｙが並列状態でそれぞれ装着されている。

前記トナー移送機構５０は、上流端（前方端）が台座４０を介してブラック〜イエロー用コンテナ３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙのそれぞれに接続される４本のトナー移送パイプ５１と、各トナー移送パイプ５１の下流端（後方端）にそれぞれ接続された４台のトナー装填装置５２とを備えている。

前記トナー移送パイプ５１は、ゴムや軟質の合成樹脂等からなる可撓性を備えた材料によって形成され、弾性変形することでトナー装填装置５２の所定の動作に追随することができる。かかるトナー移送パイプ５１の内部には、所定の駆動手段によって軸心回りに駆動回転可能なコイルスプリング製のスパイラルフィーダ５１１が装着されている。そしてこのスパイラルフィーダ５１１の軸心回りの所定方向に向かう駆動回転によってトナーコンテナ３０内からのトナーがトナー移送パイプ５１内を移動し、トナー装填装置５２を介して単位現像器２２内に装入される。

前記トナー装填装置５２は、回転式現像器２０の上方位置でブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙのそれぞれのシート状蓋体２２５に対応するように４台が左右方向に並設されている。そして、トナー装填装置５２の一部がシート状蓋体２２５のスリット２２５ａを貫通して単位現像器２２内に侵入した状態でトナー移送パイプ５１内を移送されてきたトナーがトナー装填装置５２を介して単位現像器２２内に供給される。

図５は、トナー装填装置５２の一実施形態を示す断面図であり、図５（Ａ）は、トナー装填筒５３が退避位置Ｔ１に位置設定された状態、図５（Ｂ）は、トナー装填筒５３が装填位置Ｔ２に位置設定された状態をそれぞれ示している。図５に示すように、トナー装填装置５２は、前記トナー移送パイプ５１の下流端が接続されるトナー装填筒５３と、筒心と同心でこのトナー装填筒５３に内装された図略の駆動手段の駆動で軸心回りに駆動回転するスクリューフィーダ５４と、前記トナー装填筒５３を単位現像器２２から上方へ離間した退避位置Ｔ１（図５（Ａ））と単位現像器２２内に侵入した装填位置Ｔ２（図５（Ｂ））との間で昇降させる昇降機構５５とを備えている。

前記トナー装填筒５３は、内筒体５３１と、この内筒体５３１に摺接状態で外嵌された外筒体５３２とを有する二重構造になっている。前記トナー移送パイプ５１の下流端は、内筒体５３１に接続されているとともに、前記外筒体５３２は、トナー移送パイプ５１に干渉することなく所定の範囲で内筒体５３１回りに正逆回動することができる。

このような内筒体５３１および外筒体５３２の下端部は、いずれも先細りに円錐状に形成されているとともに、この円錐状の部分にそれぞれ開口（内筒体５３１に設けられた内筒開口５３１ａおよび外筒体５３２に設けられた外筒開口５３２ａ）が設けられ、これら各開口５３１ａ，５３２ａが重なり合った状態（すなわち図５（Ｂ）に示すシャッタ開の状態）でトナー装填筒５３内に送り込まれたトナーが各開口５３１ａ，５３２ａを通って外部に導出される。

一方、この開放状態から外筒体５３２が内筒体５３１回りに所定角度回動することで外筒体５３２の壁面が内筒開口５３１ａを塞ぐ状態（すなわち図５（Ａ）に示すシャッタ閉の状態）となり、トナーの漏出が防止される。かかる外筒体５３２の回動操作は、昇降機構５５によるトナー装填筒５３の昇降動作に連動して行われる。

そして、トナー装填筒５３が退避位置Ｔ１に位置設定されることによりトナー装填筒５３の下端部は、図５（Ａ）に示すように、内筒開口５３１ａが外筒体５３２によって閉止された状態で単位現像器２２のシート状蓋体２２５から離間しているのに対し、トナー装填筒５３が装填位置Ｔ２に位置変更されることにより、図５（Ｂ）に示すように、トナー装填筒５３の下端部は、内筒開口５３１ａが外筒開口５３２ａと重なり合って開放された状態でシート状蓋体２２５のスリット２２５ａから単位現像器２２の第１室２２２ｃ内に侵入している。

従って、トナー装填筒５３が退避位置Ｔ１に位置設定された状態では、トナー装填筒５３内のトナーが内筒開口５３１ａから漏洩することが防止される一方、トナー装填筒５３が装填位置Ｔ２に位置設定された状態では、トナー装填筒５３内のトナーが内筒開口５３１ａおよび外筒開口５３２ａを介して単位現像器２２の第１室２２２ｃ内に供給されることになる。

なお、本実施形態においては、トナー装填筒５３の筒心の延びる方向と水平線との間の角度θはトナーの安息角より大きく設定され、これによってトナー装填筒５３内に導入されたトナーが当該トナー装填筒５３内で詰まるのを防止するようにしている。因みに、トナーの安息角は略４０°であるが、前記角度θは略７０°に設定している。

前記スクリューフィーダ５４は、トナー装填筒５３の筒心と同心のスクリュー軸５４１と、このスクリュー軸５４１の周面に同心で一体形成されたスクリューフィン５４２とからなっている。スクリュー軸５４１の上端部はトナー装填筒５３から外部に突出し、この突出した部分に同心でスクリューギヤ５４３が固定されている。そして、このスクリューギヤ５４３が図略の駆動手段によって軸心回りに回転されることにより、スクリューフィン５４２がスクリュー軸５４１回りに一体回転し、これによってトナー移送パイプ５１から送り込まれたトナーが下方へ向けて強制移動される。

前記昇降機構５５は、内筒体５３１の周面に形成された筒心方向に延びるラック５５１と、このラック５５１に噛合するピニオン５５２と、所定の中継ギヤを介してピニオン５５２へ駆動力を与える図略の駆動モータとを備えている。一方、外筒体５３２には、前記ラック５５１に対応した部分に切欠き窓が設けられ、ラック５５１は、この切欠き窓を介して外部に露出した状態になっている。切欠き窓は、周方向の長さがラック５５１の幅寸法（周方向の長さ）より長く設定され、これによってラック５５１に対し所定の範囲で筒心回りに相対回動することができる。

また、外筒体５３２の適所には、図略の被案内突起が設けられている一方、外筒体５３２を囲繞する円筒状のカム部材が設けられ、このカム部材の内周面に前記被案内突起が摺接状態で嵌り込む螺旋カム溝が形成されている。そして、駆動モータの駆動で前記所定の中継ギヤ、ピニオン５５２およびラック５５１を介して内筒体５３１が昇降すると、これに追従してトナー装填筒５３も昇降し、このトナー装填筒５３の昇降によって被案内突起がカム部材の螺旋カム溝に案内され、これによって外筒体５３２が筒心回りに正逆回動する。

そして、本実施形態においては、トナー装填筒５３が退避位置Ｔ１に位置設定されることによる外筒体５３２の所定方向への回動により内筒体５３１の内筒開口５３１ａが外筒体５３２により閉止される一方、トナー装填筒５３が装填位置Ｔ２に位置設定されることによる外筒体５３２の逆方向への回動により内筒体５３１の内筒開口５３１ａが外筒体５３２の外筒開口５３２ａと重なり合って開放される。

ついで図３へ戻り、単位現像器２２には、トナー貯留容器２２２内のトナー量が予め設定された、画像形成処理を施すのに必要な最低限のトナー量以下になったことを検出するためのトナー量センサ６０が設けられている。本実施形態においては、トナー量センサ６０として発光素子が内装された発光部材６１と、この発光部材６１から照射された光を受光して電気信号に変換する受光素子の内装された受光部材６２とからなる、いわゆる光センサが採用されている。

前記トナー量センサ６０は、感光体ドラム１３１と対向された状態の単位現像器２２において、トナー貯留容器２２２の第２室２２２ｄにおける現像スリーブ２２３と中継ローラ２２４ｂとの対向位置より若干上方の位置（残量検出位置）にトナーが存在するか否かを検出するべく設置位置が設定されている。具体的には、図３（Ａ）に示すように、前方の扇形側板２２１における第２室２２２ｄの前記残量検出位置に対応した部分に発光部材６１が貫通設置される一方、後方の扇形側板２２１の前後方向で発光部材６１と対向した位置に受光部材６２が貫通設置されている。

こうすることにより、単位現像器２２が感光体ドラム１３１と対向した状態（すなわち、対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された状態）で、当該単位現像器２２の第２室２２２ｄの残量検出位置にトナーが存在しないときには、発光部材６１から受光部材６２へ向けて照射された光は、受光部材６２によって受光され、これによってトナー貯留容器２２２の第２室２２２ｄには残量検出位置より低レベルしかトナーが存在しないことを検出することができる。

これに対し、単位現像器２２が対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された状態で、当該単位現像器２２の第２室２２２ｄに残量検出位置を超えるトナーが存在していた場合には、発光部材６１から受光部材６２へ向けて照射された光は、トナーに遮られて受光部材６２に受光されることがなく、これによってトナー貯留容器２２２の第２室２２２ｄに残量検出位置より高レベルでトナーが存在することを検出することができる。

そして、発光部材６１および受光部材６２が設けられる位置（残量検出位置）は、単位現像器２２が対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された状態で、単位現像器２２の第２室２２２ｄに残留している残留トナーによって感光体ドラム１３１の周面に正常に画像形成処理を施すことができる必要最小限のトナーを確保することができるように設定されている。

なお、発光部材６１への電力供給は、所定の電源装置から回転式現像器２０の前面に対向配置され、かつ、発光部材６１の接点に摺接される図略の環状電力線を介して行われるとともに、受光部材６２からの検出信号は、受光部材６２の接点に摺接される図略の環状信号線を介して出力される。

そして、本実施形態においては、４つある単位現像器２２の内のいずれかの単位現像器２２が対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された状態で、当該単位現像器２２の第２室２２２ｄ内のトナーが必要最小限トナー量未満になったときには、とりあえずこのジョブの画像形成処理を完了させた上で、その単位現像器２２の第２室２２２ｄ内に残留しているトナーを感光体ドラム１３１の周面に向けて吐き出させる制御が行われる。

そして、その単位現像器２２が完全に空になった状態で、当該単位現像器２２にトナーコンテナ３０から新たなトナーが補給される。

かかる制御を行うために、プリンタ本体１１内の適所には、制御手段７０が設けられている。以下、この制御手段７０の制御について図６〜図８を基に、必要に応じて図１〜図５を参照しながら説明する。図６は、制御手段７０による制御を説明するためのブロック図であり、図７は、制御手段７０による制御を説明するためのフローチャートである。

また、図８は、対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された単位現像器２２内のトナーの状態を示す断面視の説明図であり、図８（Ａ）は、トナー貯留容器２２２内に満杯のトナーが装填された状態、図８（Ｂ）は、トナー貯留容器２２２内に必要最小限のトナーが残留している状態、図８（Ｃ）は、トナー貯留容器２２２内の残留トナーが吐き出された状態をそれぞれ示している。

まず、図６に示すように、制御手段７０は、演算処理装置であるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）７１と、このＣＰＵ７１に付設された読み出し専用のＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）７２と、同読み書き自在のＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）７３とを備えた基本構成を有している。

ＲＯＭ７２には、本制御を実行するためのプログラムが記憶されており、プリンタ１０に電源が入れられる都度、当該プログラムがＣＰＵ７１に読み込まれ、以後このプログラムに基づきトナー貯留容器２２２内に残留しているトナーを吐き出させるための制御が実行される。これに対し、ＲＡＭ７３は、制御動作において、一時的に用いられる各種のデータを一時的に書き込んだり読み出したりする領域として使用されるものである。

前記ＣＰＵ７１は、トナー量センサ６０の検出結果に基づき対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された単位現像器２２内のトナー量が必要最小限トナー量未満になっているか否かを判別するトナー量判別部７１１と、このトナー量判別部７１１の判別結果に基づき各所に制御信号を出力する制御信号出力部７１２とを備えている。

前記トナー量判別部７１１は、発光部材６１からの光を受光した旨の受光部材６２からの検出信号が入力されると、現に対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定されている単位現像器２２の貯留トナーが必要最小限トナー量未満になったと判別し、その旨を指令信号として制御信号出力部７１２へ向けて出力する。

前記制御信号出力部７１２は、トナー量判別部７１１からの前記指令信号が入力されると、現に実行されつつある１枚の用紙を対象とした画像形成処理について最後まで実行が継続させた後、当該トナー量が必要最小トナー量になっていた単位現像器２２を対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定させるように回転式現像器２０（具体的には、回転式現像器２０を駆動させている駆動モータ、以下同じ）へ向けて制御信号を出力する。これによって当該対象となる単位現像器２２が対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定される。

かかる制御を行うために、制御信号出力部７１２は、給紙部１２，画像形成部１３および定着部１４に対して互いに関連した所定の制御信号を出力し、これによる給紙部１２，画像形成部１３および定着部１４の連係動作で現に実行されつつある１枚の用紙Ｐを対象とした画像形成処理が円滑に実行されるとともに、その後のトナー量が必要最小限トナー量未満となった単位現像器２２に対する所定の処理が実行されることになるが、以下、これらの一連の制御の内で、特に貯留されているトナー量が必要最小限トナー量未満となることで感光体ドラム１３１に対向された単位現像器２２に関する制御に的を絞って説明する。

まず、制御信号出力部７１２は、対象となる単位現像器２２が感光体ドラム１３１の周面と対向した状態で、帯電ローラ１３２へ向けて制御信号を出力し、これによって前記対象となる単位現像器２２に対応した感光体ドラム１３１の周面に対し露光装置１３３からの一様な光をベタ照射させる。こうすることで、感光体ドラム１３１および現像スリーブ２２３の同期回転に応じて単位現像器２２内に残留した残留トナーは、トナー貯留容器２２２の内壁面等に沈着したものを除いて全てが、光のベタ照射された感光体ドラム１３１の周面に吐き出され、感光体ドラム１３１の周面にはそのトナーによるベタ画像が形成される。この感光体ドラム１３１の周面のベタ画像は、給紙部１２から給紙された用紙Ｐに転写され、定着部１４で用紙Ｐへの定着処理が施された後、用紙Ｐの排出に伴って排紙トレイ１６１へ排出される。

そして、単位現像器２２内が完全に空になった状態（この状態は、感光体ドラム１３１の周面にベタ画像が形成されることによって実現する）で、制御信号出力部７１２は、トナー移送機構５０の昇降機構５５の駆動手段に向けてトナー装填筒５３を下降させるべき制御信号を出力する。この制御信号により、トナー装填筒５３は下降してその先端が当該単位現像器２２のスリット２２５ａに差し込まれ、トナー補給の準備が整う。

引き続き、制御信号出力部７１２は、トナー移送機構５０のスパイラルフィーダ５１１の駆動手段へ向けて駆動信号を出力する。この駆動信号によりスパイラルフィーダ５１１が駆動回転し、トナーコンテナ３０内のトナーがトナー移送パイプ５１およびトナー装填筒５３を介して単位現像器２２内に補給される。

なお、単位現像器２２の第１室２２２ｃ内におけるスリット２２５ａの近傍には、単位現像器２２内のトナー量の満量を検出する図略のトナー量満量センサが設けられ、このトナー量満量センサが満量を検出すると、トナーコンテナ３０からの単位現像器２２へのトナーの補給が停止されるようになされているが、その詳細説明は省略する。

以下、かかる制御手段７０による制御のフローを、図８を参照しながら図７のフローチャートに基づき説明する。まず、単位現像器２２のトナー貯留容器２２２内に満杯のトナーが装填されている状態では、図８（Ａ）に示すように、単位現像器２２内には、第１室２２２ｃの略９０％がトナーＴで埋まっているとともに、第２室２２２ｄは、完全に１００％トナーＴで埋まった状態になっている。

この状態では、トナー量センサ６０の受光部材６２は、トナーＴに埋まっているため、発光部材６１から照射された光は受光部材６２に到達することができず、従って受光部材６２からは検出信号が出力されない。

そして、この状態で画像形成処理が実行されると、中継ローラ２２４ｂがローラ心回りに時計方向に向けて回転されるとともに、現像スリーブ２２３も軸心回りに時計方向に回転され、これによって第２室２２２ｄ中のトナーＴは、ブレード２２７を介し、所定の層厚になって現像スリーブ２２３の周面から感光体ドラム１３１の周面へ供給される。すなわち、プリンタ１０は、通常の画像形成処理が実行される通常モードに設定されているのである。

このような状態において、まず、ステップＳ１で対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定されている単位現像器２２を対象とし、当該単位現像器２２に設けられているトナー量センサ６０によりトナーＴが必要最小限トナー量未満になっているか否かが検出される。

そして、ステップＳ２において４台の単位現像器２２（ブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ）の内でトナーＴが必要最小限トナー量未満になっている単位現像器２２が存在したか否かが問われ、いずれかの単位現像器２２においてトナーＴが必要最小限トナー量未満になっている単位現像器２２が存在した場合（すなわち、ステップＳ２においてＹＥＳの場合）には、その単位現像器２２がブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙの内のいずれであるのかがＲＡＭ７３に記憶され（ステップＳ３）、引き続き次のステップＳ４が実行される。これに対し、その単位現像器２２について必要最小限トナー量未満ではなかった場合（ステップＳ２でＮＯの場合）には、そのままステップＳ４に移る。

因みに、トナーＴが必要最小限トナー量未満の残留トナーＴ′になっている単位現像器２２は、図８（Ｂ）に示すように、中継ローラ２２４ｂと現像スリーブ２２３との対向位置の上部であって、かつ、受光部材６２の受光素子より下方位置に位置した状態になっている。

ステップＳ４では、ブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙの４台の単位現像器２２についてトナー量センサ６０による検出処理が実行されたか否かが問われ、まだ検出処理が実行されていない単位現像器２２がある場合（ステップＳ４でＮＯの場合）には、ステップＳ１へ戻される。

これに対し、４台のブラック〜イエロー用単位現像器２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙについて全て検出処理が完了している場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）には、ステップＳ５において必要最小限トナー量未満の単位現像器２２が存在するか否かが判別される（この判別は、対象となる何色用かの単位現像器２２がＲＡＭ７３に記憶されているか否かで行われる）。

そして、存在していない場合（ステップＳ５でＮＯ）にはステップＳ１へ戻される一方、存在していた場合（ステップＳ５でＹＥＳ）には、現に実行されている１枚の用紙を対象とした画像形成処理が完了した後、プリンタ１０は、処理モードが通常モードからトナー補給モードにモード変更される（ステップＳ６）。

引き続きステップＳ７において、必要最小限トナー量未満の単位現像器２２を対感光体ドラム対向姿勢に順次姿勢変更させた上で、トナー貯留容器２２２の第２室２２２ｄ内の残留トナーＴ′を感光体ドラム１３１の周面に向けて吐き出させる処理が実行される。こうすることで、単位現像器２２内には、図８（Ｃ）に示すように、トナー貯留容器２２２の内壁面等に固着堆積したトナーを除いてトナーＴが全く存在しない状態になる。

ついで、残留トナーＴ′を吐き出させた単位現像器２２に対しトナーコンテナ３０からのトナーＴが補給される（ステップＳ８）。この補給は、制御信号出力部７１２からの制御信号による昇降機構５５の駆動でトナー装填筒５３を下降させてその先端を単位現像器２２内に挿入した後、スパイラルフィーダ５１１の駆動回転でトナーコンテナ３０内のトナーを単位現像器２２内へ送り込むことによって行われる。そして、この補給が完了すると、プリンタ１０は、トナー補給モードから通常モードに戻され、通常の画像形成処理が実行可能状態になる。

そして、本実施形態においては、単位現像器２２にトナーＴが補給された直後の満杯時（図８（Ａ）参照）には当該満杯のトナー量は４０ｇであった。また、トナー量センサ６０によって単位現像器２２内のエンプティが検出されたとき（すなわち、単位現像器２２内のトナー量が必要最小限トナー量未満になったとき（図８（Ｂ）参照））の単位現像器２２内のトナー量は、１２ｇであった。そして、単位現像器２２内の残留トナーＴ′が感光体ドラム１３１へ向けて吐き出された後の単位現像器２２に残っているトナーの量は９ｇであった。このことは、１２ｇから９ｇを差し引いた値である３ｇのトナーがトナー貯留容器２２２から吐き出された劣化トナーということになる。

以上の説明で判るように、本発明は、現像装置（本実施形態では単位現像器２２）内が、いわゆるトナーエンプティになった状態を検知した後、当該単位現像器２２内に直ちにトナーを補給するというものではなく、単位現像器２２内に未だ少量残留するトナーを感光体ドラム１３１側へ強制排出し、単位現像器２２内の残留トナー量を略ゼロとしてから、単位現像器２２へトナーＴを補給するように構成されているのである。

つまり、本発明は、以下の２点を重要な特徴点としている。
（１）単位現像器２２内がトナーエンプティの状態であることを検知した後、単位現像器２２内に未だ残留している残留トナーを強制排出してから、単位現像器２２へトナーコンテナ３０からトナーが補給されるように制御すること。
（２）そして、トナーエンプティとは、現像スリーブ２２３の軸方向の全長に亘って画像濃度を維持できるようにはトナーＴが供給され得なくなるような量（必要最小トナー量）が単位現像器２２内に残留している状態であること。

これに対し、従来の現像装置のトナーエンプティという概念は、エンプティになっても用紙Ｐの数枚に対し印字し得る量のトナーが現像装置内に残留している状態を指すものであった。

また、トナーコンテナからトナーを補給される方式の従来の現像装置においては、トナー量が常にほぼ一定になるようにトナーコンテナからトナーが補給され、トナーコンテナがエンプティになってから現像装置がエンプティになるのに対し、本発明の現像装置（本実施形態では回転式現像器２０）においては、単位現像器２２内のトナー量を一定に維持せず、単位現像器２２内のトナーＴがエンプティになると、トナーを強制排出して、その後トナーコンテナ３０からトナーＴが補給される構成となっている。

以上詳述したように、本実施形態に係る回転式現像器２０は、静電潜像が形成された感光体ドラム１３１の表面に一成分系のトナーを供給して当該静電潜像に沿ったトナー像を形成させる複数の単位現像器２２と、対応した各単位現像器２２にトナーを補給する複数のトナーコンテナ３０と、単位現像器２２内のトナー量が感光体ドラム１３１に正常に画像形成処理を施すのに必要な必要最小限トナー量未満になったことを検出するトナー量センサ６０と、単位現像器２２内が必要最小限トナー量未満になったことをトナー量センサ６０が検出したときのみ、この検出信号に基づきトナーコンテナ３０に対し単位現像器２２へトナーを供給させるように制御する制御手段７０とを備えて構成されている。

そして、制御手段７０は、トナー量センサ６０が必要最小限トナー量未満を検出したとき、残っているトナーを感光体ドラム１３１へ向けて吐き出させるように制御するように構成されている。

従って、正常な画像形成処理を施し得る必要最小限トナー量未満になるまで単位現像器２２にはトナーコンテナ３０からトナーが供給されないため、単位現像器２２内に未だ充分にトナーが存在する状態でトナーコンテナ３０からトナーが供給された場合には、大量の補給トナーと大量の残留トナーとが互いに混ざり合ってトナーの帯電状態や磁化状態が乱され、これによって画像形成処理でかぶり現象が生じるような不都合が生じることがあるが、本発明ではかかる不都合の発生を有効に防止することができる。

しかも、制御手段７０は、トナー量センサ６０が必要最小限トナー量未満を検出したとき、残っているトナーを感光体ドラム１３１へ向けて吐き出させるように制御し、これによって単位現像器２２に残留していた残留トナーは、単位現像器２２内に固着しているものを除き全てがなくなって単位現像器２２内が実質的に空になった状態でトナーコンテナ３０から新たなトナーが補給されるため、単位現像器２２に必要最小限トナー量未満の残留トナーが存在する場合には、僅かな量の残留トナーが逆帯電し、これによる残留トナーと新たなトナーとの静電気的な反発でトナーの補給中に単位現像器２２内の残留トナーが外部に向けて飛散してしまうようなことが起こらず、飛散したトナーで画像形成装置内が汚染されるような不都合の発生を防止することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。

（１）上記の実施形態においては、本発明に係る現像装置が適用される画像形成装置としてプリンタ１０を例に挙げて説明した。本発明は、複写機やファクシミリ装置にも適用可能である。

（２）上記の実施形態においては、現像装置として複数の単位現像器２２からなるカラー印刷用の回転式現像器２０が採用されているが、本発明は、現像器がモノクロ印刷用のものであってもよいし、カラー印刷用のものであっても、回転式現像器２０に限らず、各色の単位現像器が横方向に向けて並設された、いわゆるタンデム式の現像装置であってもよい。

（３）上記の実施形態においては、トナー量センサ６０として発光素子を備えた発光部材６１とは、受光素子を備えた受光部材６２からなるいわゆるフォトセンサが採用されている例を示した。これに代えてストライカーを蹴ることによってトナーの存在を機械的に検出するリミットスイッチ式のもの、単位現像器２２内のトナーの静電容量を検出することでトナーの存否を検出する静電容量式のもの等を用いることもできる。

本発明に係る現像装置が適用されたプリンタの一実施形態を示す外観視の斜視図であり、（Ａ）は、メンテナンスリッドが閉止された状態、（Ｂ）は、メンテナンスリッドが開放された状態、（Ｃ）は、メンテナンスリッドが開放されてトナーコンテナが取り外された状態をそれぞれ示している。 図１に示すプリンタの内部構造の一実施形態を示す側面断面視の説明図である。 単位現像器の一実施形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線拡大断面図である。 回転式現像器、トナーコンテナ、台座およびトナー移送機構の相対的な位置関係を示す概略斜視図である。 トナー装填装置の一実施形態を示す断面図であり、（Ａ）は、トナー装填筒が退避位置に位置設定された状態、（Ｂ）は、トナー装填筒が装填位置に位置設定された状態をそれぞれ示している。 制御手段による制御を説明するためのブロック図である。 制御手段による制御を説明するためのフローチャートである。 対感光体ドラム対向姿勢に姿勢設定された単位現像器内のトナーの状態を示す断面視の説明図であり、（Ａ）は、トナー貯留容器内に満杯のトナーが装填された状態、（Ｂ）は、トナー貯留容器内に必要最小限のトナーが残留している状態、（Ｃ）は、トナー貯留容器内の残留トナーが吐き出された状態をそれぞれ示している。

１０ プリンタ（画像形成装置）
１１ プリンタ本体 １０１ 排紙搬送路
１０２ 排出ローラ対 １１０ 前面開口
１１１ 側板 １１２ メンテナンスリッド
１２ 給紙部 １２１ 用紙カセット
１２２ トレイ １２２ａ 支持軸
１２３ ピックアップローラ １２４ レジストローラ対
１３ 画像形成部 １３１ 感光体ドラム（像担持体）
１３２ 帯電ローラ １３３ 露光装置
１３４ 転写ベルト １３４ａ 駆動ローラ
１３４ｂ 従動ローラ １３４ｃ アイドルローラ
１３４ｄ 付勢部材 １３５ 一次転写ローラ
１３６ 二次転写ローラ １３７ ドラムクリーニング装置
１３８ ベルトクリーニング装置
１４ 定着部 １４１ 定着ローラ
１４２ 加圧ローラ １４３ 排出ローラ対
１５ 排出先切換え部 １５１ 返送ローラ
１５２ 返送搬送路 １６ 排紙部
１６１ 排紙トレイ １６２ 排紙口
１０ａ 現像装置 ２０ 回転式現像器（現像部）
２１ 回転枠体 ２１１ 枠体軸
２１２ 仕切板 ２２ 単位現像器
２２Ｋ ブラック用単位現像器
２２Ｃ シアン用単位現像器
２２Ｍ マゼンタ用単位現像器
２２Ｙ イエロー用単位現像器
２２１ 扇形側板 ２２２ トナー貯留容器
２２２ａ トナー導入開口 ２２２ｂ 円弧天板
２２２ｃ 第１室 ２２２ｄ 第２室
２２３ 現像スリーブ ２２４ 攪拌搬送部材
２２４ａ スクリューフィーダ
２２４ｂ 中継ローラ ２２５ シート状蓋体
２２５ａ スリット ２２６ 仕切り板
２２６ａ 連絡開口 ２２７ ブレード
３０ トナーコンテナ（補給部）
３０Ｋ ブラック用コンテナ
３０Ｃ シアン用コンテナ
３０Ｍ マゼンタ用コンテナ
３０Ｙ イエロー用コンテナ
４０ 台座 ５０ トナー移送機構
５１ トナー移送パイプ ５１１ スパイラルフィーダ
５２ トナー装填装置 ５３ トナー装填筒
５３１ 内筒体 ５３１ａ 内筒開口
５３２ 外筒体 ５３２ａ 外筒開口
５４ スクリューフィーダ ５４１ スクリュー軸
５４２ スクリューフィン ５４３ スクリューギヤ
５５ 昇降機構 ５５１ ラック
５５２ ピニオン ６０ トナー量センサ
６１ 発光部材 ６２ 受光部材
７０ 制御手段 ７１ ＣＰＵ
７１１ トナー量判別部
７１２ 制御信号出力部 ７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ Ｐ 用紙
Ｑ１ 閉止姿勢 Ｑ２ 開放姿勢
Ｔ トナー Ｔ′ 残留トナー
Ｔ１ 退避位置 Ｔ２ 装填位置

Claims (2)

1. 静電潜像が形成された像担持体の表面に一成分系のトナーを供給して当該静電潜像に沿ったトナー像を形成させる現像部と、
   前記現像部にトナーを補給する補給部と、
   前記現像部内のトナー量が前記像担持体に正常に画像形成処理を施すのに必要な必要最小限トナー量を考慮して設定された設定値未満になったことを検出するトナー量検出手段と、
   前記現像部内のトナー量が前記設定値未満になったことを前記トナー量検出手段が検出したときに前記補給部に対し前記現像部へトナーを補給させるように制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記トナー量検出手段が前記設定値未満を検出したとき、前記補給部からの現像部へのトナーの補給に先立ち、前記現像部内に残留しているトナーを前記像担持体へ向けて吐き出させるように制御し、
   前記トナー量検出手段は、
   前記像担持体上のトナー像の濃度を検出する濃度センサと、
   前記像担持体上に、通常現像条件よりも現像交流バイアスのＤｕｔｙを下げた状態で、１００％ベタパターン画像および白紙パターン画像を形成する形成手段と、
   前記濃度センサによって、前記白紙パターン画像の濃度が前記１００％ベタパターン画像の濃度よりも高いと検出されたときに、前記現像部内のトナー量が前記設定値未満になったものと判断する判断手段と、を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記制御手段は、前記トナーの吐き出しに対応するように前記像担持体の前記現像部による現像処理の対象となる表面全面に一様なベタの静電潜像を形成させるように制御することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
   

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