JP2007322936A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー攪拌装置内のトナーの帯電性、流動性の低下を抑え、また、トナーカートリッジ交換直後の作像動作時においても、地汚れ等の異常画像の発生を防止できる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】トナー撹拌装置３１とトナー撹拌装置３１にトナーを補給するトナーカートリッジ３２とを有する現像装置３０であって、トナーカートリッジ３２内のトナー特性に関する情報を記憶させたカートリッジ情報記憶手段３２ｅと、連通口３３とを有し、連通口３３を介してトナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１内にトナーを補給し、且つトナー撹拌装置３１内のトナーを攪拌する補給攪拌動作は、カートリッジ情報記憶手段３２ｅに記憶された情報に基づいて制御される現像装置３０である。
【選択図】図８

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる現像装置に関する。また、本発明は、現像装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

近年、オフィスにおけるＯＡ化、カラー化が一段と進み、従来のような、文字のみからなる原稿を複写するだけではなく、パーソナルコンピュータで作成したグラフ等を含む原稿をプリンターにて出力し、更にプレゼンテーション等に用いる資料として、この出力画像を多数枚複写する機会が多くなっている。このプリンターによる出力画像は、ベタ画像、ライン画像、ハーフトーン画像が多く、これに伴い、画像品質に対して求められる市場の要求も変化しつつあり、また、出力画像への信頼性に対する要求も高まってきている。

電子写真、静電記録、静電印刷等の電子写真方式に使用される現像剤は、その現像工程において、例えば、静電潜像が形成されている感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤としては、キャリアとトナーから成る二成分系現像剤及び、キャリアを必要としないでトナーのみからなる一成分系現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）が知られている。
二成分系現像剤は、トナー粒子がキャリア表面に付着することにより現像剤が劣化し、また、トナーのみが消費されるため現像剤中のトナー濃度が低下するので、キャリアとトナーとの混合比を一定割合に保持しなければならず、そのため現像装置が大型化するといった欠点がある。一方、一成分系現像剤は、装置が小型化が可能等の利点を有しており、低温低湿、高温高湿等のあらゆる環境下での使用が容易であるなどの理由から現像方式の主流になりつつある。

ところで、一成分系現像剤は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像剤と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像剤とに分類される。磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式は、内部にマグネットなどの磁界発生手段を設けた現像スリーブを用いて、マグネタイトなどの磁性体を含有する磁性トナーを保持し、層厚規制部材により、薄層化し現像するもので、近年小型プリンターなどで多数実用化されている。これに対して、非磁性一成分剤を用いる非磁性一成分現像方式は、トナーが磁気力を持たないため、現像スリーブにトナー補給ローラなどを圧接して現像スリーブ上にトナーを供給し、静電気的に保持させ、層厚規制部材により、薄層化して現像するものであり、有色の磁性体を含有しないためカラー化に対応できるという利点があり、また現像スリーブにマグネットを用いないため、装置のより軽量化、低コスト化が可能となり、近年小型フルカラープリンター等で実用化されている。

しかしながら、一成分現像方式では、未だ改善すべき課題が多いのが現状である。二成分現像方式では、トナーの帯電、搬送手段としてキャリアを用い、トナーとキャリアは現像装置内部において十分撹拌、混合された後現像スリーブに搬送され現像に供されるため比較的長時間の使用においても安定した帯電、搬送を持続することが可能であり、また、高速の現像装置にも対応しやすい。これに比べ、一成分現像方式ではキャリアのような安定した帯電、搬送手段がないため、長時間使用や高速化による帯電、搬送不良が起こりやすい。特に、非一成分現像方式は現像スリーブ上へトナーを搬送した後、層厚規制部材にてトナーを薄層化させて現像するが、トナーと現像スリーブ又は層厚規制部材などの摩擦帯電部材との接触、摩擦帯電時間が非常に短いため、キャリアを用いた二成分現像方式より低帯電、逆帯電トナーが多くなりやすい。また、少なくとも１つのトナー搬送部材によってトナーを搬送し、かつ、搬送されたトナーによって像担持体に形成された静電潜像を現像する手段が採られているが、その際、トナー搬送部材表面のトナーの層厚は極力薄くしなければならない。このために、層厚規制部材による押圧力を受けるために、トナー表面に外添された外添剤のトナー内部への埋没が激しく、トナーの帯電性、流動性が大きく低下するという不具合がある。

この不具合を解消するために、特許文献１では、現像スリーブは、表面に現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、撹拌部材の回転中心Ｘが、現像スリーブの回転中心を横切る水平面Ｈに対して下側に位置する現像装置が開示されている。
また、特許文献２では、トナー補給口に逆止弁を設けて、カートリッジ側にトナーが逆流するのを防止する構成の現像装置が開示されている。
しかし、上述に開示された技術では、現像装置内にあるトナーの帯電性、流動性を長期にわたって安定化させることは困難であるという問題点がある。

また、上記従来技術において開示された現像装置では、トナーの帯電性、流動性の低下を、ある程度の期間は防止できるものの、トナーを攪拌し、像担持体に搬送する現像ユニット（以下、トナー攪拌装置と示す。）のホッパ内に、トナーカートリッジ等のトナー貯留部材に貯留されていたトナーが補給された時に、トナー攪拌装置内のトナーの帯電性が著しく不安定になって、地肌汚れ等の画質の低下を引き起こすという問題がある。
これは、トナー攪拌装置のホッパ内に残留していたトナーとトナーカートリッジから補給されたトナーとの間で、帯電性、流動性等の差が大きいために、これらトナーを混合して攪拌した時に、帯電性の高いトナーと帯電性の低下したトナーとが互いに摩擦帯電することによって、帯電性の低下していた残留トナーが弱帯電化、逆帯電化するためである。

現像ホッパに残留しているトナーの帯電性低下の理由は、次のように考えられる。
トナーは、現像ホッパ内に滞留している間、攪拌や摩擦等の外的ストレスを受けるが、この外的ストレスによって、添加剤は粒子表面から離脱したり、粒子内部に埋没したりして、トナー粒子表面における存在量が減少していく。これら添加剤の帯電量は、トナー粒子としての帯電量に負荷されるものであるため、例えばシリカ等の、トナーと同極性である負極側に帯電する添加剤のトナー表面における存在量が上述のようにして減少した場合には、その分トナーの帯電量も低下する。
また、トナーに内添されている帯電制御剤もトナー表面に露出して帯電サイトとなり、この部分の摩擦帯電等による帯電も、トナーの帯電性の維持に寄与しているが、上述したような外的ストレスを受けることによって、トナー表面の削れが起こると、上記帯電サイトが減少するため、これも劣化したトナーの帯電性を更に低下させる原因となっている。

経時で使用した後における、トナーの帯電性の変動状態は、トナーそれぞれの持つ特性によって異なってくるが、一般に、経時で使用した後の帯電量に関しては、未使用状態において帯電性の高いトナーの方が、未使用状態において帯電性の低いトナーよりも、高い帯電量を保っている。
しかし、帯電性の低下の度合い、即ち、未使用状態におけるトナー帯電量と、経時で使用した後におけるトナー帯電量との差である帯電低下量は、一般に、未使用状態において帯電性の高いトナーの方が、未使用状態において帯電性の低いトナーより帯電低下量が大きく、使用に伴う帯電変動が大きい。
このため、例えば現像ホッパ内の残留トナーの帯電量が低い状態において、トナーカートリッジを交換して、帯電性の高い未使用のトナーが充填されたトナーカートリッジを現像装置に新たに装着した場合には、このトナーカートリッジ内のトナーが現像ホッパ内に供給されると、現像ホッパ内で逆帯電トナーが多量に発生したりして、その帯電特性が著しく不安定になる。また、経時での使用に伴って現れる、トナー帯電性の不安定化の度合いも大きくなる。

特開２００５−０６２２１５号公報 特開２００２−１６２８１７公報

上記従来技術において開示された現像装置は、トナーの帯電性や流動性の低下をある程度の期間は抑えることができるが、経時での使用に伴う現像ホッパ内の残留トナーの劣化状態が、トナーカートリッジ内のトナーの状態と比較して大きく異なったものとなることは避けられない。このため、カートリッジ交換直後における現像ホッパ内のトナーは、大抵、帯電特性等が著しく不安定な状態になる。
トナーカートリッジの交換直後には、作像動作を開始する前に、現像ホッパ内のトナーの帯電性等を安定した状態に回復させるためのリカバリ動作が行われるが、現像ホッパ内におけるトナーの不安定化の度合いが大きいと、このような状態が、リカバリ動作時後においても回復されないことが多い。
現像ホッパ内のトナーの帯電性等が不安定な状態が回復されないまま、作像動作が開始されと、出力画像上に地肌汚れを発生させたり、トナー攪拌装置に設けられた現像ローラ、入り口シール、トナー規制部材等の部材表面のわずかな表面性の違いをトナーが拾って、出力画像上に縦スジ状のトナー層ムラを生じさせたり、スジムラを発生させたりして、画像品質を著しく低下させる原因となる。

そこで本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナー攪拌装置内のトナーの帯電性、流動性の低下を抑え、また、トナーカートリッジ交換直後の作像動作時においても、地汚れ等の異常画像の発生を防止できる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するための手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、内部に貯留するトナーを攪拌して像担持体に搬送するトナー撹拌装置と、前記トナー撹拌装置にトナーを補給するトナーカートリッジと、を有する現像装置であって、 前記トナーカートリッジ内部に充填されているトナー特性に関する情報を記憶させたカートリッジ情報記憶手段と、前記トナーカートリッジと前記トナー攪拌装置との間でトナーを通過させる連通口とを有し、前記トナーカートリッジから前記トナー攪拌装置内にトナーを補給し、且つ前記トナー撹拌装置内のトナーを攪拌する補給攪拌動作は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御されることを特徴とする。
この場合において、前記トナーカートリッジは、前記現像装置に着脱自在に備えられ、前記カートリッジ情報記憶手段は、前記トナーカートリッジに設けられるものとすることができる。
また、前記現像装置は、前記連通口を通過させるトナー量を制御する制御弁を有することが好ましい。
また、前記現像装置は、前記トナー攪拌装置と前記トナーカートリッジとを横方向に配設することが好ましい。
また、前記カートリッジ情報記憶手段には、前記トナーカートリッジに充填されたトナーの帯電特性、粒径特性、流動特性、添加剤付着特性のうちの、少なくとも一つの情報が記憶されることが好ましい。
また、前記トナー攪拌装置及び／又は前記トナーカートリッジ内には、トナーを攪拌するためのパドルが設けられ、前記パドルの回転数は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御されることが好ましい。
また、前記トナー攪拌装置内部に貯留されるトナーの量は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御されることが好ましい。
また、前記現像装置は、前記像担持体に対して接触及び離反する接離動作を行い、前記接離動作を行う際の、前記トナー攪拌装置の移動速度は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御されることが好ましい。
また、前記トナー攪拌装置の接離動作の移動方向は、前記トナー攪拌装置と前記トナーカートリッジ間におけるトナーの移動方向と、同方向とすることが好ましい。

また、本発明に係る画像形成装置は、少なくとも潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、を備える画像形成装置において、 前記現像装置として、上述した何れか一つの現像装置を備えることを特徴とする。
また、前記画像形成装置は、現像装置内におけるトナーの循環性の良否に関する情報を記憶し、前記トナー攪拌装置におけるトナーの補給攪拌動作は、画像形成装置本体に装着された現像装置の循環性に関する情報と、前記トナーカートリッジに充填されているトナー特性に関する情報と、に基づいて制御されるものとすることができる。
また、前記画像形成装置は、前記トナー攪拌装置へのトナーの流入量又はトナー攪拌装置からのトナーの流出量を、前記現像装置の循環性の指標として用いることが好ましい。
また、前記現像装置における補給攪拌動作は、トナーカートリッジ交換直後のリカバリ動作として行われるものとすることができる。
また、前記現像装置における補給攪拌動作は、非作像動作時に行われるものとしてもよい。
また、前記現像装は、一成分現像剤を用いる一成分現像ユニットとすることができる。

上記解決するための手段によって、本発明の現像装置及び画像形成装置では、長期にわたってトナー帯電性が安定した状態が得られ、また、カートリッジ交換直後や、カートリッジ内のトナーの使用量が大きく変動した後においても、地汚れ等の異常画像の発生が抑えられるため、高品位な画像を安定して得ることができる。

図１及び図２は、本発明に係る現像装置の構成を示す概略図である。
図１において示される現像装置３０は、連通口３３の近傍に、逆止弁３６を備えている。この逆止弁３６によって、図１に示す現像装置では、トナー攪拌装置３１内からトナーカートリッジ３２内に逆流するトナーの量が、極力少なくなるようにされている。
一方、図２に示される現像装置３０には、連通口３３の近傍に制御弁３４が設けられている。図２に示す現像装置３０は、下記詳述する機構によって、制御弁３４が連通口３３を閉塞したり開放したりすることで、トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１内にトナーを補給するとともに、トナー攪拌装置３１からトナーカートリッジ３２内にトナーを戻すことが可能な構成となっている。このように、トナーカートリッジ３２とトナー攪拌装置３１との間でトナーを循環させることによって、トナー攪拌装置３１内のトナーとトナーカートリッジ３２間のトナーの劣化状態を均一な状態にすることができる。
以下、図２に示す現像装置について説明するが、図１に示す現像装置と図２に示す現像装置は、基本的な構成及び動作は、略同一のものである。

図２において、現像装置３０は、現像剤であるトナーを現像ホッパ３１１内部に貯留し、このトナーを攪拌しつつ像担持体である感光体１１に搬送し、感光体１１上の潜像を現像するトナー攪拌装置３１と、トナー攪拌装置３１にトナーを補給するトナーカートリッジ３２とを備える。
トナー攪拌装置３１は、感光体１１に対向していて、感光体１１との間に形成される現像領域にトナーを搬送する、現像剤担持体たる現像スリーブ３１ａと、現像スリーブ３１ａ上にトナーを供給する供給ローラ３１ｂと、現像スリーブ３１ａ上のトナー量を規制する層厚規制部材である規制ローラ３１ｃと、トナーを搬送する第１搬送パドル３１ｄとを備える。
トナーカートリッジ３２は、トナーを収納している第１及び第２収納室３２１、３２２と、トナー攪拌装置３１の現像ホッパ３１１へトナーを搬送する第２及び第３搬送パドル３２ａ、３２ｂと、また、第２搬送パドル３２ａが回転している部分のトナーカートリッジ３２の底部には突き出たリブ３５を備えている。
ここで、現像剤としては、一成分現像剤を用いる。後述するように現像剤を入れ替えることに対して、二成分現像剤では一旦混合した後にキャリアからトナーを分離するのは非常に困難である。一成分現像剤であればトナーカートリッジ３２とトナー攪拌装置３１内にある現像剤は基本的には同じで、入れ替えすることが可能であり、本発明の現像装置３０に適用させることができる。特に、一成分現像剤でも非磁性一成分現像剤を用いることが好ましい。非磁性一成分現像剤では、トナー表面の外添剤が、トナーの帯電性、流動性に与える影響が大きい。磁性一成分現像剤では、磁性材料の量による磁化の強さで現像性を制御することができる。非磁性一成分現像剤では、外添剤による帯電量、流動性によって現像性が大きく影響されることから、本発明の現像装置３０に用いることで、安定したトナー表面状態を得ることができる。

現像装置３０は、トナー攪拌装置３１とトナーカートリッジ３２とを水平方向の横方向に並列させて配置している。
トナーカートリッジ３２とトナー攪拌装置３１とには、トナーカートリッジ３２とトナー攪拌装置３１との間をトナーが通過する連通口３３が設けられている。さらに、トナー攪拌装置３１側の連通口３３に制御弁３４が設けられている。

本実施形態の現像装置３０は、この連通口３３を介してトナーを通過させる。これによって、トナー攪拌装置３１で消費されたトナーをトナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１の現像ホッパ３１１へ補給し、また、この連通口３３を介して、トナー攪拌装置３１で劣化したトナーをトナー攪拌装置３１からトナーカートリッジ３２へと排出する。
また、このトナーカートリッジ３２は、トナー攪拌装置３１とは別に単独で独立して交換することが可能である。
トナーは、トナー攪拌装置３１におけるトナー供給ローラ３１ｂ、規制ローラ３１ｃで押圧力を受ける。この押圧力を受けることで、トナー表面の凸凹が欠けて表面が滑らかになり、感光体との付着力が大きくなりクリーニングされにくくなる。そのために、環境が低湿になるとクリーニング不良が発生することがある。また、転写性は向上するが、従来転写されても目視上表れなかった白地背景部にカブリが表れるようになる。また、トナーが押圧を受けることで、トナー表面に存在する外添剤がトナー内部に埋没する。これは、後で外添剤に関しては詳説するが、外添剤はトナーより硬度が高いために、トナー内部に埋没する。トナー表面に存在する外添剤が少なくなることで、トナーの帯電性が変わる。特に、外添剤として用いるシリカは、比表面積が大きいので帯電量が高く埋没によるトナー表面の外添剤量によってトナーの帯電量は大きく変化する。また、もう一つの影響として、外添剤埋没によってトナーの流動性が低下する。この流動性は、トナーの付着力を示すもので、流動性が高ければ、トナーと例えば感光体等との間の付着力を小さくする。同様に、現像スリーブ３１ａとトナーとの間の付着力を小さくして現像性を高める。逆に、埋没でトナー表面に存在する外添剤量が少なくなると、即ち、トナーの流動性が低下し、現像性が低下する。

そこで、本発明の現像装置３０では、トナー攪拌装置３１の現像ホッパ３１１内の劣化したトナーを、トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１へトナーを補給する連通口３３を介して、トナー攪拌装置３１にあるトナーをいったんトナーカートリッジ３２に排出して戻して、トナーカートリッジ３２にある劣化していないトナーと混合して、劣化したトナーに添加剤を移行して回復させると同時に、劣化したトナー量の存在比率を低下させた上で再度トナー攪拌装置３１に連通口３３を介して供給して補給して、ホッパ内トナーの帯電の安定化を図る。

本実施形態の現像装置では、このような、トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１へのトナーの補給及びトナー攪拌装置３１からトナーカートリッジ３２へのトナーの排出を、トナーカートリッジ３２に設けられた、カートリッジ情報記憶手段たるＩＣチップ３２ｅに記憶されている情報に基づいて制御する（図９参照。）。ＩＣチップ３２ｅに記憶される情報及びこの情報に基づく制御動作の詳細については、後に詳述する。

図３は、本発明の現像装置におけるトナー攪拌装置３１に配置される制御弁３４の構造を示す概略図である。制御弁３４は、トナー攪拌装置３１の連通口３３に対応して設けられ、制御弁３４を支持部３４ａに貼着されていて、筐体に配置されている。制御弁３４の形態は、図３に示すように、各連通口３３に対応して矩形状にして連通口３３がない部分は制御弁３４を設けず交互にする。支持部３４ａは、剛性を有する金属製でＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌを用いる。制御弁３４は、弾性のある樹脂フィルム３４ｂで、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂を用いる。
トナー攪拌装置３１の第１搬送パドル３１ｄは、パドル用フィルムを備える。このフィルムは、１枚であっても、複数枚設けてもよい。第１搬送パドル３１ｄは、回転してトナーカートリッジ３２側から供給されたトナーを現像スリーブ３１ａに供給する。また、このフィルムは、板状であってもよい。また、連通口３３に対応して設けられた櫛歯状の矩形状の制御弁３４に対して、同様に制御弁３４に当たる部分をのみを矩形形状にしたものであってもよい。また、複数枚設けるときはこれらを組み合わせて用いてもよい。

図４は、トナーカートリッジ３２側からトナー攪拌装置３１にトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。第１搬送パドル３１ｄは、回転して制御弁３４に当たり、制御弁３４が押さえられる。その後、第１搬送パドル３１ｄが通過して、弾性を有する制御弁３４が素早く弾かれて戻り、そのときに同時に、トナーカートリッジ３２側から押し込まれていたトナーが連通口３３を介して現像ユニット３１側に引きつけられて、トナーが供給される。

図５は、トナーカートリッジ３２側のトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。このトナーカートリッジ３２には、第２収納室３２２の第３搬送パドル３２ｂで第１収納室３２１に搬送して、さらに、第２搬送パドル３２ａでトナー攪拌装置３１側に搬送する。第２搬送パドル３２ａは、単数のパドル用フィルムを備えていて、このフィルムを回転させることでトナーをトナー攪拌装置３１側に搬送する。さらに、第１収納室３２１にリブ３５を設けておくことで、図５に示すように、先のパドル用フィルムがリブ３５に当たると、リブ３５の部分でトナーが堰き止められ、リブ３５とパドル用フィルムとの間にトナーの無い空間が形成される。この空間は、流動性のよいトナーの侵入によって少しずつ埋められていくが、ある一定時間はトナー内部に空間が形成される。さらに、パドル用フィルムが回転すると上部からもトナーが空間に侵入するために、トナー内部に空間のない状態になる。
この状態で回転してゆくとパドル用フィルムは、トナーをトナー攪拌装置３１側に押し込む状態になっている時と、トナー攪拌装置３１の制御弁３４が第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムに押さえられていなくて制御弁３４が開放されている時と重なることでトナーは、連通口３３を通してトナーカートリッジ３２側からトナー攪拌装置３１側に移動して供給される。
次に、開放された制御弁３４にはトナー攪拌装置３１にあるトナーが入り込んでくる。その後、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが回転して制御弁３４を押し込むトナーをトナー攪拌装置３１側からトナーカートリッジ３２側に押し込んでいる時と第１収納室３２１で第２搬送パドル３２ａのパドル用フィルムによってトナー内部に空間ができ、その空間がちょうど連通口３３にかかった時が重なることで、トナーは連通口３３を通してトナー攪拌装置３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。

このときの現像装置３０におけるトナー攪拌装置３１とトナーカートリッジ３２との第１、第２及び第３搬送パドルの動きとトナーの移動についてさらに詳細に説明する。
図６は、トナー攪拌装置３１とトナーカートリッジ３２との間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。なお、ここでは、現像ユニット３１内の現像スリーブ３１ａ等は省略してある。
現像装置３０では、図６（１）に示すように、トナー攪拌装置３１内にある制御弁３４は、支持体に貼着されていて一定の角度を有している。第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムを回転させている。また、トナーカートリッジ３２内の第２及び第３搬送パドルは、単数のパドル用フィルムを回転させている。図６（２）に示すように、トナー攪拌装置３１内で、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４を押し込み、このときに、制御弁３４と連通口３３との間にあるトナーは、トナーカートリッジ３２側もトナーで満たされていることで、連通口３３を移動することができず、トナー攪拌装置３１内の制御弁３４から横方向で、トナー攪拌装置３１内に戻る。次に、図６（３）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４をさらに押し込み、制御弁３４と連通口３３との間にはほとんど隙間がない状態になる。次に、図６（４）及び図６（５）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４からはずれることで、制御弁３４が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ、空間を形成することでトナーカートリッジ３２側から連通口３３を通してトナーが移動して供給される。
さらに、図６（６）に示すように、複数枚有することで第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいく。このときに、トナーカートリッジ３２内の第２収納室３２２で第２搬送パドルのパドル用フィルムがリブ３５に当たっている。さらに回転すると、図６（７）に示すように、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが制御弁３４をさらに押し込み、制御弁３４と連通口３３で隙間のない状態を形成してゆく。このときに、第２搬送パドルのパドル用フィルムがリブ３５から先に回転したときにリブ３５が障害になってトナーが搬送されないために、トナー内部に空間を形成する。さらに、図６（８）及び図６（９）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４からはずれることで、制御弁３４が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ空間を形成することで、さらに、第２搬送パドルのパドル用フィルムによって持ち上げられたトナーが、トナーカートリッジ３２側から連通口３３を通してトナーが移動して供給される。
しかし、次に、図６（１０）に示すように、複数枚有することで第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいく。これまでは、トナーカートリッジ３２側の連通口３３付近にはトナーがあったが、トナー内部に形成された空間が存在する場合は、トナー攪拌装置３１内の制御弁３４から横方向で、トナー攪拌装置３１内に戻るのではなく、連通口３３を通してトナー攪拌装置３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。図６（１１）及び図６（１２）に示すように、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいくことで、さらに、トナー攪拌装置３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。
さらに、第１搬送パドル３１ｄの回転スピードを第２搬送パドルより早くすることで、図６（１３）から図６（１６）に示すように、トナー攪拌装置３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出させることができる。
これを繰り返すことで、現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２との間で連通口３３を通してトナーを移動させることができる。

ここでは、トナー攪拌装置３１内の第１搬送パドル３１ｄとトナーカートリッジ３２内の第２搬送パドルの回転数を制御することでトナーの移動による供給、排出の量を調整することができる。特に、トナー攪拌装置３１内の第１搬送パドル３１ｄの回転数をトナーカートリッジ３２内の第２搬送パドルよりも早くすることで、トナー内部に形成される空間が連通口３３に接する回数を少なくして、第１搬送パドル３１ｄが制御弁３４を押し込む回数を多くすることで、連通口３３を通してトナーを供給させる回数を多くすることができる。
また、トナーの移動による供給、排出の量は、連通口３３の数によって調整することができ、したがって、連通口３３は、１以上設けることができる。この連通口３３は、画像形成装置本体の画像形成する速度によって適宜数を決定する。
また、連通口３３に対応して設けられる制御弁３４は、櫛の歯状に設け、隣り合う制御弁３４を交互に動作させることができる。これは、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムを櫛の歯状の制御弁３４に対応させて櫛の歯状に１つおきに設け、それを２数のパドル用フィルムですべての制御弁３４に対応させて制御弁３４を交互に動作させることができる。交互に動作させることで、現像ユニット３１内のトナーのデッドスペースを形成することなく、均等に排出させることができる。

図７は、第１搬送パドルの構造を示す斜視図である。第１搬送パドル３１ｄは、断面４角形の軸にフィルム３１１、３１２が取りつけられており、そのうち２枚は対向する面に、それぞれ逆方向に伸びている。この対向するフィルム３１１は凹凸形状（櫛歯状）であり、２枚の凸部をずらすような形状である。このようにすることで隣り合う制御弁３４を交互に駆動させることが可能になる。この凹凸部は連通口３３の位置に対応しており、連通口３３に設けた制御弁３４をフィルムの凸部が押し込める長さとし、また凹部においては制御弁３４に接触しないような形状とする。
さらに、フィルムの凸部の根元部分は、先端部分よりも広くなるよう「ハの字型」にしてあり、第１搬送パドル３１ｄが回転することによって、フィルムの凸部でトナーを横方向にも移動させる力を発生させ、現像ユニット３１内の横方向の攪拌を生じさせている。
また、第１搬送パドル３１ｄの回転で、フィルムの凸部が上記制御弁３４を押して、制御弁３４下のトナーをトナーカートリッジ３２側に戻す作用をする。この動きは後述する。
第１搬送パドル３１ｄは、第２搬送パドル３２ａより速く回転するように設定しているので、カートリッジに空間ができている時間内に第１搬送パドル３１ｄで何度か制御弁３４を動作させることができ、効率良くトナーをトナーカートリッジ３２に戻すができる。
フィルムの凸部が制御弁３４を通過すると、制御弁３４は押圧力から解放され、弾性によって元に戻り、制御弁３４上のトナーを現像ユニット３１側に送ると共に、制御弁３４下側にトナーカートリッジ３２のトナーを引き込む空間を形成する。
第１搬送パドル３１ｄの２枚のフィルム３１１の凸部をずらすことで、制御弁３４の押し込み・解放動作を交互に行う、即ち、隣り合う制御弁３４を交互に駆動させることで現像ユニット３１内のトナーの動きが良くなり、トナーカートリッジ３２内のトナーとの循環性を向上させることができる。

ここで、上記のような櫛歯状のフィルム２枚構成のパドルを採用することにより、トナーの循環、横攪拌性が向上したが、この２枚のみの構成では、連通口３３にトナーが多くなる傾向があり、現像ユニット３１内のトナー面が上下方向に波打ち、山と谷ができる。連通口３３に山ができるとトナーカートリッジ３２からのトナーの供給が阻害されるので、現像ユニット３１全体へのトナーの供給量が低下する。さらに、トナーの山の裾野付近にトナーカートリッジ３２からのトナーの流れができるため、若干ではあるが、トナー攪拌の均一性が確保されないという現象が見られた。この点を改善する為に、検討した結果、櫛歯状の２枚のフィルムの間に、櫛歯状フィルム３１１と９０度の角度で、櫛歯状フィルムの凸部より短い長さで凹凸の無いフィルム、即ち、矩形状のフィルム３１２を第１搬送パドル３１ｄに追加することにより、連通口３３のトナーの山を崩し、現像ユニット３１内のトナー面をほぼ水平にすることができた。
このように、第１搬送パドルにおいて、櫛歯状の２枚のフィルム３１１の間に、矩形状のフィルム３１２を配置することにより、トナーカートリッジ３１２からのトナーの補給量及びトナーカートリッジ３２へのトナーの戻し量ともに安定し、十分な循環作用を達成することができる。また、局所的なトナーの流れを形成しないので、現像ユニット３１内で均一な攪拌性を維持することができる。

制御弁３４の幅は、連通口３３の幅より０ｍｍ〜２０ｍｍ大きくする。制御弁３４が連通口３３より小さいとトナーが供給される連通口３３を現像ユニット３１側のトナーで塞がれるためにトナーが供給されにくくなる。また、トナーの排出においても、制御弁３４と連通口３３との間にトナーが入り込み、その入り込んだトナーを排出することで、連通口３３を通して大量のトナーが現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に排出されるのを防止しているが、制御弁３４の幅が小さくなることで大量のトナーが排出され、現像ユニット３１内のトナーが少なくなる。
一方、トナーの排出は、制御弁３４の脇から制御弁３４と連通口３３との間に入ったトナーが第１搬送パドル３１ｄの押し込みで連通口３３を通して排出される。このために、制御弁３４の幅が連通口３３より大きくなると、連通口３３付近に回り込むトナー量が少なくなり排出されるトナー量が少なくなり、トナーの入れ替えが少なくなる。また、連通口３３から供給されたトナーは、連通口３３から下の方に移動して、制御弁３４の下にあるトナーと混合される。したがって、制御弁３４の幅が大きくなると供給されるトナーの箇所が少なくなり、トナーの混合による均質性が低下する。
これらのために、制御弁３４の幅は、少なくとも連通口３３の幅以上であって、２０ｍｍ未満にする。この幅にすることで、トナーの供給・排出の制御を容易にし、さらに、供給後のトナーの混合による均質性を高めることができる。

また、制御弁３４の間隔を、２ｍｍ〜２０ｍｍとする。制御弁３４の間隔が、２ｍｍ未満では制御弁３４と連通口３３との間に入り込む量が少なくなるために、排出できるトナー量が少なくなる。また、２０ｍｍを越えると、設けることができる連通口３３が少なくなり、トナーの供給・排出する量が少なくなる。
また、制御弁３４の長さを、１０ｍｍ〜２５ｍｍとする。制御弁３４の長さによって、制御弁３４と連通口３３との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁３４が１０ｍｍ未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。２５ｍｍを越えると排出する量が多くなり、現像ホッパー内のトナー量が少なくなる。
また、制御弁３４の角度を、１０°〜４５°とする。制御弁３４の角度によって、制御弁３４と連通口３３との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁３４の角度が１０°未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。４５°を越えると排出する量が多くなり、現像ホッパー内のトナー量が少なくなる。

図８は、本発明の現像装置における連通口３３の構成を示した概略図であり、（Ａ）はトナー攪拌装置３１側の構成を示し、（Ｂ）はトナーカートリッジ側の構成を示している。トナー攪拌装置３１の筐体３１ｈの外側にはスライドシャッター３１ｅを備え、そのスライドシャッター３１ｅには弾性部材３１ｆを貼付している。このスライドシャッター３１ｅを開閉することでトナー攪拌装置３１の連通口３３の開閉を行う。また、トナーカートリッジ３２側は、筐体に設けられた連通口３３に対応して開けた部分のある弾性部材３２ｃ、連通口３３からトナーがこぼれるのを防止し、または、トナーを補給できるように開放するスライドシャッター３２ｄ、これらを筐体に固定する固定シール３２ｅが設けられている。
トナーカートリッジ３２を現像装置３０に配設して、トナー攪拌装置３１側のスライドシャッター３１ｅを開け、また、トナーカートリッジ３２側のスライドシャッター３２ｄを開けて、トナーを通過させることができる連通口３３ができる。
トナー攪拌装置３１側の連通口３３は複数あり、トナー攪拌装置３１とトナーカートリッジ３２との間には弾性部材３１ｆを貼着したスライドシャッター３１ｅを設けている。このスライドシャッター３１ｅを移動させることで、トナー攪拌装置３１の筐体３１ｈに設けた連通口３３の開閉を行う。トナーカートリッジ３２がない場合又は画像形成装置１００本体に装着していない場合は、スライドシャッター３１ｅで連通口３３を閉じておくことでトナー攪拌装置３１からのトナーのこぼれるのを防止する。
また、トナーカートリッジ３２も、トナー攪拌装置３１がない場合又は画像形成装置１００本体に装着していない場合は、トナーカートリッジ３２からのトナーのこぼれるのを防止するために、連通口３３を閉じておくためにスライドシャッター３２ｄを設ける。トナーカートリッジ３２に対して、弾性部材３２ｃ、スライドシャッター３２ｄ、固定シール３２ｅを設ける。弾性部材は、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の発泡材が好ましい。
図８に示すように、トナー攪拌装置３１とトナーカートリッジ３２に設けられた連通口３３に対応してスライドシャッターに開放した窓部を設ける。連通口３３を閉じるときはスライドシャッターの窓部のないところで連通口３３を塞ぎ、連通口３３を開放するときはスライドシャッターを移動させて、窓部と連通口３３を合わせて、連通口３３全体を連通させる。
本実施形態では、トナーカートリッジ３２の突起部３２ｆの取り出し側の外壁に、トナーカートリッジ３２内部に充填されているトナー特性に関する情報を記憶させた、ＩＣチップ３２ｅが装着されている。ＩＣチップ３２ｅに記憶される情報の詳細については、後に詳述する。トナー攪拌装置３１の筐体３１ｈの外壁には、ＩＣチップ３２ｅに記憶された情報を読み取って、後述する制御装置３７に送信する、読取装置としての非接触ＩＣリーダ３７が設けられている。

次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図９は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
この画像形成装置１は、感光体ユニット１０、書き込み光学ユニット２０、現像装置（ユニット）３０、中間転写ユニット４０、２次転写ユニット５０、定着ユニット６０、両面印刷用紙反転ユニット７０等で構成されている。そして、黒（以下、Ｂｋという）、シアン（以下、Ｃという）、マゼンタ（以下、Ｍという）、イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像を感光体ユニット１０の感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。感光体ベルト１１の周りには、感光体クリーニング装置１２、帯電ローラ１３、複数の現像装置３０、中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４１などが配置されている。
上記現像装置３０は、画像形成装置１００本体の下側から順に、黒トナーを収容したＢｋ現像装置３０Ｋ、シアントナーを収容したＣ現像装置３０Ｃ、マゼンタトナーを収容したＭ現像装置３０Ｍ、イエロートナーを収容したＹ現像装置３０Ｙとなっている。
感光体ベルト１１は、駆動ローラ１４、１次転写対向ローラ１５、張架ローラ１６間に張架され、駆動モータによって回転する。また、上記書き込み光学ユニット２０は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書き込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２０は、光源としての半導体レーザ２１、ポリゴンミラー２２、３つの反射ミラー２３などで構成されている。

本実施形態の画像形成装置１００は、現像装置３０を図中左右方向に移動させて、感光体ベルト１１に対して接離動作を行う接離機構を備えている。
現像装置３０内のトナーは所定の極性に帯電され、現像スリーブ３１ａには、現像バイアス電源によって現像バイアスが印加され、現像スリーブ３１ａが感光体ベルト１１に対して所定電位にバイアスされている。また、接離機構は、モータから各現像装置３０に駆動を伝達するための図示しない電磁クラッチがオンになるとその駆動力で現像装置３０を感光体ベルト１１側に移動させるようになっている。現像時には、現像装置３０のうち選択されたいずれか一つが移動し、感光体ベルト１１に当接する。一方、電磁クラッチをオフにして駆動伝達を解除すると感光体ベルト１１に当接していた現像装置が感光体ベルト１１から離間する方向に移動する。

以下に、このような構成の画像形成装置の動作について説明する。
画像形成装置１本体の待機状態では、現像装置３０Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙも感光体ベルト１１と離間した位置にセットされており、画像形成動作が開始されると、カラー画像データに基づきレーザ光による光書き込み、静電潜像の形成が開始される（以下、Ｂｋ 画像データによる静電潜像をＢｋ静電潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリーブ３１ａを回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後、Ｂｋ静電潜像領域の現像動作が続行されるが、Ｂｋ静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、Ｋ現像装置３０Ｋが感光体ベルト１１から離間し、次の色の現像に備えて該当する色の現像装置が感光体ベルト１１に当接する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が現像位置に到達する前に完了される。
また、上記中間転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１、ベルトクリーニング装置４２、位置検出用センサ４３などで構成されている。中間転写ベルト４１は駆動ローラ４４、１次転写ローラ４５、２次転写対向ローラ４６、クリーニング対向ローラ４７及びテンションローラ４８に張架されており、図示しない駆動モータによりに駆動制御される。中間転写ベルト４１端部の非画像形成領域には複数の位置検出用マークが設けられており、これらの位置検出用マークのうちのいずれか一つを位置出用センサ４３で検出し、この検出タイミングで画像形成を開始する。また、ベルトクリーニング装置４２は、クリーニングブラシ４２ａ、接離機構等で構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト４１に転写している間、及び、２、３、４色目の画像を中間転写ベルト４１に転写している間は接離機構によって中間転写ベルト４１面からクリーニングブラシ４２ａを離間させておく。
さらに、２次転写ユニット５０は、２次転写ローラ５１、２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離するためのクラッチ等を備えた接離機構等で構成されている。転写紙が転写位置に到達するタイミングに合致させて２次転写ローラ５１が接離機構の回転軸を中心に揺動する。この２次転写ローラ５１と２次転写対向ローラ４６とにより転写紙と中間転写ベルト４１とを一定の圧力で接触させる。２次転写ローラ５１は中間転写ユニット４０に設けられた図示しない位置決め部材により２次転写対向ローラ４６との平行度の位置精度が保たれている。また、２次転写ローラ５１に設けた図示しない位置決めコロにより中間転写ベルト４１に対する２次転写ローラ５１の接触圧を一定にしている。２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に接触させると同時に、２次転写ローラ５１はトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４１上の重ねトナー像を転写紙に一括転写する。

一方、画像形成動作が開始される時期に、転写紙は上記転写紙カセット８０又は手差しトレイ８３のいずれかから給送され、レジストローラ８２対のニップで待機している。そして、２次転写ローラ５１に中間転写ベルト４１上の４色重ねのトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対８２が駆動され、転写紙とトナー像との位置合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト４１上のトナー像と重ねられて２次転写位置を通過する。このとき２次転写ローラ５１による転写バイアスで転写紙が荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。そして、中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、定着ユニット６０に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２のニップ部でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出され、排紙トレイ８４ に裏向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。

更に、両面印刷を行う場合には、定着ユニット６０を通過した転写紙は両面切替爪８５により両面印刷用紙反転ユニット７０に送られる。両面印刷用紙反転ユニット７０においては、転写紙はまず反転切替爪７１によって矢印Ｄ方向に案内され、転写紙後端が反転切替爪７１を通過した後、反転ローラ対７２が停止し、転写紙も停止する。そして、反転ローラ対７２が一定のブランク時間ののち逆転を開始し、転写紙はスイッチバックを始める。このときに、反転切替爪７１が切り替わり、転写紙はレジストローラ対８２に送られる。レジストローラ対８２に送られた転写紙は表裏反転した状態でレジストローラ対８２のニップで待機する。そして、所定のタイミングでレジストローラ対８２が駆動され、転写紙は２次転写位置に送られて中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出される。
一方、１次転写後の感光体ベルト１１の表面は、感光体クリーニング装置１２でクリーニングされ、除電ランプ等で均一に除電して、クリーニングしやすくすることもできる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト４１の表面は、ベルトクリーニング装置４２のクリーニングブラシ４２ａを接離機構で押圧することによってクリーニングされる。中間転写ベルト４１からクリーングされたトナーは廃トナータンク４９に蓄えられる。

次に、本実施形態の現像装置３０の動作を詳細に説明する。現像装置３０は、感光体ベルト１１表面の静電潜像を現像するためにトナーを表面に担持して回転する現像スリーブ３１ａと、トナーを汲み上げて撹拌するために回転するトナー第１搬送パドル３１ｄとを含む現像ユニット３１と、トナーを収容するトナーカートリッジ３２で構成されている。このように２つのユニットに分割されている理由は、現像ユニット３１は、トナーカートリッジ３２を数回交換して使用しても耐えうる耐久性を有しているからである。

画像形成装置１００において現像装置３０は、現像ユニット３１内にある第１搬送パドル３１ｄで、トナーを攪拌しつつ現像剤供給ローラ３１ｂに搬送し、供給ローラ３１ｂが現像スリーブ３１ａに摺擦しながら、同時にトナーを摺擦させて摩擦帯電させて、トナーを帯電させる。帯電したトナーは、現像スリーブ３１ａに鏡像力で吸着されて搬送される。その後、規制ローラ３１ｃで現像領域に搬送されるトナー量を規制する。現像スリーブ３１ａ上に形成されるトナー薄層が現像領域における現像バイアスで感光体ベルトに現像される。
このときに、供給ローラ３１ｂで現像スリーブ３１ａに摺擦されたトナーは大きな押圧力を受けて、トナー表面の凸凹が削られて球形化しトナーの付着力が大きくなる。また、この押圧力でトナー表面の外添剤が埋没して流動性が低下し、さらに、外添剤による帯電量調整ができなくなるために帯電量が変わってくる。これらの影響でトナーの現像性が低下し、さらに、転写性、クリーニング性が低下する。
このように、現像ホッパ３１１内に劣化したトナーが多くなり、また、トナーが現像によって消費されるためにトナー攪拌装置３１内のトナーが少なくなる。そこで、連通口３３を通過してトナーカートリッジ３２から、トナー攪拌装置３１へとトナーが補給される。トナーカートリッジ３２内には、トナーカートリッジ本体３２の内壁に先端が摺接する第２搬送パドル３２ａ、第３搬送パドル３２ｂがそれぞれ第１収納室３２１と第２収納室３２２に設けられており、第２又は第３搬送パドル３２ａ，３２ｂが回転することによりトナーをトナー攪拌装置３１側に押し込んで、トナー攪拌装置３１の現像ホッパ３１１に連通口３３からトナーが補給される。

さらに、この連通口３３を通してトナー攪拌装置３１内のトナーがトナーカートリッジ３２側に排出されて、このトナーがトナーカートリッジ３２内のトナーと混合される。トナーカートリッジ３２内には、未使用のトナーが多く収納されており、トナー攪拌装置３１内で劣化したトナーと混合される。この混合によって、未使用トナーの表面に多く存在する外添剤が劣化したトナーに再分配されることで、劣化したトナーの帯電量、流動性が元の未使用トナーの状態に近くなる。これは、トナー攪拌装置３１から第１収納室３２１に排出されたトナーは、さらに、第２搬送パドル３２ａで第２収納室３２２に搬送されて、次に、第３搬送パドル３２ｂで第１収納室３２１に戻される。この間に、外添剤の再分配を受けることになる。
この元の未使用の状態に近づいたトナーを、トナーカートリッジ３２の第１収納室３２１からトナー攪拌装置３１に、再度供給する。この元の状態に近づいたトナーと未使用のトナーで、現像スリーブ３１ａに薄層を形成してトナーを現像することで、長期にわたって高品位の画像を得ることができる。

このように、トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１内にトナーを補給する動作が継続されると、トナーカートリッジ３２内のトナー残量が次第に少なくなって、カートリッジ３２内が空になる。空になったトナーカートリッジ３２は、使用者又は装置提供者等によって取り外されて、新たなトナーを充填したトナーカートリッジ３２が、現像装置３０本体に装着される。トナーカートリッジ３２には、上述したように、内部に充填されているトナーの特性情報を記憶させたＩＣチップが装着されている（図９参照。）。本実施形態では、ＩＣチップ３２に記憶されたトナー特性に基づいて、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電特性等が安定した状態を早期に得られるように、トナーの補給攪拌動作の制御を行う。

図１０−１は、トナーカートリッジからトナー攪拌装置へのトナー補給量と、感光体上における地汚れトナー量との関係を示す図であり、曲線（ａ）は、トナーカートリッジ３２内に高帯電量のトナーが充填されている場合の地汚れ量を示したものであり、（ｂ）は、トナーカートリッジ３２内に、低帯電量のトナーが充填されている場合の地汚れ量を示したものである。
図１０−１中、曲線（ａ）、（ｂ）とも、補給量Ｐｒにおいて、感光体上の地汚れトナー量が最大値を示しており、これは、高帯電量トナー、低帯電量トナーのいずれの場合においても、トナー攪拌装置３１の現像ホッパ３１１内における残留トナー量に対し、トナー補給量が一定の割合となったときに地汚れ量が最大となることを示している。
また、単位面積あたりの感光体上の地汚れトナー量Ｍｊのピーク値は、高帯電トナーを現像ホッパ３１１内に補給したときの地汚れトナー量のピーク値Ｍｊａの方が、低帯電量トナーを現像ホッパ内に補給したときの地汚れトナー量のピーク値Ｍｊｂより高くなっている。
これは、新しいトナーを充填したトナーカートリッジ３２を現像装置３０に装着した後、このトナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内へのトナー補給を行うと、トナー攪拌装置３１内に残留していたトナーと、トナーカートリッジ３２から供給されたトナーとの間の帯電性の差が大きいため、これらトナーが互いに摩擦帯電することによって、トナー攪拌装置３１内に残留していたトナーが、逆帯電に帯電したり、弱帯電トナーとなったりするためである。
また更に、図１０−１中、Ｍｊ（Ａ）は、転写紙上に顕れる地汚れが問題ないレベルとなるときの、感光体上の地汚れトナー量の閾値を示しており、曲線（ａ）、（ｂ）を比較すると、曲線（ｂ）では、感光体上の地汚れトナー量が常にＭｊ（Ａ）以下であるのに対して、曲線（ａ）では、感光体上の地汚れトナー量をＭｊ（Ａ）とするまでに、トナー補給量Ｐ_Ａが必要とされる。
即ち、トナーカートリッジ交換後において、出力画像上における地汚れ量が目視で殆ど確認されない状態まで回復するためのリカバリ動作に要する時間は、トナーカートリッジ内に充填されているトナーが高帯電量であるほど、長くなる。

そこで本実施形態では、リカバリ動作時間を短縮するため、上記リカバリ動作時における、時間あたりのトナー補給量を上げる制御を行う。
このとき、リカバリ動作時間を短縮するために必要とされる、トナー補給量の増減量は、新たに装着されたトナーカートリッジ３２内のトナーの帯電性、流動性等の特性の違いによって、それぞれ異なってくる。このため、本実施形態では、ＩＣチップ３２ｅに記憶されている、トナーカートリッジ３２内のトナー特性に関する情報に基づいて、現像ホッパ３１１内へのトナー補給動作及びトナー攪拌装置３１内におけるトナー攪拌動作の制御を行う。

図１１は、本実施形態におけるトナーカートリッジ３２と非接触ＩＣリーダ３７及び制御装置３８との関係を示すブロック図である。
図１１に示すように、画像形成装置１００の制御装置３８には、非接触ＩＣリーダ３７が接続されており、この非接触ＩＣリーダ３７には、トナーカートリッジ３２に設けられたＩＣチップ３２ｅが、非接触に電磁結合されて、通信可能となっている。
なお、本実施形態では、非接触ＩＣリーダ３７が画像形成装置１００本体と直接接続されているが、非接触ＩＣリーダ３７を、ホストコンピュータを介して画像形成装置１００本体と接続する構成とすることも可能である。このようにすることで、ホストコンピュータに対して外部から新たに入力された情報を、非接触ＩＣリーダ３７を介してＩＣチップ３２ｅに、再度書き込むという使用形態をとることができる。

カートリッジ情報記憶手段たるＩＣチップ３２ｅには、トナーカートリッジ３２内に充填されたトナーの特性に関する情報が記憶される。このトナー特性に関する情報としては、例えば、トナーの帯電性、流動性、トナー粒径、トナー表面への外添剤の付着力などの情報を入力することが可能であり、これらのうちの、一つの情報のみを記憶させることも可能であり、また、二つ以上の情報を書き込むことも可能である。

本実施形態において、ＩＣチップ３２ｅに記憶させるトナーの特性情報について、以下に 説明する。
（１）帯電性
トナーの帯電特性の判別方法としては、所定の２成分現像剤用標準キャリアと攪拌混合し、一定時間経過後、このトナー帯電量を、ブローオフ法によって測定し、その帯電量値で判別する方法をとることも可能であり、また、１成分の標準現像装置内に実際にトナーを投入し、現像ローラ上にトナーの薄層を形成して、その薄層中のトナーの帯電量、及び帯電量分布をＥ−ｓｐａｒｔアナライザ（ホソカワミクロン製）によって測定する方法をとることも可能である。
帯電量の測定値は、同一のトナーを測定した場合であっても、測定条件、使用する標準キャリアの材質、種類等によって若干変動することがあるが、本実施形態では、トナーとキャリアとを６０秒間混合した後の、単位重量あたりの帯電量（単位：μＣ／ｇ）を測定する。そして、この帯電量をＩＣチップ３２ｅに記憶させると共に、高帯電トナーと低帯電トナーとの閾値を３０μＣ／ｇとし、この閾値もＩＣチップ３２ｅに記憶させる。これら帯電特性の情報は、ＩＣチップ３２ｅから非接触ＩＣリーダ３７を介して制御装置３８によって読み取られ、制御装置３８は、この情報に基づいて各駆動モータの動作を制御して、補給攪拌動作の切り替えを行う。
なお、上述の閾値は、帯電量の測定条件等によって変動するものであり、上記閾値が、必ずしも全ての場合に適用されるものではない。
表１に、各トナー特性値に基づいて選択される、補給攪拌動作の制御の態様を示す。

（２）流動性
また、ＩＣチップ３２ｅには、トナーカートリッジ３２内に充填されたトナーの流動性に関する情報を記憶させることもできる。
トナーカートリッジ３２内のトナーの流動性が高いほど、トナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内へのトナーの供給量が多くなり、また、現像ホッパ３１１内に供給された後に、現像スリーブ３１ａ表面に到達する速度がより速くなる。
トナーの流動性は、安息角、かさ密度、所定のメッシュ値を有する篩いの通過量又はこの篩い上に残留したトナーの量などを、その指標として用いることができる。
本実施形態では、所定の振動条件を与えたときの、所定のメッシュの篩い上の残量を計測する。そして、この測定値をカートリッジ情報記憶手段たるＩＣチップ３２ｅに記憶させると共に、高流動性トナーと低流動性トナーとの閾値を１０ｇ／１０ｓｅｃとし、この閾値もＩＣチップ３２ｅに記憶させる。ＩＣチップ３２ｅに記憶されたトナーの流動性に関する情報は、ＩＣチップ３２ｅから非接触ＩＣリーダ３７を介して制御装置３８によって読み取られ、制御装置３７は、この情報に基づいて各駆動モータの動作を制御して、補給攪拌動作の切り替えを行う。
表１に、トナーの流動特性に基づいて選択される、現像装置の補給攪拌動作の制御の態様を示す。
なお、上述の閾値は、測定条件等によって変動するものであり、上記閾値が、必ずしも全ての場合に適用されるものではない。

（３）粒径
また、ＩＣチップ３２ｅには、トナーカートリッジ３２内に充填されたトナーの粒径に関する情報を記憶させることもできる。
一般的に、トナーの平均粒径が小さいほど、帯電量は高くなり、また流動性は低下する傾向がある。更に、平均粒径が同一であっても、その粒径分布において小粒径のトナーの比率が高いほど、帯電量は高くなり、流動性は低下する傾向がある。

トナーの平均粒径及び粒度分布の測定に用いられる測定装置としては、コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置で、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。
以下に、トナーの平均粒径及び粒度分布の測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

上述のようにして得られたトナーの平均粒径及び粒度分布をＩＣチップ３２ｅに記憶させると共に、小粒径トナーであると判別する閾値を、体積平均粒径で６．５μｍ、小粒径トナーの含有比率で２０個数％とし、この閾値もＩＣチップ３２ｅに記憶させる。即ち、平均粒径が６．５μｍ以下の場合、又は小粒径トナーの含有率が２０個数％以上であるときに、小粒径トナーであると認知するように、ＩＣチップ３２ｅに記憶させる。ＩＣチップ３２ｅ記憶された、上記トナーの粒径に関する情報は、非接触ＩＣリーダ３７を介して制御装置３８によって読み取られ、制御装置３８は、この情報に基づいて各駆動モータの動作を制御して、補給攪拌動作の切り替えを行う。
表１に、トナーの粒径特性に基づいて選択される、現像装置の補給攪拌動作の制御の態様を示す。
なお、上述の閾値は、測定条件等によって変動するものであり、上記閾値が、必ずしも全ての場合に適用されるものではない。

（４）添加剤の付着力
また、ＩＣチップ３２ｅには、トナーカートリッジ３２内に充填されたトナーへの添加剤の付着状態に関する情報を記憶させることもできる。
添加剤の付着力は、例えば、標準液体中に試料としてのトナーを分散させた後、この液体を攪拌することによって、トナー粒子表面から添加剤をふるい落とす力を加え、その後液体中からこのトナーを回収して、液体中又はトナー粒子表面における添加剤の残量を測定することによって測定することができる。
本実施形態では、上記測定方法において、トナーを加えた標準液体に所定の振動を与えたときに、トナー粒子表面に残存している添加剤の割合を、トナーへの添加剤の付着状態の指標として用いる。そして、この値をＩＣチップ３２ｅに記憶させると共に、高付着力トナーと低着力トナーとの閾値を８０％とし、この閾値もＩＣチップ３２ｅに記憶させる。即ち、トナー粒子表面に残存している添加剤の割合が８０％以上であるものを高付着力トナーとし、８０％を下回るものを低付着力トナーと判別するように、ＩＣチップ３２ｅに記憶させる。
なお、トナーに対する添加剤の付着力の高低を、直接ＩＣチップ３２ｅに記憶させることも可能である。
なお、上述の閾値は、測定条件等によって変動するものであり、上記閾値が、必ずしも全ての場合に適用されるものではない。
ＩＣチップ３２ｅに記憶されたトナーへの添加剤の付着状態に関する情報は、非接触ＩＣリーダ３７を介して制御装置３８によって読み取られ、制御装置３８は、この情報に基づいて各駆動モータの動作を制御して、補給攪拌動作の切り替えを行う。
表１に、トナーの粒径特性に基づいて選択される、現像装置の補給攪拌動作の制御の態様を示す。

なお、トナーへの添加剤の付着力に関する情報に基づいて補給攪拌動作の切り換えを行う場合には、交換されるトナーカートリッジ３２内のトナーと、交換によって新たに装着されるトナーカートリッジ３２内のトナーの、両者の添加剤付着力の情報を参照して、制御を行うことがよい。
これは、トナー粒子表面における添加剤の付着力が強いほど、トナー粒子表面から添加剤が脱離する割合は少ないため、トナー劣化は進みにくいが、この場合には、脱離した添加剤が残留トナーに再度付着する割合は少ないため、残留トナーの帯電性や流動性が回復する速度は遅くなる。
一方、トナー粒子表面における添加剤の付着力が弱いと、トナー粒子表面から添加剤が脱離する割合が多いため、トナーの劣化は進みやすいが、この場合には、脱離して浮遊している添加剤の量が増加し、残留トナーにこの添加剤が移行する速度が速くなるため、残留トナーの帯電性や流動性が回復する速度は速くなるためである。

即ち、交換前まで現像装置で使用されていたトナーカートリッジ３２内のトナーが、添加剤の付着力が低いものである場合には、現像ホッパ３１１内のトナーは、添加剤による表面被覆率が低下して、トナー劣化が進行していることが予想される。このため、交換によって新たに装着されるカートリッジ３２内のトナーの添加剤付着力の情報に基づいて、第１、第２及び第３搬送パドルのパドル回転数を増加させる等の方法によって、残留トナーの劣化状態を回復させるように、トナー攪拌装置３１への補給攪拌動作を制御する必要がある。
一方、交換前まで現像装置３０で使用されていたトナーカートリッジ３２内のトナーが、添加剤の付着力が高いものである場合には、現像ホッパ３１１内のトナーの劣化は、比較的小さいものであることが予想される。この場合には、例えば、第１、第２及び第３搬送パドルの回転数を上げることによって、残留トナーの劣化状態を回復させるような制御を行う必要はない。更に、新たに装着されるトナーカートリッジ３２内のトナーが、添加剤の付着力が弱いものである場合には、このトナーの劣化が進みやすいことが予想されるため、トナー劣化の進行を抑えるために、攪拌を穏やかにに行うように、補給攪拌動作を制御することが好ましい。

上述したような、トナーの物理的特性は、製造工程上は、一定のものとなるように管理されているが、実際には、同時に製造されたトナー間ではその特性は近いものの、異なった時期に製造されたトナー間では、構成材料のロット間の特性変動や、製造条件変動等によって、若干の差が生じる。このため、現像装置において交換前まで使用されていたトナーの特性と、新たに交換されるカートリッジのトナーの特性が、それぞれの使用前の状態、所謂新品の状態において同一であることはほとんどなく、大抵の場合は、同一の現像装置に対して、特性の異なるトナーが、ランダムにカートリッジ交換されていくこととなる。
このため、同一の仕様で作成されるトナーであっても、上記のような方法によって、トナーの特性をそれぞれ測定し、その情報をＩＣチップに記憶させることによって、より正確な制御を行うことができる。

次に、本実施形態における制御システムについて説明する。
図１２は、本実施形態の画像形成装置の電子回路の一部を示すブロック図である。図１２において、制御装置３８は図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有しており、画像形成装置１００全体の制御を司っている。

制御装置３８の入力側には、各種スイッチ／センサ４３０等が接続されている。また、制御装置３８の入力側には、非接触ＩＣリーダ３７が接続されている。
ＩＣチップ３２ｅに記憶されたトナー特性情報は、非接触ＩＣリーダ３７を介して、画像形成装置１００に備えられた制御装置３８に送信される。

制御装置３８の出力側には、感光体ユニット１０、現像スリーブ３１ａ、供給ローラ３１ｂ等を回転駆動するモータドライバ５３０、帯電ローラ１３に電圧を印加する可変の帯電電源５１３、光学書き込みユニット２０に電圧を印加する可変のバイアス電源５２０と共に、第１搬送パドル３１ｄを回転駆動する回転駆動モータ５３１、第２、第３搬送パドル３２ａ、３２ｂを回転駆動するカートリッジモータ５３２、トナー攪拌装置３１を感光体ベルト１１に対して接離させるための駆動モータ５３３も接続されている。

次に、本実施形態の制御動作について説明する。
現像装置３０に、新たなトナーカートリッジ３２が装着されると、非接触ＩＣリーダ３７は、このトナーカートリッジ３２に設けられたＩＣチップ３２ｅのトナー特性情報を読み取って、制御装置３８に送信する。
制御装置３８は、非接触ＩＣリーダ３７によって送信された、トナーカートリッジ３２内のトナー特性情報を図示しない分析部において分析し、この分析結果に基づいて、モータドライバ５３０、可変の帯電電源５１３、バイアス電源５２０と共に、回転駆動モータ５３１、カートリッジモータ５３２、駆動モータ５３３等の制御を行う。

トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１内への単位時間当たりのトナーの補給量を上げるための具体的な方法としては、例えば、新たなトナーカートリッジが装着された後、現像ホッパ３１１内のトナーの状態を安定化させ、再び画像形成動作を開始するまでの、リカバリ動作時において、現像ホッパ３１１内の第１搬送パドル３１ｄ及びトナーカートリッジ３２内の第２及び第３搬送パドル３２ａ、３２ｂの回転数を上げることによって、行うことができる。この場合、第１搬送パドル３１ｄ、第２搬送パドル３２ａ及び第３搬送パドル３２ｂを駆動させるモータを増速させたり、通常設けられているモータとは別の駆動源を設けたりすることが必要である。
具体的には、通常、第１搬送パドル３１ｄの回転数を１Ｈｚ、第２搬送パドル３２ａ、第３搬送パドル３２ｂの回転数を０．２Ｈｚとしている場合には、第１搬送パドル３１ｄの回転数を３Ｈｚ、第２搬送パドル３２ａ、第３搬送パドル３２ｂの回転数を０．６Ｈｚとして、通常よりも多量のトナーがトナー攪拌装置内に供給されるように、各搬送パドルの回転数を制御する。

また、トナー攪拌装置３１内への単位時間当たりのトナーの補給量を上げるための他の方法としては、上記リカバリ動作時において、トナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内に供給されるトナー量を強制的に多くする方法がある。
即ち、トナーカートリッジ３２内のトナー残量が少なくなり、このカートリッジ３２を交換する状態となった、所謂トナーエンド時において、現像ホッパ３１１内のトナー残量を強制的に少なくする。これにより、カートリッジ３２交換後、新たに装着されたトナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内に補給されるトナー量を増加させる。
このようにすることによって、リカバリ動作時における、現像ホッパ３１１内の残留トナーと補給トナーとの攪拌混合性を向上させて、現像ホッパ３１１内のトナー帯電性が不安定な状態を早期に回復させることができる。
また、上述した方法と異なり、モータを増速させたり、別の駆動源を設けたりする必要がないため、より簡易な方法で、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性を回復させることができる。
なお、この場合には、リカバリ動作に入る直前における現像ホッパ３１１内のトナー残量を極端に少なくすると、この状態で使用を継続した場合に、現像ホッパ３１１内のトナーの劣化が急速に進んで、トナーが凝集することによる白スジ等の異常画像を発生させる原因となることがある。このため、現像ホッパ内に一定量のトナーが残留するように調整しながら、現像ホッパ３１１内のトナー量を減少させるようにすることがよい。

図１０−２は、図２に示した現像装置を使用した場合の、補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量との関係を示す図である。ここで、図２で示す現像装置とは、補給性、循環性の良好な現像装置のことである。
図１０−２において、曲線（ｃ）は、時間当たりの補給量を多くした場合の感光体上の地汚れ量の変化を示したものであり、曲線（ｄ）は、時間当たりの補給量が少ない場合の感光体上の地汚れ量の変化を示したものである。
図１０−２において、時間当たりの補給量を多くした場合の曲線（ｃ）は、曲線（ｄ）に対して、全体的に左側に移行している。また、曲線（ｄ）では、感光体上の地汚れトナー量をＭｊ（Ａ）（図１０−１と同様、転写紙上に顕れる地汚れが問題ないレベルとなるときの感光体上の地汚れトナー量の閾値を示す。）以下とするまでに、補給攪拌時間Ｃ’を要するのに対し、曲線（ｃ）では、補給攪拌時間Ｃにおいて、感光体上の地汚れトナー量がＭｊ（Ａ）以下となる状態が得られている。

上記制御動作においては、主にトナーの帯電特性に基づいて制御動作を調整しているが、この他に、トナーの流動性、平均粒径等の情報に基づいて、制御動作を調整することが望ましい。
例えば、カートリッジ内のトナーの流動性が低い場合には、トナー攪拌装置にへのトナーの補給力を増強するように適宜制御の態様を変更して行うことが好ましく、また更に、カートリッジ３２内のトナーの平均粒径が小さい場合、又は小粒径トナーの含有率が多い場合には、このトナーがトナー攪拌装置３１内に供給されたときに、現像ホッパ３１１内のトナーが、高帯電量、低流動性の状態となりやすいため、このような状態を回復させるために、トナー攪拌装置３１へのトナーの補給量を上げるように各駆動源を制御することがよい。

また更に、リカバリ動作時におけるトナー攪拌装置３１の、感光体ベルト１１に対する接離動作の衝撃を強くするように制御することによって、トナー補給量を上げることもできる。
即ち、本実施形態の現像装置３０は、トナー攪拌装置３１を感光体ベルト１１の方向に移動させて、現像スリーブ３１ａを感光体ベルト１１の表面に直接接触させることによって現像を行うが、この際のトナー攪拌装置３１の移動速度を高くして、その衝撃力を強くすることによって、トナー攪拌装置３１及びトナーカートリッジ３２内のトナーの流動性を向上させる。これによって、現像ホッパ３１１への補給性を向上させると共に、残留トナーと補給トナーとの攪拌混合性を向上させる。
具体的には、通常の状態において、トナー攪拌装置３１の感光体ベルト１１に対する接離動作の加速度を、３ｍ／ｓ^２前後としている場合には、この加速度を６ｍ／ｓ^２として、接離動作に伴う衝撃を強くする。このようにして、トナー攪拌装置３１内のトナーの流動性を向上させる。

また、他の方法として、リカバリ動作時における、トナー攪拌装置の感光体ベルト１１に対する接離動作のサイクル時間を短くするように制御することによって、現像ホッパ３１１内へのトナー補給量を増加させることもできる。
例えば、リカバリ動作時において、通常は、現像スリーブ３１ａを感光体ベルト１１に接触させて１０秒回転させた後、１秒間の間、現像スリーブ３１ａの回転を停止させ、感光体ベルト表面から離間させるという接離動作を繰り返して３０回行っている場合には、この接離動作のサイクル時間を短縮して、現像スリーブ３１ａを感光体ベルト１１に接触させて１秒回転させた後、０．７秒間の間、現像スリーブ３１ａの回転を停止させると共に、感光体ベルト表面から離間させるという接離動作を、繰り返して１８０回行うようにする。
このように、リカバリ時における、接離動作のサイクル時間を短縮することによって、トナーカートリッジ３２内のトナーの流動性を向上させて、現像ホッパへの補給量を向上させる。

本実施形態の現像装置では、現像動作に対して大きな影響を与えないように適宜調整しながら、上述した制御を行って、現像ホッパ３１１内へのトナー補給及び現像ホッパ３１１内における攪拌動作の制御を行う。これにより、トナーカートリッジ３２から高帯電量のトナーが補給されるときにも、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性等を速やかに正常な状態に回復させて、出力画像上に異常画像の発生しやすいリカバリ動作直後においても、地汚れや白スジ等の異常画像の発生を防止することができる。
この際、上述の方法を個々に行うことも可能であり、また、適宜組み合わせて行うことも可能である。
なお、リカバリ動作時毎に、例えば現像ホッパ３１１内へのトナーの補給量を上げる制御が行われると、装置本体にかかる負担が大きくなり、また、トナー消費量が必要以上に増加することとなり、好ましくない。このため、例えばトナーカートリッジ３２内のトナーが高帯電量のものであるときなど、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性を回復させるのに時間を要する場合にのみ、上述したような補給動作等の制御を実行させるようにすることがよい。

また、本発明の現像装置は、図２に示した構成の現像装置に限られるものではなく、例えば、図１に示した構成を有する現像装置とすることも可能である。
図１において、現像装置３０の連通口３３には、上述したように、トナー攪拌装置３１からトナーカートリッジ３２内へのトナーの逆流を防止するための、逆止弁３６が設けられている。
図１の現像装置３０では、トナー攪拌装置３１内にある第１搬送パドル３１ｄと、トナーカートリッジ３２内の第２搬送パドル３２ａ、第３搬送パドル３２ｂとがそれぞれ回転すると、図２の現像装置３０と同様、トナーカートリッジ３２からトナー攪拌装置３１内へのトナーの供給が行われる。このとき、逆止弁３６によって、トナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内にトナーが一時的に大量に流入することが防止される。
一方、トナー攪拌装置３１からトナーカートリッジ３２内へのトナーの移動は、逆止弁３６によって抑えられる。これによって、現像ホッパ３１１内のトナー量が急激に低下したり、トナーカートリッジ３２内にトナーが必要以上に溜まることが防止される。

このように、図１に示す現像装置３０は、トナーカートリッジ３２とトナー攪拌装置３１との間で、トナーが相互に移動することはできないため、図２に示す現像装置と比較して、循環性に劣っている。このため、現像ホッパ３１ｅ内に残留するトナーの帯電性等の劣化は、トナーカートリッジ３２からのトナーの供給のみによって、回復される。
このため、図１で示す現像装置では、図２で示した現像装置とは異なった方法で、トナーの補給攪拌動作の制御を行う。図１に示す現像装置において、図２の現像装置と同様にしてトナーの補給攪拌動作の制御を行うと、異常画像の発生を促進する可能性がある。
図１０−３は、図１に示した現像装置における、補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量Ｍｊとの関係を示す図であり、曲線（ｅ）は、時間当たりの補給量を多く設定してトナー補給を行った場合の感光体上の地汚れトナー量の変化を示したものであり、曲線（ｆ）は、時間当たりの補給量を制限してトナー補給を行った場合の感光体上の地汚れトナー量の変化を示したものである。
図１０−３中の曲線（ｅ）を、図１０−２中の曲線（ｃ）と比較すると、両者とも、時間あたりの現像ホッパ３１１への補給量を上げてトナー補給を行った場合の地汚れ量の変化を示したものであるが、曲線（ｃ）では、補給時間Ｂにおいて、既に感光体上の地汚れトナー量がＭｊ（Ａ）未満となっているのに対して、曲線（ｅ）では、補給時間Ｂにおいても、感光体上の地汚れトナー量ＭｊがＭｊ（Ａ）を超えた値となっている。なお、図１０−２、図１０―３における補給時間Ｃは同一の補給時間である。
これは、トナーの循環性の低い現像装置では、現像ホッパ３１１内へのトナーの補給量を大幅に増量することは困難であり、このようにトナー循環性の小さい現像ユニット３１１において現像ホッパ３１１へのトナー補給量を強制的に多くするために、トナーエンド時における現像ホッパ３１１内のトナー残量を少なく設定した場合は、循環性の低い現像装置では現像ホッパ３１１内のトナーの劣化が比較的進行しやすいため、トナーエンドに至るまでの間の作像時において、現像ホッパ３１１内でトナーの凝集体が発生し、白スジ等の異常画像が発生するためである。

このため、図１に示す、トナー循環性の低い現像装置では、現像ホッパ３１１内に、常時一定量以上のトナーが保持されるようにし、現像ホッパ３１１内へのトナー補給は、図１０−３中（ｆ）で示すように、時間当たりのトナー補給量を制限して行うようにして、トナーエンド時においても、現像ホッパ内のトナー量を急激に低下させる制御は行わないようする。この場合、現像ホッパ３１１内のトナーは、常時適度に攪拌されて、内部でトナーが滞留しないようにすることが好ましい。
即ち、図１に示すような、循環性の低い現像装置では、現像ホッパ３１１内のトナー劣化の進行自体を抑えるように、トナーの補給攪拌動作を制御する。

図１０−４は、図１に示す現像装置における、トナーカートリッジからトナー攪拌装置への補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量Ｍｊとの関係を示す図であり、曲線（ｇ）は、トナーカートリッジから流動性の高いトナーが補給された場合の感光体上の地汚れトナー量の変化を示したものであり、曲線（ｈ）は、トナーカートリッジ３２から流動性の低いトナーが補給された場合の感光体上の地汚れトナー量の変化を示したものである。
図１の現像装置３０において、使用されていたトナーカートリッジ３２が交換されて、未使用のトナーが充填された新しいトナーカートリッジが装着された時に、このトナーカートリッジ３２内のトナーが流動性の高いものであると、図１０−４中曲線（ｇ）で示されるように、地汚れ発生量が増加する。この場合にも、図１の現像装置では、上述した理由から、図１０−３中曲線（ｆ）で示されるように、現像ホッパ内への補給量を制限してトナー補給を行う。即ち、図２で示した現像装置の場合のように、時間当たりの補給量を上げる制御を行うことによって、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性や流動性を早期に回復させることは行わない。しかし、流動性の高いトナーが現像ホッパ３１１内に補給された後、現像ホッパ３１１内でこのトナーを十分に攪拌混合し、帯電性、流動性を安定化させた後に、トナーを現像部に供給する。このため、リカバリ動作に要する時間は、図２に示した現像装置の場合と比較して長くなるものの、画像上の地汚れの発生量を低い状態に抑えた現像動作を維持することができる。
この場合のリカバリ動作時における補給攪拌動作時間は、トナー補給量及びトナーカートリッジ３２内のトナー特性に応じた時間だけ実行し、その後は、通常の作像動作時の回転速度として、現像部に対して逐次トナーを必要量供給するようにする。
なお、図１の現像装置の、リカバリ動作時におけるトナー補給量は、現像に伴って消費された分の必要量が、トナーカートリッジ３２から現像ホッパ３１１内に補給されるようにすることが、より好ましい。

リカバリ動作時において、トナー補給量を制限してトナー補給を行うように制御する方法としては、例えば、第１搬送パドル３１ｄ、第２搬送パドル３２ａ及び第３搬送パドル３２ｂの回転数を下げて、トナーの補給量を減少させたり、トナー攪拌装置３１の感光体ベルト１１に対する接離動作による衝撃を弱めることによって行うこともできる。
具体的には、例えば通常の状態において、トナー攪拌装置３１の感光体ベルト１１に対する接離動作の加速度を３ｍ／ｓ^２前後としているのに対して、この加速度を、１ｍ／ｓ^２とする。これによって、トナーの移動速度を低い状態に保ち、トナー攪拌装置内へのトナー補給量を制限する。
上記のように、トナー撹拌装置の移動速度を弱める制御は、モータの立ち上がり速度を減速させることによって行ってもよく、また、モータの速度を徐々に上昇させる、所謂スルーアップという方法を取ることもできる。また、オイルダンパを設けて、トナー攪拌装置の接離動作の速度を減速させることも可能である。

画像形成装置１００本体は、図示しない識別手段によって、装置本体に装着された現像装置が、循環性の良好な構成のもの（図２参照）であるか、循環性に劣る構成のもの（図１参照）であるかを識別して、各駆動装置等の制御方法を、適宜選択する。
循環性の良好な現像装置が装着された場合には、リカバリ動作時において、時間当たりのトナー補給量を上げる制御を行い、循環性に劣る現像装置が装着された場合には、時間当たりのトナー補給量を制限する制御を行う。

また、現像装置が循環性の良好なものであるか否かを判別するための他の手段としては、現像装置３１の作動中に、図示しない検知手段によって、現像ホッパ３１１内へのトナーの補給量と、トナーカートリッジ３２へのトナーの戻り量を検知し、各検知量から現像装置３０内でのトナーの循環量を算出して行うことができる。この循環量に基づいて、現像装置の循環性を判断する。そして、現像装置の循環性の良否と、トナーカートリッジ内のトナーの特性情報に基づいて、各時点において適宜好ましい制御態様を選択しながら、トナーの補給攪拌動作等の制御を行う。
これによって、いずれの構成の現像装置においても、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性や流動性を、安定した状態に回復させた後に、トナーを現像スリーブ３１ａに供給し、現像に供することができる。
現像ホッパ３１１内のトナーが、帯電性、流動性が不安定な状態から回復されずに現像スリーブ３１ａ上に供給されると、画像上に地汚れが発生し、画像品質が著しく低下する。

また、トナーカートリッジ交換後のリカバリ動作時の他に、トナーカートリッジ３２の使用途中時においても、必要に応じて、リカバリ動作時と同様にして、トナーカートリッジ３２内へのトナー補給動作を制御することもできる。
例えば、低面積画像の繰り返し出力後、高面積画像を出力する場合には、現像ホッパ３１１内のトナーは、低面積画像の繰り返し出力によって劣化が進行しており、その後に、高面積画像を出力するために多量のトナーを現像部に供給して、現像ホッパ３１１内のトナー量が一時的に大幅に減少すると、現像ホッパ３１１内のトナーは、リカバリ動作時における現像ホッパ３１１内のトナーと同様の状態となる。この状態で作像動作を継続すると、出力画像上に地汚れ等の異常画像が発生する。
しかし、このようなトナーカートリッジ３２の使用途中においても、作像動作を行っていない非画像形成時には、リカバリ動作時と同様に、現像ホッパ３１１内へのトナーの補給動作及び攪拌動作を制御することができる。
具体的には、例えば、出力画像の画素数をカウントし、この画素数を制御部の図示しない記憶手段などに記憶させることによって、画像の出力状況を把握する。そして、画像出力状況から、現像ホッパ３１１内へのトナー補給等を制御する必要があると判断した場合には、非画像形成時に、第１搬送パドル３１ｄ、第２搬送パドル３２ａ及び第３搬送パドル３２ｂ等のパドルの回転速度を制御したり、トナー攪拌装置３１の移動速度を制御したりすることによって、現像ホッパ３１１内へのトナーの補給動作及び攪拌動作を制御する。
これによって、トナーカートリッジ３２内のトナーの消費量が大きく変動した場合にも、現像ホッパ３１１内のトナーの帯電性や流動性が安定した状態を保って、作像動作を継続することができるため、地汚れ等の異常画像の発生を防いで、高品質な画像を提供することができる。

本発明の現像装置の構成を示す概略図である。 本発明の現像装置の構成を示す概略図である。 本発明の現像装置におけるトナー攪拌装置に配置される制御弁の構造を示す概略図である。 トナーカートリッジ側からトナー攪拌装置にトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。 トナーカートリッジ側のトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。 トナー攪拌装置とトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。 トナー攪拌装置とトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。 トナー攪拌装置とトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。 第１搬送パドルの構造を示す斜視図である。 本発明の現像装置における連通口の構成を示した概略図であり、（Ａ）はトナー攪拌装置３１側の構成を示し、（Ｂ）はトナーカートリッジ側の構成を示している。 本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。 トナーカートリッジからトナー攪拌装置へのトナー補給量と、感光体上における地汚れトナー量との関係を示す図である。 図２に示した現像装置を使用した場合の、補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量との関係を示す図である。 図１に示した現像装置における、補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量Ｍｊとの関係を示す図である。 図１に示す現像装置における、トナーカートリッジからトナー攪拌装置への補給動作時間と感光体上の地汚れトナー量Ｍｊとの関係を示す図であり、 実施形態におけるトナーカートリッジと非接触ＩＣリーダ及び制御装置との関係を示すブロック図である。 実施形態の画像形成装置の電子回路の一部を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１０ 感光体ユニット
２０ 書き込み光学ユニット
３０ 現像装置（ユニット）
３０ 現像装置
３１ トナー攪拌装置
３１１ 現像ホッパ
３１ａ 現像スリーブ
３１ｂ 供給ローラ
３１ｃ 規制ローラ
３１ｄ トナー第１搬送パドル
３１ｈ 筐体
３２ トナーカートリッジ
３２ａ 第２搬送パドル
３２ｂ 第３搬送パドル
３２ｆ 突起部
３３ 連通口
３４ 制御弁
３５ リブ
３２ｅ ＩＣチップ（カートリッジ情報記憶手段）
３７ 非接触ＩＣリーダ
３８ 制御装置
４０ 中間転写ユニット
５０ ２次転写ユニット
６０ 定着ユニット
７０ 両面印刷用紙反転ユニット

Claims (15)

1. 内部に貯留するトナーを攪拌して像担持体に搬送するトナー撹拌装置と、前記トナー撹拌装置にトナーを補給するトナーカートリッジと、を有する現像装置において、
   前記現像装置は、前記トナーカートリッジ内部に充填されているトナー特性に関する情報を記憶させたカートリッジ情報記憶手段と、前記トナーカートリッジと前記トナー攪拌装置との間でトナーを通過させる連通口とを有し、
   前記トナーカートリッジから前記トナー攪拌装置内にトナーを補給し、且つ前記トナー撹拌装置内のトナーを攪拌する補給攪拌動作は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御される
   ことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記トナーカートリッジは、前記現像装置に着脱自在に備えられ、
   前記カートリッジ情報記憶手段は、前記トナーカートリッジに設けられる
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   前記現像装置は、前記連通口を通過させるトナー量を制御する制御弁を有する
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、
   前記現像装置は、前記トナー攪拌装置と前記トナーカートリッジとを横方向に配設する
   ことを特徴とする現像装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置において、
   前記カートリッジ情報記憶手段には、前記トナーカートリッジに充填されたトナーの帯電特性、粒径特性、流動特性、添加剤付着特性のうちの、少なくとも一つの情報が記憶される
   ことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置において、
   前記トナー攪拌装置及び／又は前記トナーカートリッジ内には、トナーを攪拌するためのパドルが設けられ、
   前記パドルの回転数は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御される
   ことを特徴とする現像装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、
   前記トナー攪拌装置内部に貯留されるトナーの量は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御される
   ことを特徴とする現像装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置において、
   前記現像装置は、前記像担持体に対して接触及び離反する接離動作を行い、
   前記接離動作を行う際の、前記トナー攪拌装置の移動速度は、前記カートリッジ情報記憶手段に記憶された情報に基づいて制御される
   ことを特徴とする現像装置。
9. 請求項８に記載の現像装置において、
   前記トナー攪拌装置の接離動作の移動方向は、前記トナー攪拌装置と前記トナーカートリッジ間におけるトナーの移動方向と、同方向とする
   ことを特徴とするトナー攪拌装置。
10. 少なくとも潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、を備える画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、前記現像装置として、請求項１ないし９のいずれかに記載の現像装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、現像装置内におけるトナーの循環性の良否に関する情報を記憶し、
    前記トナー攪拌装置におけるトナーの補給攪拌動作は、画像形成装置本体に装着された現像装置の循環性に関する情報と、前記トナーカートリッジに充填されているトナー特性に関する情報と、に基づいて制御される
    ことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、前記トナー攪拌装置へのトナーの流入量又はトナー攪拌装置からのトナーの流出量を、前記現像装置の循環性の指標として用いる
    ことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１０ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置における補給攪拌動作は、トナーカートリッジ交換直後のリカバリ動作として行われる
    ことを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１０ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置における補給攪拌動作は、非作像動作時に行われる
    ことを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１０ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置は、一成分現像剤を用いる一成分現像ユニットである
    ことを特徴とする画像形成装置。

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