JP2012173536A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の現像装置内への投入量を予測して排出量を制御することにより現像剤容量過少による異常画像等の不具合を無くすことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー及びキャリアからなる現像剤を現像装置内に補給すると共に、前記現像装置内に供給される現像剤の嵩が変動に伴い、増加した現像剤を排出する排出口９４を設けている。しかも、この現像装置は、現像剤補給装置内のキャリア濃度を検知する手段（キャリア濃度センサー２０５）を有し、キャリア濃度と補給時間から現像装置４内へのキャリア投入量を予測し、その予測値に応じて現像担持体（現像ローラ５）と現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の各々の回転速度もしくは回転時間を制御できるようになっている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来の二成分現像剤を用いた現像装置において、現像剤の寿命が達する場合としては次のような場合が考えられる。即ち、現像剤の寿命が達する場合としては、機械的ストレス等でキャリアのコーティング膜が削れてしまう場合と、キャリア表面にトナーの成分がスペントしてしまう場合がある。そして、現像剤が寿命に達すると、画像濃度低下や画像濃度ムラ等の異常画像が発生してしまう。

そこで、現像剤の寿命を延ばす為に、トナーカートリッジ内のトナーにあらかじめキャリアを混在させておくことにより、現像装置内へのトナー補給時にキャリアも現像装置内に補給すると共に、劣化した現像剤を補給したキャリア量分だけ排出させて、新規な現像剤と入れ替えを行ういわゆるプレミックス現像が考案され実用化されている。

このような従来のプレミックス現像においては、補給したキャリア量だけ新規な現像剤を精度良く排出させる必要がある。このため、特許文献１〜特許文献４等に開示されたような現像剤の排出方式が考えられている。

即ち、特許文献１では、現像装置内の現像剤量を検知する手段を設け、更に現像剤の排出部にはシャッター機構を設け通常動作時にはシャッターが閉じていて現像剤が排出されないようにして、該検知手段で現像剤の嵩がある一定以上になったと検知した場合にシャッターが開き現像剤が排出されるシャッター機構による排出方式を用いている。

しかし、このシャッター機構による排出方式であると、構成が複雑になってしまいコストも高くなってしまう。

また、特許文献２では現像剤の過剰な排出を防止するために、ある一定量以上の現像剤が排出口に到達できないように、現像剤を排出口手前でオーバーフローさせて現像装置内に戻すオーバーフロー戻し方式が考案されている。

しかし、このオーバーフロー戻し方式では、オーバーフローにより現像剤を現像装置に戻せる量以上の現像剤が搬送されてきた際には必要以上の現像剤を排出してしまう可能性がある。

更に、特許文献３では、互いに隣接して横方向に平行に延びる現像剤攪拌用の第１，第２スクリューを設けると共に、第２スクリューの上流もしくは下流部にセンシング機構を設けて、第１，第２スクリューの各々の回転速度を制御できるようにすることにより、現像剤のバランスを保つ現像剤の分布密度一定維持方式が考案がされている。この場合は機構が複雑でコスト高となってしまう。

また、特許文献４では現像装置内の現像剤嵩を検知して現像剤を排出する現像剤嵩検知排出方式が考案されている。しかし、この現像剤嵩検知排出方式では、現像剤嵩を検知した時には既に現像装置内の現像剤が通常時より多く入っている状態となる。このため、この現像剤嵩検知排出方式では、検知している最中に大量に現像剤が現像装置内に供給されていると、現像剤の排出が間に合わなくなり、現像剤量過多による異常画像等が発生する可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、現像剤の現像装置内への投入量を予測して排出量を制御することにより現像剤容量過少による異常画像等の不具合を無くすことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー及びキャリアからなる現像剤を現像装置内に補給すると共に、前記現像装置内に供給される現像剤の嵩の変動に伴い、増加した現像剤を排出できるように設定した排出口を設けた現像装置において、現像剤補給装置内のキャリア濃度を検知する手段を有し、キャリア濃度と補給時間から現像装置内へのキャリア投入量を予測し、その予測値に応じて現像担持体と現像剤搬送部材の各々の回転速度もしくは回転時間を制御できることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して速く設定したことを特徴とする。

更に、請求項３の発明は、請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して長く設定したことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して遅く設定したことを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して短く設定したことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で前記潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、前記潜像担持体と対向する箇所を通過後の前記現像剤担持体上から回収された前記二成分現像剤を前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、前記現像剤担持体から回収され前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、前記余剰現像剤と前記回収現像剤とを攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、攪拌後の攪拌現像剤を前記現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有し、前記現像剤回収搬送路、前記現像剤供給搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、前記現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置において、請求項１〜請求項５のいずれか一つの構成を備えたことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、少なくとも潜像担持体と、前記潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、請求項１、２、３、４、５及び６のいずれか一つに記載の現像装置を用いた画像形成装置としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、現像装置内の現像剤量を常に一定量安定して維持することにより現像剤容量過少による異常画像等の不具合をなくすことができる。

請求項２のの発明によれば、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して速く設定することにより現像装置内の現像剤量が多すぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

請求項３の発明によれば、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して長く設定することにより現像装置内の現像剤量が多すぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

請求項４の発明によれば、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して遅く設定することにより現像装置内の現像剤量が少なすぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

請求項５の発明によれば、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して短く設定することにより現像装置内の現像剤量が少なすぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

請求項６の発明によれば、現像工程で一度使用された現像剤を一旦全て回収し常に新しい現像剤を供給できる現像装置において請求項１〜請求項５のいずれかの構成を備えることにより、更に良好な画像を得ることができる。

請求項７の発明によれば、請求項１〜５のいずれか一つの構成と少なくとも潜像担持体と、前記潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段とを有することにより、画像形成装置の小型化を図ることができる。

本実施形態に係る複写機の概略構成図。 現像装置及び感光体の概略構成図。 現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図。 現像装置内の現像剤の流れの模式図。 現像装置の断面説明図。 従来の現像装置内の現像剤の流れの模式図。 現像装置の外観斜視図。 変形例にかかる現像装置及び感光体の概略説明図。 本発明の現像剤搬送部材の回転速度と現像剤排出量（現像装置内の現像剤量）の関係を示す特性線図。 トナー濃度と現像剤嵩密度の関係を示す特性線図。 トナー補給部の概略構成図。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。

上記プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器（帯電手段）、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。

以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙについて説明する。帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの表面は一様に帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１（潜像形成手段としての潜像形成装置）によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。

すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。

一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様に帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ（１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）についても同様である。

次に、中間転写ユニットについて説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋなども有している。中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録シートたる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、上記中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板に突設せしめられたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上にセットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）を接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

図２は、４つプロセスカートリッジ１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つが設けられた現像装置４及び感光体１を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。図２に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置４は、図２中、矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図２の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー８を有している。現像ローラ５の供給スクリュー８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１２を備えている。現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュー８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュー６を備えている。

現像剤供給搬送路である供給搬送路９は供給スクリュー８を備え、この供給搬送路９の横方向に現像ローラ５が配設されている。この供給スクリュー８は、現像剤を供給搬送路９の伸びる方向に搬送する。また、回収スクリュー６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。

現像装置４は、図２に示したように供給搬送路９の下方に位置させた攪拌搬送路１０を現像剤攪拌搬送路として設けている。この攪拌搬送路１０は、回収搬送路７に並列されている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュー８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュー１１を備えている。供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。なお、供給搬送路９と回収搬送路７とも第一仕切り壁（第一仕切り部材）１３３によって仕切られているが、第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と回収搬送路７とを仕切る箇所には開口部を設けていない。また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。現像剤搬送部材である供給スクリュー８、回収スクリュー６及び攪拌スクリュー１１は樹脂もしくは金属のスクリューからなっており各スクリュー径は全てφ２２［ｍｍ］でスクリューピッチは供給スクリューが５０［ｍｍ］の２条巻き、回収スクリュー６及び攪拌スクリュー１１が２５［ｍｍ］の１条巻き、回転数は全て約６００［ｒｐｍ］に設定している。

現像ローラ５上には図２に示したようにステンレスからなる現像ドクタ１２が配設され、この現像ドクタ１２は現像ローラ５の表面に層状に付着された現像剤を一定厚さに薄層化させられる。そして、この現像ローラ５は薄層化された現像剤を感光体１との対抗部である現像領域まで搬送し現像を行う。また、供給スクリュー８の上方には現像ドクタ１２の側方に位置させられたブロック材３が設けられ、攪拌搬送路１０の上方にはブロック材３の側方に位置する排出搬送路２が設けられている。この排出搬送路２内には排出搬送スクリュー２ａが配設され、排出搬送路２の仕切壁１３５には供給搬送路９から溢れる現像剤を排出搬送路２内に排出する現像剤排出口９４が設けられている。

現像ローラ５の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌもしくはＳＵＳ素管からなり、現像ドクタ１２及び感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収を行い、図２中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第一仕切り壁１３３の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、攪拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側の第一仕切り壁１３３の開口部の付近で攪拌搬送路１０の上側に設けられたトナー補給口から攪拌搬送路１０にトナーが供給される。
次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。図３は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置４の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。また、図４は、現像装置４内の現像剤の流れの模式図であり、図３と同様、図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。

攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、供給スクリュー８の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ５に供給され現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁１３３の余剰開口部９２より攪拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｅ）。現像ローラ５から回収搬送路７に送られ、回収スクリュー６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁１３４の回収開口部９３より攪拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｆ）。そして、攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュー１１の搬送方向下流側であり、供給スクリュー８の搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁１３３の供給開口部９１より供給搬送路９に供給される（図４中矢印Ｄ）。攪拌搬送路１０では攪拌スクリュー１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路１０の下方には、不図示のトナー濃度センサが設けられ、センサ出力により不図示のトナー補給制御装置を作動し、不図示のトナー収容部からトナー補給を行っている。

図４に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。よって、供給搬送路９の搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。

また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給される現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。

このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

なお、図４に示すように、現像装置４の下部から上部への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュー１１の回転で現像剤を押し込むことにより、現像剤を盛り上がらせて供給搬送路９に現像剤を供給するものである。このような現像剤の移動は、現像剤に対してストレスを与えることになり、現像剤の寿命低下の一因となる。このような、現像剤を下方から上方に持ち上げる際に現像剤にストレスがかかり現像剤中のキャリアの膜削れやトナーのスペント化がその個所で発生し、それに伴い画像品質の安定性が保たれなくなってしまう。よって、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することで現像剤の長寿命化を図ることが出来る。現像剤の長寿命化を図ることにより、現像剤の劣化を防止して常に画像濃度ムラの無い画像品質の安定した現像装置を提供することができる。

本実施形態の現像装置４では、図２に示すように、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の斜め上方になるように配置している。斜め上方に配置することにより、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の垂直上方に設け現像剤を持ち上げるものに比べて、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することができる。さらに、現像装置４では、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを斜めに配置することで、図２に示すように、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置している。供給搬送路９を攪拌搬送路１０に対して垂直上方に持ち上げることは、重力に逆らって現像剤を攪拌スクリュー１１の圧によって持ち上げるので現像剤にストレスがかかる。一方、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置することで、攪拌搬送路１０の最高点に存在する現像剤が供給搬送路９の最下点に重力に逆らわず流れ込むことができるので、現像剤にかかるストレスを低減することができる。なお、攪拌搬送路１０の現像剤搬送路下流側の、攪拌搬送路１０と供給搬送路９とが連通している部分の攪拌スクリュー１１の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は攪拌スクリュー１１の軸方向に平行な辺と、攪拌スクリューの軸方向とは垂直な辺とから構成される板状の部材である。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、攪拌搬送路１０から供給搬送路９へ、より効率的な現像剤の受渡しを行うことができる。

また、現像装置４では、現像ローラ５と供給搬送路９との中心間距離Ａが、現像ローラ５と攪拌搬送路１０との中心間距離Ｂよりも短くなるように、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを配置している。これにより供給搬送路９から現像ローラ５に現像剤を無理無く供給することができ、装置の小型化を図ることもできる。また、攪拌スクリュー１１は、図２中の手前側から見て反時計回り方向（図中矢印Ｃ方向）に回転しており、現像剤は攪拌スクリュー１１の形状に沿って現像剤を持ち上げて供給搬送路９に移送させている。これにより、現像剤を効率良く持ち上げることが可能となり現像剤にかかるストレスもより低減することができる。

次に、現像装置４の特徴部について説明する。図５は、現像装置４の供給スクリュー８の回転中心における断面を図３中の矢印Ｊ方向から見た断面説明図である。図中Ｈは、現像剤担持体である現像ローラ５が、潜像担持体である感光体１にトナーを供給する現像領域を示している。この現像領域Ｈの現像ローラ５の回転軸の軸線方向の幅が現像領域幅αである。図５に示すように、現像装置４は攪拌搬送路１０から供給搬送路９に現像剤を持ち上げる箇所である供給開口部９１と、供給搬送路９から攪拌搬送路１０に現像剤を落下させる余剰開口部９２とがともに現像領域幅α内に設けられている。

図６は、従来の現像装置４内の現像剤の流れの模式図である。従来の現像装置４は図６に示すように供給開口部９１と余剰開口部９２とを現像領域幅αの外側に設けている。供給開口部９１を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路９の搬送方向上流側は現像ローラ５よりも供給搬送路上流側領域β分長くなっている。また、余剰開口部９２を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路９の搬送方向下流側は現像ローラ５よりも供給搬送路下流側領域γ分長くなっている。

一方、図４に示す本実施形態の現像装置４では、供給開口部９１を現像領域幅α内に設けているため、供給搬送路９の搬送方向上流側は従来の現像装置４よりも供給搬送路上流側領域β分短くすることができる。また、余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けているため、供給搬送路９の搬送方向下流側は従来の現像装置４よりも供給搬送路下流側領域γ分短くすることができる。このように、本実施形態の現像装置４は供給開口部９１と余剰開口部９２とを現像領域幅α内に設けているため、従来の現像装置４に比べて、現像装置４の上部の省スペース化を図ることが出来る。

次に、現像装置４の供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７からなる現像剤搬送路へのトナーを補給する位置について説明する。図７は、現像装置４の外観斜視図である。図７に示すように、トナーを補給するトナー補給口９５を攪拌スクリュー１１を備える攪拌搬送路１０の搬送方向上流側端部の上方に設けている。このトナー補給口９５は現像ローラ５の幅方向端部よりも外側に設けてあるので、現像領域幅αよりも外側となっている。この、トナー補給口９５を設けた箇所は供給搬送路９の搬送方向の延長線上であり、図６における供給搬送路下流側領域γの空いたスペースに該当する。余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることが出来る。また、トナー補給口９５としては、攪拌搬送路１０の搬送方向上流側端部の上方に限らず、回収搬送路７の下流側端部の上方に設けても良い。さらに、回収搬送路７から攪拌搬送路１０へ現像剤の受渡しを行う箇所である回収開口部９３の真上にトナー補給口９５を設けるようにしても良い。回収開口部９３の真上のスペースも余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースであるので、この位置にトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることができる。さらに、受渡し部である回収開口部９３では現像剤が混ざりやすいため、この位置で補給を行うことによりより効率よく現像剤の攪拌を行うことができる。

なお、本実施形態の現像装置４は、供給搬送路９を攪拌搬送路１０及び回収搬送路７よりも上方に設けた構成である。本実施形態の特徴部を適用可能な現像装置４はこの構成に限るものではない。
以下、変形例として、供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７からなる３つの現像剤搬送路を略同じ高さに設けた現像装置について説明する。なお、現像装置４の形状以外は実施形態と共通するので、相違点である現像装置４についてのみ説明する。

図８は変形例にかかる現像装置４の概略構成図である。

図８に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面をスコロトロンチャージャ３により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光Ｌにより静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図８の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー８を有している。現像ローラ５の供給スクリュー８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１２を備えている。現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュー８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュー６を備えている。供給スクリュー８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路９と回収スクリュー６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７とは現像ローラ５の下方に並設されている。供給搬送路９と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁１３４によって仕切られている。

現像装置４は、供給搬送路９の回収搬送路７の反対側に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュー８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュー１１を備えている。供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。供給搬送路９内に供給され現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュー６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤とは攪拌搬送路１０に供給される。攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュー１１の搬送方向下流側に搬送する。そして、第一仕切り壁１３３に設けられた供給開口部より供給スクリュー８の搬送方向上流側の供給搬送路９内に現像剤を供給する。

第二仕切り壁１３４には回収スクリュー６の搬送方向最下流側である図中奥方向の端が開口部となっており、供給搬送路９と回収搬送路７とが連通している。回収スクリュー６の搬送方向下流端と、供給スクリュー８の搬送方向下流端と、攪拌スクリュー１１の搬送方向上流端とで３つの搬送路が連通している。そして、回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は供給搬送路９に移送される。また、回収現像剤と供給スクリュー８で搬送される現像ローラ５に供給されなかった現像剤は、連通している攪拌搬送路１０に移送される。攪拌搬送路１０では攪拌スクリュー１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。

なお、図８に示したように、下ケーシング１１２の上部には上ケーシング１１３が設けられ、上ケーシング１１３の攪拌搬送路１０の上部を閉成する部分にはトナー供給口１２４が設けられている。また、上ケーシング１１３には、開口をトナー供給口１２４に臨ませたトナーボトル１２５が着脱可能に保持されている。そして、トナーボトル１２５の下端の開口とトナー供給口１２４との間には、トナー補給制御装置（図示せず）により駆動制御されて、トナーボトル１２５の下端の開口とトナー供給口１２４との間の開閉を行わせる開閉部材１２６が設けられている。また、攪拌搬送路１０の下方にはトナー濃度センサ１２７が設けられていて、このトナー濃度センサ１２７からのセンサ出力に基づきトナー補給制御装置（図示せず）を作動させられるようになっている。このトナー補給制御装置（図示せず）は、センサ出力に基づき開閉部材１２６を駆動制御して、トナーボトル１２５の下端の開口とトナー供給口１２４との間の開閉制御を行わせて、トナーボトル１２５から移送部である攪拌スクリュー１１へのトナー補給を行うようになっている。

尚、現像装置４のケーシングは一体成型された下ケーシング１１２及び上ケーシング１１３を備え、この下ケーシング１１２と上ケーシング１１３は３つの搬送スクリューの軸部の部分で上下に分かれている。

第一仕切り壁１３３は下ケーシング１１２の一部であり、第二仕切り壁１３４は、上ケーシング１１３に保持され、下ケーシング１１２と勘合する。なお、上述のトナー補給制御装置として、公知のモーノポンプを用いる方式のものが採用できる。この方式によればトナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。またトナーを適時補給できるため、現像装置４に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像装置４の小型化がはかれる。

図８に示すように、現像剤供給部材の最上部である供給スクリュー８のスクリュー頂点１１４が現像ローラ５の回転中心１１５よりも下方になるように配置されている。現像装置４では現像ローラ５の回転中心１１５とスクリュー頂点１１４とを結んだ直線と、回転中心１１５を通る水平な直線との角度θ１を３０°に設定した。この角度θ１は供給スクリュー８の直径にも左右されるが、現像装置４の小型化からレイアウト上１０°〜４０°が望ましい。現像ローラ５への現像剤の供給は現像ローラ５内に設けられた磁極が現像剤中の磁性キャリアをひきつけることによって行われる。上述のように、スクリュー頂点１１４が現像ローラ５の回転中心１１５よりも下方となるように配置することにより、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさが現像剤の供給量に寄与する。これにより、供給搬送路９で搬送される現像剤の上部から確実に供給されるため、供給スクリュー８の搬送方向で供給搬送路９内の現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５に適正な量の現像剤を供給することができる。

従来の３つの現像剤搬送路を同じ高さに設けた現像装置では、攪拌搬送路１０から供給搬送路９に現像剤を受け渡す供給開口部を現像領域幅よりも外側に設けていた。これにより、攪拌搬送路１０及び供給搬送路９が、現像ローラ５及び回収搬送路７に比べて供給搬送路９の搬送方向上流側端部が突き出した状態となっていた。変形例の現像装置４では、供給開口部を現像領域幅内に設けているので、現像ローラ５及び回収搬送路７に比べて攪拌搬送路１０及び供給搬送路９が突き出していた部分がなくなり、現像装置４の省スペース化を図ることが出来る。なお、３つの現像剤搬送経路を同じ高さに設けることにより、現像剤搬送経路内で現像剤を上方に持ち上げる必要がないため、現像剤に与えるストレスを軽減することができる。これにより、現像剤の劣化を抑制し、安定した画像品質を維持することができるようになる。

攪拌搬送路１０の搬送方向下流端から供給搬送路９の搬送方向上流端に現像剤を受け渡す供給開口部９１と、供給搬送路９の下流端から攪拌搬送路１０の搬送方向上流端に現像剤を受け渡す余剰開口部９２とを現像領域幅α内に設けているため、従来の現像装置４に比べて、現像装置４の上部の省スペース化を図ることが出来、現像装置４全体の省スペース化を図ることが出来る。また、余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることが出来る。また、回収搬送路７から攪拌搬送路１０への現像剤の受渡し部である回収開口部９３の上方からトナー補給を行うことにより、より効率よく現像剤の攪拌を行うことができる。また、画像形成装置としての複写機のプリンタ部１００の現像手段として、現像装置４を備えることにより、装置全体の省スペース化を図ることが出来る。また、変形例の現像装置４のように、回収搬送路７、攪拌搬送路１０、及び供給搬送路９を略同じ高さに設けることにより、現像剤にかかるストレスを軽減し、現像剤の長寿命化を図ることができる。
＜現像剤排出の流れ＞
以上の一方向循環現像方式では現像剤が現像装置に補給されると攪拌スクリュー１１の上流もしくは供給スクリュー８の下流部で現像剤の嵩が上昇する。実施例では供給スクリューの最下流部に現像剤の排出口９４を設けている。供給スクリュー８によって搬送されてきた現像剤は供給スクリュー８の最下流部にある攪拌スクリュー１１への余剰開口部（落下口）９２から落下するが、ある単位時間に落下できる現像剤量以上の現像剤が搬送されてくると余剰の現像剤が壁に突き当たり上方にせり上がっていき排出口９４まで達した現像剤が排出される。排出される現像剤の量は現像装置内の現像剤の嵩に依存（比例）するのが好ましいがスクリュー８によって跳ね上げられた現像剤が排出されてしまうことがあるので排出口の両サイドに壁を設けている。特許第２８９１８４５号には従来のオーバーフロー排出は現像装置を傾斜すると必要以上に現像剤が排出されてしまうという欠点が記載されているが本発明の構成であればせり上がってきた現像剤のみを排出するので傾斜によって現像剤が排出されてしまうことは無い。特許第２８９１８４５号では傾斜をセンシングしてシャッターを開閉することにより余分に現像剤を排出してしまうことを防いでいるが、傾斜してからシャッターが閉じるまでの時間である程度の現像剤は排出されてしまう可能性があり、更に傾斜で大量に現像剤が排出されてしまう位置に排出口を設けてしまうと他の要因によっても排出量がばらつき易く現像剤の容量は安定しないので本件の方が優れている。但し、現像剤の嵩に変化があると瞬時に現像剤を大量に排出させてしまう可能性がある。これはトナー濃度が増え嵩が急激に増加した場合であり、実際にトナー濃度は画像濃度を確保するために５〜９ｗｔ％の間で制御させている。この時の嵩密度の変化は１．７５〜１．５５ｇ／ｃｃである。（図１０）
＜現像装置内の現像剤量安定化＞
補給トナー中にキャリアを１０ｗｔ％程度混入させておきトナー補給が入ると同時にキャリアが現像装置内に補給される。最もキャリアの補給量が多くなるのは全ベタ１００％の画像を連続通紙された際であり、現像剤の排出はこの補給量以上に多くなると現像剤量が減ってしまう。

また、画像プリント速度が速い時は通常現像剤担持体（現像ローラ５）の回転速度が速くなりそれに比例して現像剤搬送部材（供給スクリュー８）も回転速度は速くなりその結果現像剤排出が促進され現像装置４内の現像剤量が少なくなってしまう。

逆に画像プリント速度が遅い時は通常現像剤担持体（現像ローラ５）の回転速度が遅くなりそれに比例して現像剤搬送部材（供給スクリュー８）も回転速度は遅くなりその結果現像剤排出が行われ難くなり現像装置４内の現像剤量が多くなってしまう。

この画像プリント速度は紙種等により決定される。例えば厚紙の場合は紙にトナーが定着され難いので画像プリント速度を落として確実に紙にトナーを定着させるよう設定している場合がある。

図９は、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）と現像剤排出量（現像装置４内の現像剤量）の関係を示したものである。この図９において現像剤容量は、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転数が増加するに伴い減少することが分かる。

図１１は、本発明の現像剤補給装置の一例を示したものである。この図１１においては、トナーボトル２０１からモーノポンプ２０３により現像剤を吸引してトナーチューブ２０２を経由してサブホッパータンク２０４に現像剤が供給される。このサブホッパータンク２０４には、キャリア濃度を検知するキャリア濃度検知センサー２０５が設置されている。

しかも、このキャリア濃度検知センサー２０５により検知されたキャリア濃度に基づいて現像装置４に現像剤が供給制御されるようになっている。この現像剤の供給制御は、図示を省略した演算制御回路（演算制御手段）により実行される。

即ち、キャリア濃度検知センサー２０５は、単位時間毎にキャリア濃度を測定して、測定した単位時間毎のキャリア濃度信号を図示を省略した演算制御回路（演算制御手段）に入力する。この演算制御回路（図示せず）は、キャリア濃度検知センサー２０５から入力される単位時間毎のキャリア濃度信号に基づいて、キャリア補給量（単位時間当たりに補給されるであろう現像剤量）をキャリア濃度と補給動作時間から割り出す（求める）。そして、演算制御回路（図示せず）は、求めたキャリア補給量がある閾値を超える際に、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を早くするかもしくは回転時間を長くして現像剤の排出を促すように設定されている。この際、キャリア濃度を測定する単位時間は短い方が精度良く現像剤を排出できる。

また、演算制御回路（図示せず）は、キャリア投入量が多いと予測される際に、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を通常状態よりも速く動かす制御を実行するようになっている。この制御動作は、通常プリント動作時に行われても特に問題は無くプリント動作に影響無く行える。尚、常に現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を上げると現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の軸受部等で発熱し、トナー固化による異常画像等が発生する可能性があるので、キャリア投入量が多いと予測された時のみ回転速度を速めるのが良い。

一方、演算制御回路（図示せず）は、逆にキャリア投入量が少ない場合、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を遅くするもしくは回転時間を短く制御するようになっている。即ち、演算制御回路（図示せず）は、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には、通常状態よりも現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して遅く制御するように設定されている。また、演算制御回路（図示せず）は、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には、通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して短くなるように制御するようになっている。

以上説明したように、この発明の実施の形態の現像装置４では、トナー及びキャリアからなる現像剤を現像装置内に補給すると共に、前記現像装置内に供給される現像剤の嵩が変動に伴い、増加した現像剤を排出する排出口（排出口９４）を設けている。尚、現像装置４内には、予め設定された現像に必要な量の現像剤が供給される。そして、この現像に必要な現像剤の量を設定現像剤量とすると、増加した現像剤を排出する排出口（排出口９４）は設定現像剤量の嵩を超えて増加した増加現像剤を排出できる高さに設定される。しかも、この現像装置４は、現像剤補給装置内のキャリア濃度を検知する手段（キャリア濃度検知センサー２０５）を有し、キャリア濃度と補給時間から現像装置４内へのキャリア投入量を予測し、その予測値に応じて現像担持体（現像ローラ５）と現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の各々の回転速度もしくは回転時間を制御できるようになっている。

この構成によれば、現像装置４内の現像剤量を常に一定量安定して維持することにより現像剤容量過少による異常画像等の不具合をなくすことができる。

また、この発明の実施の形態の現像装置４は、現像装置４内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して速く設定されている。

この構成によれば、現像装置４内の現像剤量が多すぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。しかも、このように、キャリア投入量が多いと予測される際に現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を通常状態よりも速く動かすが、この動作は通常プリント動作時に行われても特に問題は無くプリント動作に影響無く行える。常に現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を上げると現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の軸受部等で発熱し、トナー固化による異常画像等が発生する可能性があるので、キャリア投入量が多いと予測された時のみ回転速度を速めることにより、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の軸受部等での発熱量を抑制して、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の軸受部等での発熱でトナー固化による異常画像等が発生するのを未然に防止できる。

更に、この発明の実施の形態の現像装置４は、現像装置４内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して長く設定されている。このようにキャリア投入量が多いと予測された時のみ回転時間を長くすることにより、現像装置４内の現像剤量が多すぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

また、この発明の実施の形態の現像装置４は、上述とは逆にキャリア投入量が少ない場合、現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を遅くするもしくは回転時間を短くしている。即ち、この発明の実施の形態の現像装置４は、現像装置４内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して遅く設定されている。この構成によれば、現像装置４内の現像剤量が少なすぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

また、この発明の実施の形態の現像装置４は、現像装置４内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して短く設定する。この構成によれば、現像装置４内の現像剤量が少なすぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

また、この発明の実施の形態の現像装置４は、上述した発明の実施の形態の各制御を行う構成要素として、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体（感光体１）と対向する箇所で前記潜像担持体（感光体１）の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体（現像ローラ５）を有する。また、現像装置４は、前記現像剤担持体（現像ローラ５）の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、前記現像剤担持体（現像ローラ５）に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給搬送部材（供給スクリュー８）を備えた現像剤供給搬送路（供給搬送路９）を有する。更に、現像装置４は、前記潜像担持体（感光体１）と対向する箇所を通過後の前記現像剤担持体（現像ローラ５）上から回収された前記二成分現像剤を前記現像剤担持体（現像ローラ５）の軸線方向に沿って、且つ、前記現像剤供給搬送部材（供給スクリュー８）と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材（回収スクリュー６）を備えた現像剤回収搬送路（回収搬送路７）と、現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路（供給搬送路９）の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤を有する。また、現像装置４は、前記現像剤担持体（現像ローラ５）から回収され前記現像剤回収搬送路（回収搬送路７）の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、前記現像剤担持体（現像ローラ５）の軸線方向に沿って、且つ、前記余剰現像剤と前記回収現像剤とを攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材（供給スクリュー８）とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材（攪拌スクリュー１１）を備えている。また、現像装置４は、攪拌後の攪拌現像剤を前記現像剤供給搬送路（供給搬送路９）に供給する現像剤攪拌搬送路（攪拌搬送路１０）を有する。そして、前記現像剤回収搬送路（回収搬送路７）、前記現像剤供給搬送路（供給搬送路９）及び前記現像剤攪拌搬送路（攪拌搬送路１０）からなる３つの現像剤搬送路は（７，９，１０）それぞれ仕切り部材（第一仕切り壁１３３、第二仕切り壁１３４）により仕切られ、前記現像剤搬送路にトナーの補給がなされるようになっている。

この構成でも、現像装置４内の現像剤量を常に一定量安定して維持することにより現像剤容量過少による異常画像等の不具合をなくすことができる。即ち、現像装置４内の現像剤量が多すぎたり、現像装置４内の現像剤量が少なすぎることに伴う異常画像等の不具合をなくすことができる。

また、この発明の実施の形態の画像形成装置は、少なくとも潜像担持体（感光体１）と、前記潜像担持体（感光体１）表面を帯電させるための帯電手段と、前記潜像担持体（感光体１）上に静電潜像を形成するための潜像形成手段（光書込ユニット２１）と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段（現像装置４）とを有する。しかも、この画像形成装置は、上述した「現像剤補給装置内のキャリア濃度を検知する手段（キャリア濃度検知センサー２０５）を有し、キャリア濃度と補給時間から現像装置４内へのキャリア投入量を予測し、その予測値に応じて現像担持体（現像ローラ５）と現像剤搬送部材（供給スクリュー８）の各々の回転速度もしくは回転時間を制御できる」現像装置４を用いている。この現像装置４は、現像装置４内へのキャリア投入量が多いと予測される時や現像装置４内へのキャリア投入量が少ないと予測されるときの上述した制御を実行できるようになっている。この構成の画像形成装置でも、上述した現像装置４の作用・効果を有する。

１・・・感光体
４・・・現像装置
５・・・現像ローラ
６・・・回収スクリュー
７・・・回収搬送路
８・・・供給スクリュー
９・・・供給搬送路
１０・・・攪拌搬送路
１１・・・攪拌スクリュー
１２・・・現像ドクタ
１４・・・張架ローラ
１５・・・駆動ローラ
１６・・・二次転写バックアップローラ
１７・・・中間転写ユニット
１８・・・プロセスカートリッジ
２０・・・画像形成ユニット
２１・・・光書込ユニット
２２・・・二次転写装置
２３・・・張架ローラ
２４・・・紙搬送ベルト
２５・・・定着装置
２６・・・定着ベルト
２７・・・加圧ローラ
９０・・・ベルトクリーニング装置
９１・・・供給開口部
９２・・・余剰開口部
９３・・・回収開口部
９５・・・トナー補給口
１００・・・プリンタ部
１１０・・・中間転写ベルト
１３３・・・第一仕切り壁
１３４・・・第二仕切り壁
２０１・・・トナーボトル
２０２・・・トナー搬送チューブ
２０３・・・モーノポンプ
２０４・・・サブホッパータンク
２０５・・・キャリア濃度検知センサー
ａ・・・現像剤排出口

特第２８９１８４５号 特開２００１−１８３８９３ 特開２００７−３１０１０３ 特開２００９−０５８９３９

Claims (7)

1. トナー及びキャリアからなる現像剤を現像装置内に補給すると共に、前記現像装置内に供給される現像剤の嵩の変動に伴い、増加した現像剤を排出できるように設定した排出口を設けた現像装置において、現像剤補給装置内のキャリア濃度を検知する手段を有し、キャリア濃度と補給時間から現像装置内へのキャリア投入量を予測し、その予測値に応じて現像担持体と現像剤搬送部材の各々の回転速度もしくは回転時間を制御できることを特徴とした現像装置。
2. 請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して速く設定したことを特徴とした現像装置。
3. 請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が多いと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して長く設定したことを特徴とした現像装置。
4. 請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりも現像剤搬送部材の回転速度を現像剤担持体の回転速度と比較して遅く設定したことを特徴とした現像装置。
5. 請求項１の構成において、現像装置内へのキャリア投入量が少ないと予測される時には通常状態よりもある通紙枚数あたりの現像剤搬送部材の回転時間が現像剤担持体の回転時間と比較して短く設定したことを特徴とした現像装置。
6. 磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で前記潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、前記潜像担持体と対向する箇所を通過後の前記現像剤担持体上から回収された前記二成分現像剤を前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、前記現像剤担持体から回収され前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、前記余剰現像剤と前記回収現像剤とを攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、攪拌後の攪拌現像剤を前記現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有し、前記現像剤回収搬送路、前記現像剤供給搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、前記現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置において、請求項１〜請求項５のいずれか一つの構成を備えたことを特徴とした現像装置。
7. 少なくとも潜像担持体と、前記潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、請求項１〜６のいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴とした画像形成装置。