(57)【要約】【課題】装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像装置４では、撹拌搬送路１０の上方に供給搬送路９を配置し、撹拌搬送路１０内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、撹拌搬送路１０と供給搬送路９とを連通する開口部である供給開口部９１を設け、トナー濃度検出部であるトナー濃度センサ２０１を撹拌搬送路１０における現像剤搬送方向下流側に配置している。【選択図】図４
2010217328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとからなる二成分の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、
該現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部内の現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材と、
該現像剤収容部内に配置したトナー濃度検出部の近傍の現像剤中のトナーの比率を検出するトナー濃度検出手段とを有する現像装置において、
上記現像剤収容部内の空間を仕切り、上記現像剤搬送部材が空間内に配置された複数の現像剤搬送路を形成する仕切り部材を有し、
上記複数の現像剤搬送部材として、該仕切り部材を挟んで上下に配置された上方現像剤搬送部材と下方現像剤搬送部材とを備え、
該現像剤収容部内の空間には該仕切り部材によって該下方現像剤搬送部材が配置された下方現像剤搬送路と、該上方現像剤搬送部材が配置された上方現像剤搬送路とが形成され、
該仕切り部材における該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、該下方現像剤搬送路と該上方現像剤搬送路とを連通する開口部を設け、
上記トナー濃度検出部を該下方現像剤搬送路における現像剤搬送方向下流側に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記下方現像剤搬送路内の上記トナー濃度検出部を配置した位置は、該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向における上記開口部を設けた位置に対して該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向上流側の位置であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記下方現像剤搬送路の内部空間における上記トナー濃度検出部が配置されている空間部分は、現像剤が充満した状態であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記下方現像剤搬送部材は、軸部にらせん状の羽部を固定して回転することで現像剤を軸線方向に搬送するスクリュ部材であり、
上記トナー濃度検出部を上記下方現像剤搬送路内の底面から該下方現像剤搬送部材の該軸部の高さとなる該下方現像剤搬送路の側面までの間に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４の現像装置において、
上記トナー濃度検出部を、上記下方現像剤搬送路内の上記底面における上記軸部の鉛直下方となる底面中心位置から該底面中心位置に対して上記下方現像剤搬送部材の回転方向下流側で該軸部と同じ高さとなる上記側面の位置までの間に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該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、
該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、
該現像手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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並びにこれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。この種の画像形成装置として、現像に伴ってトナーを消費する現像装置内の現像剤に対して、トナー補給装置によって必要に応じてトナー収容器からトナーを補給することで、現像剤のトナー濃度を所定範囲内に維持するものがある。
トナー濃度が所定の範囲より低い場合は、画像濃度不足や文字・線画のかすれといった問題が生じ、反対にトナー濃度が所定の範囲より高い場合は画像濃度過多や文字・線画の太りによる潰れ、地汚れといった問題が生じる。更には複数の現像装置を使用したカラー画像形成装置における多色重ね画像でトナー濃度が変動した際には狙いの色相が得られないといった問題も生じる。これらの問題の発生を防止するためにはトナー補給量を適正に制御する必要があり、このためには現像装置内の現像剤のトナー濃度を正確に検出する必要がある。
【０００３】
トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としては特許文献１に記載されたトナー濃度センサのようにトナー濃度変化によって現像剤の透磁率が変化することに着目したトナー濃度センサが知られている。
また、このようなトナー濃度センサを備えた現像装置としては例えば特許文献２に記載された現像装置がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら現像装置内のトナー濃度センサの検出部を設けた位置における現像剤の高さが変化すると、現像剤のトナー濃度が同じ濃度であったとしても見かけ上の検出される透磁率が変化して、トナー濃度センサによって正確なトナー濃度を検出できない問題が生じることがある。
上記検出部を設けた位置における現像剤の高さが変化する場合としては、トナー濃度変動、現像剤劣化、環境変動等が生じたときに現像剤の高さが変化する場合がある。また、劣化した現像剤を少しずつ排出し新しい現像剤を補充するプレミックス方式においては排出と補充の収支が一時的にズレが生じた場合現像装置内の現像剤の量が変動して検出部を設けた位置における現像剤の量が変化して高さも変化する。また、現像剤を搬送する現像剤搬送部材としてのスクリュの羽根周期でも現像剤の高さは変動する。さらに、長時間の画像形成動作を経て現像剤が流動化した場合、現像剤の粒子の間に含まれる空気の量が増加することで現像剤の嵩が増加して現像剤の高さが高くなると、現像剤中のキャリアに対するトナーの量は同じでも見掛け上の透磁率が変化して同様の問題が発生することがある。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分の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、該現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材と、該現像剤収容部内に配置したトナー濃度検出部の近傍の現像剤中のトナーの比率を検出するトナー濃度検出手段とを有する現像装置において、上記現像剤収容部内の空間を仕切り、上記現像剤搬送部材が空間内に配置された複数の現像剤搬送路を形成する仕切り部材を有し、上記複数の現像剤搬送部材として、該仕切り部材を挟んで上下に配置された上方現像剤搬送部材と下方現像剤搬送部材とを備え、該現像剤収容部内の空間には該仕切り部材によって該下方現像剤搬送部材が配置された下方現像剤搬送路と、該上方現像剤搬送部材が配置された上方現像剤搬送路とが形成され、該仕切り部材における該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、該下方現像剤搬送路と該上方現像剤搬送路とを連通する開口部を設け、上記トナー濃度検出部を該下方現像剤搬送路における現像剤搬送方向下流側に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記下方現像剤搬送路内の上記トナー濃度検出部を配置した位置は、該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向における上記開口部を設けた位置に対して該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向上流側の位置であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記下方現像剤搬送路の内部空間における上記トナー濃度検出部が配置されている空間部分は、現像剤が充満した状態であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記下方現像剤搬送部材は、軸部にらせん状の羽部を固定して回転することで現像剤を軸線方向に搬送するスクリュ部材であり、上記トナー濃度検出部を上記下方現像剤搬送路内の底面から該下方現像剤搬送部材の該軸部の高さとなる該下方現像剤搬送路の側面までの間に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記トナー濃度検出部を、上記下方現像剤搬送路内の上記底面における上記軸部の鉛直下方となる底面中心位置から該底面中心位置に対して上記下方現像剤搬送部材の回転方向下流側で該軸部と同じ高さとなる上記側面の位置までの間に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該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、該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、該現像手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の現像装置においては、仕切り部材における下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、下方現像剤搬送路と上方現像剤搬送路とを連通する開口部を設けている。下方現像剤搬送部材によって下方現像剤搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍に到達した現像剤は、後から来る現像剤に押し上げられて仕切り部材の開口部の高さまで到達すると開口部を通って上方現像剤搬送路に受け渡される。このため、仕切り部材に開口部が設けられた位置における下方現像剤搬送路内では現像装置が駆動している状態のときに開口部の高さまで現像剤が存在する。
また、現像装置内全体での現像剤の嵩が増加したときには、装置内の現像剤搬送路の全体的には現像剤の高さが増加するが、仕切り部材に開口部が設けられた位置における下方現像剤搬送路内では開口部の高さを超えた現像剤は上方現像剤搬送路に受け渡される。
このように仕切り部材に開口部が設けられた位置の近傍における下方現像剤搬送路内では現像装置が駆動している状態では開口部の高さまで現像剤が存在し、内部空間に現像剤が充填された状態になるため、装置内全体での現像剤の嵩が変化しても仕切り部材に開口部が設けられた位置の近傍における下方現像剤搬送路内の現像剤の高さはほとんど変化しない。そして、下方現像剤搬送路内では、仕切り部材に開口部が設けられた位置に近い位置ほど装置内全体での現像剤の嵩の変化量に対するその位置での現像剤の高さの変化量は小さくなる。このような現像剤の高さの変化量が小さくなる位置にトナー濃度検出部を設けることにより、現像剤の高さが変化することに起因する見かけ上の透磁率の変化の影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤の高さの変化量が小さくなる、下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向下流側に、トナー濃度検出部を設けることにより、現像剤の高さが変化することに起因する見かけ上の透磁率の変化の影響を抑制することができるので、他の位置にトナー濃度検出部を設けた構成に比べて装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】現像装置及び感光体の概略構成図。
【図３】現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図。
【図４】現像装置内の現像剤の流れの模式図。
【図５】現像装置の断面説明図。
【図６】図４とは異なる形状の現像装置内の現像剤の流れの模式図。
【図７】現像装置の外観斜視図。
【図８】現像装置から撹拌スクリュ、回収スクリュ、及び、現像ドクタを取り外した状態の手前側端部近傍の斜視説明図。
【図９】排出現像剤移送パイプの説明図。
【図１０】トナー濃度センサを配置可能な位置の説明図。
【図１１】現像装置を仮位置決めした状態のプロセスカートリッジの斜視説明図。
【図１２】位置決め板を取り付けたプロセスカートリッジの斜視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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５００」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５００の概略構成図である。複写機５００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。
【００１１】
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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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。
【００１２】
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，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、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。
【００１３】
以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８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によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部（露光部）の感光体１Ｙの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、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，Ｃ，Ｋについても同様である。
【００１４】
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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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１と一次転写バイアスローラ６２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，Ｃ，Ｋ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体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。
【００１５】
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。
【００１６】
複写機５００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。
【００１７】
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、給紙路４６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、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。
【００１８】
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を加熱する。加熱された定着ベルト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。
【００１９】
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の外側に設けたスタック部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。
【００２０】
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の上にセットされる。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５００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。
【００２１】
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。
【００２２】
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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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。
【００２３】
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枚ずつ分離されて反転給紙路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。
【００２４】
複写機５００は、２色以上のトナーからなる多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，Ｍ，Ｃ，Ｋ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，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ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１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させて、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内の現像剤の不要な消耗を防止する。
【００２５】
複写機５００は、複写機５００内の各機器の制御を司る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。
【００２６】
図２は、４つプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つが備える現像装置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１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外は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。
【００２７】
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。現像ローラ５は回転可能な現像スリーブを備え、その内部に複数の磁極からなる不図示の磁性体が配置されている。磁性体は現像ローラ５の表面上で現像剤を保持するために必要である。
また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら現像ローラ５の軸線方向に沿って図２の手前方向に現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュ８を有している。
現像ローラ５の供給スクリュ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手段としてのドクタブレード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領域よりも表面移動方向下流側では、現像領域を通過し、現像ローラ５の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路７が現像ローラ５と対向する。回収搬送路７は、回収した回収現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って供給スクリュ８と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置されたらせん状の回収スクリュ６を備えている。供給スクリュ８を備えた供給搬送路９は現像ローラ５の横方向に、回収スクリュ６を備えた回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。
なお、現像ローラ５からの現像剤の離脱は、先に述べた現像スリーブ内部にある磁性体を、離脱させたい箇所のみ磁極がない状態に設定することにより、現像剤の分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい箇所に反発磁界が形成されるような磁極配置の磁性体を用いてもよい。
【００２８】
現像装置４は、供給搬送路９の下方で回収搬送路７に並列して撹拌搬送路１０を設けている。撹拌搬送路１０は、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を撹拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中奥側に搬送する撹拌搬送部材として、軸線方向に平行に配置された、撹拌軸部１１ａにらせん状の撹拌羽部１１ｂを固定したスクリュ形状の撹拌スクリュ１１を備えている。
【００２９】
供給搬送路９と撹拌搬送路１０とは仕切り壁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と撹拌搬送路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と撹拌搬送路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、撹拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの現像剤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、撹拌搬送路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８、回収スクリュ６及び撹拌スクリュ１１は樹脂もしくは金属のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ２２［ｍｍ］でスクリュピッチは供給スクリュが５０［ｍｍ］の２条巻き、回収スクリュ６及び撹拌スクリュ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。
また、本実施形態の現像装置４では、撹拌搬送路１０の全長は４１０［ｍｍ］であり、供給搬送路９の全長は３２０［ｍｍ］である。
【００３０】
現像ローラ５上にステンレスからなるドクタブレード１２によって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。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、ドクタブレード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二仕切り壁１３４の開口部で、撹拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、撹拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側の第二仕切り壁１３４の開口部の付近で撹拌搬送路１０の上側に設けられた、後述するトナー補給口９５から撹拌搬送路１０にトナーが供給される。
【００３１】
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。
【００３２】
撹拌搬送路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８の現像剤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に供給されずに供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部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より撹拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｅ）。
一方、現像ローラ５に供給された現像剤は現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ５から分離・離脱して、回収搬送路７に受け渡される。現像ローラ５から回収搬送路７に受け渡され、回収スクリュ６によって回収搬送路７の現像剤搬送方向下流側端部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より撹拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｆ）。
そして、撹拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを撹拌し、撹拌スクリュ１１の現像剤搬送方向下流側であり、供給スクリュ８の現像剤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）。
撹拌搬送路１０では撹拌スクリュ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撹拌搬送する。そして、現像剤搬送方向下流側で供給開口部９１によって連通している供給搬送路９の現像剤搬送方向上流側に撹拌された現像剤を移送する。なお、撹拌搬送路１０の下方には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ２０１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。なお、現像装置４内の現像剤の高さとトナー濃度センサ２０１の配置とについては詳細を後述する。
【００３３】
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。このため、供給搬送路９の現像剤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と撹拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と撹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撹拌の途中に落ちることがない。これにより、十分に撹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に供給されるの現像剤が撹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内の現像剤が撹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。
【００３４】
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、撹拌スクリュ１１の回転で撹拌搬送路１０の下流側に現像剤を押し込むことによって、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。
【００３５】
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を撹拌搬送路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を撹拌搬送路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と撹拌搬送路１０とを斜めに配置することで、図２に示すように、撹拌搬送路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を撹拌搬送路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撹拌スクリュ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、撹拌搬送路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、撹拌搬送路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、撹拌搬送路１０の現像剤搬送路下流側の、撹拌搬送路１０と供給搬送路９とが連通している部分の撹拌スクリュ１１の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は撹拌スクリュ１１の軸方向に平行な辺と、撹拌スクリュの軸方向に直交する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、撹拌搬送路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。
【００３６】
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と撹拌搬送路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と撹拌搬送路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、撹拌スクリュ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、現像剤は撹拌スクリュ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。
【００３７】
図５は、現像装置４の供給スクリュ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は撹拌搬送路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から撹拌搬送路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。
【００３８】
図６は、図４とは異なる構成の現像装置４内の現像剤の流れの模式図である。
図６に示す現像装置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の現像剤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の現像剤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。
【００３９】
一方、図４に示す構成の現像装置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の現像剤搬送方向上流側は図６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の現像剤搬送方向下流側は図６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、図４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、図６に示す現像装置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。
【００４０】
次に、現像装置４の供給搬送路９、撹拌搬送路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、撹拌スクリュ１１を備える撹拌搬送路１０の現像剤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、撹拌搬送路１０の現像剤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から撹拌搬送路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ってより効率よく現像剤の撹拌を行うことができる。
【００４１】
図４を用いて説明した現像装置４のように、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部から供給搬送路９の現像剤搬送方向上流側端部に現像剤を受け渡す供給開口部９１と、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部から撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部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から撹拌搬送路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ってより効率よく現像剤の撹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５００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。
【００４２】
現像剤補給手段である不図示のトナー補給制御装置は、不図示のトナー収容部内のトナーをトナー補給口９５から現像装置４に補給する。本実施形態の現像装置４では現像装置４のトナー補給口９５からトナーとキャリアとを含む現像剤が補給される。以降、現像装置４に補給されるトナーとキャリアとが混合された現像剤をプレミックストナーと称する。
【００４３】
図８は、現像装置４から、排出搬送部材である排出スクリュ２ａ、撹拌スクリュ１１、回収スクリュ６、及び、ドクタブレード１２を取り外した状態の手前側端部近傍の斜視説明図である。
本実施形態の現像装置４では、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部に到達した余剰現像剤を供給搬送路９の現像剤搬送方向上流側端部に搬送する循環搬送路は撹拌搬送路１０である。また、循環搬送路である撹拌搬送路１０内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材は撹拌スクリュ１１である。さらに、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けられ、通過した現像剤が循環搬送路である撹拌搬送路１０に受け渡される循環開口部は余剰開口部９２である。また、現像装置４は、通過した現像剤が現像装置４の装置外に排出される現像剤排出手段としての現像剤排出口９４を供給搬送路９に備える。現像剤排出口９４を通過した現像剤は排出現像剤として排出搬送路２に受け渡され、排出スクリュ２ａが回転することによって供給搬送路９の搬送方向（図２及び図８中の手前側に向かう方向）とは逆方向（図２及び図８中の奥側に向かう方向）に搬送される。
排出搬送路２は、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側で排出仕切り壁１３５を挟んで供給搬送路９と隣り合うように配置され、現像剤排出口９４は供給搬送路９と排出搬送路２とを連通するように排出仕切り壁１３５に設けられた開口である。
【００４４】
また、現像装置４は、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部近傍に到達し、循環開口部である余剰開口部９２に入らなかった現像剤を余剰開口部９２の近傍で滞留させる現像剤滞留手段としての供給下流側端部壁面８０を備えている。さらに、排出開口部である現像剤排出口９４は、余剰開口部９２よりも上方で、且つ、供給下流側端部壁面８０によって滞留した滞留現像剤のうち、現像剤排出口９４の位置に達した現像剤を通過させるように設けられている。言い換えると、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部近傍に到達した現像剤で、余剰開口部９２に入ることができず、余剰開口部９２から溢れ出た余剰現像剤が供給下流側端部壁面８０によって塞き止められ滞留現像剤となる。そして、この滞留現像剤の嵩が増加したときに、余剰開口部９２よりも上方に設けられた現像剤排出口９４に到達した現像剤が現像剤排出口９４を通って排出搬送路２に排出される。
【００４５】
図９は、排出搬送路２を通って現像装置４の現像ケーシングの外部に搬送された排出現像剤を受入れ、排出現像剤を排出現像剤収容部である排出現像剤タンク６００まで搬送する排出搬送路である排出現像剤移送パイプ６０１の説明図である。
各現像装置４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内の供給搬送路９から現像剤排出口９４を通って各排出搬送路２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）よって現像剤排出口９４とは逆側の現像装置４の端部まで搬送して現像装置４の現像ケーシングの外に排出現像剤を排出する。
各排出搬送路２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送され、現像装置４のケーシングから排出された現像剤は現像剤受入れ口６０４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から排出現像剤移送パイプ６０１へ入る。排出現像剤移送パイプ６０１は排出現像剤移送パイプ６０１内の排出現像剤に搬送力を付与する排出収容搬送部材である排出収容スクリュ６０２を備える。排出現像剤移送パイプ６０１の一端には排出収容スクリュ駆動源６０３を備え、排出収容スクリュ６０２の回転によって、排出現像剤移送パイプ６０１内の現像剤は順次移送され、現像装置４の外部の排出現像剤収容部である排出現像剤タンク６００に収容される。
なお、図９では、各排出搬送路２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって搬送された排出現像剤を一つの排出現像剤タンク６００に搬送する構成を示しているが、各排出搬送路２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のそれぞれに対応した各色の排出現像剤タンク６００を個別に設けても良い。
【００４６】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
本実施形態の現像装置４内の現像剤の高さの変動について図４を用いて説明する。
図４中の供給搬送路９、撹拌搬送路１０、及び、回収搬送路７中の斜線の領域は各搬送路中の現像剤の高さを模式的に示したものである。なお、図２は現像剤搬送方向におけるトナー濃度センサ２０１を設けた位置における断面図であり、図２では現像剤の記載は省略している。
まず、供給搬送路９については現像剤搬送方向上流側端部では現像剤の量が多く、供給搬送路９では現像剤を現像ローラ５に供給しながら搬送するため、現像剤搬送方向下流側にいくほど現像剤の量は減少する。このため、供給搬送路９内の現像剤の高さは現像剤搬送方向上流側では高く、現像剤搬送方向下流側ほど低くなる。
回収搬送路７については現像剤搬送方向上流側は現像剤の量が少なく、回収搬送路７では現像ローラ５から現像剤を回収しながら搬送するため、現像剤搬送方向下流側にいくほど現像剤の量は増加する。このため、回収搬送路７の現像剤の高さは現像剤搬送方向上流側では低く、現像剤搬送方向下流側ほど高くなる。
【００４７】
一方、撹拌搬送路１０は、現像剤搬送方向上流から中流までは現像剤の量の変化は少なく、現像剤搬送方向における位置の違いによる現像剤の高さの違いは少ない。しかし、供給開口部９１で現像剤を上方にある供給搬送路９に持ち上げるため、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部近傍では現像剤が停滞し、現像剤の量が多い状態である。このため、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側ほど急激に高さが高くなり撹拌搬送路１０上部まで現像剤で充満される。
【００４８】
ここで、現像装置４内での現像剤量が増加したり、現像剤の粒子の間に含まれる空気の量が増加したりして、現像装置４内全体での現像剤の嵩が増加した場合は、図４中の破線で示す領域まで現像剤の高さが上昇することになる。つまり、現像装置４内全体での現像剤の嵩が増加すると供給搬送路９内の現像剤の高さが上昇する。撹拌搬送路１０内では現像剤が上部まで充満した領域の幅が広がり、現像剤が搬送路の上部まで達しない領域でも全体的に現像剤の高さが上昇する。また、撹拌搬送路１０の現像剤が上部まで達しない領域でも全体的に現像剤の高さが上昇するため、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部の回収開口部９３の位置でも現像剤の高さが上昇する。ここで、回収開口部９３を挟んで撹拌搬送路１０側の現像剤の高さが回収搬送路７側の現像剤の高さよりも高いと回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しは行われなくなるため、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部の回収開口部９３の位置で現像剤の高さが上昇すると、その影響により、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤の高さも上昇する。
なお、現像装置４内全体での現像剤の嵩が減少した場合の各現像剤搬送路の各位置での現像剤の高さの変化は逆となる。
また、経時で現像剤の流動性が変化すると現像ローラ５とドクタブレード１２との間隙を通過する現像剤の量が変化し、現像領域を通過する現像剤の量も変化するため、供給搬送路９や回収搬送路７内の現像剤の量が変化して、回収搬送路７内では現像剤搬送方向下流側端部近傍に限らず現像剤搬送方向上流側の現像剤の高さも変動する。
【００４９】
ここで、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部近傍であり、画像形成に追従できる範囲で現像装置４内全体の現像剤の嵩が最も少ない状態のときに現像剤が充満された状態となる領域では、現像装置４内全体での現像剤の嵩が変化したり、現像剤の流動性が変化したりしても、現像剤の高さは略一定である。現像装置４内全体の現像剤の嵩が最も少ない状態のときに現像剤が充満された状態となる領域内の位置にトナー濃度センサ２０１を配置することで、撹拌搬送路１０内の現像剤のうち、トナー濃度センサ２０１が透磁率を検出する範囲に存在する現像剤の量が略一定となるためトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
なお、充満領域内であっても供給開口部９１が設けられた位置以外の位置にトナー濃度センサ２０１を配置することが望ましい。これは、以下の理由による。
すなわち、供給開口部９１の下方にトナー濃度センサ２０１を配置した場合は、供給開口部９１よりも更に上方にある供給搬送路９内の現像剤まで検出範囲となることがある。現像装置４内全体での現像剤の嵩が変化すると供給搬送路９内は全体的に現像剤の高さが変化するため、トナー濃度センサ２０１の検出範囲が供給搬送路９内の現像剤まで含まれるとトナー濃度を正確に検出することができなくなるためである。また、供給開口部９１を設けた位置では現像剤が供給開口部９１から供給搬送路９に現像剤が移動可能であるため、現像剤内での圧力が逃げ、現像剤の密度が粗になり易いため、供給開口部９１が設けられた位置以外の位置にトナー濃度センサ２０１を配置することが望ましい。
【００５０】
また、現像剤搬送路内の現像剤は、量が同じであっても現像装置４の駆動時と停止時とでその高さが変化する。これは、現像装置４を駆動するとスクリュの回転によって現像剤が舞い上がるためである。そして、本実施形態の現像装置４の供給開口部９１を設けた位置では装置が駆動した状態で撹拌搬送路１０から上方にある供給搬送路９への受け渡しが画像形成に追従できる範囲で十分に行われる程度の現像剤の高さが必要である。このため、装置を駆動したときの供給開口部９１を設けた位置では供給開口部９１が現像剤で浸る程度の高さまで現像剤は存在する。
そして、本実施形態では、装置を駆動した状態で供給開口部９１を設けた位置での現像剤の高さと同じ高さまで現像剤が存在する状態を現像剤が充満された状態と呼ぶ。
なお、供給開口部９１は撹拌スクリュ１１の上端部よりも高い位置にあるため、現像剤が充満された状態となる領域では、装置を駆動した状態での現像剤の剤面の位置は撹拌スクリュ１１の上端部よりも高い位置となる。
【００５１】
本実施形態の現像装置４では、４１０［ｍｍ］の撹拌搬送路１０において、現像剤搬送方向下流側端部に供給開口部９１（軸線方向の幅：５０［ｍｍ］）を配置し、現像剤搬送方向下流側端部の壁面から７０［ｍｍ］の位置にトナー濃度センサ２０１を配置している。
なお、本実施形態の現像装置４では、トナー濃度センサ２０１を配置する位置として、供給開口部９１よりも現像剤搬送方向上流側の位置で現像剤搬送方向下流側端部の壁面から９０［ｍｍ］の位置までの範囲に配置することでトナー濃度を良好に検出できることが確認された。
【００５２】
図１０は、トナー濃度センサ２０１を配置可能な位置の説明図である。
トナー濃度センサ２０１は現像剤が充満されている位置に配置されているため、図１０中のａ〜ｄのどの位置であっても設置可能である。図１０中のａ〜ｄの範囲は撹拌搬送路１０の底面から撹拌スクリュ１１の撹拌軸部１１ａの高さまでの範囲となる。このように撹拌軸部１１ａの高さまでの範囲であると、現像剤の自重によって剤が締まった状態となりやすく、さらに、撹拌スクリュ１１の回転による遠心力が撹拌搬送路１０を形成する壁面に向かって掛かり易いため、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。また、撹拌スクリュ１１の撹拌羽部１１ｂよりも上方となる領域に存在する現像剤は下方に向かって巻き込まれにくく、撹拌が十分になされていないことがあるため、トナー濃度センサ２０１は図１０中のａ〜ｄの範囲内に設置する。
なお、図１０中のａ〜ｄの範囲内でもトナー濃度センサ２０１の配置として最良の位置は図２で示した実施形態の現像装置４のように図１０中のｃの位置である。本実施形態の現像装置４では撹拌スクリュ１１は図中の時計回り方向に回転するため、撹拌搬送路１０の最も低い位置に対して撹拌スクリュ１１の回転方向下流側で、且つ、撹拌軸部１１ａの高さよりも低い位置となる図１０中のｃの位置が、現像剤に対してかかる圧力が最も高くなり、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
【００５３】
図１１及び図１２は、プロセスカートリッジ１８の斜視説明図である。
現像装置４は、図１１に示すように、プロセスカートリッジ１８の枠体に仮位置決めされた後、図１２に示すように、プロセスカートリッジ１８の枠体の駆動側と反対側の面にそれぞれ位置決め板９０５を取り付けて位置決めされる。位置決め板９０５によって感光体１と現像ローラ５とが互いに正しく位置決めされ、感光体１と現像装置４とが一体的なプロセスカートリッジ１８が構成される。しかも位置決め板９０５によって感光体１の中心軸線と現像ローラ５の中心軸線との間の距離が正しく規制される。これによって、感光体１と現像ローラ５とが微小なギャップをあけて対向配置されるように構成されているときは、そのギャップが正しく維持され、感光体１に高品質なトナー像を現像することができる。また、感光体１と現像ローラ５とが互いに当接して対向配置されるように構成されているときは、その当接圧が正しく規制され、感光体１に高品質なトナー像を現像することができる。
【００５４】
なお、本実施形態の現像装置４で用いる二成分の現像剤としては、含有する磁性キャリアが小粒径キャリアのものを用いることができる。
近年、電子写真画像の更なる安定化と高画質化の要求が非常に高まってきている。特に、高画質化を目的とした潜像最小単位（１ドット）の極小化、高密度化等が試みられており、そのためにも極小化した潜像を忠実に現像することが重要な課題となっている。また、安定した画質のためには、現像剤の帯電量分布のばらつきを少なくすることが重要な課題となっている。
そして、現像剤の帯電分布のばらつきを少なくし、潜像を忠実に現像するためにはキャリアの小粒径化が有効であると考えられている。
小粒径キャリアの例としては次のようなものを挙げることができる。
芯材粒子と該粒子を被覆する被覆層とからなるキャリアであって、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２２［μｍ］以上３２［μｍ］以下で、個数平均粒径Ｄｐと重量平均粒径Ｄｗの比Ｄｗ／Ｄｐが１．００≦Ｄｗ／Ｄｐ≦１．２０、粒径ｘ［μｍ］が０＜ｘ＜２０の範囲となる粒子の含有量が７［重量％］以下、粒径ｙ［μｍ］が０＜ｙ＜３６の範囲である粒子の含有量が９０［重量％］以上１００［重量％以下］となるキャリア。
なお、小粒径キャリアとしてはこれに限るものではなく、また、本発明の特徴部を備えた現像装置４で用いる現像剤としては小粒径キャリアのものに限定するものではない。
小粒径のキャリアを含有する現像剤は、高画質化のために使用されるが、小粒径キャリアを含有する現像剤は経時劣化による流動性が変化し易く、現像剤の粒子間に空気が入る不具合が生じ易いが、本実施形態の現像装置４であれば、現像剤が経時劣化によって流動性が変化してもトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
【００５５】
以上、本実施形態の現像装置４は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体である感光体１と対向する箇所で感光体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である現像ローラ５と、現像ローラ５に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成する現像ケーシングと、現像ケーシング内の現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材である各スクリュ（６、８及び１１）と、現像ケーシング内に配置したトナー濃度検出部の近傍の現像剤中のトナーの比率を検出するトナー濃度検出手段であるトナー濃度センサ２０１とを有する。そして、現像装置４では、現像ケーシング内の空間を仕切り、各スクリュ（６、８及び１１）が空間内に配置された複数の現像剤搬送路（７、９及び１０）を形成する仕切り部材である第一仕切り壁１３３及び第二仕切り壁１３４を有し、複数のスクリュとして、仕切り部材である第一仕切り壁１３３を挟んで上下に配置された上方現像剤搬送部材である供給スクリュ８と下方現像剤搬送部材である撹拌スクリュ１１とを備える。また、現像ケーシング内の空間には、第一仕切り壁１３３によって撹拌スクリュ１１が配置された下方現像剤搬送路である撹拌搬送路１０と、供給スクリュ８が配置された上方現像剤搬送路である供給搬送路９とが形成され、第一仕切り壁１３３における撹拌搬送路１０内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、撹拌搬送路１０と供給搬送路９とを連通する開口部である供給開口部９１を設け、トナー濃度検出部であるトナー濃度センサ２０１を撹拌搬送路１０における現像剤搬送方向下流側に配置している。このような現像装置４では、撹拌スクリュ１１によって撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部近傍に到達した現像剤は、後から来る現像剤に押し上げられて第一仕切り壁１３３の供給開口部９１の高さまで到達すると供給開口部９１を通って供給搬送路９に受け渡される。このため、第一仕切り壁１３３に供給開口部９１が設けられた位置における撹拌搬送路１０内では現像装置４が駆動している状態のときに供給開口部９１の高さまで現像剤が存在する。
また、現像装置４内全体での現像剤の嵩が増加したときには、装置内の現像剤搬送路（７、９及び１０）の全体的には現像剤の高さが増加するが、第一仕切り壁１３３に供給開口部９１が設けられた位置における撹拌搬送路１０内では供給開口部９１の高さを超えた現像剤は供給搬送路９に受け渡される。
このように第一仕切り壁１３３に供給開口部９１が設けられた位置の近傍における撹拌搬送路１０内では現像装置４が駆動している状態では供給開口部９１の高さまで現像剤が存在し、内部空間に現像剤が充填された状態になるため、装置内全体での現像剤の嵩が変化しても第一仕切り壁１３３に供給開口部９１が設けられた位置の近傍における撹拌搬送路１０内の現像剤の高さはほとんど変化しない。そして、撹拌搬送路１０内では、第一仕切り壁１３３に供給開口部９１が設けられた位置に近い位置ほど装置内全体での現像剤の嵩の変化量に対するその位置での現像剤の高さの変化量は小さくなる。現像装置４では、現像剤の高さの変化量が小さくなる、撹拌搬送路１０内の現像剤搬送方向下流側に、トナー濃度センサ２０１を設けることにより、現像剤の高さが変化することに起因する見かけ上の透磁率の変化の影響を抑制することができる。このため、他の位置にトナー濃度センサ２０１を設けた構成に比べて装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができる。
そして、この検出結果の基づいてトナー補給を制御することによって安定して良好な現像を行うことができる。
なお、供給スクリュ８と撹拌スクリュ１１とを上下に配置した状態とは、供給スクリュ８が撹拌スクリュ１１よりも上方にあり、供給スクリュ８の鉛直方向の投影面の少なくとも一部と撹拌スクリュ１１の鉛直方向の投影面の少なくとも一部とが重なるように配置した状態である。
【００５６】
また、現像装置４では、撹拌搬送路１０内のトナー濃度センサ２０１を配置した位置は、撹拌搬送路１０内の現像剤搬送方向における供給開口部９１を設けた位置に対して撹拌搬送路１０内の現像剤搬送方向上流側の位置である。これにより、供給搬送路９内の現像剤の高さの変化の影響を受けることなく、トナー濃度を正確に検出することが可能となる。
【００５７】
また、現像装置４では、撹拌搬送路１０の内部空間におけるトナー濃度センサ２０１が配置されている空間部分は、現像剤が充満した状態であるため、現像装置４内での現像剤量が変化したり、現像剤の流動性が変化したりしても、現像剤の高さの変位量の少ない箇所でトナー濃度の検出を行うことができる。
【００５８】
また、現像装置４では、トナー濃度センサ２０１を撹拌搬送路１０内の底面から撹拌スクリュ１１の撹拌軸部１１ａの高さとなる撹拌搬送路１０の側面までの間となる図１０中のａ〜ｄの範囲に配置することで、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
さらに、撹拌搬送路１０内の底面における撹拌軸部１１ａの鉛直下方となる底面中心位置から底面中心位置に対して撹拌スクリュ１１の回転方向下流側で撹拌軸部１１ａと同じ高さとなる撹拌搬送路１０の側面の位置までの間の、図１０中のｃの位置に、トナー濃度センサ２０１を配置することで、現像剤に対してかかる圧力が最も高くなり、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
【００５９】
また、少なくとも潜像担持体である感光体１と、感光体１表面を帯電させるための帯電手段である帯電器と、感光体１上に静電潜像を形成するための潜像形成手段である光書込ユニット２１と、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である複写機５００が、現像手段として、現像装置４を備えることにより、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができ、この検出結果の基づいてトナー補給を制御することによって安定して良好な画像を得ることができる。
また、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置である複写機５００における少なくとも感光体１と現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて複写機５００本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジ１８が現像手段として現像装置４を備えることにより、装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出し、この検出結果の基づいてトナー補給を制御することによって安定して良好な現像を行うことができる現像装置４の複写機５００に対する着脱を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１      感光体
２      排出搬送路
２ａ    排出スクリュ
４      現像装置
５      現像ローラ
６      回収スクリュ
７      回収搬送路
８      供給スクリュ
９      供給搬送路
１０    撹拌搬送路
１１    撹拌スクリュ
１１ａ  撹拌軸部
１１ｂ  撹拌羽部
１２    ドクタブレード
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
８０    下流側端部壁面
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
９４    現像剤排出口
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
１３５  排出仕切り壁
２０１  トナー濃度センサ
５００  複写機
６００  排出現像剤タンク
６０１  排出現像剤移送パイプ
６０２  排出収容スクリュ
６０３  排出収容スクリュ駆動源
６０４  現像剤受入れ口
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００５−３１１１９号公報
【特許文献２】特開２００７−３４０４３号公報
【図１】
2010217328.tif 000003
【図２】
2010217328.tif 000004
【図３】
2010217328.tif 000005
【図４】
2010217328.tif 000006
【図５】
2010217328.tif 000007
【図６】
2010217328.tif 000008
【図７】
2010217328.tif 000009
【図８】
2010217328.tif 000010
【図９】
2010217328.tif 000011
【図１０】
2010217328.tif 000012
【図１１】
2010217328.tif 000013
【図１２】
2010217328.tif 000014