(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向して配置され現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像部と、
前記現像部に供給する現像剤を攪拌する攪拌部と、
前記撹拌部から前記現像部に向けて現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを有し、
前記現像部は、その回転により現像剤を搬送し、搬送している現像剤が前記現像剤担持体に担持される現像剤搬送部材と、この現像剤搬送部材による現像剤の搬送領域における現像剤の剤面位置が所定位置にあるか否かを検知する剤面位置検知手段とを有し、
前記剤面位置検知手段によって検知された、前記剤面位置が所定位置にあるか否かに関する第１の情報と、前記現像剤搬送部材の回転数に関する第２の情報とに基づいて、前記現像剤搬送手段による現像剤の搬送量を制御する現像剤搬送量制御手段を有し、
前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示したタイミングにおける、第２の情報に基づいて、前記搬送量を制御し、
第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示すように、前記回転数を制御する回転数制御手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報と、第２の情報と、現像剤の嵩密度に関する第３の情報とに基づいて、前記搬送量を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、
第３の情報は、前記トナー濃度検知手段によって検知された前記トナー濃度に基づいて得られることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
前記トナー濃度検知手段は、前記現像部内の現像剤の前記トナー濃度を検知することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、
第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあることを示していることを条件として、前記回転数を増加させる回転数制御手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
【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、プリンタ等の画像形成装置に備えられ、現像剤により像担持体を現像する現像装置であって、像担持体に対向した現像部と、この現像部に供給する現像剤を攪拌する攪拌部とを有する現像装置、これを有するかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって感光体等の像担持体を用いて画像形成を行う画像形成装置は、像担持体を現像剤によって現像する現像装置を備えている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献６〕参照）。
【０００３】
従来の一般的な現像装置は、現像剤の攪拌、像担持体への現像剤の供給等の機能を、単一の容器に収められた部品によって実現した一体型のものである（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献３〕参照）。
【０００４】
その一方で、近年では、現像装置の現像剤を攪拌する攪拌部を、像担持体への現像剤の供給を行う現像部と分離し、充分に現像剤を攪拌してから現像部に送る分離方式のものが知られている（たとえば、〔特許文献４〕〜〔特許文献６〕参照）。かかる現像部の構成としては、現像ローラ等の現像剤担持体と、現像剤を搬送しながら現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤搬送部材とを有する構成が知られている（たとえば、〔特許文献４〕、〔特許文献５〕参照）。
【０００５】
分離方式では、攪拌部を現像部とは離れた位置に設けるため、現像部を最小限の容積として像担持体周りに占める現像剤容器の容積を極力少なくすることが可能となる利点がある。なお、攪拌部から現像部への現像剤の搬送は、空気流とともに現像剤を搬送する空気搬送方式（たとえば、〔特許文献４〕参照）が、自由な経路でかつ簡素な構成で大量の現像剤を安定して搬送することを可能とする点で有効である。
【０００６】
ところで、分離方式の現像装置では、現像剤の嵩密度、流動性、トナー濃度の影響を受け、攪拌部から現像部への現像剤の搬送量や、現像部から攪拌部への現像剤の搬送量が変化する。空気搬送方式では、環境による空気圧力の変動によってもかかる現像剤の搬送量が変化する。現像剤の搬送量が変化すると、現像部と撹拌部とで現像剤量のバランスが変化する。
【０００７】
そして、かかる変化により現像部の現像剤量が減少すると、上述した現像剤搬送部材を有する構成において、現像剤搬送部材周りの現像剤の嵩が減少し、現像剤担持体に十分な量の現像剤が供給されず、現像剤担持体における現像剤の担持量が減少し、画像濃度ムラが発生することがある。また逆に、かかる変化により現像部の現像剤量が増加すると、撹拌部の現像剤が減少し、現像剤を十分に攪拌するための時間が保持されず、攪拌不十分な現像剤が現像部に供給されてしまうため、画像の背景部に不必要なトナーが付着してしまう、いわゆる地カブリと称する現象が発生することがある。
【０００８】
このような問題を回避するべく、撹拌部と現像部との現像剤量のバランスを安定化させ、現像剤担持体における現像剤の担持量を適正化するには、現像剤の循環量を一定に制御する必要がある。
【０００９】
この点、かかるバランスを安定化させるための技術として、攪拌部内部に貯留された現像剤の剤面の高さを一定範囲内に制御するために、攪拌部内部に貯留された現像剤の剤面の高さを検知する、光透過型あるいは透磁率検知によるレベルセンサと、このレベルセンサの検知結果に基づいて、攪拌部から現像部への現像剤搬送量を制御する部位であるロータリフィーダの回転数を変化させる技術が提案されている（たとえば、〔特許文献４〕参照）。なお、一体型の現像装置において、現像剤の剤面の高さを検知するセンサとして、圧電素子、透磁率センサ、光学式センサ、超音波式センサ等を用いることが知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献３〕参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、かかる技術は、確かに、攪拌部での現像剤量を確保して攪拌時間を保持する上では有効であるが、現像部での現像剤量を確保して現像剤担持体における現像剤の担持量を確保するのには必ずしも十分とはいえない。
【００１１】
これは、攪拌部と現像部とでの現像剤量のバランスは、現像部における現像剤量、攪拌部における現像剤量のみならず、これらを連結した搬送経路内における現像剤量によっても定まるためである。即ち、攪拌部における現像剤量が変化しない場合であっても、搬送経路内における現像剤量が増加すれば、現像部の現像剤量が減少し、最悪の場合には枯渇する。
【００１２】
このように、攪拌部と現像部とでの現像剤量のバランスは、搬送経路内における現像剤量を加味して決定され保たれるため、上述の技術のように、攪拌部での現像剤量を検知するのみでは、現像部における現像剤量が確保されない場合がある。よって、かかる技術では、前記したように、現像剤担持体に十分な量の現像剤が供給されず、画像濃度ムラが発生し得る。
【００１３】
したがって、攪拌部と現像部とでの現像剤量のバランスを保ち、現像部における現像剤量を適正化するには、攪拌部から現像部への搬送経路内における現像剤量をも考慮する必要がある。
【００１４】
ところで、現像剤量を検知可能なセンサとして上述した光学式センサ、透磁率センサ、圧電素子、超音波式センサにはそれぞれ次のような特性がある。すなわち、光学式センサ、超音波式センサは、現像剤の付着によって検知精度が低下するという問題がある。透磁率センサは、剤面の高さとトナー濃度との両方で出力が変化するため、正確なトナー濃度が分からなければ検知精度が低いという問題がある。圧電素子は、現像剤の剤面が所定の高さ以上、或いは以下であることを判別するための素子であるため、所定値に対するリミッタとして有効である。ただし、圧電素子は、剤面が所定の高さから、どの程度、離れているのかを判別するのに不向きである。
【００１５】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられ、現像剤により像担持体を現像する、像担持体に対向した現像部と、この現像部に供給する現像剤を攪拌する攪拌部とを有し、攪拌部から現像部への搬送経路内における現像剤量を考慮して現像部における現像剤量を適正化する現像装置、これを有するかかる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体に対向して配置され現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像部と、前記現像部に供給する現像剤を攪拌する攪拌部と、前記撹拌部から前記現像部に向けて現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像部は、その回転により現像剤を搬送し、搬送している現像剤が前記現像剤担持体に担持される現像剤搬送部材と、この現像剤搬送部材による現像剤の搬送領域における現像剤の剤面位置が所定位置にあるか否かを検知する剤面位置検知手段とを有し、前記剤面位置検知手段によって検知された、前記剤面位置が所定位置にあるか否かに関する第１の情報と、前記現像剤搬送部材の回転数に関する第２の情報とに基づいて、前記現像剤搬送手段による現像剤の搬送量を制御する現像剤搬送量制御手段を有し、前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示したタイミングにおける、第２の情報に基づいて、前記搬送量を制御し、第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示すように、前記回転数を制御する回転数制御手段を有する現像装置にある。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報と、第２の情報と、現像剤の嵩密度に関する第３の情報とに基づいて、前記搬送量を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の現像装置において、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、第３の情報は、前記トナー濃度検知手段によって検知された前記トナー濃度に基づいて得られることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置において、前記トナー濃度検知手段は、前記現像部内の現像剤の前記トナー濃度を検知することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあることを示していることを条件として、前記回転数を増加させる回転数制御手段を有することを特徴とする現像装置。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、像担持体に対向して配置され現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像部と、前記現像部に供給する現像剤を攪拌する攪拌部と、前記撹拌部から前記現像部に向けて現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像部は、その回転により現像剤を搬送し、搬送している現像剤が前記現像剤担持体に担持される現像剤搬送部材と、この現像剤搬送部材による現像剤の搬送領域における現像剤の剤面位置が所定位置にあるか否かを検知する剤面位置検知手段とを有し、前記剤面位置検知手段によって検知された、前記剤面位置が所定位置にあるか否かに関する第１の情報と、前記現像剤搬送部材の回転数に関する第２の情報とに基づいて、前記現像剤搬送手段による現像剤の搬送量を制御する現像剤搬送量制御手段を有する現像装置にあるので、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００２５】
前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報と、第２の情報と、現像剤の嵩密度に関する第３の情報とに基づいて、前記搬送量を制御することとすれば、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように、より高精度で制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００２６】
現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、第３の情報は、前記トナー濃度検知手段によって検知された前記トナー濃度に基づいて得られることとすれば、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように、２成分現像でトナー濃度制御に用いられることがあるトナー濃度検知手段を用いて第３の情報を得ることで、より高精度で制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００２７】
前記トナー濃度検知手段は、前記現像部内の現像剤の前記トナー濃度を検知することとすれば、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように、２成分現像でトナー濃度制御に用いられることがあるトナー濃度検知手段を用いて現像部内の現像剤により第３の情報を得ることで、より高精度で制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００２８】
前記現像剤搬送量制御手段は、第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示したタイミングにおける、第２の情報に基づいて、前記搬送量を制御することとすれば、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように精度良く制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００２９】
第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあるか否かが切り換わったことを示すように、前記回転数を制御する回転数制御手段を有することとすれば、剤面位置を所定位置に維持しつつ、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００３０】
第１の情報が、前記剤面位置が所定位置にあることを示していることを条件として、前記回転数を増加させる回転数制御手段を有することとすれば、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように比較的簡易に制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成に寄与し得る現像装置を提供することができる。
【００３１】
本発明は、かかる現像装置を有する画像形成装置にあるので、攪拌部から現像部へ搬送される現像剤量を、現像部における現像剤量が適量で安定するように制御することが可能であり、良好な現像を行うことが可能で良好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置の概略斜視図である。
【図３】図２に示した現像装置に備えられた現像部の正断面図である。
【図４】図２に示した現像装置に備えられた攪拌部の内部構造を示す断面図である。
【図５】図２に示した現像装置に備えられた現像部の側断面図である。
【図６】図５に示した現像部に備えられた剤面位置検知手段の特性を説明するための概略図である。
【図７】図３に示した現像部に備えられた現像剤搬送部材の回転数と現像剤の送り速度との関係を示した相関図である。
【図８】図３に示した現像部における剤面位置と、この現像部に備えられた現像剤搬送部材の、現像剤を送るのに実質的に機能する断面積との幾何学的関係を示した概略図である。
【図９】図３に示した現像部に備えられた現像剤搬送部材の回転数と、剤面位置が所定位置にあるときにおけるかかる現像剤搬送部材による現像剤の搬送量との関係を示した相関図である。
【図１０】トナー濃度、現像剤の嵩密度と、トナー濃度センサの出力との関係を示した相関図である。
【００３３】
図１に本発明を適用した、カラー画像を形成可能な多色画像形成装置である画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、カラーレーザプリンタとファクシミリとの複合機であるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１００は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。
【００３４】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての潜像担持体である円筒状の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式すなわちタンデム型の画像形成装置である。
【００３５】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、同一径であり、画像形成装置１００の本体９９の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写ベルトとしての転写ベルト１１の外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。
【００３６】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、転写ベルト１１の移動方向であるＡ１方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像形成部としての作像部たる画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。
【００３７】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である記録材としての転写媒体たる転写紙に一括転写されるようになっている。
【００３８】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対向する位置に配設された転写手段である転写チャージャとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１と対向位置である転写位置にて行われる。
【００３９】
転写ベルト１１は、その全層をゴム剤等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト１１は、単層の弾性ベルトであっても良いし、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良いし、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良く、非弾性ベルトであっても良い。
【００４０】
画像形成装置１００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの上方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた中間転写装置であるベルトユニットとしての転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に当接し、転写ベルト１１への当接位置において転写ベルト１１と同方向に回転する転写部材としての転写装置たる２次転写ローラ５とを有している。
【００４１】
画像形成装置１００はまた、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写クリーニングブラシを備えた中間転写ベルトクリーニング装置としてのクリーニング装置１８と、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの下方に対向して配設された光書き込み手段である光書き込み装置としての書込装置たる光走査装置８とを有している。
【００４２】
画像形成装置１００はまた、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙を積載したシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙を、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト１１と２次転写ローラ５の間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対１３と、転写紙の先端がレジストローラ対１３に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００４３】
画像形成装置１００はまた、トナー像を転写された転写紙に同トナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着手段である定着装置６と、定着装置６を経た転写紙を本体９９の外部に排出する排紙ローラ７と、本体９９の上部に配設され排紙ローラ７により本体９９の外部に排出された転写紙を積載する排紙部としての排紙トレイ１７と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーホッパとしてのトナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫとを有している。
画像形成装置１００はまた、図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段等とを備え画像形成装置１００の動作全般を制御する制御手段６５を有している。
【００４４】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１の他に、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルト１１を巻き掛けられた、複数の巻き掛け部材としての、駆動部材である駆動ローラを兼ねた転写入口ローラ７３と、従動ローラ７２とを有している。転写入口ローラ７３は、図示しない駆動源としてのモータの駆動により回転駆動され、これによって、転写ベルト１１がＡ１方向に回転駆動される。
【００４５】
定着装置６は、図示しない熱源を有する定着ユニット６３と、定着ユニット６３に圧接された加圧ローラ６２とを有しており、トナー像を担持した転写紙を定着ユニット６３と加圧ローラ６２の圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着するようになっている。
【００４６】
光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザービームとしてのレーザー光であるビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを発するものである。
シート給送装置６１は、転写紙を積載した給紙トレイ１５と、給紙トレイ１５上に積載された転写紙を送り出す給紙コロ１６とを有している。
【００４７】
画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
【００４８】
感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、図中反時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、感光体ドラム２０Ｙをクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニング装置７０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを高圧に帯電するための帯電手段である帯電装置３０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙをトナーとキャリアとを含む乾式の２成分現像剤である現像剤で現像するための現像手段としての現像装置５０Ｙとを有している。
【００４９】
感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置７０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５０Ｙとは一体化されており、プロセスカートリッジを構成している。プロセスカートリッジは本体９９に対して着脱自在となっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【００５０】
以上のような構成により、感光体ドラム２０Ｙは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのビームＬＹの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像の形成は、ビームＬＹが、紙面垂直方向である主走査方向に走査するとともに、感光体ドラム２０ＹのＢ１方向への回転により、感光体ドラム２０Ｙの円周方向である副走査方向へも走査することによって行われる。
【００５１】
このようにして形成された静電潜像には、現像装置５０Ｙにより供給される帯電したイエロー色のトナーが付着し、イエロー色に現像されて顕像化言い換えると可視化され、現像により得られたイエロー色の可視画像たるトナー像は、１次転写ローラ１２ＹによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１に１次転写され、転写後に残留したトナー等の異物はクリーニング装置７０Ｙにより掻き取り除去され備蓄されて、感光体ドラム２０Ｙは、帯電装置３０Ｙによる次の帯電に供される。
【００５２】
他の感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上の同じ位置に順次１次転写される。
【００５３】
転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ローラ５との対向位置である２次転写部である転写部まで移動し、この転写部において転写紙に２次転写される。
【００５４】
転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間に搬送されてきた転写紙は、シート給送装置６１から繰り出され、レジストローラ対１３によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト１１上のトナー像の先端部が２次転写ローラ５に対向するタイミングで送り出されたものである。
【００５５】
転写紙は、すべての色のトナー像を一括転写され、担持すると、定着装置６に進入し、定着ユニット６３と加圧ローラ６２との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、この定着処理により、転写紙上に合成カラー画像たるカラー画像が形成される。定着装置６を通過した定着済みの転写紙は、排紙ローラ７を経て、排紙トレイ１７上にスタックされる。一方、２次転写を終えた転写ベルト１１は、クリーニング装置１８によってクリーニングされ、次の１次転写に備える。
【００５６】
画像形成装置１００において、現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫは互いに略同様の構成となっている。以下、現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫを現像装置５０として説明する。また感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを感光体ドラム２０として説明し、トナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫをトナーボトル９として説明する。
【００５７】
図２に示すように、現像装置５０は、感光体ドラム２０に対向して感光体ドラム２０の近傍に配置され、感光体ドラム２０を現像する機能を担う現像部８１と、現像部８１と別の位置に配設され現像部８１に供給する現像剤を撹拌する現像剤撹拌部としての機能を担う撹拌部８２と、現像部８１と撹拌部８２との間に現像剤を還流させ循環させるための還流部８３と、トナーボトル９を着脱自在に備えられトナーボトル９内の新規トナーを撹拌部８２に供給するためのトナー補給手段としてのトナー補給部７９とを有している。
このように、現像装置５０は、現像撹拌分離型の現像装置である。
【００５８】
還流部８３は、撹拌部８２から現像部８１への現像剤の流路を形成する第１の流路形成部を構成する現像剤搬送経路としての循環復路８４と、現像部８１から撹拌部８２への現像剤の流路を形成する第２の流路形成部を構成する現像剤排出流路としての循環往路８５とを有している。
【００５９】
図３に示すように、現像部８１は、感光体ドラム２０に対向して配置され担持した現像剤を感光体ドラム２０に供給する現像剤担持体としての現像ローラ５１と、感光体ドラム２０に対向する部分に開口部を有し同開口部から現像ローラ５１の一部を感光体ドラム２０に望むように露出させたケーシングとしての現像ケース５５と、現像ケース５５に支持され現像ローラ５１上の現像剤を一定の高さに規制する規制部材としてのドクタである現像ブレード５２とを有している。
【００６０】
現像部８１はまた、現像ケース５５内で現像剤を循環搬送する機構として、現像ケース５５内で現像剤を搬送する第１搬送スクリュ５３及び第２搬送スクリュ５４と、現像ケース５５の一部によって構成され第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４との間を仕切って現像ケース５５内の空間を２分割し第１搬送スクリュ５３を収容した第１収容室５８と第２搬送スクリュ５４を収容した第２収容室５９とを形成した仕切板としての仕切り壁５７と、現像ローラ５１、第１搬送スクリュ５３及び第２搬送スクリュ５４を回転駆動する現像駆動手段としての図２に示すモータ６４と、モータ６４の駆動力を現像ローラ５１、第１搬送スクリュ５３及び第２搬送スクリュ５４に伝達する図示しない伝達機構とを有している。
【００６１】
現像部８１はまた、図３に示すように、現像部８１内の現像剤の上面位置である粉面位置すなわち剤面位置を検知するための粉面位置検知手段としての剤面位置検知手段である、圧電素子によって構成された剤面位置検知センサ６６と、現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサであるトナー濃度検知センサ５６と、直流成分の現像バイアスを印加する図示しないバイアス印加手段とを有している。
【００６２】
剤面位置検知センサ６６は、第１収容室５８における現像部８１内の現像剤の剤面位置を検知するように、第１収容室５８に臨むように配設されている。剤面位置検知センサ６６は、第１収容室５８内の現像剤の剤面位置が、所定位置すなわちその配設位置にあるか否か、具体的にはその配設位置に達しているか否かを検知する。
【００６３】
トナー濃度検知センサ５６は、現像によってトナーを消費された第２収容室５９内の現像剤のトナー濃度を検知するように、第２収容室５９に臨むように配設されている。トナー濃度検知センサ５６は、計測空間内に存在する現像剤量によって透磁率が変化することを応用したものである。すなわち、トナーと磁性のキャリアとを含む現像剤においては、トナー濃度が低いとキャリアの比率が増加するため透磁率が高くなり、トナー濃度が高いとキャリアの比率が低下するため透磁率が低くなることを利用したものである。
【００６４】
剤面位置検知センサ６６が検知した、剤面位置に関する信号及びトナー濃度検知センサ５６が検知した、トナー濃度に関する信号は何れも、制御手段６５に入力される。バイアス印加手段、モータ６４は何れも、制御手段６５によって駆動を制御される。制御手段６５は、モータ６４の駆動を制御するにあたり、モータ６４の回転数を監視して、第１搬送スクリュ５３の回転数を制御する。この点、制御手段６５は、第１搬送スクリュの回転数を制御する回転数制御手段として機能する。
【００６５】
制御手段６５は、剤面位置検知センサ６６が検知した、剤面位置に関する信号に基づいて、第１収容室５８内の現像剤の剤面位置が、剤面位置検知センサ６６の配設位置にあるか否かに関する第１の情報を取得するようになっている。制御手段６５は、モータ６４の制御により、第１搬送スクリュ５３の回転数に関する第２の情報を取得するようになっている。
【００６６】
現像ローラ５１は、図３における紙面に垂直な方向に延在している。この方向は、現像ローラ５１の幅方向、言い換えると軸方向であり、感光体ドラム２０の延在方向即ち感光体ドラム２０の幅方向、言い換えると軸方向と平行な方向である。現像ローラ５１は、詳細な図示を省略するが、磁界発生手段としてのマグネットローラと、マグネットローラを内包し現像駆動手段により図中反時計方向であるＣ１方向に駆動される非磁性の現像スリーブとを有している。
【００６７】
マグネットローラは、図示を省略するが、現像ケース５５に固定されたプラスチックローラと、プラスチックローラに埋め込まれた複数の磁極を形成する複数の磁石であるマグネットブロックとを有している。
【００６８】
現像スリーブは、現像ケース５５及びマグネットローラに回転自在に支持されている。現像スリーブは、バイアス印加手段により感光体ドラム２０との間に適当な大きさの現像バイアスを印加される。現像領域における現像スリーブと感光体ドラム２０とのギャップすなわち現像ギャップは、０．３ｍｍとなるように設定されている。
【００６９】
現像ブレード５２は、ＳＵＳ材料で形成されている。現像ブレード５２と現像スリーブとのギャップすなわちドクターギャップは、０．５ｍｍとなるように設定されており、現像スリーブ上の現像剤を一定量に均すようになっている。
【００７０】
第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４とは、現像ローラ５１の幅方向言い換えると現像ローラ５１の長手方向である、図３における紙面に垂直な方向に延在するように配設されている。第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４とは、現像駆動手段による回転駆動作用を受けて回転する回転軸としての軸部５３ａ、５４ａと、軸部５３ａ、５４ａの表面、具体的には軸部５３ａ、５４ａの周面上に突設した態様で一体的に成型され、軸部５３ａ、５４ａの回転によって現像剤を撹拌しながら搬送する搬送部としての羽根部５３ｂ、５４ｂとを有している。羽根部５３ｂ、５４ｂは螺旋状、言い換えるとスパイラル状をなし螺旋部となっているが、軸部５３ａ、５４ａに対して傾斜した斜板状をなしているものであっても良い。
【００７１】
第１搬送スクリュ５３は、現像ローラ５１に隣接するように現像ローラ５１と対向配置されており、モータ６４によってＤ１方向に回転駆動されることで、第１搬送スクリュ５３による現像剤の搬送領域である第１収容室５８内の現像剤を、現像ローラ５１の幅方向に沿って、図３における紙面手前側から奥側へ搬送しながら現像ローラ５１に供給する供給スクリュとなっている。
【００７２】
仕切り壁５７は、図３における奥側の端部が、図５に示すように途切れ、開口部５７ａを有している。第１搬送スクリュ５３によって第１収容室５８内の端部付近まで搬送された現像剤は、開口部５７ａを通って第２収容室５９内に落下により進入し、第１搬送スクリュ５３から第２搬送スクリュに向けて移動して第２搬送スクリュ５４に受け渡される。
【００７３】
第２搬送スクリュ５４は、第１搬送スクリュ５３の下方に配設されており、第２搬送スクリュ５４による現像剤の搬送領域である第２収容室５９内において、モータ６４によって回転駆動されることで、第１収容室５８から送られてくる現像剤を、現像ローラ５１の幅方向に沿って、第１搬送スクリュ５３とは逆方向の図２に示すＥ１方向に搬送するとともに、現像ローラ５１に担持されたものの感光体ドラム２０の現像に使用されなかった現像剤を回収する回収スクリュとなっている。
【００７４】
このように、第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４とは、その回転により現像剤を搬送するものであり、現像装置５０は、現像部８１内で現像剤の流れが一方向に生じる一方向循環方式を採用したものとなっている。また第１搬送スクリュ５３はこのようにして搬送している現像剤が現像ローラ５１に担持される現像剤搬送部材となっている。
なお、仕切り壁５７の図３における手前側の端部は現像ケース５５と一体であり、開口部などは形成されていない。
【００７５】
図２に示すように、現像ケース５５は、Ｅ１方向下流側に、撹拌部８２によって撹拌された現像剤を受け入れる現像剤搬入口を構成する現像供給部としての現像剤搬入部８６と、第２搬送スクリュ５４によって収容室５８内をＥ１方向に搬送された現像剤を撹拌部８２に向けて送り出す現像剤搬出口を構成する現像剤排出部としての現像剤搬出部８７とを有している。現像剤搬入部８６、現像剤搬出部８７はそれぞれ、図３において第１搬送スクリュ５３、第２搬送スクリュの手前側に位置している。
【００７６】
図２に示すように、循環復路８４は、現像部８１側の端部に、現像剤搬入部８６に接続された現像剤投入部６７を有しており、撹拌部８２と現像剤搬入部８６とを接続している。循環往路８５は、撹拌部８２と現像剤搬出部８７とを接続している。
【００７７】
循環往路８５は、現像剤搬出部８７から垂下され撹拌部８２に直結された垂下部８８を有している。垂下部８８は、ゴムチューブ等の、柔軟な素材によって形成されたチューブによって構成されている。垂下部８８内は中空であり、現像剤搬出部８７から搬出された現像剤が自由落下により撹拌部８２内に進入し、撹拌部８２内に投入する。
【００７８】
循環復路８４は、後述するように撹拌部８２から搬出される撹拌済みの現像剤を一時的に蓄える現像剤収容部としてのロータリフィーダ９０と、ロータリフィーダ９０の下端を接続され現像剤搬入部８６に向けて撹拌済みの現像剤を搬送する搬送部９２とを有している。
【００７９】
ロータリフィーダ９０は、モータ９０ａと、モータ９０ａによって回転駆動される、図４に示すように放射状に延びる複数の羽根９０ｃを有する羽根車であるロータ９０ｄと、ロータ９０ｄを覆うようにロータ９０ｄを回転自在に支持したステータ９０ｂとを有している。
【００８０】
ロータリフィーダ９０は、ロータ９０ｄが定速で回転すると、定量の現像剤をステータ９０ｂの下端部から排出するようになっている。モータ９０ａは、制御手段６５によって、ロータ９０ｄの回転速度を制御するように、その駆動を制御される。よって、制御手段６５は、ロータリフィーダ９０からの現像剤の排出量を制御する現像剤排出量制御手段として機能する。
【００８１】
搬送部９２は、ステータ９０ｂの下端に接続されロータリフィーダ９０から排出された撹拌済みの現像剤を受ける合流部としての継手管路９２ｃと、一端に現像剤投入部６７を接続され他端である入口部９２ｇに継手管路９２ｃを接続された、ゴムチューブ等の、柔軟な素材によって形成されたチューブ９２ａと、継手管路９２ｃの、チューブ９２ａが接続されたのと逆側に接続されたチューブ９２ｄと、チューブ９２ｄの、継手管路９２ｃに接続されたのと逆側に接続された空気供給手段としてのエアポンプ９２ｂと、チューブ９２ｄの中途部に配設された流路調整弁９２ｅとを有している。
【００８２】
エアポンプ９２ｂは、その出力口である供給口９２ｆをチューブ９２ｄに接続されており、空気を、チューブ９２ｄの内部に吹き込む。チューブ９２ｄは、エアポンプ９２ｂによって吹き込まれた空気を継手管路９２ｃに向けて通す空気通路となっている。このようにして、エアポンプ９２ｂはチューブ９２ｄに吹き込んだ空気を、継手管路９２ｃ、チューブ９２ａ、現像剤投入部６７を介して、現像ケース５５内部に圧送する。このとき、ロータリフィーダ９０から継手管路９２ｃに進入した現像剤を、この空気の流れに乗せて、現像ケース５５内部に供給する。このように、搬送部９２は、撹拌部８２によって撹拌された現像剤を、空気搬送により、現像部８１に供給する。
【００８３】
従って、循環復路８４は、撹拌部８２から現像部８１に向けて現像剤を搬送する現像剤搬送手段として機能する。
【００８４】
流路調整弁９２ｅは、チューブ９２ｄを経て継手管路９２ｃに進入し現像剤を乗せて現像部８１に流入する空気の流量を調整するために設けられている。流路調整弁９２ｅは、制御手段６５によって、かかる空気の流量を調整するようにその開放状態を制御される。この空気流量は、搬送部９２によって、撹拌部８２から現像部８１に向けて搬送される現像剤の量を左右する。制御手段６５は、現像剤搬送風量制御手段として機能する。
【００８５】
制御手段６５は、現像剤排出量制御手段、現像剤搬送風量制御手段の少なくとも一方として機能することで、循環復路８４による、撹拌部８２から現像部８１に向けた現像剤の搬送量言い換えると現像剤供給量を制御する現像剤搬送量制御手段として機能するものとなっている。
【００８６】
なお、エアポンプ９２ｂは、本形態ではダイヤフラム型エアポンプを用いているが、現像剤をそれによって発生する空気流でチューブ９２ａを経て現像部８１に搬送する機能を有するのであれば、バタフライ型エアポンプ、ロータリー型エアポンプなど、他の手段であっても良い。
【００８７】
撹拌部８２は、撹拌器９３と、撹拌器９３を回転駆動する撹拌駆動手段９５とを有し、新規トナーを既存の現像剤と撹拌混合し、現像剤中のトナーの濃度を均一化するとともに現像剤中のトナーを所定の帯電状態とするものである。
【００８８】
攪拌器９３は、上面に現像剤補給口９３ｂを、下面に排出口９３ｃを設けられ、排出口９３ｃに向かうほど径が細くなる逆円錐型の形状を有するケーシング９３ａを有している。
現像剤補給口９３ｂは垂下部８８を接続されている。排出口９３ｃはロータリフィーダ９０に連通している。
【００８９】
撹拌器９３はまた、ケーシング９３ａの内部の中心に配設され、下から上に現像剤を搬送するスクリュ９６と、スクリュ９６の外側に配設された回転可能な２本の攪拌部材９７と、各撹拌部材９７の上端を固定された支持部９８とを有している。撹拌器９３は、スクリュ９６と支持部９８とをそれぞれ回転可能に有しており、スクリュ９６と各撹拌部材９７の回転動作によって現像剤を攪拌・混合する。
【００９０】
攪拌駆動手段９５は、制御手段６５によって駆動を制御される駆動源としての駆動手段であるモータ９５ａと、モータ９５ａによって回転駆動される、複数のギヤ９５ｃ、９５ｄ、９５ｅ、９５ｆを備えた減速歯車列としての減速ギア列９５ｂとを有している。
【００９１】
スクリュ９６と撹拌部材９７とはモータ９５ａによって回転駆動される。具体的には、スクリュ９６はモータ９５ａと直結されており、撹拌部材９７は、減速ギア列９５ｂを介して減速されて回転する。支持部９８は減速ギア列９５ｂに直結されている。撹拌部材９７は、図４（ａ）に示すように、支持部９８に対して斜めに固定されている。補給口９３ｂから排出口９３ｃまでの搬送は重力を利用している。撹拌器１９３はバッファとして機能しその内部に常に現像剤が存在するため、未撹拌の現像剤がそのまま排出されることのないようになっている。
【００９２】
このような撹拌器９３においては、現像剤は、スクリュ９６の回転によって下から上に持ち上げられるとともに、スクリュ９６の外側を回転する撹拌部材９７の回転に伴い下方に移動し、スクリュ９６の周囲に寄せ集められ、再びスクリュ７１によって下から上に持ち上げられる。
【００９３】
このように撹拌器９３では絶えず現像剤が対流している。この対流により、内部の現像剤全体が均一に混合される。トナーの帯電はトナーとキャリアの摩擦によって付与されるため、帯電量をすばやく得るためにはトナーとキャリアの接触確率を上げることが重要であるが、本発明者らの検討によって、撹拌器９３内における現像剤の対流ではかかる接触確率が上がり、かつ、現像剤へのダメージも少ないことが分かった。
【００９４】
図２に示すように、トナー補給部７９は、トナーボトル９が着脱自在なトナー供給路としてのパイプ７９ａと、パイプ７９ａ内に配設され、トナーボトル９からパイプ７９ａ内に落下した新規トナーを、所定の方向に回転することにより撹拌器９３に向けて搬送する搬送部材としての図示しない小型のスクリュである螺旋状のコイルと、パイプ７９ａの一端側に設けられ制御手段によって駆動を制御されコイルを所定の方向に回転駆動する駆動用モータとしてのモータ７９ｂとを有している。
【００９５】
パイプ７９ａの他端はケーシング９３ａに接続されている。コイルはモータ７９ｂによって定速で回転駆動され、新規トナーの搬送量が駆動時間あたり一定となるように構成され、一定量の新規トナーをケーシング９３ａ内に供給するようになっている。
【００９６】
以上のような構成の現像装置５０にあっては、撹拌部８２でトナーが均一に分散され現像に適した帯電状態とされた現像剤が、循環復路８４によって、適量搬送され、現像剤搬入部８６から現像部８１に供給される。
【００９７】
現像部８１では、第１搬送スクリュ５３の回転により、現像剤が現像剤搬入部８６から現像ローラ５１に沿ってＥ１方向と逆方向に搬送され、この過程で、第１搬送スクリュ５３と現像ローラ５１との対向領域において、マグネットローラによって汲み上げられて現像ローラ５１表面に担持される。
【００９８】
現像ブレード５２によって現像剤の担持量を規制され層厚を規制された現像ローラ５１は、その回転及びバイアス印加手段による現像バイアスにより、現像ローラ５１と感光体ドラム２０との間の現像領域に、現像ブレード５２によって量を適量とされた現像剤を運ぶ。
【００９９】
現像領域においては、現像剤がマグネットローラによって現像スリーブ上に穂立ちして磁気ブラシを形成し、バイアス印可手段によるバイアスにより、現像剤中の、特に磁気ブラシ先端部のトナーに現像ポテンシャルが作用し、磁性キャリアの表面からトナーが感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像を所定の色のトナー像として可視像化する。なお、現像ブレード５２による規制によっても、トナーの帯電が促進され、撹拌部８２から現像部８１への搬送過程で帯電量が低下したとしても、その低下分が補われる。
【０１００】
現像によりトナーを消費した現像剤は、現像ローラ５１の回転に伴って現像ケース５５の収容室５８内に戻される。第２搬送スクリュ５４の回転により、Ｅ１方向における第２収容室５９の下流側端部まで搬送された現像剤は、現像剤搬出部８７から現像部８１外に送り出され、循環往路８５を経て再度撹拌部８２内に進入する。
【０１０１】
このように、現像部８１においては、搬送スクリュ５３によって攪拌搬送された現像剤は、マグネットローラの磁力により汲み上げられて現像スリーブに担持され、感光体ドラム２０と対向する現像領域まで吸着搬送され、感光体ドラム２０上の潜像にトナーが供給されて現像が行われる。現像後のトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ表面から収容室５８内に解放され、搬送スクリュ５３により収容室５８内の現像剤と攪拌され、再び現像スリーブ表面に汲み上げられるというサイクルを繰り返す。マグネットブロックはこのようなサイクルを繰り返すように配設されている。
【０１０２】
このようなサイクルにおいて、現像剤中のトナーが消費されるため、トナー濃度が低下する。トナー濃度の低下は現像剤が第２収容室５９を通過する際にトナー濃度検知センサ５６によって検知される。トナー濃度検知センサ５６によって検知され制御手段６５に入力された、トナー濃度を示す出力値が、制御手段６５に記憶されている制御情報であるトナー濃度の制御値を下回っている場合には、制御手段６５は、トナー補給部７９を駆動し、新規トナーを、トナーホッパ９から撹拌部８２に供給する。
【０１０３】
このとき、撹拌器９３は、補給されたこの新規トナーを現像剤中に攪拌混合しながら対流させる。これにより、補給された新規トナーは、現像装置５０の既存の現像剤中に拡散する。その過程で、供給された新規トナーは、現像剤中のキャリアや他のトナーとの摩擦によって帯電される。このようにして、新規トナーは撹拌部８２にて既存の現像剤中に均一に分散されるとともに、現像に適した帯電状態とされる。
【０１０４】
このようにして、現像剤のトナー濃度が現像に適した所定値になるように、制御手段６５において、かかる出力値とかかる制御値との照合、比較が行われ、フィードバック制御によるトナー補給動作が行われる。これにより、キャリアに対するトナーの混合比率が常に適正値に保たれ、高品質の画像が得られることとなる。
【０１０５】
このように、現像装置５０では、撹拌部８２により現像剤が撹拌され現像に適した状態とされるため、現像部８１において、現像剤の搬送を、現像ローラ５１に現像剤を担持させることを主目的として行えばよいこととなり、現像剤の撹拌作用が不要あるいは同撹拌作用を最小限担保すればよく、これによって、現像部８１の構成が簡易なものになっている。よって、現像部８１が小型化され、特に種々の部材が密集する、カラー画像形成を行う感光体ドラム２０周りの構成の小型化が可能となり、またかかる種々の部材の配設に余裕が生じる。
【０１０６】
また、感光体ドラム２０周辺では雰囲気温度が高くなる傾向にあり、感光体ドラム２０周辺に位置する現像剤の温度も高温となり易く、高温となった現像剤は凝集を生じる等して現像品質の低下の原因となりうるが、現像部８１が小型化されることにより、現像部８１内に収容される現像剤量が少なくなり、現像剤の大部分が攪拌部８２に収容され保管されることとなるため、攪拌部８２を、現像剤の保管にとって良好な位置に配設することで現像剤が高温にさらされる頻度が少なくなり、現像剤の品質、現像性能が維持される。
【０１０７】
これに加え、現像剤を撹拌する撹拌部８２は、画像形成装置１００内部の比較的空いた空間に配設可能である。還流部８３の一部すなわち垂下部８８及びチューブ９２ａを柔軟なチューブによって構成しているので、その取り回しは容易であり、且つ現像剤の搬送性は確保され、また着脱が容易である。
【０１０８】
ここで、すでに述べたように、良好な現像、画像形成を行ううえで、現像部８１と攪拌部８２とでの現像剤量のバランスが重要であるが、このバランスは、現像部８１における現像剤量、攪拌部８２における現像剤量のみならず、これらを連結し攪拌部８２から現像部８１へ現像剤を搬送する循環復路８４内における現像剤量によっても定まるため、かかるバランスを保ち、現像部８１における現像剤量を適正化するには、循環復路８４内における現像剤量をも考慮する必要がある。
【０１０９】
そこで、現像装置５０、画像形成装置１００においては、制御手段６５が現像剤搬送量制御手段として機能するにあたり、剤面位置検知センサ６６の検知信号によって取得した、第１収容室５８内の現像剤の剤面位置が剤面位置検知センサ６６の配設位置にあるか否かに関する第１の情報と、モータ６４の制御によって取得した、第１搬送スクリュ５３の回転数に関する第２の情報とに基づいて、循環復路８４による現像剤の搬送量を制御するようになっている。
【０１１０】
この制御に関して以下説明する。
図５に示すように、剤面位置検知センサ６６は、第１搬送スクリュ５３による現像剤の搬送方向における第１収容室５８の上流側端部付近に配設されている。
【０１１１】
ここで、図６を用いて、剤面位置と剤面位置検知センサ６６の出力との関係について説明する。同図（ａ）に示されているように、剤面位置検知センサ６６は、円盤状の検出面６６ａを有し、そのほぼ中心位置の検出位置である検出高さまでが現像剤によって覆い隠されると、同図（ｂ）に示されているように、出力ｏｆｆの状態から、出力ｏｎの状態に、出力が変化する。同図（ｂ）において、遷移領域は、剤面位置が検出面６６ａにかかってから検出高さに至るまでの間における出力を示している。遷移領域は僅かであって、剤面位置検知センサ６６の応答性は高く、出力はほぼｏｎとｏｆｆとの間で切り換わる。
【０１１２】
従って、剤面位置検知センサ６６は、剤面位置が検出高さより上か下かであることを判別する、所定値に対するリミッタとして有効である。ただし、検出高さ近傍の遷移領域にある僅かの場合を除き、検出高さより粉面が上にあるか、下にあるかの判定しかできず、実際の剤面位置が検知高さからどの程度ずれているかを判定する機能は有していないといえ、それのみで現像剤の搬送量の細かな制御を行うことは難しい。
【０１１３】
そこで、現像装置５０では、このような特性を有するセンサ７０に対し、第１搬送スクリュ５３の回転数を可変することにより剤面位置を増減させ、剤面位置を意図的に剤面位置検知センサ６６の出力が変化する検出高さになるようにし、現像部８１内の現像剤量を適正化するとともに、第１搬送スクリュ５３の回転数から実際の搬送量を判定するものである。
【０１１４】
ここで、第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤量（Ｍ［ｇ／ｓ］）は、現像剤を搬送する部位の第１搬送スクリュ５３の断面積である通過断面積（Ｓ［ｃｍ＾２］）と、第１搬送スクリュ５３がその軸方向に現像剤を送る速度である軸方向送り速度（Ｖ［ｃｍ／ｓ］）と、その際の搬送効率を左右する現像剤の嵩密度（ρ［ｇ／ｃｍ＾３］）とによって、下式（式１）で見積もられる。
（式１）  Ｍ＝ρＶＳ
【０１１５】
また、軸方向送り速度（Ｖ［ｃｍ／ｓ］）と第１搬送スクリュ５３の回転速度言い換えると回転数（Ｒ［ｒｐｍ］）との関係は、図７に示すように、下式（式２）で示される正比例の関係にある。
（式２）  Ｖ＝ｋＲ    （但し、ｋは比例係数）
【０１１６】
次に、通過断面積（Ｓ［ｃｍ＾２］）については次のとおりである。
図８（ａ）に示すように、第１搬送スクリュ５３の軸方向に垂直な断面において、第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤は、同断面において羽根部５３ｂが存在している領域に重複した、斜線で示した領域に存在している現像剤のみである。たとえば、第１搬送スクリュ５３と現像ローラ５１との間の、同図（ａ）において破線の丸で囲われた領域に存在する現像剤は、マグネットローラの持つ磁力による拘束により、第１搬送スクリュ５３によって搬送されることはない。
【０１１７】
このように、かかる領域で現像剤が搬送されることから、同図（ｂ）に示すような剤面位置に等しい粉面の高さ（ｈ）と、かかる領域の面積である通過断面積（Ｓ［ｃｍ＾２］）との間には、第１搬送スクリュ５３の羽根部５３ｂを含む部分の直径をＤ、軸部５３ａのみの直径をｄとしたとき、幾何形状の計算により、下式（式３）および下式（式４）に示される関係がある。なお、直径Ｄと直径ｄとは定数であるので、粉面の高さ（ｈ）は通過断面積（Ｓ）との間に比例関係がある。
（式３）  Ｓ＝（π−φ）Ｄ＾２／４＋［（ｈ−１／２）Ｄ］＾２＊ｔａｎ(φ)−π（ｄ/２）＾２
（式４）  ２ｄ／Ｄ−１＝ｃｏｓ(φ)
【０１１８】
本形態では、第１搬送スクリュ５３の形状が比較的単純であるため、単純な幾何計算により、通過断面積（Ｓ）と粉面の高さ（ｈ）との関係を上式（式３）、（式４）に示したように定式化することが可能であったが、より複雑な幾何配置の場合であっても、通過断面積（Ｓ）が粉面の高さ（ｈ）に比例することは変わらず、実測すれば、その関係が明確になる。
【０１１９】
下式（式５）は、上式（式１）から（式４）をまとめて簡略化したものである。この式から、第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤量（Ｍ）およびこの現像剤の嵩密度（ρ）が一定のもとでは、第１搬送スクリュ５３の回転数（Ｒ）と粉面の高さ（ｈ）との関係には、一様な反比例の関係があり、かかる回転数を増加させると粉面の高さが低下し、かかる回転数を低下させると粉面の高さが上昇することがわかる。
（式５）  ｈ∝Ｍ／（ρ＊Ｒ）  または  Ｍ∝ｈ＊ρ＊Ｒ
【０１２０】
上式（式５）によれば、たとえば、第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤量（Ｍ）が単に増加すれば、粉面の高さ（ｈ）が上昇し、剤面位置検知センサ６６の出力が変化する検出高さを越えることとなる。しかし、第１搬送スクリュ５３の回転数（Ｒ）を、粉面の高さ（ｈ）が常に剤面位置検知センサ６６の出力が変化する検出高さに来る状態に制御した場合には、現像剤の嵩密度(ρ)と、第１搬送スクリュ５３の回転数（Ｒ）とが分かれば、粉面の高さ（ｈ）が剤面位置検知センサ６６の出力が変化する検出高さであるとの条件のもとに、第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤量（Ｍ）が定まる。
【０１２１】
現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、この現像剤量（Ｍ）と同量の現像剤が撹拌部８２から現像部８１に向けて搬送されている現像剤の搬送量言い換えると現像剤供給量として検出する。このとき、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、第１収容室５８内の現像剤の剤面位置が、剤面位置検知センサ６６の配設位置すなわち検出高さにあるか否かに関する第１の情報が、かかる剤面位置がかかる検出高さにあるか否かが切り替わったことを示したタイミングにおいて、第１搬送スクリュ５３の回転数に関する第２の情報を取得し、この第２の情報に基づいて、撹拌部８２から現像部８１に向けて搬送されている現像剤の量すなわち搬送量を検知する。そして、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、検知した搬送量に基づいて、攪拌部８２から現像部８１に向けて搬送される現像剤の量が適正となるように制御する。
【０１２２】
図９に、スクリュ回転数すなわち第１搬送スクリュ５３の回転数（Ｒ）と、粉面の高さ（ｈ）が剤面位置検知センサ６６の出力が変化する検出高さにある状態でのスクリュ搬送量すなわち第１搬送スクリュ５３によって搬送される現像剤量（Ｍ）とを、使用される現像剤の嵩密度（ρ）が標準時、最大時、最小時の場合に対して実測した結果を示す。
【０１２３】
同図から、使用する現像剤の嵩密度（ρ）が最大から最小のどの状態にある場合であっても、スクリュ回転数からスクリュ搬送量が判断されることが分かる。また使用する現像剤の嵩密度（ρ）が最大から最小のどの状態であっても、判定されるスクリュ搬送量は、標準嵩密度時から５［ｇ／ｓ］程度のズレしかなく、比較的高精度にスクリュ搬送量の判断を行うことが可能であることが分かる。
【０１２４】
しかし、スクリュ搬送量をより高精度に判定するためには、トナー濃度検知センサ５６の出力を用いる。トナー濃度検知センサ５６は、すでに述べたように、計測空間内に存在する現像剤量によって透磁率が変化することを応用したものであるが、計測空間内に存在する現像剤量は現像剤の嵩密度と等価であるため、その出力値により現像剤の嵩密度の状態が判定される。図１０に示すように、トナー濃度（ＴＣ）、嵩密度（ρ）の低下とトナー濃度検知センサ５６の出力である電圧Ｖｏｕｔの上昇とはほぼ正比例の関係にある。
【０１２５】
すでに述べたように、トナー濃度検知センサ５６が検知した、トナー濃度に関する信号は制御手段６５に入力される。よって、制御手段６５は、図１０に示したように、現像剤の嵩密度（ρ）に対してトナー濃度センサの出力が一様に変化することを利用し、かかる信号の出力値から、第１搬送スクリュ５３によって搬送されている現像剤の嵩密度を求めてかかる嵩密度に関する第３の情報を取得し、さらに、図９に示した関係から、より正確な現像剤量（Ｍ）を判定する。そして、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５により、この現像剤量（Ｍ）を搬送量とする。
【０１２６】
以上述べた制御の具体例を実施例として次に示す。
・実施例１
本実施例では、剤面の高さすなわち粉面の高さ（ｈ）が常に剤面位置検知センサ６６の検出高さとなるように、回転数制御手段として機能する制御手段６５によって第１搬送スクリュ５３の回転数を制御し、第１の情報が、かかる粉面の高さ（ｈ）がかかる検出高さにあるか否かが切り換わったことを示すようにする。
【０１２７】
具体的には、剤面位置検知センサ６６の出力がｏｎ状態の場合には、回転数制御手段として機能する制御手段６５は、第１搬送スクリュ５３の回転数をアップし、剤面位置検知センサ６６の出力が低下を始める遷移領域に粉面を引き下げる。この時の回転数から判定される搬送量が予め決められた搬送量の上限の範囲すなわち閾値を超えている場合には、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、ロータリフィーダ９０のロータ９０ｄの回転速度を下げるか、流路調整弁９２ｅを絞ってエアポンプ９２ｂから送出され継手管路９２ｃに送り込まれる空気流量を抑え、現像部８１に供給する搬送量を下げる。
【０１２８】
逆に剤面位置検知センサ６６の出力がｏｆｆ状態になる場合には、回転数制御手段として機能する制御手段６５は、第１搬送スクリュ５３の回転数を下げ、剤面位置検知センサ６６の出力が増加を始める遷移領域に粉面を引き上げる。この時の回転数から判定される搬送量が予め決められた搬送量の下限の範囲すなわち閾値を下回る場合には、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、ロータリフィーダ９０のロータ９０ｄの回転速度の回転速度を上げるか、流路調整弁９２ｅを開いてエアポンプ９２ｂから送出され継手管路９２ｃに送り込まれる空気流量をアップし、現像部８１に供給する搬送量を増加させる。
【０１２９】
・実施例２
本実施例では、第１の情報が、粉面の高さ（ｈ）が剤面位置検知センサ６６の検出高さにあることすなわち検出高さ以上かこれを超えていることを示していることを条件として、回転数制御手段として機能する制御手段６５によって第１搬送スクリュ５３の回転数を増加させるようにする。
【０１３０】
具体的には、通常動作時すなわち剤面位置検知センサ６６の出力がｏｆｆであるか剤面位置検知センサ６６の出力がｏｎであってもｏｎになってから予め定められた所定のタイミングを経過する前においては、第１搬送スクリュ５３の回転数は標準の速度に固定されており、粉面の高さが剤面位置検知センサ６６の検出高さより下回った場合、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、ロータリフィーダ９０のロータ９０ｄの回転速度の回転速度を上げるか、流路調整弁９２ｅを開いてエアポンプ９２ｂから送出され継手管路９２ｃに送り込まれる空気流量をアップし、現像部８１に供給する搬送量を増加させ、粉面の高さが剤面位置検知センサ６６の検出高さとなるようにする。
【０１３１】
一方、剤面位置検知センサ６６の出力がｏｎ状態の場合には、回転数制御手段として機能する制御手段６５は、ｏｎ状態となってから予め決められた所定のタイミングで第１搬送スクリュ５３の回転数をアップしていき、剤面位置検知センサ６６の出力が低下を始める遷移領域に粉面を引き下げる。この時の回転数から判定される搬送量が予め決められた搬送量の上限の範囲すなわち閾値を超えている場合には、回転数制御手段として機能する制御手段６５は、第１搬送スクリュ５３の回転数を、標準回転数と、粉面が遷移領域にまで下がったときの、アップした回転数との平均値になるように設定し、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５は、剤面位置検知センサ６６の出力が低下を始める遷移領域に粉面が下がるまで、ロータリフィーダ９０のロータ９０ｄの回転速度を下げるか、流路調整弁９２ｅを絞ってエアポンプ９２ｂから送出され継手管路９２ｃに送り込まれる空気流量を抑え、現像部８１に供給する搬送量を下げる。この後、第１搬送スクリュ５３の回転数を標準速度に戻す。
【０１３２】
スクリュ回転数をアップさせるタイミングは、そのインターバルを短くすれば、より高精度の制御が可能であるが、本実施例では、画像形成装置１００における印刷開始指令すなわち画像形成指令が出て、現像装置５０が動作を始めるタイミングでのみ実施している。
【０１３３】
このような搬送量の制御動作を行った場合と行わない場合とで比較したところ、次のようになった。制御動作を行わない場合、使用した現像装置の全域にある現像剤量１０００ｇに対し、現像部内の現像剤量は１５０ｇから２５０ｇ程度の範囲で変動し、総現像剤量で見た場合では１０％、現像部内で見た場合では５０％程度もの変動が起こっていた。しかし、かかる制御動作を行うと、これを第３の情報を用いず第１、第２の情報のみを用いて行った場合でも、現像部内での変動量が１０％程度に削減された。この値は、現像部内の現像剤現象による画像濃度ムラや、攪拌部内の現像剤現象による地カブリを防止するうえで十分な値である。さらに、第３の情報をも用いた場合、現像部内での変動量が５％以下にまで削減され、より高精度の搬送量制御が可能となった。
【０１３４】
このように、搬送量を判別する手法を用いて、その判定結果を元に現像部への現像剤供給量を制御することで、搬送量が所定範囲に安定し、現像部内の現像剤量が所定量に保たれ、画像濃度ムラや、地カブリの増加が防止される。
【０１３５】
ただし、かかる制御動作においては、回転数から搬送量を判定する動作を実施しているが、搬送量の判定を行わず、回転数自体に上下限の制限を与え、回転数値から直接、現像部８１へ供給する搬送量を制御するようにしても良い。閾値として使用される搬送量、回転数に関する値はそれぞれ、現像剤搬送量制御手段として機能する制御手段６５、回転数制御手段として機能する制御手段６５に記憶される。
【０１３６】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１３７】
たとえば、回転数制御手段、現像剤排出量制御手段、現像剤搬送風量制御手段、現像剤搬送量制御手段はそれぞれ、制御手段６５の一機能として実現され現像装置に備えられているが、現像装置に独立して備えられていても良い。
【０１３８】
上述の形態では、剤面位置検知手段として圧電素子を用いているが、剤面位置が所定位置にあるか否かを検知するものであれば、他の形式のセンサであっても良い。
トナー濃度検知手段は、現像部内の現像剤のトナー濃度を検知することで、検知精度を高め得るという利点があるが、他の部位でトナー濃度を検知するようにしても良い。
【０１３９】
現像剤は、２成分現像剤に限らず、１成分現像剤でも良い。
【０１４０】
いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用可能である。また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写しても良い。
【０１４１】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１４２】
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ    像担持体
５０、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫ    現像装置
５１、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１ＢＫ    現像剤担持体
５３    現像剤搬送部材
５６    トナー濃度検知手段
６５    現像剤搬送量制御手段、回転数制御手段
６６    剤面位置検知手段
８１    現像部
８２    攪拌部
８４    現像剤搬送手段
１００    画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４３】
【特許文献１】特開２００９−１９８９６７号公報
【特許文献２】特開平８−３６２９４号公報
【特許文献３】特開２００９−５８９３９号公報
【特許文献４】特開２００９−２０４６３０号公報
【特許文献５】特許第３３４９２８６号公報
【特許文献６】特許第３３９１９２６号公報
【図１】
0005633263.tif 000002
【図２】
0005633263.tif 000003
【図３】
0005633263.tif 000004
【図４】
0005633263.tif 000005
【図５】
0005633263.tif 000006
【図６】
0005633263.tif 000007
【図７】
0005633263.tif 000008
【図８】
0005633263.tif 000009
【図９】
0005633263.tif 000010
【図１０】
0005633263.tif 000011