(57)【要約】【課題】補給されるトナーの混合性を高めるための部材を現像装置に追加することなく、画像かぶりや未帯電トナーの吹出による不具合の発生を抑制する。【解決手段】現像装置において、ドクター部材（１１６）に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間、かつ、直線Ｎ−１と直線Ｎ−２との間、かつ、現像ローラ（１１４）の中心とドクター部材（１１６）の中心とを通る直線の傾きを、現像ローラ（１１４）の中心を基準に５°傾けた直線と、現像ローラ（１１４）の中心を基準に−５°傾けた直線との間において配置され、０．２９≦Ａ／（Ｂ−Ｄ／２−ｄ／２）２≦５．０の関係を満たす。Ａ（ｍＡ）：現像ローラ（１１４）に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大の磁束密度、ｄ（ｍｍ）：第１搬送部材（１１２）の外径、Ｂ（ｍｍ）：現像ローラ（１１４）の中心と第１搬送部材の中心との距離。【選択図】図９
2014191233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤を搬送しながら混合撹拌する現像剤搬送部材と、
複数の磁極を有する磁石部材、および、該磁石部材の外周に配置された回転自在の円筒部材を有し、現像剤を像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体によって担持される現像剤の層厚を規制するローラ状の層厚規制部材と、を備え、
前記現像剤収容部は、仕切りによって区画され、該仕切りの両端において連通する第１搬送路および第２搬送路を含み、該第１搬送路の上部にトナーを補給するためのトナー補給口が形成され、
前記現像剤搬送部材は、前記第１搬送路内に設けられ、前記第１搬送路内の現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第２搬送路内に設けられ、前記第１搬送部材による搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する第２搬送部材とを含み、
前記現像剤担持体は、前記第２搬送路内の現像剤を前記像担持体に供給する現像装置であって、
前記現像剤担持体は、垂直方向において前記現像剤搬送部材より上方であって、水平方向において前記第１搬送部材と前記第２搬送部材との間に配置され、
前記層厚規制部材は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材との間に配置され、
前記現像剤担持体が備える複数の磁極のうち、前記層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、前記現像剤担持体の中心から前記層厚規制部材に延ばした２つの接線間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心とを通る直線と、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の垂直方向における頂点とを通る直線との間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記層厚規制部材の中心とを通る直線の傾きを、前記現像剤担持体の中心を基準に、５°傾けた直線と、前記現像剤担持体の中心を基準に、−５°傾けた直線との間において配置され、
前記現像剤担持体の外径Ｄ（ｍｍ）、該層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、前記第１搬送部材の外径ｄ（ｍｍ）、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心との距離Ｂ（ｍｍ）が、
０．２９≦Ａ／（Ｂ−Ｄ／２−ｄ／２）２≦５．０
上式の関係を満たすことを特徴とする、現像装置。
【請求項２】
前記第１搬送路の下部に設けられるトナー補給検知センサを備え、
前記トナー補給検知センサは、前記現像剤収容部内の現像剤の透磁率を検知する透磁率センサであることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体によって供給される現像剤に基づいて、静電潜像を現像する像担持体と、請求項１または２に記載の現像装置とを備えることを特徴とする、像担持体ユニット。
【請求項４】
請求項１または２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に採用されてトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置、像担持体ユニットおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体、例えば、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によって定着させるようになっている。
【０００３】
近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。
【０００４】
現像装置において帯電したトナーは、２成分現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成されている静電潜像に移動する。これにより感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。
【０００５】
また、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じてきている。
【０００６】
そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリューオーガ（現像剤搬送部材）と、トナー収容部から現像剤搬送路内にトナーを補給するトナー補給口と、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサを備え、現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーを補給する指示をトナーカートリッジに出すことによって、トナーを現像剤搬送路へ供給し、供給されたトナーは現像剤を攪拌しながら搬送するようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
その際、補給されたトナーと現像装置内に存在する現像剤の混合性が不足すると、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合が発生するため、現像装置内外に磁力を帯びた部材を追加して、現像剤の流れを一部せき止め、混合性を高めることを特徴とした現像装置が開発されている（例えば、特許文献２，３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１０６１９４号公報（２００６年４月２０日公開）
【特許文献２】特開２００９−１６８９５４（２００９年７月３０日公開）
【特許文献３】特開２００４−３３３７０８（２００４年１１月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、２成分現像剤を用いる循環方式の現像装置においては、補給されたトナーが現像装置内部に存在する現像剤と十分に混合されないと、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合が発生するため、補給されたトナーが十分に混合される必要がある。
【００１０】
しかしながら、従来のように現像装置内外に磁力を帯びた部材を追加する構成では、前記追加部材による現像装置のコストアップやスペースの拡大など、幾つかの課題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、補給されるトナーの混合性を高めるための部材を現像装置に追加することなく、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合の発生を抑制することが可能な現像装置、像担持体ユニットおよび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】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る現像装置は、現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤を搬送しながら混合撹拌する現像剤搬送部材と、複数の磁極を有する磁石部材、および、該磁石部材の外周に配置された回転自在の円筒部材を有し、現像剤を像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体によって担持される現像剤の層厚を規制するローラ状の層厚規制部材とを備え、前記現像剤収容部は、仕切りによって区画され、該仕切りの両端において連通する第１搬送路および第２搬送路を含み、該第１搬送路の上部にトナーを補給するためのトナー補給口が形成され、前記現像剤搬送部材は、前記第１搬送路内に設けられ、前記第１搬送路内の現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第２搬送路内に設けられ、前記第１搬送部材による搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する第２搬送部材とを含み、前記現像剤担持体は、前記第２搬送路内の現像剤を前記像担持体に供給する現像装置であって、前記現像剤担持体は、垂直方向において前記現像剤搬送部材より上方であって、水平方向において前記第１搬送部材と前記第２搬送部材との間に配置され、前記層厚規制部材は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材との間に配置され、前記現像剤担持体が備える複数の磁極のうち、前記層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、前記現像剤担持体の中心から前記層厚規制部材に延ばした２つの接線間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心とを通る直線と、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の垂直方向における頂点とを通る直線との間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記層厚規制部材の中心とを通る直線の傾きを、前記現像剤担持体の中心を基準に、５°傾けた直線と、前記現像剤担持体の中心を基準に、−５°傾けた直線との間において配置され、
前記現像剤担持体の外径Ｄ（ｍｍ）、該層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、前記第１搬送部材の外径ｄ（ｍｍ）、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心との距離Ｂ（ｍｍ）が、０．２９≦Ａ／（Ｂ−Ｄ／２−ｄ／２）２≦５．０の関係を満たす。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、補給されるトナーの混合性を高めるための部材を現像装置に追加することなく、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合の発生を抑制することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図４】本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。
【図８】本実施形態の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第１の概略図である。
【図１０】本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第２の概略図である。
【図１１】本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第３の概略図である。
【図１２】実施例１〜４、比較例１〜５のパラメータおよび結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。図１は、発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す図である。なお、図１は、画像形成装置の表面側の概略図を示している。
【００１６】
図１に示すように、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００は、本実施形態において、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、感光体ドラム３表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備える。画像形成装置１００は、本発明に係る特徴的な画像形成装置の構成を採用したものである。
【００１７】
画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙、記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。
【００１８】
まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。
【００１９】
従って、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。
【００２０】
なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。
【００２１】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。
【００２２】
露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００２３】
現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の上部には、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、トナー補給装置２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。
【００２４】
トナー補給装置２２は、現像槽１１１よりも上方に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。
【００２５】
クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
【００２６】
感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
【００２７】
中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。
【００２８】
中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。
【００２９】
中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３０】
感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。
【００３１】
中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００３２】
上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。
【００３３】
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。
【００３４】
中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。
【００３５】
中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。
【００３６】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
【００３７】
また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。
【００３８】
さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。
【００３９】
搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
【００４０】
定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。
【００４１】
ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。
【００４２】
次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。
【００４３】
片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。
【００４４】
また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。
【００４５】
一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。
【００４６】
次に、本実施形態のトナー補給装置２２の構成について具体的に説明する。図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図であり、図３は図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【００４７】
トナー補給装置２２は、図２，３に示すように、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２及びトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、現像槽１１１の上側に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２内のトナーはトナー排出部材（排出スクリュー）１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー移送機構１０２を介して現像槽１１１へ供給されるようになっている。
【００４８】
トナー収容容器１２１は、内部空間を有する略半円筒状の容器部材であり、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構１０２を臨む位置に配置される。
【００４９】
トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に回転することにより、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する板状の部材である。トナー攪拌部材１２５は、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなるトナー汲み上げ部材１２５ｂを備え、トナー汲み上げ部材１２５ｂがトナー攪拌部材１２５の両端に取付けられる。
【００５０】
トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１に供給するもので、図３に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むスクリューオーガ、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。スクリューオーガの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。
【００５１】
トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。これによって、トナー攪拌部材１２５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できる。
【００５２】
トナー攪拌部材１２５は、図２に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。
【００５３】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における特徴的な現像装置２の構成について図面を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。図５は図４のＡ−Ａ断面矢視図であり、図６は図４のＢ−Ｂ断面矢視図であり、図７は図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。なお、図４は、画像形成装置１００の背面側から現像装置２を示した図である。また、図５は、紙面に向かって右側が画像形成装置１００の背面側であり、左側が画像形成装置１００の表面側である。
【００５４】
本実施形態の画像形成装置１００は、図１，４〜７に示すように、現像剤が収容される現像槽（現像剤収容部）１１１内に補給トナーを導入するトナー補給口１１５ａを備える現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、前記現像剤収容部内にトナーが補給されているか否かを検知するトナー補給検知センサ１１９と、現像装置２内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った際に、トナー補給装置２２に対して現像装置２へのトナー補給を指示するトナー濃度制御手段と、トナー濃度制御手段によるトナー補給の指示後にトナー補給検知センサ１１９がトナー補給を検知しない場合に、トナー補給装置２２内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知手段とを備える。
【００５５】
次に、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。現像装置２は、図４に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ（現像剤担持部材）１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。
【００５６】
現像装置２は、図４〜図６に示すように、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１５ａ、ドクター部材１１６、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、仕切り板（仕切り壁）１１７、トナー補給検知センサ１１９を備えている。
【００５７】
現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。
【００５８】
現像槽１１１の上側には、図４，６に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。
【００５９】
現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１の内部は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配されている第２搬送路Ｑとに区画される。
【００６０】
仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図５に示されるように、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。
【００６１】
第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、互いの周面同士が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２は、図５に示すように、矢印Ｙ方向に２成分現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｙ方向とは逆の矢印Ｘ方向に現像剤を搬送するように設定されている。
【００６２】
第１搬送部材１１２は、図５に示すように、螺旋状の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１２ｃにより構成されている。第２搬送部材１１３は、図５に示すように、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１３ｃにより構成されている。第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。
【００６３】
現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給する。具体的に、現像ローラ１１４は、複数の周方向位置に、複数の磁石もしくは一体型の磁石からなる磁石部材が内容され、内容された磁石部材に回転自在に外嵌された非磁性のスリーブとを備える。
【００６４】
磁石部材は、両端部が現像槽１１１の両側壁に非回転的に支持されており、Ｎ極の磁石である磁極Ｎ１〜Ｎ３と、Ｓ極の磁石である磁極Ｓ１，Ｓ２とを含む。図４に示すように、磁極Ｎ１〜Ｎ３，磁極Ｓ１，Ｓ２によって、現像ローラ１１４の周囲に磁力分布Ｔが形成される。具体的には、磁極Ｎ１は、磁束密度のピーク値が１００ｍＴであり、感光体ドラム３の回転中心に向かう位置に配置される。磁極Ｓ１，Ｓ２および磁極Ｎ２，Ｎ３は、磁極Ｎ１から現像剤の搬送方向上流側へ、それぞれ間隔を空けて配置される。具体的には、磁極Ｓ１は、磁束密度のピーク値が７０ｍＴであり、磁極Ｎ１から現像剤の搬送方向上流側へ７０°の位置に配置される。磁極Ｎ２は、磁束密度のピーク値が６０ｍＴであり、磁極Ｎ１から現像剤の搬送方向上流側へ１３５°の位置に配置される。磁極Ｎ３は、磁束密度のピーク値が４０ｍＴであり、磁極Ｎ１から現像剤の搬送方向上流側へ２３０°の位置に配置される。磁極Ｓ２は、磁束密度のピーク値が８０ｍＴであり、磁極Ｎ１から現像剤の搬送方向上流側へ２９０°の位置に配置される。
【００６５】
現像ローラ１１４で搬送される現像剤は、最近接部分で感光体ドラム３と接触する。この接触領域が現像ニップ部Ｎであり、現像ニップ部Ｎでは、現像ローラ１１４に接続される図示しない電源から現像ローラ１１４に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１１４表面の現像剤から感光体ドラム３表面の静電潜像へトナーが供給される。
【００６６】
現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクター部材（層厚規制用部材）１１６が配されている。ドクター部材１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる板状円筒部材（ローラ状部材）であり、現像ローラ１１４の鉛直方向下方において、その短手方向の一端が現像槽１１１によって支持され、かつ他端が現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。ドクター部材１１６の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。
【００６７】
トナー補給検知センサ１１９は、図４，６に示すように、トナー補給口１１５ａ付近で、その下方の現像剤搬送方向（矢印Ｙ方向）下流側で、第１搬送部材１１２の鉛直方向下側の現像槽１１１の底面、すなわち、第１搬送路Ｐの底面に装着され、センサ面が現像槽１１１の内部に露出するように設けられている。
【００６８】
また、トナー補給検知センサ１１９は、図示しないトナー濃度制御手段に電気的に接続される。トナー補給検知センサ１１９には一般的なトナー補給検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
【００６９】
透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。
【００７０】
透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）社製）などが挙げられる。
【００７１】
ここで、現像装置２の現像槽における現像剤の搬送について説明する。図１，４に示すように、トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給される。
【００７２】
現像槽１１１において、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。具体的には、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１搬送部材１１２によって攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。
【００７３】
一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。つまり、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。
【００７４】
このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。
【００７５】
このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する現像剤と混合攪拌される。
【００７６】
次に、画像形成装置１００におけるトナー濃度制御手段及びトナーエンプティー検知手段について具体的に説明する。トナー濃度制御手段には、一般的な手段を使用でき、例えば、トナー濃度検知センサを用いた制御、パッチ画像濃度に応じた制御、ドットカウントに応じた制御などが挙げられる。これらの中でも、ドットカウントに応じた制御が好ましい。
【００７７】
画像形成装置１００は、図８に示すように、露光ユニット１に送信する画像データに応じたドットデータをカウントするドットカウント装置（ドットカウント手段）３５を備えており、トナー濃度制御手段は、ドットカウント装置３５によりカウントされたドットデータに応じて、トナー補給装置２２に対して現像装置２へのトナー補給を指示するようしている。
【００７８】
トナーエンプティー検知手段は、トナー濃度制御手段によるトナー補給装置２２に対する現像装置２へのトナー補給の指示後において、トナー補給検知センサ１１９がトナー補給を検知できない場合に、トナー補給装置２２から現像装置２にトナーが補給されていない、すなわち、トナー補給装置２２内にトナーがない（トナーエンプティー）と判断するものである。
【００７９】
ここで、本実施形態の特徴的な画像形成装置１００の制御系の構成についてブロック図に基づき説明する。図８は本実施形態の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【００８０】
画像形成装置１００は、図８に示すように、画像形成動作の累積回数をカウントする作像カウンタ３３、感光体ドラム３上に形成される画像の画素数の積算値の検出を行うドットカウント装置３５、トナー補給口付近の現像剤の透磁率を検知するトナー補給検知センサ１１９、画像形成プロセス部３６と用紙搬送部３７を含むプリンタエンジン部３４１、現像槽１１１にトナーを補給するトナー排出部材１２２を駆動するトナー排出部材駆動モータ１２６と、これらを制御する制御装置３２を備えている。
【００８１】
画像形成装置１００において、トナー濃度制御手段は、図８に示すように、主にドットカウント装置３５、制御装置３２、トナー排出部材駆動モータ１２６とから構成されている。
【００８２】
ドットカウント装置３５は、印刷画像に対応して感光体ドラム３に形成される画像（静電潜像）の画素数の積算値を検出するもので、これから印刷しようとする画像及びこれまでに印刷した画像の画素数の積算値カウント値がドットカウント値として、制御装置３２に入力及び記憶される。ドットカウント装置３５にて検出される画像の画素数の積算値からは、画像形成のために消費されるトナー量を予測することができる。
【００８３】
制御装置３２は、該ドットカウント値を基にして、当該画像形成にて消費されるトナー量を求め、そのトナー量に応じてトナー補給装置２２のトナー排出部材１２２を回転駆動するようにトナー排出部材駆動モータ１２６に対して指示する。
【００８４】
このようにして、現像装置２（現像槽１１１）内から消費されたトナー量に相当するトナーが、トナー補給装置２２から現像装置２（現像槽１１１）に補給されるようになっている。
【００８５】
画像形成装置１００において、トナーエンプティー検知手段４００は、図８に示すように、主にトナー補給検知センサ１１９、制御装置３２とから構成されている。制御装置３２は、上述した機能に加えて、トナーエンプティー検知手段４００として機能する記憶手段４０１、トナーエンプティー予測手段４０２及びメッセージ表示手段４０３とを備えている。
【００８６】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における現像装置２の内部部材の特徴的な位置関係について図９〜１１を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第１の概略図である。
【００８７】
図９に示されるように、現像ローラ１１４は、第１搬送部材１１２に接する平面Ｌ−１と第２搬送部材１１３に接する平面Ｌ−２との間に配置される。平面Ｌ−１は、第２搬送部材１１３の円周面から垂直方向に延びる２つの平面のうち現像ローラ１１４に対して遠い側の平面を示す。平面Ｌ−２は、第１搬送部材１１２の円周面から垂直方向に延びる２つの平面のうち現像ローラに対して遠い側の平面を示す。また、ドクター部材１１６は、現像ローラ１１４と第１搬送部材１１２との間に配置される。
【００８８】
このような位置関係において、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、現像ローラ１１４の中心からドクター部材１１６に延びて接する２つの接線Ｍ−１および接線Ｍ−２の間に配置される。
【００８９】
さらに、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、現像ローラ１１４と第１搬送部材１１２の中心（１１２ｂ）とを通る線Ｎ−１と、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の垂直方向における頂点とを通る線Ｎ−２との間に配置される。
【００９０】
これにより、第１搬送部材１１２の上部において、現像ローラ１１４が備える磁極のうちドクター部材１１６に最も近い磁極の影響を及ぼすことができる。このため、第１搬送部材１１２の上部において、現像剤の滞留が引き起こされ、磁気ブラシが形成される。これにより、トナー補給口１１５ａから補給されたトナーが現像剤と混合されずに塊となった場合、その塊のトナーを第１搬送部材１１２の上部において形成された磁気ブラシによって補足し、現像剤と混ざるまで滞留させることができる。
【００９１】
したがって、塊の状態のまま搬送されるといった不具合が抑制され、補給されたトナーと現像剤とを十分に混合することができる。また、この混合により、トナーを十分に帯電でき、十分に帯電したトナーを現像ローラ１１４に供給することができる。したがって、画像かぶりやトナー飛散といった問題を低減することができる。
【００９２】
図１０は、本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第２の概略図である。図１０に示す現像装置２の内部部材の位置関係は、図９に示すものと同じであるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００９３】
図１０に示されるように、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、現像ローラ１１４の中心Ｏ１とドクター部材１１６の中心Ｏ２を結ぶ直線Ｏ１−Ｏ２の傾きを、現像ローラ１１４の中心を基準に５°変化させた直線Ｘ−２と、直線Ｏ１−Ｏ２の傾きを、現像ローラ１１４の中心を基準に−５°変化させた直線Ｘ−１との間に配置される。
【００９４】
これにより、ドクター部材１１６近傍に存在する現像剤が現像ローラ１１４によって汲み上げられ、磁気ブラシが形成される。そして、磁気ブラシがドクター部材１１６と現像ローラ１１４との間において擦られ、現像剤（磁気ブラシを構成するキャリアに付着したトナー）がさらに帯電される。したがって、ドクター部材１１６近傍に存在する現像剤に対して、十分な帯電を付与することができる。これにより、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合を抑制することができる。
【００９５】
図１１は、本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置２の内部部材の位置関係を示す第３の概略図である。
【００９６】
図１１において、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）を示し、次式の関係を満たすように、図９に示す位置関係から調整される。
【００９７】
０．２９≦Ａ／（Ｂ−Ｄ／２−ｄ／２）２≦５．０
これにより、第１搬送部材１１２の上部において、現像ローラ１１４が備える磁極のうちドクター部材１１６に最も近い磁極の影響を及ぼすことができる。このため、第１搬送部材１１２の上部において、現像剤の滞留が引き起こされ、磁気ブラシが形成される。これにより、トナー補給口１１５ａから補給されたトナーが現像剤と混合されずに塊となった場合、その塊のトナーを第１搬送部材１１２の上部において形成された磁気ブラシによって補足し、現像剤と混ざるまで滞留させることができる。
【００９８】
したがって、塊の状態のまま搬送されるといった不具合が抑制され、補給されたトナーと現像剤とを十分に混合することができる。また、この混合により、トナーを十分に帯電でき、十分に帯電したトナーを現像ローラ１１４に供給することができる。したがって、画像かぶりやトナー飛散といった問題を低減することができる。
【００９９】
以上説明したように、図９に示す現像装置２の内部部材の位置関係において、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置が、接線Ｍ−１と接線Ｍ−１との間、かつ、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間、かつ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間であって、上述の式の関係を満たすように配置される。
【０１００】
このため、トナー補給口１１５ａから補給されたトナーが現像剤と混ざらずに塊となった場合、その塊が現像剤と十分に混ざるまで第１搬送部材１１２の上部において滞留させることができる。これにより、ドクター部材１１６近傍に存在する現像剤に対して、十分な帯電を付与することができる。これにより、画像かぶりやトナー飛散といった問題を低減することができる。
【０１０１】
また、現像剤と混ざらずに塊となったトナーを第１搬送部材１１２の上部において滞留させることができるので、従来のような現像装置内外に磁力を帯びた部材を設ける必要がない。これにより、コストの軽減およびコンパクト化が可能である。
【０１０２】
次に、実施例について説明する。図１２は、実施例１〜４、比較例１〜５のパラメータおよび結果を示す図である。図１２を参照して、実施例１〜４、比較例１〜５について説明する。なお、実施例１〜４、比較例１〜５において、図９に示したように、現像ローラ１１４は、第１搬送部材１１２に接する平面Ｌ−１と第２搬送部材１１３に接する平面Ｌ−２との間に配置された。また、ドクター部材１１６は、現像ローラ１１４と第１搬送部材１１２との間に配置された。
【０１０３】
実施例１の現像装置２のパラメータは、図１２の項目１に対応する。具体的に、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、接線Ｍ−１と接線Ｍ−１との間、かつ、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間、かつ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間に配置された。
【０１０４】
また、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、１４（ｍｍ）、７０（ｍＡ）、１３（ｍｍ）および２０（ｍｍ）に設定し、上述の式の値は１．６６となった。
【０１０５】
実施例２の現像装置２のパラメータは、図１２の項目２に対応する。具体的に、実施例１の現像装置２を基準として、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、１６（ｍｍ）、３０（ｍｍ）に設定を変更し、上述の式の値は０．２９となった。
【０１０６】
実施例３の現像装置２のパラメータは、図１２の項目３に対応する。具体的に、実施例１の現像装置２を基準として、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）それぞれを、１８（ｍｍ）、８０（ｍＡ）、１４（ｍｍ）に設定を変更し、上述の式の値は５．００となった。
【０１０７】
実施例４の現像装置２のパラメータは、図１２の項目４に対応する。具体的に、実施例１の現像装置２を基準として、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、５０（ｍＡ）、１０（ｍｍ）、２２（ｍｍ）に設定を変更し、上述の式の値は０．５０となった。
【０１０８】
比較例１の現像装置２のパラメータは、図１２の項目５に対応する。具体的に、実施例１の現像装置２を基準として、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、１２（ｍｍ）、１６（ｍｍ）に設定を変更し、上述の式の値は７．７８となった。
【０１０９】
比較例２の現像装置２のパラメータは、図１２の項目６に対応する。具体的に、実施例１の現像装置２を基準として、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、１６（ｍｍ）、１２（ｍｍ）、４０（ｍｍ）に設定を変更し、上述の式の値は０．１０となった。
【０１１０】
比較例３の現像装置２のパラメータは、図１２の項目７に対応する。具体的に、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間、かつ、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間に含まれ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間に含まれない位置に配置された。
【０１１１】
また、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大となる磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、実施例１と同じ値に設定し、上述の式の値は１．６６となった。
【０１１２】
比較例４の現像装置２のパラメータは、図１２の項目８に対応する。具体的に、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間、かつ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間に含まれ、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間に含まれない位置に配置された。
【０１１３】
また、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大となる磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、実施例１と同じ値に設定し、上述の式の値は１．６６となった。
【０１１４】
比較例５の現像装置２のパラメータは、図１２の項目９に対応する。具体的に、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間に含まれ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間、および、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間に含まれない位置に配置された。
【０１１５】
また、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大となる磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれを、実施例１と同じ値に設定し、上述の式の値は１．６６となった。
【０１１６】
ここで、画像上のかぶり、未帯電トナーの吹き出しについて考察する。図１２に示されるように、実施例１〜４は、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間、かつ、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間、かつ、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間に配置され、現像ローラ１１４の外径Ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布において極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、第１搬送部材１１２の外径ｄ（ｍｍ）、現像ローラ１１４の中心と第１搬送部材１１２の中心との間の距離Ｂ（ｍｍ）それぞれが、上述の式の関係を満たすように設定されていたため、画像かぶりやトナーの吹き出しといった問題を十分に低減することができた。
【０１１７】
実施例１〜４に対し、比較例１〜５は、画像かぶり、または、トナーの吹き出しの少なくとも一方の問題が十分に低減することができなかった。比較例１は、上述の式の値が７．７８となり、上述の式の上限を超えていた。すなわち、補給されたトナーが第１搬送部材１１２の上部に多く滞留するため、現像剤の循環が円滑に行われなかったと考えられる。このため、第１搬送路Ｐに存在する現像剤が十分に帯電せず、画像かぶりの問題が十分に低減できなかったと考えられる。
【０１１８】
比較例２は、上述の式の値が０．１０となり、上述の式の下限を下回っていた。すなわち、補給されたトナーが第１搬送部材１１２の上部にほとんど滞留しなかったと考えられる。このため、補給されたトナーが既に第１搬送路Ｐに存在する現像剤に十分に混合されないために十分に帯電せず、未帯電トナーの吹き出しの問題が十分に低減できなかったと考えられる。
【０１１９】
比較例３は、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置が、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間に配置されるという条件を満たしていなかった。このため、ドクター部材１１６近傍の現像剤に対して十分な帯電を付与することができず、画像かぶりの問題が十分に低減できなかったと考えられる。
【０１２０】
比較例４は、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置が、線Ｎ−１と線Ｎ−２との間に含まれるという条件を満たしていなかった。このため、補給されたトナーが滞留する位置が悪かったと考えられる。これにより、トナーが現像剤に十分に混合されないために、十分に帯電されず、画像かぶりの問題が低減できなかったと考えられる。
【０１２１】
比較例５は、現像ローラ１１４が備える磁極のうち、ドクター部材１１６に最も近い位置に配置された磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置が、直線Ｘ−１と直線Ｘ−２との間、および、接線Ｍ−１と接線Ｍ−２との間に含まれるという条件を満たしていなかった。このため、ドクター部材１１６近傍の現像剤に対して、十分に帯電を付与することができず、画像かぶり、および、未帯電トナーの吹き出しの問題を十分に低減できなかったと考えられる。
【０１２２】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る現像装置２は、現像剤が収容される現像剤収容部（現像槽１１１）と、前記現像剤収容部内の現像剤を搬送しながら混合撹拌する現像剤搬送部材と、複数の磁極を有する磁石部材、および、該磁石部材の外周に配置された回転自在の円筒部材を有し、現像剤を像担持体（感光体ドラム３）に供給する現像剤担持体（現像ローラ１１４）と、前記現像剤担持体によって担持される現像剤の層厚を規制するローラ状の層厚規制部材（ドクター部材１１６）とを備え、前記現像剤収容部は、仕切りによって区画され、該仕切りの両端において連通する第１搬送路Ｐおよび第２搬送路Ｑを含み、該第１搬送路Ｐの上部にトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成され、前記現像剤搬送部材は、前記第１搬送路Ｐ内に設けられ、前記第１搬送路Ｐ内の現像剤を搬送する第１搬送部材１１２と、前記第２搬送路Ｑ内に設けられ、前記第１搬送部材１１２による搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する第２搬送部材１１３とを含み、前記現像剤担持体は、前記第２搬送路Ｑ内の現像剤を前記像担持体に供給する現像装置であって、前記現像剤担持体は、垂直方向において前記現像剤搬送部材より上方であって、水平方向において前記第１搬送部材１１２と前記第２搬送部材１１３との間に配置され、前記層厚規制部材は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材１１２との間に配置され、前記現像剤担持体が備える複数の磁極のうち、前記層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大位置は、前記現像剤担持体の中心から前記層厚規制部材に延ばした２つの接線Ｍ−１，Ｍ−２間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材１１２の中心とを通る直線Ｎ−１と、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材１１２の垂直方向における頂点とを通る直線Ｎ−２との間、かつ、前記現像剤担持体の中心と前記層厚規制部材の中心とを通る直線の傾きを、前記現像剤担持体の中心を基準に、５°傾けた直線Ｘ−２と、前記現像剤担持体の中心を基準に、−５°傾けた直線Ｘ−１との間に配置され、前記現像剤担持体の外径Ｄ（ｍｍ）、該層厚規制部材に最も近い位置の磁極の法線方向の磁束密度分布の極大の磁束密度Ａ（ｍＡ）、前記第１搬送部材の外径ｄ（ｍｍ）、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心との距離Ｂ（ｍｍ）が、０．２９≦Ａ／（Ｂ−Ｄ／２−ｄ／２）２≦５．０の関係を満たす。
【０１２３】
上記の構成によれば、第１搬送部材の上部において、現像剤担持体が備える磁極のうち層厚規制部材に最も近い磁極の影響を及ぼすことができる。このため、第１搬送部材の上部において、現像剤の滞留が引き起こされ、磁気ブラシが形成される。これにより、トナー補給口から補給されたトナーが現像剤と混合されずに塊となった場合、その塊のトナーを第１搬送部材の上部において形成された磁気ブラシによって補足し、現像剤と混ざるまで滞留させることができる。このため、塊の状態のまま搬送されるといった不具合が抑制され、補給されたトナーと現像剤とを十分に混合することができる。また、この混合により、トナーを十分に帯電できる。
【０１２４】
また、層厚規制部材近傍に存在する現像剤が現像剤担持体によって汲み上げられ、磁気ブラシが形成される。そして、磁気ブラシが層厚規制部材と現像剤担持体との間において擦られ、現像剤（磁気ブラシを構成するキャリアに付着したトナー）がさらに帯電される。したがって、層厚規制部材近傍に存在する現像剤に対して、十分な帯電を付与することができる。
【０１２５】
したがって、十分に帯電したトナーを現像剤担持体に供給することができる。これにより、画像かぶりやトナー飛散といった問題を低減することができる。
【０１２６】
また、補給されたトナーを第１搬送部材の上部において滞留させることができるので、従来のような現像装置内外に磁力を帯びた部材を追加する必要がない。これにより、コストの軽減およびコンパクト化が可能である。
【０１２７】
したがって、補給されるトナーの混合性を高めるための部材を現像装置に追加することなく、画像上のかぶりや現像装置からの未帯電トナーの吹き出しによる不具合の発生を抑制することが可能な現像装置を提供することができる。
【０１２８】
また、本発明の一態様に係る現像装置２において、前記第１搬送路Ｐの下部に設けられるトナー補給検知センサ１１９を備え、前記トナー補給検知センサ１１９は、前記現像剤収容部内の現像剤の透磁率を検知する透磁率センサであることが好ましい。
【０１２９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３０】
２  現像装置
３  感光体ドラム（像担持体）
１００  画像形成装置
１１１  現像槽（現像剤収容部）
１１２  第１搬送部材
１１３  第２搬送部材
１１４  現像ローラ（現像剤担持体）
１１６  ドクター部材（層厚規制部材）
１１９  トナー補給検知センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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