(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤攪拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出経路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤攪拌部に戻す現像装置において、
前記現像剤供給部材の下方近傍に、前記現像部内に貯容されている現像剤の粉面を検出する粉面検出手段を有し、前記粉面検出手段の出力値の変動幅が所定値を超えるべく前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御し、前記粉面検出手段と前記現像剤供給部材との間隔は前記現像剤担持体上において現像剤が枯渇しない汲み上げ量となるように設定され、前記現像剤供給部材がスクリュ形状であり、前記粉面検出手段の上方に位置する前記現像剤供給部材の外径は他の部位よりも小さく形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤攪拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出経路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤攪拌部に戻す現像装置において、
前記現像剤供給部材の下方近傍に、前記現像部内に貯容されている現像剤の粉面を検出する粉面検出手段を有し、前記粉面検出手段の出力値の変動幅が所定値を超えるべく前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御し、前記粉面検出手段と前記現像剤供給部材との間隔は前記現像剤担持体上において現像剤が枯渇しない汲み上げ量となるように設定され、前記現像剤供給部材がスクリュ形状であり、前記粉面検出手段の上方に位置する前記現像剤供給部材の軸径は他の部位よりも小さく形成されてい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記載の現像装置において、
前記粉面検出手段の出力値の変動幅は前記現像剤供給部材が１回転する際の最大値及び最小値に基づいて決定されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像装置において、
前記粉面検出手段の出力値の変動幅がある一定の値未満であることが検知された場合には、前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
前記現像剤搬送手段はエアポンプを有し、前記エアポンプの空気供給量を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４記載の現像装置において、
前記現像剤搬送手段はロータリフィーダを有し、前記ロータリフィーダの回転数を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置を有す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、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは現像装置の動作制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置が備える現像装置として、現像部と現像剤撹拌部とを分離配置して撹拌性能を向上させたものが知られている。この現像装置では、スクリュを用いて撹拌と搬送とを同時に行う従来の現像装置に比して現像部における未帯電、弱帯電トナーが少なく、トナー補給時におけるトナー飛散及び地汚れが発生しにくい利点があるが、現像部と現像剤撹拌部とが離れた場所にあるため現像部と現像剤撹拌部との間で現像剤を循環させる手段が必要となる。この現像剤循環手段として、エアポンプやモーノポンプを用いた空気搬送方式を用いるものが知られている。
【０００３】
空気による現像剤の搬送は、現像剤の嵩密度、流動性、トナー濃度等の影響を受けることにより搬送量が変化し、これにより現像部と現像剤撹拌部との現像剤バランスが変化する。特に搬送量が減少して現像部の現像剤容量が減少すると現像ローラに現像剤を供給するスクリュの嵩が減少し、現像ローラに十分な量の現像剤を供給することができずに現像ローラの下流側においてドクタ通過後の汲み上げ量が減少して画像濃度ムラが発生してしまう。また、現像部の現像剤容量が減少することにより現像剤撹拌部の現像剤が増加し、撹拌部材を駆動するトルクが上昇して負荷が大きくなる。従って、汲み上げ量及び現像部と現像剤撹拌部との現像剤バランスを安定化させるために現像剤の循環量を一定に制御することは重要である。
【０００４】
そこで空気による現像剤搬送を用いた現像装置において、形成される画像によらず供給スクリュ下流側における現像剤の粉面の高さを一定にすることを目的として、書き込み画素数、トナー濃度検知手段によるトナー濃度検知結果、外部に設けられた現像剤撹拌部へのトナー補給量、現像装置の駆動時間に基づき、現像部への現像剤供給量を制御する現像装置が、例えば「特許文献１」に開示されている。この技術は、トナー濃度や現像剤の流動性による平均的な搬送量の増減に対しては有効である。
【０００５】
ところが空気による現像剤搬送は、図１２に示すように搬送量が短い時間で変動（脈動）しながら行われており、搬送量の脈動によって一時的に粉面の高さが低下した場合には対処できない。脈動の大きさは現像剤の流動性、供給空気量等の搬送条件に依存することが判明しており、搬送量を増加させるために空気の供給量を増やしたりロータリフィーダの回転数を増加させたりすると脈動も同時に大きくなってしまい、供給スクリュ下流側における粉面の変動が大きくなることにより粉面の高さが変動し、粉面を正確に検知して搬送量を正確に制御することが困難となる。
【０００６】
脈動による現像剤搬送量の変化に対応するためには、現像装置内部において現像剤の粉面や嵩を検知し、その結果に基づいて空気による現像剤搬送量を制御する必要がある。そこで、現像剤嵩検出手段として圧電振動素子や透磁率検知方式を用いた現像装置が例えば「特許文献２」、「特許文献３」に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の技術において、圧電振動素子は現像剤の粉面が所定の高さ以上であるか否かを検知することができる。しかし、供給スクリュと回収スクリュとを備え、供給スクリュから現像ローラに供給された現像剤が再び現像ローラに供給されない現像装置では、供給スクリュ下流側において現像剤の粉面は上流側に比して非常に低い高さになっていること、粉面がスクリュの傾斜に沿って変動し粉面の高さが一定しないこと等から、出力が不安定となり粉面を正確に検知することが困難であるという問題点がある。また、透磁率センサを粉面検知手段として用いた場合には、粉面の高さとトナー濃度との両方で出力が変化するために正確なトナー濃度が判らなければ粉面を検知することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決し、粉面検知手段の出力ではなくその変動に注目して粉面が所定の高さ以上であるか否かを検知し、この検知結果に基づいて現像部への現像剤供給量を制御することにより、搬送量の脈動の大きさに拘わらず供給スクリュ下流側における現像剤の粉面を下限値以上に保つことが可能な現像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤攪拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出経路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤攪拌部に戻す現像装置において、前記現像剤供給部材の下方近傍に、前記現像部内に貯容されている現像剤の粉面を検出する粉面検出手段を有し、前記粉面検出手段の出力値の変動幅が所定値を超えるべく前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御し、前記粉面検出手段と前記現像剤供給部材との間隔は前記現像剤担持体上において現像剤が枯渇しない汲み上げ量となるように設定され、前記現像剤供給部材がスクリュ形状であり、前記粉面検出手段の上方に位置する前記現像剤供給部材の外径は他の部位よりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤攪拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出経路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤攪拌部に戻す現像装置において、前記現像剤供給部材の下方近傍に、前記現像部内に貯容されている現像剤の粉面を検出する粉面検出手段を有し、前記粉面検出手段の出力値の変動幅が所定値を超えるべく前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御し、前記粉面検出手段と前記現像剤供給部材との間隔は前記現像剤担持体上において現像剤が枯渇しない汲み上げ量となるように設定され、前記現像剤供給部材がスクリュ形状であり、前記粉面検出手段の上方に位置する前記現像剤供給部材の軸径は他の部位よりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、さらに前記粉面検出手段の出力値の変動幅は前記現像剤供給部材が１回転する際の最大値及び最小値に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像装置において、さらに前記粉面検出手段の出力値の変動幅がある一定の値未満であることが検知された場合には、前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の現像装置において、さらに前記現像剤搬送手段はエアポンプを有し、前記エアポンプの空気供給量を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の現像装置において、さらに前記現像剤搬送手段はロータリフィーダを有し、前記ロータリフィーダの回転数を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、現像剤の粉面の高さが所定の高さ以上であるか否かを粉面検出手段によって検出し、その高さを下回らないように現像剤搬送手段の動作を制御して現像剤搬送量を制御することにより、現像剤供給部材の現像剤搬送方向下流側における現像剤の粉面の低下が発生することを防止でき、現像剤担持体の全域にわたって安定した現像剤汲み上げ量を得ることができ、良好な画像形成動作を継続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられる現像部を説明する概略正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられる現像部を説明する概略平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられる現像剤撹拌部を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態における現像剤の粉面高さと粉面検出手段の出力値との関係を説明する概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に用いられる粉面検出手段の出力値の変動幅と現像剤の粉面高さとの関係を示す線図である。
【図８】本発明の一実施形態に用いられる搬送スクリュを示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態における基準値を０とした場合の現像剤搬送制御を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態における現像剤の粉面高さと現像部への現像剤搬送量との関係を示す線図である。
【図１１】本発明の一実施形態における基準値をΔＶ２とした場合の現像剤搬送制御を説明するフローチャートである。
【図１２】空気による現像剤搬送時に現像剤の搬送量が脈動することを説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図において画像形成装置１はいわゆるタンデム型の画像形成装置であり、中間転写ベルト２の下方に沿ってイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは同様の構成であり、像担持体である感光体ドラム４、帯電部５、現像装置を構成する現像部６、１次転写部材７、クリーニング装置８等を有している。
【００２１】
この画像形成装置１では、作像動作が開始されると各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの感光体ドラム４が帯電部５によって一様に帯電され、次に図示しない書き込みユニットによって形成する画像に対応した静電潜像が感光体ドラム４の表面に形成され、現像部６より静電潜像にトナーが供給されて各色のトナー像が各感光体ドラム４上に形成される。各感光体ドラム４上に形成された各色トナー像は各１次転写部材７によって中間転写ベルト２上に重畳転写され、これにより中間転写ベルト２上に４色のフルカラートナー像が形成される。このフルカラートナー像は給紙カセット９から給紙ローラ及びレジストローラ対等により供給される転写紙に２次転写部１０において一括転写され、トナー像が転写された転写紙は定着部１１を通過することにより熱及び圧力によってトナー像を定着された後、排紙部１２に排出される。トナー像転写後の各感光体ドラム４はクリーニング装置８によって表面の残留トナーを除去され、トナー転写後の中間転写ベルト２はベルトクリーニング装置１３によって残留トナーを除去される。
【００２２】
この画像形成装置１には現像装置に特徴があり、通常の現像装置では現像に用いられる現像剤は現像ユニット内部においてトナーとキャリアとを撹拌混合されるが、本発明の現像装置では各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ内に設けられた現像部６とは離れた場所にそれぞれ現像剤撹拌部１４が配設されている。現像剤撹拌部１４は現像剤と補給トナーとの混合撹拌を確実に行い、トナーの分散及び帯電を安定して行う。この現像剤撹拌部１４の働きによりトナー濃度や帯電量が安定化され、良好な画像形成を安定して行うことができる。各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの各現像部６において、現像動作後の現像剤はそれぞれ現像剤排出流路１５を通って現像部６から現像剤撹拌部１４へと送られる。現像剤撹拌部１４では新しいトナーの補給も行われ、現像剤撹拌部１４において十分に撹拌された現像剤は図示しないロータリフィーダによって定量ずつ排出される。排出された現像剤は現像剤搬送手段であるエアポンプ１６より送られるエアの圧力によって搬送され、現像剤搬送経路１７を通って現像部６に戻される。現像剤撹拌部１４への新しいトナーの補給は、トナーホッパ（またはトナーカートリッジ）１８から少量ずつトナーを供給することにより行われる。図１において、符号１９はエアポンプ１６のエア吸引口を、符号２０は外部空気吸引路を、符号２１は除湿装置を、符号２２は空気取入口をそれぞれ示す。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態に用いられる現像装置２３を示している。この現像装置２３は、上述したように感光体ドラム４の近傍に対向配置された現像部６と、現像部６とは別の位置に配置された現像剤撹拌部１４とを備え、現像剤撹拌部１４から現像部６への現像剤の搬送が現像剤搬送経路１７及び現像剤投入口２４を介して行われる構成であり、現像剤としてトナーとキャリアとを混合した２成分現像剤が用いられる。
【００２４】
現像剤撹拌部１４から空気搬送された現像剤は現像剤投入口２４から現像部６へと供給されて現像に供され、現像部６と現像剤撹拌部１４とを接続する現像剤排出流路１５中を自重により落下して現像剤撹拌部１４内に戻されることにより、現像部６と現像剤撹拌部１４との間を循環するように構成されている。現像剤排出流路１５はシリコン等の柔軟な材料によりチューブ状に形成されている。
【００２５】
現像部６は、図３に示すように現像剤担持体である現像ローラ２７及び２本の搬送スクリュ２８，２９をケーシング３０内に有している。現像ローラ２７は内部に磁石を有しており、現像剤を吸着搬送して感光体ドラム４の表面に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる周知の構成である。現像剤供給部材である搬送スクリュ２８は現像剤を図３において手前から奥に向かって搬送するように回転駆動され、搬送スクリュ２９は現像剤を図３において奥から手前に向かって搬送するように回転駆動される。ケーシング３０の内部は仕切板３１によって２分割されており、分割された空間内に各搬送スクリュ２８，２９がそれぞれ配設されている。現像ローラ２７及び２本の搬送スクリュ２８，２９は、ケーシング３０の外部に設けられた図示しないモータにより図示しない駆動伝達機構を介してそれぞれ回転駆動される。
【００２６】
仕切板３１は図４に示すように図３において奥側の端部に開口２５を有しており、搬送スクリュ２８から搬送スクリュ２９に向かって現像剤が移動可能に構成されていて、図３において手前側の端部には現像剤の供給口２６が設けられている。現像ローラ２７の外周面近傍に位置するケーシング３０には、現像ローラ２７に付着する現像剤を一定量に規制するためのドクターブレード３２が配置されている。
【００２７】
図２、図５に示すように、現像剤撹拌部１４には下部に向かうほど径が細くなる形状を呈し内部に現像剤が貯容されるケーシング３５が設けられており、ケーシング３５の上部には現像剤補給口３３が、下部には排出口３４が設けられている。ケーシング３５の内部には、下方から上方へと現像剤を搬送するスクリュ３６と、２本の撹拌部材３７がそれぞれ回転自在に設けられている。スクリュ３６はケーシング３５の中心位置に配置され、各撹拌部材３７はスクリュ３６の外側にそれぞれ対称に配置されており、スクリュ３６と各撹拌部材３７とが互いに逆方向に回転することによりケーシング３５内の現像剤が混合される。
【００２８】
スクリュ３６と撹拌部材３７は現像剤搬送手段としてのモータ３８によって回転駆動される。スクリュ３６はモータ３８に直結されており、各撹拌部材３７はギヤ３９ａ〜３９ｄによって構成される減速ギヤ列を介して減速回転される。現像剤補給口３３から排出口３４までの現像剤の搬送は重力によるものであり、現像剤撹拌部１４には常に現像剤が存在して未混合の現像剤がそのまま排出されることがないように構成されている。スクリュ３６の回転によって下方から上方へと持ち上げられた現像剤はスクリュ３６の外側を回転する各撹拌部材３７の回転に伴って下方へと移動し、再びスクリュ３６の周囲に寄せ集められる。このようにケーシング３５内では絶えず現像剤が対流しており、この対流によってケーシング３５内の現像剤全体が均一に混合されるように構成されている。
【００２９】
また、本実施形態に使用される現像剤は２成分現像剤であり、トナーの帯電はキャリアとの摩擦によって付与されるため、帯電量を素早く得るためにはトナーとキャリアとの接触効率を向上させることが重要であるが、本願発明者等の検討によりケーシング３５内で現像剤が対流することにより接触効率が上昇し、かつ現像剤へのダメージも少ないことが判明した。ケーシング３５にはトナーの消費に伴いトナーホッパ１８より新しいトナーが補給され、新しいトナーの補給はモータ４０が駆動することによりトナー供給路４１の内部に配設された図示しない小型の搬送スクリュが回転することで、トナーホッパ１８内の新しいトナーがケーシング３５内に搬送されることにより行われる。この図示しない小型の搬送スクリュは、回転によってトナーホッパ１８内の新しいトナーを一定量搬送可能となるように構成されており、トナーの補給量は搬送スクリュ２９の近傍に取り付けられた図示しないトナー濃度センサの検知結果に応じて図示しない制御手段により決定される。
【００３０】
現像剤撹拌部１４の下方には、図５に示すように現像剤搬送手段としてのロータリフィーダ４２が配設されている。ロータリフィーダ４２はケーシング３５と連通するように配置されており、ケーシング３５内から一定量の現像剤を排出する機能を備えている。ロータリフィーダ４２は、ケーシング４３及びこの内部に回転自在に設けられた羽根車４４を有しており、羽根車４４が図２に示すモータ４５によって回転されることにより一定量ずつの現像剤を下方へと排出する。
【００３１】
羽根車４４の下方には合流部４６が設けられている。合流部４６には、エアポンプ１６の供給口と接続された空気通路４７、現像剤投入口２４に接続された現像剤搬送経路１７の一端となる入口部４８がそれぞれ接続されており、羽根車４４によって排出された一定量の現像剤をエアポンプ１６から供給された空気に乗せて現像剤投入部２４へと空気搬送するように構成されている。すなわち、ロータリフィーダ４２より一定量排出された現像剤は、エアポンプ１６より供給される空気圧により現像剤搬送経路１７の内部を空気によって搬送され、現像部６の現像剤投入口２４から現像部６に戻される。現像剤搬送経路１７は、シリコン等の柔軟な材料によりチューブ状に形成されている。
【００３２】
ここで、本発明の特徴部について説明する。図３に示すように搬送スクリュ２８の下方近傍には、搬送スクリュ２８によって搬送される現像剤の粉面の高さが所定の高さ以上であるか否かを検出する粉面検出手段としてのセンサ４９が配設されている。センサ４９は搬送スクリュ２８の現像剤搬送方向下流側における現像剤の粉面を検出し、センサ４９は図４に符号Ｐで示す領域（搬送スクリュ２８の現像ローラ２７との）対向領域における現像剤搬送方向下流側端部から搬送スクリュ２９へと余剰の現像剤が落下する開口２５との間の領域）に配設されている。センサ４９は搬送スクリュ２８の回転軸よりも下側に配設され、図４において符号５０で示す領域内の現像剤の粉面を検出する。センサ４９としてはトナー濃度検知用の透磁率センサが用いられ、センサ４９よりも上側に存在する現像剤中のキャリアの割合に応じた信号を出力する。
【００３３】
図６を用い、現像剤の粉面とセンサ４９の出力との関係を説明する。図６（ａ），（ｃ）はセンサ４９上の現像剤の粉面と搬送スクリュ２８の羽根の高さとの関係をそれぞれ示しており、図６（ｂ），（ｄ）はセンサ４９の出力の変化をそれぞれ示している。図６（ａ）は粉面が搬送スクリュ２８の羽根よりも低い位置にある場合を示しており、搬送スクリュ２８が回転しても粉面が羽根に接触することがないため、センサ４９の出力は図６（ｂ）に示すように一定となる。図６（ｃ）は粉面が搬送スクリュ２８の羽根よりも上にある場合を示しており、現像剤は搬送スクリュ２８の羽根の傾斜により搬送されるため粉面の高さはスクリュ周期に基づいて変動する。搬送スクリュ２８の回転により羽根がセンサ４９上を通過する直前にセンサ４９上の現像剤の粉面高さが最も高くなり、羽根の通過後に最も低くなる。従ってセンサ４９の出力は図６（ｄ）に示すようにスクリュ周期に基づいて変動する。センサ４９として本実施形態で示すように透磁率センサを用いた場合に出力値はトナー濃度に応じて変化するが、スクリュ周期に基づく変動幅はトナー濃度にはほとんど依存しないことがわかる。
【００３４】
図７は、現像剤の粉面の高さとセンサ４９の出力値の変動幅との関係を示している。図７に示すように、粉面の高さが搬送スクリュ２８の羽根に接触しない程度に低い場合には出力値はほとんど変動せず変動幅は０であるが、粉面の高さが搬送スクリュ２８の羽根と等しくなる高さｈ以上となるとセンサ４９の出力値がスクリュ回転周期に応じて変動し始め、その変動幅は粉面の高さがスクリュ径の半分を超えるまでは粉面の高さ上昇に伴い大きくなる。これによりセンサ４９の出力値の変動幅から、現像剤の粉面が搬送スクリュ２８のスクリュ羽根の高さ以上か以下かを判断することができる。センサ４９として透磁率センサを用いた場合であっても出力値の変動幅がトナー濃度に依存しないため、トナー濃度にかかわらず現像剤の粉面の高さが基準値以上であるか否かを判断することができ、この検知方法であれば、現像部６への現像剤供給量が脈動によって変動している場合であっても搬送量の下限値によって搬送される現像剤が現像部６内において所定の高さ以上保たれているか否かを検知することができる。
【００３５】
上述の構成により、現像剤の粉面の高さが所定の高さ以上であるか否かをセンサ４９によって検知し、その高さを下回らないように現像剤搬送手段であるエアポンプ１６、モータ３８、ロータリフィーダ４２等の動作を制御して現像剤搬送量を制御することにより、搬送スクリュ２８の現像剤搬送方向下流側における現像剤の粉面の低下が発生することを防止でき、現像ローラ２７の全域にわたって安定した現像剤汲み上げ量を得ることができ、良好な画像形成動作を継続的に行うことができる。
【００３６】
次に、センサ４９が検知する現像剤の粉面高さの設定方法について説明する。搬送スクリュ２８上の現像剤の粉面高さと現像ローラ２７への現像剤供給量（汲み上げ量）との関係を予め調べ、汲み上げ量が一定となり現像ローラ２７上で現像剤の枯渇が発生しない粉面高さの下限値を調べておく。次に、搬送スクリュ２８の羽根と仕切板３１との間隔がこの高さとなるようにセンサ４９の上方に位置する羽根形状を設計する。通常の現像装置では、搬送スクリュ２８の羽根と仕切板３１との間隔は現像剤搬送量を確保するため０．５〜２．０ｍｍ程度に設定されているが、十分な現像剤汲み上げ量を得るために必要な粉面の高さはスクリュ径の１／３程度と高くなっている。しかし、搬送スクリュ２８の全域において仕切板３１との間隔をスクリュ径の１／３まで広げると、搬送スクリュ２８の搬送効率が低下してしまい好ましくない。
【００３７】
そこで、センサ４９の上方に位置する搬送スクリュ２８の羽根と仕切板３１との間隔のみをスクリュ径の１／３まで広げ、その現像剤搬送方向上流側の部位では羽根と仕切板３１との間隔を０．５〜２．０ｍｍとした。図８は、搬送スクリュ２８のセンサ４９付近の拡大図である。図８（ａ）ではセンサ４９の上方に位置する搬送スクリュ２８の羽根の外径が現像剤搬送方向上流側の部位に比して小さく形成されており、図８（ｂ）ではセンサ４９の上方に位置する搬送スクリュ２８の軸径が現像剤搬送方向上流側の部位に比して小さく形成されている。このように、センサ４９の上方に位置する搬送スクリュ２８の羽根と仕切板３１との間隔を広げ、センサ４９の上方に位置する搬送スクリュ２８の羽根と仕切板３１との間隔を現像剤の汲み上げ量が一定となる下限の粉面の高さ以上となるように設定することにより、センサ４９と対応する位置において現像剤の粉面が搬送スクリュ２８の羽根に必ず接触し、現像ローラ２７の現像剤搬送方向下流側において現像剤汲み上げ量の不足による現像剤の枯渇が発生することを防止でき、現像ローラ２７の現像剤搬送方向下流側において安定した現像剤汲み上げ量を得ることができる。
【００３８】
次に、センサ４９の出力値の変動幅に基づいて現像部６への現像剤搬送量を制御する方法を説明する。センサ出力値の変動幅の検知は搬送スクリュ２８の回転周期に基づいて行われ、現像剤の粉面が搬送スクリュ２８の羽根の高さ以上であればセンサ４９の出力は搬送スクリュ２８の回転周期に基づいて変動する。従って、搬送スクリュ２８の回転周期でセンサ４９の出力値をモニタし、その最大値と最小値とに基づいて変動幅を計算すると最小の時間で粉面の検出を行うことができるので、粉面の低下が検出された後に素早く現像剤供給量を増加させることができる。
【００３９】
変動幅の検知から制御に至るまでの流れを図９に示すフローチャートに基づいて説明する。現像装置２３の駆動が開始され現像剤の循環が安定すると（ＳＴ０１）、センサ４９の出力をモニタして出力値の変動幅を算出する（ＳＴ０２）。変動幅の算出は、搬送スクリュ２８の回転周期で１０回測定してこれを平均する（ＳＴ０３）。変動幅が０より大きい場合には正常に現像剤の循環が行われていると判断され、現像剤搬送量を変更することなく作像が開始される（ＳＴ０４）。一方、変動幅が０である場合には現像剤搬送量が不足していると判断され、現像剤搬送量を増加させる（ＳＴ０５）。これは、エアポンプ１６からのエア供給量またはロータリフィーダ４２の回転数を増加させることにより達成される。
【００４０】
現像部６への現像剤搬送量と粉面の高さとは、図１０に示すように比例関係にあるため、現像剤搬送量を増加させれば搬送スクリュ２８近傍における現像剤の粉面の高さを上昇させることができる。現像剤搬送量を増加させた後は、現像剤の循環が安定するまで１０秒程度循環させる。その後、センサ４９の出力値の変動幅を再度算出し（ＳＴ０６）、変動幅の値を確認する（ＳＴ０７）。変動幅が０であれば、作像動作を中断させた（ＳＴ０８）後に再び現像剤搬送量を増加させ（ＳＴ０９）、変動幅が正の値となるまで繰り返しこれを行い、変動幅が正となったことを確認後に作像動作を開始する。作像中も現像装置２３の駆動中には常にセンサ４９の変動幅を算出し、変動幅が０になった場合には作像を中断して現像剤搬送量を増加させる制御を行い、変動幅が正となり搬送量が十分得られていることが確認された後に作像動作を再開する。
【００４１】
上述の構成において、変動幅の基準値を０よりも上に設定すると、作像中に現像剤搬送量が低下して作像動作が中断してしまう不具合の発生を防止することができる。基準値としては、粉面の高さを汲み上げ量に影響が出る下限値よりも上に維持するように設定すればよい。ここで、粉面の高さｈ２（ｈ２＞下限値）におけるセンサ４９の出力値の変動幅ΔＶ２を現像剤搬送量制御に使用する変動幅の基準値とした場合の制御を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４２】
現像装置２３の駆動が開始され現像剤の循環が安定すると（ＳＴ１１）、センサ４９の出力をモニタして出力値の変動幅を算出する（ＳＴ１２）。変動幅の算出は、搬送スクリュ２８の回転周期で１０回測定してこれを平均する（ＳＴ１３）。変動幅がΔＶ２以上である場合には正常に現像剤の循環が行われていると判断され、現像剤搬送量を変更することなく作像が開始される（ＳＴ１４）。一方、変動幅がΔＶ２未満である場合には現像剤搬送量が減少傾向であると判断され、現像剤搬送量を増加させる（ＳＴ１５）。
【００４３】
現像剤搬送量を増加させた後は、現像剤の循環が安定するまで１０秒程度循環させた後、センサ４９の出力値の変動幅を再度算出し（ＳＴ１６）、変動幅の値を確認する（ＳＴ１７）。変動幅がΔＶ２未満であれば変動幅が０よりも大きいか否かを判断し（ＳＴ１８）、変動幅が正であれば現像剤搬送量を増加させる（ＳＴ１９）。変動幅が０であれば作像動作を中断させた（ＳＴ２０）後に再び現像剤搬送量を増加させ（ＳＴ２１）、変動幅が正の値となるまで繰り返しこれを行い、変動幅が正となったことを確認後に作像動作を開始する。作像中も現像装置２３の駆動中には常にセンサ４９の変動幅を算出し、変動幅が０になった場合には作像を中断して現像剤搬送量を増加させる制御を行い、変動幅が正となり搬送量が十分得られていることが確認された後に作像動作を再開する。
【００４４】
上述の構成では、変動幅がΔＶ２のときの粉面の高さｈ２は下限値よりも高いため、粉面の高さがｈ２を下回っても直ちに現像ローラ２７上での現像剤汲み上げ量が不足することはない。粉面の高さが減少傾向であることを検知して粉面の高さが下限値まで減少する前に現像剤搬送量を増加させる制御を行うことにより、搬送量制御のために作像動作を中止する必要はない。ただし、変動幅が０となった場合には作像を中止して現像剤搬送量を増加させる必要がある。
【００４５】
上述したように、現像剤の粉面の高さが所定の高さ以上であるか否かを検知し、この検知結果に基づいて現像部６への現像剤搬送量を制御することにより、現像剤搬送量に変動があっても搬送スクリュ２８の現像剤搬送方向下流側における現像剤の粉面高さを下限値以上に保つことができ、現像剤搬送量の変動による画像濃度ムラの発生を効果的に防止することができる。
【００４６】
上記実施形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、複写機、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  画像形成装置
４  像担持体（感光体ドラム）
６  現像部
１４  現像剤撹拌部
１５  現像剤排出流路
１６  現像剤搬送手段（エアポンプ）
１７  現像剤搬送経路
２３  現像装置
２７  現像剤担持体（現像ローラ）
２８  現像剤供給部材（搬送スクリュ）
４２  現像剤搬送手段（ロータリフィーダ）
４９  粉面検出手段（センサ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００９−４７９８９号公報
【特許文献２】特開平８−３６２９４号公報
【特許文献３】特開２００９−１９８９６７号公報
【図１】
0005672988.tif 000002
【図２】
0005672988.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005672988.tif 000006
【図６】
0005672988.tif 000007
【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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