(57)【要約】【課題】補給されたトナーと現像剤をすばやく均一のトナー濃度に調整できる現像装置を提供する。【解決手段】感光体ドラムを現像する現像器と、現像剤であるトナーとキャリアを攪拌するアジテータ５４を備えた攪拌装置４５とが別体に設けられ、現像器と攪拌装置４５を現像剤が循環する現像装置において、トナーの補給口４１が現像器より下流でかつ攪拌装置より上流に設ける。【選択図】図４
2008003560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を現像する現像部と、現像剤であるトナーとキャリアを攪拌する攪拌部材を備えた現像剤攪拌部とが別体に設けられ、前記現像部と前記現像剤攪拌部を前記現像剤が循環する現像装置において、
前記現像部を現像材搬送の流れの起点とした場合に、前記トナーの補給開口部が前記現像部より下流でかつ前記現像剤攪拌部より上流に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像部と前記補給開口部との間に、現像後の前記現像剤のトナー濃度を検知する検知手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記検知手段からの信号により、トナー補給量を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記検知手段は前記補給開口部の直前に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記補給開口部は前記現像剤が前記現像剤攪拌部へ移送される直前の位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記像担持体への書き込みドット数の計測値に基づいて、トナー補給量を制御することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
該現像剤攪拌部の現像剤濃度を検知する攪拌部濃度検知手段が前記現像剤攪拌部に設けられ、この攪拌部濃度検知手段からの信号によりトナーの補給量を制御することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記補給開口部から前記現像剤の流れと同じ向きに前記トナーを補給することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の現像装置を備えてい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、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤によって像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤で感光体のような像担持体の表面の静電潜像の可視化、すなわち現像を行う現像装置が用いられている。このような現像装置においては、現像剤のキャリアとトナーの混合比を一定に保ち、かつトナーの帯電量を適切に維持することは非常に重要である。特にトナーを大量に消費するベタ画像を連続して出力した場合、大量に補給されたトナーが現像剤と混合されないまま現像スリーブに汲み上がり、トナー飛散や地汚れ（感光体の非画像部に対する現像剤付着）といった品質課題が出ることが問題視されている。
【０００３】
これを抑制するため、さまざまな工夫がなされてきた。例えば、特許文献１には、トナーを補給する前に予め少量の現像剤と予備攪拌しておくことによって、ある程度帯電させた状態にしたうえで攪拌部に送ることが提案されている。
【０００４】
しかし、トナーの帯電量は時間とともに低下していくため、２回に分けて攪拌するのは効率が悪く、攪拌部分が２つも必要となり装置の大型化を招く。そこで、シンプルな構成で現像スリーブに送られる現像剤のトナー濃度と帯電量を常に適切な範囲に制御する方法として、例えば、特許文献２に記載された発明が知られている。この発明は、トナーとキャリアを混合した現像剤を像担持体に付与する現像手段と、現像剤を適正化するための現像剤適正化ユニットとを有する現像装置であって、前記現像剤適正化ユニットを現像手段と異なる箇所に別体で配置し、少なくともトナー補給手段及びトナーとキャリアの撹拌部材を内蔵する現像剤適正化手段と、現像手段及び上像剤適正化手段に現像剤を移送する現像剤移送・循環手段とを設けたものである。
【特許文献１】特開平１０−１７７２０３号公報
【特許文献２】特許第３３４９２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２の現像装置では、現像剤攪拌部にトナーが補給され、トナー濃度の低下した現像剤と混合する方式をとっているが、トナーは比重が軽いため、空中を舞い、あるいは、現像剤の上側に溜まったりして、現像剤のトナー濃度を均一にするのに攪拌時間が長くかかると場合がある。また、攪拌部に対して補給すると、攪拌によってすでに理想のトナー濃度になった現像剤と補給トナーが混合される可能性があり、攪拌の効率について再考する余地がある。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、解決すべき課題は、補給されたトナーと現像剤をすばやく均一のトナー濃度に調整できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、第１の手段は、像担持体を現像する現像部と、現像剤であるトナーとキャリアを攪拌する攪拌部材を備えた現像剤攪拌部とが別体に設けられ、前記現像部と前記現像剤攪拌部を前記現像剤が循環する現像装置において、前記現像部を現像材搬送の流れの起点とした場合に、前記トナーの補給開口部が前記現像部より下流でかつ前記現像剤攪拌部により上流に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
第２の手段は、第１の手段において、前記現像手段と前記補給開口部との間に、現像後の前記現像剤のトナー濃度を検知する検知手段を設けたことを特徴とする。  
第３の手段は、第２の手段において、前記検知手段からの信号により、トナー補給量を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第４の手段は、第２または第３の手段において、前記検知手段が前記補給開口部の直前に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記補給開口が、前記現像剤が前記現像剤攪拌部へ移送される直前の位置に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
第６の手段は、第３ないし第５のいずれかの手段において、前記制御手段が、前記像担持体への書き込みドット数の計測値に基づいてトナー補給量を制御することを特徴とする。
【００１２】
第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記現像剤攪拌部に、この現像剤攪拌部の現像剤濃度を検知する攪拌部濃度検知手段を設け、この攪拌部濃度検知手段からの信号によりトナーの補給量を制御することを特徴とする。
【００１３】
第８の手段は、第１ないし第７のいずれかの手段における前記補給開口部から前記現像剤の流れと同じ向きに前記トナーを補給することを特徴とする。
【００１４】
第９の手段は、第１ないし第８のいずれかの手段の現像装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００１５】
なお、後述の実施の形態では、像担持体は感光体ドラム１に、現像部は現像器１０に、攪拌部材はアジテータ５４に、現像剤攪拌部は攪拌装置４５に、補給開口部はトナー補給口４１に、検知手段は第１のトナー濃度センサ４０に、制御手段はＣＰＵ２３４に、攪拌部濃度検知手段は第２のトナー濃度センサ５３にそれぞれ対応している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トナー濃度の低下した現像剤に対して直接トナーを補給するので、現像剤攪拌部ではその現像剤とトナーを混合攪拌するだけで良く、その結果、短時間の混合攪拌でトナー濃度は均一になり、現像部に安定したトナー濃度の現像剤を送ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。  
図１は本発明の実施形態に係る現像装置の斜視図、図２は図１の現像器の部分の縦断側面図、図３は図１の現像器の部分の縦断面図、図４は図１の攪拌装置の部分の縦断面図、図５は図３のトナー補給口と現像剤循環部材の接続部分を示す図である。
【００１８】
図１において、本実施形態に係る現像装置は、静電潜像をトナーで現像して、トナー像を形成するためのユニットである現像器１０と、トナーとキャリアを攪拌する攪拌装置４５と、トナーを収容する金属、合成樹脂で作られたトナー補給容器２３０とから主として構成されている。現像器１０と対向して設けられる像担持体である感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一般的な電子写真プロセスと同様に、転写紙上に転写され、定着装置によって転写紙上に定着固定されて画像が出力されることになる。
【００１９】
この現像器１０はいわゆる２成分現像器であり、その内部にはトナーとキャリアを混合した現像剤が貯蔵されている。現像方式としては、乾式２成分現像方式を用いる。この実施形態の乾式２成分現像方式では、磁気ブラシ現像を用いているが、カスケード現像を用いても良い。
【００２０】
現像器１０には、図２に示すように、感光体ドラム１と対向するように位置し、現像剤を磁力によってローラ表面に保持しながら潜像を現像してトナー像を作る磁石とスリーブとから構成された周知の現像スリーブ１１と、現像剤をこの現像スリーブ１１に供給するためのスクリュ状の供給部材７と、現像スリーブ１１からの現像剤を回収するスクリュ状の回収部材６と、供給部材７と攪拌装置４５間を接続する金属、合成樹脂、ゴムなどで作られたパイプ状の現像剤供給部材２０１と、回収部材６と攪拌装置４５間を接続する同じく金属、合成樹脂、ゴムなどで作られたパイプ状の現像剤循環部材２００と、現像剤を最適な層厚にして感光体ドラム１に供給する現像剤規制部材であるドクター１２とを備えている。図４に示すように、現像剤供給部材２０１と現像剤循環部材２００の各内部には、それぞれ現像剤を移送するための軸のないオーガ２０１ａ、２００ａが配置されている。オーガ２０１ａは、図１に示すように、駆動源であるモータ２１２の駆動軸２１３にその一端が接続され、回転駆動される。オーガ２００ａも図示していないが、同様な構成により回転駆動される。
【００２１】
従って、現像剤供給部材２０１により現像器１０に移送された現像剤は、供給部材７の上流から補給され、供給部材７により現像スリーブ１１と並行にさらに移送されて、現像スリーブ１１に供給される。そして、この現像剤は、ドクター１２により、最適な現像剤層厚になされて現像に供される。現像後の現像剤は回収部材６によって搬送され、現像スリーブ１１に再び汲み上がることなく、回収部材６の最下流に取り付けられた現像剤循環部材２００によって攪拌装置４５へと導かれる。
【００２２】
攪拌装置４５は、現像器１０とは別位置に配置され、現像剤のトナー濃度と帯電量を適正化する機能を有する。この攪拌装置４５は、図４に示すように、上部に現像剤供給口となる現像剤循環部材２００の一端が接続され、現像剤供給部材２０１に現像剤を流出させるための現像剤排出口となる排出口５２が下部に設けられた現像剤収納容器５１を備えている。現像剤収納容器５１の内部には、現像剤を攪拌するアジテータ５４が略垂直に配置され、外部のモータ５８によって回転する。このモータ５８にはモータの回転数を制御（調整）するための制御回路（図示しない）が設けられている。アジテータ５４には複数の攪拌羽根５５が図示するように取り付けられ、攪拌羽根５５の回転により現像剤を攪拌する。攪拌動作は現像剤の移送とは独立に制御可能であり、トナーが大量に補給されたときは攪拌回数を多く、トナー補給が行われない場合は、まったく攪拌しないという制御が可能である。なお、前記制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＣＰＵはＲＡＭをワークエリアとして使用しＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、プログラムで設定された本実施形態における動作を実行する。
【００２３】
現像剤循環部材２００により攪拌装置４５の現像剤収納容器５１内に導かれた現像剤は、撹拌羽根５５による混合攪拌によって、現像剤帯電量及び現像剤濃度の適正化が行われる。そして、適正化された現像剤は、現像剤供給部材２０１に送られる。
【００２４】
トナー補給容器２３０と現像剤収納容器５１は、トナー補給部材２３０と現像剤循環部材２００によって接続されている。すなわち、トナー補給容器２３０の下部にトナー補充部材２３３の一端が接続され、トナー補充部材２３３の他端側は現像剤循環部材２００の現像剤収納容器５１近傍の端部に形成されたトナー補給口４１に接続されている。トナー補給部材２３３の内部には、トナー補給用モータによって回転するコイルスクリュ２３２が設けられており、コイルスクリュ２３２の回転によってトナー補給口までトナーを搬送する。トナー補給口４１まで搬送されたトナーは現像剤循環部材２００内にトナー補給口４１から移動し、現像剤循環部材２００内に設けられたオーガ２００ａの回転によって、現像剤収納容器５１まで搬送される。
【００２５】
本現像装置における現像剤の循環は以下のようにして行われる。
【００２６】
現像を終えた現像剤は、現像器１０内の回収部材６から現像剤循環部材２００によって搬送され、攪拌装置４５に導かれる。トナー補給位置は、図１に示すように、現像剤が攪拌装置４５に投入されるよりも上流側かつ現像器１０よりも下流側である。従って、現像を終えトナー濃度の低下した現像剤が現像器１０から攪拌装置４５へ移送される間にトナーは補給される。
【００２７】
なお、攪拌装置４５にトナー補給する形をとると、補給されたトナーの塊が攪拌装置４５内で舞い上がり、あるいは、すでに適正なトナー濃度になっている現像剤と混合される虞があり、攪拌に時間がかかってしまい攪拌効率が低下する。しかしながら、本実施形態のように構成すると、トナー濃度の低下した現像剤に対して直接トナーが補給されることになり、攪拌回数が少なくて済む。これは、攪拌装置４５に現像剤とトナーを個別に補給する場合と比較して、混合したい現像剤とトナーが近くに存在しており、その現像剤とトナーのみを混合すれば良いためである。このように現像剤を攪拌する回数が減ることから、結果的に現像剤に与えるストレスが少なくなり、効率良くトナー濃度を均一にすることができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では図４に示すように、トナー補給口４１より現像剤搬送方向上流側の現像剤循環部材２００内に第１のトナー濃度センサ４０を設けている。トナー補給は、この第１のトナー濃度センサ４０で検知した現像剤のトナー濃度に応じて行われる。これにより攪拌後の現像剤のトナー濃度の均一化を図っている。
【００２９】
この場合、現像を終えた現像剤は、まず第１のトナー濃度センサ４０によって濃度の検出が行われ、その結果に基づいてトナー補給量が決定される。ここで決定された補給量に相当するトナーは第１のトナー濃度センサ４０を通過した現像剤がトナー補給口４１のあるエリアを通過するときに補給される。現像剤のトナー濃度検知後、必要な量だけトナーを補給する効果を高めるためには、トナー補給口４１と第１のトナー濃度センサ４０は近くにあるほうが望ましい。しかし、近すぎると検知エリア内に補給トナーが入る虞がある。そこで、トナー補給口４１からトナーを補給し、補給されたトナーが広がる範囲を測定しておき、その範囲（図５では点線領域）の現像剤搬送方向のすぐ上流に第１のトナー濃度センサ４０を設置した。これによりトナー補給口４１からの精度の良いトナー補給が可能になる。
【００３０】
トナー補給口４１の位置は現像剤循環部材２００が長い場合、注意が必要である。現像剤循環部材２００の上流側にトナー補給口４１を設置すると、トナーの塊と現像剤では流動性が違うため、途中でトナーが滞留し、あるいは混合するトナーと現像剤が離れるといった不都合が起きる可能性がある。従って、図５のようにトナー補給口の位置は現像剤循環路のできるだけ下流に設け、トナーを補給後すぐに攪拌装置４５で現像剤と混合できるようにすることが望ましい。
【００３１】
トナー補給容器２３０からのトナー補給は以下のようにして行われる。  
第１のトナー濃度センサ４０は、２成分現像剤の透磁率の変化を検知することによってトナー濃度の変化を検出するセンサが用いられる。トナー補給容器２３０には、トナーが収納されており、このトナーは、図５に示すように、第１のトナー濃度センサ４０による検知信号が、従来から公知のトナー濃度検知制御回路のＣＰＵ２３４に入力され、ＣＰＵ２３４で演算処理される。トナー補給用モータ２３１はＣＰＵ２３４の演算結果に基づいて駆動制御され、コイルスクリュ２３２を駆動する。このコイルスクリュ２３２の駆動により、補給に必要な量のトナーが現像剤循環部材２００内の点線で示す領域に供給される。なお、図４と図５ではトナー補給用モータ２３１の位置が逆になっているが、トナー補給の機能を説明するための概略構成として図示したものなので、いずれの側に設けても良いことは言うまでもない。
【００３２】
図６は第１のトナー濃度センサ４０からの出力に基づいてトナー補給を行う制御手順を示すフローチャートである。第１のトナー濃度センサ４０の検出出力（電圧）はトナー濃度に反比例した一定の２次曲線で示される相関関係にあり、この相関関係に基づくトナー補給時間（トナー補給用モータ２３１の回転時間）を示すトナー補給テーブルがＣＰＵ２３４のメモリに格納されている。そこで、この制御手順では、現像動作が開始されると、第１のトナー濃度センサ４０の検出出力が検出回路を介してＣＰＵ２３４へ入力される（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ２３４は第１のトナー濃度センサ４０の出力を設定値と随時比較し（ステップＳ１０２）、検知したトナー濃度が設定値よりも低い場合は（ステップＳ１０２−ｙ）、トナー補給テーブルを参照してトナー補給時間を演算する（ステップＳ１０３）。そして、演算されたトナー補給時間分、トナー補給用モータ２３１を駆動し（ステップＳ１０４）、コイルスクリュ２３２によりトナー補給を行う。なお、ＣＰＵ２３４は上述したモータ５８の制御回路を構成するＣＰＵと共用するようにしても良い。また、ステップＳ１０２で入力値が設定値より高ければ、この処理から抜け、次のセンサ入力を待つことになる。
【００３３】
図７はトナー補給の具体例を示す説明図である。図７において、トナー補給例１では第１のトナー濃度センサ４０は１ｓ（秒）間隔で現像剤の濃度をＣＰＵ２３４に送信する。１ｓ間に移送される現像剤の量は１０ｇであり、適切なトナー濃度を７ｗｔ％に設定しておくと、ある時間において検出された現像剤の濃度が６ｗｔ％であった場合、トナーは０．１ｇ補給される。０．１ｇのトナーと、６ｗｔ％−１０ｇの現像剤は攪拌装置４５にて混合すると７ｗｔ％になる。その１ｓ後には７ｗｔ％の現像剤が第１のトナー濃度センサ４０上を通過するが、この場合はトナー濃度が適切な値であるためトナー補給は行われない。
【００３４】
一方、トナー補給例２の場合は、１ｓ間隔で０．０５ｇのトナーを補給し続ける。上記の濃度検知及びトナー補給動作は１ｓ間隔で繰り返され、攪拌すれば常に７ｗｔ％になる状態でトナーと現像剤は移送され攪拌装置４５に投入される。
【００３５】
本実施形態では、トナー補給は循環している現像剤のトナー濃度を全体的に上げるために行うのではなく、１ｓ間に第１のトナー濃度センサ４０上を通過した現像剤のトナー濃度を上昇させる目的で行われる。
【００３６】
従来の現像装置におけるトナー補給制御も、現像装置内に設けられたトナー濃度センサによって補給量を制御しているが、装置内を循環している現像剤全体のトナー濃度低下を検知しトナー補給を行い、補給されたトナーは装置全体に広がり全体的に現像剤の濃度を上昇させ、ねらいのトナー濃度に調整するという思想の元で行われており、トナー濃度に多少のムラが生じる虞がある。本実施形態では、循環している現像剤に対してトナー濃度が適切になるように随時補給していくため局所的な濃度ムラも発生しにくく、トナー補給の正確さという点では本実施形態の補給制御方法の方が優れている。
【００３７】
トナー濃度センサの出力は環境や現像剤の嵩密度が変化すると、同じトナー濃度の現像剤でも出力電圧が変動する。その影響を抑えるために現像剤のトナー濃度を予測する別の手段を組み合わせることが望ましい。
【００３８】
また、感光体ドラム１への書き込みドットの数を測定して積算し、その結果から現像剤のトナー濃度を予測し、第１のトナー濃度センサ４０の出力と照らし合わせて補給量を決定すると、環境による補給量の変動を回避することができる。従って、いっそう正確なトナー補給制御が可能となる。なお、書き込みドットの数は従来と同様に、例えば上記の制御回路のＣＰＵあるいはＣＰＵ２３４などにより測定積算することができる。図８は上記制御回路のＣＰＵによって実行されるドット数積算の処理手順を示すフローチャート、図９は図８の結果に基づいて実行されるトナー補給制御の制御手順を示すフローチャートである。
【００３９】
図８のドット数積算処理の処理手順では、まず、ドット数の計測（ステップＳ２０１）及び積算（ステップＳ２０２）を実行し、トナー濃度を予測する（ステップＳ２０３）。
【００４０】
図９のドット数積算処理の処理結果を利用したトナー補給制御では、上記ＣＰＵは予測されたトナー濃度を読み込み（ステップＳ３０１）、第１のトナー濃度センサ４０からの信号が入力され（ステップＳ３０２）、前記ステップＳ３０１で読み込まれたトナー濃度予測値に基づいて第１のトナー濃度センサ４０から入力された信号に対応する測定値を補正する（ステップＳ３０３）。次いで、補正後の測定値と予め設定された適正値とを比較し、測定値が適正値より高ければ（ステップＳ３０４−ｙ）、モータ駆動量を低下させる（ステップＳ３０５）。高くなければ、さらに補正後の測定値と適正値とを比較し、測定値が適正値より低ければ（ステップＳ３０６−ｙ）モータ駆動量を増加させる（ステップＳ３０７）。低くなければ、すなわち、測定値と適正値とが同じであれば、そのままのモータ駆動量でトナー補給を行う。
【００４１】
しかし、上記のように制御していても、トナー補給容器２３０内のトナー残量が減少すると、補給量が変動することがある。補給量が正しく制御されていないとトナー濃度を適正に保つことができなくなる。そこで、本実施形態では、図４に示すように攪拌装置４５の下部に第２のトナー濃度センサ５３を設け、この第２のトナー濃度センサ５３により攪拌装置４５内の現像剤のトナー濃度を検知し、検知したトナー濃度に基づいてトナー補給制御を行うようにした。図１０は、第２のトナー濃度センサの出力に基づいて実行されるトナー補給制御の制御手順を示すフローチャートである。
【００４２】
この制御手順では、まず、第２のトナー濃度センサ５３から検知信号が入力され（ステップＳ４０１）、この入力値（測定値）と適正値とを比較する。この比較により入力値が適正値より高ければ（ステップＳ４０２−ｙ）、モータ駆動量を低下させる（ステップＳ４０３）。高くなければ、さらに入力値と適正値とを比較し、入力値が適正値より低ければ（ステップＳ４０４−ｙ）モータ駆動量を増加させる（ステップＳ４０５）。低くなければ、すなわち、入力と適正値とが同じであれば、そのままのモータ駆動量でトナー補給を行う。
【００４３】
すなわち、トナー濃度が適正値より低い場合はトナー補給量が不足していると判断し、トナー補給量を制御するトナー補給用モータ２３１に信号を送り補給量を増加させる。反対に多すぎると判断した場合はトナー補給量を減らすように制御する。このような制御を行うことで、トナー補給量にばらつきが生じる場合でも対応でき攪拌装置４５から排出されるトナー濃度の変動は抑えられる。
【００４４】
また、補給されたトナーが攪拌装置４５の隅など攪拌できないエリアに入り込んだ場合にも現像剤の濃度は適切な値より低くなる可能性がある。こういった場合でも、第２のトナー濃度センサ５３によって攪拌装置４５内のトナー濃度が設定値より低いことを検知して、トナーを追加することができる。
【００４５】
また、トナーの補給方向を現像剤の移送方向と同方向にすると、現像剤循環部材２００内はトナー補給口以降現像剤、トナー、現像剤、トナーの順番で移送されていく。混合したい現像剤とトナーを組み合わせて移送されるため、補給トナーが他の現像剤と攪拌・混合される可能性が低くなる。
【００４６】
図１１はトナー補給位置を変えた一例を示す断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す図である。すなわち、トナー補充部材２３３によるトナーの補給位置を現像剤が上から下に向かって流れる現像剤循環部材２００の経路中に設置すると、トナー補給後に重量のある現像剤を軽いトナーの上から重ねることができ、現像剤と補給トナーの混合効果も期待できる。また、トナーが上方向へ舞い上がるのを防止する効果もある。攪拌装置４５は現像手段と別の位置に配置されるが、必ずしも遠くにある必要はない。
【００４７】
図１３は本発明の他の実施形態における現像装置を示す斜視図、図１４はその現像器の断面図である。この他の実施形態では現像器１０の側面に攪拌装置４５を設けている。現像器１０と攪拌装置４５を別に構成されていることに変わりはないが、攪拌装置４５が現像手段のすぐ近くに設置されているため、現像剤循環路が短いことが特徴である。
【００４８】
攪拌装置４５と現像器１０の間は、上下部の受け渡し部１２ａ，１２ｂによって接続されており、スクリュ等の移送部材を設置しなくても、後から来る現像剤によって強制的に押し出され移送される。現像終了後の現像剤は回収部材６から下部の受け渡し部１２ａ攪拌装置４５に受け渡され、攪拌装置４５から排出される現像剤は、上部の受け渡し部１２ｂから供給部材７上に排出されるように構成し、現像剤を循環させている。すなわち上下部の受け渡し部１２ａ，１２ｂが現像剤循環路の役割を担っている。なお、この実施形態ではモータ攪拌装置４５内の攪拌部材をスクリュ４６で構成している。
【００４９】
本実施例のように現像剤循環路が短い（またはほとんどない）場合は、現像剤循環路上にトナー濃度検知部材とトナー補給口の両方を設置することは困難である。そこで、回収部材６上に第１のトナー濃度センサ４０とトナー補給口４１を設け、循環路の直前の位置においてトナー濃度検知とトナー補給を行う。現像終了後の現像剤の濃度をすべて測定できるように、第１のトナー濃度センサ４０はスリーブから現像剤がすべて移動した後、つまり回収スクリュの最下流位置に設ける。現像終了後の現像剤は回収部材６から再び現像スリーブ１１に汲み上がることはないため、攪拌装置４５の入口では、現像剤とトナーは混合するとねらいのトナー濃度になる状態で移送されてきている。従って、循環路中にトナーを補給するのと同等の効果が期待できる。
【００５０】
図１５は本発明の現像装置が適用される画像形成装置全体のシステム構成の概略を示す図である。この画像形成装置は、複写機能とこれ以外の機能、例えばプリンタ機能やファクシミリ機能等を有する複合機の場合を例にとっている。この複合機は、図示しない操作部のアプリケーション切り換えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り換えて選択することが可能である。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
【００５１】
本画像形成装置はモノクロ画像形成用のもので、本体１００と、この本体１００の上部に設置された書き込みユニット１１８と、この書き込みユニット１１８上に設置された画像読取装置１０６と、さらにその上に設置された自動原稿送り装置（以下、「ＡＤＦ」と称する）１０１とから基本的に構成されている。
【００５２】
複写モードでは、次のように動作する。ＡＤＦ１０１は、原稿台１０２に画像面が上になるように原稿束が置かれ、操作部（図示しない）上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラスからなる原稿台１０５上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０１は１枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読取装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。
【００５３】
原稿セット検知器１０９にて原稿台１０２上に次の原稿が有ることが検知された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。これら給送ローラ１０３、給送ベルト１０４及び排送ローラ１０７は搬送モータ（図示しない）によって駆動される。
【００５４】
画像読取装置１０６は光学系と光電変換装置とからなる。光学系は、コンタクトガラス１０５上の原稿を照射する２つのランプ１２８で照射しながら原稿の画像情報を副走査方向にライン走査し、その反射光を画像データとして第１ミラー１２９、第２ミラー１３０、第３ミラー１３１により所定の方向に反射させ、画像を縮小結像させるレンズユニット１３２とからなり、ＣＣＤイメージセンサ１３３の結像面に結像させる。光電変換装置はＣＣＤイメージセンサ１３３を含む図示しない画像読み取り回路からなり、ＣＣＤイメージセンサ１３３によって電気信号に変換された信号から画像形成に必要な画像データを生成する。
【００５５】
画像読取装置１０６によって出力される画像データは、図示しない画像処理手段によって変調され、書き込みユニット１１８によって感光体ドラム１１７上に書き込みまれ、静電潜像が形成される。書き込みユニット１１８は、レーザ発光装置１３４、ｆθレンズ１３５、反射ミラー１３６等で構成されている。なお、露光光源としてはレーザ光としているがこれに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等でも良い。
【００５６】
本体１００は、感光体ドラム１１７、現像器１１９、定着部１２１、排紙ユニット１２２、第１〜第３給紙装置１１０〜１１２、縦搬送ユニット１１６等から構成されている。感光体ドラム１１７は、図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は現像器１１９により現像されてトナー像となる。
【００５７】
感光体ドラム１１７の下方には搬送ベルト１２０が配設されている。この搬送ベルト１２０は、記録媒体である転写紙の搬送手段及び転写手段を兼ねており、電源（図示しない）から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら、感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙上に転写させる。転写紙上のトナー像は定着部１２１により定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。感光体ドラム１１７はトナー像転写後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングされる。ここでは、感光体ドラム１１７、帯電器、書き込みユニット１１８、現像器１１９、転写手段は画像データにより画像を転写紙上に形成する画像形成手段を構成している。感光体ドラム１１７は、メインモータにより一定速度で回転駆動される。
【００５８】
排紙ユニット１２２には、両面搬送路が設けられている。すなわち、排紙ユニット１２２の途中から搬送ローラ対１２４により送り込まれる反転ユニット１２５と、反転ユニット１２５で反転した転写紙を再度縦搬送ユニット１１６側に搬送する画像形成側搬送路１２６と、反転した転写紙を再度排紙ユニット１２２側に戻す排紙搬送路１２７とが配置されている。この両面搬送路により転写紙の両面に画像を形成し、あるいは画像が形成された面を下にして排紙トレイ１２３に排紙することができる。
【００５９】
給紙手段としての第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、第３給紙装置１１２は、選択されたときに各々第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写紙を給紙し、転写紙は縦搬送ユニット１１６によって感光体１１７に当接する位置まで搬送される。
【００６０】
なお、プリントモードでは、画像処理手段からの画像データの代りに外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて、画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。また、ファクシミリモードでは、上記画像読取装置１０６からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて画像処理手段からの画像データの代りに書き込みユニット１１８に入力されることにより、画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。
【００６１】
図１６は本発明の現像装置が適用される画像形成装置の他の実施形態としてデジタル複合機全体のシステム構成の概略を示す図である。図１６において、本システムはデジタル複合機本体４００、給紙テーブル４６０、スキャナ４７０、及び自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４８０から構成されている。デジタル複合機本体４００は給紙テーブル４６０上に装着され、スキャナ４７０はデジタル複合機本体４００上に取り付けられている。自動原稿搬送装置４８０はさらにその上に設置され、スキャナ４７０に原稿を供給する。
【００６２】
デジタル複合機本体４００には、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト４１０が第１、第２、第３の支持ローラ４１４，４１５，４１６に掛け回されており、図１６において時計回りに回転搬送可能になっている。この実施形態においては、３つ支持ローラのなかで第２の支持ローラ４１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト４１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置４１７が設けられている。
【００６３】
また、第１の支持ローラ４１４と第２の支持ローラ４１５間に張り渡された中間転写ベルト４１０上に、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の単色画像を形成するための４つの画像形成ユニット４１８Ｙ，４１８Ｃ，４１８Ｍ，４１８Ｋが横に並べて配置され、タンデム型の画像形成部４２０が構成されている。その画像形成部４２０の上には、図１６に示すように、さらに露光装置４２１が設けられている。なお、参照番号の後に付けたアルファベットは色彩を表すもので、本実施形態では、イエロー用はＹ、シアン用にＣ、マゼンタ用はＭ、ブラック用はＫが付され、色が区別されている。
【００６４】
一方、中間転写ベルト４１０を挟んで画像形成部４２０と反対の側には、２次転写装置４２２が備えられている。２次転写装置４２２は、図示例では、２つのローラ４２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト４２４を掛け渡すことにより構成されており、中間転写ベルト４１０を介して第３の支持ローラ４１６に押し当てるように配置され、中間転写ベルト４１０上の画像を転写紙に転写する。
【００６５】
２次転写装置４２２の転写紙搬送方向下流側には、転写紙上の転写画像を定着する定着装置４２５が設けられている。定着装置４２５は、無端ベルトである定着ベルト４２６に加圧ローラ４２７を押し当てるようにして構成されている。上述した２次転写装置４２２には、画像転写後の転写紙をこの定着装置４２５へと搬送する転写紙搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置４２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置しても良く、そのような場合は、この転写紙搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００６６】
このような２次転写装置４２２及び定着装置４２５の下に、画像形成部４２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置４２８が設けられている。
【００６７】
さて、このカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４８０の原稿台４３０上に原稿をセットするか、自動原稿搬送装置４８０を開いてスキャナ４７０のコンタクトガラス４３２上に原稿をセットして、自動原稿搬送装置４８０を閉じてそれで押さえる。
【００６８】
そして、スタートスイッチ(図示しない）を押すと、自動原稿搬送装置４８０に原稿をセットしたときは原稿を搬送してコンタクトガラス４３２上へと移動した後、コンタクトガラス４３２上に原稿をセットしたときはセット後、直ちにスキャナ４７０が駆動され、第１走行体４３３及び第２走行体４３４は走行を開始する。そして、第１走行体４３３で光源から光を照射するとともに原稿面からの反射光を反射して第２走行体４３４に向け、第２走行体４３４のミラーで反射して結像レンズ４３５を通して読み取りセンサ４３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００６９】
また、上記のスタートスイッチを押すと、駆動モータは駆動ローラである第１の支持ローラ４１４を回転駆動する。一方、中間転写ベルト４１０は、所定の張力で第１の支持ローラ４１４と残り２つの従動ローラである第２及び第３の支持ローラ４１５，４１６との間に張設されていることから、前記第１の支持ローラ４１４から回転駆動力を得て回転する。同時に、個々の画像形成手段４１８Ｙ，４１８Ｃ，４１８Ｍ，４１８Ｋで対応する各色の感光体ドラム４４０Ｙ，４４０Ｃ，４４０Ｍ，４４０Ｋも回転し、各感光体ドラム４４０上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像が形成される。そして、中間転写ベルト４１０の搬送とともに、それらの単色画像が１次転写装置４６２によって順次転写され、中間転写ベルト４１０上に合成カラー画像が形成される。
【００７０】
一方、上記のスタートスイッチが押されると、給紙テーブル４６０の給紙ローラ４４２の１つが選択され、回転を開始し、ペーパーバンク４４３に多段に備える給紙カセット４４４の１つから転写紙が繰り出される。繰り出された転写紙は、分離ローラ４４５で１枚ずつ分離されて給紙路４４６に入り、搬送ローラ４４７によって搬送され、複写機本体４００内の給紙路に導きかれる。転写紙はレジストローラ４４９に突き当たって停止し、スキューが補正されると共に、給紙タイミングが計られる。給紙としてはこの外に手差し給紙がある。手差し給紙は、給紙ローラ４５０を回転させて手差しトレイ４５１上の転写紙を繰り出し、分離ローラ４５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路４５３に搬入し、同じくレジストローラ４４９に突き当てて止めるようにしても良い。
【００７１】
そして、中間転写ベルト４１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４４９が回転し、中間転写ベルト４１０と２次転写装置４２２との間に転写紙を送り込む。送り込まれた転写紙は、２次転写装置４２２で転写され、転写紙上にカラー画像が記録される。
【００７２】
画像転写後の転写紙は、２次転写装置４２２によって定着装置４２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像の定着が行われた後、切り換え爪４５５で切り換えて排出ローラ４５６で排出され、排紙トレイ４５７上にスタックされる。このとき、切り換え爪４５５の切り換えにより転写紙を転写紙反転装置４２８に搬送し、そこで転写紙を反転させて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ４５６で排紙トレイ４５７上に排出するようにすることもできる。
【００７３】
一方、画像転写後の中間転写ベルト４１０は、中間転写体クリーニング装置４１７で、画像転写後に中間転写ベルト４１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。なお、レジストローラ４４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、転写紙の紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００７４】
上述した画像形成部４２０において、個々の画像形成手段４１８Ｙ，４１８Ｃ，４１８Ｍ，４１８Ｋには、それらの感光体ドラム４４０Ｙ，４４０Ｃ，４４０Ｍ，４４０Ｋと中間転写ベルト４１０を挟んで対向する位置に、それぞれ１次転写装置４６２が配設されている。なお、図１には示していないが、これら感光体ドラム４４０Ｙ，４４０Ｃ，４４０Ｍ，４４０Ｋの回りには、それぞれ従来と同様に、帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などの作像要素が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る現像装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の現像器の部分の縦断側面図である。
【図３】図１の現像器の部分の縦断面図である。
【図４】図１の攪拌装置の部分の縦断面図である。
【図５】図３のトナー補給口と現像剤循環部材の接続部分を示す図である。
【図６】第１のトナー濃度センサからの出力に基づいてトナー補給を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図７】トナー補給の具体例を説明するための図である。
【図８】ドット数積算の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図８の結果に基づいて実行されるトナー補給制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１のトナー濃度センサからの出力に基づいてトナー補給を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】トナー補給位置を変えた一例を示す断面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態における現像装置を示す斜視図である。
【図１４】図１３の現像器の断面図である。
【図１５】本発明の現像装置が適用されるモノクロの画像形成装置全体のシステム構成の概略を示す図である。
【図１６】本発明の現像装置が適用されるタンデム方式のデジタル複合機全体のシステム構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  感光体ドラム
６  回収部材
７  供給部材
１０  現像器
１１  現像スリーブ
４０  第１のトナー濃度センサ
４１  トナー補給口
４５  攪拌装置
５３  第２のトナー濃度センサ
５４  アジテータ
１００  本体
１０６  画像読取装置
１１７  感光体ドラム
１１８  書き込みユニット
１２１  定着部
２００  現像剤循環部材
２０１  現像剤供給部材
２０１ａ、２００ａ  オーガ
２３０  トナー補給容器
２３１  トナー補給用モータ  
２３３  トナー補充部材
２３４  ＣＰＵ
【図１】
2008003560.tif 000003
【図２】
2008003560.tif 000004
【図３】
2008003560.tif 000005
【図４】
2008003560.tif 000006
【図５】
2008003560.tif 000007
【図６】
2008003560.tif 000008
【図７】
2008003560.tif 000009
【図８】
2008003560.tif 000010
【図９】
2008003560.tif 000011
【図１０】
2008003560.tif 000012
【図１１】
2008003560.tif 000013
【図１２】
2008003560.tif 000014
【図１３】
2008003560.tif 000015
【図１４】
2008003560.tif 000016
【図１５】
2008003560.tif 000017
【図１６】
2008003560.tif 000018