(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる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該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材を備えた供給搬送路と、
該供給搬送路から供給された該現像剤担持体上の該現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材と、
該潜像担持体と対向する箇所を通過した後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を、該現像剤担持体の軸線方向に搬送する回収搬送部材を備えた回収搬送路と、
現像に用いられずに該供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収されて該回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、該現像剤担持体の軸線方向に該余剰現像剤と該回収現像剤とを撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材を備え、該余剰現像剤及び該回収現像剤を該供給搬送路に受け渡す撹拌搬送路と、
該回収搬送路、該供給搬送路及び該撹拌搬送路の３つの搬送路を、現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所を除いて互いに仕切る仕切り部材とを有する現像装置において、
未使用のトナー及び未使用の磁性キャリアを含む未使用現像剤を現像剤補給口から上記３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に補給する現像剤補給手段と、
上記現像装置内に存在する現像剤の全体量の一部に相当する量ずつ、上記回収搬送路中の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤排出手段とを有する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、
上記現像剤排出口を、上記回収搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤補給口を、上記回収搬送路中の上記現像剤排出口よりも現像剤搬送方向下流側又は上記撹拌搬送路中に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤補給口を、上記回収搬送路及び上記供給搬送路から上記撹拌搬送路への現像剤の受け渡しが行われる箇所に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の現像装置において、
上記現像剤排出手段は、現像装置内に存在する現像剤の量が規定量を超えたときにその越えた分の現像剤を排出するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、
上記現像剤補給手段は、上記現像剤補給口へ上記未使用現像剤を移送するための一軸偏心スクリューポンプを有し、該一軸偏心スクリューポンプに未使用現像剤を送り込むための現像剤補給路内を負圧化して該一軸偏心スクリューポンプ内の該未使用現像剤を該現像剤補給口から送り出す構成を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、
上記回収搬送路を上記現像剤担持体の下方に設けるとともに、上記３つの搬送路をほぼ同じ高さに配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記供給搬送部材の最上位置が上記現像剤担持体の回転中心軸よりも下方に位置するように、かつ、該供給搬送部材の最上位置と該回転中心軸とを通る仮想平面と該回転中心軸を通る水平面とのなす角が１０［°］以上４０［°］以下の範囲内となるように、該供給搬送部材を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、
上記回収搬送路を、上記撹拌搬送路の上方に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
潜像担持体と、
該潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像にトナーを付着させてこれを現像する現像手段とを有し、
該潜像担持体表面に形成されたトナー像を最終的に記録材上に転写して画像形成を行う画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９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１１】
請求項１０の画像形成装置において、
トナー及び磁性キャリアが予め混合された状態の未使用現像剤を内部に収容する現像剤収容器を有し、
上記現像装置の上記現像剤補給手段は、該現像剤収容器内の未使用現像剤を上記現像剤補給口から上記少なくとも１つの搬送路に補給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１の画像形成装置において、
上記現像装置内に存在する現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
該トナー濃度検知手段の検知結果に応じて、上記現像装置の上記現像剤補給手段による未使用現像剤の補給量を制御する補給量制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１０、１１又は１２の画像形成装置において、
上記潜像担持体及び上記現像装置をそれぞれ複数有し、
各潜像担持体上にそれぞれ形成された各トナー像が互いに重なり合った画像を最終的に記録材上に形成する構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１０、１１、１２又は１３の画像形成装置において、
上記潜像担持体及び上記現像装置を備え、かつ、該潜像担持体上のトナー像を記録材上に転写させるための作像部を２つ有し、
一方の作像部による上記記録材の一方の面へのトナー像の転写、及び、他方の作像部による該記録材の他方の面へのトナー像の転写を、同時又は順次に行い、
該記録材の両面に各トナー像が転写された後に該各トナー像を該記録材に定着させる定着手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１０、１１、１２、１３又は１４の画像形成装置において、
上記磁性キャリアとして、その体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲内であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１０、１１、１２、１３、１４又は１５の画像形成装置において、
上記トナーとして、その体積平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下の範囲内であり、かつ、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比率が１．００以上１．４０以下の範囲であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６の画像形成装置において、
上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲内であり、かつ、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲内であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７の画像形成装置において、
上記トナーとして、平均１次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の範囲内であって嵩密度が０．３［ｇ/ｃｍ3］以上である外部添加剤がトナー母体粒子表面に添加されたものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
少なくとも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が一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され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、２、３、４、５、６、７、８又は９の現像装置を用いる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、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置並びにこれを備える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、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置として、特許文献１に記載の現像装置が知られている。
図１８（ａ）乃至（ｄ）は上記特許文献１に記載の現像装置を示す説明図である。なお、図中各種矢印は、現像剤の移動方向を示しており、その矢印が太いほど現像剤移動量が多いことを示している。
この現像装置３０４は、図１８（ａ）に示すように、主に、現像剤担持体としての現像ローラ５と、回収搬送部材としての回収スクリュー６と、撹拌搬送部材としての第１撹拌スクリュー１１Ａ及び第２撹拌スクリュー１１Ｂと、供給搬送部材としての供給スクリュー８と、現像剤規制部材としての現像ドクタ１６とから構成されている。この現像装置３０４には、現像ローラ５の斜め下方に隣接するように、回収スクリュー６を内蔵する回収搬送路７が設けられている。また、この回収搬送路７と同じ水平面上に隣接するように、第１撹拌スクリュー１１Ａを内蔵する第１撹拌搬送路１０Ａが設けられている。さらに、この第１撹拌搬送路１０Ａの上方には、第２撹拌スクリュー１１Ｂを内蔵する第２撹拌搬送路１０Ｂが設けられている。また、この第２撹拌搬送路１０Ｂと同じ水平面上に隣接するように、かつ、回収搬送路７の上方に位置するように、供給スクリュー８を内蔵する供給搬送路９が設けられている。この供給搬送路９は、現像ローラ５の斜め上方に隣接する。
【０００３】
この現像装置３０４における現像剤の搬送について説明する。
まず、供給スクリュー８により供給搬送路９内の現像剤が現像ローラ５に供給されると、その供給現像剤は現像ローラ５の回転に伴って、現像ドクタ１６により規制され、その後図示しない潜像担持体と対向する現像領域へ搬送される。そして、この現像領域において、供給現像剤中のトナーが潜像担持体上の潜像に付着し、現像が行われる。このように現像領域でトナーを消費した供給現像剤は、その後、現像ローラ５上から除去され、回収搬送路７で回収される。この回収現像剤は、図１８（ｃ）に示すように、回収スクリュー６により搬送される。そして、回収搬送路７内の現像剤搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は、第１撹拌搬送路１０Ａへ移動する。その後、第１撹拌搬送路１０Ａへ移動した回収現像剤は、第１撹拌スクリュー１１Ａにより撹拌されながら、第１撹拌搬送路１０Ａ内の現像剤搬送方向下流端まで搬送される。第１撹拌搬送路１０Ａの下流端では現像剤が滞留して上方に盛り上がり、これにより第１撹拌搬送路１０Ａ内の現像剤がこの第１撹拌搬送路１０の上方に隣接する第２撹拌搬送路１０Ｂへ移動する。第２撹拌搬送路１０Ｂへ移動した現像剤は、図１８（ｄ）に示すように、第２撹拌スクリュー１１Ｂにより撹拌されながら、第２撹拌搬送路１０Ｂ内の現像剤搬送方向下流端まで搬送される。その後、この現像剤は供給搬送路９内へ移動する。以上のように、この現像装置３０４では、現像剤を一方向に循環搬送する。
【０００４】
また、上記特許文献１の現像装置３０４は、図１８（ｂ）に示すように、回収搬送路７から第１撹拌搬送路１０Ａへ現像剤の受け渡しが行われる箇所１４３に開口したトナー補給口３６１Ａとキャリア補給口３６１Ｂとを有する。トナー補給口３６１Ａは、未使用トナーＨＴを収容したトナー収容部３８６Ａに連通している。また、キャリア補給口３６１Ｂは、未使用キャリアＨＣを収容したキャリア収容部３８６Ｂに連通している。この現像装置３０４では、これらの補給口３６１Ａ，３６１Ｂから未使用トナー及びキャリアを補給する。よって、現像後に回収搬送路７内へ回収された回収現像剤は、これらの補給口３６１Ａ，３６１Ｂから補給を受けて第１撹拌搬送路１０Ａへ送られる。
また、供給搬送路９には、図１８（ａ）に示すように、供給搬送路９内の現像剤を現像装置外に排出する現像剤排出口３８１が設けられている。この現像剤排出口３８１は、補給口３６１Ａ，３６１Ｂからの未使用現像剤の補給に伴って供給搬送路９内の現像剤量が所定量を超過したときに、その超過分の現像剤を現像装置外に排出するためのものである。これにより、現像装置内の現像剤量は常に一定に保たれる。
上記特許文献１に記載の現像装置３０４においては、未使用キャリアＨＣを定期的に現像装置内に供給するとともに、繰り返しの画像形成に使用されて劣化したキャリアを現像装置外に排出するため、キャリア劣化に伴うトナーの帯電量低下を抑制し、常時安定したキャリアによるトナーへの摩擦帯電を実現できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７７５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１に記載の現像装置３０４においては、現像剤排出口３８１が供給搬送路９に設けられているため、供給搬送路９内の現像剤を現像装置外へ排出することになる。供給搬送路９内の現像剤は、現像ローラ５に供給される現像剤であってそのトナー濃度は十分に高い。そのため、この現像装置３０４では、劣化したキャリアとともに、未だ十分に使用できる多くのトナーも一緒に現像装置外へ排出してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記特許文献１に記載の現像装置のように現像剤担持体への現像剤供給と現像剤担持体からの現像剤回収を分離した構成において、未使用現像剤の補給及び使用済み現像剤の排出を行う場合に、その排出に際にして未だ十分に使用できるトナーが排出されてしまう量を少なく抑えることができる現像装置並びにこれを備える画像形成装置及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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる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該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材を備えた供給搬送路と、該供給搬送路から供給された該現像剤担持体上の該現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材と、該潜像担持体と対向する箇所を通過した後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を、該現像剤担持体の軸線方向に搬送する回収搬送部材を備えた回収搬送路と、現像に用いられずに該供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収されて該回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、該現像剤担持体の軸線方向に該余剰現像剤と該回収現像剤とを撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材を備え、該余剰現像剤及び該回収現像剤を該供給搬送路に受け渡す撹拌搬送路と、該回収搬送路、該供給搬送路及び該撹拌搬送路の３つの搬送路を、現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所を除いて互いに仕切る仕切り部材とを有する現像装置において、未使用のトナー及び未使用の磁性キャリアを含む未使用現像剤を現像剤補給口から上記３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に補給する現像剤補給手段と、上記現像装置内に存在する現像剤の全体量の一部に相当する量ずつ、上記回収搬送路中の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤排出手段とを有する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、上記現像剤排出口を、上記回収搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けた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又は２の現像装置において、上記現像剤補給口を、上記回収搬送路中の上記現像剤排出口よりも現像剤搬送方向下流側又は上記撹拌搬送路中に設けた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又は２の現像装置において、上記現像剤補給口を、上記回収搬送路及び上記供給搬送路から上記撹拌搬送路への現像剤の受け渡しが行われる箇所に設け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１、２、３又は４の現像装置において、上記現像剤排出手段は、現像装置内に存在する現像剤の量が規定量を超えたときにその越えた分の現像剤を排出するものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、上記現像剤補給手段は、上記現像剤補給口へ上記未使用現像剤を移送するための一軸偏心スクリューポンプを有し、該一軸偏心スクリューポンプに未使用現像剤を送り込むための現像剤補給路内を負圧化して該一軸偏心スクリューポンプ内の該未使用現像剤を該現像剤補給口から送り出す構成を備えて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、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、上記回収搬送路を上記現像剤担持体の下方に設けるとともに、上記３つの搬送路をほぼ同じ高さに配置したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記供給搬送部材の最上位置が上記現像剤担持体の回転中心軸よりも下方に位置するように、かつ、該供給搬送部材の最上位置と該回転中心軸とを通る仮想平面と該回転中心軸を通る水平面とのなす角が１０［°］以上４０［°］以下の範囲内となるように、該供給搬送部材を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、上記回収搬送路を、上記撹拌搬送路の上方に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像にトナーを付着させてこれを現像する現像手段とを有し、該潜像担持体表面に形成されたトナー像を最終的に記録材上に転写して画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９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１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、トナー及び磁性キャリアが予め混合された状態の未使用現像剤を内部に収容する現像剤収容器を有し、上記現像装置の上記現像剤補給手段は、該現像剤収容器内の未使用現像剤を上記現像剤補給口から上記少なくとも１つの搬送路に補給することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０又は１１の画像形成装置において、上記現像装置内に存在する現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、該トナー濃度検知手段の検知結果に応じて、上記現像装置の上記現像剤補給手段による未使用現像剤の補給量を制御する補給量制御手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１０、１１又は１２の画像形成装置において、上記潜像担持体及び上記現像装置をそれぞれ複数有し、各潜像担持体上にそれぞれ形成された各トナー像が互いに重なり合った画像を最終的に記録材上に形成する構成を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１０、１１、１２又は１３の画像形成装置において、上記潜像担持体及び上記現像装置を備え、かつ、該潜像担持体上のトナー像を記録材上に転写させるための作像部を２つ有し、一方の作像部による上記記録材の一方の面へのトナー像の転写、及び、他方の作像部による該記録材の他方の面へのトナー像の転写を、同時又は順次に行い、該記録材の両面に各トナー像が転写された後に該各トナー像を該記録材に定着させる定着手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１０、１１、１２、１３又は１４の画像形成装置において、上記磁性キャリアとして、その体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲内であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１０、１１、１２、１３、１４又は１５の画像形成装置において、上記トナーとして、その体積平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下の範囲内であり、かつ、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比率が１．００以上１．４０以下の範囲であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６の画像形成装置において、上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲内であり、かつ、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲内であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７の画像形成装置において、上記トナーとして、平均１次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の範囲内であって嵩密度が０．３［ｇ/ｃｍ3］以上である外部添加剤がトナー母体粒子表面に添加されたものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、少なくとも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が一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され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、２、３、４、５、６、７、８又は９の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、供給搬送路内の現像剤の現像剤担持体への供給と、現像後の現像剤の回収搬送路内への回収を互いに分離して行う。そして、現像剤補給手段により、未使用現像剤を現像剤補給口から上記３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に補給するとともに、現像剤排出手段により現像装置内に存在する使用済み現像剤をその全体量の一部に相当する量ずつ現像剤排出口から排出する。これにより、トナー補給に際して磁性キャリアを補給するとともに、繰り返しの画像形成に使用されて劣化した磁性キャリアを含む使用済み現像剤を排出するので、後述するように、キャリア劣化に伴うトナーの帯電量低下を経時的に安定して抑制でき、磁性キャリアによるトナーの安定した摩擦帯電を経時的に実現し得る。
そして、本発明では、現像剤排出口が回収搬送路中に設けられているため、この現像剤排出口から排出される使用済み現像剤は回収搬送路内の現像剤である。回収搬送路内の現像剤は、現像によりトナーを消費した現像後の現像剤であり、そのトナー濃度が低いものである。よって、本発明によれば、現像剤排出口から排出される使用済み現像剤中のトナーの量を、上記特許文献１に記載の現像装置に比べて少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤担持体への現像剤供給と現像剤担持体からの現像剤回収を分離した構成において、未使用現像剤の補給及び使用済み現像剤の排出を行う場合に、その排出に際して未だ十分に使用できるトナーが一緒に排出されてしまう量を少なく抑えることができるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
この複写機は、プリンタ部１００、操作・表示ユニット９０、給紙装置４０、自動画像読取装置２００、紙補給装置３００等を有している。
【００１２】
プリンタ部１００は、紙搬送路４３Ａを境にして、その上方に配設された第１画像形成部（一方の作像部）と、下方に配設された第２画像形成部（他方の作像部）とを有している。第１画像形成部は、図中矢印方向に無端移動する中間転写体である第１中間転写ベルト２１を有する第１転写ユニット２０を備えている。また、第２画像形成部は、図中矢印方向に無端移動する中間転写体である第２中間転写ベルト３１を有する第２転写ユニット３０を備えている。第１中間転写ベルト２１の上部張架面の上方には、４個の第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋが配置されている。一方、第２中間転写ベルト３１の側部の傾斜した張架面の側方には、４個の第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋが配置されている。これらの第１プロセスユニット及び第２プロセスユニットの番号に付したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋという添字（色分け添字）は、それぞれ扱うトナーの色と対応しており、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。プロセスユニット内の各機器にも必要に応じて同様の色分け添字を付ける。
【００１３】
第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、それぞれ潜像担持体としての感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを有している。同様に、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋも、それぞれ潜像担持体としての感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを有している。第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第１中間転写ベルト２１の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第１受像面という。同様に、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋも等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第２中間転写ベルト３１の側部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第２受像面という。
【００１４】
第１中間転写ベルト２１は、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢であってその第１受像面をほぼ水平に延在させる姿勢となるように、複数のローラに張架されている。第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、このようなほぼ水平の第１受像面に接するように、互いにほぼ水平な状態で並列配設されている。
一方、第２中間転写ベルト３１は、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢であってその第２受像面を図中左上から右下にかけて傾斜させる姿勢となるように、複数のローラに張架されている。第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋは、このように傾斜している第２受像面に接するように、第２中間転写ベルト３１の図中左側方にて、図中左上から右下にかけての斜めの配列になるように配設されている。
【００１５】
図３は、４つの第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋのうちの１つを示す拡大構成図である。
各第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が互いに異なる点を除いてほぼ同様の構成になっている。よって、図３では符号に付す色分け添字を省略している。
図３において、感光体１は、プリンタ部１００の動作時に、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。この感光体１の周囲には、帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、現像手段としての現像装置４、感光体クリーニング装置２、光除電装置Ｑ、電位センサＳ１、画像センサＳ２等が配設されている。また、感光体１は、潜像形成手段である不図示の露光装置より照射されたレーザ光Ｌによりその表面に静電潜像を形成される。本実施形態の感光体１としては、例えば直径３０〜１２０［ｍｍ］程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を被覆したドラム状のものを用いている。なお、感光体１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を被覆したものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。
【００１６】
感光体クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃ等を有し、後述の１次転写ニップを通過した後の感光体１の表面に残留する転写残トナーなどの異物を除去、回収する。
スコロトロンチャージャ３は、回転駆動される感光体１の表面を例えばマイナス極性に一様帯電させるものである。一様帯電を行う帯電手段としては、スコロトロンチャージャの代わりに、帯電ローラを用いてもよい。また、帯電バイアスが印加される帯電バイアス部材を感光体１の表面に接触させる方式のものでもよい。
不図示の露光装置は、色ごとの画像データに対応した光を、スコロトロンチャージャ３で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、静電潜像を形成するものである。露光装置としては、発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結晶素子とから構成されるものや、画像データに応じて変調したレーザ光をレーザ光源及びポリゴンミラー等を用いて走査するレーザスキャン方式のものを採用することができる。
【００１７】
本実施形態の現像方式は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いて現像を行う２成分現像方式を採用している。また、本実施形態では、各感光体１の表面に形成された色ごとの静電潜像を、感光体１の帯電極性と同極性（マイナス極性）に帯電された各色トナーでそれぞれ現像する、いわゆる反転現像方式を採用する。本実施形態の現像装置４には、トナー濃度検知手段としての図示しない透磁式のトナー濃度センサが設けられている。また、プリンタ部１００内部には、図２に示すように、現像剤収容器としての現像剤ボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋが取り付けられており、トナー濃度センサの検知結果に応じて後述する現像剤補給手段としての現像剤補給装置により各色の現像剤が各現像装置４に補給される。現像装置４の構成の詳細な説明については後述する。
【００１８】
図４は、４つの第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋのうちの１つを示す拡大構成図である。
各第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋも、それぞれ扱うトナーの色が異なる点を除いてほぼ同様の構成になっているので、図４でも符号に付す色分け添字を省略している。第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの構成は、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋと同様である。ただし、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋでは、図示の上では感光体１の回転方向が異なっているために、感光体１の回転軸１ａを通る図中ｙ軸に対して第１プロセスユニット８０とは軸対称の構成となっている。このような軸対称の構成とすることは、感光体１の周囲に設ける部材の配置に関係する重要な点である。なぜなら、プリンタ部１００との結合部、具体的には駆動手段との結合部、電気的接続部、現像剤補給装置、現像剤排出装置等との結合方法を配慮することで、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋと第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋとの間に互換性を持たせることができるからである。すなわち、第１プロセスユニット及び第２プロセスユニットのそれぞれに専用の現像装置、クリーニング装置等の部材を製造する必要がなくなる。その結果、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体の低コスト化を図ることができる。
【００１９】
先に示した図２において、第１画像形成部は、複数の第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋと、第１転写ユニット２０とから構成される。また、第２画像形成部は、複数の第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋと、第２転写ユニット３０とから構成される。また、プリンタ部１００においては、第１転写ユニット２０と第２転写ユニット３０とにより両面転写装置が構成される。
【００２０】
第１転写ユニット２０は、図２に示すように、第１中間転写ベルト２１を複数のローラ２３，２４，２５，２６（２個），２７，２８，２９によって張架して、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに接触させている。そして、第１中間転写ベルト２１の内周部の各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対向する位置には１次転写ローラ２２が設けられている。この接触により、第１転写ユニット２０では、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の各色トナー像（以下、「第１トナー像」という。）を第１中間転写ベルト２１上に重ね合わせて転写する１次転写ニップが形成される。第１中間転写ベルト２１は、これら４つの１次転写ニップを形成しながら、図中時計回りに無端移動する。各１次転写ニップでは、図示しない電源によって１次転写バイアスが印加される４つの１次転写ローラ２２が、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に第１中間転写ベルト２１を挟み込んでいる。この１次転写バイアスやニップ圧の影響により、各１次転写ニップで各色の第１トナー像が第１中間転写ベルト２１に重ね合わされて１次転写される。この重ね合わせにより、第１中間転写ベルト２１上に、複数色第１トナー像が形成される。
【００２１】
第１中間転写ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にベルトクリーニング装置２０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置２０Ａは、各１次転写ニップを通過した後の第１中間転写ベルト２１の表面に残留する転写残トナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第１中間転写ベルト２１に関連する部材は、第１転写ユニット２０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００２２】
一方、第２転写ユニット３０は、第２中間転写ベルト３１を複数のローラ３２（４個），３３，３４，３５，３６（２個）によって張架して感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに接触させている。この接触により、第２転写ユニット３０では、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の各色トナー像（以下、「第２トナー像」という。）を第２中間転写ベルト３１上に重ね合わせて転写する１次転写ニップが形成される。第２中間転写ベルト３１は、これら４つの１次転写ニップを形成しながら、図中反時計回りに無端移動する。各１次転写ニップでは、図示しない電源によって１次転写バイアスが印加される４つの１次転写ローラ３２が、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に第２中間転写ベルト３１を挟み込んでいる。この１次転写バイアスやニップ圧の影響により、各１次転写ニップで各色の第２トナー像が第２中間転写ベルト３１に重ね合わされて１次転写される。この重ね合わせにより、第２中間転写ベルト３１に、複数色第２トナー像が形成される。
【００２３】
第２中間転写ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にベルトクリーニング装置３０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置３０Ａは、各１次転写ニップを通過した後の第２中間転写ベルト３１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第２中間転写ベルト３１に関連する部材も、第２転写ユニット３０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００２４】
２つの中間転写ベルト２１，３１としては、それぞれ、例えば厚さが５０〜６００［μｍ］の樹脂フィルム又はゴムを基体とするベルトを用いる。そして、このベルトを、感光体１が担持する可視像たるトナー像が１次転写ローラ２２，３２に印加される１次転写バイアスによって静電的にベルト表面に転写し得る電気抵抗値を発揮するように構成する。かかる中間転写ベルトの一例として、ポリアミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値を１０6〜１０12［Ω・ｃｍ］程度に調整したものを挙げることができる。また、２つの中間転写ベルト２１，３１は、それぞれ、ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブがベルト片側端部又は両側端部に設けられている。これらのベルト２１，３１のベルト周長は約１５００［ｍｍ］である。
【００２５】
第１転写ユニット２０における１次転写手段としての４つの１次転写ローラ２２や、第２転写ユニット３０における１次転写手段としての４つの１次転写ローラ３２としては、例えば次のような構成のものを用いることができる。すなわち、芯金たる金属ローラの表面に導電性ゴム材料を被覆し、その芯金部に不図示の電源からバイアスを印加する構成を採用できる。本実施形態では、導電性ゴム材料として、ウレタンゴムにカーボンを分散したものを用い、その体積抵抗値を１０5［Ω・ｃｍ］程度に調整している。
【００２６】
プリンタ部１００は、Ｋトナーだけによるモノクロ画像の出力も可能である。モノクロ画像を出力する場合には、第１転写ユニット２０におけるＹ、Ｍ、Ｃ用のプロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃは使用しない。具体的には、これらのプロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃを稼動させないだけでなく、これらと第１中間転写ベルト２１とを非接触に保つための機構によりプロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃと第１中間転写ベルト２１とを互いに離間させる。この機構としては、例えば、ローラ２６と１次転写ローラ２２を支持する内部フレーム（不図示）を設け、ある点を中心に回動可能に支持する機構を採用できる。この機構を用いれば、この機構が感光体から遠ざかる方向に回動することにより、プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃと第１中間転写ベルト２１とを離間させた状態で、感光体１Ｋだけを第１中間転写ベルト２１と接触させ、ブラックトナーによるモノクロ画像の作像工程を実行することができる。このような構成であれば、感光体の寿命向上の点で有利である。なお、第２転写ユニット３０も同様に、モノクロ画像出力時にプロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃを第２中間転写ベルト３１から離間させるようになっている。
【００２７】
第１中間転写ベルト２１の外周には、２次転写ローラ４６が、第１中間転写ベルト２１を裏面で支えながら張架している支持ローラ２８との間に第１中間転写ベルト２１を挟み込むように配設されている。これにより、第１転写ユニット２０においては、第１中間転写ベルト２１と２次転写ローラ４６とが当接する２次転写ニップが形成されている。支持ローラ２８からこの２次転写ニップを経て２次転写ローラ４６に至るまでの領域が、両面転写装置における第１転写部になっている。２次転写ローラ４６は、芯金たる金属ローラの表面に導電性ゴムを被覆したものであり、その芯金部には図示しない２次転写バイアス電源から２次転写バイアスが印加される。導電性ゴムは、カーボンの分散によって、その体積抵抗値が１０7［Ω・ｃｍ］程度に調整されている。
【００２８】
上述の２次転写ニップの図２中右側方には、レジストローラ対４５が配設されている。このレジストローラ対４５は、プリンタ部１００の図中右側方に配設された給紙装置４０から送られて来る記録材としての転写紙Ｐをローラ間に挟み込んだ後、両ローラの回転を一時中断する。そして、第１中間転写ベルト２１上の重ね合わせトナー像である複数色第１トナー像に同期させ得るタイミングで、転写紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。送り出された転写紙Ｐは、２次転写ニップで、その一方の面である第１面（図中上側を向く面）に複数色第１トナー像が密着せしめられる。そして、２次転写バイアスやニップ圧の影響により、第１中間転写ベルト２１上の複数色第１トナー像がその第１面に２次転写される。２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、第１中間転写ベルト２１や２次転写ローラ４６から離れて、第２中間転写ベルト３１に受け渡される。
【００２９】
第２転写ユニット３０においては、第２中間転写ベルト３１を張架している上部張架ローラ３４によるベルト掛け回し箇所が、第２中間転写ベルト３１の上部張架面になっている。この上部張架面の上方には、電荷付与手段たる転写チャージャ４７が上部張架面と所定の間隙を介して対向するように配設されている。転写チャージャ４７からこの所定の間隙を経由して上部張架ローラ３４に至るまでの領域が、第２転写ユニット３０の第２転写部となっている。
【００３０】
転写チャージャ４７は公知のものを用いることができ、タングステンや金などの細い線を放電電極とし、これをケーシングで保持して、その放電電極に不図示の電源から転写電流を印加する。第２中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７の間に転写紙Ｐを通過させながら、その第１面に転写チャージャ４７から発せられる電荷を付与することで、第２中間転写ベルト３１上の複数色第２トナー像を転写紙Ｐの第２面に２次転写する。上述の２次転写バイアスや、転写チャージャ４７による付与電荷は、いずれもトナーの極性と逆のプラス極性である。
【００３１】
プリンタ部１００の図中右側方には転写紙Ｐを給紙可能に収納した給紙装置４０が配備されている。この給紙装置は、複数の紙収容手段を備えている。具体的には、最も上段に配設された給紙トレイ４０ａ、これの下方に配設された第１給紙カセット４０ｂ、これの下方に配設された第２給紙カセット４０ｃ、これの下方に配設された第３給紙カセット４０ｄを備えている。これらの紙収容手段は、それぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。また、それぞれサイズの異なる転写紙Ｐを収容している。各紙収容手段において、最上位置の転写紙Ｐは、対応する給紙・分離手段４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄにより選択的に分離、給紙され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより紙搬送路４３Ｂや４３Ａに送られる。
【００３２】
紙搬送路４３Ａには、転写紙Ｐを両面転写装置の第１転写部や第２転写部へ送り出す給送タイミングをとるために、上記一対のレジストローラ対４５が設けられている。さらに転写紙Ｐの搬送方向に対して直交する方向の位置を正規の位置とするための横レジ補正機構４４が紙搬送路４３Ａに設けられている。横レジ補正機構４４としては、次のものを例示することができる。すなわち、図示しない横方向の基準ガイドと斜行コロ対から構成され、転写紙の横方向端部を該基準ガイドに押付けるように転写紙Ｐをスライド搬送する。そして、転写紙を所定の位置に整合させる。この基準ガイドは転写紙Ｐのサイズにより、所定の位置に移動、配置される。なお、横レジ補正機構４４は、転写紙Ｐの搬送方向に対し転写紙Ｐの両方の横方向から、転写紙Ｐの両辺を短時間及び複数回押し、転写紙Ｐを所定の位置に整合させる規制部材から構成されるジョガー方式でもよい。
【００３３】
転写紙Ｐは、レジストローラ対４５から、第１中間転写ベルト２１と２次転写ローラ４６の当接によって２次転写ニップが形成されている第１転写部に向けて搬送される。その後、第２中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７とが対向している第２転写部に向けて送られる。
【００３４】
給紙装置４０においては、複数の給紙トレイのうち、最も上に配設されている給紙トレイ４０ａから給紙される転写紙Ｐが、プリンタ部１００の紙搬送路４３Ａに対して、曲げられることなくほぼ水平に真直ぐ搬送されるようになっている。このため、厚い転写紙Ｐや剛性の高い板紙でも、給紙トレイ４０ａ内に収容すれば、その紙をプリンタ部１００の紙搬送路４３Ａへ安定して給紙することができる。なお、給紙トレイ４０ａには、多様な特性の転写紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用するのが好適である。図示を省略しているが、紙搬送路４３Ａの要所には転写紙Ｐを検知するためのセンサを設けており、転写紙Ｐの存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
【００３５】
また、給紙トレイ４０ａの上方には、第２給紙路４３Ｃが設けられている。この第２給紙路４３Ｃに対しては、給紙装置４０の図中右側方に設置されている紙補給装置３００から、転写紙Ｐが給紙される。
【００３６】
第２転写ユニット３０の図中左側方には、第２転写部を通過した転写紙Ｐを、転写紙搬送方向下流側の定着装置６０における定着ニップまで、平面状態保って搬送するための紙搬送ユニット５０が配置されている。紙搬送ユニット５０は、複数の張架ローラ５２，５３，５４，５５，５６によって紙搬送ベルト５１を張架しながら、これを図中反時計回りに無端移動させる。紙搬送ベルト５１の外側には、張架ローラ５５に対向させて搬送クリーニング装置５０Ａ、ローラ５６に対向させて転写紙Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、分離ローラ５４に対向し対向させて転写紙Ｐを分離させるための分離用チャージャ５８を備えている。
紙搬送ユニット５０は、第２転写ユニット３０の第２転写部から排出される転写紙Ｐを、複数の張架ローラの１つである受入ローラ５２によるベルト掛け回し箇所にて、紙搬送ベルト５１上に受け取る。この受け取りよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１の表面には、吸着用チャージャ５７によってトナーの極性と同極性のマイナスの電荷が付与される。この電荷の付与により、紙搬送ユニット５０は、第２転写部から排出されてくる転写紙Ｐを紙搬送ベルト５１の表面に静電吸着させることができる。
【００３７】
転写紙Ｐを表面に静電吸着させた紙搬送ベルト５１は、その無端移動に伴って転写紙Ｐを図中右側から左側へと搬送する。そして、紙搬送ユニット５０の図中左側方に配設されている定着手段としての定着装置６０に向けて、転写紙Ｐを送り込む。この送り込みよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１の表面に静電吸着した転写紙Ｐには、分離用チャージャ５８によって電荷が付与される。この電荷の付与により、それまで紙搬送ベルト５１の表面に静電吸着していた転写紙Ｐが紙搬送ベルト５１から容易に分離できるようになる。そして、複数の張架ローラのうち、定着装置６０の最も近くに配設されている分離ローラ５４によるベルト掛け回し箇所で、分離ローラ５４の曲率にならって急激に移動方向を変えようとする紙搬送ベルト５１から、転写紙Ｐが自身のコシの強さによって分離し、その転写紙Ｐは定着装置６０に送り込まれる。
紙搬送ベルト５１として、金属ベルト、ポリイミドベルト、ポリアミドベルトなどを採用することができる。そして、紙搬送ベルト５１は、その表面にトナーとの離型性を与えるとともに、静電吸着用の帯電が可能な程度の抵抗値を有する。なお、紙搬送ベルト５１の移動速度は、定着装置６０における転写紙Ｐの移動速度にあわせる。
【００３８】
紙搬送ユニット５０の記録紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置６０が設けられている。
定着装置６０としては、定着ローラ内部にヒータを備える方式のもの、加熱されるベルトを走行させる方式のもの、誘導加熱を採用した方式のものなどを採用することができる。２つの定着ローラを当接して形成した定着ニップで転写紙Ｐを両面側からそれぞれ加熱することにより、複数色第１トナー像及び複数色第２トナー像がその転写紙Ｐ上にそれぞれ定着させる方式のものを採用している。転写紙Ｐの両面の画像の色合いや光沢度を同じにするため、２つの定着ローラについては、ベルト材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより、それぞれの面に対して最適な定着条件をつくりだすように、定着装置６０の各種パラメータが制御されるようになっている。
【００３９】
定着装置６０による定着処理が終了した転写紙Ｐは、排出路に向けて送り出される。この排出路には、定着処理後の転写紙Ｐを冷却して不安定なトナーの状態を早期に安定させる目的で、冷却機能を有した冷却ローラ対７０が配設されている。この冷却ローラ対７０としては、放熱部を有するヒートパイプ構造のローラを採用することができる。
冷却ローラ対７０によって冷却された転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により、プリンタ部１００の左側に設けられた排紙スタック部７５に排紙、スタックされる。この排紙スタック部は、大量の転写紙をスタック可能にすべく、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。なお、排紙スタック部７５を通過させ、別の後処理装置に向けて転写紙を搬送させることもできる。別の後処理装置として、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置などを設けることもできる。
【００４０】
プリンタ部１００の上面には、未使用のトナー及び未使用の磁性キャリアが予め混合された未使用現像剤を内部に収容した現像剤ボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋが、各色ごとに着脱可能にボトル収容部８５内に収納されている。各現像剤ボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋ内の未使用現像剤は、それぞれ、後述する現像剤補給装置により、必要に応じ、対応する色の現像装置４へ補給される。本実施形態では、補給される未使用現像剤として、トナー及び磁性キャリアが予め混合された状態のものを用いるが、補給用のトナーと磁性キャリアとを別々の容器に収容しておき、補給時にこれらを同時に又は別々に補給するように構成してもよい。本実施形態における未使用現像剤は、現像剤に対するトナーの重量比（トナー濃度）が８５ｗｔ％前後に調整されたものである。なお、このトナー濃度の値は限定するものでなく、現像装置４や現像剤ボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋの容量、設定寿命等に合わせて適宜設定されるものである。本実施形態では、上下に配設した第１画像形成部と第２画像形成部とで、互いに同色のトナーを扱う現像装置に対しては、共通の現像剤ボトルからトナーを供給するようになっているが、別々にすることもできる。消費量が多いＫ用の現像剤ボトル８６Ｋは、他のボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃよりも大容量としておくことも可能である。ボトル収容部８５は、ユーザーが位置する前面から見てプリンタ部１００上面の奥側に設けられ、プリンタ部１００上面の前面側は平面部分が確保されており、この平面部分をユーザーの作業台として利用できるようになっている。
【００４１】
プリンタ部１００の上面に設けられた操作・表示ユニット９０には、タッチパネル等からなる図示しない入力操作部が設けられており、これにより画像形成のための条件などがインプットされる。また、ディスプレイ等からなる図示しない表示部に各種の情報を表示することもでき、操作者とプリンタ部１００との情報交換を容易なものとする。
【００４２】
また、プリンタ部１００内部には、使用済現像剤収容器８７が設けられている。この使用済現像剤収容器８７は、感光体クリーニング装置２や、中間転写ベルトのベルトクリーニング装置２０Ａ，３０Ａ、紙搬送ベルトの搬送クリーニング装置５０Ａなどに連結されている。そして、これらから送られるトナーや紙粉等の異物を一括して回収して収容する。また、この使用済現像剤収容器８７は、後述するように、現像装置４の現像剤排出手段にも連結されており、現像装置４から排出された使用済み現像剤も収容する。これらのクリーニング装置２，２０Ａ，３０Ａ，５０Ａや現像装置４に大容量の使用済現像剤収容器を備えないため、これらの装置を小型化でき、さらに使用済み現像剤等の廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ（不図示）を使って使用済現像剤収容器８７内の使用済み現像剤等の廃棄や容器交換などの警告を発する。
【００４３】
また、プリンタ部１００内部に設けられた制御部９５には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。定着装置６０による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファン９６を設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。また、このファン９６は冷却ローラ対７０の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対７０の冷却効果を実効性を高めている。
【００４４】
給紙装置４０の上部には、周知の技術によって原稿を自動搬送しながらその原稿の画像を読み取る自動画像読取装置（ＡＤＦ）２００が設けられており、これによる読取情報が制御部９５に送られる。送られた読取情報に基づいて、プリンタ部１００が駆動制御されて、原稿画像に対応した画像が出力される仕組みである。また、プリンタ部１００に対しては、図示しないパーソナルコンピュータ等からの画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。更に、図示しない電話回線から送られてくる画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。給紙装置４０の図中右側方には、上述のように、給紙装置４０に転写紙Ｐを補給する紙補給装置３００が配設されている。
【００４５】
次にプリンタ部１００において、転写紙Ｐの片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は、大別すると２種類あって選択が可能となっている。その２種類のうちの１つは、第１中間転写ベルト２１に転写した複数色第１トナー像を転写紙Ｐの第１面に２次転写する方法である。この場合、排紙スタック部７５上において、その複数色第１トナー像によるフルカラー画像が転写紙Ｐの上面に形成される。もう１つは、第２中間転写ベルト３１に転写した複数色第２トナー像を転写紙Ｐの第２面に２次転写する方法である。この場合、排紙スタック部７５上において、その第２トナー像によるフルカラー画像が転写紙Ｐの下面に形成される。形成すべき画像が複数の頁にわたるケースでは、排紙スタック部７５上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好適である。
以下、最後の頁の画像から順に形成して頁順を揃わせるよう、第１中間転写ベルト２１に複数色第１トナー像を担持させた後にこれを転写紙Ｐに転写させる方法を例に挙げて説明する。
【００４６】
プリンタ部１００を稼動させると、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び第１中間転写ベルト２１が回転する。同時に第２中間転写ベルト３１も無端移動する。このとき、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、第２中間転写ベルト３１と離間されていて、不回転状態になっている。そして、第１プロセスユニット８０Ｙによる画像形成が開始されると、ＬＥＤアレイと結像素子からなる不図示の露光装置の作動により、ＬＥＤから出射されたＹ用の画像データに対応した光が、スコロトロンチャージャ３によって一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて、Ｙ用の静電潜像が形成される。
【００４７】
このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の第１プロセスユニット８１Ｙの現像装置によってＹトナー像に現像され、Ｙ用の１次転写ニップで第１中間転写ベルト２１上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作は、感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。そして、第１中間転写ベルト２１上のＹトナー像に対し、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップで、それぞれＭトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が順次重なり合うように１次転写される。これらの１次転写により、第１中間転写ベルト２１上に各色のトナー像が重なり合った複数色第１トナー像が担持される。そして、この複数色第１トナー像は、第１中間転写ベルト２１とともに図中矢印の方向に移動される。
【００４８】
一方、給紙装置４０は、内部の給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ，４０ｃ，４０ｄから、画像データに対応する転写紙Ｐを給紙・分離手段４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのいずれか１つによって送り出す。そして、搬送ローラ対４２Ｂ，４２Ｃによってプリンタ部１００の紙搬送路４３Ｃに向けて搬送する。そして、横レジ補正機構４４に送られる。横レジ補正機構４４は、給紙装置４０から両面転写装置に向けて搬送されている途中の転写紙Ｐにおける搬送方向からの姿勢の傾きを補正する傾き補正手段である。この横レジ補正機構４４は、レジストローラ対４５よりも搬送方向上流側で、搬送方向に直交する紙面方向に並べられたガイド板対を、転写紙Ｐの搬送方向に直交する両端に突き当てることで、転写紙Ｐの姿勢の傾きを補正する。ガイド板対の２つのガイド板は、搬送方向に直交する紙面方向に移動可能になっており、給紙された転写紙Ｐの幅に合わせて移動することで、板間距離を転写紙Ｐの幅に合わせることができる。
【００４９】
横レジ補正機構４４によって姿勢の傾きが補正された転写紙Ｐは、レジストローラ対４５のローラ間に至る。このときレジストローラ対４５は静止しており、転写紙Ｐの先端はレジストローラ対４５のニップに入り込んだ状態で静止する。そして、第１中間転写ベルト２１上の複数色第１トナー像との位置が正規なものとなるようなタイミングで、レジストローラ対４５が回転し、転写紙Ｐを転写領域に搬送する。
第１中間転写ベルト２１上の複数色第１トナー像は、第１中間転写ベルト２１と同期して搬送される転写紙Ｐの第１面に、２次転写ローラ４６による転写作用を受けて２次転写される。２次転写ローラ４６に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性とは逆のプラス極性である。２次転写ニップを通過した第１中間転写ベルト２１の表面は、ベルトクリーニング装置２０Ａによって転写残トナーがクリーニングされる。
【００５０】
また、各第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋでは、それぞれ、１次転写ニップを通過した後の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に残留する転写残トナーが、感光体クリーニング装置２によってクリーニングされる。この感光体クリーニング装置２は、図２に示したように、クリーニングブラシ２ａやクリーニングブレード２ｂによって感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面から転写残トナーを除去する。除去したトナー等の異物については、回収部材２ｃによって廃トナー収容器８７に送る。なお、上述したセンサＳ１，Ｓ２は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナー像の濃度をそれぞれ検知し、その検知結果を、これを用いて適宜作像条件の設定や制御を行う制御部９５に出力する。また、クリーニング後の感光体１の表面は、除電装置Ｑによって残留電荷が除電されて初期化される。
【００５１】
第１転写部の２次転写ニップで複数色第１トナー像が第１面に２次転写された転写紙Ｐは、第２転写ユニット３０の第２中間転写ベルト３１に受け渡された後、紙搬送ユニット５０に送られる。そして、紙搬送ユニット５０から定着装置６０に送り込まれるが、この送り込みに先立って、転写紙Ｐに対して分離用チャージャ５８による電荷が付与される。この付与により、第２中間転写ベルト３１に静電吸着していた転写紙Ｐが紙搬送ベルト５１から容易に分離できるようになる。
【００５２】
定着装置６０内では、転写紙Ｐの第１面に担持された複数色第１トナー像を構成している各色トナーが、加熱によって軟化又は溶融し、互いに混色して完全なカラー画像となる。ここでは、転写紙Ｐはその第１面だけにトナーを担持しているので、両面にトナーを担持する両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギーは少なくて済む。制御部９５は、原稿画像に応じて定着装置６０が使用する電力を最適に制御する。定着処理が施された後であっても、複数色第１トナー像が転写紙Ｐ上で完全に固着するまでは、その複数色第１トナー像が搬送路のガイド部材等にこすられるなどして画像が乱れるおそれがある。この不具合を防止するべく、定着装置６０を通過した転写紙は、冷却手段である冷却ローラ対７０によりすぐに冷却される。
【００５３】
冷却ローラ対７０を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により排紙スタック部７５にその画像面が上向きとなって排紙される。本例では、排紙スタック部７５で若い頁の転写紙が順次上に重ねられるように作像順序がプログラムされているので、排紙スタック部７５で頁順が揃う。また、排紙スタック部７５は、排紙される転写紙Ｐの増加に従って下降するので、転写紙を確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。なお、画像記録済みの転写紙Ｐを排紙スタック部７５に直接スタックする代わりに、穴あけ加工装置、ソータ、コレータ、綴じ装置、折り装置などの後処理装置に搬送するようにしてもよい。
【００５４】
なお、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋを用いて転写紙Ｐの第２面に画像を形成する場合も、上述した第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋを用いて転写紙Ｐの第１面に画像を形成する場合とほぼ同様であるので説明を省略する。ただし、この場合には、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋを稼働させない点と、頁揃えのために若い頁の画像から順に形成する点とが異なる点に留意する。
【００５５】
次に、プリンタ部１００において転写紙Ｐの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
プリンタ部１００に画像信号が入力されると、片面記録の動作で説明した第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに、各色の第１トナー像を形成する。そして、これらは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップで第１中間転写ベルト２１に順次重ね合わせて１次転写される。この工程とほぼ並行して、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに、各色の第２トナー像を形成し、これらをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップで第２中間転写ベルト３１に順次重ね合わせて１次転写する。このようにして、第１中間転写ベルト２１及び第２中間転写ベルト３１のぞれぞれに、複数色第１トナー像及び複数色第２トナー像を形成する。
【００５６】
図２に示すように、本実施形態では、第２プロセスユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋのユニット間隔は、第１プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋのユニット間隔よりも小さくなっている。これにより、第２転写ユニット３０では、第１転写ユニット２０よりも速く１次転写が完了する。また、複数色第１トナー像と複数色第２トナー像が転写紙Ｐの搬送方向先端で位置的に合致するためには、第１トナー像の形成開始よりも遅れて第２トナー像の形成を開始させる。また、転写紙Ｐはレジストローラ対４５で一時停止した後に搬送されるので、その時間も見込んで、転写紙Ｐの給紙等を行う。
【００５７】
レジストローラ対４５は、タイミングをとって転写紙Ｐを２次転写ローラ４６と第１中間転写ベルト２１で構成された第１転写部の２次転写ニップに搬送する。この２次転写ニップには２次転写ローラ４６を通じてプラス極性の転写電流が流れ込み、これにより転写紙Ｐの第１面に第１中間転写ベルト２１上の複数色第１トナー像が転写される。このようにして第１面に複数色第トナー像が転写された転写紙Ｐは、２次転写ローラ４６の搬送作用により、引き続き転写チャージャ４７のある第２転写部に送られる。そして、その転写チャージャ４７にプラス極性の転写電流が印加されることにより、第２中間転写ベルト３１上にあらかじめ担持されている複数色第２トナー像が、その転写紙Ｐの第２面に２次転写される。
【００５８】
このようにして両面に複数色トナー像が転写された転写紙Ｐは、紙搬送ユニット５０の紙搬送ベルト５１によって、定着装置６０へと移送される。このとき、紙搬送ベルト５１の表面は、吸着用チャージャ５７によりトナーの極性と同じマイナス極性に帯電されている。そのため、紙搬送ベルト５１の表面と対向する転写紙Ｐの第２面に付着した未定着トナーは、紙搬送ベルト５１側に移らない。その後、除電・分離用チャージャ５８に交流が印加され、転写紙Ｐは紙搬送ベルト５１から分離され、定着装置６０に送り込まれる。そして、定着装置６０内で加熱や加圧による定着処理が行われると、複数色第１トナー像及び複数色第２トナー像をそれぞれ構成する各色トナーが軟化又は溶融して互いに混色し、これらのトナー像が転写紙Ｐに定着する。その後、転写紙Ｐは、冷却ローラ対７０と排紙ローラ対７１とを経て冷却された後、排紙スタック部７５上に排紙される。
【００５９】
複数の頁の画像を転写紙Ｐに両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部７５にスタックされるように作像順序を制御する。これにより、排紙スタック部７５から取り出し、上下面を逆にしたときには、上から順に１頁、その裏に２頁、２枚目が３頁、その裏が４頁となるように頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置６０に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御部９５によって実行される。
【００６０】
以上の説明では、片面記録動作及び両面記録動作についてはフルカラー画像を形成する場合を例に挙げたが、Ｋトナーだけによるモノクロ画像を形成する場合もほぼ同様である。
また、メンテナンスや部品交換等の必要性が生じた場合には、不図示の外装カバー等を開放し、メンテナンスをおこなう。
【００６１】
以上の構成を有するプリンタ部１００においては、上述した第１画像形成部と制御部９５との組合せにより、第１トナー像担持体である第１中間転写ベルト２１の表面に第１トナー像を形成する第１トナー像形成部が構成されている。また、第２画像形成部と制御部９５との組合せにより、第２トナー像担持体である第２中間転写ベルト３１の表面に第２トナー像を形成する第２トナー像形成部が構成されている。また、第１画像形成部と第２画像形成部と制御部９５との組合せにより、トナー像形成手段が構成されている。
【００６２】
次に、本発明の特徴部分である、現像装置４の構成について説明する。
図１は、本実施形態における現像装置４を示す概略構成図である。なお、各プロセスユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋ，８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋに設けられる現像装置の構成は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点を除いてほぼ同様の構成になっている。よって、図１では符号に付す色分け添字を省略している。
図１において、感光体１は、図中矢印Ｇ方向に回転しながらその表面をスコロトロンチャージャ３により帯電される。帯電された感光体１の表面には、不図示の露光装置より照射されたレーザ光Ｌにより静電潜像が形成され、この静電潜像に現像装置４によってトナーを付着させることによりトナー像とする。
【００６３】
現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。この現像ローラ５は、その表面に現像剤を担持し、その現像剤を感光体表面の静電潜像に接触させることで、その静電潜像にトナーを付着させる。また、現像装置４は、この現像ローラ５に現像剤を供給しながら、図１の紙面奥側に向けて現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュー８を有している。また、現像装置４は、供給スクリュー８との対向部の現像ローラ表面移動方向下流側に、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部材としての現像ドクタ１６を備えている。また、現像装置４は、現像ローラ５と感光体１との対向部である現像領域の現像ローラ表面移動方向下流側に、現像領域を通過した現像後の現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュー８と同方向に搬送する回収搬送部材としての回収スクリュー６を備えている。供給スクリュー８を備えた供給搬送路９と回収スクリュー６を備えた回収搬送路７とは、現像ローラ５の下方に並設されている。
【００６４】
供給搬送路９と回収搬送路７との２つの搬送路は、仕切り部材としての仕切り板１３４によって互いに仕切られている。ただし、この仕切り板１３４は、回収スクリュー６の搬送方向最下流側である図中紙面奥側の端部が開口部となっており、この開口部を通じて供給搬送路９と回収搬送路７とが互いに連通している。また、仕切り板１３４の上端部分を現像ローラ５に接触させると現像ローラ５の回転負荷が増大するので、本実施形態では、仕切り板１３４と現像ローラ５との間に望ましくは１［ｍｍ］以下の空隙を設けている。
また、現像装置４は、供給搬送路９に対して回収搬送路７の反対側に、撹拌搬送路１０を備えている。この撹拌搬送路１０には、現像剤を撹拌しながら供給スクリュー８とは逆方向である図中紙面手前側に搬送する撹拌搬送部材としての撹拌スクリュー１１が設けられている。供給搬送路９と撹拌搬送路１０とは、仕切り部材としての仕切り壁１３３によって互いに仕切られている。ただし、この仕切り壁１３３の図中紙面手前側と紙面奥側との両端は開口部となっており、この開口部を通じて供給搬送路９と撹拌搬送路１０とは互いに連通している。
【００６５】
このような構成により、現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された供給搬送路９内の余剰現像剤と、回収スクリュー６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤とは、撹拌搬送路１０に受け渡される。そして、撹拌搬送路１０は、受け取った余剰現像剤及び回収現像剤を、撹拌スクリュー１１によって回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に向けて撹拌しながら搬送する。そして、その現像剤を、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に受け渡す。なお、撹拌搬送路１０の下方には、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ１２７が設けられ、そのセンサ出力により現像剤補給手段としての現像剤補給装置１６０を作動し、現像剤ボトル８６からの未使用現像剤の補給を行う。
仕切り壁１３３はケーシングの一部であり、仕切り板１３４はケーシングに保持されている。
【００６６】
現像剤補給装置１６０は、未使用のトナー及び未使用の磁性キャリアを含む未使用現像剤を現像剤補給口１６１から上述した３つの搬送路７，９，１０のうちの少なくとも１つの搬送路に補給するものである。本実施形態では、その現像剤補給口１６１が回収搬送路７及び供給搬送路９から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しが行われる箇所に設けられている。この箇所は、現像剤に対する撹拌作用が激しい場所であるので、この箇所に未使用現像剤を補給すれば、補給直後に激しく撹拌されてトナーの摩擦帯電を促進することができる。その結果、補給された未使用現像剤が供給搬送路９に搬送されて現像ローラ５に供給されたときにトナーの帯電量が不十分となるおそれを効果的に防止できる。なお、現像剤の受け渡しが行われる他の箇所で未使用現像剤の補給を行うようにしても同様である。
【００６７】
図５（ａ）及び（ｂ）は、現像剤補給装置１６０を構成する一軸偏心スクリューポンプであるモーノポンプの構造を示す説明図である。
現像剤補給装置１６０は、現像剤ボトル８６内の未使用現像剤を現像剤補給口１６１へ移送する手段として、一軸偏心スクリューポンプであるモーノポンプ１６２及び現像剤補給路としての柔軟性のある搬送チューブ１６３を備えている。モーノポンプ１６２は、図５（ｂ）に示すように、金属又は樹脂などの剛性部材を用いて偏心させたスクリュー形状のローラ１６２ａと、ゴム材料により内側が２条のスクリュー形状とされたステータ１６２ｂと、これらの両部材を内包するホルダ１６２ｃとから構成されている。モーノポンプ１６２の一端には、搬送チューブ１６３の一端が取り付けられており、その搬送チューブ１６３の他端は現像剤ボトル８６に連結されている。補給用駆動モータ１６２ｄによりローラ１６２ａが回転すると、ホルダ１６２ｃ内に吸引圧力が発生し、搬送チューブ１６３内が吸引負圧化される。これにより、現像剤ボトル８６内の未使用現像剤を吸引力により搬送チューブ１６３を介してホルダ１６２ｃ内に受け取り、これを現像剤補給口１６１から現像装置４へ補給する。また、補給用駆動モータ１６２ｄに接続されている補給クラッチ１６２ｅにより、ローラ１６２ａの回転動作（時間）を制御することができる。よって、この補給クラッチ１６２ｅのクラッチ動作を制御することで、未使用現像剤の補給量を細かく調整することができる。
このモーノポンプ１６２を利用すれば、現像剤ボトル８６と現像装置４とを結ぶ搬送路を自由に曲げることができる。よって、搬送スクリュー等を利用した場合のように直線的な搬送路に制限される構成に比べて、現像剤ボトル８６と現像装置４との位置関係の制約が少なくなり、複写機内のレイアウトの自由度が向上する。また、未使用現像剤を収容する現像剤ボトル８６を現像装置４から離して配置できる結果、現像装置自体の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、本実施形態の供給スクリュー８は、図１に示すように、その最上位置を示すスクリュー頂点１４が現像ローラ５の回転中心軸１５よりも下方になるように配置されている。また、現像ローラ５の回転中心軸１５とスクリュー頂点１４とを結んだ直線と、回転中心軸１５を通る水平な直線とのなす角θ1は３０［°］に設定されている。この角度θ1は供給スクリュー８の直径にも左右されるが、現像装置４の小型化の観点から１０［°］以上４０［°］以下の範囲内であるのが望ましい。
【００６９】
現像ローラ５への現像剤供給は現像ローラ５内に設けられた磁極が現像剤中の磁性キャリアを引きつけることによって行われる。上述のように、スクリュー頂点１４が現像ローラ５の回転中心軸１５よりも下方となるように配置すると、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさが現像剤の供給量に寄与することになる。その結果、現像ローラ５への現像剤供給は供給搬送路９中の現像剤の上部から確実に行われることになるので、供給スクリュー８の搬送方向において供給搬送路９内の現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５の軸方向にわたって適正な量の現像剤を現像ローラ５に供給することができる。
【００７０】
次に、現像ローラ５の磁極配置について説明する。
図６は、現像ローラ５の磁極配置の概略説明図である。
現像ローラ５の内部には、現像領域中で現像ローラ５の表面移動方向の最も下流側の位置に現像下流端側Ｓ極２１８が配置されており、供給スクリュー８と対向する位置に現像剤汲み上げ用Ｓ極２１９が配置されている。そして、現像下流端側Ｓ極２１８と現像剤汲み上げ用Ｓ極２１９との間の領域は、磁極が存在しない。この磁極が存在しない範囲が現像後の現像剤を回収搬送路７へ回収する現像剤回収領域となり、その回収搬送路７は現像剤回収領域と対向する現像ローラ５の真下の位置に配置されている。現像領域を通過した現像後の現像剤は、現像剤回収領域まで搬送されると磁力の影響を受けなくなり、現像ローラ５の回転による遠心力と自重とによって、回収搬送路７に落下し、回収される。
【００７１】
なお、現像ローラ５の上方で現像後の現像剤を回収することも考えられる。しかし、この場合、現像後の現像剤は、磁力の影響を受けない現像剤回収領域でも自重によって現像ローラ表面に乗った状態になる。よって、現像後の現像剤は、現像ローラ５の表面移動に伴って現像ローラ５に連れ回り、現像剤回収領域を通過して供給搬送路９まで搬送されてしまう。現像後の現像剤はトナー濃度が低い状態であるので、これが供給搬送路９まで搬送されてしまうと、そのまま現像に用いられるおそれがある。その結果、現像領域へ送られる現像ローラ５上の現像剤中のトナー濃度が低下したり不均一となったりする。本実施形態の現像装置４では、上述したように現像ローラ５の下方の表面を現像剤回収領域とし、その下方に回収搬送路７を設けている。よって、現像剤の自重は回収に寄与し、現像後の現像剤が現像ローラ５に連れ回って現像剤回収領域を通過してしまう事態を防止できる。したがって、トナー濃度が低い状態の現像後の現像剤が供給搬送路９まで搬送されてそのまま現像に用いられるおそれはない。
【００７２】
また、本実施形態の現像装置４は、回収搬送路７及び回収スクリュー６を現像ローラ５のほぼ真下に設け、供給搬送路９及び供給スクリュー８を現像ローラ５の横斜め下方に設けた構成である。このような構成により、現像下流端側Ｓ極２１８と汲み上げ用Ｓ極２１９との間隔を広く設定することができる。現像ローラへの現像剤供給と現像ローラからの現像剤回収を分離した従来の現像装置（従来の３軸現像装置）では、現像後の現像剤が汲み上げ側の磁極の影響で現像スリーブから分離せず、そのまま連れ回りしてしまうことがあった。よって、上述と同様に、トナー濃度が低い状態の現像後の現像剤がそのまま現像に用いられることがあった。これに対し、本実施形態の現像装置４は、現像下流端側Ｓ極２１８と汲み上げ用Ｓ極２１９との間隔を広く設定しているので、現像後の現像剤が汲み上げ用Ｓ極２１９の影響を受けにくい。したがって、トナー濃度が低い状態の現像後の現像剤がそのまま現像に用いられる事態を防止できる。
【００７３】
また、従来の３軸現像装置では、現像ローラの汲み上げ用磁極とその上流側の磁極との間の角度は角度が大きいものでも９０［°］ぐらいであり、従来の現像ローラに対し２０［°］以上広い間隔となる角度（約２５［％］増）となっている。汲み上げ用磁極とその上流側の磁極との間隔を広くすると、上流側の磁極を通過した現像剤が汲み上げ磁極からの磁力の影響を受けにくく、上述した連れ回り現象が起きにくい。本実施形態の現像装置４では、汲み上げ用Ｓ極２１９と現像下流端側Ｓ極２１８との角度を１１３［°］としている。この角度はこれに限るものではなく、従来の３軸現像装置よりも大きい、例えば１００［°］以上あれば、連れ回りに起因するトナー濃度の不具合をより確実に防止することができる。
【００７４】
供給搬送路９から現像ローラ５の表面に供給された現像剤は、その層厚を現像ドクタ１６によって規制されることによって現像に最適な層厚となる。現像に最適な層厚とするには、現像剤を現像ドクタ１６で規制する必要があるため、現像ローラ５に供給される現像剤の量は、現像ドクタ１６を通過する現像剤の量よりも多い状態としなければならない。すなわち、現像ドクタ１６の上流側のドクタ領域１７では、常に現像剤が規制される状態にする必要がある。そのため、稼動していくうちに、ドクタ領域１７には規制された被規制現像剤が溜まっていく。この被規制現像剤は、後からドクタ領域１７に到達する現像剤によって持ち上げられ、その後落下し、再びドクタ領域１７に戻るという対流の動きを見せる。本実施形態の現像装置４では、ドクタ領域１７に被規制現像剤が溜まって対流を繰り返さないように、その被規制現像剤の量がある程度の量以上になったら、ドクタ領域１７を迂回して供給搬送路９内へ戻るように、被規制現像剤回収部材１８を設置している。現像ローラ５の磁力が影響して供給搬送路９内へ戻ろうとする被規制現像剤が被規制現像剤回収部材１８上で滞留しないように、被規制現像剤回収部材１８の位置は適切に設定されている。
【００７５】
現像ドクタ１６は、現像装置４のケーシングに固定された放熱用部材１９に密着固定されている。そのため、現像ドクタ１６は、現像剤からの熱を放熱用部材１９に伝達する機能を果たしている。この放熱用部材１９の内側には、フィン１２０が形成されており、稼働中の空気流により放熱が行われる。このような構成によって、現像装置４内に存在する現像剤の温度上昇が低減されている。また、放熱用部材１９は、現像装置４をプリンタ部１００から着脱する際に案内ガイドとして使用されるガイド部１２１を備えている。また、現像装置４のケーシングには放熱フィン１２８も設けられており、プリンタ部１００の前側から後側へ送られる冷却風により、現像装置全体の温度上昇を低減している。
【００７６】
現像ローラ５の下流側には、現像剤捕捉ローラ１２２が設置され、感光体１に付着した磁性キャリア及び現像ローラ５から落下した現像剤を捕捉する。そして、現像ローラ５と逆回転させ、補足した磁性キャリア又は現像剤を、現像ローラ５に戻すか、スクレーパ１２３により回収搬送路７に回収させるようになっている。
【００７７】
次に、３つの搬送路７，９，１０内での現像剤の循環について説明する。
図７は、現像装置４のケーシングの上部を取り除いた状態において、ケーシングの下部によって形成される各搬送路７，９，１０及びこれらの搬送路に設けられる各スクリュー６，８，１１を感光体１側から見たときの斜視図である。
ケーシングの下部には、図中手前側より回収スクリュー６、供給スクリュー８、撹拌スクリュー１１がこの順序で設置されており、それぞれのスクリュー６，８，１１による搬送領域を分けるように、各搬送路７，９，１０が形成されている。ただし、供給搬送路９と回収搬送路７とは、仕切り板１３４により隔離されている。現像剤は、回収スクリュー６及び供給スクリュー８によりそれぞれ矢印１３５，１３６の向きに搬送され、撹拌スクリュー１１によりその逆向きの矢印１３７の向きに搬送される。このとき、回収スクリュー６及び供給スクリュー８の搬送方向を示す矢印１３５，１３６は、図１中手前から奥側への搬送方向であり、一方、撹拌スクリュー１１の搬送方向を示す矢印１３７は図１中奥側から手前側への搬送方向である。
【００７８】
ここで、スクリューの構成について撹拌スクリュー１１を例として説明する。
撹拌スクリュー１１は、撹拌回転軸１７０に現像剤搬送方向に向かって現像剤を撹拌搬送する羽部である撹拌搬送羽部１３８と、現像剤を隣接する供給スクリュー８側に移送する撹拌横移送用パドル１３９とを備えている。さらに、現像剤搬送方向下流端側の軸受部に現像剤を送り込まないように、撹拌搬送路１０の搬送方向下流端部の現像剤に搬送方向とは逆方向の搬送力を与える撹拌搬送羽部１３８とは逆の巻方向の撹拌逆送羽部１４０が取り付けられている。なお、回収スクリュー６及び供給スクリュー８も撹拌スクリュー１１と同様な構成となっている。本実施形態における撹拌スクリュー１１の具体的な構成は、１条のスクリューであって、その外径が３０［ｍｍ］であり、そのピッチが３６［ｍｍ］である。本実施形態における供給スクリュー８の具体的な構成は、１条のスクリューであって、その外径が２７［ｍｍ］であり、そのピッチが３６［ｍｍ］である。本実施形態における回収スクリュー６の具体的な構成は、２条のスクリューであって、その外径が２５［ｍｍ］であり、そのピッチが３４［ｍｍ］である。ただし、これらのスクリュー６，８，１１の構成は、この構成に限定するものではない。
【００７９】
撹拌搬送路１０での現像剤搬送方向下流側では、上述したように、仕切り壁１３３に開口部を設けてあり、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部と供給搬送路９の現像剤搬送方向上流側端部とが連通している。撹拌搬送路１０の搬送方向下流側端部まで搬送された現像剤は、撹拌スクリュー１１の撹拌横移送用パドル１３９により、供給スクリュー８側の供給搬送路９の搬送方向上流側端部に移送される。
一方、反対側の端部では、上述したように、仕切り壁１３３及び仕切り板１３４に開口部が設けてあり、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部と撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部とが連通している。回収搬送路７に回収された回収現像剤は、回収スクリュー６の回収横移送用パドル１４１により、供給スクリュー８側の供給搬送路９に受け渡される。このようにして供給搬送路９に受け渡された回収現像剤は、現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流側端部まで搬送された余剰現像剤と混合される。そして、混合された余剰現像剤及び回収現像剤は、供給スクリュー８の供給横移送用パドル１４２により、撹拌スクリュー１１側の撹拌搬送路１０に受け渡される。
【００８０】
ここで、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部と撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部との３つの搬送路が連通する位置での現像剤の横方向の移送について説明する。
図８は、３つの搬送路７，９，１０が互いに連通している箇所を示す断面図である。
仕切り壁１３３及び仕切り板１３４における現像剤の受け渡し箇所に対応する部分には、それぞれ開口部が設けられている。この箇所では、回収搬送路７、供給搬送路９及び撹拌搬送路１０の回転するパドルによって横移送されるため、この箇所の底面部分を単純に平面とした場合、回転するパドルに対してデットポイントが生じてしまう。このようなデットポイントが生じると、現像剤の受け渡しをうまく行うことができない。そこで、本実施形態では、各搬送路７，９，１０の間に、それぞれ回収・供給凸部１３１及び供給・撹拌凸部１３２を設け、それぞれの凸部を乗り越えた現像剤が逆流しないように構成している。また、やや上方に向けて現像剤を受け渡すことになる回収横移送用パドル１４１は、現像剤を押し出す現像剤押し出し面１４４に角度をもたせ、より外側に押し出すように構成されている。なお、パドルの数は２枚に限らず、点線１４１ｂで示すように、搬送量に応じて羽根の枚数を増やしてもよい。
３つの搬送路７，９，１０のうちの真ん中に位置する供給搬送路９の供給横移送用パドル１４２は、受け渡された回収現像剤を供給搬送路９内へ引き込み、かつ、供給搬送路９内の現像剤を撹拌搬送路１０へ押し出すため、回収横移送用パドル１４１のような角度を持たせず、ほぼフラットな状態に構成されている。
【００８１】
上述のように、現像装置４では、回収スクリュー６、供給スクリュー８及び撹拌スクリュー１１と回収搬送路７、供給搬送路９及び撹拌搬送路１０とを現像ローラ５の下方に横方向に配置し、現像剤を循環させている。そして、本実施形態では、搬送路間の現像剤の受け渡しがほぼ水平方向に行われる。よって、現像剤の循環において、現像剤を上方向に押し上げる箇所は存在しない。これにより、現像剤を上方向に押し上げる箇所が存在する構成に比べて、現像装置４内で現像剤を循環搬送する際に現像剤へのストレスを軽減することができ、現像剤の長寿命化を図ることができる。
また、回収スクリュー６及び供給スクリュー８の搬送方向下流端と、撹拌スクリュー１１の搬送方向上流端とで３つの搬送路が連通している。これにより、回収現像剤と余剰現像剤とを簡易な構成で撹拌搬送路１０へ受け渡すことができる。
【００８２】
また、従来、隣り合う搬送路間でほぼ水平方向に現像剤を受け渡す構成において、搬送方向下流端部付近でも軸方向に平行な方向の搬送力のみを現像剤に加えてその下流端に溜まった現像剤を開口部から溢れ出すようにして隣の搬送路に受け渡すものもある。このように軸方向のみの搬送力を現像剤に加える構成においては、その開口部から現像剤を溢れ出させる際に現像剤に大きな圧力を加えることになり、現像剤に過剰なストレスがかかる。そのため、現像剤の寿命を低下させるものであった。これに対し、本実施形態の現像装置４では、搬送路の搬送方向下流端部に横方向の搬送力を加えるパドル形状の部材を設けているので、上記従来の構成に比べて、現像剤の受け渡しに際して現像剤に加わる圧力が小さく、現像剤にかかるストレスの軽減を図ることができる。
【００８３】
図９は、現像装置４を斜め上方から見たときの斜視図である。
本実施形態では、現像剤補給口１６１が現像領域よりも軸方向外側に設けられている。上述した現像剤補給装置１６０により補給される未使用現像剤は、この現像剤補給口１６１を通じて図７に示した現像剤受け渡し箇所１４３に補給される。図９に示すように、回収搬送路７と供給搬送路９との間の現像剤受け渡し箇所の上方には、現像ローラ５のローラ回転軸５ａが延びており、この部分にローラ回転軸５ａを駆動する駆動部が設けられる。そのため、本実施形態の現像装置４では、回収搬送路７と供給搬送路９との間における現像剤受け渡し箇所の上方に現像剤補給口１６１を設けることはできない。この点について、駆動部による制約がなければ、回収搬送路７と供給搬送路９との間における現像剤受け渡し箇所の上方に現像剤補給口１６１を設けてもよい。回収搬送路７と供給搬送路９との間における現像剤受け渡し箇所で未使用現像剤を補給することにより、トナー濃度が低下している回収現像剤に未使用現像剤（高トナー濃度の現像剤）を供給することができるので、現像装置４に存在する現像剤のトナー濃度を効率的に一定に維持することができる。
【００８４】
図７や図８に示すように、撹拌搬送路１０と供給搬送路９とを仕切る仕切り壁１３３には、供給スクリュー８の現像範囲の中央部以降の現像剤搬送方向下流側には現像剤嵩調節開口部１４５が設けられている。現像ローラ５が停止したときや、現像ドクタ１６の設定により、現像に用いられる現像剤が減少して供給搬送路９内の現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなることがある。現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなると、供給スクリュー８による現像剤の搬送状態が変化し、極端に搬送効率が低下したり、正常な現像剤循環が保てなくなったりして、部分的な現像剤劣化などを引き起こすおそれがある。本実施形態では、供給搬送路９における現像範囲の中央部以降で現像剤の嵩が所望の高さ以上になると、現像剤嵩調節開口部１４５から撹拌搬送路１０へ現像剤をオーバーフローする。よって、供給搬送路９における現像範囲の中央部以降における現像剤高さが一定の高さ以上になるのが防止される。なお、現像剤嵩調節開口部１４５から撹拌搬送路１０へオーバーフローする現像剤は供給搬送路９内の現像剤であるので、そのトナー濃度は現像に適した状態である。よって、オーバーフローした現像剤を撹拌搬送路１０の途中に受け渡しても、撹拌搬送路１０内のトナー濃度が低下したりトナー濃度が不均一になったりすることはない。
【００８５】
現像剤嵩調節開口部１４５としては、図７に示すように複数箇所に分けて設けたものでも、現像範囲中央部以降全体を一つの開口部として設けたものでもよい。仕切り壁１３３における所定の高さよりも高い部分に開口部を設けることにより、供給搬送路９内の過剰な現像剤をオーバーフローさせて撹拌搬送路に受け渡すという上述した構成は、供給搬送路９と撹拌搬送路１０とがほぼ同じ高さに並設されているからこそ可能な構成である。例えば、供給搬送路と撹拌搬送路とが上下に並設されている場合、撹拌搬送路が上方にあるために供給搬送路内の現像剤をオーバーフローさせても撹拌搬送路に受け渡すことはできない。供給搬送路が上方にある場合は、一度オーバーフローさせた現像剤を下方の撹拌搬送路に落下させる落下用の経路が必要となり、現像装置の構成が複雑になってしまう。本実施形態のように、供給搬送路９と撹拌搬送路１０とをほぼ同じ高さに並設すると、仕切り壁１３３の所定の高さに開口部を設けるという簡易な構成で、供給搬送路９内の過剰な現像剤を撹拌搬送路１０へ受け渡すことができる。
【００８６】
次に、各搬送路間の現像剤の搬送量の関係について説明する。
図１０は、各搬送路７，９，１０における単位時間当たりの現像剤搬送量及び現像剤の移動方向を説明するための説明図である。
図中左右方向は、プリンタ部１００の奥行き方向、つまり現像ローラ５の軸方向に対応している。撹拌搬送路１０での現像剤搬送量（以下、「撹拌搬送量」という。）１４６、供給搬送路９の現像剤搬送量（以下、「供給搬送量」という。）１４７、回収搬送路７現像剤搬送量（以下、「回収搬送量」という。）１４８を、それぞれ斜線で示してある。これらの搬送量１４６，１４７，１４８は、その図中上下方向長さが長いほどその地点の搬送量が多いことを示している。また、現像剤の搬送方向は、図中矢印１３５，１３６，１３７でそれぞれ示される。
【００８７】
撹拌搬送路１０内の現像剤は、搬送方向下流側で供給搬送路９に受け渡される（矢印１５２）。供給搬送路９内の現像剤は、現像範囲では現像ローラ５を介して（現像領域を通過して）、回収搬送路７に順次移送される（矢印１５３）。したがって、現像範囲では供給搬送路９中の現像剤はその搬送方向に進むに従って順次減少し、回収搬送路７中の現像剤はその方向に従って逆にほぼ同じ量分だけ増加していく。また、回収搬送路７中の現像剤は、搬送方向下流端部で供給搬送路９に受け渡され（矢印１５４）、さらに、供給搬送路９の搬送方向下流端に存在する現像剤と共に、撹拌搬送路１０に受け渡される（矢印１５５）ことになる。また、図７で説明した、回収搬送路７の搬送方向下流端から撹拌搬送路１０の搬送方向上流端までの現像剤の受け渡しは、図１０では領域Ｋの範囲で行われる。
【００８８】
現像装置４内で現像剤が円滑に循環するためには、各搬送路７，９，１０及び各スクリュー６，８，１１の搬送能力は、回収スクリュー６の出力搬送量をｆとし、供給スクリュー８の出力搬送量をｅとし、撹拌スクリュー１１の入力搬送量をＥとしたとき、Ｅ＝ｅ＋ｆを満足する必要がある。また、撹拌搬送スクリューの出力搬送量＝供給搬送スクリューの入力搬送量＝撹拌搬送スクリューの入力搬送量＝Ｅとなる。そして、現像剤の安定供給を考える場合、供給スクリュー８で搬送する供給搬送路９内の現像剤は、ある程度余裕を持たせる必要がある。このとき、供給搬送路９内での現像剤の充填度（高さ）及び供給スクリュー８の搬送効率が重要である。現像剤の高さは一定ではなく、撹拌方向により傾きを生じ、また、搬送効率も羽根のリード、材質、厚さ、条数により大きく変わってくるため、ある程度余裕をもった量として設定する必要がある。その誤差を±１０［％］とし、確実なオーバーフロー量を１０［％］と設定して、撹拌搬送路１０から受け渡される現像剤の量Ｅの２０［％］以上となるように、ｅ＞（Ｅ／５）が望ましい。
【００８９】
また、ｅ→Ｅとなる（ｅがＥに近づく）ことは、無駄に現像剤を送っていることになり、現像剤に余分なストレスを加えることになる。これは、現像ドクタ１６により現像ローラ５の現像領域への供給量は決まり回収量も決まる。つまり、ｆは現像ドクタ１６の通過量によって決定される。よって、ｅ→Ｅとなるとなることは、供給量に対して余剰現像剤が単に多くなることになり、無駄に撹拌、搬送を行い、現像剤に余分なストレスを与えているだけとなる。また、余剰現像剤が多いと現像後の回収現像剤の比率が落ちるため、トナー濃度変化に対してトナー濃度センサ１２７の感度が鈍感になり、トナー濃度制御が難しくなる。
【００９０】
本実施形態の現像装置４では、以下の式（１）を満たすように設計を行った。
（Ｅ／３）＞ｅ＞（Ｅ／４）  ・・・（１）
その理由は次のとおりである。現像剤搬送効率の観点からすると、余剰現像剤についてはｅ→０が理想である。しかし、確実に現像ローラ上に一定量の現像剤を供給するためにはある程度余剰分が必要であることが第１の理由である。また、回収現像剤の比率が大きい場合、補給用トナーの補給を受けてトナー濃度を均一にするには高い撹拌性能が要求される。余剰現像剤の比率を上げれば、回収現像剤には、補給用トナーに加えて余剰現像剤からのトナーも多く加えることができるので、大きなトナー濃度ムラを押さえることが可能になる。これが第２の理由である。以上の理由から、本実施形態では、現像剤搬送効率の確保（現像剤低ストレス化）及びトナー濃度制御（トナー濃度センサの感度及びトナー濃度均一化）の観点から、搬送量を上記式（１）の範囲に設定している。
【００９１】
次に、本実施形態における現像剤補給装置１６０の動作について説明する。
図１１は、現像剤補給装置１６０による未使用現像剤の補給動作を制御する制御系を示すブロック図である。
本実施形態における補給方式は、いわゆるトリクル現像方式と呼ばれるもので、公知のトナー補給動作のタイミングに合わせて磁性キャリアも一緒に補給するものである。制御部９５は、各現像装置４に備わっている現像剤補給装置１６０の補給用駆動モータ１６２ｄ及び補給クラッチ１６２ｅに接続されており、これらを制御して未使用現像剤の補給量を制御する補給量制御手段として機能する。また、制御部９５は、各現像装置４に備わっているトナー濃度センサ１２７にも接続されている。また、制御部９５は、画素カウント部９７にも接続されている。この画素カウント部９７は、画像データに基づいて出力画像の画素数をカウントするものである。
【００９２】
図１２は、制御部９５による補給動作の制御の流れを示すフローチャートである。
制御部９５は、所定のタイミングでトナー濃度センサ１２７により現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検知させ、その検知結果を取得する（Ｓ１）。そして、トナー濃度センサ１２７が検知したトナー濃度の変化から、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度とするための未使用現像剤の補給量を算出する（Ｓ４）。なお、トナー濃度センサ１２７によるトナー濃度検知時にプリント動作中（印刷中）である場合（Ｓ２）、制御部９５は、そのプリント動作に係る画像データの画素数を画素カウント部９７から取得する（Ｓ３）。そして、この場合には、画素カウント部９７から取得した現在印刷中の画像の画素数から出力画像の画像面積率等を算出し、その算出結果から当該印刷により消費される消費トナー量を求める。その後、制御部９５は、トナー濃度センサ１２７が検知したトナー濃度の変化と、算出した消費トナー量とから、未使用現像剤の補給量を算出する（Ｓ４）。
【００９３】
このようにして未使用現像剤の補給量を算出したら、制御部９５は、その算出結果から補給動作量を決定する（Ｓ５）。本実施形態では、上述したように、補給用駆動モータ１６２ｄの駆動後に補給クラッチ１６２ｅのクラッチ動作時間を制御することで補給量を細かく調整することができる。よって、制御部９５は、補給用駆動モータ１６２ｄに駆動開始命令を出してこれを駆動させた後、決定した補給動作量に係るクラッチ動作時間分だけクラッチ動作させる命令を補給クラッチ１６２ｅに出してクラッチ動作させる。これにより、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度とする量分の未使用現像剤が現像装置４へ補給される（Ｓ６）。
【００９４】
次に、現像装置４から使用済み現像剤を排出する構成及び動作について説明する。
図１に示すように、現像装置４には、現像装置４内に存在する現像剤を現像剤排出口１８１から排出する現像剤排出手段としての現像剤排出部１８０が設けられている。この現像剤排出部１８０の現像剤排出口１８１は、排出搬送路１８２を介して使用済現像剤収容器８７に連通している。本実施形態では、現像剤補給装置１６０によりトナーと一緒に磁性キャリアも補給される。そのため、現像剤補給装置１６０による補給動作によって現像装置４内の現像剤のトナー濃度は目標トナー濃度とすることができるものの、現像装置４内の現像剤全体の量は、磁性キャリアの補給量に応じた分だけ増加していく。そこで、本実施形態では、現像剤排出部１８０により現像装置４内の現像剤の全体量の一部に相当する量ずつ現像装置４内の現像剤を徐々に排出して、現像装置４内の現像剤の全体量が一定になるようにしている。
【００９５】
具体的には、現像剤排出部１８０の現像剤排出口１８１は、回収搬送路７中の底面から所定の高さだけ上方の側面部分に開口している。詳しくは、現像装置４内に存在する現像剤の全体量が規定量であるときに回収搬送路７中に存在する現像剤の上部が位置することになる高さに、現像剤排出口１８１の下部が位置するように、現像剤排出口１８１が開口している。これにより、現像剤補給装置１６０による補給動作によって現像装置４内に存在する現像剤の量が規定量を超え、回収搬送路７中に存在する現像剤の嵩が増加してその現像剤の上部が現像剤排出口１８１の位置まで上昇すると、現像剤排出口１８１から現像剤がオーバーフローして排出される。すなわち、現像剤補給装置１６０による補給動作によって規定量を超えた分の現像剤は、現像剤排出口１８１から排出される。そして、現像剤排出口１８１から排出された現像剤は、排出搬送路１８２を介して使用済現像剤収容器８７に送られて収容される。この排出搬送路１８２は、中空のチューブで内部に螺旋状のスクリュー部材を備えて現像剤を使用済現像剤収容器８７へ搬送するものであってもよいし、重力により現像剤を落下させて使用済現像剤収容器８７へ搬送するものであってもよい。
【００９６】
ここで、本実施形態では、現像剤排出口１８１を回収搬送路７中に設け、回収搬送路７内の現像剤を排出するように構成されている。この現像剤排出口から排出される回収搬送路７内の現像剤は、現像領域を通過してトナーを消費した現像後の現像剤（使用済み現像剤）である。そのため、その現像剤のトナー濃度は、現像装置４内の他の箇所に存在する現像剤に比べてずっと低い状態となっている。現像剤の排出に際しては、本来は磁性キャリアのみを排出することが望ましい。なぜなら、現像装置４内のトナーは現像によって消費され、補給動作により新しいトナーと次々と入れ替わるものであるため、現像装置４内に存在するトナーのほとんどは、経時的にも十分に使用可能な状態のものである。よって、現像剤の排出に際して磁性キャリアと一緒にトナーも排出すると、未だ十分に使用可能なトナーを無駄に排出することとなり、不経済であることから、本来的には磁性キャリアのみを排出することが望ましい。しかし、トナーと混合されている状態の磁性キャリアをトナーと分離して排出することは非常に困難であり、これを行おうとすると装置構成が非常に複雑になる。本実施形態では、現像装置４の中でも最もトナー濃度が低い状態にある回収搬送路７内の現像剤を排出するため、現像装置４内の他の箇所の現像剤を排出する場合に比べて、磁性キャリアと一緒に排出されるトナーの量を少なく抑えることができる。その結果、未だ十分に使用できるトナーが無駄に排出されてしまう量を少なく抑えることができる。
【００９７】
特に、本実施形態では、現像剤排出口１８１を、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流側端部近傍、具体的には図７に示す位置に設けている。回収搬送路７中の現像剤搬送方向下流側端ではその回収現像剤が供給搬送路９側へ受け渡されるが、連続プリンタ時のように現像ローラ５から現像剤が次々と回収される状況下では、回収スクリュー６によりこの下流端に搬送されてくる回収現像剤の量がこの下流端から供給搬送路９側へ受け渡す現像剤量を越えることが起こり得る。この場合、回収搬送路７の下流側端に回収現像剤が滞留し、その滞留量が多くなりすぎると、回収現像剤が現像ローラ５の表面に接触してしまうおそれがある。回収現像剤が現像ローラ５の表面に接触すると、トナー濃度の低い状態の回収現像剤が現像ローラ５に連れ回って供給搬送路９まで搬送され、そのまま現像に用いられるおそれがある。この場合、現像領域へ送られる現像ローラ５上の現像剤中のトナー濃度が低下したり不均一となったりするおそれがある。本実施形態では、図７に示すように回収搬送路７の下流側端部近傍に現像剤排出口１８１を設けており、回収搬送路７の下流側端に回収現像剤が現像ローラ５の表面に接触してしまうほど滞留する前に、その回収現像剤が現像剤排出口１８１から排出される。したがって、トナー濃度の低い状態の回収現像剤が現像ローラ５に連れ回って供給搬送路９まで搬送されることはない。
【００９８】
なお、本実施形態では、現像剤排出口１８１を回収搬送路７の側面に設けて現像装置４内に存在する現像剤の量が規定量を超えたときにその越えた分の現像剤を排出する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、回収搬送路７の底面に現像剤排出口を設け、これに開閉可能なシャッターを備え付けてこのシャッターの動作を制御することで、現像剤を排出するように構成してもよい。この場合、例えば現像剤補給装置１６０による未使用現像剤の補給量に応じてシャッターの動作時間を決定する。これによれば、未使用現像剤の補給量と使用済み現像剤の排出量とをほぼ同量にすることができる。
【００９９】
また、本実施形態では、上述したように現像剤補給口１６１が、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流端よりも現像剤の循環方向上流側に位置する撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端に位置する現像剤受け渡し箇所１４３で開口している。このように現像剤補給口１６１が現像剤排出口１８１よりも現像剤循環方向上流側に位置しているため、現像剤排出口１８１から排出される現像剤の中には、補給直後の未使用現像剤が含まれることはない。すなわち、現像剤補給口１６１から補給された未使用現像剤は、撹拌搬送路１０を通って供給搬送路９へ受け渡された後、現像ローラ５に供給されて現像領域を通過した後でなければ、回収搬送路７内へ受け渡されることはない。よって、現像剤排出口１８１から排出される現像剤は、１回以上は現像を行った現像剤である。したがって、本実施形態によれば、補給直後の未使用現像剤が現像に寄与することなく現像剤排出口１８１から排出されて無駄になってしまう事態を防止できる。
【０１００】
次に、本実施形態で使用する現像剤の特性について説明する。
本複写機で用いる現像剤に含まれる磁性キャリアとしては、その体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲内であるものを用いている。体積平均粒径が６０［μｍ］以下の小粒径キャリアを用いることで、現像領域に存在する現像剤量が少なくても現像能力を低下させなくても済むようになる結果、現像装置４内に存在させる現像剤の全体量を低減することができる。また、特にストレスのかかる現像ドクタ１６を通過する現像剤量が少なくなることから、現像剤の長寿命化を図ることができる。また、キャリアの低容量化を実現できる結果、現像剤ボトル８６の小型化を図ることもできる。さらには、現像領域における磁気ブラシがより緻密になるため、高画質化や画質の安定性が達成される。なお、磁性キャリアの体積平均粒径が６０［μｍ］より大きいと、現像剤循環部でオーバーフローがおきやすくなり、安定な剤循環が行えないおそれがある。一方、磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］より小さいと、感光体１にキャリアが付着したり、現像装置４外にキャリアが飛散しやすくなるという不具合が発生する。
なお、キャリアの体積平均粒径の測定は、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７［μｍ］以上１２５［μｍ］以下のレンジ設定で行った。
【０１０１】
本複写機で用いる現像剤に含まれるトナーとしては、その体積平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下の範囲内であり、かつ、個数平均粒径Ｄ１に対する体積平均粒径Ｄ４の比率（Ｄ４／Ｄ１）が１．００以上１．４０以下の範囲であるものを用いている。体積平均粒径が小さくかつ粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。よって、現像における濃度変動を小さくすることができる。また、６００［ｄｐｉ］以上の微小なドット画像の安定再現性が向上し、長期間安定した高画質を得ることができる。体積平均粒径が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。一方、体積平均粒径が８［μｍ］を超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、上記比率（Ｄ４／Ｄ１）は、１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【０１０２】
トナー粒子の粒度分布の測定方法は次のとおりである。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−IIやコールターマルチサイザーII（いずれもコールター社製）を用いることができる。まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−II（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料が懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。なお、チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【０１０３】
また、本複写機で用いる現像剤に含まれるトナーとしては、形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲内であり、かつ、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲内であるものを用いている。
図１３は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
図１４は、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、形状係数ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・（２）
一方、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（３）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・（３）
【０１０４】
各形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触に近い状態になるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなる。ゆえに剤の循環性が向上するため、ストレスが小さくなり、長期的に安定した一方向循環を行うことが可能となる。また、トナーと感光体との接触状態が点接触に近い状態になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。なお、形状係数ＳＦ−１及び形状係数ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、流動性が悪化し、剤循環性が悪いために好ましくない。また、転写率が低下するため好ましくない。
【０１０５】
また、本複写機で用いる現像剤のトナーとしては、平均１次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の範囲内であって嵩密度が０．３［ｇ/ｃｍ3］以上である微粒子（外部添加剤）がトナー母体粒子表面に添加されたものを用いている。この微粒子としては、の流動性向上剤としてのシリカ等が挙げられる。なお、上記微粒子としてシリカを用いる場合、通常は、シリカの平均１次粒は１０〜３０［ｎｍ］であり、その嵩密度は０．１〜０．２［ｍｇ／ｃｍ3］である。
【０１０６】
本実施形態においては、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。また現像剤の流動性が高まるためストレスの低減効果があり、長寿命化にも寄与する。さらに、コロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体との高ストレス（高荷重、高速度等）下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が５０［μｍ］以上５００［μｍ］以下の範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。
【０１０７】
微粒子の平均１次粒径は、上述したように５０［μｍ］以上５００［ｎｍ］以下のものが用いられるが、特に１００［μｍ］以上４００［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。平均１次粒径が５０［ｎｍ］未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、平均１次粒径が５００［ｎｍ］よりも大きいと、微粒子がブレードと感光体表面との間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ちクリーニング不良を発生させやすくなる。
嵩密度が０．３［ｍｇ／ｃｍ3］未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。
【０１０８】
本実施形態で採用し得る微粒子としては、無機化合物では、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＺｒＯ2、ＣａＯ・ＳｉＯ2、Ｋ2Ｏ（ＴｉＯ2）ｎ、Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、ＭｇＣＯ3、ＢａＳＯ4、ＭｇＳＯ4、ＳｒＴｉＯ3等を例示することができ、好ましくは、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3が挙げられる。特に、これらの無機化合物は、各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。また、有機化合物では、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２種以上併用しても差し支えない。これらのうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【０１０９】
微粒子の嵩密度の測定方法は、次のとおりである。まず、１００［ｍｌ］のメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００［ｍｌ］にする。その際、振動は与えなかった。そして、このメスシリンダーの微粒子を入れる前後の重量差により嵩密度を測定した。嵩密度は下記の式（４）により算出される。
嵩密度（ｇ／ｃｍ3）＝微粒子量（ｇ／１００ｍｌ）÷１００  ・・・（４）
【０１１０】
微粒子をトナー表面に外部添加して付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などが挙げられる。
【０１１１】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態に係る複写機の現像装置の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上記実施形態の現像装置４は、図１に示したように３つの搬送路７，９，１０がほぼ同じ高さに配置されているが、本変形例１の現像装置２０４は、供給搬送路９と撹拌搬送路１０がほぼ同じ高さに配置されているが、回収搬送路７は撹拌搬送路１０の上方に配置されている。なお、以下に説明する点以外は、上記実施形態の場合と同様である。
【０１１２】
図１５は、本変形例１における現像装置２０４を示す概略構成図である。
この現像装置２０４では、現像ローラ５の下方に、撹拌スクリュー１１を備えた撹拌搬送路１０及び供給スクリュー８を備えた供給搬送路９が互いにほぼ同じ高さに配置されている。また、撹拌搬送路１０の上方には、回収スクリュー６を備えた回収搬送路７が配置されている。現像剤補給装置１６０からの未使用現像剤を補給する現像剤補給口１６１は、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流端の上部に開口している。また、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流端の底面には開口部１４３が設けられており、この開口部１４３を介して回収搬送路７の下流端は、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端に連通している。また、現像剤排出部１８０の現像剤排出口１８１は、回収搬送路７の現像剤搬送方向下流側端部近傍で、その回収搬送路７の側面部に開口している。
【０１１３】
次に、本変形例１における現像剤の循環について説明する。
図１６は、各搬送路７，９，１０を循環する現像剤の移動方向を説明するための説明図である。この図は、現像装置２０４を真上から見たときのものである。
この図１６において、符号Ａで示す破線で囲った部分は、図１５に示した現像装置４を、上段部Ａ（回収搬送路７及び現像ローラ５を含む部分）と、下段部Ｂ（供給搬送路９及び撹拌搬送路１０を含む部分）とに分けたときの上段部Ａに対応し、符号Ｂで示す破線で囲った部分は下段部Ｂに対応する。また、図１６中の各種矢印は、現像剤の移動方向を示し、その矢印の大きさは現像剤の単位時間当たりの移動量を模式的に表している。
【０１１４】
上段部Ａにおいて、現像領域を通過した現像後の現像剤は、現像ローラ５内部の磁極により現像ローラから離脱し、供給搬送路９の上方に位置する回収スペース１２を通過して回収搬送路７に回収される。回収搬送路７では、上記実施形態の場合と同様にその下流端に近いほど現像剤の移動量が多くなる。回収搬送路７中の回収現像剤は、その現像剤搬送方向下流端で現像剤補給口１６１から補給される未使用現像剤と一緒に、回収搬送路７の底面に設けられた開口部１４３を通って撹拌搬送路１０へ受け渡される。
一方、下段部Ｂにおいては、回収搬送路７から上記開口部１４３を介して受け渡される現像剤は、撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端に落下する。また、この撹拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端には、現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された供給搬送路９内の余剰現像剤も受け渡される。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ながら搬送する。
【０１１５】
このように、本変形例１の現像剤の循環経路では、回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しが重力により落下することで行われる点を除いて、ほぼ同様である。そして、回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しが重力により落下する構成としていることにより、その受け渡し時に現像剤へ加わるストレスが上記実施形態の場合に比べて低減される。すなわち、上記実施形態では、回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しを、回収スクリュー６に設けられた撹拌横移送用パドル１３９により送り出す構成であるが、これに比べて本変形例１のように落下させる構成の方が現像剤へ加わるストレスが少ない。よって、現像剤の長寿命化を図ることができる。
【０１１６】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態に係る複写機の一変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１７は、本変形例２における複写機を示す概略構成図である。
この複写機は、図２に示したいわゆる両面同時プリント方式である上記実施形態の複写機における画像形成部を１つだけ備えた、いわゆる一般的なタンデム型の画像形成装置である。この複写機のプリンタ部１００は、各色ごとのプロセスカートリッジ２２０が直列に配置された構成になっている。各色ごとのプロセスカートリッジ２２０は、感光体１を中心に帯電手段である帯電ローラ２２３、現像手段である現像装置４、クリーニング手段である感光体クリーニング装置２等から構成される。また、４つのプロセスカートリッジ２２０の上方には潜像形成手段としての露光装置２２４が配置されており、下方には中間転写装置２２１が配置されている。その他に、紙搬送ユニット５０、紙転写装置２２８、定着装置６０などを備えている。プリンタ部１００において、感光体１、帯電ローラ２２３、現像装置４及び感光体クリーニング装置２等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジ２２０として一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジ２２０をプリンタ部１００本体に対して着脱可能に構成する。図１７に示すプリンタ部１００の作像動作は、上述の図２において裏面（第１面）の作像がないだけであるため、説明は省略する。
【０１１７】
以上、上述した実施形態（各変形例を含む。以下同じ。）における複写機は、潜像担持体としての感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、この感光体表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置と、潜像にトナーを付着させてこれを現像する現像手段としての現像装置４，２０４とを有し、感光体表面に形成されたトナー像を最終的に記録材としての転写紙Ｐ上に転写して画像形成を行うものである。そして、この複写機に設けられる現像装置４，２０４は、内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持して回転し、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向する箇所（現像領域）で感光体表面の潜像にトナーを供給する現像剤担持体としての現像ローラ５と、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、この現像ローラ５に現像剤を供給する供給搬送部材としての供給スクリュー８を備えた供給搬送路９と、この供給搬送路９から供給された現像ローラ５上の現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１６と、現像領域を通過した後の現像ローラ５上から回収された現像剤を、現像ローラ５の軸線方向に搬送する回収搬送部材としての回収スクリュー６を備えた回収搬送路７と、現像に用いられずに供給搬送路９の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、現像ローラ５から回収されて回収搬送路７の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、現像ローラ５の軸線方向にこれらの余剰現像剤と回収現像剤とを撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材としての撹拌スクリュー１１を備え、これらの余剰現像剤及び回収現像剤を供給搬送路９に受け渡す撹拌搬送路１０と、これらの３つの搬送路７，９，１０を現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所を除いて互いに仕切る仕切り部材としての仕切り壁１３３及び仕切り板１３４とを有する。また、この現像装置４，２０４は、未使用のトナー及び未使用の磁性キャリアを含む未使用現像剤を現像剤補給口１６１から上記３つの搬送路７，９，１０のうちの少なくとも１つの搬送路である回収搬送路７に補給する現像剤補給手段としての現像剤補給装置１６０と、現像装置４内に存在する現像剤の全体量の一部に相当する量ずつ、回収搬送路７中の現像剤を現像剤排出口１８１から排出する現像剤排出手段としての現像剤排出部１８０とを備えている。このように、本現像装置４，２０４では、現像によりトナーを消費した後のトナー濃度が低い現像剤である回収搬送路内の現像剤を排出するので、未だ十分に使用できるトナーが無駄に排出されてしまう量を少なく抑えることができる。
また、上記実施形態では、現像剤排出口１８１が回収搬送路７の現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けられているので、回収搬送路７の下流側端において回収現像剤が現像ローラ５の表面に接触してしまうほど滞留する前に、その回収現像剤を現像剤排出口１８１から排出できる。よって、トナー濃度の低い状態の回収現像剤が現像ローラ５に連れ回って供給搬送路９まで搬送されることはない。また、供給搬送路９内の現像剤量が減ると現像ローラ５に供給される現像剤量が少なくなって現像に影響が出るが、回収搬送路７内の現像剤量が減っても現像に影響が出ることはない。よって、上記実施形態によれば、現像に影響を出さずに現像剤を排出することができる。
また、上記実施形態では、現像剤補給口１６１が回収搬送路７中の現像剤排出口１８１よりも現像剤搬送方向下流側に設けられているので、現像剤排出口１８１から排出される現像剤は、１回以上は現像を行った現像剤である。よって、補給直後の未使用現像剤が現像に寄与することなく現像剤排出口１８１から排出されて無駄になってしまう事態を防止できる。この効果は、現像剤補給口１６１を撹拌搬送路１０中に設けた場合にも同様に得られる。
また、上記実施形態では、現像剤補給口１６１が回収搬送路７及び供給搬送路９から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しが行われる箇所１４３に設けられている。この箇所は、現像剤に対する撹拌作用が激しい場所であるため、この箇所に未使用現像剤を補給すれば、補給直後に激しく撹拌されてトナーの摩擦帯電を促進することができる。その結果、補給された未使用現像剤が供給搬送路９に搬送されて現像ローラ５に供給されたときにトナーの帯電量が不十分となるという事態を効果的に回避することができる。
また、上記実施形態では、現像装置４，２０４内に存在する現像剤の量が規定量を超えたときにその越えた分の現像剤が現像剤排出部１８０により排出されるように構成されている。これにより、現像装置４内の現像剤の全体量をほぼ一定に維持することができ、安定した現像を行うことができる。
また、上記実施形態では、現像剤補給装置１６０は、現像剤補給口１６１へ未使用現像剤を移送するための一軸偏心スクリューポンプであるモーノポンプ１６２を有し、そのモーノポンプ１６２に未使用現像剤を送り込むための現像剤補給路である搬送チューブ１６３内を負圧化してモーノポンプ１６２内の未使用現像剤を現像剤補給口１６１から送り出す構成を備えている。この構成によれば、現像剤ボトル８６と現像装置４とを結ぶ搬送路を自由に曲げることができる。よって、搬送スクリュー等を利用した場合のように直線的な搬送路に制限される構成に比べて、現像剤ボトル８６と現像装置４との位置関係の制約が少なくなり、複写機内のレイアウトの自由度が向上する。また、未使用現像剤を収容する現像剤ボトル８６を現像装置４から離して配置できる結果、現像装置自体の小型化を図ることができる。
また、上記実施形態（上記変形例１を除く。）では、回収搬送路７を現像ローラ５の下方に設けるとともに、３つの搬送路７，９，１０をほぼ同じ高さに配置している。これにより、現像装置４，２０４内で現像剤を循環搬送する際に現像剤を上方に持ち上げる必要がない。よって、現像剤に過剰なストレスがかかることを防止でき、現像剤へのストレスを軽減することができる。その結果、現像剤の長寿命化を図ることができる。
また、上記実施形態（上記変形例１を除く。）では、供給スクリュー８の最上位置１４が現像ローラ５の回転中心軸１５よりも下方に位置するように、かつ、供給スクリュー８の最上位置１４と回転中心軸１５とを通る仮想平面とこの回転中心軸１５を通る水平面とのなす角が１０［°］以上４０［°］以下の範囲内となるように、供給スクリュー８が配置されている。これにより、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響しない。その結果、供給搬送路９内においてその現像剤搬送方向において現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５に適正な量の現像剤を供給することができる。
また、上記変形例１では、回収搬送路７が撹拌搬送路１０の上方に設けられている。これにより、回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡しが重力により落下する構成を採用できるので、回収搬送路７から撹拌搬送路１０への現像剤の受け渡し方向が水平方向よりも上側である場合に比べて、その受け渡し時に現像剤へ加わるストレスを低減できる。よって、現像剤の長寿命化を図ることができる。
また、上記実施形態に係る複写機は、トナー及び磁性キャリアが予め混合された状態の未使用現像剤を内部に収容する現像剤収容器としての現像剤ボトル８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋを有し、現像装置４，２０４の現像剤補給装置１６０は、その現像剤ボトル内の未使用現像剤を現像剤補給口１６１から補給する。これにより、補給用のトナーと磁性キャリアとを別々の容器に収容しておく場合に比べて構成を簡素化できる。
また、上記実施形態に係る複写機は、現像装置４，２０４内に存在する現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ１２７と、このトナー濃度センサ１２７の検知結果に応じて現像装置の現像剤補給装置１６０による未使用現像剤の補給量を制御する補給量制御手段としての制御部９５とを備えている。これにより、現像装置４，２０４内に存在する現像剤のトナー濃度を、目標とするトナー濃度に安定して維持することができる。
また、上記実施形態に係る複写機は、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び現像装置４，２０４をそれぞれ複数有し、各感光体上にそれぞれ形成された各トナー像が互いに重なり合った画像を最終的に転写紙Ｐ上に形成する構成を備えている。この複写機は、いわゆるタンデム型の画像形成装置と呼ばれ、カラー画像のプリント速度の高速化の点で有利である。
また、上記実施形態（上記変形例１を除く。）に係る複写機は、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び現像装置４，２０４を備え、かつ、その感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像を転写紙Ｐ上に転写させるための作像部としての画像形成部を２つ有する。そして、一方の作像部である第１画像形成部による転写紙Ｐの一方の面（第１面）へのトナー像の転写、及び、他方の作像部である第２画像形成部によるこの転写紙Ｐの他方の面（第２面）へのトナー像の転写を、同時又は順次に行い、その転写紙Ｐの両面に各トナー像が転写された後に各トナー像をこの転写紙Ｐに定着させる定着手段としての定着装置６０を備えている。この複写機は、いわゆる両面同時プリント方式の画像形成装置と呼ばれ、１回のプリント動作で１枚の転写紙Ｐの両面に画像を形成できる。
また、上記実施形態に係る複写機で用いる現像剤の磁性キャリアは、その体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲内である。これにより、上述した種々の効果が得られる。
また、上記実施形態に係る複写機で用いる現像剤のトナーは、その体積平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下の範囲内であり、かつ、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比率が１．００以上１．４０以下の範囲である。これにより、上述した種々の効果が得られる。
また、上記実施形態に係る複写機で用いる現像剤のトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲内であり、かつ、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲内である。これにより、上述した種々の効果が得られる。
また、上記実施形態に係る複写機で用いる現像剤のトナーは、平均１次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の範囲内であって嵩密度が０．３［ｇ/ｃｍ3］以上である外部添加剤がトナー母体粒子表面に添加されたものを用いる。これにより、上述した種々の効果が得られる。
また、上記変形例２で説明したように、少なくとも感光体１とこの感光体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に支持され、複写機本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジ２２０を採用し、その現像手段として、上述した現像装置４，２０４を用いる。上述した現像装置４，２０４を感光体１とともにプロセスカートリッジに搭載することで、本複写機に設けられている消耗品の交換が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】実施形態に係る複写機の現像装置を示す概略構成図。
【図２】同複写機の概略構成図。
【図３】同複写機のプリンタ部における４つの第１プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図４】同複写機のプリンタ部における４つの第２プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、同現像装置に設けられた現像剤補給装置を構成するモーノポンプの構造を示す説明図。
【図６】同現像装置に設けられた現像ローラの磁極配置の概略構成図。
【図７】同現像装置のケーシングの上部を取り除いた状態において、ケーシングの下部によって形成される各搬送路及びこれらの搬送路に設けられる各スクリューを感光体側から見たときの斜視図。
【図８】同現像装置の３つの搬送路が連通している箇所を示す断面図。
【図９】同現像装置を斜め上方から見たときの斜視図。
【図１０】同３つの搬送路における単位時間当たりの現像剤搬送量及び現像剤の移動方向を説明するための説明図。
【図１１】同現像剤補給装置による未使用現像剤の補給動作を制御する制御系を示すブロック図。
【図１２】制御部による補給動作の制御の流れを示すフローチャート。
【図１３】形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図１４】形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図１５】変形例１における現像装置を示す概略構成図。
【図１６】同現像装置の各搬送路を循環する現像剤の移動方向を説明するための説明図。
【図１７】変形例２における複写機を示す概略構成図。
【図１８】（ａ）乃至（ｄ）は、特許文献１に記載の現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【０１１９】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  感光体
４，２０４，３０４  現像装置
５  現像ローラ
５ａ  ローラ回転軸
６  回収スクリュー
７  回収搬送路
８  供給スクリュー
９  供給搬送路
１０，１０Ａ，１０Ｂ  撹拌搬送路
１１，１１Ａ，１１Ｂ  撹拌スクリュー
１２  回収スペース
１４  スクリュー頂点
１５  回転中心軸
１６  現像ドクタ
２０  第１転写ユニット
２１  第１中間転写ベルト
２２，３２  １次転写ローラ
３０  第２転写ユニット
３１  第２中間転写ベルト
５０  紙搬送ユニット
５１  紙搬送ベルト
６０  定着装置
７５  排紙スタック部
８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋ  第１プロセスユニット
８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋ  第２プロセスユニット
８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋ  現像剤ボトル
８７  使用済現像剤収容器
９５  制御部
１００  プリンタ部
１２７  トナー濃度センサ
１３３  仕切り壁
１３４  仕切り板
１６０  現像剤補給装置
１６１  現像剤補給口
１６２  モーノポンプ
１６２ｄ  補給用駆動モータ
１６２ｅ  補給クラッチ
１６３  搬送チューブ
１８０  現像剤排出部
１８１，３８１  現像剤排出口
１８２  排出搬送路
２２０  プロセスカートリッジ
３６１Ａ  トナー補給口
３６１Ｂ  キャリア補給口
３８６Ａ  トナー収容部
３８６Ｂ  キャリア収容部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図６】
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