(57)【要約】  【課題】  現像装置におけるトナー収容容器内の撹拌部材を駆動するモータが，トナー凝集によって高負荷となりがちな運転（撹拌）開始時に脱調や発熱が生じることを防止しつつ，極力早期に定常状態（定常出力）での運転を可能とすること。  【解決手段】  撹拌部材２２の回転開始の後に，前記撹拌部材２２に形成された撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが，撹拌部材２２による全撹拌領域（全周（３６０°）領域）を通過したことになる１ピッチ分回転が検出（Ｓ４）されるまでの初動期間（Ｓ３，Ｓ４の処理期間）において，モータ３０の出力トルク（回転速度）が，それ以降の定常期間（Ｓ６，Ｓ７の処理期間）における出力トルク（回転速度）より高いトルク（低い速度）となるようモータ３０の駆動条件を切り替える。【選択図】図２
2005241675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー収容容器内で回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材と，該撹拌部材を回転駆動させるモータと，を具備する現像装置において，
前記撹拌部材の回転開始の後に前記撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過したことを検出する全領域通過検出手段と，
前記撹拌部材の回転開始時から前記全領域通過検出手段により前記全領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間における前記モータの出力トルクがそれ以降の定常期間における出力トルクより高いトルクとなるよう前記モータの駆動条件を切り替える第１モータ制御手段と，
を具備してなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１モータ制御手段が，前記モータの駆動条件として前記モータに対する設定回転速度を切り替えることにより前記モータの出力トルクを切り替えてなる請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
現像に用いられるトナーを一時収容する現像槽内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と，
前記トナー残量検出手段による検出残量が低下した場合に前記撹拌部材の回転速度に比例した回転速度で駆動され前記トナー収容容器から前記現像槽へトナーを補給する補給ローラと，を具備し，
前記第１モータ制御手段が，前記定常期間における前記モータの回転速度を前記トナー残量検出手段による検出残量に基づいて設定してなる請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１モータ制御手段が，前記モータの駆動条件を前記初動期間における条件から前記定常期間における条件へ段階的に切り替えてなる請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記撹拌部材の前回の回転停止時から今回の回転開始時までの経過時間が既定時間より短い場合に，前記第１モータ制御手段による制御に代えてモータ始動当初から前記定常期間における前記モータの駆動条件を設定する第２モータ制御手段を具備してなる請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記モータが，可動子に永久磁石を有するものである請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記トナーの粒径が約７μｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
トナー収容容器内で回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材と，該撹拌部材を回転駆動させるモータと，を具備する現像装置の制御方法において，
前記撹拌部材の回転開始の後に前記撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過したことを検出する全領域通過検出工程と，
前記撹拌部材の回転開始時から前記全領域通過検出工程により前記全領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間における前記モータの出力トルクがそれ以降の定常期間における出力トルクより高いトルクとなるよう前記モータの駆動条件を切り替えるモータ制御工程と，
を有してなることを特徴とする現像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，トナー収容容器内で回転する撹拌部材によりトナーを撹拌する機構を備えた現像装置及びそれを具備する画像形成装置，並びにその現像装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置（プリンタ，複写機，ファクシミリ装置等）は，感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を備える。また，現像装置には，トナー補給槽から現像槽へトナーを補給するトナー補給手段を備えたものもある。
このような現像装置は，トナーを収容する現像槽と，その現像槽内のトナー残量の検出手段（例えば，２成分現像剤を用いる場合は，現像剤の透磁率検出に基づくトナー濃度検出手段）とを備え，前記トナー補給手段は，前記現像槽に補給されるトナーを収容するトナー補給槽と，表層がスポンジ等の弾性部材で形成されたトナー補給ローラとを備える。そして，現像槽内のトナー残量が所定残量を下回った場合に前記トナー補給ローラが回転することにより，トナー補給槽から現像槽へトナーが補給される。
さらに，補給用のトナーが収容されるトナー補給槽（トナー収容容器の一例）の内部には，回転することによってトナーを撹拌する撹拌部材が設けられる。これは，トナーがトナー補給槽内に長時間貯留された場合等に凝集し，これが現像槽へのトナー補給の弊害となることがあるため，トナーをほぐすために設けられるものである。通常，トナー補給ローラと撹拌部材とは，連動して駆動される。即ち，トナー補給中に撹拌部材は回転し，トナー補給停止とともに撹拌部材の回転も停止する。この撹拌部材には，トナーを効率的に撹拌するための撹拌羽根が形成されている。
ここで，トナーが凝集している場合には，トナーの抵抗が大きく，撹拌部材を回転駆動するモータに大きな負荷がかかることになる。また，モータがステッピングモータ等，駆動信号の周波数調節によって回転速度制御が行われるモータ（以下，周波数制御モータという）である場合に，撹拌部材にかかる負荷（抵抗）が大きい状態で高速に回転させようとすると，脱調が生じて正常なモータ制御が行えなくなるという問題が生じる。一般に，周波数制御モータでは，駆動周波数を低周波数として低速回転させる場合，大きな出力トルクが得られ，また，脱調が生じにくいが，高周波数で駆動して高速回転させる場合には，比較的小さな出力トルクしか得られず，脱調も生じやすくなる。さらに，駆動周波数を急激に高周波数に上昇させても脱調が生じやすくなる。
また，駆動電圧や駆動電流，或いはＰＷＭのデューティーにより制御されるモータでは，駆動信号のレベル（電圧や電流，ＰＷＭのデューティー）を上げるほど，負荷（撹拌部材にかかる抵抗）に応じて大きな出力トルクが得られるが，高負荷状態が長時間継続すると，モータが異常高温となるまで発熱するという問題が生じる。特に，出力トルクより大きな負荷がかかってモータがロック状態となると，モータの発熱がより顕著となる。このような発熱は，モータ故障の原因となる。
従来，特許文献１には，アジテータ（撹拌部材に相当）とその回転軸との間にトルクリミッタを設け，モータに過大な負荷がかからないようにするものが示されている。これにより，トナー凝集によってモータに高い負荷がかかっても，モータの脱調や発熱を防止できる。
また，特許文献２には，トナー補給タイミングの際に，撹拌部材を駆動する周波数制御モータをまず低周波数で駆動させ，それによってトナー補給が完了しなければ段階的に周波数を上げていくものが示されている。これにより，駆動周波数の急激な上昇による脱調を防止できる。
一方，特許文献３には，トナー濃度（トナー残量）に応じて，トナー補給用モータの駆動速度を制御するもの（トナー濃度＝低→モータ速度を速く，トナー濃度＝高→モータ速度を遅く）が示されている。
【特許文献１】特開平４−３２３６７８号公報
【特許文献２】特開平４−４７１号公報
【特許文献３】特開平５−１０７９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，特許文献１に示される技術では，トルクリミッタのリミットトルクを，撹拌部材駆動用モータ（周波数制御モータ）の定常撹拌時の回転速度で回転させたときに脱調が生じない比較的低いトルクとする必要があり，トナーの凝集によってモータの空回りが頻発するという問題点があった。
また，特許文献２に示される技術では，トナーが凝集している場合，撹拌部材が全撹拌領域を略通過しないうちに周波数制御モータの駆動周波数を上げると脱調が生じやすく，逆に，周波数を上げるタイミングが遅いとトナー補給速度が遅くなるという問題点があった。
さらに，特許文献３に示される技術では，撹拌停止によってトナーが凝集した状態となりがちなトナー補給開始時（即ち，トナー撹拌開始時）に，最もモータ駆動速度が速くなる。このため，周波数制御モータを用いた場合には，トナーが凝集した状態で最も低トルクかつ脱調が生じやすい駆動条件によりモータ（周波数駆動モータ）が駆動されるため，脱調が生じやすいという問題点があった。一方，電圧や電流等により制御するモータを用いた場合には，トナー濃度が上昇するまで高出力状態が継続されるので，モータが発熱するという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，トナー収容容器内の撹拌部材を駆動するモータが，トナー凝集によって高負荷となりがちな運転（撹拌）開始時に脱調や発熱が生じることを防止しつつ，極力早期に定常状態（定常出力）での運転を可能とする現像装置及びそれを具備する画像形成装置，並びにその現像装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，トナー収容容器内で回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材と，該撹拌部材を回転駆動させるモータと，を具備する現像装置において，前記撹拌部材の回転開始の後に前記撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過したことを検出する全領域通過検出手段と，前記撹拌部材の回転開始時から前記全領域通過検出手段により前記全領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間における前記モータの出力トルクがそれ以降の定常期間における出力トルクより高いトルクとなるよう前記モータの駆動条件を切り替える第１モータ制御手段と，を具備してなることを特徴とする現像装置として構成されるものである。ここで，「前記全撹拌領域を略通過」の例としては，４枚の前記撹拌羽根が回転方向に均等に形成されている場合，前記撹拌部材を９０°回転させれば，前記撹拌羽根が「前記全撹拌領域（３６０°の全周領域）を略通過」したことになる。
ここで，前記第１モータ制御手段が，前記モータの駆動条件として前記モータに対する設定回転速度を切り替えることにより前記モータの出力トルクを切り替えるものが考えられる。これは，前記モータが，駆動信号の周波数調節によって回転速度制御が行われる前記周波数制御モータ（低速（即ち，低周波数）＝高トルク）である場合の構成である。
一方，駆動電圧や駆動電流，或いはＰＷＭのデューティーにより制御されるモータを用いる場合には，前記モータの駆動条件としては，駆動信号の電力レベル（駆動電圧や駆動電流，ＰＷＭのデューティー）を前記モータに設定すればよい。
このような構成により，撹拌停止によってトナーが凝集した状態である場合が多いトナー撹拌開始時に，前記撹拌部材が高トルクで駆動されるので，効果的にトナーをほぐすことができる。ここで，高トルクでの駆動期間は，凝集したトナーをほぐすのに必要な最小限の期間，即ち，前記撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過する前記初動期間のみである。このため，前記モータとして前記周波数制御モータを用いた場合，前記初動期間でのモータの脱調を防止しつつ，最も早期に定常状態（定常出力）での撹拌運転が可能となる。また，前記モータとして電圧や電流等により制御するモータを用いた場合，前記初動期間は比較的短期間であるので，モータの発熱を防止しつつ，最も早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
一般に，モータは，定常的に（連続的に）駆動可能な定格出力（以下，連続定格出力という）が運転可能条件として設定されるが，短時間であればその連続定格出力を越える大出力での駆動も可能である。従って，前記初動期間における前記モータの出力トルクを前記連続定格出力を越える出力に設定すれば，従来よりも，凝集したトナーをその負荷に抗してより効果的にほぐすことができる現像装置を構成することが可能となる。
【０００５】
また，現像に用いられるトナーを一時収容する現像槽内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と，前記トナー残量検出手段による検出残量が低下した場合に前記撹拌部材の回転速度に比例した回転速度で駆動され前記トナー収容容器から前記現像槽へトナーを補給する補給ローラと，を具備し，前記第１モータ制御手段が，前記定常期間における前記モータの回転速度を前記トナー残量検出手段による検出残量に基づいて設定するものが考えられる。これは，前記モータを前記周波数制御モータとした場合の構成である。
前述したように撹拌停止によってトナーが凝集した状態である場合が多いトナー撹拌開始時（即ち，前記初動期間）に，前記撹拌部材が高トルク（低速）で駆動され，前記モータの脱調が防止される。一方，上記構成により，必要最小限のトナーのほぐし（前記撹拌羽根の前記全撹拌領域の略通過）が行われた後，即ち，前記モータに大きな負荷がかからない状態となった後は，トナー残量に応じた速度で前記撹拌部材及び前記補給ローラが回転駆動されるので，迅速なトナー補給が可能となる。
また，前記第１モータ制御手段が，前記モータの駆動条件を前記初動期間における条件から前記定常期間における条件へ段階的に切り替えれば，駆動周波数（速度）の急激な上昇による前記モータの脱調を防止できる。
【０００６】
また，前記撹拌部材の前回の回転停止時から今回の回転開始時までの経過時間が既定時間より短い場合に，前記第１モータ制御手段による制御に代えてモータ始動当初から前記定常期間における前記モータの駆動条件を設定する第２モータ制御手段を具備するものも考えられる。
前記撹拌部材の前回の回転停止時から今回の回転開始時までの経過時間が短い場合は，通常，前記トナー収容容器内のトナーは凝集していない状態であるので，モータの無用な切り替え制御が行われず，より早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
また，前記モータが，可動子に永久磁石を有するもの，例えば，ステッピングモータやタイミングモータ（シンクロナスモータともいう）等であれば，駆動信号の周波数と回転速度とが比例するものであるため，モータ制御のためのサーボ回路を設ける必要がなく，簡易なオープンループの構成で精確に出力トルク（回転速度）の制御が可能となる。
ところで，トナーの分子間力は，その粒径に反比例して強くなり，後述するように，トナー粒径が７μｍ以下でより顕著にトナーの分子間力が強くなる。トナーの分子間力が強いほどトナーは凝集しやすいため，当該現像装置は，前記トナーの粒径が約７μｍ以下である場合に特に好適である。
【０００７】
また，本発明は，前記現像装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置として捉えたものであってもよい。
同様に，本発明は，前記現像装置における処理を実行する制御方法として捉えたものであってもよい。
即ち，トナー収容容器内で回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材と，該撹拌部材を回転駆動させるモータと，を具備する現像装置の制御方法において，前記撹拌部材の回転開始の後に前記撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過したことを検出する全領域通過検出工程と，前記撹拌部材の回転開始時から前記全領域通過検出工程により前記全領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間における前記モータの出力トルクがそれ以降の定常期間における出力トルクより高いトルクとなるよう前記モータの駆動条件を切り替えるモータ制御工程と，を有してなることを特徴とする現像装置の制御方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，撹拌部材の回転開始の後に該撹拌部材に形成された撹拌羽根が該撹拌部材による全撹拌領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間におけるモータの出力トルクが，それ以降の定常期間における出力トルクより高いトルクとなるようモータの駆動条件を切り替えるので，撹拌停止によってトナーが凝集した状態である場合が多いトナー撹拌開始時（前記初動期間）に，高出力で効果的にトナーをほぐすことができる。しかも，高トルクでの駆動期間は，凝集したトナーをほぐすのに必要な最小限の期間，即ち，前記撹拌羽根が全撹拌領域を略通過する前記初動期間のみであるため，モータの脱調や発熱を防止しつつ，最も早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
また，現像に用いられるトナーを一時収容する現像槽内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と，前記トナー残量検出手段による検出残量が低下した場合に前記撹拌部材の回転速度に比例した回転速度で駆動され前記トナー収容容器から前記現像槽へトナーを補給する補給ローラと，を具備し，前記第１モータ制御手段が，前記定常期間における前記モータの回転速度を前記トナー残量検出手段による検出残量に基づいて設定するものが考えられる。これは，前記モータを前記周波数制御モータとした場合の構成である。
前述したように撹拌停止によってトナーが凝集した状態である場合が多いトナー撹拌開始時（即ち，前記初動期間）に，前記撹拌部材が高トルク（低速）で駆動され，前記モータの脱調が防止される。一方，上記構成により，必要最小限のトナーのほぐし（前記撹拌羽根の前記全撹拌領域の略通過）が行われた後，即ち，前記モータに大きな負荷がかからない状態となった後は，トナー残量に応じた速度で前記撹拌部材及び前記補給ローラが回転駆動されるので，迅速なトナー補給が可能となる。
さらに，前記モータの駆動条件を前記初動期間における条件から前記定常期間における条件へ段階的に切り替えれば，駆動周波数（速度）の急激な上昇による前記モータの脱調を防止できる。
また，前記撹拌部材の前回の回転停止時から今回の回転開始時までの経過時間が短い場合，即ち，トナーが凝集していないと考えられる場合に，モータ始動当初から前記定常期間における前記モータの駆動条件を設定すれば，モータの無用な切り替え制御が行われず，より早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘの構成を表す側断面図，図２は現像装置Ｘによるトナーの補給及び撹拌の制御手順を表すフローチャート，図３は現像装置Ｘを具備する画像形成装置の構成を表す正断面図，図４はトナー粒径とトナーの分子間力との関係を表すグラフである。
【００１０】
まず，図３を用いて，本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置の一例である複写機１の概略構成について説明する。
本複写機１の上部は，原稿読取部１１０となっている。これは，該原稿読取部１１０が備える自動原稿搬送装置１１２により，該自動原稿搬送装置１１２の上面の原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的にガラス板で形成された原稿台１１１上へ給送する装置である。
前記原稿台１１１上に載置，或いは前記自動原稿搬送装置１１２により前記原稿台１１上に給送された原稿の画像を走査して読み取る前記原稿読取部１１０の読取光学系は，前記原稿台１１１の下部に配置され，第１の走査ユニット１１３，第２の走査ユニット１１４，原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像させる光学レンズ１１５，光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６等から構成されている。また，前記第１の走査ユニット１１３は，原稿面上を露光する露光ランプユニット１１３ａと，原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー１１３ｂ等から構成されている。さらに，前記第２の走査ユニット１１４は，前記第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光を，前記ＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２及び第３ミラー１１４ａ，１１４ｂより構成されている。
そして，前記原稿読取部１１０によって読み取られた原稿画像は，画像データとして不図示の画像データ入力部へと送られ，その画像データに対して所定の画像処理が施された後に不図示の画像処理部のメモリに一旦記憶され，画像処理終了後或いは外部からの所定の出力指示に応じて前記メモリ内の画像データが読み出されて前記原稿読取部の下方に配置された画像形成部２１０を構成する書込みユニット２２７に転送される。
【００１１】
前記書込みユニット２２７は，前記画像処理部から或いは外部の装置から転送されてきた画像データの内容に応じてレーザ光を出射する半導体レーザ光源（不図示），そのレーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー（不図示），等角速度で偏向されたレーザ光が感光体ドラム２上において等速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズ（不図示）等から構成されている。なお，本実施の形態では，前記書込みユニット２２７としてレーザ書込みユニットを用いているが，ＬＥＤやＥＬ等の発光素子アレイを用いた固体走査型の光書込みヘッドユニットを用いてもよい。感光体ドラム２としては，例えばアルミニウム等で製作された導電性基体（金属ドラム）の外周面に，アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ），セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）等の光導電層が薄膜状に形成されてなる構成が挙げられるが，特に限定されるものではない。
さらに，前記画像形成部２１０は，前記感光体ドラム２の周囲に，該感光体ドラム２を所定の電位に帯電させる帯電器２２３，前記感光体ドラム２上に形成された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置Ｘ，前記感光体ドラム２表面に形成されたトナー像を記録シート（用紙）に転写する転写器２２５，前記感光体ドラム２を除電する除電器２２９，前記感光体ドラム上の余分なトナーを回収するクリーニング器２２６等も備えている。この画像形成部２１０により画像が転写された記録シートは，その後，定着ユニット２１７に送られ画像が記録シートに定着される。
また，前記画像形成部２１０の排出側には，前記定着ユニット２１７の他に，記録シートの裏面に再度画像を形成するために記録シートの方向（前後）を反転させるスイッチバック路２２１，画像が形成された記録シートに対してステープル処理等を行うとともに昇降トレイ２６１を有する後処理装置２６０を備えている。前記定着ユニット２１７によりトナー像が定着された記録シートは，必要に応じて前記スイッチバック路２２１を経て排紙ローラ２１９によって前記後処理装置２６０へと導かれ，ここで所定の後処理が施された後，前記昇降トレイ２６１上に排出される。
また，本複写機１は，前記画像形成部２１０に記録シートを供給する給紙部として，前記画像形成部２１０の下方に備えられた用紙トレイ２５１，前記スイッチバック路２２１に通じており記録シートの両面に画像形成を行う際に記録シートを一時退避させる両面ユニット２５５，複数の給紙トレイ２５２，２５３を備える多段給紙部２７０に加え，本複写機１の側面側に突出して設けられ手差トレイ２５４を供える手差しシート給送装置３００を具備している。さらに，前記各トレイ２５１，２５２，２５３，２５４にセットされた記録シートを前記画像形成部２１０の前記転写器２２５による転写位置へと搬送する搬送手段２５０を具備している。なお，前記両面ユニット２５５は通常の用紙カセットと交換可能な構成となっており，前記両面ユニット２５５を通常の用紙カセットに置き換えた構成とすることも可能となっている。
【００１２】
次に，図１の側断面図を用いて，現像装置Ｘの構成について説明する。
現像装置Ｘは，大きくは現像部１０とトナー補給部２０とその他制御部４０等とから構成される。
前記現像部１０は，静電潜像が形成され回転する感光体ドラム２に対向して回転する現像ローラ１２と，現像に用いられるトナーを含む現像剤を一時収容する現像槽１１と，現像槽１１内の現像剤を撹拌するスクリューローラ状の撹拌ローラ１３，１４，１５とを備えている。そして，前記現像ローラ１２が回転することによって現像剤を現像槽１１から感光体ドラム２側へ搬送し，これにより感光体ドラム２上の静電潜像を現像する。
前記現像槽１１内の現像剤は，前記現像ローラ１２と前記撹拌ローラ１３〜１５の回転により撹拌されて帯電する。前記現像ローラ１１には，前記感光体ドラム２との電位差を設けるため，現像バイアス電圧が印加されている。
さらに，前記現像部１０は，前記現像槽１１内の２成分現像剤（トナー及びキャリアを含む現像剤）中におけるトナー残量をトナー濃度として検出するトナー濃度センサ１６（前記トナー残量検出手段の一例）を備えている。前記トナー濃度センサ１６は，現像剤の透磁率を検出する透磁率センサであり，その検出値によって現像剤中のトナー濃度が検出される。
【００１３】
また，現像装置Ｘが備えるトナー補給部２０は，前記現像槽１１に補給されるトナーを収容するトナー補給槽２１（前記トナー収容容器の一例）と，その内部において回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材２２と，前記トナー補給槽２１内のトナーを補給口２４を通じて前記現像槽１１内に補給するトナー補給ローラ２３とを具備している。このトナー補給ローラ２３は，表層がスポンジ等の弾性部材で形成されたローラである。
また，前記撹拌部材２２には，トナーを効率的に撹拌するための撹拌羽根２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されている。図１に示す例では，前記撹拌部材２２の回転方向に均等角度で４枚の撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが形成されているが，これに限るものでなく，１枚以上の他の枚数（例えば，３枚，６枚等）の撹拌羽根が形成された撹拌部材も考えられる。
前記撹拌部材２２及び前記トナー補給ローラ２３は，不図示のギア等の連結機構を介してモータ３０により回転駆動される。
前記トナー補給ローラ２３は，前記撹拌部材２２と共通の駆動源である前記モータ３０により回転駆動されるため，前記撹拌部材２２の回転速度に比例した回転速度（同一の回転速度を含む）で駆動される。
前記トナー補給装部２０は，前記トナー濃度センサ１６により検出された透磁率検出値（トナー濃度）とトナー補給判断用の基準値Ｖrefとを比較し，透磁率検出値が基準値Ｖref以上（トナー濃度が薄い，即ち，トナー残量が少ない）となった場合に前記トナー補給ローラ２３を回転させ，Ｖref−β（β＞０）以下となった場合に前記トナー補給ローラ２３を停止させる。これにより，前記トナー濃度センサ１６（トナー残量検出手段）による検出濃度（検出残量）が低下（透磁率が上昇）した場合に，前記撹拌部材２２と前記トナー補給ローラ２３とが各々比例した回転速度で駆動され，前記トナー補給槽２１（トナー収容容器）から前記現像槽１１へトナーが間欠的に補給される。
前記トナー補給装部２０を含む現像装置Ｘの運転制御（起動，停止，トナー濃度（透磁率検出値）に基づく前記モータ３０の回転駆動制御等）は，制御部４０によって行われる。該制御部４０は，ＣＰＵ及びこれにより実行されるプログラムを記憶するＲＯＭ，並びにその他周辺装置を備え，前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。さらに，前記制御部４０は，不図示のクロック発信器を備え，これにより時刻の経時を行う機能を有する。
また，前記制御部４０には，前記制御プログラムの実行に用いられる各種データを記憶するＳＲＡＭ等の記憶手段であるデータ記憶部４１が接続されている。
【００１４】
次に，図２に示すフローチャートを用いて，現像装置Ｘによるトナーの補給及び撹拌の制御手順について説明する。この処理は，前記制御部４０が制御プログラムを実行することにより具現される。以下，Ｓ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）の番号を表す。本処理の開始前の初期状態では，前記モータ３０は停止しており，従って，前記トナー補給ローラ２３及び前記撹拌部材２２も停止しているものとする。
＜ステップＳ１＞
まず，前記制御部４０は，前記トナー濃度センサ１６の検出値に基づいて，前記現像槽１１内のトナー残量が既定残量以下（少ない）となるまで監視する（Ｓ１）。具体的には，前記トナー濃度センサ１６により検出された透磁率検出値（トナー濃度）とトナー補給判断用の基準値Ｖrefとを比較し，透磁率検出値が基準値Ｖref以上となった場合に，トナー残量が既定残量以下であると判断する。
＜ステップＳ２＞
そして，トナー残量が既定残量以下（少ない）となったことが検出されると，前記制御部４０は，前回の前記モータ３０の停止時刻と現在時刻との差分により，前回停止時からの経過時間を算出し，これが既定の経過時間以下である（短い）か否かを判別する（Ｓ２）。前回の前記モータ３０の停止時刻は，後述するステップＳ９の処理において，前記制御部４０が，前記モータ３０の停止時に前記データ記憶部４１に記憶させる情報である。
＜ステップＳ３＞
ここで，既定の経過時間以下ではないと判別した場合，即ち，トナーが前記トナー補給槽２１内で凝集している可能性が高い状態である場合には，まず，前記モータ３０を，後述する定常期間における出力トルクよりも高いトルクで回転させる（Ｓ３）。
本現像装置Ｘでは，前記モータ３０として，駆動信号の周波数により速度制御がなされるステッピングモータ等のモータ（周波数制御モータ）を用いる。従って，前記制御部４０は，前記モータ３０に出力する駆動信号として，後述する定常期間の設定回転速度よりも低い設定回転速度に対応した比較的低い周波数の駆動信号を出力（即ち，比較的低い設定回転速度を出力）する。これにより，後述する定常期間における出力トルクよりも高いトルクで回転させることになる。
前記モータ３０として用いられるステッピングモータは，可動子に永久磁石を有するものであり，駆動信号の周波数と回転速度とが比例するものであるため，モータ制御のためのサーボ回路を設ける必要がなく，簡易なオープンループの構成で精確に出力トルク（回転速度）の制御が可能である。
なお，前記モータ３０として，駆動電圧や駆動電流，或いはＰＷＭのデューティーにより制御されるモータを用いる場合には，該モータ３０に対し，後述する定常期間における駆動信号の電力レベル（駆動電圧や駆動電流，ＰＷＭのデューティー）よりも高い電力レベルの駆動信号を前記モータ３０に出力すれば，前記定常期間よりも高い出力トルクでモータを駆動することになる。
【００１５】
＜ステップＳ４＞
次に，前記制御部４０は，前記撹拌部材２２が，１ピッチ分回転したか否かを判別し（Ｓ４），１ピッチ分回転するまで，前記定常期間よりも高い出力トルクでのモータ駆動条件を維持する。
ここで，１ピッチ分回転とは，前記撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが，停止時に隣りに位置した前記撹拌羽根（２２ａに対して２２ｂ，２２ｂに対して２２ｃ，２２ｃに対して２２ｄ，２２ｄに対して２２ａ）の位置まで回転することを意味し，図１に示した前記撹拌部材２２の場合，９０°回転することを意味する。
前記撹拌部材２２が，１ピッチ分回転することにより，前記撹拌部材２２の回転開始の後に，前記撹拌部材２２に形成された撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが，撹拌部材２２による全撹拌領域（全周（３６０°）領域）を通過したことになる。
１ピッチ分回転の検出手段（前記全領域通過検出手段の一例）としては，例えば，前記撹拌部材２２の回転軸に回転式ポテンショメータを設け，その出力パルス数を前記制御部４０によってカウントするものが考えられる。或いは，前記周波数制御モータを用いる場合，駆動信号の周波数が既知であるので，１ピッチ分に相当する駆動信号のパルス出力がなされる時間を計時し，その計時時間によって間接的に前記撹拌部材２２がほぼ１ピッチ分回転したことを検出するものであってもよい。また，前記撹拌部材２２の回転軸が１ピッチ分回転するごとにＯＮするリミットスイッチを設け，このリミットスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態により１ピッチ分回転したことを検出するもの等も考えられる。
このようにして，前記撹拌部材２２の回転開始の後に，前記撹拌部材２２が１ピッチ分回転したことが検出されるまで（即ち，前記撹拌部材２２に形成された撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが，前記撹拌部材２２による全撹拌領域（全周領域）を略通過したことが検出されるまで）を「初動期間」といい，それ以降の前記モータ３０の回転中の期間を「定常期間」というものとする。
【００１６】
＜ステップＳ５＞
次に，前記制御部４０は，前記撹拌部材２２が１ピッチ分回転したことが検出されると，前記定常期間における前記モータ３０の回転速度を，前記トナー濃度センサ１６の検出濃度（即ち，トナー残量検出手段による検出残量）に基づいて設定する（Ｓ５）。
具体的には，トナー残量の目標残量に対する不足分が大きい（トナー濃度が低い）場合には比較的高速となるように，目標残量に対する不足分が小さい（トナー濃度が目標濃度に近い）場合には比較的低速となるように前記モータ３０の前記定常期間における回転速度を設定する。これは，例えば，前記データ記憶部４１に，トナー濃度（即ち，透磁率の検出値）を前記モータ３０の回転速度に変換する変換テーブルを予め記憶させておき，該変換テーブルに従って前記定常期間における前記モータ３０の回転速度を設定することや，予め定められた変換式に従って設定すること等により実現できる。
＜ステップＳ６＞
次に，前記制御部４０は，前記モータ３０の回転速度（駆動条件）を，その時点の回転速度からステップＳ６で設定した回転速度（設定回転速度）まで徐々に段階的（階段状に）に切り替える（Ｓ６）。これにより，前記モータ３０が前記周波数制御モータである場合に，駆動周波数（速度）の急激な上昇による前記モータ３０の脱調を防止できる。
このように，前記制御部４０によりステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６と推移させる制御が，前記第１モータ制御手段による制御の一例である。即ち，ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５の処理により，前記撹拌部材２１の回転開始時から前記撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが前記撹拌部材２２による全撹拌領域を略通過したことが検出されるまでの初動期間（Ｓ３，Ｓ４の処理期間）における前記モータ３０の出力トルク（回転速度）が，それ以降の定常期間（Ｓ６，Ｓ７の処理期間）における出力トルク（回転速度）より高いトルク（低い速度）となるよう前記モータ３０の駆動条件が切り替えられる。さらに，ステップＳ６の処理により，前記モータ３０の駆動条件が，前記初動期間における条件から前記定常期間における条件へ段階的に切り替えられる。
前述したように，本現像装置Ｘでは，前記モータ３０の駆動条件として前記モータ３０に対する設定回転速度（即ち，モータ駆動信号の周波数）を切り替えることにより前記モータ３０の出力トルクを切り替える。
【００１７】
以上示したステップＳ３〜Ｓ６の処理により，前記初動期間でのモータの脱調を防止しつつ，最も早期に定常状態（定常出力）での撹拌運転が可能となる。
一般に，前記撹拌部材２２の回転開始時は，それまで撹拌停止状態にあったことによってトナーが凝集した状態である場合が多い。そのような状態において，前記撹拌部材２２が高トルクで駆動されるので，効果的にトナーをほぐすことができる。
また，高トルクでの駆動期間は，凝集したトナーをほぐすのに必要な最小限の期間，即ち，前記撹拌羽根２２ａ〜２２ｄが，前記撹拌部材２２による全撹拌領域を略通過する前記１ピッチ分回転の期間（前記初動期間）のみである。このため，前記モータ３０として前記周波数制御モータを用いた場合，前記初動期間での前記モータ３０の脱調を防止できる。また，前記モータとして電圧や電流等により制御するモータを用いた場合，前記初動期間は比較的短期間であるので，モータの発熱を防止しつつ，最も早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
さらに，前記初動期間における前記モータ３０の出力トルク（ステップＳ３での設定トルク（速度））を前記連続定格出力を越える出力に設定すれば，従来よりも，凝集したトナーをその負荷に抗してより効果的にほぐすことができる。
【００１８】
一方，前記制御部４０は，ステップＳ２において，前回の前記モータ３０の停止時（即ち，前記撹拌部材の前回の回転停止時）から今回の回転開始時までの経過時間が既定時間より短いと判別した場合は，ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５と推移させる制御（前記第１モータ制御手段による制御の一例）に代えて，ステップＳ２からそのままステップＳ５へ移行させる。これにより，前記モータ３０の始動当初から，前記定常期間における前記モータ３０の駆動条件に設定されることになる（前記第２モータ制御手段の処理の一例）。
これにより，前記撹拌部材２２の前回の回転停止時から今回の回転開始時までの経過時間が短い場合は，通常，前記トナー補給槽２１内のトナーは凝集していない状態であるので，前記モータ３０の駆動条件の無用な切り替え制御が行われず，より早期に定常状態での撹拌運転が可能となる。
【００１９】
＜ステップＳ７＞
次に，前記制御部４０は，前記トナー濃度センサ１６の検出値に基づいて，前記現像槽１１内のトナー残量が十分であるか否かを判別する（Ｓ７）。具体的には，前記トナー濃度センサ１６により検出された透磁率検出値（トナー濃度）がＶref−β（β＞０）以下となった場合に，トナー残量が十分であると判断する。
＜ステップＳ８，Ｓ９＞
ここで，トナー残量が未だ十分でないと判別した場合は，ステップＳ５へ戻って前述した処理を繰り返す。これに対し，トナー残量が十分であると判別した場合は，前記制御部４０は，前記モータ３０の回転を停止させ（Ｓ８），さらに，その時点の時刻を停止時刻として前記データ記憶部４１に記憶（Ｓ９）させた後，Ｓ１へ戻って前述した処理を繰り返す。
【００２０】
ところで，トナーの分子間力は，その粒径に反比例して強くなる。
図４は，トナー粒径とトナーの分子間力との関係を表すグラフである。ここで，図４（ａ），（ｂ）は，いずれもトナー粒径（μｍ）を横軸とする。
そして，図４（ａ）の縦軸は，トナー粒径ｄの分子間力Ｆｄを，トナー粒径ｄ＝７μｍのときの分子間力Ｆ7を基準に正規化した値である。
また，図４（ｂ）の縦軸は，トナー粒径ｄに対するトナーの分子間力Ｆｄの傾き（ΔＦｄ／Δｄ）を，トナー粒径ｄ＝７μｍのときの同傾き（ΔＦ7／Δｄ）を基準に正規化した値である。
図４（ａ），（ｂ）のグラフからわかるように，トナー粒径が７μｍ以下で急激にトナーの分子間力が強くなる。トナーの分子間力が強いほどトナーは凝集しやすいため，現像装置Ｘは，トナーの粒径が約７μｍ以下である場合に特に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は，電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘの構成を表す側断面図。
【図２】現像装置Ｘによるトナーの補給及び撹拌の制御手順を表すフローチャート。
【図３】現像装置Ｘを具備する画像形成装置の構成を表す正断面図。
【図４】トナー粒径とトナーの分子間力との関係を表すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
Ｘ…現像装置
１…画像形成装置
２…感光体ドラム（像担持体）
１０…現像部
１１…現像槽
１２…現像ローラ
１３，１４，１５…撹拌ローラ
１６…トナー濃度センサ（トナー残量検出手段）
２０…トナー補給部
２１…トナー補給槽（トナー収容容器）
２２…撹拌部材
２２ａ〜２２ｄ…撹拌羽根
２３…トナー補給ローラ
２４…補給口
３０…モータ
４０…制御部
４１…データ記憶部
１１０…画像読取部
２１０…画像形成部
２７０…多段給紙部
３００…手差しシート給送装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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