(57)【要約】【課題】  供給搬送路、攪拌搬送路及び回収搬送路とを備えた現像装置で、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つつ、現像剤の長寿命化を達成でき、且つ、安定した画像濃度の現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７を略同じ高さに配置し、回収搬送路７に設けた現像剤排出口１８１から現像剤を排出する現像剤排出手段としての現像剤排出部１８０と、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端に設けたトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１からなる現像剤補給位置からみ使用のトナーと未使用のキャリアとを補給する現像剤補給手段としての現像剤補給装置６００とを有し、現像剤補給装置６００では、未使用のトナー８６ａを収容するトナーボトル８６と、未使用の磁性キャリア２８６ａを収容するキャリアボトル２８６とを分けて設ける。【選択図】  図１
2007093944.tif 000002
【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、
該３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に設けた現像剤排出口から現像剤を現像装置の外に排出する現像剤排出手段と、
該３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に設けた現像剤補給位置から未使用のトナーと未使用のキャリアとを補給する現像剤補給手段と、
該現像剤補給手段により補給する未使用のトナーを収容するトナー収容部と、
該現像剤補給手段により補給する未使用のキャリアを収容し、該トナー収容部とは別に設けられたキャリア収容部とを有し、
該３つの搬送路の連結部である、該現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所では現像剤を滞留させて垂直上方に持ち上げるような現像剤の移動がないように構成されてい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３】
請求項１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４】
請求項１、２または３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２０［°］以上５０［°］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５】
請求項１、２、３または４の現像装置において、
上記現像剤排出手段による現像剤の排出は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または５の現像装置において、
上記現像剤補給手段によって該現像装置に補給された現像剤量とほぼ等量の現像剤が、上記現像剤排出手段によって該現像装置外に排出され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または６の現像装置において、
上記現像剤補給手段は、未使用キャリアと未使用のトナーとをそれぞれ独立した補給動作で該現像装置に補給することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、
該現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
現像剤担持体の駆動時間または画像形成枚数を積算する画像形成積算手段と、
該トナー濃度検知手段の検知結果と該画像形成積算手段の積算値とが入力され、この入力値に応じて未使用トナーおよび未使用キャリアの補給動作を制御する制御部とを備え、
該制御部は該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて未使用トナーの補給量を制御し、該画像形成積算手段の積算値に基づいて未使用キャリアの補給を行うように制御することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、
該現像装置と上記トナー収容部とを複数備え、上記キャリア収容部一つに対して複数の該現像装置と該トナー収容部とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の現像装置において、
上記現像剤補給手段は、上記現像剤補給位置へ未使用のトナーまたは磁性キャリアを移送するための一軸偏心スクリュポンプを有し、該一軸偏心スクリュポンプに未未使用のトナーまたは未使用のキャリアを送り込むための補給路内を負圧化して該一軸偏心スクリュポンプ内の未使用のトナーまたは未使用のキャリアを該現像剤補給位置へ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１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０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に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１１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１３】
請求項１１または１２の現像装置において、
上記現像剤補給位置を、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１４】
請求項１１または１２の現像装置において、
上記現像剤補給位置を、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１５】
請求項１１、１２、１３または１４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１６】
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、
該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５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１７】
請求項１６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１８】
請求項１６または１７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。
【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二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二成分現像剤を用いる現像装置として、図２１に示す構造ものが知られている。図２１に示す現像装置４は不図示の潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給し、現像ローラ５からの現像剤を回収する供給回収スクリュ４０１とを備えている。さらに、供給回収スクリュ４０１の下流端まで搬送された現像剤と必要に応じて供給されたトナーとを攪拌しながら供給回収スクリュ４０１とは逆方向に搬送する攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。供給回収スクリュ４０１と攪拌スクリュ１１とは水平方向に配置され、供給回収スクリュ４０１を備える供給回収搬送路４０２と攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、２つの搬送路は隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、攪拌搬送路１０と供給回収搬送路４０２とでは現像剤を逆方向に搬送することにより循環搬送されている。
【０００３】
図２１に示す従来の現像装置４では、現像ローラ５への現像剤の供給と現像済みの現像剤の回収とを供給回収スクリュ４０１及び供給回収搬送路４０２で行っている。現像済みの現像剤は現像によりトナーが消費されトナー濃度が現像前よりも低い状態である。現像剤の供給用のスクリュと回収用のスクリュとが同一であり、供給用の搬送路と回収用の搬送路とも同一のため、現像済の回収現像剤と現像前の現像剤とが攪拌される。これにより、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度は供給回収スクリュ４０１の現像剤搬送方向の下流側ほど低下していく。特に、高印字率の画像では現像前に対して現像後のトナー濃度の低下が大きくなり、現像剤搬送方向下流側のトナー濃度低下が大きく、画像品質が維持できなくなる問題を生じる。このようなトナー濃度低下を低減するためには、搬送する現像剤の量を増加する方法で対処可能ではあるが、搬送する現像剤の量を増加すると、現像剤へのストレス増加となり、現像剤寿命低下の一因となる。
【０００４】
このような問題は、特許文献１に記載された現像装置のように現像ローラへの現像剤の供給用スクリュと現像済みの現像剤の回収用スクリュとを異なる現像剤搬送路に設けることで解消することができる。以下、特許文献１に記載された現像装置の構成について説明する。
【０００５】
特許文献１に記載の現像装置を図２２に示す。
図２２に示す現像装置４は現像ローラ５と現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給する供給スクリュ８とを備えている。さらに、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する回収攪拌スクリュ１１０を備えている。
供給スクリュ８は回収攪拌スクリュ１１０の上方に配置されており、供給スクリュ８を備える供給搬送路９と回収攪拌スクリュ１１０を備える回収攪拌搬送路２１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、２つの搬送路は隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給搬送路９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給搬送路９の下流端側の開口部で落下して回収攪拌搬送路２１０に供給される。
回収攪拌搬送路２１０では余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら搬送し、下流端で回収攪拌スクリュ１１０の搬送力によって現像剤を押し込み、盛り上がることで開口部から供給搬送路９に現像剤を供給する。なお、回収攪拌搬送路２１０には下流端での過剰な現像剤が堆積することを防止するために過剰な現像剤を上流側に搬送する過剰堆積防止スクリュ２０９が設けられている。
図２２に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収攪拌搬送路２１０内で行い、供給搬送路９に現像済みの現像剤が混入することがない。これにより、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。
【０００６】
しかし、特許文献１の現像装置は、回収攪拌搬送路２１０で回収と攪拌とを行い、現像箇所を通過した回収現像剤が攪拌の途中にも落ちるため、十分に攪拌がなされていない状態の現像剤が供給搬送路９に向かうおそれがある。攪拌が不十分な現像剤が供給搬送路９に供給されると、供給搬送路９内の現像剤全体のトナー濃度の低下や、トナー濃度が不均一になるという問題が生じる。このような問題は、回収現像剤のトナー濃度が低下する高印字率の画像ほど顕著となる。
【０００７】
図２１及び図２２に示した現像装置４ような問題は、特許文献２のように現像ローラへの現像剤の供給用スクリュと現像済みの現像剤の回収用スクリュと現像剤を攪拌する攪拌用スクリュとを異なる現像剤搬送路に設けることで解消することができる。以下、特許文献２に記載された現像装置の構成について説明する。
【０００８】
特許文献２に記載の現像装置を図２３に示す。
図２３に示す現像装置４は現像ローラ５と供給スクリュ８と、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する回収スクリュ６とを備えている。さらに、供給スクリュ８の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュ６の最下流部まで搬送された回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する攪拌スクリュ１１を備えている。
供給スクリュ８は攪拌スクリュ１１の上方に配置されており、供給スクリュ８を備える供給搬送路９と攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０とは仕切り部材である第一隔壁４０４で仕切られている。そして、２つの搬送路は第一隔壁４０４の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給搬送路９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給搬送路９の下流端側の開口部で落下して攪拌搬送路１０に供給される。また、回収搬送スクリュを備える回収搬送路７は攪拌搬送路１０の水平方向に並べて設けており、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とは仕切り部材である第二隔壁４０５で仕切られている。そして、この２つの搬送路は回収スクリュ６の下流端側で第二隔壁４０５に設けられた開口部で連通している。回収搬送路７の下流端まで搬送された回収現像剤は水平方向に移送され、攪拌搬送路１０に供給される。
攪拌搬送路１０に供給された余剰現像剤と回収現像剤とは攪拌搬送路１０で攪拌され、下流端で攪拌スクリュ１１の搬送力によって押し込まれて、盛り上がることで開口部から供給搬送路９に供給がなされる。
図２３に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収搬送路７内で行い、供給搬送路９に現像済みの現像剤が混入することがない。よって、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。
また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを設け、現像剤の回収と攪拌とを回収搬送路７と攪拌搬送路１０とに分けて行っている。これにより、攪拌が不十分な現像剤が供給搬送路９に供給されることに起因する、供給搬送路９内の現像剤全体のトナー濃度の低下や、トナー濃度が不均一になるという問題を防止することができる。
【０００９】
図２３で示した現像装置４のように回収搬送路、攪拌搬送路及び供給搬送路の３つの搬送路が仕切り部材に仕切られた３軸の現像装置では、現像ローラに供給された現像剤は供給搬送路に戻らず、回収搬送路に回収されため、一方向循環方式と呼ばれる。一方向循環方式と呼ばれる３軸の現像装置においては、従来の図２１に示すような２軸の現像装置に比べて現像剤寿命の点でも優位性があるといえる。
すなわち、現像剤が現像装置を一周する間、２軸の現像装置は現像剤規制部（ドクタ）を何度も通過する可能性があるのに対して、一方向循環方式では１回より多くは通過することがないからである。
よって現像剤がドクタを通過する確率分布の形状としては、２軸方式はブロードに、一方向循環はシャープに、それぞれなることが予想される。ドクタ通過の際に現像剤が受けるストレスはかなり大きいため、その通過回数と現像剤の劣化との相関が高い。すなわち分布形状のブロードな２軸方式ほどより劣化した現像剤が多いということになり、寿命が早いことになる。寿命に近い磁性キャリアのドクタ通過回数について、計算によって得られた結果を図２４に示す。
ここで現像剤の寿命として例えばＮ‘回のドクタ通過回数を設定したとすると、２軸の分布においてより早く寿命の来る現像剤が多い様子がわかる。よって一方向循環方式を用いることで現像剤寿命には有利ということがわかる。
【００１０】
また、特許文献３では、現像剤の長寿命化を図ることができる一方向循環方式である３軸の現像装置で、未使用の現像剤を補給するとともに、補給された現像剤に相当する量の現像装置内に存在する使用済み現像剤を現像剤排出手段により排出する。このように、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、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る。よって、現像剤の長寿命化に加えて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することができる。
【００１１】
しかし、特許文献２及び特許文献３に記載の現像装置４では、現像剤の循環経路について、現像装置の下部に位置する回収搬送路及び攪拌搬送路の現像剤を、現像装置の上部に位置する供給部へと持ち上げることが必要となる。その持ち上げる機構は攪拌搬送路の下流で現像剤を滞留させて上部の開口部からオーバーフローさせる方式であり、その滞留部においては現像剤には過剰なストレスがかかっている。そのため、現像剤は劣化の進行が早まり、結果としてキャリアの帯電付与能力が低下することで正常なトナー帯電が得られなくなることから、安定した現像がなされず、画像濃度変動が生じてしまう。よって、特許文献３のように、この構成で現像剤交換を行っても、所望の現像剤長寿命化が達成できず、長期的な画像濃度安定性が得られない。
【００１２】
【特許文献１】特許３１２７５９４号公報（第一図）
【特許文献２】特開平１１−１６７２６０号公報（第一図）
【特許文献３】特開２００４−０７７５８７号広報（第七図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献３の現像装置に生じる問題は、本出願人が特願２００５−２２９１８９にて提案した現像装置にて解消することができる。特願２００５−２２９１８９に記載の現像装置では３つの搬送路の連結部である、現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所では現像剤を滞留させて垂直上方に持ち上げるような現像剤の移動がないように３つの搬送路を設けている。さらに、特許文献３と同様に、未使用現像剤を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している。これにより、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つつ、搬送時に現像剤に不要なストレスを与えないので現像剤の長寿命化を図ることが出来る。
【００１４】
特願２００５−２２９１８９に記載の現像装置では、補給される未使用の現像剤は現像に適した割合でトナーと磁性キャリアと予め混合した二成分現像剤の状態で収容されている。予め混合されている状態では、トナーとキャリアとの比重の違いにより現像剤中のトナー濃度にムラが生じ、補給される現像剤のトナー濃度にもムラが生じる状態となる。補給される現像剤は現像に適した二成分現像剤であることを前提に補給がなされ、現像に用いられるため、補給される現像剤にトナー濃度ムラが生じると安定した現像がなされず、画像濃度変動が生じてしまう。
【００１５】
本発明は、以上の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、供給搬送路、攪拌搬送路及び回収搬送路とを備えた現像装置で、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つつ、現像剤の長寿命化を達成でき、且つ、安定した画像濃度の現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、該３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に設けた現像剤排出口から現像剤を現像装置の外に排出する現像剤排出手段と、該３つの搬送路のうちの少なくとも１つの搬送路に設けた現像剤補給位置から未使用のトナーと未使用のキャリアとを補給する現像剤補給手段と、該現像剤補給手段により補給する未使用のトナーを収容するトナー収容部と、該現像剤補給手段により補給する未使用のキャリアを収容し、該トナー収容部とは別に設けられたキャリア収容部とを有し、該３つの搬送路の連結部である、該現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所では現像剤を滞留させて垂直上方に持ち上げるような現像剤の移動がないように構成されてい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３の発明は、請求項１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４の発明は、請求項１、２または３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２０［°］以上５０［°］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５の発明は、請求項１、２、３または４の現像装置において、上記現像剤排出手段による現像剤の排出は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または５の現像装置において、上記現像剤補給手段によって該現像装置に補給された現像剤量とほぼ等量の現像剤が、上記現像剤排出手段によって該現像装置外に排出され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または６の現像装置において、上記現像剤補給手段は、未使用キャリアと未使用のトナーとをそれぞれ独立した補給動作で該現像装置に補給する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１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、該現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤担持体の駆動時間または画像形成枚数を積算する画像形成積算手段と、該トナー濃度検知手段の検知結果と該画像形成積算手段の積算値とが入力され、この入力値に応じて未使用トナーおよび未使用キャリアの補給動作を制御する制御部とを備え、該制御部は該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて未使用トナーの補給量を制御し、該画像形成積算手段の積算値に基づいて未使用キャリアの補給を行うように制御する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、６、７または８の現像装置において、該現像装置と上記トナー収容部とを複数備え、上記キャリア収容部一つに対して複数の該現像装置と該トナー収容部とを備えていることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の現像装置において、上記現像剤補給手段は、上記現像剤補給位置へ未使用のトナーまたは磁性キャリアを移送するための一軸偏心スクリュポンプを有し、該一軸偏心スクリュポンプに未未使用のトナーまたは未使用のキャリアを送り込むための補給路内を負圧化して該一軸偏心スクリュポンプ内の未使用のトナーまたは未使用のキャリアを該現像剤補給位置へ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１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０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に設けた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１１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１３の発明は、請求項１１または１２の現像装置において、上記現像剤補給位置を、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１４の発明は、請求項１１または１２の現像装置において、上記現像剤補給位置を、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１５の発明は、請求項１１、１２、１３または１４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１６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、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５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１７の発明は、請求項１６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１８の発明は、請求項１６または１７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。
【００１７】
上記請求項１乃至１８の現像装置においては、現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所では現像剤を滞留させて垂直上方に持ち上げるような現像剤の移動がないため、現像剤を搬送する際に現像剤に不要なストレスを与えることがない。また、現像剤排出手段と現像剤補給手段とを有することにより、磁性キャリアを補給するとともに、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、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る。さらに、現像剤補給手段の未使用のトナーを収容するトナー収容部と未使用のキャリアを収容部とを分けて設けているため、現像に適したトナー濃度となるようトナーとキャリアとを補給することにより、安定したトナー濃度の二成分現像剤を補給することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１乃至１８の発明によれば、現像剤を搬送する際に現像剤に不要なストレスを与えることがないため、現像剤の長寿命化を達成することができる。また、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るため、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することができる。さらに、安定したトナー濃度の現像剤を補給することができるため、安定した画像濃度の現像を行うことができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いて現像を行う二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、トナー収容部としてのトナーボトル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トナー補給手段としてのトナー補給装置により各色のトナーが各現像装置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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
プリンタ部１００の上面には、未使用のトナーを内部に収容したトナーボトル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。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、共通のトナー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用のトナーボトル８６Ｋは、他のトナーボトル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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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の冷却効果の実効性を高めている。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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によって使用済現像剤収容器 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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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のそれぞれに、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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８を備えている。現像装置４は、供給スクリュ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。
さらに、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６を備えている。供給スクリュ８を備えた供給搬送路９と回収スクリュ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。
【００７２】
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。
【００７３】
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トナー補給装置１６０を作動し、トナーボトル８６からの未使用のトナーの補給を行う。
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。
【００７４】
現像剤補給手段としての現像剤補給装置６００は、内部に未使用のトナー８６ａを収容するトナー収容部としてのトナーボトル８６を備えたトナー補給手段であるトナー補給装置１６０と、内部に未使用の磁性キャリア２８６ａを収容するキャリア収容部としてのキャリアボトル２８６を備えたキャリア補給手段であるキャリア補給装置２６０とを有する。
トナー補給装置１６０は、トナーボトル８６内の未使用のトナー８６ａを、トナー補給部材であるトナーモーノポンプ１６２によって、トナー搬送チューブ１６３を介して、トナー補給口１６１から現像装置４へ補給するものである。
キャリア補給装置２６０は、キャリアボトル２８６内の未使用の磁性キャリア２８６ａを、キャリア補給部材であるキャリアモーノポンプ２６２によって、キャリア搬送チューブ２６３を介して、キャリア補給口２６１から現像装置４へ補給するものである。
トナーの補給量はトナーモーノポンプ１６２によって制御され、磁性キャリアの補給量はキャリアモーノポンプ２６２によって制御される。
【００７５】
現像剤補給装置６００は、未使用のトナー８６ａをトナー補給口１６１から、未使用の磁性キャリア２８６ａをキャリア補給口２６１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、そのトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１からなる現像剤補給位置が回収搬送路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、この箇所に未使用トナー及び磁性キャリアを補給すれば、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、補給された未使用のトナー及び磁性キャリアからなる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のトナー及び磁性キャリアの補給を行うようにしても同様である。
【００７６】
次に、トナーモーノポンプ１６２について説明する。
図５は、トナー補給装置１６０を構成する一軸偏心スクリュポンプであるトナーモーノポンプ１６２の構造を示す説明図である。図５（ａ）はトナーモーノポンプ１６２の斜視透過図であり、図５（ｂ）は、概略断面図である。
トナー補給装置１６０は、トナーボトル８６内の未使用のトナー８６ａをトナー補給口１６１へ移送する手段として、一軸偏心スクリュポンプであるトナーモーノポンプ１６２を備えている。さらに、トナー補給路としての柔軟性のあるトナー搬送チューブ１６３を備えている。
トナーモーノポンプ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。トナーモーノポンプ１６２の一端には、トナー搬送チューブ１６３の一端が取り付けられており、そのトナー搬送チューブ１６３の他端はトナーボトル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、トナー搬送チューブ１６３内が吸引負圧化される。これにより、トナーボトル８６内の未使用のトナー８６ａを吸引力によりトナー搬送チューブ１６３を介してホルダ１６２ｃ内に受け取り、これをトナー補給口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。
このトナーモーノポンプ１６２を利用すれば、トナーボトル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、トナーボトル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トナーボトル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。
なお、図５では、トナーボトル８６から未使用のトナー８６ａを補給するトナーモーノポンプ１６２について説明したが、キャリアボトル２８６から未使用のキャリア２８６ａを補給するキャリアモーノポンプ２６２にも同様の構成を適用することができる。
【００７７】
また、本実施形態の供給スクリュ８は、図１に示すように、その最上位置を示すスクリュ頂点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４０［°］に設定されている。この角度θ1は供給スクリュ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２０［°］以上５０［°］以下の範囲内であるのが望ましい。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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６、供給スクリュ８、撹拌スクリュ１１がこの順序で設置されており、それぞれのスクリュ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６及び供給スクリュ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６及び供給スクリュ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。
【００８７】
ここで、スクリュの構成について撹拌スクリュ１１を例として説明する。
撹拌スクリュ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６及び供給スクリュ８も撹拌スクリュ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１１の具体的な構成は、２条のスクリュであって、その外径が３０［ｍｍ］であり、そのピッチが３６［ｍｍ］である。
また、本実施形態における供給スクリュ８の具体的な構成は、２条のスクリュであって、その外径が２７［ｍｍ］であり、そのピッチが３６［ｍｍ］である。
さらに、本実施形態における回収スクリュ６の具体的な構成は、２条のスクリュであって、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６，８，１１の構成は、この構成に限定するものではない。
【００８８】
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１１の撹拌横移送用パドル１３９により、供給スクリュ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６の回収横移送用パドル１４１により、供給スクリュ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８の供給横移送用パドル１４２により、撹拌スクリュ１１側の撹拌搬送路１０に受け渡される。
【００８９】
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。
【００９０】
上述のように、現像装置４では、回収スクリュ６、供給スクリュ８及び撹拌スクリュ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６及び供給スクリュ８の搬送方向下流端と、撹拌スクリュ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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、トナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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６００により補給される未使用のトナーと未使用のキャリアからなる未使用現像剤は、このトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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トナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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トナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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６，８，１１の搬送能力は、回収スクリュ６の出力搬送量をｆとし、供給スクリュ８の出力搬送量をｅとし、撹拌スクリュ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、撹拌搬送スクリュの出力搬送量＝供給搬送スクリュの入力搬送量＝撹拌搬送スクリュの入力搬送量＝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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に、本実施形態における現像剤補給装置６００の動作について説明する。
図１１は、現像剤補給装置６００による未使用トナー及び未使用磁性キャリアからな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。
制御部９５は、各現像装置４に備わっているトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ１２７、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画素カウント部９７、現像装置４の駆動時間を計測する画像形成積算手段としてのタイマー９８接続されている。さらに、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６００のトナー補給手段であるトナーモーノポンプ１６２及びキャリア補給手段であるキャリアモーノポンプ２６２にそれぞれ接続されており、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。
【０１０１】
制御部９５では、トナー濃度センサ１２７により検出した現像装置４内の現像剤のトナー濃度変化や画素カウント部によって検知された出力画像の面積率などの消費されたトナー量の情報を取得する。この消費されたトナー量の情報から、現像装置４内の現像剤が所定の目標トナー濃度になるように補給するトナー量が算出されて、トナーモーノポンプ１６２の例えば補給用駆動モータ１６２ｄの動作量などが決定される。補給用駆動モータ１６２ｄの動作量は、図５に示したトナーモーノポンプ１６２では補給クラッチ１６２ｅの動作時間が制御されることで、補給量を可変にできる。
一方、未使用の磁性キャリアの補給量は、現像装置４の駆動時間を算出するタイマー９８により現像装置内での現像剤が循環した積算時間を検知して磁性キャリアの劣化度を判断する。そして、それに応じたキャリア補給量が制御部９５において算出されて、キャリア補給手段であるキャリアモーノポンプ２６２の動作量が決定される。なお、磁性キャリアの補給量を決定する情報を取得する画像形成積算手段としては、駆動時間を積算し、算出するタイマー９８に限らず、画像形成枚数を積算するプリント枚数カウンタであっても良い。
【０１０２】
図１２は、制御部９５によるトナー補給動作の制御の流れを示すフローチャートである。
現像装置４内の現像剤のトナー濃度がトナー濃度センサ１２７によって監視されており、所定値を下回った場合にはトナー濃度が所定値になるようなトナー補給量が算出され、それに見合うトナー補給手段としてのトナーモーノポンプ１６２の動作量が設定される。設定されたトナーモーノポンプ１６２の動作量にて駆動されて、所定量の未使用のトナー８６ａが現像装置４内に補給される。
図１３は、制御部９５による磁性キャリア補給動作の制御の流れを示すフローチャートである。
まずタイマー９８により計測された現像装置４の駆動時間の積算値が設定値に達したか否かを判断する。設定値に達した場合にはキャリア補給量が算出され、キャリアモーノポンプ２６２の動作量が設定される。設定されたキャリアモーノポンプ２６２の動作量にて駆動されて、所定量の未使用のキャリア２８６ａが現像装置４内に補給される。
なお、未使用の磁性キャリア２８６ａを補給する際、磁性キャリアのみを補給すると、現像剤中のトナー濃度が低下し、画像濃度が低下する恐れがある。よって、未使用の磁性キャリア２８６ａの補給量に応じて、現像に適したトナー濃度の未使用の現像剤が補給されるように未使用のトナー８６ａの補給量を制御するようにしても良い。
【０１０３】
このように、未使用のトナー８６ａと未使用のキャリア２８６ａとの補給量をそれぞれ独立して補給することで、補給される未使用の現像剤のトナー濃度をトナーモーノポンプ１６２とキャリアモーノポンプ２６２との動作量を制御すること調節することができる。
予め混合されている状態では、トナーとキャリアとの比重の違いにより現像剤中のトナー濃度にムラが生じ、補給される現像剤のトナー濃度にもムラが生じる状態となる。補給される現像剤は現像に適した二成分現像剤であることを前提に補給がなされ、現像に用いられるため、補給される現像剤にトナー濃度ムラが生じると安定した現像がなされず、画像濃度変動が生じてしまう。
また、未使用のトナーとキャリアとが予め混合された未使用現像剤として補給するものでは、キャリアの分散状態が悪い場合にはキャリアの排出量に時間的なムラができやすく、徐々に行われるような均一な現像剤交換を行うことができない。所望の現像剤量となるために未使用の現像剤を補給すると、補給された未使用現像剤のトナー濃度によって、過剰のトナーが補給されたり、過剰のキャリアが補給されたりして、高寿命化への効果があまり期待できない。また、同一の収容器内に保管した場合にはキャリアは比重が重いため容器底にたまりやすいという欠点があるため、分散性を上げるために設置容器を横長にしたり、常に攪拌部材を設けたりと容器のレイアウト上の制約が多く発生してしまう。
一方、本実施形態のように、現像に適したトナー濃度となるようトナーとキャリアとを補給することにより、安定したトナー濃度の現像剤を補給することができる。これにより、安定した画像濃度の現像を行うことができる。また、必要量のトナーまたはキャリアを補給することができるため、必要量以上のキャリアが排出されることがなく、現像剤の高寿命化の効果が期待できる。
【０１０４】
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６００によりトナーと磁性キャリアとをそれぞれ補給することができる。そのため、現像剤補給装置６００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、磁性キャリアを補給した際には現像装置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、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。
【０１０５】
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６００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６００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。
【０１０６】
ここで、現像装置４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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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６００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。
【０１０９】
また、本実施形態では、上述したようにトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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下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。このようにトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１が現像剤排出口１８１よりも現像剤循環方向下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、トナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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。
【０１１０】
［実験］
上述の本実施形態の現像装置４と、図２１で説明した２軸の現像方式の現像装置と、図２３で説明した３軸の現像装置とを用いて現像剤の耐久性を評価する実験を行った。
＜比較例１＞
図２１で説明した２軸現像方式の現像装置（初期現像剤１０００［ｇ］）と図２の画像形成装置との組み合わせを用いて、キャリア独立補給の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、２５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
＜比較例２＞
図２３で説明した３軸現像方式の現像装置（初期現像剤１０００［ｇ］）と図２の画像形成装置との組み合わせを用いて、キャリア独立補給の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、３５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
＜実施例１＞
図１で示した本実施形態の現像装置（初期現像剤１０００［ｇ］）と図２の画像形成装置との組み合わせを用いて、本実施例の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、５０万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
この実験により、本実施形態の現像装置を用いることにより、比較例１、２に比べ飛躍的に現像剤寿命がのび、画像濃度が長期間安定して得られることが確認できた。
【０１１１】
本実施形態のように現像剤回収部を備える３軸の撹拌部材を有する現像装置においては、現像後のトナー濃度の低下した現像剤が供給部に戻って再度現像に使われてしまうことがないため、現像部には常に均一なトナー濃度の現像剤が供給され、画像濃度変動がほとんどない。さらには、図２４に示すように現像剤が現像剤規制部材を通過する回数の確率分布がよりシャープな形状であることから、回収部を備えない通常の２軸攪拌方式に比べて現像剤の寿命がより長くなるといえる。それに加えて、現像剤の劣化度合いに応じて現像剤を回収してキャリアを補給するような現像剤の交換を行うことでさらに現像剤の寿命を延ばすことができる。その際に現像剤循環において受渡し部にて現像剤を滞留させて上方向に移動させる部分がないため、滞留による現像剤へのストレスがない。よって現像剤特性変動が少なくなり、飛躍的に現像剤寿命が延びるとともに、長期にわたり安定した画像濃度の得られる画像装置を得ることが出来る。
【０１１２】
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、キャリアボトル２８６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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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１４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１５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）
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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）
【０１２２】
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。
【０１２３】
以上、本実施形態によれば、供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７を備える現像装置４で、供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７を略同じ高さに配置することにより、３つの搬送路の連結部である、現像剤の受け取り及び受け渡しを行う箇所では現像剤を滞留させて垂直上方に持ち上げるような現像剤の移動がないため、搬送によって現像剤に不要なストレスを与えることが無く、現像剤の高寿命化を図ることが出来る。
さらに、回収搬送路７に設けた現像剤排出口１８１から現像剤を排出する現像剤排出手段としての現像剤排出部１８０と、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端に設けたトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１からなる現像剤補給位置からみ使用のトナーと未使用のキャリアとを補給する現像剤補給手段としての現像剤補給装置６００とを有し、磁性キャリアを補給するとともに、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、これにより、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することができる。
さらに、現像剤補給装置６００では、未使用のトナー８６ａを収容するトナー収容部としてのトナーボトル８６と、未使用の磁性キャリア２８６ａを収容するキャリア収容部としてのキャリアボトル２８６とを分けて設けているので、現像に適したトナー濃度となるようトナーとキャリアとを補給することにより、安定したトナー濃度の二成分現像剤を補給することができる。これにより、安定した画像濃度の現像を行うことができる。
また、供給スクリュ８の最上位置であるスクリュ頂点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８のスクリュ頂点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２０［°］以上５０［°］以下の範囲内となるように、供給スクリュ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、１回に全て現像剤を交換するのではなく、徐々に現像剤を交換していくことにより、現像剤の特性を安定して保つことができるので、常に一定の現像機能を長期にわたり発揮することが出来、安定した画像濃度をえることができる。
また、現像剤の補給により現像装置４に存在する現像剤の量が規定量を超えた時にその超えた分の現像剤が現像剤排出部１８０より排出されるように構成されている。これにより、１回の現像剤の供給排出の交換量をほぼ等量とすることで、現像装置４内の現像剤の全体量を略一定に維持することができ、経時的に安定して現像剤循環および現像領域への現像剤供給を行うことが出来る。よって長期間にわたる画像濃度安定化に寄与する。
また、キャリアモーノポンプ２６２とトナーモーノポンプ１６２との補給動作を独立して制御することができる。トナーとキャリアの同時供給においては、トナー補給がなされないとキャリアが補給されない。よって画像面積率の低いパターンでの画像出力ではトナー補給動作が少ないために、キャリア補給量も少なくなり、現像剤の劣化に反映したキャリア補給が行えなく、長寿命化が達成できない。一方、補給動作を独立して制御できることにより、トナーの供給動作に関係なく、キャリアを供給することが可能となるため、キャリアの劣化状態に応じてキャリアを補給し現像剤を交換することが可能となる。それによりキャリア劣化によるトナーの帯電能力の低下を未然に防止し、画像濃度の変動を抑えることが出来る。
また、制御部９５はトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて未使用トナーの補給量を制御し、該画像形成積算手段であるタイマー９８の積算値に基づいて未使用キャリアの補給を行うように制御している。現像剤の劣化度合いとの相関が高い、現像剤の現像装置内で攪拌される時間に基づいてキャリアの補給が行われるため、キャリアの劣化の実情に合わせてキャリアの交換を行うことが出来る。それによりキャリア劣化によるトナーの帯電能力の低下を未然に防止し、画像濃度の変動を抑えることが出来る。さらに、トナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて、トナーの補給が行われるため、キャリアの補給によりトナー濃度が低下したとしても、現像に適したトナー濃度に調節することができる。
また、現像剤補給装置６００は、トナー補給口１６１へ未使用のトナー８６ａを移送するためのトナーモーノポンプ１６２と、キャリア補給口２６１へ未使用の磁性キャリア２８６ａを移送するためのキャリアモーノポンプ２６２とを備えている。トナーモーノポンプ１６２及びキャリアモーノポンプ２６２は一軸偏心スクリュポンプであり、この一軸偏心スクリュポンプは、未未使用のトナーまたは未使用のキャリアを送り込むための補給路内を負圧化して一軸偏心スクリュポンプ内の未使用のトナーまたは未使用のキャリアをトナー補給口またはキャリア補給口へ送り出す構成を備えている。この構成によれば、トナーボトル８６及びキャリアボトル２８６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、トナーボトル８６及びキャリアボトル２８６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。さらに、未使用現像剤を収容するトナーボトル８６及びキャリアボトル２８６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。さらに、モーノポンプは移送方向が一方向であるために、トナー飛散等の汚染をすることなく現像剤の補給が行える。
また、現像剤排出口１８１を回収搬送路７に設けているので、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、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。さらに、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。これにより、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、現像剤補給位置であるトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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、現像剤補給位置を撹拌搬送路１０中に設けた場合にも同様に得られる。
また、現像剤補給位置であるトナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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、本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、本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、本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、本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、本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、本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。
【０１２４】
［変形例１］
尚、本実施形態では、現像装置４の現像剤補給位置のトナー補給口とキャリア補給口とを個別に設けた構成について説明したが、共通の補給口から補給する構成であっても良い。以下、変形例１として、現像装置４に未使用の現像剤を補給する補給口が共通である構成について説明する。
図１６は変形例１にかかる現像装置４の概略断面図である。現像剤補給位置が一つの補給口からなる点以外は上述の実施形態と共通するので、相違点についてのみ説明する。
変形例１の現像装置４では、内部に未使用のトナー８６ａが収納されているトナーボトル８６と内部に未使用の磁性キャリア２８６ａが収納されているキャリアボトル２８６とを備えている。トナーボトル８６の下方にはトナー補給部材としてのトナー開閉機構１６４が備えられており、現像剤搬送チューブ３６３に繋がっている。一方、キャリアボトル２８６の下方にはキャリア補給部材としてのキャリア開閉機構２６４が備えられており、現像剤搬送チューブ３６３の途中に繋がっており、現像剤搬送チューブ３６３は現像剤モーノポンプ３６２を備える現像剤補給口３６１まで伸びている。
【０１２５】
現像剤モーノポンプ３６２としては上述の実施形態に記載のトナーモーノポンプ１６２及びキャリアモーノポンプ２６２と同様の一軸偏心スクリュポンプを用いることができる。
また、トナー開閉機構１６４及びキャリア開閉機構２６４としては、例えば回転体に穴が取り付けられており、回転体の回転によりシャッターが開閉されて、その回転数によりトナーまたはキャリア補給量が制御されるようものを用いることができる。
未使用のトナーと未使用の磁性キャリアとは、現像剤搬送チューブ３６３の途中で合流し、二成分現像剤として現像剤補給口３６１から補給がなされる。なお、トナー開閉機構１６４及びキャリア開閉機構２６４によってそれぞれの補給量が調節されることで二成分現像剤のトナー濃度を調節することができる。そして、現像剤モーノポンプ３６２の補給動作を制御することにより二成分現像剤の補給量を調節することができる。
【０１２６】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態に係る複写機の現像装置の二つ目の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
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２の現像装置４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。
【０１２７】
図１７は、本変形例２における現像装置４を示す概略構成図である。
この現像装置４では、現像ローラ５の下方に、撹拌スクリュ１１を備えた撹拌搬送路１０及び供給スクリュ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６を備えた回収搬送路７が配置されている。トナー補給装置１６０からの未使用トナーを補給するトナー補給口１６１と、キャリア補給装置２６０からの未使用磁性キャリアを補給するキャリア補給口２６１とは、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。
【０１２８】
次に、本変形例２における現像剤の循環について説明する。
図１８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４を真上から見たときのものである。
この図１８において、符号Ａ及びＢで示す破線で囲った部分は、図１７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１８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。
【０１２９】
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、上述の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トナー補給口１６１及びキャリア補給口２６１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。
【０１３０】
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述の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。
【０１３１】
以上、本変形例２によれば、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。
【０１３２】
［変形例３］
上述の実施形態、変形例１及び変形例２について、複数の現像装置４に対してトナー補給装置１６０がそれぞれ備えられている場合に、一つのキャリア収容部であるキャリアボトル２８６から複数の現像装置４に対して磁性キャリアを補給する構成を用いてもよい。
以下、一つのキャリアボトル２８６から複数の現像装置４に対して磁性キャリアを補給する変形例３の現像装置について説明する。
図１９は、変形例３にかかる現像装置４の概略説明図である。図１９に示すように、変形例３では、各色の現像装置（４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ）に対して、各色のトナーボトル（８６Ｋ，８６Ｃ，８６Ｍ，８６Ｙ）が備えている。内部に未使用の磁性キャリア２８６ａを備えたキャリアボトル２８６は、各色の現像装置（４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ）に設けたキャリア補給部材としてのキャリアモーノポンプ（２６２Ｋ，２６２Ｃ，２６２Ｍ，２６２Ｙ）と接続されて、キャリア補給装置２６０を構成している。キャリアモーノポンプ（２６２Ｋ，２６２Ｃ，２６２Ｍ，２６２Ｙ）にて各現像装置に送られるキャリア補給量が制御されて、各色のトナーボトル（８６Ｋ，８６Ｃ，８６Ｍ，８６Ｙ）によるトナー補給動作によってトナーとともにキャリアも同時に補給される。
このように、本変形例３では、一つのキャリアボトル２８６を複数の現像装置４で共用することにより、装置の省スペース化がなされる。なお、各現像装置から排出された現像剤は使用済現像剤収容器８７に一箇所に集められて、回収される。これによりさらなる装置の省スペース化がなされる。
【０１３３】
以上、本変形例３によれば、現像装置４とトナー収容部であるトナーボトル８６とを複数備え、キャリア収容部であるキャリアボトル２８６一つに対して、複数の現像装置４とトナーボトル８６とを備えることにより、複数のトナー補給部に対してキャリア補給部を共用することができ、構成の簡略化が図れ、装置の大型化や複雑化を防止することができる。
【０１３４】
〔変形例４〕
次に、上述の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４」という。）について説明する。
図２０は、本変形例４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。
この変形例４のように、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を用いる。上述した現像装置４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】
【０１３５】
【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】制御部によるトナー補給動作の制御の流れを示すフローチャート。
【図１３】制御部によるキャリア補給動作の制御の流れを示すフローチャート。
【図１４】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１５】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１６】変形例１における現像装置を示す概略構成図。
【図１７】変形例２における現像装置を示す概略構成図。
【図１８】変形例２の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１９】変形例３についての現像装置の概略説明図。
【図２０】変形例４における複写機を示す概略構成図。
【図２１】従来から広く使用されている現像装置の概略構成図。
【図２２】特許文献１に記載の現像装置の概略構成図。
【図２３】特許文献２に記載の現像装置の概略構成図。
【図２４】現像剤のドクタ通過回収と確立の分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１３６】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  感光体
４  現像装置
５  現像ローラ
５ａ  ローラ回転軸
６  回収スクリュ
７  回収搬送路
８  供給スクリュ
９  供給搬送路
１０，１０Ａ，１０Ｂ  撹拌搬送路
１１，１１Ａ，１１Ｂ  撹拌スクリュ
１２  回収スペース
１４  スクリュ頂点
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  トナーボトル
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  トナー補給装置
１６１  トナー補給口
１６２  トナーモーノポンプ
１６２ｄ  補給用駆動モータ
１６２ｅ  補給クラッチ
１６３  トナー搬送チューブ
１８０  現像剤排出部
１８１  現像剤排出口
１８２  排出搬送路
２２０  プロセスカートリッジ
２６０  キャリア補給装置
２６１  キャリア補給口
２６２  キャリアモーノポンプ
２６３  キャリア搬送チューブ
３６１  現像剤補給口
３６２  現像剤モーノポンプ
３６３  現像剤搬送チューブ
６００  現像剤補給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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１９】
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【図２０】
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【図２４】
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【図６】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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