(57)【要約】【課題】消費量の多い色の現像剤の補給槽を確保できるとともにこの補給槽を設けた場合のファーストプリントの迅速化およびフルカラー画像形成時での異常画像の発生を防止できる構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】並列され、像担持体上の潜像を異なる色で顕像化する複数の現像部５と、並列され、該複数の現像部毎にトナーの補給又はトナーとキャリアを主成分とする現像剤の補給をする複数の補給部Ｔ１〜Ｔ４とを備えた現像装置であって、上記複数の現像部の配列順序に対して上記複数の補給部の配列順序を異ならせてあり、該複数補給の配列順序が現像部５の配列順次に対して複数の現像部５の並列方向でずらされ、複数の補給部は、トナー又は現像剤の使用頻度の順番と補給経路長の順番とが一致させてある関係であることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列され、像担持体上の潜像を異なる色で顕像化する複数の現像部と、並列され、該複数の現像部毎にトナーの補給又はトナーとキャリアを主成分とする現像剤の補給をする複数の補給部とを備えた現像装置であって、
上記複数の現像部の配列順序に対して上記複数の補給部の配列順序を異ならせたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記複数の現像部の配列順序に対する上記複数の補給部の配列順序が上記並列方向でずらされていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
上記配列順序がずらされた補給部は複数の現像部における最も現像剤の使用頻度が高いものが選択されていることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
上記配列順序がずらされた補給部は他の補給部よりも容量が大きくされていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
上記配列順序がずらされない補給部は現像部の配列順序と同じとされていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
上記配列順序がずらされない状態で配置されている補給部および現像部は共通構造とされていることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
上記配列順序がずらされた補給部は黒色トナー又は黒色トナーを含む現像剤が収容対象とされていることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
【請求項８】
上記補給部から現像部へのトナー又は現像剤の搬送は気流により行われる構成であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
上記補給部から現像部へのトナー又は現像剤の搬送はスクリューもしくはコイルを用いた搬送構造によりされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１０】
上記並列されている複数の補給部は、該補給部を用いる複数の現像装置のうちで最も使用頻度が高い色に対して補給搬送経路長が最長とされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１１】
上記並列されている複数の補給部は、該補給部を用いる複数の現像装置のうちで最も使用頻度が高い色に対して揚程を最大とすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１２】
上記並列されている複数の補給部は、トナー又は現像剤の使用頻度の順番と補給搬送経路長の順番とが一致させてある関係とされていることを特徴とする請求項１１に記載の現像装置。
【請求項１３】
上記並列されている複数の補給部は、トナー又は現像剤の使用頻度の順番と補給経路の揚程の順番とが一致させてある関係とされていることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１４】
上記補給部に用いられる現像剤として、予めトナーにキャリアを混合したプレミックストナーが用いられることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１５】
上記補給部において上記現像剤が収容される容器は、柔軟のシート材を用いた袋状容器および剛性を有する排出出口で構成され、装着位置に対して着脱可能なカートリッジで構成されていることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。
【請求項１６】
上記現像剤は、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に設定されているトナーが用いられることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１７】
上記現像剤は、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲で、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲に設定されているトナーが用いられることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載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１９】
上記現像部により形成される色毎の画像が順次転写された後、重畳画像が記録媒体に対して一括転写される構成を備えていることを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
【請求項２０】
上記色毎の画像が順次転写される媒体としてベルトを用いた中間転写体を備えていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
上記複数の現像部は上記ベルトの移動方向に沿って並列に配置され、該複数の現像部のうちで、一括転写が行われる位置に最も近い現像部は使用頻度が最も高い色のトナーを対象とした現像部であることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２２】
上記使用頻度が最も高い色のトナーとして黒色トナーが設定され、該黒色トナーの現像部は、上記ベルトの移動方向最下流に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置。
【請求項２３】
上記複数の現像部と上記複数の補給部とは、上記ベルトを挟んで配置されていることを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置内で複数設置された作像ユニットに用いられる現像部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体に対して形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。
【０００３】
感光体は、単一色のみを対象として１個設ける構成だけでなく、複数の色毎の画像を形成するために複数設置されている作像部にそれそれ設けられた構成とする場合があり、後者の場合にはフルカラー画像を含む多色画像を形成する場合に用いられる。
【０００４】
例えば、フルカラー画像を得る方式としては、搬送されてくるシートに対していろ分解色に対する補色関係にある色のトナーを用いた現像剤により感光体毎に形成された色画像を順次転写する方式あるいは感光体毎の色画像を中間転写体に順次転写した後、中間転写体上で重畳転写された画像をシートに対して一糧転写する方式がある。
【０００５】
一方、複数の感光体を用いる場合の構成の一つとして、上記方式のうちで後者の方式を用いる構成には、色毎の画像を形成可能な感光体が装備されている作像ユニットを、この感光体からの画像が重畳転写される中間転写体としてのベルトの展張方向に沿って並列させた、いわゆる、タンデム構造が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
画像形成装置、特に、フルカラー画像を形成可能な画像形成装置においては、常にフルカラー画像が求められるわけではなく、例えば、モノクロ画像やピクトリアルフルカラー画像や色調を整える等の目的で黒色トナーを頻繁に用いる場合がある。このため、黒色トナーの消費量が他の色トナーよりも多くなることが原因して、トナーの補充などの作業が頻繁に行われることになり、保守作業が面倒となる虞がある。
【０００７】
そこで、このような使用頻度の高い色のトナーを収容している補給部の構造を大型として交換頻度を少なくする構成が提案されている（例えば、特許文献２，３）。
【０００８】
上記特許文献２には、中間転写体の移動方向に沿って配置されている各色画像の作像部のうちで、黒色画像を形成するための黒色トナーを装備した現像部に対して他の色画像形成用の現像部よりも大きい収容容積とされた補給槽を現像部に付属させた構成が開示されている。  
特許文献３には、図１３に示す構成が開示されている。  
図１３において、ベルトで構成された中間転写体１００の展張方向に沿って現像ローラを備えた現像部１０１を装備している複数の作像ユニット１１０が配置されており、これら作像ユニット１１０には、各色の画像をそれぞれ表面に担持可能な感光体ドラム１０２が中間転写体１００に対峙させて設けられている。
【０００９】
中間転写体１００は、各作像ユニット１１０が並設されている中間転写体１００の移動方向（図８中、符号Ｆで示す方向）の上流側を一括転写位置として設定されており、その位置に設けられた転写ローラ１０３と対峙している。そして、中間転写体１００における展張面には、その一括転写位置から移動方向下流側に向けてイエロー画像（便宜上、感光体ドラム中に符号Ｙを添付する）、マゼンタ画像（同、符号Ｍを添付する）、シアン画像（同、符号Ｃを添付する）、黒画像（同、符号Ｋを添付する）の順で各作像ユニット１１０が配列されている。
【００１０】
各作像ユニット１１０における現像部１０１に対しては、現像剤の補給槽１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋが近傍に配置されており、それら補給槽のうちで、黒色トナーを収容した補給槽１０１Ｋは、他の色トナーを収容している補給槽よりもサイズを大きくされるとともに、このサイズの補給槽１０１Ｋを収容できるスペースとして、画像形成装置１２０における上面に設けられた傾斜面を有する排紙トレイ１２０Ａの傾斜面上部の下方に位置する比較的内部空間が広く採れる位置が選択されている。このため、傾斜面上部の下方側にサイズの補給槽１０１Ｋを配置できるように、黒色トナーを用いる作像ユニット１１０が一括転写位置から最も離れた位置に設けられている。
【００１１】
一方、電子写真方式の画像形成装置に用いる乾式のトナーまたはキャリア、トナーとキャリアの混合物である現像剤（以下、これらトナー、キャリア、及び現像剤の総称を表す場合は剤と称する）は、これを収納する容器として、ハードボトルタイプのものを用いるのが一般的である。  
この種の収納容器は、内部に剤攪拌手段兼排出手段としてのアジテータを設けたものや、容器壁面に螺旋溝を設けて容器を回転させることにより内部の剤を移動させ排出するもの、さらに排出機構を持たずに手で補給するもの等がある。
【００１２】
近年、環境問題が重視され、剤収納容器も回収し、かつ、リサイクルすることが求められている。しかし、上記したハードボトルの剤収納容器は、輸送コストが嵩み、再使用するにも洗浄が行い難い等の回収性、リサイクル性に多くの問題を有していた。  
そこで、回収性、リサイクル性等の観点からフレキシブルな材料で作られた減容可能なソフトタイプの剤収納容器が要望されている。しかし、電子写真用乾式これらのは一般に流動性が悪く、凝集しやすい性質があるために、ソフト容器からの排出が非常に困難とされている。  
つまり、容器がソフトであるため、アジテータや排出機構を付加しにくく、さらに排出機構を設けることができても、その排出機構によって容器の減容が妨げられるからである。  
このような従来の画像形成装置が有していた問題を大幅に緩和することができる技術として特許文献４，５に開示された技術が知られている。  
特許文献４，５には、剤補給装置に関する構成が開示されており、その剤補給装置は、フレキシブル容器の収納された剤を吸引型の粉体ポンプ（一軸偏心スクリューポンプ）の吸引圧力（負圧）により吸引排出するように構成されている。したがって、フレキシブルな容器に収納されている剤であっても支障なく現像装置へ補給することができ、フレキシブルなので容器の回収等が容易で輸送コストも嵩まない。さらに、上記剤補給装置ではエアを剤収納容器内に供給し、エアが収納されている剤を十分に攪拌するため、剤品質を良好な状態に維持することができる等の有利な点を備えている。  
剤補給装置においては、補給剤を収容している容器から現像装置に向けて剤を移送する構成が必要となり、この構成としては、近年、要望されてきている画像形成装置の小型化を満足するものが用いられる必要がある。  
従来、剤の移送に用いられる構成として、粉体ポンプが知られている（例えば、特許文献４，５，６）。  
粉体ポンプは、金属などの剛性を持つ材料で偏芯したスクリュー形状に作られているロータと２条スクリュー形状の貫通孔が形成され、ゴムなどの弾性体で作られたステータとステータが回転しないように保持し、かつトナーなどの粉体の搬送路を形成する樹脂材料からなるホルダとを備えた１軸偏芯スクリューポンプであり、ロータの回転により生起されるステータ内での負圧吸引力によって、容器側から剤の吸引搬送が行えるようになっている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２８１９６２号公報（「０００８」欄、「００３６」欄、図３、図６）
【特許文献２】特開２００１−１８３８８６号公報（段落「００３０」欄）
【特許文献３】特開２００３−１６７４１３号公報（段落「０００８」欄）
【特許文献４】特開２０００−４７４６５号公報（段落「００１３」、「００２１」欄）
【特許文献５】特開２０００−９８７２１号公報（段落「００１４」、「００３０」欄）
【特許文献６】特開２００３−３０２８２２号公報（段落「００１０」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１〜３に開示されている補給槽に関する構成では、複数の現像部にそれぞれ補給槽を付属させた状態で配置し、さらに、各現像部のうちで、使用頻度、つまり消費量の多い色の剤補給槽の容量を大きくすることにより交換頻度などの保守性を向上させる利点がある反面、次のような問題がある。  
中間転写体の移動方向に沿って各作像ユニットが配置されているが、消費量の多い色トナーを装備している現像部の位置が中間転写体への転写順序において最初となる位置とされている関係で、色毎の重畳転写ではなくモノクロ画像を記録シートなどの記録媒体に転写しようとした場合、中間転写体に転写されたモノクロ画像が一括転写位置に至るまでに中間転写体が全ての作像ユニットを通過しなければできない。このため、モノクロ画像をシートに転写するまでの作動時間が長くなり、いわゆる、モノクロ画像を得る際のファーストプリントまでの待機時間が長くなる虞がある。
【００１５】
一方、装置内での余剰スペースをサイズの大きい補給槽を配置するスペースとした場合においても、上述した作像順序であると、フルカラー画像を形成する際に黒色画像が最初に転写され、黒色画像に対してその他の色のトナーが重畳されると黒色トナーが地肌部に付着していた場合には画像に濁りができてしまう場合がある。つまり、減法混色の三原色を用いた現像処理においては黒色トナーが他の色トナーに比べて目立ちやすいために画像部以外の地肌部に対して不用意に付着してしまうと地汚れや色調の変化として現出することがある。このため、黒色画像を最初に転写した場合には、中間転写体の非画像部に付着する可能性が高いことからモノクロ画像でのファーストプリントまでの迅速化とフルカラー画像での異常画像発生を防止することとを同時に達成することは困難な場合がある。
【００１６】
中間転写体を用いる場合には、記録紙などのシートに対して順次画像を転写する場合に比べて画像位置のずれを少なくすることができる利点がある。つまり、記録紙に対して順次転写する場合には、転写による記録紙の含有水分率が変化していくために転写位置間で記録紙の伸び率などが変化すると画像の転写位置が変化し、色ずれや濃度ムラなどの不具合を持つ異常画像が発生するが、中間転写体ではこのような不具合の発生を抑制することができる。
【００１７】
このような理由で中間転写体を用いた場合を対象として、単に現像部における消費量の多い色のトナーを収容している補給槽のサイズを大きくするだけでは、前述したように、モノクロ画像形成時でのファーストプリントまでの迅速化とフルカラー画像形成時での異常画像の発生防止を両立させることができないのが現状である。
【００１８】
なお、上記技術事項は、トナーを主成分とする現像剤を用いた１成分現像方式又はトナーとキャリアを主成分とした現像剤を用いる２成分現像方式において主に補給部から現像部にトナーを補給する方式のものを前提に不具合を説明したが、２成分現像方式の現像剤を消費に応じて逐次現像部に補給するいわゆるプレミックス現像方式においても同様の問題が生じうる。
【００１９】
一方、本願発明者は種々の実験の結果、粉体ポンプの発生圧力で剤を搬送する場合、剤の状態（特性）にその搬送特性が大きく影響を受けることが分かっている。具体的には長期放置や画像形成装置内での温度上昇によって剤の流動性（凝集度）が悪化し、さらに粉体ポンプの発生圧力が小さい場合に、剤搬送量が低下することが分かった。粉体ポンプの発生圧力が小さいもしくは低下する要因は駆動時間が極端に短い場合（つまり極端に少ない補給量を必要とする場合）や、長期使用後のロータ及びステータ（後述）の磨耗によるロータとステータのシール圧の低下が挙げられる。前記過酷条件の場合には粉体ポンプの作動時間に対する剤搬送量が不安定となることが判明した。
【００２０】
さらには画像形成装置の設計レイアウト上の都合や、剤収納容器の交換操作性の都合上、剤収納容器から現像器までの搬送経路や揚程も前記過酷条件に非常に大きく影響することも分かった。
【００２１】
実際に前記過酷条件のある組合せ条件下で剤を補給すると、画像濃度が変動する等の不具合を生じた。
【００２２】
本発明、第１の目的として、上記従来の現像装置、特に、中間転写体の移動方向に沿って配置されている複数の現像部を有する現像装置を備えた構成において消費量の多い色のトナー又はトナーとキャリアを主成分とする現像剤を収容する補給槽を設ける場合の問題に鑑み、消費量の多い色のトナー又は現像剤の補給槽を確保できるとともにこの補給槽を設けた場合のファーストプリントの迅速化およびフルカラー画像形成時での異常画像の発生を防止できる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
第２の目的として、トナー又はトナーとキャリアとで構成される現像剤の搬送に高精度で、安定した補給性能を持つ現像剤補給装置及びその補給装置を用いた画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
【００２５】
（１）並列され、像担持体上の潜像を異なる色で顕像化する複数の現像部と、並列され、該複数の現像部毎にトナーの補給又はトナーとキャリアを主成分とする現像剤の補給をする複数の補給部とを備えた現像装置であって、上記複数の現像部の配列順序に対して上記複数の補給部の配列順序を異ならせたことを特徴とする現像装置。
【００２６】
（２）上記複数の現像部の配列順序に対する上記複数の補給部の配列順序が上記並列方向でずらされていることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
【００２７】
（３）上記配列順序がずらされた補給部は複数の現像部における最も現像剤の使用頻度が高いものが選択されていることを特徴とする（２）に記載の現像装置。
【００２８】
（４）上記配列順序がずらされた補給部は他の補給部よりも容量が大きくされていることを特徴とする（２）又は（３）に記載の現像装置。
【００２９】
（５）上記配列順序がずらされない補給部は現像部の配列順序と同じとされていることを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載の現像装置。
【００３０】
（６）上記配列順序がずらされない状態で配置されている補給部および現像部は共通構造とされていることを特徴とする（５）に記載の現像装置。
【００３１】
（７）上記配列順序がずらされた補給部は黒色トナー又は黒色トナーを含む現像剤が収容対象とされていることを特徴とする（３）または（４）に記載の現像装置。
【００３２】
（８）上記補給部から現像部へのトナー又は現像剤の搬送は気流により行われる構成であることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の現像装置。
【００３３】
（９）上記補給部から現像部へのトナー又は現像剤の搬送はスクリューもしくはコイルを用いた搬送構造によりされることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の現像装置。
【００３４】
（１０）  上記並列されている複数の補給部は、該補給部を用いる複数の現像装置のうちで最も使用頻度が高い色に対して補給搬送経路長が最長とされていることを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載の現像装置。
【００３５】
（１１）上記並列されている複数の補給部は、該補給部を用いる複数の現像装置のうちで最も使用頻度が高い色に対して揚程を最大とすることを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載の現像装置。
【００３６】
（１２）上記並列されている複数の補給部は、トナー又は現像剤の使用頻度の順番と補給搬送経路長の順番とが一致させてある関係とされていることを特徴とする（１１）に記載の現像装置。
【００３７】
（１３）上記並列されている複数の補給部は、トナー又は現像剤の使用頻度の順番と補給経路の揚程の順番とが一致させてある関係とされていることを特徴とする（１２）に記載の現像装置。
【００３８】
（１４）上記補給部に用いられる現像剤として、予めキャリアを混合したプレミックストナーが用いられることを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載の現像装置。
【００３９】
（１５）上記補給部において上記現像剤が収容される容器は、柔軟のシート材を用いた袋状容器および剛性を有する排出出口で構成され、装着位置に対して着脱可能なカートリッジで構成されていることを特徴とする（１２）記載の現像装置。
【００４０】
（１６）上記現像剤は、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に設定されているトナーが用いられることを特徴とする（１）乃至（１５）のいずれかに記載の現像装置。
【００４１】
（１７）上記現像剤は、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲で、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲に設定されているトナーが用いられることを特徴とする（１）乃至（１５）のいずれかに記載の現像装置。
【００４２】
（１８）（１）乃至（１７）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【００４３】
（１９）上記現像部により形成される色毎の画像が順次転写された後、重畳画像が記録媒体に対して一括転写される構成を備えていることを特徴とする（１８）記載の画像形成装置。
【００４４】
（２０）上記色毎の画像が順次転写される媒体としてベルトを用いた中間転写体を備えていることを特徴とする（１８）または（１９）に記載の画像形成装置。
【００４５】
（２１）上記複数の現像部は上記ベルトの移動方向に沿って並列に配置され、該複数の現像部のうちで、一括転写が行われる位置に最も近い現像部は使用頻度が最も高い色のトナーを対象とした現像部であることを特徴とする（１８）乃至（２０）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００４６】
（２２）上記使用頻度が最も高い色のトナーとして黒色トナーが設定され、該黒色トナーの現像部は、上記ベルトの移動方向最下流に配置されていることを特徴とする（１９）に記載の画像形成装置。
【００４７】
（２３）上記複数の現像部と上記複数の補給部とは、上記ベルトを挟んで配置されていることを特徴とする（１８）乃至２２のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００４８】
請求項１乃至４および７記載の発明によれば、複数の現像部毎にトナーの補給又はトナーとキャリアを主成分とする現像剤の補給をする複数の補給部が複数の現像部の配列順序に対してその配列順序が異ならせてあるので、使用頻度の高い、換言すれば、黒色トナーなどの使用頻度の高い現像剤を収容している補給部などのように、サイズを大きくする必要がある補給部の位置を、その占有スペースにおいて最も適切な位置に設定してサイズの大型化を可能にして交換作業の頻度を下げることができる。特に請求項２記載の発明においては、複数の現像部の配列順序に対する複数の補給部の配列順序が複数の現像部の並列方向でずらされることにより、他の現像剤の補給部に対して最小限の配置代えとすることで構成の複雑化を防止することが可能となる。
【００４９】
請求項５および６記載の発明によれば、配列順序をずらされない補給部が現像部と同じ配列順序とされ、特に請求項６記載の発明においては、ずらされない補給部と現像部とが共通構造とされているので、大げさな構成変更を行うことなく部品の共通化による大サイズの補給部の設置を可能にすることができる。
【００５０】
請求項８および９記載の発明によれば、複数の現像部と複数の補給部とが黒色トナー又はこれを含む現像剤を気流搬送あるいはスクリューもしくはコイルを用いた搬送構造とされているので、配管などを用いた場合の搬送形態を種々変更することができ、大サイズの補給部の設置に際しての搬送形態が制約されるようなことをなくすことが可能となる。
【００５１】
請求項１０乃至１３記載の発明によれば、使用頻度の順番と補給経路長とあるいは補給経路の揚程の大きさとを一致させることにより、使用頻度の高い補給経路でのトナー又は現像剤の放置時間が原因となる滞留期間を短くあるいは殆どない状態が得られることを利用して、補給経路内での負圧低下が抑えられて補給量が不安定となるのを防止することが可能となる。特に、請求項１０，１１記載の発明においては、使用頻度が最も高い現像剤を用いる現像装置の搬送経路長あるいは揚程をそれぞれ最も大きくした場合でも、補給間隔が短いことにより放置時間が短く、トナーまたは現像剤の滞留期間が短くあるいは殆どない状態となるので負圧低下を抑えて補給量の低下を防止することができる。
【００５２】
請求項１４記載の発明によれば、キャリアを予め混合したプレミックストナーを用いた場合に比重の大きいキャリアの存在により搬送性が悪化しやすくなるのを使用頻度の高い順番と補給経路長あるいは揚程の大きさの順番とを一致させることで現像剤の放置時間を短くあるいは殆どない状態が得られるようにすることで補給路内での搬送力の低下を防止して補給量が不安定となるのを防止することが可能となる。
【００５３】
請求項１５記載の発明によれば、収容容器が柔軟なシート材を用いた減溶可能な構成であるので、吸引負圧が作用した場合の現像剤の排出性を損ねることがなく、しかも、容器内で現像剤が架橋現象を発生している場合でも減溶により壁部が動いて架橋を崩すことができるので架橋により現像剤の排出量が不安定となることを未然に防止することが可能となる。
【００５４】
請求項１６および１７記載の発明によれば、現像剤の体積平均粒径および体積平均粒径と個数平均粒径とを規定することにより、帯電分布の均一化を可能にして地肌へのカブリ現象を防止できるとともに現像剤表面の凹凸低減による流動性改善を図って現像剤同士の付着などを防止して転写効率の向上を可能にすることができる。
【００５５】
請求項１８乃至２２記載の発明によれば、使用頻度の高い現像剤の補給部サイズを他のものに比べて大きくできるので、頻繁な交換作業をなくすなどのように、交換保守性を改善することができるとともに、特に請求項１５および１６記載の発明においては、中間転写体として用いられるベルトの移動方向に沿って並列されている複数の現像部のうちで、一括転写位置に最も近い位置に使用頻度の高い黒色トナー又はこれを含む現像剤の供給部が配置され、その現像部がベルトの移動方向最下流に位置させているので、一括転写位置に至るまでの時間を他の現像部を通過させる場合に比べて短縮することができ、しかも、最下流であることにより他の色画像を重畳する場合に黒色トナーの濁りなどをなくして異常画像の発生を防止することが可能となる。
【００５６】
請求項２３記載の発明によれば、ベルトによる中間転写体を用いることでドラムなどと違って種々形態を変化させて配置することができるので、装置内で占有するスペースに制約を受けることがなく、しかも、これを挟んで位置する複数の現像部と複数の補給部との間の連結部もドラムを用いた場合と違って迂回させる構成を敢えて設ける必要がなくなるので、装置内の構造の複雑化や大型化を防止して大サイズの補給部を設置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００５８】
図１は、本発明実施例による現像装置を適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。  
同図に示す画像形成装置は、特許文献１にも挙げられたタンデム方式のカラープリンタであるが、本発明は、プリンタだけではなく、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機を対象とすることも可能である。
【００５９】
図１において、画像形成装置１（以下、カラープリンタ１という）には、色分解色に対する補色関係にある色のトナーであるイエロー（Ｙ）、シアン（Ｖ）、マゼンタ（Ｍ）および黒（Ｂｋ）を用いた画像を形成可能な感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋが垂直方向で同一線上に並列されている。
【００６０】
各感光体は、後述する作像ユニット内に装備されており、作像ユニットの上部には感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの並設方向と平行する展張面を有するベルトを用いた転写装置３が配置されている。  
作像ユニットは、感光体およびこれに関連する画像形成処理を行うプロセスカートリッジを構成しており、その内部には、感光体に対する画像形成処理工程のうちで、帯電、現像ローラによる可視像処理を行う現像およびクリーニングを実行する機能部４，５，６が纏めて備えられている。  
作像ユニットの下方には、書き込み行程に用いられる走査装置７が配置されている。なお、図１においては、作像ユニット内の機能部に関する符号がイエローを対象としてのみ付してあるが、他の色を対象とする機能部も同様な構成とされている。
【００６１】
転写装置３は、各感光体に対向している展張面に対して各感光体からの色画像を重畳転写する中間転写工程としての１次転写工程と、１次転写工程により重畳された画像を給紙装置８（図１では、複数の給紙カセット８Ａを設けた場合が示されている）から繰り出されるシートに対して一括転写する２次転写工程とを実行するために設けられている。従って、本実施例では、転写装置３に用いられるベルトが中間転写体として機能している。  
転写装置３における各感光体と対峙する位置には、ローラで構成された１次転写装置９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋが、そして２次転写位置には、シートを転写装置３に当接させながら搬送する搬送ベルト１０およびローラで構成された２次転写装置１１が配置されている。
【００６２】
カラープリンタ１では、各感光体に対する耐電後に書き込み走査に応じた静電潜像が形成され、静電潜像が現像部５によって可視像処理されて転写装置３に対して各感光体から色画像が１次転写装置９を介して順次転写されて重畳画像が形成され、重畳画像がシートに対して２次転写装置１１により一括転写される。
【００６３】
転写装置３から重畳画像を一括転写されたシートは、排紙トレイ１Ａに至る搬送路中に設けられている定着装置１２によって定着処理されて排出される。なお、図１中、符号１３は、転写装置３に用いられるベルトのクリーニング装置を示している。
【００６４】
図２は、イエロー画像を形成可能なプロセスカートリッジを対象とした作像ユニットを示しており、同図において作像ユニットには、感光体２Ｙの周囲に帯電部４，書き込み光の光路を形成するスリットＳＴ、現像部５およびクリーニング部６が設けられている。
【００６５】
帯電部４は、感光体２Ｙに対して当接あるいは非接触な状態で対向する帯電ローラが用いられており、感光体２Ｙを一様に帯電するようになっている。
【００６６】
現像部５は、感光体２Ｙに対向して配置された現像ローラ５Ｙと、現像剤中のトナーとキャリアを攪拌混合するため、現像剤が往復方向に循環するよう配置された複数の攪拌混合スクリュー５Ｙ１，５Ｙ２と、攪拌混合されて摩擦帯電された現像剤の現像ローラ上の層厚を規定するドクターブレード５Ｙ３と、後述するトナーの補給部をなすトナータンクからの新規トナーの導入部５Ｙ４とを備えている。
【００６７】
本実施例における現像部５では、現像ローラ５Ｙに担持される現像剤がトナーとキャリアを主成分とするいわゆる２成分現像剤を用いるようになっており、その特性は、次の通りとされている。
【００６８】
本実施例では、６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径が３〜８μｍに設定されている。  
また、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は、１．００〜１．４０の範囲とされ、（Ｄｖ／Ｄｎ）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。
【００６９】
一方、トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図３（Ａ）、（Ｂ）は、形状係数ＳＦ−１、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（１）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。
【００７０】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
【００７１】
また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸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図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
【００７２】
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（２）
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。
【００７３】
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。
【００７４】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００７５】
一方、図２において現像部５におけるドクターブレード５Ｙ３は、非磁性部材で構成されるドクター基材５Ｙ３Ａと、これの先端部に一体化されて現像ローラ５Ｙに対面しているドクター補助部材５Ｙ３Ｂとで構成されている。
【００７６】
ドクター基材５Ｙ３Ａは、現像ローラ５に担持されている現像剤量をほぼ一定量に規定する機能を有しており、しかも、現像剤の層厚を規定する際に現像剤圧を受ける部分であるので、非磁性部材である程度の厚さ（例えば、役１．５〜２．０ｍｍ）と先端部で０．０５ｍｍ程度の真直性を持たせて構成されている。
【００７７】
また、ドクター補助部材５Ｙ３Ｂは、現像領域に搬送されるトナーの帯電を補う機能を有した部材であり、通常、ドクター基材５Ｙ３Ａよりもかなり薄い板金（例えば、０．２ｍｍ程度）の厚さに設定されている。これら両部材の位置関係は、トナーの帯電特性を主走査方向で均一化するために精度よく維持される必要があり、このため、スポット溶接やカシメなどにより一体化されて現像ローラ５Ｙ表面からの距離が一定に維持されるようになっている。
【００７８】
現像部５は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す構成を備えている、つまり、図４（Ａ）は、現像部５のハウジングにおける上部ケースを外して内部に装備されている現像ローラ５Ｙ、複数の攪拌混合スクリュー５Ｙ１，５Ｙ２が視認できる状態を示しており、現像剤は、これら攪拌混合スクリュー間に溜まることでスクリューの長手方向に沿って循環するようになっている。なお、現像ローラによって搬送される現像剤が感光体２Ｙと対峙し始める位置には、図２において符号５Ｚで示すように、現像剤の飛散を防止するためのシール部材５Ｚが設けられている。
【００７９】
また図４（Ｂ）において、現像部５のハウジング５Ｄ上部には、現像剤を出荷時に充填しておくための空間部を有するプリセットスペースＰＳが設けられており、出荷時には、空間部がシールされるようになっている。この現像部５を新たに画像形成装置に装填する際には、シールを除去することで現像剤の流動を許容するようになっており、それまでの輸送時などでは不用意に現像剤が外部に漏れ出すのをシールされるようになっている。
【００８０】
図１において現像部５には、中間転写体ベルトを挟んで上下方向に現像剤供給部をなす現像ローラ５Ｙと現像部５に対して新規剤を補給するために用いられる剤の補給部をなすトナータンクＴとが相対位置に設けられている。
【００８１】
トナータンクＴは、現像部５における新規剤を現像部５における新規剤の導入部５Ｙ４に向けて移送する構成を備えており、その構成としては、粉体である剤を気流搬送する粉体ポンプやスクリュー部材あるいはコイルなどの搬送部材が用いられる。
【００８２】
図５は、粉体ポンプの構成を示す模式図であり、同図において粉体ポンプ３１は、吸引型１軸偏心スクリューポンプが用いられる。  
この構成は、金属などの剛性を持つ材料を用いて偏心させることによりスクリュー形状とされて駆動源からの伝達機構であるギヤ群を介して回転可能なロータ３２と、ゴム材料からなり内側が２条のスクリュー形状とされて固定設置されているステータ３３と、これらを包みかつ粉体である剤の移送路を形成する樹脂材料からなるハウジング３４とで構成されている。このような粉体ポンプ３１においては、ロータ３２の回転によりポンプに強い自吸力（吸引圧）を生起させ、剤タンクＴから剤を吸引して排出開口ＤＬから排出するようになっている。この粉体ポンプの原理構成は、本出願人の先願である、特許第３５２３１４９号に開示されている。
【００８３】
粉体ポンプ３１の駆動制御は、透磁率センサ（図２中、符号Ｓ１で示す部材）を用いた周知の方法が実行されるようになっており、透磁率センサにより現像剤中のトナーと磁性キャリアとの混合比の変化を検出することによりトナーの残量が所定値以下となった場合に粉体ポンプ３１が回転駆動され、トナーが一定量以上に達した時点で粉体ポンプ３１が停止される。これ以外の制御方法としては、感光体上に形成されるトナー像の反射濃度を検出してトナー濃度を割り出し、トナー濃度が一定以上に達するまで粉体ポンプを駆動する方法がある。また、図６に示すように、粉体ポンプに代えて、剤タンクＴと現像部５における新規剤導入部５Ｙ４との間に連通路ＰＰを設け、この連通路内にモータＭなどの駆動源によって回転駆動されるスクリューあるいはコイル部材等を用いる搬送部材ＣＬを配置し、搬送部材を回転駆動することで剤タンクＴ内の剤を現像部５側に向け搬送する構成とすることも可能である。  
なお、図６において符号Ｍ１は、剤タンクＴを回転駆動するモータであり、モータＭ１は、剤タンクＴを回転させることにより剤タンクＴ内に形成されている螺旋部を伝って新規剤を剤タンクＴの軸線方向に移動させて搬送部材ＣＬに向け排出するようになっている。
【００８４】
次に本実施例の特徴部分について説明する。  
本実施例では、転写装置３に用いられるベルトの展張面に沿って配列されている現像部５のうちで、使用頻度の高い色のトナー、換言すれば、消費量が多い黒色トナーによる可視像処理を行う現像部５を転写装置３における最終転写位置に相当する２次転写装置１１が配置されている一括転写位置に最も近い位置に位置決めするようになっている。
【００８５】
つまり、転写装置３として用いられるベルトの展張面が各現像部を通過しながら移動する方向（図１において矢印Ｆで示す方向）において２次転写装置１１が配置されている側である最下流に黒色トナーを用いる現像部（図１において符号Ｂｋで示す感光体を対象とする現像部）が配置されている。
【００８６】
このような構成とすることで、黒色トナーを用いる現像部が装備されている作像ユニットから一括転写位置に至る距離が他の色のトナーを用いる現像部を備えた作像ユニットに比べて短くされていることになる。このため、このため、モノクロ画像を記録シートに転写する際には、一括転写位置に最も近い位置に配置されている黒色トナーを用いる作像ユニットから一括転写位置までの移動時間が最短となり、ファーストプリントまでの時間を短縮することができる。
【００８７】
しかも、ベルトの展張面が移動する方向において最下流に黒色画像を作成可能な作像ユニットが配置されていることにより、フルカラー画像を形成する際には、黒色トナーによる画像形成が最後に行われることになる、。このため、黒色のトナー像が重畳画像の最上位に重ねられることになるので、仮に、最初に黒色画像をベルトに転写した場合等に発生しやすいベルトの非画像部に黒色トナーが他の色画像よりも先に付着するようなことがなくせる。この結果、非画像部に黒色のトナーが付着した場合に発生する地汚れや画像の濁りなどを抑制することができ、色調の悪化を防止した画像を得ることができる。従って、ファーストプリントへの時間短縮とフルカラー画像形成時での異常画像の発生防止とが両立できる。
【００８８】
一方、本実施例では、中間転写体に用いら得るベルトの展張面に沿って配列されている現像部の配列順序に対して剤タンクの配列順序が異ならせてある。  
図７は、この構成を説明するための模式図である。  
図７において、黒色トナーを収容している剤タンクＴ１（便宜上、タンクには感光体で形成される画像の色を示す符号として、感光体側に用いたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが付されている）、イエロートナーを収容している剤タンクＴ２，シアントナーを収容している剤タンクＴ３およびマゼンタトナーを収容している剤タンクＴ４は、作像ユニット側の感光体で形成される画像の転写順序、つまり、転写装置３に用いられるベルトの展張面が移動する方向（図７中、矢印Ｆで示す方向）に沿った配列順序とは異なる順序で配列されている。
【００８９】
これら剤タンクのうちで、使用頻度の高い色のトナーである黒色のトナーを収容している剤タンクＴ１は、他の色のトナーを収容している剤タンクＴ２〜Ｔ４よりもサイズが大きくされており、作像ユニット、換言すれば、現像剤供給部である、現像部５の現像ローラが配列されている順序に対してそれら現像ローラの配列順序に沿ってずらせされている。  
従って、黒色以外のトナーを収容している剤タンクＴ２〜Ｔ４は、配列順序が現像部５側の配列順序と同じ関係とされている。
【００９０】
このように、現像部側の配列順序に対して並設方向での順序が異ならせてある剤タンク同士は、黒色トナーを収容している剤タンクＴ１以外が現像部側の配列順序と同じとされている関係で、剤タンクＴ２〜Ｔ４とこれに対応する色のトナーを用いる現像部５との間の連結構造が共通とされている。つまり、剤タンクと現像部５側の新規剤導入部（便宜上、図２において符号５Ｙ４で示した部分）との連結構造には、内径４φ〜１０φを有して柔軟性および耐剤劣化性を有するチューブ状部材ＣＨが用いられ、その材質としては、ゴム材料（ｅｘポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコンなど）やプラスチック材料（ポリエチレン、ポリアミド）などが選択されている、このため、黒色トナー以外の色トナーを収容している剤タンクＴ２〜Ｔ４同士は、現像部５側の新規剤導入部に至る方向および長さがともに同じとされている。
【００９１】
これら剤タンクＴ２〜Ｔ４と現像部側との間の連結構造に対して黒色トナーを収容している剤タンクＴ１は、現像部５側の配列順序に対して並設方向でずらされていることから、他の色トナーを収容する剤タンクＴ２〜Ｔ４と現像部側との連結構造とは異なり、チューブ状部材の延伸方向および延伸長さ（経路長）が異なる。従って、連結構造を他の色トナーを収容している剤タンクＴ２〜Ｔ４と異ならせている黒色トナーを収容している剤タンクＴ１は、他の色トナーの剤タンクＴ２〜Ｔ４の配置位置と異なる位置に設置できることになり、本実施例では、画像形成装置内で比較的空間容積が大きくされる排紙トレイの下方空間に設けられている。排紙トレイの下方空間は、排紙トレイが傾斜面からなる載置面を備えている場合、載置面での排出方向上流側よりも下流側の方が傾斜による高さが高くなっており、これに順じて内部空間の容積が大きくなっている。このため、空間容積の大きい位置に他の色用の剤タンクよりもサイズが大きくされている剤タンクＴ１を設置することは容易に可能となる。
【００９２】
なお、図７において符号ＥＸＰは、作像ユニットに設けられているクリーニング装置からの回収トナーを廃剤タンクＥＸＰＢに向け搬送する搬送路を示している。
【００９３】
本実施例は以上のような構成であるから、剤タンクのうちで使用頻度の高い黒色トナーを収容している剤タンクＴ１は、他の色のトナーを収容している剤タンクに対して現像部側の配列順と異なるようにずらして配置され、その配置位置として排紙トレイの下方空間に配置される。これにより、使用頻度の高い黒色トナー用の剤タンクの交換頻度を高めないようにして交換保守などの手間を省くことが可能となる。
【００９４】
一方、中間転写体としてのベルトを用いる転写装置３に対して黒色トナーによる画像形成が行われる作像ユニットを一括転写位置に最も近い位置に配置することにより、モノクロ画像を形成した際の転写位置までの移動時間を短くすることができる。これにより、モノクロ画像形成時でのファーストプリントまでの時間を短縮して待機時間を少なくすることができ、プリント作業効率を向上させることが可能となる。しかも、フルカラー画像形成時には、黒色画像が最初に転写される順序ではないので、黒色画像を最初に転写した場合に発生する非画像部への黒色トナーの付着によって地汚れが目立ったり画像濁りが発生したりする異常画像の発生度合いを低減することができる。
【００９５】
なお上記実施例では、剤タンクを現像剤中の剤の補給部として用いたが、本発明では、補給部と称しているものの、現像部内での現像剤の貯留部として用いることも可能である。この場合には、剤タンク側あるいは現像部の現像剤導入部において剤の帯電が行える構成を装備することが望ましい。
【００９６】
また、上述の実施例の説明は、２成分現像方式の現像装置を対象に説明してきたが、本発明の適用はこの方式に限られるものではない。即ち、現像部５がトナーを主成分としてキャリアを含まない１成分現像方式であり、補給部からはそのトナーが補給される構成になっているもの、また、２成分現像方式ではあるものの、補給部からはトナー消費に応じて、２成分現像剤が補給されるプレミックス現像方式にも適用可能な発明と言える。さらには、補給部から現像部へトナー濃度が充足された２成分現像剤を補給する往路となる搬送路と現像部から補給部へ、画像形成によってトナーが消費された現像剤を返す復路となる搬送路を有する現像システムにおいても（２成分現像剤が補給部と現像部を循環する方式）採用可能であることもちろんである。
【００９７】
次の本発明の別実施例について説明する。  
図８は、別実施例による現像装置を装備した画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。  
図８に示されているカラーレーザプリンタは、図１に示した実施例と同様に、装置本体２０１の下部に給紙部２０２が配置され、その上方に作像部を配置した構成となっている。左から順にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像部が並列配置されている。 
各作像部は、像担持体としての感光体ドラム２０３が設けられ、該感光体ドラム２０３は図示していない駆動手段によって時計方向へ回転駆動される。  
感光体ドラム２０３の回りには、帯電装置２０４、レーザ光による潜像書込みが行われる光書込み装置２０５、感光体に現像剤を接触させてトナーを付与する現像装置２０６、感光体上の転写残トナーを回収するクリーニング装置２０７が設けられている。
【００９８】
現像装置２０６は、トナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じた、後述する構成を備えた剤補給装置によりトナーが補給される。 
作像部上部には感光体上のトナー像を中間転写ベルトに転写する中間転写ベルト装置２０８が設けられている。中間転写ベルト装置２０８は、複数のローラに巻き掛けられたエンドレスの中間転写ベルトを有し、その１つのローラが図示していない駆動源に駆動されることにより、中間転写ベルトは矢印に示す反時計方向に回転される。なお、図８では、各色の作像部に設けられている各装置に色を意味する符号（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を付けて表示されている）
次に、図８に示すカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作について説明する。  
各作像ユニットは、帯電装置２０４によって帯電された感光体ドラム２０３には、図示していないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー、レンズ等を介して反射光を感光体ドラム２０３上に導く光書込み装置２０５により、各色のトナーで現像する光像の光書込みが行われる。  
この書込みにより感光体ドラム２０５上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置２０６によってトナーの可視像となる。感光体上の可視像は中間転写ベルト２０８に転写バイアスによって転写される。
【００９９】
上記と同様にして、他の作像部においてもそれぞれの感光体ドラム２０３の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は中間転写ベルト２０８が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。
【０１００】
一方、給紙部２０２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙はレジストローラ２０９に一旦突き当てられた後、上記中間転写ベルト上の色重ねされた可視像に同期するようにしてに給送され、２次転写位置２１０にて可視像が用紙に転写される。 
転写後の用紙は、中間転写ベルトから分離されて、定着装置２１１により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙される。 
現像装置２０６は、２成分現像装置であり、装置内のトナーとキャリアの混合比を監視し、トナーが不足するとその不足分を補給する。現像装置から離れた位置、本実施例では図８に示した作像部上部に配置した剤収納容器２１２に収納された剤を、剤補給装置により補給するように構成している。  
次に、剤補給装置について、図９を用いて説明する。  
現像装置２０６には、その近傍または一体に吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプ（以下粉体ポンプ）２２１が設けられている。  
この粉体ポンプ２２１の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ２２２と、２条スクリュー形状の貫通孔が形成され、ゴム等の弾性体で作られるステータ２２３と、該ステータ２２３が回転しないように保持し、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ２２４とを有している。上記ロータ２２２は、偏芯運動を吸収するピンジョイントにより連結された駆動軸２２５と連結される。  
また、上記ホルダ２２４の先端、すなわち、図９における右端には剤吸い込み部２２６が設けられ、剤吸い込み部２２６は後述するノズル２４１と剤搬送チューブ２２０によって接続されている。  
この剤搬送チューブ２２０としては、直径が４ｍｍ〜１０ｍｍで、耐トナー性に優れたゴム材料（例えば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等）から作られたフレキシブルなチューブを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブであれば上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。 
現像装置２０６に補給する剤を収納した剤収納容器２３０は、セット部の容器ホルダ２４０にセットされ、容器ホルダ２４０の下部には剤収納容器２３０内に挿入される断面が円形のノズル２４１が矢印Ｆ及びＲ方向に移動可能に立設されている。
【０１０１】
剤収納容器２３０を上方から画像形成装置本体の剤収納容器セット部である容器ホルダ２４０へセットした後、ノズル２４１が容器内（矢印Ｆ方向）に差し込まれる。このノズル２４１内部にノズル先端部が開口された剤通路２４１ａが形成されている。 
補給部において現像剤を収容するために用いられる袋体の袋部分２３１はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜２００μｍ程度の厚み）を単層または複層構成にして折り紙製作のように作られた空気の流入出が無い密閉された袋状容器形状のものである。  
薄いシート材により最低限の材料消費量で済むため、省資源で低コストの容器が実現できる。また、収納した剤が排出しやすくするため、上下方向の適宜中間部より底部の排出口に向かって絞り込まれた先細り形状に形成されている。そして、剤袋２３１の先細りとなった下部中央には、ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口部２３２が設けられ、口部２３２はポリエチレンやナイロン等の樹脂製からなる第一ケース２３５及び同様の材質の第二ケース２３６と、第二ケース２３６にはめ込まれたスポンジやゴムなどの弾性部材からなるシール材２３４と、樹脂製シャッタ２３３で構成されている。
【０１０２】
第一ケース２３５、第二ケース２３６、シャッタ２３３は、前記シート材と同一系統の部材を使用することがリサイクルの観点で望ましく、袋容器への溶着も容易に行うことができる。また、シール材２３４は断面が５角形でノズルを囲むようにリング状に形成されており、ノズル２４１を挿入した状態でノズル２４１と密着し、剤収納容器２２０から剤補給装置外への剤漏れを防ぐことができる。
【０１０３】
また、使用後（トナーエンド時）にノズルが矢印Ｒ方向に抜かれたときには、ノズルガイド部材２４３を介してスプリング２４４のＢ方向への付勢力によりシャッタがノズル先端と接しながらＲ方向に移動して図９の位置から図１０に示す位置（シャッタ２３３がノズル２４１の剤通路２４１ａを塞ぐことができる位置）に移動されることでシール２３４とシャッタ両端付近が当接し（ノズルガイド部材２４３が容器ホルダ２４０の一部と当接するためにこれ以上シャッタ２３３は、Ｒ方向には付勢されず、図１０の位置に保たれる）、剤容器を上方に取り出したときの剤漏れを完全に防止する。
【０１０４】
上記構成の剤補給装置は、粉体ポンプ２２１のロータ２２２の回転によりポンプに強い自吸力（吸引圧）が生じ、剤収納容器２３０から剤を吸引することが可能となる。剤収納容器２３０内の剤は、重力によってノズル２４１付近に随時落下し剤が粉体ポンプ２２１の吸引力を利用して容器外へ移送される。
【０１０５】
電子写真のトナーは流動性が悪いため、粉体ポンプ２２１でノズル付近の剤を吸引した後、容器内で架橋現象が生じてノズル上部に空間ができやすく、これにより剤補給がストップしてしまう懸念があるが、粉体ポンプの吸引作用で袋容器が減容する（つぶれる）ことによってその壁が動き、上記した剤の架橋を崩すことができる。これによりトナー補給量の安定化、容器内トナー残量の低減化が実現できる。  
剤容器は剤補給が行われる度剤の排出容積分減容するため、徐々に自動的に減容し、使用後（トナーエンド後）にはほぼ完全に潰れた（容積０の）状態で取り出されるため、取り出しやすく、保管スペースもさほど必要としないという利点がある。
【０１０６】
図１１は剤補給装置の別実施例で、剤搬送手段として図９に示した一軸偏芯スクリューポンプの代わりに、エアポンプ２５０を用いた。エアポンプ２５０はダイアフラム型のエアポンプである。  
ダイアフラム２５１は、ゴムまたは柔軟なプラスチック等で形成された器状の部材で図中の下部はエアを遮断した状態で仕切り板２５２に密着し、上部をモータ２５８の回転軸に取り付けた偏芯軸２５７によって上下方向に駆動される。  
この動作によってダイアフラム内部にはエアが吸い込まれたり吐き出したりする。
【０１０７】
仕切り板２５２には二ヶ所の穴部があり一方は吸入穴２５３、もう一方は排出穴２５４であり、それぞれには可撓性の弁部材、吸入弁２５５、排出弁２５６が設けられている。  このような構成によってモータ２５８に通電して回転することにより吸入口２５９よりエアを吸入し、排出口２６０からエアを吐き出すように作用する。空気の吸入作用は吸入口２５９からチューブ２２０、ノズル２４１を介して剤カートリッジ２３０内の剤に作用し、剤を周囲のエアと供に混合気で吸入し、排出口２６０からエアと剤の混合気を吐き出すように作用する。
【０１０８】
エアポンプ２５０によって剤を確実に移送するためには、毎分１〜４Ｌ程度の流量を発生するものが用いられる。
【０１０９】
エアポンプから排出された剤は現像器上方に設けられたホッパ２６１に一旦溜められ、補給スクリュー２６２により微量な補給量の調整が行われる。但し機械本体の小型化のためにホッパ２６１のスペースが小さくなってしまうケースが多いため、ホッパ内の剤が溢れたり、不足してしまう場合が考えられ、エアポンプからの剤搬送量の安定性は必要である。
【０１１０】
またエアポンプから排出剤は空気を多く含みやすいために、現像器上方に設けられたホッパ２６１の上部にエアフィルタ２６３を設けることで、現像器内の圧力上昇による剤搬送性能の低下や、現像器からの剤飛散等を防止することができる。
【０１１１】
画像形成装置における剤補給に関する制御に関しては、従来公知の現像剤濃度検知方式を用いてその駆動を制御する制御手段としての不図示のマイクロ・プロセッシング・ユニット（以下、ＭＰＵと称す）を用い、本例では、現像装置６にトナー濃度検出手段としてのトナーとキャリアの混合比の変化を検出する透磁率検出器２１３（図９参照）が設けられ、ＭＰＵには画像濃度を検知する透磁率検出器２１３の検知結果が取り込まれる。そして、本制御方式では、透磁率検出器２１３の検知結果と画像データ（画素数）から粉体ポンプ２２１の作動時間を設定した剤補給信号を発する。 
剤補給信号が発せられると、画像形成装置の駆動源（図示せず）からクラッチ等の駆動伝達手段を介して駆動軸２４５へ回転駆動力が伝達されて粉体ポンプ２２１が上記設定された時間作動する。粉体ポンプ２２１が作動すると、それによって生ずる吸引負圧により剤収納容器２２０内の所定量の剤が現像装置２０６へ補給される。なお、トナー濃度検出手段としては透磁率検出器に限らず感光体上のトナー像の反射濃度を検知するのもの等であってもよい。また、粉体ポンプ２２１の駆動はクラッチを設けずに独自のモータによって駆動するようにすることもできる。 
なお、粉体ポンプ２２１によって吸引された剤は、現像装置２０６の一部に設けられた剤導入孔２１４より、現像装置内に落下し、現像装置内部の図示しない撹拌搬送部材により現像部に移送される。  
２成分現像方式を用いた場合は、この移送行程中に補給された剤が現像装置内の２本のスクリュー２１５、２１６により現像剤と撹拌混合されながら、均一な剤濃度と適正な帯電量となる。この適正化された現像剤がさらにスクリュー２１５により現像スリーブ２１７に供給される。
【０１１２】
現像スリーブ２１７は内部に固定されたマグネットを持つとともに回転駆動され、現像剤をマグネットで保持しながらスリーブ表面の摩擦力にて回転搬送され、前記適正化された現像剤を順次感光体と接触させるようになっている。
【０１１３】
ところで、上記した剤補給装置の制御は、粉体ポンプ２２１である一軸偏芯スクリューポンプが高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ２２２の回転数に比例した正確な剤の搬送量が得られることに基づくものである。
【０１１４】
しかし、本発明者は上記剤補給装置を用いて種々の条件下において、一軸偏芯スクリューポンプの補給量が常にロータ２２の回転数に比例したほぼ一定の量になるかについて調べた。  
その結果、一軸偏芯スクリューポンプの搬送量が常にほぼ一定にならないケースがあることが判明した。
【０１１５】
ここで以下の結果における粉体ポンプ２１の条件としては、１回転当たりの吐き出し流量を０．５ｃｃの容量のものを用い、駆動回転速度は１８０〜４００ｒｐｍでクラッチオン時間をロータが一回転だけ回るように設定した（例えば３００ｒｐｍの場合クラッチオン時間０．２秒） 。
（Ａ１）実験結果１
前回からの補給間隔が１００秒未満であるとその間隔が短いほど剤補給量が多いことが判った。すなわち、上記剤補給装置の補給量は前回からの補給間隔が短いときほど多く、その間隔が４０〜６０秒に達するとやや安定し、１００秒越えれば補給量がほぼ最低値で一定になることが判った。このような剤補給量がばらつく主原因としては、剤が搬送されているときはエアを含んで流動性が良いが、停止時に時間の経過とともにエアが抜けて沈降するためである。また、長期放置では粉体ポンプからエアが徐々に抜けてやがては大気圧に達するのに対し、補給時間が短い場合はまだ負圧の状態からスタートするために経路内の圧力（の絶対値）が放置後に対して大きくなるためである。
（Ａ２）実験結果２
剤カートリッジを５０℃３０日間放置した後、補給量を測定したところ、初期（放置前）に対して３０〜４０％低下していた。
（Ａ３）実験結果３
ａ．チューブ長さ３００ｍｍ、揚程０ｍｍ（水平）
ｂ．チューブ長さ７００ｍｍ、揚程上から下へ１５０ｍｍ
ｃ．チューブ長さ７００ｍｍ、揚程０ｍｍ（水平）
ｄ．チューブ長さ７００ｍｍ、揚程下から上へ２００ｍｍ
固定条件として補給間隔３５ｓｅｃの場合、補給量はそれぞれ、ａ．１７５ｍｇ、ｂ．１５０ｍｇ、ｃ．１２０ｍｇ、ｄ．８０ｍｇであった。  
つまりチューブ長さ、つまり補給時に用いられる搬送経路長（補給経路長）が長い程、また（下から上への）揚程が大きい程、補給量が低下することが分かった。  
この現象は、同じ補給間隔でも搬送経路長によって補給量が変わるのは経路の容積が異なるために、同じ粉体ポンプの回転量では発生圧力が異なるためである。搬送経路が長いほど内部容積が大きいので、発生圧力が小さい。この結果、発生圧力が小さいために剤の移動量が低下することになることが理由と考えられる。
【０１１６】
一方、同じチューブ長さでも揚程によって補給量が異なるのは、剤搬送時の搬送負荷が異なることが原因と考えられ、この理由からすると、同じ発生圧力でも剤補給量が異なる結果となる。  
揚程がある場合は、ない場合に対して搬送負荷が高いので、同じ発生圧力でも、剤の移動量が少なくなってしまう。
（Ａ４）実験結果４
ところが、実験結果３での「ｄ」における補給間隔が４ｓｅｃの場合、補給量は１４５ｇとなり、「ｂ」の条件とほぼ同等にまで増加することがわかった。
【０１１７】
以上の結果から、粉体ポンプを用いた剤搬送の場合、搬送経路を短く、揚程をなるべくとらない方が粉体ポンプによる剤搬送圧力が安定し、補給量が低下せず（本来の補給量が得られ）補給量が安定する方向であることがわかった。
【０１１８】
ところが、以下に述べるように画像形成装置の都合上やむを得ず搬送経路を長く、揚程を大きく採らざるを得ないこともある。  
本実施例では、図１と同様に図８においても示しているが、中間中間転写装置２０８に用いられるベルトの展張面に沿って配列されている現像装置２０６のうちで、使用頻度の高い色のトナー、つまり消費量が多い黒色トナーによる可視像処理を行う現像装置２０６を中間転写装置８における最終転写位置に相当する、つまり２次転写位置２１０に最も近い位置に配置している。
【０１１９】
このような構成とすることで、黒色トナーを用いる現像装置が装備されている作像部から一括転写位置に至る距離が他の色のトナーを用いる現像部を備えた作像ユニットに比べて短くなるので、モノクロ画像プリントする際には、ファーストプリント時間を最短とすることができる。
【０１２０】
また、フルカラー画像を形成する際には、黒色トナーによる画像形成が最後に行われることになる。このため、黒色のトナー像が重畳画像の最上位に重ねられることになるので、仮に、最初に黒色画像をベルトに転写した場合等に発生しやすいベルトの非画像部に黒色トナーが他の色画像よりも先に付着するようなことがなくせる。この結果、非画像部に黒色のトナーが付着した場合に発生する地汚れや画像の濁りなどを抑制することができ、色調の悪化を防止した画像を得ることができる。
【０１２１】
一方、剤カートリッジ２３０の配列順序は、図の左から黒色トナーを収容している剤カートリッジ２３０Ｋ、イエロートナーを収容している剤カートリッジ２３０Ｙ，シアントナーを収容している剤カートリッジ２３０Ｃおよびマゼンタトナーを収容している剤カートリッジ２３０Ｍの順であり、作像ユニット側の感光体で形成される画像の転写順序、つまり、各色の作像部の配列順序とは異なる順序で配列されている。
【０１２２】
これは使用頻度の高い色のトナーである黒色の剤カートリッジ２３０Ｋの頻繁な交換操作をユーザーに負担させないように、他の色の剤カートリッジ２３０Ｍ、２３０Ｃ、２３０Ｙよりもサイズが大きくすることが望ましいのが、排紙位置と干渉してしまう都合上、図８の一番左に配置した方が良いためである。また一般にＹ，Ｍ，Ｃの中では特に写真画像等でイエローの消費が多いためにイエローのカートリッジをやや大きめにすることも有効である。
【０１２３】
以上のように、作像の都合上で作像部の配列順を決定したい場合があり、一方容量とレイアウトの都合上剤カートリッジの配列順序を決めたい場合があり、両者が必ずしも一致させられない場合が多い。
【０１２４】
そこで、本実施例のように一番使用頻度の高い黒色の補給経路を長く取るように配置すれば、補給量の不安定による画像悪化の問題を極力防ぐことができる。  
この理由は、使用頻度が高ければ剤補給装置（粉体ポンプ）の作動が頻繁に行われるため、補給経路が長くても（もしくは揚程が大きくても）補給量が低下しにくく、つまり安定になり易いためである。
【０１２５】
また、トナーを収容するために用いられる剤カートリッジの自動減容についても、前述のように粉体ポンプによる吸引圧力が安定するために圧力不足による剤容器の減容量不足、またこれによる最終トナー残量（排出されずに残ってしまうトナー）が多いといった問題を改善できる。また剤補給量の安定性向上は画像濃度の問題だけではなく、カートリッジから現像器への搬送安定性、例えば補給不良でトナーエンド誤検知したり、それによりトナーエンド後の剤容器内のトナー残量が多い問題や、剤搬送できずにチューブ内で剤詰まりが発生してしまう等の不具合防止にもつながり、非常に重要である。
【０１２６】
図８では便宜上、中間転写装置の上方に剤カートリッジを配置しているが、この例では剤カートリッジが縦型形状であり、奥行き方向のスペースが余ってしまうために、実際には水平に横長のカートリッジの場合に有効な配置となる。もしくは図８のカートリッジであれば作像部の手前側に配置することが機械全体を最小にレイアウトする配列である。
【０１２７】
図１２は作像部の配列方向（左右）に対して、剤カートリッジの配列方向を手前奥方向とした例である。本例のような縦型のカートリッジでは、図１２の配列の方が４色全体として作像部の形状に近い横長の形状になるため、無駄なスペースができず装置全体を小型化し易い配置である。また、前述のように作像部の手前側に配置すると、作像部の交換等メンテナンスのときに邪魔になるので場合によっては好ましくないので、その場合は図１２の配列の方が良い。
【０１２８】
また、剤カートリッジに予めトナーとキャリアのプレミックス剤を収納して、前述同様にトナー消費に応じて補給部からトナーとキャリアのプレミックス剤が補給される現像方式にも非常に有効である。なぜならば、キャリアはトナーに対して比重が高く、トナー単体よりもさらに高い搬送圧力が必要な点から搬送が難しく、その搬送量の安定性が搬送経路や揚程の影響を非常に受けやすいためである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明実施例による現像装置を用いる画像形成装置の概略構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いら得る作像ユニットの構成を説明するための模式図である。
【図３】トナーの形状係数に関する説明図である。
【図４】本発明実施例による現像装置の外観を示す図である。
【図５】剤タンクからの剤搬送手段の一例を示す図である。
【図６】剤タンクからの剤搬送手段の別の例を示す図である。
【図７】本発明実施例による現像装置の特徴を説明するための模式図である。
【図８】本発明の別実施例による現像装置を装備している画像形成装置の例を説明するための模式図である。
【図９】図８に示した画像形成装置の現像剤補給部の構成を説明するための図である。
【図１０】図９に示した現像剤補給部に用いられるシャッタの作用を説明するための図である。
【図１１】図９に示した現像剤補給部の要部変形例を説明するための図である。
【図１２】図８に示した現像装置における現像剤補給部の配置に関する変形例を説明するための図である。
【図１３】現像装置の従来例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，２０１  画像形成装置
２，２０３  感光体
３  ベルトを用いる転写装置
５，２０６  現像部
１１  一括転写に用いる２次転写装置
２２１  粉体ポンプ
２３０  剤カートリッジ
Ｔ１〜Ｔ４  現像剤補給部として用いる剤タンク
【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６】
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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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