(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよび磁性体キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、内部にトナーを収容しかつトナーを前記現像槽内に補給するトナーホッパと、内部にトナーを収容しかつトナーを前記トナーホッパ内に補給するトナーカートリッジと、駆動制御部とを備え、
前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、このトナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第２トナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、
前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルとを有し、
前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く設定され、
前記駆動制御部は、前記トナーボトルを回転駆動する第１駆動系と、前記トナー攪拌ローラを回転駆動する第２駆動系と、前記トナー補給ローラを回転駆動する第３駆動系と、前記第１駆動系と第２駆動系と第３駆動系を制御しかつ第１駆動系と第３駆動系のうち少なくとも一方の駆動と第２駆動系の駆動とを同期させるよう制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じ第１の所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記第１、第２および第３駆動系を駆動して、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給し、かつ前記トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化し、かつ前記トナー補給ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを現像槽内にトナーを補給するよう制御し、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記第１の所定高さよりも低い第２の所定高さに達したときの前記第２トナー界面検知センサからの信号によって、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラの回転を停止し、かつ画像形成を中止するよう制御するよう構成されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナーホッパは、前記トナー攪拌ローラと前記トナー補給ローラの間にトナー汲み上げローラをさらに有し、
前記トナー汲み上げローラの回転軸の高さが、トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナーホッパは、前記トナー補給ローラと前記トナー汲み上げローラの間に搬送ローラをさらに有する請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像槽内のトナーの濃度を検知して前記制御部に濃度検知信号を出力するトナー濃度検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度よりも低いことを示す場合に前記第３駆動系を駆動する請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置
【請求項５】
前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度よりも低いことを示す場合に前記第３駆動系を駆動する請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記請求項４に記載の現像装置のトナー補給方法であって、
前記現像槽内のトナーの濃度を前記トナー濃度検知センサにて検知するステップと、
トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを前記制御部にて判定するステップと、
トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度より低いことを示す場合に制御部にて前記第３駆動系を駆動することにより、前記トナー補給ローラを回転して前記トナーホッパから前記現像槽内へトナーを補給するステップとを含むトナー補給方法。
【請求項７】
前記トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記制御部にて前記第１駆動系および第２駆動系を駆動し、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給すると共に、トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化するステップをさらに含む請求項６に記載のトナー補給方法。
【請求項８】
前記現像装置が、前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備えたトナー補給方法であって、
前記現像槽内の湿度を前記湿度検知センサにて検知するステップと、
前記制御部にて湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に、制御部にて前記第３駆動系を駆動するステップをさらに含む請求項６または７に記載のトナー補給方法。
【請求項９】
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラムの帯電した表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置と、前記感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、そのトナー補給方法およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電および定着等の各工程を行う各装置を備えてなり、転写材（記録媒体）に画像データに基く画像を形成するものである。
画像形成装置における画像形成工程では、例えば、回転駆動される感光体の表面を帯電装置によって均一に帯電し、帯電した感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され、感光体表面上にトナー像が形成される。続いて、転写装置によって感光体上のトナー像が転写材上に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される。また、感光体表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収されると共に、クリーニング後の感光体表面は、除電装置により残留電荷が除去されて次の画像形成に備える。
【０００３】
感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤、あるいはトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。
一成分現像剤を用いる場合、一成分現像剤にはキャリアが含まれていないため、現像装置はトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせずシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくいという欠点がある。
二成分現像剤を用いる場合、現像装置はトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とし、構造が複雑になるが、帯電安定性や高速機への適合性に優れ、高速画像形成装置やカラー画像形成装置に広く使用されている。
【０００４】
二成分現像剤用の現像装置は、画像品質を維持するために、現像槽内のトナー濃度を適正な濃度に維持する必要があり、そのため一般にトナー濃度の指標として現像剤の透磁率を検出し、その透磁率検出値（検出信号レベル）がトナー補給判断用の基準値（以下、透磁率基準値という）を超えると、トナー濃度が所定値を下回ったものとして現像槽内にトナーが補給されるよう構成されている。
【０００５】
一般的な現像装置は、現像槽内へトナーを補給するために、現像槽に着脱自在に装着されたトナーホッパを供える。このトナーホッパは、内部に収容されたトナーを現像槽へ補給するトナー補給口と、トナー補給口の内側近傍に配置されたトナー補給ローラと、内部のトナーをトナー補給ローラへ汲み上げる汲み上げローラとを備え、トナー補給ローラが回転することにより、トナー補給ローラに付着するトナーがトナー補給口を通って現像槽内に落下して補給される。
この際、現像槽内に配置されるトナー濃度センサ（例えば透磁率センサ）の出力値を所定の閾値と比較することにより、トナー濃度が基準濃度の範囲内であるか否かを検出し、前記出力値が所定の閾値よりも大きい場合に、トナー補給ローラを回転させて前記出力値が閾値に達するように現像槽内にトナーが補給される。
また、トナー濃度をより精度よく制御するために、画像データから算出したトナー消費量を基にトナー濃度の制御を行う方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７００６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の現像装置では、現像槽内のトナーの濃度が基準濃度の範囲内に安定しないという問題が生じることが判明した。一般に、トナーホッパから現像槽へのトナー補給量は、トナー補給ローラの回転数に比例すると考えられていたが、本発明者らが検討したところ、トナーホッパ内のトナー界面の高さが変動すると、トナー補給ローラの回転数に対するトナー補給量にバラツキが生じる、すなわち、トナー補給ローラ１回転当たりのトナー補給量にバラツキが生じることが判明した。これは、トナーホッパ内のトナー界面の高さが変動すると、汲み上げローラによってトナー補給ローラへ汲み上げられるトナー量にバラツキが生じ、それによってトナー補給ローラ周辺のトナーの密度（圧力）が変動することが原因であると考えられる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナーホッパから現像槽へのトナー補給において、常に安定したトナー補給量が得られる現像装置、それを備えた画像形成装置および現像装置のトナー補給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かくして、本発明によれば、トナーおよび磁性体キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、内部にトナーを収容しかつトナーを前記現像槽内に補給するトナーホッパと、内部にトナーを収容しかつトナーを前記トナーホッパ内に補給するトナーカートリッジと、駆動制御部とを備え、
前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、このトナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第２トナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、
前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルとを有し、
前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く設定され、
前記駆動制御部は、前記トナーボトルを回転駆動する第１駆動系と、前記トナー攪拌ローラを回転駆動する第２駆動系と、前記トナー補給ローラを回転駆動する第３駆動系と、前記第１駆動系と第２駆動系と第３駆動系を制御しかつ第１駆動系と第３駆動系のうち少なくとも一方の駆動と第２駆動系の駆動とを同期させるよう制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じ第１の所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記第１、第２および第３駆動系を駆動して、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給し、かつ前記トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化し、かつ前記トナー補給ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを現像槽内にトナーを補給するよう制御し、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記第１の所定高さよりも低い第２の所定高さに達したときの前記第２トナー界面検知センサからの信号によって、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラの回転を停止し、かつ画像形成を中止するよう制御するよう構成された現像装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、前記現像装置のトナー補給方法であって、前記現像槽内のトナーの濃度を前記トナー濃度検知センサにて検知するステップと、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを前記制御部にて判定するステップと、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度の範囲外である場合に制御部にて前記第３駆動系を駆動することにより、前記トナー補給ローラを回転して前記トナーホッパから前記現像槽内へトナーを補給するステップとを含むトナー補給方法が提供される。
【００１０】
また、本発明のさらに別の観点によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラムの帯電した表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する前記現像装置と、前記感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の現像装置およびトナー補給方法によれば、トナー攪拌によってトナーホッパ内のトナーの界面を全体的に平坦なほぼ水平面に保ち、トナーホッパ内のトナー量を高精度に検知することができる。したがって、トナーホッパ内のトナー量が減少して、トナー界面が所定高さよりも低くなると、トナーカートリッジからトナーホッパ内へトナーが補給され、トナーの界面高さを一定に維持することができる。その結果、トナー補給ローラの回転により現像槽へ補給されるトナー補給量を安定化させ、現像槽内のトナーの濃度のバラツキを抑制して基準濃度の範囲内に安定化させることができる。
【００１２】
本発明の画像形成装置によれば、現像槽内のトナーの濃度のバラツキを抑制して基準濃度の範囲内に安定化させることができるため、濃度ムラが無く、均一な画像濃度の画像を転写材に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（現像装置およびそれを用いたトナー補給方法の説明）
本発明の現像装置は、トナーおよび磁性体キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、内部にトナーを収容しかつトナーを前記現像槽内に補給するトナーホッパと、内部にトナーを収容しかつトナーを前記トナーホッパ内に補給するトナーカートリッジとを備え、前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルと、該トナーボトルを回転させるトナーボトル駆動機構とを有し、さらに、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラを駆動制御する駆動制御部を具備し、前記トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記駆動制御部が前記トナーボトルを回転させて、前記ボトル開口部からトナーをトナーホッパ内へ供給することを特徴とする。
ここで、「トナー界面」とは、トナーホッパ内の空間に露出しているトナーの表層面を意味している。
【００１４】
本発明の現像装置は、上述の構成に限定されず、以下の構成を適宜組み合わせることが可能である。
本現像装置において、前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く、前記トナー界面の所定高さが、トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じであるように構成してもよい。
このようにすれば、トナー補給ローラ周辺のトナー界面をトナー補給ローラの回転軸の高さ付近に調整することができるため、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力を和らげることができ、トナーの凝集を防止できる。つまり、トナー補給ローラ周辺のトナー界面がトナー補給ローラの回転軸よりも高い位置であると、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力が高くなってトナーが凝集し易くなるため、これを防止することができる。
【００１５】
本現像装置において、前記駆動制御部は、前記トナーボトルを回転駆動する第１駆動系と、前記トナー攪拌ローラを回転駆動する第２駆動系と、前記トナー補給ローラを回転駆動する第３駆動系と、前記第１駆動系と第２駆動系と第３駆動系を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって前記第１駆動系および第２駆動系を駆動させるようにしてもよい。
このようにすれば、トナーホッパ内へトナー補給が必要なときにトナーボトルおよびトナー攪拌ローラを同期的に回転制御し、トナーホッパ内へのトナー補給と同時にトナー界面の平坦化を行うことができ、常にトナー界面を水平状に保つことができる。この結果、トナー界面検知センサの検知精度が高まる。また、不必要なときにはトナーボトルおよびトナー攪拌ローラの回転を停止することで、トナーへのストレスを抑えることができる。また、現像槽内へのトナー補給が必要なときに、トナー搬送ローラをトナーボトルおよびトナー攪拌ローラとは独立して駆動制御することができる。
【００１６】
本現像装置において、前記制御部は、前記第２駆動系を第３駆動系の駆動と同期的に駆動させるようにしてもよい。
このようにすれば、現像槽内へのトナー補給が必要なときにトナー攪拌ローラが回転してトナー界面を水平状に保つことができ、回転するトナー補給ローラによって安定した補給量でトナーを現像槽へ補給することができる。
【００１７】
本現像装置において、前記トナーホッパは、前記トナー攪拌ローラと前記トナー補給ローラの間にトナー汲み上げローラをさらに有し、前記トナー汲み上げローラの回転軸の高さが、トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低いように構成してもよい。
このようにすれば、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力をさらに和らげ、トナーの凝集をより効果的に防止することができる。
【００１８】
本現像装置において、前記トナーホッパは、前記トナー補給ローラと前記トナー汲み上げローラの間に搬送ローラをさらに有してもよい。
このようにすれば、トナー汲み上げローラからトナー補給ローラへのトナー供給を確実かつスムースに行うことができる。
【００１９】
本現像装置において、前記トナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第２トナー界面検知センサをさらに備えてもよい。
トナーカートリッジ内のトナーが無くなってトナーホッパ内へトナーが供給されなくなった場合、トナーホッパ内のトナー量が著しく少なくなるため、トナー補給ローラにより現像槽内へ補給されるトナーの補給量が低下して現像層内のトナー濃度を基準濃度に維持することができなくなる。第２トナー界面検知センサを設けることによって、トナーホッパ内のトナー量が著しく少なくなったことを検知し、現像層内のトナー濃度を基準濃度に維持できなくなる前に現像部の駆動を停止することができる。
この結果、画像濃度が低下したトナー画像を記録媒体に形成することを未然に防止することができる。また、第２トナー界面検知センサからの検知信号により、ユーザーにトナーカートリッジの交換を促すことができると共に、トナー補給ローラ、トナー攪拌ローラ等の駆動を停止させて節電し、かつトナーホッパ内のトナーを過剰に攪拌してストレスがかかることを防止することが可能となる。
【００２０】
本現像装置において、前記現像槽内のトナーの濃度を検知して前記制御部に濃度検知信号を出力するトナー濃度検知センサをさらに備え、前記制御部は、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度よりも低いことを示す場合に前記第３駆動系を駆動するようにしてもよい。
このようにすれば、現像槽内のトナーが消費されてトナー濃度が基準濃度より低くなると、直ちにトナー補給ローラが回転してトナーホッパ内のトナーが現像槽内へ供給されるので、現像槽内のトナーの濃度を高精度に基準濃度に維持することができる。なお、現像槽内にトナーが補給されてもトナー濃度が平均化するまでにある程度（１５秒以下）時間を要し、この間の画像濃度が基準よりも幾分低く（薄く）なるため、基準濃度を幾分高めに設定することにより早めにトナー補給を行って画像濃度が基準より低くならないようにすることが好ましい。
【００２１】
このようなトナー補給は、現像槽内のトナーの濃度をトナー濃度検知センサにて検知するステップと、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを制御部にて判定するステップと、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度より低いことを示す場合に制御部にて第３駆動系を駆動することにより、トナー補給ローラを回転してトナーホッパから現像槽内へトナーを補給するステップとを含むトナー補給方法により実行することができる。
さらに、トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときのトナー界面検知センサからの信号によって、制御部にて第１駆動系および第２駆動系を駆動し、トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給すると共に、トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化するステップをさらに含むようにしてもよい。このようにすれば、トナーホッパ内のトナー界面を平坦に維持することができ、トナー界面検知センサによって高精度にトナー界面の検知を行うことができる。
【００２２】
二成分現像剤は、低湿度環境下（湿度３０％以下）では帯電性が上がる傾向にあり、高湿度環境下（湿度７０％以上）では帯電性が下がる傾向にある。したがって、低湿度環境下ではトナー濃度検知センサによるトナー濃度検知は実際よりも高濃度を示す傾向にあるため、トナー補給のタイミングが遅くなって画像濃度が低くなる傾向にあり、高湿度環境下ではトナー濃度検知センサによるトナー濃度検知は実際よりも低濃度を示す傾向にあるため、トナー補給のタイミングが早くなって画像濃度が高くなる傾向にある。なお、本明細書において画像濃度とは、本現像装置を備えた画像形成装置にて記録媒体に形成したトナー画像の濃度を意味する。
そこで、本現像装置において、前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、前記制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に前記第３駆動系を駆動するようにしてもよい。
【００２３】
このようにすれば、低湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を上げる方向に補正し、高湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を下げる方向に補正することができるため、湿度変化によりトナー補給のタイミングのずれを抑制し、現像槽内のトナーの濃度をより高精度に所望の濃度に維持することができる。
このようなトナー補給は、現像槽内の湿度を湿度検知センサにて検知するステップと、制御部にて湿度センサからの湿度検知信号に基いて基準濃度を補正し、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に、制御部にて第３駆動系を駆動するステップをさらに含むトナー補給方法により実行することができる。
【００２４】
また、上述の各種構成の現像装置は、電子写真方式の画像形成装置（例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ）の現像装置として用いることができる。
つまり、この画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの帯電した表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する上述の現像装置と、感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを少なくとも備える。
【００２５】
この画像形成装置は、上述の構成に加えて、前記記録媒体（記録シート）を感光体に供給する給紙カセットを含む給紙部、トナー画像が形成された記録媒体を排紙する排紙トレイを含む排紙部を備えてもよく、さらには、原稿を読み取る原稿読取装置、原稿スキャニング装置に原稿を自動搬送する原稿搬送装置、任意の記録媒体を感光体に供給するための手差しトレイ、大容量の記録媒体を収容する大容量給紙部、画像形成された記録媒体を後処理（例えばＺ折り処理、ステープル処理等）する後処理装置等を備えてもよい。
以下、本発明の実施形態に係る現像装置および画像形成装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置Ａを示す概略断面図であり、図２は現像装置Ｘを示す概略断面図である。
まず、図１を用いて画像形成装置Ａの構成について説明する。
画像形成装置Ａは、図外の画像読取装置にて読み込まれた画像や、当該画像形成装置Ａに外部から接続された機器（例えばパーソナルコンピュータ等のホスト装置）からのデータを、前記電子写真方式により画像として記録出力するプリンタである。
画像形成装置Ａは、感光体ドラム３と、感光体ドラム３の周囲に順次配置されて画像形成プロセスの各機能を担う帯電手段５、光走査ユニット１１、現像装置Ｘ、転写手段６、クリーニングユニット４および除電ランプ１２等の各プロセスユニットを備え、これらにより画像形成部が形成されている。
【００２７】
帯電手段５は、感光体ドラム３の表面を均一に帯電するものである。
光走査ユニット１１は、均一に帯電された感光体ドラム３上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。
現像装置Ｘが備える後述の現像部１は、光走査ユニット１１により書き込まれた静電潜像にトナーを供給して顕像化（現像）するものである。
転写手段６は、感光体ドラム３上に顕像化されたトナー画像を記録シート上に転写するものである。
クリーニングユニット４は、感光体ドラム３上に残留したトナーを除去し、感光体ドラム３上に新たな画像を記録可能とするものである。
除電ランプ１２は、感光体ドラム３の表面の電荷を除去するものである。
【００２８】
また、画像形成装置Ａの下部には、該画像形成装置Ａ本体内に内装された供給トレイ１０が配置されている。供給トレイ１０は、記録シートを収容する記録材収容トレイである。供給トレイ１０に収容された記録シートは、ピックアップローラ１６等により１枚ずつ分離され、レジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によって感光体ドラム３に形成された画像とのタイミングが計られた後、転写手段６と感光体ドラム３との間に順次供給される。そして、感光体ドラム３上に記録再現された画像は記録シート上に転写される。なお、供給トレイ１０への記録シートの補給は、画像形成装置Ａの正面側（図面手前側）に供給トレイ１０を引き出して行う。
【００２９】
画像形成装置Ａの下面には、周辺装置として準備されている図示しない多段の記録シート供給トレイを有するデスク装置およびシート受口１３が設けられている。シート受口１３は、大量の記録シートを収容可能とした大容量記録材供給装置等から送られてくる記録シートを受け入れ、画像形成部に向かって記録シートを順次供給するためのものである。
また、画像形成装置Ａ内の上部には、定着装置８が配置されている。定着装置８は、定着ローラ８１および加圧ローラ８２を備えており、画像が転写された記録シートを順次受け入れて、定着ローラ８１と加圧ローラ８２等により熱と圧力により記録シート上に転写された現像画像を定着するものである。これにより、記録シート上に画像が記録される。
【００３０】
また、定着装置８の上方には搬送ローラ１７、切換えゲート９、反転ローラ１８および積載トレイ１５が配置されており、画像が記録された記録シートは、搬送ローラ１７によりさらに上方へ搬送され、切換えゲート９を通過し、反転ローラ１８により積載トレイ１５に排出される。
また、画像形成装置Ａのケーシングの側壁であって、切換えゲート９を挟んで反転ローラ１８の反対側には別の排紙口が設けられている。この排紙口は、両面画像形成や後処理の為に選択的に装着される図示しない記録材再供給搬送装置や後処理装置に画像形成された記録シートを送り込むためのものである。
【００３１】
画像形成時に両面画像形成や後処理が指定されている場合には、一旦反転ローラ１８により積載トレイ１５に向けて記録シートを途中まで排出し、シート後端を狭持させた状態で停止した後に反転ローラ１８を逆転させる。そして、上記シートを逆方向、つまり両面画像形成や後処理の為に選択的に装着されている記録材再供給搬送装置や後処理装置の装着されている方向に反転搬送する。このとき、切換えゲート９は、図１の実線の状態から破線の状態に切換えられる。
両面画像形成を行う場合は、反転搬送されたシートは、図示しない記録材再供給搬送装置を通り、ケーシングの側壁下部に設けられた給紙口から再び画像形成装置Ａに供給される。後処理が成される場合は、記録材再搬送装置から別の切換えゲートにて、図示しない中継搬送装置を介して、後処理装置に搬送され、後処理が施されるようになっている。なお、図１では、記録材再供給搬送装置および後処理装置が装着されていない場合を例示している。
【００３２】
光走査ユニット１１の上下空間部には、画像形成プロセスを制御する回路基板及び外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御部１１０、そして、これら各種の上記インターフェイス基板、ならびに上記画像形成を行う各部に対して電力を供給する電源装置１１１等が配置されている。
以下、この画像形成装置Ａに適用される現像装置Ｘの各種実施形態について説明する。
【００３３】
＜現像装置の実施形態１（参考例１）＞
図２に示す実施形態１の現像装置Ｘは、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤（以下、現像剤と略称する場合がある）を収容し、感光体ドラム３にトナーを供給するものである。
現像装置Ｘは、現像部１と、トナー補給部２と、図示しない駆動制御部とを備える。
【００３４】
前記現像部１は、感光体ドラム３に近接して設けられた現像剤を収容する現像槽２１と、感光体ドラム３に対向して現像槽２１内に回転可能に設けられた現像ローラ２４と、現像槽２１内の現像剤を撹拌する撹拌回転羽根２２およびトナー攪拌ローラ２３とを備えている。
現像槽２１は、感光体ドラム３に近接する位置に第１開口部を有すると共に、第１開口部とは反対側に第２開口部を有し、第１開口部に近接して現像ローラ２４が配置され、第２開口部に近接して攪拌回転羽根２２が配置されている。
【００３５】
このように構成された現像部１は、前記現像ローラ２４が回転することによって現像剤を現像槽２１から感光体ドラム３側へ搬送し、これにより感光体ドラム３上の静電潜像を現像する。
現像槽２１内の現像剤は、現像ローラ２４と撹拌回転羽根２２およびトナー攪拌ローラ２３の回転により撹拌されて帯電する。さらに、現像ローラ２４には、感光体ドラム３との電位差を設けるため、現像バイアス電圧が印加されている。
【００３６】
さらに、現像部１は、現像槽２１内のトナーおよびキャリアを含む二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ２５をさらに備え、その検出値によって現像剤中のトナー濃度を検出するように構成されている。
トナー濃度検知センサ２５としては、透磁率センサが用いられており、現像槽２１の底壁におけるトナー攪拌ローラ２３の近傍に配置されている。
【００３７】
また、現像装置Ｘのトナー補給部２は、現像槽２１へ補給するトナーを収容するトナーホッパ７と、トナーホッパ７へ供給するトナーを収容するトナーカートリッジ３０とを有してなる。
トナーホッパ７は、トナーを収容するケーシング７４と、トナーカートリッジ３０から補給されるトナーを内部に導入するためのケーシング７４に形成されたトナー導入口Ｒと、内部のトナーを現像槽２１へ補給するためのケーシング７４に形成されたトナー補給口Ｑと、トナー導入口Ｒの下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラ７５と、トナー攪拌ローラ７５の近傍に配置されてトナー界面を検出するトナー界面検知センサ７６と、トナー補給口Ｑの内側近傍に配置されて現像槽２１内にトナーを補給するトナー補給ローラ７３と、トナー補給ローラ７３にトナーを搬送する搬送ローラ７２と、搬送ローラ７２へトナーを汲み上げるトナー汲み上げローラ７１とを備えている。
【００３８】
ケーシング７４は、底壁における現像部１側に前記トナー補給口Ｑが配置されると共に、上壁におけるトナー補給口Ｑとは反対側にトナー導入口Ｒが配置されており、トナー補給口Ｑに近接してトナー補給ローラ７３が配置され、トナー導入口Ｒに近接してトナー攪拌ローラ７５が配置されている。また、トナー補給ローラ７３とトナー攪拌ローラ７５との間におけるトナー補給ローラ７３寄りに搬送ローラ７２が配置され、トナー攪拌ローラ７５寄りにトナー汲み上げローラ７１が配置されている。
また、ケーシング７４の底壁において、トナー攪拌ローラ７５、トナー汲み上げローラ７１および搬送ローラ７２の真下部分は各ローラの回転軌跡に沿うように断面円弧凹状に形成されていると共に、トナー補給口Ｑが形成された部分は搬送ローラ７２の真下部分よりも低い位置に角溝状に形成されている。
【００３９】
トナー補給ローラ７３としては、円筒状の多孔質部材の軸心を回転軸が貫通してなるスポンジローラが用いられている。このトナー補給ローラ７３の直径は１０〜５０ｍｍ程度であり、回転軸の直径は４〜１０ｍｍ程度である。
搬送ローラ７２は、回転軸に螺旋羽根が設けられたスパイラルローラが用いられている。螺旋羽根は、回転軸の一端から中間までと他端から中間までとで螺旋巻き方向が逆であり、スパイラルローラが回転することにより両端側のトナーを中央に搬送するよう構成されている。この搬送ローラ７２の直径は１０〜５０ｍｍ程度であり、回転軸の直径は４〜１０ｍｍ程度である。
【００４０】
トナー汲み上げローラ７１は、回転軸から軸心方向と直交する方向に突出した汲み上げ羽根を有する構成であり、ケーシング７４内のトナーを攪拌しながら搬送ローラ７２へ送る機能を備えていれば、その他には構成上特に限定されるものではない。効率よくトナーを搬送および攪拌する上で、汲み上げ羽根は複数枚（図２では２枚）設けられていることが好ましく、汲み上げ羽根を樹脂（例えばＰＥＴ樹脂）にて可撓性を有するようしてもよい。さらに、搬送ローラ７２に適度な量のトナーを搬送できるよう、汲み上げ羽根における先端と基端の間にトナーが流通できる開口を形成する、あるいは汲み上げ羽根の一部に切欠き部を形成してもよい。このトナー汲み上げローラ７１の直径は１０〜１００ｍｍ程度であり、回転軸の直径は４〜１０ｍｍ程度である。
【００４１】
トナー攪拌ローラ７５は、回転軸から軸心方向と直交する方向に突出した攪拌羽根を有する構成であり、ケーシング７４内のトナーを攪拌してトナー界面を平坦化する機能を備えていれば、その他には構成上特に限定されるものではない。効率よくトナー界面を平坦化する上で、攪拌羽根は複数枚（図２では６枚）設けられ、攪拌羽根を樹脂（例えばＰＥＴ樹脂）にて可撓性を有するようしてもよい。さらに効率よくトナー界面を平坦化する上で、攪拌羽根における先端と基端の間にトナーが流通できる開口を形成する、あるいは攪拌羽根の一部に切欠き部を形成してもよい。このトナー攪拌ローラ７５の直径は１０〜１００ｍｍ程度であり、回転軸の直径は４〜１０ｍｍ程度である。
なお、一部の攪拌羽根の先端には、後述する可撓性の金属片７５ａ（例えばアルミニウム片）が固着されている。
【００４２】
このように構成されたトナー補給ローラ７３、搬送ローラ７２、トナー汲み上げローラ７１およびトナー攪拌ローラ７５は、ケーシング７４内のトナー量を一定量に維持し、かつケーシング７４内のトナーを一定の量で安定して現像部１へ供給するために、以下のような高さ位置関係に設定されている。
トナー攪拌ローラ７５の回転軸の高さは、トナー補給ローラ７３の回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い。また、トナー汲み上げローラ７１の回転軸の高さも、トナー補給ローラ７３の回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い。また、搬送ローラ７２の回転軸の高さは、トナー搬送ローラ７３の回転軸の高さよりも高い。
【００４３】
トナー界面検知センサ７６（以下、界面センサ７６と称する場合がある）としては、透磁率センサが用いられており、ケーシング７４におけるトナー攪拌ローラ７５側の壁面に、トナー攪拌ローラ７５の回転軸よりも高い位置で、かつ前記金属片７５ａが通過する位置に取り付けられている。
トナー界面検知センサ７６は、ケーシング７４内のトナー界面の高さを検知するものであり、具体的には、トナー攪拌ローラ７５と共に回転する金属片７５ａの先端と最も近づいたときの距離を検知することにより、トナー界面の高さ（トナー量）を検知する。
【００４４】
つまり、回転する金属片７５ａは、界面センサ７６の前を通過する際のケーシング７４内のトナー界面の高さによって撓み度合いが異なり、トナー界面が界面センサ７６よりも高い場合はトナーの抵抗によって撓みが大きくなるため界面センサ７６との距離が大きく、トナー界面が徐々に降下していくと撓みが減少していくため前記距離も短縮していく。そして、トナー界面が界面センサ７６よりも低くなった時点で金属片７５ａにかかるトナー抵抗がなくなって撓みがなくなるため、金属片７５ａと界面センサ７６との距離が最も小さくなる。
このように、金属片７５ａの先端はトナー界面の高さ（トナー量）によって回転軌跡が変化し、この金属片７５ａの回転軌跡の変化に応じた値の透磁率検知信号を透磁率センサである界面センサ７６が出力する。なお、トナー攪拌ローラ７５の攪拌羽根が可撓性を有する樹脂製である場合は、攪拌羽根の撓みも加わるため金属片７５ａの回転軌跡の変化はより大きなものとなる。
【００４５】
トナーカートリッジ３０は、トナーホッパ７のトナー導入口Ｒと連通するトナー供給口３１ａを有するホルダ３１と、ホルダ３１にて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口３１ａと連通可能に配置されたボトル開口部を有する円筒容器形のトナーボトル３２とを有し、トナーボトル３２が回転することによって内部に収容されたトナーが前記ボトル開口部とトナー供給口３１ａとトナー導入口Ｒとを通じてトナーホッパ７に供給されるように構成されている。
【００４６】
駆動制御部は、上述のトナーボトル３２、トナー攪拌ローラ７５、トナー汲み上げローラ７１、搬送ローラ７２およびトナー補給ローラ７３を駆動制御するものであり、トナーホッパ７内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときのトナー界面検知センサ７６からの信号によって、トナーボトル３２を回転させて、ボトル開口部からトナーをトナーホッパ７内へ供給する。ここで、トナー界面の所定高さとは、トナー攪拌ローラ７５の回転軸の高さと同じ高さを意味している。
【００４７】
さらに詳しく説明すると、駆動制御部は、トナーボトル３２を回転駆動する第１駆動系と、トナー攪拌ローラ７５を回転駆動する第２駆動系と、トナー補給ローラ７３と搬送ローラ７２とトナー汲み上げローラ７１とを回転駆動する第３駆動系と、前記第１駆動系と第２駆動系と第３駆動系を制御する制御部とを有している。なお、制御部４０は、現像部１の現像ローラ２４、トナー攪拌ローラ２３および攪拌回転羽根２２をさらに駆動制御するものであってもよい。
前記第１駆動系は、モータと、モータの回転力をトナーボトル３２に伝達する歯車機構とを有してなる。具体的には、モータおよび歯車機構の一部の歯車は現像装置Ｘの外部に設けられており、歯車機構の他の歯車はトナーボトル３２の軸端に一体的に取り付けられている。
トナーカートリッジ３０は、画像形成装置本体内に着脱可能に装着されるものであり、装着時にはトナーボトル３２側の歯車とモータ側の歯車が噛合する。
【００４８】
第２駆動系は、モータと、モータの回転力をトナー攪拌ローラ７５に伝達する伝達機構とを有してなる。この伝達機構は、複数の歯車あるいは複数のプーリおよびこれらに巻回されたベルトを用いることができる。
第３駆動系は、モータと、モータの回転力をトナー補給ローラ７３と搬送ローラ７２とトナー汲み上げローラ７１に同期的に伝達する伝達機構とを有してなる。この伝達機構は、複数の歯車あるいは複数のプーリおよびこれらに巻回されたベルトを用いることができる。
【００４９】
前記制御部は、トナーホッパ７内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときのトナー界面検知センサ７６からの信号によって前記第１駆動系および第２駆動系を駆動させるものである。
また、この制御部は、第２駆動系を第３駆動系の駆動と同期的に駆動させる、つまり、第１、第２および第３駆動系を同期的に駆動させるものであってもよく、この場合、第１〜第３駆動系を１つのモータと伝達機構にて構成することができる。
さらに、制御部は、トナー濃度検知センサ２５からの濃度検知信号が基準濃度よりも低いことを示す場合に第３駆動系を駆動させるものであってもよい。
【００５０】
このように、トナー補給部２を含む現像装置Ｘの運転制御、つまり起動、停止、トナー濃度（透磁率検出値）に基づくトナー補給ローラ７３の回転駆動制御等は、制御部によって行われる。
図３は、制御部４０の構成の一部を示すブロック図である。
制御部４０は、ＣＰＵ４１、これにより実行されるプログラムを記憶するＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３並びにその他周辺装置を備え、トナー濃度検知センサ２５、トナー界面検知センサ７６、第１〜第３駆動系等の入出力機器が接続されており、ＣＰＵ４１がＲＯＭ４２に記憶されたプログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。
【００５１】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に予め書き込まれたプログラムに従って各入出力機器を統括して制御し、この間に入出力されるデータをＲＡＭ４３の所定のメモリエリアに書き込む。トナー濃度検知センサ２５は、現像槽２１内に収納されている現像剤の透磁率に応じた信号をＣＰＵ４１に出力する。
ＣＰＵ４１は、トナー濃度検知センサ２５が出力した信号に基づいて、第３駆動系に駆動データを供給する。この駆動データは、モータの回転速度を規定する駆動周波数を特定する情報である。第３駆動系は、ＣＰＵ４１から供給される駆動データに基づいてモータを駆動する。モータは、一例としてパルスモータであり、トナー補給ローラ７３に回転を供給する。この場合、第３駆動系は、駆動データによって特定される駆動周波数に応じたデューティ比の駆動パルスによってモータを駆動する。
【００５２】
図２および図３に示すように、現像部１において、透磁率センサであるトナー濃度検知センサ２５は、現像槽２１内のトナーの透磁率をトナー濃度として検知する。
現像槽２１内のトナーの濃度が基準濃度よりも低い場合、トナー濃度検知センサ２５により検出された透磁率検出値はトナー補給判断用の補給基準値Ｖrefを越える。透磁率検出値が補給基準値Ｖrefを越えたことは制御部４０にて判定され、その後、制御部４０が第３駆動系を駆動してトナー補給ローラ７３が所定の回転回数または所定時間だけ回転し、現像槽２１内へトナー補給が行われる。
トナー補給ローラ７３の回転回数または回転時間は、トナー濃度検知センサ２５による透磁率検出値と前記補給基準値（トナー濃度基準値）との比較結果に基づいて決定することができる。この際、例えば、透磁率検出値と補給基準値との差もしくは比率、あるいは透磁率検出値の単位時間内の上昇率などに応じて回転回数または回転時間を決定することができる。
【００５３】
トナーカートリッジ３０は、トナー界面検知センサ７６により検出された情報（トナー界面高さ）に基づいて駆動制御部にて駆動制御される。トナー界面高さがトナー界面検知センサ７６より低い場合は、前記トナーボトル３２が所定の回転回数または所定時間だけ回転し、トナーホッパ７内にトナーを供給する。
この際、トナーボトル３２の回転回数または回転時間は、トナー界面検知センサ７６による検出値と、予め設定した透磁率基準値（トナー界面高さ基準値）との比較結果に基づいて決定することができる。
【００５４】
トナー攪拌ローラ７５は、トナーボトル３２およびトナー補給ローラ７３の少なくともいずれか一方の回転中に回転することによって、ケーシング７４内のトナーのトナー界面を平坦化（水平化）する。これによって、トナー界面検知センサ７６の検知精度が高められるため、トナーホッパ７内のトナー量を高精度で検知でき、トナー界面の高さを一定に維持することができる。
その結果、トナー補給ローラ７３の回転により現像槽２１へ補給されるトナーの補給量が安定化し、現像槽２１内のトナーの濃度のバラツキおよび画像濃度のバラツキを抑えることができる。また、トナー汲み上げローラ７１およびトナー攪拌ローラ７５の回転軸の高さが、トナー補給ローラ７３の回転軸の高さと同じ高さまたはそれより低い位置に設けることにより、トナー補給ローラ７３の周辺におけるトナーにかかるストレス（トナーの自重による圧力）を和らげることができ、トナーの凝集を防止できる。なお、トナー攪拌ローラ７５は、トナーボトル３２およびトナー補給ローラ７３が停止している間は同様に停止することによって、トナーへのストレスを最小限に抑えることができる。
【００５５】
次に、実施形態１の現像装置Ｘのトナー補給方法について説明する。
この現像装置Ｘのトナー補給方法は、トナーホッパ７から現像部１へトナーを補給する場合、図２、図３および図４のフローチャートに示すように、現像槽２１内のトナーの濃度をトナー濃度検知センサ２５にて検知するステップと、トナー濃度検知センサ２５からの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを制御部４０にて判定するステップと、トナー濃度検知センサ２５からの濃度検知信号が基準濃度より低いことを示す場合に制御部４０にて第３駆動系を駆動することにより、トナー補給ローラ７３を回転してトナーホッパ７から現像槽２１内へトナーを補給するステップとを含む。
【００５６】
さらに詳しく説明すると、現像装置１が駆動した状態において（ステップ１）、トナー濃度検知センサ２５は現像槽２１内のトナーのトナー濃度を検知し（ステップ２）、透磁率検出値を含む検知信号を制御部４０へ出力する。制御部４０は透磁率検出値と補給基準値（基準濃度）とを比較し（ステップ３）、透磁率検出値が補給基準値より大きい場合は、トナー濃度が基準濃度より低いと判定し、トナー補給ローラ７３を回転させるよう第３駆動系を駆動制御する（ステップ４）。これにより、トナーホッパ７から現像槽２１へ所定量のトナーが補給される。なお、トナー補給ローラ７３は、上述のように所定の回転回数または所定時間回転した後に停止する。
一方、透磁率検出値が補給基準値以下の場合は、制御部４０はトナー濃度が基準濃度を満たしていると判定し、第３駆動系の停止状態を維持させ、ステップ２へ戻る。
ステップ４の後、現像部１の状態が判定され（ステップ５）、現像装置１が駆動状態である間は、現像槽２１内のトナーのトナー濃度が監視され、トナー濃度が基準濃度に維持される。
【００５７】
この現像装置Ｘのトナー補給方法は、トナーホッパ７から現像部１へトナーを補給する場合、図２、図３および図５のフローチャートに示すように、トナーホッパ７内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときのトナー界面検知センサ７６からの信号によって、制御部４０にて第１駆動系および第２駆動系を駆動し、トナーボトル３２を回転してトナーホッパ７内へトナーを補給すると共に、トナー攪拌ローラ７５を回転してトナーホッパ７内のトナーを攪拌し平坦化するステップをさらに含む。
【００５８】
さらに詳しく説明すると、トナー界面検知センサ７６はケーシング７４内のトナーのトナー界面の高さを検知し（ステップ１）、透磁率検出値を含む検知信号を制御部４０に出力する。制御部４０は透磁率検出値と補給基準値（トナー界面高さ基準値）とを比較し（ステップ２）、透磁率検出値が補給基準値より大きい場合は、トナー界面の高さが基準高さ（トナー攪拌ローラ７５の回転軸の高さ）より低いと判定し、トナーボトル３２を回転させるよう第１駆動系を駆動制御する（ステップ３）。これにより、トナーボトル３２からトナーホッパ７へ所定量のトナーが補給される。なお、トナーボトル３２は、上述のように所定の回転回数または所定時間回転した後に停止する。
一方、透磁率検出値が補給基準値以下の場合は、制御部４０はトナー界面高さが基準高さ以上であると判定し、第１駆動系の停止状態を維持させる（ステップ７）。
【００５９】
ステップ３が行われている間および後において、トナーボトル３２の状態が判定され（ステップ４）、トナーボトル３２が回転していれば制御部４０はトナー攪拌ローラ７５を回転させるよう第２駆動系を駆動制御する（ステップ６）。これにより、トナーカートリッジ３０からトナーが補給されたトナーホッパ７内のトナー界面は平坦（ほぼ水平）に維持される。
一方、ステップ４においてトナーボトル３２が停止していると判定されると、トナー補給ローラ７３の状態が判定され（ステップ５）、トナー補給ローラ７３が回転していれば制御部４０はトナー攪拌ローラ７５を回転させるよう第２駆動系を駆動制御し（ステップ６）、トナー補給ローラ７３が停止していれば制御部４０はトナー攪拌ローラ７５を停止するよう第２駆動系を制御する（ステップ７）。
このように、トナー界面が所定の高さよりも低く、かつトナー攪拌ローラ７５が回転している間は、トナーボトル３２からトナーホッパ７内にトナーが補給され、トナー界面の高さが基準高さに維持される。すなわち、トナーホッパ７内のトナーの量がほぼ一定量に維持される。
その結果、トナー補給ローラ７３の回転により現像槽２１へ補給されるトナー補給量を安定化させ、トナー濃度のバラツキ、並びに画像濃度のバラツキを抑えることができる。
【００６０】
＜現像装置の実施形態２＞
実施形態２の現像装置（図示省略）は、トナーホッパが、前記トナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第２トナー界面検知センサをさらに備えている点以外は、実施形態１と同様の構成である。なお、この第２トナー界面検知センサとしても透磁率センサが用いられている。
【００６１】
図２を参照しながら実施形態２の実施形態１とは異なる点を主として詳しく説明すると、この現像装置では、トナーホッパ７内のトナー界面が上方位置のトナー界面検知センサ７６によって所定高さよりも低くなったことを検知された後、トナーボトル３２が回転してトナーホッパ７内にトナーが補給されるが、トナーボトル３２内のトナーの量が少なくなってトナーホッパ７へのトナー補給量が著しく低下すると、トナー界面はトナー界面検知センサ７６およびトナー攪拌ローラ７５の回転軸よりも下方位置に降下する。この間、第２トナー界面検知センサによってもトナー界面の高さが検知されており、その検知信号（透磁率検出値）が制御部４０へ出力されている。
【００６２】
制御部４０は、第２トナー界面検知センサからの透磁率検出値と、予め設定された第２基準値（第２トナー界面高さ基準値）とを比較する。トナー界面がさらに降下して所定高さに達すると、第２トナー界面検知センサからの透磁率検出値が第２基準値より大きくなったと制御部４０によって判断される。このとき、トナーホッパ７内のトナーの量が著しく減少した状態にあり、トナー補給ローラ７３から現像部１へトナーを一定の量で安定して補給することが困難になりつつある。この時点で、制御部４０は、駆動中の現像部１を停止するよう制御する。つまり、制御部４０は、駆動中の現像ローラ２４、トナー攪拌ローラ２３および攪拌回転羽根２２を停止する。また、制御部４０は、トナーホッパ７内の各ローラおよびトナーボトル３２の駆動を停止し、さらには、画像形成装置Ａによる新たな画像形成を中止するよう現像装置Ｘへの記録媒体の搬送を停止させるよう制御してもよい。
【００６３】
このように、第２トナー界面検知センサからの透磁率検出値と第２基準値とを制御部４０にて比較し、その結果に応じて制御部４０にて現像部１を制御するステップは、図５におけるステップ２と３の間、ステップ３と４の間、ステップ４と５の間、ステップ４と６の間、ステップ５と６の間またはステップ６と２の間に含めることができる。
トナーカートリッジ３０によるトナーの補給量が低下し、トナーホッパ７内のトナー量が低下し、現像槽２１内にトナーが一定の量で安定して補給され難くなった場合に、現像槽２１内のトナーの濃度が基準濃度を下回り、画像濃度が低下して画像品質が低下するが、実施形態２によれば、第２トナー界面検知センサおよび制御部４０にて画像品質が低下した画像形成を回避することができる。
なお、実施形態１の現像装置Ｘには第２トナー界面検知センサが設けられていないため、例えば、現像槽２１内のトナーの濃度が基準濃度を所定時間以上下回ると、制御部４０にて現像部１、トナーホッパ７、トナーボトル３２および記録媒体の搬送駆動系等を停止させるようにしてもよい。
【００６４】
＜現像装置の実施形態３＞
実施形態３の現像装置（図示省略）は、現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて基準濃度を補正し、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度よりも低いことを示す場合に第３駆動系を駆動すること以外は、実施形態１または実施形態２と同様の構成である（図２参照）。
この場合、湿度センサの出力に応じた湿度補正値Ｂを予め制御部に設定入力する。湿度に対する湿度補正値Ｂは、例えば、湿度０〜１０％のときＢ＝−１５、湿度１０〜２０％のときＢ＝−１０、湿度２０〜３０％のときＢ＝−５、湿度３０〜６０％のときＢ＝０、湿度６０〜７０％のときＢ＝５、湿度７０〜８０％のときＢ＝１０、湿度８０〜１００％のときＢ＝１５のように設定する。なお、湿度補正値Ｂの数値は、０．０２Ｖ／値数を意味する。
【００６５】
図２および図６のフローチャートを参照しながら実施形態３の現像装置の動作を説明すると、まず、湿度センサにて現像槽２１内の湿度が検知され（ステップ１）、湿度センサから湿度検知信号が制御部４０へ出力される。制御部４０は、湿度センサの出力（湿度検知信号）に応じた湿度補正値Ｂを決定すると共に、トナー基準濃度Ａに湿度補正値Ｂを加えて、補正基準濃度Ｃを決定する（ステップ２）。
そして、現像部１が駆動状態であるかが判定され（ステップ３）、駆動状態であるときは実施形態１で説明したように現像槽２１のトナー濃度検知センサ２５からの濃度検知信号（透磁率検出値）が制御部４０に入力されるため、制御部４０は現像槽２１内のトナー濃度と補正基準濃度Ｃとを比較する（ステップ４）。なお、ステップ３での制御部４０による前記比較は、現像部１が停止状態であるときは行われない。
【００６６】
ステップ４において、トナー濃度が補正基準濃度Ｃより低い場合、制御部４０はトナー補給ローラ７３を回転させ（ステップ５）、それによって現像槽２１内に適正量のトナーが補給される。一方、ステップ５において、トナー濃度が補正基準濃度Ｃ以上の場合は、ステップ３に戻る。
このような現像装置およびトナー補給方法によれば、低湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を上げる方向に補正し、高湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を下げる方向に補正することができるため、湿度変化によりトナー補給のタイミングのずれを修正し、現像槽内のトナーの濃度をより高精度に所望の濃度に維持することができる。
【００６７】
＜他の実施形態＞
１．実施形態１および２では、トナー濃度検知センサ２５にて現像槽２１内のトナー濃度を検知する方法を採用し、実施形態３では、トナー濃度検知センサ２５と湿度センサを併用して湿度環境に応じてトナー基準濃度を補正した上でトナー濃度を検知する方法が採用されているが、画像情報をもとに消費されるトナー量を算出してトナー濃度を求める方法を採用してもよい。
【００６８】
２．実施形態１〜３では、トナーホッパ７が搬送ローラ７２およびトナー汲み上げローラ７１を有する場合を例示したが、搬送ローラ７２およびトナー汲み上げローラ７１はいずれか一方または両方を省略することも可能である。
搬送ローラ７２を省略する場合、トナー汲み上げローラ７１とトナー補給ローラ７３との間におけるケーシング７４の底壁をスロープ状に形成して、トナー汲み上げローラ７１にて汲み上げたトナーがトナー補給ローラ７３側へ流動するように構成することが好ましい。
トナー汲み上げローラ７１を省略する場合、トナー攪拌ローラ７５を搬送ローラ７２に近接させて配置する。
搬送ローラ７２およびトナー汲み上げローラ７１を省略する場合、トナー攪拌ローラ７５をトナー補給ローラ７３に近接させて配置する。この場合も、トナー攪拌ローラ７５とトナー補給ローラ７３との間におけるケーシング７４の底壁をスロープ状に形成して、トナー攪拌ローラ７５にて汲み上げたトナーがトナー補給ローラ７３側へ流動するように構成することが好ましい。
なお、これらの場合、トナーカートリッジ３０はトナー攪拌ローラ７５の上方に位置させる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１に係る現像装置を具備する画像形成装置を示す概略断面図である。
【図２】実施形態１の現像装置を示す概略断面図である。
【図３】実施形態１の現像装置における制御部の構成の一部を示すブロック図である。
【図４】実施形態１の現像装置によるトナー補給方法を説明する第１のフローチャートである。
【図５】実施形態１の現像装置によるトナー補給方法を説明する第２のフローチャートである。
【図６】実施形態３の現像装置によるトナー補給方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  現像部
２  トナー補給部
３  感光体ドラム
７  トナーホッパ
２１  現像槽
２２  攪拌回転羽根
２３  トナー攪拌ローラ
２４  現像ローラ
２５  トナー濃度検知センサ
３０  トナーカートリッジ
３１  ホルダ
３１ａ トナー供給口
３２  トナーボトル
４０  制御部
７１  トナー汲み上げローラ
７２  搬送ローラ
７３  トナー補給ローラ
７４  ケーシング
７５  トナー攪拌ローラ
７５ａ  金属片
７６  トナー界面検知センサ
Ａ  画像形成装置
Ｑ  トナー補給口
Ｒ  トナー導入口
【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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