JP5240557B2 - 現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。

従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。この種の画像形成装置として、現像に伴ってトナーを消費する現像装置内の現像剤に対して、必要に応じてトナー収容器からトナーを補給することで、現像剤のトナー濃度を所定範囲内に維持するものがある。かかる構成では、現像剤内のキャリアは殆ど消費されず繰り返し使用されるため、画像を出力するにしたがってキャリアの表層のコート層が磨耗したり逆にコート層にトナー樹脂や添加剤が付着したりする。これにより、キャリアのトナーを帯電させる能力が徐々に低下して、キャリアが劣化した状態となる。キャリアの劣化が進行するとトナーの帯電量が低下し、地肌部汚れやトナー飛散などを引き起こすため、この種の画像形成装置では定期的にサービスマンがユーザーを訪問してキャリアの交換を行っていた。このために、メンテナンス費用がかかり画像形成の単価が高くなってしまっていた。

特許文献１には、キャリアとトナーとを混合したプレミックス現像剤を現像装置内の現像剤に補給してトナー濃度の回復を図りながら、増加量分の現像剤を現像装置から排出させる現像装置が記載されている。かかる構成では、現像剤の排出によって古くなったキャリアを少しずつ現像装置内から排出しつつ、プレミックス現像剤中の新しいキャリアを現像装置内の現像剤に補給する。そして、このような排出と補給とによって現像剤中のキャリアを少しずつ新たなものに交換していくことで、キャリアの交換作業を省くことができる。
また、特許文献１の現像装置では、現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する位置の所定の高さに、現像剤を装置外に排出する現像剤排出口を備えている。この現像装置では、プレミックス現像剤が補給され、現像装置内の現像剤量が増加すると、供給搬送路内の現像剤の嵩が高くなる。このとき、現像剤排出口を設けた位置で、現像剤排出口の高さまで到達した現像剤は現像剤排出口から現像装置外部へ排出される。

また、特許文献２には、現像剤排出口を開閉する現像剤排出手段たるシャッタを設け、トナー濃度が低下してプレミックス現像剤が補給されると同時にシャッタを開いて、現像剤を現像剤排出口から排出する現像装置が記載されている。
また、特許文献２の現像装置では、トナー濃度に基づいて、シャッタによる現像剤排出口の開口面積を調整して、所定量の現像剤が排出されるよう制御している。

特開２００５−２９２５１１号公報 特許第３２６４７６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の現像装置においては、現像剤搬送路内を搬送される現像剤の移動の勢いや、現像剤に搬送力を与える搬送部材たる現像剤搬送スクリュの回転する力などによって現像剤が飛び跳ねて、飛翔した現像剤が現像剤排出口から排出されることがある。飛び跳ねた現像剤が排出される場合、現像剤搬送路内を搬送される現像剤が適正な量の状態や、適正な量を下回る状態であっても、飛び跳ねた現像剤が排出されるおそれがある。これは、現像装置内の現像剤量が増加していないにもかかわらず現像剤が排出される状態である。そして、現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口から現像剤が排出されると、現像装置内の現像剤量が必要量を下回ってしまう。その結果、現像剤担持体に充分に現像剤を供給できなくなり、画像濃度が出なくなるという不具合を発生させる。

特許文献２に記載のように、シャッタを設けて、プレミックス現像剤が補給されるときだけシャッタを開いて、現像剤を現像剤排出口から排出するように構成することで、現像剤搬送スクリュの回転する力などによって現像剤が飛び跳ねて、飛翔した現像剤が現像剤排出口から排出されることを抑制することができる。これにより、現像装置内の現像剤量の低下を抑制することができる。

しかしながら、特許文献２においては、トナー濃度に基づいて現像剤排出量を制御しており、現像装置内の現像剤量に基づいて現像剤排出量を制御していないので、次のような問題があった。すなわち、現像剤の劣化や環境変動などによって現像剤の流動性が低下すると、現像剤搬送路から現像剤排出口へと現像剤をスムーズに排出するのが困難となる。そのため、シャッタを開いて現像剤を排出するときに現像剤排出口から所定量の現像剤が排出されず、現像剤搬送路内の現像剤量が必要以上に多くなってしまう。その結果、現像装置から現像剤が溢れ出すなどの不具合を発生させるという問題である。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤搬送路内の現像剤量を適正量に保つことのできる現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、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して現像する現像剤担持体と、現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有し、現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、現像剤補給口から該現像剤搬送路へ現像剤を補給する現像剤補給手段と、該現像剤を装置外部へ排出する現像剤排出手段と、を備えた現像装置において、上記現像剤搬送路は、上記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現像剤供給搬送路と、上記潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送路と同方向に搬送する現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向の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該現像剤回収搬送路の現像剤搬送方向の下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とであり、上記供給搬送路の上記現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を検知する第１の現像剤量検知手段と、該第１の現像剤量検知手段により現像剤量が所定の量よりも少ないことが検知された場合に、現像剤を補給するよう上記現像剤補給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤回収搬送路の上記現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部から上記攪拌搬送路の上記現像剤回収搬送路から回収現像剤の供給を受ける箇所までの間のいずれかの位置における現像剤を検知する第２の現像剤量検知手段を備え、上記制御手段は、上記第２の現像剤量検知手段により現像剤量が所定量よりも多いことが検知された場合に、上記現像剤排出手段を駆動する制御を行うよう構成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２の現像装置において、上記現像剤排出手段は、装置外部へ現像剤を搬送する排出スクリュウを有しており、上記制御手段は、少なくとも上記第２の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて、上記排出スクリュウの駆動のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う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２または３の現像装置において、上記現像剤排出手段は、上記排出スクリュウが配置された排出経路と上記現像剤搬送路との連通を開閉するシャッター手段を備えており、上記制御手段は、少なくとも上記第２の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて、上記シャッター手段の開閉を制御する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乃至４いずれかの現像装置において、上記制御手段は、少なくとも上記第１の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて現像剤補給手段の現像剤補給開始を制御す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乃至５いずれかの現像装置において、上記現像剤攪拌搬送路は、現像に用いられずに上記現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向の最下流側近傍まで搬送された余剰現像剤と、上記現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の現像剤搬送方向の最下流側近傍まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給するものであることを特徴ととする現像装置。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの現像装置において、上記現像剤搬送路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を備え、上記現像剤補給手段は、トナーとキャリアとを独立制御で該現像剤搬送路に補給可能であり、上記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定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、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項１乃至７いずれかの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９の発明は、現像手段と、像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至７いずれかの現像装置を用いることを特徴とするものである。

また、本発明によれば、供給搬送路の現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を検知する第１の現像剤量検知手段で検知して、第１の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて、装置内の現像剤量を制御することで、次の効果を得ることができる。
すなわち、供給搬送路の現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍は、供給搬送路の現像剤が少なくなったときに現像剤が枯渇し始める位置である。よって、この場所の現像剤量を制御することで、装置内の現像剤量が少なくなりすぎて発生する画像濃度不足を抑制することができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体１が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の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の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。

プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体１の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。

以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８について説明する。
帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ，Ｃ，Ｋについても同様である。

次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。
中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体１や現像剤の不要な消耗を防止する。

本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

図３は、４つプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つが備える現像装置４及び感光体１を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。
図３に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図３の手前方向に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を有している。供給スクリュ８は、回転軸とこの回転軸に設けられた羽部とを備え、回転することにより軸方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュである。
現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、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１２を備えている。
現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、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は現像ローラ５の横方向に、回収スクリュ６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。

現像装置４は、供給搬送路９の下方で回収搬送路７に並列して、攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中奥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。
供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。
なお、供給搬送路９と回収搬送路７とも第一仕切り壁１３３によって仕切られているが、第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と回収搬送路７とを仕切る箇所には開口部を設けていない。
また、攪拌搬送路１０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第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。
現像剤搬送部材である供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１は樹脂もしくは金属のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ２２［ｍｍ］でスクリュピッチは供給スクリュ８が５０［ｍｍ］の２条巻き、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１が２５［ｍｍ］の１条巻き、回転数は供給スクリュ８を６９０［ｒｐｍ］に、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１を７３０［ｒｐｍ］に設定している。

現像ローラ５上にステンレスからなる現像ドクタ１２によって薄層化された現像剤を感光体１との対向部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ５の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌもしくはＳＵＳ素管からなり、現像ドクタ１２及び感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。
現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収を行い、図３中の断面手前側に搬送され、現像ローラ５上で現像剤が担持される領域の外側である非画像領域部に設けられた第二仕切り壁１３４の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、攪拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側端部の第二仕切り壁１３４の開口部の付近で攪拌搬送路１０の上側に設けられた現像剤補給口９５から攪拌搬送路１０に現像剤が補給される。

次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
図４は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置４の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
また、図５は、現像装置４内の現像剤の流れの模式図であり、図４と同様、図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。

攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、供給スクリュ８で供給搬送路９の現像剤搬送方向最下流側近傍に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ５に供給され現像に用いられず供給搬送路９の現像剤搬送方向最下流近傍まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁１３３の余剰開口部９２より攪拌搬送路１０に供給される（図５中矢印Ｅ）。なお、供給搬送路９の現像剤搬送方向最下流近傍とは、攪拌搬送路１０から余剰現像剤が受け渡される余剰現像剤受渡し部となる箇所である。
現像ローラ５から回収搬送路７に送られ、回収スクリュ６によって回収搬送路７の現像剤搬送方向最下流近傍まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁１３４の回収開口部９３より攪拌搬送路１０に供給される（図５中矢印Ｆ）。なお、回収搬送路７の現像剤搬送方向最下流近傍とは、回収現像剤を攪拌搬送路１０へと回収現像剤を受け渡す回収現像剤受渡し部となる箇所である。
そして、攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ１１で攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍であり、供給搬送路９の現像剤搬送方向最上流側近傍に搬送し、第一仕切り壁１３３の供給開口部９１より供給搬送路９に現像剤を供給する（図５中矢印Ｄ）。なお、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍および供給搬送路９の現像剤搬送方向最上流側近傍は、攪拌現像剤を攪拌搬送路１０から供給搬送路９へ受け渡す攪拌現像剤受渡し部となる箇所である。
攪拌搬送路１０では攪拌スクリュ１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び現像剤補給口９５から必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、現像剤搬送方向最下流側近傍で連通している供給搬送路９の現像剤搬送方向最上流側近傍に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍の供給開口部９１真下付近には、トナー濃度センサ１３６が設けられ、センサ出力により後述する現像剤補給手段たる現像剤補給制御装置を作動し、不図示の収容部から現像剤補給を行っている。攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍の供給開口部９１真下付近にトナー濃度センサ１３６を設ける理由は以下のとおりである。後述するように、攪拌搬送路１０の現像剤は、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍で現像剤を盛り上がらせることで、攪拌搬送路１０の上方に設けられた供給開口部９１から供給搬送路９へ供給される。すなわち、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向最下流側近傍の供給開口部９１真下付近は、現像剤が滞留する場所であり、その場所には常に現像剤が存在して、半ばパッキング状態となっている。その結果、この場所における現像剤は、無稼動での放置や温湿度差といった現像剤の透磁率に変動を及ぼすような外的影響が比較的少ない。その結果、攪拌搬送路１０の現像剤最下流側近傍の供給開口部９１真下付近にトナー濃度センサ１３６を設けることで、精度よく現像剤のトナー濃度を検知できるからである。

図５に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。よって、従来の２軸スクリュウによる循環搬送方式の現像装置では許容せざるをえなかった、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度低下現象を本現像装置４は防止することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌搬送路１０の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給される現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

なお、図５に示すように、現像装置４の下部から上部への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュ１１の回転で現像剤を押し込むことにより、現像剤を盛り上がらせて攪拌搬送路１０の上方に位置する供給搬送路９に現像剤を供給するものである。
このような現像剤の移動は、現像剤に対してストレスを与えることになり、現像剤の寿命低下の一因となる。
このような、現像剤を下方から上方に持ち上げる際に現像剤にストレスがかかり現像剤中のキャリアの膜削れやトナーのスペント化がその個所で発生し、それに伴い画像品質の安定性が保たれなくなってしまう。

そこで、本実施形態の現像装置４では、図３に示すように、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の斜め上方になるように配置している。斜め上方に配置することにより、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の垂直上方に設け現像剤を持ち上げるものに比べて、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することができる。
図３に示すように、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを斜めの配置関係にしているので、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを垂直に配置した場合よりも供給開口部の高さを低くすることができる。
供給搬送路９を攪拌搬送路１０に対して垂直上方に持ち上げることは、重力に逆らって現像剤を攪拌スクリュ１１の圧によって持ち上げるので現像剤にストレスがかかる。一方、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを斜めの配置関係にして供給開口部の高さを低くしたことで、下方から上方へ持ち上げる際に、現像剤にかかるストレスを低減することができる。
なお、攪拌搬送路１０の現像剤最下流側近傍の、攪拌搬送路１０と供給搬送路９とが連通している部分の攪拌スクリュ１１の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は攪拌スクリュ１１の軸方向に平行な辺と、攪拌スクリュ１１の軸方向に垂直な辺とから構成される板状の部材である。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、攪拌搬送路１０から供給搬送路９へ、より効率的な現像剤の受渡しを行うことができる。

また、現像装置４では、現像ローラ５と供給搬送路９との中心間距離Ａが、現像ローラ５と攪拌搬送路１０との中心間距離Ｂよりも短くなるように、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを配置している。これにより供給搬送路９から現像ローラ５に現像剤を無理無く供給することができ、装置の小型化を図ることもできる。
また、攪拌スクリュ１１は、図３中の手前側から見て時計回り方向（図中矢印Ｃ方向）に回転しており、現像剤は攪拌スクリュ１１の形状に沿って現像剤を持ち上げて供給搬送路９に移送させている。これにより、現像剤を効率良く持ち上げることが可能となり現像剤にかかるストレスもより低減することができる。

次に、現像装置４の供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７からなる現像剤搬送路への現像剤を補給する位置について説明する。図６は、現像装置４の外観斜視図である。
図６に示すように、現像剤を補給する現像剤補給口９５を攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端部の上方に設けている。
また、現像剤補給口９５としては、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流端部の上方に限らず、回収搬送路７の下流端部の上方に設けても良い。
さらに、回収搬送路７から攪拌搬送路１０へ現像剤の受渡しを行う箇所である回収開口部９３の真上に現像剤補給口９５を設けるようにしても良い。

次に、現像装置４内の現像装置の入れ替えについて説明する。
図１６は、現像剤補給手段である現像剤補給制御装置１６０の概略構成図である。
同図において現像剤補給制御装置１６０は、トナー補給装置１６０ａと、キャリア補給装置１６０ｂとで構成されている。トナー補給装置１６０ａは、内部にトナー搬送スクリュウ（不図示）を備えたトナー用給送パイプ１６１ａと、トナー搬送スクリュウを回転駆動するトナー搬送用モータ１６２ａと、トナーを収容するトナーカートリッジ１６３ａとで構成されている。トナー用給送パイプ１６１ａの一端は、現像剤補給口９５に連結されている。 トナー用給送パイプ１６１ａの他端には、トナー搬送用モータ１６２ａが設けられている。トナー用給送パイプ１６１ａの途中には、トナーカートリッジ１６３ａが連結されている。
キャリア補給装置１６０ｂは、内部にキャリア搬送スクリュウ（不図示）を備えたキャリア用給送パイプ１６１ｂと、キャリア搬送スクリュウを回転駆動する不図示のキャリア搬送用モータと、キャリアを収容するキャリアカートリッジ１６３ｂとで構成されている。なお、キャリアカートリッジ１６３ｂには、少量のトナーと混合されたキャリアからなる現像剤を収容してもよい。キャリア用給送パイプ１６１ｂの一端は、現像剤補給口９５に連結され、他端には、不図示のキャリア搬送用モータが設けられている。キャリア用給送パイプ１６１ｂの途中には、キャリアカートリッジ１６３ｂが連結されている。

図示しない制御部によってトナー搬送用モータ１６２ａが制御され、トナーカートリッジ１６３ａからトナー用給送パイプ１６２ａに供給されたトナーを搬送スクリュの回転によって現像剤補給口９５に搬送し、所定量の新規トナーを現像装置に供給する。
同様に、図示しない制御部によって不図示のキャリア搬送用モータが制御され、キャリアカートリッジ１６３ｂからキャリア用給送パイプ１６１ｂに供給されたキャリアを不図示のキャリア搬送スクリュの回転によって現像剤補給口９５に搬送し、所定量の新規キャリアを現像装置４に供給する。
なお、キャリアカートリッジ１６３ｂを４つの各現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋで共通化してもよい。この場合は、キャリアカートリッジ１６３ｂが、Ｙ色の現像装置の現像剤補給口９５Ｙに連結するＹ色のキャリア用給送パイプ１６１ｂＹ、Ｍ色の現像装置の現像剤補給口９５Ｍに連結するＭ色のキャリア用給送パイプ１６１ｂＭ、Ｃ色の現像装置の現像剤補給口９５Ｃに連結するＣ色のキャリア用給送パイプ１６１Ｃ、Ｋ色の現像装置の現像剤補給口９５Ｋに連結するＫ色のキャリア用給送パイプ１６１Ｋにそれぞれ連通する。

また、図１６に示す現像剤補給制御装置１６０においては、トナー補給装置１６０ａと、キャリア補給装置１６０ｂとを設けてトナーとキャリアとを独立して現像剤補給口９５に補給しているが、トナーに少量のキャリアを混合させたプレミックストナーを現像剤補給口９５に補給してもよい。
図１７は、プレミックストナーを現像剤補給口９５に補給するプレミックス現像剤補給制御装置１６０ｃの概略構成図である。プレミックス現像剤補給制御装置１６０ｃは、上述した搬送するものが異なるだけで、トナー補給装置１６０ａ、キャリア補給装置１６０ｂと構成は同じである。

なお、上記現像剤補給制御装置１６０は、搬送パイプ内に搬送スクリュウを設け、搬送用モータで搬送スクリュウを回転させることで、現像剤補給口９５にトナーやキャリア、プレミックストナーなどを搬送しているが、粉体ポンプを用いて搬送してもよい。

供給搬送路９には、プレミックストナーなどの補給により現像装置４内の現像剤量が必要以上に多くなった場合に現像装置４の外部へ供給搬送路９内の現像剤の一部を排出する現像剤排出手段を有する。現像剤排出手段は、現像剤排出口９４と、現像剤排出口９４から排出された現像剤を現像装置４の外部に搬送する排出搬送スクリュ２ａを備えた排出搬送路２とを有する。排出搬送路２は、仕切り壁１３５を挟んで供給搬送路９と隣り合うように配置され、現像剤排出口９４は、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部で供給搬送路９と排出搬送路２とを連通するように仕切り壁１３５に設けられた開口である。なお、本実施形態においては、現像剤排出口９４として現像剤の搬送方向後端から３９［ｍｍ］の幅で開口させているが、これに限るものではなく後述するような跳ね上げられた現像剤を排出搬送路２へ排出できるように開口させれば良い。

次に、現像剤排出口９４を備えた現像装置４について説明する。
図１は、図３と同じ方向から見た供給搬送路９の現像剤搬送方向最下流側近傍の現像装置４の断面説明図である。
なお、供給搬送路９の現像剤搬送方向最下流側近傍とは、例えば、供給搬送路９から攪拌搬送路１０へと余剰現像剤が受け渡される余剰現像剤受渡し部と供給搬送路９の現像剤搬送方向で同位置となる箇所である。

また、供給搬送路９内の供給スクリュ８の回転方向は、図３でいうところの供給スクリュ８の現像剤搬送方向に向かって右回り（矢印Ｍの方向）であって、現像ローラ５に対して現像剤を下方から持ち上げて供給する方向に回転している。ここで、供給スクリュ８の回転方向を左回りにし、現像剤を上から振り掛けるようにして現像ローラ５に現像剤を供給すると、現像剤が飛び散りながら現像ローラ５に供給される。一方、供給スクリュ８の回転方向を図３に示すように右回りにすると、現像剤がたまっている供給搬送路９の下方から現像剤を持ち上げるようにして現像ローラ５に現像剤が供給されるようになる。現像剤が飛び散りながら供給するよりも、下方から持ち上げるようにして供給するほうが現像剤の供給性が安定するため、現像装置４では供給スクリュ８の回転方向を図３でいうところの右回りに設定している。
特に本実施形態の現像装置４のように現像ローラ５に供給した現像剤を供給搬送路９へ戻さず、回収搬送路７へ回収するものでは、現像剤量は供給搬送路９の下流に行くにしたがって減少していく。このため、現像剤がたまっている下方からくみ上げて現像ローラ５に供給するもののほうが現像剤の供給性の面では優れている。

ここで、搬送されることで供給搬送路９内を移動する勢いや、現像剤搬送スクリュである供給スクリュ８の回転する力によって供給搬送路９内の現像剤は飛び跳ねる。このように、現像剤が飛び跳ねてしまう場合、供給搬送路９内の現像剤排出口９４を設けた位置を搬送される現像剤が適正な量の状態や、適正な量を下回る状態であっても、飛び跳ねた現像剤が排出される恐れがある。このように飛び跳ねた現像剤が排出される状態であると、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出されることがあり、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になる恐れがある。そして、感光体１への現像剤の供給が不安定になると画像抜けなどの異常画像が発生する。

そのため、本実施形態においては、図７に示すように現像剤排出口９４にシャッタ９６を設けており、図８に示すように、現像剤の排出を行う必要がある場合には制御部から信号を送り図示しないソレノイドによってシャッタ９６を図９に示すように現像剤排出口９４を開口するように動かし、現像剤の排出を行う必要が無い場合には制御部から信号を送り上記ソレノイドによってシャッタ９６を図１０に示すように現像剤排出口９４が閉口するように動かしている。これにより、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出され、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になるのを抑制することができる。なお、シャッタ９６の開閉方法は図９及び図１０に示したものに限らず、上下方向乃至左右方向にシャッタ９６をスライドさせることによって開閉する構成でも良い。

図１８は、左右方向にシャッタ９６をスライドさせることによって開閉する構成を示す図である。
図１８に示すように、シャッタ９６は、横長に形成された長穴を有しており、この長穴には現像装置４の側壁から突出するガイドピン１４１が挿入されている。そして、ガイドピン１４１を長穴の図中左端に突き当てる位置と、図中右端に突き当てる位置との間で、スライド移動可能になっている。

シャッタ９６の図中右側方には、シャッタ駆動手段であるソレノイド１５０が配設されており、その駆動軸１５２の先端をシャッタ９６の端部に引っ掛けている。励磁に伴って駆動軸１５２をソレノイド本体１５１内に引っ込めるタイプのソレノイドであり、駆動によってシャッタ９６を図中左側から右側に向けてスライド移動させる。これにより、図示のように、シャッタ９６が現像剤排出口９４との対向位置から退避して、現像剤排出口９４を開く。

シャッタ９６には、コイルバネ１４５がシャッタ９６を図中右側から左側に向けて付勢するように固定されている。ソレノイド１５０の駆動が停止されると、図１９に示すように、シャッタ９６がコイルバネ１４５の収縮力によって図中右側から左側に向けてスライド移動せしめられて、現像剤排出口９４を閉じる。

また、制御部によるシャッタ開閉の制御は図９、図１０に示す現像剤検知センサ９７の検知結果に基づいて行っている。

図１１に現像剤検知手段たる現像剤検知センサ９７，９８の設置箇所を示す。図１１の領域Ｐ（回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部から攪拌搬送路１０の回収搬送路７から回収現像剤の供給を受ける箇所（攪拌搬送路１０の回収現像剤受け渡し部））及び領域Ｑ（供給搬送路９の現像ローラ５対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍）の位置に圧電振動方式（透磁率検知方式等の他の現像剤検知方式のセンサでも可能である）の現像剤検知センサ９７，９８を設置している。領域Ｐに配置される現像剤嵩高さ上昇検知手段である現像剤検知センサ９７は、図９、図１０に示すように、攪拌スクリュ１１の軸１１ａよりも上方に配置して、図中点線の領域Ｒの現像剤を検知する。すなわち、攪拌搬送路１０内の現像剤量が増加して、領域Ｐの現像剤の嵩が上昇して図中点線の領域Ｒにまで現像剤がくると、現像剤検知センサ９７が現像剤を検知して、５Ｖの出力信号を出力する。一方、領域Ｐの現像剤の嵩が低下して、図中点線の領域Ｒにまで現像剤がなくなると、現像剤検知センサ９７が現像剤を検知しなくなる。これにより、現像剤検知センサ９７は、領域Ｐにおける現像剤の嵩高さが所定の高さ以上か否かを検知でき、領域Ｐにおける現像剤嵩高さの上昇を検知できる。
領域Ｐに現像剤検知センサ９７を配置したのは、以下の理由による。領域Ｐは回収搬送路７から攪拌搬送路１０へ現像剤が反転して搬送される位置であり、現像剤量過多による詰まり現象が循環搬送路内で早くから現れる箇所である。そして、詰まり現象が進行するとＰ領域の上流である回収搬送路内にも嵩上昇が伝播し現像ローラ５の下部に接触してしまう。接触した現像剤の一部はそのまま現像ローラの磁力に引き寄せられてトナー濃度が薄いにもかかわらず、再度、現像ニップに搬送されて濃度ムラを発生させる所謂連れ廻り現象を生じさせるおそれがある。よって、現像剤量過多による詰まり現象によって生じる連れ廻り現象を未然に防ぐべく、いち早く詰まり現象が現れる領域Ｐに現像剤検知センサ９７を配置するのである。

また、領域Ｑに配置される現像剤嵩高さ減少検知手段である現像剤検知センサ９８は、図９、図１０に示すように、供給スクリュ８の軸８ａよりも下方に配置して、図中点線の領域の現像剤を検知する。すなわち、供給搬送路９内の現像剤量が図中点線の領域Ｓにある場合は、現像剤検知センサ９８が現像剤を検知して、５Ｖの出力信号を出力する。一方、領域Ｑの現像剤の嵩高さが低下すると、現像剤検知センサ９８が現像剤を検知しなくなる。これにより、現像剤検知センサ９８は、領域Ｑにおける現像剤の嵩が所定の高さ以下か否かを検知でき、領域Ｑにおける現像剤嵩高さの減少を検知できる。

そして、これらの位置の現像剤の量を現像剤検知センサ９７，９８によって検知し、領域Ｐの位置に設置した現像剤検知センサ９７の出力（現像剤有り判定時に５Ｖ出力、現像剤無し判定時に０Ｖ出力）を制御部にフィードバックして、シャッタ９６の開閉制御や、排出搬送スクリュ２ａを回転駆動させる図示しないモータの駆動制御を行う。なお、現像剤検知センサ９７から５Ｖの出力があったとき（領域Ｐの現像剤の嵩高さが所定の高さ以上のとき）に現像剤排出口９４が開口するようにシャッタ９６を動かしたり、排出搬送スクリュ２ａを回転駆動させたりしている。また、このように現像剤有りの出力があったときにのみ排出搬送スクリュ２ａを回転させることによって、現像剤を排出する必要のないときなどに排出搬送スクリュ２ａを無駄に回転させることがなくなるので、省エネルギー化が可能となる。一方で領域Ｑの位置に設置した現像剤検知センサ９８の出力を図１６に示した現像剤補給制御装置１６０にフィードバックしてトナーとキャリアを補給する。また、現像剤補給制御装置１６０が、図１７に示すように、プレミックストナーを現像剤補給口９５に補給するものの場合は、プレミックストナーを補給する。なお、フィードバック制御は図１２のように行い、詳しい制御は後述する。

また、本実施形態のように現像剤を跳ね上げて排出するような構成では、現像剤の排出量を測定しづらいため現像剤を必要以上に排出してしまう恐れがある。そのため、本実施形態のように現像剤検知センサ９７による現像剤量を検知結果に基づいて現像剤の排出を制御することは、現像剤を必要以上に排出してしまうなどの不具合が生じるのを抑制するのに有効である。

なお、領域Ｐの現像剤検知センサ９７の設置箇所に関しては次の理由で決定した。本実施形態で使用した現像装置４においてはトナー濃度８％にて６００ｇ以上の現像剤が入ると、攪拌スクリュ１１は現像剤の搬送能力限界に達してしまい領域Ｐにおける攪拌搬送路１０の回収搬送路７から回収現像剤の供給を受ける（攪拌搬送路１０の回収現像剤受け渡し部）位置で滞留を起こし始める。さらに現像剤の量を増加させると、その滞留は回収搬送路７の現像剤搬送方向上流まで影響を及ぼし、ついには、回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部にまで影響を及ぼしてしまう。そして、回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部の現像剤嵩高さが所定値以上上昇すると、前述した連れ廻り現象を発生させてしまう。更には滞留現象が進行すると、現像ローラ５と下ケースとの隙間から現像剤があふれ出てしまう不具合を発生させる。そのため、本実施形態では、現像装置４に６００ｇの現像剤が入ると図９、１０に示す点線の領域Ｒにて現像剤検知センサ９７が現像剤有りを検知する高さに現像剤検知センサ９７を設置した。

また、領域Ｑの現像剤検知センサ９８の位置に関しては次の理由で決定した。本実施形態で使用した現像装置４においてはトナー濃度８％にて現像剤の量が４００ｇを下回ると供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍で現像剤の量が少なくなるため、供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍にて現像スリーブに充分に現像剤を供給できなくなり、ここに対応した位置で画像濃度が出なくなるという不具合を発生させる。そのため、本実施形態では、現像装置４の現像剤の量が４５０ｇを下回ると図９、１０に示す点線の領域Ｓの位置にて現像剤検知センサ９８が現像剤無しを検知する高さに現像剤検知センサ９８を設置した。

つまり、領域Ｐ及び領域Ｑのように、現像剤の量が上限を超えた時の不具合や現像剤の量が下限を下回ったときの不具合を起こす位置の近くで現像剤の量を検知することで、より確実に上記したような不具合が生じるのを防止できるようにしている。

次に、本実施形態の現像装置４を用いた実験により確認した具体的な現像装置内での現像剤溢れの発生メカニズムを図１３に示す。回収搬送路７から攪拌搬送路１０に搬送されてきた現像剤と供給搬送路９から攪拌搬送路１０に搬送された現像剤が合流する位置（図１３の領域Ｒ）で現像剤過多になると、この位置で現像剤が滞留を起こし、この位置の現像剤の嵩が上昇する（図１４参照）。さらに現像剤量が増加していくと滞留範囲が上流に広がっていく。そして、滞留による現像剤の嵩上昇変動が回収搬送路７の現像ローラ範囲α（現像ローラ５と下ケースの開口部がある地点）にまで達してしまい、この位置の現像剤の嵩が上昇してしまうと、現像ローラ５と下ケースとの開口部から溢れ出るのが現像剤溢れのメカニズムである。このようなメカニズムによって現像剤溢れが発生するため、本実施形態のように、現像剤の嵩の上昇が現像ローラ範囲αに達するより前の位置、言い換えれば、回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部と攪拌搬送路１０の回収現像剤受け渡し部との間に現像剤検知センサ９７を設けて滞留が現像ローラ範囲αに達する前に現像剤検知センサ９７の出力を現像剤の排出動作にフィードバックすることで現像剤溢れを未然に防ぐことが可能になる。

次に、現像ローラ５上の現像剤枯渇のメカニズムは次のようになっている。供給搬送路９の現像剤は現像ローラ５に現像剤を供給しつつ下流に運ばれていく。その為、供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍（図１３の領域Ｓ）では供給搬送路９の現像剤搬送方向上流に比べて現像剤が少なくなることになる。よって、供給搬送路９に現像剤が充分に無い場合においては供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍で供給搬送路９から現像ローラ５に供給するだけの充分な現像剤が確保できなくなる。現像ローラ５に充分な現像剤が供給できなくなった場合に現像ローラ５上の現像剤の枯渇が発生してしまう。そして、現像ローラ５上の現像剤の枯渇が発生した部分においては適切な画像濃度がでないなどの不具合が発生する。

本実施形態では、現像剤検知センサ９７を回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部と攪拌搬送路１０の回収現像剤受け渡し部との間に設け、現像剤検知センサ９７の出力を排出搬送スクリュ２ａの駆動ＯＮ／ＯＦＦ、及び、シャッタ９６の開閉動作にフィードバックする。また、上記したように現像剤検知センサ９８を現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍に設け、現像剤検知センサ９８の出力を現像剤補給制御装置１６０が図１６に示すように、トナー補給とキャリア補給を独立で行う装置の場合は、トナー補給、キャリア補給にフィードバックする。また、現像剤補給制御装置１６０が図１７に示すように、プレミックストナー（キャリア１０％をブレンド）を補給するものである場合は、プレミックストナー補給にフィードバックする。

なお、図１２に示したように現像剤検知センサ９７，９８の具体的なフィードバック方法は次のようになっている。現像剤検知センサ９８は現像装置４内の現像剤の嵩が（ＴＣ８％初期剤で）４５０ｇ以上で現像剤有り（１）を検知し、出力が現像剤無し（０）になると、トナー濃度センサの出力から現像装置内のＴＣ（トナー濃度）を検出し、狙いのＴＣ（本実施形態では現像装置内のＴＣと同じＴＣ）になるように現像剤補給手段である現像剤補給制御装置１６０を制御する。図１６に示したトナーとキャリアとを独立で補給する現像剤補給装置においては、トナー濃度センサの出力値からトナーとキャリアとの補給割合を設定して、それぞれ設定したトナー量、キャリア量を現像剤補給口９５へ供給する。図１７に示したプレミックストナー（キャリア１０％をブレンド）を補給する現像剤補給装置の場合は、狙いのＴＣ（トナー濃度）となるようにプレミックストナーを補給する。

現像剤検知センサ９７は現像装置内の現像剤の嵩が（ＴＣ８％初期剤で）６００ｇ以上で現像剤有り（１）を検知し、現像剤排出口９４のシャッタ９６を開けて（１）排出搬送路２に現像剤が送り込まれるようにし、排出スクリュの駆動をＯＮ（１）にして現像剤を排出する。

図１５は、各現像剤検知センサ９７，９８の出力と現像装置内の現像剤量との関係を示したものである。図１５に示すように、本構成によって現像装置内の現像剤の量は、現像ローラ５上の現像剤枯渇の発生する現像剤量４００ｇ以下及び現像剤溢れの発生する６３０ｇ以上にはならず、不具合のない安定した現像剤量の範囲を維持できる。

以上、本実施形態によれば、上記現像剤搬送路は、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給搬送路９である供給搬送路９と、感光体１と対向する箇所を通過後の現像ローラ５上から回収された現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、供給搬送路９と同方向に搬送する現像剤回収搬送路である回収搬送路７と、現像に用いられずに供給搬送路９の現像剤搬送方向の下流側まで搬送された余剰現像剤と、現像ローラ５から回収され回収搬送路７の現像剤搬送方向の下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら供給搬送路９とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を供給搬送路９に供給する現像剤搬送路である攪拌搬送路１０とであり、回収搬送路７の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部と攪拌搬送路１０の回収現像剤受け渡し部との間に現像剤嵩高さ上昇検知手段である現像剤検知センサ９７を設けている。これにより、現像剤検知センサ９７が設けられた場所は、過剰の現像剤が入ると現像剤の滞留が発生して現像剤の嵩が上昇する場所であり、且つ、滞留が現像ローラ５とケースとの開口部より前で現像剤の嵩上昇を検知することができる場所である。そのため、滞留による急激な嵩の上昇で高い検知感度を得ることが可能であり、且つ、滞留による嵩上昇が現像ローラ５とケースとの開口部に達する前に現像剤有りを検知し、現像剤溢れや連れ回りなどの現像剤過剰による不具合を現像剤検知センサ９７の出力から未然に察知することができる。

また、本実施形態によれば、現像剤検知センサ９８を供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けている。これにより、供給搬送路９の現像剤が少なくなったときに現像剤が枯渇し始める位置で検知するため、供給搬送路９の現像ローラ５との対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍で現像剤が枯渇するなどの不具合を現像剤検知センサ９８の出力から未然に察知することができる。

また、本実施形態によれば、現像剤排出手段は、現像剤排出口へ排出された現像剤を装置外部へ搬送する排出スクリュウ２ａを有しており、制御部は、現像剤検知センサ９７の検知結果に基づいて、排出スクリュウ２ａの駆動のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。これにより、現像剤検知センサ９７で現像装置内の現像剤の量を検知し、上記制御部による現像剤排出動作へフィードバックを行うことにより、現像剤を排出して現像装置内の現像剤の量を制御することができ、現像装置内の現像剤量を安定に保つことが可能となる。また、現像装置内の現像剤の量に基づいて、排出スクリュウ２ａの駆動をＯＮ／ＯＦＦさせるので、常に、排出スクリュウを駆動させているものに比べて、省エネルギー化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、現像剤排出手段は、排出スクリュウ２ａが配置された排出搬送路２と現像剤供給搬送路９との連通口である現像剤排出口９４を開閉するシャッター手段たるシャッター９６を有している。そして、制御部は、現像剤検知センサ９７の検知結果に基づいて、シャッターの開閉を制御している。これにより、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出され、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になるのを抑制することができる。さらに、現像装置内の古い現像剤と充分に撹拌される前に補給したばかりの多くの新しい現像剤が現像剤排出口９４に送られるのを抑制することが可能となり、比較的新しい現像剤を多く排出してしまうといった資源の無駄を防ぐことが可能となる。

また、本実施形態によれば、制御部は、現像剤検知センサ９８の検知結果に基づいて現像剤補給手段である現像剤補給制御装置１６０を制御する。これにより、現像装置内の現像剤量が適正範囲以下になるのを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、上記現像剤搬送路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であるトナー濃度センサと、上記現像剤搬送路にトナーとキャリアとからなる現像剤を補給する現像剤補給手段である現像剤補給制御装置とを有しており、現像剤補給制御装置は、トナーとキャリアとを独立制御で上記現像剤搬送路に補給可能であり、トナー濃度センサの検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定する。これにより、キャリアとトナーとを独立に補給できるため、現像剤枯渇を未然に防ぐための現像剤検知センサ９８が現像剤無しを検知して補給を要求したときに、現像装置内の現像剤と同等のＴＣの現像剤を補給することができるため、現像剤の補給によって現像装置内のＴＣを変化させないことが可能になり、ＴＣ変動による画像濃度の変動などの不具合が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、感光体１と、感光体１に担持された潜像を現像する現像手段と、上記現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段である現像剤補給制御装置を備えた画像形成装置である複写機において、上記現像手段として本発明の現像装置４を用いることにより、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できる。よって、現像ローラ５への現像剤汲み上げや現像ローラ５からの現像に用いた現像剤の脱離などが適正に行われるので、感光体１上の潜像が適切に現像され良好な画像を得ることができる。なお、現像剤補給制御装置を現像装置４の構成要素として設けても同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、現像手段と、感光体１、帯電手段である帯電器、クリーニング手段であるドラムクリーニング装置より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、複写機本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジ１８のおいて、現像手段として本発明の現像装置４を用いることにより、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制でき、且つ、現像装置などのメンテナンスを容易に行うことができる。

本発明の特徴部である現像装置の概略構成図。 本実施形態に係る複写機の概略構成図。 現像装置及び感光体の概略構成図。 現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図。 現像装置内の現像剤の流れの模式図。 現像装置の外観斜視図。 現像剤排出口にシャッタを設けた現像装置の斜視断面図。 シャッタの開閉動作の制御に係るブロック図。 現像剤排出口をシャッタで開口した状態の現像装置の断面図。 現像剤排出口をシャッタで閉口した状態の現像装置の断面図。 現像剤検知センサの配置位置を示した現像装置の模式図。 フィードバック制御図。 現像装置内での現像剤溢れの発生メカニズムを示した模式図。 現像剤投入量と現像剤嵩の関係とを示すグラフ。 現像剤検知センサの出力と現像装置内の現像剤量との関係を示すグラフ。 トナーとキャリアを独立して現像剤補給口に補給する現像剤補給制御装置の概略斜視図。 プレミックストナーを現像剤補給口に補給する現像剤補給制御装置の概略斜視図。 現像剤排出口を開いた状態の開閉シャッタを、その周囲構成とともに示す側面図。 現像剤排出口を閉じた状態の開閉シャッタを、その周囲構成とともに示す側面図。

符号の説明

１ 感光体
２ 排出搬送路
２ａ 排出搬送スクリュ
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 回収スクリュ
７ 回収搬送路
８ 供給スクリュ
８ａ 回転軸
８ｂ 羽部
９ 供給搬送路
１０ 攪拌搬送路
１１ 攪拌スクリュ
１２ 現像ドクタ
１４ 張架ローラ
１５ 駆動ローラ
１６ 二次転写バックアップローラ
１７ 中間転写ユニット
１８ プロセスカートリッジ
２０ 画像形成ユニット
２１ 光書込ユニット
２２ 二次転写装置
２３ 張架ローラ
２４ 紙搬送ベルト
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
９０ ベルトクリーニング装置
９１ 供給開口部
９２ 余剰開口部
９３ 回収開口部
９４ 現像剤排出口
９５ 現像剤補給口
９６ シャッタ
９７ 現像剤検知センサ
９８ 現像剤検知センサ
１００ プリンタ部
１１０ 中間転写ベルト
１３３ 第一仕切り壁
１３４ 第二仕切り壁
１３５ 仕切り壁

Claims (9)

1. 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して現像する現像剤担持体と、
   現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有し、現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、
   現像剤補給口から該現像剤搬送路へ現像剤を補給する現像剤補給手段と、
   該現像剤を装置外部へ排出する現像剤排出手段と、を備えた現像装置において、
   上記現像剤搬送路は、上記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現像剤供給搬送路と、上記潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送路と同方向に搬送する現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向の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該現像剤回収搬送路の現像剤搬送方向の下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とであり、
   上記供給搬送路の上記現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を検知する第１の現像剤量検知手段と、
   該第１の現像剤量検知手段により現像剤量が所定の量よりも少ないことが検知された場合に、現像剤を補給するよう上記現像剤補給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記現像剤回収搬送路の上記現像剤担持体対向領域における現像剤搬送方向下流側端部から上記攪拌搬送路の上記現像剤回収搬送路から回収現像剤の供給を受ける箇所までの間のいずれかの位置における現像剤を検知する第２の現像剤量検知手段を備え、
   上記制御手段は、上記第２の現像剤量検知手段により現像剤量が所定量よりも多いことが検知された場合に、上記現像剤排出手段を駆動する制御を行うよう構成したことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２の現像装置において、
   上記現像剤排出手段は、装置外部へ現像剤を搬送する排出スクリュウを有しており、
   上記制御手段は、少なくとも上記第２の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて、上記排出スクリュウの駆動のＯＮ／ＯＦＦの制御を行うことを特徴とする現像装置。
4. 請求項２または３の現像装置において、
   上記現像剤排出手段は、上記排出スクリュウが配置された排出経路と上記現像剤搬送路との連通を開閉するシャッター手段を備えており、
   上記制御手段は、少なくとも上記第２の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて、上記シャッター手段の開閉を制御することを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４いずれかの現像装置において、
   上記制御手段は、少なくとも上記第１の現像剤量検知手段の検知結果に基づいて現像剤補給手段の現像剤補給開始を制御することを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至５いずれかの現像装置において、
   上記現像剤攪拌搬送路は、現像に用いられずに上記現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向の最下流側近傍まで搬送された余剰現像剤と、上記現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の現像剤搬送方向の最下流側近傍まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給するものであることを特徴ととする現像装置。
7. 請求項１乃至６いずれかの現像装置において、
   上記現像剤搬送路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を備え、
   上記現像剤補給手段は、トナーとキャリアとを独立制御で該現像剤搬送路に補給可能であり、上記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定することを特徴とする現像装置。
8. 潜像を担持する像担持体と、
   該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１乃至７いずれかのの現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
9. 現像手段と、像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像手段として、請求項１乃至７いずれかの現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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