現像装置及び画像形成装置
【課題】現像剤の排出量を適切に調整することのできる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体１５に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器１２と、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材１３と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材１４とを備えた構成とする。現像剤収容容器は、第１搬送部材が配置される第１収容部２０と、第２搬送部材が配置される第２収容部２１と、第１収容部と第２収容部を、一端側で連通する第１連通部２２と、他端側で連通する第２連通部２３と、第１収容部２０の他端側であって、第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部３０と、第２収容部の他端側であって、第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部３１と、第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部６０とを備えた構成とする。
【解決手段】現像剤担持体１５に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器１２と、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材１３と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材１４とを備えた構成とする。現像剤収容容器は、第１搬送部材が配置される第１収容部２０と、第２搬送部材が配置される第２収容部２１と、第１収容部と第２収容部を、一端側で連通する第１連通部２２と、他端側で連通する第２連通部２３と、第１収容部２０の他端側であって、第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部３０と、第２収容部の他端側であって、第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部３１と、第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部６０とを備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、劣化したキャリアを含む現像剤を排出し、新たな現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置では、例えば、次のような構成の現像装置を備えたものが公知である。
【０００３】
すなわち、現像装置として、現像槽に現像剤が流入可能な突出部を形成し、その突出部の壁部に排出開口を形成することにより、現像槽が傾いたとしても、突出部により現像槽から一度に多量の現像剤が排出されることを抑制するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の現像装置として、現像槽に形成した排出開口を、排出用ソレノイドを駆動して開閉蓋で開閉することにより、補給量に見合う量の現像剤を排出できるようにしたものが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１４５６３号公報
【特許文献２】特開平６−２５０５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記いずれの現像装置であっても、現像剤の排出量を適切な値とすることは難しい。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載された現像装置では、突出部によって現像剤が一度に排出開口へと至ることを防止できるだけである。現像剤の排出量は抑制するだけでなく、促進することも必要であるので、突出部によって抑制するだけでは適切な排出量とすることはできない。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された現像装置では、開閉蓋によって排出開口を開閉しているだけである。現像装置の傾きやシステム速度（感光体の回転速度、用紙搬送速度等）の変化により、現像装置内での場所によって現像剤の液面は変位するが、排出開口を開閉するだけでは、この液面の変位に対して十分に対応することができない。つまり、現像剤の排出量を適切に調整することは不可能である。
【０００９】
そこで、本発明は、現像剤の排出量を適切に調整することのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
現像装置を、
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材と、を備え、
前記現像剤収容容器は、
前記第１搬送部材が配置される第１収容部と、
前記第２搬送部材が配置される第２収容部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、一端側で連通する第１連通部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、他端側で連通する第２連通部と、
前記第１収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部と、
前記第２収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部と、
前記第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部と、
を備えた構成としたものである。
【００１１】
この構成により、流量調整部によって現像剤排出部に向かう現像剤量を調整して液面位置を安定させることができる。したがって、現像剤排出部で、直接、現像剤の排出量を調整する場合に比べて、現像剤の排出量を適切に調整することが可能となる。
【００１２】
前記流量調整部は、通電により磁化して、通過しようとする現像剤を捕捉可能な磁性体で構成すればよい。
【００１３】
前記流量調整部は、流路断面積を変更可能とすることにより通過する現像剤量を調整するようにしてもよい。
【００１４】
前記現像剤収容容器内の現像剤重量を推測する現像剤重量推測手段と、
前記現像剤重量推測手段で推測した現像剤重量に基づいて、前記流量調整部を駆動制御して通過する現像剤量を調整する流量制御手段と、
をさらに備えるのが好ましい。
【００１５】
この構成により、現像剤排出部を介して排出する現像剤量を、より一層適切な値とすることができる。すなわち、推測される現像剤重量が予め設定した基準値を超える場合、流量調整部により通過させる現像剤量を増大させることにより、現像剤収容容器内で循環する現像剤重量を迅速に基準値へと調整することができる。また、推測される現像剤重量が予め設定した基準値未満である場合、流量調整部により通過可能な現像剤量を減少させることにより、現像剤排出部を介して排出される現像剤量を抑えることができる。
【００１６】
前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根部を備え、
前記羽根部は、
回転により現像剤を第１連通部側から第２連通部側へと攪拌しながら搬送する第１羽根部と、
前記第１羽根部によって搬送された現像剤に逆向きの抵抗を付与する第２羽根部と、
第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出部へと導く第３羽根部と、
からなり、
前記流量調整部は、第２収容部を構成する内壁側と、前記羽根部が位置しない第２搬送部材の回転軸の周囲との間で開口領域を拡縮可能であるのが好ましい。
【００１７】
この構成により、流量調整部によって回転軸の周囲まで開口領域を縮小すれば、流量調整部を通過可能な現像剤は殆どなくなり、現像剤排出部を介して排出される現像剤量をほぼ０とすることができる。
【００１８】
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、画像形成装置を、前記いずれかに記載の現像装置を備えた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、流量調整部によって現像剤排出部に至る前の段階で現像剤の通過量を調整することができる。したがって、現像剤排出部での現像剤の排出量を確実に所望の値にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１の画像形成ユニットの概略を示す正面断面図である。
【図３】図２の現像装置の概略を示す平面断面図である。
【図４】図３の流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。
【図６】他の実施形態に係る流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図７】他の実施形態に係る流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図８】トナー濃度センサの出力とトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図９】攪拌スクリューの回転に伴うトナー濃度センサの出力値の変化を示すグラフである。
【図１０】トナー濃度センサの近傍での攪拌スクリューの回転に伴う現像剤の状態を示す横断面図である。
【図１１】トナー濃度センサでの検出される信号波形の振幅とトナー濃度とに基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【図１２】トナー濃度センサでの検出される信号波形の周期の変動比とトナー濃度とに基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【図１３】圧力センサでの検出結果に基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
（１．全体構成）
図１は、２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特に、トナーのみではなく現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、定着ユニット４、給紙ユニット５、クリーニングユニット６、制御ユニット７（図５参照）等を備える。なお、画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及び、それらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。
【００２３】
（１−１．画像形成ユニット１）
画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト４４に沿って４箇所に配置され、それぞれ図１中、左側よりイエロー(Ｙ)、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト４４の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１は、図２に示すように、感光体ドラム８の周囲に、帯電装置９、現像装置１０、クリーニング装置１１、等を備える。
【００２４】
帯電装置９は、感光体ドラム８の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。ここでは、帯電装置９として非接触式のスコロトロン帯電器を使用しているが、例えば、ブレード状、ブラシ状等の接触式のものを使用することもできるし、帯電ローラを使用することも可能である。
【００２５】
現像装置１０は、図２及び図３に示すように、現像剤収容容器１２に、攪拌スクリュー１３、供給スクリュー１４、及び、現像剤担持体である現像ローラ１５をそれぞれ配設したものである。
【００２６】
現像剤収容容器１２は、図３に示すように、一端側から他端側へと延びる長尺な箱形状である。現像剤収容容器１２内は、長手方向に沿って形成した仕切壁１８によって第１収容部２０と第２収容部２１とに２分割されている。そして、第２収容部２１は第１収容部２０に対して斜め上方に位置している。第１収容部２０と第２収容部２１の両端側は第１連通部２２と第２連通部２３によってそれぞれ連通されている。これにより、現像剤収容容器内に収容された現像剤が循環移動可能となっている。
【００２７】
第１収容部２０には、単位体積当たりのトナー量を検出するための手段として、トナー濃度センサ２９が設けられている。トナー濃度センサ２９は、現像剤（キャリアに含まれる鉄分）の透磁率の違いを周波数として出力させ、トナー濃度（現像剤に対するトナーの重量比率）を演算する従来周知のものである。
【００２８】
また、第１収容部２０には、第２連通部２３側の端部に現像剤補給口３０が形成されている。すなわち、現像剤補給口３０は、第２連通部２３を介して移動する現像剤の循環経路から離れた一端側の領域（現像剤供給領域）に形成されている。そして、現像剤補給口３０を介して後述する現像剤補給容器４２から新たな現像剤が、適宜、補給されるようになっている。
【００２９】
第２収容部２１には、第２連通部２３側の端部に現像剤排出口３１が形成されている。すなわち、現像剤排出口３１は、第２連通部を介して移動する現像剤の循環経路から離れた一端側の領域（現像剤排出領域、好ましくは、最も端の位置）に形成されている。そして、現像剤排出口３１を介して現像剤が排出され、劣化したキャリアが長期間に亘って現像剤収容容器１２内に残留することが防止されるようになっている。また、現像剤排出領域の入口には、流量調整部６０が設けられている。
【００３０】
流量調整部６０は、図４に示すように、開口部６１を有し、現像剤排出領域の入口に設けられる流路制限部６２と、開口部６１の両側にそれぞれ設けられる磁性部６３とを備える。流路制限部６２に形成する開口部６１の形状は、ここでは円形であるが、楕円、四角形等の他の形状であってもよい。流路制限部６２は、後述する供給スクリュー１４の第１羽根部３７と第２羽根部３８の間に配置されている。磁性部６３は、ここでは磁性材料からなる複数本の線材で構成しているが、１本の棒材等、磁化可能なものであれば何でもよい。また、磁性部６３の一端側の外周には、コイル状に巻回した導線６４が配置されている。そして、導線６４に通電すれば、磁性部６３を磁化することにより開口部６１を通過しようとする現像剤中のキャリアを捕捉することができるようになっている。これにより、開口部６１の実質的な開口面積を小さくして、現像剤の通過量を抑えることが可能である。つまり、導線６４に通電しなければ、磁性部６３で現像剤中のキャリアを捕捉することはできないため、開口部６１の開口面積に応じた量の現像剤が通過する。一方、導線６４に通電すれば、磁性部６３でキャリアを捕捉して開口部６１に現像剤を滞留させて、開口部６１の実質的な開口面積を抑えることができる。このため、開口部６１を通過する現像剤量を導線６４に通電しない場合に比べて抑制することが可能となる。この場合、導線６４の巻き数、あるいは、導線６４に通電する電流値を変更することにより、磁性部６３の磁力を調整するようにしてもよい。これにより、開口部６１でのキャリアすなわち現像剤の捕捉量を変更し、実質的な開口面積を調整することが可能となる。
【００３１】
攪拌スクリュー１３は、図３に示すように、攪拌側回転軸３３の周囲に螺旋状の攪拌羽根３４を備えた構成で、第１収容部２０内に配置されている。攪拌スクリュー１３は、攪拌側回転軸３３の両端部を、第１収容部２０を構成する両端壁にそれぞれ回転可能に支持されている。攪拌スクリュー１３が回転すると、その攪拌羽根３４で現像剤を第２連通部２３側から第１連通部２２側へと攪拌しながら搬送する。なお、攪拌側回転軸３３の外周面には、適宜、攪拌パドル（図示せず）を形成し、第１連通部２２を介して第１収容部２０から第２収容部２１に現像剤を強制的に移動させるようにしてもよい。
【００３２】
供給スクリュー１４は、図３に示すように、供給側回転軸３５の周囲に螺旋状の供給羽根３６を備えた構成である。供給側回転軸３５の両端部は、第２収容部２１を構成する両端壁に回転可能に支持されている。また、供給羽根３６は、第１羽根部３７、第２羽根部３８、及び、第３羽根部３９で構成されている。第１羽根部３７は、供給側回転軸３５の回転により、第２収容部２１内の現像剤を、第１連通部２２側から第２連通部２３側へと攪拌しながら搬送できるように形成されており、その搬送過程で現像剤を現像ローラ１５へと供給する。第２羽根部３８は、第１羽根部３７とは逆巻きで、第２連通部２３を超えた現像剤排出領域の入口、詳しくは流路制限部６２を超えた領域に位置し、現像剤排出口３１側に向かう現像剤に対して一定の抵抗力を付与する。これにより、第２羽根部３８を乗り越えて移動する現像剤量が抑制され、現像剤排出口３１からは余剰の現像剤のみが排出される。第３羽根部３９は、第１羽根部３７とは巻き方向が同じで、現像剤排出領域内に配置され、第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出口３１へと導く。なお、供給側回転軸３５の外周面には、適宜、供給パドル（図示せず）を形成し、第２連通部２３を介して第２収容部２１から第１収容部２０に現像剤を強制的に移動させるようにしてもよい。
【００３３】
現像ローラ１５は、図２に示すように、円筒状のスリーブ４０内に複数の永久磁石４１を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ４０は、図示しないスリーブ駆動手段によって図中矢印方向に回転するように構成されている。
【００３４】
現像装置１０の上方には、図１に示すように、トナーとキャリアからなる補給用２成分現像剤（以下、単に現像剤と記載する。）を補給する現像剤補給容器４２が着脱可能となっている。現像剤補給容器４２から補給される現像剤は、前記現像剤収容容器１２に形成した現像剤補給口３０を介して第１収容部２０へと流入するようになっている。なお、予め現像剤収容容器１２に収容する現像剤のトナー濃度は７％、現像剤補給容器４２から補給する現像剤のトナー濃度は８０％（キャリア濃度は２０％、通常１０〜２０％）である。
【００３５】
クリーニング装置１１は、図１に示すように、感光体ドラム８の表面への転写後、この表面に残留するトナーを回収してクリーニングする。ここでは、クリーニング装置１１として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体の外周面に接触している。なお、クリーニング装置１１はブレードに限られるものでなく、その他のクリーニング部材（例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ）を使用することもできる。また、複数のクリーニング装置１１を併せて使用したり、クリーニング装置１１の代わりに現像装置１０により未転写トナーを回収するクリーナレス方式を採用したりしてもよい。
【００３６】
（１−２．転写ユニット２）
転写ユニット２は、図１に示すように、一対の支持ローラ４３に中間転写ベルト４４を架け渡し、図示しない駆動手段により支持ローラ４３を駆動させ、中間転写ベルト４４を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、１次転写部４５、及び、２次転写部４６を備える。
【００３７】
（１−３．露光ユニット３）
露光ユニット３は、図１に示すように、前記感光体ドラム８に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。露光ユニット３としては、例えばレーザ又は発光ダイオード等が使用可能である。
【００３８】
（１−４．定着ユニット４）
定着ユニット４は、図示しないが、定着ローラ及び加圧ローラを回転可能に支持したものである。定着ローラは導電性材料からなり、図示しないモータによって回転駆動され、図示しない励磁コイルによって誘導加熱される。加圧ローラは、定着ローラに圧接され、記録媒体４８を挟み込む。これにより、記録媒体４８に、転写ユニット２で転写されたトナーを定着させることができる。
【００３９】
（１−５．給紙ユニット５）
給紙ユニット５は、図１に示すように、カセット４７に収容した記録媒体４８を、順次、搬送ローラ４９を介して２次転写部４６へと搬送する。２次転写部４６に搬送された記録媒体４８には、トナー像が転写され、定着ユニット４で転写させたトナー像が定着された後、排出トレイ５０へと搬出される。
【００４０】
（１−６．クリーニングユニット６）
クリーニングユニット６は、中間転写ベルト４４に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト４４に残留するトナーを回収してクリーニングする。
【００４１】
（１−７．制御ユニット７）
制御ユニット７は、図５に示すように、入力信号に基づいて画像形成処理を実行する。画像形成処理では、詳細については後述するが、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動し、現像剤を攪拌しながら循環させる。この過程で、現像ローラ１５を介して感光体ドラム８にトナーを供給し、トナー濃度センサ２９で検出される現像剤収容容器１２内のトナー濃度に基づいて、適宜、現像剤補給容器４２から新たな現像剤を補給し、現像剤収容容器１２から劣化した現像剤を排出する。
【００４２】
（２．全体動作）
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００４３】
画像形成時には、画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｂｋ)の各色の画像信号として、各画像形成ユニット１に送信される。
【００４４】
各画像形成ユニット１では、それぞれの感光体ドラム８上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像潜像を形成する。そして、現像装置１０から感光体ドラム８にトナーを供給する。
【００４５】
現像装置１０では、次のようにして現像処理が行われる。すなわち、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動することにより、現像剤収容容器１２内に収容された現像剤を攪拌しながら循環させる。そして、供給スクリュー１４から現像ローラ１５にトナーを供給し、規制部材１２ａによって掻き落として一定量とした後、感光体ドラム８へと搬送する。なお、現像処理の詳細については後述する。
【００４６】
これにより、各感光体ドラム８上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像がそれぞれ形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像は、１次転写部４５で、移動する中間転写ベルト４４上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト４４上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト４４の移動に従って２次転写部４６へと移動する。
【００４７】
また、給紙ユニット５から記録媒体４８が供給される。供給された記録媒体４８は、搬送ローラ４９によって２次転写部４６と中間転写ベルト４４の間へと搬送され、中間転写ベルト４４に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像を転写された記録媒体４８は、さらに定着ユニット４へと搬送され、そこで、転写されたトナー画像が定着された後、排出トレイ５０へと排出される。
【００４８】
（２−１．現像処理）
現像処理では、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動することにより、現像剤収容容器１２内に収容された現像剤を攪拌させながら循環移動させる。この過程で、供給スクリュー１４によって現像ローラ１５にトナーが供給される。
【００４９】
すなわち、第２収容部２１では、供給スクリュー１４の第１羽根部３７によって現像剤が、第１連通部２２側から第２連通部２３側へと攪拌されながら搬送されると共に、現像ローラ１５へと供給される。現像剤は、第２連通部２３の近傍に至ると、流量調整部６０によって現像剤排出領域に向かう現像剤の流量が調整される（流量調整処理）。また、流量調整部６０を通過した現像剤は、逆巻きの第２羽根部３８によって流動抵抗を受ける。これにより、現像剤は主に、第２連通部２３を介して第１収容部２０へと流動する。そして、現像剤の一部（余剰の現像剤）は、第２羽根部３８を乗り越えて現像剤排出領域に至る。第２羽根部３８を乗り越えた位置には第３羽根部３９が設けられ、現像剤の攪拌及び流動が再び順方向となり、現像剤排出口３１へと導かれ、外部へと排出される。
【００５０】
第１収容部２０では、トナー濃度センサ２９によってトナーが消費されたことが検出されており、この検出信号に基づいて、適宜、現像剤補給容器４２から現像剤収容容器１２へと現像剤が補給される。現像剤の補給は、第１収容部２０に形成した現像剤補給口３０を介して行われる。
【００５１】
（２−２．流量調整処理）
流量調整処理では、印刷状態の違いに基づいて流量調整部６０により流路断面積を調整する。
【００５２】
例えば、ＢＷ比（出力画像（ここでは、紙に画像部のみを形成する１００％印刷を行った場合、いわゆる「べたパッチ」を意味する。）に対する印刷部分（トナーが付着している部分）の割合）の高い画像を大量に印刷すると、トナー消費量が増大し、キャリアが十分な帯電能力を有しているにも拘わらず、現像剤排出口３１を介して排出されることになる。そこで、ＢＷ比が所定値以上の印刷が連続して所定枚数以上行われることにより、流量調整部６０で、コイル状に巻回した導線６４への通電を開始して磁性部６３を磁化させ、通過しようとする現像剤中のキャリアを吸引して捕捉する。これにより、開口部６１に現像剤を滞留させて、実質的な開口面積を小さくし、開口部６１を通過する現像剤量を抑制することができる。
【００５３】
このように、流量調整部６０を備えた現像装置１０では、導線６４に通電するか否かで、開口部６１の実質的な開口面積を調整することができる。そして、第３羽根部３９に至る現像剤量を調整して、現像剤排出領域での液面位置を安定させることが可能となる。したがって、キャリアの劣化度合いを、印刷時のＢＷ比及び印刷枚数の違いから推測し、キャリアの劣化度合いに応じて現像剤の排出を適切に行うことが可能となる。
【００５４】
なお、導線６４に通電する際の電流値を変更するようにすれば、磁性部６３で捕捉可能なキャリア量を調整することができるので、開口部６１の実質的な開口面積をキャリアの劣化度合いに応じたものとすることも可能である。
【００５５】
（３．他の実施形態）
本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５６】
前記実施形態では、流量調整部６０を、磁性部６３を磁化させるか否かにより開口部６１の実質的な開口面積を変更する構成としたが、次のように、開閉部材により、直接、開口面積を変更する構成とするようにしてもよい。
【００５７】
（３−１．第２の実施形態）
図６では、流量調整部６０をレンズの絞りに使用されるような複数枚の絞り羽根６５で構成することにより、開口部６１の内径寸法を拡大又は縮小するようにしている。
【００５８】
この構成によれば、絞り羽根６５により開口面積を自由に調整することができる。したがって、磁化により実質的な開口面積を調整する場合に比べて正確な制御が可能となる。また、トナー消費量が極端に多くて現像剤の排出量を抑制する必要がある場合だけでなく、キャリアが劣化して帯電能力が低下した場合であっても対応することができる。
【００５９】
例えば、通常時には開口面積を変更可能な中央値とし、ＢＷ比の高い画像を大量に印刷する場合、開口面積を最大値とすれば、劣化したキャリアを迅速に排出することができる。また、ＢＷ比の低い画像を大量に印刷する場合、トナー消費量が少なくなり、新規の現像剤が補給されない。このため、現像剤収容容器１２内の現像剤に含まれるキャリアが長期に亘って攪拌されながら循環移動することになり、トナーを帯電させる能力（帯電能力）が劣化する。この場合、絞り羽根６５を駆動制御して開口面積を最小値とすればよい。これにより、現像剤排出口３１から排出する現像剤量を抑制することも可能となる。
【００６０】
（３−２．第３の実施形態）
図７では、流量調整部６０を、開口部６１を開閉する接離可能な２枚の板材６６で構成している。すなわち、円弧状に形成された内縁側を、開口部６１内に前進又は開口部６１から後退させる。これにより、開口部６１の開口面積を調整することができる。また、板材は２枚ではなく、１枚で構成することも可能である。
【００６１】
この構成によれば、絞り羽根を使用する場合に比べて構成を簡略化して安価に製作することができる。
【００６２】
（３−３．第４の実施形態）
また、前記実施形態では、ＢＷ比と印刷枚数に基づいてキャリアの劣化度合いを推測し、流量調整部６０での開度を調整するようにしたが、次のようにして現像装置１０内の現像剤の総重量を推測し、その推測結果に基づいて調整するようにしてもよい。
【００６３】
すなわち、印刷処理が開始されると、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を同期して回転させながら、トナー濃度センサ２９での検出信号を読み込む。読み込まれた検出信号は、攪拌スクリュー１３の回転により、図９に示すようなリップル波形となる。これは、攪拌スクリュー１３の回転によって、図１０に示すように、トナー濃度センサ２９の検出範囲内での現像剤重量の変動に伴い、検出される透磁率が周期的に変化するからである。
【００６４】
そこで、検出範囲での現像剤重量が最小値となった図１０（ｂ）に示す状態での検出値に基づいて、図８のグラフに従ってトナー濃度を算出する。そして、トナー濃度センサ２９での検出信号に基づいて、検出範囲での現像剤重量が最大値となった図１０（ａ）に示す状態での検出値と、検出範囲での現像剤重量が最小値となった図１０（ｂ）に示す状態での検出値とから信号波形の振幅（最大振幅）を算出する。
【００６５】
続いて、算出された振幅と、トナー濃度センサ２９で検出されるトナー濃度とに基づいて、図１１に示すデータテーブルに従って現像剤重量を推測する。すなわち、振幅が小さくなれば小さくなるほど、現像剤重量が多いと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が多いと、攪拌スクリュー１３を回転させたとしても、トナー濃度センサ２９の検出範囲内に於ける現像剤重量がそれほど変化せず、透磁率がそれほど変動しないと考えられるからである。また、振幅が大きくなれば大きくなるほど、現像剤重量が少ないと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が少ないと、攪拌スクリュー１３の回転により、検出範囲内の現像剤重量が変化しやすく、透磁率が大きく変動すると考えられるからである。さらに、トナー濃度が低ければ低いほど、現像剤重量は多いと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が多いと、現像剤に含まれるキャリアがトナー濃度センサ２９の検出範囲に集まりやすくなり、相対的に検出範囲でのトナー濃度が低くなるからである。さらにまた、トナー濃度が高ければ高いほど、現像剤重量は少ないと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が少ないと、現像剤が十分に攪拌され、相対的にトナー濃度が高くなると考えられるからである。なお、図１１では、重量小２、重量小１、適正、重量大１、重量大２の順で現像剤重量が多くなるように５段階で区分けしている。
【００６６】
また、トナー濃度センサ２９での検出トナー濃度と、予め記憶してある目標トナー濃度との差に基づいて、現像剤の補給量を算出する。そして、算出された補給量の現像剤を現像剤補給容器４２から補給する補給処理を開始する。
【００６７】
その後、補給処理が終了すれば、推測された現像剤重量のレベルに応じて流量調整部６０を駆動制御することにより開口部６１の開度を調整する。ここでは、現像剤重量を５段階で推測しているので、流量調整部６０の開口部６１を全開する場合と、全閉する場合とを含めて５段階で開度を調整するようにしている。
【００６８】
（３−４．第５の実施形態）
また、前記実施形態では、現像剤収容容器１２内の現像剤重量をトナー濃度センサ２９から入力される信号波形の振幅とトナー濃度とに基づいて推測するようにしたが、次のようにして推測することも可能である。
【００６９】
例えば、トナー濃度センサ２９から入力される信号波形の周期の変動比と、トナー濃度とに基づいて、図１２のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測するようにしてもよい。すなわち、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が増大すると、攪拌スクリュー１３に作用する負荷が大きくなり、回転速度が低下する。このため、トナー濃度センサ２９から出力される信号波形の周期が長くなる（変動比が大きく（プラスに）なる。）。一方、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が減少すると、攪拌スクリュー１３に作用する負荷が小さくなり、回転速度が上昇する。このため、トナー濃度センサ２９から出力される信号波形の周期が短くなる（変動比が小さく（マイナスに）なる。）。そこで、信号波形の周期の変動比と、検出されるトナー濃度とから図１０のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測すればよい。
【００７０】
（３−５．第６の実施形態）
また、トナー濃度センサ２９とは別に圧力センサ（図示せず）を設け、この圧力センサで、現像剤収容容器１２内の現像剤から直接受ける圧力を検出し、その検出結果に基づいて、図１３のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測するようにしてもよい。
【００７１】
（３−６．第７の実施形態）
また、前記各実施形態では、トナー濃度センサ２９から入力される信号波形の振幅あるいは周期と、トナー濃度とから現像剤重量を推測するようにしたが、多少精度は落ちるものの、現像剤重量は、信号波形の振幅のみ、周期のみ、あるいは、圧力のみから推測するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…定着ユニット
５…給紙ユニット
６…クリーニングユニット
７…制御ユニット
８…感光体ドラム
９…帯電装置
１０…現像装置
１１…クリーニング装置
１２…現像剤収容容器
１３…攪拌スクリュー（第１搬送部材）
１４…供給スクリュー（第２搬送部材）
１５…現像ローラ（現像剤担持体）
１８…仕切壁
２０…第１収容部
２１…第２収容部
２２…第１連通部
２３…第２連通部
２９…トナー濃度センサ
３０…現像剤補給口（現像剤補給部）
３１…現像剤排出口（現像剤排出部）
３３…攪拌側回転軸
３４…攪拌羽根
３５…供給側回転軸
３６…供給羽根
３７…第１羽根部
３８…第２羽根部
３９…第３羽根部
４０…スリーブ
４１…永久磁石
４２…現像剤補給容器
４３…支持ローラ
４４…中間転写ベルト
４５…１次転写部
４６…２次転写部
４７…カセット
４８…記録媒体
４９…搬送ローラ
５０…排出トレイ
６０…流量調整部（流量調整部）
６１…開口部
６２…流路制限部
６３…磁性部
６４…導線
６５…絞り羽根
６６…板材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、劣化したキャリアを含む現像剤を排出し、新たな現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置では、例えば、次のような構成の現像装置を備えたものが公知である。
【０００３】
すなわち、現像装置として、現像槽に現像剤が流入可能な突出部を形成し、その突出部の壁部に排出開口を形成することにより、現像槽が傾いたとしても、突出部により現像槽から一度に多量の現像剤が排出されることを抑制するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の現像装置として、現像槽に形成した排出開口を、排出用ソレノイドを駆動して開閉蓋で開閉することにより、補給量に見合う量の現像剤を排出できるようにしたものが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１４５６３号公報
【特許文献２】特開平６−２５０５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記いずれの現像装置であっても、現像剤の排出量を適切な値とすることは難しい。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載された現像装置では、突出部によって現像剤が一度に排出開口へと至ることを防止できるだけである。現像剤の排出量は抑制するだけでなく、促進することも必要であるので、突出部によって抑制するだけでは適切な排出量とすることはできない。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された現像装置では、開閉蓋によって排出開口を開閉しているだけである。現像装置の傾きやシステム速度（感光体の回転速度、用紙搬送速度等）の変化により、現像装置内での場所によって現像剤の液面は変位するが、排出開口を開閉するだけでは、この液面の変位に対して十分に対応することができない。つまり、現像剤の排出量を適切に調整することは不可能である。
【０００９】
そこで、本発明は、現像剤の排出量を適切に調整することのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
現像装置を、
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材と、を備え、
前記現像剤収容容器は、
前記第１搬送部材が配置される第１収容部と、
前記第２搬送部材が配置される第２収容部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、一端側で連通する第１連通部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、他端側で連通する第２連通部と、
前記第１収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部と、
前記第２収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部と、
前記第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部と、
を備えた構成としたものである。
【００１１】
この構成により、流量調整部によって現像剤排出部に向かう現像剤量を調整して液面位置を安定させることができる。したがって、現像剤排出部で、直接、現像剤の排出量を調整する場合に比べて、現像剤の排出量を適切に調整することが可能となる。
【００１２】
前記流量調整部は、通電により磁化して、通過しようとする現像剤を捕捉可能な磁性体で構成すればよい。
【００１３】
前記流量調整部は、流路断面積を変更可能とすることにより通過する現像剤量を調整するようにしてもよい。
【００１４】
前記現像剤収容容器内の現像剤重量を推測する現像剤重量推測手段と、
前記現像剤重量推測手段で推測した現像剤重量に基づいて、前記流量調整部を駆動制御して通過する現像剤量を調整する流量制御手段と、
をさらに備えるのが好ましい。
【００１５】
この構成により、現像剤排出部を介して排出する現像剤量を、より一層適切な値とすることができる。すなわち、推測される現像剤重量が予め設定した基準値を超える場合、流量調整部により通過させる現像剤量を増大させることにより、現像剤収容容器内で循環する現像剤重量を迅速に基準値へと調整することができる。また、推測される現像剤重量が予め設定した基準値未満である場合、流量調整部により通過可能な現像剤量を減少させることにより、現像剤排出部を介して排出される現像剤量を抑えることができる。
【００１６】
前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根部を備え、
前記羽根部は、
回転により現像剤を第１連通部側から第２連通部側へと攪拌しながら搬送する第１羽根部と、
前記第１羽根部によって搬送された現像剤に逆向きの抵抗を付与する第２羽根部と、
第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出部へと導く第３羽根部と、
からなり、
前記流量調整部は、第２収容部を構成する内壁側と、前記羽根部が位置しない第２搬送部材の回転軸の周囲との間で開口領域を拡縮可能であるのが好ましい。
【００１７】
この構成により、流量調整部によって回転軸の周囲まで開口領域を縮小すれば、流量調整部を通過可能な現像剤は殆どなくなり、現像剤排出部を介して排出される現像剤量をほぼ０とすることができる。
【００１８】
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、画像形成装置を、前記いずれかに記載の現像装置を備えた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、流量調整部によって現像剤排出部に至る前の段階で現像剤の通過量を調整することができる。したがって、現像剤排出部での現像剤の排出量を確実に所望の値にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１の画像形成ユニットの概略を示す正面断面図である。
【図３】図２の現像装置の概略を示す平面断面図である。
【図４】図３の流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。
【図６】他の実施形態に係る流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図７】他の実施形態に係る流量調整部の概略を示す斜視図である。
【図８】トナー濃度センサの出力とトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図９】攪拌スクリューの回転に伴うトナー濃度センサの出力値の変化を示すグラフである。
【図１０】トナー濃度センサの近傍での攪拌スクリューの回転に伴う現像剤の状態を示す横断面図である。
【図１１】トナー濃度センサでの検出される信号波形の振幅とトナー濃度とに基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【図１２】トナー濃度センサでの検出される信号波形の周期の変動比とトナー濃度とに基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【図１３】圧力センサでの検出結果に基づいて現像剤収容容器内の現像剤重量を推測するためのデータテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
（１．全体構成）
図１は、２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特に、トナーのみではなく現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、定着ユニット４、給紙ユニット５、クリーニングユニット６、制御ユニット７（図５参照）等を備える。なお、画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及び、それらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。
【００２３】
（１−１．画像形成ユニット１）
画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト４４に沿って４箇所に配置され、それぞれ図１中、左側よりイエロー(Ｙ)、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト４４の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１は、図２に示すように、感光体ドラム８の周囲に、帯電装置９、現像装置１０、クリーニング装置１１、等を備える。
【００２４】
帯電装置９は、感光体ドラム８の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。ここでは、帯電装置９として非接触式のスコロトロン帯電器を使用しているが、例えば、ブレード状、ブラシ状等の接触式のものを使用することもできるし、帯電ローラを使用することも可能である。
【００２５】
現像装置１０は、図２及び図３に示すように、現像剤収容容器１２に、攪拌スクリュー１３、供給スクリュー１４、及び、現像剤担持体である現像ローラ１５をそれぞれ配設したものである。
【００２６】
現像剤収容容器１２は、図３に示すように、一端側から他端側へと延びる長尺な箱形状である。現像剤収容容器１２内は、長手方向に沿って形成した仕切壁１８によって第１収容部２０と第２収容部２１とに２分割されている。そして、第２収容部２１は第１収容部２０に対して斜め上方に位置している。第１収容部２０と第２収容部２１の両端側は第１連通部２２と第２連通部２３によってそれぞれ連通されている。これにより、現像剤収容容器内に収容された現像剤が循環移動可能となっている。
【００２７】
第１収容部２０には、単位体積当たりのトナー量を検出するための手段として、トナー濃度センサ２９が設けられている。トナー濃度センサ２９は、現像剤（キャリアに含まれる鉄分）の透磁率の違いを周波数として出力させ、トナー濃度（現像剤に対するトナーの重量比率）を演算する従来周知のものである。
【００２８】
また、第１収容部２０には、第２連通部２３側の端部に現像剤補給口３０が形成されている。すなわち、現像剤補給口３０は、第２連通部２３を介して移動する現像剤の循環経路から離れた一端側の領域（現像剤供給領域）に形成されている。そして、現像剤補給口３０を介して後述する現像剤補給容器４２から新たな現像剤が、適宜、補給されるようになっている。
【００２９】
第２収容部２１には、第２連通部２３側の端部に現像剤排出口３１が形成されている。すなわち、現像剤排出口３１は、第２連通部を介して移動する現像剤の循環経路から離れた一端側の領域（現像剤排出領域、好ましくは、最も端の位置）に形成されている。そして、現像剤排出口３１を介して現像剤が排出され、劣化したキャリアが長期間に亘って現像剤収容容器１２内に残留することが防止されるようになっている。また、現像剤排出領域の入口には、流量調整部６０が設けられている。
【００３０】
流量調整部６０は、図４に示すように、開口部６１を有し、現像剤排出領域の入口に設けられる流路制限部６２と、開口部６１の両側にそれぞれ設けられる磁性部６３とを備える。流路制限部６２に形成する開口部６１の形状は、ここでは円形であるが、楕円、四角形等の他の形状であってもよい。流路制限部６２は、後述する供給スクリュー１４の第１羽根部３７と第２羽根部３８の間に配置されている。磁性部６３は、ここでは磁性材料からなる複数本の線材で構成しているが、１本の棒材等、磁化可能なものであれば何でもよい。また、磁性部６３の一端側の外周には、コイル状に巻回した導線６４が配置されている。そして、導線６４に通電すれば、磁性部６３を磁化することにより開口部６１を通過しようとする現像剤中のキャリアを捕捉することができるようになっている。これにより、開口部６１の実質的な開口面積を小さくして、現像剤の通過量を抑えることが可能である。つまり、導線６４に通電しなければ、磁性部６３で現像剤中のキャリアを捕捉することはできないため、開口部６１の開口面積に応じた量の現像剤が通過する。一方、導線６４に通電すれば、磁性部６３でキャリアを捕捉して開口部６１に現像剤を滞留させて、開口部６１の実質的な開口面積を抑えることができる。このため、開口部６１を通過する現像剤量を導線６４に通電しない場合に比べて抑制することが可能となる。この場合、導線６４の巻き数、あるいは、導線６４に通電する電流値を変更することにより、磁性部６３の磁力を調整するようにしてもよい。これにより、開口部６１でのキャリアすなわち現像剤の捕捉量を変更し、実質的な開口面積を調整することが可能となる。
【００３１】
攪拌スクリュー１３は、図３に示すように、攪拌側回転軸３３の周囲に螺旋状の攪拌羽根３４を備えた構成で、第１収容部２０内に配置されている。攪拌スクリュー１３は、攪拌側回転軸３３の両端部を、第１収容部２０を構成する両端壁にそれぞれ回転可能に支持されている。攪拌スクリュー１３が回転すると、その攪拌羽根３４で現像剤を第２連通部２３側から第１連通部２２側へと攪拌しながら搬送する。なお、攪拌側回転軸３３の外周面には、適宜、攪拌パドル（図示せず）を形成し、第１連通部２２を介して第１収容部２０から第２収容部２１に現像剤を強制的に移動させるようにしてもよい。
【００３２】
供給スクリュー１４は、図３に示すように、供給側回転軸３５の周囲に螺旋状の供給羽根３６を備えた構成である。供給側回転軸３５の両端部は、第２収容部２１を構成する両端壁に回転可能に支持されている。また、供給羽根３６は、第１羽根部３７、第２羽根部３８、及び、第３羽根部３９で構成されている。第１羽根部３７は、供給側回転軸３５の回転により、第２収容部２１内の現像剤を、第１連通部２２側から第２連通部２３側へと攪拌しながら搬送できるように形成されており、その搬送過程で現像剤を現像ローラ１５へと供給する。第２羽根部３８は、第１羽根部３７とは逆巻きで、第２連通部２３を超えた現像剤排出領域の入口、詳しくは流路制限部６２を超えた領域に位置し、現像剤排出口３１側に向かう現像剤に対して一定の抵抗力を付与する。これにより、第２羽根部３８を乗り越えて移動する現像剤量が抑制され、現像剤排出口３１からは余剰の現像剤のみが排出される。第３羽根部３９は、第１羽根部３７とは巻き方向が同じで、現像剤排出領域内に配置され、第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出口３１へと導く。なお、供給側回転軸３５の外周面には、適宜、供給パドル（図示せず）を形成し、第２連通部２３を介して第２収容部２１から第１収容部２０に現像剤を強制的に移動させるようにしてもよい。
【００３３】
現像ローラ１５は、図２に示すように、円筒状のスリーブ４０内に複数の永久磁石４１を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ４０は、図示しないスリーブ駆動手段によって図中矢印方向に回転するように構成されている。
【００３４】
現像装置１０の上方には、図１に示すように、トナーとキャリアからなる補給用２成分現像剤（以下、単に現像剤と記載する。）を補給する現像剤補給容器４２が着脱可能となっている。現像剤補給容器４２から補給される現像剤は、前記現像剤収容容器１２に形成した現像剤補給口３０を介して第１収容部２０へと流入するようになっている。なお、予め現像剤収容容器１２に収容する現像剤のトナー濃度は７％、現像剤補給容器４２から補給する現像剤のトナー濃度は８０％（キャリア濃度は２０％、通常１０〜２０％）である。
【００３５】
クリーニング装置１１は、図１に示すように、感光体ドラム８の表面への転写後、この表面に残留するトナーを回収してクリーニングする。ここでは、クリーニング装置１１として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体の外周面に接触している。なお、クリーニング装置１１はブレードに限られるものでなく、その他のクリーニング部材（例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ）を使用することもできる。また、複数のクリーニング装置１１を併せて使用したり、クリーニング装置１１の代わりに現像装置１０により未転写トナーを回収するクリーナレス方式を採用したりしてもよい。
【００３６】
（１−２．転写ユニット２）
転写ユニット２は、図１に示すように、一対の支持ローラ４３に中間転写ベルト４４を架け渡し、図示しない駆動手段により支持ローラ４３を駆動させ、中間転写ベルト４４を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、１次転写部４５、及び、２次転写部４６を備える。
【００３７】
（１−３．露光ユニット３）
露光ユニット３は、図１に示すように、前記感光体ドラム８に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。露光ユニット３としては、例えばレーザ又は発光ダイオード等が使用可能である。
【００３８】
（１−４．定着ユニット４）
定着ユニット４は、図示しないが、定着ローラ及び加圧ローラを回転可能に支持したものである。定着ローラは導電性材料からなり、図示しないモータによって回転駆動され、図示しない励磁コイルによって誘導加熱される。加圧ローラは、定着ローラに圧接され、記録媒体４８を挟み込む。これにより、記録媒体４８に、転写ユニット２で転写されたトナーを定着させることができる。
【００３９】
（１−５．給紙ユニット５）
給紙ユニット５は、図１に示すように、カセット４７に収容した記録媒体４８を、順次、搬送ローラ４９を介して２次転写部４６へと搬送する。２次転写部４６に搬送された記録媒体４８には、トナー像が転写され、定着ユニット４で転写させたトナー像が定着された後、排出トレイ５０へと搬出される。
【００４０】
（１−６．クリーニングユニット６）
クリーニングユニット６は、中間転写ベルト４４に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト４４に残留するトナーを回収してクリーニングする。
【００４１】
（１−７．制御ユニット７）
制御ユニット７は、図５に示すように、入力信号に基づいて画像形成処理を実行する。画像形成処理では、詳細については後述するが、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動し、現像剤を攪拌しながら循環させる。この過程で、現像ローラ１５を介して感光体ドラム８にトナーを供給し、トナー濃度センサ２９で検出される現像剤収容容器１２内のトナー濃度に基づいて、適宜、現像剤補給容器４２から新たな現像剤を補給し、現像剤収容容器１２から劣化した現像剤を排出する。
【００４２】
（２．全体動作）
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００４３】
画像形成時には、画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｂｋ)の各色の画像信号として、各画像形成ユニット１に送信される。
【００４４】
各画像形成ユニット１では、それぞれの感光体ドラム８上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像潜像を形成する。そして、現像装置１０から感光体ドラム８にトナーを供給する。
【００４５】
現像装置１０では、次のようにして現像処理が行われる。すなわち、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動することにより、現像剤収容容器１２内に収容された現像剤を攪拌しながら循環させる。そして、供給スクリュー１４から現像ローラ１５にトナーを供給し、規制部材１２ａによって掻き落として一定量とした後、感光体ドラム８へと搬送する。なお、現像処理の詳細については後述する。
【００４６】
これにより、各感光体ドラム８上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像がそれぞれ形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像は、１次転写部４５で、移動する中間転写ベルト４４上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト４４上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト４４の移動に従って２次転写部４６へと移動する。
【００４７】
また、給紙ユニット５から記録媒体４８が供給される。供給された記録媒体４８は、搬送ローラ４９によって２次転写部４６と中間転写ベルト４４の間へと搬送され、中間転写ベルト４４に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像を転写された記録媒体４８は、さらに定着ユニット４へと搬送され、そこで、転写されたトナー画像が定着された後、排出トレイ５０へと排出される。
【００４８】
（２−１．現像処理）
現像処理では、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を回転駆動することにより、現像剤収容容器１２内に収容された現像剤を攪拌させながら循環移動させる。この過程で、供給スクリュー１４によって現像ローラ１５にトナーが供給される。
【００４９】
すなわち、第２収容部２１では、供給スクリュー１４の第１羽根部３７によって現像剤が、第１連通部２２側から第２連通部２３側へと攪拌されながら搬送されると共に、現像ローラ１５へと供給される。現像剤は、第２連通部２３の近傍に至ると、流量調整部６０によって現像剤排出領域に向かう現像剤の流量が調整される（流量調整処理）。また、流量調整部６０を通過した現像剤は、逆巻きの第２羽根部３８によって流動抵抗を受ける。これにより、現像剤は主に、第２連通部２３を介して第１収容部２０へと流動する。そして、現像剤の一部（余剰の現像剤）は、第２羽根部３８を乗り越えて現像剤排出領域に至る。第２羽根部３８を乗り越えた位置には第３羽根部３９が設けられ、現像剤の攪拌及び流動が再び順方向となり、現像剤排出口３１へと導かれ、外部へと排出される。
【００５０】
第１収容部２０では、トナー濃度センサ２９によってトナーが消費されたことが検出されており、この検出信号に基づいて、適宜、現像剤補給容器４２から現像剤収容容器１２へと現像剤が補給される。現像剤の補給は、第１収容部２０に形成した現像剤補給口３０を介して行われる。
【００５１】
（２−２．流量調整処理）
流量調整処理では、印刷状態の違いに基づいて流量調整部６０により流路断面積を調整する。
【００５２】
例えば、ＢＷ比（出力画像（ここでは、紙に画像部のみを形成する１００％印刷を行った場合、いわゆる「べたパッチ」を意味する。）に対する印刷部分（トナーが付着している部分）の割合）の高い画像を大量に印刷すると、トナー消費量が増大し、キャリアが十分な帯電能力を有しているにも拘わらず、現像剤排出口３１を介して排出されることになる。そこで、ＢＷ比が所定値以上の印刷が連続して所定枚数以上行われることにより、流量調整部６０で、コイル状に巻回した導線６４への通電を開始して磁性部６３を磁化させ、通過しようとする現像剤中のキャリアを吸引して捕捉する。これにより、開口部６１に現像剤を滞留させて、実質的な開口面積を小さくし、開口部６１を通過する現像剤量を抑制することができる。
【００５３】
このように、流量調整部６０を備えた現像装置１０では、導線６４に通電するか否かで、開口部６１の実質的な開口面積を調整することができる。そして、第３羽根部３９に至る現像剤量を調整して、現像剤排出領域での液面位置を安定させることが可能となる。したがって、キャリアの劣化度合いを、印刷時のＢＷ比及び印刷枚数の違いから推測し、キャリアの劣化度合いに応じて現像剤の排出を適切に行うことが可能となる。
【００５４】
なお、導線６４に通電する際の電流値を変更するようにすれば、磁性部６３で捕捉可能なキャリア量を調整することができるので、開口部６１の実質的な開口面積をキャリアの劣化度合いに応じたものとすることも可能である。
【００５５】
（３．他の実施形態）
本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５６】
前記実施形態では、流量調整部６０を、磁性部６３を磁化させるか否かにより開口部６１の実質的な開口面積を変更する構成としたが、次のように、開閉部材により、直接、開口面積を変更する構成とするようにしてもよい。
【００５７】
（３−１．第２の実施形態）
図６では、流量調整部６０をレンズの絞りに使用されるような複数枚の絞り羽根６５で構成することにより、開口部６１の内径寸法を拡大又は縮小するようにしている。
【００５８】
この構成によれば、絞り羽根６５により開口面積を自由に調整することができる。したがって、磁化により実質的な開口面積を調整する場合に比べて正確な制御が可能となる。また、トナー消費量が極端に多くて現像剤の排出量を抑制する必要がある場合だけでなく、キャリアが劣化して帯電能力が低下した場合であっても対応することができる。
【００５９】
例えば、通常時には開口面積を変更可能な中央値とし、ＢＷ比の高い画像を大量に印刷する場合、開口面積を最大値とすれば、劣化したキャリアを迅速に排出することができる。また、ＢＷ比の低い画像を大量に印刷する場合、トナー消費量が少なくなり、新規の現像剤が補給されない。このため、現像剤収容容器１２内の現像剤に含まれるキャリアが長期に亘って攪拌されながら循環移動することになり、トナーを帯電させる能力（帯電能力）が劣化する。この場合、絞り羽根６５を駆動制御して開口面積を最小値とすればよい。これにより、現像剤排出口３１から排出する現像剤量を抑制することも可能となる。
【００６０】
（３−２．第３の実施形態）
図７では、流量調整部６０を、開口部６１を開閉する接離可能な２枚の板材６６で構成している。すなわち、円弧状に形成された内縁側を、開口部６１内に前進又は開口部６１から後退させる。これにより、開口部６１の開口面積を調整することができる。また、板材は２枚ではなく、１枚で構成することも可能である。
【００６１】
この構成によれば、絞り羽根を使用する場合に比べて構成を簡略化して安価に製作することができる。
【００６２】
（３−３．第４の実施形態）
また、前記実施形態では、ＢＷ比と印刷枚数に基づいてキャリアの劣化度合いを推測し、流量調整部６０での開度を調整するようにしたが、次のようにして現像装置１０内の現像剤の総重量を推測し、その推測結果に基づいて調整するようにしてもよい。
【００６３】
すなわち、印刷処理が開始されると、攪拌スクリュー１３及び供給スクリュー１４を同期して回転させながら、トナー濃度センサ２９での検出信号を読み込む。読み込まれた検出信号は、攪拌スクリュー１３の回転により、図９に示すようなリップル波形となる。これは、攪拌スクリュー１３の回転によって、図１０に示すように、トナー濃度センサ２９の検出範囲内での現像剤重量の変動に伴い、検出される透磁率が周期的に変化するからである。
【００６４】
そこで、検出範囲での現像剤重量が最小値となった図１０（ｂ）に示す状態での検出値に基づいて、図８のグラフに従ってトナー濃度を算出する。そして、トナー濃度センサ２９での検出信号に基づいて、検出範囲での現像剤重量が最大値となった図１０（ａ）に示す状態での検出値と、検出範囲での現像剤重量が最小値となった図１０（ｂ）に示す状態での検出値とから信号波形の振幅（最大振幅）を算出する。
【００６５】
続いて、算出された振幅と、トナー濃度センサ２９で検出されるトナー濃度とに基づいて、図１１に示すデータテーブルに従って現像剤重量を推測する。すなわち、振幅が小さくなれば小さくなるほど、現像剤重量が多いと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が多いと、攪拌スクリュー１３を回転させたとしても、トナー濃度センサ２９の検出範囲内に於ける現像剤重量がそれほど変化せず、透磁率がそれほど変動しないと考えられるからである。また、振幅が大きくなれば大きくなるほど、現像剤重量が少ないと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が少ないと、攪拌スクリュー１３の回転により、検出範囲内の現像剤重量が変化しやすく、透磁率が大きく変動すると考えられるからである。さらに、トナー濃度が低ければ低いほど、現像剤重量は多いと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が多いと、現像剤に含まれるキャリアがトナー濃度センサ２９の検出範囲に集まりやすくなり、相対的に検出範囲でのトナー濃度が低くなるからである。さらにまた、トナー濃度が高ければ高いほど、現像剤重量は少ないと判断する。これは、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が少ないと、現像剤が十分に攪拌され、相対的にトナー濃度が高くなると考えられるからである。なお、図１１では、重量小２、重量小１、適正、重量大１、重量大２の順で現像剤重量が多くなるように５段階で区分けしている。
【００６６】
また、トナー濃度センサ２９での検出トナー濃度と、予め記憶してある目標トナー濃度との差に基づいて、現像剤の補給量を算出する。そして、算出された補給量の現像剤を現像剤補給容器４２から補給する補給処理を開始する。
【００６７】
その後、補給処理が終了すれば、推測された現像剤重量のレベルに応じて流量調整部６０を駆動制御することにより開口部６１の開度を調整する。ここでは、現像剤重量を５段階で推測しているので、流量調整部６０の開口部６１を全開する場合と、全閉する場合とを含めて５段階で開度を調整するようにしている。
【００６８】
（３−４．第５の実施形態）
また、前記実施形態では、現像剤収容容器１２内の現像剤重量をトナー濃度センサ２９から入力される信号波形の振幅とトナー濃度とに基づいて推測するようにしたが、次のようにして推測することも可能である。
【００６９】
例えば、トナー濃度センサ２９から入力される信号波形の周期の変動比と、トナー濃度とに基づいて、図１２のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測するようにしてもよい。すなわち、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が増大すると、攪拌スクリュー１３に作用する負荷が大きくなり、回転速度が低下する。このため、トナー濃度センサ２９から出力される信号波形の周期が長くなる（変動比が大きく（プラスに）なる。）。一方、現像剤収容容器１２内の現像剤重量が減少すると、攪拌スクリュー１３に作用する負荷が小さくなり、回転速度が上昇する。このため、トナー濃度センサ２９から出力される信号波形の周期が短くなる（変動比が小さく（マイナスに）なる。）。そこで、信号波形の周期の変動比と、検出されるトナー濃度とから図１０のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測すればよい。
【００７０】
（３−５．第６の実施形態）
また、トナー濃度センサ２９とは別に圧力センサ（図示せず）を設け、この圧力センサで、現像剤収容容器１２内の現像剤から直接受ける圧力を検出し、その検出結果に基づいて、図１３のデータテーブルに従って現像剤収容容器１２内の現像剤重量を推測するようにしてもよい。
【００７１】
（３−６．第７の実施形態）
また、前記各実施形態では、トナー濃度センサ２９から入力される信号波形の振幅あるいは周期と、トナー濃度とから現像剤重量を推測するようにしたが、多少精度は落ちるものの、現像剤重量は、信号波形の振幅のみ、周期のみ、あるいは、圧力のみから推測するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…定着ユニット
５…給紙ユニット
６…クリーニングユニット
７…制御ユニット
８…感光体ドラム
９…帯電装置
１０…現像装置
１１…クリーニング装置
１２…現像剤収容容器
１３…攪拌スクリュー（第１搬送部材）
１４…供給スクリュー（第２搬送部材）
１５…現像ローラ（現像剤担持体）
１８…仕切壁
２０…第１収容部
２１…第２収容部
２２…第１連通部
２３…第２連通部
２９…トナー濃度センサ
３０…現像剤補給口（現像剤補給部）
３１…現像剤排出口（現像剤排出部）
３３…攪拌側回転軸
３４…攪拌羽根
３５…供給側回転軸
３６…供給羽根
３７…第１羽根部
３８…第２羽根部
３９…第３羽根部
４０…スリーブ
４１…永久磁石
４２…現像剤補給容器
４３…支持ローラ
４４…中間転写ベルト
４５…１次転写部
４６…２次転写部
４７…カセット
４８…記録媒体
４９…搬送ローラ
５０…排出トレイ
６０…流量調整部（流量調整部）
６１…開口部
６２…流路制限部
６３…磁性部
６４…導線
６５…絞り羽根
６６…板材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材と、を備え、
前記現像剤収容容器は、
前記第１搬送部材が配置される第１収容部と、
前記第２搬送部材が配置される第２収容部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、一端側で連通する第１連通部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、他端側で連通する第２連通部と、
前記第１収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部と、
前記第２収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部と、
前記第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部と、
を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記流量調整部は、通電により磁化して、通過しようとする現像剤を捕捉可能な磁性体で構成したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記流量調整部は、流路断面積を変更可能とすることにより通過する現像剤量を調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤収容容器内の現像剤重量を推測する現像剤重量推測手段と、
前記現像剤重量推測手段で推測した現像剤重量に基づいて、前記流量調整部を駆動制御して通過する現像剤量を調整する流量制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根部を備え、
前記羽根部は、
回転により現像剤を第１連通部側から第２連通部側へと攪拌しながら搬送する第１羽根部と、
前記第１羽根部によって搬送された現像剤に逆向きの抵抗を付与する第２羽根部と、
第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出部へと導く第３羽根部と、
からなり、
前記流量調整部は、第２収容部を構成する内壁側と、前記羽根部が位置しない第２搬送部材の回転軸の周囲との間で開口領域を拡縮可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って一端から他端に延び、現像剤が収容される現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、収容された現像剤を撹拌しながら搬送する第１搬送部材と、
前記現像剤収容容器内に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２搬送部材と、を備え、
前記現像剤収容容器は、
前記第１搬送部材が配置される第１収容部と、
前記第２搬送部材が配置される第２収容部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、一端側で連通する第１連通部と、
前記第１収容部と前記第２収容部を、他端側で連通する第２連通部と、
前記第１収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤補給部と、
前記第２収容部の他端側であって、前記第２連通部よりも他端側に配置される現像剤排出部と、
前記第２連通部と現像剤排出部の間に配置され、通過する現像剤量を調整する流量調整部と、
を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記流量調整部は、通電により磁化して、通過しようとする現像剤を捕捉可能な磁性体で構成したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記流量調整部は、流路断面積を変更可能とすることにより通過する現像剤量を調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤収容容器内の現像剤重量を推測する現像剤重量推測手段と、
前記現像剤重量推測手段で推測した現像剤重量に基づいて、前記流量調整部を駆動制御して通過する現像剤量を調整する流量制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根部を備え、
前記羽根部は、
回転により現像剤を第１連通部側から第２連通部側へと攪拌しながら搬送する第１羽根部と、
前記第１羽根部によって搬送された現像剤に逆向きの抵抗を付与する第２羽根部と、
第２羽根部を乗り越えた現像剤を現像剤排出部へと導く第３羽根部と、
からなり、
前記流量調整部は、第２収容部を構成する内壁側と、前記羽根部が位置しない第２搬送部材の回転軸の周囲との間で開口領域を拡縮可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２２４１０５（Ｐ２０１０−２２４１０５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６９７６７（Ｐ２００９−６９７６７）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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