現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置
【課題】現像装置内の現像剤量を画像形成装置の印刷速度に関わらず維持する。
【解決手段】キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容するとともに、感光体ドラム２１上に形成される潜像を現像する現像装置２３であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、現像装置内に収容された現像剤Ｇを長手方向に搬送して循環経路を形成する第１〜第３搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３と、装置内に新たにキャリアを供給する剤カートリッジ２８と、第１搬送スクリュ２３ｂ１によって搬送される現像剤Ｇの剤面が所定高さを超えたときにその現像剤Ｇを外部に排出するために第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の隔壁である仕切板２７に形成された現像剤排出口２３ｄと、を備え、現像剤排出口２３ｄは、現像装置内の現像剤Ｇの嵩に対応して口の高さを変更する。
【解決手段】キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容するとともに、感光体ドラム２１上に形成される潜像を現像する現像装置２３であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、現像装置内に収容された現像剤Ｇを長手方向に搬送して循環経路を形成する第１〜第３搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３と、装置内に新たにキャリアを供給する剤カートリッジ２８と、第１搬送スクリュ２３ｂ１によって搬送される現像剤Ｇの剤面が所定高さを超えたときにその現像剤Ｇを外部に排出するために第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の隔壁である仕切板２７に形成された現像剤排出口２３ｄと、を備え、現像剤排出口２３ｄは、現像装置内の現像剤Ｇの嵩に対応して口の高さを変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像装置内に新品のキャリアを適宜に供給するプレミックス現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする）を収容した現像装置に、スクリュで撹拌されながら移動する貯溜現像剤の移動下流側にある現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出部を設け、適宜に新しいキャリアが補給されるたびに排出部から古いキャリアが排出され、現像剤の特性値を一定に保つ技術（プレミックス現像方式、またはトリクル現像方式という）が既に知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、古い現像剤を自動的に回収し、現像剤の現像特性を一定に維持させるとともに現像剤の交換作業が不必要な現像装置を提供することを目的とし、撹拌手段の上方にキャリア補給装置とトナー補給装置とを分離、または一体化して設け、撹拌手段の撹拌により移動する貯溜現像剤の移動下流側に存する現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出部を設けたことを特徴とする現像装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプレミックス現像方式の現像装置では、画像形成装置の印刷速度によって、現像機の回転数が変化することにより、装置内の貯溜現像剤の嵩が変化し、現像ハウジング側壁に設けた所定の現像剤排出部の高さでは、現像剤がうまく排出されなくなるという問題があった。このように、所望の現像剤量にならず現像剤が不足することにより、異常画像の発生、あるいは現像剤が増加し、現像ギャップに詰まって現像ロールがロックする等の問題があった。
【０００５】
例えば、上記特許文献１に記載の技術においても、画像形成装置の印刷速度を変更した場合に、現像装置内の現像剤の嵩が変動し、所望の現像剤量を維持できなくなるという問題が生じることとなる。
【０００６】
そこで本発明は、印刷速度に関わらず現像剤が排出部から安定して排出され、外部に排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質を安定させることができる現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、複数の搬送部材のうち１つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出部と、を備え、排出部は、現像装置内の現像剤の嵩に対応して口の高さを変更する現像剤排出口を備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、本発明に係る現像装置と、像担持体とが一体化されたものである。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置と、像担持体と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像装置内の現像剤量を画像形成装置の印刷速度に関わらず維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの基本構成を示す拡大図である。
【図３】現像装置における循環経路を長手方向にみた断面図である。
【図４】図３の現像装置における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。
【図５】現像剤排出部の側面図である。
【図６】現像剤排出部の断面図である。
【図７】現像剤排出部における回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る構成を図１から図７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。以下、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
【００１４】
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基づいて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置であって、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
【００１５】
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｓを格納して、画像形成時には被転写材Ｓを転写ベルト３０に向けて給送する。
【００１６】
転写ベルト３０は、被転写材Ｓをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｓ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
【００１７】
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。
【００１８】
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｓ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｓに定着させる。
【００１９】
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
【００２０】
各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）Ｃと各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）Ｔとを現像装置２３に供給する供給手段としての剤カートリッジ（トナーカートリッジ）２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫが設置されている。
【００２１】
プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫは、転写ベルト３０を、回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。
【００２２】
本実施形態に係る画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
【００２３】
画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｓに転写されることになる。
【００２４】
給紙部６１から給紙ローラ６２により給送された被転写材Ｓは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｓを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｓは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
【００２５】
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｓは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｓ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｓ上に定着される。一方、被転写材Ｓが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
【００２６】
（現像装置・プロセスカートリッジ）
次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジの基本構成について詳述する。なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００２７】
図２は、画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジ２０及びトナーカートリッジ２８を示す拡大図である。図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３、クリーニング部２５が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式）が採用されている。
【００２８】
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
【００２９】
帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
【００３０】
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
【００３１】
現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（以下、現像ローラ２３ａとして総称することもある）が感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後述する。
【００３２】
ここで、本実施形態に係る現像装置２３は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジ２８から供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置２３の外部に設置された剤貯留容器７０に向けて排出される。
【００３３】
剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ２６（図３を参照）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合）の情報に基づいて、シャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
【００３４】
なお、本実施形態では、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。
【００３５】
供給手段としての供給管２９は、剤カートリッジ２８から供給される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置２３内に確実に導くためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、供給管２９を介して、現像装置２３内に供給される。
【００３６】
次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。図２に示すように、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。
【００３７】
その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
【００３８】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
【００３９】
詳しくは、上方の現像ローラ２３ａ１の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域）に搬送される。
【００４０】
現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。
【００４１】
これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
【００４２】
その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｓ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
【００４３】
その後、トナー像が転写された被転写材Ｓは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。
【００４４】
一方、転写工程時に被転写材Ｓに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
【００４５】
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。
【００４６】
図３は、現像装置２３における循環経路を図２に示す矢印Ｘ方向から長手方向にみた断面図である。図３を参照して、現像剤Ｇの流れについて説明する。
【００４７】
現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１，２３ａ２、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクターブレード２３ｃ、等で構成されている。
【００４８】
現像ローラ２３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。
【００４９】
現像ローラ２３ａのスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。
【００５０】
マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。
【００５１】
磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
ドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇを適量に規制する。
【００５２】
３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である）に循環しながら撹拌・混合する。
【００５３】
第１搬送スクリュ２３ｂ１（第１搬送部材）は、現像ローラ２３ａ１に略対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送）とともに、現像ローラ２３ａ上に現像剤Ｇを供給する。
【００５４】
第２搬送スクリュ２３ｂ２（第２搬送部材）は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に略対向する位置に配設されていて、現像ローラ２３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇ）を水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送）。
【００５５】
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａや感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。
【００５６】
第３搬送スクリュ２３ｂ３（第３搬送部材）は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている。
【００５７】
そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図３の白矢印に示す右斜め上方への搬送）。
【００５８】
なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
【００５９】
第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の上流側と、は第２中継部２３ｈを介して連通している。また、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。
【００６０】
このような構成により、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３中の斜線で示すような状態で流動する。
【００６１】
第１搬送スクリュ２３ｂ１における搬送経路において、下流側における現像剤Ｇの剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤Ｇの一部が現像ローラ２３ａに供給されているためである。
【００６２】
すなわち、現像ローラ２３ａに供給されなかった現像剤Ｇは、落下経路２３ｆを介して第３搬送スクリュ２３ｂ３の上流側に移動することになる。なお、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。
【００６３】
そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。
【００６４】
ここで図２、図３において 、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路中には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出する排出部（現像剤排出部ともいう）としての現像剤排出口（排出口ともいう）２３ｄが設けられている。
【００６５】
詳しくは、排出口２３ｄは、供給手段２８、２９によって現像装置２３内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤Ｇの剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。
【００６６】
すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、排出口２３ｄの下部の高さを超えて、排出口２３ｄから排出されて排出経路７１を経由して剤貯留容器７０に向けて重力落下していく。
【００６７】
このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアＣが自動的に現像装置２３の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
【００６８】
（現像剤排出部）
図４は図３の現像装置２３における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。現像剤撹拌スクリュ２３ｂ１に沿った下流側ハウジングの背面側の壁部の現像剤界面近くに仕切板２７が設けられており、内部の現像剤量が所定の量を越えると越えた分の現像剤Ｇは仕切板２７に設けられた穴部（現像剤排出口）２３ｄからあふれだし、あふれた現像剤Ｇは排出経路７１へ搬送する排出スクリュ２３ｎへ落下し搬送される。
【００６９】
しかしながら、図４に示す現像装置２３のように、現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出口２３ｄとして穴を１箇所設けた構成では、例えば、画像形成装置の印刷速度が遅くなる、すなわち現像装置の現像剤攪拌スクリュの回転数が下がると、それにあわせて現像装置内の現像剤Ｇの嵩Ｐが下がり、現像剤排出口２３ｄから現像剤Ｇが排出されなくなってしまう。
【００７０】
すなわち、現像剤排出口２３ｄから溢れ出るために必要な現像剤Ｇの量が多くなるため、現像装置内の現像剤量は初期の印刷速度の所望の量に対して増え、現像剤担持体２３ａと像担持体２１とのギャップに現像剤Ｇが詰まり、モータロック等の不具合が発生するおそれがある。
【００７１】
また、逆に、例えば、画像形成装置の印刷速度が速くなる、すなわち、現像装置の攪拌スクリュの回転数が上がると、それにあわせて、現像装置内の現像剤Ｇの嵩Ｐが上がるため現像剤排出口２３ｄからの排出量が増え、現像装置内の現像剤量は初期の印刷速度での現像剤量に対して減少する。このため、現像剤担持体２３ａに十分な量の現像剤Ｇが保持されず、画像にスクリュピッチの濃度ムラが出るという問題が発生するおそれがある。
【００７２】
そこで、本実施形態に係る現像装置２３は、上記のような不具合を解消するために、キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容するとともに、像担持体（感光体ドラム２１）上に形成される潜像を現像する現像装置（現像装置２３）であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤Ｇを長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材（第１〜第３搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）と、装置内に新たにキャリアＣを供給する供給手段（剤カートリッジ２８、供給管２９）と、複数の搬送部材のうち１つの搬送部材（第１搬送スクリュ２３ｂ１）によって搬送される現像剤Ｇの剤面が所定高さを超えたときにその現像剤Ｇを外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁（仕切板２７）に形成された排出部（現像剤排出口２３ｄ）と、を備え、排出部は、現像装置内の現像剤Ｇの嵩に対応して口の高さを変更できるようにしている。
【００７３】
図５は、本実施形態に係る現像装置における仕切板および現像剤排出部の拡大構成図である。また、図６は、図５に示す仕切板および現像剤排出部の断面構成図である。なお、本実施形態に係る現像装置の仕切板、現像剤排出部を除く他の構成については、上述した現像装置（図２〜図４）と同様の構成で良い。
【００７４】
本実施形態に係る現像装置２３の仕切板２７は、現像剤排出部としての排出口２３ｄを３箇所に設け（穴２３ｄ１，２３ｄ２，２３ｄ３とする）とし、各穴はそれぞれ別の高さに開いている。なお、排出口２３ｄの数およびその配設位置は、図５に示す例に限られるものではない。また、仕切板２７は、図５に示すように、現像装置２３に対して着脱自在に設置されることが好ましい。これにより、排出口２３ｄの数やその配設高さの異なる仕切板２７に交換することも可能となる。
【００７５】
本実施形態では、穴２３ｄ１は、画像形成装置の印刷速度が１分当たりの印刷枚数（ppm:page per minute）が７０枚の時の現像装置の回転数で規定される現像剤Ｇの嵩Ｐ１が現像装置として適した嵩になるような高さに設けられている。同様に、穴２３ｄ２は９０ｐｐｍ、２３ｄ３は１２０ｐｐｍ時に適した現像剤量になるような高さの穴である。
【００７６】
さらに、各排出口２３ｄの排出側の口の周りは、電線が巻かれたコイルＬとしている。このような構成とすることにより、後述のように、通電により電磁石として機能させるものである。なお、コイルＬは、各排出口２３ｄの高さに合わせてそれぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。
【００７７】
例えば、現像装置２３の回転数が１２０ｐｐｍである場合の現像装置内の現像剤Ｇの嵩がＰ３であるとすると、現像剤Ｇは穴２３ｄ３から排出されるが、この状態では下側の別の穴２３ｄ１および２３ｄ２からも現像剤Ｇが排出されてしまう。
【００７８】
そこで、本実施形態に係る現像装置２３の現像剤排出部は、図７に示すように、各排出口２３ｄの周りに設けたコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、その通電状態を切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に接続されている。
【００７９】
具体的には、画像形成装置の印刷速度設定（すなわち、現像装置の回転数）を検知し、切り替わるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のうち、印刷速度が１２０ｐｐｍのときはスイッチＳＷ１およびＳＷ２を繋げて、コイルＬ１およびＬ２を励磁し、磁界が発生するようにさせる。
【００８０】
これにより、コイルＬ１,Ｌ２は電磁石として現像剤Ｇを保持するようになるため、穴２３ｄ１および穴２３ｄ２には現像剤Ｇが詰まって排出されなくなり、所望の穴の高さである穴２３ｄ３からのみ排出が行われるようになる。
【００８１】
同様に、例えば、印刷速度が９０ｐｐｍのときは、スイッチＳＷ２でコイルＬ２への電流を切り、コイルＬ１およびＬ３を励磁することで穴２３ｄ２以外から現像剤Ｇが排出されなくなるようにするものである。
【００８２】
このように、現像剤Ｇが印刷速度に合わせて適した穴の高さから排出されるようになるため、現像剤量が常に適した量に安定し、現像装置及び印刷画像に異常が発生することをなくすことが可能となる。
【００８３】
また、図６に示すように、各穴２３ｄ１〜２３ｄ３は、現像剤Ｇの排出方向に傾斜する傾斜部２３ｋ１〜２３ｋ３を有することが好ましい。これにより、現像剤Ｇの排出が補助されて排出がスムーズに行われる。
【００８４】
以上説明した本実施形態に係る現像装置によれば、現像剤排出部の開口部高さを画像形成装置の印刷速度に合わせて調整する現像剤排出部を設けることで画像形成装置の印刷速度に合わせた現像装置内の現像剤量の嵩に応じて余剰現像剤が安定して装置外に排出され、現像装置内の現像剤量を常に規定した範囲内に保つことが可能となる。また、当該現像装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置とすることで、上記効果を有するプロセスカートリッジ、画像形成装置とすることができる。
【００８５】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 画像形成装置（装置本体）
２Ａ〜２Ｄ 書込み部
３Ａ〜３Ｄ ポリゴンミラー
４Ａ〜４Ｄ 光学素子
２０，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ プロセスカートリッジ
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電部
２３ 現像装置
２３ａ１，２３ａ２ 現像ローラ（現像剤担持体）
２３ｂ１ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）
２３ｂ２ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）
２３ｂ３ 第３搬送スクリュ（第３搬送部材）
２３ｃ ドクターブレード、
２３ｄ 現像剤排出口（排出部）
２３ｄ１〜２３ｄ３ 穴部
２３ｆ 落下経路
２３ｇ 第１中継部
２３ｈ 第２中継部
２３ｋ１〜２３ｋ３ 傾斜面
２３ｎ 排出スクリュ
２４ 転写ローラ
２５ クリーニング部
２６ 磁気センサ
２７ 仕切板
２８，２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫ 剤カートリッジ（供給手段）
２９ 供給管（供給手段）
３０ 転写ベルト
６１ 給紙部
６２ 給紙ローラ
６３ レジストローラ
６４ 吸着ローラ
６５ ベルトクリーナ
６６ 定着部
６７ 加圧ローラ
６８ 加熱ローラ
６９ 排出ローラ
７０ 剤貯溜容器
７１ 排出経路
８０ シャッタ機構
Ｃ キャリア
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）
Ｌ 露光光
Ｌ１〜Ｌ３ コイル
Ｐ，Ｐ１〜Ｐ３ 嵩
Ｓ 被転写材
ＳＷ スイッチ
Ｔ トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像装置内に新品のキャリアを適宜に供給するプレミックス現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする）を収容した現像装置に、スクリュで撹拌されながら移動する貯溜現像剤の移動下流側にある現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出部を設け、適宜に新しいキャリアが補給されるたびに排出部から古いキャリアが排出され、現像剤の特性値を一定に保つ技術（プレミックス現像方式、またはトリクル現像方式という）が既に知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、古い現像剤を自動的に回収し、現像剤の現像特性を一定に維持させるとともに現像剤の交換作業が不必要な現像装置を提供することを目的とし、撹拌手段の上方にキャリア補給装置とトナー補給装置とを分離、または一体化して設け、撹拌手段の撹拌により移動する貯溜現像剤の移動下流側に存する現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出部を設けたことを特徴とする現像装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプレミックス現像方式の現像装置では、画像形成装置の印刷速度によって、現像機の回転数が変化することにより、装置内の貯溜現像剤の嵩が変化し、現像ハウジング側壁に設けた所定の現像剤排出部の高さでは、現像剤がうまく排出されなくなるという問題があった。このように、所望の現像剤量にならず現像剤が不足することにより、異常画像の発生、あるいは現像剤が増加し、現像ギャップに詰まって現像ロールがロックする等の問題があった。
【０００５】
例えば、上記特許文献１に記載の技術においても、画像形成装置の印刷速度を変更した場合に、現像装置内の現像剤の嵩が変動し、所望の現像剤量を維持できなくなるという問題が生じることとなる。
【０００６】
そこで本発明は、印刷速度に関わらず現像剤が排出部から安定して排出され、外部に排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質を安定させることができる現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、複数の搬送部材のうち１つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出部と、を備え、排出部は、現像装置内の現像剤の嵩に対応して口の高さを変更する現像剤排出口を備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、本発明に係る現像装置と、像担持体とが一体化されたものである。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置と、像担持体と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像装置内の現像剤量を画像形成装置の印刷速度に関わらず維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの基本構成を示す拡大図である。
【図３】現像装置における循環経路を長手方向にみた断面図である。
【図４】図３の現像装置における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。
【図５】現像剤排出部の側面図である。
【図６】現像剤排出部の断面図である。
【図７】現像剤排出部における回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る構成を図１から図７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。以下、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
【００１４】
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基づいて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置であって、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
【００１５】
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｓを格納して、画像形成時には被転写材Ｓを転写ベルト３０に向けて給送する。
【００１６】
転写ベルト３０は、被転写材Ｓをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｓ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
【００１７】
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。
【００１８】
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｓ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｓに定着させる。
【００１９】
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
【００２０】
各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）Ｃと各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）Ｔとを現像装置２３に供給する供給手段としての剤カートリッジ（トナーカートリッジ）２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫが設置されている。
【００２１】
プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫは、転写ベルト３０を、回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。
【００２２】
本実施形態に係る画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
【００２３】
画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｓに転写されることになる。
【００２４】
給紙部６１から給紙ローラ６２により給送された被転写材Ｓは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｓを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｓは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
【００２５】
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｓは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｓ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｓ上に定着される。一方、被転写材Ｓが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
【００２６】
（現像装置・プロセスカートリッジ）
次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジの基本構成について詳述する。なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００２７】
図２は、画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジ２０及びトナーカートリッジ２８を示す拡大図である。図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３、クリーニング部２５が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式）が採用されている。
【００２８】
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
【００２９】
帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
【００３０】
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
【００３１】
現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（以下、現像ローラ２３ａとして総称することもある）が感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後述する。
【００３２】
ここで、本実施形態に係る現像装置２３は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジ２８から供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置２３の外部に設置された剤貯留容器７０に向けて排出される。
【００３３】
剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ２６（図３を参照）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合）の情報に基づいて、シャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
【００３４】
なお、本実施形態では、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。
【００３５】
供給手段としての供給管２９は、剤カートリッジ２８から供給される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置２３内に確実に導くためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、供給管２９を介して、現像装置２３内に供給される。
【００３６】
次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。図２に示すように、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。
【００３７】
その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
【００３８】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
【００３９】
詳しくは、上方の現像ローラ２３ａ１の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域）に搬送される。
【００４０】
現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。
【００４１】
これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
【００４２】
その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｓ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
【００４３】
その後、トナー像が転写された被転写材Ｓは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。
【００４４】
一方、転写工程時に被転写材Ｓに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
【００４５】
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。
【００４６】
図３は、現像装置２３における循環経路を図２に示す矢印Ｘ方向から長手方向にみた断面図である。図３を参照して、現像剤Ｇの流れについて説明する。
【００４７】
現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１，２３ａ２、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクターブレード２３ｃ、等で構成されている。
【００４８】
現像ローラ２３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。
【００４９】
現像ローラ２３ａのスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。
【００５０】
マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。
【００５１】
磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
ドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇを適量に規制する。
【００５２】
３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である）に循環しながら撹拌・混合する。
【００５３】
第１搬送スクリュ２３ｂ１（第１搬送部材）は、現像ローラ２３ａ１に略対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送）とともに、現像ローラ２３ａ上に現像剤Ｇを供給する。
【００５４】
第２搬送スクリュ２３ｂ２（第２搬送部材）は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に略対向する位置に配設されていて、現像ローラ２３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇ）を水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送）。
【００５５】
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａや感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。
【００５６】
第３搬送スクリュ２３ｂ３（第３搬送部材）は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている。
【００５７】
そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図３の白矢印に示す右斜め上方への搬送）。
【００５８】
なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
【００５９】
第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の上流側と、は第２中継部２３ｈを介して連通している。また、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。
【００６０】
このような構成により、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３中の斜線で示すような状態で流動する。
【００６１】
第１搬送スクリュ２３ｂ１における搬送経路において、下流側における現像剤Ｇの剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤Ｇの一部が現像ローラ２３ａに供給されているためである。
【００６２】
すなわち、現像ローラ２３ａに供給されなかった現像剤Ｇは、落下経路２３ｆを介して第３搬送スクリュ２３ｂ３の上流側に移動することになる。なお、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。
【００６３】
そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。
【００６４】
ここで図２、図３において 、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路中には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出する排出部（現像剤排出部ともいう）としての現像剤排出口（排出口ともいう）２３ｄが設けられている。
【００６５】
詳しくは、排出口２３ｄは、供給手段２８、２９によって現像装置２３内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤Ｇの剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。
【００６６】
すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、排出口２３ｄの下部の高さを超えて、排出口２３ｄから排出されて排出経路７１を経由して剤貯留容器７０に向けて重力落下していく。
【００６７】
このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアＣが自動的に現像装置２３の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
【００６８】
（現像剤排出部）
図４は図３の現像装置２３における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。現像剤撹拌スクリュ２３ｂ１に沿った下流側ハウジングの背面側の壁部の現像剤界面近くに仕切板２７が設けられており、内部の現像剤量が所定の量を越えると越えた分の現像剤Ｇは仕切板２７に設けられた穴部（現像剤排出口）２３ｄからあふれだし、あふれた現像剤Ｇは排出経路７１へ搬送する排出スクリュ２３ｎへ落下し搬送される。
【００６９】
しかしながら、図４に示す現像装置２３のように、現像ハウジング側壁の所定高さ位置に現像剤排出口２３ｄとして穴を１箇所設けた構成では、例えば、画像形成装置の印刷速度が遅くなる、すなわち現像装置の現像剤攪拌スクリュの回転数が下がると、それにあわせて現像装置内の現像剤Ｇの嵩Ｐが下がり、現像剤排出口２３ｄから現像剤Ｇが排出されなくなってしまう。
【００７０】
すなわち、現像剤排出口２３ｄから溢れ出るために必要な現像剤Ｇの量が多くなるため、現像装置内の現像剤量は初期の印刷速度の所望の量に対して増え、現像剤担持体２３ａと像担持体２１とのギャップに現像剤Ｇが詰まり、モータロック等の不具合が発生するおそれがある。
【００７１】
また、逆に、例えば、画像形成装置の印刷速度が速くなる、すなわち、現像装置の攪拌スクリュの回転数が上がると、それにあわせて、現像装置内の現像剤Ｇの嵩Ｐが上がるため現像剤排出口２３ｄからの排出量が増え、現像装置内の現像剤量は初期の印刷速度での現像剤量に対して減少する。このため、現像剤担持体２３ａに十分な量の現像剤Ｇが保持されず、画像にスクリュピッチの濃度ムラが出るという問題が発生するおそれがある。
【００７２】
そこで、本実施形態に係る現像装置２３は、上記のような不具合を解消するために、キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容するとともに、像担持体（感光体ドラム２１）上に形成される潜像を現像する現像装置（現像装置２３）であって、軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤Ｇを長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材（第１〜第３搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）と、装置内に新たにキャリアＣを供給する供給手段（剤カートリッジ２８、供給管２９）と、複数の搬送部材のうち１つの搬送部材（第１搬送スクリュ２３ｂ１）によって搬送される現像剤Ｇの剤面が所定高さを超えたときにその現像剤Ｇを外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁（仕切板２７）に形成された排出部（現像剤排出口２３ｄ）と、を備え、排出部は、現像装置内の現像剤Ｇの嵩に対応して口の高さを変更できるようにしている。
【００７３】
図５は、本実施形態に係る現像装置における仕切板および現像剤排出部の拡大構成図である。また、図６は、図５に示す仕切板および現像剤排出部の断面構成図である。なお、本実施形態に係る現像装置の仕切板、現像剤排出部を除く他の構成については、上述した現像装置（図２〜図４）と同様の構成で良い。
【００７４】
本実施形態に係る現像装置２３の仕切板２７は、現像剤排出部としての排出口２３ｄを３箇所に設け（穴２３ｄ１，２３ｄ２，２３ｄ３とする）とし、各穴はそれぞれ別の高さに開いている。なお、排出口２３ｄの数およびその配設位置は、図５に示す例に限られるものではない。また、仕切板２７は、図５に示すように、現像装置２３に対して着脱自在に設置されることが好ましい。これにより、排出口２３ｄの数やその配設高さの異なる仕切板２７に交換することも可能となる。
【００７５】
本実施形態では、穴２３ｄ１は、画像形成装置の印刷速度が１分当たりの印刷枚数（ppm:page per minute）が７０枚の時の現像装置の回転数で規定される現像剤Ｇの嵩Ｐ１が現像装置として適した嵩になるような高さに設けられている。同様に、穴２３ｄ２は９０ｐｐｍ、２３ｄ３は１２０ｐｐｍ時に適した現像剤量になるような高さの穴である。
【００７６】
さらに、各排出口２３ｄの排出側の口の周りは、電線が巻かれたコイルＬとしている。このような構成とすることにより、後述のように、通電により電磁石として機能させるものである。なお、コイルＬは、各排出口２３ｄの高さに合わせてそれぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。
【００７７】
例えば、現像装置２３の回転数が１２０ｐｐｍである場合の現像装置内の現像剤Ｇの嵩がＰ３であるとすると、現像剤Ｇは穴２３ｄ３から排出されるが、この状態では下側の別の穴２３ｄ１および２３ｄ２からも現像剤Ｇが排出されてしまう。
【００７８】
そこで、本実施形態に係る現像装置２３の現像剤排出部は、図７に示すように、各排出口２３ｄの周りに設けたコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、その通電状態を切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に接続されている。
【００７９】
具体的には、画像形成装置の印刷速度設定（すなわち、現像装置の回転数）を検知し、切り替わるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のうち、印刷速度が１２０ｐｐｍのときはスイッチＳＷ１およびＳＷ２を繋げて、コイルＬ１およびＬ２を励磁し、磁界が発生するようにさせる。
【００８０】
これにより、コイルＬ１,Ｌ２は電磁石として現像剤Ｇを保持するようになるため、穴２３ｄ１および穴２３ｄ２には現像剤Ｇが詰まって排出されなくなり、所望の穴の高さである穴２３ｄ３からのみ排出が行われるようになる。
【００８１】
同様に、例えば、印刷速度が９０ｐｐｍのときは、スイッチＳＷ２でコイルＬ２への電流を切り、コイルＬ１およびＬ３を励磁することで穴２３ｄ２以外から現像剤Ｇが排出されなくなるようにするものである。
【００８２】
このように、現像剤Ｇが印刷速度に合わせて適した穴の高さから排出されるようになるため、現像剤量が常に適した量に安定し、現像装置及び印刷画像に異常が発生することをなくすことが可能となる。
【００８３】
また、図６に示すように、各穴２３ｄ１〜２３ｄ３は、現像剤Ｇの排出方向に傾斜する傾斜部２３ｋ１〜２３ｋ３を有することが好ましい。これにより、現像剤Ｇの排出が補助されて排出がスムーズに行われる。
【００８４】
以上説明した本実施形態に係る現像装置によれば、現像剤排出部の開口部高さを画像形成装置の印刷速度に合わせて調整する現像剤排出部を設けることで画像形成装置の印刷速度に合わせた現像装置内の現像剤量の嵩に応じて余剰現像剤が安定して装置外に排出され、現像装置内の現像剤量を常に規定した範囲内に保つことが可能となる。また、当該現像装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置とすることで、上記効果を有するプロセスカートリッジ、画像形成装置とすることができる。
【００８５】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 画像形成装置（装置本体）
２Ａ〜２Ｄ 書込み部
３Ａ〜３Ｄ ポリゴンミラー
４Ａ〜４Ｄ 光学素子
２０，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ プロセスカートリッジ
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電部
２３ 現像装置
２３ａ１，２３ａ２ 現像ローラ（現像剤担持体）
２３ｂ１ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）
２３ｂ２ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）
２３ｂ３ 第３搬送スクリュ（第３搬送部材）
２３ｃ ドクターブレード、
２３ｄ 現像剤排出口（排出部）
２３ｄ１〜２３ｄ３ 穴部
２３ｆ 落下経路
２３ｇ 第１中継部
２３ｈ 第２中継部
２３ｋ１〜２３ｋ３ 傾斜面
２３ｎ 排出スクリュ
２４ 転写ローラ
２５ クリーニング部
２６ 磁気センサ
２７ 仕切板
２８，２８Ｙ，２８Ｃ，２８Ｍ，２８ＢＫ 剤カートリッジ（供給手段）
２９ 供給管（供給手段）
３０ 転写ベルト
６１ 給紙部
６２ 給紙ローラ
６３ レジストローラ
６４ 吸着ローラ
６５ ベルトクリーナ
６６ 定着部
６７ 加圧ローラ
６８ 加熱ローラ
６９ 排出ローラ
７０ 剤貯溜容器
７１ 排出経路
８０ シャッタ機構
Ｃ キャリア
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）
Ｌ 露光光
Ｌ１〜Ｌ３ コイル
Ｐ，Ｐ１〜Ｐ３ 嵩
Ｓ 被転写材
ＳＷ スイッチ
Ｔ トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
現像装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、
前記複数の搬送部材のうち１つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出部と、を備え、
前記排出部は、現像装置内の現像剤の嵩に対応して口の高さを変更する現像剤排出口を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤排出口を、現像装置内の現像剤の嵩に合わせて複数設け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】
前記現像剤排出口の切り替えは、複数の前記現像剤排出口の周りに設けたコイルを励磁させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤排出口は、現像剤の排出方向に傾斜する傾斜部を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記排出部は、現像装置に対して着脱自在に設置されたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記排出部は、前記１つの搬送部材による搬送経路の下流側に形成されたことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記供給手段は、現像装置内に新たにトナーを前記キャリアとともに供給することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項１から７までのいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
現像装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、
前記複数の搬送部材のうち１つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該１つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出部と、を備え、
前記排出部は、現像装置内の現像剤の嵩に対応して口の高さを変更する現像剤排出口を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤排出口を、現像装置内の現像剤の嵩に合わせて複数設け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】
前記現像剤排出口の切り替えは、複数の前記現像剤排出口の周りに設けたコイルを励磁させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤排出口は、現像剤の排出方向に傾斜する傾斜部を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記排出部は、現像装置に対して着脱自在に設置されたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記排出部は、前記１つの搬送部材による搬送経路の下流側に形成されたことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記供給手段は、現像装置内に新たにトナーを前記キャリアとともに供給することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項１から７までのいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体と、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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１５７５８（Ｐ２０１３−１５７５８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９９９９（Ｐ２０１１−１４９９９９）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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