画像形成装置
【課題】 現像装置に非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を補給すると共に、使用後の現像剤を排出するための排出口を有する二成分現像装置において、排出口近傍に設けられた搬送手段による現像剤の跳ね上げに伴って排出口から現像剤が排出することを抑制しながら、現像剤の滞留等によって現像剤の排出量が不安定となることを抑制する。
【解決手段】 感光ドラムと、帯電装置と、露光装置と、現像装置とを備え、現像装置には非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤が補給されると共に、使用後の現像剤を現像装置のハウジングの一部に設けた排出口から溢れ出させることで排出するオートリフレッシュ方式を用いた二成分現像装置において、排出口に回転駆動可能な現像剤排出部材を設ける。
【解決手段】 感光ドラムと、帯電装置と、露光装置と、現像装置とを備え、現像装置には非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤が補給されると共に、使用後の現像剤を現像装置のハウジングの一部に設けた排出口から溢れ出させることで排出するオートリフレッシュ方式を用いた二成分現像装置において、排出口に回転駆動可能な現像剤排出部材を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機，プリンタ，ファックスなどに採用される電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものであり、詳しくは非磁性トナーと磁性キャリアを混合して使用する２成分現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行なう画像形成装置においては、像担持体上の静電潜像を顕像化するために、磁性キャリアと非磁性トナーとを一定比率で混合してなる現像剤を用いた２成分現像方式が広く使用されている。２成分現像方式では、マグネットを内包した現像剤担持体としての現像スリーブにより現像装置内の現像剤を担持し、像担持体に対抗する位置へ搬送すると共に、像担持体に対抗する位置で磁気ブラシを形成して像担持体上の静電潜像の顕像化（現像）を行なう。このような２成分現像方式を用いることにより、静電潜像に対して忠実に顕像化すること（高画質）が可能であり、また安定性にも優れるといった長所がある。
【０００３】
上記２成分現像方式では、現像を行なうと共に現像装置内の現像剤中のトナー濃度が低下する。そのために補給手段によって現像で使用された量と同じ量のトナーが現像装置内に補給され、磁性キャリアと混合・攪拌されることによる摩擦帯電で現像に適する帯電量になるよう制御される。ここで、現像動作を長期にわたり繰り返すと、磁性キャリアが劣化するという問題が発生する。具体的には磁性キャリア表面のコート剤の剥離や、磁性キャリア表面にトナー樹脂やトナーの外添剤が付着することで磁性キャリア表面が変質し、補給されたトナーに対して十分な帯電量を付与することができなくなる。
【０００４】
そのため、現像装置内の磁性キャリアを一定期間ごとに交換する必要がある。ただしこの交換作業には専門のオペレーターが必要でかつ時間を要するといった問題があり、装置のダウンタイムの発生やランニングコストの増加につながる。また磁性キャリア交換直後では非常に画質が良好かつ安定であるのに対して、次の交換までの間に徐々に磁性キャリアの劣化が進行するため、通常の使用上問題は無いものの初期の画質，安定性を維持することはできないといった問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、いくつかの解決策が既に提案されている。例えば、特許文献１によると、現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けている。このため、新しい現像剤を前記補給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持させることができる構成が開示されている。
【０００６】
この方法によって上述した磁性キャリアの交換作業は不要となり、メンテナンス性は向上する。しかしながら、上記の方式では攪拌・搬送部材としてのスクリューの回転に伴い現像剤が跳ね上げられて排出口から排出されてしまう問題があった。その結果、現像剤の量が過度に排出されてしまう。この結果、現像スリーブ上に担持される現像剤量が減少し、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の異常画像が発生する虞がある。
【０００７】
この問題を解決するために、特許文献２によると、現像剤の排出口周辺部に電磁石が設けられており、電磁石のＯＮ／ＯＦＦにより現像装置内の現像剤の排出量を制御する構成である。しかしながら、現像剤を排出する際には排出口を開放する必要があり、スクリューにより跳ね上げられた現像剤の排出を抑制できない。
【０００８】
また別の方法として、排出口と対向するスクリューの羽根の一部を切り欠くことでスクリューによる現像剤の跳ね上げを抑制する構成も考えられる。しかしながら、排出口近傍で現像剤の滞留が生じ、排出量が安定しない虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開平６−２４２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、トナーとキャリアを有する現像剤を現像装置に補給すると共に、余剰現像剤を現像装置から排出する排出口を備えた現像装置において、現像装置内の搬送部材の駆動に伴う現像剤の跳ね上げによって、現像剤が排出口から排出されることを抑制しながら、現像剤の滞留等によって現像剤の排出量が不安定となることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送手段と、前記搬送手段が設けられた搬送路に設けられ、前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出口と、を有する画像形成装置において、
前記排出口を塞ぐように回転可能に設けられ、回転することで前記現像装置内の現像剤を前記排出口から排出させるローラ状の排出部材と、前記排出部材の駆動のオンオフを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
現像装置に非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を補給すると共に、余剰現像剤を現像装置から排出する排出口を備えた現像装置において、攪拌・搬送部材としてのスクリューの回転に伴う現像剤の跳ね上げによる現像剤が排出されることを抑制しながら、現像剤の滞留等によって現像剤の排出量が不安定となることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の二成分現像方式を用いた画像形成装置の概略構成模型図。
【図２】本実施例１の二成分現像方式を用いた画像形成装置の概略構成模型図。
【図３】従来の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図４】画像形成枚数に対するトナーＢＥＴ値変化を示す関係図。
【図５】画像形成枚数に対する現像剤の安息角変化を示す関係図。
【図６】現像剤の安息角に対する現像剤排出口近傍の現像剤の溢れ出し状態を示す模式図。
【図７】画像形成枚数に対する現像装置内の現像剤量を示す関係図。
【図８】現像剤中のトナー濃度と現像剤の安息角の関係を示す関係図。
【図９】現像剤の安息角に対する現像剤排出口近傍の現像剤の跳ね上げ状態を示す模式図。
【図１０】本実施例１の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１１】現像剤排出部材の模型図。
【図１２】現像剤排出口と現像剤排出部材の配置を示す模型図。
【図１３】本実施例１の画像形成枚数に対する現像装置内の現像剤量を示す関係図。
【図１４】本実施例１のブロック図。
【図１５】本実施例１の制御タイミングを示す模式図。
【図１６】本実施例２の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１７】本実施例２の現像剤排出口近傍の攪拌スクリュー形状を示す模型図。
【図１８】本実施例３の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１９】現像剤剤面高さ検知手段による現像剤排出部材の制御を示すフローチャート。
【図２０】本実施例３のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
図２は、本発明に係る画像形成装置の実施例１の概略構成を示す。本実施例１の画像形成装置１００は、二成分接触現像方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタ（プリンタ）である。
【００１５】
（プリンタの全体構成）
先ず、図２を参照して、本実施例１のプリンタ１００の全体構成について説明する。
【００１６】
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ）を有する。本実施例１において、感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００１７】
感光ドラム１表面は、帯電装置２により一様に帯電処理される。本実施例１では帯電装置２として、帯電ローラ２ａによる接触帯電方式を採用している。この帯電ローラ２ａは、芯金の両端部をそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｂによって感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。
【００１８】
この帯電ローラ２ａの芯金には電源より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例１において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。具体的には、直流電圧；−６００Ｖ，交流電圧；周波数ｆ：１．５ｋＨｚ，ピーク間電圧：１５００Ｖｐｐの正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−６００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００１９】
レーザビーム３により感光ドラム１表面に形成された静電潜像は、次工程の現像装置４によりトナー像として顕像化される。本実施例１の場合、感光ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。現像装置４の詳細については後述する。
【００２０】
現像装置４により顕像化された感光ドラム１表面のトナー像は、次工程の転写装置５により記録材Ｐ上に転写される。本実施例１においては、転写装置５は転写ローラである。転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接され、その圧接ニップ部が転写部である。この転写部に所定の制御タイミングにて記録材Ｐが搬送される。転写部に給送された記録材Ｐは、回転する感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて、その間転写ローラ５にはトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例１では＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部を搬送されていく記録材Ｐの表面に感光ドラム１の表面のトナー像が順次に静電転写されていく。
【００２１】
転写部を通ってトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、次工程の定着装置（不図示）へ搬送され、トナー像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００２２】
一方、転写装置５により記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー像（所謂転写残トナー）は、感光ドラム１回転方向において転写装置５の下流側に配設されたクリーニング装置６により感光ドラム１表面から除去される。本実施例１では、板状のウレタンゴムからなるゴムブレード６ａを、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接してなるブレードクリーニング方式である。クリーニング装置６により表面から転写残トナーを完全に除去された感光ドラム１は、前述の帯電装置２から始める次の画像形成に備える。
【００２３】
（現像装置）
次に図１及び図１０を参照して、現像装置４について詳しく説明する。
【００２４】
現像装置４には、非磁性トナ−と磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されており、２成分現像剤に占める非磁性トナーの重量比はおよそ８ｗｔ％である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径、プリンタ１００の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００２５】
現像装置４は感光ドラム１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ４ｃが回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４ｄを内包する現像スリーブ４ｃは非磁性材料で構成される。現像動作時には図１０の矢印方向に回転し、現像容器４ａ内の現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に現像剤を供給して、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナーにより現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４ｃの回転にしたがって搬送され、現像容器４ａ内に設けられた搬送路に回収される。また現像容器４ａの搬送路には第１の現像剤攪拌・搬送部材としてのスクリュー４ｅ（現像スリーブ４ｃに近い側 以下「現像スクリュー」と呼ぶ）が配置されている。また、第２の現像剤攪拌・搬送部材としてのスクリュー４ｆ（現像スリーブ４ｃから遠い側 以下「攪拌スクリュー」と呼ぶ）により現像容器４ａ内の搬送路を循環し、再度混合攪拌される。現像剤循環の方向は、本実施例１では現像スクリュー４ｅ側で図１０の手前側から奥側に向かう方向、攪拌スクリュー４ｆ側では図１０の奥側から手前側に向かう方向である。また現像スクリュー４ｅ及び攪拌スクリュー４ｆは、共に中心軸径が７ｍｍ，外形が１４ｍｍのものを使用した。
【００２６】
図２中の４ｇは現像剤カートリッジである。現像剤カートリッジは略円筒の形状をしており、プリンタ１００本体から容易に脱着可能である。現像剤カートリッジ４ｇをプリンタ１００に手前側から挿入することで、現像剤補給口４ｈが開口する。現像剤補給口４ｈには補給スクリューが設けられており、適宜回転することで現像剤カートリッジ４ｇ内の現像剤を現像容器４ａ内に適量補給する役目を担っている。つまり、画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー４ｈの回転力と重力によって、現像剤カートリッジ４ｇ内から現像剤補給口４ｈを通過して現像容器４ａ内に補給される。
【００２７】
この補給現像剤に占める磁性キャリアの重量比はおよそ１５ｗｔ％であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち現像容器４ａ内の現像剤に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中に磁性キャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量の磁性キャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤の磁性キャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給で磁性キャリアの入れ替わり量が多くなり、現像器１内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分磁性キャリアの消費量が多くなる。よって、それぞれのプリンタ１００が必要とする画質性能，ランニングコストに応じて適当な混合比を別途定めることが好ましい。
【００２８】
また、トナー（及び磁性キャリア）の補給量は補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段４ｋ（図１０（ｂ）参照）によって定められる。トナー補給量制御の方法としては現像剤のトナー濃度を光学的に検知するものや、感光ドラム１上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法などさまざまな方法が用いられている。本実施例１ではトナー補給量制御手段４ｋとして、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知する方式を採用した。本方式を採用した理由としては、本方式が他の方式と比較してコストや安定性で優れるためであるが、他の方式でも大きな差はなく、プリンタ１００の構成に応じて別途定めることが好ましい。
【００２９】
次に、本実施例１にて用いられる２成分現像剤について説明する。
トナーは、結着樹脂，着色剤，その他帯電制御剤，ワックス等の添加剤を含む着色樹脂粒子からなる。そして、流動性の改善，帯電量の調整等の必要に応じて、着色樹脂微粒子の表面には、例えばコロイダルシリカ，チタニア等の無機酸化物微粒子が外添されている。本実施例１におけるトナーは、結着樹脂がポリエステル系樹脂からなり、体積平均粒径Ｄ４は約７．０μｍである。
【００３０】
トナーの体積平均粒径Ｄ４は、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液からなる電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−II型により１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積を測定することにより体積分布を算出する。そして、の測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００３１】
磁性キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例１における磁性キャリアの体積平均粒径は約３０μｍである。
【００３２】
磁性キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定する。そして、チャンネルにおける粒子数を測定し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００３３】
次に、本実施例の特徴的な部分である、現像剤の回収方法について詳しく説明する。
まず、従来の現像剤の回収方法について説明する。図１には従来の画像形成装置の概略構成を、図３には従来の現像装置４の概略構成をそれぞれ示してある。
【００３４】
図３（ａ）で示した現像装置４の現像剤を収容する現像容器４ａには、攪拌スクリュー４ｆが設けられている。この攪拌スクリュー４ｆと対向するように攪拌スクリュー４ｆの近傍壁面に現像剤排出口４ｉが設けてある。現像容器４ａ内に格納され、画像形成を繰り返すことでトナー樹脂や外添剤などが表面に付着し劣化した磁性キャリアを含む現像剤が現像剤排出口４ｉより現像容器４ａ外に排出される。より詳細には図３（ｂ）に示すように、現像剤補給口４ｈに対して攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向下流側に現像剤排出口４ｉを設ける。と共に、現像剤排出口４ｉ近傍では攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の搬送能力を部分的に弱くして現像剤の剤面を他の部分よりも高くする。こうすることで、現像容器に現像剤が補給されることで余剰する余剰現像剤が現像剤排出口４ｉの下辺を乗り越えて現像容器４ａ外に排出される。ここで、排出される現像剤の量は、先に述べた現像剤カートリッジ４ｇより現像容器４ａに補給された新しい現像剤と同じ量になるように制御するため、現像剤排出口４ｉの鉛直方向の高さ及び現像剤排出口４ｉ近傍の攪拌スクリュー４ｆの形状が決定される。
【００３５】
つまり、従来の現像剤排出口４ｉをもつ現像装置４（図３参照）では、現像剤カートリッジ４ｇにより補給される現像剤により、現像容器４ａ内に格納された現像剤の剤面が補給される前に比べて上昇する。そして、現像剤排出口４ｉの下辺高さを超えた分が重力により現像容器４ａ外に排出される仕組みであった。しかしながら、このような従来の方式では、前述したように、現像剤の剤面は現像剤の状態（現像剤の流動性や嵩密度）で大きく変化する。このため、例えば現像装置４の使用に伴い現像剤が劣化した場合に現像剤排出口４ｉから排出される現像剤量が初期に比べて変化してしまう。また、図３（ａ）中の経路２の破線で示すように、現像剤排出口４ｉの下辺から現像剤が溢れ出すだけでなく、攪拌スクリュー４ｆの回転に伴い現像剤が跳ね上げられて現像剤排出口４ｉから排出されてしまう。このように、排出量が安定しないことにより、現像容器４ａ内に格納される最適な現像剤量（剤面）に対して、現像剤量が非常に多くなったり、少なくなったりする虞がある。
【００３６】
ここで、従来の現像装置４における現像剤劣化と現像剤排出量の関係について説明する。現像剤の劣化には様々なものがあるが、現像剤の流動性に大きく影響するものとしてはトナー表面の外添剤の付着状態変化が挙げられる。外添剤の一部は、先に述べたとおりトナーの流動性を改善するために添加されている。しかしながら、例えば画像比率が非常に低い画像を大量に印字した場合などには、トナーが現像容器４ａ内に長期間にわたって存在する。それと共に、現像容器４ａ内の各部位（例えば現像剤規制部）からシェアを受けることにより、外添剤の一部はトナー樹脂内に埋め込まれたり、あるいはトナー表面から離脱したりすることで、トナー表面に存在する外添剤の量が著しく減少してしまう。その結果としてトナーの流動性、更には現像剤の流動性が悪化してしまう。
【００３７】
図４には、現像装置４の使用に伴う外添剤のトナー表面への付着状態変化の関係を示す。また、図５には、現像装置４の使用に伴う現像剤の流動性変化の関係を示す。ここで、外添剤のトナー表面への付着状態変化としてはトナーのＢＥＴ値測定を、現像剤の流動性変化としては現像剤の安息角測定を実施した。
【００３８】
まず、図４について説明する。図４は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時のトナーのＢＥＴ値変化を比較したものである。トナーのＢＥＴ値測定には、カンタクローム社製クワドラソーブＳＩを用いて測定した。
【００３９】
外添剤のトナー表面への付着状態変化として用いたトナーのＢＥＴ値は、トナー表面の外添剤の付着量を示すものであり、トナー表面に存在する外添剤が少なくなると共にトナーのＢＥＴ値が小さくなる。つまり、トナー母体表面にＢＥＴ値の大きい外添剤が外添されることによりトナーとしてのＢＥＴ値も大きくなるが、外添剤のトナー樹脂内への埋め込みやトナー表面からの離脱によりトナーのＢＥＴ値が小さくなる。トナー表面から外添剤が完全になくなった場合にはトナーのＢＥＴ値はトナー母体のＢＥＴ値と同じになる。ここで、画像比率が５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数によらずトナーのＢＥＴ値がそれほど変化していない。これに対し、画像比率が０．５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数の増加に伴いトナーのＢＥＴ値が大きく減少していることがわかる。
【００４０】
図５は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時の現像容器４ａ内に格納された現像剤の安息角変化を比較したものである。現像剤の安息角測定には、ホソカワミクロン社製パウダテスタＰＴ−Ｓを用いて測定した。
【００４１】
現像剤の流動性変化として用いた現像剤の安息角測定は、安息角が低いほど現像剤の流動性が良い（さらさらしている）ことを示すものである。ここで、画像比率が５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数によらず現像剤の安息角がそれほど変化していない。これに対し、画像比率が０．５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数の増加に伴い現像剤の安息角が大きく増加していることがわかる。
【００４２】
以上のことから、例えば画像比率が非常に低い画像を連続して出力した場合には、トナー表面の外添剤がトナー樹脂内への埋め込みやトナー表面からの離脱により少なくなり、同時に現像剤の流動性も大きく悪化する（ぼそぼそになる）ことがわかる。
【００４３】
図６は、現像剤の流動性による現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態（図中Ａで示した破線が現像剤剤面）を示した模式図である。図６（ａ）は、画像比率０．５％の画像を５００枚程度出力したあとの比較的現像剤の流動性が良い状態（安息角４３°）の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態である。一方、図６（ｂ）は、画像比率０．５％の画像を１００００枚程度出力したあとの比較的現像剤の流動性が悪い状態（安息角５５°）の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態である。これらを比較すると、現像剤の流動性が悪い場合（図６（ｂ））の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面が、現像剤の流動性が良い場合（図６（ａ））の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面に比較して非常に高いことがわかる。前述のとおり、現像剤排出口４ｉ近傍では攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の搬送能力を部分的に弱くしているわけであるが、現像剤の流動性が悪化することにより現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤が搬送されずに必要以上に滞留してしまうためである。この結果、現像剤排出口４ｉから排出される現像剤量は、耐久等に伴い現像剤の流動性が悪化した場合のほうが多くなることがわかる。
【００４４】
図７は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時の現像容器４ａ中に格納された現像剤量の変化を比較したものである。上で説明したとおり、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）程度である場合には、現像剤の劣化やそれに伴う現像剤の流動性の悪化が起こらない。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量とほぼ同じ量が現像剤排出口４ｉから排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく変化しない。一方、画像比率が非常に低い画像（０．５％）である場合には、トナーの劣化とそれに伴う現像剤の流動性の悪化が画像出力枚数に伴って促進される。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量以上の現像剤が現像剤排出口４ｉから排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく減少する。出力枚数が６０００枚を超えた以降は、現像スリーブ４ｃに担持される現像剤量も少なくなり、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の画像不良が発生した。
【００４５】
次に、従来の現像装置４における現像剤の流動性と攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げについて説明する。図８は現像容器４ａ内に格納された現像剤に占めるトナーの重量比に対する現像剤の流動性（安息角）の関係を示したものである。現像剤中のトナーの重量比が小さい場合には現像剤の流動性が良く（さらさらしている）、トナーの重量比が増加するに伴って現像剤の流動性が悪く（ぼそぼそしている）なることがわかる。ここで現像剤のトナーの重量比は、本実施例において初期の時点では８ｗｔ％であるが、磁性キャリアが劣化してトナーに対する帯電能力が低下することを起因とする画像濃度ダウンを調整するため、必要に応じて適宜調整している。
【００４６】
図９は、現像剤の流動性による現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤跳ね上げ状態を示した模式図である。図９（ａ）はトナー重量比が１０ｗｔ％（安息角４３°）の時の現像剤の跳ね上げ状態を、図９（ｂ）はトナー重量比が４ｗｔ％（安息角３５°）の時の現像剤の跳ね上げ状態をそれぞれ図中破線で示したものである。これらを比較すると、トナー重量比４ｗｔ％時の現像剤の流動性が良い場合には、現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面Ａがトナー重量比１０ｗｔ％の場合に比較して若干低くなっている。これに対し、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げは、トナー重量比４ｗｔ％時の場合が多くなっていることがわかる。この結果、現像容器４ａ内の現像剤中のトナー重量比が小さい場合には、攪拌スクリュー４ｆの回転に伴う現像剤の跳ね上げが多くなる。このため、現像剤排出口４ｉの下辺から溢れ出すだけでなく、跳ね上げられた現像剤が現像剤排出口４ｉを通過して現像容器４ａ外へと排出される。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量以上の現像剤が排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく減少してしまう。
【００４７】
上述のように、従来の現像剤の回収方法では、現像剤の劣化や現像剤中のトナー重量比によって現像剤の流動性が変化することで、現像剤排出口４ｉから排出される現像剤の量が安定しない。結果として現像容器４ａ内に格納される最適な現像剤量に対して、現像剤量が非常に多くなったり、少なくなったりしてしまう。
【００４８】
そこで、本実施例１では、図１０に示すように現像剤排出口４ｉ部に現像剤排出部材４ｊを設けた。現像剤排出部材４ｊは、現像剤排出口４ｉ部を塞ぐように設けられており、図１０（ａ）中の矢印方向に回転駆動可能である。この現像剤排出部材４ｊを設けた方式によると、従来の現像剤排出口４ｉ下辺から現像剤が溢れ出すのではなく、現像剤排出部材４ｊの搬送力により現像剤を現像容器４ａ内から外部へ排出する。よって、現像剤排出部材４ｊの回転駆動の有無（オンオフ）により、現像剤の排出のタイミングを任意に選択できる。それと共に、機械的に現像剤を排出するために１回転あたりの現像剤排出量はほぼ一定であり、現像剤の劣化に関係なく安定して現像剤を排出することが可能となる。また、現像剤排出部材は、現像剤排出口４ｉを塞ぐように設けられていることで、前述の攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げによる排出を防止することが可能となる。
【００４９】
以下、現像剤排出部材４ｊについて詳細に説明する。現像剤排出部材４ｊとしては、図１１（ａ）に示すようなスポンジローラ、図１１（ｂ）に示すブラシローラ、あるいは現像スリーブ４ｃと同様のマグネットローラ等のローラ状の部材を用いることができる。ここで、マグネットローラを用いた場合には、マグネットローラに担持する現像剤の量をコントロールするための規制部材の追加や、マグネットローラの磁極パターンの調整などが必要となる。また、現像剤排出部材４ｊとしての構成が複雑になることから、スポンジローラやブラシローラ等を用いることが好ましい。本実施例１では、現像剤排出部材４ｊとしてブラシローラを採用した。
【００５０】
ブラシローラとしては、その製法から大別して２種類存在する。１つめとしては、平板上の基布に対してブラシを形成する繊維（糸）を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げる織物型のブラシローラである。２つめとしては、芯金に予め接着剤を塗布しておき、最終的にブラシローラを形成する繊維長とほぼ同じ程度の大きさにカッティングした繊維（糸）を静電気力により芯金に突き刺してローラ形状に仕上げる静電植毛型のブラシローラである。それぞれに長所・短所はあるものの、現像剤排出部材４ｊとしての現像剤排出能力には大差が無いためどちらを選択しても構わないが、本実施例１では前者の織物型のブラシローラを選択した。
【００５１】
ブラシローラを形成する繊維（糸）の材質としては、ナイロン，ポリエチレンテレフタレート，ポリイミド，レーヨン，トリアセテート，キュプラなど様々な種類がある。現像剤排出部材４ｊとしての現像剤排出能力としては、ブラシを形成する繊維（糸）の種類に関わらず大差が無いためどれを選択しても構わないが、本実施例１ではコストなどの面からナイロンを選択した。
【００５２】
実際のブラシローラとしては、４ｍｍの芯金に基布厚さ２ｍｍ，繊維（糸）の長さ３ｍｍの合計５ｍｍの織物を巻き付けてなる外形１４ｍｍのものを用いた。ここで、繊維（糸）の長さは、１ｍｍから５ｍｍの範囲のものが好ましい。これは、繊維（糸）の長さが１ｍｍ以下の場合には、ブラシローラ上のブラシの表面積が小さすぎるため、現像剤を十分に担持できず、繊維（糸）の長さが５ｍｍ以上の場合には、ブラシの内部にまで現像剤が入り込んでしまう。このため、使用に伴い現像剤の搬送能力が変化（低下）する虞があるためである。
【００５３】
また、ブラシローラの織物の条件としては、ブラシを形成する繊維（糸）の太さと植毛密度の２つがある。ブラシを形成する繊維（糸）の太さは、繊維（糸）の材質としてナイロンを用いる場合には、４デシテックスから１０デシテックスの範囲のものが好ましい。これは、繊維（糸）の太さが４デシテックス以下の場合には、ブラシローラ上のブラシが柔らかすぎるため、現像剤を十分に搬送できない虞がある。繊維（糸）の太さが１０デシテックス以上の場合には、ブラシローラ上のブラシが硬すぎるため、現像剤を十分に担持できない虞があるためである。本実施例１では、繊維（糸）の太さとして６デシテックスのものを用いた。
【００５４】
また、植毛密度は、繊維（糸）の太さとして６デシテックスのものを用いる場合には、１０ｋ本／ｃｍ２から５０ｋ本／ｃｍ２の範囲のものが好ましい。これは、植毛密度が１０ｋ本／ｃｍ２以下の場合には、ブラシローラ上のブラシが柔らかすぎるため、現像剤を十分に搬送できない虞があるためである。植毛密度が５０ｋ本／ｃｍ２以上の場合には、ブラシローラ上のブラシが硬すぎるため、現像剤を十分に担持できない虞があるためである。本実施例１では、植毛密度として３０ｋ本／ｃｍ２のものを用いた。
【００５５】
ちなみに、現像剤排出部材４ｊとしてスポンジローラを用いる場合のスポンジローラとしては、例えば発泡体の密度が０．１５〜０．３５ｇ／ｃｍ３であり、且つセル数が５〜５０個／ｃｍ２のウレタン発泡体が好ましい。このウレタン発泡体を、４ｍｍの芯金に肉厚５ｍｍで巻き付けてなる外径１４ｍｍのものを用いることが好ましい。ここで、セル数の範囲が限定される理由としては、以下の理由による。セル数が５個／ｃｍ２以下の場合には、セルの大きさが大きくなりすぎるため、ウレタン発泡体の内部にまで現像剤が入り込んで目詰まりを起こしてしまい、使用に伴い現像剤排出部材４ｊとしての現像剤搬送能力が低下する虞がある。また、セル数が５０個／ｃｍ２以上の場合には、セルの大きさが小さくなりすぎるため、ウレタン発泡体の表面で現像剤を十分に担持できず、現像剤排出部材４ｊとしての現像剤搬送能力を安定して実現することができない虞があるためである。
【００５６】
図１２に、現像剤排出部材４ｊとしてブラシローラを用いた場合の現像剤排出口４ｉ近傍の構成図を示す。現像剤排出口４ｉの上下辺には、シール部材４ｌが設けられている。シール部材４ｌとしては、モルトプレーン，モルトプレーンの表面に高密度ポリエチレンやＰＯＭ等が貼り付けられたもの、あるいはフェルト等を用いることが出来る。本実施例１では、シール部材４ｌとして合計の厚みが２ｍｍとなるモルトプレーンの表面に高密度ポリエチレンを貼り付けたものを用いた。また現像剤排出口４ｉには、厚みが３ｍｍのフェルト部材（不図示）が設けられている。
【００５７】
以上のように、現像容器４ａの現像剤排出口４ｉの開口が高さ１７ｍｍ，幅３０ｍｍである。これに対し、現像剤排出口４ｉの上下辺には厚み２ｍｍのシール部材４ｌを設け、左右辺には厚み３ｍｍ部材を設けることにより、実際の開口は高さ１３ｍｍ，幅２４ｍｍとなる。一方、現像剤排出部材４ｊは、高さ（外径）１４ｍｍ，幅２６ｍｍであり、現像剤排出口４ｉの上下辺ではブラシがシール部材４ｌに０．５ｍｍ侵入しており、左右辺では現像剤排出部材４ｊがフェルト部材に対して１ｍｍ侵入している。このようにすることで、現像容器４ａ内部に格納された現像剤が、現像剤排出部材４ｊの停止時に現像剤排出口４ｉと現像剤排出部材４ｊの間から漏れ出すことを防止している。
【００５８】
ここで、現像剤排出部材４ｊの現像剤排出口４ｉの上下辺に設けられたシール部材４ｌに対する侵入量は０ｍｍから２ｍｍの範囲であることが望ましい。これは、現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌから離れている場合には現像剤の漏れ出しが問題となる。現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌに２ｍｍよりも侵入している場合には、現像剤排出部材４ｊのブラシに現像剤が詰まって回転駆動できない虞があるためである。また、現像剤排出部材４ｊの現像剤排出口４ｉの左右辺に設けられたフェルト部材に対する侵入量は０．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲であることが望ましい。これは、現像剤排出部材４ｊのフェルト部材への侵入量が０．５ｍｍ未満である場合には現像剤の漏れ出しが問題となり、２．５ｍｍ以上の場合には現像剤排出部材４ｊに対する負荷が大きくなり、現像剤排出部材４ｊの回転駆動ができない虞があるためである。
【００５９】
但し、現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌの間に若干の隙間があっても、トナーはある程度の流動性をもっているため、隙間よりも剤面が高くなっても現像剤量が直ちに排出されない、もしくは少量の現像剤しか排出されなければ隙間があってもよい。
【００６０】
更に、現像剤排出部材４ｊとしてのブラシローラが現像容器４ａ内部から搬送してきた現像剤を回収するために、現像剤回収部材４ｍとして厚さ２００μｍのＰＥＴシートがブラシローラのブラシに対して一定の角度で１．０ｍｍ侵入するように当接している。
【００６１】
次に、現像剤排出部材４ｊによる現像容器４ａ内部からの現像剤排出タイミングについて説明する。本実施例１の現像剤排出部材４ｊを設けた現像装置４では、従来例の現像剤排出口４ｉからの漏れ出し方式とは異なり、現像剤を任意のタイミングで排出することが可能となる。よって、図１４に示すように、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に補給された現像剤量を画像形成装置１００内に設けられた制御部としてのＣＰＵでカウントする。そして、カウントが所定量に達する毎に現像剤排出部材４ｊを回転駆動することにより現像容器４ａから現像剤を排出することができる。ここで、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に一定量補給されてから、現像剤排出部材４ｊでまとめて排出する。この理由としては、現像剤排出部材４ｊの駆動時及び停止時に排出量が不安定になるため、まとめて排出した方が排出される現像剤の量が安定しているためである。本実施例１では、現像剤カートリッジ４ｇから積算で約３ｇの現像剤（磁性キャリアの重量比は１５ｗｔ％）が補給された時点で、現像剤排出部材４ｊにより約０．５ｇ（磁性キャリアの重量比は約９２ｗｔ％）排出するように制御した。ここで、本実施例１で用いた現像剤排出部材４ｊは、１回転あたり約０．０５ｇの現像剤を排出することができ、現像剤排出部材４ｊの回転数を６０ｒｐｍに設定した場合の現像剤排出時間は約１０秒である。
【００６２】
図１５を用いて、現像剤排出部材４ｊによる現像剤排出タイミングについて説明する。図１５ａに示すように、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して、現像剤補給口４ｈ下流側に現像剤排出口４ｉが設けられている場合が一般的である。これは、現像剤補給口４ｈから補給された現像剤が、現像容器４ａ内にもともと存在する現像剤と攪拌スクリュー４ｆにより十分混合させる必要があるためである。そのため、現像剤補給口４ｈを攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対してなるべく上流側に配置する必要がある。この場合、現像剤補給口４ｈで補給されたばかりの現像剤が、現像剤排出部材４ｊによりすぐに排出される虞がある。よって、本実施例１では、現像剤補給口４ｈから補給された直後の現像剤が現像剤排出口４ｉと対向する対向部を通過した後に現像剤排出部材４ｊを回転駆動して現像剤を排出することとした。つまり図１５（ｂ）に示すように、現像剤補給口４ｈから補給された最後の現像剤が、Ｔ秒後に現像剤補給口４ｈを通過する場合、現像剤補給口４ｈに設けられた補給スクリューの駆動停止後Ｔ秒後に現像剤排出部材４ｊの駆動を開始するようにした。
【００６３】
ここで、現像剤排出タイミングは現像剤の補給動作が行なわれない画像形成の前回転動作及び後回転動作タイミングや、画像形成時に一時的に画像形成を中断（割り込みタイミング）して実施しても構わない。しかし、大量部数を連続して出力する場合には前回転動作及び後回転動作タイミングが発生せず、また一時的に画像形成を中断（割り込みタイミング）では生産性を低下させてしまう。このため、上記で示した通常の画像形成時に現像剤の排出を行なうことが好ましい。
【００６４】
図１３は、画像比率が非常に低い画像（０．５％）画像を連続して出力した時の現像容器４ａ中に格納された現像剤量の変化を、本実施例１の現像装置４と従来の現像装置４で比較したものである。この結果から、画像比率が非常に低い画像（０．５％）画像を連続して出力し、現像剤劣化による現像剤の流動性が変化した場合でも、本実施例１の現像装置４を用いることで、現像容器４ａ内の現像剤量はほとんど変化していないことがわかる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例１による画像形成装置によって、以下の効果を奏する。即ち、現像剤の流動性の変化に伴う現像剤排出口から排出される現像剤量の変化を抑制できる。また、攪拌スクリューの回転に伴う現像剤が跳ね上げによる現像剤の排出を原因として発生する現像装置内に格納された現像剤量が変化することを抑制することが可能となる。更には、現像装置内に格納された現像剤量が変化することで発生する現像装置の現像剤排出口以外の部分から現像剤が漏れ出すといった問題を抑制できる。そして、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の異常画像が発生することを防止して、長期にわたり安定した画像形成装置を提供することが可能となる。
【００６６】
（実施例２）
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例２について説明する。
本実施例２のプリンタ１００の基本構成は、実施例１のものと同様であり、詳細な説明を省略し、本実施例２の特徴的な部分について以下に説明する。
【００６７】
図１６に本実施例２の現像装置４の概略構成を示す。図１６（ａ）に示すとおり、本実施例２では現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを、現像容器４ａの攪拌スクリュー４ｆ下側の底面に設けたことを特徴とする。実施例１で図１２を用いて説明したように、本発明の現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの構成をとることで、現像容器４ａ内の現像剤の漏れに対する優れたシール性を発揮することが可能である。そのために、本実施例２のように現像容器４ａ底面に現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを設けた場合でも、現像容器４ａ内部から現像剤が漏れ出すことはない。
【００６８】
次に、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを現像容器４ａの底面に設けたことによる利点について説明する。図１７は、現像剤排出口４ｉと現像剤排出口４ｉ近傍の攪拌スクリュー４ｆの形状について示した模式図である。図１７（ａ−１）及び（ａ−２）は、現像容器４ａの側面に現像剤排出口４ｉを設けた場合の、上方向及び横方向から現像剤排出口４ｉ近傍の状態を示す模式図である。現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ側面に設けた場合には、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して直角方向に現像剤を排出することとなり、現像剤排出部材４ｊの回転に伴う作用力によるところが大きい。このため、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を安定化させるためには、図１７（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように攪拌スクリュー４ｆの一部にリブを設け、攪拌スクリュー４ｆの現像剤の搬送力を部分的に低下させるようにする必要がある。しかしながら、攪拌スクリュー４ｆのリブの部分では、現像剤が滞留して密度が増加すると共に、リブによるストレスが現像剤に加わり、現像剤の劣化を促進させる虞がある。
【００６９】
一方、本実施例２の現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ底面に設けた場合には、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して鉛直方向下側に現像剤を排出することとなり、現像剤排出部材４ｊの回転に伴う作用力に加えて現像剤の重力が働く。このため、攪拌スクリュー４ｆにリブを設けなくても、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量は安定させることができる。また、攪拌スクリュー４ｆにリブを設けなくても良いことで、現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ側面に設けた時のような現像剤の劣化の促進も防止することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例２による画像形成装置によって、実施例１に比較して現像剤排出部材によって排出される現像剤量を長期にわたってより安定させることが可能となる。
【００７１】
（実施例３）
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例３について説明する。
本実施例２のプリンタ１００の基本構成は、実施例１のものと同様であり、詳細な説明を省略し、本実施例３の特徴的な部分について以下に説明する。
【００７２】
図１８に本実施例３の現像装置４の概略構成を示す。本実施例３では、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの配置は実施例２と同様であるが、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの周囲に現像剤剤面高さ検知手段４ｎを有することを特徴とする。より具体的には、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの近傍の現像容器４ａ側面に、現像剤剤面高さ検知手段４ｎを設けている。現像剤剤面高さ検知手段４ｎとしては、現像剤中の磁性キャリアの透磁率を検知するセンサを用いた。このセンサは、前述した現像装置４内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知するトナー補給量制御手段４ｋと同じものである。現像剤剤面高さ検知手段４ｎは、そのセンサ面の鉛直方向中央部が、初期の現像剤剤面と同じ高さになるように現像容器４ａ側面に取り付けられている。そして、現像剤の剤面が高くなった場合には、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面全体を現像剤（磁性キャリア）が覆うため、センサの出力が高くなる。逆に現像剤の剤面が低くなった場合には、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面には現像剤（磁性キャリア）が存在しないため、センサの出力が低くなる。つまり、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面を覆う現像剤（磁性キャリア）の量を検知することで、現像剤の剤面高さを算出している。
【００７３】
次に、現像剤剤面高さ検知手段４ｎの検知結果に対する現像剤排出部材４ｊの駆動制御について説明する。図１９に現像剤排出部材４ｊの駆動制御のフローチャートを示す。
ステップ１；ＣＰＵが、図２０に示す現像剤供給スクリューモーターの回転数をカウントすることにより、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に補給された現像剤の総量の見積もりを行なう。
【００７４】
ステップ２；ＣＰＵは、ステップ１で算出された現像剤供給スクリューモーターの回転数（補給された現像剤の総量）が一定量（本実施例３では３ｇ）になった信号を受け取る。この時点で、ＣＰＵは、図２０に示す現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ基板より出力される電圧値（１Ｖから４Ｖ）から現像剤の剤面高さを検知する。
【００７５】
ステップ３；ステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、予めＣＰＵに格納された下限閾値（剤面高さの許容最小値，本実施例３では２Ｖ）よりも小さい場合には、現像剤剤面が低い。（現像容器４ａ内の現像剤量が少ない）そこで、ＣＰＵは、ステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、下限閾値よりも小さい場合には図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数をダウンさせる。（本実施例３では６０ｒｐｍを３０ｒｐｍにダウン）こうして、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を減少させる。
【００７６】
ステップ４；ステップ３で下限閾値よりも大きい場合には、ＣＰＵによりステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、予めＣＰＵに格納された上限閾値（剤面高さの許容最大値，本実施例３では４Ｖ）よりも大きい場合には、現像剤剤面が高い。（現像容器４ａ内の現像剤量が多い）このため、ＣＰＵは、図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数をアップ（本実施例３では６０ｒｐｍを９０ｒｐｍにアップ）させ、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を増加させる。
【００７７】
ステップ５；ステップ３及びステップ４の閾値範囲内である場合には、ＣＰＵは図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数（本実施例３では６０ｒｐｍ）を変化させない。
【００７８】
ステップ４及びステップ５で回転数を変化させた場合でも、現像剤排出部材４ｊの回転時間は同じとしている（本実施例３では１０秒間）。以上のような制御を行なうことで、現像容器４ａの現像剤剤面（現像剤量）を初期と同じになるように調整することが可能となる。
【００７９】
ここで、現像剤排出部材４ｊの回転数を変化させるのでなく、回転時間を変化させても良い。しかしながら、現像装置４ａ内の現像剤の量が多い場合には、回転時間が長くなってしまい、現像剤の排出時間が終了する前に現像剤の補給動作が開始されて、補給現像剤が補給された直後に排出される虞がある。このため、上記で示した現像剤排出部材４ｊの回転数を変化させることが好ましい。
【００８０】
以上説明したように、本実施例３による画像形成装置によって、実施例１及び実施例２に比較して、現像装置内に格納された現像剤量や現像剤剤面を長期にわたってより安定させることが可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ レーザユニット
４ 現像装置
４ａ 現像容器
４ｂ 現像スリーブ
４ｃ マグネットローラ
４ｄ 現像剤規制ブレード
４ｅ 現像スクリュー
４ｆ 攪拌スクリュー
４ｇ 現像剤カートリッジ
４ｈ 現像剤補給口
４ｉ 現像剤排出口
４ｊ 現像剤排出部材
４ｋ トナー補給量制御手段
４ｌ シール部材
４ｍ 現像剤回収部材
４ｎ 現像剤剤面高さ検知手段
５ 転写装置
６ 感光ドラムクリーニング装置
Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機，プリンタ，ファックスなどに採用される電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものであり、詳しくは非磁性トナーと磁性キャリアを混合して使用する２成分現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行なう画像形成装置においては、像担持体上の静電潜像を顕像化するために、磁性キャリアと非磁性トナーとを一定比率で混合してなる現像剤を用いた２成分現像方式が広く使用されている。２成分現像方式では、マグネットを内包した現像剤担持体としての現像スリーブにより現像装置内の現像剤を担持し、像担持体に対抗する位置へ搬送すると共に、像担持体に対抗する位置で磁気ブラシを形成して像担持体上の静電潜像の顕像化（現像）を行なう。このような２成分現像方式を用いることにより、静電潜像に対して忠実に顕像化すること（高画質）が可能であり、また安定性にも優れるといった長所がある。
【０００３】
上記２成分現像方式では、現像を行なうと共に現像装置内の現像剤中のトナー濃度が低下する。そのために補給手段によって現像で使用された量と同じ量のトナーが現像装置内に補給され、磁性キャリアと混合・攪拌されることによる摩擦帯電で現像に適する帯電量になるよう制御される。ここで、現像動作を長期にわたり繰り返すと、磁性キャリアが劣化するという問題が発生する。具体的には磁性キャリア表面のコート剤の剥離や、磁性キャリア表面にトナー樹脂やトナーの外添剤が付着することで磁性キャリア表面が変質し、補給されたトナーに対して十分な帯電量を付与することができなくなる。
【０００４】
そのため、現像装置内の磁性キャリアを一定期間ごとに交換する必要がある。ただしこの交換作業には専門のオペレーターが必要でかつ時間を要するといった問題があり、装置のダウンタイムの発生やランニングコストの増加につながる。また磁性キャリア交換直後では非常に画質が良好かつ安定であるのに対して、次の交換までの間に徐々に磁性キャリアの劣化が進行するため、通常の使用上問題は無いものの初期の画質，安定性を維持することはできないといった問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、いくつかの解決策が既に提案されている。例えば、特許文献１によると、現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けている。このため、新しい現像剤を前記補給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持させることができる構成が開示されている。
【０００６】
この方法によって上述した磁性キャリアの交換作業は不要となり、メンテナンス性は向上する。しかしながら、上記の方式では攪拌・搬送部材としてのスクリューの回転に伴い現像剤が跳ね上げられて排出口から排出されてしまう問題があった。その結果、現像剤の量が過度に排出されてしまう。この結果、現像スリーブ上に担持される現像剤量が減少し、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の異常画像が発生する虞がある。
【０００７】
この問題を解決するために、特許文献２によると、現像剤の排出口周辺部に電磁石が設けられており、電磁石のＯＮ／ＯＦＦにより現像装置内の現像剤の排出量を制御する構成である。しかしながら、現像剤を排出する際には排出口を開放する必要があり、スクリューにより跳ね上げられた現像剤の排出を抑制できない。
【０００８】
また別の方法として、排出口と対向するスクリューの羽根の一部を切り欠くことでスクリューによる現像剤の跳ね上げを抑制する構成も考えられる。しかしながら、排出口近傍で現像剤の滞留が生じ、排出量が安定しない虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開平６−２４２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、トナーとキャリアを有する現像剤を現像装置に補給すると共に、余剰現像剤を現像装置から排出する排出口を備えた現像装置において、現像装置内の搬送部材の駆動に伴う現像剤の跳ね上げによって、現像剤が排出口から排出されることを抑制しながら、現像剤の滞留等によって現像剤の排出量が不安定となることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送手段と、前記搬送手段が設けられた搬送路に設けられ、前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出口と、を有する画像形成装置において、
前記排出口を塞ぐように回転可能に設けられ、回転することで前記現像装置内の現像剤を前記排出口から排出させるローラ状の排出部材と、前記排出部材の駆動のオンオフを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
現像装置に非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を補給すると共に、余剰現像剤を現像装置から排出する排出口を備えた現像装置において、攪拌・搬送部材としてのスクリューの回転に伴う現像剤の跳ね上げによる現像剤が排出されることを抑制しながら、現像剤の滞留等によって現像剤の排出量が不安定となることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の二成分現像方式を用いた画像形成装置の概略構成模型図。
【図２】本実施例１の二成分現像方式を用いた画像形成装置の概略構成模型図。
【図３】従来の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図４】画像形成枚数に対するトナーＢＥＴ値変化を示す関係図。
【図５】画像形成枚数に対する現像剤の安息角変化を示す関係図。
【図６】現像剤の安息角に対する現像剤排出口近傍の現像剤の溢れ出し状態を示す模式図。
【図７】画像形成枚数に対する現像装置内の現像剤量を示す関係図。
【図８】現像剤中のトナー濃度と現像剤の安息角の関係を示す関係図。
【図９】現像剤の安息角に対する現像剤排出口近傍の現像剤の跳ね上げ状態を示す模式図。
【図１０】本実施例１の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１１】現像剤排出部材の模型図。
【図１２】現像剤排出口と現像剤排出部材の配置を示す模型図。
【図１３】本実施例１の画像形成枚数に対する現像装置内の現像剤量を示す関係図。
【図１４】本実施例１のブロック図。
【図１５】本実施例１の制御タイミングを示す模式図。
【図１６】本実施例２の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１７】本実施例２の現像剤排出口近傍の攪拌スクリュー形状を示す模型図。
【図１８】本実施例３の二成分現像装置の概略構成模型図。
【図１９】現像剤剤面高さ検知手段による現像剤排出部材の制御を示すフローチャート。
【図２０】本実施例３のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
図２は、本発明に係る画像形成装置の実施例１の概略構成を示す。本実施例１の画像形成装置１００は、二成分接触現像方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタ（プリンタ）である。
【００１５】
（プリンタの全体構成）
先ず、図２を参照して、本実施例１のプリンタ１００の全体構成について説明する。
【００１６】
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ）を有する。本実施例１において、感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００１７】
感光ドラム１表面は、帯電装置２により一様に帯電処理される。本実施例１では帯電装置２として、帯電ローラ２ａによる接触帯電方式を採用している。この帯電ローラ２ａは、芯金の両端部をそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｂによって感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。
【００１８】
この帯電ローラ２ａの芯金には電源より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例１において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。具体的には、直流電圧；−６００Ｖ，交流電圧；周波数ｆ：１．５ｋＨｚ，ピーク間電圧：１５００Ｖｐｐの正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−６００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００１９】
レーザビーム３により感光ドラム１表面に形成された静電潜像は、次工程の現像装置４によりトナー像として顕像化される。本実施例１の場合、感光ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。現像装置４の詳細については後述する。
【００２０】
現像装置４により顕像化された感光ドラム１表面のトナー像は、次工程の転写装置５により記録材Ｐ上に転写される。本実施例１においては、転写装置５は転写ローラである。転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接され、その圧接ニップ部が転写部である。この転写部に所定の制御タイミングにて記録材Ｐが搬送される。転写部に給送された記録材Ｐは、回転する感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて、その間転写ローラ５にはトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例１では＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部を搬送されていく記録材Ｐの表面に感光ドラム１の表面のトナー像が順次に静電転写されていく。
【００２１】
転写部を通ってトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、次工程の定着装置（不図示）へ搬送され、トナー像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００２２】
一方、転写装置５により記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー像（所謂転写残トナー）は、感光ドラム１回転方向において転写装置５の下流側に配設されたクリーニング装置６により感光ドラム１表面から除去される。本実施例１では、板状のウレタンゴムからなるゴムブレード６ａを、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接してなるブレードクリーニング方式である。クリーニング装置６により表面から転写残トナーを完全に除去された感光ドラム１は、前述の帯電装置２から始める次の画像形成に備える。
【００２３】
（現像装置）
次に図１及び図１０を参照して、現像装置４について詳しく説明する。
【００２４】
現像装置４には、非磁性トナ−と磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されており、２成分現像剤に占める非磁性トナーの重量比はおよそ８ｗｔ％である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径、プリンタ１００の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００２５】
現像装置４は感光ドラム１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ４ｃが回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４ｄを内包する現像スリーブ４ｃは非磁性材料で構成される。現像動作時には図１０の矢印方向に回転し、現像容器４ａ内の現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に現像剤を供給して、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナーにより現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４ｃの回転にしたがって搬送され、現像容器４ａ内に設けられた搬送路に回収される。また現像容器４ａの搬送路には第１の現像剤攪拌・搬送部材としてのスクリュー４ｅ（現像スリーブ４ｃに近い側 以下「現像スクリュー」と呼ぶ）が配置されている。また、第２の現像剤攪拌・搬送部材としてのスクリュー４ｆ（現像スリーブ４ｃから遠い側 以下「攪拌スクリュー」と呼ぶ）により現像容器４ａ内の搬送路を循環し、再度混合攪拌される。現像剤循環の方向は、本実施例１では現像スクリュー４ｅ側で図１０の手前側から奥側に向かう方向、攪拌スクリュー４ｆ側では図１０の奥側から手前側に向かう方向である。また現像スクリュー４ｅ及び攪拌スクリュー４ｆは、共に中心軸径が７ｍｍ，外形が１４ｍｍのものを使用した。
【００２６】
図２中の４ｇは現像剤カートリッジである。現像剤カートリッジは略円筒の形状をしており、プリンタ１００本体から容易に脱着可能である。現像剤カートリッジ４ｇをプリンタ１００に手前側から挿入することで、現像剤補給口４ｈが開口する。現像剤補給口４ｈには補給スクリューが設けられており、適宜回転することで現像剤カートリッジ４ｇ内の現像剤を現像容器４ａ内に適量補給する役目を担っている。つまり、画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー４ｈの回転力と重力によって、現像剤カートリッジ４ｇ内から現像剤補給口４ｈを通過して現像容器４ａ内に補給される。
【００２７】
この補給現像剤に占める磁性キャリアの重量比はおよそ１５ｗｔ％であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち現像容器４ａ内の現像剤に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中に磁性キャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量の磁性キャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤の磁性キャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給で磁性キャリアの入れ替わり量が多くなり、現像器１内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分磁性キャリアの消費量が多くなる。よって、それぞれのプリンタ１００が必要とする画質性能，ランニングコストに応じて適当な混合比を別途定めることが好ましい。
【００２８】
また、トナー（及び磁性キャリア）の補給量は補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段４ｋ（図１０（ｂ）参照）によって定められる。トナー補給量制御の方法としては現像剤のトナー濃度を光学的に検知するものや、感光ドラム１上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法などさまざまな方法が用いられている。本実施例１ではトナー補給量制御手段４ｋとして、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知する方式を採用した。本方式を採用した理由としては、本方式が他の方式と比較してコストや安定性で優れるためであるが、他の方式でも大きな差はなく、プリンタ１００の構成に応じて別途定めることが好ましい。
【００２９】
次に、本実施例１にて用いられる２成分現像剤について説明する。
トナーは、結着樹脂，着色剤，その他帯電制御剤，ワックス等の添加剤を含む着色樹脂粒子からなる。そして、流動性の改善，帯電量の調整等の必要に応じて、着色樹脂微粒子の表面には、例えばコロイダルシリカ，チタニア等の無機酸化物微粒子が外添されている。本実施例１におけるトナーは、結着樹脂がポリエステル系樹脂からなり、体積平均粒径Ｄ４は約７．０μｍである。
【００３０】
トナーの体積平均粒径Ｄ４は、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液からなる電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−II型により１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積を測定することにより体積分布を算出する。そして、の測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００３１】
磁性キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例１における磁性キャリアの体積平均粒径は約３０μｍである。
【００３２】
磁性キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定する。そして、チャンネルにおける粒子数を測定し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００３３】
次に、本実施例の特徴的な部分である、現像剤の回収方法について詳しく説明する。
まず、従来の現像剤の回収方法について説明する。図１には従来の画像形成装置の概略構成を、図３には従来の現像装置４の概略構成をそれぞれ示してある。
【００３４】
図３（ａ）で示した現像装置４の現像剤を収容する現像容器４ａには、攪拌スクリュー４ｆが設けられている。この攪拌スクリュー４ｆと対向するように攪拌スクリュー４ｆの近傍壁面に現像剤排出口４ｉが設けてある。現像容器４ａ内に格納され、画像形成を繰り返すことでトナー樹脂や外添剤などが表面に付着し劣化した磁性キャリアを含む現像剤が現像剤排出口４ｉより現像容器４ａ外に排出される。より詳細には図３（ｂ）に示すように、現像剤補給口４ｈに対して攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向下流側に現像剤排出口４ｉを設ける。と共に、現像剤排出口４ｉ近傍では攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の搬送能力を部分的に弱くして現像剤の剤面を他の部分よりも高くする。こうすることで、現像容器に現像剤が補給されることで余剰する余剰現像剤が現像剤排出口４ｉの下辺を乗り越えて現像容器４ａ外に排出される。ここで、排出される現像剤の量は、先に述べた現像剤カートリッジ４ｇより現像容器４ａに補給された新しい現像剤と同じ量になるように制御するため、現像剤排出口４ｉの鉛直方向の高さ及び現像剤排出口４ｉ近傍の攪拌スクリュー４ｆの形状が決定される。
【００３５】
つまり、従来の現像剤排出口４ｉをもつ現像装置４（図３参照）では、現像剤カートリッジ４ｇにより補給される現像剤により、現像容器４ａ内に格納された現像剤の剤面が補給される前に比べて上昇する。そして、現像剤排出口４ｉの下辺高さを超えた分が重力により現像容器４ａ外に排出される仕組みであった。しかしながら、このような従来の方式では、前述したように、現像剤の剤面は現像剤の状態（現像剤の流動性や嵩密度）で大きく変化する。このため、例えば現像装置４の使用に伴い現像剤が劣化した場合に現像剤排出口４ｉから排出される現像剤量が初期に比べて変化してしまう。また、図３（ａ）中の経路２の破線で示すように、現像剤排出口４ｉの下辺から現像剤が溢れ出すだけでなく、攪拌スクリュー４ｆの回転に伴い現像剤が跳ね上げられて現像剤排出口４ｉから排出されてしまう。このように、排出量が安定しないことにより、現像容器４ａ内に格納される最適な現像剤量（剤面）に対して、現像剤量が非常に多くなったり、少なくなったりする虞がある。
【００３６】
ここで、従来の現像装置４における現像剤劣化と現像剤排出量の関係について説明する。現像剤の劣化には様々なものがあるが、現像剤の流動性に大きく影響するものとしてはトナー表面の外添剤の付着状態変化が挙げられる。外添剤の一部は、先に述べたとおりトナーの流動性を改善するために添加されている。しかしながら、例えば画像比率が非常に低い画像を大量に印字した場合などには、トナーが現像容器４ａ内に長期間にわたって存在する。それと共に、現像容器４ａ内の各部位（例えば現像剤規制部）からシェアを受けることにより、外添剤の一部はトナー樹脂内に埋め込まれたり、あるいはトナー表面から離脱したりすることで、トナー表面に存在する外添剤の量が著しく減少してしまう。その結果としてトナーの流動性、更には現像剤の流動性が悪化してしまう。
【００３７】
図４には、現像装置４の使用に伴う外添剤のトナー表面への付着状態変化の関係を示す。また、図５には、現像装置４の使用に伴う現像剤の流動性変化の関係を示す。ここで、外添剤のトナー表面への付着状態変化としてはトナーのＢＥＴ値測定を、現像剤の流動性変化としては現像剤の安息角測定を実施した。
【００３８】
まず、図４について説明する。図４は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時のトナーのＢＥＴ値変化を比較したものである。トナーのＢＥＴ値測定には、カンタクローム社製クワドラソーブＳＩを用いて測定した。
【００３９】
外添剤のトナー表面への付着状態変化として用いたトナーのＢＥＴ値は、トナー表面の外添剤の付着量を示すものであり、トナー表面に存在する外添剤が少なくなると共にトナーのＢＥＴ値が小さくなる。つまり、トナー母体表面にＢＥＴ値の大きい外添剤が外添されることによりトナーとしてのＢＥＴ値も大きくなるが、外添剤のトナー樹脂内への埋め込みやトナー表面からの離脱によりトナーのＢＥＴ値が小さくなる。トナー表面から外添剤が完全になくなった場合にはトナーのＢＥＴ値はトナー母体のＢＥＴ値と同じになる。ここで、画像比率が５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数によらずトナーのＢＥＴ値がそれほど変化していない。これに対し、画像比率が０．５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数の増加に伴いトナーのＢＥＴ値が大きく減少していることがわかる。
【００４０】
図５は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時の現像容器４ａ内に格納された現像剤の安息角変化を比較したものである。現像剤の安息角測定には、ホソカワミクロン社製パウダテスタＰＴ−Ｓを用いて測定した。
【００４１】
現像剤の流動性変化として用いた現像剤の安息角測定は、安息角が低いほど現像剤の流動性が良い（さらさらしている）ことを示すものである。ここで、画像比率が５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数によらず現像剤の安息角がそれほど変化していない。これに対し、画像比率が０．５％の画像を連続出力した場合には、画像の出力枚数の増加に伴い現像剤の安息角が大きく増加していることがわかる。
【００４２】
以上のことから、例えば画像比率が非常に低い画像を連続して出力した場合には、トナー表面の外添剤がトナー樹脂内への埋め込みやトナー表面からの離脱により少なくなり、同時に現像剤の流動性も大きく悪化する（ぼそぼそになる）ことがわかる。
【００４３】
図６は、現像剤の流動性による現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態（図中Ａで示した破線が現像剤剤面）を示した模式図である。図６（ａ）は、画像比率０．５％の画像を５００枚程度出力したあとの比較的現像剤の流動性が良い状態（安息角４３°）の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態である。一方、図６（ｂ）は、画像比率０．５％の画像を１００００枚程度出力したあとの比較的現像剤の流動性が悪い状態（安息角５５°）の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面の高さ状態である。これらを比較すると、現像剤の流動性が悪い場合（図６（ｂ））の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面が、現像剤の流動性が良い場合（図６（ａ））の現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面に比較して非常に高いことがわかる。前述のとおり、現像剤排出口４ｉ近傍では攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の搬送能力を部分的に弱くしているわけであるが、現像剤の流動性が悪化することにより現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤が搬送されずに必要以上に滞留してしまうためである。この結果、現像剤排出口４ｉから排出される現像剤量は、耐久等に伴い現像剤の流動性が悪化した場合のほうが多くなることがわかる。
【００４４】
図７は、現像装置４を用いて画像比率が非常に低い画像（０．５％）と、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）のそれぞれを連続して出力した時の現像容器４ａ中に格納された現像剤量の変化を比較したものである。上で説明したとおり、画像比率が一般のオフィス文書画像（５％）程度である場合には、現像剤の劣化やそれに伴う現像剤の流動性の悪化が起こらない。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量とほぼ同じ量が現像剤排出口４ｉから排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく変化しない。一方、画像比率が非常に低い画像（０．５％）である場合には、トナーの劣化とそれに伴う現像剤の流動性の悪化が画像出力枚数に伴って促進される。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量以上の現像剤が現像剤排出口４ｉから排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく減少する。出力枚数が６０００枚を超えた以降は、現像スリーブ４ｃに担持される現像剤量も少なくなり、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の画像不良が発生した。
【００４５】
次に、従来の現像装置４における現像剤の流動性と攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げについて説明する。図８は現像容器４ａ内に格納された現像剤に占めるトナーの重量比に対する現像剤の流動性（安息角）の関係を示したものである。現像剤中のトナーの重量比が小さい場合には現像剤の流動性が良く（さらさらしている）、トナーの重量比が増加するに伴って現像剤の流動性が悪く（ぼそぼそしている）なることがわかる。ここで現像剤のトナーの重量比は、本実施例において初期の時点では８ｗｔ％であるが、磁性キャリアが劣化してトナーに対する帯電能力が低下することを起因とする画像濃度ダウンを調整するため、必要に応じて適宜調整している。
【００４６】
図９は、現像剤の流動性による現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤跳ね上げ状態を示した模式図である。図９（ａ）はトナー重量比が１０ｗｔ％（安息角４３°）の時の現像剤の跳ね上げ状態を、図９（ｂ）はトナー重量比が４ｗｔ％（安息角３５°）の時の現像剤の跳ね上げ状態をそれぞれ図中破線で示したものである。これらを比較すると、トナー重量比４ｗｔ％時の現像剤の流動性が良い場合には、現像剤排出口４ｉ近傍の現像剤剤面Ａがトナー重量比１０ｗｔ％の場合に比較して若干低くなっている。これに対し、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げは、トナー重量比４ｗｔ％時の場合が多くなっていることがわかる。この結果、現像容器４ａ内の現像剤中のトナー重量比が小さい場合には、攪拌スクリュー４ｆの回転に伴う現像剤の跳ね上げが多くなる。このため、現像剤排出口４ｉの下辺から溢れ出すだけでなく、跳ね上げられた現像剤が現像剤排出口４ｉを通過して現像容器４ａ外へと排出される。このため、現像容器４ａに補給された現像剤量以上の現像剤が排出され、現像容器４ａ内の現像剤の量は大きく減少してしまう。
【００４７】
上述のように、従来の現像剤の回収方法では、現像剤の劣化や現像剤中のトナー重量比によって現像剤の流動性が変化することで、現像剤排出口４ｉから排出される現像剤の量が安定しない。結果として現像容器４ａ内に格納される最適な現像剤量に対して、現像剤量が非常に多くなったり、少なくなったりしてしまう。
【００４８】
そこで、本実施例１では、図１０に示すように現像剤排出口４ｉ部に現像剤排出部材４ｊを設けた。現像剤排出部材４ｊは、現像剤排出口４ｉ部を塞ぐように設けられており、図１０（ａ）中の矢印方向に回転駆動可能である。この現像剤排出部材４ｊを設けた方式によると、従来の現像剤排出口４ｉ下辺から現像剤が溢れ出すのではなく、現像剤排出部材４ｊの搬送力により現像剤を現像容器４ａ内から外部へ排出する。よって、現像剤排出部材４ｊの回転駆動の有無（オンオフ）により、現像剤の排出のタイミングを任意に選択できる。それと共に、機械的に現像剤を排出するために１回転あたりの現像剤排出量はほぼ一定であり、現像剤の劣化に関係なく安定して現像剤を排出することが可能となる。また、現像剤排出部材は、現像剤排出口４ｉを塞ぐように設けられていることで、前述の攪拌スクリュー４ｆによる現像剤の跳ね上げによる排出を防止することが可能となる。
【００４９】
以下、現像剤排出部材４ｊについて詳細に説明する。現像剤排出部材４ｊとしては、図１１（ａ）に示すようなスポンジローラ、図１１（ｂ）に示すブラシローラ、あるいは現像スリーブ４ｃと同様のマグネットローラ等のローラ状の部材を用いることができる。ここで、マグネットローラを用いた場合には、マグネットローラに担持する現像剤の量をコントロールするための規制部材の追加や、マグネットローラの磁極パターンの調整などが必要となる。また、現像剤排出部材４ｊとしての構成が複雑になることから、スポンジローラやブラシローラ等を用いることが好ましい。本実施例１では、現像剤排出部材４ｊとしてブラシローラを採用した。
【００５０】
ブラシローラとしては、その製法から大別して２種類存在する。１つめとしては、平板上の基布に対してブラシを形成する繊維（糸）を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げる織物型のブラシローラである。２つめとしては、芯金に予め接着剤を塗布しておき、最終的にブラシローラを形成する繊維長とほぼ同じ程度の大きさにカッティングした繊維（糸）を静電気力により芯金に突き刺してローラ形状に仕上げる静電植毛型のブラシローラである。それぞれに長所・短所はあるものの、現像剤排出部材４ｊとしての現像剤排出能力には大差が無いためどちらを選択しても構わないが、本実施例１では前者の織物型のブラシローラを選択した。
【００５１】
ブラシローラを形成する繊維（糸）の材質としては、ナイロン，ポリエチレンテレフタレート，ポリイミド，レーヨン，トリアセテート，キュプラなど様々な種類がある。現像剤排出部材４ｊとしての現像剤排出能力としては、ブラシを形成する繊維（糸）の種類に関わらず大差が無いためどれを選択しても構わないが、本実施例１ではコストなどの面からナイロンを選択した。
【００５２】
実際のブラシローラとしては、４ｍｍの芯金に基布厚さ２ｍｍ，繊維（糸）の長さ３ｍｍの合計５ｍｍの織物を巻き付けてなる外形１４ｍｍのものを用いた。ここで、繊維（糸）の長さは、１ｍｍから５ｍｍの範囲のものが好ましい。これは、繊維（糸）の長さが１ｍｍ以下の場合には、ブラシローラ上のブラシの表面積が小さすぎるため、現像剤を十分に担持できず、繊維（糸）の長さが５ｍｍ以上の場合には、ブラシの内部にまで現像剤が入り込んでしまう。このため、使用に伴い現像剤の搬送能力が変化（低下）する虞があるためである。
【００５３】
また、ブラシローラの織物の条件としては、ブラシを形成する繊維（糸）の太さと植毛密度の２つがある。ブラシを形成する繊維（糸）の太さは、繊維（糸）の材質としてナイロンを用いる場合には、４デシテックスから１０デシテックスの範囲のものが好ましい。これは、繊維（糸）の太さが４デシテックス以下の場合には、ブラシローラ上のブラシが柔らかすぎるため、現像剤を十分に搬送できない虞がある。繊維（糸）の太さが１０デシテックス以上の場合には、ブラシローラ上のブラシが硬すぎるため、現像剤を十分に担持できない虞があるためである。本実施例１では、繊維（糸）の太さとして６デシテックスのものを用いた。
【００５４】
また、植毛密度は、繊維（糸）の太さとして６デシテックスのものを用いる場合には、１０ｋ本／ｃｍ２から５０ｋ本／ｃｍ２の範囲のものが好ましい。これは、植毛密度が１０ｋ本／ｃｍ２以下の場合には、ブラシローラ上のブラシが柔らかすぎるため、現像剤を十分に搬送できない虞があるためである。植毛密度が５０ｋ本／ｃｍ２以上の場合には、ブラシローラ上のブラシが硬すぎるため、現像剤を十分に担持できない虞があるためである。本実施例１では、植毛密度として３０ｋ本／ｃｍ２のものを用いた。
【００５５】
ちなみに、現像剤排出部材４ｊとしてスポンジローラを用いる場合のスポンジローラとしては、例えば発泡体の密度が０．１５〜０．３５ｇ／ｃｍ３であり、且つセル数が５〜５０個／ｃｍ２のウレタン発泡体が好ましい。このウレタン発泡体を、４ｍｍの芯金に肉厚５ｍｍで巻き付けてなる外径１４ｍｍのものを用いることが好ましい。ここで、セル数の範囲が限定される理由としては、以下の理由による。セル数が５個／ｃｍ２以下の場合には、セルの大きさが大きくなりすぎるため、ウレタン発泡体の内部にまで現像剤が入り込んで目詰まりを起こしてしまい、使用に伴い現像剤排出部材４ｊとしての現像剤搬送能力が低下する虞がある。また、セル数が５０個／ｃｍ２以上の場合には、セルの大きさが小さくなりすぎるため、ウレタン発泡体の表面で現像剤を十分に担持できず、現像剤排出部材４ｊとしての現像剤搬送能力を安定して実現することができない虞があるためである。
【００５６】
図１２に、現像剤排出部材４ｊとしてブラシローラを用いた場合の現像剤排出口４ｉ近傍の構成図を示す。現像剤排出口４ｉの上下辺には、シール部材４ｌが設けられている。シール部材４ｌとしては、モルトプレーン，モルトプレーンの表面に高密度ポリエチレンやＰＯＭ等が貼り付けられたもの、あるいはフェルト等を用いることが出来る。本実施例１では、シール部材４ｌとして合計の厚みが２ｍｍとなるモルトプレーンの表面に高密度ポリエチレンを貼り付けたものを用いた。また現像剤排出口４ｉには、厚みが３ｍｍのフェルト部材（不図示）が設けられている。
【００５７】
以上のように、現像容器４ａの現像剤排出口４ｉの開口が高さ１７ｍｍ，幅３０ｍｍである。これに対し、現像剤排出口４ｉの上下辺には厚み２ｍｍのシール部材４ｌを設け、左右辺には厚み３ｍｍ部材を設けることにより、実際の開口は高さ１３ｍｍ，幅２４ｍｍとなる。一方、現像剤排出部材４ｊは、高さ（外径）１４ｍｍ，幅２６ｍｍであり、現像剤排出口４ｉの上下辺ではブラシがシール部材４ｌに０．５ｍｍ侵入しており、左右辺では現像剤排出部材４ｊがフェルト部材に対して１ｍｍ侵入している。このようにすることで、現像容器４ａ内部に格納された現像剤が、現像剤排出部材４ｊの停止時に現像剤排出口４ｉと現像剤排出部材４ｊの間から漏れ出すことを防止している。
【００５８】
ここで、現像剤排出部材４ｊの現像剤排出口４ｉの上下辺に設けられたシール部材４ｌに対する侵入量は０ｍｍから２ｍｍの範囲であることが望ましい。これは、現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌから離れている場合には現像剤の漏れ出しが問題となる。現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌに２ｍｍよりも侵入している場合には、現像剤排出部材４ｊのブラシに現像剤が詰まって回転駆動できない虞があるためである。また、現像剤排出部材４ｊの現像剤排出口４ｉの左右辺に設けられたフェルト部材に対する侵入量は０．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲であることが望ましい。これは、現像剤排出部材４ｊのフェルト部材への侵入量が０．５ｍｍ未満である場合には現像剤の漏れ出しが問題となり、２．５ｍｍ以上の場合には現像剤排出部材４ｊに対する負荷が大きくなり、現像剤排出部材４ｊの回転駆動ができない虞があるためである。
【００５９】
但し、現像剤排出部材４ｊがシール部材４ｌの間に若干の隙間があっても、トナーはある程度の流動性をもっているため、隙間よりも剤面が高くなっても現像剤量が直ちに排出されない、もしくは少量の現像剤しか排出されなければ隙間があってもよい。
【００６０】
更に、現像剤排出部材４ｊとしてのブラシローラが現像容器４ａ内部から搬送してきた現像剤を回収するために、現像剤回収部材４ｍとして厚さ２００μｍのＰＥＴシートがブラシローラのブラシに対して一定の角度で１．０ｍｍ侵入するように当接している。
【００６１】
次に、現像剤排出部材４ｊによる現像容器４ａ内部からの現像剤排出タイミングについて説明する。本実施例１の現像剤排出部材４ｊを設けた現像装置４では、従来例の現像剤排出口４ｉからの漏れ出し方式とは異なり、現像剤を任意のタイミングで排出することが可能となる。よって、図１４に示すように、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に補給された現像剤量を画像形成装置１００内に設けられた制御部としてのＣＰＵでカウントする。そして、カウントが所定量に達する毎に現像剤排出部材４ｊを回転駆動することにより現像容器４ａから現像剤を排出することができる。ここで、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に一定量補給されてから、現像剤排出部材４ｊでまとめて排出する。この理由としては、現像剤排出部材４ｊの駆動時及び停止時に排出量が不安定になるため、まとめて排出した方が排出される現像剤の量が安定しているためである。本実施例１では、現像剤カートリッジ４ｇから積算で約３ｇの現像剤（磁性キャリアの重量比は１５ｗｔ％）が補給された時点で、現像剤排出部材４ｊにより約０．５ｇ（磁性キャリアの重量比は約９２ｗｔ％）排出するように制御した。ここで、本実施例１で用いた現像剤排出部材４ｊは、１回転あたり約０．０５ｇの現像剤を排出することができ、現像剤排出部材４ｊの回転数を６０ｒｐｍに設定した場合の現像剤排出時間は約１０秒である。
【００６２】
図１５を用いて、現像剤排出部材４ｊによる現像剤排出タイミングについて説明する。図１５ａに示すように、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して、現像剤補給口４ｈ下流側に現像剤排出口４ｉが設けられている場合が一般的である。これは、現像剤補給口４ｈから補給された現像剤が、現像容器４ａ内にもともと存在する現像剤と攪拌スクリュー４ｆにより十分混合させる必要があるためである。そのため、現像剤補給口４ｈを攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対してなるべく上流側に配置する必要がある。この場合、現像剤補給口４ｈで補給されたばかりの現像剤が、現像剤排出部材４ｊによりすぐに排出される虞がある。よって、本実施例１では、現像剤補給口４ｈから補給された直後の現像剤が現像剤排出口４ｉと対向する対向部を通過した後に現像剤排出部材４ｊを回転駆動して現像剤を排出することとした。つまり図１５（ｂ）に示すように、現像剤補給口４ｈから補給された最後の現像剤が、Ｔ秒後に現像剤補給口４ｈを通過する場合、現像剤補給口４ｈに設けられた補給スクリューの駆動停止後Ｔ秒後に現像剤排出部材４ｊの駆動を開始するようにした。
【００６３】
ここで、現像剤排出タイミングは現像剤の補給動作が行なわれない画像形成の前回転動作及び後回転動作タイミングや、画像形成時に一時的に画像形成を中断（割り込みタイミング）して実施しても構わない。しかし、大量部数を連続して出力する場合には前回転動作及び後回転動作タイミングが発生せず、また一時的に画像形成を中断（割り込みタイミング）では生産性を低下させてしまう。このため、上記で示した通常の画像形成時に現像剤の排出を行なうことが好ましい。
【００６４】
図１３は、画像比率が非常に低い画像（０．５％）画像を連続して出力した時の現像容器４ａ中に格納された現像剤量の変化を、本実施例１の現像装置４と従来の現像装置４で比較したものである。この結果から、画像比率が非常に低い画像（０．５％）画像を連続して出力し、現像剤劣化による現像剤の流動性が変化した場合でも、本実施例１の現像装置４を用いることで、現像容器４ａ内の現像剤量はほとんど変化していないことがわかる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例１による画像形成装置によって、以下の効果を奏する。即ち、現像剤の流動性の変化に伴う現像剤排出口から排出される現像剤量の変化を抑制できる。また、攪拌スクリューの回転に伴う現像剤が跳ね上げによる現像剤の排出を原因として発生する現像装置内に格納された現像剤量が変化することを抑制することが可能となる。更には、現像装置内に格納された現像剤量が変化することで発生する現像装置の現像剤排出口以外の部分から現像剤が漏れ出すといった問題を抑制できる。そして、画像濃度の低下やスクリューピッチムラ等の異常画像が発生することを防止して、長期にわたり安定した画像形成装置を提供することが可能となる。
【００６６】
（実施例２）
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例２について説明する。
本実施例２のプリンタ１００の基本構成は、実施例１のものと同様であり、詳細な説明を省略し、本実施例２の特徴的な部分について以下に説明する。
【００６７】
図１６に本実施例２の現像装置４の概略構成を示す。図１６（ａ）に示すとおり、本実施例２では現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを、現像容器４ａの攪拌スクリュー４ｆ下側の底面に設けたことを特徴とする。実施例１で図１２を用いて説明したように、本発明の現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの構成をとることで、現像容器４ａ内の現像剤の漏れに対する優れたシール性を発揮することが可能である。そのために、本実施例２のように現像容器４ａ底面に現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを設けた場合でも、現像容器４ａ内部から現像剤が漏れ出すことはない。
【００６８】
次に、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊを現像容器４ａの底面に設けたことによる利点について説明する。図１７は、現像剤排出口４ｉと現像剤排出口４ｉ近傍の攪拌スクリュー４ｆの形状について示した模式図である。図１７（ａ−１）及び（ａ−２）は、現像容器４ａの側面に現像剤排出口４ｉを設けた場合の、上方向及び横方向から現像剤排出口４ｉ近傍の状態を示す模式図である。現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ側面に設けた場合には、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して直角方向に現像剤を排出することとなり、現像剤排出部材４ｊの回転に伴う作用力によるところが大きい。このため、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を安定化させるためには、図１７（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように攪拌スクリュー４ｆの一部にリブを設け、攪拌スクリュー４ｆの現像剤の搬送力を部分的に低下させるようにする必要がある。しかしながら、攪拌スクリュー４ｆのリブの部分では、現像剤が滞留して密度が増加すると共に、リブによるストレスが現像剤に加わり、現像剤の劣化を促進させる虞がある。
【００６９】
一方、本実施例２の現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ底面に設けた場合には、攪拌スクリュー４ｆによる現像剤搬送方向に対して鉛直方向下側に現像剤を排出することとなり、現像剤排出部材４ｊの回転に伴う作用力に加えて現像剤の重力が働く。このため、攪拌スクリュー４ｆにリブを設けなくても、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量は安定させることができる。また、攪拌スクリュー４ｆにリブを設けなくても良いことで、現像剤排出口４ｉを現像容器４ａ側面に設けた時のような現像剤の劣化の促進も防止することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例２による画像形成装置によって、実施例１に比較して現像剤排出部材によって排出される現像剤量を長期にわたってより安定させることが可能となる。
【００７１】
（実施例３）
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例３について説明する。
本実施例２のプリンタ１００の基本構成は、実施例１のものと同様であり、詳細な説明を省略し、本実施例３の特徴的な部分について以下に説明する。
【００７２】
図１８に本実施例３の現像装置４の概略構成を示す。本実施例３では、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの配置は実施例２と同様であるが、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの周囲に現像剤剤面高さ検知手段４ｎを有することを特徴とする。より具体的には、現像剤排出口４ｉ及び現像剤排出部材４ｊの近傍の現像容器４ａ側面に、現像剤剤面高さ検知手段４ｎを設けている。現像剤剤面高さ検知手段４ｎとしては、現像剤中の磁性キャリアの透磁率を検知するセンサを用いた。このセンサは、前述した現像装置４内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知するトナー補給量制御手段４ｋと同じものである。現像剤剤面高さ検知手段４ｎは、そのセンサ面の鉛直方向中央部が、初期の現像剤剤面と同じ高さになるように現像容器４ａ側面に取り付けられている。そして、現像剤の剤面が高くなった場合には、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面全体を現像剤（磁性キャリア）が覆うため、センサの出力が高くなる。逆に現像剤の剤面が低くなった場合には、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面には現像剤（磁性キャリア）が存在しないため、センサの出力が低くなる。つまり、現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ面を覆う現像剤（磁性キャリア）の量を検知することで、現像剤の剤面高さを算出している。
【００７３】
次に、現像剤剤面高さ検知手段４ｎの検知結果に対する現像剤排出部材４ｊの駆動制御について説明する。図１９に現像剤排出部材４ｊの駆動制御のフローチャートを示す。
ステップ１；ＣＰＵが、図２０に示す現像剤供給スクリューモーターの回転数をカウントすることにより、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に補給された現像剤の総量の見積もりを行なう。
【００７４】
ステップ２；ＣＰＵは、ステップ１で算出された現像剤供給スクリューモーターの回転数（補給された現像剤の総量）が一定量（本実施例３では３ｇ）になった信号を受け取る。この時点で、ＣＰＵは、図２０に示す現像剤剤面高さ検知手段４ｎのセンサ基板より出力される電圧値（１Ｖから４Ｖ）から現像剤の剤面高さを検知する。
【００７５】
ステップ３；ステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、予めＣＰＵに格納された下限閾値（剤面高さの許容最小値，本実施例３では２Ｖ）よりも小さい場合には、現像剤剤面が低い。（現像容器４ａ内の現像剤量が少ない）そこで、ＣＰＵは、ステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、下限閾値よりも小さい場合には図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数をダウンさせる。（本実施例３では６０ｒｐｍを３０ｒｐｍにダウン）こうして、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を減少させる。
【００７６】
ステップ４；ステップ３で下限閾値よりも大きい場合には、ＣＰＵによりステップ２で検知された電圧値（剤面高さ）が、予めＣＰＵに格納された上限閾値（剤面高さの許容最大値，本実施例３では４Ｖ）よりも大きい場合には、現像剤剤面が高い。（現像容器４ａ内の現像剤量が多い）このため、ＣＰＵは、図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数をアップ（本実施例３では６０ｒｐｍを９０ｒｐｍにアップ）させ、現像剤排出部材４ｊによる現像剤の排出量を増加させる。
【００７７】
ステップ５；ステップ３及びステップ４の閾値範囲内である場合には、ＣＰＵは図２０に示す現像剤排出部材駆動モーターの回転数（本実施例３では６０ｒｐｍ）を変化させない。
【００７８】
ステップ４及びステップ５で回転数を変化させた場合でも、現像剤排出部材４ｊの回転時間は同じとしている（本実施例３では１０秒間）。以上のような制御を行なうことで、現像容器４ａの現像剤剤面（現像剤量）を初期と同じになるように調整することが可能となる。
【００７９】
ここで、現像剤排出部材４ｊの回転数を変化させるのでなく、回転時間を変化させても良い。しかしながら、現像装置４ａ内の現像剤の量が多い場合には、回転時間が長くなってしまい、現像剤の排出時間が終了する前に現像剤の補給動作が開始されて、補給現像剤が補給された直後に排出される虞がある。このため、上記で示した現像剤排出部材４ｊの回転数を変化させることが好ましい。
【００８０】
以上説明したように、本実施例３による画像形成装置によって、実施例１及び実施例２に比較して、現像装置内に格納された現像剤量や現像剤剤面を長期にわたってより安定させることが可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ レーザユニット
４ 現像装置
４ａ 現像容器
４ｂ 現像スリーブ
４ｃ マグネットローラ
４ｄ 現像剤規制ブレード
４ｅ 現像スクリュー
４ｆ 攪拌スクリュー
４ｇ 現像剤カートリッジ
４ｈ 現像剤補給口
４ｉ 現像剤排出口
４ｊ 現像剤排出部材
４ｋ トナー補給量制御手段
４ｌ シール部材
４ｍ 現像剤回収部材
４ｎ 現像剤剤面高さ検知手段
５ 転写装置
６ 感光ドラムクリーニング装置
Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送手段と、前記搬送手段が設けられた搬送路に設けられ、前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出口と、を有する画像形成装置において、
前記排出口を塞ぐように回転可能に設けられ、回転することで前記現像装置内の現像剤を前記排出口から排出させるローラ状の排出部材と、前記排出部材の駆動のオンオフを制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記排出口は、前記現像装置の現像剤を収容する容器の底面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記現像装置に補給される現像剤量が所定量に達した場合に前記排出部材を駆動するように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記現像装置に補給された直後の現像剤が前記搬送手段によって前記排出口と対向する対向部を通過している期間には、前記排出部材の回転駆動を停止するように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記排出口の周囲の現像剤の剤面高さを検知する検知手段を有し、前記制御部は、該検知手段の出力に応じて前記排出口の周囲の剤面高さが高いほど前記排出部材の回転数を高くする、あるいは回転時間を長くするように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記排出部材はブラシローラであり、前記排出部材の表面のブラシが前記排出口の枠に接触していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送手段と、前記搬送手段が設けられた搬送路に設けられ、前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出口と、を有する画像形成装置において、
前記排出口を塞ぐように回転可能に設けられ、回転することで前記現像装置内の現像剤を前記排出口から排出させるローラ状の排出部材と、前記排出部材の駆動のオンオフを制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記排出口は、前記現像装置の現像剤を収容する容器の底面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記現像装置に補給される現像剤量が所定量に達した場合に前記排出部材を駆動するように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記現像装置に補給された直後の現像剤が前記搬送手段によって前記排出口と対向する対向部を通過している期間には、前記排出部材の回転駆動を停止するように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記排出口の周囲の現像剤の剤面高さを検知する検知手段を有し、前記制御部は、該検知手段の出力に応じて前記排出口の周囲の剤面高さが高いほど前記排出部材の回転数を高くする、あるいは回転時間を長くするように前記排出部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記排出部材はブラシローラであり、前記排出部材の表面のブラシが前記排出口の枠に接触していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像形成装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−２４２７８３（Ｐ２０１２−２４２７８３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５８６１（Ｐ２０１１−１１５８６１）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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