JP2010277041A - 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤のキャリアを補給する際に無駄なトナー排出を抑えて劣化したキャリアを効率よく排出できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像槽２と、マグネットローラ８を内包した現像ローラ３と、供給スクリュー４と、攪拌スクリュー５と、現像ローラ３の現像剤量を規制する規制ブレード７とを備え、現像槽２に供給用搬送路４Ａと回収用搬送路６Ａと攪拌用搬送路５Ａとを備えた現像装置１において、規制ブレード７による層厚規制位置をマグネットローラ８の中心より下方とし、供給用搬送路４Ａと回収用搬送路６Ａとの現像剤搬送方向を同一方向とし、攪拌用搬送路５Ａの現像剤搬送方向を供給用搬送路４Ａ及び回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向と逆方向とし、回収用搬送路６Ａに排出口６２ａ１と排出口６２ａ１を開閉する排出口シャッター６３を備えることを特徴とするものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いる画像形成装置に係り、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を使用する現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像担持体（例えば、感光体ドラム）の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視化（現像）を行う現像方法が採用されている。

現像方法としては、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を用い、該トナーを摩擦帯電させて静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の静電気力にて吸引させることで、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像方法が使用されている。

このような画像形成装置では、現像装置内で現像剤を撹拌・循環させることによって、トナーとキャリアとを擦り合せて摩擦帯電させる。摩擦帯電したトナーは、現像段階において、静電潜像担持体（例えば、感光体ドラム）に形成された静電潜像に静電的な吸引力により移動してトナー像を形成する。

しかしながら、現像装置の現像槽内で長期間循環している現像剤は、劣化してくると撹拌しても現像に必要な帯電量が得られなくなる。劣化した現像剤の割合が次第に大きくなり、現像に必要な帯電能力を有する現像剤が少なくなると、画像不良を引き起こすという問題が生じる。

そこで、従来技術として、現像剤に対してトナー補給とは別にキャリアを補給し、過剰となった現像剤を現像槽から排出することで、劣化したキャリアを含む現像剤を新規な現像剤に置き換える「トリクル現像方式」と称される現像方式が提案されている。
具体的には、現像装置において、キャリアの補給をトナーの補給と別に実行して、画像形成枚数や現像槽運転時間に応じてキャリアの補給を行うようにしたものが提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００３−３３７４６９号公報

しかしながら、特許文献１記載の現像装置では、現像剤の排出は、現像剤の攪拌用搬送路の途中に設けた排出口からオーバーフローによって排出するように構成されているため、攪拌用搬送路の現像剤は、現像ローラを通ってトナー濃度が落ちた現像剤と、現像ローラを通っていないトナー濃度の高い現像剤が混ざっているため、無駄にトナー排出が行われてしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、現像剤のキャリアを補給する際に無駄なトナー排出を抑えて劣化したキャリアを効率よく排出できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、前記現像槽には、前記現像剤を前記マグネットローラに供給する供給用搬送路と、前記マグネットローラから開放された前記現像剤を回収する回収用搬送路と、前記現像剤を攪拌するための攪拌用搬送路とが構成され、前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとが補給されるとともに、前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、前記現像剤量規制部材により前記現像ローラの現像領域における現像剤量を規制する層厚規制位置を前記マグネットローラの中心より下方とし、前記供給用搬送路の現像剤搬送方向を前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と同一方向とし、前記攪拌用搬送路の現像剤搬送方向を前記供給用搬送路の現像剤搬送方向及び前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と逆方向とし、前記回収用搬送路に、前記現像剤を排出する排出口と、前記排出口を開閉することで前記排出口から排出される前記現像剤の排出量を制御する現像剤排出手段と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記排出口を前記回収用搬送路の現像剤搬送方向下流側寄りに設けることが好ましい。

また、本発明は、前記排出口を前記回収用搬送路の前記攪拌用搬送路との連通部よりも現像剤搬送方向上流側に設けることが好ましい。

また、本発明は、前記攪拌用搬送路に、前記現像剤を排出する排出口を設けることが好ましい。この排出口は、現像剤の嵩が増加して所定量を超えた時に現像剤を排出するように構成される。

また、本発明は、前記現像剤排出手段を、磁性キャリアが補給される際に、前記磁性キャリアの補給量に応じて一定時間の間、前記排出口を開口するようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記補給されるトナーの中に所定の割合で磁性キャリアを混合し、前記現像剤排出手段を、トナーの消費量を計測する印字のドットカウンタによって、すなわち、ドットカウンタの情報に応じて前記排出口の開口時間を制御するようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記現像装置をトナー補給とキャリア補給とを別々に制御するように構成することが好ましい。

また、本発明は、前記現像装置を、該現像装置の運転時間が一定時間に達するまでキャリアの補給を行わず、一定時間が経過した後に、前記キャリアの補給を開始するようにすることが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、前記現像槽には、前記現像剤を前記マグネットローラに供給する供給用搬送路と、前記マグネットローラから開放された前記現像剤を回収する回収用搬送路と、前記現像剤を攪拌するための攪拌用搬送路とが構成され、前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとが補給されるとともに、前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、前記現像剤量規制部材により前記現像ローラの現像領域における現像剤量を規制する層厚規制位置を前記マグネットローラの中心より下方とし、前記供給用搬送路の現像剤搬送方向を前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と同一方向とし、前記攪拌用搬送路の現像剤搬送方向を前記供給用搬送路の現像剤搬送方向及び前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と逆方向とし、前記回収用搬送路に、前記現像剤を排出する排出口と、前記排出口を開閉することで前記排出口から排出される前記現像剤の排出量を制御する現像剤排出手段と、を備えることで、前記現像ローラの現像領域でトナーを消費した後の現像剤を排出するので、無駄にトナーを排出することを防止できる。

また、本発明によれば、前記排出口を前記回収用搬送路の現像剤搬送方向下流側寄りに設けることで、前記回収用搬送路の中で現像剤搬送方向下流側の現像剤量が多くなることから、現像剤の排出速度を最も速くすることができる。このことにより、トナーやキャリアの補給量が多いときでも現像剤の排出量を多くできるので、現像槽の現像剤量を一定に保つことができる。

また、本発明によれば、前記排出口を前記回収用搬送路の前記攪拌用搬送路との連通部よりも現像剤搬送方向上流側に設けることで、トナーやキャリアの補給量が多いときでも現像剤の排出量を多くできるので、現像槽の現像剤量を一定に保つことができる。
具体的には、前記連通部を通過すると前記回収用搬送路中の現像剤量が急激に減少し、現像剤の排出が困難になってしまう。結果的に、前記回収用搬送路の中で、現像剤搬送方向下流側で前記回収用搬送路と前記攪拌用搬送路の連通部までの位置が最も現像剤量が多くなるため、最も排出速度を高くすることができる。

また、本発明によれば、前記攪拌用搬送路に前記現像剤を排出する排出口を設けることで、前記排出口から増加した現像剤を排出できるので、異常な現像剤増加を防止することができる。具体的には、現像剤の嵩密度が環境変化によって大きく増加した場合、補給量と排出量のバランスが崩れることが起こりうる。このような異常時において、攪拌用搬送路の現像剤の嵩が増加した場合に、攪拌用搬送路に設けた排出口から現像剤を排出できるので、異常な現像剤増加を防止することができる。

また、本発明によれば、前記現像剤排出手段を、磁性キャリアが補給される際に、前記磁性キャリアの補給量に応じて一定時間の間前記排出口を開口することで、定量のキャリアを排出することができる。すなわち、現像スリーブ上の現像剤量は層規制されているために変動が非常に少ない。このため、回収用搬送路で搬送される現像剤量も変化が少ない。従って、前記回収用搬送路に設けた排出口を一定時間開状態にすることにより定量のキャリアを排出することができる。

また、本発明によれば、前記補給されるトナーの中に所定の割合で磁性キャリアを混合し、前記現像剤排出手段を、トナーの消費量を計測する印字のドットカウンタによって、すなわち、ドットカウンタの情報に応じて前記排出口の開口時間を制御することで、補給用キャリアがトナーと一緒に補給されると同時に前記排出口を開けることができるので、非常に応答性良く現像剤を排出することができる。これにより、現像槽内の現像剤量をすばやく一定に保つことができる。

また、本発明によれば、前記現像装置をトナー補給とキャリア補給とを別々に制御するように構成することで、例えば、キャリアが劣化していない前記現像装置の運転初期の期間はキャリアを補給せず、前記現像装置の運転期間が長くなってからキャリアを補給するなど、無駄にキャリアを補給したり排出したりすることなく、キャリアを有効に利用できる。

また、本発明によれば、前記現像装置を該現像装置の運転時間が一定時間に達するまでキャリアの補給を行わず、一定時間が経過した後に、前記キャリアの補給を開始するようにすることで、一定時間経過後にキャリアの補給を開始しても、キャリアの劣化はある程度以下に抑えることができる。従って、キャリア補給開始まで無駄にキャリアを補給したり、無駄にキャリアを排出したりすることを防止することができる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、無駄にトナーを排出することを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を模式的に示す説明図である。 前記現像装置の構成を示す説明図である。 前記現像装置における現像剤の流れを示す説明図である。 前記現像装置の基本的構成を示す説明図である。 前記現像装置における現像剤の基本的な流れを示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。 前記現像装置における現像剤の流れを示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像槽運転時間とキャリア補給量との関係を示すグラフである。 前記現像装置の運転時間とキャリアの劣化度との関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。
尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

第１実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム（静電潜像担持体）５１と、感光体ドラム５１表面を帯電させる帯電装置５２と、感光体ドラム５１表面に静電潜像を形成する露光装置５３と、感光体ドラム５１表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１と、感光体ドラム５１表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置５５と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置４０とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置１として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、静電潜像担持体となる感光体ドラム５１を複数備える（第１実施形態では、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、及びブラック画像用の４つ備える）カラー画像を形成可能とするタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１００は、ネットワーク（図示せず）を介して接続されたＰＣ（Personal Computer）等の各種端末装置（図示せず）から送信される画像データや、スキャナ等の原稿読み取り装置（図示せず）によって読み取られた画像データに基づいて、被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有するものである。

画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙Ｐに画像を形成する機能を有する画像形成ステーション部５０（５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂ）、当該画像形成ステーション部５０で用紙Ｐに形成されたトナー像を定着させる機能を有する定着装置４０、用紙Ｐを載置する供給トレイ６０から画像形成ステーション部５０及び定着装置４０へと用紙Ｐを搬送する機能を有する搬送部３０を備えている。

画像形成ステーション部５０は、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用及びブラック画像用のそれぞれ４つの画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂから構成されている。
具体的には、供給トレイ６０と定着装置４０との間において、供給トレイ６０側から、イエロー画像形成ステーション部５０Ｙ、マゼンタ画像形成ステーション部５０Ｍ、シアン画像形成ステーション部５０Ｃ、及びブラック画像形成ステーション部５０Ｂがこの順に並設されている。

これら各色の画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの画像を形成して、最終的に用紙Ｐ上に転写するものである。

第１実施形態の画像形成ステーション部５０では、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの４色の画像を形成する構成であるが、特にこれら４色に限定せず、例えばシアン及びマゼンタと同一の色相で濃度がより低いライトシアン（ＬＣ）及びライトマゼンタ（ＬＭ）を加えた６色の画像を形成する構成であっても良い。

尚、図１における各画像形成ステーション部の構成部品の符号については、イエロー画像用の画像形成ステーション部５０Ｙを代表して示し、他の各画像形成ステーション部５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの同一の構成部品の符号は省略する。

各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ静電潜像が形成される静電潜像担持体となる感光体ドラム５１を備え、これらの感光体ドラム５１の周囲には、周方向に帯電装置５２、露光装置５３、現像装置１、転写装置５５、及びクリーニング装置５６がそれぞれ配置されている。

感光体ドラム５１は、ＯＰＣ（Organic Photoconductor；有機光導電体）等の感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光装置５３の下方に配設され、図示しない駆動手段と制御手段によって、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動するように制御されている。

帯電装置５２は、感光体ドラム５１の表面を所定の電位に均一に帯電するための帯電手段であって、感光体ドラム５１の上方でその外周面に近接して配置されている。第１実施形態では、接触型のローラ方式の帯電ローラが使用されているが、チャージャー型やブラシ方式、イオン放出帯電方式等の帯電装置を代用しても良い。

露光装置５３は、画像処理部（図示省略）から出力された画像データに基づいて、帯電装置５２にて帯電される感光体ドラム５１の表面にレーザ光を照射して露光することにより、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書込み形成する機能を有する。この露光装置５３は、各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、またはブラックの各色に対応する画像データが入力されることにより、対応する色に応じた静電潜像を形成するようになっている。

露光装置５３としては、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）や、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することができる。

転写装置５５は、感光体ドラム５１上のトナー像を搬送ベルト３３により搬送される用紙Ｐ上に転写するものであり、トナーの帯電極性とは、逆極性（ここでは、プラス極性）のバイアス電圧が印加される転写ローラを有している。

クリーニング装置５６は、用紙Ｐへの現像・画像転写後に、感光体ドラム５１の外周面上に残存しているトナーを除去・回収するものである。第１実施形態では、感光体ドラム５１を挟んで現像装置１と略対向する位置で感光体ドラム５１の側方で略水平（図１中において感光体ドラム５１の回転方向で帯電装置５２よりも上流側）に配置されている。

搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、及び搬送ベルト３３を備え、各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂにおいて、各色のトナー像が転写される用紙Ｐを搬送するものである。この搬送部３０は、無端状の搬送ベルト３３が駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に張架されて矢印Ｚ方向に沿って移動するように構成され、供給トレイ６０から給紙された用紙Ｐを各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂへと順に搬送するようになっている。

定着装置４０は、加熱ローラ４１及び加圧ローラ４２を備え、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とが当接するニップ部４０Ｎに用紙Ｐを搬送することで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱圧着して当該用紙Ｐ上に定着させるものである。

このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０にて搬送される用紙Ｐは、各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体ドラム５１との対向位置を通過する際に、当該対向位置において、搬送ベルト３３を介して下方に配置された転写装置（転写ローラ）５５による転写電界の作用にて、各感光体ドラム５１上のトナー像が順次に用紙Ｐ上に転写される。これによって、各色のトナー像が当該用紙Ｐ上に重なり合い、用紙Ｐ上に所望のフルカラー画像が形成される。こうしてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後に、図示しない排紙トレイに送出される。

次に、第１実施形態に係る特徴的な現像装置１の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図２は第１実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図、図３は前記現像装置における現像剤の流れを示す説明図である。

現像装置１は、図２に示すように、現像剤を担持する現像剤担持体となる現像ローラ３を有している。現像ローラ３は、トナーが感光体ドラム５１へ移動し得る現像領域へ現像剤を搬送するように構成されている。この現像装置１は、第１実施形態では、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いて、露光装置５３にて感光体ドラム５１表面に形成された静電潜像を当該トナーにて反転現像してトナー像（可視像）を形成する。

現像装置１には、各画像形成ステーション部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの画像形成に応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、またはブラックの現像剤が収容されている。この現像剤は、感光体ドラム５１に帯電される表面電位と同極性に帯電されるトナーを含んでいる。なお、感光体ドラム５１に帯電される表面電位の極性及び使用するトナーの帯電極性は、ここでは、何れもマイナスとされている。

また、現像装置１は、上述した現像ローラ３に加えて、現像ローラ３上の現像剤の層厚を規制する現像剤量規制部材となる規制ブレード７と、現像剤を現像ローラ３に搬送すると共に現像剤の搬送を行う供給スクリュー（攪拌部材）４、攪拌スクリュー（攪拌部材）５、回収スクリュー６と、現像剤を収容する現像槽２とを備える。

現像槽２は、感光体ドラム５１と対向する位置に現像用開口部Ｑが設けられている。
また、現像槽２には、供給スクリュー４が配置されて現像剤を現像ローラ３に現像剤を供給する供給用搬送路４Ａと、攪拌スクリュー５が配置されて現像剤を攪拌するとともに供給用搬送路４Ａに現像剤を搬送する攪拌用搬送路５Ａと、回収スクリュー６が配置されて現像ローラ３から感光体ドラム５１へトナー供給が終了した後に開放された現像剤を回収する回収用搬送路６Ａとが構成されている。

現像ローラ３は、感光体ドラム５１との間に現像ギャップ（０．３〜１．０（ｍｍ）程度）を設けて、現像槽２の現像用開口部Ｑより一部を露出させた状態となるように現像槽２に配設されている。

現像ローラ３は、マグネットローラ８と現像スリーブ９とを備えている。マグネットローラ８は、現像ローラ３の周方向位置に磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３及び磁極Ｓ１，Ｓ２が互いに離隔して現像ローラ３の半径方向に放射状に形成されるように複数の磁極部材（マグネット）が並設された多極着磁型マグネットローラである。

現像スリーブ９は、当該マグネットローラ８に対して一定方向に回転可能に外嵌された略円筒形状のアルミニウム合金及び黄銅等で形成された非磁性のスリーブである。この現像スリーブ９は、図示しない制御手段・駆動手段によって、所定方向（図２に示す矢印Ｇ方向）に回転駆動するように構成されている。

現像剤は、トナーと磁性体よりなるキャリア（磁性キャリア）とを含む２成分現像剤である。この現像剤は、マグネットの磁力により現像スリーブ９表面に吸着され、現像スリーブ９の回転方向に沿って現像スリーブ９上を搬送される。このとき、キャリアは、マグネットローラ８の磁力によって現像スリーブ９表面に吸着されて磁気ブラシを形成し、トナーは、摩擦帯電によるクーロン力にてキャリアに付着する。

また、現像用開口部Ｑにおける現像スリーブ９の回転方向（矢印Ｇ方向）上流側には、規制ブレード７の先端部がマグネットローラ８の中心Oより下方の位置で現像スリーブ９に対向するように配置されている。

規制ブレード７は、現像ローラ３の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。また、規制ブレード７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。この規制ブレード７は、本実施形態では、現像ローラ３表面に形成された現像剤の層厚を規制するように構成されている。

供給スクリュー４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム５１に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。

攪拌スクリュー５は、供給スクリュー４を介して現像ローラ３に現像剤を搬送する位置に配置され、現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。供給スクリュー４及び攪拌スクリュー５は、現像槽２内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の周囲に供給する。

回収スクリュー６は、現像槽２によって回転自在に支持され且つ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。また、回収スクリュー６は、現像ローラ３よりも下方で且つ攪拌スクリュー５の上方に設けられる。そして、回収スクリュー６は、現像ローラ３により感光体ドラム５１にトナーが供給された後の現像剤を回収して攪拌スクリュー５に搬送する。

また、現像槽２には、回収用搬送路６Ａ及び攪拌用搬送路５Ａに隣接して第１排出路Ｈ１が設けられている。第１排出路Ｈ１の下側には、第１排出路Ｈ１の下部と連通する第２排出路Ｈ２が設けられている。第２排出路Ｈ２には、排出スクリューＳＣ２が配置され、排出スクリューＳＣ２により第２排出路Ｈ２に導入された現像剤を現像槽２外に搬送するようになっている。

図３に示すように、回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向（矢印６ａ方向）下流側には、攪拌用搬送路５Ａに連通する連通部６１と、第１排出路Ｈ１に連通する排出口６２ａ１と、排出口６２ａ１を開閉する排出口シャッター（シャッター機構）６３が設けられている。排出口６２ａ１は、図２に示すように、現像剤排出時のみに排出口シャッター６３により開放するようになっている（実線部）。

排出口６２ａ１は、回収用搬送路６Ａにおいて連通部６１より現像剤搬送方向上流側に設けられている。

次に、第１実施形態の現像装置１における基本的な現像剤の流れについて図面を参照して詳細に説明する。
図４は第１実施形態の現像装置の基本的構成を示す説明図、図５は前記現像装置における現像剤の基本的な流れを示す説明図である。

現像槽２内における供給スクリュー４、攪拌スクリュー５及び回収スクリュー６による現像剤搬送方向は、図５に示すように、回収スクリュー６による現像剤搬送方向（矢印６ａ方向）と供給スクリュー４による現像剤搬送方向（矢印４ａ方向）とが同一方向であり、攪拌スクリュー５による現像剤搬送方向（矢印５ａ方向）だけが反対方向になっている。

現像剤は、供給スクリュー４で搬送される途中で、規制ブレード７により層厚が規制されて一部が現像ローラ３によって運ばれていく。現像ローラ３によって運ばれた現像剤は、感光体ドラム５１との間の現像領域（現像ニップ）を通過した後、現像ローラ３から開放され、回収スクリュー６側に移動する。

回収スクリュー６により搬送された現像剤は、回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向下流側に形成された連通部６１を通って攪拌用搬送路５Ａの現像剤搬送方向上流側へと搬送される。また、攪拌用搬送路５Ａの現像剤搬送方向上流側ではトナーが補給され、攪拌スクリュー５によって補給されたトナーと現像剤とが攪拌され、攪拌後の現像剤が供給用搬送路４Ａへと運ばれて、供給スクリュー４によって現像ローラ３に供給される。第１実施形態における現像槽２では、図２に示すように、規制ブレード７が現像ローラ３の中心位置と比べて下方に位置している。

以上のように構成したので、規制ブレード７を通過した現像剤は供給用搬送路４Ａには直接戻ることなく回収用搬送路６Ａに戻されるため、現像ローラ３に供給される現像剤は常に攪拌用搬送路５Ａにおいて攪拌スクリュー５で攪拌された後の現像剤となる。従って、供給スクリュー４の上流側と下流側のトナー濃度差がなくなり、均一なトナー濃度の下で現像を行うことができる。

次に、第１実施形態の現像装置１による特徴的な現像剤の流れについて図面を参照して詳細に説明する。

第１実施形態の現像装置１では、図２，図３に示すように、現像槽２に構成された回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向下流側の端部付近に排出口６２ａ１を設け、この排出口６２ａ１を現像剤排出時のみ排出口シャッター６３により開放するようにしている。

図２に示すように、排出口シャッター６３により排出口６２ａ１が開放状態の際には、排出口６２ａ１から流れ出た現像剤は、第１排出路Ｈ１を通って第２排出路Ｈ２に導入され、第２排出路Ｈ２内の排出スクリューＳＣ２によって図示しない廃現像剤容器に運ばれる。

このように、第１実施形態の構成によれば、回収用搬送路６Ａには、感光体ドラム５１に形成された静電潜像をトナーで現像した後のトナー濃度の下がった現像剤が運ばれてくるので、回収用搬送路６Ａに設けた排出口６２ａ１から前記現像剤を排出することで無駄にトナーが排出されることを防止することができる。

また、回収用搬送路６Ａには、現像ローラ３から開放された現像剤が搬送されるが、現像ローラ３には規制ブレード７により層規制された現像剤が搬送されるため、回収用搬送路６Ａ中の現像剤の量は非常に安定している。

つまり、トナーの補給と同時にキャリアが補給されて現像槽２内の現像剤量が増加した場合においても、回収用搬送路６Ａの現像剤量はほとんど変化しない。このことから、通常のオーバーフロー用の排出口を回収用搬送路６Ａ中に設けることはできない。

しかしながら、第１実施形態の構成によれば、回収用搬送路６Ａの現像剤量が安定しているため、排出口シャッター６３により開閉制御を行なう排出口６２ａ１を回収用搬送路６Ａに設けることで、時間制御によって現像剤の排出量を決めることができるので、定量的な現像剤の排出が可能になる。

また、回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向下流側は、上流側と比べて現像剤量が多くなるため、排出口６２ａ１を回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向下流側に設けたことで、現像剤の排出を速くすることができる。

また、排出口６２ａ１を回収用搬送路６Ａから攪拌用搬送路５Ａへの連通部６１よりは現像剤搬送方向上流側に設けたことで、搬送路中の現像剤量が急激に減少することなく、安定して排出することができる。尚、排出口６２ａ１は、回収用搬送路６Ａ中の連通部６１直前（現像剤搬送方向上流側）に設けることが最も望ましい。

次に、第１実施形態の現像装置１へのキャリア補給について説明する。
第１実施形態で使用される補給用キャリアは、補給用トナーの中に一定割合混合されている。キャリアの割合は１０〜２０（ｗｔ％）である。トナー補給はドットカウントによって行なっている。

現像装置１から排出されるキャリアの排出量は下記のように設定される。
ドットカウントによって決定されたトナーの消費量をＡとし、補給現像剤中のトナーの割合をＢとすると、補給すべきトナー量はＡであるため、増加した現像剤量は補給されたキャリア量となる。つまり、排出すべき現像剤量は、Ａ×（１／Ｂ−１）である。

排出口６２ａ１の排出口シャッター６３を開放状態にした場合の単位時間当たりの現像剤の排出量をＣとすると、トナー消費量がＡの場合のシャッター開時間Ｔは下記式で決定される。
Ｔ＝Ａ×（１／Ｂ−１）／Ｃ

例えば、トナー消費量を５（ｇ）とし、補給現像剤中のトナーの割合を８５（％）、排出口６２ａ１からの単位時間当たりの排出量を８０（ｍｇ／ｓｅｃ）とすると、
Ｔ＝５（ｇ）×（１／０．８５−１）／８０（ｍｇ／ｓｅｃ）
となり、シャッター開時間Ｔは約１１（秒）として制御すればよい。

また、排出口シャッター６３を開放状態にするタイミングは、トナーが補給されるタイミングとほぼ同時にすることが望ましい。このようにすることにより、現像剤増加とほぼ同時に排出されるので、現像槽内の現像剤量をすばやく一定の量に維持することができる。

以上のように構成したので、第１実施形態によれば、回収用搬送路６Ａの現像剤搬送方向下流側の端部付近に排出口６２ａ１を設け、この排出口６２ａ１を現像剤排出時のみ排出口シャッター６３により開放するようにしたので、現像ローラ３による現像工程後のトナーを消費した現像剤を排出するので、無駄にトナーを排出することを防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
図６は第２実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図、図７は前記現像装置における現像剤の流れを示す説明図である。
尚、第２実施形態に係る現像装置において、第１実施形態の現像装置の機能構成と実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

第２実施形態の現像装置２０１は、図６，図７に示すように、第１実施形態の排出口（以下、「第１排出口」と称する。）６２ａ１に加えて、第２排出口６２ａ２を攪拌用搬送路２０５Ａの現像剤搬送方向上流側に設けたものである。

回収用搬送路６Ａに設けられた第１排出口６２ａ１には、排出時のみ開く排出口シャッター６３が設けられている。攪拌用搬送路２０５Ａに設けられた第２排出口６２ａ２は常時開いた状態で、シャッター機構は付いていない。

第１排出口６２ａ１，第２排出口６２ａ２から流れ出た現像剤は、ともに第１排出路Ｈ１を通って第２排出路Ｈ２に落下し、第２排出路Ｈ２の排出スクリューＳＣ２によって図示しない廃現像剤容器に運ばれる。

次に、第２実施形態の現像装置２０１による特徴的な動作について説明する。
攪拌用搬送路２０５Ａに設けられた第２排出口６２ａ２の高さは、通常動作時には現像剤が到達しない高さに設定してある。つまり、通常の現像剤の排出動作は、第１実施形態と同様に、ドットカウンタによるトナー消費量計算からトナー補給量を決定し、第１排出口６２ａ１のシャッター開放状態の時間を決定して現像剤を排出するようにされている。

しかしながら、現像剤の嵩密度が環境変化によって大きく増加した場合、現像剤の補給量と排出量のバランスが崩れることが起こりうる。このような異常時において、攪拌用搬送路２０５Ａの現像剤の嵩が増加するため、攪拌用搬送路２０５Ａに第２排出口６２ａ２を設けることで、第２排出口６２ａ２から現像剤を排出することができるので、異常な現像剤増加を防止することができる。

以上のように構成したので、第２実施形態によれば、現像装置２０１において、第１実施形態における排出口６２ａ１に加えて、攪拌用搬送路２０５Ａの現像剤搬送方向上流側の端部付近に排出口６２ａ２を設けたことで、トナーやキャリアの補給量が多いときでも現像剤の排出量を多くできるので、現像槽の現像剤量を一定に保つことができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。
図８は第３実施形態に係る現像装置の現像槽運転時間とキャリア補給量との関係を示すグラフ、図９は前記現像装置の運転時間とキャリアの劣化度との関係を示すグラフである。

第３実施形態は、第１実施形態の現像装置１と同様な構成を有する現像装置において、現像装置にキャリアを補給する際に、補給キャリアを補給トナー中に混合せずに、トナーとキャリアを別々に補給するようにしたものである。

第３実施形態における現像剤の排出動作は、ドットカウンタによってトナー補給量に応じて行なうものではなく、キャリアの補給に合わせて行なうようにしたものである。

キャリアの補給は、キャリアの劣化具合に応じて行なうことが望ましく、劣化度合いは、現像槽運転時間に依存する。従って、キャリアの補給は、現像槽運転時間に応じて行なうのが良く、結果的に現像剤排出もまた現像槽運転時間に応じて行なうことになる。

キャリアの補給は、図８に示すように、例えば、現像槽運転時間がＴ１に到達するまで実行されず、Ｔ１を越えた場合に一定時間ごとに一定量のキャリアを補給するようにされている。

ここで、第３実施形態において、現像槽の運転時間とキャリアの劣化が比例すると仮定し、時間１００での劣化を１００とするように表現する。また、新しいキャリアが既存の現像剤に混ざった場合は、現像槽中に存在した平均時間で現像槽中のキャリアの劣化状態を表すことができると仮定する。

このように仮定した条件の下で、現像槽の運転時間とキャリアの劣化度の関係をグラフに表すと、キャリアの補給が無い場合をケース１とすると、図９に示すように、運転時間とキャリアの劣化が比例したグラフになる。尚、図９において、運転時間は任意のスケールとし、キャリアの劣化度は運転時間に対する相対値で表すものとする。

次に、運転時間１０ごとに現像槽中のキャリアの３（％）を新しいキャリアに置き換える場合を計算すると、図９に示すケース２のようなグラフになる。

次に、運転時間２００までは補給をせず、運転時間２００を越えてから運転時間１０ごとに現像槽中のキャリアの３（％）を新しいキャリアに置き換えた場合は、図９に示すケース３のようになる。

また、運転時間３００までは補給をせず、運転時間３００を越えてから運転時間１０ごとに現像槽中のキャリアの３（％）を新しいキャリアに置き換えた場合は、図９に示すケース４のようになる。

従って、図９に示すように、例えば、キャリアの劣化の度合いとして運転時間が３５０乃至４００程度までは使用できるレベルだとすると、運転時間３００までは補給せずに、運転時間３００から補給をしても問題はないことがわかる。

以上により、第３実施形態によれば、ある運転時間までキャリアを補給せずに、一定時間が経過してからキャリアの補給を始めるという図８に示すようなキャリアの補給方式は有効である。

以上、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置１を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、２成分現像剤を使用する現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

例えば、現像装置を６色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ）を配置することにより、フルカラーの画像形成装置にも適用することが可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，２０１ 現像装置
２ 現像槽
３ 現像ローラ
４ 供給スクリュー
４Ａ 供給用搬送路
５ 攪拌スクリュー
５Ａ，２０５Ａ 攪拌用搬送路
６ 回収スクリュー
６Ａ 回収用搬送路
７ 規制ブレード（現像剤量規制部材）
８ マグネットローラ
９ 現像スリーブ
３０ 搬送部
４０ 定着装置
５０ 画像形成ステーション部
５１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
５２ 帯電装置
５３ 露光装置
５５ 転写装置
６０ 供給トレイ
６１ 連通部
６２ａ１ 第１排出口（排出口）
６２ａ２ 第２排出口（排出口）
６３ 排出口シャッター（現像剤排出手段）
１００ 画像形成装置
Ｈ１ 第１排出路
Ｈ２ 第２排出路
Ｐ 用紙
ＳＣ２ 排出スクリュー

Claims (9)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、
   前記現像槽には、前記現像剤を前記マグネットローラに供給する供給用搬送路と、前記マグネットローラから開放された前記現像剤を回収する回収用搬送路と、前記現像剤を攪拌するための攪拌用搬送路とが構成され、
   前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとが補給されるとともに、前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、
   前記現像剤量規制部材により前記現像ローラの現像領域における現像剤量を規制する層厚規制位置を、前記マグネットローラの中心より下方とし、
   前記供給用搬送路の現像剤搬送方向を、前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と同一方向とし、
   前記攪拌用搬送路の現像剤搬送方向を、前記供給用搬送路の現像剤搬送方向及び前記回収用搬送路の現像剤搬送方向と逆方向とし、
   前記回収用搬送路は、前記現像剤を排出する排出口と、前記排出口を開閉することで前記排出口から排出される前記現像剤の排出量を制御する現像剤排出手段と、を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記排出口は、前記回収用搬送路の現像剤搬送方向下流側寄りに設けられることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記排出口は、前記回収用搬送路の前記攪拌用搬送路との連通部よりも現像剤搬送方向上流側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記攪拌用搬送路は、前記現像剤を排出する排出口を備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤排出手段は、磁性キャリアが補給される際に、前記磁性キャリアの補給量に応じて一定時間の間、前記排出口を開口することを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置。
6. 前記補給されるトナーの中には所定の割合で磁性キャリアが混合されており、
   前記現像剤排出手段は、トナーの消費量を計測する印字のドットカウンタによって前記排出口の開口時間を制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置。
7. 前記現像装置は、トナー補給とキャリア補給とを別々に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の現像装置。
8. 前記現像装置は、該現像装置の運転時間が一定時間に達するまでキャリアの補給を行わず、一定時間が経過した後に、前記キャリアの補給を開始することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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