JP4587929B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置に係り、より詳細には、トナーとキャリアを用いる２成分現像装置において、トナー補給とキャリア補給を行い、余剰現像剤を少しずつ排出する、いわゆるトリクル（trickle）方式を採用した２成分現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

２成分現像方式での性能劣化要因として、キャリアへのトナー付着（いわゆるスペント現象）や、キャリアコート剥がれ等のキャリア性能低下がある。これを解決する手段として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているような方式がある。これら特許文献１，２には、トナー補給時に少量のキャリアを補給し、現像ユニット内で余剰になったキャリアヤ（もしくはキャリアとトナーの混合物である現像剤）を排出し、現像ユニット内のキャリア性能をほぼ一定レベルにして、経時での性能安定化を図る手法（いわゆるトリクル方式）が記載されている。

トリクル方式における重要な動作として、補給された現像剤（キャリア量）に見合う現像剤を排出し、現像容器内の現像剤量を一定に保つことが挙げられる。上記特許文献１，２に記載されている現像剤の排出方式は、溢れ出しによる自然排出方式（オーバーフロー方式）であるが、所望の状態では補給量分だけ現像剤の嵩が増加し、現像剤の排出口位置よりも現像剤の嵩が高くなったとき、排出口から現像剤が排出されるという動作になり、この動作により、自然に現像容器内の現像剤量を一定量に維持できるという特徴を持つ。

しかしながら、単純なオーバーフロー方式では、画像形成装置本体の設置状態の傾きによる影響を受けやすく、傾き方向によって過剰な現像剤の排出が行われたり、現像剤の排出が阻害されたりする。そのため、現像容器内の現像剤量が安定せず、傾きによって現像容器内の現像剤量が変化することになる。その結果、現像性能、ひいては画像形成状態に悪影響を及ぼすことがある。この課題を解決すべく、従来から様々な方式が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。

特許文献３には、現像剤排出口を現像容器の長手方向の中間に配置することにより、傾きによる現像剤量への影響を小さくすることが記載されている。

また、現像剤排出口を複数個設ける例が特許文献４に記載されている。この特許文献４では、現像剤排出口を、現像剤の流れが滞留する所と安定している所に設置している。すなわち、特性の異なる場所に設置している。また、特許文献４には、現像容器の壁面にシャッター部材を備え、所定の印字量や現像容器内の現像剤量を検知し、この検知信号に基づいてシャッター部材を開閉制御することにより余剰現像剤を排出する技術が第３の実施の形態として記載されている。
特開昭５９−１００４７１号公報 特開昭６２−１２７８７４号公報 特許登録第３０３４７３６号公報 特許登録第３６０３４９２号公報

しかしながら、トリクル方式での余剰現像剤はごく微量であり、上記特許文献４のようにシャッター等を用いてごく微量の現像剤を精度よく排出するのは非常に困難である。そのため、現像剤量を高精度に維持することが難しいといった問題があった。また、上記特許文献４では、複数個の現像剤排出口を、現像剤の流れが滞留する所と安定している所といった具合に、特性の異なる場所に設置しているため、現像装置の傾きに対して現像剤量の安定を得ることは困難であった。

さらに、高い撹拌性能が求められるカラー複写機等の現像装置で使用されるスクリューによる循環撹拌では、長手方向の中間あたりでも現像剤の面高さは傾きに大きく依存するため、上記特許文献３のように現像剤排出口を現像容器の長手方向の中間に配置した場合でも、効果があまり得られないといった問題があった。さらに、長手方向と直交する方向への傾きには効果が期待できないといった問題もあった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、現像装置の傾きといった外乱要因による現像剤排出状態の変動を抑え、現像容器内の現像剤量を安定に保つための現像剤排出手段を備えたトリクル方式の現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を現像容器内に収容するとともに、キャリアの補給に伴って現像容器内に生じる余剰現像剤を排出する現像剤排出口を備えた現像装置において、前記現像容器を水平状態から一方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて減少し、水平状態から前記一方向とは逆の他方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて増加する第１の現像剤排出口と、前記現像容器を水平状態から一方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて増加し、水平状態から前記一方向とは逆の他方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて減少する第２の現像剤排出口と、これら排出口から排出された現像剤の一部または全部を前記現像容器内へ戻す還流機構部とを備えたことを特徴とする。

現像容器内の現像剤量と、そのときの現像剤排出口からの現像剤の排出の特性は、図６に示すグラフの特性となる。図６は、横軸が現像容器（現像槽）内の現像剤の量を示し、縦軸が現像容器（現像槽）内にその量だけの現像剤が入っているときの排出レート（ｇ／分）[１分間の間に現像剤排出口から排出される現像剤の量]を示している。

図６に示すように、現像容器内に、β＋ａ＋ｂ（ｇ）の現像剤が入っていると、そのときの排出レートは、図よりｂ（ｇ／分）であるから、１分後には、現像容器内の現像剤量は、β＋ａ（ｇ）となる。また、現像容器内に、β＋ａ（ｇ）の現像剤が入っていると、そのときの排出レートは、図よりａ（ｇ／分）であるから、さらに１分後には、現像容器内の現像剤量は、β（ｇ）となる。

このような挙動を繰り返し、排出レートが０になるまで排出が続けられ、その結果、現像容器内の現像剤量はα（ｇ）まで減り、それ以上は減少しなくなる。この現像剤量α（ｇ）を安定量と呼ぶ。現像容器内の現像剤量が多いほど、排出レートは大きくなるので、ａ＜ｂとなる。また、現像剤量が、α（ｇ）に近づくにつれ、排出レートの減少の傾きが寝る（なまる）特性となっている。

この図６に示す特性が、現像装置を水平に設置した場合の特性とすると、この現像装置を、＋ａ°及び−ａ°傾けた場合の排出特性は、図７に示すようになる。

排出特性は、＋ａ°及び−ａ°ともに、水平時の特性を水平移動させたような特性となり、現像容器内の現像剤量が同じβ（ｇ）であっても、その時の現像剤排出レートは、水平状態、＋ａ°傾いた状態、−ａ°傾いた状態のそれぞれで、それぞれ、ｃ（ｇ／分）、手（ｇ／分）、ｅ（ｇ／分）と異なる。その結果、−ａ°傾けると、安定量はＸ（ｇ）増えてα＋Ｘ（ｇ）となり、＋ａ°傾けると、安定量はＸ（ｇ）減って、α−Ｘ（ｇ）となる。

ここで、上記の特性とは真逆の特性(現像容器内の対称な位置に排出口を設置するとそのような特性となる)を持つ排出口は、図８）に示すような特性となる。

ここで、上記の２つの排出口を現像容器に２つとも設置した場合の、これら２つの排出口の排出を合わせた排出特性は、図９に示すようになる。すなわち、＋ａ°、−ａ°は、真逆の特性を持つ排出口の排出現像剤を合わせているので、全く同じ排出特性となる。また、現像容器内の現像剤量がα＋Ｘ（ｇ）より多い領域では、水平時の排出特性とも同じになる。これは、α＋Ｘ（ｇ）以上の領域では、水平状態での排出の特性が、＋ａ°傾けた状態での排出の特性と、−ａ°傾けた状態での排出の特性の丁度中間の特性を示すからである。

しかし、このままでは、＋ａ°、−ａ°のどちらに傾けても、安定量がα（ｇ）から増えることはなくなるが、−ａ°、＋ａ°のどちらに傾けても、α（ｇ）からＸ（ｇ）だけ現像剤が減少することになる。

ここで、２つの排出口から排出される現像剤をｆ（ｇ／分）のレートで、現像容器内へ戻し続けた場合を考える。ただし、図９に示すように、現像剤排出レートがｆ（ｇ／分）のときの現像容器内の現像剤量をα＋Ｙ（ｇ）、ただし、Ｙ＞Ｘとする。

現像容器内の現像剤量がα＋Ｙ（ｇ）のとき、現像容器からｆ（ｇ／分）のレートで現像剤が排出されるが、このときにはその全てが現像容器内に戻されるので、結果として、α＋Ｙ（ｇ）が安定状態となる。この場合、現像装置を水平状態、＋ａ°の傾斜状態、−ａ°の傾斜状態と設置状態を変えても、安定状態は、α＋Ｙ（ｇ）と同じになる。

つまり、現像容器内の現像剤量と排出レートの関係は、図１０（ａ）に示すグラフの排出レートｆ（ｇ／分）から横に引いた線ｍを、Ｘ軸まで平行移動（図中、白抜きの矢符で示す）させた場合と同じ、図１０（ｂ）に示すグラフとなる。

このように、特性の異なる２つの排出口を現像容器に２つとも設置した場合には、現像装置の設置状態に関係なく、現像容器内の現像剤量を一定にすることができるので、現像不良を防ぐことができる。また、通常の排出は、排出レートが０に近づくにつれて、カーブの傾きが寝ていくが、このようにすると、最後まで傾きが立った状態（図１０（ｂ）参照）になり、これも現像剤量の一定化に寄与することになる。

また、本発明の現像装置では、前記現像剤の排出方法を溢れ出しによる排出方法としている。シャッター部材を開閉して現像剤の排出を制御する特許文献３に記載の方法では、シャッター部材の開閉機構と、現像容器内の現像剤量の検知手段と、検知手段に基づきシャッターを駆動する制御手段とが必要となるが、本発明の排出方法を適用することにより、より簡便な構成で、低コスト化することができる。

また、本発明の現像装置では、前記現像容器内は、仕切り壁によって第１攪拌搬送手段が配置された第１攪拌室と第２攪拌搬送手段が配置された第２攪拌室とに仕切られており、この仕切り壁の両端部が切り欠かれることによって、現像剤の循環経路となる連通部分が形成された構成としている。また、前記攪拌搬送手段は、回転軸に螺旋状の回転羽根が設けられたスクリュー構造としている。すなわち、画質への要求が厳しいカラー複写機では、よりよい撹拌性能が得られるスクリュー撹拌が必須となっている。また、スクリュー間の仕切り壁は、未撹拌の現像剤が現像ローラへ近づくことを防ぎ、高画質化に貢献する。

また、このような構造の現像装置を画像形成装置に搭載することで、現像装置の設置状態に関係なく高画質の印字処理が可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明の現像装置及びこれを備えた画像形成装置は、上記のように構成したので、現像装置の設置状態に関係なく、現像容器内の現像剤量を一定に維持することができるため、現像装置の設置状態に起因する現像不良の発生を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であり、これによって本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

−画像形成装置の主要部の説明−
まず、本実施形態の現像装置が適用される画像形成装置の主要部の構成について説明する。図１は、画像形成装置の感光体周辺を含む概略構成を示す説明図である。

図１に示すように、円筒状の感光体１を中心として、その周囲に、帯電部材２、露光部材３、本発明に係る現像装置４、転写部材５、クリーニング部材６、及び除電部材７がこの順で配置されている。もちろん、これ以外に必要であれば他の部材が配置されていてもよい。

感光体１と転写部材５との間には、記録媒体１１としての例えばＰＰＣ用紙が搬送される用紙搬送路１０が形成されており、この用紙搬送路１０の搬送方向から見て感光体１の下流側（図１中左側）に、定着部材９が配置されている。

電子写真プロセスでは、像担持体としての感光体１に原稿像、あるいはホストコンピュータからのデータに対応した静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によって可視化され、ＰＰＣ用紙等の記録媒体１１上に転写されて画像形成が行われる。

感光体１は、図１に示すように、基材１ａ上に光導電層１ｂが形成されており、帯電部材２を起点として、上記各部材３〜７の配置順に従って図中右周りに回転可能となっている。

図２及び図３は、現像装置４のより具体的な構成を示しており、図２は上面から見た概略図、図３は断面図である。

現像装置４は、容器状の現像槽（現像容器）１６を備えており、この現像槽１６の内部には、マグネットローラからなる現像ローラ１７と、撹拌手段としての撹拌搬送スクリュー１８、１９とが回転自在に配置されている。この現像槽１６内に収容されている現像剤はキャリアとトナーとからなり、通常、トナーの重量比が数％程度に設定されている。キャリアは、磁性を有する粒子の表面に、帯電性を制御したり、トナーの粘着を抑制するための樹脂コート層が形成されている。また、樹脂粒子中に磁性体微粉末を分散させた樹脂キャリア等を用いることもできる。

このキャリアとトナーとが撹拌搬送スクリュー１８、１９によって撹拌されると、トナーが摩擦帯電し、キャリアに付着する。現像ローラ１７は、キャリアを磁力によって吸着し、磁気ブラシを形成させて搬送することにより、キャリアに付着したトナーが感光体１に供給され、感光体１の静電潜像に吸着されて、現像が行われる。なお、上記の磁気ブラシの穂立ちの高さは現像ローラ１７の近傍に配置された現像ドクタ２０（図２，図３参照）にて規制されるようになっている。また、攪拌部材としてはこのようなスクリュータイプのものに限定されず、パドル状のもの等も使用可能である。

現像槽１６の上壁部には、図２に示すように、現像剤の補給用開口部１６ａが形成されており、この補給用開口部１６ａに、図３に示すように、現像剤供給ユニット（現像剤補給部）２５が上方から嵌着されている。この現像剤供給ユニット２５は、内部がキャリアとトナーが所定比率で混合された現像剤が収容されている。この現像剤におけるトナーの重量比は７０〜９５％程度に設定され、極少量のキャリアがトナーと共に供給される。

現像剤供給ユニット２５の底部には、図示しない制御装置により駆動制御される現像剤補給ローラ２２が設けられており、現像剤補給ローラ２２が回転駆動されることによって、現像剤供給ユニット２５内の現像剤が、現像剤補給ローラ２２の駆動時間に応じた量だけそれぞれ流下して現像槽１６内へと供給され、攪拌搬送スクリュー１８．１９により攪拌搬送される。

一方、現像槽１６の両端部（用紙搬送方向に直交する方向の両端部）の各側壁部には、現像剤排出用の現像剤排出口１６５ａ，１６６ａがそれぞれ形成されている。現像剤排出口１６５ａ，１６６ａは、現像槽１６内でオーバーフローした現像剤を図示しない現像剤回収容器に排出するようになっている。つまり、現像槽１６の側壁部に形成された現像剤排出口１６５ａ，１６６ａから、該現像槽１６に収容された現像剤の表面高さに応じて余剰現像剤をオーバーフローして排出するようになっている。なお、排出部の詳細については後述する。

また、現像槽１６には、図２に示すように、現像槽１６内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ３４が設けられている。このトナー濃度センサ３４は、透磁率センサからなり、現像槽１６内を搬送される現像剤に接触して透磁率を検出するようになっており、この検出された透磁率からキャリアに対するトナーの比率が求められる。すなわち、トナー濃度センサ３４に対峙している現像剤中におけるキャリア量が少ないとトナー比率が高いと検出され、トナー濃度センサ３４に接触するキャリア量が多いと、トナー比率が低いと検出される。そして、このトナー濃度センサ３４の検出信号は、図示しない制御装置に出力され、この検出信号に基づいて現像剤供給ユニット２５の現像剤補給ローラ２２が駆動され、現像剤供給ユニット２５から現像槽１６内に現像剤を補給するようになっている。

次に、上記構成の画像形成装置における印字処理動作について説明する。

感光体１の表面はまず、帯電部材２によって所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯電された感光体表面は、感光体自体の回転によって露光部材３の位置まで回転する。露光部材３は書き込み手段であり、画像情報に基づいて、例えばレーザなどの光によって帯電している感光体表面上に画像を書き込む。これによって、感光体上に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体表面は、感光体自体の回転によって現像装置４の位置まで回転する。そして、現像工程にて感光体表面の静電潜像が現像剤像として可視化された後、感光体自体の回転によって転写部材５の位置まで回転する。転写部材５は、感光体表面上の現像剤像を、記録媒体１１上に転写する。感光体１から記録媒体１１上に転写された現像剤像は、定着部材９によって用紙上に定着される。

現像剤像が転写された後の感光体表面は、感光体自体の回転によって感光体クリーニング部材６の位置まで回転する。感光体クリーニング部材６は、感光体表面に残留している現像剤や紙粉などを除去する。感光体クリーニング部材６によってクリーニングされた感光体表面は、感光体自体の回転によって除電部材７の位置まで回転する。除電部材７は、感光体表面に残留している電位を除去する。このような一連の動作によって、一回の画像形成が終了する。

感光体１としては、例えばアルミニウムなどの金属ドラムを基材として、その外周面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）・セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）などの光導電層が薄膜状に形成されてなる構成が挙げられるが、特に限定されるものではない。

帯電部材２としては、例えばタングステンワイヤなどの帯電線・金属製のシールド板・グリッド板などよりなるコロナ帯電器や帯電ローラ・帯電ブラシなどの構成が挙げられるが特に限定されるものではない。

露光部材３としては、例えば半導体レーザや発光ダイオードなどが挙げられるが特に限定されるものではない。

転写部材５としては、例えばコロナ転写器・転写ローラ・転写ブラシなどが挙げられるが特に限定されるものではない。

クリーニング部材６としては、クリーニングブレードなどが挙げられるが特に限定されるものではない。

除電部材７としては、除電ランプなどが挙げられるが特に限定されるものではない。

なお、図１では、単色での印字を行う画像形成装置について説明しているが、カラー画像形成を行う場合には、少なくとも３個以上のトナー色の異なる現像装置と感光体を有するタンデム型や、１つの感光体で多色を重ねていく３ないし４回転型の画層形成装置を形成すればよい。これらについては既に公知の技術内容を採用すればよく、本明細書では詳細説明を省略する。

以上が、本実施形態の現像装置４が適用される画像形成装置の主要部の説明である。

−本発明に係る現像装置の説明−
図４は、本発明に係る現像剤排出機構を備えた現像装置４の一例を示しており、（ａ）は上面から見た概略横断面図、（ｂ）は正面から見た概略縦断面図である。なお、側面からみた断面図は図３に示す通りである。

本実施形態では、現像剤の攪拌搬送部材として２本の攪拌搬送スクリュー１８，１９を用い、各々の攪拌搬送スクリュー１８，１９間に仕切り壁１６１を設けて、攪拌搬送スクリュー１８を配置した第１攪拌室１６２と、攪拌搬送スクリュー１９を配置した第２攪拌室１６３とに区切っている。

この仕切り壁１６１の両端部と、現像層１６の左右の側壁部１６５，１６６との間には所定幅の隙間が設けられており、この隙間が両攪拌室１６２，１６３間の連通部１６７，１６８となっている。これにより、第１攪拌室１６２に供給された現像剤は、攪拌搬送スクリュー１８によって図４（ａ）中右方向に搬送され、右端の連通部１６８を通って第２攪拌室１６３に搬送され、第２攪拌室１６３の攪拌搬送スクリュー１９によって図４（ａ）中左方向に搬送され、左端の連通部１６７を通って再び第１攪拌室１６２に搬送される、といった半時計周りの循環経路をたどって循環されることになる。

本実施形態では、各攪拌搬送スクリュー１８，１９の搬送方向下流側に、逆ピッチの羽根部材１８１，１９１が設けられている。この羽根部材１８１，１９１は、搬送されてきた現像剤が、攪拌搬送スクリュー１８，１９の各回転軸１８ａ，１９ａを受けるために現像槽１６の各側壁部１６５，１６６に設けられた図示しない軸受け部に押し込まれ、軸受け部の摺動状態が悪化して回転動作が円滑に行えなくなることを防ぐために設けられている。

また、両側壁部１６５，１６６に設けられている、トリクル現像方式に特有の構成である現像剤排出口１６５ａ，１６６ａ（請求項に記載の第１の現像剤排出口及び第２の現像剤排出口）は、現像槽１６内に所定量の現像剤を入れたときの現像剤面高さとほぼ同等の高さ位置に配置されている。すなわち、この現像装置４は、トナー補給と同時行われるキャリアの補充により、現像槽１６内の現像剤量が増加し、現像剤排出口１６５ａ，１６６ａより現像剤面が高くなると余剰現像剤が現像剤排出口１６５ａ，１６６ａから溢れ出して排出が行われる、いわゆるオーバーフロー方式の形態となっている。

本実施形態では、この現像剤排出口１６５ａ，１６６ａを内包するようにして、循環機構部４０が設けられている。この循環機構部４０は、各現像剤排出口１６５ａ，１６６ａをそれぞれ内包する各縦管４１，４２と、これら縦管４１，４２を下端部で連通する搬送管４３とからなる正面視Ｕ字形状の連通管を備えており、搬送管４３内には、一方の現像剤排出口１６６ａから溢れ出た現像剤を他方の現像剤排出口１６５ａ側に向かって搬送し、かつ他方の現像剤排出口１６５ａから溢れ出た現像剤と一つにまとめるための搬送スクリュー４５が設けられている。

また、搬送下流側の縦管４１の上部には、第１攪拌室１６２に通じる戻り管４４が設けられており、第１攪拌室１６２に設けられた攪拌搬送スクリュー１８の回転軸１８ａが、この戻り管４４を通って縦管４１内まで延設されている。この回転軸１８ａの延設部分には、縦管４１内の現像剤を第１攪拌室１６２内に戻すための戻しスクリュー４６が設けられている。また、縦管４１のさらに上部には、現像槽１６内でオーバーフローした現像剤を図示しない現像剤回収容器に排出するための排出口４７が設けられている。

このような攪拌搬送経路において、印字処理動作により現像剤中のトナー濃度が低下すると、現像剤供給ユニット２５から現像槽１６の第１攪拌室１６２内にトナーと極少量のキャリアが同時に補給され、図４（ａ）中の矢印方向（反時計回り）に現像剤が搬送されて、所定の現像工程が行われる。現像工程で使用された現像剤は、攪拌経路の仕切り壁１６１の無い連通部１６７，１６８を通って、上述の動作を繰り返し行うことになる。

この搬送過程において、２つの現像剤排出口１６５ａ，１６６ａから縦管４１，４２に排出された現像剤は、その下部に配置されている搬送管４３に落下する。そして、２つの現像剤排出口１６５ａ，１６６ａから排出された現像剤は、搬送管４３内の搬送スクリュー４５により一つにまとめられ、一方の縦管４１内に押し込まれる。現像剤が押し込まれることにより、縦管４１内の現像剤量は増加していき、縦管４１内の現像剤が上昇し、戻り管４４のところまで上昇すると、戻りスクリュー４６によって現像剤が再び現像槽１６（第１攪拌室１６２）内へと搬送される。すなわち、現像剤の還流が発生する。このとき、戻りスクリュー４６の最上面まで現像剤が上昇した状態での現像剤搬送能力は、ｆ（ｇ／分）となっている。そして、縦管４１内に運び込まれる現像剤のレートがｆ（ｇ／分）を超えると、縦管４１内の現像剤量は増え続け、戻りスクリュー４６の上端面より高い位置に設けられている排出口４７に達し、本当の意味での現像剤排出が行われることになる。

ここで、現像装置４を図５に示すように、水平面に対してａ°傾ける。この傾ける角度を＋ａ°及び−ａ°（ただし、−ａ°の傾斜については図示していない）とすると、そのときの現像剤排出口１６５ａの現像剤の排出特性は、図７に示すようになる。

図７に示す排出特性のグラフの意味を以下に説明する。すなわち、横軸が、現像槽１６内の現像剤の量を示し、縦軸が、現像装置１６内にその量だけの現像剤が入っているときの排出レート（ｇ／分）[１分間の間に現像剤排出口１６５ａから排出される現像剤の量]を示している。

もし、現像槽１６内に、β＋ａ＋ｂ（ｇ）の現像剤が入っていると、そのときの排出レートは、ｂ（ｇ／分）であるから、1分後には、現像槽１６内の現像剤量は、β＋ａ（ｇ）となる。現像槽１６内の現像剤量と、そのときの現像剤排出口１６５ａからの現像剤の排出特性は、図１０に示すグラフの特性となる。現像槽１６内の現像剤量とは、図５の四角で囲まれた領域１６９内にある現像剤の量を指す。現像槽１６内に、β+ａ（ｇ）の現像剤が入っていると、そのときの排出レートは、ａ（ｇ／分）であるから、更に1分後には、現像槽１６内の現像剤量は、β（ｇ）となる。

このような挙動を繰り返し、排出レートが０となるまで排出が続けられ、その結果、現像槽１６内の現像剤量はα（ｇ）まで減り、それ以上は減少しなくなる。この現像剤量を安定量と呼ぶ。

基本的に、現像槽１６内の現像剤量が多いほど、排出レートは大きくなるので、ａ＜ｂとなる。また、現像剤量が、α（ｇ）に近づくにつれ、排出レートの減少の傾きが寝る特性となっている。

図７は、現像槽１６を水平に設置した場合と、＋ａ°及び−ａ°にそれぞれ傾けた場合の現像剤排出口１６５ａの特性である。＋ａ°及び−ａ°傾けたときの排出特性は共に、水平時の排出特性を水平移動させたような特性となり、現像槽１６内の現像剤量が同じβ（ｇ）であっても、そのときの現像剤排出レートは、水平状態、＋ａ°傾けた状態、−ａ°傾けた状態のそれぞれにおいて、ｃ（ｇ／分）、ｄ（ｇ／分）、ｅ（ｇ／分）と異なる。その結果として、−ａ°傾けると、安定量はＸ（ｇ）増えてα＋Ｘ（ｇ）となり、＋ａ°傾けると、安定量はＸ（ｇ）減ってα−Ｘ（ｇ）となる。

この現象は、図５に示すように、＋ａ°傾けた場合、現像槽１６内の現像剤の面が重力により水平を維持しようとするために、現像剤排出口１６５ａ近傍での現像剤面が高くなり、現像剤排出口１６５ａでの排出が活発に行われることにより説明できる。逆に、−ａ°傾けた場合は、図示していないが、同様の理由により、現像剤排出口１６５ａ近傍での現像剤面が低下し、現像剤排出口１６５ａでの排出が不活発になる。

一方、現像剤排出口１６５ａと逆の位置に設置した現像剤排出口１６６ａは、傾きの方向に対する排出の特性が逆になり、図８に示すような特性を示す。

図４に示すように、このような現像剤排出口１６５ａと現像剤排出口１６６ａを両方設けると、この２つの排出口１６５ａ，１６６ａの排出を合わせた排出特性は、図９に示すようになる。すなわち、＋ａ°傾けた状態と、−ａ°傾けた状態とは、真逆の特性を持つ排出口の排出現像剤を合わせているので、全く同じ排出特性となる。

また、現像槽１６内の現像剤量がα＋Ｘ（ｇ）より多い領域では、水平時の排出特性とも同じになる。これは、α＋Ｘ（ｇ）以上の領域では、水平状態での排出特性が、＋ａ°傾けた状態での排出特性と、−ａ°傾けた状態での排出特性の丁度中間の特性を示すからである。

しかし、このままでは、＋ａ°、−ａ°のどちらに傾けても、安定量がα（ｇ）から増えることはなくなるが、−ａ°、＋ａ°のどちらに傾けても、α（ｇ）からＸ（ｇ）だけ現像剤が減少することになる。

ここで、図４に示す本実施形態の構成のように、排出された現像剤を最大ｆ（ｇ／分）のレートで現像槽１６内に戻す循環機構部４０を設けた場合を考える。ただし、図９に示すように、現像剤排出レートがｆ（ｇ／分）のときの現像槽１６内の現像剤量をα＋Y（ｇ）、ただし、Y＞Ｘとする。

現像槽１６内の現像剤量がα＋Ｙ（ｇ）のとき、現像槽１６内からｆ（ｇ／分）のレートで現像剤が排出されるが、その全てが現像槽１６内に戻されるので、結果として、α＋Ｙ（ｇ）が安定状態となる。しかも、現像装置を水平状態、＋α°傾けた状態、−α°傾けた状態と設置状態を変えても、安定状態は、α＋Ｙ（ｇ）と同じになる。

つまり、現像槽１６内の現像剤量と排出レートの関係は、図１０（ａ）に示すグラフの排出レートｆ（ｇ／分）から横に引いた線ｍを、Ｘ軸まで平行移動（図中、白抜きの矢符で示す）させた場合と同じ、図１０（ｂ）に示すグラフとなる。

このように、現像剤の排出レート特性の異なる２つの現像剤排出口１６５ａ，１６６ａからｆ（ｇ／分）以上のレートで現像剤が排出される場合（現像槽１６内の現像剤量がα＋Ｙ（ｇ）以上の場合）、縦管４１内には、ｆ（ｇ／分）以上のレートで現像剤が送り込まれるため、図４に示す戻しスクリュー４６では現像槽１６内に現像剤を戻しきれず、縦管４１内の現像剤量が増加し続ける。そして、縦管４１内の現像剤の最上位面が排出口４７に達すると、その後、本当の意味での現像剤排出が行われることになる。

このように、現像剤の排出レート特性の異なる２つの現像剤排出口１６５ａ，１６６ａを現像槽１６に２つとも設置した場合には、現像装置の設置状態に関係なく、現像槽１６内の現像剤量を一定にすることができるので、現像不良を防ぐことができる。また、通常の排出は、排出レートが０に近づくにつれて、カーブの傾きが寝ていくが、このようにすると、最後まで傾きが立った状態（図１０（ｂ）参照）になり、これも現像剤量の一定化に寄与することになる。

なお、本実施形態では、現像剤排出口１６５ａと現像剤排出口１６６ａとをそれぞれ１個ずつ設けた構成として説明しているが、これら排出口１６５ａ，１６６ａはそれぞれ複数個設けても良い。また、設ける位置として、左右の側壁部にそれぞれ設けているが、前後の側壁部にもこれら排出口１６５ａ，１６６ａを設けてもよい。前後の側壁部にも設けることで、現像装置がどの方向に傾斜しても、現像槽１６内の現像剤量を一定に維持することができるため、現像装置の設置状態に起因する現像不良の発生を確実に防止することができる。

画像形成装置の感光体周辺を含む概略構成を示す説明図である。 本発明の現像装置を上面から見た概略図である。 本発明の現像装置の断面図である。 （ａ）は本発明の現像装置を上面から見た概略横断面図、（ｂ）は正面から見た概略縦断面図である。 本発明の現像装置を水平面に対してａ°傾けた状態を示す説明図である。 現像剤排出口の排出特性カーブを示すグラフである。 一方の現像剤排出口の排出特性カーブを示すグラフである。 他方の現像剤排出口の排出特性カーブを示すグラフである。 ２つの現像剤排出口を合わせた排出特性カーブを示すグラフである。 ２つの現像剤排出口を合わせた上で、排出現像剤を現像槽内に戻した場合の排出特性カーブを示すグラフである。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電部材
３ 露光部材
４ 現像装置
５ 転写部材
６ クリーニング部材
７ 除電部材
１０ 用紙搬送路
１１ 記録媒体
１６ 現像槽
１７ 現像ローラ
１８，１９ 攪拌搬送スクリュー
１８ａ，１９ａ 回転軸
２０ 現像ドクタ
２２ 現像剤補給ローラ
２５ 現像剤供給ユニット
４０ 循環機構部
４１，４２ 縦管
４３ 搬送管
４４ 戻り管
４５ 搬送スクリュー
４６ 戻りスクリュー
４７ 排出口
１６１ 仕切り壁
１６２ 第１攪拌室
１６３ 第２攪拌室
１６５，１６６側壁部
１６７，１６８ 連通部
１６５ａ，１６６ａ 現像剤排出口

Claims (6)

1. トナーとキャリアを含む２成分現像剤を現像容器内に収容するとともに、キャリアの補給に伴って現像容器内に生じる余剰現像剤を排出する現像剤排出口を備えた現像装置において、
   前記現像容器を水平状態から一方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて減少し、水平状態から前記一方向とは逆の他方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて増加する第１の現像剤排出口と、
   前記現像容器を水平状態から一方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて増加し、水平状態から前記一方向とは逆の他方向に傾けたとき、現像容器からの現像剤排出ペースが水平時に比べて減少する第２の現像剤排出口と、
   これら排出口から排出された現像剤の一部または全部を前記現像容器内へ戻す還流機構部とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記各現像剤排出口がそれぞれ複数個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤の排出が溢れ出しによる排出であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記現像容器内は、仕切り壁によって第１攪拌搬送手段が配置された第１攪拌室と第２攪拌搬送手段が配置された第２攪拌室とに仕切られるとともに、この仕切り壁の両端部が切り欠かれることによって、現像剤の循環経路となる連通部分が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記攪拌搬送手段が、回転軸に螺旋状の回転羽根が設けられたスクリュー構造であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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