JP7290053B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は画像形成装置に関するものである。

従来、収容室等に収容されている現像剤の一部を排出する現像装置における当該現像剤の排出の改良に関する技術としては、例えば以下の特許文献１、２に記載されたものが知られている。

特許文献１には、現像装置における現像剤補給室の始端部に現像剤排出口を設け、かつ現像剤排出時に現像剤付着室と現像剤攪拌室における現像剤を循環させる攪拌スクリューを逆転できるように構成した画像形成装置が記載されている。

特許文献２には、現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、現像容器に設けられ二成分現像剤を排出する排出口を備える現像装置において、トナー消費量が所定の閾値を越えたときや現像容器内の二成分現像剤の劣化度が所定の閾値を越えたときに、その超えないときに比べて前記現像剤搬送手段の速度を速くするようにした画像形成装置が記載されている。

特開平０４－０３７７７４号公報 特開２０１２－１６３６２８号公報

この発明は、収容室に収容されている二成分現像剤の一部を排出口から溢れ出させて排出する現像装置において発生する当該排出口での排出不良を解消することができる画像形成装置を提供するものである。

この発明（Ａ１）の画像形成装置は、請求項１に記載されている通り、
搬送路が設けられた収容室に収容されているトナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を前記搬送路内で回転する搬送手段により現像ロールを通過させるよう搬送するとともに、前記搬送手段により搬送されている二成分現像剤の一部を前記搬送路に設けた排出口から溢れ出させて前記収容室の外に排出する現像装置を備え、
前記搬送手段を現像時の回転方向とは逆の方向になりかつ現像時の回転速度よりも速い速度になるよう高速で逆回転させるという第１の動作が実行される時期を有し、
前記第１の動作は、前記二成分現像剤におけるトナーの消費量が閾値を下回るときに実行されるものである。

この発明（Ａ２）の画像形成装置は、上記発明Ａ１の画像形成装置において、前記第１の動作の実行した後に、前記搬送手段を現像時の回転方向と同じ方向になりかつ現像時の回転速度よりも速い速度になるよう高速で正回転させるという第２の動作が実行される時期を有するものである。
この発明（Ａ３）の画像形成装置は、上記発明Ａ２の画像形成装置において、前記第２の動作の実行時間が、前記第１の動作の実行時間よりも長いものである。
この発明（Ａ４）の画像形成装置は、上記発明Ａ１からＡ３のいずれかの画像形成装置において、前記現像装置は、前記搬送手段として複数の搬送手段を備え、前記複数の搬送手段が重力方向に沿う上下方向に分けて配置されて前記二成分現像剤を前記上下方向において循環させるよう搬送する縦型搬送式の現像装置であるものである。

上記発明Ａ１の画像形成装置によれば、収容室に収容されている二成分現像剤の一部を排出口から溢れ出させて排出する現像装置において発生する当該排出口での排出不良をより的確に解消又は予防することができる。

上記発明Ａ２によれば、第１の動作を実行した後に第２の動作を実行しない場合に比べて、排出口での排出不良をより確実に解消することができる。
上記発明Ａ３によれば、第２の動作の実行時間が第１の動作の実行時間よりも短い場合に比べて、排出口での排出不良を効率よく解消することができる。
上記発明Ａ４によれば、縦型搬送式の現像装置において発生する排出口での排出不良を解消することができる。

実施の形態１に係る画像形成装置の構成を示す概要図である。 図１の画像形成装置における現像装置の構成を示す概略断面図である。 図２の現像装置の一部を示す一部断面概要図である。 図２の現像装置の他の一部（排出口を含む部分）を示す概略端面図である。 （Ａ）は図２の現像装置における排出口が設けられた筐体部分を示す概略斜視図、（Ｂ）は排出口が設けられた搬送路と搬送手段の構成を示す概略端面図である。 現像装置の現像時の搬送路における現像剤の状態を示す一部断面概要図である。 （Ａ）は画像形成装置における現像装置に関する制御系の構成を示すブロック図、（Ｂ）は現像装置の動作の一例を示すフローチャート図である。 現像装置で第１の動作が実行されたときの搬送手段および現像剤の状態を示す概略端面図である。 現像装置で第２の動作が実行されたときの搬送手段および現像剤の状態を示す一部断面概要図である。 （Ａ）は第１の動作が実行されたときの排出口付近における搬送手段および現像剤の状態を示す概略端面図、（Ｂ）は第２の動作が実行されたときの排出口付近における搬送手段および現像剤の状態を示す概略端面図である。 （Ａ）は現像装置に関係する動作を行ったときの測定の結果１を示すグラフ図、（Ｂ）はその別の動作を行ったときの測定の結果２を示すグラフ図である。 現像装置に関係する動作を行ったときの測定の結果３を示すグラフ図である。 現像装置に関係する動作を行ったときの測定の結果４を示すグラフ図である。 （Ａ）は現像装置に関係する動作を行ったときの測定の結果５を示すグラフ図、（Ｂ）はその別の動作を行ったときの測定の結果６を示すグラフ図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１には、実施の形態１に係る画像形成装置１の構成が概念的に示されている。

＜画像形成装置＞
画像形成装置１は、電子写真方式等の画像形成方式を利用して、現像剤としてのトナーで構成される画像を記録媒体の一例である用紙９に形成する装置である。この画像形成装置１は、例えば、情報端末機、画像読取装置等の外部機器から入力される文字、図形、表、写真等の画像情報に対応した画像の形成を行うプリンタとして構成されている。

画像形成装置１は、図１に示されるように、筐体１０の内部空間に、電子写真方式等の画像形成方式によりトナー像を形成して用紙９に転写する像形成手段２と、像形成手段２に供給する用紙９を収容して送り出す給紙手段４と、像形成手段２で転写されたトナー像を用紙９に定着させる定着手段５等が配置されている。図１に示される一点鎖線は、筐体１０の内部空間において用紙９が搬送される主な搬送経路である。また図１における符号１５は、画像形成装置１における各動作を制御する制御手段を示す。

像形成手段２は、矢印で示す方向に回転する感光体の一例である感光ドラム２１を有しており、その感光ドラム２１の周囲に、感光ドラム２１の周面の像形成領域を所要の電位に帯電させる帯電装置２２、感光ドラム２１の帯電された像形成領域に画像情報に基づいて露光を行って静電潜像を形成する露光装置２３、感光ドラム２１に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー像にする現像装置２４と、感光ドラム２１に形成されたトナー像を用紙９に転写させる転写装置２５と、感光ドラム２１の像形成領域を清掃する清掃装置２６等が配置されて構成されている。

給紙手段４は、所望のサイズ、種類等からなる用紙９を積み重ねた状態で収容する図示しない収容体４１や、その収容体４１から用紙９を１枚ずつ像形成手段２における転写部にむけて送り出す送出装置４２等を備えている。用紙９は、画像形成装置１内での搬送が可能でかつトナー像の転写および定着が可能な記録媒体であればよい。

定着手段５は、用紙９の図示しない導入口および排出口が設けられた筐体（ハウジング）５０の内部に、図示しない加熱手段で加熱されつつ回転するロール形態、ベルト－ニップ形態等からなる加熱回転体５１と、加熱回転体５１に所要の圧力で接して定着ニップを形成するロール形態、ベルト－ニップ形態等からなる加圧回転体５２等を備えて構成されている。

この画像形成装置１では、画像を形成する動作の要求の指令情報を受けると、まず像形成手段２において電子写真方式等の画像形成方式における公知の工程（帯電、露光、現像および転写の工程）が実行される。
すなわち、像形成手段２において、帯電、露光および現像の工程を経て感光ドラム２１上に画像情報に対応したトナー像が形成され、しかる後、転写の工程にて感光ドラム２１上のトナー像が給紙手段４から供給される用紙９の片面に対して転写される。転写後の感光ドラム２１は清掃装置２６で清掃される。

続いて、像形成手段２で転写されたトナー像を保持する用紙９が定着手段５における定着ニップに導入され、その定着ニップを通過するときに定着処理（加熱および加圧）されることによりトナー像が用紙９に定着させられる。また定着手段５での定着が終了した用紙９は、例えば筐体１０の外部に設けられる排出収容部１２に搬送されて収容される。
以上により、画像形成装置１による用紙９の片面に対する画像形成動作が終了する。

＜現像装置＞
次に、画像形成装置１における現像装置２４の構成等について詳細に説明する。

現像装置２４は、図１から図３等に示されるように、現像剤８を収容する収容室２４１と現像を行う現像用開口２４２を有する筐体２４０を有している。
また、現像装置２４は、筐体２４０の内部に、現像用開口２４２の内側において収容室２４１にある現像剤８を保持して感光ドラム２１と対向する現像域を通過させるよう回転して搬送する現像ロール２４３と、収容室２４１内の現像剤８を撹拌しながら現像ロール２４３を通過させるよう搬送する搬送手段２４４，２４５と、現像ロール２４３の保持される現像剤８の量（層厚）を規制する規制部材２４６等を備えている。
現像剤８としては、例えば非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。これ以降において単に現像剤８という場合も、二成分現像剤を指しているものとする。また、図３において紙面の左側を画像形成装置１の正面に近い手前側とし、また紙面の右側を画像形成装置１の正面から離れる奥側とする。

筐体２４０は、感光ドラム２１の軸方向に沿って延びる横長の容器状の形状からなる構造物である。この筐体２４０は、複数の部材を互いに結合して所要の形状になるよう組み立てる構造になっている。

収容室２４１は、重力方向に沿う上下方向に２分割されて感光ドラム２１の軸方向にほぼ沿って延びる２つの搬送路２４１ａ，２４１ｂが設けられている。２つの搬送路２４１ａ，２４１ｂは、両者を仕切る仕切壁２４１ｃで上下に区分されているとともに、その長手方向の端部又は端部より少し内側の位置に設けられた接続通路２４１ｄ，２４１ｅでつながっている。これにより、搬送路２４１ａ，２４１ｂでは、現像剤８が接続通路２４１ｄ，２４１ｅを通して一方の搬送路から他方の搬送路にそれぞれ受け渡されるようになっている。
また、２つの搬送路２４１ａ，２４１ｂは、現像ロール２４３に近い上側の搬送路２４１ａが現像剤８を現像ロール２４３に供給する役割を担う供給搬送路として機能し、現像ロール２４３から離れた下側の搬送路２４１ｂが主に現像剤８を攪拌する役割を担う攪拌搬送路として機能するようなっている。

現像用開口２４２は、筐体２４０における上側の搬送路２４１ａとほぼ同じ高さ位置で、感光ドラム２１の軸方向に沿って延びる横長の長方形状からなる開口部として設けられている。また、現像用開口２４２は、２つの搬送路２４１ａ，２４１ｂと感光ドラム２１の軸方向に沿う空間を介してそれぞれつながっている。

現像ロール２４３は、その周面の一部を現像用開口２４２から露出させた状態で回転するよう筐体２４０の内部に設置されている。
この現像ロール２４３は、感光ドラム２１の静電潜像が形成された外周面と対向する現像域において回転するように支持される円筒状のスリーブ２４３ａと、このスリーブ２４３ａの円筒空間内に固定した状態で存在するように筐体２４０の側面部に設けられ、外周面に複数の磁極が間隔をあけて配置された磁石ロール２４３ｂとで構成されている。スリーブ２４３ａは、非磁性材料（例えばステンレス、アルミニウム等）で形成されている。

また、現像ロール２４３は、スリーブ２４３ａが、その奥側の一端部における軸部に現像駆動装置２９（図３）から必要な回転動力が伝達されることにより矢印で示す方向に回転するようになっている。また現像ロール２４３は、そのスリーブ２４３ａに対して図示しない給電装置から現像用電圧が供給されて、現像時に感光ドラム２１との間に現像電界を形成するようになっている。現像駆動装置２９は、一般に現像装置２４とは別体の装置（独立した駆動装置）として設けられるが、現像装置２４と一体に設けられるものであっても構わない。

搬送手段２４４，２４５はいずれも、回転軸２４４ａ，２４５ａの周面にそれぞれ連続する搬送羽根２４４ｂ，２４５ｂを軸方向に沿って所要のピッチで螺旋状に巻き付けるような形態で形成したものであり、所謂スクリューオーガーと称されるものである。このうち搬送手段２４４は、上側の搬送路２４１ａ内で回転するよう筐体２４０の側面部に軸受を介して設けられている。また搬送手段２４５は、下側の搬送路２４１ｂ内で回転するよう筐体２４０の側面部に軸受を介して設けられている。なお、図２における符号２４９は、現像ロール２４３で剥離された現像剤８を下側の搬送路２４１ｂに送り込むよう回転する送り込み搬送部材を示す。

また、搬送手段２４４，２４５は、現像ロール２４３のスリーブ２４３ａを回転させる回転動力の一部が図示しないギヤ列等の駆動伝達機構２９２により分岐されて各回転軸２４４ａ，２４５ａにそれぞれ伝達されることにより回転するようになっている。実施の形態１では、図２に示されるように、奥前側から見た場合、搬送手段２４４が現像剤８の搬送時に矢印Ａ１で示す方向に回転し、搬送手段２４５が現像剤８の搬送時に矢印Ｂ１で示す方向に回転するよう構成されている。

規制部材２４６は、現像ロール２４３の軸方向に沿って延びる長さの長方形状の板材である。この規制部材２４６は、非磁性材料（例えばステンレス）を用いて形成されている。さらに、規制部材２４６は、その長手方向の一端部が現像ロール２４３のスリーブ２４３ａの外周面と所要の隙間（規制隙間）をあけて向き合う状態になりかつスリーブ２４３ａの軸方向に沿って延びて向き合う状態になるよう筐体２４０の上面部に支持部材を介して取り付けられている。

また、現像装置２４は、図１等に示されるように、筐体２４０の収容室２４１内における現像剤８が現像により消費されて減るため補給手段６から現像剤８が補給されるようになっている。

補給手段６は、図１に示されるように、補給する現像剤８を収容するとともに筐体１０の図示しない装着部に着脱可能に装着される現像剤容器６０と、現像剤容器６０にある現像剤８を現像装置２４に対して所要の時期にかつ所要の量で補給するよう送り出す補給駆動装置６５と、補給駆動装置６５から送り出される現像剤８を現像装置２４まで搬送する搬送管６９とで構成されている。補給される現像剤８は、現像装置２４が後述するトリクル方式を採用している関係でキャリアを少量含むトナーになる。

補給手段６を採用する現像装置２４は、図３に示されるように、筐体２４０における上側の搬送路２４１ａの手前側の端部２４０ｂにおいて補給手段６の搬送管６９が接続されている。搬送管６９は、その下端部が、筐体２４０の手前側の端部２４０ｂに設けられた補給受入管２４０ｃに結合されることで接続されている。図３における符号６９１は、搬送管６９の補給駆動装置６５側の下端部と接続させるための接続部である。
この現像装置２４では、搬送管６９を通して搬送された補給用の現像剤８を上側の搬送路２４１ａのうち手前側の端部内に受け入れるようになっている。また現像装置２４では、その受け入れた補給用の現像剤８を、搬送手段２４４の回転軸２４４ａの手前側になる端部に狭いピッチで設けられた補給用搬送羽根２４４ｃにより手前側の接続通路２４１ｄに至るまで既存の現像剤８と混合させながら搬送するようになっている。

さらに、現像装置２４は、筐体２４０の収容室２４１内に収容されている現像剤８の一部を排出口から溢れ出させて収容室２４１の外に排出させる所謂トリクル方式を採用している。

この現像装置２４では、図３から図５等に示されるように、上側の搬送路２４１ａの手前側端部の手前位置に現像剤８の一部を排出するトリクル方式用の排出口２４７を設けている。
排出口２４７は、図４や図５（Ｂ）に示されるように、筐体２４０の手前側の端部２４０ｂにおける上側の搬送路２４１ａ内にある搬送手段２４５の回転軸２４５ａの中心Ｃ１より高い位置に存在するよう設けられている。また、排出口２４７は、図３に示されるように、補給用搬送羽根２４４ｃとは反対側であって手前側の接続通路２４１ｄよりも少し手前側の位置に存在するようにも設けられている。さらに、筐体２４０の手前側の端部２４０ｂにおける上側の搬送路２４１ａは、搬送手段２４４の搬送羽根２４４ｂとの間の上部の隙間が、筐体２４０の上側の搬送路２４１ａのうち現像ロール２４３と向き合う領域における搬送手段２４４の搬送羽根２４４ｂとの間の上部の隙間よりも狭い関係になっている。また、筐体２４０の排出口２４７の外側になる部位には、図４に示されるように、排出口２４７から排出される現像剤８を収容する収容器部２４０ｅが設けられている。なお、図５では収容器部２４０ｅの図示を省略している。

そして、この現像装置２４は、画像形成動作時等の予め定めた駆動時期が到来すると、以下のように作動する。

まず現像装置２４では、現像駆動装置２９から回転動力が伝達されることにより、図２に示されるように、現像ロール２４３のスリーブ２４３ａが現像用開口２４２に一部露出させた状態で矢印の方向に回転し始めるとともに、搬送手段２４４が上側の搬送路２４１ａ内で矢印Ａ１の方向に回転し始め、搬送手段２４５が下側の搬送路２４１ｂ内で矢印Ｂ１の方向に回転し始める。一方、現像ロール２４３のスリーブ２４３ａには、図示しない給電装置から現像用電圧が供給される。

これにより、現像装置２４における筐体２４０の上側の搬送路２４１ａに収容されている現像剤８は、図６に示されるように、回転する搬送手段２４４の搬送力により現像ロール２４３を通過するよう矢印Ｊ１で示す方向（奥側から手前側にむけた方向）に攪拌されながら搬送される。図６中の二点鎖線は、現像剤８の搬送時における搬送路２４１ａ，２４１ｂ内での現像剤８の剤面（の高さ）をそれぞれ示している。

この際、上側の搬送路２４１ａでは、搬送中の現像剤８の一部が現像ロール２４３に吸着されて供給される。また現像ロール２４３に吸着されて保持された現像剤８は、規制部材２４６の通過時に通過量が規制されるが、規制部材２４６を通過した分の現像剤８が感光ドラム２１と対向する現像域まで搬送されて現像工程に供される。さらに現像ロール２４３により搬送されて現像域を通過した後の現像剤８の一部は、現像ロール２４３から剥離されて下側の搬送路２４１ｂに戻される。
また上側の搬送路２４１ａ内において現像ロール２４３に吸着されず手前側の接続通路２４１ｄまで搬送された現像剤８は、その接続通路２４１ｄを通して下側の搬送路２４１ｂに落下するよう移動して受け渡される。

一方、筐体２４０の下側の搬送路２４１ｂに収容されている現像剤８は、上側の搬送路２４１ａから接続通路２４１ｄを通して受け渡される現像剤８も含めて、図６に示されるように、回転する搬送手段２４５の搬送力により矢印Ｋ１で示す方向（手前側から奥側にむけた方向）に攪拌されながら搬送される。

また、下側の搬送路２４１ｂ内で奥側の接続通路２４１ｅまで搬送された現像剤８は、搬送手段２４５の搬送力を受けて、その接続通路２４１ｅを通して上側の搬送路２４１ａに送り込まれるようにして受け渡される。上側の搬送路２４１ａに受け渡された現像剤８は、上述したように搬送手段２４４により矢印Ｊ１の方向に同様にして搬送される。
このようにして現像剤８は、現像ロール２４３に吸着される等の一部を除いて、上側の搬送路２４１ａと下側の搬送路２４１ｂの間を図６中において反時計回りの向きに循環して移動するように搬送される。

また、現像装置２４においては、筐体２４０の収容室２４１内にある現像剤８（実際にはトナー）が現像により消費されて減ると、そのトナーの減少を検出する情報に基づいて、補給手段６から現像剤８が補給される。
つまり、このときは、補給手段６における補給駆動装置６５が駆動することにより、現像剤容器６０内に収容されている補給用の現像剤８が、所要の量だけ搬送管６９を通して筐体２４０の上側の搬送路２４１ａにおける手前側の端部に送り込まれる。また、補給された現像剤８は、上側の搬送路２４１ａ内で既存の現像剤８と混合されながら補給用搬送羽根２４４ｃにより矢印Ｊ１と反対側の方向になる奥側に搬送されるが、その補給用搬送羽根２４４ｃの奥側の端部側に存在する手前側の接続通路２４１ｄを通過する際に自然落下して下側の搬送路２４１ｂに送り込まれる。

さらに、現像装置２４においては、トリクル方式を採用しているので、例えば上側の搬送路２４１ａ内を搬送手段２４４により矢印Ｊ１の方向に搬送される現像剤８の収容面（剤面）が上昇すると、図４に例示されるように、その現像剤８のうちの一部（８ｄ）が排出口２４７を乗り越えて溢れ出るように移動して収容室２４１の外に排出される。
このとき排出される現像剤８ｄは、主にキャリアであるが、トナーも含まれている。また、現像装置２４では、トリクル方式の動作が行われることにより、その収容室２４１（特に上側の搬送路２４１ａ）内に収容されている現像剤８の収容量がほぼ一定の範囲内に保たれるようになっている。

＜現像装置に関係する構成＞
ところで、このトリクル方式を採用した現像装置２４においては、例えば像密度が比較的低い潜像を連続して現像するようなことがあると、次の不具合がある。
すなわち、このような現像が行われた現像装置２４の収容室２４１内では、収容されている現像剤８のトナーの消費量が比較的少なくなるので、新たな現像剤８の補給もされることがなくなり、現像剤８が現像ロール２４３に保持された後に戻されることも含めて収容室２４１内を何度も循環するように搬送され続けることになる。
この結果、このときの現像剤８は、その物性が次第に劣化して流動性が悪くなり、排出口２４７からも排出されにくくなる。

本発明者らの研究によれば、このような場合になったときの現像装置２４の排出口２４７を観察すると、図５（Ｂ）に二点鎖線で例示されるように、排出口２４７の上方をむいた下面部２４７ａ上を中心にして現像剤８の一部（主にトナー）８ｔが堆積して溜まるように付着しており、これにより排出口２４７の一部が塞がれた状態（詰まった状態）になっていることが確認されている。また、現像装置２４では、このように排出口２４７の一部に付着した現像剤８ｔが存在することにより、その排出口２４７からの現像剤８の排出がより一層正常に行われにくくなって排出口２４７の排出不良が更に悪化する傾向にあることも確認されている。

そこで、実施の形態１に係る画像形成装置１では、図７に示されるように、制御手段１５により、現像装置２４における搬送手段２４４，２４５を現像時の回転方向Ａ１，Ｂ１とは逆の方向Ａ２，Ｂ２になりかつ現像時の回転速度Ｖ１よりも速い速度Ｖ２になるよう高速で逆回転させるという第１の動作を実行し、また第１の動作を実行した後に、搬送手段２４４，２４５を現像時の回転方向Ａ１，Ｂ１と同じ方向になりかつ現像時の回転速度Ｖ１よりも速い速度Ｖ３になるよう高速で正回転させるという第２の動作を実行する構成を採用している。

実施の形態１では、図７（Ａ）に示されるように、制御手段１５に現像装置２４の収容室２４１に収容されている現像剤８におけるトナーの消費量を検出する検出手段１６を接続し、また同図（Ｂ）に示されるように、制御手段１５において検出手段１６で検出されたトナーの消費量が閾値（境界となる値）を下回ると判断されたときに、制御手段１５が現像駆動装置２９の動作を制御して第１の動作を実行するように構成している。

制御手段１５は、例えばマイクロコンピュータで構成されており、記憶手段に格納した制御プログラムやデータ等に基づいて所要の制御動作を行うようになっている。

検出手段１６は、現像装置２４の現像剤８におけるトナーの消費量を検出するものであれば特に限定されるものではなく、実施の形態１では、画像形成動作で形成する画像（潜像）の像密度と連続して形成する場合のページ数（又は用紙９の枚数）の情報が得られる図示しない画像処理部で構成している。第１の動作を実行するときの閾値としては、例えば、１ページ分の像密度が４％以下である潜像の現像を連続して２００００ページ分以上行う画像形成条件の場合に設定している。このような閾値の画像形成条件になる場合とは、トナーの消費量が第１の動作を行うべきときの閾値を下回るときに該当する。

第１の動作における搬送手段２４４，２４５の逆回転させるときの高速の速度Ｖ２は、現像時の正回転における回転速度Ｖ１よりも所要の割合だけ（例えば１．３倍以上）速い速度に設定すればよい。
この逆回転時における高速の速度Ｖ２が現像時の正回転における回転速度Ｖ１と同じ速度である場合は、上側の搬送路２４１ａのうち排出口２４７の前になる部分における現像剤８の剤面の高さを短時間で効率よく高めることできず、また排出口２４７に付着している現像剤８ｔを削り取ることが難しくなる。速度Ｖ２の上限値は、例えば、現像駆動装置２９の回転速度に関する性能の上限特性で定まる。

ちなみに、搬送手段２４４，２４５の回転速度Ｖ１，Ｖ２（ｍ／ｓ）を回転数Ｎ（ｒｐｍ）で設定する場合は、回転速度Ｖ＝（π・Ｄ・Ｎ）／６０という換算式で回転速度Ｖ１，Ｖ２を算出すればよい。式中のＤは、搬送手段２４４，２４５の羽根部２４４ｂ，２４５ｂの直径である。また、このときの回転数が搬送手段２４４，２４５の回転数Ｎでなく現像駆動装置２９における電動モータの回転数Ｎｍとした場合には、電動モータの回転数Ｎｍから減速機構におけるギヤの減速割合：ｇｒを少なくした回転数（≒Ｎｍ×ｇｒ）が搬送手段２４４，２４５の回転数Ｎになる。実施の形態１では、例えば、ｇｒ＝０．３７という値を適用している。

また、第２の動作における搬送手段２４４，２４５の正回転させるときの高速の速度Ｖ３は、現像時の正回転における回転速度Ｖ１の１．２倍以上の速度に設定される。
この高速の速度Ｖ３が回転速度Ｖ１の１．２倍よりも遅い速度とした場合は、上側の搬送路２４１ａのうち排出口２４７の前になる部分における現像剤８の内圧を効率よく高めることができなくなる。速度Ｖ３の上限値については、速度Ｖ２の上限値の場合と同様である。

実施の形態１では、第１の動作の実行時間Ｔ１について５～１２秒（sec）の範囲内で設定している。この実行時間Ｔ１が５秒よりも少ない場合は、搬送手段２４４を高速で逆回転させても上側の搬送路２４１ａにおける排出口２４７の前の部分での現像剤８の剤面を充分な高さになるまで高めることができないおそれがある。
一方、第１の動作の実行時間Ｔ２については２０～６０秒（sec）の範囲内で設定している。この実行時間Ｔ２が２０秒よりも少ない場合は、搬送手段２４４を高速で正回転させても第１の動作で上側の搬送路２４１ａ内で偏在した状態にある現像剤８の剤面を所要の高さまで充分に均すことが難しくなる。第１の動作の実行時間Ｔｂは、第１の動作の実行時間Ｔａよりも長い時間に設定される。

現像駆動装置２９は、例えば電動モータの回転方向を正回転および逆回転に切り替えることにより、現像装置２４における搬送手段２４４，２４５をそれぞれ正回転および逆回転させるように構成されている。また、現像駆動装置２９は、例えば電動モータの回転速度を現像時の回転速度Ｖ１に相当する速度と高速の速度Ｖ２，Ｖ３に相当する速度に切り替えることにより、搬送手段２４４，２４５を高速の速度Ｖ２，Ｖ３でそれぞれ高速で回転させるように構成されている。
さらに、現像駆動装置２９は、例えば現像ロール２４３との間にワンウェイクラッチを介在させる等のワンウェイ伝達方式を採用している。これにより、現像駆動装置２９は、第２の動作を実行するときには現像ロール２４３を高速で正回転させることになる一方で、第１の動作を実行するときには現像ロール２４３を回転させないようになっている。

そして、この画像形成装置１においては、以下に示すように第１の動作と第２の動作が実行されるときがある。

まず、制御手段１５においては、図７（Ｂ）に示されるように、トナー消費量の検出手段１６からの検出情報を入手して、現像装置２４におけるトナー消費量が閾値以下になるまで判断が継続される（ステップＳ１０：Ｓ１０）。

続いて、制御手段１５では、ステップＳ１０においてトナー消費量が閾値以下になったと判断されると、第１の動作を実行するに先立って、画像形成動作が終了しているか否かが判断される（Ｓ１１）。これにより、画像形成動作中には第１の動作および第２の動作を行わないようになっており、第１の動作および第２の動作を実行した場合において実行中の画像形成動作に何らかの支障をきたすおそれを回避している。

ステップＳ１１において画像形成動作が終了していることが確認されると、制御手段１５の制御により現像装置２４において第１の動作が実行される（Ｓ１２）。
すなわち、この場合は、制御手段１５の制御により現像駆動装置２９が第１の動作に対応する内容で作動し、これにより現像装置２４における搬送手段２４４，２４５を高速の速度Ｖ２で逆回転させる。このとき逆回転する搬送手段２４４は、図８に示されるように矢印Ａ２で示す方向に回転し、また逆回転する搬送手段２４５は矢印Ｂ２で示す方向に回転することになる。

この際、上側の搬送路２４１ａでは、高速で逆回転する搬送手段２４４により、図９に示されるように、現像剤８が現像時の搬送方向Ｊ１とは逆の矢印Ｊ２で示す方向（手前側から奥側にむけた方向）に現像時の搬送速度よりも速い速度で搬送される。このとき現像ロール２４３は、現像用電圧の供給がされないが、回転もしていない。このため、その搬送手段２４４で現像時とは逆の方向Ｊ２に搬送される現像剤８の一部が現像ロール２４３に吸着されて搬送されることはない。
一方、下側の搬送路２４１ｂでは、高速で逆回転する搬送手段２４５により、図９に示されるように、現像剤８が現像時の搬送方向Ｋ１とは逆の矢印Ｋ２で示す方向（奥側から手前側にむけた方向）に現像時の搬送速度よりも速い速度で搬送される。

これにより、特に上側の搬送路２４１ａでは、下側の搬送路２４１ｂにおいて搬送手段２４５にて矢印Ｋ２の方向に速い速度で搬送される現像剤８が手前側の接続通路２４１ｄを通して上側の搬送路２４１ａに多く送り込まれるので、図９に二点鎖線で例示されるように、現像剤８が搬送路２４１ａの手前側になる端部に一時的に相対的に多く存在するように搬送される。また、上側の搬送路２４１ａにおいては、下側の搬送路２４１ｂから送り込まれる多くの現像剤８が搬送手段２４４にて矢印Ｊ２の方向に速い速度で搬送されるが、図９や図１０（Ａ）に例示されるように、その多くの現像剤８が手前側の接続通路２４１ｄから排出口２４７の前になる部分とその周辺により集積されて現像剤８の剤面（嵩）が上昇した状態になる。

この結果、第１の動作が行われると、上側の搬送路２４１ａでは、図１０（Ａ）に示されるように高速で矢印Ａ２の方向に逆回転する搬送手段２４４により現像剤８が排出口２４７に対して掬い上げられるような状態で搬送されるので、その一部の現像剤８ｄｒが排出口２４７を乗り越えて排出されやすくなる。このとき排出される現像剤８ｄｒは、排出口２４７の一部２４７ａに溜まるように付着した現像剤８ｔが存在していても、排出口２４７に隙間がある限り排出される。

したがって、画像形成装置１では、トナーの消費量が閾値を下回って現像剤８の流動性が悪くなるような場合になると現像装置２４で第１の動作が実行されることにより、排出口２４７からの現像剤８ｄｒの排出が良好に行われるので、排出口２４７からの現像剤の排出不良が解消される。

また、本発明者らの研究によれば、排出口２４７の一部２４７ａに付着した現像剤８ｔが存在している状態において第１の動作を行った場合には、図１０（Ａ）に例示されるように、その付着した現像剤８ｔのうち搬送路２４１ａの内側に存在する部分８ｔａが高速で逆回転する搬送手段２４４に搬送されて現像時によりも勢いよく移動する現像剤８により削り取られていることが確認されている。
この現像剤８による削り取りの作用が得られることによっても、画像形成装置１では、現像装置２４において上記付着した現像剤８ｔの存在で生じていた排出口２４７の詰まり状態が緩和されて、その排出口２４７からの現像剤８ｄｒの排出が更に良好に行われるようになり、排出口２４７からの現像剤の排出不良がより一層解消される。

第１の動作が実行されている間は、制御手段１５において、その実行時間が閾値のＴａ（本例では例えば５秒）を超えているか否かが確認され（Ｓ１３）、その実行時間が閾値のＴａを越えたと判断されたときに第１の動作が停止させられる（Ｓ１４）。
これにより、制御手段１５の制御によって現像駆動装置２９の第１の動作に対応した作動が停止されるので、現像装置２４において高速で逆回転していた搬送手段２４４，２４５が停止させられる。

続いて、制御手段１５は、第１の動作が停止すると、現像装置２４において第２の動作が実行される（Ｓ１５）。
すなわち、この場合は、制御手段１５の制御により現像駆動装置２９が第２の動作に対応した内容で作動し、これにより現像装置２４における搬送手段２４４，２４５を高速の速度Ｖ３で正回転させる。このとき正回転する搬送手段２４４は、図４等に示されるように現像時と同じ矢印Ａ１の方向に回転し、また正回転する搬送手段２４５も現像時と同じ矢印Ｂ１の方向に回転する。

この際、上側の搬送路２４１ａでは、高速で正回転する搬送手段２４４により、図６に示されるように、現像剤８が現像時の場合と同様に矢印Ｊ１の方向に搬送され、しかも搬送手段２４４が高速で回転しているため現像剤８が現像時の搬送速度よりも速い速度で搬送される。このとき現像ロール２４３は、現像駆動装置２９の第１の動作に対応した内容で作動したときの回転動力が伝達されて高速で正回転する。
また、下側の搬送路２４１ｂでも、高速で正回転する搬送手段２４５により、図６に示されるように、現像剤８が現像時の場合と同様に矢印Ｋ１の方向に搬送され、しかも搬送手段２４５が高速で回転しているため現像剤８が現像時の搬送速度よりも速い速度で搬送される。

これにより、上側の搬送路２４１ａでは、図９に二点鎖線で、図１０（Ａ）に破線でそれぞれ例示されるように、第１の動作が実行されたことで排出口２４７の前になる部分とその周辺に多く集積していた現像剤８（図９の二点鎖線で示す、搬送路２４１ａにおける排出口２４７を囲む部分での現像剤８の剤面）が矢印Ｊ１で示す方向に搬送され始める。しかも、このときの搬送手段２４４が高速で回転しているため、その排出口２４７の前になる部分等に多く集積していた現像剤８も、搬送手段２４４の搬送羽根２４４ｂによる勢いのよい搬送力を受けて動かされるようになり、手前側の端部になる搬送路２４１ａ内における内圧が一時的に上昇した状態になる。また、手前側の端部になる搬送路２４１ａの部分は、前述したように搬送手段２４４の搬送羽根２４４ｂとの隙間空間が相対的に狭い部分でもあるため、これによっても内圧が上昇した状態になりやすい。

この結果、第２の動作が行われると、上側の搬送路２４１ａでは、図１０（Ｂ）に示されるように高速で矢印Ａ１の方向に正回転する搬送手段２４４により現像剤８が排出口２４７を勢いよく通過するような状態で搬送されるので、その一部の現像剤８ｄｓが排出口２４７を乗り越えて排出されやすくなる。
また、第１の動作の実行により上側の搬送路２４１ａで偏在していた現像剤８の剤面も、高速で正回転する搬送手段２４４に徐々に均されて現像時の剤面の状態（図６）に戻されるようなる。

またこのとき排出口２４７から排出される現像剤８ｄｓは、内圧が上昇した搬送路２４１ａ内を勢いのある状態で移動するので、排出口２４７の一部２４７ａに第１の動作で一部削り取られても付着している現像剤８ｄｓが残存していても、その現像剤８ｄｓを押し崩すようにして排出されるようになる。これにより、排出口２４７は、その一部に付着した現像剤８ｔ等が存在して詰まっていた状態もほぼ解消されるようになり（図５（Ｂ））、排出口２４７からの現像剤の排出が正常な状態になる。

したがって、この画像形成装置１では、現像装置２４で第１の動作に続けて第２の動作も実行されることにより、排出口２４７からの現像剤８ｄｓの排出が更に良好に行われるので、排出口２４７からの現像剤の排出不良がより確実に解消される。また、画像形成装置１では、トナーの消費量が閾値を下回るときに第１の動作等が実行されるよう構成されていることにより、排出口２４７での現像剤の排出不良の発生が予防されることもある。

また第２の動作が実行されている間も、制御手段１５において、その実行時間が閾値のＴｂ（本例では例えば３０秒）を超えているか否かが確認され（Ｓ１６）、第２の動作の実行時間が閾値のＴｂを越えたと判断されたときに第２の動作が停止させられる（Ｓ１７）。
これにより、制御手段１５の制御によって現像駆動装置２９の第２の動作のための作動が停止されるので、現像装置２４において高速で正回転していた搬送手段２４４，２４５が停止させられる。

以下、この現像装置２４に関して各種の動作を行ったときに測定して得られた結果について説明する。

はじめに、現像装置２４における搬送手段２４４等を正回転させた場合と逆回転させた場合に、上側の搬送路２４１ａにおける現像剤８の剤面高さを測定した結果１について、図１１（Ａ）に示す。

このときの現像剤８の剤面の高さは、ステンレス製の定規を用いて測定した。また、搬送手段２４４の正回転時の回転速度と逆回転時の回転速度は、同じ速度（実際には現像時の回転速度Ｖ１にほぼ相当するときの回転数：２２６７ｒｐｍ）とした。また、このときの測定は、搬送路２４１ａに同じ量の現像剤８を収容してその剤面をほぼ平らに均した初期の状態から、搬送手段２４４を１２０秒間回転させた後の剤面の高さを測定することで行った。
ちなみに、このときの排出口２４７の下辺部の搬送路２４１ａの底部からの高さは１４．５ｍｍであった。また搬送手段２４４は、羽根部２４４ｂの直径（Ｄ）が２４ｍｍのものを使用した。

図１１（Ａ）に示される結果１から、現像装置２４では、搬送手段２４４等を逆回転させることで排出口２４７の前の部分（位置）での現像剤８の剤面の高さを上昇させることがわかる。

また、現像装置２４における搬送手段２４４を低速および高速でそれぞれ逆回転させた場合に、上側の搬送路２４１ａにおける排出口２４７の前の部分での現像剤８の剤面高さの推移を測定した結果２について、図１１（Ｂ）に示す。

このときの測定は、現像装置２４の収容室２４１に計１２００ｇの現像剤８を収容して排出口２４７の前の部分の初期における剤面高さを１１ｍｍとした状態から搬送手段２４４を各速度で逆回転させたときの結果を測定している。また、目標の剤面高さは、逆回転させたときに排出口２４７から現像剤８が良好に排出される目安になる剤面の高さ（１９ｍｍ）とした。

図１１（Ｂ）に示される結果２から、現像装置２４では、搬送手段２４４を現像時に正回転するときの回転速度Ｖ１よりも遅い低速（８２９ｒｐｍ）で逆回転させた場合には目標高さになるまで５秒程度要したのに対して、高速（２２６７ｒｐｍ）で逆回転させた場合には１秒程度で目標高さになることがわかる。このときの高速とは、この測定時において採用したときの速度であって、現像時に正回転するときの回転速度（回転数）に相当するものである。

さらに、現像装置２４において搬送手段２４４等を低速および高速で逆回転させた場合に、その筐体２４０の収容室２４１に収容されている現像剤８の収容量を測定した結果３について、図１２に示す。

このときの測定は、現像装置２４の収容室２４１に計１２００ｇの現像剤８を初期の収容量として収容した状態で各速度（回転数）で逆回転させて所定の時間（初期の５秒とその後の１０秒毎）が経過する時点ごとにおける現像剤８の収容量を測定することで行った。つまり、各経過時点における現像剤８の収容量は、その各経過時点における初期の収容量から排出口２４７のそれまでの排出量を差し引いた差分を求めたものになる。この際、現像ロール２４３は回転しておらず、その現像ロール２４３への現像剤８の吸着も行われないようにした。

図１２に示される結果３から、低速（現像時の回転速度）で逆回転した場合は、その開始から６０秒経過した後においても現像剤８の収容量が初期値とほとんど変わっておらず、これにより排出口２４７からの現像剤の排出がほぼ行われていないことが推測される。一方、高速で逆回転した場合は、開始５秒後から現像剤８の収容量が減り始め、６０秒経過する時点に至るまでの間も現像剤８の収容量が減り続けており、これにより排出口２４７からの現像剤の排出が良好に行われていることがわかる。
このことから、現像装置２４では、搬送手段２４４等を高速で逆回転させる動作を実行すると、排出口２４７から現像剤の排出が良好に行われることが判明した。

続いて、現像装置２４において搬送手段２４４等を高速で正回転させた場合に、その筐体２４０の収容室２４１に収容されている現像剤８の収容量を測定した結果４について、図１３に示す。

このときの測定は、現像装置２４の収容室２４１に１１５０ｇの現像剤８と１２００ｇの現像剤８とを初期の収容量としてそれぞれ収容した状態で搬送手段２４４等を高速（３０６７ｒｐｍ）で正回転させて所定の時間（初期の５秒とその後の１０秒毎）が経過する時点ごとにおける現像剤８の収容量を、図１２に示す結果の試験の場合と同様にして測定することで行った。この際、現像ロール２４３も高速で正回転する。

図１３に示される結果４から、搬送手段２４４等を高速で正回転させた場合は、現像剤８の初期の収容量の違いにかかわらず現像剤８の収容量が減り続けるので、排出口２４７からの現像剤の排出が良好に行われていることがわかる。またこの場合は、現像剤８の初期の収容量の違いにかかわらず、開始から２０秒経過後に現像剤８の収容量が予め定めた正常範囲（１１００ｇ以下）の状態にほぼ到達することもわかる。
しかも、初期の収容量が多い場合の方は、それが少ない場合に比べると、現像剤８の収容量の減少する速度が相対的に速くなっていることから、排出口２４７からの現像剤の排出もより一層良好に行われることがわかる。

このことから、現像装置２４では、搬送手段２４４等を高速で正回転させる動作を実行すると、排出口２４７から現像剤の排出が良好に行われることが判明した。また、現像装置２４では、搬送路２４１ａ等に多くの現像剤８が収容されている場合の方が、その収容量が少ない場合に比べると、排出口２４７からの現像剤の排出がより一層良好に行われることも判明した。

また、現像装置２４において搬送手段２４４等を高速で正回転させる場合に、その搬送手段２４４等を回転させるための駆動源である電動モータの回転速度（回転数）を増加させたときの上側の搬送路２４１ａでの搬送手段２４４の回転や現像剤８の移動により発生する排出口２４７における内圧を測定した結果５について、図１４（Ａ）に示す。

この測定では、排出口２４７における内圧を圧力測定器（オムロン製：表示付き圧力センサＥ８Ｙ）を用いて実測した。また、内圧を測定した場所は、搬送路２４１ａにおける排出口２４７の位置とした。

図１４（Ａ）に示される結果５からは、電動モータの回転速度（回転数）を増加させて搬送手段２４４等をより高速で正回転させると、上側の搬送路２４１ａにおける現像剤８の内圧が上昇することがわかる。
このことから、現像装置２４では、搬送手段２４４等をより高速で正回転させる動作を実行すると、排出口２４７付近にある現像剤８の内圧が上昇して、その現像剤８の一部を排出口２４７から排出させることができ、しかも、内圧が上昇した現像剤８により排出口２４７に付着している現像剤８の塊を押し崩すことも可能になることを推測される。

最後に、現像装置２４において搬送手段２４４等を正回転させる場合に、収容室２４１に収容する現像剤８の収容量を変更したときの排出口２４７からの現像剤８の排出量を測定した結果６について、図１４（Ｂ）に示す。

この測定では、搬送手段２４４等を高速である３０６７ｒｐｍの回転数で正回転させた。現像剤８の排出量は、排出口２４７から実際に排出される量を測定した。

図１４（Ｂ）に示される結果６からは、現像剤８の収容量を９００ｇよりも少ない量にした場合には排出口２４７からの現像剤８の排出がほとんど行われず、また現像剤８の収容量を１１５０ｇにした場合にも排出口２４７からの現像剤８の過剰な排出がされないことがわかる。なお、排出口２４７からの現像剤８の過剰な排出とは、０．１ｇ／ｍｉｎ以上の排出量になる場合をいう。

［変形例］
この発明は、実施の形態１で例示した内容に何ら限定されるものではなく、各請求項に記載した各発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することが可能である。このため、この発明は以下に例示するような変形例も含むものである。

実施の形態１では、第１の動作を実行した後に第２の動作を行う構成例を示したが、第２の動作を行わず第１の動作のみを行うように構成してもよい。
第１の動作のみを行うように構成した場合でも、排出口２４７からの現像剤の排出が良好に行われて排出口２４７における排出不良が解消される。このような効果が得られて有効である点は、例えば図１２に示す測定結果に照らしても明らかである。

また、実施の形態１では、現像剤８におけるトナーの消費量を検出する検出手段１６として他にも例えば、現像装置２４の搬送路２４１ａに収容されている現像剤８のトナーの濃度を検出することができるトナー濃度センサを用いて構成してもよい。この場合は、例えば、トナー濃度センサで検出されるトナー濃度が画像形成のページ数に対する変化量が相対的に少ない場合を閾値として設定することができる。

さらに、実施の形態１では、複数の搬送手段２４４，２４５が重力方向に沿う上下方向に分けて配置されて現像剤８をその上下方向において循環させるよう搬送する縦型搬送式の現像装置２４を適用した場合を例示した。しかし、この発明を適用することができる現像装置は、縦型搬送式以外の搬送式（例えば横型搬送式）の現像装置であってもよい。縦型搬送式以外の搬送式の現像装置は、複数の搬送手段が重力方向と交差する方向（代表例はほぼ直交する水平方向であるが、斜めに交差する方向も含む）に分けて配置されて現像剤８をその交差する方向において循環させるよう搬送する搬送式の現像装置である。

この他、この発明を適用する画像形成装置は、二成分現像剤による現像を行うとともにトリクル方式を採用する現像装置を備え、その現像装置における搬送手段について上記第１の動作や上記第１の動作および第２の動作を実行することが可能な画像形成装置であればよく、その形式、種類、画像形成方式等については特に限定されない。このため、複数の現像装置を備えた画像形成装置であっても何ら差し支えない。

１ …画像形成装置
８ …現像剤（二成分現像剤の一例）
２４…現像装置（現像装置又は縦型搬送式の現像装置の一例）
２４１…収容室（収容室の一例）
２４１ａ，２４１ｂ…搬送路（搬送路の一例）
２４３…現像ロール
２４４，２４５…搬送手段
２４７…排出口（排出口の一例）
Ａ１，Ｂ１…現像時の回転方向
Ａ２，Ｂ２…現像時の回転方向とは逆の回転方向

Claims (4)

1. 搬送路が設けられた収容室に収容されているトナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を前記搬送路内で回転する搬送手段により現像ロールを通過させるよう搬送するとともに、前記搬送手段により搬送されている二成分現像剤の一部を前記搬送路に設けた排出口から溢れ出させて前記収容室の外に排出する現像装置を備え、
   前記搬送手段を現像時の回転方向とは逆の方向になりかつ現像時の回転速度よりも速い速度になるよう高速で逆回転させるという第１の動作が実行される時期を有し、
   前記第１の動作は、前記二成分現像剤におけるトナーの消費量が閾値を下回るときに実行される画像形成装置。
2. 前記第１の動作を実行した後に、前記搬送手段を現像時の回転方向と同じ方向になりかつ現像時の回転速度よりも速い速度になるよう高速で正回転させるという第２の動作が実行される時期を有する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の動作の実行時間が、前記第１の動作の実行時間よりも長い請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置は、前記搬送手段として複数の搬送手段を備え、前記複数の搬送手段が重力方向に沿う上下方向に分けて配置されて前記二成分現像剤を前記上下方向において循環させるよう搬送する縦型搬送式の現像装置である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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