(57)【要約】【課題】  現像剤の交換作業が不要で、かつ、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持できる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像ローラ１７に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材２０が円筒状に形成されると共に、現像ローラ１７に対向して回転可能に配設されている。現像剤量規制部材２０は少なくとも一部が導電体よりなり、バイアス電圧部３９ａ・３９ｂより現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間にバイアス電圧が印加されることで、現像ローラ１７に担持されて搬送される現像剤を現像剤量規制部材２０側へと引き寄せて付着させて現像槽１６より排出させ、劣化現像剤を排出する現像剤排出機構としての機能も有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像槽と、上記像担持体に対向して回転可能に配設され、上記現像槽内の現像剤を担持して上記像担持体へと搬送する現像剤担持体とを備えると共に、上記現像槽内にトナーとキャリアとが補給装置より補給される一方、上記現像槽より現像剤が現像剤排出機構にて逐次排出される現像装置において、
上記現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材が円筒状に形成されると共に、上記現像剤担持体に対向して回転可能に配設され、
上記現像剤排出機構が、上記現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤を上記現像剤量規制部材に付着させて上記現像槽より排出させることで構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記現像剤量規制部材は少なくとも一部が導電体よりなり、バイアス手段にて、上記現像剤量規制部材と上記現像剤担持体との間に、劣化キャリアを現像剤担持体から現像剤量規制部材へと静電的に移動させる電界を生じさせるバイアス電圧を印加することで、劣化した現像剤を排出することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
上記バイアス手段は直流バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
上記バイアス手段における直流バイアス電圧が可変であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
上記現像剤量規制部材に付着した現像剤を除去して現像装置外に設けられた現像剤回収容器へと搬送する付着現像剤除去機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
上記現像剤量規制部材の回転周速が上記現像剤担持体の回転周速よりも速いことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
上記補給装置から上記現像槽へは、トナーにキャリアが混合された補給用現像剤が補給され、
毎画像形成後に上記補給装置から上記現像槽へと補給される補給用現像剤の補給量を予測する補給量予測手段を備え、
上記現像剤排出機構は、上記補給量予測手段にて予測された補給量に基づいて現像剤の排出量を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
上記補給量予測手段は、上記像担持体上に形成される画像の画素数の積算値を検出するドットカウント手段を含んでおり、該ドットカウント手段により検出された積算値を基に毎画像形成後に補給される補給量を予測することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
上記補給量予測手段は、上記補給装置から上記現像装置へと補給用現像剤が補給される補給時間を検出する補給時間検出手段を含んでおり、該補給時間検出手段により検出された補給時間を基に毎画像形成後に補給される補給量を予測することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項１０】
像担持体上の静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置を備え、該現像装置内にトナーとキャリアとが補給装置より補給される一方、上記現像装置内の現像剤が現像剤排出機構にて逐次排出される画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１〜９の何れか１項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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係り、より詳細には、像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置、及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、キャリアとトナーとからなる２成分系の現像剤を用いて感光体（像担持体）表面の静電潜像の可視化（現像）を行う現像装置が多用されている。このような２成分系の現像剤を用いる現像装置の場合、トナーは現像動作によって順次消費されていくが、キャリアは消費されずに装置内に残ることとなる。したがって、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、表面の樹脂コート層の剥がれやキャリア表面へのトナーの粘着といったスペントが生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下する。
【０００３】
そこで、従来から、現像槽内の劣化した現像剤（劣化したキャリアを含む）を抜き取って新しい現像剤に入れ替えること（総入れ替え）が行われているが、キャリアを含む現像剤の入れ替えは重労働であり、また、微粉末であるトナーが舞い上がり、吸い込む惧れがあるなど、メンテナンス性に劣っていた。
【０００４】
このような不具合を解決するものとして、例えば特許文献１には、現像動作によって消費されるトナーだけでなく、現像装置内にキャリアも少量ずつ補給して、現像剤の帯電性能の低下を抑制するように構成した現像装置が開示されている。該現像装置では、キャリアが補給されることで、現像槽（現像剤を収容する容器）内の現像剤が過剰となり、該過剰となった現像剤が、現像槽の壁面に設けられている現像剤溢出口からオーバーフローして排出されるようになっている。
【０００５】
このような補給・排出が逐次繰返されることによって、現像槽内の劣化した現像剤は、新たに供給されるトナーおよびキャリアに置換されていき、これによって、現像剤を総入れ替えするメンテナンスを必要とすることなく、帯電性能を維持し、画像品位の低下を抑えることができる。なお、このような現像剤の補給・排出が逐次繰返される現像装置は、トリクル現像装置と称されている。
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報（公告日：平成２年５月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１の構成は、現像剤の交換が不要になりメンテナンス性は向上するものの、現像槽の傾斜によって現像槽内の現像剤が適正量に維持できず、画像品位が低下し、また、たとえ現像装置内の現像剤が適正量に維持できたとしても、現像槽内の現像剤の交換が不十分であり、トータル的な補給量を総入れ替えする現像剤量と同じにした場合に、総入れ替えする構成ほどには高画質を維持することができないといった問題があった。
【０００７】
つまり、上記特許文献１における劣化した現像剤を排出する現像剤排出機構は、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽からの排出量が現像槽の傾斜に左右され、現像槽が傾斜した状態では設計通りの量での現像剤の排出が行われ難い。
【０００８】
例えば、画像形成装置が移動されることにより現像剤溢出口の反対側が高くなるような傾斜状態となった場合や、設置場所の地面状態が悪かったり設置するデスクの天面が傾いていたりして画像形成装置が傾斜した状態で設置された場合は、現像剤溢出口から多量の現像剤が排出される。このような場合には、現像装置内の現像剤量が適正量に対して大幅に少なくなり、良好な画像品位を得ることができなくなる。
【０００９】
また、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽に補給されたばかりのフレッシュなキャリアが、現像槽で十分使用されることなく現像剤溢出口から排出されることが起こり得る。そのため、現像槽内の現像剤が十分に交換されず、たとえ設計通りの量での現像剤の排出ができたとしても、現像槽内は、長期の使用に伴って著しく劣化したキャリア、劣化が中くらいのキャリア、殆ど劣化のない真新しいキャリアなどが混在した状態になる。このような状態では、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が安定するとはいえ、その安定するレベルが現像剤の初期状態よりもかなり悪化したレベルとなり、交換量の割には現像剤を高レベルの状態に維持できず、補給すべき現像剤量が増えるといった点でランニングコストが高くなる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、第１の目的は、現像剤の交換作業が不要で、かつ、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持できる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することであり、第２の目的は、現像剤の交換作業が不要で、かつ、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持でき、しかも少ない補給量でも現像装置内の現像剤を高レベルの状態に維持可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る現像装置は、上記課題を解決するために、像担持体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像槽と、上記像担持体に対向して回転可能に配設され、上記現像槽内の現像剤を担持して上記像担持体へと搬送する現像剤担持体とを備えると共に、上記現像槽内にトナーとキャリアとが補給装置より補給される一方、上記現像槽より現像剤が現像剤排出機構にて逐次排出される現像装置において、上記現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材が円筒状に形成されると共に、上記現像剤担持体に対向して回転可能に配設され、上記現像剤排出機構が、上記現像剤担持体に担持された現像剤を上記現像剤量規制部材に付着させて上記現像槽より排出させることで構成されていることを特徴としている。
【００１２】
現像装置においては、従来から、像担持体へと搬送される現像剤の量を一定とするために、現像剤担持体に対向して、現像担持体上の現像剤の量を規制する現像剤量規制部材が配設されるようになっている。該現像剤量規制部材の形状としては、ブレード状であるのが一般的である。
【００１３】
上記構成では、このような現像剤量規制部材を円筒状に形成して回転可能に配設し、現像剤担持体に担持された現像剤を該現像剤量規制部材に付着させて現像槽より排出させることで、現像剤排出機構を構成している。
【００１４】
このような現像剤量規制部材を用いての現像剤の排出は、現像剤量規制部材への現像剤の付着量にて排出量を管理できるので、前述した現像剤の溢れ出しを利用した現像剤排出機構のように、現像槽の傾斜状態にて排出量が変動するようなことなく、現像装置を搭載した画像形成装置が移動時に傾けられたり、傾斜面に設置されたりしても、設定通りの量の現像剤を排出でき、現像槽内の現像量を一定に保つことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る現像装置では、さらに、上記現像剤量規制部材は少なくとも一部が導電体よりなり、バイアス手段にて、上記現像剤量規制部材と上記現像剤担持体との間に、劣化キャリアを現像剤担持体から現像剤量規制部材へと静電的に移動させる電界を生じさせるバイアス電圧を印加することで、劣化した現像剤を排出する構成とすることもできる。
【００１６】
長期の使用した現像剤では、キャリア表面にトナーが固着したトナースペントが進行しており、高抵抗のトナーが付着することで、キャリアの抵抗率は高くなり、劣化キャリアでは初期キャリアに比べて摩擦帯電保持力が高くなる。
【００１７】
上記構成では、このような劣化キャリアの摩擦帯電保持力の高さを利用しており、上記現像剤量規制部材と上記現像剤担持体との間に、バイアス電圧を印加して、劣化キャリアを現像剤担持体から現像剤量規制部材へと静電的に移動させる電界を生じさせ、高抵抗の劣化キャリアを、現像剤量規制部材側へと引き寄せて付着させ、排出させる。このとき、劣化キャリアは、外添剤付着量が多くなることで外添剤のスペーサー効果によってもトナーや現像剤担持体から離れやすくなっており、より効果的に現像剤量規制部材へと引き寄せられることとなる。
【００１８】
このような排出では、劣化キャリアを排出ターゲットとしているので、前述した現像剤の溢れ出しを利用した現像剤排出機構に比べて劣化キャリアを効率よく新しいキャリアに交換でき、少ないキャリア交換量でも現像装置に収容される現像剤を高いレベルの状態に維持することが可能となり、ランニングコストの低下が図れる。
【００１９】
そして、この場合、より好ましくは上記バイアス手段にて直流バイアス電圧を印加する構成とすることであり、さらに好ましくは、印加する直流バイアス電圧を変化させ得る構成にすることである。
【００２０】
現像剤量規制部材と現像剤担持体との間に印加されるバイアス電圧としては、直流バイアス電圧と直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳させた重畳バイアス電圧とが考えられる。しかしながら、重畳バイアス電圧を用いて逆電位にてキャリアを移動させると、重畳した交流バイアス電圧の成分の振幅電位が大きい場合に、低抵抗のあまり劣化していないキャリアまでも現像剤量規制部材側に移動させてしまうこととなる。
【００２１】
これに対し、現像剤量規制部材と現像剤担持体との間のバイアス電圧を直流バイアス電圧とすることで、あまり劣化していないキャリアの現像剤量規制部材側への移動は起こり難く、高抵抗の劣化したキャリアの現像剤量規制部材側上への移動が支配的となる。
【００２２】
したがって、このような構成とすることで、劣化したキャリアを優先的に現像剤量規制部材側に排出することができるので、より一層のランニングコストの低下が図れる。
【００２３】
また、印加する直流バイアス電圧が可変可能な構成とすることで、現像剤の排出量を自由に設定することが可能となる。
【００２４】
本発明に係る現像装置では、さらに、上記現像剤量規制部材に付着した現像剤を除去して現像装置外に設けた現像剤回収容器へと搬送する付着現像剤除去機構を有する構成とすることもできる。
【００２５】
これによれば、現像剤量規制部材に付着した現像剤は、付着現像剤除去機構にて現像剤量規制部材より除去されて装置外の現像剤回収容器へと搬送されていくので、現像剤量規制部材はつねにフレッシュな状態を保つことが可能となる。
【００２６】
これにより、現像担持体上の現像剤量を常に一定に規制することが可能となる。また、電界による劣化現像剤の精度の良い排出が可能となり、新しい現像剤と劣化した現像剤を一定の割合で置換し、良好な現像性能を維持しつづけることができる。
【００２７】
本発明に係る現像装置では、さらに、上記現像剤量規制部材の回転周速が上記現像剤担持体の回転周速よりも速い構成とすることが好ましい。
【００２８】
これによれば、現像剤量規制部材の回転周速が現像剤担持体の回転周速に対して速く設定されているので、現像剤量規制部材と現像剤担持体との間を常にフレッシュな状態に保つことが可能となる。
【００２９】
これにより、現像担持体上の現像剤量を常に一定に規制することが可能となる。また、電界による劣化現像剤の精度の良い排出が可能となり、新しい現像剤と劣化した現像剤を一定の割合で置換し、良好な現像性能を維持しつづけることができる。
【００３０】
本発明に係る現像装置では、さらに、上記補給装置から上記現像槽へは、トナーにキャリアが混合された補給用現像剤が補給され、毎画像形成後に上記補給装置から上記現像槽へと補給される補給用現像剤の補給量を予測する補給量予測手段を備え、上記現像剤排出機構は、上記補給量予測手段にて予測された補給量に基づいて現像剤の排出量を制御する構成とすることもできる。
【００３１】
２成分系の現像剤を用いる現像装置では、現像槽内に収容される現像剤のトナー濃度を一定に保つことが重要であるため、画像形成で消費したトナー量と同量のトナーが補給されるようになっており、現像槽中のキャリアの量もトナー濃度を変化させないように一定量に推移させることが必要である。また、トナーに微量のキャリアを混合してなる補給用現像剤を補給装置より補給する構成では、毎画像形成後に現像装置内に補給されるキャリア量は、トナー消費量、つまり画像濃度に依存することとなる。
【００３２】
そこで、上記構成では、毎画像形成後に現像槽に補給される補給用現像剤量を予測する補給量予測手段を設けておき、上記現像剤排出機構が、上記補給量予測手段にて予測された補給量に基づいて現像剤の排出量を制御するので、補給用現像剤に含まれるキャリアと同量のキャリアを含む量の現像剤が現像剤量規制部材にて排出されていき、如何なる画像面積の長期にわたる画像形成後でも、現像装置に収容される現像剤量を安定して維持することができる。
【００３３】
ここで、上記補給量予測手段は、例えば、上記像担持体上に形成される画像の画素数の積算値を検出するドットカウント手段を含んでおり、該ドットカウント手段により検出された積算値を基に毎画像形成後に補給される補給量を予測する構成とすることができる。
【００３４】
ドットカウント手段は、像担持体上に形成される画像の画素数の積算値を検出するものであるので、その検出値（画像の画素数の積算値）より、印刷物の画像濃度を予測することができる。そして、画像濃度からは、該画像形成のために消費されるトナー量を予測することができるので、結果として、ドットカウント手段にて毎画像形成後に補給される補給量を予測することができ、本発明の現像装置を容易に実現することができる。
【００３５】
また、別の構成として、上記補給量予測手段は、上記補給装置から上記現像装置へと補給用現像剤が補給される補給時間を検出する補給時間検出手段を含んでおり、該補給時間検出手段により検出された補給時間を基に毎画像形成後に補給される補給量を予測する構成とすることもできる。
【００３６】
補給時間検出手段は、補給装置から現像装置へと補給用現像剤が補給される補給時間を検出するものである。補給装置から現像装置への補給用現像剤の補給量は、通常、補給ローラ等の回転時間にて制御されており、補給時間より補給量を予測することができる。したがって、このような構成とすることで、本発明の現像装置を容易に実現することができる。
【００３７】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、像担持体上の静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置を備え、該現像装置内にトナーとキャリアとが補給装置より補給される一方、上記現像装置内の現像剤が現像剤排出機構にて逐次排出される画像形成装置において、上記現像装置として、上記した本発明の現像装置を備えることを特徴としている。
【００３８】
既に説明したように、本発明の現像装置は、現像剤の交換作業が不要であると共に、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持でき、しかも構成によっては、さらに、少ない補給量でも現像装置内の現像剤を高レベルの状態に維持可能であるので、このような現像装置を備えることで、メンテナンス性に優れ、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持でき、或いはさらにランニングコストが低いといった利点も具備した画像形成装置となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の現像装置及び画像形成装置は、以上のように、像担持体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像槽と、上記像担持体に対向して回転可能に配設され、上記現像槽内の現像剤を担持して上記像担持体へと搬送する現像剤担持体とを備えると共に、上記現像槽内にトナーとキャリアとが補給装置より補給される一方、上記現像槽より現像剤が現像剤排出機構にて逐次排出される現像装置において、上記現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材が円筒状に形成されると共に、上記現像剤担持体に対向して回転可能に配設され、上記現像剤排出機構が、上記現像剤担持体に担持された現像剤を上記現像剤量規制部材に付着させて上記現像槽より排出させることで構成されている。
【００４０】
それゆえ、現像剤の交換作業が不要で、かつ、たとえ傾いた場所に設置されても画像品位を保持できる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【００４１】
さらにこの場合、上記現像剤量規制部材は少なくとも一部が導電体よりなり、バイアス手段にて、上記現像剤量規制部材と上記現像剤担持体との間に、劣化キャリアを現像剤担持体から現像剤量規制部材へと静電的に移動させる電界を生じさせるバイアス電圧を印加する構成とすることで、少ないキャリア交換量でも、現像装置に収容される現像剤を高いレベルの状態に維持することが可能となり、ランニングコストを低下させることができるという効果を併せて奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４３】
以下に本発明の実施形態について図面に従って詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００４４】
まず、図２の構成図を用いて、画像形成装置全体の動作について説明する。なお、ここでは、露光光学系２としてアナログ光学系を備えたアナログ式の画像形成装置を例示するが、ＣＣＤセンサを具備してなるデジタル光学系を備えたデジタル式の画像形成装置であってもよい。
【００４５】
図２に示すように、画像形成装置では、上面部に原稿載置台１が設けられ、この原稿載置台１の下に露光光学系２が配設されている。この露光光学系２は、原稿載置台１上に載置された原稿（図示せず）に光を照射しながら走査する光源ランプ３、原稿からの反射光を感光体（像担持体）４に導く複数の反射鏡５…、および反射光の光路中に配されたレンズユニット６から成っている。
【００４６】
感光体４の外周には、その表面を所定電位に帯電させる帯電チャージャ７、像間イレーサ（図示せず）、感光体４の表面に形成された静電潜像を現像する現像装置８、感光体４の表面のトナー像を用紙（シート）に転写させる転写チャージャ９、感光体４表面の残留トナーを回収するクリーニング装置１０および除電装置（図示せず）等が設けられている。
【００４７】
また、感光体４に対する入紙側には、用紙を所定のタイミングで供給するタイミングローラ１１、搬送ローラ１２、給紙カセット１３および給紙ローラ１４が設けられる一方、感光体４に対する出紙側には、用紙上に転写されたトナー像を用紙に定着させる定着装置１５が設けられている。
【００４８】
なお、露光光学系２及び定着装置１５を含め、感光体４の周囲に設けられた各部材にてプロセス部３６（図５参照）が構成され、タイミングローラ１１、搬送ローラ１２、給紙カセット１３および給紙ローラ１４にて用紙搬送部３７（図５参照）が構成されている。
【００４９】
上記現像装置８は、図３に示すように、現像剤を収容する収容容器を構成する樹脂成型された現像槽１６を有しており、該現像槽１６内には、現像剤の搬送及び撹拌を行う撹拌搬送スクリュー（回転部材）１８・１９と、撹拌搬送スクリュー１８にて供給される現像剤を磁気的に吸着し搬送する現像ローラ（現像剤担持体）１７が回転可能に設けられている。
【００５０】
この現像槽１６内には所定収容量（例えば４００ｇ）の現像剤が収容されるようになっており、キャリアとトナーとからなり、磁性体からなるキャリアは、表面にトナーの粘着を抑制する樹脂コート層を有している。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、トナーは摩擦帯電する。
【００５１】
現像ローラ１７は、周知の通り、内部に多数の磁極を周面に設けたマグネットを覆うように円筒形状の非磁性スリーブを、矢印方向に回転駆動するように構成されている。したがって、現像剤は、マグネットの磁力によりスリーブ表面に吸着され、スリーブの回転方向に沿って搬送される。詳細には、現像ローラ１７にキャリアが磁力によって吸着し、磁気ブラシを形成し、該キャリアにクーロン力によってトナーが付着する。
【００５２】
上記現像ローラ１７は、現像槽１６の開放された開口部より一部が露出するように設けられており、その露出部分において回転される感光体４と対向する。この対向位置が現像位置であり、感光体４表面に形成された静電潜像に、現像ローラ１７の回転により搬送されてくる現像剤を摺擦させることで、磁気ブラシを形成しているキャリアに付着したトナーが静電潜像の静電気力より吸引されて、静電潜像の現像が行われる。
【００５３】
また、ここで現像剤は、感光体４と摺擦する現像位置へと搬送される前に、その量が常に一定になるように現像剤量規制部材２０にて現像ローラ１７に吸着された余分なものが除去されるようになっている。なお、詳細については後述するが、本画像形成装置では、該現像剤量規制部材２０を劣化現像剤の排出に利用するようになっている。
【００５４】
一方、現像槽１６の上壁部には、図４に示すように、現像剤の補給用開口２６が形成され、この補給用開口２６に、キャリア現像剤補給装置（補給装置）２５が上方から嵌着されている。このキャリア現像剤補給装置２５は、内部に、例えばキャリアとトナーが所定比率で混合された補給用現像剤であるキャア現像剤が収納されている。混合比の一例としては、重量比で１：９（キャリア：トナー）程度を上げることができる。この比率からも分かるように、現像槽１６内の現像剤と比べてキャリア現像剤ではトナーの比率が高い。なお、キャリア現像剤における該比率は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものである。
【００５５】
そして、該キャリア現像剤補給装置２５の底部には、後述する制御装置３２（図５参照）により駆動制御されるキャリア現像剤補給スクリュー２２が設けられている。キャリア現像剤補給スクリュー２２が回転駆動されることによって、キャリア現像剤補給装置２５からキャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動時間に応じた量だけ、キャリア現像剤が流下して現像槽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。
【００５６】
また、現像槽１６には、図４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、例えば透磁率センサからなり、キャリアに接触して透磁率を検出し、検出された透磁率から、キャリアに対するトナーの比率を求めるようになっている。トナー濃度センサ３４は、トナー濃度センサ３４に接触するキャリア量が少ない場合、現像槽１６内の現像剤中のトナー比率が高井、つまりトナー濃度が高いと検出し、一方、トナー濃度センサ３４に接触するキャリア量が多い場合は、現像槽１６内の現像剤中のトナー比率が低い、つまりトナー濃度が低いと検出する。そして、該トナー濃度センサ３４の検出信号（検出結果）は、後述する制御装置３２（図５参照）に送られ、制御装置３２は、この検出信号に基づいて、キャリア現像剤補給装置２５のキャリア現像剤補給スクリュー２２を駆動し、現像槽１６内に現像剤を補給するようになっている。
【００５７】
次に、上記構成の画像形成装置におけるコピー動作について説明する。電源スイッチ（図示せず）がＯＮされると、まずウォーミングアップ処理が行われる。これが完了した後に、後述するスタートスイッチ３１（図５参照）がＯＮされると、露光光学系２の光源ランプ３によって原稿載置台１上に載置された原稿が走査される。このときの原稿からの反射光が反射鏡５…およびレンズユニット６を介して感光体４に照射され、帯電チャージャ７にて所定電位に帯電されている感光体４の表面に静電潜像が形成される。
【００５８】
次いで、この静電潜像は現像装置８から供給されるトナーによって現像される。感光体４表面のトナー像は、転写チャージャ９により給紙カセット１３から供給される用紙に転写され、定着装置１５にて用紙上に熱定着される。これにより、用紙上に原稿画像に対応したコピー画像が形成される。
【００５９】
このような一連の複写動作は、図５に示す本画像形成装置の各部を制御する制御中枢であり、ＣＰＵとＲＯＭ及びＲＡＭとから成る制御装置３２によって制御される。なお、図５は、本画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【００６０】
制御装置３２には、上記スタートスイッチ３１のＯＮ操作信号が入力されるようになっている。また、本画像形成装置には、画像形成動作の累積回数をカウントする作像カウンタ（計測手段）３３及び感光体４上に形成される画像の画素数の積算値の検出を行うドットカウント装置３５がさらに設けられており、これらのカウント値（以下、作像カウント値、ドットカウント値と言う）も制御装置３２に入力されるようになっている。
【００６１】
また、上記のような複写動作が繰り返えされると、現像装置８の現像槽１６内に収納されている現像剤中のトナーは徐々に消費され、キャリアに対するトナーの比率、すなわちトナー濃度が低下していく。このトナー濃度の変化を上記したトナー濃度センサ３４が検出し、制御装置３２は、このトナー濃度センサ３４の検出信号を基にキャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動制御を行う。
【００６２】
すなわち、制御装置３２は、トナー濃度センサ３４の検出信号よりトナー濃度が現像に必要な適正範囲の下限値まで下がったことが検知されると、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動を開始する。これにより、キャリア現像剤補給装置２５のキャリア現像剤が現像槽１６内に補給され、現像槽１６内のトナー濃度が上昇する。そして、制御装置３２は、トナー濃度センサ３４の検出信号よりトナー濃度が上記の適正範囲の上限値に達したことが検知されると、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動を停止させる。このような制御によって、現像槽１６内のトナー濃度は、上記適正範囲内で維持される。現像槽１６内へ補給されたキャリア現像剤は、現像槽１６内に元よりある現像剤と撹拌され、一定の帯電量に制御されて、感光体４へと供給され、現像に使用される。
【００６３】
一方、現像剤中のキャリアは、トナーのように消費されることはなく、繰り返し使用されるため、現像ローラ１７や撹拌搬送スクリュー１８・１９での撹拌、および感光体４との接触で徐々に劣化していく。このようにキャリアが劣化していくと、トナーに所定の帯電量を付与し得なくなり、画質の低下を生じることとなる。
【００６４】
そこで、従来から、現像槽１６内に新規キャリアを新たに補給する一方、現像槽１６内より現像剤を逐次排出し、現像槽１６内の劣化したキャリアを新しいキャリアと順次置換していくことが行われており、本画像形成装置では、上述したように、このような現像剤の排出に、現像剤量規制部材２０を用いるようになっている。
【００６５】
つまり、現像剤量規制部材の形状は、ブレード状であるのが一般的であるが、本画像形成装置における現像剤量規制部材２０は、図１に示すように、円筒状をなし、かつ、回転可能に設けられている。そして、現像ローラ１７の表面に担持された現像剤を表面に付着させ、現像槽１６より排出させるようになっている（現像剤排出機構）。
【００６６】
このような現像剤量規制部材２０に付着させて排出する手法では、現像剤量規制部材２０への現像剤の付着量にて排出量を管理できるので、前述した現像剤の溢れ出しを利用した現像剤排出機構のように、現像槽１６の傾斜状態にて排出量が変動するようなことなく、現像装置８を搭載した画像形成装置が、移動時に傾けられたり、或いは傾斜面に設置されたりしても、設定通りの量の現像剤を排出でき、現像槽１６内の現像量を一定に保つことができる。
【００６７】
そして、本画像形成装置では、現像剤量規制部材２０を例えばステンレス等の導電体からなる導電体ローラとし、導電体ローラよりなる現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間に、バイアス電圧部３９にて、劣化キャリアを現像ローラ１７から現像剤量規制部材２０へと静電的に移動させる電界を生じさせるバイアス電圧を印加するようになっている。なお、上記バイアス電圧部３９は、現像剤量規制部材２０に電圧を印加するバイアス電圧部３９ａと、現像ローラ１７に電圧を印加するバイアス電圧部３９ｂとから構成されており、制御装置３２にて制御されるものである。
【００６８】
長期の使用による現像剤の劣化は、キャリア表面にトナーが固着するトナースペントが進行しており、抵抗率の高いトナーが付着した劣化キャリアの抵抗率は、初期キャリアの抵抗値に比べて高くなる。現像槽１６内でキャリアは、トナーと攪拌されてトナーを摩擦帯電させるが、その際に、キャリア自身もトナーとは逆極性に帯電する。初期キャリア（新しいキャリア）であれば、抵抗率が低いため、帯電した電荷を現像ローラ１７や空気中に放電することで徐々に減衰するが、トナースペントが生じて高抵抗率となった劣化キャリアでは、減衰しずらく、初期キャリアに比べて摩擦帯電保持力が高くなる。
【００６９】
このような摩擦帯電保持力の高い劣化キャリアは、バイアス電圧が印加されて、劣化キャリアを現像ローラ１７から現像剤量規制部材２０へと静電的に移動させる電界が生じさることで、逆電位（キャリアに対し、現像ローラ１７から現像剤量規制部材２０側に力が働く電位）となった現像剤量規制部材２０へと引き寄せられて付着し、排出される。このとき、劣化キャリアでは、外添剤付着量が多いため、このスペーサー効果によってもトナーや現像ローラ１７から離れやすくなり、引き寄せられやすい。
【００７０】
そして、このような排出手法では、劣化キャリアを排出ターゲットとしているので、前述した現像剤の溢れ出しを利用した現像剤排出機構に比べて劣化キャリアを効率よく新しいキャリアに交換でき、少ないキャリア交換量でも現像装置８に収容される現像剤を高いレベルの状態に維持することが可能となり、ランニングコストの低下が図れる。
【００７１】
なお、ここでは、現像剤量規制部材２０を導電体ローラとしたが、表面の少なくとも一部、望ましくは現像ローラ１７の軸方向全域より劣化現像剤を排出できるように、現像剤量規制部材２０軸方向全域に延びる一部の領域が導電体より構成されていればよい。但し、現像ローラ１７の表面に形成される磁気ブラシの穂立ちを規制する機能を鑑みれば、剛性体であることが必要である。
【００７２】
ところで、現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間に印加されるバイアス電圧としては、直流（ＤＣ）バイアス電圧と直流（ＤＣ）バイアス電圧に交流（ＡＣ）バイアス電圧を重畳させた重畳（ＤＣ＋ＡＣ）バイアス電圧とが考えられる。しかしながら、重畳バイアス電圧を用いて逆電位にてキャリアを移動させると、重畳した交流バイアス電圧の成分の振幅電位が大きい場合に、低抵抗のあまり劣化していないキャリアまでも現像剤量規制部材側に移動させてしまい、高抵抗の劣化したキャリアのみを現像剤量規制部材２０に付着させることができない。
【００７３】
そこで、本画像形成装置では、上記バイアス電圧部３９は、現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間に直流バイアス電圧を印加するようになっている。これにより、あまり劣化していないキャリアが現像剤量規制部材２０側へと付着することが起こり難く、劣化した高抵抗のキャリアの逆電位による静電的な現像剤量規制部材２０側上への付着が支配的となる。その結果、劣化したキャリアを優先的に現像剤量規制部材側に排出することができ、現像槽１６内の現像剤をより一層高いレベルの状態に維持させて、より一層のランニングコストの低下が図れる。
【００７４】
また、本画像形成装置では、図５に示すように、バイアス電圧部３９は、制御装置３２にて印加するバイアス電圧を可変制御し得る構成となっている。バイアス電圧値を可変可能とすることで、劣化キャリアを現像剤量規制部材２０へと移動させて付着させる前述の逆電位を変化させて、現像剤量規制部材２０を用いて排出する現像剤量を自由に設定することが可能となる。
【００７５】
さらに、本画像形成装置では、図１に示すように、現像剤量規制部材２０に付着した現像剤を除去して現像装置８外に設けた現像剤回収容器（図示せず）へと搬送する付着現像剤除去機構３８が設けられている。
【００７６】
ここでは、付着現像剤除去機構３８は、現像剤量規制部材２０に付着した劣化現像剤を剥ぎ取るスクレーパ２１と、該スクレーパ２１にて剥ぎ取られて落下する現像剤を受けとる受部２３と、該受部２３に回収された現像剤を現像剤回収容器内へと搬送する劣化現像剤回収スクリュー２４とから構成されている。
【００７７】
このような付着現像剤除去機構３８を設けることで、現像剤量規制部材２０に付着した現像剤は、現像剤量規制部材２０より除去されて現像剤回収容器へと搬送されていくので、現像剤量規制部材２０は常にフレッシュな状態を保つことが可能となり、現像ローラ１７上の現像剤量を常に一定に規制することが可能となる。また、上記した電界を用いた劣化現像剤の精度の良い排出が可能となり、新しい現像剤と劣化した現像剤を一定の割合で置換し、良好な現像性能を維持しつづけることができる。
【００７８】
また、現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間を常にフレッシュな状態に保つためには、このような付着現像剤除去機構３８を設けることと共に、現像剤量規制部材２０の回転周速を現像ローラ１７の回転周速よりも速く設定しておくことが好ましい。
【００７９】
さらに、本画像形成装置では、キャリア現像剤補給装置２５から上記現像槽１６へ補給されるキャリア現像剤の補給量を予測しておき、予測した補給量に基づいて、現像剤の排出量を制御するようになっている。
【００８０】
具体的には、補給量を予測する手段として、図５に示すドットカウント装置（ドットカウント手段）３５を備えている。ドットカウント装置３５は、感光体４に形成される画像の画素数の積算値を検出するもので、ドットカウント装置３５にて検出される画像の画素数の積算値からは、大凡の画像濃度を求めることができ、画像濃度からは該画像形成のために消費されるトナー量を予測することができる。つまり、このようなドットカウント装置３５を用いることで、毎画像形成後に補給されるキャリア現像剤の量を予測することができる。
【００８１】
ドットカウント装置３５の出力（ドットカウント値）は、制御装置３２に入力され、制御装置３２は、該ドットカウント値を基にして、予測画像濃度を求め、該予測画像濃度より、当該画像形成にて消費される予測消費トナー量を求め、画像形成毎（印刷物１枚毎）に、その後補給されるキャリア現像剤量を予測する。
【００８２】
そして、制御装置３２は、予測したキャリア現像剤量を基に排出すべき現像剤量、つまり、キャリア現像剤に含まれるキャリアと同量のキャリアを含む現像剤量を算出し、現像剤量規制部材２０が、算出した量の現像剤を排出し得る逆電位となるようなバイアス電圧を上記バイアス電圧部３９にて印加する。
【００８３】
これにより、キャリア現像剤に含まれるキャリアと同量のキャリアを含む量の現像剤を現像剤量規制部材２０上に排出することができ、如何なる画像面積の長期にわたる画像形成後でも、現像槽１６に収容される現像剤量を安定して維持することができる。
【００８４】
なお、このような現像剤量規制部材２０を用いての現像剤の排出は、印刷物と印刷物との間等の画像形成時以外のタイミングで実施すればよい。
【００８５】
ここで、本画像形成装置の一実施例を上げて、本発明をより具体的に説明する。本実施例の画像形成装置は、構成的には図２に示した画像形成装置と同じである。感光体４は帯電チャージャ７によって−６５０Ｖに一様に帯電され、感光体４における画像形成域は、書き込み光にて露光されて−１００Ｖになる。画像形成域を現像する時に感光体４と現像ローラ１７との間に印加される現像バイアスは、直流（ＤＣ）バイアス電圧に交流（ＡＣ）バイアス電圧を重畳させた重畳（ＤＣ＋ＡＣ）バイアス電圧であり、ＡＣ成分の振幅電位が１０００Ｖ(peak-peak)、ＤＣ成分電位が−４５０Ｖで、現像電位差＝３５０Ｖで感光体４上の静電潜像にトナーが付着し現像が行われる。また、感光体４は時計方向に回転する一方、現像ローラ１７は反時計方向に回転し、現像剤量規制部材２０も反時計方向に回転している（図１参照）。
【００８６】
このような構成の画像形成装置において、円筒状の現像剤量規制部材２０を剛性体でかつ少なくとも１部が導電体であるステンレスとし、該現像剤量規制部材２０を現像ローラ１７の磁極に対向する位置に、間隙０．８ｍｍから０．９ｍｍで配置したところ、均一でムラがなくほぼ３０〜４０ｍｇ／ｃｍ2の搬送量が得られ、ムラのない濃度の安定した画像を得ることができた。
【００８７】
そして、このような構成において、現像剤の排出時に、現像ローラ１７に−３５０Ｖ、現像剤量規制部材２０に−８５０Ｖの直流バイアスを印加することで、トナースペントを生じた劣化キャリアを優先的に排出させることができた。
【００８８】
図６に、本実施例の画像形成装置において、バイアス電圧を印加することで現像剤量規制部材２０側に生じさせる逆電位と、現像剤量規制部材２０に付着するキャリア量（キャリア付着量）との関係を調べた結果を示す。図６より、逆電位を３５０Ｖ以上にすることで、現像剤量規制部材２０にキャリアが付着し始め、逆電位が大きくなるほど付着量は増加していくことがわかる。
【００８９】
また、図７に、本実施例の画像形成装置において、現像剤排出時に現像ローラ１７に印加する電圧を、ＤＣバイアス電圧とした場合（直流バイアス電圧）と、ＡＣ＋ＤＣバイアス電圧（重畳バイアス電圧）とした場合それぞれにおいて、画像形成回数と回収された劣化現像剤中のキャリアにスペントしているトナー重量との関係を調べた結果を示す。
【００９０】
図７では、横軸に画像形成回数を、縦軸にキャリア１ｇにスペントしているトナー重量を示している。ＡＣ＋ＤＣ現像バイアスに比べ、ＤＣ現像バイアスで現像剤の排出を行う方が、トナースペント量の多いキャリア、つまり、劣化キャリアが優先的に排出されることがわかり、このことはつまり、ＤＣ現像バイアスで現像剤の排出を行う方が、現像槽１６内の現像剤の状態が高いレベルで維持されていることがわかる。
【００９１】
さらに、図８に、本実施例の画像形成装置において、現像剤量規制部材２０側に生じさせる逆電位と、現像剤量規制部材２０全体へのキャリア付着量との関係を調べた結果を示す。図８より、現像剤量規制部材２０全体へのキャリア付着量は、逆電位に依存し、逆電位が大きくなるほど増加する。
【００９２】
制御装置３２は、このような逆電位と現像剤量規制部材２０による総劣化排出キャリア量との関係を基に、排出キャリア量が予測した補給現像剤量に含まれるキャリアと同量となるように逆電位を定め、定めた逆電位となるようにバイアス電圧部３９の電圧出力を制御する。
【００９３】
ここでは、例えば、ドットカウント装置３５が検出した画像濃度が５％の時は、現像装置８には、５ｍｇのキャリアが補給されるので、制御装置３２は、逆電位を５００Ｖとし、５００Ｖの逆電位となるようにバイアス電圧部３９の出力を制御する。一方、ドットカウント装置３５が検出した画像濃度が１５％の時は、現像装置８に１５ｍｇのキャリアが補給されるので、逆電位を５４０Ｖとし、５４０Ｖの逆電位となるようにバイアス電圧部３９の出力を制御する。
【００９４】
また、本実施例の画像形成装置では、上記した付着現像剤除去機構３８を設ける一方、
現像ローラ１７の回転周速２００ｍｍ／ｓに対して現像剤量規制部材２０の回転周速を４００ｍｍ/ｓと設定したので、現像剤量規制部材２０と現像ローラ１７との間を常にフレッシュな状態に保つことができた。
【００９５】
なお、本実施例で上げた数値は一例であり、例えば、現像ローラ１７における現像剤搬送量は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置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く、感光体４の電位や、現像バイアス、逆電位の各値、並びに現像ローラ１７及び現像剤量規制部材２０の各周速値等も同様である。
【００９６】
次に、本発明に係るその他の実施形態を、図９に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前述の実施の形態で用いたものと同じ機能を有する部材には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００９７】
前述した実施形態の画像形成装置の場合、毎画像形成後に現像槽１６に補給されるキャリア現像剤の量を予測する補給量予測手段は、ドットカウント装置３５と制御装置３２とで構成されていた。これに対し、本実施形態の画像形成装置における補給量予測手段は、補給時間検出手段としての機能を有する、図９に示す制御装置３２’のみで構成されており、制御装置３２’は、毎画像形成後に、キャリア現像剤補給装置２５からキャリア現像剤が補給される量を、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動時間（回転時間）より検出するようになっている。なお、その他の構成は、前述した実施形態の画像形成装置と同様であるので、説明の便宜上、前述の実施の形態で用いたものと同じ機能を有する部材には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
上述したように、制御装置３２’は、トナー濃度センサ３４の検出信号よりトナー濃度が現像に必要な適正範囲の下限値まで下がったことが検知されると、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動を開始し、その後、トナー濃度センサ３４の検出信号よりトナー濃度が上記の適正範囲の上限値に達したことが検知されると、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動を停止させる。
【００９９】
したがって、キャリア現像剤補給スクリュー２２の駆動時間を計測し、かつ、単位駆動時間あたりの補給量を予め求めておくことで、毎画像形成後に補給されるキャリア現像剤量を求めることができる。
【０１００】
そしてまた、本発明は、換言すれば、以下のように表現することも可能である。つまり、本発明の現像装置は、内部にキャリア及びトナーからなる現像剤が収容される現像ハウジングと、潜像担持体に対向する箇所に回転可能に配設され且つ前記現像剤が担持搬送される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を攪拌し搬送する攪拌搬送手段とを備え、前記現像ハウジングに、現像剤補給容器から少なくともキャリアを含む新しい現像剤を逐次補給する一方、現像ハウジングから劣化した現像剤を逐次排出する現像装置において、現像剤担持体に対向して、該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する回転可能で少なくとも１部が導電体である円筒状の現像剤量規制部材を設け、劣化現像剤を前記現像剤量規制部材に回収する構成である。
【０１０１】
また、上記現像装置では、前記現像剤担持体および前記現像剤量規制部材間には、現像剤担持体により搬送された現像剤中のキャリアを前記現像剤担持体から現像剤量規制部材に移動させる手段が設けられており、該手段は電界である構成とすることもできる。
【０１０２】
また,上記現像装置では、前記現像剤担持体から現像剤量規制部材に移動回収させる電界手段は直流バイアスとし、表層にトナーがスペントして、抵抗値が高くなったキャリアを優先的に排出させる構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
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であって、トナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、画像形成装置にて搭載された現像装置内より劣化現像剤を排出させる機構を示す断面図である。
【図２】上記画像形成装置の要部構成を示す縦断面図である。
【図３】上記画像形成装置に搭載された現像装置と、該現像装置に取り付けられた補給装置の要部構成を示す縦断面図である。
【図４】上記画像形成装置に搭載された現像装置における上壁部を除去して見た状態を示す平面図である。
【図５】上記画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例の画像形成装置における、現像剤量規制部材側に生じさせる逆電位と、現像剤量規制部材におけるキャリア付着量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例の画像形成装置における、現像剤の排出時に現像ローラに印加する電圧がＤＣバイアス電圧である場合とＡＣ＋ＤＣバイアス電圧である場合それぞれの、画像形成回数と回収された劣化現像剤中のキャリアにスペントしているトナー重量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例の画像形成装置における、現像剤量規制部材側に生じさせる逆電位と、現像剤量規制部材全体へのキャリア付着量との関係を示すグラフである。
【図９】上記画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０５】
４    感光体（像担持体）
８    現像装置
１７    現像ローラ（現像剤担持体）
２０    現像剤量規制部材（現像剤排出機構）
２２    キャリア現像剤補給スクリュー
２５    キャリア現像剤補給装置（補給装置）
３２    制御装置（補給量予測手段、ドットカウント手段、バイアス印加手段）
３２’  制御装置（補給量予測手段、補給時間検出手段、バイアス印加手段）
３８    付着現像剤除去機構
３９    バイアス印加部（バイアス印加手段）
３４    トナー濃度センサ
３５    ドットカウント装置（補給量予測手段、ドットカウント手段）
【図１】
2006301538.tif 000003
【図２】
2006301538.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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