(57)【要約】【課題】トナーとキャリアが混合された補給現像剤を補給し、劣化現像剤を回収するトリクル現像方式において、攪拌不良や攪拌ムラによるトリボ変動、画像濃度ムラなどを回避し、常に高品質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー及びキャリアを含む補給現像剤を補給する補給手段と、現像剤を排出する排出手段と、補給手段を制御する補給制御手段と、を有し、画像密度が１００％の静電潜像を現像する際、補給手段によるキャリアの補給量と排出手段によるキャリアの排出量との差が５ｇ／min以下となった時の現像装置内の現像剤量をＡ（g）とし、補給手段によるキャリアの補給がなく、単位時間あたりのキャリアの排出量が０．５g／min以下の時の現像装置内の現像剤量をＢ（g）としたとき、０．０１≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．１０を満たす。【選択図】図２
2005283685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を有する現像装置にて現像して可視画像とする画像形成装置において、
前記現像装置は、トナー及びキャリアを含む補給現像剤を前記現像剤に補給する補給手段と、前記現像剤を排出する排出手段を備え、
現像により消費されたトナーを補給すべく、前記補給手段を制御する補給制御手段を有し、
画像密度が１００％の静電潜像を現像する際、前記補給手段によるキャリアの補給量と前記排出手段によるキャリアの排出量との差が５ｇ／ｍｉｎ以下となった時の前記現像装置内の現像剤量をＡ（ｇ）とし、
前記補給手段によるキャリアの補給がなく、単位時間あたりのキャリアの排出量が０．５ｇ／ｍｉｎ以下の時の前記現像装置内の現像剤量をＢ（ｇ）としたとき、下記条件式、
０．０１≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．１０
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤量Ｂは、前記静電潜像の画像密度が０％の時の現像剤量であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補給手段による前記補給現像剤中のキャリアの補給量、前記排出手段によるキャリアの排出量、前記現像剤量Ａの少なくともいずれか一つを調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤量Ａを１００〜２０００ｇの範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補給現像剤中に含まれるキャリアの重量比を３〜４０％の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記補給手段によるキャリアの単位時間あたりの最大補給量を１〜２５ｇ／ｍｉｎの範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記静電潜像の画像密度が１００％の時の像担持体上の単位面積あたりのトナーの載り量を０．３〜０．８ｍｇ／ｃｍ2の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤の安息角を２０°〜７０°の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
複数の現像装置を備え、前記複数の現像装置の各々が上記条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記複数の現像装置の各々の現像剤の流動性に応じて、前記補給手段、前記排出手段、前記現像剤量Ａ、前記補給現像剤に含まれるキャリアの重量比の少なくとも一つを調整し、前記複数の現像装置の各々が上記条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像装置は現像剤を収容する現像容器を備え、前記現像容器内には、現像剤を撹拌搬送する現像剤撹拌・搬送手段を配置し、前記排出手段は、前記現像剤撹拌・搬送手段によって搬送される前記現像容器内の現像剤を前記現像容器内から排出するための前記現像容器に形成した現像剤排出口を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像剤排出口の位置が調整自在とされることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置、特に、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を使用する現像装置を備えた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を採用する画像形成装置、特に電子写真方式によってフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、発色性や混色性といった観点から殆どの現像装置がトナーとキャリアを混合した２成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、２成分現像剤を用いた現像法は、キャリアとトナーの摩擦帯電によりトナーに電荷を付与し、電荷が付与されたトナーを潜像に対して静電的に付着させることによって画像を形成する方法である。このような２成分現像方式において、高耐久、高安定を満足した画像を提供していくためには、安定したトナー帯電量（以下「トリボ」と称す。）を付与していくことが重要であり、そのためにはキャリアの帯電付与能力が耐久前後で安定していることが必要である。
【０００４】
しかし、実際には、トナーは随時現像動作により消費されていくのに対し、キャリアは消費されずに現像装置内に残るため、耐久（即ち、長時間使用）していくとキャリアは長時間トナーとともに攪拌され、表面がトナーの外添剤やトナーの付着により汚染されることとなる。その結果、キャリアのトリボ付与能力が下がってくるため、トリボが低下し、飛散かぶり等の画像劣化が生じてしまう。
【０００５】
従来は、このような問題に対し、耐久寿命を過ぎた劣化現像剤を定期的のメンテナンス時にサービスマン等により新しい現像剤に交換する方法がとられていた。しかし、このことは一方で、現像剤寿命がサービスメンテナンス間隔を決定付けてしまう要因となっていた。
【０００６】
サービスメンテナンス間隔は、サービスマンへの負担、コスト、更には画像形成装置のダウンタイムという観点からも長く設定可能なほうが好ましい。そのため、長寿命現像検討として耐久寿命を延ばす現像剤の開発や現像剤を劣化させないプロセスの開発がおこなわれているが、現状の現像剤寿命は３万から５万枚であるのが実際である。
【０００７】
そこで、現像装置への現像剤の補給を行うことにより帯電性能の劣化を抑制出来るようにした装置が提案されている。その種の装置として、現像装置内に新しい現像剤又はキャリアの補給装置を設け、この補給装置による新しい現像剤又はキャリアの補給よって過剰になった現像装置内の現像剤を、現像装置の壁面に設けられた現像剤排出口よりオーバーフローして排出させて回収する構成の、所謂、トリクル現像方式のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
このような装置では、新しい現像剤又はキャリアの補給と、現像剤の排出とが逐次繰り返されることによって、現像装置内の劣化現像剤は、新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されていくようになっている。これにより現像装置内の現像剤の現像特性が一定に維持され、現像剤の帯電特性を維持して、複写画質の低下を押さえることが可能となる。その結果、サービスマン等に現像剤交換頻度の延長或いは無交換化が図られる。
【０００９】
これらトリクル現像方式におけるキャリアの補給方法としては、キャリア単体の補給機構を設ける方法も提案されているが、トナーを補給する代わりにトナーにキャリアを混ぜた混合物である補給現像剤を定期的或いは連続的に現像装置内に供給することで、キャリア補給を行う方式が広く採用されている。この方式は、キャリアの供給機構を新たに設ける必要がないため、コストやスペースの観点から大きな利点がある。
【特許文献１】特公平２‐２１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記構成においては以下のような問題があった。
【００１１】
通常、トナーの補給量は、画像再現濃度を一定に保つために制御されるので、補給量はトナーの消費量、即ち、作成される原稿の画像密度などに依存して随時変化する。このとき、キャリア混合トナーである補給現像剤を補給するトリクル現像方式の現像装置においては、キャリアの補給量も随時変化することとなる。
【００１２】
ここで、補給量相当分の劣化現像剤が現像装置内から速やかに回収される構成であれば、現像装置内の現像剤量は常に安定する。しかしながら、従来の現像装置において、排出までにはある程度の時間を要している。そのため、多量の補給現像剤が補給される場合は、直ぐには排出が追いつかず現像剤量が増加する。そのため、現像装置内の現像剤量が安定しない。現像剤量が増加するとそれに伴い、現像装置内の現像剤面が変動する。一方、安定した画像を維持するためには、現像剤面が安定していることが必要である。現像剤面が上昇したり下降した場合には、即ち、現像剤面が上昇した場合は補給トナーの攪拌が十分に行われず、一方で現像剤面が下降した場合は現像剤中のトナー濃度が高めになるなど、トリボにムラが生じ易く、画像濃度が変動し易い。
【００１３】
通常、耐久変動や環境変動によるトリボ変化に伴う嵩密度変化などによって、現像剤量や現像剤面が変動することもあるが、上述したような画像の像密度の変動による現像剤面変動は、耐久変動や環境変動に比較しても急激に変動しうるものであり、非常に目立ちやすく、また補正も困難である。
【００１４】
特に、カラー画像形成装置においては画像の像密度が高くなり多量の補給現像剤が補給されるので、速やかに補給量相当分の劣化現像剤を現像装置内から回収して現像装置内の現像剤量を安定させることが一層大きな課題となる。
【００１５】
本発明者は、上記事情に鑑みて多くの研究実験を行った結果、上記課題を解決するためには、現像装置内の現像剤面を安定させることが必要であるが、現像剤量の変動量と現像剤量との比に一定の関係があるものを用いると、上記の課題が解決できることを見出した。本発明は、斯かる本発明者の新規な知見に基づき成されたものである。
【００１６】
本発明の目的は、トナーとキャリアが混合された補給現像剤を補給し、劣化現像剤を回収するトリクル現像方式において、攪拌不良や攪拌ムラによるトリボ変動、画像濃度ムラなどを回避し、常に高品質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を有する現像装置にて現像して可視画像とする画像形成装置において、
前記現像装置は、トナー及びキャリアを含む補給現像剤を前記現像剤に補給する補給手段と、前記現像剤を排出する排出手段を備え、
現像により消費されたトナーを補給すべく、前記補給手段を制御する補給制御手段を有し、
画像密度が１００％の静電潜像を現像する際、前記補給手段によるキャリアの補給量と前記排出手段によるキャリアの排出量との差が５ｇ／min以下となった時の前記現像装置内の現像剤量をＡ（g）とし、
前記補給手段によるキャリアの補給がなく、単位時間あたりのキャリアの排出量が０．５g／min以下の時の前記現像装置内の現像剤量をＢ（g）としたとき、下記条件式、
０．０１≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．１０
を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
本発明の一実施態様によると、前記現像剤量Ｂは、前記静電潜像の画像密度が０％の時の現像剤量である。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記補給手段による前記補給現像剤中のキャリアの補給量、前記排出手段によるキャリアの排出量、前記現像剤量Ａの少なくともいずれか一つを調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２０】
本発明の他の実施態様によると、前記現像剤量Ａを１００〜２０００ｇの範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記補給現像剤中に含まれるキャリアの重量比を３〜４０％の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２２】
本発明の他の実施態様によると、前記補給手段によるキャリアの単位時間あたりの最大補給量を１〜２５ｇ／ｍｉｎの範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記静電潜像の画像密度が１００％の時の像担持体上の単位面積あたりのトナーの載り量を０．３〜０．８ｍｇ／ｃｍ2の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記現像剤の安息角を２０°〜７０°の範囲で調整して、上記条件式を満たすように制御する。
【００２５】
本発明の他の実施態様によると、複数の現像装置を備え、前記複数の現像装置の各々が上記条件式を満たす。
【００２６】
本発明の他の実施態様によると、前記複数の現像装置の各々の現像剤の流動性に応じて、前記補給手段、前記排出手段、前記現像剤量Ａ、前記補給現像剤に含まれるキャリアの重量比の少なくとも一つを調整し、前記複数の現像装置の各々が上記条件式を満たす。
【００２７】
本発明の他の実施態様によると、前記現像装置は現像剤を収容する現像容器を備え、前記現像容器内には、現像剤を撹拌搬送する現像剤撹拌・搬送手段を配置し、前記排出手段は、前記現像剤撹拌・搬送手段によって搬送される前記現像容器内の現像剤を前記現像容器内から排出するための前記現像容器に形成した現像剤排出口を有する。他の実施態様によれば、前記現像剤排出口の位置が調整自在とされる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現像剤量の変動量と現像剤量との比を、キャリアの補給量、キャリアの排出量、現像剤量のいずれかを調整して一定範囲内になるよう制御することで、攪拌不良や攪拌ムラによるトリボ変動、画像濃度ムラなどを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１に、本発明が適用できる画像形成装置の一実施形態である、電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置の概略構成図を示す。
【００３１】
本実施形態にて、画像形成装置は、４つの画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を備え、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、像担持体としての矢印方向（反時計方向）に回転するドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備え、その周囲には、帯電器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム１の図上方に配置した露光手段としてのレーザービームスキャナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、クリーニング手段１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）などからなる画像形成手段を有する。
【００３２】
各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは同様の構成とされ、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに配置された感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは同じ構成とされる。従って、感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを「感光体ドラム１」と総称する。同様に、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに配置された帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、レーザービームスキャナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写ローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、クリーニング手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのような画像形成手段も又、各画像形成部においてそれぞれ同じ構成のものなので、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、レーザービームスキャナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写ローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、クリーニング手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、それぞれ、帯電器２、レーザービームスキャナ３、現像装置４、転写ローラ６、クリーニング手段１９と総称する。
【００３３】
次に、上記構成の画像形成装置全体の画像形成シーケンスについて説明する。
【００３４】
先ず、感光体ドラム１が、帯電器２によって一様に帯電される。感光体ドラム１は、矢示の時計方向に２７３ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転する。
【００３５】
上記一様に帯電された感光体ドラム１は、次に、上記のレーザービームスキャナ３により、画像信号により変調されたレーザー光により走査露光が行われる。レーザービームスキャナ３は、半導体レーザーを内蔵しており、この半導体レーザーは、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザー光を射出する。
【００３６】
これによって、帯電器２によって帯電された感光体ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。
【００３７】
本実施形態では、現像装置４は、現像剤としてトナーとキャリアを混合した現像剤を使用する２成分接触現像方式を用いる。
【００３８】
又、上記工程を各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ毎に行うことによって、感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が形成される。
【００３９】
本実施形態では、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの下方位置には、中間転写ベルトとされる中間転写体５が配置される。中間転写ベルト５は、ローラ５１、５２、５３に懸架され、矢印方向に移動自在とされる。
【００４０】
上記感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）上のトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）によって一度中間転写体である中間転写ベルト５に転写される。これによって、中間転写ベルト５上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光体ドラム１上に転写されずに残ったトナーはクリーニング手段１９に回収される。
【００４１】
この中間転写ベルト５上のフルカラー画像は、給紙カセット１２から取り出され、給紙ローラ１３、給紙ガイド１１を経由して進行した紙などの転写材Ｓに、二次転写手段としての二次転写ローラ１０の作用により転写される。転写されずに中間転写ベルト５表面に残ったトナーは中間転写ベルトクリーニング手段１８に回収される。
【００４２】
一方、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着器（熱ローラ定着器）１６に送られ、画像の定着が行われ、排紙トレー１７に排出される。
【００４３】
尚、本実施形態では、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体である感光体ドラム１を使用したが、勿論、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもできる。また、ベルト状の感光体を用いることも可能である。
【００４４】
帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
【００４５】
次に、図２及び図３を参照して、現像装置４の動作を説明する。図２及び図３は本実施形態に係る現像装置４の断面図である。
【００４６】
本実施形態に係る現像装置４は、現像容器２２を備え、現像容器２２内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２２内に、現像剤担持手段としての現像スリーブ２８と、現像スリーブ２８上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材２９を有している。
【００４７】
本実施形態にて、現像容器２２の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁２７によって現像室２３と攪拌室２４に上下に区画されており、現像剤は現像室２３及び攪拌室２４に収容されている。
【００４８】
現像室２３及び攪拌室２４には、現像剤攪拌・搬送手段として第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６がそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー２５は、現像室２３の底部に現像スリーブ２８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室２３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２６は、攪拌室２４内の底部に第１の搬送スクリュー２５とほぼ平行に配置され、攪拌室２４内の現像剤を第１の搬送スクリュー２５と反対方向に搬送する。このように、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の開口部（即ち、連通部）１１、１２を通じて現像室２３と攪拌室２４との間で循環される。
【００４９】
本実施形態は、現像室２３と攪拌室２４は上下に配置されるが、従来よく用いられるような現像室２３と攪拌室２４が水平に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
【００５０】
本実施形態においては、現像容器２２の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２８が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００５１】
ここで、現像スリーブ２８の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１の直径は８０ｍｍ、又、この現像スリーブ２８と感光体ドラム１との最近接領域を約４００μｍの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２８はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２８ｍが非回転状態で設置されている。このマグネットローラ２８ｍは、現像部における感光体ドラム１に対向して配置された現像極Ｓ２と、更に、穂切り部材２９に対向して配置された磁極Ｓ１、前記磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｎ１、現像室２３及び撹拌室２４にそれぞれ対向して配置された磁極Ｎ２及びＮ３を有している。
【００５２】
而して、現像スリーブ２８は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、前記穂切り部材２９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持して、これを感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２８には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
【００５３】
一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２８に印加する直流電圧と感光体ドラム１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することが行なわれる。
【００５４】
前記穂切り部材である規制ブレード２９は、現像スリーブ２８の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材２９ａと、鉄材のような磁性部材２９ｂで構成され、感光体ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２９の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。尚、規制ブレード２９の現像スリーブ２８の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード２９によって、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ2に規制している。
【００５５】
なお、規制ブレード２９と現像スリーブ２８は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは４００〜７００μｍに設定される。本実施形態では６００μｍに設定した。
【００５６】
又、現像領域に於いては、現像装置４の現像スリーブ２８は、共に感光体ドラム１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光体ドラム１．７５倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００５７】
本実施形態にて用いられる、トナーとキャリアを含む２成分現像剤について説明する。
【００５８】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、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。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０7Ωｃｍ以上、好ましくは１０8Ωｃｍ以上である。本実施形態では１０8Ωｃｍのものを用いた。
【００６０】
尚、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用し、電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。
【００６１】
測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電解水溶液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ホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。
【００６２】
試料を懸濁した電解水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００６３】
又、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００６４】
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図２及び図３を用いて説明する。
【００６５】
現像装置４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用２成分現像剤を収容するホッパー３１が配置される。トナー補給手段を構成するこのホッパー３１は、下部にスクリュー状の搬送部材３２を備え、搬送部材３２の一端が現像装置４の前端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。
【００６６】
画像形成によって消費された分のトナーは、搬送部材３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２２に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置１に補給現像剤が補給される。
【００６７】
補給現像剤の補給量は、搬送部材である補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としては２成分現像剤のトナー濃度を光学的或いは磁気的に検知するものや、感光体ドラム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知られているので、いずれかの方法を適宜選択することが可能である。
【００６８】
次に、本実施形態における現像剤の排出方法について図２及び図３を用いて説明する。
【００６９】
現像装置４の壁面には、現像剤排出手段を構成する現像剤排出口４０が設けられており、この現像剤排出口４０より劣化現像剤が矢印にしたがって排出される。現像剤の補給工程により現像装置４内の現像剤が増加すると、増加量に応じて、現像剤はこの現像剤排出口４０より溢れ出るように排出される。排出された現像剤は搬送部材である回収スクリュー４１により図示しない回収現像剤貯蔵庫まで搬送される。
【００７０】
なお、現像剤排出口４０の位置は現像剤補給口３０の位置より現像剤搬送方向上流側に形成されている。これは、補給された新しい現像剤がすぐに排出されないようにするためである。トリクル現像方式としての効果を考えれば、このように新しい補給現像剤がすぐに排出されないようにすることが好ましいが、その結果、補給量相当の現像剤も速やかに排出されづらくなり、課題の項で述べたような問題が生じる。
【００７１】
ここで、現像剤におけるキャリアの排出量と現像剤量の関係について述べる。
【００７２】
図４には、本実施形態の現像装置における、現像剤量が変化した場合の劣化現像剤の排出速度の測定結果を模式的に示した。
【００７３】
ここで、排出速度とは、単位時間あたりの排出量のことであるが、現像装置が間欠的に駆動されている場合などは現像装置の駆動時間あたりの排出量と考える。
【００７４】
図４のグラフから、現像装置内の、即ち、現像容器２２内の現像剤量Ｂ以下では、現像装置４から現像装置排出口４０を介しての現像剤の排出がほとんどないため、排出速度、即ち、排出量がほぼ０となることが分かる。このとき、現像容器２２内の現像剤は、現像剤排出口４０の下端の高さが、その位置での現像剤の上面高さとほぼ一致しているため、現像剤の排出がほとんどされなくなったと考えてよい。
【００７５】
この状態から現像剤の補給が行われ、現像装置４内の現像剤量が増加すると、排出口４０の位置での現像剤上面高さが現像剤排出口下端高さを超えるため、現像剤が排出口４０から溢れ出し、ある排出速度をもって排出される。現像装置４内の現像剤量をさらに増やした場合、排出速度もさらに増すこととなり、排出速度は現像剤量に対する増加関数Ｃ１となっている。
【００７６】
なお、補給現像剤が速やかに排出される状態とは、図４のグラフにおける点線Ｃ２の状態をいう。点線Ｃ２の状態とは、現像装置４内からの現像剤の排出速度がほぼ０で、現像装置内の現像剤量が安定した状態にあり、この状態の現像剤量から少しでも現像剤が増えると一瞬にして増加分が排出される状態、つまり排出速度が無限となる状態であり、グラフで言えば、ほぼ垂直に立った点線Ｃ２の状態である。
【００７７】
しかし、通常一瞬にして現像剤が排出されることはないので、排出速度も実線Ｃ１の様に有限の値をもつ現像剤量に対する増加関数となる。ただし、現像剤が速やかに排出されればされるほど、現像剤量の変動は少なくなることがグラフからも、また上記説明からも分かる。
【００７８】
ここで、図４のグラフ用いて、キャリアの補給量と現像剤量の変動の関係について説明する。
【００７９】
ある速度をもって補給現像剤が補給されるとき、現像剤量は補給現像剤の補給速度と劣化現像剤の排出速度が一致する現像剤量で安定する。正確に言えば、補給現像剤と排出現像剤のキャリアの含有比率が一致しない場合が多いので、キャリアの補給速度とキャリアの排出速度が一致する現像剤量でほぼ安定する、ということができる。なぜなら、仮に、この安定した現像装置内の現像剤量より現像剤量が増えれば、排出速度が増し、その結果、現像剤、即ち、キャリアの補給速度より排出速度が多くなるため現像剤量が減って元に戻る。仮に、現像剤量が減少した場合も同様の議論により、現像剤量は元に戻る。つまり、キャリアの排出速度と、補給キャリアの補給速度が一致する現像剤量のみが唯一安定する現像剤量となる。
【００８０】
以上から、現像装置中の現像剤量が最も多くなるのは、キャリアの補給速度が最も速くなる時であることが分かる。これは、画像の像密度が１００％、即ち、ベタ画像の時に相当する。像密度が１００％とはトナー消費量が最も多い時であるが、トナー消費量が最も多いときトナー供給量も最も多くなり、トナーにキャリアを混合して供給する本実施形態の構成においては、キャリアの供給量も最も多くなる時でもある。
【００８１】
一方、現像装置中のキャリアが最も少なくなるのは、像密度が０％の時である。すなわち、現像装置中の現像剤量は、像密度が１００％の場合の現像剤量から像密度が０％の場合の現像剤量まで変動することが分かる。
【００８２】
以上の説明から分かるように、現像装置内の現像剤量は、キャリアの補給量が最大となる画像の像密度が１００％の場合に最大の現像剤量Ａとなり、キャリアの補給がほとんど行われない像密度が０％の場合に最小の現像剤量Ｂとなる。したがって、現像装置内の現像剤量の変動量はＡ―Ｂとなる。
【００８３】
変動量（Ａ−Ｂ）を小さく抑えることができれば、現像剤量が安定し、トリボの変動を小さく抑えることができる。しかしながら、本発明者の検討によれば、トリボ変動及び画像濃度変動の尺度としては、変動量（Ａ−Ｂ）より、むしろ変動量と現像剤量の比、即ち、（Ａ−Ｂ）／Ａを好ましく使用できるという知見が得られた。
【００８４】
本発明の課題である、攪拌不良やトナー攪拌ムラによるトリボ変動は、現像剤量の変動より、むしろ現像剤面の変動の影響が大きい。これはつまり、現像剤量がいくら変動しても現像剤面の変動がなければ、攪拌不良によるトリボ変動はなく、一方、現像剤量があまり変動しなくても現像剤面の変動が大きければ、攪拌不良によるトリボ変動が生じることを意味している。
【００８５】
従って、トリボ変動及び画像濃度変動の尺度としては、現像剤量の変動より現像剤面の変動を用いる方がよい。現像剤量の変動量（Ａ−Ｂ）に比べ、現像剤量変動量と現像剤量の比、即ち、（Ａ−Ｂ）／Ａは現像剤面の変動をよりよく表しており、トリボ変動の尺度として用いることができることが分かった。
【００８６】
本発明者の検討に拠れば、（Ａ−Ｂ）／Ａの値は、下記条件式、
０．０１≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．１０
を満たすこと、即ち、０．０１〜０．１０の範囲に設定されることが必要であり、好ましくは０．０１〜０．０９、より好ましくは０．０１〜０．０８の範囲に設定される。この値が０．１０より高くなると、現像剤面の変動が大きくなり、補給トナーの攪拌不良や攪拌ムラが生じ、画像不良が発生し易い。
【００８７】
一方、下限、即ち、（Ａ−Ｂ）／Ａの値が０．０１以下では次のような問題が生じる。
【００８８】
（Ａ−Ｂ）／Ａの値を低くするためには、補給現像剤が速やかに現像剤排出口４０より排出される必要があるが、そのためには、現像剤補給口３０と現像剤排出口４０の距離が近い構成である必要がある。しかし、あまりに近くすると、本来排出されるべき劣化現像剤の代わりに新しい補給現像剤がすぐに排出されてしまう構成となり、本発明の特徴であるトリクル現像方式としての効果が得られなくなる。
【００８９】
上記観点からも、現像剤排出位置は補給現像剤の補給位置の現像剤搬送方向上流側に配置されているのが好ましい。ここでいう上流側とは搬送方向下流方向に辿った補給口３０と排出口４０の距離より、現像剤搬送方向上流方向に辿った距離の方が近いことをいい、上流側でかつ距離ができるだけ短い方がよい。
【００９０】
上記のように現像剤補給口３０と現像剤排出口４０は現像剤搬送方向に対してできるだけ離れている方がよいため、補給現像剤を速やかに排出するのにも限界がある。そのため、現像剤量の変動量（Ａ−Ｂ）もある一定量以下とすることができない。
【００９１】
一方、現像剤補給口３０と現像剤排出口４０の距離が離れている場合も、現像剤の流動性を高めることで、比較的すばやく排出することが可能である。ただし、ほぼ瞬時で排出させるためには、現像剤の流動性を液体近くまで高める必要があるが、現像剤の流動性が高まると、一方で、現像装置における現像剤シール部からのトナーもれや飛散など新たな問題が生じる。そのため、やはり現像剤量の変動量（Ａ−Ｂ）もある一定量以下とすることができない。現像剤の流動性は、次に説明する範囲内に入ることが望ましい。
【００９２】
ここでは、現像剤の流動性を安息角で評価すると、現像装置内の現像剤の安息角は２０°〜７０°の範囲にあることが必要であり、好ましくは３０°〜６０°の範囲、より好ましくは３５°〜５０°の範囲に設定されていることが必要である。
【００９３】
安息角の値が２０°より低くなると、現像剤の流動性が高くなりすぎのため、トナーもれや飛散などの問題が生じる。一方、安息角の値が７０°より高くなると、現像剤の流動性が低くなり、現像剤の排出性や補給トナーの攪拌性が悪くなるため本発明の課題の解決ができなくなる。
【００９４】
また、補給現像剤に関しても流動性は一定範囲に入ることが望まく、安息角で１０°〜７０°の範囲であるとよい。安息角が１０°より低くなると、現像剤表面を補給現像剤が滑るように搬送され攪拌されない攪拌不良が起こる。一方、安息角が７０°より高くなると補給現像剤と現像装置中の現像剤がうまく混ざらず、攪拌ムラが生じる。このような観点からも現像剤の流動性を一定量以下に低くすることはできない。
【００９５】
なお、現像剤の安息角とは、図５に示したように、上部から現像剤Ｄをふるい落としたときに下部にできる山の角度、即ち、図中の角度θである。この角度θ以下では、現像剤Ｄは自重で滑り落ちることはない。周知のように、現像剤の流動性が高い場合は安息角がより小さな値を示す。一方、現像剤の流動性が低い場合は安息角がより大きな値を示す。
【００９６】
安息角の測定は、例えば以下のような方法で可能である。
【００９７】
パウダーテスター（ホソカワミクロン社製：ＰＴ−Ｎ型）を用い、振動台に２４６μｍの篩をセットし、その中に試料を２５０ｃｃ入れ、１８０秒振動させ、安息角測定用テーブル上のトナーの安息角を角度測定アームにより測定する。
【００９８】
（Ａ−Ｂ）／Ａの値を小さくするには、上に述べたように補給口３０及び排出口４０の位置の調整や現像剤の流動性を制御することで現像剤量の変動量（Ａ−Ｂ）を抑えても小さくできるが、現像装置中の現像剤量を増やしても、分母が大きくなるため小さくできる。これは、大量の現像剤量の場合は少々現像剤量が変動しても、現像剤面にあまり変動がなく影響が少ないためであることを表しているといえる。
【００９９】
ただし、現像剤量をあまりに多くすると、初期コストがかかるだけでなく、トリクル現像方式においては、新しい現像剤を投入し劣化現像剤と交換しても、もともとの現像剤量が多いため交換の効果が得られにくいという問題がある。補給現像剤中のキャリア比率を高めれば、交換の効果も現れてくるが、その場合は大量のキャリアを消費することなり、ランニングコストの観点から好ましくない。また、補給現像剤中のキャリア比率を高めることは、キャリアの補給量が多くなるため、結果的に現像剤量の変動が大きくなってしまうという問題がある。
【０１００】
上記観点から、トナーを含めた現像剤量は１００〜２０００ｇの範囲に設定するのがよく、より好ましくは１００〜１５００ｇの範囲に、さらに好ましくは１００〜１０００ｇの範囲に設定する必要がある。上限は上に述べた理由による。下限以下ではもともとの現像剤量が少ないことから、トナー補給によるトナー濃度の変動を受け易くなる。
【０１０１】
以上述べた、補給口３０と排出口４０の位置、現像剤の流動性、現像剤量の３つの観点から（Ａ−Ｂ）／Ａを小さくすることは必ずしも好ましくなく、０．０１以上とする必要がある。
【０１０２】
実施例１〜６、比較例１〜５
以下、本発明を実施例及び比較例によってより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【０１０３】
なお、最大となる現像剤量（トナーとキャリアを含む）（Ａ）と最小となる現像剤量（トナーとキャリアを含む）（Ｂ）は以下のように測定する。環境の変動等により現像剤の嵩密度が変化すれば最適な現像剤量も異なってくるため、以下の測定はすべて、固定温湿度環境下で行うのがよく、温度２３．５℃、湿度５０％の固定環境下で行った。
【０１０４】
（最大現像剤量：Ａ）
消費トナー相当分を含む補給現像剤の補給を繰り返しながら、画像密度が１００％の画像を現像する工程を、キャリア補給量とキャリア排出量とが略一致する状態になる時まで続けた時の、現像装置内の現像剤量を測定することになる。ここでいう「画像密度」とは、画像形成領域における画像が占める割合のことであり、例えばデジタル式の画像の場合には、全画像形成領域の総画素数のうち、画像の画素が占める割合ということになる。よって１００％の画素密度の画像とは、所謂、ベタ画像の状態になる。また、ここでいう「キャリア補給量」と「キャリア排出量」は、単位時間あたり（１分間あたり）に搬送されるキャリア量（g／min）のことであり、本発明者の検討によれば、両者の差が、５ｇ／min以内に収まった時に、キャリア補給量とキャリア排出量とが、実質的に一致したものと想定することができる。キャリア補給量とキャリア排出量の測定においては、測定誤差を減らす為に、複数回の測定を行いその平均値を用いることが好ましい。本実施例においては、キャリア補給量とキャリア排出量が一致するのは、Ａ４で１０００枚相当分行った後であったので、その時の現像剤量を測定した。なお、このとき、補給現像剤におけるキャリア比率が低い場合は最大現像剤量に到達するまで時間のかかる可能性があるので、キャリアの重量比率が１０％以下の場合は２０００枚、５％以下の場合は３０００枚相当分の現像工程を行うこととした。このように、装置構成により、キャリア補給量とキャリア排出量とが一致するまでの画像形成枚数は異なる為、装置構成により適宜設定する必要がある。
【０１０５】
そして、所定枚数の現像工程を行ったその後、５０枚相当分の現像を繰り返しながら、その都度現像剤量の測定を繰り返す。本実施例では、５回測定を行いその平均値をＡとした。
【０１０６】
（最小現像剤量：Ｂ）
補給動作を行わずに、画像密度が０％の現像工程を行う。この時、現像剤排出口４０からの現像剤排出速度を測定し、排出口４０からの排出速度、即ち、排出量がほぼ０となる時の現像剤量をＢとした。ただし、現像剤の排出速度が完全に０となるのには相当時間がかかるため、現像剤の排出速度が０．５ｇ／ｍｉｎとなる現像剤量をＢとした。排出速度が０．５ｇ／ｍｉｎの時、１時間あたり２０ｇ程度排出される計算となる。しかし、実際には現像剤が排出されれば更に排出速度が遅くなる関係があるので、結果的に１時間あたり最大でも１０ｇ程度の排出となる。この程度の変動であれば無視できるため、画像密度が０％の現像工程を行いながら、現像剤排出口からの排出速度測定を繰り返し行い、連続した５回の測定平均値が０．５ｇ／ｍｉｎ以下となる現像剤量をＢとした。逆にいえば、画像密度が０％の現像工程を行った場合、現像剤排出速度が０．５ｇ／ｍｉｎ以下にすることのできる現像装置を用いなければならない。
【０１０７】
（Ａ−Ｂ）／Ａは、以下のようにして調整する。
【０１０８】
先の説明から、キャリアの排出速度、キャリアの補給速度が現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）と関係していることが分かる。そのため、キャリアの排出速度、キャリアの補給速度、及び、最大現像剤量Ａのいずれかの少なくとも一つを制御することで、（Ａ―Ｂ）／Ａを調整できる。
【０１０９】
例えば、現像剤の排出速度や現像剤量は以下のように調整できる。
【０１１０】
本実施例の現像剤排出口４０は現像装置４の現像室２３の現像剤搬送方向下流側に設けられている。これは以下の理由による。
【０１１１】
現像室２３の最下流部底面には現像室２３から攪拌室２４への連通部である開口部１２がある。開口部１２の近傍では現像剤面の高さがが現像室２３の底面に対して０となるため、現像室２３の下流側は現像剤面に傾きが生じている。このように傾きが生じている場所に現像剤排出口４０を設けることで現像剤の排出速度と現像剤量を同時に調整できることを以下に説明する。
【０１１２】
図６は排出口４０の位置を説明する図である。図６には現像装置４の現像室２３の現像剤搬送方向下流部分に設けられた現像剤排出口４０が示してある。図６には、現像装置内の現像剤面Ｅの様子も模式的に太い実線で示したが、現像剤面Ｅに傾きが生じていることがわかる。なお、図６には、現像剤排出口４０の大きさが縦１０ｍｍ、横１０ｍｍで、現像剤排出口４０の下端が搬送スクリュー２５の軸の中心位置と同じ場合を示した。以下の説明のために、この時の現像剤排出口４０の位置を原点とし、搬送スクリュー２５の軸方向をｘ軸とし、現像剤排出口４０のもう１辺の方向をｙ軸とする。
【０１１３】
図７には排出口４０の位置を原点からｘ軸方向とｙ軸方向に移動させた場合の（Ａ−Ｂ）とＡの値をプロットした。これらの測定結果から以下のことが分かる。
【０１１４】
（Ａ−Ｂ）は現像剤排出口４０位置を上（ｙ軸の＋）方向に移動させることで、小さくすることができる。逆に、下（ｙ軸の−）方向に移動させることで、大きくなる。これは、以下のように説明できる。
【０１１５】
スクリュー軸近傍に排出口４０があると、スクリュー２５の羽根による力で現像剤が排出されやすくなる。そのため、現像剤量がある程度少なくなっても現像剤が排出され続けるため、現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）が大きくなる。一方、現像剤の排出口４０の下端位置をスクリュー軸位置から上（ｙ軸の＋）方向に移動させると、排出口４０がスクリュー２５の羽根より離間されるため、現像剤量が少なくなるとスクリュー２５の羽根による押し出し力が小さくなり、現像剤は排出されなくなる。従って、現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）は小さくなる。
【０１１６】
一方、現像剤排出口４０をｘ軸方向に移動させても現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）はあまり変化しない。これは、現像剤排出口４０と搬送スクリュー２５の位置関係が変化しないためである。
【０１１７】
以上から、現像剤排出口４０の上下（ｙ軸）方向の位置を調整することで、現像剤の排出速度を制御し、現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）を調整できることが分かった。また、現像剤の排出口４０の下端の位置をスクリュー２５の軸中心位置より高い位置に設けることは現像剤の変動量（Ａ−Ｂ）を小さくする上で有効である。
【０１１８】
現像剤量の上下（ｙ軸）位置を調整すると、同時に現像剤量Ａも変動してしまう。しかし、本実施形態は現像剤面Ｅが傾いている位置に排出口４０を設けているため、左右（ｘ軸）方向に排出口４０を移動させても現像剤量Ａを変えることが可能である。先にも述べたように、このときＡ−Ｂはほとんど変動しないため、（Ａ−Ｂ）及びＡを独立に制御でき、（Ａ−Ｂ）／Ａを調整できる。
【０１１９】
ここで、現像剤面Ｅに傾きのある位置とは、スクリュー２５の１ピッチに相当する距離間での最大の現像剤面と最小の現像剤面の平均高さと隣のピッチ間での平均高さとの差が１ｍｍ以上ある場所であるのが好ましい。ただし、ここでいう現像剤面Ｅは現像剤排出口４０のある壁面での現像剤面のことである。本実施形態のように、現像室２３と攪拌室２４を上下に備えた構成の場合は、現像装置４内の現像剤面にもともと傾きが存在するが、現像装置４内の現像剤面に傾きがない場合でも、スクリュー２５にリブ等を一部追加し、搬送能力の段差を現像剤搬送方向に対して設けることで、人為的に現像剤面の傾きを作ることは容易である。
【０１２０】
なお、現像剤面が平らな位置でも、現像剤排出口４０の上下位置を調整しつつ、現像剤排出口４０の幅を調整することで同様な調整が可能であるが、先の方法に比べて調整は難しい。このとき、現像剤排出口４０の形状は、その他さまざまな形に変更して調整が可能である。また、現像剤面の平らでない位置でも現像剤排出口４０の形状変更でも同様な調整が可能である。
【０１２１】
キャリアの補給速度は以下のように調整できる。
【０１２２】
上述したように、現像剤量が最大になるのはキャリアの排出速度が最大となる場合であり、これは現像剤補給によるキャリアの補給速度が最大となる時である。
【０１２３】
ここで、同じ現像剤量を補給する場合でも、補給現像剤のキャリアの重量比率を変えればキャリアの補給量が変わる。そのため、補給現像剤中のキャリア比率を上げれば、最大現像剤量Ａは増え、一方キャリア比率を下げれば、最大現像剤量Ａは減る。このとき、最小現像剤量Ｂは補給現像剤のキャリア比率に依存しないため、結果的にキャリア比率を上げれば、現像剤変動量（Ａ―Ｂ）は増え、一方、キャリア比率を下げれば、現像剤変動量（Ａ−Ｂ）は減る。
【０１２４】
ただし、現像剤変動量（Ａ−Ｂ）を減らすために補給現像剤中のキャリア比率を減らすと、トリクル現像方式としての効果が得られない場合がある。
【０１２５】
そもそも、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことで、現像剤をフレッシュな状態に近づけるのがトリクル現像方式であるが、補給される現像剤のキャリアの比が少なくなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が少なくなり、トリクル現像方式の効果が得にくい。補給現像剤のキャリアの混合比は重量比（キャリア重量／補給現像剤量）で３％以上、好ましくは５％以上であることが好ましい。一方、重量比を４０％より増やすと、現像剤変動量（Ａ−Ｂ）が大きくなり過ぎるため、補給現像剤のトナーに対するキャリアの混合比は重量比で４０％以下、より好ましくは３０％以下、更に好ましくは２０％以下とするのが好ましい。同様のことを、キャリアの補給速度でいえば２５ｇ／ｍｉｎ以下、好ましくは１５ｇ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１０ｇ／ｍｉｎ以下とするのがよい。ただし、１ｇ／ｍｉｎ以下とすると、トリクル現像方式としての効果が得られにくい。
【０１２６】
現像剤、即ち、キャリアの補給速度は以下のようにしても調整できる。
【０１２７】
画像形成装置が異なれば、トナーのカバーリングパワーや定着装置の構成により、画像の像密度が同じ１００％の状態であっても、現像で必要とされるトナー量が異なることがある。像密度が１００％の状態で消費されるトナー量が少なければ、補給されるトナー量、さらには同時に補給されるキャリア量も少なくすることができる。このようにしても、キャリアの補給速度を調整可能である。
【０１２８】
像密度が１００％の時の感光体ドラム上の単位面積あたりのトナー載り量は、０．８５ｍｇ／ｃｍ2以下、より好ましくは０．７ｍｇ／ｃｍ2以下とすることで、現像剤量の変動を小さくすることができる。ただし、０．３ｍｇ／ｃｍ2以下とすると、載り量の振れによる画像濃度変動が大きくなるため好ましくない。そのため、０．３ｍｇ／ｃｍ2以上、より好ましくは０．４ｍｇ／ｃｍ2以上とするのがよい。
【０１２９】
以下に、より詳細な実施例を示す。
【０１３０】
（実施例１）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは６０ｇ、Ａは６００ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．１００であった。
【０１３１】
（実施例２）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝２ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは５０ｇ、Ａは６５０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．０７７であった。
【０１３２】
（実施例３）
図６の構成において、ｘ＝−３ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは６０ｇ、Ａは７００ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．０８６であった。
【０１３３】
（実施例４）
図６の構成において、ｘ＝−３ｍｍ、ｙ＝２ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは５０ｇ、Ａは６００ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．０８３であった。
【０１３４】
（実施例５）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝１０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは４０ｇ、Ａは５８０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．０６８であった。
【０１３５】
（実施例６）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。ただし、現像装置の形状を変えないが、拡大した現像装置を使用したため、Ａは１０００ｇであった。このとき、Ａ−Ｂは５０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．０５０であった。
【０１３６】
（実施例７）
図６の構成において、ｘ＝―４ｍｍ、ｙ＝３ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝１０％とし、画像形成を行った。ただし、実施例６と同様の拡大した現像装置を使用したため、Ａは１５００ｇであった。この時、Ａ−Ｂは２０ｇであり、（Ａ−Ｂ）/Ａ＝０．０１３であった。
【０１３７】
（実施例８）
実施例８では実施例６と同様な構成としたが、実施例１〜７の構成においては安息角が４０°の現像剤を用いたが、実施例８では安息角が３０°の現像剤を用いた。その結果、現像剤の流動性がよくなり、排出性も良くなったためＡ−Ｂは２０ｇとなった。この時、Ａは１０００ｇであり、（Ａ−Ｂ）/Ａ＝０．０２０であった。
【０１３８】
（比較例１）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝−２ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは１００ｇ、Ａは５５０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．１８２であった。
【０１３９】
（比較例２）
図６の構成において、ｘ＝２ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは６０ｇ、Ａは５５０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．１０９であった。
【０１４０】
（比較例３）
図６の構成において、ｘ＝―３ｍｍ、ｙ＝―２ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝２０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは５０ｇ、Ａは５５０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．１８３であった。
【０１４１】
（比較例４）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝４０％とし、画像形成を行った。このとき、Ａ−Ｂは１００ｇ、Ａは６４０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．１５６であった。
【０１４２】
（比較例５）
図６の構成において、ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ、補給現像剤のキャリアの重量比＝４０％とし、画像形成を行った。ただし、現像装置の形状を変えないが、縮小した現像装置を使用したため、Ａは３００ｇであった。このとき、Ａ−Ｂは４０ｇであり、（Ａ−Ｂ）／Ａ＝０．２００であった。
【０１４３】
（比較例６）
図６の構成において、ｘ＝−４ｍｍ、ｙ＝３ｍｍ、補給現像剤のキャリア重量比＝１０％とし、画像形成を行った。ただし、実施例６と同様の拡大した現像器を使用したため、Ａは１５００ｇであった。また、このとき、現像剤の種類を変えて、安息角が１５°と極めて流動性の良い現像剤を用いることで、Ａ−Ｂは１０ｇとなり、（Ａ−Ｂ）/Ａ＝０．００７であった。
【０１４４】
（比較例７）
図６の構成において、ｘ＝−４ｍｍ、ｙ＝３ｍｍとし、画像形成を行った。ただし、実施例６と同様の拡大した現像器を使用したため、Ａは１５００ｇであった。このとき、補給現像剤のキャリアの重量比＝４％と少なくすることで、Ａ−Ｂは１０ｇとなり、（Ａ−Ｂ）/Ａ＝０．００７であった。
【０１４５】
上記実施例１〜８及び比較例１〜７について、像密度０％の画像をＡ４サイズで１０００枚通紙したのち像密度１００％の画像形成した場合の画像濃度ムラをテストした結果を表１に示す。なお、表１中の評価基準は以下に示す通りである。
【０１４６】
【表１】
2005283685.tif 000003
【０１４７】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、現像剤量の変動量と現像剤量との比を、キャリアの補給量、キャリアの排出量、現像剤量のいずれかを調整して一定範囲内になるよう制御することで、攪拌不良や攪拌ムラによるトリボ変動ないし画像濃度ムラを回避することができる。
【０１４８】
ただし、現像剤の流動性を高めることで排出性をよくし、（Ａ−Ｂ）/Ａを０．０１より小さくした比較例６のような場合は、現像剤の流動性が高すぎるため、かえって現像剤との攪拌性が悪くなり画像濃度ムラが生じやすくなる。また、補給のムラ等をひろいやすくなったり、もれが生じやすくなったりといった弊害も生じる。
【０１４９】
一方、比較例７のように、現像剤量を多くする一方で、補給現像剤におけるキャリアの比率が少なくすることで、（Ａ−Ｂ）/Ａを０．０１より小さくした場合は、画像濃度ムラに関しては許容レベルだが、現像剤量が多いにもかかわらず、新しいキャリアがあまり補給されないため、トリクル現像方式におけるキャリア劣化低減効果が極度に小さくなっている。そのためキャリア劣化が生じてしまう。
【０１５０】
現像剤量Ａが少なく、一方で補給キャリア量（補給現像剤中のキャリア比率）が多い場合には、劣化キャリアの交換がスムーズに行われキャリアの劣化も起こりにくい。つまり、（補給キャリア量）/Ａが大きいほどキャリアの劣化は少ない。ここで、補給キャリア量が多い状況とは、（Ａ−Ｂ）が大きい状況であるため、（Ａ−Ｂ）/Ａという指数とキャリアの劣化度の間には少なからず関係があることがわかる。以上から、（Ａ−Ｂ）/Ａを一定量以上としなければキャリア劣化抑制効果が得られず、少なくとも０．０１以上とするとことが必要である。
【０１５１】
（第２の実施形態）
先の第１の実施形態のようにフルカラーの画像形成装置においては、複数色の現像装置が用いられる。このとき、コスト削減の観点から、部品共通化の目的で各色の現像装置を同一構成とする場合が一般的である。仮に違いを設けたとしても、サービスマンやユーザーが間違えないための僅かな程度の違いで、現像容器２２、搬送スクリュー２５、現像剤排出口４０に関しては、ほぼ同一の構成の場合が多い。また、全色分の共通化がムリな場合でも共通化可能な現像装置４のみ共通化するということも、よく行われている。
【０１５２】
このように、各色の現像装置４を共通化した場合、以下のような問題が生じることがある。
【０１５３】
現像剤の流動性は現像剤の排出速度などに影響を与えるため、現像剤の流動性が大きく変化すると、同じ現像装置を用いた場合、現像剤量の変動量（Ａ−Ｂ）や現像剤量（Ａ）も大きく変化してしまう。
【０１５４】
そのため、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローからなるフルカラー画像形成装置のうち、例えばブラックのみキャリア粒径を変更し流動性が低くなるといった場合があると、現像装置の共通化を行っている場合、ブラックのみ（Ａ−Ｂ）やＡが大きく変化し、（Ａ−Ｂ）／Ａの値が範囲を越えるということが起こりうる。
【０１５５】
上記問題は、キャリア粒径の変更だけでなく、キャリアのコア或いはコートの変更、トナー粒径の変更、トナーの外添剤の種類或いは量の変更により現像剤の流動性が変化した場合、すべてに可能性がある。
【０１５６】
上記問題の対策としては、現像剤の排出口４０の位置を現像剤の流動性に応じて調整すればよい。
【０１５７】
このとき、現像剤の排出口４０は現像装置毎に別途作らなくとも、図８に示すように現像剤排出口４０として比較的大きな開口４０を設けておき、逆Ｌ字型の排出口調整部材５０の取り付ける位置を調整する方式とすれば、部品点数は１点増えるが、現像装置４の部品は共通化できるため、大きなコストアップなく、問題を解決できる。
【０１５８】
基本的に、現像剤の流動性変化により（Ａ−Ｂ）／Ａが範囲を越えた現像装置４のみ、排出口４０を調整すればよいが、仮に（Ａ−Ｂ）／Ａが範囲を越えなくとも、現像剤の流動性に応じて調整を行うほうがより安定する。
【０１５９】
その他の調整方法としては、搬送スクリュー２５を変更し現像剤排出口４０近傍での現像剤面Ｅ（図６参照）を調整してもよい。
【０１６０】
その他の調整方法としては、現像容器２２を変更し現像容器２２に含まれる現像剤量を調整してもよい。
【０１６１】
その他の調整方法としては、補給現像剤に含まれるキャリアの重量比率を調整してもよい。
【０１６２】
また、上記の調整方法を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成説明図である。
【図２】現像装置の横断面図である。
【図３】現像装置の縦断面図である。
【図４】現像剤量と現像剤の排出速度の関係を示したグラフである。
【図５】安息角の測定法の概略説明図である。
【図６】現像装置の構成を説明するための一部拡大縦断面図である。
【図７】現像剤変動量及び現像剤量と現像剤排出口の位置の関係を示したグラフである。
【図８】現像装置の現像剤排出開口の他の実施態様を示す拡大図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１          感光体ドラム（像担持体）
４          現像装置
２２        現像容器
２３        現像室
２４        撹拌室
２５、２６  搬送スクリュー（現像剤撹拌・搬送手段）
２８        現像スリーブ（現像剤担持手段）
３０        現像剤補給口
３１        トナーホッパー（補給手段）
３２        搬送部材
４０        現像剤排出口（排出手段）
４１        回収スクリュー（排出手段）
５０        排出口調整部材
【図１】
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【図２】
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【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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