(57)【要約】 【課題】  現像剤を排出する排出手段が故障するおそれを低減するとともに、トナーの帯電量が変化しても現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に維持することができる現像装置を提供する。【解決手段】  トナーおよびキャリアが補給される現像剤収容容器２４を有する現像装置１２に、現像剤２２を排出する手段として、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量の現像剤２２を排出する第１排出手段２６と、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の現像剤２２を排出する第２排出手段２７とを設ける。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置であって、
２成分現像剤が収容され、トナーおよびキャリアが補給手段から補給される現像剤収容容器と、
現像剤収容容器内のトナーを像担持体に供給する供給手段と、
現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量の２成分現像剤を排出する第１排出手段と、
現像剤収容容器に収容される２成分現像剤の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の２成分現像剤を排出する第２排出手段とを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
第１排出手段は、
現像剤収容容器の下部に形成される第１排出口を介して現像剤収容容器内の空間に連なる排出通路が形成される排出路形成部と、
現像剤収容容器から１回の排出動作によって排出される２成分現像剤の量を、前記設定排出量に調整する排出量調整手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
排出量調整手段は、
排出通路を開放状態または閉塞状態とするシャッタ部材と、排出通路を開放状態と閉塞状態とで切換えるようにシャッタ部材を開閉駆動する駆動部とを含むことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
排出通路は、
シャッタ部材で閉塞される状態において、第１排出口を介して現像剤収容容器から排出され、前記設定排出量と一致する量の２成分現像剤を貯留可能に形成されることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
シャッタ部材は、平板状に形成され、
駆動部は、
排出通路を開放状態とする開放位置から排出通路を閉塞状態とする閉塞位置に向かう閉塞方向および閉塞位置から開放位置に向かう開放方向にシャッタ部材を移動させることを特徴とする請求項３または４記載の現像装置。
【請求項６】
シャッタ部材は、
排出通路に２成分現像剤が貯留されている状態において、排出通路の延びる方向に垂直な仮想平面によって該２成分現像剤の貯留部分が切断されるとき、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積と等しくなる第１角変位状態と、第１角変位状態から角変位した状態であって、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積よりも小さくなる第２角変位状態とに角変位可能であり、
駆動部は、
シャッタ部材を第１角変位状態と第２角変位状態とに角変位駆動させることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項７】
第２排出手段は、
現像剤収容容器に収容される予め定める設定収容量の２成分現像剤によって形成される現像剤層の上面である現像剤面よりも上方に、現像剤収容容器を貫通するように第２排出口を形成する第２排出口形成部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項８】
供給手段は、
現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、
第２排出口は、
供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の中央部に形成されることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
供給手段は、
現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、
第２排出口は、
供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の両端部にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項１０】
第１排出口および第２排出口は、
現像剤面に略垂直な同一の仮想平面内に形成されることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項１１】
排出条件は、
さらに、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量が前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となることを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項１２】
現像剤収容容器には、
トナーおよびキャリアを含む補給現像剤が補給手段から補給され、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率から取得されることを特徴とする請求項１１記載の現像装置。
【請求項１３】
トナーの消費量を取得するトナー消費量取得手段を含み、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、トナー消費量取得手段で取得されるトナーの消費量とから取得されることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。
【請求項１４】
トナー消費量取得手段は、
形成される画像のドット数からトナーの消費量を取得することを特徴とする請求項１３記載の現像装置。
【請求項１５】
補給手段から補給される補給現像剤の補給量を検知する補給現像剤量検知手段を含み、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、補給現像剤量検知手段で取得される補給現像剤の補給量とから取得されることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。
【請求項１６】
像担持体と、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の現像装置と、現像装置の現像剤収容容器にトナーおよびキャリアを補給する補給手段と、像担持体に形成される可視像を記録媒体に転写する転写手段とを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる画像形成装置において、カラー化の流れが加速している。これに加え、さらなる高画質化、小型化、高速化、信頼性の向上といった市場の様々な要求に応えるべく研究開発が行われている。
【０００３】
像担持体に形成される静電潜像を現像して可視像化する現像装置に用いられる現像方式に関しては、キャリアおよびトナーを含む２成分現像剤（以後、単に現像剤とも呼ぶ）を用いる２成分方式が広く用いられている。２成分方式は、キャリアを含まない１成分現像剤によって現像を行う１成分方式に比べて形成画像の画質、現像剤の耐久性、現像能力の点で優位である。
【０００４】
カラー化の流れに関しては、像担持体である感光体を４回転させてカラー画像を形成する所謂４回転プロセスを用いるものが主流である。４回転プロセスを用いる４回転型の画像形成装置では、単一（もしくは複数）の感光体にイエロー（Ｙ）の単色像を形成し、転写体または中間転写体に転写する。同様に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の単色像を形成し、それぞれを転写して転写体または中間転写体に各色の像が重ね合わされる多色像を形成する。しかしながら、カラー画像をより短時間で形成するために、近年では感光体を含む作像ユニットを複数（少なくとも３個以上、一般的にはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの４個）備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流である。
【０００５】
タンデム型の画像形成装置では、作像ユニットが占める体積が大きくなるので、小型化の観点から個々の作像ユニットを小さくする必要があり、現像装置も小型化される必要がある。現像装置の小型化のためには、現像剤収容容器などの個々の構成部品が小型化されることが必須であり、現像剤収容容器の小型化に伴って現像剤の収容量が少なくなる。
【０００６】
現像剤の収容量が少なくなると、現像剤の耐久性に大きな影響がある。特に２成分方式において現像剤の収容量が少なくなると、トナーを摩擦帯電させるときの１個のキャリアとトナーとの接触回数が増加し、たとえば現像剤の長期使用などによって、キャリアがトナーによって汚染されるスペント現象、キャリアとして導電性粒子に樹脂などのコート材が被覆されるコートキャリアを用いる場合に生じるキャリアのコート剥がれなど、キャリア劣化の問題が生じる。このようなキャリア劣化の問題は、サービスマンによるメンテナンス、すなわちキャリアを含む現像剤の定期的な入替を行うことで解決される。しかしながら、このような解決方法は、ユーザの視点で考えると、メンテナンスによる装置の非動作時間の発生、維持費用の増加などに繋がるので、その改善が望まれている。
【０００７】
このような要望から、トリクル方式と呼ばれるキャリアの交換方式が注目されている。トリクル方式とは、トナーの補給を行うとともにキャリアを少量ずつ補給し、劣化したキャリアを余剰分として排出することによってキャリアを逐次交換する方式である。トリクル方式によれば、上記のようにしてキャリアの交換が行えることによって、現像剤収容容器中の劣化したキャリアの数を低減することができるので、現像剤の性能安定化が図れ、サービスマンによるメンテナンスを不要とすることができる。トリクル方式は、上記市場の要求に対して諸課題を高水準で解決し得る現像方式であり、該トリクル方式を用いる画像形成装置が多数提案されている。
【０００８】
トリクル方式では、画像形成にて減少するトナーを補給するとともにキャリアを現像剤収容容器中に補給する。キャリアを補給する方法としては、補給されるトナー中に予めキャリアを混入させ、トナーとともにキャリアを補給する方法、トナーとキャリアとをそれぞれ別々に補給する方法などが提案されている。これらの中でも、補給トナー中にキャリアを混入させる方法が、キャリアを補給するための手段を別途設ける必要がなく、かつ連続的にキャリアを補給することができるので、好ましく用いられる。
【０００９】
ここで、特に断りがない限り、「トナー」とはトナーのみを表し、「キャリア」とはキャリアのみを表す。また「現像剤」は、トナーとキャリアとの混合物である２成分現像剤を意味し、現像剤中でのトナーの含有率はたとえば３〜１０重量％である。また「補給現像剤」は、補給手段から補給されるトナーに少量のキャリアを混入させた混合物を意味し、補給現像剤中でのトナーの含有率はたとえば６０〜９５重量％である。
【００１０】
トリクル方式では、キャリアが現像剤収容容器中に補給され、現像剤収容容器中の現像剤の量が増加する。したがって、トリクル方式を用いる現像装置には、予め定める量のキャリアよりも過剰のキャリアを含む現像剤を排出するための排出手段が設けられる。トリクル方式を用いる現像装置は、前述の４回転型の画像形成装置にも搭載される。４回転型の画像形成装置では、現像装置がロータリーとともに回転する所謂ロータリー型と呼ばれる現像ユニットが多く用いられ、回転による重力作用の変化を利用する現像剤の排出手段が設けられる。
【００１１】
タンデム型の画像形成装置では、現像装置を回転させることはなく、現像装置が画像形成装置内で固定されて設けられるので、回転による重力作用の変化を利用することができない。したがって、現像装置に何らかの現像剤排出作用を付与することが必要であり、固定される現像装置の排出方式として、いくつかの方式が提案されている。
【００１２】
固定される現像装置に設けられる排出手段として例示される簡単な構成のものは、余剰現像剤を溢出させて排出するオーバーフロー方式（以後、ＯＦ方式とも呼ぶ）を用いるもの、現像剤収容容器中の現像剤の一部をスクリューによって搬送し排出するもの、強制的に感光体上にキャリアを付着させるキャリア上りを発生させ、その後除去することによって排出するものなどがある。これらの中でも、ＯＦ方式を用いる排出手段（以後、ＯＦ排出手段とも呼ぶ）は、その構成が他の排出手段よりも比較的単純でコストも低く、また原理的に現像剤収容容器中の現像剤を一定の体積に維持することができるので、広く用いられている。
【００１３】
現像装置の排出手段に求められる特性としては、現像剤収容容器内の現像剤の重量を現像特性に影響を与えない範囲内に維持すること、および現像剤収容容器に収容される現像剤の重量に急激な変化を与えないことが重要である。
【００１４】
現像装置を使用する場合、たとえば、印字率の変化などの影響によって現像剤収容容器中の現像剤の重量が大きく変動することがある。たとえばテキストパターンなどの印字率の低い条件であると、単位時間あたりのトナー補給量が少なくなり、現像剤収容容器中での現像剤の重量変化が小さい。べた画像などの印字率の高い条件ではこの逆の挙動を示し、単位時間当りに補給されるトナーの重量が増加するので、現像剤収容容器内の現像剤の重量が印字率の低い条件下よりも短時間で増加し、単位時間当りの現像剤の重量変化量が大きくなる。
【００１５】
現像剤収容容器に収容される現像剤の単位時間当りの重量変化量が大きくなると、トナー濃度センサの検知不良、トナーを感光体上に移行させるための現像ローラ上に付着する現像剤の重量の変化、現像剤収容容器中での撹拌性能の変化などが発生する。このことによって画像かぶり、濃度むらなどが形成画像に発生し、形成画像の画質が低下するおそれがある。
【００１６】
このような形成画像の画質低下の問題に対し、ＯＦ排出手段では、印字率の高い条件で連続的に現像が行われる場合などのように、現像剤収容容器中の現像剤の体積が急激に増加しても、一定の体積を超える現像剤を速やかに排出することができる。このようなＯＦ排出手段の中でも、特に現像剤収容容器中の現像剤の重量に急激な変化を与えることを防止できるものを備える現像装置が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【００１７】
特許文献１で開示される現像装置は、現像剤収容容器に形成される現像剤排出口からの排出効率を高めるために、現像剤排出方向上流側の現像剤排出口付近に設けられる搬送羽根が、現像剤排出方向下流側の現像剤排出口付近に設けられる搬送羽根よりも大きく形成される。特許文献２で開示される現像装置では、現像剤収容容器に形成される現像剤排出口付近に設けられる搬送羽根の形成される向きを変え、現像剤排出方向が現像剤排出口に向かう方向と反対方向となるようにして一部の現像剤のみを現像剤排出口に向かうようにし、過剰な現像剤の流出を防止して安定な現像剤の排出を行うことができる。
【００１８】
特許文献１および２に開示される現像装置によれば、それぞれ現像剤を搬送する搬送羽根の大きさ、向きなどを変化させることによって、現像剤収容容器中の現像剤面の位置変動を抑制し、現像剤の排出量の急激な変動を抑制することができる。ここで、現像剤面とは、画像形成装置に搭載される現像装置の現像剤収容容器に現像剤が収容されている状態において、該現像剤収容容器に収容される現像剤によって形成される現像剤層の上面のことである。
【００１９】
特許文献１および２に開示される現像装置では、上記のように現像剤面の位置変動を抑制することができ、たとえば印字率が変化しても現像剤排出口から排出される現像剤の重量を過多とすることも過少とすることもなく安定させることができるので、現像剤収容容器内の現像剤の重量が大きく変動することなく一定に保持され、良好な画像を形成することができるとされる。
【００２０】
ここで、現像剤収容容器に収容される現像剤の現像剤面の位置変動は、印字率の変化によるものだけではない。現像剤面の位置変動は、たとえば、画像形成装置の設置条件による現像装置の傾斜などによっても生じる。現像剤が排出される排出口側に現像装置が傾斜して設置されると、排出口付近の現像剤面が上昇し、現像剤が過剰に排出される。このように、ＯＦ排出手段を備える現像装置では、過剰量の現像剤の排出が行われて現像剤収容容器中の現像剤の重量が減少する。現像装置が排出口側と逆方向に傾くと、排出口からの現像剤の排出量が過少となり、現像剤収容容器中の現像剤の重量が増加してしまう。現像剤収容容器中の現像剤の重量が変動することによって、現像ローラへの現像剤の供給量を安定させることが困難となる。特に現像剤収容容器中の現像剤の重量が、現像剤収容容器に収容されるべき好適な範囲の重量を下回ると、現像ローラに付着する現像剤の量が少なくなる部分が発生するなど現像ローラへの現像剤の供給が一層不安定となり、形成画像に濃度むらなどが発生して良好な画像を安定して形成することが困難となる。
【００２１】
このような現像装置の傾斜による現像剤の排出量変化に伴って現像剤収容容器中の現像剤の重量を好適な範囲に保持することができないという問題に対して、現像装置が傾斜して配置されても現像剤の排出量が変化せず、現像剤収容容器中の現像剤の重量を安定させることができる排出手段を備える現像装置が提案されている（たとえば、特許文献３および４参照）。
【００２２】
特許文献３に開示される現像装置は、脚部を四隅に備える画像形成装置に搭載され、現像剤が排出されるＯＦ排出手段としての排出口が、現像剤収容容器の、用紙排出方向に直交する上記脚部間の中心に対応する位置に形成される。特許文献４に開示される現像装置は、現像剤収容容器の中央部近傍に設けられる回収手段によって現像剤を掬い上げて排出する。
【００２３】
特許文献３および４に開示される現像装置では、現像剤を排出する排出口または回収手段が、現像装置の傾斜による現像剤面の位置変動がほとんど生じない現像剤収容容器の中央部近傍に設けられる。このことによって、現像装置が傾斜しても中央部近傍における現像剤面の現像剤収容容器底部からの高さはほぼ一定であり、現像剤が過剰に排出されることおよび排出されるべき現像剤が排出されないことを防止でき、現像剤収容容器中の現像剤の重量変動を抑制することができる。
【００２４】
特許文献１および２に開示される現像装置の技術と、特許文献３および４に開示される現像装置の技術とによっても、未だ解決が困難な問題が存在する。その問題とは、トナーの帯電量の変化、環境条件の変化などによって現像剤面が変動し、現像剤収容容器中での現像剤の体積が変化し、現像剤収容容器中の現像剤の重量を一定にできないというものである。
【００２５】
トナーの帯電量が大きくなると、トナー同士の反発力が大きくなり、トナー同士間の距離が大きくなる。このことによって、現像剤の見かけ密度（嵩比重）が低下し、同じ重量の現像剤が占める体積が増加するので、現像剤面の高さが上昇する。ＯＦ排出手段では、現像剤収容容器に収容される現像剤の体積を一定とすべく現像剤を排出するので、現像剤の排出量が増加し、現像剤収容容器中の現像剤の重量が減少する。また、トナーの帯電量が小さくなると逆の挙動を示し、現像剤面が低下することによって現像剤収容容器中の現像剤が排出されず、現像剤収容容器中の現像剤の重量が増大する。
【００２６】
このようなトナーの帯電量変化は、環境条件にも影響される。たとえば温度５℃湿度１５％ＲＨ（Relative Humidity）である低温低湿環境（以後Ｌ／Ｌ環境とも呼ぶ）下では、トナーの帯電量が、たとえば温度２３℃湿度６０％ＲＨの常温常湿環境（以後、Ｎ／Ｎ環境とも呼ぶ）下よりも上昇する。また、たとえば温度３５℃湿度８５％ＲＨである高温高湿環境（以後Ｈ／Ｈ環境とも呼ぶ）下では、トナーの帯電量が常温常湿環境下よりも低下する傾向が一般的に知られている。このような環境条件の変化によるトナーの帯電量変化は、現像装置の実使用において重要な懸案事項である。
【００２７】
図２０Ａおよび図２０Ｂは、ＯＦ排出手段を備える現像装置１を用いる場合に生じる問題を説明するための図である。なお図２０Ａ（ｂ）および（ｃ）ならびに図２０Ｂでは、現像装置１の主要部分のみを示す。現像装置１は、現像剤３を収容する容器であって、トナーおよびキャリアを含む補給現像剤を補給する補給手段２からトナーおよびキャリアが補給される容器である現像剤収容容器４と、不図示の像担持体を臨んで現像剤収容容器４内で回転自在に設けられ、像担持体に現像剤３を供給して現像を行う現像ローラ５と、現像剤収容容器４に収容される現像剤３を撹拌する撹拌手段６，７とを含む。現像剤収容容器４には、収容される現像剤３を排出するＯＦ排出手段の機能を有する排出口８が形成される。
【００２８】
排出口８は、現像剤収容容器４に収容される現像剤３が形成する現像剤層の上面である現像剤面３ａの現像剤収容容器４底部からの距離である現像剤面３ａの高さと、排出口８が形成される排出口部の現像剤収容容器４底部側端部の現像剤収容容器４底部からの距離である排出口８の高さ８ａとが一致するように、現像剤収容容器４に形成される。排出口８は排出管９に接続される。
【００２９】
図２０Ａ（ａ）は、常温常圧環境下での排出動作を示すものである。このような排出口８によれば、図２０Ａ（ａ）に示すように、現像剤面３ａが排出口８の高さ８ａを超えると、排出口８の高さ８ａを超える分の現像剤３は、排出口８を介して排出管９から現像剤収容容器４外の不図示の回収容器に排出される。
【００３０】
図２０Ａ（ｂ）および（ｃ）は、低温低湿環境下における現像剤の排出動作を示す図である。たとえば、冬場の朝は低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境となり、この状態ではトナーの帯電量が上昇し、図２０Ａ（ｂ）に示すように、予め定める設定収容量の現像剤３が形成する現像剤面３ａの高さが常温常湿（Ｎ／Ｎ）環境下よりも上昇することによって現像剤３の排出口８からの排出量も増加する。図２０Ａ（ｃ）に示すように、現像剤面３ａの高さが排出口８の高さ８ａと一致する時点で現像剤３の排出は止まるけれども、現像剤３の見かけ密度が常温常湿環境下よりも小さいので、このときの現像剤収容容器４中の現像剤の重量は、現像剤３の予め定める設定収容量よりも小さくなる。
【００３１】
図２０Ｂ（ｄ）および（ｅ）は、高温高湿環境下における現像剤の排出動作を示す図である。高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境では、トナーの帯電量が低下するので、次のように、Ｌ／Ｌ環境と逆の挙動を示す。図２０Ｂ（ｄ）に示すように、Ｎ／Ｎ環境下での重量と同じ重量の現像剤３が収容される場合、現像剤面３ａの高さはＮ／Ｎ環境における現像剤面３ａよりも低下し、排出口８の高さ８ａよりも低い位置となる。したがって、排出口８からの現像剤３の排出が行われず、図２０Ｂ（ｅ）に示すように、補給現像剤が補給されて現像剤面３ａの高さが排出口８の高さ８ａを超えるまで、Ｈ／Ｈ環境下での現像剤の排出は行われない。換言すると、現像剤面３ａの高さが排出口８の高さ８ａと一致するまでは、現像剤収容容器４中に補給現像剤が補給されるけれども、現像剤３の排出は行われない。その結果、現像剤収容容器４に収容される現像剤の重量は、現像剤３の見かけ密度がＮ／Ｎ環境下よりも大きいので、現像剤３の予め定める設定収容量よりも大きくなる。
【００３２】
このような環境条件の変化による現像剤の排出は、画像形成装置に電源を投入し、最初のウォーミングアップでの現像剤撹拌動作および印字動作を開始するだけでも行われる。たとえば、冬場の朝などのＬ／Ｌ環境下では、トナーの帯電量が高くなり、現像剤が過剰に排出される。さらにその後、空調機器の作用で室温が常温付近になると、ウォーミングアップ時よりもトナーの帯電量が低下して現像剤面の高さが低下する。この状態では、補給現像剤が補給されても現像剤の排出が行われず、現像剤面の高さが排出口の高さに達するまで現像剤が排出されることなく補給現像剤が供給される。このような容易に予測される使用条件下においても、従来のＯＦ排出手段を用いる現像装置では、急激な現像剤重量の変化が生じる。
【００３３】
現像剤収容容器に収容される現像剤の重量が変化することは、形成される画像の画質に悪影響を及ぼす。また現像剤収容容器に収容される現像剤重量の変化が急激であると、画像形成状態を制御するためのプロセスコントロールの精度に影響が及び、良好な画像を安定して形成することが困難となる場合がある。
【００３４】
さらに、上記のように低温環境から常温に環境が変化する状態で画像形成装置が使用された日の次の日の朝には、再び環境条件が低温となるので、前述と同様にして現像剤が過剰に排出される。このとき排出される現像剤は、前日に補給されたばかりの比較的新しいキャリアを多く含むこととなる。このように、従来のＯＦ方式を用いる排出手段では、急激な現像剤の重量変化による現像特性への悪影響だけでなく、使用可能なキャリアが排出されることによる不経済性についての問題も生じる。
【００３５】
トナーの帯電量、環境条件などによって現像剤面の高さが変動して現像剤収容容器中での現像剤の重量が変化しても、現像剤の排出重量を一定に保持することが期待されるＯＦ排出手段を備える現像装置が提案されている（たとえば、特許文献５参照）。特許文献５に開示される現像装置には、現像剤収容容器にＯＦ方式を用いる排出手段である排出口が形成される排出口部が設けられ、さらに排出口を開閉自在に設けられる開閉手段が備えられる。開閉手段は、画像形成装置を移動させる場合などに現像装置が傾き、該現像装置の傾きによって排出口から現像剤が排出されることを防止するために設けられる。
【００３６】
特許文献５に開示の現像装置では、たとえば、低温低湿環境下においては現像剤が過剰に排出されないように、排出口を閉塞するように開閉手段を動作させ、高温高湿環境下においては現像剤が排出されるように、排出口を開放するように開閉手段を動作させる。このことによって、環境条件に関わらず、常に一定重量の現像剤を排出し、現像剤収容容器中の現像剤重量を一定の範囲内に保持できることが期待される。
【００３７】
しかしながら、上記のように環境条件に応じて開閉手段を動作させようとしても、現像剤の排出は排出口から現像剤を溢出させるＯＦ排出手段によって行われるので、高温高湿環境下においては開閉手段を動作させても現像剤が排出されずキャリアの交換を行えないという問題がある。また低温低湿環境下では、現像剤が排出されないように排出口を閉塞すると、排出すべき現像剤についても排出を行えないことがあり、高温高湿環境下と同様にキャリアの交換を行えないという問題がある。低温低湿環境下で現像剤を排出するように排出口を開放すると、現像剤が過剰排出されてしまうという問題がある。
【００３８】
以上のように、環境条件の変化などによってトナーの帯電量が変化すると、現像剤を排出することができない場合が生じるので、現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に維持することは非常に困難である。
【００３９】
またこのような開閉手段を動作させることによって現像剤を排出する排出手段のみを用いると、現像剤の排出量および現像剤収容容器に収容される現像剤の量を制御するために、開閉手段の動作のタイミングを設定する必要がある。開閉手段の動作のタイミングを設定するためには、現像剤収容容器内の現像剤量を検知するセンサおよび現像剤の排出量を正確な量に調整する手段が必要である。
【００４０】
さらに特に現像剤量が急激に増加するような条件下で現像が行われる場合、たとえばベタ画像を連続して印字した場合などにおいては、現像剤収容容器内の現像剤の量を好適な範囲にするために、頻繁に開閉手段を動作させる必要がある。このことによって、たとえば開閉手段の駆動部への現像剤の噛み込みによる故障などの機械的な不具合が生じる頻度が高くなるおそれがある。このような不具合が生じることによっても、現像剤の排出動作が不安定になるので、現像剤収容容器内の現像剤の量を好適な範囲に保持することができなくなる。
【００４１】
【特許文献１】特開２０００−８１７８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５０９８号公報
【特許文献３】特許第３０３４７３６号公報
【特許文献４】特開２００１−２５５７４３号公報
【特許文献５】特許第２８３７３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
本発明の目的は、現像剤を排出する排出手段が故障するおそれを低減するとともに、トナーの帯電量が変化しても現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に維持することができる現像装置およびそれを備える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】
【００４３】
本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置であって、
２成分現像剤が収容され、トナーおよびキャリアが補給手段から補給される現像剤収容容器と、
現像剤収容容器内のトナーを像担持体に供給する供給手段と、
現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量の２成分現像剤を排出する第１排出手段と、
現像剤収容容器に収容される２成分現像剤の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の２成分現像剤を排出する第２排出手段とを含むことを特徴とする現像装置である。
【００４４】
また本発明は、第１排出手段は、
現像剤収容容器の下部に形成される第１排出口を介して現像剤収容容器内の空間に連なる排出通路が形成される排出路形成部と、
現像剤収容容器から１回の排出動作によって排出される２成分現像剤の量を、前記設定排出量に調整する排出量調整手段とを含むことを特徴とする。
【００４５】
また本発明は、排出量調整手段は、
排出通路を開放状態または閉塞状態とするシャッタ部材と、排出通路を開放状態と閉塞状態とで切換えるようにシャッタ部材を開閉駆動する駆動部とを含むことを特徴とする。
【００４６】
また本発明は、排出通路は、
シャッタ部材で閉塞される状態において、第１排出口を介して現像剤収容容器から排出され、前記設定排出量と一致する量の２成分現像剤を貯留可能に形成されることを特徴とする。
【００４７】
また本発明は、シャッタ部材は、平板状に形成され、
駆動部は、
排出通路を開放状態とする開放位置から排出通路を閉塞状態とする閉塞位置に向かう閉塞方向および閉塞位置から開放位置に向かう開放方向にシャッタ部材を移動させることを特徴とする。
【００４８】
また本発明は、シャッタ部材は、
排出通路に２成分現像剤が貯留されている状態において、排出通路の延びる方向に垂直な仮想平面によって該２成分現像剤の貯留部分が切断されるとき、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積と等しくなる第１角変位状態と、第１角変位状態から角変位した状態であって、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積よりも小さくなる第２角変位状態とに角変位可能であり、
駆動部は、
シャッタ部材を第１角変位状態と第２角変位状態とに角変位駆動させることを特徴とする。
【００４９】
また本発明は、第２排出手段は、
現像剤収容容器に収容される予め定める設定収容量の２成分現像剤によって形成される現像剤層の上面である現像剤面よりも上方に、現像剤収容容器を貫通するように第２排出口を形成する第２排出口形成部を含むことを特徴とする。
【００５０】
また本発明は、供給手段は、
現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、
第２排出口は、
供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の中央部に形成されることを特徴とする。
【００５１】
また本発明は、供給手段は、
現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、
第２排出口は、
供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の両端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００５２】
また本発明は、第１排出口および第２排出口は、
現像剤面に略垂直な同一の仮想平面内に形成されることを特徴とする。
【００５３】
また本発明は、排出条件は、
さらに、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量が前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となることを含むことを特徴とする。
【００５４】
また本発明は、現像剤収容容器には、
トナーおよびキャリアを含む補給現像剤が補給手段から補給され、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率から取得されることを特徴とする。
【００５５】
また本発明は、トナーの消費量を取得するトナー消費量取得手段を含み、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、トナー消費量取得手段で取得されるトナーの消費量とから取得されることを特徴とする。
【００５６】
また本発明は、トナー消費量取得手段は、
形成される画像のドット数からトナーの消費量を取得することを特徴とする。
【００５７】
また本発明は、補給手段から補給される補給現像剤の補給量を検知する補給現像剤量検知手段を含み、
現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、
補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、補給現像剤量検知手段で取得される補給現像剤の補給量とから取得されることを特徴とする。
【００５８】
また本発明は、像担持体と、前記現像装置と、現像装置の現像剤収容容器にトナーおよびキャリアを補給する補給手段と、像担持体に形成される可視像を記録媒体に転写する転写手段とを備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、トナーおよびキャリアが補給される現像剤収容容器を有する現像装置は、トナーおよびキャリアが補給される現像剤収容容器内の２成分現像剤（以後、単に現像剤とも称する）を排出する手段として、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値（以後、キャリアの平均補給量とも称する）以上となる設定排出量の現像剤を排出する第１排出手段と、現像剤収容容器に収容される現像剤の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の現像剤を排出する第２排出手段とを備える。
【００６０】
このような第１排出手段によって、たとえばキャリアの排出量が設定時間当りのキャリアの平均補給量と一致する設定排出量の現像剤を排出する場合、予め定める設定時間よりも短い時間内にキャリアの平均補給量を超える量のキャリアが補給されても、第１排出手段による現像剤の排出動作は設定時間に達するまで行われない。したがって、第１排出手段による現像剤の排出動作回数を増加させることがないので、現像剤の排出動作回数が増加することに伴って発生する第１排出手段の故障など、機械的不具合の発生率を低減することができる。
【００６１】
また予め定める設定時間よりも短い時間内にキャリアの平均補給量を超える量のキャリアが補給されると、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量がキャリアの排出量よりも多いことによって現像剤収容容器内に収容される現像剤量が増加するけれども、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超える分の余剰の現像剤については、第２排出手段によって排出される。これによって、現像剤収容容器に収容される現像剤量が最大許容収容量を超えることが防止される。さらに現像剤収容容器に収容される予め定める設定収容量よりも大きい量の現像剤については、予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量がキャリアの平均補給量未満であるときの第１排出手段による現像剤の排出によって減少させることができる。
【００６２】
また予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量がキャリアの平均補給量未満であると現像剤収容容器に収容される現像剤量が減少するけれども、この現像剤の減少分は、予め定める設定時間内の現像剤の増加分によって補充される。このように、現像装置の現像動作に伴って予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量が変動しても、現像剤収容容器内に収容される現像剤量を常に好適な範囲に保持することが可能となる。
【００６３】
また本発明によれば、第１排出手段は、現像剤収容容器の下部に形成される第１排出口を介して現像剤収容容器内の空間に連なる排出通路が形成される排出路形成部と、現像剤収容容器から１回の排出動作によって排出される２成分現像剤の量を、前記設定排出量に調整する排出量調整手段とを含む。第１排出手段の第１排出口が現像剤収容容器の下部に形成されることによって、現像剤収容容器の下部付近の現像剤を第１排出口に優先的に流れ込ませることができるので、たとえば現像剤収容容器の上方からトナーおよびキャリアが補給される場合、該補給されたばかりのトナーおよびキャリアが第１排出口から排出されることを防止でき、新しいキャリアの排出を防止することができる。したがって、比較的古い現像剤から排出を行うことができ、劣化したキャリアと新しいキャリアとの交換を一層容易に行うことができる。
【００６４】
また本発明によれば、排出量調整手段は、排出通路を開放状態または閉塞状態とするシャッタ部材と、排出通路を開放状態と閉塞状態とで切換えるようにシャッタ部材を開閉駆動する駆動部とを含んで構成される。このような排出量調整手段は、シャッタ部材を駆動させることによって排出通路を閉塞状態として排出通路に現像剤を貯留する。また排出量調整手段は、排出通路に貯留される現像剤が設定排出量に達するとともに現像動作の累計時間が予め定める設定時間に達すると、シャッタ部材を駆動させることによって排出通路を開放状態として設定排出量の現像剤を排出する。このようにシャッタ部材を開閉駆動することによって、現像剤収容容器から排出される現像剤の量を設定排出量にすることが実現される。
【００６５】
また本発明によれば、排出通路は、シャッタ部材で閉塞される状態において、第１排出口を介して現像剤収容容器から排出され、前記設定排出量と一致する量の現像剤を貯留可能に形成される。排出通路がこのように形成されると、シャッタ部材によって排出通路を予め定める時間開放することによって、排出通路に貯留される設定排出量と一致する量の現像剤を排出させることができるので、前記設定排出量の現像剤の排出動作を一層容易に行うことができる。
【００６６】
また本発明によれば、現像装置の排出量調整手段は、平板状に形成されるシャッタ部材と、排出通路を開放状態とする開放位置から排出通路を閉塞状態とする閉塞位置に向かう閉塞方向および閉塞位置から開放位置に向かう開放方向にシャッタ部材を移動させる駆動部とを備える。このような排出量調整手段は、シャッタ部材で排出通路を開放状態と閉塞状態とで切換えることによって、第１排出手段から設定排出量の現像剤を排出する排出状態と、現像剤の排出を行わず現像剤を排出通路に貯留させる非排出状態とで切換える。このように、駆動部によってシャッタ部材を開放位置と閉塞位置とに交互に移動させることによって、排出手段の排出動作の切換を簡単な構成で実現することができる。
【００６７】
また本発明によれば、シャッタ部材は、排出通路に２成分現像剤が貯留されている状態において、排出通路の延びる方向に垂直な仮想平面によって該２成分現像剤の貯留部分が切断されるとき、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積と等しくなる第１角変位状態と、第１角変位状態から角変位した状態であって、前記仮想平面内での投影面積のうち２成分現像剤の貯留部分に含まれる部分の面積が、前記仮想平面内での２成分現像剤の貯留部分の面積よりも小さくなる第２角変位状態とに角変位可能であり、駆動部は、シャッタ部材を第１角変位状態と第２角変位状態とに角変位駆動させるようにそれぞれ構成される。
【００６８】
このようなシャッタ部材を含む排出量調整手段は、シャッタ部材を第１角変位状態とすることによって排出通路を閉塞状態とすることができ、またシャッタ部材を第２角変位状態とすることによって排出通路を開放状態とすることができ、簡単な構成で排出通路の開閉を行うことができる。また駆動部は、排出路形成部に含まれる空間内でシャッタ部材を第１角変位状態と第２角変位状態とで切換えることができ、シャッタ部材を排出路形成部の占める空間外に配置する必要がなく、シャッタ部材の退避空間が不要となるので、装置の小型化が実現可能である。
【００６９】
また本発明によれば、現像装置に備えられる第２排出手段は、現像剤収容容器に収容される予め定める設定収容量の２成分現像剤によって形成される現像剤層の上面である現像剤面よりも上方に、現像剤収容容器を貫通するように第２排出口が形成される第２排出口形成部を含む。このような第２排出口形成部を含む第２排出手段では、第２排出口が予め定める設定収容量の２成分現像剤の現像剤面よりも上方に形成されるので、第２排出口が形成される高さを超える現像剤を流出させることによって現像剤を排出するオーバーフロー方式（以後、ＯＦ方式とも呼ぶ）が用いられる。第２排出手段は、ＯＦ方式を用いて現像剤を排出するので、現像剤収容容器内の現像剤の重量が急増しても、最大許容収容量を超える現像剤を溢出させることによって、迅速かつ容易に現像剤を排出することができる。
【００７０】
また本発明によれば、供給手段は、現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、第２排出口は、供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の中央部に形成される。供給手段の回転軸線が水平面に交差するように現像剤収容容器が水平面に対して傾斜して配置されると、供給手段の回転軸線方向に平行な方向の両端部においては現像剤収容容器中の現像剤面の高さが変化するけれども、中央部での現像剤面の高さは、現像剤収容容器が傾斜しない状態での現像剤面の高さとほぼ同じである。したがって、供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の中央部に第２排出口が形成されることによって、現像剤収容容器の傾斜による現像剤の過剰な排出および排出されるべき現像剤の不排出を防止することができる。
【００７１】
また本発明によれば、供給手段は、現像剤収容容器内で回転自在に設けられ、第２排出口は、供給手段の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器の両端部にそれぞれ形成される。現像剤収容容器が水平面に対して傾斜すると、供給手段の回転軸線方向に平行な方向の両端部においては現像剤収容容器中の現像剤面の高さが変化するけれども、一方の端部側では現像剤面の高さが相対的に高くなり、他方の端部側では現像剤面の高さが相対的に低くなる。回転軸線方向に平行な方向の両端部に第２排出口が形成されると、少なくとも一方の端部側に形成される第２排出口から現像剤を排出することができるので、最大許容収容量を超える現像剤を確実に排出することができる。
【００７２】
また本発明によれば、第１排出口および第２排出口は、現像剤面に略垂直な同一の仮想平面内に形成される。たとえば第１排出口および第２排出口から排出される現像剤を回収する手段として、回収容器と、第１排出口から排出される現像剤を回収容器に導く排出路形成部と、第２排出口から排出される現像剤を回収容器に導く排出管とを備える場合について考える。第１排出口および第２排出口が同一の仮想平面内に形成されると、回収容器の形状を現像剤面に略垂直な前記仮想平面に対して平行に延びるような形状とすることによって、排出路形成部および排出管の形状を、回収容器の延びる方向に略垂直な方向に延びる簡単な形状とすることができる。また同様に、排出路形成部および排出管が現像剤面に略垂直な前記仮想平面に対して平行に延びるような形状、たとえば鉛直方向下向きに伸びるような形状に形成されると、回収容器の形状を排出路形成部および排出管の延びる方向に略垂直に延びる簡単な形状とすることができる。このように、第１排出口および第２排出口が現像剤面に略垂直な同一の仮想平面内に形成されることによって、第１排出口および第２排出口から排出される現像剤を回収する手段の形状を簡単な形状にすることができる。
【００７３】
また本発明によれば、排出条件は、さらに、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量が前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となることを含む。排出条件がこのような条件を含むと、予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量がキャリアの平均補給量未満である場合、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たしても現像剤は排出されない。これによって、予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量がキャリアの平均補給量未満である状態が長時間続いても、現像剤収容容器に収容される現像剤の量が好適な範囲を下回る量となることを確実に防止することができる。
【００７４】
また本発明によれば、現像剤収容容器には、トナーおよびキャリアを含む補給現像剤が補給手段から補給され、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、補給現像剤に含まれるトナーの含有率から取得される。現像剤収容容器にトナーおよびキャリアを含む補給現像剤が補給されることによって、キャリアのみを補給する手段とトナーのみを補給する手段との両方を備える場合に比べて、装置としての小型化を図ることができる。
【００７５】
またキャリアの補給量が補給現像剤に含まれるトナーの含有率から取得されることによって、次のような利点がある。たとえば、単色の画像を形成する画像形成装置において、補給現像剤のトナー含有率が前回使用していたものと異なる場合であっても、補給現像剤のトナーの含有率を取得することによって、現像剤収容容器に収容される現像剤のトナー濃度から、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量を取得することができる。また多色の画像を形成する画像形成装置に用いられる補給現像剤では、色ごとにトナーの含有率が異なる場合がある。このような場合にも、各色ごとのキャリアの補給量を取得することができ、各色の補給現像剤に含まれるキャリアの量に応じて現像剤の排出動作を行うことができる。
【００７６】
また本発明によれば、現像装置はトナーの消費量を取得するトナー消費量取得手段を含み、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、トナー消費量取得手段で取得されるトナーの消費量とから取得される。このような現像装置では、トナー消費量取得手段で取得されるトナーの消費量と補給現像剤のトナーの含有率とからキャリアの補給量が取得され、該取得されるキャリアの補給量に応じて現像剤の排出動作が制御されるので、現像装置の現像動作に応じて排出動作を行うことができ、現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に保持することを一層確実に行うことができる。
【００７７】
また本発明によれば、トナー消費量取得手段は、形成される画像のドット数からトナーの消費量を取得する。これによって、現像剤収容容器に収容される現像剤に含まれるトナーの実際の消費量を検知することなく、形成される画像のドット数から計算などの簡単な方法によってトナーの消費量を取得することができ、現像剤の排出動作を行うタイミングを容易に設定することができる。
【００７８】
また本発明によれば、補給手段から補給される補給現像剤の補給量を検知する補給現像剤量検知手段を含み、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量は、補給現像剤に含まれるトナーの含有率と、補給現像剤量検知手段で取得される補給現像剤の補給量とから取得される。このような現像装置では、補給手段から補給される補給現像剤の実際の補給量からキャリアの補給量が取得されるので、実際の現像装置の現像動作に応じた排出動作によって一層確実に現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に保持することができる。
【００７９】
また本発明によれば、像担持体と、前記本発明の現像装置と、現像装置の現像剤収容容器にトナーおよびキャリアを補給する補給手段と、像担持体に形成される可視像を記録媒体に転写して記録媒体に画像を形成する転写手段とを含む画像形成装置が提供される。このような画像形成装置では、現像剤を排出する第１排出手段の故障などの機械的不具合が発生せず、また１回の排出動作による現像剤の排出量が設定排出量に保持されるので、現像剤収容容器に収容される現像剤の重量を好適な範囲に保持することができる。このことによって、現像手段による現像動作を良好に行うことができ、濃度むらなどのない安定した画像品位を有する画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
図１は、本発明の実施の一形態である現像装置１２を備える画像形成装置１１の構成を概略的に示す断面図である。図１では、理解を容易にするために一部分の厚みを省略して示す。
【００８１】
画像形成装置１１は、像担持体である感光体１３と、感光体１３を帯電させる帯電手段１４と、帯電手段１４によって帯電される感光体１３を画像情報に応じた光で露光する露光手段１５と、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤２２（以後、単に現像剤２２とも呼ぶ）を用いて、感光体１３に形成される静電潜像を現像する現像装置１２と、現像装置１２の現像剤収容容器２４にトナーおよびキャリアを含む補給現像剤２３を補給する補給手段１６と、現像によって感光体１３に形成される可視像を記録媒体２１に転写する転写手段１７と、転写手段１７によって転写される可視像を記録媒体２１に定着させる定着手段１８と、感光体１３表面を清浄化するクリーニング手段１９と、感光体１３を除電する除電手段２０と、画像形成装置１１全体の動作を制御する図１においては不図示の制御手段とを備える。
【００８２】
画像形成装置１１は、不図示の載置台に載置される原稿の画像情報を読取る画像情報読取部で読取った画像情報または外部装置であるたとえばホストコンピュータから入力される画像情報を不図示の画像処理部によって画像処理し、該画像処理部から出力される画像情報に基づいて画像を形成する。
【００８３】
画像形成装置１１は、現像剤２２が収容され、トナーおよびキャリアを含む補給現像剤２３が補給手段１６から補給される現像剤収容容器２４と、現像剤収容容器２４内のトナーを感光体１３に供給する供給手段である現像ローラ２５と、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量の現像剤２２を排出する第１排出手段２６と、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の現像剤２２を排出する第２排出手段２７とを含むことを特徴とする現像装置１２を備える。
【００８４】
図２は現像装置１２の構成を概略的に示す上面図であり、図３は現像装置１２の構成を概略的に示す側面図であり、図４は図２に示す現像装置１２の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図であり、図５は図２に示す現像装置１２の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図である。図面の理解を容易にするために、図２および図３では、現像装置１２の現像剤収容容器２４に含まれる上面部材２４ａを省略して示す。
【００８５】
現像装置１２は、現像剤２２を収容する現像剤収容容器２４と、供給手段である現像ローラ２５と、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２を撹拌し現像ローラ２５に供給する撹拌供給スクリュー２８，２９と、現像ローラ２５の外周面に形成される現像剤２２の穂の高さを規制する現像剤規制部材３０と、前述の第１排出手段２６および第２排出手段２７とを含んで構成される。現像装置１２は、現像ローラ２５の回転軸線方向が水平方向と一致するとともに、現像剤収容容器２４の底部が鉛直方向下側となるように、画像形成装置１１に搭載される。
【００８６】
現像剤収容容器２４は、たとえば硬質の合成樹脂などからなる外形が略直方体形状の容器であり、トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤２２を収容する。現像剤収容容器２４は感光体１３を臨んで開口部を有する。現像剤収容容器２４には、その開口部に形成される開口を介して一部が露出する状態で感光体１３に対向し、感光体１３からわずかに離間するように現像ローラ２５が軸線まわりに回転自在に設けられる。また、現像ローラ２５の回転軸線方向に直交する方向における現像剤収容容器２４内部の略中央部であって、現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器２４の両端部間の中間部には、現像剤２２の撹拌領域を仕切る仕切り部材３１が設けられる。この仕切り部材３１によって、現像剤収容容器２４の内部空間が、現像ローラ２５側の撹拌領域である第１撹拌領域３１ａと、現像ローラ２５と反対側の撹拌領域である第２撹拌領域３１ｂとに仕切られるとともに、現像剤２２が搬送される通路が形成される。
【００８７】
２成分現像剤２２に含まれるキャリアは、磁性を有する粒子（以後、磁性粒子とも呼ぶ）と、帯電性の制御、トナーの磁性粒子に対する粘着の抑制などの目的で磁性粒子の表面に形成される樹脂コート層とを含んで構成される。なお、キャリアはこの構成に限定されるものではなく、たとえば、樹脂コート層が形成されない磁性粒子、磁性体の粉末が樹脂中に分散されて構成される樹脂キャリアなどを用いることもできる。本実施形態では、現像剤収容容器２４に収容される２成分現像剤２２は、キャリアに対するトナーの重量比であるトナー濃度が、たとえば３重量％以上１０重量％以下に設定される。
【００８８】
現像剤収容容器２４内に設けられる現像ローラ２５は、回転自在な非磁性の現像スリーブと、複数の磁極を有する回転しない磁石部材とを含む所謂マグネットローラである。本実施形態における現像ローラ２５の回転軸線とは、現像スリーブの回転軸線である。現像スリーブは、アルミニウムなどからなる円筒状部材である。磁石部材は、現像ローラ２５に内包される。現像ローラ２５の半径方向内方には、極性が異なる磁石部材が略交互に現像ローラ２５の周方向に配置して設けられる。現像ローラ２５は、磁石部材の磁力によって現像剤すなわちトナーを担持するキャリアを吸着し、現像スリーブの外周面に磁気ブラシとよばれる現像剤２２の穂を形成する。
【００８９】
現像ローラ２５は、現像スリーブを感光体１３の回転方向と反対方向に回転させることによって、現像ローラ２５と感光体１３との最近接対向部である現像領域へと現像剤２２を搬送し、感光体１３の電位と現像ローラ２５の電位との差を利用してトナーのみを感光体１３に供給し、感光体１３表面に形成される静電潜像を現像し、トナーによって可視像（以後、トナー像とも呼ぶ）を形成する。
【００９０】
現像剤規制部材３０は、たとえばステンレス鋼などで構成される薄板状部材である。現像剤規制部材３０は、一端部である遊端部が、現像ローラ２５の外周面に対して、予め定める距離すなわち形成したい現像剤２２の穂の高さ（磁気ブラシの長さ）だけ離隔するようにして、他端部が現像剤収容容器２４に装着される。
【００９１】
撹拌供給スクリュー２８，２９は、その回転軸線方向と現像ローラ２５の回転軸線方向とが平行になるように設けられ、軸線まわりに回転する回転軸部材２８ａ，２９ａと、回転軸部材２８ａ，２９ａに螺旋状に設けられる第１搬送羽根部材２８ｂ，２９ｂと、回転軸部材２８ａ，２９ａの一端部に設けられる第２搬送羽根部材２８ｃ，２９ｃとを含んで構成される。第１撹拌供給スクリュー２８は、現像ローラ２５側の撹拌領域である第１撹拌領域３１ａに存在する現像剤２２を撹拌し、第２撹拌供給スクリュー２９は、第２撹拌領域３１ｂに存在する現像剤２２を撹拌する。
【００９２】
撹拌供給スクリュー２８，２９は、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２を撹拌してトナーおよびキャリアを摩擦帯電させ、矢符３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ方向に移動させながら、該摩擦帯電されたトナーおよびキャリアを現像ローラ２５に供給する。第１搬送羽根部材２８ｂ，２９ｂは、矢符３２ａ，３２ｃ方向に現像剤２２をそれぞれ搬送するように設けられる螺旋状の羽根部材である。第２搬送羽根部材２８ｃ，２９ｃは、第１搬送羽根部材２８ｂ，２９ｂによって搬送される現像剤２２を、現像ローラ２５の回転軸線方向と略直交する方向であり、矢符３２ｃ，３２ａでそれぞれ示す第１搬送羽根部材２８ｂ，２９ｂによって現像剤２２が搬送される方向の下流側に向かう方向である矢符３２ｂ，３２ｄ方向にそれぞれ搬送するように、第１搬送羽根部材２８ｂ，２９ｂと逆巻に設けられる。第２搬送羽根部材２８ｃ，２９ｃは、撹拌供給スクリュー２８，２９の現像剤２２搬送方向である矢符３２ａ，３２ｃ方向における下流側にそれぞれ設けられる。このような撹拌供給スクリュー２８，２９によって、現像剤２２を撹拌してトナーおよびキャリアを摩擦帯電させつつ矢符３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ方向に現像剤２２を循環させるようにして搬送し、現像ローラ２５に現像剤２２を供給する。現像剤２２の撹拌および搬送は、螺旋状の羽根を備える撹拌供給スクリューによって行われることに限定されるものではなく、パドル状の羽根を備える手段などによって行われてもよい。
【００９３】
現像剤収容容器２４内には、現像剤収容容器２４に収容される２成分現像剤２２中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ３３が備えられる。トナー濃度センサ３３としては、たとえば、現像剤収容容器２４内を搬送される現像剤２２に接触して、現像剤２２の透磁率を検知する透磁率センサなどを用いることができる。トナー濃度センサ３３によって検知される透磁率から、現像剤収容容器２４中の現像剤２２のトナーとキャリアとの重量比、すなわちキャリアの重量に対するトナーの重量の比率であるトナー濃度が求められる。たとえば、トナー濃度センサ３３に接触するキャリアの量が基準値よりも多いと、透磁率が高くなってトナー濃度が基準値よりも低いと検知され、トナー濃度に接触するキャリアの量が基準値よりも少ないと、透磁率が低くなってトナー濃度が基準値よりも高いと検知される。トナー濃度センサ３３によるトナー濃度の検知結果は、後述する図９に示す制御手段６１に出力される。トナー濃度センサ３３によって検知されるトナー濃度が予め定める値よりも小さくなると、制御手段６１の動作指令に従って補給手段１６が駆動し、トナーおよびキャリアを含む補給現像剤２３が現像剤収容容器２４に補給される。
【００９４】
補給手段１６は、少なくともキャリアを現像剤収容容器２４に補給する手段であり、本実施形態では、トナーおよびキャリアを含む補給現像剤２３を現像剤収容容器２４に補給する手段である。補給手段１６は、現像剤収容容器２４と同様の硬質の合成樹脂からなる中空の容器状部材である補給現像剤収容槽３４を有する。補給現像剤収容槽３４には、その底部に現像剤収容容器２４へ補給現像剤２３を補給するための補給口が形成される。また補給現像剤収容槽３４は、補給口と現像剤収容容器２４側の開口部３５によって形成される開口とが整合し、補給現像剤収容槽３４の内部空間と現像剤収容容器２４の内部空間とが連通するようにして、現像剤収容容器２４の直上に設けられる。本実施形態では、補給手段１６に収容される補給現像剤２３は、補給現像剤２３に含まれるトナーの重量比率（補給現像剤の重量に対するトナーの重量の比率）であるトナーの含有率が７０重量％以上９５重量％以下の予め定める値である。
【００９５】
補給現像剤収容槽３４の内部には、補給口の直上に設けられる補給ローラ３６と、補給現像剤収容槽３４の内部に収容される補給現像剤２３を撹拌する撹拌羽根部材３７とが、それぞれ回転自在に装着される。補給現像剤収容槽３４の内部に収容される補給現像剤２３は、撹拌羽根部材３７の回転によって撹拌されるとともに補給ローラ３６に供給される。補給ローラ３６は、供給される補給現像剤２３を、補給現像剤収容槽３４に形成される補給口および現像剤収容容器２４の開口部３５に形成される開口を介して、現像剤収容容器２４内に補給する。補給現像剤収容槽３４に対しては、不図示の補給現像剤カートリッジから補給現像剤２３が補給される。
【００９６】
補給現像剤２３に含まれるトナーの含有率は、たとえば、補給現像剤カートリッジに設けられるＩＣタグに記憶されるトナーの含有率情報を読取ることによって、後述の図９に示す制御手段６１に検知される。制御手段６１では、このトナーの含有率情報から、補給手段１６によって補給される補給現像剤２３に含まれるキャリアの量を、制御手段６１に備えられる不図示の算出手段を用いて算出することができる。
【００９７】
本実施形態では、補給手段１６によって補給現像剤２３が補給される現像剤収容容器２４の開口部３５とトナー濃度センサ３３とが、離間して設けられる。詳細に述べると、現像剤収容容器２４の開口部３５は、図２に示すように現像剤収容容器２４の上面部材２４ａの第２撹拌領域３１ｂ側に、現像剤搬送方向３２ｃの上流側に補給現像剤２３が補給されるように設けられ、トナー濃度センサ３３は、第２撹拌領域３１ｂの、現像剤搬送方向３２ｃの下流側に存在する現像剤２２のトナー濃度を検知するように設けられる。このような位置にトナー濃度センサ３３が設けられることによって、一層正確なトナー濃度を検知することができる。現像剤収容容器２４の開口部３５とトナー濃度センサ３３とが近接して設けられると、補給が行われた直後の補給現像剤２３がトナー濃度センサ３３に接触し、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の正確なトナー濃度を得ることができないおそれがある。
【００９８】
また本実施形態では、補給手段１６によって補給現像剤２３が補給される現像剤収容容器２４の開口部３５は、該開口部３５の開口を介して補給される補給現像剤２３が現像ローラ２５に供給されるまでに搬送される距離が可及的に長くなるように設けられる。具体的には、現像剤収容容器２４の開口部３５は、撹拌供給スクリュー２８，２９による現像剤搬送方向３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおいて、現像ローラ２５と可及的に離間するように、前述のように第２撹拌領域３１ｂの、現像剤搬送方向３２ｃの上流側に設けられる。このことによって、充分に摩擦帯電したトナーを現像ローラ２５に供給することができる。
【００９９】
開口部３５が現像剤搬送方向３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおいて現像ローラ２５と近接して設けられると、トナー濃度が高く、充分に摩擦帯電が行われていないトナーを含む現像剤が現像ローラ２５に供給されるおそれがある。該充分に摩擦帯電が行われていないトナーが現像ローラ２５に供給されると、現像ローラ２５から感光体１３へトナーを供給するときに充分な量のトナーを感光体１３に供給することができず、画像濃度低下などの問題を生じ、良好な画像を形成できないおそれがある。
【０１００】
補給手段１６による補給現像剤２３の補給は、補給ローラ３６の回転駆動によって行われる。補給ローラ３６は、補給口が形成される補給口部の開口縁部に周接するようにして設けられ、回転駆動されることによって補給ローラ３６の外周面が補給口部の開口縁部に対して摺動し、その摺動抵抗によって撹拌羽根部材３７から供給されて補給ローラ３６表面に付着する補給現像剤２３を補給口から現像剤収容容器２４中へと補給する。補給ローラ３６には、常に一定の重量の補給現像剤２３が付着するように撹拌羽根部材３７によって補給現像剤２３の補給が行われる。また補給ローラ２４は、一定の回転数（回転速度）で回転駆動される。したがって、補給ローラ３６による補給現像剤２３の補給量は、補給ローラ３６の回転駆動時間によって決定される。
【０１０１】
補給ローラ３６の動作は、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度が好ましい濃度となるように制御手段６１によって制御される。補給ローラ３６の駆動条件、特に補給ローラ３６の回転駆動時間は、詳細については後述の図９の説明とともに述べるけれども、不図示の駆動条件検知手段にて検知される。制御手段６１では、該駆動条件検知手段によって検知される結果と、補給現像剤２３のトナーの含有率とからキャリアの補給量を取得する。
【０１０２】
現像剤収容容器２４に収容される２成分現像剤２２の好適な重量である予め定める設定収容量とは、良好な画像を形成するために必要な現像剤２２の重量であり、現像剤収容容器２４の容積、撹拌供給スクリュー２８，２９による撹拌および搬送能力、現像装置１２の現像処理能力などに応じて設定される。現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量が、この予め定める設定収容量を含む好適な範囲に保持されることによって、現像装置１２による現像動作を良好に行うことができる。
【０１０３】
本実施形態の現像装置１２では、好適な量である２成分現像剤２２の予め定める設定収容量が、たとえば温度２３℃湿度６０％ＲＨの常温常湿環境（以後、Ｎ／Ｎ環境とも呼ぶ）において３５０ｇであり、そのときの現像ローラ２５が設けられる撹拌領域と反対側の撹拌領域である第２撹拌領域３１ｂにおける現像剤収容容器２４底部から現像剤面２２ａまでの距離である現像剤面２２ａの高さＨ０が、１７ｍｍである。上記２成分現像剤２２の予め定める設定収容量はあくまでも１つの実施形態の値であり、この数値によって本発明の構成が限定されることはない。また図では現像剤面２２ａが波打つように記載されているけれども、実際の現像剤面２２ａはほぼ水平面に平行な面となる。
【０１０４】
現像装置１２には、前述のように、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が、前記設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量の現像剤２２を排出する第１排出手段２６と、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の現像剤２２を排出する第２排出手段２７とが設けられる。
【０１０５】
第１排出手段２６は、大略、第１排出口３８ａを形成する第１排出口形成部３８と、排出路形成部３９と、シャッタ部材４０および駆動部４１を含む排出量調整手段４２とを含んで構成される。
【０１０６】
第１排出口形成部３８によって形成される第１排出口３８ａは、仕切り部材３１に関して現像剤収容容器２４の現像ローラ２５が設けられる側と反対側の側壁部材２４ｂを貫通するように、現像剤収容容器２４の下部に形成される貫通孔である。第１排出口形成部３８によって形成される第１排出口３８ａは、現像装置１２が画像形成装置１１に搭載される状態において、第１排出口３８ａを規定する第１排出口形成部３８の上側の端部の現像剤収容容器２４からの距離である第１排出口３８ａの高さＨ１が、現像剤収容容器２４に予め定める設定収容量の２成分現像剤２２が収容されているＮ／Ｎ環境下での状態において、予め定める設定収容量の現像剤２２によって形成される現像剤層の上面である現像剤面２２ａよりも下方、すなわち現像剤面２２ａよりも現像剤収容容器２４の底部に近い側となるように形成される。本実施形態の第１排出口３８ａは、第１排出口形成部３８の上側の端部が、予め定める設定収容量の現像剤２２の現像剤面２２ａよりも５ｍｍ下方に位置するように、すなわち第１排出口３８ａの高さＨ１が１２ｍｍとなるように形成される。
【０１０７】
補給現像剤２３には、新しいキャリアと、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２に含まれるトナーの量よりも多量のトナーとが含まれる。本実施形態では、第１排出口３８ａが現像剤収容容器２４の下部に、すなわち予め定める設定収容量の現像剤２２の現像剤面２２ａよりも下方に形成されるので、現像剤収容容器２４の上方から補給される補給現像剤２３が第１排出口３８ａから直接排出されることを防止できる。
【０１０８】
これによって、多量のトナーを含む補給現像剤２３が第１排出手段２６から排出されることを防止できるので、現像剤２２に含まれるトナーを過剰に排出することを防止することができる。したがって、第１排出手段２６から排出される現像剤２２のトナー濃度を、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度にほぼ一致させることができる。
【０１０９】
また現像剤収容容器２４の底部付近の現像剤２２を優先的に第１排出口３８ａに流込ませることができ、補給された補給現像剤２３よりも古い現像剤２２から排出を行うことができるので、新しいキャリアを排出することが防止され、劣化したキャリアと新しいキャリアとの交換を容易に行うことができる。
【０１１０】
第１排出口３８ａを介して現像剤収容容器２４から排出される現像剤２２は、回収容器４３によって回収される。回収容器４３は、図１においては不図示である。回収容器４３は、本実施形態において、現像剤収容容器２４の底部よりも下方に設けられる。回収容器４３は、現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向に延びる円柱形状の中空の容器である。回収容器４３は、その内部に搬出スクリュー４４を備え、その下部の現像剤搬出方向下流側に廃棄用開口部４５が形成される。回収容器４３は、第１排出口３８ａを介して排出される現像剤２２を回収し、該回収した現像剤２２を搬出スクリュー４４によって廃棄用開口部４５側に搬送して廃棄用開口部４５から不図示の廃棄現像剤ボックスに対して廃棄する。
【０１１１】
第１排出口３８ａが形成される第１排出口形成部３８と回収容器４３との間には、第１排出口３８ａを介して現像剤収容容器２４内の空間に連なる排出通路３９ａが形成される排出路形成部３９が設けられる。排出路形成部３９は、排出通路３９ａと回収容器４３とが連通されるように排出通路３９ａを形成する。排出路形成部３９は、現像剤収容容器２４と一体的に、鉛直方向下向きに延びて形成され、その内部空間である排出通路３９ａの容積は現像剤収容容器２４の内部空間の容積よりも小さく形成される。
【０１１２】
さらに排出路形成部３９は、シャッタ部材４０で閉塞される状態において、第１排出口３８ａを介して現像剤収容容器２４から排出され、キャリアの排出量が予め定める設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値以上となる設定排出量と一致する量の現像剤２２を貯留可能な排出通路３９ａを形成する。すなわち、シャッタ部材４０で閉塞される状態の排出路形成部３９の容積は、Ｎ／Ｎ環境下における設定排出量の現像剤２２の体積と一致するように形成される。
【０１１３】
本実施形態において、予め定める設定時間とは、第１排出手段２６によって現像剤を排出する動作が行われる間隔に等しく、この設定時間は、排出量調整手段４２が該設定時間ごとに開閉駆動されても故障などの機械的不具合を発生しない時間である。この機械的不具合を発生しない時間は予め試験などによって求められる。またこの機械的不具合を発生しない時間は、排出量調整手段４２が機械的不具合を発生しうる最短の時間に対して充分に余裕をもって定められることが好ましいけれども、排出量調整手段４２が機械的不具合を発生しうる最短の時間よりも長い時間であればどのように定められてもよい。本実施形態における予め定める設定時間は、詳細については後述するけれども、設定時間に補給されるキャリアの補給量の平均値とキャリアの排出量とが一致するように定められる時間である。したがってこのような場合、予め定める設定時間はキャリアの補給量が変動するのに伴って変動する値となり、必ずしも現像装置１２について定められる１つの固定値になるとは限らない。
【０１１４】
また予め定める設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値（以後、キャリアの平均補給量とも称する）とは、詳細については後述するけれども、たとえば印字履歴などに基づいて算出される前記設定時間内に補給されるキャリアの補給量の平均値である。現像剤２２の設定排出量は、Ｎ／Ｎ環境下において設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量が前記平均値以上となるように設定される。本実施形態では、設定時間に補給されるキャリアの補給量の平均値が、設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリア量であるキャリアの排出量と一致するように設定される。
【０１１５】
本実施形態における排出路形成部３９は、後述するシャッタ部材４０によって排出通路３９ａが閉塞されるときのシャッタ部材４０上面から第１排出口３８ａの上端部までの距離である高さ寸法が１．５ｃｍ、現像ローラ２５の回転軸線方向に直交する方向での長さ寸法が１ｃｍ、現像ローラ２５の回転軸線方向での長さ寸法が０．５ｃｍに形成される。これによって、シャッタ部材４０で排出通路３９ａが閉塞されるときの排出路形成部３９の容積は、約０．７５ｃｍ３となる。このような大きさの排出路形成部３９の内部には、たとえばトナー濃度が６．５％である場合、Ｎ／Ｎ環境下において最大約１．９ｇの現像剤２２が貯留可能である。
【０１１６】
排出路形成部３９の回収容器４３に接続される側の端部付近には、排出通路３９ａを開閉するシャッタ部材４０と、シャッタ部材４０を開閉駆動する駆動部４１とを含む排出量調整手段４２が設けられる。図１では、駆動部４１の構成を簡略化して示す。本実施形態では、排出路形成部３９の鉛直方向に延びる現像剤収容容器２４側の側壁部材の回収容器４３寄りの部分にシャッタ開口部４６が形成され、シャッタ開口部４６に形成される開口を介して排出路形成部３９内部をシャッタ部材４０が現像ローラ２５の回転軸線方向に直交する水平方向に移動することによって、回収容器４３内の空間と連通される排出通路３９ａを開放または閉塞状態とすることができる。
【０１１７】
シャッタ部材４０は、たとえばステンレス鋼などからなる平板状の部材であり、その水平面の面積が、排出路形成部３９を水平面で切断したときの排出通路３９ａの切断面積以上の大きさに形成される。
【０１１８】
駆動部４１は、排出通路３９ａを開放状態とする開放位置から排出通路３９ａを閉塞状態とする閉塞位置に向かう閉塞方向および閉塞位置から開放位置に向かう開放方向にシャッタ部材４０を移動させる。本実施形態の駆動部４１は、図４に示すように、矢符４７方向にシャッタ部材４０を往復移動させ、排出通路３９ａを開放または閉塞し、第１排出手段２６を排出状態と非排出状態とに切換える。本実施形態では、駆動部４１として、支持板４８と、偏心カム４９と、押圧ばね５０と、基台５１とを含むものを用いる。
【０１１９】
支持板４８は、排出路形成部３９のシャッタ開口部４６を臨み、予め定められる間隔を空けてシャッタ開口部４６から離隔して設けられる板状支持部材である。支持板４８は、シャッタ開口部４６を臨む側の端部にシャッタ部材４０を支持する。支持板４８がシャッタ開口部４６に対して離隔される前記予め定められる間隔とは、シャッタ部材４０がシャッタ開口部４６に形成される開口を介して排出路形成部３９内に収容され、排出通路３９ａがシャッタ部材４０によって閉塞されるときの支持板４８とシャッタ開口部４６との距離である。
【０１２０】
また支持板４８には、偏心カム４９の回転軸を挿通し、偏心カム４９の回転が支持板４８によって干渉されるのを防止する回転軸挿通用の開口５２が形成される。さらに支持板４８は、シャッタ部材４０が固定される側と反対側の端部に、たとえば支持板４８の水平面に対して垂直に設けられる突起部５３を有する。支持板４８は、不図示の案内部材によってシャッタ開口部４６に向かう方向である閉塞方向、およびシャッタ開口部４６から離反する方向である開放方向、すなわち矢符５４方向に直線的に離反または近接する方向のみに移動可能に設けられる。
【０１２１】
偏心カム４９は、その回転軸部材が支持板４８に形成される開口５２に挿通される。偏心カム４９の回転軸部材は開口５２を挿通してさらに外方へ伸び、一方の端部が現像剤収容容器２４に固定される軸受によって支持され、他方の端部がモータ５５に接続される。このモータ５５によって偏心カム４９の回転軸部材が回転され、偏心カム４９が回転される。モータ５５としては、一般的なモータを使用できるけれども、本実施形態では、偏心カム４９の回転角度位置によって決定されるシャッタ部材４０の停止位置の制御のしやすさを考慮して、パルスモータが用いられる。パルスモータはステップ数で回転角度を制御できるので、偏心カム４９およびシャッタ部材４０を所望の位置に停止させることができる。押圧ばね５０は、その長手方向の一端が支持板４８に支持され、もう一端が基台５１に固定される。基台５１は、現像剤収容容器２４に固定して設けられる。
【０１２２】
このような駆動部４１は、次のようにしてシャッタ部材４０を移動させる。まず、偏心カム４９を回転させて偏心カム４９を支持板４８に形成される突起部５３に当接させ、該当接による突起部５３からの押圧力によって、押圧ばね５０を自然状態から圧縮された状態に変化させる。これによって、シャッタ部材４０が固定される支持板４８が基台５１側に移動し、シャッタ部材４０が排出路形成部３９のシャッタ開口部４６が形成される側と反対側の側壁部材から離反し、排出通路３９ａが開放される。
【０１２３】
偏心カム４９をさらに回転させると、または反対方向に回転させると、偏心カム４９が突起部５３から離反し、押圧ばね５０が圧縮された状態から自然状態に戻る。このようにしてシャッタ部材４０が固定される支持板４８が基台５１側から離反し、シャッタ部材４０がシャッタ開口部４６の開口を通って排出路形成部３９内に移動し、排出通路３９ａを閉塞する。
【０１２４】
駆動部４１としては、上記の構成に限定されるものではなく、電磁石を用いるもの、モータなどの回転駆動手段と一方向クラッチとを用いるものなど、往復移動が可能な公知のものを用いることができる。また移動手段としては、シャッタ部材４０を直線的に往復移動させる手段に限定されることなく、たとえば、平板状のシャッタ部材４０を水平面内で回動させて排出通路３９ａを開放または閉塞させるものなどであってもよい。
【０１２５】
シャッタ部材４０と駆動部４１とを含む排出量調整手段４２による排出路形成部３９の排出通路３９ａの開放時間は、一定時間となるように予め定められる。排出通路３９ａの開放時間は、たとえば、モータ５５の回転数（回転速度）によって決定することができる。モータ５５の回転回数は、たとえば、１回の現像剤排出動作ごとに１回転するように制御手段６１によって動作制御される。モータ５５の回転は、常に一定の回転数で回転するように制御され、このことによって、シャッタ部材４０が１回移動するごとの排出通路３９ａの開放時間を、常に予め定める開放時間Ｔとすることができる。
【０１２６】
図６は、第１排出手段２６によって現像剤２２を排出する様子を模式的に示す断面図である。本実施形態の現像装置１２は、第１排出手段２６と第２排出手段２７との両方を備えることを特徴とするものであるけれども、ここでは第１排出手段２６のみによる現像剤２２の排出動作について説明する。図６では、駆動部４１の構成を簡略化して示す。また理解を容易にするために、排出通路３９ａに貯留されるキャリアおよび排出路形成部３９から排出されるキャリアを模式的に大きく示す。
【０１２７】
第１排出口３８ａは、現像剤収容容器２４内に予め定める設定収容量の現像剤２２が収容されるときの現像剤面２２ａよりも５ｍｍ下方に形成されるので、図６（ａ）に示すように、第１排出口３８ａを介して常に現像剤収容容器２４中の現像剤２２が排出路形成部３９の内部空間である排出通路３９ａに流れ込む。排出通路３９ａに流れ込んだ現像剤２２ｂは、シャッタ部材４０によって排出通路３９ａが閉塞されているので、排出路形成部３９中の排出通路３９ａに貯留され堆積する。
【０１２８】
排出路形成部３９内に現像剤２２ｂが堆積すると、後述の制御手段６１によって、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上となるタイミングにて、駆動部４１が駆動されてシャッタ部材４０が移動し、排出通路３９ａが予め定める設定時間Ｔだけ開放される。このことによって、図６（ｂ）に示すように、排出路形成部３９中の現像剤２２ｂが、開放された排出通路３９ａから重力によって落下し、排出通路３９ａと連通される回収容器４３（図６においては不図示）内に回収される。回収容器４３に回収される現像剤２２ｂは、回収容器４３内の搬出スクリュー４４によって搬送されて廃棄現像剤ボックスに廃棄される。
【０１２９】
図７は、第１排出手段２６によって現像剤２２が排出される現像装置１２による作用と、ＯＦ方式を用いる排出手段によって現像剤が排出される前述の図２０Ａおよび図２０Ｂに示す現像装置１の作用とを対比して説明する図である。図７（ａ）は現像剤収容容器に収容される現像剤面の高さと経過時間との関係を示す図であり、図７（ｂ）は第１排出手段２６またはＯＦ方式を用いる排出手段（以後、ＯＦ排出手段とも呼ぶ）によって現像剤を排出するときの排出速度と経過時間との関係を示す図であり、図７（ｃ）は現像剤収容容器に収容される現像剤の重量と経過時間との関係を示す図である。
【０１３０】
現像装置は印字率５％で現像を連続的に行っており、現像剤収容容器には、印字率５％で画像形成する状態を保持できるトナー濃度となるように補給現像剤が順次補給される。予め定める設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値は、印字率５％で連続的に現像が行われた場合のキャリアの補給量から算出されており、このことによって図７で示す条件下において、予め定める設定時間内でのキャリアの補給量の平均値は、予め定める設定時間内に現像剤収容容器２４に補給される実際のキャリア補給量に一致する。
【０１３１】
図７では、本実施形態の第１排出手段２６で現像剤２２を排出したときの結果を実線で示し、従来のＯＦ排出手段で現像剤を排出したときの結果を破線で示す。またＮ／Ｎ環境下における予め定める設定収容量の現像剤によって形成される現像剤面の高さである基準高さ、現像剤収容容器中の現像剤の増加する速度である基準速度およびＮ／Ｎ環境下における予め定める設定収容量の現像剤の重量を、二点鎖線で示す。図７では、理解を容易にするために、本実施形態の第１排出手段２６で現像剤２２を排出したときの結果、従来のＯＦ排出手段で現像剤を排出したときの結果および基準値のうちの少なくとも２つが一致する場合、一致する各線を縦軸についてずらして記載する。
【０１３２】
まず、前述の図２０Ａおよび図２０Ｂに示すＯＦ排出手段を用いる現像装置１で現像剤が排出される場合の現像剤面８ａの高さ、排出速度および現像剤収容容器４内の現像剤の重量について説明する。
【０１３３】
Ｎ／Ｎ環境下では、現像剤収容容器４に収容される現像剤３が予め定める設定収容量を超える場合、ＯＦ排出排出口８から余剰の現像剤３が排出される。このことによって、図７（ａ）のＮ／Ｎ環境のグラフで示されるように、現像剤面の高さ３ａは常に一定の基準高さに保持される。また、このときの現像剤３の排出速度は、補給手段２によって補給現像剤が補給される速度と、現像に用いられトナーが消費される速度とによって決定される基準速度であって、現像剤収容容器４中の現像剤３の増加する速度である基準速度に略等しくなるので、図７（ｂ）のＮ／Ｎ環境のグラフで示されるように、時間が経過してもほぼ一定の値となる。現像剤収容容器４中の現像剤３の重量についても、現像剤面３ａの高さが予め定める設定収容量の現像剤面の高さである基準高さに維持されるので、図７（ｃ）のＮ／Ｎ環境のグラフで示されるように、ほぼ一定の予め定める設定収容量である好ましい範囲に現像剤３の重量が維持される。
【０１３４】
たとえば温度５℃湿度１５％ＲＨである低温低湿環境（以後Ｌ／Ｌ環境とも呼ぶ）下では、トナーの帯電量が大きくなり、トナー同士の反発力が増大することによって、現像剤３の見かけ密度（嵩比重）がＮ／Ｎ環境下よりも低下し、同じ重量のトナーが占める体積が増加する。このことによって、Ｎ／Ｎ環境下にて設定された予め定める設定収容量の現像剤３が形成する現像剤面３ａの高さは、Ｎ／Ｎ環境下での基準高さよりも高くなり、ＯＦ排出口８から該基準高さを超える高さの分の現像剤３が排出される。したがって、Ｌ／Ｌ環境下での現像剤面３ａの高さは、図７（ａ）のＬ／Ｌ環境のグラフで示されるように、初期段階では基準高さよりも高く、時間経過とともに基準高さに近づくように低減される。このときの現像剤排出速度は、図７（ｂ）のＬ／Ｌ環境のグラフで示すように、現像剤面の基準高さよりも高い状態において大きく、現像剤面が基準高さに近づくにつれて小さくなり、Ｎ／Ｎ環境下での現像剤排出速度である基準速度に近づく。しかしながら現像剤３の重量は、図７（ｃ）のＬ／Ｌ環境のグラフで示すように、見かけ密度が低下した分小さくなり、一定の重量に保持されるべき現像剤収容容器４中の現像剤３の重量が、時間経過とともに減少する。
【０１３５】
Ｌ／Ｌ環境でのＯＦ排出手段による現像剤の排出についてより具体的に説明する。本実施形態の現像剤収容容器２４と同じ大きさおよび形状の現像剤収容容器を用いる場合、ＯＦ排出手段のＯＦ排出口８が形成される排出口部は、現像剤の量が３５０ｇであるときの現像剤面の高さにその下端部が位置するように、すなわち底部からの距離が１７ｍｍとなるように形成される。このようなＯＦ排出口が形成される現像剤収容容器が用いられ、たとえば、環境条件がＬ／Ｌ環境となることによってトナー帯電量が大きくなり、現像剤の見かけ密度が、Ｎ／Ｎ環境における見かけ密度よりも１０％小さくなる場合のＯＦ排出手段からの現像剤の排出について考える。この場合、現像剤面３ａの高さはＮ／Ｎ環境下よりも約１０％上昇し、この約１０％の上昇分がＯＦ排出口から排出されてしまう。すなわち、Ｌ／Ｌ環境となると、元の現像剤の重量（３５０ｇ）のうち、約１／１１に相当する約３２ｇが短時間のうちに排出されてしまい、現像剤収容容器４に収容される現像剤３の重量が急激に変化してしまう。このように現像剤３の重量が急激に減少してしまうと、現像剤収容容器４に収容される現像剤３の重量が好ましい範囲を下回ってしまい、現像ローラ５への現像剤３の供給が不安定になるので、形成画像に濃度むらなどを発生する。
【０１３６】
またたとえば温度３５℃湿度８５％ＲＨである高温高湿環境（以後Ｈ／Ｈ環境とも呼ぶ）下では、トナーの帯電量が小さくなり、トナー同士の反発力が小さくなることによって見かけ密度が増大し、同じ重量のトナーが占める体積がＮ／Ｎ環境下よりも小さくなる。このことによって、Ｎ／Ｎ環境下にて設定された予め定める設定収容量の現像剤３が形成する現像剤面の高さ３ａは、Ｎ／Ｎ環境下での基準高さよりも低くなるので、ＯＦ排出口８から現像剤が排出されない。したがって、Ｈ／Ｈ環境下での現像剤面３ａの高さは、図７（ａ）のＨ／Ｈ環境のグラフで示されるように、初期段階では基準高さよりも低く、時間経過とともに基準高さまで上昇する。このときの現像剤排出速度は、図７（ｂ）のＨ／Ｈ環境のグラフで示すように、現像剤面３ａが基準高さを超えるまで現像剤３が排出されない状態となるのでゼロとなり、Ｎ／Ｎ環境下での現像剤排出速度である基準速度よりも小さくなる。しかしながら現像剤３の重量は、図７（ｃ）のＨ／Ｈ環境のグラフで示すように、見かけ密度が増大した分大きくなり、現像剤面３ａが基準高さを超えるまでは一定の重量に保持されるべき現像剤収容容器４中の現像剤３の重量が、時間経過とともに上昇する。
【０１３７】
Ｈ／Ｈ環境下でのＯＦ排出手段による排出についてより具体的に説明する。環境条件がＨ／Ｈ環境となることによってトナーの帯電量が小さくなり、現像剤３の見かけ密度が１０％大きくなる場合のＯＦ排出手段からの現像剤３の排出について考える。この場合、現像剤面３ａの高さはＮ／Ｎ環境下よりも約９％低下し、この約９％の低下分を補う量の補給現像剤が補給されない限り、現像剤３はＯＦ排出口から排出されない。すなわち、Ｈ／Ｈ環境となると、元の現像剤３の重量（３５０ｇ）の約０．９／１０に相当する約３２ｇの補給現像剤が補給されるまで現像剤３の排出が行われない。Ｈ／Ｈ環境下における現像剤収容容器４に収容される現像剤３の重量の増加は、良好な画像を形成することができなくなるほど現像ローラ５への現像剤３の供給を不安定にするということはないけれども、キャリアが排出できないことによって現像剤収容容器４に収容される現像剤３のトナー濃度を低下させるおそれがある。
【０１３８】
以上のように、ＯＦ排出手段では、特にＬ／Ｌ環境などのように環境条件の変化によってトナーの帯電量がＮ／Ｎ環境のものと変化してしまうと、現像剤収容容器４に収容される現像剤３の重量を予め定める設定収容量を含む好適な範囲に維持することが困難になる。現像剤収容容器４に収容される現像剤３の重量が、好適な範囲よりも下回ってしまうと、トナー濃度センサの検知不良、トナーを感光体上に移行させるための現像ローラ上に付着する現像剤３の重量の変化、現像剤収容容器４中での撹拌性能の変化などが発生し、形成画像の画質を低下させる。
【０１３９】
またＯＦ排出手段による現像剤３の排出では、現像剤収容容器４中の現像剤３の重量が大きく変化する。現像剤収容容器４中の現像剤３の重量に急激な変化が生じると、画像形成状態を制御するためのプロセスコントロールの精度に影響が及び、安定した画像品位を維持することが困難となる場合がある。また、ＯＦ排出手段では、環境変動による現像剤３の帯電量変化だけでなく、画像形成装置の設置状態の変化による現像剤収容容器４の傾斜、不意の衝撃などによっても現像剤面３ａの高さが変動し、現像剤３の排出動作が安定して行われないことがある。
【０１４０】
次に、本発明の第１排出手段２６を用いる現像装置１２で現像剤が排出される場合の現像剤面の高さ、排出速度および現像剤の重量について説明する。第１排出手段２６によれば、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上となるタイミングで行われる１回の排出動作で、現像剤収容容器２４から設定排出量の現像剤２２を排出する。この現像剤２２の設定排出量は、排出路形成部３９の内部空間の容積に一致する。このことによって、単位時間に排出される現像剤２２の排出体積はほぼ等しくなり、現像剤２２の排出速度は経過時間によらずほぼ等しくなる。
【０１４１】
Ｎ／Ｎ環境下では、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度が好適な範囲となるように補給現像剤２３が現像剤収容容器２４に補給される。現像剤２２の設定排出量は、前述のようにキャリアの補給量の平均値が現像剤収容容器２４に補給される実際のキャリア補給量に一致するので、予め定める設定時間に１回排出される設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量と、予め定める設定時間に現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの量とが一致する。
【０１４２】
したがって、Ｎ／Ｎ環境下において現像動作の累計時間が予め定める設定時間となるタイミングで設定排出量の現像剤２２の排出が行われると、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量が変化せず、現像剤収容容器２４に収容されていた現像剤が設定収容量であった場合、該設定収容量に保持される。このことによって、図７のＮ／Ｎ環境のグラフで示されるように、現像剤面２２ａの高さおよび現像剤２２の排出速度を一定の値とすることができ、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量も、好適な範囲に含まれる予め定める設定収容量とすることができる。
【０１４３】
Ｌ／Ｌ環境下では、Ｎ／Ｎ環境下よりもトナーの帯電量が大きくなるので、図７（ａ）のＬ／Ｌ環境で示すように、Ｎ／Ｎ環境下にて設定された設定収容量の現像剤２２が形成する現像剤面の高さが、Ｎ／Ｎ環境下での現像剤面の高さである基準高さよりも高くなる。本発明の第１排出手段２６によれば、予め定める設定時間当りに排出される現像剤２２の体積を一定とすることができるので、同一の環境下においては予め定める設定時間当りに排出される現像剤２２の重量についても一定とすることができる。これによって、図７（ｂ）のＬ／Ｌ環境で示すように、時間が経過しても常に一定の排出速度を保持することができる。
【０１４４】
ただし、排出路形成部３９内に貯留される現像剤２２についても、環境の影響によって体積が増加するので、排出される現像剤２２の重量としてはＮ／Ｎ環境よりも小さくなり、排出速度はＮ／Ｎ環境と比較すると小さくなる。このことによって、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量は、図７（ｃ）のＬ／Ｌ環境で示すように時間経過とともにわずかに増大する傾向を示すけれども、現像剤２２の重量が増大する速度は小さく、また現像剤２２の重量変化の割合も小さい。このように本発明の第１排出手段２６によれば、Ｌ／Ｌ環境下における現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量変化を、ＯＦ排出手段を用いるときのＬ／Ｌ環境下における現像剤３の重量変化と比べて大幅に小さくすることができ、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に維持することができる。Ｌ／Ｌ環境下において第１排出手段２６によって現像剤２２を排出する場合のほうがＯＦ排出手段によって現像剤を排出する場合よりも現像剤の重量変化を大幅に低減できる理由については後述する。
【０１４５】
Ｈ／Ｈ環境下では、Ｎ／Ｎ環境下よりもトナーの帯電量が小さくなるので、図７（ａ）のＨ／Ｈ環境で示すように、Ｎ／Ｎ環境下にて設定された設定収容量の現像剤２２が形成する現像剤面の高さが、Ｎ／Ｎ環境下での現像剤面の高さである基準高さよりも低くなる。本発明の第１排出手段２６によれば、予め定める設定時間当りに排出される現像剤２２の体積を一定とすることができるので、同一の環境下においては予め定める設定時間当りに排出される現像剤２２の重量についても一定とすることができる。これによって、図７（ｂ）のＨ／Ｈ環境で示すように、時間が経過しても常に一定の排出速度を保持することができる。
【０１４６】
ただし、排出路形成部３９内に貯留される現像剤２２についても、環境の影響によって体積が減少するので、排出される現像剤２２の重量としてはＮ／Ｎ環境よりも大きくなり、排出速度はＮ／Ｎ環境と比較すると大きくなる。このことによって、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量は、図７（ｃ）のＨ／Ｈ環境で示すように時間経過とともにわずかに減少する傾向を示すけれども、現像剤２２の重量が減少する速度は小さく、また現像剤２２の重量変化の割合も小さい。このように本発明の第１排出手段２６によれば、Ｈ／Ｈ環境下における現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量変化を、ＯＦ排出手段を用いるときのＨ／Ｈ環境下における現像剤３の重量変化と比べて大幅に小さくすることができ、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に維持することができる。Ｈ／Ｈ環境下において第１排出手段２６によって現像剤２２を排出する場合のほうがＯＦ排出手段によって現像剤を排出する場合よりも現像剤の重量変化を大幅に低減できる理由については後述する。
【０１４７】
以上のように、第１排出手段２６を備える現像装置１２では、１回の排出動作で排出する現像剤２２の排出量を、Ｎ／Ｎ環境下において補給されるキャリアの量と同量のキャリアを含む量と一致する設定排出量とすることによって、トナーの帯電量が変化しても、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を予め定める設定収容量を含む好適な範囲内の重量に保持することができる。
【０１４８】
Ｎ／Ｎ環境下においては、前述のように、補給手段１６から補給される補給現像剤２３に含まれるキャリアの量と、第１排出手段２６から排出される現像剤２２に含まれるキャリアの量とがちょうど一致し、また補給手段１６から補給される補給現像剤２３に含まれるトナーの量と、現像に用いられ消費されるトナーの量および第１排出手段２６から排出される現像剤２２に含まれるトナーの量の合計とがほぼ一致するので、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を、好適な範囲に含まれる予め定める設定収容量に保持することができる。
【０１４９】
以下Ｌ／Ｌ環境下およびＨ／Ｈ環境下において、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を、予め定める設定収容量を含む好適な範囲に保持することができる理由について説明する。たとえば、Ｌ／Ｌ環境とＨ／Ｈ環境とで現像剤の見かけ密度が変化する場合、ＯＦ排出手段による現像剤３の排出量は、現像剤収容容器４に収容される全現像剤３の体積変化に影響される。
【０１５０】
これに対して、本実施形態の第１排出手段２６による現像剤２２の排出重量は、排出路形成部３９に貯留される現像剤２２の体積変化、すなわち設定排出量の現像剤２２の体積変化のみに影響される。本実施形態では、排出路形成部３９に貯留される現像剤２２の重量はＮ／Ｎ環境下において約１．９ｇであり、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量は予め定める設定収容量であるＮ／Ｎ環境下において３５０ｇを含む範囲の重量であるので、排出路形成部３９の容積は、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の体積に比べて充分に小さいといえる。
【０１５１】
本実施形態の第１排出手段２６による現像剤２２の排出重量は、この現像剤２２の体積に比べて充分に小さい現像剤収容容器２４に収容可能な現像剤２２の体積変化のみに影響される。したがって、現像剤２２の排出重量は環境によって変化するけれども、常に一定の設定排出量の現像剤を排出するので、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の重量変動を小さくすることができ、現像剤の重量を予め定める設定収容量を含む好適な範囲に維持することができる。
【０１５２】
このような第１排出手段２６によって現像剤２２が排出されると、たとえば環境条件がＬ／Ｌ環境からＮ／Ｎ環境に推移するまでの時間内において、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量は、環境条件の変化などによるトナーの帯電量変動によってほとんど変化を生じない。したがって、環境条件の変化などによってトナーの帯電量が変動しても、帯電量の変動による排出すべき現像剤２２の体積変動を小さくすることができるので、現像剤収容容器２４から排出される現像剤２２の重量変動を小さくすることができる。このことによって、環境条件が変化する状態においても、現像剤収容容器２４に収容される現像剤の重量を予め定める設定収容量を含む好適な範囲に維持することができる。
【０１５３】
さらに、現像装置１２は、図５に示すように、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の収容量が、予め定める設定収容量よりも大きい最大許容収容量を超えると、余剰の現像剤２２を排出する第２排出手段２７を備える。最大許容収容量とは、現像剤収容容器２４の容積によって決定される現像剤２２の最大許容収容体積であり、設定収容量を含む好適な現像剤の範囲の上限値以下の量である。すなわち、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の量が最大許容収容量となっても、少なくともその量を超えなければ現像装置１２による現像特性の低下は生じない。
【０１５４】
第２排出手段２７は、現像装置１２が画像形成装置１１に搭載され、現像剤収容容器２４に現像剤２２が収容されている状態において、現像剤収容容器２４に収容される予め定める設定収容量の現像剤２２によって形成される現像剤層の上面である現像剤面２２ａよりも上方に、すなわち予め定める設定収容量の現像剤２２の現像剤面２２ａよりも現像剤収容容器２４の底部から遠い側に、現像剤収容容器２４を貫通するように第２排出口５６ａが形成される第２排出口形成部５６と、第２排出口５６ａを介して現像剤収容容器２４内の空間と回収容器４３内の空間とを連通するように排出管路が形成されるシュータである排出管５７とを含んで構成される。
【０１５５】
第２排出口５６ａは、図５に示すように、Ｎ／Ｎ環境下で現像装置１２が画像形成装置１１に搭載される状態において、第２排出口５６ａを規定する第２排出口形成部５６の下端部の現像剤収容容器２４の底部からの距離である第２排出口５６ａの高さＨ２が、予め定める設定収容量の現像剤２２の現像剤面２２ａよりも上方に位置するように、さらにその位置が最大許容収容量の現像剤２２の現像剤面と一致するように形成される貫通孔である。本実施形態では、第２排出口５６ａを規定する第２排出口形成部５６は、下端部が予め定める設定収容量の現像剤面２２ａよりも２ｍｍ上方に、すなわち下端部の高さＨ２が１９ｍｍとなるように形成される。
【０１５６】
また第２排出口５６ａは、現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器２４の中央部に形成される。具体的には、第２排出口５６ａは、現像剤収容容器２４の現像ローラ２５が設けられる側と反対側、すなわち第１排出口３８ａが形成される側の側壁部材２４ｂに形成される。排出管５７は、現像剤収容容器２４と一体的に形成され、回収容器４３内の空間と排出管５７内部とが連通するように設けられる。第２排出手段２７は、余剰の現像剤２２を第２排出口５６ａから溢出させて排出するＯＦ方式を用いて現像剤２２を排出する。第２排出手段２７から排出される現像剤２２は、回収容器４３に回収される。
【０１５７】
第２排出口５６ａが現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器２４の中央部に形成されると、次のような利点がある。たとえば、現像剤収容容器２４が水平面に対して傾斜すると、現像ローラ２５の回転軸線方向の両端部においては現像剤面の高さが変化するけれども、現像ローラ２５の回転軸線方向の中央部に形成される第２排出口５６ａ付近での現像剤面２２ａの高さは、傾斜しない状態での現像剤面の高さとほぼ同じとなる。このことによって、ＯＦ方式を用いる排出手段で発生しやすい問題である現像剤収容容器２４の傾斜による現像剤２２の過剰排出および排出されるべき現像剤２２の不排出を防止できる。
【０１５８】
また本実施形態では、第１排出口３８ａおよび第２排出口５６ａは、現像剤面２２ａに略垂直な同一の仮想平面内に形成される。すなわち、第２排出口５６ａは、現像剤収容容器２４の第１排出口３８ａが形成される側の側壁部材に形成される。このことによって、回収容器４３の形状が現像剤収容容器２４の側壁面に対して平行に延びるような形状であるので、排出路形成部３９および排出管５７の形状を、回収容器４３の延びる方向に略垂直な方向に延びる簡単な形状とすることができる。また同様に、排出路形成部３９および排出管５７が現像剤収容容器２４の側壁面に対して平行に延びるような形状、たとえば鉛直方向下向きに伸びるような形状に形成されるので、回収容器４３の形状を排出路形成部および排出管の延びる方向に略垂直な簡単な形状とすることができる。
【０１５９】
図８は、第２排出手段２７による現像剤２２の排出動作を説明する図である。第２排出手段２７は、第２排出口５６ａの高さが予め定める設定収容量の現像剤２２の現像剤面２２ａよりも上方に位置するように第２排出口５６ａを形成する第２排出口形成部５６を含み、ＯＦ方式を用いて現像剤２２を排出する。第２排出手段２７では、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の現像剤面２２ａのうち、第２排出口５６ａの高さＨ２を超える現像剤２２が、第２排出口５６ａを介して現像剤収容容器２４から流出し、排出管５７を介して回収容器４３に回収される。このことによって、現像剤面２２ａが第２排出口５６ａの高さＨ２を超える量、すなわちＮ／Ｎ環境下にて設定された最大許容収容量の現像剤２２が占める体積よりも大きい体積分の余剰現像剤を排出することができる。
【０１６０】
前述のように、第１排出手段２６は予め定める設定時間に１回、キャリアの補給量の平均値と一致する設定排出量の現像剤を排出する手段であるので、予め定める設定時間よりも短い時間内にキャリアの補給量の平均値を超える量のキャリアが補給される場合、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の量は増加することとなる。第２排出手段２７は、このようにして現像剤２２の量が増加して現像剤２２の最大許容収容体積を超える場合に、該最大許容収容体積を超える現像剤２２を排出する。
【０１６１】
ここで、本発明の第２排出手段２７が備えられず、１回の排出動作によって設定排出量の現像剤を排出する排出手段のみによって現像剤を排出する現像装置について考える。このような現像装置では、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の量を好適な範囲に保持するために、キャリアの排出量をキャリアの補給量と一致させる必要がある。１回の排出動作によって設定排出量の現像剤を排出する手段では、キャリアの補給量が多くなるにつれてキャリアの排出動作の回数を多くする必要があり、排出手段の頻繁な動作によって故障などの機械的不具合を発生するおそれがある。
【０１６２】
これに対して、本発明の第２排出手段２７が備えられるとともに、機械的不具合が生じない予め定める設定時間ごとに１回、現像剤２２を排出する第１排出手段２６を備えることによって、現像剤２２の排出動作の回数が増加することに伴って発生する排出手段の故障など、機械的不具合の発生率を低減することができる。
【０１６３】
本実施形態では、現像剤２２の設定収容量がＮ／Ｎ環境下において３５０ｇであり、そのときの現像剤面２２ａの高さがＮ／Ｎ環境下において１７ｍｍである。第２排出口５６ａは、予め定める設定収容量の現像剤２２が形成する現像剤面２２ａの２ｍｍ上方に設けられるので、Ｎ／Ｎ環境下においては、予め定める設定収容量の３５０ｇの現像剤に、高さ２ｍｍ分の約４１ｇの現像剤を加えた量（約３９１ｇ）がＮ／Ｎ環境下における最大許容収容量となる。よって、現像剤２２が余剰分として第２排出手段２７から排出されるのは、Ｎ／Ｎ環境下における約３９１ｇの現像剤の体積を超える各環境下での体積の現像剤が収容されるときである。
【０１６４】
たとえば印字率が５０％と高い場合、本実施形態ではキャリアの補給量の平均値は、印字率５％で連続的に現像が行われた場合のキャリアの補給量から算出されるので、予め定める設定時間当りのキャリアの補給量がキャリアの補給量の平均値よりも多くなる。印字率が５０％である場合、第１排出手段２６が非排出状態であるとして考えると、トナーが８０重量％含まれる補給現像剤２３を用いると、約１１００枚の連続印字によって約４１ｇのキャリアが第１排出手段２６の非排出状態に補給され、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の量が上記最大許容収容量を超えることとなる。第２排出手段２７は、このような予め定める設定時間当りのキャリアの補給量が多い場合であっても、速やかに余剰の現像剤２２を排出することができ、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲である最大許容収容量以下とすることができる。
【０１６５】
以下図１に戻って、上記のような構成を有する現像装置１２が搭載される画像形成装置１１の構成を説明する。
【０１６６】
感光体１３は、円筒状の導電性基体１３ａと、導電性基体１３ａの外周面に形成される光導電層１３ｂとを含んで構成される。感光体１３は、図示しない駆動手段によって軸線まわりに回転駆動可能に支持される。導電性基体１３ａはたとえば円柱状に形成されるものなどであってもよい。感光体１３には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、導電性基体１３ａであるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の外周面に形成される光導電層１３ｂであるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）、有機光導電材料（ＯＰＣ：Organic Photo Conductor）などから構成される感光層などとを含む、外径３０ｍｍの感光体ドラムが用いられる。たとえば有機光導電材料から構成される光導電層１３ｂは、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成される。有機光導電材料から構成される光導電層１３ｂは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。
【０１６７】
帯電手段１４は、感光体１３の外周面を所定の極性、たとえばトナーと同極性の電位に帯電させる。帯電手段１４としては、特に限定されるものではなく、タングステンワイヤなどの帯電線、金属製のシールド板、グリッド板などから構成され、コロナ帯電によって感光体１３を帯電する非接触方式を用いる帯電手段、帯電ローラ、帯電ブラシなどの接触方式を用いる帯電手段など、公知のものを用いることができる。感光体１３の回転方向における帯電手段１４よりも下流側には、露光手段１５が設けられる。
【０１６８】
露光手段１５は、不図示の画像処理部から出力される画像情報に対応する画素信号が入力され、該画素信号に応じて変調されるドット光であるレーザ光を感光体１３表面に照射し、感光体１３の表面に、画像情報に対応する静電潜像を形成する。露光手段１５としては、たとえば、半導体レーザ、発光ダイオードなどを用いることができる。感光体１３の回転方向における露光手段１５よりも下流側には、上記本発明の現像装置１２が設けられる。
【０１６９】
感光体１３の回転方向の現像装置１２よりも下流側には、感光体１３に形成される可視像を記録媒体２１に転写して記録媒体２１に画像を形成する転写手段１７が設けられる。転写手段１７は、本実施形態ではローラ状に形成される転写ローラであり、不図示の記録媒体搬送手段によってタイミングを合わせて搬送されるＰＰＣ用紙（Plain Paper Copy；普通コピー用紙）などの記録媒体２１を介して感光体１３に当接しかつその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。転写手段１７には、不図示の電荷付与手段によってトナーと逆極性の電荷が付与され、記録媒体搬送手段によってタイミングを合わせて搬送される記録媒体２１をトナーと逆極性に帯電させる。このことによって感光体１３表面に形成されたトナー像を記録媒体２１に静電的に付着させ、転写する。
【０１７０】
転写手段１７は、転写ローラを用いる構成に限定されることなく、転写ローラに代えて、たとえば、コロナ転写器、転写ブラシ、転写ベルトなどを備える構成であってもよい。また転写手段１７は、直接記録媒体２１にトナー像を転写する直接転写方式を用いる転写手段に限定されることなく、転写ベルトにトナー像を転写し、該転写ベルトに転写されたトナー像を記録媒体２１に転写する中間転写方式を用いる転写手段であってもよい。
【０１７１】
定着手段１８は、加熱ローラ５８および加圧ローラ５９を含んで構成される熱圧着方式を用いる定着手段である。加熱ローラ５８は、記録媒体２１のトナー像が転写された面に接触するように設けられ、加熱ローラ５８を加熱する手段を内部に備え、予め定められる温度に加熱される。定着手段１８は、転写手段１７によってトナー像が転写された記録媒体２１を加熱ローラ５８および加圧ローラ５９によって挟持して加熱および加圧し、トナー像を記録媒体２１に定着する。トナー像が定着された記録媒体２１は、加熱ローラ５８および加圧ローラ５９に狭持されて、加熱ローラ５８および加圧ローラ５９の回転によって搬送され、不図示の排紙手段によって画像形成装置１１外に排出される。
【０１７２】
クリーニング手段１９は、たとえば、感光体１３表面に残留するトナー、紙粉などを掻取る弾性材料からなるクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって掻取られるトナーを回収するトナー回収容器とを含んで構成されるけれども、この構成に限定されない。クリーニング手段１９は、トナー像が記録媒体２１に転写された後に感光体１３表面に残留するトナーを除去し、感光体１３の表面を清浄化する。
【０１７３】
除電手段２０は、感光体１３表面を除電する。除電手段２０としては、たとえば除電ランプなどを用いることができるけれども、これに限定されない。
【０１７４】
このような画像形成装置１１による画像形成動作について説明する。不図示の載置台に載置される原稿の画像情報を読取る画像情報読取部で読取った画像情報または外部装置であるたとえばホストコンピュータから入力される画像情報は、画像処理部へ送られて画像処理される。画像処理された画像情報は、露光手段１５に与えられ、露光手段１５が、帯電手段１４で一様な電位に帯電された感光体１３の表面を露光して静電潜像を形成する。感光体１３の表面に形成された静電潜像は、現像装置１２によって現像され、感光体１３表面にトナー像が形成される。このトナー像は、転写手段１７によって記録媒体２１に転写される。転写手段１７によって記録媒体２１に転写されたトナー像は、定着手段１８にて定着される。記録媒体２１へのトナー像の転写後、感光体１３は、クリーニング手段１９によって残留トナーの除去が行われ、除電手段２０によって除電される。この一連の操作が繰返し実行されることによって、画像が形成される。
【０１７５】
以下、第１排出手段２６および第２排出手段２７を用いて現像剤２２を排出する現像装置１２の動作の制御について説明する。本発明の現像装置１２では、１回の排出動作によって一定量の現像剤を排出するために、排出路形成部３８内の容積に一致する設定排出量の現像剤を排出するように第１排出手段２６が構成される。したがって、形成される画像の印字率などに伴って変化するキャリアの補給量変化に応じて１回の排出動作によるキャリアの排出量を変化させることはできないので、予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均補給量を、固定値であるキャリアの排出量に一致させることが必要である。
【０１７６】
現像剤収容容器２４に補給される補給現像剤の補給量は、形成される画像の印字率などに応じて決定されるものであるので、単位時間に補給されるキャリアの量を変化させることによって予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均補給量を変化させることはできない。したがって、予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均補給量を変化させるために、予め定める設定時間の長さを変化させる。たとえば、キャリアの排出量に比べて設定時間に補給されるキャリアの平均補給量が少ない場合、前記設定時間を長くする。またキャリアの排出量に比べて設定時間に補給されるキャリアの平均補給量が多い場合、前記設定時間を短くする。このように本実施形態では、現像剤を排出するタイミングである設定時間を変化させ、それに応じて第１排出手段２６による現像剤の排出動作を制御する。
【０１７７】
図９は、現像装置１２の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態では、実際の経過時間を測定して取得する代わりに、画像形成枚数を検知することによって現像動作の累計時間を取得する。
【０１７８】
本実施形態の現像装置１２は、画像形成が行われるＰＰＣ用紙などの記録媒体２１の枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２と、画像形成枚数検知手段６２で検知される画像形成枚数に応じて第１排出手段２６による現像剤収容容器２４からの現像剤排出動作を制御する制御手段６１とを含む。画像形成枚数検知手段６２としては、たとえば、不図示の記録媒体搬送手段によってタイミングを合わせて感光体１３と転写手段１７との間に搬送される記録媒体２１を検知する通紙カウンタなどを用いることができる。制御手段６１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）などによって実現される。制御手段６１は、画像形成枚数検知手段６２の検知結果から画像形成枚数の累積値（以後、単に画像形成枚数とも呼ぶ）を取得する。
【０１７９】
画像形成枚数と現像動作の累計時間との関係および現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上となるときの画像形成枚数の設定方法について説明する。まず、画像形成枚数と現像動作の累計時間との関係は、画像形成装置１１によって形成される画像の連続複写速度によって与えられる。たとえば、画像形成装置１１の連続複写速度が１分間当り３３枚である場合、画像形成装置による画像形成が中断されることなく連続して行われると、５００枚の画像を形成する時間は約１５分間となる。画像形成動作が中断されることなどによって、現像動作の累計時間がこの時間よりも長くなることはあるけれども、現像動作の累計時間がこの時間よりも短くなることはない。
【０１８０】
同一の大きさの記録媒体に画像を形成する場合、印字率が高くなるとその画像を形成するためのトナーの消費量が多くなる。トナーの消費量が多くなると、トナーの補給量が多くなり、それに伴ってキャリアの補給量も多くなる。また印字率が低くなるとその画像を形成するためのトナーの消費量が少なくなる。これによってトナーの補給量が少なくなり、それに伴ってキャリアの補給量も少なくなる。このように、１枚の画像を形成するときのキャリアの補給量は印字率によって決定づけられ、複数枚の画像を形成するためのキャリアの補給量、すなわち予め定められる設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリアの平均補給量は、画像形成装置１１によって形成される画像の平均印字率Ｃｖによって決定づけられる。
【０１８１】
画像形成装置１１によって形成される画像の平均印字率Ｃｖは、過去の印字履歴から求められる。平均印字率Ｃｖとは、同一の大きさの記録媒体に画像を形成する場合、過去に画像が形成された記録媒体にトナーが付着した部分（印字部分）の面積の累積値と、過去に画像が形成された記録媒体の面積の累積値との比率である。画像が形成される記録媒体の大きさが異なる場合、平均印字率Ｃｖは、過去に画像を形成した記録媒体が、すべて同じ面積の記録媒体であると仮定して算出される。また印字率も同様に、記録媒体の印字部分の面積と、記録媒体の面積との比として算出できる。
【０１８２】
印字部分の面積は、たとえば、ドット数検知手段６３によって検知される過去に形成した画像のドット数から得ることができる。画像のドット数は、たとえば画像処理部によって取得される。制御手段６１には、ドット数検知手段６３によって検知される過去に形成した画像のドット数と、画像形成枚数検知手段６２によって検知される画像形成枚数とがそれぞれ入力される。制御手段６１は、入力された画像のドット数と、画像形成枚数および記録媒体の面積とから、印字部分の面積の累積値と過去に画像が形成された記録媒体の面積の累積値とを算出し、平均印字率Ｃｖを取得する。平均印字率Ｃｖは、たとえば現像剤２２が１回排出されるごとに取得される。
【０１８３】
以下、平均印字率Ｃｖが５％である場合を例に、現像動作の累計時間が予め定める設定時間となるときの画像形成枚数の算出方法について説明する。画像形成装置１１は、ＪＩＳ  Ｐ０１３８規定のＡ４版（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）のＰＰＣ用紙（以後、単にＡ４用紙と呼ぶ）に画像を形成する。ここで記載する具体的な数値はあくまでも１つの実施形態での値であり、これらの数値によって本発明の構成が限定されることはない。
【０１８４】
現像剤収容容器２４には、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度Ｔ／Ｄ（ｄ）（トナーとキャリアとの重量比）が６．５％となるように、補給現像剤２３が補給される。補給手段１６から補給される補給現像剤２３のトナー含有率Ｔ／Ｄ（ｓ）（補給現像剤２３中に含まれるトナーの重量）は８０％である。上記トナー濃度Ｔ／Ｄ（ｄ）の現像剤のＮ／Ｎ環境下における見かけ密度（嵩比重）ρは約２．５（ｇ／ｃｍ３）である。キャリアとしては、フェライトコア粒子に樹脂コートが施されたものを用い、その体積平均粒径は４０μｍである。本実施形態の現像装置１２の感光体１３へのトナー供給量ｍｏは０．５ｍｇ／ｃｍ２である。
【０１８５】
Ａ４用紙の面積Ｓは約６００ｃｍ２であるので、１枚のＡ４用紙で消費されるトナー量ｍｔ１は、下記式（１）で求められる。
ｍｔ１＝Ｓ×Ｃｖ×ｍｏ
≒６００（ｃｍ２）×５（％）×０．５（ｍｇ／ｃｍ２）
＝１５ｍｇ                                                …（１）
【０１８６】
現像剤収容容器２４中のトナー濃度Ｔ／Ｄ（ｄ）を一定に保つためには、この量に見合う量のトナーの補給が必要となる。このような量のトナーを補給現像剤２３によって補給すると、キャリアも現像剤収容容器２４内に補給され、余剰キャリアが発生する。補給現像剤２３のトナー含有率Ｔ／Ｄ（ｓ）が８０％であるので、Ａ４用紙１枚当りに発生する余剰キャリア量ｍｃ１は、下記式（２）で求められる。
ｍｃ１＝ｍｔ１×｛１−  Ｔ／Ｄ（ｓ）  ｝／｛  Ｔ／Ｄ（ｓ）  ｝
＝１５（ｍｇ）×（１−０．８）／０．８
＝３．７５ｍｇ                                            …（２）
【０１８７】
したがって、Ａ４用紙１枚当りに発生する余剰キャリア量ｍｃ１は３．７５ｍｇである。このキャリアに付着するトナー量は、トナー濃度Ｔ／Ｄ（ｄ）が６．５％であるので約０．２４ｍｇである。ここでは計算を簡単にするために、余剰キャリア量ｍｃ１に比べてキャリアに付着するトナー量が非常に小さいとして、キャリアに付着するトナー量を無視して計算する。このことから、Ａ４用紙１枚当りに発生する余剰現像剤量は、約３．７５ｍｇであり、この余剰現像剤量の占める体積Ｖｃ１は、現像剤の見かけ密度ρが約２．５（ｇ／ｃｍ３）であるので、下記式（３）のようにして求められる。
Ｖｃ１≒ｍｃ１／ρ
≒３．７５（ｍｇ）／２．５（ｇ／ｃｍ３）＝０．００１５ｃｍ３
…（３）
【０１８８】
ここで、本実施形態の排出路形成部３９の容積Ｖは、排出路形成部３９の高さが１．５ｃｍ、現像ローラ２５の軸方向に直交する方向の長さが１ｃｍ、現像ローラの軸方向の長さが０．５ｃｍであるので、約０．７５ｃｍ３である。したがって、このような排出路形成部３９内部に収容できる現像剤２２の体積は約０．７５ｃｍ３であり、排出路形成部３９内部に収容される現像剤２２がこの体積に達したとき、すなわち設定排出量に達したときに現像剤２２を排出すると、排出路形成部３９の容積と等しい体積の現像剤に含まれるキャリアの量と補給されるキャリアの量とが一致し、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の重量を好適な範囲内に保持することができる。
【０１８９】
したがって、排出路形成部３９の容積と等しい体積の現像剤に含まれるキャリアの量と補給されるキャリアの量とが一致するタイミングと、現像剤を排出するタイミングとを一致させることによって、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の重量を好適な範囲内に保持することができる。この排出路形成部３９の容積と等しい体積の現像剤に含まれるキャリアの量と補給されるキャリアの量とが一致するタイミングは、現像動作の累計時間が予め定める設定時間に達するタイミングに一致する。
【０１９０】
現像動作の累計時間が予め定める設定時間に達するまでの画像形成枚数は、排出路形成部３９の容積と等しい体積の現像剤に含まれるキャリアの量と補給されるキャリアの量とが一致するまでの画像形成枚数に等しく、この画像形成枚数Ａは下記式（４）で求められる。
Ａ＝Ｖ／Ｖｃ１≒０．７５（ｃｍ３）／０．００１５（ｃｍ３）
＝５００（枚）                                    …（４）
【０１９１】
すなわち、平均印字率Ｃｖが５％である場合においては、画像形成枚数が５００枚に達するごとに現像剤２２を排出することによって、現像剤収容容器２４内の現像剤の重量を好適な範囲に保持することができる。連続複写速度が１分間当り３３枚である場合、画像形成装置による画像形成が中断されることなく連続して行われると、５００枚の画像を形成する時間は約１５分間である。この１５分間という時間は、予め試験によってその時間ごとに排出量調整手段４２のシャッタ部材４０が開閉駆動されても故障などの機械的不具合を発生しないことが確認されている。
【０１９２】
式（１）〜（４）のように、本実施形態では排出路形成部３９の容積から画像形成枚数を算出したけれども、実際の設計においては、算出される画像形成枚数が、現像剤排出動作の回数が故障を発生しない範囲から外れないように、排出路形成部３９の容積を決定する。たとえば、キャリアの補給量の平均値が大きくなることが予測されるような画像形成装置に搭載される現像装置では、算出される画像形成枚数が小さくなり過ぎないように、排出路形成部３９の容積を予め大きくしておくことが必要である。
【０１９３】
式（１）〜（４）によって算出された画像形成枚数が少ない枚数であり、その枚数に応じて排出量調整手段４２のシャッタ部材４０が開閉駆動されると故障などの機械的不具合を発生するおそれがある場合、算出された画像形成枚数を用いず、機械的不具合を発生しない最小の画像形成枚数を算出された画像形成枚数として用いる。この最小の画像形成枚数は、予め試験などによって求められる。現像剤の排出されるタイミングを設定する画像形成枚数を、機械的不具合を発生しない最小の画像形成枚数以上にすることによって、第１排出手段２６の頻繁な動作による機械的不具合の発生を防止することができる。
【０１９４】
画像形成枚数が算出された画像形成枚数に達するごとに現像剤２２を排出するように現像装置１２を制御する制御手段６１には、操作者によって操作される電源スイッチ６４の出力、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３３からの出力、補給現像剤２３のトナーの含有率を検知するＩＣタグ６５からの出力、過去に形成した画像のドット数を検知するドット数検知手段６３からの出力、および画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２からの出力がそれぞれ与えられる。
【０１９５】
制御手段６１は、前述のように、過去に形成した画像のドット数を検知するドット数検知手段６３からの出力と、画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２からの出力を用いて、予め定める設定時間に補給されるキャリアの補給量の平均値である平均印字率Ｃｖを算出する。さらに制御手段６１は、算出された平均印字率Ｃｖから上記式（１）〜（４）のように現像剤２２を排出するタイミングを設定するための予め定める画像形成枚数（以後、予め定める枚数とも称する）を算出する画像形成枚数算出手段６６を備える。
【０１９６】
また制御手段６１は、補給現像剤２３を補給する補給手段１６の補給ローラ３６を動作制御し、さらにシャッタ部材４０を移動させて排出通路を開閉する駆動部４１のモータ５５を動作制御する。
【０１９７】
補給現像剤２３の補給動作は、たとえば、現像剤収容容器２４中のトナー濃度などによって制御される。制御手段６１は、たとえば、トナー濃度センサ３３にて検知されるトナー濃度が予め定めるトナー濃度の値以下になると補給動作を行うように補給手段１６の補給ローラ３６を制御し、予め定める量の補給現像剤２３を補給する。
【０１９８】
図１０は、図９に示される制御手段６１の制御手順を示すフローチャートである。ステップａ０のスタートにて画像形成装置１１の電源スイッチ６４がオンにされて現像装置１２が動作可能な状態とされると、ステップａ１に進み制御手段６１による制御手順が開始される。ステップａ１では、画像形成枚数検知手段６２によって検知される画像形成枚数が取得される。ステップａ２では、ステップａ１で取得される画像形成枚数が、予め定める設定時間に画像が形成される記録媒体の枚数である予め定める画像形成枚数、たとえば上記のようにして算出した枚数である５００枚以上か否かが判断される。
【０１９９】
ステップａ２において、画像形成枚数が予め定める枚数よりも大きいと判断されると、ステップａ３で、まず駆動部４１のモータ５５が駆動され、シャッタ部材４０が開放方向に移動されて排出通路が開放される。これによって、排出路形成部３９に貯留される設定排出量の現像剤が排出される。ステップａ４では、次回の現像剤２２を排出するタイミングである画像形成枚数を上記式（１）〜（４）のようにして算出する。この算出結果は、次回のステップａ２での判断基準として用いられる。ステップａ５では、画像形成枚数の値がリセットされる。その後、現像装置１２が現像動作を行っている場合はステップａ１に戻り、現像装置１２が現像動作を行っていない場合はステップａ６のエンドに進む。ステップａ２において、画像形成枚数が予め定める枚数未満であると判断されると、ステップａ１に戻る。
【０２００】
本実施形態では、画像形成枚数が予め定める枚数に達したか否かで、現像動作の累計時間が予め定める設定時間に達したか否かを判断し、画像形成枚数が予め定める枚数に達すると、現像動作の累計時間が予め定める設定時間に達したとみなし、第１排出手段２６によって設定排出量の現像剤２２の排出が行われる。
【０２０１】
このような現像装置１２では、予め定める設定時間ごとに予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均補給量に一致する量のキャリアを含む設定排出量の現像剤２２が排出される。したがって、予め定める設定時間に補給されるキャリアの量が、キャリアの平均補給量に等しい場合、予め定める設定時間内でのキャリアの補給量とキャリアの排出量とが等しくなり、現像剤収容容器２４内の現像剤量を増減させることなく、好適な範囲に維持することができる。
【０２０２】
予め定める設定時間に補給されるキャリアの量が、キャリアの平均補給量よりも小さい場合、すなわち印字率が平均印字率Ｃｖよりも低い場合、予め定める設定時間内でのキャリアの補給量がキャリアの排出量よりも少なくなり、現像剤収容容器２４内の現像剤量が減少する。ただし、この現像剤量の減少は、現像特性に影響を与えるほどの減少ではない。
【０２０３】
たとえば、平均印字率よりも低い印字率である２％の印字率で画像形成が連続的に行われる場合を想定する。このような場合、５００枚ごとに現像剤の排出が行われると、１枚当りの現像剤の排出量が３．７５ｍｇであるので、５００枚の画像形成中に３．７５×５００＝１８７５ｍｇのキャリアが排出される。これに対し、印字率が２％であると、この値の２／５である７５０ｍｇのキャリアしか補給されない。
【０２０４】
すなわち、２％の印字率で画像形成が連続的に行われる場合、５００枚の画像形成ごとに約１．１ｇの現像剤２２が減少するけれども、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の設定収容量が３５０ｇであることに対して、この程度の減少量であれば現像特性に影響は生じない。また２％の印字率で画像形成がさらに連続して行われると、予め定める設定時間である予め定める画像形成枚数を決定するための平均印字率が５％よりも小さくなり、予め定める画像形成枚数の値が大きくなるので、設定時間内に排出されるキャリアの排出量と、設定時間内に補給されるキャリアの補給量とを近づけることができる。
【０２０５】
また平均印字率Ｃｖがたとえば５％であるとき、印字率が平均印字率Ｃｖよりも低くなるのは、印字率が０％以上５％未満の範囲となる場合であり、印字率が平均印字率Ｃｖよりも高くなる場合に比べて非常に狭い範囲である。したがって、予め定める設定時間に補給されるキャリアの量が、予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均値よりも小さい状態が長時間継続されたとしても、現像特性に影響を与えるほどの現像剤２２の減少は生じない。
【０２０６】
これに対して、予め定める設定時間に補給されるキャリアの量が、キャリアの平均補給量よりも大きい場合、すなわち印字率が平均印字率Ｃｖよりも高い場合、予め定める設定時間内でのキャリアの補給量がキャリアの排出量よりも多くなり、現像剤収容容器２４内の現像剤量が増加する。たとえば平均印字率Ｃｖが５％であるとき、印字率が平均印字率Ｃｖよりも高くなるのは印字率が５％より高く１００％以下の範囲となる場合であり、印字率が平均印字率Ｃｖよりも低くなる場合に比べて非常に広い範囲である。したがって、印字率が平均印字率Ｃｖよりも高い状態で連続的に画像が形成されると、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の増加速度が、印字率が平均印字率Ｃｖよりも低い場合の現像剤２２の減少速度に比べて非常に速くなることがある。
【０２０７】
本実施形態の現像装置１２では、第２排出手段２７が備えられるので、平均印字率Ｃｖよりも高い印字率で連続的に画像が形成されて現像剤収容容器２４内の現像剤２２が非常に速い速度で増加しても、最大許容収容量を超える現像剤２２については第２排出手段２７によって排出することができる。さらに平均印字率Ｃｖよりも高い印字率で画像形成が連続して行われると、予め定める設定時間である予め定める画像形成枚数を決定するための平均印字率Ｃｖが５％よりも大きくなり、予め定める画像形成枚数の値が小さくなるので、増加した分の現像剤２２を予め定める設定収容量に近づけるべく現像剤収容容器２４内の現像剤２２の量を減少させることができる。このとき算出された画像形成枚数が第１排出手段２６が故障などの機械的不具合を発生しない範囲に設定されるので、第１排出手段２６による現像剤排出動作の頻度が高くなり過ぎることが防止され、第１排出手段２６からの現像剤の排出を安定して行うことができる。
【０２０８】
このようにして、現像装置１２の現像動作に伴って予め定める設定時間内に補給されるキャリアの補給量が変動しても、現像剤収容容器２４内に収容される現像剤２２の重量を常に好適な範囲に保持することが可能となる。
【０２０９】
上記式（１）〜（４）に示す計算例では、キャリアに付着するトナー量が無視され、排出されるキャリアの量と排出される現像剤の量とが一致するように近似されたことによって、実際に排出される設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量がキャリアの補給量の平均値未満となっているけれども、不足分のキャリアの量はキャリアの設定排出量に比べて小さいので、設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量が、キャリアの平均補給量に一致するといってよい。
【０２１０】
設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量が、キャリアの平均補給量未満であると、排出されるキャリアの量が補給されるキャリアの量に比べて少なくなり、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の量が少しずつ増加する。このような状態で現像装置１２が長期にわたって使用されると、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の量が最大許容収容量に達し、その後設定時間内に補給されるキャリアの補給量がキャリアの平均補給量未満となったとしても、増加した現像剤２２を予め定める設定収容量にまで減少させることは困難となる。これによって、現像剤収容容器２４内の現像剤量が一旦最大収容量に達すると、その後微小の現像剤量の増減はあるけれども、現像剤量がほぼ最大収容量に保持される状態が継続されることになる。
【０２１１】
このような場合、第２排出手段２７から現像剤２２が排出されることで現像剤２２の量が最大収容量を超えることは防止されるけれども、第１排出手段２６によって現像剤収容容器２４内の現像剤量が規制されることはなく、ＯＦ方式を用いて現像剤２２を排出する第２排出手段２７によって現像剤収容容器２４内の現像剤量が規制されることとなる。このとき、ＯＦ方式を用いる場合の問題、たとえば、Ｌ／Ｌ環境下にて多量の現像剤２２が排出されてしまうことなどの問題が発生する。したがって、設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量は、キャリアの平均補給量以上であることが必要である。特に本実施形態のように、キャリアの補給量に関わらず所定の画像形成枚数の画像形成ごとに現像剤の排出を行う現像装置では、設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量がキャリアの平均補給量と一致するように現像剤２２の排出が行われることが好ましい。
【０２１２】
また本実施形態の現像装置１２は、環境条件などの変化によってトナーの帯電量が変化する場合においても現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に保持できる。Ｌ／Ｌ環境およびＨ／Ｈ環境においては、現像剤２２の見かけ密度ρが異なるので、画像形成枚数の予測値が若干変動するけれども、前述の図７にて説明したように、排出路形成部３９に貯留される現像剤２２の体積が現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の全体積に比べて小さいので、現像剤２２の体積変化による影響を無視することができ、環境条件の変化などによるトナーの帯電量の変動に関わらず、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を予め定める量である好適な範囲に維持することができる。
【０２１３】
たとえば前述のように、環境条件がＬ／Ｌ環境となることによってトナー帯電量が大きくなり、現像剤の見かけ密度が、Ｎ／Ｎ環境における見かけ密度よりも１０％小さくなる場合について考える。現像剤の見かけ密度がＮ／Ｎ環境における見かけ密度よりも１０％小さくなるＬ／Ｌ環境では、現像剤の見かけ密度ρ（ＬＬ）は、下記式（５）によって求められる。
ρ（ＬＬ）＝ρ×（１−０．１）≒２．５×０．９＝２．２５        …（５）
【０２１４】
したがって、Ｌ／Ｌ環境下においてＡ４用紙１枚当りに発生する余剰現像剤量の占める体積Ｖｃ１（ＬＬ）は、現像剤の見かけ密度ρ（ＬＬ）が約２．２５であるので、式（３）と同様に、下記式（６）のようにして求められる。
Ｖｃ１（ＬＬ）≒ｍｃ１／ρ（ＬＬ）
≒３．７５（ｍｇ）／２．２５（ｇ／ｃｍ３）
≒０．００１７ｃｍ３                              …（６）
【０２１５】
ここで、本実施形態の排出路形成部３９の容積Ｖは、前述のように約０．７５ｃｍ３であるので、Ｌ／Ｌ環境下において予め定める消費量のトナーが消費されることが予測される画像形成枚数の予測値Ａ（ＬＬ）は、下記式（７）で求められる。
Ａ（ＬＬ）＝Ｖ／Ｖｃ１（ＬＬ）≒０．７５（ｃｍ３）／０．００１７（ｃｍ３）
＝４５０（枚）                                        …（７）
【０２１６】
すなわち、Ｌ／Ｌ環境下においては、画像形成枚数が４５０枚に達するごとに現像剤２２を排出することによって、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の重量を好適な範囲に保持することができることとなる。Ｌ／Ｌ環境下において、Ｎ／Ｎ環境下と同様に画像形成枚数が５００枚に達するごとに現像剤２２の排出動作を行うと、５０枚分相当の現像剤２２が余分に排出されることになるけれども、該余分に排出される５０枚分の現像剤の排出量は、０．１９ｇとなる。
【０２１７】
ここで、ＯＦ排出手段による現像剤の排出では、前述のように、元の現像剤の重量（３５０ｇ）の約１／１１に相当する約３２ｇが本発明の第１排出手段の排出動作と排出動作との間の時間よりも短時間のうちに排出される。本実施形態の第１排出手段２６を用いる場合、現像剤２２の余分に排出される量がＯＦ排出手段による現像剤の余分に排出される量である３２ｇに達するまでには、約８５ｋ枚の画像形成枚数の画像を形成する期間を要する。たとえば、１ヶ月の平均画像形成枚数が５０ｋ枚であるとすると、現像剤２２の余分に排出される量がＯＦ排出手段による現像剤の余分に排出される量に達するまでに、約１．７ヶ月かかることとなる。すなわち、現像剤収容容器２４内の現像剤２３の重量変化は非常に穏やかであり、また実際の使用においてはＬ／Ｌ環境からＮ／Ｎ環境へと変動する環境変動が毎日起こる状況は考えにくいので、実使用においては全く問題なく、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に保持することができる。
【０２１８】
同様に、前述のように、環境条件がＨ／Ｈ環境となることによってトナー帯電量が大きくなり、現像剤の見かけ密度が、Ｎ／Ｎ環境における見かけ密度よりも１０％大きくなる場合について考える。現像剤の見かけ密度がＮ／Ｎ環境における見かけ密度よりも１０％大きくなるＨ／Ｈ環境では、現像剤の見かけ密度ρ（ＨＨ）は、下記式（８）によって求められる。
ρ（ＨＨ）＝ρ×（１＋０．１）≒２．５×１．１＝２．７５        …（８）
【０２１９】
したがって、Ｈ／Ｈ環境下においてＡ４用紙１枚当りに発生する余剰現像剤量の占める体積Ｖｃ１（ＨＨ）は、現像剤の見かけ密度ρ（ＨＨ）が約２．７５であるので、式（３）と同様に、下記式（９）のようにして求められる。
Ｖｃ１（ＨＨ）≒ｍｃ１／ρ（ＨＨ）
≒３．７５（ｍｇ）／２．７５（ｇ／ｃｍ３）
≒０．００１３６ｃｍ３                            …（９）
【０２２０】
ここで、本実施形態の排出路形成部３９の容積Ｖは、前述のように約０．７５ｃｍ３であるので、Ｈ／Ｈ環境下において予め定める消費量のトナーが消費されることが予測される画像形成枚数の予測値Ａ（ＨＨ）は、下記式（１０）で求められる。
Ａ（ＨＨ）＝Ｖ／Ｖｃ１（ＨＨ）
≒０．７５（ｃｍ３）／０．００１３６（ｃｍ３）
≒５５０（枚）                                        …（10）
【０２２１】
すなわち、Ｈ／Ｈ環境下においては、画像形成枚数が５５０枚に達するごとに現像剤２２を排出することによって、現像剤収容容器２４内の現像剤２２の重量を好適な範囲に保持することができることとなる。Ｈ／Ｈ環境下において、Ｎ／Ｎ環境下と同様に画像形成枚数が５００枚に達するごとに現像剤２２の排出動作を行うと、５０枚分相当の現像剤２２が排出されないことになるけれども、該排出されない５０枚分の現像剤の排出量は、０．１９ｇとなる。
【０２２２】
ここで、ＯＦ排出手段による現像剤の排出では、前述のように、元の現像剤３の重量（３５０ｇ）の約０．９／１０に相当する約３２ｇの補給現像剤が補給されるまで現像剤３の排出が行われない。本実施形態の第１排出手段２６を用いる場合、現像剤２２排出されない量がＯＦ排出手段による現像剤の排出されない量である３２ｇに達するまでには、約８５ｋ枚の画像形成枚数の画像を形成する期間を要する。たとえば、１ヶ月の平均画像形成枚数が５０ｋ枚であるとすると、現像剤２２の余分に排出される量がＯＦ排出手段による現像剤の余分に排出される量に達するまでに、約１．７ヶ月かかることとなる。すなわち、現像剤収容容器２４内の現像剤２３の重量変化は非常に穏やかであり、また実際の使用においてはＨ／Ｈ環境からＮ／Ｎ環境へと変動する環境変動が毎日起こる状況は考えにくいので、実使用においては全く問題なく、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に保持することができる。
【０２２３】
以上のように、本実施形態では、環境条件の変化などによってトナーの帯電量が変化しても、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の排出量に急激な変化を与えず、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２の重量を好適な範囲に維持することができる。
【０２２４】
このような現像装置１２およびそれを備える画像形成装置１１は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。
【０２２５】
本実施形態では、実際の画像形成に応じて現像剤２２を排出するタイミングを決定する画像形成枚数を算出し、算出された画像形成枚数の画像が形成されるごとに現像剤２２の排出を行うけれども、これに限定されることなく、予め試験などによって求められ設定される一定の画像形成枚数の画像が形成されるごとに現像剤２２の排出を行うものであってもよい。このような場合、一定の画像形成枚数の画像形成ごとに排出されるキャリアの排出量が、長期的にみてキャリアの平均補給量未満とならないように、好ましくはキャリアの平均補給量と略一致するように、画像形成枚数または現像剤２２の設定排出量、すなわち排出路形成部３９の容積が決定される。このように一定の画像形成枚数の画像が形成されるごとに現像剤２２の排出を行うと、現像剤収容容器２４内の現像剤量が実際の現像動作に応じて変化することがあるけれども、図１０に示す制御手順のステップａ４を行う必要がなく、一層簡単な制御方法で現像剤の排出動作のタイミングを決定することができる。
【０２２６】
現像剤収容容器２４から１回の排出動作によって設定排出量の現像剤２２を排出する第１排出手段２６としては、必ずしも排出路形成部３９の内部に現像剤２２を一時貯留させる構成でなくてもよい。たとえば、排出路形成部３９の内部に予め定める設定排出量の現像剤２２を貯留して排出する代わりに、第１排出口３８ａが形成される排出口部の現像剤収容容器２４内部側または外部側にシャッタ部材などの開閉手段を設け、該開閉手段の開放時間を制御することによって、排出手段からの現像剤の排出量を設定排出量に一致するように決定してもよい。
【０２２７】
しかしながら、排出路形成部３９内部に現像剤２２を一時的に貯留することなく現像剤２２を排出する排出手段では、たとえばシャッタ部材を移動させて排出通路を開放すると、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２が急激に排出通路から流出し、現像剤収容容器２４中で撹拌供給スクリュー２８，２９によって形成される現像剤２２の搬送方向への流れが乱れ、現像剤２２を現像ローラ２５に安定して供給することができなくなるおそれがある。したがって、上記のような構成でも本発明の目的を達成することは可能であるけれども、本実施形態に示すような排出路形成部３９の内部に現像剤２２を一時貯留させる構成の第１排出手段２６の方が、現像剤収容容器２４中において搬送方向に搬送される現像剤２２の流れの乱れを防止することができるので好ましい。
【０２２８】
また現像剤収容容器２４の下部に形成される第１排出口３８ａは、現像剤収容容器２４の現像ローラ２５が設けられる側と反対側の側壁部材２４ｂを貫通するように形成されることに限定されることなく、たとえば、現像剤収容容器２４の第２撹拌領域３１ｂ側の底面部材を貫通するように形成されるものであってもよい。しかしながら、現像剤収容容器２４の底面部材を貫通するように排出口が形成されると、重力によって現像剤収容容器２４内の現像剤２２が急激に排出口から流出し、現像剤収容容器２４内での現像剤２２の流れを乱してしまうおそれがある。したがって、現像剤収容容器２４の下部に形成される排出口は、現像剤収容容器２４の側壁部材２４ｂを、水平面に略平行な方向に貫通するように形成され、排出口を介して排出された現像剤２２が、鉛直方向下向きに延びる排出路形成部３９内部を通って排出されるように構成されることが好ましい。
【０２２９】
また画像形成装置１１は、感光体１３、現像装置１２などを１つずつ備える単色の画像形成装置であるけれども、これに限定されることなく、少なくとも第１排出手段２６を含む本発明の現像装置１２が複数備えられて多色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。このような画像形成装置では、各色の現像装置に含まれる現像剤収容容器中の現像剤の重量を好適な範囲に保持することができ、感光体に対するトナーの供給を安定して行うことができるので、高画質な多色画像を形成することができる。
【０２３０】
ここで、補給現像剤に含まれるトナーの含有率は、各色ごとに異なる場合がある。たとえば、黒色トナーはトナーの消費量が多いことが予測され、カラートナーはトナーの消費量が黒色トナーに比べて少ないことが予測されるので、黒色の補給現像剤に含まれる黒色トナーの含有率がカラーの補給現像剤に含まれるカラートナーの含有率よりも高い場合がある。補給現像剤に含まれるトナーの含有率が変化すると、補給現像剤が補給されるときに現像剤収容容器へ補給されるキャリアの量も変化してしまい、余剰のキャリアを含む現像剤の体積も変化してしまう。よって、余剰のキャリアを排出するためには、第１排出手段２６の排出路形成部３９内部の容積を、補給現像剤に含まれるトナーの量に応じて変化させる必要がある。しかしながら、色ごとに第１排出手段２６の形状を設定することは、困難であり、コストの上昇も招く。
【０２３１】
また、スタートキットとして備えられる初期の補給現像剤カートリッジと、追加用の補給現像剤カートリッジとで補給現像剤のトナー含有率が異なる場合がある。このような場合、第１排出手段２６の排出路形成部３９の容積を初期の補給現像剤カートリッジを用いる場合と追加用の補給現像剤カートリッジを用いる場合とで変化させることは非常に困難である。
【０２３２】
このような問題に対して、本実施形態の現像装置１２では、制御手段６１にＩＣタグ６５からの補給現像剤２３のトナー含有率情報が入力されるので、入力されるトナーの含有率に応じて画像形成枚数を算出することができ、現像剤の排出動作を制御することができる。これによって、排出路形成部内部の容積を変化させることなく、好ましい設定排出量の現像剤を排出することができる。また補給現像剤カートリッジのＩＣタグ６５に記憶されるトナーの含有率情報によって現像剤排出動作が制御されると、同色であるけれども補給現像剤のトナー含有率が異なる場合であっても対応が可能である。
【０２３３】
図１１は本発明の実施の第２形態である現像装置７１の電気的構成を示すブロック図であり、図１２は図１１に示される制御手段７２の制御手順を示すフローチャートである。本実施形態の現像装置７１は、制御手段７２がキャリア補給量取得手段７３と平均補給量算出手段７４とを備えること以外は前述の第１実施形態の現像装置１２と同様の構成を有し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略するとともに、全体の構成図を省略する。
【０２３４】
本実施形態の現像装置７１は、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることを含む排出条件に加えて、さらに、現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの補給量が前記キャリアの補給量の平均値以上となることを含む排出条件を満たすと、第１排出手段２６による現像剤排出動作が行われることを特徴とする。
【０２３５】
現像装置７１に含まれ、ＣＰＵなどによって実現される制御手段７２には、現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの補給量を取得するキャリア補給量取得手段７３が備えられる。キャリア補給量取得手段７３は、たとえば、ドット数検知手段６３で検知される形成された画像のドット数と、１つのドットで消費されるトナーの量とから、トナーの消費量を算出し、該トナーの消費量から補給現像剤２３の補給量を算出し、さらにＩＣタグ６５から取得される補給現像剤２３のトナー含有率情報と算出された補給現像剤２３の補給量とから、キャリアの補給量を算出し取得する。キャリア補給量取得手段７３で取得されるキャリアの補給量は、キャリアの補給量の累積値を意味する。
【０２３６】
本実施形態では、現像剤排出動作のタイミングを決定する画像形成枚数を算出せず、予め定められる画像形成枚数である一定の画像形成枚数の画像を形成するごとに、現像剤２２の排出動作を行う。したがって、本実施形態の制御手段７２は、前述の第１実施形態の画像形成枚数算出手段６６を備えない。ただし予め定める画像形成枚数は、一定の画像形成枚数の画像形成ごとに排出されるキャリアの排出量が、長期的にみてキャリアの平均補給量未満とならないように、好ましくはキャリアの平均補給量と略一致するように設定されるとともに、排出量調整手段４２が該画像形成枚数の画像形成ごとに開閉駆動されても故障などの機械的不具合を発生しない時間の範囲に含まれるように設定される必要がある。
【０２３７】
また制御手段７２は、ドット数検知手段６３で検知される形成された画像のドット数から、設定時間の現像動作に伴って補給されるキャリア、すなわち前記予め定める画像形成枚数の画像形成に伴って補給されるキャリアの平均補給量を算出する平均補給量算出手段７４を備える。キャリアの平均補給量の算出は、たとえば、１回の現像剤排出動作ごとに行われる。
【０２３８】
制御手段７２には、操作者によって操作される電源スイッチ６４の出力、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３３からの出力、補給現像剤２３のトナーの含有率を検知するＩＣタグ６５からの出力、過去に形成した画像のドット数を検知するドット数検知手段６３からの出力、および画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２からの出力がそれぞれ与えられる。
【０２３９】
また制御手段６１は、補給現像剤２３を補給する補給手段１６の補給ローラ３６を動作制御し、さらにシャッタ部材４０を移動させて排出通路を開閉する駆動部４１のモータ５５を動作制御する。
【０２４０】
補給現像剤２３の補給動作は、たとえば、現像剤収容容器２４中のトナー濃度などに応じて制御される。制御手段６１は、たとえば、トナー濃度センサ３３にて検知されるトナー濃度が予め定めるトナー濃度の値以下になると補給動作を行うように補給手段１６の補給ローラ３６を制御し、予め定める量の補給現像剤２３を補給する。
【０２４１】
以下図１１に示すフローチャートを参照し、制御手段７２の制御手順を説明する。ステップｂ０のスタートにて画像形成装置の電源スイッチ６４がオンにされて現像装置７１が動作可能な状態とされると、ステップｂ１に進み制御手段６１による制御手順が開始される。ステップｂ１では、ドット数検知手段６３からの出力、および画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２からの出力から算出されたキャリアの補給量がキャリア補給量取得手段７３にて取得される。ステップｂ２では、取得されたキャリアの補給量が、平均補給量算出手段７４にて算出されたキャリアの補給量の平均値以上であるか否かが判断される。
【０２４２】
ステップｂ２において、取得されたキャリアの補給量が算出されたキャリアの補給量の平均値未満であると判断されると、ステップｂ１に戻る。ステップｂ２において取得されたキャリアの補給量が算出されたキャリアの補給量の平均値以上であると判断されると、ステップｂ３で、画像形成枚数検知手段６２で検知される画像形成枚数を取得する。ステップｂ４では、取得された画像形成枚数が、予め定める枚数以上であるか否かが判断される。
【０２４３】
ステップｂ４で取得された画像形成枚数が予め定める枚数以上であると判断されると、ステップｂ５で、まず駆動部４１のモータ５５が駆動され、シャッタ部材４０が開放方向に移動されて排出通路が開放される。これによって、排出路形成部３９に貯留される設定排出量の現像剤が排出される。ステップｂ６では、次回の現像剤２２を排出するタイミングを判断するための、予め定める枚数の画像形成に伴って補給されるキャリアの補給量の平均値を算出する。この算出結果は、次回のステップｂ２での判断基準となる。ステップｂ７では、算出されたキャリアの補給量をリセットする。ステップｂ８では、画像形成枚数の値がリセットされる。その後、現像装置７１が現像動作を行っている場合はステップｂ１に戻り、現像装置７１が現像動作を行っていない場合はステップｂ９のエンドに進む。
【０２４４】
本実施形態の現像装置７１は、以上の手順によって、画像形成枚数が予め定める枚数以上であること、すなわち現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることと、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量がキャリアの補給量の平均値以上となることとを含む排出条件を満たすと、第１排出手段２６によって設定排出量の現像剤が排出されるように構成される。
【０２４５】
予め定める枚数の画像を形成する間に補給されるキャリアの量が、予め定める枚数の画像を形成する間に補給されるキャリアの平均補給量以上である場合、たとえば印字率が平均印字率Ｃｖよりも高い場合、前回の排出動作後から形成される画像の画像形成枚数が予め定める枚数に達すると、設定排出量の現像剤の排出が行われる。また予め定める枚数の画像を形成する間に補給されるキャリアの平均補給量未満である場合、たとえば印字率が平均印字率Ｃｖよりも低い場合、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上となっても、現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量がキャリアの補給量の平均値以上とならなければ、現像剤の排出が行われない。
【０２４６】
これによって、予め定める設定時間に補給されるキャリアの量が、予め定める設定時間に補給されるキャリアの平均補給量よりも小さい場合、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上となっても現像剤の排出が行われないので、キャリアの排出量がキャリアの補給量よりも多くなることを防止でき、現像剤収容容器２４内の現像剤量が減少することを防止できる。
【０２４７】
このような現像装置７１では、第１排出手段２６によって排出される現像剤の設定排出量が、長期的にみて予め定める枚数の画像を形成する間に補給されるキャリアの排出量よりも大きい量のキャリアを含むように設定されることが好ましい。本実施形態のように現像剤収容容器に補給されるキャリアの補給量がキャリアの補給量の平均値以上となるまで現像剤の排出が行われない場合、キャリアの排出量をキャリアの補給量の平均値に一致させると、印字率が平均印字率Ｃｖよりも低くなっても現像剤収容容器２４内の現像剤量が減少しない。これによって、印字率が平均印字率Ｃｖよりも高いときに増加した現像剤収容容器２４内の現像剤を、印字率が平均印字率Ｃｖよりも低いときに減少させることができなくなる。
【０２４８】
そこで、キャリアの排出量をキャリアの平均補給量よりも若干大きくすることによって、印字率が平均印字率Ｃｖ以下である場合に、現像剤を少しずつ減少させる。このように現像剤の設定排出量が設定されると、現像剤収容容器内の現像剤が最大許容収容量まで達しても、予め定める設定収容量に近づけるように現像剤量を減少させることができる。キャリアの排出量をキャリアの平均補給量よりも大きくする場合、キャリアの排出量は、キャリアの平均補給量１００重量部に対して、１００重量部より多く、３００重量部以下であることが好ましい。
【０２４９】
キャリアの排出量は、排出量調整手段４２の動作信頼性に対する安全率（以後、動作安全率とも称する）を決定する。ここで動作安全率とは、排出量調整手段４２が開閉駆動されても故障などの機械的不具合を発生しない最短時間（以後、最短排出間隔とも呼ぶ）に対する排出量調整手段４２の排出動作と排出動作との行われる間隔（以後、排出間隔とも呼ぶ）の比率（排出間隔／最短排出間隔）であり、その動作間隔で排出動作が行われることによって排出量調整手段４２に不具合が発生しない確率である。たとえば、排出間隔を最短排出間隔と一致するように設定するとき、動作安全率は１００％となる。また排出間隔を最短排出間隔の３倍とするとき、動作安全率は３００％となる。「動作安全率が３００％となる」とは、動作安全率が１００％であるときの３倍確実に、排出量調整手段４２の動作の安全性を保障することができることを示す。排出間隔を最短排出間隔よりも短くすると、動作安全率が１００％未満となり、排出量調整手段４２の動作の安全性を確実に保障することができない。
【０２５０】
ここで、平均印字率Ｃｖが５％である場合であっても、平均印字率Ｃｖの３倍の印字率である１５％の印字率に基づいてキャリアの排出量をキャリアの平均補給量の３倍とすると、すなわちキャリアの平均補給量１００重量部に対してキャリアの排出量を３００重量部とすると、排出間隔が、キャリアの排出量とキャリアの平均補給量とが等しいときの３分の１となる。これによって、排出量調整手段４２の動作安定率がさらに向上し、排出量調整手段４２の動作の安全性が確実に保障される。ただし、キャリアの排出量がキャリアの平均補給量１００重量部に対して３００重量部を超えると、１度に排出される現像剤２２の量が大きくなりすぎ、現像剤収容容器２４内の現像剤量が好適な範囲を下回ってしまうおそれがあるので、キャリアの排出量は、キャリアの平均補給量１００重量部に対して３００重量部以下であることが好ましい。
【０２５１】
本実施形態では、キャリアの補給量を取得する方法として、ドット数と画像形成枚数とからトナーの消費量を算出し、該トナーの消費量から補給される補給現像剤の補給量を算出し、さらに算出された補給現像剤の補給量と補給現像剤のトナー含有率とからキャリアの補給量を取得する方法を用いるけれども、この方法に限定されることなく、種々の方法を用いることができる。
【０２５２】
たとえば、キャリアの補給量を取得する方法として、補給手段１６の補給ローラ３６の回転回数を検知して、該検知される補給ローラ３６の回転回数と、１回の回転によって補給される補給現像剤２３の補給量とから補給現像剤２３の補給量を算出し、算出された補給現像剤２３の補給量と補給現像剤２３のトナー含有率とからキャリアの補給量を取得する方法などを挙げることができる。このような方法によっても、キャリアの補給量の取得が行える。
【０２５３】
また本実施形態では、画像形成枚数が予め定める一定の画像形成枚数以上であることを排出条件の１つとして現像剤２２の排出動作が制御されるけれども、この画像形成枚数は予め定められる画像形成枚数であることに限定されない。現像剤２２の排出動作のタイミングを決定する画像形成枚数は、算出されるキャリアの補給量の平均値と、設定排出量との関係から現像剤２２の排出動作を行うごとに算出されてもよい。算出された画像形成枚数を用いることによって、現像剤収容容器２４内の現像剤量を好適な現像剤収容量の範囲であって、予め定める設定収容量に一層近い現像剤量とすることができる。
【０２５４】
図１３は本発明の実施の第３形態である現像装置８１の電気的構成を示すブロック図であり、図１４は図１３に示される制御手段８２の制御手順を示すフローチャートである。本実施形態の現像装置８１は、実施の第２形態の現像装置７１と同様の構成を有し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略するとともに、全体の構成図を省略する。
【０２５５】
本実施形態の現像装置８１は、現像剤収容容器２４内の現像剤量が予め定める設定収容量以下である場合、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上であることと、現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの補給量が予め定める補給量以上となることとを含む排出条件を満たすと、キャリアの排出量が予め定める補給量と一致する設定排出量の現像剤２２を第１排出手段２６によって排出し、現像剤収容容器２４内の現像剤量が予め定める設定収容量を超える場合、現像動作の累計時間が予め定める設定時間以上になると、キャリアの排出量が予め定める補給量となる設定排出量の現像剤２２を第１排出手段２６によって排出することを特徴とする。
【０２５６】
予め定める設定時間とは、この時間内に補給されるキャリアの量が、設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量に等しくなるように設定される時間である。この予め定める設定時間は、排出量調整手段４２が該設定時間ごとに開閉駆動されても故障などの機械的不具合を発生しない時間の範囲に含まれる必要があり、設定時間がこの範囲に含まれるように現像剤の設定排出量、すなわち排出路形成部３９の容積が設定される。また予め定める補給量とは、設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量と等しい量である。
【０２５７】
本実施形態では、前述の第１実施形態と同様に、排出路形成部３９の容積が約０．７５ｃｍ３に設定され、現像剤のＮ／Ｎ環境下における見かけ密度（嵩比重）ρが約２．５であるので、現像剤の設定排出量は約１．９ｇである。本実施形態では現像剤中のトナー濃度が６．５％に設定されるので、設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量は、約１．８ｇであり、この量が予め定める補給量となる。また本実施形態では、予め定める設定時間を予め定める枚数の画像を形成する時間から換算し、予め定める画像形成枚数を５００枚と設定する。
【０２５８】
また本実施形態の現像装置８１では、現像剤収容容器２４内の現像剤量が予め定める設定収容量を超える量であるか否かによって現像剤を排出するタイミングが異なる。現像剤収容容器２４内の現像剤量が予め定める設定収容量を超える量であるか否かについては、次のようにして現像剤収容容器２４内の現像剤量の増加分を算出する増加分算出手段８３による算出結果にて判断できる。
【０２５９】
現像剤収容容器２４内の現像剤量と設定収容量との差（以後、現像剤増加分とも呼ぶ）は、前回の現像剤２２の排出から次回の現像剤２２の排出までの間に補給される補給現像剤２３の補給量から現像剤２２の設定排出量を差し引いた値の累積値によって得ることができる。現像剤２２が排出される際の補給現像剤２３の補給量と、現像剤２２の設定排出量との差がゼロである場合、現像剤収容容器２４内の現像剤量は設定収容量に等しくなる。現像剤２２が排出される際の補給現像剤２３の補給量と、現像剤２２の設定排出量との差が大きいと、現像剤収容容器２４内の現像剤量は設定収容量よりも大きくなる。このようにして算出される現像剤増加分は、最大許容収容量から設定収容量を差し引いた値を最大値として、制御手段８２のメモリ８４に記憶される。
【０２６０】
現像装置７１に含まれ、ＣＰＵなどによって実現される制御手段７２には、上記のように現像剤増加分を算出する増加分算出手段８３、算出された現像剤の増加分を記憶するメモリ８４、および補給現像剤２３の補給量を取得する補給現像剤補給量取得手段８５が備えられる。
【０２６１】
制御手段８２には、操作者によって操作される電源スイッチ６４の出力、現像剤収容容器２４に収容される現像剤２２のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３３からの出力、補給現像剤２３のトナーの含有率を検知するＩＣタグ６５からの出力、過去に形成した画像のドット数を検知するドット数検知手段６３からの出力、および画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段６２からの出力がそれぞれ与えられる。
【０２６２】
以下図１３に示すフローチャートを参照し、制御手段８２の制御手順を説明する。ステップｃ０のスタートにて画像形成装置の電源スイッチ６４がオンにされて現像装置８１が動作可能な状態とされると、ステップｃ１に進み制御手段６１による制御手順が開始される。ステップｃ１では、メモリ８４に記憶される現像剤収容容器２４内の現像剤増加分を取得する。ステップｃ２では、ステップｃ１で取得された現像剤増加分が０より大きいか否かが判断される。
【０２６３】
ステップｃ２において、取得された現像剤増加分が０より大きいと判断されると、ステップｃ３に進み、画像形成枚数検知手段６２で検知される画像形成枚数を取得する。ステップｃ４では、取得された画像形成枚数が、予め定める枚数以上であるか否かが判断される。
【０２６４】
ステップｃ４で取得された画像形成枚数が予め定める枚数未満であると判断されると、ステップｃ３に戻る。ステップｃ４で取得された画像形成枚数が予め定める枚数以上であると判断されると、ステップｃ５で、補給現像剤補給量取得手段８５によって補給現像剤２３の補給量が取得される。ステップｃ６では、取得された補給現像剤２３の補給量から現像剤２２の設定排出量を差し引いた値をステップｃ１で取得した現像剤増加分に累積し、最新の現像剤増加分としてメモリ８４に記憶する。
【０２６５】
ステップｃ７では、駆動部４１のモータ５５が駆動され、シャッタ部材４０が開放方向に移動されて排出通路が開放される。これによって、排出路形成部３９に貯留される設定排出量の現像剤２２が排出される。ステップｃ８では、取得される補給現像剤補給量をリセットする。ステップｃ９では、画像形成枚数の値がリセットされる。その後、現像装置１２が現像動作を行っている場合はステップｃ１に戻り、現像装置８１が現像動作を行っていない場合はステップｃ１０のエンドに進む。
【０２６６】
ステップｃ２において、取得された現像剤増加分が０以下であると判断されると、ステップｃ１１で、補給現像剤補給量取得手段８５によって補給現像剤２３の補給量を取得する。ステップｃ１２では、ステップｃ１１で取得された補給量の補給現像剤２３に含まれるキャリアの量が、予め定める補給量以上であるか否かが判断される。ステップｃ１１で取得された補給量の補給現像剤に含まれるキャリアの量は、補給現像剤２３のトナー含有率を用いて算出される。
【０２６７】
ステップｃ１２において、取得された補給量の補給現像剤２３に含まれるキャリアの量が、予め定める補給量未満であると判断されると、ステップｃ１１に戻る。ステップｃ１２において、取得された補給量の補給現像剤２３に含まれるキャリアの量が、予め定める補給量以上であると判断されると、ステップｃ１３において、画像形成枚数検知手段６２で検知される画像形成枚数を取得する。ステップｃ１４では、取得された画像形成枚数が、予め定める枚数以上であるか否かが判断される。
【０２６８】
ステップｃ１４において、取得された画像形成枚数が、予め定める枚数未満であると判断されると、ステップｃ１３に戻る。ステップｃ１４において、取得された画像形成枚数が、予め定める枚数以上であると判断されると、ステップｃ５〜ｃ１０が行われる。
【０２６９】
本実施形態の現像装置８１では、まず現像剤収容容器２４内の現像剤量が設定収容量を超えるか否かを判断し、その判断結果に応じて現像剤２２の排出動作が行われる。現像剤収容容器２４内の現像剤量が設定収容量を超える場合、キャリアの補給量に関わらず、故障などの機械的不具合を発生しないことが確認される予め定める枚数の画像が形成されるごとに、現像剤２２の排出が行われる。これによって、キャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量よりも少なくなると、現像剤収容容器２４内の現像剤２２を減少させて設定収容量に近づけることができる。キャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量よりも多い場合、現像剤収容容器２４内の現像剤量は増加するけれども、最大許容収容量を超える余剰の現像剤２２については第２排出手段２７によって排出されるので、現像剤収容容器２４内の現像剤２２が最大許容収容量を超えることはない。
【０２７０】
現像剤収容容器２４内の現像剤量が設定収容量以下であると、キャリアの補給量が設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量に達するまでの画像形成枚数が、予め定める枚数以上である場合と、キャリアの補給量が設定排出量の現像剤に含まれるキャリアの量に達するまでの画像形成枚数が、予め定める枚数未満である場合とで排出のタイミングを異ならせる。
【０２７１】
キャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量に達するまでの画像形成枚数が予め定める枚数を超える場合、現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量に達すると、現像剤２２の排出が行われる。これによって、キャリアの補給量とキャリアの排出量とを等しくすることができ、現像剤収容容器２４内の現像剤量を常に一定に保持することができる。
【０２７２】
キャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量に達するまでの画像形成枚数が予め定める枚数以下である場合、現像剤収容容器２４に補給されるキャリアの補給量が設定排出量の現像剤２２に含まれるキャリアの量に達しても現像剤２２の排出を行わず、画像形成枚数が予め定める枚数に達したときにはじめて現像剤２２の排出を行う。このようにして現像剤２２の排出が行われると、第１排出手段２６の排出動作の回数を増加させることがない。またこのような場合ではキャリアの補給量がキャリアの排出量よりも多いことに起因して現像剤収容容器２４内の現像剤２２が増加するけれども、最大許容収容量を超える余剰の現像剤２２については第２排出手段２７によって排出される。
【０２７３】
本実施形態では、増加分の現像剤２２を積極的に排出させることができ、現像剤２２の設定排出量を、キャリアの量が予め定める設定時間に補給されるキャリアの補給量の平均値以上となるように設定する必要がなく、任意の設定排出量とすることができる。本実施形態では現像剤収容容器２４内の現像剤増加分に応じて現像剤排出動作が制御されるので、現像剤収容容器２４内の現像剤量を常に設定収容量に近づけつつ、かつ現像剤収容容器２４内の現像剤量を設定収容量未満とすることがない。本実施形態では、制御手段８２による制御が若干複雑になるけれども、一層確実に現像剤収容容器２４内の現像剤量を好適な範囲に保持することができる。
【０２７４】
図１５は本発明の実施の第４形態である現像装置９１の構成を概略的に示す上面図であり、図１６は現像装置９１の構成を概略的に示す側面図であり、図１７は図１５に示す現像装置９１の構成を概略的に示す正面図である。図面の理解を容易にするために、図１５では、現像装置９１の現像剤収容容器９２の上面部材９２ａを省略して示す。本実施形態の現像装置９１は、前述の第１実施形態の現像装置１２に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略するとともに、全体の構成図を省略する。
【０２７５】
本実施形態の現像装置９１は、第２排出手段９３，９４の第２排出口９５，９６が、現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器９２の両端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【０２７６】
現像剤収容容器９２は、第２排出口９５，９６が形成される数および形成される位置が異なること以外は、前述の第１実施形態の現像剤収容容器２４と同様の構成であるので、説明を省略する。
【０２７７】
本実施形態では、第２排出口９５，９６は、仕切り部材３１によって仕切られる現像剤２２の第２撹拌領域３１ｂに存在する現像剤２２を排出するように、第１排出口３８ａの形成される側壁部材９２ｂと直交する側壁部材９２ｃ，９２ｄを貫通してそれぞれ形成される。このような第２排出口９５，９６は、矢符３２ｂ，３２ｄで示す現像剤排出方向に対して反対方向にそれぞれが形成されるので、撹拌供給スクリュー２８，２９によって第２排出口９５，９６に向けて現像剤２２が搬送されることが防止される。したがって、撹拌供給スクリュー２８，２９によって第２排出口９５，９６側に現像剤２２が多量に搬送され、第２排出口９５，９６から過剰に現像剤２２が排出されることを防止することができる。
【０２７８】
第２排出手段９３，９４は、上記のような第２排出口９５，９６が形成される第２排出口形成部５６と、第２排出口９５，９６を介して現像剤収容容器９２内の空間と第１排出手段２６から排出される現像剤２２を回収する回収容器４３内の空間とをそれぞれ連通するように排出管路が形成される排出管９７，９８とを含んで構成される。
【０２７９】
このような第２排出手段９３，９４を備える現像装置９１によれば、次のような効果が発揮される。現像剤収容容器９２が水平面に対して傾斜すると、現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向における現像剤収容容器９２の両端部においては現像剤収容容器９２中の現像剤面の高さが変化するけれども、一方の端部側では現像剤面の高さが相対的に高くなり、他方の端部側では現像剤面の高さが相対的に低くなる。回転軸線方向に平行な方向の両端部に第２排出口９５，９６が形成されると、少なくとも一方の端部側から現像剤２２を排出することができるので、最大許容収容量を超える現像剤２２を確実に排出することができる。また前述の図２０Ａおよび図２０Ｂに示すようなＯＦ方式を用いる排出手段では、ＯＦ排出口が予め定める設定収容量の現像剤が形成する現像剤面の高さに形成される。これに対して、第２排出口９５，９６は、予め定める設定収容量よりも多い量である最大許容収容量の現像剤が形成する現像剤面の高さに形成されるので、現像剤収容容器９２内の現像剤量が設定収容量を下回ることを防止することができる。
【０２８０】
第２排出口９５，９６としては、第１排出口３８ａが形成される側壁部材９２ｂと直交する側壁部材９２ｃ、９２ｄにそれぞれ形成されることに限定されることなく、少なくとも１つの第２排出口が、第１排出口３８ａが形成される側壁部材９２ｂを貫通するように形成されてもよい。このような第１排出口３８ａが形成される側壁部材９２ｂを貫通するように第２排出口が形成されると、撹拌供給スクリュー２８，２９によって第２排出口に向けて現像剤２２が搬送されるので、現像剤２２の排出を一層迅速に行うことができる。
【０２８１】
図１８は、本発明の実施の第５形態である現像装置１０１の要部の構成を概略的に示す断面図である。本実施形態の現像装置１０１は、前述の第１実施形態の現像装置１２に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略するとともに、全体の構成図を省略する。
【０２８２】
また図１９は、シャッタ部材１０２を排出通路の延びる方向１０３に垂直でかつ排出路形成部１０４に形成される排出通路を含む仮想平面１０５に投影した投影面を示す図である。図１９に示す領域全体は、排出通路の延びる方向１０３に垂直な仮想平面１０５のうち、排出通路に現像剤２２が貯留される状態において、該貯留される現像剤２２が占める領域である。また図１９の斜線部で示す領域は、前記現像剤２２が占める領域中で、排出通路の延びる方向１０３に垂直な仮想平面１０５に投影したシャッタ部材１０２の該投影される領域（投影面）１０６である。
【０２８３】
本実施形態の現像装置１０１は、排出通路に現像剤２２が貯留されている状態において、排出通路の延びる方向に垂直な仮想平面１０５によって該現像剤２２の貯留部分が切断されるとき、前記仮想平面１０５内での投影面積のうち現像剤２２の貯留部分に含まれる部分１０６の面積が、仮想平面１０５内での現像剤２２の貯留部分１０７の面積と等しくなる第１角変位状態と、第１角変位状態から角変位した状態であって、前記仮想平面１０５内での投影面積のうち現像剤２２の貯留部分に含まれる部分１０６の面積が、仮想平面１０５内での現像剤２２の貯留部分１０７の面積よりも小さくなる第２角変位状態とに角変位可能であるシャッタ部材１０２と、シャッタ部材１０２を第１角変位状態と第２角変位状態とに角変位駆動させる駆動部１０８とを含む排出量調整手段１０９を備えることを特徴とする。ここで、角変位駆動とは回転駆動を含む。
【０２８４】
本実施形態のシャッタ部材１０２は、略円柱形状であり、その軸方向が現像ローラ２５の回転軸線方向に平行な方向となるように設けられる。シャッタ部材１０２の軸方向の両端部を除く部分には、軸方向に対して垂直に貫通孔１１１が形成される。シャッタ部材１０２は、モータなどで構成される駆動部１０８（図１８（ｂ）においては不図示）によって矢符１１０方向に角変位され、排出通路の延びる方向１０３に対する貫通孔１１１の傾斜角度が変化する。
【０２８５】
駆動部１０８は、シャッタ部材１０２を図１８（ａ）で示される状態である第１角変位状態と図１８（ｂ）で示される状態である第２角変位状態とで変化させる。第１角変位状態では、図１８（ａ）で示されるように、仮想平面１０５に投影したシャッタ部材１０２の投影面１０６の面積が排出路形成部１０４の排出通路の断面積、すなわち前記現像剤２２が占める領域１０７の面積と等しくなる。また排出通路の延びる方向１０３に対する貫通孔１１１の延びる方向の傾斜角度が略９０°となる。第２角変位状態では、図１８（ｂ）および図１９（ｂ）で示されるように、仮想平面１０５に投影したシャッタ部材１０２の投影面１０６の面積が排出路形成部１０４の排出通路の断面積、すなわち前記現像剤２２が占める領域１０７の面積よりも小さくなる。また排出通路の延びる方向１０３に対する貫通孔１１１の延びる方向の傾斜角度が略０°となる。
【０２８６】
本実施形態では、シャッタ部材１０２を第１角変位状態とすることによって、貫通孔１１１の延びる方向を排出通路の延びる方向１０３に対して略垂直に傾斜させて排出路形成部１０４の排出通路を閉塞状態とすることができる。また、シャッタ部材１０２を第２角変位状態とすることによって、貫通孔１１１の延びる方向と排出通路の延びる方向１０３とを一致させて排出路形成部１０４の排出通路を開放状態とすることができる。このように、本実施形態の排出量調整手段１０９では、簡単な構成で排出通路の開閉を行うことができる。また排出路形成部１０４に含まれる空間内でシャッタ部材１０２が第１角変位状態と第２角変位状態とに角変位可能となり、シャッタ部材１０２が排出路形成部１０４の占める空間外に配置されることがなく、シャッタ部材１０２の退避空間が不要となるので、装置の小型化が実現可能となる。
【０２８７】
このような排出量調整手段１０９を備える現像装置１０１としては、上記のような構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。たとえば、シャッタ部材１０２の形状としては、略円柱形状に限定されることなく、球形状、円錐台形状、直方体形状など、他の形状であってもよい。また、シャッタ部材１０２は、貫通孔１１１が形成される構成に限定されない。貫通孔が形成されないシャッタ部材としては、たとえば、薄板形状のシャッタ部材を用いることができる。薄板形状のシャッタ部材を角変位させることによっても第１角変位状態と第２角変位状態とを形成することができ、排出通路を開放状態と閉塞状態とで変化させることができる。このとき、薄板形状のシャッタ部材は、シャッタ部材の中心を通る軸まわりに角変位されてもよく、排出通路の延びる方向１０３に垂直な方向であるシャッタ部材の一辺部を軸として角変位されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２８８】
【図１】本発明の実施の一形態である現像装置１２を備える画像形成装置１１の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】現像装置１２の構成を概略的に示す上面図である。
【図３】現像装置１２の構成を概略的に示す側面図である。
【図４】図２に示す現像装置１２の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。
【図５】図２に示す現像装置１２の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図である。
【図６】第１排出手段２６によって現像剤２２を排出する様子を模式的に示す断面図である。
【図７】第１排出手段２６によって現像剤２２が排出される現像装置１２による作用と、ＯＦ方式を用いる排出手段によって現像剤が排出される前述の図２０Ａおよび図２０Ｂに示す現像装置１の作用とを対比して説明する図である。
【図８】第２排出手段２７による現像剤２２の排出動作を説明する図である。
【図９】現像装置１２の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示される制御手段６１の制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の第２形態である現像装置７１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示される制御手段７２の制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の第３形態である現像装置８１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示される制御手段８２の制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の第４形態である現像装置９１の構成を概略的に示す上面図である。
【図１６】現像装置９１の構成を概略的に示す側面図である。
【図１７】図１５に示す現像装置９１の構成を概略的に示す正面図である。
【図１８】本発明の実施の第５形態である現像装置１０１の要部の構成を概略的に示す断面図である。
【図１９】シャッタ部材１０２を排出通路の延びる方向１０３に垂直でかつ排出路形成部１０４に形成される排出通路を含む仮想平面１０５に投影した投影面を示す図である。
【図２０Ａ】ＯＦ排出手段を備える現像装置１を用いる場合に生じる問題を説明するための図である。
【図２０Ｂ】ＯＦ排出手段を備える現像装置１を用いる場合に生じる問題を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２８９】
１１  画像形成装置
１２，７１，８１，９１，１０１  現像装置
１３  感光体
１４  帯電手段
１５  露光手段
１６  補給手段
１７  転写手段
１８  定着手段
１９  クリーニング手段
２０  除電手段
２１  記録媒体
２２  現像剤
２３  補給現像剤
２４，９２  現像剤収容容器
２５  現像ローラ
２６  第１排出手段
２７，９３，９４  第２排出手段
２８，２９  撹拌供給スクリュー
３３  トナー濃度センサ
３６  補給ローラ
３８  第１排出口形成部
３８ａ  第１排出口
３９  排出路形成部
４０，１０２  シャッタ部材
４１，１０８  駆動部
４２，１０９  排出量調整手段
４３  回収容器
５５  モータ
５６  第２排出口形成部
５６ａ，９５，９６  第２排出口
５７，９７，９８  排出管
６１，７２，８２  制御手段
【図１】
2007156355.tif 000003
【図２】
2007156355.tif 000004
【図３】
2007156355.tif 000005
【図４】
2007156355.tif 000006
【図５】
2007156355.tif 000007
【図６】
2007156355.tif 000008
【図７】
2007156355.tif 000009
【図８】
2007156355.tif 000010
【図９】
2007156355.tif 000011
【図１０】
2007156355.tif 000012
【図１１】
2007156355.tif 000013
【図１２】
2007156355.tif 000014
【図１３】
2007156355.tif 000015
【図１４】
2007156355.tif 000016
【図１５】
2007156355.tif 000017
【図１６】
2007156355.tif 000018
【図１７】
2007156355.tif 000019
【図１８】
2007156355.tif 000020
【図１９】
2007156355.tif 000021
【図２０Ａ】
2007156355.tif 000022
【図２０Ｂ】
2007156355.tif 000023