(57)【要約】【課題】現像装置４を装置本体から取り外す際に現像剤がこぼれることを抑制する。【解決手段】攪拌室４４には、排出口４７を有する排出経路４８が連結される。これら攪拌室４４及び排出経路４８には、主搬送スクリュー部４６ａ、返しスクリュー部４６ｂ、排出スクリュー部４６ｃを一体に連結した第２攪拌搬送スクリュー４６が設置される。現像装置４を装置本体から取り外す場合に、第２攪拌搬送スクリュー４６を現像装置４が装置本体から取り外される前に駆動することで、排出スクリュー部４６ｃが回転して排出経路４８内の現像剤を排出口４７から排出できる。これにより、現像装置４を取り外す際に現像剤がこぼれることを抑制できる。【選択図】図４
2016014812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、
装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、
前記搬送部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記現像装置の取り外しを指示する情報、もしくは、装置の異常に関する情報を出力する出力部と、を備え、
前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、
前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、
前記制御手段は、前記出力部から前記情報が出力された場合に前記駆動手段を自動的に駆動する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
装置本体と、
装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、
前記搬送部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記現像装置の取り外しを指示するための情報を入力する入力部と、を備え、
前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、
前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、
前記制御手段は、前記入力部により前記現像装置の取り外しの指示が入力された場合に、前記駆動手段を駆動する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
装置本体と、
装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、
前記搬送部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記現像装置の取り外しが必要なことを判断する判断手段と、を備え、
前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、
前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、
前記制御手段は、前記判断手段が前記現像装置の取り外しが必要であると判断した場合に前記駆動手段を自動的に駆動する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記現像装置を取り外す際の前記搬送部材の駆動速度を、画像形成時の前記搬送部材の駆動速度よりも遅くする、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記現像装置を取り外す際に前記搬送部材を所定時間駆動する、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記排出搬送部は、回転軸上に螺旋状の羽根を有するスクリューであり、
前記所定時間をＴ、前記排出搬送部の角速度をω、前記排出搬送部の前記副搬送部から前記排出口までの前記羽根の巻き数をＰとした場合に、
Ｔ≧（２π／ω）×Ｐ
を満たすように前記所定時間Ｔが設定されている、
ことを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
主搬送部は、回転軸上に螺旋状の羽根を有するスクリューであり、
前記主搬送部の前記羽根の周上の１点とこの１点から最も離れた周上の１点との距離をＲ、これら２点を結ぶ線の前記回転軸に対する角度をθ、前記副搬送部の搬送方向の長さをＬ、重力加速度をｇとした場合に、
Ｌ≧（Ｒ×ω）２×ｓｉｎθ×ｃｏｓθ／２／ｇ
を満たすように前記角速度ωが設定されている、
ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
装置本体と、
装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、を備え、
前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、
前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、
前記搬送部材を手動で駆動させる手動駆動手段を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関し、特に、装置本体から現像装置を取り外し自在な構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、従来から、非磁性トナーと磁性キャリアを混合し、現像剤として使用する２成分現像方式が広く利用されている。２成分現像方式では、長期の使用による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が生じるため、画像形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行っていた。例えば、現像装置の現像動作によって消費した分のトナーを含む現像剤を現像容器に補給し、現像容器内の余剰な現像剤を、現像容器外に配置された廃現像剤収容容器に排出する構成が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５６７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような従来構成の場合、余剰現像剤を排出する機構は、重力により余剰現像剤を廃現像剤収容容器に排出するべく、現像容器の現像剤排出口に簡易的なシャッターを設け、重力方向下方に排出する場合が多い。したがって、メンテナンスや現像装置の交換などのために現像装置を装置本体から取り外す際に、現像剤排出口近傍に溜まった現像剤がこぼれる可能性がある。例えば、現像装置の取り外し動作の振動や、取り外し時に現像装置が傾く等して、現像剤排出口のシャッター近傍から装置本体内、或いは装置本体周辺に現像剤がこぼれてしまうことがある。なお、現像剤排出口が重力方向下方以外に例えば水平方向などに開口していたとしても、現像剤排出口近傍に現像剤が溜まっていれば、現像装置の取り外し時に現像剤がこぼれてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、現像装置を装置本体から取り外す際に現像剤がこぼれることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、装置本体と、装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、前記搬送部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記現像装置の取り外しを指示する情報、もしくは、装置の異常に関する情報を出力する出力部と、を備え、前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、前記制御手段は、前記出力部から前記情報が出力された場合に前記駆動手段を自動的に駆動することを特徴とする画像形成装置にある。
【０００７】
また、本発明は、装置本体と、装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、前記搬送部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記現像装置の取り外しを指示するための情報を入力する入力部と、を備え、前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、前記制御手段は、前記入力部により前記現像装置の取り外しの指示が入力された場合に、前記駆動手段を駆動することを特徴とする画像形成装置にある。
【０００８】
また、本発明は、装置本体と、装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、前記搬送部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記現像装置の取り外しが必要なことを判断する判断手段と、を備え、前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、前記制御手段は、前記判断手段が前記現像装置の取り外しが必要であると判断した場合に前記駆動手段を自動的に駆動することを特徴とする画像形成装置にある。
【０００９】
また、本発明は、装置本体と、装置本体から取り外し自在で、現像剤を排出する排出口を有する現像容器及び前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材を有する現像装置と、を備え、前記現像容器は、現像剤を収容する収容部と、前記収容部と連結して前記排出口まで現像剤を搬送するための排出部とを有し、前記搬送部材は、前記収容部内に配置され、前記収容部内の現像剤を前記排出部に向けて搬送する主搬送部と、前記収容部の前記排出部の手前で前記主搬送部による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する副搬送部と、前記排出部に配置され、前記収容部から前記副搬送部を超えて前記排出部に搬送された現像剤を前記排出口に向けて搬送する排出搬送部とを一体に連結して構成され、前記搬送部材を手動で駆動させる手動駆動手段を有することを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像装置を装置本体から取り外す指示が行われた場合などに搬送部材を駆動することで、現像剤を排出するための排出口近傍に溜まった現像剤を排出搬送部により排出できる。このため、現像装置を装置本体から取り外す際に現像剤がこぼれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る現像装置の斜視図。
【図３】同じく横断面図。
【図４】同じく縦断面図。
【図５】第１の実施形態に係る攪拌搬送スクリューの斜視図。
【図６】同じく攪拌搬送スクリューの排出スクリュー部側を拡大して示す平面図。
【図７】第１の実施形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図。
【図８】（ａ）第１の実施形態に係る画像形成装置の操作部の一例を示す図、（ｂ）操作部に現像装置の交換を表示した１例を示す図、（ｃ）操作部にエラーを表示した１例を示す図。
【図９】第１の実施形態で現像装置を交換する場合に操作部に表示する画面を順に示す図。
【図１０】第１の実施形態に係る現像装置交換モードの１例を示すフローチャート。
【図１１】現像剤量に対する攪拌搬送スクリューの回転速度と最大剤面高さとの関係を示す図。
【図１２】（ａ）第１の実施形態に係る現像装置交換モードで現像剤が排出される状態を、（ｂ）排出後の状態をそれぞれ示す模式図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る現像装置の各種パラメータを説明する模式図。
【図１４】攪拌搬送スクリューにより現像剤が飛ばされる様子を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１２を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
［画像形成装置］
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材Ｐに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋでは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム（電子写真感光体）２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１６上へ転写され、続いて中間転写ベルト１６から記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材は、定着装置１３に搬送されて、トナー像が記録材に定着される。以下、詳しく説明する。
【００１４】
なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００１５】
画像形成部１には、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム２の周囲には帯電手段としての帯電ローラ３と、現像手段としての現像装置４、転写手段としての一次転写ローラ５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。感光ドラム２の図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ（露光装置）７が配置されている。
【００１６】
また、各画像形成部１の感光ドラム２と対向して中間転写ベルト１６が配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ９、二次転写内ローラ１０、張架ローラ１２により張架され、駆動ローラ９の駆動により図中矢印方向に周回移動する。二次転写内ローラ１０と中間転写ベルト１６を挟んで対向する位置には、二次転写外ローラ１５が配置され、中間転写ベルト１６上のトナー像を記録材Ｐに転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置１３が配置される。
【００１７】
上述のように構成される画像形成装置１００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２の表面が帯電ローラ３によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３には、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。次いで、感光ドラム２は、露光装置７から発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２上の静電潜像は、現像装置４内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。本実施形態では、レーザ光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。
【００１８】
感光ドラム２上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１６を挟んで配置される一次転写ローラ５との間で構成される一次転写部Ｔ１にて、中間転写ベルト１６に一次転写される。この際、一次転写ローラ５には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去される。
【００１９】
このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト１６上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが供給ローラ１４から二次転写部Ｔ２により搬送される。そして、二次転写外ローラ１５に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像を、記録材Ｐ上に一括で二次転写する。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナー１８により除去される。
【００２０】
次いで、記録材Ｐは定着手段としての定着装置１３に搬送される。そして、この定着装置１３によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセス（画像形成動作）が終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。
【００２１】
［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置４について、図２ないし図６を用いて説明する。本実施形態では、上述したように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置の構成は全てにおいて同一である。現像装置４は、非磁性のトナー粒子（トナー）と磁性を有するキャリア粒子（キャリア）とを主成分として含む二成分現像剤（以下、現像剤）を収容する現像容器４０を有する。なお、本実施形態では、トナーとキャリアの混合比は重量比で１：９程度である。この比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置１００の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値にしたがわなければならないものではない。
【００２２】
現像装置４は、画像形成装置１００の装置本体１０１（図１）から取り外し、及び、装置本体１０１への装着が自在であり、装着状態では、図１に示したように、感光ドラム２の近傍に配置される。現像装置４は、現像容器４０の感光ドラム２に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネット４１が非回転に配置された現像剤担持体となる現像スリーブ４２が回転可能に設置されている。現像スリーブ４２は非磁性材料で形成され、現像動作時には図３の矢印Ａ方向に回転し、現像容器４０内の２成分現像剤を層状に保持して現像領域に搬送する。そして、現像領域で感光ドラム２に現像剤を供給して、感光ドラム２上に形成されている静電潜像を現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４２の回転にしたがって現像容器４０内に回収される。
【００２３】
現像容器４０内には、現像剤を収納可能な第一室となる現像室４３と、該現像室４３と連絡することで現像剤を循環させる循環路を形成し、現像剤を収納可能な第二室となる攪拌室４４が設けられる。そして、現像室４３及び攪拌室４４内の現像剤を搬送する搬送部材としての第１攪拌搬送スクリュー４５、第２攪拌搬送スクリュー４６が設けられている。また、攪拌室４４には、現像剤補給装置６０（図３）からトナーとキャリアを有する現像剤を補給するための図示しない補給口が設けられている。
【００２４】
また、現像室４３と攪拌室４４との間には隔壁５０が設けられている。この隔壁５０の両端側には、図２に示すように、現像剤受け渡し用の開口部５１、５２が設けられている。本実施形態では、隔壁５０の奥側に開口部５２を、手前側に開口部５１を設けている。図３は、装置本体１０１の奥側から現像装置４を見た断面を示しており、図３の手前側が装置本体１０１の奥側に相当する。そして、現像室４３及び攪拌室４４にそれぞれ設けられた第１攪拌搬送スクリュー４５、第２攪拌搬送スクリュー４６により２成分現像剤が攪拌混合されつつ現像容器４０内を搬送、循環される。現像剤の搬送方向は、現像室４３では図２の矢印Ｂ方向、攪拌室４４では矢印Ｃ方向となり、互いに逆方向に搬送される。
【００２５】
また、攪拌室４４には、図４に示すように、攪拌室４４内の現像剤を排出するための排出口４７が設けられている。排出口４７は攪拌室４４において現像剤の搬送方向下流側の循環路外に設けられる。即ち、現像剤を収容する収容部でもある攪拌室４４の現像剤搬送方向下流端部に排出部としての排出経路４８を連結している。そして、排出経路４８の現像剤搬送方向下流側に、設置状態で重力方向下方に開口するように排出口４７を設けている。
【００２６】
このように攪拌室４４から排出口４７まで現像剤を搬送すべく、第２攪拌搬送スクリュー４６は、図４ないし図６に示すように構成される。即ち、図５に示すように、主搬送部としての主搬送スクリュー部４６ａ、副搬送部としての返しスクリュー部４６ｂ、排出搬送部としての排出スクリュー部４６ｃとを一体に連結して、第２攪拌搬送スクリュー４６を構成している。具体的には、回転軸４６ｄ上（回転軸上）に螺旋状の羽根を設けることで各スクリュー部を構成している。そして、主搬送スクリュー部４６ａは、攪拌室４４内（収容部内）に配置され、攪拌室４４内の現像剤を図２の矢印Ｃ方向、即ち、排出経路４８に向けて搬送する。返しスクリュー部４６ｂは、攪拌室４４の排出経路４８の手前で主搬送スクリュー部４６ａによる現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する。ここで、「反対方向に搬送する」とは、現像剤の全部を戻すことではなく、一部を反対方向へ搬送するものである。排出スクリュー部４６ｃは、排出経路４８に配置され、攪拌室４４から返しスクリュー部４６ｂを超えて排出経路４８に搬送された現像剤を排出口４７に向けて搬送する。
【００２７】
ここで、回転軸４６ｄは、現像モータ２０５（後述する図７）により回転駆動される。また、各スクリュー部は、それぞれ、羽根の傾斜方向や、角度及び径を適宜設定することで、回転軸４６ｄの回転により上述したように現像剤を搬送可能としている。より具体的に説明すると、図４に示すように、現像装置４の第２攪拌搬送スクリュー４６の現像剤搬送方向下流側には排出口４７が設けられている。この排出口４７と現像容器４０の攪拌室４４との間には、図４ないし図６に示すように排出スクリュー部４６ｃが設けられている。また、主搬送スクリュー部４６ａと排出スクリュー部４６ｃとの間には、主搬送スクリュー部４６ａと逆方向に現像剤を搬送する返しスクリュー部４６ｂが設けられている。
【００２８】
主搬送スクリュー部４６ａ及び返しスクリュー部４６ｂの現像剤搬送方向下流側には、主搬送スクリュー部４６ａが設けられた現像剤の搬送経路４９に連続して現像剤を排出する排出経路４８が設けられている。排出経路４８の底面４８ａの高さレベルは搬送経路４９の底面４９ａの高さレベルよりも高いレベルに設定される。そして、排出経路４８に現像剤の余剰分を排出口４７に排出する排出スクリュー部４６ｃが設けられている。排出スクリュー部４６ｃの搬送方向は、主搬送スクリュー部４６ａの搬送方向と同方向である。
【００２９】
このように構成される本実施形態の現像装置４における現像剤の補給及び回収動作について説明する。補給現像剤としては、現像剤中に一定の割合（重量比にして１０％程度）でキャリアを含んだものを使用している。比率はこれに限定されるものではない。画像形成によって消費された分のトナーは、前述したようにキャリアを一定の割合で含んだ補給現像剤として、現像剤補給装置６０が備える補給スクリューの回転により、現像容器４０の第２攪拌搬送スクリュー４６の現像剤搬送方向上流側から補給される。
【００３０】
現像容器４０内部の現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給を行うと、現像容器４０内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。補給現像剤はトナー９０％、キャリア１０％であるため、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器内部に残り、補給が繰り返されて現像剤量が増加してしまう。このように現像剤の量が増加した場合、第２攪拌搬送スクリュー４６の主搬送スクリュー部４６ａにより搬送される現像剤の一部が、返しスクリュー部４６ｂを乗り越えて排出経路４８に到達する。そして、排出スクリュー部４６ｃにより排出口４７に搬送される。排出口４７に搬送された現像剤は、排出口４７から排出され回収容器６１に搬送されて、回収貯蔵される。
【００３１】
このように、消費されたトナー分が補給現像剤により補給され、同時に供給されたキャリアが過剰になった現像剤を排出しながら現像容器４０内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように２成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われる。
【００３２】
［現像剤］
ここで、さらに現像容器４０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。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。本実施形態におけるトナーの体積平均粒径が６μｍで８μｍ以上の粒径のトナーが全体の１０％、９μｍ以上の粒径のトナーが全体の３％存在するとする。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、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、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液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。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う。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、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。
【００３５】
また、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４ｃｍ２、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。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。
【００３６】
［現像装置の取り外し動作］
次に、本実施形態で現像装置４を装置本体１０１から取り外す際の動作について、図７ないし図１２を用いて説明する。図７に、本実施形態の画像形成装置１００の制御回路図の概略図を示す。本実施形態の制御手段としての画像形成装置１００の制御部２００は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３を有し、各種モータや電源などを備えた画像形成エンジン部２０４を制御することで画像形成を行う。画像形成エンジン部２０４には、駆動手段としての現像モータ２０５が含まれる。現像モータ２０５は、現像装置４の第１攪拌搬送スクリュー４５、第２攪拌搬送スクリュー４６、現像スリーブ４２を回転駆動させる。また、制御部２００には、入力部としての操作部（ＵＩ：ユーザインターフェース）３００が接続されている。操作部３００の具体例としては、装置本体１０１に設けられた操作パネルやパソコンなどの外部入力端末などが挙げられる。
【００３７】
ＣＰＵ２０１は、画像形成回数（画像形成枚数、現像スリーブの回転回数或いは回転時間など）をＲＡＭ２０３に記憶させる。そして、予め設定されている現像装置４の寿命カウンタに画像形成回数が到達すると、ＣＰＵ２０１は、現像装置交換作業を促す（現像装置４の取り外しを指示する）サインを操作部（出力部）３００に表示させる。ここで、サインが表示された状態では、画像形成に伴う動作が停止した状態である。画像形成に伴う動作とは、通常の画像形成動作の他に、連続画像形成時の画像と画像との間（紙間）、前回転動作や後回転動作を含む。前回転動作とは、画像形成動作の開始前に感光ドラムなどを所定時間駆動させる動作であり、後回転動作とは、画像形成動作の終了後に感光ドラムなどを所定時間駆動させる動作である。何れの場合も、現像装置４が駆動されており、サインが表示された状態では現像装置４の駆動が停止している。操作部３００の一例を図８に示す。操作部３００には、図８（ａ）に示すように、各種サインを表示可能な表示部３０１が配置されている。表示部３０１に現像装置交換作業を促すサインの例を、図８（ｂ）に示す。他にも、表示部３０１は、図８（ｃ）に示すように、画像形成装置に異常が起きた時にエラー表示（装置の異常に関する情報）をする。なお、このようなサインやエラー表示を外部入力端末に表示させる場合、ＣＰＵ２０１がサインやエラーを外部入力端末に出力する出力部として機能する。
【００３８】
本実施形態では、一例として、ユーザが現像装置４を交換する場合について説明する。上述のように、表示部３０１に現像装置交換のサインが表示され、ユーザが操作部３００のユーザモードボタン３０２（図８（ａ））を押すと、表示部３０１には、図９（ａ）に示す画面が表示される。次に、ユーザが調整モードボタン３０３に触れると、表示部３０１には図９（ｂ）に示す画面が表示される。次いで、ユーザが現像装置交換モードボタン３０４に触れると、表示部３０１には図９（ｃ）に示す画面が表示される。そして、ユーザが色指定（本実施例の場合はＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの４種だが、その限りではない）を行うことで、当該現像装置の交換動作を開始する。
【００３９】
図１０に示すように、図９（ｂ）で現像装置交換モードボタン３０４に触れると、現像装置交換モードを開始し、操作部３００から指令を受けたＣＰＵ２０１は、現像モータ２０５に指令を送る準備を始める（Ｓ１）。次に、図９（ｃ）の画面で操作部３００より指定された色選択を行うことによって、動作する現像装置の現像モータを選択する（Ｓ２）。すると、ＣＰＵ２０１より指令を受け、指定された色の画像形成エンジンの現像モータ２０５が駆動され、当該現像装置４の第２攪拌搬送スクリュー４６を回転させる動作を開始する（Ｓ３）。ここで、ＲＯＭ２０２に予め指定された現像モータ２０５の時間を確認する。本実施形態では１０ｓｅｃ回転するように設定を行っている（Ｓ４）。次に、指定された時間まで第２攪拌搬送スクリュー４６が回転したら、現像モータ２０５の停止を行う（Ｓ５）。現像モータ２０５の駆動が停止したら、現像装置交換モードを終了し、現像装置が取り外し可能となる。
【００４０】
このように本実施形態では、現像装置４を装置本体１０１から取り外す場合に、画像形成に伴う駆動が停止した後で現像装置４が装置本体１０１から取り外される前に、第２攪拌搬送スクリュー４６が駆動される。即ち、制御部２００のＣＰＵ２０１は、後回転動作を含む画像形成に伴う動作が停止して、現像装置４の駆動も一旦停止された後に、現像装置４を取り外す際に現像モータ２０５を駆動する。具体的には、操作部３００により現像装置の取り外しの指示が行われた場合、一旦停止された当該現像装置４の現像モータ２０５を駆動する。これにより、第２攪拌搬送スクリュー４６が回転することで、排出スクリュー部４６ｃも回転されるので、排出経路４８内に溜まった現像剤が排出口４７から回収容器６１に排出される。
【００４１】
ここで、本実施形態では、第２攪拌搬送スクリュー４６を回転させる現像モータ２０５の回転速度を通常の画像形成時と同じにした。但し、現像モータ２０５の回転速度は通常の画像形成動作時の回転速度より速くても、遅くても良い。なお、現像装置４の取り外しの際の現像モータ２０５の回転速度を画像形成時よりも速くした場合、現像剤の剤面高さが上昇する場合があり、排出経路４８内の現像剤を排出するためには時間がかかる場合がある。逆に回転速度を遅くした場合、現像剤を跳ね上げる力が弱くなり剤面高さが低く安定し、排出経路４８内の現像剤を排出するのに時間を要さない。したがって、現像装置４を取り外す際の第２攪拌搬送スクリュー４６の駆動速度を、画像形成時の第２攪拌搬送スクリュー４６の駆動速度よりも遅くすることが好ましい。何れにしても、上述のように予め設定する現像モータ２０５の駆動時間は、現像モータ２０５の回転速度などを考慮して、排出経路４８内の現像剤が確実に排出口４７から排出されるように設定することが好ましい。
【００４２】
図１１に現像モータの回転速度と、返しスクリュー部４６ｂにおける現像剤の最大剤面高さの関係を示した。図のように、ある程度回転速度が遅い程、剤面高さが減少し、排出経路４８に流れる剤量は減少することが分かる。即ち、剤面高さが高くなると返しスクリュー部４６ｂを乗り越えて排出経路４８に搬送される現像剤の量も多くなり、それを排出口４７から排出するまでに時間がかかる。したがって、第２攪拌搬送スクリュー４６の駆動速度を、返しスクリュー部４６ｂの高さよりも低い剤面高さになるように計算して設定することが望ましい。
【００４３】
このような本実施形態の場合、現像装置４を装置本体１０１から取り外す前に第２攪拌搬送スクリュー４６を駆動することで、現像剤を排出するための排出口４７近傍に溜まった現像剤を排出スクリュー部４６ｃにより排出できる。即ち、図１２（ａ）に示すように、現像モータ２０５を駆動することで第２攪拌搬送スクリュー４６が駆動され、排出経路４８内の現像剤ｔ（梨地状部分）が排出スクリュー部４６ｃに排出口４７に搬送される。このとき、現像装置４は装置本体１０１から取り外す前であるため、排出口４７のシャッター６３は開口しており、この排出口４７に接続された回収容器６１（図４参照）に現像剤ｔが排出される。そして、所定時間（本実施形態では１０ｓｅｃ）の間、排出スクリュー部４６ｃを回転することで、図１２（ｂ）に示すように、排出経路４８内の現像剤ｔが排出される。
【００４４】
このため、本実施形態によれば、現像装置４を装置本体１０１から取り外す際に現像剤がこぼれることを抑制できる。例えば、現像装置４の取り外し動作の振動や、取り外し時に現像装置４が傾く等して、現像剤の排出口４７のシャッター６３近傍から装置本体１０１内、或いは装置本体１０１周辺に現像剤がこぼれてしまうことを抑制できる。この結果、現像装置４の交換動作を行うことに伴い現像剤の排出口４７近傍にこぼれる現像剤量を低減し、現像剤汚れを防止できる。
【００４５】
なお、本実施形態の場合、現像装置交換のサインによりユーザが操作部を操作することで、現像装置４の取り外し前に第２攪拌搬送スクリュー４６を所定時間駆動するようにした。但し、画像形成装置１００のエラー表示の際は、原因が他にある場合もあるが、本体メンテナンス上、画像形成装置の振動等で本体内に現像剤がこぼれ落ちる場合も想定される。このため、このような場合には、現像装置４の第２攪拌搬送スクリュー４６を自動的に回転させるようにしても良い。即ち、ＣＰＵ２０１が判断手段として、エラーなど現像装置４の取り外しが必要なことを判断する。そして、現像装置４の取り外しが必要であると判断した場合に、上述したように現像モータ２０５を自動的に駆動して、現像容器４０の排出経路４８内の現像剤を排出するようにしても良い。このように自動的に駆動を行う場合、画像形成に伴う駆動を停止せずに、引き続き現像モータ２０５を駆動するようにしても良い。
【００４６】
また他にも、画像形成動作不良時、現像装置換をする場合ならいつでも現像装置４の第２攪拌搬送スクリュー４６を駆動可能なように装置本体１０１内にハードスイッチ（手動駆動手段）を搭載してもよい。このようなハードスイッチとしては、押し込む動作により第２攪拌搬送スクリュー４６を回転させるようなボタンや、第２攪拌搬送スクリュー４６を回転させるハンドルやレバーなど、ユーザが第２攪拌搬送スクリュー４６を手動で駆動させるものであれば良い。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１３及び図１４を用いて説明する。上述の第１の実施形態の場合、現像装置４の交換動作時に、第２攪拌搬送スクリュー４６を１０ｓｅｃの間、回転動作を行った。即ち、長い時間第２攪拌搬送スクリュー４６を回転することによって排出口４７近傍の現像剤を確実に排出するようにした。しかし、現像装置４の交換動作時における時間が長いほど、ユーザにストレスを感じさせてしまう。そこで、本実施形態では、現像装置４の各部の形状に応じて、交換動作時の第２攪拌搬送スクリュー４６の最適な回転時間を算出し、極力短い時間で現像装置４の交換動作を行えるようにした。その他の構成及び作用については、上述の第１の実施形態と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付し、詳しい図示及び説明を省略若しくは簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４８】
図１３に、本実施形態の現像装置４の攪拌室４４及び第２攪拌搬送スクリュー４６のパラメータをそれぞれ記号で示す。まず、第２攪拌搬送スクリュー４６を回転させる所定時間をＴ、排出スクリュー部４６ｃの角速度（現像モータ２０５の角速度と同じ）をω、排出スクリュー部４６ｃの返しスクリュー部４６ｂから排出口４７までの羽根の巻き数をＰとする。即ち、返しスクリュー部４６ｂの排出スクリュー部４６ｃ側の端部から排出口４７までの間の、排出スクリュー部４６ｃの羽の巻き数をＰとする。この場合に、
Ｔ≧（２π／ω）×Ｐ・・・（１）
を満たすように所定時間Ｔが設定されていれば、排出経路４８内の現像剤が排出口４７から排出されることになる。
【００４９】
次に、主搬送スクリュー部４６ａの羽根の周上の１点とこの１点から最も離れた周上の１点との距離（スクリュー径）をＲとする。また、これら２点を結ぶ線の第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸線Ｍに対する角度をθとする。更に、返しスクリュー部４６ｂの搬送方向の長さをＬ、重力加速度をｇとする。この場合に、
Ｌ≧（Ｒ×ω）２×ｓｉｎθ×ｃｏｓθ／２／ｇ・・・（２）
を満たすように角速度ωが設定することが好ましい。この点について、図１４を用いて説明する。
【００５０】
図１４は、主搬送スクリュー部４６ａの回転により、この主搬送スクリュー部４６ａの羽根の頂点から現像剤ｔが飛翔するケースを簡易的に示したものである。図１４に示すように、現像剤ｔは、速度Ｖにより主搬送スクリュー部４６ａから飛ばされる。このとき、現像剤ｔの飛翔時間をτとした場合、
Ｌ≧Ｖ・ｃｏｓθ・τ・・・（３）
を満たすように時間τを設定すれば、主搬送スクリュー部４６ａから飛ばされる現像剤ｔは返しスクリュー部４６ｂ内に落下して、排出スクリュー部４６ｃまで到達しないと想定できる。なお、Ｖ＝（Ｒ／２）ωで表されるため、（３）式は、
Ｌ≧（Ｒ／２）ω・ｓｉｎθ・τ・・・（４）
となる。
【００５１】
一方、現像剤ｔが飛ばされて、飛ばされた地点と同一の高さ位置（ｙ方向位置）に戻るまでの時間を上記τとして放物線運動を想定すると、
ｙ＝Ｖ・ｃｏｓθ・τ−（ｇ／２）τ２・・・（５）
と表される。
【００５２】
ここで、ｙ＝０のときが時間τの経過時であり、Ｖ＝（Ｒ／２）ωで表されるため、上式は次式のようになる。
【００５３】
０＝（Ｒ／２）ω・ｃｏｓθ・τ−（ｇ／２）τ２
となるため、
τ＝（ω・Ｒ／ｇ）・ｃｏｓθ・・・（６）
となる。
【００５４】
この（６）式を（４）式に代入すると、上述した（２）式が求められる。したがって、（２）式を満たす角速度ωは、主搬送スクリュー部４６ａから飛ばされた現像剤ｔが排出スクリュー部４６ｃに到達しない最大速度となる。
【００５５】
以上より、排出スクリュー部４６ｃの角速度ωを（２）式を満たすように設定し、このように設定したωを（１）式に代入することで、その構成において最短時間で排出経路４８内の現像剤を排出できる所定時間を求めることができる。即ち、（１）式及び（２）式を満たすことで、現像装置４の交換動作時の現像モータ２０５の駆動時間をより短い時間（最短時間など）に設定できる。なお、他にも現像剤量・現像剤の劣化状態など多くのパラメータを組み入れることが望ましいが、大きくは上記換算式によって効果があることを確認している。
【００５６】
ここで、第２攪拌搬送スクリュー４６の一例として下記のような数値を有するスクリュー形状による最短回転速度と時間を決定する。
Ｌ＝５ｍｍ、Ｐ＝４、Ｒ＝１６ｍｍ、θ＝４５°
上記パラメータを（２）式に代入すると、
５ｍｍ≧（１６ｍｍ×ω）２×√２÷８÷（９．８×１０３ｍｍ/ｓｅｃ）
ω≦３２．９[ｒａｄ／ｓｅｃ]≒３１４［ｒｐｍ］
Ｔ≧０．７６［ｓｅｃ］
以上のように、あるスクリュー形状の一例を示したが、上記式を満たす条件であればこの限りではない。
【００５７】
本実施形態の場合、排出スクリュー部４６ｃの最適な回転時間を決めることによって、現像装置４のメンテナンスや交換等でユーザにストレスをかけることもなく、さらに、現像剤の排出口４７近傍の現像剤汚れを防止することが可能となる。
【００５８】
なお、上述の各実施形態では、現像剤の排出口４７が重力方向下方に向いている場合について説明した。但し、本発明は、これ以外に例えば排出口４７が水平方向などの他の方向に開口している構成にも適用可能である。
【００５９】
＜その他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像装置を取り外す場合に、第２攪拌搬送スクリューを駆動させる駆動時間は一定として説明したが、これに限定されない。例えば、取り外す直前の現像容器内（排出部内）の現像剤量が少ない場合は、駆動時間を短くできる。そこで、排出部内の現像剤量を、取り外す直前に印刷された画像比率、もしくはトナー消費量（トナー補給量）で予測し、第２攪拌搬送スクリューの駆動時間を変更してもよい。即ち、画像比率が少ない場合は、排出部内の現像剤量は少ないと判断し、第２攪拌搬送スクリューの駆動時間を少なく設定してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
４・・・現像装置／４０・・・現像容器／４４・・・攪拌室（収容部）／４６・・・第２攪拌搬送スクリュー（搬送部材）／４６ａ・・・主搬送スクリュー部（主搬送部）／４６ｂ・・・返しスクリュー部（副搬送部）／４６ｃ・・・排出スクリュー部（排出搬送部）／４６ｄ・・・回転軸／４７・・・排出口／４８・・・排出経路（排出部）／１００・・・画像形成装置／１０１・・・装置本体／２００・・・制御部（制御手段）／２０１・・・ＣＰＵ（判断手段）／２０５・・・現像モータ（駆動手段）
【図１】
2016014812.tif 000003
【図２】
2016014812.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016014812.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016014812.tif 000008
【図７】
2016014812.tif 000009
【図８】
2016014812.tif 000010
【図９】
2016014812.tif 000011
【図１０】
2016014812.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2016014812.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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