JP4735034B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式の現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式等の画像形成装置で使用される現像装置としては、使用する現像剤の種別等により各種提案がなされているが、中でも中高速機に対しては、トナー帯電量が確保し易い二成分現像剤を使用する二成分現像方式が広く採用されている。
この種の二成分現像方式の現像装置としては、例えば、静電潜像を担持する潜像担持体に対向して現像用開口が開設された現像ハウジング内に、絶縁性樹脂を主体としたトナーと磁性を有するキャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容し、この現像ハウジングの現像用開口に面した箇所に現像剤担持体（例えば現像ロール）を配設すると共に、この現像ロールの背面側に現像ハウジング内部の現像剤を撹拌搬送しながら現像ロールへと搬送するオーガーを配設したものが一般的である。

このような現像装置では、現像装置の故障を検知する方式としては、例えば現像剤のトナー濃度を濃度センサ（透磁率の変化を利用した磁気センサ等）にて測定し、この濃度センサの出力波形から判断する方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。
特許文献１では、濃度センサの波形信号が現像ハウジング内のオーガーの回転に合った周期で変化することを利用し、この信号周期が所定時間以上になるとオーガーの回転が何らかの原因（現像剤搬送系に起因する）によって遅くなり、現像装置の故障発生と判断する方式が提示されている。
また、特許文献２では、濃度センサの出力波形の最大値と最小値に着目し、両者の差分が小さくなれば、オーガーの回転が遅くなり、何らかの故障が現像装置に発生したものと判断する方式が提示されている。

特開平６−６７５２６号公報（実施例、図１） 特開２００４−２０６０４１号公報（発明の実施の形態、図５）

上述した方式は、いずれも濃度センサの出力波形を利用している点並びに現像装置での負荷が増大に伴う駆動系の故障を検知するようになっている点では共通し、この故障検知によって現像装置本体の致命的な故障を防ぐことも可能になる。
通常、二成分現像剤を用いた現像装置内では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに装置内に残る。また、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて表面の樹脂コート層の剥がれやその表面へのトナーの粘着が生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下してしまう。そこで、現像ハウジング内にキャリアを含む新たな現像剤を補給すると共に、余剰となった現像剤を排出することで、現像剤の帯電性能の低下を抑制するようにした現像剤回収排出機構（所謂トリクル（ｔｒｉｃｋｌｅ）方式）を備えた現像装置が知られている。
ところが、このような現像剤回収排出機構を備えた現像装置にあっては、現像装置本体の致命的な故障を防ぐために上述した故障検知方式を行っても、現像剤回収排出機構の異常検知に対応できる有効な手段とはなり難い。

すなわち、現像剤回収排出機構を備えた現像装置にあっては、例えば現像剤回収排出機構での詰まりが発生しても、その直後にはオーガーの回転負荷に対する異常は確認されず、詰まりから相当の時間経過後に、初めてオーガーの回転負荷が増大するようになる。したがって、オーガーの回転異常から故障判定を行うようにしても、現像剤回収排出機構での異常を早期に判定することはできない。

本発明は、上述したような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤を用いた現像方式のうち、特に現像剤回収排出機構を備えた態様において、現像装置本体の故障の前段階で発生する可能性がある現像剤回収排出機構（所謂トリクル機構）の異常を検知することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容可能な現像ハウジング２を有し、この現像ハウジング２の開口に面して現像剤担持体３を配設し、この背面には現像剤が循環搬送可能な現像剤循環搬送経路４を設けると共に、この現像剤循環搬送経路４には現像剤が撹拌搬送可能な撹拌搬送部材５を配設した現像装置において、新たな現像剤を現像剤循環搬送経路４に補給する現像剤補給機構６と、現像剤循環搬送経路４の一部に設けられ且つ現像剤循環搬送経路４内の現像剤のうち余剰の現像剤を徐々に排出する現像剤回収排出機構７と、現像剤循環搬送経路４内の現像剤のトナー濃度を透磁率の変化で検出する濃度検出手段８と、濃度検出手段８からの情報及び現像剤補給機構６によって補給される現像剤補給量の情報に基づいて前記現像剤回収排出機構７の異常を判定する異常判定手段９とを備えることを特徴とする。尚、図１（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面を示す。

このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、二成分現像剤を用いるタイプのものであるため、トナーとしては種々の色成分を有するものが使用可能であり、単色の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能であることは勿論のこと、複数の現像装置を備えた例えばフルカラーの画像形成装置に対しても適用可能である。
また、像担持体１としては、トナーが担持されるものであれば電子写真方式、静電記録方式を含み、像担持体１としてはドラム状、ベルト状を問わない。
更に、現像剤担持体３としては、二成分現像剤（現像剤）を担持し得るものであればよく、例えば非磁性スリーブの内部に磁界発生手段を備えた態様が通常使用される。
現像剤循環搬送経路４は、現像ハウジング２内を現像剤が循環する経路であれば、水平方向、鉛直方向のいずれであっても差し支えない。また、この現像剤循環搬送経路４中の撹拌搬送部材５は現像剤を撹拌搬送し得るものであればよく、例えばオーガー等が使用される。更に、撹拌搬送部材５は現像剤の循環搬送が可能であれば、その数量は特に限定されないが、小型化等の観点からは通常２個が用いられる。

また、濃度検出手段８は、現像剤中のトナー濃度を検出できるものであれば特に限定されないが、小型且つ容易な構造とする観点から現像剤中の磁性キャリアを検出する透磁率型のセンサが好ましい。
更に、本発明では、現像剤回収排出機構（所謂トリクル機構）７は、余剰の現像剤の排出が可能であれば、現像剤循環搬送経路４のいずれの場所に設けても差し支えないが、通常、撹拌搬送部材５の端部側に設けられる。
そして、現像剤回収排出機構７中での異常を早期に捉える観点から、濃度検出手段８は現像剤回収排出機構７の現像剤搬送方向上流側近傍に配設されることが好ましい。

そして、現像剤補給機構６は、現像剤循環搬送経路４内に新たな現像剤を補給できれば、その方式は特に問わず、いずれの方式であってもよい。
また、本発明における現像剤補給機構６は、形成される画像の画像密度情報及び濃度検出手段８からの情報に基づいて現像剤補給量を決定することが好ましく、このように、現像剤補給機構６が、画像密度情報に基づく現像剤補給制御（ＩＣＤＣ：Image Coverage Dispense Control）を行うと共に、補助的に濃度検出手段８からの情報に基づいて制御されるようにすることで、一層適正量の現像剤を補給することが可能になる。尚、ＩＣＤＣとしては、例えば１頁当たりの画像情報信号における印字画素数の累計値（ビデオカウント数）から１頁当たりのトナー消費量を把握するようにすればよい。
更に、現像剤補給機構６は、現像剤循環搬送経路４に現像剤を補給するディスペンサを備えるようにすれば、ディスペンサによる現像剤補給が一層安定し、装置内での現像剤量が安定した現像装置を実現することが可能になる。
更にまた、この現像剤補給機構６による現像剤補給量は、上述したディスペンサの駆動時間によって設定されるようにすれば、現像剤補給機構６による現像剤循環搬送経路４内への現像剤補給量を容易に把握することができる。このとき、現像剤補給量は、ディスペンサを使用した現像剤補給機構６においては所定の時間の累積時間等で行えばよい。

また、本発明における異常判定手段９は、濃度検出手段８の出力と、現像剤補給機構６による現像剤補給量から算出されるトナー濃度変化とを比較することで現像剤回収排出機構７の異常を判定するようにすればよく、このように濃度検出手段８の出力と現像剤補給量とを比較することで、現像剤回収排出機構７の異常を検出することができるようになる。
更に、異常判定手段９は、現像剤補給機構６が異常かどうかを判定し、異常の場合には、現像剤回収排出機構７の異常判定を行わないようにすることが好ましく、現像剤補給機構６の異常を優先させることで、現像剤回収排出機構７の異常の有無を正しく判定することができるようになる。
更にまた、異常判定手段９は、現像剤回収排出機構７を異常と判定した場合には装置を停止させることが好ましく、このように、現像剤回収排出機構７が異常と判定されて現像装置を停止させることで、現像装置本体の故障を防ぐことができるようになる。

このように、本発明における異常判定手段９によって、現像剤回収排出機構７の異常を判定することで、現像装置本体の故障に繋がる前段階で発生する可能性が高い現像剤回収排出機構７の異常を確認することができ、性能の安定した現像装置が実現できるようになる。
また、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用した画像形成装置をも対象とする。

本発明によれば、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が循環搬送される現像剤循環搬送経路を備えた現像装置において、現像剤補給機構と現像剤回収排出機構と現像剤のトナー濃度を透磁率の変化で検出する濃度検出手段と、濃度検出手段からの情報及び現像剤補給機構によって補給される現像剤補給量の情報に基づいて前記現像剤回収排出機構の異常を判定する異常判定手段とを備えたので、現像装置本体の故障に繋がる前段階で発生する可能性が高い現像剤回収排出機構の異常を確認することができ、性能の安定した現像装置を提供できる。
また、この現像装置を使用することで、性能が安定した画像形成装置を提供できる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図２は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す。同図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム２０と、この感光体ドラム２０に対向する位置に、感光体ドラム２０を帯電するコロトロン等の帯電装置２１、帯電された感光体ドラム２０上にレーザースキャンやＬＥＤアレイ等によって潜像を形成する露光装置２２、感光体ドラム２０上に形成された潜像を可視像化する現像装置３０、現像されたトナー像を記録材としての用紙Ｓ上に転写する転写ロール等の転写装置２３、感光体ドラム２０上に残留したトナーを清掃するクリーニング装置２４等を備えている。尚、用紙Ｓ上に転写されたトナー像は、図示外の定着装置にて定着される。

本実施の形態での現像装置３０は、感光体ドラム２０に対向する部位に現像開口３２を有し、二成分現像剤（現像剤）が収納される現像ハウジング３１に対し、この現像ハウジング３１の現像開口３２に面した箇所に現像剤担持体としての現像ロール３３を配設すると共に、この現像ロール３３の背面側の現像ハウジング３１内には現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材としての一対のオーガー３５，３６が配設された現像剤循環搬送経路３４を備えている。

現像ロール３３は、回転可能な現像スリーブ３３ａの内部に、複数の磁極が配列された磁石体３３ｂを固定的に内包させたものであり、この現像スリーブ３３ａは、感光体ドラム２０の周面との間に所定の間隔を保ちながら回転駆動されるようになっている。
更に、現像スリーブ３３ａには、例えば交流が重畳された直流バイアスからなる現像バイアスを印加可能なバイアス電源（図示せず）が接続されるようになっている。
また、現像ロール３３の現像部位の上流側で現像ロール３３から離間した部位には、現像ロール３３上の現像剤量を規制する層厚規制部材としてのトリマ３７が配設される、一方、現像部位の下流側には、現像スリーブ３３ａ回転時に現像ハウジング３１内部から機外へ漏れるクラウドトナーの抑制並びに現像スリーブ３３ａ周辺に浮遊するクラウドトナーの捕獲・回収を行うシールロール３８が配設されている。

一方、本実施の形態の現像剤循環搬送経路３４は、一対のオーガー３５，３６が夫々収容される一対の現像剤搬送路４１，４２が形成されている。
そして、現像剤搬送路４２には、オーガー３６の斜め下方に現像剤中の磁性キャリアの透磁率変化を測定して現像剤中のトナー濃度（ＴＣ：Toner Concentration）を検出するための濃度センサ（ＡＴＣセンサ：Auto Toner Concentration）４４が配設されている。
また、オーガー３６の上端とほぼ同じ高さには、現像剤搬送路４２中の現像剤の一部を回収排出するための排出口４５が設けられ、現像剤搬送路４２中でオーバーフローした現像剤が流れるようになっている。更にこの排出口４５の先には、内部にオーガー４７を備えた現像剤排出経路４６が接続され、排出口４５からオーバーフローした現像剤は、この現像剤排出経路４６に流れ込み、オーガー４７によって搬送された後、更に複数の搬送部材（図示外）を経由して回収ボトル（図示外）に収容されるようになっている。

次に、一対の現像剤搬送路４１，４２の周辺について、図３を用いて詳細に説明する。現像剤は一対の現像剤搬送路４１，４２を主として図中矢印Ａ方向に循環搬送されるようになっている。そのため、夫々のオーガー３５，３６の羽根が工夫されている。オーガー３５には現像剤搬送路４１に亘って設けられたスパイラル状の羽根３５ａと、現像剤搬送路４１から突出した部分（現像剤の搬送方向下流側端部）に設けられ、羽根３５ａと方向の異なる羽根３５ｂとが形成され、羽根３５ａでＡ方向に搬送される現像剤に対し、羽根３５ｂでは逆の方向へ現像剤を搬送するようになり、現像剤搬送路４１中の現像剤が現像剤搬送路４２側へ循環搬送されるようになっている。また、オーガー３６には、現像剤搬送路４２のほぼ全域に亘って設けられたスパイラル状の羽根３６ａと、端部に設けられ且つ羽根３６ａと方向の異なるピッチの狭いスパイラル状の羽根３６ｂとが形成され、羽根３６ａによって主に搬送される現像剤を羽根３６ｂによって堰き止め、現像剤の進行方向を現像剤搬送路４１等へ向かわせるようになっている。
そして、本実施の形態では、オーガー３５が現像ロール３３に現像剤を供給するサプライオーガー、オーガー３６が現像剤を主に混合・撹拌・帯電するアドミクスオーガーとして機能するようになっている。
また、サプライオーガー３５側の現像剤搬送方向下流側端部（羽根３５ｂの形成位置に相当する部位）には、この現像剤循環搬送経路３４に新たな現像剤を供給する現像剤供給口４３が設けられている。

一方、ＡＴＣセンサ４４は、アドミクスオーガー３６の現像剤搬送方向下流側の羽根３６ｂが形成される部分の上流側近傍に配置され、このＡＴＣセンサ４４の下流側の現像剤搬送路４２の端部には、アドミクスオーガー３６の羽根３６ｂによって堰き止められた現像剤の一部がオーバーフローできるように排出口４５が位置するようになっている。
そのため、この排出口４５を通して余剰の現像剤が現像剤循環搬送経路３４から排出された現像剤は、現像剤排出経路４６をオーガー４７の回転によって搬送され、更に、図の矢印Ｂ方向に向かって複数の搬送部材（オーガー等）によって搬送された後、回収ボトルに至るようになる。
本実施の形態では、このように現像剤循環搬送経路３４から余剰の現像剤を回収排出する現像剤回収排出機構（以降トリクル機構と称す）を備えている。

また、本実施の形態では、現像剤供給口４３に現像剤を補給するための現像剤補給装置が設けられている。図４は、本実施の形態における現像剤補給装置としてのディスペンサ５０を示す。
同図において、リザーブタンク５１内には、２本のスパイラル状のコイルオーガー５２，５３を夫々備える二つの現像剤流路５４，５５が構成され、現像剤はこれらの現像剤流路５４，５５間を矢印Ｃ方向に循環搬送されるようになっている。そして、現像剤流路５４の上流側には、図示外の現像剤カートリッジからリザーブタンク５１内へ現像剤が投入される現像剤受口５６を設けると共に、この現像剤流路５４の下流端でもう一つの現像剤流路５５との境界には、リザーブタンク５１から現像剤供給口４３（図３参照）への現像剤を供給するための排出部５７が設けられている。この排出部５７には、スパイラル状の羽根を持ったオーガー５８が設けられ、この排出部５７へ供給された現像剤を現像装置３０へと搬送するようになっている。尚、オーガー５８によって搬送された現像剤は、排出部５７の一端５９から他の現像剤搬送経路６０を経由して、現像装置３０へ至るようになる。

更に、ディスペンサ５０では、２本のコイルオーガー５２，５３及びオーガー５８を駆動するための、例えばモータ及び変速ギア等で構成される駆動装置６１がリザーブタンク５１の外側に設けられ、この駆動装置６１をＯＮ／ＯＦＦすることで、所望の現像剤がリザーブタンク５１から現像装置３０へ供給されるようになっている。
更にまた、リザーブタンク５１の現像剤受口５６の近傍の外壁面には、リザーブタンク５１内の現像剤の充填レベルを検知する空検知センサ（空検センサ）６２が取り付けられ、例えば圧電素子による現像剤量の充填レベルが所定の量以上であるかどうかが確認されるようになっている。
尚、本実施の形態では、トリクル機構によって現像装置３０内の現像剤中の劣化キャリアが排出されることから、ディスペンサ５０に供給される現像剤にはトナー以外に若干のキャリアが含まれている。

また、本実施の形態では、制御装置７０は図５に示すように構成されている。制御装置７０の入力側には、ディスペンサ５０側の空検センサ６２、現像装置３０のＡＴＣセンサ４４及び画像形成を行う際のビデオ信号等の画像情報信号７１等から信号が入力され、制御装置７０にて各種処理を行った後、ディスペンサ５０側の駆動装置６１、現像装置駆動源７２（例えば現像装置３０の現像ロール３３等の駆動源）、Ｕ／Ｉ（User Interface）画面７３等に適宜所定の情報を伝達するようになっている。

例えば、本実施の形態での現像剤補給制御は次のように行っている。すなわち、印字する用紙１頁分の画像情報信号７１から、制御装置７０は印字画素数の累計値並びにこの累計値に相当するトナー消費量を算出する。そして、このトナー消費量をから補給する現像剤量を決定し、この決定された現像剤量を補給するためのディスペンサ５０の駆動時間を算出し、この駆動時間だけ駆動装置６１を駆動する（ＯＮにする）ようにしている。
更に、本実施の形態では、上述した駆動時間を所定の時間累積した値に、適宜ＡＴＣセンサ４４によるトナー濃度情報からの修正を加え、最終的な駆動装置６１の駆動制御を行うようになっている。
すなわち、本実施の形態では、画像密度情報に基づく現像剤補給制御（ＩＣＤＣ）とＡＴＣセンサ４４によるトナー濃度情報による現像剤補給制御とを併せた現像剤補給制御を採っている。

次に、図２に基づいて、本実施の形態に係る画像形成装置のうち、現像装置３０を中心にその作動を説明する。
一対のサプライオーガー３５及びアドミクスオーガー３６によって撹拌搬送された現像剤がサプライオーガー３５によって現像ロール３３側に搬送されると、磁石体３３ｂの磁力により現像スリーブ３３ａ上に現像剤層が形成される。そして、この現像剤層が現像スリーブ３３ａの回転に伴ってトリマ３７を通過する際、現像スリーブ３３ａ上の現像剤層は所定の厚さに規制され、所定の搬送量となって感光体ドラム２０と対向する現像開口３２に運ばれる。このとき、現像スリーブ３３ａには図示外のバイアス電源より所定の現像バイアスが印加されており、これにより、現像スリーブ３３ａ上の現像剤層は感光体ドラム２０と最近接する現像領域において感光体ドラム２０上の静電潜像を現像して可視像化する。その後、現像開口３２を通過し現像を終了した現像剤は、現像スリーブ３３ａ上に担持されて搬送され、磁石体３３ｂの磁極によって形成される反発磁界により現像スリーブ３３ａから剥がされ、再び現像剤循環搬送経路３４に戻され、撹拌搬送されながら、次の現像を待つこととなる。

この一連の現像プロセスの実行中に、現像剤循環搬送経路３４内での余剰現像剤の回収排出は次のようになる。
図３に示すように、現像剤供給口４３から供給された現像剤は、サプライオーガー３５の羽根３５ｂによって現像剤搬送路４１中に搬送され、サプライオーガー３５の現像剤搬送方向（図中矢印Ａ方向）と対向する形で、アドミクスオーガー３６側の現像剤搬送路４２に流れるようになる。
そして、アドミクスオーガー３６の羽根３６ａの回転によって、現像剤は現像剤搬送路４２中を搬送される。その後、アドミクスオーガー３６の堰き止め部位（羽根３６ｂで形成される部位）にて現像剤は進行を妨げられ、一部はサプライオーガー３５側の現像剤搬送路４１へ搬送される。このとき、堰き止め部位では、余剰現像剤を流す排出口４５からオーバーフローした現像剤が流れ落ち、この流れ落ちた現像剤はオーガー４７によって搬送され、図示外の回収ボトルへ回収される（所謂トリクル機構）。
そのため、現像剤循環搬送経路３４中の現像剤は、一部が新たな現像剤と置換された後、サプライオーガー３５側へ搬送され、引き続く現像に使用されるようになる。

このような現像剤循環搬送経路３４での現像剤の流れに対し、本件の特徴点であるトリクル機構での故障判定については、図６に示すフローによってなされる。
先ず、印字される１頁当たりの画像情報信号から印字画素数の累計値（ビデオカウント数）に基づいて、所定の時間分の累積値が算出される（ステップＳ１）。次に、この算出された累積値に基づいて、必要なトナー量に相当する現像剤量を補給するように、ディスペンサ５０（図４参照）の必要な駆動時間が算出される（ステップＳ２）。
ここで、ディスペンサ５０の算出された駆動時間は、本来ディスペンサ５０から所要の現像剤が補給されることが前提となることから、ディスペンサ５０から十分な現像剤が補給可能かどうかの確認のため、ディスペンサ５０内の空検センサ６２によって状況確認がなされる（ステップＳ３）。このとき、ディスペンサ５０駆動時間中に現像剤が排出されているにも拘わらず、空検センサ６２が連続して現像剤有りと判断すると、ディスペンサ５０故障として、現像装置３０を停止させると共に例えばＵＩ画面等に表示を行う（ステップＳ４）。
尚、図示外の現像剤カートリッジから現像剤補給が行われているにも拘わらず、空検センサ６２が現像剤量不足を検出する場合には、現像剤カートリッジが空であるとの表示をＵＩ画面等に表示する。

そして、空検センサ６２の挙動が正しく行われた場合には、ＡＴＣセンサ４４からの出力が、ステップＳ２にて算出されたディスペンサ５０の駆動時間から算出されるトナー濃度の変化分に相当する目標値内（トリクル機構によって排出されるトナー分も考慮される）にあるかどうかが確認される（ステップＳ５）。目標値内にあれば、そのまま次の画像処理が行われるようになる（ステップＳ６）。
一方、目標値から外れた場合には、更にＡＴＣセンサ４４からの出力を確認し、出力変化がどう推移するかを確認する（ステップＳ７）。このとき、出力が上昇傾向でなければ、出力値に基づいた補正を行って、以降のＡＴＣセンサ４４での出力値が安定する方向にディスペンサ５０の駆動時間を修正する（ステップＳ９）。
仮に、ステップＳ７での出力値が上昇傾向にある場合には、現像剤の回収系（トリクル機構）に異常が発生したとして、現像装置３０を停止させると共に、例えばＵＩ画面等に表示を行う（ステップＳ８）。

ここで、上述したフローにおけるＡＴＣセンサ４４による現像剤量とＴＣとの関係について更に詳細に説明する。
ＡＴＣセンサ出力値とＴＣとの関係は、通常、図７の実線のように表される。本実施の形態では、ＡＴＣセンサとして透磁率センサを使用しているため、ＴＣの増加につれてＡＴＣセンサ出力値は徐々に減少してくる。これは、ＴＣがアップすると磁性キャリアの割合が相対的に減少することから、ＡＴＣセンサ出力値が低下することになる。更に、このとき、現像剤量が一定量に推移する（トリクル機構を備えた方式）方式と、現像剤量が徐々に増加する（トリクル機構を搭載していない方式）方式とでは、図に示すようにこの傾きは異なる。尚、図中、実線がトリクル機構を備えた方式を示し、破線がトリクル機構を備えていない方式を示している。
すなわち、トリクル機構を備えて現像剤量が一定に推移する場合には、現像剤の嵩密度は変化しないことから、ＴＣが高くなるとＡＴＣセンサ出力値が大きく低下する。一方、トリクル機構を備えずに現像剤量が増加する場合には、現像剤の嵩密度は高くなり、ＴＣが増加しても磁性キャリアの相対的な増加量は小さく抑えられ、ＡＴＣセンサ出力値の減少は小さく抑えられるものと推定される。

また、図８は、ＴＣを一定としたときの現像剤量とＡＴＣセンサ出力値との関係を示したもので、現像剤量の増加につれてＡＴＣセンサ出力値は徐々に増加する傾向になる。すなわち、ＴＣが一定でも、現像剤量が増加すると、磁性キャリア量が相対的に増えることから、ＡＴＣセンサ出力値が上昇するようになるものと想定される。
以上のように、ＡＴＣセンサ出力値は磁性キャリア量に対して出力変化を生じるため、このような変化を踏まえた制御を行って故障判定する必要がある。

例えば、画像密度情報に基づく現像剤補給制御（ＩＣＤＣ）並びにＡＴＣセンサ出力値による補正によって所望の現像剤量が補給されたときを想定すると、印字によるトナー消費や現像剤のトリクル排出が良好に行われている場合には、ほぼＴＣは一定に推移し、このときのＡＴＣセンサ出力値もほぼ一定となる。
一方、ＩＣＤＣ並びにＡＴＣセンサ出力値による補正が十分満足できる条件にて稼働され、印字によるトナー消費が想定されたものであるときにトリクル排出が十分機能しない場合には、徐々にＡＴＣセンサ４４部分の現像剤の嵩密度がアップするようになり、結果的にＡＴＣセンサ出力値が上昇する。そのため、見かけ上のＴＣは低下しているように判断される。そして、この見かけ上のＴＣ低下は更にディスペンサ５０による現像剤補給を促し、ＡＴＣセンサ出力値はその後も上昇するようになり、益々現像剤量が増え続けるという悪循環を生じる。
したがって、ＡＴＣセンサ出力値の変化を観測し、上昇傾向が継続したときにはトリクル機構の異常と判定し、現像装置３０を停止させるようにすればよい。

本実施の形態では、印字用紙１枚毎にＩＣＤＣによるディスペンス時間を算出すると共に、所定の時間毎（約９ｓｅｃ）にＡＴＣセンサ４４の出力を確認し、目標値との差分があればディスペンス時間を調整するようにしている。また、ＩＣＤＣでは現像剤の過供給を避けるため具体的には必要トナー量の９０％に相当する分の現像剤を補給するようにし、残りの１０％についてはＡＴＣセンサ４４による検知にて現像剤を補給するようになっている。

本実施の形態では、以上のようなフローに従って現像装置３０がコントロールされるため、現像剤循環搬送経路３４内での現像剤のＴＣの変化を確認することで、現像剤の回収排出機構（トリクル機構）での何らかの故障発生を検知することができる。
また、本実施の形態では、ＡＴＣセンサ４４を利用して故障判定を行うことから、特別なコンポーネントを追加することなく、トリクル機構の異常や故障を検知できるため、装置のコストダウン、簡素化に効果がある。更には、回収系の異常をＡＴＣセンサ４４の出力で早めに検知できるため、検知が遅れて現像装置３０やトリクル機構の駆動系の破損を未然に防ぐことができるようになる。更に、ＡＴＣセンサ４４をトリクル機構の上流側近傍に配設したことにより、トリクル機構での異常が早期にＡＴＣセンサ４４で検知されるようになる。

また、本実施の形態では、ＡＴＣセンサ４４として透磁率を利用したセンサを使用したが、これに限らず、例えば光学的方法でＴＣを検知したり、電気的方法でＴＣを検知するようにしてもよい。尚、このような方式では、出力値が一概に上昇するとは限らないことから、使用されるセンサに合わせた信号処理が必要であることは云うまでもない。

また、本実施の形態では、モノクロ用の画像形成装置を示したが、これに限らず、例えば上述した現像装置３０を感光体ドラム上に対向して４個並べ、夫々４色のトナーを含む現像剤を使用するようにすれば、所謂４サイクル型のカラー用画像形成装置にも適用できる。更に、夫々の現像装置３０を、例えば中間転写ベルト上に並列配置する所謂タンデム型のカラー画像形成装置にも適用できる。
更にまた、図２に示すように、本実施の形態では、感光体ドラム２０と現像ロール３３とはその対向部位で互いに同じ方向に回転する方式（Ｗｉｔｈ方式）としたが、互いに反対に回転する方式（Ａｇａｉｎｓｔ方式）としても差し支えない。

本実施例は、上述した実施の形態での現像装置にて、ＡＴＣセンサによるＡＴＣセンサ出力値（ここではＡＴＣ出力と略す）とＴＣ又は現像剤量との関係を確認したものである。
図９は、ＡＴＣセンサの出力波形の一例を示したもので、現像装置内にＴＣ約９％の現像剤を約７５０ｇ入れた時の波形となっている。このとき、ＡＴＣ出力自体は、実測値に示すごとく、約１〜１．６Ｖの間で変化を繰り返している。ここで、１Ｖに低下する周期はＡＴＣセンサにオーガーの羽根が最接近したときに相当する。
そして、この実測値の波形の平均値（直流成分として示される）としては、約１．６Ｖが得られている。尚、本実施例では、ＡＴＣセンサを５Ｖ駆動したために、このような出力となったものであり、出力電圧そのものは駆動電圧等によって大きく変化することは云うまでもない。

また、図１０は、ＴＣとＡＴＣ出力との関係を示すもので、現像装置内にトナー濃度（ＴＣ）の異なる現像剤を夫々７５０ｇ投入して、ＡＴＣ出力を確認した。尚、このときのＡＴＣ出力は、平均値であり、ＴＣとしては、４．９，６．２，８．９，１１．５％の４種類の現像剤で確認した。
結果は、図１０のように、ＴＣが上昇するにつれてＡＴＣ出力が低下する傾向が得られた。

一方、ＴＣを一定（８．９％）にしたときに、現像装置内の現像剤量を変えたときのＡＴＣ出力の変化について確認した結果を図１１に示す。現像剤量としては、６５０，７００，７５０，８００，８５０ｇの５水準で確認し、現像剤量が増えると、ＡＴＣ出力が増加する傾向が確認された。
本実施例の結果から、実施の形態での制御フローが現像剤回収排出機構（トリクル機構）の故障に対し、有効であることが確認される。

（ａ）は本発明に係る現像装置の概要を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態に係る画像形成装置を示す説明図である。 実施の形態の現像装置内の現像剤循環搬送経路を示す説明図である。 実施の形態の現像剤補給機構を示す説明図である。 実施の形態の制御系を示す説明図である。 実施の形態の制御フローを示す説明図である。 トナー濃度とＡＴＣセンサ出力との関係を示す説明図である。 現像剤量とＡＴＣセンサ出力との関係を示す説明図である。 実施例のＡＴＣセンサの出力波形を示す説明図である。 実施例のトナー濃度とＡＴＣセンサ出力との関係を示す説明図である。 実施例での現像剤量とＡＴＣセンサ出力との関係を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…現像ハウジング，３…現像剤担持体，４…現像剤循環搬送経路，５…撹拌搬送部材，６…現像剤補給機構，７…現像剤回収排出機構，８…濃度検出手段，９…異常判定手段

Claims (9)

1. 像担持体に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容可能な現像ハウジングを有し、この現像ハウジングの開口に面して現像剤担持体を配設し、この背面には現像剤が循環搬送可能な現像剤循環搬送経路を設けると共に、この現像剤循環搬送経路には現像剤が撹拌搬送可能な撹拌搬送部材を配設した現像装置において、
   新たな現像剤を現像剤循環搬送経路に補給する現像剤補給機構と、
   現像剤循環搬送経路の一部に設けられ且つ現像剤循環搬送経路内の現像剤のうち余剰の現像剤を徐々に排出する現像剤回収排出機構と、
   現像剤循環搬送経路内の現像剤のトナー濃度を透磁率の変化で検出する濃度検出手段と、
   濃度検出手段からの情報及び現像剤補給機構によって補給される現像剤補給量の情報に基づいて前記現像剤回収排出機構の異常を判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   現像剤補給機構は、形成される画像の画像密度情報及び濃度検出手段からの情報に基づいて現像剤補給量を決定するものであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   濃度検出手段は、現像剤回収排出機構の現像剤搬送方向上流側近傍に配設されることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   異常判定手段は、濃度検出手段の出力と、現像剤補給機構による現像剤補給量から算出されるトナー濃度変化とを比較することで現像剤回収排出機構の異常を判定するものであることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   現像剤補給機構は、現像剤循環搬送経路に現像剤を補給するディスペンサを備えるものであることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５記載の現像装置において、
   現像剤補給機構による現像剤補給量は、ディスペンサの駆動時間によって設定されるものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１記載の現像装置において、
   異常判定手段は、現像剤補給機構が異常かどうかを判定し、異常の場合には、現像剤回収排出機構の異常判定を行わないようにすることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   異常判定手段は、現像剤回収排出機構を異常と判定した場合には装置を停止させることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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