JP5754467B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、二成分現像剤を用いたトリクル現像方式の現像装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）においては、画像データに基づくレーザー光が、一様に帯電した感光体（例えば感光ドラム）に対して照射（露光）されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に用紙に転写された後、定着装置で加熱、加圧されることにより、用紙に画像が形成される。

感光体にトナー像を形成する現像方式には、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアーを用いる二成分現像方式がある。二成分現像方式では、トナーとキャリアーを混合して、攪拌することにより、トナーに摩擦帯電を生じさせる。トナーを安定的に帯電させるためには、キャリアーの表面が変化しないことが理想的である。

二成分現像方式の現像装置においては、トナーは現像工程によって消費される一方、キャリアーは消費されずに現像装置内に残る。そのため、キャリアーには、トナーとの接触による機械的ストレスや熱的ストレスが蓄積され、またトナーの付着により表面が汚染される。そこで、新たな現像剤（トナー及びキャリアー）を供給しつつ、劣化したキャリアーを含む現像剤（廃棄現像剤）を排出することにより、キャリアーが定期的に交換されるトリクル現像方式が広く採用されている。

このような二成分現像方式の現像装置においては、例えば現像容器内のトナー濃度（現像剤の総量に対するトナーの比率）がトナー濃度センサーで検出され、トナー濃度が所望の濃度範囲に入るように、すなわちトナー消費量に応じてトナーが供給される（例えば特許文献１）。特許文献１では、トナー濃度に基づいて、トナーとキャリアーが一定比率で混合された現像剤の供給動作が制御される。一般に、トナー濃度センサーは、トナーとキャリアーが十分に攪拌された安定した状態におけるトナー濃度を検出するために、現像剤供給口よりも現像剤搬送方向下流側に離れた位置であって、現像容器の底部近傍に設けられる。

一方で、トナー消費量に応じてトナーとともにキャリアーも供給されると、以下のような不具合がある。すなわち、トナー消費量が多い場合は、劣化していないキャリアーまで交換されることとなり、キャリアーが無駄に廃棄される。また、トナー消費量が少ない場合は、劣化キャリアーが交換されずに使用される結果、帯電性能が低下して画質の低下を招く。そのため、トナー供給部とキャリアー供給部を独立させ、トナー濃度に基づいてトナーの供給が行われる一方、所定の時間間隔で定期的にキャリアーの供給が行われるようにした現像装置もある。

特開２００５−２９２３７６号公報

特許文献１に記載の現像装置のように、トナーと一緒にキャリアーが供給される場合は、トナー濃度センサーの検出結果に基づいて、現像剤の供給動作が正常に行われたか否かを判断することができる。しかしながら、トナーとキャリアーが別々に供給される場合、キャリアーの供給動作が正常に行われたか否かをトナー濃度センサーで検出することは困難である。通常、キャリアーの供給動作により供給されるキャリアーは少量であり、トナーとキャリアーが十分に攪拌された後の安定した状態におけるキャリアー濃度（１００−トナー濃度［％］）の変動はほとんどないためである。
そのため、キャリアーが正常に供給されずにキャリアー供給が滞った場合、現像容器内のキャリアー劣化が促進されるとともに、キャリアー不足が生じるため、かぶりやトナー飛散などにより画質が低下する虞がある。

本発明の目的は、トナーの供給動作とは別に行われるキャリアーの供給動作の有無を確実に検出でき、キャリアーの劣化に伴う画質の低下を防止できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明に係る現像装置は、トナー供給口、キャリアー供給口、及び現像剤排出口を有し、トナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部に収容される現像剤を、静電潜像が形成された像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記トナー供給口を介して前記現像剤収容部にトナーを供給するトナー供給部と、
前記トナー供給部と独立して構成され、前記キャリアー供給口を介して前記現像剤収容部にキャリアーを供給するキャリアー供給部と、
前記キャリアー供給口の近傍で、かつ前記現像剤収容部に収容された現像剤の粉体面と略同位に配置され、前記キャリアー供給部により供給されたキャリアーを検出するキャリアー検出部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置によって前記像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を用紙に転写させた後、定着させることにより、画像を形成することを特徴とする。

本発明に係る現像装置によれば、キャリアー検出部が配置される領域において、キャリアー供給部から供給されたキャリアーとトナーは攪拌されていないので、キャリアー供給動作に伴うキャリアー濃度の変動を確実に検出することができる。
また、本発明に係る画像形成装置によれば、キャリアー供給動作が正常に行われない場合に、キャリアー供給に関するメンテナンスを促すことができるので、早期にキャリアー供給異常を解消することができる。したがって、キャリアー供給異常に伴うかぶりやトナー飛散によって、画質が低下するのを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 実施の形態に係る現像装置の一構成例を示す図である。 現像装置本体の内部構成を示す図である。 キャリアー滞留部の一例を示す図である。 図４に対応するキャリアー滞留部の一例を示す図である。 キャリアー滞留部の他の一例を示す図である。 キャリアー滞留部の他の一例を示す図である。 キャリアー滞留部の他の一例を示す図である。 キャリアー滞留部の他の一例を示す図である。 キャリアー供給処理の一例を示すフローチャートである。 キャリアー供給時のキャリアー濃度の変動を示す図である。 トナー供給口とキャリアー供給口の配置態様の他の一例を示す図である。 キャリアー検出センサーの配置態様の他の一例を示す図である。 キャリアー検出センサーの配置態様の他の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。
図１に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向（鉛直方向）に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。
すなわち、画像形成装置１は、感光ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部（図示略）に格納されている各種データが参照される。記憶部（図示略）は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

また、制御部１００は、通信部（図示略）を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部（図示略）は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う（画像濃度制御）。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１及び中間転写ユニット４２等を備える。画像形成部４０によって形成される画像の書込範囲は予め設定される。

画像形成ユニット４１は、Ｙ成分用、Ｍ成分用、Ｃ成分用、Ｋ成分用の４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋで構成される。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有するので、図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素についての符号は省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。
電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

帯電装置４１４は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置４１４は、コロナ放電によって感光ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光ドラム４１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（小粒径のトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容しており、感光ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体に現像バイアス電圧が印加され、感光ドラム４１３の表面と現像剤担持体との電位差によって現像剤担持体上の帯電トナーが感光ドラム４１３の表面の露光された部分に移動し、付着する。なお、現像装置４１２の詳細については後述する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光ドラム４１３に圧接されることにより、感光ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」と称する）に対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙へトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙の裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

なお、中間転写ユニット４２において、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

定着部６０は、用紙の定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。
上側定着部６０Ａがベルト加熱方式である場合（図１参照）は定着ベルトが定着面側部材となり、ローラー加熱方式である場合は定着ローラーが定着面側部材となる。また、下側定着部６０Ｂがローラー加圧方式である場合（図１参照）は加圧ローラーが裏面側支持部材となり、ベルト加圧方式である場合は加圧ベルトが裏面側支持部材となる。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙を定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙にトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙を分離させるエア分離ユニットが配置されていてもよい。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、第１の搬送部５３、及び第２の搬送部５４等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１１〜５１３には、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

第１の搬送部５３は、中間搬送ローラー部５３１、ループローラー部５３２、及びレジストローラー部５３３を含む複数の搬送ローラー部を備える。第１の搬送部５３は、給紙部５１、又は外部給紙装置（図示略）から給紙された用紙を画像形成部４０（二次転写部）に搬送する。

第２の搬送部５４は、複数の搬送ローラー部が配置されたスイッチバック経路５４１及び裏面用搬送路５４２を備える。第２の搬送部５４は、用紙をスイッチバック経路５４１に一旦搬送した後、スイッチバックさせて裏面用搬送路５４２に搬送することにより用紙を反転させ、第１の搬送部５３（ループローラー部５３２の上流）に供給する。

給紙部５１、又は外部給紙装置（図示略）から給紙された用紙は、第１の搬送部５３によって画像形成部４０に搬送される。そして、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙の一方の面（表面）に一括して二次転写され、定着部６０において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

図２は、実施の形態に係る現像装置４１２の一構成例を示す図である。図３は、現像装置本体８０の内部構成を示す図である。
図２に示すように、現像装置４１２は、現像装置本体８０、現像装置本体８０にトナーを供給するトナー供給部９１、及び現像装置本体８０にキャリアーを供給するキャリアー供給部９２を備える。

現像装置４１２では、画像形成で消費されたトナーが供給されるとともに、現像容器８１内のキャリアーが少量ずつ入れ替えられるトリクル現像方式が採用される。トリクル機構としては、公知の循環オーバーフロー型や液面オーバーフロー型のものを適用できる。これにより、劣化したキャリアーが新しいキャリアーに入れ替わるので、現像容器８１内のトナーは常に均一に帯電される。したがって、プリント枚数や環境変化に左右されず安定した画質を実現することができる。

現像装置本体８０は、現像容器８１、攪拌スクリュー８２、供給スクリュー８３、現像ローラー８４、現像剤規制部材８５、トナー濃度センサー８６、及びキャリアー検出センサー８７等を備える。

現像容器８１は、トナーとキャリアーからなる二成分現像財を収容する。現像容器８１内は、隔壁８８によって、現像ローラー８４の軸方向に平行に延在する現像剤攪拌経路８１１と現像剤供給経路８１２に区画される。現像剤攪拌経路８１１と現像剤供給経路８１２は、現像剤が循環搬送されるように、軸方向両端部で連通する。すなわち、現像剤攪拌経路８１１における現像剤搬送方向と、現像剤供給経路８１２における現像剤搬送方向は逆になる。

現像容器８１は、現像剤攪拌経路８１１の上方に、トナーを供給するためのトナー供給口８１ａ及びキャリアーを供給するためのキャリアー供給口８１ｂを有する。図３では、キャリアー供給口８１ｂが、トナー供給口８１ａよりも現像剤搬送方向に対して上流側に配置されている。
トナー供給部９１から送出されたトナーは、トナー供給口８１ａを介して現像装置本体８０に供給され、キャリアー供給部９２から送出されたキャリアーは、キャリアー供給口８１ｂを介して現像装置本体８０に供給される。トナー供給部９１によるトナー供給動作及びキャリアー供給部９２によるキャリアー供給動作は制御部１００によって制御される。

現像剤攪拌経路８１１には、軸方向に沿って攪拌スクリュー８２が配置される。攪拌スクリュー８２は、駆動モーター８２３に接続された軸心８２１のほぼ全長にわたって所定のピッチで螺旋状に羽根８２２が形成された構成を有する。攪拌スクリュー８２が回転することにより、現像剤が攪拌されつつ一方向（図３では左から右）に搬送される。

現像剤供給経路８１２には、軸方向に沿って供給スクリュー８３が配置される。供給スクリュー８３は、攪拌スクリュー８２と同様の構成を有し、すなわち駆動モーター８３３に接続された軸心８３１のほぼ全長にわたって所定のピッチで螺旋状に羽根８３２が形成された構成を有する。なお、現像剤供給経路８１２から現像剤攪拌経路８１１に向かう連通部近傍の羽根８３２ａは、現像剤を現像剤供給経路８１２に循環させるために、逆向きの螺旋状に形成される。供給スクリュー８３が回転することにより、トナーとキャリアーが攪拌されつつ一方向（図３では右から左）に搬送される。

現像剤攪拌経路８１１及び現像剤供給経路８１２において現像剤が搬送される際、現像剤に含まれるトナーとキャリアーが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電する。ここでは、キャリアーは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。
正極性に帯電したキャリアーの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力により付着する。そして、現像剤は、現像剤供給経路８１２を搬送される過程で、現像ローラー８４に供給される。

現像ローラー８４は、静電潜像が形成された感光ドラム４１３に現像剤を供給する。現像ローラー８４は、例えば回転不能に固定された磁石体（図示略）と、磁石体の周囲に回転可能に配置された円筒状の搬送スリーブ（図示略）を有する、いわゆるマグネットローラーである。
現像ローラー８４の略上方には、現像ローラー８４から所定距離だけ離間して、現像剤規制部材８５が対向配置される。現像剤規制部材８５は、ステンレス鋼材等の磁性体で形成された板状の部材であり、現像ローラー８４と平行に延在する。

現像ローラー８４の磁石体は複数の磁極を有する。これらの複数の磁極によって搬送スリーブで現像剤を搬送するための磁界（磁力線）が形成される。
搬送スリーブに供給された現像剤は、磁石体によって形成された磁力線に沿って穂立ちし、いわゆる磁気ブラシを形成する。そして、現像剤は、搬送スリーブの回転に伴い反時計周りに搬送され、現像剤規制部材８５とのギャップを通過することで一定厚に規制される。
搬送スリーブに担持されたトナーが感光ドラム４１３に供給されることにより、感光ドラム４１３上の静電潜像が現像される。

トナー濃度センサー８６は、現像容器８１内のトナー濃度（現像剤の総量に対するトナーの比率［％］）を検出する。トナー濃度センサー８６は、攪拌によってトナーとキャリアーが十分に混合されている領域（ここでは現像剤攪拌経路８１１における搬送方向下流側の容器底部）に配置される。トナー濃度センサー８６によって、現像容器８１内のキャリアー濃度（１００−トナー濃度［％］）を検出することもできる。

トナー濃度センサー８６としては、例えば現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーを適用できる。現像剤の透磁率と現像剤のトナー濃度の間には相関関係が成立するため、透磁率を示すトナー濃度センサー８６の出力電圧値に基づいて、現像剤のトナー濃度を検出することができる。なお、トナー濃度センサー８６として、光学式のセンサーを適用することもできる。

制御部１００は、トナー濃度センサー８６からの出力電圧値に基づいて、現像容器８１内のトナー残量が適正であるか否かを判断する。そして、制御部１００は、トナー残量が少ない場合にはトナー供給部９１に対して、現像装置本体８０にトナー供給を行うように指示する。

トナー供給部９１からトナーが供給されることに伴い余剰となった現像剤（廃棄現像剤）は、現像装置本体８０の現像剤供給経路の軸方向端部に形成された現像剤排出口８１ｃを介して、現像剤回収流路（図示略）へ排出される。キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーがすぐに排出されないように、現像剤排出口８１ｃは、現像剤供給経路８１２の現像剤搬送方向最下流位置に設けられる。

以上説明した現像装置４１２の構成は、従来の構成と概略同じである。本実施の形態では、さらに、現像装置４１２が、トナー濃度センサー８６とは別に、キャリアー供給部９２からキャリアーが供給されたか否かを検出するためのキャリアー検出センサー８７を備えている。

キャリアー検出センサー８７としては、トナー濃度センサー８６と同様に、例えば現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーを適用できる。なお、キャリアー検出センサー８７として、光学式のセンサーを適用することもできる。キャリアー検出センサー８７は、キャリアーが供給されたか否かを検出できればよいので、トナー濃度センサー８６よりも検出精度が低くてもよい。

キャリアー検出センサー８７は、キャリアー供給口８１ｂの近傍で、かつ現像容器８１に収容された現像剤の粉体面と略同位に配置される。「キャリアー供給口８１ｂの近傍」とは、キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーが現像容器８１中の現像剤と攪拌される前の領域であり、例えば軸方向に関してキャリアー供給口８１ｂと同じ位置から直下流までの領域（図３の場合は、キャリアー供給口８１ｂとトナー供給口８１ａの間の領域）である。また、「粉体面と略同位」とは、現像剤の粉体面と略同じ高さであることを意味し、具体的には粉体面がキャリアー検出センサー８７の検出領域に入る位置である。キャリアー検出センサー８７としては、例えば攪拌スクリュー８２のスクリュー径が２０ｍｍの場合、検出幅が８ｍｍ程度のものが好適である。

キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーは現像剤の粉体面から沈下していくが、キャリアー検出センサー８７はキャリアーが供給された粉体面の近傍に配置されているので、このときのキャリアー濃度の変動を検出することができる。すなわち、キャリアー供給部９２からキャリアーが供給された直後は、キャリアー検出センサー８７により検出されるキャリアー濃度は一時的に上昇し、攪拌されつつ搬送方向下流側に搬送されることに伴い元のキャリアー濃度に戻ることになる。

ここで、キャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域には、キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーが沈下するのを抑制する（沈下速度を遅くする）キャリアー滞留部を設けるのが好ましい。これにより、現像剤中をキャリアーは緩やかな速度で沈下するので、キャリアー濃度の一時的な変化をキャリアー検出センサー８７によって確実に検出することができる。

例えば、図４、５に示すように、キャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域において、現像容器８１の壁面を、キャリアーの沈下方向に対して傾斜させる。この傾斜部８１ｄがキャリアー滞留部となる。これにより、キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーは傾斜部８１ｄに沿って緩やかな速度で現像剤中に沈下するので、キャリアー検出センサー８７によってキャリアー濃度の変動を容易に検出することができる。

また例えば、図６に示すように、キャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域において、攪拌スクリュー８２に羽根８２２を設けないようにする。この羽根のない部分８２ａがキャリアー滞留部となる。これにより、攪拌スクリュー８２による攪拌性が低下するので、キャリアー検出センサー８７によってキャリアー濃度の変動を容易に検出することができる。

また例えば、図７に示すように、キャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域において、攪拌スクリュー８２の軸心８２１の外径を他の部分よりも大きくする（大径軸心部８２１ａ）。この大径軸心部８２１ａがキャリアー滞留部となる。これにより、攪拌スクリュー８２による攪拌性が低下するので、キャリアー検出センサー８７によってキャリアー濃度の変動を容易に検出することができる。

また例えば、図８に示すように、キャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域において、攪拌スクリュー８２の羽根８２２の外径を他の部分よりも小さくする（小径羽根部８２２ａ）。この小径羽根部８２２ａがキャリアー滞留部となる。これにより、攪拌スクリュー８２による攪拌性が低下するので、キャリアー検出センサー８７によってキャリアー濃度の変動を容易に検出することができる。

また例えば、図９に示すように、攪拌スクリュー８２のキャリアー供給口８１ｂの下方に位置する領域において、攪拌スクリュー８２に、沈下してくるキャリアーを受け止めるキャリアー受け部８２４を設ける。具体的には、羽根８２２の先端部を、キャリアーを受け止める方向に折曲させ、キャリアー受け部８２４を形成する。このキャリアー受け部８２４がキャリアー滞留部となる。これにより、キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーは沈下方向に反して攪拌され、キャリアー検出センサー８７の検出領域に一時的に滞留するので、キャリアー検出センサー８７によってキャリアー濃度の変動を容易に検出することができる。

制御部１００は、現像装置本体８０にキャリアーを供給するキャリアー供給処理において、キャリアー検出センサー８７からの出力電圧値に基づいて、キャリアー供給動作の有無を監視する。具体的には、キャリアー供給処理は、図１０に示すフローチャートに従って実行される。

図１０は、キャリアー供給処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示すキャリアー供給処理は、例えば、画像形成が開始されることに伴い、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。
なお、制御部１００は、キャリアー検出センサー８７からの出力電圧値を常時監視しているものとする。

図１０に示すように、まずステップＳ１０１において、制御部１００は、キャリアー供給のタイミングであるか否かを判定する。キャリアー供給のタイミングとは、例えば所定枚数の画像形成処理ごと、現像装置４１２の走行距離等である。そして、制御部１００がキャリアー供給のタイミングであると判定すると、処理はステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２において、制御部１００は、キャリアー供給部９２にキャリアー供給信号を出力して、所定量のキャリアーを供給させる。

ステップＳ１０３において、制御部１００は、キャリアー検出センサー８７からの出力電圧値に基づいて、キャリアー供給動作の有無を判定する。具体的には、制御部１００は、ステップＳ１０２のキャリアー供給動作が行われた後の所定時間における出力電圧値の変動に基づいて、キャリアー供給動作の有無を判定する。そして、制御部１００が、キャリアー供給動作が正常に行われたと判定した場合は、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。一方、制御部１００が、キャリアー供給動作が正常に行われていないと判定した場合は、処理はステップＳ１０４に移行する。

正常にキャリアーの供給が行われた場合は、キャリアー供給動作に伴い一時的にキャリアー濃度が増大する。したがって、キャリアー検出センサー８７の出力電圧値が変動していれば、実際にキャリアーが供給されたことになる。一方、キャリアー供給動作が行われたにも関わらず出力電圧値が変動していなければ、実際にはキャリアーが供給されていないことになる。

ステップＳ１０４において、制御部１００は、操作表示部２０にキャリアー供給異常を示すエラー内容を表示し、キャリアー供給処理を終了する。このエラー報知が行われた場合、ユーザー（又はサービスマン）がキャリアー供給に関するメンテナンスを行うことにより、キャリアー供給異常が解消される。メンテナンス終了後は、キャリアー供給処理が改めて実行される。

なお、ステップＳ１０３において、制御部１００が、キャリアー供給動作が正常に行われていないと判定した場合は、再度キャリアー供給動作を行って、改めてキャリアー供給動作が行われたか否かを判定するようにしてもよい（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。

このように、本実施の形態に係る現像装置４１２は、トナー供給口（８１ａ）、キャリアー供給口（８１ｂ）、及び現像剤排出口（８１ｃ）を有し、トナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部（現像容器８１）と、現像剤収容部（８１）に収容される現像剤を、静電潜像が形成された像担持体（感光ドラム４１３）に供給する現像剤担持体（現像ローラー８４）と、トナー供給口（８１ａ）を介して現像剤収容部（８１）にトナーを供給するトナー供給部（９１）と、トナー供給部（９１）と独立して構成され、キャリアー供給口（８１ｂ）を介して現像剤収容部（８１）にキャリアーを供給するキャリアー供給部（９２）と、キャリアー供給口（８１ｂ）の近傍で、かつ現像剤収容部（８１）に収容された現像剤の粉体面と略同位に配置され、キャリアー供給部（９２）により供給されたキャリアーを検出するキャリアー検出部（キャリアー検出センサー８７）と、を備える。

現像装置４１２によれば、キャリアー検出センサー８７が配置される領域において、キャリアー供給部９２から供給されたキャリアーとトナーは攪拌されていないので、キャリアー供給動作に伴うキャリアー濃度の変動を確実に検出することができる。そして、キャリアー供給動作が正常に行われない場合は、キャリアー供給に関するメンテナンスを促すことができるので、早期にキャリアー供給異常を解消することができる。したがって、キャリアー供給異常に伴うかぶりやトナー飛散によって、画質が低下するのを防止することができる。

［実施例］
実施例では、実施の形態に係る画像形成装置１を用いて、Ａ４サイズ、カバレッジ５％の画像を連続して形成し、キャリアー供給タイミングとして１０００枚の画像形成ごとにキャリアー供給動作を行った。また、トナー供給動作は、トナー濃度が７ｗｔ％となるように適宜制御した。

図１１は、キャリアー供給時のキャリアー検出センサー８７による検出結果、すなわちキャリアー濃度の変動を示す図である。図１１に示すように、キャリアー検出センサー８７では、キャリアー供給動作後に一時的に増大するキャリアー濃度の変動を検出することができた。

一方、図１１には、比較例として、キャリアー供給時のトナー濃度センサー８６による検出結果を示している。トナー濃度センサー８６によっても現像容器８１内の現像剤のキャリアー濃度を検出することはできるが、図１１に示すように、キャリアー供給時のキャリアー濃度の変動を検出することはできなかった。

また、図１１では示されていないが、実施例においてキャリアー供給動作が正常に行われていない場合は、比較例と同様に、キャリアー供給動作後にキャリアーの変動は検出されなかった。すなわち、キャリアー供給動作後におけるキャリアー濃度の変動を監視することで、キャリアー供給動作が正常に行われたか否かを確実に判断することができる。
実施例及び比較例の結果より、キャリアー供給口８１ｂの近傍にキャリアー検出センサー８７を配置することの有効性を確認できた。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、図１２に示すように、現像容器８１において、キャリアー供給口８１ｂがトナー供給口８１ａよりも現像剤搬送方向下流側に配置されていてもよい。この場合も、キャリアー検出センサー８７が、キャリアー供給口８１ｂの近傍で、かつ現像剤の粉体面と略同位に配置される。ただし、キャリアー供給口８１ｂの近傍に、図４〜９に示すようなキャリアー滞留部を設けると、トナー供給口８１ａを介して供給されたトナーの攪拌性が低下する虞がある。言い換えると、トナーの攪拌性の観点からは、図３に示すように、キャリアー供給口８１ｂがトナー供給口８１ａよりも現像剤搬送方向上流側に配置されている方が好ましい。

また例えば、図１３のように、キャリアー検出センサー８７をキャリアーの沈下方向に沿って多段に配置するようにしてもよいし、キャリアーの沈下方向に検出幅の広いセンサーを適用するのが好ましい。これにより、現像剤の粉体面が変動しても、キャリアー供給時のキャリアー濃度の変動を検出することができ、検出精度が向上する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
１００ 制御部
４１２ 現像装置
４１３ 感光ドラム
８０ 現像装置本体
８１ 現像容器
８１ａ トナー供給口
８１ｂ キャリアー供給口
８１ｃ 現像剤排出口
８１ｄ 傾斜部
８２ 攪拌スクリュー
８２ａ 羽根のない部分
８３ 供給スクリュー
８４ 現像ローラー
８５ 現像剤規制部材
８６ トナー濃度センサー
８７ キャリアー検出センサー
８８ 隔壁
９１ トナー供給部
９２ キャリアー供給部
８１１ 現像剤攪拌経路
８１２ 現像剤供給経路
８２１ 軸心
８２１ａ 大径軸心部
８２２ 羽根
８２２ａ 小径羽根部
８２４ キャリアー受け部

Claims (12)

1. トナー供給口、キャリアー供給口、及び現像剤排出口を有し、トナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部に収容される現像剤を、静電潜像が形成された像担持体に供給する現像剤担持体と、
   前記トナー供給口を介して前記現像剤収容部にトナーを供給するトナー供給部と、
   前記トナー供給部と独立して構成され、前記キャリアー供給口を介して前記現像剤収容部にキャリアーを供給するキャリアー供給部と、
   前記キャリアー供給口の近傍で、かつ前記現像剤収容部に収容された現像剤の粉体面と略同位に配置され、前記キャリアー供給部により供給されたキャリアーを検出するキャリアー検出部と、を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤収容部が、前記現像剤担持体の軸方向に平行で現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する現像剤供給経路と、前記現像剤供給経路に並設され、軸方向両端部で前記現像剤供給経路と連通し、前記現像剤供給経路とは逆方向に現像剤を搬送しつつ攪拌する現像剤攪拌経路と、を有し、
   前記キャリアー供給口が、前記トナー供給口よりも前記現像剤攪拌経路の現像剤の搬送方向上流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤収容部が、前記現像剤担持体の軸方向に平行で現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する現像剤供給経路と、前記現像剤供給経路に並設され、軸方向両端部で前記現像剤供給経路と連通し、前記現像剤供給経路とは逆方向に現像剤を搬送しつつ攪拌する現像剤攪拌経路と、を有し、
   前記キャリアー供給口が、前記トナー供給口よりも前記現像剤攪拌経路の現像剤の搬送方向下流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記現像剤収容部の前記キャリアー供給口の下方に位置する領域に、前記キャリアー供給部から供給されたキャリアーが沈下するのを抑制するキャリアー滞留部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤収容部が、前記キャリアー滞留部として、キャリアーの沈下方向に対して傾斜した部分を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記現像剤収容部内に、軸心に螺旋状に羽根が形成され、現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌スクリューを備え、
   前記攪拌スクリューが、前記キャリアー滞留部として、羽根のない部分を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
7. 前記現像剤収容部内に、軸心に螺旋状に羽根が形成され、現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌スクリューを備え、
   前記軸心が、前記キャリアー滞留部として、他の部分よりも軸心の大きい大径軸心部を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
8. 前記現像剤収容部内に、軸心に螺旋状に羽根が形成され、現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌スクリューを備え、
   前記羽根が、前記キャリアー滞留部として、他の部分よりも羽根径の小さい小径羽根部を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
9. 前記現像剤収容部内に、軸心に螺旋状に羽根が形成され、現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌スクリューを備え、
   前記羽根が、前記キャリアー滞留部として、沈下してくるキャリアーを受け止めるキャリアー受け部を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
10. 前記キャリアー検出部が、キャリアーの沈下方向に沿って複数並設されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の現像装置。
11. 前記キャリアー検出部が、現像剤の透磁率に基づいてキャリアー濃度を検出することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の現像装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の現像装置によって前記像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を用紙に転写させた後、定着させることにより、画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

Images