(57)【要約】【課題】トナー帯電量を安定して保持できるとともに、感光体に適量の滑剤を供給することで、形成するトナー画像の画像品質を長期にわたり安定的に維持する画像形成装置と画像形成方法を提供する。【解決手段】少なくとも、トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアからなる現像剤を供給する補給部を有する現像部、表面に形成された静電潜像が前記現像部により現像され、現像により形成されたトナー画像が被転写体に転写される感光体、感光体表面に残存するトナーを除去するクリーニング部、現像部内のトナー帯電量を検出する帯電量検出部、帯電量検出部の検出結果に基づき現像部へのキャリア供給を制御する制御部を有する画像形成装置。【選択図】図３
2014085395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアからなる現像剤を補給する補給部を有する現像部と、
表面に形成された静電潜像が前記現像部により現像され、現像により形成されたトナー画像が被転写体に転写される感光体と、
前記感光体表面に残存するトナーを除去するクリーニング部と、
前記現像部内のトナーの帯電量を検出する帯電量検出部と、
前記帯電量検出部の検出結果に基づいて、前記補給部から前記現像部へのキャリアの補給を制御する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記帯電量検出部の検出結果が所定範囲内となるように、前記補給部から前記現像部へのキャリア補給を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記キャリア表面における滑剤添加量が、１０〜２０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記滑剤が、１種類または複数種類のステアリン酸金属塩からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補給部は、前記トナーと前記キャリアを現像部へ個別に補給するトナー供給部とキャリア供給部を有するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
少なくとも、感光体を帯電する帯電工程、帯電された感光体上に静電潜像を形成する露光工程、前記感光体上に形成された静電潜像をトナー画像に顕像化する現像工程、前記トナー画像を被転写体に転写する転写工程、前記感光体上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法であって、
トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアとからなる現像剤を用い、前記トナーと前記キャリアを個別に現像部へ補給する補給工程を有し、
前記補給工程は、現像部内に設けられている帯電量検出部により検出されるトナー帯電量に基づいて、前記キャリアの補給量が制御されるものであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
前記帯電量検出部により検出されるトナー帯電量の値が所定範囲内になるように前記現像部へのキャリアの補給が制御されるものであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記キャリア表面における滑剤の添加量が、１０〜２０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項６または７に記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記滑剤が、１種類または複数種類のステアリン酸金属塩からなることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置及び画像形成方法に関し、特に、トリクル現像方式の現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンタ、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラムに対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成し、この静電潜像に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。そして、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。
【０００３】
近年、電子写真方式の画像形成装置は、画像形成速度の高速化により、従来のオフィス用途に留まらず、プロダクションプリント（ＰＰ）分野において使用される機会が増加している。このＰＰ分野においては、オフセット印刷並みの高精細、高画質の画像品質が求められる。また、ＰＰ分野では、高速かつ大量に印刷が行われるため、大量に連続印刷を行っても画像品質が劣化しないことが求められる。
【０００４】
画像品質が劣化する要因の一つとして、トナーの帯電量が経時的に低下することが挙げられる。すなわち、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式の現像装置では、現像装置内でトナーとキャリアを混合して、撹拌することにより、トナーに摩擦帯電を生じさせる。このとき、トナーは現像工程によって消費されるが、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。そのため、キャリアは、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したり、また、トナー付着による表面汚染が起こる。このように、キャリアが経時的に劣化すると、トナーの帯電量が低下するため、かぶりが発生する等、画像品質が劣化する。
【０００５】
そこで、現像装置内の劣化した現像剤を、定期的に交換することが行われる。また、現像剤の交換回数をできるだけ少なくするために、新しいトナー及びキャリアを補給する一方で、余剰分の現像剤を排出し、現像剤を徐々に入れ替える、いわゆるトリクル現像方式と呼ばれる現像方式が提案されている。例えば、特許文献１には、トリクル現像方式を用いた現像装置が開示され、さらにこの現像方式に好適な現像剤が開示されている。
このトリクル現像方式を採用することにより、消費された分のトナーが補給されるとともに、劣化したキャリアも更新されるため、キャリアの過度な劣化が抑制される。その結果、トナーの帯電量が安定した状態で保持されるので、長期間にわたって安定して高い画像品質を実現することができる。
また、特許文献２では、表面に滑剤を存在させたキャリアをトリクル現像方式の現像器に供給して当該キャリアで現像を行うことにより、感光体表面に滑剤が安定的に供給されるようになり、感光体表面の離型性が向上して安定した画像形成を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３０９８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１１６３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、トリクル現像方式を採用することにより、現像装置内のキャリアの劣化が抑制されるのでトナーの帯電量は安定する。しかしながら、ある一定枚数の画像形成を行うと、トナーの帯電量が低下して画像品質が劣化することが判明した。これは、感光体ドラムに供給された滑剤が、感光体ドラム表面から現像装置内に逆流して、この滑剤によりキャリアが汚染されてトナーの帯電量低下が起きたためと推察された。
【０００８】
このように、現像装置内に滑剤量が過剰に存在するとトナーの帯電量が低下することにより画像かぶり等の画像不良が生じたり、滑剤が核になってトナーの軟凝集体が発生し、トナー飛散が生じやすくなる。
【０００９】
したがって、表面に滑剤を存在させたキャリアを定期的に（例えば所定枚数の画像形成ごとに）補給する現像装置では装置内の滑剤の量を安定化させることが求められていた。
【００１０】
本発明の目的は、トリクル現像方式の現像装置を備えた画像形成装置に対し、トナー帯電量を安定して保持できるとともに、感光体表面に適量の滑剤を安定供給することができ、長期にわたり高い画像品質を維持する画像形成装置と画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置は、少なくとも、
トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアからなる現像剤を補給する補給部を有する現像部と、
表面に形成された静電潜像が前記現像部により現像され、現像により形成されたトナー画像が被転写体に転写される感光体と、
前記感光体表面に残存するトナーを除去するクリーニング部と、
前記現像部内のトナーの帯電量を検出する帯電量検出部と、
前記帯電量検出部の検出結果に基づいて、前記補給部から前記現像部へのキャリアの補給を制御する制御部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成方法は、少なくとも、感光体を帯電する帯電工程、帯電された感光体上に静電潜像を形成する露光工程、前記感光体上に形成された静電潜像をトナー画像に顕像化する現像工程、前記トナー画像を被転写体に転写する転写工程、前記感光体上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法であって、
トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアとからなる現像剤を用い、前記トナーと前記キャリアを個別に現像部へ補給する補給工程を有し、
前記補給工程は、現像部内に設けられている帯電量検出部により検出されるトナー帯電量に基づいて、前記キャリアの補給量が制御されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像装置内のトナー帯電量だけでなく、滑剤量も適正範囲内で安定して保持される。つまり、現像装置内に設けられている帯電量検出部により検出されるトナー帯電量に基づいて現像装置内へのキャリア補給が制御されるので、トナーの帯電量に影響を与えるようなレベルで滑剤が現像装置内に存在することが回避される。したがって、トナー帯電量を安定して保持できるとともに、感光体に適量の滑剤を供給することができるので、長期にわたり高い画像品質を維持することが可能な画像形成装置と画像形成方法が提供される。
また、本発明では、キャリア粒子表面に含有される滑剤が現像装置より感光体表面へ移送され、当該滑剤により感光体とクリーニング部の摺接部位における摩擦が低減されるので、長期にわたり安定したプリント作製が行えるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。
【図３】実施の形態に係る現像装置の構成を示す図である。
【図４】トナー補給制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】キャリア補給制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】現像剤排出制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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の全体構成を概略的に示す図である。図２は、実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示すである。
図１、２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。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、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。
また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、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タンデム方式が採用されている。
【００１６】
図１、２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。
【００１７】
制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３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７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２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。
【００１８】
制御部１００は、通信部７１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７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。
また、制御部１００は、後述する現像装置４１２におけるトナー及びキャリアの補給、並びに現像剤（トナー及びキャリア）の排出を制御する。
【００１９】
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（スキャナー）１２等を備えて構成される。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄ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は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備える。
【００２３】
Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。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は符号を省略されている。
【００２４】
画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム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。
【００２５】
感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０ｍｍの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による露光により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。
制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。
【００２６】
帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム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、感光体ドラム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。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム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こととなる。
【００２７】
現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム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。現像装置４１２の詳細な構成については後述する。
【００２８】
ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム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、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。
【００２９】
中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。
【００３０】
中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。
【００３１】
そして、中間転写ベルト４２１に二次転写ローラー４２３が圧接されることにより形成された転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。
ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接され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の表面に残存する転写残トナーを除去する。
【００３２】
定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０には、エアを吹き付けることにより、定着面側部材（例えば定着ベルト）又は裏面側支持部材（例えば加圧ローラー）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットを配置してもよい。
【００３３】
用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送ローラー部５３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５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（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。
【００３４】
搬送ローラー部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送ローラー部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓ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。
【００３５】
図３は、実施の形態に係る現像装置４１２の構成を示す図である。図３に示すように、現像装置４１２は、例えば外径１００ｍｍの感光体ドラム４１３に対向して配置される。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３にトナー像を形成する現像部８０、現像部８０にトナーを補給するトナー供給部８１、及び現像部８０にキャリアを補給するキャリア供給部８２等を備える。このように、現像部８０へ現像剤を補給する補給部８３は、トナーとキャリアを個別に現像部８０へ補給する構成になっている。そして、図３では補給部８３は、トナー供給部８１、トナー供給口８１１、キャリア供給部８２、キャリア供給口８１２より構成される。
【００３６】
トナー供給部８１は、現像部８０に補給する各色のトナーを収容し、所定の条件に従って所定量のトナーを現像部８０に補給する。具体的には、トナー供給部８１は、トナーを収容するトナーホッパー、及びトナーホッパーの下部に配置される供給ローラーを備える（いずれも図示略）。また、供給ローラーの周面には、所定量のトナーが投入される計量凹部が形成され、供給ローラーの回転に伴い所定量のトナーが現像部８０に補給されるようになっている。トナー供給用モーターＭ２（図２参照）の駆動に伴って供給ローラーが回転することにより、トナーはトナー補給路を流下して現像容器８１０へと補給される。
【００３７】
トナー供給部８１に収容されるトナーは、例えばトナー用樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子に対して外添剤が添加された構成を有する。
【００３８】
トナーが粉砕法、乳化分散法などにより製造される場合、トナー粒子を構成するトナー用樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル系共重合体樹脂、オレフィン系樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリスルホン、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂などの公知の樹脂が好適である。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３９】
トナー用樹脂のガラス転移点は、９０〜１１０℃であること好ましい。このトナー用樹脂のガラス転移点は、例えば示差走査熱量計「ＤＳＣ−７」（パーキンエルマー社製）により測定される。
【００４０】
トナー粒子を構成する着色剤としては、例えば、カーボンブラック、磁性体、染料、顔料などが挙げられる。着色剤の含有量は、トナー用樹脂１００質量部に対して４〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは５〜８質量部である。
【００４１】
カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。
磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体金属、これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物、強磁性金属を含まないが熱処理することにより強磁性を示す合金（例えば、マンガン−銅−アルミニウムおよびマンガン−銅−錫などのホイスラー合金、二酸化クロムなど）などが挙げられる。
【００４２】
染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ.ソルベントレッド１、同４９、同５２、同５８、同６３、同１１１、同１２２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、同４４、同７７、同７９、同８１、同８２、同９３、同９８、同１０３、同１０４、同１１２、同１６２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、同３６、同６０、同７０、同９３、同９５などが挙げられる。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ.ピグメントレッド５、同４８：１、同５３：１、同５７：１、同１２２、同１３９、同１４４、同１４９、同１６６、同１７７、同１７８、同２２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、同４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、同１７、同７４、同９３、同９４、同１３８、同１５５、同１８０、同１８５、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ.ピグメントブルー１５：３、同６０などが挙げられる。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４４】
トナー粒子は、必要に応じて離型剤などの内添剤を含有するものであってもよい。この場合、離型剤の含有量は、トナー用樹脂１００質量部に対して０．１〜３０質量部であることが好ましく、より好ましくは１〜１０質量部である。また、離型剤の融点は、トナーの低温定着性および離型性の観点から、５０〜９５℃であることが好ましい。この離型剤の融点は、例えば示差走査熱量計「ＤＳＣ−７」（パーキンエルマー社製）により測定される。
【００４５】
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどの炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ベヘン酸ベヘニル、クエン酸ベヘニルなどのエステルワックスなど公知のワックスを用いることができる。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
トナー粒子の粒径は、体積基準のメディアン径（Ｄ５０）で５．０〜８．０μｍであることが好ましく、より好ましくは５．２〜６．７μｍである。このトナー粒子の体積基準のメディアン径（Ｄ５０）は、例えば「コールターマルチサイザー３」（ベックマン・コールター社製）にデータ処理用のコンピューターシステム（ベックマン・コールター社製）を接続した測定装置を用いて測定・算出される。
【００４７】
また、トナー粒子は、体積基準のメディアン径（Ｄ５０）の粒度分布における変動係数（ＣＶ値）が１０〜２５％のものが好ましく、より好ましくは１２〜２０％のものである。トナー粒子の変動係数（ＣＶ値）が上記範囲であることにより、トナー粒子の大きさが揃った状態となって微細なドット画像や細線をより高精度で再現することが可能となる。
この体積基準のメディアン径（Ｄ５０）の粒度分布における変動係数（ＣＶ値）は、下式（１）により算出される。このＣＶ値が小さくなるほど粒度分布がシャープであることを示し、従ってトナー粒子の大きさが揃っていることを意味する。
ＣＶ値（％）＝粒度分布における標準偏差／粒度分布におけるメディアン径（Ｄ５０）×１００    ・・・（１）
【００４８】
また、トナー粒子の平均円形度は、０．９３０〜１．０００であることが好ましく、より好ましくは０．９４０〜０．９７０である。このトナー粒子の平均円形度は、例えば「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）により測定される。
【００４９】
トナーに用いられる外添剤としては、トナーの流動性または帯電性を制御する観点から、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などの無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子、チタン酸ストロンチウム微粒子、チタン酸亜鉛微粒子などの無機チタン酸化合物微粒子などの無機微粒子が好適である。このような無機微粒子については、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤などにより疎水化処理されていることが好ましい。
また、その他の外添剤として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などの有機微粒子又は有機無機複合微粒子を用いることもできる。
【００５０】
キャリア供給部８２は、現像部８０に補給するキャリアを収容し、所定の条件に従って所定量のキャリアを現像部８０に補給する。具体的には、キャリア供給部８２は、キャリアを収容するキャリアホッパー、及びキャリアホッパーの下部に配置される供給ローラーを備える（いずれも図示略）。また、供給ローラーの周面には、所定量のキャリアが投入される計量凹部が形成され、供給ローラーの回転に伴い所定量のキャリアが現像部８０に補給されるようになっている。キャリア供給用モーターＭ３（図２参照）の駆動に伴って供給ローラーが回転することにより、キャリアはキャリア補給路を流下して現像容器８１０へと補給される。
【００５１】
キャリア供給部８２に収容されるキャリアは、本発明では、キャリア粒子に滑剤が外添された構成、すなわち、キャリア粒子表面に滑剤が添加された構成を有するものである。
【００５２】
キャリア粒子は、例えば磁性体よりなるコア粒子(以下、芯材粒子ともいう)の表面に樹脂被覆が施されてなる樹脂被覆型のキャリア粒子である。樹脂被覆型のキャリア粒子は、感光体ドラム４１３へのキャリア付着を抑制する観点から好ましい。
なお、キャリア粒子は、磁性体、又は樹脂中に磁性体微粉末が分散されてなる樹脂分散型のキャリア粒子などにより構成することもできる。また、キャリア粒子は、必要に応じて抵抗調整剤などの内添剤を含有するものであってもよい。
【００５３】
樹脂被覆型のキャリア粒子の場合、コア粒子としては、各種のフェライト又はマグネタイトが好適である。フェライトやマグネタイトは、比重が鉄やニッケルなどの金属よりも小さく、軽量化を図ることができる上、現像装置４１２での撹拌による衝撃力が小さくなる。コア粒子の飽和磁化は、２０〜８０Ａ・ｍ2／ｋｇであることが好ましい。このコア粒子の飽和磁化は、例えば直流磁化特性自動記録装置「３２５７−３５」（横河電機社製）により測定される。
【００５４】
コア粒子の表面の樹脂被覆を形成する被覆用樹脂としては、ビニル系モノマーなどの重合性単量体を重合して得られた樹脂が好適である。このようなビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン系、アクリル酸系、メタクリル酸系、アクリル酸アルキル系、メタクリル酸アルキル系などが挙げられる。
【００５５】
ビニル系モノマーの具体例としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、３、４−ジクロロスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレンなどのスチレンまたはスチレン誘導体；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸シクロヘキシルなどのメタクリル酸エステル誘導体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸エステル誘導体；エチレン、プロピレン、イソブチレンなどのオレフィン類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン系ビニル類；プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなどのビニルエステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物；ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸またはメタクリル酸誘導体などが挙げられる。これらのビニル系モノマーは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５６】
被覆用樹脂のガラス転移点は、特に限定されないが、９５〜１２０℃であることが好ましい。被覆用樹脂のガラス転移点が上記範囲内であることにより、優れた成膜性が発揮されるので緻密な被覆層が形成される。この被覆用樹脂のガラス転移点は、例えば示差走査熱量計「ＤＳＣ−７」（パーキンエルマー社製）により測定される。
【００５７】
また、被覆用樹脂の質量平均分子量は、２０万〜５０万であることが好ましい。被覆用樹脂の質量平均分子量が上記範囲内であることにより、優れた成膜性が発揮されるので緻密な被覆層が形成される。この被覆用樹脂の質量平均分子量は、例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される。
【００５８】
キャリア粒子の粒径は、体積平均粒径で２０〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは２５〜８０μｍである。このキャリア粒子の体積平均粒径は、例えば湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパティック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製）により測定される。
【００５９】
キャリアの外添剤として用いられる滑剤としては、例えば炭素数１０以上の飽和又は不飽和の脂肪酸金属塩が好適である。また、滑剤には、フッ素含有樹脂、ポリオレフィン樹脂、パラフィンワックスを用いることもできる。
脂肪酸金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩；オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩；パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩；リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩；リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム等のリシノール酸金属塩等が挙げられる。
特に、フローテスターの流出速度が高く、効果的に感光体の表面エネルギーを低下させることから、ステアリン酸金属塩が好適である。
【００６０】
脂肪酸金属塩の中でも、特にフローテスターの流出速度が高い脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸金属塩）が好ましい。フローテスターの流出速度が高い脂肪酸金属塩は、劈開性が高く、感光体ドラム４１３の表面でより効果的に脂肪酸金属塩の層を形成することができる。流出速度は、１×１０-7以上１×１０-1ｍｌ／ｓｅｃ以下が好ましく、より好ましくは５×１０-4以上１×１０-2ｍｌ／ｓｅｃ以下である。このフローテスターの流出速度は、例えば島津フローテスター「ＣＦＴ−５００」（島津製作所（株）製）を用いて測定される。
【００６１】
本発明において「表面に滑剤が添加されたキャリア」とは、例えば光電子分光法（ＥＳＣＡ：Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）、拡散反射型フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ：Fourier Transform Infrared Spectrometer）等の適当な分析装置により表面を分析したときに、滑剤が検出されるキャリアを意味する。例えば、表面に数１０ｎｍのオーダーで部分的に、又は表面全体に滑剤が延展されたキャリア、表面に埋めこまれたり押しつぶされたりして滑剤が固着されたキャリア、さらには、コーティング樹脂(樹脂層)中に滑剤を含有させ、コーティング表面の一部から滑剤が露出しているキャリア等が含まれる。
【００６２】
例えば、キャリアの被覆処理工程(芯材粒子表面に樹脂層を被覆する工程)後に、キャリア粒子と滑剤を混合攪拌させることで、キャリア粒子表面に滑剤を存在させることができる。キャリア粒子表面に滑剤を添加させるための装置としては、特に限定されず、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Ｗコーン及びＶ型混合機等を用いることができる。
また、例えば、コーティング樹脂中に滑剤を内添させる場合は、コーティング樹脂中に予め滑剤を添加しておき、公知の方法でキャリアにコーティングすればよい。
【００６３】
ここで、滑剤の添加量は、全キャリア質量の１０〜２０００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜１０００ｐｐｍである。滑剤の添加量を１０ｐｐｍ以上、好ましくは５０ｐｐｍ以上とすることで、トナー帯電量を適正範囲に制御するのが容易に行えるように好ましく作用する。また、滑剤の添加量を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは１０００ｐｐｍ以下とすることで、現像部８０に滑剤が過剰に供給されることを回避するのに好ましく作用する。このように、滑剤の添加量を上記範囲にすることは、画像かぶり等の画像不良の発生や、トナー飛散の発生を効果的に防止する上で好ましいものである。
【００６４】
このように、本発明では、キャリア粒子表面に存在している滑剤量を前述の測定方法により直接定量することにより、トナー帯電量を適正範囲に制御させるのに好ましい滑剤の添加量範囲を見出すことを可能にしている。前述の特許文献２には、キャリア粒子に対し滑剤を０．１〜０．３５質量％添加して撹拌混合処理を行い、キャリア粒子表面に滑剤を存在させることの記載はあるが、キャリア粒子表面に存在する滑剤の量を定量することについては記載が見られなかった。したがって、キャリア粒子表面に存在している滑剤量を定量し、定量結果と効果発現性の関連付けを行って、滑剤の好ましい添加量範囲を見出すことは本発明により見出されたものである。
【００６５】
現像部８０には、トナーの消費に応じてトナー供給部８１から上記トナーが補給され、現像部８０における滑剤量に応じてキャリア供給部８２から上記キャリアが補給される。すなわち、現像装置４１２は、二成分現像材を構成するトナーとキャリアを、現像部８０に個別に補給できる構成を有する。
【００６６】
現像部８０は、現像ローラー８０１、搬送ローラー８０２、攪拌部材８０３、８０４、現像剤規制部材８０５、受け部材８０６、除去板８０７、バイアス回路８０８、トナー濃度検出部Ｓ１、界面レベル検出部Ｓ２、トナー帯電量検出部Ｓ３、及び現像容器８１０等を備える。また、現像部８０は、劣化したキャリアを含む現像剤を徐々に排出して回収する現像剤回収部（図示略）を備える。すなわち、現像部８０には、現像剤として、トナーとキャリアとが個別に補給される一方で、余剰分の現像剤が排出されることにより、現像剤が徐々に入れ替わるトリクル現像方式が採用されている。
なお、図３に示す現像部８０の構成は一例であり、トリクル現像方式により感光体ドラム４１３にトナー像を形成するものであれば、特に限定されない。
【００６７】
現像容器８１０は、トナー供給部８１から補給されたトナーと、キャリア供給部８２から補給されたキャリアとからなる二成分現像剤を収容する。現像容器８１０は、トナーを補給するためのトナー補給口８１１、キャリアを補給するためのキャリア補給口８１２、及び補給されたトナーとキャリアとを混合して、攪拌しながら搬送する攪拌室８１３を有する。また、現像容器８１０は、劣化したキャリアを含む現像剤を排出する排出口（図示略）を有する。
攪拌室８１３には、現像剤の搬送方向上流側から下流側（図３では右側から左側）に向かって、攪拌部材８０４、攪拌部材８０３、搬送ローラー８０２、現像ローラー８０１が順に配置される。
【００６８】
攪拌部材８０３、８０４は、軸方向に延びる攪拌スクリューで構成される。攪拌部材８０３、８０４は、制御部１００が現像部駆動モーターＭ１（図２参照）を駆動させることにより、所定の方向に回転する。
攪拌部材８０３、８０４は、互いに相反する方向に等速で回転し、攪拌室８１３内で現像剤を攪拌しながら循環搬送する。これにより、現像剤を構成するトナーとキャリアが摩擦接触し、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、攪拌部材８０３によって搬送される過程で、搬送ローラー８０２に供給される。また、キャリアに外添されている滑剤は、攪拌部材８０３、８０４によって現像剤が攪拌・搬送される過程で、現像容器８１０内で均一に分散される。
【００６９】
搬送ローラー８０２は、例えば円柱状の軸部材の外周面に、軸方向に延びる平板状の羽根部が、周方向に等間隔で４枚形成された構成を有する。搬送ローラー８０２は、制御部１００が現像部駆動モーターＭ１（図２参照）を駆動させることにより、所定の方向に回転する。搬送ローラー８０２は、攪拌部材８０３、８０４により攪拌・搬送された現像剤を現像ローラー８０１側へと搬送するとともに、除去板８０７により回収された現像剤を撹拌部材８０３、８０４側へと搬送する。
【００７０】
現像ローラー８０１は、回転不能に固定された磁石体８０１Ｂと、磁石体８０１Ｂの周囲に回転可能に配置された現像スリーブ８０１Ａ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８０１は、両端に設けられた突き当てコロ（図示略）を感光体ドラム４１３又は感光体ドラム４１３の支持部材（図示略）に当接させることにより、所定の間隙を保った状態で感光体ドラム４１３に対向して配置される。
【００７１】
現像スリーブ８０１Ａは、例えばステンレス、アルミニウムなどの非磁性材からなる厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒体である。現像スリーブ８０１Ａは、制御部１００が現像部駆動モーターＭ１（図２参照）を駆動させることにより、所定の方向に回転する。ここでは、現像スリーブ８０１Ａは、感光体ドラム４１３の回転（図３では反時計回り）に対して逆方向（図３では時計回り）に回転する。
【００７２】
磁石体８０１Ｂは、現像スリーブ８０１Ａに内包された状態において同心に固定され、現像ローラー８０１の軸方向に延在する、複数の磁極（ここではＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２）を有する。これらの複数の磁極によって、現像スリーブ８０１Ａで現像剤を搬送するための磁界（磁力線）が形成される。
磁石体８０１Ｂを構成する磁極の磁力は、現像スリーブ８０１Ａの表面において５００〜１２００ガウスであることが好ましく、より好ましくは７００〜１０００ガウスである。この現像スリーブ８０１Ａの表面における磁力は、例えばガウスメーターにより求められる。
【００７３】
現像剤規制部材８０５は、現像ローラー８０１の略下方（磁極Ｎ３に対向する位置）に、現像スリーブ８０１Ａから所定距離だけ離間して配置される。現像剤規制部材８０５は、例えば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８０１と平行に延在する。現像剤規制部材８０５は、現像スリーブ８０１Ａで搬送される現像剤の層厚を規制する。
【００７４】
受け部材８０６は、現像スリーブ８０１Ａの回転方向下流側において現像剤規制部材８０５に隣接し、現像スリーブ８０１Ａから所定距離だけ離間して配置される。受け部材８０６は、例えばＡＢＳ樹脂等の非磁性体で形成され、例えば接着剤により現像剤規制部材８０５に接着されて一体化される。受け部材８０６は、現像剤規制部材８０５により層厚を規制された現像剤層からトナーがこぼれるのを防止し、現像スリーブ８０１Ａの周面上に現像剤を安定して保持させる。
【００７５】
搬送ローラー８０２によって現像ローラー８０１に供給された現像剤は、磁石体８０１Ｂ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、現像スリーブ８０１Ａの回転に伴い時計周りに搬送され、現像剤規制部材８０５とのギャップを通過することで一定厚に規制される。
【００７６】
バイアス回路８０８は、現像スリーブ８０１Ａに対して適当なバイアス電圧を印加する。バイアス電圧として、直流電圧Ｅ又は直流電圧Ｅと交流電圧ＡＣとを重畳した電圧が現像スリーブ８０１Ａに対して印加されると、感光体ドラム４１３に近接する現像領域Ｒに電界が形成される。この電界は、静電潜像の画像部と非画像部とで逆向きとなる。この電界の作用によって、現像スリーブ８０１Ａ上のトナーのみが脱離して、感光体ドラム４１３に移動し、静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される（非接触式反転現像法）。
また、現像工程においては、現像剤の磁気ブラシと感光体ドラム４１３とが接触する。したがって、トナーとともに滑剤も感光体ドラム４１３に移動し、感光体ドラム４１３の表面に一様に塗布される。
【００７７】
除去板８０７は、背面側に磁石板８０７ａを有し、現像ローラー８０１の磁極Ｎ２に対向して配置される。除去板８０７は、現像後に現像スリーブ８０１Ａに残存する現像剤を剥離、除去する。
現像後に現像スリーブ８０１Ａ上に残存する現像剤は、磁極Ｎ２、Ｎ３の反発磁界と除去板８０７の磁石板８０７ａの作用により、現像スリーブ８０１Ａから剥離され、搬送ローラー８０２によって撹拌部材８０３、８０４側へと搬送される。
【００７８】
トナー濃度検出部Ｓ１は、現像容器８１０内におけるトナー濃度を検出する。トナー濃度は、二成分現像剤におけるトナーの比率を示す。トナー濃度検出部Ｓ１の検出結果は制御部１００に出力される。制御部１００は、トナー濃度検出部Ｓ１の検出結果に基づいてトナー補給の要否を判定する。
トナー濃度検出部Ｓ１は、例えば現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーで構成される。この場合、現像剤の透磁率に応じたセンサー出力（出力電圧）が得られる。現像剤のトナー濃度が低い（キャリアの比率が高い）ほど、透磁率センサーのセンサー出力は高くなる。
【００７９】
界面レベル検出部Ｓ２は、現像容器８１０内に収容されている現像剤の収容量を検出する。界面レベル検出部Ｓ２の検出結果は制御部１００に出力される。制御部１００は、界面レベル検出部Ｓ２の検出結果に基づいて現像剤の排出の要否を判定する。
【００８０】
トナー帯電量検出部Ｓ３は、現像容器８１０内のトナーの帯電量を検出する。トナー帯電量検出部Ｓ３の検出結果は制御部１００に出力される。制御部１００は、トナー帯電量検出部Ｓ３の検出結果に基づいてキャリア補給の要否を判定する。
トナー帯電量検出部Ｓ３は、例えばバイアス回路８０８に配置された電流計で構成される。また、現像容器８１０内のトナー帯電量を直接的に測定できる帯電量測定装置でトナー帯電量検出部Ｓ３を構成してもよい。
【００８１】
本発明者は、表面に滑剤が添加されたキャリアを用いた従来のトリクル現像方式のように新しいキャリアを定期的に補給すると、滑剤がキャリアとともに補給されることとなるため、現像容器８１０内の滑剤量を適正範囲に維持することが困難になると考えた。すなわち、現像容器８１０内の滑剤量がそれほど減少していないにもかかわらずキャリアが補給されると、現像容器８１０内の滑剤量が過剰となり、画像かぶり等の画像不良やトナー飛散が発生し易くなることを懸念した。その一方で、現像容器８１０内へのキャリア補給量が少なすぎると、現像容器８１０内の滑剤量が少なくなって、感光体ドラム４１３への滑剤供給が適切に行なえなくなり、感光体ドラム４１３とクリーニングブレードとの摺動性が悪化して、画像すじ等の画像不良が発生することも懸念された。
【００８２】
そこで、本発明者は、現像容器８１０内に残存する滑剤量に応じて、言い換えると滑剤の消費量（感光体ドラム４１３に移送された滑剤量）に応じて、キャリアを補給できるようにする方法を実現させることを検討した。つまり、本発明者は、現像容器８１０内のトナー帯電量に滑剤量が影響することに着目し、キャリアの補給を制御すれば滑剤量も適正範囲となり、その結果、現像装置内では画像形成に適切なトナー帯電量が維持されると考えたのである。そして、かかる知見に基づいてトナー帯電量が所定の範囲となるようにキャリアを補給する方法を見出したのである。
【００８３】
具体的には、図２に示す制御部１００が、図５に示すフローチャートに従って、キャリア供給部８２におけるキャリアの補給を制御することでこれを実現している。また、図２の制御部１００は、図４と６に示すフローチャートに従って、トナー供給部８１におけるトナーの補給制御と、現像部８０（現像剤回収部）における現像剤の排出制御も行っている。
図５に示すキャリア補給制御処理、図４に示すトナー補給制御処理、図６に示す現像剤排出制御処理は、例えば、画像形成を指示する信号（例えば印刷ジョブ）が制御部１００に入力されることに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２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。
【００８４】
以下、本発明で行われるキャリア補給制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下に述べる図５のフローチャートを用いてのキャリア補給の説明は、少なくともトナーと表面に滑剤が添加されたキャリアとからなる現像剤を用い、トナーとキャリアを個別に現像部へ補給する補給工程の一部を構成するものである。そして、本発明でいう現像部内に設けられている帯電量検出部により検出されるトナー帯電量に基づいて、キャリアの補給量が制御されるものに該当するものである。
【００８５】
図５は、キャリア補給制御処理の一例を示すフローチャートである。前提として、トナー帯電量の適正範囲（滑剤量が適正であるときのトナー帯電量、基準帯電量±β）は、周囲環境（温湿度）に対応して予め設定されているものとする。
基準帯電量は、例えばトナー濃度が基準濃度となるように新しいトナーとキャリアを混合して攪拌したときのトナー帯電量を測定することにより設定される。また、トナー帯電量の適正範囲の幅βは、キャリアに外添される滑剤量をもとに、トナー帯電量の調整に要する時間や、滑剤量以外の要因によるトナー帯電量の変動を拾って誤作動しないことを考慮して適宜設定される。
【００８６】
図５のステップＳ１１１において、制御部１００は、トナー帯電量検出部Ｓ３の検出結果に基づいてトナー帯電量を検出する。
ステップＳ１１２において、制御部１００は、検出されたトナー帯電量が適正範囲（基準帯電量±β）内であるか否かを判定する。具体的には、滑剤量が不足するときに、トナー帯電量は基準帯電量のプラス又はマイナス側に外れていくので、制御部１００は、トナー帯電量が第１の範囲（基準帯電量±Ｙ１、０＜Ｙ１＜β）内であるか否かを判定する。そして、制御部１００は、検出されたトナー帯電量が第１の範囲内でないと判定した場合、すなわちトナー帯電量が基準帯電量＋Ｙ１より大きい、又は基準帯電量−Ｙ１より小さいと判定した場合には、滑剤量が不足して良好な画質を維持できなくなることになるので、ステップＳ１１３の処理に移行する。一方、制御部１００は、検出されたトナー帯電量が第１の範囲内であると判定した場合には、滑剤が十分に残っていて良好な画質を維持できるので、キャリアを補給させることなく処理を終了する。
【００８７】
ステップＳ１１３において、制御部１００は、キャリア供給部８２を制御して現像部８０へのキャリアの補給を開始させる。具体的には、制御部１００は、キャリア供給用モーターＭ３（図２参照）を駆動させ、キャリア供給部８２の供給ローラーを回転させることにより、現像部８０にキャリアを補給させる。
キャリア供給部８２から現像部８０にキャリアが補給されることで、現像容器８１０内の滑剤量は徐々に増大し、これに伴いトナー帯電量は基準値に近づいていく。
【００８８】
ステップＳ１１４において、制御部１００は、トナー帯電量検出部Ｓ３の検出結果に基づいて、キャリア補給後のトナー帯電量を検出する。
ステップＳ１１５において、制御部１００は、キャリア補給後のトナー帯電量が第２の範囲（基準帯電量±Ｙ２、０＜Ｙ２＜Ｙ１）内であるか否か、すなわちキャリア（滑剤）が十分に補給されたか否かを判定する。そして、制御部１００は、検出されたトナー帯電量が第２の範囲内でないと判定した場合には、まだ十分にキャリア（滑剤）が補給されていないことになるので、ステップＳ１１４の処理に移行し、ステップＳ１１４、Ｓ１１５の処理を繰り返してキャリアの補給を継続する。一方、制御部１００は、検出されたトナー帯電量が第２の範囲内であると判定した場合には、キャリア（滑剤）が十分に補給されたものとみなせるので、ステップＳ１１６の処理に移行する。
【００８９】
ステップＳ１１６において、制御部１００は、キャリア供給用モーターＭ３の駆動を停止させ、現像部８０へのキャリアの補給を停止させる。そして、制御部１００は、ステップＳ１１１の処理に戻って、一連のキャリア補給制御処理を繰り返す。
【００９０】
このキャリア補給制御処理により、現像容器８１０内のトナー帯電量が安定して保持されるとともに、滑剤量も確実に適正範囲内で安定して保持される。したがって、トナー帯電量や滑剤量が不安定であることに起因して画像不良等の不具合が生じることはない。また、キャリアも順次新しいものに入れ替わるので、キャリアが劣化することに伴いトナー帯電量が低下して、画像不良が生じることもない。
【００９１】
このように、画像形成装置１は、トナーと表面に滑剤が添加されたキャリアからなる現像剤を補給するトナー供給部８１、キャリア供給部８２（補給部）を有する現像部８０と、表面に形成された静電潜像が現像部８０により現像され、現像により形成されたトナー画像が被転写体に転写される感光体ドラム４１３（感光体）と、感光体ドラム４１３表面に残存するトナーを除去するドラムクリーニング装置４１５（クリーニング部）と、現像容器８１０（現像部８０）内のトナーの帯電量を検出する帯電量検出部Ｓ３と、帯電量検出部Ｓ３の検出結果に基づいて、現像部８０へのキャリアの補給を制御する制御部１００とを有する。
【００９２】
本発明に係る画像形成装置１によれば、現像容器８１０内の滑剤量が適正範囲内に確実かつ安定して保持されるので、トナー帯電量が安定して保持される。したがって、トナー帯電量が不安定になることに起因する画像不良の発生を防止できる。また、現像容器８１０内の滑剤量が過剰であることに起因するトナー飛散の発生も防止できる。また、感光体ドラム４１３に適量の滑剤が安定的に供給されるので、感光体ドラム４１３とクリーニングブレードとの摺動性が安定維持され、摺動性に起因する画像不良や部材の劣化等の不具合の発生も防止できる。
このように、画像形成装置１は、トナーの帯電量を安定して保持できるとともに、感光体ドラム４１３に適量の滑剤を安定的に供給することができるので、長期にわたって高い画像品質を実現できる。
【００９３】
次に、図２に示す制御部１００により行われるトナー補給制御処理と現像剤排出制御処理を図４と図６を用いてそれぞれ説明する。まず、トナー補給処理について説明する。
図４は、トナー補給制御処理の一例を示すフローチャートである。前提として、トナー濃度の適正範囲（良好な画質を維持できるトナー濃度、基準濃度±α）は、周囲環境（温湿度）に対応して予め設定されているものとする。
【００９４】
図４のステップＳ１０１において、制御部１００は、トナー濃度検出部Ｓ１の検出結果に基づいてトナー濃度を検出する。
ステップＳ１０２において、制御部１００は、検出されたトナー濃度が適正範囲（基準濃度±α）内であるか否かを判定する。具体的には、現像容器８１０内のトナー量は現像工程及び現像剤の排出により減少する一方なので、制御部１００は、トナー濃度が第１の判定値Ｘ１（基準濃度＞Ｘ１＞下限濃度（基準濃度−α））以下であるか否かを判定する。そして、制御部１００は、検出されたトナー濃度が第１の判定値Ｘ１以下であると判定した場合（トナーが不足して良好な画質を維持できなくなる場合）には、ステップＳ１０３の処理に移行する。一方、制御部１００は、検出されたトナー濃度が第１の判定値Ｘ１以下でないと判定した場合（トナーが十分に残っていて良好な画質を維持できる場合）には、トナーを補給させることなく処理を終了する。
【００９５】
ステップＳ１０３において、制御部１００は、トナー供給部８１を制御して現像部８０へのトナーの補給を開始させる。具体的には、制御部１００は、トナー供給用モーターＭ２（図２参照）を駆動させ、トナー供給部８１の供給ローラーを回転させることにより、現像部８０にトナーを補給させる。トナー供給部８１から現像部８０にトナーが補給されることで、現像容器８１０内のトナー量は徐々に増大していく。
【００９６】
ステップＳ１０４において、制御部１００は、トナー濃度検出部Ｓ１の検出結果に基づいて、トナー補給後のトナー濃度を検出する。
ステップＳ１０５において、制御部１００は、トナー補給後のトナー濃度が第２の判定値Ｘ２（基準濃度＋α＞Ｘ２≧基準濃度）以上であるか否か、すなわちトナーが十分に補給されたか否かを判定する。そして、制御部１００は、検出されたトナー濃度が第２の判定値Ｘ２以上でないと判定した場合（まだ十分にトナーが補給されていない場合）には、ステップＳ１０４の処理に移行し、ステップＳ１０４、Ｓ１０５の処理を繰り返してトナーの補給を継続する。一方、制御部１００は、検出されたトナー濃度が第２の判定値Ｘ２以上であると判定した場合（トナーが十分に補給された場合）には、ステップＳ１０６の処理に移行する。
【００９７】
ステップＳ１０６において、制御部１００は、トナー供給用モーターＭ２の駆動を停止させ、現像部８０へのトナーの補給を停止させる。そして、制御部１００は、ステップＳ１０１の処理に戻って、一連のトナー補給制御処理を繰り返す。
このトナー補給制御処理により、現像剤のトナー濃度、すなわち現像容器８１０内のトナー残量は確実に適正範囲内で安定して保持される。したがって、現像容器８１０内のトナー残量が不足することにより、画像不良等が生じるのを効果的に防止できる。
【００９８】
図６は、現像剤排出制御処理の一例を示すフローチャートである。
図６のステップＳ１２１において、制御部１００は、界面レベル検出部Ｓ２の検出結果に基づいて現像容器８１０に収容されている現像剤の界面レベルを検出する。
ステップＳ１２２において、制御部１００は、検出された界面レベルが標準レベル以上であるか否かを判定する。そして、制御部１００は、界面レベル検出部Ｓ２の検出結果が標準レベル以上であると判定した場合（現像剤量が過剰となっている場合）には、ステップＳ１２３の処理に移行する。一方、制御部１００は、界面レベル検出部Ｓ２の検出結果が標準レベル以上でないと判定した場合（現像剤量が適量である場合）には、現像剤を排出させることなく処理を終了する。
【００９９】
ステップＳ１２３において、制御部１００は、現像部８０の現像剤排出部を制御して現像部８０から現像剤を排出させる。
具体的には、制御部１００は、現像部駆動モーターＭ１（図２参照）の駆動を反転させて、攪拌部材８０３、８０４を通常の攪拌・混合時とは逆方向に回転させる。現像剤は現像容器８１０の排出部に押し込まれ、押し込まれた現像剤により排出部の内部圧力が高まると、排出部のシャッターが開放される。そして、現像剤は現像容器８１０から排出され、現像部８０の近傍に設けられた回収容器に回収される。
【０１００】
ステップＳ１２４において、制御部１００は、界面レベル検出部Ｓ２の検出結果に基づいて、現像剤排出後の界面レベルを検出する。
ステップＳ１２５において、制御部１００は、現像剤排出後の現像剤の界面レベルが標準レベル以下であるか否かを判定する。そして、制御部１００は、検出された界面レベルが標準レベル以下であると判定した場合（現像剤量が適量まで減少した場合）には、ステップＳ１２６の処理に移行する。一方、制御部１００は、検出された界面レベルが標準レベル以下でないと判定した場合（まだ現像剤量が過剰である場合）には、ステップＳ１２４の処理に移行し、ステップＳ１２４、１２５の処理を繰り返して現像剤の排出を継続する。
【０１０１】
ステップＳ１２６において、制御部１００は、現像部駆動モーターＭ１の駆動を正転に戻し、現像部８０からの現像剤の排出を停止させる。そして、制御部１００は、ステップＳ１２１の処理に戻って、一連の現像剤排出制御処理を繰り返す。
この現像剤排出制御処理により、現像容器８１０内の現像剤量は確実に適正範囲内で安定して保持される。
【０１０２】
［実施例］
実施例では、画像形成装置「ｂｉｚｕｈｕｂＰＲＯ  Ｃ７０００」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）の現像装置を、トリクル現像方式を採用した現像装置（図３参照）に改造したものを用いて、以下の条件で画像形成を連続して行い、トナー飛散、画像かぶり、画像濃度追随性について評価した。
【０１０３】
＜画像形成条件１＞
周囲環境：常温常湿（温度２３℃、湿度５５％ＲＨ）
紙種：Ａ４上質紙（６４ｇ／ｍ2）
トナー付着量：４．０ｇ／ｍ2
画像安定化処理：なし
印字率：５％
枚数：４万枚
【０１０４】
＜画像形成条件２＞
印字率：１％
枚数：４万枚
その他は画像形成条件１と同じ
【０１０５】
＜画像形成条件３＞
印字率：５０％
枚数：１万枚
その他は画像形成条件１と同じ
【０１０６】
また、図４に示すトナー補給制御処理において、トナー濃度の適正範囲（基準濃度±α）を６．５〜７．５％に設定した。
図５に示すキャリア補給制御処理において、トナー帯電量の適正範囲（基準帯電量±β）を３７．０〜５１．０μＣ／ｇ、第１の範囲（基準帯電量±Ｙ１）を４４±６μＣ／ｇ、第２の範囲（基準帯電量±Ｙ２）判定値Ｙ２を４４±３μＣ／ｇに設定した。つまり、トナー帯電量が基準帯電量から６μＣ／ｇ以上ずれたときにキャリアの補給が開始され、基準帯電量からのずれが３μＣ／ｇ以内となったときにキャリアの補給を停止するようにした。また、本機には帯電量測定機構が搭載されているので、これによりトナー帯電量を測定した。
【０１０７】
キャリアには、滑剤添加量の影響を確認するために、滑剤添加量を１〜３０００ｐｐｍの範囲で変化させた複数のキャリアを用いた。
【０１０８】
トナー飛散は以下のようにして評価した。すなわち、すべての画像形成（計９万枚）が終了した後、現像装置４１２の上蓋に付着したトナーを吸引、回収した。そして、回収されたトナーの重量を測定し、これをトナー飛散量とした。トナー飛散量が０．２ｇ以下であれば実用的に問題ないといえる。
【０１０９】
画像かぶりは以下のようにして評価した。まず、無印字のＡ４上質紙について、マクベス反射濃度計「ＲＤ−９１８」（グレタグマクベス社製）により２０ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均値を算出し、これを白紙濃度とした。次に、各画像形成条件１〜３で画像形成した後に、それぞれ白ベタ画像（無地画像）の画像形成を行った。そして、得られた無地画像について同様に２０ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度として評価した。カブリ濃度が０．０１０未満であれば、カブリは実用的に問題ないと言える。
【０１１０】
画像濃度追随性は以下のようにして評価した。すなわち、各画像形成条件１〜３で画像形成した後に、それぞれ黒ベタ画像の画像形成を行った。そして、得られた黒ベタ画像について２０ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均値を算出し、これを黒ベタ画像の画像濃度とした。黒ベタ画像の画像濃度の変化が０．０５以下であれば実用上問題ないといえる。
【０１１１】
評価結果を表１に示す。表１に示すように、キャリアにおける滑剤添加量が１０〜２０００ｐｐｍの場合に、トナー飛散、画像かぶり、画像濃度追随性について実用上問題のない結果が得られ、５０〜１０００ｐｐｍの場合に特に良好な結果が得られた。
キャリアにおける滑剤添加量が少なすぎると、トナー帯電量を安定させるために多量のキャリアを補給する必要があり、これに伴いトナーの補給と現像剤の排出も行われるため、滑剤量も含めて現像容器８１０内の現像剤の状態が安定しなかったために、それぞれの特性が低下したと考えられる。
また、キャリアにおける滑剤添加量が多すぎると、供給ローラーの１回転で補給される滑剤量が多く、現像容器８１０内の滑剤が過剰になるために、それぞれの特性が低下したと考えられる。
このように、トナー帯電量を適正範囲に保持することで滑剤量を安定させる場合には、キャリアにおける滑剤添加量を適宜に調整することが必要であることがわかる。
【０１１２】
【表１】
2014085395.tif 000003
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１  画像形成装置
１０  画像読取部
１１  自動原稿給紙装置
１２  原稿画像走査装置
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
８０  現像部
８１  トナー供給部
８２  キャリア供給部
８３  補給部
１００  制御部
４１２  現像装置
４１３  感光体ドラム
４１５  ドラムクリーニング装置
４２１  中間転写ベルト
８０１  現像ローラー
８０１Ａ  現像スリーブ
８０１Ｂ  磁石体
８０２  搬送ローラー
８０３、８０４  撹拌部材
８０５  現像剤規制部材
８０６  受け部材
８０７  除去板
８０８  バイアス回路
８１０  現像容器
Ｓ１  トナー濃度検出部
Ｓ２  界面レベル検出部
Ｓ３  トナー帯電量検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014085395.tif 000006
【図４】
2014085395.tif 000007
【図５】
2014085395.tif 000008
【図６】
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