(57)【要約】【課題】現像剤中の低抵抗化したキャリアを、低抵抗化していないキャリアの廃棄を伴うことなく除去することが画像形成動作中においても実行可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤搬送体に所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて現像剤搬送体との間の電界により、現像剤搬送体に担持された現像剤のうちの少なくともキャリアを移動、付着させるキャリア付着ローラと、キャリア付着ローラに所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて前記キャリア付着ローラ上のキャリアを吸引するための磁界を発生する回収ローラと、回収ローラに当接し、回収ローラ上のキャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材と、を有する。【選択図】図２
2011095377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持し回転する感光体と、
前記感光体に所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して前記感光体との対向位置まで搬送する現像剤搬送体を有する現像器と、
を有し、
前記感光体と現像剤搬送体との対向位置で、前記感光体と前記現像剤搬送体との間の電界により前記現像剤搬送体に担持された現像剤のうちのトナーを前記感光体に移行させて前記感光体に担持された静電潜像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤搬送体に所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて現像剤搬送体との間の電界により、前記現像剤搬送体に担持された現像剤のうちの少なくともキャリアを移動、付着させるキャリア付着ローラと、
前記キャリア付着ローラに所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて前記キャリア付着ローラ上のキャリアを吸引するための磁界を発生する回収ローラと、
前記回収ローラに当接し、前記回収ローラ上のキャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との対向位置は、前記現像剤搬送体と前記感光体との対向位置よりも前記現像剤搬送体の回転方向上流側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】
前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との対向位置における前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との間の電界の強さは、前記感光体と前記現像剤搬送体との対向位置における前記感光体のベタ露光部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さよりも強く設定されてい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】
前記現像剤搬送体により前記感光体に担持、搬送される現像剤の量が前記キャリア付着ローラにより規制されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスによる画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機またはプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置では、一様に帯電させた感光体の表面に露光を行って静電潜像を形成し、静電潜像を現像器にて現像してトナー像となした後、トナー像を記録紙等の転写材に転写することが行われる。トナー像を転写された転写材は、定着装置を通過し、熱及び圧力が印加されてトナーは転写材上に定着される。
【０００３】
このような上記画像形成装置において、感光体上の静電潜像の現像には、現像性に優れていることから、トナーとキャリアから成る現像剤（２成分現像剤）を用いる現像方式（２成分現像方式が多く用いられている。
【０００４】
２成分現像方式では、現像剤中のトナーとキャリアは現像器に付随する攪拌槽内にて撹拌され、トナーは摩擦帯電によりキャリアから電荷を付与され、キャリア外面に静電的に付着した状態となる。トナーが付着されたキャリア、すなわち現像剤は、例えば磁気ロールを内包する現像スリーブのような現像剤搬送体にて感光体との対向部分である現像領域へと搬送される。そして、現像領域にて現像剤中のトナーはキャリアから離れて感光体における静電潜像部分に付着し、トナー画像となる。現像剤搬送体に残ったトナー及びキャリアは攪拌槽に戻され、再び現像に供される。
【０００５】
２成分現像方式においては、攪拌槽内のトナーは現像動作を繰り返すことによって消費されて減少するので、消費されたトナーを補充するように構成される。
【０００６】
一方、キャリアは現像動作により減少することなく、反復使用される。しかし、反復使用により繰り返し撹拌されるとキャリア表面の樹脂コートの剥がれ、キャリアの抵抗値が低下する（低抵抗化）。低抵抗化したキャリアは、現像電界下で電荷注入により帯電極性が反転し易く、感光体に移行しやすくなるので、ベタ部（トナー付着量の多い部分）にキャリアが付着するなどの不具合を誘発する。したがって、攪拌槽内の低抵抗化したキャリアを除去することが必要となる。
【０００７】
この問題を解決するものとして、現像によって消費されるトナーの補充をする過程で、トナーと一緒に新しいキャリアを攪拌槽内に少しずつ補給するとともに、トナーとキャリアの供給により攪拌槽から溢れた現像剤を排出することにより、攪拌槽内の低抵抗化したキャリアを排出し、攪拌槽内の現像剤の、低抵抗化したキャリアの比率の増大を抑制する、いわゆるトリクル方式の現像器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、現像剤搬送体により現像領域に搬送した現像剤中の低抵抗化したキャリアを選択的に感光体上に移行させることにより、現像剤中の低抵抗化したキャリアを選択的に排出する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６５０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の、いわゆるトリクル現像方式による現像剤中の低抵抗化したトナーの比率が増大することを抑制する技術においては、廃棄される現像剤中に、低抵抗化したキャリアのみではなく補給されてから間もないキャリアが含まれるので効率が悪い。また、現像剤中には低抵抗化したキャリアが残存するので、低抵抗化したキャリアによる不具合、例えばベタ部にキャリアが付着する不具合の発生を抑えることは困難である。
【００１１】
特許文献２にて提案されている技術は、地肌ポテンシャル（感光体の帯電電位と、現像バイアス電位との差）を通常の画像形成時の地肌ポテンシャルよりも大きくすることにより、現像領域に搬送された現像剤のキャリアを感光体に移行させるものである。しかし、そのメカニズム上、低抵抗化したキャリアのみを選択的に感光体に移行させることは困難であり、低抵抗化したキャリアとともに、劣化していないキャリアまで感光体に移行させてしまうので、効率が悪い。そして、現像剤中には低抵抗化したキャリアが残存するので、低抵抗化したキャリアによる不具合、例えばベタ部にキャリアが付着する不具合の発生を抑えることは困難である。また、低抵抗化したキャリアを感光体に移行させるに際しては、地肌ポテンシャルを通常の画像形成時の地肌ポテンシャルよりも大きく設定する必要があるので、通常の画像形成動作を行いながら低抵抗化したキャリアを除去することはできない、という問題もある。
【００１２】
本発明は、現像剤中の低抵抗化したキャリアを、低抵抗化していないキャリアの廃棄を伴うことなく除去することが画像形成動作中においても実行可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は以下の手段により解決される。
【００１４】
１．静電潜像を担持し回転する感光体と、
前記感光体に所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して前記感光体との対向位置まで搬送する現像剤搬送体を有する現像器と、
を有し、
前記感光体と現像剤搬送体との対向位置で、前記感光体と前記現像剤搬送体との間の電界により前記現像剤搬送体に担持された現像剤のうちのトナーを前記感光体に移行させて前記感光体に担持された静電潜像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤搬送体に所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて現像剤搬送体との間の電界により、前記現像剤搬送体に担持された現像剤のうちの少なくともキャリアを移動、付着させるキャリア付着ローラと、
前記キャリア付着ローラに所定の間隔にて対向して回転可能に配置され、対向位置にて前記キャリア付着ローラ上のキャリアを吸引するための磁界を発生する回収ローラと、
前記回収ローラに当接し、前記回収ローラ上のキャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
２．前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との対向位置は、前記現像剤搬送体と前記感光体との対向位置よりも前記現像剤搬送体の回転方向上流側であることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１６】
３．前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との対向位置における前記キャリア付着ローラと前記現像剤搬送体との間の電界の強さは、前記感光体と前記現像剤搬送体との対向位置における前記感光体のベタ露光部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さよりも強く設定されていることを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置。
【００１７】
４．前記現像剤搬送体により前記感光体に担持、搬送される現像剤の量が前記キャリア付着ローラにより規制されることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、画像形成動作を行いつつ、現像剤中の低抵抗化したキャリアを、低抵抗化していないキャリアの廃棄を伴うことなく除去することが可能で、現像剤中の低抵抗化したキャリアにより惹起される不具合の発生のない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の第１の形態である画像形成装置を説明する図である。
【図２】現像器５００の構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【図３】第２の実施形態の画像形成装置に組み込まれる現像器５００Ａの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【図４】現像器５００Ｂの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【図５】現像器５００Ｃの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【図６】キャリアを介して流れる電流値の測定に用いた電流測定器の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の一例である画像形成装置を説明する。なお、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施の第１の形態である画像形成装置を説明する図である。
【００２２】
画像形成装置１０は電子写真方式により記録紙に画像、あるいは文字をプリントして排出する画像形成装置である。
【００２３】
画像形成装置１０は、原稿読み取り部１００、画像処理部２００（図４に表示）、画像書き込み部３００、画像形成部４００、転写部４５０、現像器５００、定着部６００、給紙搬送部７００、操作表示部８００、及び、制御部９００を備えている。
【００２４】
操作表示部８００からは、画像形成装置１０を動作させるための条件、たとえば、画像形成を行う記録紙の枚数、サイズ等を、ジョブ情報として入力することができる。また、操作表示部８００にはスタートボタンが配され、スタートボタンをＯＮすることにより、入力されたジョブ情報に基づいて画像形成装置１０の画像形成を開始させることができる。
【００２５】
制御部９００は、操作表示部８００から入力されたジョブ情報を踏まえて、画像形成装置１０の画像形成動作を制御する。
【００２６】
画像形成装置１０の上部には、自動原稿送り装置ＤＦが搭載されている。自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは矢印方向に搬送され、原稿読み取り部１００の光学系により原稿の画像が読みとられ、画像情報が取得される。
【００２７】
取得された画像情報は、画像処理部２００にて必要な画像処理がなされ、画像書き込み部３００に送付される。
【００２８】
画像書き込み部３００は、半導体レーザにて画像情報に基づく出力光を画像形成部４００の画像形成部４００の感光体ドラム４１０に照射する。
【００２９】
画像形成部４００は感光体ドラム４１０、イレーサランプ４２０、帯電器４３０、クリーナ４６０、を有する。
【００３０】
非図示の駆動手段により図示矢印方向に回転される感光体ドラム４１０は、イレーサランプ４２０に照射されて除電がなされた後、帯電器４３０により電荷を付与され、画像書き込み部３００により画像情報に基づく出力光を照射される。画像書き込み部３００による出力光の照射により、感光体ドラム４１０の周面に画像情報に基づく静電潜像が形成される。感光体ドラム４１０は静電潜像を担持し回転する感光体として機能する。
【００３１】
感光体ドラム４１０に形成された静電潜像は現像器５００により現像され、トナー像となる。現像器５００の構成、動作は後述する。
【００３２】
感光体ドラム４１０上のトナー像は、転写部４５０にて、給紙搬送部７００により搬送された記録紙Ｓに転写され、定着部６００を経て転写されたトナー像が定着された記録紙Ｓは画像形成装置１０の外部に排出される。
【００３３】
クリーナ４６０は、クリーニングブレード４６１を回転する感光体ドラム４１０の周面に当接させて感光体ドラム４１０の周面を摺擦し、周面に残留しているトナーを削り取り、除去する。
【００３４】
記録紙Ｓへのトナー像の転写後、感光体ドラム４１０は、外周面に残留しているトナーをクリーナ４６０により除去された後、イレーサランプ４２０による除電、帯電器４３０による電荷の付与がなされ、新たな静電潜像の形成に供される。
【００３５】
本発明の実施の形態１の画像形成装置に搭載される現像器５００について、以下説明する。
【００３６】
図２は、現像器５００の構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【００３７】
図示される５１０は現像器筐体であり、トナーとキャリアが混合された現像剤（２成分現像剤）を収容するとともに攪拌槽として機能する現像剤収容室５１３を構成する。
【００３８】
現像器筐体５１０には、現像剤搬送体として機能する現像スリーブ５５１、現像スリーブ５５１に内包され固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール５５２、現像スリーブ５５１に付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制する層厚規制部材５５５、現像剤収容室５１３内の現像剤を攪拌する一対の撹拌スクリュー５６１、５６２が配置される。また、５７１はキャリア付着ローラ、５７２は回収ローラ、５７３はスクレーパ、５７４はキャリア排出スクリューである。
【００３９】
現像器筐体５１０の図示上方に示される５２０は新鮮なトナーを貯留するトナーホッパ、５３０は新鮮なキャリアを貯留するキャリアホッパである。トナーホッパ５２０及びキャリアホッパ５３０から現像剤収容室５１３内の現像剤の状況に応じてそれぞれに貯留されているトナーあるいはキャリアが非図示の供給経路を介して現像剤収容室５１３に供給される。
【００４０】
また、５９１は、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ、５９２は、現像剤収容室５１３内の現像剤の総量を検出するための現像剤上面検知センサである。
【００４１】
撹拌スクリュー５６１及び５６２は、互いに相反する方向に等速で回転し、現像剤収容室５１３内の現像剤を撹拌し、トナーとキャリアと混合するとともに、摩擦帯電させる。本実施形態の画像形成装置に現像剤として使用されるトナーは負帯電特性を有し、キャリアは、正帯電特性を有するように、トナーを構成する樹脂粒子、及びキャリアの表面をコートする樹脂の材質が選定されており、攪拌により摩擦されることにより、トナーはマイナスに、キャリアはプラスに帯電される。そして、マイナスに帯電したトナーは、プラスに帯電したキャリアの周囲に付着する。
【００４２】
現像スリーブ５５１は、例えばステンレス材を用いた非磁性の円筒状の部材であり、感光体ドラム４１０の周面に対し、所定の間隙（本実施の形態においては０．３ｍｍ）を保って、非図示の回転駆動手段により感光体ドラム４１０の回転（図２の時計方向回転）に対し、互いに対向する位置において逆方向に回転（図２の時計方向回転）するように構成される。
【００４３】
マグネットロール５５２は、現像スリーブ５５１の内側に、現像スリーブ５５１と同心に固定されている。マグネットロール５５２には、複数個の磁極、例えば磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２が交互に配されており、非磁性の現像スリーブ５５１の周面に磁力を作用させる。
【００４４】
マグネットロール５５２の磁力により、現像剤収容室５１３内の現像剤、すなわち、トナーが付着されたキャリアが、現像スリーブ５５１の周面に付着する。
【００４５】
回転する現像スリーブ５５１は、周面に付着した、現像剤を感光体ドラム４１０との対向位置（現像領域）に搬送する。
【００４６】
層厚規制部材５５５は、現像器筐体５１０に、その自由端部が現像スリーブ５５１の周面から所定の間隙（本実施の形態においては０．２５ｍｍ）になるように配置されており、回転する現像スリーブ５５１の周面に付着し、搬送される現像剤の層の厚さ、すなわち層厚を所定の範囲に規制し、現像剤搬送量を規制する。本実施の形態における現像スリーブ５５１の現像剤搬送量は、２００ｇ／ｍ２である。
【００４７】
感光体ドラム４１０の表面は帯電器４３０によりマイナス極性に均一に帯電されたのち、画像書き込み部３００により画像情報に基づく出力光ＬＢを照射（書き込み）されると、照射された部位の帯電量が変化し、画像情報に基づく静電潜像が形成される。
【００４８】
本実施の形態における帯電器４３０による感光体ドラム４１０の表面の帯電電位は−６００Ｖである。
【００４９】
回転する感光体ドラム４１０には画像書き込み部３００から出力光ＬＢを照射され、その表面の帯電電位は、画像書き込み部３００からの出力光の照射量（露光量）により変化し、静電潜像が形成される。感光体ドラム４１０の表面の電位は、出力光を照射されない部分（背景部）が−６００Ｖであるのに対して、例えば最大出力で照射された部分（ベタ露光部）では、−１００Ｖとなる。
【００５０】
現像スリーブ５５１には、バイアス電源５５９により現像バイアス電圧が印加されている。本実施の形態における現像バイアス電圧は−５００Ｖである。感光体ドラム４１０の回転により、静電潜像形成部分が現像スリーブ５５１と対向する位置（現像領域）に到達すると、現像領域に現像スリーブ５５１により搬送されてきた現像剤のうちのトナー（マイナス帯電されている）がキャリアから離れて感光体ドラム４１０の露光部に移行する。このとき、キャリアは、マグネットロール５５２の磁力により現像スリーブ５５１に吸引されており、感光体ドラム４１０には移行しない。
【００５１】
感光体ドラム４１０へ移行するトナーの量は、感光体ドラム４１０の表面電位、すなわち、感光体ドラム４１０に形成されている静電潜像に対応し、静電潜像が可視画像であるトナー像となる。
【００５２】
現像スリーブ５５１の周面の、感光体ドラム４１０に移行せず残存しているトナー及びキャリアは現像スリーブ５５１の回転により、現像領域を通過すると、マグネットロール５５２の磁極の作用により現像スリーブ５５１より離脱し攪拌槽である現像剤収容室５１３に戻る。そして、撹拌スクリュー５６１により、現像剤収容室５１３内に収容されている現像剤と攪拌、混合され、新たな現像に供される。
【００５３】
このように、キャリアは現像により消費されず反復使用されるが、トナーは現像により消費されるので、画像形成動作を重ねることにより現像剤収容室５１３内のトナーの量は減少する。
【００５４】
現像剤収容室５１３の上部の天板には現像剤補給口５１１が開口しておる。現像剤補給口５１１は、トナー貯蔵手段であるトナーホッパ５２０及び、キャリア貯蔵手段であるキャリアホッパ５３０と非図示の供給経路を介して連通しており、現像剤収容室５１３内の現像剤の状況により、現像剤補給口５１１を介して現像剤収容室５１３内にトナー、あるいは、キャリアが補給される。
【００５５】
補給されたトナーあるいはキャリアは撹拌スクリュー５６１、５６２により現像剤収容室５１３内に収容されている現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度の現像剤となる。
【００５６】
現像剤収容室５１３内のトナーは、現像により感光体ドラム４１０へ移行し消費されるので、現像動作を繰り返すことにより減少する。一方、キャリアは現像により消費されず反復使用するので減少しない。したがって、現像動作を繰り返すことにより、現像剤収容室５１３内の現像剤（トナーとキャリアの混合体）中のトナーの比率（トナー濃度）は低下する。現像剤中のトナー濃度が低下すると、適切な現像がなされなくなる。
【００５７】
トナー濃度検知センサ５９１によって現像剤収容室５１３内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したことが検知されたときトナーホッパ５２０に貯留されているトナーが現像剤収容室５１３に供給される。
【００５８】
本実施の形態においては、現像剤収容室５１３内のトナー濃度が所定の値以下になったことがトナー濃度検知センサ５９１に検知されたとき、トナーホッパ５２０のトナー吐出口５２１を閉鎖しているシャッタ５２２を動作させてトナー吐出口５２１を開放し、トナーホッパ５２０に貯留されているトナーを非図示のトナー供給経路を経由して現像剤収容室５１３に供給する。トナーが供給されることにより、現像剤収容室５１３内の現像剤中のトナーの比率が高くなり、トナー濃度が上昇する。
【００５９】
そして、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度が所定の値以上になるとシャッタ５２２を動作させてトナー吐出口５２１を閉鎖し、トナーホッパ５２０からのトナーの供給を停止する。
【００６０】
このように、検知した現像剤収容室５１３内の現像剤中のトナー濃度を踏まえて現像剤収容室５１３内にトナーを供給することにより、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度を所定の範囲に保つように構成されている。
【００６１】
キャリアホッパ５３０からのキャリアの供給は、現像剤上面検知センサ５９２によって、現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面が所定の高さより低下したことを検知されたときになされる。その詳細は後述する。
【００６２】
画像形成動作（現像）にてキャリアは消費されず、キャリアは反復使用される。反復使用されるキャリアは、繰り返し攪拌されることにより表面の樹脂コートが剥がれ、低抵抗化する。
【００６３】
低抵抗化したキャリアは、感光体ドラム４１０に移行しやすくなるため、静電潜像のベタ露光部に移行してしまう不具合が発生しやすくなる。
【００６４】
本実施の形態の画像形成装置は、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２、スクレーパ５７３を有しており、現像剤収容室５１３内の現像剤から低抵抗化したキャリアを除去することができる。
【００６５】
キャリア付着ローラ５７１は、例えばステンレス材のような非磁性の円柱状の部材で構成される。キャリア付着ローラ５７１は、現像スリーブ５５１の周面に対し所定の間隙（本実施の形態においては０．２５ｍｍ）を保って、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との対向位置よりも、現像スリーブ５５１の回転方向上流側に配置されている。そして、非図示の回転駆動手段により現像スリーブ５５１の回転（図２の時計方向回転）に対し、互いに対向する位置において逆方向（図２の時計方向回転）に回転される。
【００６６】
キャリア付着ローラ５７１には、直流電源５７９により電圧（本実施の形態においては＋２００Ｖ）が印加される。
【００６７】
キャリア付着ローラ５７１に印加する電荷の電圧は、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さが、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０におけるベタ露光部との間の電界の強さよりも強くなるように設定されることが好ましい。
【００６８】
対向する２つの部位間の電界の強さは、２つの部位間の電位の差を２つの部位間の距離で除した数値で表すことができる。
【００６９】
前述のように、本実施の形態における感光体ドラム４１０のベタ露光部における電位は−１００Ｖであり、現像スリーブ５５１は、感光体ドラム４１０の周面に対し、０．３ｍｍの間隙を保って回転するように構成されているので、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との間の電界の強さＥＳ−Ｄは、
ＥＳ−Ｄ＝（（−５００Ｖ−（−１００Ｖ））／０．３ｍｍ
＝−１３３３×１０３Ｖ／ｍ
となる。
【００７０】
そして、本実施の形態における現像スリーブ５５１に印加する直流バイアス電圧は−５００Ｖ、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧は＋２００Ｖであり、キャリア付着ローラ５７１は、現像スリーブ５５１の周面に対し０．２５ｍｍの間隙を保って回転するように構成されているので、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さＥＳ−Ｂは、
ＥＳ−Ｂ＝（（−５００Ｖ−（＋２００Ｖ））／０．２５ｍｍ
＝−２８００×１０３Ｖ／ｍ
となる。
【００７１】
このように、本実施の形態における現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さＥＳ−Ｂ（＝−２８００×１０３Ｖ／ｍ）は、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０におけるベタ露光部との間の電界の強さＥＳ−Ｄ（＝−１３３３×１０３Ｖ／ｍ）よりも強くなるように構成されている。
【００７２】
このように構成することにより、現像スリーブ５５１の周面に付着し搬送されるキャリアのうちの低抵抗化したキャリアが、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との対向位置にて、キャリア付着ローラ５７１の周面に移行し、現像スリーブ５５１の周面から除去される。
【００７３】
なお、キャリア付着ローラ５７１には、低抵抗化したキャリアとともに、トナーが移行する。キャリア付着ローラ５７１の周面に移行したキャリアとトナーは、キャリア付着ローラ５７１の回転により回収ローラ５７２との対向位置に搬送される。
【００７４】
回収ローラ５７２は、複数個の磁極が配された磁性ローラで、キャリア付着ローラ５７１の周面に対し所定の間隙（本実施の形態においては０．２ｍｍ）を保って配置され、非図示の回転駆動手段によりキャリア付着ローラ５７１の回転（図２の時計方向回転）に対し、互いに対向する位置において同方向（図２の反時計方向回転）に回転される。
【００７５】
回収ローラ５７２には、キャリア付着ローラ５７１に印加した電圧に等しい電圧が印加される。本実施の形態においては、キャリア付着ローラ５７１に印加した電荷は＋２００Ｖであり、回収ローラ５７２には、共通の直流電源５７９により＋２００Ｖが印加される。なお、キャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２のそれぞれには独立した電源により電圧を印加しても良く、それぞれに印加する電圧は同一でなくても良い。
【００７６】
回収ローラ５７２は、キャリア付着ローラ５７１との対向位置で、キャリア付着ローラ５７１から、低抵抗化したキャリアを磁力により吸引し、スクレーパ５７３の配置位置まで搬送する。
【００７７】
スクレーパ５７３は、先端部を回収ローラ５７２の周面に当接させて配置された可撓性を有する材質、例えば、リン青銅にて形成された板状部材である。スクレーパ５７３は、回転する回収ローラ５７２の周面を摺擦し、回収ローラ５７２に吸着され搬送されてきたキャリアを回収ローラ５７２から掻き落とす。
【００７８】
掻き落とされたキャリアはキャリア貯留室５１４に一時貯留され、キャリア排出スクリュー５７４の動作により非図示の排出経路を通してキャリア貯留室５１４から排出される。
【００７９】
なお、回収ローラ５７２との対向位置を通過したキャリア付着ローラ５７１の周面にはトナーが残存するが、残存したトナーは、現像スリーブ５５１との対向位置で再び現像スリーブ５５１に戻り現像に供されるので、低抵抗化したキャリアの除去に伴ってトナーが廃棄されることはない。
【００８０】
このように、本発明の実施に形態１における現像器５００は、現像剤搬送体である現像スリーブ５５１に対向して配置され、所定の電圧が印加されたキャリア付着ローラにより、現像スリーブ５５１に担持された現像剤のうちの低抵抗化したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に移動、付着させる。
【００８１】
そして、所定の電圧を印加された、回収ローラ５７２をキャリア付着ローラ５７１に対向して配置して回転させることにより、キャリア付着ローラ５７１に移動、付着した低抵抗化したキャリアを回収ローラ５７２に付着させ、回収ローラ５７２上のキャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材であるスクレーパ５７３にて剥ぎ取り、排出する。
【００８２】
このように、現像剤収容室５１３内の現像剤から、現像スリーブ５５１、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２を経由して低抵抗化したキャリアを除去することができるので、低抵抗化したキャリアによる不具合の発生を防止できる。また、低抵抗化したキャリアの除去を、画像形成動作を行いながら実施できるので、低抵抗化したキャリアの除去のために画像形成動作を中断する等の必要がなく、画像形成装置の生産性を低下させることがない。
【００８３】
また、本実施の形態においては、キャリア付着ローラ５７１と現像スリーブ５５１との対向位置を、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との対向位置よりも現像スリーブ５５１の回転方向上流側としている。このように構成することにより、現像スリーブ５５１により担持、搬送される現像剤中の低抵抗化したキャリアが、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との対向位置、すなわち現像領域に搬送される前に現像スリーブ５５１から除去されるので、ベタ部にキャリアが付着するなどの不具合を防止することができ、好ましい。
【００８４】
また、キャリア付着ローラ５７１と現像スリーブ５５１との対向位置におけるキャリア付着ローラ５７１と現像スリーブ５５１との間の電界の強さＥＳ−Ｂは、感光体ドラム４１０におけるベタ露光部との間の電界の強さＥＳ−Ｄよりも強くなるようにキャリア付着ローラ５７１に印加する電圧が設定されている。このように設定することにより、より好ましく低抵抗化したキャリアを現像スリーブ５５１からキャリア付着ローラ５７１に移行させることができる。
【００８５】
低抵抗化したキャリアを除去することにより現像剤収容室５１３内に収容された現像剤のキャリアが減少する。
【００８６】
現像剤収容室５１３内に収容された現像剤のキャリアが減少すると、現像剤収容室５１３内に収容された現像剤の総量が減少する。
【００８７】
現像剤収容室５１３内に収容された現像剤の総量の減少は現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面の高さの低下をもたらす。そして、現像剤の上面が所定の高さより低下したことが、現像剤上面検知センサ５９２によって検知されると、キャリアホッパ５３０のキャリア吐出口５３１を閉鎖しているシャッタ５３２を動作させてキャリア吐出口５３１を開放し、キャリアホッパ５３０に貯留されているキャリア（新鮮な、低抵抗化していない）を非図示の供給経路を経由して現像剤収容室５１３に供給する。
【００８８】
そして、キャリアの供給により現像剤収容室５１３内の現像剤の総量が増加し、現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面が所定の高さ以上になるとシャッタ５３２を閉じ、キャリアホッパ５３０からのキャリアの供給を停止する。
【００８９】
キャリアの供給により現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度は低下するが、トナー濃度が所定の値以下になったことがトナー濃度検知センサ５９１に検知されるとトナーホッパ５２０からトナーの供給がなされ、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度は所定の範囲に保たれる。
【００９０】
なお、前述した本発明の実施の形態１における現像器５００は、現像剤収容室５１３内に、現像スリーブ５５１により付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制する層厚規制部材５５５を有していたが、層厚規制部材５５５を有さず、キャリア付着ローラ５７１にて現像スリーブ５５１に付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制することができ、現像スリーブ５５１の現像剤搬送量を所定の値に規制することができる。
【００９１】
本発明の第２の実施形態は図１に示した第１の形態である画像形成装置における現像器５００を後述する現像器５００Ａに置き換えた形態をなす画像形成装置である。
【００９２】
第２の実施形態の画像形成装置は、現像器以外はすべて第１の形態である画像形成装置と同一の構成をなし、第１の形態である画像形成装置と同一の動作を行うので、現像器以外の動作の説明は省略し、以下、現像器に係る動作を主に説明する。
【００９３】
図３は、第２の実施形態の画像形成装置に組み込まれる現像器５００Ａの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【００９４】
図示されるように、現像器５００Ａは、以下の如く構成される。
【００９５】
現像器５００Ａにおいて、５１０は現像器筐体であり、トナーとキャリアからなる現像剤（２成分現像剤）を収容するとともに攪拌槽として機能する現像剤収容室５１３を構成する。
【００９６】
現像器筐体５１０には、現像スリーブ５５１、現像スリーブ５５１に内包され固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール５５２、現像剤収容室５１３内の現像剤を攪拌する一対の撹拌スクリュー５６１、５６２、トナー濃度検知センサ５９１、現像剤上面検知センサ５９２、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２、スクレーパ５７３、キャリア排出スクリュー５７４が配置されている。
【００９７】
なお、現像器５００Ａにおける現像スリーブ５５１の回転方向は、現像器５００における現像スリーブ５５１の回転方向とは反対方向の半時計回転方向であり、キャリア付着ローラ５７１は、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との対向位置よりも現像スリーブ５５１の回転方向上流側に配置されている。
【００９８】
また、現像器筐体５１０の図示上方には、トナーホッパ５２０、キャリアホッパ５３０が配置されており、それぞれから現像剤収容室５１３内の現像剤の状況に応じて貯留されているトナーあるいはキャリアが非図示の供給経路を介して現像剤収容室５１３に供給される。
【００９９】
現像器５００Ａにおける、前述した第１の実施形態における現像器５００と同じ名称、符号を付された部材は、特に記述のないかぎり、現像器５００を構成する同じ名称、符号を付された部材と同じ内容、構成であり、現像器５００と同じ位置関係にて配置されている。
【０１００】
例えば、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との間隙は０．３ｍｍ、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隙は０．２５ｍｍ、キャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２との間隙は０．２ｍｍである。
【０１０１】
その他、現像器５００と同じ名称、符号を付された部材の機能、動作についての説明は第１の実施形態における現像器５００の説明においてなされているので、重複した説明は省略する。
【０１０２】
なお、現像器５００Ａの現像スリーブ５５１、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２にそれぞれに印加される電圧も現像器５００の現像スリーブ５５１、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２のそれぞれに印加される電圧と同一であり、それぞれ−５００Ｖ、＋２００Ｖ、＋２００Ｖである。また、感光体ドラム４１０の帯電器４３０による帯電電位（背景部）は−６００Ｖであり、最大出力で照射された部分（ベタ露光部）の電位は−１００Ｖである。
【０１０３】
したがって、第２の実施の形態における現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０のベタ部との間の電界の強さＥＳ−Ｄは、
ＥＳ−Ｄ＝（（−５００Ｖ−（−１００Ｖ））／０．３ｍｍ
＝−１３３３×１０３Ｖ／ｍ
となる。
【０１０４】
また、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さＥＳ−Ｂは、
ＥＳ−Ｂ＝（（−５００Ｖ−（＋２００Ｖ））／０．２５ｍｍ
＝−２８００×１０３Ｖ／ｍ
よって、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さＥＳ−Ｂは、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０におけるベタ露光部との間の電界の強さＥＳ−Ｄよりも強くなるように構成されている。
【０１０５】
このように構成することにより、第１の実施の形態と同様に、現像スリーブ５５１の周面に付着し搬送されるトナーが付着されたキャリアのうちの低抵抗化したキャリアが、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との対向位置にて、キャリア付着ローラ５７１の周面に移行し、現像スリーブ５５１の周面から除去される。
【０１０６】
また、キャリア付着ローラ５７１は、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との対向位置よりも現像スリーブ５５１の回転方向上流側に、現像スリーブ５５１に対し０．２５ｍｍの間隙を保って配置されているので、キャリア付着ローラ５７１との対向位置を通過した現像スリーブ５５１の周面に付着し、搬送される現像剤の層の厚さは所定の範囲に規制され、現像スリーブ５５１の現像剤搬送量を規制することができる。本実施の形態における現像スリーブ５５１の現像剤搬送量は、２００ｇ／ｍ２である。
【０１０７】
このように、現像器５００Ａにおいても、現像スリーブ５５１に担持されたトナーとキャリアからなる２成分現像剤のうちの低抵抗化したキャリアを、キャリア付着ローラ５７１を経て回収ローラ５７２に付着させ、スクレーパ５７３にて剥ぎ取り、キャリア排出スクリュー５７４により排出する。
【０１０８】
このように、現像剤収容室５１３内の現像剤から、現像スリーブ５５１、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２、キャリア排出スクリュー５７４を経由して、低抵抗化したキャリアを除去することができるので、低抵抗化したキャリアによる不具合の発生を防止できる。
【０１０９】
また、現像器５００に配されている層厚規制部材５５５のような専用の部材を配さなくても、現像スリーブ５５１に対し所定の間隙を保って配置されているキャリア付着ローラ５７１により、現像スリーブ５５１の周面に付着し、搬送される現像剤の層の厚さを所定の範囲に規制することができるので、現像器の構造を簡素化できる。
【０１１０】
本発明の実施の形態の画像形成装置が、低抵抗化したキャリアの除去に有効であることを以下のように確認した。
【０１１１】
実施例１は、図２に示した本発明の実施の第１の形態である現像器５００を組み込んだ画像形成装置である。
【０１１２】
実施例１における諸条件は、
現像スリーブ５５１の現像剤搬送量                      ２００ｇ／ｍ２
キャリア付着ローラ５７１                              あり
回収ローラ５７２                                      あり
層厚規制部材５５５                                    あり
現像スリーブ５５１への印加電圧                        −５００Ｖ
キャリア付着ローラ５７１への印加電圧                  ＋２００Ｖ
回収ローラへの印加電圧                                ＋２００Ｖ
現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隔  ０．２５ｍｍ
現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隔  ０．２５ｍｍ
キャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２との間隔    ０．２ｍｍ
現像スリーブ５５１と層厚規制部材５５５との間隔        ０．２５ｍｍ
である。
【０１１３】
また、実施例１における感光体ドラム４１０との関連条件は、
感光体ドラム４１０と現像スリーブ５５１との間隔        ０．３ｍｍ
感光体ドラム４１０の背景部電位                        −６００Ｖ
感光体ドラム４１０のベタ部電位                        −１００Ｖ
である。
【０１１４】
実施例２は、図３に示した本発明の実施の第２の形態である現像器５００Ａを組み込んだ画像形成装置である。
【０１１５】
現像器５００Ａは、実施例１における現像器５００から、層厚規制部材５５５を省いたもので、実施例２における諸条件は、
現像スリーブ５５１の現像剤搬送量                      ２００ｇ／ｍ２
キャリア付着ローラ５７１                              あり
回収ローラ５７２                                      あり
層厚規制部材５５５                                    なし
現像スリーブ５５１への印加電圧                        −５００Ｖ
キャリア付着ローラ５７１への印加電圧                  ＋２００Ｖ
回収ローラへの印加電圧                                ＋２００Ｖ
現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隔  ０．２５ｍｍ
現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隔  ０．２５ｍｍ
キャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２との間隔    ０．２ｍｍ
で層厚規制部材５５５がないこと以外は実施例１と同じである。
【０１１６】
また、実施例２における感光体ドラム４１０との関連条件は、
感光体ドラム４１０と現像スリーブ５５１との間隔        ０．３ｍｍ
感光体ドラム４１０の背景部電位                        −６００Ｖ
感光体ドラム４１０のベタ部電位                        −１００Ｖ
であり、実施例１と同じである。
【０１１７】
比較例１は、図１に示した第１の形態である画像形成装置における現像器５００を後述する現像器５００Ｂに置き換えた形態をなす画像形成装置である。現像器５００Ｂは、いわゆるトリクル方式により現像剤補給を行う形式の現像器である。現像器５００Ｂにつき以下説明する。
【０１１８】
図４は現像器５００Ｂの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【０１１９】
図示されるように、現像器５００Ｂは、以下の如く構成される。
【０１２０】
現像器５００Ｂにおいて、５１０は現像器筐体であり、トナーとキャリアからなる２成分現像剤（以下、現像剤、とも記す）を収容するとともに攪拌槽として機能する現像剤収容室５１３を構成する。
【０１２１】
現像器筐体５１０には、現像スリーブ５５１、現像スリーブ５５１に内包され固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール５５２、現像スリーブ５５１に付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制する層厚規制部材５５５、現像剤収容室５１３内の現像剤を攪拌する一対の撹拌スクリュー５６１、５６２、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ５９１が配置されている。
【０１２２】
また、現像剤収容室５１３の図示右方には現像剤収容室５１３内の過剰となった現像剤を排出する現像剤排出口５１２と、現像剤排出口５１２から排出された現像剤を貯留する現像剤貯留室５１５、現像剤貯留室５１５内の現像剤を排出する現像剤排出スクリュー５８１が配されている。
【０１２３】
現像器筐体５１０の図示上方には、所定の比率に混合されたトナー及びキャリアからなる現像剤を貯留する現像剤ホッパ５４０が配置されており、現像剤収容室５１３内の現像剤の状況に応じて貯留されている現像剤が非図示の供給経路を介して現像剤収容室５１３に供給される。なお、本実施の形態においては、現像剤ホッパ５４０に貯留されている現像剤のトナーとキャリアとの質量比は、
トナー：キャリア＝９：１
である。
【０１２４】
トナー濃度検知センサ５９１によって現像剤収容室５１３内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したことが検知されたとき現像剤ホッパ５４０に貯留されている現像剤が現像剤収容室５１３に供給される。
【０１２５】
現像器５００Ｂにおいては、現像を繰り返すことにより、現像剤収容室５１３内のトナー濃度が所定の値以下になったことがトナー濃度検知センサ５９１に検知されると、現像剤ホッパ５４０の現像剤吐出口５４１を閉鎖しているシャッタ５４２を動作させて現像剤吐出口５４１を開放し、現像剤ホッパ５４０に貯留されている現像剤を非図示の供給経路を経由して現像剤収容室５１３に供給する。現像剤が供給されることにより、現像剤収容室５１３内の現像剤中のトナーの比率が高くなり、トナー濃度が上昇する。
【０１２６】
そして、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度が所定の値以上になるとシャッタ５４２を動作させて現像剤吐出口５４１を閉鎖し、現像剤ホッパ５４０からの現像剤の供給を停止する。
【０１２７】
現像剤収容室５１３内に収容された現像剤の総量は現像剤ホッパ５４０からの現像剤の供給により増大し、現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面の高さを上昇させる。
【０１２８】
現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面が、現像剤排出口５１２に到達すると、現像剤は現像剤排出口５１２から溢れ出る。現像剤排出口５１２から溢れ出た現像剤は、現像剤貯留室５１５に貯留され、現像剤排出スクリュー５８１の動作により不図示の排出経路を介して排出される。
【０１２９】
現像剤排出口５１２から現像器筐体５１０の外部に溢れ出る現像剤は現像剤収容室５１３に収容されているトナーとキャリアの混合体であり、反復使用されて低抵抗化したキャリアとともに、現像剤ホッパ５４０から供給された現像剤に含まれていた新しいキャリアも含まれることになる。
【０１３０】
現像器５００Ｂにおいて、前述した第１の実施形態における現像器５００と同じ名称、符号を付された部材は、第１の実施形態の現像器５００を構成する部材と同じ内容、構成であり、それぞれの機能、動作の説明は現像器５００の説明においてなされているので、ここでの説明は省略する。
【０１３１】
比較例１における諸条件は、
現像スリーブ５５１の現像剤搬送量                      ２００ｇ／ｍ２
キャリア付着ローラ５７１                              なし
回収ローラ５７２                                      なし
現像スリーブ５５１への印加電圧                        −５００Ｖ
である。
【０１３２】
また、比較例１における感光体ドラム４１０との関連条件は、
感光体ドラム４１０と現像スリーブ５５１との間隔        ０．３ｍｍ
感光体ドラム４１０の背景部電位                        −６００Ｖ
感光体ドラム４１０のベタ部電位                        −１００Ｖ
であり、実施例１と同じである。
【０１３３】
比較例２は、図１に示した第１の形態である画像形成装置における現像器５００を後述する現像器５００Ｃに置き換えた形態をなす画像形成装置である。現像器５００Ｃは、地肌ポテンシャル（感光体の帯電電位と、現像バイアス電位との差）を通常の画像形成時の地肌ポテンシャルよりも大きくすることにより、現像領域に搬送された現像剤のキャリアを感光体に移行させるものである。現像器５００Ｃについて以下説明する。
【０１３４】
図５は、現像器５００Ｃの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【０１３５】
図示されるように、現像器５００Ｃは、以下の如く構成される。
【０１３６】
現像器５００Ｃにおいて、５１０は現像器筐体であり、トナーとキャリアからなる２成分現像剤（以下、現像剤、とも記す）を収容するとともに攪拌槽として機能する現像剤収容室５１３を構成する。
【０１３７】
現像器筐体５１０には、現像スリーブ５５１、現像スリーブ５５１に内包され固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール５５２、現像スリーブ５５１に付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制する層厚規制部材５５５、現像剤収容室５１３内の現像剤を攪拌する一対の撹拌スクリュー５６１、５６２、現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ５９１、現像剤収容室５１３内の現像剤の総量を検出するための現像剤上面検知センサ５９２が配置されている。
【０１３８】
現像器筐体５１０の図示上方の、新鮮なトナーを貯留するトナーホッパ５２０からトナー濃度検知センサ５９１が検知する現像剤収容室５１３内の現像剤のトナー濃度に基づいてトナーが現像剤収容室５１３に供給される。また新鮮なキャリアを貯留するキャリアホッパ５３０から、現像剤上面検知センサ５９２が検知する現像剤収容室５１３内の現像剤の上面位置に基づいて、新鮮なキャリアが現像剤収容室５１３に供給される。
【０１３９】
比較例２における諸条件は、
現像スリーブ５５１の現像剤搬送量                      ２００ｇ／ｍ２
キャリア付着ローラ５７１                              なし
回収ローラ５７２                                      なし
現像スリーブ５５１への印加電圧
画像形成モード動作時                                −５００Ｖ
キャリア排出モード動作時                            −５００Ｖ
である。
【０１４０】
また、比較例２における感光体ドラム４１０との関連条件は、
感光体ドラム４１０と現像スリーブ５５１との間隔        ０．３ｍｍ
感光体ドラム４１０の電位
画像形成モード動作時
背景部                                            −６００Ｖ
ベタ部                                            −１００Ｖ
キャリア排出モード動作時
背景部                                            −８００Ｖ
ベタ部                                            なし
である。
【０１４１】
ここで画像形成モードとは、通常の画像形成動作、すなわち現像を行うためのモードであり、キャリア排出モードとは、現像剤収容室５１３内の現像剤から低抵抗化したキャリアを除去する動作を行うためのモードである。
【０１４２】
キャリア排出モードにおいては、帯電電位を−８００Ｖとするとともに、画像書き込み部３００からの出力光による書き込みを行わない。そして、このような条件において感光体ドラム４１０及び現像器５００Ｃを動作させることにより、回転する現像スリーブ５５１により現像領域に搬送された現像剤の低抵抗化したキャリアを、感光体ドラム４１０に移行させることができる。
【０１４３】
キャリア排出モードにおいては、地肌ポテンシャル（感光体ドラム４１０の帯電電位と、現像スリーブ５５１に付与される現像バイアス電位との差）が、
−８００Ｖ−（−５００Ｖ）＝−３００Ｖ
であり、画像形成時モードにおける地肌ポテンシャル
−６００Ｖ−（−５００Ｖ）＝−１００Ｖ
よりも大きいので、回転する現像スリーブ５５１により現像領域に搬送された現像剤から低抵抗化したキャリアを感光体ドラム４１０に移行させることができる。
【０１４４】
このように、比較例２は、キャリア排出モードで動作させるとき、現像剤収容室５１３内の現像剤から、現像スリーブ５５１、感光体ドラム４１０を経由して低抵抗化したキャリアを除去することができる。感光体ドラム４１０に移行した低抵抗化したキャリアは、クリーナ４６０のクリーニングブレード４６１により感光体ドラム４１０の周面から除去される。
【０１４５】
なお、比較例２においては、キャリア排出モードにおける感光体ドラム４１０の帯電電位は、画像形成モードにおける感光体ドラム４１０の帯電電位と異なるので、画像形成モードとキャリア排出モードとを同時に実行することはできず、キャリア排出モードで動作中は画像形成を行うことはできない。このため、通常は画像形成モードにて画像形成を行い、予め定めた所定の条件を満たすときキャリア排出モードにて動作させるように構成することが好ましい。例えば、所定の枚数の画像形成を終了する毎に画像形成モードからキャリア排出モードに切り替えて、キャリア排出モードにて所定の時間動作させ、再び画像形成モードにて動作させることを繰り返すように構成することが好ましい。
【０１４６】
比較例３は、前述の比較例２の画像形成装置におけるキャリア排出モードを、比較例２とは異なる条件で動作させて現像領域に搬送された低抵抗化したキャリアを感光体に移行させて除去するものである。
【０１４７】
比較例３における諸条件は、
キャリア付着ローラ５７１                              なし
回収ローラ５７２                                      なし
現像スリーブ５５１への印加電圧
画像形成モード動作時                                −５００Ｖ
キャリア排出モード動作時                            −８００Ｖ
である。
【０１４８】
また、感光体ドラム４１０との関連条件は、
感光体ドラム４１０と現像スリーブ５５１との間隔        ０．３ｍｍ
感光体ドラム４１０の電位
画像形成モード動作時
背景部                                            −６００Ｖ
ベタ部                                            −１００Ｖ
キャリア排出モード動作時
背景部                                            −９００Ｖ
ベタ部                                            なし
である。
【０１４９】
キャリア排出モードにおいては、バイアス電源５５９による現像スリーブ５５１への印加電圧を−８００Ｖとする。また、感光体ドラム４１０は帯電電位を−９００Ｖとするとともに、画像書き込み部３００からの出力光による書き込みを行わない。このような条件のキャリア排出モードにて動作させることにより、回転する現像スリーブ５５１により現像領域に搬送された現像剤の低抵抗化したキャリアを、感光体ドラム４１０に移行させることができる。
【０１５０】
このように、比較例３は、キャリア排出モードで動作させるとき、現像剤収容室５１３内の現像剤から、現像スリーブ５５１、感光体ドラム４１０を経由して低抵抗化したキャリアを除去することができる。感光体ドラム４１０に移行した低抵抗化したキャリアは、クリーナ４６０のクリーニングブレード４６１により感光体ドラム４１０の周面から除去される。
【０１５１】
なお、比較例３においては、キャリア排出モードにおける感光体ドラム４１０の帯電電位及び現像スリーブ５５１への印加電圧が、画像形成モードにおける感光体ドラム４１０の帯電電位及び現像スリーブ５５１への印加電圧と異なるので、画像形成モードとキャリア排出モードとを同時に実行することはできず、キャリア排出モードで動作中は画像形成を行うことはできない。このため、通常は画像形成モードにて画像形成を行い、予め定めた所定の条件を満たすときキャリア排出モードにて動作させるように構成することが好ましい。例えば、所定の枚数の画像形成を終了する毎に画像形成モードからキャリア排出モードに切り替えて、キャリア排出モードにて所定の時間動作させ、再び画像形成モードにて動作させることを繰り返すように構成することが好ましい。
【０１５２】
実施例１、２及び比較例１、２、３とを用いて、所定のパターンを連続プリントアウトし、低抵抗化したキャリアが適格に排除されるかどうかを比較するテストを実施した。
【０１５３】
テスト条件
印字パターン    印字率５％（モノクロ）
用紙サイズ      Ａ４
プリント数      ２００×１０３枚（連続）
現像スリーブ５５１の現像剤搬送量  ２００ｇ／ｍ２
なお、比較例２、３は、画像形成を５００枚実施する毎にキャリア排出モードに切り替えて、キャリア排出モードにて２０秒間動作させるパターンを繰り返して合計２００×１０３枚をプリントアウトした。
【０１５４】
評価内容及び方法
ベタ部キャリア付着
低抵抗化したキャリアはベタ部に付着しやすい。ベタ部キャリア付着が多いことは、現像剤中の低抵抗化したキャリアの比率が高いことを表す。テストでは、２００×１０３枚のプリントの過程で、１枚目、５０×１０３枚目、１００×１０３枚目、１５０×１０３枚目、２００×１０３枚目のプリントをＡ３サイズの用紙にて行い、ベタ部に付着しているキャリアの個数を目視にて確認し、Ａ３サイズ中の付着キャリアが１０個以下であるものを、○（優）、１０個超のものを、×（劣）、とした。
【０１５５】
２００×１０３枚のプリント実行におけるキャリア補給量
現像剤中の低抵抗化したキャリアを排出すると、それを補うために新しいキャリアの補給を必要とする。テストでは、２００×１０３枚のプリント実行を、５０×１０３枚ずつに区切って実行し、区切り毎の５０×１０３枚のプリントを行ったときのトナー補給量を計量して評価した。なお、トナーとキャリアが質量比で、トナー：キャリア＝９：１の比率で混合された現像剤を補給する比較例１では、キャリアのみの単独補給はなされないので、キャリア補給量は、５０×１０３プリント毎に計量した現像剤補給量に補給現像剤中のキャリア比率を乗じて算出したものである。
【０１５６】
２００×１０３枚のプリント実行におけるトナー補給量
プリント実行（現像）によりトナーが消費されると、消費したトナーに相当する量のトナーが補給される。トナー補給量が多いことは、プリント実行（現像）以外の要因、によりトナーが消費されている可能性を示唆するものである。プリント実行（現像）以外の要因でトナーが消費される要因としては、例えば、低抵抗化したキャリアを排出する過程でトナーが排出されてしまうことがある。テストでは、２００×１０３枚のプリント実行を、５０×１０３枚ずつに区切って実行し、区切り毎の５０×１０３枚のプリントを行ったときのトナー補給量を計量して評価した。なお、トナーとキャリアが質量比で、トナー：キャリア＝９：１の比率で混合された現像剤を補給する比較例１では、トナーのみの単独補給はなされないので、トナー補給量は、５０×１０３プリント毎に計量した現像剤補給量に補給現像剤中のトナー比率を乗じて算出したものである。
【０１５７】
排出されたキャリアを介して流れる電流値
排出されたキャリアが低抵抗化したものであるか否かを、排出したキャリアに所定の条件で通電したときに流れる電流の大小により評価した。排出されたキャリア中の低抵抗化していないキャリアの比率が高いときは、排出されたキャリアの電気抵抗値が高くなるので、流れる電流が小さくなる一方、低抵抗化していないキャリアの比率が低いときは、排出されたキャリアの電気抵抗値は低くなるので通電したときに流れる電流が小さくなる。
【０１５８】
図６は、キャリアを介して流れる電流値の測定に用いた電流測定器の概念図である。
【０１５９】
図６に示すように、電流測定器は、固定の磁極を有する磁界発生手段である磁気ローラＭＲを内包し、磁気ローラＭＲの外周を回転可能に構成されたスリーブＳＬと、対向電極ＰＲと、を有する。スリーブＳＬの外径は２０ｍｍであり、磁気ローラＭＲの着磁長さは５０ｍｍである。また、対向電極ＰＲの外径は３０ｍｍ、長さは６０ｍｍである。スリーブＳＬと対向電極ＰＲとの最近接距離は０．４ｍｍに設定されている。そしてスリーブＳＬと対向電極ＰＲとの間には直流電源ＥによりＤＣ５００Ｖの電圧が印加されている。図中Ａは電流計であり、スリーブＳＬから対向電極ＰＲに流れる電流値を測定できる。
【０１６０】
そして、測定対象となるキャリアＣをスリーブＳＬの周面に担持させた状態でスリーブＳＬを回転速度３００ｒｐｍにて回転させつつ、スリーブＳＬから、スリーブＳＬに担持させたキャリアを介して対向電極ＰＲに流れる電流値を電流計Ａにより測定する。
【０１６１】
スリーブＳＬに担持されたキャリアの電気抵抗値が高いときは、対向電極ＰＲに流れる電流値は小さくなり、電気抵抗値が低いときは、対向電極ＰＲに流れる電流値は大きくなるので、電流値の大小は、担持されたキャリアの電気抵抗値の高低を表すものとなる。図６に示す電流測定器にて新品のキャリア、すなわち低抵抗化していないキャリアの電流値を測定した結果は１０マイクロＡであった。
【０１６２】
電流値が大きい、すなわち担持されたキャリアの電気抵抗値が低いことは、キャリア中の低抵抗化していないキャリアの比率が小さいこと、すなわち、キャリア中の低抵抗化したキャリアの比率が大きいこと、を意味する。また、電流値が小さい、すなわち担持されたキャリアの電気抵抗値が高いことは、キャリア中の低抵抗化していないキャリアの比率が大きいこと、すなわち、キャリア中の低抵抗化したキャリアの比率が小さいこと、を意味する。
【０１６３】
テストでは、１５０×１０３枚目から２００×１０３枚目に至るプリント実行に際して実施例１、実施例２、比較例１、比較例２、比較例３から排出されたキャリアを、それぞれ２ｇ抽出し、電流測定器のスリーブＳＬに担持させ、担持させたキャリアを介してスリーブＳＬから対向電極ＰＲに流れる電流値を電流計Ａにより測定した。なお比較例１及び比較例３は、キャリアとともにトナーも排出されるので、排出されたキャリアとトナーとの混合体からキャリアのみを抽出して測定した。また、図６に示す電流測定器にて新品のキャリア、すなわち低抵抗化していないキャリアの電流値を測定した結果は１０μＡであった。
【０１６４】
以下、テストの結果を示す。
【０１６５】
【表１】
2011095377.tif 000003
【０１６６】
表１は、ベタ部キャリア付着の確認結果を示す表である。表１に示すように、実施例１、実施例２、比較例３は、２００×１０３枚のプリント実行の過程にて、１０個を越えるベタ部キャリア付着の発生はない。すなわち、２００×１０３枚のプリント実行の間に低抵抗化したキャリアによる不具合の発生は抑制されており、現像剤中から低抵抗化したキャリアは適切に排除されているといえる。一方、比較例１、比較例２ではそれぞれ１５０×１０３枚目のプリント及び２００×１０３枚目のプリントに、１０個を越えるベタ部キャリア付着の発生が確認されている。比較例１、比較例２では、２００×１０３枚のプリント実行の間に低抵抗化したキャリアによる不具合が発生しており、現像剤中からの低抵抗化したキャリアの排除は適切になされていないといえる。したがって、ベタ部キャリア付着の観点からは、実施例１、実施例２、比較例３は、○（優）、と評価し、比較例１、比較例２は実施例１、実施例２、比較例３に対して、×（劣）、と評価できる。
【０１６７】
【表２】
2011095377.tif 000004
【０１６８】
表２は、２００×１０３枚のプリント実行におけるキャリア補給量の確認結果を示す表である。表２に示すように、実施例１、実施例２、比較例３は、２００×１０３枚のプリント実行の過程における５０×１０３枚ずつに区切ったプリントの実行に際して補給したキャリアの量（質量）が３４〜５５ｇの範囲であるに対して、比較例１では１００〜１０４ｇ、比較例２では、１２１〜１４８ｇであった。補給したキャリアが多かった比較例１、比較例２は、低抵抗化したキャリアに加えて低抵抗化したキャリア以外のキャリアが排出されていると考えられる。したがって、キャリア補給量の観点、すなわち、低抵抗化したキャリアを排出する過程で低抵抗化していないキャリアが排出されてしまうことの評価観点からはからは、実施例１、実施例２、比較例３は、○（優）、比較例１、比較例２は、×（劣）、と評価できる。
【０１６９】
【表３】
2011095377.tif 000005
【０１７０】
表３は、２００×１０３枚のプリント実行において排出されたキャリアを介して流れる電流値の測定結果を示す表である。前述のように同一の測定条件にて測定した新品のキャリアを介して流れる電流値は１０μＡである。表３に示すように、排出したキャリアを介して流れる電流値は、実施例１、実施例２、比較例３においては５２〜５５μＡであり、比較例１、比較例２においては１２〜１５μＡである。比較例１、比較例２の電流値は新品のキャリア、すなわち低抵抗化していないキャリアの電流値（１０μＡ）に近い値であり、実施例１、実施例２、比較例３の電流値は新品のキャリアの約５倍の値である。したがって、比較例１、比較例２と、実施例１、実施例２、比較例３とでは、排出されたキャリアに含まれる低抵抗化していないキャリアの比率が異なり、比較例１、比較例２では排出されたキャリアに含まれる低抵抗化していないキャリアの比率が大きく、実施例１、実施例２、比較例３では排出されたキャリアに含まれる低抵抗化していないキャリアの比率が小さい、すなわち低抵抗化されたキャリアの比率が大きいといえる。したがって、低抵抗化したキャリアの排出の観点からは、実施例１、実施例２、比較例３は、○（優）、比較例１、比較例２は、×（劣）、と評価できる。
【０１７１】
【表４】
2011095377.tif 000006
【０１７２】
表４は、２００×１０３枚のプリント実行におけるトナー補給量の確認結果を示す表である。表４に示すように、実施例１、実施例２、比較例３、比較例４は、２００×１０３枚のプリント実行の過程における５０×１０３枚ずつに区切ったプリントの実行に際して補給したトナーの量（質量）が８９０〜９６０ｇの範囲であるに対して、比較例３では１５９０〜１７４０ｇであった。比較例４は、低抵抗化したキャリアとともにトナーが排出されるので、トナー補給量が多くなる。したがって、トナー補給量の観点、すなわち、低抵抗化したキャリアを排出する過程でトナーが排出されてしまうことの評価観点からは、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２は、○（優）、比較例３は、×（劣）、と評価できる。
【０１７３】
【表５】
2011095377.tif 000007
【０１７４】
表５は、前述の評価をまとめたものである。低抵抗化したキャリアの排出に伴う低抵抗化していないキャリアの排出の観点からは、実施例１、実施例２、比較例３は比較例１、比較例２に対して優れているので、○（優）、に評価され、比較例１、比較例２は、×（劣）、に評価される。また、低抵抗化したキャリアの排出に伴うトナーの排出の観点からは、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２は、比較例３に対して優れているので、○（優）、に評価され、比較例３は、×（劣）、に評価される。したがって、総合評価としては、実施例１、実施例２が、比較例１、比較例２、比較例３より優れているので、○（優）、に評価され、比較例１、比較例２、比較例３は、×（劣）、に評価される。
【０１７５】
このように、実施例１、実施例２は、現像剤中の低抵抗化したキャリアを、低抵抗化していないキャリアの廃棄を伴うことなく除去することが画像形成動作中においても可能であり、本発明の有効性が確認された。
【符号の説明】
【０１７６】
１０  画像形成装置
１００  原稿読み取り部
２００  画像処理部
３００  画像書き込み部
４００  画像形成部
４１０  感光体ドラム
４２０  イレーサランプ
４３０  帯電器
４５０  転写部
４６０  クリーナ
４６１  クリーニングブレード
５００、５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ  現像器
５１０  現像器筐体
５１１  現像剤補給口
５１２  現像剤排出口
５１３  現像剤収容室
５１４  キャリア貯留室
５２０  トナーホッパ
５２１  トナー吐出口
５２２  シャッタ
５３０  キャリアホッパ
５３１  キャリア吐出口
５３２  シャッタ
５４０  現像剤ホッパ
５４１  現像剤吐出口
５４２  シャッタ
５５１  現像スリーブ
５５２  マグネットロール
５５９  バイアス電源
５５５  層厚規制部材
５６１、５６２  スクリュー
５７１  キャリア付着ローラ
５７２  回収ローラ
５７３  スクレーパ
５７４  キャリア排出スクリュー
５７９  直流電源
５９１  トナー濃度検知センサ
５９２  現像剤上面検知センサ
６００  定着部
７００  給紙搬送部
８００  操作表示部
９００  制御部
【図１】
2011095377.tif 000008
【図２】
2011095377.tif 000009
【図３】
2011095377.tif 000010
【図４】
2011095377.tif 000011
【図５】
2011095377.tif 000012
【図６】
2011095377.tif 000013