(57)【要約】【課題】画像形成動作中においても、現像剤から劣化したキャリアを除去することが可能で、ベタ露光部（画像書き込み部の最大出力の出力光で照射された部分）にキャリア付着を発生させない画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤搬送体との間に電界を形成して前記現像剤搬送体に担持される現像剤から初期と比較して劣化したキャリアを除去するキャリア除去部と、キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部と、キャリア測定部の測定結果に基づいて前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さを変更する電界強度変更部と、を有する。【選択図】図２
2012003047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体に出力光を照射し前記感光体に静電潜像を形成する画像書き込み部と、
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、
前記現像剤搬送体との間に電界を形成して初期と比較して劣化したキャリアを前記現像剤搬送体から除去するキャリア除去部と、
前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部と、
前記キャリア測定部の測定結果に基づいて前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さを変更する電界強度変更部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記キャリア除去部は、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に配置され、
前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さは、少なくとも前記画像書き込み部の最大出力の出力光で照射された前記感光体の照射部分と前記現像剤搬送体との間の電界の強さよりも強い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】
前記キャリア測定部は前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを、当該キャリアを介して流れる電流値にて測定す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４】
前記キャリア測定部は前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを、当該キャリアの透磁率にて測定す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５】
前記電界強度変更部による前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さの変更は、前記キャリア除去部に印可する電圧を変更することによりなされ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６】
前記電界強度変更部による前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さの変更は、前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との対向位置における間隔を変更することによりなされることを特徴とする請求項１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画像書き込み部からの出力光により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が劣化する。例えばキャリア表面の樹脂コート層が剥がれ、抵抗値が、未使用、あるいは初期の状態に比べて低下する。抵抗値が低下したキャリアは、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、感光体における画像書き込み部の最大出力の出力光で照射された部分（トナー付着量の多い部分であり、以下ベタ露光部と記す）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、攪拌槽内の現像剤から反復使用されて劣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、攪拌槽内の劣化したキャリアを排出し、攪拌槽内の現像剤の、劣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劣化したキャリアを感光体上に移行させることにより、現像剤中の劣化したキャリアを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劣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、劣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、現像剤中には劣化したキャリアが残存するので、劣化したキャリアによる不具合、例えばベタ露光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、劣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、劣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、現像剤中には劣化したキャリアが残存するので、劣化したキャリアによる不具合、例えば感光体のベタ露光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、劣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劣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、画像形成動作中においても、現像剤から劣化したキャリアを除去することが可能で、ベタ露光部キャリア付着を発生させない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．感光体と、
前記感光体に出力光を照射し前記感光体に静電潜像を形成する画像書き込み部と、
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、
前記現像剤搬送体との間に電界を形成して初期と比較して劣化したキャリアを前記現像剤搬送体から除去するキャリア除去部と、
前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部と、
前記キャリア測定部の測定結果に基づいて前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さを変更する電界強度変更部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
２．前記キャリア除去部は、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に配置され、
前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さは、少なくとも前記画像書き込み部の最大出力の出力光で照射された前記感光体の照射部分と前記現像剤搬送体との間の電界の強さよりも強いことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１６】
３．前記キャリア測定部は前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを、当該キャリアを介して流れる電流値にて測定することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１７】
４．前記キャリア測定部は前記キャリア除去部が除去したキャリアの劣化の度合いを、当該キャリアの透磁率にて測定することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１８】
５．前記電界強度変更部による前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さの変更は、前記キャリア除去部に印可する電圧を変更することによりなされることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１９】
６．前記電界強度変更部による前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間の電界の強さの変更は、前記キャリア除去部と前記現像剤搬送体との対向位置における間隔を変更することによりなされることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、画像形成動作中においても、現像剤から劣化したキャリアを除去することが可能で、ベタ露光部キャリア付着を発生させない画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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５００Ｐの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【図６】現像器５００Ｔの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
制御部９００は画像形成装置１０の各部の動作を制御する。また、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が実行する画像形成動作を制御する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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は感光体として機能する。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
画像形成装置と搭載される現像器について、以下説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態１の画像形成装置は、以下に説明する現像器５００を搭載したものである。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、５１４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、５１７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。
【００４４】
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。
【００４５】
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（例えば、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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（例えば、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。例えば、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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であるがこれに限定されるものではない。
【００５２】
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。現像器５００における感光体ドラム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、最大出力で照射された部分（ベタ露光部）の電位は−１００Ｖとなるように構成されている。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、反復使用されるので減少しない。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。
【００６０】
トナー濃度検知センサ５１４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。
【００６１】
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５１４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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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５１７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。
【００６５】
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劣化し、表面の樹脂コートが剥がれ、抵抗値が低下する。
【００６６】
劣化したキャリアは、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、いわゆる、ベタ露光部キャリア付着が発生しやすくなる。
【００６７】
現像器５００は、キャリア除去部５７０を有し、劣化したキャリアを除去することができる。
【００６８】
キャリア除去部５７０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、劣化したキャリア、詳しくは、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアを、現像スリーブ５５１からキャリア付着ローラ５７１に付着させて除去する。
【００６９】
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（例えば、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。
【００７０】
キャリア付着ローラ５７１には、電圧可変直流電源５９０Ｅにより電圧が印加される。電圧可変直流電源５９０Ｅは出力電圧を変更可能な電源であり、出力電圧は制御部９００の制御により変更される。例えば、本実施の形態においては＋２００Ｖがデフォルト値である。
【００７１】
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を、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設定することにより劣化したキャリア、具体的にはベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に付着させ、現像スリーブ５５１から除去できる。
【００７２】
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。例えば、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０のベタ露光部との間の電界の強さＥＳ−Ｄは、現像スリーブ５５１の電位をＶＳ、感光体ドラム４１０のベタ露光部の電位をＶＤ、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との間の距離をｄＳ−Ｄとすると、
ＥＳ−Ｄ＝（ＶＤ−ＶＳ）／ｄＳ−Ｄ
で表される。
【００７３】
同様に、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の電位をＶＳ、キャリア付着ローラ５７１の電位をＶＢ、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間の距離をｄＳ−Ｂとすると、
ＥＳ−Ｂ＝（ＶＤ−ＶＢ）／ｄＳ−Ｂ
で表される。
【００７４】
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を、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よりも大きく設定することにより劣化したキャリア、詳しくはベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアを除去できる。
【００７５】
そして、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ＥＳ−Ｄよりも大きくなるほど、キャリア付着ローラ５７１のキャリア除去能力は高くなる。すなわち、劣化の度合いの小さいキャリアまで除去できる。
【００７６】
前述のように、現像器５００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におけるベタ露光部との間の電界の強さＥＳ−Ｄは、
ＥＳ−Ｄ＝（（−５００Ｖ−（−１００Ｖ））／０．３ｍｍ
＝−１３３３×１０３Ｖ／ｍ
である。
【００７７】
現像器５００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。そして、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を例えばデフォルト値である＋２００Ｖにしたとき、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。
【００７８】
このように、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を例えばデフォルト値である＋２００Ｖにしたとき、現像器５００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は、−２８００×１０３Ｖ／ｍとなる。また、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は、−１３３３×１０３Ｖ／ｍとなる。したがって、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とキャリア付着ローラ５７１との間の電界の強さＥＳ−Ｂよりも大きくなるので劣化したキャリア、詳しくはベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に付着させ、現像スリーブ５５１から除去することができる。この、現像剤搬送体に対向して配置されたキャリア除去部との間に所定の電界を形成して、現像剤搬送体により感光体との対向位置に搬送される現像剤から初期と比較して劣化したキャリアをキャリア除去部に付着させて除去する工程は、劣化キャリア除去工程といえる。
【００７９】
したがって、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアを除去された現像剤が、感光体ドラム４１０との対向位置まで搬送されるので、感光体ドラム４１０にベタ露光部キャリア付着を発生させることはない。
【００８０】
なお、キャリア付着ローラ５７１には、劣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。
【００８１】
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。
【００８２】
本実施の形態においては回収ローラ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。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。
【００８３】
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、劣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。
【００８４】
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。
【００８５】
掻き落とされたキャリアはキャリア貯留室５７６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５７６の端部から排出される。
【００８６】
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、劣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。
【００８７】
なお、劣化したキャリアを排出、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。
【００８８】
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。
【００８９】
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５１７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、劣化していない）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。
【００９０】
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。
【００９１】
また、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５１４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。
【００９２】
ところで、キャリア付着ローラ５７１に付着されるキャリアの抵抗値のレベルは、環境条件、例えば、湿度が変化すると変化する。
【００９３】
例えば、湿度が低くなると、キャリアの帯電位が高くなり、キャリアがキャリア付着ローラ５７１に移行し難くなるので、劣化したキャリアがキャリア付着ローラ５７１に移行せずに感光体ドラム４１０との対向位置にまで搬送されるようになり、ベタ露光部キャリア付着を発生させることがある。また、湿度が高いと、キャリアの帯電位が低くなるので、まだ抵抗値がそれほど低下していないキャリアまでキャリア付着ローラ５７１に移行、排出されるので、キャリアの無駄な排出が多くなり、キャリアの消費量が多くなる。
【００９４】
現像器５００は、除去したキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部５８０、キャリア測定部５８０の測定結果に基づいてキャリア除去部５７０と前記現像剤搬送体との間の電界の強さを変更する電界強度変更部５９０、を有する。そして、湿度の変動があっても、劣化し、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルにまで抵抗値が低下したキャリアを確実に除去するとともに、劣化の度合いの低いキャリアの排出を抑制して、キャリアの消費量を抑制することができる。
【００９５】
電界強度変更部５９０は、制御部９００とキャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を発生する電圧可変直流電源５９０Ｅから構成される。電圧可変直流電源５９０Ｅは発生する電圧を変更可能な直流電源であり、制御部９００の制御のもとにキャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を変更することにより排出するキャリアの、抵抗値のレベルを変更する。
【００９６】
すなわち、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を高くすることにより、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は強くなるので、劣化の度合いの小さいキャリアまでを除去できる。また、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を低くすることにより、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は弱くなるので、劣化の度合いの小さいキャリアは除去され難くなる。
【００９７】
キャリア測定部５８０は、排出されたキャリアの劣化の度合いを、キャリアに所定の条件で通電したときに流れる電流値にて検出し、出力する。
【００９８】
キャリア測定部５８０は、キャリア貯留室５７６から排出されたキャリアを一時貯留する一時貯留室５８１と、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの劣化の度合いを、キャリアを介して流れる電流値にて検出する電流検出部５８２とを有する。また、５８５は、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの量がキャリア特性を測定することが可能な量に到達したか否かを検出するキャリア量検知センサである。
【００９９】
キャリア量検知センサ５８５は、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの上面が、後述する平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢの図示上端を越える、すなわち平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部が一時貯留室５８１には貯留されたキャリアにより充填された状態になると、信号（キャリア充足信号）を接続される制御部９００に発信する。
【０１００】
電流検出部５８２は、平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢを所定の間隔にて対向させて配置した検出部、直流電源５８２Ｅ、及び電流計５８２Ａを有する。そして、平板電極５８２ＰＡは直流電源５８２Ｅに接続され、平板電極５８２ＰＢは電流計５８２Ａを介して接地されている。
【０１０１】
平板電極５８２ＰＡ及び平板電極５８２ＰＢの素材、形状、間隔、及び直流電源５８２Ｅの電圧は適宜定めて良い。例えば、本実施の形態においては、平板電極５８２ＰＡ及び平板電極５８２ＰＢは、よこ１０ｍｍ、たて５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのステンレス板にて形成され、一時貯留室５８１内にそれぞれの平面部を２ｍｍの間隔で対向させて配置されている。また直流電源５８２Ｅの電圧は１ｋＶに設定されている。
【０１０２】
電流検出部５８２は、一時貯留室５８１には貯留され、平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部に挟まれたキャリアを介して流れる電流値を電流計５８２Ａにて測定する。
【０１０３】
一方、未使用で劣化していないキャリアを一時貯留室５８１に所定量貯留し、電流検出部５８２にて測定した電流値は、１０〜１３μＡであることが確認されている。
【０１０４】
排出されたキャリアに、劣化していない、初期の抵抗値に近いキャリアが含まれるときは、キャリアの電気抵抗値が高くなるので、流れる電流は小さくなる。一方、劣化したキャリアの比率が高いときは、流れる電流は小さくなる。したがって、平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部に挟まれたキャリアを介して流れる電流値、すなわち電流計５８２Ａの出力値により排出されたキャリアの劣化の度合いを判断することができる。
【０１０５】
制御部９００は、電流計５８２Ａの測定値（電流値）に基づいて電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧を変化させ、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を変更する。
【０１０６】
前述したように、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を高く、すなわち電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧を例えばデフォルト値の＋２００Ｖより高くして行くと、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は強くなるので、劣化の度合いの小さいキャリアを除去できる。また、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を低く、すなわち電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧を低くすると、電界の強さＥＳ−Ｂは弱くなるので劣化の度合いの小さいキャリアは除去され難くなる。
【０１０７】
制御部９００は、キャリア上面検知センサ５８５が、一時貯留室５８１に貯留されたキャリアの量がキャリア特性を測定することが可能な量に到達したキャリア充足信号を待って電流検出部５８２に一時貯留室５８１に貯留されたキャリア特性の測定を開始させる。
【０１０８】
制御部９００は、電圧可変直流電源５９０Ｅを動作させて所定の電圧を発生させて、平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部を、キャリアを介して流れる電流値を電流計５８２Ａに測定させ、出力させる。電流検出部５８２による電流の検出がなされると、非図示の経路からキャリア貯留室５７６から排出される。この、除去されたキャリアの劣化の度合いを測定する工程は、キャリア劣化度測定工程といえる。
【０１０９】
制御部９００は、電流値が、排出したいキャリアの低抵抗値化のレベルに基づいて予め定められた電流値範囲の下限値より小さいときは、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低め、電流値が予め定めた電流値範囲の上限値より大きいときは電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように電圧可変直流電源５９０Ｅの動作を制御する。
【０１１０】
制御部９００は、キャリアを介して流れる電流値が予め定められた電流値範囲の下限値より小さいときは電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低め、電流値が予め定めた電流値範囲の上限値より大きいときは電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように制御する。
【０１１１】
現像器５００においては、電流値の下限値は１５μＡ、上限値は２０μＡに設定されている。
【０１１２】
下限値１５μＡは、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに対して十分に安全側にあるレベルの抵抗値を有するキャリアの電流値であり、現像器５００の構成及び使用する現像剤（キャリア）の特性を踏まえて別途求められた値である。電流検出部５８２が検出した電流値が下限値１５μＡよりも小さい状態は、除去したキャリアにおける劣化の度合いの小さいキャリアの比率が高い状態であり、無駄なキャリア排出が行われている可能性がある状態である。
【０１１３】
制御部９００は、電流検出部５８２が検出した電流値が下限値である１５μＡより小さいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めることにより、劣化の度合いの小さいキャリアの排出を抑制することができ、無駄なキャリア排出を抑制できる。この、電界の強さを変更することにより除去するキャリアの劣化の度合いを制御する工程は、除去キャリア劣化度制御工程といえる。
【０１１４】
一方、上限値２０μＡは、抵抗値が初期の抵抗値から低下し、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに近い危険なレベルにあるキャリアの電流値である。電流検出部５８２が検出した電流値が上限値２０μＡよりも大きい状態は、除去したキャリアにおける劣化の度合いの大きいキャリアの比率が高く、現像スリーブ５５１にはベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに近いレベルの抵抗値のキャリアが残存する可能性が高く、ベタ露光部キャリア付着の防止に余裕がない状態である。
【０１１５】
制御部９００は、電流検出部５８２が検出した電流値が上限値である２０μＡより大きいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めることにより、劣化の度合いのより小さいキャリアの排出を行うことができ、ベタ露光部キャリア付着の防止が、余裕を持ってなされる。
【０１１６】
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劣化したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に移動、付着させて除去する。
【０１１７】
また、劣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、劣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。
【０１１８】
そして、排出したキャリアを介して流れる電流値の大小によりキャリア付着ローラへの印加電圧を変更することにより、排出するキャリアの劣化の度合いを、湿度の変化により影響されることなく適切なレベルに保つことができる。
【０１１９】
このように、劣化したキャリアによる不具合の発生を防止できるとともに、劣化の度合いの小さいキャリアまで排出してしまうことが防止されるので、キャリアの無駄な消耗を抑制することができる。
【０１２０】
そして、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するとともに、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を、現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０のベタ露光部との間の電界の強さより大きくなるように設定している。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ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで劣化したキャリアが、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、ベタ露光部キャリア付着の不具合を防止することができる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
現像器５００Ａは、前述した第１の実施形態における現像器５００が電界強度変更部５９０を有していたのに対して、それとは異なる構成の電界強度変更部５９０Ａを備えること、回収ローラ５７２へ印可する電圧が一定であること以外は現像器５００と同一の構成を有する。
【０１２５】
現像器５００Ａにおけるキャリア除去部５７０は、現像器５００におけるキャリア除去部５７０と同一の構成であり、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、劣化したキャリア、詳しくは、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルまで抵抗値が低下したキャリアを、現像スリーブ５５１からキャリア付着ローラ５７１に付着させて除去する。
【０１２６】
現像器５００Ａにおける、前述した現像器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。
【０１２７】
例えば、現像器５００Ａの現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との間隙は現像器５００と同じ０．３ｍｍ、である。
【０１２８】
現像器５００Ａの現像スリーブ５５１に印加される電圧は現像器５００の現像スリーブ５５１に印加される電圧と同一の−５００Ｖである。
【０１２９】
なお、キャリア付着ローラ５７１、回収ローラ５７２のそれぞれには直流電源５７９により一定の電圧、＋２００Ｖ、＋２００Ｖが印可される。
【０１３０】
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となるように構成されている。
【０１３１】
電界強度変更部５９０Ａは、制御部９００と、キャリア付着ローラ基板５９１とモータ５９０Ｍとから構成される。
【０１３２】
現像器５００Ａにおいては、キャリア除去部５７０におけるキャリア付着ローラ基板５９１、回収ローラ５７２、スクレーパ５７３は、それぞれの相対位置関係を現像器５００におけるキャリア付着ローラ基板５９１、回収ローラ５７２、スクレーパ５７３の相対位置関係を保って、キャリア付着ローラ基板５９１に取り付けられている。
【０１３３】
キャリア付着ローラ基板５９１はモータ５９０Ｍにより、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隙を変更可能に構成される。モータ５９０Ｍは、ステッピングモータであり、その回転方向及び回転角度は制御部９００により制御される。制御部９００はモータ５９０Ｍの回転方向、回転角度を制御することにより現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隙を変更することができる。
【０１３４】
なお、キャリア付着ローラ基板５９１に取り付けられたキャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２との間隙（デフォルト値）は０．２５ｍｍである。
【０１３５】
キャリア除去部５７０におけるキャリア付着ローラ５７１には、直流電源５７９により電圧が印加される。直流電源５７９の出力電圧は＋２００Ｖである。
【０１３６】
したがって、現像器５００Ａにおける現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０のベタ露光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。
【０１３７】
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、現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隙を変更することにより変化する。現像器５００Ａにおいては現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隙がデフォルト値である０．２５ｍｍであるとき
ＥＳ−Ｂ＝（（−５００Ｖ−（＋２００Ｖ））／０．２５ｍｍ
＝−２８００×１０３Ｖ／ｍ
であり、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。
【０１３８】
現像器５００Ａは、除去したキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部５８０の測定結果に基づいてキャリア除去部５７０と現像スリーブ５５１との間の電界の強さを電界強度変更部５９０Ａにより変更する。したがって、湿度が変動し、キャリアの排出レベルが変動しても、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルにまで劣化したキャリアを確実に除去するとともに、劣化の度合いの低いキャリアの排出を抑制して、キャリアの消費量を抑制することができる。
【０１３９】
現像器５００と同様に、キャリア量検知センサ５８５は、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの上面が、キャリア測定部５８０における平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部が一時貯留室５８１には貯留されたキャリアにより充填された状態になると、信号（キャリア充足信号）を接続される制御部９００に発信する。
【０１４０】
制御部９００は、キャリア量検知センサ５８５からのキャリア充足信号を確認すると直流電源５８２Ｅを動作させ、平板電極５８２ＰＡと平板電極５８２ＰＢとの対向部に挟まれたキャリアを介して流れる電流値を電流計５８２Ａにて測定させる。
【０１４１】
制御部９００は、キャリアを介して流れる電流値が、排出したいキャリアの低抵抗値化のレベルに基づいて予め定められた電流値範囲の下限値より小さいときは、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ＥＳ−Ｂを弱め、予め定められた電流値範囲の上限値より大きいときは、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ＥＳ−Ｂを強める。
【０１４２】
現像器５００Ａにおいては、キャリアを介して流れる電流値が予め定めた電流値範囲の下限値より小さいときはキャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１から離間させることにより、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を弱める。また、キャリアを介して流れる電流値が予め定められた電流値範囲の上限値より大きいときはキャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１から接近させることにより、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を強めるように制御する。
【０１４３】
現像器５００Ａにおいては、現像器５００と同様に、電流値の下限値は１５μＡ、上限値は２０μＡに設定されている。
【０１４４】
制御部９００は、電流計５８２Ａの測定値（電流値）が、排出したいキャリアの劣化のレベルに基づいて予め定められた電流値範囲の下限値（１５μＡ）より小さいときは、キャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１から離間させ、電流値が予め定めた電流値範囲の上限値（２０μＡ）より大きいときはキャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１から離間させるようにモータ５９０Ｍの動作を制御する。
【０１４５】
キャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１に接近させることにより、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は強くなるので、劣化の度合いの小さいキャリアを除去できる。したがって、劣化の度合いの小さいキャリアの排出を行うことができ、ベタ露光部キャリア付着の防止が、余裕を持ってなされる。この、キャリア付着ローラ５７１と現像スリーブ５５１との間隔を変更して、電界の強さを変更することにより除去するキャリアの劣化の度合いを制御する工程は、除去キャリア劣化度制御工程の別の形態といえる。
【０１４６】
また、キャリア付着ローラ５７１を現像スリーブ５５１から離間することにより、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は弱くなるので、劣化の度合いの小さいキャリアの排出を抑制することができ、無駄なキャリア排出を抑制できる。
【０１４７】
このように、現像器５００Ａにおいても、現像器５００と同様に、現像スリーブ５５１に担持された現像剤のうちの抵抗値が低下したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に移動、付着させて除去する。
【０１４８】
また、劣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、劣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。
【０１４９】
そして、排出したキャリアを介して流れる電流値の大小によりキャリア付着ローラへの印加電圧を変更することにより、排出するキャリアの劣化の度合いを、湿度の変化により影響されることなく適切なレベルに保つことができる。
【０１５０】
このように、劣化したキャリアによる不具合の発生を防止できるとともに、劣化の度合いの小さいキャリアまで排出してしまうことが防止されるので、キャリアの無駄な消耗を抑制することができる。
【０１５１】
本発明の第３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５００Ｂに置き換えた形態をなす画像形成装置である。
【０１５２】
第３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。
【０１５３】
図４は、第３の実施形態の画像形成装置に組み込まれる現像器５００Ｂの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【０１５４】
現像器５００Ｂは、前述した第１の実施形態における現像器５００が、排出したキャリアの劣化の度合いを、排出したキャリアを介して流れる電流値を測定するキャリア測定部５８０を有していたのに対し、排出したキャリアの透磁率により測定するキャリア測定部５８０Ｂを有する以外は現像器５００と同一の構成を有する。
【０１５５】
現像器５００Ｂにおける、前述した現像器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。
【０１５６】
例えば、現像器５００Ｂの現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０との間隙は現像器５００と同じ０．３ｍｍ、である。
【０１５７】
また現像スリーブ５５１に印加される電圧は現像器５００の現像スリーブ５５１印加される電圧と同一であり−５００Ｖである。そして、現像器５００に同じく、キャリア付着ローラ５７１及び回収ローラ５７２には、電圧可変直流電源５９０Ｅにより電圧が印加される。電圧可変直流電源５９０Ｅは出力電圧を変更可能な電源であり、出力電圧は制御部９００の制御により変更される。例えば、本実施の形態においては＋２００Ｖがデフォルト値である。
【０１５８】
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となるように構成されている。
【０１５９】
したがって、現像器５００Ｂにおける現像スリーブ５５１と感光体ドラム４１０のベタ露光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。
【０１６０】
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、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を例えばデフォルト値である＋２００Ｖにしたとき、
ＥＳ−Ｂ＝（（−５００Ｖ−（＋２００Ｖ））／０．２５ｍｍ
＝−２８００×１０３Ｖ／ｍ
となり、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。
【０１６１】
現像器５００Ｂにおいては、現像器５００と同様に、キャリア付着ローラ５７１に印加する電圧を変更することにより排出するキャリアの、劣化の度合いのレベルを変更する。
【０１６２】
５８０Ｂは、キャリア貯留室５７６から排出されたキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア測定部である。
【０１６３】
本実施の形態の現像器５００Ｂにおけるキャリア測定部５８０Ｂは、排出されたキャリアの劣化の度合いを、キャリアの透磁率にて検出し、出力する。
【０１６４】
キャリア測定部５８０Ｂは、キャリア貯留室５７６から排出されたキャリアを一時貯留する一時貯留室５８１と、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの劣化の度合いを透磁率の測定値として出力する透磁率センサ５８３を有する。また、５８５は、一時貯留室５８１には貯留されたキャリアの量がキャリア特性を測定することが可能な量に到達したか否かを検出するキャリア量検知センサ５８５である。
【０１６５】
透磁率センサ５８３は、一時貯留室５８１には貯留されキャリアの透磁率を測定し、電圧値として出力する。
【０１６６】
排出されたキャリアにおける劣化していないキャリアの比率が高いときは透磁率が小さく、透磁率センサ５８３の出力値、すなわち電圧値が高くなる。一方、劣化していないキャリアの比率が低いときは透磁率が大きくさく、透磁率センサ５８３の出力値、すなわち電圧値が小さくなる。したがって、電圧値にて劣化の度合いを判断することができる。この、透磁率を以て除去されたキャリアの劣化の度合いを測定する工程は、キャリア劣化度測定工程の別の形態といえる。
【０１６７】
現像器５００Ｂに使用される未使用のキャリア、すなわち初期の抵抗値を有するキャリアを一時貯留室５８１に所定量貯留し、透磁率センサ５８３にて透磁率を測定した結果、出力値は１．６〜１．８Ｖであることが確認されている。
【０１６８】
制御部９００は、透磁率センサ５８３の出力値に基づいて電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧を変化させる。
【０１６９】
制御部９００は、透磁率センサ５８３の出力値が、排出したいキャリアの低抵抗値化のレベルに基づいて予め定められた出力値範囲の下限値より小さいときは、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低め、出力値が予め定めた出力値範囲の上限値より大きいときは電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように電圧可変直流電源５９０Ｅの動作を制御する。
【０１７０】
現像器５００Ｂにおいては、出力値の下限値は２．０Ｖ、上限値は２．５Ｖに設定されている。
【０１７１】
下限値２．０Ｖは、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに対して十分に安全側にあるレベルの抵抗値を有するキャリアの出力値であり、現像器５００Ｂの構成及び使用する現像剤（キャリア）の特性を踏まえて別途求められた値である。透磁率センサ５８３が検出した出力値が下限値２．０Ｖよりも小さい状態は、除去したキャリアにおける劣化の度合いの小さいキャリアの比率が高い状態であり、無駄なキャリア排出が行われている可能性がある状態である。
【０１７２】
制御部９００は、透磁率センサ５８３の出力値が下限値である２．０Ｖより小さいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めることにより、劣化の度合いの小さいキャリアの排出を抑制することができ、無駄なキャリア排出を抑制できる。
【０１７３】
一方、上限値２．５Ｖは、抵抗値が初期の抵抗値から低下し、ベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに近い危険なレベルにあるキャリアの出力値である。透磁率センサ５８３が検出した出力値が上限値２．５Ｖよりも大きい状態は、除去したキャリアにおける劣化の度合いの大きいキャリアの比率が高く、現像スリーブ５５１にはベタ露光部キャリア付着を発生させるレベルに近いレベルの抵抗値のキャリアが残存する可能性が高く、ベタ露光部キャリア付着の防止に余裕がない状態である。
【０１７４】
制御部９００は、透磁率センサ５８３が検出した出力値が上限値である２．５Ｖより大きいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めることにより、劣化の度合いのより小さいキャリアの排出を行うことができ、ベタ露光部キャリア付着の防止が、余裕を持ってなされる。
【０１７５】
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劣化したキャリアをキャリア付着ローラ５７１に移動、付着させて除去する。
【０１７６】
また、劣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、劣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。
【０１７７】
そして、排出したキャリアの透磁率の大小によりキャリア付着ローラへの印加電圧を変更することにより、排出するキャリアの劣化の度合いを、湿度の変化により影響されることなく適切なレベルに保つことができる。
【０１７８】
このように、劣化したキャリアによる不具合の発生を防止できるとともに、劣化の度合いの小さいキャリアまで排出してしまうことが防止されるので、キャリアの無駄な消耗を抑制することができる。
【０１７９】
制御部９００は出力値が、予め定められた出力値範囲の下限値より小さいとき、すなわち１５μＡより小さいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を低めることにより劣化の度合いの小さいキャリアの排出を抑制することができる。
【０１８０】
また、出力値が予め定めた電流値範囲の上限値より大きいとき、すなわち２０μＡより大きいとき、電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めるように制御する。電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を高めることにより劣化の度合いの小さいキャリアの排出を促進させる。
【０１８１】
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を経由して劣化したキャリアを除去することができる。
【０１８２】
そして、排出したキャリアの透磁率の大小によりキャリア付着ローラへの印加電圧を変更することにより、排出するキャリアの劣化の度合いを適切なレベルとすることができる。
【０１８３】
また、劣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、劣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。
【０１８４】
このように、劣化したキャリアによる不具合の発生を防止できるとともに、劣化の度合いの低いキャリアまで排出してしまうことが防止されるのでキャリアの無駄な消耗を抑制することができる。
【０１８５】
本発明の実施の形態の画像形成装置が、劣化したキャリアの効率的な除去に有効であることを以下のように確認した。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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）
デフォルト値＋２００Ｖでスタート、排出したキャリアの劣化の度合いに応じ変更される
回収ローラへの印加電圧
キャリア付着ローラ５７１への印加電圧と同一にする
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。
【０１８８】
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のベタ露光部電位                    −１００Ｖ
である。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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
キャリア付着ローラ５７１への印加電圧と同一にする
現像スリーブ５５１とキャリア付着ローラ５７１との間隔  （０．２５ｍｍ）
デフォルト値０．２５ｍｍでスタート、排出したキャリアの劣化の度合いに応じ変更される。
【０１９１】
キャリア付着ローラ５７１と回収ローラ５７２との間隔    ０．２ｍｍ
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のベタ露光部電位                    −１００Ｖ
である。
【０１９２】
実施例３は、図４に示した本発明の実施の第３の形態である現像器５００Ｂを組み込んだ画像形成装置である。
【０１９３】
実施例３における現像器５００Ｂは、実施例１における現像器５００がキャリア測定部５８０にてキャリアの抵抗値の度合いを測定し、測定結果にて電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を変更するに対して、キャリア測定部５８０Ｂにてキャリアの抵抗値の度合いを測定し、測定結果にて電圧可変直流電源５９０Ｅの出力電圧値を変更することが異なるのみであり、諸条件は実施例１と同じである。
【０１９４】
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５００Ｐに置き換えた形態をなす画像形成装置である。
【０１９５】
図５は、現像器５００Ｐの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。
【０１９６】
現像器５００Ｐは、キャリア排出モードで動作するとき、地肌ポテンシャル（感光体ドラムの帯電電位と、現像スリーブに付与される現像バイアス電位との差）を画像形成モードで動作させるときより大きくすることにより、劣化したキャリアを現像スリーブより感光体ドラムに移行させて除去する。したがって前述した第１の実施形態における現像器５００におけるキャリア除去部５７０を有していない。
【０１９７】
現像器５００Ｐにおいて、現像器５００と同じ名称、符号を付された部材は、現像器５００を構成する部材と同一であり、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し、異なる機能を有する箇所について説明する。
【０１９８】
現像器５００Ｐ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。
【０１９９】
また、現像器５００Ｐ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
ベタ露光部                                        −１００Ｖ
キャリア排出モード動作時
背景部                                            −８００Ｖ
ベタ露光部                                        なし
である。
【０２００】
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内の現像剤から劣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。
【０２０１】
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５００Ｐ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劣化したキャリアを、感光体ドラム４１０に移行させることができる。
【０２０２】
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劣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。
【０２０３】
このように、現像器５００Ｐ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を経由して劣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に移行した劣化したキャリアは、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、排出される。
【０２０４】
なお、現像器５００Ｐ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されている。
【０２０５】
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劣化したキャリアを、感光体ドラム４１０に移行させることができる。
【０２０６】
現像剤の劣化したキャリアを、感光体ドラム４１０に移行させることにより現像剤収容室５１３内に収容された現像剤の総量が減少する。現像剤の減少により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５１７によって検知されると、キャリアホッパ５３０に貯留されているキャリア（新鮮な、劣化していない）を現像剤収容室５１３に供給される。
【０２０７】
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５００Ｔに置き換えた形態をなす画像形成装置である。
【０２０８】
図６は現像器５００Ｔの構成、及び、現像動作を説明する模式図である。現像器５００Ｔ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り、前述した現像器５００におけるキャリア除去部５７０を有していない。
【０２０９】
現像器５００Ｔにつき以下説明する。なお、現像器５００Ｔにおいて、現像器５００と同じ名称、符号を付された部材は、現像器５００を構成する部材と同一であり、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し、異なる機能を有する箇所について説明する。
【０２１０】
現像器５００Ｔにおける現像剤収容室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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
トナー濃度検知センサ５１４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。
【０２１３】
現像器５００Ｔ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５１４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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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、反復使用されて劣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。
【０２１８】
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                        −５００Ｖ
である。
【０２１９】
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の背景部電位                        −６００Ｖ
感光体ドラム４１０のベタ露光部電位                    −１００Ｖ
であり、実施例１と同じである。
【０２２０】
実施例１、２、３及び比較例１、２、を用いて、所定のパターンを連続プリントアウトし、劣化したキャリアが適格に除去されるかどうかを比較するテストを実施した。
【０２２１】
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１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。
【０２２２】
評価内容及び方法
ベタ露光部キャリア付着
劣化したキャリアはベタ露光部に付着しやすい。ベタ露光部キャリア付着が多いことは、現像剤中の劣化したキャリアの比率が高いことを表す。テストでは、合計２００×１０３枚のプリントを、５０×１０３枚ずつに区切って実行し、プリント開始前（０枚）から５０×１０３枚のプリントが終了する都度、Ａ３サイズの用紙にベタ露光を行い、ベタ露光部に付着しているキャリアの個数を目視にて確認し、ベタ露光部に付着しているキャリアの個数が１０個以下であるものを、○（優）、１０個超のものを、×（劣）、とした。
【０２２３】
キャリア排出量
合計２００×１０３枚のプリント実行を、５０×１０３枚ずつに区切って実行し、各５０×１０３枚のプリントを実行する過程で排出したキャリアの量（質量）を計量した。
【０２２４】
以下、テストの結果を示す。
【０２２５】
【表１】
2012003047.tif 000003
【０２２６】
表１は、２００×１０３枚のプリント実行にともなうベタ露光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、２、３、は、２００×１０３枚のプリント実行の過程にて、１０個を越えるベタ露光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劣化したキャリアによる不具合の発生は抑制されており、現像剤中から劣化したキャリアは適切に除去されているといえる。一方、比較例１では１５０×１０３枚目、２００×１０３枚目のプリント終了後に、１０個を越えるベタ露光部キャリア付着の発生が確認されている。また、比較例２では、１００×１０３枚目、１５０×１０３枚目、２００×１０３枚目のプリント終了後に、１０個を越えるベタ露光部キャリア付着の発生が確認されている。比較例１及び２においては、劣化したキャリアの除去は適切になされていないことがいえる。したがって、ベタ露光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。
【０２２７】
【表２】
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【０２２８】
表２は、２００×１０３枚のプリントを５０×１０３枚ずつに区切って実行したときのキャリア排出量の計量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、実施例３は、５０×１０３枚の各区切りの間のプリント実行に際し排出したキャリアの量（質量）が３４〜４３ｇの範囲であるに対して、比較例１では１２１〜１４８ｇ、比較例２では、６２〜６９ｇであった。排出したキャリアが多かった比較例１は、表１に示すようにベタ露光部キャリア付着が発生していることから、劣化したキャリアの除去は適切になされておらず、劣化していないキャリアも相当量排出されていると考えられる。また、比較例２は、排出したキャリアの量（質量）は実施例１、実施例２、実施例３と比較して多いが、表１に示すようにベタ露光部キャリア付着が発生していることから、劣化したキャリアの除去は適切になされていないと考えられる。
【０２２９】
このように、実施例１、２，３の有効性、すなわち本発明の有効性が確認された。
【０２３０】
前述のように、画像形成装置１０は、現像領域に搬送されるトナーとキャリアからなる現像剤から劣化したキャリアを除去し、ベタ露光部キャリア付着を発生させない。
【０２３１】
これは反復使用されるキャリアから劣化したキャリアを除去して、ベタ露光部キャリア付着を発生させないレベルにキャリアの特性を管理しているともいえ、画像形成装置１０は、ベタ露光部キャリア付着を発生させないレベルにキャリアの特性を管理するキャリア管理方法を適用しつつ画像形成動作を実行している、ともいえる。
【０２３２】
画像形成装置１０が適用しているキャリア管理方法は、現像剤搬送体に対向して配置されたキャリア除去部との間に所定の電界を形成して、現像剤搬送体により感光体との対向位置に搬送される現像剤から初期と比較して劣化したキャリアをキャリア除去部に付着させて除去する劣化キャリア除去工程、キャリア除去工程にて除去されたキャリアの劣化の度合いを測定するキャリア劣化度測定工程、キャリア測定工程における測定結果に基づいてキャリア除去工程における電界の強さを変更することにより除去するキャリアの劣化の度合いを制御する除去キャリア劣化度制御工程、を有する。
【０２３３】
そして、これら、劣化キャリア除去工程、キャリア劣化度測定工程、除去キャリア劣化度制御工程を適用することにより、画像形成動作中においても、現像剤から劣化したキャリアを除去することが可能で、ベタ露光部キャリア付着を発生させないことを可能にしている。
【０２３４】
なお、キャリア測定工程におけるキャリアの劣化の度合いの測定は、キャリア除去工程にて除去されたキャリアを介して流れる電流値を以て行ってもよいし、キャリア除去工程にて除去されたキャリアの透磁率を以て行ってもよい。また、キャリア除去工程においては、キャリア除去部に印可する電圧を変更することにより電界の強さを変更してもよいし、キャリア除去部と前記現像剤搬送体との間隔を変更して電界の強さを変更してもよい。
【符号の説明】
【０２３５】
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、５００Ｐ，５００Ｔ  現像器
５１０  現像器筐体
５１３  現像剤収容室
５１４  トナー濃度検知センサ
５１７  現像剤上面検知センサ
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
５７０  キャリア除去部
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
５７６  キャリア貯留室
５７９  直流電源
５８０、５８０Ｂ  キャリア測定部
５８２  電流検出部
５８２Ａ  電流計
５８２Ｅ  直流電源
５８３  透磁率センサ
５９０、５９０Ａ  電界強度変更部
５９０Ｅ  電圧可変直流電源
５９０Ｍ  モータ
５９１  キャリア付着ローラ基板
６００  定着部
７００  給紙搬送部
８００  操作表示部
９００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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