JP2007079218A

JP2007079218A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007079218A
Application number: JP2005268234A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ichikawa; 智之市川; Junichi Matsumoto; 純一松本; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Natsumi Kato; 菜摘加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】現像剤の劣化度を正確に検知してその検知結果に基いて最適な量の新しいキャリアが過不足なく現像部に補給されるとともに劣化した現像剤が現像部外に排出される、画質安定性と経済性・環境性とが高い、画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像部２３内に収容された現像剤Ｇの抵抗を検知する第１検知手段８１と、現像部２３内に収容された現像剤Ｇ中のトナーＴの状態変化を検知する第２検知手段４０、７０と、を備える。そして、第１検知手段８１及び第２検知手段４０、７０で検知されたそれぞれの検知結果に基いて、補給手段４７及び排出手段２３ｋのうち少なくとも１つを稼動制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収容されるとともに新しいキャリアが適宜に補給されて現像剤の入替えがおこなわれる現像部を備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像部に、適宜に新しいキャリアを補給して現像剤の入替えをおこなう技術（これをトリクル現像方式という。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

２成分現像剤を用いた現像部は、現像部内におけるトナー消費に応じて、現像部の一部に設けられたトナー補給口から現像部内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像部内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の撹拌部材によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。

このように、通常の現像工程において現像部内に収容された現像剤中のキャリアは消費されることなく現像部内に残るために、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像部内で長時間かけて撹拌・混合されることでキャリアのコーティング層が磨耗又は剥離してキャリアの帯電能力が低下する「膜削れ現象」や、キャリアの表面にトナーの成分や添加剤が付着してキャリアの帯電能力が低下する「スペント現象」が生じてしまう。

トリクル現像方式は、このようなキャリアの経時劣化による出力画像の画質低下を防止するためのものである。すなわち、現像部内に新しいキャリア（又は新しい２成分現像剤）を適宜に補給するとともに、現像部内に収容された２成分現像剤の一部を適宜に現像部外に排出することで、現像部内の劣化キャリアを減じて現像部内に収容されたキャリアの量と帯電能力とを維持するものである。
このようなトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像部やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画像品質が安定化することになる。

一方、特許文献１等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、現像部の動作時間に応じて、新品キャリアを現像部に補給する技術が開示されている。
また、特許文献２等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、画像形成回数（プリント枚数）に応じて、現像部内における現像剤の入替え（補給及び排出）を制御する技術が開示されている。

また、特許文献３等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、現像剤の劣化度合いを計測して、その計測値に応じて現像部への現像剤の補給をおこなう技術が開示されている。この技術では、現像部内に収容された現像剤のトナー濃度や、感光体ドラム上に形成されたトナー像のトナー付着量を、計測することによって、現像剤の劣化度合いを判断している。
また、特許文献４等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、電圧を印加したときに現像剤に流れる電流値を測定することで、現像剤の劣化度を検知する技術が開示されている。この技術では、現像ローラとドクターブレードとの間に所定の電圧を印加して、両部材間を通過する現像剤に流れる電流を測定している。

特開２００１−１８３８９３号公報特開平９−２９７４６２号公報特開平９−２６９６４４号公報特開平４−８０７７７号公報

上述した従来のトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、現像剤の劣化度を正確に把握できていないために、最適量の新品キャリアが現像部に補給されずに、画像品質（画質）の安定化が不充分であったり、補給キャリアを浪費したりする問題があった。

必要量に満たない新品キャリアが現像部に不足して補給された場合には、現像部内において劣化した現像剤の比率が低くならずに、出力画像の画像品質が充分に安定化されなくなってしまう。具体的には、出力画像上の画像濃度が不充分になったり、出力画像上にキャリア付着が生じたりしてしまう。
これに対して、必要量を超えて新品キャリアが現像部に過剰に補給された場合には、出力画像の画像品質は安定化するものの、補給キャリアを無駄に消費してしまうことになる。

上述の特許文献１等の技術は、現像部の動作時間に応じて新品キャリアを現像部に補給しているが、現像部の駆動条件（連続駆動であるか間欠駆動であるかの条件等である。）や環境変動等によって変動する現像剤（キャリア）の劣化度について考慮されていない。すなわち、現像部の動作時間を検知しても現像剤の劣化度を正確に把握することはできない。
また、特許文献２等の技術は、プリント枚数に応じて現像部内における現像剤の入替えを制御しているが、出力画像の画像面積率や画像パターンによって変動する現像剤（キャリア）の劣化度について考慮されていない。すなわち、プリント枚数を検知しても現像剤の劣化度を正確に把握することはできない。

また、特許文献３等の技術は、現像部内の現像剤のトナー濃度や、感光体ドラム上に形成されたトナー像のトナー付着量を、計測して、その計測値に応じて現像部への現像剤の補給をおこなうものである。しかし、トナー濃度やトナー付着量は使用環境や帯電変動によって検知結果がばらつくために、現像剤の劣化度を正確に把握することはできない。

また、特許文献４等は、電圧を印加したときに現像剤に流れる電流値を測定することで、キャリア抵抗の劣化を把握して、現像剤の劣化度を検知しようというものである。しかし、キャリア抵抗が一定でも、現像剤中のトナーの状態（個数や抵抗等である。）が異なると、現像剤に流れる電流値は変化してしまう。特に、画像面積率が低い画像を連続的に出力するときには、現像部内でのトナー収支が少なくなってトナーが劣化しやすくなり、現像剤劣化も進行しやすくなることを本願発明者は実験的に確認した。さらに、現像剤の劣化は、環境変動等によってトナー状態（トナー濃度、抵抗等である。）が変化することにも影響される。すなわち、トナーの状態変化を考慮せずに、現像剤に流れる電流値のみから現像剤の劣化度を正確に把握することはできない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤の劣化度を正確に検知してその検知結果に基いて最適な量の新しいキャリアが過不足なく現像部に補給されるとともに劣化した現像剤が現像部外に排出される、画質安定性と経済性・環境性とが高い、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、前記現像部内に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段と、前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗を検知する第１検知手段と、前記現像部内に収容された前記現像剤中のトナーの状態変化を検知する第２検知手段と、を備え、前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１検知手段は、電圧を印加したときに現像剤に流れる電流値から前記現像剤の抵抗を検知するものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記現像部は、前記現像剤を担持するとともに前記像担持体に対向する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、を備え、前記第１検知手段は、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との両部材間に前記電圧を印加して当該両部材間を通過する現像剤に流れる電流から前記現像剤の抵抗を検知するものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第２検知手段は、前記現像部内に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検知するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて求められる前記現像剤の劣化度が、予め定められた基準値に達したときに前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御するものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、新品の現像剤における抵抗とトナーの状態変化との関係についての情報が予め記憶され、前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果と、前記情報と、を対比して前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御するものである。

また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記情報は、電圧を印加したときの新品の現像剤の出力電流値とトナー濃度との関係についての情報であり、前記第１検知手段は、電圧を印加したときの前記現像剤の出力電流値を検知し、前記第２検知手段は、前記現像剤のトナー濃度を検知し、前記第２検知手段で検知されたトナー濃度と同等のトナー濃度に対する前記新品の現像剤の出力電流値を前記情報に基いて求め、その出力電流値と前記第１検知手段で検知された出力電流値とを対比してその差異の大きさに応じて前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御するものである。

また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記補給手段は、キャリアとともにトナーを前記現像部内に新たに補給するものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、新品の現像剤の抵抗をＲｎとして、前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗をＲｓとしたときに、
Ｒｎ／Ｒｓ≧１．３
なる関係が成立するように構成されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、新品の現像剤の抵抗をＲｎとして、前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗をＲｓとしたときに、
Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０
なる関係が成立するように構成されたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記新品の現像剤の抵抗Ｒｎは、前記補給手段によって補給される新品のキャリアの抵抗と、前記現像部内に収容された前記現像剤のトナー濃度と、から求められるものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記第１検知手段及び前記第２検知手段による検知は、画像形成の回数又は前記現像部における稼働時間が所定値に達するごとにおこなわれるものである。

また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記第１検知手段による検知は、前記現像部内に収容された前記現像剤のトナー濃度が所定値になるように調整した後におこなわれるものである。

また、請求項１４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記第１検知手段及び前記第２検知手段による検知は、前記像担持体に形成したトナー像を被転写材に転写してから帯電部によって前記像担持体を帯電するまでの間におこなわれるものである。

また、請求項１５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて求められる前記現像剤の劣化度を表示する表示手段と、前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御する頻度を調整する調整手段と、を備えたものである。

本発明は、現像部内に収容された現像剤の抵抗とトナー状態変化とを検知してそれらの検知結果に基いて、補給手段や排出手段を稼動制御している。これにより、正確に把握された現像剤の劣化度に基いて最適な量の新しいキャリアが過不足なく現像部に補給されるとともに劣化した現像剤が現像部外に排出される、画質安定性と経済性・環境性とが高い、画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部（現像装置）、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は複数色のトナー像が重ねて転写される被転写材としての中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色カラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに新たにキャリアを補給する補給手段としてのキャリア補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、被転写材としての中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像部を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ、現像部、トナー補給部、キャリア補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向する現像剤規制部材としてのドクターブレード２３ｄと、で構成される。なお、本実施の形態において、感光体ドラム２１と現像ローラ２３ａとの間隙（現像ギャップ）は０．３ｍｍに設定されていて、現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとの間隙（ドクターギャップ）は０．４ｍｍに設定されている。

また、現像部２３には、仕切部材２３ｅで隔絶された第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとが設けられている。図３を参照して、第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとは長手方向両端部（仕切部材２３ｅが介在しない範囲である。）で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第１現像剤収容部２３ｇには、現像ローラ２３ａ、第１搬送スクリュ２３ｂ、ドクターブレード２３ｄ、が配設されている。第２現像剤収容部２３ｈには、第２搬送スクリュ２３ｃ、磁気センサ４０（第２検知手段）、が配設されている。

図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、非磁性材料からなりマグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。マグネット２３ａ１によって現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）上に複数の磁極（主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。）が形成される。

現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）は、装置本体１に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ２３ａと、第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ２３ａが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃも回転駆動される。

現像部２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
本実施の形態におけるトナーＴ（現像剤Ｇ中のトナーとトナー補給部３２内のトナーとである。）は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態におけるトナーＴは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。

トナーＴに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は２種以上混合して用いることができる。

トナーＴに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。

これらのトナーＴには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤（例えば、染顔料、極性制御剤等である。）を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。

添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの２種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。

また、本実施の形態におけるキャリアＣ（現像剤Ｇ中のキャリアＣとキャリアカートリッジ４８内に収容されたキャリアＣとである。）は、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。
キャリアＣの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。

キャリアＣの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である（特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。）。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。

また、キャリアＣには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部（特に、５〜２０重量部）添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴ（新品トナー）とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。第１搬送スクリュ２３ｂは現像剤Ｇを図３中の左側に搬送して、第２搬送スクリュ２３ｃは現像剤Ｇを図３中の右側（第１搬送スクリュ２３ｂの搬送方向とは逆の方向である。）に搬送する。

そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、電源８０（直流電源）によって現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスと、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。

その後、現像工程にて感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ３３と、トナーカートリッジ３３から排出された新品トナーＴを現像部２３に導くトナー補給経路３４と、で構成されている。また、トナーカートリッジ３３内には、新品のトナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。

なお、トナーカートリッジ３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、現像部２３の第２搬送スクリュ２３ｃの下方に設置された第２検知手段としての磁気センサ４０や、感光体ドラム２１に対向する第２検知手段としてのフォトセンサ７０によって検出される。

詳しくは、現像部２３内の現像剤ＧのキャリアＣに対するトナーＴの存在比率が多くなる（トナー濃度が高くなる）と、現像剤Ｇの透磁率が低くなって磁気センサ４０の出力電圧は低くなる。これに対して、トナー濃度が低くなると、磁気センサ４０上にあるキャリアの量が増えるために、透磁率は高くなって磁気センサ４０の出力電圧が高くなる。このような磁気センサ４０の出力電圧の変化に基いて、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して現像部２３にトナーが適宜に補給される。図示は省略するが、現像部２３に補給するトナー補給量の調整は、トナー補給経路３４内に配置したスクリュの回転量をパルス駆動モータ（トナー輸送用モータ）で制御することによっておこなわれる。

ここで、２成分現像剤Ｇの透磁率は、環境変化や現像剤の嵩密度変化等によって変動するために、磁気センサ４０における出力目標値は適宜補正される。具体的には、感光体ドラム２１上に形成したトナー像（パッチパターン）の画像濃度をフォトセンサ７０で測定して、その測定結果に応じて磁気センサ４０の出力目標値を補正する。
なお、トナー濃度（トナーの状態変化である。）を検知する第２検知手段としての磁気センサ４０及びフォトセンサ７０の検知結果は、後述する現像剤の劣化度を検知するためにも用いられることになる。これについては、後で詳しく説明する。

さらに、本実施の形態における現像部２３は、トリクル現像方式が用いられている。
図２に示すように、本実施の形態における画像形成装置には、現像部２３内に収容された現像剤Ｇの一部を現像部２３外に排出する排出手段２３ｋと、現像部２３内に新たにキャリアＣを補給する補給手段としてのキャリア補給部４７と、が設けられている。

詳しくは、第２現像剤収容部２３ｈの上方には、トナー補給部３２とは別に、補給手段としてのキャリア補給部４７が設けられている。キャリア補給部４７は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ４８と、キャリアカートリッジ４８から排出された新品キャリアＣを補給口２３ｆを介して現像部２３に導くキャリア補給経路４９と、で構成されている。キャリアカートリッジ４８内には、新品キャリアＣが収容されている。
図示は省略するが、現像部２３に補給するキャリア補給量の調整は、キャリア補給経路４９内に配置したスクリュの稼動時間又は稼動回数をパルス駆動モータで制御することによっておこなわれる。キャリア補給部４７は、第１検知手段としての電流検知部８１の検知結果と、第２検知手段としての磁気センサ４０及びフォトセンサ７０の検知結果と、に基いて稼動制御（駆動制御）されるが、その詳細については後で説明する。
なお、トナー補給経路３４やキャリア補給経路４９における搬送手段としては、上述したスクリュ機構の他に、エアポンプやモーノポンプ等の粉体ポンプ機構を用いることもできる。

一方、第２現像剤収容部２３ｈにおける壁面の上端近傍には、排出手段としての現像剤排出口２３ｋが設けられている。
そして、キャリア補給部４７から現像部２３内に新品キャリアＣが補給されて現像部２３内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Ｇが現像剤排出口２３ｋから現像部２３外に排出される（オーバーフロー法である。）。現像剤排出口２３ｋから排出された現像剤Ｇは、現像剤回収経路４３を経由して現像剤回収部４４まで搬送される。
このように、新品キャリアＣの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出口２３ｋの高さを超えた現像剤Ｇが現像部２３外に排出されるので、現像部２３内の現像剤面（現像剤量）は常に一定に保たれることになる。

以下、本実施の形態において特徴的な、キャリア補給時の制御について詳述する。
図２を参照して、本実施の形態における画像形成装置は、現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとの両部材間に、電源８０（可変型直流電源）によって所定の電圧を印加できるように構成されている。そして、その電圧印加回路には、第１検知手段としての電流検知部８１が設置されている。電流検知部８１は、現像部２３に収容された現像剤Ｇの抵抗を検知するためのものである。具体的には、電源８０によって現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとの両部材間に所定の電圧（例えば、２００Ｖである。）を印加して、両部材２３ａ、２３ｄの間を通過する現像剤に流れる電流値を電流検知部８１で検知する。

これと同時に、第２検知手段としての磁気センサ４０及びフォトセンサ７０（又は磁気センサ４０のみ）によって、現像部２３内に収容された現像剤Ｇにおけるトナー濃度を検知する。第２検知手段は、現像部２３内に収容された現像剤Ｇにおけるトナーの状態変化を検知するためのものである。トナーの状態変化（トナー濃度の大小）は、現像剤に流れる電流値（現像剤の抵抗）に大きく影響するために、第１検知手段の検知結果と第２検知手段の検知結果とから現像剤の劣化度を正確に把握することができる。そして、第１検知手段８１及び第２検知手段４０、７０の検知結果から制御部８２で判断される現像剤の劣化度に応じて、キャリア補給部４７を稼動制御（駆動）することで、キャリア付着等の異常画像の発生を抑制して画質を安定化するとともに、キャリア補給の浪費を抑止することができる。なお、制御部８２で求められた現像剤の劣化度に係わる情報は、表示手段としての表示部８３に表示される。

以下、上述の制御の妥当性を示す実験結果について説明する。
図４は、プリント枚数（画像形成回数）と現像剤の抵抗との関係を示すグラフである。図４から、プリント枚数が増加すると、現像剤の抵抗が低下することがわかる。
図５は、プリント枚数（画像形成回数）とキャリア付着レベルとの関係を示すグラフである。キャリア付着レベルは出力画像を直接目視で判定したものであって、図５の縦軸の上方になるほどキャリア付着が少なく画像品質が良好なレベルになる。図５から、プリント枚数が増加すると、キャリア付着が多く発生して画質が劣化することがわかる。
図４及び図５から、現像剤の抵抗低下とキャリア付着の発生とは相関があることがわかる。したがって、現像剤の抵抗特性から現像剤の劣化度を判断することができることになる。

図６は、現像剤の抵抗と、現像剤に流れる電流値と、の関係を示すグラフである。図６から、現像剤の抵抗が小さいときには電流が流れやすく、抵抗が大きいときには電流が流れにくくなることがわかる。したがって、現像剤に流れる電流値を検知することで、現像剤の抵抗を検知することができることになる。本実施の形態では、電源８０によって現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとの両部材間に所定の電圧を印加して、両部材２３ａ、２３ｄの間を通過する現像剤に流れる電流値を電流検知部８１で検知することで、現像剤の抵抗変動を検知している。

図７は、現像剤のトナー濃度と、現像剤に流れる電流値と、の関係を示すグラフである。図７から、トナー濃度が高いときには現像剤に流れる電流値が小さく、トナー濃度が低いときには現像剤に流れる電流値が大きくなることがわかる。すなわち、現像剤の抵抗は、トナー濃度によって大きく変動することになる。したがって、現像剤の抵抗を電流値の測定によって検知する場合にトナー濃度の影響は無視できず、現像剤中のトナー濃度を正確に把握しておく必要がある。

具体的なキャリア補給の制御としては、電流検知部８１によって検知された電流値と、磁気センサ４０及びフォトセンサ７０によって検知されたトナー濃度と、に基いて求められる現像剤の劣化度が、予め定められた基準値に達したときに、キャリア補給部４７を稼動（キャリア補給）することができる。これにともない、排出手段としての現像剤排出口２３ｋから現像部２３内の現像剤の一部が排出される（排出手段の稼動である。）。
なお、キャリア補給の要否を定める基準値は、予め実験によって求めたものであって、ベタ画像を出力したときのキャリア付着による画像抜けの程度から設定することができる。

図８は、キャリア補給時の制御を示すフローチャートである。
プリント枚数（画像形成の回数）が所定値に達するごとに（例えば、１０００枚ごとに）、現像部２３に収容された現像剤の劣化度の検知が開始される（ステップＳ１）。
まず、第２検知手段としての磁気センサ４０及びフォトセンサ７０によって、現像部２３内に収容された現像剤のトナー濃度が検知される（ステップＳ５）。これと同時に、現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとの間に所定の電圧が印加されて（ステップＳ２）、両部材間を通過する現像剤に流れる電流値が第１検知手段としての電流検知部８１によって検知される（ステップＳ３）。

第１検知手段８１及び第２検知手段４０、７０でそれぞれ取得された検知結果は制御部８２に送信される。ここで、制御部８２には、ステップＳ２と同条件で電圧を印加したときに新品の現像剤に流れる電流値（出力電流値）とトナー濃度との関係についての情報（図９の破線ＲＮである。）が予め記憶されている。
なお、新品現像剤におけるトナー濃度と電流値との関係（図９の破線ＲＮ）は、新品現像剤を複数のトナー濃度で作製して、複数のプロット（例えば、トナー濃度６．０重量％で０．５０μＡ、トナー濃度７．０重量％で０．６１μＡ）を基に作成した検量線である。

そして、図９を参照して、第２検知手段４０、７０で検知されたトナー濃度ＤＵと同等のトナー濃度に対する、新品現像剤の出力電流値ＩＮが求められる。さらに、求められた新品現像剤の出力電流値ＩＮと、第１検知手段８１で検知された出力電流値ＩＵと、の差異（ズレ幅）Ｈが求められる（同一トナー濃度での破線ＲＮと実線ＲＵとの差異である。）。
ここで、同等のトナー濃度において、使用中の現像剤の出力電流値が新品現像剤のものよりも大きければ現像剤の抵抗は低下しているものと判断でき、使用中の現像剤の出力電流値が新品現像剤のものよりも小さければ現像剤の抵抗は上昇しているものと判断できる。

その後、制御部８２にて、電流値のズレ幅Ｈが基準値よりも大きくなっているかが判別される（ステップＳ４）。ここで、基準値は、良好な画像品質を確保できるように予め実験的に定められたものである。
その結果、電流値のズレ幅Ｈが基準値に達していないと判別された場合には、良好な画像品質を維持できるものとして、継続してプリントがおこなわれ（ステップＳ６）、ステップＳ１以降のフローが繰り返される。
これに対して、電流値のズレ幅Ｈが基準値に達していると判別された場合には、良好な画像品質を維持できないものとして、キャリア補給部４７の稼動がおこなわれる（ステップＳ７）。すなわち、現像部２３への新品キャリアの補給と、現像部からの劣化現像剤の排出と、がおこなわれる。このとき、プリント枚数のカウントはリセットされる。

なお、本実施の形態では、プリント枚数が所定値に達するごとに現像剤の劣化度の検知をおこなったが、現像部２３の稼動時間が所定値に達するごとに現像剤の劣化度の検知をおこなうこともできる。
また、本実施の形態では、上述の現像剤劣化度検知を、感光体ドラム２１上の一連の作像プロセスにおける、第１転写工程から帯電工程までの間におこなっている。これは、現像剤劣化度を検知するときにおこなう電源８０による電圧印加が、作像プロセスに影響するのを避けるためである。なお、本実施の形態では、画像濃度を可変するための現像部２３の電源（可変型直流電源）８０が、現像剤の電流値を検知する際に用いられる電源として併用されているために、画像形成装置全体としての部品数が多くなる不具合が抑止される。
また、第１検知手段８１による電流値検知は、現像剤のトナー濃度が所定値（新品現像剤の電流値を測定したときのトナー濃度である。）になるように調整した後におこなうこともできる。これによって、トナーの劣化による影響を除外することができる。

その後、ステップＳ４で求められた現像剤の劣化度に係わる情報は、表示手段としての表示部８３に表示される（ステップＳ８）。そして、ユーザーは、表示部８３の情報をみて不図示の調整用表示パネル（調整手段）を操作して、自身が望む画像品質のレベルに応じてキャリア補給部４７の稼動頻度（補給量）を調整する。具体的に、ユーザーが高い画像品質を要求しない場合には、キャリア補給の要否を定める基準値を高く設定して、キャリア補給を制限することになる。これに対して、ユーザーが高い画像品質を要求する場合には、キャリア補給の要否を定める基準値を低く設定して、キャリア補給を促進することになる。
こうして、本フローが終了することになる。

以上説明したように、本実施の形態では、現像剤の劣化度を正確に把握して、その結果に応じてキャリア補給・現像剤排出をおこなっているために、必要最小限のキャリア消費にて、画質品質の劣化を確実に防ぐことができる。また、トナー状態変化によるプロセスコントロール不良を防止することができる。特に、画像面積率が低い画像が多く出力される場合に生じる画像品質劣化を防止することができる。また、本実施の形態のようにフルカラーの画像形成装置では、トナーの混色を防止することもできる。

以下、図１０にて、本実施の形態の画像形成装置を用いてランニングテストをおこなった結果について説明する。
ランニングテストは、プリント枚数が３０００枚、６０００枚に達したときの、現像剤のトナー濃度及び電流値を評価するとともに、画像品質（上述の制御に基いてキャリア補給をおこなったものである。）を評価した。

図１０に示すように、プリント枚数が３０００枚に達したとき、現像剤のトナー濃度は６．２重量％であって、電流値は−０．５８μＡであった。また、プリント枚数が６０００枚に達したとき、現像剤のトナー濃度は５．５重量％であって、電流値は−０．６７μＡであった。
ここで、プリント枚数が３０００枚に達したときのトナー濃度（６．２重量％）における新品現像剤の電流値は、図９に示した情報から、−０．５２μＡと換算された。同様に、プリント枚数が６０００枚に達したときのトナー濃度（５．５重量％）における新品現像剤の電流値は、−０．４４μＡと換算された。

その後、上述した制御に基いて、出力電流値のズレ幅Ｈが求められて、ズレ幅Ｈの大きさに応じてキャリア補給がおこなわれる。ここで、このランニングテストでは、電流値検知時の印加電圧を２００Ｖとして、ズレ幅Ｈに対する基準値を０．０５μＡに設定した。
こうして、プリント枚数が３０００枚に達したときには、電流値のズレ幅Ｈが基準値を僅かに超えているために、現像部２３に収容された現像剤の７％に相当する量のキャリア補給・現像剤排出をおこなった。また、プリント枚数が６０００枚に達したときには、電流値のズレ幅Ｈが基準値を大きく超えているために、現像部２３に収容された現像剤の１５％に相当する量のキャリア補給・現像剤排出をおこなった。なお、このとき現像部２３に補給される新品現像剤の抵抗Ｒｎ（新品キャリアの抵抗から換算される。）は、現像部２３内の現像剤の抵抗Ｒｓよりも高く設定されている。

このような制御を経て出力された画像の画質は、プリント枚数が３０００枚に達したものも、６０００枚に達したものも、キャリア付着の発生がなく、画像濃度も充分なものであった。

ここで、本実施の形態では、新品の現像剤の抵抗をＲｎとして、現像部２３内に収容された現像剤の抵抗をＲｓとしたときに、
１．３≦Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０
なる関係が成立するように設定されている。ここで、本実施の形態においては、新品の２成分現像剤ではなくて、新品のキャリアがキャリア補給部４７から補給される構成になっている。したがって、上述した新品の現像剤の抵抗Ｒｎは、キャリア補給部４７によって補給される新品キャリアの抵抗と、現像部２３内に収容された現像剤のトナー濃度と、から求められるものになる。

このように、現像部２３内に残留する現像剤の抵抗と、新たに補給する新品現像剤の抵抗（新品キャリアの抵抗から換算されるものである。）と、に差異を設けることで、キャリア補給後の画像品質がさらに安定することになる。
本願発明者は、実験を重ねた結果、画像品質が現像部２３に残留する劣化した現像剤の特性に大きく影響を受けることを知得した。すなわち、劣化して抵抗Ｒｓが低くなった現像剤は選択的にキャリア付着を発生させてしまい、画質劣化が生じやすくなってしまう。したがって、新品の現像剤（新品キャリア）の抵抗Ｒｎがある程度高いものでなければ、キャリア付着を完全に抑止することが難しくなる。本実施の形態では、Ｒｎ／Ｒｓ≧１．３なる条件を満足するような、抵抗Ｒｎがある程度高い新品現像剤（新品キャリア）を補給しているために、新品現像剤の抵抗Ｒｎの成分が利いて、キャリア付着が抑制され画質品質が確実に安定する。

その一方で、新品現像剤（新品キャリア）の抵抗Ｒｎが高くなり過ぎると（Ｒｎ／Ｒｓ＞２．０のときである。）、抵抗Ｒｎの特性が利きすぎて現像能力が低下して、ベタ画像を連続的に出力する場合等に画像かすれが発生してしまう。本実施の形態では、Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０なる条件を満足するような、抵抗Ｒｎが高くなり過ぎない新品現像剤（新品キャリア）を補給しているために、新品現像剤の抵抗Ｒｎの成分が適度に利いて、画像かすれやキャリア付着が抑制され画質品質が確実に安定する。

なお、上述したように、本実施の形態においては、新品の現像剤の抵抗Ｒｎを、キャリア補給部４７によって補給される新品キャリアの抵抗と、現像部２３内に収容された現像剤のトナー濃度と、から求めている。図１１を参照して、キャリアの抵抗が同じであっても、トナー濃度が高い場合（グラフＱＨである。）に比べて、トナー濃度が通常である場合（グラフＱＭである。）、トナー濃度が低い場合（グラフＱＬである。）には、現像剤の抵抗が順次に増加する。したがって、新品キャリアの抵抗値とトナー濃度とを特定することで、上記条件式における新品現像剤の抵抗Ｒｎを求めることができる。

図１２は、Ｒｎ／Ｒｓと画像品質との関係を実験的に確認した結果を示すものである。
実験は、Ｒｎ／Ｒｓが上記条件（１．３≦Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０）を満足する実施例１〜４と、Ｒｎ／Ｒｓが上記条件を満足しない比較例１〜３と、について、それぞれランニングテストを繰り返しおこなってそれぞれの出力画像の画像品質の評価をおこなったものである。

ここで、図１２中の「画像品質」は、単色のハーフトーンでの写真画像出力をおこない、その出力画像上のキャリア付着ランクと画像濃度低下とを目視で評価したものである。図中の「○」は良好な画像品質を示し、「△」は良好ではないが許容範囲内の画像品質を示し、「×」は許容範囲外の画像品質を示す。そして、総合的な画像品質として、キャリア付着、画像濃度低下がともに「○」であるものを許容レベルと判断した。
なお、抵抗の比率Ｒｎ／Ｒｓは、検知される電流値と印加電圧（２００Ｖ）との関係から求めることができるが、検知される電流値の比率Ｉｎ／Ｉｓに置き換えることもできる。

図１２から、Ｒｎ／Ｒｓ≧１．３なる条件を満足するときには、キャリア付着の発生が抑止されることが確認された。また、Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０なる条件を満足するときには、画像かすれの発生が抑止されて充分な画像濃度が得られることが確認された。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像部２３内に収容された現像剤Ｇの抵抗とトナー状態変化（トナー濃度）とを検知してそれらの検知結果に基いて、キャリア補給部４７を稼動制御している。これにより、正確に把握された現像剤Ｇの劣化度に基いて、最適な量の新品キャリアＣが過不足なく現像部２３に補給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像部２３外に排出されることになる。したがって、画質安定性が高く、経済性・環境性が高い、画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では、キャリア補給部４７から新品のキャリアＣを補給したが、キャリア補給部４７から新品の現像剤Ｇを補給する構成にすることもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。

また、本実施の形態では、現像部２３から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口２３ｋに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。この場合、第１検知手段としての電流検知部８１の検知結果と、第２検知手段としての磁気センサ４０及びフォトセンサ７０の検知結果と、に基いて、シャッタ（排出手段）を稼動制御することもできる。そして、その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５を一体化して構成した。また、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ２０を、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。現像部を長手方向にみた断面図である。プリント枚数と現像剤の抵抗との関係を示すグラフである。プリント枚数とキャリア付着レベルとの関係を示すグラフである。現像剤の抵抗と電流値との関係を示すグラフである。現像剤のトナー濃度と電流値との関係を示すグラフである。キャリア補給時の制御を示すフローチャートである。現像剤の出力電流値と新品現像剤の電流値との差異を示すグラフである。ランニングテストの結果を示す表図である。キャリアの抵抗と現像剤の抵抗との関係を示すグラフである。Ｒｎ／Ｒｓと画像品質との関係を示す表図である。

符号の説明

１画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫプロセスカートリッジ、
２１感光体ドラム（像担持体）、２２帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ現像部（現像装置）、
２３ａ現像ローラ（現像剤担持体）、
２３ｂ第１搬送スクリュ、２３ｃ第２搬送スクリュ、
２３ｄドクターブレード（現像剤規制部材）、
２３ｅ仕切部材、２３ｆ補給口、
２３ｇ第１現像剤収容部、２３ｈ第２現像剤収容部、
２３ｋ現像剤排出口（排出手段）、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫトナー補給部、
３３トナーカートリッジ、３４トナー補給経路、
４０磁気センサ（第２検知手段）、
４３現像剤回収経路、４４現像剤回収部、
４７、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫキャリア補給部（補給手段）、
４８キャリアカートリッジ、４９キャリア補給経路、
７０フォトセンサ（第２検知手段）、８０電源、
８１電流検知部（第１検知手段）、
８２制御部、８３表示部（表示手段）、
Ｇ２成分現像剤（現像剤）、Ｃキャリア、Ｔトナー。

Claims

トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、
前記現像部内に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段と、
前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗を検知する第１検知手段と、
前記現像部内に収容された前記現像剤中のトナーの状態変化を検知する第２検知手段と、を備え、
前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御することを特徴とする画像形成装置。
前記第１検知手段は、電圧を印加したときに現像剤に流れる電流値から前記現像剤の抵抗を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記現像剤を担持するとともに前記像担持体に対向する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、を備え、
前記第１検知手段は、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との両部材間に前記電圧を印加して当該両部材間を通過する現像剤に流れる電流から前記現像剤の抵抗を検知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第２検知手段は、前記現像部内に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検知することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて求められる前記現像剤の劣化度が、予め定められた基準値に達したときに前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
新品の現像剤における抵抗とトナーの状態変化との関係についての情報が予め記憶され、
前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果と、前記情報と、を対比して前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
前記情報は、電圧を印加したときの新品の現像剤の出力電流値とトナー濃度との関係についての情報であり、
前記第１検知手段は、電圧を印加したときの前記現像剤の出力電流値を検知し、
前記第２検知手段は、前記現像剤のトナー濃度を検知し、
前記第２検知手段で検知されたトナー濃度と同等のトナー濃度に対する前記新品の現像剤の出力電流値を前記情報に基いて求め、その出力電流値と前記第１検知手段で検知された出力電流値とを対比してその差異の大きさに応じて前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記補給手段は、キャリアとともにトナーを前記現像部内に新たに補給することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
新品の現像剤の抵抗をＲｎとして、前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗をＲｓとしたときに、
Ｒｎ／Ｒｓ≧１．３
なる関係が成立するように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
新品の現像剤の抵抗をＲｎとして、前記現像部内に収容された前記現像剤の抵抗をＲｓとしたときに、
Ｒｎ／Ｒｓ≦２．０
なる関係が成立するように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
前記新品の現像剤の抵抗Ｒｎは、前記補給手段によって補給される新品のキャリアの抵抗と、前記現像部内に収容された前記現像剤のトナー濃度と、から求められることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の画像形成装置。
前記第１検知手段及び前記第２検知手段による検知は、画像形成の回数又は前記現像部における稼働時間が所定値に達するごとにおこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
前記第１検知手段による検知は、前記現像部内に収容された前記現像剤のトナー濃度が所定値になるように調整した後におこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
前記第１検知手段及び前記第２検知手段による検知は、前記像担持体に形成したトナー像を被転写材に転写してから帯電部によって前記像担持体を帯電するまでの間におこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記第１検知手段及び前記第２検知手段で検知されたそれぞれの検知結果に基いて求められる前記現像剤の劣化度を表示する表示手段と、
前記補給手段及び前記排出手段のうち少なくとも１つを稼動制御する頻度を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の画像形成装置。