キャリア抵抗値検出装置、画像形成装置、及びキャリア劣化状態検出方法
【課題】現像剤からトナーを除去し、キャリア単体としての抵抗値を測定して、現像剤の劣化状態をより正確に予測し、キャリアの適正量の補給と出力画像の安定化を図ること。
【解決手段】現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、を有し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【解決手段】現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、を有し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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からなる二成分現像剤を収容し、キャリアを補給して現像剤の入れ替えを行う現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の現像工程では、長期にわたり現像を繰り返すと、現像剤が劣化して現像剤の帯電能力が低下し、画像品質を低下させるという問題がある。二成分現像剤を用いる通常の現像方式においては、現像剤中のトナーは現像ごとに消費されて新しいトナーが補給され、絶えず新しく更新されるが、キャリアは継続して使用される。そのため、長期にわたり現像を繰り返すと、キャリア表面の樹脂コート層が現像剤中で磨耗剥離し、あるいはキャリア表面にトナー構成成分が付着凝集し、キャリアの帯電能力が低下（体積抵抗率が低下）してくる。その結果、出力画像に対し、画像濃度の変動やベタ画像後端部の抜けなど様々な弊害が発生する。このようなキャリア劣化の問題を解消するには、現像剤をすべて入れ替えるなどの作業をすればよいが、この作業は非常に手間がかかり問題であった。
【０００３】
二成分現像剤を用いる現像方式の上記問題に対する対策として、トリクル現像方式がある。トリクル現像方式では、トナーの補給とともにキャリアも補給する一方、余剰となる現像剤を排出して、現像装置内のキャリアを少しずつ入れ替えることによりキャリアのトナー帯電性を安定化させている。キャリアの補給は補給トナー中にキャリアを混合するか、或いは、キャリアとトナーを別々に補給することにより行われる。トリクル現像方式によれば、劣化した現像剤を自動的に交換できるため、手間が掛かるという問題は解消される。
【０００４】
然るに、トリクル現像方式においても、環境条件や形成する画像の印字率、或いは現像剤の長期滞留等の要因により、現像剤（特にキャリア）が劣化してキャリアの体積抵抗率が低下するという問題がある。キャリアの体積抵抗率の低下は、現像剤のトナー帯電性の変動や出力画像へのキャリア付着に繋がる。
【０００５】
このような問題を解決する現像装置として、現像剤の抵抗とトナー濃度とを検出して現像剤の供給量及び排出量を制御することで、画像の濃度ムラや画像へのキャリアの付着を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７９２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、キャリアの劣化状態の予測にはキャリア単体の抵抗値の正確な測定が必要で、特許文献１の現像ローラと現像剤規制部材との間に電流を流して現像剤の抵抗値を測定するという技術では、介在するトナーの影響により抵抗値の正確な測定が難しい。キャリア単体の抵抗値が不正確であると、新たに補給すべきキャリアの量に過不足が生じ、少なすぎる場合には画像の濃度ムラや画像へのキャリアの付着が発生する危険性が高く、多すぎるとキャリアの消費量を不要に拡大させることになる。キャリアの劣化はキャリアの抵抗値を表す体積抵抗率の低下により進行し、キャリアの体積抵抗率の低下は、キャリア表面にコーティングされたコーティング剤の減耗により生じる。コーティング剤の減耗は、トナーの外添剤との摩擦等により生じ、プリント枚数の増加や、画像形成時の画像の高印字率等による影響が大きい。キャリアの劣化が進行すると、体積抵抗率が低下し、トナー帯電量が低下し、出力される画像の濃度が低下する。
【０００８】
本発明者らが行った実験によれば、従来型の画像形成装置ではトリクル現像方式を用いた構成であっても、３０万枚プリント付近でキャリアの体積抵抗率が３×１０１３ｃｍ・Ω程度まで低下し、画像にキャリアが付着する現象が現れた（後述の表１参照）。
【０００９】
本発明の目的は、上記のようなキャリアの消費量や画像への付着の問題を解決し、キャリア単体の抵抗値をより正確に測定して現像剤の劣化状態をより正確に予測し、画像形成条件の変更等によりキャリアの適正量の補給と出力画像の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１１】
１．現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、
前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、
を有し、
前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【００１２】
２．前記排出現像剤担持体は磁界発生手段を内包することを特徴とする前記１に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１３】
３．前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間にトナー移動用のバイアスを付与し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材へのトナーのみの移動を行わせる、トナー移動バイアス付与手段、
を有することを特徴とする前記１又は２に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１４】
４．前記排出現像剤担持体の外周に対向する位置で、かつ前記トナー回収部材が対向する位置から前記排出現像剤担持体の回転方向下流側の位置に配設され、前記トナー回収部材によるトナー回収後の前記排出現像剤担持体上に堆積されるキャリアに電流を流して電流値を計測するキャリア電流値測定手段、
を有し、
前記抵抗率検出手段は、前記キャリア電流値測定手段により計測されたキャリアの電流値からキャリアの体積抵抗率を算出することを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１５】
５．前記トナー移動バイアス付与手段により前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間に付与されるトナー移動用のバイアスの電流値を測定するトナー移動バイアス電流値測定手段、
を有することを特徴とする前記３に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１６】
６．前記トナー回収部材により前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーを回収した後、回収したトナーを前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体に再移動させることを特徴とする前記３から５のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１７】
７．前記トナー移動バイアス付与手段はバイアス電圧の極性が切り替え可能であり、
前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体へのトナーの再移動は、前記トナー移動バイアス付与手段の極性を切り替えることにより行われることを特徴とする前記６に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１８】
８．前記１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置と、
トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体上に形成される静電潜像に対し、前記像担持体との間に現像バイアスを付与して前記静電潜像を顕像化する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置にキャリアを補給するキャリア補給装置と、
前記現像装置に収容される現像剤を前記現像装置から前記キャリア抵抗値検出装置へと排出する現像剤排出手段と、
画像形成条件を変更する画像形成条件変更手段と、
前記キャリア抵抗値検出装置、前記現像装置、前記トナー補給装置、前記キャリア補給装置、前記現像剤排出手段、及び前記画像形成条件変更手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されたキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出するとともに、
予測検出されたキャリアの劣化状態に基づいて前記画像形成条件変更手段により画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
９．前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するキャリアの補給量を変化させる前記キャリア補給装置であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２０】
１０．前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するトナーの補給量を変化させる前記トナー補給装置であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２１】
１１．前記画像形成条件変更手段は、前記像担持体との間に付与する現像バイアス条件を可変とする現像バイアス条件変更手段であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２２】
１２．前記１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置を用い、検出されるキャリアの体積抵抗率から現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【００２３】
１３．前記８から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置を用い、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されるキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成により、現像装置内の現像剤におけるキャリア単体の抵抗値をより正確に測定することができ、キャリアの劣化状態をより正確に予測して画像形成条件を変更することにより、画像形成条件の適正化と、出力画像の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を備えた画像形成装置の実施形態についての構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の実施形態の構成及び動作について説明するための拡大断面図である。
【図３】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の各部の動作を制御する制御手段１００の制御の流れについて説明するためのブロック図である。
【図５】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図９】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図１０】画像形成によるプリント枚数の増加に対して現像剤中のキャリアの体積抵抗率がどのように変化するかを実験により求めて作成したグラフである。
【図１１】現像剤からトナーを分離させたキャリアに流れる電流の値と、キャリアの体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を５０用いて、現像剤に流す電流の値と、電流値に応じて制御したキャリアの補給量との関係を示すグラフである。
【図１３】プリント枚数に対する現像剤のトナー帯電量の変化を、本発明に係る画像形成装置を含む、３つの画像形成装置について比較したグラフである。
【図１４】現像剤の電流値の変化に応じてトナーの補給量を変化させるという構成を有する画像形成装置による、現像剤の電流値とトナー濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を備えた画像形成装置の実施形態についての構成図である。本実施形態における画像形成装置は、画像形成装置本体Ａ及び原稿読み取り部Ｂから成る。
【００２８】
図示の画像形成装置本体Ａは、感光体ドラム１、帯電手段２、像露光手段（画像書込手段）３、現像装置４、転写手段５、除電手段６、分離爪７、クリーニング手段８等から成る画像形成部、定着手段、及び用紙搬送系等、からなる。
【００２９】
用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、搬送手段１３、排紙手段１４、及び手差し給紙手段１５から成る第１搬送部と、用紙Ｐを循環再給紙する循環再給紙部とから構成されている。
【００３０】
給紙カセット１０及び第１給紙手段１１は、複数の給紙手段（図示の３段）により形成され、複数種のサイズの用紙Ｐを収容して給紙する。用紙サイズは、操作部２１による手動設定、又は用紙サイズ検知手段による自動用紙サイズ設定によって入力される。
【００３１】
後に説明する原稿読み取り部Ｂで読み取られた原稿の画像データはイメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、像露光手段３に画像信号を送る。
【００３２】
像露光手段３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成部の感光体ドラム１に照射され、潜像を形成する。画像形成部においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙カセット１０、手差し給紙手段１５から給送された用紙Ｐは転写手段５により画像が転写される。画像を担持した用紙Ｐは、定着手段９により定着され、排紙手段１４から排出される。
【００３３】
或いは搬送路切換手段１６により循環再給紙部に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｐは反転搬送ローラ１７により反転された後に再び画像形成部において両面画像処理された後、定着手段９によって定着処理され、排紙手段１４により排出される。
【００３４】
本実施形態における現像装置４は、２成分現像剤を用いるトリクル現像方式によるものであり、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０は現像装置４の近傍に配設され、現像装置４から排出される現像剤を受けて現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出する。キャリアの劣化状態の検出方法、及びキャリア抵抗値検出装置５０の実施形態における詳細な構成及び動作については後述する。
【００３５】
制御手段１００は、画像形成装置本体Ａの内部に配設され、画像形成装置本体Ａと原稿読み取り部Ｂとの信号の授受や、画像形成装置本体Ａ各部の動作の制御を行う。
【００３６】
なお、本実施の形態における画像形成装置本体Ａの説明においては、モノクロ画像の形成について説明したが、カラー画像を形成する場合においても本発明の適用は可能である。
【００３７】
図２は、本発明に係る現像装置の実施形態の構成及び動作について説明するための拡大断面図である。本実施形態における現像装置４は、所謂トリクル現像方式の構成を有するものである。トナーＴをトナー補給装置６０から、キャリアＣをキャリア補給装置７０から供給し、劣化した現像剤を現像装置４の下部に形成した現像剤排出用ハウジング４１Ｂの開口部４１Ｂｂから下方へと排出している。
【００３８】
現像装置４は、感光体ドラム１の周面に対し所定の間隙を保つ位置に配設され、現像領域において感光体ドラム１の周面の移動方向と逆方向に周面が移動する現像ローラ４２を備えている。符号の４０は２成分現像剤を収容する現像剤収容部としての現像装置ハウジングである。現像ローラ４２は、内部に固定の磁極を有するマグネットロールを有し、その外側に回転するスリーブを有する現像剤搬送体としての現像ローラである。また、４３は現像ローラ４２上の現像剤層厚を所定量に規制する磁性材から成る層厚規制手段としての層厚規制部材、４５は搬送供給ローラ、４６、４７は一対の撹拌スクリュー、である。４１Ｂは、現像装置ハウジングから排出される現像剤を搬送して排出する現像剤排出用ハウジングであり、４９は、現像剤を現像剤排出用ハウジング４０内において搬送し、開口部４１Ｂｂから落下させるための排出用スクリューである。
【００３９】
現像ローラ４２のスリーブは、例えばステンレス材を用いた外形８ｍｍ〜６０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム１の周面に対し、現像ローラ４２の両端に設けられた不図示の突当コロにより所定の間隙を保って配設される。現像ローラ４２は感光体ドラム１と同一の回転方向（図２に矢示する反時計方向）に回転されるため、対向する互いの外周表面は逆方向に移動する。現像ローラ４２に内包される図示しないマグネットロールは、複数個の磁極Ｎ、Ｓを交互に配し、現像ローラ４２の図示しないスリーブと同心位置に固定されており、非磁性のスリーブの周面に磁力を作用させている。
【００４０】
層厚規制手段である層厚規制部材４３は、例えば棒状或いは板状の磁性ステンレス材よりなり、マグネットロールの所定の磁極と対向する位置に、現像ローラ４２のスリーブと所定の間隙で配置され、スリーブ周面上の２成分現像剤の層厚を規制する。搬送供給ローラ４５は、現像ローラ４２から剥離された現像剤を撹拌スクリュー４６に搬送すると共に、撹拌スクリュー４６により撹拌された現像剤を層厚規制部材４３へと供給する。搬送供給ローラ４５には現像剤を搬送するための羽根部が形成されている。
【００４１】
本発明に係る現像剤補給装置は、トナー補給装置６０及びキャリア補給装置７０からなり、現像装置４に対して現像剤（トナーＴ及びキャリアＣ）を補給する。トナーＴは、図示しないトナー濃度検知センサによって現像装置ハウジング４０内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したと検知されるときに、トナー補給装置６０から供給される。一方、キャリアＣについてはコピー枚数の積算量などの情報に基づいてキャリア補給装置７０から新しいキャリアＣの補給が適時行われる。
【００４２】
トナー補給装置６０及びキャリア補給装置７０から補給されるトナーＴ及びキャリアＣは、現像装置ハウジング４０内の撹拌スクリュー４７上部の天板４１Ａに開口するトナー補給口Ｈ（Ｔ）、キャリア補給口Ｈ（Ｃ）から現像装置ハウジング４０内に供給される。現像装置ハウジング４０内に供給されたトナーＴ及びキャリアＣは、互いに相反する方向に等速で回転する撹拌スクリュー４６、４７により現像装置ハウジング４０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。この現像剤は回転する搬送供給ローラ４５により層厚規制部材４３に搬送され、層厚規制部材４３によって所定の層厚とされ、安定した現像剤層が現像ローラ４２の外周面上に形成される。この現像剤層により感光体ドラム１上の潜像が現像され、現像を終えた現像剤は現像ローラ４２内部のマグネットロールの磁極の反撥磁界の作用により剥ぎ取られ、搬送供給ローラ４５によって再度撹拌スクリュー４６へと搬送される。
【００４３】
感光体ドラム１上の静電潜像は、現像領域において現像ローラ４２上に搭載される現像剤の層に接触し、直流電源Ｅ１からの直流（ＤＣ）バイアスに交流電源ＡＣ１からの交流（ＡＣ）バイアスを重畳する現像バイアス電圧が印加されて反転現像（顕像化）される。
【００４４】
トナー補給装置６０から補給されるトナーＴは現像によって消費されるトナーＴと近似した量であるが、キャリア補給装置７０から補給されるキャリアＣについては消費されないので、キャリアＣの補給によって現像装置ハウジング４０内の現像剤の量は増量する。
【００４５】
撹拌スクリュー４７の通常時の現像剤搬送方向上流側の下方には、現像剤を排出する開口部４０ｂが形成されている。キャリア補給装置７０からのキャリアＣの補給により、現像装置ハウジング４０内の現像剤が増量し界面レベルが上昇すると、界面レベルを検知する図示しない界面レベル検知手段により現像剤が増量状態にあることが検知される。
【００４６】
現像剤の増量が検知されると、制御手段１００は、画像形成装置本体Ａに対し、通常の画像形成モードから現像剤排出モードへのモードの切り替えを実施させる。即ち、現像装置４の撹拌スクリュー４６、４７を通常現像時とは逆方向に回転させるよう、図示しない駆動モータに対し回転方向を切り換えるように制御する。この制御により撹拌スクリュー４７は通常時の現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤を送り込むように回転し、現像剤は開口部４０ｂから現像装置ハウジング４０の下部に形成される現像剤排出手段の１つとしての現像剤排出用ハウジング４１Ｂ内に落下される。落下した現像剤は、現像剤排出用ハウジング４１Ｂから現像装置４の外部に延びる筒状カバー部４１Ｂａ内に配設されるもう１つの現像剤排出手段としての排出用スクリュー４９により搬送される。排出用スクリュー４９により搬送される現像剤は、筒状カバー部４１Ｂａの端部近傍の下部に形成される開口部４１Ｂｂから下方に落下される。
【００４７】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０は、オペレータによる図示しない操作部からのキャリア抵抗値検出モードの選択により、制御手段１００の制御を介して動作される。キャリア抵抗値検出装置５０の動作の詳細については後述する。
【００４８】
本実施の形態においては、現像装置４は、所謂トリクル現像方式の構成を有するものとしたが、本発明はこれに限定されず、画像形成装置本体Ａがキャリア抵抗値検出装置５０を有せず、現像剤の入れ替えを行わない構成であっても適用が可能である。即ち、現像剤の入れ替えを行わずに、現像装置内の現像剤の一部を自動的又は手動により取り出して、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０単体に送り込んで測定すれば良い。
【００４９】
図３は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００５０】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態は、抵抗値を計測する現像剤を担持する排出現像剤担持ローラ部と、現像剤からトナーのみを回収するトナー回収ローラ部と、に分けられる。排出現像剤担持ローラ部には、排出現像剤受け部５０１、排出現像剤担持体としての排出現像剤担持ローラ５１、現像剤堆積厚規制ブレード５０２、排出現像剤収納容器５１０、現像剤掻き落とし板５１１、現像剤排出スクリュー５１２、電流値測定ブレード５１３、等が配設されている。一方、トナー回収ローラ部には、トナー回収部材としてのトナー回収ローラ５２、排出トナー収納容器５２０、トナー掻き落とし板５２１、トナー排出スクリュー５２２、等が配設されている。
【００５１】
本実施形態における排出現像剤受け部５０１は筒状カバー部４１Ｂａの開口部４１Ｂｂの直下に配設され、漏斗状に形成された形状の下部の開口５０１ａは、近接する排出現像剤担持ローラ５１の円筒面の上面により一部の隙間を除いてほぼ塞がれている。この隙間を更に狭めるように、現像剤堆積厚規制ブレード５０２が開口５０１ａの排出現像剤担持ローラ５１回転方向下流側に配設され、現像剤堆積厚規制ブレード５０２の先端と排出現像剤担持ローラ５１の表面との隙間を、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される現像剤の厚みが適正な値となるように規制している。
【００５２】
排出現像剤担持ローラ５１は、現像装置４に用いられる前述の現像ローラ４２と同様に、固定の磁界を有する磁界発生手段としての磁気部材を内部に配設し、その外側に円筒状の回転するスリーブを有する構成である。磁気部材はＮ極とＳ極とが交互に配列されており、スリーブの回転に応じてスリーブ上に堆積された現像剤は排出現像剤担持ローラ５１の回転方向（図３の時計方向）に移動される。スリーブは、導電性を有する材料で形成されており、現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２に向けて移動させるためのトナー移動バイアスを発生させるトナー移動バイアス付与手段としてのトナー移動バイアス電源Ｂｉが電気的に接続されている。また、スリーブは排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１に連結されており、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の駆動により回転される。
【００５３】
排出現像剤担持ローラ５１の周囲には、現像剤堆積厚規制ブレード５０２先端が対峙する位置から更に回転方向下流側の水平方向の対向する近接した位置に、トナー回収ローラ５２が配設される。更に、トナー回収ローラ５２が対向する位置の下流側にはトナー移動キャリア電流値測定手段としての電流値測定ブレード５１３と、それに接続されるキャリア電流値用電流計ＤＫ及び測定電流付与電源Ｂｓとが配設される。電流値測定ブレード５１３の下流側には現像剤掻き落とし板５１１が配設される。
【００５４】
電流値測定ブレード５１３は導電性の材料で形成され、電流値測定ブレード５１３と対向する排出現像剤担持ローラ５１表面との間に介在する現像剤に電流を流す測定電流付与電源Ｂｓが接続される。また、測定電流付与電源Ｂｓと電流値測定ブレード５１３との間にはキャリア電流値用電流計ＤＫが接続される。
【００５５】
制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される現像剤に対し、トナー移動バイアス電源Ｂｉによりトナー移動バイアスを印加させ、現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２に向けて移動させ、現像剤をキャリア主体の状態にする。更に、主体となったキャリアに対し、測定電流付与電源Ｂｓ及び電流値測定ブレード５１３を介して電流を流し、キャリア電流値用電流計ＤＫにより電流値を測定させる。その後、測定した電流値から主体となったキャリアの体積抵抗率を検出する。測定した電流値からキャリアの体積抵抗率を検出する方法、及び、その体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出する方法、については、図１０及び図１３を用いて後述する。
【００５６】
電流値測定ブレード５１３の下流側に配設される現像剤掻き落とし板５１１は、弾性を有する部材で形成され、先端が排出現像剤担持ローラ５１の表面を圧接して堆積する現像剤を掻き落とすように配設されている。排出現像剤担持ローラ５１及び現像剤掻き落とし板５１１の下方には現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を収納する、上側に開口を有する箱形の排出現像剤収納容器５１０が配設される。排出現像剤収納容器５１０の内部には、一対の現像剤排出スクリュー５１２が配設されている。一対の現像剤排出スクリュー５１２は、図示しない駆動モータに連結されており、互いに軸支された一対の歯車により噛み合わされて相反する方向に等速で回転する。一対の現像剤排出スクリュー５１２の中間には図示しない仕切板が配設され、仕切板の一端に設けた開口により現像剤を一方の現像剤排出スクリュー５１２からもう一方の現像剤排出スクリュー５１２へと移動させ、図示しない現像剤排出口へと搬送する。この現像剤排出口は図示しない排出現像剤貯留箱に連結されており、排出現像剤貯留箱は排出される現像剤を貯留する。
【００５７】
一方、排出現像剤担持ローラ５１に対向して配設されるトナー回収ローラ部におけるトナー回収ローラ５２（の少なくとも表面）は、導電性を有する材料で形成され、接地されている。また、トナー回収ローラ５２はトナー回収ローラ駆動モータＭ２に連結されており、トナー回収ローラ駆動モータＭ２の駆動により回転される。トナー回収ローラ５２の外周上における排出現像剤担持ローラ５１に対向する位置からトナー回収ローラ回転方向の下流側にトナー掻き落とし板５２１が配設されている。トナー掻き落とし板５２１は、弾性を有する部材で形成され、先端がトナー回収ローラ５２の表面を圧接するように配設されている。また、トナー回収ローラ５２の下方には、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーを収容する、上側に開口を有する箱形の排出トナー収納容器５２０が配設されている。排出トナー収納容器５２０の内部には、トナー排出スクリュー５２２が配設され、トナー排出スクリュー５２２は図示しない駆動モータに連結されて回転駆動され、トナーを図示しないトナー排出口へと搬送する。トナー排出口は図示しない排出トナー貯留容器に連結されており、排出トナー貯留容器には排出されるトナーが貯留される。排出トナー貯留容器に貯留されたトナーは図示しないトナー回収手段により回収して、再利用することも可能である。
【００５８】
図４は、本発明に係る画像形成装置の各部の動作を制御する制御手段１００の制御の流れについて説明するためのブロック図である。本発明に係る画像形成装置における画像形成条件変更手段としては、キャリア補給装置７０、トナー補給装置６０、及び現像バイアス電源Ｂｇの３つが挙げられる。本発明者らは、これらの３つの画像形成条件変更手段のいずれかを用いることにより、本発明の目的であるキャリアの消費量や画像への付着の問題を解決できることを見出した。３つの画像形成条件変更手段のいずれを用いても、その効果が認められるが、ここではキャリア補給装置７０を画像形成条件変更手段とした構成について説明する。
【００５９】
制御手段１００は、操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードが選択されると、画像形成装置本体Ａに内蔵されたカウンタＣＴを介して、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する。検出タイミングに達しているときには画像形成装置のモードをキャリア抵抗値検出モードに切り替える。キャリア抵抗値検出モードにおいて、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１、トナー回収ローラ駆動モータＭ２、トナー移動バイアス電源Ｂｉ、及び測定電流付与電源Ｂｓを動作させ、排出現像剤担持ローラ５１上の現像剤に電流を流す。キャリア電流値用電流計ＤＫにより現像剤の電流値を測定し、電流値から体積抵抗率を算出し、算出した体積抵抗率に基づいて、画像形成条件変更手段としての、キャリア補給装置７０、現像バイアス電源Ｂｇ、及びトナー補給装置６０の動作を制御する。これらの制御により画像形成条件を変更する。測定した電流値から体積抵抗率を算出するには、後述の図１１における説明のように、予め測定した電流値から抵抗値を算出して、更にキャリア粒子の寸法及び形状から体積抵抗率を算出して対比表（又は対比グラフ）を作成しておき、算出する。この対比表を制御手段１００に内蔵されているメモリに、プログラムとして入力しておき、必要に応じて呼び出して使用する。また、測定した電流値から、キャリア補給量との対比表（又は対比グラフ）（後述の図１２参照）に基づいて、測定した電流値に対応する画像形成条件変更手段としてのキャリア補給７０によるキャリア補給量を割り出すことができる。
【００６０】
本発明の画像形成条件変更手段としてのキャリア補給装置７０を用い、測定したキャリアの電流値（即ち、体積抵抗率）に応じてキャリア補給量を制御すれば、このキャリア付着の問題は解決できるが、実験結果の詳細は後述の図１３を用いて説明する。
【００６１】
画像形成条件変更手段としてトナー補給６０を用いる場合は、キャリア補給７０を用いる場合と同様に、測定した電流値からトナー補給量との対比表（又は対比グラフ、図１４参照）に基づいて、測定した電流値に対応するトナー補給量を割り出すことができる。図１４については後述する。
【００６２】
同様に、画像形成条件変更手段として現像バイアス条件変更手段を用いる場合の構成及び動作については、現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の実施形態による実験結果を含め、表１を用いた説明の中で後述する。
【００６３】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態によれば、現像剤の抵抗値を測定する手段として専用の電流値測定部材としての電流値測定ブレード５１３を用いることにより、現像剤中のキャリアの正確な抵抗値（体積抵抗率）を求めることができる。
【００６４】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００６５】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ１１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ１２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ１３）。
【００６６】
なお、本実施の形態では、キャリア抵抗値検出モードの選択がオペレータにより行われる構成としたが、カウント数に応じて自動的に選択される構成としても良い（以下、第２、第３の実施形態においても同じ）。
【００６７】
カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ１４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ１２に戻る。
【００６８】
ステップＳ１４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を回転させるとともに、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を回転させる。それと同時に制御手段１００は、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させ、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーをトナー回収ローラ５２に移動させる（ステップＳ１４）。次に、制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の工程は、ステップＳ１６〜Ｓ１９の途中又は後で行っても良い。
【００６９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ１６）。
【００７０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ１７）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ１８）。制御手段１００は、画像形成条件の変更として、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させ、適正な量のキャリアを補給する（ステップＳ１９）。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、画像形成条件の変更をキャリア補給量の変更としたが、トナーの補給量の変更、又は現像バイアス条件の変更としても良い（以下、第２、第３の実施形態においても同じ）。
【００７２】
図６は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００７３】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態は、第１の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、現像剤の電流値を測定する部位の構成である。即ち、第１の実施形態では電流値測定部材として電流値測定ブレード５１３を用いているのに対し、第２の実施形態では電流値測定ブレードはなく、排出現像剤担持ローラ５１のスリーブに付与するトナー移動バイアスを利用している点である。即ち、第２の実施形態では、排出現像剤担持ローラ５１を回転させ、現像剤をトナー回収ローラ５２に対向する位置に搬送した後、トナー移動バイアスを印加させながらトナー回収ローラ５２を回転させてトナーを回収した後で電流値を測定する。電流値の測定は、トナー移動バイアスを印加するトナー移動バイアス電源Ｂｉに接続させたトナー移動バイアス電流値測定手段としてのトナー移動バイアス用電流計ＤＢを用いて行う。なお、第２の実施形態においては排出現像剤収納容器５１０の内部に配設される現像剤排出スクリュー５１２を１本としたが、第１の実施形態と同様に、一対の現像剤排出スクリュー５１２としても良い。
【００７４】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態によれば、第１の実施形態に用いた電流値測定ブレード５１３が不要となるため、構成が簡略化でき、省スペースとコストの低減が可能となる。
【００７５】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について、図７のフローチャートに基づいて説明する。図７は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００７６】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ３１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ３２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ３３）。
【００７７】
カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ３４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ３２に戻る。
【００７８】
ステップＳ３４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を半回転させる（ステップＳ３４）。次に制御手段１００は、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を回転させるとともに、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させる。これにより、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーはトナー回収ローラ５２へと移動される（ステップＳ３５）。続いて制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ３６）。なお、ステップＳ３６の工程は、ステップＳ３７〜Ｓ３９の途中又は後で行っても良い。
【００７９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ３７）。
【００８０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ３８）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ３９）。制御手段１００は、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させてキャリアを補給する（ステップＳ４０）。
【００８１】
図８は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００８２】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態は、第２の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、排出現像剤担持ローラ５１からトナー回収ローラ５２に移動させたトナーを回収する構成の違いである。即ち、第２の実施形態では、トナー回収ローラ５２に移動させたトナーをトナー掻き落とし板５２１により掻き落としているが、第３の実施形態では、トナー回収ローラ５２に移動させたトナーを排出現像剤担持ローラ５１に再移動させている点である。
【００８３】
第２の実施形態においては、トナー移動バイアス付与手段としてのトナー移動バイアス電源ＢｉがＢｉ１とＢｉ２の２種類があり、Ｂｉ１は、排出現像剤担持ローラ５１上の現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２へと移動させるためのバイアス電源である。トナー移動バイアス電源Ｂｉ１には、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積する現像剤に流される電流の電流値を測定するためのトナー移動バイアス電流値測定手段としてのトナー移動バイアス用電流計ＤＢが接続されている。一方、トナー移動バイアス電源Ｂｉ２は、トナー回収ローラ５２に移動したトナーを、現像剤の電流値測定後に排出現像剤担持ローラ５１上に再移動させるための電源である。従って、トナー移動バイアス電源のＢｉ１とＢｉ２とでは、発生させる電圧の極性が異なる。
【００８４】
また、第２の実施形態においては、トナー回収ローラ５２に移動したトナーを掻き落とすトナー掻き落とし板５２１や、落下するトナーを受けて回収する排出トナー収納容器５２０、トナー排出スクリュー５２２とそれに連結する駆動モータ等が不要となる。増加するものとしては、前述のトナー移動バイアス電源Ｂｉ１、Ｂｉ２が２つになることと、トナー移動バイアス電源Ｂｉ１、Ｂｉ２のいずれかに極性を切り替えるための切替スィッチＫＳが追加されることである。
【００８５】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態によれば、トナー掻き落とし板５２１、排出トナー収納容器５２０、トナー排出スクリュー５２２及びそれに連結する駆動モータ等が不要となり、省スペースとコスト低減が可能となる。但し、回収トナーの再使用は、現像剤との再分離が必要であるため難しい。
【００８６】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について、図９のフローチャートに基づいて説明する。図９は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００８７】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ５１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ５２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ５３）。カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ５４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ５２に戻る。
【００８８】
ステップＳ５４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を半回転させる（ステップＳ５４）。次に制御手段１００は、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させるとともに、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を１回転させる。これにより、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーはトナー回収ローラ５２へと移動される（ステップＳ５５）。続いて制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ５６）。なお、ステップＳ５６の工程は、ステップＳ５７〜Ｓ５９の途中又は後で行っても良い。
【００８９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ５７）。
【００９０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ５８）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ５９）。制御手段１００は、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させてキャリアを補給する（ステップＳ６０）。最後に制御手段１００は、切替スィッチＫＳを動作させて排出現像剤担持ローラ５１に接続されるバイアス電源をトナー移動バイアス電源Ｂｉ１からＢｉ２へと切り替えてバイアス電圧の極性を変え、トナー回収ローラ５２を１回転させる。この動作により、トナー回収ローラ５２上に移動されたトナーは排出現像剤担持ローラ５１上へと再移動される（ステップＳ６１）。
【００９１】
図１０は、画像形成によるプリント枚数の増加に対して現像剤中のキャリアの体積抵抗率がどのように変化するかを実験により求めて作成したグラフである。図１０に示す如く、プリント枚数の増加に応じてキャリアの体積抵抗率が低下し、劣化が進行することが判る。このグラフから、前述したキャリアの付着が発生し易くなる３０万枚プリント付近でキャリアの体積抵抗率が３×１０１３ｃｍ・Ω程度まで低下し、キャリアが劣化し易い状態にあることが判る。
【００９２】
図１１は、現像剤からトナーを分離させたキャリアに流れる電流の値と、キャリアの体積抵抗率との関係を示す、本発明に係る抵抗率検出手段としてのグラフである。図１１に示す如く、電流値が高いほどキャリアの体積抵抗率は低くなる。このグラフから、キャリア抵抗値検出装置５０を用いて測定したキャリア主体の現像剤の電流値からキャリアの体積抵抗率が算出できる。
【００９３】
図１２は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を用いて、現像剤に流す電流の値と、電流値に応じて制御したキャリアの補給量との関係を示すグラフである。本発明者らは実験により、図１１に示すような検出されるキャリア抵抗値の減少から劣化を予測し、画像形成条件変更手段としてのキャリア補給装置により新しいキャリアの量を増やして入れ替えることにより、安定した画像形成が可能であることを把握している。
【００９４】
図１３は、プリント枚数に対する現像剤のトナー帯電量の変化を、トリクル現像方式の有り無しの２つの従来型の画像形成装置と、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置と、の３つの画像形成装置について比較したグラフである。符号のａは本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置、ｂはトリクル現像方式有りの従来型の画像形成装置、ｃはトリクル現像方式無しの従来型の画像形成装置を示す。
【００９５】
図１３から判るように、トリクル現像方式無しの従来型の画像形成装置では、プリント枚数が５０万枚付近でトナー帯電量が極端に低下するとともに、現像時にキャリアが現像装置４から感光体ドラム１上に移動して画像形成の続行が不能となった。トリクル現像方式有りの従来型の画像形成装置では、キャリアが感光体ドラム１上に移動するようなことはないが、５０万枚付近からのトナー帯電量の低下の度合が大きく、キャリアの劣化が進行していることが判る。
【００９６】
これに対し、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置では、キャリアの体積抵抗率（劣化状態）に応じて適正量のキャリアを補給しているため、符号ａに示す如くトナー帯電量の低下が殆どなく、キャリア劣化の進行が極めて遅いことが判る。
【００９７】
次に、本発明の画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用い、キャリアの劣化（現像剤の測定電流値）に応じてトナーの補給量を変化させてトナー濃度を変化させるという構成を有する画像形成装置の実施形態について説明する。この画像形成装置の実施形態の構成は、これまでに説明した、キャリア抵抗値検出装置５０の第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置と類似しているため説明は省略する。第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置との構成及び動作の違いは、画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用い、トナーの補給量を制御することにより、キャリア劣化によるトナー帯電量の低下を抑制するという点である。
【００９８】
図１４は、現像剤の電流値の変化に応じてトナーの補給量（トナー濃度）を変化させるという構成を有する画像形成装置による、現像剤の電流値とトナー濃度との関係を示すグラフである。横軸の電流値は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０により測定する現像剤の電流値を示し、グラフの傾斜した直線は、電流値の増加（プリント枚数の増加）に伴いトナー濃度を低下させていることを表す。
【００９９】
本発明の画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用いる方式の画像形成装置によれば、キャリアの劣化状態に応じてトナー濃度を制御することにより、図１３に示すようなプリント枚数の増加によるトナー帯電量の低下を抑制することができる。特に本発明の構成においては、キャリアの体積抵抗率をより正確に測定することができるため、現像剤ほ劣化状態に応じたトナー濃度の制御が可能となった。
【０１００】
次に、本発明の画像形成条件変更手段としての現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の実施形態の構成及び動作について説明する。この画像形成装置の実施形態の構成は、これまでに説明した、キャリア抵抗値検出装置５０の第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置と類似しているため詳細な説明は省略する。本画像形成装置と第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置との構成及び動作の違いは、画像形成条件変更手段として現像バイアス条件変更手段を用い、現像バイアス条件を変更することにより、キャリアの感光体ドラム１への付着を抑制するという点である。表１にこの画像形成装置を用いて行った実験結果を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１は、本発明に係る画像形成条件変更手段に現像バイアス条件変更手段を用いた画像形成装置を実施例とし、従来型の画像形成装置との比較を行ったものである。即ち、現像バイアス条件変更手段により現像バイアス条件をキャリアの体積抵抗率の低下に応じて変更するという構成を有する画像形成装置（実施例）と、従来型の画像形成装置（比較例）とを用いて画像形成し、比較実験を行ったものである。
【０１０３】
本発明に係る現像バイアス条件変更手段は、図２を用いて説明した、現像装置４における直流電源Ｅ１の直流（ＤＣ）バイアスの電圧、又は交流電源ＡＣ１の交流（ＡＣ）バイアスの電圧若しくは周波数を可変とする構成である。また、比較例の従来型の画像形成装置としてはトリクル現像方式を有する構成の画像形成装置である。
【０１０４】
表１におけるキャリア付着発生の有無の欄に記載の符号は社内の判定規格を示すものであり、○がキャリア付着なしで合格、△がキャリアの付着は認められるが良品限界内、×はキャリア付着があり、不合格、という判定である。
【０１０５】
表１に示すように、比較例では、トリクル現像方式を有する構成であっても、プリント枚数が３０万枚に達するとキャリアの劣化が進み、画像への付着が発生し始め、３５万枚に達するとキャリア付着が不合格のレベルとなる。一方、実施例では、プリント枚数が４０万枚に達しても、現像バイアス条件としてのＡＣバイアス条件を変化させることによりキャリアの付着がなく、本発明の現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の優位性が明らかに認められた。
【０１０６】
本発明の現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置を用いれば、キャリアの劣化が検出されたときに、現像剤の新たなキャリアやトナーの供給量を増減させることがないため、現像装置内の現像剤の流れや、画像濃度に影響を及ぼすという懸念がない。
【０１０７】
以上、本発明の説明は、キャリア抵抗値検出装置５０及びそれを備えた画像形成装置について述べてきたが、本発明はこれらの装置を用いてキャリアの劣化状態を予測して検出するキャリア劣化状態検出方法としても適用される。
【符号の説明】
【０１０８】
４ 現像装置
２１ 操作部
４０ ハウジング
４０ｂ、４１Ｂｂ 開口部
４１Ｂ 現像剤排出用ハウジング
４１Ｂａ 筒状カバー部
４９ 排出用スクリュー
５０ キャリア抵抗値検出装置
５１ 排出現像剤担持ローラ（排出現像剤担持体）
５２ トナー回収ローラ（トナー回収部材）
６０ トナー補給装置
７０ キャリア補給装置
１００ 制御手段
５０１ 排出現像剤受け部
５０１ａ 開口
５０２ 現像剤堆積厚規制ブレード
５１０ 排出現像剤収納容器
５１１ 現像剤掻き落とし板
５１２ 現像剤排出スクリュー
５１３ 電流値測定ブレード（キャリア電流値測定手段）
５２０ 排出トナー収納容器
５２１ トナー掻き落とし板
５２２ トナー排出スクリュー
Ａ 画像形成装置本体
ＡＣ１ 交流電源
Ｂｇ 現像バイアス電源
Ｂｉ、Ｂｉ１、Ｂｉ２ トナー移動バイアス電源（トナー移動バイアス付与手段）
Ｂｓ 測定電流付与電源（キャリア電流値測定手段）
ＣＴ カウンタ
ＤＫ キャリア電流値用電流計（キャリア電流値測定手段）
ＤＢ トナー移動バイアス用電流計（トナー移動バイアス電流値測定手段）
Ｅ１ 直流電源
ＫＳ 切替スィッチ
Ｍ１ 排出現像剤担持ローラ駆動モータ
Ｍ２ トナー回収ローラ駆動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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からなる二成分現像剤を収容し、キャリアを補給して現像剤の入れ替えを行う現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の現像工程では、長期にわたり現像を繰り返すと、現像剤が劣化して現像剤の帯電能力が低下し、画像品質を低下させるという問題がある。二成分現像剤を用いる通常の現像方式においては、現像剤中のトナーは現像ごとに消費されて新しいトナーが補給され、絶えず新しく更新されるが、キャリアは継続して使用される。そのため、長期にわたり現像を繰り返すと、キャリア表面の樹脂コート層が現像剤中で磨耗剥離し、あるいはキャリア表面にトナー構成成分が付着凝集し、キャリアの帯電能力が低下（体積抵抗率が低下）してくる。その結果、出力画像に対し、画像濃度の変動やベタ画像後端部の抜けなど様々な弊害が発生する。このようなキャリア劣化の問題を解消するには、現像剤をすべて入れ替えるなどの作業をすればよいが、この作業は非常に手間がかかり問題であった。
【０００３】
二成分現像剤を用いる現像方式の上記問題に対する対策として、トリクル現像方式がある。トリクル現像方式では、トナーの補給とともにキャリアも補給する一方、余剰となる現像剤を排出して、現像装置内のキャリアを少しずつ入れ替えることによりキャリアのトナー帯電性を安定化させている。キャリアの補給は補給トナー中にキャリアを混合するか、或いは、キャリアとトナーを別々に補給することにより行われる。トリクル現像方式によれば、劣化した現像剤を自動的に交換できるため、手間が掛かるという問題は解消される。
【０００４】
然るに、トリクル現像方式においても、環境条件や形成する画像の印字率、或いは現像剤の長期滞留等の要因により、現像剤（特にキャリア）が劣化してキャリアの体積抵抗率が低下するという問題がある。キャリアの体積抵抗率の低下は、現像剤のトナー帯電性の変動や出力画像へのキャリア付着に繋がる。
【０００５】
このような問題を解決する現像装置として、現像剤の抵抗とトナー濃度とを検出して現像剤の供給量及び排出量を制御することで、画像の濃度ムラや画像へのキャリアの付着を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７９２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、キャリアの劣化状態の予測にはキャリア単体の抵抗値の正確な測定が必要で、特許文献１の現像ローラと現像剤規制部材との間に電流を流して現像剤の抵抗値を測定するという技術では、介在するトナーの影響により抵抗値の正確な測定が難しい。キャリア単体の抵抗値が不正確であると、新たに補給すべきキャリアの量に過不足が生じ、少なすぎる場合には画像の濃度ムラや画像へのキャリアの付着が発生する危険性が高く、多すぎるとキャリアの消費量を不要に拡大させることになる。キャリアの劣化はキャリアの抵抗値を表す体積抵抗率の低下により進行し、キャリアの体積抵抗率の低下は、キャリア表面にコーティングされたコーティング剤の減耗により生じる。コーティング剤の減耗は、トナーの外添剤との摩擦等により生じ、プリント枚数の増加や、画像形成時の画像の高印字率等による影響が大きい。キャリアの劣化が進行すると、体積抵抗率が低下し、トナー帯電量が低下し、出力される画像の濃度が低下する。
【０００８】
本発明者らが行った実験によれば、従来型の画像形成装置ではトリクル現像方式を用いた構成であっても、３０万枚プリント付近でキャリアの体積抵抗率が３×１０１３ｃｍ・Ω程度まで低下し、画像にキャリアが付着する現象が現れた（後述の表１参照）。
【０００９】
本発明の目的は、上記のようなキャリアの消費量や画像への付着の問題を解決し、キャリア単体の抵抗値をより正確に測定して現像剤の劣化状態をより正確に予測し、画像形成条件の変更等によりキャリアの適正量の補給と出力画像の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１１】
１．現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、
前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、
を有し、
前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【００１２】
２．前記排出現像剤担持体は磁界発生手段を内包することを特徴とする前記１に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１３】
３．前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間にトナー移動用のバイアスを付与し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材へのトナーのみの移動を行わせる、トナー移動バイアス付与手段、
を有することを特徴とする前記１又は２に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１４】
４．前記排出現像剤担持体の外周に対向する位置で、かつ前記トナー回収部材が対向する位置から前記排出現像剤担持体の回転方向下流側の位置に配設され、前記トナー回収部材によるトナー回収後の前記排出現像剤担持体上に堆積されるキャリアに電流を流して電流値を計測するキャリア電流値測定手段、
を有し、
前記抵抗率検出手段は、前記キャリア電流値測定手段により計測されたキャリアの電流値からキャリアの体積抵抗率を算出することを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１５】
５．前記トナー移動バイアス付与手段により前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間に付与されるトナー移動用のバイアスの電流値を測定するトナー移動バイアス電流値測定手段、
を有することを特徴とする前記３に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１６】
６．前記トナー回収部材により前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーを回収した後、回収したトナーを前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体に再移動させることを特徴とする前記３から５のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１７】
７．前記トナー移動バイアス付与手段はバイアス電圧の極性が切り替え可能であり、
前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体へのトナーの再移動は、前記トナー移動バイアス付与手段の極性を切り替えることにより行われることを特徴とする前記６に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【００１８】
８．前記１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置と、
トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体上に形成される静電潜像に対し、前記像担持体との間に現像バイアスを付与して前記静電潜像を顕像化する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置にキャリアを補給するキャリア補給装置と、
前記現像装置に収容される現像剤を前記現像装置から前記キャリア抵抗値検出装置へと排出する現像剤排出手段と、
画像形成条件を変更する画像形成条件変更手段と、
前記キャリア抵抗値検出装置、前記現像装置、前記トナー補給装置、前記キャリア補給装置、前記現像剤排出手段、及び前記画像形成条件変更手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されたキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出するとともに、
予測検出されたキャリアの劣化状態に基づいて前記画像形成条件変更手段により画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
９．前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するキャリアの補給量を変化させる前記キャリア補給装置であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２０】
１０．前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するトナーの補給量を変化させる前記トナー補給装置であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２１】
１１．前記画像形成条件変更手段は、前記像担持体との間に付与する現像バイアス条件を可変とする現像バイアス条件変更手段であることを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。
【００２２】
１２．前記１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置を用い、検出されるキャリアの体積抵抗率から現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【００２３】
１３．前記８から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置を用い、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されるキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成により、現像装置内の現像剤におけるキャリア単体の抵抗値をより正確に測定することができ、キャリアの劣化状態をより正確に予測して画像形成条件を変更することにより、画像形成条件の適正化と、出力画像の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を備えた画像形成装置の実施形態についての構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の実施形態の構成及び動作について説明するための拡大断面図である。
【図３】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の各部の動作を制御する制御手段１００の制御の流れについて説明するためのブロック図である。
【図５】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【図９】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【図１０】画像形成によるプリント枚数の増加に対して現像剤中のキャリアの体積抵抗率がどのように変化するかを実験により求めて作成したグラフである。
【図１１】現像剤からトナーを分離させたキャリアに流れる電流の値と、キャリアの体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を５０用いて、現像剤に流す電流の値と、電流値に応じて制御したキャリアの補給量との関係を示すグラフである。
【図１３】プリント枚数に対する現像剤のトナー帯電量の変化を、本発明に係る画像形成装置を含む、３つの画像形成装置について比較したグラフである。
【図１４】現像剤の電流値の変化に応じてトナーの補給量を変化させるという構成を有する画像形成装置による、現像剤の電流値とトナー濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置を備えた画像形成装置の実施形態についての構成図である。本実施形態における画像形成装置は、画像形成装置本体Ａ及び原稿読み取り部Ｂから成る。
【００２８】
図示の画像形成装置本体Ａは、感光体ドラム１、帯電手段２、像露光手段（画像書込手段）３、現像装置４、転写手段５、除電手段６、分離爪７、クリーニング手段８等から成る画像形成部、定着手段、及び用紙搬送系等、からなる。
【００２９】
用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、搬送手段１３、排紙手段１４、及び手差し給紙手段１５から成る第１搬送部と、用紙Ｐを循環再給紙する循環再給紙部とから構成されている。
【００３０】
給紙カセット１０及び第１給紙手段１１は、複数の給紙手段（図示の３段）により形成され、複数種のサイズの用紙Ｐを収容して給紙する。用紙サイズは、操作部２１による手動設定、又は用紙サイズ検知手段による自動用紙サイズ設定によって入力される。
【００３１】
後に説明する原稿読み取り部Ｂで読み取られた原稿の画像データはイメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、像露光手段３に画像信号を送る。
【００３２】
像露光手段３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成部の感光体ドラム１に照射され、潜像を形成する。画像形成部においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙カセット１０、手差し給紙手段１５から給送された用紙Ｐは転写手段５により画像が転写される。画像を担持した用紙Ｐは、定着手段９により定着され、排紙手段１４から排出される。
【００３３】
或いは搬送路切換手段１６により循環再給紙部に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｐは反転搬送ローラ１７により反転された後に再び画像形成部において両面画像処理された後、定着手段９によって定着処理され、排紙手段１４により排出される。
【００３４】
本実施形態における現像装置４は、２成分現像剤を用いるトリクル現像方式によるものであり、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０は現像装置４の近傍に配設され、現像装置４から排出される現像剤を受けて現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出する。キャリアの劣化状態の検出方法、及びキャリア抵抗値検出装置５０の実施形態における詳細な構成及び動作については後述する。
【００３５】
制御手段１００は、画像形成装置本体Ａの内部に配設され、画像形成装置本体Ａと原稿読み取り部Ｂとの信号の授受や、画像形成装置本体Ａ各部の動作の制御を行う。
【００３６】
なお、本実施の形態における画像形成装置本体Ａの説明においては、モノクロ画像の形成について説明したが、カラー画像を形成する場合においても本発明の適用は可能である。
【００３７】
図２は、本発明に係る現像装置の実施形態の構成及び動作について説明するための拡大断面図である。本実施形態における現像装置４は、所謂トリクル現像方式の構成を有するものである。トナーＴをトナー補給装置６０から、キャリアＣをキャリア補給装置７０から供給し、劣化した現像剤を現像装置４の下部に形成した現像剤排出用ハウジング４１Ｂの開口部４１Ｂｂから下方へと排出している。
【００３８】
現像装置４は、感光体ドラム１の周面に対し所定の間隙を保つ位置に配設され、現像領域において感光体ドラム１の周面の移動方向と逆方向に周面が移動する現像ローラ４２を備えている。符号の４０は２成分現像剤を収容する現像剤収容部としての現像装置ハウジングである。現像ローラ４２は、内部に固定の磁極を有するマグネットロールを有し、その外側に回転するスリーブを有する現像剤搬送体としての現像ローラである。また、４３は現像ローラ４２上の現像剤層厚を所定量に規制する磁性材から成る層厚規制手段としての層厚規制部材、４５は搬送供給ローラ、４６、４７は一対の撹拌スクリュー、である。４１Ｂは、現像装置ハウジングから排出される現像剤を搬送して排出する現像剤排出用ハウジングであり、４９は、現像剤を現像剤排出用ハウジング４０内において搬送し、開口部４１Ｂｂから落下させるための排出用スクリューである。
【００３９】
現像ローラ４２のスリーブは、例えばステンレス材を用いた外形８ｍｍ〜６０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム１の周面に対し、現像ローラ４２の両端に設けられた不図示の突当コロにより所定の間隙を保って配設される。現像ローラ４２は感光体ドラム１と同一の回転方向（図２に矢示する反時計方向）に回転されるため、対向する互いの外周表面は逆方向に移動する。現像ローラ４２に内包される図示しないマグネットロールは、複数個の磁極Ｎ、Ｓを交互に配し、現像ローラ４２の図示しないスリーブと同心位置に固定されており、非磁性のスリーブの周面に磁力を作用させている。
【００４０】
層厚規制手段である層厚規制部材４３は、例えば棒状或いは板状の磁性ステンレス材よりなり、マグネットロールの所定の磁極と対向する位置に、現像ローラ４２のスリーブと所定の間隙で配置され、スリーブ周面上の２成分現像剤の層厚を規制する。搬送供給ローラ４５は、現像ローラ４２から剥離された現像剤を撹拌スクリュー４６に搬送すると共に、撹拌スクリュー４６により撹拌された現像剤を層厚規制部材４３へと供給する。搬送供給ローラ４５には現像剤を搬送するための羽根部が形成されている。
【００４１】
本発明に係る現像剤補給装置は、トナー補給装置６０及びキャリア補給装置７０からなり、現像装置４に対して現像剤（トナーＴ及びキャリアＣ）を補給する。トナーＴは、図示しないトナー濃度検知センサによって現像装置ハウジング４０内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したと検知されるときに、トナー補給装置６０から供給される。一方、キャリアＣについてはコピー枚数の積算量などの情報に基づいてキャリア補給装置７０から新しいキャリアＣの補給が適時行われる。
【００４２】
トナー補給装置６０及びキャリア補給装置７０から補給されるトナーＴ及びキャリアＣは、現像装置ハウジング４０内の撹拌スクリュー４７上部の天板４１Ａに開口するトナー補給口Ｈ（Ｔ）、キャリア補給口Ｈ（Ｃ）から現像装置ハウジング４０内に供給される。現像装置ハウジング４０内に供給されたトナーＴ及びキャリアＣは、互いに相反する方向に等速で回転する撹拌スクリュー４６、４７により現像装置ハウジング４０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。この現像剤は回転する搬送供給ローラ４５により層厚規制部材４３に搬送され、層厚規制部材４３によって所定の層厚とされ、安定した現像剤層が現像ローラ４２の外周面上に形成される。この現像剤層により感光体ドラム１上の潜像が現像され、現像を終えた現像剤は現像ローラ４２内部のマグネットロールの磁極の反撥磁界の作用により剥ぎ取られ、搬送供給ローラ４５によって再度撹拌スクリュー４６へと搬送される。
【００４３】
感光体ドラム１上の静電潜像は、現像領域において現像ローラ４２上に搭載される現像剤の層に接触し、直流電源Ｅ１からの直流（ＤＣ）バイアスに交流電源ＡＣ１からの交流（ＡＣ）バイアスを重畳する現像バイアス電圧が印加されて反転現像（顕像化）される。
【００４４】
トナー補給装置６０から補給されるトナーＴは現像によって消費されるトナーＴと近似した量であるが、キャリア補給装置７０から補給されるキャリアＣについては消費されないので、キャリアＣの補給によって現像装置ハウジング４０内の現像剤の量は増量する。
【００４５】
撹拌スクリュー４７の通常時の現像剤搬送方向上流側の下方には、現像剤を排出する開口部４０ｂが形成されている。キャリア補給装置７０からのキャリアＣの補給により、現像装置ハウジング４０内の現像剤が増量し界面レベルが上昇すると、界面レベルを検知する図示しない界面レベル検知手段により現像剤が増量状態にあることが検知される。
【００４６】
現像剤の増量が検知されると、制御手段１００は、画像形成装置本体Ａに対し、通常の画像形成モードから現像剤排出モードへのモードの切り替えを実施させる。即ち、現像装置４の撹拌スクリュー４６、４７を通常現像時とは逆方向に回転させるよう、図示しない駆動モータに対し回転方向を切り換えるように制御する。この制御により撹拌スクリュー４７は通常時の現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤を送り込むように回転し、現像剤は開口部４０ｂから現像装置ハウジング４０の下部に形成される現像剤排出手段の１つとしての現像剤排出用ハウジング４１Ｂ内に落下される。落下した現像剤は、現像剤排出用ハウジング４１Ｂから現像装置４の外部に延びる筒状カバー部４１Ｂａ内に配設されるもう１つの現像剤排出手段としての排出用スクリュー４９により搬送される。排出用スクリュー４９により搬送される現像剤は、筒状カバー部４１Ｂａの端部近傍の下部に形成される開口部４１Ｂｂから下方に落下される。
【００４７】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０は、オペレータによる図示しない操作部からのキャリア抵抗値検出モードの選択により、制御手段１００の制御を介して動作される。キャリア抵抗値検出装置５０の動作の詳細については後述する。
【００４８】
本実施の形態においては、現像装置４は、所謂トリクル現像方式の構成を有するものとしたが、本発明はこれに限定されず、画像形成装置本体Ａがキャリア抵抗値検出装置５０を有せず、現像剤の入れ替えを行わない構成であっても適用が可能である。即ち、現像剤の入れ替えを行わずに、現像装置内の現像剤の一部を自動的又は手動により取り出して、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０単体に送り込んで測定すれば良い。
【００４９】
図３は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００５０】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態は、抵抗値を計測する現像剤を担持する排出現像剤担持ローラ部と、現像剤からトナーのみを回収するトナー回収ローラ部と、に分けられる。排出現像剤担持ローラ部には、排出現像剤受け部５０１、排出現像剤担持体としての排出現像剤担持ローラ５１、現像剤堆積厚規制ブレード５０２、排出現像剤収納容器５１０、現像剤掻き落とし板５１１、現像剤排出スクリュー５１２、電流値測定ブレード５１３、等が配設されている。一方、トナー回収ローラ部には、トナー回収部材としてのトナー回収ローラ５２、排出トナー収納容器５２０、トナー掻き落とし板５２１、トナー排出スクリュー５２２、等が配設されている。
【００５１】
本実施形態における排出現像剤受け部５０１は筒状カバー部４１Ｂａの開口部４１Ｂｂの直下に配設され、漏斗状に形成された形状の下部の開口５０１ａは、近接する排出現像剤担持ローラ５１の円筒面の上面により一部の隙間を除いてほぼ塞がれている。この隙間を更に狭めるように、現像剤堆積厚規制ブレード５０２が開口５０１ａの排出現像剤担持ローラ５１回転方向下流側に配設され、現像剤堆積厚規制ブレード５０２の先端と排出現像剤担持ローラ５１の表面との隙間を、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される現像剤の厚みが適正な値となるように規制している。
【００５２】
排出現像剤担持ローラ５１は、現像装置４に用いられる前述の現像ローラ４２と同様に、固定の磁界を有する磁界発生手段としての磁気部材を内部に配設し、その外側に円筒状の回転するスリーブを有する構成である。磁気部材はＮ極とＳ極とが交互に配列されており、スリーブの回転に応じてスリーブ上に堆積された現像剤は排出現像剤担持ローラ５１の回転方向（図３の時計方向）に移動される。スリーブは、導電性を有する材料で形成されており、現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２に向けて移動させるためのトナー移動バイアスを発生させるトナー移動バイアス付与手段としてのトナー移動バイアス電源Ｂｉが電気的に接続されている。また、スリーブは排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１に連結されており、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の駆動により回転される。
【００５３】
排出現像剤担持ローラ５１の周囲には、現像剤堆積厚規制ブレード５０２先端が対峙する位置から更に回転方向下流側の水平方向の対向する近接した位置に、トナー回収ローラ５２が配設される。更に、トナー回収ローラ５２が対向する位置の下流側にはトナー移動キャリア電流値測定手段としての電流値測定ブレード５１３と、それに接続されるキャリア電流値用電流計ＤＫ及び測定電流付与電源Ｂｓとが配設される。電流値測定ブレード５１３の下流側には現像剤掻き落とし板５１１が配設される。
【００５４】
電流値測定ブレード５１３は導電性の材料で形成され、電流値測定ブレード５１３と対向する排出現像剤担持ローラ５１表面との間に介在する現像剤に電流を流す測定電流付与電源Ｂｓが接続される。また、測定電流付与電源Ｂｓと電流値測定ブレード５１３との間にはキャリア電流値用電流計ＤＫが接続される。
【００５５】
制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される現像剤に対し、トナー移動バイアス電源Ｂｉによりトナー移動バイアスを印加させ、現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２に向けて移動させ、現像剤をキャリア主体の状態にする。更に、主体となったキャリアに対し、測定電流付与電源Ｂｓ及び電流値測定ブレード５１３を介して電流を流し、キャリア電流値用電流計ＤＫにより電流値を測定させる。その後、測定した電流値から主体となったキャリアの体積抵抗率を検出する。測定した電流値からキャリアの体積抵抗率を検出する方法、及び、その体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出する方法、については、図１０及び図１３を用いて後述する。
【００５６】
電流値測定ブレード５１３の下流側に配設される現像剤掻き落とし板５１１は、弾性を有する部材で形成され、先端が排出現像剤担持ローラ５１の表面を圧接して堆積する現像剤を掻き落とすように配設されている。排出現像剤担持ローラ５１及び現像剤掻き落とし板５１１の下方には現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を収納する、上側に開口を有する箱形の排出現像剤収納容器５１０が配設される。排出現像剤収納容器５１０の内部には、一対の現像剤排出スクリュー５１２が配設されている。一対の現像剤排出スクリュー５１２は、図示しない駆動モータに連結されており、互いに軸支された一対の歯車により噛み合わされて相反する方向に等速で回転する。一対の現像剤排出スクリュー５１２の中間には図示しない仕切板が配設され、仕切板の一端に設けた開口により現像剤を一方の現像剤排出スクリュー５１２からもう一方の現像剤排出スクリュー５１２へと移動させ、図示しない現像剤排出口へと搬送する。この現像剤排出口は図示しない排出現像剤貯留箱に連結されており、排出現像剤貯留箱は排出される現像剤を貯留する。
【００５７】
一方、排出現像剤担持ローラ５１に対向して配設されるトナー回収ローラ部におけるトナー回収ローラ５２（の少なくとも表面）は、導電性を有する材料で形成され、接地されている。また、トナー回収ローラ５２はトナー回収ローラ駆動モータＭ２に連結されており、トナー回収ローラ駆動モータＭ２の駆動により回転される。トナー回収ローラ５２の外周上における排出現像剤担持ローラ５１に対向する位置からトナー回収ローラ回転方向の下流側にトナー掻き落とし板５２１が配設されている。トナー掻き落とし板５２１は、弾性を有する部材で形成され、先端がトナー回収ローラ５２の表面を圧接するように配設されている。また、トナー回収ローラ５２の下方には、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーを収容する、上側に開口を有する箱形の排出トナー収納容器５２０が配設されている。排出トナー収納容器５２０の内部には、トナー排出スクリュー５２２が配設され、トナー排出スクリュー５２２は図示しない駆動モータに連結されて回転駆動され、トナーを図示しないトナー排出口へと搬送する。トナー排出口は図示しない排出トナー貯留容器に連結されており、排出トナー貯留容器には排出されるトナーが貯留される。排出トナー貯留容器に貯留されたトナーは図示しないトナー回収手段により回収して、再利用することも可能である。
【００５８】
図４は、本発明に係る画像形成装置の各部の動作を制御する制御手段１００の制御の流れについて説明するためのブロック図である。本発明に係る画像形成装置における画像形成条件変更手段としては、キャリア補給装置７０、トナー補給装置６０、及び現像バイアス電源Ｂｇの３つが挙げられる。本発明者らは、これらの３つの画像形成条件変更手段のいずれかを用いることにより、本発明の目的であるキャリアの消費量や画像への付着の問題を解決できることを見出した。３つの画像形成条件変更手段のいずれを用いても、その効果が認められるが、ここではキャリア補給装置７０を画像形成条件変更手段とした構成について説明する。
【００５９】
制御手段１００は、操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードが選択されると、画像形成装置本体Ａに内蔵されたカウンタＣＴを介して、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する。検出タイミングに達しているときには画像形成装置のモードをキャリア抵抗値検出モードに切り替える。キャリア抵抗値検出モードにおいて、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１、トナー回収ローラ駆動モータＭ２、トナー移動バイアス電源Ｂｉ、及び測定電流付与電源Ｂｓを動作させ、排出現像剤担持ローラ５１上の現像剤に電流を流す。キャリア電流値用電流計ＤＫにより現像剤の電流値を測定し、電流値から体積抵抗率を算出し、算出した体積抵抗率に基づいて、画像形成条件変更手段としての、キャリア補給装置７０、現像バイアス電源Ｂｇ、及びトナー補給装置６０の動作を制御する。これらの制御により画像形成条件を変更する。測定した電流値から体積抵抗率を算出するには、後述の図１１における説明のように、予め測定した電流値から抵抗値を算出して、更にキャリア粒子の寸法及び形状から体積抵抗率を算出して対比表（又は対比グラフ）を作成しておき、算出する。この対比表を制御手段１００に内蔵されているメモリに、プログラムとして入力しておき、必要に応じて呼び出して使用する。また、測定した電流値から、キャリア補給量との対比表（又は対比グラフ）（後述の図１２参照）に基づいて、測定した電流値に対応する画像形成条件変更手段としてのキャリア補給７０によるキャリア補給量を割り出すことができる。
【００６０】
本発明の画像形成条件変更手段としてのキャリア補給装置７０を用い、測定したキャリアの電流値（即ち、体積抵抗率）に応じてキャリア補給量を制御すれば、このキャリア付着の問題は解決できるが、実験結果の詳細は後述の図１３を用いて説明する。
【００６１】
画像形成条件変更手段としてトナー補給６０を用いる場合は、キャリア補給７０を用いる場合と同様に、測定した電流値からトナー補給量との対比表（又は対比グラフ、図１４参照）に基づいて、測定した電流値に対応するトナー補給量を割り出すことができる。図１４については後述する。
【００６２】
同様に、画像形成条件変更手段として現像バイアス条件変更手段を用いる場合の構成及び動作については、現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の実施形態による実験結果を含め、表１を用いた説明の中で後述する。
【００６３】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態によれば、現像剤の抵抗値を測定する手段として専用の電流値測定部材としての電流値測定ブレード５１３を用いることにより、現像剤中のキャリアの正確な抵抗値（体積抵抗率）を求めることができる。
【００６４】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第１の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００６５】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ１１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ１２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ１３）。
【００６６】
なお、本実施の形態では、キャリア抵抗値検出モードの選択がオペレータにより行われる構成としたが、カウント数に応じて自動的に選択される構成としても良い（以下、第２、第３の実施形態においても同じ）。
【００６７】
カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ１４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ１２に戻る。
【００６８】
ステップＳ１４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を回転させるとともに、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を回転させる。それと同時に制御手段１００は、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させ、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーをトナー回収ローラ５２に移動させる（ステップＳ１４）。次に、制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の工程は、ステップＳ１６〜Ｓ１９の途中又は後で行っても良い。
【００６９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ１６）。
【００７０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ１７）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ１８）。制御手段１００は、画像形成条件の変更として、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させ、適正な量のキャリアを補給する（ステップＳ１９）。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、画像形成条件の変更をキャリア補給量の変更としたが、トナーの補給量の変更、又は現像バイアス条件の変更としても良い（以下、第２、第３の実施形態においても同じ）。
【００７２】
図６は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００７３】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態は、第１の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、現像剤の電流値を測定する部位の構成である。即ち、第１の実施形態では電流値測定部材として電流値測定ブレード５１３を用いているのに対し、第２の実施形態では電流値測定ブレードはなく、排出現像剤担持ローラ５１のスリーブに付与するトナー移動バイアスを利用している点である。即ち、第２の実施形態では、排出現像剤担持ローラ５１を回転させ、現像剤をトナー回収ローラ５２に対向する位置に搬送した後、トナー移動バイアスを印加させながらトナー回収ローラ５２を回転させてトナーを回収した後で電流値を測定する。電流値の測定は、トナー移動バイアスを印加するトナー移動バイアス電源Ｂｉに接続させたトナー移動バイアス電流値測定手段としてのトナー移動バイアス用電流計ＤＢを用いて行う。なお、第２の実施形態においては排出現像剤収納容器５１０の内部に配設される現像剤排出スクリュー５１２を１本としたが、第１の実施形態と同様に、一対の現像剤排出スクリュー５１２としても良い。
【００７４】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態によれば、第１の実施形態に用いた電流値測定ブレード５１３が不要となるため、構成が簡略化でき、省スペースとコストの低減が可能となる。
【００７５】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について、図７のフローチャートに基づいて説明する。図７は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第２の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００７６】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ３１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ３２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ３３）。
【００７７】
カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ３４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ３２に戻る。
【００７８】
ステップＳ３４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を半回転させる（ステップＳ３４）。次に制御手段１００は、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を回転させるとともに、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させる。これにより、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーはトナー回収ローラ５２へと移動される（ステップＳ３５）。続いて制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ３６）。なお、ステップＳ３６の工程は、ステップＳ３７〜Ｓ３９の途中又は後で行っても良い。
【００７９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ３７）。
【００８０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ３８）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ３９）。制御手段１００は、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させてキャリアを補給する（ステップＳ４０）。
【００８１】
図８は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態の構成を説明するための概略断面図である。
【００８２】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態は、第２の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、排出現像剤担持ローラ５１からトナー回収ローラ５２に移動させたトナーを回収する構成の違いである。即ち、第２の実施形態では、トナー回収ローラ５２に移動させたトナーをトナー掻き落とし板５２１により掻き落としているが、第３の実施形態では、トナー回収ローラ５２に移動させたトナーを排出現像剤担持ローラ５１に再移動させている点である。
【００８３】
第２の実施形態においては、トナー移動バイアス付与手段としてのトナー移動バイアス電源ＢｉがＢｉ１とＢｉ２の２種類があり、Ｂｉ１は、排出現像剤担持ローラ５１上の現像剤中のトナーのみをトナー回収ローラ５２へと移動させるためのバイアス電源である。トナー移動バイアス電源Ｂｉ１には、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積する現像剤に流される電流の電流値を測定するためのトナー移動バイアス電流値測定手段としてのトナー移動バイアス用電流計ＤＢが接続されている。一方、トナー移動バイアス電源Ｂｉ２は、トナー回収ローラ５２に移動したトナーを、現像剤の電流値測定後に排出現像剤担持ローラ５１上に再移動させるための電源である。従って、トナー移動バイアス電源のＢｉ１とＢｉ２とでは、発生させる電圧の極性が異なる。
【００８４】
また、第２の実施形態においては、トナー回収ローラ５２に移動したトナーを掻き落とすトナー掻き落とし板５２１や、落下するトナーを受けて回収する排出トナー収納容器５２０、トナー排出スクリュー５２２とそれに連結する駆動モータ等が不要となる。増加するものとしては、前述のトナー移動バイアス電源Ｂｉ１、Ｂｉ２が２つになることと、トナー移動バイアス電源Ｂｉ１、Ｂｉ２のいずれかに極性を切り替えるための切替スィッチＫＳが追加されることである。
【００８５】
本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態によれば、トナー掻き落とし板５２１、排出トナー収納容器５２０、トナー排出スクリュー５２２及びそれに連結する駆動モータ等が不要となり、省スペースとコスト低減が可能となる。但し、回収トナーの再使用は、現像剤との再分離が必要であるため難しい。
【００８６】
次に、キャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について、図９のフローチャートに基づいて説明する。図９は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０の第３の実施形態における動作について説明するためのフローチャートである。
【００８７】
始めにオペレータは操作部２１からの操作によりキャリア抵抗値検出モードを選択する（ステップＳ５１）。キャリア抵抗値検出モードが選択されると、制御手段１００は、カウンタＣＴの画像形成のカウント数を確認し（ステップＳ５２）、カウント数がキャリア抵抗値検出装置５０を動作させるための検出タイミングに達しているかどうかを確認する（ステップＳ５３）。カウント数が検出タイミングに達している場合にはステップＳ５４に進み、検出タイミングに達していない場合にはステップＳ５２に戻る。
【００８８】
ステップＳ５４において、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１を駆動させて排出現像剤担持ローラ５１を半回転させる（ステップＳ５４）。次に制御手段１００は、トナー移動バイアス電源Ｂｉをオンにして排出現像剤担持ローラ５１上にトナー移動バイアスを発生させるとともに、トナー回収ローラ駆動モータＭ２を駆動させてトナー回収ローラ５２を１回転させる。これにより、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積される現像剤中のトナーはトナー回収ローラ５２へと移動される（ステップＳ５５）。続いて制御手段１００は、排出現像剤収納容器５１０の内部の一対の現像剤排出スクリュー５１２に連結する駆動モータを駆動させ、現像剤掻き落とし板５１１により掻き落とされる現像剤を排出口へと搬送する。同様に、排出トナー収納容器５２０の内部のトナー排出スクリュー５２２に連結する駆動モータを駆動させ、トナー掻き落とし板５２１により掻き落とされるトナーをトナー排出口へと搬送する（ステップＳ５６）。なお、ステップＳ５６の工程は、ステップＳ５７〜Ｓ５９の途中又は後で行っても良い。
【００８９】
次に、排出現像剤担持ローラ５１上に堆積された現像剤が、電流値測定ブレード５１３が待機する電流値測定地点に達するとき、制御手段１００は、排出現像剤担持ローラ駆動モータＭ１の動作を制御して排出現像剤担持ローラ５１の回転を停止させる。その状態で測定電流付与電源Ｂｓをオンにし、排出現像剤担持ローラ５１に堆積される、トナーを放出してキャリアが主体となった現像剤の電流値を測定する（ステップＳ５７）。
【００９０】
次いで制御手段１００は、測定された電流値から体積抵抗率を算出し（ステップＳ５８）、算出した体積抵抗率の値を新しいキャリアの体積抵抗率の値と比較する（ステップＳ５９）。制御手段１００は、比較した差分の値に応じてキャリア補給装置７０を動作させてキャリアを補給する（ステップＳ６０）。最後に制御手段１００は、切替スィッチＫＳを動作させて排出現像剤担持ローラ５１に接続されるバイアス電源をトナー移動バイアス電源Ｂｉ１からＢｉ２へと切り替えてバイアス電圧の極性を変え、トナー回収ローラ５２を１回転させる。この動作により、トナー回収ローラ５２上に移動されたトナーは排出現像剤担持ローラ５１上へと再移動される（ステップＳ６１）。
【００９１】
図１０は、画像形成によるプリント枚数の増加に対して現像剤中のキャリアの体積抵抗率がどのように変化するかを実験により求めて作成したグラフである。図１０に示す如く、プリント枚数の増加に応じてキャリアの体積抵抗率が低下し、劣化が進行することが判る。このグラフから、前述したキャリアの付着が発生し易くなる３０万枚プリント付近でキャリアの体積抵抗率が３×１０１３ｃｍ・Ω程度まで低下し、キャリアが劣化し易い状態にあることが判る。
【００９２】
図１１は、現像剤からトナーを分離させたキャリアに流れる電流の値と、キャリアの体積抵抗率との関係を示す、本発明に係る抵抗率検出手段としてのグラフである。図１１に示す如く、電流値が高いほどキャリアの体積抵抗率は低くなる。このグラフから、キャリア抵抗値検出装置５０を用いて測定したキャリア主体の現像剤の電流値からキャリアの体積抵抗率が算出できる。
【００９３】
図１２は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を用いて、現像剤に流す電流の値と、電流値に応じて制御したキャリアの補給量との関係を示すグラフである。本発明者らは実験により、図１１に示すような検出されるキャリア抵抗値の減少から劣化を予測し、画像形成条件変更手段としてのキャリア補給装置により新しいキャリアの量を増やして入れ替えることにより、安定した画像形成が可能であることを把握している。
【００９４】
図１３は、プリント枚数に対する現像剤のトナー帯電量の変化を、トリクル現像方式の有り無しの２つの従来型の画像形成装置と、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置と、の３つの画像形成装置について比較したグラフである。符号のａは本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置、ｂはトリクル現像方式有りの従来型の画像形成装置、ｃはトリクル現像方式無しの従来型の画像形成装置を示す。
【００９５】
図１３から判るように、トリクル現像方式無しの従来型の画像形成装置では、プリント枚数が５０万枚付近でトナー帯電量が極端に低下するとともに、現像時にキャリアが現像装置４から感光体ドラム１上に移動して画像形成の続行が不能となった。トリクル現像方式有りの従来型の画像形成装置では、キャリアが感光体ドラム１上に移動するようなことはないが、５０万枚付近からのトナー帯電量の低下の度合が大きく、キャリアの劣化が進行していることが判る。
【００９６】
これに対し、本発明のキャリア抵抗値検出装置５０を備えた画像形成装置では、キャリアの体積抵抗率（劣化状態）に応じて適正量のキャリアを補給しているため、符号ａに示す如くトナー帯電量の低下が殆どなく、キャリア劣化の進行が極めて遅いことが判る。
【００９７】
次に、本発明の画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用い、キャリアの劣化（現像剤の測定電流値）に応じてトナーの補給量を変化させてトナー濃度を変化させるという構成を有する画像形成装置の実施形態について説明する。この画像形成装置の実施形態の構成は、これまでに説明した、キャリア抵抗値検出装置５０の第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置と類似しているため説明は省略する。第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置との構成及び動作の違いは、画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用い、トナーの補給量を制御することにより、キャリア劣化によるトナー帯電量の低下を抑制するという点である。
【００９８】
図１４は、現像剤の電流値の変化に応じてトナーの補給量（トナー濃度）を変化させるという構成を有する画像形成装置による、現像剤の電流値とトナー濃度との関係を示すグラフである。横軸の電流値は、本発明に係るキャリア抵抗値検出装置５０により測定する現像剤の電流値を示し、グラフの傾斜した直線は、電流値の増加（プリント枚数の増加）に伴いトナー濃度を低下させていることを表す。
【００９９】
本発明の画像形成条件変更手段としてトナー補給装置６０を用いる方式の画像形成装置によれば、キャリアの劣化状態に応じてトナー濃度を制御することにより、図１３に示すようなプリント枚数の増加によるトナー帯電量の低下を抑制することができる。特に本発明の構成においては、キャリアの体積抵抗率をより正確に測定することができるため、現像剤ほ劣化状態に応じたトナー濃度の制御が可能となった。
【０１００】
次に、本発明の画像形成条件変更手段としての現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の実施形態の構成及び動作について説明する。この画像形成装置の実施形態の構成は、これまでに説明した、キャリア抵抗値検出装置５０の第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置と類似しているため詳細な説明は省略する。本画像形成装置と第１〜第３の実施形態を有する画像形成装置との構成及び動作の違いは、画像形成条件変更手段として現像バイアス条件変更手段を用い、現像バイアス条件を変更することにより、キャリアの感光体ドラム１への付着を抑制するという点である。表１にこの画像形成装置を用いて行った実験結果を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１は、本発明に係る画像形成条件変更手段に現像バイアス条件変更手段を用いた画像形成装置を実施例とし、従来型の画像形成装置との比較を行ったものである。即ち、現像バイアス条件変更手段により現像バイアス条件をキャリアの体積抵抗率の低下に応じて変更するという構成を有する画像形成装置（実施例）と、従来型の画像形成装置（比較例）とを用いて画像形成し、比較実験を行ったものである。
【０１０３】
本発明に係る現像バイアス条件変更手段は、図２を用いて説明した、現像装置４における直流電源Ｅ１の直流（ＤＣ）バイアスの電圧、又は交流電源ＡＣ１の交流（ＡＣ）バイアスの電圧若しくは周波数を可変とする構成である。また、比較例の従来型の画像形成装置としてはトリクル現像方式を有する構成の画像形成装置である。
【０１０４】
表１におけるキャリア付着発生の有無の欄に記載の符号は社内の判定規格を示すものであり、○がキャリア付着なしで合格、△がキャリアの付着は認められるが良品限界内、×はキャリア付着があり、不合格、という判定である。
【０１０５】
表１に示すように、比較例では、トリクル現像方式を有する構成であっても、プリント枚数が３０万枚に達するとキャリアの劣化が進み、画像への付着が発生し始め、３５万枚に達するとキャリア付着が不合格のレベルとなる。一方、実施例では、プリント枚数が４０万枚に達しても、現像バイアス条件としてのＡＣバイアス条件を変化させることによりキャリアの付着がなく、本発明の現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置の優位性が明らかに認められた。
【０１０６】
本発明の現像バイアス条件変更手段を備えた画像形成装置を用いれば、キャリアの劣化が検出されたときに、現像剤の新たなキャリアやトナーの供給量を増減させることがないため、現像装置内の現像剤の流れや、画像濃度に影響を及ぼすという懸念がない。
【０１０７】
以上、本発明の説明は、キャリア抵抗値検出装置５０及びそれを備えた画像形成装置について述べてきたが、本発明はこれらの装置を用いてキャリアの劣化状態を予測して検出するキャリア劣化状態検出方法としても適用される。
【符号の説明】
【０１０８】
４ 現像装置
２１ 操作部
４０ ハウジング
４０ｂ、４１Ｂｂ 開口部
４１Ｂ 現像剤排出用ハウジング
４１Ｂａ 筒状カバー部
４９ 排出用スクリュー
５０ キャリア抵抗値検出装置
５１ 排出現像剤担持ローラ（排出現像剤担持体）
５２ トナー回収ローラ（トナー回収部材）
６０ トナー補給装置
７０ キャリア補給装置
１００ 制御手段
５０１ 排出現像剤受け部
５０１ａ 開口
５０２ 現像剤堆積厚規制ブレード
５１０ 排出現像剤収納容器
５１１ 現像剤掻き落とし板
５１２ 現像剤排出スクリュー
５１３ 電流値測定ブレード（キャリア電流値測定手段）
５２０ 排出トナー収納容器
５２１ トナー掻き落とし板
５２２ トナー排出スクリュー
Ａ 画像形成装置本体
ＡＣ１ 交流電源
Ｂｇ 現像バイアス電源
Ｂｉ、Ｂｉ１、Ｂｉ２ トナー移動バイアス電源（トナー移動バイアス付与手段）
Ｂｓ 測定電流付与電源（キャリア電流値測定手段）
ＣＴ カウンタ
ＤＫ キャリア電流値用電流計（キャリア電流値測定手段）
ＤＢ トナー移動バイアス用電流計（トナー移動バイアス電流値測定手段）
Ｅ１ 直流電源
ＫＳ 切替スィッチ
Ｍ１ 排出現像剤担持ローラ駆動モータ
Ｍ２ トナー回収ローラ駆動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、
前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、
を有し、
前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【請求項２】
前記排出現像剤担持体は磁界発生手段を内包することを特徴とする請求項１に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項３】
前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間にトナー移動用のバイアスを付与し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材へのトナーのみの移動を行わせる、トナー移動バイアス付与手段、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項４】
前記排出現像剤担持体の外周に対向する位置で、かつ前記トナー回収部材が対向する位置から前記排出現像剤担持体の回転方向下流側の位置に配設され、前記トナー回収部材によるトナー回収後の前記排出現像剤担持体上に堆積されるキャリアに電流を流して電流値を計測するキャリア電流値測定手段、
を有し、
前記抵抗率検出手段は、前記キャリア電流値測定手段により計測されたキャリアの電流値からキャリアの体積抵抗率を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項５】
前記トナー移動バイアス付与手段により前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間に付与されるトナー移動用のバイアスの電流値を測定するトナー移動バイアス電流値測定手段、
を有することを特徴とする請求項３に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項６】
前記トナー回収部材により前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーを回収した後、回収したトナーを前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体に再移動させることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項７】
前記トナー移動バイアス付与手段はバイアス電圧の極性が切り替え可能であり、
前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体へのトナーの再移動は、前記トナー移動バイアス付与手段の極性を切り替えることにより行われることを特徴とする請求項６に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置と、
トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体上に形成される静電潜像に対し、前記像担持体との間に現像バイアスを付与して前記静電潜像を顕像化する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置にキャリアを補給するキャリア補給装置と、
前記現像装置に収容される現像剤を前記現像装置から前記キャリア抵抗値検出装置へと排出する現像剤排出手段と、
画像形成条件を変更する画像形成条件変更手段と、
前記キャリア抵抗値検出装置、前記現像装置、前記トナー補給装置、前記キャリア補給装置、前記現像剤排出手段、及び前記画像形成条件変更手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されたキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出するとともに、
予測検出されたキャリアの劣化状態に基づいて前記画像形成条件変更手段により画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するキャリアの補給量を変化させる前記キャリア補給装置であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するトナーの補給量を変化させる前記トナー補給装置であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像形成条件変更手段は、前記像担持体との間に付与する現像バイアス条件を可変とする現像バイアス条件変更手段であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置を用い、検出されるキャリアの体積抵抗率から現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【請求項１３】
請求項８から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置を用い、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されるキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【請求項１】
現像装置から排出されるトナーとキャリアとからなる現像剤を表面に堆積させながら搬送する排出現像剤担持体と、
前記排出現像剤担持体に対向する位置に配設され、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーのみを回収するトナー回収部材と、
を有し、
前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材によるトナー回収後におけるキャリアの体積抵抗率を検出する抵抗率検出手段を有することを特徴とするキャリア抵抗値検出装置。
【請求項２】
前記排出現像剤担持体は磁界発生手段を内包することを特徴とする請求項１に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項３】
前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間にトナー移動用のバイアスを付与し、前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤に対し、前記トナー回収部材へのトナーのみの移動を行わせる、トナー移動バイアス付与手段、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項４】
前記排出現像剤担持体の外周に対向する位置で、かつ前記トナー回収部材が対向する位置から前記排出現像剤担持体の回転方向下流側の位置に配設され、前記トナー回収部材によるトナー回収後の前記排出現像剤担持体上に堆積されるキャリアに電流を流して電流値を計測するキャリア電流値測定手段、
を有し、
前記抵抗率検出手段は、前記キャリア電流値測定手段により計測されたキャリアの電流値からキャリアの体積抵抗率を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項５】
前記トナー移動バイアス付与手段により前記排出現像剤担持体と前記トナー回収部材との間に付与されるトナー移動用のバイアスの電流値を測定するトナー移動バイアス電流値測定手段、
を有することを特徴とする請求項３に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項６】
前記トナー回収部材により前記排出現像剤担持体に堆積される現像剤中のトナーを回収した後、回収したトナーを前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体に再移動させることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項７】
前記トナー移動バイアス付与手段はバイアス電圧の極性が切り替え可能であり、
前記トナー回収部材から前記排出現像剤担持体へのトナーの再移動は、前記トナー移動バイアス付与手段の極性を切り替えることにより行われることを特徴とする請求項６に記載のキャリア抵抗値検出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置と、
トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体上に形成される静電潜像に対し、前記像担持体との間に現像バイアスを付与して前記静電潜像を顕像化する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置にキャリアを補給するキャリア補給装置と、
前記現像装置に収容される現像剤を前記現像装置から前記キャリア抵抗値検出装置へと排出する現像剤排出手段と、
画像形成条件を変更する画像形成条件変更手段と、
前記キャリア抵抗値検出装置、前記現像装置、前記トナー補給装置、前記キャリア補給装置、前記現像剤排出手段、及び前記画像形成条件変更手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されたキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出するとともに、
予測検出されたキャリアの劣化状態に基づいて前記画像形成条件変更手段により画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するキャリアの補給量を変化させる前記キャリア補給装置であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成条件変更手段は、前記現像装置に補給するトナーの補給量を変化させる前記トナー補給装置であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像形成条件変更手段は、前記像担持体との間に付与する現像バイアス条件を可変とする現像バイアス条件変更手段であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１から７のいずれか１項に記載のキャリア抵抗値検出装置を用い、検出されるキャリアの体積抵抗率から現像剤中のキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【請求項１３】
請求項８から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置を用い、前記キャリア抵抗値検出装置により検出されるキャリアの体積抵抗率からキャリアの劣化状態を予測して検出することを特徴とするキャリア劣化状態検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１５９５６９（Ｐ２０１２−１５９５６９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６７１（Ｐ２０１１−１７６７１）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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