JP5629666B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式の現像装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この方式では、磁気ローラー上に二成分現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）が担持され、現像ローラー上に前記磁気ブラシ層からトナーを受け取ってトナー層が担持され、該トナー層から像担持体にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。

タッチダウン現像方式が採用された現像装置において、印字処理が行われるシート間若しくは印字ジョブ間に、現像ローラーに与えるバイアスを変化させることで、現像ローラー上に一旦担持されたトナーを磁気ローラー上の磁気ブラシ層によって強制的に回収させる回収動作を実行させることが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。例えば印字率が低い原稿の印字処理が続いた場合、現像ローラーから像担持体へ供給するトナーが少なくなる。この場合、トナーは現像ローラー上に長時間滞留することから、帯電過多となり、劣化する。そのまま印字処理が継続されると、画像濃度の低下やカブリが発生することになる。しかし、上記の回収動作の実行により、現像ローラー上に長時間トナーが滞留することに伴うトナーの劣化を抑止することができる。

また、現像ローラーに滞留しているトナーを強制的に像担持体へ吐き出させるリフレッシュ動作の実行機能を備えた画像形成装置も知られている。前記リフレッシュ動作は、例えば原稿の平均印字率が所定の閾値を下回った場合に、シート間若しくは印字ジョブ間等において実行されるもので、ベタの静電潜像を像担持体に形成させ、該静電潜像に現像ローラーからトナーを供給させる。

特開２００５−５５８３７号公報 特開２００３−２８０３９２号公報

上記の回収動作及びリフレッシュ動作は、頻繁に行えば良いというものではない。先ず、これら動作の実行には相応の時間を要するため、画像形成装置の印刷生産性を低下させかねない。また、回収動作を多数回行うと、現像剤の特性に悪影響を与え得る。さらに、リフレッシュ動作を頻繁に行うと、トナーの消費量が増加してしまう。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、タッチダウン現像方式が採用された現像装置を備えた画像形成装置において、上記回収動作を最適なタイミングで実行させるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、静電潜像及びシートに転写するトナー像を担持する像担持体と、トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、前記静電潜像の現像のために前記トナー層のトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、前記トナー担持体に担持されたトナーを前記現像剤担持体へ強制的に回収する回収動作を行う回収手段と、前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の特性が、所定の通常状態であるか、又は前記通常状態よりも前記現像剤の特性が劣化した劣化状態であるかを判定する判定手段と、前記回収動作を所定のタイミングで実行させる制御手段と、前記像担持体にパッチトナー像を形成させるパッチ形成手段と、前記パッチトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記判定手段が、前記現像剤の特性が前記通常状態であると判定した場合、前記回収動作の実行間隔を所定の第１間隔に設定し、前記判定手段が、前記現像剤の特性が前記劣化状態であると判定した場合、前記回収動作の実行間隔を、前記第１間隔よりも短い第２間隔に設定するものであり、前記パッチ形成手段は、前記トナー担持体の予め定められた担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に所定の面積率の第１パッチトナー像を形成させ、次いで、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に面積率が１００％又はその近傍のベタパッチトナー像を形成させ、しかる後、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に、面積率が前記第１パッチトナー像と同一の第２パッチトナー像を形成させるものであって、前記判定手段は、前記第１パッチトナー像と前記第２パッチトナー像との濃度差に基づいて、前記通常状態又は前記劣化状態を区別する。

この構成によれば、現像剤層の特性が判定手段により判定され、その判定結果に応じて回収動作の実行タイミングが決定される。すなわち、現像剤の特性が所定の通常状態であると判定された場合、回収動作の実行間隔が第１間隔に設定され、前記通常状態よりも前記現像剤の特性が劣化した劣化状態であると判定された場合、回収動作の実行間隔が前記第１間隔よりも短い第２間隔に設定される。従って、現像剤の現在状態に応じて回収動作を実行させることができ、画像形成装置に徒に回収動作を実行させない一方で、画像品質を担保させることができる。つまり、現像剤の特性が劣化すると、前記回収動作の実行間隔がより短く設定されるようになる。従って、劣化したトナーがトナー担持体から速やかに回収されるようになり、画像品質を維持することができる。

また、前記像担持体にパッチトナー像を形成させるパッチ形成手段と、前記パッチトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、を備え、前記判定手段は、前記パッチトナー像の濃度に基づいて、前記通常状態又は前記劣化状態を区別する構成を含む。

この構成によれば、パッチトナー像の濃度に基づいて現像剤の現在状態を容易に判定させることができる。また、上記の如きパッチ形成手段及び濃度検出手段は、キャリブレーション動作のために画像形成装置に一般的に備えられており、既存の要素を利用して判定手段が判定を行える利点がある。

また、前記パッチ形成手段は、前記トナー担持体の予め定められた担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に所定の面積率の第１パッチトナー像を形成させ、次いで、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に面積率が１００％又はその近傍のベタパッチトナー像を形成させ、しかる後、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に、面積率が前記第１パッチトナー像と同一の第２パッチトナー像を形成させるものであって、前記判定手段は、前記第１パッチトナー像と前記第２パッチトナー像との濃度差に基づいて、前記通常状態又は前記劣化状態を区別する。

トナーが劣化している場合、ベタのトナー像を形成させた後はトナーの供給が不十分となり、トナー像の濃度が低下する傾向が現れる。従って、上記構成のように、ベタパッチトナー像の形成前後に同一面積率の第１パッチトナー像及び第２パッチトナー像を形成させて、両者の濃度差を比較することで、現像剤の現在状態を的確に判定することができる。

上記構成において、さらに、当該画像形成装置の駆動時間に関するデータ、平均印字率に関するデータ及び印字したシート枚数に関するデータのうちの少なくとも一つのデータを取得するデータ取得手段をさらに備え、前記判定手段は、前記データ取得手段に取得されたデータを前記通常状態の画定要素として扱うことが望ましい。

この構成によれば、データ取得手段に取得されたデータに基づいて前記通常状態を調整することが可能となる。すなわち、画像形成装置の使用状況を加味して、前記通常状態を設定することができるので、判定手段はより的確に状態判定を行うことができる。

上記構成において、さらに前記像担持体にパッチトナー像を形成させるパッチ形成手段と、前記パッチトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の少なくとも一方にバイアスを印加して両者間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、を備え、前記バイアス印加手段は、前記濃度検出手段が検出するパッチトナー像の濃度に基づき前記バイアスの条件を調整するものであって、前記判定手段は、前記調整されたバイアスの条件に基づいて、前記第１状態又は前記第２状態を区別する構成とすることができる。

この構成によれば、上記のパッチ形成手段、濃度検出手段及びバイアス印加手段により実行されるキャリブレーション動作の結果を利用して、現像剤の現在状態を判定させることができる。

本発明によれば、タッチダウン現像方式が採用された現像装置を備えた画像形成装置において、上記回収動作を最適なタイミングで実行させることができる。従って、過度の回収動作の実行が抑制できる一方で、画像品質を良好に維持できる画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 現像装置の垂直方向の断面図である。 現像装置の水平方向の断面図である。 現像装置の現像動作を説明するための模式図である。 現像ローラーからのトナーの回収動作を説明するための模式図である。 制御部の機能ブロック図である。 中間転写ベルトへのパッチトナー像の形成例を示す模式図である。 画像形成装置の現像動作を説明するためのフローチャートである。 トナー回収動作を説明するためのフローチャートである。 パッチトナー像の形成状態を示す模式的な斜視図である。 パッチトナー像の形成順を示す模式図である。 パッチ濃度の検出動作の一例を説明するためのフローチャートである。 パッチ濃度の検出動作の他の例を説明するためのフローチャートである。 画像濃度の測定結果を示すグラフである。 画像濃度の測定結果を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１として複写機を例示するが、画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよい。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する装置本体１０と、装置本体１０上に配置される自動原稿給送装置２０とを備える。装置本体１０の内部には、複写する原稿画像を光学的に読み取る読取ユニット２５と、シートにトナー像を形成する画像形成部３０と、前記トナー像をシートに定着させる定着部６０と、画像形成部３０へ搬送されるシートを貯留する給紙部４０と、シートを給紙部４０から画像形成部３０及び定着部６０を経由してシート排出口１０Ｅまで搬送する搬送経路５０と、この搬送経路５０の一部を構成するシート搬送路を内部に有する搬送ユニット５５とが収容されている。

装置本体１０の右側面１０Ｒには、ジャム処理の際、或いはメンテナンス時に画像形成部３０や定着部６０等のユニットを装置本体１０から取り外す際に開閉される本体カバー１０１が備えられている。本体カバー１０１は、その基端部（下端部）において、装置本体１０に対して回動可能に取り付けられている。

自動原稿給送装置２０は、装置本体１０の上面に回動自在に取り付けられている。自動原稿給送装置２０は、装置本体１０における所定の原稿読取位置（第１コンタクトガラス２４１が組み付けられた位置）に向けて、複写される原稿シートを自動給送する。一方、ユーザーが手置きで原稿シートを所定の原稿読取位置（第２コンタクトガラス２４２の配置位置）に載置する場合は、自動原稿給送装置２０は上方に開かれる。自動原稿給送装置２０は、原稿シートが載置される原稿トレイ２１と、自動原稿読取位置を経由して原稿シートを搬送する原稿搬送部２２と、読取後の原稿シートが排出される原稿排出トレイ２３とを含む。

読取ユニット２５は、装置本体１０の上面の自動原稿給送装置２０から自動給送される原稿シートの読取用の第１コンタクトガラス２４１、又は手置きされる原稿シートの読取用の第２コンタクトガラス２４２を通して、原稿シートの画像を光学的に読み取る。読取ユニット２５内には、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含む走査機構と、撮像素子とが収容されている（図略）。走査機構は、原稿シートに光を照射し、その反射光を撮像素子に導く。撮像素子は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換する。前記アナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル電気信号に変換された後、画像形成部３０に入力される。

画像形成部３０は、フルカラーのトナー画像を生成しこれをシート上に転写する処理を行うもので、タンデムに配置されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各トナー像を形成する４つのユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋを含む画像形成ユニット３２と、該画像形成ユニット３２の上に隣接して配置された中間転写ユニット３３と、中間転写ユニット３３上に配置されたトナー補給部３４とを含む。

各画像形成ユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋは、感光体ドラム３２１と、この感光体ドラム３２１の周囲に配置された、帯電器３２２、露光器３２３、現像装置３２４、一次転写ローラー３２５及びクリーニング装置３２６とを含む。

感光体ドラム３２１は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム３２１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電器３２２は、感光体ドラム３２１の表面を均一に帯電する。露光器３２３は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３２１の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

現像装置３２４は、感光体ドラム３２１上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム３２１の周面にトナーを供給する。現像装置３２４は、タッチダウン現像方式の現像装置であって、スクリューフィーダー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。この現像装置３２４の詳細については、後記で詳細に説明する。

一次転写ローラー３２５は、中間転写ユニット３３に備えられている中間転写ベルト３３１を挟んで感光体ドラム３２１とニップ部を形成し、感光体ドラム３２１上のトナー像を中間転写ベルト３３１上に一次転写する。クリーニング装置３２６は、クリーニングローラー等を有し、トナー像転写後の感光体ドラム３２１の周面を清掃する。

中間転写ユニット３３は、中間転写ベルト３３１、駆動ローラー３３２、従動ローラー３３３及びテンションローラー３３４を備える。中間転写ベルト３３１は、これらローラー３３２、３３３、３３４及び上述の一次転写ローラー３２５に架け渡された無端ベルトであって、該中間転写ベルト３３１の外周面には、複数の感光体ドラム３２１からトナー像が、同一箇所に重ねて転写される（一次転写）。

駆動ローラー３３２の周面に対向して、二次転写ローラー３５が配置されている。駆動ローラー３３２と二次転写ローラー３５とのニップ部は、中間転写ベルト３３１に重ね塗りされたフルカラーのトナー像をシートに転写する二次転写部３５Ａとなる。駆動ローラー３３２又は二次転写ローラー３５のいずれか一方のローラーに、トナー像と逆極性の二次転写バイアス電位が印加され、他方のローラーは接地される。なお、従動ローラー３３３は、中間転写ベルト３３１の周回に応じて従動するローラー、テンションローラー３３４は中間転写ベルト３３１に所定の張力を付与するローラーである。

二次転写部３５Ａの近傍には、中間転写ベルト３３１の周面に形成されるパッチトナー像の濃度を検知するパッチ濃度センサー３３６（濃度検出手段）が配置されている。パッチ濃度センサー３３６は、パッチトナー像に向けて検査光を発する発光部と、前記検査光の反射光を受光する受光部とを含む。パッチ濃度センサー３３６によるパッチトナー像の濃度検出結果に基づいて、現像バイアスが調整される（キャリブレーション動作）。

トナー補給部３４は、イエロー用トナーコンテナ３４Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ３４Ｍ、シアン用トナーコンテナ３４Ｃ、及びブラック用トナーコンテナ３４Ｂｋを含む。これらトナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、ＹＭＣＢｋ各色に対応する画像形成ユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋの現像装置３２４に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。

給紙部４０は、画像形成処理が施されるシートを収容する２段の給紙カセット４０Ａ、４０Ｂを備える。これら給紙カセット４０Ａ、４０Ｂは、装置本体１０の前方から手前方向に引出可能である。給紙カセット４０Ａ、４０Ｂは、自動給紙用に設けられたカセットであるが、装置本体１０の右側面１０Ｒには、手差し給紙用の給紙トレイ４６も設けられている。給紙トレイ４６は、その下端部において本体カバー１０１に対して開閉自在に取り付けられている。ユーザーは、手差し給紙を行う場合、図示の通り給紙トレイ４６を開き、その上にシートを載置する。

給紙カセット４０Ａ（４０Ｂ）は、複数のシートが積層されてなるシート束を収納するシート収容部４１と、前記シート束を給紙のためにリフトアップするリフト板４２とを備える。給紙カセット４０Ａ（４０Ｂ）の右端側の上部には、ピックアップローラー４３と、給紙ローラー４４とリタードローラー４５とのローラー対とが配置されている。ピックアップローラー４３及び給紙ローラー４４の駆動により、給紙カセット４０Ａ内のシート束の最上層のシートが１枚ずつ繰り出され、搬送経路５０の上流端へ搬入される。一方、給紙トレイ４６に載置されたシートは、同様にピックアップローラー４６１及び給紙ローラー４６２の駆動によって、搬送経路５０へ搬入される。

搬送経路５０は、給紙部４０から画像形成部３０を経由して定着部６０の出口までシートを搬送する主搬送路５０Ａと、シートに対して両面印刷を行う場合に片面印刷されたシートを画像形成部３０に戻すための反転搬送路５０Ｂと、主搬送路５０Ａの下流端から反転搬送路５０Ｂの上流端へシートを向かわせるためのスイッチバック搬送路５０Ｃと、主搬送路５０Ａの下流端から装置本体１０の左側面１０Ｌに設けられたシート排出口１０Ｅまでシートを水平方向に搬送する水平搬送路５０Ｄとを含む。この水平搬送路５０Ｄの大半は、搬送ユニット５５の内部に備えられているシート搬送路で構成されている。

主搬送路５０Ａの、二次転写部３５Ａよりも上流側には、レジストローラー対５１が配置されている。シートは、停止状態のレジストローラー対５１にて一旦停止され、スキュー矯正が行われる。その後、画像転写のための所定のタイミングで、レジストローラー対５１が駆動モーター（図略）で回転駆動されることで、シートは二次転写部３５Ａに送り出される。この他、主搬送路５０Ａには、シートを搬送するための搬送ローラー５２が複数配置されている。他の搬送路５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄも同様である。

搬送経路５０の最下流端には、排紙ローラー５３を備えた排紙ユニット５３０が、搬送ユニット５５に隣接して配置されている。排紙ローラー５３は、装置本体１０の左側面１０Ｌに配置される図略の後処理装置に、シート排出口１０Ｅを通してシートを送り込む。なお、後処理装置が取り付けられない画像形成装置では、シート排出口１０Ｅの下方にシート排出トレイが設けられる。

搬送ユニット５５は、定着部６０から搬出されるシートを、シート排出口１０Ｅまで搬送するユニットである。本実施形態の画像形成装置１は、定着部６０が装置本体１０の右側面１０Ｒ側に配置され、シート排出口１０Ｅは、右側面１０Ｒと対向する装置本体１０の左側面１０Ｌ側に配置されている。従って、搬送ユニット５５は、装置本体１０の右側面１０Ｒから左側面１０Ｌに向けて、シートを水平方向に搬送する。

定着部６０は、シートにトナー像を定着させる定着処理を施す誘導加熱方式の定着装置であって、加熱ローラー６１、定着ローラー６２、加圧ローラー６３、定着ベルト６４、誘導加熱ユニット６５及び搬送ローラー対６６を含む。定着ローラー６２に対して加圧ローラー６３が圧接され、定着ニップ部が形成されている。加熱ローラー６１及び定着ベルト６４は誘導加熱ユニット６５によって誘導加熱され、その熱を前記定着ニップ部に与える。シートが定着ニップ部を通過することで、シートに転写されたトナー像が当該シートに定着される。

続いて、現像装置３２４について詳細に説明する。図２は、現像装置３２４の内部構造を概略的に示す垂直方向の断面図、図３は、現像装置３２４の水平方向の断面図である。現像装置３２４は、該現像装置３２４の内部空間を画定する現像ハウジング８０を含む。この現像ハウジング８０には、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留するキャビティであって、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部８１が備えられている。また、現像ハウジング８０の内部には、現像剤貯留部８１の上方に配置された磁気ローラー８２（現像剤担持体）と、磁気ローラー８２の斜め上方位置で磁気ローラー８２に対向配置された現像ローラー８３（トナー担持体）と、磁気ローラー８２に対向配置された現像剤規制ブレード８４とを含む。

現像剤貯留部８１は、現像装置３２４の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室８１ａ，８１ｂを含む。現像剤貯留室８１ａ，８１ｂは、現像ハウジング８０に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板８０１によって互いに仕切られているが、図３に示すように、長手方向における両端部において連通路８０３、８０４によって互いに連通されている。各現像剤貯留室８１ａ，８１ｂには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー８５，８６が収容されている。スクリューフィーダー８５，８６は、図略の駆動機構により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図３に矢印で示すように、現像剤貯留室８１ａおよび現像剤貯留室８１ｂ間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが例えばマイナスに帯電される。

磁気ローラー８２は、現像装置３２４の長手方向に沿って配設されており、図２では時計方向に回転可能である。磁気ローラー８２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極８２１、規制極８２２及び主極８２３を有する。汲上極８２１は現像剤貯留部８１に対向し、規制極８２２は現像剤規制ブレード８４に対向し、主極８２３は現像ローラー８３に対向している。

磁気ローラー８２は、汲上極８２１の磁力によって現像剤貯留部８１から現像剤をその周面８２Ａ上に磁気的に汲み上げる（受け取る）。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、磁気ローラー８２の回転に伴って現像剤規制ブレード８４に向けて搬送される。

現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の回転方向から見て現像ローラー８３よりも上流側に配置され、磁気ローラー８２の周面８２Ａに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング８０の適所に固定された所定の支持部材８４１によって支持されている。また、現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面８４２（つまり現像剤規制ブレード８４の先端面）を有する。

磁性材料から形成された現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の規制極８２２によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード８４の規制面８４２と規制極８２２との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極８２１によって磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に付着した現像剤層が、磁気ローラー８２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制される。これにより、周面８２Ａ上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。

現像ローラー８３は、現像装置３２４の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー８２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計方向に回転可能である。現像ローラー８３は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する周面８３Ａを有する。現像動作が行なわれる現像時には、前記トナー層のトナーが感光体ドラム３２１の周面に供給される。

現像ローラー８３および磁気ローラー８２は、駆動源Ｍによって回転駆動される。現像ローラー８３の周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間には、所定の寸法の隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは例えば約１３０μｍに設定されている。現像ローラー８３は、現像ハウジング８０に形成された開口を通して感光体ドラム３２１に臨むように配置され、周面８３Ａと感光体ドラム３２１の周面との間にも所定の寸法の隙間（例えば約１１０μｍ）が形成されている。

図３に示すように、現像ハウジング８０には、当該現像ハウジング８０内におけるトナーの濃度を計測するトナー濃度センサー８７が配置されている。トナー濃度センサー８７は、例えば、透磁率を計測する透磁率センサーを備えて構成され、トナー濃度に応じて変化する透磁率に応じた電圧を出力する。

次に、図４を参照して、現像装置３２４のバイアス印加のための構成及び現像動作について説明する。現像装置３２４は、現像動作を制御するために、第１印加部８８及び第２印加部８９（回収手段／バイアス印加手段）と、第１印加部８８及び第２印加部８９を制御する制御部９０（制御手段）とをさらに含む。同図に示すように、第１印加部８８は、直列に接続された直流電圧源８８１と交流電圧源８８２とを有し、磁気ローラー８２に接続されている。直流電圧源８８１から出力された直流バイアスに交流電圧源８８２から出力された交流バイアスが重畳された電圧が磁気ローラー８２に印加される。第２印加部８９は、直列に接続された直流電圧源８９１と交流電圧源８９２とを有し、現像ローラー８３に接続されている。直流電圧源８９１から出力された直流バイアスに交流電圧源８９２から出力された交流バイアスが重畳された電圧が、現像ローラー８３に印加される。

現像装置３２４が感光体ドラム３２１の周面上にトナーを供給する（静電潜像を現像する）現像時において、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される直流バイアスおよび交流バイアスは、一例を挙げれば次の通りに設定される。磁気ローラー８２に印加される直流バイアスは＋３００Ｖであり、現像ローラー８３に印加される直流バイアスは＋７０Ｖである。磁気ローラー８２に印加される交流バイアスは、電圧値が＋２．５ｋＶ、周波数が４．７ｋＨｚ、ｄｕｔｙ比が７０％である。現像ローラー８３に印加される交流バイアスは、電圧値が＋１．４ｋＶ、周波数が４．７ｋＨｚ、ｄｕｔｙ比が３０％である。

感光体ドラム３２１上の静電潜像の現像メカニズムを説明する。磁気ローラー８２の周面８２Ａ上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード８４によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー８２の回転に伴って現像ローラー８３に向けて搬送される。その後、隙間Ｓ（図２）の領域において、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシＤＢが、回転中の現像ローラー８３の周面８３Ａに接触する。

このとき、制御部９０は、第１印加部８８および第２印加部８９を制御して所定の直流バイアスおよび交流バイアスを磁気ローラー８２および現像ローラー８３のそれぞれに印加する。これにより、磁気ローラー８２の周面８２Ａと現像ローラー８３の周面８３Ａとの間に所定の電位差が生じる。この電位差により、周面８２Ａと周面８３Ａとの対向位置において（主極８２３（図２）と周面８３Ａとの対向位置において）、磁気ブラシＤＢからトナーＴのみが周面８３Ａに移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面８２Ａ上に残る。これにより、現像ローラー８３の周面８３Ａ上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。

周面８３Ａ上のトナー層ＴＬは、現像ローラー８３の回転に伴って感光体ドラム３２１の周面に向けて搬送される。感光体ドラム３２１にも、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されているので、感光体ドラム３２１の周面と現像ローラー８３の周面８３Ａとの間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層ＴＬのトナーＴが感光体ドラム３２１の周面に移動する（トナーの供給）。これにより、感光体ドラム３２１の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

図５は、現像ローラー８３から磁気ローラー８２側へのトナーの回収動作を説明するための模式図である。この回収動作は、１枚のシートにトナー像の転写処理を終え次のシートに転写処理を行うまでのシート間、又は１つの印字ジョブを終了した後、等に実行される。本実施形態では、上記回収動作の実行タイミングが、現像剤の劣化状態に応じて制御される。大略的には、現像剤の劣化が進行すると、回収動作の実行頻度を上げる。この点については、後記で詳述する。

実際の現像動作では、トナー層ＴＬ中のトナーＴのうち、感光体ドラム３２１に移動せず周面８３Ａ上に残留する残留トナーＲＴが発生する。残留トナーＲＴは、現像ローラー８３の回転に伴って周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシＤＢによる掻き取り力と両ローラー８２、８３間の電気的な力とによって回収される。回収した残留トナーＲＴを有する磁気ブラシＤＢは、磁気ローラー８２の回転に伴って主極８２３よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極（図示せず）の磁力によって周面８２Ａから剥離し、現像剤貯留部８１（図２）に戻される。

なお、上記の回収動作は、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間の電位差を反転させることにより達成される。上述のシート間及びジョブ終了後において前記電位差を現像時に対して一時的に反転させることで、現像ローラー８３から残留トナーＲＴを強制的に引き剥がし、周面８３Ａをクリーンにすることができる。結果として、次回のシートに対する現像時には、現像ローラー８３のトナー層ＴＬは、現像剤貯留部８１から新たに供給されたトナーＴにて形成されることになる。つまり、トナー層ＴＬを形成するトナーＴの入れ替えが達成されるものである。

回収動作時において、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される直流バイアスおよび交流バイアスは、一例を挙げれば次の通りに設定される。磁気ローラー８２に印加される直流バイアスは−３００Ｖであり、現像ローラー８３に印加される直流バイアスは＋７０Ｖである。磁気ローラー８２に印加される交流バイアスは、電圧値が＋２．５ｋＶ、周波数が４．７ｋＨｚ、ｄｕｔｙ比が７０％である。一方、現像ローラー８３には交流バイアスは印加されない（０Ｖ）。

続いて、画像形成装置１の電気的構成について説明する。画像形成装置１は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部９０を備える。図６は、制御部９０の機能ブロック図である。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。また、画像形成装置１は、図１〜図５で説明した構成に加えて、操作部９６１、画像メモリー９６２及びＩ／Ｆ（インターフェイス）９６３を備える。

操作部９６１は、液晶タッチパネル、テンキー、スタートキー及び設定キーなどを備え、画像形成装置１に対するユーザーの操作や各種の設定を受け付ける。

画像メモリー９６２は、当該画像形成装置１がプリンターとして機能する場合に、例えばパーソナルコンピューターなどの外部機器から与えられる印刷用画像データを一時的に記憶する。また、画像形成装置１が複写機として機能する場合には、ＡＤＦ２０により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。

Ｉ／Ｆ９６３は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路であり、例えば画像形成装置１と外部機器とを接続するネットワークの通信プロトコルに従った通信信号を作成すると共に、ネットワーク側からの通信信号を画像形成装置１が処理可能な形式のデータに変換する。パーソナルコンピューター等から送信される印刷指示信号はＩ／Ｆ９６３を介して制御部９０に与えられ、また画像データは、Ｉ／Ｆ９６３を介して画像メモリー９６２に記憶される。

制御部９０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、リフレッシュ制御部９１、キャリブレーション制御部９２（パッチ形成手段）、判定部９３（判定手段）、バイアス制御部９４（制御手段及び回収手段の一部）、印字率算出部９５及び耐久データ管理部９６（データ取得手段）を備えるように機能する。

リフレッシュ制御部９１は、現像ローラー８３に担持されているトナー層ＴＬを強制的に感光体ドラム３２１へ吐き出させるリフレッシュ動作を制御する。リフレッシュ制御部９１は、印字率算出部９５からシートに対する平均印字率に関するデータを取得し、前記平均印字率が所定値以下である場合、前記リフレッシュ動作を実行させる。例えばリフレッシュ制御部９１は、５０枚のシートに印字処理を施す毎に平均印字率データを取得し、例えば平均印字率＝２％未満である場合に前記リフレッシュ動作を実行させる。リフレッシュ動作は、シート間若しくはジョブ間等において、ベタの静電潜像を感光体ドラム３２１に形成させ、該静電潜像に現像ローラー８３からトナーを供給させる動作である。

キャリブレーション制御部９２は、シートに転写されるトナーの濃度を一定に保つため、これを達成するために現像ローラー８３に担持されているトナー層ＴＬを一定に保つことを目的として、所定枚数（例えば１００枚）の印字処理がシートに対して行われる度に、キャリブレーション動作を実行し適正な現像バイアスを求める。キャリブレーション動作が実行されるに際しては、図７に示すように、中間転写ベルト３３１の端部位置へパッチトナー像Ｐが転写される。つまり、キャリブレーション制御部９２は、感光体ドラム３２１の端部にパッチ用の静電潜像を形成させ、現状で設定されている現像バイアスにて前記静電潜像にトナーを供給させ、パッチトナー像Ｐを形成させる。

パッチ濃度センサー３３６は、上記のパッチトナー像Ｐの濃度を検出する。パッチトナー像Ｐが十分な濃度を有している場合、現状の現像バイアス条件で十分なトナー層ＴＬが現像ローラー８３の周面８３Ａに担持されていることになる。この場合、現像バイアスは現状のままに維持される。一方、パッチトナー像Ｐの濃度が所定値以下である場合、現状の現像バイアス条件ではトナー層ＴＬの厚さが不足していることになる。この場合、現像バイアスは、磁気ローラー８２から現像ローラー８３側へトナーＴが移行し易くなるように変更される。この変更は、例えば磁気ローラー８２に印加される直流バイアスの変更によって達成される。

判定部９３は、磁気ローラー８２に担持される現像剤（トナー）の特性が、どの程度劣化しているかを判定する。少なくとも判定部９３は、現像剤の特性が所定の基準範囲である第１状態であるか、又は前記基準範囲から変化した第２状態であるかを判定する。本実施形態では、現像剤の現在状態の判定を、キャリブレーション動作の実行結果に依拠して行う。一般に、画像濃度の低下に起因する画像劣化は、現像剤中のトナーが帯電過多になることによって発生する。キャリブレーション動作は、専ら上記の画像濃度の低下を補完できる現像バイアスを設定することを目的とすることから、その設定された現像バイアスとトナーの帯電状態とは関連性がある。従って、例えば磁気ローラー８２に印加される直流バイアスが、キャリブレーション動作によって如何なる電圧値に設定されたかによって、現像剤の劣化度合いを判定することができる。

例えば、磁気ローラー８２に印加される直流バイアスのデフォルト値が＋３００Ｖであるとした場合、キャリブレーション動作の実行によって設定された前記直流バイアスが２５０Ｖ〜３５０Ｖの範囲であれば、現像剤の特性が通常状態（第１状態）であると判定させることができる。一方、前記直流バイアスが２５０Ｖ以下に設定された場合は、トナーが帯電過多であって現像剤の特性が前記通常状態よりも劣化した劣化状態（第２状態）であると判定させることができる。さらに、前記直流バイアスが３５０Ｖ以上に設定された場合は、トナーが帯電不足気味の状態であると判定させることができる。このように、キャリブレーション動作の実行によって設定される前記直流バイアスに閾値を設定することで、現像剤の現在状態を判定させることができる。

バイアス制御部９４は、第１印加部８８及び第２印加部８９が磁気ローラー８２及び現像ローラー８３に与えるバイアスを制御することで、前記静電潜像の現像動作や上述のトナーの回収動作を実行させる。言うまでもなく、現像動作は、各シートに対する画像形成時に実行される。一方、バイアス制御部９４は、トナーの回収動作の実行タイミングを、判定部９３による現像剤の現在状態の判定結果に基づいて変更する。

バイアス制御部９４は、大略的に、現像剤の特性が上記の「通常状態」であると判定した場合、回収動作の実行間隔を所定の第１間隔に設定し、現像剤の特性が上記の「劣化状態」であると判定した場合、回収動作の実行間隔を、前記第１間隔よりも短い第２間隔に設定する。なお、トナーが帯電不足気味の状態であると判定された場合は、回収動作の実行間隔を、前記第１間隔よりも長い第３間隔に設定させても良い。

既述の通り、回収動作は、シート間（ページ間）及びジョブ終了後に実行される。バイアス制御部９４は、判定部９３の判定結果が上記「通常状態」であって、複数ページに亘る印字ジョブが与えられたとき、例えば４ページ分（４枚のシート）の印字処理を行う度、及びその印字ジョブの終了時に回収動作を実行させる。すなわち、例えば印字枚数が１５ページに亘る１つの印字ジョブが与えられた場合、４ページと５ページとのシート間、８ページと９ページとのシート間、１２ページと１３ページとのシート間、及び１５ページの印字終了後に回収動作が実行される。

これに対し、判定部９３の判定結果が上記「劣化状態」である場合、バイアス制御部９４は、回収動作の実行頻度を上げる。例えば、「通常状態」では上掲の例の通り４ページ毎に回収動作を実行させていたものを、バイアス制御部９４は、「劣化状態」においては３ページ毎若しくは２ページ毎に回収動作を実行させる。また、現像剤の劣化の度合いが大きい場合は、１ページ毎に回収動作を実行させる。このように、現像剤の特性が「劣化状態」である場合に回収動作を頻繁に実行させることで、つまり現像ローラー８３上のトナー層ＴＬの入れ替えを頻繁に行わせることで、現像剤の劣化の進行を抑制することができる。また、回収動作の高頻繁での実行によって、帯電過多状態のトナーが現像ローラー８３上に多く滞留しなくなることから上述のリフレッシュ動作によるトナーの吐き出しをスムースに行わせることができると共に、結果的にリフレッシュ動作によるトナーの吐き出し量（トナー消費量）を抑制できるようになる。なお、「トナーが帯電不足気味の状態」であるときは、回収動作の実行頻度を下げる（例えば６ページ毎）ようにしても良い。

バイアス制御部９４による回収動作の実行タイミングの設定態様は、上記以外に種々例示できる。例えば、レギュラータイミングで回収動作は一切行わず（第１間隔＝０）、判定部９３が「劣化状態」と判定したときのみ、回収動作を実行させるようにしても良い。あるいは、比較的長いレギュラータイミングで回収動作が実行されるよう設定しておき（例えば１０ページの印字毎＋ジョブ終了時）、判定部９３が「劣化状態」と判定した場合には、追加的な回収動作を前記レギュラータイミングに割り入れて実行させるようにしても良い。

さらに、現像装置３２４の駆動時間、平均印字率、印字シート枚数などの耐久要素を加味して、バイアス制御部９４が回収動作の実行タイミングの設定する態様としても良い。これらの耐久要素は、現像剤の特性劣化に影響を与える。一般に、駆動時間、印字シート枚数が増加する程、現像剤の特性は劣化する。また、平均印字率が低い程、トナーが帯電過多となりがちで、現像剤の特性は劣化する。従って、上記耐久要素に応じた回収動作の実行タイミングのテーブルを予め準備しておき、当該テーブルに沿って、回収動作の実行頻度を変更させるようにすることが望ましい。前記テーブルの例としては、２００Ｋページの印字を行われた後は、上記「通常状態」におけるシート間の回収動作の実行タイミングを、「４ページ毎」から「３ページ毎」に変更する、というようなテーブルを挙げることができる。

印字率算出部９５は、シートに転写されるトナー像の印字率を求める。例えば印字率算出部９５は、画像メモリー９６２に格納された画像データを参照し、その印字ドット数等に基づき印字率をシート単位で算出する。さらに、印字率算出部９５は、前記印字率の平均値（平均印字率）も算出する。

耐久データ管理部９６は、現像装置３２４（画像形成装置１）の駆動時間、印字率算出部９５が求める平均印字率、及び印字シート枚数などの耐久要素に関するデータを管理（記憶）する。耐久要素を加味して回収動作の実行タイミングを設定させる場合、バイアス制御部９４は、この耐久データ管理部９６に格納されている耐久要素に関するデータを参照する。

続いて、制御部９０に制御動作を図８及び図９に基づいて説明する。図９は、制御部９０による画像形成部３０の制御動作の一例を示すフローチャート、図９はトナー回収動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、外部機器から印刷指示がＩ／Ｆ９６３を通して画像データが与えられた場合、若しくは、読取ユニット２５で原稿画像が読み取られ画像データが取得された場合であって、制御部９０が画像形成部３０に画像形成処置（現像処理）を実行させる場合の処理を示す。

制御部９０は、１枚のシートに対する現像動作を実行させる（ステップＳ１）。この場合、バイアス制御部９４は、第１及び第２印加部８８、８９を制御し、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に所定の電位差が形成されるように現像バイアスを印加させる。１枚のシートに対する現像動作を終えると、現像ローラー８３からトナーを回収する回収タイミングであるか否かが確認される（ステップＳ２）。ここで、回収タイミングは、上述したように、１つの印字ジョブの終了時、又は予め定められたシート間（例えば４ページ毎）である。

回収タイミングである場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、トナー回収制御が実行される（ステップＳ２０）。このトナー回収制御については、図９に基づき後述する。トナー回収制御の実行後、若しくは、回収タイミングでない場合（ステップＳ２でＮＯ）、続いて、現像ローラー８３上のトナーを感光体ドラム３２１側へ強制的に吐き出させるリフレッシュ動作を実行させるタイミングであるか否かが判定される（ステップＳ３）。この判定基準は、前回のリフレッシュ動作の実行要否判定が行われて以降、例えば５０枚のシートに対する印字処理が実行されたか否かである。

リフレッシュ動作の実行要否判定タイミングである場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、リフレッシュ制御部９１は、印字率算出部９５から平均印字率に関するデータを取得する（ステップＳ４）。ここで取得されるデータは、例えば直近に印字した５０枚のシートについての平均印字率データである。そして、この平均印字率データに基づいて、リフレッシュ動作の実行要否判定が行われる（ステップＳ５）。ここでの判定基準は、例えば、平均印字率が２％以下であるか否かである。

リフレッシュ動作が必要と判定された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、リフレッシュ制御部９１は、画像形成部３０にリフレッシュ動作を実行させ、トナーを強制的に消費させる（ステップＳ６）。これに対し、リフレッシュ動作の実行要否の判定タイミングでは無い場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ４〜Ｓ６はスキップされる。また、リフレッシュ動作が必要と判定された場合（ステップＳ３でＮＯ）は、ステップＳ６はスキップされる。

次に、キャリブレーション動作の実行タイミングであるか否かが確認される（ステップＳ７）。この判定基準は、前回のキャリブレーション動作が実行されて以降、例えば１００枚のシートに対する印字処理が実行されたか否かである。キャリブレーション動作の実行タイミングである場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、キャリブレーション制御部９２は、パッチトナー像Ｐ（図７参照）を中間転写ベルト３３１に形成させると共にその画像濃度をパッチ濃度センサー３３６に検出させる（ステップＳ８）。さらに、キャリブレーション制御部９２は、パッチトナー像Ｐの濃度に基づいて現像バイアスを調整する（ステップＳ９）。キャリブレーション動作の実行タイミングでは無い場合（ステップＳ７でＮＯ）、これらステップＳ８及びＳ９はスキップされる。

その後、耐久データ管理部９６において管理されている、現像装置３２４（画像形成装置１）の駆動時間、印字率算出部９５が求める平均印字率、及び印字シート枚数などの耐久要素に関する耐久データが更新される（ステップＳ１０）。しかる後、画像形成処理を終了するか否かが確認され（ステップＳ１１）、画像形成処理が継続される場合（ステップＳ１１でＮＯ）は、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。一方、継続する画像形成処理が存在しない場合は（ステップＳ１１でＹＥＳ）、そのまま処理を終える。

次に、図９に基づいて、上記ステップＳ２０のトナー回収制御について説明する。図８のステップＳ２で回収タイミングであると判定されると、バイアス制御部９４は、第１及び第２印加部８８、８９を制御し、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間にトナー回収用の所定の電位差が形成されるようにバイアスを印加させる（ステップＳ２１）。これにより、トナー回収動作が実行される。

続いて、判定部９３により、前回のキャリブレーション動作の実行後、新たにキャリブレーション動作が実行されたか否かが確認される（ステップＳ２２）。新たにキャリブレーション動作が実行された場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、判定部９３は、キャリブレーション制御部９２により調整（図８のステップＳ９）された現像バイアスの値を取得する（ステップＳ２３）。新たにキャリブレーション動作が実行されていない場合は（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２３はスキップされる。さらに、判定部９３は、耐久データ管理部９６において管理されている最新の耐久データを取得する（ステップＳ２４）。

取得した現像バイアス値及び耐久データに基づいて、判定部９３は、現像剤の現在状態を識別し、トナー回収動作の実行タイミングの変更が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。上記で例示したように、キャリブレーション制御部９２が、キャリブレーション動作においてパッチトナー像Ｐの濃度に応じて磁気ローラー８２に印加される直流バイアスを変更する調整を行う場合、判定部９３は、前記直流バイアスの値が如何なる値に調整されたかという点と、耐久データによる補正が必要かと言う点を判定要素として、現像剤の現在状態を識別する。

そして、現状のトナー回収動作の実行タイミングが、現像剤の現在状態にマッチしていない場合、典型的には現像剤の特性が劣化してより頻繁なトナー回収動作が必要な場合、判定部９３は「回収タイミング変更要」と判定する（ステップＳ２５でＹＥＳ）。そして、予め準備されたテーブル等に従って、判定部９３は、回収タイミングを更新する（ステップＳ２６）。一方、現状のトナー回収動作の実行タイミングと、現像剤の現在状態とがマッチしている場合、判定部９３は「回収タイミング変更不要」と判定する（ステップＳ２５でＮＯ）。

＜検証例＞
画像形成部３０の仕様を次の通りとした。
［感光体ドラム３２１］
アモルファスシリコン系材料を用いたドラムであって、直径＝φ３０ｍｍ、周速＝３００ｍｍ／ｓｅｃ。
［現像ローラー８３］
直径＝φ２０ｍｍ、周速＝４５０ｍｍ／ｓｅｃ、回転方向は対向部において感光体ドラムと順方向。
［磁気ローラー８２］
直径＝φ２０ｍｍ、周速＝４５０ｍｍ／ｓｅｃ、回転方向は対向部で現像ローラーとカウンター方向。
［現像バイアス］
現像ローラー８３；交流バイアス＝＋１．４ｋＶ、ｄｕｔｙ比＝３０％、直流バイアス＝＋７０Ｖ。
磁気ローラー８２；交流バイアス＝＋２．５ｋＶ、ｄｕｔｙ比＝７０％、直流バイアス＝＋３００Ｖ。
［トナー回収動作時のバイアス］
現像ローラー８３；交流バイアス＝０Ｖ、直流バイアス＝＋７０Ｖ。
磁気ローラー８２；交流バイアス＝＋２．５ｋＶ、ｄｕｔｙ比＝７０％、直流バイアス＝−３００Ｖ。
［現像剤］
トナー：粒径６．８μｍ、キャリア：粒径３５μｍ
トナー／キャリア重量比率：１０％

また、画像形成部３０の動作を次の通りに設定した。
［リフレッシュ動作］
平均印字率を、５０枚のシートを印字する度に判定。平均印字率＝２％未満のとき、現像ローラー８３のトナーを強制的に感光体ドラム３２１へ吐き出させる。
［キャリブレーション動作］
１００枚のシートを印字する度に、パッチトナー像を印字させ、そのトナー濃度をパッチ濃度センサー３３６で計測。画像濃度が一定に維持できるように、磁気ローラー８２の直流バイアスを調整。
［トナー回収動作］
磁気ローラー８２の直流バイアスの調整値（デフォルト値＝＋３００Ｖ）に応じて、シート間において実行させるトナー回収動作のタイミングを次の通りに変更する。磁気ローラー８２の直流バイアスの調整値が０〜＋２００Ｖのとき、１枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行、直流バイアス＝＋２００Ｖ〜＋２５０Ｖのとき、２枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行、直流バイアス＝＋２５０Ｖ〜＋３５０Ｖのとき、４枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行（デフォルトタイミングである）、直流バイアス＝＋３５０Ｖ以上のとき、６枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行。
［耐久データに基づく補正］
印字枚数が２００ｋ枚を超過する度に、各直流バイアスの調整値条件におけるトナー回収動作の実行タイミングを、１枚ずつ短縮する。例えば、直流バイアス＝＋２５０Ｖ〜＋３５０Ｖのときであって、印字枚数が２００ｋ枚を超過すれば、３枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行させ、４００ｋ枚を超過すれば、２枚のシートに印字する度にトナー回収動作を実行させる。

供試用の現像剤として、未使用の初期現像剤、平均印字率＝５％で１００ｋ枚のシートに印字処理を施した後の現像剤、平均印字率＝５％で３００ｋ枚のシートに印字処理を施した後の現像剤、及び、平均印字率＝５％で５００ｋ枚のシートに印字処理を施した後の現像剤を準備した。それぞれの供試現像剤を用い、印字枚数＝０枚、１０００枚、２０００枚、５０００枚及び１００００枚のシートに、印字率＝０．５％の原稿、印字率＝２０％に基づいて画像形成処理を行わせ、各印字枚数段階におけるベタ画像の濃度を計測した。実施例では、上掲の「トナー回収動作」及び「耐久データに基づく補正」の設定に従って、トナー回収動作の実行タイミングを変更した。一方、比較例では、そのようなトナー回収動作の実行タイミングの変更は行わず、デフォルトタイミングを維持した。前記実施例及び比較例のベタ画像の濃度計測結果を表１に示す。

上掲の表１から明らかな通り、供試現像剤の種別に拘わらず、印字率が２０％の原稿の場合についてはベタ画像濃度に顕著な差異は表れていない。しかしながら、印字率が０．５％の原稿の場合には、両者間に顕著な差異が観察された。回収動作の実行タイミングの変更を適宜行う実施例では、いずれの供試現像剤においても、印字枚数０枚〜１００００枚の範囲でコンスタントな画像濃度を得ることができた。これに対し、比較例では、５０００枚以降に印字されるシートについて顕著に濃度低下が発生した。また、比較例では、概ね２０００枚を印字した時点で、画像濃度を一定に保つために予め準備されている現像バイアス調整範囲の最大値に達し、以降は画像濃度低下を現像バイアスの調整で補償できない状態に至った。

続いて、リフレッシュ動作により吐出されるトナーの量を比較した。供試現像剤として、平均印字率＝５％で１００ｋ枚のシートに印字処理を施した後の現像剤を用い、各直流バイアスの調整値条件におけるトナー回収動作の実行タイミングを、表１に示した「１００ｋ現像剤」についての実施例よりも１枚ずつ短縮（例えば、デフォルトタイミングは、３枚のシートに印字する度）して、上記と同様なベタ画像の濃度計測を行った。ベタ画像の濃度計測結果を表２に示す。

表２に示す通り、印字枚数０枚〜１００００枚の範囲で、ベタ画像濃度の有意な低下は認められなかった。さらに、リフレッシュ動作により吐出されるトナーの量を、表１の「１００ｋ現像剤」についての実施例と、表２に示した実施例とで比較したところ、トナー吐き出し量を０．５％削減することができた。つまり、トナー回収動作の実行タイミングを短縮することで、リフレッシュ動作によるトナー消費量を抑制できることが確認された。

次に、現像剤の特性を知見する手法についての他の実施形態を例示する。上記実施形態では、定常のキャリブレーション動作を利用して現像剤の現在状態を判定させる態様を示した。他の実施形態では、キャリブレーション制御部９２が特別なパッチトナー像の形成動作を行い、判定部９３が前記特別なパッチトナー像の濃度検出結果に基づいて現像剤の現在状態を判定する例を示す。

前記特別なパッチトナー像の形成とは、現像ローラー８３の周面８３Ａの同一箇所を用いて、ハーフトーンの第１パッチトナー像、ベタのパッチトナー像及びハーフトーンの第２パッチトナー像を順次形成させることである。そして、第１パッチトナー像と第２パッチトナー像との濃度差に基づいて、現像剤の特性が判定される。以下、この実施形態について詳述する。

図１０は、パッチトナー像の形成状態を示す模式的な斜視図である。現像ローラー８３の周面８３Ａの所定の担持位置８３Ｐが、パッチトナー像の形成領域として選定される。つまり、担持位置８３Ｐからパッチトナー像用のトナーが供給されるよう、キャリブレーション制御部９２は、感光体ドラム３２１の周面にパッチトナー像用の静電潜像３２１Ａを形成させる。静電潜像３２１Ａは担持位置８３Ｐから与えられるトナーにより現像され、中間転写ベルトにパッチトナー像Ｐとして転写される。そして、パッチ濃度センサー３３６により、パッチトナー像Ｐの濃度が計測される。

本実施形態では、キャリブレーション制御部９２は、現像ローラー８３の周回毎に連続的に、上記の担持位置８３Ｐを使用して図１１に示す３つのパッチトナー像を形成させる。すなわち、先ず現像ローラー８３の第１回転目において、担持位置８３Ｐのトナーを用いてハーフトーンの第１パッチトナー像Ｐ１１が感光体ドラム３２１上に形成される。第１パッチトナー像Ｐ１１は、面積率（担持位置８３Ｐの領域をドットが占める面積割合）が２５％〜７５％の範囲から選ばれる任意の濃度のパッチトナー像である。

次に、現像ローラー８３の第２回転目において、担持位置８３Ｐのトナーを用いて面積率＝１００％又はその近傍のベタパッチトナー像ＰＦが形成される。引き続き、現像ローラー８３の第３回転目において、担持位置８３Ｐのトナーを用いて、第１パッチトナー像Ｐ１１と同一面積率の第２パッチトナー像Ｐ１２が形成される。つまり、第２パッチトナー像Ｐ１２は、面積率が２５％〜７５％の範囲から選ばれ、且つ第１パッチトナー像Ｐ１１と同一面積率の設定で形成されるパッチトナー像である。

これらパッチトナー像Ｐ１１、ＰＦ及びＰ１２の濃度が、パッチ濃度センサー３３６により順次計測される。判定部９３は、これらのうち、第１パッチトナー像Ｐ１１と第２パッチトナー像Ｐ１２との濃度差を求め、当該濃度差に基づいて現像剤の現在状態の判定（第１状態又は第２状態の別の判定）を行う。

面積率が１００％のベタのトナー像が形成された場合、現像ローラー８３の周面８３Ａに担持されているトナーの殆どは、感光体ドラム３２１の周面に供給されることになる。その後のトナー像形成において、もし現像剤が劣化している場合、例えばトナーが帯電過多の状態である場合、十分な厚さのトナー層ＴＬ（図４参照）が現像ローラー８３の周面８３Ａに担持され難くなる。その結果、ベタのトナー像が形成された後に形成されるトナー像は、その濃度が不足気味となる。本実施形態では、この現象を利用して、現像剤の特性を推定する。

環境変化による現像剤の特性変化又は現像剤の劣化が生じていない場合、ベタパッチトナー像ＰＦが中間で形成されたとしても、第１パッチトナー像Ｐ１１と第２パッチトナー像Ｐ１２とに濃度差は殆ど生じない。これは、トナーが帯電過多の状態で無い場合、ベタパッチトナー像ＰＦの形成のため担持位置８３Ｐに担持されているトナーが概ね全て感光体ドラム３２１に供給されても、再び担持位置８３Ｐに十分なトナーが担持されるからである。これに対し、トナーが帯電過多の状態に至っていると、第２パッチトナー像Ｐ１２の濃度は第１パッチトナー像Ｐ１１よりも薄くなる。これは、ベタパッチトナー像ＰＦの形成によってトナーが吐き出されてしまうと、直ちに担持位置８３Ｐに十分なトナーが担持されないからである。従って、第１パッチトナー像Ｐ１１と第２パッチトナー像Ｐ１２との濃度差の程度に基づいて、現像剤の特性変化の度合いを評価することができる。

例えば、パッチ濃度センサー３３６が、パッチトナー像の光透過率Ｑに基づき、濃度＝Ｌｏｇ（１／Ｑ）の関係式で濃度を求めるものであって、白地の濃度≒０、最高濃度＝１．５の数値レンジで濃度を評価する場合を例に挙げる（なお、表１及び表２に示した濃度データも、この尺度に基づいている）。この場合、例えば第１パッチトナー像Ｐ１１と第２パッチトナー像Ｐ１２との濃度差が０．１以上であるか否かに基づき、現像剤の特性が「通常状態」（第１状態）であるか、或いは「劣化状態（変化状態）」（第２状態）であるかを判定させることができる。すなわち、濃度差が０．１未満のとき、判定部９３は、現像剤の特性が「通常状態」であると判定する。一方、濃度差が０．１以上のとき、判定部９３は、現像剤の特性が「劣化状態」であると判定し、この場合、トナー回収動作の実行間隔が短くなるよう、実行タイミングを変更する。なお、濃度差が０．１未満のとき、トナー回収動作の実行間隔が長くなるよう、実行タイミングを変更させても良い。

トナー回収動作の実行タイミングの変更態様については、種々例示することができる。例えば、
（１）やや長目の間隔で、一定周期（第１間隔）でトナー回収動作が実行されるよう設定しておき、一定頻度で行われる上述のパッチトナー像の濃度差検出動作によって現像剤の特性が「劣化状態」であると判定された場合に、前記一定周期の間（第２間隔）に追加的にトナー回収動作を割り入れて実行させる（実施例１）、
（２）一定頻度で行われる前記濃度差検出動作によって現像剤の特性を逐次判定し、直前のトナー回収動作の実行間隔（第１間隔）を、その判定結果に応じた実行間隔（第２間隔）に変更させる（実施例２）、又は、
（３）トナー回収動作を定期的には行なわず（この場合、第１間隔＝０である）、比較的短い目の一定頻度で行われる前記濃度差検出動作によって現像剤の特性が「劣化状態」であると判定された場合に、トナー回収動作を実行させる（実施例３）、
という態様を例示することができる。

上記実施例１の態様は、環境変化等による急激な現像剤特性の変化に対応でき、また前記濃度差検出動作の頻度が低く済むので高速印刷機に向いている。上記実施例２の態様は、現像剤の経時劣化等の比較的緩やかな現像剤特性の変化に対応でき、同様に前記濃度差検出動作の頻度が低く済むので高速印刷機に向いている。上記実施例３の態様は、前記濃度差検出動作の頻度を高くする必要があるため、専ら低速印刷機向けとなるが、トナー回収動作の実行回数を最も少なくすることができる態様である。

図１２は、制御部９０が、上記実施例１及び実施例３の制御を行う場合のフローチャートである。パッチトナー像の濃度検出タイミングが到来すると、キャリブレーション制御部９２は、感光体ドラム３２１の周面にハーフトーンのパッチトナー像用の静電潜像３２１Ａを形成させ、この静電潜像３２１Ａを現像ローラー８３の担持位置８３Ｐから与えられるトナーによって現像させる。この現像動作により、感光体ドラム３２１上に第１パッチトナー像Ｐ１１が形成され、これが中間転写ベルト３３１に転写される（ステップＳ３１）。そして、第１パッチトナー像Ｐ１１の濃度Ｄ１が、パッチ濃度センサー３３６により計測される（ステップＳ３２）。

次に、キャリブレーション制御部９２は、現像ローラー８３の第２回転目において、同一の担持位置８３Ｐから供給されるトナーによって、感光体ドラム３２１上にベタパッチトナー像ＰＦを形成させる（ステップＳ３３）。該ベタパッチトナー像ＰＦは、中間転写ベルト３３１に転写させても良いし、一次転写バイアスを印加せずにクリーニング装置３２６（図１）で除去させても良い。

続いて、キャリブレーション制御部９２は、現像ローラー８３の第３回転目において、同一の担持位置８３Ｐから供給されるトナーによって、感光体ドラム３２１上に第１パッチトナー像Ｐ１１と同一面積率の第２パッチトナー像Ｐ１２を形成させる（ステップＳ３４）。そして、第２パッチトナー像Ｐ１２の濃度Ｄ２が、パッチ濃度センサー３３６により計測される（ステップＳ３５）。

その後、判定部９３により、第１パッチトナー像Ｐ１１の濃度Ｄ１と第２パッチトナー像Ｐ１２の濃度Ｄ２との濃度差が求められ、現像剤の特性が判定される（ステップＳ３６）。濃度差Ｄ１−Ｄ２≦０．１の条件式を満たさない場合（ステップＳ３６でＮＯ）、判定部９３は、現像剤の特性が「劣化状態」であると判定する。そして、バイアス制御部９４は、レギュラータイミングで実行されているトナー回収動作に加えて、別途のトナー回収動作を割り入れて実行させる（実施例１）、若しくは、トナー回収動作を実行させる（実施例３）（ステップＳ３７）。

一方、濃度差Ｄ１−Ｄ２≦０．１の条件式を満たす場合（ステップＳ３６でＹＥＳ）、判定部は、現像剤の特性が「通常状態」であると判定する。この場合、バイアス制御部９４は、レギュラータイミングで実行されているトナー回収動作のみを実行させる（実施例１）、若しくは、トナー回収動作を実行しない（実施例３）。

図１３は、制御部９０が、上記実施例２の制御を行う場合のフローチャートである。図１３において、ステップＳ４１〜ステップＳ４５までの処理は、図１２に示したステップＳ３１〜ステップＳ３５までの処理と同一であるので、ここでは説明を省略する。

判定部９３により、第１パッチトナー像Ｐ１１の濃度Ｄ１と第２パッチトナー像Ｐ１２の濃度Ｄ２との濃度差が求められ、現像剤の特性が判定される（ステップＳ４６）。濃度差Ｄ１−Ｄ２≦０．１の条件式を満たす場合（ステップＳ４６でＹＥＳ）、判定部９３は、現像剤の特性が「通常状態」であると判定する。この場合、バイアス制御部９４は、トナー回収動作の実行間隔を直前より長く設定する。例えば、今回のパッチトナー像の濃度差検出が行われる直前のトナー回収動作の実行頻度が、４枚のシートに印字処理を行う毎であったならば、５枚毎に変更される。

これに対し、濃度差Ｄ１−Ｄ２≦０．１の条件式を満たさない場合（ステップＳ４６でＮＯ）、判定部９３は、現像剤の特性が「劣化状態」であると判定する。この場合、バイアス制御部９４は、トナー回収動作の実行間隔を直前より短く設定する。例えば、今回のパッチトナー像の濃度差検出が行われる直前のトナー回収動作の実行頻度が、４枚のシートに印字処理を行う毎であったならば、３枚毎に変更されるものである。

上記実施例１〜３に対応付けた確認実験について記す。上掲の検証例と同一の仕様の画像形成部３０によって、連続的に印字率＝２％の原稿について画像形成動作を行わせつつ、次に示す実施例１〜３及び比較例の態様でトナー回収動作を実行させた。

＜実施例１＞
レギュラータイミングのトナー回収動作として、１０枚のシートに印字処理を行う毎に、シート間においてトナー回収動作を実行させる。パッチトナー像の濃度差検出は、１００枚のシートに印字処理を行う毎とし、現像剤の特性の状態判定結果が「劣化状態」であった場合、次のパッチトナー像の濃度差検出タイミングまで、レギュラータイミングとは別個に追加のトナー回収動作を行わせる。これにより、例えば５枚のシートに印字処理を行う毎に、シート間においてトナー回収動作を実行されるようになる。

＜実施例２＞
初期設定として、１０枚のシートに印字処理を行う毎に、シート間においてトナー回収動作を実行させる。パッチトナー像の濃度差検出を、１００枚のシートへの印字処理毎に行う。現像剤の特性の状態判定結果が「劣化状態」である場合、トナー回収動作の実行間隔を１枚分短縮し（９枚毎）、「通常状態」である場合は、トナー回収動作の実行間隔を１枚分長くする（１１枚毎）という制御を行う。

＜実施例３＞
パッチトナー像の濃度差検出を、５０枚のシートへの印字処理毎、及び１つの印字ジョブの終了時に行う。現像剤の特性の状態判定結果が「劣化状態」である場合、トナー回収動作をその直後に１回行う。現像剤の特性の状態判定結果が「通常状態」である場合、トナー回収動作は行わない。

＜比較例＞
４枚のシートに印字処理を行う毎に、シート間においてトナー回収動作を実行させる。このトナー回収動作の実行間隔は不変とした。

図１４は、１〜５０００枚のシートに連続的に画像形成処理を行わせつつ、実施例１、実施例３、及び比較例の態様で各々トナー回収動作を実行させた場合における、所定枚数毎の画像濃度の計測結果を示すグラフである。図１５は、１〜２５００００枚のシートに連続的に画像形成処理を行わせつつ、実施例２及び比較例の態様で各々トナー回収動作を実行させた場合における、所定枚数毎の画像濃度の計測結果を示すグラフである。図１４及び図１５から明らかな通り、実施例１〜３の態様で各々トナー回収動作を実行させると、顕著な画像濃度低下が発生しないことが確認された。

以上説明した通り、本実施形態の画像形成装置１は、現像剤層の特性が判定部９３により判定され、その判定結果に応じてトナー回収動作の実行タイミングが決定される。従って、現像剤の現在状態に応じてトナー回収動作を実行させることができ、タッチダウン現像方式が採用された現像装置３２４を備えた画像形成装置１に徒に回収動作を実行させない一方で、画像品質を担保させることができる。

１ 画像形成装置
１０ 装置本体
３０ 画像形成部
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋ 画像形成ユニット
３２１ 感光体ドラム（像担持体）
３２４ 現像装置
３４ トナー補給部（トナー補給手段）
８０ 現像ハウジング
８２ 磁気ローラー（現像剤担持体）
８３ 現像ローラー（トナー担持体）
８８ 第１印加部（回収手段／バイアス印加手段）
８９ 第２印加部（回収手段／バイアス印加手段）
９０ 制御部
９１ リフレッシュ制御部
９２ キャリブレーション制御部（パッチ形成手段）
９３ 判定部（判定手段）
９４ バイアス制御部（制御手段及び回収手段の一部）
９５ 印字率算出部
９６ 耐久データ管理部（データ取得手段）

Claims (2)

1. 静電潜像及びシートに転写するトナー像を担持する像担持体と、
   トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
   所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、前記静電潜像の現像のために前記トナー層のトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、
   前記トナー担持体に担持されたトナーを前記現像剤担持体へ強制的に回収する回収動作を行う回収手段と、
   前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の特性が、所定の通常状態であるか、又は前記通常状態よりも前記現像剤の特性が劣化した劣化状態であるかを判定する判定手段と、
   前記回収動作を所定のタイミングで実行させる制御手段と、
   前記像担持体にパッチトナー像を形成させるパッチ形成手段と、
   前記パッチトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記判定手段が、前記現像剤の特性が前記通常状態であると判定した場合、前記回収動作の実行間隔を所定の第１間隔に設定し、
   前記判定手段が、前記現像剤の特性が前記劣化状態であると判定した場合、前記回収動作の実行間隔を、前記第１間隔よりも短い第２間隔に設定するものであり、
   前記パッチ形成手段は、
   前記トナー担持体の予め定められた担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に所定の面積率の第１パッチトナー像を形成させ、
   次いで、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に面積率が１００％又はその近傍のベタパッチトナー像を形成させ、
   しかる後、前記担持位置から供給されるトナーによって前記像担持体に、面積率が前記第１パッチトナー像と同一の第２パッチトナー像を形成させるものであって、
   前記判定手段は、前記第１パッチトナー像と前記第２パッチトナー像との濃度差に基づいて、前記通常状態又は前記劣化状態を区別する、画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、さらに、
   当該画像形成装置の駆動時間に関するデータ、平均印字率に関するデータ及び印字したシート枚数に関するデータのうちの少なくとも一つのデータを取得するデータ取得手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記データ取得手段に取得されたデータを前記通常状態の画定要素として扱う、画像形成装置。

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