画像形成装置
【課題】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、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止する。
【解決手段】標準印字率と実際の印字率の差分である印字率差分の積算値が第１閾値に至ると、現像ローラー上のトナーを感光体ドラムへ強制的に排出させる排出動作が実行される。また、印字枚数が第２閾値に至ると、現像ローラー上のトナーを磁気ローラーへ強制的に回収させる回収動作が実行される。時刻Ｔ３に示すように、印字率差分の積算値が第１閾値に至ると、印字枚数のカウント値がリセットされる。時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の間に、いくらかの印字枚数がカウントされているが、そのカウント値は時刻Ｔ３の時点で０に書き換えられる。これにより、排出動作が回収動作よりも優先され、排出動作と回収動作とが同じタイミングで実行されることはない。
【解決手段】標準印字率と実際の印字率の差分である印字率差分の積算値が第１閾値に至ると、現像ローラー上のトナーを感光体ドラムへ強制的に排出させる排出動作が実行される。また、印字枚数が第２閾値に至ると、現像ローラー上のトナーを磁気ローラーへ強制的に回収させる回収動作が実行される。時刻Ｔ３に示すように、印字率差分の積算値が第１閾値に至ると、印字枚数のカウント値がリセットされる。時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の間に、いくらかの印字枚数がカウントされているが、そのカウント値は時刻Ｔ３の時点で０に書き換えられる。これにより、排出動作が回収動作よりも優先され、排出動作と回収動作とが同じタイミングで実行されることはない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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（排出動作）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５５８３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の回収動作及びリフレッシュ動作は、トナーの行き先は異なるものの、現像ローラーに長く滞留しているトナーを除去するという目的においては同一である。しかしながら、従来の画像形成装置では、回収動作及びリフレッシュ動作が、各々の指標に基づいて個別に実行されている。回収動作は、例えば印字枚数を指標とし、一定枚数のシートに印字を行う度に実行される。また、リフレッシュ動作は、例えば上述の平均印字率を指標とし、一定の条件が満たされたときに実行される。このため、両者が同じタイミングで実行時期を迎えることがある。この場合、シート間の時間間隔を拡張し、回収動作及びリフレッシュ動作の双方が実行されることになる。このことは、印字処理能力の低下を招来する。
【０００７】
また、リフレッシュ動作は、劣化の虞があるトナーを現像装置のハウジングの外へ吐出する動作であるので、トナーの消費量が増加する問題はあるものの、劣化トナーの発生防止という観点からは優れている。一方、回収動作は、現像ローラー上のトナーをハウジング内に戻す動作であるので、トナー劣化の程度を抑制することはできるが、劣化防止対策としては万全ではない。現像ローラーからのトナー回収と、現像ローラーへのトナーの再担持が繰り返されると、トナーの劣化が進行してしまう。
【０００８】
他の問題として、回収動作時におけるトナーの飛散が挙げられる。これは、磁気ブラシによりトナーが現像ローラーから剥ぎ取られる際に、磁気ブラシのトナー密度が上昇することによる。飛散したトナーは、画質劣化や機内汚染の原因となる。近年の印字速度の高速化の要請、或いは、シート間において前記回収動作及びリフレッシュ動作を行っても印字生産性を低下させないために、画像形成装置の線速を早くすることが求められている。かかる要求を満たすために高速化を図ると、上記のトナー飛散の問題が一層顕著となる。
【０００９】
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、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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する周面を有し、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像担持体へ強制的に排出する排出動作を行う排出手段と、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、前記排出動作及び前記回収動作の実行タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成に関する第１指標についての第１カウント値が第１閾値に至ったときに前記排出動作を実行させ、又は、画像形成に関する第２指標についての第２カウント値が第２閾値に至ったときに前記回収動作を実行させるものであって、前記第２カウント値が前記第２閾値に至る前に前記第１カウント値が前記第１閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第２カウント値をリセットする。
【００１１】
この構成によれば、制御手段は、上記の通り前記第２カウント値のリセットを行う。このため、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることはない。このように、トナーを現像ハウジング外へ排出する排出動作を優先することで、回収動作の実行回数を減らすことができ、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００１２】
上記構成において、前記第１指標が、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率であり、前記第１カウント値が、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、いわゆる低印字率のトナー像の転写が行われた場合に、標準印字率との差分である印字率差分が求められ、そのような印字率差分が発生する度に、その値が積算される。そして、印字率差分の積算値が所定の第１閾値に達したとき、前記排出動作が実行される。
【００１４】
この場合、前記印字率差分と、前記排出動作において前記トナー担持体から前記像担持体へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められ、前記第１閾値は、前記印字率差分の積算値を前記画像長さに換算した場合における、前記トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する値であることが望ましい。
【００１５】
この構成は、前記標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナーを像担持体へ強制的に排出させることが前提となる。そして、前記印字率差分のトナーが、トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する分量に至ったときに、前記排出動作が実行される。従って、トナー担持体上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００１６】
上記構成において、前記制御手段は、前記第１カウント値が前記第１閾値に至る前に前記第２カウント値が第２閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第１カウント値をリセットすることなく保持することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、回収動作が実行されたとしても、前記第１カウント値はリセットされない。従って、制御手段に、排出動作を一層優先して実行させることができる。
【００１８】
上記構成において、前記第２指標が、シートに対して前記トナー像の転写が実行された枚数を示す印字枚数であることが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、印字枚数というシンプルな指標を用いて回収動作の実行タイミングが決定されるので、制御を簡素化することができる。
【００２０】
上記構成において、前記制御手段は、前記排出動作又は前記回収動作を、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行させることが望ましい。
【００２１】
排出動作又は回収動作をシート間に実行させる場合、両動作の制御が別個に行われると、１のシート間に排出動作及び回収動作を実行せねばならないケースが生じる。しかし、本発明によれば、１のシート間に排出動作及び回収動作が実行されることはないので、シート間の短縮に寄与できる。
【発明の効果】
【００２２】
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、回収動作よりも排出動作が優先されるので、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止することができる。従って、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】現像装置の垂直方向の断面図である。
【図３】現像装置の水平方向の断面図である。
【図４】現像装置の現像動作を説明するための模式図である。
【図５】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。
【図６】制御部の機能ブロック図である。
【図７】印字率差分の積算の一例を示す表形式の図である。
【図８】トナーの排出動作と、回収動作との関係を説明するためのタイムチャートである。
【図９】トナー排出動作及び回収動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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とが収容されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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）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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。なお、画像形成時以外のタイミングで実行される、現像ローラー８３上のトナーを感光体ドラム３２１へ強制的に排出させる排出動作（リフレッシュ動作）も、上述の現像動作と同様な動作である。
【００５９】
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、この回収動作よりも上記の排出動作の方が優先される。この点については、後記で詳述する。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、画像形成制御部９１、排出制御部９２（排出手段の一部）、回収制御部９３（回収手段の一部）、印字率算出部９４、第１カウンタ部９５、第２カウンタ部９６、実行タイミング制御部９７（制御手段）及び記憶部９８を備えるように機能する。
【００６８】
画像形成制御部９１は、操作部９６１から与えられる印字指示情報、若しくはＩ／Ｆ９６３を介して外部から与えられる印字指示情報に基づいて、上記で説明した画像形成部３０及び定着部６０の各部を制御して、シートに対する画像形成動作を実行させる。
【００６９】
排出制御部９２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へ吐き出させる排出動作（リフレッシュ動作）を制御する。この排出動作は、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。排出制御部９２は、印字率算出部９４が算出する、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率を指標（第１指標）として用いる。具体的には、排出制御部９２は、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値（第１カウント値）が所定の閾値（第１閾値）に至ったときに、前記排出動作を実行させる。前記印字率差分の積算値は、第１カウンタ部９５によってカウントされる。
【００７０】
回収制御部９３は、現像ローラー８３に担持されているトナー層ＴＬを強制的に磁気ローラー８２へ回収させる回収動作を制御する。回収制御部９３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、先に図５に基づき説明した通りに制御することで、前記トナーの回収動作を実行させる。回収制御部９３は、シートに対して画像形成処理（トナー像の転写処理）を実行した枚数である印字枚数を指標（第２指標）として用い、この印字枚数が所定枚数（第２閾値）に達したとき、前記回収動作を実行させる。なお、印字枚数の他に、例えば画像形成部３０の駆動時間を指標とし、該駆動時間の積算値が所定の閾値を超過したときに、前記回収動作が実行されるようにしても良い。
【００７１】
印字率算出部９４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９４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。算出された各シートについての印字率は、実印字率のデータとして、次述の第１カウンタ部９５に出力される。
【００７２】
第１カウンタ部９５は、印字率差分の積算値（第１カウント値）をカウントする。前記印字率差分は、予め定められた標準印字率（例えば２％）と、１のシートに対して実際に転写されたトナー像の印字率（実印字率）との差分である。第１カウンタ部９５は、実印字率が標準印字率よりも低い場合において、その印字率差分を積算する。つまり、標準印字率＝２％で実印字率＝０．５％であれば、その印字率差分＝１．５％が積算されるが、印字率＝４．０％であるときの印字率差分＝２．０％は積算されない。
【００７３】
つまり、第１カウンタ部９５は、いわゆる低印字率のトナー像の転写が行われる度に、その印字率差分を積算してゆく。印字率差分の積算値が所定の閾値（以下、第１閾値）に達したとき、後述の実行タイミング制御部９７が排出制御部９２に実行指示信号を送り、前記排出動作を実行させる。このように、本実施形態の画像形成装置１では、１枚のシートに対する印字処理において、少なくとも上記標準印字率に相当する分のトナーを消費させることを前提とし、前記標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナー分を、上記の排出動作にて強制的に排出させるものである。これにより、現像ローラー８３上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００７４】
上記の第１閾値について説明する。本実施形態において第１閾値は、現像ローラー８３の周面８３Ａの１周分の画像長さ分のトナー量に相当する値に、印字率差分の積算値が至るときの値である。ここで、前記印字率差分と、前記排出動作において現像ローラー８３から感光体ドラム３２１へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められている。例えば、印字率差分＝１％のとき、排出動作において感光体ドラム３２１上に形成される画像の副走査方向の長さは２ｍｍ、という具合に前記関係が定められる。この例では、Ａ４サイズのシートに印字率＝１００％（ベタ画像）で画像形成させた場合、その副走査方向の画像長さが２１０ｍｍとなることから、その１％分に略相当する「２ｍｍ」が、強制排出の際の画像長さ単位として定められたものである。
【００７５】
第１閾値は、現像ローラー８３の周面８３Ａの長さと、その回転速度とに鑑みて決定される。例えば、現像ローラー８３が２０ｍｍφのローラーである場合、その１周分の長さは約６３ｍｍである。現像ローラー８３の回転速度Ｓｖと感光体ドラム３２１の回転速度Ｄｖとが同一である場合（Ｓｖ／Ｄｖ＝１．０）、第１閾値は、６３ｍｍの画像長さに相当する印字率差分の積算値（≒３１．５％）となる。一方、現像ローラー８３の回転速度Ｓｖの方が早い場合、前記画像長さは短くなる。例えば、Ｓｖ／Ｄｖ＝１．６である場合、第１閾値は、約４０ｍｍの画像長さに相当する印字率差分の積算値（≒２０％）となる。
【００７６】
図７は、第１カウンタ部９５による、印字率差分の積算例を示す表形式の図である。図７では、標準印字率＝２％、印字率差分の画像長さ換算値が１％＝２ｍｍ、現像ローラー８３の１周分の画像長さ（第１閾値）＝４０ｍｍの設定値での積算例を示している。１枚目のシートの印字率は１．０％である。従って、印字率差分＝１．０％である。この場合、第１カウンタ部９５は、「１．０％」を印字率差分の積算値（差分積算値）としてカウントする。なお、このときの差分積算値の画像長さへの換算値（画像換算値）は２ｍｍとなる。
【００７７】
２枚目のシートの印字率は３．５％である。この印字率は標準印字率よりも大きいので、第１カウンタ部９５はこれをカウント対象としない。従って、差分積算値は従前の１％のままである。３枚目のシートの印字率は０．２％であり、その印字率差分＝１．８％である。この場合、第１カウンタ部９５は印字率差分の積算処理を行い、これにより差分積算値＝２．８％に増加する。以下、第１カウンタ部９５は、印字毎に同様な処理を行う。図７の例では、３４枚目のシートに対する画像形成処理を終えた段階で、差分積算値が２０％を超過し、画像換算値が第１閾値に相当する４０ｍｍを超過している。この時点で、排出制御部９２により前記排出動作が実行される。そして、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値カウントはリセットされ、次に印字される３５枚目のシートから、新たな積算処理が開始されるものである。
【００７８】
第２カウンタ部９６は、画像形成部３０がシートに対して画像形成処理（トナー像の転写処理）を実行した印字枚数をカウントする。印字枚数（第２カウント値）が所定の閾値枚数（以下、第２閾値）に達したとき、前記回収動作が実行される。第２閾値は、例えば３枚〜１５枚程度の範囲から選ばれる適宜な数である。なお、他の実施形態として、第２カウンタ部９６に画像形成部３０の駆動時間をカウントさせるようにしても良い。
【００７９】
実行タイミング制御部９７は、排出制御部９２による排出動作、及び、回収制御部９３による回収動作の実行タイミングを制御する。実行タイミング制御部９７は、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値が第１閾値を超過したタイミングで、排出制御部９２に前記排出動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、排出制御部９２は前記排出動作を実行する。また、実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のカウント値が第２閾値を超過したタイミングで、回収制御部９３に前記回収動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、回収制御部９３は前記回収動作を実行する。
【００８０】
さらに実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のカウント値が第２閾値に至る前に、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値が第１閾値に至った場合、前記印字枚数のそれまでのカウント値をリセットする。つまり、回収動作が同じタイミング（同じシート間）、乃至は近接したタイミングで実行されてしまうことを阻止する。なお、実行タイミング制御部９７は、逆のリセットは行わない。すなわち、印字率差分の積算値が第１閾値に至る前に、印字枚数のカウント値が第２閾値に至っても、実行タイミング制御部９７は、それまでの印字率差分の積算値のカウント値をリセットせず、そのまま保持する。
【００８１】
既述の通り、回収動作及び排出動作は、トナーの行き先は異なるものの、現像ローラー８３に長く滞留しているトナーを除去するという目的においては同一であり、両者を同じタイミングで実行する意義は少ない。また、両動作を同一タイミングで実行させると、シート間の時間間隔を長く要することになり、印字生産性も悪くなる。印字生産性の悪化を補償するためには線速を早くする必要があるが、この場合、トナーの飛散の問題が生じる。さらに、回収動作は劣化の懸念があるトナーを現像ハウジング８０外に吐出させる動作ではないため、回収動作が繰り返されると、やがて現像ハウジング８０内における劣化トナーの割合が増加することとなり得る。このような点に鑑みて、実行タイミング制御部９７は、トナーを現像ハウジング８０外へ排出する排出動作を優先し、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることを防止することで、回収動作の実行回数を減らす。これにより、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００８２】
記憶部９８は、回収動作及び排出動作に必要な様々な設定値を記憶する。例えば、標準印字率、印字率差分の画像長さ換算レート、現像ローラー８３の１周分の画像長さ、上記第１閾値及び第２閾値等を記憶する。
【００８３】
図８は、実行タイミング制御部９７によるリセット動作の一例を示すタイムチャートである。時刻Ｔ０から、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算（チャートの下段）と、第２カウンタ部９６による印字枚数の積算（チャートの上段）が開始されたものとする。時刻Ｔ１において、印字枚数が第２閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、この時刻Ｔ１のタイミングで、回収制御部９３に回収動作を実行させる。なお、時刻Ｔ１において、印字枚数のカウント値はリセットされる。一方、印字率差分の積算値はリセットされず、積算が時刻Ｔ１以降も継続される。続く時刻Ｔ２においても、印字枚数が第２閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、同様に、回収制御部９３に回収動作を実行させる。
【００８４】
時刻Ｔ３において、印字率差分の積算値が第１閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、この時刻Ｔ３のタイミングで、排出制御部９２に排出動作を実行させる。なお、時刻Ｔ１において、印字率差分の積算値のカウント値はリセットされる。これに加えて、実行タイミング制御部９７は、時刻Ｔ３で印字枚数のカウント値をリセットする。時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の間に、いくらかの印字枚数がカウントされているが、そのカウント値は時刻Ｔ３の時点で０に書き換えられる。
【００８５】
時刻Ｔ４において、一旦リセットされた印字枚数のカウント値が第２閾値に至っている。従って、時刻Ｔ４の時点で、回収動作が実行される。続く時刻Ｔ５において、印字率差分の積算値が再び第１閾値に至っている。従って、この時刻Ｔ５のタイミングで、排出動作が実行される。併せて、時刻Ｔ５で印字枚数のカウント値がリセットされる。
【００８６】
続いて、制御部９０によるトナー排出動作及び回収動作を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。制御部９０の画像形成制御部９１は、外部機器からＩ／Ｆ９６３を通して、若しくは、操作部９６１から、画像形成の指示信号を受け取る（ステップＳ１）。この指示信号を受けて画像形成制御部９１は、画像形成部３０及び定着部６０を制御して、１枚のシートに画像形成（トナー像の転写）を行う（ステップＳ２）。そして、第２カウンタ部９６は、印字枚数をカウントする（ステップＳ３）。
【００８７】
次に、実行タイミング制御部９７が、印字枚数のカウント値が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。第２閾値に至っている場合（ステップＳ４でＮＯ）、実行タイミング制御部９７は、回収制御部９３に前記回収動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、回収制御部９３は前記回収動作を実行する（ステップＳ５）。そして、第２カウンタ部９６の印字枚数のカウント値がリセットされる（ステップＳ６）。
【００８８】
一方、印字枚数のカウント値が第２閾値以下である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、第１カウンタ部９５により、印字率算出部９４により求められた当該シートの実印字率と、記憶部９８に格納されている標準印字率との比較が行われる（ステップＳ７）。実印字率が標準印字率よりも低い場合（ステップＳ７でＮＯ）、第１カウンタ部９５は標準印字率と実印字率との差分である印字率差分を求め、これを積算する（ステップＳ８）。
【００８９】
続いて、実行タイミング制御部９７が、印字率差分の積算値が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。第１閾値に至っている場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、実行タイミング制御部９７は、排出制御部９２に排出動作の実行指示信号を送る。これに加えて、実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のそれまでのカウント値をリセットする（ステップＳ１０）。これと並行して、前記実行指示信号を受けた排出制御部９２が、前記排出動作を実行する（ステップＳ１１）。また、第１カウンタ部９５の印字率差分積算値のカウント値がリセットされる（ステップＳ１２）。しかる後、第１カウンタ部９５及び第２カウンタ部９６による各々のカウントが再開される（ステップＳ１３）。
【００９０】
その後、１つのジョブが終了したか否かが確認される（ステップＳ１４）。ジョブが残存している場合（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ２に戻って処理が繰り替えされる。一方、ジョブが残存していない場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、処理を終える。また、ステップＳ７において、実印字率が標準印字率よりも低い場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、及び、ステップＳ９において印字率差分の積算値が第１閾値以下である場合（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ８〜Ｓ１３、若しくはステップＳ１０〜Ｓ１３をスキップし、ステップＳ１４に移行する。
【００９１】
＜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。当該現像ローラーの周面と感光体ドラムの周面とのギャップは１１０μｍ。
［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。当該磁気ローラーの周面と現像ローラーの周面とのギャップは３００μｍ
［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：１１％
【００９２】
また、画像形成部３０の動作を次の通りに設定した。
［実施例装置］
１分間に７５枚分のシートを印字するスペックで、線速＝３７５ｍｍ／ｓｅｃ、各シート間に９０ｍｍ分の間隔を取った。排出動作及び回収動作の制御は、図９のフローチャートに依拠した。
［比較例装置］
１分間に７５枚分のシートを印字するスペックで、線速＝４５８ｍｍ／ｓｅｃ、各シート間に１２６ｍｍ分の間隔を取った。排出動作及び回収動作の制御は上記実施形態のように連携せず、シート４枚の印字処理が行われる度に、排出動作及び回収動作の双方を実行させた。
【００９３】
実施例装置及び比較例装置の双方につき、３００ｋ枚のシートに対して印字処理を行わせた後、トナーの機内への飛散状況、画像背景部（白地部）におけるトナーかぶりの発生状況を目視にて確認した。その結果、実施例装置ではトナーの飛散、背景かぶりは特に観察されなかった。一方、比較例装置では、トナーの飛散及び背景かぶりが目視で観察された。
【００９４】
以上説明した通り、本実施形態の画像形成装置１は、実行タイミング制御部９７（制御手段）が、上記の通り印字枚数のカウント値（第２カウント値）のリセットを行う。このため、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることはない。このように、トナーを現像ハウジング８０の外へ排出する排出動作を優先することで、回収動作の実行回数を減らすことができ、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００９５】
また、上記実施形態では、標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナーを像担持体へ強制的に排出させることが前提としている。そして、印字率差分のトナーが、現像ローラー８３の周面８３Ａの１周分の画像長さに相当する分量に至ったときに、前記排出動作が実行される。従って、周面８３Ａ上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００９６】
また、実行タイミング制御部９７は、印字差分の積算値のカウント値が前記第１閾値に至る前に印字枚数のカウント値が前記第２閾値に至っても、それまでにカウントされた差分積算値のカウント値をリセットすることなく保持する。従って、排出動作が回収動作に一層優先して実行される。
【００９７】
また、本実施形態では、前記排出動作又は前記回収動作は、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行される。排出動作又は回収動作をシート間に実行させる場合、両動作の制御が別個に行われると、１のシート間に排出動作及び回収動作を実行せねばならないケースが生じる。しかし、本実施形態によれば、１のシート間に排出動作及び回収動作が実行されることはないので、シート間の短縮に寄与できる。
【００９８】
本実施形態の画像形成装置１によれば、上述の通り、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において、回収動作よりも排出動作が優先される。このため、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止することができる。従って、画像品質を良好に維持できる画像形成装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 画像形成装置
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
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）
８９ 第２印加部（回収手段）
９０ 制御部
９１ 画像形成制御部
９２ 排出制御部（排出手段の一部）
９３ 回収制御部（回収手段の一部）
９４ 印字率算出部
９５ 第１カウンタ部
９６ 第２カウンタ部
９７ 実行タイミング制御部（制御手段）
９８ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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（排出動作）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５５８３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の回収動作及びリフレッシュ動作は、トナーの行き先は異なるものの、現像ローラーに長く滞留しているトナーを除去するという目的においては同一である。しかしながら、従来の画像形成装置では、回収動作及びリフレッシュ動作が、各々の指標に基づいて個別に実行されている。回収動作は、例えば印字枚数を指標とし、一定枚数のシートに印字を行う度に実行される。また、リフレッシュ動作は、例えば上述の平均印字率を指標とし、一定の条件が満たされたときに実行される。このため、両者が同じタイミングで実行時期を迎えることがある。この場合、シート間の時間間隔を拡張し、回収動作及びリフレッシュ動作の双方が実行されることになる。このことは、印字処理能力の低下を招来する。
【０００７】
また、リフレッシュ動作は、劣化の虞があるトナーを現像装置のハウジングの外へ吐出する動作であるので、トナーの消費量が増加する問題はあるものの、劣化トナーの発生防止という観点からは優れている。一方、回収動作は、現像ローラー上のトナーをハウジング内に戻す動作であるので、トナー劣化の程度を抑制することはできるが、劣化防止対策としては万全ではない。現像ローラーからのトナー回収と、現像ローラーへのトナーの再担持が繰り返されると、トナーの劣化が進行してしまう。
【０００８】
他の問題として、回収動作時におけるトナーの飛散が挙げられる。これは、磁気ブラシによりトナーが現像ローラーから剥ぎ取られる際に、磁気ブラシのトナー密度が上昇することによる。飛散したトナーは、画質劣化や機内汚染の原因となる。近年の印字速度の高速化の要請、或いは、シート間において前記回収動作及びリフレッシュ動作を行っても印字生産性を低下させないために、画像形成装置の線速を早くすることが求められている。かかる要求を満たすために高速化を図ると、上記のトナー飛散の問題が一層顕著となる。
【０００９】
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、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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する周面を有し、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像担持体へ強制的に排出する排出動作を行う排出手段と、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、前記排出動作及び前記回収動作の実行タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成に関する第１指標についての第１カウント値が第１閾値に至ったときに前記排出動作を実行させ、又は、画像形成に関する第２指標についての第２カウント値が第２閾値に至ったときに前記回収動作を実行させるものであって、前記第２カウント値が前記第２閾値に至る前に前記第１カウント値が前記第１閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第２カウント値をリセットする。
【００１１】
この構成によれば、制御手段は、上記の通り前記第２カウント値のリセットを行う。このため、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることはない。このように、トナーを現像ハウジング外へ排出する排出動作を優先することで、回収動作の実行回数を減らすことができ、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００１２】
上記構成において、前記第１指標が、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率であり、前記第１カウント値が、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、いわゆる低印字率のトナー像の転写が行われた場合に、標準印字率との差分である印字率差分が求められ、そのような印字率差分が発生する度に、その値が積算される。そして、印字率差分の積算値が所定の第１閾値に達したとき、前記排出動作が実行される。
【００１４】
この場合、前記印字率差分と、前記排出動作において前記トナー担持体から前記像担持体へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められ、前記第１閾値は、前記印字率差分の積算値を前記画像長さに換算した場合における、前記トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する値であることが望ましい。
【００１５】
この構成は、前記標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナーを像担持体へ強制的に排出させることが前提となる。そして、前記印字率差分のトナーが、トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する分量に至ったときに、前記排出動作が実行される。従って、トナー担持体上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００１６】
上記構成において、前記制御手段は、前記第１カウント値が前記第１閾値に至る前に前記第２カウント値が第２閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第１カウント値をリセットすることなく保持することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、回収動作が実行されたとしても、前記第１カウント値はリセットされない。従って、制御手段に、排出動作を一層優先して実行させることができる。
【００１８】
上記構成において、前記第２指標が、シートに対して前記トナー像の転写が実行された枚数を示す印字枚数であることが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、印字枚数というシンプルな指標を用いて回収動作の実行タイミングが決定されるので、制御を簡素化することができる。
【００２０】
上記構成において、前記制御手段は、前記排出動作又は前記回収動作を、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行させることが望ましい。
【００２１】
排出動作又は回収動作をシート間に実行させる場合、両動作の制御が別個に行われると、１のシート間に排出動作及び回収動作を実行せねばならないケースが生じる。しかし、本発明によれば、１のシート間に排出動作及び回収動作が実行されることはないので、シート間の短縮に寄与できる。
【発明の効果】
【００２２】
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、回収動作よりも排出動作が優先されるので、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止することができる。従って、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】現像装置の垂直方向の断面図である。
【図３】現像装置の水平方向の断面図である。
【図４】現像装置の現像動作を説明するための模式図である。
【図５】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。
【図６】制御部の機能ブロック図である。
【図７】印字率差分の積算の一例を示す表形式の図である。
【図８】トナーの排出動作と、回収動作との関係を説明するためのタイムチャートである。
【図９】トナー排出動作及び回収動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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とが収容されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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）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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。なお、画像形成時以外のタイミングで実行される、現像ローラー８３上のトナーを感光体ドラム３２１へ強制的に排出させる排出動作（リフレッシュ動作）も、上述の現像動作と同様な動作である。
【００５９】
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、この回収動作よりも上記の排出動作の方が優先される。この点については、後記で詳述する。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、画像形成制御部９１、排出制御部９２（排出手段の一部）、回収制御部９３（回収手段の一部）、印字率算出部９４、第１カウンタ部９５、第２カウンタ部９６、実行タイミング制御部９７（制御手段）及び記憶部９８を備えるように機能する。
【００６８】
画像形成制御部９１は、操作部９６１から与えられる印字指示情報、若しくはＩ／Ｆ９６３を介して外部から与えられる印字指示情報に基づいて、上記で説明した画像形成部３０及び定着部６０の各部を制御して、シートに対する画像形成動作を実行させる。
【００６９】
排出制御部９２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へ吐き出させる排出動作（リフレッシュ動作）を制御する。この排出動作は、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。排出制御部９２は、印字率算出部９４が算出する、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率を指標（第１指標）として用いる。具体的には、排出制御部９２は、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値（第１カウント値）が所定の閾値（第１閾値）に至ったときに、前記排出動作を実行させる。前記印字率差分の積算値は、第１カウンタ部９５によってカウントされる。
【００７０】
回収制御部９３は、現像ローラー８３に担持されているトナー層ＴＬを強制的に磁気ローラー８２へ回収させる回収動作を制御する。回収制御部９３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、先に図５に基づき説明した通りに制御することで、前記トナーの回収動作を実行させる。回収制御部９３は、シートに対して画像形成処理（トナー像の転写処理）を実行した枚数である印字枚数を指標（第２指標）として用い、この印字枚数が所定枚数（第２閾値）に達したとき、前記回収動作を実行させる。なお、印字枚数の他に、例えば画像形成部３０の駆動時間を指標とし、該駆動時間の積算値が所定の閾値を超過したときに、前記回収動作が実行されるようにしても良い。
【００７１】
印字率算出部９４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９４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。算出された各シートについての印字率は、実印字率のデータとして、次述の第１カウンタ部９５に出力される。
【００７２】
第１カウンタ部９５は、印字率差分の積算値（第１カウント値）をカウントする。前記印字率差分は、予め定められた標準印字率（例えば２％）と、１のシートに対して実際に転写されたトナー像の印字率（実印字率）との差分である。第１カウンタ部９５は、実印字率が標準印字率よりも低い場合において、その印字率差分を積算する。つまり、標準印字率＝２％で実印字率＝０．５％であれば、その印字率差分＝１．５％が積算されるが、印字率＝４．０％であるときの印字率差分＝２．０％は積算されない。
【００７３】
つまり、第１カウンタ部９５は、いわゆる低印字率のトナー像の転写が行われる度に、その印字率差分を積算してゆく。印字率差分の積算値が所定の閾値（以下、第１閾値）に達したとき、後述の実行タイミング制御部９７が排出制御部９２に実行指示信号を送り、前記排出動作を実行させる。このように、本実施形態の画像形成装置１では、１枚のシートに対する印字処理において、少なくとも上記標準印字率に相当する分のトナーを消費させることを前提とし、前記標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナー分を、上記の排出動作にて強制的に排出させるものである。これにより、現像ローラー８３上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００７４】
上記の第１閾値について説明する。本実施形態において第１閾値は、現像ローラー８３の周面８３Ａの１周分の画像長さ分のトナー量に相当する値に、印字率差分の積算値が至るときの値である。ここで、前記印字率差分と、前記排出動作において現像ローラー８３から感光体ドラム３２１へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められている。例えば、印字率差分＝１％のとき、排出動作において感光体ドラム３２１上に形成される画像の副走査方向の長さは２ｍｍ、という具合に前記関係が定められる。この例では、Ａ４サイズのシートに印字率＝１００％（ベタ画像）で画像形成させた場合、その副走査方向の画像長さが２１０ｍｍとなることから、その１％分に略相当する「２ｍｍ」が、強制排出の際の画像長さ単位として定められたものである。
【００７５】
第１閾値は、現像ローラー８３の周面８３Ａの長さと、その回転速度とに鑑みて決定される。例えば、現像ローラー８３が２０ｍｍφのローラーである場合、その１周分の長さは約６３ｍｍである。現像ローラー８３の回転速度Ｓｖと感光体ドラム３２１の回転速度Ｄｖとが同一である場合（Ｓｖ／Ｄｖ＝１．０）、第１閾値は、６３ｍｍの画像長さに相当する印字率差分の積算値（≒３１．５％）となる。一方、現像ローラー８３の回転速度Ｓｖの方が早い場合、前記画像長さは短くなる。例えば、Ｓｖ／Ｄｖ＝１．６である場合、第１閾値は、約４０ｍｍの画像長さに相当する印字率差分の積算値（≒２０％）となる。
【００７６】
図７は、第１カウンタ部９５による、印字率差分の積算例を示す表形式の図である。図７では、標準印字率＝２％、印字率差分の画像長さ換算値が１％＝２ｍｍ、現像ローラー８３の１周分の画像長さ（第１閾値）＝４０ｍｍの設定値での積算例を示している。１枚目のシートの印字率は１．０％である。従って、印字率差分＝１．０％である。この場合、第１カウンタ部９５は、「１．０％」を印字率差分の積算値（差分積算値）としてカウントする。なお、このときの差分積算値の画像長さへの換算値（画像換算値）は２ｍｍとなる。
【００７７】
２枚目のシートの印字率は３．５％である。この印字率は標準印字率よりも大きいので、第１カウンタ部９５はこれをカウント対象としない。従って、差分積算値は従前の１％のままである。３枚目のシートの印字率は０．２％であり、その印字率差分＝１．８％である。この場合、第１カウンタ部９５は印字率差分の積算処理を行い、これにより差分積算値＝２．８％に増加する。以下、第１カウンタ部９５は、印字毎に同様な処理を行う。図７の例では、３４枚目のシートに対する画像形成処理を終えた段階で、差分積算値が２０％を超過し、画像換算値が第１閾値に相当する４０ｍｍを超過している。この時点で、排出制御部９２により前記排出動作が実行される。そして、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値カウントはリセットされ、次に印字される３５枚目のシートから、新たな積算処理が開始されるものである。
【００７８】
第２カウンタ部９６は、画像形成部３０がシートに対して画像形成処理（トナー像の転写処理）を実行した印字枚数をカウントする。印字枚数（第２カウント値）が所定の閾値枚数（以下、第２閾値）に達したとき、前記回収動作が実行される。第２閾値は、例えば３枚〜１５枚程度の範囲から選ばれる適宜な数である。なお、他の実施形態として、第２カウンタ部９６に画像形成部３０の駆動時間をカウントさせるようにしても良い。
【００７９】
実行タイミング制御部９７は、排出制御部９２による排出動作、及び、回収制御部９３による回収動作の実行タイミングを制御する。実行タイミング制御部９７は、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値が第１閾値を超過したタイミングで、排出制御部９２に前記排出動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、排出制御部９２は前記排出動作を実行する。また、実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のカウント値が第２閾値を超過したタイミングで、回収制御部９３に前記回収動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、回収制御部９３は前記回収動作を実行する。
【００８０】
さらに実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のカウント値が第２閾値に至る前に、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算値が第１閾値に至った場合、前記印字枚数のそれまでのカウント値をリセットする。つまり、回収動作が同じタイミング（同じシート間）、乃至は近接したタイミングで実行されてしまうことを阻止する。なお、実行タイミング制御部９７は、逆のリセットは行わない。すなわち、印字率差分の積算値が第１閾値に至る前に、印字枚数のカウント値が第２閾値に至っても、実行タイミング制御部９７は、それまでの印字率差分の積算値のカウント値をリセットせず、そのまま保持する。
【００８１】
既述の通り、回収動作及び排出動作は、トナーの行き先は異なるものの、現像ローラー８３に長く滞留しているトナーを除去するという目的においては同一であり、両者を同じタイミングで実行する意義は少ない。また、両動作を同一タイミングで実行させると、シート間の時間間隔を長く要することになり、印字生産性も悪くなる。印字生産性の悪化を補償するためには線速を早くする必要があるが、この場合、トナーの飛散の問題が生じる。さらに、回収動作は劣化の懸念があるトナーを現像ハウジング８０外に吐出させる動作ではないため、回収動作が繰り返されると、やがて現像ハウジング８０内における劣化トナーの割合が増加することとなり得る。このような点に鑑みて、実行タイミング制御部９７は、トナーを現像ハウジング８０外へ排出する排出動作を優先し、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることを防止することで、回収動作の実行回数を減らす。これにより、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００８２】
記憶部９８は、回収動作及び排出動作に必要な様々な設定値を記憶する。例えば、標準印字率、印字率差分の画像長さ換算レート、現像ローラー８３の１周分の画像長さ、上記第１閾値及び第２閾値等を記憶する。
【００８３】
図８は、実行タイミング制御部９７によるリセット動作の一例を示すタイムチャートである。時刻Ｔ０から、第１カウンタ部９５による印字率差分の積算（チャートの下段）と、第２カウンタ部９６による印字枚数の積算（チャートの上段）が開始されたものとする。時刻Ｔ１において、印字枚数が第２閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、この時刻Ｔ１のタイミングで、回収制御部９３に回収動作を実行させる。なお、時刻Ｔ１において、印字枚数のカウント値はリセットされる。一方、印字率差分の積算値はリセットされず、積算が時刻Ｔ１以降も継続される。続く時刻Ｔ２においても、印字枚数が第２閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、同様に、回収制御部９３に回収動作を実行させる。
【００８４】
時刻Ｔ３において、印字率差分の積算値が第１閾値に至っている。実行タイミング制御部９７は、この時刻Ｔ３のタイミングで、排出制御部９２に排出動作を実行させる。なお、時刻Ｔ１において、印字率差分の積算値のカウント値はリセットされる。これに加えて、実行タイミング制御部９７は、時刻Ｔ３で印字枚数のカウント値をリセットする。時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の間に、いくらかの印字枚数がカウントされているが、そのカウント値は時刻Ｔ３の時点で０に書き換えられる。
【００８５】
時刻Ｔ４において、一旦リセットされた印字枚数のカウント値が第２閾値に至っている。従って、時刻Ｔ４の時点で、回収動作が実行される。続く時刻Ｔ５において、印字率差分の積算値が再び第１閾値に至っている。従って、この時刻Ｔ５のタイミングで、排出動作が実行される。併せて、時刻Ｔ５で印字枚数のカウント値がリセットされる。
【００８６】
続いて、制御部９０によるトナー排出動作及び回収動作を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。制御部９０の画像形成制御部９１は、外部機器からＩ／Ｆ９６３を通して、若しくは、操作部９６１から、画像形成の指示信号を受け取る（ステップＳ１）。この指示信号を受けて画像形成制御部９１は、画像形成部３０及び定着部６０を制御して、１枚のシートに画像形成（トナー像の転写）を行う（ステップＳ２）。そして、第２カウンタ部９６は、印字枚数をカウントする（ステップＳ３）。
【００８７】
次に、実行タイミング制御部９７が、印字枚数のカウント値が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。第２閾値に至っている場合（ステップＳ４でＮＯ）、実行タイミング制御部９７は、回収制御部９３に前記回収動作の実行指示信号を送る。この実行指示信号を受けて、回収制御部９３は前記回収動作を実行する（ステップＳ５）。そして、第２カウンタ部９６の印字枚数のカウント値がリセットされる（ステップＳ６）。
【００８８】
一方、印字枚数のカウント値が第２閾値以下である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、第１カウンタ部９５により、印字率算出部９４により求められた当該シートの実印字率と、記憶部９８に格納されている標準印字率との比較が行われる（ステップＳ７）。実印字率が標準印字率よりも低い場合（ステップＳ７でＮＯ）、第１カウンタ部９５は標準印字率と実印字率との差分である印字率差分を求め、これを積算する（ステップＳ８）。
【００８９】
続いて、実行タイミング制御部９７が、印字率差分の積算値が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。第１閾値に至っている場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、実行タイミング制御部９７は、排出制御部９２に排出動作の実行指示信号を送る。これに加えて、実行タイミング制御部９７は、第２カウンタ部９６による印字枚数のそれまでのカウント値をリセットする（ステップＳ１０）。これと並行して、前記実行指示信号を受けた排出制御部９２が、前記排出動作を実行する（ステップＳ１１）。また、第１カウンタ部９５の印字率差分積算値のカウント値がリセットされる（ステップＳ１２）。しかる後、第１カウンタ部９５及び第２カウンタ部９６による各々のカウントが再開される（ステップＳ１３）。
【００９０】
その後、１つのジョブが終了したか否かが確認される（ステップＳ１４）。ジョブが残存している場合（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ２に戻って処理が繰り替えされる。一方、ジョブが残存していない場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、処理を終える。また、ステップＳ７において、実印字率が標準印字率よりも低い場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、及び、ステップＳ９において印字率差分の積算値が第１閾値以下である場合（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ８〜Ｓ１３、若しくはステップＳ１０〜Ｓ１３をスキップし、ステップＳ１４に移行する。
【００９１】
＜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。当該現像ローラーの周面と感光体ドラムの周面とのギャップは１１０μｍ。
［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。当該磁気ローラーの周面と現像ローラーの周面とのギャップは３００μｍ
［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：１１％
【００９２】
また、画像形成部３０の動作を次の通りに設定した。
［実施例装置］
１分間に７５枚分のシートを印字するスペックで、線速＝３７５ｍｍ／ｓｅｃ、各シート間に９０ｍｍ分の間隔を取った。排出動作及び回収動作の制御は、図９のフローチャートに依拠した。
［比較例装置］
１分間に７５枚分のシートを印字するスペックで、線速＝４５８ｍｍ／ｓｅｃ、各シート間に１２６ｍｍ分の間隔を取った。排出動作及び回収動作の制御は上記実施形態のように連携せず、シート４枚の印字処理が行われる度に、排出動作及び回収動作の双方を実行させた。
【００９３】
実施例装置及び比較例装置の双方につき、３００ｋ枚のシートに対して印字処理を行わせた後、トナーの機内への飛散状況、画像背景部（白地部）におけるトナーかぶりの発生状況を目視にて確認した。その結果、実施例装置ではトナーの飛散、背景かぶりは特に観察されなかった。一方、比較例装置では、トナーの飛散及び背景かぶりが目視で観察された。
【００９４】
以上説明した通り、本実施形態の画像形成装置１は、実行タイミング制御部９７（制御手段）が、上記の通り印字枚数のカウント値（第２カウント値）のリセットを行う。このため、排出動作と同時に、若しくは排出動作の実行直後に、回収動作が実行されることはない。このように、トナーを現像ハウジング８０の外へ排出する排出動作を優先することで、回収動作の実行回数を減らすことができ、トナーの劣化及びトナー飛散を抑制することができる。また、１つのシート間に回収動作と排出動作とが同時に行われることはないので、シート間の時間間隔を長くする必要がない。換言すると、印字生産性を維持するために、シート間の時間間隔を長くする分だけ線速を早くする必要がない。このことは、トナー飛散の抑制に寄与する。
【００９５】
また、上記実施形態では、標準印字率に足りない低印字率のトナー像転写が行われた場合に、その印字率差分に相当するトナーを像担持体へ強制的に排出させることが前提としている。そして、印字率差分のトナーが、現像ローラー８３の周面８３Ａの１周分の画像長さに相当する分量に至ったときに、前記排出動作が実行される。従って、周面８３Ａ上に滞留するトナーを効率良く排出させることができ、トナーの消費量を抑制することができる。
【００９６】
また、実行タイミング制御部９７は、印字差分の積算値のカウント値が前記第１閾値に至る前に印字枚数のカウント値が前記第２閾値に至っても、それまでにカウントされた差分積算値のカウント値をリセットすることなく保持する。従って、排出動作が回収動作に一層優先して実行される。
【００９７】
また、本実施形態では、前記排出動作又は前記回収動作は、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行される。排出動作又は回収動作をシート間に実行させる場合、両動作の制御が別個に行われると、１のシート間に排出動作及び回収動作を実行せねばならないケースが生じる。しかし、本実施形態によれば、１のシート間に排出動作及び回収動作が実行されることはないので、シート間の短縮に寄与できる。
【００９８】
本実施形態の画像形成装置１によれば、上述の通り、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において、回収動作よりも排出動作が優先される。このため、トナーの劣化及びトナーの飛散を抑止することができる。従って、画像品質を良好に維持できる画像形成装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 画像形成装置
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
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）
８９ 第２印加部（回収手段）
９０ 制御部
９１ 画像形成制御部
９２ 排出制御部（排出手段の一部）
９３ 回収制御部（回収手段の一部）
９４ 印字率算出部
９５ 第１カウンタ部
９６ 第２カウンタ部
９７ 実行タイミング制御部（制御手段）
９８ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項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する周面を有し、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像担持体へ強制的に排出する排出動作を行う排出手段と、
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、
前記排出動作及び前記回収動作の実行タイミングを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
画像形成に関する第１指標についての第１カウント値が第１閾値に至ったときに前記排出動作を実行させ、又は、画像形成に関する第２指標についての第２カウント値が第２閾値に至ったときに前記回収動作を実行させるものであって、
前記第２カウント値が前記第２閾値に至る前に前記第１カウント値が前記第１閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第２カウント値をリセットする、画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第１指標が、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率であり、
前記第１カウント値が、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値である、画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記印字率差分と、前記排出動作において前記トナー担持体から前記像担持体へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められ、
前記第１閾値は、前記印字率差分の積算値を前記画像長さに換算した場合における、前記トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する値である、画像形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記第１カウント値が前記第１閾値に至る前に前記第２カウント値が第２閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第１カウント値をリセットすることなく保持する、画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第２指標が、シートに対して前記トナー像の転写が実行された枚数を示す印字枚数である、画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記排出動作又は前記回収動作を、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行させる、画像形成装置。
【請求項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する周面を有し、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像担持体へ強制的に排出する排出動作を行う排出手段と、
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、
前記排出動作及び前記回収動作の実行タイミングを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
画像形成に関する第１指標についての第１カウント値が第１閾値に至ったときに前記排出動作を実行させ、又は、画像形成に関する第２指標についての第２カウント値が第２閾値に至ったときに前記回収動作を実行させるものであって、
前記第２カウント値が前記第２閾値に至る前に前記第１カウント値が前記第１閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第２カウント値をリセットする、画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第１指標が、シートの印字可能面積に対するトナー像の転写面積の割合を示す印字率であり、
前記第１カウント値が、１のシートに対し、予め定められた標準印字率よりも低い実印字率でのトナー像の転写が実行された場合においてカウントされる、前記標準印字率と前記実印字率との差分である印字率差分の積算値である、画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記印字率差分と、前記排出動作において前記トナー担持体から前記像担持体へ強制的に排出させるトナーで形成される画像長さとの関係が予め定められ、
前記第１閾値は、前記印字率差分の積算値を前記画像長さに換算した場合における、前記トナー担持体の前記周面の１周分の画像長さに相当する値である、画像形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記第１カウント値が前記第１閾値に至る前に前記第２カウント値が第２閾値に至ったとき、それまでにカウントされた前記第１カウント値をリセットすることなく保持する、画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第２指標が、シートに対して前記トナー像の転写が実行された枚数を示す印字枚数である、画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記排出動作又は前記回収動作を、複数枚のシートに対して前記トナー像の転写が連続的に行われる場合におけるシート間に実行させる、画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０９０８７（Ｐ２０１３−１０９０８７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２７４０（Ｐ２０１１−２５２７４０）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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