(57)【要約】【課題】感光体とキャリア捕集部との距離が変化した場合であっても、感光体上のキャリアを安定して除去できる画像形成装置および制御プログラムを提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光体ドラム１３１、現像部１３４、転写部１６０、キャリア捕集部１３５、キャリア検出部１３６および制御部１９０を有する。現像部は、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、感光体ドラム上にトナー像を形成する。キャリア捕集部は、感光体ドラム上のキャリアに捕集バイアスに応じた電界を印加して電界の力により上記キャリアを捕集する。検出するキャリア検出部は、キャリア捕集部によるキャリアの捕集後に感光体ドラム上に残存するキャリアを検出する。制御部は、キャリア付着検出モードを有し、感光体ドラム上にキャリアを強制的に付着させ、キャリアの捕集後に感光体ドラム上に残存するキャリアの量に基づいて上記捕集バイアスを設定する。【選択図】図１
2018124400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成モードのときに転写材に画像形成する画像形成装置であって、
所定回転方向に回転可能な感光体と、
前記感光体上に配置され、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、前記感光体上にトナー像を形成する現像部と、
前記現像部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記感光体上の前記トナー像を転写材に転写する転写部と、
前記転写部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の上流側、かつ前記現像部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記感光体上に付着したキャリアに捕集バイアスに応じた電界を印加して当該電界の力により前記キャリアを捕集するキャリア捕集部と、
前記キャリア捕集部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記キャリア捕集部によるキャリアの捕集後に前記感光体上に残存するキャリアを検出するキャリア検出部と、
前記感光体上にキャリアを強制的に付着させるキャリア付着検出モードを実行するとき、前記キャリア検出部が検出したキャリアの量に基づいて、前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスを設定する制御部と、を有する、画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記キャリア付着検出モードのとき、
前記捕集バイアスを異なる値に設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスを設定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
キャリア捕集の基準となる所定の基準バイアスを中心に、当該所定の基準バイアスよりも電圧が高く、互いに大きさの異なる第１および第２の捕集バイアスと、前記基準バイアスよりも電圧が低く、互いに大きさの異なる第３および第４の捕集バイアスと、に前記捕集バイアスの直流成分を設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量をそれぞれ測定し、
前記第１〜第４の捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて、当該キャリアの量が最小になる捕集バイアスを前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスとする、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記キャリア付着検出モードのとき、
前記捕集バイアスに関する条件の値を変化させた場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記感光体上に残存するキャリアの量が最小となる捕集バイアスを前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスとする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記キャリア検出部は、
前記キャリア付着モードの実行時に前記感光体に当接し、前記感光体の回転に連れて回転し、前記感光体上のキャリアを吸着する粘着ローラーと、前記粘着ローラーに付着した前記キャリアを検出する検出センサーとを有し、
前記制御部は、
前記捕集バイアスに関する条件の値を連続的に変化させた場合の前記粘着ローラーに累積的に付着した累積キャリア量を測定し、
前記条件の値の変化前後における前記累積キャリア量の変化量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記感光体の交換時、前記二成分現像剤の交換時、または画像安定化モードの実行時に前記キャリア付着検出モードを実行する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像部は、
前記感光体に対向して設置され、前記トナーおよびキャリアを搬送する現像ローラーを有し、
前記キャリア捕集部は、
前記感光体に対向して設置され、前記電界の力により前記感光体上のキャリアを吸着する捕集ローラーを有し、
前記電界の前記感光体に対する方向は、前記現像ローラーに印加される現像バイアスによる前記感光体と前記現像ローラーとの間に形成される電界の前記感光体に対する方向とは逆方向である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記捕集バイアスは、
直流成分および交流成分を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
所定回転方向に回転可能な感光体と、
トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、前記感光体上にトナー像を形成する現像部と、
通常の画像形成を実施する動作モードである画像形成モードと、捕集バイアスを設定する動作モードであるキャリア付着検出モードとを実行させる制御部と、を有する画像形成装置を制御する制御プログラムであって、
前記動作モードを前記キャリア付着検出モードに切り替えるステップと、
前記感光体上にキャリアを強制的に付着させるステップと、
前記感光体上に付着したキャリアに捕集バイアスに応じた電界を印加して当該電界の力により前記キャリアを捕集するステップと、
前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、当該キャリアの量に基づいて前記画像形成モードにおける前記捕集バイアスを設定するステップと、
をコンピューターに実行させる、制御プログラム。
【請求項１０】
前記捕集バイアスを設定するステップでは、
前記捕集バイアスを異なる値に設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて前記捕集バイアスを設定する、請求項９に記載の制御プログラム。
【請求項１１】
前記捕集バイアスを設定するステップでは、
キャリア捕集の基準となる所定の基準バイアスを中心に、当該所定の基準バイアスよりも電圧が高く、互いに大きさの異なる第１および第２の捕集バイアスと、当該基準バイアスよりも電圧が低く、互いに大きさの異なる第３および第４の捕集バイアスと、に前記捕集バイアスの直流成分を設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量をそれぞれ測定し、
前記第１〜第４の捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて、当該キャリアの量が最小になる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、請求項１０に記載の制御プログラム。
【請求項１２】
前記捕集バイアスを設定するステップでは、
前記捕集バイアスに関する条件の値を変化させた場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記感光体上に残存するキャリアの量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、請求項９に記載の制御プログラム。
【請求項１３】
前記画像形成装置は、
前記キャリア付着モードの実行時に前記感光体に当接し、前記感光体の回転に連れて回転し、前記感光体上のキャリアを吸着する粘着ローラーと、前記粘着ローラーに付着した前記キャリアを検出する検出センサーとをさらに有し、
前記捕集バイアスを設定するステップでは、
前記捕集バイアスに関する条件の値を連続的に変化させた場合の前記粘着ローラーに累積的に付着した累積キャリア量を測定し、
前記条件の値の変化前後における前記累積キャリア量の変化量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、請求項１２に記載の制御プログラム。
【請求項１４】
前記キャリア付着検出モードに切り替えるステップは、
前記感光体の交換時、前記二成分現像剤の交換時、または画像安定化モードの実行時に実行される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置の性能が向上し、高速に高画質の印刷を実行することが可能になってきている。このような電子写真方式の画像形成装置のうち、従来から二成分現像方式の画像形成装置が知られている。二成分現像方式は、階調性などの点において優れているため、電子写真方式の画像形成装置に広く用いられている。
【０００３】
二成分現像方式では、現像部に収容されたトナーおよびキャリアの二成分を含む現像剤を使用して現像する。トナーは、帯電した有色の微粒子であり、感光体上の静電潜像に付着し、現像する役割を担う。一方、キャリアは、磁性材料を含み、トナーを担持して現像部の現像ローラーの回転によりトナーを感光体へ搬送するとともに、トナーを帯電させる役割を担う微粒子である。キャリアが感光体に付着すると、画質低下の原因となりうる。そのため、現像部は、キャリアに磁界をかけてキャリアが現像部から感光体に移ることを抑制している。
【０００４】
ところが、印刷の高速化が進むにつれて現像ローラーの回転数が増加し、現像ローラー上のキャリアに働く遠心力が増大していることに加え、印刷の高画質化が進むにつれてキャリア粒径が小さくなってきている。その結果、従来に比べて、キャリアがより感光体に付着しやすくなってきている。
【０００５】
これに関連して、たとえば、下記特許文献１には、感光体上に付着したキャリアを除去する技術が開示されている。特許文献１の技術では、感光体に対向する位置に設けられ、磁石を内蔵する外部キャリア除去部材（キャリア捕集部）に一定の直流バイアスを印加し、磁界および電界の力により感光体上のキャリアを吸引して除去する。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、感光体ユニットを交換した後など、感光体とキャリア捕集部との距離が変化した場合、感光体とキャリア捕集部との間の電界が変化し、感光体上のキャリアを吸引する力が変化する可能性がある。その結果、感光体上のキャリアを安定して除去できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３７０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、感光体とキャリア捕集部との距離が変化した場合であっても、感光体上のキャリアを安定して除去できる画像形成装置および制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記によって達成される。
【００１０】
（１）画像形成モードのときに転写材に画像形成する画像形成装置であって、所定回転方向に回転可能な感光体と、前記感光体上に配置され、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、前記感光体上にトナー像を形成する現像部と、前記現像部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記感光体上の前記トナー像を転写材に転写する転写部と、前記転写部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の上流側、かつ前記現像部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記感光体上に付着したキャリアに捕集バイアスに応じた電界を印加して当該電界の力により前記キャリアを捕集するキャリア捕集部と、前記キャリア捕集部に対して前記感光体上の前記所定回転方向の下流側に配置され、前記キャリア捕集部によるキャリアの捕集後に前記感光体上に残存するキャリアを検出するキャリア検出部と、前記感光体上にキャリアを強制的に付着させるキャリア付着検出モードを実行するとき、前記キャリア検出部が検出したキャリアの量に基づいて、前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスを設定する制御部と、を有する、画像形成装置。
【００１１】
（２）前記制御部は、前記キャリア付着検出モードのとき、前記捕集バイアスを異なる値に設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスを設定する、上記（１）に記載の画像形成装置。
【００１２】
（３）前記制御部は、キャリア捕集の基準となる所定の基準バイアスを中心に、当該所定の基準バイアスよりも電圧が高く、互いに大きさの異なる第１および第２の捕集バイアスと、前記基準バイアスよりも電圧が低く、互いに大きさの異なる第３および第４の捕集バイアスと、に前記捕集バイアスの直流成分を設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量をそれぞれ測定し、前記第１〜第４の捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて、当該キャリアの量が最小になる捕集バイアスを前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスとする、上記（２）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（４）前記制御部は、前記キャリア付着検出モードのとき、前記捕集バイアスに関する条件の値を変化させた場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記感光体上に残存するキャリアの量が最小となる捕集バイアスを前記画像形成モードのときの前記捕集バイアスとする、上記（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（５）前記キャリア検出部は、前記キャリア付着モードの実行時に前記感光体に当接し、前記感光体の回転に連れて回転し、前記感光体上のキャリアを吸着する粘着ローラーと、前記粘着ローラーに付着した前記キャリアを検出する検出センサーとを有し、前記制御部は、前記捕集バイアスに関する条件の値を連続的に変化させた場合の前記粘着ローラーに累積的に付着した累積キャリア量を測定し、前記条件の値の変化前後における前記累積キャリア量の変化量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、上記（４）に記載の画像形成装置。
【００１５】
（６）前記制御部は、前記感光体の交換時、前記二成分現像剤の交換時、または画像安定化モードの実行時に前記キャリア付着検出モードを実行する、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１６】
（７）前記現像部は、前記感光体に対向して設置され、前記トナーおよびキャリアを搬送する現像ローラーを有し、前記キャリア捕集部は、前記感光体に対向して設置され、前記電界の力により前記感光体上のキャリアを吸着する捕集ローラーを有し、前記電界の前記感光体に対する方向は、前記現像ローラーに印加される現像バイアスによる前記感光体と前記現像ローラーとの間に形成される電界の前記感光体に対する方向とは逆方向である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１７】
（８）前記捕集バイアスは、直流成分および交流成分を含む、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１８】
（９）所定回転方向に回転可能な感光体と、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、前記感光体上にトナー像を形成する現像部と、通常の画像形成を実施する動作モードである画像形成モードと、捕集バイアスを設定する動作モードであるキャリア付着検出モードとを実行させる制御部と、を有する画像形成装置を制御する制御プログラムであって、前記動作モードを前記キャリア付着検出モードに切り替えるステップと、前記感光体上にキャリアを強制的に付着させるステップと、前記感光体上に付着したキャリアに捕集バイアスに応じた電界を印加して当該電界の力により前記キャリアを捕集するステップと、前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、当該キャリアの量に基づいて前記画像形成モードにおける前記捕集バイアスを設定するステップと、をコンピューターに実行させる、制御プログラム。
【００１９】
（１０）前記捕集バイアスを設定するステップでは、前記捕集バイアスを異なる値に設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて前記捕集バイアスを設定する、上記（９）に記載の制御プログラム。
【００２０】
（１１）前記捕集バイアスを設定するステップでは、キャリア捕集の基準となる所定の基準バイアスを中心に、当該所定の基準バイアスよりも電圧が高く、互いに大きさの異なる第１および第２の捕集バイアスと、当該基準バイアスよりも電圧が低く、互いに大きさの異なる第３および第４の捕集バイアスと、に前記捕集バイアスの直流成分を設定した場合の前記感光体上に残存するキャリアの量をそれぞれ測定し、前記第１〜第４の捕集バイアスと前記感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて、当該キャリアの量が最小になる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、上記（１０）に記載の制御プログラム。
【００２１】
（１２）前記捕集バイアスを設定するステップでは、前記捕集バイアスに関する条件の値を変化させた場合の前記感光体上に残存するキャリアの量を測定し、前記感光体上に残存するキャリアの量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、上記（９）に記載の制御プログラム。
【００２２】
（１３）前記画像形成装置は、
前記キャリア付着モードの実行時に前記感光体に当接し、前記感光体の回転に連れて回転し、前記感光体上のキャリアを吸着する粘着ローラーと、前記粘着ローラーに付着した前記キャリアを検出する検出センサーとをさらに有し、前記捕集バイアスを設定するステップでは、前記捕集バイアスに関する条件の値を連続的に変化させた場合の前記粘着ローラーに累積的に付着した累積キャリア量を測定し、前記条件の値の変化前後における前記累積キャリア量の変化量が最小となる捕集バイアスを前記捕集バイアスとする、上記（１２）に記載の制御プログラム。
【００２３】
（１４）前記キャリア付着検出モードに切り替えるステップは、前記感光体の交換時、前記二成分現像剤の交換時、または画像安定化モードの実行時に実行される、上記（９）〜（１３）のいずれか１つに記載の制御プログラム。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、キャリア捕集部に印加される捕集バイアスが最適値に設定されるので、感光体ドラムに付着したキャリアを感光体ドラムから安定して除去できる。したがって、感光体ドラムの損傷およびクリーニング不良を防止または抑制でき、画像形成装置の信頼性を向上できる。その結果、画像不良がなく、高画質および高生産性の印刷を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態における画像形成装置の構成を例示する概略断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置のハードウェア構成を例示する概略ブロック図である。
【図３】感光体、現像部およびキャリア捕集部に印加されるバイアス電圧について模式的に例示する断面図である。
【図４】感光体、現像ローラーおよび捕集ローラーの表面電位を例示する模式図である。
【図５】直流捕集バイアスとキャリア捕集実施後の感光体ドラム上の残存キャリア量との関係について例示する模式図である。
【図６】捕集ローラーによって捕集されたキャリアの電界分離現象を説明するための概念図である。
【図７】図６に示すキャリア内における分極を例示する模式図である。
【図８】第１の実施形態のキャリア付着検出処理を例示するフローチャートである。
【図９】図８に示すステップＳ１０７の処理を例示するサブルーチン・フローチャートである。
【図１０Ａ】キャリア検出部の出力信号波形を例示する模式図である。
【図１０Ｂ】キャリア検出部の出力信号波形を例示する模式図である。
【図１１】検出用捕集バイアスと残存キャリア数との関係を例示する図である。
【図１２】第２の実施形態における画像形成部の構成の一部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して画像形成装置の実施の形態を説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における画像形成装置の構成を例示する概略断面図であり、図２は図１に示す画像形成装置のハードウェア構成を例示する概略ブロック図である。また、図３は感光体、現像部およびキャリア捕集部に印加されるバイアス電圧について模式的に例示する断面図であり、図４は感光体、現像ローラーおよび捕集ローラーの表面電位を例示する模式図である。
【００２８】
＜画像形成装置１００＞
図１および図２に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、転写部１６０、定着部１７０、操作表示部１８０および制御部１９０を有する。これらの構成要素は、内部バス１０１により相互に通信可能に接続されている。画像形成装置１００は、電子写真方式の画像形成装置であり、たとえばＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、コピー機、ファクシミリ、プリンターなどでありうる。
【００２９】
＜画像読取部１１０＞
画像読取部１１０は、原稿Ｐの画像を読み取り、画像データ信号を生成する。画像読取部１１０は、光源１１１、読取面１１２、光学系１１３および撮像素子１１４を有する。
【００３０】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を備える光源１１１から照射された光は、読取面１１２に載置された原稿Ｐに照射され、その反射光は光学系１１３を通じて、読取り位置に移動した撮像素子１１４に結像される。撮像素子１１４は、原稿Ｐからの反射光強度に応じて電気信号を生成する。生成された電気信号は、アナログ信号からディジタル信号に変換されたのち、画像データ信号として画像処理部１２０に送信される。
【００３１】
＜画像処理部１２０＞
画像処理部１２０は、画像読取部１１０から受信した画像データ信号に対して各種の画像処理を実施し、印刷画像データを生成する。画像処理部１２０では、たとえば、濃度補正処理、γ補正処理、フィルター処理、画像圧縮処理などが実施されうる。生成された印刷画像データは、画像形成部１３０に送信される。
【００３２】
また、画像処理部１２０は、印刷データをラスタライズするラスタライズ部を有し、図示しない通信部により受信された印刷ジョブに含まれる印刷設定および印刷データに基づいて、印刷画像データを生成する。生成された印刷画像データは、画像形成部１３０に送信される。通信部は、ネットワークに接続されたクライアント端末などの機器と通信を行うためのインタフェースである。
【００３３】
＜画像形成部１３０＞
画像形成部１３０は、電子写真方式で画像を形成する。画像形成部１３０は、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１３０Ａ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１３０Ｂ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１３０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１３０Ｄを備える。
【００３４】
画像形成部１３０Ａは、感光体ドラム（感光体）１３１Ａおよびその周囲に配置された帯電部１３２Ａ、光書込部１３３Ａ、現像部１３４Ａ、キャリア捕集部１３５Ａ、キャリア検出部１３６Ａおよびクリーニング部１３７Ａを有する。
【００３５】
図３に示すように、感光体ドラム１３１Ａは、有機光導電体を含むポリカーボネイト等の樹脂からなる感光層を有する像担持体であり不図示のドラムモーターにより回転方向Ｒ（所定回転方向）に所定速度で回転する。
【００３６】
帯電部１３２Ａは、感光体ドラム１３１Ａの周囲に配置されるスコロトロンの方式のコロナ放電極を備え、生成されるイオンによって感光体ドラム１３１Ａの表面を帯電させる。本実施形態では、感光体ドラム１３１Ａの表面電位（以下、単に「表面電位」と称する）が、たとえば−Ｖ０（Ｖ）となるように感光体ドラム１３１Ａの表面に負電荷が付与される。
【００３７】
光書込部１３３Ａは、走査光学装置が組み込まれており、入力される印刷画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム１３１Ａを露光することにより、露光された部分の電荷を消去し、印刷画像データに対応する電荷パターン（静電潜像）を形成する。感光体ドラム１３１Ａの露光された部分（露光部）の電位は、露光されない部分（非露光部）の電位（−Ｖ０）よりも高くなる。
【００３８】
現像部１３４Ａは、感光体ドラム１３１Ａの露光部に形成された静電潜像を現像する。図３に示すように、現像部１３４Ａは、回転方向Ｒとは逆の回転方向Ｕに回転可能に構成された現像ローラー２０１Ａを有し、感光体ドラム１３１Ａに非接触で近接して配置されている。現像ローラー２０１Ａには、接地（グランド）に対して負の現像バイアス電圧Ｖｂが印加されており、現像ローラー２０１Ａの表面電位（以下、「現像電位」と称する）は、−Ｖｂ（Ｖ）となる。すなわち、現像ローラー２０１Ａに負の直流バイアスがかけられている。以下、現像バイアス電圧Ｖｂにより、現像ローラー２０１Ａにかけられている負の直流バイアスを現像バイアス（−Ｖｂ）（Ｖ）と書く。
【００３９】
現像部１３４Ａは、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を使用して、感光体ドラム１３１Ａ上に形成された静電潜像にトナーを付与することにより現像し、感光体ドラム１３１Ａ上にトナー像を形成する。
【００４０】
トナーは、負に帯電した有色の微粒子であり、感光体ドラム１３１Ａ上の静電潜像に付着し、現像する役割を担う。一方、キャリアは、たとえば磁性金属粉などの磁性材料を含み、トナーを担持して現像ローラー２０１Ａの回転によりトナーを感光体ドラム１３１Ａへ搬送するとともに、トナーを帯電させる役割を担う微粒子である。キャリアとしては、体積平均粒径が、たとえば１０〜５０μｍ、好適には３０μｍ程度のものが用いられうる。本実施形態では、キャリアはトナーとの摩擦により正に帯電されている。
【００４１】
図４に示すように、たとえば感光体ドラム１３１Ａの露光部の表面電位が−５０（Ｖ）、現像ローラー２０１Ａの現像電位が−６００（Ｖ）である場合、電位の高い感光体ドラム１３１の露光部から電位の低い（絶対値が大きい）現像ローラー２０１Ａへ向かう電界が形成される。したがって、現像ローラー２０１Ａのトナーは、電位の低い現像ローラー２０１Ａから電位の高い（絶対値が小さい）感光体ドラム１３１Ａの露光部に向かって吸引される。その結果、トナーは、キャリアから切り離されて、感光体ドラム１３１Ａの露光部に付着する。
【００４２】
また、たとえば感光体ドラム１３１Ａの非露光部の表面電位が−７５０（Ｖ）、現像電位が−６００（Ｖ）である場合、電位の高い現像ローラー２０１Ａから電位の低い感光体ドラム１３１Ａの非露光部へ向かう電界が形成される。
【００４３】
感光体ドラム１３１Ａの非露光部の表面電位（−Ｖ０）と現像電位（−Ｖｂ）との電位差Ｖｂ０（＝Ｖ０−Ｖｂ）が大きいほど、非露光部にトナーが付着して濃度が高くなる現象、すなわちカブリが発生することを低減できる。一方、電位差Ｖｂ０が大きいほどキャリアが感光体ドラム１３１Ａに付着しやすくなる。
【００４４】
キャリア捕集部１３５Ａは、感光体ドラム１３１Ａの表面に付着したキャリアを捕集（回収）する。キャリア捕集部１３５Ａは、転写部１６０に対して感光体ドラム１３１Ａ上の回転方向Ｒの上流側、かつ現像部１３４Ａに対して感光体ドラム１３１Ａ上の回転方向Ｒの下流側に配置されうる。キャリア捕集部１３５Ａは、捕集ローラー３０１Ａ、ハウジング３０２Ａ、電源ユニット３０３Ａ、キャリア剥離板３０４Ａ、キャリア搬送部３０５Ａを有する。
【００４５】
捕集ローラー３０１Ａは、たとえば樹脂製磁石およびシャフトを有するローラーであり、ハウジング３０２Ａ内において感光体ドラム１３１Ａと同じ回転方向Ｒに回転可能に支持され、感光体ドラム１３１Ａに対して非接触で近接して設置されている。また、捕集ローラー３０１Ａの表面には絶縁層が形成されている。ハウジング３０２Ａは、導電性板部材からなり捕集ローラー３０１Ａと同電位に維持されている。
【００４６】
また、キャリア捕集部１３５Ａは、感光体ドラム１３１Ａ、帯電部１３２、クリーニング部１３７Ａ等を含む感光体ユニットとは別体として形成されうる。したがって、ユーザーは、感光体ユニットをキャリア捕集部１３５Ａから分離でき、感光体ユニットのみを交換することができる。さらに、キャリア捕集部１３５Ａは、画像形成装置１００の本体から取り外し可能に構成されてもよい。
【００４７】
感光体ドラム１３１Ａの表面と、捕集ローラー３０１Ａの感光体ドラム１３１Ａに対向する表面との間の距離は、たとえば０．２〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４８】
キャリア剥離板３０４Ａは、捕集ローラー３０１Ａ上に先端が当接し、吸着されたキャリアを剥離する。キャリア剥離板３０４Ａは、たとえば板金に弾性樹脂フィルムを貼り付けたものである。捕集されたキャリアは、捕集ローラー３０１Ａの回転によりキャリア剥離板３０４Ａまで搬送され、捕集ローラー３０１Ａの表面から剥離される。
【００４９】
キャリア搬送部３０５Ａは、キャリア剥離板３０４Ａによって捕集ローラー３０１Ａの表面から剥離されたキャリアをパレット（不図示）に搬送する。パレットは、剥離されたキャリアを蓄積する。パレットに蓄積されたキャリアは、適宜、画像形成装置１００の外部へ排出されうる。
【００５０】
捕集ローラー３０１Ａには、接地（グランド）に対して負の直流捕集バイアス電圧Ｖｄｄ（Ｖ）が印加され、捕集ローラー３０１Ａの表面電位（以下、「捕集電位」と称する）は、−Ｖｄｄ（Ｖ）となる。すなわち、捕集ローラー３０１Ａに負の直流バイアスがかけられている。以下、直流捕集バイアス電圧Ｖｄｄにより、捕集ローラー３０１Ａにかけられている負の直流バイアスを直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）（Ｖ）と書く。
【００５１】
直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）は、表面電位（−Ｖ０）よりも低い値に設定されるため、捕集電位は、表面電位よりも低くなり、感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間には、感光体ドラム１３１Ａから捕集ローラー３０１Ａへ向かう電界が形成される。一方、上述したとおり、感光体ドラム１３１Ａと現像ローラー２０１Ａとの間には、電位の高い現像ローラー２０１Ａから電位の低い感光体ドラム１３１Ａの非露光部へ向かう電界が形成される。
【００５２】
したがって、感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間に形成される電界の感光体ドラム１３１Ａに対する方向は、感光体ドラム１３１Ａの非露光部と現像ローラー２０１Ａとの間に形成される電界の感光体ドラム１３１Ａに対する方向とは逆方向となる。
【００５３】
感光体ドラム１３１Ａに付着したキャリアは、捕集ローラー３０１Ａの樹脂製磁石の磁界による吸引力と、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）の電界による吸引力とにより効率よく捕集される。なお、樹脂製磁石の磁界による吸引力のみによってキャリアを捕集するように、より高磁力の磁石で構成することも可能であるが、コストが多くかかるため、現実的ではない。
【００５４】
図３に示すように、直流捕集バイアス電圧（直流成分）Ｖｄｄに交流捕集バイアス電圧（交流成分）ｖが重畳された捕集バイアス電圧Ｖｄを捕集ローラー３０１Ａに印加することもできる。捕集バイアス電圧Ｖｄが捕集ローラー３０１Ａに印加される場合、キャリアを振動させる電界が形成されてキャリアが感光体ドラム１３１Ａから離れやすくなり、キャリアが感光体ドラム１３１Ａから良好に除去される。このように、キャリア捕集部１３５Ａは、感光体ドラム１３１上に付着したキャリアに捕集バイアス（−Ｖｄ）に応じた電界を印加して、当該電界の力によりキャリアを捕集する。一方、捕集電位は、表面電位よりも低いので、負に帯電したトナーが捕集ローラー３０１Ａによって捕集されることはない。
【００５５】
捕集ローラー３０１Ａが捕集するキャリア量は、感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間に形成される電界の大きさに依存し、電界が大きくなると、感光体ドラム上１３１Ａ上のキャリアが捕集ローラー３０１Ａによって捕集されやすくなる。したがって、キャリアを多く捕集するためには、捕集電位を表面電位に対してより低く、すなわち直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）をより低く（直流捕集バイアス電圧Ｖｄｄをより高く）設定することが効果的であると考えられる。
【００５６】
図５を参照して、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）とキャリア捕集実施後の感光体ドラム１３１Ａ上の残存キャリア量との関係について説明する。図５は、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）とキャリア捕集実施後の感光体ドラム１３１Ａ上の残存キャリア量との関係について例示する模式図である。
【００５７】
直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）を低くすると、感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間の電界が増大し、感光体ドラム１３１Ａ上のキャリアに対する吸引力が大きくなるため、感光体ドラム１３１Ａ上から捕集されるキャリア量は増加する。したがって、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）を低くすると、曲線Ｃ１のように、捕集ローラー３０１Ａによる感光体ドラム１３１からのキャリア捕集効果により、感光体ドラム１３１Ａ上の残存キャリア量は減少する。
【００５８】
ところが、近年の研究により、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）を低くし過ぎるとすると、捕集ローラー３０１Ａによって捕集されたキャリアが電界分離し、分離されたキャリアが捕集ローラー３０１Ａから感光体ドラム１３１Ａへ戻って再付着することが見出された。捕集ローラー３０１Ａから感光体ドラム１３１Ａへ戻るキャリア量（捕集ローラー３０１Ａからのキャリア吐出し量）は、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）が低くなるに伴い、曲線Ｃ２のように増加する。
【００５９】
したがって、感光体ドラム１３１Ａ上のキャリア量は、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）を低くすると、概ね−Ｖｄｘまでは減少するものの、−Ｖｄｘを超えるまで低くし過ぎると、捕集されたキャリアが感光体ドラム１３１Ａに戻って再付着するため増加に転じる。
【００６０】
続いて、図６および図７を参照して、捕集ローラー３０１Ａによって捕集されたキャリアが感光体ドラム１３１Ａに戻る現象について説明する。図６は捕集ローラー３０１Ａによって捕集されたキャリアの電界分離現象を説明するための概念図であり、図７は図６に示すキャリア内における分極を例示する模式図である。
【００６１】
直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）が−Ｖｄｘよりも低い領域では、捕集ローラー３０１Ａ上において、捕集ローラー３０１Ａから感光体ドラム１３１Ａへ向けてキャリアＣＡが鎖状に連なったキャリアチェーンが形成される。捕集ローラー３０１Ａの表面には絶縁層が形成されているので、キャリアチェーンと電源ユニット３０３Ａとの間は絶縁されている。そのため、感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間の電界により、各々のキャリアＣＡ内には、分極により正電荷および負電荷が発生する。
【００６２】
感光体ドラム１３１Ａと捕集ローラー３０１Ａとの間の電界が増大すると、キャリアチェーンの中で電界が形成され、キャリアチェーンの感光体ドラム１３１Ａ側の先端部には負電荷、捕集ローラー３０１Ａ側の先端部には正電荷が蓄積される。そのため、感光体ドラム１３１Ａとキャリアチェーンの感光体ドラム１３１Ａ側の先端部との間に電界が発生し、キャリアチェーンに対して静電気力（Ｆ１）が作用する。また、静電気力（Ｆ１）のほかにキャリアＣＡ内の分極で生じた正電荷と負電荷との間に静電気吸引力（Ｆ２）が作用する。
【００６３】
静電気力（Ｆ１）が、捕集ローラー３０１Ａの樹脂製磁石による磁界の力（Ｆ３）を超える場合、キャリアチェーンが分断されて一部のキャリアが感光体ドラム１３１Ａ上に転移する可能性がある。
【００６４】
このように、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）が−Ｖｄｘよりも低い範囲では、捕集ローラー３０１Ａにキャリアチェーンが形成され、当該キャリアチェーンの感光体ドラム１３１Ａ側の先端部が負に帯電する。その結果、キャリアＣＡが感光体ドラム１３１Ａ側に戻って感光体ドラム１３１Ａの表面に再付着する。すなわち、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）が低い範囲ではキャリアＣＡを除去する能力が低くなる。一方、直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）が−Ｖｄｘよりも高い範囲ではキャリアＣＡを感光体ドラム１３１Ａから引き離す力が弱いために、キャリアＣＡを除去する能力が低い。本実施形態では、このようなキャリア捕集の特性を考慮して、後述するキャリア付着検出処理により、捕集ローラー３０１Ａに印加される直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）が決定される。
【００６５】
キャリア検出部１３６Ａは、キャリア付着検出処理を実施する際にキャリア捕集部１３５Ａによるキャリア捕集の後、感光体ドラム１３１Ａ上に残存しているキャリアを検出する。キャリア検出部１３６Ａは、たとえば反射型光学方式センサーを有し、感光体ドラム１３１Ａの表面を観測し、感光体ドラム１３１Ａの表面状態（たとえばキャリア付着）に応じた電気信号を出力する。キャリア検出部１３６Ａは、キャリア捕集部１３５Ａに対して感光体ドラム１３１Ａ上の回転方向Ｒの下流側、かつ転写部１６０に対して感光体ドラム１３１Ａ上の回転方向Ｒの上流側に配置される。キャリア検出部１３６Ａの検出結果は、制御部１９０に送信される。
【００６６】
クリーニング部１３７Ａは、後述する中間転写ベルトにトナー画像が転写された後において、感光体ドラム１３１Ａの表面に残留したトナー、キャリア、外添剤などの残留物を掻き取る（除去する）ことにより、表面状態を良好に維持するために使用される。
【００６７】
このように、画像形成部１３０Ａは、画像処理部１２０で生成された印刷画像データを受信し、光書込部１３３Ａにて上記印刷画像データを感光体ドラム１３１Ａに書き込み、感光体ドラム１３１Ａに上記印刷画像データに基づく静電潜像を形成する。そして静電潜像は現像部１３４Ａにより現像され、感光体ドラム１３１Ａ上に可視画像であるトナー像が形成される。キャリア捕集部１３５Ａは、感光体ドラム１３１Ａ上にトナー像が現像された後、感光体ドラム１３１Ａ上に付着しているキャリアを捕集する。
【００６８】
また、画像形成部１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄについても、画像形成部１３０Ａと同様の構成を備える感光体、帯電部、光書込部、現像部、キャリア捕集部、キャリア検出部およびクリーニング部を有する。画像形成部１３０の感光体ドラム１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄのそれぞれには、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。
【００６９】
画像形成部１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄの感光体、帯電部、光書込部、現像部、キャリア捕集部、キャリア検出部およびクリーニング部の構成については、画像形成部１３０Ａの構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。以下、画像形成部１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄに共通の構成の説明する場合において、画像形成部１３０、感光体ドラム１３１、帯電部１３２、光書込部１３３、現像部１３４、キャリア捕集部１３５、キャリア検出部１３６およびクリーニング部１３７のように表記する。
【００７０】
＜給紙部１４０＞
給紙部１４０は、用紙を収容し、用紙搬送部１５０に用紙を供給する。給紙部１４０は、送り出しローラー１４１と、さばきローラー１４２と、給紙トレイ１４３，１４４，１１４５と、を備える。
【００７１】
用紙Ｓは、給紙トレイ１４３、１４４、または１４５に収容されている。たとえば、用紙Ｓは、送り出しローラー１４１によって給紙トレイ１４３から送りだされ、さばきローラー１４２によって１枚に分離される。
【００７２】
＜用紙搬送部１５０＞
用紙搬送部１５０は、画像形成装置１００内で用紙Ｓを搬送する。用紙搬送部１５０は、用紙搬送路１５１と、ループローラー１５２およびレジストローラー１５３を含む複数の搬送ローラーと、を有する。
【００７３】
用紙搬送部１５０は、手差しトレイまたは給紙部１４０から給紙された用紙Ｓを、画像形成部１３０に搬送する。用紙Ｓは、レジストローラー１５３でタイミング制御され、トナー像と同期がとられて転写部１６０に搬送される。転写部１６０でトナー像が転写された用紙Ｓは、定着部１７０に搬送され、用紙Ｓ上にトナー像が定着される。
【００７４】
＜転写部１６０＞
転写部１６０は、感光体ドラム１３１上のトナー像を転写材としての用紙Ｓに転写する。転写部１６０は、現像部１３４およびキャリア捕集部１３５に対して感光体ドラム１３１上の回転方向Ｒの下流側に配置され、中間転写ベルト１６１、１次転写部１６２および２次転写部１６３を有する。
【００７５】
中間転写ベルト１６１は、１次転写部１６２および複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。１次転写部１６２は、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色に対応する１次転写モジュール１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃおよび１６２Ｄからなる。２次転写部１６３は、中間転写ベルト１６１の外側に配置され、中間転写ベルト１６１との間を用紙Ｓが通過可能に位置決めされている。
【００７６】
＜定着部１７０＞
定着部１７０は、用紙Ｓに転写されたカラーのトナー像を定着する。定着部１７０は、加熱ローラー１７１および加圧ローラー１７２を有する。用紙Ｓは、加熱ローラー１７１と加圧ローラー１７２との間を通過する際、圧力および熱が加えられる。用紙Ｓ上のトナー像は、溶融し、定着される。
【００７７】
＜操作表示部１８０＞
操作表示部１８０は、たとえば、ディスプレイおよびキーボード、あるいはタッチパネルを有し、それぞれ入力部および出力部として機能する。キーボードは、用紙のサイズを指定する選択キー、コピー枚数などを設定するテンキー、動作の開始を指示するスタートキー、動作の停止を指示するストップキーなどの複数のキーを有する。入力部は、文字入力、各種設定、スタート指示などの各種指示をユーザーが行うために利用される。また、出力部は、機器構成、印刷ジョブの実施状況、用紙ジャムの発生状況、エラーの発生状況、現在変更可能な設定などを、ユーザーに提示するために使用される。
【００７８】
＜制御部１９０＞
制御部１９０は、図示しない補助記憶装置、メモリーおよびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有する。これらは、内部バスを介して相互に通信可能に接続されている。
【００７９】
補助記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリーなどの大容量の記憶装置を備える。メモリーは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。ＲＡＭには、ＣＰＵの実行に伴う演算結果などが格納される。
【００８０】
制御部１９０において、ＣＰＵは、制御プログラムを実行する。制御プログラムは、たとえば補助記憶装置に記憶されており、ＣＰＵによって実行される際に、メモリーのＲＡＭにロードされる。ＣＰＵは、上記制御プログラムに従って、画像読取部１１０、画像処理部１２０、画像形成部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、転写部１６０、定着部１７０および操作表示部１８０の各構成要素を統合的に制御して、様々な機能を実現する。
【００８１】
制御部１９０は、「画像形成モード」および「キャリア付着検出モード」を含む複数の動作モードを有する。画像形成モードは通常の画像形成を実施する動作モードであり、キャリア付着検出モードは捕集バイアスを設定（決定）する動作モードである。捕集バイアスで設定し、更新された捕集バイアスは、以降の画像形成モードにおけるキャリア捕集に用いられる。画像形成モードおよびキャリア付着検出モードは、ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより実現されうる。
【００８２】
制御部１９０は、キャリア付着検出モードにおいて、感光体ドラム１３１に所定量のキャリアを強制的に付着させるように現像部１３４を制御する。さらに、制御部１９０は、キャリア付着検出モードのとき、キャリア捕集部１３５による上記キャリアの捕集後に感光体ドラム１３１上に残存するキャリアの量を測定し、当該キャリアの量に基づいて捕集バイアスを更新する。
【００８３】
キャリア付着検出モードでは、キャリア捕集部１３５によって感光体ドラム１３１上のキャリアを捕集する際に、捕集ローラー３０１にキャリア付着検出用の直流捕集バイアス（以下、「検出用捕集バイアス」と書く）が印加される。
【００８４】
制御部１９０は、キャリア付着検出モードのとき、捕集バイアスを異なる値に設定した場合の感光体ドラム１３１上に残存するキャリアの量を測定し、捕集バイアスと感光体上に残存するキャリアの量との関係に基づいて捕集バイアスを更新する。
【００８５】
＜キャリア付着検出処理＞
以下、図８〜図１１を参照して、キャリア付着検出処理により、捕集バイアスを更新する具体的な方法について説明する。図８は本実施形態のキャリア付着検出処理を例示するフローチャートであり、図９は図８に示すステップＳ１０７の処理を例示するサブルーチン・フローチャートである。図８のフローチャートおよび図９のサブルーチン・フローチャートに示す処理は、制御部１９０のＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより実現される。
【００８６】
また、図１０Ａおよび図１０Ｂは、キャリア検出部１３６の出力信号波形を例示する模式図である。横軸は時間であり、縦軸はキャリア検出部１３６の出力電圧である。さらに、図１１は検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）と残存キャリア数Ｎｒｃとの関係を例示する図である。
【００８７】
図８に示すように、まず、キャリア付着検出を実施するタイミングか否かを判断する（ステップＳ１０１）。キャリア付着検出を実施するタイミングは、たとえば現像部１３４を新品に入れ替える等で現像部１３４の二成分現像剤を交換した直後（二成分現像剤の交換時）、感光体ユニットを交換した直後（感光体ユニットの交換時）、画像安定化モードを実施した直後（画像安定化モードの実行時）でありうる。
【００８８】
キャリアの製造過程では、生成されたキャリア粗粉が除去しきれないことがあり、新規の二成分現像剤には、キャリア粗粉が少なからず含まれる場合がある。現像部１３４の二成分現像剤を交換した直後にキャリア付着検出処理を実施することにより、これらのキャリア粗粉を除去できる。
【００８９】
また、感光体ドラム１３１を含む感光体ユニットを交換した場合、感光体ドラム１３１と捕集ローラー３０１との間の距離が変化する場合がある。感光体ドラム１３１と捕集ローラー３０１との間の距離が変化すると、感光体ドラム１３１上に付着しているキャリアへ作用する電界および磁界による力が変化し、キャリアを安定的に捕集することができなくなる可能性がある。感光体ドラム１３１を交換した直後にキャリア付着検出処理を実施することにより、キャリア捕集部１３５に印加される捕集バイアスが最適値に更新される。したがって、画像形成モードにおいて、感光体ドラム１３１上のキャリアに略一定の電界および磁界による力が作用し、キャリアを安定的に捕集できる。
【００９０】
画像安定化モードでは、感光体ドラム１３１の表面に所定の印刷パターンを有するトナー画像を形成し、中間転写ベルト１６１への転写後のトナー画像の濃度をセンサーにより測定し、その濃度測定結果に基づき、帯電部１３２や現像部１３４の制御変数を補正する。画像安定化モードでは、感光体ドラム１３１の表面電位を変化させる可能性があるため、画像安定化モードを実施した直後（画像安定化モードの実行時）にキャリア付着検出処理を実行することが好ましい。
【００９１】
次に、感光体ドラム１３１の表面電位を設定する（ステップＳ１０２）。制御部１９０は、画像形成モード時の設定値を取得し、これに基づいて帯電部１３２のグリッドワイヤーの印加電圧を調整する等により、感光体ドラム１３１の表面電位を設定する（表面電位−Ｖ０）。
【００９２】
次に、キャリア付着検出モードに切り替える（ステップＳ１０３）。制御部１９０は、動作モードを、たとえば画像形成モードからキャリア付着検出モードに切り替える。
【００９３】
次に、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）を設定する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）は、所定の基準バイアス（−Ｖｓ）を中心に、複数のバイアスから選択されうる。検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）は、基準バイアス（−Ｖｓ）よりも電圧が高く、互いに大きさの異なる複数のバイアスと、基準バイアス（−Ｖｓ）よりも電圧が低く、互いに大きさの異なる複数のバイアスと、から選択されうる。
【００９４】
たとえば、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）は、（−Ｖｄｃ１）＞（−Ｖｄｃ２）＞（−Ｖｓ）＞（−Ｖｄｃ３）＞（−Ｖｄｃ４）を満たす第１〜第４の検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）から選択されうる。一例として、（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）は以下のように設定されうる。
【００９５】
（−Ｖｄｃ１）：（−Ｖｓ）＋２００（Ｖ）
（−Ｖｄｃ２）：（−Ｖｓ）＋１００（Ｖ）
（−Ｖｄｃ３）：（−Ｖｓ）−１００（Ｖ）
（−Ｖｄｃ４）：（−Ｖｓ）−２００（Ｖ）
たとえば、基準バイアス（−Ｖｓ）が−１０００（Ｖ）であるとき、（−Ｖｄｃ１）は−８００（Ｖ）、（−Ｖｄｃ２）は−９００（Ｖ）、（−Ｖｄｃ３）は−１１００（Ｖ）、（−Ｖｄｃ４）は−１２００（Ｖ）となる。
【００９６】
なお、基準バイアス（−Ｖｓ）は、キャリア捕集の基準となるバイアス（デフォルト）である。基準バイアス（−Ｖｓ）は、たとえば従来の画像形成装置のキャリア捕集部で標準的に使用される直流捕集バイアスや、過去のキャリア付着検出処理により決定された直流捕集バイアスなどが使用されうる。
【００９７】
基準バイアス（−Ｖｓ）および第１〜第４の検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）の値は、制御部１９０のメモリーに予め保存されており、必要に応じてユーザーが書き換えられるように構成することもできる。
【００９８】
制御部１９０は、最初に、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）として、たとえば第１の直流捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）を設定する。
【００９９】
次に、感光体ドラム１３１にキャリアを付着させる（ステップＳ１０５）。制御部１９０は、現像部１３４から所定量のキャリアを感光体ドラム１３１に付着させるため、現像ローラー２０１に印加する現像バイアス電圧Ｖｂを調整する。より具体的には、制御部１９０は、現像バイアス電圧Ｖｂを画像形成モードのときに設定される値よりも小さく設定することにより、表面電位（−Ｖ０）と現像電位との差（Ｖ０−Ｖｂ）を大きくする。その結果、現像部１３４から感光体ドラム１３１へ移動するキャリア量が増加し、画像形成モードのときよりも多いキャリアが感光体ドラム１３１に付着する。
【０１００】
次に、感光体ドラム１３１上に付着したキャリアを捕集する（ステップＳ１０６）。制御部１９０は、設定された第１の直流捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）を捕集ローラー３０１に印加して、感光体ドラム１３１上に付着したキャリアを捕集するようにキャリア捕集部１３５を制御する。
【０１０１】
次に、感光体ドラム１３１上の残存キャリア数を測定する（ステップＳ１０７）。図９に示すように、感光体ドラム１３１の表面を観測する（ステップＳ２０１）。キャリア検出部１３６は、感光体ドラム１３１の表面を観測し、感光体ドラム１３１の表面に付着したキャリアの有無に応じた電気信号を出力する。
【０１０２】
たとえば、キャリア検出部１３６は、感光体ドラム１３１の表面にキャリアが付着している場合は、ロー（Ｌｏｗ）レベルの電圧を出力し、キャリアが付着していない場合は、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの電圧を出力する。キャリアは微粒子であるので、キャリア検出部１３６がローレベルの電圧を出力している期間は非常に短い。したがって、キャリア検出部１３６の出力信号波形（以下、「観測波形」と書く）は、キャリアに対応するロー期間がノイズ状のパルス波形となる。
【０１０３】
図１０Ａに示すように、感光体ドラム１３１の表面に付着しているキャリアが多い場合、観測波形においてハイレベル／ローレベルが切り替わる回数は多くなる。一方、図１０Ｂに示すように、感光体ドラム１３１の表面に付着しているキャリアが少ない場合、観測波形においてハイレベル／ローレベルが切り替わる回数は少なくなる。
【０１０４】
次に、感光体ドラム１３１上のキャリア数を算定する（ステップＳ２０２）。制御部１９０は、観測波形において、キャリア検出部１３６の出力電圧がハイレベルからローレベルへの切り替わる回数、またはローレベルからハイレベルへ切り替わる回数を計測して、感光体ドラム１３１上に残存するキャリア数（キャリア量）を取得する。
【０１０５】
次に、感光体ドラム１３１上に残存するキャリア数を保存する（ステップＳ２０３）。制御部１９０は、取得した残存キャリア数を検出用捕集バイアス電圧Ｖｄｃと対応させてメモリーに保存し、図５のフローチャートの処理に戻る（リターン）。
【０１０６】
次に、全ての検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）について検出が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）が第１〜第４の検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）から選択される場合、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）の全てについて、キャリア付着検出処理が完了したか否かを判断する。全ての検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）について検出が完了していない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）を変更する（ステップＳ１０９）。制御部１９０は、第１〜第４の検出用捕集バイアス電圧（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）からキャリア付着検出が完了していないもの１つ選択し、検出用捕集バイアス電圧Ｖｄｃとして設定する。そして、制御部１９０は、ステップＳ１０５の処理に移行する。
【０１０７】
一方、全ての検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）について検出が完了している場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）と残存キャリア数との関係を推定する（ステップＳ１１０）。
【０１０８】
制御部１９０は、メモリーに保存されている、第１〜第４の検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）にそれぞれ対応する残存キャリア数のデータに基づいて、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）と残存キャリア数との関係を推定する。
【０１０９】
図１１に示すように、制御部１９０は、検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）をＸ軸、感光体ドラム１３１上の残存キャリア数ＮｒｃをＹ軸に取って、上記データをＸＹ平面にプロットする。プロットされた点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３および点Ｐ４は、それぞれ第１〜第４の検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ１）〜（−Ｖｄｃ４）に対応する。
【０１１０】
図５を参照して説明した直流捕集バイアス（−Ｖｄｄ）と、感光体ドラム上の残存キャリア量との関係から、点Ｐ１，点Ｐ２，点Ｐ３，点Ｐ４を通る近似式として、２次式Ｃ３を想定する。２次式Ｃ３の最小値、すなわち残存キャリア数Ｎｒｃの最小値に対応する検出用捕集バイアス（−Ｖｄｃ）が直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）であると考えられる。
【０１１１】
次に、捕集バイアス電圧の最適値を決定する（ステップＳ１１１）。図５における曲線Ｃ１および曲線Ｃ２を直線で近似できるとすれば、下記の手順（Ａ）〜手順（Ｃ）により、直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）を容易に算出できる。
【０１１２】
（Ａ）上記ＸＹ平面の点Ｐ１および点Ｐ２を通る直線Ｌ１と、点Ｐ３および点Ｐ４を通る直線Ｌ２と、を算出する。
【０１１３】
（Ｂ）直線Ｌ１とＸ軸との交点のＸ座標（−Ｖｄ＿１）と、直線Ｌ２とＸ軸との交点のＸ座標（−Ｖｄ＿２）と、を算出する。−Ｖｄ＿１から（−Ｖｄ＿２）までの範囲は、−Ｖｄ＿１を下限、（−Ｖｄ＿２）を上限として、残存キャリア数が計算上ゼロとなる直流捕集バイアスの範囲である。
【０１１４】
（Ｃ）−Ｖｄ＿１と（−Ｖｄ＿２）の平均値、すなわち（−Ｖｄ＿１＋（−Ｖｄ＿２））／２を計算し、直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）を取得する。
【０１１５】
なお、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３および点Ｐ４を通る２次式Ｃ３の各係数を算出し、２次式Ｃ３の最小値に対応する直流捕集バイアスを算出して、直流捕集バイアスの最適値Ｖｄｏとしてもよい。
【０１１６】
制御部１９０は、画像形成モードにおいてキャリア捕集部１３５に印加される捕集バイアスを、算出された直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）に更新する。
【０１１７】
以上で説明した本実施形態の画像形成装置１００は、下記の効果を奏する。
【０１１８】
キャリア捕集部１３５に印加される捕集バイアスが最適値（−Ｖｄｏ）に設定されるので、感光体ドラム１３１に付着したキャリアを感光体ドラム１３１から安定して除去できる。したがって、感光体ドラム１３１の損傷およびクリーニング不良を防止または抑制でき、画像形成装置１００の信頼性を向上できる。その結果、画像不良がなく、高画質および高生産性の印刷を実現できる。
【０１１９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、感光体ドラム上に残存するキャリア数を直接的に測定する場合について説明した。第２の実施形態では、感光体ドラム上に残存するキャリアを粘着ローラー上へ転写し、当該ローラー上のキャリア数を測定する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第１の実施形態の構成と同じ構成については、詳細な説明を省略する。
【０１２０】
図１２は第２の実施形態の画像形成部１３０の構成の一部を拡大した断面図である。図１２に示すように、キャリア検出部１３６は、キャリア付着検出処理を実施する際にキャリア捕集部１３５によるキャリア捕集の後、感光体ドラム１３１上に残存しているキャリアを検出する。
【０１２１】
キャリア検出部１３６は、粘着ローラー４０１および検出センサー４０２を有する。キャリア検出部１３６は、キャリア捕集部１３５に対して回転方向Ｒの下流側に配置される。キャリア検出部１３６の検出結果は、制御部１９０に送信される。
【０１２２】
粘着ローラー４０１は、感光体ドラム１３１上のキャリアを吸着する。粘着ローラー４０１は、キャリア付着検出モードのとき、不図示の移動機構により感光体ドラム１３１がある方向へ移動され、感光体ドラム１３１と当接し、感光体ドラム１３１の回転に連れて回転（従動回転）する。粘着ローラー４０１の表面は、弱粘着性の部材で形成されており、感光体ドラム１３１上のキャリアを吸着する。
【０１２３】
一方、粘着ローラー４０１は、キャリア付着検出モードが終了した後、上記移動機構により感光体ドラム１３１とは反対方向に移動され、感光体ドラム１３１から離間する。また、粘着ローラー４０１は、画像形成モードのとき、感光体ドラム１３１から離間している。粘着ローラー４０１の表面は、上記キャリア付着検出を実施するタイミングにおいてメンテナンスにより清掃され、粘着ローラー４０１上のキャリアは除去される。
【０１２４】
検出センサー４０２は、粘着ローラー４０１上のキャリアを検出する。検出センサー４０２は、たとえば反射型光学方式センサーを備え、粘着ローラー４０１の表面を観測し、粘着ローラー４０１の表面状態（キャリア付着）に応じた電気信号を出力する。
【０１２５】
このように、感光体ドラム１３１に残存するキャリアを粘着ローラー４０１上へ転写し、当該粘着ローラー４０１上のキャリア数を測定するので、キャリアが、転写部１６０やクリーニング部１３７へ搬送されることを防止できる。
【０１２６】
本実施形態では、捕集バイアス（−Ｖｄ）に関する条件を１つ選択し、当該条件の値を変化させて、キャリア付着検出処理を実行する。捕集バイアス（−Ｖｄ）の条件には、たとえば、直流捕集バイアス電圧Ｖｄｄ、交流捕集バイアス電圧ｖのＶｐｐ（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）値、デューティー比などが含まれる。
【０１２７】
制御部１９０は、捕集バイアス（−Ｖｄ）に関する条件の値を連続的に変化させた場合の粘着ローラー４０１に累積的に付着した累積キャリア数を測定する。そして、上記条件の値の変化前後における上記累積キャリア数の変化量が最小となる捕集バイアスを捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）とする。
【０１２８】
たとえば、異なる４つの条件（条件１〜条件４）について、条件１、条件２、条件３、条件４の順に連続してキャリア付着検出処理を実行する。粘着ローラー４０１は、条件１〜条件４のすべての条件についてキャリア付着検出処理の実行が完了するまで清掃されない。したがって、ある条件についてキャリア付着検出処理が実行された後では、それまでに実行された条件で測定された残存キャリア数の累積値が測定される。制御部１９０は、条件の値ごとに測定した残存キャリア数（キャリア量）の累積値をメモリーに保存する。
【０１２９】
下記表１には、条件である直流捕集バイアス電圧Ｖｄｄの値を変化させた場合の測定結果が例示されている。
【０１３０】
【表１】
2018124400.tif 000003
【０１３１】
制御部１９０は、データＮｏ．１〜データＮｏ．４に基づいて、残存キャリア数の最小値に対応する直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）を算出する。なお、直流捕集バイアスの最適値（−Ｖｄｏ）を算出する方法は、第１の実施形態の場合と同じであるので、説明を省略する。
【０１３２】
（実施例）
第１の実施形態および第２の実施形態の構成に関して、下記試験条件にて所定の耐刷評価試験（１０００ｋｐ／Ａ３）を実施した。試験の途中において、二成分現像剤を２回交換し、感光体ユニットを３回交換した。
【０１３３】
＜試験条件＞
・感光体ドラム：径φ１００、線速６００ｍｍ／ｓｅｃ、表面電位−５００Ｖ
・捕集ローラー：径φ２５、線速１６２ｍｍ／ｓｅｃ、感光体ドラムと逆回転方向
・捕集バイアス電圧Ｖｄ：基準バイアス電圧Ｖｓ  ＤＣ−９００Ｖ、ＡＣ  Ｖｐｐ１０００Ｖ、４ｋＨｚ、デューティー比６０％
＜比較例＞
キャリア付着検出処理を実施せず、捕集バイアス電圧を固定値に設定した。
【０１３４】
＜試験結果＞
【０１３５】
【表２】
2018124400.tif 000004
【０１３６】
上記表２に示すように、第１の実施形態および第２の実施形態の構成では、感光体ドラム１３１の黒点、感光体ドラム１３１の傷によるスジ、およびクリーニング不良は発生しなかった。一方、比較例では、感光体ドラムの黒点、感光体ドラムの傷によるスジ、およびクリーニング不良が発生した。
【０１３７】
以上のように、実施形態において、画像形成装置および制御プログラムについて説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
【０１３８】
たとえば、第１および第２の実施形態では、トナーとキャリアがそれぞれ負および正に帯電している場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。本発明は、トナーとキャリアがそれぞれ正および負に帯電している場合についても適用できる。
【０１３９】
また、第１および第２の実施形態では、キャリア付着検出モードにおいて、現像部から所定量のキャリアを感光体ドラムへ付着させることについて説明した。しかしながら、画像形成装置は、所定量のキャリアを感光体ドラムへ付着させるための構成を別途備えていてもよい。
【０１４０】
また、画像形成装置の制御プログラムは、ＵＳＢメモリー、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよい。あるいは、画像形成装置の制御プログラムは、インターネットなどのネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、メモリーやストレージなどに転送され記憶される。また、このプログラムは、たとえば、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置の一機能としてその各装置のソフトウェアに組み込んでもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
ＣＡ  キャリア、
１００  画像形成装置、
１１０  画像読取部、
１２０  画像処理部、
１３０，１３０Ａ  画像形成部、
１３１，１３１Ａ  感光体ドラム、
１３２，１３２Ａ  帯電部、
１３３，１３３Ａ  光書込部、
１３４，１３４Ａ  現像部、
１３５，１３５Ａ  キャリア捕集部、
１３６，１３６Ａ  キャリア検出部、
１３７，１３７Ａ  クリーニング部、
１４０  給紙部、
１５０  用紙搬送部、
１６０  転写部、
１７０  定着部、
１８０  操作表示部、
１９０  制御部、
２０１，２０１Ａ  現像ローラー、
３０１，３０１Ａ  捕集ローラー、
３０２Ａ  ハウジング、
３０３Ａ  電源ユニット、
３０４Ａ  キャリア剥離板、
３０５Ａ  キャリア搬送部、
４０１  粘着ローラー、
４０２  検出センサー。
【図１】
2018124400.tif 000005
【図２】
2018124400.tif 000006
【図３】
2018124400.tif 000007
【図４】
2018124400.tif 000008
【図５】
2018124400.tif 000009
【図６】
2018124400.tif 000010
【図７】
2018124400.tif 000011
【図８】
2018124400.tif 000012
【図９】
2018124400.tif 000013
【図１０Ａ】
2018124400.tif 000014
【図１０Ｂ】
2018124400.tif 000015
【図１１】
2018124400.tif 000016
【図１２】
2018124400.tif 000017