(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向する位置に複数の現像ローラーを備え、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する現像装置において、
前記複数の現像ローラーは、
第１現像ローラーと、
前記第１現像ローラーよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、周方向の一部に前記キャリアを滞留させる滞留部を有する第２現像ローラーと、
を備え、
前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラー間を遮蔽する位置に移動可能な仕切り部材と、
前記滞留部の下方に配置され、前記滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部と、
前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラーの回転を制御する回転制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、
画像形成停止中の所定のタイミングで、前記仕切り部材を前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラー間を遮蔽する位置に移動させた状態で、前記第１現像ローラーを画像形成時と同一方向に回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させ、前記第２現像ローラーを画像形成時と反対方向に回転させて前記像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、前記回収されたキャリアが滞留する前記滞留部から落下したキャリアを前記キャリア回収部により回収させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記回転制御部により前記第１現像ローラーを回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させる際、前記像担持体の電位と前記第１現像ローラーの電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように前記第１現像ローラーの電位を設定する電位設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記滞留部は、磁束密度の所定範囲における磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°以上となる領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記回転制御部は、前記所定のタイミングで、前記第２現像ローラーを画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも１周以上回転させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１現像ローラーに前記現像剤を供給する現像剤供給部と、
前記現像剤供給部に前記キャリアを補充するキャリア補充部と、
前記キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部と、
前記キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、前記キャリア補充部により前記キャリアを補充させるキャリア量制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、前記現像装置により形成されたトナー像を用紙に形成する画像形成部を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び当該現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤又はトナーとキャリアからなる二成分現像剤が一般に用いられる。二成分現像剤は、帯電安定性や高速機への適合性に優れているため、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。
【０００４】
上記の二成分現像剤を用いた画像形成装置におけるキャリアの状態維持に係る技術として、劣化キャリアを選択的に感光体ドラム上に排出させた後、感光体ドラムの表面に当接するブレードを有する専用のクリーニング機構により劣化キャリアを回収する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、劣化キャリアを選択的に感光体ドラム上に排出させた後、中間転写ベルトを介して当該中間転写ベルトの表面に当接するブレードを有するクリーニング機構により劣化キャリアを回収する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、専用のマグローラーによりキャリアを回収する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２０４６４７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１３１０９号公報
【特許文献３】特開２００８−３１００７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２記載の技術は、いずれもクリーニング機構に突入したキャリアに対してブレードにより圧力をかける構成であるため、ブレードが摩耗して十分なクリーニング処理を行うことができず、画像不良が発生するという課題がある。また、特に、特許文献１記載の技術は、ブレードを感光体ドラムの表面に当接する構成であるため、感光体ドラムの表面を傷付ける虞があり、さらなる画像不良を発生させる虞がある。
また、上記特許文献３記載の技術は、劣化キャリアを取捨選択することなくキャリアを現像装置へと回収する構成であるため、効率的にキャリアの状態を維持することができないという課題がある。また、新たにキャリア回収用の専用ローラーを設ける構成であるため、コストが嵩むという課題がある。
また、上記特許文献１〜３記載の技術は、いずれも性能を回復可能な劣化キャリアを選別して再利用する機能を備えていないため、キャリアの補充量が増大してしまい、コストが嵩むという課題がある。
【０００７】
本発明は、画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することが可能な現像装置及び当該現像装置を備え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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
像担持体に対向する位置に複数の現像ローラーを備え、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する現像装置において、
前記複数の現像ローラーは、
第１現像ローラーと、
前記第１現像ローラーよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、周方向の一部に前記キャリアを滞留させる滞留部を有する第２現像ローラーと、
を備え、
前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラー間を遮蔽する位置に移動可能な仕切り部材と、
前記滞留部の下方に配置され、前記滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部と、
前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラーの回転を制御する回転制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、
画像形成停止中の所定のタイミングで、前記仕切り部材を前記第１現像ローラー及び前記第２現像ローラー間を遮蔽する位置に移動させた状態で、前記第１現像ローラーを画像形成時と同一方向に回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させ、前記第２現像ローラーを画像形成時と反対方向に回転させて前記像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、前記回収されたキャリアが滞留する前記滞留部から落下したキャリアを前記キャリア回収部により回収させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、
前記回転制御部により前記第１現像ローラーを回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させる際、前記像担持体の電位と前記第１現像ローラーの電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように前記第１現像ローラーの電位を設定する電位設定部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記滞留部は、磁束密度の所定範囲における磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°以上となる領域を有することを特徴とする。
ここで、所定範囲とは、磁束密度が０近傍に低下する範囲のことであり、現像剤が現像ローラーから剥離される範囲のことである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記回転制御部は、前記所定のタイミングで、前記第２現像ローラーを画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも１周以上回転させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記第１現像ローラーに前記現像剤を供給する現像剤供給部と、
前記現像剤供給部に前記キャリアを補充するキャリア補充部と、
前記キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部と、
前記キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、前記キャリア補充部により前記キャリアを補充させるキャリア量制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、
画像形成装置において、
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、前記現像装置により形成されたトナー像を用紙に形成する画像形成部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の制御構造を示す機能ブロック図である。
【図３】現像装置の概略構成を示す側面図である。
【図４】現像装置が行う画像形成動作を示す図である。
【図５】現像装置が行うキャリアの回収動作を示す図である。
【図６】第２現像ローラーの滞留領域において、性能を回復可能な劣化キャリアが選別される様子の一例を示す図である。
【図７】第２現像ローラーの位置（角度）と磁束密度との対応関係を示す図である。
【図８】現像ローラーにおける磁束密度の変化量の一例を示す図である。
【図９】磁束密度変化量と剥離部分における現像剤の滞留の有無との対応関係の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】画像形成時及び回収動作時の感光体ドラム、第１現像ローラー及び第２現像ローラーの電位の一例を示す図である。
【図１２】現像剤の使用履歴とキャリアの回収動作を行う時間との対応関係を示すテーブルの一例を示す図である。
【図１３】現像剤の使用履歴と廃棄キャリア量との対応関係を示すテーブルの一例を示す図である。
【図１４】実施例及び比較例における検証結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置であり、図１及び図２に示すように、自動原稿搬送部１、画像読取部２、画像形成部３、定着部Ｔ、給紙部５、記憶部６、操作表示部７、制御部１０を備えて構成される。
【００１８】
自動原稿搬送部１は、原稿を１枚ずつ送り出して画像読取位置へと搬送し、画像読み取りが終わった原稿を所定の場所（原稿排紙台１０９）に排出する。
自動原稿搬送部１は、原稿を載置する原稿載置台１０１、載置された原稿を１枚ずつ分離する原稿分離手段１０３、分離された原稿を画像読取位置に向けて搬送する原稿搬送部１０５、搬送された原稿を排紙する原稿排紙手段１０７、排紙された原稿を載置する原稿排紙台１０９及び原稿の両面の画像を読み取る両面コピーモードにおいて当該原稿の表裏面を反転させるべく使用されるローラー対からなる原稿反転手段１１１を備えて構成される。
原稿読取位置は、原稿搬送部１０５の下方に設けられており、画像読取部２を構成するスリット２０１を介して原稿の画像が読み取られ、読み取られた原稿は原稿排紙手段１０７によって原稿排紙台１０９に排出される。
【００１９】
画像読取部２は、スリット２０１、原稿を照射するランプ２１３と原稿からの反射光を反射させる第１ミラー２１５とを一体化してなる第１ミラーユニット２０５、第１ミラー２１５からの光を反射させる第２ミラー２１７と第３ミラー２１９とを略Ｖ字状に一体化してなる第２ミラーユニット２０７、第３ミラー２１９からの反射光を撮像素子上に結像させる結像レンズ２０９及び結像レンズ２０９によって結像された光像を光電変換して画像情報を得るライン状の撮像素子（以下ＣＣＤ）２１１を備えて構成される。
画像読取部２によって読み取られた画像信号は、図示しないメモリより順次取り出され、露光手段である各露光光学系にそれぞれ電気信号として入力される。
【００２０】
画像形成部３は、有機光導電体を含有させたポリカーボネイトなどの樹脂よりなる感光層をドラム状の金属基体上に設けてなる感光体ドラム（像担持体）４、スコロトロン形式からなる帯電手段である帯電器３２０、レーザ光学系で構成される露光ユニット（露光手段）である露光光学系３３０、静電潜像を顕像化する現像装置８、感光体ドラム４の周面一部に対向する転写手段３４０、転写後の感光体ドラム４の表面をクリーニングするブレード（クリーニング手段）を含むクリーニング装置３５０等を備えて構成される。
現像装置８は、磁性キャリア（以下キャリア）及び非磁性トナー（以下トナー）からなる二成分現像剤を内蔵する。また、現像装置８は、位置固定であって周方向に複数の磁極を配列せしめた磁石を内蔵し、且つ非磁性の可回転する円筒形状からなる複数（本実施形態では２つ）の現像剤担持体（現像ローラー）等を有している。
【００２１】
以下、画像形成部３が行う一連の画像形成動作について説明する。
画像形成プロセスの開始に伴って、時計方向に回転する感光体ドラム４の表面は帯電器３２０により所定の極性に帯電される。次いで、露光光学系３３０による画像信号による露光が施され、静電潜像が感光体ドラム４上に形成される。静電潜像は、現像装置８の現像剤による接触又は非接触現像処理により反転現像されて可視画像であるトナー像に変換された後、転写手段３４０の作用によって転写媒体（以下コピー用紙）Ｐ上に転写される。
一方、転写処理終了後の感光体ドラム４の表面は、クリーニング手段３５０で清掃され、新たな画像形成のための準備が整えられる。
トナー像が転写されたコピー用紙Ｐは、例えば、不図示の分離爪の作用を受けながら感光体ドラム４から分離され、定着部Ｔに向けて搬送される。
【００２２】
定着部Ｔは、定着ヒーターを内蔵する定着ローラーＴ１と、定着ローラーＴ１と圧接しながら回転する圧着ローラーＴ２とを備えて構成される。画像を形成しているトナーは、両ローラーによる加熱及び加圧により溶融され、コピー用紙Ｐ上に定着される。
定着部Ｔによる定着処理終了後のコピー用紙Ｐは、その下流に設けられた排紙ローラー６０３により搬送され、装置本体外に設けてある排紙トレイ６０４上に排出される。
【００２３】
給紙部５は、複数の給紙トレイ５１、５２を備えて構成され、各給紙トレイ５１、５２に種類の異なる複数の用紙を収容する。給紙部５は、所定の搬送路により収容される用紙を画像形成部３に給紙する。
【００２４】
記憶部６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御部１０から読み書き可能に記憶する。また、記憶部６０は、現像剤の使用履歴とキャリアの回収動作を行う時間との対応関係を示すテーブル（図１２参照）や、現像剤の使用履歴と廃棄キャリア量との対応関係を示すテーブル（図１３参照）等を記憶する。
【００２５】
操作表示部７は、例えば、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、表示部７１及び操作部７２として機能する。
表示部７１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ユーザーによるタッチ操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。
操作部７２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。ユーザーは、操作表示部７０を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。
【００２６】
制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開された各種プログラムと協働して、自動原稿搬送部１、画像読取部２、画像形成部３、定着部Ｔ、給紙部５、記憶部６、操作表示部７等の画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する（図２参照）。例えば、制御部１０は、画像読取部２からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成された画像データを画像形成部３に出力する。また、制御部１０は、画像形成部３の動作を制御して用紙に画像を形成する。
【００２７】
次に、本実施形態に係る現像装置８のより詳細な構成を、図３〜図９を参照して説明する。なお、図４〜図６において、図中ａは感光体ドラム４の回転方向、ｂは第１現像ローラー８１０の回転方向、ｃ１及びｃ２は第２現像ローラー８２０の回転方向、Ｄ１は現像ローラー８１０を通る現像剤の流れ、Ｄ２は第２現像ローラー８２０を通る現像剤の流れ、Ｄ３は感光体ドラム４及び第２現像ローラー８２０を通る劣化現像剤（劣化キャリア）の流れ、Ｍ１は第１現像ローラー８１０近傍の磁力分布、Ｍ２は第２現像ローラー８２０近傍の磁力分布を示している。
【００２８】
現像装置８は、感光体ドラム４に対向し且つ感光体ドラム４の移動方向（回転方向）上流側（図中左側）に配置され、現像剤を搬送する第１現像ローラー８１０と、感光体ドラム４に対向し且つ第１現像ローラー８１０よりも感光体ドラム４の移動方向（回転方向）下流側（図中右側）に配置され、現像剤を搬送する第２現像ローラー８２０と、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の下方にそれぞれ配置された第１スクリュウ８３０及び第２スクリュウ８４０と、を備えて構成される。また、現像装置８の底面側は、仕切り８７０により、第１現像ローラー８１０から落下した現像剤を回収する第１現像剤回収室８５０と、第２現像ローラー８２０から落下した現像剤を回収する第２現像剤回収室８６０と、に区画されている。第１現像剤回収室８５０には、トナー及びキャリアを主成分とする二成分現像剤が収容される。
【００２９】
第１現像剤回収室８５０内に収容された現像剤は、第１スクリュウ８３０により第１現像ローラー８１０に供給される。即ち、第１現像剤回収室８５０及び第１スクリュウ８３０は、本発明の現像剤供給部として機能する。
また、現像装置８には、現像剤供給部（第１現像剤回収室８５０）にキャリアを補充するキャリア補充部８０（図２参照）が備えられている。
【００３０】
第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０は、アルミニウム又はステンレスなどの非磁性金属材料からなる円筒状部材であり、磁石を位置固定で内蔵している。
第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の回転は、制御部１０により制御される。即ち、制御部１０は、本発明の回転制御部として機能する。
【００３１】
ここで、現像装置８が行う画像形成動作について、図４を参照して説明する。なお、画像形成時、第１現像ローラー８１０は、反時計回りに回転する一方、第２現像ローラー８２０は、時計回りに回転する。
画像形成時には、まず、第１スクリュウ８３０から第１現像ローラー８１０に現像剤が供給され、現像剤の厚さを規制するドクターブレード８８０により規制されて第１現像ローラー８１０上に均一な厚さの現像剤層が形成される。
次に、第１現像ローラー８１０上の現像剤は、感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０とが対向する現像領域において現像が行われる前に、磁界の作用により、そのまま現像領域に搬送されるものと、対向する第２現像ローラー８２０に受け渡されるものとに分岐される。そのまま現像領域に搬送された現像剤は、当該現像領域において現像が行われた後、第１現像ローラー８１０から離脱して、第１現像剤回収室８５０に落下する。一方、第２現像ローラー８２０に受け渡された現像剤は、第２現像ローラー８２０により搬送されて、感光体ドラム４と第２現像ローラー８２０とが対向する現像領域において現像が行われる。
次に、現像領域を通過した現像剤は、磁界の作用により第２現像ローラー８２０から離脱して、第２現像剤回収室８６０に落下する。第２現像剤回収室８６０内の現像剤は、仕切り８７０に設けられた開口（図示省略）を通って第１現像剤回収室８５０に環流する。
【００３２】
次に、現像装置８が行うキャリアの回収動作について、図５を参照して説明する。なお、回収動作時、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０は、いずれも反時計回りに回転する。即ち、第２現像ローラー８２０は、画像形成時と回収動作時とで、回転方向が異なっている。
回収動作時には、まず、第１スクリュウ８３０から第１現像ローラー８１０に現像剤が供給され、ドクターブレード８８０により規制されて第１現像ローラー８１０上に均一な厚さの現像剤層が形成される。
【００３３】
次に、第１現像ローラー８１０上の現像剤は、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０間を遮蔽する位置に移動した仕切り部材８９０により、対向する第２現像ローラー８２０に受け渡されることなく感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０とが対向する現像領域に搬送され、磁界の作用により、劣化キャリアのみが感光体ドラム４に排出される。なお、仕切り部材８９０は、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０間を遮蔽できるものであればよく、例えば、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０間を外周方向に回転する部分円筒やブラインド等であってもよい。
一般に、第１現像ローラー８１０上のキャリアに対しては、現像領域において、第１現像ローラー８１０から当該第１現像ローラー８１０側に引き付ける磁力が働くとともに、感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０との電位差により感光体ドラム４側に引き付ける方向に生じるクーロン力が働く。画像形成時は、キャリアが感光体ドラム４側に引き付けられないよう、クーロン力よりも磁力が強く働くように感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０との電位差を制御している。一方、回収動作時は、通常の劣化していないキャリアを第１現像ローラー８１０上に残しつつ、劣化キャリア（例えば、磁力が低下したキャリアや表面が汚染されて高抵抗化した（クーロン力が強まった）キャリア）のみを感光体ドラム４側に引き付けるべく、画像形成時よりもクーロン力が強くなるよう、感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０との電位差を制御している。
【００３４】
通常の劣化していないキャリアは、現像領域において現像が行われた後、第１現像ローラー８１０から離脱して、第１現像剤回収室８５０に落下する。
一方、感光体ドラム４に引き付けられた劣化キャリアは、感光体ドラム４により搬送されて、画像形成時と反対方向に回転している第２現像ローラー８２０に回収される。次いで、第２現像ローラー８２０に回収された劣化キャリアは、第２現像ローラー８２０の周方向の一部に形成された滞留領域（滞留部）Ｅ１に搬送されて、性能を回復可能な劣化キャリアを選別する処理が行われる（図６等参照）。
ここで、性能を回復可能な劣化キャリアとは、劣化キャリアのうち表面が汚染されて高抵抗化したキャリア（図中ｋ１）のことであり、回復不可能な劣化キャリアとは、磁力が低下したキャリア（図中ｋ２）のことである。また、滞留領域Ｅ１とは、磁束密度の変化を急峻にしてキャリアの滞留性を向上させた領域のことである（図７参照）。なお、画像形成時の現像剤の離脱領域Ｅ２（図４参照）は、磁束密度の変化を緩慢にした領域であり（図７参照）、磁束密度の変化をなだらかにすることで現像剤の入れ替え性（剥離性）を向上させている。
【００３５】
図８に、現像ローラーにおける磁束密度の変化量の一例を示す。
現像剤は、磁束密度が０近傍に低下する所定範囲（以下剥離部分）において、現像ローラー（第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０）から剥離される。本実施形態では、図８に示すように、剥離部分Ｈ１を磁束密度１０ｍＴ周辺（例えば７〜１３ｍＴ）と規定し、磁束密度変化量を磁束密度１０ｍＴ周辺の傾き（磁束密度変化幅／現像ローラーの位置（角度））で規定する。
【００３６】
図９に、磁束密度変化量と剥離部分における現像剤の滞留の有無との対応関係の一例を示す。
図９に示す例では、剥離部分において、磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°未満（０．３ｍＴ／°、０．４ｍＴ／°、０．５ｍＴ／°）の場合、現像剤の滞留がみられないことが示されている。また、磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°の場合、現像剤の滞留が若干みられたことが示されている。また、磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°を超える（０．７ｍＴ／°、０．８ｍＴ／°、０．９ｍＴ／°）場合、現像剤の滞留がみられたことが示されている。
即ち、剥離部分における磁束密度変化が緩慢な場合（磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°未満の場合）には、現像剤の剥離効率が良く、現像ローラー上に現像剤が残存しない。一方、剥離部分における磁束密度変化が急峻な場合（磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°以上の場合）には、現像剤の剥離効率が悪く、剥離部分に現像剤が滞留する。
【００３７】
本実施形態では、第１現像ローラー８１０の離脱領域や第２現像ローラー８２０の離脱領域Ｅ２においては、磁束密度変化量を０．６ｍＴ／°未満に設定することにより、現像剤を効率的に剥離させている。
また、本実施形態では、第２現像ローラー８２０の滞留領域Ｅ１において、磁束密度変化量を０．６ｍＴ／°以上に設定することにより、現像剤を意図的に滞留させている。これにより、性能を回復可能な劣化キャリア（表面が汚染されて高抵抗化したキャリア）と回復不可能な劣化キャリア（磁力が低下したキャリア）とを選別する処理を行っている。
【００３８】
上記の選別処理により、性能を回復可能な劣化キャリアはそのまま滞留領域Ｅ１に滞留し、第２現像ローラー８２０と摺擦されて表層の汚れが除去され、性能を回復する。一方、性能を回復不可能な劣化キャリアは磁力が低いために滞留領域Ｅ１からはじき出され、滞留領域Ｅ１の下方に配置された劣化キャリア回収室（キャリア回収部）９００に落下して回収される（図６参照）。劣化キャリア回収室９００に回収された劣化キャリアは、排出スクリュー９１０により図示しないキャリア回収箱へと排出され、廃棄される。
【００３９】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について、図１０を参照して説明する。
まず、制御部１０は、画像形成部３による画像形成動作を停止させる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の処理は、画像形成に係るジョブが終了したこと又は現像ローラー（第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０）が所定時間駆動したことを契機として実施される。なお、所定時間の周期は、特に制限はないが、例えば、１０時間である。
【００４０】
次に、制御部１０は、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０間に仕切り８７０を挿入する（ステップＳ１０２）。これにより、第１現像ローラー８１０上の現像剤が、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０間で直接受け渡されることを防ぐことができる。
【００４１】
次に、制御部１０は、感光体ドラム４の移動方向（回転方向）下流側に配置された第２現像ローラー８２０を、画像形成時と同一方向（時計回り）に回転させる（ステップＳ１０３）。これにより、第２現像ローラー８２０上の現像剤を一旦剥ぎ取ることができる。
次に、制御部１０は、第２現像ローラー８２０を停止させる（ステップＳ１０４）。
【００４２】
次に、制御部１０は、感光体ドラム４、感光体ドラム４の移動方向（回転方向）上流側に配置された第１現像ローラー８１０、及び第２現像ローラー８２０を回転させる（ステップＳ１０５）。これにより、キャリアの回収動作が開始される。ステップＳ１０５の処理において、感光体ドラム４及び第１現像ローラー８１０は、画像形成時と同一方向に回転する。一方、第２現像ローラー８２０は、画像形成時と反対方向（反時計回り）に回転する。
【００４３】
なお、ステップＳ１０５の処理において、制御部１０は、感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の各々との電位差を制御することにより、劣化キャリアの回収動作を可能としている。具体的には、制御部１０は、感光体ドラム４の電位Ｖ０と第１現像ローラー８１０の電位Ｖｄｃとの差分が画像形成時よりも大きくなるように第１現像ローラー８１０の電位Ｖｄｃを設定する。即ち、制御部１０は、本発明の電位設定部として機能する。これにより、第１現像ローラー８１０上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも強く働くので、劣化キャリアを感光体ドラム４側に引き付ける、即ち、劣化キャリアを感光体ドラム４に排出することができる。また、制御部１０は、感光体ドラム４の電位Ｖ０と第２現像ローラー８２０の電位Ｖｄｃとの差分が画像形成時よりも小さくなるように第２現像ローラー８２０の電位Ｖｄｃを設定する。これにより、感光体ドラム４上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも弱く働くので、磁力により劣化キャリアが第２現像ローラー８２０側に引き付けられて回収されることとなる。
【００４４】
図１１に、本実施形態における通常時（画像形成時）及び回収動作時の感光体ドラム４、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の電位を示す。図１１に示す例では、通常時、感光体ドラム４の電位Ｖ０が−７００Ｖ、第１現像ローラー８１０の電位Ｖｄｃ及び第２現像ローラー８２０の電位Ｖｄｃが−５００Ｖに設定されている。従って、画像形成時の感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の各々との電位差は、いずれも２００Ｖである。
一方で、回収動作時、感光体ドラム４の電位Ｖ０が−７００Ｖ、第１現像ローラー８１０の電位Ｖｄｃの電位Ｖｄｃが−３００Ｖ、第２現像ローラー８２０の電位Ｖｄｃが−６５０Ｖに設定されている。従って、画像形成時の感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の各々との電位差は、それぞれ４００Ｖ、５０Ｖである。即ち、本実施形態では、感光体ドラム４と第１現像ローラー８１０との電位差は画像形成時よりも大きくなるように設定され、感光体ドラム４と第２現像ローラー８２０との電位差は画像形成時よりも小さくなるように設定されている。
制御部１０は、上記の電位制御により、第１現像ローラー８１０からの劣化キャリアの排出動作及び第２現像ローラー８２０での劣化キャリアの回収動作を実現する。
【００４５】
次に、制御部１０は、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。所定時間とは、第２現像ローラー８２０の滞留領域Ｅ１における劣化キャリアの滞留量が増え過ぎて性能を回復可能な劣化キャリアまで劣化キャリア回収室９００に落下してしまう虞が生じる時間のことであり、例えば、３０秒である。
制御部１０は、所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、次のステップＳ１０７へと移行する。
一方、制御部１０は、所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、所定時間が経過するまでステップＳ１０６の処理を繰り返す。
【００４６】
次に、制御部１０は、感光体ドラム４、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０を停止させる（ステップＳ１０７）。所定時間を経過したタイミングで感光体ドラム４、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０を停止させることにより、性能を回復可能な劣化キャリアの廃棄を未然に防ぐことができる。
【００４７】
次に、制御部１０は、第２現像ローラー８２０を、画像形成時と同一方向（時計回り）に回転させる（ステップＳ１０８）。なお、第２現像ローラー８２０を回転させる動作は、少なくとも１周以上行うことが好ましい。これにより、第２現像ローラー８２０の滞留領域Ｅ１に滞留して性能を回復した劣化キャリアを、第２現像剤回収室８６０に回収することができる。
次に、制御部１０は、キャリアの回収動作を継続する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、制御部１０は、現像剤の使用履歴とキャリアの回収動作を行う時間との対応関係を示すテーブル（図１２参照）を参照して、キャリアの回収動作を継続する必要があるか否かを判定する。なお、キャリアの回収動作の継続時間は、現像剤の使用履歴が長くなるにつれて長くなるように設定することが好ましい。これは、現像剤の使用履歴が長くなるほど、現像剤中に占める劣化キャリアの割合が増加するからである。
制御部１０は、キャリアの回収動作を継続する必要があると判定した場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５へと移行して、キャリアの回収動作を継続する。
一方、制御部１０は、キャリアの回収動作を継続する必要がないと判定した場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、次のステップＳ１１０へと移行する。
【００４８】
次に、制御部１０は、第２現像ローラー８２０を停止させる（ステップＳ１１０）。
次に、制御部１０は、キャリア補充部８０を制御して、劣化キャリア回収室９００で回収して廃棄したキャリアと同量のキャリアを現像装置８の第１現像剤回収室８５０に補充する（ステップＳ１１１）。具体的には、制御部１０は、現像剤の使用履歴と廃棄キャリア量との対応関係を示すテーブル（図１３参照）を参照して廃棄キャリア量を算出し、算出した廃棄キャリア量と同量のキャリアを第１現像剤回収室８５０に補充する。即ち、制御部１０は、本発明のキャリア量算出部及びキャリア量制御部として機能する。
【００４９】
以下に、本実施形態に係る画像形成装置１００における実施例と先行技術文献に挙げた特許文献２（特開２０１２−１１３１０９号公報）記載の画像形成装置における比較例との比較検証を示す。
なお、実施例及び比較例ともに、使用履歴が１００［ｈｏｕｒ］の現像剤を使用し、キャリアの回収動作を行う時間を９０［ｓｅｃ］として検証を行った。
【００５０】
図１４に、実施例及び比較例における検証結果を示す。
図中のＮ１及びＮ４を参照すると、キャリア付着に伴う画像上の斑点の個数は、実施例及び比較例とも排出動作により消滅しており（５→０）、両者に差異は見られなかった。
また、図中のＮ２及びＮ５を参照すると、トナーの帯電量は、実施例及び比較例とも排出動作により改善（増加）しており（３０→３５）、両者に差異は見られなかった。
一方、図中のＮ３を参照すると、現像剤の排出量は、実施例が１０ｇ、比較例が３０ｇであり、実施例の方が少なかった。これは、磁力が低下したキャリアのみを排出していることに起因する。即ち、実施例は、キャリアの排出量を抑制しつつ、比較例と同等に現像剤の状態を維持していることがわかった。
また、図中のＮ６を参照すると、実施例では排出動作後に画像不具合が発生しなかったのに対し、比較例では排出動作後に画像不具合が発生した。具体的には、比較例では、中間転写ベルトのクリーニング機構に突入したキャリアによりブレードが摩耗して中間転写ベルトのクリーニング不良が発生し、クリーニング不良に起因する画像スジが発生した。また、ブレードで挟み込んだキャリアと中間転写ベルトとが摺擦して中間転写ベルトにスジ状の傷が発生し、このベルト傷に起因する画像スジが発生した。
以上の検証結果より、実施例の方が比較例よりも良好な結果を得たことがわかった。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１００の現像装置８は、第１現像ローラー８１０と、第１現像ローラー８１０よりも像担持体（感光体ドラム４）の回転方向下流側に配置され、周方向の一部にキャリアを滞留させる滞留部（滞留領域Ｅ１）を有する第２現像ローラー８２０と、を備える。また、滞留部の下方に配置され、滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部（劣化キャリア回収室９００）と、第１現像ローラー８１０及び第２現像ローラー８２０の回転を制御する回転制御部（制御部１０）と、を備える。また、回転制御部は、画像形成停止中の所定のタイミングで、第１現像ローラー８１０を画像形成時と同一方向に回転させて像担持体にキャリアを排出させ、第２現像ローラー８２０を画像形成時と反対方向に回転させて像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、回収されたキャリアが滞留する滞留部から落下したキャリアをキャリア回収部により回収させる。
従って、本実施形態に係る現像装置８によれば、ブレードを用いてキャリアを回収する構成ではないため、像担持体（感光体ドラム４や中間転写ベルト等）を傷付けることがなく、像担持体の傷に起因する画像不良の発生を抑制することができる。また、キャリア回収用の専用ローラーを設ける必要がないため、コストアップを抑制することができる。また、第２現像ローラー８２０に滞留部を形成して性能を回復可能な劣化キャリアと回復不可能な劣化キャリアとを選別し、回復可能な劣化キャリアを滞留部における摺擦により回復させることができるので、キャリアの排出量を低減してコストアップを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る現像装置８は、回転制御部により第１現像ローラー８１０を回転させて像担持体にキャリアを排出させる際、像担持体の電位と第１現像ローラー８１０の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように第１現像ローラー８１０の電位を設定する電位設定部（制御部１０）を備える。
従って、本実施形態に係る現像装置８によれば、第１現像ローラー８１０上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも強く働くので、像担持体において効率的な劣化キャリアの回収を行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る現像装置８によれば、滞留部は、磁束密度の所定範囲における磁束密度変化量が０．６ｍＴ／°以上となる領域を有する。
従って、本実施形態に係る現像装置８によれば、滞留部において現像剤を意図的に滞留させることができるので、性能を回復不可能な劣化キャリアを排出しつつ、回復可能な劣化キャリアの性能を像担持体との摺擦により回復させることができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る現像装置８によれば、回転制御部は、所定のタイミングで、第２現像ローラー８２０を画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも１周以上回転させる。
従って、本実施形態に係る現像装置８によれば、滞留部における劣化キャリアの滞留量が増え過ぎて性能を回復可能な劣化キャリアまで排出してしまうことを未然に防ぐことができるので、キャリアの排出量をより低減してコストアップを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る現像装置８は、第１現像ローラー８１０に現像剤を供給する現像剤供給部（第１現像剤回収室８５０、第１スクリュウ８３０）と、現像剤供給部にキャリアを補充するキャリア補充部８０と、キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部（制御部１０）と、キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、キャリア補充部８０によりキャリアを補充させるキャリア量制御部（制御部１０）と、を備える。
従って、本実施形態に係る現像装置８によれば、適切な量のキャリアを補充することができるので、現像装置８内のキャリア量を適切に制御することができる。
【００５６】
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、感光体ドラム４の電位と第１現像ローラー８１０の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように第１現像ローラー８１０の電位を設定するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、必ずしも感光体ドラム４の電位と第１現像ローラー８１０の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように設定する必要はなく、画像形成時と同様の設定であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、第２現像ローラー８２０の滞留領域Ｅ１の磁束密度変化量を０．６ｍＴ／°以上に設定しているが、これに限定されるものではない。即ち、滞留領域Ｅ１においてキャリアの滞留がみられさえすればよく、０．６ｍＴ／°を下回る値に設定された場合であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、第２現像ローラー８２０を画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも１周以上回転させるようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、必ずしも画像形成時と同一方向に少なくとも１周以上回転させる必要はなく、１周以上回転させなかった場合であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
【００６０】
また、上記実施形態では、キャリア量算出部により算出された廃棄キャリア量に基づいてキャリアを補充させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、廃棄キャリア量にかかわらず、一定の量を補充させるようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、現像装置８を感光体ドラム４の下方に配置する構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置８を感光体ドラム４の側方（図１中右側方）に配置するようにしてもよい。但し、この場合、劣化キャリア回収室９００を第２現像ローラー８２０の滞留領域Ｅ１の下方に配置する必要がある。即ち、劣化キャリア回収室９００を滞留領域Ｅ１の下方に配置する構成であれば、現像装置８を感光体ドラム４のいずれの方向に配置してもよい。
【００６２】
その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  画像形成装置
１  自動原稿搬送部
２  画像読取部
３  画像形成部
４  感光体ドラム（像担持体）
３２０  帯電器
３３０  露光光学系
８  現像装置
８１０  第１現像ローラー
８２０  第２現像ローラー
Ｅ１  滞留領域（滞留部）
８３０  第１スクリュウ（現像剤供給部）
８４０  第２スクリュウ
８５０  第１現像剤回収室（現像剤供給部）
８６０  第２現像剤回収室
８７０  仕切り
８８０  ドクターブレード
８９０  仕切り部材
９００  劣化キャリア回収室（キャリア回収部）
９１０  排出スクリュー
８０  キャリア補充部
３４０  転写手段
３５０  クリーニング装置
Ｔ  定着部
５  給紙部
６  記憶部
７  操作表示部
７１  表示部
７２  操作部
１０  制御部（回転制御部、電位設定部、キャリア量算出部、キャリア量制御部）
【図１】
0006620545.tif 000002
【図２】
0006620545.tif 000003
【図３】
0006620545.tif 000004
【図４】
0006620545.tif 000005
【図５】
0006620545.tif 000006
【図６】
0006620545.tif 000007
【図７】
0006620545.tif 000008
【図８】
0006620545.tif 000009
【図９】
0006620545.tif 000010
【図１０】
0006620545.tif 000011
【図１１】
0006620545.tif 000012
【図１２】
0006620545.tif 000013
【図１３】
0006620545.tif 000014
【図１４】
0006620545.tif 000015