(57)【要約】【課題】ハイデューティーな使用状況下でもトナーの帯電量上昇を抑制でき，かつトナーを無駄に消費することもない二成分系現像装置およびそれを用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】二成分現像剤により像担持体を現像する現像ローラーと，現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを有する現像装置およびそれを用いた画像形成装置を対象とする。さらに，現像バイアス電源による現像ローラーへのバイアス印加経路上に設けられた可変抵抗部と，現像ローラー上の現像剤層中のトナーの帯電量を指標する帯電量信号に基づいて可変抵抗部の抵抗値を制御する抵抗制御部とを有し，抵抗制御部の制御モードとして，可変抵抗部の抵抗値を低くするローモード（Ｓ１１）と，抵抗値を高くするハイモード（Ｓ５）とを設ける。トナーの帯電量が低いとき（Ｓ１０：Ｙｅｓ）にはローモードとし，トナーの帯電量が高いとき（Ｓ４：Ｙｅｓ）にはハイモードとする。【選択図】図８
2016177032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像剤を表面に担持して像担持体の静電潜像の現像に供する現像ローラーと，前記現像ローラーに現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを有する現像装置であって，  前記現像バイアス電源による前記現像ローラーへのバイアス印加経路上に設けられた，２水準以上の抵抗値を選択的にとる可変抵抗部と，
前記現像ローラー上に担持された二成分現像剤中のトナーの帯電量を指標する帯電量信号に基づいて前記可変抵抗部の抵抗値を制御する抵抗制御部とを有し，
前記抵抗制御部は，
制御モードとして，
前記可変抵抗部の抵抗値を低くするローモードと，
前記可変抵抗部の抵抗値を高くするハイモードとを有し，
帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が低いときには前記ローモードによる制御を行い，
帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が高いときには前記ハイモードによる制御を行うように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置であって，
前記可変抵抗部は，
固定抵抗器と，
前記固定抵抗器をバイパスするバイパス路と，
前記固定抵抗器と前記バイパス路とのいずれか一方を選択的に有効化するスイッチとを有し，
前記抵抗制御部は，
前記ローモードでは前記スイッチにより前記バイパス路を有効化し，
前記ハイモードでは前記スイッチにより前記固定抵抗器を有効化するように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の現像装置であって，
前記可変抵抗部は，可変抵抗器を有し，
前記抵抗制御部は，
前記ローモードでは前記可変抵抗部の抵抗値を最小値にし，
前記ハイモードでは，前記可変抵抗部の抵抗値を，
最小値より高くするとともに，
帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が高いほど高くなるように切り替えるように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の現像装置であって，前記抵抗制御部は，
通常時には前記ローモードを使用するするとともに，
あらかじめ定めた，トナーの帯電量が上昇していることを指標するチャージアップ事象が発生したときに前記ハイモードに切り替え，
前記ローモードから前記ハイモードへの切替があった後，あらかじめ定めた，トナーの帯電量が下降したことを指標するチャージダウン事象が発生したときに前記ローモードに復帰するように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３に記載の現像装置であって，
前記可変抵抗部に流れる電流値を計測する電流計を有し，
前記抵抗制御部は，
前記可変抵抗部の抵抗値を複数水準に変更してそれぞれの水準で，一定の像濃度の画像形成を行うことにより，前記可変抵抗部の抵抗値と，現像時に前記可変抵抗部に流れる総電流との関係である電流テーブルを取得し，
前記電流テーブル中の総電流計の値のうち最も小さいものを，現像時の前記現像ローラーから像担持体へのトナーの移動に伴う現像電流とし，
その現像電流に相当する電荷と，形成した画像の像濃度に相当するトナー量とから，帯電量信号を導出し，
導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量の，あらかじめ定めたトナーの上限帯電量に対する超過分に相当する電流量である超過電流を算出し，
総電流が，前記可変抵抗部の抵抗値が最小であるときの値から，前記超過電流の値を差し引いた値となるような前記可変抵抗部の抵抗値を前記電流テーブルから読み出し，
以後の前記可変抵抗部の抵抗値を，読み出した値に調整することで前記ハイモードとするように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項３に記載の現像装置であって，
前記可変抵抗部に流れる電流値を計測する電流計と，
前記現像ローラーによる現像により形成された画像の像濃度を測定する像濃度センサーとを有し，
前記抵抗制御部は，
前記可変抵抗部の抵抗値を複数水準に変更してそれぞれの水準で，画像形成と，そのときの画像の像濃度の測定とを行うことにより，前記可変抵抗部の抵抗値と，現像時に前記可変抵抗部に流れる総電流との関係である電流テーブルを取得し，
前記電流テーブル中の総電流計の値のうち最も小さいものを，現像時の前記現像ローラーから像担持体へのトナーの移動に伴う現像電流とするとともに，現像電流とした電流値が得られたときの形成画像の像濃度を選択像濃度とし，
その現像電流に相当する電荷と，前記選択像濃度に相当するトナー量とから，帯電量信号を導出し，
導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量の，あらかじめ定めたトナーの上限帯電量に対する超過分に相当する電流量である超過電流を算出し，
総電流が，前記可変抵抗部の抵抗値が最小であるときの値から，前記超過電流の値を差し引いた値となるような前記可変抵抗部の抵抗値を前記電流テーブルから読み出し，
以後の前記可変抵抗部の抵抗値を，読み出した値に調整することで前記ハイモードとするように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の現像装置であって，前記抵抗制御部は，
導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，前記上限帯電量を超過している場合に限り，前記可変抵抗部の抵抗値の，前記読み出した値への調整を行い，
導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，前記上限帯電量を超過していなかった場合には，前記可変抵抗部の抵抗値を可変範囲内の最小値にして前記ローモードとするように構成されているものであることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の現像装置であって，前記現像バイアス電源は，
通常時には直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加するとともに，
前記抵抗制御部の制御モードが前記ハイモードであるときには，交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスを印加するように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項５から請求項７までのいずれか１つに記載の現像装置であって，前記現像バイアス電源は，
通常時には直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加するとともに，
前記抵抗制御部の制御モードが前記ハイモードであって，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，前記上限帯電量よりさらに高い，あらかじめ定めた限界帯電量以上であるときには，交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスを印加するように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の現像装置であって，前記現像バイアス電源は，
前記ハイモードにおける交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスの印加を，形成する画像が線画である場合に限り行うように構成されたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０に記載の現像装置であって，
前記可変抵抗部の最大抵抗値が，１０〜１５０［ＭΩ］の範囲内にあることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
感光体と，前記感光体の表面層に潜像を形成する露光器と，前記感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像装置とを有し，
前記現像装置は，請求項１から請求項１１までのいずれか１つに記載のものであ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，二成分系現像剤を使用する現像装置およびそれを用いた画像形成装置に関する。さらに詳細には，使用時におけるトナーの帯電量上昇傾向への対策を行うようにした現像装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，発色剤としてトナーを用いる画像形成装置が使用されている。トナー方式の画像形成装置では，画像形成実行時には，トナーは攪拌されて摩擦帯電させられる。帯電したトナーを現像バイアスにより現像ローラーから感光体上に移動させることで，感光体の潜像を現像して画像を形成するためである。このため画像形成装置では，貯留しているトナーの帯電量が，画像形成の実行頻度が高いと上昇し，休止中には低下していく傾向がある。
【０００３】
このようなトナー方式の画像形成装置のうち特に，トナーとキャリアーとを有する二成分系現像剤を使用する従来例として，特許文献１に記載されているものを挙げることができる。同文献の画像形成装置では，現像剤を攪拌する攪拌部材として導電性のものを用いている。そして，現像ローラー（文献中では現像スリーブ）と攪拌部材との間にバイアスを印加することとしている。これにより，キャリアの電荷を効率よく除去し，トナーの帯電不良を生じさせないようにすることを狙っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年，画像形成装置に対してますます高速化が要求されており，特にオフィス向けの機器で時間当たりの印刷可能枚数が上昇している傾向にある。さらに，月間での最大印刷枚数を，仕様として高い水準で保証することが求められる状況となってきている。月間での印刷枚数が多いということは，稼働日１日当たりの印刷枚数も多い，ということである。１日の印刷枚数が多いハイデューティーな使用状況下では，逆に装置の休止時間は短い。このため前述のことから，トナーの帯電量が増大しがちである。形成する画像に低カバレッジ画像が多い場合にはさらにこの傾向が顕著である。画像形成に伴う消費により入れ替わるトナー量が少ないからである。トナーの帯電量が過剰になっている状態では，トナーの現像性能が低く，画像に濃度ムラが現れやすいという問題がある。
【０００６】
このような傾向に対する従来の対策としては，トナーとキャリアーとの配合比率をトナーリッチ側に変更することが考えられる。しかしこの対策手法には，トナーの飛散が生じるという難点がある。現像ローラー上の現像剤層内のトナー量が増えることになるため，そこからのトナーのが起こるからである。特に近年の高速化とともにこのトナー飛散が生じやすくなっている。現像ローラーの回転速度が高速であるため，現像剤層に掛かる遠心力も強くなっているからである。さらに，この手法の効果は，トナーの帯電量の上昇速度を低下させるにとどまる。このため，低カバレッジでの大量印刷を続ければ，やがてはトナーの帯電量が上昇してしまう。
【０００７】
従来の別の対策として，パッチを打つ，すなわち感光体上にダミー画像を形成することが挙げられる。つまり，帯電量が上昇したトナーを強制的に排出し，その分新たなトナーを補充することで，トナーの平均的な帯電量を下げるのである。しかしながらこの手法では当然，本来の画像形成そのものに使用する分以外の廃棄トナーが生じてしまう。このため，補充用のトナーを大量に必要とすることになる。特に，本来のトナー使用量の少ない低カバレッジ印刷の場合ほどパッチ打ちの頻度が高くなり，画像形成そのものに使用されるトナーよりもパッチとして廃棄されるトナーの方がむしろ多いという事態にもなりかねない。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，二成分系現像剤を使用する現像装置において，ハイデューティーな使用状況下でもトナーの帯電量上昇による画像の濃度ムラを効果的に抑制でき，かつトナーを無駄に消費することもない現像装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様における現像装置は，二成分現像剤を表面に担持して像担持体の静電潜像の現像に供する現像ローラーと，現像ローラーに現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを有する装置であって，現像バイアス電源による現像ローラーへのバイアス印加経路上に設けられた，２水準以上の抵抗値を選択的にとる可変抵抗部と，現像ローラー上に担持された二成分現像剤中のトナーの帯電量を指標する帯電量信号に基づいて可変抵抗部の抵抗値を制御する抵抗制御部とを有し，抵抗制御部は，制御モードとして，可変抵抗部の抵抗値を低くするローモードと，可変抵抗部の抵抗値を高くするハイモードとを有し，帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が低いときにはローモードによる制御を行い，帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が高いときにはハイモードによる制御を行うように構成されているものである。
【００１０】
上記態様における現像装置では，トナーの帯電量が低いときには，可変抵抗部の抵抗値を低くしたローモードにて画像形成が行われる。ローモードでは，トナーの帯電が抑制されないので，トナーの帯電不足による画像形成不良が生じにくい。しかしトナーの帯電量が高くなっている状況では，可変抵抗部の抵抗値を高くしたハイモードで画像形成が行われる。ハイモードでは，現像バイアス電源と現像ローラーとの間の電流が，ローモードの場合よりも抑制される。この電流の抑制は，現像バイアス電源と現像ローラーとの間の総電流を，現像に伴うトナー移動に相当する現像電流と，現像後の現像剤層中に残っているキャリアーの帯電を除電する除電電流とに分けて考えたときに，除電電流に対して作用する。これにより，キャリアーが，トナーの帯電に対して逆極性に帯電した状態となる。これにより，トナーの帯電が抑制される。よって，トナーの帯電量が過剰気味になっているときにはハイモードが適しているのである。ハイモードでの画像形成を行うことで，トナーの過剰帯電の緩和が期待できる。
【００１１】
上記態様の現像装置においては，可変抵抗部が，固定抵抗器と，固定抵抗器をバイパスするバイパス路と，固定抵抗器とバイパス路とのいずれか一方を選択的に有効化するスイッチとを有し，抵抗制御部は，ローモードではスイッチによりバイパス路を有効化し，ハイモードではスイッチにより固定抵抗器を有効化するように構成されたものとすることが考えられる。この構成では，バイパス路が有効化されているときには可変抵抗部の抵抗が低く，ローモードとして機能する。一方，固定抵抗器が有効化されているときには可変抵抗部の抵抗が高く，ハイモードとして機能する。
【００１２】
あるいは，可変抵抗部が可変抵抗器を有し，抵抗制御部は，ローモードでは可変抵抗部の抵抗値を最小値にし，ハイモードでは，可変抵抗部の抵抗値を，最小値より高くするとともに，帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が高いほど高くなるように切り替えるように構成されたものとしてもよい。このようにすると，ハイモードにおいて，可変抵抗部の抵抗値を，トナーの帯電量に応じて適切な値にできる。これにより，トナーの帯電状況の変動に対してより適切な制御を行うことができる。
【００１３】
上記態様の現像装置では，抵抗制御部を，通常時にはローモードを使用するするとともに，あらかじめ定めた，トナーの帯電量が上昇していることを指標するチャージアップ事象が発生したときにハイモードに切り替え，ローモードからハイモードへの切替があった後，あらかじめ定めた，トナーの帯電量が下降したことを指標するチャージダウン事象が発生したときにローモードに復帰するように構成されたものとするとよりよい。すなわち，トナーの帯電不足による画像形成不良が生じにくいローモードを基本モードとし，トナーの帯電量が過剰になっていると見られる場合にのみハイモードを用いるのである。
【００１４】
可変抵抗部に可変抵抗器を用いる態様の場合にはさらに，可変抵抗部に流れる電流値を計測する電流計を有し，抵抗制御部は，可変抵抗部の抵抗値を複数水準に変更してそれぞれの水準で，一定の像濃度の画像形成を行うことにより，可変抵抗部の抵抗値と，現像時に可変抵抗部に流れる総電流との関係である電流テーブルを取得し，電流テーブル中の総電流計の値のうち最も小さいものを，現像時の現像ローラーから像担持体へのトナーの移動に伴う現像電流とし，その現像電流に相当する電荷と，形成した画像の像濃度に相当するトナー量とから，帯電量信号を導出し，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量の，あらかじめ定めたトナーの上限帯電量に対する超過分に相当する電流量である超過電流を算出し，総電流が，可変抵抗部の抵抗値が最小であるときの値から，超過電流の値を差し引いた値となるような可変抵抗部の抵抗値を前記電流テーブルから読み出し，以後の可変抵抗部の抵抗値を，読み出した値に調整することでハイモードとするように構成されたものとしてもよい。
【００１５】
可変抵抗部に可変抵抗器を用いる態様の場合にはあるいは，可変抵抗部に流れる電流値を計測する電流計と，現像ローラーによる現像により形成された画像の像濃度を測定する像濃度センサーとを有し，抵抗制御部は，可変抵抗部の抵抗値を複数水準に変更してそれぞれの水準で，画像形成と，そのときの画像の像濃度の測定とを行うことにより，可変抵抗部の抵抗値と，現像時に可変抵抗部に流れる総電流との関係である電流テーブルを取得し，電流テーブル中の総電流計の値のうち最も小さいものを，現像時の現像ローラーから像担持体へのトナーの移動に伴う現像電流とするとともに，現像電流とした電流値が得られたときの形成画像の像濃度を選択像濃度とし，その現像電流に相当する電荷と，選択像濃度に相当するトナー量とから，帯電量信号を導出し，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量の，あらかじめ定めたトナーの上限帯電量に対する超過分に相当する電流量である超過電流を算出し，総電流が，可変抵抗部の抵抗値が最小であるときの値から，超過電流の値を差し引いた値となるような可変抵抗部の抵抗値を電流テーブルから読み出し，以後の可変抵抗部の抵抗値を，読み出した値に調整することでハイモードとするように構成されたものとしてもよい。
【００１６】
可変抵抗部を可変抵抗器で構成している場合には，電流計を備えることにより，あるいは電流計と像濃度センサーとを備えることにより，上記のように現時点でのトナーの帯電量を測定することができる。これにより，ローモードからハイモードへの切り替え，および，ハイモードでの可変抵抗部の抵抗値の設定を，より適切に行うことができる。
【００１７】
その場合にはさらに，抵抗制御部を，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，上限帯電量を超過している場合に限り，可変抵抗部の抵抗値の，読み出した値への調整を行い，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，上限帯電量を超過していなかった場合には，可変抵抗部の抵抗値を可変範囲内の最小値にしてローモードとするように構成されているとよりよい。
【００１８】
上記のいずれかの現像装置では，現像バイアス電源を，通常時には直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加するとともに，抵抗制御部の制御モードがハイモードであるときには，交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスを印加するように構成するとよりよい。交流成分の重畳は，通常，画像中のベタ領域内での濃度ムラの防止に効果があるとされている。その一方で，トナーの帯電が過剰気味な状況では，交流成分を縮小ないし除去することで，トナーの過剰帯電を緩和することができるからである。
【００１９】
特に，電流計の計測値等に基づいてトナーの帯電量信号を導出する構成の場合には，現像バイアス電源を，通常時には直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加するとともに，抵抗制御部の制御モードがハイモードであって，導出した帯電量信号により指標されるトナーの帯電量が，上限帯電量よりさらに高い，あらかじめ定めた限界帯電量以上であるときに，交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスを印加するように構成するとよりよい。交流成分の縮小ないし除去は，トナーの過剰帯電が特に大きい場合に限り行えば十分だからである。
【００２０】
さらに，現像バイアス電源は，ハイモードにおける交流成分を除去しまたは通常時より縮小した現像バイアスの印加を，形成する画像が線画である場合に限り行うように構成されたものであることがより好ましい。線画の場合には，画像中のベタ領域がほとんどなく濃度ムラがあまり問題にならないことと，画像形成に伴うトナーの消費が少ないことから，交流成分の縮小ないし除去を行うことの有用性がより高いからである。一方，線画以外の画像を形成する場合には，画像中にベタ領域が存在し濃度ムラが問題になりうることと，画像形成に伴うトナーの消費が多いことから，交流成分の縮小ないし除去を行うことの有用性があまり高くない。
【００２１】
上記のいずれかの態様の現像装置では，可変抵抗部の最大抵抗値が，１０〜１５０［ＭΩ］の範囲内にあることが好ましい。可変抵抗の最大抵抗値がこの範囲内にあれば，通常，上記の制御には十分である。ただし，画像形成装置全体の仕様によっては，上記の範囲外の可変抵抗部であっても適切な制御が可能な場合はある。
【００２２】
本発明の他の態様は，感光体と，感光体の表面層に潜像を形成する露光器と，感光体に形成された潜像をトナーで現像する現像装置とを有し，現像装置が，上記のいずれかの態様のものである画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本構成によれば，二成分系現像剤を使用する現像装置において，ハイデューティーな使用状況下でもトナーの帯電量上昇による画像の濃度ムラを効果的に抑制でき，かつトナーを無駄に消費することもない現像装置およびそれを用いた画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】第１の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図３】抵抗器を使わない状態（ローモード）での現像電流を説明する模式図である。
【図４】抵抗器を使う状態（ハイモード）での現像電流を説明する模式図である。
【図５】ローモードでの耐久試験時の濃度ムラの発生状況を示すグラフである。
【図６】ローモードとハイモードとで濃度ムラの発生状況を比較する耐久試験の結果を示す表である。
【図７】第１の形態におけるモード切替のための印字枚数の閾値テーブルである。
【図８】第１の形態におけるモード切替制御のフローチャートである。
【図９】第２の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図１０】抵抗値と現像の総電流抵抗値との関係を示すグラフである。
【図１１】第２の形態における抵抗値およびバイアス制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，二成分現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００２６】
本形態の画像形成装置１は，図１に示すように，各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが，中間転写ベルト２０に沿って並べられた，いわゆるタンデムタイプの画像形成装置である。各画像形成部は，それぞれ，感光体１１，帯電部１２，露光部１３，現像装置１４，１次転写部１５，クリーナー部１６を有している。さらに，各画像形成部の図中の下部には，給紙部２１が配置されている。また，本形態の画像形成装置１はその他に，２次転写部２２，ベルトクリーナー部２３，定着部２４，各色のトナーホッパー２５等を有している。
【００２７】
図１の画像形成装置１にはまた，環境センサー２７と総合制御部２８と像濃度センサー２９とが設けられている。環境センサー２７は，装置内における温度および湿度を検知するものである。その検知信号は，総合制御部２８に報知されるようになっている。総合制御部２８は，画像形成装置１における画像形成動作を始めとした各種動作を総合的に制御するものである。像濃度センサー２９は，中間転写ベルト２０上のトナー像の濃度を光学的に測定するセンサーである。本実施の形態において像濃度センサー２９は，後述する［第２の形態］で使用される。
【００２８】
本形態の画像形成装置１による画像形成時には，各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて，各色のトナー像がそれぞれの感光体１１上に形成される。すなわち，感光体１１は帯電部１２によって一様に帯電される。次に，露光部１３によって感光体１１の表面に静電潜像が形成される。次に，現像装置１４によって静電潜像に現像剤が供給され，トナー像が形成される。さらに，各色のトナー像は，１次転写部１５によって中間転写ベルト２０に転写され，重ね合わされる。この重ねられたトナー像は，給紙部２１から給紙されたシートに２次転写部２２によって転写され，定着部２４によってシートに定着される。
【００２９】
［第１の形態］
第１の形態の現像装置１４は，図２に示すように，現像ローラー４１，供給スクリュー４２，攪拌スクリュー４３を有している。これらは，ハウジング４５の内部に，互いに平行に配置されている。ハウジング４５の内部には，トナーとキャリアーとからなる現像剤が収納されている。本形態におけるトナーは，マイナス帯電性のものとする。現像剤は，斜めに配置された供給スクリュー４２および攪拌スクリュー４３によってそれぞれの軸方向（図中奥行き方向）に搬送されることで攪拌される。ハウジング４５にはまた，規制ブレード４６が設けられている。規制ブレード４６は，現像ローラー４１の表面上に担持される現像剤層の厚さを規制するとともに，摩擦により現像剤を帯電させるものである。
【００３０】
現像ローラー４１は，回転する筒状の現像スリーブ４７と，その中に固定して配置されたマグネット部材４８とにより構成されている。マグネット部材４８には，例えば特開２００９−１５１１３５号公報の図１に記載されているように磁極が形成されている。これらの磁極により，現像ローラー４１の表面上（正確には現像スリーブ４７の表面上）での現像剤の捕獲や剥離が行われるようになっている。以下の説明では，特に必要がない限り，現像スリーブ４７とマグネット部材４８との全体を現像ローラー４１と呼ぶこととする。
【００３１】
現像ローラー４１には，現像バイアス電源４９が付設されている。現像バイアス電源４９は，現像ローラー４１に，感光体１１の静電潜像を現像するための現像バイアスを印加するものである。本形態では，現像バイアス電源４９により，直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されるようになっている。
【００３２】
現像バイアス電源４９による現像ローラー４１へのバイアス印加経路上には，固定抵抗器５０と，固定抵抗器５０をバイパスするバイパス路５１とが設けられている。さらに，固定抵抗器５０とバイパス路５１とのいずれか一方を選択的に有効化するスイッチ５２が設けられている。固定抵抗器５０とバイパス路５１とスイッチ５２とで，可変抵抗部５３を構成している。固定抵抗器５０は，抵抗値が固定であるものである。固定抵抗器５０の抵抗値は，例えば，１０〜１５０［ＭΩ］程度のものが望ましい。また，スイッチ５２を操作する抵抗制御部２６が設けられている。現像バイアス電源４９，可変抵抗部５３，抵抗制御部２６については，複数色の現像装置１４に対して共用であってもよい。特に抵抗制御部２６は，総合制御部２８の一部であってもよい。
【００３３】
ここで，現像装置１４での現像時における，現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間に流れる電流の，可変抵抗部５３の状態による違いを説明する。可変抵抗部５３の状態とは，スイッチ５２の状態のことである。すなわち可変抵抗部５３の状態には，バイパス路５１が有効化されている状態と固定抵抗器５０が有効化されている状態との２通りがある。前者の状態（ローモード）を図３に，後者の状態（ハイモード）を図４に，それぞれ示す。
【００３４】
図３では，現像ローラー４１の表面上の現像前現像剤層５４からのトナーの移動５８（つまりこれが現像）により，感光体１１の表面上にトナー層５６が形成される様が描かれている。現像前現像剤層５４は，現像によりトナーの一部を失って，現像後現像剤層５５となる。この，トナーの移動５８が起こる領域を，現像領域５７という。図３における現像領域５７では，トナーの移動５８に伴うマイナス電荷の移動により，現像電流Ｉ１が流れる。
【００３５】
現像によりトナーの一部を失った現像後現像剤層５５は，トナーに比してキャリアーが過剰な状態にある。キャリアーはトナーとは逆にプラスに帯電しているので，現像領域５７を出た直後の現像後現像剤層５５は，プラスの電荷を持っている。そのプラス電荷の量は，現像により移動したトナーのマイナス電荷の総量に等しい。しかし，現像ローラー４１からマイナス電荷が補充される（矢印５９）ことで，現像後現像剤層５５のプラス帯電は除電される。この，現像ローラー４１から現像後現像剤層５５へのマイナス電荷の補充５９により，除電電流Ｉ２が流れる。そして，現像電流Ｉ１と除電電流Ｉ２との合計である総電流Ｉ１０（＝Ｉ１＋Ｉ２）が，現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間に流れることとなる。
【００３６】
図３のローモードでは現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間が短絡されているので，総電流Ｉ１０に特段の制限がない。このため，現像後現像剤層５５の除電が，プラス帯電が完全に解消するまで行われる。よって，除電電流Ｉ２は現像電流Ｉ１に等しい大きさとなる。また，現像後現像剤層５５は，現像装置１４のハウジング４５内に戻るときまでには，帯電していない状態となっている。このように帯電のない状態でハウジング４５内に戻った現像剤が，ハウジング４５内に貯留されている現像剤や，新たにトナーホッパー２５から補充されたトナーとともに攪拌されて，再び現像前現像剤層５４となるのである。
【００３７】
図４のハイモードの状態でも，現像領域５７にてトナーの移動５８により現像電流Ｉ１が流れる点で図３のローモードの状態と同じである。ただし，ハイモードの場合には現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間に固定抵抗器５０が介在しているので，総電流Ｉ１０が，固定抵抗器５０の抵抗値により制限されることとなる。ここで総電流Ｉ１０の制限は，現像電流Ｉ１に支障を来すほどではないものとする。現像電流Ｉ１は画像の内容で決まってしまうので，総電流Ｉ１０が制限された結果として，除電電流Ｉ２が制限されることとなる。
【００３８】
つまりハイモードの状態では，除電電流Ｉ２が小さく，このため現像後現像剤層５５の除電が完全にはなされないことになる。その結果，プラス帯電が残ったままの現像剤がハウジング４５内に戻ってくることになる。これにより，ハウジング４５内の現像剤がプラス帯電気味となる。したがって，新たに現像前現像剤層５４が形成される際のトナーのマイナス帯電が抑制されることとなる。
【００３９】
そこで第１の形態の現像装置１４では，画像形成に際して，スイッチ５２が次のように操作される。まず，スイッチ５２の初期設定はバイパス路５１側である。すなわち，通常時には図３のローモードの状態で画像形成が行われる。そして，トナーのマイナス帯電（以下，単にトナーの帯電という）が過剰となってきた状況では，スイッチ５２が固定抵抗器５０側に切り替えられて，図４のハイモードの状態で画像形成が続行される。トナーの過剰な帯電が解消すると，スイッチ５２は再びバイパス路５１側に戻される。
【００４０】
ここで，ローモードに固定してハイデューティーな画像形成を行ったときの画像の濃度ムラの発生状況の試験を行った。その結果を，図５により説明する。図５は，当該試験を行ったときの濃度ムラの発生状況の変遷を示すグラフである。図５の試験では，１日目に１万枚，２日目に１万５千枚の耐久印刷を行い，千枚ごとに画像の濃度ムラを測定した。３日目と４日目は休止日とし，丸１日放置後に１枚だけ印刷してその画像の濃度ムラを測定した。この試験を通じて，印刷する画像は，カバレッジ約３％（低カバレッジに属する）の２値の同一画像とした。この測定は，感光体１１の振れ（偏心）を許容される範囲内の上限に設定した状態で行った。画像に感光体周期の濃度ムラが出やすい状況で試験するためである。また，トナーの帯電が過剰になりやすい環境条件である低温低湿環境（ＬＬ）に分類される，温度１０℃，湿度（相対湿度，以下同じ）１５％の条件で試験を行った。図５のグラフにおける縦軸は，画像部内で測定された明度値Ｌ＊の最大差ΔＬ＊を，適当なスケールで規格化したものである。
【００４１】
１日目の耐久印刷開始前（０ｋ）の濃度ムラは，肉眼ではほとんど感知できないＡレベルであった。耐久印刷を開始すると濃度ムラが悪化し，２千枚（２ｋ）ないし３千枚（３ｋ）後で，肉眼でも感知できるＢレベルになった。１日目のその後はほぼそのレベルで推移した。２日目の始業時（０ｋ）もほぼ同じレベルで，１日目の終業時（１０ｋ）と比較して濃度ムラのレベルに特段の改善は見られなかった。２日目の耐久印刷を開始すると濃度ムラがさらに悪化し，６千枚（６ｋ）後にはＢレベルより明らかに悪いＣレベルに達した。２日目のその後はほぼそのレベルで推移した。２日目の終業時（１５ｋ）から丸１日休止した時点（３日目０ｋ）では，ほぼＢレベルに改善していた。そこからさらに丸１日休止した時点（４日目０ｋ）では，ほぼＡレベルまで回復した。
【００４２】
この図５の結果から，次の２つのことがいえる。第１に，ローモードに固定して画像形成を反復すると，画像の濃度ムラの状況が悪化する傾向があることが確認できたといえる。前述のことから，この濃度ムラの発生は，トナーの帯電が過剰となることによって起きていると考えられる。第２に，トナーの帯電が過剰となった場合であっても，画像形成装置１を休止状態に放置することで濃度ムラの状況が回復することが分かったといえる。具体的には，丸１日の休止で一応有意な改善が見られ，丸２日の休止でほぼ本来のレベルまで回復する。これは，トナーの過剰な帯電が，自然放電により減衰していくためと考えられる。ただし，終業時から翌日の始業時までのような，丸１日に満たない程度の短い休止期間を１回おいただけでは，必ずしも有意な改善があるとはいえないようである。
【００４３】
続いて，ローモードに固定した状態とハイモードに固定した状態とで，ハイデューティーな画像形成による画像の濃度ムラの発生状況を比較する試験を行った。その結果を図６に示す。図６の試験では，ＮＮ環境に分類される温度２０℃，湿度６０％の条件で，カバレッジ約５％（これも低カバレッジに属する）の２値の同一画像を，１日１万枚のペースで印刷した。そして，各日の終業時に画像の濃度ムラを測定した。図６の結果によれば，ローモードでは１日目がＢレベルで，２日目にはＣレベルになった。この結果は，前述の図５の試験結果と整合している。このため，３日目はローモードでの試験を中止した。ハイモードでは，１日目はやはりＢレベルとなったが，２日目以降もＣレベルに悪化することなくＢレベルが維持された。これより，ハイデューティ低カバレッジ印刷に対し，ハイモードを用いることによるトナーの過帯電抑制の効果が現れているといえる。
【００４４】
第１の形態の抵抗制御部２６では，上記の図５，図６の結果を踏まえた設定により，次のような制御を行う。まず，図７のテーブルについて説明する。図７のテーブルは，印刷枚数についての，ローモードからハイモードへの切り替えを行うか否かを判定するための種々の閾値を示している。
【００４５】
図７では，その最も左側の列に「日数」の欄があり，「１日目」，「２日目」，「３日目以降」の３水準に分けられている。これは，画像形成装置１を連日稼働させた場合の連続稼働開始日から現在までの日数，すなわち連続稼働日数のことである。画像形成装置１の連続稼働日数が多くなると，トナーの帯電が蓄積して過剰帯電になりやすくなる傾向があるためである。このため，「日数」に関しては，下の欄ほどより低い閾値が指定されている。なお，画像形成装置１の日ごとの稼働実績情報は，総合制御部２８に記録されている。これにより「日数」の情報を取得できる。
【００４６】
図７中の左から２番目の列に「環境」の欄があり，各稼働日数ごとに「ＬＬ」，「ＭＭ」，「ＨＨ」の３水準の条件に分けられている。これは，環境センサー２７により取得される温度および湿度の条件のことである。「ＬＬ」は低温低湿を，「ＭＭ」は中温中湿を，「ＨＨ」は高温高湿を，それぞれ意味している。同じ稼働日条件に対しては，温度や湿度が高いほど高い閾値が指定されている。一般的に温度や湿度が高いほど，トナーの過剰帯電が起こりにくいからである。Ｌ（低），Ｍ（中），Ｈ（高）の区切りの具体的な数値は設計事項であるが，例えば次のようにすることができる。
低温：１０℃以下      中温：１０℃〜３０℃      高温：３０℃以上
低湿：３０％以下      中湿：３０％〜８０％      高湿：８０％以上
【００４７】
なお，温度と湿度とでＬ（低），Ｍ（中），Ｈ（高）の区切りが異なった場合には，例えば，より高く区切られる方を優先する等により一本化して判定すればよい。
【００４８】
図７中の右から２番目の列は「日内印字枚数」の欄とされている。この欄に示されている数値は，「日数」および「環境」の各条件に対して指定されている閾値である。「日内印字枚数」とは，その日における画像形成枚数，という意味である。すなわち，その日の画像形成枚数が当該閾値に到達したらローモードからハイモードに切り替える，ということである。つまり，画像形成の実行枚数を，ややおおざっぱではあるが，トナーの帯電量を指標する帯電量信号として用いるのである。前述のように画像形成がハイデューティーになされると，そのことによりトナーの帯電量が上昇する傾向があるからである。なお，画像形成装置１における画像形成枚数は，総合制御部２８でカウントされている。
【００４９】
図７中の最も右側の列は「日内平均印字枚数」の欄とされている。この欄に示されている数値も，各条件に対して指定されている閾値である。「日内平均印字枚数」とは，連続稼働開始日からその日までの期間における一日当たりの平均印字枚数，という意味である。つまり，その日における印字の実行により，当該平均印字枚数がその閾値に達した場合にも，ローモードからハイモードに切り替える，ということである。なお，この欄には，上記定義により，「１日目」については閾値が指定されていない。「１日目」については「日内印字枚数」と同じことだからである。
【００５０】
なお，図７の「日内印字枚数」の欄において，「１日目」の「ＬＬ」条件での閾値は，５千枚とされている。これは，先の図５の試験の１日目でＢレベルに到達した枚数である２千枚ないし３千枚よりは多い。このように設定した理由は，２つある。１つは，実際の画像形成では，試験時のように３％という低カバレッジ画像の形成ばかりが続くとは限らないことである。もう１つは，実際の画像形成では，試験時ほどの連続印刷となるとは限らないことである。これらはどちらも，トナーの帯電過剰を緩和させる要因となるからである。
【００５１】
「日内印字枚数」および「日内平均印字枚数」の両欄の閾値によるモード切替の判定は，両者の論理和によりなされる。例えば，ＬＬ環境において，１日目の画像形成が，５千枚に到達する直前で終了したとする。この場合にはローモードのままであるが，２日目の画像形成が４千枚に到達するか，あるいは，１日目と２日目の画像形成枚数の平均が４千５百枚に到達するかすれば，ハイモードへの切替が行われることになる。
【００５２】
上記の図７のテーブルに基づくモード制御は，実際には，形成する画像のカバレッジをも考慮して，図８のフローチャートに示すようにしてなされる。このフローの前半部分（Ｓ１〜Ｓ８）の趣旨は基本的に，トナーの帯電が過剰になっているかいないかを判別して，なっていればローモードからハイモードへの切替を行う，ということである。
【００５３】
このため抵抗制御部２６は，３千枚の画像形成ごとに，当該直近過去３千枚の形成画像における平均カバレッジを取得する（Ｓ１）。なお，そのために必要な過去の形成画像のカバレッジ情報は，総合制御部２８に蓄積されている。この，Ｓ１の平均カバレッジの取得が，ローモードからハイモードへの切替を行うか否かの判定のトリガーとなる。
【００５４】
次に，取得した平均カバレッジが５％以下であるか否かを判定する（Ｓ２）。この５％という値は，実際に形成した画像のカバレッジが，低カバレッジであるか高カバレッジであるかを判別するためにあらかじめ定めた閾値である。低カバレッジの画像形成が多いと，前述のようにトナーの入れ替わり不足から，トナーの帯電が過剰になりやすいからである。つまり，実際に形成した画像のカバレッジ情報も，トナーの帯電量を指標する帯電量信号の１つとして有用なのである。
【００５５】
取得した平均カバレッジが５％以下であった場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ），トナーの帯電が過剰になっている可能性がある。そのため，現在における「日数」，温度，湿度，「日内印字枚数」，および「日内平均印字枚数」の情報を取得する（Ｓ３）。これらは，図７のテーブルとの比較のために必要なデータである。
【００５６】
そして，Ｓ３で取得したデータに基づき，図７のテーブル中の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ４）。すなわち，取得した「日数」，温度，湿度の情報に基づき，図７のテーブル中のどの行の閾値を利用するかを決定する。そして，取得した「日内印字枚数」，「日内平均印字枚数」の情報を，決定した行の閾値と比較する。「日内印字枚数」，「日内平均印字枚数」のいずれか一方でも，該当する閾値を超えていれば，超えていると判定する。
【００５７】
超えていると判定された場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ），可変抵抗部５３の状態を，図４に示したハイモードに切り替える（Ｓ５）。低カバレッジな画像形成がハイデューティな状態で続いており，トナーの帯電が過剰になっていると解されるからである。つまり，平均カバレッジが所定値より低い状況での画像形成の継続により，「日内印字枚数」あるいは「日内平均印字枚数」が，環境因子に応じて定められたそれぞれの閾値を超えてしまうことが，第１の形態におけるチャージアップ事象である。したがって，これ以後の画像形成は当面，ハイモードで実行され，トナーの帯電が抑制される。
【００５８】
Ｓ２に戻って，取得した平均カバレッジ５％を超えていた場合には（Ｓ２：Ｎｏ），今回はハイモードへの切替を行わない。比較的高カバレッジの画像形成がなされてきており，トナーの入れ替わりが十分になされていると考えられるからである。また，Ｓ４で「日内印字枚数」，「日内平均印字枚数」のいずれも，該当する閾値を超えていなかった場合にも（Ｓ４：Ｎｏ），今回はハイモードへの切替を行わない。画像形成の実行状況が特にハイデューティーであるとはいえないからである。
【００５９】
これらの場合には，最終の「日内印字枚数」を取得する（Ｓ６）。そして，取得した「日内印字枚数」が，３千枚以下であるか否かを判定する（Ｓ７）。３千枚以下であった場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ），累積情報をリセットしてから（Ｓ８），Ｓ１へ戻る。累積情報をリセットするのは，ハイデューティーでない画像形成状況がある程度続いていると解されるからである。このため，ハイモードへの切替の必要が当分はないと予想されるからである。Ｓ７で３千枚を超えていた場合には（Ｓ７：Ｎｏ），累積情報をリセットすることなく，Ｓ１へ戻る。ハイモードへの切替の必要が当分は生じないといえるほどローデューティーでもないからである。
【００６０】
続いて，Ｓ５でハイモードに切り替えられた後の制御を，引き続き図８の後半部分（Ｓ９〜Ｓ１４）により説明する。ハイモードに切り替えられた後は逆に，トナーの過剰帯電が解消したか否かを判別して，解消したと判別できればハイモードからローモードへ復帰することが制御の目的となる。
【００６１】
このため抵抗制御部２６は，千枚の画像形成ごとに，当該直近過去３千枚の形成画像における平均カバレッジを取得する（Ｓ９）。この，Ｓ９の平均カバレッジの取得が，ハイモードからローモードへの切替を行うか否かの判定のトリガーとなる。これをＳ１と比較すれば分かるように，ローモードへの復帰のための判定は，ハイモードへの移行のための判定よりも高い頻度で行う。その理由は，ハイモードでの画像形成を必要以上に行うことは好ましくないからである。図４で説明したようにハイモードでは，トナーの帯電が抑制される。これによりトナーの過剰帯電の解消に有用なのであるが，反面，使いすぎればトナーの帯電不足を引き起こし，逆に現像不足の原因となる場合がある。このため，トナーの過剰帯電が解消した場合には，速やかにローモードへの切替を行うべきなのである。
【００６２】
次に，取得した平均カバレッジが１０％以下であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この１０％という値は，前述のＳ２で用いた５％と同様に，実際に形成した画像のカバレッジが，低カバレッジであるか高カバレッジであるかを判別するための閾値である。ただし，Ｓ２のときよりも高い値に定められている。これは，トナーの過剰帯電が確実に解消したといえる場合に限り，ローモードへの復帰を行うためである。また，ローモードに復帰して間もないうちに再びトナーの帯電が過剰気味になってしまう事態を防止するためでもある。
【００６３】
取得した平均カバレッジが１０％以上であった場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ），図３に示したローモードに切り替える（Ｓ１１）。かなり高カバレッジな画像形成がこのところなされているので，トナーの過剰帯電が解消したと考えてよいからである。
【００６４】
一方，取得した平均カバレッジが１０％未満であった場合には（Ｓ１０：Ｎｏ），直近過去２日分の「日内印字枚数」の情報を取得する（Ｓ１２）。形成画像のカバレッジからはトナーの過剰帯電が解消したと判定できなかったとしても，別の判断材料から過剰帯電の解消を判別できる場合があるからである。それが，直近過去の画像形成装置１の稼働状況がハイデューティーであったか否か，ということである。
【００６５】
そこで，取得した２日分の「日内印字枚数」がいずれも３千枚以下であるか否かを判定する（Ｓ１３）。いずれも３千枚以下であった場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ），Ｓ１０でＹｅｓだった場合と同様に，ローモードに切り替える（Ｓ１１）。ローデューティーな稼働状況が２日間続いているので，トナーの過剰帯電は自然放電により解消していると考えてよいからである。
【００６６】
つまり，第１の形態におけるチャージダウン事象には，２通りある。１つは，平均カバレッジがある程度高い状況での画像形成がある程度継続していることである。ここで，平均カバレッジを高いと見るか低いと見るかの閾値については，ローモードからハイモードへの切替の判定の場合と逆の場合とで前述のように差が付けられている。その理由は，切替の判定を慎重に行うためである。もう１つのチャージダウン事象は，画像形成がハイデューティでない状況があらかじめ定めた長さの期間にわたって継続していることである。
【００６７】
取得した２日分の「日内印字枚数」のうちいずれか一方でも３千枚を超えていた場合には（Ｓ１３：Ｎｏ），今回はローモードへの復帰を行わない。高カバレッジな画像形成がこのところなされているともいえず，ローデューティーな稼働状況が十分に続いているともいえないので，トナーの過剰帯電が解消したとは判定できないからである。このためＳ９へ戻る。
【００６８】
Ｓ１１でローモードへの切替がなされると，累積情報をリセットしてから（Ｓ８），Ｓ１へ戻る。累積情報をリセットするのは，当面の間は再びハイモードに移行する必要は生じないと予想されるからである。トナーの過剰帯電が十分に解消し他との判断に基づきローモードに復帰したためである。以上で，図８のフローチャートについての説明を終了する。
【００６９】
上記のように説明した第１の形態において，各種閾値は，画像形成装置１のプロセス条件や資材条件に応じて適宜変更することができる。また，ここでは，「日数」ベースでの制御を基本としたが，より精細には，「時間」ベースや「分」ベースでの制御を行うこともできる。また，画像形成装置１の稼働時間と休止時間とを別々に記録してそれぞれに判別上の閾値を設けることで，より細かい制御とすることもできる。なお，上記のように可変抵抗部５３をハイモードとしている間は，現像バイアス電源４９による現像バイアスの交流成分をオフしてもよい。あるいは，交流成分の振幅を通常時よりも小さくしてもよい。現像バイアスにおける交流成分を縮小しあるいはなくすことで，キャリアーのプラス帯電が維持されやすく，トナーのマイナス帯電抑制に有利だからである。
【００７０】
［第２の形態］
続いて，現像装置１４についての第２の形態について説明する。第２の形態における現像装置１４は，図９に示すように構成されている。図９の現像装置１４の，図２に示した第１の形態のものとの相違点は，次の２点である。
（ａ）固定抵抗器５０に替えて，可変抵抗器６０が配置されている点。
→これに伴い，可変抵抗器６０も，抵抗制御部２６の操作対象となっている。
（ｂ）現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間の電流経路上に，電流計６１が設置されている点。
【００７１】
可変抵抗器６０は当然，抵抗値が可変である抵抗器である。その最大の抵抗値は，固定抵抗器５０について述べたのと同じく，１０〜１５０［ＭΩ］程度が望ましい。なお，可変抵抗器６０の最小の抵抗値が０［Ω］もしくは５０［Ω］以下であれば，バイパス路５１およびスイッチ５２を省略して可変抵抗器６０のみで可変抵抗部５３を構成してもよい。
【００７２】
第２の形態も基本的には第１の形態と同じく，通常時は可変抵抗部５３の抵抗を０Ωまたは最小にしつつ（ローモード），トナーの帯電が過剰なときには可変抵抗部５３の抵抗を上昇させることで（ハイモード），トナーの帯電を正常な状態に復帰させようとする。第２の形態のハイモードではさらに，電流計６１の読み値や像濃度センサー２９の測定値を利用して可変抵抗部５３の抵抗値を最適値に調整する。
【００７３】
このため第２の形態では，トナーの帯電量，より正確にはトナーの質量当たりの帯電量を測定し，測定結果に基づいて，現時点での可変抵抗部５３の抵抗値の設定値を決定する。この決定を定期的に行う。この決定は，画像形成装置１で通常行われている画像安定化制御の実施時に併せて行われる。画像安定化制御の実施頻度は多くの場合，５００枚おき程度である。抵抗値の設定値が決定されると以後，次回の決定がなされるまでの間，設定した抵抗値で画像形成が行われる。
【００７４】
そこでまず，可変抵抗部５３の抵抗値の設定値の決定手順を説明する。この手順は次の通りである。
１．  可変抵抗部５３の抵抗値を変更しつつ，各抵抗値におけるベタ画像形成時の，現像の総電流Ｉ１０を測定する。
２．  １．の測定結果に基づき，総電流Ｉ１０のうちの現像電流Ｉ１を導出する。
３．  導出された現像電流Ｉ１に基づき，トナーの帯電量を算出する。
４．  算出された帯電量に基づき，可変抵抗部５３の抵抗値の設定値を決定する。
【００７５】
まず，「１．」の総電流Ｉ１０の測定を説明する。ここでの目的は，可変抵抗部５３の抵抗値と，総電流Ｉ１０との関係を知ることである。このため，可変抵抗部５３の抵抗値を変更しつつ，各抵抗値にて，一定の像濃度のベタ画像を形成する。そしてその都度，画像形成時の電流計６１の読み値を取得する。取得した電流値が，各抵抗値における総電流Ｉ１０である。これにより，図１０に示すグラフを得る。図１０中の太実線のカーブが，各抵抗値（横軸）における総電流Ｉ１０（縦軸）を示している。
【００７６】
ただしこのとき，単に可変抵抗部５３の抵抗値を変更するだけでは，形成されるベタ画像の濃度も変動してしまう。このため，各抵抗値においてさらに，現像バイアスも変更し，当該抵抗値にて狙いの画像濃度が得られる現像バイアス値を見つける必要がある。狙いの画像濃度が得られたか否かは，像濃度センサー２９の測定値により分かる。図１０のグラフは，このようにして抵抗値とともに現像バイアス値をも変更しつつ，各抵抗値にて一定の像濃度のベタ画像を形成したときの総電流Ｉ１０のグラフである。
【００７７】
次に，「２．」の現像電流Ｉ１の導出を説明する。「１．」により得られた図１０のグラフを見ると，抵抗値が最小のときに総電流Ｉ１０が最も大きくなっている。図３の説明のところで述べたようにこの総電流Ｉ１０は，現像電流Ｉ１と除電電流Ｉ２との合計である。抵抗値を上げていくと，総電流Ｉ１０は下がっていく。これは，図４の説明のところで述べたように，除電電流Ｉ２が制限されるためである。しかし，抵抗値をある程度以上に上げると，総電流Ｉ１０の低下が止まり，抵抗値に関わらず一定となる（図１０中の領域Ｄ）。この領域Ｄでは，現像後現像剤層５５におけるキャリアーの除電が起こっておらず，総電流Ｉ１０がそのまま現像電流Ｉ１を表していると考えられる。つまり，総電流Ｉ１０の領域Ｄ内での値は，図１０中に現れている総電流Ｉ１０の中で最も小さく，これが現像電流Ｉ１である。よって，図１０のグラフから現像電流Ｉ１を読み取ることができる。これが現像電流Ｉ１の導出である。
【００７８】
続いて，「３．」のトナーの帯電量の算出を説明する。「２．」で導出した現像電流Ｉ１に，ベタ画像１枚が現像領域５７を通過するのに要した現像時間Ｔを掛けることで，ベタ画像１枚の現像に要したトナーの総電荷量Ｑ（＝Ｉ１×Ｔ）が分かる。一方，ベタ画像１枚のトナーの質量Ｇは，前述のようにベタ画像の濃度が決まっているから既知である。よって，総電荷量Ｑを質量Ｇで割ることで，トナーの質量当たりの電荷量ｑ（＝Ｑ／Ｇ）が得られる。これがトナーの帯電量ｑである。このようにして，トナーの帯電量が測定される。つまり，現像電流Ｉ１に相当する電荷量を，ベタ画像の濃度に相当するトナーの質量で割ることで，トナーの帯電量ｑを導出するのである。
【００７９】
なお，上記の説明では，可変抵抗部５３の抵抗値を変更するに際して，現像バイアスも変更することでベタ画像の濃度を一定にするように説明した。しかし実際には，現像バイアスを一定としたまま，可変抵抗部５３の抵抗値のみを変更する方法でもトナーの帯電量の測定が可能である。現像バイアスを一定としたままで，図１０のようなグラフを作成すると，全体にもっと強い右下がりのカーブとなり，領域Ｄに相当する部分でも右下がりとなる。このため，グラフの水平部分から現像電流Ｉ１を読み取ることはできない。
【００８０】
しかしながら上記の説明から，図１０の横軸中の右端付近の領域では，例え現像バイアスが一定のままであっても，総電流Ｉ１０がそのまま現像電流Ｉ１であることは間違いない。また，その抵抗値で形成したベタ画像の濃度は，像濃度センサー２９により測定できる。よって，測定された各像濃度中，そのときの像濃度を選択して用いればよいのである。これより，図１０の横軸中の右端付近の任意の抵抗値にて，現像バイアスは標準のまま，総電流Ｉ１０とベタ画像濃度を測定すればよいのである。これから，上記と同様の計算によりトナーの帯電量を算出できる。念のため，図１０の横軸中の右端付近の複数水準の抵抗値にてこの方法でトナーの帯電量を算出し，その中で最小のものを採用すればよい。
【００８１】
次に，「４．」の可変抵抗部５３の抵抗値の設定値の決定を説明する。この決定に必要な情報は，次の５つである。
（１）上記により算出したトナーの帯電量ｑ
（２）帯電量ｑについての望ましい範囲内の上限値ｑｕ
（３）図１０のグラフ
（４）図１０のグラフを作成したときの標準の画像濃度でのトナー付着量
（５）画像形成１秒当たりの現像面積
【００８２】
ここで，上限値ｑｕは，あらかじめ定められている。算出した帯電量ｑが上限値ｑｕ以下であった場合には，決定の必要はない。この場合には可変抵抗部５３の抵抗値を最低にしたままで十分だからである。帯電量ｑが上限値ｑｕを上回っていた場合には，次のようにして設定値を決定する。
【００８３】
まず，超過帯電量（ｑ−ｑｕ）を算出する。算出した帯電量ｑが６０［μＣ／ｇ］で上限値ｑｕが５０［μＣ／ｇ］であった場合には，超過帯電量（ｑ−ｑｕ）は１０［μＣ／ｇ］である。
【００８４】
この超過帯電量（ｑ−ｑｕ）に，上記（４）の標準のトナー付着量と，上記（５）の１秒当たりの現像面積とを掛けて，現像電流Ｉ１の過剰分を算出する。標準のトナー付着量はあらかじめ定めておけばよい。１秒当たりの現像面積は，感光体１１の表面の，画素像形成時の回転による１秒当たりの移動量と，画像の幅方向サイズとの積であり，画像形成装置１の仕様により既知の値である。標準のトナー付着量が４．５［ｇ/ｍ2］であったとして，本形態の画像形成装置１のプロセス条件で計算すると，超過帯電量（ｑ−ｑｕ）が上記の値であるときの過剰な現像電流Ｉ１は，２．５［μＡ］となる。
【００８５】
この過剰な現像電流Ｉ１の分を相殺するように，図１０のグラフから抵抗値を読み取ればよいのである。つまり，図１０のグラフにおいて，抵抗値が０［ＭΩ］のときの総電流Ｉ１０と，各抵抗値における総電流Ｉ１０との差分Ｉ３を考える。この差分Ｉ３が，当該過剰分程度となるような抵抗値を選べばよいのである。図１０では，抵抗値が約２５［ＭΩ］の辺りで，差分Ｉ３が約２．５［μＡ］である。よって，超過帯電量（ｑ−ｑｕ）が上記の値であった場合には，可変抵抗部５３の抵抗値の設定値を，２５［ＭΩ］に決定すればよい。上記のようにして，可変抵抗部５３の抵抗値の設定値が決定される。
【００８６】
第２の形態の場合における具体的な制御手順を，図１１のフローチャートにより説明する。前述のように第２の形態では，定期的（ここでは画像形成５００枚当たり１回とする）に行われる画像安定化制御の際に，抵抗値の決定が行われる。抵抗値の決定を行うときにはまず，現在のトナー帯電量（帯電量ｑ）の算出が行われる（Ｓ２１）。この算出は，前述の「１．」〜「４．」で説明した手順のうち「１．」〜「３．」の部分の手順による。
【００８７】
次に，算出した帯電量ｑを前述の上限値ｑｕと比較して，帯電量ｑが上限値ｑｕを上回っているか否かを判定する（Ｓ２２）。帯電量ｑが上限値ｑｕ以下であった場合には（Ｓ２２：Ｎｏ），可変抵抗部５３の抵抗値を「最低」に決定する（Ｓ２３）。すなわちローモードとする。そして，次回の画像安定化制御のタイミングが到来したか否かを判定する（Ｓ２４）。到来していない場合には（Ｓ２４：Ｎｏ），ジョブ要求に応じて画像形成を実行する。その際，現像バイアスとしては通常通り，直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを用いる（Ｓ２５）。このように次回の画像安定化制御のタイミングまでの間は，ローモードでの画像形成を続行する。次回の画像安定化制御のタイミングが到来すると（Ｓ２４：Ｙｅｓ），再び帯電量ｑの算出を行う（Ｓ２１）。
【００８８】
Ｓ２２で帯電量ｑが上限値ｑｕを上回っていた場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ），可変抵抗部５３の抵抗値を，「最低」より高い値に設定しなければならない。トナー帯電量が過剰となっているからである。このため，可変抵抗部５３に設定すべき抵抗値を決定する（Ｓ２６）。この決定は，前述の「４．」として説明したところによる。抵抗値が決定されたら，可変抵抗部５３の抵抗値をその決定された値に設定する。すなわちハイモードに移行する。つまり第２の形態では，測定した帯電量ｑがあらかじめ定めた上限値ｑｕを上回っていることがチャージアップ事象である。
【００８９】
続いてさらに，帯電量ｑが，限界値としてあらかじめ定められている帯電量以上であるか否かを判定する（Ｓ２７）。ここで限界値とは，現像バイアスとして通常通りの交流重畳バイアスを用いることができる限界値である。この限界値は，前述の上限値ｑｕより高い値としてあらかじめ定められている。例えば上限値ｑｕとして前述の５０［μＣ／ｇ］が定められていたとすると，限界値としては６０［μＣ／ｇ］程度を定めておけばよい。
【００９０】
帯電量ｑが限界値未満であった場合には（Ｓ２７：Ｎｏ），前述のローモードの場合と同様に，Ｓ２４へ移行する。すなわち，可変抵抗部５３の状態はハイモードに設定されているが，現像バイアスとしては通常通りの交流重畳バイアスを用いつつ，次回の画像安定化制御のタイミングが到来するまで画像形成を行う（Ｓ２５）。次回の画像安定化制御時に帯電量ｑが低く測定されれば，（Ｓ２２：Ｎｏ）→（Ｓ２３）でローモードに復帰する。つまり第２の形態では，測定した帯電量ｑが上限値ｑｕ以下に下がることがチャージダウン事象である。
【００９１】
Ｓ２７で帯電量ｑが限界値以上であった場合には（Ｓ２７：Ｙｅｓ），次に形成する画像の情報を，総合制御部２８から取得する（Ｓ２８）。そして，その画像が，いわゆる線画に分類される画像であるか否かを判定する（Ｓ２９）。線画とは，ある程度まとまった面積部分といえるような部分を持たない画像である。例えば，テキスト文書や線書き図形などのみで構成された画像が線画に該当する。一方，写真やベタ塗り領域を含む画像は，線画ではないと見なされる。
【００９２】
次の画像が線画である場合には（Ｓ２９：Ｙｅｓ），その画像を，交流成分をオフした直流の現像バイアスにより形成する（Ｓ３０）。あるいは，交流成分の振幅を通常時よりも小さくした現像バイアスを用いてもよい。前述のように交流成分を抑制した現像バイアスは，トナーのマイナス帯電抑制に有利である。現状ではトナーの過帯電が特に著しい状況になっているので，このようなバイアスを使用することが推奨されるからである。また，ベタ部分を有しない線画の場合には，現像バイアスにおける交流成分を抑制して画像形成を行っても，そのことによる弊害があまり現れないからである。また，線画は概してカバレッジが低く，トナーの過帯電が増長される傾向があるからである。
【００９３】
一方，次の画像が線画でない場合には（Ｓ２９：Ｎｏ），その画像を，通常通りの交流重畳バイアスを用いて形成する（Ｓ３１）。トナーの帯電状況としては直流バイアスを使いたい状況ではあるが，直流バイアスを使用するとベタ部分に濃度ムラが生じる可能性があるからである。また，ベタ部分を含む画像はカバレッジがある程度高いので，そのことによりトナーの過帯電が緩和される傾向があるからである。
【００９４】
Ｓ３０またはＳ３１で画像形成を行うと，次回の画像安定化制御のタイミングが到来したか否かを判定する（Ｓ３２）。到来していない場合には（Ｓ３２：Ｎｏ），Ｓ２８へ戻り，さらに次の画像について同様の処理を行う。このように，測定された帯電量ｑが上限値より高い限界値に達していた場合には，次回の画像安定化制御のタイミングが到来するまでの間，画像の内容に応じて交流重畳バイアスと直流バイアス（もしくは交流成分を抑制したバイアス）とを使い分けつつ，ハイモードでの画像形成を行うのである。
【００９５】
次回の画像安定化制御のタイミングが到来すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ），再び帯電量ｑの算出を行う（Ｓ２１）。
【００９６】
第２の形態ではこのようにして，画像安定化タイミングごとに，ローモードかハイモードかの選択，および，ハイモードであった場合の可変抵抗部５３の抵抗値の決定がなされる。また，帯電量ｑが特に高かった場合には，ハイモードを用いるとともにさらに，現像バイアスについても特別な制御がなされる。こうして，トナーの帯電量の増減に応じて適切な制御がなされつつ，画像形成が行われる。これにより，トナーの過度の帯電が抑制されつつ，濃度ムラの生じにくい良好な画像形成がなされる。
【００９７】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，二成分系現像剤を使用する画像形成装置１において，現像ローラー４１と現像バイアス電源４９との間に可変抵抗部５３を備えることで，ローモードとハイモードとの２通りの制御モードを持つようにしている。これにより，通常時におけるトナーの帯電不足の防止，トナーが過剰帯電気味になった状況でのトナーの帯電抑制とを両立し，パッチ打ちによるトナーの消費なくして適切に画像形成を行うことができる現像装置１４および画像形成装置１が実現されている。
【００９８】
また，可変抵抗部５３を可変抵抗器６０で構成し，さらにトナーの帯電量を測定できるように電流計６１等を備えることで，トナーの実際の帯電状況により適切に適応した抵抗制御がなされるようになっている。また，可変抵抗部５３の抵抗値のみならず現像バイアスにおける交流成分についても同様である。
【００９９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。画像形成装置１の全体構成は，図１に示したとおりのものでなくてもよい。すなわち，タンデム形カラー機に限らず，マルチサイクル形カラー機や，あるいはモノクロ機であってもよい。また，スキャナーを搭載したコピー機であってもよいし，公衆回線を経由して印刷ジョブの送受信を行う機能を備えたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１      画像形成装置
１１    感光体
１３    露光部
１４    現像部
２６    抵抗制御部
２７    環境センサー
２９    像濃度センサー
４１    現像ローラー
４９    現像バイアス電源
５０    固定抵抗器
５１    バイパス路
５２    スイッチ
５３    可変抵抗部
６０    可変抵抗器
６１    電流計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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