JP5860792B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関し、特に、研磨作用を備えた外添剤が添加されたトナーが使用される画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンター、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の現像装置が知られている。この場合、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二成分現像剤層からトナーが移動され、トナー層が担持される。更に、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。

特許文献１には、現像動作時および現像動作が行われていない非現像動作時に、直流バイアスに交流バイアスが重畳された現像バイアスが現像ローラーに印加される技術が開示されている。また、特許文献２には、トナーに添加され、研磨機能を備える酸化チタンが、現像装置から選択的に像担持体に供給され、該像担持体の表面が研磨される技術が開示されている。

特開平７−９２８０４号公報 特開２０１１−１６９９９５号公報

特許文献１に記載された技術のように、直流バイアスおよび交流バイアスが現像ローラーに印加された場合、トナーに添加された外添剤が、交流バイアスによってトナーから離脱され、像担持体側に移動されることがあった。このような外添剤として、特許文献２に記載された酸化チタンがあげられる。外添剤は現像動作時にトナーとともに像担持体側に消費されるだけでなく、非現像動作時においても、前記交流バイアスによって単独で像担持体側に消費される場合があった。特に、トナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で現像装置から消費されやすい。一方、印字率が高い場合は、現像装置に新しいトナーとともに外添剤が供給されるため、現像装置内の外添剤の量が相対的に上昇する。そして、このような現像装置内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。

画像形成装置が高温高湿環境に設置された上で、電源がオフされた場合やスリープモードが継続された場合、一時的に像担持体の温度が低下される。そして、次に電源がオンされた場合やスリープモードから復帰した場合に、画像形成装置が使用されると、像担持体の表面に付着していた放電生成物が、結露によって生じた水分を得て、像担持体の表面に吸着される。このように像担持体の表面に吸着した放電生成物を除去するために、特許文献２に記載された技術のように、現像装置から外添剤が選択的に像担持体側に供給されると、現像装置内の外添剤の量が更に変動され、上記のような濃度変動やトナーかぶりなどの課題が更に顕著となる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像装置内の外添剤の量を安定して維持しながら、像担持体の表面をリフレッシュすることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成され、前記静電潜像がトナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体と、研磨作用を備えた外添剤が添加されたトナーを貯留する現像ハウジングと、回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、現像動作時に前記像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、前記現像動作時とは異なる非現像動作時において、前記トナー担持体から前記像担持体の表面に前記外添剤を供給し、前記像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作を実行するリフレッシュ手段と、予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記リフレッシュ動作時に前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に供給される供給条件を変更する供給条件変更手段と、前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、前記現像動作時に、前記バイアス印加手段に第１現像バイアスを印加させ、前記リフレッシュ動作時に、前記バイアス印加手段に第２現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、を有し、前記供給条件変更手段は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記交流バイアスの振幅値において、前記第２現像バイアスの振幅値を、前記第１現像バイアスの第１の振幅値よりも大きい第２の振幅値に設定することを特徴とする。

本構成によれば、非現像動作時において、リフレッシュ手段は、トナー担持体から像担持体の表面に外添剤を供給し、像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作を実行する。低印字率のトナー像が印字され、現像ハウジングの中の外添剤の量が少なくなった場合、リフレッシュ動作のために多くの外添剤が像担持体側に供給されると、現像ハウジング内のトナーのストレスが増加され、トナー像に濃度低下が生じることがある。このような場合であっても、供給条件変更手段は、印字率算出手段によって算出された印字率に応じて、リフレッシュ動作時に外添剤がトナー担持体から像担持体に供給される供給条件を変更する。このため、印字率が変動する場合であっても、リフレッシュ動作に伴う現像ハウジング内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。また、像担持体側に供給される外添剤によって、像担持体の表面が好適に研磨される。また、本構成によれば、現像ハウジング内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時の交流バイアスの振幅値が現像動作時よりも拡大されることによって、現像ハウジング内の外添剤を積極的に像担持体側に供給することができる。このため、像担持体のリフレッシュ動作が安定して実現される。また、現像ハウジング内に比較的多くの外添剤が存在するため、同外添剤が枯渇することがない。

上記の構成において、前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスの前記振幅値を、前記第１現像バイアスの前記第１の振幅値に設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内の外添剤の量が少なくなりやすい低印字率条件において、現像動作時の交流バイアスの振幅値が、リフレッシュ動作時においても維持される。このため、リフレッシュ動作時に多量の外添剤が像担持体側に供給されることによって、現像ハウジング内の外添剤が低減することが抑止される。この結果、トナーの帯電性が悪化し、トナー像の濃度低下が生じることが抑制される。

上記の構成において、前記供給条件変更手段は、前記印字率が予め設定された前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスの前記振幅値を、前記第２の振幅値よりも小さい第３の振幅値に設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内の外添剤の量が少なくなりやすい低印字率条件において、リフレッシュ動作時における交流バイアスの振幅値が、高印字率条件の場合よりも小さく設定される。このため、リフレッシュ動作時に多量の外添剤が像担持体側に供給されることによって、現像ハウジング内の外添剤が低減することが抑止される。この結果、トナーの帯電性が悪化し、トナー像の濃度低下が生じることが抑制される。

上記の構成において、前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合に、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのＤｕｔｙ比において、前記第１現像バイアスのＤｕｔｙ比よりも、前記第２現像バイアスのＤｕｔｙ比を小さく設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時の交流バイアスのＤｕｔｙ比が、現像動作時よりも縮小されることによって、現像ハウジング内の外添剤を積極的に像担持体側に供給することができる。このため、像担持体のリフレッシュ動作がより安定して実現される。

上記の構成において、前記現像動作時および前記リフレッシュ動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を互いに対向する領域において同方向に回転駆動させる回転駆動手段を有し、前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合に、前記リフレッシュ動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、トナー担持体の像担持体に対する回転速度比が増大される。このため、トナー担持体のトナー層が像担持体の表面に接触する接触時間が増大されることによって、現像ハウジング内の外添剤を積極的に像担持体側に供給することができる。このため、像担持体のリフレッシュ動作がより安定して実現される。

上記の構成において、前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、少なくとも前記バイアス制御手段を制御して、前記像担持体と前記トナー像担持体との間に、前記トナー担持体から前記像担持体に前記トナーが移動する極性の前記直流バイアスの電位差を設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内の外添剤の量が少なくなりやすい低印字率条件において、リフレッシュ動作時に外添剤とともにトナーを像担持体に供給することができる。このため、外添剤が単独で像担持体に供給されることによって、現像ハウジング内のトナーと外添剤とのバランスがより悪化することが抑制される。

上記の構成において、前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合、少なくとも前記バイアス制御手段を制御して、前記像担持体と前記トナー像担持体との間に、前記像担持体から前記トナー担持体に前記トナーが移動する極性の前記直流バイアスの電位差を設定する、または前記像担持体および前記トナー像担持体の前記直流バイアスの電位を同電位に設定することが望ましい。

本構成によれば、現像ハウジング内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時にトナーを現像ハウジング側に保持することできる。このため、トナー消費を抑制しながら、現像ハウジング内に潤沢に存在する外添剤を選択的に像担持体側に供給することができる。

上記の構成において、前記現像動作時および前記リフレッシュ動作時に、前記像担持体を回転駆動させる回転駆動手段を有し、前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合よりも、前記閾値未満の場合の方が、前記リフレッシュ動作に伴う前記像担持体の回転時間を長くすることが望ましい。

本構成によれば、低印字率条件において像担持体への外添剤の供給が抑制された場合であっても、リフレッシュ動作に伴う像担持体の回転時間が長く設定される。このため、少ない外添剤の量でも、好適にリフレッシュ動作を実現することが可能となる。

上記の構成において、前記外添剤は、酸化チタンを含むことが望ましい。

本構成によれば、印字率が変動する場合であっても、リフレッシュ動作に伴う現像ハウジング内の酸化チタンの消費量を好適に調整することが可能となる。このため、現像ハウジング内のトナーの帯電性がばらつくことが抑制される。

上記の構成において、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前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、を有することが望ましい。

本構成によれば、現像剤担持体からトナー担持体を介して、像担持体にトナーが供給されるタッチダウン方式の現像技術が備えられる場合であっても、現像ハウジング内の外添剤の量を安定して維持するとともに、像担持体の表面を好適にリフレッシュすることが可能となる。

上記の構成において、前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段を有し、前記リフレッシュ動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間において実行されることを特徴とするが望ましい。

本構成によれば、画像形成動作の実行前、実行後、または紙間を利用して、現像ハウジング内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。

本発明によれば、現像ハウジング内の外添剤の量を安定して維持しながら、像担持体の表面をリフレッシュすることが可能な画像形成装置が提供される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置内の構造を示した図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の電気的構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る現像動作を示した模式図である。 現像ローラーと感光体ドラムとの間の電位差と外添剤の飛翔量の関係を示したグラフである。 本発明の実施形態に係る消費条件変更動作のフローチャートである。 現像バイアスを構成する交流バイアスの波形を模式的に表した図である。 印字率と交流バイアスの振幅値との関係を示したグラフである。

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

＜画像形成装置の説明＞
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又は給紙トレイ４６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。

自動原稿給送装置（ＡＤＦ）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。ＡＤＦ２０は、装置本体１０における所定の原稿読取位置に向けて、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に載置する場合は、ＡＤＦ２０は上方に開かれる。ＡＤＦ２０は、原稿シートが載置される原稿トレイ２１と、自動原稿読取位置を経由して原稿シートを搬送する原稿搬送部２２と、読取後の原稿シートが排出される原稿排出トレイ２３とを含む。

読取ユニット２５は、装置本体１０の上面のＡＤＦ２０から自動給送される原稿シート又は手置きされる原稿シートの画像を光学的に読み取る。読取ユニット２５内には、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含む走査機構と、撮像素子とが収容されている（図略）。走査機構は、原稿シートに光を照射し、その反射光を撮像素子に導く。撮像素子は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換する。前記アナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル電気信号に変換された後、画像形成部３０に入力される。

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

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

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

現像装置３２４は、感光体ドラム３２１上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム３２１の周面にトナーを供給する。現像装置３２４は、２成分現像剤用のものであり、スクリューフィーダー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。この現像装置３２４の詳細については、後記で詳細に説明する。

一次転写ローラー３２５は、中間転写ユニット３３に備えられている中間転写ベルト３３１を挟んで感光体ドラム３２１とニップ部を形成し、感光体ドラム３２１上のトナー像を中間転写ベルト３３１上に一次転写する。クリーニング装置３２６は、クリーニングローラー等を有し、トナー像転写後の感光体ドラム３２１の周面を清掃する。また、クリーニングローラーと感光体ドラム３２１との間にトナーが介在された状態で、クリーニングローラーが回転駆動されることで、感光体ドラム３２１の表面が研磨される。この際、トナーに含まれる酸化チタンなどの研磨作用を備える外添剤によって、前記研磨が好適に促進される。感光体ドラム３２１の表面が研磨されることによって、感光体ドラム３２１の表面に付着した放電生成物などによって、画像みだれが発生することが抑止される。

中間転写ユニット３３は、中間転写ベルト３３１、駆動ローラー３３２及び従動ローラー３３３を備える。中間転写ベルト３３１は、駆動ローラー３３２及び従動ローラー３３３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。中間転写ユニット３３は図１では反時計回りに回転される。

駆動ローラー３３２の周面に対向して、二次転写ローラー３５（転写手段）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。また、駆動ローラー３３２よりも、中間転写ベルト３３１の回転方向上流側の位置には、中間転写ベルト３３１の周面に対向する位置に、濃度センサー３５Ａが対向配置されている。濃度センサー３５Ａは、中間転写ベルト３３１上に形成された画像の濃度に応じた電気信号を出力する。

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

給紙部４０は、画像形成処理が施されるシートを収容する２段の給紙カセット４０Ａ、４０Ｂを備える。これら給紙カセット４０Ａ、４０Ｂは、装置本体１０の前方から手前方向に引出可能である。

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及び誘導加熱ユニット６５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。

＜現像装置の構成＞
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上下および左右方向の断面図、図３は、現像装置３２４の前後および左右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とが配設されている。

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、後記の駆動部９６２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、非磁性トナーとキャリアとが混合され、非磁性トナーが例えばプラスに帯電される。

本実施形態における非磁性トナーは、結着樹脂、着色剤などで構成されている。結着樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用するのがよい。

着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えばブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの顔料などが挙げられる。これらの着色剤は結着樹脂１００質量部に対して、通常２〜２０質量部、好ましくは５〜１５質量部の割合で配合される。

トナーには、本実施形態の効果を害しない範囲でその他の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば電荷制御剤、ワックスなどが挙げられる。電荷制御剤としては、公知の電荷制御剤を使用できる。正帯電性電荷制御剤としては、例えばニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用できる。

ワックスとしては、特に限定はなく、例えばカルナバワックスやエステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュ（以下、「ＦＴ」と記すことがある）ワックスやポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスなどが挙げられる。この中でも分散性の点から、エステルを側鎖に有すＦＴワックスやポリエチレンワックスの使用が推奨される。

また、非磁性トナーには、必要に応じて無機酸化物微粒子が外添される。このような外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどの微粒子が使用できる。また、必要に応じて樹脂微粒子等の有機系外添剤を用いることもできる。外添剤の体積平均径は、０．００１〜１．０μｍ、好ましくは０．００５〜０．３μｍであるのがよい。外添剤の添加量は、トナー１００質量部に対して０．１〜２．０質量部の範囲であるのが好ましい。

ここで、シリカ微粒子は主に流動化剤として用いられる。酸化チタンやアルミナ、樹脂微粒子等はトナーの帯電調整剤として用いられる。また、酸化チタン等は感光体表面の研磨剤として好適に用いられる。

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

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

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

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

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

現像ローラー８３および磁気ローラー８２は、駆動部９６２（回転駆動手段）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２５０μｍ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が形成されている。

＜電気的構成、ブロック図＞
続いて、画像形成装置１の主要な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４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、制御部９０には、前述の画像形成部３０に加え、第１印加部８８（バイアス印加手段）、第２印加部８９（バイアス印加手段）、駆動部９６２（回転駆動手段）、画像メモリー９６３、Ｉ／Ｆ９６４、定着部温度センサー９６５、環境センサー９６６などが電気的に接続されている。

第１印加部８８は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部９２（バイアス制御手段）からの制御信号に基づき、現像装置３２４内の磁気ローラー８２にバイアスを印加する。同様に、第２印加部８９は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部９２からの制御信号に基づき、現像装置３２４内の現像ローラー８３にバイアスを印加する。

駆動部９６２は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、制御部９０からの制御信号に応じて、後記の現像動作及びリフレッシュ動作時に、現像装置３２４内の現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６などを回転駆動させる。本実施形態では、現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６は、駆動部９６２によって同期して回転駆動される。また、駆動部９６２は、現像動作及びリフレッシュ動作時に、感光体ドラム３２１を回転駆動させる。本実施形態では、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３とは、互いに対向する部分において、同方向に回転駆動される。また、駆動部９６２は、後記の駆動制御部９１から出力される制御信号を受け、感光体ドラム３２１に対する現像ローラー８３の回転速度比（Ｓ／Ｄ）を変更する。

画像メモリー９６３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、画像メモリー９６３は、画像形成装置１が複写機として機能する場合には、ＡＤＦ２０により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。

Ｉ／Ｆ９６４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／Ｆ９６４を介して制御部９０に与えられ、また画像データは、Ｉ／Ｆ９６４を介して画像メモリー９６３に記憶される。

定着部温度センサー９６５は、定着部６０に配置される。定着部温度センサー９６５は、定着部６０の温度を検出する。また、定着部温度センサー９６５によって検出された定着部６０の温度は、リフレッシュ制御部９５によって参照され、リフレッシュ動作の実行要否が判断される。

環境センサー９６６は、画像形成装置１の装置本体１０に装着される。環境センサー９６６Ｈは、装置本体１０が設置される環境の温度および湿度を検出する。また、環境センサー９６６によって検出された周辺の温度および湿度は、リフレッシュ制御部９５によって参照され、リフレッシュ動作の実行要否が判断される。

制御部９０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部９１、バイアス制御部９２（バイアス制御手段）、印字率算出部９３（印字率算出手段）、消費条件変更部９４（供給条件変更手段）、リフレッシュ制御部９５（リフレッシュ手段）を備えるように機能する。

駆動制御部９１は、駆動部９６２を制御して、現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６を回転駆動させる。また、駆動制御部９１は、駆動部９６２を制御して、感光体ドラム３２１を回転駆動させる。本実施形態では、駆動制御部９１は、現像動作、非現像動作において、上記の部材を回転駆動させる。また、駆動制御部９１は、消費条件変更部９４からの制御信号を受け、感光体ドラム３２１に対する現像ローラー８３の回転速度比を変更する。

バイアス制御部９２（バイアス制御手段）は、現像動作の実行に際し、現像ローラー８３および磁気ローラー８２へのバイアス設定値を決定し、第１印加部８８および第２印加部８９を制御して、第１現像バイアスＢｄを印加させる。また、バイアス制御部９２は、リフレッシュ動作時に、現像ローラー８３および磁気ローラー８２へのバイアス設定値を決定し、第１印加部８８および第２印加部８９を制御して、第２現像バイアスＢｐを印加させる。

印字率算出部９３は、画像メモリ９６３に記憶された画像データに基づいて、印字率を算出する。本実施形態では、印字率算出部９３は、過去１００枚分の感光体ドラム３２１上に形成された画像データから、１枚あたりの平均印字率を算出する。なお、他の実施形態において、印字率算出部９３は、直前の１分間に感光体ドラム３２１上に形成された画像データから１枚あたりの平均印字率を算出してもよい。

消費条件変更部９４は、印字率算出部９３によって算出された前記印字率に応じて、リフレッシュ動作時において前記外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に供給される供給条件を変更する。詳しくは、消費条件変更部９４は、リフレッシュ動作時において、バイアス制御部９２を制御して、第１現像バイアスＢｄにおける交流バイアスの振幅値に対して、相対的に第２現像バイアスＢｐにおける交流バイアスの振幅値を変更する。また、消費条件変更部９４は、バイアス制御部９２を制御して、トナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に移動する側の極性の交流バイアスのＤｕｔｙ比において、第１現像バイアスＢｄのＤｕｔｙ比に対して、相対的に第２現像バイアスＢｐのＤｕｔｙ比を変更する。また、消費条件変更部９４は、リフレッシュ動作時における現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比を変更する。

＜現像バイアスの印加、現像動作について＞
次に、図５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、前述の第１印加部８８と、第２印加部８９と、制御部９０とを含む。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。

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の値は、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）現像動作に際し、供給されるトナーの帯電性に応じて変更される。また、リフレッシュ動作において、更に異なるバイアスの値が磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される。

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

このとき、バイアス制御部９２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（現像用電位差）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と残留する一部のトナーとは周面８２Ａ上に残る。この際、磁気ローラー８２の周面８２Ａから現像ローラー８３の周面８３Ａに、トナーＴが供給される。これにより、現像ローラー８３の周面８３Ａ上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。

周面８３Ａ上のトナー層ＴＬは、現像ローラー８３の回転に伴って感光体ドラム３２１の周面に向けて搬送される。現像ローラー８３には、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されている。したがって、静電潜像に応じて表面に電位を有している感光体ドラム３２１の周面と該現像ローラー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。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、本実施形態において、バイアス制御部９２が、現像動作時において第１印加部８８及び第２印加部８９を制御して、磁気ローラー８２及び現像ローラー８３に印加する第１現像バイアスＢｄの一例およびその他の諸条件は次の通りである。

磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；２００Ｖ
現像ローラー８３の直流バイアスＶslv_dc；５０Ｖ
磁気ローラー８２の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖmag_ac；３００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１７００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；４３％
現像ローラー８３−磁気ローラー８２間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；５７％
感光体ドラム３２１の線速；２００ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム３２１の表面電位；背景部（暗電位）２３０Ｖ、画像部（明電位）２０Ｖ
現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比（Ｓ／Ｄ）；１．５
トナーの帯電性Ｑ／ｍ；２０μＣ／ｇ

＜リフレッシュ動作の説明＞
次に、本実施形態におけるリフレッシュ動作について説明する。リフレッシュ動作は、感光体ドラム３２１の表面を研磨するための動作である。なお、ここでいう感光体ドラム３２１の表面の研磨とは、感光体ドラム３２１を構成する材料を研磨することだけではなく、感光体ドラム３２１の表面上に付着した放電生成物を研磨することを含む。このリフレッシュ動作は、先の現像動作が実行されていないタイミングであって、たとえばシートに画像が形成される画像形成動作前後や、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行される。

帯電器３２２によってもたらされたＮＯｘに代表される放電生成物が、感光体ドラム３２１の表面に付着した場合、該付着した領域の静電潜像の電位が乱れることによって画像みだれが発生する。このような放電生成物の付着は、特に、高温高湿環境において顕著となる。すなわち、画像形成装置１が高温高湿環境に設置された上で、電源がオフされた場合やスリープモードが継続された場合、一時的に感光体ドラム３２１の表面温度が低下される。そして、次に電源がオンされた場合やスリープモードから復帰した場合に、画像形成装置１が使用されると、感光体ドラム３２１の表面に付着していた放電生成物が、結露によって生じた水分を得て、感光体ドラム３２１の表面に吸着される。

このため、本実施形態に係るリフレッシュ動作では、現像装置３２４から感光体ドラム３２１に、酸化チタンに代表される外添剤、または該外添剤を含むトナーが供給された上で、感光体ドラム３２１が回転駆動される。この際、本実施形態では、感光体ドラム３２１に対向して配置されるクリーニング装置３２６のクリーニングローラーが回転駆動されることで、感光体ドラム３２１の表面が好適に研磨される。すなわち、前述のように、クリーニングローラーと感光体ドラム３２１との間に外添剤が介在された状態で、クリーニングローラーが回転駆動されることで、前記外添剤が研磨剤としての作用を発現する。

リフレッシュ動作では、現像動作時と同様に、感光体ドラム３２１に加え、現像ローラー８３を含む現像装置３２４の各部材が回転駆動される。そして、現像ローラー８３および磁気ローラー８２に、第２現像バイアスＢｐが印加されることによって、現像ローラー８３上にトナー層が形成される。そして、現像ローラー８３上に印加されるバイアスによって、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に、外添剤または該外添剤を含むトナーが供給される。

＜外添剤の消費について＞
現像動作中および紙間などにおいて、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間、または現像ローラー８３と感光体ドラム３２１との間に形成される交流バイアスの電界によって、現像ローラー８３上に担持されるトナーから外添剤が離脱され、感光体ドラム３２１側に移動されることがある。図６は、現像ローラー８３に印加される現像バイアスのうち、トナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に移動する側の極性における交流バイアスの最大ピーク値Ｖｐｐ−ＭＡＸと感光体ドラム３２１の暗電位との間の電位差を変化させた場合の感光体ドラム３２１への外添剤の飛翔量を示したグラフである。このように、現像ローラー８３に印加される交流バイアス成分に応じて、現像装置３２４から感光体ドラム３２１側に外添剤が単独で消費される。

外添剤は現像動作時にトナーとともに消費されるだけでなく、紙間などにおいても、前記交流バイアスによって外添剤が単独で像担持体側に消費されてしまう。また、現像動作時にトナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で感光体ドラム３２１の背景電位部に消費される。一方、印字率が高い場合は、トナー補給部３４から現像装置３２４に新しいトナーとともに外添剤が供給される。このため、現像装置３２４内の外添剤の量が相対的に上昇する。そして、このような現像装置３２４内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、画像上に濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。すなわち、外添剤が過多になるとトナーかぶりが生じ、外添剤が過少になるとトナーの帯電性不良による濃度低下がもたらされる。

一方、このような現像装置３２４内の外添剤の量の変動とは無関係に、前述のリフレッシュ動作が実行され、現像装置３２４から外添剤が感光体ドラム３２１側に供給されると、現像装置３２４内の外添剤の量が更に変動され、上記のような濃度変動やトナーかぶりなどの課題が更に顕著となる。

＜リフレッシュ動作について＞
本実施形態では、上記のような課題を解決するために、消費条件変更部９４が、印字率算出部９３によって算出された前記印字率に応じて、リフレッシュ動作時において前記外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に消費される消費条件を変更する。以下、図７を参照して、本実施形態に係るリフレッシュ動作の制御について説明する。

図７は、本実施形態において、リフレッシュ制御部９５がリフレッシュ動作を実行する際のフローチャートである。なお、本実施形態では、リフレッシュ動作の前後において実行される現像動作において、前述の第１現像バイアスＢｄが現像ローラー８３および磁気ローラー８２に印加される。画像形成装置１において電源がオンまたはスリープモードが解除されると（ステップＳ００１）、リフレッシュ制御部９５によって周辺環境が確認される（ステップＳ００２）。すなわち、リフレッシュ制御部９５は、環境センサー９６６の検出湿度を参照し、該検出湿度が予め設定された閾値を越えているか否かを判定する。本実施形態では、前記閾値は相対湿度８０％に設定されている。リフレッシュ制御部９５は、前記検出湿度が８０％を超えている場合、周辺が高湿環境であると判断する（ステップＳ００２でＹＥＳ）。また、リフレッシュ制御部９５は、前記検出湿度が８０％を下回っている場合、周辺が高湿環境には至っていないと判断する（ステップＳ００２でＮＯ）。なお、この場合リフレッシュ制御部９５は感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作を実行せず、一連の制御は終了する。

リフレッシュ制御部９５によって、周辺が高湿環境であると判断された場合（ステップＳ００２でＹＥＳ）、リフレッシュ制御部９５は更に定着部温度センサー９６５の検出温度を参照する。ここで、定着部温度センサー９６５によって検出される温度が、５０℃を下回っている場合（ステップＳ００３でＹＥＳ）、リフレッシュ制御部９５は感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作が必要であると判断する（ステップＳ００４）。一方、定着部温度センサー９６５によって検出される温度が、５０℃を上回っている場合（ステップＳ００３でＮＯ）、リフレッシュ制御部９５は感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作は不要であると判断し、一連の制御は終了する。

ステップＳ００４において、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作が必要であると判断された場合について換言すれば、感光体ドラム３２１の周辺の相対湿度は８０％以上の高湿環境であり、かつ、定着部６０の周辺温度が一時的に５０℃以下に低下されている。すなわち、画像形成装置１が長時間使用されていないために、装置本体１０の内部の温度が低下している。この状態で、画像形成装置１が使用された場合、ＮＯｘなどの放電生成物が、結露に伴う水分に吸着され、感光体ドラム３２１の表面に付着する。したがって、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作が必要とされる。

リフレッシュ制御部９５によってリフレッシュ動作が必要と判断されると、消費条件変更部９４は、印字率算出部９３によって算出、格納されている過去１００枚分の平均印字率と予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ００５）。なお、本実施形態では、前記閾値は５％に設定されている。前記平均印字率が５％を下回っている場合（ステップＳ００５でＹＥＳ）、消費条件変更部９４は、リフレッシュ動作における現像バイアスとして、第２現像バイアスＢｐ１１を設定する。詳しくは、消費条件変更部９４は、第２現像バイアスＢｐ１１の交流バイアスを、現像動作時の第１現像バイアスＢｄと同じ条件に設定する。また、現像動作時と同じ回転速度比（Ｓ／Ｄ）をもって、感光体ドラム３２１および現像ローラー８３が回転駆動される。

消費条件変更部９４によって、リフレッシュ動作時の交流バイアスが設定されると、リフレッシュ制御部９５によってリフレッシュ動作が実行される（ステップＳ００７）。詳しくは、リフレッシュ制御部９５は、駆動制御部９１を介して駆動部９６２を制御し、感光体ドラム３２１および現像装置３２４の各部材を回転駆動させる。なお、本実施形態では、リフレッシュ動作に際して、感光体ドラム３２１の表面は帯電されない。換言すれば、現像ローラー８３に印加される第２現像バイアスＢｐ１１によって、現像ローラー８３と感光体ドラム３２１との間に電位差が形成され、外添剤およびトナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に供給される。この際、過去の平均印字率が５％を下回っているため、現像装置３２４の現像ハウジング８０の中では、外添剤（酸化チタン）が少ない状態となっている。このため、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作に伴い、前記外添剤とトナーとが同時に感光体ドラム３２１側に供給されることによって、現像装置３２４内におけるトナーと外添剤とのバランスが悪化することが抑止される。このため、消費条件変更部９４が設定する第２現像バイアスＢｐ１１の直流バイアスによって、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３との間に、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１にトナーが移動する極性の電位差が設定される。

また、上記の第２現像バイアスＢｐ１１では、第１現像バイアスＢｄと比較して、交流バイアスの条件が変更されることがないため、現像動作時と比較して、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に過剰に外添剤が供給されることが抑止される。

一方、ステップＳ００５において、過去１００枚分の平均印字率が５％を上回っている場合（ステップＳ００５でＮＯ）、消費条件変更部９４は、リフレッシュ動作における現像バイアスとして、第２現像バイアスＢｐ１２を設定する。詳しくは、消費条件変更部９４は、現像動作時の第１現像バイアスＢｄと比較して、第２現像バイアスＢｐ１２の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐを増大させる。また、消費条件変更部９４は、トナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に移動する側の極性の交流バイアスのＤｕｔｙ比において、第１現像バイアスＢｄのＤｕｔｙ比よりも、第２現像バイアスＢｐ１２のＤｕｔｙ比を小さく設定する。更に、本実施形態では、第２現像バイアスＢｐ１２が選択されると、現像動作時とは異なる回転速度比をもって、感光体ドラム３２１および現像ローラー８３が回転駆動される。この場合、現像動作時と比較して、現像ローラー８３の回転速度が増大され、感光体ドラム３２１に対する現像ローラー８３の回転速度比（Ｓ／Ｄ）が増大される。

消費条件変更部９４によって、リフレッシュ動作時の交流バイアスが設定されると、同様にリフレッシュ制御部９５によってリフレッシュ動作が実行される（ステップＳ００９）。リフレッシュ制御部９５は、駆動制御部９１を介して駆動部９６２を制御し、感光体ドラム３２１および現像装置３２４の各部材を回転駆動させる。同様に、リフレッシュ動作に際して、感光体ドラム３２１の表面は帯電されない。換言すれば、現像ローラー８３に印加される第２現像バイアスＢｐ１２によって、現像ローラー８３と感光体ドラム３２１との間に電位差が形成され、外添剤およびトナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に供給される。ステップＳ００９では、過去の平均印字率が５％を上回っているため、現像装置３２４の現像ハウジング８０の中では、外添剤（酸化チタン）が十分な状態となっている。このため、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作に伴い、前記外添剤だけが選択的に感光体ドラム３２１側に供給されることが可能である。このため、消費条件変更部９４が設定する第２現像バイアスＢｐ１２の直流バイアスによって、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３との間に、感光体ドラム３２１から現像ローラー８３にトナーが移動する極性の電位差が設定される。すなわち、感光体ドラム３２１の暗電位に対して、現像ローラー８３の周面は、プラスの電位に設定される。この結果、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側にトナーが消費されることが抑止される。なお、他の実施形態において、第２現像バイアスＢｐ１２の直流バイアスによって、感光体ドラム３２１および現像ローラー８３の電位が同電位に設定されてもよい。この場合、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に、僅かなトナーが移動する（かぶる）場合があるが、前述の低印字率の場合（ステップＳ００７）と比較して、トナーの消費が抑制される。

また、上記の第２現像バイアスＢｐ１２では、第１現像バイアスＢｄと比較して、交流バイアスの条件が変更されることで、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側への外添剤の供給が促進される。

図８は、現像ローラー８３に異なるＤｕｔｙ比の現像バイアスが印加される場合の交流バイアスの１周期分の波形を示した模式図である。上記の第１現像バイアスＢｄから第２現像バイアスＢｐ１２への変更におけるＤｕｔｙ比の縮小効果について付言すれば、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に、Ｄｕｔｙ比がそれぞれ３７％、４０％、４３％と設定される。この場合、トナーが現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に移動される側の極性における交流バイアスの最大ピーク値（Ｖｐｐ−ＭＡＸ）に関して、Ｖｐｐ−ＭＡＸ（Ａ）＞Ｖｐｐ−ＭＡＸ（Ｂ）＞Ｖｐｐ−ＭＡＸ（Ｃ）と変化される。したがって、リフレッシュ動作時の感光体ドラム３２１の表面の暗電位と前記Ｖｐｐ−ＭＡＸとの間の電位差が、Ｄｕｔｙ比の縮小とともに拡大される。この結果、Ｄｕｔｙ比の縮小によって、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１への外添剤の供給が促進される。

また、図９は、図７のステップＳ００６およびＳ００８において設定された第２現像バイアスＢｐ１１およびＢｐ１２の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐについてグラフ化したものである。図９に示されるように、本実施形態では、現像動作時に、第１現像バイアスＢｄの交流バイアスの振幅値がＶｐｐ（１）（第１の振幅値）に設定される。そして、消費条件変更部９４は、印字率が予め設定された閾値（５％）以上の場合に、第２現像バイアスＢｐ１２の振幅値を、第１現像バイアスＢｄの振幅値Ｖｐｐ（１）よりも大きいＶｐｐ（３）（第２の振幅値）に設定する。一方、消費条件変更部９４は、前記印字率が前記閾値（５％）未満の場合に、第２現像バイアスＢｐ１１の振幅値を、第１現像バイアスＢｄのＶｐｐ（１）と同じＶｐｐ（２）に設定する。

このように、第１現像バイアスＢｄから第２現像バイアスＢｐ１２への振幅値Ｖｐｐの変更においても、感光体ドラム３２１の表面の暗電位と前記Ｖｐｐ−ＭＡＸとの間の電位差が拡大されるため、前記外添剤の供給が更に促進される。また、第２現像バイアスＢｐ１２が選択されることに伴って、現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比が増大されると、現像ローラー８３上のトナー層が、感光体ドラム３２１の表面に接触する接触時間が増大される。このため、上記の外添剤の供給が更に促進される。

ここで、消費条件変更部９４の制御信号によって、バイアス制御部９２および駆動制御部９１がリフレッシュ動作のために設定する第２現像バイアスＢｐおよび駆動条件の一例は、次の通りである。

＜低印字率の第２現像バイアスＢｐ１１およびその他の諸条件＞
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；３０Ｖ
現像ローラー８３の直流バイアスＶslv_dc；−１８０Ｖ
磁気ローラー８２の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖmag_ac；３００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１７００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；４３％
現像ローラー８３−磁気ローラー８２間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；７０％
感光体ドラム３２１の線速；２００ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム３２１の表面電位；背景部（暗電位）０Ｖ
現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比（Ｓ／Ｄ）；１．５
リフレッシュ動作実行時間（感光体ドラム３２１の回転時間）：４００ｍｓｅｃ

＜中、高印字率の第２現像バイアスＢｐ１２およびその他の諸条件＞
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；２００Ｖ
現像ローラー８３の直流バイアスＶslv_dc；５０Ｖ
磁気ローラー８２の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖmag_ac；３００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１８００Ｖ（４．０ｋＨｚ）
感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；４０％
現像ローラー８３−磁気ローラー８２間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；７０％
感光体ドラム３２１の線速；２００ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム３２１の表面電位；背景部（暗電位）２３０Ｖ
現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比（Ｓ／Ｄ）；１．８
リフレッシュ動作実行時間（感光体ドラム３２１の回転時間）：３００ｍｓｅｃ

上記の設定例では、前述のように第２現像バイアスＢｐ１１と比較して、第２現像バイアスＢｐ１２では、現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比（Ｓ／Ｄ）が増大され、現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_acが増大され、感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比が縮小されている。更に、低印字率の場合のリフレッシュ動作（図７のステップＳ００７）では、中、高印字率の場合のリフレッシュ動作（図７のステップＳ００９）よりも１００ｍｓｅｃ長い間、感光体ドラム３２１が回転駆動される。この結果、相対的に少ない量の外添剤が、感光体ドラム３２１に供給された場合であっても、感光体ドラム３２１の表面を研磨することが可能となる。

以上、上記の実施形態によれば、現像動作が行われていない非現像動作時において、リフレッシュ制御部９５は、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１の表面に外添剤を供給し、感光体ドラム３２１の表面を研磨するリフレッシュ動作を実行する。低印字率のトナー像が印字され、現像ハウジング８０の中の外添剤の量が少なくなった場合、リフレッシュ動作のために多くの外添剤が感光体ドラム３２１側に供給されると、現像ハウジング８０内のトナーのストレスが増加され、トナー像に濃度低下が生じることがある。このような場合であっても、消費条件変更部９４は、印字率算出部９３によって算出された印字率に応じて、リフレッシュ動作時に外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に供給される供給条件を変更する。このため、印字率が変動する場合であっても、リフレッシュ動作に伴う現像ハウジング８０内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。また、感光体ドラム３２１側に供給される外添剤によって、感光体ドラム３２１の表面が好適に研磨される。

また、上記の実施形態によれば、現像ハウジング８０内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐが現像動作時よりも拡大されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤を積極的に感光体ドラム３２１側に供給することができる。このため、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作が安定して実現される。また、現像ハウジング８０内に比較的多くの外添剤が存在するため、同外添剤が枯渇することがない。

また、上記の実施形態によれば、現像ハウジング８０内の外添剤の量が少なくなりやすい低印字率条件において、現像動作時の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐが、リフレッシュ動作時においても維持される。このため、リフレッシュ動作時に多量の外添剤が感光体ドラム３２１側に供給されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤が低減することが抑止される。この結果、トナーの帯電性が悪化し、トナー像の濃度低下が生じることが抑制される。

また、上記の実施形態によれば、現像ハウジング８０内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時の交流バイアスのＤｕｔｙ比が、現像動作時よりも縮小されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤を積極的に感光体ドラム３２１側に供給することができる。このため、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作がより安定して実現される。

また、上記の実施形態によれば、現像ハウジング８０内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比が増大される。このため、現像ローラー８３のトナー層が感光体ドラム３２１の表面に接触する接触時間が増大されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤を積極的に感光体ドラム３２１側に供給することができる。このため、感光体ドラム３２１のリフレッシュ動作がより安定して実現される。

また、上記の実施形態によれば、リフレッシュ制御部９５は、前記印字率が閾値未満の場合に、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３との間に、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１にトナーが移動する極性の直流バイアスの電位差を設定する。この構成によれば、現像ハウジング８０内の外添剤の量が少なくなりやすい低印字率条件において、リフレッシュ動作時に外添剤とともにトナーを感光体ドラム３２１に供給することができる。この結果、外添剤が単独で感光体ドラム３２１に供給されることによって、現像ハウジング８０内のトナーと外添剤とのバランスがより悪化することが抑制される。

また、上記の実施形態によれば、リフレッシュ制御部９５は、前記印字率が閾値以上の場合、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３との間に、感光体ドラム３２１から現像ローラー８３にトナーが移動する極性の直流バイアスの電位差を設定する。または、リフレッシュ制御部９５は、感光体ドラム３２１および現像ローラー８３の直流バイアスの電位を同電位に設定する。この構成によれば、現像ハウジング８０内に比較的多くの外添剤が存在する高印字率条件において、リフレッシュ動作時にトナーを現像ハウジング８０側に保持することできる。このため、トナー消費を抑制しながら、現像ハウジング８０内に潤沢に存在する外添剤を選択的に感光体ドラム３２１側に供給することができる。

また、上記の実施形態によれば、リフレッシュ制御部９５は、前記印字率が閾値以上の場合よりも、閾値未満の場合の方が、リフレッシュ動作に伴う感光体ドラム３２１の回転時間を長くする。この構成によれば、低印字率条件において感光体ドラム３２１への外添剤の供給が抑制された場合であっても、リフレッシュ動作に伴う感光体ドラム３２１の回転時間が長く設定される。このため、少ない外添剤の量でも、好適にリフレッシュ動作を実現することが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、研磨作用を備える酸化チタンが、外添剤として感光体ドラム３２１に供給されることによって、感光体ドラム３２１の表面が好適に研磨される。また、磁気ローラー８２から現像ローラー８３を介して、感光体ドラム３２１にトナーが供給されるタッチダウン方式の現像装置３２４において、現像ハウジング８０内の外添剤の量を安定して維持するとともに、感光体ドラム３２１の表面を好適にリフレッシュすることが可能となる。更に、リフレッシュ動作が、画像形成動作の実行前、実行後、または紙間を利用して実行され、現像ハウジング８０内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置３２４およびこれを備えた画像形成装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

（１）上記の実施形態では、外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に供給される供給条件として、現像ローラー８３の感光体ドラム３２１に対する回転速度比、第２現像バイアスＢｐにおけるＶｐｐおよびＤｕｔｙ比の変更を用いて説明したが、これらの条件のうちの１つまたは少なくとも２つが設定されるものであってもよい。

（２）上記の実施形態では、印字率の閾値として５％をもって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像剤として使用されるトナーおよび外添剤の特性に応じて、前記閾値は設定されればよい。また、上記の実施形態における低印字率、高印字率なる表現は、相対的なものであり、本発明における印字率の値を限定するものではない。

（３）また、上記の実施形態では、図７のステップＳ００６において、第２現像バイアスＢｐ１１の交流バイアスおよび回転速度比Ｓ／Ｄの条件が、現像動作時と同じ条件に設定される態様で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第２現像バイアスＢｐ１１の交流バイアスの振幅値（低印字率条件）は、第２現像バイアスＢｐ１２の前記振幅値（高印字率条件）よりも小さく設定されるものであってもよい。この場合であっても、低印字率の場合のリフレッシュ動作時に、高印字率の場合と比較して、多量の外添剤が感光体ドラム３２１側に供給されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤が低減することが抑止される。この結果、トナーの帯電性が悪化し、トナー像の濃度低下が生じることが抑制される。

（４）また、上記の実施形態では、リフレッシュ動作において、感光体ドラム３２１の表面が帯電されず、現像ローラー８３に印加される現像バイアスによって、感光体ドラム３２１と現像ローラー８３との間に電位差が設定される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像動作時と同様に、感光体ドラム３２１の表面が帯電され、更には、前記帯電された領域が露光されることによって、いわゆるトナーバンドが形成され、リフレッシュ動作における外添剤およびトナー消費が実現されるものであってもよい。

１ 画像形成装置
１０ 装置本体
３０ 画像形成部
３２ 画像形成ユニット
３３ 中間転写ユニット
３２１ 感光体ドラム（像担持体）
３２４ 現像装置
８０ 現像ハウジング
８１ 現像剤貯留部
８２ 磁気ローラー（現像剤担持体）
８２１ 汲上極
８２２ 規制極
８２３ 主極
８３ 現像ローラー（トナー担持体）
８４ 現像剤規制ブレード
８５ スクリューフィーダー
８６ スクリューフィーダー
８８ 第１印加部（バイアス印加手段）
８９ 第２印加部（バイアス印加手段）
９０ 制御部
９１ 駆動制御部
９２ バイアス制御部（バイアス制御手段）
９３ 印字率算出部（印字率算出手段）
９４ 消費条件変更部（供給条件変更手段）
９６２ 駆動部（回転駆動手段）
９６３ 画像メモリ
９６４ Ｉ／Ｆ
９６５ 定着部温度センサー
９６６ 環境センサー

Claims (11)

1. 表面に静電潜像が形成され、前記静電潜像がトナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体と、
   研磨作用を備えた外添剤が添加されたトナーを貯留する現像ハウジングと、
   回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、現像動作時に前記像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、
   前記現像動作時とは異なる非現像動作時において、前記トナー担持体から前記像担持体の表面に前記外添剤を供給し、前記像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作を実行するリフレッシュ手段と、
   予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、
   前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記リフレッシュ動作時に前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に供給される供給条件を変更する供給条件変更手段と、
   前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、
   前記現像動作時に、前記バイアス印加手段に第１現像バイアスを印加させ、前記リフレッシュ動作時に、前記バイアス印加手段に第２現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、を有し、
   前記供給条件変更手段は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記交流バイアスの振幅値において、前記第２現像バイアスの振幅値を、前記第１現像バイアスの第１の振幅値よりも大きい第２の振幅値に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスの振幅値を、前記第１現像バイアスの前記第１の振幅値に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスの振幅値を、前記第２の振幅値よりも小さい第３の振幅値に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合に、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのＤｕｔｙ比において、前記第１現像バイアスのＤｕｔｙ比よりも、前記第２現像バイアスのＤｕｔｙ比を小さく設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像動作時および前記リフレッシュ動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を互いに対向する領域において同方向に回転駆動させる回転駆動手段を有し、
   前記供給条件変更手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合に、前記リフレッシュ動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、少なくとも前記バイアス制御手段を制御して、前記像担持体と前記トナー像担持体との間に、前記トナー担持体から前記像担持体に前記トナーが移動する極性の前記直流バイアスの電位差を設定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合、少なくとも前記バイアス制御手段を制御して、前記像担持体と前記トナー像担持体との間に、前記像担持体から前記トナー担持体に前記トナーが移動する極性の前記直流バイアスの電位差を設定する、または、前記像担持体および前記トナー像担持体の前記直流バイアスの電位を同電位に設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記現像動作時および前記リフレッシュ動作時に、前記像担持体を回転駆動させる回転駆動手段を有し、
   前記リフレッシュ手段は、前記印字率が前記閾値以上の場合よりも、前記印字率が前記閾値未満の場合の方が、前記リフレッシュ動作に伴う前記像担持体の回転時間を長くすることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
9. 前記外添剤は、酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 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前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段を有し、
    前記リフレッシュ動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間において実行されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。

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