画像形成装置及び画像形成方法
【課題】現像ローラのチャージアップを解消し、所望の画像濃度が得られる画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置(1)であって、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラ(50)と、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラ(60)と、非画像形成時において、磁気ブラシから現像ローラにトナーを移送させないように磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段(90)とを具備する。
【解決手段】キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置(1)であって、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラ(50)と、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラ(60)と、非画像形成時において、磁気ブラシから現像ローラにトナーを移送させないように磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段(90)とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアやトナーを有する２成分現像剤を用いた画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置では、静電潜像が形成された像担持体、例えば感光体ドラムの表面にトナー画像を現像し、このトナー画像を用紙に転写及び定着させる。
ここで、この画像形成装置には、いわゆるハイブリッド現像による方式がある。詳しくは、当該方式は、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせたものであり、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、このトナーのみをドラムに非接触で供給し、その表面にトナー画像を現像している。
【０００３】
そして、当該方式を用いた技術が開示されており（例えば、特許文献１参照）、ドラムに対峙する現像ローラと、この現像ローラに対峙する磁気ローラとを備え、この磁気ローラにはキャリア及びトナーによる磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、現像ローラにトナーのみの層を形成する一方、現像後には当該トナー層を掻き取って回収する。
【０００４】
また、この現像ローラには、アルミニウムの素管の外周面にアルマイトのコーティング層が形成されており、現像性向上のために、例えば現像ローラとドラムとの間隔を狭くする、或いは、現像バイアスの交流成分の値を大きくしても、印加電位のリークが防止可能になる。
一方、ウレタン樹脂等のコーティング層を表面に有した現像ローラの技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これは、トナーのエージングに伴ってその表面電荷が大きくなり、現像ローラ表面に固着する点を鑑みたものである。なお、近年の高画質化や高精細化を図るべく小粒径のトナーを用いると、この現象がより顕著になる。
つまり、この現像ローラには、その表面にウレタン樹脂等のコーティング層を形成してトナーの固着を防止し、さらに、カーボンブラック等の抵抗調整剤を分散させてローラ表面の体積抵抗値や表面抵抗値を調整しており、印加電位のリーク防止も図る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１８０９２号公報
【特許文献２】特開平１１−２４９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現像のさらなる高速化を達成するためには、現像バイアスの交流成分をさらに大きな値で現像ローラに印加し、現像ローラとドラムとのニップ領域を広げる必要がある。これら現像ローラとドラムとのニップ時間の減少分をさらに補うためである。よって、現像ローラは表面抵抗の高い構造を選択するのが望ましい。
【０００８】
一方、上述の如く抵抗調整剤で調整し、ウレタン樹脂のコーティング層によって表面抵抗を単に高くすると、連続印字時に、この表面に電荷が溜まり（現像ローラのチャージアップ）、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
詳しくは、ベタ画像の濃度が徐々に薄くなる。磁気ローラと現像ローラとの電位差が小さくなり、所望量のトナーが現像ローラに向かい難くなるからである。これに対し、ハーフ画像の濃度は、現像ローラと像担持体との電位差が大きくなるに連れてトナーが余分に像担持体に向かうため、上昇するのである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、現像ローラのチャージアップを解消し、所望の画像濃度が得られる画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１の発明は、キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置である。
そして、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラと、非画像形成時において、磁気ブラシから現像ローラにトナーを移送させないように磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段とを具備する。
【００１１】
第１の発明によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、磁気ローラでは、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラにトナーの層を形成させる。そして、このトナーが像担持体に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラのトナー層を掻き取って回収する。
【００１２】
ここで、上述の如く現像のさらなる高速化を達成するためには、表面抵抗の高い構造を選択するのが望ましいが、樹脂層を設けることによって表面抵抗を単に高くすると、連続した画像形成時に、この表面に電荷が溜まり（現像ローラのチャージアップ）、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
しかしながら、本発明の制御手段では、現像ローラに対する滞留電荷の抜け制御（リフレッシュ制御）が施されている。
【００１３】
具体的には、非画像形成時において、現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくする。これにより、現像ローラの表面に溜まった電荷を除去できる。
また、この現像ローラに印加するバイアスの直流成分を小さくする際には、現像ローラから像担持体へのカブリトナーの飛翔を防止する必要がある。そこで、磁気ローラから現像ローラにトナーを移送させないように、磁気ローラに印加するバイアスも変更しており、現像ローラにはトナーを担持させない状態にする。
【００１４】
これらバイアス変更によるリフレッシュ制御の結果、現像の高速化を図りつつ、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュ、つまり、現像ローラのチャージアップ解消による所望の画像濃度が得られ、さらに、像担持体では画像品質の安定化も達成できる。
第２の発明は、第１の発明の構成において、この装置の温度や湿度を検知する検知手段をさらに具備し、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいてリフレッシュ動作の開始時期を変更することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、上記非画像形成時の開始時期、つまり、リフレッシュ動作の開始時期を装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御を現像ローラのチャージアップ解消に必要な時期に実施可能になる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明の構成において、制御手段は、検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする。
第３の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早めれば、現像ローラでは所望の画像濃度、つまり許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
【００１７】
第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、トナーは外添剤を含んでおり、制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、トナーに含まれる外添剤は、装置のトータル印字枚数が増加するに連れて現像ローラに付着し、現像ローラの表面抵抗を高めてしまう。そこで、トータル印字枚数が増加するに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早めれば、この場合にも現像ローラでは所望の画像濃度、つまり許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
【００１８】
第５の発明は、第２の発明の構成において、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、現像ローラへのバイアスの直流成分の印加期間、及び、この印加期間に相当する磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加期間を変更することを特徴とする。
【００１９】
第５の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスの直流成分の印加期間を装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御をチャージアップ解消に必要な期間で実施可能になる。
【００２０】
第６の発明は、第２や第５の発明の構成において、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、現像ローラへのバイアスの直流成分の印加値、及び、この印加に伴う磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加値を変更することを特徴とする。
【００２１】
第６の発明によれば、第２や第５の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスの直流成分の印加値の大きさを装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御をチャージアップ解消に必要な量で実施可能になる。
【００２２】
第７の発明は、第５や第６の発明の構成において、制御手段は、検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする。
第７の発明によれば、第５や第６の発明の作用に加えてさらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の印加期間を長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００２３】
又は、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の大きさを大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための非画像形成期間も長くならない。
第８の発明は、第５から第７の発明の構成において、トナーは外添剤を含んでおり、制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて、各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする。
【００２４】
第８の発明によれば、第５から第７の発明の作用に加えてさらに、トナーに含まれる外添剤は、現像ローラの表面抵抗を高めることになるが、トータル印字枚数が増加するに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の印加期間を長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
又は、トータル印字枚数が増加するに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の大きさを大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための非画像形成期間も長くならない。
【００２５】
第９の発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させ、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成方法である。
そして、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラとを具備しており、非画像形成時であるか否かを判定するステップと、この非画像形成時に、磁気ブラシが現像ローラからトナーを回収すべく、この磁気ローラに印加するバイアス値の変更するステップと、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするとともに、磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくするステップと、現像ローラに印加するバイアス値及び磁気ローラに印加するバイアス値を画像形成時の値にそれぞれ戻すステップとから構成される。
【００２６】
第９の発明によれば、現像ローラに対する滞留電荷の抜け制御が施されている。具体的には、非画像形成時が判定された場合には、まず、磁気ローラに印加するバイアス値を変更しており、磁気ブラシが現像ローラからトナーを回収する。
続いて、現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値よりも小さくする。これにより、現像ローラの表面に溜まった電荷を除去できる。同時に、この現像ローラに印加するバイアスの直流成分を小さくする際には、磁気ローラから現像ローラにトナーを移送させないように、磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくしており、現像ローラにはトナーを担持させない状態にする。
【００２７】
その後、現像ローラに印加するバイアス値及び磁気ローラに印加するバイアス値を画像形成時の値にそれぞれ戻して画像形成を再開する。
これらバイアス変更の結果、現像の高速化を図りつつ、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュによる所望の画像濃度が確実に得られ、さらに、像担持体では画像品質のより一層の安定化も達成できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュ制御が実施されており、このローラのチャージアップを解消して所望の画像濃度が得られる画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施例における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の現像装置の断面図である。
【図３】図１の現像装置からドラムへの模式図である。
【図４】図１のコントローラによるリフレッシュ制御のフローチャートである。
【図５】図１のコントローラによるリフレッシュ制御のタイミングチャートである。
【図６】図４のリフレッシュ制御への移行間隔を説明するテーブルである。
【図７】本実験で用いた現像ローラＡ，Ｂの特性図である。
【図８】図７の現像ローラＡ，Ｂによる連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【図９】図７の現像ローラＢによる連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【図１０】図７の現像ローラＢにリフレッシュ制御を実施した場合の連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本実施例に係る画像形成装置１の概略構成図である。この装置１はカラー印刷機能を有しており、給紙カセット３の内部には、枚葉の用紙が積層状態で収納される。
また、この装置１の内部には、カセット３からの用紙搬送方向でみて下流側にレジストローラ対２４、画像形成部４及び転写部７１が順番に配置されている。
【００３１】
画像形成部４は感光体ドラム（像担持体）５を有し（図２，３）、例えばタンデム方式の装置１ではイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応したドラム５が並設される。これらドラム５は回転自在に設置され、その１つのドラム５を例示すれば、図示しない駆動モータによって図２に示すようにその回転軸回りに反時計回りに駆動する。また、各ドラム５の周囲の適宜位置には、帯電器、図１の露光部２０や現像装置７がそれぞれ設けられている。
【００３２】
この帯電器は対応するドラム５の表面を一様に帯電させ、露光部２０はレーザ光をドラム５に向けて照射する。なお、露光部２０にはＬＥＤが用いられていても良い。
また、用紙搬送方向でみて転写部７１の下流側には定着部７２及び排紙トレイが順番に配置されている。
【００３３】
そして、この装置１が印刷を行う際は、カセット３からの用紙が１枚ずつ分離して送出される。送出された用紙はレジストローラ対２４に到達する。このレジストローラ対２４は、用紙の斜め送りを矯正しつつ、画像形成部４で形成されるトナー画像との画像転写タイミングを計りながら、用紙を転写部７１に向けて送出する。
【００３４】
一方、図１の参照符号８０は入力ポートであり、この入力ポート８０は、印刷の元になる画像データが外部やスキャナから受信可能に構成されている。この画像データは、文字や符号、図形、記号、線図、模様等の各種の画像がデータ化されたものである。このデータに基づき、コントローラ（制御手段）９０では露光部２０のレーザ光の照射を制御する。
このコントローラ９０はコンピュータとして機能する要素であり、上述した画像形成部４等に電気的に接続されるとともに、ＣＰＵやメモリ等のハードウエア資源を有している。
【００３５】
コントローラ９０は、このハードウエア資源を用いて所定のプログラムを実行する。これにより、ドラム５の表面には、帯電・露光を経て静電潜像が形成される。現像装置７は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを各ドラム５の表面に静電的に付着させる。
続いて、ドラム５の各表面にそれぞれ形成されたトナー画像は、例えば中間転写ベルトに順次転写され、１ページ分のトナー画像として合成される。
【００３６】
そして、これら中間転写ベルトと転写部７１との間を用紙が通過すると、ベルトに転写されたトナー画像は用紙に２次転写され、この用紙は定着部７２に向けて搬送される。定着部７２にて加熱及び加圧されてトナー画像が定着された用紙は排紙トレイに排出され、高さ方向に積層される。
ここで、本実施例の現像装置７には、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせた方式が採用されている。
【００３７】
すなわち、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを例えば正帯電させ、この帯電したトナーのみをドラム５に向けて飛翔させており、非接触の現像方式によってトナー画像をドラム５に現像している。より具体的には、本実施例の現像装置７は図２に示されたハウジング３０を有しており、ハウジング３０は、ドラム５に対峙する開口３２と、この開口３２から上方に向けて延設する周壁３４と、この周壁３４の上端部分に形成される端壁３６とを有している。
【００３８】
この端壁３６の下方には上述のキャリア及びトナーが収納され、撹拌ミキサー４０及びパドルミキサー４４がそれぞれ配置されている。各ミキサー４０，４４の軸４２，４６はハウジング３０に対して回転自在に支持されており、図示しない駆動モータによって、撹拌ミキサー４０が図２の反時計回りに、パドルミキサー４４が同図の時計回りに回転すると、キャリア及びトナーが撹拌されてトナーを帯電させる。そして、これらキャリア及びトナーはミキサー４４を介して磁気ローラ５０に搬送される。
【００３９】
磁気ローラ５０はミキサー４４の下方に配設され、このローラ５０もハウジング３０に対して回転自在に支持される。詳しくは、磁気ローラ５０は中心に軸５２を有し、この軸５２の外周には管状のブラシ側スリーブ５４がベアリングを介して嵌合されている。そして、軸５２は固定されておりスリーブ５４のみが図示しない駆動モータによって回転すると、このスリーブ５４は図２の時計回りに回転する。
【００４０】
ブラシ側スリーブ５４の内部において、軸５２の外周側には複数（例えば５個）の磁石５６が所定の間隔で軸５２に固定されており（なお、この図２では磁石の極位置のみが示されている）、ミキサー４４からのキャリア及びトナーを吸引して磁気ブラシを形成させる。詳しくは、当該磁気ブラシは、スリーブ５４の外周面において磁石５６を有する領域に形成され、スリーブ５４の回転に伴い、キャリア及びトナーを下方に向けて搬送する。
【００４１】
また、この磁気ブラシの厚さはブレード７０で規制される。本実施例のブレード７０は、スリーブ５４に対峙して略垂直方向に向けて配置され、スリーブ５４の回転軸線に沿って設けられている。そして、所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されると、所定の厚さに規制された磁気ブラシはトナーを現像ローラ６０に向けて搬送させる（図３）。これに対し、この磁気ブラシは、連続印字時の紙間等にてバイアスが切り替えられることにより、現像後のトナー層を現像ローラ６０から掻き取っている。
【００４２】
このように、当該磁気ブラシでは、強固に付着したトナー層を現像ローラ６０から機械的な力で引き剥がす一方、現像に必要な新たなトナーを現像ローラ６０に供給している。この磁気ブラシによれば、現像後のトナーは掻き取りブレードやローラなどの特別な装置を設けなくて済み、トナー等には直接的なストレスが付与されない。
【００４３】
そして、上述した磁気ブラシは、現像ローラ６０のトナー層に接触し、各ローラ５０，６０の回転速度差によるブラシ効果と、ミキサー４０，４４での攪拌による磁気ブラシの現像剤の入れ替えとによってトナーの回収と搬送とが容易にされている。
この現像ローラ６０は、磁気ローラ５０の下方にて開口３２の近傍に配設される。
【００４４】
現像ローラ６０もまたハウジング３０に回転自在に支持され、その軸６２は、磁気ローラ５０の回転軸線に対して略平行に並設されており、この軸６２の外周にも管状の現像側スリーブ６４がベアリングを介して嵌合されている。そして、軸６２は固定され、このスリーブ６４のみが図示しない駆動モータによって回転すると、スリーブ６４は図２の時計回りに回転する。
【００４５】
ここで、本実施例の現像ローラ６０には、そのスリーブ６４の表面に樹脂のコーティング層が形成されている。
具体的には、本実施例の現像側スリーブ６４はアルミニウム製の素管を有し、その外周面には所定厚みのアルマイトのコーティング層が形成され、さらに、その表面に樹脂のコーティング層が形成されている。本実施例の樹脂はウレタン樹脂であり、アルマイトのコーティング層の上側に所定厚みで塗布される。
【００４６】
また、このウレタン樹脂にはカーボンブラック等の導電材（抵抗調整剤）が含有されており、スリーブ６４の体積抵抗値や表面抵抗値が調整されている。
これら磁気ローラ５０と現像ローラ６０との電位差によって、磁気ローラ５０から移送されたトナーのみの薄層が形成される。続いて、現像バイアス、すなわち、所定のＤＣバイアスを重畳した交流（ＡＣ）バイアスが印加されると、現像ローラ６０のトナーがドラム５に向けて飛翔する（図３）。これにより、ドラム５の表面にはトナー画像が現像されることになる。
【００４７】
ところで、上述のコントローラ９０では、現像側スリーブ６４におけるチャージ電荷のリフレッシュを行うべく、バイアス変更によるリフレッシュ動作が実施可能である。
具体的には、コントローラ９０は、図１に示されるように、移行判定部９２やリフレッシュ動作制御部９４を有し、この移行判定部９２では、例えば装置１外の温度や湿度を検知する温度／湿度センサ（検知手段）８２の信号に基づいてリフレッシュ動作の開始時期を判定し、その判定結果をリフレッシュ動作制御部９４に出力する。
【００４８】
続いて、このリフレッシュ動作制御部９４では、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷を除去する。
図４を参照すると、コントローラ９０によるリフレッシュ動作のフローチャートが示されている。以下、上記の如く構成された画像形成装置１の本発明に係る作用について説明する。
【００４９】
同図のステップＳ４０１では、コントローラ９０が入力ポート８０の信号に基づいて連続印字を開始する。すなわち、コントローラ９０は、図５のタイミングチャートに示される如く、磁気ローラ５０に対しては画像形成時のバイアスＤＣ成分を例えば３７０（Ｖ）に、現像ローラ６０に対しては画像形成時のバイアスＤＣ成分Ｖｓ０を例えば７０（Ｖ）にそれぞれ設定する。なお、このステップＳ４０１では後述する移行カウンタをセットする。
【００５０】
次に、図４のステップＳ４０２では、移行判定部９２にて、リフレッシュ動作への移行枚数が所定の設定枚数に達しているか否かを判別する。
詳しくは、このリフレッシュ動作の開始時期は、温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定する。チャージアップによる画像濃度の変化度合は、これら温度や湿度の影響を受けるからである。
【００５１】
つまり、装置１外の温度や湿度が高い場合には、スリーブ６４に溜まった電荷が空気中に抜け易くなるものの、温度や湿度が低くなって絶対水分量が少なくなると、この空気中への抜けを期待できないし、また、樹脂のコーティング層の抵抗が高くなり易いからである。
そこで、図６に示されるように、温度ｔや湿度ｈが高い場合には、連続印字の実施間隔を長く、すなわち、リフレッシュ動作を開始するまでの期間を遅くし、多量の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する。例えば、温度ｔが２０℃、湿度ｈが４０％であった場合には６０枚に設定され、この湿度ｈが６０％であった場合には１００枚に設定される。
【００５２】
これに対し、温度ｔや湿度ｈが低い場合、例えば、温度ｔが１０℃であって、その湿度ｈが１５％であった場合には、連続印字の実施間隔がｔ＜１５、且つ、ｈ＜２５に該当する５枚に設定され、上述の温度ｔや湿度ｈが高いときに比して連続印字の実施間隔を短く、すなわち、リフレッシュ動作を開始するまでの期間が早められており、少量（この場合には５枚）の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する。
【００５３】
つまり、図４のステップＳ４０２において移行判定部９２は、リフレッシュ動作への移行枚数が図６の設定枚数に達しているか否かを判別し、この設定枚数に到達した場合、すなわちＹＥＳと判定したときにはステップＳ４０３に進んで連続印字を中断する。
そして、リフレッシュ動作制御部９４がリフレッシュ動作を実行する。詳しくは、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）よりも下げ、その後に画像形成時の値に戻す。一方、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍを画像形成時の値である３７０（Ｖ）から段階的に下げ、その後、この画像形成時の値に戻している。
【００５４】
より具体的には、このリフレッシュ動作制御部９４は、まず、図５のＩに示されるように、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍを３７０（Ｖ）から７０（Ｖ）に引き下げて維持する。これは、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの値に等しくして、現像側スリーブ６４のトナーを磁気ローラ５０に回収するためであり、このＩの期間は現像ローラ６０の１回転分実施する。なお、このバイアスＤＣ成分ＶｍをバイアスＤＣ成分Ｖｓよりも小さくしても良い。
【００５５】
次に、リフレッシュ動作制御部９４は、図５のＩＩに示される如く、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを７０（Ｖ）から０（Ｖ）に引き下げて維持する。現像側スリーブ６４の電荷を逃がすためである。
同時に、当該ＩＩでは、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍも７０（Ｖ）から０（Ｖ）に引き下げて維持する。これは、磁気ブラシから現像側スリーブ６４に向けてトナーを移送させないためであり、このＩＩの期間も現像ローラ６０の１回転分実施する。
【００５６】
続いて、リフレッシュ動作制御部９４は、図５のＩＩＩに示されるように、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）に引き上げて維持し、また、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍも画像形成時の値である３７０（Ｖ）に一気に引き上げて維持する。現像側スリーブ６４にトナー層を形成させるためであり、このＩＩＩの期間も現像ローラ６０の１回転分実施する。
【００５７】
そして、図４のステップＳ４０４では、リフレッシュ動作制御部９４は、バイアス変更が完了したか否かを判別し、上述のＩＩＩの期間が経過した場合、すなわちＹＥＳと判定したときにはステップＳ４０５に進み、連続印字を再開するとともに、移行判定部９２は上記移行カウンタをリセットし、一連のルーチンを抜ける。
【００５８】
なお、上記ステップＳ４０２にて、例えば１〜４枚の如く、リフレッシュ動作への移行枚数が設定枚数に未だ達しないときにはステップＳ４０６に進む。この場合の移行判定部９２は上記移行カウンタを１つアップしてから再びステップＳ４０２に戻り、その後、上記設定枚数（例えば５枚）に到達した場合にはステップＳ４０３に進む。
ところで、上実施例では、上記ＩＩの現像側スリーブ６４の表面の電荷を逃がすための期間が現像ローラ６０の１回転分実施されているが、この期間の長さを温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定しても良い。
【００５９】
詳しくは、リフレッシュ動作制御部９４は、センサ８２で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、０（Ｖ）に引き下げた現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの印加期間や、同じく０（Ｖ）に引き下げた磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍの印加期間をそれぞれ長くすることができる。
一方、上実施例では、ＩＩのときの現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを０（Ｖ）に下げている。
【００６０】
しかし、現像側スリーブ６４の表面の電荷を逃がす点を鑑みれば、ＩＩのときの当該バイアスＤＣ成分Ｖｓは画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）よりも小さければ良い。
さらに、このバイアスＤＣ成分Ｖｓの値を温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定することも可能である。すなわち、このセンサ８２で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、０（Ｖ）に引き下げた現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの値や、同じく０（Ｖ）に引き下げた磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍの値をそれぞれより小さくしても良い。さらにまた、上述した正帯電トナーの他、負帯電トナーを用いても良い。
【００６１】
これらをまとめると、ＩＩにおける現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓは、正値でも負値でも良く、このバイアスＤＣ成分Ｖｓの絶対値が画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）の絶対値よりも小さければ良い。なお、このときの磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍは、当該小さくしたバイアスＤＣ成分Ｖｓに合わせる、或いは一層小さくされることになる。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、磁気ローラ５０では、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラ６０にトナーの薄層を形成させる。そして、このトナーがドラム５に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラ６０のトナー層を掻き取って回収する。
【００６３】
ここで、現像装置７のさらなる高速化を達成するためには、表面抵抗の高い、つまり、リークの発生電圧が高い構造を選択するのが望ましいが、ウレタン樹脂のコーティング層を設けることによって表面抵抗を単に高くすると、連続印字時に、現像側スリーブ６４の表面に電荷が溜まり、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
【００６４】
しかしながら、本実施例のコントローラ９０では、現像ローラ６０に対する滞留電荷の抜け制御（リフレッシュ動作）が施されている。
具体的には、上述した図５のＩＩにおいて、現像ローラ６０に印加するバイアスのうち、そのＤＣ成分Ｖｓの絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値Ｖｓ０よりも小さくする。これにより、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷を除去できる。
【００６５】
また、この現像ローラ６０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｓを小さくする際には、現像ローラ６０からドラム５へのカブリトナーの飛翔を防止する必要がある。そこで、磁気ローラ５０から現像ローラ６０にトナーを移送させないように、磁気ローラ５０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｍの大きさを、上記ＩＩに現像ローラ６０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｓに等しくしており、現像ローラ６０のトナーを回収して、このローラ６０にはトナーを担持させない状態にする。
【００６６】
これらリフレッシュ動作実施の結果、現像装置７の高速化を図りつつ、現像ローラ６０のチャージアップ解消による所望の画像濃度（特に、ハーフ濃度の上昇抑制）が得られ、さらに、ドラム５では画像品質の安定化も達成できる。
また、上述した現像ローラ６０のチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、リフレッシュ動作の開始時期を装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作を現像ローラ６０のチャージアップ解消に必要な時期に実施可能になる。
【００６７】
さらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早くすれば、現像ローラ６０では所望の画像濃度、つまり後述の許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
これらの点について詳述する。図７〜図１０は、現像ローラに表面抵抗の高い構造を採用し、リフレッシュ動作を実施した実験結果である。
【００６８】
当該実験条件は、画像形成条件として、ドラム５の周速は２５０ｍｍ／ｓｅｃ、ドラム５の表面電位は、暗電位Ｖ０が２５０Ｖ、明電位ＶＬが２０Ｖであり、また、使用トナーの帯電量は２５μＣ／ｇ、トナーの粒径（平均粒径）は７．０μｍ（１μｍ＝１．０×１０−６ｍ）である。
さらに、当該実験に用いた磁気ローラ５０の径はφ１６ｍｍ、現像ローラ６０の径もφ１６ｍｍであり、ドラム５の径はφ３０ｍｍである。
【００６９】
そして、現像ローラ６０とドラム５とのギャップは０．１ｍｍに設定した上で、表面抵抗の異なる２種類の現像ローラＡ，Ｂを準備し、ハーフ画像（２５％濃度）の連続印字を行って画像濃度について評価した。
まず、これら現像ローラＡ，Ｂは、カーボンを５時間分散させたウレタン樹脂のコーティング層（厚み１５μｍ）を有しているが、現像ローラＡはカーボンの添加率７ｗｔ％であり、現像ローラＢはカーボンの添加率４ｗｔ％である。
【００７０】
つまり、図７に示されるように、現像ローラＢの表面抵抗は現像ローラＡよりも高く、現像ローラＢでリークが発生し得る電圧は現像ローラＡよりも２００Ｖ程度高くなる。
ここで、装置１の温度１０℃湿度１５％（乾燥時）の環境下において、上記ハーフ画像の連続印字を行うと、現像ローラＡでは、その画像濃度が３０枚に到達しても許容濃度範囲（図８に上側の点線と下側の点線とで囲まれた範囲：Δ０．１）に収まる。よって、この現像ローラＡにはリフレッシュ動作を特に実施しなくても構わない。
【００７１】
これに対し、現像ローラＢでは、その画像濃度は１〜４枚までは上記許容濃度範囲に収まるが、その間に現像側スリーブ６４の表面に電荷が徐々に溜まり、５枚以降で既に許容濃度範囲（図８の上側の点線）を超えてしまう。なお、ベタ画像の連続印字を行うと、その画像濃度は下降し、やはり５枚以降で既に許容濃度範囲（Δ０．１）を超えていた。つまり、この表面抵抗の高い現像ローラＢにはリフレッシュ動作を実施する必要がある。
【００７２】
一方、図９に示されるように、この現像ローラＢであっても、装置１の温度２３℃湿度５０％（常温時）の環境下において、上記ハーフ画像の連続印字を行うと、その画像濃度が３０枚に到達しても上記許容濃度範囲に収まっている。つまり、常温時では、この現像ローラＢであってもリフレッシュ動作を特に実施しなくても良いことが分かる。
【００７３】
したがって、現像ローラＢに対するリフレッシュ動作の開始時期は、乾燥時の環境に近づくに連れて早まるように設定すれば、図８で示した連続印字の初期から数枚程度の画像濃度低下を抑制できる。
より具体的には、上記乾燥時（例えば温度１０℃湿度１５％）では、連続５枚の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する（図６）。
【００７４】
すなわち、この環境下の現像ローラＢでは、図５で云えば５枚に達すると、連続印字を中断して非画像（紙間）になり、上述したリフレッシュ動作（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）を実施する。これにより、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷は次第に除去される。
そして、このリフレッシュ動作が完了した後に、連続印字を再開し、この再開後の印字枚数が５枚に達すると、再びリフレッシュ動作に移行させる。
【００７５】
以後、リフレッシュ動作と５枚の連続印字とを繰り返すと、乾燥時に現像ローラＢを使用したとしても、図１０に示されるように、現像ローラＡと同様に、その画像濃度が３０枚に到達しても上記許容濃度範囲（Δ０．１）に収まることが分かる。
さらに、上述した現像ローラ６０のチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作をチャージアップ解消に必要な長さで実施可能になる。
【００７６】
さらにまた、この各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加値の大きさについても、装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作をチャージアップ解消に必要な深さで実施可能になる。
また、この雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを現像ローラ１周分よりも長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００７７】
さらに、このＩＩにおける各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの大きさを図５の例よりも大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための紙間も長くならない。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００７８】
例えば、上記実施例では、連続印字の初期から数枚程度の画像濃度低下を抑制する点について説明している。しかし、上記トナーには外添剤が含まれており、この外添剤は、装置１のトータル印字枚数が増加するに連れて現像ローラ６０に付着し、現像ローラ６０の表面抵抗を高めてしまう点を鑑みれば、コントローラ９０は、装置１のトータル印字枚数が増加するに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めても良い。
【００７９】
この場合にも現像ローラ６０では所望の画像濃度、つまり上述した許容濃度範囲内に確実に収めることができるからである。
そして、この装置１のトータル印字枚数が増加するに連れて、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを現像ローラ１周分よりも長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００８０】
さらに、このＩＩにおける各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの大きさを図５の例よりも大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための紙間も長くならない。
さらにまた、上記実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１ プリンタ（画像形成装置）
５ 感光体ドラム（像担持体）
７ 現像装置
５０ 磁気ローラ
６０ 現像ローラ
８２ 温度／湿度センサ（検知手段）
９０ コントローラ（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアやトナーを有する２成分現像剤を用いた画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置では、静電潜像が形成された像担持体、例えば感光体ドラムの表面にトナー画像を現像し、このトナー画像を用紙に転写及び定着させる。
ここで、この画像形成装置には、いわゆるハイブリッド現像による方式がある。詳しくは、当該方式は、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせたものであり、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、このトナーのみをドラムに非接触で供給し、その表面にトナー画像を現像している。
【０００３】
そして、当該方式を用いた技術が開示されており（例えば、特許文献１参照）、ドラムに対峙する現像ローラと、この現像ローラに対峙する磁気ローラとを備え、この磁気ローラにはキャリア及びトナーによる磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、現像ローラにトナーのみの層を形成する一方、現像後には当該トナー層を掻き取って回収する。
【０００４】
また、この現像ローラには、アルミニウムの素管の外周面にアルマイトのコーティング層が形成されており、現像性向上のために、例えば現像ローラとドラムとの間隔を狭くする、或いは、現像バイアスの交流成分の値を大きくしても、印加電位のリークが防止可能になる。
一方、ウレタン樹脂等のコーティング層を表面に有した現像ローラの技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これは、トナーのエージングに伴ってその表面電荷が大きくなり、現像ローラ表面に固着する点を鑑みたものである。なお、近年の高画質化や高精細化を図るべく小粒径のトナーを用いると、この現象がより顕著になる。
つまり、この現像ローラには、その表面にウレタン樹脂等のコーティング層を形成してトナーの固着を防止し、さらに、カーボンブラック等の抵抗調整剤を分散させてローラ表面の体積抵抗値や表面抵抗値を調整しており、印加電位のリーク防止も図る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１８０９２号公報
【特許文献２】特開平１１−２４９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現像のさらなる高速化を達成するためには、現像バイアスの交流成分をさらに大きな値で現像ローラに印加し、現像ローラとドラムとのニップ領域を広げる必要がある。これら現像ローラとドラムとのニップ時間の減少分をさらに補うためである。よって、現像ローラは表面抵抗の高い構造を選択するのが望ましい。
【０００８】
一方、上述の如く抵抗調整剤で調整し、ウレタン樹脂のコーティング層によって表面抵抗を単に高くすると、連続印字時に、この表面に電荷が溜まり（現像ローラのチャージアップ）、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
詳しくは、ベタ画像の濃度が徐々に薄くなる。磁気ローラと現像ローラとの電位差が小さくなり、所望量のトナーが現像ローラに向かい難くなるからである。これに対し、ハーフ画像の濃度は、現像ローラと像担持体との電位差が大きくなるに連れてトナーが余分に像担持体に向かうため、上昇するのである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、現像ローラのチャージアップを解消し、所望の画像濃度が得られる画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１の発明は、キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置である。
そして、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラと、非画像形成時において、磁気ブラシから現像ローラにトナーを移送させないように磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段とを具備する。
【００１１】
第１の発明によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、磁気ローラでは、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラにトナーの層を形成させる。そして、このトナーが像担持体に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラのトナー層を掻き取って回収する。
【００１２】
ここで、上述の如く現像のさらなる高速化を達成するためには、表面抵抗の高い構造を選択するのが望ましいが、樹脂層を設けることによって表面抵抗を単に高くすると、連続した画像形成時に、この表面に電荷が溜まり（現像ローラのチャージアップ）、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
しかしながら、本発明の制御手段では、現像ローラに対する滞留電荷の抜け制御（リフレッシュ制御）が施されている。
【００１３】
具体的には、非画像形成時において、現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくする。これにより、現像ローラの表面に溜まった電荷を除去できる。
また、この現像ローラに印加するバイアスの直流成分を小さくする際には、現像ローラから像担持体へのカブリトナーの飛翔を防止する必要がある。そこで、磁気ローラから現像ローラにトナーを移送させないように、磁気ローラに印加するバイアスも変更しており、現像ローラにはトナーを担持させない状態にする。
【００１４】
これらバイアス変更によるリフレッシュ制御の結果、現像の高速化を図りつつ、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュ、つまり、現像ローラのチャージアップ解消による所望の画像濃度が得られ、さらに、像担持体では画像品質の安定化も達成できる。
第２の発明は、第１の発明の構成において、この装置の温度や湿度を検知する検知手段をさらに具備し、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいてリフレッシュ動作の開始時期を変更することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、上記非画像形成時の開始時期、つまり、リフレッシュ動作の開始時期を装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御を現像ローラのチャージアップ解消に必要な時期に実施可能になる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明の構成において、制御手段は、検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする。
第３の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早めれば、現像ローラでは所望の画像濃度、つまり許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
【００１７】
第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、トナーは外添剤を含んでおり、制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、トナーに含まれる外添剤は、装置のトータル印字枚数が増加するに連れて現像ローラに付着し、現像ローラの表面抵抗を高めてしまう。そこで、トータル印字枚数が増加するに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早めれば、この場合にも現像ローラでは所望の画像濃度、つまり許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
【００１８】
第５の発明は、第２の発明の構成において、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、現像ローラへのバイアスの直流成分の印加期間、及び、この印加期間に相当する磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加期間を変更することを特徴とする。
【００１９】
第５の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスの直流成分の印加期間を装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御をチャージアップ解消に必要な期間で実施可能になる。
【００２０】
第６の発明は、第２や第５の発明の構成において、制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、現像ローラへのバイアスの直流成分の印加値、及び、この印加に伴う磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加値を変更することを特徴とする。
【００２１】
第６の発明によれば、第２や第５の発明の作用に加えてさらに、上述した現像ローラのチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスの直流成分の印加値の大きさを装置の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ制御をチャージアップ解消に必要な量で実施可能になる。
【００２２】
第７の発明は、第５や第６の発明の構成において、制御手段は、検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする。
第７の発明によれば、第５や第６の発明の作用に加えてさらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の印加期間を長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００２３】
又は、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の大きさを大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための非画像形成期間も長くならない。
第８の発明は、第５から第７の発明の構成において、トナーは外添剤を含んでおり、制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて、各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする。
【００２４】
第８の発明によれば、第５から第７の発明の作用に加えてさらに、トナーに含まれる外添剤は、現像ローラの表面抵抗を高めることになるが、トータル印字枚数が増加するに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の印加期間を長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
又は、トータル印字枚数が増加するに伴い、現像ローラ及び磁気ローラ双方のバイアスの直流成分の大きさを大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための非画像形成期間も長くならない。
【００２５】
第９の発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させ、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成方法である。
そして、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラとを具備しており、非画像形成時であるか否かを判定するステップと、この非画像形成時に、磁気ブラシが現像ローラからトナーを回収すべく、この磁気ローラに印加するバイアス値の変更するステップと、現像ローラのトナーで像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするとともに、磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくするステップと、現像ローラに印加するバイアス値及び磁気ローラに印加するバイアス値を画像形成時の値にそれぞれ戻すステップとから構成される。
【００２６】
第９の発明によれば、現像ローラに対する滞留電荷の抜け制御が施されている。具体的には、非画像形成時が判定された場合には、まず、磁気ローラに印加するバイアス値を変更しており、磁気ブラシが現像ローラからトナーを回収する。
続いて、現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値よりも小さくする。これにより、現像ローラの表面に溜まった電荷を除去できる。同時に、この現像ローラに印加するバイアスの直流成分を小さくする際には、磁気ローラから現像ローラにトナーを移送させないように、磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくしており、現像ローラにはトナーを担持させない状態にする。
【００２７】
その後、現像ローラに印加するバイアス値及び磁気ローラに印加するバイアス値を画像形成時の値にそれぞれ戻して画像形成を再開する。
これらバイアス変更の結果、現像の高速化を図りつつ、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュによる所望の画像濃度が確実に得られ、さらに、像担持体では画像品質のより一層の安定化も達成できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現像ローラではチャージ電荷のリフレッシュ制御が実施されており、このローラのチャージアップを解消して所望の画像濃度が得られる画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施例における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の現像装置の断面図である。
【図３】図１の現像装置からドラムへの模式図である。
【図４】図１のコントローラによるリフレッシュ制御のフローチャートである。
【図５】図１のコントローラによるリフレッシュ制御のタイミングチャートである。
【図６】図４のリフレッシュ制御への移行間隔を説明するテーブルである。
【図７】本実験で用いた現像ローラＡ，Ｂの特性図である。
【図８】図７の現像ローラＡ，Ｂによる連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【図９】図７の現像ローラＢによる連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【図１０】図７の現像ローラＢにリフレッシュ制御を実施した場合の連続印字枚数と濃度推移との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本実施例に係る画像形成装置１の概略構成図である。この装置１はカラー印刷機能を有しており、給紙カセット３の内部には、枚葉の用紙が積層状態で収納される。
また、この装置１の内部には、カセット３からの用紙搬送方向でみて下流側にレジストローラ対２４、画像形成部４及び転写部７１が順番に配置されている。
【００３１】
画像形成部４は感光体ドラム（像担持体）５を有し（図２，３）、例えばタンデム方式の装置１ではイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応したドラム５が並設される。これらドラム５は回転自在に設置され、その１つのドラム５を例示すれば、図示しない駆動モータによって図２に示すようにその回転軸回りに反時計回りに駆動する。また、各ドラム５の周囲の適宜位置には、帯電器、図１の露光部２０や現像装置７がそれぞれ設けられている。
【００３２】
この帯電器は対応するドラム５の表面を一様に帯電させ、露光部２０はレーザ光をドラム５に向けて照射する。なお、露光部２０にはＬＥＤが用いられていても良い。
また、用紙搬送方向でみて転写部７１の下流側には定着部７２及び排紙トレイが順番に配置されている。
【００３３】
そして、この装置１が印刷を行う際は、カセット３からの用紙が１枚ずつ分離して送出される。送出された用紙はレジストローラ対２４に到達する。このレジストローラ対２４は、用紙の斜め送りを矯正しつつ、画像形成部４で形成されるトナー画像との画像転写タイミングを計りながら、用紙を転写部７１に向けて送出する。
【００３４】
一方、図１の参照符号８０は入力ポートであり、この入力ポート８０は、印刷の元になる画像データが外部やスキャナから受信可能に構成されている。この画像データは、文字や符号、図形、記号、線図、模様等の各種の画像がデータ化されたものである。このデータに基づき、コントローラ（制御手段）９０では露光部２０のレーザ光の照射を制御する。
このコントローラ９０はコンピュータとして機能する要素であり、上述した画像形成部４等に電気的に接続されるとともに、ＣＰＵやメモリ等のハードウエア資源を有している。
【００３５】
コントローラ９０は、このハードウエア資源を用いて所定のプログラムを実行する。これにより、ドラム５の表面には、帯電・露光を経て静電潜像が形成される。現像装置７は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを各ドラム５の表面に静電的に付着させる。
続いて、ドラム５の各表面にそれぞれ形成されたトナー画像は、例えば中間転写ベルトに順次転写され、１ページ分のトナー画像として合成される。
【００３６】
そして、これら中間転写ベルトと転写部７１との間を用紙が通過すると、ベルトに転写されたトナー画像は用紙に２次転写され、この用紙は定着部７２に向けて搬送される。定着部７２にて加熱及び加圧されてトナー画像が定着された用紙は排紙トレイに排出され、高さ方向に積層される。
ここで、本実施例の現像装置７には、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせた方式が採用されている。
【００３７】
すなわち、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを例えば正帯電させ、この帯電したトナーのみをドラム５に向けて飛翔させており、非接触の現像方式によってトナー画像をドラム５に現像している。より具体的には、本実施例の現像装置７は図２に示されたハウジング３０を有しており、ハウジング３０は、ドラム５に対峙する開口３２と、この開口３２から上方に向けて延設する周壁３４と、この周壁３４の上端部分に形成される端壁３６とを有している。
【００３８】
この端壁３６の下方には上述のキャリア及びトナーが収納され、撹拌ミキサー４０及びパドルミキサー４４がそれぞれ配置されている。各ミキサー４０，４４の軸４２，４６はハウジング３０に対して回転自在に支持されており、図示しない駆動モータによって、撹拌ミキサー４０が図２の反時計回りに、パドルミキサー４４が同図の時計回りに回転すると、キャリア及びトナーが撹拌されてトナーを帯電させる。そして、これらキャリア及びトナーはミキサー４４を介して磁気ローラ５０に搬送される。
【００３９】
磁気ローラ５０はミキサー４４の下方に配設され、このローラ５０もハウジング３０に対して回転自在に支持される。詳しくは、磁気ローラ５０は中心に軸５２を有し、この軸５２の外周には管状のブラシ側スリーブ５４がベアリングを介して嵌合されている。そして、軸５２は固定されておりスリーブ５４のみが図示しない駆動モータによって回転すると、このスリーブ５４は図２の時計回りに回転する。
【００４０】
ブラシ側スリーブ５４の内部において、軸５２の外周側には複数（例えば５個）の磁石５６が所定の間隔で軸５２に固定されており（なお、この図２では磁石の極位置のみが示されている）、ミキサー４４からのキャリア及びトナーを吸引して磁気ブラシを形成させる。詳しくは、当該磁気ブラシは、スリーブ５４の外周面において磁石５６を有する領域に形成され、スリーブ５４の回転に伴い、キャリア及びトナーを下方に向けて搬送する。
【００４１】
また、この磁気ブラシの厚さはブレード７０で規制される。本実施例のブレード７０は、スリーブ５４に対峙して略垂直方向に向けて配置され、スリーブ５４の回転軸線に沿って設けられている。そして、所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されると、所定の厚さに規制された磁気ブラシはトナーを現像ローラ６０に向けて搬送させる（図３）。これに対し、この磁気ブラシは、連続印字時の紙間等にてバイアスが切り替えられることにより、現像後のトナー層を現像ローラ６０から掻き取っている。
【００４２】
このように、当該磁気ブラシでは、強固に付着したトナー層を現像ローラ６０から機械的な力で引き剥がす一方、現像に必要な新たなトナーを現像ローラ６０に供給している。この磁気ブラシによれば、現像後のトナーは掻き取りブレードやローラなどの特別な装置を設けなくて済み、トナー等には直接的なストレスが付与されない。
【００４３】
そして、上述した磁気ブラシは、現像ローラ６０のトナー層に接触し、各ローラ５０，６０の回転速度差によるブラシ効果と、ミキサー４０，４４での攪拌による磁気ブラシの現像剤の入れ替えとによってトナーの回収と搬送とが容易にされている。
この現像ローラ６０は、磁気ローラ５０の下方にて開口３２の近傍に配設される。
【００４４】
現像ローラ６０もまたハウジング３０に回転自在に支持され、その軸６２は、磁気ローラ５０の回転軸線に対して略平行に並設されており、この軸６２の外周にも管状の現像側スリーブ６４がベアリングを介して嵌合されている。そして、軸６２は固定され、このスリーブ６４のみが図示しない駆動モータによって回転すると、スリーブ６４は図２の時計回りに回転する。
【００４５】
ここで、本実施例の現像ローラ６０には、そのスリーブ６４の表面に樹脂のコーティング層が形成されている。
具体的には、本実施例の現像側スリーブ６４はアルミニウム製の素管を有し、その外周面には所定厚みのアルマイトのコーティング層が形成され、さらに、その表面に樹脂のコーティング層が形成されている。本実施例の樹脂はウレタン樹脂であり、アルマイトのコーティング層の上側に所定厚みで塗布される。
【００４６】
また、このウレタン樹脂にはカーボンブラック等の導電材（抵抗調整剤）が含有されており、スリーブ６４の体積抵抗値や表面抵抗値が調整されている。
これら磁気ローラ５０と現像ローラ６０との電位差によって、磁気ローラ５０から移送されたトナーのみの薄層が形成される。続いて、現像バイアス、すなわち、所定のＤＣバイアスを重畳した交流（ＡＣ）バイアスが印加されると、現像ローラ６０のトナーがドラム５に向けて飛翔する（図３）。これにより、ドラム５の表面にはトナー画像が現像されることになる。
【００４７】
ところで、上述のコントローラ９０では、現像側スリーブ６４におけるチャージ電荷のリフレッシュを行うべく、バイアス変更によるリフレッシュ動作が実施可能である。
具体的には、コントローラ９０は、図１に示されるように、移行判定部９２やリフレッシュ動作制御部９４を有し、この移行判定部９２では、例えば装置１外の温度や湿度を検知する温度／湿度センサ（検知手段）８２の信号に基づいてリフレッシュ動作の開始時期を判定し、その判定結果をリフレッシュ動作制御部９４に出力する。
【００４８】
続いて、このリフレッシュ動作制御部９４では、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷を除去する。
図４を参照すると、コントローラ９０によるリフレッシュ動作のフローチャートが示されている。以下、上記の如く構成された画像形成装置１の本発明に係る作用について説明する。
【００４９】
同図のステップＳ４０１では、コントローラ９０が入力ポート８０の信号に基づいて連続印字を開始する。すなわち、コントローラ９０は、図５のタイミングチャートに示される如く、磁気ローラ５０に対しては画像形成時のバイアスＤＣ成分を例えば３７０（Ｖ）に、現像ローラ６０に対しては画像形成時のバイアスＤＣ成分Ｖｓ０を例えば７０（Ｖ）にそれぞれ設定する。なお、このステップＳ４０１では後述する移行カウンタをセットする。
【００５０】
次に、図４のステップＳ４０２では、移行判定部９２にて、リフレッシュ動作への移行枚数が所定の設定枚数に達しているか否かを判別する。
詳しくは、このリフレッシュ動作の開始時期は、温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定する。チャージアップによる画像濃度の変化度合は、これら温度や湿度の影響を受けるからである。
【００５１】
つまり、装置１外の温度や湿度が高い場合には、スリーブ６４に溜まった電荷が空気中に抜け易くなるものの、温度や湿度が低くなって絶対水分量が少なくなると、この空気中への抜けを期待できないし、また、樹脂のコーティング層の抵抗が高くなり易いからである。
そこで、図６に示されるように、温度ｔや湿度ｈが高い場合には、連続印字の実施間隔を長く、すなわち、リフレッシュ動作を開始するまでの期間を遅くし、多量の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する。例えば、温度ｔが２０℃、湿度ｈが４０％であった場合には６０枚に設定され、この湿度ｈが６０％であった場合には１００枚に設定される。
【００５２】
これに対し、温度ｔや湿度ｈが低い場合、例えば、温度ｔが１０℃であって、その湿度ｈが１５％であった場合には、連続印字の実施間隔がｔ＜１５、且つ、ｈ＜２５に該当する５枚に設定され、上述の温度ｔや湿度ｈが高いときに比して連続印字の実施間隔を短く、すなわち、リフレッシュ動作を開始するまでの期間が早められており、少量（この場合には５枚）の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する。
【００５３】
つまり、図４のステップＳ４０２において移行判定部９２は、リフレッシュ動作への移行枚数が図６の設定枚数に達しているか否かを判別し、この設定枚数に到達した場合、すなわちＹＥＳと判定したときにはステップＳ４０３に進んで連続印字を中断する。
そして、リフレッシュ動作制御部９４がリフレッシュ動作を実行する。詳しくは、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）よりも下げ、その後に画像形成時の値に戻す。一方、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍを画像形成時の値である３７０（Ｖ）から段階的に下げ、その後、この画像形成時の値に戻している。
【００５４】
より具体的には、このリフレッシュ動作制御部９４は、まず、図５のＩに示されるように、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍを３７０（Ｖ）から７０（Ｖ）に引き下げて維持する。これは、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの値に等しくして、現像側スリーブ６４のトナーを磁気ローラ５０に回収するためであり、このＩの期間は現像ローラ６０の１回転分実施する。なお、このバイアスＤＣ成分ＶｍをバイアスＤＣ成分Ｖｓよりも小さくしても良い。
【００５５】
次に、リフレッシュ動作制御部９４は、図５のＩＩに示される如く、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを７０（Ｖ）から０（Ｖ）に引き下げて維持する。現像側スリーブ６４の電荷を逃がすためである。
同時に、当該ＩＩでは、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍも７０（Ｖ）から０（Ｖ）に引き下げて維持する。これは、磁気ブラシから現像側スリーブ６４に向けてトナーを移送させないためであり、このＩＩの期間も現像ローラ６０の１回転分実施する。
【００５６】
続いて、リフレッシュ動作制御部９４は、図５のＩＩＩに示されるように、現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）に引き上げて維持し、また、磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍも画像形成時の値である３７０（Ｖ）に一気に引き上げて維持する。現像側スリーブ６４にトナー層を形成させるためであり、このＩＩＩの期間も現像ローラ６０の１回転分実施する。
【００５７】
そして、図４のステップＳ４０４では、リフレッシュ動作制御部９４は、バイアス変更が完了したか否かを判別し、上述のＩＩＩの期間が経過した場合、すなわちＹＥＳと判定したときにはステップＳ４０５に進み、連続印字を再開するとともに、移行判定部９２は上記移行カウンタをリセットし、一連のルーチンを抜ける。
【００５８】
なお、上記ステップＳ４０２にて、例えば１〜４枚の如く、リフレッシュ動作への移行枚数が設定枚数に未だ達しないときにはステップＳ４０６に進む。この場合の移行判定部９２は上記移行カウンタを１つアップしてから再びステップＳ４０２に戻り、その後、上記設定枚数（例えば５枚）に到達した場合にはステップＳ４０３に進む。
ところで、上実施例では、上記ＩＩの現像側スリーブ６４の表面の電荷を逃がすための期間が現像ローラ６０の１回転分実施されているが、この期間の長さを温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定しても良い。
【００５９】
詳しくは、リフレッシュ動作制御部９４は、センサ８２で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、０（Ｖ）に引き下げた現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの印加期間や、同じく０（Ｖ）に引き下げた磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍの印加期間をそれぞれ長くすることができる。
一方、上実施例では、ＩＩのときの現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓを０（Ｖ）に下げている。
【００６０】
しかし、現像側スリーブ６４の表面の電荷を逃がす点を鑑みれば、ＩＩのときの当該バイアスＤＣ成分Ｖｓは画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）よりも小さければ良い。
さらに、このバイアスＤＣ成分Ｖｓの値を温度／湿度センサ８２の検知結果に応じて設定することも可能である。すなわち、このセンサ８２で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、０（Ｖ）に引き下げた現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓの値や、同じく０（Ｖ）に引き下げた磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍの値をそれぞれより小さくしても良い。さらにまた、上述した正帯電トナーの他、負帯電トナーを用いても良い。
【００６１】
これらをまとめると、ＩＩにおける現像ローラ６０のバイアスＤＣ成分Ｖｓは、正値でも負値でも良く、このバイアスＤＣ成分Ｖｓの絶対値が画像形成時の値Ｖｓ０である７０（Ｖ）の絶対値よりも小さければ良い。なお、このときの磁気ローラ５０のバイアスＤＣ成分Ｖｍは、当該小さくしたバイアスＤＣ成分Ｖｓに合わせる、或いは一層小さくされることになる。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、磁気ローラ５０では、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラ６０にトナーの薄層を形成させる。そして、このトナーがドラム５に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラ６０のトナー層を掻き取って回収する。
【００６３】
ここで、現像装置７のさらなる高速化を達成するためには、表面抵抗の高い、つまり、リークの発生電圧が高い構造を選択するのが望ましいが、ウレタン樹脂のコーティング層を設けることによって表面抵抗を単に高くすると、連続印字時に、現像側スリーブ６４の表面に電荷が溜まり、所望の画像濃度が得られないとの問題がある。
【００６４】
しかしながら、本実施例のコントローラ９０では、現像ローラ６０に対する滞留電荷の抜け制御（リフレッシュ動作）が施されている。
具体的には、上述した図５のＩＩにおいて、現像ローラ６０に印加するバイアスのうち、そのＤＣ成分Ｖｓの絶対値を、画像形成時に現像ローラに印加する値Ｖｓ０よりも小さくする。これにより、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷を除去できる。
【００６５】
また、この現像ローラ６０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｓを小さくする際には、現像ローラ６０からドラム５へのカブリトナーの飛翔を防止する必要がある。そこで、磁気ローラ５０から現像ローラ６０にトナーを移送させないように、磁気ローラ５０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｍの大きさを、上記ＩＩに現像ローラ６０に印加するバイアスＤＣ成分Ｖｓに等しくしており、現像ローラ６０のトナーを回収して、このローラ６０にはトナーを担持させない状態にする。
【００６６】
これらリフレッシュ動作実施の結果、現像装置７の高速化を図りつつ、現像ローラ６０のチャージアップ解消による所望の画像濃度（特に、ハーフ濃度の上昇抑制）が得られ、さらに、ドラム５では画像品質の安定化も達成できる。
また、上述した現像ローラ６０のチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、リフレッシュ動作の開始時期を装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作を現像ローラ６０のチャージアップ解消に必要な時期に実施可能になる。
【００６７】
さらに、雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、リフレッシュ動作の開始時期を早くすれば、現像ローラ６０では所望の画像濃度、つまり後述の許容濃度範囲内に確実に収めることができる。
これらの点について詳述する。図７〜図１０は、現像ローラに表面抵抗の高い構造を採用し、リフレッシュ動作を実施した実験結果である。
【００６８】
当該実験条件は、画像形成条件として、ドラム５の周速は２５０ｍｍ／ｓｅｃ、ドラム５の表面電位は、暗電位Ｖ０が２５０Ｖ、明電位ＶＬが２０Ｖであり、また、使用トナーの帯電量は２５μＣ／ｇ、トナーの粒径（平均粒径）は７．０μｍ（１μｍ＝１．０×１０−６ｍ）である。
さらに、当該実験に用いた磁気ローラ５０の径はφ１６ｍｍ、現像ローラ６０の径もφ１６ｍｍであり、ドラム５の径はφ３０ｍｍである。
【００６９】
そして、現像ローラ６０とドラム５とのギャップは０．１ｍｍに設定した上で、表面抵抗の異なる２種類の現像ローラＡ，Ｂを準備し、ハーフ画像（２５％濃度）の連続印字を行って画像濃度について評価した。
まず、これら現像ローラＡ，Ｂは、カーボンを５時間分散させたウレタン樹脂のコーティング層（厚み１５μｍ）を有しているが、現像ローラＡはカーボンの添加率７ｗｔ％であり、現像ローラＢはカーボンの添加率４ｗｔ％である。
【００７０】
つまり、図７に示されるように、現像ローラＢの表面抵抗は現像ローラＡよりも高く、現像ローラＢでリークが発生し得る電圧は現像ローラＡよりも２００Ｖ程度高くなる。
ここで、装置１の温度１０℃湿度１５％（乾燥時）の環境下において、上記ハーフ画像の連続印字を行うと、現像ローラＡでは、その画像濃度が３０枚に到達しても許容濃度範囲（図８に上側の点線と下側の点線とで囲まれた範囲：Δ０．１）に収まる。よって、この現像ローラＡにはリフレッシュ動作を特に実施しなくても構わない。
【００７１】
これに対し、現像ローラＢでは、その画像濃度は１〜４枚までは上記許容濃度範囲に収まるが、その間に現像側スリーブ６４の表面に電荷が徐々に溜まり、５枚以降で既に許容濃度範囲（図８の上側の点線）を超えてしまう。なお、ベタ画像の連続印字を行うと、その画像濃度は下降し、やはり５枚以降で既に許容濃度範囲（Δ０．１）を超えていた。つまり、この表面抵抗の高い現像ローラＢにはリフレッシュ動作を実施する必要がある。
【００７２】
一方、図９に示されるように、この現像ローラＢであっても、装置１の温度２３℃湿度５０％（常温時）の環境下において、上記ハーフ画像の連続印字を行うと、その画像濃度が３０枚に到達しても上記許容濃度範囲に収まっている。つまり、常温時では、この現像ローラＢであってもリフレッシュ動作を特に実施しなくても良いことが分かる。
【００７３】
したがって、現像ローラＢに対するリフレッシュ動作の開始時期は、乾燥時の環境に近づくに連れて早まるように設定すれば、図８で示した連続印字の初期から数枚程度の画像濃度低下を抑制できる。
より具体的には、上記乾燥時（例えば温度１０℃湿度１５％）では、連続５枚の印字枚数が得られると、リフレッシュ動作に移行する（図６）。
【００７４】
すなわち、この環境下の現像ローラＢでは、図５で云えば５枚に達すると、連続印字を中断して非画像（紙間）になり、上述したリフレッシュ動作（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）を実施する。これにより、現像側スリーブ６４の表面に溜まった電荷は次第に除去される。
そして、このリフレッシュ動作が完了した後に、連続印字を再開し、この再開後の印字枚数が５枚に達すると、再びリフレッシュ動作に移行させる。
【００７５】
以後、リフレッシュ動作と５枚の連続印字とを繰り返すと、乾燥時に現像ローラＢを使用したとしても、図１０に示されるように、現像ローラＡと同様に、その画像濃度が３０枚に到達しても上記許容濃度範囲（Δ０．１）に収まることが分かる。
さらに、上述した現像ローラ６０のチャージアップは、例えば雰囲気中の水分量が少なくなるに連れて顕著となり、雰囲気中の水分量が多くなると、生じ難くなる。そこで、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作をチャージアップ解消に必要な長さで実施可能になる。
【００７６】
さらにまた、この各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加値の大きさについても、装置１の温度や湿度に応じて設定すれば、リフレッシュ動作をチャージアップ解消に必要な深さで実施可能になる。
また、この雰囲気中の水分量が少なくなるに伴い、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを現像ローラ１周分よりも長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００７７】
さらに、このＩＩにおける各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの大きさを図５の例よりも大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための紙間も長くならない。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００７８】
例えば、上記実施例では、連続印字の初期から数枚程度の画像濃度低下を抑制する点について説明している。しかし、上記トナーには外添剤が含まれており、この外添剤は、装置１のトータル印字枚数が増加するに連れて現像ローラ６０に付着し、現像ローラ６０の表面抵抗を高めてしまう点を鑑みれば、コントローラ９０は、装置１のトータル印字枚数が増加するに連れてリフレッシュ動作の開始時期を早めても良い。
【００７９】
この場合にも現像ローラ６０では所望の画像濃度、つまり上述した許容濃度範囲内に確実に収めることができるからである。
そして、この装置１のトータル印字枚数が増加するに連れて、各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの印加期間ＩＩを現像ローラ１周分よりも長くすれば、電荷を確実に抜くことができる。
【００８０】
さらに、このＩＩにおける各バイアスＤＣ成分Ｖｓ，Ｖｍの大きさを図５の例よりも大きく下げれば、電荷の抜くスピードを速められるし、チャージアップ解消のための紙間も長くならない。
さらにまた、上記実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１ プリンタ（画像形成装置）
５ 感光体ドラム（像担持体）
７ 現像装置
５０ 磁気ローラ
６０ 現像ローラ
８２ 温度／湿度センサ（検知手段）
９０ コントローラ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置であって、
前記キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、
その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、前記磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラと、
非画像形成時において、前記磁気ブラシから前記現像ローラにトナーを移送させないように前記磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、前記現像ローラのトナーで前記像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に前記現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
この装置の温度や湿度を検知する検知手段をさらに具備し、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて前記リフレッシュ動作の開始時期を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて前記リフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記トナーは外添剤を含んでおり、
前記制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて前記リフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、前記現像ローラへのバイアスの直流成分の印加期間、及び、この印加期間に相当する前記磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加期間を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２又は５に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、前記現像ローラへのバイアスの直流成分の印加値、及び、この印加に伴う前記磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加値を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、前記各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、前記各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記トナーは外添剤を含んでおり、
前記制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて、前記各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、前記各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
キャリアを用いてトナーを帯電させ、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成方法であって、
前記キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、前記磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラとを具備しており、
非画像形成時であるか否かを判定するステップと、
この非画像形成時に、前記磁気ブラシが前記現像ローラからトナーを回収すべく、この磁気ローラに印加するバイアス値の変更するステップと、
前記現像ローラのトナーで前記像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に前記現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするとともに、前記磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくするステップと、
前記現像ローラに印加するバイアス値及び前記磁気ローラに印加するバイアス値を前記画像形成時の値にそれぞれ戻すステップと
から構成される画像形成方法。
【請求項１】
キャリアとトナーを有し、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成装置であって、
前記キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、
その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、前記磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラと、
非画像形成時において、前記磁気ブラシから前記現像ローラにトナーを移送させないように前記磁気ローラに印加するバイアスを変更するとともに、前記現像ローラのトナーで前記像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に前記現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするリフレッシュ動作を行う制御手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
この装置の温度や湿度を検知する検知手段をさらに具備し、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて前記リフレッシュ動作の開始時期を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて前記リフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記トナーは外添剤を含んでおり、
前記制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて前記リフレッシュ動作の開始時期を早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、前記現像ローラへのバイアスの直流成分の印加期間、及び、この印加期間に相当する前記磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加期間を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２又は５に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、この検知手段による検知結果に基づいて、前記現像ローラへのバイアスの直流成分の印加値、及び、この印加に伴う前記磁気ローラへのバイアスの直流成分の印加値を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記検知手段で検知された絶対水分量が少なくなるに連れて、前記各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、前記各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記トナーは外添剤を含んでおり、
前記制御手段は、この装置のトータル印字枚数が増加するに連れて、前記各バイアスの直流成分の印加期間をそれぞれ長くする、又は、前記各バイアスの直流成分の印加値をそれぞれより小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
キャリアを用いてトナーを帯電させ、このトナーを像担持体に供給してその潜像を現像する画像形成方法であって、
前記キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁気ローラと、その表面に、抵抗調整剤が分散された樹脂層を有しており、前記磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成する現像ローラとを具備しており、
非画像形成時であるか否かを判定するステップと、
この非画像形成時に、前記磁気ブラシが前記現像ローラからトナーを回収すべく、この磁気ローラに印加するバイアス値の変更するステップと、
前記現像ローラのトナーで前記像担持体の潜像を現像するために該現像ローラに印加するバイアスのうち、その直流成分の絶対値を、画像形成時に前記現像ローラに印加する値の絶対値よりも小さくするとともに、前記磁気ローラに印加するバイアス値を、この現像ローラに印加するバイアス値に略等しくするステップと、
前記現像ローラに印加するバイアス値及び前記磁気ローラに印加するバイアス値を前記画像形成時の値にそれぞれ戻すステップと
から構成される画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−９５４４０（Ｐ２０１１−９５４４０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４８４６１（Ｐ２００９−２４８４６１）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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