(57)【要約】【課題】現像ローラーから磁気ローラーにトナーが安定して非現像されるとともに、現像ローラーへのトナーの固着を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像動作時および非現像動作時において、現像ローラー８３に現像バイアスが印加される。現像バイアスは直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスである。現像ローラー８３に印加される現像バイアスによって、トナーから外添剤が離脱され、感光体ドラム３２１側に消費される。感光体ドラム３２１に作像されるトナー像の印字率が所定の閾値よりも高い場合、消費条件変更部９４は、非現像動作時に現像ローラー８３に印加される交流バイアスのＶｐｐを縮小することで、感光体ドラム３２１側への外添剤の消費を抑制する。【選択図】図９
2014081514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
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、前記現像剤層から前記トナーを受け取ってトナー層を担持し、トナー像を担持する像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、
前記現像剤担持体および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、前記現像剤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、
前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第１現像バイアスを印加させ、前記トナー担持体から前記現像剤担持体にトナーが非現像される非現像動作時に、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、
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、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記消費条件変更手段は、前記印字率に応じて、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１現像バイアスにおける前記交流バイアスの第１の振幅値よりも小さい第２の振幅値に設定することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１の振幅値よりも小さく、かつ前記第２の振幅値よりも大きい第３の振幅値に設定することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１の振幅値に設定することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値よりも大きくなるに従って、前記第２の振幅値を小さく設定することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
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６の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記外添剤は、樹脂微粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置と、
静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前記像担持体と、
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と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記非現像動作は、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対応して実行されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを含む現像剤を採用した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、トナーの帯電性の維持や像担持体の表面の研磨作用の促進を主目的として添加される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、紙間に代表される非現像動作時においても、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る場合があった。外添剤がトナーから脱離され、単独で消費されると、トナーに加わるストレスが増し、濃度低下が生じやすい。
【０００６】
このような外添剤の消費を抑制するために、非現像動作時において、現像ローラーに印加される交流バイアスの振幅値を縮小することが考えられる。しかしながら、交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラーから磁気ローラーへのトナーの回収性が悪化しやすい。このため、現像ローラー上のトナーが消費されにくい低印字率条件において特に、前記回収性の悪化に伴い現像ゴーストや現像ローラーの周回に伴う濃度低下が生じるという課題があった。一方、現像ローラー上のトナーが消費されやすい高印字率条件においては上記のような現像ゴーストは生じにくいが、現像ローラーの表面をトナーが通過する頻度が増すため、現像ローラーの表面にトナーが固着するという課題があった。
【０００７】
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、現像ローラーから磁気ローラーにトナーが安定して非現像されるとともに、現像ローラーへのトナーの固着を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面に係る現像装置は、外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、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、前記現像剤層から前記トナーを受け取ってトナー層を担持し、トナー像を担持する像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、前記現像剤担持体および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、前記現像剤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、前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第１現像バイアスを印加させ、前記トナー担持体から前記現像剤担持体にトナーが非現像される非現像動作時に、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、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、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、現像動作時および非現像動作時において、トナー担持体および現像剤担持体に印加される第１現像バイアスおよび第２現像バイアスによって、外添剤がトナーから離脱された後、像担持体側に移動される場合がある。このような場合であっても、消費条件変更手段は、印字率に応じて、非現像動作時に外添剤がトナー担持体から像担持体に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置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。
【００１０】
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率に応じて、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更することが望ましい。
【００１１】
本構成によれば、非現像動作時の交流バイアスの振幅値が変更されることによって、外添剤がトナー担持体から像担持体側に消費される消費条件が変化される。
【００１２】
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１現像バイアスにおける前記交流バイアスの第１の振幅値よりも小さい第２の振幅値に設定することが望ましい。
【００１３】
本構成によれば、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、外添剤の消費を抑制することができる。このため、トナー担持体の表面とトナーの表面との間に、より多くの外添剤が介在する。この結果、トナー担持体の表面にトナーが固着することが抑止される。
【００１４】
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１の振幅値よりも小さく、かつ前記第２の振幅値よりも大きい第３の振幅値に設定することが望ましい。
【００１５】
本構成によれば、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件において、交流バイアスの振幅値を低下させすぎることによって、トナーの回収性が悪化することを抑止することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第１の振幅値に設定することが望ましい。
【００１７】
本構成によれば、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件において、交流バイアスの振幅値を低下させることによって、トナー担持体から現像剤担持体へのトナーの回収性が悪化することを抑止することができる。
【００１８】
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値よりも大きくなるに従って、前記第２の振幅値を小さく設定することが望ましい。
【００１９】
本構成によれば、印字率が増大されトナー担持体の表面にトナーが付着しやすい場合であっても、印字率に応じて現像装置から外添剤が消費される量を低減することができる。この結果、高印字率条件において多くの外添剤がトナー担持体の表面とトナーとの間に介在し、トナーの固着を抑止することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
本構成によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置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。特に、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、研磨作用を備える酸化チタンの消費量を抑制し、前記研磨作用をもってトナー担持体の表面からトナーを離脱させることができる。
【００２２】
上記の構成において、前記外添剤は、樹脂微粒子を含むことが望ましい。
【００２３】
本構成によれば、樹脂微粒子の吸着作用によってトナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置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。
【００２４】
上記の構成において、上記の何れかに記載の現像装置と、静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前記像担持体と、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と、を有することが望ましい。
【００２５】
本構成によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置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。この結果、トナーの非現像不良に伴う現像ゴーストやトナー担持体の周回に伴う濃度低下がシート上に現れることが抑止される。また、トナー担持体の表面にトナーが固着することによって生じる画質欠陥が抑止される。
【００２６】
上記の構成において、前記非現像動作は、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対応して実行されることが望ましい。
【００２７】
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、外添剤の消費量を好適に調整することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現像ローラーから磁気ローラーにトナーが安定して非現像されるとともに、現像ローラーへのトナーの固着を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】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。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】印字率が変化された場合のトナーの付着力および外添剤の研磨力を示したグラフである。
【図８】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。
【図９】本発明の実施形態における印字率と交流バイアスの振幅値との関係を示す模式図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における印字率と交流バイアスの振幅値との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。樹脂微粒子はトナーの帯電性を安定させる機能を備える。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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
＜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などが電気的に接続されている。
【００５９】
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。
【００６０】
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非現像動作時に、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、現像動作及び非現像動作時に、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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（消費条件変更手段）を備えるように機能する。
【００６４】
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。
【００６５】
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、現像動作が実行されていない非現像動作時に、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。
【００６６】
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、過去の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、過去の述べ１分間の間に感光体ドラム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。
【００６７】
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、非現像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。詳しくは、消費条件変更部９４は、非現像動作時に印加される後記の非現像バイアスＢｐの交流バイアスの最大振幅値Ｖｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク）を変更する。
【００６８】
＜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。
【００６９】
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、非現像動作において、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；３５０Ｖ
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；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；３７％
現像ローラー８３−磁気ローラー８２間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；６３％
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
【００７５】
＜非現像動作の説明＞
次に、本実施形態における現像装置３２４内の非現像動作について説明する。この非現像動作は、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。
【００７６】
非現像動作では、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、現像動作の準備のために、現像ローラー８３上にトナー層が形成される。非現像動作において、トナーが予め現像ローラー８３上に形成されることで、現像動作が開始された際に、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に急激にトナーが消費されることに対応することができる。また、紙間や画像形成後に実行される非現像動作において、現像動作時に現像ローラー８３上に担持されていたトナーの一部が、磁気ローラー８２側に移動されることによって、現像ローラー８３上のトナーが好適に交換され、現像ローラー８３上のトナーの帯電性が安定して維持される。
【００７７】
ここで、バイアス制御部９２が、非現像動作のために設定する第２現像バイアスＢｐの一例は、次の通りである。
【００７８】
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；１５０Ｖ
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；１０００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
感光体ドラム３２１−現像ローラー８３間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；３７％
現像ローラー８３−磁気ローラー８２間のバイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；６３％
【００７９】
このように、本実施形態では、現像動作において、磁気ローラー８２の直流バイアスがＶmag_dc；３５０Ｖ、現像ローラー８３の直流バイアスがＶslv_dc；５０Ｖに設定され、非現像動作において、磁気ローラー８２の直流バイアスがＶmag_dc；１５０Ｖ、現像ローラー８３の直流バイアスがＶslv_dc；５０Ｖに設定される。すなわち、直流バイアスに関して、現像動作では、プラス極性に帯電されたトナーが３００Ｖの電位差によって、磁気ローラー８２から現像ローラー８３に向かって第１の量をもって移動される。一方、非現像動作では、前記トナーが１００Ｖの電位差によって、磁気ローラー８２から現像ローラー８３に向かって第１の量よりも少ない第２の量をもって移動される。
【００８０】
＜外添剤の消費について＞
現像動作および非現像動作において、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。
【００８１】
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、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てしまう。外添剤がトナーから脱離され、単独で消費されると、トナーに加わるストレスが増し、濃度低下が生じやすい。このような外添剤の消費を抑制するために、非現像動作時において、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される交流バイアスの振幅値を縮小することが考えられる。しかしながら、交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラー８３から磁気ローラー８２へのトナーの移動が円滑に行われなくなってしまう。特に、複数のシートに連続して画像が形成される場合、紙間において前記交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラー８３上の現像履歴が、次のシート上に画質欠陥として生じてしまう（現像ゴースト）。このような現像ゴーストは、現像ローラー８３上のトナー消費が少ない低印字率条件において顕著となる。すなわち、現像ローラー８３上を周回し続けるトナーが多いため、磁気ローラー８２側に多くのトナーを回収する必要が生じるためである。このように、低印字率条件においては、外添剤の消費を抑制するために、交流バイアスの振幅値を縮小することは、現像ゴーストの悪化をもたらしてしまう。
【００８２】
一方、現像ローラー８３上のトナーの交換が行われやすい高印字率条件では、上記のような現像ゴーストは比較的問題となりにくい。しかしながら、現像ローラー８３の周面８３Ａ（図５参照）を通過するトナー量が多いため、周面８３Ａにトナーが固着しやすいという課題があった。このような周面８３Ａに対するトナーの固着は、トナーに樹脂微粒子（樹脂ビーズともいう）が添加された場合に顕著となることが本発明者によって知見された。これは、該樹脂微粒子がトナーと現像ローラー８３の周面８３Ａとの間に介在すると、樹脂微粒子の吸着作用によって、トナーが周面８３Ａに固着しやすくなるためである。図７の点線で示されるグラフは、横軸を印字率とした場合において、現像ローラー８３の周面８３Ａに対するトナーの付着力を相対値としてグラフ化したものである。同図に示されるように、印字率が増大されると、トナー補給に伴って外添剤の一つである樹脂微粒子の量が増すため、現像ローラー８３の周面８３Ａに対するトナーの付着力が増大される。この結果、周面８３Ａへのトナー固着が課題となる。
【００８３】
そこで、本発明者は、低印字率条件においてトナー固着の課題が顕著となりにくい現象に着目した。その結果、トナーに添加される外添剤のうち、酸化チタンに代表される研磨作用を備えた外添剤が、トナー固着の抑制に寄与していることを新たに知見した。図７の実線で示されるグラフは、横軸を印字率とした場合において、現像ローラー８３の周面８３Ａに対する酸化チタンの研磨力を相対値としてグラフ化したものである。印字率が増大されると、トナー補給部３４から現像装置３２４に補給されるトナーとともに、新たな酸化チタンが現像ハウジング８０内に流入される。この結果、図７に示されるように、現像ローラー８３の周面８３Ａに対する酸化チタンの研磨力も増大される。
【００８４】
しかしながら、図７に示されるように、現像ローラー８３の周面８３Ａに対するトナーの付着力は、印字率の増大とともに比例的に増大されるが、酸化チタンの研磨力は二次的に収束する傾向を備える。このため、高印字率条件では、酸化チタンの研磨力が、トナーの付着力に追いつかず、前述のようなトナー固着がもたらされていることが知見された。換言すれば、高印字率条件では、研磨作用を備える酸化チタンが、現像ハウジング８０内において相対的に不足している。
【００８５】
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、非現像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。より詳しくは、前記消費条件変更手段は、前記印字率に応じて、前記第２現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更する。以下、図８を参照して、本発明の消費条件変更動作の第１の実施形態について説明する。
【００８６】
図８は、本実施形態において、消費条件変更部９４が前記消費条件を設定する際の第１のフローチャートである。本実施形態では、現像動作時における第１現像バイアスＢｄの交流バイアスの振幅値ＶｐｐがＶｐｐ（１）と称される。画像形成装置１において印刷が開始されると（ステップＳ００１）、印字率算出部９３によって、過去１００枚分の平均印字率が算出される（ステップＳ００２）。その後、消費条件変更部９４によって、上記印字率が予め設定された第１の閾値と比較される（ステップＳ００３）。なお、本実施形態では、第１の閾値として予め印字率１０％が設定されている。印字率算出部９３によって算出された平均印字率が１０％を下回った場合（ステップＳ００３でＹＥＳ）、消費条件変更部９４は、紙間に代表される非現像動作時の第２現像バイアスＢｐにおいて、交流バイアスの振幅値をＶｐｐ（２）に設定する。換言すれば、消費条件変更部９４は、現像動作時の振幅値Ｖｐｐ（１）と比較して、前記振幅値Ｖｐｐ（２）を小さく設定する。一方、印字率算出部９３によって算出された平均印字率が１０％を上回った場合（ステップＳ００３でＮＯ）、消費条件変更部９４は、紙間に代表される非現像動作時の第２現像バイアスＢｐにおいて、交流バイアスの振幅値をＶｐｐ（３）に設定する。換言すれば、消費条件変更部９４は、現像動作時の振幅値Ｖｐｐ（１）およびＶｐｐ（２）と比較して、前記振幅値Ｖｐｐ（３）を小さく設定する。なお、複数のシートに連続して画像が形成される場合、各シートの形成される画像データが画像メモリ９６３に格納されるたびに、制御部９０は、図８のステップＳ００２からステップＳ００４またはＳ００５までのフローを繰り返す（図８において点線で示されるフロー）。このため、各紙間に対応して、第２現像バイアスＢｐの交流バイアスの振幅値Ｖｐｐが個々に設定される。
【００８７】
次に、図９を参照して、上記のＶｐｐ（１）、Ｖｐｐ（２）、Ｖｐｐ（３）の関係について、詳述する。図９は、印字率（横軸）と前記交流バイアスの振幅値Ｖｐｐ（縦軸）との関係を示したグラフである。前述のように、現像動作時においては、第１現像バイアスＢｄの交流バイアスの振幅値Ｖｐｐは、Ｖｐｐ（１）に設定される。一方、紙間に代表される非現像動作時において、印字率が１０％を下回った場合（図８のステップＳ００３でＹＥＳ）、消費条件変更部９４によって、第２現像バイアスＢｐの交流バイアスの振幅値Ｖｐｐは、Ｖｐｐ（２）に設定される。一方、非現像動作時において、印字率が１０％を上回った場合（図８のステップＳ００３でＮＯ）、消費条件変更部９４によって、第２現像バイアスＢｐの交流バイアスの振幅値Ｖｐｐは、Ｖｐｐ（３）に設定される。換言すれば、消費条件変更部９４は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、第２現像バイアスＢｐにおける交流バイアスの振幅値Ｖｐｐを、第１現像バイアスＢｄにおける交流バイアスの振幅値Ｖｐｐ（１）（第１の振幅値）よりも小さいＶｐｐ（３）（第２の振幅値）に設定する。また、消費条件変更部９４は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、第２現像バイアスＢｐにおける交流バイアスの振幅値Ｖｐｐを、Ｖｐｐ（１）よりも小さく、かつＶｐｐ（３）よりも大きいＶｐｐ（２）（第３の振幅値）に設定する。更に、本実施形態では、消費条件変更部９４は、前記印字率が前記閾値（１０％）よりも大きくなるに従って、Ｖｐｐ（３）を小さく設定する。このため、図９において、Ｖｐｐ（３）は印字率の増大に伴って右下がりに推移する。
【００８８】
このような制御によれば、現像動作時と比較して、非現像動作時における交流バイアスの振幅値Ｖｐｐが縮小されるため、磁気ローラー８２及び現像ローラー８３上に担持されるトナーから外添剤が離脱することが抑止される。また、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に外添剤が消費されることが抑制される。特に、印字率が１０％以上の場合と比較して、印字率が１０％未満の場合には、前記振幅値Ｖｐｐの縮小幅が小さく設定される。このため、低印字率条件において振幅値Ｖｐｐが過度に縮小されることによって、現像ローラー８３から磁気ローラー８２へのトナーの回収性が悪化することが抑制される。一方、印字率が１０％以上の場合には、印字率の増大に伴って振幅値Ｖｐｐが大きく縮小される。このため、現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側への外添剤の消費が一層抑制される。この結果、現像ハウジング８０内に多くの外添剤が保持される。したがって、印字率が高く、現像ローラー８３の周面８３Ａに多くのトナーが接触する場合であっても、前記周面８３Ａとトナーとの間に外添剤が介在し、両者の固着を防止する。特に、酸化チタンに代表されるように研磨作用を備える外添剤の場合には、周面８３Ａに一時的に固着したトナーを、前記外添剤が研磨することによって、トナーの固着が一層抑制される。
【００８９】
以上の実施形態によれば、消費条件変更部９４は、印字率に応じて、非現像動作時に外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、現像ローラー８３の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置３２４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。
【００９０】
また、上記の実施形態によれば、非現像動作時の交流バイアスの振幅値が変更されることによって、外添剤が現像ローラー８３から感光体ドラム３２１側に消費される消費条件が変化される。特に、現像ローラー８３の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、外添剤の消費を抑制することができる。このため、現像ローラー８３の表面とトナーの表面との間に、より多くの外添剤が介在する。この結果、現像ローラー８３の表面にトナーが固着することが抑止される。
【００９１】
また、上記の実施形態によれば、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件において、交流バイアスの振幅値を低下させすぎることによって、トナーの回収性が悪化することを抑止することができる。
【００９２】
また、上記の実施形態によれば、印字率が前記閾値よりも大きくなるに従って、振幅値Ｖｐｐ（３）が小さく設定される。このため、印字率が増大され現像ローラー８３の表面にトナーが付着しやすい場合であっても、印字率に応じて現像装置３２４から外添剤が消費される量を低減することができる。この結果、高印字率条件において多くの外添剤が現像ローラー８３の表面とトナーとの間に介在し、トナーの固着を抑止することができる。
【００９３】
また、上記の実施形態によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、現像ローラー８３の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置３２４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。特に、現像ローラー８３の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、研磨作用を備える酸化チタンの消費量を抑制し、前記研磨作用をもって現像ローラー８３の表面からトナーを離脱させることができる。
【００９４】
また、上記の実施形態によれば、樹脂微粒子の吸着作用によって現像ローラー８３の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置３２４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。
【００９５】
また、上記の実施形態に係る現像装置３２４を備える画像形成装置１においては、トナーの回収不良に伴う現像ゴーストや現像ローラー８３の周回に伴う濃度低下がシート上に現れることが抑止される。また、現像ローラー８３の表面にトナーが固着することによって生じる画質欠陥が抑止される。特に、非現像動作時として、画像形成動作の実行前、実行後または紙間を利用して、外添剤の消費量を好適に調整することができる。
【００９６】
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。
【００９７】
（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側に消費される消費条件として、第２現像バイアスＢｐの交流バイアスの振幅値Ｖｐｐが調整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。現像ローラー８３から感光体ドラム３２１への外添剤の消費条件として、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における交流バイアスのＤｕｔｙ比が調整される態様であってもよい。すなわち、前記Ｄｕｔｙ比が拡大されることによって、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における交流バイアスの最大ピーク値Ｖｐｐ−ＭＡＸが低下される。この結果、前記最大ピーク値Ｖｐｐ−ＭＡＸと感光体ドラム３２１の暗電位との電位差が縮小され、外添剤が感光体ドラム３２１側に移動される外力が低減される。
【００９８】
（２）上記の実施形態では、図９に示されるように、消費条件変更部９４が、印字率が閾値（１０％）よりも大きくなるに従って、Ｖｐｐ（３）を小さく設定する態様にて説明した。本発明はこれに限定されるものではない。図１０は、本発明の変形実施形態において、消費条件変更部９４が制御する、印字率（横軸）と交流バイアスの振幅値Ｖｐｐ（縦軸）との関係を示したグラフである。図１０に示されるように、消費条件変更部９４は、印字率が閾値を上回った場合、一定のＶｐｐ（３）を設定するように制御してもよい。この場合であっても、現像動作時の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐ（１）よりも小さな振幅値Ｖｐｐ（３）が設定されることによって、現像ハウジング８０内の外添剤の消費が好適に抑制される。更に、図９および図１０において、印字率が１０％未満の場合には、消費条件変更部９４は紙間（非現像動作時）における交流バイアスの振幅値Ｖｐｐとして、現像動作時のＶｐｐ（１）を維持する態様であってもよい。この場合、外添剤の消費は現像動作時と同等とされるが、振幅値Ｖｐｐが縮小されることがないため、現像ローラー８３から磁気ローラー８２へのトナーの回収性が悪化することが抑制される。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の実施形態につき更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施した比較実験での各実験条件は以下のとおりである。
【０１００】
［実施例、比較例１、２の共通条件］
<感光体ドラム３２１>
・材料：シリコンドラム
・線速：２００ｍｍ/ｓｅｃ
<現像ローラー８３>
・直径：１６ｍｍ 
・感光体ドラム３２１とのギャップ（対向箇所の距離）：０．１０ｍｍ
<磁気ローラー８２>
・直径：１６ｍｍ
・磁気ローラー８２と現像ローラー８３とのギャップＳ：０．２５ｍｍ
<２成分現像剤>
・トナー個数平均粒径：６．８μｍ
・トナー極性：正帯電性
・トナー比重：１．２
・キャリア個数平均粒径：３５μｍ
・キャリア比重：４．５
<感光体３２１の電位条件>
・画像部電位：＋２０Ｖ
・非画像部電位：＋２３０Ｖ
<第１現像バイアスＢｄの共通条件>
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；３５０Ｖ
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；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
<第２現像バイアスＢｐの共通条件>
磁気ローラー８２の直流バイアスＶmag_dc；１５０Ｖ
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；可変（４．５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流バイアス（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；１２００Ｖ（４．５ｋＨｚ）
【０１０１】
実施例および比較例１、２の交流バイアスの振幅値Ｖｐｐを表１に示す。比較例１および２では、Ｖｐｐは印字率に依存せず、それぞれ１２００Ｖおよび１０００Ｖに設定される。実施例では、印字率が１０％未満では、Ｖｐｐは１２００Ｖに設定され、印字率が１０％を超える場合は、印字率に応じて１２００Ｖから徐々に低下するように設定される。
【０１０２】
【表１】
2014081514.tif 000003
【０１０３】
以上のような条件において、連続して印刷テストが実行され、それぞれの印字率において、トナー付着および現像ゴーストが評価された。表１に示されるように、比較例１では、高印字率条件において、Ｖｐｐが高く設定されたため、外添剤が過少となり、現像ローラー８３の周面８３Ａにトナー付着が発生した。また、比較例２では、低印字率条件において、Ｖｐｐが低く設定されたため、現像ローラー８３から磁気ローラー８２へのトナーの回収不足が発生し、現像ゴーストがもたらされた。一方、上記の本実施形態に基づく実施例では、低印字率条件における現像ゴーストおよび高印字率条件におけるトナー付着を、幅広印字率条件に対して両立することが可能となった。
【符号の説明】
【０１０４】
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（消費条件変更手段）
９６２  駆動部
９６３  画像メモリ
９６４  Ｉ／Ｆ
【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】
2014081514.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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