(57)【要約】【課題】リフレッシュモード実行時のトナー消費を抑制しつつ、ドラム表面の研磨性も向上できる画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体への非転写時に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラ２９上にトナー母粒子は極力残したまま、外添剤である酸化チタンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に優先的に移動させて摺擦ローラ３０に供給し、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を研磨するリフレッシュモードを実行可能とする。酸化チタンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させる方法としては、トナー母粒子と酸化チタンの帯電性を異極性とし、酸化チタンと同極性のバイアスを印加するか、トナー母粒子と帯電性が同極性であり、且つトナー母粒子と比較して帯電性（単位重量当たりの帯電量）が小さくなるような酸化チタンを用い、通常の現像バイアス（トナー及び酸化チタンと同極性）よりも小さいバイアスを印加する。【選択図】図６
2011169995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層が形成される像担持体と、
該像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と酸化チタンとを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、
前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記像担持体表面を研磨する研磨部材と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、
該電圧印加手段によるバイアスの印加を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、非画像形成時に前記電圧印加手段を用いて像担持体上に酸化チタンが優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記像担持体側へ酸化チタンを供給して前記像担持体表面を研磨するリフレッシュモードを実行可能とした画像形成装置。
【請求項２】
前記酸化チタンは前記トナー母粒子と帯電性が異極性であり、前記電圧印加手段はリフレッシュモードの実行時に現像バイアスと逆極性のバイアスを印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記酸化チタンは前記トナー母粒子と帯電性が同極性であり、且つ前記トナー母粒子よりも単位重量当たりの帯電量が小さく、前記電圧印加手段はリフレッシュモードの実行時に現像バイアスと同極性であり、且つ現像バイアスよりも小さいバイアスを印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の感光層は、アモルファスシリコン感光層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか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、感光体ドラムを用いた画像形成装置に関し、特にアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという）感光体ドラムを用いた場合の像流れを抑制することができる、感光体ドラム表面の研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の像担持体として、ａ−Ｓｉ感光体ドラムが広く用いられている。ａ−Ｓｉ感光体ドラムは、高硬度で優れた耐久性を有しており、長期間使用後も感光体としての特性がほとんど劣化せず高画質が保持できるため、ランニングコストも低く取り扱いも容易であるとともに、環境に対する安全性も高い優れた像担持体である。
【０００３】
このようなａ−Ｓｉ感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、その特性から像流れが発生しやすいことが知られている。つまり、帯電ユニットを用いて帯電を行うと、帯電ユニットの放電によりオゾンが発生する。このオゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性であることにより、感光体ドラムに付着し、感光体ドラム表面の０．１μｍ程度の粗さ構造内に入り込むために、汎用機で使用されるクリーニングシステムでは取り除くことができず、さらに、これらが大気中の水分を取り込むことで感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、その結果、像流れを生じることがある。
【０００４】
また、放電生成物の付着によって感光体表面の摩擦抵抗が上昇し、感光体から中間転写体への転写（一次転写）効率の低下、クリーニングブレード筋による画像劣化、クリーニングブレード端部の巻き上がり等の不具合が発生する。さらに、感光体の駆動負荷が増加するためジッタの原因にもなる。特に、低印字率の画像を連続して出力するなど、トナーの消費量が極めて少ない場合は感光体ドラム上にトナーが供給されず、外添剤（研磨剤）としての酸化チタンも十分に供給されないため、クリーニングシステムによる感光体ドラム表面の研磨が不足して上記不具合は一層顕著に発生する。
【０００５】
そこで、簡易な構成で感光体ドラム表面の抵抗低下を抑えて像流れを低減する方法が提案されており、特許文献１、２には、研磨剤を混入させた現像剤（研磨トナー）と研磨部材（摺擦ローラ及びクリーニングブレード）の相互作用で感光体を研磨するリフレッシュモードを所定のタイミングで実行することにより、ヒータ等を用いることなくオゾン生成物を除去する方法が開示されている。上記特許文献１、２においては、非印字時（装置立ち上げ時や印字後の待機モード）に現像剤を印字または現像し、現像剤を記録媒体に転写させることなく感光体ユニット内の研磨手段に供給して感光体表面の研磨に使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６３１５７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０１４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、特許文献１、２の方法では、実際の印字率以上に無駄にトナーを消費してしまうため、装置のランニングコストが上昇するという問題点があった。また、近年の環境保護志向の観点からも好ましいものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、リフレッシュモード実行時のトナー消費を抑制しつつ、ドラム表面の研磨性も向上できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層が形成される像担持体と、該像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と酸化チタンとを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記像担持体表面を研磨する研磨部材と、前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、該電圧印加手段によるバイアスの印加を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、非画像形成時に前記電圧印加手段を用いて像担持体上に酸化チタンが優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記像担持体側へ酸化チタンを供給して前記像担持体表面を研磨するリフレッシュモードを実行可能とした画像形成装置である。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記酸化チタンは前記トナー母粒子と帯電性が異極性であり、前記電圧印加手段はリフレッシュモードの実行時に現像バイアスと逆極性のバイアスを印加することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記酸化チタンは前記トナー母粒子と帯電性が同極性であり、且つ前記トナー母粒子よりも単位重量当たりの帯電量が小さく、前記電圧印加手段はリフレッシュモードの実行時に現像バイアスと同極性で、且つ現像バイアスよりも小さいバイアスを印加することを特徴としている。
【００１２】
なお、本明細書中において「帯電性が異極性」とは、帯電特性が正帯電と負帯電のように電気的極性が異なることを指し、「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のように電気的極性が同じことを指すものとする。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、像担持体の感光層としてアモルファスシリコン感光層を用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、トナー担持体上にトナー母粒子を残したまま、感光層の研磨に必要な酸化チタンを選択的に像担持体表面に移動させて研磨部材に供給することができる。その結果、印字動作以外で無駄にトナーを消費することなく感光層の研磨性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナー母粒子と酸化チタンの帯電性が異極性である場合、通常の現像バイアスと逆極性（酸化チタンと同極性）のバイアスを印加することにより、酸化チタンを像担持体側へ選択的に移動させることができる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナー母粒子と帯電性が同極性であり、トナー母粒子と比較して帯電性が小さい酸化チタンを用いる場合、通常の現像バイアスよりも小さいバイアスを印加することにより、トナー母粒子を極力移動させずに、酸化チタンを像担持体側へ優先的に移動させることができる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３の構成の画像形成装置において、感光層として耐久性に優れたアモルファスシリコン感光層を用いることにより、画像形成装置の高画質化、低ランニングコスト化に貢献するとともに、放電生成物による感光層表面の汚れや表面摩擦係数の上昇を長期間に亘って効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図
【図３】第１実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【図４】現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】第１実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図６】画像形成部Ｐａがリフレッシュモード中の各工程にある状態を示す概略図
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図８】第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンタについて示している。カラープリンタ１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２０】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｓ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｓ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２１】
トナー像が転写される転写紙Ｓは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラ１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラ９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００２２】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００２３】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２４】
そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００２５】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｓがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラ１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｓは定着部１３へと搬送される。
【００２６】
定着部１３に搬送された転写紙Ｓは、定着ローラ対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｓの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２７】
一方、転写紙Ｓの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｓの一部を一旦排出ローラ対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｓは排出ローラ対１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｓの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００２８】
図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り）に沿って帯電器２ａ、現像装置３ａ、クリーニング部７ａ、及び除電ランプ２０が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラ６ａが配置されている。
【００２９】
帯電器２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラ２１と、帯電ローラ２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラ２３とを有している。
【００３０】
現像装置３ａは、２本の攪拌スクリュー２５ａ、２５ｂと、磁気ローラ２７と、現像ローラ２９とを有する二成分現像式であり、磁気ローラ２７表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラ２９にトナー薄層を形成し、現像ローラ２９にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。
【００３１】
クリーニング部７ａは、摺擦ローラ３０、クリーニングブレード３１、及び回収スクリュー３３を有している。摺擦ローラ３０は感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動されるが、その周速は感光体ドラム１ａの周速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラ３０としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラ体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。摺擦ローラ３０は感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを清掃する機能の他、感光体ドラム１ａとの間に研磨剤（外添剤）入りのトナーを介在させてドラム表面を研磨する機能も有している。
【００３２】
感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラ３０との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード３１が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。クリーニングブレード３１としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード３１の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。摺擦ローラ３０及びクリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３２の回転に伴ってクリーニング部７ａの外部に排出される。
【００３３】
クリーニング部７ａと帯電器２ａの間には除電ランプ２０が配置されている。除電ランプ２０は、感光体ドラム１ａ表面に光照射することによりドラム表面の残留電荷を除去する。
【００３４】
図３は、本実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の一構成例を示す側面断面図である。なお、ここでは図１及び図２の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３５】
図３に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器３３を備えており、現像容器３３は仕切壁３３ａによって第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃに区画され、第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃにはトナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂが回転可能に配設されている。
【００３６】
そして、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁３３ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器３３は左斜め上方に延在しており、現像容器３３内において第２攪拌スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラ２７が配置され、磁気ローラ２７の左斜め上方には現像ローラ２９が対向配置されている。そして、現像ローラ２９は現像容器３３の開口側（図３の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラ２７及び現像ローラ２９は図中時計回りに回転する。
【００３７】
なお、現像容器３３には、第１攪拌スクリュー２５ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じて補給装置からトナー補給口３１ｄを介して現像容器３３内にトナーが補給される。
【００３８】
磁気ローラ２７は、非磁性の回転スリーブ２７ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２７ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２７ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。
【００３９】
また、現像容器３３には規制ブレード３４が磁気ローラ２７の長手方向（図３の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、規制ブレード３４は、磁気ローラ２７の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２９と磁気ローラ２７との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード３４の先端部と磁気ローラ２７表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４０】
現像ローラ２９は、円筒状の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａ内に固定された磁石部材２９ｂで構成されており、磁気ローラ２７と現像ローラ２９とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。磁石部材２９ｂは、固定マグネット体２７ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００４１】
磁気ローラ２７及び現像ローラ２９には、バイアス制御回路４１を介して現像バイアス電源４３（いずれも図５参照）が接続されており、現像ローラ２９には直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加される。
【００４２】
前述のように、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３３内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラ２７に搬送される。規制ブレード３４には固定マグネット体２７ｂの規制極３６が対向するため、規制ブレード３４として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード３４の先端と回転スリーブ２７ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４３】
この磁界により、規制ブレード３４と回転スリーブ２７ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ２７上の磁気ブラシは規制ブレード３４によって層厚規制された後、現像ローラ２９に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２７ｂの主極３５及び現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２９表面に接触する。そして、磁気ローラ２７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２９に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２９上にトナー薄層を形成する。
【００４４】
現像ローラ２９上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２７と現像ローラ２９との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２９上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４５】
図４は、現像ローラ２９及び磁気ローラ２７に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラ２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路４０から印加される。また、磁気ローラ２７には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路４１から印加される。
【００４６】
従って、磁気ローラ２７及び現像ローラ２９間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４７】
磁気ブラシによって現像ローラ２９上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ２９ａの回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２９との対向部分に搬送される。現像ローラ２９にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、現像ローラ２９と感光体ドラム１ａとの間（以下、ＳＤ間という）の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００４８】
さらに回転スリーブ２７ａが時計回りに回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の剥離極３８により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２９表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ２９から回転スリーブ２７ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２７ａが回転すると、固定マグネット体２７ｂの剥離極３８及びこれと同極性の汲上極３９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器３３内で回転スリーブ２７ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２５ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極３９により再び回転スリーブ２７ａ上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード３４へ搬送される。
【００４９】
次に、現像ローラ２９を構成する現像スリーブ２９ａについて詳述する。現像スリーブ２９ａは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブや、スリーブ本体の外周面にコート層を形成したものが用いられる。コート層は、現像スリーブ２９ａ上に供給されたトナーの固着を抑制し、現像ローラ２９から感光体ドラム表面へのトナーの移送が比較的容易に行われるようにする。さらに、コート層が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ２９からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。
【００５０】
コート層の材質としては、シリコン変性ポリウレタンの他、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。
【００５１】
なお、コート層には抵抗調整剤として誘電率１０以上の導電材を含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。抵抗調整剤としてはカーボンブラックやアセチレンブラック、酸化チタン、繊維形状のチタン酸カリウム等が挙げられる。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性の向上を図ることができる。体積抵抗値としては、現像ローラ２３表面の残留電荷を適度に滞留可能な１０4〜１０8Ω程度が好ましい。
【００５２】
また、コート層の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、コート剤をスプレー、ディッピング、ロールコート等により塗布した際に通常得られる表面粗さとするか、或いはウレタンビーズなどの表面粗さ調整剤を付与して０．４〜１．５μｍに調製されている。
【００５３】
また、コート層を形成する前に、スリーブ本体の外周面をアルマイト処理してアルマイト層を形成しても良い。この構成によれば、表面に形成されたアルマイト層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラ２９へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止することができる。
【００５４】
次に、本実施形態の画像形成装置の制御経路について説明する。図５は、第１実施形態の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンタ１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンタ１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００５５】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、カラープリンタ１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００５６】
ＲＯＭ９２には、カラープリンタ１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンタ１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンタ１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンタ１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、後述するリフレッシュモードの実行の要否を判断する印刷枚数や環境条件（温湿度）及びリフレッシュモードの実行時間等が格納されている。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００５７】
また、制御部９０は、カラープリンタ１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置５、定着部１３、用紙カセット１６、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、操作部５０等が挙げられる。
【００５８】
画像入力部４０は、カラープリンタ１００にパーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００５９】
バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電バイアス電源４２は帯電器２ａ〜２ｄ内の帯電ローラ２１に、現像バイアス電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の磁気ローラ２７、現像ローラ２９に、転写バイアス電源４４は一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、及び二次転写ローラ９に、それぞれ所定のバイアスを印加する。
【００６０】
操作部５０には、液晶表示部５１、ＬＥＤ５２が設けられており、液晶表示部５１及びＬＥＤ５２は、カラープリンタ１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。カラープリンタ１００の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタドライバから行われる。
【００６１】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンタ１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００６２】
次に、本実施形態の画像形成装置に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比（Ｔ／Ｃ）は、キャリア１００重量部に対してトナー５〜２０重量部が好ましく、８〜１５重量部がより好ましい。
【００６３】
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。
【００６４】
外添剤としては、極性（帯電性）の調整が容易で研磨剤としての効果も高い酸化チタンが用いられ、トナー母粒子表面に物理的或いは静電的に付着させて用いられる。酸化チタンの添加量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。
【００６５】
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
【００６６】
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
【００６７】
本発明の画像形成装置は、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印刷が行われた時に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラ２９上にトナー母粒子は極力残したまま、外添剤である酸化チタンを優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させて摺擦ローラ３０に供給し、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を研磨する工程（以下、リフレッシュモードという）を実行可能に構成されている。
【００６８】
酸化チタンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に優先的に移動させる方法としては、トナー母粒子と酸化チタンの帯電性を異極性とし、通常の現像バイアスと逆極性（酸化チタンと同極性）のバイアスを印加する方法が挙げられる。これにより、酸化チタンを選択的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させることができる。
【００６９】
また、トナー母粒子と帯電性が同極性の酸化チタンを用いる場合であっても、トナー母粒子と比較して帯電性（単位重量当たりの帯電量）が小さい酸化チタンを用い、通常の現像バイアスよりも小さいバイアスを現像ローラ２９に印加することで、トナー母粒子は極力移動させずに酸化チタンを優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させることができる。
【００７０】
このような構成により、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面の研磨に必要な酸化チタンを選択的に摺擦ローラ３０に供給可能となるため、無駄にトナーを消費することなく感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面の研磨性を向上させることができる。従って、ドラム表面への放電生成物の付着による像流れ現象や、表面摩擦抵抗の上昇による中間転写体への転写（一次転写）効率の低下、クリーニングブレード筋による画像劣化、クリーニングブレード端部の巻き上がり等の不具合が効果的に抑制される。また、トナー消費量も節約できるため、装置のランニングコストの低下にも寄与する。
【００７１】
次に、酸化チタン及びトナー母粒子の極性（帯電性）をコントロールする方法について説明する。酸化チタンの帯電性は疎水化処理の度合いによって調整することができる。即ち、疎水化処理の度合いが大きいほど、酸化チタン表面の水酸基（−ＯＨ基）が少なくなり正帯電性が大きくなる。逆に疎水化処理の度合いが小さいほど、酸化チタン表面の水酸基が多くなり負帯電性が大きくなる。
【００７２】
疎水化処理の方法としては、酸化チタンをデシケータに保存して脱水処理した後、酸化チタン微粉末とシランカップリング剤とをトルエン中で反応させて酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理する方法が挙げられる。シランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００７３】
トナー母粒子の帯電性は電荷制御剤（ＣＣＡ）の種類や添加量によって調整することができる。即ち、正極性のトナー母粒子とする場合は正帯電用のＣＣＡを使用し、負極性のトナー母粒子とする場合は負帯電用のＣＣＡを使用すれば良い。また、帯電性の大きさはＣＣＡの添加量を増減させて調整すれば良い。
【００７４】
図６は、画像形成部Ｐａがリフレッシュモード中の各工程にある状態を示す概略図である。なお、ここでは正帯電のトナー母粒子と負帯電の酸化チタンを用いる場合について説明しており、説明の便宜のため感光体ドラム１ａ、一次転写ローラ６ａ、中間転写ベルト８、現像ローラ２９、摺擦ローラ３０及びクリーニングブレード３１のみを図示している。また、他の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても全く同様であるため説明を省略する。
【００７５】
図６（ａ）は、現像ローラ２９から感光体ドラム１ａ上に酸化チタンが供給されている状態を示している。この工程では、現像ローラ２９にトナー母粒子Ｔと逆極性で酸化チタンＧと同極性である負のバイアスを印加することにより、現像ローラ２９上にトナー母粒子Ｔを極力残した状態で、酸化チタンＧを感光体ドラム１ａ表面に選択的に移動（飛翔）させる。
【００７６】
図６（ｂ）は、感光体ドラム１ａ表面に供給された酸化チタンＧが摺擦ローラ３０に到達して研磨が開始された状態を示している。この工程では、摺擦ローラ３０と感光体ドラム１ａとの間に酸化チタンＧを介在させた状態で摺擦ローラ３０を感光体ドラム１ａに対し速度差を持って回転させることで、感光体ドラム１ａの表面を研磨し、ドラム表面の水分や汚染物質を酸化チタンと共に除去する。なお、摺擦ローラ３０に酸化チタンＧを供給する間は、中間転写ベルト８上へ酸化チタンＧが付着しないように、一次転写ローラ６ａには酸化チタンＧと同極性（負）のバイアス電圧が印加されている。
【００７７】
図６（ｃ）は、研磨中に現像ローラ２９へのバイアス印加をＯＦＦとして、酸化チタンＧの供給を停止した状態を示している。現像ローラ２９からの酸化チタンＧの供給が停止した後も感光体ドラム１ａ及び摺擦ローラ３０はしばらく予備回転を続ける。
【００７８】
図６に示したリフレッシュモードを予め設定された時間だけ実行することにより、感光体ドラム１ａ表面の不純物を短時間で除去することができ、長期間に亘って像流れを効果的に防止するとともにドラム表面の感光層の研磨量も一定にできる有効な研磨システムとなる。なお、リフレッシュモードの実行時間は、使用する感光層の構成や装置の使用環境、リフレッシュモードの実行間隔等に応じて適宜設定される。
【００７９】
なお、トナー母粒子と同極性（正）で帯電性の小さい酸化チタンを使用する場合は、現像ローラ２９に通常の現像バイアス（正）よりも小さいバイアスを印加することにより、上記と同様に酸化チタンを感光体ドラム１ａ表面に優先的に移動させてリフレッシュモードを実行することができる。
【００８０】
図７は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１と共通する部分には同一の符号を付している。図７に示すように、モノクロプリンタ１０１の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット１６が配置されている。この用紙カセット１６の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ１７に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１２ａ、レジストローラ対１２ｂ、画像形成部Ｐ、定着部１３及び排出ローラ対１５が配置されている。
【００８１】
画像形成部Ｐは、図７において時計回りに回転可能に軸支された感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器２、現像装置３、クリーニング部７、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配置される転写ローラ６及び感光体ドラム１の上方に配置される露光装置５から構成されており、現像装置３の上方には、現像装置３へトナーを補給するトナーコンテナ４が配置されている。
【００８２】
帯電器２に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置５からの光照射により感光体ドラム１上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラ対１２ｂから感光体ドラム１と転写ローラ６とのニップ部（転写位置）に転写紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラ６により転写紙上に感光体ドラム１の表面のトナー像が転写される。
【００８３】
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム１から分離されて定着部１３に向けて搬送される。画像形成部Ｐにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部１３に備えられた加熱ローラ及び加熱ローラに圧接される加圧ローラから成る定着ローラ対１３ａによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。
【００８４】
そして、画像形成部Ｐ及び定着部１３において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラ対１５によって排出トレイ１７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング部７により除去される。そして、感光体ドラム１は帯電器２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。モノクロプリンタ１０１の制御経路は、図５に示したカラープリンタ１００の制御経路と基本的に同様であるため説明を省略する。
【００８５】
図８は、第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の一例を示す側面断面図である。第１実施形態の図２と共通する部分には同一の符号を付している。図８に示すように、現像装置３は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容される現像容器３３内に、第１攪拌スクリュー２５ａ、第２攪拌スクリュー２５ｂ、現像ローラ２９、規制ブレード３３が備えられている。
【００８６】
現像容器３３の内部は、長手方向（図８の紙面方向）に延在する仕切壁３３ａによって第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃとに区画されており、第１攪拌室３３ｂには第１攪拌スクリュー２５ａが、第２攪拌室３３ｃには第２攪拌スクリュー２５ｂがそれぞれ配設されている。また、仕切壁３３ａは現像容器３３の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃの間をトナーが移動する通路（現像剤受け渡し部）となっている。
【００８７】
現像ローラ２９は、金属製の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａの内部に固定された複数の磁極（ここでは３極）を有する磁石部材２９ｂで構成されており、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂと略平行となるように第１攪拌室３３ｂ内に回転可能に軸支されている。現像ローラ２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）を印加する現像バイアス電源４２（図５参照）がバイアス制御回路４１（図５参照）を介して接続されている。
【００８８】
感光体ドラム１の回転に応じて現像スリーブ２９ａが回転すると、磁石部材２９ｂの磁力により現像スリーブ２９ａの表面にトナーが付着（担持）されてトナー層が形成される。そして、現像スリーブ２９ａに付着したトナーは、現像ローラ２９と感光体ドラム１とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム１の表面電位と現像ローラ２９に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
【００８９】
規制ブレード３４は、感光体ドラム１に供給するトナー量、すなわち現像ローラ２９へのトナー付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード３４は、その先端と現像ローラ２９との間に所定の隙間（０．２〜０．３ｍｍ）が形成されるように配設されており、この規制ブレード３４と現像ローラ２９との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラ２９へのトナー付着量が規制され、現像ローラ２９の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に酸化チタン及びトナー母粒子の極性（帯電性）、並びに現像ローラ２９に印加するバイアスをコントロールすることで、現像ローラ２９から感光体ドラム１表面に酸化チタンを優先的に移動させて感光体ドラム１表面の研磨を行うリフレッシュモードを実行することができる。
【００９１】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第２実施形態では磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いた例について説明したが、図８に示した第２実施形態の現像装置に二成分現像剤を使用することもできる。この場合、現像スリーブ２９ａ上にキャリア粒子とトナーとが連なる磁気ブラシが形成され、磁気ブラシが感光体ドラム１の表面に接触することで静電潜像の現像が行われる。リフレッシュモードの実行時には現像ローラ２９に酸化チタン及びトナー母粒子の極性に応じたバイアスを印加することで、感光体ドラム１表面に酸化チタンのみが移動する。
【００９２】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタや図７に示したようなモノクロプリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、像担持体に非接触でトナーを飛翔させる現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【参考例１】
【００９３】
（酸化チタンの疎水化処理）
酸化チタン（チタン工業社製）１００ｇをデシケータに２４時間保存して脱水処理した後、酸化チタンとヘキサメチルジシラザン（有機合成薬品株式会社製）１０ｇをトルエン５００ｍＬ中で所定時間反応させ、酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理した。
【００９４】
その後、ノンコートのフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）１０ｇと酸化チタン０．１ｇを５０ｍＬのガラス瓶に投入し、ボールミルにて３０分間混合した。混合物の帯電量をＱＭメータ（トレック社製）にて測定した。疎水化処理時間をそれぞれ３０分、６０分、９０分、１２０分、１５０分、及び１８０分とした酸化チタンＡ〜Ｆの帯電量（μＣ／ｇ）を表１に示す。
【表１】
2011169995.tif 000003
【００９５】
表１から、疎水化処理時間が長くなるにつれて酸化チタン表面の水酸基が疎水化されて減少するため、帯電が負から正に変化することが確認された。
【参考例２】
【００９６】
（トナー母粒子の帯電量測定）
トナー母粒子（京セラミタ社製）にＣＣＡとしてＥ−８１（オリエント化学社製）またはCopyChargeＰＳＹ（クラリアント社製、以下ＰＳＹと略す）を、樹脂１００部に対し所定部数添加し、トナー母粒子ａ〜ｄを調製した。
【００９７】
その後、ノンコートのフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）１０ｇとトナー母粒子０．５ｇを５０ｍＬのガラス瓶に投入し、ボールミルにて３０分間混合した。混合物の帯電量をＱＭメータ（トレック社製）にて測定した。結果を表２に示す。
【表２】
2011169995.tif 000004
【００９８】
表２から、ＣＣＡとしてＥ−８１を用いたトナー母粒子ａ、ｂは負帯電性を示し、ＰＳＹを用いたトナー母粒子ｃ、ｄは正帯電性を示した。また、ＣＣＡの添加量が多くなると帯電量も増加することが確認された。
【試験例１】
【００９９】
表２に示したａ〜ｄのいずれかのトナー母粒子１００重量部に対し、表１に示したＡ〜Ｆのいずれかの酸化チタン１．０重量部、シリカ（ＲＥＡ２００、アエロジル社製）１．０重量部を添加してヘンシェルミキサー（ヘンシェル１０Ｂ、三井鉱山社製）にて１０００ｒｐｍで３分間混合し、トナー母粒子の表面処理を行った。
【０１００】
表面処理後のトナー母粒子及びシリカコートフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）を、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）が８重量％となるように混合して二成分現像剤を調製した。この二成分現像剤を図２に示した現像装置３ａに投入し、図１に示すような第１実施形態の試験機に搭載して耐久試験（印字率５％のテスト画像を１０，０００枚連続印字）を行い、連続印字中に１分毎に出力を強制的に停止させて、酸化チタンのみが感光体ドラム側に移動するようなバイアスを３秒間印加した場合（実施例１〜８）、バイアスの設定を通常の出力時（ＭＳ間２５０Ｖ、ＳＤ間７０Ｖ）から変更せず、印字中以外はバイアスの印加を停止した場合（比較例１〜８）、連続印字中に１分毎に出力を強制的に停止させてバイアスを印加するが、バイアスの設定が不適当であった場合（比較例９〜１７）について、耐久試験後に１昼夜放置した後の感光体ドラム表面の付着物及び像流れの有無、並びに累計のトナー消費量を調査した。試験結果を酸化チタン及びトナー母粒子の組み合わせ、ＭＳ間バイアス及びＳＤ間バイアスと合わせて表３〜表５に示す。
【０１０１】
現像ローラへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１．５ｋＶ、周波数を４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％とした。また、磁気ローラにはＶｍａｇ（ＤＣ）＝２５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを２．０ｋＶとして逆位相で印加した。
【０１０２】
【表３】
2011169995.tif 000005
【０１０３】
【表４】
2011169995.tif 000006
【０１０４】
【表５】
2011169995.tif 000007
【０１０５】
表３から明らかなように、負帯電性の酸化チタンＡ〜Ｃと正帯電性のトナー母粒子ｃ、ｄとを組み合わせた実施例１〜３、５〜７では、通常の現像バイアスと逆極性（負）のバイアスをＭＳ間及びＳＤ間に印加することで、負帯電の酸化チタンＡ〜Ｃを感光体ドラム側に選択的に飛翔させてドラム表面の研磨に用いることができ、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができた。また、トナー消費量も実際の印字による消費量とほぼ等しい１６ｇ〜１８ｇ程度に抑えられた。
【０１０６】
さらに、正帯電性の酸化チタンＤと正帯電性のトナー母粒子ｃ、ｄとを組み合わせた実施例４、８においても、通常の現像バイアスと同極性（正）で且つ小さいバイアス（５０Ｖ、３０Ｖ）をＭＳ間及びＳＤ間に印加することで、実施例１〜３、５〜７と同様にドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができ、トナー消費量も抑えることができた。これは、酸化チタンＤの帯電量（５．９μＣ／ｇ）がトナー母粒子ｃ、ｄの帯電量（３３．１μＣ／ｇ、１７．６μＣ／ｇ）よりも小さいため、同極性（正）で且つ小さい現像バイアスをＭＳ間及びＳＤ間に印加することで帯電量の小さい酸化チタンが優先的に感光体ドラム側に飛翔したためである。
【０１０７】
これに対し、表４から明らかなように、印字中以外はバイアスの印加を停止した比較例１〜８では、負帯電性の酸化チタンＡ〜Ｃはもちろん、正帯電性の小さい酸化チタンＤも感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面の研磨が十分に行われなかった、その結果、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。
【０１０８】
また、表５から明らかなように、正帯電性の大きい酸化チタンＥ、Ｆを用いた比較例９〜１４では、通常の現像バイアスと同極性（正）で且つ小さいバイアス（５０Ｖ、１００Ｖ）をＭＳ間に印加し、同極性（正）で且つ小さいバイアス若しくは逆極性のバイアス（３０Ｖ、−５０Ｖ）をＳＤ間に印加しても酸化チタンＥ、Ｆが感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。一方、ＭＳ間のバイアスを１５０Ｖまで増加した比較例１５〜１７では酸化チタンＥ、Ｆを感光体ドラム側に飛翔させることができたが、同時にトナー母粒子も飛翔するためトナー消費量が大幅に増加した。
【試験例２】
【０１０９】
試験例１と同様の方法によりトナー母粒子の表面処理を行い、図８に示した現像装置３に一成分現像剤として表面処理後のトナーを投入し、図７に示すような第２実施形態の試験機に搭載した。試験例１と同様に、酸化チタンのみが感光体ドラム側に移動するようなバイアスを３秒間印加した場合（実施例９〜１６）、バイアスの設定を通常の出力時（ＳＤ間２００Ｖ）から変更せず、印字中以外はバイアスの印加を停止した場合（比較例１８〜２５）、連続印字中に１分毎に出力を強制的に停止させてバイアスを印加するが、バイアスの設定が不適当であった場合（比較例２６〜３４）について、感光体ドラム表面の付着物及び像流れの有無、並びに累計のトナー消費量を調査した。試験結果を酸化チタン及びトナー母粒子の組み合わせ、ＳＤ間バイアスと合わせて表６〜表８に示す。
【０１１０】
【表６】
2011169995.tif 000008
【０１１１】
【表７】
2011169995.tif 000009
【０１１２】
【表８】
2011169995.tif 000010
【０１１３】
表６から明らかなように、負帯電性の酸化チタンＡ〜Ｃと正帯電性のトナー母粒子ｃ、ｄとを組み合わせた実施例９〜１１、１３〜１５では、通常の現像バイアスと逆極性（負）のバイアスをＳＤ間に印加することで、負帯電の酸化チタンＡ〜Ｃを感光体ドラム側に選択的に飛翔させてドラム表面の研磨に用いることができ、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができた。また、トナー消費量も実際の印字による消費量とほぼ等しい１６ｇ〜１８ｇ程度に抑えられた。
【０１１４】
さらに、正帯電性の酸化チタンＤと正帯電性のトナー母粒子ｃ、ｄとを組み合わせた実施例１２、１６においても、通常の現像バイアスと同極性（正）で且つ小さいバイアス（５０Ｖ）をＳＤ間に印加することで、トナー母粒子ｃ、ｄよりも帯電量の小さい酸化チタンＤを感光体ドラム側に優先的に飛翔させてドラム表面の研磨に用いることができ、実施例９〜１１、１３〜１５と同様にドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができ、トナー消費量も抑えることができた。
【０１１５】
これに対し、表７から明らかなように、印字中以外はバイアスの印加を停止した比較例１８〜２５では、負帯電性の酸化チタンＡ〜Ｃはもちろん、正帯電性の小さい酸化チタンＤも感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面の研磨が十分に行われなかった、その結果、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。
【０１１６】
また、表８から明らかなように、正帯電性の大きい酸化チタンＥ、Ｆを用いた比較例２６〜３１では、通常の現像バイアスと同極性（正）で且つ小さい現像バイアス（５０Ｖ、１００Ｖ）をＳＤ間に印加しても酸化チタンＥ、Ｆが感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。一方、ＳＤ間のバイアスを１５０Ｖまで増加した比較例３２〜３４では酸化チタンＥ、Ｆを感光体ドラム側に飛翔させることができたが、同時にトナー母粒子も飛翔するためトナー消費量が大幅に増加した。
【試験例３】
【０１１７】
試験例１と同様の方法によりトナー母粒子の表面処理を行い、表面処理後のトナー及びアクリルコートフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）を、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）が８重量％となるように混合した二成分現像剤を図８に示した現像装置３に投入し、図７に示すような第２実施形態の試験機に搭載した。なお、感光体ドラム１として負帯電性のＯＰＣドラムを用いた。試験例１と同様に、酸化チタンのみが感光体ドラム側に移動するようなバイアスを３秒間印加した場合（実施例１７〜２４）、バイアスの設定を通常の出力時（ＳＤ間−２５０Ｖ）から変更せず、印字中以外はバイアスの印加を停止した場合（比較例３５〜４２）、連続印字中に１分毎に出力を強制的に停止させてバイアスを印加するが、バイアスの設定が不適当であった場合（比較例４３〜５１）について、感光体ドラム表面の付着物及び像流れの有無、並びに累計のトナー消費量を調査した。試験結果を酸化チタン及びトナー母粒子の組み合わせ、ＳＤ間バイアスと合わせて表９〜表１１に示す。
【０１１８】
【表９】
2011169995.tif 000011
【０１１９】
【表１０】
2011169995.tif 000012
【０１２０】
【表１１】
2011169995.tif 000013
【０１２１】
表９から明らかなように、正帯電性の酸化チタンＤ〜Ｆと負帯電性のトナー母粒子ａ、ｂとを組み合わせた実施例１７〜１９、２１〜２３では、通常の現像バイアスと逆極性（正）の現像バイアスをＳＤ間に印加することで、正帯電の酸化チタンＡ〜Ｃを感光体ドラム側に選択的に飛翔させてドラム表面の研磨に用いることができ、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができた。また、トナー消費量も実際の印字による消費量とほぼ等しい１６ｇ〜１８ｇ程度に抑えられた。
【０１２２】
さらに、負帯電性の酸化チタンＣと負帯電性のトナー母粒子ａ、ｂとを組み合わせた実施例２０、２４においても、通常の現像バイアスと同極性（負）で且つ小さい現像バイアス（−５０Ｖ）をＳＤ間に印加することで、実施例１７〜１９、２１〜２３と同様にドラム表面への放電生成物の付着や像流れを効果的に防止することができ、トナー消費量も抑えることができた。
【０１２３】
これに対し、表１０から明らかなように、印字中以外はバイアスの印加を停止した比較例３５〜４２では、正帯電性の酸化チタンＤ〜Ｆはもちろん、負帯電性の小さい酸化チタンＣも感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面の研磨が十分に行われなかった、その結果、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。
【０１２４】
また、表１１から明らかなように、負帯電性の大きい酸化チタンＡ、Ｂを用いた比較例４３〜４８では、通常の現像バイアスと同極性（負）で且つ小さい現像バイアスをＳＤ間に印加しても感光体ドラム側に飛翔せず、ドラム表面への放電生成物の付着や像流れが発生した。一方、ＳＤ間のバイアスを−１５０Ｖまで増加した比較例４９〜５１では酸化チタンＡ、Ｂを感光体ドラム側に飛翔させることができたが、同時にトナー母粒子も飛翔するためトナー消費量が大幅に増加した。
【０１２５】
以上の結果より、本発明では二成分現像方式、一成分現像方式のいずれにおいても、酸化チタン及びトナー母粒子の極性（帯電性）、並びに現像装置に印加するバイアスをコントロールすることで、感光体ドラム表面に外添剤のみを供給して研磨に用いることができ、画像形成装置の利便性やコストパフォーマンスを低下させることなく、放電生成物の付着や像流れ等の不具合を効果的に防止できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体を備えた現像装置が搭載される画像形成装置に利用可能であり、非画像形成時に電圧印加手段を用いて像担持体上に酸化チタンが優先的に移動するバイアスをトナー担持体に印加することにより像担持体側へ酸化チタンのみを供給して像担持体表面を研磨するリフレッシュモードを実行可能としたものである。
【０１２７】
これにより、トナー担持体上にトナー母粒子を極力残したまま、感光層の研磨に必要な酸化チタンを優先的に像担持体表面に移動させ、研磨部材に供給してリフレッシュモードを実行できるため、印字動作以外での無駄なトナーの消費も少なく、放電生成物による感光層表面の汚れや表面摩擦係数の上昇も抑制可能となる。従って、長期間に亘って高画質な画像出力が可能であり、且つランニングコストも低い画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１ａ〜１ｄ  感光体ドラム（像担持体）
２、２ａ〜２ｄ  帯電器
３、３ａ〜３ｄ  現像装置
７、７ａ〜７ｄ  クリーニング部
２７            磁気ローラ
２９            現像ローラ（トナー担持体）
３０            摺擦ローラ（研磨部材）
３１            クリーニングブレード
４１            バイアス制御回路（電圧印加手段）
４２            現像バイアス電源（電圧印加手段）
９０            制御部（制御手段）
１００          カラープリンタ
１０１          モノクロプリンタ
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ  画像形成部
Ｔ              トナー母粒子
Ｇ              酸化チタン
【図１】
2011169995.tif 000014
【図２】
2011169995.tif 000015
【図４】
2011169995.tif 000016
【図５】
2011169995.tif 000017
【図６】
2011169995.tif 000018
【図７】
2011169995.tif 000019
【図８】
2011169995.tif 000020
【図３】
2011169995.tif 000021