(57)【要約】【課題】リフレッシュ動作時に像担持体に供給されたトナーを効率よく使用することができ、リフレッシュ終了後は印字可能状態に迅速に復帰可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像形成部と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、制御部と、を備える。制御部は、非画像形成時に現像装置によって像担持体上にトナーを供給し、像担持体上に供給されたトナーを研磨部材に搬送して像担持体を研磨するリフレッシュモードを開始する前に、像担持体の表面電位をリフレッシュモードの実行時と同一の電位に帯電させた状態で、画像形成時と異なる複数の現像電圧を現像剤担持体に印加して複数の基準画像を形成することにより取得される現像電圧とトナー現像量との関係に基づいて、単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような現像電圧を決定し、決定された現像電圧をリフレッシュモードの実行開始から終了まで継続して現像剤担持体に印加する。【選択図】図５
2020177123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層が形成された像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
前記像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に研磨剤を含む前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
前記像担持体に所定の圧力で圧接されるとともに前記像担持体を研磨する研磨部材と、
を含む画像形成部と、
前記帯電装置に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
前記画像形成部、前記帯電電圧電源および前記現像電圧電源を制御する制御部と、
を備え、
非画像形成時に前記現像装置によって前記像担持体上にトナーを供給し、前記像担持体上に供給された前記トナーを前記研磨部材に搬送して前記像担持体を研磨するリフレッシュモードを実行可能な画像形成装置において、
前記制御部は、前記リフレッシュモードを開始する前に、前記像担持体の表面電位を前記リフレッシュモードの実行時と同一の電位に帯電させた状態で、画像形成時と異なる複数の前記現像電圧を前記現像剤担持体に印加して複数の基準画像を形成することにより取得される前記現像電圧とトナー現像量との関係に基づいて、単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような前記現像電圧を決定し、決定された前記現像電圧を前記リフレッシュモードの実行開始から終了まで継続して前記現像剤担持体に印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記基準画像の濃度を検出する濃度検出装置を備え、
前記制御部は、前記濃度検出装置により検出された前記基準画像の濃度に基づいて前記現像電圧と前記トナー現像量との関係を取得し、取得された前記現像電圧とトナー現像量との関係に基づいて、単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような前記現像電圧を決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。
【請求項３】
前記現像剤担持体に流れる現像電流を検出する電流検出部と、
前記トナー現像量と前記現像電流との関係が予め記憶された記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記基準画像の形成時に前記現像剤担持体に流れる現像電流を前記電流検出部により検出し、検出された前記現像電流と、前記記憶部に記憶された前記トナー現像量と前記現像電流との関係と、に基づいて、単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような前記現像電圧を決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。
【請求項４】
前記単位面積当たりのトナー供給量の目標値が０．０５ｍｇ／ｃｍ2以上であり、且つ０．２ｍｇ／ｃｍ2よりも少ない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。
【請求項５】
前記制御部は、前記リフレッシュモードの実行時に前記像担持体の表面を帯電させないか、或いは前記現像剤担持体に印加する前記現像電圧よりも低い前記表面電位に帯電させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、前記感光層として有機感光層が形成され、前記有機感光層の表面に前記有機感光層よりも硬度の高いオーバーコート層が積層された有機感光体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体は、前記感光層としてアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５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、像担持体を備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、高湿環境における起動時等に、感光体表面に付着した放電生成物が水分を吸着することにより、感光体表面の抵抗が低下する。その結果、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荷の横流れが起こり、形成された静電潜像が維持できずに所望のトナー像が形成されなくなる、いわゆる画像流れが発生するという問題点があった。特に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムや、有機感光層の表面に硬度が高いオーバーコート層を積層した有機感光体（ＯＰＣ）ドラムを用いた画像形成装置では、印字動作中に感光体ドラム表面の放電生成物を削り取ることが難しいため、像流れが発生しやすい。
【０００３】
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画像流れを低減する方法が提案されており、例えば特許文献１には、研磨剤を混入させた現像剤（研磨トナー）と研磨部材（摺擦ローラーおよびクリーニングブレード）の相互作用で感光体ドラム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、感光体ドラムの表面に吸着したイオン生成物や水分、紙粉等を表面の酸化膜と共に除去する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、環境情報に基づき所定量のトナーバンドを感光ドラム表面に供給し、トナーバンド供給後に感光ドラムを１周以上回転させる画像形成装置において、放置時間と環境条件によりトナーバンドの供給量を制御することが開示されている。特許文献３には、像担持体上に形成された現像剤像を、転写を行わずにクリーニング手段にて除去させる除去モードを実行可能な画像形成装置において、帯電動作を行うことなく現像バイアスのみで帯状の現像剤像（除去モード用の現像剤）を形成することが開示されている。また、耐久で画像流れレベルが劣化するので、ドラムの耐久レベルに応じてトナー載り量を変化させることも記載されている。
【０００５】
さらに特許文献４には、リフレッシュ時のトナー供給工程における単位面積当たりのトナー供給量を０．２ｍｇ／ｃｍ2以上０．５ｍｇ／ｃｍ2以下にするとともに、トナー供給工程を感光体ドラム１周分以上継続させる画像形成装置が開示されている。また、ドラムの電位を０Ｖ付近とした状態で、現像バイアスを印加してトナーを供給すること、トナー供給量は現像バイアス値により調整すること、現像バイアスはトナーがドラム表面に向かって飛翔を開始するバイアス値よりも若干高い値（約３０〜５０Ｖ）に設定されることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３０１４号公報
【特許文献２】特開２００６−９１５６３号公報
【特許文献３】特開２００７−２４０９８４号公報
【特許文献４】特開２００８−２０３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１〜４では、ドラムリフレッシュ中に感光体ドラムにトナーを供給する際、画像流れが悪化しないように、帯電電圧をオフとするか、或いは画像形成時よりも低い帯電電圧を印加し、画像形成時と同等の実効現像電位差となる現像電圧を印加する。そのため、一度に多量のトナーが感光体ドラムに供給され、単位面積当たりのトナー供給量が多くなる。そこで、断続的に現像電圧を印加することとなる。
【０００８】
しかし、このようなトナー供給方法では、感光体ドラムに供給されたトナーは直ちにクリーニング部から排出されてしまい、トナーが研磨部材による研磨動作に有効に使われないという問題点があった。また、感光体ドラムへのトナー供給によって現像装置内のトナー量が急激に減少するため、現像装置に新たなトナーを補給すると現像装置内のトナーの帯電が不均一になってかぶり画像が発生するおそれがあり、かぶり画像を防止するためのエージングに時間を要するという問題点もあった。
【０００９】
特許文献４には、感光体ドラムの単位面積当たりのトナー供給量を０．２ｍｇ／ｃｍ2以上０．５ｍｇ／ｃｍ2以下にすることが記載されているものの、実施例では、トナー供給時間は１秒間（ドラム１周分）程度と比較的短く、リフレッシュモード中の大半の時間はトナー供給を行っていない。そのため、トナーを研磨部材に継続的に供給することができず、十分なリフレッシュ効果を得られない可能性があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、リフレッシュ動作時に像担持体に供給されたトナーを効率よく使用することができ、リフレッシュ終了後は印字可能状態に迅速に復帰可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像に研磨剤を含むトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、像担持体に所定の圧力で圧接されるとともに像担持体を研磨する研磨部材と、を含む。帯電電圧電源は、帯電装置に帯電電圧を印加する。現像電圧電源は、現像剤担持体に現像電圧を印加する。制御部は、画像形成部、帯電電圧電源および現像電圧電源を制御する。画像形成装置は、非画像形成時に現像装置によって像担持体上にトナーを供給し、像担持体上に供給されたトナーを研磨部材に搬送して像担持体を研磨するリフレッシュモードを実行可能である。制御部は、リフレッシュモードを開始する前に、像担持体の表面電位をリフレッシュモードの実行時と同一の電位に帯電させた状態で、画像形成時と異なる複数の現像電圧を現像剤担持体に印加して複数の基準画像を形成することにより取得される現像電圧とトナー現像量との関係に基づいて、単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような現像電圧を決定し、決定された現像電圧をリフレッシュモードの実行開始から終了まで継続して現像剤担持体に印加する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュモードの実行時に像担持体の表面にトナーを少量ずつ連続的に供給することにより、リフレッシュモードの開始から終了までの全工程においてトナーを研磨部材による研磨に無駄なく使用することができる。その結果、像担持体の表面を安定して研磨することができ、像流れを効率的に防止することができる。また、現像装置から少量ずつ連続的にトナーが消費されるため、現像装置へのトナー補給量も少量ずつとなり、現像装置内のトナー帯電量が速やかに安定する。従って、リフレッシュモードの実行後にかぶり画像を防止するための予備駆動が不要になり、画像形成装置を速やかに印字可能状態に立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す側面断面図
【図２】図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図
【図３】画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図
【図４】画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図
【図５】本実施形態の画像形成装置１００におけるリフレッシュモードの制御例を示すフローチャート
【図６】リフレッシュモードを開始する温湿度条件を示すグラフ
【図７】濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と画像濃度との関係を示すグラフ
【図８】濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電圧との関係を示すグラフ
【図９】濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電流との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す断面図であり、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。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃおよび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（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの画像を順次形成する。
【００１５】
これらの画像形成部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（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄがそれぞれ配設されている。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えばアルミニウム製のドラム素管の外周面にアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムであり、メインモーター４０（図４参照）によって回転駆動される。なお、アモルファスシリコン感光体ドラムに代えて、ドラム素管の外周面に有機感光層（ＯＰＣ）が積層され、さらに有機感光層の表面に有機感光層よりも硬度が高いオーバーコート層が積層された有機感光体を用いることもできる。
【００１６】
また、ベルト駆動モーター４１（図４参照）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト（中間転写体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。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の回転方向に対し二次転写ローラー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ー１９が配置されている。
【００１７】
トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。
【００１８】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。図２に示すように、回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび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および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装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄと、除電装置２０と、が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。
【００１９】
帯電装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触して感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面を帯電させる帯電ローラー２１と、帯電ローラー２１をクリーニングする帯電クリーニングローラー２２を有している。
【００２０】
現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する現像ローラー３１を備える。現像装置３ａ〜３ｄ内にはキャリアおよびトナーからなる二成分現像剤が収容されており、攪拌搬送スクリュー２６ａおよび供給搬送スクリュー２６ｂによって現像ローラー３１に二成分現像剤が供給され、現像ローラー３１上に磁気ブラシが形成される。現像ローラー３１には、現像電圧電源５３（図４参照）から直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。
【００２１】
クリーニング装置７ａ〜７ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード３２と、感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム１ａ表面を摺擦して研磨する摺擦ローラー３３と、クリーニングブレード３２および摺擦ローラー３３によって感光体ドラム１ａから除去された残留トナーをクリーニング装置７ａの外部に排出する搬送スパイラル３５と、を含む。
【００２２】
クリーニングブレード３２は、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴムで形成され、感光体ドラム１ａとの当接点において接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。クリーニングブレード３２の感光体ドラム１ａ〜１ｄ側への圧接力は、例えば２０Ｎ／ｍ程度に設定されている。クリーニングブレード３２の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａ〜１ｄへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの仕様に応じて適宜設定される。
【００２３】
摺擦ローラー３３は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動装置により感光体ドラム１ａ〜１ｄとの当接面において同一方向に回転駆動される。摺擦ローラー３３は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対し所定の線速差（例えば感光体ドラムの線速の１．２倍）をもって回転される。摺擦ローラー３３としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体として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。ローラー体の材質としては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。
【００２４】
摺擦ローラー３３は感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の残留トナーを清掃する機能の他、感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に研磨剤を含む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。
【００２５】
クリーニングブレード３２および摺擦ローラー３３によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面から除去された残留トナーは下方に移動し、搬送スパイラル３５の回転に伴ってクリーニング装置７ａ〜７ｄの外部に排出される。本発明の画像形成装置１００において用いられるトナーとしては、トナー母粒子の表面に研磨剤としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が静電的に付着しているものや、研磨剤がトナー母粒子の表面に埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものが用いられる。
【００２６】
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、帯電装置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る。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、それぞれイエロー、シアン、マゼンタおよ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。
【００２７】
そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタおよ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、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の残留電荷が除電装置２０によって除去される。
【００２８】
中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー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Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。
【００２９】
定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐ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Ｐ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、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面に画像が形成された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３０】
中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向する位置には画像濃度センサー４５が配置されている。画像濃度センサー４５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成されたトナー像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。
【００３１】
トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正（キャリブレーション）が行われる。
【００３２】
図３は、画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図である。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、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。
【００３３】
図３に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤という）が収納される現像容器２３を備えており、現像容器２３は仕切壁２３ａによって攪拌搬送室２４、供給搬送室２５に区画されている。攪拌搬送室２４および供給搬送室２５には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２６ａおよび供給搬送スクリュー２６ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。
【００３４】
そして、攪拌搬送スクリュー２６ａおよび供給搬送スクリュー２６ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２３ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２３、供給搬送室２４間を循環する。即ち、攪拌搬送室２４、供給搬送室２５、現像剤通過路によって現像容器２３内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００３５】
現像容器２３は図３の左斜め上方に延在しており、現像容器２３内において供給搬送スクリュー２６ｂの左斜め上方には現像ローラー３１が配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２３の開口部２３ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラー３１は、図３において時計回り方向に回転する。
【００３６】
現像ローラー３１は、図３において時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット（図示せず）とで構成されている。なお、ここでは表面がローレット加工された現像スリーブを用いているが、表面に多数の凹形状（ディンプル）を形成したものや、表面がブラスト加工された現像スリーブ、更には、ローレット加工や凹形状の形成に加えてブラスト加工を施したものや、メッキ処理を施したものを用いることもできる。
【００３７】
また、現像容器２３には規制ブレード２７が現像ローラー３１の長手方向（図３の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード２７の先端部と現像ローラー３１の表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３８】
現像ローラー３１には、現像電圧電源５３（図４参照）により直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）ともいう）および交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）ともいう）からなる現像電圧が印加される。
【００３９】
図４は、画像形成装置１００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、画像形成装置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、画像形成装置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。
【００４０】
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、読み書き可能な記憶部である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、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部６０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、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００４１】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置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、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、後述する基準画像の濃度とトナー現像量との関係（図７参照）や、現像電圧とトナー現像量との関係（図８参照）も記憶される。
【００４２】
また、制御部９０は、画像形成装置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、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー９、メインモーター４０、ベルト駆動モーター４１、電圧制御回路５１、操作部６０等が挙げられる。
【００４３】
画像入力部４３は、画像形成装置１００にパソコン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４３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。
【００４４】
機内温湿度センサー５０は、画像形成装置１００の内部、具体的には感光体ドラム１ａ〜１ｄ近傍の温度および湿度を常に検出しており、検出された温湿度は制御部９０に送信される。
【００４５】
電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、転写電圧電源５４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。これらの各電源は、電圧制御回路５１からの制御信号によって、帯電電圧電源５２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２１に、現像電圧電源５３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー３１に、転写電圧電源５４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。
【００４６】
操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２が設けられており、ユーザーは操作部６０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部６１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。
【００４７】
電流検出部７０は、現像電圧電源５３により現像ローラー３１に現像電圧が印加されたときに流れる現像電流を検出する。
【００４８】
本発明の画像形成装置１００は、非画像形成時に、現像装置３ａ〜３ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナーを供給し、供給されたトナーを摺擦ローラー３３に搬送して感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を研磨するリフレッシュモードを実行可能である。
【００４９】
前述したように、リフレッシュモードの実行時に多量のトナーを一度に供給すると、感光体ドラム１ａ〜１ｄに供給されたトナーは摺擦ローラー３３に搬送された後、摺擦ローラー３３による研磨動作に十分に使われることなく搬送スパイラル３５によってクリーニング装置７ａ〜７ｄから排出されてしまう。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー供給によって現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー量が急激に減少するため、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから新たなトナーを補給すると現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーの帯電が不足してかぶり画像が発生するおそれがある。
【００５０】
そこで、本発明の画像形成装置１００では、リフレッシュモードを実行する前に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させない、或いは画像形成時よりも低い電位に帯電させた状態で、複数の現像電圧におけるトナー現像量を検出し、検出結果に基づいて単位面積当たりのトナー供給量が目標値となるような現像電圧を決定する。そして、リフレッシュモードの実行中は決定した現像電圧に設定し、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面にトナーを少量ずつ連続的に供給し続けて感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面を研磨する。
【００５１】
図５は、本実施形態の画像形成装置１００におけるリフレッシュモードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図４および後述する図６〜図８を参照しながら、図５のステップに沿ってリフレッシュモードの実行手順について詳細に説明する。
【００５２】
先ず、機内温湿度センサー５０により感光体ドラム１ａ〜１ｄ近傍の温湿度を測定する（ステップＳ１）。測定された温湿度は制御部９０に送信される。次に、制御部９０は送信された温湿度がリフレッシュモードの設定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５３】
図６は、リフレッシュモードを開始する温湿度条件を示すグラフである。画像流れは温湿度が一定値以上のときに発生するため、機内温湿度センサー５０により測定された温湿度が図６の点線で示すリフレッシュモード開始曲線の上側にあるときリフレッシュモードを開始する。温湿度がリフレッシュモードの設定範囲内でない場合は（ステップＳ２でＮｏ）、リフレッシュモードを実行せずに処理を終了する。
【００５４】
温湿度がリフレッシュモードの設定範囲内である場合は（ステップＳ２でＹｅｓ）、リフレッシュモードの開始に先立って、リフレッシュモード実行時に現像ローラー３１に印加する現像電圧Ｖｒを決定する（ステップＳ３）。
【００５５】
具体的には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させない、或いは帯電装置２ａ〜２ｄにより画像形成時よりも低い電位（例えば１００Ｖ）に帯電させた状態で、画像形成時とは異なる２種類以上の直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）で現像電圧を印加して静電潜像をトナー像に現像することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に濃度の異なる複数の基準画像を形成する。そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに画像形成時と同じ一次転写電圧を印加し、中間転写ベルト８上に転写された基準画像の濃度（トナー現像量）を画像濃度センサー４５によって検出する。
【００５６】
図７は、濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と画像濃度との関係を示すグラフである。図８は、濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電圧との関係を示すグラフである。図８では感光体ドラム１ａ〜１ｄとしてアモルファスシリコン感光体ドラムを用いたときのトナー現像量と現像電圧（直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ））との関係を示している。
【００５７】
図７に示すように、通常の画像形成時においてベタ画像の濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）を１．４〜１．５に設定するためには、単位面積当たりのトナー現像量は０．４５〜０．５［ｍｇ／ｃｍ2］であることが必要である。図８から、トナー現像量が０．４５〜０．５［ｍｇ／ｃｍ2］であるときの現像電圧は１４０Ｖ程度となる。
【００５８】
図８に示した近似直線により、トナー現像量がリフレッシュモードの実行に適正な目標値となる現像電圧を決定する。リフレッシュモードにおける単位面積当たりのトナー現像量が０．０５［ｍｇ／ｃｍ2］よりも少ない場合は感光体ドラム１ａ〜１ｄの研磨性が低下し、リフレッシュ効果が不十分となる。一方、トナー現像量を０．２［ｍｇ／ｃｍ2］以上としてもリフレッシュ効果の向上は認められず、印字以外でのトナー消費量が増加してしまう。そのため、本実施形態のリフレッシュモードにおけるトナー現像量の目標値としては、単位面積当たりのトナー現像量が０．０５［ｍｇ／ｃｍ2］以上、且つ０．２［ｍｇ／ｃｍ2］よりも少ない量が好ましい。
【００５９】
図８から、トナー現像量が０．２［ｍｇ／ｃｍ2］となるときの現像電圧は約６０Ｖである。また、図８の近似直線をトナー現像量が低下する方向（図８の左方向）に延長していくと、トナー現像量が０．０５［ｍｇ／ｃｍ2］となるときの現像電圧は約２０Ｖと推定される。従って、現像電圧は２０Ｖ以上６０Ｖ以下に設定すればよいことがわかる。
【００６０】
なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄとして有機感光体ドラムを用いる場合は、画像形成時の現像電圧の直流成分は３５０Ｖ程度となる。この場合も図８に示したような近似直線を作成することにより、単位面積当たりのトナー現像量が０．０５［ｍｇ／ｃｍ2］以上、且つ０．２［ｍｇ／ｃｍ2］よりも少なくなる現像電圧を求めることができる。
【００６１】
次に、リフレッシュモードを開始する。具体的には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを駆動させる（ステップＳ４）とともに、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させない（０Ｖ）、或いはステップＳ３で決定された現像電圧Ｖｒよりも低い表面電位に帯電させた状態で、ステップＳ３で決定された現像電圧Ｖｒを現像ローラー３１に印加して感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナーを供給する（ステップＳ５）。
【００６２】
その後、制御部９０は予め設定されたリフレッシュモードの実行時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。リフレッシュモードの実行時間が経過していない場合は（ステップＳ６でＮｏ）リフレッシュモードを継続する。リフレッシュモードの実行時間が経過している場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）現像電圧Ｖｒの印加、感光体ドラム１ａ〜１ｄの駆動を停止して（ステップＳ７）リフレッシュモードを終了する。
【００６３】
図５に示した制御によれば、リフレッシュモードの実行時に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面にトナーを少量ずつ連続的に供給することにより、リフレッシュモードの開始から終了までの全工程においてトナーを摺擦ローラー３３による研磨に無駄なく使用することができる。その結果、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を安定して研磨することができ、像流れを効率的に防止することができる。
【００６４】
また、現像装置３ａ〜３ｄから少量ずつ連続的にトナーが消費されるため、トナーコンテナ４ａ〜４ｄからのトナー補給量も少量ずつとなり、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー帯電量が速やかに安定する。従って、リフレッシュモードの実行後にかぶり画像を防止するための予備駆動（エージング）が不要になり、画像形成装置１００を速やかに印字可能状態に立ち上げることができる。
【００６５】
なお、図５の制御例では、２種類以上の直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）で現像電圧を印加して形成された基準画像の濃度を画像濃度センサー４５で検出し、取得された現像電圧とトナー現像量との関係に基づいてトナー現像量が目標値となる現像電圧Ｖｒを決定しているが、現像電圧Ｖｒは他の方法で決定することもできる。
【００６６】
例えば、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させない、或いは画像形成時よりも低い表面電位に帯電させた状態で、画像形成時とは異なる２種類以上の直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）で現像電圧を印加して印字率の異なる複数の基準画像を形成し、現像ローラー３１に流れる現像電流を電流検出部７０によって測定することによりトナー現像量を検出し、取得された現像電流とトナー現像量との関係に基づいて現像電圧Ｖｒを決定することもできる。
【００６７】
図９は、濃度の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電流との関係を示すグラフである。図９に示すようなトナー現像量と現像電流との関係を予めＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶させておくことで、基準画像を形成したときの現像電流を測定するだけで、画像濃度センサー４５による画像濃度の検出を行わずに現像電圧Ｖｒを決定することができる。
【００６８】
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、上記実施形態では二成分現像剤を担持する現像ローラー３１を備えた二成分現像式の現像装置３ａ〜３ｄを備えた画像形成装置１００について説明したが、現像装置は二成分現像式に限定されるものではない。例えば、トナーのみからなる一成分現像剤を用いる一成分現像式の現像装置を備えた画像形成装置１００においても本発明を同様に適用可能である。
【００６９】
また上記実施形態では、画像形成装置１００として図１に示したようなカラープリンターを例に挙げて説明したが、カラープリンターに限らず、モノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、非画像形成時に現像装置から像担持体側へトナー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な画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体の表面の吸湿状態を正確に推定し、吸湿状態に応じた必要十分なリフレッシュ動作を実行可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ〜１ｄ      感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ      帯電装置
３ａ〜３ｄ      現像装置
４ａ〜４ｄ      トナーコンテナ
５              露光装置
３１            現像ローラー（現像剤担持体）
３３            摺擦ローラー（研磨部材）
４５            画像濃度センサー（濃度検出装置）
５０            機内温湿度センサー（温湿度検知装置）
５１            電圧制御回路
５２            帯電電圧電源
５３            現像電圧電源
７０            電流検出部
９０            制御部
１００          画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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