(57)【要約】【課題】現像ローラ上のトナーを感光体側に強制排出するリフレッシュ工程を従来に比べて有効に機能させる画像形成装置を提供する。【解決手段】リフレッシュ工程の実行時に感光体ドラム１４内の磁界発生部材４１を第２の位置に配置することにより、現像ローラ３５内の固定マグネット体４０の主極４０ａから磁界発生部材４１に向かう磁力線（図の破線矢印）が発生する。これにより、現像ローラ３５から感光体ドラム１４へのトナーの飛翔が助長され、表層のトナーＴ１だけでなく下層のトナーＴ２も感光体ドラム１４側に吐出可能となり現像ローラ３５表面を効果的にリフレッシュすることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置され磁性トナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体と、該トナー担持体内に配置され、前記像担持体と前記トナー担持体とが対峙する現像ニップ部近傍に配置される主極を含む複数の磁極を有する固定マグネット体とを有し、前記像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
前記像担持体内には、前記現像ニップ部から退避した第１の位置と、前記現像ニップ部に対峙する第２の位置とに選択配置される磁性体若しくは前記主極と異極性の磁石から成る磁界発生部材が配置されており、
リフレッシュ工程実行中は前記磁界発生部材を第２の位置に配置するとともに、リフレッシュ工程終了後は前記磁界発生部材を第１の位置に配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記磁界発生部材が前記主極と異極性の磁石から成り、前記第１の位置が前記像担持体の回転方向に対し前記現像ニップ部の上流側に設けられ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】
印刷画像の印字率に基づいてリフレッシュ工程実行時における前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２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、磁性一成分現像式の現像装置を用いた画像形成装置に関し、特に非画像形成時において現像ローラ上のトナーをリフレッシュするリフレッシュ工程を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置では、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、現像ローラ（トナー担持体）から感光体ドラム（静電潜像担持体）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、トナーが過剰に帯電し、画像濃度低下やカブリが発生することがある。特に、写真やグラフィック画像のように高い印字率の画像から文字やロゴマークのみのような低い印字率の画像まで対応する必要がある場合、印字率のばらつきも大きくなる。
【０００３】
このような場合には、ベタ等の原稿印字率が高いパターンを印刷することにより現像ローラから感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費することにより緩和することが可能ではあるが、長期にわたりベタパターンを印刷しないで放置した場合には、トナーの消費が行われないまま現像ローラ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着されてしまい、回復しないこともある。
【０００４】
そのため、従来からトナーの表面形状、材料または外添剤の適正化などにより、トナーの帯電制御能力が安定するように改良されてきてはいるが、トナーの帯電が過剰となり上述のような現象が生じるのを確実に防止するまでには至っていないのが現状である。
【０００５】
上記のような課題を解決するために、現像ローラ上のトナーを強制消費する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、印字枚数と印字率より平均印字率を算出し、平均印字率が所定値を下回った場合に現像ローラに直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ上のトナーを感光体側に強制吐出してリフレッシュする画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、平均印字率が所定値を下回った場合に感光体及び現像ローラの回転を停止した状態で現像ローラ上のトナーを強制消費するようにした画像形成装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１０９０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、通常印字時の画像濃度を上げるために、現像ローラの線速を感光体ドラムの線速に比べて速く設定することで、現像ローラと感光体ドラムとの近接範囲（現像ニップ部）に供給される単位時間当たりのトナー量を多くしている。そのため、現像ローラを回転させた状態でトナーを強制吐出する特許文献１の方法では、図９に示すように現像ローラ１０１に形成されたトナー薄層Ｔのうち表層の現像され易いトナーＴ１のみが感光体ドラム１０２側に吐出され、下層のトナーＴ２は現像ローラ１０１上に残留した状態となるため、十分なリフレッシュ効果が得られないという問題点があった。また、下層のトナーＴ２を吐出するために高電圧の現像バイアスを印加すると感光体ドラム−現像ローラ間でリークが発生し、感光体ドラム１０２の感光層を破壊するおそれがあった。
【０００８】
一方、特許文献２の方法では現像ローラを停止させた状態でトナーを強制吐出するため、図１０に示すように下層のトナーＴ２も吐出できる反面、リフレッシュ効果は現像ニップ部のみに限定される。そのため、１回のトナー吐出動作で現像ローラ１０１を全周に亘ってリフレッシュすることは難しく、現像ローラ１０１を所定角度ずつ間欠的に駆動させてトナー吐出動作を繰り返し行う必要があるため、リフレッシュ実行時間が長くなるとともにリフレッシュ実行時の制御が複雑になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ上のトナーを感光体側に強制排出するリフレッシュ工程を従来に比べて有効に機能させ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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置され磁性トナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体と、該トナー担持体内に配置され、前記像担持体と前記トナー担持体とが対峙する現像ニップ部近傍に配置される主極を含む複数の磁極を有する固定マグネット体とを有し、前記像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、前記像担持体内には、前記現像ニップ部から退避した第１の位置と、前記現像ニップ部に対峙する第２の位置とに選択配置される磁性体若しくは前記主極と異極性の磁石から成る磁界発生部材が配置されており、リフレッシュ工程実行中は前記磁界発生部材を第２の位置に配置するとともに、リフレッシュ工程終了後は前記磁界発生部材を第１の位置に配置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、前記磁界発生部材が前記主極と異極性の磁石から成り、前記第１の位置が前記像担持体の回転方向に対し前記現像ニップ部の上流側に設けられることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、印刷画像の印字率に基づいてリフレッシュ工程実行時における前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュ工程実行中は磁界発生部材が第２の位置に配置されるため、トナー担持体内の固定マグネット体の主極から磁界発生部材に向かう磁力線が発生してトナー担持体から像担持体へのトナーの飛翔が助長される。その結果、トナー担持体上の表層のトナーだけでなく下層のトナーも像担持体側に吐出可能となり、トナー担持体表面を効果的にリフレッシュすることができる。また、リフレッシュ工程終了後は磁界発生部材が第１の位置に配置されるため、通常の印字時における現像性能も維持することができる。
【００１４】
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、磁界発生部材を主極と異極性の磁石とすることで、磁界発生部材と固定マグネット体の主極との間に強い磁力線を発生させてトナーの飛翔性をより高めることができる。また、第１の位置を像担持体の回転方向に対し現像ニップ部の上流側に設けることにより、主極と磁界発生部材との間に発生する磁界が転写前のトナー像に悪影響を及ぼすおそれもなくなる。
【００１５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、印刷画像の印字率に基づいてリフレッシュ工程実行時におけるトナー担持体からのトナー吐出量を制御することにより、実際の印字率に応じた消費不足分のトナー量が算出されてトナー吐出量が決定されるため、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を最適な量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図
【図３】本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図４】リフレッシュ工程における帯電バイアス、レーザ露光、現像バイアス及び転写バイアスのＯＮ／ＯＦＦタイミングの一例を示すタイミングチャート
【図５】リフレッシュ工程の実行時に現像ローラから感光体ドラムにトナーが吐出される様子を示す模式図
【図６】本発明に用いられるトナー吐出パターンの一例を示す図
【図７】通常印字時に現像ローラから感光体ドラムにトナーが移動する様子を示す模式図
【図８】本発明の画像形成装置におけるリフレッシュ工程の実行手順を示すフローチャート
【図９】従来のリフレッシュ工程の実行時に現像ローラから感光体ドラムにトナーが吐出される一例を示す模式図
【図１０】従来のリフレッシュ工程の実行時に現像ローラから感光体ドラムにトナーが吐出される他の例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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に示すように、画像形成装置１００の本体下部には、積載された用紙を収容する給紙カセット２が配置されている。この給紙カセット２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紙部３に至る用紙搬送路４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、ピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。
【００１８】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が設けられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００１９】
そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００２０】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回りに回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。
【００２１】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラ１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラ１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。
【００２２】
次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザビームにより感光体ドラム１４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１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４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８から感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部（転写位置）に用紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラ１８により用紙上に感光体ドラム１４の表面のトナー像が転写される。
【００２３】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００２４】
そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５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。また、装置設置環境（機械周辺環境）を測定する目的で、トナーコンテナ２０の上方に機外温湿度センサ２３が設置されている。
【００２５】
図２は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の側面断面図である。図２に示すように、現像装置１６は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容されるケーシング３１ａと、ケーシング３１ａに収容されたトナーが外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される筐体３１内に、第１スパイラル部材３２、第２スパイラル部材３３、現像ローラ３５、規制ブレード３６が備えられている。
【００２６】
ケーシング３１ａの内部は、長手方向（図の紙面方向）に延在する仕切板３７によって第１貯留室３８と第２貯留室３９とに区画されており、第１貯留室３８には第１スパイラル部材３２が、第２貯留室３９には第２スパイラル部材３３がそれぞれ配設されている。また、仕切板３７はケーシング３１ａ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貯留室３８と第２貯留室３９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。
【００２７】
第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３は、回転軸３２ａ、３３ａと、回転軸３２ａ、３３ａの外周面に沿って配設された螺旋羽３２ｂ、３３ｂとで構成されており、互いに略平行となるようにケーシング３１ａ内に回転可能に軸支されている。そして、第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３が所定方向に回転することによって第１貯留室３８及び第２貯留室３９内のトナーを循環搬送するように構成されている。また、トナー量検知センサ（図示せず）の検出結果に応じてケーシング３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはトナーコンテナ２０（図１参照）からトナーが供給されるトナー補給口（図示せず）が設けられている。
【００２８】
現像ローラ３５は、第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３と略平行となるように第１貯留室３８内に回転可能に軸支されている。この現像ローラ３５の内部には複数の磁極（ここでは３極）を有する永久磁石から成る固定マグネット体４０が固定されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラ３５が回転すると、この固定マグネット体４０の磁力により現像ローラ３５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、現像ローラ３５に付着したトナーは、現像ローラ３５と感光体ドラム１４とが対峙する現像ニップ部Ｒにおいて感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラ３５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１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。
【００２９】
規制ブレード３６は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラ３５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３６は、その先端と現像ローラ３５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３６と現像ローラ３５との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラ３５へのトナー付着量が規制され、現像ローラ３５の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。
【００３０】
また、感光体ドラム１４の内部には長手方向（図の紙面方向）の略全域に亘って磁界発生部材４１が配置されている。磁界発生部材４１は、鉄等の磁性体若しくは固定マグネット体４０の主極（Ｎ極）４０ａと異極性（Ｓ極）の磁石から成り、感光体ドラム１４の中心に回転可能に配置されたシャフト４３に連結されている。駆動装置（図示せず）によりシャフト４３を所定量回転させることで、磁界発生部材４１を現像ニップ部Ｒから退避したハッチング位置（以下、第１の位置という）と、現像ニップ部Ｒに対峙する破線位置（以下、第２の位置という）とに選択配置可能となっている。
【００３１】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図３は、本発明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、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。
【００３２】
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、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、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００３３】
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。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印刷枚数及びトナー吐出パターンの印字長さ（トナー吐出長）の算出に用いられる基準印字率や感光体ドラム１４の回転速度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。
【００３４】
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、給紙カセット２、定着部１０、現像装置１６、露光ユニット１９、トナーコンテナ２０、機外温湿度センサ２３、画像入力部５０、バイアス制御回路５１、操作部６０等が挙げられる。
【００３５】
画像入力部５０は、画像形成装置１００が図１に示すようなプリンタである場合、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り、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部５０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。
【００３６】
バイアス制御回路５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、転写バイアス電源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ものであり、これらの各電源はバイアス制御回路５１からの制御信号によって、帯電装置１５、現像ローラ３５（図２参照）、転写ローラ１８に所定のバイアスを印加する。
【００３７】
操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２、テンキー６３が設けられており、ユーザは操作部６０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部６１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー６３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。
【００３８】
その他、操作部６０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、画像形成装置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。
【００３９】
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１６内の現像ローラ３５上のトナーを感光体ドラム１４側に吐出するリフレッシュ工程を実行可能に構成されている。
【００４０】
図４は、リフレッシュ工程における帯電バイアス、レーザ露光、現像バイアス、及び転写バイアス（クリーニングバイアス）のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示すタイミングチャートの一例であり、図５は、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラから感光体ドラムにトナーが吐出される様子を示す模式図、図６は、感光体ドラム上に形成されたトナー吐出パターンの一例を示す図である。必要に応じて図１〜図３を参照しながら図４〜図６を用いてリフレッシュ工程の実行手順について説明する。なお、ここでは正帯電トナーを用いる場合について説明している。
【００４１】
リフレッシュ工程の実行が指示されると、図４に示すように、帯電装置１５に印加される帯電バイアスがＯＮとなり、感光体ドラム１４の表面が一様に正帯電される。これと同時に現像ローラ３５に印加されるトナーと同極性（正）の現像バイアスもＯＮとなる。次に、露光ユニット１９によるレーザ露光がｔ１だけＯＮとなり、感光体ドラム１４表面の帯電を部分的に減衰する。
【００４２】
このレーザ露光領域（帯電減衰領域）が感光体ドラム１４の回転により現像ローラ３５に対向する位置に来ると、現像ローラ３５上のトナーは現像バイアスに反発してレーザ露光領域に付着する。現像バイアスのＯＮ状態は、感光体ドラム１４が所定量回転してレーザ露光領域が現像ローラ３５を完全に通過するまで継続され、帯電バイアス及びレーザ露光がＯＦＦとなってからｔ２だけ遅れてＯＦＦとなる。
【００４３】
このとき、制御部９０（図３参照）からの制御信号によりシャフト４３を所定量回転させて、図５に示すように感光体ドラム１４内の磁界発生部材４１を第２の位置に配置しておくと、現像ローラ３５内の固定マグネット体４０の主極４０ａから磁界発生部材４１に向かう磁力線（図５の破線矢印）が発生する。これにより、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラ３５に印加される現像バイアスとの電位差に感光体ドラム１４と現像ローラ３５との間の磁界が加わり、現像ローラ３５から感光体ドラム１４へのトナーの飛翔が助長される。その結果、表層のトナーＴ１だけでなく下層のトナーＴ２も感光体ドラム１４側に吐出可能となり、現像ローラ３５表面を効果的にリフレッシュすることができる。
【００４４】
そして、感光体ドラム１４上に図６に示すようなトナー吐出パターンＰが形成される。トナー吐出パターンＰは、現像ローラ３５（図２参照）の現像領域の幅Ｈと、ドラム周方向の印字長さ（以下、トナー吐出長という）Ｘとを２辺とする矩形状であり、図４におけるレーザ露光時間ｔ１はトナー吐出長Ｘによって決まる。なお、トナー吐出長Ｘの決定方法については後述する。
【００４５】
その後、トナー吐出パターンＰは感光体ドラム１４の回転に伴い感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部を通過し、最終的にクリーニング装置１７によってドラム表面から回収される。転写ローラ１８にはトナー吐出パターンＰの付着を防止するためにトナーと同極性（正）の転写バイアス（転写逆バイアス）が印加されている。転写逆バイアスのＯＮ状態は、感光体ドラム１４が所定量回転してトナー吐出パターンＰが転写ローラ１８を完全に通過するまで継続され、現像バイアスがＯＦＦとなってからｔ３だけ遅れてＯＦＦとなる。
【００４６】
このとき、トナー吐出パターンＰが転写ローラ１８に圧接されるため、転写逆バイアスの印加に係わらずトナー吐出パターンＰの一部は転写ローラ１８に物理的に付着する。転写ローラ１８に付着したトナーには、正帯電トナーのみでなく逆帯電（負帯電）トナーも存在する。
【００４７】
そこで、転写ローラ１８にトナーと逆極性（負）のクリーニングバイアス（転写正バイアス）を印加するとともに、帯電バイアスを再びＯＮにしてドラム表面を正帯電する。これにより、転写ローラ１８に付着した逆帯電トナーが負のクリーニングバイアスに反発し、ドラム表面の正電位に引き付けられて感光体ドラム１４側に移動する。このとき、帯電バイアスのＯＮ時間はトナーと逆極性のクリーニングバイアスの印加時間ｔ４と等しく、帯電バイアスのＯＮタイミングはトナーと逆極性のクリーニングバイアスの印加タイミングよりもｔ６だけ早くなっている。
【００４８】
続いて、転写ローラ１８にトナーと同極性（正）のクリーニングバイアス（転写逆バイアス）を印加するとともに、帯電バイアスを再びＯＦＦにする。これにより、今度は転写ローラ１８に付着した正帯電トナーが正のクリーニングバイアスに反発し、ドラム表面（０Ｖ）に引き付けられて感光体ドラム１４側に移動する。このとき、帯電バイアスのＯＦＦ時間はトナーと同極性のクリーニングバイアスの印加時間ｔ５と等しく、帯電バイアスのＯＦＦタイミングはトナーと同極性のクリーニングバイアスの印加タイミングよりもｔ６だけ早くなっている。
【００４９】
図４では、トナーと逆極性及び同極性のクリーニングバイアスを１回ずつ印加し、これと同周期で帯電バイアスを１回ずつＯＮ、ＯＦＦする場合を１サイクルとし、これを２サイクル繰り返すことで転写ローラ１８上の正帯電トナー及び逆帯電トナーを除去している。なお、転写ローラ１８の外周面全域をクリーニングするために、トナーと逆極性のクリーニングバイアスの印加時間（帯電バイアスＯＮ時間）ｔ４、及びトナーと同極性のクリーニングバイアスの印加時間（帯電バイアスＯＦＦ時間）ｔ５は、それぞれ転写ローラ１８が１回転するのに要する時間以上とすることが好ましい。
【００５０】
なお、磁界発生部材４１を常に第２の位置に配置しておくと、トナーの飛翔性が高くなり過ぎて通常の印字時にトナーが付着しなくて良い部分（画像の白地部分）にもトナーが付着してしまう。そこで、図７に示すように、リフレッシュ工程が終了した後はシャフト４３を逆方向に所定量回転させて、磁界発生部材４１を感光体ドラム１４と現像ローラ３５との間に磁界を発生させない第１の位置に配置してトナーの飛翔性を元に戻す必要がある。
【００５１】
磁界発生部材４１を退避させる第１の位置は、感光体ドラム１４及び現像ローラ３５の外径や固定マグネット体４０の磁力の強さ等に応じて適宜設定すれば良い。ここで、磁界発生部材４１が磁性体である場合は、第１の位置を現像ニップ部Ｒから少し離れた位置とすれば感光体ドラム１４と現像ローラ３５との間に磁界は発生しない。
【００５２】
一方、磁界発生部材４１が磁石である場合は固定マグネット体４０の主極４０ａとの間に強い磁力線が発生するため、第１の位置を現像ニップ部Ｒから９０°、或いは１８０°離れた位置として、画像形成時に磁界発生部材４１を現像ニップ部Ｒからできるだけ離間させておくことが好ましい。また、第１の位置を感光体ドラム１４の回転方向に対し現像ニップ部Ｒの下流側とすると、主極４０ａと磁界発生部材４１との間に発生する磁界が転写前のトナー像に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、図７のように第１の位置を感光体ドラム１４の回転方向（時計方向）に対し現像ニップ部Ｒの上流側とすることが好ましい。
【００５３】
次に、トナー吐出長Ｘを決定する方法について説明する。ユーザの使用状況に関係なく、印刷される画像の印字率に応じた最適なトナー吐出量（トナー吐出長Ｘ）を設定するために、トナー吐出長Ｘを印字率レベル毎に規定する吐出長設定テーブルが用いられる。吐出長設定テーブルはＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）内に格納されている。
【００５４】
吐出長設定テーブルの一例を表１に示す。表１においては、平均印字率が複数（ここでは５段階）のレベルにランク分けされており、各印字率レベルに応じた画像１枚当たりのトナー吐出長が割り当てられている。例えばリフレッシュ工程を実行する印刷枚数をＡとすると、制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。そして、積算印字率Σｂｎをカウンタ９５でカウントされた印刷枚数Ａで除して印刷枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。算出された平均印字率Ｂに相当する画像１枚当たりのトナー吐出長（ｍｍ／枚）を吐出長設定テーブルから読み出し、これにリフレッシュ工程実行までの印刷枚数Ａを乗じてリフレッシュ工程実行時のトナー吐出長Ｘ（ｍｍ）が算出される。
【００５５】
【表１】
2010256587.tif 000003
【００５６】
また、トナー吐出長Ｘを計算により求めても良い。基準印字率（リフレッシュが必要となる印字率の閾値）をＣ（％）とすると、基準印字率Ｃと上述した平均印字率Ｂとの印字率差Ｃ−Ｂが画像１枚当たりの必要吐出量（消費不足分）となるため、これに印刷枚数Ａを乗じた（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）がリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量Ｗ（％）となる。トナー吐出長Ｘは、磁界発生部材４１を第２の位置に配置した場合の単位長さ当りのトナー吐出量（％／ｍｍ）をＷ１とすると、Ｘ＝Ｗ／Ｗ１により算出される。なお、印刷枚数Ａや基準印字率Ｃ（％）はユーザの使用状況やトナーの特性、機外温湿度センサ２３の測定値等に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
図８は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の一例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図７を参照しながら、図８のステップに従いリフレッシュ工程の実行手順について説明する。
【００５８】
先ず、ユーザによる操作部６０或いはパソコン等の操作により画像形成処理が開始されると、カウンタ９５により印刷枚数ｎがカウントされる（ステップＳ１）。制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。次に、印刷枚数ｎが所定枚数Ａに到達したか否かが判断される（ステップＳ２）。ｎ＝Ａである場合は、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ３）。
【００５９】
次に、制御部９０は算出された平均印字率Ｂが基準印字率（ここでは１．０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。平均印字率Ｂが１．０％を超えない場合は、平均印字率Ｂと基準印字率Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂに印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）を算出し、さらにトナー吐出パターンＰの吐出長Ｘを算出する（ステップＳ５）。一方、磁界発生部材４１を第１の位置から第２の位置に移動させる（ステップＳ６）。
【００６０】
そして、図４のタイミングチャートに従ってリフレッシュ工程を実行し、感光体ドラム１４上に印字長Ｘのトナー吐出パターンＰを吐出する（ステップＳ７）。トナー吐出が終了した後、磁界発生部材４１を第２の位置から第１の位置へ移動させ（ステップＳ８）、さらに転写ローラ１８にクリーニングバイアスを印加して転写ローラ１８のクリーニングを行う（ステップＳ９）。リフレッシュ工程が終了した後、カウンタ９５のカウント数ｎを０にリセットして（ステップＳ１０）再びステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ４において平均印字率Ｂが１．０％以上である場合はリフレッシュ工程を実行せず、カウンタ９５のカウント数ｎを０にリセットして（ステップＳ１０）再びステップＳ１に戻る。
【００６１】
上記の制御によれば、リフレッシュ工程において磁界発生部材４１を第２の位置に配置して現像ローラ３５上の劣化トナーを効率良く排除することによりリフレッシュ工程の時間を短縮することができ、リフレッシュ終了後は第１の位置に戻すことで通常の印字性能も維持可能な利便性の高い画像形成装置となる。また、印刷画像の平均印字率Ｂを用いて実際の印字率に応じた消費不足分のトナー量が算出され、これに基づいてトナー吐出量が決定されるため、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を最適な量として無駄なトナーの消費を抑えることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、印刷枚数Ａ、平均印字率Ｂ及び基準印字率Ｃを用いて計算によりトナー吐出量（印字長Ｘ）を求めているが、表１に示したようなトナー吐出量設定テーブルを用いて印字長Ｘを決定しても良い。
【００６３】
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においては、制御部９０において平均印字率を算出しているが、平均印字率の算出を行う演算部を制御部９０とは別個に設けても良い。また本発明では、磁性一成分現像式の現像装置を備えたモノクロプリンタについて説明したが、モノクロプリンタに限らず、モノクロ複写機、タンデム式或いはロータリー式のカラー複写機、カラープリンタ、或いはファクシミリやレーザプリンタ等、磁性一成分現像剤を用いる現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、非画像形成時においてトナー担持体上のトナーをリフレッシュするリフレッシュ工程を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナー担持体上のトナー層を下層まで効率良く排出してリフレッシュ効果を高め、さらに通常の印字時の現像性も維持されるため、長期間に亘って濃度低下や画像かぶり等の不具合が発生せず高画質な画像を形成可能な画像形成装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６５】
９              画像形成部
１４            感光体ドラム（像担持体）
１６            現像装置
３５            現像ローラ（トナー担持体）
３６            規制ブレード
４０            固定マグネット体
４０ａ          主極
４１            磁界発生部材
９０            制御部（制御手段）
９１            ＣＰＵ
９２            ＲＯＭ
９３            ＲＡＭ
９４            一時記憶部
９５            カウンタ
１００          画像形成装置
Ｒ              現像ニップ部
Ｐ              トナー吐出パターン
Ｘ              （トナー吐出パターンの）周方向の印字長
【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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【図１０】
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