(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させ前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにメモリを参照して印字動作に入る前に前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体に前記リフレッシュ用交番電界を作用させ、その後前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュした後印字動作に入ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
所定数の記録媒体に画像形成した後に前記平均印字密度と前記所定密度値とを比較することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記所定密度値は印字密度が３％であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記リフレッシュ用交番電界は、５０ｍｓｅｃ以上印加することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項６】
静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにメモリを参照して印字動作に入る前に前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体に前記リフレッシュ用交番電界を作用させ、その後前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュした後印字動作に入ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
前記トナー担持体の表面部分を所定角度に分割して、該所定角度回転毎に前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする請求項６または７記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記所定角度を略前記静電潜像担持体の現像位置からクリーニング位置までの角度とし、前記トナー担持体を所定角度回転させてリフレッシュすることを一定時間繰り返すことを特徴とする請求項８記載の画像形成方法。
【請求項１０】
機内の現像器内の温度や湿度がある所定の値を超えたときにリフレッシュ工程を実施することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項１１】
リフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングすることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項１２】
画像データを本体内のＣＰＵによりドット数として計測し、画像上の印字密度を測定することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項１３】
電源ＯＮ時に、請求項１または２に記載のリフレッシュ工程を実施することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項１４】
フロントパネル、またはコンピュータからのコマンドで請求項１または２に記載のリフレッシュ工程を、実施できるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項１５】
静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
記録媒体に画像形成する毎に画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、
前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
記録媒体に画像形成する毎に画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、
前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリと、
次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュして印字動作に入ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
所定数の記録媒体に画像形成した後に前記平均印字密度と前記所定密度値とを比較することを特徴とする請求項１５または１６記載の画像形成装置。
【請求項１８】
静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーをリフレッシュする画像形成装置において、
記録媒体に画像形成する毎に画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、
前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュするとともに、前記リフレッシュ手段は、前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御する印加時間制御手段を含み、前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーをリフレッシュする画像形成装置において、
記録媒体に画像形成する毎に画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、
前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリと、
次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュして印字動作に入るとともに、前記リフレッシュ手段は、前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御する印加時間制御手段を含み、前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
前記回転制御手段には、前記トナー担持体の表面部分を所定角度に分割して、前記リフレッシュ用交番電界印加時間終了に同期して前記トナー担持体を前記所定角度ステップ送りするステップ送り手段を含むことを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２１】
トナー担持体を所定角度回転させてリフレッシュすることを一定時間繰り返す手段を含むことを特徴とする請求項２０記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記所定密度値は印字密度が３％であることを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記リフレッシュ用交番電界は、５０ｍｓｅｃ以上印加することを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２４】
機内の現像器内に設置した温度と湿度を測定するセンサー装置と、該センサー装置が現像器内の温度と湿度が所定値を越えたことを検出したときリフレッシュを実施させる手段とを設けたことを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２５】
前記リフレッシュ手段は、リフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングする手段を含むことを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２６】
画像上の印字密度を画像データのドット数として計測するよう構成したＣＰＵにより測定することを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２７】
電源ＯＮ時に前記リフレッシュを実施する手段を設けたことを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【請求項２８】
フロントパネル、またはコンピュータからのコマンドで前記リフレッシュを実施する手段を設けたことを特徴とする請求項１８または１９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像担持体と対向して、トナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーをリフレッシュする、リフレッシュ手段を備えた画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に１成分現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより粒径の小さなトナーがトナー担持体表面に高い帯電量による鏡映力のために付着し、他のトナー粒子がトナー担持体との間で摩擦帯電することを阻害し、トナー担持体上で均一な帯電が行われないまま静電潜像部まで搬送されることにより、画像濃度低下やカブリといった問題を引き起こすことがある。
【０００３】
このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合に、トナー担持体（現像スリーブ）から静電潜像部（感光体ドラム）に飛翔するトナーが少ないために、トナー粒子が現像スリーブ上に残りやすいため、促進され、画像濃度低下やカブリが発生する。
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンにより現像スリーブからトナーを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、長期にわたりトナーの消費が行われないまま放置した後に、ベタ黒パターンを印字しない場合には現像スリーブ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。そして、環境条件としては、低湿環境で特に現れやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からの検討では、トナー担持体の表面形状、材質の検討により、トナーの帯電付与能力が十分に発揮できるように改良されてきてはいるが、場合によってはトナーの帯電が過剰となり前記のような現象が生じやすくなることがある。
そして、交番バイアスにより、静電潜像部とトナー担持体の間の現像エリアにおいては、トナーの往復運動が行われる。
よって、交番バイアスの現像に要する時間より、現像に要さない時間内に、交番バイアス値を印加することにより、トナー担持体からのトナーを剥ぎ取って、前記静電潜像部へ該トナーを飛翔させることができる。
【０００５】
したがって、印字率が低い場合、すなわち、１枚の画面において印字ドットが少ない場合は、画像形成後に前記トナー担持部のトナーを消費するように前記トナー担持部に交番電界の印加を行うことによって、前記トナー担持部表面はリフレッシュされ、画像の劣化を防げることができる。
【０００６】
しかしながら、トナー担持部材上に多量のトナーが付着して、長期間放置した状態では、トナー担持部材上からのはぎ取りに対して表層から順次剥がれていくため交番電界印加時間を多くしないと効果がでないという欠点があり、トナー消費量が多くかかり、非効率的で非経済的であった。
【０００７】
また、リフレッシュ時、トナー担持体と静電潜像担持体にリフレッシュ用交番電界をかけるが、このために現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあった。また、帯電電圧が低下する高湿環境下では、正規帯電トナー中に逆極性トナーが混在することがあるがこれも同様な問題を生じさせる。
【０００８】
上述の事情に鑑み、本発明は、必要に応じてトナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成できるようにし、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化しないようにすることで画像濃度低下やカブリ、及びリフレッシュモード実施後の印字用紙裏汚れといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、トナー消費量を最小限におさえ画質劣化を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、静電潜像担持体と対向して、１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、すなわち、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成方法及び装置である。
【００１１】
そして、請求項１は方法発明であって、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させ前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする。
【００１２】
そして、該方法発明を実現するために請求項１５に記載する装置発明は、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
記録媒体に画像形成する毎に画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、
前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とする。
【００１３】
前記静電潜像担持体と前記トナー担持体により画像形成を繰り返した場合、画像上の平均印字密度が所定値を下回ると、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体に飛翔するトナー量は印字密度が高い場合より少なく、前記トナー担持体に残るトナー量が多い。この状態で長期間放置されると前記トナー担持体表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。
【００１４】
また、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続け、特に現像ローラから引き剥がされることが少ないと前記同様トナーが過帯電し、そしてそれをもとに凝集したり、熱によるソフトケーキング状態で凝集したりするとトナーが通常通り帯電できずに画像濃度自身が低下する場合がある。
【００１５】
さらに湿度が高いと、空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できなくなって画像濃度が低下する場合があり、低印字時は、現像ローラ近傍のトナーは過帯電、表層のトナーが未帯電と、現像ローラ上での帯電の平衡が大きく崩れ、画像形成が行われなくなってしまう場合がある。
【００１６】
そこで、記録媒体に画像形成する毎に、画像上の画像パターンに対応する印字密度の平均を計数処理する平均印字密度処理手段と、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を制御する回転制御手段と、リフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを設け、前記静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。
【００１７】
そして、リフレッシュ工程を行う時期は、１枚の記録媒体の画像形成が終了した後に、連続して行っても、設定枚数の画像形成が終了した後、所定枚数（例えば、６４枚、１００枚等）の画像形成終了後に連続して行ってもよい。また、現像器の中に温度と湿度を計測するセンサー装置を設置し、温度や湿度が所定値以上の場合、もしくは原稿密度が所定密度値を下回り、かつ温度や湿度が所定値を越えた場合に実施するようにしてもよい。ただ、画像形成が終了した後にこのリフレッシュ工程を行うと、画像形成動作が終了後に機械が作動するからユーザーは故障、若しくは異常と思ってしまうことがあるため、リフレッシュ工程が必要になった場合それを記憶するメモリを用意し、次の印字が指示されたときにメモリの内容を参照して印字動作に先立って行うようにしてもよい。また、電源スイッチをｏｆｆした後、一定の時間内にリフレッシュ工程を終了して、待機状態もしくは電源の完全遮断状態になってもよい。また、電源スイッチｏｎ後の一定時間内に（すなわち、ウォームアップと同時に）行ってもよく、また、状況に応じて、フロントパネルやコンピュータからのコマンドを用いて手動で行えるようにしてもよい。
【００１８】
そして、前記所定密度値は印字密度が３％であることが望ましい。
図５のグラフ１に示すように、印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっている。
【００１９】
また、前記リフレッシュ用交番電界は、５０ｍｓｅｃ以上印加することが望ましい。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュすることを特徴とし、又請求項７記載の発明は、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写状態において、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
記録媒体に画像形成する毎に記録媒体への平均印字密度を求め、
前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにメモリを参照して印字動作に入る前に前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体に前記リフレッシュ用交番電界を作用させ、その後前記静電潜像担持体を所定時間回転した後に、前記トナー担持体を回転して残りの前記トナー担持体表面をリフレッシュした後印字動作に入ることを特徴とする。これを実現するために、前記リフレッシュ手段は、前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御する印加時間制御手段を含んで構成することが望ましい。
【００２１】
また、この場合に前記トナー担持体の表面部分を所定角度に分割して、該所定角度回転毎に前記トナー担持体表面をリフレッシュするように構成することも本発明の有効な手段である。
これを実現するために、前記トナー担持体の表面部分を所定角度に分割して、前記リフレッシュ用交番電界印加時間終了に同期して前記トナー担持体を前記所定角度ステップ送りするステップ送り手段を前記回転制御手段に含ませることが望ましい。
【００２２】
また、この所定角度を略前記静電潜像担持体の現像位置からクリーニング位置までの角度とし、前記トナー担持体を所定角度回転させる毎にリフレッシュしてこれを一定時間繰り返すようにすることも本発明の有効な手段である。
これを実現するために、前記トナー担持体を所定角度回転させる毎にリフレッシュすることを一定時間繰り返す手段を前記回転制御手段に含ませることが望ましい。
【００２３】
また、機内の現像器内の温度や湿度がある所定の値を超えたときにリフレッシュを実施するようにしてもよく、これを実現するために、機内の現像器内に温度と湿度を測定するセンサー装置を設置し、該センサー装置が現像器内の温度と湿度が所定値を越えたことを検出したときリフレッシュを実施させる手段を設けることが望ましい。
【００２４】
またこうしたリフレッシュの際、現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあったが、リフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングすればリフレッシュモード実施後の印字用紙裏汚れを防止することができる。
これを実現するため、前記リフレッシュ手段はリフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングする手段を設けることが望ましい。
【００２５】
また、リフレッシュが必要になったとき、それを印字動作が終了したときに行うのでなく、次の印字動作が指示されたときに行うため、請求項２及び７に記載するように、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにこのメモリの内容を参照して印字動作に入る前にリフレッシュを実施した後印字動作に入るようにすればよい。
これを実現するため請求項１６に記載するように、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリをもち、次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照して前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段を備え、前記リフレッシュ用交番電界を作用させた後、前記静電潜像担持体を回転させて前記トナー担持体表面をリフレッシュして印字動作に入るように構成する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態を示した画像形成装置の概略断面図である。同図において、ａ−Ｓｉで形成される感光体ドラム１のまわりには、帯電器２、露光ユニット３、現像スリーブ７を有する現像器４、転写ローラ５、クリーナ６を配置している。感光体ドラム１及び現像スリーブ７は、それぞれ図中の矢印の方向に回転し、画像形成を行うものとする。
帯電器２により、ａ−Ｓｉ感光体上を約＋２４０［Ｖ］に均一に帯電させ、露光ユニット３により感光体上に静電潜像の形成を行う。このとき露光後の感光体表面電位は、約＋１０［Ｖ］である。
【００２８】
ａ−Ｓｉ感光体ドラム１と現像器スリーブ７との間には交番電界（Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］）を作用させて、感光体の露光部分にトナー像を現像させる。図２に本実施の形態に用いる現像バイアスの波形を示す。
現像された感光体ドラム１のトナー像は、記録媒体８上に転写ローラ５によって転写され、記録媒体搬送方向下流側に配置される定着器（不図示）により定着される。
このとき、転写ローラ５には、環境や記録媒体の種類・抵抗等により異なるが負極性の高圧バイアスを印可する。
トナーは、正帯電磁性トナーを使用し、トナーの平均粒径ｄは、５．０〜８．０［μｍ］とする。
【００２９】
図３は、現像スリーブ上のリフレッシュを行う動作を説明する図である。現像スリーブ７は角度α（例えば３０゜）間隔（ｎ１、・・・ｎ１２）でステップ送り可能に構成されるとともに、感光体ドラム１と現像スリーブ７の回転を制御する回転制御手段（不図示）にステップ送り制御可能に構成されている。
対面して配置されている感光体ドラム１は角度αより若干広い角度β（例えば３５゜）の現像スリーブ７上のリフレッシュが可能に構成されている。
なおこの角度は、例としてαが３０°、βが３５°としたが、当然この角度だけに限定されるものではなく、例えばαを略１８０°としてもよい。また、略感光体ドラム１の現像位置からクリーニング位置までの角度としてもよい。
【００３０】
よって、間隔ｎ１に対応する現像スリーブ上が図３の位置に停止している状態で、現像スリーブ７と感光体ドラム１との間にリフレッシュ電界を印加し、感光体ドラム１が時計方向に回転すると間隔ｎ１に対応する現像スリーブ上の部分がリフレッシュされ、感光体ドラム１上に飛翔して吸着されたトナーはクリーナ６により削りとられる。
この動作が間隔ｎ２〜ｎ１２にわたって順番に行われ現像スリーブ７のリフレッシュが完了する。
【００３１】
なお、前記した角度αを１８０°あるいは略感光体ドラム１の現像位置からクリーニング位置までの角度とした場合は、一度に現像スリーブ７の半周分をリフレッシュするため、この半周回転してリフレッシュするサイクルを一定時間繰り返すことによって効果を高め、かつこの場合は感光体ドラム１の一回転以内でリフレッシュ動作を完了させることもできる。
【００３２】
上記の画像形成装置において、画像データを本体内のＣＰＵ（不図示）によりドット数として計測し、画像上の原稿密度ａｎの測定を行い、測定された記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ１、ａ２、ａ３、．．．、ａｎの平均原稿密度Ａが３［％］を下回った場合に、画像形成を中止して、上記したように現像スリーブ７上のトナーを感光体ドラム１側に飛翔させて消費するように、トナー担持部７に交番電界を印加してリフレッシュを行う。
【００３３】
トナー担持部７は、定形あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有し、交番電界としては、ＤＣ電圧に矩形波、三角波、正弦波のＡＣ成分を重畳したものとする。
画像印字密度の計測は、プリント毎に行い、ある一定枚数（６４、１００〜５００等）の平均印字率を算出して、静電潜像担持体とトナー担持体が駆動停止後に、現像スリーブからトナーを飛翔させてトナー消費が行えるように交番バイアスの制御を行う。交番バイアス印可時間は５０ｍｓｅｃ以上が適切である。
このリフレッシュ工程により感光体ドラム１に付着したトナーは感光体ドラム１の回転によりクリーナ６側に送られるが、この際に前記転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加されているので、転写ローラ５にはトナーが付着することはない。
【００３４】
なお、逆極性トナーによる用紙裏汚れを防止するため、リフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写ローラ５に転写逆バイアス（トナーと同極性）を印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアス（トナーと逆極性）を印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングするようにしてもよい。
【００３５】
次に、図４に示す流れ図を用いて本実施の形態の動作を説明する。
ユーザーが画像形成装置を使用する最初の段階では、図示しない制御装置の記録媒体の頁計数手段がリセットされ（５０）、画像形成毎に１頁のドット数と画像パターンの印字率が計算され、その累積とともに平均印字率が記憶される（５１）。
【００３６】
所定の頁数（６４枚）になっても（５２）、平均印字率ＡがＡ≦３％となるまでは、ステップ５０に戻り（５３）、頁数はリセットされるが、ステップ５１における印字率及び平均印字率は継続して更新が続く。
再度、頁が６４をカウント（５２）し、平均印字率ＡがＡ≦３％となると（５３）、感光体ドラム１及び現像スリーブ７を回転するメインモータ（不図示）が停止（５４）し、交番バイアスが０．５ｓｅｃの間印加され（５５）、転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加するとともに、感光体ドラム１を回転（５６）し、クリーナ６で感光体ドラム１上のトナーを削り取る。
そして、この動作が現像スリーブ７の間隔ｎ１〜ｎ１２にわたって順番に行われ現像スリーブ７のリフレッシュが完了する。
尚、１回のリフレッシュ工程でｎ１をリフレッシュし、次回のリフレッシュ工程で、ｎ2〜ｎ１２のいずれかをリフレッシュするように、順次行うようにしてもよい。
【００３７】
図９は、前記した現像スリーブ７を半周回転させてリフレッシュを行う場合の流れ図で、図４と同じ工程には同一番号を付したが、図４の５６の「ドラム回転、逆転写ＯＮ」の工程は９０で示した「ドラム半回転、逆転写ＯＮ」なる。そのため工程５５で交番バイアスが０．５ｓｅｃの間印加された後、工程９０で転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加するとともに、現像スリーブ７を半周回転させ、リフレッシュを行うことを一定時間繰り返す。
【００３８】
図１０は、前記したリフレッシュモード実施後の印字用紙裏汚れをも防止する実施例の場合の流れ図で、図４と同じ工程には同一番号を付した。図４で「メインモータ停止」の５４以後の工程は、図１０の流れ図では１０１の「メインモータ終了時交番バイアス印加」、１０２の「現像バイアス印加時転写逆バイアス印加」、１０３の「転写逆バイアス印加後転写正バイアスを印加」となる。
図１０において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、１０１で感光体ドラム１及び現像スリーブ７を回転するメインモータ（不図示）が停止して交番バイアスが０．５ｓｅｃの間印加されると、１０２で転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加して正規帯電トナーが転写ローラ５に付着するのを防止し、この状態を感光体ドラム１のクリーニングが済むまで続け、１０３において転写ローラ５に転写正バイアスを印加して感光体ドラムを回転させ、逆極性トナーをクリーニングしてリフレッシュが完了する。
【００３９】
図１１は、平均印字密度が所定密度値を下回った場合に次の印字動作時にリフレッシュを行わせる場合の流れ図で、図４と同じ工程には同一番号を付した。図４で「メインモータ停止」の５４以後の工程は、図１０の流れ図では１１１の「メモリ」、１１２の「印字動作指示」、１１３の「交番バイアス０．５ｓｅｃ印加」、１１４の「印字動作メインモータＯＮ」となる。
図１１において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、１１１でそれが図示していないメモリに記憶され、１１２で次の印字動作が指示されると１１３で交番バイアスが０．５ｓｅｃの間印加されて前記したリフレッシュ工程が実施され、１１４でその後通常の印字動作が行われる。
【００４０】
【実施例】
（第１実施例）
本実施例では、６４枚毎に平均印字密度（印字率）Ａを算出した。この印字率をもとに６４枚目の出力後にトナーリフレッシュモードを実施した。
感光体ドラム１に画像形成していない時（非画像形成時）に現像スリーブ７からトナーを飛翔させてトナーの消費を行うために、感光体ドラム１上は帯電しない状態として印字率に応じたトナー量が消費できるように交番バイアスを印加した。
交番バイアス条件をＶｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］とし、交番バイアス印加時は転写ローラ５へのトナーの付着を防止するため、転写ローラ５には正極性の高圧バイアスを印加する。
本実施例における感光体ドラム１の線速は７１［ｍｍ／ｓｅｃ］とした。
使用する画像形成がＡ４サイズに２００［ｍｍ］×２８７［ｍｍ］のベタ黒パターンを印字したときに４００［ｍｇ］のトナーが感光体ドラム１に現像されることが実験的に確認されているので、ベタ画像のトナー消費量は、０．７０［ｍｇ／ｃｍ２］となる。この数値をもとに感光体ドラム１への印字薄が発生しない条件になるように各印字率に応じた交番バイアス印加時間を設定した。
表１に本実施例における設定値を記す。表中には、各印字率によるトナーリフレッシュモード時のトナー消費量及び交番バイアス印加時間を表す。
【００４１】
【表１】
0003603999.tif 000002
【００４２】
以上の条件により実験したデータを、画像濃度ＩＤ（マクベス濃度：０．００が白、１．８が真っ黒を意味する。）を縦軸に印字枚数を横軸にしてプロットした。
図５に各印字率密度における画像濃度推移を記す。黒の基準をマクベス濃度１．２としたときに、図５のグラフ１より印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっていることが確認できる。
図６のグラフ２では、印字率をもとに非画像形成時に交番バイアスを印加してトナー消費（リフレッシュ）を行ったときの結果を示す。耐刷後においても良好な画像濃度を維持していることが確認できた。
【００４３】
（第２実施例）
第２実施例を以下に記す。
上記の画像形成装置において、画像データを本体内のＣＰＵによりドット数として計測し、画像上の原稿密度ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎの平均原稿密度Ａを、６４枚毎に算出し、該平均原稿密度Ａが３％を下回った場合にメインモータ駆動を停止し、その後にトナーを消費するようにトナー担持部材に交番電界の印加を行い、トナーリフレッシュモードを実施した。
本実施例では、メインモータ駆動停止後、感光体ドラムの線速は１６９ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。
そして、交番電界の印加時間を変化させ、感光体ドラムに付着したトナーを感光体ドラムからはぎ取り、その重量を測定してトナー消費量を求め、トナー担持体における残留トナーの状態も確認した。
表２に本実施例における設定値を記し、メインモータ駆動停止後の交番バイアス印加時間とトナー消費量の関係（交番バイアスを印加し、ドラム上に付着したトナーを測定した。）を表す。
【００４４】
【表２】
0003603999.tif 000003
【００４５】
表２から、印加時間を変化させた時のトナー剥がれ量変化に対して、印加時間の最適域は、５０ｍｓｅｃ以上であることがわかる。
また、本実施例を行った場合の画像濃度推移を図７のグラフ３に、比較例としてリフレッシュを行わない未実施の場合の画像濃度推移を図８のグラフ４に、それぞれ縦軸を画像濃度ＩＤ、横軸を印字枚数として、示した。
これによると、リフレッシュを行ったグラフ３の場合は、４００００枚まで画像濃度ＩＤ１．４０を保つのに対して、リフレッシュを行わないグラフ４では、２００００枚を越えると画像濃度ＩＤが低下している。これにより本実施例のリフレッシュが充分の効果があることがわかる。
【００４６】
よって、第１実施例の結果から、印字率が３％を下回ってきたときにリフレッシュを行うことが効果的であることが理解される。
また、第２実施例の結果から、メインモータ駆動停止してトナー担持体を停止させた状態で感光体ドラムに交番バイアス印加してリフレッシュを行うことが効果的であることが理解される。
【００４７】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、前記静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記静電潜像担持体及び前記トナー担持体の回転を停止して、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体上の前記静電潜像担持体と対面する部分のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。よって、トナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成でき、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化せず、画像濃度低下やカブリといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【００４８】
また、平均原稿印字率Ａが３［％］を下回るような低印字原稿を連続的に長期にわたり印字するときに耐刷後においても良好な画像を得ることが可能となる。
【００４９】
また、スリーブ上にトナーが厚く残留している際には、スリーブ回転中では表層分しか引き剥がすことができない場合があり、その場合はスリーブを何回転も回転させる必要があるが、メインモータ駆動停止時にバイアスを印加することにより、スリーブ最近接層のチャージアップしたトナーまで引き剥すことができ、トナーの消費量も効果的に減らすことが可能になり、経済的にリフレッシュを行うことができる。
【００５０】
また、スリーブを略前記静電潜像担持体の現像位置からクリーニング位置までの角度回転させる毎にリフレッシュを行わせ、これを一定時間繰り返す方法では、前記静電潜像担持体を１回転する間にリフレッシュを終わらせることもでき、静電潜像担持体への影響を少なくすることができる。
【００５１】
また、このリフレッシュを、現像器内に設けた温度と湿度を計測するセンサーが所定値以上の温度と湿度を検出したときに行うことにより、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続けて現像ローラから引き剥がされることが少ない場合、トナーの過帯電による凝集やソフトケーキングによる凝集で画像濃度が低下することや、高い湿度で空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できないために画像濃度が低下する現象を防ぐことができる。
【００５２】
また、このリフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させて逆極性トナーをクリーニングすることで、前記したように現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着して印字用紙の裏を汚染してしまうことを防止することができる。
【００５３】
またこのリフレッシュを、リフレッシュが必要になったときにすぐ行うのではなく、次の印字動作の直前に行うことによってユーザが故障・異常と思うのを防ぐことができる。
【００５４】
また、このリフレッシュを状況に応じてフロントパネルやコンピュータのコマンドで行えるようにすれば、ユーザーがプリントされたものを見て画像が薄いと感じたときなど簡単にリフレッシュを行うことができ、大きな効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概略断面図である。
【図２】現像バイアス波形図である。
【図３】リフレッシュモード時の説明図である。
【図４】トナーリフレッシュモード時のタイミングチャート図である。
【図５】第１実施例における印字密度と画像濃度との関係を示す図である。
【図６】第１実施例における低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図７】第２実施例における低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図８】比較例における低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図９】トナー担持体を半回転ずつ回転させてトナーリフレッシュするモード時のタイミングチャート図である。
【図１０】逆極性トナーによる印字用紙の裏汚れを防止するリフレッシュモード時のタイミングチャート図である。
【図１１】トナーリフレッシュを次の印字動作に先立って行うモード時のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１          感光体ドラム（静電潜像担持体）
７          現像スリーブ（トナー担持体）
８          記録媒体
【図１】
0003603999.tif 000004
【図２】
0003603999.tif 000005
【図３】
0003603999.tif 000006
【図４】
0003603999.tif 000007
【図５】
0003603999.tif 000008
【図６】
0003603999.tif 000009
【図７】
0003603999.tif 000010
【図８】
0003603999.tif 000011
【図９】
0003603999.tif 000012
【図１０】
0003603999.tif 000013
【図１１】
0003603999.tif 000014