JP2006154743A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温、高湿下における画像欠陥を抑制し、装置の使用環境に係わらず高画質な画像を形成する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置３０は、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に、現像ユニット４内の現像スリーブ４ａ上のトナーを感光体ドラム１側に搬送するトナー吐出工程と、トナー吐出工程により感光体ドラム１側へ搬送されたトナーを転写ローラ５側に搬送する転写ローラリフレッシュ工程と、転写ローラリフレッシュ工程により転写ローラ５側へ搬送されたトナーを感光体ドラム１側に再搬送する返送工程とを含むリフレッシュモードを実行可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法などにおいて用いられる画像形成方法に関する。

一般に、電子写真法などを用いた画像形成方法においては、画像形成を繰り返し行うことにより所定の帯電量から外れたトナーが現像されずに、現像スリーブ（トナー担持体）の表面に付着して、他のトナー粒子が現像スリーブとの間で摩擦帯電するのを阻害し、現像スリーブ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がある。これにより、画像濃度低下やかぶりといった問題を引き起こすという問題がある。

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顕著である。原稿印字率が低い場合には、現像スリーブから感光体ドラム（静電潜像担持体）に現像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ので、画像濃度低下やカブリも発生しやすくなる。特に、印字率の低い印刷パターンを長期にわたって連続して印刷することによって、現像器内部には現像されにくい所定の帯電量から外れたトナーが多くなり、濃度低下を起こす。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多量のトナーを感光体ドラム側に現像させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費したり、また、記録媒体を使用しないより好ましい方法として、非転写時に現像スリーブ上のトナーを感光体ドラム上へ搬送し、このトナーをクリーニングブレードなどのクリーニング手段によって回収する（リフレッシュ工程）ことで濃度低下やカブリを緩和することが可能である（特許文献１参照）。

一方、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。

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。

従来は、感光体ドラム内にヒータを入れることにより、イオン生成物が取り込んだ水分を離脱するエネルギーを与え、高湿環境における感光体ドラム表面の抵抗低下を抑えており、実機ではすでに一般化されている。しかしながら、かかる装置においては、ヒータを構成するための部品数が多くなり、ヒータ取付けスペースも必要となる上、消費電力も増大するため、装置の大型化、高コスト化につながる。また、感光体表面が所定の温度に加熱されるまでに時間を要し、処理時間が長くかかる上、安全性の面からも好ましいものではなかった。

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２、３には、図９に示すように、研磨剤を混入させた研磨トナーと研磨手段（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。

図９において、画像形成部１５には、感光体ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って、帯電ユニット２、露光ユニット３、現像ユニット４、転写ローラ５、摺擦ローラ６、クリーニングブレード９、除電装置１０が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムにａ−Ｓｉから成る感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により、表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。帯電ユニット２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム１の表面を帯電させるものであり、例えば細いワイヤー等を電極として、高電圧を印加されることで放電するようになっている。

露光ユニット３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成させるものである。現像ユニット４は、感光体ドラム１に対向配置された現像スリーブ４ａを備え、内部に収容された現像剤を現像スリーブ４ａにより感光体ドラム１の静電潜像に付着させて、トナー像を形成させるものである。

周知の如く、除電装置１０による除電後、帯電ユニット２によって均一に帯電された感光体ドラム１上に露光ユニット３により静電潜像が記録され、その静電潜像を反転現像にて現像ユニット４でトナー像に顕像化し、トナー像を転写ローラ５にて転写紙１１上に転写する。転写ローラ５で転写されなかった未転写トナーは、残留トナーとして摺擦ローラ６及びクリーニングブレード９により感光体ドラム１表面から除去され、除去された残留トナーは回収スクリュー８等のトナー回収装置によって図示しない廃棄ボトルへと搬送される。

１４はクリーニング装置であり、感光体ドラム１を研磨する研磨システムである摺擦ローラ６、クリーニングブレード９を備え、摺擦ローラ６を感光体表面に一定加圧するためのスプリング７を有している。摺擦ローラ６は、シャフトを中心として周囲を発泡ウレタンゴムで覆われた構成となっている。なお、このゴム硬度はシャフトを介した状態で５０度に調整されている。研磨トナーとしては、トナー粒子表面に研磨剤として酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が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や、研磨剤がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

この技術は、ａ−Ｓｉ感光体ドラムの表面粗さをＲｚ５００オングストローム以下になるように研磨する構成を備えた画像形成装置であり、この表面粗さに研磨することで、上述したようなイオン生成物が感光体ドラム表面に付着したとしても十分除去できるようにしたものである。

上記特許文献１においては、印字率が高いパターンにより現像スリーブから現像されにくい多量のトナーを感光体ドラム側に現像させる工程において、吐出されたトナーが転写ローラへ付着しないように、転写ローラ５には電圧（転写バイアス）は印加されていない。

また、上記特許文献２〜３においても、感光体ドラム１表面を研磨するリフレッシュモード時は現像ユニット４から吐出されたトナーが転写ローラ５へ付着しないように、転写ローラ５には電圧（転写バイアス）は印加されていない。しかし、高温、高湿の環境下では転写ローラ５の成分が感光体ドラム１表面へ付着し、画像欠陥として現れるという問題があった。また、転写ローラ５自体も水分を吸収しており、転写ローラ５から徐々に感光体ドラム１表面へ付着していくため、摺擦ローラ６による感光体ドラム１表面の研磨のみではイオン生成物を十分除去できず、像流れ等の画像不良が発生するという問題点があった。
特開２０００−３１０９０９号公報 特開平１１−３０１４号公報 特開平１１−１３３４６２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、高温、高湿下における画像欠陥や像流れを抑制し、装置の使用環境に係わらず高画質な画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面に静電潜像を書き込む露光手段と、トナー担持体上に担持したトナーにより、前記静電潜像担持体表面にトナー像を形成する現像手段を有し、前記現像手段により得られた可視画像は、転写手段によって記録媒体上に転写した後、定着手段を経て出力画像として出力される画像形成装置において、
前記出力画像の形成時以外の動作時に、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体側へトナーを搬送し、前記転写手段にトナーと逆極性の電圧を印加して前記静電潜像担持体側へ搬送されたトナーを前記転写手段側に搬送する工程と、前記転写手段にトナーと同極性の電圧を印加して、前記転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程と、を有することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記転写手段が転写ローラであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記静電潜像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記静電潜像担持体表面を摺擦する摺擦ローラとを備え、前記静電潜像担持体側へ搬送されたトナーを前記摺擦ローラに供給して前記静電潜像担持体表面を摺擦する工程を含むことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記摺擦ローラへのトナーの供給は、少なくとも前記摺擦ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記転写手段側にトナーを搬送する工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記返送工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラ３周分の時間継続して行われることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記返送工程の後、前記転写ローラにトナーと逆極性の電圧を印加する第２返送工程を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第２返送工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、装置内部及び／又は外部の温度及び／又は湿度を検知する検知手段と、該検知手段により検知された温度及び／又は湿度に応じて、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体側へトナーを搬送し、搬送されたトナーを前記転写手段側に搬送する工程と、前記転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程の実行の要否及び／又は実行時間を制御する制御手段とを設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、静電潜像担持体は、アモルファスシリコンから成ることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、出力画像の形成時以外の動作時に、トナーを静電潜像担持体側に搬送し、転写手段にトナーと逆極性の電圧を印加して搬送されたトナーを転写手段側に搬送する工程と、転写手段にトナーと同極性の電圧を印加して、転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程を設けたので、現像されにくいトナーをトナー担持体から吐き出すのと同時に、転写手段の付着物や水分をトナーによって吸着することができるので、高温、高湿の環境下であっても、画像欠陥がない良好な画像が得られる。

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、転写手段が転写ローラであるので、転写ローラ側に搬送されたトナーによって、効果的に転写ローラ表面に付着した付着物を取り除くことができる。

本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の画像形成装置において、トナーを静電潜像担持体側に搬送するトナー吐出工程で、静電潜像担持体側に搬送されたトナーを摺擦ローラに供給して静電潜像担持体表面を摺擦する工程と、トナーの一部を転写手段に搬送する工程とを設けることにより、静電潜像担持体側及び転写手段の付着物を同時に除くことができ、転写手段に付着した付着物や水分による画像欠陥を効果的に抑制するとともに、現像されにくいトナーをトナー担持体から吐き出す工程と同時に、静電潜像担持体及び転写手段の付着物を取り除くため、現像ユニット内の残存トナーを有効利用できる。また、転写手段上のトナーを静電潜像担持体側に再搬送する返送工程を設けることにより、画像形成時に用紙の裏汚れが発生するおそれもなくなる。

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、摺擦ローラへのトナーの供給を、少なくとも摺擦ローラ１周分の時間継続して行うことにより、摺擦ローラ全体にトナーを付着させて感光体ドラム表面を十分に研磨することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４の構成の画像形成装置において、転写手段側にトナーを搬送する工程における前記転写ローラへの電圧の印加を、少なくとも転写ローラ１周分の時間継続して行うことにより、転写ローラ全体にトナーを付着させて転写ローラ表面の水分を確実に吸収させることができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の画像形成装置において、返送工程での転写ローラに対するバイアス電圧の印加を、少なくとも転写ローラ３周分の時間継続して行うことにより、転写ローラに付着したトナーを十分に感光体ドラム側に戻すことができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の画像形成装置において、返送工程の後、転写ローラにトナーと逆極性のバイアス電圧を印加する第２返送工程を設けることにより、転写ローラに付着した逆極性のトナーも感光体ドラム側に戻すことができる。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第７の構成の画像形成装置において、第２返送工程での転写ローラに対するバイアス電圧の印加を、少なくとも転写ローラ１周分の時間継続して行うことにより、転写ローラに付着した逆極性のトナーを十分に感光体ドラム側に戻すことができる。

また、本発明の第９の構成によれば、上記第１乃至第８のいずれかの構成の画像形成装置において、装置内部及び／又は外部の温度及び／又は湿度変化に応じて、トナー担持体から前記静電潜像担持体側へトナーを搬送し、搬送されたトナーを前記転写手段側に搬送する工程と、前記転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程の実施の要否及び／又は実施時間を制御することにより、装置の使用環境に応じた前記工程の実行を可能とし、さらに実行時間を画像欠陥を効果的に防止する最短の時間として迅速な画像形成処理を可能とする。

また、本発明の第１０の構成によれば、上記第１乃至第９のいずれかの構成の画像形成装置において、感光体ドラムをａ−Ｓｉ感光体ドラムとすることにより、感光体の寿命が長くなり、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。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。従来例の図９と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置３０は、感光体ドラム１(静電潜像担持体)、帯電ユニット２、露光ユニット３、現像ユニット４、転写ローラ５(転写手段）、クリーニング装置１４、トナー貯留部２０、シート収容部２１、搬送部２２、定着部２３、及び排紙部２４から構成されている。

トナー貯留部（ホッパー）２０は、現像ユニット４内部の現像剤（トナー）が不足するようになれば、現像ユニット４に現像剤を供給するとともに、現像剤を貯留しておくものである。シート収容部２１は、最終的に画像（トナー像）が印刷される記録媒体としてのシート（用紙やＯＨＰ等）を収容するとともに、搬送部２２にシートを送り出すものである。

搬送部２２は、シート収容部２１から排紙部２４までのシートの通路のことである。定着部２３は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させるものである。排紙部２４は、定着部２３を経たシート、すなわち永久像が印刷され装置外部に排出されたシートを収容するものである。

そして、このような画像形成装置３０では、画像データに基づいて、露光ユニット３が、感光体ドラム１にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像をその感光体ドラム１表面に形成させる。その後、現像ユニット４が、静電潜像にトナーを付着させるとともに（トナー像を形成するとともに）、転写ローラ５が、シート上にそのトナー像を転写する。次に、定着部２３が、そのトナー像の転写されたシートに熱等を加え、永久像とするようになっている。

本発明の第１の実施形態は、記録媒体への非転写時に、現像ユニット４内の現像スリーブ４ａ(トナー担持体上)のトナーを感光体ドラム１側に搬送する工程（トナー吐出工程）と、トナー吐出工程により感光体ドラム１側へ搬送されたトナーを転写ローラ５側に搬送する工程（転写ローラリフレッシュ工程）と、転写ローラリフレッシュ工程により転写ローラ５側へ搬送されたトナーを感光体ドラム１側に再搬送する工程（以下、返送工程という）と、から成るリフレッシュモードを実行可能に構成されている。

現像スリーブ４ａをリフレッシュする前記現像スリーブのリフレッシュ工程は、原稿印字率が小さい場合に生じやすい画像濃度低下やカブリを防止するためのものである。このリフレッシュ工程では、上記した画像形成装置において、画像データを本体内の図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）などで構成される制御装置によりドット数として計測し、画像上の原稿印字率ａｎの測定を行い、測定された記録媒体１枚面毎の原稿印字率ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎの平均印字率Ａが３［％］を下回った場合に、画像形成を中止し、非転写状態にして現像スリーブ４ａ上のトナーを感光体ドラム１側に現像させて消費するように、現像スリーブ４ａに現像バイアスの印加を行う。なお、本実施形態では、すぐに画像形成を中止した場合について説明したが、連続印字中の場合には連続印字終了後に行うようにしてもよい。

次に、図２に示すフローチャートを用いて現像スリーブのリフレッシュ工程の流れを説明する。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における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）。

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）、現像バイアスが５．２秒の間印加され、現像スリーブ４ａ上のトナーが感光体ドラム１１側に搬送される（以下、トナー吐出工程という）。（５４）
ここでは、平均印字率ＡがＡ＜３％のとき現像バイアスを一定時間印加する例を示したが、平均印字率の内訳によって現像バイアスの印加時間を変えてもよい。例えば、Ａ＜０．５％である場合には現像バイアスを１５．０秒印加、Ａ＜１％である場合には現像バイアスを１２．９秒の間印加、Ａ＜２％である場合には現像バイアスを１０．５秒の間印加、Ａ＜３％の場合には現像バイアスを５．２秒の間印加してもよい。

次に、転写ローラ５が１周する時間以上継続してトナーと逆極性のバイアス電圧が転写ローラ５に印加される（５５）。このとき、吐出されたトナーの一部が転写ローラ５側へ搬送され、転写ローラ上の付着物をトナーによって除去する（以下、転写ローラリフレッシュ工程という）。そして、転写ローラ５が３周する時間以上継続してトナーと同極性のバイアス電圧が再度印加され（５６）、転写ローラ５表面の水分や付着物を吸収したトナーを感光体ドラム１側に搬送する返送工程が行われ、返送されたトナーはクリーニングブレード９によりクリーニングされた後（５７）、画像形成動作が行われる。

本発明の第２の実施形態は、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に、現像ユニット４内の現像スリーブ４ａ上のトナーを感光体ドラム１側に搬送する工程（トナー吐出工程）と、トナー吐出工程により感光体ドラム１側へ搬送されたトナーを摺擦ローラ６に供給して感光体ドラム１の表面を研磨する工程（以下、ドラムリフレッシュ工程という）と、トナー吐出工程により感光体ドラム１側へ搬送されたトナーを転写ローラ５側に搬送する工程（転写ローラリフレッシュ工程）と、転写ローラリフレッシュ工程により転写ローラ５側へ搬送されたトナーを感光体ドラム１側に再搬送する工程（以下、返送工程という）と、から成るリフレッシュモードを実行可能に構成されている。

図３は、本発明の画像形成装置の画像形成部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、ここでは説明の便宜のため、帯電ユニット２、露光ユニット３、除電装置１０は記載を省略している。図３（ａ）は、画像形成部がトナー吐出工程にある状態を示している。トナー吐出工程は、感光体ドラム１表面の研磨に用いられるトナーを現像ユニット４から感光体ドラム１側に供給する。

図３（ｂ）は、画像形成部がドラムリフレッシュ工程にある状態を示している。ドラムリフレッシュ工程は、トナー吐出工程により感光体ドラム１上に搬送されたトナーの一部を摺擦ローラ６に供給して感光体ドラム１の表面を研磨し、ドラム表面の水分や汚染物質をトナーと共に除去するための工程である。なお、摺擦ローラ６にトナーを供給する間は、転写ローラ５上へトナーが付着しないように、転写ローラ５にトナーと同極性のバイアス電圧が印加されている。

このとき、感光体ドラム１の表面を十分に研磨するためには、転写ローラ５にトナーと同極性のバイアス電圧を印加する時間を摺擦ローラ６の１回転に要する時間以上とし、摺擦ローラ６の表面全体にトナーを付着させることが好ましい。その後、トナーはクリーニングブレード９によりドラム表面から除去され、回収スクリュー８等のトナー回収装置により図示しない廃棄ボトルへと搬送される。なお、後述する返送工程により転写ローラ５側から感光体ドラム１側へ再搬送されるトナーも、摺擦ローラ６に供給されてドラムリフレッシュ工程に利用される。

図３（ｃ）は、画像形成部が転写ローラリフレッシュ工程にある状態を示している。転写ローラリフレッシュ工程は、トナー吐出工程により感光体ドラム１上に搬送されたトナーの一部を転写ローラ５側に搬送し、転写ローラ５表面の水分を除去するための工程である。転写ローラ５上へのトナーの搬送は、転写ローラ５にトナーと逆極性のバイアス電圧を印加することにより行われる。このとき、転写ローラ５の水分や付着物をトナーに十分に吸収させるためには、トナーと逆極性のバイアス電圧を印加する時間を転写ローラ５の１回転に要する時間以上とし、転写ローラ５の表面全体にトナーを付着させることが好ましい。

その後、転写ローラ５側へ搬送されたトナーを再度感光体ドラム１側に搬送する返送工程が行われる。図３（ｄ）は、画像形成部が返送工程にある状態を示している。感光体ドラム１上へのトナーの再搬送は、転写ローラ５にトナーと同極性のバイアス電圧を印加することにより行われる。返送工程の時間は、少なくとも転写ローラ５が３回転する時間以上とすることが好ましい。これにより、転写ローラ５側のトナーが完全に感光体ドラム１側へ搬送されるため、転写ローラ５表面の残留トナーに起因する記録媒体の裏汚れを効果的に防止可能となる。

なお、トナー中には通常と逆極性に帯電したトナーも一部存在するため、返送工程の途中、転写ローラ５に再びトナーと逆極性のバイアス電圧を印加する工程（以下、第２返送工程という）を設けることにより、転写ローラ５上に残存する逆極性トナーも感光体ドラム１側に戻すことが好ましい。このとき、第２返送工程の時間を少なくとも転写ローラ５の１回転に要する時間以上とすれば、転写ローラ５表面に残留する逆極性トナーに起因する裏汚れも確実に防止可能となる。

本発明においては、感光体ドラム１側に搬送されたトナーを利用して感光体ドラム１及び転写ローラ５を同時にリフレッシュすることを特徴としている。これにより、現像スリーブ４ａ、転写ローラ５、及び感光体ドラム１を短時間でリフレッシュすることができるとともに、感光体ドラム１側に吐出される現像スリーブ４ａ上の残存トナーを有効利用できる。

図４は、本発明の画像形成装置の一構成例を示すブロック図である。画像形成装置３０は、画像形成部１５、画像読取部３１、制御部３２、操作パネル３３、温湿度センサ３４、及び記憶部３５により構成されている。

画像読取部３１は、複写時に原稿の画像データを読み取り画像信号に変換するスキャナ等で構成される。画像読取部３１で読み取られた画像信号は制御部３２に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、画像信号を画像データに変換する。画像形成部１５は、感光体ドラム１、現像ユニット４及び転写ローラ５等から構成され、制御部３２において変換された画像データをもとに感光体ドラム１上に潜像を形成し、現像した後に用紙上にトナー像を転写する。制御部３２は、設定されたプログラムに従って画像読取部６、画像形成部１５等の画像形成装置各部の制御も行う。

操作パネル３３は、ユーザが装置の機能や印刷条件等の設定を行う操作キーと、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成される。温湿度センサ３４は、装置内部の温湿度を所定の時間毎に常に検出しており、検出された温湿度は制御部３２に送出される。制御部３２は、温湿度センサ３４により検出された装置内部の温湿度に基づいて現像ユニット４内の現像スリーブ４ａ（図３参照）や転写ローラ５に印加するバイアス電圧を変化させ、リフレッシュモードの制御を行う。リフレッシュモードの制御は、なるべく直前の検出値を用いて行うことが好ましい０が、他のタイミングで検出した温湿度を用いて制御を行ってもよい。また、温湿度の検出を所定の回数行い、各検出値の平均値を用いることもできる。

温湿度センサ３４は、例えば転写ローラ５、摺擦ローラ６や感光体ドラム１の近傍に設置されるが、装置内部及び外部の温湿度を正確に検出可能な他の場所に設置することもできる。記憶部３５は、制御部３２により使用される装置各部の制御プログラムを記憶する。また、後述するように、温湿度センサ３４により検出された温湿度変化に応じてリフレッシュモードの実行時間を変化させる場合は、温湿度変化に対応した各工程の実行時間も記憶される。

次に、本実施形態の画像形成装置の動作について説明する。図５は、本発明の画像形成装置において実施されるトナー吐出工程、ドラムリフレッシュ工程、および転写ローラリフレッシュ工程を示すフローチャートであり、図６は、リフレッシュモードにおける装置各部の動作を示すタイミングチャートである。以下、順次行われるトナー吐出工程、ドラムリフレッシュ工程、および転写ローラリフレッシュ工程を総称して、リフレッシュモードという。図６を参照しながら、図５のステップに従いリフレッシュ工程の制御手順について説明する。

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、先ず、メインモータが駆動（図６の矢印Ｘ）され、同時に温湿度センサ３４により画像形成装置内部及び外部の温湿度が検出される（ステップＳ１）。検出された温湿度は制御部３２に送出され、先ず、温度に基づいてリフレッシュモードの要否が判断される（ステップＳ２）。ここでは、用紙のジャム等で装置の電源がオフとなった場合にリフレッシュモードが開始されると処理が遅くなってしまうため、定着サーミスタ温度と外気温度との差（以下、温度ｔという）が５０ｄｅｇよりも大きい場合、即ち装置が既にコピー可能な状態にある場合はリフレッシュモードを実行しないように設定している。

ステップＳ２で温度ｔが５０ｄｅｇ以下であると判断された場合は、次に装置内部の湿度に基づいてリフレッシュモードの要否の判断を行う。ここでは、空気１ｍ³当たりの水
蒸気量（ｇ／ｍ³、以下、ＨＵＭＩＤという。）が所定のしきい値を超えているか否かに
より、リフレッシュモードを実行するか否かを決定している。

先ず、ＨＵＭＩＤが１５以下であるか否かが判断され（ステップＳ３）、１５以下の場合は装置内部の水分量が少なく像流れが発生しないため、リフレッシュモードは実行しない。一方、ステップＳ３でＨＵＭＩＤが１５よりも大きい場合は、メインモータの駆動開始から若干遅らせて現像スリーブ４ａに現像バイアスを印加（図６の矢印Ｙ）することにより感光体ドラム１上へのトナー吐出が開始され、同時に転写ローラ５には摺擦ローラ６が１周する時間以上継続してトナーと同極性のバイアス電圧が印加（図６の矢印Ａ）される（ステップＳ４）。これにより、転写ローラ５にはトナーが付着せず、ドラムリフレッシュ工程に用いられる十分なトナーが摺擦ローラ６へ供給される。

次に、転写ローラ５が１周する時間以上継続してトナーと逆極性のバイアス電圧が印加（図６の矢印Ｂ）される（ステップＳ５）。このとき、図６の矢印Ｙに示すように、感光体ドラム１上へのトナー吐出は継続しているため、吐出されたトナーの一部が転写ローラ５側へ搬送されて転写ローラリフレッシュ工程が行われる。そして、転写ローラ５が３周する時間以上継続してトナーと同極性のバイアス電圧が再度印加（図６の矢印Ｃ）され（ステップＳ６）、転写ローラ５表面の水分を吸収したトナーを感光体ドラム１側に搬送する返送工程が行われる。

返送工程により転写ローラ５表面のトナーを十分に感光体ドラム１側に戻した後、転写ローラ５が１周する時間以上継続してトナーと逆極性のバイアス電圧が再度印加（図６の矢印Ｄ）され（ステップＳ７）、転写ローラ５表面の逆極性のトナーを感光体ドラム１側に返送する第２返送工程が行われる。そして、再度転写ローラ５にトナーと同極性のバイアス電圧を所定時間印加（図６の矢印Ｅ）して２度目の返送工程を行う（ステップＳ８）。

これにより、転写ローラ５側に搬送されたトナーは完全に感光体ドラム１側に返送され、リフレッシュモード後に行われる画像形成時における用紙の裏汚れを確実に防止する。なお、ここでは返送工程は２度繰り返すこととしているが、１度としても良く、３度以上繰り返しても良い。ステップＳ６〜ステップＳ８で感光体ドラム１側に返送されたトナーは、摺擦ローラ６へ送られてドラムリフレッシュに用いられた後、ドラム表面から除去され（ステップＳ９）、リフレッシュモードが終了して装置の立ち上げが完了する。一方、リフレッシュモードを行わない場合は、定着部２３（図１参照）の温度が安定した段階で装置の立ち上げが完了する。

上記手順で制御を行うことにより、装置内部及び外部の温湿度に応じてリフレッシュモードを行うか否かを決定することができ、湿度の上昇による像流れの発生を効果的に防止するとともに、装置内部の温度が高い場合や湿度が低い場合は不要なリフレッシュモードを行わず、ドラム表面の研磨過剰を防止するとともに画像形成装置の立ち上げ時間を短縮することが可能となる。なお、ここでは温湿度に応じてリフレッシュモードが自動で開始することとしたが、像流れが発生した場合に、必要に応じて手動でリフレッシュモードを実行するようにしても良い。

なお、上記実施形態においては、温湿度センサ３４により検出された温湿度に応じてリフレッシュモードの制御を行っているが、温度又は湿度のいずれか一方を検出する温度センサ、又は湿度センサを用いて温度若しくは湿度を測定し、これに基づいてリフレッシュモードの制御を行うこともでき、リフレッシュモードの要否若しくは各工程の継続時間のいずれかのみについて制御を行う構成としても良い。また、リフレッシュモードの要否を判断するための温度或いは湿度のしきい値や、リフレッシュモード中に含まれる各工程の実行時間についても、使用する感光体の種類等に応じて自由に設定することができる。

図１の画像形成装置における感光体ドラム１、転写ローラ５、及び現像バイアス値、転写バイアス値が図７に示すような仕様である場合のリフレッシュモードについて、図８のタイミングチャートを参照しながら具体的に説明する。本実施例では、リフレッシュモード中の各工程の実行時間（現像、転写バイアス印加時間）を、１５＜ＨＵＭＩＤ≦２５の場合と、２５＜ＨＵＭＩＤの場合とに分けて調整している。ここでは１５＜ＨＵＭＩＤ≦２５の場合、リフレッシュモードの実行時間を１２０ｓｅｃに設定し、現像スリーブ４ａへの現像バイアス印加時間（トナー吐出時間）を７００ｍｓｅｃに設定している。

メインモータの駆動が安定する駆動開始から５０ｍｓｅｃ後、現像スリーブ４ａに２００Ｖの現像バイアスを７００ｍｓｅｃ印加し、感光体ドラム１上にトナーを吐出する。トナーの吐出と同時に、転写ローラ５に＋５９０Ｖのトナーと同極性のバイアス電圧を４２０ｍｓｅｃ印加して転写ローラ５へのトナーの付着を防止し、ドラムリフレッシュ用のトナーを摺擦ローラ６へ供給する。

次に、転写ローラ５に−２０μＡのトナーと逆極性のバイアス電圧を４００ｍｅｓｃ印加する。現像スリーブ４ａからのトナーの吐出はトナーと逆極性のバイアス電圧印加の途中まで継続しているため、吐出されたトナーの一部は転写ローラ５に付着し、転写ローラ５表面の水分を吸収する。その後、転写ローラ５に＋５９０Ｖのトナーと同極性のバイアス電圧を４８８０ｍｓｅｃ印加して転写ローラ５に付着したトナーを感光体ドラム１側に再付着させる。再付着したトナーは摺擦ローラ６へ順次供給され、感光体ドラム１表面の研磨に用いられた後、クリーニングブレード９によりドラム表面から除去される。

さらに−２０μＡのトナーと逆極性のバイアス電圧を４５０ｍｅｓｃ印加して逆極性トナーも感光体ドラム１側に再付着させる。このとき、先に感光体ドラム１側に搬送された同極性トナーは既にドラム表面から除去されているため、転写ローラ５側に再付着することはない。そして、画像形成時の用紙の裏汚れを防止するため、再び＋５９０Ｖのトナーと同極性のバイアス電圧を残り時間だけ印加して転写ローラ５に付着したトナーを完全に除去し、リフレッシュモードを終了する。

装置内部の湿度が高くなると、感光体ドラム１及び転写ローラ５のリフレッシュに要する時間も長くなり、それに応じて現像スリーブ４ａから吐出するトナー量も多くする必要がある。そのため、２５＜ＨＵＭＩＤの場合、リフレッシュモードの実行時間を１５０ｓｅｃに設定し、現像スリーブ４ａへの現像バイアス印加時間（トナー吐出時間）を１０００ｍｓｅｃに設定するとともに、各工程におけるバイアス電圧の印加時間もリフレッシュモード全体の時間に合わせて長く設定する。制御手順は１５＜ＨＵＭＩＤ≦２５の場合と同様であるため説明は省略する。

なお、上記実施例では１５＜ＨＵＭＩＤ≦２５の場合のメインモータ駆動時間（リフレッシュモード実行時間）を１２０ｓｅｃ、現像バイアス印加時間（トナー吐出時間）を７００ｍｓｅｃに設定しているが、メインモータ駆動時間は５０〜１５０ｓｅｃ、現像バイアス印加時間は５００〜１０００ｍｓｅｃの範囲で適宜設定することができる。

は、本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 は、本発明の画像形成装置において実行される第１実施形態のリフレッシュモードを示すフローチャートである。 は、本発明の画像形成装置の画像形成部がリフレッシュモードにある状態を示す概略図である。 は、本発明の画像形成装置の一構成例を示すブロック図である。 は、本発明の画像形成装置において実行される第２実施形態のリフレッシュモードを示すフローチャートである。 は、リフレッシュモードにおける装置各部の動作を示すタイミングチャートである。 は、本発明の実施例に用いられる画像形成装置の感光体ドラム、転写ローラ及び現像ユニットの仕様を示す表である。 は、実施例のリフレッシュモードにおける装置各部の動作を示すタイミングチャートである。 は、従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
３ 露光ユニット
４ 現像ユニット
４ａ 現像スリーブ
５ 転写ローラ（転写手段）
６ 摺擦ローラ
７ スプリング
８ 回収スクリュー
９ クリーニングブレード
１４ クリーニング装置
１５ 画像形成部
３０ 画像形成装置
３１ 画像読取部
３２ 制御部
３４ 温湿度センサ
３５ 記憶部

Claims (10)

1. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面に静電潜像を書き込む露光手段と、トナー担持体上に担持したトナーにより、前記静電潜像担持体表面にトナー像を形成する現像手段を有し、前記現像手段により得られた可視画像は、転写手段によって記録媒体上に転写した後、定着手段を経て出力画像として出力される画像形成装置において、
   前記出力画像の形成時以外の動作時に、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体側へトナーを搬送し、前記転写手段にトナーと逆極性の電圧を印加して前記静電潜像担持体側へ搬送されたトナーを前記転写手段側に搬送する工程と、前記転写手段にトナーと同極性の電圧を印加して、前記転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写手段が転写ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記静電潜像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記静電潜像担持体表面を摺擦する摺擦ローラとを備え、前記静電潜像担持体側へ搬送されたトナーを前記摺擦ローラに供給して前記静電潜像担持体表面を摺擦する工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記摺擦ローラへのトナーの供給は、少なくとも前記摺擦ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記転写手段側にトナーを搬送する工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記返送工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラの３周分の時間継続して行われることを特徴とする請求項２乃至請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記返送工程の後に、前記転写ローラにトナーと逆極性の電圧を印加する第２返送工程を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第２返送工程における前記転写ローラへの電圧の印加は、少なくとも前記転写ローラ１周分の時間継続して行われることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 装置内部及び／又は外部の温度及び／又は湿度を検知する検知手段と、該検知手段により検知された温度及び／又は湿度に応じて、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体側へトナーを搬送し、搬送されたトナーを前記転写手段側に搬送する工程と、前記転写手段側へ搬送されたトナーを前記静電潜像担持体側に搬送する返送工程の実行の要否及び／又は実行時間を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記静電潜像担持体は、アモルファスシリコンから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の画像形成装置。