JP2008203620A

JP2008203620A - 画像形成装置

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Publication number: JP2008203620A
Application number: JP2007040780A
Authority: JP
Inventors: Ryushi Imoo; 龍士芋生
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: JP4978961B2

Abstract

【課題】感光体表面の像流れを解消するためのリフレッシュモードの実行時間を短縮できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、現像ユニット４内の現像ローラ４ａ上のトナーを感光体ドラム１側に搬送するトナー供給工程と、トナー供給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の表面を研磨する研磨工程とを各１回以上含むリフレッシュモードを実行可能に構成されており、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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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、比較的大型の装置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、ヒータの取り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。

しかし、特許文献１、２の方法では、供給される現像剤量が多くなると、感光体表面に多層の現像剤が付着する。ここで、感光体表面に近い現像剤層では感光体表面への付着力が強いため、感光体と同じ速度で移動する。一方、研磨部材に近い現像剤層では研磨部材に押し付けられて付着しているため、研磨部材と同じ速度で移動する。そのため、現像剤の層間において滑りが発生して研磨効果が低下し、これを補うためには研磨時間を長く取る必要があった。特に、高温高湿の環境下ではイオン生成物の付着量も多く研磨に時間を要するため、ユーザの印刷待ち時間が長くなるとともに研磨に必要な現像剤量も多くなるという問題点があった。
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、研磨剤の添加された現像剤を効率良く供給することにより、短時間で感光体ドラム表面に付着した不純物を除去でき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、感光体ドラムと、該感光体ドラム表面に研磨剤を含むトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットと、前記感光体ドラム表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記感光体ドラム表面を研磨する研磨部材と、を備え、非画像形成時に前記現像ユニットから前記感光体ドラム側へトナーを供給するトナー供給工程と、該トナー供給工程により吐出されたトナーを前記研磨部材に供給して前記感光体ドラム表面を研磨する研磨工程とを各１回以上含む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が０．２ｍｇ／ｃｍ²以上０．５ｍｇ／ｃｍ²以下であり、且つ前記トナー供給工程の実行時間が前記感光体ドラム１回転に要する時間以上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、前記トナー供給工程は、前記感光体ドラム表面の電位を０付近とした状態で前記現像ユニットに現像バイアスを印加することにより実行さ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、前記トナー供給工程における前記感光体ドラムの回転数と、前記研磨工程におけるトナー供給終了後の前記感光体ドラムの回転数との比が、１：１以上１：４以下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、装置内部又は外部の湿度を検知する湿度検知手段と、該湿度検知手段の検知結果に応じて前記トナー供給量を制御する制御手段とが設けられており、前記制御手段は、前記湿度検知手段の検知結果が所定値以上のとき、１回目の前記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２回目以降よりも増加させることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、トナー供給工程において単層に近いトナー層が感光体ドラムの全周に形成されるため、供給されたトナーを全て感光体の研磨に使用でき、少量のトナーを用いて短時間で効率的且つムラのない研磨が可能となる。

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、感光体ドラム表面の電位を０付近とした状態で現像ユニットに印加される現像バイアス値によりトナー供給量が調整されるため、トナー供給量を所定の範囲に容易に調整することができる。

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、トナー供給工程における感光体ドラムの回転数と、研磨工程におけるトナー供給終了後の感光体ドラムの予備回転数との比を１：１以上１：４以下とすることにより、トナー中の樹脂成分をドラム表面に擦りつけることなく短時間で必要十分な研磨効果を得ることができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、湿度検知手段の検知結果が所定値以上のとき、１回目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２回目以降よりも増加させることにより、感光体ドラム表面が結露するような条件下においてはリフレッシュモードの開始直後に感光体ドラム表面の水分を確実にトナーに吸収させた後、感光体の研磨を短時間で効率的に行うことができる。

以下、図面を参照しながらに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構成を示す概略断面図であり、図２は、図１における画像形成部周辺を詳細に示した部分図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンタ）１００は、感光体ドラム１、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、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。

感光体ドラム１は、アルミドラムにａ−ＳｉやＯＰＣ（有機感光層）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。

例えばカーボン（Ｃ）とシリコン（Ｓｉ）を含むａ−Ｓｉ感光層の場合、カーボン高含有率層（０．８０≦Ｃ／Ｃ＋Ｓｉ≦０．９４）が表面層の約３５％を超える層厚（１０００〜２０００Å）であり、内面側へ向かうにつれてカーボン含有比率がなだらかに低くなっている。このようなａ−Ｓｉ感光層は、製膜時に直流成分を主に用いる方法で形成される。

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ローラ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。

クリーニング装置１４は、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はスプリング（図示せず）により感光体ドラム１表面に一定の圧力で圧接されている。

周知の如く、除電装置（図示せず）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にて記録媒体上に転写する。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。

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。

また、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に、現像ユニット４内の現像ローラ４ａ上のトナーを感光体ドラム１側に搬送する工程（以下、トナー供給工程という）と、トナー供給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、研磨工程という）とを各１回以上含む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、図２における感光体ドラム付近の拡大図である。感光体ドラム１の周囲には、回転方向（図３の時計回り）に沿って帯電ユニット２、露光ユニット３（図２参照）、現像ローラ４ａ、転写ローラ５、摺擦ローラ６、クリーニングブレード９が配設されている。摺擦ローラ６は感光体ドラム１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１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の周速の１．２倍に制御されている。摺擦ローラ６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。

また、摺擦ローラ６表面の、感光体ドラム１との当接面よりも回転方向下流側には、スクレーパ１０が回転方向に対しカウンター方向に圧接されている。スクレーパ１０としては、例えば厚さ０．０２〜２．０ｍｍのＳＵＳ３０４製の弾性プレートが用いられ、その固定端は取り付けステー１１ａに貼り付けられている。摺擦ローラ６に圧接されるスクレーパ１０の自由端は固定端よりも下方に位置しており、スクレーパ１０によって摺擦ローラ６から掻き落とされたトナーは回収スクリュー１３側に落下するようになっている。

なお、ここではスクレーパ１０の取り付け方向を摺擦ローラ６表面の圧接点における接線方向としたが、これに限るものではなく、圧接点において接線に対し所定の角度を有していても良い。また、スクレーパ１０の材質も弱磁性のＳＵＳ３０４に限定されるものではなく、非磁性のＳＵＳ板や、各種の樹脂製、金属製のブレード板、ゴムブレード板等が使用できる。

感光体ドラム１表面の、摺擦ローラ６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９が感光体ドラム１に当接した状態で取り付けステー１１ｂに固定されている。クリーニングブレード９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９の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１の仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラ６及びクリーニングブレード９によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは上方に移動し、回収スクリュー１３の回転に伴ってクリーニング装置１４（図２参照）の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子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。

図４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、ここでは正帯電トナーを用いる場合について説明しており、帯電ユニット２及び露光ユニット３は記載を省略している。図４（ａ）は、画像形成部がトナー供給工程にある状態を示している。トナー供給工程では、現像ユニット４内の現像ローラ４ａにトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加することにより、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。

本発明においては、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（以下、単にトナー供給量という）を制限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。これにより、感光体ドラム１上に供給されるトナー層Ｔが薄層（望ましくは単層）となって感光体ドラム１表面と摺擦ローラ６との隙間におけるトナー層間の滑りが抑制されるため、供給されたトナー全てを感光体表面の研磨に使用でき、研磨効率が向上するとともにトナー供給量も必要最小限に抑えることができる。

ここで、トナー供給量が０．５ｍｇ／ｃｍ²を超えると、トナー層Ｔが多層となって層間での滑りが生じ、ドラム表面の研磨効率が低下する。一方、トナー供給量が０．２ｍｇ／ｃｍ²よりも少なくなると、ドラム表面での均一なトナー層Ｔの形成が困難となる。そのため、本発明ではトナー供給量は０．２ｍｇ／ｃｍ²以上０．５ｍｇ／ｃｍ²以下とする。

感光体ドラム１へのトナーの供給は、帯電ユニット２により一様に帯電されたドラム表面全体を露光ユニット３により露光し、現像ローラ４ａ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通常の画像形成プロセスによって行うことも可能であるが、この方法では単位面積当たりのトナー供給量が多くなり、トナー層Ｔを単層に近い薄層にすることが困難である。

そこで、帯電ユニット２による帯電を行わず、感光体ドラム１の表面電位が０Ｖ（グランド）付近の状態で現像ローラ４ａに現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを供給する方法を用いることが好ましい。このとき現像ローラ４ａに印加される現像バイアスは、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。

図４（ｂ）は、トナー供給工程によりドラム表面に供給されたトナーが摺擦ローラ６に到達して研磨工程が開始された状態を示している。研磨工程は、トナー供給工程により感光体ドラム１上にトナーを供給した後に、摺擦ローラ６を感光体ドラム１に対し速度差を持って回転させることで感光体ドラム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にはトナーと同極性（正）のバイアス電圧が印加されている。

感光体ドラム１と摺擦ローラ６の接触部を通過したトナーは摺擦ローラ６に付着して次回転時に再びドラム表面の研磨に用いられるが、大部分はスクレーパ１０（図３参照）により摺擦ローラ６から掻き落とされる。従って、トナー供給工程１回当たりの継続時間を感光体ドラム１の１回転に要する時間以上とし、感光体ドラム１の表面全体にトナーを付着させることでドラム表面を均一に研磨可能となる。

図４（ｃ）は、研磨工程中にトナー供給工程が終了した状態を示している。研磨工程においては、現像ローラ４ａからのトナーの供給が停止した後も感光体ドラム１及び摺擦ローラ６がしばらく予備回転を続ける。本発明においては、トナー供給工程において単層に近いトナー層Ｔが感光体ドラム１の全周に形成されるため効率的な研磨が可能となる。また、トナーの供給が停止した場合、予備回転を多くするとトナー中の樹脂成分がドラム表面に擦りつけられる結果となる。

従って、本発明では従来に比べて感光体ドラムの予備回転数を抑えることが好ましく、具体的にはトナー供給工程における感光体ドラムの回転数の４倍以下とすることが好ましい。一方、ドラム表面の付着物をムラ無く除去するためには、感光体ドラムの予備回転数は少なくともトナー供給工程における感光体ドラムの回転数と同等以上（１回転以上）は必要となる。

図４に示したトナー供給工程及び研磨工程を各１回、或いは複数回繰り返してリフレッシュモードを実行することにより、感光体ドラム１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、各工程の実行回数及び実行時間は、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。

図５は、本発明の画像形成装置における制御経路の一例を示すブロック図である。画像形成装置１００は、画像形成部１５、画像入力部３１、制御部３２、操作パネル３３、湿度センサ３４、及び記憶部３５により構成されている。

画像入力部３１は、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り、画像形成装置１００が図１に示した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る。

画像入力部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、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及びクリーニング装置１４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、現像した後にシート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入力部３１、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。湿度センサ３４は、装置内部の湿度を所定の時間毎に常に検出しており、検出された湿度は制御部３２に送出される。制御部３２は、湿度センサ３４により検出された湿度に基づいて現像ユニット４内の現像ローラ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が、他のタイミングで検出した湿度を用いて制御を行ってもよい。また、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。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、装置内部の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、湿度センサ３４により検出された湿度に応じてリフレッシュモード開始直後におけるトナー供給量を変化させる場合は、湿度に対応した現像バイアス値も記憶される。

次に、図１〜図５を用いて本実施形態の画像形成装置におけるリフレッシュモードの実行手順について説明する。画像形成装置の電源オン時やスリープ（省電力）モード時、或いはユーザによる設定によりリフレッシュモードが開始されると、メインモータの駆動開始と共に湿度センサ３４により検出された装置内部の湿度が制御部３２に送出される。次に、装置内部の湿度に基づいてリフレッシュモードの開始直後（トナー供給工程１回目）におけるトナー供給量が設定される。ここでは、空気１ｍ³当たりの水蒸気量（以下、ＨＵＭＩＤという）によりトナー供給量を決定している。

そして、メインモータの駆動開始から若干遅らせてトナー供給量に応じた現像バイアスを現像ローラ４ａに印加することにより感光体ドラム１上へのトナー供給が開始され、同時に転写ローラ５にはトナーと同極性のバイアス電圧が印加される（図４（ａ）参照）。これにより、転写ローラ５にはトナーが付着せず、研磨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。このトナー供給工程は感光体ドラム１が１周する時間以上継続して行われる。

その後、摺擦ローラ６までトナーが到達した時点で研磨工程が開始される（図４（ｂ）参照）。研磨工程はトナー供給工程が終了した後も継続し、感光体ドラム１及び摺擦ローラ６が所定回転数だけ予備回転する（図４（ｃ）参照）。このトナー供給工程及び研磨工程を各１回若しくは複数回繰り返して装置の立ち上げが完了する。なお、湿度（ＨＵＭＩＤ）が高い場合は、１回目のトナー供給工程におけるトナー供給量のみを増加させ、２回目以降はトナー供給量を通常に戻す。

上記手順によれば、湿度の上昇に伴い感光体ドラム表面の水分量が多くなっている場合はリフレッシュモード開始時には水分を吸着可能な量のトナーを供給するとともに、その後はトナー供給量を少なくしてトナー薄層を形成できる。従って、水分吸着と同時に感光体表面の研磨を効率良く行うことができ、リフレッシュモードの実行時間を短時間に抑えつつ像流れの発生を効果的に防止可能となる。なお、湿度センサ３４の検出湿度、或いは前回のリフレッシュモード実行からの印刷枚数等に応じてリフレッシュモードが自動で開始するようにしても良い。

その他本発明は、上記各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、湿度センサ３４により検知された装置内部の湿度に基づいてトナー供給工程の開始直後におけるトナー供給量を変化させているが、装置外部の湿度を検知し、それに基づいてトナー供給量を変化させても良い。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンタに限られるものではなく、タンデム式やロータリー方式のカラー複写機及びプリンタ、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、感光体ドラム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。

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モードの研磨性能について評価した。トナー供給工程におけるトナー供給量を０．２ｍｇ／ｃｍ²、現像ローラ４ａへの現像バイアス印加時間（トナー供給時間）を１ｓｅｃとした場合を本発明１とした。一方、トナー供給工程におけるトナー供給量を０．８ｍｇ／ｃｍ²、現像ローラ４ａへの現像バイアス印加時間（トナー供給時間）を１ｓｅｃとした場合を比較例とした。

評価方法としては、本発明１及び比較例の条件で通常湿度条件下（２３℃、５５％、ＨＵＭＩＤ１２０ｍｇ）でテスト画像を１００，０００枚印刷後にリフレッシュモードを実行した。また、高湿度条件下（３５℃、８０％、ＨＵＭＩＤ３３５ｍｇ）で１回目のトナー供給工程におけるトナー供給量を０．４ｍｇ／ｃｍ²、以後のトナー供給工程におけるトナー供給量を０．２ｍｇ／ｃｍ²とした場合を本発明２とし、同様にリフレッシュモードを実行した。本発明１、２及び比較例において感光体の研磨に要する時間（リフレッシュモード時間）を比較して研磨性能を評価した。

試験条件としては、直径３０ｍｍのａ−Ｓｉ感光体ドラムを用い、ドラム回転速度を１００ｍｍ／ｓｅｃ（約１秒でドラム１周）とした。また、研磨材としてシリカ０．６重量％及び酸化チタン１．４重量％を含む平均粒子径７．３μｍの正帯電性の磁性一成分トナーを用いた。なお、トナー供給工程では、感光体ドラムの表面電位を０Ｖ付近とし、現像ローラに５０Ｖの正バイアスを印加してドラム表面にトナーを供給した。結果を表１に示す。

表１に示すように、トナー供給工程１回当たりのトナー供給時間を１秒間（≒感光体ドラム１周分）としたとき、トナー供給量が０．２ｍｇ／ｃｍ²と少ない本発明１では研磨工程においてトナー供給停止後に必要な予備回転時間は３．７５秒（≒感光体ドラム３．７５周分）であり、感光体の研磨に必要なトナー供給工程及び研磨工程の繰り返し回数は８回、リフレッシュモード実行時間は３８秒であった。

これに対し、トナー供給量が０．８ｍｇ／ｃｍ²の比較例では、トナー供給停止後に必要な予備回転時間は６０秒（≒感光体ドラム６０周分）であり、感光体の研磨に必要な各工程の繰り返し回数は２回、リフレッシュモード実行時間は１２２秒であった。

一方、高湿度条件においては本発明２のように、１回目のトナー供給工程におけるトナー供給量を０．４ｍｇ／ｃｍ²、それに続く１回目の研磨工程の予備回転時間を７．５秒と本発明１の２倍にするとともに、以後は本発明１と同様にトナー供給量を０．２ｍｇ／ｃｍ²、予備回転時間を３．７５秒に戻して各工程を６回繰り返すことにより、リフレッシュモード実行時間３７秒で感光体ドラムの研磨を行うことができた。

この結果より、本発明では供給されたトナーがドラム表面全周に薄層となって付着して研磨効率が向上するため、リフレッシュモード実行時間を大幅に短縮できることが確認された。また、高湿度条件においては１回目のトナー供給工程のトナー供給量を増加させることで、感光体表面の水分を一度に吸着することができ、その後は短時間で十分な研磨が可能となった。

本発明は、感光体ドラムと、該感光体ドラム表面に研磨剤を含むトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットと、感光体ドラム表面に所定の圧力で圧接されるとともに感光体ドラム表面を研磨する研磨部材と、を備え、非画像形成時に現像ユニットから感光体ドラム側へトナーを供給するトナー供給工程と、該トナー供給工程により吐出されたトナーを研磨部材に供給して感光体ドラム表面を研磨する研磨工程とを各１回以上含む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、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が０．２ｍｇ／ｃｍ²以上０．５ｍｇ／ｃｍ²以下であり、且つトナー供給工程の実行時間が感光体ドラム１回転に要する時間以上とする。

これにより、リフレッシュモード中のトナー供給工程において単層に近いトナー層が感光体ドラムの全周に形成されるため、研磨工程では供給された全てのトナーを研磨に用いることができる。従って、リフレッシュモードにおいて短時間で効率的且つムラのない研磨が可能な画像形成装置を提供することができる。

また、感光体ドラム表面の電位を０付近とした状態で現像ユニットに現像バイアスを印加することによりトナー供給工程が実行されるので、感光体ドラム表面にトナー薄層を容易に形成可能な画像形成装置となる。

また、トナー供給工程における感光体ドラムの回転数と、研磨工程におけるトナー供給終了後の感光体ドラムの予備回転数との比を１：１以上１：４以下としたので、トナー中の樹脂成分をドラム表面に擦りつけることなく短時間で必要十分な研磨効果を得ることができ、像流れを確実に防止しつつ印刷待ち時間も短縮可能となる。

また、感光体ドラム表面が結露するような高湿度条件においては１回目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２回目以降よりも増加させたので、感光体ドラム表面の水分を除去した状態で感光体の研磨を短時間で効率的に行うことができ、使用環境によらずリフレッシュモード時間を短縮できる。

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、図１における画像形成部周辺の部分拡大図である。は、図２における感光体ドラム周辺の部分拡大図である。は、リフレッシュモード中のトナー供給工程（図４（ａ））、研磨工程（図４（ｂ））、トナー供給工程が終了した後の研磨工程（図４（ｃ））を示す感光体ドラム周辺の概略図である。は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。

符号の説明

１感光体ドラム
２帯電ユニット
３露光ユニット
４現像ユニット
４ａ現像ローラ
５転写ローラ
６摺擦ローラ
９クリーニングブレード
１０スクレーパ
１１ａ、１１ｂ取り付けステー
１３回収スクリュー
１４クリーニング装置
１５画像形成部
３１画像入力部
３２制御部
３４湿度センサ
３５記憶部
１００画像形成装置
Ｔトナー層

Claims

感光体ドラムと、該感光体ドラム表面に研磨剤を含むトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットと、前記感光体ドラム表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記感光体ドラム表面を研磨する研磨部材と、を備え、
非画像形成時に前記現像ユニットから前記感光体ドラム側へトナーを供給するトナー供給工程と、該トナー供給工程により吐出されたトナーを前記研磨部材に供給して前記感光体ドラム表面を研磨する研磨工程とを各１回以上含む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が０．２ｍｇ／ｃｍ²以上０．５ｍｇ／ｃｍ²以下であり、且つ前記トナー供給工程の実行時間が前記感光体ドラム１回転に要する時間以上であることを特徴とする画像形成装置。
前記トナー供給工程は、前記感光体ドラム表面の電位を０付近とした状態で前記現像ユニットに現像バイアスを印加することにより実行されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記トナー供給工程における前記感光体ドラムの回転数と、前記研磨工程におけるトナー供給終了後の前記感光体ドラムの回転数との比が、１：１以上１：４以下である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。
装置内部又は外部の湿度を検知する湿度検知手段と、該湿度検知手段の検知結果に応じて前記トナー供給量を制御する制御手段とが設けられており、前記制御手段は、前記湿度検知手段の検知結果が所定値以上のとき、１回目の前記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２回目以降よりも増加させ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。