JP2020148795A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、研磨部材と、を含む画像形成部と、高圧発生回路と、電流検出部と、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基準画像を形成するトナー供給工程と、トナー供給工程により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研磨工程と、を含むリフレッシュモードを実行可能である。制御部は、トナー供給工程において基準画像を形成する際に現像剤担持体に流れる現像電流の直流成分を電流検出部により検出し、検出された現像電流の直流成分のバラツキが所定値以下となったときリフレッシュモードを終了する。【選択図】図２

Description

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。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、高湿環境下等で像担持体である感光体ドラムに水分の吸着（微小結露・結露）が生じている状態では、感光体ドラム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位の横流れが起こり、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、感光体ドラム周辺の湿度状況によって感光体ドラムの周方向の結露の状態が異なる場合、感光体ドラムの一周分全てにおいて均一なトナー像を形成できなくなり、周方向の画像濃度ムラを生じることがある。上記の画像流れは、誘電率の高いアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムにおいて顕著に発生する。

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、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ごと除去する方法が開示されている。

特開平１１−３０１４号公報

感光体ドラムの表面に形成される酸化膜の厚みや、吸着するイオン生成物や吸湿の程度等は、画像形成装置が使用される環境条件、特に湿度や使用する紙の材質等によって大きく変化する。このため、特許文献１の方法では、高湿度環境下においても画像流れの発生を防止できるように研磨時間等のリフレッシュ条件を設定するのが一般的である。

その場合、例えば夏季や雨天時等の吸湿の程度が極めて高い状態を基準として研磨量を設定することになるため、それ以外の吸湿の程度があまり高くない通常状態において、感光体ドラムを過剰に研磨することになり、感光体ドラムの寿命を必要以上に縮める原因となったり、不必要なリフレッシュ動作により消費トナーや消費電力が増加したりするという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、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を目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、研磨部材と、を含む画像形成部と、高圧発生回路と、電流検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電装置は、像担持体を帯電させる。露光装置は、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。現像装置は、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。研磨部材は、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。高圧発生回路は、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像剤担持体に印加する。電流検出部は、現像剤担持体に流れる直流電流を検出する。制御部は、画像形成部および高圧発生回路を制御する。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基準画像を形成するトナー供給工程と、トナー供給工程により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研磨工程と、を含むリフレッシュモードを実行可能である。制御部は、トナー供給工程において基準画像を形成する際に現像剤担持体に流れる現像電流の直流成分を電流検出部により検出し、検出された現像電流の直流成分のバラツキが所定値以下となったときリフレッシュモードを終了する。

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おける現像電流の直流成分のバラツキを用いて画像流れの状態を推測することにより、リフレッシュモードの実行時間を適切に決定することができ、リフレッシュモードを過不足なく実行することができる。従って、リフレッシュモードの不足による画像流れの発生や、不必要なリフレッシュモードの実行による像担持体の表面の研磨過剰、消費トナーおよび消費電力の増加を効果的に抑制することができる。

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 画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図 現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図 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 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 リフレッシュモードの実行時に形成される基準画像の静電潜像パターンの一例を示す図 画像流れが発生していない状態の静電潜像とトナー像との関係を示す模式図 画像流れが発生している状態の静電潜像とトナー像との関係を示す模式図

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（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）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シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

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が配設されており、さらに駆動手段（図示せず）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。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

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。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、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。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。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が設けられている。

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、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー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。

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上のシアン、マゼンタ、イエロー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。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト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。

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に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２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。なお、図２は図１の紙面奥側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。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。

図２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２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１および供給搬送室２２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２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａ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２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの右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２０の開口部２０ｂ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２において反時計回り方向に回転する。

現像ローラー３１は、図２において反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。

また、現像容器２０には規制ブレード２７が現像ローラー３１の長手方向（図２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。

現像ローラー３１には、高圧発生回路４３（図３参照）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。

図３は、現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図である。以下の説明では画像形成部Ｐａの構成および現像装置３ａの制御経路について説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄの構成および現像装置３ｂ〜３ｄの制御経路についても同様であるため説明を省略する。

現像ローラー３１は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路４３に接続されている。高圧発生回路４３は、交流定電圧電源４３ａと、直流定電圧電源４３ｂとを備える。交流定電圧電源４３ａは、昇圧トランス（図示せず）を用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を出力する。直流定電圧電源４３ｂは、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を整流した直流電圧を出力する。

高圧発生回路４３は、画像形成時には交流定電圧電源４３ａおよび直流定電圧電源４３ｂから直流電圧に交流電圧を重畳させた現像電圧を出力する。電流検出部４４は、現像ローラー３１に現像電圧を印加したときに流れる現像電流の直流成分を検出する。

クリーニング装置７ａは、感光体ドラム１ａ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。

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１側への圧接力は、例えば５ｇ／ｍｍ²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１への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラー３３は、感光体ドラム１ａ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。

摺擦ローラー３３は感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを清掃する機能の他、感光体ドラム１ａ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。摺擦ローラー３３に付着した残留トナーはスクレーパー（図示せず）によって掻き落とされ、搬送スパイラル３５側に落下する。

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、研磨剤がトナー母粒子の表面に静電的に付着しているものが用いられる。

次に、画像形成装置１００の制御システムについて図３を参照して説明する。画像形成装置１００には、ＣＰＵ等で構成される主制御部８０が設けられている。主制御部８０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部７０に接続される。主制御部８０は、記憶部７０に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置１００の各部（帯電装置２ａ〜２ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、露光装置５、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、クリーニング装置７ａ〜７ｄ、二次転写ローラー９、定着部１３、高圧発生回路４３、電流検出部４４、電圧制御部４５等）を制御する。

電圧制御部４５は、現像ローラー３１に現像電圧を印加する高圧発生回路４３を制御する。なお、電圧制御部４５は、記憶部７０に記憶される制御プログラムで構成されていてもよい。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主制御部８０に送信される。

主制御部８０には液晶表示部９０、送受信部９１が接続されている。液晶表示部９０は、ユーザーが画像形成装置１００の各種設定を行うためのタッチパネルとして機能するとともに、画像形成装置１００の状態、画像形成状況や印字枚数等を表示する。送受信部９１は、電話回線やインターネット回線を用いて外部との通信を行う。

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上に基準画像を形成する工程（トナー供給工程）と、トナー供給工程により感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に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の表面を研磨する工程（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である。

前述したように、リフレッシュモードを必要以上に実行すると、感光体ドラム１ａ〜１ｄの寿命を必要以上に縮める原因となったり、消費トナーや消費電力が増加したりするという不具合が生じる。そこで、本発明の画像形成装置１００では、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面における画像流れの発生状況を推定し、推定結果に応じてリフレッシュモードの継続または終了を判定する。具体的には、トナー供給工程における現像電流の直流成分を検出し、現像電流の直流成分のばらつきが所定値以下となったとき画像流れが発生していないと判定してリフレッシュモードを終了する。

図４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３および後述する図５〜図８を参照しながら、図４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。

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主制御部８０に送信される。次に、主制御部８０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）。

図５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５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）、ステップＳ１に戻り温湿度の測定を継続する。

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を開始する（ステップＳ３）。そして、帯電装置２ａ〜２ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させた後、露光装置５によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に基準画像の静電潜像を形成する（ステップＳ４）。

図６は、リフレッシュモードの実行時に形成される基準画像の静電潜像パターンの一例を示す図である。本実施形態で使用する静電潜像パターンＰＴは、露光部Ｄと非露光部（白地部）Ｗとが市松模様状に配置されている。

リフレッシュモードの実行時に形成する静電潜像パターンは、ベタパターン（ソリッドパターン）のように均一なパターンであってもよいが、画像流れは表面電荷の移動によって生じる現象であるため、電位差がある部分で発生しやすい。そのため、露光部（画像部）と非露光部（白地部）とが繰り返すパターンが好ましく、図６に示した市松模様状に限らず、例えば主走査方向または副走査方向に平行なラインパターン等であってもよい。

図６に示した静電潜像パターンＰＴでは、露光部Ｄが千鳥状（ジグザグ状）に配置されているため、主走査方向及び副走査方向における露光部Ｄと非露光部Ｗのエッジ部（境界）の出現割合が高く、現像電流の直流成分のバラツキに基づいて画像流れの状態を検出する際の検出感度が高くなるため好ましい。

次に、高圧発生回路４３によって現像ローラー３１に現像電圧を印加して静電潜像をトナー像に現像する（ステップＳ５）。同時に、電流検出部４４によって現像ローラー３１に流れる現像電流の直流成分を検出する（ステップＳ６）。主制御部８０は、現像電流の直流成分のバラツキが所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。

図７および図８は、それぞれ画像流れが発生していない状態および画像流れが発生している状態での静電潜像とトナー像との関係を示す模式図である。画像流れが発生していない状態では、図７に示すように露光部（画像部）Ｄでは露光部電位（明電位）ＶＬと現像電圧の直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）との電位差分だけトナーＴが付着する。一方、非露光部（白地部）Ｗでは非露光部電位（暗電位）Ｖ０のほうがＶｓｌｖ（ＤＣ）よりもトナーＴと同極性側（プラス側）に高いため、トナーＴは付着しない。即ち、非露光部Ｗではトナーの移動による電荷移動は少ないため、そのほとんどがキャリアを流れる電流となる。このとき、Ｖ０とＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差はほぼ一定に保持されるため、現像電流の直流成分のバラツキも一定範囲に維持される。

画像流れが発生している状態では、図８に示すように露光部Ｄと非露光部Ｗのエッジ部で電位の横流れが起こり、非露光部電位（暗電位）Ｖ０が部分的に低下する。そのため、非露光部ＷにもトナーＴが付着する。また、画像流れが発生するときは感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の吸水によってキャリアを流れる電流が増加しやすくなる。その結果、画像流れが発生している部分と発生していない部分とで現像電流の直流成分のバラツキが大きくなる。即ち、現像電流の直流成分のバラツキが小さくなれば画像流れが改善されたものと推測することができる。

図４に戻って、現像電流の直流成分のバラツキが所定範囲内である場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）、主制御部８０は感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面が十分に研磨されたものと判断してリフレッシュモードを終了する（ステップＳ８）。一方、現像電流の直流成分のバラツキが所定範囲内でない場合は（ステップＳ７でＮｏ）、ステップＳ４に戻りリフレッシュモードを継続する。

以上説明したように、リフレッシュモードの実行時における現像電流の直流成分のバラツキを用いて画像流れの状態を推測することにより、リフレッシュモードの実行時間を適切に決定することができ、リフレッシュモードを過不足なく実行することができる。従って、リフレッシュモードの不足による画像流れの発生や、不必要なリフレッシュモードの実行による感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の研磨過剰や、消費トナーおよび消費電力の増加を効果的に抑制することができる。

また、現像電流のバラツキを比較する際は、現像電流を複数回検出し、検出された電流値の標準偏差を用いて評価することが好ましい。ここで、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の結露がひどく画像流れが顕著に発生している場合は、リフレッシュモードによる画像流れの改善効果が遅く、画像流れが改善していないにも係わらず現像電流の変化が小さいことも考えられる。この場合、現像電流のバラツキは小さいが、現像電流が適正範囲よりも大きくなる。

そこで、予め現像電流の適正範囲を設定しておき、現像電流が適正範囲に入っており、且つ、現像電流のバラツキが小さいときに画像流れが改善されたものと判定してリフレッシュモードを終了することが好ましい。或いは、温湿度条件や画像形成装置１００の使用状況に応じて現像電流の直流成分の検出時間を変更することで現像電流の直流成分のバラツキの検知精度を高めることが好ましい。例えば、高温高湿条件下や電源オン時、スリープモード（省電力モード）からの復帰時においては画像流れが発生しやすいため、現像電流の直流成分を複数回検出する際の測定間隔（インターバル）を長くするか、検出回数を増加する。

また、摺擦ローラー３３の研磨力が低下すると感光体ドラム１ａ〜１ｄの研磨が進まず、現像電流が安定するまでに時間を要するようになる。そこで、本実施形態ではリフレッシュモードの開始から終了までの継続時間を記憶部７０に記憶しておき、継続時間が一定時間以上となったときに摺擦ローラー３３の交換を促す通知を行うこととしている。

これにより、摺擦ローラー３３の適切な交換時期を通知することができ、感光体ドラム１ａ〜１ｄの研磨不良に起因する画像流れの発生を効果的に抑制することができる。また、画像形成装置１００の予知保全を確実に行うことができ、サービスマンによる監視負担やメンテナンスコストも軽減することができる。サービスマンへの通知方法としては、例えば送受信部９１からメンテナンスを行うサービスマンの通信端末に摺擦ローラー３３の交換を促す通知をＣＢＭ（Condition Based Maintenance）アラートとして送信する。

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、上記実施形態では送受信部９１を用いて摺擦ローラー３３の寿命が近いことをサービスマンに直接通知するようにしたが、例えば液晶表示部９０に摺擦ローラー３３の交換を促す通知を表示することにより、摺擦ローラー３３の寿命が近いことをユーザーに通知するようにしてもよい。

また、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。

キャリアを含まない一成分現像式の場合、画像流れが発生すると露光部（画像部）ではトナーの移動が減少し、非露光部（白地部）ではトナーの移動が発生して流れる電流が増加する。画像流れは、様々な方向に発生し、その結果、二成分現像式の場合と同様に現像電流のバラツキが発生するため、一成分現像式においても現像電流の直流成分のバラツキが小さくなれば画像流れが改善されたものと推測することができる。

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。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。

リフレッシュモードにおける現像電流の直流成分のバラツキと画像流れとの関係についての検証試験を行った。試験機の条件としては、図１に示したような画像形成装置１００において、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光層を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄを用い、非露光部電位Ｖ０＝２７０Ｖ、露光部電位ＶＬ＝２０Ｖとした。また、ドラム線速（プロセス速度）を５５枚／ｍｉｎとした。

現像装置３ａ〜３ｄは、ローレット加工により周方向に８０列の凹部が形成された直径２０ｍｍの現像ローラー３１を用い、規制ブレード３５としてステンレス（ＳＵＳ４３０）製の磁性ブレードを用いた。現像ローラー３１による現像剤搬送量を２５０ｇ／ｍ²とした。現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速比を１．８（対向位置でトレール回転）、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄ間の距離を０．３０ｍｍとした。現像ローラー３１には、現像電圧として１７０Ｖの直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）に、周波数４．２ｋＨｚ、ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波の交流電圧を重畳した電圧を印加した。

また、平均粒子径６．８μｍの正帯電性トナーと、平均粒子径３５μｍのフェライト・樹脂コートキャリアとからなる二成分現像剤を用い、トナー濃度を８％とした。

試験方法としては、画像流れが発生している状況でリフレッシュモードを実行し、基準画像を現像する際の現像電流の直流成分を検出した。現像電流は０．５ｓｅｃ間の平均電流値を検出し、５回の測定値の標準偏差を用いて現像電流の直流成分のバラツキを評価した。また、画像流れの発生を目視により評価した。結果を表１および表２に示す。なお、標準偏差は５回分の現像電流値から計算しているため、例えば１〜５回目の現像電流の標準偏差を５回目に、２〜６回目の現像電流の標準偏差を６回目に記載している。

表１および表２から明らかなように、現像電流の直流成分の標準偏差が０．０４１以下になると画像流れが発生しないことが確認された。従って、リフレッシュモードの実行時に現像電流の直流成分を検出し、標準偏差が所定値（ここでは０．０４１）以下になったときリフレッシュモードを終了することで、リフレッシュモードを過不足なく実行することができる。

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。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
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）
４３ 高圧発生回路
４３ａ 交流定電圧電源
４３ｂ 直流定電圧電源
４４ 電流検出部
４５ 電圧制御部
５０ 機内温湿度センサー（温湿度検知装置）
７０ 記憶部
８０ 主制御部（制御部）
９０ 液晶表示部（通知装置）
９１ 送受信部（通知装置）
１００ 画像形成装置

Claims (9)

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、
   直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を前記現像剤担持体に印加する高圧発生回路と、
   前記現像剤担持体に流れる直流電流を検出する電流検出部と、
   前記画像形成部および前記高圧発生回路を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、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基準画像を形成するトナー供給工程と、前記トナー供給工程により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研磨工程と、を含むリフレッシュモードを実行可能であり、
   前記トナー供給工程において前記基準画像を形成する際に前記現像剤担持体に流れる現像電流の直流成分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の直流成分のバラツキが所定値以下となったとき前記リフレッシュモードを終了することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記現像電流の直流成分が適正範囲内であり、且つ、前記現像電流の直流成分のバラツキが所定値以下となったとき前記リフレッシュモードを終了することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記電流検出部により前記現像電流の直流成分を複数回検出し、検出された電流値の標準偏差が所定値以下となったとき前記リフレッシュモードを終了す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。
4. 前記像担持体周辺の温度および湿度を検知する温湿度検知装置を備え、
   前記制御部は、前記温湿度検知装置により検知された前記像担持体周辺の温度および湿度が所定値以上であるとき、前記電流検出部により前記現像電流の直流成分を検出する際の間隔を長くするか、或いは検出回数を増加することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体周辺の温度および湿度を検知する温湿度検知装置を備え、
   前記制御部は、前記温湿度検知装置により検知された前記像担持体周辺の温度および湿度が所定値以上となったとき前記リフレッシュモードを開始す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。
6. 前記リフレッシュモードの開始から終了までの継続時間を記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記リフレッシュモードの継続時間に基づいて前記研磨部材の寿命を予測す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。
7. 前記リフレッシュモードの継続時間に基づいて予測された前記研磨部材の寿命を通知可能である通知装置を備え、
   前記制御部は、前記リフレッシュモードの継続時間が所定時間以上となったとき前記通知装置を用いて前記研磨部材の交換を促す通知を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記基準画像は、露光部と非露光部とが交互に繰り返し現れる静電潜像パターンにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記基準画像は、前記露光部と前記非露光部とが千鳥状に配置された市松模様状であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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