(57)【要約】【課題】画像形成動作中にトナーバンドの発生を低減し、かつ現像用部品の耐久年数をのばすことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、感光体１に潜像を形成するレーザスキャナ３と、レーザスキャナ３によって潜像が形成された感光体１の表面にトナーを供給すべく駆動する現像ロール７を有する現像器４と、現像ロール７を駆動するとともに、現像ロール７の駆動中に現像ロール７の回転速度を可変する現像ロール駆動制御部８８とを備えるもので、現像ロール駆動制御部８８は、レーザスキャナ３による潜像形成領域が感光体１と現像ロール７との対向部分を通過している間は現像ロール７を第１の回転速度で駆動し、潜像形成領域が上記対向部分を通過してから次の潜像形成領域が当該対向部分に到達するまでの間は現像ロール７を第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像形成手段によって前記潜像が形成された前記感光体の表面にトナーを供給すべく駆動する現像ロールを有する現像手段と、
前記現像ロールを駆動するとともに、前記現像ロールの駆動中に当該現像ロールの回転速度を可変する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記潜像形成手段による潜像形成領域が前記感光体と前記現像ロールとの対向部分を通過している間は前記現像ロールを第１の回転速度で駆動し、前記潜像形成領域が前記対向部分を通過してから次の潜像形成領域が当該対向部分に到達するまでの間は前記現像ロールを前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で駆動する
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第２の回転速度を前記第１の回転速度の約１／２に設定してなる
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像形成手段によって前記潜像が形成された前記感光体の表面にトナーを供給すべく駆動する現像ロールを有する現像手段とを備える画像形成装置の駆動方法であって、
前記潜像形成手段による潜像形成領域が前記感光体と前記現像ロールとの対向部分を通過している間は前記現像ロールを第１の回転速度で駆動し、前記潜像形成領域が前記対向部分を通過してから次の潜像形成領域が当該対向部分に到達するまでの間は前記現像ロールを前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で駆動する
ことを特徴とする画像形成装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式で画像を形成する複写機、プリンタ等の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着など含む画像形成プロセスにしたがって用紙（被転写材）に画像を形成している。また、この種の画像形成装置に用いられる現像器には現像ロールが組み込まれている。現像ロールは、感光体の表面に形成された静電潜像（以下、「潜像」と記す）を現像するにあたって当該感光体の表面にトナーを供給すべく駆動するもので、感光体に近接又は当接した状態で対向配置される。
【０００３】
実際に感光体に形成された潜像をトナーで現像する場合は、感光体の表面にトナーを連続的に供給するために現像ロールを回転駆動する必要がある。そのため、従来の画像形成装置では、一連の画像形成動作（例えば、コピー動作など）を開始してから終了するまでの間、現像器内の現像ロールを一定の回転速度で駆動し続けるようにしている。しかしながら、このような方法で現像ロールを駆動すると、現像ロールやロール駆動系の摩耗の進行が早まり、現像用部品の耐久年数が短くなるという問題があった。
【０００４】
この対策としては、１つの潜像を現像するごとに現像ロールを駆動し、前の潜像を現像してから次の潜像を現像するまでの間は現像ロールの駆動を停止するという方法を採用することも考えられる。しかしながら、この方法では、複数の潜像を順に現像するときに現像ロールの駆動と停止を何度も繰り返すことになり、そうした一連の動作の中で、現像ロールの駆動開始時及び駆動停止時に、現像ロールから感光体に不要にトナーが転移して帯状に付着する現象（以下、「トナーバンド」と記す）が発生し、これがトナー消費量の増大やマシン内部の汚れの増大につながるという問題があった。
【０００５】
そこで、下記特許文献１には、現像ロールに印加するバイアス電圧を、ＤＣ成分のバイアス電圧と、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させたバイアス電圧との間で切り替える技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、現像ロールのバイアス電圧を変更したときに、実際に現像ロールに印加されるバイアス電圧の値が変更後の電圧値に達するまでの応答時間（立ち上がり時間）が長く、トナーバンドの発生を十分に抑えることが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、感光体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像形成手段によって潜像が形成された感光体の表面にトナーを供給すべく駆動する現像ロールを有する現像手段と、現像ロールを駆動するとともに、現像ロールの駆動中に当該現像ロールの回転速度を可変する制御手段とを備えるものである。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置においては、現像ロールの駆動中に現像ロールの回転速度を可変する制御手段を備えたことにより、潜像形成手段によって複数の潜像を連続的に形成する場合に、現像ロールを停止させずに連続駆動することでトナーバンドの発生が抑えられるとともに、現像ロールの駆動中にロール回転速度を変更することで現像ロールやロール駆動系の摩耗が抑えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トナーバンドの発生を十分に抑えて、トナー消費量の増大やマシン内部の汚れの増大を有効に防止することができる。また、現像ロールやロール駆動系の摩耗の進行を抑えて、現像用部品の耐久年数をのばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示すもので、図中（Ａ）はその側面概略図、（Ｂ）は（Ａ）の部分的な平面図である。図において、感光体１は、全体的にドラム型に形成されている。この感光体１は、図の反時計廻り方向に回転駆動されるものである。感光体１の周囲には、当該感光体１の回転方向にしたがって、帯電器２と、潜像形成手段となる露光用のレーザスキャナ３と、現像器４と、転写ロール５と、クリーナ６が順に配置されている。
【００１３】
帯電器２は、感光体１の表面を一様な電位で均一に帯電するもので、例えばコロナ放電器を用いて構成される。レーザスキャナ３は、帯電器２で帯電された感光体１の表面にレーザビームを照射して露光することにより、感光体１の表面に潜像を形成するものである。さらに詳述すると、レーザスキャナ３は、感光体１に照射されるレーザビームを画像信号（ビデオ信号）にしたがってオンオフ（点滅）させるとともに、このレーザビームを感光体１の軸方向に沿って走査することにより、感光体１の表面に潜像を形成する。
【００１４】
現像器４は、レーザスキャナ３によって潜像が形成された感光体１の表面にトナーを供給することにより、潜像をトナー画像に現像（可視化）するものである。現像器４には、現像ロール７と、この現像ロール７を回転駆動するロール駆動系８が組み込まれている。現像ロール７は、感光体１に近接又は当接した状態で、当該感光体１と対向する状態に配置されている。現像ロール７から感光体１へのトナーの供給は、当該現像ロール７と感光体１との対向部分で行われる。すなわち、現像ロール７の外周面には一様な厚さでトナーの薄い層が形成され、このトナー層に感光体１の表面（潜像形成面）が接触又は近接することにより、両者（１，７）の対向部分で現像ロール７から感光体１へとトナーが転移して潜像がトナー画像に現像される。
【００１５】
ロール駆動系８は、駆動モータ８１と、複数個（図例では５個）のギア８２〜８６を組み合わせたギア列とを用いて構成されている。駆動モータ８１は、現像ロール７を回転駆動するための駆動源となるもので、例えばパルスモータを用いて構成されている。ギア８２は、駆動モータ８１の出力軸（回転軸）に同軸に固定されている。ギア８３は、外径の異なる２つのギア部８３Ａ，８３Ｂを一体に有するもので、大径のギア部８３Ａにはギア８２が噛み合い、小径のギア部８３Ｂにはギア８４が噛み合っている。ギア８５は、ギア８４と同じ軸に固定されている。また、ギア８６は、駆動ロール７と同じ軸に固定されている。そして、ギア８５とギア８６が互いに噛み合っている。
【００１６】
このロール駆動系８において、駆動モータ８１を駆動すると、その駆動力がギア８２〜８６によって伝達されることにより、現像ロール７が回転する。このとき、現像ロール７は、駆動モータ８１の回転方向と回転速度にしたがって回転駆動することになる。現像ロール７の駆動は現像ロール駆動制御部８８によって制御される。現像ロール駆動制御部８８は、現像ロール７を駆動すべく、駆動モータ８１にモータ駆動信号を出力するものである。この現像ロール駆動制御部８８は、例えば上述のように駆動モータ８１をパルスモータで構成したものとすると、現像ロール７を駆動するにあたって駆動モータ８１にモータ駆動パルスを供給するものとなる。また、現像ロール駆動制御部８８は、現像ロール７の駆動中に、駆動モータ８１に供給するモータ駆動パルスの周波数を変更することにより、現像ロール７の回転速度を可変する機能を備えるものである。
【００１７】
転写ロール５は、現像器４によって感光体１の表面に形成されたトナー画像を用紙（不図示）に転写するものである。さらに詳述すると、転写ロール５は、用紙の裏面側からトナーと逆極性の電荷を付与し、これによって感光体１上のトナーを用紙側に吸着することにより、用紙の表面にトナー画像を転写する。この転写ロール５は、無端状の搬送ベルト９を介して感光体１に押し付けられている。搬送ベルト９は、図示しない用紙をベルト面で吸着保持しつつ走行することにより、感光体１と転写ロール５とのニップ部分を通過するように用紙を搬送するものである。この搬送ベルト９は一対のロール１０，１１によって張架されている。一対のロール１０，１１は、一方を駆動ロール、他方を従動ロールとして搬送ベルト９を駆動するものである。クリーナ６は、転写ロール５で転写されずに感光体１の表面に残った不要なトナーを除去するものである。
【００１８】
次に、上記構成からなる画像形成装置の基本的な動作（画像形成動作）について説明する。まず、画像形成動作の開始とほぼ同時に感光体１が回転を開始し、この回転中の感光体１の表面が帯電器２によって帯電される。次に、感光体１の表面にレーザスキャナ３によってレーザビームが照射されるとともに、このレーザビームが感光体１の軸方向（主走査方向に走査されることにより、感光体１の表面に潜像が形成される。次いで、感光体１の表面に現像器４の現像ロール７によってトナーが供給されることにより、感光体１上の潜像がトナー画像に現像される。
【００１９】
次に、感光体１上のトナー画像を転写ロール５による転写位置に送り込むタイミングに合わせて、搬送ベルト９上に保持した用紙を当該搬送ベルト９の駆動によって上記転写位置に送り込むことにより、感光体１上のトナー画像を用紙に転写する。こうしてトナー画像が転写された用紙は、図示しない定着器に送られ、そこでトナー画像の定着が行われる。また、用紙に転写されずに感光体１の表面に残留した不要トナーはクリーナ６によって取り除かれる。また、感光体１の表面に残った不要な電荷は図示しない除電器によって取り除かれる。以上で用紙１枚あたりの画像形成動作が終了となる。複数枚の用紙に連続的に画像形成を行う場合は上記同様の動作を用紙枚数分だけ繰り返すことになる。
【００２０】
続いて、画像形成動作中に現像ロール駆動制御部８８が現像ロール７の駆動を制御する際の処理手順について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、複数枚の用紙に連続的に画像形成を行う場合は、これに対応して感光体１に複数の潜像を順に形成することになるが、その場合は、先行して形成される潜像とその次に形成される潜像との間に所定の間隔が確保されるものとする。
【００２１】
まず、画像形成装置で画像形成動作を開始すると、現像ロール駆動制御部８８は、レーザスキャナ３で潜像形成動作（レーザビームによる露光動作）を開始したか否かを確認する（ステップＳ１）。次に、潜像形成動作を開始してからの経過時間が予め設定された第１の時間に到達したか否かを確認し（ステップＳ２）、第１の時間に到達したら、駆動モータ８１にモータ駆動パルスを供給して現像ロール７を第１の回転速度で駆動する（ステップＳ３）。
【００２２】
ここで、図３に示すように、感光体１の外周面を平面的に展開すると、帯電器２による帯電位置Ｐ１、レーザスキャナ３による露光位置Ｐ２、現像器４による現像位置Ｐ３、転写ロール５による転写位置Ｐ４、クリーナ６によるクリーニング位置Ｐ５が、感光体１の回転方向（矢印方向）に順に配置される。これに対して、上記第１の時間は、レーザスキャナ３の露光位置Ｐ２で感光体１の表面に形成された潜像の最初の走査ラインが、感光体１と現像ロール４との対向部分となる現像位置Ｐ３に到達する前に、駆動モータ８１の回転速度が第１の回転速度に到達する条件を満たすように設定される。
【００２３】
具体的には、例えば、レーザスキャナ３で感光体１の表面に潜像の形成を開始してから、この潜像の最初の走査ラインが、感光体１の回転にしたがって、感光体１と現像ロール４との対向部分に到達するまでの所要時間をＴ１とし、駆動モータ８１に第１の回転速度に対応するモータ駆動パルスを供給してから、実際に駆動モータ８１の回転速度が第１の回転速度に到達するまでの立ち上がり時間をＴ２とすると、上記第１の時間は“Ｔ１−Ｔ２”の値と同じか、それよりも小さい値（時間的に短い値）に設定される。所要時間Ｔ１は、感光体１の回転方向において、露光位置Ｐ２と現像位置Ｐ３との間の離間距離を、感光体１の周速で除算することで求められ、駆動モータ８１の立ち上がり時間は、モータの立ち上がり特性に基づいて求められる。また、上記第１の回転速度は、レーザスキャナ３によって潜像が形成された感光体１の表面に現像ロール７でトナーを供給するときに適したロール回転速度（現像処理に適したロール回転速度）に合わせて設定される。
【００２４】
その後、現像ロール駆動制御部８８は、レーザスキャナ３で潜像形成動作が終了したか否かを確認し（ステップＳ４）、潜像形成動作の終了を確認すると、これに続いて、次に形成すべき潜像があるか否かを確認する（ステップＳ５）。そして、次に形成すべき潜像が無い場合は、その時点で現像ロール７の駆動を停止する（ステップＳ６）。また、次に形成すべき潜像が有る場合は、レーザスキャナ３で潜像形成動作を終了してからの経過時間が予め設定された第２の時間に到達したか否かを確認し（ステップＳ７）、第２の時間に到達したら、駆動モータ８１に供給しているモータ駆動パルスの周波数をそれまでよりも低い周波数に変更することにより、現像ロール７を第２の回転速度で駆動し（ステップＳ８）、その後、上記ステップＳ１に戻って同様の処理を繰り返す。ただし、その場合は、上記ステップＳ３で現像ロール７の回転速度を第２の回転速度から第１の回転速度に変更することになる。
【００２５】
ここで、上記第２の時間は、レーザスキャナ３の露光位置Ｐ２で感光体１の表面に形成された潜像の最後の走査ラインが、感光体１と現像ロール４との対向部分となる現像位置Ｐ３に到達した後に、駆動モータ８１の回転速度が第１の回転速度から第２の回転速度に変更する条件を満たすように設定される。具体的には、例えば、レーザスキャナ３で感光体１の表面に形成された潜像の最後の走査ラインが、感光体１の回転にしたがって、感光体１と現像ロール４との対向部分に到達するまでの所要時間をＴ３（＝Ｔ１）とすると、上記第２の時間は、時間Ｔ３と同じ値か、時間Ｔ３よりも僅かに長い値に設定される。また、上記第２の回転速度は、上記第１の回転速度よりも遅い速度、好ましくは第１の回転速度の約１／２の速度に設定される。
【００２６】
以上のような処理手順にしたがって現像ロール駆動制御部８８は、感光体１上でレーザスキャナ３により潜像が形成された領域（以下、「潜像形成領域」と記す）が感光体１と現像ロール７との対向部分を通過している間（以下、「現像有効期間」と記す）は現像ロール７を第１の回転速度で駆動し、潜像形成領域が上記対向部分を通過してから次の潜像形成領域が当該対向部分に到達するまでの間（以下、「現像ブランキング期間」と記す）は、現像ロール７を第２の回転速度で駆動することになる。
【００２７】
図４は潜像形成動作を３回にわたって連続的に行う場合の現像ロール７の駆動状態と回転速度の制御形態を示すタイミングチャートである。図示のように１回目の潜像形成に際しては、実際に１回目の潜像形成を開始してから第１の時間が経過した時点で現像ロール７を第１の回転速度Ｖ１で駆動し、その後、１回目の潜像形成が終了してから第２の時間が経過した時点で現像ロール７を第２の回転速度Ｖ２で駆動する。また、２回目の潜像形成を開始するまでは現像ロール７を第２の回転速度Ｖ２で駆動し続け、２回目の潜像形成を開始してから第１の時間が経過した時点で現像ロール７を再び第１の回転速度Ｖ１で駆動する。以後、１回目の潜像形成と同様に現像ロール７を駆動し、３回目の潜像形成を終了してから第２の時間が経過した時点で現像ロール７の駆動を停止する。
【００２８】
このように現像ロール７を駆動することにより、画像形成動作を開始した後の１回目の潜像形成に際しては、現像ロール７の駆動開始に伴ってトナーバンドが発生するものの、２回目以降の潜像形成に際しては、現像ロール７を停止させずにロール回転速度を変更して駆動を続けるため、トナーバンドの発生を防止することができる。また、現像ブランキング期間では、第１の回転速度（現像処理に適したロール回転速度）よりも遅い第２の回転速度で現像ロール７を駆動するため、現像ロール７やロール駆動系８にかかる負荷を低減して摩耗の進行を抑えることができる。したがって、トナーバンドの発生に伴うトナー消費量の増大やマシン内部の汚れの増大を有効に防止しつつ、現像用部品の耐久年数をのばすことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態においては、潜像形成動作の開始から第１の時間が経過した後に現像ロール７を第１の回転速度で駆動するようにしたが、これ以外にも、潜像形成動作の開始と同じタイミングで現像ロール７を第１の回転速度で駆動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】現像ロールの駆動を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】感光体の外周面を平面的に展開したときの位置関係を示す図である。
【図４】像形成動作を連続的に行う場合の現像ロールの駆動状態と回転速度の制御形態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１…感光体、３…レーザスキャナ、４…現像器、７…現像ロール、８…ロール駆動系、８１…駆動モータ、８２〜８６…ギア、８８…現像ロール駆動制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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