(57)【要約】【課題】現像ローラの回転開始直後から現像剤の安定した供給が可能であり，且つ，現像ローラにバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源による発熱を抑制することができる現像剤供給装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム２表面の静電潜像上に現像剤を供給するための現像ローラ６１にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源を制御する装置制御部９によって，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，現像ローラ６１の回転が開始されてから感光体ドラム２に供給された現像剤の量に応じて減少させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持し，該現像剤を感光体ドラム表面の静電潜像上に供給するための現像ローラと，該現像ローラの回転に連動して前記現像剤を帯電させる帯電部と，前記現像ローラに接続され，該現像ローラに交流バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源を備える現像剤供給装置において，
前記バイアス電圧電源から前記現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，前記現像ローラの回転が開始されてから前記感光体ドラムに供給される前記現像剤の量に応じて減少させる制御部を備えることを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項２】
前記現像ローラに印加する前記交流バイアス電圧の前記交流周波数が，前記現像ローラの回転周期に合わせて変更される請求項１に記載の現像剤供給装置。
【請求項３】
前記制御部に，前記現像ローラが最後に回転してから再び回転を開始するまでの停止時間を計測可能な計時カウンタを備え，前記制御部は，前記停止時間に基づいて，前記現像ローラの回転が開始された直後に前記現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を決定する請求項１または請求項２の何れかに記載の現像剤供給装置。
【請求項４】
前記帯電部は，前記現像ローラ表面に現像剤を供給するための供給部材と前記現像ローラとの間，及び，前記供給部材よりも前記現像ローラの回転方向の下流側に設けられた規制部材と前記現像ローラとの間に形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の現像剤供給装置。
【請求項５】
感光体ドラムと，
前記感光体ドラムの静電潜像上に，帯電した現像剤を供給するための前記請求項１乃至請求項４の何れかに記載の現像剤供給装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる感光体ドラムの静電潜像上に現像剤を供給するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像剤として一成分トナーを用いる乾式の画像形成装置においては，内蔵する現像装置によって，現像ローラ表面上の帯電した現像剤を，感光体ドラム表面に形成された静電潜像上に供給する。
現像ローラは，バイアス電圧電源に接続されており，該バイアス電圧電源によって，直流バイアス電圧と，これに重畳された交流バイアス電圧を印加されている。
【０００３】
現像装置の作動中，現像剤は，現像ローラの回転により受ける摩擦によって帯電している。一方，現像装置が停止し，現像ローラが回転しない状態が続くと，現像ローラ表面上の現像剤の帯電状態が不安定になる。
従って，現像装置を一旦停止させてから再び作動させるとき，現像装置の作動直後においては，帯電状態が不安定になった現像ローラ表面の現像剤が感光体ドラムに供給されるので，画像不良の原因となる。そこで，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を高くすることによって，不安定な帯電状態を改善し，現像剤が感光体ドラム表面の静電潜像上に安定して供給されるようにしている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−２７２０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，上記交流バイアス電圧は最大９００Ｖ程度必要であり，そのようなバイアス電圧電源では，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数の増大に伴ってバイアス電圧電源の発熱が増大する。このようなバイアス電圧電源の発熱の増大によって，バイアス電圧電源基板に設置された他の電子部品（例えば，トランス）の環境温度が上昇し，電子部品の特性が劣化する可能性がある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，現像ローラの回転開始直後から現像剤の安定した供給が可能であり，且つ，現像ローラにバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源による温度上昇を抑制することのできる現像剤供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，現像剤を担持し，該現像剤を感光体ドラム表面の静電潜像上に供給するための現像ローラと，該現像ローラの回転に連動して前記現像剤を帯電させる帯電部と，前記現像ローラに接続され，該現像ローラに交流バイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源を備える現像剤供給装置であって，更に，前記バイアス電圧電源から前記現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，前記現像ローラの回転が開始されてから前記感光体ドラムに供給される前記現像剤の量に応じて減少させる制御部を備える。
【０００６】
現像ローラが回転しない状態においては，現像剤は，帯電部により新たに摩擦帯電されることがなく，現像ローラの回転を開始させた直後において，現像ローラ上の現像剤の帯電状態が，不安定になっている場合がある。
そこで，上記本発明の現像剤供給装置によれば，現像ローラの回転を開始させた直後，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を高くすることによって，現像剤の帯電状態を安定させ，感光体ドラム表面の静電潜像上に安定して供給されるようになっている。また，現像ローラの回転を開始させた後，現像ローラ上の現像剤は，感光体ドラム表面の静電潜像上へと供給されることによって，現像ローラ上から消費される。一方，現像ローラ上に，現像ローラの回転によって新たに帯電した現像剤が供給されるので，現像ローラ上から消費される不安定な帯電状態の現像剤の量に応じて，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を減少させる。
このように，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，感光体ドラム表面の静電潜像上に現像剤を安定して供給可能な必要最小限とすることによって，バイアス電圧電源による温度上昇を抑制し，バイアス電圧電源付近に設置された電子部品の環境温度上昇による特性劣化を防ぐことができる。
【０００７】
一例として，前記現像ローラに印加する前記交流バイアス電圧の前記交流周波数を，前記現像ローラの回転周期に合わせて変更する。
例えば，交流バイアス電圧の交流周波数を現像ローラが一回転する毎に変更してもよいし，現像ローラが複数回回転し，不安定な帯電状態の現像剤が消費される間，交流周波数を一定に保持してもよい。
【０００８】
望ましい構成においては，前記制御部に，前記現像ローラが最後に回転してから再び回転を開始するまでの停止時間を計測可能な計時カウンタを備え，前記制御部は，前記停止時間に基づいて，前記現像ローラの回転が開始された直後に前記現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を決定する。
【０００９】
現像剤の帯電状態は，現像ローラの停止時間の進行に伴って不安定性が増大するので，現像ローラの停止時間が長いほど，現像ローラの回転開始直後に現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を高くする。
【００１０】
具体的な構成として，前記帯電部は，前記現像ローラ表面に前記現像剤を供給するための供給部材と前記現像ローラとの間，及び，前記供給部材よりも前記現像ローラの回転方向の下流側に設けられた規制部材と前記現像ローラとの間に形成されている。
【００１１】
このような構成の場合，現像剤は，供給部材から現像ローラに供給されるとき，及び規制部材に接触するときに受ける摩擦力によって帯電する。
【００１２】
画像形成装置としての本願発明は，感光体ドラムと，前記感光体ドラムの静電潜像上に，帯電した現像剤を供給するための前記何れかに記載の現像剤供給装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の現像剤供給装置によれば，現像ローラの回転開始直後から，現像剤の安定した供給が可能であり，且つ，現像ローラにバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧電源による温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体斜視図，図２は，本発明の実施形態に係る現像剤供給装置の概略構成を表すブロック図，図３は，現像剤の消費量と，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数との関係を説明するための図，図４は，他の場合の，現像剤の消費量と，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数との関係を説明するための図，図５は，装置制御部の処理手順を表すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すプリンタ機能と複写機機能を併せ持つ複合機は，本発明に係る画像形成装置１の一例である。該画像形成装置１においては，乾式一成分現像方式によって，給紙カセット１１から供給される用紙に所定の画像を印刷し，印刷後の用紙を排紙トレー１３に搬送する。
図２に示すように，前記画像形成装置の現像装置Ｄは，感光体ドラム２と，感光体ドラム２表面を帯電させるための帯電器３と，感光体表面にレーザ光４ａを照射するためのレーザ光源４とを備えている。
【００１６】
感光体ドラム２表面は，マイナス電位となっている。
一方，レーザ光源４は，画像情報を有する装置制御部９のＣＰＵ９０からの指示に基づいて，一様なマイナス電位に帯電した感光体ドラム２表面の所定部分に，レーザ光４ａを照射する。感光体ドラム２表面のレーザ光４ａが照射された部分のマイナス電位が低下することによって，レーザ光４ａが照射された部分に静電潜像が形成される。
【００１７】
現像装置Ｄは，更に，感光体ドラム２表面に形成された静電潜像上に，一成分トナーからなり，マイナス極性に帯電した現像剤を供給するための現像剤供給装置Ｓを備えている。
現像剤供給装置Ｓは，感光体ドラム２に近接して設置された現像ローラ６１，現像ローラ６１に近接して設置された供給ローラ６２（供給部材の一例），及び，供給ローラ６２よりも現像ローラ６１の回転方向の下流側で現像ローラ６１に近接して設置された規制ブレード６４（規制部材の一例）を備えている。
【００１８】
現像ローラ６１は，バイアス電圧電源７に接続されている。バイアス電圧電源７は，直流電圧電源７２と，該直流電圧電源７２に直列に接続された交流電圧電源７１とを備え，現像ローラ６１に，直流バイアス電圧，及びこれに重畳された交流バイアス電圧を印加する。また，バイアス電圧電源７は，交流周波数変換器７０に接続されている。後述のように，交流周波数変換器７０は，装置制御部９のＣＰＵ９０からの指示に基づいて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を変化させる。
【００１９】
また，バイアス電圧電源７は，規制ブレード６４と供給ローラ６２にも接続されており，規制ブレード６４と供給ローラ６２には，バイアス電圧電源７からダイオード７３を介して，交流バイアス電圧成分をカットし，直流バイアス電圧成分をシフトさせた同一のバイアス電圧が印加される。
【００２０】
現像剤は，現像剤が貯留された貯留部（図示省略）から，供給ローラ６２表面に供給され，供給ローラ６２表面から現像ローラ６１表面に供給される。
現像剤は，供給ローラ６２から現像ローラ６１に供給されるとき，供給ローラ６２と現像ローラ６１との間で受ける摩擦によりマイナス極性に帯電し，その後，現像ローラ６１の回転の下流側で，現像ローラ６１と規制ブレード６４の間を通過するとき，所定厚さに規制されると共に，規制ブレード６４との接触により受ける摩擦によって，更にマイナス極性に帯電する。
【００２１】
現像ローラ６１の表面電位は，交流バイアス電圧の印加によって，マイナス側で振動している。そして，現像ローラ６１の表面電位が感光体ドラム２表面の静電潜像の電位に比べてマイナス側の電位となるとき，マイナス極性に帯電している現像剤は，静電気力によって現像ローラ６１表面から感光体ドラム２表面の静電潜像上へと移動し，感光体ドラム２表面にて現像される。感光体ドラム２表面にて現像された現像剤は，その後，用紙Ｐに転写され，画像転写後の用紙Ｐは，不図示の定着部を経て，図１に示す画像形成装置１の排紙トレー１３に搬送される。
【００２２】
このように，図２に示す現像剤供給装置Ｓが作動し，現像ローラ６１と供給ローラ６２が回転している間においては，現像剤は，供給ローラ６２から現像ローラ６１へと移動するとき，及び規制ブレード６４と接触するときに受ける摩擦によって，マイナス極性に十分帯電した状態となっている。また，現像ローラ６１から感光体ドラム２に供給されなかった現像剤は，現像ローラ６１に当接して設けられたクリーニングブレード（図示省略）により掻き取られ，上記貯留部へと戻される。このような循環によっても，現像剤の帯電状態が安定する。
このとき，現像ローラ６１に印加される交流バイアス電圧の交流周波数は一定の定常値に保持されている。
【００２３】
一方，現像剤供給装置Ｓが停止しており，現像ローラ６１と供給ローラ６２が回転しない状態においては，現像剤は，新たに摩擦帯電されることがない。現像装置Ｄが停止している間，環境空気中への放電等によって，現像剤の帯電状態は，現像剤供給装置Ｓの停止時間の長さや前記画像形成装置の周囲湿度等の要因によって不安定となる。
【００２４】
従って，停止していた現像剤供給装置Ｓを作動させるとき，現像剤供給装置Ｓの作動直後においては，現像ローラ６１表面に，現像剤供給装置Ｓが停止している間に不安定な帯電状態となった現像剤が残留している。
不安定な帯電状態となった現像剤によれば，感光体ドラム２表面の静電潜像部分が現像されない場合や，感光体ドラム２表面の静電潜像以外の部分が現像される場合がある。そこで，現像剤供給装置Ｓは，その作動直後において，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を調整し，定常値よりも高くすることによって，現像剤を現像ローラ６１から感光体ドラム２表面の静電潜像上に移動させる回数，及び，感光体ドラム２表面の静電潜像部分以外の現像剤を現像ローラ６１に引き戻す回数を増やして，現像ローラ６１表面の現像剤の帯電状態を改善させ，感光体ドラム２表面の静電潜像上に現像剤を安定して供給するようにしている。
【００２５】
現像剤供給装置Ｓの作動直後において，現像ローラ６１に印加される交流バイアス電圧の交流周波数の定常値からの増大幅は，装置制御部９のＣＰＵ９０によって現像剤供給装置Ｓの停止時間に基づき決定され，停止時間が長いほど大きくなる。交流周波数変換器７０は，装置制御部９のＣＰＵ９０からの指示に基づいて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を調整する。
そのために，装置制御部９は，計時カウンタ９１を備えており，現像剤供給装置Ｓが停止した時点から現時点までの時間をカウントし，且つメモリ９２に格納し，この停止時間に基づいて，現像剤供給装置Ｓの作動直後において現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を決定する。
また，前記画像形成装置の周囲湿度を検知可能なセンサを装置制御部９に更に接続することによって，装置制御部９のＣＰＵ９０は，交流周波数の定常値からの増大幅を，現像剤供給装置Ｓの停止時間に加えて，周囲湿度によっても決定することができる。
【００２６】
ところで，現像剤供給装置Ｓの作動開始後から，現像ローラ６１表面の現像剤は，感光体ドラム２表面の静電潜像上へと供給されることによって，現像ローラ６１表面上から消費されていく。一方，現像ローラ６１表面には，供給ローラ６２から新たに帯電した現像剤が供給される。
このように，現像剤供給装置Ｓによる感光体ドラム２への現像剤の供給が進行するに従って，現像ローラ６１表面上の現像剤は，不安定な帯電状態のものから，新たに帯電したものに入れ替わっていく。
【００２７】
そこで，装置制御部９のＣＰＵ９０は，感光体ドラム２表面に静電潜像を形成するための画像形成情報等に基づき，現像剤供給装置Ｓの作動開始後，感光体ドラム２表面の静電潜像上に供給されて消費された現像剤の量を算出し，消費された現像剤の量に応じて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を現像剤供給装置Ｓの作動直後の高い値から定常値へと減少させていく。
このように，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数の増大幅を，現像剤供給装置Ｓが感光体ドラム２表面の静電潜像上に現像剤を安定して供給することができる必要最小限とすることによって，バイアス電圧電源７による温度上昇を抑制し，バイアス電圧電源７基板に設置された電子部品（トランス等）の環境温度上昇による特性劣化を防ぐことができる。
【００２８】
現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，感光体ドラム２表面の静電潜像上に供給されて消費された現像剤の量に応じて減少させていく方法の一例として，現像ローラ６１が１回転する間に消費された現像剤の量に基づき，現像ローラ６１の回転周期に合わせて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を変更することが考えられる。
例えば，画像形成装置によりベタ画像（現像剤の消費量が多い画像）を印刷する際，現像ローラ６１が１周目の回転を行う間に，現像ローラ６１表面上の現像剤，即ち，現像剤供給装置Ｓの停止時間中に不安定な帯電状態となった現像剤の大半が，感光体ドラム２表面の静電潜像上に供給されることにより消費される（図３（ａ）参照）。
この場合，現像ローラ６１の２周目以降の回転においては，現像ローラ６１表面上の現像剤の大半は，供給ローラ６２から新たに供給された安定した帯電状態のものであるから，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，図３（ｂ）に示すように，上記現像ローラの２回目の回転以降，定常値とする。
【００２９】
一方，画像形成装置により文字等の画像（現像剤の消費量が少ない画像）を印刷する際には，図２に示す現像ローラ６１が１周目の回転を行う間，現像ローラ６１表面上の現像剤，即ち，現像剤供給装置Ｓの停止時間中に不安定な帯電状態となった現像剤の一部のみが，感光体ドラム２表面の静電潜像上に供給されることにより比較的緩慢に消費される（図４（ａ）参照）。
この場合，現像ローラ６１が２周目の回転を行うとき，現像ローラ６１表面上に，現像ローラ６１の１周目の回転時から残留した不安定な帯電状態の現像剤と，供給ローラ６２から新たに供給された安定した帯電状態の現像剤とが混在している。そこで，現像ローラ６１が２周目の回転を行うときには，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，図４（ｂ）に示すように，上記現像ローラの１周目の回転時よりも低く，定常値よりも高くする。
そして，上記現像ローラの３周目以降の回転についても，同様に，上記現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を，前回の回転時よりも低くして，定常値となるまで順次減少させていく。
【００３０】
図４に示すように，画像形成装置による印刷のために消費される現像剤の量が少ない場合，図３に示すような現像剤の消費量が多い場合に比べて，図２に示す現像剤供給装置Ｓの作動開始後，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を高くすることも可能である。
【００３１】
また，上記のように現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を現像ローラ６１の回転毎に変更する場合，印刷画像において現像ローラ６１の回転周期の境界部分に不自然な濃度変化が生じないように，交流周波数の周波数をより細かい間隔で，連続的に変化させることも可能である。
【００３２】
尚，上記のように現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を現像ローラ６１の回転毎に変更する方法は一例であり，現像ローラ６１が複数回回転し，不安定な帯電状態の現像剤が消費される間，交流周波数を一定に保持してもよい。
また，上記実施の形態においては，画像形成装置本体の装置制御部９によって現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を調整したが，専用の制御部を設け，該制御部によって，交流周波数を調整してもよい。
【００３３】
次に，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数を調整するための装置制御部の処理手順を，図２を参照しながら，図５のフローチャートに基づいて説明する。尚，以下に示すＳ１〜Ｓ１１は，処理手順（ステップ）の識別符号を表している。
装置制御部９は，現像剤供給装置Ｓが停止した時点（Ｓ１のＮＯ），即ち，現像ローラ６１の回転が停止した時点から，計時カウンタ９１により停止時間のカウントを開始し（Ｓ２），その結果をメモリ９２に格納する（Ｓ３）。
一方，図外のコピースタートボタンの押し下げ等によって，現像剤供給装置Ｓの作動が指示されると（Ｓ１のＹＥＳ），メモリ９２から停止時間のデータを取得し（Ｓ４），停止時間の長さに応じた交流バイアス電圧を現像ローラ６１に印加する（Ｓ５）。このために，装置制御部９は，停止時間と交流バイアス電圧の値の対応関係を記憶する図外の記憶部を参照する。
【００３４】
現像剤供給装置Ｓの作動が開始されると（Ｓ６），現像ローラ６１の１周目の回転（Ｓ７のＹＥＳ）により消費された現像剤の量に応じて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を減少させる（Ｓ８）。その後も，現像剤の消費量に応じて交流バイアス電圧の交流周波数を減少させ，交流周波数が定常値となった（Ｓ９のＹＥＳ）時点から，現像剤供給装置Ｓを停止させる指示があるまで，交流周波数を定常値に保持する（Ｓ１０）。そして，現像剤供給装置Ｓが停止した（Ｓ１１のＹＥＳ）時点から，再び計時カウンタ９１により停止時間のカウントを始める。
【００３５】
尚，消費される現像剤の量は，画像形成される原稿画像（ベタ画像，文字，或いはハーフトーン等）の種類により変化する。これらの画像の種類は，周知の方法で計測される画像密度によって装置制御部９により検知される。装置制御部９は，こうして得られた原稿の種類に応じて，即ち現像剤の消費量に応じて，現像ローラ６１に印加する交流バイアス電圧の交流周波数を変化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は，プリンタ，複写機，ファクシミリ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る現像剤供給装置の概略構成を表すブロック図。
【図３】現像剤の消費量と，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数との関係を説明するための図。
【図４】他の場合の，現像剤の消費量と，現像ローラに印加する交流バイアス電圧の交流周波数との関係を説明するための図。
【図５】装置制御部の処理手順を表すフローチャート。
【符号の説明】
【００３８】
１…画像形成装置
２…感光体ドラム
７…バイアス電圧電源
９…装置制御部
６１…現像ローラ
６２…供給ローラ
６４…規制ブレード
７１…交流電圧電源
７２…直流電圧電源
９０…ＣＰＵ
９１…計時カウンタ
９２…メモリ
Ｄ…現像装置
Ｓ…現像剤供給装置
【図１】
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【図２】
2008242256.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008242256.tif 000006
【図５】
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