JPH0635312A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像ローラからのトナー飛散量を低減するこ
とにより，定期メンテナンス間隔を延ばしてメンテナン
スコストを抑えると共にランニングコストを抑え，ま
た，画像形成動作を行う状況に応じて現像ローラの線速
を変更することにより，画像濃度の変動を抑え，画質の
劣化を抑える。 【構成】 感光体近傍の環境温度を検知する温度センサ
１１６と，現像部のトナー濃度を検知するトナーセンサ
１１７と，現像ローラを回転する現像モータ２０４と，
現像モータ２０４を駆動する現像モータドライバ２０５
と，感光体の画像域／非画像域，温度センサ１１６が検
知した温度，トナーセンサ１１７が検知したトナー濃
度，装置の使用状況に基づいて，現像モータ２０４の回
転速度を切り換える制御部２０１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，複写機，ファクシミ
リ，プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に
関し，より詳細には，感光体の線速と独立させて現像ロ
ーラの線速を変更する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置にお
いては，その表面が帯電された感光体を露光することに
より形成された静電潜像に対し，トナーを付着する現像
処理が行われる。この現像処理は，感光体と対向して配
設されている現像ローラを用いて現像部内のトナーを感
光体に移送させることにより行われる。このときの現像
ローラの線速は，予め設定されており，その速度も通
常，感光体の線速と同一，或いは速く設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
画像形成装置によれば，感光体および現像ローラの線速
は予め設定されており，画像形成動作が開始すると，感
光体および現像ローラはこの設定された線速で駆動され
るため，以下の理由により画像形成動作中に現像ローラ
から飛散するトナー量が多くなることから，短い間隔で
装置内の清掃等の定期メンテナンスを行わなければなら
ず，メンテナンスコストを上昇させるという問題点があ
った。

【０００４】ここで，前述した問題点について詳細に説
明する。現像ローラからのトナー飛散量は，現像ローラ
の線速が速い程多くなる傾向にある。また，１回の画像
形成動作は，画像形成動作が開始してから現像処理が開
始されるまでの期間（現像処理開始期間），現像処理を
実行している期間（現像処理期間），現像処理が終了し
てから画像形成動作が終了するまでの期間（現像処理終
了期間）の３つの期間に分類することができる。現像処
理開始期間，現像処理終了期間は現像処理が行われない
ので現像ローラは空回転していることになるが，これら
の期間が画像形成動作期間に占める割合は大きいので，
これらの期間において現像ローラから飛散するトナー量
が画像形成動作期間において飛散される全体のトナー量
に占める割合も大きなものとなっている。

【０００５】また，現像剤としては一成分系（トナーの
み）と，二成分系（トナー及びキャリア）とがあり，ま
た，現像方式には，ポジ−ポジプロセスにより感光体上
の露光されない所にトナーが付着する正現像方式，ネガ
−ポジプロセスにより感光体上の露光された所にトナー
が付着する反転現像方式等がある。このように現像剤，
現像方式の種類が多いことからその組み合わせは更に多
くなるが，一般に，現像ローラの線速は感光体の線速と
比較して速い方がトナー付着量が多くなる，即ち，画像
濃度（ＩＤ）が濃くなる傾向があることが知られてい
る。従って，現像処理期間以外において，現像ローラの
線速が速いと，非画像域においても感光体上にトナーが
付着し易いため，トナーが浪費され，ランニングコスト
を上昇させるという問題点もあった。

【０００６】また，現像処理において，現像部のトナー
残量が変動すると，現像ローラにより感光体に移送され
るトナー量も変動するため，トナー残量に伴って感光体
上に形成されるトナー像のＩＤも変動し，画質が劣化す
るという問題点があった。

【０００７】また，環境温度が変動すると，この環境変
動により感光体の特性（帯電特性，感光特性）も変動す
るため，感光体の特性の変動に伴って感光体上に形成さ
れるトナー像のＩＤも変動し，画質が劣化するという問
題点もあった。

【０００８】また，感光体の特性は，環境変動の他に，
連続して画像形成を行った回数，休止時間等の装置の使
用状況により変動するため，この装置の使用状況により
感光体上に形成されるトナー像のＩＤが変動し，画質が
劣化するという問題点もあった。

【０００９】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，現像ローラからのトナー飛散量を低減することによ
り，定期メンテナンス間隔を延ばし，メンテナンスコス
トを抑えると共にランニングコストを抑えることを第１
の目的とする。

【００１０】また，本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって，画像形成動作を行う状況に応じて現像ローラ
の線速を変更することにより，画像濃度の変動を抑え，
画質の劣化を抑えることを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，原稿画像に応じて静電潜像を形成する感
光体と，感光体に形成された静電潜像を可視像化する現
像ローラとを備えた画像形成装置において，感光体の画
像域／非画像域に基づいて，現像ローラの回転速度を制
御する制御手段とを具備する画像形成装置を提供するも
のである。

【００１２】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，原稿画像に応じて静電潜像を形成する感光体と，感
光体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ
と，トナー残量を検知するトナー残量検知手段とを備え
た画像形成装置において，トナー残量検知手段の検知結
果に基づいて，現像ローラの回転速度を制御する制御手
段とを具備する画像形成装置を提供するものである。

【００１３】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，原稿画像に応じて静電潜像を形成する感光体と，感
光体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ
と，感光体近傍の温度を検知する温度検知手段とを備え
た画像形成装置において，温度検知手段の検知結果に基
づいて，現像ローラの回転速度を制御する制御手段とを
具備する画像形成装置を提供するものである。

【００１４】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，原稿画像に応じて静電潜像を形成する感光体と，感
光体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラと
を備えた画像形成装置において，前記感光体上に画像形
成を連続して実行した回数，感光体の休止時間等の装置
の使用状況に基づいて，現像ローラの回転速度を制御す
る制御手段とを具備する画像形成装置を提供するもので
ある。

【００１５】

【作用】本発明による画像形成装置は，画像形成動作中
における現像処理を行っていない期間において，現像ロ
ーラの線速を下げることにより，現像ローラからのトナ
ー飛散量を抑える。

【００１６】また，本発明による画像形成装置は，現像
部のトナー残量，環境温度，連続して画像形成を行った
回数，感光体の休止時間等の装置の使用状況に基づい
て，現像ローラの線速を変更する。

【００１７】

【実施例】以下，本発明の実施例について，図面を参照
しながら説明する。図１は，本実施例による画像形成装
置１００の概略構成を示す断面図であり，ドラム状の感
光体１０１と，感光体１０１表面をコロナ放電により帯
電する帯電チャージャ１０２と，レーザ光源を駆動し，
該レーザ光源から射出されたレーザ光を感光体１０１上
に導き，露光することにより画像を書き込む光学ユニッ
ト１０３と，感光体１０１にトナーを移送する現像ロー
ラ１０４ａを有し，露光処理により感光体１０１上に形
成された静電潜像を現像する現像部１０４と，記録紙が
セットされる給紙カセット１０５ａ，１０５ｂ，１０５
ｃと，現像処理により感光体１０１上に形成されたトナ
ー像を記録紙上に転写する転写チャージャ１０６と，転
写処理が終了した記録紙を感光体１０１から分離するた
めの分離チャージャ１０７と，転写処理が終了した後の
感光体１０１上に残留したトナーを除去するクリーニン
グ部１０８と，クリーニング処理が終了した後の感光体
１０１上の残留電荷を消去する除電ランプ１０９と，感
光体１０１から分離した記録紙を搬送する搬送ベルト１
１０と，記録紙上のトナー像を定着させる定着部１１１
と，定着部１１１によりトナー像が定着された記録紙の
搬送先を切り換える切換爪１１２と，切換爪１１２によ
り搬送された記録紙を再度感光体１０１に向けて搬送す
る再給紙系１１３と，記録紙を機外に排紙する排紙コロ
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと，機外に排紙された記
録紙を収納する排紙トレイ１１５ａ，１１５ｂと，感光
体１０１近傍の温度を検知する温度センサ１１６と，現
像部１０４のトナー残量（トナー濃度）を検知するトナ
ーセンサ１１７とから構成される。

【００１８】以上の構成において，その動作を説明す
る。画像形成動作が開始すると，帯電チャージャ１０２
により帯電された感光体１０１上に，光学ユニット１０
３からレーザ光が射出され，その表面が露光される。こ
の光学ユニット１０３は，レーザ光源を駆動し，該レー
ザ光源から射出されたレーザ光を高速回転するポリゴン
ミラーに反射させて感光体１０１上に露光するものであ
り，これにより感光体１０１上に画像情報に対応した静
電潜像が形成される。

【００１９】現像部１０４は，二成分系の現像剤を用い
たものであり，現像ローラ１０４ａを回転させてトナー
を感光体１０１に移送する。感光体１０１上の静電潜像
に，この現像ローラ１０４ａにより移送されたトナーが
付着され，トナー像が形成される。該トナー像は，給紙
カセット１０５ａ，１０５ｂ，或いは１０５ｃから搬送
された記録紙上に転写チャージャ１０６の作用により転
写され，転写処理が終了した記録紙は，分離チャージャ
１０７の作用により除電されて，感光体１０１から分離
される。転写処理が終了した感光体１０１は，クリーニ
ング部１０８により残留トナーが除去され，更に除電ラ
ンプ１０９から光が照射されて残留電荷が消去される。

【００２０】感光体１０１から分離された記録紙は，搬
送ベルト１１０により定着部１１１に搬送され，定着部
１１１において熱および圧力が加えられ，転写されたト
ナー像が記録紙に定着される。定着部１１１を通過した
記録紙は，切換爪１１２により搬送先が切り換えられ，
再給紙系１１３，或いは排紙コロ１１４ａ，１１４ｂ，
１１４ｃに搬送される。再給紙系１１３に搬送された記
録紙は，もう一方の面に対する画像形成が同様に行わ
れ，排紙コロ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに搬送され
た記録紙は，機外に排紙される。ここで，排紙コロ１１
４ｂにより機外に排紙された記録紙は，排紙トレイ１１
５ａ，或いは１１５ｂに収納される。

【００２１】図２は，画像形成装置１００における制御
系の概略構成を示すブロック図であり，装置全体の制御
を行う制御部２０１と，前述した温度センサ１１６，ト
ナーセンサ１１７と，感光体１０１を回転駆動するメイ
ンモータ２０２と，メインモータ２０２を駆動するメイ
ンモータドライバ２０３と，現像ローラ１０４ａを回転
駆動する現像モータ２０４と，現像モータ２０４を駆動
する現像モータドライバ２０５とから構成される。

【００２２】以上の構成において，本実施例による現像
ローラ１０４ａの各種線速制御を例にとって，その動作
を説明する。先ず，画像形成動作中における線速制御に
ついて説明する。１回の画像形成動作は，画像形成動作
が開始してから現像処理が開始されるまでの期間（現像
処理開始期間），現像処理を実行している期間（現像処
理期間），現像処理が終了してから画像形成動作が終了
するまでの期間（現像処理終了期間）の３つの期間に分
類することができる。現像ローラ１０４ａからはトナー
が飛散するが，その飛散する量は，現像ローラ１０４ａ
の線速が速い程多いことが判っており，また，現像ロー
ラ１０４ａの線速が速い程，感光体１０１にトナーが付
着し易いことも判っている。画像形成動作中における線
速制御は，これらの点を考慮して現像ローラ１０４ａの
線速を制御するものである。

【００２３】図３は，画像形成動作中における線速制御
動作例を示すタイミングチャートである。図３において
感光体は，現像ローラ１０４ａに対向した位置における
感光体１０１が画像域か，非画像域かを示し，感光体１
０１が画像域の期間は，現像処理が行われる期間であ
る。ここで，現像ローラ１０４ａに対向した位置におけ
る感光体１０１が画像域か，非画像域かは，感光体１０
１を回転開始してからレーザ光による露光が開始するま
での時間，感光体１０１の線速，感光体１０１に形成さ
れる画像サイズ，感光体１０１における露光位置と転写
位置の位置関係等により制御部２０１が判断する。

【００２４】図３に示すように，現像処理が行われる期
間のみ現像ローラ１０４ａを高速で回転させることによ
り，現像ローラ１０４ａを常時高速で回転させる場合と
比較すると，現像ローラ１０４ａを低速で駆動する間に
おける現像ローラ１０４ａからのトナー飛散量を抑える
ことができる。また，現像ローラ１０４ａの線速が遅い
方が感光体１０１へのトナー付着量が少ないので，感光
体１０１の非画像域におけるトナー付着量を抑えること
ができ，ランニングコストを低下させることができる。

【００２５】このようにトナー飛散量を抑えると，装置
の使用に伴って飛散するトナーによる装置内の汚れが少
なくなるので，定期メンテナンスの間隔を長くすること
ができ，メンテナンスコストを低下させることができ
る。また，定期メンテナンスの間隔が長くなることか
ら，メンテナンスにより装置が使用できない時間を短縮
することができるため，装置の使用効率を向上させるこ
ともできる。また，装置内の汚れは，装置内におけるモ
ータ等の駆動系に対して悪影響を与えることから，トナ
ー飛散量の低下は，装置の構成部品，駆動系等に対する
悪影響を低減する効果も有り，これにより装置の長寿命
化を実現することができる。

【００２６】この画像形成動作中における線速制御は，
制御部２０１から現像モータドライバ２０５にＳ１，Ｓ
２からなる２ビットの制御信号を出力することにより行
われる。図５に，この制御信号と現像ローラ１０４ａの
線速の関係を示す。

【００２７】ここで，現像モータドライバ２０５による
現像モータ２０４の回転速度の切り換えについて説明す
る。本実施例では，現像モータ２０４としてＤＣサーボ
モータを用いており，現像モータドライバ２０５は，こ
の制御信号を入力すると，現像モータ２０４の速度コン
トロール用発振周波数の分周比を切り換えることによ
り，現像モータ２０４の回転速度の切り換えを行ってい
る。なお，本実施例では行っていないが，このとき，周
波数発振器にＶ／Ｆ（電圧／周波数）コンバータを使用
して入力電圧を変化させると，回転速度はリニアに制御
することが可能となる。

【００２８】次に，環境温度による現像ローラ１０４ａ
の線速制御について説明する。この制御は，環境温度に
より感光体の特性（帯電特性，感光特性）が変動するこ
とによる画像濃度（ＩＤ）の変動を抑えるものである。
環境温度は，温度センサ１１６により検知される。図４
は，環境温度と該環境温度により切り換えられる現像ロ
ーラ１０４ａの線速の関係を示す説明図である。

【００２９】本実施例では，温度センサ１１６としてサ
ーミスタを用いており，環境温度の変動を出力（電圧）
の変動として検知している。温度センサ１１６の出力に
は，予め２つの閾値を設定しており，温度センサ１１６
の出力が小さい値の方の閾値よりも小さいときに低温，
温度センサ１１６の出力が大きい値の方の閾値よりも大
きいときに高温，温度センサ１１６の出力が２つの閾値
の間にあるときに常温と判断する。制御部２０１は，温
度センサ１１６の出力により現像ローラ１０４ａの線速
を３段階に，即ち，温度センサ１１６が低温と検知した
ときには高速，常温と検知したときには中速，高温と検
知したときには低速に現像ローラ１０４ａの線速を切り
換える。

【００３０】このように，環境温度の変動に応じて現像
ローラ１０４ａの線速を切り換えることにより，環境温
度の変動に伴うＩＤの変動を抑えることができ，画質の
劣化を抑えることができる。この環境温度による線速制
御は，制御部２０１から現像モータドライバ２０５にＳ
３，Ｓ４からなる２ビットの制御信号を出力することに
より行われる。図６に，この制御信号と現像ローラ１０
４ａの線速の関係を示す。

【００３１】次に，トナー濃度による現像ローラ１０４
ａの線速制御について説明する。この制御は，現像部１
０４におけるトナー濃度の変動により感光体１０１に移
送されるトナー量が変動することに起因するＩＤの変動
を抑えるものである。トナーセンサ１１７は，圧電素子
を用いたものであり，圧電素子の振動板上にトナーが存
在する時間間隔によりトナー濃度は検知される。

【００３２】この制御においても，前述した環境温度に
よる現像ローラ１０４ａの線速制御と同様に，トナーセ
ンサ１１７が検知した時間間隔に２つの閾値を設定し，
これにより，現像ローラ１０４ａの線速の切り換えを行
っている。即ち，トナーセンサ１１７が検知した時間間
隔が小さい値の方の閾値よりも小さいとき（トナー濃度
が濃いとき）に低速，トナーセンサ１１７が検知した時
間間隔が大きい値の方の閾値よりも大きいとき（トナー
濃度が薄いとき）に高速，トナーセンサ１１７が検知し
た時間間隔が２つの閾値の間にあるとき（トナー濃度が
普通のとき）に中速に切り換える。制御部２０１は，ト
ナーセンサ１１７が検知した時間間隔に応じて，現像ロ
ーラドライバ２０５にＳ５，Ｓ６からなる２ビットの制
御信号を出力することにより，現像ローラ１０４ａの線
速の切り換えを行う。図７に，この制御信号と現像ロー
ラ１０４ａの線速の関係を示す。

【００３３】このように，トナー濃度が薄いときは高
速，トナー濃度が普通のときは中速，トナー濃度が濃い
ときは低速に現像ローラ１０４ａの線速を切り換えるた
め，現像部１０４のトナー濃度の変動に伴うＩＤの変動
を抑えることができ，画質の劣化を抑えることができ
る。

【００３４】次に，装置の使用状況による現像ローラ１
０４ａの線速制御について説明する。感光体の特性を変
動させるものとしては，環境温度の他に，画像形成を連
続して行った枚数，感光体１０１の休止時間等の装置の
使用状況がある。従って，前述した環境温度による現像
ローラ１０４ａの線速制御のように，これら装置の使用
状況に応じて，予め現像ローラ１０４ａの線速を設定
し，線速を切り換えることにより，ＩＤの変動を抑え，
画質の劣化を抑えることができる。

【００３５】なお，本実施例では，感光体，現像ローラ
を別個のモータを用いて駆動しているが，これら感光
体，現像ローラの駆動を１つのモータを用いて駆動して
も良くこのとき，例えば，モータと現像ローラ間にクラ
ッチを用いてギアを介在させることにより，現像ローラ
の線速の切り換えを行うことができる。また，前述した
各種線速制御は，個々においても効果があるが，汎用性
のある対応ができるように，各種線速制御を組み合わせ
ることが望ましい。

【００３６】また，本実施例による画像形成装置は，二
成分系の現像剤，反転現像方式を用いたものであるが，
現像剤，現像方式，感光部材等は各々多くの種類があ
り，画像形成装置はこれらを組み合わせて用いている。
このため，本発明は，画像形成装置に用いるこれらの種
類，組み合わせを考慮して適用させる必要がある。

【００３７】また，記録紙に形成される画像は，例え
ば，記録紙の上部のみに形成されるような，記録紙に対
して全体的に画像が形成されないことがある。レーザ光
源を用いて感光体に画像を書き込む画像形成装置では，
レーザ光源を駆動するための画像データを一旦メモリ等
に格納することが多く，該メモリに格納された画像デー
タから記録紙に対して形成される画像の領域を容易に判
断することができる。このため，個々の記録紙に形成さ
れる画像の領域に基づいて，例えば，記録紙に形成され
る画像に対する現像処理が終了すると，現像ローラの線
速を低速に切り換えるように，現像ローラの線速を制御
することもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は，原稿画像
に応じて静電潜像が形成される感光体と，感光体に形成
された静電潜像を可視像化する現像ローラとを備えた画
像形成装置において，感光体の画像域／非画像域に基づ
いて，現像ローラの回転速度を制御する制御手段とを具
備したため，現像ローラからのトナー飛散量を低減する
ことにより，定期メンテナンス間隔を延ばしてメンテナ
ンスコストを抑えると共にランニングコストを抑えるこ
とができる。

【００３９】また，以上説明したように本発明による画
像形成装置は，現像部のトナー残量，環境温度，連続し
て画像形成を行った回数，感光体の休止時間等の装置の
使用状況に基づいて，現像ローラの線速を変更するた
め，画像濃度の変動を抑え，画質の劣化を抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の概略構成を示す断
面図である。

【図２】本発明による画像形成装置の制御系の概略構成
を示すブロック図である。

【図３】本発明による画像形成動作中における線速制御
動作例を示すタイミングチャートである。

【図４】本発明による環境温度と該環境温度により切り
換えられる現像ローラの線速の関係を示す説明図であ
る。

【図５】制御信号（Ｓ１，Ｓ２）と現像ローラの線速の
関係を示す表である。

【図６】制御信号（Ｓ３，Ｓ４）と現像ローラの線速の
関係を示す表である。

【図７】制御信号（Ｓ５，Ｓ６）と現像ローラの線速の
関係を示す表である。

【符号の説明】

１０１ 感光体 １０４ 現像部 １０４ａ 現像ローラ １１６ 温度セ
ンサ １１７ トナーセンサ ２０１ 制御部 ２０２ メインモータ ２０３ メイン
モータドライバ ２０４ 現像モータ ２０５ 現像モ
ータドライバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿画像に応じて静電潜像を形成する感
   光体と，前記感光体に形成された静電潜像を可視像化す
   る現像ローラとを備えた画像形成装置において，前記感
   光体の画像域／非画像域に基づいて，前記現像ローラの
   回転速度を制御する制御手段を具備することを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 原稿画像に応じて静電潜像を形成する感
   光体と，前記感光体に形成された静電潜像を可視像化す
   る現像ローラと，トナー残量を検知するトナー残量検知
   手段とを備えた画像形成装置において，前記トナー残量
   検知手段の検知結果に基づいて，前記現像ローラの回転
   速度を制御する制御手段を具備することを特徴とする画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 原稿画像に応じて静電潜像を形成する感
   光体と，前記感光体に形成された静電潜像を可視像化す
   る現像ローラと，前記感光体近傍の温度を検知する温度
   検知手段とを備えた画像形成装置において，前記温度検
   知手段の検知結果に基づいて，前記現像ローラの回転速
   度を制御する制御手段を具備することを特徴とする画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 原稿画像に応じて静電潜像を形成する感
   光体と，前記感光体に形成された静電潜像を可視像化す
   る現像ローラとを備えた画像形成装置において，前記感
   光体上に画像形成を連続して実行した回数，前記感光体
   の休止時間等の装置の使用状況に基づいて，前記現像ロ
   ーラの回転速度を制御する制御手段を具備することを特
   徴とする画像形成装置。