JP2006058586A - Image forming apparatus and driving method for the apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus and a driving method thereof.
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。 In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that forms an image by electrophotography, an image is formed on a sheet (a material to be transferred) in accordance with an image forming process including charging, exposure, development, transfer, and fixing. Further, a developing roll is incorporated in a developing device used in this type of image forming apparatus. The developing roll is driven to supply toner to the surface of the photoconductor when developing an electrostatic latent image (hereinafter referred to as “latent image”) formed on the surface of the photoconductor. Alternatively, they are arranged to face each other in a contact state.
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。 When developing the latent image actually formed on the photoconductor with toner, it is necessary to rotate the developing roll in order to continuously supply the toner to the surface of the photoconductor. For this reason, in the conventional image forming apparatus, the developing roll in the developing device is continuously driven at a constant rotational speed from the start to the end of a series of image forming operations (for example, a copying operation). Yes. However, when the developing roll is driven by such a method, there has been a problem that the development roll and the roll drive system are rapidly abraded and the durability of the developing component is shortened.
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。 As a countermeasure, a developing roll is driven every time one latent image is developed, and driving of the developing roll is stopped between the development of the previous latent image and the development of the next latent image. It is possible to adopt it. However, in this method, when developing a plurality of latent images in sequence, the driving and stopping of the developing roll are repeated many times. In such a series of operations, when the driving of the developing roll is started and stopped, A phenomenon that toner is unnecessarily transferred from the developing roll to the photosensitive member and adheres in a belt shape (hereinafter referred to as “toner band”) occurs, which leads to an increase in toner consumption and an increase in dirt inside the machine. there were.
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。 Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for switching the bias voltage applied to the developing roll between a DC component bias voltage and a bias voltage obtained by superimposing an AC component on the DC component.
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。
However, in the technique described in
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。 An image forming apparatus according to the present invention includes a latent image forming unit that forms a latent image on a photoconductor, and a developing roll that is driven to supply toner to the surface of the photoconductor on which the latent image is formed by the latent image forming unit. And a developing unit that drives the developing roll and that controls the rotation speed of the developing roll while the developing roll is being driven.
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。 In the image forming apparatus according to the present invention, when a plurality of latent images are continuously formed by the latent image forming unit by providing a control unit that varies the rotation speed of the developing roll during the driving of the developing roll, By continuously driving the developing roll without stopping, generation of a toner band is suppressed, and by changing the roll rotation speed during driving of the developing roll, wear of the developing roll and the roll driving system can be suppressed.
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。 According to the present invention, the generation of toner bands can be sufficiently suppressed to effectively prevent an increase in toner consumption and an increase in dirt inside the machine. In addition, it is possible to extend the durability of the developing component by suppressing the progress of wear of the developing roll and the roll drive system.
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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
1A and 1B show a configuration example of an image forming apparatus to which the present invention is applied. FIG. 1A is a schematic side view thereof, and FIG. 1B is a partial plan view of FIG. In the figure, the
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。
The
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。
The developing device 4 develops (visualizes) the latent image into a toner image by supplying toner to the surface of the
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。
The
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。
In this
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。
The transfer roll 5 is for transferring the toner image formed on the surface of the
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。
Next, a basic operation (image forming operation) of the image forming apparatus having the above configuration will be described. First, the
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。
Next, in accordance with the timing at which the toner image on the
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。
Next, a processing procedure when the developing roll drive control unit 88 controls the driving of the developing
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)。
First, when an image forming operation is started by the image forming apparatus, the developing roll drive control unit 88 checks whether or not the latent image forming operation (exposure operation by a laser beam) is started by the laser scanner 3 (step S1). Next, it is confirmed whether or not the elapsed time from the start of the latent image forming operation has reached a first time set in advance (step S2). A motor driving pulse is supplied to drive the developing
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。
Here, as shown in FIG. 3, when the outer peripheral surface of the
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。
Specifically, for example, after the laser scanner 3 starts forming a latent image on the surface of the
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。
Thereafter, the developing roll drive control unit 88 confirms whether or not the latent image forming operation has been completed by the laser scanner 3 (step S4), and confirms the end of the latent image forming operation. Whether there is a latent image to be checked is checked (step S5). If there is no latent image to be formed next, the driving of the developing
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。
Here, in the second time, the development is such that the last scanning line of the latent image formed on the surface of the
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。
In accordance with the processing procedure as described above, the developing roll drive control unit 88 develops an area in which a latent image is formed on the
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。
FIG. 4 is a timing chart showing a control state of the driving state and the rotation speed of the developing
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。
By driving the developing
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。
In the above embodiment, the developing
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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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。 Latent image forming means for forming a latent image on the photoreceptor;
A developing unit having a developing roll that is driven to supply toner to the surface of the photoreceptor on which the latent image is formed by the latent image forming unit;
An image forming apparatus comprising: a control unit that drives the developing roll and changes a rotation speed of the developing roll during driving of the developing roll.
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 The control means drives the developing roll at a first rotational speed while a latent image forming area formed by the latent image forming means passes through a portion where the photosensitive member and the developing roll are opposed to each other. The developing roll is driven at a second rotational speed that is slower than the first rotational speed until the next latent image forming area reaches the opposing part after the formation area passes through the opposing part. The image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2, wherein the second rotation speed is set to about ½ of the first rotation speed.
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。
An image comprising: a latent image forming unit that forms a latent image on a photoconductor; and a developing unit that includes a developing roll that is driven to supply toner to the surface of the photoconductor on which the latent image is formed by the latent image forming unit. A driving method of a forming apparatus,
The developing roll is driven at a first rotational speed while the latent image forming area formed by the latent image forming means passes through the facing portion between the photoconductor and the developing roll, and the latent image forming area is opposed to the opposing area. The developing roll is driven at a second rotational speed that is lower than the first rotational speed until the next latent image forming area reaches the counter part after passing through the part. Driving method of forming apparatus.
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