画像形成装置
【課題】印字速度の高速化に伴うトナーの噴出を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータ（総印字枚数）の増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御（Ｓ３，Ｓ４）を実行する。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータ（総印字枚数）の増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御（Ｓ３，Ｓ４）を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に現像剤を供給する現像ローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電潜像が形成される感光ドラムと、トナーを収容するトナー収容室と、トナー収容室内のトナーを感光ドラムに供給する現像ローラとを備えた画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５０３７８号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、印字速度を高速化すべく、現像ローラや感光ドラムの回転速度を速くすることが望まれている。しかしながら、このように現像ローラ等の回転速度を速くすると、現像ローラでトナーを保持しきれずに、現像ローラと感光ドラムの間のニップ部からトナーが外部に噴出するといった現象が発生することがあった。具体的に、この現象は、トナー収容室内のトナーが劣化していない状態では発生しないが、トナーが劣化して流動性が悪くなると発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、印字速度の高速化に伴うトナー（現像剤）の噴出を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備える。
そして、前記制御装置は、前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータの増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御を実行する。
【０００７】
このような画像形成装置によれば、現像ローラの総回転量に対応するパラメータが増加して現像剤の劣化が進んだ場合には、現像ローラの回転速度が下がって現像ローラの周速比が減少するので、現像ローラと感光体の間のニップ部から現像剤が噴出するのを抑えることができる。
【０００８】
また、前記画像形成装置は、湿度を測定する湿度測定手段を備え、前記制御装置が、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値より小さいか否かを判断し、小さい場合には前記周速比減少制御を実行し、小さくない場合には前記周速比減少制御を実行しないように構成されていてもよい。
【０００９】
これによれば、低湿度ではない環境下（現像剤の流動性が悪化し難い環境下）では、周速比減少制御を実行しないので、周速比の減少に伴って生じる現像ローラから感光体への現像剤の搬送量の減少を抑えることができ、感光体上における現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１０】
また、前記制御装置は、前記現像ローラの周速比を第１周速比から当該第１周速比よりも小さい第２周速比に変更したときに、前記現像ローラに印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくするように構成されていてもよい。
【００１１】
これによれば、周速比を第１周速比から第２周速比に下げることによって現像剤の搬送量が減少しても、現像バイアスの絶対値を大きくすることで、現像剤の搬送量を増加させることができるので、感光体上における現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１２】
また、前記制御装置は、前記パラメータが増加するにつれて前記周速比が徐々に小さくなるような周速比マップに基づいて前記周速比減少制御を実行するように構成されていてもよい。
【００１３】
これによれば、現像ローラの総回転量に応じた適正な周速比にすることができるので、現像剤の搬送量と濃度を総回転量に応じた適切な値にすることができる。
【００１４】
また、前記制御装置は、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さくない場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを所定の傾きで変化させた第１マップに基づいて現像バイアスを決定し、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さい場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを前記所定の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させた第２マップに基づいて現像バイアスを決定するように構成されていてもよい。
【００１５】
これによれば、湿度が第１閾値よりも小さい場合には、現像バイアスを第１マップよりも傾きの大きな第２マップに基づいて決定するので、現像バイアスの絶対値が増加し、周速比の減少に伴って生じる現像剤の搬送量の減少を抑えて現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１６】
また、前記パラメータは、総印字枚数であってもよい。
【００１７】
これによれば、印字指令などから把握できる総印字枚数に基づいて現像ローラの回転速度を制御することができるので、現像ローラの総回転量を検出するセンサが不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、前記画像形成装置は、前記現像ローラを回転させる駆動源と、速度伝達比の異なる２つの伝達機構と、前記駆動源に対して前記２つの伝達機構を介して連結される出力部と、２つのうち一方の伝達機構と前記出力部との間に設けられるワンウェイクラッチと、前記一方の伝達機構よりも速度伝達比の小さな他方の伝達機構と前記出力部との間に設けられる電磁クラッチと、を備え、前記制御装置は、前記電磁クラッチを制御して前記伝達機構を切り替えることで、前記現像ローラの回転速度を下げるように構成されていてもよい。
【００１９】
これによれば、駆動源の回転速度を変えずに現像ローラの回転速度を変えることができるので、駆動源を他の部材（感光体など）と共用することができ、コストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、印字速度の高速化に伴う現像剤の噴出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザプリンタを示す図である。
【図２】２つの伝達機構や周速切替機構を示す図である。
【図３】周速切替機構を示す断面図であり、スロー周速用の伝達機構から出力歯車に駆動力が伝達される状態を示す図（ａ）と、ノーマル周速用の伝達機構から出力歯車に駆動力が伝達される状態を示す図（ｂ）である。
【図４】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】周速比と総印字枚数との関係を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が変化しないトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）である。
【図６】周速比と総印字枚数との関係を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が減少するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）と、劣化により帯電量が増加するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｃ）である。
【図７】総印字枚数が増加するにつれて周速比を徐々に下げる形態を示すマップ（ａ）と、周速比減少制御を行うときの現像バイアスを総印字枚数に応じて徐々に下げる形態を示すマップ（ｂ）である。
【図８】総印字枚数が増加するにつれて周速比を徐々に下げる形態を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が減少するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）と、劣化により帯電量が増加するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成を説明した後、本発明の特徴部分を詳細に説明することとする。
【００２３】
以下の説明において、方向は、レーザプリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１において、紙面に向かって左側を「前側（手前側）」、紙面に向かって右側を「後側（奥側）」とし、紙面に向かって奥側を「左側」、紙面に向かって手前側を「右側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
【００２４】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、装置本体２と、フィーダ部３と、画像形成部４と、制御装置１００と、駆動ユニット２０とを備えている。なお、制御装置１００と駆動ユニット２０については、後で詳述する。
【００２５】
フィーダ部３は、装置本体２の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１内の用紙Ｐを画像形成部４に向けて給紙する給紙機構３２とを備えている。
【００２６】
画像形成部４は、スキャナユニット５と、プロセスカートリッジ６と、転写ローラＴＲと、定着装置７とを備えている。
【００２７】
スキャナユニット５は、装置本体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡などを備えている。このスキャナユニット５では、レーザビームを、後述する感光体の一例としての感光ドラム８１の表面上に高速走査にて照射する。
【００２８】
プロセスカートリッジ６は、装置本体２に着脱可能であり、感光ドラム８１を有するドラムカートリッジ８と、現像剤の一例としてのトナーを収容するとともに、感光ドラム８１に接触する現像ローラ９１等を備える現像カートリッジ９とを備えている。現像カートリッジ９は、ドラムカートリッジ８に対して着脱可能となっている。なお、本実施形態では、劣化しても帯電量が略一定となる性質を持つトナーを採用することとする。
【００２９】
このプロセスカートリッジ６では、回転する感光ドラム８１の表面が、図示せぬ帯電器により一様に帯電された後、スキャナユニット５からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、感光ドラム８１の表面に画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００３０】
次いで、現像カートリッジ９内のトナーが現像ローラ９１によって担持された後、現像ローラ９１上のトナーが感光ドラム８１の静電潜像に供給されて、感光ドラム８１の表面上にトナー像が形成される。
【００３１】
その後、感光ドラム８１と転写ローラＴＲの間で用紙Ｐが搬送されることで、感光ドラム８１の表面に担持されているトナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００３２】
定着装置７は、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向して配置され加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを備えている。そして、このように構成される定着装置７では、用紙Ｐ上に転写されたトナーを、用紙Ｐが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着している。
【００３３】
なお、定着装置７で熱定着された用紙Ｐは、定着装置７の下流側に配設される排紙ローラＲに搬送され、この排紙ローラＲから排紙トレイ２Ａ上に送り出される。
【００３４】
＜駆動ユニットの構成＞
次に、駆動ユニット２０について詳細に説明する。
図２に示すように、駆動ユニット２０は、現像ローラ９１を回転させる駆動源の一例としての電動モータＭｏと、周速切替機構３０と、電動モータＭｏから出力された駆動力を減速して周速切替機構３０に伝達するための歯車２１〜２４と、周速切替機構３０から出力された駆動力を現像ローラ９１に伝達するための歯車２５とを備えている。なお、電動モータＭｏは、現像ローラ９１に駆動力を伝達する他、図示せぬ他の伝達機構を介して感光ドラム８１にも駆動力を伝達するように構成されている。
【００３５】
歯車２１は、電動モータＭｏから駆動力を受けて分配歯車２２に駆動力を伝達する駆動歯車であり、分配歯車２２は、同軸上に配列された３種類の歯車２２Ａ〜２２Ｃが一体化された３段歯車であって、駆動歯車２１から伝達された駆動力をノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（実線の矢印参照）とスロー周速用の伝達機構ＭＣ（２点鎖線の矢印参照）とに分配する。
【００３６】
ここで、「ノーマル周速用の伝達機構ＭＢ」とは、現像ローラ９１を所定速度で回転させるための速度伝達比（スロー周速用よりも小さい速度伝達比）で構成される伝達機構をいい、本実施形態では、歯車２２Ｂ，２３，３０Ｂで構成されている。また、「スロー周速用の伝達機構ＭＣ」とは、現像ローラ９１を前記所定速度よりも遅い速度で回転させるための速度伝達比で構成される伝達機構をいい、本実施形態では、歯車２２Ｃ，２４，３０Ｃで構成されている。なお、図２においては、各伝達機構ＭＢ，ＭＣを分かり易くするために各歯車２１〜２４，３０Ａ〜３０Ｃの径が異なるように描いているが、前述したような速度伝達比の関係が満たされれば各歯車の径はどのように構成してもよい。
【００３７】
分配歯車２２の歯車２２Ａは、駆動歯車２１と噛み合う従動歯車である。歯車２２Ｂは、周速切替機構３０の第１入力歯車３０Ｂに第１中間歯車２３を介して駆動力を伝達する従動歯車である。歯車２２Ｃは、周速切替機構３０の第２入力歯車３０Ｃに第２中間歯車２４を介して駆動力を伝達する従動歯車である。
【００３８】
このため、電動モータＭｏが回転・停止すると、これに連動して歯車２１〜２４，３０Ｂ，３０Ｃが回転・停止するようになっている。つまり、第１入力歯車３０Ｂおよび第２入力歯車３０Ｃは、周速切替機構３０（電磁クラッチ５０）の状態によらずに、電動モータＭｏの回転・停止に連動して回転・停止する。
【００３９】
そして、周速切替機構３０は、図３（ａ）に示すように、出力部の一例としての出力歯車３０Ａと、第１入力歯車３０Ｂと、第２入力歯車３０Ｃと、ワンウェイクラッチ４０と、電磁クラッチ５０とを備えている。
【００４０】
出力歯車３０Ａは、現像ローラ９１側（歯車２５）に駆動力を出力する歯車であり、その軸線方向に延びる回転軸３０Ｄを一体に備えている。そして、この出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄは、前述した２つの伝達機構ＭＢ，ＭＣを介して電動モータＭｏに連結されている。
【００４１】
ワンウェイクラッチ４０は、スロー周速用の伝達機構ＭＣ（第２入力歯車３０Ｃ）と出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄとの間に設けられており、電動モータＭｏによって回転する第２入力歯車３０Ｃの回転方向のみに駆動力を伝達するように構成されている。すなわち、第２入力歯車３０Ｃが回転軸３０Ｄよりも早く回転する場合にのみ駆動力を回転軸３０Ｄに伝達し、回転軸３０Ｄが第２入力歯車３０Ｃよりも早く回転する場合には第２入力歯車３０Ｃから回転軸３０Ｄへの駆動力の伝達を遮断するようになっている。
【００４２】
電磁クラッチ５０は、コイルが巻回された可動鉄心５０Ａと、固定鉄心５０Ｂとを備えており、前述したスロー周速用の伝達機構ＭＣよりも速度伝達比の小さなノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（第１入力歯車３０Ｂ）と出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄとの間に設けられている。
【００４３】
可動鉄心５０Ａは、スプラインやセレーションを介して回転軸３０Ｄに係合しているため、回転軸３０Ｄに対して軸方向に移動可能で、かつ、回転軸３０Ｄと一体的に回転可能となっている。
【００４４】
固定鉄心５０Ｂは、第１入力歯車３０Ｂの端面に固定されており、この第１入力歯車３０Ｂは、図示せぬ軸受を介して回転軸３０Ｄに対して回転可能に組み付けられている。
【００４５】
これにより、可動鉄心５０Ａのコイルに通電すると、図３（ｂ）に示すように、電磁吸引力により可動鉄心５０Ａが移動して固定鉄心５０Ｂに吸着するので、第１入力歯車３０Ｂから伝達されてきた駆動力が回転軸３０Ｄに伝達される。このとき、回転軸３０Ｄは、第２入力歯車３０Ｃよりも早く回転するので、第２入力歯車３０Ｃから回転軸３０Ｄへの駆動力の伝達はワンウェイクラッチ４０によって遮断される。
【００４６】
以上により、電磁クラッチ５０に通電するときには、図３（ｂ）に示すように、ノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（第１入力歯車３０Ｂ）から出力歯車３０Ａに駆動力が伝達されることで現像ローラ９１が所定速度で回転し、電磁クラッチ５０への通電を切ったときには、図３（ａ）に示すように、スロー周速用の伝達機構ＭＣ（第２入力歯車３０Ｃ）から出力歯車３０Ａに駆動力が伝達されることで現像ローラ９１が所定速度よりも遅い速度で回転するようになっている。
【００４７】
＜制御装置＞
次に、制御装置１００について詳細に説明する。
図１に示すように、制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、湿度測定手段の一例としての温度センサ１１０および湿度センサ１２０からの入力と、印字指令の内容と、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータなどに基づいて演算処理を行うことによって制御を実行する。
【００４８】
ここで、温度センサ１１０は、現像ローラ９１の近傍に設けられ、現像ローラ９１周りの空気の温度を検知している。また、湿度センサ１２０は、装置本体２内に外気を取り込むための取込口（図示略）の近傍に設けられ、装置本体２外の絶対湿度を検知している。
【００４９】
制御装置１００は、総印字枚数の増加に応じて、現像ローラ９１の回転速度を下げて、感光ドラム８１に対する現像ローラ９１の周速比を減少させる周速比減少制御を実行するように構成されている。ここで、総印字枚数とは、１つの現像カートリッジ９の使用開始から現時点までの印字枚数の総数である。制御装置１００は、印字指令に含まれる印字枚数データに基づいて総印字枚数をカウントし、現像カートリッジ９の交換に応じて総印字枚数をリセットするようになっている。
【００５０】
なお、総印字枚数は、現像ローラ９１の総回転量の増加に応じて増加するパラメータであるため、制御装置１００は、総印字枚数をカウントすることで現像ローラ９１の総回転量の増加によるトナー劣化を間接的に把握している。
【００５１】
具体的に、周速比減少制御において、制御装置１００は、総印字枚数が第２閾値Ｔ２（図４参照）を超えたか否かを判断し、超えていない場合には、感光ドラム８１に対する現像ローラ９１の周速比が図５（ａ）に示すような第１周速比Ｒ１となるように現像ローラ９１の回転速度を制御する。ここで、第２閾値Ｔ２は、実験やシミュレーション等によって予め決めておけばよい。そして、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えた場合には、制御装置１００は、現像ローラ９１の周速比を第１周速比Ｒ１から当該第１周速比Ｒ１よりも小さい第２周速比Ｒ２に変更する。
【００５２】
このように制御装置１００が構成されることで、総印字枚数が増加してトナーの劣化が進んだ場合には、現像ローラ９１の回転速度が下がって現像ローラ９１の周速比が減少するので、現像ローラ９１と感光ドラム８１の間のニップ部からトナーが噴出するのを抑えることができる。
【００５３】
また、制御装置１００は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、周速比が第１周速比Ｒ１であるときには、現像ローラ９１に印加する現像バイアスを一定値である第１バイアス値Ｂ１にしている。そして、制御装置１００は、周速比を第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に変更したときに、現像ローラ９１に印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくする、すなわち第１バイアス値Ｂ１よりも大きい第２バイアス値Ｂ２に変更するように構成されている。
【００５４】
これにより、周速比を下げることによってトナー搬送量が減少しても、現像バイアスを上げることによって、トナー搬送量を増加させることができるので、感光ドラム８１上におけるトナーの濃度低下を抑えることができる。
【００５５】
また、制御装置１００は、湿度センサ１２０で検出した絶対湿度を、温度センサ１１０で検出した温度に基づいて補正することで、相対湿度（以下、単に「湿度」という。）を算出する。そして、制御装置１００は、算出した湿度が第１閾値Ｔ１（図４参照）よりも小さい場合に前述した周速比減少制御を実行し、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない場合に周速比減少制御を実行しないように構成されている。
【００５６】
すなわち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えた場合であっても、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない環境下、すなわち低湿度ではない環境下であれば、周速比および現像バイアスは、初期値である第１周速比Ｒ１および第１バイアス値Ｂ１のまま維持される。なお、第１閾値Ｔ１は、実験やシミュレーション等によって予め決めておけばよい。
【００５７】
これによれば、低湿度ではない環境下（トナーの流動性が悪化し難い環境下）では、周速比減少制御を実行しないので、周速比の減少に伴って生じる現像ローラ９１から感光ドラム８１へのトナー搬送量の減少を抑えることができ、感光ドラム８１上におけるトナーの濃度低下を抑えることができる。
【００５８】
次に、制御装置１００の制御について、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、制御装置１００は、本制御を開始する前の初期状態においては、現像ローラ９１の周速比や現像バイアスを、初期値である第１周速比Ｒ１や第１バイアス値Ｂ１に設定している。
【００５９】
図４に示すように、制御装置１００は、まず、印字指令を受けたか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印字指令を受けた場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１００は、湿度が第１閾値Ｔ１より小さいか否かを判断する（Ｓ２）。
【００６０】
ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ステップＳ３の処理に移行し、小さくない場合には（Ｎｏ）、そのまま本制御を終了する。ここで、ステップＳ３，Ｓ４の処理は、前述した周速比減少制御である。そのため、制御装置１００は、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には周速比減少制御を実行し、小さくない場合には周速比減少制御を実行しないように構成されている。
【００６１】
ステップＳ３において、制御装置１００は、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えたか否かを判断し、超えた場合には（Ｙｅｓ）、現像ローラ９１の周速比を通常よりも減少させるべく、電磁クラッチ５０への通電状態をＯＦＦにして伝達機構をノーマル周速用の伝達機構ＭＢからスロー周速用の伝達機構ＭＣに切り替える（Ｓ４）。すなわち、ステップＳ４において、制御装置１００は、現像ローラ９１の周速比を第１周速比Ｒ１から当該第１周速比Ｒ１よりも小さい第２周速比Ｒ２に変更する。
【００６２】
ステップＳ４の後、制御装置１００は、現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、第１周速比のときに印加する第１バイアス値Ｂ１よりも大きい第２バイアス値Ｂ２に変更し（Ｓ５）、本制御を終了する。なお、本制御終了後には、制御装置１００は、本制御によって設定した周速比や現像バイアスによって現像ローラ９１を制御するとともに、スキャナユニット５等を公知の制御で制御することで、印字制御を実行する。
【００６３】
本実施形態によれば、前述した各効果の他、以下のような効果を得ることができる。
電磁クラッチ５０を制御して各伝達機構ＭＢ，ＭＣを切り替えることで、電動モータＭｏの回転速度を変えずに現像ローラ９１の回転速度を変えることができるので、電動モータＭｏを感光ドラム８１と共用することができ、コストダウンを図ることができる。
【００６４】
印字指令に含まれる印字枚数データから簡単に把握できる総印字枚数に基づいて現像ローラ９１の回転速度を制御するので、例えば現像ローラの総回転量を検出するセンサからの信号に基づいて現像ローラの回転速度を制御する形態に比べ、センサが不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００６５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスをともに一定値（Ｂ１，Ｂ２）としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、劣化により帯電量が徐々に減少する性質を持ったトナーを採用する場合には、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、ともに総印字枚数が増加するにつれて徐々に下がるように変化させてもよい。
【００６６】
すなわち、この形態では、第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に下げたときに、総印字枚数が０枚のときから徐々に下げていく現像バイアスを、前回値よりも大きくし、その後は大きくした値から徐々に下げていけばよい。これによれば、前記実施形態と同様の効果に加え、劣化によるトナーの帯電量の減少により現像ローラから感光ドラムへのトナーの搬送量が増えることを、現像バイアスを徐々に下げていくことで抑えることができる。
【００６７】
また、例えば、劣化により帯電量が徐々に増加する性質を持ったトナーを採用する場合には、図６（ａ），（ｃ）に示すように、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、ともに総印字枚数が増加するにつれて徐々に上がるように変化させてもよい。
【００６８】
すなわち、この形態では、第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に下げたときに、総印字枚数が０枚のときから徐々に上げていく現像バイアスを、前回値よりも大きくし、その後は大きくした値から徐々に上げていけばよい。これによれば、前記実施形態と同様の効果に加え、劣化によるトナーの帯電量の増加により現像ローラから感光ドラムへのトナーの搬送量が減ることを、現像バイアスを徐々に上げていくことで抑えることができる。
【００６９】
前記実施形態では、現像ローラ９１の周速比を２段階で切り替えるようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、感光ドラム８１の駆動用のモータとは別の専用のモータで現像ローラ９１を駆動させる場合には、３段階以上で切り替えてもよいし、図７（ａ）に示すように、周速比を総印字枚数が増加するにつれて徐々に減少させてもよい。すなわち、総印字枚数が増加するにつれて周速比が徐々に小さくなるような周速比マップＲＭに基づいて周速比減少制御を実行するように制御装置を構成してもよい。また、この場合、図７（ｂ）に示すように、周速比減少制御中に現像ローラに印加する現像バイアスを、総印字枚数が増加するにつれて徐々に増加させるように制御装置を構成してもよい。
【００７０】
具体的には、図４におけるステップＳ３，Ｓ４の処理を、周速比マップＲＭに基づいて周速比を決定するステップに代え、ステップＳ５の処理を現像バイアスマップに基づいて現像バイアスを設定するステップに代えればよい。これによれば、ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない場合には（Ｎｏ）、制御装置は、図７（ａ）に破線で示す基準マップＢＭに基づいて周速比を決定するとともに、図７（ｂ）に破線で示す第１マップＭ１に基づいて現像バイアスを決定する。
【００７１】
ここで、基準マップＢＭは、総印字枚数の増加に関わらず、周速比を一定にするマップである。また、第１マップＭ１は、総印字枚数の増加に関わらず、現像バイアスを一定にするマップである。言い換えると、第１マップＭ１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾き（０）で変化させるマップである。より具体的には、図７（ｂ）の第１マップＭ１は、劣化しても帯電量が略一定となるトナーを採用するときに用いるマップである。
【００７２】
また、ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には（Ｙｅｓ）、制御装置は、図７（ａ）に実線で示す周速比マップＲＭに基づいて総印字枚数に対応した周速比を決定するとともに、図７（ｂ）に実線で示す第２マップＭ２に基づいて現像バイアスを決定する。ここで、第２マップＭ２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ１の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させるマップである。
【００７３】
これによれば、総印字枚数に応じた適正な周速比にすることができるので、トナーの搬送量と濃度を総印字枚数に応じた適切な値にすることができる。また、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合、すなわち周速比減少制御を実行するときには、現像バイアスを第１マップＭ１よりも傾きの大きな第２マップＭ２に基づいて決定するので、周速比の減少に伴うトナー搬送量の減少を抑えることができ、トナーの濃度低下を抑えることができる。
【００７４】
なお、劣化により帯電量が減少するトナーを採用する場合には、図８（ｂ）に示す第１マップＭ１１および第２マップＭ１２を用いればよい。ここで、第１マップＭ１１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾きで減少させるマップであり、第２マップＭ１２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ１１の傾きよりも大きな傾きで変化させるマップである。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）に示す基準マップＢＭで周速比を決定するときは、第１マップＭ１１で現像バイアスを決定し、周速比マップＲＭで周速比を決定するときは、第２マップＭ１２で現像バイアスを決定すればよい。この場合であっても、図７（ａ），（ｂ）の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、劣化により帯電量が増加するトナーを採用する場合には、図８（ｃ）に示す第１マップＭ２１および第２マップＭ２２を用いればよい。ここで、第１マップＭ２１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾きで増加させるマップであり、第２マップＭ２２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ２１の傾きよりも大きな傾きで変化させるマップである。
【００７７】
すなわち、図８（ａ）に示す基準マップＢＭで周速比を決定するときは、第１マップＭ２１で現像バイアスを決定し、周速比マップＲＭで周速比を決定するときは、第２マップＭ２２で現像バイアスを決定すればよい。この場合であっても、図７（ａ），（ｂ）の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
前記実施形態では、現像剤としてプラスに帯電したトナーを採用したが、本発明はこれに限定されず、マイナスに帯電したトナーを採用してもよい。なお、この場合には、例えば周速比を第１周速比から第２周速比に変更するときには、負の第１バイアス値よりも小さい負の第２バイアス値（絶対値の大きいバイアス値）に変更すればよい。
【００７９】
前記実施形態では、感光体として感光ドラム８１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体を採用してもよい。
【００８０】
前記実施形態では、現像ローラの総回転量に対応するパラメータとして総印字枚数を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、現像ローラの総回転量そのものであってもよいし、用紙に印字したドット数などであってもよい。
【００８１】
前記実施形態では、湿度測定手段として温度センサ１１０および湿度センサ１２０を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、相対湿度を検出する湿度センサのみで構成してもよい。
【００８２】
前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ レーザプリンタ
８１ 感光ドラム
９１ 現像ローラ
１００ 制御装置
１１０ 温度センサ
１２０ 湿度センサ
Ｂ１ 第１バイアス値
Ｂ２ 第２バイアス値
Ｒ１ 第１周速比
Ｒ２ 第２周速比
Ｔ１ 第１閾値
Ｔ２ 第２閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に現像剤を供給する現像ローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電潜像が形成される感光ドラムと、トナーを収容するトナー収容室と、トナー収容室内のトナーを感光ドラムに供給する現像ローラとを備えた画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５０３７８号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、印字速度を高速化すべく、現像ローラや感光ドラムの回転速度を速くすることが望まれている。しかしながら、このように現像ローラ等の回転速度を速くすると、現像ローラでトナーを保持しきれずに、現像ローラと感光ドラムの間のニップ部からトナーが外部に噴出するといった現象が発生することがあった。具体的に、この現象は、トナー収容室内のトナーが劣化していない状態では発生しないが、トナーが劣化して流動性が悪くなると発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、印字速度の高速化に伴うトナー（現像剤）の噴出を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備える。
そして、前記制御装置は、前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータの増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御を実行する。
【０００７】
このような画像形成装置によれば、現像ローラの総回転量に対応するパラメータが増加して現像剤の劣化が進んだ場合には、現像ローラの回転速度が下がって現像ローラの周速比が減少するので、現像ローラと感光体の間のニップ部から現像剤が噴出するのを抑えることができる。
【０００８】
また、前記画像形成装置は、湿度を測定する湿度測定手段を備え、前記制御装置が、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値より小さいか否かを判断し、小さい場合には前記周速比減少制御を実行し、小さくない場合には前記周速比減少制御を実行しないように構成されていてもよい。
【０００９】
これによれば、低湿度ではない環境下（現像剤の流動性が悪化し難い環境下）では、周速比減少制御を実行しないので、周速比の減少に伴って生じる現像ローラから感光体への現像剤の搬送量の減少を抑えることができ、感光体上における現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１０】
また、前記制御装置は、前記現像ローラの周速比を第１周速比から当該第１周速比よりも小さい第２周速比に変更したときに、前記現像ローラに印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくするように構成されていてもよい。
【００１１】
これによれば、周速比を第１周速比から第２周速比に下げることによって現像剤の搬送量が減少しても、現像バイアスの絶対値を大きくすることで、現像剤の搬送量を増加させることができるので、感光体上における現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１２】
また、前記制御装置は、前記パラメータが増加するにつれて前記周速比が徐々に小さくなるような周速比マップに基づいて前記周速比減少制御を実行するように構成されていてもよい。
【００１３】
これによれば、現像ローラの総回転量に応じた適正な周速比にすることができるので、現像剤の搬送量と濃度を総回転量に応じた適切な値にすることができる。
【００１４】
また、前記制御装置は、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さくない場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを所定の傾きで変化させた第１マップに基づいて現像バイアスを決定し、前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さい場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを前記所定の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させた第２マップに基づいて現像バイアスを決定するように構成されていてもよい。
【００１５】
これによれば、湿度が第１閾値よりも小さい場合には、現像バイアスを第１マップよりも傾きの大きな第２マップに基づいて決定するので、現像バイアスの絶対値が増加し、周速比の減少に伴って生じる現像剤の搬送量の減少を抑えて現像剤の濃度低下を抑えることができる。
【００１６】
また、前記パラメータは、総印字枚数であってもよい。
【００１７】
これによれば、印字指令などから把握できる総印字枚数に基づいて現像ローラの回転速度を制御することができるので、現像ローラの総回転量を検出するセンサが不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、前記画像形成装置は、前記現像ローラを回転させる駆動源と、速度伝達比の異なる２つの伝達機構と、前記駆動源に対して前記２つの伝達機構を介して連結される出力部と、２つのうち一方の伝達機構と前記出力部との間に設けられるワンウェイクラッチと、前記一方の伝達機構よりも速度伝達比の小さな他方の伝達機構と前記出力部との間に設けられる電磁クラッチと、を備え、前記制御装置は、前記電磁クラッチを制御して前記伝達機構を切り替えることで、前記現像ローラの回転速度を下げるように構成されていてもよい。
【００１９】
これによれば、駆動源の回転速度を変えずに現像ローラの回転速度を変えることができるので、駆動源を他の部材（感光体など）と共用することができ、コストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、印字速度の高速化に伴う現像剤の噴出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザプリンタを示す図である。
【図２】２つの伝達機構や周速切替機構を示す図である。
【図３】周速切替機構を示す断面図であり、スロー周速用の伝達機構から出力歯車に駆動力が伝達される状態を示す図（ａ）と、ノーマル周速用の伝達機構から出力歯車に駆動力が伝達される状態を示す図（ｂ）である。
【図４】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】周速比と総印字枚数との関係を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が変化しないトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）である。
【図６】周速比と総印字枚数との関係を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が減少するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）と、劣化により帯電量が増加するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｃ）である。
【図７】総印字枚数が増加するにつれて周速比を徐々に下げる形態を示すマップ（ａ）と、周速比減少制御を行うときの現像バイアスを総印字枚数に応じて徐々に下げる形態を示すマップ（ｂ）である。
【図８】総印字枚数が増加するにつれて周速比を徐々に下げる形態を示すマップ（ａ）と、劣化により帯電量が減少するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｂ）と、劣化により帯電量が増加するトナーを採用した場合における現像バイアスと総印字枚数との関係を示すマップ（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成を説明した後、本発明の特徴部分を詳細に説明することとする。
【００２３】
以下の説明において、方向は、レーザプリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１において、紙面に向かって左側を「前側（手前側）」、紙面に向かって右側を「後側（奥側）」とし、紙面に向かって奥側を「左側」、紙面に向かって手前側を「右側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
【００２４】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、装置本体２と、フィーダ部３と、画像形成部４と、制御装置１００と、駆動ユニット２０とを備えている。なお、制御装置１００と駆動ユニット２０については、後で詳述する。
【００２５】
フィーダ部３は、装置本体２の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１内の用紙Ｐを画像形成部４に向けて給紙する給紙機構３２とを備えている。
【００２６】
画像形成部４は、スキャナユニット５と、プロセスカートリッジ６と、転写ローラＴＲと、定着装置７とを備えている。
【００２７】
スキャナユニット５は、装置本体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡などを備えている。このスキャナユニット５では、レーザビームを、後述する感光体の一例としての感光ドラム８１の表面上に高速走査にて照射する。
【００２８】
プロセスカートリッジ６は、装置本体２に着脱可能であり、感光ドラム８１を有するドラムカートリッジ８と、現像剤の一例としてのトナーを収容するとともに、感光ドラム８１に接触する現像ローラ９１等を備える現像カートリッジ９とを備えている。現像カートリッジ９は、ドラムカートリッジ８に対して着脱可能となっている。なお、本実施形態では、劣化しても帯電量が略一定となる性質を持つトナーを採用することとする。
【００２９】
このプロセスカートリッジ６では、回転する感光ドラム８１の表面が、図示せぬ帯電器により一様に帯電された後、スキャナユニット５からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、感光ドラム８１の表面に画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００３０】
次いで、現像カートリッジ９内のトナーが現像ローラ９１によって担持された後、現像ローラ９１上のトナーが感光ドラム８１の静電潜像に供給されて、感光ドラム８１の表面上にトナー像が形成される。
【００３１】
その後、感光ドラム８１と転写ローラＴＲの間で用紙Ｐが搬送されることで、感光ドラム８１の表面に担持されているトナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００３２】
定着装置７は、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向して配置され加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを備えている。そして、このように構成される定着装置７では、用紙Ｐ上に転写されたトナーを、用紙Ｐが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着している。
【００３３】
なお、定着装置７で熱定着された用紙Ｐは、定着装置７の下流側に配設される排紙ローラＲに搬送され、この排紙ローラＲから排紙トレイ２Ａ上に送り出される。
【００３４】
＜駆動ユニットの構成＞
次に、駆動ユニット２０について詳細に説明する。
図２に示すように、駆動ユニット２０は、現像ローラ９１を回転させる駆動源の一例としての電動モータＭｏと、周速切替機構３０と、電動モータＭｏから出力された駆動力を減速して周速切替機構３０に伝達するための歯車２１〜２４と、周速切替機構３０から出力された駆動力を現像ローラ９１に伝達するための歯車２５とを備えている。なお、電動モータＭｏは、現像ローラ９１に駆動力を伝達する他、図示せぬ他の伝達機構を介して感光ドラム８１にも駆動力を伝達するように構成されている。
【００３５】
歯車２１は、電動モータＭｏから駆動力を受けて分配歯車２２に駆動力を伝達する駆動歯車であり、分配歯車２２は、同軸上に配列された３種類の歯車２２Ａ〜２２Ｃが一体化された３段歯車であって、駆動歯車２１から伝達された駆動力をノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（実線の矢印参照）とスロー周速用の伝達機構ＭＣ（２点鎖線の矢印参照）とに分配する。
【００３６】
ここで、「ノーマル周速用の伝達機構ＭＢ」とは、現像ローラ９１を所定速度で回転させるための速度伝達比（スロー周速用よりも小さい速度伝達比）で構成される伝達機構をいい、本実施形態では、歯車２２Ｂ，２３，３０Ｂで構成されている。また、「スロー周速用の伝達機構ＭＣ」とは、現像ローラ９１を前記所定速度よりも遅い速度で回転させるための速度伝達比で構成される伝達機構をいい、本実施形態では、歯車２２Ｃ，２４，３０Ｃで構成されている。なお、図２においては、各伝達機構ＭＢ，ＭＣを分かり易くするために各歯車２１〜２４，３０Ａ〜３０Ｃの径が異なるように描いているが、前述したような速度伝達比の関係が満たされれば各歯車の径はどのように構成してもよい。
【００３７】
分配歯車２２の歯車２２Ａは、駆動歯車２１と噛み合う従動歯車である。歯車２２Ｂは、周速切替機構３０の第１入力歯車３０Ｂに第１中間歯車２３を介して駆動力を伝達する従動歯車である。歯車２２Ｃは、周速切替機構３０の第２入力歯車３０Ｃに第２中間歯車２４を介して駆動力を伝達する従動歯車である。
【００３８】
このため、電動モータＭｏが回転・停止すると、これに連動して歯車２１〜２４，３０Ｂ，３０Ｃが回転・停止するようになっている。つまり、第１入力歯車３０Ｂおよび第２入力歯車３０Ｃは、周速切替機構３０（電磁クラッチ５０）の状態によらずに、電動モータＭｏの回転・停止に連動して回転・停止する。
【００３９】
そして、周速切替機構３０は、図３（ａ）に示すように、出力部の一例としての出力歯車３０Ａと、第１入力歯車３０Ｂと、第２入力歯車３０Ｃと、ワンウェイクラッチ４０と、電磁クラッチ５０とを備えている。
【００４０】
出力歯車３０Ａは、現像ローラ９１側（歯車２５）に駆動力を出力する歯車であり、その軸線方向に延びる回転軸３０Ｄを一体に備えている。そして、この出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄは、前述した２つの伝達機構ＭＢ，ＭＣを介して電動モータＭｏに連結されている。
【００４１】
ワンウェイクラッチ４０は、スロー周速用の伝達機構ＭＣ（第２入力歯車３０Ｃ）と出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄとの間に設けられており、電動モータＭｏによって回転する第２入力歯車３０Ｃの回転方向のみに駆動力を伝達するように構成されている。すなわち、第２入力歯車３０Ｃが回転軸３０Ｄよりも早く回転する場合にのみ駆動力を回転軸３０Ｄに伝達し、回転軸３０Ｄが第２入力歯車３０Ｃよりも早く回転する場合には第２入力歯車３０Ｃから回転軸３０Ｄへの駆動力の伝達を遮断するようになっている。
【００４２】
電磁クラッチ５０は、コイルが巻回された可動鉄心５０Ａと、固定鉄心５０Ｂとを備えており、前述したスロー周速用の伝達機構ＭＣよりも速度伝達比の小さなノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（第１入力歯車３０Ｂ）と出力歯車３０Ａの回転軸３０Ｄとの間に設けられている。
【００４３】
可動鉄心５０Ａは、スプラインやセレーションを介して回転軸３０Ｄに係合しているため、回転軸３０Ｄに対して軸方向に移動可能で、かつ、回転軸３０Ｄと一体的に回転可能となっている。
【００４４】
固定鉄心５０Ｂは、第１入力歯車３０Ｂの端面に固定されており、この第１入力歯車３０Ｂは、図示せぬ軸受を介して回転軸３０Ｄに対して回転可能に組み付けられている。
【００４５】
これにより、可動鉄心５０Ａのコイルに通電すると、図３（ｂ）に示すように、電磁吸引力により可動鉄心５０Ａが移動して固定鉄心５０Ｂに吸着するので、第１入力歯車３０Ｂから伝達されてきた駆動力が回転軸３０Ｄに伝達される。このとき、回転軸３０Ｄは、第２入力歯車３０Ｃよりも早く回転するので、第２入力歯車３０Ｃから回転軸３０Ｄへの駆動力の伝達はワンウェイクラッチ４０によって遮断される。
【００４６】
以上により、電磁クラッチ５０に通電するときには、図３（ｂ）に示すように、ノーマル周速用の伝達機構ＭＢ（第１入力歯車３０Ｂ）から出力歯車３０Ａに駆動力が伝達されることで現像ローラ９１が所定速度で回転し、電磁クラッチ５０への通電を切ったときには、図３（ａ）に示すように、スロー周速用の伝達機構ＭＣ（第２入力歯車３０Ｃ）から出力歯車３０Ａに駆動力が伝達されることで現像ローラ９１が所定速度よりも遅い速度で回転するようになっている。
【００４７】
＜制御装置＞
次に、制御装置１００について詳細に説明する。
図１に示すように、制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、湿度測定手段の一例としての温度センサ１１０および湿度センサ１２０からの入力と、印字指令の内容と、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータなどに基づいて演算処理を行うことによって制御を実行する。
【００４８】
ここで、温度センサ１１０は、現像ローラ９１の近傍に設けられ、現像ローラ９１周りの空気の温度を検知している。また、湿度センサ１２０は、装置本体２内に外気を取り込むための取込口（図示略）の近傍に設けられ、装置本体２外の絶対湿度を検知している。
【００４９】
制御装置１００は、総印字枚数の増加に応じて、現像ローラ９１の回転速度を下げて、感光ドラム８１に対する現像ローラ９１の周速比を減少させる周速比減少制御を実行するように構成されている。ここで、総印字枚数とは、１つの現像カートリッジ９の使用開始から現時点までの印字枚数の総数である。制御装置１００は、印字指令に含まれる印字枚数データに基づいて総印字枚数をカウントし、現像カートリッジ９の交換に応じて総印字枚数をリセットするようになっている。
【００５０】
なお、総印字枚数は、現像ローラ９１の総回転量の増加に応じて増加するパラメータであるため、制御装置１００は、総印字枚数をカウントすることで現像ローラ９１の総回転量の増加によるトナー劣化を間接的に把握している。
【００５１】
具体的に、周速比減少制御において、制御装置１００は、総印字枚数が第２閾値Ｔ２（図４参照）を超えたか否かを判断し、超えていない場合には、感光ドラム８１に対する現像ローラ９１の周速比が図５（ａ）に示すような第１周速比Ｒ１となるように現像ローラ９１の回転速度を制御する。ここで、第２閾値Ｔ２は、実験やシミュレーション等によって予め決めておけばよい。そして、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えた場合には、制御装置１００は、現像ローラ９１の周速比を第１周速比Ｒ１から当該第１周速比Ｒ１よりも小さい第２周速比Ｒ２に変更する。
【００５２】
このように制御装置１００が構成されることで、総印字枚数が増加してトナーの劣化が進んだ場合には、現像ローラ９１の回転速度が下がって現像ローラ９１の周速比が減少するので、現像ローラ９１と感光ドラム８１の間のニップ部からトナーが噴出するのを抑えることができる。
【００５３】
また、制御装置１００は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、周速比が第１周速比Ｒ１であるときには、現像ローラ９１に印加する現像バイアスを一定値である第１バイアス値Ｂ１にしている。そして、制御装置１００は、周速比を第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に変更したときに、現像ローラ９１に印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくする、すなわち第１バイアス値Ｂ１よりも大きい第２バイアス値Ｂ２に変更するように構成されている。
【００５４】
これにより、周速比を下げることによってトナー搬送量が減少しても、現像バイアスを上げることによって、トナー搬送量を増加させることができるので、感光ドラム８１上におけるトナーの濃度低下を抑えることができる。
【００５５】
また、制御装置１００は、湿度センサ１２０で検出した絶対湿度を、温度センサ１１０で検出した温度に基づいて補正することで、相対湿度（以下、単に「湿度」という。）を算出する。そして、制御装置１００は、算出した湿度が第１閾値Ｔ１（図４参照）よりも小さい場合に前述した周速比減少制御を実行し、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない場合に周速比減少制御を実行しないように構成されている。
【００５６】
すなわち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えた場合であっても、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない環境下、すなわち低湿度ではない環境下であれば、周速比および現像バイアスは、初期値である第１周速比Ｒ１および第１バイアス値Ｂ１のまま維持される。なお、第１閾値Ｔ１は、実験やシミュレーション等によって予め決めておけばよい。
【００５７】
これによれば、低湿度ではない環境下（トナーの流動性が悪化し難い環境下）では、周速比減少制御を実行しないので、周速比の減少に伴って生じる現像ローラ９１から感光ドラム８１へのトナー搬送量の減少を抑えることができ、感光ドラム８１上におけるトナーの濃度低下を抑えることができる。
【００５８】
次に、制御装置１００の制御について、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、制御装置１００は、本制御を開始する前の初期状態においては、現像ローラ９１の周速比や現像バイアスを、初期値である第１周速比Ｒ１や第１バイアス値Ｂ１に設定している。
【００５９】
図４に示すように、制御装置１００は、まず、印字指令を受けたか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印字指令を受けた場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１００は、湿度が第１閾値Ｔ１より小さいか否かを判断する（Ｓ２）。
【００６０】
ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ステップＳ３の処理に移行し、小さくない場合には（Ｎｏ）、そのまま本制御を終了する。ここで、ステップＳ３，Ｓ４の処理は、前述した周速比減少制御である。そのため、制御装置１００は、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には周速比減少制御を実行し、小さくない場合には周速比減少制御を実行しないように構成されている。
【００６１】
ステップＳ３において、制御装置１００は、総印字枚数が第２閾値Ｔ２を超えたか否かを判断し、超えた場合には（Ｙｅｓ）、現像ローラ９１の周速比を通常よりも減少させるべく、電磁クラッチ５０への通電状態をＯＦＦにして伝達機構をノーマル周速用の伝達機構ＭＢからスロー周速用の伝達機構ＭＣに切り替える（Ｓ４）。すなわち、ステップＳ４において、制御装置１００は、現像ローラ９１の周速比を第１周速比Ｒ１から当該第１周速比Ｒ１よりも小さい第２周速比Ｒ２に変更する。
【００６２】
ステップＳ４の後、制御装置１００は、現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、第１周速比のときに印加する第１バイアス値Ｂ１よりも大きい第２バイアス値Ｂ２に変更し（Ｓ５）、本制御を終了する。なお、本制御終了後には、制御装置１００は、本制御によって設定した周速比や現像バイアスによって現像ローラ９１を制御するとともに、スキャナユニット５等を公知の制御で制御することで、印字制御を実行する。
【００６３】
本実施形態によれば、前述した各効果の他、以下のような効果を得ることができる。
電磁クラッチ５０を制御して各伝達機構ＭＢ，ＭＣを切り替えることで、電動モータＭｏの回転速度を変えずに現像ローラ９１の回転速度を変えることができるので、電動モータＭｏを感光ドラム８１と共用することができ、コストダウンを図ることができる。
【００６４】
印字指令に含まれる印字枚数データから簡単に把握できる総印字枚数に基づいて現像ローラ９１の回転速度を制御するので、例えば現像ローラの総回転量を検出するセンサからの信号に基づいて現像ローラの回転速度を制御する形態に比べ、センサが不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００６５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスをともに一定値（Ｂ１，Ｂ２）としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、劣化により帯電量が徐々に減少する性質を持ったトナーを採用する場合には、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、ともに総印字枚数が増加するにつれて徐々に下がるように変化させてもよい。
【００６６】
すなわち、この形態では、第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に下げたときに、総印字枚数が０枚のときから徐々に下げていく現像バイアスを、前回値よりも大きくし、その後は大きくした値から徐々に下げていけばよい。これによれば、前記実施形態と同様の効果に加え、劣化によるトナーの帯電量の減少により現像ローラから感光ドラムへのトナーの搬送量が増えることを、現像バイアスを徐々に下げていくことで抑えることができる。
【００６７】
また、例えば、劣化により帯電量が徐々に増加する性質を持ったトナーを採用する場合には、図６（ａ），（ｃ）に示すように、第１周速比Ｒ１および第２周速比Ｒ２のときに現像ローラ９１に印加する現像バイアスを、ともに総印字枚数が増加するにつれて徐々に上がるように変化させてもよい。
【００６８】
すなわち、この形態では、第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に下げたときに、総印字枚数が０枚のときから徐々に上げていく現像バイアスを、前回値よりも大きくし、その後は大きくした値から徐々に上げていけばよい。これによれば、前記実施形態と同様の効果に加え、劣化によるトナーの帯電量の増加により現像ローラから感光ドラムへのトナーの搬送量が減ることを、現像バイアスを徐々に上げていくことで抑えることができる。
【００６９】
前記実施形態では、現像ローラ９１の周速比を２段階で切り替えるようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、感光ドラム８１の駆動用のモータとは別の専用のモータで現像ローラ９１を駆動させる場合には、３段階以上で切り替えてもよいし、図７（ａ）に示すように、周速比を総印字枚数が増加するにつれて徐々に減少させてもよい。すなわち、総印字枚数が増加するにつれて周速比が徐々に小さくなるような周速比マップＲＭに基づいて周速比減少制御を実行するように制御装置を構成してもよい。また、この場合、図７（ｂ）に示すように、周速比減少制御中に現像ローラに印加する現像バイアスを、総印字枚数が増加するにつれて徐々に増加させるように制御装置を構成してもよい。
【００７０】
具体的には、図４におけるステップＳ３，Ｓ４の処理を、周速比マップＲＭに基づいて周速比を決定するステップに代え、ステップＳ５の処理を現像バイアスマップに基づいて現像バイアスを設定するステップに代えればよい。これによれば、ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さくない場合には（Ｎｏ）、制御装置は、図７（ａ）に破線で示す基準マップＢＭに基づいて周速比を決定するとともに、図７（ｂ）に破線で示す第１マップＭ１に基づいて現像バイアスを決定する。
【００７１】
ここで、基準マップＢＭは、総印字枚数の増加に関わらず、周速比を一定にするマップである。また、第１マップＭ１は、総印字枚数の増加に関わらず、現像バイアスを一定にするマップである。言い換えると、第１マップＭ１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾き（０）で変化させるマップである。より具体的には、図７（ｂ）の第１マップＭ１は、劣化しても帯電量が略一定となるトナーを採用するときに用いるマップである。
【００７２】
また、ステップＳ２において湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合には（Ｙｅｓ）、制御装置は、図７（ａ）に実線で示す周速比マップＲＭに基づいて総印字枚数に対応した周速比を決定するとともに、図７（ｂ）に実線で示す第２マップＭ２に基づいて現像バイアスを決定する。ここで、第２マップＭ２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ１の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させるマップである。
【００７３】
これによれば、総印字枚数に応じた適正な周速比にすることができるので、トナーの搬送量と濃度を総印字枚数に応じた適切な値にすることができる。また、湿度が第１閾値Ｔ１よりも小さい場合、すなわち周速比減少制御を実行するときには、現像バイアスを第１マップＭ１よりも傾きの大きな第２マップＭ２に基づいて決定するので、周速比の減少に伴うトナー搬送量の減少を抑えることができ、トナーの濃度低下を抑えることができる。
【００７４】
なお、劣化により帯電量が減少するトナーを採用する場合には、図８（ｂ）に示す第１マップＭ１１および第２マップＭ１２を用いればよい。ここで、第１マップＭ１１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾きで減少させるマップであり、第２マップＭ１２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ１１の傾きよりも大きな傾きで変化させるマップである。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）に示す基準マップＢＭで周速比を決定するときは、第１マップＭ１１で現像バイアスを決定し、周速比マップＲＭで周速比を決定するときは、第２マップＭ１２で現像バイアスを決定すればよい。この場合であっても、図７（ａ），（ｂ）の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、劣化により帯電量が増加するトナーを採用する場合には、図８（ｃ）に示す第１マップＭ２１および第２マップＭ２２を用いればよい。ここで、第１マップＭ２１は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを所定の傾きで増加させるマップであり、第２マップＭ２２は、総印字枚数が増加するにつれて現像バイアスを第１マップＭ２１の傾きよりも大きな傾きで変化させるマップである。
【００７７】
すなわち、図８（ａ）に示す基準マップＢＭで周速比を決定するときは、第１マップＭ２１で現像バイアスを決定し、周速比マップＲＭで周速比を決定するときは、第２マップＭ２２で現像バイアスを決定すればよい。この場合であっても、図７（ａ），（ｂ）の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
前記実施形態では、現像剤としてプラスに帯電したトナーを採用したが、本発明はこれに限定されず、マイナスに帯電したトナーを採用してもよい。なお、この場合には、例えば周速比を第１周速比から第２周速比に変更するときには、負の第１バイアス値よりも小さい負の第２バイアス値（絶対値の大きいバイアス値）に変更すればよい。
【００７９】
前記実施形態では、感光体として感光ドラム８１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体を採用してもよい。
【００８０】
前記実施形態では、現像ローラの総回転量に対応するパラメータとして総印字枚数を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、現像ローラの総回転量そのものであってもよいし、用紙に印字したドット数などであってもよい。
【００８１】
前記実施形態では、湿度測定手段として温度センサ１１０および湿度センサ１２０を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、相対湿度を検出する湿度センサのみで構成してもよい。
【００８２】
前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ レーザプリンタ
８１ 感光ドラム
９１ 現像ローラ
１００ 制御装置
１１０ 温度センサ
１２０ 湿度センサ
Ｂ１ 第１バイアス値
Ｂ２ 第２バイアス値
Ｒ１ 第１周速比
Ｒ２ 第２周速比
Ｔ１ 第１閾値
Ｔ２ 第２閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、
前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータの増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
湿度を測定する湿度測定手段を備え、
前記制御装置は、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値より小さいか否かを判断し、小さい場合には前記周速比減少制御を実行し、小さくない場合には前記周速比減少制御を実行しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記現像ローラの周速比を第１周速比から当該第１周速比よりも小さい第２周速比に変更したときに、前記現像ローラに印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記パラメータが増加するにつれて前記周速比が徐々に小さくなるような周速比マップに基づいて前記周速比減少制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さくない場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを所定の傾きで変化させた第１マップに基づいて現像バイアスを決定し、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さい場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを前記所定の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させた第２マップに基づいて現像バイアスを決定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記パラメータは、総印字枚数であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像ローラを回転させる駆動源と、
速度伝達比の異なる２つの伝達機構と、
前記駆動源に対して前記２つの伝達機構を介して連結される出力部と、
２つのうち一方の伝達機構と前記出力部との間に設けられるワンウェイクラッチと、
前記一方の伝達機構よりも速度伝達比の小さな他方の伝達機構と前記出力部との間に設けられる電磁クラッチと、を備え、
前記制御装置は、
前記電磁クラッチを制御して前記伝達機構を切り替えることで、前記現像ローラの回転速度を下げることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、
前記現像ローラの回転速度を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記現像ローラの総回転量に対応するパラメータの増加に応じて、前記現像ローラの回転速度を下げて、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を減少させる周速比減少制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
湿度を測定する湿度測定手段を備え、
前記制御装置は、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値より小さいか否かを判断し、小さい場合には前記周速比減少制御を実行し、小さくない場合には前記周速比減少制御を実行しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記現像ローラの周速比を第１周速比から当該第１周速比よりも小さい第２周速比に変更したときに、前記現像ローラに印加する現像バイアスの絶対値を前回値よりも大きくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記パラメータが増加するにつれて前記周速比が徐々に小さくなるような周速比マップに基づいて前記周速比減少制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さくない場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを所定の傾きで変化させた第１マップに基づいて現像バイアスを決定し、
前記湿度測定手段で測定した湿度が第１閾値よりも小さい場合には、前記パラメータが増加するにつれて前記現像ローラに印加する現像バイアスを前記所定の傾きよりも絶対値の大きな傾きで変化させた第２マップに基づいて現像バイアスを決定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記パラメータは、総印字枚数であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像ローラを回転させる駆動源と、
速度伝達比の異なる２つの伝達機構と、
前記駆動源に対して前記２つの伝達機構を介して連結される出力部と、
２つのうち一方の伝達機構と前記出力部との間に設けられるワンウェイクラッチと、
前記一方の伝達機構よりも速度伝達比の小さな他方の伝達機構と前記出力部との間に設けられる電磁クラッチと、を備え、
前記制御装置は、
前記電磁クラッチを制御して前記伝達機構を切り替えることで、前記現像ローラの回転速度を下げることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４７６３１（Ｐ２０１２−２４７６３１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３１１（Ｐ２０１１−１１９３１１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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