JP2017173462A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成に必要なトナー量を単位面積当たりで増加させる画像形成動作を実行させる場合において、濃度ムラ画像の発生を低減することができる技術を提供する。
【解決手段】像担持体１の周速に対する現像剤担持体４の周速の比率である周速比が、第１画像形成動作のときよりも大きくなるとともに、現像剤担持体４に印加される現像バイアスと供給部材５に印加される供給バイアスとの電位差が、現像剤担持体４と供給部材５との接触部における現像剤を供給部材５から現像剤担持体４に向かわせる付勢力が第１画像形成動作のときよりも弱くなる電位差、または、該現像剤を現像剤担持体４から供給部材５に向かわせる付勢力を発生する電位差となる第２画像形成動作を実行することが可能であることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を利用して記録材に画像を形成する画像形成装置において、非磁性１成分トナーを用いて静電潜像を可視化するための現像装置を備えた構成が知られている。現像装置としては、従来から、トナーを担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラと、現像ローラの周囲に配置され現像ローラにトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラと、を備えたものが知られている。この現像装置においては、供給ローラと現像ローラとの機械的摺擦によりトナーが摩擦帯電されながら現像ローラに供給される。供給されたトナーは、現像剤規制部材によって、現像ローラ上のトナー層厚が一定量に規制された後、静電潜像担持体である感光ドラムとの近接領域である現像領域に搬送され、静電潜像をトナー像として可視化する。

現像領域で現像に使用されずに現像ローラ上に残留するトナー（以下、「現像残トナー」という）は、供給ローラとの当接部で供給ローラと現像ローラとの機械的摺擦により現像ローラ上から掻き取られる。それと同時に、供給ローラから現像ローラに対してトナーが供給される。一方、掻き取られたトナーは、供給ローラ内部及びその周囲のトナーと混合される。さらに、現像ローラと供給ローラとの間に電位差を設けるためのバイアスを印加し、静電的な力によって供給ローラから現像ローラへのトナー供給や、現像ローラからのトナー回収を行う方法が一般的に行われている（特許文献１）。特許文献１では非画像形成時に現像ローラにあたる中間ローラ上のトナーを回収するバイアスを印加し、画像形成時には、中間ローラにトナー層を形成するためのバイアスを印加する制御を行う方法が提案されている。

また、一連の画像形成動作で作成される画像については、使用者の意図した画像や濃度が出力される必要がある。また、複数の画像形成ステーションにて作成されるフルカラー画像においては、色味の再現性が重要となる。このため、色味の選択範囲の増大を目的に、現像ローラの回転速度を変えて感光ドラム対する周速比を変えることが一般的に行われている（特許文献２）。以下、現像ローラから感光ドラムへの単位面積当たりのトナー供給量を増やすことで、濃度や色域を増大させるような画像形成動作を「高濃度モード」と呼ぶ。

特開平９−１５９７６号公報 特開平８−２２７２２２号公報

しかしながら、特許文献１のような構成で、高濃度モードを行った場合に、特に画像後端部で供給ローラ周期の濃度ムラ画像（以下「濃度ムラ画像」と呼ぶ）が発生することがあった。これは、供給ローラの材質として弾性スポンジが使われる場合、すなわち、発泡体層で形成されたスポンジ表面の細かな凹凸にトナーを保持できるように構成された供給ローラを備えた構成の場合に、発生しやすい。この理由としては、高濃度モード時は画像形成に必要なトナー量が増えるので、画像形成中にバイアスによって供給ローラから現像ローラにトナーを供給し続けると、供給ローラ内部のトナー（供給ローラが保持するトナ
ー）が枯渇してしまう。このとき供給ローラから現像ローラへのトナー供給ムラが発生するので、現像ローラ上のトナー層厚にもムラが発生し濃度ムラ画像となる。

本発明は、画像形成に必要なトナー量を単位面積当たりで増加させる画像形成動作を実行させる場合において、濃度ムラ画像の発生を低減することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に接する接触部を有し現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部材と、
前記現像剤担持体が配置された現像室と、
前記現像室に連通し、現像剤が収容される収容室と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とをそれぞれの回転数を個々に可変に回転させる駆動手段と、
を備え、
前記像担持体が担持する現像剤像を記録材へ転写して記録材に画像を形成する画像形成装置において、少なくとも、
第１画像形成動作と、
前記像担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比率である周速比が、前記第１画像形成動作のときよりも大きくなるとともに、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと前記供給部材に印加される供給バイアスとの電位差が、前記現像剤担持体と前記供給部材との接触部における現像剤を前記供給部材から前記現像剤担持体に向かわせる付勢力が前記第１画像形成動作のときよりも弱くなる電位差、または、該現像剤を前記現像剤担持体から前記供給部材に向かわせる付勢力を発生する電位差となる第２画像形成動作と、
を実行することが可能であることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成に必要なトナー量を単位面積当たりで増加させる画像形成動作を実行させる場合において、濃度ムラ画像の発生を低減することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例１、３におけるプロセスカートリッジの概略断面図 本発明の実施例１における電圧制御のタイミングチャート 本発明の実施例２におけるプロセスカートリッジの概略断面図 本発明の実施例２における電圧制御のタイミングチャート 本発明の実施例３における電圧制御のタイミングチャート バイアスの電位差とトナー付勢力の関係を説明する模式図 本発明の実施例における色度図 本発明の変形例における電圧制御のタイミングチャート 本発明の変形例における電圧制御のタイミングチャート 本発明の実施例における駆動連結構成の模式図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状
それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置］
図１を参照して、本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置１００の模式的断面図である。本実施例では、画像形成装置の一例として、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザービームプリンタに本発明を適用した場合について説明する。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）１２にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部としてのプロセスカートリッジ７が、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。また、各色用のプロセスカートリッジ７は、収容するトナーの色の違いを除き、全て同一形状、同一構成を有しており、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。なお、使用頻度の高いブラック用のプロセスカートリッジを、他のプロセスカートリッジよりも大型とする構成としてもよい。

プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体（以下、装置本体）に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、装置本体に着脱可能となっている。ここで、装置本体とは、画像形成装置１００の構成から少なくともプロセスカートリッジ７を除いた装置構成部分のことである。なお、後述する現像装置３が単独で装置本体に着脱可能な構成としても良く、その場合は、画像形成装置１００の構成から現像装置３を除いた装置構成部分を装置本体とする場合がある。

像担持体としての感光ドラム１は、図２に示す駆動モータにより回転駆動される。露光装置としてのスキャナユニット３０は、画像情報に基づきレーザを照射して感光ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段である。レーザ露光の書き出しは、主走査方向（記録材１２の搬送方向と直交する方向）では、走査ラインごとにＢＤと呼ばれるポリゴンスキャナ内の位置信号から行われる。一方で、副走査方向（記録材１２の搬送方向）では、記録材１２搬送路内のスイッチ（不図示）を起点とするＴОＰ信号から所定の時間だけ遅延させて行われる。これにより、４つのプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、常に感光ドラム１上の同じ位置に対してレーザ露光を行うことができる。

４個の感光ドラム１に対向して、感光ドラム１上のトナー像（現像剤像）を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト３１が配置されている。中間転写ベルト３１は、複数の支持部材として、駆動ローラであり、かつ２次転写対向ローラであるローラ３１ａと、従動ローラ３１ｂに掛け渡されている。中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト３１は、ローラ３１ａの回転によって、全ての感光ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト３１の内周面側には、各感光ドラム１に対向するように、一次転写手段としての４個の一次転写ローラ３２が並設されている。そして、一次転写ローラ３２に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が
中間転写ベルト３１上に転写（一次転写）される。

また、中間転写ベルト３１の外周面側において二次転写手段としての二次転写ローラ３３が、ローラ３１ａと中間転写ベルト３１を挟んで対向するように配置されている。そして、二次転写ローラ３３に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト３１上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト３１上に各色のトナー像が順次に重ね合わせて一次転写される。その後、中間転写ベルト３１の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部へと搬送される。そして、記録材１２を介して中間転写ベルト３１に当接している二次転写ローラ３３の作用によって、中間転写ベルト３１上の４色トナー像は、一括して記録材１２上に二次転写される。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置３４に搬送される。定着装置３４において記録材１２に熱および圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。その後、トナー像が定着された記録材１２は、装置本体上面に設けられた排紙トレーに排出される。

［プロセスカートリッジ］
図２を参照して、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。図２は、実施例１、３におけるプロセスカートリッジ７の感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に垂直な断面を模式的に示す断面（主断面）図である。尚、本実施例では、収容している現像剤の種類（色）及び後述する駆動系列構成を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成および動作は実質的に同一である。詳しくは後述するが、図２に示している駆動構成は、本実施例におけるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のプロセスカートリッジ７のものである。すなわち、感光ドラム１を回転駆動する駆動手段と、現像ローラ４を回転駆動する駆動手段がそれぞれ駆動源（駆動モータ）を別にする構成となっている。ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ７は、図１１に示すように感光ドラム１を回転駆動する駆動手段と、現像ローラ４を回転駆動する駆動手段とが共通の一つの駆動モータで構成されている。ただし、本実施例の構成に限定されない。例えば、すべてのカートリッジの感光ドラム１を同じ１つの駆動源（駆動モータ）で駆動し、すべてのカートリッジの現像ローラを他の１つの駆動源（駆動モータ）で駆動する構成でもよい。

プロセスカートリッジ７は、感光ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像剤担持体としての現像ローラ４等を備えた現像ユニット３とを有する。感光体ユニット１３には、図示しない軸受を介して感光ドラム１が回転可能に取り付けられている。感光ドラム１は、感光ドラム駆動手段としての駆動モータ２１の駆動力を受けることによって、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向に回転駆動される。また、感光体ユニット１３には、感光ドラム１の周面上に接触するように、帯電ローラ２、クリーニング部材６が配置されている。帯電ローラ２には、図示しない帯電バイアス印加手段としての帯電バイアス電源（高圧電源）から、感光ドラム１上に任意の電荷を載せられるのに十分なバイアスが印加される。本実施例では、感光ドラム１上の電位（帯電電位：Ｖｄ）が−５００Ｖとなるように印加するバイアスを設定した。帯電ローラ２によって帯電された感光ドラム１上には、スキャナユニット３０から画像情報に基づきレーザ１１が照射され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。

一方、現像ユニット３は、現像室１８ａと現像剤収容室１８ｂとを有する容器枠体９を備え、現像剤収容室１８ｂは現像室１８ａの下方に配置され、現像剤収容室１８ｂの上方
に設けられた連通口を介して現像室１８ａと連通している。現像剤収容室１８ｂの内部には、現像剤としてのトナー１０が収容されている。また、現像剤収容室１８ｂには、このトナー１０を現像室１８ａに搬送するための現像剤搬送部材２２が設けられており、図中矢印Ｇの方向へ回転することによってトナーを現像室１８ａへと搬送している。なお、本実施例では、トナー１０として正規帯電極性が負極性のものを用いており、以下の説明は、負帯電性トナーを用いた場合を前提としている。ただし、本発明で用いることができるトナーは負帯電性トナーに限定されるものではなく、装置構成によっては正規帯電極性が正極性のトナーを用いてもよい。

現像室１８ａには、感光ドラム１と接触し、現像駆動手段としての駆動モータ２４の駆動力を受けることによって図示矢印Ｄ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ４が設けられている。本実施例では、現像剤担持体としての現像ローラ４と像担持体としての感光ドラム１とは、現像ローラ４が担持するトナーが感光ドラム１へ供給される部位である接触部Ｃ１において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する。ただし現像ローラ４と感光ドラム１には周速差がついており、本実施例では感光ドラム周速に対し現像ローラ周速が１５０％の周速差がついている。また、現像ローラ４には、現像バイアス印加手段としての現像ローラバイアス電源（高圧電源）４０から、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像、可視化するのに十分なバイアス（現像バイアス）が印加される。

現像室１８ａにはさらに、トナー供給ローラ（以下、供給ローラ）５と、トナー量規制部材（以下、規制部材）８が配置されている。供給部材としての供給ローラ５は、現像剤収容室１８ｂから搬送されたトナーを、現像剤担持体としての現像ローラ４に供給するためのローラである。規制部材８は、供給ローラ５によって供給された現像ローラ４上のトナーのコート量規制及び電荷付与を行う。供給ローラ５には、供給バイアス印加手段としての供給ローラバイアス電源（高圧電源）５０からバイアス（供給バイアス）が印加される。

ここで、現像ローラバイアス電源４０と供給ローラバイアス電源５０によって印加されるバイアスは、印刷モード情報取得部７０で得られた情報に基づいて制御部６０によって制御される。印刷モード情報取得部７０は、画像形成装置１００の不図示の操作パネルやプリンタドライバから入力される情報などで取得されている。

供給部材としての供給ローラ５は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラであり、現像剤担持体としての現像ローラ４との対向部において、現像ローラ４の周面上に所定の接触部Ｃ２を形成して配設されている。そして、現像駆動手段としての駆動モータ２４の駆動力を受けることによって、供給ローラ５は、図示矢印Ｅの方向に回転する。本実施例においては、現像ローラ４は１００ｒｐｍ、供給ローラ５は２００ｒｐｍで駆動回転している。また、本実施例で用いた供給ローラ５は、抵抗値が４×１０＾６Ω、硬度が１９０ｇｆのものを用いた。ただし、本実施例における抵抗値は、Φ３０の金属製ローラに供給ローラ５を約１ｍｍ侵入させ、印加電圧を１００Ｖ印加した状態で電流値を測定することにより求めた。このときの供給ローラ５は約２００ｒｐｍで回転している状態で測定した。また、供給ローラ５の硬度は、長手幅５０ｍｍの平板を供給ローラ５の表面から１ｍｍ侵入させたときの荷重を測定した値である。

供給ローラ５によって現像ローラ４に供給されたトナーは、現像ローラ４の矢印Ｄ方向への回転によって、規制部材８と現像ローラ４との接触部へ進入する。そして、現像ローラ４に担持されたトナーは、現像ローラ４の表面と規制部材８との摺擦により摩擦帯電され、電荷を付与されると同時にその層厚が規制される。規制された現像ローラ４上のトナーは、現像ローラ４の回転により、感光ドラム１との対向部に搬送され、感光ドラム１上
の静電潜像をトナー像として現像、可視化する。なお、供給部材としての供給ローラ５と現像剤担持体としての現像ローラ４の回転方向が同方向、すなわち、接触部Ｃ２における相対的な移動方向（回転方向）が逆方向となる構成でもよい。

現像剤担持体としての現像ローラ４上の現像領域で現像に使用されずに残留するトナー（現像残トナー）は、現像ローラ４の矢印Ｄ方向の回転によって供給部材としての供給ローラ５との接触部Ｃ２へ進入する。現像残トナーの一部は、現像ローラ４と供給ローラ５との機械的摺擦および現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差によって供給ローラ５に回収され、供給ローラ５内のトナー及び周囲のトナーと混合される。一方、現像残トナーのうち供給ローラ５に回収されず現像ローラ４上に残留したトナーは、供給ローラ５との摺擦によって電荷を付与されると同時に、供給ローラ５から新たに供給されたトナーと混合される。

図１１に示すように、本実施例では、感光ドラム１、現像ローラ４、搬送部材２２の軸を駆動する駆動手段の構成が、プロセスカートリッジ７によって異なっている。図１１は、本発明の実施例における駆動連結構成を示す模式図である。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のプロセスカートリッジ７は、感光ドラム１を回転駆動する駆動手段と、現像ローラ４を回転駆動する駆動手段がそれぞれ駆動源を別にする構成となっている。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを回転駆動する駆動手段は、駆動モータ２１及び駆動モータ２１の回転駆動力を伝達するギア列などから構成される。一方、現像ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃを回転駆動する駆動手段は、駆動モータ２４及び駆動モータ２４の回転駆動力を伝達するギア列などから構成される。なお、駆動モータ２４は、別のギア列とともに、搬送部材２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃの回転軸を回転駆動する駆動手段も構成する。
ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ７は、ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ７は、感光ドラム１を回転駆動する駆動手段と、現像ローラ４を回転駆動する駆動手段とが共通の一つの駆動モータ２３で構成されている。さらに、駆動モータ２３は、別のギア列とともに、搬送部材２２Ｋの回転軸を回転駆動する駆動手段を構成するとともに、さらに別のギア列とともに、中間転写ベルト３１を循環移動させるローラ３１ａを回転駆動する駆動手段を構成する。これら各種駆動モータ及びギア列が、本発明における、像担持体、現像剤担持体、供給部材、搬送部材を個々に可変に回転駆動可能な駆動手段に対応し、制御部６０によって制御される。

［トナーに働く付勢力によるトナー供給］
図７を参照して、供給部材としての供給ローラ５と現像剤担持体としての現像ローラ４の接触部Ｃ２のトナーに作用する付勢力について説明する。図７は、縦軸を電位、横軸を時間とし、変化する供給ローラバイアスと現像ローラバイアスの種々のパターン（ａ）〜（ｆ）を示している。上述したように、供給ローラ５と現像ローラ４の接触部Ｃ２のトナーには、供給ローラ５に印加するバイアスと現像ローラ４に印加するバイアスの大小関係に応じて、トナーを供給ローラ５と現像ローラ４のいずれかの側に付勢する力が働く。このとき現像ローラ４の側にトナーの付勢力を働かせることで、供給ローラ５から現像ローラ４へのトナー供給を行うことができる。

［［バイアスの電位差が一定の場合］］
トナーに働く付勢力の方向が供給部材としての供給ローラ５と現像剤担持体としての現像ローラ４のいずれの方向となるかは、供給ローラ５に印加するバイアスの値から現像ローラ４に印加するバイアスの値を引いた値の極性によって決まる。すなわち、現像ローラバイアスの電位に対する供給ローラバイアスの電位の差が、どちらの極性で形成されているかにより、トナーを付勢する方向が決まる。このバイアス電位差の極性がトナーの正規帯電極性と同極性の場合、トナーを供給ローラ５から現像ローラ４側に付勢する力が接触
部Ｃ２のトナーに働く（パターン（ｂ））。逆に、バイアス電位差の極性がトナーの正規帯電極性と逆極性の場合、トナーを現像ローラ４から供給ローラ５側に付勢する力が接触部Ｃ２のトナーに働く（パターン（ａ））。

具体的には、図７のパターン（ａ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖ、供給ローラバイアスが−３００Ｖの場合、バイアス電位差は（−３００Ｖ）−（−４００Ｖ）＝＋１００Ｖとなり、その極性はプラスとなる。トナーの正規帯電極性がマイナスの場合、バイアス電位差の極性はトナーの正規帯電極性と逆極性となるため、トナーには現像ローラ４から供給ローラ５側に付勢する力が働くことになる。よって図７（ａ）では、バイアス電位差がゼロの時に比べて現像ローラ４へのトナー供給量が減少し、コートされるトナー量も減少する。

一方、図７のパターン（ｂ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖ、供給ローラバイアスが−５００Ｖの場合、バイアス電位差は（−５００Ｖ）−（−４００Ｖ）＝−１００Ｖとなり、その極性はマイナスとなる。トナーの正規帯電極性がマイナスの場合、バイアス電位差の極性はトナーの正規帯電極性と同極性となるため、トナーには供給ローラ５から現像ローラ４側に付勢する力が働くことになる。よって図７（ｂ）では、バイアス電位差がゼロの時に比べて現像ローラ４へのトナー供給量が増加し、コートされるトナー量も増加する。

また、トナーに働く付勢力の大きさは、供給部材としての供給ローラ５と現像剤担持体としての現像ローラ４のバイアス電位差が大きいほど大きくなる。接触部Ｃ２のトナーには、トナーを供給ローラ５側に付勢する力と現像ローラ４側に付勢する力の両方が作用しており、バイアス電位差は両方の力の大きさの差を表している。すなわち、トナーに作用する力において、トナーを供給ローラ５側に付勢する力と現像ローラ４側に付勢する力のどちらがより支配的なのかが、供給ローラ５と現像ローラ４の電位差の極性と大きさとによって決まるということである。したがって、電位差がゼロのときは、上記２つの付勢力が拮抗した状態であり、結果としてトナーに働く付勢力がゼロになる。

［［バイアス電位差が変化する場合］］
上記現象は、印加されるそれぞれのバイアスの値が一定の場合、すなわちバイアス電位差が一定の場合に生じるものである。一方、バイアスの値が変化することによりバイアス電位差が変化する場合（バイアス電位差が変化している間）は、バイアス電位差の変化の仕方に応じて、トナーに作用する付勢力の方向が変化する。

例えば、バイアス電位差を、トナーを供給部材としての供給ローラ５から現像剤担持体としての現像ローラ４へ付勢する力が強まる大きさに徐々に変化させた場合には次のようになる。すなわち、供給ローラ５内のトナーに対しては、供給ローラ５内に保持す力が弱まっていき、現像ローラ４へ供給される力が強まっていく。これに伴って、供給ローラ５内および表面に存在するトナーのうち、電位差に対する応答性の高いトナーから徐々に現像ローラ４へ供給されるようになる。すなわち、バイアス電位差が、その極性によって方向が決まる付勢力の大きさを減少させるように変化する場合には、その極性によって決まる方向とは逆方向の付勢力が、その時点におけるバイアス電位差の極性及び大きさにかかわらず、支配的な状態となる。その結果、トナーに働く付勢力の方向が逆転する（パターン（ｃ）、（ｄ））。

図７のパターン（ｃ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖの一定値であるのに対し、供給ローラバイアスが所定の時間の間に−３００Ｖから−３５０Ｖに変化した場合、バイアス電位差は＋１００Ｖから＋５０Ｖに変化する。すなわち、バイアス電位差（供給バイアスの大きさ）は、時間経過とともに−５０Ｖ変化したことになり、単位時間当た
りの変化量（傾き）の極性は、マイナスとなる。その変化の仕方は、トナーの正規帯電極性がマイナスとした場合、トナーとは逆極性のプラス極性による現像ローラ４から供給ローラ５の方向にトナーを付勢する付勢力の大きさを、徐々に減少させる変化となる。したがって、バイアス電位差が変化している間にトナーに作用する力は、プラス極性により決まる方向とは逆の方向、すなわち、マイナス極性による供給ローラ５から現像ローラ４の方向にトナーを付勢する付勢力が支配的な状態となる。その結果、バイアス電位差の極性がプラスであるにもかかわらず、マイナス極性による方向の付勢力がトナーに働くようになる。

同様に、図７のパターン（ｄ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖの一定値であるのに対し、供給ローラバイアスが所定の時間の間に−５００Ｖから−４５０Ｖに変化した場合、バイアス電位差は−１００Ｖから−５０Ｖに変化する。すなわち、バイアス電位差（供給バイアスの大きさ）は、時間経過とともに＋５０Ｖ変化したことになり、単位時間当たりの変化量（傾き）の極性は、プラスとなる。その変化の仕方は、トナーの正規帯電極性がマイナスとした場合、トナーと同極性のマイナス極性による供給ローラ５から現像ローラ４の方向にトナーを付勢する付勢力の大きさを、徐々に減少させる変化となる。したがって、バイアス電位差が変化している間にトナーに作用する力は、マイナス極性により決まる方向とは逆の方向、すなわち、プラス極性による現像ローラ４から供給ローラ５の方向にトナーを付勢する付勢力が支配的な状態となる。その結果、バイアス電位差の極性がマイナスであるにもかかわらず、プラス極性による方向の付勢力がトナーに働くようになる。

一方、バイアス電位差が、その極性によって方向が決まる付勢力の大きさを増大させるように変化する場合には、当該付勢力がさらに支配的となり、トナーに作用する付勢力の方向は変化せず、維持される（パターン（ｅ）、（ｆ））。

図７のパターン（ｅ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖの一定値であるのに対し、供給ローラバイアスが所定の時間の間に−３５０Ｖから−３００Ｖに変化した場合、バイアス電位差は＋５０Ｖから＋１００Ｖに変化する。すなわち、バイアス電位差（供給バイアスの大きさ）は、時間経過とともに＋５０Ｖ変化したことになり、単位時間当たりの変化量（傾き）の極性は、プラスとなる。その変化の仕方は、トナーの正規帯電極性がマイナスとした場合、トナーとは逆極性のプラス極性による現像ローラ４から供給ローラ５の方向にトナーを付勢する付勢力の大きさを、徐々に増大させる変化となる。したがって、バイアス電位差が変化している間にトナーに作用する力は、プラス極性により決まるトナーの付勢方向を維持するとともに、その付勢力がより支配的となる。

同様に、図７のパターン（ｆ）のように、現像ローラバイアスが−４００Ｖの一定値であるのに対し、供給ローラバイアスが所定の時間の間に−５００Ｖから−４５０Ｖに変化した場合、バイアス電位差は−５０Ｖから−１００Ｖに変化する。すなわち、バイアス電位差（供給バイアスの大きさ）は、時間経過とともに−５０Ｖ変化したことになり、単位時間当たりの変化量（傾き）の極性は、マイナスとなる。その変化の仕方は、トナーの正規帯電極性がマイナスとした場合、トナーと同極性のマイナス極性による供給ローラ５から現像ローラ４の方向にトナーを付勢する付勢力の大きさを、徐々に増大させる変化となる。したがって、バイアス電位差が変化している間にトナーに作用する力は、マイナス極性により決まるトナーの付勢方向を維持するとともに、その付勢力がより支配的となる。
以上説明してきたように、現像ローラ４側にトナーの付勢力を働かせる方向のバイアス電位差であれば、供給部材としての供給ローラ５から現像剤担持体としての現像ローラ４へのトナー供給が行うことができる。

［現像剤搬送部材によるトナー供給］
現像ローラ４へのトナー供給方法としては、前述したような現像ローラバイアスと供給ローラバイアスの電位差を用いて行う方法以外に、現像剤搬送部材２２によっても行うことができる。詳しく説明すると、現像剤収容室１８ｂに収容してあるトナー１０を現像剤搬送部材２２の回転力によってくみ上げて、現像剤担持体としての現像ローラ４と供給部材としての供給ローラ５の接触部Ｃ２上部（上方）まで搬送させる。続いてこのトナーが現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２を通過するときに、供給ローラ５の押し圧により通過する一部のトナーが現像ローラ４に供給される。現像ローラ４に供給されなかったトナーは、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２下部に抜けて、供給ローラ５の回転によって作られるトナーの流れにより、現像剤収容室１８ｂに戻るように動く。

この現像剤搬送部材２２によるトナー供給量を増やすには、現像剤搬送部材２２の回転速度を上げて、単位時間当たりに、より多くのトナーを現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２上部まで搬送することで可能となる。ただし回転速度を上げると、現像剤搬送部材２２と現像剤収容室１８ｂの内壁との摺擦音が悪化するので、現像剤搬送部材２２からのトナー供給量は必要最低限の量にとどめることが望ましい。

以上述べてきたように、現像剤担持体としての現像ローラ４へのトナー供給方法には、現像ローラバイアスと供給ローラバイアスの電位差を用いる方法と、現像剤搬送部材２２を用いる方法の２通りが存在する。

［高濃度モード］
本実施例では、濃度や色域を増大させるような特別な画像形成動作を有している。具体的には、第１画像形成動作として、濃度や色域が通常である「通常モード」と、第２画像形成動作として、濃度や色域を増大させることができる「高濃度モード」という２つの画像形成動作を有している。ただし、画像形成動作は本実施例のような２つに限るものではなく、濃度や色域が異なる画像形成動作があれば、３つ以上持っても良い。ここで、高濃度モードは、濃度や色域を増大させたいときにのみ使用することを想定している。これは高濃度モードを使用すると、同じ画像を出力したときのトナーの消費量もそれだけ増大し、トナーの消費が早くなってしまうためである。

本実施例では、通常モードにおいて、像担持体としての感光ドラム１の周速（表面の移動速度）は約２００ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤担持体としての現像ローラ４の周速は約３００ｍｍ／ｓｅｃである。つまり、感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比は、１５０％になる。また、本実施例では、接触部Ｃ１において感光ドラム１と現像ローラ４とが同じ方向に回転するため、正の値になる。そのため、接触部Ｃ１において、感光ドラム１と現像ローラ４とが逆の方向（対向方向）に回転する場合は、負の値になり−１５０％となる。本実施例では、接触部Ｃ１にて同じ方向に回転するため、正の値となる。本実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４とが接触している接触部を基準に周速比を求めている。しかし、これに限定されない。つまり、感光ドラム１と現像ローラ４とが接触しない装置構成の場合は、感光ドラム１と現像ローラ４との最近接距離に対応する位置を対向部とし、この対向部を基準に回転方向を特定して周速比を出してもよい。本実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４のそれぞれの回転数を個々に可変に構成されており、高濃度モードにおいて、感光ドラム１の周速に対する現像ローラ４の周速の比率である周速比を通常モードよりも上げることによって行う。具体的には、後述する実施例１、２において、通常モードでは、感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比が１５０％だが、高濃度モードでは、感光ドラム１の周速を半分にし、現像ローラ４の周速は維持することで周速比を３００％に上げている。また、実施例３の高濃度モードでは、現像ローラ４の周速を２倍にする（駆動モータの回転数を２倍にする）ことによって周速比を３００％にしている。これによって感光ドラム１へのトナー載り量を増やす事が可能になるので、濃度や色域を増大させる事ができる。ただし、周速比の上げ方はこれに限るものでなく、感光ドラム１と現
像ローラ４のそれぞれの周速を変えることで相対的に周速比を上げても良い。

［色域の拡大についての説明］
図８は、本実施例における、通常モードでカラー画像を形成する場合の色域と、高濃度モードでカラー画像を形成する場合の色域と、を比較して示した色度図である。色域の評価として、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ）を用いた。また、色度の測定は、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ ５００を用いて測定した。図８は、後述する本発明の高濃度モードにおける制御を、カラー画像形成における基本色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）の各プロセスカートリッジにおいて同じように実施したときの、色域の変化を示している。通常モードから高濃度モードに切り替えることで、例えば、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍｇ）とで形成されるレッド（Ｒ）の色域や、イエロー（Ｙ）とシアン（Ｃｙ）とで形成されるグリーン（Ｇ）の色域が拡大していることがわかる。イエロー（Ｙ）やレッド（Ｒ）では、５％から１５%色域を拡大するこ
とができる。

なお、高濃度モードとしては、特定の色味の色域だけ拡大するような場合にも本発明は適用可能である。例えば、マゼンタ（Ｍｇ）とシアン（Ｃｙ）とで形成されるブルー（Ｂ）の色域だけを拡大する場合、４つのプロセスカートリッジのうちマゼンタとシアンのプロセスカートリッジにだけ本発明の高濃度モードを実施するようにしてよい。これにより、トナー供給量の不足を発生させずに、より確実に特定の色味の色域拡大を実現することができる。また、色味の調整において、単位面積当たりのトナーの載り量を増やす割合を、プロセスカートリッジ間で異なるように制御するような場合にも、本発明は適用可能である。すなわち、プロセスカートリッジ間における単位面積当たりのトナーの載り量の比率を所定の比率にすべく高濃度モードを実施する際に、本発明の制御を実施することで、トナー供給量を不足させることなく、上記所定比率をより確実に実現することができる。これにより、さらに細かい色味の調整を確実に実施することが可能となる。

［画像不良発生メカニズム］
前述した高濃度モードを用いたとき、トナー供給量が不足することによる画像抜け（以下「ベタ追従性不良」と呼ぶ）や、濃度ムラ画像が発生する場合があった。特に印字率１００％の全ベタ画像などの高印字率画像を出力する場合に発生しやすい。このメカニズムについて説明する。まずベタ追従性不良については、全ベタ画像などの高印字率画像を出力しているときに、画像出力に使用したトナー量に対して、供給ローラ５及び現像剤搬送部材２２によるトナー供給が間に合わず、画像に抜けが生じる現象である。

これに対し濃度ムラ画像は、供給ローラ５が内部に保持するトナーが枯渇することで発生する。詳しく説明すると、全ベタ画像などの高印字率画像を出力するときに供給ローラ５から現像ローラ４へトナー供給を続けると、供給ローラ５へのトナー供給が間に合わなくなり、供給ローラ５内部のトナーが枯渇する。供給ローラ５は、前述したように弾性スポンジローラであり、発泡体層で形成されたスポンジ表面の細かな凹凸にトナーが入り込むことで、発泡体層内部にもトナーを保持することができる。この発泡体層内部に保持するトナーが足りなくなることで（枯渇状態）、現像ローラ４へのトナー供給性能が落ちる場合がある。このような状態で画像形成を続けると、供給ローラ５が公差として持っている、わずかな外径ムラや回転時振れなどでも、現像ローラ４へのトナー供給ムラが発生しやすくなる。このトナー供給ムラが、供給ローラ５周期での濃度ムラ画像として出力されてしまう。

このような濃度ムラ画像を発生させないために、供給ローラ５内部のトナーを枯渇させないような現像ローラバイアスおよび供給ローラバイアスの設定が必要となる。特に高濃度モードのような、画像出力に必要なトナー量が多い場合には注意が必要となる。本実施
例では、高濃度モード時に感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比をアップしつつ、現像剤搬送部材２２からのトナー供給量を増やす。一方で、現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差を適正化することで濃度ムラ画像やベタ追従性不良の発生を防ぐことを特徴とする。以下、制御の詳細とその効果について実施例を用いて説明する。

図３を参照して、本発明の実施例１における現像ローラ４と供給ローラ５間のバイアス制御について説明する。図３は、本実施例における、通常モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御と、高濃度モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御の違いを説明するタイミングチャートであり、比較例１と比較して示してある。

ここで、タイミングチャート内の各タイミングについて詳しく説明する。以下の各タイミングは、１枚の記録材のプリント中（画像形成動作時）におけるそれぞれのタイミングである。「画像形成開始」タイミングとは、副走査方向のレーザ露光の書き出しタイミングである。「画像形成終了」タイミングとは、副走査方向のレーザ露光が終了するタイミングとしてあり、通常モード時の場合と高濃度モード時の場合のそれぞれについて示してある。

ただし、上記各タイミングは、１枚の記録材のプリント（画像形成動作）中で完結する範囲であれば、上記に限られるものではない。例えば、「画像形成開始」タイミングを副走査方向のレーザ露光の書き出しタイミングより所定の時間（所定期間）だけ前に設定してもよい。また、「画像形成終了」タイミングについても、例えばレーザ露光終了タイミングより所定の時間だけ後に設定してもよい。現像装置および画像形成装置の構成に応じて最適になるよう変更して良い。

現像ローラ４に印加するバイアスは、通常モード時と高濃度モード時ともに、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで一定のバイアスであり、本実施例では−４００Ｖ印加する。供給ローラ５に印加するバイアスは、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで、現像ローラ４に印加するバイアスとの電位差が、トナーを供給ローラ５から現像ローラ４へ向かわせる付勢力が発生するような電位差となるように印加する。このとき、通常モードで印刷する場合と高濃度モードで印刷する場合とで、画像形成中に供給ローラ５に印加するバイアス値を変えている。本実施例においては、印刷モード情報取得部７０が「画像形成開始」前に画像形成装置１００の不図示の操作パネルに入力された情報を受け取っており、その記録材情報を基に画像形成中に供給ローラ５に印加するバイアス値を変えている。また、現像ローラ４に印加するバイアスは、装置の画像形成動作が開始されてから「画像形成開始」までの各装置構成の開始動作期間である前回転時において一定のバイアスであり、本実施例では−４００Ｖを印加する。なお、現像バイアスは必ずしも一定に制御する必要はない。同様に、供給ローラ５に印加するバイアスも、前回転時では、現像ローラ４と供給ローラ５との電位差は同電位に制御してある。さらに、画像形成終了後の各装置構成の終了動作を行う後回転時や、各装置構成の調整を行うキャリブレーション期間や、複数の記録材に連続的に画像形成を行う場合の次の画像形成開始までの期間である紙間においても、同様のバイアス制御を行う。

通常モードで印刷する場合には、第１の供給バイアスとして、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時までに印加するバイアスを−５００Ｖとした。一方、高濃度モードで印刷する場合には、第２の供給バイアスとして、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時までに印加するバイアスを−４５０Ｖとした。よって、現像ローラバイアスと供給ローラバイアスの電位差は、高濃度モードで印刷する場合の方が、通常モードで印刷する場合に比べて小さくなっている。

また、高濃度モード時は、前述したように感光ドラム１の周速を半分（回転数を半分）
にすることで、感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比を３００％に上げている。さらに、現像ローラ４と現像剤搬送部材２２を駆動する駆動モータ源は同一としているので、感光ドラム１の回転数に対する現像剤搬送部材２２の回転数の比率である回転数比も２倍に上がっている。また、感光ドラム１に対する、現像ローラ４の周速比３００％の設定および現像剤搬送部材２２の回転数比２倍の設定は、高濃度モードに必要な最大濃度以上を出力できるような設定である。つまり、高濃度モードで最大濃度を出力した場合でも、トナー供給量にはまだ余裕がある状態の周速比に設定している。これら説明してきた制御により、高濃度モード時で画像形成に必要なトナー量が増える場合でも、濃度ムラ画像やベタ追従性不良の発生を抑えつつ、高品質な画像を提供することができる。

［実験１］
ここで、本実施例の効果を示すために行った実験について説明する。本実験は、常温常湿条件の環境下（温度２３℃、湿度５０％）にて、通常モードと高濃度モードで評価用画像の印刷を行い、濃度ムラ画像の評価を行った。濃度ムラ画像の評価は、Ａ４サイズ紙で全ベタ画像を連続３枚出力し、３枚目の全ベタ画像から判定した。印字テスト及び評価画像は単色で出力した。濃度ムラ画像は、出力画像で濃度ムラがあった場合、その濃度差から下記に示す評価をＸ−Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ ５００を用いて行った。
Ａランク：全ベタ画像において、ムラ画像の濃度差が０．２未満
Ｂランク：全ベタ画像において、ムラ画像の濃度差が０．２〜０．３未満
Ｃランク：全ベタ画像において、ムラ画像の濃度差が０．３以上

ここで、目標とする画像ランクとしてＢランクまでを許容レベルとする。Ｂランクの濃度差であれば、画像上はほとんど目立たない。また、全ベタ画像印字時の感光ドラム１上の単位面積当たりのトナー量（以下、Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ^２）という）を測定した。測定位置は全ベタ画像１枚目の画像前半を測定した。また、本実施例１の効果を比較する例として、図３中に示してある比較例１のバイアス制御を行った場合に対して同様の実験を行い、濃度ムラ画像の評価を行った。比較例１は、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで通常モード時の供給ローラバイアス値と高濃度モード時の供給ローラバイアス値を同じにしたものである。実験の結果を表１に示す。

［表１］

通常モード時は、実施例１のバイアス電位差でも比較例１のバイアス電位差でも、濃度ムラ画像の発生は無かった。一方、高濃度モード時は、実施例１の制御を行った場合、濃度ムラ画像の発生を比較例１のランクＣからランクＢに改善することができた。これは、感光ドラム１に対する現像剤搬送部材２２の回転数比を上げたことにより、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２に供給するトナー量を増加させることが可能となったためである。これに加え、供給ローラバイアスを変えたことにより、供給ローラ５内のトナーの枯渇を防いだため、濃度ムラ画像の発生を改善することができた。

これに対し比較例１では、供給ローラバイアスにより積極的に現像ローラ４に供給ローラ５からトナーを供給している。このため、一時的に感光ドラム１上のＭ／Ｓは増加したものの、供給ローラ５内のトナーが枯渇してしまったため、濃度ムラ画像のレベルが悪か
った。

以上説明してきたように、制御部からの制御信号に基づいて、高濃度モードでは、まず感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比と現像剤搬送部材２２の回転数比をアップする。さらに、現像ローラバイアス値に対する供給ローラバイアス値を通常モード時よりもトナーの正規帯電極性の逆極性側に変える。すなわち、回転体の速度差を相対的に大きくすることで物理的なトナー運搬力は上げつつ、電位差によりトナーに作用する付勢力を弱める（ブレーキをかける）ことで、過度にトナーが運ばれるのを抑え、供給ローラ５内のトナーが枯渇することを抑制する。その結果、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２に侵入するトナー量が変動しても、供給ローラ５内のトナーが調整するため、濃度ムラ画像の発生を防ぐことができる。すなわち、通常モードに対応する本発明の第１画像形成動作は、像担持体と現像剤担持体とが、通常の画像形成動作のための第１の周速比で回転駆動される画像形成動作である。また、高濃度モードに対応する本発明の第２画像形成動作は、像担持体と現像剤担持体とが、第１の周速比よりも大きい第２の周速比で回転駆動される画像形成動作である。さらに、第２画像形成動作では、現像バイアスと供給バイアスとの電位差が、現像剤担持体と供給部材との接触部における現像剤を供給部材から現像剤担持体に向かわせる付勢力が第１画像形成動作のときよりも弱くなる電位差となる。あるいは、第２画像形成動作では、現像バイアスと供給バイアスとの電位差が、現像剤担持体と供給部材との接触部における現像剤を現像剤担持体から供給部材に向かわせる付勢力を発生する電位差となる。

なお、実施例１と比較例１では供給ローラ５に印加するバイアスの制御を行う場合について説明したが、現像ローラ４に印加するバイアスの制御を行って、現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差制御を行う構成でも良い。また、本件のような濃度ムラ画像の発生は、画像を印刷する記録材のサイズも影響し、より長尺な紙を印刷する場合の方が長期間にわたって画像形成に必要なトナーが必要になるので、より濃度ムラ画像の発生の可能性が高まる。よって、本実施例の高濃度モードにおけるような制御を、長尺紙を印刷する場合に行っても、濃度ムラ画像の発生を防ぐことができる。

また、本実施例では、画像形成中の供給ローラバイアス値が一定になるように制御した場合について説明したが、これに限るものではない。本発明の趣旨を外れない範囲内であれば、例えば、供給ローラバイアスが徐々に変化するような傾きがあってもよい。具体例を、図９及び図１０を参照して説明する。

図９は、本実施例の変形例１−１における、通常モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御と、高濃度モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御の違いを説明するタイミングチャートであり、比較例１−１と比較して示してある。変形例１−１では、「画像形成開始」から「画像形成終了」までの期間において、供給ローラ５に印加するバイアスに傾きを持たせ、トナーが供給ローラ５から現像ローラ４へ付勢される方向に徐々に電位差を大きくする制御を行う。これにより、現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差に対する応答性の高いトナーから徐々に供給ローラ５から現像ローラ４へ供給されるようになる。この印加バイアスに傾きを持たせたバイアス制御を、高濃度モードでは、通常モードよりもバイアスの傾き（単位時間当たりの変化量）を小さくする。すなわち、通常モードでの供給バイアスの傾きと、高濃度モードでの供給バイアスの傾きと、の差における極性（単位時間当たりの変化量の変化の極性）が、トナーの正規帯電極性とは逆極性となるようにバイアスの傾きを変化させる。これにより、変形例１−１では、高濃度モードにおいて、トナーを供給ローラ５から現像ローラ４へ付勢する付勢力が、通常モードのときよりも弱まる。一方、比較例１−１は、印加バイアスの傾きを通常モードと高濃度モードとで変化させない制御を行う。変形例１−１によれば、比較例１−１と比べて、供給ローラ５内のトナーの枯渇を防ぎ、濃度ムラ画像の発生を抑制することができる。

図１０は、本実施例の変形例１−２〜１−４における、通常モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御と、高濃度モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御の違いを説明するタイミングチャートである。上述した図９の変形例１−１は、画像形成中に供給ローラ５に印加するバイアスの単位時間当たりの変化量（供給バイアス傾き）を一定として変化させる制御例であるが、供給バイアス傾きは種々に変化させてよい。図１０の変形例１−２は、高濃度モードにおける印加バイアスを、供給バイアス傾きが少しずつ大きくなるように変化させた制御例である。図１０の変形例１−３は、画像形成開始から画像形成終了の間における所定のタイミングで電位差変化を切り換えた制御例であり、該タイミングまでは、所定の供給バイアス傾きをもったバイアス印加を行い、該タイミング後は、一定のバイアスを印加している。図１０の変形例１−４は、バイアスの変化が正弦曲線を描くように供給バイアス傾きを連続的（段階的）に変化させた場合の制御例である。なお、これらはあくまで一例であり、制御パターンはこれらに限定されるものでなない。

なお、上述した通常モードと高濃度モードとで周速比及びバイアスを変化させる制御は、所定の条件下においてのみ実行するようにしてもよい。例えば、印字率が高い画像を形成する際にのみ、上記制御を実行するようにしてよい。すなわち、濃度ムラが発生しにくい、あるいは濃度ムラが問題とならないような低印字率の画像形成動作（例えば、ビジネス書類の印字など）において上記制御を行ってもトナーを消費に見合った効果は得にくい。そのようなトナーの無駄な消費を回避できるようにするとよい。ここで述べる印字率は、記録材１２の印字可能領域（画像形成可能領域）の一部である所定領域の面積に対するその所定領域に形成される画像の面積の割合（比率）として定義される。印字率は、例えば、記録材１２の所定領域の全域に画像が形成される全面ベタ黒画像の場合、印字率１００％となり、画像が形成されないベタ白画像の場合、印字率０％となる。制御部６０は、印字率取得手段として、画像データから印字率を取得する。そして、その印字率が所定の閾値以上（例えば５０％以上としてよいが、濃度ムラが問題となるか否かに応じて適宜設定される。）の場合に、上記制御、すなわち、高濃度モードの選択実行が可能となるように構成してよい。

（実施例２）
上述したように、実施例１では濃度ムラ画像の発生をＢランクまで改善させることができた。これに対し、実施例２では、高濃度モード時における供給ローラバイアス値を、実施例１よりもさらにプラス側に変化させ、現像ローラバイアス値に対して絶対値の小さいバイアス値とすることで、濃度ムラ画像の発生を防止している。実施例２では、供給ローラバイアス値を現像ローラバイアス値よりも絶対値を小さくし、トナー帯電極性とは逆極性のプラス側に電位差を有するようにしたため、現像ローラ４から供給ローラ５にトナーの付勢力が働くようになる。これにより、供給ローラ５内のトナーは現像ローラ４への供給には完全に使われなくなるので、供給ローラ５内のトナー枯渇自体が発生しなくなる。

図４は、実施例２におけるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のプロセスカートリッジ７の感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に垂直な断面を模式的に示す断面（主断面）図である。実施例２では、現像剤搬送部材２２により現像室１８ａに送られるトナー供給量を、実施例１よりも多くしている。具体的には、本実施例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のプロセスカートリッジ７において、現像剤搬送部材２２が現像ローラ４とは別の駆動モータ２５により駆動される構成となっている。そして、現像ローラ４の回転数は一定のまま、現像剤搬送部材２２の回転数だけ２倍に上げることでトナー供給量を増やしている。その他の構成は、実施例１と同様なので再度の説明は省略する。以下、具体的に実施例２の構成について説明する。

図５は、実施例２における、通常モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御と、
高濃度モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御の違いを説明するタイミングチャートであり、比較例２と比較して示してある。現像ローラ４に印加するバイアスは、実施例１と同様に、通常モード時と高濃度モード時ともに、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで一定のバイアスであり、本実施例では−４００Ｖ印加する。供給ローラ５に印加するバイアスは、実施例１とは異なり、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで、トナーを現像ローラ４から供給ローラ５へ向かわせる付勢力が発生するような電位差となるように印加する。

通常モードで印刷する場合には、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時までに印加するバイアスを−５００Ｖとした。一方、高濃度モードで印刷する場合には、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時までに印加するバイアスを−３５０Ｖとした。また、高濃度モード時の感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比は、実施例１と同様に、感光ドラム１の周速を半分（回転数を半分）にすることで３００％にしている。また、現像剤搬送部材２２は独立した駆動モータ源を持っており、回転数を２倍にすることによって現像ローラ４と供給ローラ５の接触部Ｃ２へのトナー供給量を増やしている。つまり、高濃度モード時は、感光ドラム１の回転数は通常モードの半分、現像ローラ４の回転数は通常モードと同じ、現像剤搬送部材２２の回転数は通常モード２倍に上げることで、トナー供給量を増やしている。これらの制御により、高濃度モード時で画像形成に必要なトナー量が増える場合でも、濃度ムラ画像やベタ追従性不良が発生することなく、高品質な画像を提供することができる。

［実験２］
ここで、本実施例の効果を示すために行った実験について説明する。本実験は、常温常湿条件の環境下（温度２３℃、湿度５０％）にて、通常モードと高濃度モードで評価用画像の印刷を行い、濃度ムラ画像とベタ追従性不良の評価を行った。濃度ムラ画像の評価方法は、実験１と同様なので省略する。ベタ追従性不良の評価は、濃度ムラ画像と同様にＡ４サイズ紙で全ベタ画像を連続３枚出力し、３枚目の全ベタ画像から判定した。出力先端と後端の濃度差から下記に示す評価を、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ ５００を用いて行った。
Ａランク：全ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２未満
Ｂランク：全ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２〜０．３未満
Ｃランク：全ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．３以上

また、実施例２の効果を比較する例として、図３中に示してある比較例１と、図５中に示してある比較例２のバイアス制御を行った場合に対して同様の実験を行い、濃度ムラ画像とベタ追従性不良の評価を行った。比較例１のバイアス制御は実験１と同様なので省略する。比較例２は、高濃度モード時に「画像形成開始」から「画像形成終了」までの供給ローラバイアス値を−１００Ｖまで上げている。実験の結果を表２に示す。

［表２］

通常モード時は、実施例２のバイアス電位差でも比較例２のバイアス電位差でも、濃度ムラ画像およびベタ追従性不良ともに発生は無かった。一方、高濃度モード時は、実施例２の制御を行った場合に濃度ムラ画像の発生を、比較例１のランクＣからランクＡに、実
施例１よりもさらに改善させることができた。また、実施例２で、高濃度モード時の現像ローラバイアスに対する供給ローラバイアスの電位差を＋５０Ｖにして、現像ローラ４から供給ローラ５の方向にトナーの付勢力が働くようにしているにも関わらず、ベタ追従性不良が発生しなかった。この理由としては、現像剤搬送部材２２の回転数を２倍に上げたことで、トナー供給量が増えたからである。一方、比較例２のように、高濃度モード時の現像ローラバイアスに対する供給ローラバイアスの電位差を＋３００Ｖまで増やしてしまうと、濃度ムラ画像はＡランクまで改善できたものの、ベタ追従性不良Ｂランクが発生してしまった。これは、現像ローラ４から供給ローラ５へ向かう方向にトナーの付勢力を付け過ぎたため、画像形成に必要なトナー量に対して、現像剤搬送部材２２からのトナー供給だけでは供給量が不足したためである。

以上説明してきたように、本実施例では、高濃度モードにおいて、供給ローラバイアスを通常モードよりもトナー帯電極性とは逆極性側に値を変化させるとともに、現像ローラバイアスとの電位差がトナー帯電極性とは逆極性の電位差となるように制御する。これにより、実施例１と同様、濃度ムラ画像の発生を防ぐことができる。供給ローラバイアスが、現像ローラバイアスに対してトナー帯電極性とは逆極性側に電位差を有することによって、トナーに対して現像ローラ４から供給ローラ５へ向かう方向の付勢力が働く状態となる。これにより、供給ローラ５内のトナーは現像ローラ４への供給には完全に使われなくなり、供給ローラ５内のトナー枯渇の発生を抑制することができる。

また、本実施例で説明してきたような濃度ムラ画像やベタ追従性不良は、高印字画像で発生しやすい。高濃度でも、その画像が一部分しかないような低印字率の場合は、トナーの使用量自体は少ないので供給ローラ５内のトナー枯渇は発生しない。このような状況の場合のために、制御部６０は、画像情報から出力画像の印字率を検知し、印字率が予め決めた閾値よりも高い時に本実施例の制御を行うようにするとよい。これにより、より適切なタイミングで濃度ムラ画像やベタ追従性不良の発生を抑える制御を行うことができる。これにより、現像剤搬送部材２２の回転数を印字率によって必要な時にのみ上げればよくなるので、現像剤搬送部材２２と現像剤収容室１８ｂの内壁との摺擦音が悪化するような状況をなるべく発生させないことができる。

（実施例３）
本発明の実施例３では、高濃度モード時に感光ドラム１の周速を下げるのではなく、現像ローラ４の周速（回転数）を２倍にすることで感光ドラム１に対する現像ローラ周速比を３００％にしていることを特徴とする。さらに、実施例３では、現像ローラ４と現像剤搬送部材２２が同じ駆動モータによって駆動され、高濃度モード時において、現像剤搬送部材２２の回転数も２倍になる。これらの構成により、後述する理由により単位時間当たりのトナー供給量を、実施例１よりも増やすことができる。よって、通常モード時の供給ローラバイアスに対する高濃度モード時の供給ローラバイアスの変化を、実施例１よりも、よりプラス側に変えることができる。このような制御を行うことによって、実施例１よりもさらに濃度ムラ画像の発生を防ぐことができる。以下、具体的に実施例３の構成について説明する。上記の説明以外の構成は、実施例１と同様なので省略する。

図６は、実施例３における、通常モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御と、高濃度モードで１枚プリントを行う場合のバイアス制御の違いを説明するタイミングチャートである。現像ローラ４に印加するバイアスは、実施例１と同様に、通常モード時と高濃度モード時ともに、「画像形成開始」から「画像形成終了」まで一定のバイアスであり、本実施例では−４００Ｖ印加する。供給ローラ５に印加するバイアスは、通常モード時は、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時まで−５００Ｖとした。一方、高濃度モード時は、「画像形成開始」時から「画像形成終了」時までに供給ローラ５に印加するバイアスを現像バイアスと同じ−４００Ｖとした。

また、高濃度モード時の感光ドラム１に対する現像ローラ４の周速比は、現像ローラ４の周速を２倍（回転数を２倍）にすることで３００％にしている。さらに、現像ローラ４と現像剤搬送部材２２は、同一の駆動モータで駆動されるため、現像ローラ４の回転数を２倍にすることで、現像剤搬送部材２２の回転数も２倍になり、単位時間当たりのトナー供給量が増える。ただし、本実施例３では、単位時間当たりのトナー供給量が２倍以上に、具体的には２．２倍まで増えた。これは、現像剤搬送部材２２の回転数が２倍になったことで、現像剤搬送部材２２がトナーをくみ上げる時間が半分になる。よってトナーをくみ上げている途中に、現像剤搬送部材２２から現像剤収容室１８ｂの内部にこぼれおちるトナー量が減り、結果として、単純に１倍の回転数でのトナー供給量を２倍にした量よりもより多くのトナー供給量が得られることになる。また、高濃度モード時のみ現像ローラ４の周速（回転数）を上げているのは、現像剤搬送部材２２と現像剤収容室１８ｂの内壁との摺擦音が悪化する状況をなるべく発生させないためである。これらの制御により、高濃度モード時で画像形成に必要なトナー量が増える場合でも、濃度ムラ画像やベタ追従性不良が発生することなく、高品質な画像を提供することができる。

［実験３］
ここで、本実施例の効果を示すために行った実験について説明する。本実験は、常温常湿条件の環境下（温度２３℃、湿度５０％）にて、通常モードと高濃度モードで評価用画像の印刷を行い、濃度ムラ画像とベタ追従性不良の評価を行った。濃度ムラ画像及びベタ追従性不良の評価方法は、実験１と同様なので省略する。また、実施例３の効果を比較する例として、図３中に示してある比較例１を用いた。比較例１のバイアス制御は実験１と同様なので再度の説明は省略する。

［表３］

通常モード時は、実施例３のバイアス電位差でも比較例１のバイアス電位差でも、濃度ムラ画像およびベタ追従性不良ともに発生は無かった。一方、高濃度モード時は、実施例３の制御を行った場合に濃度ムラ画像の発生を、比較例１のランクＣからランクＡに、実施例１よりもさらに改善させることができた。また、実施例３で、高濃度モード時の現像ローラバイアスに対する供給ローラバイアスの電位差を０Ｖにして、現像ローラ４、供給ローラ５いずれにもトナーの付勢力が働かないようにしたにも関わらず、ベタ追従性不良が発生しなかった。この理由としては、現像剤搬送部材２２の回転数を２倍に上げたことで、トナー供給量が２．２倍に増えたからである。

以上説明してきたように、高濃度モード時に現像ローラ４と現像剤搬送部材２２の回転数を上げてトナー供給量をさらに増やすことができ、その分、供給ローラバイアスをさらにプラス側に変えることができる。これにより、さらに濃度ムラ画像の発生を抑えることができる。

（その他）
これまでの実施例では、像担持体である感光ドラムと像担持体に作用するプロセス手段とを一体化したプロセスカートリッジが装置本体に着脱可能な構成を用いて説明したが、これに限定されるものではない。
プロセスカートリッジを構成していた現像ユニットが単独で装置本体に着脱可能な構成
でもよい。同様に感光体ユニットが単独で装置本体に着脱可能な構成でよい。
さらに、現像ユニットと感光体ユニットが別々に装置本体に着脱可能な構成でもよい。

１００…画像形成装置、１…感光ドラム（像担持体）、１０…トナー（現像剤）、４…現像ローラ（現像剤担持体）、５…現像剤供給部材（供給ローラ）、２２…現像剤搬送部材、４０…現像ローラバイアス印加手段（現像バイアス印加手段）、５０…供給ローラバイアス印加手段（供給バイアス印加手段）、６０…制御部（制御手段）、７０…印刷モード情報取得部

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と接して配置され、前記現像剤担持体へ現像剤を供給する供給部材と、
を備え、
前記像担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比率である周速比が第１周速比で画像を形成する第１画像形成動作と、
前記第１周速比よりも大きい第２周速比で画像を形成する第２画像形成動作と、
を実行可能であり、
前記第２画像形成動作の場合には、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと前記供給部材に印加される供給バイアスとの電位差によって、前記現像剤担持体と前記供給部材との接触部における現像剤を前記供給部材から前記現像剤担持体へ向かわせる付勢力が、前記第１画像形成動作の場合よりも弱くなるように、前記現像バイアスと前記供給バイアスが設定されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と接して配置され、前記現像剤担持体へ現像剤を供給する回転可能な供給部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とを回転させる駆動手段と、を備え、
前記像担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比率である周速比が第１周速比で画像を形成する第１画像形成動作と、
前記第１周速比よりも大きい第２周速比で画像を形成する第２画像形成動作と、
を実行可能であり、
前記第２画像形成動作の場合には、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと前記供給部材に印加される供給バイアスとの電位差によって、前記現像剤担持体と前記供給部材との接触部において現像剤を前記現像剤担持体と前記供給部材の間で移動させる付勢力の付勢方向が、前記第１画像形成動作の場合とは逆方向になるように、前記現像バイアスと前記供給バイアスが設定されることを特徴とする。

Claims (19)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接する接触部を有し現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部材と、
   前記現像剤担持体が配置された現像室と、
   前記現像室に連通し、現像剤が収容される収容室と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体とをそれぞれの回転数を個々に可変に回転させる駆動手段と、を備え、
   前記像担持体が担持する現像剤像を記録材へ転写して記録材に画像を形成する画像形成装置において、少なくとも、
   第１画像形成動作と、
   前記像担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比率である周速比が、前記第１画像形成動作のときよりも大きくなるとともに、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと前記供給部材に印加される供給バイアスとの電位差が、前記現像剤担持体と前記供給部材との接触部における現像剤を前記供給部材から前記現像剤担持体に向かわせる付勢力が前記第１画像形成動作のときよりも弱くなる電位差、または、該現像剤を前記現像剤担持体から前記供給部材に向かわせる付勢力を発生する電位差となる第２画像形成動作と、
   を実行することが可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記収容室に配置され、現像剤を前記現像室に向けて搬送する搬送部材であって、前記駆動手段によって回転数を可変に回転される搬送部材をさらに備え、
   前記第２画像形成動作において、前記像担持体の回転数に対する前記搬送部材の回転数の比率である回転数比が、前記第１画像形成動作のときよりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、
   前記供給部材に供給バイアスを印加する供給バイアス印加手段と、
   をさらに備え、
   前記供給バイアス印加手段は、前記第２画像形成動作において、前記現像バイアスとの電位差の絶対値の大きさが前記第１画像形成動作において前記供給部材に印加する第１の供給バイアスよりも小さい第２の供給バイアスを、前記供給部材に印加することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の供給バイアスと前記第２の供給バイアスの電位差の極性は、現像剤の正規の帯電極性とは逆極性であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の供給バイアスと前記第２の供給バイアスの大きさの絶対値は、前記現像バイアスの大きさの絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動手段は、
   前記像担持体の周速を、前記第２画像形成動作において、前記第１画像形成動作のときよりも遅くし、
   前記現像剤担持体の周速を、前記第１画像形成動作及び前記第２画像形成動作において一定とすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の供給バイアスの大きさの絶対値は、前記現像バイアスの大きさの絶対値より
   も大きく、
   前記第２の供給バイアスの大きさの絶対値は、前記現像バイアスの大きさの絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の供給バイアスの大きさの絶対値は、前記現像バイアスの大きさの絶対値よりも大きく、
   前記第２の供給バイアスの大きさの絶対値は、前記現像バイアスの大きさの絶対値と同じであることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の供給バイアスの大きさと前記現像バイアスの大きさとの差の極性は、現像剤の正規帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記駆動手段は、
    前記像担持体の周速を、前記第１画像形成動作及び前記第２画像形成動作において一定とし、
    前記現像剤担持体の周速を、前記第２画像形成動作において、前記第１画像形成動作のときよりも速くすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. １つの記録材に形成する画像の画像形成動作時における画像形成開始までの期間において、
    前記供給バイアス印加手段は、絶対値の大きさが前記第１の供給バイアスよりも小さい供給バイアスを前記供給部材に印加することを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. １つの記録材に形成する画像の画像形成動作時における画像形成開始から画像形成終了までの期間において、
    前記供給バイアス印加手段が印加する供給バイアスは、大きさが一定であることを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. １つの記録材に形成する画像の画像形成動作時における画像形成開始から画像形成終了までの期間において、
    前記供給バイアス印加手段が印加する供給バイアスは、大きさが徐々に変化することを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. １つの記録材に形成する画像の画像形成動作時における画像形成開始から画像形成終了までの期間において、
    前記供給バイアス印加手段が印加する供給バイアスの単位時間当たりの変化量の極性が、現像剤の正規帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. １つの記録材に形成する画像の画像形成動作時における画像形成開始から画像形成終了までの期間において、
    前記第１の供給バイアスの単位時間当たりの変化量と、前記第２の供給バイアスの単位時間当たりの変化量と、の差における極性が、現像剤の正規帯電極性とは逆極性であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像形成装置。
16. 前記現像バイアス印加手段は、前記第１画像形成動作及び前記第２画像形成動作において同じ大きさの現像バイアスを前記現像剤担持体に印加することを特徴とする請求項３〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記第２画像形成動作は、記録材に形成される画像の単位面積当たりの現像剤の載り量を、前記第１画像形成動作で形成する場合よりも多くするための画像形成動作であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記現像室と前記収容室とが連通する連通口は、前記収容室において前記搬送部材よりも上方に位置することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 記録材に形成される画像の印字率を取得する印字率取得手段をさらに備え、
    前記印字率取得手段が取得した印字率が所定の閾値以上の場合に、前記第２画像形成動作の実行が可能になることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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