JP4560397B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

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関する。

電子写真方式を用いたプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置は、一般に、像担持体として感光ドラムを備えている。そして、感光ドラムの周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、感光ドラム表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電装置、帯電後の感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像をトナー像として現像する現像装置、トナー像を紙などの転写材（転写媒体）上に転写する転写装置、及び転写材上のトナー像を定着させて永久画像とする定着装置などが配設されている。

上述の現像装置の現像方法としては、例えば磁性体であるキャリヤ粒子（キャリヤ）と非磁性体であるトナー粒子（トナー）とを所定の比率で混合した現像剤を用いる二成分現像方式や、磁性又は非磁性のトナーのみで構成した現像剤を用いる一成分現像方式とがある。

例えば、二成分現像方式では、内部に磁界発生手段であるマグネットローラが配設された現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成する。現像スリーブを感光ドラムに微小間隙を介して対向させて現像ニップ部を形成する。現像スリーブ表面に担持した磁気ブラシを感光ドラムに接触又は近接させ、さらに現像ニップ部に連続的に交番電界を印加することによって、現像スリーブ表面のトナーを感光ドラム上へと転移させている。

その際、図１２に示すように、感光ドラム周速度（プロセススピード）よりも現像スリーブ周速度を上げて、所定の周速度差を持たせるのが一般的である。図１２では、感光ドラム周速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃのとき、現像スリーブ周速度を２２８ｍｍ／ｓｅｃとすることで、周速度比を１：１．５２としている。このように感光ドラム周速度に対して現像スリーブ周速度を上げて周速度差を持たせることで、感光ドラム上の単位面積当たりに供給されるトナー量を増やすことができるため、静電潜像をトナーで十分に充電することができるようになり、十分な画像濃度を安定して得ることができるようになる。

ところで、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、使用する転写材の種類や使用者の得たい画像の種類によって画質の異なる画像が得られるように、定着装置での処理速度を変えた画像形成モードを選択することができるように設計されているものが多い。例えば、通常の画像形成モードの他に、オーバーヘッドプロジェクター用の透明フィルム（以下「ＯＨＴ」という。）に透明度の高い画像を形成するＯＨＴモード、転写性，定着性の劣る厚紙に画像形成する厚紙モード、色彩の鮮やかさを強調するために光沢性に富んだ画像を形成する光沢モードなど、２種類以上の画像形成モードを具備した画像形成装置がある。

上述のＯＨＴモードや光沢モードにおいては、定着処理速度を落とし、転写材が定着装置を通過するのに要する時間を長くすることで、加熱時間を増加させ、これにより、トナーの溶融度を高め、透明度や光沢性を高めるようにしている。

このように定着装置における処理速度を遅くする場合、転写材の搬送速度も遅くする必要があるため、画像形成装置の種類によっては、これに合わせて感光ドラムの周速度も遅くする必要がある。

その場合、従来は感光ドラムの周速度の低下に合わせて現像スリーブの周速度も遅くし、両者の周速度比を通常の作像モード時と同じにするのが一般的である。これは、従来は、単一の駆動源により感光ドラムと現像スリーブの駆動を行なう構成が一般的であるからである。

例えば、上述の例では、図１２に示すように通常モードにおける感光ドラム周速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ周速度を２２８ｍｍ／ｓｅｃ、その周速度比を１：１．５２としているのに対し、ＯＨＴモードでは感光ドラム周速度、及び現像スリーブ回転の周速度をともに半減してそれぞれ７５ｍｍ／ｓｅｃ、１１４ｍｍ／ｓｅｃとすることで、周速度比を通常モードと同じ１．５２としている。

なお、特許文献１，２には、感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比に関して、周速度比を可変制御するものが記載されている。

特開昭６２−９８３７３号公報 特開平４−３２４４６９号公報

しかしながら、このように通常の作像モード時よりも感光ドラムの周速度を遅くした作像モード時に、周速度比を変えずに現像スリーブの周速度も同じ比率で遅くすると、以下のような問題が生じてしまっていた。

現像装置内に補給されたトナーは、二成分現像方式の場合はキャリヤと、また一成分現像方式の場合は現像スリーブ又は層厚規制部材と摺擦されることで所望の帯電量が付与され、その後、現像に供される。その際、トナーとしてはその帯電量の分布がシャープであり、適切な帯電量をもったトナーの比率が高い方が望ましいのは言うまでもない。

ところが、トナーの帯電量は、実際は帯電を付与する側のキャリヤや現像スリーブの状態、又はトナーの荷電制御剤や帯電を補助する外添剤の状態等により、図１３に示すように、ある程度の広がりをもったブロードな分布になる。なお、ここで使用しているトナーはマイナスの極性に帯電するネガトナーを用いており、図１３の横軸の（−）側が正規の極性に帯電したトナー、（＋）側が逆極性に帯電したトナーの分布を示している。

図１３に示す分布の中で、領域ａで示される、帯電量が０近傍のトナーや、逆極性に帯電したトナー（反転トナー）は、現像バイアスでは制御しきれずに、転写材の白地部に付着してしまう、いわゆる「かぶり」という現象を引き起こす原因となる。

トナー帯電量の分布の中で、帯電量が０近傍のトナーや、逆極性に帯電したトナーの分布が多い状態、すなわちかぶりが生じやすい状況において、ＯＨＴモード、厚紙モードのように、感光ドラムの周速度を遅くした作像モード時に、感光ドラムの減速比と同じ比率で現像スリーブの周速度も遅くすると、かぶりが一層悪化してしまうことが本発明者らの検討で明らかとなった。これは以下のように説明される。

現像時において、現像部（現像ニップ）の単位面積当たりに供給されるトナー量Ｔは、感光ドラムと現像スリーブの周速度比Ｖｒ、及び現像スリーブ上の現像剤の単位面積当たりの載り量Ｍに比例する。

Ｔ∝Ｖｒ×Ｍ……（１）
二成分現像剤の場合は、これにトナー濃度（ＴＤ）をかけたものになるので、
Ｔ∝Ｖｒ×Ｍ×ＴＤ……（２）
となる。

この現像ニップ部に供給されるトナー量の中の一部が現像バイアスの作用により感光ドラムへと飛翔することで現像がなされる。

図１３に示すトナー帯電量の分布の中で、通常の帯電量をもったトナー（領域ａ以外の領域のトナー）は、現像ニップ部において印加される現像バイアスに追従しやすいため、明部電位（反転現像の場合）を十分に充電し切るまでに要する時間が、現像可能時間（感光ドラムが現像ニップ部を通過するのに要する時間）よりも十分に短く、感光ドラムの周速度を遅くして現像可能時間を長くしても単位面積当たりの現像量はほとんど変化しない。そのようすを図１４に実線ａで示す。

また、通常の帯電量をもったトナーの場合、トナーが現像ニップ部内に進入したとき、その中で現像バイアスの作用を受けて、感光ドラムへ飛翔可能となるトナーの確率が飽和するまでに要する時間も、感光ドラム上から見た場合の現像スリーブ上のトナー滞在時間よりも十分短い。このため、現像スリーブの周速度を遅くしてトナー滞在時間を長くしても現像量はほとんど変化しない。そのようすを図１５に実線ａで示す。ただし、周速度比Ｖｒが小さ過ぎる場合は通常の帯電量をもったトナーでも充電率が十分に上がらなくなってしまうため、使用する現像装置の構成、現像バイアス、現像剤の種類等によって適切な周速度比Ｖｒにする必要がある。図１４，図１５の例ではＶｒを１．５に設定している。

これに対し、図１３の領域ａで示される低帯電量のトナーは、現像バイアスに対する追従性が悪いため、現像ニップ部に供給された場合でも、直ぐには感光ドラムの暗部電位（反転現像の場合）に移動しない。このような場合、現像量（かぶり量）は現像可能時間や、感光ドラム上から見た場合の現像スリーブ上のトナー滞在時間に依存するようになり、これらの時間に比例して増加するようになる。すなわち、感光ドラム及び現像スリーブの周速度が遅くなるほど現像量（かぶり量）が増えることとなる。そのようすを図１４，図１５にそれぞれ点線ｂで示す。

このように、ＯＨＴモードなどの、感光ドラムの周速度を遅くした作像モード時に周速度比を一定に保つように現像スリーブの周速度も遅くすると、かぶりが一層悪化してしまうことになる。

そこで、本発明は、通常の画像形成モードの他に像担持体の周速度を遅くした画像形成装置において、像担持体の周速度を遅くした画像形成モード時に増加しがちな白地部へのかぶりを抑制し、高品位の画像を安定して得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する現像部で前記像担持体に近接する回転自在な現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体表面に担持した現像剤を前記像担持体に移動させて静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記像担持体の周速度が、第１の周速度にて画像形成を行う第１モードと、前記第１の周速度よりも遅い第２の周速度にて画像形成を行う第２モードと、をそれぞれ実行可能で、前記現像剤担持体の周速度は、前記像担持体の周速度よりも高く、前記第２モードでは、前記第１モードよりも、前記像担持体の周速度に対する前記現像剤担持体の周速度の比率を高くすることを特徴とする。

本発明によると、像担持体の周速度として、第１モードよりも遅い第２の周速度にて画像形成を行う第２モードであっても、像担持体の周速度に対する現像剤担持体の周速度の比率を、第２モードでは第１モードよりも高くしているため、周速度が遅い場合に増加しがちな白地部へのトナーかぶりを抑制して高品位な画像を安定して得ることができる。

なお、像担持体の周速度として、第１の周速度よりも遅い第２の周速度を選択する第２モードとしては、例えば、ＯＨＴ用紙や厚紙を使用する場合や光沢モードを選択した場合など、定着装置における定着速度を落とす場合があげられる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同じ符号を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、４つの画像形成部を有する電子写真方式の４色フルカラーのプリンタであり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。

同図に示すプリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、転写ベルト８の移動方向（矢印Ｒ８方向）に沿って４個の画像形成部、すなわち上流側から順に、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｂｋ）のトナー像を形成する画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋが配設されている。

各画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋには、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）が矢印Ｒ１方向に回転可能に配設されている。

各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、転写帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、クリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの下方には、駆動ローラ９、テンションローラ１０、従動ローラ１１に掛け渡された転写ベルト８が配設されている。転写ベルト８は、駆動ローラ９の矢印方向（図１中の反時計回り）に回転駆動されることにより、矢印Ｒ８方向に回転するようになっている。転写材Ｐの移動方向に沿っての従動ローラ１１の上流側には、レジストローラ１３が配設されている。レジストローラ１３は、上流側から給搬送装置（不図示）によって搬送されてきた転写材Ｐを、一旦停止させて、所定のタイミングで、転写ベルト８に供給するようになっている。転写ベルト８表面における駆動ローラ９に対応する位置には、ベルトクリーナ１２が配設されている。転写材Ｐの移動方向に沿っての駆動ローラ９の下流側には、定着ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂとを有する定着装置１４が配設されている。

上述構成の画像形成装置において、画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面が、一次帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの表面は、露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから、画像信号に対応したレーザ光が照射され、照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

静電潜像は、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内に収容されたトナーによってトナー像として現像される。なお、本実施の形態では、レーザ光により露光された明部にトナーを付着させる反転現像方式を用いている。

そして、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上のトナー像とタイミングに合わせるようにして、給紙カセット（不図示）に収容された転写材Ｐが給紙ローラ（不図示）、レジストローラ１３を介して転写ベルト８に供給される。供給された転写材Ｐは、転写ベルト８の表面に静電吸着される。静電吸着された転写材Ｐは、まずマゼンタの画像形成部１Ｍの感光ドラム１ａと転写帯電器５ａとの間の転写部に搬送され、転写電源（不図示）から転写バイアスが印加された転写帯電器５ａにより、マゼンタのトナー像が転写される。転写材Ｐは、転写ベルト８の回転に伴って、順次、シアンの画像形成部１Ｃ、イエローの画像形成部１Ｙ、ブラックの画像形成部１Ｂｋに搬送され、同様にして各色のトナー像が転写される。これにより転写材Ｐ上で４色のトナー像が重ね合わされる。なお、トナー像転写後の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって除去される。

さらに転写材Ｐは、転写ベルト８から分離され、定着装置１４に搬送され、ここで定着ローラ１４ａ及び加圧ローラ１４ｂによって加熱・加圧されて、表面にトナー像定着される。これにより、１枚の転写材Ｐの表面（片面）に４色フルカラーの画像が形成される。なお、転写材Ｐ分離後の転写ベルト８表面に付着しているトナーは、ベルトクリーナ１２によって除去される。

次に、図２を参照して、上述の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄについて詳述する。なお、複数の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの構成はすべて同様であるので、ここではマゼンタの現像装置４ａについてのみ説明する。

本実施の形態で使用している現像装置４ａは、二成分現像方式を用いており、図２に示すように、現像容器２０を有している。現像容器２０内は、隔壁２４によって現像室２５と攪拌室２６に区画されており、内部には磁性体であるキャリヤ粒子（キャリヤ）と非磁性体であるトナー粒子（トナー）とが混合された二成分現像剤ｔが収容されている。攪拌室２６には、現像で消費されたトナー量に見合った量のトナーが上方の補給装置（不図示）から補給され、常にトナー濃度が所定の範囲内に収まるようになっている。

現像容器２０における、感光ドラム１ａに対向する部位には、開口部２０ａが形成されている。この開口部２０ａには、固定状態のマグネットローラ２２を内包した回転自在な現像スリーブ２１が配設されている。また現像スリーブ２１近傍には、現像スリーブ２１表面に担持される現像剤ｔを所定の層厚に規制するための規制ブレード２３が配設されている。

現像室２５には搬送スクリュー２７が配設され、また攪拌室２６には搬送スクリュー２８が配設されている。これら搬送スクリュー２７，２８は、それぞれ矢印方向に回転することで、現像剤ｔをそれぞれ長手方向の逆方向に搬送する。また現像室２５と攪拌室２６とは、長手方向の両端部においてそれぞれ連通されている。これにより、現像剤ｔは、現像容器２０内を循環するようになっている。

上方から攪拌室２６に補給されたトナーは、搬送スクリュー２８の回転動作により、攪拌室２６内のキャリヤと摩擦帯電することで所定の帯電量が与えられる。帯電量が付与されたトナーは、キャリヤとともに搬送スクリュー２７へと受け渡され、さらに現像スリーブ２１上へと受け渡される。

現像スリーブ２１の回転動作により、キャリヤとともに、感光ドラム１ａと現像スリーブ２１との対向部（現像ニップ部Ｄ）へと搬送されたトナーは、現像スリーブ２１に印加された現像バイアスによって感光ドラム１ａ上へと飛翔する。本実施の形態では現像バイアスとしてＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したものを使用している。ここでは感光ドラム１ａの暗部電位ＶＤ＝−５００Ｖ、明部電位ＶＬ＝−１５０Ｖに対して現像バイアスのＤＣ電位を−３７０Ｖに設定している。これにより、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝２２０Ｖ、白地部コントラストＶｂａｃｋ＝１３０Ｖに設定している。また、現像バイアスのＡＣ成分として、１０ｋＨｚの矩形パルスと休止期間を組み合わせたブランク・パルス・バイアスを用いている。この現像バイアスの波形を図３に示す。

次に、本実施の形態の画像形成装置における画像形成モードについて説明する。

本実施の形態の画像形成装置は、使用する転写材Ｐの種類によって、普通紙に画像形成を行う普通紙モード（第１モード）に加え、ＯＨＴに画像形成を行うＯＨＴモード（第２モード）、及び２００ｇ／ｍ^２以上の厚さの厚紙に画像形成を行う厚紙モード（第２モード）を有している。

本実施の形態の画像形成装置では、図２に示すように、制御装置（ＣＰＵ）３１からの制御信号に基づいて、感光ドラム１ａを駆動する感光ドラムモータ２９と、現像装置４ａの現像スリーブ２１を駆動する現像モータ３０とをそれぞれ独立して回転駆動を制御できるようになっている。

図４に示すように、普通紙モードでは、感光ドラム周速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ周速度を２４０ｍｍ／ｓｅｃで制御しており、感光ドラム周速度と現像スリーブ周速度との周速度比を２４０／１６０＝１．５に設定している。

これに対し、ＯＨＴモード及び厚紙モード（以下適宜「ＯＨＴモードなど」という。）ではともに、感光ドラム周速度を８０ｍｍ／ｓｅｃに半減、すなわち減速率を０．５にして定着処理速度を遅くしている。一方で、現像スリーブ周速度は普通紙モード時の±３０％である１６８〜３１２ｍｍ／ｓｅｃの範囲で制御し、感光ドラム周速度と現像スリーブ周速度との周速度比を２．１〜３．９と、普通紙モード時よりも増加させることで白地部のかぶりを抑制している。現像スリーブの周速度をこの範囲に設定する理由については、後述する。

本実施の形態で用いた現像方式では、感光ドラム１ａと現像スリーブ２１の周速度比Ｖｒを１．５に設定することで、感光ドラム上の静電潜像をフル充電できていることを確認した。充電率の確認方法としては、静電潜像をトナーで現像した後の感光ドラム１ａの表面電位を、トナーの上から測定することにより求めた。測定にはＴｒｅｋ社製の表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４と専用の測定プローブを用いた。この測定により、所定の静電潜像を現像した後の電位が現像バイアスのＤＣレベルである−３７０Ｖに十分収束していたことから、充電率はほぼ１００％であると判断した。そのため、上述のように、ＯＨＴモードなどで感光ドラム１ａに対する現像スリーブ２１の周速度比Ｖｒを普通紙モードよりも大きくしても、充電率がほぼ１００％であるために明部電位の現像量はこれ以上増えない。したがって、画像濃度が大きく変化することはない。

従来は、ＯＨＴモードなどで感光ドラム１ａの周速度を８０ｍｍ／ｓｅｃに半減させたときは、現像スリーブ２１の周速度も同様に１２０ｍｍ／ｓｅｃと半減させて、両者の周速度比を１．５に保つように制御していた。

図５に、このような制御を行った場合の、感光ドラム上におけるかぶり反射率のようすを示す。同図中の実線ａは、普通紙モードで周速度比１．５の場合、点線ｂは、ＯＨＴモードなどで同じく周速度比１．５の場合である。感光ドラム上のかぶり反射率は３％以下に抑えるのが望ましく、３％を超えると紙やＯＨＴなどの転写材上に転写されるものが増えて画像品位を低下させたり、クリーニング装置で回収するトナーの量が増えてクリーニング装置の負荷が増大したりするなどの問題が生じる。図５の点線ｂの場合、かぶり反射率が３％以下となるＶｂａｃｋ領域が非常に狭くなり、この結果、かぶり反射率を常時３％以下に抑えることが困難となる。

ＯＨＴモードなどにおいて、感光ドラム１ａの周速度を半減させると、前述のように現像可能時間（感光ドラム１ａが現像ニップ部Ｄを通過するのに要する時間）が倍になる。このため、図１４の点線ｂに示すように、低帯電量トナーは、単位面積当たりの現像量（かぶり量）が普通紙モードのときのほぼ倍に増えてしまう。また、同時に現像スリーブの周速度も半減させると、感光ドラム上から見た場合の現像スリーブ上のトナー滞在時間も倍になるため、図１５の点線ｂに示すように、低帯電量トナーの飛翔確率もその分増加してしまうことになる。

そこで感光ドラム１ａの周速度を半減したときでも現像スリーブ２１の周速度は普通紙モードの時と変えずに、両者の周速度比を３．０に制御すると、計算上、感光ドラム上で見た場合の現像スリーブ上のトナー滞在時間が普通紙モードの半分の長さになるため、トナーの飛翔確率が半減する。これにより、感光ドラム１ａの周速度を遅くすることで現像量は増加するが、その分、感光ドラム１ａに対する現像スリーブ２１の周速度比を普通紙モードのときの倍にすることでトナーの飛翔確率を小さくすることができる。この結果、感光ドラム上のかぶり反射率を普通紙モードのときと同様レベルまで抑えることができる。

しかしながら、本実施の形態では、この感光ドラム１ａに対する現像スリーブ２１の周速度比を３．０の固定値にせず、図２に示すように、画像形成装置内に設置した環境検知センサである温湿度検知手段としての温湿度センサ４０で検知した温湿度に基づいて算出された絶対水分量に応じて、以下の範囲で変化させるようにしている。

現像剤の帯電量分布は実際には、画像形成装置が設置されている環境によって図６に示すように変動することが分かっている。同図に示すように、点線で示す絶対水分量が多い環境の場合には、低帯電量の分布が狭くなり、一方、絶対水分量が少ない環境の場合には、低帯電量の分布が広くなる。低帯電量のトナーの飛翔確率は、実際はトナーのもつ帯電量によってある程度の幅をもつ。

本発明者らの検討によると、トナー飛翔確率の傾きは、図７に示すように、中心に対して±３０％の幅をもつことが明らかとなった。画像に対してかぶりが顕在化するトナー飛翔確率はほぼ１０％であり、１０％以下で在れば実質的に問題はない。図７のｂ３の傾きになるトナーの場合は、ｔ３以下の時間で良いことが分かる。感光ドラム１ａに対する現像スリーブ２１の周速度比を普通紙モードのときよりも大きくすると、作像動作時に画像１枚当たりに回転する現像スリーブの回転数が、普通紙モードのときよりも多くなってしまい、その分、現像剤の劣化を早く進行させてしまうという問題が生じる。このため、上述の周速度比は極力小さくすることが好ましい。

そこで、例えば、トナーがｂ３の飛翔確率である分布が多い場合（水分量が多い環境）は現像スリーブの周速度を普通紙モードの時の−３０％、すなわち周速度比を２．１に設定するとよい。

また、図７のｂ１の傾きになるトナーの場合は、ｔ１以下の時間にしなければ所望のかぶりレベルに到達しないため、トナーがｂ１の飛翔確率である分布が多い場合（水分量が少ない環境）は、現像スリーブの周速度を普通紙モードの時の＋３０％、すなわち周速度比を３．９に設定するとよい。このような制御を行うことで、現像剤の劣化を極力減らしつつ、どのような使用環境においてもかぶりレベルを良化することができる。

本実施の形態の制御を行ったときの感光ドラム上のかぶり反射率を図５に一点鎖線ｃで示す。このかぶり反射率は、図５に実線ａで示す普通紙モードのときのかぶり反射率とほぼ同等であることが示されている。

なお、本実施の形態では普通紙モードのときの感光ドラム１ａと現像スリーブ２１の周速度比Ｖｒを１．５に設定しているが、この値は現像装置の構成、現像バイアス、現像剤の種類によって適宜、適当な値が設定される。

以上記述したように、ＯＨＴモードなどで感光ドラムの周速度が遅くなり、現像可能時間が増える場合においても、感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を通常の作像モードにおける周速度比よりも所定量大きくすることで、白地部のかぶりを普通紙モード並のレベルに維持することが可能となり、どんな作像モードでも常に高品位な画像を安定して得ることのできる。

なお、上述では、像担持体としての感光ドラムの周速度を半減する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光ドラムの第２の周速度を第１の周速度に対して７０％未満に制御し、また現像剤担持体としての現像スリーブの周速度を、感光ドラムの第１の周速度で画像形成を行うモードにおける速度の±３０％の範囲内に制御することにより、感光ドラムに周速度に対する現像スリーブの周速度の周速度比を、感光ドラムの第２の回転時に第１の回転時よりも高くすることができるので、白地部のかぶりを普通紙モード並みのレベルに抑制することが可能である。つまり、感光ドラムの周速度を７０％未満にした場合であっても、現像スリーブの周速度を±３０％の範囲内に収めれば、かぶりを抑制することができる。

＜実施の形態２＞
次に実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る画像形成装置、及び現像装置の全体構成は、上述の実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では感光ドラムの周速度が通常の作像モード（第１モード）よりも遅くなる作像モード（第２モード）において、現像スリーブの感光ドラムに対する周速度比を、現像剤の使用期間に応じて可変とすることを特徴としている。

現像装置内のトナーの帯電量分布は、現像剤の初期状態においては、図８の実線ａで示すような分布となる。帯電量が０近傍のトナーや逆極性に帯電したトナーの比率は非常に低くなっている。しかし、現像剤の使用期間が長くなると前述したように、帯電を付与する側のキャリヤ粒子や現像スリーブの状態、又はトナーの荷電制御剤や帯電を補助する外添剤の状態がそれぞれ劣化するために、補給されたトナーに対して所望の帯電量を与えることができなくなり、現像装置内のトナーの帯電量分布は図８の実線ａの分布から、次第に一点鎖線ｂで示す分布、さらには点線で示す分布へと変化していく。すなわち、現像剤の使用期間の増加とともに低帯電量のトナーの比率が高まっていくこととなる。

現像装置内において、低帯電量のトナーの比率が高まっている状態では、前述したようにＯＨＴモードなど感光ドラムの周速度を遅くした作像モードにおいてかぶりが発生しやすくなるため、その場合は実施の形態１に記載したように、感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を普通紙モードのときよりも大きくする手段が有効である。

しかしながら、感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を普通紙モードのときよりも大きくすると、作像動作時に画像１枚当たりに回転する現像スリーブの回転数が、普通紙モードのときよりも多くなってしまうため、その分、現像剤の劣化を早く進行させてしまうという問題点が生じる。

そこで、本実施の形態では、現像剤の使用期間の長さに応じて、感光ドラムの周速度を遅くした作像モードにおける現像スリーブの周速度、すなわち感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を制御することでこの問題点を解決している。

本実施の形態の画像形成装置では、現像剤を使用開始してからの作像枚数をカウントする計数手段（不図示）と、この作像枚数の積算値を格納するメモリ手段（不図示）を有し、このメモリ手段に格納されている作像枚数の積算値に基づいて感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を制御している。なお、本実施の形態では現像スリーブ回転数の積算値とほぼ比例する作像枚数の積算値を用いて制御を行っているが、その他、現像スリーブの回転数、又は回転時間をカウントする手段を設け、その積算値に基づいて制御するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、普通紙モードの他に、実施の形態１と同じくＯＨＴモードと厚紙モードを有しており、普通紙モードにおける感光ドラムの周速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃ、ＯＨＴモードなどにおける周速度を８０ｍｍ／ｓｅｃとし、現像剤の使用初期では何れのモードにおいても感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比は１．５に設定している。

現像剤の使用初期では、トナーの帯電量分布の中で低帯電量の比率が非常に少ないため、かぶりが生じにくい状態となっており、ＯＨＴモードなどで感光ドラムの周速度を遅くしたときに、現像スリーブの周速度も同じ減速率で減速し、周速度比を変化させなくてもかぶりレベルが悪化することはない。また、このとき、感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を普通紙モードのときと同じとすることで、現像スリーブの回転数の増加による現像剤の劣化を抑制することができる。

現像剤の使用期間が長くなり、メモリ手段に格納されている作像枚数の積算値が２００００枚以上となった場合に、ＯＨＴモードなどにおける現像スリーブの周速度を当初設定していた１２０ｍｍ／ｓｅｃから普通紙モードと同じ２４０ｍｍ／ｓｅｃに変化させる。このときの感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比は３．０で、普通紙モードにおける周速度比の２．０倍である。このような制御を行うことで、ＯＨＴモードなどにおいて、現像剤の使用期間の増大とともに増加した帯電量が０近傍のトナーや、逆極性に帯電したトナーによる白地部のかぶりを普通紙モード時並に抑制することができる。

さらに作像枚数の積算値が４００００枚以上となった場合に、ＯＨＴモードなどにおける現像スリーブの周速度を２８０ｍｍ／ｓｅｃへと増加させる。このときの感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比は３．５で、普通紙モードにおける周速度比の２．３倍である。このような制御を行うことで、現像剤の劣化がさらに進み、帯電量が０近傍のトナーや、逆極性に帯電したトナーの分布がかなり増大した状態になっても、白地部のかぶりをＯＨＴモードなどでも普通紙モード時並に抑えることができる。以上の内容をまとめたものを図９に示す。

以上説明したように、ＯＨＴモードなど、感光ドラムの周速度が遅くなる作像モードにおいて、現像剤の使用期間に応じて感光ドラムに対する現像スリーブの周速度比を通常の作像モードにおける周速度比よりも所定量大きくするように制御することで、現像剤の使用初期における無駄な現像剤の劣化を防止しつつ、現像剤の使用後期におけるかぶりのレベルを普通紙モード並のレベルに維持することが可能となり、どんな作像モードでも長期の使用期間にわたり高品位な画像を安定して得ることができる。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成は実施の形態１，２と同様であるが、本実施の形態ではＯＨＴモードなど、感光ドラム周速度を通常の作像時（第１モード）よりも遅くした作像モード（第２モード）において、現像スリーブの周速度に対する撹拌手段の周速度の比率を変化させることを特徴としている。

画像形成装置の現像装置において、一般に、現像スリーブと撹拌手段は同一のギヤ列を介して画像形成装置本体の駆動ギヤと接続されており、両者の周速度比は固定されているため、現像スリーブの周速度を速くすると、撹拌手段の周速度も速くなる。このような構成で、実施の形態１，２のように、ＯＨＴモードなど感光ドラムの周速度を遅くした作像モード時に、現像スリーブの周速度を普通紙モードの時よりも＋３０％の範囲で速くすると、撹拌手段の周速度も同時に速くなり、二成分現像剤が現像装置内を循環する速度が速くなる。二成分現像剤の循環速度が速くなると、単位時間当たりにキャリヤ粒子とトナー粒子とが接触し、摩擦する回数が増えるため、その分、現像剤の劣化が早くなってしまう。

そこで、本実施の形態に係る現像装置の構成は、図１０に示すように、感光ドラム１ａと、現像スリーブ２１と、撹拌手段としての搬送スクリュー２７，２８をそれぞれ別々の独立したモータ２９，３０，３２で駆動し、ＣＰＵ３１によってそれらの周速度を変化させることができる構成となっている。なお、図１０の構成のうち、図２のものと同様のものについては、同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態における制御の内容を図１１に示す。

ＯＨＴモードなどでの感光ドラムの周速度を８０ｍｍ／ｓｅｃに半減したとき、現像スリーブの周速度はかぶりを抑制するために普通紙モードのときの±３０％、すなわち１６８〜３１２ｍｍ／ｓに制御するのは実施の形態１と同様であるが、撹拌手段の周速度は感光ドラムと同様半減させて、２０４ｍｍ／ｓｅｃに制御する。このような制御を行うことで、ＯＨＴモードなどのときの現像剤の劣化を、実施の形態２の場合よりもさらに低減することができる。

以上説明したように、現像剤の撹拌手段と現像スリーブの周速度をそれぞれ別々のモータで独立して制御することにより、ＯＨＴモードなど、感光ドラムの周速度が遅くなる作像モードにおいて、現像スリーブの周速度を速くしたまま、撹拌手段の周速度を遅くすることができるため、かぶりの発生を抑制しつつ、現像剤劣化の進行も抑制することが可能となり、どんな作像モードでもさらに安定して高品位な画像を得ることができる。

実施の形態１〜３の画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。 実施の形態１，２の現像装置の構成を模式的に示す拡大縦断面図である。 現像バイアスのＡＣ波形を説明する図である。 実施の形態１における、普通紙モード時、及びＯＨＴ，厚紙モード時の、感光ドラム周速度、現像スリーブ周速度、周速度比を説明する図である。 Ｖｂａｃｋに対する感光ドラム上のかぶり反射率を示す図である。 水分量が多い場合、少ない場合の、トナー帯電量の分布を示す図である。 感光ドラムから見た場合のトナー滞在時間とトナー飛散確率との関係を説明する図である。 現像剤の使用期間の増加によって、トナー帯電量の分布が変化するようすを説明する図である。 作像枚数の積算値と、普通モード時、ＯＨＴ，厚紙モード時の周速度比との関係を説明する図である。 実施の形態３の現像装置の構成を模式的に示す拡大縦断面図である。 実施の形態３における、普通紙モード時、及びＯＨＴ，厚紙モード時の、感光ドラム周速度、現像スリーブ周速度、周速度比、攪拌手段周速度、周速度比を説明する図である。 従来の、普通紙モード時、及びＯＨＴモード時の、感光ドラム周速度、現像スリーブ周速度、周速度比を説明する図である。 かぶりが発生しやすいときの現像装置内のトナー帯電量分布を説明する図である。 現像可能時間に対する感光ドラムの単位面積当たりの現像量を、通常帯電量のトナーの場合と、低帯電量のトナーの場合とで比較した図である。 感光ドラム上から見た場合のトナー滞在時間に対するトナー飛翔確率を、通常帯電量のトナーの場合と、低帯電量のトナーの場合とで比較した図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
感光ドラム（像担持体）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ
現像装置
２１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
２２ マグネットローラ
２７，２８ 搬送スクリュー（攪拌手段）
３１ ＣＰＵ（制御手段）
４０ 温湿度センサ（温湿度検知手段）
Ｄ 現像ニップ部（現像部）

Claims (5)

1. 表面に静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する現像部で前記像担持体に近接する回転自在な現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体表面に担持した現像剤を前記像担持体に移動させて静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体の周速度が、第１の周速度にて画像形成を行う第１モードと、前記第１の周速度よりも遅い第２の周速度にて画像形成を行う第２モードと、をそれぞれ実行可能で、
   前記現像剤担持体の周速度は、前記像担持体の周速度よりも高く、
   前記第２モードでは、前記第１モードよりも、前記像担持体の周速度に対する前記現像剤担持体の周速度の比率を高くすることを特徴とする画像形成装置。
2. 温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、
   前記第２モードでは、前記温湿度検知手段の検知結果に応じて、水分量が少ない環境下の方が、水分量が多い環境下よりも前記現像剤担持体の周速度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体の回転数、又は回転時間をカウントする計数手段と、前記計数手段によりカウントされた前記現像剤担持体の回転数、又は回転時間の積算値を格納するメモリ手段とを有するとともに、
   前記第２モードでは、前記現像剤担持体の周速度を、前記メモリ手段に格納された前記現像剤担持体の回転数、又は回転時間の積算値の増加に伴って高くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置は、内部に磁性体であるキャリヤ粒子と非磁性体であるトナー粒子からなる二成分現像剤を有し、前記二成分現像剤を攪拌しながら前記現像剤担持体へと搬送するための回転自在な攪拌手段を有し、
   前記第２モードでは、前記第１モードよりも、前記現像剤担持体の周速度に対する前記撹拌手段の周速度の比率を低くすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第２モードは、前記第２の周速度を前記第１の周速度の７０％未満に制御するモードであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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