JP6890927B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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。

従来から、レーザビームプリンタ等の画像形成装置として、中間転写体の回転方向に像担持体としての感光ドラムを複数並べた複数の画像形成ステーションから構成されるインラインカラー方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、複数の画像形成ステーションにおいて、それぞれ感光ドラム上に作成した静電潜像を、現像手段によりトナー像に現像し、中間転写体に１次転写する。この工程を、複数の画像形成ステーションで同様に１次転写を繰り返すことで、中間転写体上にフルカラートナー像を形成する。続けて、そのフルカラートナー像を記録材に２次転写し、さらに定着手段によりフルカラートナー像が記録材に定着される。一連の画像形成動作で作成される画像は、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、色味の再現性とともに安定性が必要となる。

そこで、特許文献１では、色味の選択範囲の増大を、目的に現像バイアスや現像剤担持体としての現像ローラ等の回転速度を変えることによって、実現する手法が提案されている。また、特許文献２では、色味の選択範囲の増大や濃度の向上に伴う、トナー飛散や画像かすれなどの課題を克服する手法が提案されている。この手法は、感光ドラムの周速度を低下させて現像ローラとの周速比を上昇させることで、色味の選択範囲を増大した画像や高濃度画像を、画像問題を生じさせることなく出力可能にする。さらに、ベタ黒等の高濃度印刷の場合、現像ローラ上のトナーが全て感光ドラムへ現像するような現像コントラストを形成することで、感光ドラムの電位変動などの影響を最小限に抑えつつ、色味の選択範囲の増大と高濃度の実現とともに安定化を提供している。

特開平８−２２７２２２号公報 特開２０１３−２１０４８９号公報

前述したように、特許文献１や特許文献２のような色味の選択範囲の増大や、高濃度の印刷を得るために、現像ローラから感光ドラムへのトナー供給量を増大させることで実現させている。しかしながら、通常の印刷動作に加え、特許文献１、２のような色味の選択範囲の増大や、高濃度出力を連続的に実施した場合、現像ローラのトナーが感光ドラムへ現像されることで消費が促進され、現像ローラ自体へのトナーの供給量が不足する場合がある。現像ローラへのトナーの供給量が不足した場合、濃度ムラや色味の変化といった画像となり、意図した画像が得られない場合があることが分かった。

本発明は、出力画像に濃度ムラや色ムラ等の影響が発生することを低減す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、
前記像担持体と前記現像剤担持体のそれぞれの周速を個々かつ可変に回転駆動する駆動手段と、
前記像担持体において、暗部電位から明部電位を形成することにより、前記像担持体に静電像を形成する潜像形成手段と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段と、
前記像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比を第１の周速比にして、前記静電像を前記現像剤で現像する通常モードと、
前記像担持体と前記現像剤担持体との周速比を前記通常モードにおける前記第１の周速比よりも大きい第２の周速比とすることで、記録媒体に形成される画像の色域を前記通常モードよりも拡大する高濃度モードと、を実行可能な制御部と、
を備え、
前記駆動手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体を、前記第１の周速比と、
前記第２の周速比と、
で駆動可能であり、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の単位面積当たりの電荷量をＱ／Ｓとし、
前記周速比をΔｖとしたとき、
前記通常モードにおける前記第１の周速比は、前記現像剤担持体から前記像担持体に移動する現像剤の帯電電荷量を表す｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも小さくなるように設定され、
前記高濃度モードにおける前記第２の周速比は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする。
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動作を行う現像剤担持体と、
前記像担持体と前記現像剤担持体のそれぞれの周速を個々かつ可変に回転駆動する駆動手段と、
前記像担持体において、暗部電位から明部電位を形成することにより、前記像担持体に静電像を形成する潜像形成手段と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段と、
前記像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比を第１の周速比にして、前記静電像を前記現像剤で現像する通常モードと、前記像担持体と前記現像剤担持体との周速比を前記通常モードにおける前記第１の周速比よりも大きい第３の周速比とすることで、前記第１の周速比で画像を形成する記録材よりも長い記録材に画像を形成することが可能な長尺紙モードと、を実行可能な制御部と、
を備え、
前記駆動手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体を、前記第１の周速比と前記第３の周速比と、で駆動可能であり、前記現像剤担持体に担持された現像剤の単位面積当たりの電荷量をＱ／Ｓとし、前記周速比をΔｖ
としたとき、
前記通常モードにおける前記第１の周速比は、前記現像剤担持体から前記像担持体に移動する現像剤の帯電電荷量を表す｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも小さくなるように設定され、
前記長尺紙モードにおける前記第３の周速比は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする。

本発明によれば、出力画像に濃度ムラや色ムラ等の影響が発生することを低減することができる。

本発明の実施例における周速比と感光ドラム上のトナー状態の説明図 本発明の実施例１、２に係る画像形成装置の概略図 本発明の実施例におけるプロセスカートリッジ概略図 本発明の実施例における紙上トナー量と濃度の説明図 本発明の実施例における色度図 本発明の実施例３におけるフローチャート図 本発明の実施例３、４に係る画像形成装置の概略図 本発明の実施例３、４におけるブロック図 感光ドラムに対する現像ローラ周速と現像ローラトナーコート量の特性図 現像ローラ上のトナーコート量［ｋｇ／ｍ^２］と画像形成濃度の特性図 現像ローラトナーコート量とトナー電荷量の特性図 本発明の実施例４におけるフローチャート図

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）
本実施例の画像形成装置は、通常の画像濃度を得る画像形成モードＡと、像担持体としての感光ドラムと現像剤担持体としての現像ローラとの周速比を変化させ、高濃度や色味の選択範囲の増大を得るための画像形成モードＢとの二つの画像形成モードを持つ。それぞれの画像形成モードは、特にベタ黒画像を形成する条件下において、感光ドラムと現像ローラとの回転速度比（周速比）が異なる。画像形成モードＡでは、感光ドラムに形成された静電潜像と現像ローラに印加される現像バイアスとによって形成される現像コントラストに対し、現像ローラ上の全てのトナーが感光ドラムへと現像される。画像形成モードＢは、感光ドラムと現像ローラとの周速比を増加させ感光ドラムに対する現像ローラからのトナー供給量を増加させる。そして、現像コントラストによって生じる電気的勾配を、現像ローラ上の電荷を付与されたトナーの電荷によって低減・打ち消すことで、現像ローラ上のトナーの一部を感光ドラムに移動させずに現像ローラ上に残留させる。

［画像形成装置］
図２を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置について、電子写真方式を例にとって説明する。図２は、本実施例に係る画像形成装置２００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置２００は、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プリンタである。画像形成装置２００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）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２００に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置２００に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器（図示しない）から、エンジンコントローラ２１４に備えられたＣＰＵ２１５に入力される。

画像形成装置２００は、複数の画像形成部として、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第１、第２、第３、第４の画像形成ステーションＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。ここで、画像形成ステーションは、プロセスカートリッジ２０８と、中間転写ベルト２０５を介して対向側に配置されている１次転写ローラ２１２から構成される。本実施例では、第１〜第４の画像形成部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。尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。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２０８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２００の構成から少なくともプロセスカートリッジ２０８を除いた装置構成部分のことである。なお、後述する現像ユニット２０４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２００の構成から現像装置２０４を除いた装置構成部分を装置本体とする場合がある。

画像形成装置２００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム２０１を有する。感光ドラム２０１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に、駆動手段（駆動源）としての図３に示すモータ駆動部４０４により回転駆動される。帯電ローラ２０２は、感光ドラム２０１の表面を均―に帯電する帯電手段である。スキャナユニット（露光装置）２０３は、画像情報に基づきレーザを照射して感光ドラム２０１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段であり、各感光ドラム２０１に対応した数のレーザ２１７を備える。現像ユニット（現像装置）２０４は、静電像をトナー像として現像する現像手段である。クリーニングブレード２０６は、転写後の感光ドラム２０１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段であり、前露光ＬＥＤ２１６は、感光ドラム２０１上の電位を除電する。中間転写ベルト２０５は、４個の感光ドラム２０１に対向して配置され、感光ドラム２０１上のトナー像を記録材２０７に転写するための中間転写体として機能する。プロセスカートリッジ２０８は、感光ドラム２０１と、感光ドラム２０１の帯電プロセス手段としての帯電ローラ２０２、現像ユニット２０４及びクリーニングブレード２０６から一体的に構成され、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ２０８は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ２０８内には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。また、本実施例で用いるトナーは、負帯電特性（正規の帯電極性がマイナス）を有するトナーである。

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２０５は、全ての像担持体としての感光ドラム２０１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転する。中間転写ベルト２０５は、複数の支持部材として、駆動ローラ２０９、２次転写対向ローラ２１０、従動ローラ２１１に掛け渡されている。中間転写ベルト２０５の内周面側には、各感光ドラム２０１に対向するように、１次転写手段としての、４個の１次転写ローラ２１２が並設されている。そして、１次転写ローラ２１２に、図示しない１次転写バイアス電源から、トナーの正規の帯電極性（前述の通り本実施例では負極性）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２０１上のトナー像が中間転写ベルト２０５上に転写される。また、中間転写ベルト２０５の外周面側において２次転写対向ローラ２１０に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ２１３が配置されている。そして、２次転写ローラ２１３に、図示しない２次転写バイアス電源から、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２０５上のトナー像が記録材２０７に転写される。

トナー像が転写された記録材２０７は、定着手段としての定着装置２１８に搬送される。定着装置２１８において記録材２０７に熱および圧力を加えられることで、記録材２０７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２０７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３を参照して、本実施例の画像形成装置２００に装着されるプロセスカートリッジ２０８について説明する。図３は、像担持体としての感光ドラム２０１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）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ２０８の構成およ
び動作は実質的に同一である。

プロセスカートリッジ２０８は、像担持体としての感光ドラム２０１等を備えた感光体ユニット３０１と、現像ローラ３０２等を備えた現像ユニット２０４とを有する。感光体ユニット３０１は、感光体ユニット３０１内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体３０３を有する。クリーニング枠体３０３には、図示しない軸受を介して感光ドラム２０１が回転可能に取り付けられている。感光ドラム２０１は、駆動手段（駆動源）としてのモータ駆動部４０４の駆動力が感光体ユニット３０１に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。画像形成プロセスの中心となる感光ドラム２０１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体を用いている。また、感光体ユニット３０１には、感光ドラム２０１の周面上に接触するように、クリーニング部材２０６、帯電ローラ２０２が配置されている。クリーニング部材２０６によって感光ドラム２０１表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体３０３内に落下、収容される。

帯電手段である帯電ローラ２０２は、導電性ゴムのローラ部を像担持体としての感光ドラム２０１に加圧接触することで従動回転する。ここで帯電ローラ２０２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム２０１に対して帯電ローラバイアス印加手段としての帯電電圧印加部（高圧電源）４０１から帯電バイアスとして所定の直流電圧が印加される。これにより感光ドラム２０１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット２０３は、画像データに対応したレーザ光Ｌを発光し、感光ドラム２０１を露光する。露光された感光ドラム２０１は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）となる静電潜像が、感光ドラム２０１上に形成される。この静電潜像において、明部電位が形成された領域は、トナーを付着させる領域であり、暗部電位が形成された領域は、トナーを付着させない領域である。

現像ユニット２０４は、現像室１８ａと現像剤収容室１８ｂとを有する容器枠体３０６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３０５が収容されている。また、現像剤収容室１８ｂには、このトナー３０５を現像室１８ａに搬送するための撹拌部材（現像剤搬送部材）３０７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３０５を現像室１８ａへと搬送している。攪拌部材３０７は、駆動手段としてのモータ駆動部４０６から回転駆動力を得て回転する。なお、本実施例では、上述のように、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、像担持体としての感光ドラム２０１と接触し、駆動手段としてのモータ駆動部４０３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３０２が設けられている。本実施例では、現像ローラ３０２と感光ドラム２０１とは、現像ローラ３０２が担持するトナー３０５が感光ドラム２０１へ供給される部位である対向部（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。また、現像ローラ３０２には、現像バイアス印加手段としての現像電圧印加部（高圧電源）４０２から、感光ドラム２０１上の静電潜像をトナー像（現像剤像）として現像、可視化するのに十分な所定のＤＣバイアス（現像バイアス）が印加される。現像ローラ３０２と感光ドラム２０１とが当接する接触部Ｃ１にて、その電位差から、明部電位部にのみトナーを転移させることで静電潜像を顕像化する。

現像室１８ａにはさらに、トナー供給ローラ（以下、供給ローラ）３０４と、トナー量規制部材である現像ブレード（以下、規制部材）３０３が配置されている。現像剤供給部材としての供給ローラ３０４は、現像剤収容室１８ｂから搬送されたトナー３０５を現像ローラ３０２に供給するためのローラである。規制部材３０３は、供給ローラ３０４によって供給された現像ローラ３０２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３０４には、供給バイアス印加手段としての不図示の高圧電源からバイアス（供給バイアス）が印加される。

ここで、現像電圧印加部（高圧電源）４０２、帯電電圧印加部（高圧電源）４０１、供給ローラバイアス電源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であるＣＰＵ２１５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２００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。

供給ローラ３０４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、現像ローラ３０２との対向部において、現像ローラ３０２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、駆動手段としてのモータ駆動部４０５の駆動力を受けることによって、供給ローラ３０４は、図示矢印Ｅの方向に回転する。なお、本実施例では、感光ドラム２０１、現像ローラ３０２、供給ローラ３０４、攪拌部材３０７を駆動するモータ駆動部４０４、４０３、４０５、４０６は、それぞれ、モータとモータの回転駆動力を伝達するギア列などから構成される。これらモータ駆動部４０４、４０３、４０５、４０６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、ＣＰＵ２１５によって制御される。さらに、図３に示している駆動構成は、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のものである。すなわち、感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、現像ローラを回転駆動する駆動手段と、供給ローラを回転駆動する駆動手段と、攪拌部材を回転駆動する駆動手段と、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２０８Ｋは、感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、現像ローラを回転駆動する駆動手段と、供給ローラを回転駆動する駆動手段と、攪拌部材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。

図４は、現像剤担持体としての現像ローラ３０２から像担持体としての感光ドラム２０１へのトナー３０５供給量［ｋｇ／ｍ^２］と画像形成濃度との関係を示す特性図であり、横軸を紙上（記録材上）のトナー量、縦軸を定着後の濃度としている。上述した構成において、画像形成を行うものの、各種バイアスの電位バラツキ等により現像されるトナー量に変動をきたす場合がある。トナー量が変動した場合に形成される画像には、濃度ムラや色味ムラ等の画像不良が生じる場合があった。図４はその一例を示している。なお、図４に示す特性図は、反射濃度計としてマクベス社製の反射濃度計（Ｍａｃｂｅｔｈ ＲＤ−９１８）を使用して得たものである。画像濃度の判定基準としては、例えば、高画質用画像形成装置の出力画像として、ベタ画像の平均濃度において、１．３以上が求められる場合がある。

図４において、トナー量が０から１．２程度の場合、定着後の濃度の変化が急峻となりトナー量のばらつきで濃度ムラが生じる可能性を示唆している。濃度ムラを回避する手法としては、比較的安定して形成される現像ローラ上のトナーコートの全てを用いて、感光ドラム上の静電像を現像することが有効である。そのためには、ベタ黒画像のような高印字画像パターンを現像する場合の現像設定として、現像ローラ上のトナーの電荷量に対し、明部電位と現像ローラに印加する現像バイアスとの電位差の絶対値（現像コントラスト）を大きく形成する設定が採用される。そのような十分な現像コントラストを有する潜像
を形成することで、電位変動などの要因で現像性がばらつく場合においても、安定したトナー像現像画像を得ることを可能としている。なお、本実施例において現像コントラストの形成にかかわる構成、すなわち帯電ローラ２０２、帯電電圧印加部４０１、スキャナユニット２０３、現像ローラ３０２、現像電圧印加部４０２等が本発明の潜像形成手段に対応する。

多岐にわたる市場の要望の一つに、より色彩豊かな画像を得ることを目的として、画像濃度の高濃度化や色味の増大が要望されている。その目的を果たすために、一般的な画像濃度を得るためのモードに加え、高濃度や色味の増大を実現するためのモードとして、感光ドラムと現像ローラの周速比を変化させ、感光ドラムへのトナー量供給量を増加させる動作モードが提案されている。周速比を大きくさせる方法としては、現像ローラの回転速度を加速する方法、もしくは、感光ドラムの回転速度を減速させる方法等があげられる。例えば、現像ローラの回転速度と感光ドラムの回転速度の両方を低下させ、かつ、その下げ幅に差をつけることで、周速比を変えるようにしてもよい。また、高濃度化や色味の増大を実現する印刷画像は、トナーの消費量が比較的多いことが知られている。そのような高濃度、広色域実現のための印刷条件を、オフィスなどで使われる一般的な画像品質を実現する印刷条件とともに、選択可能な複数のモードの一つとして設定したうえで、使用者が任意に選択できる形態を取ることが多い。

ここで、高濃度画像を得るために感光ドラムと現像ローラとの周速比を大きくして動作させる場合、連続的に高濃度画像を出力すると、トナーの供給が追い付かなくなり濃度ムラや色味ムラが生じる場合があることが分かった。その原因は次のように考えられる。すなわち、トナーを多量に使用する高濃度モードで画像を出力し続ける際、現像ローラ近傍へのトナー供給自体は行われているが、供給されたトナーは電荷付与機会が少ない為、トナーの帯電電荷は弱い。そのため、現像ローラへのトナー付着を含めた供給が不安定になり易い。供給が不安定になることにより、現像ローラ上のトナーコート量もしくはトナーの帯電電荷量が不安定になる。その結果、画像に濃度ムラや色味ムラが生じる。

そこで、本実施例では、画像形成の動作モードとして、オフィス用途などの通常モード（画像形成モードＡ）と、高濃度や色味の増大を図る高濃度モード（画像形成モードＢ）とを有する装置構成において以下のような動作を行う。第１動作モードとしての通常モードでは、ベタ黒濃度印刷条件下において現像ローラから供給されるトナーの単位面積当たりの帯電電荷量に対し、現像後の残トナー量がほぼなくなるような現像コントラストを持つ設定条件とする。第２動作モードとしての高濃度モードは、同一の条件下において、感光ドラムと現像ローラとの周速比を大きくすることでトナーの供給量を増加させるのは従来と同様であるが、増加のさせ方が従来とは異なる。本実施例では、現像コントラストに対し現像ローラから供給されるトナーの帯電電荷量がより多くなり、現像後すなわち感光ドラムとの対向部を通過した後に現像ローラにトナーが残る、あるいは残トナー量がより多くなるように、上記周速比を大きくする。これにより、高濃度および色味の増大とともに、濃度ムラや色味ムラの抑制を実現する。

初めに、感光ドラム上に形成された静電潜像とトナーの帯電電荷量について確認を行う。本実施例では、帯電後の暗部電位を−５００Ｖ、レーザ露光後の明部電位を−１００Ｖとする。本実施例において、明部電位の値は、ベタ黒画像のような用紙全体をトナーで現像するような画像パターンを形成する場合の感光ドラム上を表面電位計で測定した値のことを言う。現像ローラに印加する現像電位（現像バイアス）を−３００Ｖとし、そのときの現像コントラストΔＶを２００Ｖとした。現像ローラに形成されるトナーにおいて、本実施例では単位面積当たりのトナーの載り量（以下Ｍ／Ｓという）を３．０×１０^−３ｋｇ／ｍ^２、単位面積当たりのトナーの帯電電荷量（以下Ｑ／Ｓという）を−０．１５×１０^−３Ｃ／ｍ^２とする。

現像コントラストに対するトナーの供給量を確認する。確認の方法は、感光ドラムの周速を０．２ｍ／ｓとし、現像ローラの周速を変化させることで、感光ドラムの周速に対する現像ローラの周速の比率である周速比を変えて行った。このときの周速比は、１００％を等速度として、例えば、１４０％の場合、現像ローラの方が感光ドラムよりも速く回ることを意味する。なお、現像ローラの周速を０．２ｍ／ｓで一定に固定し、感光ドラムの周速を遅くすることで、周速比を大きくするように構成してもよい。また、色味と濃度は関係性が深いことから、本実施例の説明においては、濃度を用いて説明を行う。また、本検討で用いたトナーは黒色トナーにて行った。その結果を図１に示す。

図１ａは、横軸に周速比、縦軸に像担持体としての感光ドラム上に現像されたＭ／Ｓを示してある。図１ｂは、同じく横軸に周速比、縦軸に感光ドラム上に現像されたトナーのＱ／Ｓを示してある。図１に示すように、周速比２１０％付近でＭ／ＳとＱ／Ｓの延びが周速比に対し鈍化していることが分かる。また、現像コントラストΔＶを１５０Ｖとした場合の周速比とＭ／ＳまたはＱ／Ｓとの関係を、破線で示した。この鈍化は、帯電されたトナーが感光ドラムに供給されると、現像コントラストで形成される電気的勾配が、トナーの持つ電荷によって緩やかに、もしくは勾配が解消され、感光ドラムの明部電位部に対するトナーの供給が飽和状態となっていることを示している。

現像ニップ部での現像コントラストは、感光ドラムに形成された静電潜像を構成する明部電位及び暗部電位と、現像ローラに印加された現像バイアスとで形成される。この現像コントラストによって、現像ローラ上のトナーは感光ドラムへ移動し静電像を現像する。現像コントラストによって現像に供されるトナーの量（現像可能量）は、供給されたトナーの帯電電荷量の総量に対し、トナーが狭持される現像ニップ部における感光ドラムと現像ローラ間の静電容量（Ｃ）と現像コントラスト（ΔＶ）の積で決められる。つまり、Ｃ×ΔＶが、現像ローラと感光ドラムが対向する対向部である現像ニップ部で現像ローラから感光ドラムへ移動可能（現像に供されることが可能）な単位面積当たりのトナーの帯電電荷量の総量を表している。また、感光ドラムに供給されるトナーの帯電電荷の総量は、現像ローラ上の単位面積当たりの帯電電荷量（Ｑ／Ｓ）と感光ドラムに対する周速比（Δｖ）に応じて決まり、Ｑ／Ｓ×Δｖの積で表される。

以上のことから、現像コントラストに対し現像に供することが可能なトナー量は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＝｜Ｃ×ΔＶ｜の関係式で表される。つまり、周速比Δｖを変化させ、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜≦｜Ｃ×ΔＶ｜となった場合、現像ローラから供給されるトナーの総電荷量が、感光ドラムが受け取れる電荷量よりも少ないことになる。この場合が、現像ローラ上の全てのトナーが感光ドラムへ移動する（現像に供される）条件となる。逆に、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＞｜Ｃ×ΔＶ｜の場合、現像ローラから供給されるトナーの総電荷量が、感光ドラムが受け取れる電荷量よりも多いことになる。この場合が、現像ローラ上のトナーは感光ドラムへ移動した後、一部のトナーは現像に用いられるが、残りのトナーは現像に用いられずに現像ローラ上に残る条件となる。

図１に示すように、ΔＶ＝２００Ｖの場合、Δｖ＝２１０［％］の条件下で感光ドラム上のＭ／Ｓは鈍化し、Ｑ／Ｓ×Δｖが−０．３２×１０^−３程度となる。したがって、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＝｜Ｃ×ΔＶ｜の関係から、感光ドラムと現像ローラ間の容量の積である静電容量Ｃは、１．６×１０^−６となる。

感光ドラム上に現像されたトナー像は最終的に記録材上へ転移・定着される。そのときのトナーの現像量と濃度の関係を示したのが図４である。図１と図４から、周速比を１２０％とすると、一般的にオフィス文書で必要とされる濃度１．４５（Ｍａｃｂｅｔｈ ＲＤ−９１８）を得られることが確認された。さらに周速比を上昇させると、周速比２００
％で濃度１．７２まで達し、それ以降も変化はあるものの、その変化量は大きくはないことが分かった。そこで、本実施例では、第１の周速比として、オフィス用途などを目的とした通常モード（モードＡ）における周速比を濃度１．４５が出力される１２０％とした。例えば、感光ドラムの周速が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合、現像ローラの周速は２４０ｍｍ／ｓｅｃとなる。また、第２の周速比として、本実施例の高濃度モード（モードＢ）では、濃度を１．７以上出しつつ現像残トナーが生じる条件として、周速比を２４０％とした。例えば、感光ドラムの周速が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合、現像ローラの周速は５８０ｍｍ／ｓｅｃとなる。なお、本実施例では、接触部Ｃ１において感光ドラム２０１と現像ローラ３０２とが同じ方向に回転するため、周速比が正の値になる。したがって、接触部Ｃ１において感光ドラム２０１と現像ローラ３０２とが逆の方向（対向方向）に回転するような装置構成の場合は、周速比は負の値になる。本実施例では、感光ドラムと現像ローラ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、これに限定されず、感光ドラムと現像ローラとが接触しない装置構成の場合は、感光ドラムと現像ローラ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。上記条件により、ベタ黒画像などの高印字パターンの現像後においても現像ローラ上にトナーが残る状態となることが確認された。また、濃度は１．７５が出力され、十分高い濃度であることを確認し、現像後の現像ローラ上に残るトナーのＭ／Ｓは、大凡０．４×１０^−３ｋｇ／ｍ^２であった。一方、比較例として、高濃度モードでの周速比を従来の現像残が残らない周速比であるΔｖ＝２００％とし、濃度は１．７２程度を得つつベタ黒画像などの高印字パターンを形成した場合に現像後の現像ローラ上には残トナーが無い状態であることを確認した。

それぞれのモードにおいて、Ａ４サイズの用紙を用いて全面ベタ黒画像を連続的に５０枚印刷し、そのときのベタ濃度の変化やムラの有無を確認した。また、ベタ濃度の測定はＡ４紙の四隅を濃度測定器にて測定を行い、頁内での濃度ムラが０．１以内であれば、視認性は低い為「○」とし、それ以外を「×」とした。その結果を表１に示す。
［表１］

表１については、関係式とともに現像残の有無も示した。表１に示すように、実施例では、連続５０枚において、それぞれの濃度を維持しつつ、頁内の濃度ムラレベルも良好な結果であった。それに対し、従来例である比較例においては、２０枚目から画像後端部に濃度ムラを確認した。濃度ムラのレベルは完全に画像が消失する白抜けのレベルではなく、全体的な濃度が１．７に対し、後端部が１．４から１．６程度のモヤ画像のような状態であった。

本実施例によれば、ベタ画像の形成において、従来のように現像残トナーが生じないような動作条件ではなく、現像残トナーが形成されるような動作条件を採用することで、連続して画像形成を行う場合における濃度安定性を得ることが可能となる。これは、トナーの供給量を増やして、現像ローラへ付着する過程で電荷を付与されたトナーを一部を現像残りトナーとしての残すことで、現像残りトナーの電荷に引き寄せられたトナーの現像ローラへの付着が進み、濃度ムラが生じにくくなったと考察される。なお、本実施例におけ
る現像残りトナーを形成する現像設定では、前述した印加バイアスの変動による濃度ムラが懸念される。しかしながら、図４に示すように、高濃度域ではＭ／Ｓ変動が生じた場合においても、濃度変動としては少ないことから、印加バイアスの変動による濃度変化は影響が少ない。

以上、本実施例では、高濃度モードや色味の増大を目的としたモードを採用する際、制御部であるＣＰＵ２１５は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＝｜Ｃ×ΔＶ｜の関係性に基づいて、周速比Δｖを調整し、現像ローラ上に現像残りトナーを形成する。これにより、高濃度画像においても濃度ムラを生じさせることなく、安定的に印刷することが可能となる。なお、本実施例で説明した各種動作設定は、あくまで一例である。重要なのは、感光ドラムの明部電位と現像バイアスとで形成される現像コントラストを、現像の際に帯電電荷を持ったトナーで無くしきれるかどうか（現像残トナーを形成できるかどうか）であり、それが満たされる限り、他の設定条件でもよい。

［色域の拡大についての説明］
図５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５は、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。

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。

（実施例２）
上記実施例１では、高濃度モードを実施する際に、ベタ黒などの高印字パターン印刷時においても現像ローラにトナーが残るような動作条件とし、現像ローラへのトナーの供給性を維持しつつ濃度や色味の安定化を実現した。本発明の実施例２では、環境条件や仕様に伴うトナーの変化に応じてトナーの帯電電荷量が変化した場合において、その変化に対応した周速比制御を行い、条件等の変化にかかわらず同様の効果を得られるようにした。具体的には、実施例２に係る画像形成装置は、温度・湿度を検知する検知手段としてのセンサ２１９を備える（図２参照）。そして、ＣＰＵ３１５は、センサ２１９の検知温度が所定の閾値温度以下、かつ検知湿度が所定の閾値湿度以下の場合には、低温・低湿環境として、後述する低温・低湿環境において必要な制御を行う。一方、ＣＰＵ３１５は、センサ２１９の検知温度が所定の閾値温度以上、かつ検知湿度が所定の閾値湿度以上の場合には、高温・高湿環境として、後述する低温・低湿環境において必要な制御を行う。なお、
ここでは実施例２において実施例１と異なる点についてのみ説明する。実施例２においてここで説明しない事項は実施例１と同様である。

初めに上記実施例１の構成において、トナーの帯電電荷が得にくい高温・高湿環境及び、トナーの帯電電荷を得やすい低温・低湿環境にて、濃度ムラと現像残の有無を確認した。その結果が、表２である。
［表２］

本実施例では、常温・常湿環境を、温度２５℃、湿度６０％ＲＨの環境とし、低温・低湿環境を、温度１５℃、湿度１０％ＲＨの環境とし、高温・高湿環境を、温度３０℃、湿度８０％ＲＨの環境とした。低温・低湿環境であることを判断するための閾値を、温度２０℃（第１閾値温度）、湿度３０％ＲＨ（第１閾値湿度）とし、検出値が温度２０℃以下かつ湿度３０％ＲＨ以下のときに、ＣＰＵ３１５は、装置環境が低温・低湿環境と判断するようにした。また、高温・高湿環境であることを判断するための閾値を、温度２８℃（第２閾値温度）、湿度７０％ＲＨ（第２閾値湿度）とし、検出値が温度２８℃以上かつ湿度７０％ＲＨ以上のときに、ＣＰＵ３１５は、装置環境が高温・高湿環境と判断するようにした。なお、トナー帯電電荷へ影響を与える温湿度の境界としては、トナーの材質や装置構成等に応じて適宜変更されるものである。表２に示すように、高温・高湿環境下では、濃度は常温・常湿環境下に対し若干濃いものの１．７程度であるが、現像残トナー量が無くなってしまい、濃度ムラが生じてしまった。また、低温・低室環境下では、濃度ムラは発生しないものの、濃度が常温・常湿環境下に対し若干低下し１．６５程度となっていた。

同様に、現像ローラ上のＭ／ＳやＱ／Ｓについても確認する。その結果が表３である。［表３］

表３から、常温・常湿環境下に比べ、Ｍ／Ｓは変化していないものの、Ｑ／Ｓが変化している。つまり、トナー単位重量当たりの帯電電荷量（以下Ｑ／Ｍといい、Ｑ／Ｍ＝（Ｑ／Ｓ）／（Ｍ／Ｓ）で表される）が変化している。具体的には、高温・高湿環境下ではＱ／Ｍが低下し、低温・低室環境下ではＱ／Ｍが上昇している。上記変化によって、実施例１で説明したように、関係式｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＝｜Ｃ×ΔＶ｜のＱ／Ｓが変化することで、現像可能なトナー量および現像後の現像ローラ上の残り量が変化した結果である。そこで、環境が変化しトナーのＱ／Ｍが変化した場合においても、濃度および現像後の現像ローラ上の残トナー量を一定に保つために、現像コントラストを適正化させる。

実施例１で述べたように、常温・常湿環境下での現像コントラストは、第１の現像コントラストとしてΔＶ＝２００Ｖである。一方、Ｑ／Ｓの変化および関係式｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜＝｜Ｃ×ΔＶ｜からΔＶを算出すると、第３の現像コントラストとしての高温・高湿環
境下でのΔＶは、常温・常湿環境下に比べて小さくなり、１８０Ｖとなった。同様に、第２の現像コントラストとしての低温・低室環境下でのΔＶは、２６０Ｖとなった。上記条件の現像コントラストΔＶを本実施例では、レーザ光量を微調して行った。すなわち、現像バイアスを−３００Ｖ、暗部電位を−５００Ｖに固定（すなわち帯電バイアスを固定）し、レーザ光量の増減で変化する明部電位を常温・常湿環境下における−１００Ｖから変化させることで、現像コントラストΔＶを所望の値に調整した。その結果を、表４に示す。なお、現像コントラストΔＶの変更は、レーザ光量の調整に代えて、現像バイアスや帯電バイアスの調整によって行ってもよいし、あるいはレーザ光量の調整とともにそれらも調整することで変更するようにしてもよい。
［表４］

表４より、レーザ光量を微調して現像コントラストを変化させることで、現像残トナーを常温・常湿環境下と同様に形成することが可能となった。その効果として、濃度変化の抑制が可能となったとともに、濃度ムラの発生も抑制できることを確認した。

本実施例では、環境変動に伴うトナーの帯電電荷量（Ｑ／Ｍ）が変化した場合、現像コントラストをレーザ光量にて適宜調整することで、濃度や濃度ムラに対し同様の効果が得られることを説明したが、この手法に限定されるものではない。上述したように、現像コントラストを調整する手段としては、例えば、帯電バイアスや現像バイアスを調整することで同様の効果が得られる。また、トナーの帯電電荷量（Ｑ／Ｍ）の変化は、環境変化のみによらず、例えば、使用度によっても変化し、使用度の変化に応じて、同様の対応を行うことで、同様の効果を得ることもできる。

（実施例３）
図７は、本発明の実施例３に係る画像形成装置の概略断面図である。実施例３に係る画像形成装置２００は、実施例１に係る画像形成装置の構成に加え、記録材２０７の副走査方向の幅を検知する記録材種検知センサ２２０と、記録材２０７の主走査方向の幅を検知する記録材種検知センサ２２１と、を備えている。ここでは実施例３において実施例１、２と異なる点についてのみ説明する。実施例３においてここで説明しない事項は実施例１、２と同様である。

図８は、実施例３に係る画像形成装置の感光ドラム２０１、現像ローラ３０２の駆動、及び高圧制御におけるブロック図である。図８より、エンジンコントローラ２１４のＣＰＵ２１５から各電圧印加部４０１、４０２、各モータ駆動部４０３、４０４に信号を送っている。まず、ＣＰＵ２１５は、帯電電圧印加部４０１に信号を送り帯電ローラ２０２に直流電圧が印加され、感光ドラム２０１との間で放電させることで感光ドラム２０１表面上に一様の暗部電位（Ｖｄ）を形成する。スキャナユニット２０３内のレーザ２１７によって画像データに対応して発光されるレーザ２１７のスポットパターンは、感光ドラム２０１を露光し、露光された部位は電位が低下し明部電位（Ｖｌ）となる。次に、ＣＰＵ２１５は、現像電圧印加部４０２に信号を送り現像ローラ３０２に直流電圧が印加され、感光ドラム２０１の明部電位（Ｖｌ）にトナー３０５を転移させる。そのとき、感光ドラム２０１、現像ローラ３０２には、ＣＰＵ２１５から感光ドラムモータ駆動部４０４、現像
ローラモータ駆動部４０３に信号を送り、各ローラを所望回転数で駆動を行っている。記録材２０７の種類は、記録材２０７の主走査、副走査方向の記録材幅を検知するセンサ（２２０、２２１）の検出値により、ＣＰＵ２１５にて検知される。

図９は、実施例３における、感光ドラム２０１の周速に対する現像ローラ３０２の周速の比率である周速比と、ベタ黒画像を印字した場合の現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量［ｋｇ／ｍ^２］との関係を示す特性図である。図９より、周速比をアップすると現像ローラ３０２から感光ドラム２０１に供給されるトナー量は増加する。

図１０は、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量［ｋｇ／ｍ^２］と画像形成濃度との関係を示す特性図である。図１０より、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１に供給されるトナー量を増加させると、画像形成時の濃度がアップする。

図１１は、現像コントラスト可変時の現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量［ｋｇ／ｍ^２］と、感光ドラム２０１に現像されたトナー帯電電荷量［Ｃ／ｍ^２］との関係を示す特性図である。図１１より、現像コントラスト２００Ｖ時には、ポイントＡが、現像効率が１００％となる設定、すなわち、現像ローラから感光ドラムへ供給されたトナーが全て感光ドラム上の静電像の現像に供される設定である。ポイントＡ以上になると現像効率が１００％未満となる、すなわち、現像ローラから感光ドラムへ供給されたトナーの一部は静電像の現像に供されない。現像コントラスト２５０Ｖ、３００Ｖの時は、それぞれポイントＢ、ポイントＣが、現像効率が１００％となる設定であり、それぞれポイントＢ、ポイントＣ以上で現像効率１００％未満となる。

即ち、例えば、現像コントラスト２００Ｖ時には、ポイントＡよりも更に現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量［ｋｇ／ｍ^２］を増やしたとしても、全てのトナーを使い切る前に感光ドラム２０１上の潜像電荷が埋まってしまう。したがって、供給されたトナーの一部は感光ドラム２０１上に移動せず（現像に用いられず）、供給量に対する現像使用量との関係において現像効率が下がる（現像効率１００％未満）ことになる。なお、現像コントラスト２５０Ｖ、３００Ｖにおいても、同様にポイントＢ、ポイントＣより感光ドラム２０１へのトナー供給量を増やしても同様に現像効率が下がることになる。

現像コントラストは、感光ドラム２０１上の明部電位（Ｖｌ）と、現像ローラ３０２に印加された所定のＤＣバイアス（現像バイアス）とで形成され、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へトナーが移動していくと、小さくなっていく。現像ローラ３０２が担持する全てのトナーが感光ドラム２０１へ移動して現像に供され、そのトナーの電荷量［Ｃ／ｍ^２］によって現像コントラストが０Ｖとなると現像効率１００％となる。ここで現像コントラストは、目標となる濃度に応じた現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー３０５供給量ｋｇ／ｍ^２と、感光ドラム２０１に現像されたトナー電荷量［Ｃ／ｍ^２］等によって所望値が設定される。実施例３に係る画像形成装置が定常動作である通常モード（通常画像形成モード）で画像形成を行う際の各種動作設定を以下に示す。

［表５］

表５に示す通常モードでの動作設定は、次のように算出される。例えば、目標とする濃度設定を１．３５とする。そうすると、図１０より、濃度１．３５とするためには、現像
ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量が０．００３ｋｇ／ｍ^２必要となる。そして、図９より、上記トナー供給量を実現するためには、感光ドラム２０１の周速に対する現像ローラ３０２の周速の比率である周速比が１４５％となるように、現像ローラモータ駆動部４０３で現像ローラ３０２を駆動することが必要となる。また、上記トナー供給率において現像効率１００％設定とするためには、図１１より、現像コントラストは２００Ｖの設定となる。

上記設定によれば、ベタ黒等の高印字パターンにおいて、現像ローラ３０２に担持されるトナー３０５の電荷量に対し充分な静電潜像を形成し、現像ローラ３０２にコートされた全てのトナー３０５が感光ドラム２０１へ移動する現像効率１００％を実現できる。そのため、現像ローラ３０２上のトナーコートは、現像後の残トナーがほとんど無くなるため、長尺紙等の画像形成が連続的に続く紙サイズ等を使用した場合に、紙後端に追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）が発生する懸念がある。そのため、実施例３では、オフィス等で使われる定常的な画像品質を実現する通常の画像形成モードと共に、ユーザの使用条件に応じて選択できる複数の画像形成モードを設定出来る構成とする。本実施例３では、ユーザが選択出来る複数の画像形成モードとして、複数の長尺紙、すなわち、記録材搬送方向における長さが相対的に長いサイズの複数の記録材に対して連続的に画像形成を行う場合の動作モードである長尺紙モードを設けている。

図６は、実施例３における画像形成動作時のフローチャート図である。図６より、ユーザが画像形成モードを選択（画像形成装置に画像形成動作の実行を指示）し（１０２）、ユーザがモード選択を行わなければ（１０３：Ｎｏ）、ＣＰＵ２１５は、通常画像形成モードを選択し（１０４）、画像形成動作を開始する（１０５）。ユーザが長尺紙画像形成モードを選択した場合（１０３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１５は、長尺紙画像形成モードで画像形成を開始する（１０６、１０７）。以下に、実施例３においてユーザが長尺紙画像形成モードを選択したときの画像形成の動作設定を示す。

［表６］

表６に示す長尺紙モードでの動作設定は次のように算出される。上述した、複数の長尺紙に連続的に画像形成を行う場合に発生する紙後端の追従性不良は、現像効率を１００％に設定して、現像ローラ３０２にコートされたトナー３０５を全て感光ドラム２０１に移動させてしまうことで発生する。連続画像形成の後半において現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー３０５の供給が追従出来なくなるである。そのため、上記に示す長尺紙モードでは、感光ドラム２０１対現像ローラ３０２の周速比をアップさせて現像ローラ３０２上のトナーコート量を増やし、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー３０５の供給を追従させることが必要となる。

ここで、現像ローラ３０２から感光ドラム１へのトナー供給追従性を向上させるためには、現像効率を１００％未満の設定とする必要がある。現像効率を１００％未満とすることで、現像後の現像ローラ３０２上にトナー３０５が残り、残ったトナー３０５の電荷量によって、供給ローラ３０４から現像ローラ３０２に供給されるトナー３０５のより多くを現像ローラ３０２に引きつける効果が働く。これにより、現像ローラ３０２のトナーコート量を連続画像形成中の長期にわたって維持することができ、現像ローラ３０２から感光ドラム１へのトナー供給追従性が向上する。

そこで、現像効率を１００％未満とし現像ローラ３０２上に現像残トナーを残し、現像ローラ３０２からのトナー３０５追従を満足させるため、感光ドラム２０１の周速に対する現像ローラ３０２の周速の比率（周速比）を上げる。周速アップ量は次のように求める。例えば、現像効率１００％未満の設定として現像効率を７５％とした場合、図１１より、現像効率７５％とするための現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量は０．００４ｋｇ／ｍ^２となる。そして、該トナー供給量を実現するための、感光ドラム２０１に対する現像ローラ３０２の周速比設定は、図９より、１９３％となる。したがって、該周速比となるように、制御部であるＣＰＵ２１５が、現像ローラモータ駆動部４０３で現像ローラ３０２を駆動すればよいことがわかる。

上記長尺紙モードに設定することで、副走査方向の幅（長さ）が１２００ｍｍの長尺紙を使用した場合に、通常モードで発生していた紙後端の追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）を抑制することができる。なお、通常モードは、主としてＡ５、Ａ４などの定形サイズの記録材における画像形成を想定した動作モードである。

以上のように、実施例３では、定常的な画像品質を実現する画像形成モードと供に、ユーザの使用条件に応じて選択出来る複数の画像形成モードの１つとして、長尺紙モードを設けている。そして、上述した実施例３の動作設定を採用することで、複数の長尺紙に連続的に画像形成を行った場合において、通常の画像形成モードでは発生することがあった紙後端の追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）の発生を抑制することができる。実施例３では、長尺紙モードの選択をユーザが選択する構成としたが、同様の効果が得られれば当該構成に限定されるものではなく、例えば、画像形成装置２００が自ら紙種を検知し、ＣＰＵ２１５が自動で長尺紙モードに選択できるようにしてもよい。

実施例３では、現像ローラモータ駆動部及び感光ドラムモータ駆動部をそれぞれ共通化、すなわち一つのモータで４つの現像ローラを回転させ、別の一つのモータで４つの感光ドラムを回転させる構成としたが、駆動構成はこれに限定されるものではない。上述した長尺紙モードにおける動作設定を実現することができる構成であれば、例えば、各現像ローラ、各感光ドラムがそれぞれ独自のモータによって回転駆動される構成等でもよい。

また、感光ドラム２０１と現像ローラ３０２の周速設定を、現像ローラ３０２の回転数を変えて設定していたが、現像ローラ３０２の回転数は固定し、感光ドラム２０１の回転数を変えることで周速比を可変にしてもよい。あるいは、現像ローラ３０２の回転数と感光ドラム２０１の回転数の両方を変えて、周速比を可変制御してもよい。その場合、現像ローラ３０２の回転数と感光ドラム２０１の回転数の両方を低下させ、かつ、その下げ幅に差をつけることで、周速比を変えるようにしてもよい。

また、長尺紙モードでの動作設定値として、実施例３では、現像コントラストを２００Ｖ、周速比を１９３％、現像効率を７５％としたが、適切な設定値は装置構成や動作条件等に応じて当然に異なることがある。実施例３と同様の効果が得られるものであれば、各設定値は適宜変更され得る。

（実施例４）
上記実施例３では、色味の選択範囲の増大や高濃度を得るための複数の画像形成モードのうち、濃度は通常モードと同様の値を維持しつつ長尺紙に対応するための長尺紙モードについて述べた。それに対して、本発明の実施例４では、ユーザが選択可能なさらに別の動作モードとして、色味の選択範囲の増大や高濃度を得るための高濃度モードを備え、該モードにおける各種動作設定を追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）を発生させない設定とした。ここでは実施例４において実施例３と異なる点についてのみ説明する。実施例４に
おいてここで説明しない事項は実施例３と同様である。

図１２は、本発明の実施例４における画像形成動作時のフローチャート図である。図１２より、ユーザが、画像形成モードを選択（画像形成装置に画像形成動作の実行を指示）し（８０２）、モード選択を行わなければ（８０３：Ｎｏ、８０４：Ｎｏ）、ＣＰＵ２１５は通常画像形成モードで画像形成動作を開始する（８０５、８０６）。ユーザが長尺紙画像形成モードを選択せず、かつ高濃度画像形成モードを選択した場合（８０３：Ｎｏ、８０４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１５は、定形サイズ紙のための通常の高濃度画像形成モードで画像形成を開始する（８０７、８０８）。ユーザが長尺紙画像形成モードを選択し、かつ高濃度画像形成モードを選択した場合（８０３：Ｙｅｓ、８１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１５は、長尺紙のための高濃度画像形成モードで画像形成を開始（８１３、８１４）する。ユーザが長尺紙画像形成モードを選択し、かつ高濃度画像形成モードを選択しなかった場合（８０３：Ｙｅｓ、８１２：Ｎｏ）、ＣＰＵ２１５は、実施例３で説明した長尺紙画像形成モードで画像形成を開始（８０９、８１０）する。以下に、実施例４においてユーザが高濃度画像形成モードを選択したときの画像形成の動作設定を示す。

［表７］

表７に示す高濃度モードでの動作設定は、次のように算出される。例えば、通常の高濃度モードでは、その目標濃度を、市場での要望を考慮して、１．７５と設定する。そうすると、図１０より、目標濃度１．７５を満足するためには、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー供給量は０．００７ｋｇ／ｍ^２必要となる。そして、図１１より、感光ドラム２０１に現像ローラ３０２からトナーを０．００７ｋｇ／ｍ^２転移させるためには、現像コントラスト３００Ｖが必要となる。ここで、追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）を発生することなく、高濃度画像を印字するためには、現像効率を１００％未満とする必要がある。そこで、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー３０５供給量を０．００７５ｋｇ／ｍ^２と設定する。ここで、現像ローラ３０２から感光ドラム２０１へのトナー３０５供給量を０．００７５ｋｇ／ｍ^２とするためには、図９より、感光ドラム２０１に対する現像ローラ３０２の周速比を３６０％とする必要がある。したがって、周速比が３６０％となるように、現像ローラ３０２を現像ローラモータ駆動部４０３にて駆動する。これにより、現像効率は９３％となる。一方、長尺紙の高濃度モードでは、通常の高濃度モードと同じ目標濃度１．７５、現像コントラスト３００Ｖにおいて、トナー供給追従性を向上させるべく現像効率を１００％未満とするために周速比を上げる。具体的には、周速比を４８３％まで上げ、現像効率を７５％まで下げる。

上記高濃度モードに設定することで、長尺紙への画像形成において、トナー追従性不良（濃度ムラ／色ムラ等）を発生させることなく、濃度を１．３５から１．７５にアップすることができ、良好な高濃度画像を得ることができる。すなわち、実施例１で説明した高濃度モードによる色域拡大、色味の選択範囲の増大を、長尺紙においても画像不良を発生させることなく実現することができる。

なお、通常の高濃度モードでの動作設定値として、実施例４では、濃度１．７５、現像コントラスト３００Ｖ、周速比３６０％、現像効率９３％としたが、適切な設定値は装置構成や動作条件等に応じて当然に異なることがある。同様に、長尺紙の高濃度モードでの
動作設定値として、実施例４では、濃度１．７５、現像コントラスト３００Ｖ、周速比４８３％、現像効率９３％としたが、適切な設定値は装置構成や動作条件等に応じて当然に異なることがある。実施例４と同様の効果が得られるものであれば、各設定値は適宜変更され得る。

２００…画像形成装置、２０１…感光ドラム（像担持体）、２０２…帯電ローラ、２１４…ＣＰＵ（制御手段）、３０５…トナー（現像剤）、３０２…現像ローラ（現像剤担持体）、４０１…帯電電圧印加部、４０２…現像電圧印加部、４０３…現像ローラモータ駆動部（駆動手段）、４０４…感光ドラムモータ駆動部（駆動手段）

Claims (17)

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、
   前記像担持体と前記現像剤担持体のそれぞれの周速を個々かつ可変に回転駆動する駆動手段と、
   前記像担持体において、暗部電位から明部電位を形成することにより、前記像担持体に静電像を形成する潜像形成手段と、
   前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段と、
   前記像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比を第１の周速比にして、前記静電像を前記現像剤で現像する通常モードと、
   前記像担持体と前記現像剤担持体との周速比を前記通常モードにおける前記第１の周速比よりも大きい第２の周速比とすることで、記録媒体に形成される画像の色域を前記通常モードよりも拡大する高濃度モードと、を実行可能な制御部と、
   を備え、
   前記駆動手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体を、前記第１の周速比と、前記第２の周速比と、
   で駆動可能であり、
   前記現像剤担持体に担持された現像剤の単位面積当たりの電荷量をＱ／Ｓとし、
   前記周速比をΔｖとしたとき、
   前記通常モードにおける前記第１の周速比は、前記現像剤担持体から前記像担持体に移動する現像剤の帯電電荷量を表す｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも小さくなるように設定され、
   前記高濃度モードにおける前記第２の周速比は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の周速比は、前記高濃度モードを実行後の前記現像剤担持体に残る現像剤の量が、前記第１の周速比で回転させる場合よりも多くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記駆動手段は、
   前記第１の周速比の場合では、前記像担持体の周速を前記第２の周速比の場合と同じようにし、
   前記第２の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記現像剤担持体の周速を速く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. 前記駆動手段は、
   前記第１の周速比の場合では、前記現像剤担持体の周速を前記第２の周速比の場合と同じようにし、
   前記第２の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記像担持体の周速を遅く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。
5. 前記駆動手段は、
   前記第２の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記現像剤担持体の周速を遅くし、
   前記第２の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記像担持体の周速を遅くし、
   前記現像剤担持体の周速の下げ幅と前記像担持体の周速の下げ幅とを異ならせることで、前記第２の周速比を前記第１の周速比よりも大きく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。
6. 前記第１の周速比で画像を形成する記録材よりも長い記録材に画像を形成することが可能なように、前記第２の周速比が設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の周速比で形成する場合よりも、前記第２の周速比で形成する場合には、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が多くなるように、前記第１の周速比と前記第２の周速比が設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 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、
   前記像担持体と前記現像剤担持体のそれぞれの周速を個々かつ可変に回転駆動する駆動手段と、
   前記像担持体において、暗部電位から明部電位を形成することにより、前記像担持体に静電像を形成する潜像形成手段と、
   前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段と、
   前記像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比を第１の周速比にして、前記静電像を前記現像剤で現像する通常モードと、前記像担持体と前記現像剤担持体との周速比を前記通常モードにおける前記第１の周速比よりも大きい第３の周速比とすることで、前記第１の周速比で画像を形成する記録材よりも長い記録材に画像を形成することが可能な長尺紙モードと、を実行可能な制御部と、
   を備え、
   前記駆動手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体を、前記第１の周速比と前記第３の周速比と、で駆動可能であり、前記現像剤担持体に担持された現像剤の単位面積当たりの電荷量をＱ／Ｓとし、前記周速比をΔｖとしたとき、
   前記通常モードにおける前記第１の周速比は、前記現像剤担持体から前記像担持体に移動する現像剤の帯電電荷量を表す｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも小さくなるように設定され、
   前記長尺紙モードにおける前記第３の周速比は、｜Ｑ／Ｓ×Δｖ｜が前記像担持体で受
   け取れる現像剤の単位面積当たりの電荷量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記第３の周速比は、前記長尺紙モードを実行後の前記現像剤担持体に残る現像剤の量が、前記第１の周速比で回転させる場合よりも多くなるように設定されていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記駆動手段は、
    前記第１の周速比の場合では、前記像担持体の周速を前記第３の周速比の場合と同じようにし、
    前記第３の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記現像剤担持体の周速を速くすることを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
11. 前記駆動手段は、
    前記第１の周速比の場合では、前記現像剤担持体の周速を前記第３の周速比の場合と同じようにし、
    前記第３の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記像担持体の周速を遅くすることを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
12. 前記駆動手段は、
    前記第３の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記現像剤担持体の周速を遅くし、
    前記第３の周速比の場合では、前記第１の周速比の場合よりも前記像担持体の周速を遅くし、
    前記現像剤担持体の周速の下げ幅と前記像担持体の周速の下げ幅とを異ならせることで、前記第３の周速比を前記第１の周速比よりも大きくすることを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
13. 温度及び湿度を検知する検知手段をさらに備え、
    前記検知手段が検知した温度が所定の温度以下、かつ前記検知手段が検知した湿度が所定の湿度以下の場合、第１の現像コントラストよりも大きい第２の現像コントラストが形成されるように、前記潜像形成手段は前記明部電位を変化させる、または前記印加手段は印加する前記現像バイアスの大きさを変化させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記検知手段が検知した温度が所定の温度以上、かつ前記検知手段が検知した湿度が所定の湿度以上の場合、前記第１の現像コントラストよりも小さい第３の現像コントラストが形成されるように、前記潜像形成手段は前記明部電位を変化させることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記潜像形成手段は、前記像担持体上に前記暗部電位を形成するために前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体上に前記明部電位を形成するために帯電された前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、前記露光手段による露光の光量を変化させて前記明部電位を変化させることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記駆動手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体が対向する対向部において互いに同じ方向に移動するように前記像担持体と前記現像剤担持体を回転させることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
    前記供給部材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と、
    をさらに備え、
    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１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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