(57)【要約】【目的】画像比率の高い画像を形成した場合においても均一な濃度を得ることができ、生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶり等の特定のデメリットをユーザーに強いることなく、ユーザーの多種多様な要望に応えることができる画像形成装置を提供すること。【構成】感光ドラム３と、該感光ドラム３上に形成された静電像にトナー及びキャリアを含む現像剤１９を供給して現像する現像装置１と、を有する画像形成装置において、連続して複数の画像を形成する場合、前記感光ドラム３上に形成する静電像間の間隔を大きくすることによって前記感光ドラム３上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１均一性向上モード（第１のモード）と、前記現像装置１によるトナー供給量を増大させることによって前記感光ドラム３上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２均一性向上モード（第２のモード）と、を選択的に実行可能とする。【選択図】　　　図１
2004126111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電像にトナー及びキャリアを含む現像剤を供給して現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、
連続して複数の画像を形成する場合、前記像担持体上に形成する静電像間の間隔を大きくすることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１のモードと、前記現像手段によるトナー供給量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２のモードと、を選択的に実行可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
連続して複数の画像を形成する場合、前記像担持体上に形成する静電像間の間隔を大きくすると共に前記現像手段によるトナー供給量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第３のモードを選択的に実行可能としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像手段は、現像剤を担持して前記像担持体上の静電像に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に略平行配置され現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、を備え、前記第２及び第３のモードでは前記現像剤搬送手段の搬送周速を大きくすることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２及び第３のモードでは、前記現像手段内の現像剤中に含まれるトナーの比率を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記各モードにおいて前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量が段階的に変更されるように選択可能としたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持してこれを前記像担持体上に形成された静電像に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に略平行配置され現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、を有する画像形成装置において、
連続して複数の画像を形成する場合、前記現像剤担持体の周速を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１のモードと、前記現像容器内の現像剤中に含まれるトナー量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２のモードと、を選択的に実行可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録画像に対応して像担持体に形成された静電像を現像剤で現像することによって現像像を用紙等に記録する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真現像装置としては各種提案され、既に実用に供されている。ここで、現像方式としては、２成分現像法が安定性と耐久性に優れているため、この方法が多くの現像装置において採用されている。
【０００３】
ところで、２成分現像法は、磁性キャリアによりトナーを現像領域に搬送して現像を行う方式であり、通常は現像剤を感光ドラムに接触させて現像工程を行う。ここで、その現像工程を図５に基づいて説明する。
【０００４】
図５は従来の現像装置の断面図であり、同図において、２１は現像スリーブ、２３は現像スリーブ２１内に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ、２４，２５は搬送スクリュー、３３は現像剤１９を現像スリーブ２１表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、２７は現像容器である。尚、現像剤１９は、非磁性トナーと磁性キャリアを所定のトナー濃度で混合して成るものである。
【０００５】
前記現像容器２７は、隔壁２９によって２つの部分に分けられており、その部分のうち、現像スリーブ２１に近い方を現像室Ｒ１、他方を攪拌室Ｒ２と呼ぶ。現像室Ｒ１、攪拌室Ｒ２には前記搬送スクリュー２４，２５がそれぞれ図示矢印方向に回転自在に収容されている。これらの搬送スクリュー２４，２５は、互いに逆方向に現像剤１９を搬送し、現像容器２７の両端部の隔壁２９の開口部（不図示）において、現像剤１９が一方の搬送スクリュー２４（２５）から他方の搬送スクリュー２５（２４）へと送られ、現像剤１９は全体として一方向に循環するよう搬送される。
【０００６】
ここで、感光ドラム３に形成された静電潜像を現像装置を用いて２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤１９の循環系について説明する。
【０００７】
先ず、現像スリーブ２１の回転に伴い、マグネットローラ２３のＮ３極で汲み上げられた現像剤１９は、Ｓ３極に略対向して設けられた規制ブレード３３によって層厚が規制され、現像スリーブ２１上に薄層形成される。ここで、薄層形成された現像剤１９が現像主極であるＳ１極に搬送されてくると、磁気力により現像剤１９に穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤１９によって前記静電潜像を現像し、その後、現像スリーブ２１上の現像剤１９は、Ｎ３極とＮ２極の反発磁界によって現像容器２７内に戻される。２成分現像法においては、上述したように、同極性の磁極を並べて配置し、現像後の現像剤１９を一旦現像スリーブ２１から剥ぎ取り、画像履歴を残さないようにする構成が一般的である。
【０００８】
そして、Ｎ３極とＮ２極の反発磁界によって現像スリーブ２１上から剥離された現像剤１９は、搬送スクリュー２４によって現像容器２７内の現像剤１９と攪拌される。そして、攪拌された現像剤１９は、搬送スクリュー２４によって搬送されながら再びＮ３極で汲み上げられて現像に供される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来の２成分現像法による現像装置の構成を採用した場合、以下のような問題があった。
【００１０】
即ち、通常、市場で出力される画像の画像比率は１０％以下と言われており、この程度の画像によるトナー消費であれば画像濃度の面内一様性は人間の目に感じられない程度に収まる。
【００１１】
ところが、色の濃い部分が多い写真や原色を背景としたポスターのような画像比率の高い画像を形成する場合、搬送スクリュー２４の軸方向で出力画像の濃度が傾いてしまう所謂「画像濃度傾き」現象を起こすことがある。その原因としては、トナーを消費した現像剤１９が現像容器２７内へ回収されて現像容器２７内の現像剤１９と混合される過程において、現像容器２７内の２成分現像剤１９のトナー濃度を少なからず低下させてしまうことが挙げられる。このトナー濃度の低下は、現像剤１９が現像に繰り返し供される程大きくなるため、搬送スクリュー２４の下流側にいけばいく程トナー濃度が低下することになる。
【００１２】
特に近年、画像形成装置の小型化が進むに連れ、現像容器２７の容積も小さくする必要がある。つまり、現像室Ｒ１内の現像スリーブ２１に供給するための現像剤１９の量も少なくなる方向となる。ここで、より少ない現像剤量で同じ量のトナー消費を行った場合を考えると、全体に占める消費トナーの割合が増加していることになるため、トナー濃度の変化が大きくなってしまう。
【００１３】
このような「画像濃度傾き」現象を緩和するためには幾つかの方法が考えられる。
【００１４】
第１の方法は、連続した画像出力の際の画像間隔（非画像領域）を長くする方法である。非画像領域を長くして、その間、現像スリーブ２１や搬送スクリュー２４，２５を回転させることによって、トナー濃度の低下した現像剤１９を速やかに搬送スクリュー２４の下流側に搬送するとともに、トナー濃度の適正な現像剤１９を速やかに供給することができる。言い換えると、画像１枚当たりに供給する現像剤１９の量を増加させていることになる。
【００１５】
しかし、この方法には、特に連続した画像出力を必要とするときの生産性が下がってしまうという欠点がある。
【００１６】
第２の方法は、現像スリーブ２１や搬送スクリュー２４，２５の回転速度を増加させる方法である。この方法によれば、第１の方法と同じく、画像１枚当たりに供給する現像剤１９の量を増加させることによって、消費されるトナー量に対して供給するトナー量を増やし、トナー濃度変化の割合を小さく抑えることができる。
【００１７】
しかし、この方法には、現像スリーブ２１や搬送スクリュー２４，２５の回転による現像剤１９の劣化速度が大きくなり、現像剤１９の寿命が短くなってしまうという欠点がある。
【００１８】
第３の方法は、現像剤１９のトナー濃度を高くする方法である。この方法によれば、第２の方法と同じく、消費されるトナー量に対して供給するトナー量を増やし、トナー濃度変化の割合を小さくすることができる。
【００１９】
しかし、この方法には、トナー濃度が高くなるに連れて現像装置からのトナー飛散が悪化したり、出力画像の白地にかぶりが生じたりする可能性が高くなるという欠点がある。
【００２０】
更に付け加えれば、出力される画像のうち頻度が高くて画像比率が１０％以下の画像に関しては、現像剤の搬送速度は十分であり、画像濃度傾きは生じにくい。つまり、頻度の低くて高画像比率の画像出力に合わせて生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶりというデメリットを生じてさせてしまうことは、装置全体の効率を考えると得策ではない。従来、この点に鑑みて上記のようなパラメータを適宜変更することによって画像濃度傾きを低減するような提案がなされている。
【００２１】
しかし、従来の提案は画像濃度傾きの改善に付随して特定のデメリットを装置の操作者に強いるものであり、ユーザーの多種多様な要望に必ずしも応えられるものではなかった。
【００２２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、特に小型の画像形成装置において画像比率の高い画像を形成した場合においても均一な濃度を得ることができ、生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶり等の特定のデメリットをユーザーに強いることなく、ユーザーの多種多様な要望に応えることができる画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された静電像にトナー及びキャリアを含む現像剤を供給して現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、連続して複数の画像を形成する場合、前記像担持体上に形成する静電像間の間隔を大きくすることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１のモードと、前記現像手段によるトナー供給量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２のモードと、を選択的に実行可能としたことを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、連続して複数の画像を形成する場合、前記像担持体上に形成する静電像間の間隔を大きくすると共に前記現像手段によるトナー供給量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第３のモードを選択的に実行可能としたことを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記現像手段は、現像剤を担持して前記像担持体上の静電像に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に略平行配置され現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、を備え、前記第２及び第３のモードでは前記現像剤搬送手段の搬送周速を大きくすることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更することを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第２及び第３のモードでは、前記現像手段内の現像剤中に含まれるトナーの比率を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記各モードにおいて前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量が段階的に変更されるように選択可能としたことを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明は、像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持してこれを前記像担持体上に形成された静電像に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に略平行配置され現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、を有する画像形成装置において、連続して複数の画像を形成する場合、前記現像剤担持体の周速を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１のモードと、前記現像容器内の現像剤中に含まれるトナー量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２のモードと、を選択的に実行可能としたことを特徴とする。
【００２９】
従って、本発明によれば、特に小型の画像形成装置において、画像比率の高い画像を形成する場合においても均一な濃度を得ることができるとともに、生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶり等のデメリットと濃度の均一性の効果をユーザーが考慮して選択することによって、特定のデメリットをユーザーに強いることなく、ユーザーの多種多様な要望に応えることができる。
【００３０】
又、複数のモードを組み合わせて実行することが可能であると好ましい。これによって、ユーザーが画像濃度傾き抑制の効果をより強く望んでいる場合にも対応することが可能となる。
【００３１】
更に、それぞれのモードの制御パラメータを段階的に選択することが可能であるとより好ましい。このような構成を採用することによって、各モードの持つデメリットを状況に応じて最低限に抑えつつ組み合わせることによって、画像濃度傾きを効果的に抑制することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３３】
［実施の形態１］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としての電子写真方式のプリンタ要部の断面図である。
【００３４】
図示のプリンタは、矢印方向に回転する電子写真感光ドラム３を備え、該感光ドラム３の周囲には、帯電器４、現像装置１、転写帯電器１０、クリーニング手段１２及び感光ドラム３の上方に配設したＬＥＤ露光手段１３等から成る画像形成手段が配置されている。そして、現像装置１には、非磁性トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤１９が内包されている。
【００３５】
而して、被複写原稿は、不図示の原稿読取装置で読み取られるが、この原稿読取装置は、ＣＣＤ等の原稿画像を電気信号に変換する光電変換素子を有しており、原稿に対応した画像信号を出力する。前記ＬＥＤ露光手段１３は、これらの画像信号に対応して発光のＯＮ／ＯＦＦが制御されて露光を行う。尚、コンピュータ等の機器からの出力信号をプリントアウトすることもできる。
【００３６】
次に、プリンタ全体のシーケンスについて説明する。
【００３７】
先ず、感光ドラム３は、帯電器４によって均等に帯電される。次に、画像信号により制御されたＬＥＤ露光手段１３により感光ドラム３に対して露光が行われ、感光ドラム３上にドット分布潜像が形成され、この潜像は現像装置１により反転現像される。このようにして感光ドラム３上に形成されたトナー像は、転写帯電器１０によって転写紙１４に転写される。尚、トナー像転写後の感光ドラム３は、クリーニング手段１２によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【００３８】
そして、トナー像が転写された転写紙１４は、定着器（熱圧ローラ定着器）１７に送られてトナー像の定着を受ける。
【００３９】
次に、前記現像装置１を図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図２は現像装置１の断面図であり、本現像装置１は、現像容器２７の感光ドラム３側の開口部に現像スリーブ２１を設けて構成されている。ここで、現像容器２７の内部は、隔壁２９によって現像室（第１室）Ｒ１と攪拌室（第２室）Ｒ２とに区画されている。そして、攪拌室Ｒ２の上方には、補給トナー２８を収容したトナー貯蔵室Ｒ３が形成されている。又、現像容器２７には補給口２６が設けられており、消費されたトナーに見合った量の補給トナー２８が前記補給口２６を経て現像容器２７の攪拌室Ｒ２内に落下補給される。
【００４１】
これに対し、現像容器２７の現像室Ｒ１及び攪拌室Ｒ２内には現像剤１９が収容されている。この現像剤１９は、粉砕法によって製造された平均粒径８μｍの非磁性トナーと平均粒径３５μｍの磁性キャリアとから成る２成分現像剤である。尚、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比は、重量比で非磁性トナーが約７％になるようにした。
【００４２】
又、現像容器２７の感光ドラム３に近接する部位には開口部が設けられており、その開口部から現像スリーブ２１が外部に突出している。そして、現像スリーブ２１は、現像容器２７内において回転可能に組み込まれている。ここで、現像スリーブ２１は、非磁性材で構成されており、その内部には複数の磁石で構成された磁界発生手段としてのマグネットローラ２３が固定されている。
【００４３】
上記マグネットローラ２３は、現像磁極Ｓ１及び現像剤１９を搬送するための磁極Ｎ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｎ３を有しており、現像磁極であるＳ１は感光ドラム３に対向するように現像スリーブ２１内に配置されている。この現像磁極Ｓ１は、現像スリーブ２１と感光ドラム３との間の現像部の近傍に磁界を形成し、該磁界によって磁気ブラシが形成される。この位置において、現像スリーブ２１の回転と共に矢印の方向に運ばれてきた現像剤１９は、感光ドラム３と接触し、感光ドラム３上の静電潜像を現像する。
【００４４】
又、現像スリーブ２１には、不図示の電源により、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。潜像の暗部電位（非露光部電位）と明部電位（露光部電位）は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって、向きが交互に変化する交番電界が現像部に形成され、この交番電界中でトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ２１及びキャリアへの静電的拘束を振り切って潜像電位に対応した量のトナーが感光ドラム３に付着する。
【００４５】
尚、本実施の形態においては、感光ドラム３の暗部電位は−５５０Ｖ、明部電位は−１００Ｖであり、現像スリーブ２１には直流バイアスとして−３００Ｖ、交流バイアスとしてＶｐｐ２．０ｋＶ、Ｆｒｑ．６ｋＨｚが印加されている。
【００４６】
又、本実施の形態に係る画像形成装置においては、感光ドラム３の表面が移動する速度（感光ドラム線速度）は１３０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ２１の表面が移動する速度（現像スリーブ線速度）は１９５ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。ここで、現像スリーブ２１の外径は２０ｍｍであるため、該現像スリーブ２１の回転速度は３．１ｒｐｓである。
【００４７】
次に、現像装置１内での現像剤１９の循環について図２及び図３を用いて説明する。尚、図３は現像装置１の平断面図である。
【００４８】
先ず、２本の搬送スクリュー２４，２５による現像容器２７内の現像剤１９の循環について説明する。
【００４９】
図２に示すように、現像室Ｒ１、攪拌室Ｒ２内には、それぞれ搬送スクリュー２４，２５が回転自在に配置されている。搬送スクリュー２４，２５は、それぞれ図３に示すような螺旋状の羽根を有し、その直径は共に１６ｍｍに設定されている。又、羽根の軸方向ピッチは共に１５ｍｍ、回転数も同じで５．０ｒｐｓである。尚、この直径や羽根の軸方向ピッチ等は様々に設計可能であり、又、それぞれの搬送スクリュー２４，２５で同じ数値でなくても良い。
【００５０】
而して、搬送スクリュー２４，２５は、それぞれ図２の矢印方向に回転駆動され、その回転駆動によって現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２内の現像剤１９は現像スリーブ２１の長手方向に搬送される。ここで、図３に矢印にて示すように、搬送スクリュー２４，２５による現像剤１９の軸方向搬送の向きは互いに逆方向である。
【００５１】
次に、現像スリーブ２１の回転による現像剤１９の断面方向の循環について説明する。
【００５２】
Ｎ３極の磁気力によって現像スリーブ２１上に汲み上げられた現像剤１９は、Ｎ３極に略対向して設けられた規制ブレード３３によって層厚が規制され、現像スリーブ２１上に薄層形成される。ここで、薄層形成された現像剤１９が現像主極であるＳ１極に搬送されてくると、磁気力により現像剤１９に穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤１９を感光ドラム３に近接或は接触させることによって、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００５３】
而して、画像形成によってトナーを消費した後の現像剤１９は、Ｎ３極へと搬送され、Ｎ３極〜Ｎ２極間の反発磁界によって現像スリーブ２１表面から剥離され、現像容器２７内に再収容される。そして、再収容された現像剤１９は、搬送スクリュー２４によって現像室Ｒ１内の現像剤１９と攪拌されながら搬送され、再びＮ３極で汲み上げられて現像に供される。このようにして現像によりトナーを消費した現像剤１９は、やがて搬送スクリュー２４の最下流まで達し、現像容器２７の端部にて現像室Ｒ１から攪拌室Ｒ２へと受け渡される。
【００５４】
ところで、図３に示すように、攪拌室Ｒ２の最上流部付近にはトナー濃度センサ３１が設置されており、このトナー濃度センサ３１によって現像剤１９の透磁率を検知してこれを所定値と比較することによって、現像剤１９のトナー濃度（現像剤１９中のトナー重量百分率）を算出することができる。
【００５５】
而して、画像形成装置は、不図示の制御装置によって現像剤１９のトナー濃度を算出し、その算出値に基づいてトナー補給が必要となった場合には、トナー貯蔵室Ｒ３から補給口２６を通じて補給トナー２８を補給する。
【００５６】
次に、本実施の形態の特徴的な部分について説明する。
【００５７】
先に説明した現像剤１９の循環を図２の面内方向（装置の断面方向）と、図３の面内方向（図２に対して垂直な方向）に分けて考える。
【００５８】
現像剤１９の断面方向の循環は、現像スリーブ２１の回転と搬送スクリュー２４の回転によって生じる。本実施の形態における構成の場合、この現像剤１９の循環の１周分に要する時間は、実測値で４．０ｓｅｃである。この時間は、現像スリーブ２１上の現像剤を一部剥離し、異なる色のトナーを用いた現像剤を同程度の量付着させ、そのまま画像出力をするという実験で簡単に確かめることができる。
【００５９】
現像スリーブ２１の回転数は前述のように３．１ｒｐｓであるため、現像スリーブ２１が１周する時間は約０．３ｓｅｃである。このうちＮ３極→Ｎ２極の約９０度分は現像スリーブ２１上の現像剤搬送時間ではないため、現像剤１９が現像スリーブ２１と略等速で搬送される時間は計算上０．２２５ｓｅｃである。又、搬送スクリュー２４の回転数は５．０ｒｐｓであり、この１周分の時間が０．２ｓｅｃである。残りの３．５秒の内訳は次の通りである。
【００６０】
先ず、Ｎ２極で現像剤１９が汲み上げられ、該現像剤１９が規制ブレード３３部で滞留した後、層厚規制されて現像スリーブ２１上にコートされるまでの時間がある。次に、現像剤１９が反発磁界で現像スリーブ２１の回転方向と逆向きの磁力を受けてＮ３極で滞留し、更に、磁気拘束力を逃れて現像室Ｒ１に落下するまでの時間がある。搬送スクリュー２４の回転力はその回転方向と軸方向に分散され、更にその回転方向の分力も搬送スクリュー２４表面付近の現像剤１９から現像剤１９同士の摩擦力を介して徐々に現像剤１９全体に伝わっていくため、実際の回転方向の現像剤搬送速度が搬送スクリュー２４の回転速度よりも可成り遅くなるためである。
【００６１】
次に、現像剤１９の軸方向の搬送について説明する。
【００６２】
先ず、現像スリーブ２１を取り外した状態での搬送スクリュー２４の軸方向搬送速度を測定すると、現像剤１９が軸方向に若干拡散したり、実験時の現像室Ｒ１の粉面高さによって若干の違いがあるものの、平均的には約７０ｍｍ／ｓｅｃ程度という結果を得た。この速度は、搬送スクリュー２４の羽根のピッチ及び回転数から計算で求めた速度７５ｍｍ／ｓｅｃ（＝１５ｍｍ×５ｒｐｓ）とほぼ同等か若干小さく、粉体の搬送であることを考慮すると妥当な数値であると考える。この速度は、現像スリーブ２１に一度も汲み上げられることなく搬送スクリュー２４の上流側から下流側まで到達した現像剤１９の速度を示すものであり、これを第１軸方向搬送速度と呼ぶことにする。
【００６３】
次に、現像スリーブ２１を実装した状態で、現像剤１９に断面方向の循環をさせた状態での軸方向搬送速度を測定する。前述の断面方向の搬送時間を確認した実験において、異なる色のトナーを用いた現像剤を付着させた位置と画像上に再出現した位置を測定することによって、現像剤の軸方向の搬送距離を測定することができる。実験の結果、現像剤を付着させた位置と再出現した位置の軸方向距離は６０ｍｍであった。この距離を断面方向１周分の４ｓｅｃという時間で搬送されると考えると、その軸方向搬送速度は１５ｍｍ／ｓｅｃである。この速度は、毎回現像スリーブ２１による断面方向循環を経た現像剤１９の軸方向搬送速度を示すものであり、これを第２軸方向搬送速度と呼ぶことにする。
【００６４】
このように、現像室Ｒ１の現像剤１９のうち、毎回現像スリーブ２１による断面方向循環をする部分に着目して考えると、現像スリーブ２１上の現像剤１９の軸方向分布は、搬送スクリュー２４の搬送方向上流側から数えて次のようになる。
【００６５】
先ず、０〜６０ｍｍの領域は搬送スクリュー２４で搬送されてきたままの現像剤、６０〜１２０ｍｍの領域では一度現像に使用された現像剤が混合している現像剤というように、搬送スクリュー２４の搬送方向下流側に行くに従って現像に使用された現像剤１９の割合が増加していく。現像スリーブ２１の軸方向長さは３００ｍｍであるが、最下流の２４０〜３００ｍｍの領域で感光ドラム３との対向領域に搬送される現像剤１９中には、既に上流側で３回使用された現像剤が混入して４回目の使用に用いられているということになる。
【００６６】
実際には、現像スリーブ２１から剥離された現像剤１９は、搬送スクリュー２４の回転によって攪拌混合を受けるため、前述のような階段状の分布にはならないが、搬送スクリュー２４の搬送方向上流側から下流側に向かうに従い、現像に使用された現像剤１９の割合がより多くなってくる。
【００６７】
ここで、出力画像の画像比率が小さく、トナー消費量が余り大きくなければ、搬送スクリュー２４の搬送方向下流側の現像スリーブ２１上の現像剤１９のトナー濃度は余り下がらず、この箇所の画像濃度低下も少ない。しかし、画像比率が高い場合、この箇所のトナー濃度低下が大きくなり、画像濃度も低下してしまう。
【００６８】
画像濃度の低下の割合は、現像動作に使用されてＮ３極で剥離された現像剤の量に対し、それを混合させる相手の現像剤の量が少ない場合に特に顕著である。即ち、画像形成装置全体の小型化によって現像室Ｒ１の容量が少なくなった本実施の形態に係る現像装置１では顕著になってしまうことがある。
【００６９】
而して、画像濃度傾きを緩和するための手段として、本実施の形態に係る画像形成装置では、以下の３つの「均一性向上モード」を操作部に用意し、ユーザーが状況等に応じてどのモードを使用するか切り替えることができる。
【００７０】
図４は本実施の形態に係る画像形成装置の使用者操作パネル４０を示す図である。操作パネル４０は、タッチセンサ機構が設けられた液晶パネルであり、不図示の操作パネル制御手段によって様々な操作を行うことができる。
【００７１】
図４（ａ）に示すように、操作パネル４０内には、ユーザー用のモード切替スイッチ４１が備えられており、通常モードと第１均一性向上モードの２種類のモードを切り替えることができる。具体的には、電源投入時には画像形成装置は通常モードになっており、ユーザーがモード切替スイッチ４１を一度操作することによってモード切替スイッチ４１の表示色が変わり、モードが切り替わったことをユーザーに明示する。同時に画像形成装置は次回の画像形成動作から第１均一性向上モードで動作する。又、この状態からもう一度モード切替スイッチ４１を操作すると、該モード切替スイッチ４１の表示色が元に戻り、画像形成装置は次回の画像形成動作から通常モードで動作する。
【００７２】
通常モードでは、本装置は以下のような設定に従って動作する。
【００７３】
＜通常モードの動作パラメータ＞
画像間隔（非画像領域）　　　　…　３４ｍｍ
搬送スクリュー２４の回転数　　…　５．０ｒｐｓ
トナー濃度センサ３１によるトナー濃度制御値　　…　　７％
これに対し、第１均一性向上モードの動作パラメータは以下のようになっている。
【００７４】
＜第１均一性向上モードの動作パラメータ＞
画像間隔（非画像領域）　　　　…　　１１５ｍｍ
搬送スクリュー２４の回転数　　…　　５．０ｒｐｓ
トナー濃度センサー３１によるトナー濃度制御値　　…　　７％
尚、画像間隔は出力される転写紙１４のサイズによらず一定である。
【００７５】
画像形成装置のユーザーは、利用頻度の高い文字画像等では通常モードを使用することによって、Ａ４サイズであれば１分当たり３２枚の画像出力を得ることができる。
【００７６】
又、画像比率の高い画像を、画像濃度傾きのない高い品質で出力したい場合には、モード切替スイッチ４１をＯＮすることによって第１均一性向上モードを選択することができる。このモードは、非画像領域を３４ｍｍから１１５ｍｍへと長くすることによって、トナーを消費しないで現像剤１９を軸方向に搬送する時間を長くすることができ、トナー濃度の低下した現像剤１９を速やかに搬送スクリュー２４の下流側に搬送し、又、トナー濃度の適正な現像剤１９を速やかに供給することができる。
【００７７】
言い換えると、画像１枚当たりに供給する現像剤１９の量を増加させていることになる。その結果、搬送スクリュー２４の搬送方向下流側でのトナー濃度低下量を小さくすることができ、画像濃度傾きを小さく抑えることができる。この第１均一性向上モードでは、Ａ４サイズで１分当たり２４枚の画像出力となり、生産性の面では劣るものの、画像比率の高い画像を画像濃度傾きの無い高い品質で得ることができる。
【００７８】
一方、高画像比率の画像出力は、例えば一般のオフィス等では利用頻度が低いものの、グラフィック関連や印刷関連の市場等では、色の濃い部分が多い写真や原色を背景としたポスター等を大量部数出力する機会が多い。このようなユーザーには、装置のメンテナンスを行うサービスマンが状況やユーザーの要望に応じて第２、第３均一性向上モードを設定することが可能である。
【００７９】
サービスマンは、操作パネル４０をユーザーに開示されていない所定の手順で操作することによって、本画像形成装置のサービスモード画面に入ることができる。即ち、図４（ｂ）に示すように、サービスモード画面には、サービスマン用モード切替スイッチ４２が備えられており、通常モードの他、第２、第３均一性向上モードを設定することができる。
【００８０】
サービスマン用モード切替スイッチ４２は、これを一度操作する度にそのモードが通常モード、第２均一性向上モード、第３均一性向上モードと切り替わり、更に操作すると通常モードに戻る。サービスマン用モード切替スイッチ４２の右側にはモード表示部４２ａが備えられており、通常モードでは０、第２均一性向上モードでは２、第３均一性向上モードでは３をそれぞれ表示してサービスマンに現在の設定モードを簡略的に明示する。
【００８１】
ここで、第２均一性向上モードについて詳しく説明する。
【００８２】
＜第２均一性向上モードの動作パラメータ＞
画像間隔（非画像領域）　　　　…　　３４ｍｍ
搬送スクリュー２４の回転数　　…　　６．７ｒｐｓ
トナー濃度センサ３１によるトナー濃度制御値　　…　　７％
現像スリーブ２１と搬送スクリュー２４，２５は、不図示のギアによって互いに連結されているため、搬送スクリュー２４の回転数を変化させると、等しい比率で現像スリーブ２１と搬送スクリュー２５の回転数も変化する。これによって、第１軸方向搬送速度は７０ｍｍ／ｓｅｃから９４ｍｍ／ｓｅｃに、第２軸方向搬送速度は１５ｍｍ／ｓｅｃから２０ｍｍ／ｓｅｃに増加する。つまり、第１均一性向上モードと同様に、画像１枚当たりに供給する現像剤１９の量を増加させていることになる。その結果、搬送スクリュー２４の搬送方向下流側でのトナー濃度低下量を小さくすることができ、画像濃度傾きを小さく抑えることができる。
【００８３】
又、画像間隔は通常モードと変わらないため、生産性を落とすことはない。但し、現像スリーブ２１や搬送スクリュー２４，２５の回転が速くなることによって現像剤１９の劣化速度が大きくなり、現像剤１９の寿命が短くなってしまう。サービスマンは、この点に留意して早めの現像剤交換を行う等の対処が必要となる。
【００８４】
次に、第３均一性向上モードについて詳しく説明する。
【００８５】
＜第３均一性向上モードの動作パラメータ＞
画像間隔（非画像領域）　　　　…　　３４ｍｍ
搬送スクリュー２４の回転数　　…　　５．０ｒｐｓ
トナー濃度センサ３１によるトナー濃度制御値　　…　　９．３％
このモードでは、現像剤１９のトナー濃度を高くすることによって、消費されるトナー量に対して供給するトナー量を増やし、トナー濃度の変化率を小さくすることができる。
【００８６】
詳しく説明すると、同じトナー量を消費した場合、トナー濃度の低下を差分で表せば同じになるが、トナー供給量の変化率として捕らえると、元のトナー濃度が高い方がトナー供給量の変化率は低い。ここで、画像濃度の変化率は、供給するトナー量の変化率に依存するため、現像スリーブ２１の両端でトナー濃度が同じ差分を持っていても、画像濃度の変化率は小さくなる。
【００８７】
ここで、トナー濃度が上昇した分、現像スリーブ２１の直流バイアス値を変更する等して同じ画像情報に対して同じトナー消費量になるように調整をすると、画像濃度の変化率が下がった分だけ現像スリーブ２１両端の濃度差分も小さくなる。
【００８８】
但し、現像剤１９のトナー濃度が高くなると、特に高湿度環境下ではトナーの機内飛散や画像上の白地かぶり等の弊害が発生する場合もあるため、第３均一性向上モードを使用する場合には、画像形成装置の周囲の雰囲気を考慮して使用する必要がある。この点に留意すれば、生産性の低下や現像剤劣化等のデメリットが生じない形で濃度の均一性を向上させることができる。
【００８９】
尚、本実施の形態に係る画像形成装置では、第１〜第３均一性向上モードを組み合わせて使えないようにしてある。これは、通常の使用においてはそれぞれの均一性向上モード単独で十分な効果が得られることと、組み合わせて使用した場合にそれぞれのデメリットが拡大することも考え得るからである。
【００９０】
例えば、第１均一性向上モードは画像１枚当たりの現像スリーブ２１と搬送スクリュー２４，２５の回転時間が増加するため、現像剤劣化には不利な方向に働く。実際の現像剤劣化は、画像比率（大小両極端である場合）や連続して動作する時間（例えば１日当たりに出力する画像枚数）等で変化するため、回転時間に比例して現像剤が劣化するとは一概に言えないが、少なくとも不利な方向に働くことは否定し得ない。
【００９１】
これに対し、第２均一性向上モードのような現像スリーブ２１の速度を上げる方法では、時間を長くした場合よりも劣化の速度が速い。これは、現像剤劣化という現象に、規制ブレード３３における層厚規制部で発生する熱が関与しているからである。つまり、現像剤に与える影響は、第２均一性向上モードの方が大きい。
【００９２】
又、例えば第１と第３又は第２と第３均一性向上モードを組み合わせた場合には、特に機内飛散に対して不利な方向に働く可能性がある。前述のようなデメリットの拡大の可能性を考え、本実施の形態では、第１均一性向上モードのみをユーザーに開放し、第２、第３均一性向上モードはサービスマンの判断で使用するという形態としている。
【００９３】
第１〜第３均一性向上モードを組み合わせて使えないようにする方法として、本実施の形態では、サービスマンがサービスマン用モード切替スイッチ４２を通常モード以外に切り替えた際、ユーザーに開放されていたモード切替スイッチ４１を無効にする方法を用いている。このとき、モード切替スイッチ４１は操作パネル４０上で淡色化され、ユーザーに使用不可であることを明示する。
【００９４】
以上のような構成を採用することによって、特に小型の画像形成装置において、画像比率の高い画像を形成した場合においても均一な濃度を得ることができる。又、生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶり等のデメリットと濃度の均一性の効果をユーザーが考慮して選択することによって、特定のデメリットをユーザーに強いることなく、ユーザーの多種多様な要望に応えることができる。
【００９５】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００９６】
尚、本実施の形態に係る画像形成装置の基本構成は前記実施の形態１のそれとほぼ同じであるが、３つの均一性向上モードを組み合わせて使用できるようにした点が異なる。
【００９７】
本実施の形態では、モード切替スイッチ４１の操作は、実施の形態１と同じであるため、ユーザー側から見た操作の内容は同一である。しかし、モード切替スイッチ４１を操作したときの画像形成装置の動作は、サービスマンの設定によって決定される。
【００９８】
図４（ｃ）に示すように、本実施の形態のサービスモード画面には、サービスマン用モード切替スイッチ４３，４４，４５及びその状態を表示する表示部４３ａ，４４ａ，４５ａが備えられており、それぞれ第１、第２、第３均一性向上モードを独立に設定することができる。サービスマンは、所定の手順でサービスモード画面に入り、例えばサービスマン用モード切替スイッチ４２ａ，４２ｃを操作して表示部４３ａ，４５ａの表示が０から１に変わったことを確認する（このとき、表示部４４ａの表示は０のままである）。この設定にしておくことによって、ユーザーがモード切替スイッチ４１を操作したときに、第１、第３均一性向上モードが組み合わされて動作する。
【００９９】
実施の形態１で説明したように、第１〜第３均一性向上モードを組み合わせて使用した場合に、それぞれのデメリットが拡大する可能性もある。しかし、例えば特殊紙の使用によって通常の画像よりも高品質な出力を限られた枚数だけ出力したいというような場合、ユーザーの要望や装置の使用状態、環境等を考慮して組み合わせの設定が可能となる。
【０１００】
以上のような構成を採用することによって、ユーザーが画像濃度傾き抑制の効果をより強く望んでいる場合、そのような要望に幅広く応えることが可能となる。
【０１０１】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【０１０２】
本実施の形態に係る画像形成装置の概略概略は前記実施の形態１，２のそれとほぼ同じであるが、それぞれの均一性向上モードに関するパラメータを段階的に設定できるようにした点が異なる。
【０１０３】
本実施の形態では、実施の形態２と同様、ユーザー側から見たモード切替スイッチ４１の操作は同一である。又、本実施の形態のサービスモード画面の構成概要も実施形態２のそれとほぼ同様であって、図４（ｃ）に示すように、サービスマン用モード切替スイッチ４３，４４，４５及びその状態を表示する表示部４３ａ，４４ａ，４５ａが備えられている。
【０１０４】
ここで、例えばサービスマン用モード切替スイッチ４３を一度操作すると、表示部４３ａに表示される数値が０→１→２（→０）のように順次切り替わっていく。これに応じて、第１均一性向上モードのパラメータである画像間隔が表示部４３ａが０のときは３４ｍｍ、表示部４３ａが１のときは７５ｍｍ、表示部４３ａが２のときは１１５ｍｍと段階的に変化していく。
【０１０５】
同様に、サービスマン用モード切替スイッチ４４の操作で第２均一性向上モードのパラメータである搬送スクリュー２４の回転数が表示部４４ａが０のときは５．０ｒｐｓ、表示部４４ａが１のときは５．８ｒｐｓ、表示部４４ａが２のときは６．７ｒｐｓと段階的に変化していく。
【０１０６】
更に、同様に、サービスマン用モード切替スイッチ４５の操作で第３均一性向上モードのパラメータであるトナー濃度センサ３１によるトナー濃度制御値が表示部４５ａが０のときは７．０％、表示部４５ａが１のときは８．２％、表示部４５ａが２のときは９．３％と段階的に変化していく。
【０１０７】
このような構成を採用することによって、実施の形態２で説明したような各均一性向上モードを組み合わせて使用した場合のデメリットの拡大を最低限に抑えることができるとともに、画像濃度傾き抑制の効果を得ることができる。そして、装置の使用状態、環境、ユーザーの使用方法の特徴、要望等を考慮して最適に設定することによって、本発明の目的をより理想に近い形で達成することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、像担持体と、該像担持体上に形成された静電像にトナー及びキャリアを含む現像剤を供給して現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、連続して複数の画像を形成する場合、前記像担持体上に形成する静電像間の間隔を大きくすることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第１のモードと、前記現像手段によるトナー供給量を増大させることによって前記像担持体上の静電像に対して供給するトナー量を変更する第２のモードと、を選択的に実行可能としたため、特に小型の画像形成装置において、画像比率の高い画像を形成する場合においても均一な濃度を得ることができるとともに、生産性低下、現像剤劣化、トナー飛散、かぶり等の特定のデメリットをユーザーに強いることなく、ユーザーの多種多様な要望に応えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置要部の断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置に設けられた現像装置の断面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置に設けられた現像装置の平断面図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の操作パネルを説明する図である。
【図５】従来の現像装置の断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　現像装置（現像手段）
３　　　　　　　　感光ドラム（像担持体）
１９　　　　　　　現像剤
２１　　　　　　　現像スリーブ（現像剤担持体）
２３　　　　　　　マグネットローラ
２４，２５　　　　搬送スクリュー
２７　　　　　　　現像容器
３３　　　　　　　規制ブレード
４０　　　　　　　操作パネル
４１　　　　　　　モード切替スイッチ
４２〜４４　　　　サービスマン用モード切替スイッチ
４２ａ〜４４ａ　　表示部
Ｒ１　　　　　　　現像室
Ｒ２　　　　　　　攪拌室
【図１】
2004126111.tif 000003
【図２】
2004126111.tif 000004
【図３】
2004126111.tif 000005
【図４】
2004126111.tif 000006
【図５】
2004126111.tif 000007