特開 2024-179562 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179562

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20241219BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G03G15/00 303

G03G15/08 221

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098508

(22)【出願日】2023-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉垣 邦秋

(72)【発明者】

【氏名】川崎 修平

(72)【発明者】

【氏名】金澤 貴之

(72)【発明者】

【氏名】原 淳

(72)【発明者】

【氏名】吉田 翼

【テーマコード（参考）】

2H077

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H077AC04

2H077AD14

2H077AD17

2H077AD23

2H077AE03

2H077DA24

2H077DA42

2H077DB25

2H077EA15

2H270LA05

2H270LB01

2H270LD01

2H270LD08

2H270MA17

2H270MB25

2H270MB27

2H270ZC03

2H270ZC04

2H270ZC06

(57)【要約】

【課題】画像形成装置において、供給ローラを用いて現像剤担持体に対してトナーを好適に供給する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】像担持体に形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する発泡弾性体を含む供給ローラと、現像剤担持体に現像電圧を、供給ローラに供給電圧を印加する電源装置と、現像電圧および供給電圧を制御して供給バイアスを変化させることで供給ローラから現像剤担持体への現像剤の供給を制御する電源制御部と、画像情報に基づいて静電潜像の形成を制御する画像制御部を有し、画像制御部は、画像情報に基づく値である第１の値に基づいて、画像形成が行われる期間における供給バイアスの変化量を制御する画像形成装置を用いる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に接触してその表面に前記現像剤を供給する発泡弾性体を含む供給ローラと、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加するとともに、前記供給ローラに供給電圧を印加する電源装置と、
前記現像電圧および前記供給電圧を制御する電源制御部であって、前記現像電圧と前記供給電圧を制御することにより供給バイアスを変化させることで前記供給ローラから前記現像剤担持体への前記現像剤の供給を制御する電源制御部と、
画像情報に基づいて前記像担持体の表面への前記静電潜像の形成を制御する画像制御部と、
を有し、
前記画像制御部は、前記画像情報に基づく値である第１の値を取得し、画像形成が行われる期間における前記供給バイアスの変化量を前記第１の値に基づいて制御する
ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記画像制御部は、前記第１の値として、前記画像情報に基づいて形成される画像における印字率を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記画像制御部は、前記第１の値として、前記画像情報に基づいて画像を形成するときの前記現像剤の使用量を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記電源制御部は、時間あたりの前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記電源制御部は、前記現像剤担持体の回転軸に垂直な方向における距離あたりの前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記電源制御部は、前記供給バイアスが前記現像剤の正規帯電極性と同極性側に徐々に変化するように、前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記電源制御部は、前記画像形成が行われる期間において、前記供給バイアスが時間の経過に対して単調増加または単調減少するように制御を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記電源制御部は、前記画像情報の解析により決定された高印字率の区間については前記供給バイアスを所定の変化量で変化させ、低印字率の区間については前記供給バイアスが一定となるように制御を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記電源制御部は、前記画像情報に基づいて形成される画像における印字率が高いほど、前記供給バイアスの変化量が大きくなるように制御を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式の画像形成装置においては、感光ドラムの表面を帯電手段によって一様に帯電し、帯電された感光ドラム表面を露光手段によって露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を、現像剤担持体を有する現像手段で現像して、現像剤（以下、トナーという）によるトナー像を形成する。そして、このトナー像を転写手段によって記録材に転写する。その後、定着手段によりトナー像を記録材上に定着し、印刷物として出力する。

【0003】

ここで、現像工程においては、現像剤担持体の表面に均一なトナー層を形成することが、印刷物の色味や鮮明度などに代表される画質の向上に不可欠である。現像剤担持体に安定したトナー供給を行うために、供給ローラを設置することが一般的である。また、特許文献1によれば、現像剤担持体と供給ローラの間に電位差を形成することで、さらに安定
したトナー供給を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５０９３１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の方法では、特に、高濃度画像を長尺紙に印刷する場合には、現像ローラへのトナー供給が不足し、濃度が薄くなる現象（濃度薄）や、トナーが掠れる現象（カスレ）が発生してしまうことがあった。一方で、トナー供給を過度に行うと、トナー量を規制するブレード等の現像規制部材での規制力が足りなくなり、カブリなどの画像不良が発生してしまうことがあった。

【0006】

本発明は以上のような点を鑑みてなされたものであり、画像形成装置において、供給ローラを用いて現像剤担持体に対してトナーを好適に供給する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に接触してその表面に前記現像剤を供給する発泡弾性体を含む供給ローラと、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加するとともに、前記供給ローラに供給電圧を印加する電源装置と、
前記現像電圧および前記供給電圧を制御する電源制御部であって、前記現像電圧と前記供給電圧を制御することにより供給バイアスを変化させることで前記供給ローラから前記現像剤担持体への前記現像剤の供給を制御する電源制御部と、
画像情報に基づいて前記像担持体の表面への前記静電潜像の形成を制御する画像制御部と、
を有し、
前記画像制御部は、前記画像情報に基づく値である第１の値を取得し、画像形成が行われる期間における前記供給バイアスの変化量を前記第１の値に基づいて制御する
ことを特徴とする画像形成装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、画像形成装置において、供給ローラを用いて現像剤担持体に対してトナーを好適に供給する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における画像形成装置の全体像を示す概略図

【図2】実施例１における画像形成に関わる情報処理の流れを示す概略図

【図3】実施例１における画像処理の様子を示す概略図

【図4】比較例および実施例１における描画画像の印字率を示す概略図

【図5】比較例における供給バイアスを示す概略図

【図6】比較例における供給ローラ内トナー量と現像ローラへのトナー供給量を示す概略図

【図7】実施例１における供給バイアスを示す概略図

【図8】実施例１における供給ローラ内トナー量と現像ローラへのトナー供給量を示す概略図

【図9】実施例１における印字率と供給バイアスの変化量の関係を示す図

【図10】実施例１における供給バイアス制御を伴う画像形成動作のフローチャート

【図11】実施例２における描画画像の印字率は示す概略図

【図12】実施例２における供給バイアスを示す概略図

【図13】実施例２における供給ローラ内トナー量と現像ローラへのトナー供給量を示す概略図

【図14】実施例２における印字率と供給バイアスの変化量の関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を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、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り、後の説明においても初めの説明と同様のものである。特に図示あるいは記述をしない構成や工程には、当該技術分野の周知技術または公知技術を適用することが可能である。また、重複する説明は省略する場合がある。

【0011】

［実施例１］
（画像形成装置の全体構成）
図１を参照して、画像形成装置の全体の構成について説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を断面的に示したものであり、各構成について簡略的に示している。

【0012】

本実施例に係る画像形成装置１００には概略、感光体としての感光ドラム１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、定着装置６が設けられている。帯電装置２は、感光ドラム１の表面を帯電する。露光装置３は、帯電された感光ドラム１を露光して、その表面に画像情報に対応した静電潜像を形成する。現像装置４は、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像剤（トナーＴ）により現像する。転写装置５は、感光ドラム１に当接し記録材Ｒにトナー像の転写を行う。定着装置６は、記録材Ｒを加熱加圧し、記録材上にトナー像を定着する。

【0013】

感光ドラム１は、接地電位の円筒型導電シリンダー上に負帯電性の有機感光体が成形された像担持体である。また、感光ドラム１は、φ２４ｍｍであり、モーターによって所定の方向（図中時計周り方向：矢印Ｅ）に、所定のプロセススピードで回転駆動される。本実施形態の感光ドラム１のプロセススピードＳ１は、１３０ｍｍ／ｓｅｃである。

【0014】

帯電装置２は、後述する電源装置１６０によって所望の帯電電圧を印加される帯電ローラである。帯電装置２は、回転する感光ドラム１に所定の圧接力で接触し、感光ドラム１の表面を所定の電位に均一に帯電させる、帯電手段である。本実施形態では、感光ドラム１は帯電装置２により負極性に帯電する。

【0015】

露光装置３は、外部機器または読取装置から入力された画像情報に対応した露光を行う露光手段である。露光装置３としては、感光ドラム１の表面を半導体レーザで走査するレーザスキャナユニットや、感光ドラム１の長手方向に沿って複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを有するＬＥＤ露光装置などを使用可能である。本実施例では露光装置３として、レーザスキャナユニット（以下スキャナともいう）を用いた。

【0016】

現像装置４（現像手段）は、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ４１、現像装置４の枠体となる現像容器４４、現像ローラ４１に現像剤を供給可能な供給部材である供給ローラ４２、現像剤量を規制する規制部材としての現像ブレード４３を備える。現像ローラ４１及び供給ローラ４２は、現像容器４４によって、回転軸４１ａを中心として回転可能に支持されている。また、現像ローラ４１は、感光ドラム１に対向するように、現像容器４４の開口部に配置されている。また、本実施例の現像ローラ４１はφ１０ｍｍであり、モーターによって所定の方向（図では反時計周り方向：矢印Ｆ）に、所定のプロセススピードＳ２＝１００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光ドラム１と現像ローラ４１の周速比Ｓ１／Ｓ２＝１．３より、現像ローラ４１の１周長に対応する感光ドラム１の表面上の距離は、１０π／１．３≒２４．１６ｍｍである。

【0017】

供給ローラ４２は、金属の芯金４２ａの周りに連泡の発泡弾性体が形成された構成を持ち、現像ローラ４１に回転可能に接触配置される。供給ローラ４２は、モーターによって矢印Ｇ方向に回転駆動される。

【0018】

現像容器４４に収容されている現像剤としてのトナーＴは、供給ローラ４２によって現像ローラ４１の表面に塗布される。供給ローラ４２には、電源装置１６０（電源手段）によって供給電圧が印加される。ここで、現像ローラ４１の電位に対する供給ローラ４２の電位の差を供給バイアスと呼ぶ。現像ブレード４３は弾性部材であり、現像ローラ４１に対して弾性に抗して撓められて接触配置される。現像ブレード４３によって、現像ローラ４１表面に担持されるトナーＴは所定の層厚となる。所定の層厚となったトナーＴは、感光ドラム１と現像ローラ４１が対向する現像部（現像領域）に搬送される。なお図示例では、回転方向Ｆと回転方向Ｇが同じであり現像ローラ４１と供給ローラ４２はカウンタ当接をしている。また現像ローラ４１に対する供給ローラ４２の周速比は９０％となっている。ただしこれには限定されず、現像ローラ４１と供給ローラ４２の回転方向がことなるウィズ当接でもよい。その場合の現像ローラ４１に対する供給ローラ４２の周速比は、例えば１４０％とする。ただしいずれの場合も、周速比はこれに限定されず、トナー供給を確実にすることができればよい。

【0019】

本実施形態の現像装置４は、現像方式として接触現像方式を用いている。即ち、現像ローラ４１に担持されたトナー層が現像領域において感光ドラム１と接触する。現像ローラ４１には、電源装置１６０によって現像電圧が印加される。現像電圧の下で、現像ローラ４１に担持されたトナーＴが感光ドラム１の表面の電位に従って現像ローラ４１からドラム表面に転移することで、静電潜像がトナー像に現像される。

【0020】

なお、画像形成装置１００は、複数色（例えばシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫの四色）のトナーＴを用いて画像形成が可能なマルチカラー方式であってもよい。その場合、画像形成装置１００は、現像装置４から供給されるトナーＴにより感光ドラム１の表面に画像を形成する画像形成部を、複数色のトナーごとに備えている。その場合、複数色のトナー像を重ねて中間転写ベルトに形成したのち、記録材Ｒに転写する、中間転写方式を用いることも好ましい。また画像形成装置１００は、現像装置４、感光ドラム１、帯電装置２およびクリーニング装置７などを、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにまとめた、プロセスカートリッジ方式を採用してもよい。

【0021】

本実施形態のトナーＴの一例として、重合法により生成され、粒径が６μｍの球形で、負極性を正規帯電極性とする重合トナーを用いることができる。また、本実施形態のトナーＴは磁性成分を含有せず、主に分子間力や静電気力によってトナーＴが現像ローラ４１に担持される、いわゆる非磁性の一成分現像剤である。また、一成分現像剤には、トナー粒子以外にもトナーＴの流動性や帯電性能を調整するための添加物（例えば、ワックスやシリカ微粒子）が含まれている場合がある。また現像剤として、磁性成分を含有する磁性一成分現像剤や、非磁性のトナーＴと磁性を有するキャリアとによって構成された二成分現像剤を用いてもよい。磁性を有する現像剤を用いる場合、現像剤担持体としては、例えば内側にマグネットが配置された円筒状の現像スリーブが用いられる。

【0022】

転写装置５は、電源装置１６０から転写電圧が印加された転写ローラを有する。転写装置５は、感光ドラム１に担持されているトナー像を記録材Ｒに転写させる転写手段である。トナー像を転写された記録材Ｒは、定着装置６に搬送される。

【0023】

定着装置６は、記録材Ｒ上のトナーＴを加熱して溶融させることで画像の定着処理を行う、熱定着方式の定着手段である。定着装置６は、定着フィルム６ａと、定着フィルムを加熱するセラミックヒータ等の定着ヒータ６ｂと、定着フィルムに圧接する加圧ローラ６ｃと、を備え、定着フィルム内部には定着ヒータ６ｂの温度を測定するサーミスタを設けている。定着装置６を通過した記録材Ｒは、画像形成装置１００の外部（機外）に排出され、プリンタ本体の上部に形成された排出トレイ２８に積載される。

【0024】

クリーニング装置７は、転写手段で転写しきれずに感光ドラム１表面に残留したトナーＴを除去するクリーニング手段である。クリーニング装置７は、先端を感光ドラム１の回転方向（矢印Ｅ）の上流側へ向けて接触配置した弾性ゴムブレード７１を有することで、トナーＴを除去する。

【0025】

（制御方法）
上記の構成を持つ画像形成装置１００において実行される、本実施例の特徴となる画像解析と供給バイアスの制御方法について説明する。

【0026】

供給ローラ４２から供給され、現像ローラ４１表面に担持されるトナーＴは、現像ブレード４３で所定の層厚になるように規制される。ここで、印刷濃度が高かったり印刷面積が大きかったりする、印字率の高い画像を繰り返し印刷すると、供給ローラ４２からのトナー供給が一時的に不足し、かすれ等の画像不良が発生してしまうことがある。そのため、トナー供給不足に起因するかすれ等の画像不良を抑制することが求められている。

【0027】

図２を参照して、本実施例における画像解析およびトナー供給判断処理のための構成と、情報処理の流れを説明する。画像形成装置１００は、プログラムやユーザの指示に従って動作し、装置の各構成要素を制御する、制御部としてのＣＰＵ１５０を備えている。パーソナルコンピュータ２００などの端末からプリンタに印刷命令が出された時に、ＣＰＵ
１５０がスキャナとしての露光装置３、電源装置１６０、駆動源１７０などを制御して画像形成動作を行う。なお、ＣＰＵ１５０は、所定の機能を実行するプログラムモジュール等の機能ブロックとしての、画像制御部１５０ａと電源制御部１５０ｂを備えていると考えてもよい。画像制御部１５０ａは画像情報の分割や濃度算出、印字率判定などを行う。電源制御部１５０ｂは、電源装置１６０の制御条件を決定し、現像電圧や供給電圧およびそれらに基づく供給バイアスの調整などを行う。

【0028】

また画像形成装置１００には、帯電装置２、現像装置４の現像ローラ４１や供給ローラ４２、転写装置５のそれぞれに所定の電圧を印加するための電源装置１６０が取り付けられている。電源装置１６０は、単一の電源装置であってもよい。また電源装置は、画像形成装置１００が備える複数の電源装置の総称であってもよく、その場合、複数の電源のそれぞれが、対応する１つまたは複数の構成部材に対して電圧を印加する。図２の例での電源装置１６０は、現像ローラ４１に電圧を印加する現像電源１６０ａ、供給ローラ４２に電圧を印加する供給電源１６０ｂ、転写装置５に電圧を印加する転写電源１６０ｃ、帯電装置２に電圧を印加する帯電電源１６０ｄを含む。なお、単一の電源装置１６０を用いる場合は、その電源装置１６０が現像電源や供給電源を兼ねているとも考えられる。

【0029】

また画像形成装置１００には、ＣＰＵ１５０と通信可能であり、画像情報やテーブルなど各種の情報を保持可能な、ＲＡＭやＲＯＭなどで構成されるメモリ１８０が備えられている。

【0030】

またＣＰＵ１５０は、パーソナルコンピュータ２００から受信したり、読取装置で読み取ったりした画像情報を解析し、元の画像情報の色空間から、画像形成装置１００に適合した色空間への変換を行う。例えば四色印刷の画像形成装置１００の場合、ＲＧＢ方式のデータからＣＭＹＫ方式のデータへの変換が行われる。画像形成装置１００における色空間で表現された画像は、描画に使用される各色のトナー量と相関を持つ。そこでＣＰＵ１５０は、変換後の画像情報に基づいて、現像ローラ４１に供給するべきトナー量を見積もることができる。ここで、相対的に濃度が高く面積の大きい連続した画像のことを高印字率の画像と言い、相対的に濃度が低いまたは面積の小さな画像のことを低印字率の画像と言う。

【0031】

ここで、現像ローラ４１の搬送方向に高印字率で印刷する場合には、多くのトナーＴを使用する。この時に供給ローラ４２からのトナー供給量が十分でない場合に、トナー供給不良が起こり、カスレ等の発生する可能性が高くなる。そこでＣＰＵ１５０は、画像形成装置１００において印刷される色ごとの画像情報について、現像ローラ４１の回転軸に垂直な方向の画像濃度を解析する。そしてＣＰＵ１５０は解析結果に基づいて、トナー供給不足に陥る可能性が高い状態かどうかを事前に検知、判定する。

【0032】

図３は、画像処理における解析の様子を示す模式図である。画像情報６５は、記録材Ｒの搬送方向と、現像ローラ４１の回転軸方向とにより規定される、色ごとの画像濃度情報を保持する二次元データである。本実施例においてＣＰＵ１５０は、画像情報６５を、現像ローラ４１の回転軸方向と平行な方向に、複数の画像領域６６ａ～６６ｃに分割する。そして、各画像領域に対して、回転軸方向に垂直な方向への連続描画の解析を行い、印字率の検知を行う。この実施例においてＣＰＵ１５０は、ベタ黒の画像を印字率１００％とし、ベタ白（印字なし）の画像を印字率０％としたとき、印字率が８０％以上である場合を高印字率としている。ただし閾値はこれに限定されず、適宜決定してよい。ＣＰＵ１５０が上記の印字率算出を行う際に、好ましくは、現像ローラ４１が１周する範囲の画像情報に基づいて平均印字率を算出する。

【0033】

現像ローラ４１の周長内における平均印字率が閾値（８０％）以上であるかどうかの判
定について、画像データの印字率との関係を示しながら説明する。すなわち本実施例において、平均印字率８０％以上の画像データが現像ローラ４１の周長以上続く場合を、例示的に説明する。なお、ここでは現像ローラ４１の１周分の画像データを判定の単位として考えるが、これには限定されない。

【0034】

（１）第１の例として、現像ローラ４１の１周目のうち前半の平均印字率が８０％、１周目のうち後半の平均印字率が７９％と想定する。この場合、１周分の画像データで考えると、平均印字率は７９．５％である。従って第１の例は、本実施例の制御の対象とならない。
（２）第２の例として、現像ローラ４１の１周目の平均印字率が８０％、２周目の平均印字率が７９％だと想定する。この場合、平均印字率が８０％以上の状態が周長以上続いているため、本実施例の制御の対象となる。
（３）第３の例として、現像ローラ４１の１周目のうち前半の平均印字率が９０％、１周目のうち後半の平均印字率が７９％、という画像データが連続するケースを想定する。この場合、１周分の画像データで考えると、平均印字率は８４．５％である。従って本実施例の制御の対象となる。
（４）第４の例として、現像ローラ４１の１周目のうち、最初の１／５周は平均印字率が０％（ベタ白画像）、後の４／５周は平均印字率が１００％（ベタ黒画像）であるケースを想定する。この場合、１周分の画像データで考えると平均印字率は８０％である。従って本実施例の制御の対象となる。

【0035】

図４は、横軸に時間、縦軸に印字率を示し、区間Ｔ１－Ｔ２において印字率１００％の描画を行う場合の、印字率の時間変化を示している。このような場合において、比較例（図５，図６）と実施例（図７，図８）の比較を行う。ここで時刻Ｔ１は、記録材Ｒにおける余白等を除いた画像形成領域の先端に相当する感光ドラム１でのタイミングである。時刻Ｔ２は、記録材Ｒにおける画像形成領域の後端に相当する感光ドラム１でのタイミングである。本実施例においては、時刻Ｔ１以前を前処理区間、区間Ｔ１－Ｔ２を画像形成区間、時刻Ｔ２以後を後処理区間と呼ぶ。

【0036】

図５は比較例の供給バイアス制御を示す。前処理区間では、供給バイアスＶ０である。ＣＰＵ１５０は、時刻Ｔ１において、供給バイアスをＶ０から、トナーＴの正規帯電極性と同極性側（本実施例においては負極性側）の方向に瞬時に、Ｖ０－２００Ｖに変化させる。画像形成区間、すなわち時刻Ｔ１からＴ２までの間は、供給バイアスＶ０－２００Ｖを維持する。時刻Ｔ２において、トナーＴと異極性の方向にバイアスに瞬時に変化させる。ここでは元の供給バイアスＶ０に戻している。

【0037】

図６は、横軸に時間、縦軸にトナー供給量を示し、比較例における、供給ローラ４２内のトナー量を破線で、現像ローラ４１へのトナー供給量を実線で、それぞれ示している。前処理区間では、供給バイアスＶ０に応じた一定のトナー供給量となっている。時刻Ｔ１においてトナーＴと同極性の方向に供給バイアスを変化させると、供給ローラ４２内のトナー量が減少し、供給ローラ４２の発泡弾性体内から現像ローラ４１表面にトナーＴが供給される。逆に、時刻Ｔ２において供給バイアスをトナーＴと異極性の方向に変化させると、供給ローラ４２内のトナー量が増加し、供給ローラ４２発泡弾性体内へトナーＴが蓄積される。

【0038】

ここで、バイアスを変化させた時点（時刻Ｔ１）から時間が経過すると、供給ローラ４２内のトナー量が静電ポテンシャルと釣り合う（時刻Ｔ１１）。その結果、供給ローラ４２からのトナーＴの出入りが定常化し、供給バイアスによる現像ローラ４１へのトナー供給量の増加分がなくなる（時刻Ｔ１１）。つまり、比較例の場合には、時刻Ｔ１から時間経過するにつれてトナー供給量が少なくなるため、トナー供給不足が起こる可能性が高く
なり、かすれなどの画像不良が起こりやすい状態になっている。図示例では、時刻Ｔ１では十分なトナー供給量Ｓｔ１となっているが、徐々に供給量が減少していき、あるタイミングで高印字画像に必要なトナー供給量Ｓｔｓを下回る。その後さらに供給量が減少し、不十分なトナー供給量Ｓｔ２で定常化してしまう。

【0039】

図７は本実施例の供給バイアス制御を示す。本実施例では、画像形成区間Ｔ１－Ｔ２において、供給バイアスをトナーＴと同極性（本実施例においては負極性）の方向に徐々に変化させる。図８は本実施例の供給ローラ４２内のトナー量を破線で、現像ローラ４１へのトナー供給量を実線で、それぞれ示している。本実施例では、供給バイアスが徐々に変化するのに応じて、供給ローラ４２内のトナー量も、徐々に減少し続ける。そのため、供給ローラ４２から現像ローラ４１へ、トナーＴが供給され続ける。つまり、本実施例では、画像形成区間Ｔ１－Ｔ２にわたって現像ローラ４１へのトナー供給量が維持され続けるため、トナー供給不足が起こる可能性が低くなる。

【0040】

本実施例に係る図８の画像形成区間Ｔ１－Ｔ２における現像ローラ４１へのトナー供給量Ｓｔ３は、安定した値であり、高印字画像に必要なトナー供給量Ｓｔｓを上回っている。そのため、高印字画像が続いている状況下でも、かすれなどの画像不良が起こる可能性が低減される。

【0041】

なお、図７では傾きが一定となるように供給バイアスが変化していたが、高印字画像に必要なトナーを供給できるのであれば、供給バイアスを変化させる方法はこれに限られない。例えば、図７の区間Ｔ１－Ｔ２において、供給バイアスを小刻みに階段状に減少させてもよい。

【0042】

また、時刻Ｔ２以降は画像形成終了後の後処理動作を示している。時刻Ｔ２において供給バイアスを時刻Ｔ１以前の値に戻すことで、供給ローラ４２内へトナーＴを補充できる。

【0043】

一方で、白地部等のようにトナーＴを使用しない領域に過度のトナー供給を行った場合には、現像ブレード４３において適切なトナー層厚に規制しきれないことがある。この場合には白地部にトナーＴが現像される「カブリ」などの画像不良が起こってしまう。そこで、トナーＴが過度に供給されないかを判断し、供給バイアスを適切に制御する必要がある。

【0044】

図９に、本実施例の制御における印字率と供給バイアス変化量（Ｖ／ｍｍ）の関係を示す。本実施例の制御では、高印字画像でトナーＴを供給させるために、高印字画像と判定した画像領域において、当該画像領域の現像ローラ４１の回転方向の長さに対し、－０．４Ｖ／ｍｍで供給バイアスを変化させている（符号７５ｂ）。一方、高印字画像ではないと判定した領域においては、供給バイアスが一定になるよう制御している（ここでは０．０Ｖ／ｍｍ、符号７５ａ）。ここで、本実施例においては、供給バイアスの変化量が負の値となっているが、トナーＴが現像ローラ４１に供給される向きであるならば正の値を取ってもよい。

【0045】

また、本実施例の供給ローラ４２は、連泡の発泡弾性体が現像ローラ４１に押圧されながら回転している構成である。そのため、当接部上流で圧縮、当接部下流で伸張される。この圧縮・伸張の状態変化が供給ローラ４２の発泡弾性体内のトナーＴの入れ替わりを促進させ、供給バイアスによるトナー量の変化を円滑化させている。

【0046】

（処理フロー）
本実施例における具体的な制御について、図１０のフローを参照して説明する。
（ステップＳ１０１）パーソナルコンピュータ２００などの端末から画像形成装置１００へ印刷命令が出される。

【0047】

（ステップＳ１０２）ＣＰＵ１５０が、画像情報６５を画像形成装置１００における色空間へ変換する。例えばＲＧＢ方式から、画像形成装置１００で扱うのに適したＣＭＹＫ方式への変換が行われる。

【0048】

（ステップＳ１０３）ＣＰＵ１５０が、各画像領域内で高印字画像が印刷されるかどうかを判定する。まずＣＰＵ１５０は、画像情報６５を複数の画像領域６６に分割する。そして、各画像領域６６において、色ごとの濃度情報を取得する。そして、分割された画像領域６６ごと且つ色ごとに、現像ローラ４１の回転軸に平行な方向に対して、トナー供給不足に陥るような高印字画像の印刷が行われるかどうかを判断する。

【0049】

（ステップＳ１０４）ＣＰＵ１５０が、高印字画像だと判断された画像領域に対して、供給バイアスとその変化量を決定する。このときの供給バイアス変化量は、印字率に基づき図９を参照することにより行われる。

【0050】

（ステップＳ１０５）ＣＰＵ１５０が、画像のすべての画像領域で高印字画像の判定を行ったか判断する。まだ判定を行っていない領域があれば、Ｓ１０３に戻って処理を続行する。一方、すべての画像領域で判定が行われると、Ｓ１０６に移行する。

【0051】

（ステップＳ１０６）画像形成装置１００が、決定された供給バイアスに基づいて実際の画像形成動作を行う。
（ステップＳ１０７）画像形成終了後、待機状態へ移行する。

【0052】

以上のようにすることで、高印字画像を印刷するときにも十分な量のトナーＴを供給することができるため、かすれなどの画像不良が起きることがない。また、低印字画像を印刷するときでも過剰なトナーＴを供給することがないため、カブリを抑制することができる。

【0053】

ここで、本実施例の方法は、画像形成装置１００がモノクロ画像だけを描画できるモノクロプリンタであっても、ＣＭＹＫの４色方式などのフルカラープリンタにおいても適用可能である。

【0054】

［実施例２］
続いて実施例２について説明する。上述した実施例１と同様の構成については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。

【0055】

上記の実施例１では、高印字画像が続く場合について検討した。本実施例では、現像ローラ４１の回転軸に垂直な方向において、高印字画像の後に、ハーフトーン画像等の低印字画像を印字する場合について検討する。なおここでは、高印字画像よりも印字率が低く、白画像（印字なし）ではない画像のことを、低印字画像と呼ぶ。このような場合を、低印字画像の前に高印字画像を印字していない場合と比べると、高印字画像における現像ローラ４１表面のトナーＴの使用量が多いために、低印字画像のために供給ローラ４２でトナーを供給する直前のトナー量が少ない。そのため、供給ローラ４２でトナーＴを供給した後においても、現像ローラ４１上のトナー層厚が薄くなりやすい。その結果、供給バイアスの制御によっては、低印字画像の濃度が低くなってしまうことがある。

【0056】

そこで本実施例においては、低印字画像を多く印字する場合においても現像ローラ４１へ十分なトナーＴを供給する制御方法を説明する。典型的には、高印字区間の後に低印字
区間が印刷される場合でも、低印字画像の画像不良を抑制する方法を説明する。

【0057】

図１１は、横軸に時間、縦軸に印字率を示す。画像形成区間（Ｔ３－Ｔ７）中、区間Ｔ３－Ｔ４は高印字率、区間Ｔ４－Ｔ５は低印字率、区間Ｔ５－Ｔ６は画像なし（白画像）、区間Ｔ６－Ｔ７は中程度の印字率である。また、時刻Ｔ３は記録材Ｒ先端に相当する感光ドラム１でのタイミングで、時刻Ｔ７は記録材Ｒ後端に相当する感光ドラム１でのタイミングである。本実施例においては、時刻Ｔ３以前の動作を前処理動作、区間Ｔ３－Ｔ７の動作を画像形成動作、時刻Ｔ７以後の動作を後処理動作と呼ぶ。

【0058】

図１２は、本実施例における供給バイアスの時間変化を示す。図１３はトナー量の時間変化を示し、実線は現像ローラ４１へのトナー供給量、破線は供給ローラ４２内のトナー量を示している。ＣＰＵ１５０は、各区間において、印字率に応じて、現像ローラ４１に必要なトナー量が供給されるように供給バイアスを制御する。

【0059】

まず高印字の区間Ｔ３－Ｔ４においては、供給バイアスが徐々に減少するように制御が行われる。このときの供給バイアスの勾配は、例えば実施例１と同様に図９に従って制御されてもよい。かかる供給バイアス制御により、図１３に示すように、区間Ｔ３－Ｔ４の全体において、現像ローラ４１へのトナー供給量が、高印字画像における必要なトナー供給量Ｓｔｓを上回る。続いて低印字の区間Ｔ４－Ｔ５においても供給バイアスが徐々に減少するよう制御されるが、減少の勾配は区間Ｔ３－Ｔ４よりも緩やかである。これにより図１３に示すように、低印字画像のために安定したトナー供給が行われる。このように本実施例では、高印字画像の後に低印字画像が続く場合でも、必要量のトナーを供給することが可能である。

【0060】

図１４に、本実施例における印字率と供給バイアス変化量の関係を示す。現像ローラ４１表面のトナー層を全て現像するトナー量に対し、任意の印字率で使用するトナー量の比率をａとした場合に、現像ローラ４１の回転方向の長さに対し－ａ×０．４（Ｖ／ｍｍ）の変化量で供給バイアスを変化させている。また画像形成区間において、供給バイアス変化量は常に負（または正）の値を持つため、画像形成の距離、つまり動作時間に対して単調性を持つ（単調減少または単調増加する）という特徴を有している。

【0061】

ここで、供給バイアスの変化量（すなわち供給バイアスの勾配）を、時間あたりの供給バイアスの変化量として表してもよいし、現像ローラの回転軸に垂直な方向（記録材Ｒの搬送方向）での距離あたりの供給バイアスの変化量で表してもよい。すなわち、搬送方向における画像情報の位置と変化量の関係を表すことができればよい。例えば図１２において、任意の時間ｔ１における供給バイアスがＶ（ｔ１）の場合、ｔ微分を取ったｄＶ／ｄｔを、供給バイアスの変化量としてもよい。

【0062】

以上のようにすることで、高印字画像の後に低印字画像を印刷する場合においても濃度薄を起こすことなく、高印字画像のかすれを抑制することができる。

【0063】

上述したように、本発明の実施例においては、画像情報に基づいて形成されるべき画像の印字率を、画像情報に基づく算出や、メモリからの読み取りなどの方法により取得し、供給バイアスの傾き制御などの変化量制御に用いていた。しかし本発明の供給バイアス制御は、印字率に限らず、供給されるトナーの量に関連する他の値を用いても実施できる。例えばＣＰＵ１５０は、画像情報に基づいて、現像ローラ４１が１周する間などの所定の範囲におけるトナー量を、重量の絶対値や、装置固有の相対値などの形で取得することができる。あるいは、重量の絶対値を用いる場合は実際に測定を行ってもよい。すなわち本発明は、画像情報に基づく第１の値に応じて供給バイアスの変化量を制御するものだと考えることもできる。その場合、第１の値として印字率を用いてもよいし、上述したように
トナーの使用量の算出値または測定値を用いてもよい。

【0064】

上述したように、本発明の実施例においては画像情報に基づいて印字率（例えば現像ローラ４１が１周する間の平均印字率）を算出し、ＣＰＵ１５０による供給バイアスの変化量の制御に利用している。ここで画像形成装置１００が、実際に印字されたトナー像の濃度を検知する構成を備えており、画像データに基づく印加電圧の補正に用いる場合がある。濃度検知対象としては、図１に示したようなモノクロプリンタの場合は、装置本体内部に感光ドラム１の表面に形成されたトナー像のパッチの濃度検知機構を設けてもよいし、記録材上に転写されたトナー像の濃度を検知してもよい。また複数色に対応する複数の感光ドラムを備え、中間転写ベルトなどの中間転写体に各色トナー像を重畳転写する場合、装置本体内部に中間転写体の表面に形成されたトナー像濃度検知機構を設けてもよいし、記録材上に転写されたトナー像濃度を検知してもよい。ＣＰＵ１５０は、画像情報に基づいて形成されると想定したトナー像濃度と、濃度検知機構により検知された実際の濃度の差に基づいて、装置の制御値（例えば電源からの印加電圧など）を調整することにより、意図した印字が行われるように調整する。

【0065】

［構成１］
像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に接触してその表面に前記現像剤を供給する発泡弾性体を含む供給ローラと、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加するとともに、前記供給ローラに供給電圧を印加する電源装置と、
前記現像電圧および前記供給電圧を制御する電源制御部であって、前記現像電圧と前記供給電圧を制御することにより供給バイアスを変化させることで前記供給ローラから前記現像剤担持体への前記現像剤の供給を制御する電源制御部と、
画像情報に基づいて前記像担持体の表面への前記静電潜像の形成を制御する画像制御部と、
を有し、
前記画像制御部は、前記画像情報に基づく値である第１の値を取得し、画像形成が行われる期間における前記供給バイアスの変化量を前記第１の値に基づいて制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
[構成２
前記画像制御部は、前記第１の値として、前記画像情報に基づいて形成される画像における印字率を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
[構成３］
前記画像制御部は、前記第１の値として、前記画像情報に基づいて画像を形成するときの前記現像剤の使用量を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
[構成４］
前記電源制御部は、時間あたりの前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
[構成５］
前記電源制御部は、前記現像剤担持体の回転軸に垂直な方向における距離あたりの前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
[構成６］
前記電源制御部は、前記供給バイアスが前記現像剤の正規帯電極性と同極性側に徐々に変化するように、前記供給バイアスの変化量を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
[構成７］
前記電源制御部は、前記画像形成が行われる期間において、前記供給バイアスが時間の経過に対して単調増加または単調減少するように制御を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
[構成８］
前記電源制御部は、前記画像情報の解析により決定された高印字率の区間については前記供給バイアスを所定の変化量で変化させ、低印字率の区間については前記供給バイアスが一定となるように制御を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
[構成９］
前記電源制御部は、前記画像情報に基づいて形成される画像における印字率が高いほど、前記供給バイアスの変化量が大きくなるように制御を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【符号の説明】

【0066】

１００：画像形成装置、１５０：ＣＰＵ、１６０：高圧電源、Ｔ：トナー、１：感光ドラム、４：現像装置、４１：現像ローラ、４２：供給ローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】