(57)【要約】【課題】  本発明は、画像品質に影響を与える像担持体、転写ローラ、定着ローラなど回転体や、現像剤や転写材など移動体の表面近傍の相対湿度を精度良く高速に測定することにより、測定した相対湿度から個別にフィードバック制御を行うことで安定した画像品質が得られる。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部における測定対象部材の表面温度を測定する非接触方式の温度センサと、画像形成装置内部における測定対象部材の近傍雰囲気の絶対湿度を測定する湿度センサと、測定した表面温度と絶対湿度を用いて画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度を演算する相対湿度演算部とを有する相対湿度測定装置を具備し、相対湿度測定装置によって演算された相対湿度に基づいて画像形成処理における各画像形成条件を決定し、決定した各画像形成条件に基づいて画像形成を行う。【選択図】        図４
2010224002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電部によって予め帯電された像担持体上に露光部によって露光して形成された静電潜像を現像部によって現像して得られた可視像を転写材に転写部によって転写し、転写された転写材を定着部によって定着することにより画像形成処理を行う画像形成装置において、
画像形成装置内部における測定対象部材の表面温度を測定する非接触方式の温度センサと、画像形成装置内部における測定対象部材の近傍雰囲気の絶対湿度を測定する湿度センサと、測定した表面温度と絶対湿度を用いて画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度を演算する相対湿度演算部とを有する相対湿度測定装置を具備し、
該相対湿度測定装置によって演算された相対湿度に基づいて画像形成処理における各画像形成条件を決定し、決定した各画像形成条件に基づいて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記湿度センサは、前記温度センサの応答時間内で絶対湿度を測定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記温度センサと前記湿度センサとを集積した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。
【請求項４】
前記測定対象部材は、前記像担持体、前記転写部及び前記定着部を構成する回転体であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記測定対象部材が前記像担持体を構成する回転体であって、前記相対湿度測定装置によって得られた前記像担持体の回転体の表面近傍の相対湿度値に基づいて、前記帯電部の帯電バイアスの制御、前記露光部の露光量の制御または前記像担持体に内蔵された加熱手段の温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記測定対象部材が前記転写部を構成する回転体であって、前記相対湿度測定装置によって得られた前記転写部の回転体の表面近傍の相対湿度値に基づいて、前記転写部の転写バイアスの制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記測定対象部材は、前記現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記測定対象部材が前記現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤であって、前記相対湿度測定装置によって得られた前記現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤表層の相対湿度値に基づいて、前記現像部の現像バイアスの制御または前記現像部の現像剤の攪拌制御を行うことを特徴とする請求項１〜３、７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記測定対象部材は、給紙部に収納される転写材及び搬送経路を搬送される転写材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記測定対象部材が前記給紙部に収納される転写材及び搬送経路を搬送される転写材であって、前記相対湿度測定装置によって得られた転写材の表面近傍の相対湿度値に基づいて、前記給紙部内の温度制御、前記転写部の転写バイアスの制御または前記定着部の制御を行うことを特徴とする請求項１〜３、９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
帯電部によって予め帯電された像担持体上に露光部によって露光して形成された静電潜像を現像部によって現像して得られた可視像を転写材に転写部によって転写し、転写された転写材を定着部によって定着することにより画像形成処理を行う画像形成方法において、
非接触方式の温度センサによって測定する画像形成装置内部における測定対象部材の表面温度と、湿度センサによって測定する画像形成装置内部における測定対象部材の近傍雰囲気の絶対湿度を用いて演算した画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度に基づいて画像形成処理における各画像形成条件を決定し、決定した各画像形成条件に基づいて画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び画像形成方法に関し、詳細には電子写真方式により画像を形成する複写機、レーザビームプリンタ、デジタル複合機などの画像形成装置内部の相対湿度値に依存して変化する特性値に対して、その対象物の表面近傍の相対湿度測定を行い、各種特性値の制御及び各部の環境制御を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を形成する複写機、レーザビームプリンタ、デジタル複合機など画像形成装置の特性値変化、例えば像担持体表面に生成されるフィルミングによる吸湿、現像剤の帯電量変化、転写材の含水分量など、相対湿度値に依存しているものも多く、いずれも画像劣化、画像濃度の変化など出力画像に変化を与えることから、画像形成装置の環境制御や、環境フィードバック制御を行う上では相対湿度情報が重要である。
【０００３】
このような電子写真装置内部の相対湿度測定を、湿度センサまたは温度補償を行うための温度センサを組み合わせた温湿度センサを、測定対象物の近傍に設置して行い、環境制御や環境フィードバック制御を行う技術としては、従来よりいくつか提案されている。その一つとしての特許文献１には、作像部周囲の湿度を測定し、その測定値を用いた判断から像流れに対応した各種制御に展開することが提案されている。また、特許文献２では、現像器内部に湿度センサを設置し、その測定値から現像剤の帯電量に対応した各種制御に展開することや、現像器内に湿度センサを設置する際に課題となるトナー汚染からの考慮を提案している。更に、特許文献３では、用紙搬送路上を搬送される用紙表面と近接して対向する位置に湿度センサを設置し、湿度センサから得られた相対湿度値によって用紙の含水分量を求めることを提案している。また、特許文献４では、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を測定して絶対湿度を測定する１つの湿度センサと、画像形成装置内部に複数配置された温度センサを用い、電子写真装置各部の相対湿度を測定し、その測定値から画像形成装置の各種制御に展開することを提案している。
【０００４】
また、複数の検出部で構成されたセンサを用い、雰囲気や、測定対象物表面の状態を測定する従来の技術が、以下のような特許文献５〜７に提案されている。先ず、特許文献５では、温度センサと絶対湿度センサあるいは露点センサを用い雰囲気の相対湿度を測定することを提案している。また、特許文献６では、非接触温度センサと露点センサを用い、測定対象物表面のガスや水蒸気の凝結を測定することを提案している。更に、特許文献７では、温度センサと、温湿度センサを用い、測定対象物表面の湿度状態を測定することを提案している。
【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、上記特許文献１によれば、像流れの原因としては像担持体表面のフィルミングが考えられ、上述したように相対湿度値に依存して発生するため、使用する湿度センサは相対湿度センサを用いることになる。しかし、像担持体などの回転体の相対湿度を測定する場合、相対湿度センサ、または温度補償を行うための温度センサを組み合わせた温湿度センサを、対象物に接触させることが困難なことから、センサは対象物から離れた位置に設置することになる。この場合、測定対象物とセンサの間に雰囲気（気体）が介在するため、測定対象物の温度を測定するのに多くの時間が必要であり、測定対象物の温度と測定対象物の雰囲気温度の平均的な値になってしまうことから、測定対象物の温度が把握できずに相対湿度値としては誤差を多く含んだ値となる。更には、温度補償に用いる熱電対、サーミスタ、白金測温抵抗体などの接触方式の温度センサにおける応答性能は、パッケージや設置状態による要素が大きいため、回転体や移動体など、接触させることが困難で、測定対象物から離れた状態で設置する場合は、測定対象物の急激な温度変化に追従できずに、さらに相対湿度値の誤差が発生してしまう課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２によれば、現像剤における特性値の１つである帯電量は相対湿度値に依存すると考えられるので、上記特許文献１と同様、湿度センサは相対湿度センサを用いることになる。しかし、湿度センサにとっては汚染源となる現像剤の相対湿度を測定する場合、相対湿度センサまたは、温度補償を行うための温度センサを組み合わせた温湿度センサを、現像剤に接触させることが困難なことから、センサは現像剤から離れた位置に設置することになる。よって、上記特許文献１と同様に温度測定の遅れと設置方法に関する課題があり、精度良く高速に現像剤表面の相対湿度を測定することができないという課題があった。また、現像剤の湿度測定においては、半密閉状態の現像器内部に格納されている湿度状態と、現像器の外部雰囲気と接触している現像器のスリーブローラ表面から像担持体表面にかかる湿度状態とでは、異なることが容易に予想される。現像剤の湿度状態を把握し画像へ展開するためには、現像器のスリーブローラ表面から像担持体表面にかかる状態を把握することが重要である。
【０００７】
更に、上記特許文献３によれば、用紙搬送路中を移動する用紙は高速であり、固定されたセンサ部に対して、用紙が通過する時間は限られてくる。精度良く通過する用紙の相対湿度を測定するために温度測定は、湿度測定と同等の応答速度を有する必要があり、その点についての考慮がなされていない。センサ部を通過する用紙表面の温度測定が湿度測定と同様に高速測定が可能になれば、相対湿度値としての精度は向上し、最終的に用紙の含水分値としての精度も向上できると考えられる。よって、精度良く高速に相対湿度の測定が行えず、結果として含水分としての誤差が大きくなる課題があった。
【０００８】
また、上記特許文献４において用いる温度センサは、接触方式の温度センサを想定しており、画像形成装置各部の相対湿度を簡易的に使用し、それを低コストで実現したい場合は良いが、精度良く画像形成装置内部の部材の表面近傍の相対湿度を測定したい場合は、上記特許文献１及び上記特許文献２と同様の温度測定の遅れと設置方法に関する課題があり、精度良く高速に画像形成装置内部の部材の表面近傍の相対湿度を測定することができないという課題があった。また、絶対湿度の測定についても、個々の部品によって遮蔽され分離した空間毎に測定した方が、時間的な遅れは最小限にできると考えられる。
【０００９】
更に、上記特許文献５によれば、使用する温度センサが雰囲気の温度を測定するものであることから、上記特許文献１、２、４と同様に接触方式の温度センサを用いることになる。よって、温度測定の遅れと設置方法に関する課題があり、精度良く高速に測定対象物の表面近傍の相対湿度を測定することができない課題があった。
【００１０】
また、上記特許文献６によれば、光学式の露点センサを用いて雰囲気の露点温度を測定しているが、用いる非接触方式の温度センサと露点センサとの応答速度の差が大きく、この状態で算出された結果は誤差を多く含んだ値になる。温度センサと露点センサを組み合わせた測定では、温度センサの応答が高速であるだけでなく、温度センサの応答時間内で、露点センサは応答できることが重要である。よって、精度良く高速に測定対象物の表面状態を把握することができない課題があった。また、露点センサは構成される部品点数が多く、方式上光を反射させる空間が必要であることから物理的サイズを小さくすることが困難であり、設置箇所が制約されてしまう課題があった。
【００１１】
更に、上記特許文献７によれば、接触方式の温度センサを用いて測定対象物の表面温度を検出しているため、回転体や移動体の表面温度を検出することは困難である。また、上記特許文献１、２、４、５と同様に温度測定の遅れに関する課題があり、さらには雰囲気の絶対湿度を測定する際に、温度センサ及び相対湿度センサを用いている。相対湿度を検出するセンサとしては、感湿材料の電気抵抗値あるいは電気容量が雰囲気中の湿度に感応して変化することを利用し、主に次に挙げるものが知られている。酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４）、酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属酸化物の焼結体あるいは金属酸化膜を用いたもの、親水性高分子膜あるいは高分子電解質さらには繊維高分子を用いたもの、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）等の電解質塩を用いたもの、及び吸湿性樹脂あるいは吸湿性高分子膜などに炭素等の導電性粒子または繊維を分散させたものなどがあるが、水分の吸脱着にかかる時間が必要で、高速に測定できない課題があった。よって、精度良く高速に測定対象物の表面近傍の相対湿度を測定することができない課題があった。
【００１２】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、画像品質に影響を与える像担持体、転写ローラ、定着ローラなど回転体や、現像剤や転写材など移動体の表面近傍の相対湿度を精度良く高速に測定することにより、測定した相対湿度から個別にフィードバック制御を行うことで安定した画像品質が得られる画像形成装置及び画像形成方法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】
【００１３】
前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、帯電部によって予め帯電された像担持体上に露光部によって露光して形成された静電潜像を現像部によって現像して得られた可視像を転写材に転写部によって転写し、転写された転写材を定着部によって定着することにより画像形成処理を行う。そして、本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部における測定対象部材の表面温度を測定する非接触方式の温度センサと、画像形成装置内部における測定対象部材の近傍雰囲気の絶対湿度を測定する湿度センサと、測定した表面温度と絶対湿度を用いて画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度を演算する相対湿度演算部とを有する相対湿度測定装置を具備している。本発明の画像形成装置によれば、相対湿度測定装置によって演算された相対湿度に基づいて画像形成処理における各画像形成条件を決定し、決定した各画像形成条件に基づいて画像形成を行うことに特徴がある。相対湿度を算出するために必要な温度測定に、非接触方式の温度センサを用いることで、回転体や移動体などセンサを接触させることができない、または接触させることが困難な場合でも表面温度を精度良く測定することができる。また、絶対湿度は単位体積あたりの水蒸気量を示すものであり、水蒸気は均一になろうとする性質があるので、絶対湿度を測定する湿度センサは測定対象部材の表面から離れた位置に設置した場合であっても、測定対象部材の表面近傍の絶対湿度と同等の測定値を得ることができる。従って、測定対象部材の表面温度と、測定対象部材の近傍雰囲気の絶対湿度を用いて演算した相対湿度に基づいて画像形成処理における画像形成条件を決定することにより、安定した画像品質が得られる画像形成装置を提供することができる。
【００１４】
また、湿度センサは温度センサの応答時間内で絶対湿度を測定することにより、画像形成装置内部における測定対象部材の温度や、画像形成装置内部における測定対象部材周囲の湿度が急激に変化した場合であっても、時間遅れなく画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度を測定することができる。
【００１５】
更に、温度センサと湿度センサとをＭＥＭＳ技術で一体化集積することにより、センサ自体のサイズが小さくなり、また構成する部品が共有化できて部品点数を削減できる。よって、物理的サイズを小さくでき設置場所の自由度を向上することができる。
【００１６】
また、測定対象部材は、像担持体、転写部及び定着部を構成する回転体であり、センサが接触できない、または接触させることが困難な当該回転体に対して、相対湿度測定装置を適切に設置することにより、当該回転体の表面近傍の相対湿度を精度良く測定することができる。
【００１７】
更に、測定対象部材が像担持体を構成する回転体であって、相対湿度測定装置によって得られた像担持体の回転体の表面近傍の相対湿度値に基づいて、帯電部の帯電バイアスの制御、露光部の露光量の制御または像担持体に内蔵された加熱手段の温度制御を行う。よって、精度良く得られた像担持体を構成する回転体の表面近傍の相対湿度測定値を用いることにより、最適な帯電バイアスや、露光量または像担持体に内蔵された加熱手段の制御条件を決定することができる。
【００１８】
また、測定対象部材が転写部を構成する回転体であって、相対湿度測定装置によって得られた転写部の回転体の表面近傍の相対湿度値に基づいて、転写部の転写バイアスの制御を行う。よって、精度良く得られた転写部の回転体の表面近傍の相対湿度測定値を用いることにより、最適な転写バイアスの制御条件を決定することができる。
【００１９】
更に、測定対象部材は、現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤であり、センサが接触できない、または接触させることが困難な当該移動体に対して、相対湿度測定装置を適切に設置することにより、当該移動体の表層の相対湿度状態を精度良く測定することができる。
【００２０】
また、測定対象部材が現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤であって、相対湿度測定装置によって得られた現像器のスリーブローラ表面から像担持体の表面にかかる現像剤表層の相対湿度値に基づいて、最適な現像部の現像バイアスの制御または現像部の現像剤の攪拌制御を行う。
【００２１】
更に、測定対象部材は、給紙部に収納される転写材及び搬送経路を搬送される転写材であり、センサが接触できない、または接触させることが困難な当該移動体に対して、相対湿度測定装置を適切に設置することにより、当該移動体の表面近傍の相対湿度状態を精度良く測定することができる。
【００２２】
また、測定対象部材が給紙部に収納される転写材及び搬送経路を搬送される転写材であって、相対湿度測定装置によって得られた転写材の表面近傍の相対湿度値に基づいて、給紙部内の温度制御、転写部の転写バイアスの制御または定着部の制御を行う。よって、最適な転写バイアスや、定着部における定着温度及び定着速度、または給紙部に設置されたヒータによる加熱制御条件を決定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、画像形成装置内部における測定対象部材の表面近傍の相対湿度測定において、温度補償に用いる温度センサを非接触方式の温度センサを用いることで、高速かつ非接触で温度が測定でき、また非接触方式の温度センサの応答時間内で計測できる絶対湿度を測定する湿度センサを用い、これを画像形成装置内部の測定対象部材が配置されている空間と同一ヶ所に配置することにより、精度良くまた、時間遅れの無い測定をすることができる。また、非接触方式の温度センサと、絶対湿度を測定する湿度センサを集積することにより、設置場所の自由度を向上することができる。更に、非接触、かつ高速検知可能な相対湿度測定装置を、画像形成装置内のセンサが接触できない、または接触させることが困難な像担持体、転写部、定着部などの回転体や、現像剤、用紙などの移動体の近傍に、適切に設置することで、最適な環境制御、環境フィードバック制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う温度変化を示す特性図である。
【図２】本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う相対湿度変化を示す特性図である。
【図３】本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う絶対湿度変化を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置に用いられる相対湿度測定装置の構成を示す概略構成図である。
【図５】温度センサと湿度センサを集積した相対湿度測定装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による帯電バイアス制御及び露光制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による像担持体内蔵のヒータ制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写バイアス制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による現像バイアス制御を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による現像剤攪拌制御を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写材加温制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写バイアス制御及び定着制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１０、２０１〜２０６；相対湿度測定装置、１１；温度センサ、
１２；湿度センサ、１３；相対湿度演算装置、１４；センサ、
１５；回路基板、１６；集光レンズ、１７；フィルタ、
１８；センサケース、１９；信号線、２０；測定対象部材、
１００；画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う温度変化を示す特性図、図２は本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う相対湿度変化を示す特性図、図３は本発明の画像形成装置内部の時間経過に伴う絶対湿度変化を示す特性図である。詳細には、図１〜図３は、画像形成装置内部の部材の温度Ｔが周囲や自己発熱によって上昇し、かつ画像形成装置内部の部材周囲の相対湿度ＲＨも上昇した場合の、温度Ｔ（図１）、相対湿度ＲＨ（図２）、絶対湿度ＡＨ（図３）を示した各特性図である。また、図４は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置に用いられる相対湿度測定装置の構成を示す概略構成図である。ここで、従来の相対湿度センサによる測定では接触方式の温度センサを用いて温度補償を行っている。接触方式の温度センサである、熱電対、サーミスタ、側温抵抗体などの応答時間は数秒〜数十秒と遅れが大きく、またセンサが部材表面から離れていることによって、部材の温度変化に追従できずにさらに応答遅れが発生する（図１の波形Ａ、波形Ｃを参照）。このことにより、相対湿度の測定値としては温度測定値の遅れによって、周囲の相対湿度値が上昇しているのにも関わらず一度低下し、温度測定値が正常値に近づくにつれ上昇する。このように、実際の部材の表面近傍の相対湿度変化と、従来技術の相対湿度センサの測定値では異なる値を示す（図２の波形Ａ、波形Ｃを参照）。画像形成装置内部の部材の表面近傍の相対湿度ＲＨ測定では、部材の温度Ｔを高速、かつ精度良く測定することが非常に重要である。これに対し、図４に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置に用いられる相対湿度測定装置１０では、相対湿度ＲＨを測定する際の温度補償用として使用する非接触方式の温度センサ１１と、絶対湿度を測定する湿度センサ１２とを用いる。非接触方式の温度センサ１１は、測定対象部材２０から放射される赤外線を検知するサーモパイルが用いられている。このサーモパイルは測定対象部材２０の表面温度Ｔを非接触で測定できるだけでなく、接触方式の温度センサの応答時間と比較して、数ミリ秒〜数十ミリ秒と高速応答に優れている。従って、サーモパイルを用いた場合は、測定対象部材２０の表面温度Ｔの変化に追従した測定値を得ることが可能である（図１の波形Ｂ、波形Ｃを参照）。
【００２７】
また、絶対湿度ＡＨを測定する湿度センサ１２を、画像形成装置内部の測定対象部材２０が配置される空間と同一ヶ所に配置する。絶対湿度ＡＨは単位体積当たりの水蒸気量を示すものであり、この水蒸気は、均一になろうとする性質があるので、絶対湿度ＡＨを測定する湿度センサ１２は画像形成装置内部の測定対象部材２０の表面から離れた位置に設置した場合であっても、画像形成装置内部の測定対象部材２０の表面近傍の絶対湿度ＡＨと同等の測定値を得ることができる。これは上記特許文献４に開示されている水蒸気量の変化における説明でも述べているが、画像形成装置内２ヶ所の作像ユニットの水蒸気量は、画像形成装置外部で発生した水蒸気量の上昇と、ほぼ同時刻で上昇を開始し、追従している。この理由としては、水蒸気量は温度に依存しないことや、排気ファンの影響が挙げられる。画像形成装置は、定着装置、光学ユニット、コントローラボードなどの自己発熱源の冷却や、定着装置による加熱により転写材から発生する水蒸気の排出や、作像ユニットの帯電器において発生する画像品質に有害な部質を排出することを目的とする排気ファンが複数搭載されており、これら複数搭載されているファンにより上記目的を達成するが、それと同時にファンは画像形成装置内へ外部環境の水蒸気を強制的に取り込んでいる状態になる。従って、画像形成装置内部の水蒸気量変化は、相対湿度変化と比較して時間的な遅れや、分布が非常に少ない。
【００２８】
このように、本発明よりも広い範囲の空間を扱っていることになるが、その状態であっても水蒸気量変化の同時刻性を示している。但し、構成される個々の部品などによって気体や水蒸気の流れは変化する場合もあるので、図４の画像形成装置内部の測定対象部材２０の近傍に湿度センサ１２を配置した方が、時間的な遅れや分布の発生を最小限にできると考えられる。より精度良く画像形成装置内部の測定対象部材２０の表面近傍の絶対湿度ＡＨを測定し、相対湿度ＲＨの測定に反映するためには、画像形成装置内部の測定対象部材２０が配置される空間と同一ヶ所に湿度センサ１２を配置することが望ましい。また、画像形成装置内部の測定対象部材２０の周囲湿度が急激に変化した場合であっても、時間遅れなく相対湿度ＲＨを測定するために湿度センサ１２は、温度センサ１１の応答時間内で計測できることが必要である。このことから、特許文献８に開示されているような半導体の薄膜成形技術を利用した熱伝導式のセンサを用いることにより、温度センサ１１と同等の応答速度を得ることができ、絶対湿度ＡＨの変化に追従した測定値を得ることが可能である（図３の波形Ａ、波形Ｂを参照）。この非接触方式の温度センサ１１で得られた温度Ｔと、湿度センサ１２で測定した絶対湿度ＡＨを用い、相対湿度値ＲＨを図４の相対湿度演算装置１３によって演算する。
【００２９】
ここで、絶対湿度ＡＨ及び温度Ｔから相対湿度ＲＨを求める式はいくつかあるが、ここでは簡易的な次の演算式を用いた。なお、式中の各記号のＲＨ、ＡＨ、Ｔは、それぞれ相対湿度、絶対湿度、温度である。
ＲＨ＝ＡＨ×１００／（（０．００７９４／（１＋０．００３６６×Ｔ））×６１０．７６×ｅｘｐ（１７．１１７６８×Ｔ／（２３４．７９０５＋Ｔ）））
【００３０】
図５は温度センサと湿度センサを集積した相対湿度測定装置の構成を示す図である。同図の（ａ）は概略斜視図であり、同図の（ｂ）は概略側面図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、画像形成装置内部の測定対象部材の表面温度を測定する非接触方式の温度センサ１１と、画像形成装置内部の測定対象部材の表面近傍の絶対湿度を測定する湿度センサ１２を、ＭＥＭＳ技術を用い集積する。このように集積したセンサ１４を回路基板１５に電気的に接続し、さらに集光レンズ１６及びフィルタ１７が設けられたセンサケース１８によってカバーされる。また、回路基板１５と相対湿度演算装置１３とを信号線１９で電気的に接続する。
【００３１】
図６は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す本実施の形態の画像形成装置１００は、像担持体１０１の周囲に、主として、帯電装置１０２、光書込装置１０３、現像装置１０４、転写ローラ１０５、クリーニング装置１０６が配置されている。また、転写材Ｐを収納する給紙部１０７が設けられている。この給紙部１０７から排紙トレイ１０８に向けて転写材Ｐが搬送される搬送経路１０９が形成されており、この搬送経路１０９上に、搬送ローラ１２０、レジストローラ１２１、定着装置１２２が配置されている。
【００３２】
このような構成を有する本実施の形態の画像形成装置１００によれば、像担持体１０１の表面が帯電装置１０２により所定の電位に一様に帯電され、帯電された像担持体１０１の表面が光書込装置１０３によって露光されることにより像担持体１０１の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置１０４からトナーが供給されることにより静電潜像がトナー像として顕像化され、顕像化されたトナー像が転写ローラ１０５により転写材Ｐ上に転写される。像担持体１０１の表面に残留したトナーはクリーニング装置１０６により除去される。
【００３３】
また、センサを接触させ測定することが困難な画像形成装置１００内部の像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラなどの回転体における表面近傍の相対湿度ＲＨの測定において、本発明の相対湿度測定装置２０１、２０２、２０３の温度センサの測定面を像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの表面に対し垂直方向に配置し、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの表面温度Ｔを測定する。また、本発明の相対湿度測定装置２０１、２０２、２０３の湿度センサを、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラが設置されている同一空間に設置し、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。また、温度センサと湿度センサが集積された相対湿度測定装置２０１、２０２、２０３では、測定面を像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの表面に対し垂直方向に配置し、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの表面温度Ｔ及び、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。
【００３４】
更に、画像形成装置１００内の現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤表層の相対湿度ＲＨの測定において、本発明の相対湿度測定装置２０４の温度センサの測定面を現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤の表面に対し垂直方向に配置し、現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤表層の温度Ｔを測定する。そして、本発明の相対湿度測定装置２０４の湿度センサを現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面と像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤と同一空間に配置し、現像剤の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。また、温度センサと湿度センサが集積された相対湿度測定装置２０４では、測定面を現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤の表面に対し垂直方向に配置し、現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤表層の温度Ｔ及び、現像剤の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。
【００３５】
また、画像形成装置１００内の給紙部１０７に収納される転写材Ｐの表面近傍の相対湿度ＲＨの測定及び、搬送経路１０９を搬送する転写材Ｐの表面近傍の相対湿度ＲＨの測定において、本発明の相対湿度測定装置２０５、２０６の温度センサの測定面を転写材Ｐの表面に対し垂直方向に配置し、転写材Ｐの表面温度Ｔを測定する。そして、本発明の相対湿度測定装置２０５、２０６の各湿度センサを転写材Ｐが存在する同一空間に配置し、転写材Ｐの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。また、温度センサと湿度センサが集積された相対湿度測定装置２０５、２０６では、測定面を転写材Ｐの表面に対し垂直方向に配置し、転写材Ｐの表面温度Ｔ及び、転写材Ｐの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する。
【００３６】
このように測定して得られたそれぞれの表面温度Ｔ及び絶対湿度ＡＨから、像担持体１０１、転写ローラ１０５、定着装置１２２の定着ローラ、そして現像剤表層、更には転写材Ｐのそれぞれの表面近傍の各相対湿度ＲＨを演算する。
【００３７】
図７は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による帯電バイアス制御及び露光制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の像担持体１０１の近傍に配置した相対湿度測定装置２０１により、像担持体１０１の表面温度Ｔを測定する（ステップＳ１０１）。それと同時または続けて像担持体１０１の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ１０２）。そして、測定した表面温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ１０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨによって、画像形成条件の一つである帯電バイアス電圧や、露光量などの像担持体の作像条件を決定する（ステップＳ１０４）。印刷を開始する場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）は、決定した作像条件にて印刷を実行する（ステップＳ１０６）。一方、印刷を開始しない場合は（ステップＳ１０５；ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、各測定を再び開始する。
【００３８】
図８は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による像担持体内蔵のヒータ制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の像担持体１０１の近傍に配置した相対湿度測定装置２０１により、像担持体１０１の表面温度Ｔを測定する（ステップＳ２０１）。それと同時または続けて像担持体１０１の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ２０２）。そして、測定した表面温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ２０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨが、事前に決められた設定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。相対湿度ＲＨが設定値を超えている場合であってヒータがＯＦＦであった場合はヒータをＯＮにする（ステップＳ２０４；ＹＥＳ、ステップＳ２０５）ことによって、像担持体１０１の表面近傍の相対湿度ＲＨを低下させる。一方、相対湿度ＲＨが設定値を超えていない場合であってヒータがＯＮであった場合はヒータをＯＦＦにする（ステップＳ２０４；ＮＯ、ステップＳ２０６）。
【００３９】
図９は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写バイアス制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の転写ローラ１０５の近傍に配置された相対湿度測定装置２０２により、転写ローラ１０５の表面温度Ｔを測定する（ステップＳ３０１）。それと同時または続けて転写ローラ１０５の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ３０２）。そして、測定した表面温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ３０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨによって、画像形成条件の一つである転写バイアス値を決定する（ステップＳ３０４）。印刷を開始する場合（ステップＳ３０５；ＹＥＳ）は、決定した転写バイアス値にて印刷を実行する（ステップＳ３０６）。一方、印刷を開始しない場合は（ステップＳ３０５；ＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、各測定を再び開始する。
【００４０】
図１０は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による現像バイアス制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の現像器１０４の近傍に配置された相対湿度測定装置２０４により、現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤表層の温度Ｔを測定する（ステップＳ４０１）。それと同時または続けて現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ４０２）。そして、測定した現像剤表層の温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ４０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨによって、画像形成条件の一つである現像バイアス値を決定する（ステップＳ４０４）。印刷を開始する場合（ステップＳ４０５；ＹＥＳ）は、決定した現像バイアス値にて印刷を実行する（ステップＳ４０６）。一方、印刷を開始しない場合は（ステップＳ４０５；ＮＯ）、ステップＳ４０１に戻り、各測定を再び開始する。
【００４１】
図１１は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による現像剤攪拌制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の現像器１０４の近傍に配置された相対湿度測定装置２０４により、現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤表層の温度Ｔを測定する（ステップＳ５０１）。それと同時または続けて現像器１０４のスリーブローラ１０４ａの表面から像担持体１０１の表面の間にかかる現像剤の近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ５０２）。そして、測定した現像剤表層の温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ５０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨが、事前に決められた設定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ５０４）。相対湿度ＲＨが設定値を超えている場合であって攪拌動作が停止している場合は、一定時間攪拌動作を起動させる（ステップＳ５０４；ＹＥＳ、ステップＳ５０５）。一方、相対湿度ＲＨが設定値を超えていない場合は（ステップＳ５０５；ＮＯ）、ステップＳ５０１に戻り、各測定を再び開始する。
【００４２】
図１２は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写材加温制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の給紙部１０７に収納されている転写材Ｐの表面の相対湿度が測定できる位置に配置された相対湿度測定装置２０５により、給紙部１０７に収納されている転写材Ｐの表面温度Ｔを測定する（ステップＳ６０１）。それと同時または続けて転写材Ｐの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ６０２）。そして、測定した表面温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ６０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨが、事前に決められた設定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ６０４）。相対湿度ＲＨが設定値を超えている場合であって給紙部１０７に設けられているヒータがＯＦＦであった場合はヒータをＯＮにして転写材Ｐを加温する（ステップＳ６０４；ＹＥＳ、ステップＳ６０５）。一方、相対湿度ＲＨが設定値を超えていない場合であってヒータがＯＮであった場合はヒータをＯＦＦにする（ステップＳ６０４；ＮＯ、ステップＳ６０６）。
【００４３】
図１３は本発明の画像形成装置における測定結果の相対湿度による転写バイアス制御及び定着制御を示すフローチャートである。同図において、図６の画像形成装置１００内の搬送経路１０９を搬送している転写材Ｐの近傍に配置された相対湿度測定装置２０６により、転写材Ｐの表面温度Ｔを測定する（ステップＳ７０１）。それと同時または続けて転写材Ｐの近傍雰囲気の絶対湿度ＡＨを測定する（ステップＳ７０２）。そして、測定した表面温度Ｔの測定値と絶対湿度ＡＨの測定値を用い、例えば上記演算式によって相対湿度ＲＨを演算する（ステップＳ７０３）。演算して得られた相対湿度ＲＨによって、画像形成条件の一つである転写バイアス値、定着温度と定着速度を決定する（ステップＳ７０４）。決定した転写バイアス値、定着温度と定着速度にて印刷を実行する（ステップＳ７０５）。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２００８−１５２１７４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１６１９号公報
【特許文献３】特開２００８−２０９９０５号公報
【特許文献４】特開２００９−０１４９４２号公報
【特許文献５】特開２００１−２８１１８２号公報
【特許文献６】特表２００５−５３１７７６号公報
【特許文献７】特開２００８−００５３５３号公報
【特許文献８】特許第３，４６０，７４９号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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