(57)【要約】【課題】画像濃度の変動を抑制し、常に安定した画像濃度を得ることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】環境条件検出手段で検出した環境条件と、現像剤の新品からの使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に現像装置４０内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定する。そして、今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは基準画像濃度検知手段（Ｐセンサ８２）で検知した基準画像の濃度に基づいて現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降はトナー濃度検知手段（Ｔセンサ８１）で検知したトナー濃度に基づいて現像装置へのトナー補給を制御する。【選択図】図３
2014016604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体上に形成された基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段とを有し、
前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値と、前記現像剤の新品からの使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に前記現像装置内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定し、
今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは前記基準画像濃度検知手段で検知した基準画像の濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降は前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
該像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体上に形成された基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段と、
作像した画像の平均画像面積率を算出する平均画像面積率算出手段とを有し、
前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値と、前記現像剤の新品からの使用時間と、前記平均画像面積率算出手段で算出した平均画像面積率と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に前記現像装置内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定し、
今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは前記基準画像濃度検知手段で検知した基準画像の濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降は前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
所定の基準絶対湿度時における前記基準画像を形成する間隔を基準間隔とし、
前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値が前記基準絶対湿度より大きい場合は、前記基準画像を形成する間隔を前記基準間隔よりも短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。
【請求項４】
所定の基準絶対湿度時における前記基準画像を形成する回数を基準回数とし、
前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値が前記基準絶対湿度より大きい場合は、前記基準画像を形成する回数を前記基準回数よりも少なくすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
所定の基準絶対湿度時における前記基準画像を形成する間隔を基準間隔とし、
前記環境条件検出手段で検出した環境条件により求めた使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値が前記基準絶対湿度より小さい場合は、前記基準画像を形成する間隔を前記基準間隔よりも長くすることを特徴とする、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】
所定の基準絶対湿度時における前記基準画像を形成する回数を基準回数とし、
前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値が前記基準絶対湿度より小さい場合は、前記基準画像を形成する回数を前記基準回数よりも多くす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。
【請求項７】
前記推定時間と前記基準絶対湿度から前記基準間隔を決定することを特徴とする、請求項３又は５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記推定時間と前記基準絶対湿度から前記基準回数を決定することを特徴とする、請求項４又は６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準絶対湿度が所定の湿度範囲に設定されることを特徴とする、請求項３〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記基準絶対湿度が容積絶対湿度の場合、前記基準絶対湿度が１００ｇ／ｍ＾３〜３００ｇ／ｍ＾３の範囲内に設定されることを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
像担持体と、
該像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体上に形成された基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段とを有し、
前記環境条件検出手段で検出した環境条件と、前記現像剤の新品からの使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に前記現像装置内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定し、
今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは前記基準画像濃度検知手段で検知した基準画像の濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降は前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
像担持体と、
該像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体上に形成された基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段と、
作像した画像の平均画像面積率を算出する平均画像面積率算出手段とを有し、
前記環境条件検出手段で検出した環境条件と、前記現像剤の新品からの使用時間と、前記平均画像面積率算出手段で算出した平均画像面積率と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に前記現像装置内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定し、
今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは前記基準画像濃度検知手段で検知した基準画像の濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降は前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二成分現像方法は電子写真その他の、粉体トナーを用いた画像形成方法において、特に高速対応性に優れた現像法式として知られている。近年では複写機やレーザープリンタなどの商品分野において主流の技術として使われている。
【０００３】
二成分現像では、現像剤担持体である、内部に磁石を設置した非磁性スリーブの表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状(磁気ブラシ)に保持させて像担持体に接触ないし近接させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。
【０００４】
また、現像器中の現像剤のトナー濃度をセンサによって検知し、その検知結果に基づいてトナー補給等のプロセスコントロールを行う画像形成装置は周知である。例えば、従来のトナーとキャリアによる２成分現像剤を用いる現像器において、現像能力を維持するためには、トナー濃度が所定の濃度になるようにトナー補給量を適切にコントロールする必要がある。
【０００５】
しかし、上記のようなトナー濃度制御を行う画像形成装置において、現像剤の帯電量の急激な変化に伴い画像濃度変動が発生してしまう場合がある。このような画像濃度変動を抑制する方策として、例えば特開２００１−１２５３６５号公報（特許文献１）には、画像濃度の変動に対して、電源投入時の定着温度が所定の温度以下の時や、作像動作終了時から次の作像動作開始までの時間に応じて、連続作像中に、トナー濃度検知手段（Ｔセンサー）の目標値を変更したり、全変更量を制限することを特徴とする画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、環境や、現像剤の経時変化によるトナー帯電量の影響を考慮していないうえに、トナーの帯電量が安定しない状態のまま、Ｔセンサーの目標値で制御してトナー補給をしているので誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、画像濃度の変動を抑制し、常に安定した画像濃度を得ることのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題は、本発明により、像担持体と、該像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成された基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、環境条件を検出する環境条件検出手段とを有し、前記環境条件検出手段で検出した使用開始時から所定の時間溯った時間の絶対湿度の平均値と、前記現像剤の新品からの使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してからの放置時間とに基づき、今回の作像動作開始後に前記現像装置内のトナー帯電量が一定になるまでの時間を推定し、今回の作像動作に際し、作像動作開始から前記推定時間までは前記基準画像濃度検知手段で検知した基準画像の濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御し、前記推定時間以降は前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度に基づいて前記現像装置へのトナー補給を制御することにより解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像形成装置によれば、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間までは基準画像濃度検知手段（Ｐセンサ）によるトナー補給を行なうことによって、トナーの帯電量が安定しない状態でトナー濃度検知手段（透磁率センサ）検知によるトナー補給を行うことによる画像濃度変動を防ぐことができる。トナー帯電量が一定になったらトナー濃度検知手段によるトナー補給に切り替えることで、画像濃度を常に安定させることができ、連続作像中の画像濃度の変動を防止することができる。
また、画像形成装置を使用する直前の環境だけでなく、使用開始時から所定の時間溯った時間の平均として、放置中の環境を考慮することで、装置の使用環境に即して、さらに画像濃度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるカラー複写装置の概略を示す断面構成図である。
【図２】その画像形成装置の画像形成部の主要な構成を示す概略図である。
【図３】プロセスカートリッジの拡大図である。
【図４】現像剤が新しい時の、異なる環境条件におけるトナー帯電量の通紙時間に対する推移を示すグラフである。
【図５】現像剤が新しい時の、異なる環境条件におけるトナー帯電量の放置時間に対する推移を示すグラフである。
【図６】現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移を示すグラフである。
【図７】現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移を示すグラフである。
【図８】通紙枚数に対して、連続した作像中に光学センサによる制御の有り、または、無しの場合における画像濃度の推移を示すグラフである。
【図９】作像した画像の平均画像面積率における、トナー帯電量の通紙枚数に対する推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラー複写装置の概略を示す断面構成図である。また、図２は、その画像形成装置の画像形成部の主要な構成を示す概略図である。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５と、原稿を読み取る読取装置４、トナー画像を形成する画像形成部６、そして、その下に給紙装置６０が配置されている。その他に、読取装置４と画像形成部６との間に、画像が形成された記録媒体を積載する排紙装置９０が配置されている。
【００１３】
画像形成装置の中央部に配置されている画像形成部６では、その内部の略中央に、画像形成ユニットとしてプロセスカートリッジ２をブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナーに対応した４つを並列に並べたタンデム型に配列している。なお、図１及び図２で、各色トナーに対応した４つプロセスカートリッジ２の配列が異なるが、この配列は所望の画質に応じて適宜変更可能である。その上に、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトで、４つのローラ５３１、５３２、５３３、５３４に掛け回して支持され、回転駆動する中間転写ベルト５１を備えている。
【００１４】
また、図１及び図２を参照すると、４つのプロセスカートリッジの下方には、帯電した各感光体３の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置７が備えられている。中間転写ベルト５１を挟んで、各感光体３と対向する位置には、感光体３上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５１上に一次転写する一次転写ローラ５２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ５２は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。
【００１５】
中間転写ベルト５１の支持ローラ５３２で支持された部分の外側には、二次転写ローラ５４が圧接されている。二次転写ローラ５４は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。二次転写ローラ５４と中間転写ベルト５１との接触部が二次転写部であり、中間転写ベルト５１上のトナー像が記録部材９に転写される。
【００１６】
中間転写ベルト５１の支持ローラ５３１で支持された部分の外側には、二次転写後の中間転写ベルト５１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置５５が設けられている。
【００１７】
二次転写部の上方には、記録部材９上のトナー像を記録部材９に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。図１の定着装置７０は、定着ローラ７１と、これに対向し、圧接して配置される、内部にハロゲンヒータを有する加圧ローラ７２とから構成されている。この他に、図２に示すように、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ及び定着ローラに巻き掛けられた無端の定着ベルトを用いても良い。
【００１８】
画像形成装置の下部には、記録部材９を載置し、二次転写部に向けて記録部材９を送り出す給紙装置６０が備えられている。
以下、各装置について詳述する。
【００１９】
感光体３は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機系であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機系静電潜像担持体としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
【００２０】
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
【００２１】
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００２２】
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない静電潜像担持体を有用に用いることができる。
【００２３】
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また静電潜像担持体を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００２４】
帯電装置１０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ１１を備える。帯電ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。帯電ローラ１１は、感光体３に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ１１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体３表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ１１は、感光体に接触させずに、近接させても良い。ローラ形状であり、感光体３に近接している部分で、放電して、感光体３を帯電させることができる。また、非接触にすることで、帯電ローラ１１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ１１には、帯電ローラ１１表面に接触してクリーニングする帯電クリーナローラ１２が設けられている。
【００２５】
現像装置４０は、感光体３と対向する位置に、図示しないが内部に磁界発生手段のマグネットを備える現像ローラ４１が配置されている。現像ローラ４１の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げる機構を併せて有する２つの供給・撹拌スクリュ４３、４４が備えられている。現像ローラ４１によって搬送されるトナーと磁性キャリア（以下、単に「キャリア」と記す。）とからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記すことがある。）は、規制部材４２によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像ローラ４１に担持される。現像ローラ４１は、感光体３との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体３の潜像面に供給する。そして、現像ローラ４１上の現像剤を現像剤分離板４６で分離して現像装置４０内に回収し、補給されたトナーとサイド攪拌させて帯電させ、現像工程に供する。また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋが、着脱可能に感光体３上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、図２に示すように、各現像装置４０に必要に応じトナーを、トナー補給経路４８を通じて供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ４５Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。
【００２６】
クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１が感光体３と当接・離間する機構を備え、画像形成装置本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレード２１をカウンタ方式で、感光体３に当接し、これによって、感光体３上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体３から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収コイル２２で、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
【００２７】
潤滑剤塗布装置３０は、固定されたケースに収容された固形潤滑剤３２と、固形潤滑剤３２に接触して潤滑剤を削り取り、感光体３に塗布するブラシローラ３１とブラシローラ３１で塗布された潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレード３４を備える。固形潤滑剤３２は、直方体状に形成されており、加圧バネ３３によってブラシローラ３１側に付勢されている。固形潤滑剤３２はブラシローラ３１によって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネ３３で加圧されているために常時ブラシローラ３１に当接している。ブラシローラ３１は、回転しながら削り取った潤滑剤を感光体３表面に塗布する。
【００２８】
本実施形態においては、上記ブラシローラ３１による潤滑剤塗布位置に対して移動方向の下流側の感光体表面に潤滑剤均し手段としての潤滑剤塗布ブレード３４を当接させている。潤滑剤塗布ブレード３４は弾性体であるゴムから構成されているものであり、クリーニング手段としての機能も持たせ、感光体３の移動方向に対してカウンタ方向に当接してある。
【００２９】
図３は、４つのプロセスカートリッジのうち１つを拡大して、その構成を示す概略図である。いずれのプロセスカートリッジ２でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別を示すＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの表示を省略する。各プロセスカートリッジ２は感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃを有し、各感光体３の周りには、感光体３表面に電荷を与える帯電装置１０、感光体３表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置４０、感光体３表面に潤滑剤３２を塗布する潤滑剤塗布装置３０、トナー像転写後の感光体３表面のクリーニングをするクリーニング装置２０がそれぞれ配置されている。
【００３０】
上述した各装置は、さらに、帯電装置１０は、帯電ローラ１１と図示しない帯電ローラ加圧バネと帯電クリーナローラ１２とから構成されている。潤滑剤塗布装置３０は、固形潤滑剤３２と潤滑剤加圧バネ３３と潤滑剤を塗布するブラシローラ３１と潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレード３４とから構成されている。現像装置４０は、感光体３に二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記す）を搬送する現像ローラ４１、現像ローラ４１上の現像剤量を規制する現像規制部材４２、補給されたトナーをキャリアと攪拌しながら現像ローラ４１に供給する供給・撹拌スクリュ４３、４４、現像ローラ４１上の現像剤を分離させる現像剤分離板４６等から構成されている。クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１と廃トナー回収コイル２２とから構成されている。
【００３１】
図３では、これで、一つのプロセスカートリッジ２を形成しているが、プロセスカートリッジ２は、感光体３と、帯電装置１０、現像装置４０、クリーニング装置２０、潤滑剤塗布装置のいずれか１つ以上を一体的に支持していて、画像形成装置１に着脱可能になっていればよく、本実施形態のプロセスカートリッジ２に限定するものではない。
【００３２】
また、このプロセスカートリッジ２には、現像装置４０の現像剤収納部４７内における現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を検知するトナー濃度検知手段（以下、「トナー濃度センサ」又は「Ｔセンサ」と記すことがある。）８１が配置されている。このトナー濃度センサ８１は、トナー濃度検知として用いられる磁気センサを用いて、現像剤における見かけの透磁率の変化を検出している。つまり、検知内容は、トナー濃度によって所定の箇所にある磁性キャリアの量が変動することから、磁気センサが透磁率の変化として検知する。この検知した透磁率を出力電圧として、この出力電圧とトナー濃度との関係を予め求めておく。したがって、トナー濃度センサ８１からの出力電圧からトナー濃度を検知することができる。そして、現像装置４０の現像剤収納部４７内のトナー濃度が変動した場合には、トナー濃度と出力電圧との関係が予め設定された関係となるようにトナーの供給を制御する。これによって、現像装置４０内のトナー濃度を良好な画像を形成するトナー濃度に調整することができる。
【００３３】
また、このプロセスカートリッジ２には、感光体３の上に検出用基準潜像を形成し、その検出用基準潜像を現像装置４０により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段（以下、「光学センサ」又は「Ｐセンサ」と記すことがある）８２が配置されている。これは、感光体３上に、帯電装置１０により均一に帯電した後、露光装置７あるいはＥＬ、ＬＥＤを用いる図示しない除電装置により、所定の間隔で感光体３上に検出用基準潜像（基準パターン潜像）を形成し、この潜像を現像装置４０により現像して検出用基準画像（基準パターン画像）を形成する。つぎに、感光体３上に作成した基準パターン像の濃度を、発光素子と受光素子との組み合わせによる光学センサ８２で、受光素子が受光した光の強さから基準のトナー付着量を検知することができる。
【００３４】
所定の間隔とは、予め定める間隔で、一定の枚数の作像後でも、連続作像中の記録媒体９を送付する間でも良い。また、補給したトナーが現像剤中に混合攪拌させるのに一定の時間が必要であり、連続した検知するよりは、一定の時間又は印刷枚数の後に検知することが好ましい。これによって、現像剤のトナー濃度ではないが、現像される量の目安となるトナー帯電量を間接的に検知することができ、予め設定された関係となるようにトナーの供給を制御する。これによって、現像装置４０内の現像剤を良好な画像を形成することができるように調整することができる。
【００３５】
図１ないし図３を参照して、画像形成装置１は、感光体３上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体３上に所望のトナー像が形成される。
【００３６】
感光体３は、不図示の駆動部によって回転駆動される。そして、帯電装置１０の位置で、感光体３の表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体３の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程）。その後、感光体３の表面は、現像装置４０との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体３の表面は、中間転写ベルト５１及び一次転写ローラ５２との対向位置に達して、この位置で感光体３上のトナー像が中間転写ベルト５１上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体３上には、僅かながら未転写トナーが残存する。その後、感光体３の表面は、クリーニング装置２０との対向位置に達して、この位置で感光体３上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２１によって回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体３の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体３上の残留電位が除去される。こうして、感光体３上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００３７】
図１ないし図３を参照して、具体的に画像形成動作を説明する。
画像形成部６の下方に配設された露光装置７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各プロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ上に向けて照射される。露光装置７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体３上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体３上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト５１上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト５１上にカラー画像が形成される。
【００３８】
４つの１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃは、それぞれ、中間転写ベルト５１を感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト５１は、各１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト５１上に重ねて１次転写される。
【００３９】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト５１は、二次転写ローラ５４との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラともなっている中間転写ベルト５１の支持ローラ５３２が、二次転写ローラ５４との間に中間転写ベルト５１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト５１上に形成されたカラートナー像は、この二次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録部材９上に転写される。このとき、中間転写ベルト５１には、記録部材９に転写されなかった未転写トナーが残存する。中間転写ベルト５１上に残存する未転写トナーは、クリーニング装置２０によって除去されることで初期状態に復帰する。こうして、中間転写ベルト５１上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００４０】
ここで、二次転写ニップの位置に搬送された記録部材９は、画像形成装置１の下方に配設された給紙装置６０にある給紙カセット６１から、給紙ローラ６２やレジストローラ対６３等を経由して搬送されたものである。
【００４１】
詳しくは、給紙装置６０には、転写紙等の記録部材９が複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ６２が回転駆動されると、一番上の記録部材９がレジストローラ対６３のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対６３に搬送された記録部材９は、回転駆動を停止したレジストローラ対６３のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト５１上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対６３が回転駆動されて、記録部材９が二次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録部材９上に、所望のカラー画像が転写される。
【００４２】
その後、二次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録部材９は、定着装置７０の位置に搬送される。二次転写ニップの上方に設けられている定着装置７０は、定着ローラ７１及び圧力ローラ７２による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録部材９上に定着される。その後、記録部材９は、排紙ローラ対９３のローラ間を経て、画像形成装置１の外へと排出される。排紙ローラ対９３によって画像形成装置１外に排出された記録部材９は、出力画像として、排紙部９１上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４３】
このような画像形成装置１で、磁性キャリア（単に、「キャリア」と記す）とトナーとを有する二成分現像剤を用いている。現像剤には磁性・非磁性一成分現像剤と二成分現像剤とがある。二成分現像剤の方が、現像ローラ４１上への搬送量、トナーの帯電量の制御が容易であるため、広く用いられている。
【００４４】
二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記すことがある）中のキャリアの含有量は、９０〜９８重量％であることが好ましく、９３〜９７重量％がさらに好ましい。
キャリアは、特に限定されないが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有することが好ましい。芯材は、体積平均粒径が１０〜１５０μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍがさらに好ましい。樹脂層の材料としては、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。また、樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。この被覆する樹脂層の厚さは、０．１〜４μｍであることが好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。
【００４５】
トナー材料としては、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂等のトナーバインダーと、着色剤とを含有し、必要に応じて、荷電制御剤、ワックス等のその他の成分を含有する。これらの材料を各種有機溶媒に溶解し、着色剤を分散、かつ、離型剤を分散又は溶解し、これを前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。また、上記材料を熱溶融混練し得られた混練物を各種溶媒に一度溶解、分散した液を、前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的のトナーを得ることも可能である。また、トナーの体積平均粒径は、４〜１０μｍであることが好ましく、５〜８μｍがさらに好ましい。さらに、流動性等を改質するために無機微粒子、有機微粒子の外添剤を含んでいても良い。
【００４６】
しかしながら、二成分現像剤は長期にわたって画像形成動作を行っていると劣化してくる。劣化の具体的な形態としては、一つはトナー帯電量が不安定になる。更に、具体的には、帯電量分布が広くなったり、また、逆帯電トナーが発生することがあげられる。この原因としては、トナー表面に外添される外添剤のトナー内部への埋没、飛散してトナー表面の存在量が減少、キャリアへの移行等の状況が発生するためである。
【００４７】
このような現像剤の劣化を抑制することは困難であり、そこで、例え、劣化しても一定の画質が得られるように、上述したトナー濃度センサ８１、光学センサ８２を用いて二成分現像剤の現像性を制御している。
【００４８】
光学センサ８２の方式では、感光体３、転写ローラ５２や中間転写ベルト５１等を用いて基準パターンを作ると、連続作像時には制御できなくなる場合があり、また、基準パターン分のトナーを廃棄しなければならずトナー効率が低いという問題がある。また、トナー濃度センサ８１の方式では、現像剤の劣化や環境変動、また現像剤や機械毎の現像条件のばらつきによる現像能力の変化に追随できないという問題がある。そこで、光学センサ８２、トナー濃度センサ８１の方式を組み合わせることで互いの問題点を補うように制御が行われている。
【００４９】
例えば、以下のようなステップで画像形成動作が制御されていた。
（１）ステップＳ１：コピーが終了すると、前回の光学センサ８２の検知から積算枚数が１０枚に達したかどうかが判断される。
（２）ステップＳ２：そして、積算枚数が、例えば、１０枚に達していれば、基準パターンを作成しその濃度を光学センサ８２で検知し、その検知出力Ｖｓｐと基準パターンのない地肌部の検知出力Ｖｓｇをメモリーに記憶する。
（３）ステップＳ３：次に、光学センサ８２の検知値：Ｖｐ＝Ｖｓｐ／Ｖｓｇから、所定のテーブルに従ってトナー濃度センサ８１の制御目標の補正値：ΔＶｔｒｅｆを決定する。
（４）ステップＳ４：次に、トナー濃度センサ８１の目標値をＶｔｒｅｆ＝Ｖｔｐ＋ΔＶｔｒｅｆに従い算出し、この目標値：Ｖｔｒｅｆがメモリーに記憶される。
（５）ステップＳ５：また、コピーが終了した際に前回の光学センサ８２の検知からの積算枚数が、例えば、１０枚に達していないときには、その積算枚数をメモリーに記憶する。このようにしてトナー濃度センサ８１の目標値：Ｖｔｒｅｆを決定する。
【００５０】
しかしながら、従来のように、単に、トナー濃度センサ８１、光学センサ８２の両方を用いただけでは、現像剤の経時による帯電性の変動、画像形成装置１が置かれた環境変動、画像形成装置１における機械毎の現像条件のばらつきによる現像能力の変化に追従できないという問題があった。
【００５１】
そこで、本発明では、予め画像形成装置に対して現像剤の帯電性と設置する環境条件等を検討し、トナー帯電量として制御に組み入れることとした。
まず、新しい現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性を調べた。
【００５２】
図４は、現像剤が新しい時の、３つの環境条件（低温低湿状態、常温常湿状態、高温高湿状態）におけるトナー帯電量の通紙時間に対する推移を示すグラフである。なお、高温高湿は２７℃８０ＲＨ％、常温常湿は２３℃６５ＲＨ％、低温低湿は１０℃１５ＲＨ％である。
【００５３】
温度と湿度とが変わることで、ほぼ現像剤の環境による帯電量の変化を予測することができる。図４では、高温高湿環境より低温低湿環境の方が、トナー帯電量が飽和した時の帯電量が高く、飽和するまでの時間も長い。これは、水分が多いと、結着樹脂等で構成されているトナーに比較して水分の電気抵抗が低いことから電荷の減衰が大きくなるとともに、水分は摩擦帯電的には若干のプラス極性を有するためと考えられる。したがって、トナーがマイナス極性の時に特にこの傾向が顕著である。また、飽和までの時間は、水分による影響とともに、電子等の移動度の影響があると考えられる。
【００５４】
図５は、現像剤が新しい時の、上記３環境におけるトナー帯電量の放置時間に対する推移を示すグラフである。低温低湿環境より高温高湿環境の方が、帯電量の低下量が大きい。これは、上述したように結着樹脂等で構成されているトナーに比較して水分の電気抵抗が低いことが、高温高湿における電荷の減衰を大きくしている。
【００５５】
次に、経時で使用している、設定された寿命に近い現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性を調べた。
図６は、現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移を示すグラフである。現像剤が新しい時とは逆に高温高湿環境の方が、トナー帯電量の変化量が大きい。このメカニズムは不明であるが、トナーを構成する材料、キャリアを構成する材料との関係で変動するものであり、各トナー・キャリア毎にこれらのトナー帯電量の推移を調べておく必要がある。
【００５６】
図７は、現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移を示すグラフである。現像剤が新しい時と同様に、低温低湿環境より高温高湿環境の方が、帯電量の低下量が大きい。
【００５７】
上記のように、トナー帯電量が一定になるまでの時間はいろいろな条件によって変化する。
しかしながら、図４、図５、図６及び図７から、画像形成装置１が置かれた環境、現像剤の新品からの使用時間、前回作像したときの連続稼動時間、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間の４項目がわかれば、今回作像の際の、作像動作開始後にトナー帯電量が一定になるまでの時間を予想することができる。
【００５８】
本発明は、これらの情報から、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間まで所定の間隔で連続作像中に光学センサ８２が検知を行い、光学センサ８２によるトナー補給を支配的にする。すなわち、トナー帯電量が安定しない状態でトナー濃度センサ８１の検知によるトナー補給を行うことによる画像濃度変動を防ぐために、トナー帯電量が一定になるまで（上記予想時間まで）は光学センサ８２による制御を行う。トナー帯電量が一定になったら（上記予想時間以降は）トナー濃度センサ８１のみによるトナー補給に切り替える。これにより、画像濃度を常に安定させることができる。
【００５９】
本発明第１実施形態の実施例を具体的に説明する。
まず、作像を開始するごとに以下の項目（１）〜（４）を測定する。
（１）画像形成装置内に設置された温湿度計により測定された、画像形成装置が置かれた環境から求めた絶対湿度（以下、「検出絶対湿度」という）
（２）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、現像剤の新品からの使用時間（現像剤の使用時間は通紙枚数でも良い。）
（３）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、前回作像したときの連続稼動時間
（４）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間
【００６０】
次に、これらの予め実験で求めた測定結果から、前述の（２）、（３）、（４）と、基準絶対湿度：Ａの時のトナーの帯電量が一定になるまでの時間（以下、トナー帯電量安定化推定時間という）を、画像形成装置１内のマイクロコンピュータに予めプログラムされた計算式又はテーブルに基づいて算出決定する。
【００６１】
なお、基準絶対湿度：Ａは重量絶対湿度でも容積絶対湿度でも良い。また、基準絶対湿度：Ａは単一の値ではなく幅を持たせた方が良い。基準絶対湿度が容積絶対湿度の場合、基準絶対湿度：Ａは１００ｇ／ｍ＾３〜３００ｇ／ｍ＾３の範囲内で指定するのが望ましい。
【００６２】
次に、前述で決められたトナー帯電量安定化推定時間と、基準絶対湿度：Ａから、濃度検出用基準画像を形成する基準間隔：Ｋ、濃度検出用基準画像を形成する基準回数：Ｎを決定する。制御する所定の間隔の単位は、通紙する枚数でも、時間でもよい。
次に、上記検出絶対湿度と基準絶対湿度：Ａの値を比較する。
【００６３】
ところで、夏場のオフィスでは、夜間、装置を使用しない放置中は冷房などの空調を作動させないため、高温高湿となることがある。その場合、業務開始時に空調を入れて、画像形成装置を使用する環境が常温常湿であっても、使用開始直後は、放置中の高湿の影響で、高温高湿で使用した場合と同様の挙動を示すこととなってしまう。
【００６４】
また、冬の場合は、夜間、装置を使用しない放置中は暖房を入れないため、低温低湿となることがある。その場合、業務開始時に暖房を入れて、画像形成装置を使用する環境が常温常湿であっても、使用開始直後は、放置中の低湿の影響で、低温低湿で使用した場合と同様の挙動を示すこととなってしまう。
【００６５】
そこで、上記検出絶対湿度は、画像形成装置を使用する直前の環境だけでなく、使用開始時から所定の時間溯った時間の平均として、放置中の環境も考慮すると効果が大きい。
今回作像開始から溯る時間として、あまり長すぎると直前の状況が反映されないため、２４時間以内に設定することが望ましい。
【００６６】
なお、上記絶対湿度の平均値を取るための「使用開始時」とは、例えば一日の（ある日の）使用開始時のことであり、「装置の電源投入時」としても良い。
【００６７】
［実施例１］
検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合、トナー帯電量安定化推定時間が短くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより小さくする。このようにすることで、より確実に濃度低下を抑えられる。
【００６８】
［実施例２］
検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合、トナー帯電量安定化推定時間が短くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより小さくする。このようにすることで、トナーの帯電量が安定してからも濃度検出用基準画像を形成する無駄を省き、効率よく濃度低下を抑えられる。
【００６９】
［実施例３］
実施例３は、実施例１と２を組み合わせたものである。すなわち、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合、トナー帯電量安定化推定時間が短くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより小さくするとともに、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより小さくする。このようにすることで、より確実に濃度低下を抑えられるとともに、トナーの帯電量が安定してからも濃度検出用基準画像を形成する無駄を省き、効率よく濃度低下を抑えられる。
【００７０】
［実施例４］
検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合、トナー帯電量安定化推定時間が長くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより大きくする。このようにすることで、より確実に濃度低下を抑えられる。
【００７１】
［実施例５］
検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合、トナー帯電量安定化推定時間が長くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより大きくする。このようにすることで、トナー帯電量安定化推定時間にあわせて濃度検出用基準画像を形成することで、より確実に濃度低下を抑えられる。
【００７２】
［実施例６］
実施例６は、実施例４と５を組み合わせたものである。すなわち、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合、トナー帯電量安定化推定時間が長くなることが予想されるため、濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより大きくするとともに、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより大きくする。このようにすることで、さらに確実に濃度低下を抑えることができる。
【００７３】
［実施例７］
実施例７は、実施例１と４を組み合わせたものである。すなわち、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合は濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより小さくし、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合は濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより大きくする。このようにすることで、濃度検出用基準画像を形成する間隔のみを変えることによって、制御を簡略化して、濃度低下に対する効果が望める。
【００７４】
［実施例８］
実施例８は、実施例２と５を組み合わせたものである。すなわち、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合は濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより小さくし、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合は濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより大きくする。このようにすることで、濃度検出用基準画像を形成する回数のみを変えることによって、制御を簡略化して、濃度低下に対する効果が望める。
【００７５】
［実施例９］
実施例９は実施例３と実施例６を組み合わせたものである。すなわち、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより大きい場合は濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより小さくするとともに、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより小さくする。また、検出絶対湿度が基準絶対湿度：Ａより小さい場合は濃度検出用基準画像を形成する間隔を上記基準間隔：Ｋより大きくするとともに、濃度検出用基準画像を形成する回数を上記基準回数：Ｎより大きくする。このようにすることで、より確実に濃度低下に対する効果が望める。
【００７６】
本発明の効果の確認を行なった例について説明する。
図８は、通紙枚数に対して、連続した作像中に光学センサ８２による制御の有り、または、無しの場合における画像濃度の推移を示すグラフである。
【００７７】
ある条件で放置して、作像を開始する際、前述の４項目の測定値をもとに、トナー安定化推定時間と連続作像中に光学センサ８２で検知を行う。そして、その検知した値に基づいて、基準画像を形成する間隔と回数を決定する。
【００７８】
この決定に基づいて画像形成装置１は、図示しない補正手段でトナー濃度検知手段目標値を補正する。そして、この補正されたトナー濃度検知手段目標値に対応するように、トナー補給が制御される。
【００７９】
ここで、株式会社リコー製の画像形成装置、ＲＩＣＯＨ＿Ｐｒｏ１３５７の改造機にて、６％の黒化率を有する原稿を用いて、連続の複写テストを行った。
図８で示すように、ここで用いた画像形成装置（ＲＩＣＯＨ＿Ｐｒｏ１３５７の改造機）のトナー安定化推定時間は、間隔は２５枚、Ｐセンサ検知回数４回という値を導き出した。
【００８０】
画像濃度は、普通紙の転写紙（リコー製タイプ６２００）にベタ画像で、それを分光濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５００で測定した。本発明を適用した場合（グラフの黒丸印）、上記の条件で連続通紙を行ったところ画像濃度の変動は見られなかった。
【００８１】
比較として、同じ放置時間で、本発明を適用せず、光学センサによる検知を行わないまま、通紙した結果も載せておいた（グラフの白三角印）。トナー帯電量が安定する約１００枚まで画像濃度は低下し、それ以降はほぼ安定し画像濃度は低いままであった。光学センサによる補正手段による制御がなかったためである。
【００８２】
このように、本発明を適用し、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間まで所定の間隔で連続作像中にＰセンサ検知を行い、Ｐセンサによるトナー補給を支配的にすることによって、トナーの帯電量が安定しない状態でトナー濃度センサ８１（透磁率センサ）検知によるトナー補給を行うことによる画像濃度変動を防ぐことができる。トナー帯電量が一定になったらトナー濃度センサ８１検知のみによるトナー補給に切り替えることで、画像濃度を常に安定させることができ、連続作像中の画像濃度の変動が起きないことが確認された。
【００８３】
次に、本発明の第２実施形態について説明するが、画像形成装置本体の構成、タンデム作像部の構成及びプロセスカートリッジ等の構成は、図１〜３で説明したものと同じであるため、重複する説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００８４】
さて、上記第１実施形態の説明でも述べたが、従来のように、単に、トナー濃度センサ８１、光学センサ８２の両方を用いただけでは、現像剤の経時による帯電性の変動、画像形成装置１が置かれた環境変動、画像形成装置１における機械毎の現像条件のばらつきによる現像能力の変化に追従できないという問題があった。
【００８５】
そこで、本発明では、予め画像形成装置に対して現像剤の帯電性と設置する環境条件等を検討し、トナー帯電量として制御に組み入れることとした。
新しい現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性については、上記第１実施形態で図４を参照して説明したとおりである。また、現像剤が新しい時の３環境におけるトナー帯電量の放置時間に対する推移についても上記第１実施形態で図５を参照して説明したとおりである。
【００８６】
次に、経時で使用している、設定された寿命に近い現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性を調べた。寿命の判断として、現像剤の使用時間と、作像した画像の平均画像面積率の関係を見る。現像剤の使用時間は通紙枚数でも良い。
【００８７】
図９は、作像した画像の平均画像面積率における、トナー帯電量の通紙枚数に対する推移を示すグラフである。グラフ中、黒丸印は画像面積率３％、白四角印は画像面積率１％、黒三角印は画像面積率０．５％である。
【００８８】
現像剤の劣化の理由として、現像装置内で攪拌される事によって、物理的なストレスを受けてキャリア表面が損傷して帯電の力の低下やキャリア抵抗が低下したり、トナーや各種の添加剤がキャリア表面に付着して、膜を形成する事があげられる。このような状態になると、トナーとキャリア表面との摩擦帯電が行なわれず、寿命と判断される。現像剤寿命がくると、トナー飛散、地汚れ、等の問題を引き起こす。
【００８９】
作像した画像の平均画像面積率によって、現像剤中を通過するトナーの量が変わる。これにより前述のトナーの劣化状態が異なり、通紙枚数に対する帯電量の推移も変化する。図９のグラフから、平均画像面積率が低いほど帯電量の飽和する値が低くなり、寿命が短くなることがわかる。
【００９０】
現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移については、上記第１実施形態で図６を参照して説明したように、現像剤が新しい時と同様に、高温高湿環境の方がトナー帯電量の低下量が大きい。
【００９１】
また、現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移については、上記第１実施形態で図７を参照して説明したように、現像剤が新しい時と同様に、低温低湿環境より高温高湿環境の方が、帯電量の低下量が大きい。
【００９２】
上記のように、トナー帯電量が一定になるまでの時間はいろいろな条件によって変化する。
しかしながら、図４、図５、図６、図７及び図９から、画像形成装置１が置かれた環境、現像剤の新品からの使用時間、作像した画像の平均画像面積率、前回作像したときの連続稼動時間、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間の各項目がわかれば、今回作像の際の、作像動作開始後にトナー帯電量が一定になるまでの時間を予想することができる。
【００９３】
本発明は、これらの情報から、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間まで所定の間隔で連続作像中に光学センサ８２が検知を行い、光学センサ８２によるトナー補給を支配的にする。すなわち、トナー帯電量が安定しない状態でトナー濃度センサ８１の検知によるトナー補給を行うことによる画像濃度変動を防ぐために、トナー帯電量が一定になるまで（上記予想時間まで）は光学センサ８２による制御を行なう。トナー帯電量が一定になったら（上記予想時間以降は）トナー濃度センサ８１のみによるトナー補給に切り替えることが可能であり、これにより、画像濃度を常に安定させることができる。
【００９４】
本発明第２実施形態の実施例を具体的に説明する。
まず、作像を開始するごとに以下の項目（１）〜（４）を測定する。
（１）画像形成装置内に設置された温湿度計により測定された、画像形成装置が置かれた環境から求めた絶対湿度（以下、「検出絶対湿度」という）
（２）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、現像剤の新品からの使用時間（現像剤の使用時間は通紙枚数でも良い。）
（３）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された前回作像したときの連続稼動時間と、作像した画像の平均画像面積率
（４）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間
【００９５】
次に、これらの予め実験で求めた測定結果から、前述の（２）、（３）、（４）と、基準絶対湿度：Ａの時のトナーの帯電量が一定になるまでの時間（以下、トナー帯電量安定化推定時間という）を、画像形成装置１内のマイクロコンピュータに予めプログラムされた計算式又はテーブルに基づいて決定する。
【００９６】
なお、基準絶対湿度：Ａは重量絶対湿度でも容積絶対湿度でも良い。また、基準絶対湿度：Ａは単一の値ではなく幅を持たせた方が良い。基準絶対湿度が容積絶対湿度の場合、基準絶対湿度：Ａは１００ｇ／ｍ＾３〜３００ｇ／ｍ＾３の範囲内で指定するのが望ましい。
【００９７】
次に、前述で決められたトナー帯電量安定化推定時間と、前述（１）の検出絶対湿度と、前述（２）の新品からの使用時間の値と作像した画像の平均画像面積率から、最も適切な所定の間隔を決定し、その間隔で連続作像中に光学センサ８２で検知を行い、トナー補給を行うようにする。ここで（１）置かれた環境と（２）新品からの使用時間の値と作像した画像の平均画像面積率を選択した理由は、これらが、帯電量に与える影響が最も大きかったからである。
【００９８】
次に、前述で決められたトナー帯電量安定化推定時間と、基準絶対湿度：Ａから、濃度検出用基準画像を形成する基準間隔：Ｋ、濃度検出用基準画像を形成する基準回数：Ｎを決定する。制御する所定の間隔の単位は、通紙する枚数でも、時間でもよい。
次に、上記検出絶対湿度と基準絶対湿度：Ａの値を比較する。
【００９９】
ところで、夏場のオフィスでは、夜間、装置を使用しない放置中は冷房などの空調を作動させないため、高温高湿となることがある。その場合、業務開始時に空調を入れて、画像形成装置を使用する環境が常温常湿であっても、使用開始直後は、放置中の高湿の影響で、高温高湿で使用した場合と同様の挙動を示すこととなってしまう。
【０１００】
また、冬の場合は、夜間、装置を使用しない放置中は暖房を入れないため、低温低湿となることがある。その場合、業務開始時に暖房を入れて、画像形成装置を使用する環境が常温常湿であっても、使用開始直後は、放置中の低湿の影響で、低温低湿で使用した場合と同様の挙動を示すこととなってしまう。
【０１０１】
そこで、上記検出絶対湿度は、画像形成装置を使用する直前の環境だけでなく、使用開始時から所定の時間溯った時間の平均として、放置中の環境も考慮すると効果が大きい。
今回作像開始から溯る時間として、あまり長すぎると直前の状況が反映されないため、２４時間以内に設定することが望ましい。
【０１０２】
なお、上記絶対湿度の平均値を取るための「使用開始時」とは、例えば一日の（ある日の）使用開始時のことであり、「装置の電源投入時」としても良い。
【０１０３】
第２実施形態の［実施例１］〜［実施例９］は、上記第１実施形態の［実施例１］〜［実施例９］と同じであり、記載が重複するため省略する。
また、本第２実施形態の効果の確認を、上記第１実施形態の場合と同様に行なったが、図８を参照して説明した第１実施形態と同様に、画像濃度を常に安定させることができ、連続作像中の画像濃度の変動が起きないことが確認された。具体的な確認動作は上記第１実施形態の場合と同様であり、記載が重複するため省略する。
【０１０４】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像装置の構成は図示例に限らず、適宜な構成のものを採用可能である。プロセスカートリッジの構成も任意である。また、像担持体（感光体）としてはドラム状に限らず、ベルト状の像担持体も使用可能である。
【０１０５】
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写装置に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【０１０６】
１              画像形成装置
２              プロセスカートリッジ
３              感光体
６              画像形成部
７              露光装置
４０            現像装置
４１            現像ローラ
４２            規制部材
４３            供給・撹拌スクリュ
４５            トナーカートリッジ
４７            現像剤収納部
５１            中間転写ベルト
６０            給紙装置
７０            定着装置
８１            トナー濃度センサ
８２            光学センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０７】
【特許文献１】特開２００１−１２５３６５号公報
【図１】
2014016604.tif 000003
【図２】
2014016604.tif 000004
【図３】
2014016604.tif 000005
【図４】
2014016604.tif 000006
【図５】
2014016604.tif 000007
【図６】
2014016604.tif 000008
【図７】
2014016604.tif 000009
【図８】
2014016604.tif 000010
【図９】
2014016604.tif 000011