(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
現像剤を担持し前記像担持体の静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加するための現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアスのＤｕｔｙ比率を制御する制御部と、
画像形成装置周囲の相対湿度を検知する湿度検知手段と、を備え、
前記制御部は、
画像形成動作を停止してから所定時間以上経過した場合に、前記湿度検知手段の検知結果に基づき、前記所定時間以上の停止の前よりも後の方が相対湿度が高く且つ前記所定時間以上の停止の前後での相対湿度差が第１相対湿度差の場合よりも、前記所定時間以上の停止の前よりも後の方が相対湿度が高く且つ前記所定時間以上の停止の前後での相対湿度差が前記第１相対湿度差よりも大きい第２相対湿度差の場合の方が、前記交流バイアスの前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーが飛翔する側の振幅値が大きくなるように、前記Ｄｕｔｙ比率を変更するモードを実行し、
画像形成動作を停止してから前記所定時間以上経過していない場合には前記モードを実行しない、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像バイアスにおける交流成分の振幅（Ｖｐｐ）は実質的に一定である、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】
前記制御部は、耐久枚数が増大するにつれて現像バイアスの飛翔側の振幅値が大きくなるように前記Ｄｕｔｙ比率を変更する、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、温湿度検知手段を備え、検知した温湿度の変化に対応して現像バイアスを制御する現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体として一般的にドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）の表面を帯電装置により一様に帯電させる。そして、帯電した感光ドラムを露光装置によって画像情報に応じて露光し、感光ドラム上に静電潜像を形成する。感光ドラムに形成された静電潜像は、現像装置を用いて現像剤のトナーによって顕像化する。そして、この顕像化された画像（トナー像）は転写装置によって記録媒体へ転写される。その後、記録媒体上に転写されたトナー像を定着装置によって熱及び圧力で記録媒体へと溶融定着する。そして、転写プロセス後に感光ドラム上に残留したトナーをクリーニング装置によって取り除き、次回の画像形成プロセスに備える。
【０００３】
現像装置としては、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を使用するものがある。特に、カラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくても良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。
【０００４】
例えば、２成分現像剤を用いる現像装置は、一般的に、本願添付の図３、図４に示すような構成とされる。
【０００５】
つまり、現像装置４は、現像剤を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１は、垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって現像剤搬送経路を兼ねる現像室４１ａと、同じく現像剤搬送経路を兼ねる攪拌室４１ｂとに分けられている。そして、現像室４１ａと攪拌室４１ｂ内には夫々第１の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー４１ｄと第２の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー４１ｅが配されている。また、隔壁４１ｃの長手方向端部には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間で現像剤の通過を許す現像剤搬送経路を兼ねる連通部となる受渡し部４１ｆ、４１ｇが設けられている。第１、第２の攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅは、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器４１内を循環させる。図４に示すように、現像容器４１の感光ドラム１に対向する位置には、現像剤担持体としての現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。現像スリーブ４４は、磁界発生手段としてのマグネットロール４４ａを内蔵する。
【０００６】
第１、第２の攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅによって攪拌されながら搬送されて、摩擦帯電によりキャリアの表面にトナーが付着した状態にある２成分現像剤は、マグネットロール４４ａが発生する磁界によって現像スリーブ４４表面に引き付けられ担持される。そして、現像剤は、現像スリーブ４４の回転により現像ブレード４２を通過して、現像スリーブ４４表面に薄層コートされて感光ドラム１との対向部まで搬送される。該対向部では、マグネットロール４４ａが発生する磁界によって現像剤は鎖状の磁気穂を形成する。この磁気穂は、感光ドラム１に近接若しくは接触し、現像スリーブ４４に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光ドラム１表面に形成された静電潜像に転移し、該感光ドラム１表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【０００７】
上述のように、電子写真方式の画像形成装置に使用される２成分現像剤を用いる現像装置４においては、その現像装置４に収容されている２成分現像剤のトナーとキャリアを攪拌して摩擦帯電させる。その後、現像剤担持体となる現像スリーブ４４により静電潜像担持体となる感光ドラム１に供給することにより該感光ドラム１上の潜像を現像する。
【０００８】
また、現像装置４において消費されたトナーは、２成分現像剤中のトナーとキャリアの比率を維持するようにトナー貯留手段としてのホッパー若しくはボトルから、補給に必要な量のトナーを計量及び搬送補給を行うためのトナー補給手段を通じて補給される。
【０００９】
上述のように乾式トナーを用いた現像方式において、画像形成に用いるトナーは異なる粒径の微粒子の集合体であることから、現像工程において、特定の粒度のトナーが優先的に消費される選択現像性があることが分かっている。そのため、直流電界に交流電界を重畳して印加する方式では、選択現像性がより顕著に現われることがある。特に近年、解像度の向上など高画質化が求められており、トナーの小粒径化が進んでいる。小粒径に成るにつれ、粉粒体の粒度分布はブロードになる傾向にある。この選択現像性によって、現像される粒度分布が偏ってしまうと、ハーフトーン画像のがさつきや色味に変動が生じ、特に長期にわたる画像形成動作に対して、画像安定性が損なわれる。
【００１０】
このように選択現像性による現像装置中のトナー粒度分布変化による画像の不安定性、及び画質低下に対して、特許文献１に記載されるような方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法は、画像印字比率に応じて現像の交流電源のピークツーピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）の振幅（Ｖｐｐ）を制御をすることで現像選択性をコントロールして選択現像を防止する方法である。具体的には、トナー粒度分布が変化する傾向は、画像印字比率が低い場合に多く見られ、トナー補給量が少ない状態で画像形成が継続して行われることによって生じると開示している。そこで、画像印字比率が低い場合に、小粒径側に粒度分布が変化するためＶｐｐを大きくして小粒径トナーが飛翔するようにしている。
【００１１】
また、特許文献２において相対湿度が上昇した場合にＶｐｐを小さくする構成が開示されている。しかし、これはＶｐｐ上昇による電荷注入によって静電潜像が乱れることで発生するがさつきを改善する方法であり、本件が解決しようとしている課題に対しては効果がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２００６−２８５２０１号公報
【特許文献２】米国特許第７５３２８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、本発明が課題とする選択現像が発生する条件として、耐久放置による相対湿度変化によって生じる場合がある。つまり、画像形成装置の動作による昇温状態からの放置で温度低下することによって、現像剤の相対湿度が増加する。そのため、トナーの付着力が変化して現像バイアスによって飛翔するトナーの粒径が変わってしまう。これによって、選択現像が発生する。また、現像高圧ＡＣを大きくすることで画像形成装置内部が昇温してしまうため、耐久直後の機内温度が上昇し放置前後の相対湿度変化が大きくなってしまう傾向もある。
【００１４】
次に、課題の詳細について説明する。
【００１５】
高温高湿環境下において、例えば１日の終わりと翌日の朝一のように画像形成装置内の温湿度が変化すると現像選択性に変動が生じることがある。朝一に現像選択性が変化し、粗粉側に偏ることによって、色味変動、ハーフトーン画像のがさつきが悪化する等の画像不良が発生する。
【００１６】
画像形成後の画像形成装置内の昇温によって、現像剤の温度が上昇して相対湿度が減少することで現像剤の帯電量が増加し、キャリアや現像スリーブに対する静電的付着力が増加して現像性が低下する。また、画像形成が終了し翌日に画像形成が継続される場合には、画像形成装置内の温度は低下して相対湿度が上昇、現像剤の帯電量は低下する。
【００１７】
このとき、放置後の現像剤の平均帯電量は低下するが、大粒径トナーは総電荷量自体が多いため電界による力を受け易く、そのために現像し易い。しかし、小粒径トナーは表面の帯電量が同じでも鏡映力が強いこと、液架橋力などの非静電的付着力が増加することによって現像し難くなり、大粒径トナーが優先的に現像に供される選択性が発生する。これによって、朝一のハーフトーンのがさつきが悪化する。
【００１８】
また、上記の理由により、現像剤の粒度分布は日に日に小粒径側に傾倒していき、耐久が進むにつれて現像性の低下し、飛散などが悪化し画質が低下していく。
【００１９】
本発明は、相対湿度変化量に応じて現像ＡＣバイアスの感光ドラム側向きの振幅である飛翔バイアスを変化させ、上述の温湿度変化によって生じる現像される現像剤の粒度分布の偏りを改善し耐久を通じて高画質を得るものである。また、単純にＶｐｐを増加させると、機内昇温やリングマーク、リークなどが発生する畏れがある。また、極端にＶｐｐを大きくすると逆に微粉現像状態になってしまい、充電性が高くなるが、粗粉が蓄積しやすくなってしまう。
【００２０】
上記の特許文献１において開示されている方法では、高印字比率の画像を形成した場合に現像Ｖｐｐを低くするため逆に粗粉現像を助長してしまい、がさつきなどの画質が悪化してしまう畏れがある。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、機内環境が大きく変化した場合にも現像選択性の変化を抑制することが可能で、がさつきの少ない高画質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持し前記像担持体の静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像剤担持体に直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加するための現像バイアス印加手段と、前記現像バイアスのＤｕｔｙ比率を制御する制御部と、画像形成装置周囲の相対湿度を検知する湿度検知手段と、を備え、前記制御部は、画像形成動作を停止してから所定時間以上経過した場合に、前記湿度検知手段の検知結果に基づき、前記所定時間以上の停止の前よりも後の方が相対湿度が高く且つ前記所定時間以上の停止の前後での相対湿度差が第１相対湿度差の場合よりも、前記所定時間以上の停止の前よりも後の方が相対湿度が高く且つ前記所定時間以上の停止の前後での相対湿度差が前記第１相対湿度差よりも大きい第２相対湿度差の場合の方が、前記交流バイアスの前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーが飛翔する側の振幅値が大きくなるように、前記Ｄｕｔｙ比率を変更するモードを実行し、画像形成動作を停止してから前記所定時間以上経過していない場合には前記モードを実行しない、ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、機内環境が大きく変化した場合にも現像選択性の変化を抑制することが可能となり、がさつきの少ない高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の一部拡大概略構成図である。
【図３】現像装置の概略構成上面図である。
【図４】現像装置の概略構成断面図である。
【図５】画像形成装置を制御する制御システムの一実施例を説明するブロック図である。
【図６】画像形成装置における温湿度センサ及び温度センサの配置図である。
【図７】温湿度検知制御を説明するフロー図である。
【図８】現像ＡＣバイアス制御を説明するフロー図である。
【図９】現像バイアスＤｕｔｙ比率を説明する現像ＡＣバイアス波形図である。
【図１０】長期放置前後における粒度分布図である。
【図１１】現像ＡＣバイアスと粒度分布の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、図１及び図２を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図１に、本実施例の電子写真方式の画像形成装置の全体概略図を、図２に画像形成装置の一部の拡大概略図を示す。
【００２７】
図１及び図２を参照すると、本実施例の画像形成装置１００は、４連タンデム式の画像形成装置である。画像形成装置１００は、複数の像形成手段として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。
【００２８】
本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）に接続された原稿読み取り装置或いは装置本体にパーソナルコンピュータ等のホスト機器が通信可能に接続されている。従って、ホスト機器からの画像情報に従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材（記録用紙、プラスチックシート、布等）に形成することができる。
【００２９】
本実施例の画像形成装置１００は、転写装置５を構成するベルト状の中間転写体（以下、「中間転写ベルト」という。）５１が図示矢印方向に移動して各画像形成部を通過する間に、中間転写ベルト５１上に各画像形成部において各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト５１上で重ね合わされた多重トナー像を記録材Ｓに転写することで記録画像が得られる。
【００３０】
本実施例では、各画像形成部Ｐの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部に属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略し、総括的に説明する。
【００３１】
図２にて、画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム状の感光体（感光ドラム）１を有している。感光ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電装置２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、一次転写手段としての転写部材５２、クリーニング手段としてのクリーニング装置７が設けられている。
【００３２】
転写装置５は、中間転写体としての中間転写ベルト５１を有している。中間転写ベルト５１は複数のローラ５ａ、５ｂ、５ｃに掛け回されて、図示矢印方向に回転（周回移動）する。又、中間転写ベルト５１を介して各感光ドラム１に対向する位置には一次転写部材５２が配置されている。又、中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうち一つのローラ５ｂに対向する位置に二次転写部材５３が設けられている。
【００３３】
画像形成時には、先ず、電源２１（図４）に接続された帯電装置である帯電ローラ２によって、回転する感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラム１の表面を、本実施例ではレーザー露光光学系とされる露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光ドラム１上に静電像を形成する。感光ドラム１に形成された静電像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによりトナー像として顕像化する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５１と感光ドラム１とが当接する１次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１において、一次転写部材５２に印加される一次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト５１上に転写（一次転写）される。例えば、４色フルカラー画像の形成時には、第１の画像形成部ＰＹから順次に、各感光ドラム１から中間転写ベルト５１上にトナー像が転写され、中間転写ベルト５１上に４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。
【００３４】
一方、記録材収容部としてのカセット９に収容されている記録材Ｓが、ピックアップローラ１０ａ、搬送ローラ１０ｂ、１０ｃ及びレジストローラ１０ｄ等の記録材搬送部材１０によって、転写装置５の方へと供給される。記録材Ｓは、中間転写ベルト５１と二次転写部材５３とが当接する二次転写部（ニップ部）Ｔ２に、中間転写ベルト５１上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。そして、中間転写ベルト５１上の多重トナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写部材５３に印加される二次転写バイアスの作用により、記録材Ｓ上に転写される。
【００３５】
その後、中間転写ベルト５１から分離された記録材Ｓは定着装置６へと搬送される。記録材Ｓ上に転写されたトナー像は、定着装置６によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材Ｓ上に定着される。その後、記録材Ｓは機外へ排出される。
【００３６】
一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置７によって回収される。これにより、感光ドラム１は、次の画像形成工程に備える。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５１上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ５４によって除去される。
【００３７】
尚、本実施例の画像形成装置１００は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色又は４色のうち幾つかの色用画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。
【００３８】
［現像装置の基本構成］
次に、図３及び図４を参照して現像装置４について更に説明する。
【００３９】
現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える２成分現像剤を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１には、現像剤担持体としての現像スリーブ４４を備えており、現像スリーブ４４内には磁界発生手段としてのマグネットロール（磁石）４４ａが固定して配置されている。現像容器４１には、更に、現像スリーブ４４の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード４２、現像容器４１内の現像剤を攪拌し且つ搬送する第１、第２の現像剤搬送部材４１ｄ、４１ｅが配置されている。
【００４０】
現像容器４１の内部は垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって現像室（現像剤搬送経路）４１ａと攪拌室（現像剤搬送経路）４１ｂとに区画されている。そして、現像室４１ａに第１の現像剤搬送部材４１ｄが配置され、攪拌室４１ｂに第２の現像剤搬送部材４１ｅが配置されている。隔壁４１ｃの長手方向両端部（図３中左側及び右側）には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間での現像剤の通過を許す受け渡し部（現像剤搬送経路）４１ｆ、４１ｇが設けられている。
【００４１】
本実施例では、第１、第２の現像剤搬送部材４１ｄ、４１ｅはいずれもスクリュー状部材（以下、それぞれ「第１のスクリュー」、「第２のスクリュー」という。）である。つまり、本実施例では、第１、第２のスクリュー４１ｄ、４１ｅは、それぞれ、磁性体の軸（回転軸）の周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根を設けて形成されている。又、本実施例では、第２のスクリュー４１ｅには、羽根に加えて、軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ４１ｅ１をも有している。リブ４１ｅ１は、軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。第１のスクリュー４１ｄは、現像室４１ａ内の現像剤を攪拌し且つ搬送する。又、第２のスクリュー４１ｅは、自動トナー補給制御（ＡＴＲ：Ａｕｔｏ  Ｔｏｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ）のもとで、補給口４１ｉから供給されたトナーと、既に攪拌室４１ｂ内にある現像剤とを攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。
【００４２】
第１、第２のスクリュー４１ｄ、４１ｅは、現像スリーブ４４の回転軸線方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、第１のスクリュー４１ｄと、第２のスクリュー４１ｅとは、現像スリーブ４４の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第１、第２のスクリュー４１ｄ、４１ｅによって、連絡部４１ｆ、４１ｇを介して現像容器４１内を循環させられる。つまり、第１、第２のスクリュー４１ｄ、４１ｅの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室４１ａ内の現像剤が、一方の連絡部４１ｆ（図３の紙面左側）を介して撹拌室４１ｂ内へ移動する。
【００４３】
また、攪拌室４１ｂの最上流部にはトナーを補給するための補給口４１ｉが設けられており、トナー貯蔵手段であるトナーホッパ８へと連絡している。該トナーホッパ８の補給口には、一定のトナー量を搬送することが可能な補給スクリュー（図示せず）が備えてある。そして、上述のＡＴＲ制御によって画像形成時の画像比率、トナー濃度センサ４５としてのインダクタンスセンサ、パッチ画像の濃度検知結果に応じて回転数を制御しトナーを現像容器４１内に補給する。そして、トナーが補給されて攪拌された攪拌室４１ｂ内の現像剤が他方の連絡部４１ｇ（図３の紙面右側）を介して現像室４１ａへ移動する。また、現像装置４の現像室４１ａは、感光ドラム１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器４１の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。本実施例では、現像スリーブ４４は非磁性材料で構成され、現像動作時には図４に示す矢印方向に回転する。上述のように、現像スリーブ４４の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール４４ａが固定されている。
【００４４】
現像室４１ａ内の現像剤は、第１スクリュー４１ｄにより現像スリーブ４４に供給され、現像スリーブ４４に供給された現像剤は、マグネットロール４４ａの発生する磁界により現像スリーブ４４上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ４４上の２成分現像剤は、現像スリーブ４４が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード４２によって層厚が規制されると共に、感光ドラム１と対向する現像領域へと搬送される。現像領域で、現像スリーブ４４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。本実施例では、磁気穂を感光ドラム１に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム１に供給することで、感光ドラム１上の静電像をトナー像として現像する。また、現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ４４には現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源４９から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ４４上の現像剤は、更に現像スリーブ４４が回転することによって現像室４１ａに戻る。
【００４５】
［温湿度検知及び発明の構成］
図５に本発明の制御システムをブロック図で示し、図６に本実施例における温湿度センサ８３及び温度センサ８１の配置を示す。
【００４６】
温度センサ８１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、各色の現像装置４にそれぞれ配置されていて、その温度Ｔ（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を検知し、制御装置３００に通知する。なお温度センサ８１は、それぞれ現像装置４内に配置されていれば２成分現像剤の温度を最も正確に測定でき好ましい。しかし、配置上の制約や現像装置４の交換の可能性がある場合は、現像装置４の外壁に接触或いは近傍に設置しておおよその温度を測定することで代用してもよい。そして、図６に示したように、画像形成装置には画像形成装置内外部（即ち、装置内及び装置周辺）の雰囲気（温度及び湿度）を測定するための温湿度センサ８３が備えられている。
【００４７】
現像容器４１内部の相対湿度は画像形成装置本体に取り付けられている温湿度センサ８３からの信号に基づき以下に説明する方法で算出する。また、本発明においては、現像容器４１の温湿度検知手段として温度センサではなく温湿度センサを配して直接相対湿度を検知して補給制御にフィードバックしてもなんら問題はない。
【００４８】
図７、図８は、本発明に特徴的な動作を、本実施例に則して詳しく説明するフローチャートである。即ち、図７は温湿度検知制御を説明するフロー図であり、図８は現像ＡＣバイアス制御を説明するフロー図である。
【００４９】
先ず、図７を参照して、温湿度検知制御について説明する。温湿度検知制御において、プリンタ制御部３００は、温湿度センサ８３の検出する温度（℃）及び相対湿度（％）を取得し、容積絶対湿度（水蒸気量）ｅ［ｇ／ｍ3］を算出する（Ｓ−１）。温度及び相対湿度から容積絶対湿度（水蒸気量）ｅ［ｇ／ｍ3］を求めるには、本発明の画像形成装置はほぼ１気圧、温度０℃〜６０℃程度の環境で使用されるため、Ｔｅｔｅｎｓの近似式による算出方法をとる。
Ｔｅｔｅｎｓの近似式とは、
Ｅ（ｔ）＝６．１１×１０(7.5×t/(t+237.3))・・・・・・式（１）
（Ｅ：飽和水蒸気圧、ｔ：摂氏温度）
として温度ｔ℃時の飽和水蒸気圧Ｅを求めるものである。この飽和水蒸気圧Ｅに相対湿度ＲＨ１（％）の値を乗ずることで、その温湿度での容積絶対湿度（水蒸気量）ｅ［ｇ／ｍ３］が求められる。
Ｅｐ１＝Ｅ＊ＲＨ１／１００    ・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
ｅ＝２１７＊Ｅｐ１／Ｔ        ・・・・・・・・・・・・・・・式（３）
【００５０】
次にプリンタ制御部３００は、温度センサ８１の温度測定値Ｔ（現像器温度、℃）を取得し、ＣＰＵ３０１によってＴ（℃）からその測定空気の水蒸気圧Ｅｐ２を求める。そして、その値でその温度の飽和水蒸気圧Ｅを除算することで、現像器湿度Ｒｈ［ｄｖ］（％）を求める（Ｓ−２）。
Ｅｐ２＝ｅ＊Ｔ／２１７            ・・・・・・・・・・・式（４）
ＲＨ［ｄｖ］＝Ｅｐ２／Ｅ＊１００  ・・・・・・・・・・・式（５）
【００５１】
本実施例では、画像形成装置１００における画像形成動作間隔が長期間空いた場合に、上述の温湿度検知の結果に応じて現像高圧ＡＣの交流成分のピークツーピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）の振幅（Ｖｐｐ）のＤｕｔｙ比率変更を実施する。
【００５２】
通常、画像形成装置内部の温度は、電源ＯＦＦ時、スリープ時に制御基板や各種駆動、定着器の温調等がＯＦＦになるためにその前後における相対湿度変化量が大きくなる。即ち、相対湿度差が増加する。そのため、本実施例では電源ＯＦＦ−ＯＮ前後、スリープ前後の相対湿度を測定し、相対湿度差ΔＲＨを算出する（Ｓ−３）。
ΔＲＨ＝ＲＨ［ａ］−ＲＨ［ｂ］    ・・・・・・・・・・・・式（６）
ＲＨ［ａ］：放置前相対湿度      ＲＨ［ｂ］：放置後相対湿度
【００５３】
図８を参照して、現像バイアス制御について説明する。所定時間とされる画像形成装置の放置時間としての判断基準は、本実施例では、最終ジョブが終了してから、即ち、放置前の最終の画像形成動作後２時間を長期放置の判断基準とする（Ｓ−４）。そして、２時間以上であると判断した場合、図７を参照して説明した上述の温湿度検知制御（Ｓ−１〜３）を実行する。そして、この温湿度検知制御において、式（６）によって得られた相対湿度差ΔＲＨの算出結果を得る。この算出結果から、表１のテーブル（相対湿度変化量に対する飛翔バイアスのテーブル）に応じて現像高圧ＡＣバイアスを変更する。即ち、本実施例では、表１のテーブルに従って、現像バイアスの飛翔側の振幅値を増加させるように、現像ＡＣバイアスの振幅Ｄｕｔｙ比率を決定する（Ｓ−５）（Ｓ−６）。
【００５４】
【表１】
0005693166.tif 000002
【００５５】
このとき、現像高圧ＡＣバイアス変更直後は、画像濃度が変化するため、パッチ画像を形成し、パッチ検知センサ４８にて濃度を測定し、画像濃度制御をおこなう。つまり、プリンタ制御部３００は、帯電バイアス電源２１、現像バイアス電源４９、露光装置３のレーザー光源３１の最適値を制御し、作像コントラスト調整をして最適な画像濃度・階調に調整する制御を実施する（Ｓ−７）。
【００５６】
ここで、本実施例における現像バイアスの波形について説明する。前述のように、本実施例で使用する現像バイアスは、交流バイアス（ＡＣバイアス）と直流バイアス（ＤＣバイアス）を重畳したバイアスである。
【００５７】
現像ＡＣバイアスは、図９に示すように、１２ｋＨｚの矩形波を２波長と２波長分のブランクを交互に組み合わせたパルス形状である。ブランク部における電位はＤＣバイアス（Ｖｄｃ）と同電位になっている。
【００５８】
また、本実施例における平常時の現像ＡＣバイアスの振幅（Ｖｐｐ）は１．３ｋＶであり、振幅Ｄｕｔｙは５０％、そして感光ドラム１側に現像する方向の飛翔バイアス、及び、現像スリーブ４４側に回収する引戻しバイアスは共に０．６５ｋＶである。そして、振幅のＤｕｔｙ比率、即ち、飛翔バイアスと引戻しバイアスとの割合、を変更するとき、周波数方向と振幅の為す面積が飛翔側と引戻し側で等しくなるように設定する。
【００５９】
高温高湿環境（３０℃／８０％）下において、上述の制御を用いたときの画像形成装置の動作に関して詳細に述べる。
【００６０】
先ず、装置内及びその周辺の雰囲気を測定するための温湿度センサ８３はほぼ室温環境である３０℃７９％の温湿度を検知している。そして、連続して画像比率５％の画像を３０００枚出力したところ、現像装置４の現像剤の温度センサ８１は装置内の昇温により３７℃を示した。このときプリンタ制御部３００において、絶対水分量は３３．５３［ｇ］、現像装置４内の相対湿度は５３％と算出された。
【００６１】
上述の画像形成装置１００内部が昇温した状態において、感光ドラム１上にベタ画像を形成した状態を作成した状態で停止し、感光ドラム１上に現像されたトナーの粒度分布を測定すると、図１０（ａ）に示すようになり、現像スリーブ４４上に担持されている現像剤中のトナーの粒度分布とほぼ一致した。そして、その日のコピー動作を終了後に画像形成装置本体の電源をＯＦＦにして、翌朝電源をＯＮにしてコピー動作を再開することとした。
【００６２】
翌日、朝一に電源スイッチを押してスリープ状態から画像形成装置を復帰した場合、画像形成装置内の温湿度は室内環境である３１℃８１％であった。このとき、感光ドラム１上に現像されたトナーの粒度分布を測定すると、図１０（ｂ）に示すようになり現像スリーブ４４上のトナーと比較して粗粉現像の傾向がみられた。
【００６３】
このとき、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐｐはそのままに、矩形Ｄｕｔｙの飛翔バイアスの大きさを振ると図１１に示すように粒度分布が変化した。飛翔バイアスを大きくすることで、即ち、現像バイアスの飛翔側の振幅値を増加させることで、感光ドラム１上へ現像されるトナーの粒度分布はより現像スリーブ４４上に存在する粒度分布に近い分布状態となった。
【００６４】
そこで、画像濃度比率４０％程度の濃度のハーフトーン画像を形成し、’がさつき’のレベルを評価した。ハーフトーン画像の‘がさつき’を評価すると、表２（がさつきに対する効果）のようになった。また、前述の粒度分布の改善により、ハーフトーン画像の‘がさつき’レベルが向上した。
【００６５】
【表２】
0005693166.tif 000003
【００６６】
ただし、通常の画像形成状態から飛翔バイアスの大きさを大きくした状態で画像形成度動作を実行すると、図１１に示すように、Ｄｕｔｙ比率を大きくすることで飛翔する現像剤の粒度分布は逆に微粉側にシフトする。そのため、通常の画像形成時に粗粉が現像装置内部に留まりつづけるため、朝一放置後に現像される粗粉量が徐々に多くなりがさつきが悪化してしまう。また、矩形Ｄｕｔｙの飛翔バイアスを７０％より大きくすると、感光ドラム１上へのキャリア粒子からの電荷注入によって静電潜像が乱され、逆に‘がさつき’レベルが悪化する結果となった。従って、現像バイアスのＤｕｔｙ比率は、飛翔バイアスが最大７０％とされる。
【００６７】
また、画像形成装置の動作状況に応じて放置前の画像形成装置内の相対湿度は変化するが、表１に示すように、相対湿度変化量、即ち、相対湿度差ΔＲＨに応じて現像ＡＣバイアスのＤｕｔｙ比率（飛翔バイアスと引戻しバイアスの割合）を変更する。これにより、現像スリーブ４４上のトナーの粒度分布に最も近い現像選択性を得ることができた。
【００６８】
以上より、上述の手段を用いることで、現像選択性に起因する‘がさつき’を低減することができ、高品質な画像形成装置を提供することができた。
【００６９】
つまり、本実施例では、相対湿度に応じて、現像ＡＣバイアスのＤｕｔｙ比率を変更することで、機内環境が大きく変化した場合にも現像選択性を均一に維持することが可能となり、がさつきの少ない高画質な画像形成装置を提供することができる。また、交流成分のピークツーピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）の振幅（Ｖｐｐ）は常に一定にすることで、現像高圧基板に対する負荷を軽減し発熱を抑制することが可能となり、画像形成装置内昇温を抑制することで相対湿度差ΔＲＨの発生量を低減し、よりがさつきの少ない高画質な画像形成装置を提供することができる。
【００７０】
実施例２
本実施例では、機内温度上昇による相対湿度変化が大きい傾向にある高温高湿環境（３０℃／８０％）下における画像形成動作による耐久試験において、上述の制御を用いた場合に関して詳細に述べる。
【００７１】
２成分現像剤を用いた電子写真方式画像形成においては、耐久枚数が進むにつれ、キャリアの帯電能低下やトナーの劣化が生じて現像性が低下する傾向がある。これは、微粉トナーの帯電量がより低下することにより、非静電的付着力が大きくなるためより電界による搬送力が低下するためである。そのため、耐久劣化レベルによって大きな相対湿度変化が生じた場合に、現像されるトナーが徐々に粗粉側にシフトしてしまう傾向がある。
【００７２】
本実施例では、耐久劣化レベルに応じて現像ＡＣバイアスの飛翔バイアスを大きくする、即ち、現像バイアスの飛翔側の振幅値を増大させることで、現像選択性を改善しより高画質な画像を提供する方法を開示する。
【００７３】
なお、本実施例では、現像装置内の現像剤の劣化状況を耐久枚数で判断し、耐久カウンタＺ（図５参照）で計測された耐久枚数が増大するにつれて現像バイアスの飛翔側の振幅値を増加させることとした。
【００７４】
本実施例では、より高耐久性が求められるＡＣＲ（Ａｕｔｏ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｒｅｆｒｅｓｈ）方式の現像剤補給方式を用いる。ＡＣＲ方式とは、補給用現像剤中にもキャリア粒子を含み、現像装置内に現像剤排出口を設けることによって徐々に現像装置内に存在するキャリア粒子を交換し、キャリア粒子の帯電能劣化の飽和寿命を長期にする方式として電子写真方式の画像形成装置では広く用いられている。このＡＣＲ方式を用いた場合、現像剤の寿命自体が長いため放置によって大きな相対湿度変化を経験する回数が多く、より現像選択性が悪化する傾向にある。
【００７５】
また、本実施例では、現像剤の寿命が仕様で１００ｋ枚の現像剤を使用し、このとき、平均画像比率を５％としたときの帯電量の劣化状態及び粗粉現像レベルは、大きく次の耐久履歴に大きく分けることができる。
初期〜２０ｋ枚、２０ｋ枚〜４０ｋ枚、４０ｋ枚〜６０ｋ枚、６０ｋ枚以降（１ｋ＝１０００）。
【００７６】
そこで、この４つの耐久履歴に応じて相対湿度変化量と現像ＡＣ波形のテーブルを作成し、現像選択性及びがさつきのレベルを確認した。
【００７７】
【表３】
0005693166.tif 000004
【００７８】
【表４】
0005693166.tif 000005
【００７９】
表３（耐久履歴，相対湿度変化量に対する飛翔バイアスのテーブル）に耐久履歴，相対湿度変化量に対する飛翔バイアスのＤｕｔｙのテーブルを示す。
【００８０】
本実施例の表３のテーブルを用いた場合と、本発明を用いなかった場合、そして実施例１のように耐久履歴に依らない方法で画像形成を実施したとき、がさつきのレベルは表４（がさつきに対する効果）に示すようになった。飛翔バイアス一定の従来例の制御で画像形成をすると、耐久中夜間などの長期放置が入る度に粗粉現像となり、４０ｋ枚程度からがさつきがＮＧレベルになる。また、実施例１の方法では、従来例と比較すればがさつきの悪化は軽減するが、耐久と共に変化する相対湿度変化量に対する現像選択性の変化に対して適切な現像性を得ることが出来ない。従って、長期の耐久によって微粉成分の消費量が微増して行くため、徐々に粗粉蓄積して緩やかにがさつきが悪化する。ここで、本実施例の方法では、がさつきは１００ｋ枚まで良好なレベルで推移する結果が得られた。
【００８１】
以上より、上述の手段を用いることで、現像選択性に起因する‘がさつき’を低減することができ、耐久を通じてより高品質な画像形成装置を提供することができた。
【００８２】
つまり、本実施例によれば、現像ＡＣバイアスのＤｕｔｙ比率と相対湿度変化量、即ち、相対湿度差ΔＲＨの関係を、現像装置内の現像剤の劣化状況に応じて変更することで、長期にわたってよりがさつきの少ない高画質な画像形成装置を提供することができる。
【００８３】
尚、本実施例で提示した飛翔バイアスを制御するための耐久履歴は、ＡＣＲ方式を用いない通常の現像方式の画像形成装置にも使用可能であり、現像剤や画像形成装置のセグメント（Ｏｆｆｉｃｅ，ＰＯＤ，ｅｔｃ・・・）に応じて耐久履歴テーブルは変更することが好ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１            感光ドラム（像担持体）
２            帯電装置（帯電ローラ）
３            露光装置
４            現像装置
４４          現像スリーブ（現像剤担持体）
４４ａ        マグネットロール
５１          中間転写ベルト（中間転写体）
８１          現像装置の温度センサ（温湿度検知手段）
８３          画像形成装置本体の温湿度センサ（温湿度検知手段）
１００        画像形成装置
【図１】
0005693166.tif 000006
【図２】
0005693166.tif 000007
【図３】
0005693166.tif 000008
【図４】
0005693166.tif 000009
【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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