(57)【要約】      （修正有）【課題】画像形成装置本体の内部の温度上昇や現像装置の自己昇温等により現像装置の内部の環境が刻一刻と変化しても、トナーの帯電量変化を抑えて画像形成装置の画像濃度を安定させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ユニット４を有する画像形成装置において、現像ローラ４１と、現像ユニット４の内部の現像剤Ｄを現像ローラ４１へ搬送するスクリュー４２Ａ，４２Ｂと、装置本体の内部の環境を検知する環境センサと、画像形成中において、環境センサの湿度に関する情報に応じて、現像ユニットの内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、所定湿度よりも高い場合に比べてスクリューの現像剤の搬送速度を遅くするように制御する制御部４６と、を有する画像形成装置を構成した。【選択図】図２
2012128162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、
現像剤担持体と、
前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤搬送部材の駆動を制御する制御手段と、
画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて前記現像剤搬送部材が現像剤を搬送する搬送速度を遅くするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、
現像剤担持体と、
前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤搬送部材と前記現像装置の壁を介して向かい合わせられる磁界発生手段と、
前記磁界発生手段が現像剤に及ぼす磁力を変化させる制御手段と、
画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて前記磁界発生手段によって現像剤に及ぼす磁力を低くするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記磁界発生手段は、回転可能なマグネットローラであり、
制御手段は、マグネットローラの回転角度を調節して、前記マグネットローラが現像剤に及ぼす磁力を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記磁界発生手段は、電磁石であり、
制御手段は、電磁石に流す電流値を調節して、前記電磁石が現像剤に及ぼす磁力を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、
現像剤担持体と、
前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体の上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記現像剤担持体と前記層厚規制部材の間の現像剤搬送経路上に設けられて現像剤流路幅を調節する調節手段と、
前記調節手段の駆動を制御する制御手段と、
画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて、前記現像剤流路幅を狭くするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記調節手段は、半楕円状の外径を持った回転可能な部材であり、
制御手段は、半楕円状の外径を有して回転自在な半楕円部材の回転角度を調節して、前記調節手段の駆動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、レーザープリンタ、ファクシミリ、印刷装置、あるいはこれらの複合機等に応用される電子写真方式による画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、２成分系現像剤のトナー濃度が適正な所定の範囲内に維持されていても、現像装置内の環境変動などによりトナーの帯電量が変化すると、形成されるトナー像の画像濃度が変動し、所望の画像濃度が得られなくなることが知られている。このような不具合を解消するため、静電像を可視化する現像装置の現像条件や、像担持体の帯電量などの静電プロセス条件を、トナー帯電量の変化に応じて変動制御する方法が提案されている。
【０００３】
これらの方法は、トナーの帯電量が変化したときに、直接的にトナーの帯電量を一定に保つのではなく、これを補うように現像条件や静電プロセス条件を変化させて間接的にトナー像の画像濃度変動を防止するものである。そのため、階調性や画質などの一貫したトナー像を形成することは容易ではない。
【０００４】
そこで、トナー濃度が所定の範囲内にあり、かつ像担持体に形成した基準トナー像の画像濃度が所定レベルより低下した場合、現像装置内の剤経路規制部材を現像ローラに近づけて２成分系現像剤中のトナーの帯電効率を高める技術が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、環境変動によるトナーの帯電量変化に対応するため、現像装置内に環境センサを設置し、現像剤の立ち上げ動作時に現像装置内の環境条件を検知して現像剤搬送条件にフィードバックする技術も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０２５７３号公報
【特許文献２】特開２００７−０６５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、トナーの帯電量低下、いわゆるチャージダウンによる画像濃度低下を想定しており、トナーの帯電量増加、いわゆるチャージアップによる画像濃度低下を想定していない。よって、画像形成中に現像装置内の温度が上昇し、相対湿度が低下して起こるチャージアップ時の画像濃度低下に対しても、現像剤にシェアをかけて摩擦帯電させることになる。そうすると、チャージアップしたトナーはさらにチャージアップすることになり、画像濃度を安定させることにつながらない。さらに、この場合、現像装置内の温度が上昇したときにシェアをかけることになるため、トナー劣化を促進することになってしまう。
【０００８】
一方、特許文献２の技術は、環境によって現像剤の帯電量の立ち上がり特性が異なるという課題に対し、環境が変わっても帯電量不足を生じさせないように撹拌条件を変えるものである。しかしながら、特許文献２の技術では、トナーの帯電量を環境に関わらず一定にしようとするものではない。画像形成前には現像剤に必要な帯電量を付与することは可能ではあるが、画像形成中に現像装置内の環境が刻一刻と変化した場合、トナーの帯電量が変化してしまう。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、現像装置の内部の環境が刻一刻と変化しても、トナーの帯電量変化を抑えて画像形成装置の画像濃度を安定させることができる画像形成装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、現像剤担持体と、前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送部材の駆動を制御する制御手段と、画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて前記現像剤搬送部材が現像剤を搬送する搬送速度を遅くするように制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の画像形成装置は、乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、現像剤担持体と、前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送部材と前記現像装置の壁を介して向かい合わせられる磁界発生手段と、前記磁界発生手段が現像剤に及ぼす磁力を変化させる制御手段と、画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて前記磁界発生手段によって現像剤に及ぼす磁力を低くするように制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の画像形成装置は、乾式現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置において、現像剤担持体と、前記現像装置の内部の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体の上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記現像剤担持体と前記層厚規制部材の間の現像剤搬送経路上に設けられて現像剤流路幅を調節する調節手段と、前記調節手段の駆動を制御する制御手段と、画像形成装置本体の内部の環境を検知する環境検知手段と、前記制御手段は、画像形成中において、前記環境検知手段の湿度に関する情報に応じて、前記現像装置の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、前記所定湿度よりも高い場合に比べて、前記現像剤流路幅を狭くするように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像装置の内部の環境が刻一刻と変化しても、トナーの帯電量変化を抑えて画像形成装置の画像濃度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】高温高湿（３０℃８０％）、標準（２３℃５０％）、低湿（２３℃５％）の各環境における等水分量線を表したグラフである。
【図４】装置本体の内部の温湿度変化、及び、現像容器の内部の温湿度変化を測定した結果を示すグラフである。
【図５】現像容器の内部の温度、湿度、スクリューの回転数、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。
【図６】制御部の制御工程を示すフローチャートである。
【図７】現像ユニットの近傍に温度センサが配置された構成を示す画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図８】磁界発生手段として回転可能なマグローラを用いた構成を示す断面図である。
【図９】磁界発生手段として電磁石を用いた構成を示す断面図である。
【図１０】現像容器の内部の温湿度、現像剤が受けるシェア、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。
【図１１】制御部の制御工程を示すフローチャートである。
【図１２】現像容器の内部に現像剤流路幅調節手段を設けた構成を示す断面図である。
【図１３】半楕円部材の動作を示す説明図である。
【図１４】現像剤流路幅、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。
【図１５】制御部の制御工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、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。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。
【００１７】
画像形成部５１は感光体ドラム１を備える。感光体ドラム１に対向位置には、帯電チャージャー２、露光ユニット３、現像ユニット４、感光体ドラム１用のクリーニングユニット５、帯電前露光ユニット６が配置されている。４連タンデム型中間転写方式の場合は、これらの画像形成部５１が４セットある。４セットの画像形成部５１の主要構成の下方には、中間転写ベルト７、１次転写ローラ８、２次転写ローラ９、定着ユニット１０、中間転写ベルト７用のクリーニングユニット１１、環境センサ１２が配置されている。なお、２次転写ローラ９及び定着ユニット１０の間で搬送されているのは、シートである記録紙Ｐである。
【００１８】
システムとしては４連タンデム型中間転写方式として描かれているが、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式、直接転写方式でも良い。図１に示す構成において、画像形成動作を説明する。
【００１９】
プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム１の周辺や中間転写ベルト７の周辺および給紙搬送に伴う各ローラが回転し始める。各々の感光体ドラム１は、帯電チャージャー２によってその表面を一様な電位に帯電され、露光ユニット３から照射される書込光によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電像（静電潜像）と呼ぶが、この静電像をその表面に担持した感光体ドラム１は、現像ユニット４によってトナーが供給されることにより、担持している静電像が現像される。
【００２０】
図１においては感光体が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム１上に現像されることになる。感光体ドラム１上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト７との接点において、感光体ドラム１に対向して設置された１次転写ローラ８に印加される１次転写バイアスおよび押圧力によって中間転写ベルト７上に転写される。
【００２１】
このような工程をタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト７上にフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト７上に形成されたフルカラートナー像は、２次転写ローラ９において、搬送されてきた記録紙Ｐに転写される。このとき、２次転写ローラ９によって印加される２次転写バイアスおよび押圧力によって２次転写が行われる。フルカラートナー像を転写された記録紙Ｐは、定着ユニット１０を通過することにより、表面に担持しているトナー像が加熱、加圧され、定着される。
【００２２】
また、１次転写部を通過した感光体ドラム１は、その表面に１次転写残トナーを担持しており、これがクリーニングユニット５によって除去される。その後、帯電前露光ユニット６によってその表面を一様に除電し、次の画像のための帯電に備える。２次転写部を通過した中間転写ベルト７に関しても、その表面に２次転写残トナーを担持しているが、こちらもクリーニングユニット１１によってこれを除去し、次のトナー像の転写に備える。このような動作の繰り返しでプリントが行われていく。
【００２３】
なお、装置本体１００Ａの内部には、装置本体１００Ａの内部機器の駆動を制御する『制御手段』であるコントローラ５０が配置されている。このコントローラ５０には、後述する制御部４６も含まれている。
【００２４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、現像ユニット４の構成を示す断面図である。『現像装置』である現像ユニット４では、現像剤Ｄ（乾式現像剤）が用いられている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、現像ユニット４は、トナーとキャリアを有する粉体状の２成分系現像剤（以下、「現像剤Ｄ」という）を収容した現像容器４０を有する。また、現像ユニット４は、この現像容器４０に支持された現像ローラ４１と、現像容器４０内に配置されて回転駆動される搬送スクリュー（以下、「スクリュー４２Ａ、４２Ｂ」という）と、を有している。
【００２５】
現像容器４０の内部の現像剤Ｄは、スクリュー４２Ａ、４２Ｂにより搬送され、現像剤Ｄのトナー粒子とキャリア粒子は、互いに逆極性に摩擦帯電される。例えば、トナーがマイナスに、キャリアがプラスに帯電される。現像ユニット４としては、２成分系でよく使われているダブルスクリュー型横撹拌現像ユニットを例示しているが、特にこの形式に拘るものではない。
【００２６】
『現像剤担持体』である現像ローラ４１は、その一部が現像容器４０の開口部を通して外部に露出して感光体ドラム１に対向配置され、感光体ドラム１に対して平行に伸びている。この現像ローラ４１は、固定された現像マグネット（以下、「マグネット４３」という）を内包し、不図示の現像モータによって回転する。
【００２７】
『現像剤搬送部材』であるスクリュー４２Ｂ、４２Ａは、現像モータとは別の不図示のモータで回転駆動し、現像ユニット４の内部の現像剤Ｄを現像ローラ４１へ向かって搬送して、現像ローラ４１の周面に供給する。その供給された現像剤Ｄは、現像ローラ４１の内部に配置されたマグネット４３の磁力によって現像ローラ４１の周面に担持され、現像ローラ４１の回転によってその回転方向に搬送される。
【００２８】
現像ローラ４１上に担持されて搬送される現像剤Ｄは、その現像ローラ４１に対し所定のギャップを空けて配置された規制ブレード４４によって、その搬送量を規制される。すなわち、『層厚規制部材』である規制ブレード４４は、現像ローラ４１の上の現像剤Ｄの層厚を規制する。そのギャップを通過した現像剤Ｄだけが、現像ローラ４１と感光体ドラム１との間の現像領域に搬送される。このとき現像ローラ４１には、不図示のバイアス電圧が印加されており、現像領域に搬送された現像剤Ｄ中のトナーが感光体ドラム１の表面に形成され静電像に静電的に移動し、その静電像がトナー像として可視化される。
【００２９】
さらに、現像容器４０内には、温湿度検知手段として温湿度センサ４５が設置してある。『環境検知手段』である温湿度センサ４５は、『画像形成装置本体』である装置本体１００Ａの内部にある現像容器４０の内部の環境を検知するセンサということになる。本実施例は、この温湿度センサ４５で検知された現像容器４０の内部の湿度情報、あるいは、現像容器４０の内部の現像剤Ｄの湿度情報に基づいて、現像剤搬送手段であるスクリュー４２Ｂ、４２Ａの制御条件を変更するものである。スクリュー４２Ｂ、４２Ａは、回転軸の周りに羽根部材をスパイラル形状に設けたスクリュー構造で、回転することで現像剤Ｄを現像ローラ４１の軸線方向に沿って撹拌、搬送する。２本のスクリュー４２Ｂ、４２Ａはお互いが反対方向に回転し、現像剤Ｄを摩擦帯電しながら循環させる。
【００３０】
スクリュー４２Ｂ、４２Ａの直径は２０ｍｍ、軸径は８ｍｍ、ピッチは１５ｍｍとしたものを用いた。スクリュー４２Ｂ、４２Ａの駆動は現像ローラ４１と別駆動であり、その回転数は、５００ｒｐｍから１０００ｒｐｍ程度まで変更できる。また、現像ローラ４１の回転数は一定とする。
【００３１】
図２（ａ）はこの温湿度センサ４５を剤中領域に設置したものであり、図２（ｂ）は現像容器４０内の空中領域に設置したものである。いずれの場合も現像ユニット４の内部で現像剤Ｄが撹拌されつつ搬送されると現像容器４０の内部にはトナーが舞うため、温湿度センサ４５は汚れてしまう。このため、センサの検知部は通気性のフィルターによって保護されている。トナー粒径よりも目の細かい素材が用いられることで飛散したトナーや現像剤中にセンサが設置されても検知精度を維持することができる。
【００３２】
ただ、このような現像剤による温湿度センサの汚れに対しては、現像剤に埋もれない空中領域への設置の方が有利ではある。しかし、その反面、空中領域の環境測定では雰囲気環境の現像剤中までの浸透度合いを判断できないため、現像剤の大部分を占める表層に出ていない現像剤に対する雰囲気環境の影響を把握できないデメリットがある。一方、剤中領域に温湿度センサを設置した場合は、より直接的に現像剤に吸着している水分量の影響を測定できるため、環境による現像剤への影響をより正確に把握できるというメリットがある。
【００３３】
この温湿度センサ４５は、相対湿度のみを測定する湿度センサを設ける場合と、温度と相対湿度を測定し、絶対湿度を求められる温湿度センサ４５を設ける場合とがある。これらは、現像剤の種類により、帯電特性が相対湿度に依存していると判断できる場合は、相対湿度のみを測定できる湿度センサで充分であり、絶対湿度に依存していると判断できる場合は、絶対湿度を算出できるように温湿度センサ４５を設置しておく必要がある。
【００３４】
本実施例で用いた現像剤Ｄは、相対湿度に依存していると判断されたため、相対湿度に応じてスクリュー４２Ｂ、４２Ａの制御条件を変更することとした。また、湿度情報は小型の温湿度センサ（スイス、Ｓｅｎｓｉｒｏｎ社製ＳＨＴ１５）を用いて測定した。温湿度センサ４５は、スクリュー４２Ｂ側の剤中に設置し、現像剤Ｄのスクリュー４２Ｂからスクリュー４２Ａへの受け渡し部近傍とした。これは、現像ローラ４１上にコートされる直前の現像剤Ｄの湿度情報が最も画像形成と相関があると考えられるからである。
【００３５】
『制御手段』である制御部４６は、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの駆動を制御する。また、制御部４６は、画像形成中に、温湿度センサ４５の湿度に関する情報に応じて、現像ユニット４の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、所定湿度よりも高い場合に比べてスクリュー４２Ｂ、４２Ａが現像剤Ｄを搬送する搬送速度を遅くするように制御する。
【００３６】
図３は、高温高湿（３０℃８０％）、標準（２３℃５０％）、低湿（２３℃５％）の各環境における等水分量線を表したグラフである。画像形成装置１００の動作時に定着ユニット１０から発せられる熱などにより装置本体１００Ａの内部の温度が上昇する。また、現像ユニット４においても現像ローラ４１やスクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転により自己昇温する。なお、温度が上昇すると、湿度が下降する。
【００３７】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、装置本体１００Ａの内部の温湿度変化、及び、現像容器４０の内部の温湿度変化を測定した結果を示すグラフである。図４（ａ）に示されるように、３０℃８０％の環境において、画像出力中に装置本体１００Ａの内部の温度は４０℃まで上昇した。一方、現像容器４０内の温度は、装置本体１００Ａの内部の温度よりも上昇速度が速く、達した温度も４５℃となった。このため、相対湿度は、等水分量線に沿った形で低下していき、装置本体１００Ａの内部よりも現像容器４０の内部の湿度が早く低下し、３４％となった。なお、図４（ｂ）は、同様な環境下で、画像出力中に装置本体１００Ａの内部の温度、及び、現像容器４０の内部の温度が下降する場合に関して示している。
【００３８】
このように、装置本体１００Ａの内部の温湿度情報と現像容器４０の内部の温湿度情報は必ずしも一致しないことがわかる。よって、装置本体１００Ａの内部に設置された環境センサ１２の情報だけでは現像剤Ｄの温湿度変化を正確につかむことは難しいため、現像容器４０の内部の温湿度情報を得ることが必要となる。
【００３９】
続いて、現像容器４０の内部の温湿度センサ４５から得られる温湿度データを取りながら、画像出力を行い、トナーの帯電量と画像濃度の推移を測定した。トナーの帯電量の測定にはホソカワミクロン社製の帯電量測定器「Ｅ−ＳＰＡＲＴ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ    ＭＯＤＥＬ    ＥＳＴ−ＩＩ」を用いた。具体的には直流電界中、音波振動内で粒子の移動速度とレーザードップラー法により粒子径と粒子帯電量を同時に測定し、３０００個のトナーの粒子径、粒子帯電量を測定し、この測定値からトナーの帯電量を求めた。また、画像濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製反射分光濃度計５００シリーズを用いて測定した。
【００４０】
図５は、現像容器４０の内部の温湿度、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。画像出力中に、現像容器４０の内部の温度が上昇していくと、徐々に現像剤Ｄの温度が上昇し（図５（ａ））、それに伴い湿度が低下（図５（ｂ））している。
【００４１】
これに対し、画像形成中、従来どおりスクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数が一定（図５（ｃ））の場合は、トナーの帯電量は上昇（図５（ｄ））している。そのため、トナーの帯電量の上昇に伴って、現像性が下がり、濃度が低下してしまった。
【００４２】
そこで、温度上昇に伴う湿度低下に対応して、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を可変とし（図５（ｅ））、トナーの帯電量を一定に保つ（図５（ｆ））ようにした。具体的には、湿度が低下した場合、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を小さくする方向に変更する。結果、トナーの帯電量の上昇を抑えることができる。図５（ｇ）の実線は、図５（ｅ）（ｆ）の条件の場合の画像濃度の推移を示し、図５（ｇ）の破線は、図５（ｃ）（ｄ）の条件の場合の画像濃度の推移を示している。図５（ｇ）の実線の場合の方が画像濃度が一定水準に保持されることが分かる。
【００４３】
図６は、制御部４６の制御工程を示すフローチャートである。制御部４６のＣＰＵは、温湿度センサ４５で検知（Ｓ１０１）したＲＨｎを所定時間毎にメモリに記憶し、所定時間中に画像形成が継続されていると（Ｓ１０２）、湿度が低下しているかを判断する（Ｓ１０３）。湿度が低下していると判断される場合、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を小さくするように変更する（Ｓ１０４）。画像形成が終了するまでこのステップが繰り返される（Ｓ１０５）。なお、画像形成開始時は待機中の湿度ＲＨ１を基準として湿度が低下しているかを判断する。
【００４４】
一般的にトナーの帯電は、キャリアとトナーの摩擦帯電によって行われるが、その帯電量を決定する要因として現像剤の単位質量あたりの仕事率Ｗで考えることができる。ここでいうＷとは、スクリュー４２Ｂ、４２ＡのトルクＴとそれらの角速度ωをかけ、現像剤Ｄの量で割ったものをいい、使用されるエネルギーを表している。（（１）式）。よって、このＷが大きいほどエネルギーが使用され、現像剤Ｄは摩擦帯電される。
【００４５】
（数１）Ｗ＝トルクＴ×角速度ω÷剤量Ｍ  ・・・（１）
また、角速度ωは回転数ｎによって、
（数２）角速度ω＝２πｎ  ・・・（２）
と表せる。
【００４６】
つまり、スクリュー４２Ｂ、４２Ａのトルクおよび現像剤Ｄの量が一定の場合、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を上げるとトナーの帯電量は上がり、回転数を下げるとトナーの帯電量を下げることができる。
【００４７】
このようにしてトナー帯電量の環境変動を抑えた場合、以下のようになる。すなわち、出力枚数に対する画像濃度の推移は、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数が一定の条件に対し、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を変更した条件の方はトナーの帯電量変化を抑え、濃度変動を抑制できた（図５（ｇ））。さらに、温度上昇時にはスクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数を下げることになるため、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数が一定のときに対し、現像剤Ｄの劣化も抑制されることになる。
【００４８】
図７は、現像ユニット４の近傍に温度センサ１３が配置された構成を示す画像形成装置５００の構成を示す断面図である。前述してきたのは、各々の現像容器４０内に温湿度センサ４５を設置して湿度情報を直接検知する方法であった。これに対し、図７のように現像ユニット４の近傍（現像ユニット４の対向位置）に温度センサ１３を設置し、装置本体１００Ａ内の絶対水分量と現像ユニット４の近傍の温度から各現像容器４０内の湿度情報を予測することも可能である。具体的には、装置本体１００Ａ内の環境センサ１２から温湿度を検知して絶対水分量を算出する。
【００４９】
温度および湿度から絶対水分量を求めるにはいくつか方法はあるが、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
（数３）Ｅ（ｔ）＝６．１１×１０＾（７．５×τ／（τ＋２３７．３）） ・・・（３）
（Ｅ：絶対水分量、τ：摂氏温度）
により温度τ℃時の絶対水分量を求めることができる。そこで得た絶対水分量と現像ユニット４の近傍の温度センサ１３から得られた温度から相対湿度の値を求める。
【００５０】
この方法では、各現像容器４０内に温湿度センサ４５を設置する必要がないため、コストを抑えて本発明を実施することができる。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２について説明する。実施例２の構成のうち実施例１の構成と同様のものに関しては、実施例１の符号と同一の符号を付し、説明を省略する。実施例２で説明した構成は、実施例１で述べた画像形成装置１００に適用されることになる。実施例２で特徴的なのは、現像容器４０内の湿度情報に基づいて、現像剤Ｄにかけるシェアを可変（調整）することで、環境変動によるトナー帯電量の変化を抑え、濃度変動を抑制する点である。
【００５２】
すなわち、実施例２の構成には、スクリュー４２Ｂ、４２Ａと現像ユニット４の壁を介して向かい合わせられる『磁界発生手段』であるマグローラ４７（電磁石４８）が含まれる。また、実施例２の構成には、マグローラ４７（電磁石４８）が現像剤Ｄに及ぼす磁力を変化させる『制御手段』である制御部４６が含まれる。制御部４６は、画像形成中に、温湿度センサ４５の湿度に関する情報に応じて、現像ユニット４の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、所定湿度よりも高い場合に比べてマグローラ４７（電磁石４８）によって現像剤Ｄに及ぼす磁力を低くするように制御する。
【００５３】
実施例１では、スクリュー４２Ｂ、４２Ａの回転数によってトナー帯電量の環境変動を抑えることができた。本実施例では、スクリュー４２Ｂ、４２Ａなどの現像剤搬送部材の下方で現像容器４０の外に磁界発生手段を設け、現像剤Ｄにかけるシェア（トルク）を調整することでＷを変化させ、トナーの帯電量を制御する。磁界発生手段としては、マグローラ４７や電磁石４８などを用いる。
【００５４】
図８（ａ）は、磁界発生手段として回転可能なマグローラ４７を用いたものの構成を示す断面図であり、図８（ｂ）は、現像容器４０の底面及びマグローラ４７の位置関係を示す側面図である。マグローラ４７（マグネットローラ）の直径は１６ｍｍ、Ｓ極とＮ極の２極構成で、その磁力は１５０ｍＴのものを用いた。マグローラ４７と現像容器４０は１ｍｍ程度のギャップを有して設置してある。
【００５５】
また、マグローラ４７はモータによって回転可能であり、磁極が接近すると現像剤Ｄが受ける磁力が大きくなり、シェアが大きくなる。逆に磁極を遠ざけるように回転していくと、現像剤Ｄが受ける磁力が小さくなり、シェアが小さくなる。Ｓ極あるいはＮ極が最接近するときの角度を０°とすると、そこから９０°回転した状態が最も磁力が小さくなるときとなる。このように、磁界発生手段がマグローラ４７の場合には、制御部４６は、マグローラ４７の回転角度を調節して、マグローラ４７が現像剤Ｄに及ぼす磁力を変化させる。
【００５６】
図９は、磁界発生手段として電磁石４８を用いた構成を示す断面図である。電磁石４８は、直径２０ｍｍの小型直流の電磁石４８を用い、現像容器４０とのギャップは１ｍｍ程度である。電磁石４８は、最大で２５０ｍＴ程度の磁力を発生させることができる。不図示の電源を用い、流れる電流量を大きくすると、現像剤Ｄが受ける磁力が大きくなり、シェアが大きくなる。また、流れる電流量を小さくすると、現像剤Ｄが受ける磁力が小さくなり、シェアが小さくなる。このようにして磁界発生手段により現像剤Ｄが受けるシェアを連続的に変化させる。このように、磁界発生手段が電磁石４８の場合には、制御部４６は、電磁石４８に流す電流値を調節して、電磁石４８が現像剤Ｄに及ぼす磁力を変化させる。
【００５７】
図１０は、現像容器４０の内部の温湿度、現像剤Ｄが受けるシェア、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。現像剤Ｄが受けるシェアは、トルクゲージを用いて現像ローラ４１とスクリュー４２Ｂ、４２Ａのトルクをそれぞれ測り、その総和を求めた。現像ローラ４１のトルクは一定なので、磁界発生手段によってスクリュー４２Ｂ、４２Ａのトルクを変化させるようにした。画像形成中に、現像容器４０内の温度が上昇し、徐々に現像剤Ｄの温度が上昇する（図１０（ａ））ため、それに伴い湿度が低下（図１０（ｂ））する。
【００５８】
これに対し、現像剤Ｄにかかるシェアが一定（図１０（ｃ））であるとすると、トナーの帯電量は上昇（図１０（ｄ））していく。よって、トナーの帯電量が上昇すると、現像性が下がるため濃度が低下してしまう。
【００５９】
そこで、マグローラ４７や電磁石４８などの磁界発生手段によって、現像剤Ｄが受けるシェアを可変とする（図１０（ｅ））ことでトナーの帯電量を一定に保つ（図１０（ｆ））ようにする。具体的には、湿度が低下した場合、現像剤Ｄが受けるシェアが減少する方向に変更する。結果、トナーの帯電量の上昇を抑えることができる。図１０（ｇ）には、前述の図１０（ｅ）（ｆ）の条件の場合の画像濃度及び出力枚数の関係が示されており、この場合に、画像濃度は、出力枚数が推移しても一定に保たれていることが分かる。
【００６０】
図１１は、制御部４６の制御工程を示すフローチャートである。実施例１と同様に制御部４６のＣＰＵは、温湿度センサ４５で検知したＲＨを元に、湿度が低下しているか判断し（Ｓ２０３）、湿度が低下している場合は現像剤Ｄに働く磁力（シェア）を弱くするように変更する（Ｓ２０４）。このようにするとトナー帯電量の環境変動が抑えられるため、画像濃度変動が抑制された（図１０（ｇ））。
【００６１】
また、実施例１と同様に装置本体１００Ａの内部の環境センサ１２から絶対水分量を求め、現像ユニット４の近傍の温度情報から現像容器４０の内部の湿度を予測しても構わない。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３について説明する。実施例３の構成のうち実施例１の構成と同様のものに関しては、実施例１の符号と同一の符号を付し、説明を省略する。実施例３で説明した構成は、実施例１で述べた画像形成装置１００に適用されることになる。実施例２で特徴的なのは、現像容器４０内の湿度情報に基づいて、現像剤Ｄにかけるシェアを可変（調整）することで、環境変動による現像剤Ｄ帯電量の変化を抑え、濃度変動を抑制する点である。ここでは、現像剤Ｄにかけるシェアを可変する手段として現像剤流路幅調節手段を設ける。
【００６３】
すなわち、実施例３の構成では、現像ローラ４１と規制ブレード４４の間の現像剤搬送経路上に設けられて現像剤流路幅Ｒを調節する『調節手段』である半楕円部材４９が含まれている。この半楕円部材４９は、半楕円状の外径を持った回転可能な部材である。また、実施例３の構成では、半楕円部材４９の駆動を制御する制御部４６が含まれている。制御部４６は、画像形成中において、温湿度センサ４５の湿度に関する情報に応じて、現像ユニット４の内部の湿度が所定湿度よりも低い場合には、所定湿度よりも高い場合に比べて、現像剤流路幅Ｒを狭くするように制御する。この制御部４６は、半楕円状の外径を有して回転自在な半楕円部材４９の回転角度を調節して、半楕円部材４９の駆動を制御する。
【００６４】
図１２（ａ）は、現像容器４０の内部に現像剤流路幅調節手段（以下、「調節手段」という）を設けた構成を示す断面図である。図１２（ｂ）は、半楕円部材４９及び現像ローラ４１の構成を示す側面図である。現像容器４０内の現像ローラ４１の裏に半楕円状の外径を持つ半楕円部材４９を設置し、モータによって回転角度を変え、現像ローラ４１の表面との距離（現像剤流路幅Ｒ）を制御する。半楕円部材４９は、長軸の長さは１８ｍｍ、短軸の長さは１０ｍｍのものを用いた。
【００６５】
図１３は、半楕円部材４９の動作を示す説明図である。図１３（ａ）のように短軸が現像ローラ４１に最接近するときを０°とし、そのときの現像剤流路幅Ｒが９ｍｍとなるように現像ユニット４の内部に設置する。これを時計周りに０°〜９０°（図１３（ａ）〜図１３（ｃ））まで回転させると、現像剤流路幅Ｒは、１ｍｍ≦Ｒ≦９ｍｍまで可変となる。現像ローラ４１に搬送されてきた現像剤Ｄは、規制ブレード４４を通過する前に現像剤流路幅Ｒの領域を抜けてくることになるため、現像剤Ｄの圧縮具合を制御することができる。
【００６６】
図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、現像剤流路幅Ｒ、帯電量、若しくは、画像濃度、及び、出力枚数の関係を示すグラフである。画像形成初期のシェアをかけたいときは、現像剤流路幅Ｒを狭くし、画像形成中に現像容器４０内の温度が上昇し、湿度が低下してシェアをかけたくないときは、現像剤流路幅Ｒを広くするように半楕円部材４９を回転制御する。現像剤流路幅Ｒを狭くして現像剤Ｄを圧縮してやると局所的に現像剤Ｄが摩擦帯電され、トナーの帯電量が増加する。逆に広くするとトナーの帯電量を抑えることができる。具体的には、湿度が低下した場合、現像剤Ｄが受けるシェアが減少する方向に変更する。結果、トナーの帯電量の上昇を抑えることができる。
【００６７】
図１５は、制御部４６の制御工程を示すフローチャートである。実施例１や２と同様に制御部４６のＣＰＵは、温湿度センサ４５で検知したＲＨを元に、湿度が低下しているか判断し（Ｓ３０３）、湿度が低下している場合は現像剤流路幅Ｒを広くするように変更する（Ｓ３０４）。このように、現像剤流路幅Ｒを制御することで、トナーの帯電量を安定させ、画像濃度の変動を抑制することができた。
【００６８】
実施例２のように現像容器４０の外に磁界発生手段をスペースの関係で設けることができない場合は、実施例３のように現像容器４０の内に調節手段を設けることで現像剤Ｄにかけるシェアを制御する方法は有効である。
【００６９】
また、実施例１と同様に装置本体１００Ａの内部の環境センサ１２から絶対水分量を求め、現像ユニット４の近傍の温度情報から現像容器４０の内部の湿度を予測しても構わない。
【００７０】
実施例１〜３の構成によれば、装置本体１００Ａすなわち現像容器４０の内部の温度上昇や現像ユニット４の自己昇温等により現像ユニット４の内部の環境が刻一刻と変化しても、トナーの帯電量変化を抑えて画像形成装置１００の画像濃度を安定させられる。
【符号の説明】
【００７１】
４      現像ユニット（現像装置）
１２    環境センサ（環境検知手段）
４１    現像ローラ（現像剤担持体）
４２Ｂ、４２Ａ・・・スクリュー（現像剤搬送部材）
４６    制御部（制御手段）
１００  画像形成装置
１００Ａ・・・装置本体（画像形成装置本体）
Ｄ      現像剤（乾式現像剤）
【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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【図１４】
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【図１５】
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