(57)【要約】【課題】電源オフ時の環境変化による画像濃度変化があった場合であっても、適切な画像条件を設定すること。【解決手段】感光体ドラム２８と、現像剤を収納する現像器と、感光体ドラム２８に担持された静電潜像に現像器１に収納されるトナーを供給する現像スリーブ３と、基準となる静電潜像を現像スリーブ３で可視像化した基準トナー像のトナー付着量を検知するパッチセンサ５４と、時間情報を取得する時刻取得部と、前回の電源オフ時の前後に形成された基準トナー像を検知したときのパッチセンサ５４の検知結果と、該基準トナー像を検知したときの時刻情報と、に基づいて電源がオンされた後の画像形成条件を制御する制御部３００と、を有することを特徴とする。【選択図】図８
2016004260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
現像剤を収納する現像器と、
前記像担持体に担持された静電潜像に前記現像器に収納されるトナーを供給する現像剤担持体と、
基準となる静電潜像を前記現像剤担持体で可視像化した基準トナー像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知部と、
時間情報を取得する時刻取得部と、
前回の電源オフ時の前後に形成された前記基準トナー像を検知したときの前記トナー付着量検知部の検知結果と、該基準トナー像を検知したときの時間情報と、に基づいて電源がオンされた後の画像形成条件を制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電源がオンされた後、前記現像剤担持体が駆動を開始して０．１×α（秒）以内に前記基準トナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
ただし、αは以下のような値である。
α＝Ｗ（ｇ）／Ｋ（ｇ／秒）
ここで、Ｗ（ｇ）は前記現像器に収容された現像剤量、であり、Ｋ（ｇ／秒）は１秒間に前記像担持体と前記現像剤担持体の間を通過する現像剤の量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、前記電源の電源オフ前の前記トナー付着量検知部の検知結果に対する、前記電源の電源オン後の前記トナー付着量検知部の検知結果の差分によって、トナーの付着量が増加したと判断された場合は、その画像形成の時点における湿度情報から得られる画像形成条件を、その増加分に応じて画像濃度が下がる方向へ補正し、トナーの付着量が減少したと判断された場合は、その画像形成の時点における湿度情報から得られる画像形成条件を補正しないように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電源の電源オン後に所定時間が経過した場合、前記所定時間における平均湿度を算出し、前記平均湿度に基づいて画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定時間の間に前記電源の電源オフと電源オンがあった場合、基準湿度値を湿度履歴データとして用いることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乾式電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乾式電子写真方式の画像形成装置においては、現像のためにトナーの摩擦帯電を利用している。摩擦帯電は周囲環境に影響を受けるため、画像形成装置の周囲の雰囲気（温度、相対湿度、絶対水分量等）は重要なパラメータである。このため、乾式電子写真方式の画像形成装置では、周囲の雰囲気を検知して、画像形成条件を制御する技術が数多く採用され、開示されている。
【０００３】
特に、多数開示されている中で、過去の環境情報を記憶しておいて、前記過去の環境情報を現在の環境情報とともに用いる（以下「環境履歴制御」と呼ぶ）ことで、画像形成条件を決定するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、環境情報からトナーの帯電量を算出する方法に関係するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４８１５４
【特許文献２】特開２０１１−２４２５９５
【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、電源をオフにしている間は環境情報を取得することができない。このため、電源をオフにしている時間が長い場合や、周囲環境の変化が激しい場合、周囲環境の変化によって画像形成に関わる感光体ドラム等の部材の特性に影響が及ぼされた場合であっても、当該影響について把握することができない。すると、たとえ、電源を再びオンにした時の現在の環境情報が過去の環境情報と異ならない場合でも、画像形成の結果得られる画像に、例えば濃度変動などの不具合が現れていた。
【０００６】
本発明は、電源オフ時の環境変化による画像濃度変化があった場合であっても、適切な画像条件を設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の代表的な構成は、像担持体と、現像剤を収納する現像器と、前記像担持体に担持された静電潜像に前記現像器に収納されるトナーを供給する現像剤担持体と、基準となる静電潜像を前記現像剤担持体で可視像化した基準トナー像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知部と、時間情報を取得する時刻取得部と、前回の電源オフ時の前後に形成された前記基準トナー像を検知したときの前記トナー付着量検知部の検知結果と、該基準トナー像を検知したときの時間情報と、に基づいて電源がオンされた後の画像形成条件を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、電源オフ時の環境変化による画像濃度変化があった場合であっても、適切な画像条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の画像形成装置の概略説明図。
【図２】本実施形態の各ステーションの拡大概略図。
【図３】本実施形態の制御ブロック図。
【図４】従来例のプリント動作の概要を説明するためのフローチャート。
【図５】従来例の過去の湿度の算出方法を説明するためのフローチャート。
【図６】従来例の環境履歴の算出方法を説明するためのフローチャート。
【図７】実施例１の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】実施例１の電源オフ期間中の平均湿度の算出方法を説明するためのフローチャート。
【図９】実施例２の動作を説明するためのフローチャート。
【図１０】実施例２の記憶湿度データ利用を含んだ動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本実施形態の画像形成装置の概要）
図１は本実施形態の画像形成装置の概略説明図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、各ステーションにおいて、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー画像を形成する。各ステーションでは、トナーの色のみが異なり、各部の構成は同様であるため、以下、原則としてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を省略して説明する。
【００１１】
図１に示すように、感光体ドラム２８（像担持体）が各ステーションに並置される。これは、いわゆるタンデム方式と呼ばれるフルカラー画像形成装置である。
【００１２】
各色のステーションでは、各色のトナー像を作像し、中間転写ベルト２４上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、二次転写ローラ２３ｚによって転写材２７に一括して二次転写する。４色分のトナー像を転写した転写材２７は、定着器２５による加熱および加圧をうけ、トナー像は転写材２７に定着し、永久画像を得る。
【００１３】
転写材２７に転写されなかった残トナーは、中間転写ベルトクリーナー２６ｚによって除去される。なお、画像形成装置１００内には、環境センサ５３が備えられている。
【００１４】
（各ステーションの概略構成）
図２及び図３を用いて、各ステーションの構成を詳しく説明する。図２は本実施形態の各ステーションの拡大概略図である。図３は本実施形態の制御ブロック図である。以下の説明で符号の数字を単に示したものは、各ステーションに共通な部分である。
【００１５】
図２及び図３に示すように、各ステーションには帯電バイアス、現像バイアス、一次転写バイアスの印加のため、帯電バイアス電源４１、現像バイアス電源４２、一次転写バイアス電源４３が備えられている。
【００１６】
図２に示すように、感光体ドラム２８に画像を形成するためのプロセス手段として、帯電ローラ２１、露光部２２、現像スリーブ３（現像剤担持体）、一次転写ローラ２３が備えられる。その他、感光体ドラム２８の周囲には、クリーナー２６やパッチセンサ５４が備えられる。
【００１７】
現像スリーブ３は現像器１の感光体ドラム２８と対向する部分に配置される。現像器１には現像器を撹拌して搬送するスクリュー対４が配設される。また、現像器１の温度を検知するための現像器温度センサ５１が配設される。現像器１の上部にはトナー補給漕６が配置され、トナー補給スクリュー７によって、不足したトナーが補給される。
【００１８】
図３に示すように、プリンタ制御部３００（制御部）は、ＣＰＵ３０１、不揮発性ＲＡＭ３０２（記憶部）、ＲＯＭ３０３を備える。また、プリンタ制御部３００は、画像形成装置内の温湿度を測定するための現像器温度センサ５１や環境センサ５３（温湿度測定部）と、時刻（時間情報）を取得するための時刻取得部（不図示）とを備える。前記温湿度測定部から得られた温湿度情報と、前記時刻取得部から得られた温湿度測定時刻情報とは、不揮発性ＲＡＭ３０２又はＲＯＭ３０３に記憶される。
【００１９】
プリンタ制御部３００は、ＣＰＵ３０１などによって、先述した画像形成装置の各部分やバイアス電源の動作を制御する。プリンタ制御部３００の電源は、本体電源ユニット６０から電源コントローラー６１を介して供給される。ユーザー電源スイッチ６２は、物理的に電線を切断するものではなく、電源コントローラー６１に対しユーザーが電源オンオフの指示をするためのものである。
【００２０】
（画像形成動作）
次に、画像形成動作を説明しつつ、各部の構成を説明する。
【００２１】
図２において、感光体ドラム２８の表面は、帯電ローラ２１に帯電バイアス電源４１から印加された帯電バイアスによって、一様に帯電される。この一様に帯電された感光体ドラム２８上の電位を白地部電位またはＶｄ（Ｖ）と呼ぶ。帯電バイアスは、直流成分Ｖｃｈｇ（Ｖ）に交流成分を重畳したものであり、Ｖｃｈｇ（Ｖ）の値はほぼＶｄ（Ｖ）になるように調整される。詳細については後述する。
【００２２】
次に画像データ（画像信号）のレベルに対応する信号に基づいてレーザーを照射する露光部２２を駆動する。露光部２２により感光体ドラム２８上のＶｄ（Ｖ）部をレーザーにて照射すると、静電潜像が形成される。露光部２２による最大露光を行った部分の電位を最大濃度部電位またはＶｌ（Ｖ）と呼ぶ。
【００２３】
現像器１について詳しく説明する。本実施形態では非磁性トナーと磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いる「二成分現像方式」を採用している。
【００２４】
非磁性トナーは、ポリエステルを主体とし、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色に応じた着色剤、および定着助剤であるワックスを混合した樹脂を粉砕分級したものである。トナー樹脂は、本実施形態で用いたポリエステルの他、スチレンアクリル系のものやそれらを混合したものなどを用いることができる。
【００２５】
また本実施形態で用いた粉砕分級法のほか、重合法を用いて作成した球状のトナーを用いることもできる。磁性キャリアはフェライトからなるコアをシリコン系樹脂によりコートしたものを用いる。
【００２６】
コアとしてはマグネタイトなどの磁性粉末をフェノール樹脂などで固めて球状とした磁性樹脂粒子などを用いてもよい。またコート剤としてはスチレンアクリル系、フッ素系、その他様々な材料を使用してもよい。
【００２７】
現像器１の内部には２本並列に設けられたスクリュー対４が回転している。これにより、現像剤を図２に対して垂直な方向に互いに逆方向に搬送する。そして、図２の垂直方向両端部で現像剤を受け渡すことにより、現像剤を撹拌しながら循環させている。
【００２８】
現像器１の開口部には、感光体ドラム２８に対向するように現像スリーブ３が設けられている。現像スリーブ３は、その内部に配置されるマグネット５によって二成分現像剤を磁力によって担持し、担持された現像剤のうちのトナーを感光体ドラム２８表面へ搬送する。これにより、静電潜像は、現像スリーブ３からのトナー供給により、トナー像として可視像化される。
【００２９】
現像スリーブ３には、現像バイアス電源４２から所定の直流成分Ｖｄｅｖ（Ｖ）に交流成分を重畳した現像バイアスが印加される。Ｖｌ−Ｖｄｅｖの絶対値をＶｃｏｎｔと呼ぶ。Ｖｃｏｎｔは、現像スリーブ３から見た静電潜像の最大濃度部の電位である。また、Ｖｄ−Ｖｄｅｖの絶対値をＶｂａｃｋと呼ぶ。Ｖｂａｃｋは、白地部のトナーかぶりを保証するために設けた電位差である。
【００３０】
ＶｃｏｎｔとＶｂａｃｋの和はＶｄとＶｌの差分に一致し、この値を潜像コントラストと呼ぶ。最大露光量が決まっていれば、Ｖｄに対してＶｌは一意に決まる。すなわちＶｄを調整することによって、潜像コントラストを調整することができ、そこには所定の関係式が存在する。
【００３１】
プリンタ制御部３００は、上記の所定の関係式を記憶しており、必要とされるＶｃｏｎｔ／Ｖｂａｃｋの値から、適切なＶｄの値、即ち帯電バイアスの直流成分Ｖｃｈｇを決定する。またその値からＶｂａｃｋの値を差し引いたものが、即ち現像バイアスの直流成分Ｖｄｅｖとなる。
【００３２】
各色のトナー像は、一次転写ローラ２３に一次転写バイアス電源４３から印加された一次転写バイアスＶｔｒ１によって、中間転写ベルト２４上に一次転写されることで重ねられる。
【００３３】
図２及び図３に示す現像器温度センサ５１は、各色の現像器１にそれぞれ配置されている。現像器温度センサ５１は、現像器１の温度ｔｍｐ（℃）を検知する。
【００３４】
画像形成装置１００内部には環境センサ５３が備えられる。環境センサ５３は、周辺の環境温湿度から環境温度Ｔ（℃）、相対湿度ＲＨ（％）を検知する。環境センサ５３は、画像形成装置の外壁に近く、かつ装置内の諸熱源からできるだけ離れた位置に配置されると、より好ましい。検知された現像器１の温度ｔｍｐ（℃）及び環境温度Ｔ（℃）、相対湿度ＲＨ（％）はプリンタ制御部３００に通知される。
【００３５】
パッチセンサ５４（トナー付着量検知部）は、感光体ドラム２８上の基準パッチ（基準トナー像）に光を照射し、反射光をフォトダイオードで検出して電気信号に変換するものである。最大出力は５Ｖである。
【００３６】
〔従来例〕
本実施例の特徴をわかりやすく説明するため、まず本実施例と同様のデバイス構成をそなえた、従来例の説明を行う。図４は従来例のプリント動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
図４に示すように、電源オンをしたとき、プリンタ制御部３００は、プリント待機をさせる（ステップＳ１０１）。プリント待機状態において、後述する調湿時定数βｄはβｏ（＝１５０ｍｉｎ）となっている。
【００３８】
プリント指示の命令を受けると、プリンタ制御部３００は、現在の環境情報を取得する。具体的には、環境センサ５３から現在の周辺環境の温度ＴＭＰｎの値、相対湿度ＲＨｎの値を取得し、現像器温度センサ５１から現像器１の温度ｔｍｐｎを取得する。そして、プリンタ制御部３００は、これらの値から現像器周辺の相対湿度ｒｈｎを求める（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の詳細は後述する。
【００３９】
続いて、プリンタ制御部３００は、内蔵の不揮発性ＲＡＭ３０２から、以前現像剤の温湿度として測定、算出された過去の温度ｔｍｐｍ、過去の湿度ｒｈｍと、それを求めた過去の時刻ｔｍとを読み出す。そして、現在の時刻ｔｎと記憶されていた過去の時刻ｔｍとに基づいて過去の湿度ｒｈｍと相対湿度ｒｈｎの間を補完して、現在の現像剤の湿度ｒｈｒを算出する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の詳細は後述する。この計算結果はまた使用するので、算出した現在の現像剤の湿度ｒｈｒの値をｒｈｍ、算出時の時刻ｔをｔｍとして不揮発性ＲＡＭ３０２に記憶する（ステップＳ１０４）。
【００４０】
次いで、プリンタ制御部３００はこの湿度ｒｈｒに基づいて画像形成条件を補正しつつ設定（ステップＳ１０５）し、その後プリント動作を実行する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
プリント動作の終了後、プリンタ制御部３００は、プリント動作中に現像器１が駆動していたことを計算に盛り込むために調湿時定数βｄ＝βｉ（＝１０ｍｉｎ）とし（ステップＳ１０７）、プリント動作後の湿度ｒｈｒを算出する（ステップＳ１０８）。
【００４２】
その後、プリンタ制御部３００は、湿度ｒｈｒ、温度ｔｍｐの値を不揮発性ＲＡＭ３０２に記憶し（ステップＳ１０９）、調湿時定数βｄ＝βｏとして（ステップＳ１１０）、プリント待機状態に戻る。
【００４３】
次に、ステップＳ１０２の詳細な動作を説明する。図５は従来例の過去の湿度の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【００４４】
まず、プリンタ制御部３００は、画像形成装置本体内の環境センサ５３から現在の周辺環境の温度ＴＭＰｎの値、相対湿度ＲＨｎの値を取得する。また、プリンタ制御部３００は、現像器温度センサ５１から現像器１の温度ｔｍｐｎを取得する（ステップＳ２０１）。
【００４５】
一般に、温度および相対湿度から絶対水分量を求めるには、まず空気の温度に基づいた飽和水蒸気圧を求める必要がある。画像形成装置１００は、ほぼ１気圧、温度０℃〜６０℃程度の環境で使用されるため、プリンタ制御部３００は、Ｔｅｔｅｎｓの近似式を用いてその温度における飽和水蒸気圧を求める（ステップＳ２０２）。
【００４６】
すなわち、
Ｅ（τ）＝６１１×１０＾（７．５×τ／（τ＋２３７．３） ） …（数式１）
〔Ｅ（τ）：飽和水蒸気圧（Ｐａ）、τ：摂氏温度（℃））〕
として、数式１を用いて、Ｅ（ＴＭＰｎ）を求める。
【００４７】
蒸気圧から絶対湿度を求める方法は２通りあって、重量絶対湿度（ｇ／ｋｇＤｒｙＡｉｒ）を用いる方法と、容積絶対湿度（ｇ／ｍ３）を用いる方法がある。ここでは容積絶対湿度による算出方法について説明する。
【００４８】
空気中の水蒸気は分圧が小さいため、理想気体の状態方程式に従うものとする。即ち、
ＰＶ＝ｎＲＴ  …（数式２）
〔ただし、Ｐ：分圧（Ｐａ）、Ｖ：体積（ｍ３）、ｎ：モル数（ｍｏｌ）、Ｒ：気体定数（Ｐａ・ｍ３／Ｋ・ｍｏｌ）、Ｔ：温度（Ｋ）〕
を用いることができる。
【００４９】
湿度計算に用いる容積絶対湿度の飽和値をＡＢＳ（σ）（ｇ／ｍ３）とし、その時の水の重量をＭ（ｇ）とすると、
ＡＢＳ（σ）＝Ｍ／Ｖ、モル数ｎ＝Ｍ／（水の分子量）、さらにＰ＝Ｅ（τ）であるから、
ＡＢＳ（σ）＝水の分子量×Ｅ（τ）／Ｒ×（τ＋２７３．１５）  …（数式３）
と表される。
【００５０】
さらに、水の分子量＝１８．０１５４（１／ｍｏｌ）、気体定数Ｒ＝８．３１４４７（Ｐａ・ｍ３／Ｋ・ｍｏｌ）であるから、
温度ＴＭＰｎ時の絶対湿度飽和値は、
ＡＢＳ（σ）（ｇ／ｍ３）
＝２．１６６８×Ｅ（ＴＭＰｎ）／（ＴＭＰｎ＋２７３．１５）  …（数式４）
となる。
【００５１】
さらにこの絶対湿度飽和値ＡＢＳ（σｎ）に相対湿度ＲＨｎ（％ＲＨ）を乗じることで、現在の空気の水分量ＡＢＳｎ（ｇ／ｍ３）が求められ、
ＡＢＳｎ＝ＡＢＳ（σ）×ＲＨｎ  …（数式５）
となる。このため、プリンタ制御部３００は、数式２〜数式５に従い、ＡＢＳｎを算出する（ステップＳ２０３）。
【００５２】
次に、プリンタ制御部３００は、数式１に現像器温度センサ５１にて測定した温度ｔｍｐｎを代入し、温度ｔｍｐｎでの飽和水蒸気圧：ＡＢＳ（σ（ｔｍｐｎ））を求める（ステップＳ２０４）。
【００５３】
そして、下記数式６によって、
相対湿度ｒｈｎ＝ＡＢＳｎ／ＡＢＳ（σ（ｔｍｐｎ））  …（数式６）
現在の現像器１周辺の相対湿度ｒｈｎを求める（ステップＳ２０５）。
【００５４】
次に、ステップＳ１０３の詳細を説明する。図６は従来例の環境履歴の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
まず、プリンタ制御部３００は、不揮発性ＲＡＭ３０２内に格納された、前回の画像形成条件設定に用いられた湿度ｒｈｍを読み出し、且つ湿度ｒｈｍが算出された際の時刻ｔｍを読み出す（ステップＳ３０１）。
【００５６】
次に、ステップＳ１０２の算出結果である相対湿度ｒｈｎと、相対湿度ｒｈｎの算出が行われた時刻ｔｎを読み出す（ステップＳ３０２）。
【００５７】
次に、現在の時刻ｔｎの、現在の現像剤の湿度ｒｈｒを、
湿度ｒｈｒ＝（ｒｈｍ−ｒｈｎ）×ｅｘｐ（−（ｔｎ−ｔｍ）／βｄ）＋ｒｈｎ  …（数式７）
によって求める（ステップＳ３０３）。
【００５８】
ここで、βｄは時間の次元（ディメンジョン）を持つ時定数であり、現像剤が周囲の環境になじむ速度を表わすものである。βｄは、現像器１の構成や現像剤物性、現像剤量などによって決定されるか、実験的に求められ、現像剤が周囲の環境になじむ速度を表す。
【００５９】
そして、βｄを現像器１の駆動の有無によって、βｄの値をβｉ／βｏ（＝１０ｍｉｎ／１５０ｍｉｎ）と切り替えて用いる。プリンタ制御部３００は、この現像剤の現在の湿度ｒｈｒとそれを算出した時刻ｔｎを、それぞれの湿度ｒｈｍ、時刻ｔｍとして不揮発性ＲＡＭ３０２に記憶する（ステップＳ１０４）。
【００６０】
この従来例の課題は、次のとおりである。すなわち、画像形成装置本体の電源がオフしている間は、プリンタ制御部３００の電源は入らないので、環境センサ５３、現像器温度センサ５１はその間の温度ＴＭＰｎ、相対湿度ＲＨｎ、現像器１の温度ｔｍｐｎを取得することができない点にある。しかし、以下の実施例に説明するような本発明特有の構成によって、この課題を解決することができる。
【００６１】
〔実施例１〕
実施例１の画像形成装置の特徴部分について説明する。図７は実施例１の動作を説明するためのフローチャートである。本実施例の特徴は、電源オフオン前後の基準パッチの反射光量を比較して、電源休止間の環境を推測し、その推測を基に現像剤の湿度（基準湿度値）を算出する点である。次に、図７のフローチャートに即して概略を説明する。
【００６２】
まず、ユーザーによりユーザー電源スイッチ６２がオンされると（ステップＳ１１１）、電源コントローラー６１が、プリンタ制御部３００の電源をオンする（ステップＳ１１２）。
【００６３】
プリンタ制御部３００は、電源オンするとすぐに画像形成装置を動作させ、電源オン時パッチシーケンスを行う（ステップＳ１１３）。プリンタ制御部３００は、感光体ドラム２８上に形成された基準パッチの反射濃度を読みとる。後述の理由によって、現像スリーブ３の回転開始から基準潜像の現像までの時間は３（秒）である。
【００６４】
続いて、不揮発性ＲＡＭ３０２に記憶されていた、前回電源オフ時の基準パッチの反射濃度と、今回読み込んだ基準パッチの反射濃度を比較する。加えて、湿度ｒｈｍ、時刻ｔｍ、相対湿度ｒｈｎ、時刻ｔｎの値を用いて演算する。これにより、この時点での現像剤の湿度ｒｈｒを算出する（ステップＳ１１４）。
【００６５】
一方、プリント待機の状態でユーザー電源スイッチ６２がオフされると（ステップＳ１１５）、プリンタ制御部３００の指示により、画像形成装置が電源オフ時パッチシーケンスを行う（ステップＳ１１６）。その後、電源コントローラー６１がプリンタ制御部３００の電源をオフする（ステップＳ１１７）。
【００６６】
次に、電源オン時又は電源オフ時に行われるパッチシーケンス（ステップＳ１１３、ステップ１１６）について詳しく説明する。
【００６７】
いずれのパッチシーケンスも、まず、所定のＶｄを印加した感光体ドラム２８上を所定の光量あるいは所定のパターンに基づいて、露光部２２のレーザーにて露光して「所定の基準潜像」を形成する。次に、この所定の基準潜像を現像することで、感光体ドラム２８上に基準パッチを形成する。最後に、その基準パッチの反射光量を検出する。
【００６８】
ここで、「所定の基準潜像」を形成する「所定」の条件を説明する。まず、電源オフ時に行われるステップＳ１１６での所定の条件とは、その時算出されている湿度ｒｈｒに基づく条件である。
【００６９】
一方、電源オン時に行われるステップＳ１１３での所定の条件は、前回行ったステップＳ１１６と同じ条件を用いる。このようにすることで、同一の基準潜像に対して電源がオフされる直前、電源がオンされた直後、すなわち電源オフ期間の前後の現像特性の変化が比較できるようになる。
【００７０】
ただし、画像形成装置が初期の状態にあり、前回のステップＳ１１６が存在しない時は、湿度ｒｈｒ＝５０％ＲＨ相当の画像形成条件にてステップＳ１１３の電源オン時パッチシーケンスを行う。
【００７１】
（電源オフ期間中の環境湿度と基準パッチの濃度変化）
ここで、電源オフ期間中の環境湿度（現像剤湿度）と基準パッチの濃度変化について説明する。
【００７２】
電源オフ期間が終わり、電源をオンした時、プリンタ制御部３００は、トナー粒子帯電量の予測値を算出するためのデータを読み込む。このデータには、前回算出時からの累積データ、トナー消費量、トナー補給量等が含まれる。
【００７３】
次に、プリンタ制御部３００は、トナー粒子帯電量の予測値を算出する。ここで、トナー粒子帯電量の予測値は、タイムステップ毎に計算され、それに用いる算出式は、現像スリーブ３が回転しているか否かに応じて切り替えられる。具体的には、現像スリーブ３の回転時には下記の数式８を用い、現像スリーブ３の非回転時には下記の数式９を用いて、トナー粒子帯電量の予測値を算出する。
【００７４】
現像スリーブ３の回転時の式は、
トナー粒子帯電量（予測値）＝前回計算時のトナー粒子帯電量×（１−計算タイムステップ／α−現像量／現像器内トナー量）
＋β×計算タイムステップ／α
＋前回計算時のトナー粒子帯電量  …（数式８）
である。
【００７５】
一方、現像スリーブ３の非回転時の式は、
トナー粒子帯電量(予測値)＝前タイムステップにおけるトナー粒子帯電量×（１−γ）  …（数式９）
である。
【００７６】
なお、上記α、β、γの３つのパラメータは、トナーの帯電特性に応じて前もって決められたパラメータである。αは摩擦帯電（除電）が行われる時間速さ、βはトナー粒子の飽和帯電量、γはトナー粒子からの電荷漏洩の時間速さを示している。トナー粒子帯電量の初期値は０である。
【００７７】
数式８の右辺の第１項の「現像量／現像器内トナー量」は、「帯電したトナー粒子が現像されると同時に未帯電のトナー粒子が補給される分の電荷収支」に相当する。すなわち、「現像量／現像器内トナー量」が、現像器１からのトナーの消費・補給に応じた帯電量の減少分に対応する。
【００７８】
数式８の右辺の第２項及び第１項のうちの上記項を除いた部分は、「摩擦帯電によりトナー粒子の電荷が変化する量」に相当する。これらを、数式８の右辺の第３項が示す前回のトナー粒子帯電量に対して加えることで、次回の帯電量を予測するという式となっている。
【００７９】
数式９の意味するところは、トナー粒子からの電荷漏洩の時間速さをγとして、一定の時定数（１−γ）でトナー粒子帯電量が減衰していくということである。このγは、現像剤湿度が低いと小さく、高いと大きい。
【００８０】
本実施例において、電源オフ期間中の環境湿度と基準パッチの濃度変化を求める際に、トナー粒子帯電量を求める場合は、現像スリーブ３が非回転であるから、上述の数式９を用いることになる。
【００８１】
一般に、交流バイアスを印加した二成分現像において、トナーの帯電量と画像濃度は反比例する。このため、低湿現像剤では基準パッチ濃度変化が少なく、高湿現像剤では基準パッチ濃度が増加する方向に変化することになる。より正しく述べるなら、現像剤湿度で決まるのは帯電量の減衰する速度であるから、基準パッチ濃度の増加分は帯電量の減衰する速度の時間積分、つまり現像剤湿度変化の時間積分に略比例すると考えてよい。
【００８２】
さらに、現像剤湿度変化の時間積分を、電源オフ期間中の経過時間で割ると、電源オフ期間中の平均湿度が求められる。ここで、図８を用いて、ステップＳ１１３〜Ｓ１１４に係る電源オフ期間中の平均湿度の求め方を説明する。図８は実施例１の電源オフ期間中の平均湿度の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【００８３】
上述のように、本実施例では、平均湿度として基準パッチの増加分を経過時間で割ったものを用いる。即ち、ステップＳ１１４で求められるべき湿度ｒｈｒは、以下の数式１０、すなわち、
湿度ｒｈｒ（％ＲＨ）＝ε×（Ｐｏｎ−Ｐｏｆｆ）／（ｔｎ−ｔｍ）  …（数式１０）
を用いて求める。
【００８４】
ただし、
ε：実験的に求められるべき係数（本実施例では３．５×１０５％ＲＨ・ｍｉｎ／Ｖ）
Ｐｏｎ：電源オン時の基準パッチの反射光量の検出値（Ｖ）
Ｐｏｆｆ：電源オフ時の基準パッチの反射光量の検出値（Ｖ）
ｔｎ：現在（電源オン時の）時刻（ｍｉｎ）
ｔｍ：記憶された（電源オフ時の）時刻（ｍｉｎ）
である。
【００８５】
このため、ステップＳ１１４においては、プリンタ制御部３００内のＣＰＵ３０１が次の手順で湿度ｒｈｒ（％ＲＨ）を計算して求める。まず、前述のようにステップＳ１１３では、パッチシーケンスで検出した基準パッチの反射光量の検出値Ｐｏｎと、Ｐｏｎを求めた時刻ｔｎとを不揮発性ＲＡＭ３０２に記録しておく。
【００８６】
次に、図８に示すように、ＣＰＵ３０１は、Ｐｏｎの値と時刻ｔｎの値を読み込む（Ｓ４０１）。また、前回画像形成時のステップＳ１１６におけるパッチの反射光量の検出値ＰｏｆｆとＰｏｆｆを求めた時刻ｔｍを不揮発性ＲＡＭ３０２から読み込む（Ｓ４０２）。そして、上記数式１０にＰｏｎ、ｔｎ、Ｐｏｆｆ、ｔｍを代入して湿度ｒｈｒを計算する（Ｓ４０３）。この手順を経ることにより、ＣＰＵ３０１は湿度ｒｈｒ（％ＲＨ）を得る（ステップＳ１１４）。
【００８７】
なお、ステップ１１３の計算において、数式１０で湿度ｒｈｒ＜０％と算出された場合は湿度ｒｈｒ＝０％、湿度ｒｈｒ＞１００％と算出された場合には湿度ｒｈｒ＝１００％とする。つまり、本実施例内の理論通り誤差なく画像形成装置が動作すれば、ＰｏｎがＰｏｆｆより小さくなることはない。
【００８８】
ＰｏｎとＰｏｆｆが等しくなると、それは電源オフ時の現像剤湿度が０％を示しているという意味で、さらにＰｏｎがＰｏｆｆを越えれば、それは現像器１内でトナーが除電される、すなわち現像剤が０％より大きい所定の湿度であるという意味である。付け加えると、画像形成装置が初期の状態にあり、前回のステップＳ１１６が存在しない時、すなわちＰｏｆｆが存在しない時は、湿度ｒｈｒ＝５０％ＲＨとする。
【００８９】
本実施例によれば、電源オフ期間が高湿環境であったことの検出は精度よく可能であるが、電源オフ期間が低湿であったときは、基準パッチの反射光量が変わらない、という状態に依拠して推測することになる。
【００９０】
ここで、もともと周囲の環境が低湿の場合（北欧など）は、稼働中にかけている空調を電源オフ期間中に切っても低湿なままであるので、本実施例の課題とするところではない。一方、周囲の環境が高湿の場合（東南アジアなど）は、空調のオンオフによって画像形成装置オン期間、オフ期間の環境差が発生し、かつ、オフ期間中の方が高湿ということになる。本実施例は後者のケースで特に有効に働くと思われる。
【００９１】
さらにここで、電源オン後の基準パッチ形成までの時間に関連して、数式８の意味について考える。数式８で、基準パッチのトナー量は現像器内トナー量に比して小さいのでこれを無視すると、
トナー粒子帯電量（予測値）＝前回計算時のトナー粒子帯電量×（１−計算タイムステップ／α）
＋β×計算タイムステップ／α
＋前回計算時のトナー粒子帯電量  …（数式１１）
となる。
【００９２】
ここで、α、βは、トナーの帯電特性に応じて前もって決められたパラメータである。αは摩擦帯電（除電）が行われる時定数（秒）、βはトナー粒子の飽和帯電量、を示している。
【００９３】
数式１１はタイムステップ毎の計算であるから、トナーの帯電量は時間が経過するに従い数式１１の第１項で前回計算時のトナー帯電量の影響が減じ、βの影響が強くなっていく。いいかえると、トナーの帯電量は現像スリーブ３を回転させると急速に変化し始め、飽和帯電量（その時の現像剤湿度などによって決まる）へと遷移していくということである。
【００９４】
このため、基準パッチの形成前にあまり長く現像スリーブ３を回転させると、せっかく電源オフ期間中の環境の影響を残した状態からトナー帯電量が変わっていってしまうことになる。
【００９５】
このような理由によって、本実施例においては、現像スリーブ３の回転開始から０．１×α（秒）以内に電源オン時の基準パッチを形成することとしている。本実施例の場合α＝１２０（秒）であり、現像スリーブ３の回転開始から基準潜像の現像までは３（秒）としてある。
【００９６】
以上のように、ステップＳ１１４で求めた湿度ｒｈｒは、プリント待機（ステップＳ１０１）後、最初の画像形成において（ステップＳ１１８）メモリ値である湿度ｒｈｍとして扱われる。湿度ｒｈｍは、新たな湿度ｒｈｒを算出するのに用いられ、この新たな湿度ｒｈｒによって画像形成条件が設定される。
【００９７】
なお、この画像形成条件の設定の際には、必要に応じて、画像濃度の補正も行われる。具体的には、前述のように、ステップＳ１１４で、プリンタ制御部３００が電源オフ前の基準パッチの検知結果に対する電源オン後の基準パッチの検知結果の差分を比較する。この比較の結果、プリンタ制御部３００は、トナーの付着量が減少したと判断された場合は、その画像形成の時点における湿度情報から得られる画像形成条件を補正しないように制御する。
【００９８】
一方、トナーの付着量が増加したと判断された場合、プリンタ制御部３００は、画像形成の時点における湿度情報から得られる画像形成条件を、その増加分に応じて画像濃度が下がる方向へ補正する。このようにプリンタ制御部３００により制御することで、濃度が過剰にならないようにすることができ、トナーの過剰な消費を抑えることができる。
【００９９】
このように、プリンタ制御部３００は、前回の電源オフ時の前後に形成された基準トナー像を検知したときのトナー付着量検知部となるパッチセンサ５４の検知結果を考慮する。更に、該基準トナー像を検知したときの時間情報（時刻）を考慮する。そして、前記パッチセンサ５４の検知結果と、前記時間情報（時刻）と、に基づいて電源がオンされた後の画像形成条件を制御する。
【０１００】
（時定数αの求め方）
ここで、本実施例における時定数αの求め方について説明する。
【０１０１】
まず、現像器１を３０℃８０％ＲＨの環境に放置する。この時、現像器１内の現像剤内に温湿度センサを埋没させておき、現像剤の中まで湿度が８０％になるのを確認する。時間としては現像器停止時の調湿時定数βｏが１５０ｍｉｎであるから、その３倍以上放置すればよい。
【０１０２】
その後、現像スリーブ３を数ｍｉｎ回転させ、トナーの帯電量が８０％ＲＨの環境の帯電量になるべく近づくようにする（飽和させる必要はない）。この時、現像スリーブ３の回転によるトナーの帯電量の上昇の影響が少なくなるような施策が必要である。例えば、１万枚程度の画像形成耐久テストを経た現像剤を用いることなどが考えられる。
【０１０３】
このようにして湿度８０％環境のトナー帯電量にほぼ到達した現像剤を収納する現像器１を、２３℃５％ＲＨの環境に放置する。湿度を上昇させたときと同じように、βｏの３倍以上の時間をかけて放置した後、温湿度センサの出力から現像剤の湿度がほぼ５％になっていることを確認する。このとき、現像スリーブ３を動かさなければ、トナーの除電再帯電は行われないので、トナー帯電量は８０％ＲＨ環境から出した時から変化していない（数式９に従う挙動）。
【０１０４】
ここまでの準備作業によって、現在、トナーの帯電量は８０％ＲＨ環境に近く、現像剤の湿度自体は５％ＲＨ環境に近いという状況を発生させる。ここで、５％ＲＨ環境に放置していた画像形成装置に現像器１を設置する。そして、感光体ドラム２８上に同一の画像形成条件の基準潜像を５秒おきに形成し、現像器１による現像を行う。
【０１０５】
このとき、最初の基準潜像を現像してから現像スリーブ３を継続して回転させる。この基準パッチ連続形成動作を、予想される時定数αの３倍以上行い、パッチセンサ５４によってその反射光量を記録する。
【０１０６】
このようにすることで、トナーの帯電量は、数式１１の挙動に従って、５％ＲＨ環境の値へと指数関数的に収束する。これに伴い、基準パッチの反射光量も略指数関数的に所定値に飽和していく。そして、基準パッチの反射光量の変化を指数関数でフィッティングし、時定数αを求める。
【０１０７】
理論上は上記のとおりであるが、手順が多少煩雑となるため、この時定数αのもう一つの解釈について考える。
【０１０８】
時定数αで示される時間は、それぞれの現像剤が現像器１内を１周する時間、すなわち現像剤がひととおり均等な摩擦撹拌による帯電を受ける時間に近いと考えられる。この時間は、現像器１に収容された現像剤量をＷ（ｇ）、感光体ドラム２８と現像スリーブ３との対向部を１秒間に通過する現像剤の量をＫ（ｇ／秒）とすると、
時定数α＝Ｗ（ｇ）／Ｋ（ｇ／秒）  …（数式１２）
として表されるはずである。ここで、数式１２のＫは、次の数式１３で表される。
【０１０９】
Ｋ＝ｍ×ｖ×ｌ（ｇ／秒）  …（数式１３）
ここで、ｍ（ｇ／ｍｍ２）：現像スリーブ３上に薄層コートされた現像剤の面積当たりの量、ｖ（ｍｍ／秒）：現像スリーブ３の表面の線速度、ｌ（ｍｍ）：現像スリーブ３の回転軸方向の現像剤のコート幅である。
【０１１０】
時定数αは、おおよそ数式１２に示す、Ｗ／Ｋに近しい値となることが本発明者らの実験で確認されている。このため、実用上のことを考慮して、α＝Ｗ／Ｋ（秒）、としてαの値を求め、基準パッチを形成するまでの時間を規定する。
【０１１１】
ただし、現像剤量Ｗや現像剤通過量Ｋは諸条件によって変動するため、現像剤量Ｗについては最小となる条件で、現像剤通過量Ｋについては最大となる条件での値を使用することが好ましい。
【０１１２】
〔実施例２〕
実施例２における画像形成装置の構成は、本実施形態で共通である。本実施例の特徴は、画像形成条件を決定するための湿度を、最近の過去１２０分（所定時間）における１０分毎の湿度の平均値とした点である。図９は実施例２の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１１３】
図９に示すように、プリンタ制御部３００は、プリント待機の状態にある時、１０分おきに上記数式６から現在の相対湿度ｒｈｎを求め、不揮発性ＲＡＭ３０２内に格納された過去１２０分の湿度データと平均する（ステップＴ１０１）。これにより、画像形成条件設定用の湿度ｒｈｒを算出する。
【０１１４】
プリント指示があれば、画像形成条件を設定した後（ステップＴ１０２）、プリント動作を実行し（ステップＴ１０３）、その後、待機状態へと戻る。
【０１１５】
ここで、電源オンから２時間以内は、過去、１時間５０分にわたる湿度データが存在しない。そこで、ユーザー電源スイッチ６２がオンになると、実施例１のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４と同様の動作を、ステップＴ１１１〜ステップＴ１１４として行う。これにより、電源オフの間の湿度を算出する。
【０１１６】
ステップＴ１１４で現像剤の湿度（基準湿度値）を算出するためには、実施例１のステップＳ１１５〜ステップＳ１１７と同様の動作（ステップＴ１１５〜ステップＴ１１７）が行われている必要がある。
【０１１７】
実施例２のステップＴ１０１について詳しく説明する。不揮発性ＲＡＭ３０２には、温度や湿度のデータ又は少なくとも湿度のデータ（温湿度情報）が、時刻データ（時刻情報）と共に格納されている。具体的には、現在より１０分前のデータとして湿度ｒｈ１０、２０分前のデータとして湿度ｒｈ２０、以下同様に、湿度ｒｈ１２０までのデータである。
【０１１８】
プリンタ制御部３００の電源が継続してオンであれば、１０分経過毎に、値が順次、上書きされる。例えば、湿度ｒｈ１２０にはそれまでの湿度ｒｈ１１０の値が上書きされ、湿度ｒｈ１１０にはそれまでの湿度ｒｈ１００の値が上書きされる。そして、湿度ｒｈ１０には、それまで現在の湿度として用いてきた湿度ｒｈｒの値が上書きされる。このとき、それぞれの時刻データも温湿度データと共に上書きされる。これが平均湿度算出の基本的な動作である。
【０１１９】
ここで、湿度算出の間に電源のオフオンが入ると、ステップＴ１１１〜ステップＴ１１４の後に、記憶湿度データ利用の動作が入る（ステップＴ１１８）。図１０は実施例２の記憶湿度データ利用を含んだ動作を説明するフローチャートである。
【０１２０】
記憶湿度データ利用を行うステップＴ１１８は、図１０に示すように、ステップＴ１１４の後に入る。ステップＴ１１８は、ステップＴ２０１〜ステップＴ２０４を有する。
【０１２１】
まず、Ｔ１１４にて湿度ｒｈｒを算出した後、各湿度データ付帯の時刻データと現在の時刻を比較する（ステップＴ２０１）。そして、現在から１２０分よりも古いデータを消去する（ステップＴ２０２）。データの消去は、空白を上書きすることによる。
【０１２２】
続いて、現在から１２０分以内のデータは湿度をそのまま残しつつ、時刻データに相応の番号の湿度ｒｈを格納し直す（ステップＴ２０３）。例えば、現在時刻と９３分異なる時刻のデータであれば、分単位を四捨五入し湿度ｒｈ９０へと格納する。続いて空白となっている湿度ｒｈに、その番号と整合がとれるような時刻情報を付帯しつつ、湿度ｒｈｒを格納する（ステップＴ２０４）。例えば、現在１３時であれば、湿度ｒｈ３０の時刻情報は１２時３０分とする。このようにすることで、ステップＴ１１４で過去に求めた電源オフ期間の湿度を、不揮発性ＲＡＭ３０２内に湿度履歴データとして残し、平均湿度の算出に用いることができる。
【０１２３】
なお、上記実施例において「画像形成条件」とは、所定の装置の条件に限定されるものではない。例えば、帯電バイアス電源４１の出力値、現像バイアス電源４２の出力値、露光部２２の最大露光量、一次転写バイアス電源４３の出力値などの条件が挙げられる。
【符号の説明】
【０１２４】
１…現像器
３…現像スリーブ
２８…感光体ドラム
５１…現像器温度センサ
５３…環境センサ
５４…パッチセンサ
６２…ユーザー電源スイッチ
１００…画像形成装置
３００…プリンタ制御部
３０２…不揮発性ＲＡＭ
【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】
2016004260.tif 000009
【図８】
2016004260.tif 000010
【図９】
2016004260.tif 000011
【図１０】
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