(57)【要約】【課題】複数の現像器を有する画像形成装置において、夫々の現像器の現像条件を制御する際の、制御因子となる夫々の現像剤周りの環境検知を適正に行う電子写真画像形成装置を提供する。【解決手段】感光ドラムに形成された静電像を現像剤により現像するための複数個の現像器を有する電子写真画像形成装置において、前記複数個の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのうち、少なくとも２個の現像器４Ｙ，４Ｋに配置され、配置された現像器内の湿度状態を検知するための湿度センサユニット14ａ，14ｂと、これによる検知結果により、画像形成条件を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図１
2009020252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電像を現像容器内に収容された現像剤により現像する現像手段を有する画像形成手段を、複数個備える電子写真画像形成装置において、
前記複数個の現像手段のうち、少なくとも２個の現像手段に配置され、配置された現像手段の前記現像容器内の湿度状態を検知するための検知手段と、
前記検知手段による検知結果によって、前記複数個の画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記複数個の現像手段のうち、最も高い温度領域と最も低い温度領域に配置された現像手段に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項３】
前記検知手段は、検知部が前記現像容器に収容された現像剤の近傍であって、かつ、現像剤に覆われない部位に配置されることを特徴とする請求項１又は至請求項２に記載の電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成された静電像にトナー像を形成するための複数の現像手段を有し、その現像条件が湿度検知手段によって、画像形成条件が制御される電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の電子写真画像形成装置においては、像担持体である感光ドラムに形成された静電像を現像するために現像器が設けられている。感光ドラム及び該現像器は、例えばタンデム方式のカラー画像形成装置においてはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）各色の画像を形成する感光ドラム及び現像器を有している。現像器は、内部に各色のトナーを有しており、現像に際して現像スリーブから対になる感光ドラム側にトナーを飛翔させ、感光ドラム上の静電像をトナー像として顕像化するものである。
【０００３】
ここで、現像器の現像スリーブから感光ドラムへのトナーの移動は、感光ドラムの帯電電位や現像スリーブに印加される現像バイアス電圧の大きさによって変化するが、トナー自身の帯電量(トリボ)によっても変化する。即ち、トナーの帯電量が大きくなれば電気的な力が大きく作用することとなるため、このトナーは感光ドラム側へ移動しやすくなり、逆にトナーの帯電量が小さくなれば、トナーは感光ドラム側に移動しにくくなる。
【０００４】
現像手法においても、従来から種々の手法が提案されている。例えば磁気ブラシ現像方法（特許文献１参照）、パウダークラウド方法（特許文献２参照）、さらにはファーブラシ現像法、液体現像法など多数の方法がある。これらの現像方法においては、特にトナー及びキャリアを主体とする二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法が広く実用されている。この方法は比較的安定に良好な画像が得られる反面、キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の変動という二成分現像剤であることに起因する問題がある。
【０００５】
このような問題を回避するために、トナーのみからなる一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されている。この現像方法によれば、キャリアに対するトナーの混合比を制御する必要がなくなるため、装置が簡略化されるという利点がある。
【０００６】
ただし、一成分現像剤を用いる現像方法においても、画像形成条件によっては現像剤の耐久が進み、また、環境が変化することによるトナーの帯電状態の劣化は否めない。現像剤が劣化すると、予期せず画像濃度が低下したり、転写材の白地に現像材が付着するいわゆる、「かぶり」という現象が発生したりする。すなわち、出力画像の適正濃度が得られなくなる。
【０００７】
一方、これら一成分現像剤、二成分現像剤に限らず、画像品位に影響を及ぼす現像器内のトナーの帯電量は、周りの湿度環境に応じた変動が従来から知られている。それは、周囲湿度が高い場合、トナーの帯電量は低下する傾向を有しているため、現像器近傍の湿度を検知することにより、現像条件を制御して安定画像を形成することが提案されている。この現像条件の制御手法としては、例えば感光ドラムへの帯電電位を変化させ、常に適正な現像条件とする手法がある。例えば、現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を変化させることにより、トナーの帯電量に応じて現像条件を適正化する手法がある。さらには、前記感光ドラムへの帯電電位及び現像バイアス電圧の双方を適正な制御量とする手法が主に提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献３では、常温常湿時のトナー濃度レベル及び現像バイアス電圧を基準値として、装置内に設置した温湿度検知器により周囲環境の温湿度情報を検知する。そして、その検知結果である絶対湿度情報に応じてトナー濃度及び現像バイアスを基準値から増減させるといった提案がなされている。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第２８７４０６３号明細書
【特許文献２】米国特許第２２１７７６号明細書
【特許文献３】特開平９−１４６３６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の画像形成装置においては、湿度を検知するセンサは装置の電装基板内、もしくは装置内の特定の現像器近傍に取り付けられており、この場合、湿度センサにより現像器内のトナー周りの湿度が的確に検知されないことがあった。
【００１１】
また、前記湿度センサを現像器内部に取り付ける手法も提案されている。しかし、この場合、複数の現像器を有するタンデム方式のカラー画像形成装置を想定した装置内部の温度分布状況、現像器の配置状況による各色現像器内のトナー周りの湿度が考慮された提案がなされていなかった。したがって、この湿度センサからの信号によって現像条件のコントロールを適正に行うことが難しかった。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の現像手段を有する画像形成装置において、夫々の現像手段の現像条件を制御する際の、制御因子となる夫々の現像剤周りの環境検知を適正に行う電子写真画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成された静電像を現像容器内に収容された現像剤により現像する現像手段を有する画像形成手段を、複数個備える電子写真画像形成装置において、前記複数個の現像手段のうち、少なくとも２個の現像手段に配置され、配置された現像手段の前記現像容器内の湿度状態を検知するための検知手段と、前記検知手段による検知結果によって、前記複数個の画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、現像手段内に収容された現像剤の湿度状態を検知手段によって検知し、その結果によって複数個の画像形成手段の画像形成条件を制御する。このため、少なくとも２個の検知手段により複数の現像容器内の湿度状態を得ることが可能であり、これにより前記検知した湿度情報を基にした適正な画像形成が可能となり、高品位な出力画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［電子写真画像形成装置の全体構成］
まず、本実施形態の電子写真画像形成装置（以下「画像形成装置」という）の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る画像形成装置の全体模式説明図であり、図２は画像形成部の構成説明図である。
【００１６】
本実施形態の画像形成装置は、画像形成手段を複数個備えた転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタである。そして、画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、シート、ＯＨＰシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。
【００１７】
画像形成装置は、複数の画像形成手段たる画像形成部として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像をそれぞれ形成する画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。そして、各画像形成部が備えるプロセスカートリッジ８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋ）により、一旦、中間転写体91に連続的にトナー像を多重転写する。その後、そのトナー像を転写材Ｓに一括転写することにより、フルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（タンデム方式）の画像形成装置である。プロセスカートリッジ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋは、中間転写ベルト91の移動方向において直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に４個配置されている。
【００１８】
本実施形態では、各色の画像形成部Ｐ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋ）は、使用する現像剤の色が異なる他は同一の構成とされる。そこで、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００１９】
まず、４色フルカラー画像を形成する場合の全体動作を説明する。画像形成装置と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。この信号に応じて、各画像形成部Ｐの各プロセスカートリッジ８において各色のトナー像の形成が行われる。各プロセスカートリッジ８では、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を帯電手段としての帯電ローラ２によって帯電させ、その一様帯電面を露光手段３によって走査露光することで感光ドラム１上に静電像を形成する。この静電像に現像手段４によって現像剤であるトナーを供給することによりトナー像を形成する。
【００２０】
各感光ドラム１に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ92へのバイアス印加により移動する第２の像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト91上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト91上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト91と二次転写手段としての二次転写ローラ10とが対向する二次転写部に搬送されてきた転写材Ｓ上に一括転写される。次いで、転写材Ｓは定着手段である定着器13に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。
【００２１】
ここで、図２をも参照して、画像形成装置の各要素について、順次より詳しく説明する。
【００２２】
画像形成装置は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１を有する。本実施形態では、感光ドラム１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、中心支軸を中心に所定周速度をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００２３】
本実施形態では、画像形成装置は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ２を有する。帯電ローラ２に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１を一様に負極性に帯電させる。帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１方向に付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。また、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての電源20から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加され、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部が帯電部ａである。
【００２４】
また、帯電ローラ２に対して、帯電ローラクリーニング部材２ｆが設けられている。本実施形態では、帯電ローラクリーニング部材２ｆは、可撓性を持つクリーニングフィルムであり、このクリーニング部材２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、帯電ローラ２の表層がクリーニング部材２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２の表層の付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００２５】
感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。そのた後、画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光Ｌを受ける。これにより、目的のカラー画像の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対応した色成分の静電像が形成される。本実施形態では露光手段３として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナを用いた。レーザビームスキャナは、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト装置から画像形成装置側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１面には、走査露光した画像情報に対応した静電像が形成される。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。
【００２６】
感光ドラム１に形成された静電像は、現像手段としての現像器４でトナーにより現像される。本実施形態において、現像器４は二成分接触現像器（二成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、現像容器（現像器本体）40、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ41、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード42を有する。そして、現像容器40に主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）46が収容され、現像容器40内の底部側に配設した現像剤撹拌部材としての撹拌スクリュー43，44などを具備する。
【００２７】
現像スリーブ41は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器40内に回転可能に配設されており、現像スリーブ41と微少間隙を有して現像剤規制ブレード42が対向されている。そして、現像スリーブ41の図２の矢印方向の回転に伴い、現像スリーブ41上に現像剤薄層を形成する。また、現像スリーブ41は感光ドラム１の進行方向とは逆方向に、感光ドラム１に対して所定周速比の速度で回転駆動される。現像スリーブ41上の現像剤薄層は、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して、感光ドラム１を適度に摺擦する。現像スリーブ41には電圧印加手段としての電源24から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、現像スリーブ41に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（ＶDC）と交流電圧（ＶＡＣ）とを重畳した振動電圧である。
【００２８】
上記のようにして、現像剤が回転する現像スリーブ41の表面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤46中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１に形成された静電像に対応して選択的に付着する。これにより、静電像がトナー像として現像される。本実施形態では、感光ドラム１上の露光明部にトナーが付着して静電像が反転現像される。なお、現像部ｃを通過した現像スリーブ41上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ41の回転に伴い現像容器40内の現像剤溜り部に戻される。
【００２９】
更に、現像器４内には、現像剤撹拌部材としての撹拌スクリュー43，44が設けられている。撹拌スクリュー43，44は、現像スリーブ41の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと撹拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。また、撹拌スクリュー43，44は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤46を搬送し、現像剤46を現像スリーブ41に供給する。これと共に、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤46をトナー補給部に搬送し、現像剤46を現像容器40内で循環させる機能を有する。
【００３０】
現像器４のスクリュー44の上流側壁面には、現像剤46の透磁率変化を検知して現像剤46中のトナー濃度を検知するセンサ45が設けられており、現像剤46の循環方向においてトナー濃度センサ45のやや下流側にトナー補給開口47が設けられている。現像動作を行った後に、現像剤46はトナー濃度センサ45部に運ばれ、ここでトナー濃度が検知される。その検知結果に応じて、現像剤46中のトナー濃度を一定に維持する。そのために、適宜、現像器４に接続された現像剤補給容器（トナー補給ユニット）５が備えるスクリュー51の回転により、トナー補給ユニット５から現像器４のトナー補給開口47を通してトナー補給が行われる。補給されたトナーは撹拌スクリュー44により搬送され、キャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ41の近傍に運ばれ、現像スリーブ41上で薄層形成され現像に供される。
【００３１】
各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各感光ドラム１に対向するように、転写手段としての中間転写ユニット９が設けられている。中間転写ユニット９では、中間転写体である無端状の中間転写ベルト91が、駆動ローラ94、テンションローラ95及び二次転写対向ローラ96に所定の張力を持って掛け渡されており、図１の矢印の方向に移動する。
【００３２】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト91との対向部である一次転写ニップ部（転写部）ｄへ進入する。転写部ｄでは、一次転写ローラ92がその両端に設けられたバネにより持ち上げられており、所定圧力にて中間転写ベルト91の裏側に当接させている。一次転写ローラ92には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで独立に一次転写バイアス電圧を印加可能とするため、それぞれ電圧印加手段としての一次転写バイアス電源93が接続されている。中間転写ベルト91には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１に形成されたイエローのトナー像を転写する。次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１より、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで多重転写する。
【００３３】
中間転写ベルト91上で形成された４色フルカラー画像は、次いで二次転写手段としての二次転写ローラ10により、転写材送給手段（図示せず）から供給され、所定のタイミングで搬送手段としての給送ローラ12から送られてきた転写材Ｓに一括転写される。
【００３４】
トナー像が転写された転写材Ｓは、次いで定着手段としての定着器13に搬送され、ここで熱、圧力によってトナー像が転写材Ｓに溶融定着される。その後、転写材Ｓは機外に排出されカラープリント画像が得られる。
【００３５】
尚、一次転写、二次転写のための高圧電源として定電流電源を用いてもよい。このような構成であっても、電源から一次転写ローラ、二次転写ローラに印加する電圧を小さくでき、制御を容易に行うことができる。
【００３６】
以上では、ローラ状の一次転写ローラ92、二次転写ローラ10を用いたが、ブレード状又はブラシ状のものに代えることができ、同様に適用することができる。
【００３７】
また、中間転写ベルト91上に残留する二次転写残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ11が備えるクリーニング手段としてのクリーニングブレード11ａによりクリーニングされ、次の作像工程に備える。
【００３８】
図２に示すように、感光ドラム１の回転方向に沿って転写部ｄと帯電部ａとの間に、現像剤帯電量制御手段６と残留現像剤均一化手段７とが感光ドラム１に当接されている。
【００３９】
転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側且つ帯電部ａよりも上流側に位置して、感光ドラム１の回転方向上流から順に、残留現像剤均一化手段７、現像剤帯電量制御手段６が配置されている。そして、それぞれ残留現像剤均一化手段７と感光ドラム１との接触部ｅ、現像剤帯電量制御手段６と感光ドラム１との接触部ｆを形成している。
【００４０】
転写部ｄにおける転写工程後の感光ドラム１面上には転写残トナーがあり、その転写残トナーには画像部の負極性トナー、非画像部の正極性トナー、転写の正極性の電圧に影響され極性が正極性に反転してしまったトナーが含まれている。
【００４１】
このような転写残トナーの極性を負極性に揃えるために、現像剤帯電量制御手段６が設けられている。つまり、本実施形態では、現像剤帯電量制御手段６には、電圧印加手段としての電源21より、トナーの正規極性と同極性である負極性の直流電圧が印加されている。
【００４２】
また、感光ドラム１上の部分的な転写残トナーや多量の転写残トナーを散らすために、残留現像剤均一化手段７が設けられている。残留現像剤均一化手段７には、電圧印加手段としての電源22より、トナーの正規極性と反対極性である正極性の直流電圧が印加されている。尚、残留現像剤均一化手段７には、交流電圧、或いは直流電圧が重畳された交流電圧を印加してもよい。
【００４３】
感光ドラム１上のトナーは、現像剤帯電量制御手段６によって負極性の電荷が付与され、次いで帯電部ａを通過する際に、帯電ローラ２に印加されるＡＣ電圧による除電効果で現像器４で回収可能な適正帯電量まで低下させられる。そして、帯電部ａを通過したトナーは、現像器４において現像同時クリーニングによって感光ドラム１上から除去される。
【００４４】
尚、画像形成装置が備える電源20，21，22，24及び一次転写バイアス電源93などの電圧印加手段は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としての制御回路部130によって制御される。
【００４５】
本実施形態では、感光ドラム１、帯電ローラ２、帯電ローラクリーニング部材２ｆ、現像器４、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６などは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ８を構成する。
【００４６】
プロセスカートリッジ８は、画像形成装置本体と取り外し可能に装着される。また、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ８側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１、現像器４、帯電ローラ２などが駆動可能な状態となる。さらに、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、各種電圧印加手段は、プロセスカートリッジ８側及び画像形成装置本体側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。すなわち、帯電ローラ２、トナー帯電量制御手段６、残留トナー均一化手段７にバイアスを印加する電源20，21，22、現像スリーブ41にバイアスを印加する電源（図示せず）などの各種電圧印加手段が電気的に接続される。
【００４７】
一方、トナー補給ユニット５は、現像器４及び画像形成装置本体に対して装着手段を介して着脱可能に装着される。
【００４８】
［湿度センサユニット］
本実施形態の画像形成装置は現像器内の湿度に対応して印加する現像バイアス等を制御するように構成されている。次に、そのための現像器内湿度検知構成について説明する。
【００４９】
電子写真方式の画像形成装置にあっては、湿度の変化によって現像器内のトナー帯電量は変化し、現像器からの感光ドラム側へのトナーの移動量も変化する。従って湿度検知センサにより現像器近傍の湿度を検知して、該検知信号によって現像条件をコントロールし、感光ドラムに適正な画像形成ができるようにしてやる必要がある。この場合、湿度検知センサにより検知される湿度が現像器内のそれと違っていれば、現像条件の適正なコントロールは困難である。
【００５０】
一方、タンデム方式のカラー画像形成装置においては、各色現像器内部のトナー周囲湿度変化は、その装置内部における配置状況に応じて各色異なるため、夫々の現像器ごとにトナー周囲の湿度検知を適正に行う必要がある。この場合、唯一の現像器の湿度検知結果を元に各色の現像条件を決定した場合、他色の現像器内部の湿度状態と異なる可能性が高く、各色全ての現像条件の適正なコントロールはできない。
【００５１】
そこで、本実施形態では装置温度分布状態に応じて少なくとも２色以上の現像器内部に湿度検知手段を設け、２つの湿度検知信号を元に湿度検知手段を有さない現像器内部の湿度状態を推定検知することにより、現像条件が各色適性にコントロールされるようにする。
【００５２】
図２中の点線枠Ａにて、湿度センサユニット14と現像器４との構成図を示している。現像器４内の現像剤46付近の現像器壁面が一部開口され、開口部にフィルタ61が設けられ、そのフィルタ61と壁面外部に検知手段としての湿度センサユニット14が設けられている。湿度センサユニット14は、現像器４に対して爪状のモールド部材によって固定配置されている。この構成により、湿度センサユニット14によって現像容器内の湿度情報を検知することが可能となる。
【００５３】
フィルタ61からトナー及び現像剤が湿度センサユニット14の内部へ流出しないようフィルタ透過孔は１μm以下にて構成されている。そのため、現像剤に比して小粒径であるトナーは本実施形態においては７μm以上の粉砕トナーが使用されている。そのため、フィルタ61を透過し得ない構成となっている。また、フィルタ61の透過孔は現像剤周囲の気流が循環し、現像器内部と速やかに同環境条件となるよう形成されている。
【００５４】
湿度センサユニット14の内部には、高分子箔静電容量検知方式の湿度素子60及び温度素子63が配置されている。湿度素子60からの周囲環境の相対湿度、及び、温度素子63からの温度情報をもとに電気的に変換が行なわれ、各センサユニット14が配置されている環境での絶対湿度検知信号へ変換するための不図示変換回路が実装された湿度変換基板62が内包されている。
【００５５】
湿度素子60は、高分子箔静電容量方式の湿度センサであり、周囲環境の相対湿度に応じて素子内部の高分子箔の乾湿特性により静電容量が変化する。また、温度素子63は温度上昇に対して抵抗値が減少するサーミスタであるＮＴＣサーミスタである。本実施形においては、特に外部環境との気流循環が必要となる湿度素子に用いる高分子箔をトナー・現像剤といった微小粒子の侵入から保護するため、表層がコーティングされており、誤検知及び故障に対して強耐性の構造となっている。
【００５６】
これら湿度センサユニット14は、定着器13に最も近傍であるイエローのプロセスカートリッジ８Ｙ及び最も遠方に配置されるブラックのプロセスカートリッジ８Ｂｋにのみ配置されている。そして、イエローの現像器内に配置された湿度センサユニット14ａとブラックの現像器内に配置された湿度センサユニット14ｂの湿度検知信号は、制御回路部130に通知される。そして、この検知結果は電圧印加手段としての電源22より供給される各イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像バイアス電圧及び帯電バイアス電圧等の制御量の制御因子として使用される。
【００５７】
４個のプロセスカートリッジのうち、前記イエローのプロセスカートリッジ８Ｙは最も高い温度領域にあり、ブラックのプロセスカートリッジ８Ｋは最も低い温度領域にある。そして、前記湿度センサユニット14ａ，14ｂの検知部である湿度素子60はそれぞれの現像器内に収容された現像剤の近傍であって、かつ、現像剤に覆われない部位に配置されている。これにより、４個ある現像器のうち、最も高い温度領域にある現像器内に収容された現像剤の湿度状態と、最も低い温度領域にある現像器内に収容された現像剤の湿度状態を検知するものである。
【００５８】
［湿度検知及び現像バイアス制御］
次に前記湿度センサユニット14ａ，14ｂからの検知結果により、画像形成条件を制御する構成について説明する。なお、前記画像形成条件としては、現像バイアスＤＣを制御する現像制御、帯電ＡＣ及び帯電ＤＣを制御する帯電制御等が挙げられる。そして、本実施形態においては制御対象因子は現像バイアスＤＣを対象として説明する。
【００５９】
図３は、画像形成装置がスタンバイの状態から画像形成を終了するまでの、湿度検知及び検知結果による現像バイアスへのフィードバック制御に関する簡易動作フロー図である。各ステップごとに詳述し、適宜、その他の図面を用いて説明する。
【００６０】
図３に示すＳ701では画像形成装置は、スタンバイ状態にてユーザによる操作又は、ネットワークにて接続された外部ホストからのプリント要求の待機状態である。また、低電力モード及びスリープモードも本フローのスタンバイと動作状態を置き換えても、本実施形態と略同一の制御フローが実施される。
【００６１】
Ｓ702にてユーザ操作又は外部ホストからのプリント要求信号411（図４参照）が入力されると、画像形成装置はスタンバイ状態から復帰され、各画像形成ユニットの起動制御が実施される。
【００６２】
本制御フローでは現像器内部の湿度センサユニット及びそれに伴うバイアス制御に関する起動制御について説明する。
【００６３】
（湿度検知）
スタンバイ復帰後、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｂｋ）の現像器底部に配置された湿度センサユニット14ａ，14ｂから湿度検知信号が入力される。そして、Ｓ703で前記入力した湿度検知信号をテーブル変換して湿度情報を取得し、Ｓ704で取得したイエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の湿度情報から、推定手段によりマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の現像器内部湿度状態を推定制御する。
【００６４】
本実施形態の推定制御について、図４乃至図６を参照して説明する。尚、図４は制御回路部130周辺の制御ブロック図、図５は周波数−相対湿度変換テーブル、図６は画像形成動作時の各現像器内部湿度の遷移図である。
【００６５】
本実施形態では、前記Ｓ703における入力された検知信号のテーブル変換処理、Ｓ704での現像器内部湿度状態の推定制御に関しては、上記図４乃至図６に示す制御手段、変換テーブル等を用いて行う。
【００６６】
イエロー（Ｙ）とブラック（Ｂｋ）の現像器天頂部にフィルタと共に配置された湿度センサユニット14ａ，14ｂ内部の夫々の湿度素子60及び温度素子63の検知結果は変換基板62（図２参照）にて電気信号に変換される。そして、図４に示すように、変換された湿度検知信号401，402は、湿度検知値を変換基板62にて電気的な周波数出力に変換し出力され、制御回路部130内のＣＰＵ404に入力される。
【００６７】
ＣＰＵ404は画像形成における制御を統合して処理している集積回路である。ＣＰＵ404のタイマー入力部に入力された湿度検知信号は、内部のタイマー回路により湿度検知信号の周期的な信号変化を検知して周波数を計測する。内部計測された周波数に応じてＣＰＵ404内への入力周波数に応じた検知湿度の変換テーブルはＲＯＭ403に有しており、それにより湿度センサユニット14ａ，14ｂの夫々検知湿度が認識される。変換テーブルは、予め湿度検知センサユニットの湿度−周波数の検知仕様に基づきＲＯＭ403内に格納されており、その変換テーブルは、図５にあるように、イエロー（Ｙ），及びブラック（Ｂｋ）の周波数に応じた絶対湿度値で表される（Ｓ703）。
【００６８】
これにより、テーブル変換されたイエロー及びブラックの現像器内部湿度Ｈy，Ｈbkを用いて残りのマゼンタ及びシアンの現像器内湿度Ｈm，Ｈcは演算により算出される。本実施形態においては、イエロー、ブラックの検知湿度Ｈy、Ｈbkに基づく演算処理方法は、熱源である定着器13からの相対距離に温度・湿度変化が反比例して湿度が低下することから、以下のように演算して推定検知する（Ｓ704）。
【００６９】
Ｈy−Ｈbk＝Ａとし、
【００７０】
Ｈm＝Ｈy−（Ａ÷３）、Ｈc＝Ｈbk＋（Ａ÷３）
【００７１】
すなわち、４個の現像器のうち、湿度センサユニット14が配置された２個の現像器内湿度から、湿度センサユニット14が配置されない他の２個の現像器内湿度状態の推定は以下のように行う。
【００７２】
まず、４個並列されている現像器のうち、定着器13に最も近く、４個の現像器のうち最も現像器内湿度が高いイエローの現像器内湿度Ｈyと、定着器13から最も遠く、最も現像器内湿度が低いブラックの現像器内湿度Ｈbkを検知する。そして、両湿度Ｈy、Ｈbkの差分Ａを求め、その差分Ａが定着器13から遠ざかるにつれて各現像器間で均等に湿度低下すると推定し、中間に存在するマゼンタとシアンの現像器内湿度Ｈm、Ｈcを演算して求める。
【００７３】
これにより、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの全ての現像器内部の湿度環境情報Ｈy、Ｈm、Ｈc、Ｈbkが認識される。
【００７４】
画像形成動作時の各色の現像器内部の湿度検知結果例として、図６に示したグラフは、プリント開始Ｔ１が、図３におけるＳ702にあたる。以降Ｓ703にあたる制御フロー結果として、時系列的にイエローの現像器に配置された湿度センサユニット14ａの湿度検知結果（Ｈy）、ブラックの現像器に配置された湿度センサユニット14ｂの湿度検知結果（Ｈbk）がプロットされている。これと同時に、Ｓ704におけるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の現像器内部の湿度を演算推定した結果を、マゼンタ湿度演算推定結果（Ｈm）、シアン湿度演算推定結果（Ｈc）としてプロットされている。つまり、前述したように、各色の現像内部の湿度環境は定着器13からの相対距離に反比例して湿度環境が低い結果となっている。
【００７５】
本実施形態の画像形成装置にあっては、前記のようにして検知及び推定された湿度情報によって画像形成条件を制御する。すなわち、Ｓ705にて検知された各色の湿度情報を元にして、湿度情報に応じてＨＶ（高電圧）制御部405へ夫々の現像バイアス電圧の設定を行う。湿度情報による現像バイアス電圧（ＶDC）の設定は、図７のグラフａにある「絶対湿度−トナー帯電量」の関係に基づき決定される。
【００７６】
（低湿環境の現像バイアス制御）
トナー帯電量は、図７のグラフａにあるように、低湿環境においては、トナー帯電量が高くなる傾向があるため、現像バイアス電圧を印加した際に、感光ドラム表面電位への電気的影響が大きくなる。よって、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加すると常湿環境時と比して、感光ドラム上の静電像箇所へのトナー供給量が少量となってしまう。つまり、常湿時の現像画像に対してトナー濃度が低下してしまう。これは、ドラム上の静電像箇所へ供給されるトナーの単位量当りの帯電量が大きいため、常湿時に比して静電像箇所へのトナー供給が少量にて非静電像箇所と同電位となるためである。
【００７７】
そこで、図７のグラフｂにあるように、トナー帯電量に応じた現像バイアス電圧にて制御する必要がある。つまり、具体的には、常湿環境（50％ＲＨ）において現像バイアス電圧であるＶDC＝−500Ｖであるのに対して、低湿環境（５％ＲＨ）においては現像バイアス電圧ＶDC＝−600Ｖとする。
【００７８】
これにより、感光ドラム上に現像されるトナー量は、常湿時に比して多くなるが、トナー帯電量が大きいため、前述のように感光ドラムへのトナー供給量が過少となる不具合は相殺され、常湿時と同等のトナー供給量（トナー濃度）とすることが可能となる。
【００７９】
（高湿環境の現像バイアス制御）
反対に、高湿環境（80％ＲＨ）においては、常湿環境に比してトナー帯電量が低下する傾向があるため、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加した場合、所定のトナー濃度に対してトナー供給量が過多となる。つまり、常湿時の所定の現像画像濃度に対してトナー濃度が高くなってしまう。よって、前述のトナー帯電量が高い場合とは反対に、ＶDC＝―350Ｖとする。これにより低湿時同様に、トナーの帯電量によるドラム上の現像トナー量は、常湿時と略同一となる。つまり、トナー供給量が過多となる不具合は相殺され、適正なトナー濃度画像とすることが可能となる。
【００８０】
このように各色の現像器内部湿度を元にトナー帯電量を推定し、推定されたトナー帯電量から基準となる常湿環境と同等となるよう設定された現像バイアス電圧は、各色夫々の検知結果に対して設定値としてＣＰＵ404にてＲＡＭ410内に一時格納される。
【００８１】
Ｓ706にて、外部ホスト及びユーザによる画像形成動作が実行されない場合は、前述Ｓ703〜Ｓ705のフローが所定時間ごとに繰り返されることで、各色の現像器内部環境の変化に応じた適正な現像バイアス電圧設定値がＲＡＭ410内に記憶更新される。
【００８２】
一方、画像形成動作が実行されると、制御回路部130に対し、画像形成スタート信号が入力される。画像形成スタート信号の入力後、所定の制御タイミングにて各制御因子が実行され画像形成が実施される。前述した画像形成制御である感光ドラムに対する帯電制御及び露光制御による静電像が形成される。その後、画像各色の現像制御タイミングにおいて、ＣＰＵ404よりＨＶ制御部405に対し、前述Ｓ705にてＲＡＭ410内に格納された各色の現像バイアス電圧の設定情報を参照する（Ｓ707）。そして、ＣＰＵによる所定の制御タイミングに応じて夫々の現像バイアス電圧がＨＶ制御部405より各現像器へ現像バイアス電圧（Ｙ_現像ＨＶ406，Ｍ_現像ＨＶ407，Ｃ_現像ＨＶ408，Ｂｋ_現像ＨＶ409）として出力される（Ｓ708〜Ｓ710）。
【００８３】
以上のように、画像形成動作直前にイエロー、ブラックの現像器内に収容された現像剤の湿度状態を検知手段によって検知する。そして、その結果によって検知手段が配置されていないマゼンタ、シアンの現像器内の現像剤の湿度状態を推定する。これにより、少なくとも２個の検知手段により、各色の現像器内部の現像剤の帯電量を高い精度で得ることができ、その結果に応じた現像バイアス電圧出力が各色毎に得られる。このため、低湿度環境又は高湿度環境といった環境変動に左右されることなく常に安定し、且つ適正な出力値の現像制御が可能となるため、良質な出力画像を得ることができる。
【００８４】
尚、本実施形態においては検知手段により現像器内の湿度状態を検知して画像形成条件を制御する例を示した。しかし、湿度検知のみならず、温度素子63によりイエロー及びブラックの現像器内の現像剤温度状態を検知し、かつ、温度素子63が配置されていないマゼンタ及びシアンの現像器内の現像剤温度状態を推定する。そして、湿度及び温度の両方を用いて画像形成条件を制御するようにしてもよい。このようにすると、より高精細の画像形成制御が可能となる。
【００８５】
また、本実施形態においては、現像器内部の湿度検知対象として２箇所（イエロー、ブラック）としたが、各色全ての４箇所に湿度センサを設置し、同様の制御を実施することも可能である。その際は本実施形態に比して、より高精度に制御が可能である。
【００８６】
また、本実施形態においては、４個のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４個の現像器を備えた画像形成装置を例示した。しかし、さらにライトシアンやライトマゼンタ等の色トナーによる現像を可能とするために、６個の現像器を備えた画像形成装置であっても同様に適用することができる。すなわち、複数個の現像手段を備えた画像形成装置であれば、現像手段の個数は前述した実施形態のように４個に限定する必要はない。
【００８７】
また、現像バイアス電圧のみへのフィードバック制御を述べたが、帯電制御（帯電ＡＣ及び帯電ＤＣ）及び現像バイアス電圧（現像ＡＣ）等の種々のバイアス値または、画像形成制御因子に対しフィードバック制御を行っても同様の効果は得られる。
【００８８】
また、本実施形態では二成分現像剤によるタンデム方式のカラー画像形成装置を例として述べた。しかし、一成分現像剤によるタンデム方式及び１ドラム方式のカラー画像形成装置に対しても本発明を適用しても十分な効果があり、安定した画像形成による高品位な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジを示す概略断面図である。
【図３】本実施形態における一連の制御フロー図である。
【図４】湿度センサ、制御回路、現像バイアス電圧制御の関係を示した制御ブロック図である。
【図５】ＣＰＵによる湿度センサ出力変換テーブルの一例である。
【図６】Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋの現像器内部に配置された湿度センサによる相対湿度出力の画像形成時の推移を表した図である。
【図７】相対湿度−トナー帯電量−現像バイアス電圧の関係式を表した図である。
【符号の説明】
【００９０】
１    …感光ドラム
２    …帯電ローラ
４    …現像器
８    …プロセスカートリッジ
９    …中間転写ユニット
13    …定着器
14    …湿度センサユニット
40    …現像容器
41    …現像スリーブ
42    …現像剤規制ブレード
43，44 …撹拌スクリュー
45    …トナー濃度センサ
60    …湿度素子
61    …フィルタ
62    …変換基板
63    …温度素子
93    …一次転写バイアス電源
130   …制御回路部
【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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