(57)【要約】【課題】  本発明は、画像形成装置内部で発生する温度や相対湿度の環境分布を汎用的、かつ簡便に計測を行い、その環境特性分布を測定した結果から個別の部位にフィードバック制御を行うことで安定した画像品質が得られる。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、被制御部位の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、湿度センサによって計測された絶対湿度及び温度センサによって計測された各温度に基づいて被制御部位の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて被制御部位の制御条件を決定する制御条件決定部と、該制御条件決定部によって決定された制御条件によって被制御部位を制御する制御部とを具備する。【選択図】        図９
2009014942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して顕像化し、これにより得られた可視画像を転写材に転写し、転写された転写材を定着することにより画像形成処理を行う画像形成装置において、
画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、
被制御部位の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、
前記湿度センサによって計測された絶対湿度及び前記温度センサによって計測された各温度に基づいて前記被制御部位の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、
該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて前記被制御部位の制御条件を決定する制御条件決定部と、
該制御条件決定部によって決定された制御条件によって前記被制御部位を制御する制御部と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
相対湿度に応じた制御条件を記憶する相対湿度・制御条件記憶部を有し、前記制御条件決定部は前記相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する制御条件を前記相対湿度・制御条件記憶部から読み出して前記被制御部位の制御条件を決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う画像形成装置において、
画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、
前記作像ユニットの近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、
前記湿度センサによって計測された絶対湿度及び前記温度センサによって計測された各温度に基づいて前記作像ユニットの近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、
該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて前記作像ユニットの作像条件を決定する作像条件決定部と、
該作像条件決定部によって決定された作像条件によって前記作像ユニットを制御する制御部と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
相対湿度に応じた作像条件を記憶する相対湿度・作像条件記憶部を有し、前記作像条件決定部は前記相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する作像条件を前記相対湿度・作像条件記憶部から読み出して前記作像ユニットの作像条件を決定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記作像条件は、前記作像ユニットの前記帯電部における帯電バイアス電圧、前記作像ユニットの前記書込部における露光量、前記作像ユニットの前記現像部における現像バイアス電圧及び現像剤攪拌時間、あるいは前記作像ユニットの前記転写部における転写バイアス電圧であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う画像形成装置において、
画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、
前記給紙部の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、
前記湿度センサによって計測された絶対湿度及び前記温度センサによって計測された各温度に基づいて前記給紙部の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、
該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて前記定着ユニットの定着条件を決定する定着条件決定部と、
該定着条件決定部によって決定された定着条件によって前記定着ユニットを制御する制御部と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
相対湿度に応じた定着条件を記憶する相対湿度・定着条件記憶部を有し、前記定着条件決定部は前記相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する定着条件を前記相対湿度・定着条件記憶部から読み出して前記定着ユニットの定着条件を決定することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着条件は、前記定着ユニットにおける定着温度及び定着圧力であることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う画像形成装置において、
画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、
前記給紙部の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、
前記湿度センサによって計測された絶対湿度及び前記温度センサによって計測された各温度に基づいて前記給紙部の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、
該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて前記作像ユニットの作像条件を決定する作像条件決定部と、
該作像条件決定部によって決定された作像条件によって前記作像ユニットを制御する制御部と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
相対湿度に応じた作像条件を記憶する相対湿度・作像条件記憶部を有し、前記作像条件決定部は前記相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する作像条件を前記相対湿度・作像条件記憶部から読み出して前記作像ユニットの作像条件を決定することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記作像条件は、前記作像ユニットの前記転写部における転写バイアス電圧であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、詳細には電子写真方式により画像を形成する複写機、レーザービームプリンタ、デジタル複合機などの画像形成装置内で発生する環境分布を検出し、その検出結果に基づいて各部位の各種制御を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を形成する複写機、レーザービームプリンタ、デジタル複合機などの画像形成装置において、その構成が環境変化や定着器などの内部発熱源からの影響を受けやすく、特に温度及び湿度による特性変化への対策が大きな技術的課題となっている。例えば、画像プロセスの主要特性である感光体の帯電特性やトナー特性（トナー帯電性、流動性等）などは、湿度により大きく影響され、帯電不良やクリーニング不良等を引き起こし、画像形成不良の原因となっている。
【０００３】
また、放電現象を利用している帯電器では、放電に伴って硝酸化合物が生成され、空気中にアンモニアガスが存在する場合には放電の影響により硝酸アンモニウムが生成される。硝酸化合物は空気中の水分と結合した硝酸や硝酸塩等のイオン性物質となり、これらのイオン性物質や硝酸アンモニウムが感光体表面に付着すると、感光体表面の劣化が加速されて感光体の異常磨耗が生じたり、吸湿により感光体の表面に形成される静電潜像がぼやける「像流れ」が生じたりする。
【０００４】
更に、転写材である紙も、吸湿して腰がなくなることにより搬送性の低下や、乾燥によりスベリや重送が発生し又、吸湿／乾燥して表面／体積抵抗が変化することによる転写不良が発生する。但し、これらの課題は温度・相対湿度・絶対湿度のいずれの環境に依存し特性が変化するかは対象によって異なる。例えば、温度による影響としては、トナー流動性やトナー固着が挙げられる。また、相対湿度による影響としては、作像部における感光体表面付着／堆積物による吸湿の画像劣化、現像部における現像剤の帯電量変化と放置環境による帯電量低下、そして転写材における表面抵抗や体積抵抗の変化搬送不良が挙げられる。更に、絶対湿度による影響としては、作像部における感光体表面の帯電電位や露光後電位の変化と放電摩擦が挙げられる。
【０００５】
また、画像形成装置には、それぞれ異なる色のトナー像を作像する複数の作像ユニットを備えるタンデム方式の画像形成装置がある。このようなタンデム方式の画像形成装置では、複数色のトナー像のみならず、単色のトナー像も形成でき、両者の印刷に利用されることから、動作時間や使用頻度は異なる。また、画像形成装置外部からの距離、定着器等の熱源からの距離、排気ファン等による気流の違いから各作像ユニット周辺の環境は異なる。一般に、画像形成装置は複数の転写材収納部である給紙トレイ、手差しトレイを備えていることから、その転写材収納部の配置や使用頻度によって環境が違い、転写材である紙の状態は異なる。以上のことから、たとえ画像形成装置の外部環境が空調で一定に制御されているとしても画像形成装置内の作像ユニットや転写材収納部の環境はそれぞれ異なる。
【０００６】
従って、画像形成装置では、各部によって温度や湿度の環境が異なっていると共に、必要な環境情報も異なる。画像形成装置内の特定の部位を対象に、環境制御やバイアス制御を行う場合は、その対象となる近傍又はユニット内部に温度センサや湿度センサを設置し環境計測を実施し制御すれば良いが、少なくとも１つの作像ユニット、少なくとも１つの転写材収納部を備える画像形成装置では、環境によって適切なバイアス値や環境制御値は各部で異なることから、それぞれの場所に応じた環境計測を実施し制御することが重要である。
【０００７】
このような画像形成装置内部で発生する環境分布を計測し、環境制御やバイアス制御へ展開することを目的とした従来技術としては、いくつか提案されている。その一つとしての特許文献１には、外部環境及び作像ユニットなどに湿度センサを配置し、装置内外の湿度差による画像形成装置内に配置された排気ファンやヒータの制御を行うことが提案されている。また、特許文献２には、温度、湿度、オゾン量、アンモニアガス量、放電生成物イオン量のうちの少なくとも一つを作像に有害な要因として検出するセンサを配置し、その各作像ユニット内の空気を個別に調整することが提案されている。更に、特許文献３には、各現像器近傍に環境センサを配置し、現像剤の色毎に作像条件を決定することが提案されている。
【０００８】
また、作像ユニットの空調に関する従来技術として、特許文献４には、作像ユニットの湿度環境を一定にするための調湿手段を有し、その調湿手段の制御は調湿手段の内部に設置された環境センサにより行うことが提案されている。
【０００９】
更に、複数ある作像ユニットのうち１つを特定し環境計測を行う従来技術として、特許文献５には、作像ユニットの湿度環境を一定にするための調湿手段を具備し、その空調手段の制御は複数の作像ユニットのうち、装置内で最も熱を発生する熱源から遠い位置にある作像ユニットの近傍に設置された温湿度検出手段により行うことが提案されている。
【００１０】
また、温度・湿度センサを用い、転写材水分量の検出に関する従来技術として、特許文献６には、転写材が周囲の環境影響を受ける位置で、かつ装置内部の環境影響を受けにくい位置に温度・湿度センサを配置することにより転写材水分量を検出し、画像形成プロセス手段の制御因子を制御する制御値を補正する提案がされている。
【特許文献１】特開平８−１６０７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０４６７号公報
【特許文献３】特許第２，８０８，１０７号明細書
【特許文献４】特開２００６−０７２２９０号公報
【特許文献５】特開２００６−１３８９４７号公報
【特許文献６】特許第３，７２２，４５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１〜３によれば、画像形成装置内に複数の湿度センサを配置して環境制御や作像条件を決定しているが、湿度センサは温度センサよりも高コストであり、また湿度センサの検出部は空間に露出する必要があるため、画像形成装置内に配置し長期に渡って使用する際には紙紛や、飛散するトナー等から検出部を保護する考慮が必要となる。これを実現するためにフィルタを設置した場合などはサイズ的にも大きくなる傾向にある。コストやスペース的に制約のある画像形成装置においては、環境分布を汎用的、かつ簡便に検出して雰囲気の空調制御や作像条件を決定する必要がある。
【００１２】
また、上記特許文献４によれば、画像形成装置内に配置される環境センサは、空調制御を行う素子近傍に配置されているため、定着器等の熱源が作像ユニットへ与える温度の考慮が不足しており、作像ユニットに流れ込む水蒸気量を絶対湿度センサにより管理する場合は良いが、相対湿度を管理する場合は作像ユニット毎の環境を見ていないので、この温湿度センサの検知結果に基づいて調湿手段を稼働させても、作像ユニットの雰囲気を画像形成に適した湿度に制御することが難しい。
【００１３】
更に、特許文献５によれば、定着器から最も離れた作像ユニットの環境情報により、複数ある作像ユニット全体の空調制御を行っているので、複数ある作像ユニット全体を設定値以下の湿度になるような、単一的な使い方しかできない。さらには、定着器近傍の作像ユニットでは得られた結果よりも低い相対湿度になってしまう。感光体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等で構成される作像ユニットは、相対湿度が高い場合のみが画像劣化などの不具合原因ではない。例えば、現像剤は低湿になるほど、過剰帯電となり画像劣化が発生する。
【００１４】
また、特許文献６によれば、温度・湿度センサを転写材が周囲の環境影響を受ける位置で、かつ装置内部の環境影響を受けにくい位置に配置している。具体的には温度・湿度センサは全ての転写材収納部から供給される転写材が通過する場所であるレジストローラ近傍に配置されており、この位置に配置された温度・湿度センサでは画像形成装置外部の環境を検出しているのと、ほぼ変わり無いことから、搬送される転写材毎の水分量を検出することは困難であると共に、画像形成装置内部で発生する相対湿度分布を検出できる構成ではない。
【００１５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、画像形成装置内部で発生する温度や相対湿度の環境分布を汎用的、かつ簡便に計測を行い、その環境分布を測定した結果から個別の部位にフィードバック制御を行うことで安定した画像品質が得られ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】
【００１６】
前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して顕像化し、これにより得られた可視画像を転写材に転写し、転写された転写材を定着することにより画像形成処理を行う。そして、本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、被制御部位の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、湿度センサによって計測された絶対湿度及び温度センサによって計測された各温度に基づいて被制御部位の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて被制御部位の制御条件を決定する制御条件決定部と、該制御条件決定部によって決定された制御条件によって被制御部位を制御する制御部とを具備することに特徴がある。また、相対湿度に応じた制御条件を記憶する相対湿度・制御条件記憶部を有し、制御条件決定部は相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する制御条件を相対湿度・制御条件記憶部から読み出して被制御部位の制御条件を決定してもよい。よって、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を汎用的、かつ簡便に検出でき、画像形成装置内の相対湿度分布を検出した結果から、各被制御部位に関わるフィードバック制御を個別に行うことで安定した画像品質を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う。そして、本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、作像ユニットの近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、湿度センサによって計測された絶対湿度及び温度センサによって計測された各温度に基づいて作像ユニットの近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて作像ユニットの作像条件を決定する作像条件決定部と、該作像条件決定部によって決定された作像条件によって作像ユニットを制御する制御部とを具備することに特徴がある。また、相対湿度に応じた作像条件を記憶する相対湿度・作像条件記憶部を有し、作像条件決定部は相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する作像条件を相対湿度・作像条件記憶部から読み出して作像ユニットの作像条件を決定してもよい。よって、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を汎用的、かつ簡便に検出でき、画像形成装置内の相対湿度分布を検出した結果から、作像ユニットに関わる作像条件をフィードバック制御することで安定した画像品質を得ることができる。
【００１８】
更に、作像条件は、作像ユニットの帯電部における帯電バイアス電圧、作像ユニットの書込部における露光量、作像ユニットの現像部における現像バイアス電圧及び現像剤攪拌時間、あるいは作像ユニットの転写部における転写バイアス電圧である。
【００１９】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う。そして、本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、給紙部の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、湿度センサによって計測された絶対湿度及び温度センサによって計測された各温度に基づいて給紙部の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて定着ユニットの定着条件を決定する定着条件決定部と、該定着条件決定部によって決定された定着条件によって定着ユニットを制御する制御部とを具備することに特徴がある。また、相対湿度に応じた定着条件を記憶する相対湿度・定着条件記憶部を有し、定着条件決定部は相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する定着条件を相対湿度・定着条件記憶部から読み出して定着ユニットの定着条件を決定してもよい。よって、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を汎用的、かつ簡便に検出でき、画像形成装置内の相対湿度分布を検出した結果から、定着ユニットに関わる定着条件をフィードバック制御することで安定した画像品質を得ることができる。
【００２０】
更に、定着条件は、定着ユニットにおける定着温度及び定着圧力である。
【００２１】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体上を一様に帯電する帯電部と、該帯電部により帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づく露光光を照射して前記像担持体上に静電潜像を形成する書込部と、該静電潜像を現像して顕像化する現像部と、該現像部によって得られた可視画像を転写材に転写する転写部とを有する、少なくとも１つの作像ユニットと、転写材が収納される少なくとも１つの給紙部と、転写された転写材を定着する定着ユニットとを有し、画像形成処理を行う。そして、本発明の画像形成装置は、画像形成装置内部へ流入する水蒸気量を検出して絶対湿度を計測する１つの湿度センサと、給紙部の近傍周辺の温度を計測する少なくとも１つの温度センサと、湿度センサによって計測された絶対湿度及び温度センサによって計測された各温度に基づいて給紙部の近傍周辺の相対湿度を演算する相対湿度演算部と、該相対湿度演算部によって演算された相対湿度に基づいて作像ユニットの作像条件を決定する作像条件決定部と、該作像条件決定部によって決定された作像条件によって作像ユニットを制御する制御部とを具備することに特徴がある。また、相対湿度に応じた作像条件を記憶する相対湿度・作像条件記憶部を有し、作像条件決定部は相対湿度演算部によって演算された相対湿度に対応する作像条件を相対湿度・作像条件記憶部から読み出して作像ユニットの作像条件を決定してもよい。よって、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を汎用的、かつ簡便に検出でき、画像形成装置内の相対湿度分布を検出した結果から、作像ユニットに関わる作像条件をフィードバック制御することで安定した画像品質を得ることができる。
【００２２】
更に、作像条件は、作像ユニットの転写部における転写バイアス電圧である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像形成装置によれば、１つの湿度センサによって画像形成装置内部の絶対湿度を計測し、被制御部位の近傍に設けられた少なくとも１つの温度センサによって被制御部位の周辺温度を計測し、画像形成装置内部の絶対湿度及び被制御部位の周辺温度に基づいて被制御部位の近傍周辺の相対湿度を演算する。そして、演算された相対湿度に基づいて被制御部位の制御条件を決定し、決定された制御条件によって被制御部位を制御する。よって、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を汎用的、かつ簡便に検出でき、画像形成装置内の相対湿度分布を検出した結果から、各被制御部位に関わるフィードバック制御を個別に行うことで安定した画像品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜図６は画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。温度センサや湿度センサは、画像形成装置外部、画像形成装置内部の定着装置から最も近い作像ユニット及び、定着装置から最も離れた作像ユニットの合計３ヶ所に配置した。また、画像形成装置外部の環境変化の条件は、相対湿度設定を変化させずに温度設定を変化（上昇）させた場合と、温度設定を変化させずに相対湿度設定を変化（上昇）させた場合の２通りである。なお、相対湿度設定を変化させずに温度設定を変化（上昇）させた場合の環境変化の条件を環境変化条件１と称し、温度設定を変化させずに相対湿度設定を変化（上昇）させた場合の環境変化の条件を環境変化条件２と称すものとする。環境変化条件１における温度変化、相対湿度変化、絶対湿度変化を示した特性図が図１〜図３のそれぞれに相当し、環境変化条件２における温度変化、相対湿度変化、絶対湿度変化を示した特性図が図４〜図６のそれぞれに相当する。環境変化条件１、２のいずれも経過時間が０分の時点で画像形成装置の電源を投入し、その６０分後に環境を変化させると共に印刷を繰り返し行っている。
【００２５】
図２の環境変化条件１においては、画像形成装置外部が相対湿度一定であっても、画像形成装置内の２つの作像ユニットは、画像形成装置外部の温度上昇に追従せず、遅れが生じることから、相対湿度が一度上昇してしまい、その後、外部画像形成装置外部の温度が作像ユニットに伝達するに従い下降する。また、定着装置から遠い作像ユニットほど相対湿度値は高くなり、２つの作像ユニット間では分布が発生している。
【００２６】
図５の環境変化条件２においては、画像形成装置内２ヶ所の作像ユニットの相対湿度は、画像形成装置外部で発生した相対湿度の上昇と、ほぼ同時刻で上昇を開始するが、定着装置から近い作像ユニットほど相対湿度値は低くなり、２つの作像ユニット間では分布が発生している。従って、画像形成装置内の２つの作像ユニット間では、定着装置の熱源や、画像形成装置外部からの熱伝達などの温度依存により、時間的／空間的に分布が発生しており、相対湿度差が大きく発生している。さらには、この温度依存により、たとえ画像形成装置外部の環境が長期間一定であったとしても相対湿度の分布は解消されない。このことから従来は、画像形成装置内で発生する相対湿度分布を検出するためには、複数の湿度センサを画像形成装置内に配置する必要がある。
【００２７】
また、図３、図６の環境変化条件１、２のいずれも、画像形成装置内２ヶ所の作像ユニットの水蒸気量は、画像形成装置外部で発生した水蒸気量の上昇と、ほぼ同時刻で上昇を開始し、追従している。この理由としては、水蒸気量は温度に依存しないことや、排気ファンの影響が挙げられる。画像形成装置は定着装置、光学ユニット、コントローラボードなどの自己発熱源の冷却や、定着装置による加熱により転写材から発生する水蒸気の排出や、作像ユニットの帯電器において発生する画像品質に有害な部質を排出することを目的とする排気ファンが複数搭載されており、これら複数搭載されているファンにより上記目的を達成するが、それと同時にファンは画像形成装置内へ外部環境の水蒸気を強制的に取り込んでいる状態になる。従って、画像形成装置内部の水蒸気量変化は、相対湿度変化と比較して時間的な遅れや、分布が非常に少ない。よって、画像形成装置内部で発生する相対湿度分布を検出するために、温度変化、相対湿度変化と比較すると数倍早く、またその変化速度により時間的な分布も小さい水蒸気量の検出と、さらには画像形成装置内部の相対湿度分布≒温度分布として扱うことにより達成させる。具体的には画像形成装置内に流入する水蒸気量の検出結果と、複数の作像ユニットや、転写材収納部の温度の検出結果を用いて、各部の相対湿度を演算させることにより、必要な場所全てに湿度センサを配置する必要がなくなる。また、その検出結果に基づいて個別のフィードバック制御を行うことで、安定した画像品質を得ることができる。
【００２８】
図７は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。同図に示すように、画像形成装置１内に、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋを備えている。以下、各符号の添字Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋは、それぞれシアン、イエロー、マゼンダ、ブラック用の部材や特性値であることを示す。また、画像形成装置１は、作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの他に次の各装置を備えている。各作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋに対向して配置された転写装置３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｂｋと、各作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋと転写装置３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｂｋとが対向する転写領域に各種転写材を供給する転写材供給手段としての給紙トレイ４、５と手差しトレイ６から搬送されてきた転写材を作像ユニットによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ７と、転写材にトナー像を定着するための加熱及び加圧を行う定着装置８と、各作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの後述する感光体上に画像データの露光光を照射する書込装置９と、図示しない複数のファンとが備えられている。また、各作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの近傍には、各作像ユニットの周辺近傍の温度を検出する温度センサ１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋが設けられている。更に、給紙トレイ４、５及び手差しトレイ６にも各トレイの周辺近傍の温度を検出する温度センサ１１〜１３が設けられている。また、画像形成装置１内には、画像形成装置１の内部の絶対湿度を検出する湿度センサ１４が設けられている。
【００２９】
また、図８は図７の画像形成装置における作像ユニットの構成を示す概略図である。作像ユニット２には静電潜像担持体としてのドラム状の感光体２１、感光体２１の回転方向（図中の矢印方向）の回転に沿って順に配置される帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４を有し、帯電装置２２と現像装置２３との間で書込装置９からの露光光を受ける周知の構成が用いられる。なお、静電潜像担持体としての感光体２１は図８のドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。
【００３０】
図９は本発明の画像形成装置における制御部の構成を示すブロック図である。同図に示す主制御部２０は、相対湿度に対応した各作像ユニットの帯電装置、現像装置及び転写装置の適切なバイアス電圧が記憶されている相対湿度・作像条件記憶部２０−１と、図７の温度センサ１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋ及び温度センサ１１〜１３が検出した各温度データと、図７の湿度センサ１４が検出した絶対湿度データに基づいて後述する演算式から各部位の相対湿度をそれぞれ演算する相対湿度演算部２０−２と、該相対湿度演算部２０−２によって演算された各相対湿度に基づいて相対湿度・作像条件記憶部２０−１から適正な各バイアス電圧データを読み出して決定する作像条件決定部２０−３と、作像条件決定部２０−３によって決定された各バイアス電圧データに基づいて帯電装置、現像装置及び転写装置へ適正なバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部２０−４と、相対湿度に対応した定着装置の適切な定着温度と定着圧力による定着条件が記憶されている相対湿度・定着条件記憶部２０−５と、相対湿度演算部２０−２によって演算された各相対湿度に基づいて相対湿度・定着条件記憶部２０−５から適正な各定着条件を読み出して決定し、決定された定着条件を定着装置８へ出力する定着条件決定部２０−６とを含んで構成されている。
【００３１】
次に、相対湿度の演算方法について概説すると、図７の画像形成装置１の外部の水蒸気量変化を、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量であるとすると、図３において経過時間が８０分時の画像形成装置１外部の絶対湿度ＡＨは１５．４[ｇ／ｍ３]であった。また、図１、同じく経過時間が８０分時の図７の作像ユニット２Ｂｋの温度Ｔは２５．４[℃]、作像ユニット２Ｃの温度Ｔは２２．０[℃]である。これらの情報から作像ユニット２Ｂｋ、２Ｃの相対湿度ＲＨを後述の演算式を用いて演算すると、作像ユニット２Ｂｋの相対湿度ＲＨは６５．３[％ＲＨ]、作像ユニット２Ｃの相対湿度ＲＨは７９．２[％ＲＨ]となる。
【００３２】
ここで、絶対湿度ＡＨ及び温度Ｔから相対湿度ＲＨを求める式はいくつかあるが、ここでは簡易的な次の式を用いた。また、各記号のＲＨ、ＡＨ、Ｔは、それぞれ相対湿度、絶対湿度、温度である。
【００３３】
ＲＨ＝ＡＨ×１００／（（０．００７９４／（１＋０．００３６６×Ｔ））×６１０．７６×ｅｘｐ（１７．１１７６８×Ｔ／（２３４．７９０５＋Ｔ）））
【００３４】
この演算式により演算した作像ユニット２Ｂｋ、２Ｃの相対湿度ＲＨと、図２で、同じく経過時間が８０分時の作像ユニット２Ｂｋ、２Ｃの実測した相対湿度ＲＨは一致する。従って、画像形成装置１内における湿度変化の挙動を、複数の湿度センサでなくても、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を計測する１つの湿度センサと、各部位の温度変化を観測することによって各部位における相対湿度を検出することができる。よって、画像形成装置１内で発生する相対湿度分布を検出するために複数の湿度センサを配置する必要がなく、１つの湿度センサと少なくとも１つの温度センサで充分役割を担える。
【００３５】
従って、図７に示すように、画像形成装置１内に１つの湿度センサ１４と、各部位に温度センサ１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋ及び温度センサ１１〜１３をそれぞれ配置する。湿度センサ１４は画像形成装置１内で定着装置８などの内部熱源から遠く外部環境に近い所へ配置することが好ましい。このとき使用する湿度センサ１４は絶対湿度センサ、あるいは温度と相対湿度の両方を測定する温度・湿度センサを用いる。また、環境制御やバイアス制御の対象となる個所、例えば複数の作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋや、転写材収納部である給紙トレイ４、５、手差しトレイ６へはサーミスタなどの温度センサ１１〜１３を配置する。
【００３６】
図１０は本発明の画像形成装置における作像条件決定動作を示すフローチャートである。ここでは、被制御部位を図７の作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋとし、制御条件を各作像ユニットにおける帯電バイアス、露光量、現像バイアス、現像剤攪拌時間、転写バイアス等の作像条件とする。同図において、図７の定着装置８等の内部熱源から遠く外部環境に近い所へ配置された湿度センサ１４により、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を検出する（ステップＳ１０１）。このとき、湿度センサ１４を温度と相対湿度の両方を測定する温度・湿度センサを用いた場合は、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を演算する。続いて、温度センサ１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋにより作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの各温度を計測する（ステップＳ１０２）。湿度センサ１４の計測結果と、温度センサ１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋの各計測結果を用いて、各作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの相対湿度Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋを上述の演算式に基づいて図９の相対湿度演算部２０−２によって演算する（ステップＳ１０３）。作像条件決定部２０−３は、演算した各相対湿度に基づいて、作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋ別の帯電バイアス、露光量、現像バイアス、現像剤攪拌時間又は転写バイアスなどの作像条件Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋを相対湿度・作像条件記憶部２０−１から読み出して決定する（ステップＳ１０４）。そして、印刷開始するかを判断し（ステップＳ１０５）、印刷を開始しない場合はステップＳ１０１〜Ｓ１０４の動作を繰り返し行う（ステップＳ１０５；ＮＯ）。印刷を開始する場合は（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、印刷モードを判断し（ステップＳ１０６）、フルカラーで印刷する場合は作像条件Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋを使用して印刷を実行する（ステップＳ１０６；ＹＥＳ、ステップＳ１０７）。モノクロで印刷する場合は作像条件Ｂｋを使用して印刷を実行する（ステップＳ１０６；ＮＯ、ステップＳ１０８）。この時、図８において、作像ユニット２で特に感光体２１の周辺の環境をより正確に測定する場合は、回転する感光体２１に対し、熱的構造に特別の工夫が必要である。そこで、感光体２１の表面に常時当接されている、クリーニング装置２４のクリーニング・ブレードに温度センサを配置することで、より感光体２１に近い温度測定を行うことができ、各相対湿度の精度が向上する。
【００３７】
図１１は本発明の画像形成装置における定着条件・作像条件決定動作を示すフローチャートである。ここでは、被制御部位を図７の定着装置８及び作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋとし、制御条件を定着装置８における定着温度や定着圧力の定着条件、及び作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋにおける転写バイアス電圧の作像条件とする。同図において、図７の定着装置８等の内部熱源から遠く外部環境に近い所へ配置された湿度センサ１４により、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を検出する（ステップＳ２０１）。このとき湿度センサ１４を温度と相対湿度の両方を測定する温度・湿度センサを用いた場合は、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を演算する。続いて温度センサ１１〜１３により給紙トレイ４、５及び手差しトレイ６の各温度を計測する（ステップＳ２０２）。湿度センサ１４の計測結果と、温度センサ１１〜１３の各計測結果を用いて、給紙トレイ４、５及び手差しトレイ６の相対湿度Ｅ、Ｆ、Ｇを上述の演算式に基づいて図９の相対湿度演算部２０−２によって演算する（ステップＳ２０３）。定着条件決定部２０−６は、演算した各相対湿度に基づいて、給紙トレイ４、５及び手差しトレイ６別の定着温度や定着圧力などの定着条件Ａ、Ｂ、Ｃを相対湿度・定着条件記憶部２０−５から読み出して決定する（ステップＳ２０４）。また、作像条件決定部２０−３は、演算した各相対湿度に基づいて、給紙トレイ４、５及び手差しトレイ６別の作像ユニット２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋの転写バイアス電圧の作像条件ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＹＡ、ＹＢ、ＹＣ、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ、ＢｋＡ、ＢｋＢ、ＢｋＣを相対湿度・作像条件記憶部２０−１から読み出して決定する（ステップＳ２０５）。そして、印刷開始するかを判断し（ステップＳ２０６）、印刷を開始しない場合はステップＳ２０１〜Ｓ２０５の動作を繰り返し行う（ステップＳ２０６；ＮＯ）。印刷を開始する場合は（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、使用する転写材収納部を判断し（ステップＳ２０７，Ｓ２０９）、第１の給紙トレイの給紙トレイ４を使用する場合は定着条件Ａ及び作像条件ＣＡ、ＹＡ、ＭＡ、ＢｋＡを使用して印刷を実行する（ステップＳ２０７；ＹＥＳ、ステップＳ２０８）。第２の給紙トレイの給紙トレイ５を使用する場合は定着条件Ｂ及び作像条件ＣＢ、ＹＢ、ＭＢ、ＢｋＢを使用して印刷を実行する（ステップＳ２０７；ＮＯ、ステップＳ２０９；ＹＥＳ、ステップＳ２１０）。そして、手差しトレイ６を使用する場合は定着条件Ｃ及び作像条件ＣＣ、ＹＣ、ＭＣ、ＢｋＣを使用して印刷を実行する（ステップＳ２０９；ＮＯ、ステップＳ２１１）。なお、画像形成装置１内へ流入する水蒸気量を計測すると共に手差しトレイ６の環境が計測できるように、湿度センサ１４を手差しトレイ６に配置しても良い。また、給紙トレイ４、５で、特に保管されている転写材の環境を、より正確に測定する場合は感光体２１の時と同様に熱的構造に特別の工夫が必要である。そこで、使用する温度センサ１４を転写材表面に接触させることで、より用紙に近い温度測定を行うことができ、各相対湿度の精度が向上する。
【００３８】
なお、以上説明した実施の形態では、被制御部位を作像ユニットや定着装置としたが、これに限定する必要はなく、画像形成装置を構成する各部位でもよい。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図２】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図３】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図４】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図５】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図６】画像形成装置外部の環境を変化させた時の画像形成装置内部への影響を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図８】図７の画像形成装置における作像ユニットの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の画像形成装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の画像形成装置における作像条件決定動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の画像形成装置における定着条件・作像条件決定動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１；画像形成装置、２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｂｋ；作像ユニット、
３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｂｋ；転写装置、
４、５；給紙トレイ、６；手差しトレイ、７；レジストローラ、
８；定着装置、９；書込装置、
１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋ、１１〜１３；温度センサ、
１４；湿度センサ、
２０；主制御部、２０−１；相対湿度・作像条件記憶部、
２０−２；相対湿度演算部、２０−３；作像条件決定部、
２０−４；バイアス電圧印加部、
２０−５；相対湿度・定着条件記憶部、２０−６；定着条件決定部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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