JP2016081013A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムに付着したトナーパターンを検知するセンサを用いることなく、現像ローラ４ａの結露もしくは現像容器４ｂ内のトナーに過剰な吸湿が発生していることを検知可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】アンテナ電極４ｈは、トナーを介して現像ローラ４ａに対向するように現像室４ｃに配置される。アンテナ検出部５３は、現像印加電源１０ｂが現像ローラ４ａに交流電圧を印加したときにアンテナ電極４ｈに流れる交流電流を検知する。本体ＣＰＵ１１ａ内のメモリは、前回の画像形成においてアンテナ検出部５３が検知した前回電流値に基づく閾値電流を保持する。本体ＣＰＵ１１ａは、アンテナ検出部５３が前回電流値に応じた閾値電流を超える電流を検知したときは、アンテナ検出部５３が閾値電流を超える電流を検知しなかったときよりも画像形成の開始までの時間を長くする結露回復動作を実行する。
【選択図】図６

Description

回転する現像剤担持体にトナーを担持させて像担持体の静電潜像をトナー像に現像する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

回転する現像剤担持体にトナーを担持させて像担持体の静電潜像をトナー像に現像する現像装置を備えた画像形成装置が広く用いられている。現像装置では、現像容器内の現像剤量を管理することが重要である。

このため、特許文献１、２では、現像容器内に現像剤担持体と平行な電極を配置して電極と現像剤担持体とを現像剤を介して対向させている。そして、現像剤担持体に交流電圧が印加された際に静電誘導により電極に流れる誘導電流の電流値を測定して所定量の現像剤の有無を把握する現像剤量管理システムを設けている。

現像装置では、後述するように氷点下の室内に画像形成装置を放置した後に室内空調を作動させて気温を上昇させると、現像剤担持体に結露が発生する場合がある。現像剤担持体に結露が発生した状態で画像形成を開始させると、現像剤担持体の結露部分に過剰な現像剤が担持されて、現像された画像に濃度ムラなどの異常画像が発生するおそれがある。

そこで、特許文献３では、画像形成装置の起動時に現像剤担持体に結露があるか否かを判定する結露判定モードを実行している。そして、結露判定モードで結露ありと判断された場合には、感光ドラムを加熱した状態で現像が行われないように電圧関係を設定して現像剤担持体を空転させる乾燥モードを実行している。

特開２００２−１１６６６６号公報 特開２００４−０８６１７６号公報 特開２００１−２２８６９７号公報

特許文献３の結露判定モードでは、結露によって感光ドラムに付着したトナーパターンを検知して現像剤担持体に結露があるか否かを判定するため、感光ドラムに付着したトナーパターンを検知するセンサが必要である。また、現像容器内の現像剤が過剰に吸湿していても現像剤担持体に結露が発生していなければ、そのまま画像形成が開始されてしまう。

本発明は、感光ドラムに付着したトナーパターンを検知するセンサを用いることなく、現像剤担持体の結露もしくは現像容器内の過剰な吸湿が発生していることを検知可能な画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給するトナーを収容する現像容器と、トナーを介して前記現像剤担持体に対向するように前記現像容器内に配置された電極部材と、前記現像剤担持体に交流電圧が印加されたときに前記電極部材に流れる電流を検知可能な電流検知部と、前記電流検知部の前回の測定値との比較結果に応じて前記現像剤担持体または現像剤の状態を判断する制御部と、を備えるものである。

本発明の画像形成装置では、現像剤担持体を起動したときに電極部材に流れる電流の検知結果に応じて現像剤担持体の結露若しくは現像容器内の現像剤の過剰な吸湿の発生を判断する。このため、現像剤担持体の結露若しくは現像剤の吸湿を検知するために像担持体に形成したトナーパターンを検知するセンサが不要である。後述するように、現像剤担持体を起動したときの電極部材に流れる誘導電流は現像剤担持体と電極部材との間に介在する現像剤の含有水分量が多いほど大きくなる。このため、電流検知部の検知結果に応じて結露等の発生を判断することが可能である。そして、判断結果に基づいて適切な対処をすることで、画像形成の開始時の現像剤担持体の結露もしくは現像容器内の過剰な吸湿による異常画像の発生を防止することが可能になる。

画像形成装置の構成の説明図である。 感光ドラムの層構成の説明図である。 帯電装置の構成の説明図である。 現像装置の構成の説明図である。 定着装置の構成の説明図である。 アンテナ残量検知システムの構成の説明図である。 アンテナ残量検知システムの等価回路図である。 アンテナ電圧とトナーの含有水分量との関係の説明図である。 結露回復動作のタイムチャートである。 実施の形態１の結露回避動作の制御のフローチャートである。 実施の形態４の結露回避動作の制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真方式のモノクロレーザビームプリンタであって、感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６を配置している。画像形成装置１００は、感光ドラム１の回転に伴って帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスを連続的に実行して、１枚の記録材Ｐの表面に画像形成する。

装置本体Ｔの背面に画像形成動作等を制御する制御基板１１と帯電ローラ２や現像装置４等に高圧を印加する高圧基板１０が配置されている。制御基板１１上には、画像形成動作等を実行する指令を出す本体ＣＰＵ１１ａや定着の温度制御等を実行する定着ＣＰＵ１１ｂ、およびプログラム等が格納されたメモリ１１ｃが搭載されている。画像形成装置１００の動作は、制御基板１１上の各種ＣＰＵがメモリ１１ｃから必要なプログラムを読み出して各種制御を実行することによって実現される。高圧基板１０上には、直流電源と交流電源によって構成されている帯電印加電源１０ａと、直流電源と交流電源によって構成されている現像印加電源１０ｂと、正と負の各々の直流電源によって構成される転写印加電源１０ｃとが設けられている。

感光ドラム１は、矢印Ａ方向に２３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。帯電ローラ２は、帯電印加電源１０ａに電圧を印加されて、感光ドラム１の周面を均一なマイナスの暗部電位ＶＤに帯電処理する。露光装置３は、レーザビームスキャナを用いて、感光ドラム１の周面を走査露光して画像の静電像を形成する。現像装置４は、現像印加電源１０ｂから電圧供給を受けて、感光ドラム１に形成された静電像にトナーを供給してトナー像を現像する。

装置本体Ｔの下部には、記録材Ｐを収納したカセット７が配置される。記録材Ｐは、カセット７から１枚ずつ取り出されてレジストローラＲ５によって転写部Ｔ２に供給され、感光ドラム１と転写ローラ５に挟持搬送されて転写部Ｔ２を通過する。記録材Ｐが転写部Ｔ２を通過する際に転写ローラ５に転写印加電源１０ｃから転写電圧が印加されることにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。

感光ドラム１の上部には定着装置８が配置されている。定着装置８は、表面にトナー像が転写された記録材Ｐを加熱加圧して記録材Ｐの表面に画像を定着させる。ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１表面にクリーニングブレード６ａを摺擦させて感光ドラム１の表面に残った転写残トナーを回収する。

画像形成装置１００は、各部、各部材の動作制御のため制御部１１が設けられる。制御部１１は、画像形成装置１００に組み込まれた各部、各モータ、各装置に接続され、感光ドラム１の回転、帯電、現像、転写、定着等の多様な制御を実行する。

制御部１１の本体ＣＰＵ１１ａは、中央演算処理装置であり、制御用プログラム、データに基づき、画像形成装置本体Ｔの各部に制御信号を発し、各部からの信号を受け、各種演算等を行う。定着ＣＰＵ１１ｂは、制御用プログラム、データに基づき、定着装置８の各部に制御信号を発し、各部からの信号を受け、各種演算等を行う。記憶部１１ｃは、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュＲＯＭ等の揮発性と不揮発性の記憶装置を組み合わせて構成される。記憶部１１ｃは、制御プログラム、制御データ、画像データ、設定データ等のデータを記憶する。

（感光ドラム）
図２は感光ドラムの層構成の説明図である。図１に示すように、感光ドラム１は、周面にＯＰＣやａ−Ｓｉ等の光導電層を有する円筒形状で、装置本体Ｔによって回転自在に支持され、メインモータ（不図示）によって矢印Ａ方向に所定の速度で回転駆動される。

図２に示すように、感光ドラム１は、感光体としての特性、特に残留電位などの電気的特性及び耐久性の観点から、積層型の感光ドラムが好ましい。すなわち、電荷発生層６４及び電荷輸送層６５を順次積層した機能分離型の感光体構成、または、機能分離型の感光体構成で積層された感光層上に表面保護層６６を形成した構成が好ましい。感光ドラム１は、電荷発生物質を含有する電荷発生層６４と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層６５を、順次または逆順に積層した構成である。層６４＋６５が感光層６３である。層６４＋６５上に表面保護層６６が形成されている。

支持体６１は、導電性を有するものであれば良い。具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスなどの金属や、これらの合金を、ドラムまたはシート状に形成したものを挙げることができる。また、アルミニウム及び銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化錫などをプラスチックフィルムに蒸着したものを挙げることができる。また、導電性物質を単独または結着樹脂とともに塗布することにより導電層を設けた金属、または、プラスチックフィルムや紙などを挙げることができる。

支持体６１の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層６２を設けている。下引き層６２は、感光層６３又は６４＋６５の接着性改良、塗工性改良、支持体６１の保護、支持体６１上の傷の被覆、支持体６１からの電荷注入性改良、または感光層６３又は６４＋６５の電気的破壊に対する保護などのために形成される。下引き層６２の材料は、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミドを使用することができる。また、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、ニカワ及びゼラチンなどを使用することができる。これらの材料は、それぞれに適合した溶剤に溶解されて支持体６１の表面に塗布される。下引き層６２の膜厚は、好適には、０．１〜２μｍである。

支持体６１の上に電荷発生層６４及び電荷輸送層６５を積層する。電荷発生層６４に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）、ピリピウム、チアピリリウム系染料を挙げることができる。また、各種の中心金属及び結晶系、具体的には、たとえばα、β、γ、ε、及びＸ型などの結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料を挙げることができる。また、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン及びアモルファスシリコンなどを挙げることができる。

電荷発生層６４は、電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター及びロールミルなどの手段によって良好に分散する。そして、その分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、または電荷発生物質の蒸着膜など、単独組成の膜として形成される。電荷発生層６４の膜厚は、典型的には、５μｍ以下であり、好適には、０．１〜２μｍである。結着樹脂の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体及び共重合体を挙げることができる。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。

不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、上述した電荷発生層６４上に電荷輸送層６５として用いることができる。または、電荷発生層６４上に、電荷輸送層６５と結着樹脂とからなる電荷輸送層６５を形成した後に、表面保護層６６として用いることもできる。正孔輸送性化合物を表面保護層６６として用いた場合、その下層にあたる電荷輸送層６５は、適当な電荷輸送物質を、上述の電荷発生層用樹脂から選択可能で適当な結着樹脂とともに溶剤に分散または溶解する。そして、その溶液を、上述の公知の方法によって塗布し、乾燥させて形成することができる。

電荷輸送層６５における電化輸送物質の重量が少ないと、電荷輸送能が低下し、感度低下や残留電位の上昇などの問題点が発生するため、電荷輸送層６５の厚みは、１０〜３０μｍの範囲とした。電荷輸送物質としては、たとえば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物を挙げることができる。また、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、またはカルバゾールなどの複素環化合物を挙げることができる。また、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを挙げることができる。

電子輸送層の膜厚を最適化させるために、膜厚の幅を持たせる意味で、表面保護層６６を用いることが良い。表面保護層６６の形成方法は、正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合または硬化反応させるのが一般的である。なお、あらかじめ正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させることにより硬化物を得た後、再度溶剤中に分散または溶解させたものなどを用いて、表面層を形成することも可能である。蒸着やプラズマ処理などの、その他公知の製膜方法を適宜選択することも可能である。

（トナー）
静電潜像の現像のために使用されるトナーとしては、色成分剤、結着樹脂、脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合石油樹脂、ワックス、磁性剤等で形成された平均粒径７μｍのものが使用されている。

結着樹脂としては、従来公知の樹脂が使用できる。例えば、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−（メタ）アクリル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。かかるポリエステル樹脂はポリオール成分とポリカルボン酸成分から重縮合により合成される。使用されるポリオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ブタンジオールが挙げられる。また、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールＡ、ビスフェノール−Ａエチレンオキサイド付加物、ビスフェノール−Ａプロピレンオキサイド付加物などが挙げられる。ポリカルボン酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸が挙げられる。また、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸１，２，５ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチレンカルボキシプロパンテトラメチレンカルボン酸及びそれらの無水物が挙げられる。

トナー中に含まれる脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合石油樹脂はワックスの分散助剤として作用する。このため、樹脂中のワックス分散、低温定着性を維持したまま耐オフセット性、粉砕性、現像担持体へのワックスのフィルミングによる帯電劣化が原因の画像濃度低下、像担持体へのフィルミングによる被写体の画像不良の発生が著しく改善される。また、磁性現像剤に添加する場合も同様の効果が得られる。

この芳香族炭化水素共重合石油樹脂は、石油類のスチームクラッキングによりエチレン、プロピレンなどを製造するエチレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオレフィン及びモノオレフィンを原料として合成されたものである。下記のような脂肪族炭化水素モノマーと芳香族炭化水素モノマーを共重合させたものが望ましい。脂肪族炭化水素モノマーは、イソプレン、ピペリレン、２−メチル−ブテン−１、２−メチルブテン−２から選ばれる少なくも１種以上である。芳香族炭化水素モノマーは、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、インデン、イソプロペニルトルエンから選ばれる少なくも１種以上である。

芳香族炭化水素モノマーとしては、モノマー純度の高いピュアモノマーを使用すると、樹脂の着色や、加熱時の臭気を低く押さえることができるのでより好ましい。芳香族炭化水素モノマーの純度としては９５％以上、より好ましくは９８％以上である。芳香族炭化水素モノマーは、炭素数が９以上のモノマーからなる。このモノマーと脂肪族炭化水素モノマーから得られる共重合石油樹脂の場合には、炭素数が９未満の芳香族炭化水素モノマーと脂肪族炭化水素モノマーから得られる共重合石油樹脂に比べて結着樹脂、例えば、ポリエステル樹脂との相溶性がより高くなる。さらに、トナーの粉砕性や熱保存性を満足するために脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合体の構成としては芳香族炭化水素モノマー量が多いほうが好ましい。ただし、芳香族炭化水素モノマーの量が多すぎると、離型剤の分散性が低下する。一方、脂肪族炭化水素モノマーが多すぎると、熱保存性等が低下する。そのため、芳香族炭化水素モノマー量と脂肪族炭化水素モノマー量の重量は、９９：１〜５０：５０、より好ましくは９８：２〜６０：４０、さらに好ましくは９８：２〜９０：１０である。また、その使用量としてはトナー結着樹脂１００重量部に対して２〜５０重量部である。より好ましくは３〜３０重量部である。前記石油樹脂の量が２重量部未満の場合、ワックス分散に効果がなく、５０重量部を越えるとトナーが過粉砕性されやすくなり、現像機の中でトナーの粒子径が小さくなって、カブリが生じ、画像濃度が低濃度となり、現像性が低下するおそれがある。

トナーの表面に表面処理剤（外添剤）として微粉体を付着させることにより、トナーの流動性を向上できる。これは、この様な微粉体として疎水性シリカ等を使用するが、疎水性シリカをトナーの表面に付着すると、流動性が向上するのみならず、トナーのクリーニング性及び帯電性も向上できる。

疎水性シリカ以外の微粉体も使用可能である。例えば、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、脂肪酸金属塩、ポリ弗化ビニリデン、ポリスチレンやマグネシウム、亜鉛、アルミニウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、マンガン、クロム、セリウム、ストロンチウム、錫等の酸化物の微粉体も使用可能である。また、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、錫酸バリウム、錫酸カルシウム等の複合金属酸化物である、無機酸化物微粉体も使用可能である。炭酸塩化合物としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等がある。これらの中でもカラートナーでは、疎水性シリカ、モノクロトナーではチタン酸ストロンチウムがよく用いられる。

なお、表面処理剤の使用量は、トナー１００質量部に対して、普通、質量として０．１〜２０％とする。上記研摩粒子を表面処理剤として使用することでより効果が増す。ただし、この場合、この研摩剤に限って言えば、質量は１％以下にしなければならない。１％より多くいれると現像性、及び、濃度の低下に影響を及ぼす。

（帯電装置）
図３は帯電装置の構成の説明図である。図３に示すように、帯電ローラ２は、ローラ軸体（導電性支持体、芯金）を有する導電性弾性ローラであり、ローラ軸体の両端部をそれぞれ軸受け部材を介して回転自在に支持させ、感光ドラム１に対して所定の押圧力で接触させて配設されている。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。

帯電ローラ２には帯電ローラ清掃ブラシ４０が付設されている。帯電ローラ清掃ブラシ４０は、ローラ軸体（導電性支持体、芯金）上にパイル織物からなるブラシ４３を有し、図示しないバネの加重（片側０．１〜０．３Ｎ）によって所定の押圧力で帯電ローラ２に接触している。ブラシ４３は、帯電ローラ２に所定の圧力で押圧されて帯電ローラ２からの駆動入力で回転することにより帯電ローラ表面を清掃する。

帯電ローラ２は、高圧電源部１０の帯電印加電源１０ａから直流電圧（ＤＣ帯電方式）、あるいは直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）が帯電バイアスとして印加される。これにより、回転している感光ドラム１の周面が所定の極性・電位（例えば−５００〜−８００Ｖ）に一様に接触帯電される。また、帯電ローラ清掃ブラシ４０にも帯電ローラ２に供給している帯電印加電源１０ａから分岐した同じ極性のバイアスが印加されている。なお、帯電ローラ清掃ブラシ４０に電圧を印加する電源は、帯電ローラ２と共通の電源でも個別の電源でも構わない。

（露光装置）
図１に示すように、露光装置３は、半導体レーザ(波長７８０ｎｍ)を光源として回転ミラーで主走査を行う露光装置３によって帯電後の感光ドラム１の周面を画像情報に基づいて画像露光する。一様に帯電された感光ドラム１の周面の露光部分の電荷が除去されることにより画像の静電潜像が形成される。

（現像装置）
図４は現像装置の構成の説明図である。図４に示すように、現像装置４は、回転する現像ローラ４ａに帯電したトナーを担持して感光ドラム１上の静電潜像をトナー像に現像する。感光ドラム１に近接するように配置された現像装置４の現像室４ｃに現像ローラ４ａが回転自在に配置される。

現像装置４の現像剤収容部である現像容器４ｂは、現像室４ｃとトナー室４ｄとで構成される。現像室４ｃには、現像室４ｃ内のトナーを均一に撹拌するための現像室撹拌羽根４ｅが配置される。トナー室４ｄには、トナー室４ｄ内のトナー４ｊを均一に撹拌して現像室４ｃへトナー４ｊを搬送するトナー室撹拌羽根４ｆが設けられている。

現像装置４は、感光ドラム１に現像剤を供給する現像剤担持体としての現像ローラ４ａを有している。現像ローラ４ａは、アルミローラ表面にブラスト加工やカーボンをコートして所定の表面粗度のトナー担持面に仕上げている。

現像ローラ４ａは、複数の固定磁極の外周に回転可能なスリーブを配置した現像剤担持体である。現像ローラ４ａの内部には非回転のマグネットが配置され、マグネットの複数の磁極に対応して現像ローラ４ａの周面にトナー４ｊが担持される。現像ローラ４ａに担持されたトナー４ｊは、現像ブレード４ｇにより均一に層厚が規制された後、現像領域に搬送され、現像ローラ４ａに印加される現像バイアスにより、感光ドラム１に接触あるいは非接触で静電潜像を現像する。現像装置４の駆動は現像ローラ４ａ、現像室撹拌羽根４ｅ、トナー室撹拌羽根４ｆが連動して行われる。

現像ローラ４ａに高圧電源部１０の現像印加電源１０ｂから直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）を印加して感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。感光ドラム１の静電潜像と現像ローラ４ａに印加される直流電圧の電位差により現像ローラ４ａ上のトナー４ｊを感光ドラム１に現像する。感光ドラム１と現像ローラ４ａの間に印加される交流電圧によってトナーが高速移動して、むらなく感光ドラム１の静電潜像に行き渡る。制御部１１は、直流電圧と交流電圧を制御する。例えば、交流電圧は周波数２４００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１６００Ｖの矩形波であり、直流電圧は、−４４０Ｖである。

現像装置４は、感光ドラム１、帯電ローラ２、ドラムクリーニング装置６を含めてプロセスカートリッジに組み込まれ、プロセスカートリッジは、画像形成装置１００の本体フレームから一体に着脱可能である。現像容器４ｂ内のトナーは、画像形成を累積することで消費されて減少する。現像装置４は、現像容器４ｂ内のトナー重量が所定の閾値（例えば２００ｇ）を下回ったとき、現像容器４ｂへトナー補給ボトルを接続してトナー室４ｄへ新品トナーを流し込むことによってトナー重量を回復させることができる。

しかし、トナーが充填されてカートリッジ化された現像剤カートリッジをプロセスカートリッジに対して着脱交換することによって、現像容器４ｂ内のトナー重量を回復させてもよい。あるいは、新品の感光ドラム１及び現像装置４を含みトナーが最大量充填された新品のプロセスカートリッジに交換することによって、現像容器４ｂ内のトナー重量を回復させてもよい。いずれにせよ、現像容器４ｂ内のトナー重量を回復させることで、再び画像形成を実行することができる。

（転写装置）
転写ローラ５は、金属ローラ軸上にＮＢＲゴム（アクリルニトリルブタジエンゴム）とヒドリンゴムの混合ゴムを発泡させたスポンジゴムを配設したイオン導電性ゴムローラである。転写部Ｔ２に記録材Ｐが搬送されるタイミングで高圧電源部１０の転写印加電源１０ｃから転写ローラ５にトナーの帯電極性と反対極性の直流電圧が印加されることによって、感光ドラム１に付着したトナー像が記録材Ｐに順次静電的に転写される。ここでは、トナーの帯電極性がマイナスなので、その逆極性に当たるプラスの直流電圧(＋１〜５ＫＶ)が転写ローラ５に印加される。

（定着装置）
図５は定着装置の構成の説明図である。図５に示すように、定着ベルト２１は、セラミックヒータ２０が固定されたガイド部材２３に支持されて記録材Ｐの表面のトナー像を加熱する筒状の回転体である。定着ベルト２１は、表層にＰＦＡやＰＴＦＥをコートした厚さ４０〜１００μｍのポリイミドフィルムからなる。セラミックヒータ２０は、抵抗体及びアルミナで構成される加熱部材である。

加圧ローラ２２は、金属軸体２２ａ上に基層となるＥＰＤＭゴムやシリコンゴムあるいはフッ素ゴムを発泡させたスポンジゴム層２２ｂを設け、周面をフッ素ゴムあるいはフッ素樹脂など耐熱性を有した樹脂材料の表層２２ｃで覆っている。定着モータＭ２は、加圧ローラ２２を回転駆動する。定着ベルト２１は、加圧ローラ２２に従動して回転する。

定着ＣＰＵ１１ｂは、プリント信号を受信すると、サーミスタ２４が所定の温度を検知するまでセラミックヒータ２０に通電を行う。

（ドラムクリーニング装置）
図１に示すように、ドラムクリーニング装置６は、トナー像転写後の感光ドラム１にクリーニングブレード６ａを摺擦させて、記録材Ｐに転写されないで感光ドラム１に残った転写残トナーや紙粉等を除去する。ドラムクリーニング装置６に除去された転写残トナー等は、図示しない回収トナー搬送スクリューによって機外に排出されて回収トナーボックス内に搬送される。

クリーニングブレード６ａは、注型タイプである。注型タイプとは、型にゴム材などを流し込むことで所望の形状に成形するクリーニングブレードのタイプである。クリーニングブレード６ａの材質は、一般的なものとして適度の弾性と硬度を有するゴム分子材料である。例えばポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等である。特に、歪が小さいことを考えて、２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。クリーニングブレード６ａに用いる短冊状のゴムの厚みは通常１．０ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍが良い。

（アンテナ残量検知システム）
図６はアンテナ残量検知システムの構成の説明図である。図７はアンテナ残量検知システムの等価回路図である。図８はアンテナ電圧とトナーの含有水分量との関係の説明図である。

図６に示すように、アンテナ残量検知システムは、アンテナ電極４ｈにより現像容器４ｂ内のトナーの残量を検出する。特許文献２、３に記載されるように、アンテナ残量検知システムは、現像室４ｃ内にアンテナ電極を配置してトナーの静電容量を計測して現像室４ｃ内のトナー残量を推定する。

アンテナ残量検知システムは、現像室４ｃ内で現像ローラ４ａに平行に対向するように、太さ２ｍｍの導電性で棒状のアンテナ電極４ｈを配置している。アンテナ電極４ｈは現像容器４ｂ内にトナーが十分に入っている時には、トナーの内部に埋設されるように配置している。アンテナ電極４ｈは、現像室４ｃ内で、現像室撹拌羽根４ｅの回転半径上に位置しないように配置される。アンテナ電極４ｈは、サビ防止の為にＳＵＳを使用している。アンテナ電極４ｈに対してアンテナ検出部５３が接続されている。アンテナ残量検知システムは、現像室４ｃに蓄えられているトナーの残量が過少となっている旨の表示を操作パネル５２の表示部に行う。

アンテナ検出部５３は、現像装置４において、現像室４ｃ内のトナーの量によって変化する現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間の静電容量を、図７に示す等価回路で検出する。現像印加電源１０ｂは、交流電源５５と直流電源５６とが直列に接続される。交流電源５５は、例えば周波数２４００Ｈｚ、Ｖｐｐ１６００Ｖの矩形波を発生する。

図７に示すように、等価回路上、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈとが対向してトナーを電解層とするコンデンサ５７を形成する。このため、交流電源５５から現像ローラ４ａへ交流電圧が印加されると、静電誘導によってアンテナ電極４ｈに交流電流が誘起される。アンテナ電極４ｈに流れる交流電流は、アンテナ電極４ｈに接続されているアンテナ検出部５３によってアンテナ電圧（静電容量検出電圧）として検出される。アンテナ電圧は、コンデンサ５７の静電容量に伴って、言い換えれば、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間のトナーの量により規定される電極間の誘電率に伴って変化する。

一般的に、トナーの誘電率は約３であり、空気の誘電率は約１である。このため、現像室４ｃ内のトナーの量が多いほど、検知されるアンテナ電圧は高くなる。アンテナ残量検知システムは、トナーが消費されるとコンデンサ５７の静電容量が減ってアンテナ電圧が次第に低くなることから、アンテナ電圧の値で現像室４ｃ内のトナー残量を判断できる。

本体ＣＰＵ１１ａは、画像形成装置１００の不図示のメイン電源スイッチがＯＮされて感光ドラム１の回転駆動（前多回転）が開始されると、アンテナ電極４ｈを用いたアンテナ残量検知制御を開始する。本体ＣＰＵ１１ａは、画像形成動作（プリント動作）中にもアンテナ電極４ｈを用いたアンテナ残量検知制御を常時行っている。

アンテナ電極４ｈから出力されるアナログ検知信号は、本体ＣＰＵ１１ａによって４ｍｓｅｃ程度の微小間隔で常時サンプリングされている。サンプリングされた交流電流には大きなノイズ成分が含まれている。このため、本体ＣＰＵ１１ａは、それらのサンプリング信号値の１００個分、つまり０．４ｓｅｃを１ブロック区間として取り扱い、１ブロック区間におけるサンプリング信号の平均値である平均アンテナ電圧信号を算出する。ただし、サンプリング間隔、サンプリング区間、平均値の算出方法については、アンテナ電圧を精度良く検出可能であれば上記条件の限りではない。

図８中、横軸がトナー残量、縦軸がアンテナ電圧である。図８に示すように、平均アンテナ電圧信号は、現像容器４ｂ内のトナー重量の減少に応じて低下する。トナーが満タン時、現像容器４ｂ内のトナー残量は４００ｇあり、トナーの消費に伴ってトナー残量の静電容量に基づく平均アンテナ電圧信号も下降する。

そこで、本体ＣＰＵ１１ａは、画像形成の累積に伴って現像容器４ｂ内のトナーが減少して平均アンテナ電圧信号がトナーＥｎｄ閾値以下になった時に、トナーＥｎｄとみなして画像形成を禁止し、操作パネル５２を通じてユーザーに“トナー無し”を表示している。ここでは、現像容器４ｂ内のトナー重量１００ｇに相当する平均アンテナ電圧信号１．５ＶをトナーＥｎｄ閾値としている。そして、トナー重量１００ｇは、トナー不足によって画像の白抜け不良が発生するトナー残量７５ｇ（平均アンテナ電圧信号１．３５Ｖに相当）に対して十分な余裕度を有している。

以上説明したように、静電像形成部の一例である露光装置３は、像担持体の一例である感光ドラム１に静電潜像を形成する。現像剤担持体の一例である現像ローラ４ａは、トナーを担持して回転して感光ドラム１の静電潜像にトナーを供給する。現像容器の一例である現像室４ｃは、現像ローラ４ａに供給するトナーを収容する。

電極部材の一例であるアンテナ電極４ｈは、トナーを介して現像ローラ４ａに対向するように現像容器内の一例である現像室４ｃに配置される。電源の一例である現像印加電源１０ｂは、感光ドラム１の静電潜像をトナー像に現像するために直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像ローラ４ａに印加する。

電流検知部の一例であるアンテナ検出部５３は、現像ローラ４ａに交流電圧が印加されたときにアンテナ電極４ｈに流れる電流を検知可能である。アンテナ検出部５３は、現像印加電源１０ｂが現像ローラ４ａに交流電圧を印加したときにアンテナ電極４ｈに流れる誘導電流を検知する。

（現像ローラの結露）
ところで、冬場に氷点下に達する寒冷地のような超低温環境では、現像ローラ４ａの結露が問題となっている。画像形成装置１００を氷点下などの超低温環境から高温高湿環境へ移動した際に装置本体内で結露が発生する可能性がある。あるいは、超低温環境で空調を起動して急激に室内の気温を暖めた時、室温が暖まっても室内に設置されている画像形成装置１００の機体内部は冷えたままの場合、画像形成装置１００の装置本体内に結露が発生することがある。

画像形成装置１００の結露で直接出力画像に影響を与えるのは、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露である。装置本体が十分に室内温度と温度調和する前に装置本体の電源をＯＮすると、現像ローラ上のトナーの結露が出力画像に直接大きな影響を与えることがある。

感光ドラム１は、アルミで熱容量が大きいので冷えた状態から温まりにくく、感光ドラム１の温度の影響で感光ドラム１と現像ローラ４ａのニップ部が現像ローラ４ａの周方向で最も温度が低くなる位置になる。そして、室内が暖まり画像形成装置本体内部の雰囲気温度が暖まり始めると、感光ドラム１と現像ローラ４ａのニップ部の現像ローラ４ａ上のトナー４ｊが結露する。感光ドラム１は熱容量が大きくて最後に温度上昇するため水分を吸着し易い。このため、現像ローラ４ａの結露は、感光ドラム１に対向する位置で現像ローラ４ａに担持された現像剤に発生し易い。現像ローラ４ａに結露が発生した状態で画像形成装置１００の電源をＯＮ、もしくは画像形成動作スタートをすると、現像ローラ４ａへのトナー供給により現像ローラ４ａ上の結露部分にトナーが過剰に付着する。本体起動時に現像ローラ４ａが回転し、現像ローラ４ａ上の結露した部分に現像容器４ａ内のフレッシュなトナーが付着すると、トナーが現像ローラ４ａに過剰に付着してその部分が盛り上がる。これにより、現像ローラと感光ドラムのギャップが縮まり、現像ローラの回転周期で画像濃度が濃くなることがある。現像ローラ４ａの回転周期のピッチで画像不良が発生することがある。

そこで、カートリッジ（プロセスカートリッジ又は現像カートリッジ）内が結露すると、出力画像に問題を引き起こすので、画像形成開始前にカートリッジ内の結露状態を評価して、必要なら結露回復動作を行う必要がある。現像ローラ４ａ上のトナーの結露を起因とする画像問題を防止するには、実際の画像問題の主原因である現像ローラ４ａ上のトナーの結露を直接的に検知することが有効である。

ところで、トナーの誘電率が約３であるのに対して、水の誘電率は約８０と非常に高い。このため、上述したアンテナ残量検知システムにおいて、現像室４ｃ内のトナーの量が等しくても、現像室４ｃ内のトナーが乾燥している場合と含有水分量が多い場合とでアンテナ電圧は大きく異なる。結露したトナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈの間に存在する場合は、同じトナー残量で結露していない状態よりも誘電率が高くなるため、アンテナ電圧が高くなる。

すなわち、上述したアンテナ残量検知システムにおいて、現像室４ｃ内のトナーの量を参酌してアンテナ電圧を評価することで、現像室４ｃ内のトナーの含有水分量をかなり正確に判断できる。また、現像ローラ４ａに付着した含有水分量の高いトナーが現像ローラ４ａの回転に伴って現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈの間に回ってきた瞬間にアンテナ電圧が大きく上昇する。このようなアンテナ電圧の変動を検知することで、現像ローラ４ａ上のトナーの結露の深刻さをかなり正確に判断できる。

この特徴を生かして、実施の形態１では、現像装置４を起動して現像ローラ４ａに電圧を印加した際にアンテナ電圧のサンプリングを行って、現像ローラ４ａの結露状態を評価している。

実施の形態１では、現像ローラ上トナー結露検知装置として、現像装置４のトナー残量検知手段であるアンテナ残量検知システムを共用する。ただし、現像ローラ上トナー結露検知装置は、現像室４ｃ内に電極が配置されて、現像ローラ４ａと電極間のトナーの静電容量、あるいは抵抗値が検出できるものであれば、アンテナ残量検知システムには限らない。

（実施の形態１の制御）
図９は結露回復動作のタイムチャートである。図１０は実施の形態１の結露回避動作の制御のフローチャートである。上述したように、実施の形態１では、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈをそれぞれ二つの電極としたコンデンサと見なし、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間のトナー量に応じて変動する静電容量を検知する。現像印加電源１０ｂから交流電圧を現像ローラ４ａへ印加すると、交流電流が静電誘導によって近接配置されたアンテナ電極４ｈに誘起される。アンテナ電極４ｈに流れる交流電流は、アンテナ電極４ｈに接続されているアンテナ検出部５３により、アンテナ電圧として検出され、本体ＣＰＵ１１ａにて信号化され、演算される。

アンテナ検出部５３が検知するアンテナ電圧は、コンデンサの静電容量、つまり、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間の物質により変化する電極間の誘電率に伴って変化する。そして、トナーの誘電率は約３であるのに対して水の誘電率は約８０と桁違いに大きいので、アンテナ電圧の測定結果は、現像容器４ｂ内のトナー残量との関係で大局的に見るとトナーの水分含有量を反映している。図８に示すように、同重量のトナー残量で比較したアンテナ電圧は、結露発生時（ひし形マーク）のほうが通常時（実線）よりも高くなる。結露発生時、トナー重量４００〜２００ｇまでは約２．０Ｖ（通常時：約１．８Ｖ）であり、その後、トナー重量１００ｇに減少すると約１．７Ｖ（通常時：約１．５Ｖ）となる。

図６に示すように、本体ＣＰＵ１１ａは、現像容器４ｂ内のトナー重量がほぼ等しいとみなせる前回ジョブ時のアンテナ電圧を予め本体ＣＰＵ１１ａ内のメモリ１１ｃに記憶しておき、前回ジョブ後にトナーが吸湿した可能性のある今回ジョブ時のアンテナ電圧と比較する。あるいは、予め前回ジョブ時のアンテナ電圧から演算したトナーの誘電率をメモリ１１ｃに記憶しておき、今回ジョブ時のアンテナ電圧から演算したトナーの誘電率と比較する。

そして、所定の閾値を超えるような吸湿もしくは結露が発生している場合には、図９に示すように、待機モードの一例である結露回復動作を実行する。すなわち、起動後の所定期間における今回の測定値と前回の測定値との比較結果に応じて、現像ローラ４ａまたは現像剤の状態を判断する。そして、現像ローラ４ａ及び現像剤を前回ジョブ時とほぼ同程度の乾燥状態に回復させた後に画像形成の開始を許可する。これにより、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露を直接的に検知して、結露回復動作を実行することにより、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露による画像不良を防止する。

本体ＣＰＵ１１ａは、静電容量（誘電率）の変化から現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露状態を検知する結露検知動作を実行し、必要であれば結露回復動作を実行する。本体ＣＰＵ１１ａは、結露回復動作プログラムに基づき、露光装置３、感光ドラム１、現像装置４、ドラムクリーニング装置６、定着装置８等を駆使して結露回復動作を実行する。

結露回復動作では、最初に、定着装置８の温調制御を例えば１１０℃に保つように設定して現像装置４及び周囲の空気を暖める。定着装置８の温調制御により現像ローラ４ａの雰囲気温度を高めて水分の蒸発を介助する。この状態で、現像装置４の現像ブレード４ｇを現像ローラ４ａに当接させて一定時間、現像ローラ４ａを回転させることで、現像ローラ４ａ上の結露部分の水分を除去し、かつ結露したトナー４ｊを現像容器４ｂ内に拡散させる。これにより、現像ローラ４ａ上の結露したトナー４ｊを消失させて現像ローラ４ａの結露による画像不良を防止する。

図９に示すように、現像ローラ４ａを回転させることで、現像容器４ｂ内のトナー４ｊの結露が回復して、結露有無時のアンテナ電圧をモニタリングした時の時間推移に重なってくる。

前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’（１．８Ｖ）に対して今回ジョブ時に結露が発生していない状態の同じトナー残量の現像装置４で前多回転を行った場合、アンテナ電圧Ｖａ１は１．８Ｖで前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’と差がない。

一方、同量のトナー残量で現像ローラ４ａ上のトナーの結露を検知して結露回復動作を実行しているときの時間推移を見ると、初期動作時は１．８Ｖから始まるが、５秒後には２．１Ｖにまでなっている。このため、通常の前多回転時間７秒とした場合、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊが結露していたことが明らかである。その後、前多回転を延長し、結露回復動作を行うことで前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’（１．８Ｖ）の推移と重なるようになり、現像容器４ｂ内のトナーの結露が回復していることがわかる。

図６を参照して図１０に示すように、電源投入時やスリープモードからの復帰時等、本体ＣＰＵ１１ａはスタート又は電源ＯＮとなる。本体ＣＰＵ１１ａは、感光ドラム１及び現像ローラ４ａの回転駆動（前多回転）と共に現像ＡＣバイアスの印加、及びアンテナ電圧のサンプリングを指示する（Ｓ１）。

本体ＣＰＵ１１ａは、アンテナ電圧のサンプリング信号の平均値Ｖａを算出し（Ｓ２）、前回のジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’と今回のジョブ時のアンテナ電圧Ｖａとを比較する（Ｓ３）。

本体ＣＰＵ１１ａは、前多回転中にＶａ＞Ｖａ’かどうか判定する（Ｓ４）。本体ＣＰＵ１１ａは、アンテナ電圧がＶａ＞Ｖａ’でない場合（Ｓ４のＮｏ）、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露が発生していないと判断して結露検知を終了し、通常の印字動作に移行する。しかし、アンテナ電圧がＶａ＞Ｖａ’の場合（Ｓ４のＹｅｓ）、前多回転中に結露回復動作を実施する（Ｓ５）。

本体ＣＰＵ１１ａは、次に、通常の前多回転時間の間にアンテナ電圧がＶａ＞Ｖａ’の関係であるか確認する（Ｓ６）。アンテナ電圧がＶａ＞Ｖａ’でない場合（Ｓ６のＮｏ）、結露が回復したと判断して結露回復動作を終了し、通常の印字動作に移行する。しかし、アンテナ電圧がＶａ＞Ｖａ’の場合（Ｓ６のＹｅｓ）、本体ＣＰＵ１１ａは前多回転時間を延長し、結露回復動作を実施する（Ｓ７）。

本体ＣＰＵ１１ａは、結露回復動作の実行後、結露が回復しているか確認する（Ｓ８）。アンテナ電圧がＶａ≦Ｖａ’の場合（Ｓ８のＹｅｓ）、結露が回復したと判断して結露回復動作を終了し、通常の印字動作に移行する。しかし、アンテナ電圧がＶａ≦Ｖａ’でない場合（Ｓ８のＮｏ）、結露回復動作の最長回復動作時間（ここでは５分とする）まで結露回復動作を実施する（Ｓ９）。

本体ＣＰＵ１１ａは、結露回復動作の最長回復動作時間５分まで結露回復動作を実施した時に結露が回復しているか確認する（Ｓ１０）。アンテナ電圧がＶａ≦Ｖａ’の場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、結露が回復したと判断して結露回復動作を終了し、通常の印字動作に移行する。しかし、アンテナ電圧がＶａ≦Ｖａ’でない場合（Ｓ１０のＮｏ）、再度結露回復動作が必要かユーザーに通知し（Ｓ１１）、再度、結露回復動作が必要である場合（Ｓ１１のＹｅｓ）はステップＳ１に戻る。

一方、再度の結露回復動作が必要なければ（Ｓ１１のＮｏ）、結露回復動作に関する制御は終了し（エンド）、画像形成装置本体Ｔは、再度印刷可能状態となる。

以上説明したように、制御部１１は、現像ローラ４ａを起動した後の所定期間におけるアンテナ検出部５３の検知結果に基づいて画像形成を待機させて現像室４ｃ内のトナーの含有水分量を減少させる結露回復動作を実行する。加熱部の一例である定着装置８は、現像容器４ｂの温度を上昇させて現像室４ｃ内のトナーの含有水分量を減少させることが可能である。結露回復動作では、定着装置８を作動させた状態で現像ローラ４ａを回転させ続ける。攪拌部材の一例である現像室攪拌羽根４ｅは、アンテナ電極４ｈと現像ローラ４ａの間のトナーを攪拌する。結露回復動作では、現像室攪拌羽根４ｅを作動させた状態で現像ローラ４ａを回転させ続ける。このため、現像ローラ４ａを回転させ続けるだけの場合よりも短時間で現像ローラ４ａの結露を解消できる。

また、制御部１１は、アンテナ検出部５３がメモリ１１ｃに記録された前回電流値に応じた閾値電流を超える電流を検知したときは結露回復動作を実行する。しかし、アンテナ検出部５３が閾値電流を超える電流を検知しなかったときは結露回復動作を実行しない。

また、制御部１１は、補給検知部の一例である操作パネル５２を通じた操作内容から前回の画像形成において現像ローラ４ａが停止した後に現像装置４に対するトナー補給動作が実行されたことを検知可能である。制御部１１は、トナー補給動作が実行されたときは、現像容器４ｂ内のトナー量の連続性が無いため、アンテナ検出部５３の検知結果にかかわらず結露回復動作を実行しない。

続いて、実機を用いて実施の形態１の制御の実証実験を行った。アンテナ残量検知システムを搭載する画像形成装置（キヤノン株式会社製：ＩＲ３０４５）を、前日に低温環境下（０℃／１５％）の室内に放置してから通常環境（２３℃／６０％）の室内に移動させた。そして、強制的に結露が発生する状況で図１０のフローチャートのソフトウェアを動作させて結露検知動作及び結露回復動作の確認を行った。前日に（０℃／１５％）の室内での電源投入時の前多回転の動作時間は通常前多回転時間の約６秒である。

通常環境（２３℃／６０％）に移動後、電源を立ち上げて前多回転時間の確認を行うと、通常よりも前多回転時間が延長されて約７１秒の前多回転動作が実行された。その後、画像を出力させて出力画像の確認を行ったが、トナーの結露による画像不良が発生することはなく、良好な画像が出力された。その後、同環境で使用時には、前多回転時間の延長は発生せず、結露起因の画像不良も発生しなかったので、結露検知の誤動作による無駄な前多回転時間の延長等も発生していないことも確認できた。

なお、実施の形態１では、前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’と今回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａとを比較している。しかし、前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’に電圧の振れ分(例えばＶａ’の３％)を考慮して所定の電圧値を加算した閾値電圧ＸＶａと、今回のジョブ時のアンテナ電圧Ｖａを適宜比較しても何ら問題はない。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、制御部の一例である制御部１１は、現像ローラ４ａを起動した後の所定期間におけるアンテナ検出部５３の検知結果に応じて現像ローラ４ａの起動から画像形成の開始までの時間を変更するように画像形成の開始時期を制御する。制御部１１は、直接的に現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露状態を、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間の静電容量の変化の割合から判定するので、既存のアンテナ残量検知システムを活用して現像ローラ４ａの結露を正確に判断できる。

実施の形態１では、制御部１１は、アンテナ検出部５３が第一電流値の電流ピークを検知したときは、第一電流値よりも小さい第二電流値の電流ピークを検知したときよりも画像形成の開始までの時間を長くするように、結露回復動作時間を変化させる。画像形成の開始までの時間の起点は、現像ローラ４ａの起動、画像形成ジョブの受け取り、アンテナ検出部５３の検知結果がでたとき等である。これにより、結露の発生レベルに応じた必要最小限の時間で結露回復動作を行うことが可能となる。画像形成ジョブの受信時に、結露の発生レベルが低ければ、結露回復動作時間が短くなるので、消費電力を削減し、又、印刷可能までの使用者の待ち時間を短縮することができる。従って、低ランニングコスト、利便性、生産性の高い画像形成装置を提供することができる。現像ローラ４ａ上のトナーの結露によるトナーの過剰な付着を防止し、良好な画像を出力可能な画像形成装置を提供できる。

実施の形態１では、メモリ部の一例であるメモリ１１ｃは、前回の画像形成において現像ローラ４ａが起動してから停止するまでにアンテナ検出部５３が検知した前回電流値に基づく前回情報を保持する。制御部１１は、アンテナ検出部５３が前回電流値に応じた閾値電流を超える電流を検知したときは、アンテナ検出部５３が閾値電流を超える電流を検知しなかったときよりも画像形成の開始までの時間を長くする。これにより、現像容器４ｂ内のトナー量を等しくした状態でアンテナ電圧を比較することになり、トナー量差によるアンテナ電圧の誤差を軽減することができる。

実施の形態１によれば、ユーザーが結露による画像不良の現象を目にする前に結露回復動作を実行するので、結露起因の画像不良を未然に防止できる。極寒地域等において、室内が氷点下などの超低温環境の状態から空調を効かせて急激に室温が暖かくなった場合に発生する、カートリッジの結露、特に現像ローラ上のトナーの結露状態を精度良く検知することが可能となる。そして、現像ローラ上のトナーの結露状態に応じた無駄の無い結露回復動作を実行することができるので、カートリッジの結露起因による画像不良を防止することが可能となる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、現像室４ｃ内のトナーの吸湿もしくは結露をアンテナ電圧により検知した。これに対して実施の形態２では、感光ドラム１と現像ローラ４ａの停止対向位置に発生する現像ローラ４ａの結露（当該部分に発生する現像剤の局所的な吸湿）をアンテナ電圧により検知する。画像形成装置１００、現像装置４、アンテナ電圧の検出システム、結露回復動作については実施の形態１と同一であるため、重複する説明を省略する。

上述したように、トナーの誘電率は約３であるのに対して水の誘電率は約８０と桁違いに大きいため、結露したトナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈの間に回ってきた場合は誘電率が高くなってアンテナ電圧が高くなる。

実施の形態２では、この特徴を生かして、現像装置４をスタートして交流電圧を印加したときのアンテナ電圧のサンプリングを行う。現像ローラ４ａを起動して１回転させる過程で現像ローラ４ａ上の結露しているトナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈの間に回ってきた際の誘電率の変化をアンテナ電圧から判断し、現像ローラ４ａ上のトナーの結露状態を評価する。

本体ＣＰＵ１１ａは、感光ドラム１の回転駆動（前多回転）において、感光ドラム結露トナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間に回ってきたことをアンテナ電圧の変化で検知する。通常の状態の低い誘電率のトナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間に回ってきたときに比較して、結露して誘電率が高くなったトナーが現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間に回ってきたときのアンテナ電圧が高くなる。本体ＣＰＵ１１ａは、現像ローラ４ａの回転に同期して１回転の周期でアンテナ電圧が高くなっている場合、現像ローラ４ａに結露が発生していると判断して、乾燥モードの一例である結露回復動作を実行する。このようにして、現像ローラ４ａ上のトナーの結露を直接的に検知して、結露回復動作を実行することにより、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露による画像不良を防止する。

実施の形態２の制御では、制御部１１は、アンテナ検出部５３が現像ローラ４ａの回転周期で現れる電流ピークを検知したときは、現像ローラ４ａの回転周期で現れる電流ピークを検知しなかったときよりも画像形成の開始までの時間を長くする。これにより、出力画像の濃度ムラに結びつく現像ローラ４ａの結露を正確に判断できる。

実施の形態２の制御によれば、感光ドラム１及び現像ローラ４ａを起動してから数回転というごく短い時間で現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露の有無を判断できるため、結露が無い場合の画像形成を実施の形態１よりも速やかに判断できる。また、前回ジョブ時のアンテナ電圧と比較する必要が無いため、前回ジョブ時のアンテナ電圧を記録しておく必要が無い。また、前回ジョブ後に現像容器４ｂ内にトナーが補充される等して現像容器４ｂ内のトナー量に連続性が無い場合でも結露の判断を誤らない。

＜実施の形態３＞
実施の形態２では、前回ジョブ時のアンテナ電圧と比較することなく感光ドラム１と現像ローラ４ａの停止対向位置に発生する現像ローラ４ａの結露をアンテナ電圧により検知した。これに対して、実施の形態３では、前回ジョブ時のアンテナ電圧と今回ジョブ時のアンテナ電圧とを比較して、感光ドラム１と現像ローラ４ａの停止対向位置に発生する現像ローラ４ａの結露を検知する。

図６に示すように、実施の形態３では、実施の形態１と同様に、前回ジョブの終了後の後多回転時に検出されたアンテナ電圧をメモリ１１ｃに記憶して、次回の現像ローラ４ａ上のトナーの結露判断に備えている。本体ＣＰＵ１１ａは、現像ローラ４ａの回転に同期して１回転の周期でメモリ１１ｃに記憶されたアンテナ電圧よりも１０％以上アンテナ電圧が高くなっている場合、現像ローラ４ａに結露が発生していると判断して、乾燥モードの一例である結露回復動作を実行する。

実施の形態３の制御によれば、感光ドラム１及び現像ローラ４ａを起動してから数回転というごく短い時間で現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露の有無を判断できる。

＜実施の形態４＞
図１１は実施の形態４の結露回避動作の制御のフローチャートである。実施の形態１では、結露回復動作中にサンプリングしたアンテナ電圧が前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’に達するまで結露回復動作を繰り返し実行した。これに対して、実施の形態４では、後述する表１に示すように、前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’からの今回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａの増加率に応じた結露回復動作の実行時間を固定値で設定する。

図６を参照して図１１に示すように、電源投入時やスリープモードからの復帰時等、本体ＣＰＵ１１ａはスタート又は電源ＯＮとなる。本体ＣＰＵ１１ａは、感光ドラム１の回転駆動（前多回転）と共に現像ＡＣバイアスの印加、及びアンテナ電圧のサンプリングを指示する（Ｓ２１）。

本体ＣＰＵ１１ａは、現像ローラ４ａの起動から２０秒経過後の１秒間のアンテナ電圧のサンプリング信号の平均値を算出する（Ｓ２２）。本体ＣＰＵ１１ａは、前回ジョブの終了直前に１秒間サンプリングして求めたアンテナ電圧のサンプリング信号の平均値をメモリ１１ｃから呼び出して比較する（Ｓ２３）。

本体ＣＰＵ１１ａは、今回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａと前回ジョブ時のアンテナ電圧Ｖａ’とから現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間の静電容量の変化の割合（Ｘ）を算出する。
Ｘ＝（Ｖａ−Ｖａ’）／Ｖａ’

そして、メモリ１１ｃに記憶される表１のテーブルを参照して、変化の割合（Ｘ）から現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露状態のレベルを判定する（Ｓ２４）。

本体ＣＰＵ１１ａは、算出された静電容量の変化の割合から結露回復動作の必要性を確認する（Ｓ２５）。表１の結露レベル１以下の場合のように、静電容量の変化の割合（Ｘ）が小さく結露が発生していないと認められる場合、結露回復動作をあえて行う必要が無いためである。

本体ＣＰＵ１１ａは、結露回復動作を行う必要がないと判断した場合（Ｓ２５のＮｏ）、処理は終了する（エンドへ）。しかし、結露回復動作が必要と判断した場合（Ｓ２５のＹｅｓ）、表１に基づいて結露回復動作実行時間を決定する（Ｓ２６）。アンテナ電圧の変化の割合（％）から判定した結露レベル１〜５に応じて結露回復動作実行時間０〜１８０秒を決定する。このようにして、本体ＣＰＵ１１ａは、アンテナ電圧のサンプリング電圧の平均値から結露の発生レベルを判断し、発生レベルに応じて結露回復動作実行時間を変化させる。結露回復動作の実行時間は、前回ジョブ実行時と今回ジョブ実行時のアンテナ電圧の変化の割合を元に決定される。

本体ＣＰＵ１１ａは、決定された結露回復動作実行時間に基づき、各部材に結露回復動作を実行させる（Ｓ２７）。

結露回復動作の実行後、本体ＣＰＵ１１ａは、再度の結露回復動作の必要性を確認する（Ｓ２８）。そして、再度、結露回復動作が必要と判断された場合（Ｓ２８のＹｅｓ）、Ｓ１に戻る。しかし、再度の結露回復動作が必要なければ（Ｓ２８のＮｏ）、結露回復動作に関する制御は終了し（エンド）、画像形成装置本体１００を印刷可能状態にして画像形成を開始させる。

続いて、実機を用いて実証実験を行った。アンテナ残量検知システムを搭載する画像形成装置（キヤノン株式会社製：ＩＲ３０４５）を、前日に低温環境下（０℃／１５％）の室内に放置してから通常環境（２３℃／６０％）の室内に移動させた。そして、強制的に結露が発生する状況で図１１のフローチャートのソフトウェアを動作させて結露検知動作及び結露回復動作の確認を行った。前日に（０℃／１５％）の室内での電源投入時の前多回転の動作時間は通常前多回転時間の約６秒である。

通常環境（２３℃／６０％）に移動後、電源を立ち上げて前多回転時間の確認を行うと、通常よりも前多回転時間が延長されて約９６秒の前多回転動作が実行された。その後、画像を出力させて出力画像の確認を行ったが、トナーの結露による画像不良が発生することはなく、良好な画像が出力された。その後、同環境で使用時には、前多回転時間の延長は発生せず、結露起因の画像不良も発生しなかったので、結露検知の誤動作による無駄な前多回転時間の延長等も発生していないことも確認できた。

（実施の形態４の効果）
実施の形態４によれば、本体ＣＰＵ１１ａは、現像ローラ４ａ上のトナー４ｊの結露状態を、現像ローラ４ａとアンテナ電極４ｈ間の静電容量の変化の割合から直接的に判定して結露回復動作時間を変化させる。このため、表１に示すように、結露の発生レベルに応じた必要最小限の時間で結露回復動作を行うことが可能となる。

実施の形態４によれば、ユーザーが結露による画像不良の現象を目にする前に結露回復動作を実行するので、結露起因の画像不良を未然に防止できる。画像形成ジョブの受信時に、結露の発生レベルが低ければ、結露回復動作時間が短くなるので、消費電力を削減し、又、印刷可能までの使用者の待ち時間を短縮することができる。従って、低ランニングコスト、利便性、生産性の高い画像形成装置を提供することができる。現像ローラ４ａ上のトナーの結露によるトナーの過剰な付着を防止し、良好な画像を出力可能な画像形成装置を提供できる。

＜実施の形態５＞
実施の形態５では、図１１のフローチャートの制御において、操作パネル５２を通じて結露回復動作の実行回数を設定可能にして結露回復動作の実行回数に上限値を設けるようにしている。操作パネル５２を通じて上限値を２回に設定した場合、十分な結露解消のため、結露回復動作実行回数が０回又は１回であれば設定された実行回数までに到っていない。このため、結露状態のレベルを判定して（Ｓ２４）、必要ならば（Ｓ２５のＹｅｓ）２回目の結露回復動作を実行する（Ｓ２６、Ｓ２７）。しかし、結露回復動作実行回数が２回であれば、設定された実行回数に達しているので、操作パネル５２を通じて回復不可能を表示して画像形成を禁止する。

＜比較例＞
実施の形態１及び実施の形態４における実機を用いた実証実験の結果と比較するために、アンテナ残量検知システムを搭載する画像形成装置（キヤノン株式会社製：ＩＲ３０４５）で温度変化に晒さない比較例の実験を行った。同一の画像形成装置で、従来のソフトウェア、図１０のフローチャートのソフトウェア、図１１のフローチャートのソフトウェアを使用した。それぞれのソフトウェアを使用した画像形成装置で前回ジョブ時から今回ジョブ時まで環境が変動しない場合の出力画像及び結露回復動作の実行の有無を評価した。環境が変動しない環境は、低温条常湿環境（０℃／５０％）、常温常湿環境（２３℃／６０％）及び高温高湿環境（３０℃/８０％）である。

それぞれの環境下に一日放置した後に、電源投入して通常イニシャル動作（通常前多回転時間）に移行するか確認を行った。いずれの環境においても、環境が変動しないため結露が発生する条件ではなく、結露回復動作の実行はされず通常イニシャル動作（通常前多回転時間）に移行することが確認できた。また、同環境下で複数回同様の実験を行ったが、結露回復動作が実行されたり、無駄な前多回転時間の延長がされたりすることは１回も無く、結露が発生する条件ではないので出力画像も良好な画像が出力された。

＜その他の実施の形態＞
本発明の範囲は実施の形態１、２、３に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。実施の形態１、２、３に記載されている装置構成、構成部品、構成部品の寸法、材質、及び形状、その他相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。画像形成装置には、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置、及び電子写真ワードプロセッサ等も含まれる。

現像装置４は、感光ドラム１を独立して交換するためのドラムカートリッジに対して着脱可能なプロセスカートリッジに組み込まれていてもよい。現像装置４は、感光ドラム１、帯電ローラ２、ドラムクリーニング装置６から独立して画像形成装置１００の本体フレームから担体で着脱可能な現像カートリッジに組み込まれていてもよい。

露光装置３は、感光ドラム１上を露光できる方式であれば半導体レーザーでなくてもＬＥＤアレイによる露光であっても構わない。現像装置４の現像方式は、一成分磁性ネガトナーを用いた一成分反転ジャンピング現像方式には限らない。他にも感光ドラム１に対して接触状態で現像する方法（一成分接触現像）がある。現像剤であるトナーに対して磁性キャリアを混合し、この現像剤を磁気力により搬送して感光ドラム１に対して接触状態で現像する方法（二成分接触現像）もある。上記二成分現像剤を感光ドラム１に対して非接触状態で現像する方法（二成分非接触現像法）もある。これらの方法は、何れも好適に用いることが出来る。帯電方法は、帯電ローラ２による接触帯電方式には限らない。帯電方式は感光ドラム１を一様に帯電させるものであれば、接触帯電方式でなくても構わない。転写方法は、転写ローラ５を感光ドラム１に当接させる転写ローラ方式には限らない。他にもタングステンや金ワイヤに２０〜３０ＫＶの高電圧を印加して放電させる非接触コロナ放電転写方式でも、ＩＴＢからなる転写ベルトにトナー像を転写させた後に記録材Ｐへ転写させる中間転写ベルト方式でも構わない。

転写ローラ５は、他にもＥＰＤＭゴム（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）にカーボンブラックを分散させた電子導電性ゴムローラでも構わず、何れも好適に用いることができる。定着装置８は、オンデマンド定着方式には限定されない。トナーを記録材Ｐ上に定着させるものであれば、ヒートローラ方式でも電磁誘導加熱方式でも構わない。ドラムクリーニング装置６は、注型タイプのクリーニングブレードを用いるものに限定されない。感光ドラム上のトナーや紙粉、填料等を除去できるものであれば、板状接着タイプ、挟み込みタイプ、チップタイプのクリーニングブレードでも構わない。また、研磨効果のあるクリーニング方式であれば特にクリーニングブレードに限定されるものではない。

１ 感光ドラム、２ 帯電ローラ、３ 露光装置
４ 現像装置、４ａ 現像ローラ、４ｂ 現像容器
４ｃ 現像室、４ｄ トナー室、４ｅ 現像室攪拌羽根
４ｆ トナー室攪拌羽根、４ｇ 現像ブレード
４ｈ アンテナ電極、４ｊ トナー
５ 転写ローラ、６ ドラムクリーニング装置
６ａ クリーニングブレード、７ カセット
８ 定着装置、１０ 高圧電源部
１０ａ 帯電印加電源、１０ｂ 現像印加電源
１０ｃ 転写印加電源、１１ 制御部
１１ａ 本体ＣＰＵ、１１ｂ 定着ＣＰＵ、１１ｃ メモリ
２０ セラミックヒータ、２１ 定着ベルト、２２ 加圧ローラ
２３ ガイド部材、２４ サーミスタ、５２ 操作パネル
５３ アンテナ検出部、５５ 交流電源、５６ 直流電源
６１ 支持体、６２ 下引き層、６４ 電荷発生層
６５ 電荷輸送層、６６ 表面保護層、１００ 画像形成装置
Ｐ 記録材、Ｔ２ 転写部

Claims (13)

1. 像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に供給するトナーを収容する現像容器と、
   トナーを介して前記現像剤担持体に対向するように前記現像容器内に配置された電極部材と、
   前記現像剤担持体に交流電圧が印加されたときに前記電極部材に流れる電流を検知可能な電流検知部と、
   前記電流検知部の前回の測定値との比較結果に応じて前記現像剤担持体または現像剤の状態を判断する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、判断した前記現像剤担持体または現像剤の状態に応じて、画像形成の開始までの時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記電流検知部が前記前回の測定値より所定電流を超える電流を検知したときは、前記時間を、前記前回の測定値より所定電流を超える電流を検知しなかったときの前記時間よりも長い時間に変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に供給するトナーを収容する現像容器と、
   トナーを介して前記現像剤担持体に対向するように前記現像容器内に配置された電極部材と、
   前記現像剤担持体に交流電圧が印加されたときに前記電極部材に流れる電流を検知可能な電流検知部と、
   前記電流検知部が検知する前記現像剤担持体の回転周期で現れる電流に基づいて前記現像剤担持体の状態を判断する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御部は、判断した前記現像剤担持体の状態に応じて、画像形成の開始までの時間を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記電流検知部が第一電流値の電流ピークを検知したときは、前記電流検知部が前記第一電流値よりも小さい第二電流値の電流ピークを検知したときよりも前記時間を長くすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記電流検知部が前記現像剤担持体の回転周期で現れる電流ピークを検知したときは、前記電流検知部が前記回転周期で現れる電流ピークを検知しなかったときよりも前記時間を長くすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に供給するトナーを収容する現像容器と、
   トナーを介して前記現像剤担持体に対向するように前記現像容器内に配置された電極部材と、
   前記現像剤担持体に交流電圧が印加されたときに前記電極部材に流れる電流を検知可能な電流検知部と、
   前記電流検知部の測定値に応じて前記現像容器内のトナーの含有水分量を減少させる待機モードを実行する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 前回の画像形成において前記現像剤担持体が停止した後に前記現像容器に対するトナー補給動作が実行されたことを検知可能な補給検知部を備え、
   前記制御部は、前記トナー補給動作が実行されたときは、前記電流検知部の検知結果にかかわらず前記待機モードを実行しないことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記現像容器の温度を上昇させて前記現像容器内のトナーの含有水分量を減少させることが可能な加熱部を備え、
    前記待機モードでは、前記加熱部を作動させた状態で前記現像剤担持体を回転させ続けることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記電極部材と前記現像剤担持体の間のトナーを攪拌する攪拌部材を備え、
    前記待機モードでは、前記攪拌部材を作動させた状態で前記現像剤担持体を回転させ続けることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体の静電潜像をトナー像に現像するために直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を前記現像剤担持体に印加する電源を備え、
    前記電流検知部は、前記電源が前記現像剤担持体に交流電圧を印加したときに前記電極部材に流れる交流電流を検知することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記電極部材は、前記現像容器内のトナー残量を検知するためのアンテナ電極を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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