JP4901294B2 - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、湿度に応じてトナー濃度を調整する画像形成装置、及び画像形成方法に関する。

従来、表面が一様に帯電された感光体ドラムに対して所定の画像データに基づく露光動作を行うことにより該感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を帯電させたトナーで現像する現像装置によりトナー像を形成した後、該トナー像を感光体ドラムから直接的又は間接的に記録紙上に転写、定着することにより記録紙に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が広く知られている。

このような画像形成装置において、現像装置には、例えばキャリアとトナーとからなる現像剤が収納されており、現像剤におけるトナーの比率、すなわちトナー濃度を増大させることにより画像濃度を濃くし、トナー濃度を低下させることにより画像濃度を薄くするようになっている。しかし、トナーの帯電量は湿度によって変化し、湿度が高いと帯電量が低下してキャリアからトナーが離れやすくなって、画像の濃度が濃くなる一方、湿度が低いと帯電量が増大してキャリアからトナーが離れ難くなり、画像の濃度が薄くなってしまう。

そこで、湿度が高い場合は現像装置のトナー濃度を低下させて画像の濃度を薄くし、湿度が低い場合は現像装置のトナー濃度を増大させて画像の濃度を濃くすることで、湿度変化による画像濃度の変化を補正するようにした画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−４７４３８号公報

ところで、上述のような画像形成装置は、電源オン時の湿度が、電源オフ時の湿度と大きく異なっていた場合、例えば真夏にエアコンを運転した環境で画像形成装置の電源を切り、翌日にエアコンを運転しないで画像形成装置の電源をオンにした場合等には、前日に画像形成装置の電源をオフした際には、湿度が低いので現像装置内のトナー濃度が増大されている。そして、翌日画像形成装置の電源をオンした際には、湿度が高いにもかかわらず、現像装置内には前日電源をオフした際の濃度の高いトナーが残留しているため、トナー濃度を低下させて画像濃度を補正しようとしても、現像装置内に残留している濃度の高いトナーを使ってしまうまでは画像濃度が補正されないために適正な画像濃度が得られず、画像品質が低下するという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、湿度に応じて現像装置内のトナー濃度を調整する画像形成装置において、電源をオフした際の湿度と電源オンした際の湿度とが変化した場合における画像品質の低下を低減す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。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電させたトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像部と、前記現像部により前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録紙に転写する転写部と、前記記録紙に転写されたトナー像を定着させて画像を形成する定着部と、絶対湿度を検出する湿度検出部と、前記湿度検出部により検出された絶対湿度の増減に応じて前記現像部におけるトナー濃度を減増させるトナー濃度制御部と、前記現像部に残留したトナーを回収するためのトナー回収部と、不揮発性の記憶部と、前記湿度検出部により検出された絶対湿度を前記記憶部に定期的に記憶させる記憶制御部と、自機の電源をオン、オフするための電源スイッチ部と、前記電源スイッチ部がオフからオンにされた際に、前記湿度検出部により検出された絶対湿度と前記電源スイッチ部がオフされる前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、前記トナー回収部によって、前記現像部に残留したトナーを回収させるトナー回収制御部とを備える。

この構成によれば、感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電したトナーが付着されてトナー像が形成され、このトナー像が記録紙に転写されることにより画像形成が行われる。また、トナー濃度制御部によって、湿度検出部により検出された絶対湿度の増減に応じて現像部におけるトナー濃度が減増され、湿度変化による画像濃度への影響が低減される。そして、記憶制御部によって、湿度検出部により検出された絶対湿度が不揮発性の記憶部に記憶される。さらに、トナー回収制御部によって、電源スイッチ部がオフからオンにされた際に、湿度検出部により検出された絶対湿度と記憶部に記憶されている絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、トナー回収部を用いて現像部に残留したトナーが回収される。これにより、電源スイッチ部がオフされる前の、現状と異なる絶対湿度条件に応じてトナー濃度が調整されたトナーが、トナー回収部により現像部から回収されるので、電源をオフした際の湿度と電源オンした際の湿度とが変化した場合における画像品質の低下を低減することができる。

また、前記トナー回収制御部は、さらに、前記画像の形成動作を行わない場合に消費電力を低減させる節電モードから、前記画像の形成動作を行うための通常モードに移行した際に、前記湿度検出部により検出された絶対湿度と前記節電モードに移行する前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、前記トナー回収部によって、前記現像部に残留したトナーを回収させることが好ましい。

この構成によれば、トナー回収制御部によって、節電モードから通常モードに移行した際に湿度検出部により検出された絶対湿度と記憶部に記憶されている絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、トナー回収部を用いて現像部に残留したトナーが回収される。これにより、節電モードに移行する前の、現状と異なる絶対湿度条件に応じてトナー濃度が調整されたトナーが、トナー回収部により現像部から回収されるので、節電モードに移行した際の湿度と通常モードに移行した際の湿度とが変化した場合における画像品質の低下を低減することができる。

また、前記トナー回収制御部は、前記湿度検出部により検出された絶対湿度が、予め設定された第１湿度に満たず、かつ前記記憶部に記憶されている絶対湿度が前記第１湿度より前記差分設定値だけ高い第２湿度を超える場合に、前記差異が予め設定された差分設定値を超えると判定することが好ましい。

この構成によれば、記憶部に記憶されている絶対湿度より現状の絶対湿度が差分設定値を超えて高くなり、かつ記憶部に記憶されている絶対湿度が第１湿度に満たず、現状の絶対湿度が第２湿度を超える場合にトナー回収部によって現像部に残留したトナーが回収されるので、トナー回収部により現像部に残留したトナーを回収させる絶対湿度の条件をきめ細かく設定することが可能となる。

また、前記トナー回収制御部は、トナー回収部により前記トナーを回収させる際に、前記現像部により、前記トナー回収部により回収可能な量のトナーを前記感光体ドラムに付着させ、前記トナー回収部は、前記感光体ドラムに付着したトナーを回収することが好ましい。

この構成によれば、現像部に残留したトナーが、感光体ドラムに付着されてトナー回収部により回収される。そして、現像部により感光体ドラムに付着されるトナーは、トナー回収部により回収可能な量にされているので、トナー回収部でトナーが回収し切れなくなることが低減される。

また、前記転写部は、前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を転写ベルトに転写し、当該転写ベルトに転写されたトナー像を前記記録紙に転写するものであり、前記トナー回収制御部は、トナー回収部により前記トナーを回収させる際に、前記現像部によって、前記トナー回収部により回収可能な量のトナーを前記感光体ドラムに付着させ、前記転写部によって前記感光体ドラムに付着したトナーを前記転写ベルトに付着させ、前記トナー回収部は、前記転写ベルトに付着したトナーを回収するようにしてもよい。

この構成によれば、現像部に残留したトナーが、感光体ドラムに付着され、感光体ドラムから転写ベルトに転写されて転写ベルトからトナー回収部により回収される。そして、現像部により感光体ドラムに付着されるトナーは、転写ベルトからトナー回収部により回収可能な量にされているので、トナー回収部でトナーが回収し切れなくなることが低減される。

また、本発明に係る画像形成方法は、感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電させたトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像部により前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録紙に転写する転写工程と、前記記録紙に転写されたトナー像を定着させて画像を形成する定着工程と、絶対湿度を検出する湿度検出工程と、前記湿度検出工程において検出された絶対湿度の増減に応じて前記現像部におけるトナー濃度を減増させるトナー濃度制御工程と、前記湿度検出工程において検出された絶対湿度を不揮発性の記憶部に定期的に記憶させる記憶制御工程と、自機の電源がオフからオンにされた際に、前記湿度検出工程において検出された絶対湿度と前記電源がオフされる前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、現像部に残留したトナーを回収するためのトナー回収部によって現像部に残留したトナーを回収させるトナー回収工程とを備える。

この構成によれば、感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電したトナーが付着されてトナー像が形成され、このトナー像が記録紙に転写されることにより画像形成が行われる。また、絶対湿度の増減に応じて現像部におけるトナー濃度が減増され、湿度変化による画像濃度への影響が低減される。そして、湿度検出工程において検出された絶対湿度が不揮発性の記憶部に記憶される。さらに、自機の電源がオフからオンにされた際に、湿度検出工程において検出された絶対湿度と記憶部に記憶されている絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、トナー回収部を用いて現像部に残留したトナーが回収される。これにより、電源がオフされる前の、現状と異なる絶対湿度条件に応じてトナー濃度が調整されたトナーが、トナー回収部により現像部から回収されるので、電源をオフした際の湿度と電源オンした際の湿度とが変化した場合における画像品質の低下を低減することができる。

このような構成の画像形成装置及び画像形成方法は、電源がオフされる前の、現状と異なる絶対湿度条件に応じてトナー濃度が調整されたトナーが、トナー回収部により現像部から回収されるので、電源をオフした際の湿度と電源オンした際の湿度とが変化した場合における画像品質の低下を低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
本発明に係る現像装置は、複写装置、プリンタ装置及びファクシミリ装置等の画像形成装置に適用されるが、一例として、カラープリンタ装置に適用した場合について以下に説明する。

まず、画像形成装置の一例であるカラープリンタ装置について説明する。図１は、実施形態に係るカラープリンタ装置の概略構成を示す図である。図１において、カラープリンタ装置ＣＰは、用紙貯留部１０と、画像形成部２０と、定着部３０と、排紙部４０と、用紙搬送路５０と、制御部６０とを備え、用紙貯留部１０、画像形成部２０、定着部３０、用紙搬送路５０及び制御部６０は、略箱形の装置本体１に内装され、排紙部４０は、装置本体１の頂部に設けられている。

用紙貯留部１０は、印刷処理に供する転写材の一例としての用紙Ｐ（記録紙）を貯留し、制御部６０の制御により用紙Ｐを繰り出して給紙するものである。用紙貯留部１０には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１１が装置本体１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１１の上流端（図１に示す例では用紙カセット１１の左上方）には、用紙束から用紙Ｐを１枚ずつ繰り出させるピックアップローラ１２が設けられている。このピックアップローラ１２の駆動によって用紙カセット１１から繰り出された用紙Ｐは、用紙搬送路５０に給紙されるようになっている。

画像形成部２０は、制御部６０の制御によって、コンピュータ等から図略の通信Ｉ／Ｆ回路で受信した画像信号に基づき、用紙貯留部１０に貯留された用紙束から繰り出された１枚ずつの用紙Ｐに対して画像の転写処理を施すものである。画像形成部２０は、トナー像を形成する画像形成ユニット２１と、この画像形成ユニット２１で形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写装置２７（転写部）とを備えて構成されている。

画像形成ユニット２１は、上流側（図１の紙面の右側）から下流側へ向けて順次に略水平方向に配設されたイエロー用ユニット２１Ｙ、マゼンダ用ユニット２１Ｍ、シアン用ユニット２１Ｃ及びブラック用ユニット２１Ｋを備えている。また、これら各ユニットの下部位置には、露光ユニット２４が配設されている。これら各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、装置本体１内における各機器に対して所定の相対的な位置関係で位置決めされて装着されている。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

これら各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、それぞれ、感光体ドラム２２と、帯電器２３と、現像装置２５（現像部）と、クリーニング装置２６（トナー回収部）とを備え、感光体ドラム２２は、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム軸回りに回転可能に設けられ、当該感光体ドラム２２の周面に沿うように当該感光体ドラム２２の直下位置から、当該感光体ドラム２２の回転方向である反時計方向に向けて、帯電器２３、現像装置２５及びクリーニング装置２６が配設されている。

感光体ドラム２２は、周面に静電潜像及びこの静電潜像に従ったトナー像（可視像）を形成させるためのものである。帯電器２３は、ドラム軸回り反時計方向に回転している感光体ドラム２２の周面に一様な電荷を形成させるものであり、例えば、周面が感光体ドラム２２の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２２へ電荷を付与する帯電ローラを備えて構成されている。現像装置２５は、感光体ドラム２２の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２２の周面にトナー像を形成するものである。本実施形態では、カラーに対応するために、イエロー用ユニット２１Ｙの現像装置２５Ｙには、イエローのトナーが収容され、マゼンダ用ユニット２１Ｍの現像装置２５Ｍには、マゼンダのトナーが収容され、シアン用ユニット２１Ｃの現像装置２５Ｃには、シアンのトナーが収容され、そして、ブラック用ユニット２１Ｋブラックの現像装置２５Ｋには、ブラックのトナーが収容されている。現像装置２５については、後にさらに詳述する。クリーニング装置２６は、転写処理後の感光体ドラム２２の周面に残留しているトナーを取り除いてクリーニングするためのものである。このクリーニング装置２６によってクリーニングされた感光体ドラム２２の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器２３へ向かうことになる。

露光ユニット２４は、画像データに基づき強弱の付与されたレーザ光を、回転している感光体ドラム２２の周面に帯電器２３と現像装置２５との間において照射し、当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像を形成するものである。露光ユニット２４は、カラーに対応するために、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色にそれぞれ対応した各レーザ光を各露光ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにおける各感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに照射するように構成されている。帯電した感光体ドラム２２の周面にレーザ光を照射すると、その照射された部分の電荷がレーザ光の強度に応じて消去され、これによって当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像が形成される。画像データは、図略のインタフェース回路で受信されたコンピュータ等の外部機器からの画像信号に公知の色補正処理等の処理を施すことによって制御部６０が生成した現像色のイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各画像データである。

転写装置２７は、感光体ドラム２２のトナー像を用紙Ｐに転写するための装置であって、中間転写ベルト２７１（転写ベルト）、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３、従動ローラ２７４及び二次転写ローラ２７５を備えている。中間転写ベルト２７１は、無端状であり、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３及び従動ローラ２７４によって各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの直上位置に張架されており、駆動ローラ２７３の回転駆動力によって時計方向に回転可能となっている。一次転写ローラ２７２は、各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの各感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに対応するようにそれぞれ設けられ、中間転写ベルト２７１を押さえ感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１が浮き上がるのを防止するように配置されている。二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１の外周面において駆動ローラ２７３に対向する位置に配置されている。

駆動ローラ２７３は、接地されている。一次転写ローラ２７２は、画像領域におけるトナー像が感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１へ一次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が一次転写バイアスとして印加されるようになっている。また、二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１上のトナー像が用紙Ｐへ二次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が二次転写バイアスとして印加されるようになっている。このように本実施形態に係るカラープリンタ装置ＣＰは、間接転写方式が採用されている。

そして、従動ローラ２７４右側には、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６（トナー回収部）が設けられており、用紙Ｐへトナー像を転写処理した後における中間転写ベルト２７１の表面に残留しているトナーがこの中間転写ベルト用クリーニング装置２７６によって取り除かれ、これによって清浄化した中間転写ベルト２７１が感光体ドラム２２へ供給されるようになっている。

定着部３０は、制御部６０の制御により、画像形成部２０によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に、加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ３１と、このヒートローラ３１と対向して周面同士が対向配置された加圧ローラ３２とを備えている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ軸回りに反時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ３１と、ローラ軸回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ３２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ３１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、用紙搬送路５０によって排紙部４０へ排出される。

排紙部４０は、定着部３０で定着処理の施された用紙Ｐが排紙され、この排紙された用紙Ｐを貯留するものである。排紙部４０は、装置本体１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ４１が形成されている。

用紙搬送路５０は、制御部６０の制御により、用紙貯留部１０から給紙された用紙Ｐを画像形成部２０及び定着部３０を介して排紙部４０まで搬送するものである。

図２は、カラープリンタ装置ＣＰの電気的構成の一例を示すブロック図である。湿度センサ８１は、相対湿度を検出してその検出データを制御部６０へ出力する湿度センサで、例えば画像形成部２０の近傍に配設されている。温度センサ８２は、温度を検出してその検出データを制御部６０へ出力する温度センサで、例えば湿度センサ８１の近傍に配設されている。

電源回路８３は、外部から供給された商用交流電力に基づき、カラープリンタ装置ＣＰ内の各部に動作用の電力を供給する電源回路である。電源スイッチ部８４は、自機の電源をオン、オフするためのスイッチで、電源スイッチ部８４がオンされることにより電源回路８３から各部に動作用の電力が供給されてカラープリンタ装置ＣＰが起動され、電源スイッチ部８４がオフされることにより電源回路８３から各部への動作用電力の供給が停止されてカラープリンタ装置ＣＰが動作を停止する。

通信Ｉ／Ｆ回路９０は、コンピュータ等の外部機器にＬＡＮ（Local Area Network）等を介して接続され、外部機器との間で種々の信号を送受信するインタフェース回路であり、例えば、ネットワークインタフェース（１０／１００Ｂａｓｅ−ＴＸ）等が用いられる。

制御部６０は、用紙貯留部１０、画像形成部２０、定着部３０、用紙搬送路５０、直流バイアス電源７０ａ，７１ａ、交流バイアス電源７０ｂ、湿度センサ８１、温度センサ８２、電源回路８３、及び通信Ｉ／Ｆ回路９０等に接続され、これらを当該機能に従って制御することにより、カラープリンタ装置ＣＰの各部の制御を司るものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）やバッテリバックアップされたＲＡＭ等の不揮発性のメモリにより構成された記憶部６４、及びその周辺回路等を備え、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、画像形成処理部６１、絶対湿度算出部６２、トナー濃度制御部６３、記憶制御部６５、トナー回収制御部６６、及び節電モード制御部６７として機能する。

画像形成処理部６１は、カラープリンタ装置ＣＰにおける画像形成処理のための制御を行う。絶対湿度算出部６２は、湿度センサ８１により検出された相対湿度と温度センサ８２により検出された温度とから絶対湿度を算出するもので、例えばＲＯＭに予め記憶された相対湿度及び温度と絶対湿度との関係を示すＬＵＴ（Look Up Table）を参照して絶対湿度を算出する。この場合、絶対湿度算出部６２、湿度センサ８１、及び温度センサ８２が湿度検出部の一例に相当している。

トナー濃度制御部６３は、絶対湿度算出部６２により算出された絶対湿度の増減に応じて現像装置２５におけるトナー濃度を減増させることにより、湿度変化の影響による画像濃度の変化を補正する。記憶制御部６５は、絶対湿度算出部６２により算出された絶対湿度を記憶部６４に記憶させる。

トナー回収制御部６６は、電源スイッチ部８４がオフからオンにされた際に、絶対湿度算出部６２により算出された絶対湿度と記憶部に記憶されている絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、クリーニング装置２６によって、現像装置２５に残留したトナーを回収させる。

節電モード制御部６７は、例えば図略の節電スイッチがユーザによって押下されたり、例えば画像形成を実行しない期間が予め設定された一定の時間を超えた場合に、消費電力を低減させる動作モードであるスリープモード（節電モード）へ移行させる。スリープモードにおいては、節電モード制御部６７からの制御信号に応じて、電源回路８３からの消費電力の大きい部分、例えばヒートローラ３１における発熱体への電力供給が停止されることにより、消費電力が低減されるようになっている。

次に、現像装置２５についてさらに説明する。図３は、図１に示す感光体ドラム２２及び現像装置２５の構成の一例を示す概略構成図である。現像装置２５は、トナー薄層を担持して感光体ドラム２２上の静電潜像を現像する現像ロール２５０、内部に配設された磁石によって２成分現像剤の磁気ブラシを発生させ、現像ロール２５０にトナーを供給する現像剤搬送体としての磁気ロール２５１、螺旋状羽根を有して互いに現像剤を逆方向に搬送しながら攪拌し、トナーを帯電させて磁気ロール２５１に搬送するパドルミキサー２５２と攪拌ミキサー２５３、及び現像装置の本体部であるハウジング２５６を有している。

ハウジング２５６は、第１現像剤攪拌室２５７及び第２現像剤攪拌室２５８を内部に構成している。また、現像装置２５には、現像ロール２５０に直流（ＤＣ）バイアスを印加する直流バイアス電源７０ａ、同じく現像ロール２５０に交流（ＡＣ）バイアスを印加する交流バイアス電源７０ｂ、及び磁気ロール２５１に直流（ＤＣ）バイアスを印加する直流バイアス電源７１ａが接続されている。現像時の直流バイアス電源７０ａの出力電圧は例えば１００Ｖ、交流バイアス電源７０ｂの出力電圧は例えば１．５ｋＶ、３．５ｋＨｚ、直流バイアス電源７１ａの出力電圧は例えば４００Ｖにされている。

現像剤は、トナーの供給と回収の役割を有し、例えば１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの体積固有抵抗のキャリアを用い、現像ロール２５０と磁気ロール２５１間のニップで、現像ロールに強固に静電的に付着したトナーを磁気ロールに担持された磁気ブラシで引き剥がし、現像に必要なトナーを供給する。高磁力でしかも低抵抗なキャリアとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどを用いることができる。現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、トナーとキャリアの合計量に対してトナー２〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である。

このように構成された現像装置２５においては、現像剤におけるトナーの混合割合、すなわちトナー濃度が低いとトナー帯電量が高くなってトナーがキャリアから離れ難くなる結果、画像濃度が薄くなる一方、トナー濃度が高いと帯電量が低くなってトナーがキャリアから離れ易くなる結果、画像濃度が濃くなる。また、現像装置２５内の絶対湿度、すなわち大気の単位容積当たりに含まれる水蒸気量が低下するとトナー帯電量が高くなってトナーがキャリアから離れ難くなる結果、画像濃度が薄くなる一方、絶対湿度が上昇すると帯電量が低くなってトナーがキャリアから離れ易くなる結果、画像濃度が濃くなったり、トナーが現像器から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じたりする。

このような構成のカラープリンタ装置ＣＰにおける画像形成動作について説明すると、まず、帯電器２３によって感光体ドラム２２に帯電が行われた後、露光ユニット２４によって露光が行われ、静電潜像が感光体ドラム２２の表面に形成される。この静電潜像は、現像装置２５でトナー像化され、感光体ドラム２２の表面に形成されたこのトナー像は、一次転写ローラ２７２に印加された転写バイアスによって中間転写ベルト２７１上に転写される。そして、中間転写ベルト２７１に転写されずに感光体ドラム２２に残留した残留トナーは、クリーニング装置２６によってクリーニングされ、図略の回収ボトルへ収容される。このような露光、現像及び転写の動作がイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各現像色に対して順次に行われ、中間転写ベルト２７１の表面には、各色のトナー像が重ねられ、中間転写ベルト２７１上にフルカラーのトナー像が形成される。

フルカラーのトナー像が中間転写ベルト２７１に形成されると、二次転写ローラ２７５が中間転写ベルト２７１に当接され、タイミングを合わせて用紙貯留部１０から用紙搬送路５０によって転写位置まで搬送された用紙Ｐに、二次転写ローラ２７５に印加された二次転写バイアスにより中間転写ベルト２７１に形成されたフルカラーのトナー像が転写される。そして、用紙Ｐに転写されたフルカラーのトナー像は、定着部３０による加熱及び加圧によって用紙Ｐに定着され、用紙Ｐは、排紙部４０に排出される。なお、中間転写ベルト２７１に残留したトナーは、中間転写ベルト２７１の中間転写ベルト用クリーニング装置２７６を二次転写後の中間転写ベルト２７１に当接させることによってクリーニングされ、図略の回収ボトルに収容される。

このような画像形成動作中において、現像装置２５は、トナー補給に関し、次のように動作している。まず、絶対湿度算出部６２によって、湿度センサ８１により検出された相対湿度と温度センサ８２により検出された温度とから絶対湿度が算出される。そして、湿度変化による画像濃度の変動、すなわち絶対湿度が上昇するとトナーの帯電量が減少して画像濃度が濃くなる一方、絶対湿度が低下するとトナーの帯電量が増大して画像濃度が薄くなるという画像濃度の変動を補正するべく、トナー濃度制御部６３によって、絶対湿度算出部６２により算出された絶対湿度が上昇すると図略のトナー容器から現像装置２５へのトナー供給量が減少されてトナー濃度が低下される結果、湿度上昇により画像濃度が濃くなることが低減される一方、絶対湿度算出部６２により算出された絶対湿度が低下すると図略のトナー容器から現像装置２５へのトナー供給量が増加されてトナー濃度が増大される結果、湿度上昇により画像濃度が薄くなることが低減される。

このように、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる２成分現像剤におけるトナー濃度が、トナー濃度制御部６３によって、絶対湿度の増減に応じて減増される。そして、この２成分現像剤は、図３に示した攪拌ミキサー２５３、パドルミキサー２５２によって攪拌、帯電され、磁気ロール２５１に供給される。そして磁気ロール２５１上に磁気ブラシが形成され、磁気ロール２５１に加えられた直流バイアス電源７１ａによる例えば＋４００Ｖと、現像ロール２５０に加えられた直流バイアス電源７０ａによる例えば＋１００Ｖとの電位差により、現像ロール２５０にトナーのみの薄層を形成する。現像ロール２５０上のトナー薄層の厚さは、現像剤の抵抗や現像ロール２５０と磁気ロール２５１の回転速度差などによっても変化するが、上記の電位差によっても制御することが可能である。この電位差を大きくすると現像ロール２５０上のトナーの層が厚くなり、小さくすると薄い層になる。

そして、画像形成処理部６１からの制御信号に応じて、まず、帯電器２３によって感光体ドラム２２が例えば４００Ｖに帯電され、その後、露光ユニット２４による露光により、感光体ドラム２２の露光後電位は約７０Ｖになって静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像は、例えば現像ロール２５０に加えられた直流バイアス電源７０ａによる＋１００Ｖと、現像時に重畳される交流バイアス電源７０ｂによるＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティ比３０％の矩形波により、現像ロール２５０上のトナー薄層から感光体ドラム２２に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。トナーの飛散を防ぐために、交流バイアス電源７０ｂによる交流電圧が現像の直前に印加される。

こうしてトナー像が感光体ドラム２２上に形成されて現像され、現像装置２５内の現像剤中のトナー濃度が現像に伴って減少すると、トナー濃度制御部６３からの制御信号に応じて図略のトナー容器から現像装置２５に必要量のトナーが補給されて、現像装置２５内のトナー濃度が絶対湿度に応じた適正な濃度にされ、適正な画像濃度が得られるように調整される。

次に、図２に示す記憶制御部６５及びトナー回収制御部６６の動作について説明する。図４は、記憶制御部６５及びトナー回収制御部６６の動作の一例を示すフローチャートである。まず、絶対湿度算出部６２によって、湿度センサ８１により検出された相対湿度と温度センサ８２により検出された温度とから絶対湿度Ｈ１が算出される（ステップＳ１）。この場合、上述したように、トナー濃度制御部６３によって、画像濃度を適正にするように、絶対湿度Ｈ１に応じて現像装置２５内のトナー濃度が調節されている。

次に、記憶制御部６５によって、絶対湿度算出部６２で得られた絶対湿度Ｈ１が、予め設定された低湿を示す第１湿度、例えば３（ｇ／ｍ^３）と比較され（ステップＳ２）、絶対湿度Ｈ１が３（ｇ／ｍ^３）以下であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、絶対湿度Ｈ１が記憶部６４に記憶されて（ステップＳ３）ステップＳ４へ移行する一方、絶対湿度Ｈ１が３（ｇ／ｍ^３）を超えていれば（ステップＳ２でＮＯ）、絶対湿度Ｈ１が記憶部６４に記憶されることなくステップＳ４へ移行する。なお、記憶制御部６５は、絶対湿度Ｈ１の値にかかわらず、定期的に、例えば５分毎に絶対湿度Ｈ１を記憶部６４に記憶させる構成としてもよい。

次に、ステップＳ４において、電源スイッチ部８４がオフされて電源回路８３からカラープリンタ装置ＣＰ内の各部への動作用電力の供給が停止されたり、節電モード制御部６７によってスリープモードへと移行されたりすると、記憶制御部６５による絶対湿度Ｈ１の記憶部６４への新たな記憶動作が行われず、記憶部６４に記憶されている絶対湿度Ｈ１がそのまま保持される。また、ステップＳ２において、絶対湿度Ｈ１が３（ｇ／ｍ^３）以下であれば、現像装置２５内に残留しているトナーは、トナー濃度制御部６３によって、第１湿度以下の低湿状態を示す絶対湿度Ｈ１に応じてトナー濃度が高濃度にされている。

そして、ステップＳ５において、電源スイッチ部８４がオフされて電源回路８３からカラープリンタ装置ＣＰ内の各部への動作用電力の供給が開始されたり、例えば通信Ｉ／Ｆ回路９０によってＬＡＮ９１を介して接続されたパーソナルコンピュータからの画像データが受信されて節電モード制御部６７によりスリープモードが解除されて通常モードに移行したりすると、再び絶対湿度算出部６２によって、湿度センサ８１により検出された相対湿度と温度センサ８２により検出された温度とから絶対湿度Ｈ２が算出される（ステップＳ６）。

次に、トナー回収制御部６６によって、絶対湿度算出部６２で得られた絶対湿度Ｈ２が、予め設定された高湿を示す第２湿度、例えば２０（ｇ／ｍ^３）と比較され（ステップＳ７）、絶対湿度Ｈ２が２０（ｇ／ｍ^３）に満たなければ処理を終了し（ステップＳ７でＮＯ）、絶対湿度Ｈ２が２０（ｇ／ｍ^３）以上であれば（ステップＳ７でＹＥＳ）、記憶部６４から絶対湿度Ｈ１が読み出されて第１湿度、例えば３（ｇ／ｍ^３）と比較される（ステップＳ８）。そして、絶対湿度Ｈ１が３（ｇ／ｍ^３）を超えていれば処理を終了し（ステップＳ９でＮＯ）、絶対湿度Ｈ１が３（ｇ／ｍ^３）以下であれば（ステップＳ９でＹＥＳ）、現像装置２５に残留しているトナーを廃棄するべくステップＳ１０へ移行する。

第２湿度は、第１湿度に対して予め設定された差分設定値である１７（ｇ／ｍ^３）だけ高く設定されており、ステップＳ６〜Ｓ９の処理により、電源オフあるいはスリープモードに移行する前の絶対湿度Ｈ１より、再び電源オンあるいは通常モードに移行した際の絶対湿度Ｈ２が、１７（ｇ／ｍ^３）以上高くなった場合に、ステップＳ１０へ移行する。

そうすると、ステップＳ１０においては、現像装置２５には、現時点より１７（ｇ／ｍ^３）以上低い低湿状態の絶対湿度Ｈ１に応じてトナー濃度が高濃度にされたトナーが残留しているため、絶対湿度Ｈ２が第２湿度を超えて高湿の状態で画像形成を行うと、画像濃度が濃くなりすぎてしまう。

そこで、ステップＳ１０において、現像装置２５に残留している高濃度のトナーを廃棄した後に画像形成を行うことで、画像濃度が濃くなりすぎることを低減し、画像品質の低下を低減する。この場合、第１湿度、第２湿度、及び差分設定値は、湿度変化の前後において画像品質の低下を招く湿度条件を実験的に求めて適宜設定すればよい。

なお、ステップＳ７〜Ｓ９において、トナー回収制御部６６は、絶対湿度Ｈ２が、予め設定された第１湿度に満たず、かつ絶対湿度Ｈ１が第２湿度を超える場合にステップＳ１０へ移行する例に限られず、絶対湿度Ｈ２と第１湿度との差分が、差分設定値を超える場合にステップＳ１０へ移行するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１０において、トナー回収制御部６６からの制御信号に応じて、現像装置２５によって、クリーニング装置２６で単位時間当たりに回収可能な量のトナーが、感光体ドラム２２に付着されて吐き出され、クリーニング装置２６により感光体ドラム２２に付着したトナーが回収されて廃棄される。この場合、現像装置２５内に残留している高濃度のトナーが廃棄されるので、高濃度のトナーによって画像濃度が濃くなり、画像品質が低下することが低減される。また、現像装置２５は、クリーニング装置２６で単位時間当たりに回収可能な量のトナーを吐き出すので、クリーニング装置２６においてトナーを回収し切れずにクリーニング装置２６からトナーが溢れてしまうことを抑制することができる。

トナー回収制御部６６は、例えば現像装置２５によって、感光体ドラム２２に帯状のトナー像を繰り返し形成させ、帯の太さや帯の間隔を調整することにより、感光体ドラム２２に付着させるトナー量をクリーニング装置２６で回収可能な量に調整してもよく、網目状やドットパターン等、種々の画像パターンを形成することにより、トナー量を調整するようにしてもよい。また、トナー回収制御部６６は、例えば直流バイアス電源７１ａの出力電圧と直流バイアス電源７０ａの出力電圧とを制御して磁気ロール２５１と現像ロール２５０との間の電位差を制御することで、感光体ドラム２２に付着させるトナー層の厚さを調節し、感光体ドラム２２に付着させるトナー量を調節するようにしてもよい。

なお、クリーニング装置２６は、画像形成時に転写処理後の感光体ドラム２２の周面に残留しているトナーを取り除いてクリーニングするためのものであるため、通常は大量のトナーを回収する必要が無く、トナー回収能力が少なく設定されている。そのため、クリーニング装置２６を用いて現像装置２５の残留トナーを回収しようとすると、回収時間が増大するおそれがある。

そこで、トナー回収制御部６６は、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６で単位時間当たりに回収可能な量のトナーを、現像装置２５によって感光体ドラム２２に付着させ、感光体ドラム２２に付着したトナーを一次転写ローラ２７２によって中間転写ベルト２７１に転写させ、中間転写ベルト２７１に転写されたトナーを、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６によって回収させるようにしてもよい。この場合、一般的にクリーニング装置２６よりも中間転写ベルト用クリーニング装置２７６の方が、単位時間当たりのトナー回収量が多いので、現像装置２５における残留トナーの回収時間を短縮することができる。

また、残留トナーの回収時間を短縮するために、クリーニング装置２６のトナー回収量を増大させようとすると、現像装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋにおける４つのクリーニング装置２６のトナー回収量を増大させる必要があるのに対し、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６は１つであるので、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６のトナー回収量を増大させて中間転写ベルト用クリーニング装置２７６により残留トナーを回収するようにした場合の方が、トナー回収時間を短縮することが容易である。

トナー回収制御部６６は、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６により残留トナーを回収する場合においても、例えば現像装置２５によって、感光体ドラム２２に帯状のトナー像を繰り返し形成させ、帯の太さや帯の間隔を調整することにより、感光体ドラム２２に付着させるトナー量を中間転写ベルト用クリーニング装置２７６で回収可能な量に調整してもよく、網目状やドットパターン等、種々の画像パターンを形成することにより、トナー量を調整するようにしてもよい。また、トナー回収制御部６６は、例えば直流バイアス電源７１ａの出力電圧と直流バイアス電源７０ａの出力電圧とを制御して磁気ロール２５１と現像ロール２５０との間の電位差を制御することで、感光体ドラム２２に付着させるトナー層の厚さを調節し、感光体ドラム２２に付着させるトナー量を調節するようにしてもよい。

また、帯状のトナー像を形成して中間転写ベルト用クリーニング装置２７６に回収させるトナー量を調節する場合には、例えば、現像装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋに各色のトナー像の帯を交互に中間転写ベルト２７１に転写させるようにさせてもよい。

また、低湿状態から高湿状態に変化した場合の例を示したが、高湿状態から低湿状態に差分設定値を超える湿度変化が生じた場合に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタ装置の概略構成を示す図である。 図１に示すカラープリンタ装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す感光体ドラム及び現像装置の構成の一例を示す概略構成図である。 図１に示す記憶制御部及びトナー回収制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

ＣＰ カラープリンタ装置
１ 装置本体
２０ 画像形成部
２１ 画像形成ユニット
２１Ｃ シアン用ユニット
２１Ｋ ブラック用ユニット
２１Ｍ マゼンダ用ユニット
２１Ｙ イエロー用ユニット
２２ 感光体ドラム
２３ 帯電器
２４ 露光ユニット
２５，２５Ｃ，２５Ｋ，２５Ｍ，２５Ｙ 現像装置
２６ クリーニング装置
２７ 転写装置
３０ 定着部
６０ 制御部
６１ 画像形成処理部
６２ 絶対湿度算出部
６３ トナー濃度制御部
６４ 記憶部
６５ 記憶制御部
６６ トナー回収制御部
６７ 節電モード制御部
８１ 湿度センサ
８２ 温度センサ
８３ 電源回路
８４ 電源スイッチ部
２７１ 中間転写ベルト
２７２ 一次転写ローラ
２７５ 二次転写ローラ
２７６ 中間転写ベルト用クリーニング装置

Claims (6)

1. 感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電させたトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像部と、
   前記現像部により前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録紙に転写する転写部と、
   前記記録紙に転写されたトナー像を定着させて画像を形成する定着部と、
   絶対湿度を検出する湿度検出部と、
   前記湿度検出部により検出された絶対湿度の増減に応じて前記現像部におけるトナー濃度を減増させるトナー濃度制御部と、
   前記現像部に残留したトナーを回収するためのトナー回収部と、
   不揮発性の記憶部と、
   前記湿度検出部により検出された絶対湿度を前記記憶部に定期的に記憶させる記憶制御部と、
   自機の電源をオン、オフするための電源スイッチ部と、
   前記電源スイッチ部がオフからオンにされた際に、前記湿度検出部により検出された絶対湿度と前記電源スイッチ部がオフされる前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、前記トナー回収部によって、前記現像部に残留したトナーを回収させるトナー回収制御部と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー回収制御部は、さらに、前記画像の形成動作を行わない場合に消費電力を低減させる節電モードから、前記画像の形成動作を行うための通常モードに移行した際に、前記湿度検出部により検出された絶対湿度と前記節電モードに移行する前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、前記トナー回収部によって、前記現像部に残留したトナーを回収させること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー回収制御部は、前記湿度検出部により検出された絶対湿度が、予め設定された第１湿度に満たず、かつ前記記憶部に記憶されている絶対湿度が前記第１湿度より前記差分設定値だけ高い第２湿度を超える場合に、前記差異が予め設定された差分設定値を超えると判定すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記トナー回収制御部は、トナー回収部により前記トナーを回収させる際に、前記現像部により、前記トナー回収部により回収可能な量のトナーを前記感光体ドラムに付着させ、
   前記トナー回収部は、前記感光体ドラムに付着したトナーを回収すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記転写部は、前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を転写ベルトに転写し、当該転写ベルトに転写されたトナー像を前記記録紙に転写するものであり、
   前記トナー回収制御部は、トナー回収部により前記トナーを回収させる際に、前記現像部によって、前記トナー回収部により回収可能な量のトナーを前記感光体ドラムに付着させ、前記転写部によって前記感光体ドラムに付着したトナーを前記転写ベルトに付着させ、
   前記トナー回収部は、前記転写ベルトに付着したトナーを回収すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 感光体ドラム上に形成された静電潜像に、帯電させたトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像部により前記感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録紙に転写する転写工程と、
   前記記録紙に転写されたトナー像を定着させて画像を形成する定着工程と、
   絶対湿度を検出する湿度検出工程と、
   前記湿度検出工程において検出された絶対湿度の増減に応じて前記現像部におけるトナー濃度を減増させるトナー濃度制御工程と、
   前記湿度検出工程において検出された絶対湿度を不揮発性の記憶部に定期的に記憶させる記憶制御工程と、
   自機の電源がオフからオンにされた際に、前記湿度検出工程において検出された絶対湿度と前記電源がオフされる前に最後に前記記憶部に記憶された絶対湿度との差異が、予め設定された差分設定値を超える場合、現像部に残留したトナーを回収するためのトナー回収部によって現像部に残留したトナーを回収させるトナー回収工程と
   を備えることを特徴とする画像形成方法。

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