JP5804733B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、コピー機等の画像形成装置に関するものであり、特に乾式二成分現像方式を用いた電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、図１及び図２に示すように静電潜像担持体となる感光ドラム１の表面を帯電ローラ２により一様に帯電させる。そして、帯電した感光ドラム１を露光装置３によって画像情報に応じて露光し、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。

感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによってトナー画像が顕像化される。そして、顕像化されたトナー画像は転写装置５によって記録材10へ転写される。その後、記録材10上に転写されたトナー画像を定着装置６によって熱及び圧力で記録材10へと溶融定着する。そして、上記転写プロセス後に感光ドラム１上に残留したトナーをクリーニング装置７によって取り除き、次回の画像形成プロセスに備える。

現像装置４としては、現像剤として非磁性トナー粒子（以下、「トナー」という）と磁性キャリア粒子（以下、「磁性キャリア」という）とを備えた二成分現像剤を使用するものがある。特に、カラーの画像形成装置100においては、トナーに磁性体を含ませなくても良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。

現像装置４内のトナーが画像形成により消費され、消費した分のトナー補給を行って画像形成を行うことによって発生する問題として、スリーブゴーストという現象がある。ここで、スリーブゴーストとは、画像形成を行ったときに現像スリーブ44の一周目で形成したトナー画像の形状が該現像スリーブ44の二周目に現われてしまう現象である。

従来、スリーブゴーストはトナーの平均粒径に対して小粒径のトナー粒子の割合が多い場合に発生する。感光ドラム１上の白地部電位と、現像スリーブ44の表面電位との電位差による引き戻し電位差によって小粒径のトナー粒子が引き付けられる。トナー粒子が小粒径のために鏡映力による付着力が大きくなって現像スリーブ44の表面から離間し難い。

このため一周目の現像に供されず、そのまま現像スリーブ44の表面に付着したトナー量の分だけ二周目にトナー量が多くなる。これにより新たに供給されたトナーによって小粒径のトナーの帯電量が低下して鏡映力が小さくなり現像に供され易くなることで二周目の感光ドラム１上の潜像電位に対する充電性が向上し、トナー濃度が高くなってしまう画像不良として現われてしまう。

これに対して、特許文献１では、トナーの体積平均粒径が４μm以下の粒子が８個数％を超えるとスリーブゴーストが発生し易くなるため、トナーの体積平均粒径が４μm以下の粒子の個数％を規定するという技術を開示している。

特開２００６−０６５３１７号公報

しかしながら、スリーブゴーストが発生する別の要因として、現像容器41内に存在するトナーの帯電量分布が帯電量「０」近傍のトナー量が多くなってブロードになることがある。トナーの帯電量分布がブロードになる要因としては、現像容器41内のトナーの帯電量と、補給用トナーの帯電量とに差が発生することがある。例えば、高温高湿環境において、画像形成中の現像容器41内の現像剤は常温常湿環境における現像剤に対して帯電量が低い状態になる。例えば、常温常湿環境でトナーが充填されたトナーボトルを使用した場合、供給され始めでは補給用トナーは元々現像容器41内に存在するトナーよりも帯電量が大きくなる。

このため、一度、磁性キャリアと補給トナーとが接触すると、静電的な付着力が高いため補給トナーと磁性キャリアとが接触したままになる。そして、帯電量の低い元々現像容器41内に存在するトナーは磁性キャリアとの静電的な付着力が低いため補給トナーで被覆された磁性キャリアに付着し難くなる。これにより、現像スリーブ44へ現像剤が供給されたときに磁性キャリアに付着していない低帯電量トナーは引き戻し電位差によって現像スリーブ44の表面に付着して下草トナーとなる。ここで、下草トナーとは、現像スリーブ44上にあり、現像剤の形成する磁気穂に付着していない現像スリーブ44の表面上に付着したトナー層のことを言う。

また逆に、低湿環境に画像形成装置がある場合には、補給用トナーの相対湿度は現像容器41内の相対湿度よりも小さくなるため、現像容器41内に元々あるトナーが磁性キャリアを被覆している場合に補給トナーが磁性キャリアに接触する機会が少なくなる。磁性キャリアとの接触機会が少なくなった低帯電量トナーによる下草トナーの増加は、磁性キャリアのトナー被覆率が高いＴ／Ｄ比が大きいとき、特に発生し易い。ここで、Ｔ／Ｄ比とは、現像容器41内の非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比であって、磁性キャリア及び非磁性トナーの合計重量（Ｄ）に対する非磁性トナー重量（Ｔ）の割合をいう。

これにより、現像スリーブ44の一周目で形成したトナー画像においてレーザーで描画された潜像部分ではトナーが現像されて上記下草トナーの発生量が少ない。また、潜像部分でない非画像形成部では引き戻し電位差によって画像形成中はずっとトナーが現像スリーブ44の表面方向に力が働く状態になっている。このため下草トナーが発生し易く、且つ低帯電トナーや未帯電トナーが磁性キャリアとの鏡映力が弱いため下草トナーとなり現像スリーブ44の表面に吸着される。これによって、現像スリーブ44の二周目に現像プロセスに供されるトナーの量が一周目に発生した下草トナーの分だけ潜像位置によって偏りが発生し、スリーブゴースト画像が発生する。

上記目的を達成する本発明に係る代表的な画像形成装置は、トナーと磁性キャリアとが収容される現像容器と、補給用トナーが収容される補給容器と、前記補給容器内の現像剤を前記現像容器に補給する補給手段と、前記現像容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第一の湿度検知部と、前記補給容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第二の湿度検知部と、画像情報に基づいて、前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、前記制御部は、前記第一、第二の湿度検知部により検知されたそれぞれの湿度検知結果の差が大きい場合は、小さい場合に比べて前記補給手段の単位時間当たりの最大補給量が小さくなるように前記補給手段の動作を制御し、前記補給手段による補給量に応じて、前記最大補給量が小さい場合は、大きい場合に比べて、連続画像形成時に搬送される記録材と記録材との間隔を大きくするように変更されることを特徴とする画像形成装置である。

上記構成によれば、現像容器内の現像剤と、補給容器内の補給用トナーとの調湿状況が異なる場合、それぞれの湿度検知結果の差が大きい場合は、小さい場合に比べて補給手段の単位時間当たりの最大補給量が小さくなるように補給手段の動作を制御し、補給手段による補給量に応じて、前記最大補給量が小さい場合は、大きい場合に比べて、連続画像形成時に搬送される記録材と記録材との間隔を大きくするように変更する。これによりトナーと磁性キャリアとの接触機会が増加し、トナーの帯電量分布をシャープにすることができる。そして、下草トナー量の低減及びスリーブゴーストの低減が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の画像形成ステーションを示す概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の現像装置を示す概略平面図である。 本発明に係る画像形成装置の現像装置を示す概略断面図である。 従来例におけるスリーブゴースト発生時の帯電量分布図の一例である。 本発明に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 （ａ），（ｂ）は各湿度検知部の配置構成を示す概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートである。 （ａ）は第１実施形態のＴ／Ｄ比の補正制御範囲を示す図、（ｂ）は第１実施形態の帯電量分布図の一例である。 本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートである。 （ａ）は第２実施形態のトナー補給量の制御範囲を示す図、（ｂ）は第２実施形態の帯電量分布図の一例である。 本発明に係る画像形成装置の第３実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートである。 （ａ）は第３実施形態の引戻し電位差の制御範囲を示す図、（ｂ）は第３実施形態の帯電量分布図の一例である。 評価画像におけるスリーブゴーストレベルをゴースト発生部とその周囲のハーフトーン部との濃度差で１０段階で評価した一例を示す図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図を用いて詳しく説明する。

［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本実施形態の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は電子写真方式の画像形成装置の全体概略図を示す。図２は画像形成ステーションの概略構成を示す。本実施形態の画像形成装置100は、該画像形成装置100本体に接続された原稿読み取り装置或いは該画像形成装置100本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って記録材10に画像を形成する。例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を電子写真方式を利用して記録シート、プラスチックシート、布等の記録材10に形成する。

本実施形態の画像形成装置100は、４連タンデム式の画像形成装置100であり、複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫを有する。そして、転写装置５が備える中間転写体となる中間転写ベルト51が図１の矢印方向に移動して各画像形成部ＰＹ〜ＰＫを通過する間に、中間転写ベルト51上に各画像形成部ＰＹ〜ＰＫにおいて各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト51上で重ね合わされた多重トナー画像を記録材10に転写することで記録画像が得られる。

尚、以下の実施形態では、各画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部ＰＹ〜ＰＫに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは省略し、画像形成部Ｐのように総括的に説明する。

画像形成部Ｐは、画像情報に応じて静電潜像を担持する静電潜像担持体としてのドラム状の感光体からなる感光ドラム１を有する。感光ドラム１の外周には、帯電装置となる帯電ローラ２、レーザー露光光学系からなる露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置７が設けられている。８はトナーカートリッジである。転写装置５は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は複数のローラに掛け回されて、図１の矢印方向に回転する。また、中間転写ベルト51を介して各感光ドラム１に対向する位置には一次転写部材52が配置されている。また、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に二次転写部材53が設けられている。

画像形成時には、先ず、帯電ローラ２によって、回転する感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラム１の表面を、露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによりトナー画像として顕像化される。

感光ドラム１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト51と感光ドラム１とが当接する一次転写ニップ部において、一次転写部材52に印加される一次転写バイアス電圧の作用によって中間転写ベルト51上に一次転写される。例えば、４色フルカラー画像の形成時には、画像形成部ＰＹから順次に、各感光ドラム１から中間転写ベルト51上にトナー画像が転写され、該中間転写ベルト51上に４色のトナー画像が重ね合わされた多重トナー画像が形成される。

一方、給送カセット９に収容されている記録材10がピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等によって、中間転写ベルト51と二次転写部材53とが当接する二次転写ニップ部に中間転写ベルト51上のトナー画像と同期がとられて搬送される。そして、中間転写ベルト51上の多重トナー画像は、二次転写ニップ部において、二次転写部材53に印加される二次転写バイアス電圧の作用により、記録材10上に転写される。

その後、中間転写ベルト51から分離された記録材10は定着装置６へと搬送される。記録材10上に転写されたトナー画像は、定着装置６によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材10上に定着される。その後、記録材10は機外へ排出される。

一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置７によって回収される。これにより、感光ドラム１は、次の画像形成工程に備える。また、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ54によって除去される。

尚、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。

［現像装置及び補給容器の基本構成］
次に、図３及び図４を参照して現像装置４の構成について更に説明する。

現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える二成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、感光ドラム１に対向して配置され、該感光ドラム１にトナーを供給する現像剤担持体としての現像スリーブ44、該現像スリーブ44内に固定して配置された磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44ａが設けられる。更に現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する現像ブレード42、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送するスクリュー部材41ｄ，41ｅが配置されている。

現像容器41の内部は垂直方向に延在する隔壁41ｃによって現像剤搬送経路を兼ねる現像室41ａと、同じく現像剤搬送経路を兼ねる攪拌室41ｂとに区画されている。そして、現像室41ａにスクリュー部材41ｄが配置され、攪拌室41ｂにスクリュー部材41ｅが配置されている。隔壁41ｃの長手方向両端部（図３中左側及び右側）には、現像室41ａと攪拌室41ｂとの間での現像剤の通過を許す現像剤搬送経路を兼ねる受渡し部41ｆ，41ｇが設けられている。

本実施形態では、スクリュー部材41ｄ，41ｅは、それぞれ、磁性体の軸（回転軸）の周りに、搬送部としての螺旋状羽根を設けて形成されている。また、スクリュー部材41ｅには、螺旋状羽根に加えて、軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ41e1が設けられている。攪拌リブ41e1は、軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。

スクリュー部材41ｄ，41ｅは、現像スリーブ44の回転軸方向に沿って略平行に配置されている。そして、スクリュー部材41ｄと、スクリュー部材41ｅとは、現像スリーブ44の回転軸方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤はスクリュー部材41ｄ，41ｅによって受渡し部41ｆ，41ｇを介して現像容器41内を循環する。つまり、スクリュー部材41ｄ，41ｅの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室41ａ内の現像剤が、一方の受渡し部41ｆ（図３の左側）を介して攪拌室41ｂ内へ移動する。

スクリュー部材41ｄ，41ｅは、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器41内を循環させる。図４に示すように、現像容器41の感光ドラム１に対向する位置には、現像剤担持体となる現像スリーブ44が回転可能に配置されている。現像スリーブ44は、磁界発生手段としてのマグネットロール44ａを内蔵する。

スクリュー部材41ｄ，41ｅによって攪拌搬送されて、摩擦帯電により磁性キャリアの表面にトナーが付着した状態にある二成分現像剤は、マグネットロール44ａが発生する磁界によって現像スリーブ44の表面に引き付けられて担持される。

そして、現像剤は、現像スリーブ44の回転により現像ブレード42を通過して、該現像スリーブ44の表面に薄層コートされて感光ドラム１との対向部まで搬送される。該対向部では、マグネットロール44ａが発生する磁界によって現像剤は鎖状の磁気穂を形成する。この磁気穂は、感光ドラム１に近接、若しくは接触し、現像スリーブ44に印加される現像バイアス電圧によりトナーのみが感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に転移し、該感光ドラム１の表面に静電潜像に応じたトナー画像が形成される。

上述のように、電子写真方式の画像形成装置100に使用される二成分現像剤を用いる現像装置４においては、その現像装置４に収容されている二成分現像剤のトナーと磁性キャリアとを攪拌して摩擦帯電させる。その後、現像スリーブ44により感光ドラム１に現像剤を供給することにより該感光ドラム１上の静電潜像を現像する。

また、現像装置４において消費されたトナーは、二成分現像剤中のトナーと磁性キャリアとの比率であるＴ／Ｄ比を維持するように補給用トナーが収容されるトナー補給容器としてのトナーホッパ84、若しくはトナーボトルから、必要な量のトナーが補給される。

スクリュー部材41ｄは現像室41ａ内の現像剤を攪拌し且つ搬送する。また、スクリュー部材41ｅは、自動トナー補給制御（以下、「ＡＴＲ：Auto Toner Replenisher」制御という）のもとでトナー濃度を均一化する。即ち、トナー補給部49において供給されたトナーと、既に攪拌室41ｂ内にあるトナーと磁性キャリアとからなる現像剤とを攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。

また、攪拌室41ｂの最上流部にはトナーを補給するためのトナー補給口が設けられており、図７に示す補給用トナーが収容される補給容器となるトナーホッパ84へと連絡している。トナーホッパ84の補給口には、トナーホッパ84内の現像剤（トナー）を現像容器41に対して一定のトナー量を搬送することが可能な補給手段となる補給スクリュー部材85を備えている。上述のＡＴＲ制御によって画像形成時の画像比率、現像容器41内のトナー濃度に関する情報を検知する濃度センサとしてのインダクタンスセンサ45、パッチ画像濃度検知センサ11によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて回転数を制御する。

そしてトナーを現像容器41内に補給する。プリンタ制御部300は、画像情報に基づいて補給手段となる補給スクリュー部材85の補給動作を制御する第１の制御部を兼ねる。また、プリンタ制御部300は、濃度センサとなるインダクタンスセンサ45の検知結果に基づいて現像容器41内のトナー濃度が所定値以下となるように補給手段となる補給スクリュー部材85の補給動作を制御する第２の制御部を兼ねる。

そして、トナーが補給されて攪拌された攪拌室41ｂ内の現像剤が他方の受渡し部41ｇ（図３の右側）を介して現像室41ａへ移動する。また、現像装置４の現像室41ａは、感光ドラム１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器41の開口部41ｊに、一部露出するようにして現像スリーブ44が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ44は非磁性材料で構成され、現像動作時には図４の矢印方向に回転する。そして、現像スリーブ44の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール44ａが固定されている。

現像室41ａ内の現像剤は、スクリュー部材41ｄにより現像スリーブ44に供給され、該現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44ａが発生する磁界により現像スリーブ44上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ44上の二成分現像剤は、現像スリーブ44が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード42によって層厚が規制されると共に、感光ドラム１と対向する現像領域へと搬送される。現像領域で、現像スリーブ44上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。

本実施形態では、磁気穂を感光ドラム１に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム１に供給することで、感光ドラム１上の静電潜像をトナー画像として現像する。即ち、現像剤担持体となる現像スリーブ44は静電潜像担持体となる感光ドラム１に対向して配置され、該感光ドラム１にトナーを供給する。また、現像効率、即ち、静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ44には電圧印加手段としての現像バイアス電源から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ44上の現像剤は、更に現像スリーブ44が回転することによって現像室41ａに戻る。

従来では、画像出力能力が５０ppmの画像形成装置を用いる。そして、ＡＴＲ制御におけるＴ／Ｄ比（トナーと磁性キャリアとの合計重量（Ｄ）に対するトナー重量（Ｔ）の割合）のデフォルト設定としては、画像形成に供される現像剤のＴ／Ｄ比は初期状態で９％である。そして、画像形成枚数に応じてＴ／Ｄ比の上下限は±３［％］の範囲で一定の帯電量を維持して推移する設定とする。

ＡＴＲ制御は、上述の画像比率、インダクタンスセンサ45及びパッチ画像検知によって実施される。インダクタンスセンサ45は、差動トランスによる入力電圧とキャリア粒子によって励起される電圧との電位差によってＴ／Ｄ比を検知する方式であり、パッチ画像検知は、パッチ画像の反射濃度を測定してトナーの帯電量を予測する方式である。まず、画像形成時に入力された画像信号からトナーの使用量を算出して基本補給量とする。そして、前記基本補給量に対して、インダクタンスセンサ45によって現在のＴ／Ｄ比と目標のＴ／Ｄ比との差分から補正量を決定し、トナー補給量を決定する。

また、画像形成ジョブ中で１００枚毎に感光ドラム１上、若しくは中間転写ベルト51等の中間転写体（以下、「ＩＴＢ」という）上にアナログパッチ画像を作像し、パッチ画像の反射濃度を検知してその濃度が一定になるようにＴ／Ｄ比の目標値を変更する。ＡＴＲ制御は基本的に帯電量一定制御であるため、現像剤のＴ／Ｄ比はパッチ画像検知によって現像剤の帯電量が一定なるように推移させる。

しかし、Ｔ／Ｄ比が低過ぎたり高過ぎたりすると、後述するような画像不良が発生するため、Ｔ／Ｄ比の目標値が所定の範囲を超えないように、前述のインダクタンスセンサ45が検知するＴ／Ｄ比（電位差）に対して制御上の上下限値を設けている。具体的には、パッチ画像検知によって所定値以上の濃度変化が検知されたとしても、インダクタンスセンサ45の目標値の変更量が所定値以上になる場合がある。その場合には、インダクタンスセンサ45の上下限値を張り付きにしてインダクタンスセンサ45が検知するＴ／Ｄ比の目標値が所定値を超えないように制御する。

通常、このＡＴＲ制御で設定するＴ／Ｄ比の上限値は本来印字しない白地部（未露光部）においてトナーが現像されて地汚れのように記録材上に現れる画像不良である白地部かぶりやトナー飛散量などで決定する。Ｔ／Ｄ比の下限値はスクリュー跡や磁性キャリアの付着によって決定する。また、上述のＡＴＲ制御を主体に帯電量一定制御を行い、その上で、現像バイアス電圧と帯電バイアス電圧、レーザ光の露光強度によって決定される現像コントラスト電位を調整し、出力画像の画像濃度を調整する。

例えば画像比率の低い画像形成を実施する場合は現像剤のトナーは徐々にチャージアップする。このため、上述のＡＴＲ制御により初期のパッチ画像検知によるインダクタンスセンサ45のＴ／Ｄ比の目標値を上げてトナーの帯電量を下げ、画像濃度が上昇するように制御を行う。画像比率の高い画像を形成する場合はその逆になる。

現像容器41内の現像剤の相対湿度と、トナーホッパ84内の補給トナーの相対湿度とに差が発生し易い高温高湿環境下や低湿環境下において、上記デフォルト設定で現像剤のチャージアップ時にトナーホッパ84内でのトナーボトル交換が実施される場合がある。例えば、現像容器41内がトナーホッパ84に比べて低湿環境下の場合、現像容器41内に既に存在するトナーの帯電量は高く、補給される未帯電のトナー量が多くなる。このため、補給されたトナーと磁性キャリアとの接触機会が減少して十分に帯電されないトナーが発生する。現像剤の帯電量分布は図５に示すように、帯電量「０」近傍のトナー量が多くなってブロードになるためスリーブゴーストが発生する。

本実施形態では、現像容器41内の温湿度と、トナーホッパ84内の温湿度とを比較する。その比較結果に応じて、トナーホッパ84に通じるトナーカートリッジ８内のトナーボトル交換時に、現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の制御範囲を設定する。以下は、Ｔ／Ｄ比の上限値を設定した場合の一例について説明する。

［湿度検知部の構成］
図６は本実施形態の制御系の構成を示す。図７は本実施形態における湿度検知部となる温湿度センサ及び温度センサの配置構成を示す。図７（ａ）に示すように、現像容器41内には、トナーと磁性キャリアとが収容される現像容器41の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第一の湿度検知部を構成する温度センサ81が設けられる。

温度センサ81は各色の現像装置４に設けられる現像容器41内にそれぞれ配置されていて、その温度Ｔを検知し、制御装置となるプリンタ制御部300に通知する。同様に補給用トナーが収容される補給容器となるトナーホッパ84の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第二の湿度検知部を構成する温度センサ82は各色のトナーホッパ84内にそれぞれ配置されていてその温度ｔを検知し、プリンタ制御部300に通知する。

温度センサ81，82は現像容器41内、トナーホッパ84内にそれぞれ配置されていれば二成分現像剤および補給トナーの温度を最も正確に測定でき好ましい。しかし、配置上の制約や現像装置４の交換の可能性がある場合は、現像容器41、トナーホッパ84のそれぞれの外壁に接触するか、或いはその近傍に設置して、おおよその温度を測定することで代用しても良い。また、画像形成装置100によってはトナーホッパ84が無い場合もあるが、その場合は補給容器となるトナーボトルやトナーボトルからのトナー搬送経路上に配置しても良い。

図７（ｂ）に示すように、画像形成装置100本体には該装置内から装置周辺の雰囲気を測定するための第一、第二の湿度検知部を構成する温湿度センサ83が備えられている。本実施形態では、第一の湿度検知部は、画像形成装置100本体の温湿度センサ83と、現像容器41の温度センサ81、もしくは、現像容器41の相対湿度を直接検知するセンサが適用される。また、第二の湿度検知部は、温湿度センサ83と、トナーホッパ84の温度センサ82、もしくは、トナーホッパ84の相対湿度を直接検知するセンサが適用される。

温度Ｔ［℃］における現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］、及び温度ｔ［℃］におけるトナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］は画像形成装置100本体に取り付けられている温湿度センサ83を利用して以下の方法で算出する。他に、現像容器41内の湿度検知部、トナーホッパ84内の湿度検知部として温度センサ81，82の代わりに、温湿度センサをそれぞれ設けても良い。この場合、画像形成装置100本体に取り付けられている温湿度センサ83を利用せずに、直接、現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］、及びトナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を検知する構成に出来る。

図８は本実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートである。図８のステップＳ１において、プリンタ制御部300は画像形成装置100に設けられた温湿度センサ83により検知される温度ｔ［℃］および相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を取得し、絶対水分量Ａ［ｇ］（乾燥空気が１（ｋｇ）中の水分量［ｇ］）を算出する。ここで、相対湿度ＲＨ（Relative Humidity）が１００［％］で大気中の水蒸気量が飽和となり、結露を生じる。相対湿度ＲＨの値は０［％］以上、１００［％］以下の値をとる。

相対湿度ＲＨは乾湿計の乾球温度と湿球温度の温度差から表により求めることができる。毛髪の性質を利用した毛髪湿度計など、伸縮性の素材を用いた湿度計もあるが、気象観測用に電気式の湿度計が用いられる。また、精密観測用には露点計も用いられる。

一般に温度ｔ［℃］および相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］から絶対水分量Ａ［ｇ］を求めるにはいくつか方法がある。本実施形態の画像形成装置100は、ほぼ１気圧、温度０［℃］〜６０［℃］程度の環境で使用されるため、以下の数１式で表わされるＴｅｔｅｎｓの近似式により算出することが出来る。ここで、Ｔｅｔｅｎｓの近似式とは、飽和水分量をＥ［ｇ］、温度をｔ［℃］としたとき、以下の数１式により温度ｔ［℃］時の飽和水分量Ｅ［ｇ］を求めることが出来る。

［数１］
Ｅ（ｔ）＝６．１１×１０^{（７．５×ｔ／（ｔ＋２３７．３））}

上記数１式で求めた飽和水分量Ｅ［ｇ］に相対湿度ＲＨ［％］の値を乗ずることで、その温湿度での絶対水分量Ａ［ｇ］が求められる。次にプリンタ制御部300は現像容器41内温度となる温度センサ81の温度測定値Ｔ［℃］を取得する。そして、ＣＰＵ（中央演算装置）301によって、上記数１式に基づいて温度Ｔ［℃］からその温度Ｔ［℃］の飽和水分量Ｅ［ｇ］を求める。その値で絶対水分量Ａ［ｇ］を除算することで、現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］を求める（ステップＳ２）。

同様にして、プリンタ制御部300は補給容器内温度となる温度センサ82の温度測定値ｔ［℃］を取得する。そして、ＣＰＵ（中央演算装置）301によって、上記数１式に基づいて温度ｔ［℃］からその温度ｔ［℃］の飽和水分量Ｅ［ｇ］を求める。その値で絶対水分量Ａ［ｇ］を除算することで、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を求める（ステップＳ３）。

本実施形態では、上述の現像容器41内の温湿度検知結果となる相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の温湿度検知結果となる相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］とを比較する。その比較結果に応じて現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の制御範囲を設定する。即ち、図９（ａ）に示すように、現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］が大きくなった場合にＴ／Ｄ比の上限値を下げる制御を実施する。

プリンタ制御部300は、現像容器41の雰囲気中の湿度の湿度検知結果と、補給容器となるトナーホッパ84の雰囲気中の湿度の湿度検知結果との差が大きい場合には、小さい場合に比べて現像容器41内のトナー濃度の予め設定した所定値を小さく制御する。現像容器41の雰囲気中の湿度の湿度検知結果と、トナーホッパ84の雰囲気中の湿度の湿度検知結果とは、第一、第二の湿度検知部となる温度センサ81，82、温湿度センサ83により検知される。プリンタ制御部300は第３の制御部を兼ねる。

これは、現像容器41内の現像剤の湿度と補給トナーの湿度とが異なる場合に、帯電量の小さいトナーと帯電量の大きいトナーとが混在することになる。そして、Ｔ／Ｄ比が高いとトナーの割合が多いためトナーが磁性キャリアと接触する機会が少なくなり現像剤の帯電量分布が図５に示して前述したように、帯電量が「０」近傍のトナー量が多くブロードな分布になってしまうためである。

ここで、Ｔ／Ｄ比制御に関して以下に詳細に説明する。図８に示す前記ステップＳ１において、画像形成装置100本体に設けた温湿度センサ83により検知した温湿度検知結果から絶対水分量Ａ［ｇ］を算出する。そして、前記ステップＳ２において、現像容器41内の温度センサ81により検知した温湿度検知結果から相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］を算出する。そして、前記ステップＳ３において、トナーホッパ84内の温度センサ82により検知した温湿度検知結果から相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を算出する。そして、ステップＳ４において、以下の数２式で示される相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。

［数２］
ΔＲＨ＝｜ＲＨ（Ｔ）−ＲＨ（ｔ）｜

そして、ステップＳ５において、上記数２式により求めた相対湿度差ΔＲＨ［％］に応じて、図９（ａ）に示すＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルを用いてＴ／Ｄ比の上限値を補正する。図９（ａ）に示すＴ／Ｄ比の上限値テーブルの値に関しては、各環境区分の相対湿度ＲＨを中心値の値として、検知した相対湿度ＲＨの値からＴ／Ｄ比の上限値のオフセット値を線形補完により算出して制御に用いる。そして、ステップＳ６において、Ｔ／Ｄ比の上限値を補正する。

その後、インダクタンスセンサ45の検知値がＴ／Ｄ比の上限値になると、プリンタ制御部300によって帯電バイアス電源21、現像バイアス電源46、レーザ光源31の最適値を制御する。そして、現像コントラスト電位の調整をして適性画像濃度に調整する制御を実施する。

例えば、現像容器41内の現像剤の温湿度と、トナーホッパ84内の温湿度とが最も変化するケースとして、トナーホッパ84内で図示しないトナーボトルを交換した直後が挙げられる。

高温高湿（例えば３０［℃］／８０％）環境下において、図８に示した上述の温湿度検知制御を用いたときの画像形成装置100の動作に関して以下に詳細に説明する。先ず、画像形成装置100内から装置周辺の雰囲気を測定するための温湿度センサ83は、略室温（例えば３０［℃］／７９％）環境である温湿度を検知している。

また、連続して画像形成動作を行っていたため現像容器41内の温度センサ81は装置内の昇温により３７［℃］を検知し、トナーホッパ84内の温度センサ82は３５［℃］を検知していた。このとき、上記数１式より室温３０[℃]における飽和水分量Ｅ＝４２．４４［ｇ］を算出し、そのときの相対湿度ＲＨ＝７９［％］の値を乗ずることで、現像容器41内の絶対水分量Ａ＝３３．５３［ｇ］が算出される。

このことから現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］は絶対水分量Ａ＝３３．５３［ｇ］が判っているため該現像容器41内の温度Ｔ＝３７［℃］における飽和水分量Ｅ＝６２．７６［ｇ］から５３［％］と算出される。一般的に、相対湿度ＲＨは、一定の温度において空気中に溶ける最大の水分量（飽和水分量Ｅ）に対して空気中に存在する水分量（絶対水分量Ａ）の割合なので、上記の計算により求められる。

画像形成装置100の動作中、トナーホッパ84内の補給用トナーが図示しない残量検知センサによってトナー無しを検知して画像形成装置100が動作を停止し、トナーホッパ84内でトナーボトルの交換を実施した。同じ高温高湿環境の室内に用意されていたトナーボトルは密封されているため室温と略同じ３０［℃］である。

常温常湿環境（２５［℃］／５０［％］）で補給トナーを充填しているため同じ絶対水分量Ａ［ｇ］が含まれているトナーボトル内及び補給トナーが大量に供給されたトナーホッパ84内の温度ｔ［℃］は３０［℃］となる。そして、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］は３７［％］と算出される。このときの相対湿度差ΔＲＨ［％］はΔ１６［％］（５３［％］−３７［％］＝１６［％］）である。

また、常温低湿（２５［℃］／５［％］）環境下において、同様にトナーホッパ84に通じるトナーカートリッジ８内のトナーボトルを交換した際の温湿度を検知する。画像形成装置100内から該装置周辺の雰囲気を測定するための温湿度センサ83は略室温環境（２３［℃］／５［％］）の温湿度を検知する。そして、現像容器41内の現像剤の温度センサ81は画像形成装置100内の昇温により３０［℃］を検知していた。

このときの絶対水分量Ａ［ｇ］は１．４［ｇ］であり、このことから現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］は３［％］と算出される。そして、常温常湿（２５［℃］／５０［％］）環境下で補給トナーを充填しているため同じ絶対水分量Ａ［ｇ］が含まれているトナーボトル内及び補給トナーが大量に供給されたトナーホッパ84内の温度ｔ［℃］は２７［℃］となる。トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］は４４［％］と算出される。このときの相対湿度差ΔＲＨ［％］はΔ４１［％］（４４［％］−３［％］＝４１［％］）である。

図９（ａ）に示したＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルによってＴ／Ｄ比の目標上限値を変更した後、変更後の目標のＴ／Ｄ比に達するまでトナー補給動作を停止する。そして、目標のＴ／Ｄ比に成った後に、各種作像条件（帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、レーザーパワー調整）の設定制御を実施し、画像濃度を適性に制御する。

このときの評価画像は、Ａ３サイズの記録材10の先端から１０mmの位置に主走査方向に１０mm角のベタパッチ画像が１０個並んでおり、パッチ画像の記録材搬送方向で１０mm後端側一面にハーフトーン画像を形成した。このハーフトーン画像濃度は、ベタ画像濃度に対して４０［％］程度の画像信号値の濃度がよりはっきりとスリーブゴーストを確認することができる。

また、スリーブゴーストのレベルは、前記評価画像におけるゴースト発生部とその周囲のハーフトーン部との濃度差で決定する。該濃度は、X-Rite社製のカラー反射型分光測色濃度計 MODEL 504にて測定し、図14に示すようにスリーブゴーストレベルを設定した。本実施形態ではスリーブゴーストレベルを１０段階で評価し、図14に示す７レベル以上を可とした。

上述の高温高湿環境（３０［℃］／８０［％］）、常温低湿環境（２５［℃］／５［％］）において、スリーブゴースト発生時に本実施形態の構成で対策した場合、スリーブゴーストレベルは高温高湿環境では５レベルから７レベルに改善された。常温低湿環境では４レベルから７レベルに改善された。また、画像形成時における現像剤の帯電量分布も帯電量の平均値は若干低下するが、弱帯電トナーや未帯電トナーはほとんど無く図９（ｂ）に示すように、帯電量が「０」近傍のトナー量が極めて少なくシャープな分布に成ることが確認された。

また、高温高湿環境（３０［℃］／８０［％］）や常温低湿環境（２５［℃］／５［％］）などの環境において、トナーホッパ84に通じるトナーカートリッジ８内のトナーボトルが交換されて所定時間が経過すると相対湿度差ΔＲＨ［％］は徐々に小さくなる。そして、Ｔ／Ｄ比の目標上限値も１２［％］へ戻るため、Ｔ／Ｄ比の上限値を低下させることによる画像弊害は殆んど発生しなかった。これは、上述の帯電量平均値が若干低下することで現像コントラスト電位を大きくせずに画像濃度目標値を達成しているためである。

これにより、現像容器41内の現像剤の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の補給トナーの相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との間に差がある状態においても、Ｔ／Ｄ比の制御範囲としてＴ／Ｄ比の目標上限値を変更する設定を行う。これにより、トナーと磁性キャリアとの接触機会を一定以上に維持することができ、下草トナー量が低減されたことでスリーブゴーストやスジ状画像の発生レベルが改善された。

また、現像容器41内の湿度検知部、及びトナーホッパ84内の湿度検知部として温度センサ81，82ではなく、温湿度検知センサを用いても良い。その場合は、温湿度検知センサにより直接検知した湿度によって図９（ａ）に示したＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルを決定すれば良い。

図９（ａ）に示すように、プリンタ制御部300は、現像容器41の雰囲気中の湿度検知結果と、補給容器となるトナーホッパ84の雰囲気中の湿度検知結果との差に応じて、現像容器41内のトナー濃度の予め設定した所定値を段階的に小さくするように制御する。現像容器41の雰囲気中の湿度検知結果と、トナーホッパ84の雰囲気中の湿度検知結果とは第一、第二の湿度検知部となる温度センサ81，82、温湿度センサ83により検知される。

本実施形態を実施せず、初期設定としてＴ／Ｄ比の上限値を２［％］小さくした場合、現像剤がチャージアップした状態のときに、Ｔ／Ｄ比がより低い状態で画像濃度を現像コントラスト電位の調整に頼った制御になってしまう。このため、現像コントラスト電位が常に高い状態で画像形成動作が行われることになる。これにより、特にＴ／Ｄ比が低く、且つ現像コントラスト電位が高いことによる弊害として発生する磁性キャリア付着による白抜けや濃度薄などのレベルが悪化してしまった。

本実施形態においては、Ｔ／Ｄ比の目標値の下限値に関しては、変更する必要がなかった。しかし、現像剤のＴ／Ｄ比の目標値が下限値に近い時にスリーブゴーストが発生する状況が発生した場合には、相対湿度ＲＨに応じてＴ／Ｄ比の下限値を下げる必要がある。但し、相対湿度ＲＨに対してＴ／Ｄ比の下限値を低下させる範囲はスクリュー跡などの画像弊害に対応して設定する。

上記構成により、下草トナーに起因するスリーブゴーストやスジ状の画像不良を低減することが可能となり、画像不良の無い画像形成装置を提供することができた。

本実施形態では、前記第１実施形態の第一、第二の湿度検知部となる温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果を比較する。その比較結果に応じて現像容器41内に補給するトナーの量を設定する制御を実施するものである。

現像容器41内における現像剤の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の補給トナーの相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との間の相対湿度差ΔＲＨ［％］が大きい場合でもスクリュー部材41ｅによる攪拌によって補給トナーの帯電量が向上する。これにより下草トナーの発生を低減することができるものである。

本実施形態のトナー補給の構成は、前記第１実施形態において図７に示して前述したように、トナーホッパ84と現像容器41の補給口49ａとが連通している。トナーホッパ84側には補給用トナーを搬送し、補給口49ａを介して現像容器41内にトナーを補給することが可能な補給スクリュー部材85を有する。補給スクリュー部材85は１回転で所定の量のトナーを搬送できる構成となっており、本実施形態において補給スクリュー部材85のトナー搬送効率は０．１［ｍｇ／回転］である。また、Ａ４サイズの記録材10にベタ画像を印字した場合のトナー消費量は、およそ０．３［ｍｇ］であり、この場合の補給スクリュー部材85は３回転分のトナー補給を実施することになる。

本実施形態におけるトナー補給量の制御は、上述の補給トナーの帯電量を向上するための補給タイミング制御であり、トナー補給後の現像剤に対する補給トナーの分散状態を最適にする制御である。即ち、トナー補給量の制御を実施する場合、画像形成ジョブによってはトナー補給が間に合わずにＴ／Ｄ比が減少し画像濃度が薄くなる弊害が発生する可能性がある。

そのため、画像形成ジョブの開始時に画像比率とプリント枚数を判定し、これらの判定結果に応じて記録材10相互の離間間隔の駆動時間を増やすことによって、十分なトナー補給時間を確保するモードに移行する。図11（ａ）に示すように、トナーの最大補給量が補給スクリュー部材85の２回転以下になる相対湿度区分{２０≦ΔＲＨ}の領域では、高画像比率作像時にはトナー補給量が不足する。このため、記録材10相互の離間間隔の作像距離を長くすることでトナー補給時間を確保する。

即ち、補給手段となる補給スクリュー部材85の単位時間当たりのトナーの最大補給量が小さい場合には、大きい場合に比べて、連続画像形成時に搬送される記録材10と記録材10との間隔を大きくするように変更される。

本実施形態の構成において、補給トナーは補給口49ａから攪拌室41ｂを経て現像スリーブ44上に供給されるまで、およそ３［sec］を要し、補給口49ａから搬送されて十分に現像剤中に広がるために０．５［sec］を要する（トナー分散時間Ｔｄ）。そのため、補給トナーの磁性キャリアとの接触機会が多く得られるためには少なくとも０．５［sec］だけトナー補給の間隔をあけることが望ましい。但し、相対湿度差ΔＲＨ［％］が殆んど無い場合には、補給トナーが画像比率に対して適性であっても十分な帯電量が付与可能なためスリーブゴーストも発生せず、トナー補給を制限する必要はない。

本実施形態において、Ａ４サイズの画像を１枚出力するために要する時間Ｔｐは、およそ１．２［sec］である。そのため、図11（ａ）に示すように、相対湿度区分{５≦ΔＲＨ＜２０}の場合、上述した補給トナーに要する攪拌時間の理由から、補給スクリュー部材85の回転数は、３回転必要なベタ画像に対して少なくとも１．５［sec］が必要となる。

このため、記録材10相互の離間間隔を０．３［sec］以上に設定する。即ち、トナー補給に必要な補給スクリュー部材85の回転数をｒとしたときに、図11（ａ）に示すトナーの最大補給量としての補給スクリュー部材85の最大回転数をＲとする。そして、以下の数３式に示される記録材10相互の離間間隔Ｗ［sec］だけ広げる設定に制御される。このとき、算出された離間間隔Ｗが０以下になった場合は、記録材10相互の離間間隔を広げる制御は実施しない。

［数３］
Ｗ＞０ならば、
Ｗ［sec］＝ｒ×Ｔｄ−Ｔｐ （但しＲ≧ｒ）

Ｗ≦０ならば、
Ｗ＝０

上述のように、相対湿度区分{５≦ΔＲＨ＜２０}の場合では、以下の数４式の通りである。

［数４］
Ｗ＝３×０．５−１．２＝０．３

また、たとえば、相対湿度区分{４０≦ΔＲＨ}ならば、ｒ＝１のため、Ｗ＝−０．７となり、Ｗ＝０となり、記録材10相互の離間間隔を広げる設定は実施しない。

上述の下草トナーは、Ｔ／Ｄ比が高い場合や補給トナー量が多い場合に磁性キャリアに付着していないトナーが多く、特に低帯電量のトナーが多い場合に発生する。そのため、低画像比率によって現像剤がチャージアップしてＴ／Ｄ比の目標値が上限値になった後に、高画像比率の画像形成を実施した場合に最も下草トナーの発生量が多く、スリーブゴーストや下草トナーに起因するスジ状の画像不良などが発生し易くなる。

このとき、前記第１実施形態の構成に加え、現像容器41内に補給するトナーの量を設定する制御を実施することで、スリーブゴーストや下草トナーに起因するスジ状の画像不良を低減することが可能となる。図10に本実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートを示す。図11（ａ）に本実施形態において相対湿度差ΔＲＨ［％］に対応して補給スクリュー部材85の回転数を制御する回転数補正テーブルを示す。

ここで、前記第１実施形態と同様に、図10のステップＳ１〜Ｓ４において、相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。即ち、温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果から前記数１式、数２式を用いて現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。

次にステップＳ11において、相対湿度差ΔＲＨ［％］に応じて、図９（ａ）に示すＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルに示すように、現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の制御範囲としてＴ／Ｄ比の上限値を補正する。そして、図11（ａ）に示す補給スクリュー部材85の回転数補正テーブルに示すように、現像容器41内に補給するトナーの量を補給スクリュー部材85の回転数を制御することで設定した構成で画像形成を行う。

即ち、第一の湿度検知部となる温度センサ81、温湿度センサ83により現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］を検知する。そして、第二の湿度検知部となる温度センサ82、温湿度センサ83によりトナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を検知する。そして、現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。そして相対湿度差ΔＲＨ［％］が大きくなった場合には補給スクリュー部材85の回転数を少なくして現像容器41内に補給するトナーの量を少なくする。

プリンタ制御部300は、現像容器41の雰囲気中の湿度の湿度検知結果と、補給容器となるトナーホッパ84の雰囲気中の湿度の湿度検知結果との差を算出する。そして、その差が大きい場合には、小さい場合に比べて補給手段となる補給スクリュー部材85の単位時間当たりのトナーの最大補給量が小さくなるように該補給スクリュー部材85の動作を制御する。現像容器41の雰囲気中の湿度の湿度検知結果と、トナーホッパ84の雰囲気中の湿度の湿度検知結果とは第一、第二の湿度検知部となる温度センサ81，82、温湿度センサ83により検知される。

図11（ａ）に示すように、プリンタ制御部300は、現像容器41の雰囲気中の湿度検知結果と、トナーホッパ84の雰囲気中の湿度検知結果との差に応じて、補給スクリュー部材85の単位時間当たりのトナーの最大補給量を段階的に小さくするように制御する。

上述のように画像形成中に現像剤がチャージアップしてＴ／Ｄ比の目標値が上限値にある状態で、現像コントラスト電位の調整として、感光ドラム１上の電位や露光装置３のレーザーパワーを調整する。そして、適性画像濃度に調整する制御を実施した後（ステップＳ12）、本実施形態のトナー補給制御の有り／無しにおけるスリーブゴーストの発生レベルを確認した。

高温高湿環境において、本実施形態のトナー補給量の制御を実施しなかった場合、スリーブゴーストの発生レベルは４レベルであった。本実施形態のトナー補給量の制御を実施した場合のスリーブゴーストの発生レベルは８レベルとなり大幅に改善することが可能となった。このとき、本実施形態のトナー補給量の制御を実施した場合は、現像スリーブ44上のトナーの帯電量分布は、図11（ｂ）に示すように、帯電量が「０」近傍のトナー量が極めて少なくシャープな分布に成る。本実施形態のトナー補給量の制御を実施しなかった場合、帯電量が「０」近傍のトナー量が多くブロードな分布になっていた。

これにより、本実施形態のトナー補給量の制御を実施した場合は、下草トナーに起因するスリーブゴーストやスジ状の画像不良を低減することが可能となり、画像不良の無い画像形成装置を提供することができた。

即ち、現像容器41内の現像剤と、トナーホッパ84内の補給用トナーとの調湿状況が異なる場合にも、両者の相対湿度差ΔＲＨ［％］に対応してトナーの補給量を制限する。これにより、現像容器41内の磁性キャリアと補給用トナーとの接触機会を一定に維持することができ、補給用トナーの帯電量の付与を適切に行うことが出来る。このため、現像容器41内のトナーの帯電量分布を帯電量が「０」近傍のトナー量が極めて少なくシャープな分布にすることができ、下草トナー量の低減及びスリーブゴーストの低減が可能となる。

本実施形態では、前記各実施形態で前述した第一、第二の湿度検知部となる温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果を比較する。その比較結果に応じて静電潜像担持体となる感光ドラム１の非画像部電位と、現像剤担持体となる現像スリーブ44に印加する現像電位との電位差である引き戻し電位差の大きさをバイアス制御部を兼ねるプリンタ制御部300により制御する。更に同比較結果に応じて現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の制御範囲を設定する制御とを併用することで、スリーブゴーストに対してより良好な画像形成装置を提供することが出来る。

スリーブゴーストの要因となっている下草トナーが現像スリーブ44上に形成される要因としては、次の二つがあると考えられている。先ず一つは、磁性キャリアに接触することができないトナーが発生することである。低帯電量または未帯電の遊離トナーが現像スリーブ44に担持される際に該現像スリーブ44に印加する現像電位と、感光ドラム１の非画像部電位との電位差である引き戻し電位差によって現像スリーブ44の表面にトナーが付着する。

さらにもう一つは、現像領域において、現像バイアス電圧として印加されているＡＣバイアス電圧によって磁性キャリアから静電潜像に飛翔して感光ドラム１に付着できなかったトナーが磁性キャリアに回収されなかった場合に現像スリーブ44の表面に付着する。特に記録材10間やベタ白地部のような、引き戻し電位差のみが発生し、現像コントラスト電位が発生しない領域において、この現象が発生し易い。

通常、引き戻し電位差は、通常の画像形成時において弱帯電や逆帯電トナーが白地部に付着しない範囲の大きさを設定するが、通常は白地部かぶりの良好な範囲内の中心設定値を用いる。

現像スリーブ44上で下草トナーとなってスリーブゴーストとなるトナーは弱帯電や未帯電トナーが多く、画像形成時に白地部の引き戻し電位差によって遊離トナーや現像領域で磁性キャリアから離間したトナーが現像スリーブ44の表面に引き付けられる。そのため、引き戻し電位差が大きいと、遊離トナーが多い場合に下草トナー量が多くなってしまう傾向がある。

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、相対湿度差ΔＲＨ［％］に応じて現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の制御範囲の設定としてＴ／Ｄ比の上限値を補正制御する。相対湿度差ΔＲＨ［％］は現像容器41内の現像剤の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の補給トナーの相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との差である。これに加えて、同相対湿度差ΔＲＨ［％］応じて引き戻し電位差を小さくすることで、下草トナーの発生を低減し、スリーブゴーストを低減することができる構成とした。

第一の湿度検知部となる温度センサ81、温湿度センサ83により現像容器41内の相対湿度相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］を検知する。そして、第二の湿度検知部となる温度センサ82、温湿度センサ83によりトナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］を検知する。そして、現像容器41内の相対湿度相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。

そして、相対湿度差ΔＲＨ［％］が大きくなった場合には、小さい場合に比べて感光ドラム１の非画像部電位と、現像スリーブ44に印加する現像電位との電位差である引き戻し電位差を小さくする。相対湿度差ΔＲＨ［％］は第一、第二の湿度検知部により検知されたそれぞれの湿度検知結果の差である。

図13（ａ）に示すように、プリンタ制御部300は、現像容器41内（現像容器内）の相対湿度と、トナーホッパ84内（補給容器内）の相対湿度との相対湿度差を算出する。そして、その相対湿度差が大きい場合は、小さい場合に比べて感光ドラム１の非画像部電位と、現像スリーブ44に印加する現像電位との電位差である引き戻し電位差を小さくするように制御する。現像容器41内の相対湿度は、第一の湿度検知部となる温度センサ81、温湿度センサ83により検知される。トナーホッパ84内の相対湿度は第二の湿度検知部となる温度センサ82、温湿度センサ83により検知される。プリンタ制御部300はバイアス制御部を兼ねる。

図12に本実施形態の温湿度検知制御を示すフローチャートを示す。図13（ａ）に本実施形態において相対湿度差ΔＲＨ［％］に対応して引き戻し電位差を制御する引き戻し電位差補正テーブルを示す。また、前記第１実施形態で前述した図９（ａ）に示したＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルによる現像容器41内のトナーと磁性キャリアとのＴ／Ｄ比の上限値補正制御も同時に実施する。

本実施形態において、通常時の引き戻し電位差は１７０［Ｖ］である。図12のステップＳ１〜Ｓ４において、高温高湿（３０［℃］／８０［％］）環境下で相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。即ち、温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果から前記数１式、数２式を用いて現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。そして、相対湿度差ΔＲＨ［％］に応じて図13（ａ）の引き戻し電位差補正テーブルを用いて引き戻し電位差を補正し、スリーブゴーストの評価を実施した。

高温高湿（３０［℃］／８０［％］）環境下において、反射型濃度計Ｘ-Ｒｉｔｅで測定した場合の記録材10上のパッチ画像濃度が１．４５を達成するための現像スリーブ44に印加する現像電位となる現像バイアス電圧を−３００［Ｖ］とする。そして、感光ドラム１の非画像部電位となる帯電バイアス電圧を−４７０［Ｖ］として画像形成した。このとき、トナーホッパ84に通じるトナーカートリッジ８内のトナーボトルを交換すると、画像形成装置100本体に設けた温湿度センサ83により装置外の温湿度を（３０［℃］／８０［％］）と検知する（ステップＳ１）。

そして、温度センサ81により現像容器41内の温度を３６［℃］と検知する（ステップＳ２）。温度センサ82によりトナーホッパ84内の温度を３０［℃］と検知する（ステップＳ３）。これらの温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果から相対湿度差ΔＲＨ［％］が、およそΔ２０［％］と算出される（ステップＳ４）。即ち、前記数１式、数２式を用いて現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］が、およそΔ２０［％］と算出される。

そして、ステップＳ21において、図13（ａ）に示す引き戻し電位差補正テーブルに従って引き戻し電位差を当初の１７０［Ｖ］から相対湿度区分{２０≦ΔＲＨ＜４０}に示される引き戻し電位差を１４０［Ｖ］へ変更する。このために、感光ドラム１の非画像部電位となる帯電バイアス電圧を当初の−４７０［Ｖ］から−４４０［Ｖ］へと設定変更を実施する。このとき、上述の前記第１実施形態と同様に、評価画像として、Ａ３サイズの記録材10の先端から１０mmの位置に主走査方向に１０mm角のベタパッチ画像が１０個並んでいる。そして、パッチ画像の記録材搬送方向で１０mm後端側一面にハーフトーン画像を形成した。

この場合、スリーブゴーストレベルが４レベルから９レベルまで向上した。また、同時にＴ／Ｄ比の上限値は、図９（ａ）に示したＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルの相対湿度区分{２０≦ΔＲＨ＜４０}に示される−１．０［％］を補正値として設定した。Ｔ／Ｄ比の当初の目標上限値が１２［％］から１１［％］に設定変更された。各種現像条件（帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、レーザーパワー調整）の設定制御を実施し（ステップＳ22）、画像濃度を適性に制御する。このとき、記録材10上の白地部かぶりは殆んど発生せず、良好な画像を得ることが出来た。

また、常温低湿（２５［℃］／５［％］）環境下において、同様に相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。即ち温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果から前記数１式、数２式を用いて現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］を算出する。

そして、相対湿度差ΔＲＨ［％］に応じて図13（ａ）の引き戻し電位差補正テーブルを用いて引き戻し電位差を補正し、スリーブゴーストの評価を実施した。同様に反射型濃度計Ｘ-Ｒｉｔｅで測定した場合の記録材10上のパッチ画像濃度が１．４５を達成する。このための現像スリーブ44に印加する現像電位となる現像バイアス電圧を−４８０［Ｖ］とした。そして、感光ドラム１の表面電位となる帯電バイアス電圧を−６５０［Ｖ］として画像形成した。

このとき、トナーホッパ84に通じるトナーカートリッジ８内のトナーボトルを交換すると、画像形成装置100本体に設けた温湿度センサ83により装置外の温湿度を（２５［℃］／５［％］）と検知した（ステップＳ１）。温度センサ81により現像容器41内の温度を２８［℃］と検知した（ステップＳ２）。温度センサ82によりトナーホッパ84内の温度を２６［℃］と検知した（ステップＳ３）。

これらの温度センサ81，82及び温湿度センサ83により検知されたそれぞれの温湿度検知結果から相対湿度差ΔＲＨ［％］が、およそΔ４３［％］と算出される（ステップＳ４）。即ち、前記数１式、数２式を用いて現像容器41内の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］が、およそΔ４３［％］と算出される。

そして、ステップＳ21において、図13（ａ）に示す引き戻し電位差補正テーブルに従って引き戻し電位差を当初の１７０［Ｖ］から相対湿度区分{４０≦ΔＲＨ＜６０}に示される引き戻し電位差を１３０［Ｖ］へ変更する。このために、感光ドラム１の非画像部電位となる帯電バイアス電圧を当初の−６５０［Ｖ］から−６１０［Ｖ］へと設定変更が実施された。このとき、上述の前記第１実施形態と同様に、評価画像として、Ａ３サイズの記録材10の先端から１０mmの位置に主走査方向に１０mm角のベタパッチ画像が１０個並んでいる。パッチ画像の記録材搬送方向で１０mm後端側一面にハーフトーン画像を形成した。

この場合、スリーブゴーストレベルが３レベルから８レベルまで向上した。また、同時にＴ／Ｄ比の上限値は、図９（ａ）に示したＴ／Ｄ比の上限値補正テーブルの相対湿度区分{４０≦ΔＲＨ＜６０}に示される−１．５［％］を補正値として設定した。Ｔ／Ｄ比の当初の目標上限値が１２［％］から１０．５［％］に設定変更された。

そして、各種現像条件（帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、レーザーパワー調整）の設定制御を実施し、画像濃度を適性に制御する（ステップＳ22）。このとき、現像スリーブ44上のトナーの帯電量分布は図13（ｂ）に示すように帯電量が「０」近傍のトナー量が極めて少なくシャープな分布にすることができ、且つ記録材10上の白地部かぶりは殆んど発生していない良好な画像を得ることが出来た。

また、本実施形態の引き戻し電位差補正制御を実施せず、図５に示すようにトナーの帯電量分布が帯電量が「０」近傍のトナー量が多くブロードな分布のときは、弱帯電トナーだけでなく、反転トナーが発生してしまう。この場合に反転トナーかぶりが発生してしまうことがあるため、本実施形態の引き戻し電位差補正制御を行うことで、弊害なくスリーブゴーストに対して良好な構成を提案することができる。

以上により、下草トナーに起因するスリーブゴーストやスジ状の画像不良を低減することが可能となり、画像不良の無い画像形成装置を提供することができた。即ち、現像容器41内の現像剤と、トナーホッパ84内の補給用トナーとの調湿状況が異なる場合にも相対湿度差ΔＲＨ［％］応じて該現像容器41内の現像剤のＴ／Ｄ比の上限値を設定する。即ち、現像容器41内の現像剤の相対湿度ＲＨ（Ｔ）［％］と、トナーホッパ84内の補給トナーの相対湿度ＲＨ（ｔ）［％］との相対湿度差ΔＲＨ［％］応じて該現像容器41内の現像剤のＴ／Ｄ比の上限値を設定する。

これにより、トナーと磁性キャリアとの接触機会が高まりトナーの帯電量分布を帯電量が「０」近傍のトナー量が極めて少なくシャープな分布にすることができる。更に静電潜像担持体となる感光ドラム１の非画像部電位と、現像剤担持体となる現像スリーブ44に印加する現像電位との差である引き戻し電位差を小さくする。これにより、現像スリーブ44の表面の下草トナー量が減少しスリーブゴーストの低減が可能となる。

41，41Ｙ〜41Ｋ …現像容器
45 …インダクタンスセンサ(濃度センサ)
81，81Ｙ〜81Ｋ …温度センサ（第一の湿度検知部）
82，82Ｙ〜82Ｋ …温度センサ（第二の湿度検知部）
83 …温湿度センサ（第一、第二の湿度検知部）
84，84Ｙ〜84Ｋ …トナーホッパ（補給容器）
85，85Ｙ〜85Ｋ …補給スクリュー部材(補給手段)
100 …画像形成装置
300 …プリンタ制御部(第１〜第３の制御部、制御部、バイアス制御部)

Claims (3)

1. トナーと磁性キャリアとが収容される現像容器と、
   補給用トナーが収容される補給容器と、
   前記補給容器内の現像剤を前記現像容器に補給する補給手段と、
   前記現像容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第一の湿度検知部と、
   前記補給容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第二の湿度検知部と、
   画像情報に基づいて、前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、
   前記制御部は、前記第一、第二の湿度検知部により検知されたそれぞれの湿度検知結果の差が大きい場合は、小さい場合に比べて前記補給手段の単位時間当たりの最大補給量が小さくなるように前記補給手段の動作を制御し、前記補給手段による補給量に応じて、前記最大補給量が小さい場合は、大きい場合に比べて、連続画像形成時に搬送される記録材と記録材との間隔を大きくするように変更されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第一、第二の湿度検知部により検知されたそれぞれの湿度検知結果の差に応じて、前記最大補給量を段階的に小さくするように制御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. 画像情報に応じて静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体に対向して配置され、該静電潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、
   トナーと磁性キャリアとが収容される現像容器と、
   補給用トナーが収容される補給容器と、
   前記補給容器内の現像剤を前記現像容器に補給する補給手段と、
   前記現像容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第一の湿度検知部と、
   前記補給容器の雰囲気中の湿度に関する情報を検知する第二の湿度検知部と、
   前記静電潜像担持体の非画像部電位と、前記現像剤担持体に印加する現像電位との電位差を制御するバイアス制御部と、
   を有し、
   前記バイアス制御部は、前記第一、第二の湿度検知部により検知されたそれぞれの湿度検知結果の差が大きい場合は、小さい場合に比べて前記電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。

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