JP6000624B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成においては、トナーの帯電量が画像濃度などの画質に反映される。このため、その帯電量を支配する湿度もまた把握すべきパラメーターである。そこで、特許文献１のような、補給トナーを収容するトナーボトル内に湿度検知手段を備えてトナーの湿度を検出しようとする技術があった。

特開２００５−１９５８８６

特許文献１には、トナーカートリッジ内のトナーの湿度はトナーカートリッジ周辺の湿度に馴染むため、トナーカートリッジ外壁の湿度をトナーの湿度として検出することができると記載されている。

しかしながら、より精密にトナーの湿度を把握しようとする場合、上記方法では、十分な湿度を把握することは困難であった。

本発明の目的は、湿度変化があった場合に、画像形成条件を適切に設定することで、高い画質のトナー像を形成することである。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、前記現像器の周囲の湿度を検知する湿度センサーと、前記湿度センサーによって異なる時点で検知された湿度情報によって、転写材に形成される画像濃度に関するパラメーターを制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、湿度変化に対する前記画像濃度に関するパラメーターの変化量を、前記現像器に収容されているトナー残量が多い場合には小さく、前記現像器に収容されているトナー残量が少ない場合には大きく設定することを特徴とする。

上述の構成により、湿度変化があった場合に、画像形成条件を適切に設定することで、高い画質のトナー像を形成することができる。

第１実施形態の画像形成装置の説明図。 第１実施形態の画像形成装置の制御系のブロック図。 第１実施形態の現像器内のトナーの様子の説明図。 第１実施形態の現像器内のトナー残量と調湿時定数の関連を示すグラフ。 第１実施形態で求めた湿度値ＲＨ_Ｌ左と、Ｖｃｈｇ、Ｖｄｅｖの関連を示すグラフ。 第１実施形態におけるプリンタ制御を説明するフローチャート。 第２実施形態の画像形成装置の説明図。 第２実施形態の各ステーションの説明図。 第２実施形態の画像形成の制御ブロック図。 第２実施形態のトナーボトルのトナー残量と調湿時定数の関連を示すグラフ。 第２実施形態におけるプリンタ制御を説明するフローチャート。 第３実施形態の画像形成の制御ブロック図。 第３実施形態におけるプリンタ制御部の共通部分を説明するフローチャート。 第３実施形態におけるプリンタ制御部の全体を説明するフローチャート。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態の画像形成装置の説明図である。まず、画像形成装置１０１の動作について簡単に説明する。

図１に示すように、一次帯電器２１によって帯電された感光体ドラム２８（像担持体）の表面を、露光装置２２から照射されるレーザーによって露光する。これにより、感光体ドラム２８上に静電潜像が形成される。この静電潜像を、現像器１によって現像しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器２３によって、感光体ドラム２８に直接接触する転写材２７の表面に静電的に転写される。

トナー像を転写した転写材２７は定着器２５による加熱を受ける。すると、トナー像は転写材２７に定着し、永久画像となる。また転写後に感光体ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去される。

図２は第１実施形態の画像形成装置の制御系のブロック図である。

図２に示すように、プリンタ制御部３００（制御部）は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３（記憶部）を搭載する。プリンタ制御部３００は、温度センサー及び湿度センサーとして温湿度センサー５１等の出力結果を検知し、帯電バイアス電源４１、現像バイアス電源４２などの動作を制御する。また、プリンタ制御部３００は、レーザー制御部２００と相互通信し、露光装置２２によるレーザーの照射を制御する。

次に図１及び図２に示す各部材を、より詳しく説明する。

感光体ドラム２８は負帯電極性のＯＰＣ感光体であり、接地されたアルミニウム製のドラム基体上に、主として樹脂からなる機能層を順次に設けたものである。機能層の表面を、一次帯電器２１に、帯電バイアス電源４１から、直流成分Ｖｃｈｇ（Ｖ）に交流成分を重畳した帯電バイアスを印加することによって一様に帯電する。この部分の電位を白地部電位Ｖｄ（Ｖ）と呼ぶ。

このような「ＡＣ帯電方式」では、Ｖｃｈｇ（Ｖ）の値がほぼＶｄ（Ｖ）になるように交流成分が調整される。このＶｄ（Ｖ）部に画像情報に基づいて露光装置２２のレーザーによる最大露光を行う。すると、露光された部分が除電されて電位が接地側に近づく。この部分の電位を最大濃度部電位（画像部電位）またはＶｌ（Ｖ）と呼ぶ。

画像形成装置は、現像剤として磁性トナーを用いた磁性一成分現像方式を用いる。磁性トナーはポリエステルを主体とした樹脂に磁性体かつ着色料であるマグネタイトなどを混錬重合したものを粉砕分級して体積平均粒径が５〜１０（μｍ）程度の粉体としたものである。トナーはその湿度によって帯電量が変化し、湿度が低い時は帯電量が高く、湿度が高い時には帯電量は低くなる。

現像器１は、非磁性金属素管に固定配置されたマグネット５を内包した現像スリーブ３（現像剤担持体）を有する。現像スリーブ３は感光体ドラム２８に対し非接触に設けられ、現像スリーブ３に担持された磁性トナーは磁気ブラシを形成し、磁性トナーはブレード４において層厚規制されるとともに、摩擦により帯電付与される。そして、層厚を規制された磁性トナーが、感光体ドラム２８に近接することで、現像が行われる。

現像スリーブ３には現像バイアス電源４２から、所定の直流成分Ｖｄｅｖ（Ｖ）に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されている。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は３ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．５ｋＶである。このような現像方式を非接触磁性一成分方式と呼ぶ。

Ｖｌ−Ｖｄｅｖの差分の絶対値をＶｃｏｎｔと呼び、現像スリーブ３から見た静電潜像の最大濃度部の電位のことを指す。またＶｄ−Ｖｄｅｖの絶対値をＶｂａｃｋと呼ぶ。Ｖｂａｃｋは、白地部のトナーかぶりを保証するために設けた電位差である。本実施形態ではプリンタ制御部３００が、ＶｃｈｇおよびＶｄｅｖを制御することによってＶｃｏｎｔを変化させ、画像濃度を調整する。

非接触磁性一成分現像方式の場合、トナーの帯電量が低すぎると現像バイアスによる電界によって受ける力が小さくなる。すると、感光体ドラム２８上に付着するトナー量が少なくなる。

トナーの帯電量が徐々に大きくなっていくとトナー付着量は増えていくが、ある程度トナーの帯電量が増えていくと、感光体ドラム２８上のトナー層に由来する電界によって、現像バイアスによる電界が弱まっていく。この現象はトナーの帯電量が増えていくと顕著になる。このため、トナーの帯電量が大きくなりすぎると結果として現像バイアスによる電界を弱める結果となってしまい、トナー付着量は逆に下がっていく傾向を示す。つまり、非接触一成分現像方式の一般的な傾向としては、横軸にトナー帯電量、縦軸にトナー付着量をとったグラフは、中央が高くなった山なりの曲線となる。

本実施形態の現像条件においては、その山の右側の部分、すなわち低湿になるに従ってトナー帯電量が上がっていくと、トナー付着量が下がるような領域を用いている。このため、低湿環境下ではＶｃｏｎｔを大きく、高湿環境下ではＶｃｏｎｔを小さくすることで、トナー付着量が一定量となるように調整している。画像形成によってトナーは消費され量が減っていくが、現像容器２内に配設される撹拌部材６の回転に従って図１の左方向へと送られていく。

（現像容器内のトナー湿度の検出方法）
本実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。

従来は、トナーカートリッジ（現像容器）内のトナーの湿度を、トナーカートリッジ周辺の湿度に馴染むと考えていた。このため、トナーカートリッジ外壁の湿度をトナーの湿度として検出し、温湿度センサーによる湿度検出値（湿度情報）をそのまま用いて画像形成条件（Ｖｃｏｎｔ等）を調整していた。

しかし、本発明者らのより深い検討によると、トナーの湿度は必ずしもトナーカートリッジ周辺の湿度に馴染むものではなく、以下の（１）及び（２）のことがわかった。

（１）空気に触れたトナーは、所定の速度で「調湿」する。この速度を「調湿速度」という。ここで、「調湿」とは、周囲の空気の湿度にトナーの湿度が馴染む（追従して同じ値になる又は近づく）ことである。

また、「所定の速度」とは、指数関数における時定数にして数１０〜１００（ｍｉｎ）程度である。この値は、現像容器にトナーを収容して、粉面からの深さ数ｍｍ〜数１０ｍｍ付近のトナーの湿度が、外気に対してどのくらいの時間をおいて追従するかを調べたものである。

このように、調湿速度には幅があることを考慮すれば、朝方や夕方に気温の変動に伴って数時間にわたり湿度が変化していくような場合、温湿度センサー５１による湿度検出値がそのままトナーの湿度となるわけではないことがわかる。

（２）トナー自体はあまり空気をよく通すものではない。このため、ボトル内部の空気から遠い（粉面からの深さ数１００ｍｍ程度）トナーは、ほぼ空気から遮断される。

この時の調湿速度は、指数関数における時定数にして数１０００〜１００００（ｍｉｎ）程度となる。つまり、周囲の環境に追従して湿度が変化するのは、トナーボトル内のトナーの中でも外気に触れている一部のトナーだけである。一方で、外気から遮断されているトナーの湿度は、なかなか外気には馴染まないことがわかる。

これらの結果を考慮すれば、「所定容量のトナーは、空気との接触面積が大きいと調湿速度が大きくなる。一方で、空気との接触面積が小さいと調湿速度が小さくなる」ことがわかる。

また、「粉体としてのトナーの形状が概略同様である場合は、トナー容量が大きい場合、調湿速度は小さくなる。一方で、トナー容量が小さい場合、調湿速度は大きくなる」という全体の傾向をつかむことができる。

図３は第１実施形態の現像器内のトナーの様子の説明図である。上述のように、図３（ａ）に示すような現像器１内のトナーＴが多い時においては、トナーＴの調湿速度は遅くなる。一方、図３（ｂ）に示すような現像器１内のトナーＴが少ない時においては、調湿速度は速くなる。本実施形態においては、この傾向を考慮して画像形成条件を調整する。

また、画像形成条件の調整は、トナー量の考慮に加えて、現像器１において、現像スリーブ３に対向する開口部付近は、他の部分（図３で現像器１内の右側にあたる部分）よりも調湿速度が速いという傾向も考慮する。

開口部付近と他の部分との境界は、現像スリーブ３の付近に引いた仮想線（破線Ｌ）とする。この破線Ｌによって現像器１を左右の領域に分け、破線Ｌの左右の領域で異なる調湿速度を適用する。尚、破線Ｌは概念上の位置を示すものであり、現実にその位置に何らかの部品構成の存在は必要としない。

以下で説明する「調湿速度」や「トナー湿度」は、実際には、現像器１の中で連続的に変化していくものである。詳細な計算のためには現像器１内を細かく区分して数式を適用するのがよいように思われるが、計算式の複雑化や計算量の増加を招くため好ましくない。そこで本実施形態では、あえて破線Ｌを境界として現像器１内を２か所に区切り、以下で説明するような数式によって、現像器１内のトナー湿度を計算する。このような工夫によって画像形成条件を必要かつ十分な精度で簡易に計算することができるようになる。次に具体的に説明する。

まず、破線Ｌの左側領域のトナーの容積平均湿度（ＲＨ_Ｌ左）と、右側領域のトナーの容積平均湿度（ＲＨ_Ｌ右）を次に示す計算によって求める。但し、この計算においては「破線Ｌの左側領域はトナーで満たされていること」を前提とし、具体的には、トナー量Ｗ（ｇ）が所定の範囲内の場合であるとする。本実施形態において、所定の範囲は１００（ｇ）≦Ｗ≦８００（ｇ）とした。尚、８００（ｇ）は本実施形態の現像器１が初期に充填されるトナー量である。尚、現像器１のトナー量は、形成する画像データの量か、以下に示すように静電潜像を形成する露光装置の露光量、のいずれかによって算出する。

ＲＨ_Ｌ左、ＲＨ_Ｌ右の初期値は、工場でトナーを充填する際の環境湿度と考えるのが適切と思われる。本実施形態では５０％とする。またこの値を初期値に戻すのは、現像器１を新品に交換した時、つまり密封されていた状態の新品の現像器１を開封したタイミングである。

まずＲＨ_Ｌ左について説明する。破線Ｌの左側領域は、現像スリーブ３付近から外気が接触し、比較的調湿速度が速い。調湿速度は実験的に求めることができ、この部分の調湿時定数β_Ｌ左は２００ｍｉｎである。この領域は体積一定（Ｖ（ｇ）＝１００ｇとする）であり、この領域全体にトナーが存在している間は、調湿時定数β_Ｌ左は近似的に一定と考える。また破線Ｌの右側領域の湿度の影響は、現像スリーブ３側からの外気の影響より十分小さいので計算上無視してよい。

ここで「ＲＨ_Ｌ左の変化のうち、調湿によって変化した分のみを考慮した湿度値ＲＨｐ」を数式として表すと、
ＲＨｐ＝（ＲＨｍ_Ｌ左−ｒｈ）×ｅｘｐ（−（ｔｎ−ｔｍ）／β_Ｌ左）＋ｒｈ …式（１）
となる。

但し、
ＲＨｍ_Ｌ左：前回算出してプリンタ制御部３００に記憶されているＲＨ_Ｌ左の値（ＲＨ％）
ｒｈ：温湿度センサー５１が検知した外気の湿度値（ＲＨ％）
β_Ｌ左：破線Ｌの左側領域の調湿時定数（ｍｉｎ）
である。

また、トナー像としてこの領域から出ていくトナーと、それを補うように破線Ｌの右側領域から流入してくるトナーとがある。この流出するトナー量と流入するトナー量とを計算上等しいと考え、Δｚ（ｇ）とする。

一方、出ていくトナーと入ってくるトナーの湿度は異なるため、この分を計算に加味する。Δｚはトナー像のトナー付着重量でもある。このため、プリンタ制御部３００がレーザー制御部２００から露光量の総和データΣを受け取り、その総和データに基づいて、Δｚを、
Δｚ＝Σ×（Δｚ_ｆｆ／Σ_ｆｆ） …式（２）
とする。

但し、
Δｚ_ｆｆ：全面最大濃度画像を露光した時のトナー消費量（ｇ）
Σ_ｆｆ：全面最大濃度画像を露光した時のΣの値
として算出する。この「入れ替わりによる湿度変化分」を先述のＲＨｐに対し補正することで、現在求めたい「破線Ｌの左側領域のトナーの（平均）湿度値ＲＨ_Ｌ左」を得ることができる。

これを数式で表すと、
ＲＨ_Ｌ左＝ＲＨｐ×（Ｖ−Δｚ）／Ｖ＋ＲＨｍ_Ｌ右×Δｚ／Ｖ …式（３）
となる。

但し、
Ｖ：破線Ｌの左側領域にあるトナー重量（ｇ）
Δｚ：トナー像形成によって入れ替わるトナー重量（ｇ）
ＲＨｍ_Ｌ右：破線Ｌの右側領域にあるトナーの平均湿度（ＲＨ％）の前回算出値
である。

ここで、式（３）において「破線Ｌの右側領域にあるトナーの平均湿度」として前回算出した湿度値ＲＨｍ_Ｌ右を用いる。概念上、正しくはここで現在の湿度値ＲＨ_Ｌ右を用いるべきであるが、計算の都合上、ＲＨ_Ｌ右は下記の式（４）のように、ＲＨ_Ｌ左を求めてからでないと求めることができない。

そこで、後述の調湿時定数β_Ｌ右は、式（１）の調湿時定数β_Ｌ左よりも大きいことを考慮に入れ、ＲＨ_Ｌ左を求めるための時刻ｔｍ、ｔｎの区間においてはＲＨ_Ｌ右≒ＲＨｍ_Ｌ右とみなすことができる。このため、式（３）のように、現在の湿度値ＲＨ_Ｌ右ではなく、前回計算した湿度値ＲＨｍ_Ｌ右を用いる処理とすることで、十分に精度のよいＲＨ_Ｌ左の値を得ることができる。

次に破線Ｌの左側領域のトナーの湿度値ＲＨ_Ｌ左について説明する。本発明者らの検討で、破線Ｌの右側領域において次の２点が確かめられている。即ち、その領域に存在するトナー量Ｗが大きいと、調湿速度は小さくなり、調湿時定数β_Ｌ右は大きくなる。また、トナー量Ｗが小さいと調湿速度は大きくなり、調湿時定数β_Ｌ右は小さくなる。

図４は第１実施形態の現像器内のトナー残量と調湿時定数の関連を示すグラフである。具体的には、（ａ）は破線Ｌの右側領域における調湿時定数を示し、（ｂ）は破線Ｌの左側領域における調湿時定数を示す。

横軸にトナー量Ｗ（ｇ）、縦軸に調湿時定数β_Ｌ右をとった図４（ａ）のグラフは、右上がりの結果となる。即ち、トナー量Ｗが少ないと、調湿時定数β_Ｌ右が小さく、調湿速度が大きくなる。一方、トナー量Ｗが多いと、調湿時定数β_Ｌ右が大きく、調湿速度は小さくなる。

このような結果となる理由は、次のとおりである。まず、破線Ｌの右側のトナーは、トナー容量が減るにつれて、調湿速度が大きくなっていく。この状態で、図３（ｂ）に示すようにトナーの右側に空気が入り込むと、トナーと空気との接触面積が増加し、より調湿速度が大きくなっていくためである。ちなみに図４（ａ）のグラフは現像器１内の各部に小型温湿度センサーを配置し、外部の湿度を変更することで得られるデータから実験的に求めたものである。

破線Ｌの右側の領域の空気の湿度は、外気の相対湿度ｒｈではなくほぼ湿度値ＲＨ_Ｌ左に等しい。破線Ｌの右側の領域の空気は、本来、現像スリーブ３側から流入する外気に由来する空気であるが、湿度値ＲＨ_Ｌ左のトナー中を通過してきた空気である。この空気はトナーの中を通過する間、空気とトナーの間で水分のやりとりが行われる。しかしながら、同体積の空気とトナーを比べた時、水分を吸収する量はおよそ１：１００程度である。このため、水分のやりとりが平衡に達するのは空気とトナーの相対湿度が等しくなった時点であると仮定することができ、その平衡点は元のトナーの相対湿度値に近しい。

これらを考慮すると、破線Ｌの右側領域のトナーの平均湿度をＲＨ_Ｌ右は、次の数式、
ＲＨ_Ｌ右＝（ＲＨｍ_Ｌ右−ＲＨ_Ｌ左）×ｅｘｐ（−（ｔｎ−ｔｍ）／β_Ｌ右）＋ＲＨ_Ｌ左 …式（４）
によって求められる。

但し、
ＲＨｍ_Ｌ右：前回のＲＨ_Ｌ右の計算値（ＲＨ％）
ＲＨ_Ｌ左：今回式（３）で算出した、破線Ｌの左側領域のトナーの平均湿度値（ＲＨ％）
ｔｎ：現在湿度を算出している時刻（ｍｉｎ）
ｔｍ：前回、ＲＨｍ_Ｌ右を算出したときの時刻（ｍｉｎ）
β_Ｌ右：破線Ｌの右側領域の調湿時定数（ｍｉｎ）
である。

最後に、トナー量Ｗ（ｇ）が、０（ｇ）≦Ｗ＜１００（ｇ）の場合については、計算を簡略にするため、破線Ｌの両側に存在するトナーをまとめて扱う。原理的には、１００（ｇ）≦Ｗ≦８００（ｇ）の場合でトナーの入れ替わりがない状態を考えればよいから、求めたい湿度値ＲＨ_Ｌ左は、式（２）と同じ形で求められる。すなわち、
ＲＨ_Ｌ左＝（ＲＨｍ_Ｌ左−ｒｈ）×ｅｘｐ（−（ｔｎ−ｔｍ）／β_Ｌ左）＋ｒｈ …式（５）
である。

但し、考えるトナーの量が一定ではなくなるため、時定数となるβ_Ｌ左の値は式（１）の場合のようにＷによって変化する。具体的には図４（ｂ）に示したグラフのように、定義する。ちなみに図４（ｂ）のグラフは現像器１内の各部に小型温湿度センサーを配置し、外部の湿度を変更することで得られるデータから実験的に求めたものである。なおＷ＝０（ｇ）の点のβ_Ｌ左の値は１０（ｍｉｎ）とする。これは、式（５）において、分母が０となることを防止するためである。

以上のように現像器１内の破線Ｌより左側の部分の適切な湿度値ＲＨ_Ｌ左を求めると、湿度値は現像されるトナーの帯電量を支配するため、適切な帯電量、そして適切な画像形成条件を設定することができる。

ここで、本実施形態では図５のグラフに従ってＶｃｈｇとＶｄｅｖの設定をする。これにより、Ｖｃｏｎｔ（ＶｄｅｖとＶｌの差）を調整して画像濃度を一定にする。図５は第１実施形態で求めた湿度値ＲＨ（Ｌ左）と、Ｖｃｈｇ、Ｖｄｅｖの関連を示すグラフである。図５のグラフは実験的に求められるものである。

図６は第１実施形態におけるプリンタ制御を説明するフローチャートである。以下、図６のフローチャートにて画像形成装置の動作を詳しく説明する。画像形成装置の動作はプリンタ制御部３００によって統括的に行われる。

まず、プリンタ制御部３００がプリント指示を受信する（ステップＳ１０１）。すると、プリンタ制御部３００が計時部から現在時刻ｔｎを取得する。計時部としては、内蔵の計時部でもよいし、サーバー、端末などの外部計時部からでもよい。外部計時部は、プリンタ制御部３００に直接、又はレーザー制御部２００を介して接続される。また、プリンタ制御部３００は、温湿度センサー５１から相対湿度ｒｈの検知結果を読み込む。さらにプリンタ制御部３００は、レーザー制御部２００がこれからプリントする画像データから算出した露光量総和データΣを読み込む（ステップＳ１０２）。

次に、プリンタ制御部３００は不揮発性ＲＡＭ３０３から、記憶された時刻ｔｍ、湿度値ＲＨｍ_Ｌ右、湿度値ＲＨｍ_Ｌ左、トナー量Ｗｍを読み出す（ステップＳ１０３）。

続いて、Ｗｍ−Δｚの値をＷとして算出する（ステップＳ１０４）。そして、Ｗ≧１００（ｇ）かどうかの判定が行われる（ステップＳ１０５）。この判定は、上述のとおり、破線Ｌを用いて現像器１内を分割して湿度算出するかどうかの判定である。

ステップＳ１０５でＹの場合、プリンタ制御部３００は前述の式（１）、式（２）、式（３）、式（４）より、湿度値ＲＨ_Ｌ右、湿度値ＲＨ_Ｌ左を算出する（ステップＳ１０６）。そして、湿度値ＲＨ_Ｌ左の算出値に基づいて、図５に示す湿度と帯電バイアスとの関係から画像形成条件であるＶｃｈｇ、Ｖｄｅｖを決定する（ステップＳ１０７）。ここで、ＲＯＭ３０２には図４（ａ）（ｂ）のグラフが記憶されていて、プリンタ制御部３００は式（１）で用いるβ_Ｌ左は図４（ｂ）から、式（４）で用いるβ_Ｌ右は図４（ａ）を参照して求める。

続いて、プリンタ制御部３００はプリント動作を行う。ここで、プリンタ制御部３００は、帯電バイアス電源４１にＶｃｈｇの値を、現像バイアス電源にＶｄｅｖの値を設定する。この設定値に基づいて画像形成が行われ、一定画像濃度のプリント出力を得る（ステップＳ１０８）。

画像形成後、不揮発性ＲＡＭ３０３に、ｔｍ＝ｔｎ、ＲＨｍ_Ｌ右＝ＲＨ_Ｌ右、ＲＨｍ_Ｌ左＝ＲＨ_Ｌ左、Ｗｍ＝Ｗの各値をそれぞれ格納し（ステップＳ１０９）、次回のプリントに備える。このようにして、画像形成動作を終了する。

ステップＳ１０５でＮの場合、湿度値ＲＨ_Ｌ右の値は必要ない。このため、プリンタ制御部３００は、前述の式（５）より湿度値ＲＨ_Ｌ左を算出する（ステップＳ１１０）。

湿度値ＲＨ_Ｌ左の算出値に基づいて、図５に示す湿度と帯電バイアスとの関係から画像形成条件であるＶｃｈｇ、Ｖｄｅｖを決定する（ステップＳ１１１）。ここで、プリンタ制御部３００は式（５）で用いるβ_Ｌ左を図４（ｂ）から参照して求める。この条件のもと、プリンタ制御部３００はプリント動作を行う（ステップＳ１１２）。そして、画像形成後、ｔｍ＝ｔｎ、ＲＨｍ_Ｌ左＝ＲＨ_Ｌ左、Ｗｍ＝Ｗ、とする（ステップＳ１１３）。

このように、ステップＳ１０５でＮの場合、即ち、トナー量Ｗ＜１００（ｇ）の場合は、ステップＳ１０５でＹの場合、即ち、トナー量Ｗ≧１００（ｇ）の場合と異なり、ＲＨ_Ｌ右の計算過程がない。このため、プリンタ制御部３００は、読みだしたＲＨｍ_Ｌ右の値をそのままＲＨｍ_Ｌ右に格納し、誤動作防止のため値を確定させてから、次回のプリントに備え動作を終了する。

以上のように、プリンタ制御部３００は、湿度変化に対する画像濃度に関するパラメーターの変化量を、現像器１のトナー残量が多い場合には小さく、現像器１のトナー残量が少ない場合には大きく設定する。即ち、現像器１のトナー残量が多い場合には、感光体ドラム２８に供給されるトナーの湿度変化が小さいことを前提として設定する画像濃度の変動幅を小さくする。一方、現像器１のトナー残量が少ない場合には、トナーの湿度変化が大きいことを前提として設定する画像濃度の変動幅を大きくする。このように、湿度変化があった場合に、画像形成条件を適切に設定することで、高い画質のトナー像を形成することができる。

以上、第１実施形態について説明したが、本発明は上記の構成のみに限定されるものではない。例えば、計時部を持たない画像形成装置の場合、時間情報の代わりに画像形成枚数を用いて動作させてもよい。精度の点では本実施形態の構成が好ましいが、発明の効果を十分に得ることができる。またトナー量Ｗは、現像器１内に設置されたピエゾ式、光学式などのトナー残量センサーを設置してその検知結果に基づいて求めてもよい。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態の構成を説明する。図７は第２実施形態の画像形成装置の説明図である。前述と同様の構成については同符号を用いることで説明を省略する。

本実施形態では、第１実施形態と比較して、次の特徴を有する。即ち、現像方式が二成分現像方式であること、消費されたトナーをトナーボトルから補給する構成であること、プリンタ制御部３００が現像器、ホッパーの周辺の湿度を算出し、二成分現像剤、補給トナーの湿度を算出することである。

現像方式として二成分現像を用いているということは、所定量の二成分現像剤が現像によって消費したトナーを補給する必要があるということである。このとき、消費されるトナーの湿度と、補給されるトナーの湿度が異なる場合、その差分および入れ替わり量によって二成分現像剤の湿度が異なる結果を示す。ここで、補給されるトナーの湿度を正確に算出するため、本発明の考え方を適用する。

図７に示すように、本実施形態の画像形成装置はイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのトナー像を形成するためのステーション（画像形成部）を有する。各画像形成部の構成は同一であるため、以下の説明では、トナー色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に関する添え字を適宜省略し、符号の数字のみを示す。

本実施形態の画像形成装置１０２は、感光体ドラム２８（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を並置して設けた、いわゆるタンデム方式のフルカラー画像形成装置である。

画像形成装置１０２は、各色のステーション（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）において各色のトナー像を作像し、転写帯電器２３（一次転写ローラー）によって中間転写ベルト２４に転写する。この一次転写を各ステーションで行うことで、中間転写ベルト２４上に４色のトナー像が重ね合わされる。

その後、画像形成装置１０２は、転写帯電器３３（二次転写ローラー）によって４色分のトナー像を転写材２７に一括して二次転写する。トナー像が転写された転写材２７は、定着器２５による加熱及び加圧を受ける。すると、トナー像は転写材２７に定着し、永久画像となる。転写材２７に転写されなかった残トナーは中間転写ベルトクリーナー３６によって除去される。

図８は第２実施形態の各ステーションの説明図である。図８によって、各ステーションの現像器１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について詳しく説明する。本実施形態においては、各ステーションに、補給トナー槽としてのトナーボトル７又はホッパー８を有する。

図８に示すように、本実施形態では非磁性トナーと磁性キャリアを混合し現像剤として用いる「二成分現像方式」を採用している。非磁性トナーはポリエステル系やスチレンアクリル系の樹脂を主体とし、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色に応じた着色剤、および定着助剤であるワックスを混合した樹脂を粉砕分級したものである。

磁性キャリアはフェライト等の樹脂粉体からなるコアを樹脂によりコートしたものを用いる。体積平均粒系は２０〜１００μｍのものを用いる。トナー像形成によって消費した分のトナーは、トナーボトル７からいったんホッパー８に貯蔵される。トナーは、ホッパー８内で補給量安定の目的で所定の範囲の粉面を維持した状態で、計量スクリュー９によって所定量が計量されて現像容器２に対して補給される。補給されたトナーは現像容器２内の撹拌部材６によって二成分現像剤と混合撹拌される。トナーボトル７は、図８の紙面と垂直方向に長い円筒形状をしていて、画像形成装置１０２の手前側に備えた開口部からホッパー８にトナーを補給する。

また、センサーは、現像温度センサー５２、ホッパー温度センサー５３が備えられる。

図９は第２実施形態の画像形成の制御ブロック図である。センサーに関しては、少なくとも、温湿度センサー５１、現像温度センサー５２、ホッパー温度センサー５３を有する。

温湿度センサー５１は、画像形成装置１０２内の温度ｔｍｐ_本体（℃）、相対湿度ｒｈ_本体（ＲＨ％）を検知する（図７参照）。

また、図８に示した各現像器１には、現像温度センサー５２が配置され、現像器１の温度ｔｍｐ_現像（℃）を検知する。現像温度センサー５２は、それぞれ現像容器２に接触あるいは近接して配置される。また、各ホッパー８にはホッパー温度センサー５３が配置され、ホッパー８の温度ｔｍｐ_ホッパー（℃）を検知する。ホッパー温度センサー５３は、ホッパー８に接触あるいは近接して配置される。

現像器１の温度ｔｍｐ_現像は現像動作が行われると二成分現像剤の摩擦などで自己昇温する。このため、特に画像形成中は、温度ｔｍｐ_現像が温湿度センサー５１の温度ｔｍｐ_本体より高くなる。一方、温度ｔｍｐ_ホッパーは温湿度センサー５１の温度ｔｍｐ_本体（℃）とほぼ同等である。

プリンタ制御部３００は、温度ｔｍｐ_本体、相対湿度ｒｈ_本体（ＲＨ％）から装置内の空気の重量絶対水分量ＡＢＳ（ｇ／ｋｇＤＡ）を算出する。そして、その値と温度ｔｍｐ_現像とから現像器１付近の相対湿度ｒｈ_現像（ＲＨ％）を算出する。また、温度ｔｍｐ_ホッパーとからホッパー８付近の相対湿度ｒｈ_ホッパー（ＲＨ％）を算出する。

ここで、重量絶対水分量ＡＢＳ（ｇ／ｋｇＤＡ）の算出について説明する。この値は、乾燥した空気（ＤｒｙＡｉｒ）１（ｋｇ）あたりに、何（ｇ）の水が溶けているかを示す値であって、その空気の蒸気圧と相対湿度から、理想気体の状態方程式を解くことで求められる。

まず温度τ（℃）における空気の（飽和）水蒸気圧Ｅσ（τ）（Ｐａ）を求める。これは温度０℃〜６０℃の領域において、以下のようなＴｅｔｅｎｓの近似式、
Ｅσ（τ）＝６１１×１０＾（７．５×τ／（τ＋２３７．３） ）（Ｐａ） …式（１０１）
によって求められる。

この飽和水蒸気圧に相対湿度ｒｈを乗じ、
Ｅ（τ）＝Ｅσ（τ）×ｒｈ …式（１０２）
とすることでその空気における水蒸気圧Ｅ（τ）（Ｐａ）が求められる。

ここで、求めたい重量絶対水分量ＡＢＳ（ｇ／ｋｇＤＡ）は、水の重さ＝Ｍｗａｔｅｒ（ｇ）、乾燥空気の重さＭＤｒｙＡｉｒ（ｇ） の比（ｇ／ｇＤｒｙＡｉｒ）をとってさらに１０００倍したものに相当する。

水、乾燥空気それぞれのモル数ｎｗａｔｅｒ、ｎＤｒｙＡｉｒは、
ｎｗａｔｅｒ＝Ｍｗａｔｅｒ／（水の分子量）
ｎＤｒｙＡｉｒ＝ＭＤｒｙＡｉｒ／（空気の分子量）
によって求められる。

水に対し理想気体の状態方程式を適用すると、体積Ｖ、気体定数Ｒとして、
水：Ｅ（τ）×Ｖ＝（Ｍｗａｔｅｒ／（水の分子量））×Ｒ×τ …式（１０３）
である。

乾燥空気の分圧は１気圧（１０１３００Ｐａ）より水の分圧を引いたものなので、乾燥空気に対し理想気体の状態方程式は、
乾燥空気：（１０１３００−Ｅ（τ））×Ｖ＝（ＭＤｒｙＡｉｒ／（空気の分子量））×Ｒ×τ …式（１０４）
となる。

ここで、
式（１０３）／式（１０４）として整理すると、
重量絶対水分量（ｇ／ｇＤＡ）＝（水の分子量×Ｅ（τ））／空気の分子量×（１０１３００−Ｅ（τ）） …式（１０５）
である。

水の分子量＝１８．０１５４、空気の平均分子量＝２８．９９６であり、また、乾燥空気の数値をｋｇで表わす。この場合、重量絶対水分量ＡＢＳは、
重量絶対水分量ＡＢＳ（ｇ／ｋｇＤＡ）＝６２１．３×Ｅ（τ）／（１０１３００−Ｅ（τ）） …式（１０６）
として求められる。

すなわち、温湿度センサー５１が測定した温度ｔｍｐ_本体、相対湿度ｒｈ_本体（ＲＨ％）から求められる重量絶対水分量ＡＢＳ_本体は、式（１０２）、式（１０６）を用いると、次のように求められる。即ち、
ＡＢＳ_本体＝６２１．３×Ｅ（ｔｍｐ_本体）×相対湿度ｒｈ_本体／（１０１３００−Ｅ（ｔｍｐ_本体）×相対湿度ｒｈ_本体） …式（１０７）
となる。

ここで、温度ｔｍｐにおける相対湿度ｒｈとは、その温度での飽和重量絶対水分量に対するその空気の絶対水分量の比である。温度ｔｍｐ（℃）の飽和重量絶対水分量であるＡＢＳ_飽和（ｔｍｐ）は、式（１０２）でｒｈ＝１００（％）とすればよい。このため、
ＡＢＳ_飽和（ｔｍｐ）＝６２１．３×Ｅ（ｔｍｐ）／（１０１３００−Ｅ（ｔｍｐ）） …式（１０８）
となる。

以上をもって、求めるべき相対湿度ｒｈ_現像と相対湿度ｒｈ_ホッパーは、次の式のようになる。即ち、
ｒｈ_現像＝ＡＢＳ_本体／ＡＢＳ_飽和（ｔｍｐ_現像） …式（１０９）
ｒｈ_ホッパー＝ＡＢＳ_本体／ＡＢＳ_飽和（ｔｍｐ_ホッパー） …式（１１０）
のように表すことができる。

この相対湿度ｒｈ_現像と相対湿度ｒｈ_ホッパーなどの算出値を基にして、最終的には二成分現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを求め、その値に基づいて画像形成条件を設定する。

現像器１内の二成分現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖ（ＲＨ％）は、次の式（１１）、式（１２）によって算出される。即ち、
ＲＨｐ_ｄｅｖ＝（ＲＨｍ_ｄｅｖ−ｒｈ_現像）×ｅｘｐ（−（ｔｎ_ｄｅｖ−ｔｍ_ｄｅｖ）／β_ｄｅｖ）＋ｒｈ_現像 …式（１１）
ＲＨ_ｄｅｖ＝ＲＨｐ_ｄｅｖ＋γ×（ＲＨ_ｈｐｒ−ＲＨｐ_ｄｅｖ）×Δｘ …式（１２）
である。

但し、
ＲＨｍ_ｄｅｖ：ＲＨ_ｄｅｖの前回算出値（ＲＨ％）
ＲＨｐ_ｄｅｖ：ＲＨｍ_ｄｅｖからＲＨ_ｄｅｖへと変化する間に、現像器１自身の調湿によって変化した湿度を示す計算上の値（ＲＨ％）
ｔｎ_ｄｅｖ：現在湿度を算出している時刻（ｍｉｎ）
ｔｍ_ｄｅｖ：前回、ＲＨｍ_ｄｅｖを算出したときの時刻（ｍｉｎ）
ｒｈ_現像：時刻ｔｎ_ｄｅｖの時点での現像器１の周囲の相対湿度（ＲＨ％）
β_ｄｅｖ：現像器１の調湿時定数であって、その値は画像形成装置の駆動有／無によって切り替え、その値は駆動有の場合の調湿時定数βｉ＝３０ｍｉｎ、駆動無の場合の調湿時定数βｏ＝６００ｍｉｎとする
ＲＨ_ｈｐｒ：時刻ｔｎ_ｄｅｖの時点でのホッパー８内のトナーの相対湿度（ＲＨ％）
Δｘ：時刻ｔｍ_ｄｅｖから時刻ｔｎ_ｄｅｖの間に現像器１に補給されるトナー重量（ｇ）
γ：トナー消費および補給による二成分現像剤の湿度変化の度合いを示す係数（ＲＨ％／ｇ）
である。

二成分現像剤の量、トナーとキャリアの水分の吸いやすさなどで決まる量であり、本実施形態では実験的に求めて０．００１（ＲＨ％／ｇ）とする。

時定数β_ｄｅｖを画像形成装置の駆動の有無によって切り替える理由は、本発明者らの検討によって、現像剤が周囲の環境になじむ速度が現像器１の駆動状態によって異なることがわかっているからである。また係数γを用いたことにより、影響が、二成分現像剤湿度と補給トナー湿度の差分が大きい時、また形成するトナー画像のトナー総付着量が大きいときに、補給トナーによる二成分現像剤湿度が大きく影響を受ける現象が表現される。

次に、ホッパー８内のトナーの湿度値ＲＨ_ｈｐｒを求める方法について説明する。ホッパー８内のトナーの湿度値ＲＨ_ｈｐｒの挙動は、第１実施形態の破線Ｌの左側領域と同じように考える。また、第１実施形態で現像スリーブ３側から流入してくる空気に相当するものは、ホッパー８内トナー粉面上側の空気、及びホッパー８のトナー排出口から現像器１へと開口している部分から流入する空気であると考える。さらに、この空気の相対湿度をｒｈ_ホッパーとすればよい。

即ち、ホッパー８内のトナーの湿度値ＲＨ_ｈｐｒは、
ＲＨｐ_ｈｐｒ ＝（ＲＨｍ_ｈｐｒ−ｒｈ_ホッパー）×ｅｘｐ（−（ｔｎ_ｈｐｒ−ｔｍ_ｈｐｒ）／β_ｈｐｒ）＋ｒｈ_ホッパー …式（１３）
ＲＨ_ｈｐｒ＝ＲＨｐ_ｈｐｒ×（Ｖ_ｈｐｒ−Δｙ）／Ｖ_ｈｐｒ＋ＲＨ_ｂｔｌ×Δｙ／Ｖ_ｈｐｒ …式（１４）
となる。

但し、
ＲＨｍ_ｈｐｒ：ＲＨ_ｈｐｒの前回算出値（ＲＨ％）
ＲＨｐ_ｈｐｒ：ＲＨｍ_ｈｐｒからＲＨ_ｈｐｒへと変化する間に、ホッパー８自身の調湿によって変化した湿度を示す計算上の値（ＲＨ％）
ＲＨ_ｂｔｌ：下記式（１５）で算出される、トナーボトル７内トナーの相対湿度（ＲＨ％）
ｔｎ_ｈｐｒ：現在湿度を算出している時刻（ｍｉｎ）
ｔｍ_ｈｐｒ：前回、ＲＨｍ_ｈｐｒを算出したときの時刻（ｍｉｎ）
ｒｈ_ホッパー：時刻ｔｎ_ｈｐｒの時点でのホッパー８の周囲の相対湿度（ＲＨ％）
β_ｈｐｒ：ホッパー８の調湿時定数（ｍｉｎ）
Ｖ_ｈｐｒ：ホッパー８のトナー容量（ｇ）
Δｙ：時刻ｔｍ_ｈｐｒから時刻ｔｎ_ｈｐｒの間に、ホッパー８に出入りしたトナー重量（ｇ）
である。

ＲＨ_ｂｔｌを求めるには、基本的には第１実施形態の現像器１に用いた方法と同じ計算方法を用いればよい。具体的にはトナーボトル７においても、破線Ｌの左右という２つの計算領域を考えることができる。ここで、本実施形態のようなホッパー８を用いた画像形成装置では、すでにホッパー８という計算領域ができている、という点に留意する。

さらに、第１実施形態の破線Ｌの左側領域のトナーの湿度値ＲＨ_Ｌ左と、ホッパー８のトナーの湿度値ＲＨ_ｈｐｒを求める方法が似ていることに着目する。すると、これらをまとめて一つの式で処理することが可能となることがわかる。この場合、ホッパー８のトナー容量Ｖ_ｈｐｒにホッパー８の排出口側の所定容積を含めて計算する。これにより、実際の現象に見合った式を用いた湿度算出を行うことができる。

具体的には式（１３）にて、
β_ｈｐｒ：ホッパー８と、トナーボトル７の排出口側部分を合わせた領域の調湿時定数
とする。本実施形態ではβ_ｈｐｒ＝３００（ｍｉｎ）で一定とする。

また式（１４）にて、
Ｖ_ｈｐｒ：ホッパー８と、トナーボトル７の排出口側部分を合わせた領域のトナー容量（ｇ）
とする。本実施形態では、ホッパー８の分の２００（ｇ）＋トナーボトル７の分の２００（ｇ）でＶ_ｈｐｒ＝４００（ｇ）とする。

そして、本実施形態における特徴的な部分が、以下のトナーボトル７内のトナーの湿度値ＲＨ_ｂｔｌを求める部分である。図１０は第２実施形態のトナーボトルのトナー残量と調湿時定数の関連を示すグラフである。縦軸を調湿時定数β_ｂｔｌとし、横軸をトナー残量Ｗ_ｂｔｌとする。

図１０に示すように、トナー残量Ｗ_ｂｔｌが多い時には調湿時定数β_ｂｔｌも大きく、調湿が進みにくい。逆に、トナー残量Ｗ_ｂｔｌが少なくなれば、調湿時定数β_ｂｔｌは小さくなり、調湿が進みやすくなる。

尚、本実施形態の場合、第１実施形態のＷと異なり、Ｗ_ｂｔｌはトナーボトル７の排出口側を対象外とした値である。このため、トナー残量Ｗ_ｂｔｌの相違によるグラフの区別は必要ない。

以上のように調湿時定数β_ｂｔｌを定義すると、湿度値ＲＨ_ｂｔｌは、
ＲＨ_ｂｔｌ＝（ＲＨｍ_ｂｔｌ−ＲＨｍ_ｈｐｒ）×ｅｘｐ（−（ｔｎ_ｂｔｌ−ｔｍ_ｂｔｌ）／β_ｂｔｌ）＋ＲＨｍ_ｈｐｒ …式（１５）
として求められる。

但し、
ＲＨｍ_ｂｔｌ：前回のＲＨ_ｂｔｌの計算値（ＲＨ％）
である。初期値は工場出荷時の値（５０％）である。

またこの値を初期値に戻すのは、トナーボトル７を新品に交換した時、つまり密封されていた状態の新品のトナーボトル７を開封したタイミングである。

また、
ｔｎ_ｂｔｌ：現在湿度を算出している時刻（ｍｉｎ）
ｔｍ_ｂｔｌ：前回、ＲＨｍ_ｂｔｌを算出したときの時刻（ｍｉｎ）
β_ｂｔｌ：破線Ｌの右側領域の調湿時定数（ｍｉｎ）
Ｗ_ｂｔｌ：破線Ｌの右側領域のトナー量（ｇ）、０〜８００（ｇ）
とする。

式（１５）でＲＨｍ_ｈｐｒとなっている個所は、本来はＲＨ_ｈｐｒが入るべきであるが、式（３）でＲＨ_Ｌ右≒ＲＨｍ_Ｌ右とした場合と同様にＲＨ_ｈｐｒ≒ＲＨｍ_ｈｐｒとして計算する。

上述のように考慮することによって、最終的には二成分現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖの値に応じて画像形成条件を適切に設定することができる。そして、従来把握できていなかった補給トナーの湿度を正確に把握することによって、画像濃度変動の課題を解決することができる。

本実施形態は、式（１２）からもわかるように、形成画像一枚当たりのトナーの消費量が多い場合に特に効果を発揮する。また、調湿時定数β_ｂｔｌの最大値が３５０００（ｍｉｎ）となっていることから、本実施形態は８００ｇ程度のトナーを３５０００（ｍｉｎ）前後、即ち数日〜十数日程度で使いきるような高い出力頻度の場合に特に効果を発揮する。

上記式（１３）〜（１５）での算出に関し、さらに簡略化できる場合がある。まず、トナーボトル７のトナー容量が所定値（例えば１０００ｇ以上）であった場合、及びトナーを調湿される前に使い切ってしまう高プリント量の場合、式（１５）のトナーの湿度を出荷時から一定であるとしてもよい。

本実施形態では、画像形成装置の制御についてより詳しく設定し、このため、画像形成条件を決定するパラメーターも複数存在する。その例が現像器１の駆動有無や、現像器１へ補給されるトナー重量Δｘ（トナー量）である。

例えば、式（１２）を見れば、Δｘだけの大小によっても湿度値ＲＨ_ｄｅｖが変わる。このため、実際はトナーボトル内のトナー残量のみで調湿速度が決まるわけではない。このため、ボトル内のトナー残量のみから画像形成条件が一意に決まるというわけではない。しかし、トナーボトル内のトナー残量以外の条件が同一条件であれば、ボトル内のトナー残量の大小関係に応じて画像形成条件の変更量の大小関係が一意に決まる。

二成分現像方式の場合、トナーの帯電量が徐々に大きくなっていくと、主として感光体ドラム２８上のトナー層に由来する電界によって現像バイアスによる電界が弱まる現象が発生する。このため、本実施形態においても第１実施形態と同様、低湿環境下ではＶｃｏｎｔを大きく、高湿環境下ではＶｃｏｎｔを小さくする。これにより、トナー付着量が一定量となるように調整する。湿度から画像形成に係る帯電量を決定する過程では、第１実施形態の図５に示したグラフと同様な形状のグラフを用いて画像形成条件を決定することができる。ここで、方式や色の違いで多少の値の変化はあるが、概ね同様なグラフとなるため、本実施形態の説明では省略する。

プリンタ制御部３００の具体的動作について、図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１は第２実施形態におけるプリンタ制御を説明するフローチャートである。本フローは図７に示すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各ステーションについて並行して処理されるが、簡単のため、特定のステーションについて説明する。

また、説明を簡略にするため、各計算時刻についてｔｎ_ｄｅｖ＝ｔｎ_ｈｐｒ＝ｔｎ_ｂｔｌ＝ｔｎ、また各記憶時刻についてｔｍ_ｄｅｖ＝ｔｍ_ｈｐｒ＝ｔｍ_ｂｔｌ＝ｔｍとする。実際の動作においては、ＣＰＵ３０１のリソースを考慮すると、各計算時刻、各記憶時刻はそれぞれ独立のタイミングで行い、現像器１については高頻度に、その他は低頻度に行うことが好ましい。

また、本来、ΔｘとΔｙは同じ時刻で異なってもよい値であるが、最終的に移動したトナー量の辻褄が合えばよいため、説明を簡略にするためΔｙ＝Δｘとする。

図１１に示すように、プリンタ制御部３００がプリント指示を受信する（ステップＳ２０１）と、まずΔｘ＝０（ｇ）とする（ステップＳ２０２）。これは、前回の計算は前回プリント動作が終了したときであり、その時点から今回のプリント指示までトナーの補給、消費などは発生していないからである。また、調湿時定数β_ｄｅｖ＝βｏに設定する（ステップＳ２０３）。前回プリント動作が終了した時点からは現像器の駆動は無いためである。

プリンタ制御部３００は、必要な値を不揮発性ＲＡＭ３０３から読みだして、本実施形態の特徴的な部分である、式（１０９）、式（１１０）による相対湿度ｒｈ_現像、相対湿度ｒｈ_ホッパーの算出を行う（ステップＳ２０４）。

上記説明とは順番が逆となるが、本フローではまず式（１５）よりＲＨ_ｂｔｌを求めた後、式（１３）、式（１４）よりＲＨ_ｈｐｒを求める（ステップＳ２０５）。そして、式（１１）、式（１２）よりＲＨ_ｄｅｖを算出する（ステップＳ２０６）。ここで、プリンタ制御部３００は、計算に用いた値及び算出した値を不揮発性ＲＡＭ３０３に記憶する（ステップＳ２０７）。

次にプリンタ制御部３００は、ステップＳ２０６で求めたＲＨ_ｄｅｖに基づいて、画像形成条件であるＶｃｈｇ（Ｖ）、Ｖｄｅｖ（Ｖ）の値を決定し（ステップＳ２０８）、その値に基づいてプリント動作を開始する（ステップＳ２０９）。プリント動作の間に、プリンタ制御部３００が第１実施形態におけるΔｚと同様に、レーザー制御部２００から露光量の総和データΣを受け取り、補給されるトナー重量Δｘが算出される（ステップＳ２１０）。そのΔｘに基づいてホッパー８から現像器１にトナーが補給される（ステップＳ２１１）。

プリント動作が終了すると（ステップＳ２１２）、次回の計算で算出されるのはプリント動作をしていた期間、即ち現像器１が駆動していた期間の湿度変化である。このため調湿時定数β_ｄｅｖをβｉに設定する（ステップＳ２１３）。その後、相対湿度ｒｈ_現像、相対湿度ｒｈ_ホッパーの算出を行い（ステップＳ２１４）、式（１５）よりＲＨ_ｂｔｌを求めた後式（１３）、式（１４）よりＲＨ_ｈｐｒを求める（ステップＳ２１５）。さらに式（１１）、式（１２）より現像器１が駆動した後のＲＨ_ｄｅｖを算出する（ステップＳ２１６）。最後に、プリンタ制御部３００は、計算に用いた値、算出した値を記憶して（ステップＳ２１７）、次回の画像形成に備える。

以上のように、プリンタ制御部３００は、湿度変化に対する画像濃度に関するパラメーターの変化量を、補給トナー槽（トナーボトル７又はホッパー８）のトナー残量が多い場合には小さくなるように設定する。一方、補給トナー槽のトナー残量が少ない場合には大きくなるように設定する。

また、プリンタ制御部３００は、湿度変化に対する画像濃度に関するパラメーターの変化量を、補給トナー槽から現像器へ補給するトナー量が多い場合には大きく、補給トナー槽から現像器へ補給するトナー量が少ない場合には小さくなるように設定する。

このように、湿度変化があった場合に、画像形成条件を適切に設定することで、高い画質のトナー像を形成することができる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態である画像形成装置は、概略は第２実施形態とほぼ同様の構成である。前述と同様の構成については同符号を用いることで説明を省略する。

但し、本実施形態においては、次の点で特徴をもつ。即ち、γルックアップテーブルによる濃度階調調整を行うことである。次に、Δｘを露光量からではなく、計量スクリュー駆動信号から求めることである。最後に、時定数β_ｄｅｖを、画像形成装置の駆動有／無ではなく、現像器１の駆動有／無によって切り替えることである。

図１２は第３実施形態の画像形成の制御ブロック図である。図１２を用いて、レーザー制御部２００及びγルックアップテーブルについて詳しく説明する。

まず、レーザー制御部２００には、外部入力インタフェース２０３（外部Ｉ／Ｆ）を介してＲＧＢ画像データとしてカラー画像データをレーザー制御部２００に入力する。外部入力インタフェース２０３としては、原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の外部装置があるが、いずれでもよい。

ＬＯＧ変換部２０４は、ＲＯＭ２１０に格納されているテーブルに基づいて、入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。マスキング・ＵＣＲ部２０５は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＹ画像データにマトリクス演算を施しＹＭＣＫ画像データとする。

ＬＵＴ部２０６は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるため、γＬＵＴ（γルックアップテーブル）を用いて、入力されたＹＭＣＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。γＬＵＴはＲＯＭ２１０に格納される、有限数（本実施形態では７値）の現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖにそれぞれ対応したテーブルデータより、現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖによって線形補完されるように算出される。γＬＵＴは、ＣＰＵ２０９によってＬＵＴ部２０６に設定される。

パルス幅変調部２０７は、ＬＵＴ部２０６から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザードライバー２０２が露光装置２２のレーザーの総発光時間を変化させるように駆動する。こうして、露光装置２２から照射されるレーザーが感光体ドラム２８上のＶｄ（Ｖ）部を露光する。このようにγＬＵＴを現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖによって作成して用いることで、高濃度部のみならず中間調やハイライト部の濃度も安定した画像形成を行うことができる。

本実施形態では、二成分現像剤の現像能力を検知することによって消費された分のトナーの補給量を決定する方法を用いる。具体的には、プリンタ制御部３００は、感光体ドラム２８上に基準静電潜像を形成し、基準静電潜像を現像して基準トナー像とし、中間転写ベルト２４上に対向して設置された反射光量センサー２９によって、その基準トナー像の反射光量を検出する。そして、参照値と比較することによってトナーの補給量を決定する。

続いてその値に基づいて、示す計量スクリュー駆動モーター６２を駆動して、図８に示す計量スクリュー９（トナー計量補給部材）を回転させ、トナーを現像器１の現像容器２に補給する。本実施形態ではこの計量スクリュー駆動モーター６２の駆動時間を用いて補給するトナー重量Δｘを算出する。

また、第２実施形態では説明の簡略化のためもあって画像形成装置の駆動有／無によるものとしていた時定数β_ｄｅｖを、本実施形態においては、現像器１の駆動有／無によるものとする。

現像駆動モーター６１は、現像器１の現像スリーブ３及び撹拌部材６を駆動する。現像駆動モーター６１は、プリンタ制御部３００によって駆動有／無を制御される。このことによって湿度値ＲＨ_ｄｅｖ算出の精度を向上できるほか、画像形成装置がＫ単色画像を出力している場合にＹＭＣの現像器１が停止している場合でも、ＹＭＣＫ各色の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを精度よく算出することができる。

図１３、図１４のフローチャートによって本実施形態の画像形成装置の動作を詳しく説明する。図１３は第３実施形態におけるプリンタ制御部の共通部分を説明するフローチャートである。図１４は第３実施形態におけるプリンタ制御部の全体を説明するフローチャートである。

まず、図１３にステップＳ３９１〜３９４として示したフローは、第２実施形態に係る図１１のフローチャートのステップＳ２０４〜２０７と同じ動作を示すもので、湿度値ＲＨ_ｄｅｖを算出し、その湿度値を記憶する過程である。これを図１４に示すフローチャートにおける、ステップＳ３０４、Ｓ３１０、Ｓ３１８、Ｓ３２２として共通して用いる。

図１４において、プリンタ制御部３００はプリント指示を受信すると（ステップＳ３０１）、まず、Δｘ＝０（ｇ）とする（ステップＳ３０２）。これは、前回画像形成後と現在の間に計量スクリュー駆動モーター６２を駆動していないためである。

また、前回画像形成後と現在の間で現像駆動モーター６１を駆動していないので、調湿時定数β_ｄｅｖ＝βｏとする（ステップＳ３０３）。この条件において、プリンタ制御部３００は、図１３のステップＳ３９１〜Ｓ３９４の動作を行い、現在の現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを求める（ステップＳ３０４）。

湿度値ＲＨ_ｄｅｖが求まったところで、その値に基づきプリンタ制御部３００が画像形成条件を設定する。レーザー制御部２００がγＬＵＴを設定した後（ステップＳ３０５）、プリント動作が開始する（ステップＳ３０６）。

プリント動作の開始から現像器１の駆動までは、画像データの大きさによってはレーザー制御部２００内での処理等によって時間が数１０秒以上の単位で発生する可能性がある。このため、プリンタ制御部３００は、現像駆動モーター６１の駆動を開始（駆動オン）した（ステップＳ３０７）時に、ステップＳ３０４からの経過時間による湿度変化を算出する。

具体的には、Δｘ＝０（ステップＳ３０８）。β_ｄｅｖ＝βｏ（ステップＳ３０９）とした後、ステップＳ３０４と同様にして、現像器１が駆動される直前の状態の現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを上述の図１３の過程を経て求める（ステップＳ３１０）。

プリンタ制御部３００は、続いて受信画像のトナー像形成を行う（ステップＳ３１１）。その後、基準トナー像を形成し（ステップＳ３１２）、その反射光量を反射光量センサー２９にて検出して（ステップＳ３１３）、補給するトナー重量Δｘを求める（ステップＳ３１４）。プリンタ制御部３００は、このΔｘに基づいて計量スクリュー駆動モーター６２を駆動させ、トナー重量Δｘ（ｇ）のトナーを現像器１に補給する（ステップＳ３１５）。

補給トナーは、駆動されている状態の現像器１に対して行った方が、停止している状態の現像器１に対して行うよりも、二成分現像剤への混合が良好となる。このため、プリンタ制御部３００は、ステップＳ３１５のトナー補給動作が終了してから、現像駆動モーター６１を駆動オフにする（ステップＳ３１６）。ここで、プリンタ制御部３００は、現像器１が駆動していた間の湿度変化を計算するため、調湿時定数β_ｄｅｖ＝βｉとして（ステップＳ３１７）現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを上述の図１３の過程を経て求める（ステップＳ３１８）。

現像器１の停止後、出力画像が定着器２５を通過するまでの待機時間や、画像形成装置に何らかの調整、クリーニング動作などが入る場合にはその待機時間が発生する。このため、ステップＳ３１８の時点からプリント終了（ステップＳ３１９）までの湿度変化を算出する。具体的には、Δｘ＝０（ステップＳ３２０）、β_ｄｅｖ＝βｏ（ステップＳ３２１）として、現像剤の湿度値ＲＨ_ｄｅｖを求め（ステップＳ３２２）、次回のプリントに備える。

以上、３つの実施形態を例示して本発明を説明したが、必ずしもこれらの形態にとらわれるものではない。例えばＲＨ_ｄｅｖを反映させる画像形成条件としては、露光装置２２から照射されるレーザーの露光強度、現像バイアス（特に交流成分）や転写条件などが挙げられる。また現像スリーブ３、撹拌部材６の駆動は画像形成装置本体から独立に制御する構成としてもよい。また現像器１、ホッパー８の温度情報は、画像形成装置の動作状態から予測するものであってもよい。

Ｔ…トナー
１…現像器
２…現像容器
３…現像スリーブ
６…撹拌部材
７…トナーボトル
８…ホッパー
９…計量スクリュー
２２…露光装置
２７…転写材
２８…感光体ドラム
４１…帯電バイアス電源
４２…現像バイアス電源
５１…温湿度センサー
１０１…画像形成装置
３００…プリンタ制御部
３０３…ＲＡＭ

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、
   前記現像器の周囲の湿度を検知する湿度センサーと、
   前記湿度センサーによって異なる時点で検知された湿度情報によって、転写材に形成される画像濃度に関するパラメーターを制御する制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御部は、湿度変化に対する前記画像濃度に関するパラメーターの変化量を、前記現像器に収容されているトナー残量が多い場合には小さく、前記現像器に収容されているトナー残量が少ない場合には大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、
   前記現像器に補給するトナーを収容した補給トナー槽と、
   画像形成装置内の湿度を検知する湿度センサーと、
   前記湿度センサーによって異なる時点で検知された湿度情報によって、転写材に形成される画像濃度に関するパラメーターを制御する制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御部は、湿度変化に対する前記画像濃度に関するパラメーターの変化量を、前記補給トナー槽に収容されるトナー残量が多い場合には小さく、前記補給トナー槽に収容されるトナー残量が少ない場合には大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御部は、湿度変化に対する前記画像濃度に関するパラメーターの変化量を、前記補給トナー槽から前記現像器に補給するトナー量が多い場合には大きく、前記補給トナー槽から前記現像器に補給するトナー量が少ない場合には小さく、設定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. 前記補給トナー槽は、前記現像器に対しトナーを計量して補給するためのトナー計量補給部材を有し、
   前記制御部は、前記トナー計量補給部材の補給したトナー量によって前記パラメーターを制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、情報を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記湿度センサーで検知した湿度情報と、前記湿度情報を取得した時間情報と、前記記憶部に記憶された前記湿度情報及び前記時間情報と、によって前記パラメーターを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記パラメーターは、前記現像器が有する現像剤担持体に印加される現像バイアスの直流成分と前記像担持体の画像部電位との差分であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記現像器のトナー量は、形成する画像データの量、静電潜像を形成する露光装置の露光量、のいずれかによって算出されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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