画像形成装置
【課題】 トナーホッパ内に配した第1の湿度センサが故障した場合でも、機器の稼動を中止することなく、ほぼ故障前の画像品位で機器の動作を継続出来るようにする。
【解決手段】 任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成した。
【解決手段】 任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に電子写真技術を用いた複写機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機に構成されているプリンタエンジン部では、例えば特許文献１のように現像器近傍に湿度検知器を設け、現像器内の現像剤のトナー濃度を一定に保つための動作制御系の中で現像剤の湿度による透磁率の変化を補正する電子写真複写機が提案されている。
【０００３】
即ち、電子写真方式のプリンタでは、例えば正電位に帯電したトナーを負電位に帯電させた感光ドラムに静電吸着させて像形成を行うのであるが、例えば感光ドラムの電位が一定であってもトナーの電位が高ければ感光ドラムにより多くのトナーが付着するし、逆にトナーの電位が低ければより少ないトナーが付着するので、濃度に起因する画像品位に大きく影響する。トナーの帯電電位と湿度には密接な関係があることは良く知られており、特許文献１では、湿度検知器によってトナーの帯電電位を予測し、帯電電位が不足していると判断された場合は、トナーを攪拌するなどしてトナー同士の接触によってトナーの帯電電位を持ち上げる動作制御を行う必要がある。トナーの帯電電位が低いと判断された場合には、一般的には感光ドラムの帯電電位を下げる手法がとられる。
【０００４】
一方、センシリオン（SENSIRION）社製の温湿度センサSHT1Xに代表されるように、耐水性および化学変化に影響されない小型のデジタルセンサが一般的に販売されている。このようなデジタル温湿度センサは、センサが検出する温度または湿度をシリアルデータで出力するとともに、チェックサムを送信する機能を有している。即ち、送信したデータに対応するチェックサムをチェックすることによって、送信したデータが正しいかどうかを確認することができる。
【０００５】
従来、温湿度を測定には、TDK社製CHSシリーズに代表される抵抗変化型のセンサが用いられていた。この種のセンサは、感湿素子による湿度の変化に応じて抵抗値が変化する特性を利用し、抵抗値を湿度に換算する仕組みである。即ち、アナログ的な挙動を一方的に出力する構成であり、故障の検出は出力抵抗値が明らかに異常であるときに故障していると判断するしかなく、想定される抵抗値の出力のまま故障した場合は故障かどうか判断するすべはなかった。
【特許文献１】特開昭６１−０９８３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で述べられているように、現像器外部に湿度検知器を設けても、現像器自体がトナーが充填される一種の閉空間であり、現像器外部の環境条件が急激に変化した場合現像器内部は急激な環境条件に追従できず、徐々に現像器外部の環境になじんでいく挙動を示す。従って、現像器外部に設けられた湿度検知器の検知結果では充分な現像剤の透磁率の変化を補正することができない。また、該湿度検知器が故障した場合は、現像剤の透磁率の補正が実施できなくなるので、著しい画像品位の低下を黙認したまま装置の稼動を続けるか、故障した湿度検知器を交換するまで装置の稼動を停止せざるを得なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成した。
【０００８】
また、前述の任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間とした。
【０００９】
また、前述の第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他にコマンドに対するステータスを返す機能を有しており、第1のセンサの故障をセンサから返すステータスの異常により判断するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成したので、複写になどに応用した場合、トナーホッパ内に配した第1の湿度センサが故障した場合でも、用紙カセットなどに設けられた第2湿度センサの出力により第1の湿度センサの出力を予測できるので、機器の稼動を中止することなく、ほぼ故障前の画像品位で機器の動作を継続することができる。
【００１１】
また、前述の任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間としたので、トナーホッパなどに湿度センサを配した場合に、直接トナーの湿度を測定できるので、従来のようにトナーホッパ外に設けられた湿度センサによるトナーホッパ内の湿度予測よりも精度よくトナーの湿度を検出することができる。
【００１２】
また、前述の第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他にコマンドに対するステータスを返す機能を有し、第1のセンサの故障をセンサから返すステータスの異常により判断するようにしたので、従来の湿度センサの湿度を判定するデータそのものの挙動でセンサの故障を判断するより、より高精度に故障の検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
図２は本発明を実施した画像形成装置の要部断面図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式とし、画像読み取り装置１Ｒにて原稿の画像を読み取り、画像出力部１Ｐにて画像読み取り装置１Ｒからの画像情報より画像を転写材Ｐに形成し、更に、画像出力部１Ｐに本発明が特に有効であると考えられる複数の画像形成部を並列に配し、且つ、中間転写方式を採用したカラー画像出力装置として説明していく。
【００１６】
以下、画像出力部１Ｐについて概略を説明する。
【００１７】
図２中、画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、及びＤＣコントローラ１００から構成される。
【００１８】
更に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラムがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１の外周面に対向して、その回転方向に一次帯電器１２、露光部である光学系の露光部１３、折り返しミラー１６、現像装置１４が配置されている。
【００１９】
一次帯電器１２において、感光ドラム１１の表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３により、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を、折り返しミラー１６を介して感光ドラム１１上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。
【００２０】
更に、現像剤（以下、これを「トナー」と称する）をそれぞれ収納した現像装置１４によって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像（現像像）を、中間転写体である中間転写ベルト３１の画像転写領域Ｔに転写する。
【００２１】
感光ドラム１１が回転して、画像転写領域Ｔを通過した下流で、クリーニング装置１５により、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００２２】
給紙ユニット２０は、転写材Ｐを収納するためのカセット２１、カセット２１より転写材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２、ピックアップローラ２２から送り出された転写材Ｐをレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送するための給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４、及び、画像形成部の画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ、２５ｂで構成される。
【００２３】
カセット２１近傍には、環境センサ６０が配されている。環境センサ６０は周囲の温度と湿度を検出するセンサであって、温度および湿度によって変動する抵抗値を検出し、温度と湿度を得る。
【００２４】
図８を用いて、環境センサ６０の構成について説明する。
【００２５】
図８は、環境センサ６０のブロック図である。
【００２６】
８０１は湿度センサであり、ここでは抵抗変化型のセンサが用いられている。
【００２７】
湿度センサ８０１は図９のような構造であり、例えばTDK社CHSシリーズの湿度センサが製品化されている。
【００２８】
図９中、９０１はアルミナ基板であり、アルミナ基板９０１上に高分子感湿膜９０２が構成してある、高分子感湿膜９０２上にはくし型電極９０３が構成してある。
【００２９】
高分子感湿膜９０２は、水分子の吸着により高分子感湿膜９０２中の可動イオンが自由に動き回るようになることによって、くし型電極９０３間のインピーダンスが変化することによって、インピーダンスに対する湿度を検出できる。
【００３０】
即ち、湿度センサ８０１は一種の可変抵抗器であるといえる。
【００３１】
図８に戻り説明を続ける。
【００３２】
湿度センサ８０１の出力（即ち抵抗値）は電圧変換回路８０３に入力する。電圧変換回路８０３では、入力する抵抗値を電圧に変換し、端子Houtに出力する。Houtから出力された湿度に対応する電圧は、不図示のＣＰＵまたはＡ／Ｄ変換器などに入力され、デジタル湿度データとして取り扱われる。
【００３３】
一方、温度センサ８０２は一般的なサーミスタに代表される温度変動に追従して湿度センサ８０１と同様、抵抗値が変化するセンサが用いられている。サーミスタについては、周知のセンサであり詳細な説明は割愛する。温度センサ８０２の出力（即ち抵抗値）は電圧変換回路８０４に入力する電圧変換回路８０４の構成は電圧変換回路８０３と同様の構成である。電圧変換回路８０４では、入力する抵抗値を電圧に変換し、端子Ｔoutに出力する。Ｔoutから出力された温度に対応する電圧は、不図示のＣＰＵまたはＡ／Ｄ変換器などに入力され、デジタル湿度データとして取り扱われる。
【００３４】
環境センサ６０の環境センサの配置目的は、カセット２１内の転写材Pの温度または湿度を把握し、後述する中間転写プロセスにおける中間転写ベルトに印加する帯電電圧の電圧値を調整することにある。
【００３５】
一般的に、温度情報と湿度情報により、絶対水分量が算出できることは広く知られている。
【００３６】
例えば、転写材Pの絶対水分量が大きければ、中間転写ベルトに帯電した静電気が放電されやすく、転写が不十分になる。この場合、例えば中間転写ベルトに帯電させる帯電電圧を高めに設定する必要がある。
【００３７】
逆に、転写材Ｐの絶対水分量が小さければ、中間転写ベルトに帯電した静電気が放電されにくく、転写が過剰になるので、例えば中間転写ベルトに帯電させる帯電電圧を低めに設定する必要がある。
【００３８】
このように、現像プロセスにおいては絶対水分量に応じた各パラメータの調整が不可欠であり、適切なパラメータ調整を実施しないと画像形成された画像品位が安定しない。
【００３９】
続いて、中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、巻架ローラとして、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３、ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写対向ローラ３４に巻架される。これらのうち駆動ローラ３２と従動ローラ３３との間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルト３１とのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって矢印Ｂ方向へ回転駆動される。
【００４０】
一次転写平面Ａは各画像形成部１０に対向し、各感光ドラム１１が中間転写ベルト３１の一次転写面Ａに対向するようにされている。よって一次転写面Ａに一次転写領域Ｔが位置することになる。感光ドラム１１と中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写用帯電器３５が配置されている。二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。又、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングブレード５１、及び廃トナーを収納する廃トナーボックス５２が設けられている。
【００４１】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラ４１ａに加圧される４１ｂ（このローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対４１のニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド４３、また、上記ローラ対４１から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５等から構成される。
【００４２】
次に装置の動作に即して説明を加える。
【００４３】
ＤＣコントローラ１００より画像形成動作開始信号が発せられると、まずピックアップローラ２２により、カセット２１から転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送される。その時レジストローラ２５ａ、２５ｂは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ、２５ｂは回転を始める。レジストローラ２５ａ、２５ｂの回転は、転写材Ｐと、画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが、二次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００４４】
一方、画像形成部１０では、ＤＣコントローラ１００からの画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向Ｂにおいて、感光ドラム１１上に形成されたトナー像（現像像）が、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５によって一次転写領域Ｔにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。
【００４５】
その後転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入、中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に、高電圧を印加させる。そして、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。その後転写材Ｐは搬送ガイド４３によって、定着ローラ対４１のニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対４１の熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、内外排紙ローラ４４、４５により搬送され、転写材Ｐは機外に排出される。
【００４６】
この種の画像形成装置における、各感光ドラム１１間の機械的取り付け誤差および各露光部１３によって発生するレーザービーム光の光路長誤差、光路変化、ＬＥＤの環境温度による反り等の理由により感光ドラム１１上で形成された画像のレジストレーションのずれを補正するために、転写領域Ａ面上で、画像形成部１０の下流の位置で、駆動ローラ３２にてベルト３１が折り返される前の位置に、レジずれを検知するレジセンサ６０が設けられている。
【００４７】
このように構成された複写機の一次帯電気１２及び現像装置１４の詳細構成を図３に示す。
【００４８】
画像形成装置は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１１を有する。本実施例では、感光ドラム１１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、中心支軸を中心に所定周速度をもって図中矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００４９】
本実施例では、画像形成装置は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ３０９を有する。帯電ローラ３０９に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１１を一様に負極性に帯電させる。帯電ロ一ラ３０９は、芯金３１０の両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１１方向に付勢して、感光ドラム１１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。又、帯電ローラ３０９は、感光ドラム１１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての不図示の電源から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金３１０を介して帯電ローラ３０９に印加され、回転する感光ドラム１１の周面が所定の電位に帯電処理される。
【００５０】
又、帯電ローラ３０９に対して、帯電ローラクリーニング部材３０８が設けられている。本実施例では、帯電ローラクリーニング部材３０８は、可撓性を持つクリーニングフィルムであり、このクリーニングフィルム３０８は、帯電ローラ３０８の長手方向に対し平行に配置され、帯電ローラ３０８の表層がクリーニングフィルム３０８で摺擦される。これにより、帯電ローラ３０８の表層の付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００５１】
感光ドラム１１は、帯電ローラ３０９により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、画像露光手段（画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光を受ける。これにより、目的画像の画像形成部に対応した静電潜像が形成される。本実施例では露光手段として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ１３を用いた（図２参照）。レーザビームスキャナ１３は、画像読み取り装置１Ｒなどのホスト装置から画像形成装置１Ｐに送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５２】
感光ドラム１１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器１４でトナーにより現像される。本実施例において、３０１はトナー補給口であり、ここからトナーが供給される。従って、現像装置１４はトナーホッパの役割も有していることになる。現像器１４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器１４は、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ３０２、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード３０５、現像器１４に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）３０４、現像器１４内に配設した現像剤攪拌部材３０３などを具備する。
【００５３】
現像スリーブ３０２は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像器１４内に回転可能に配設されており、現像スリーブ３０２と微少間隙を有して現像剤規制ブレード３０５が対向されており、現像スリーブ３０２の図中矢印Ｂ方向の回転に伴い、現像スリーブ３０２上に現像剤薄層を形成する。又、現像スリーブ３０２は感光ドラム１１の進行方向とは逆方向に、感光ドラム１１に対して所定周速比の速度で回転駆動される。現像スリーブ３０２上の現像剤薄層は、感光ドラム１１の面に対して接触して、感光ドラム１１を適度に摺擦する。現像スリーブ３０２には電圧印加手段としての不図示の電源から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。
【００５４】
而して、現像剤が回転する現像スリーブ３０２の表面に薄層としてコーティングされ、現像部（現像スリーブ３０２表面と感光ドラム１１表面の距離が最短距離となるポイント）に搬送された現像剤３０４中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１１上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。即ち、先に述べたレーザビームスキャナによるレーザ光が負極性に帯電した感光ドラム１１に照射されると、レーザ光が照射された個所は電荷が除去されるので、その個所にはやはり負極性に帯電したトナーが付着し、レーザ光に照射されなかった個所は、感光ドラム、トナーともに負極性であるため反発しあってトナーは付着しない。このようなプロセスにより画像形成が行われる。現像部を通過した現像スリーブ３０２上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ３０２の回転に伴い現像器１４内の現像剤溜り部に戻される。
【００５５】
更に、現像器１４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー３０３が設けられている。攪拌スクリュー３０３は、現像スリーブ３０２の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の負極性帯電電荷を与える機能を有する。又、攪拌スクリュー３０３は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤３０４を搬送し、現像剤３０４を現像スリーブ３０２に供給すると共に、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤３０４をトナー補給部に搬送し、現像剤３０４を現像器１４内で循環させる機能を有する。
【００５６】
現像器１４中に配された３０６は、本発明の重要な構成要件であるデジタル温湿度センサである。
【００５７】
デジタル温湿度センサ３０６を現像装置１４内に配置する理由は、現像装置１４内のトナー３０４の温湿度を検出することにある。先に説明した環境センサ６０配置理由と類似しているが、デジタル温湿度センサ３０６の配置により、現像装置１４内の温度または湿度を把握し、前述の現像プロセスにおける感光ドラム１１に印加する帯電電圧と現像スリーブ３０２に印加する帯電電圧（現像バイアス）の電圧差を調整することにある。
【００５８】
ここでは現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス側のみ帯電電圧を調整する手法について説明するが、もちろん感光ドラム１１に印加する帯電電圧のみを調整しても良いし、両方の帯電電圧を調整しても良い。
【００５９】
一般的に、温度情報と湿度情報により、絶対水分量が算出できることは広く知られている。また、トナーが擁する電荷量と感光ドラムに印加する帯電電圧のバランスによって形成される画像品位に多大な影響を与えることが広く知られてもいる。
【００６０】
例えば、トナー３０４の絶対水分量が大きければ、トナー３０４が擁している電荷量は小さく、感光ドラム１１に吸着するトナー量が少なくなり、画像が薄くなる傾向がある。また、トナーと感光ドラムの電気的極性による反発力も弱くなり、本来トナーが吸着しない中間調を表現する個所にトナーが吸着することもあり、そのような個所は画像が濃くなる傾向がある。
【００６１】
この場合、感光ドラム１１に帯電させる帯電電圧を高めに設定するか、もしくは現像スリーブ３０２に帯電させる帯電電圧を高めに設定する必要がある。さらには現像装置１４内に設けてある不図示のスクリューを回動させてトナー３０４を攪拌し、トナー同士の摩擦により静電気を発生させ、トナーが擁する電荷を増大させる必要がある。
【００６２】
逆に、トナー３０４の絶対水分量が小さければ、トナー３０４が擁している電荷量は大きく、感光ドラム１１に吸着するトナー量が多くなり、画像が濃くなる傾向がある。また、トナーと感光ドラムの電気的極性による反発力が強くなり、本来トナーが吸着するべき中間調を表現する個所にトナーが吸着しないこともあり、そのような個所は画像が薄くなる傾向がある。
【００６３】
このように、現像プロセスにおいては絶対水分量に応じた各パラメータの調整が不可欠であり、適切なパラメータ調整を実施しないと画像形成された画像品位が安定しない。
【００６４】
従来の画像形成装置では、先に説明した環境センサ６０を利用して現像装置１４内の温湿度を検出し、絶対水分量を求めていた。しかしながら、環境センサ６０近傍の絶対水分量は必ずしも現像装置１４内の絶対水分量と一致せず、むしろ画像形成装置の様々な動作状況により絶対水分量が異なることが多い。
【００６５】
例えば、環境センサ６０は本実施例ではカセット２１の近傍に配置されているが、カセット２１近傍には用紙の搬送の駆動源であるステッピングモータ程度の発熱部材程度しか配置されておらず。大きな環境変動はない。これに対して、現像装置１４はそれ自体がひとつの閉空間に構成されており、現像装置１４の外部雰囲気と内部雰囲気は特に外部雰囲気が急激に変動する、即ち画像形成装置が動作開始してしばらくの時間比較的大きな差を発生する。また、画像形成装置の構成上、現像装置１４は画像形成装置内で最も発熱する定着ユニット４０の比較的近傍に配置され、現像装置１４が熱の影響を受けやすい。従って、環境センサ６０によって検出される絶対水分量は、現像装置内１４の絶対水分量と一致しない場合が多くあり、本発明では環境センサ６０と別個に現像装置１４内にデジタル温湿度センサ３０６を配している。
【００６６】
さらには、本発明では現像装置が１個のモノクロ画像形成装置について実施例を説明しているが、カラー画像形成装置については通常４個の現像装置が構成されている。各々の現像装置ももちろん閉空間の構成をとっているし、各々の現像装置は配置位置が異なっているので、それぞれの現像装置にデジタル温湿度センサを設けて、個々の現像装置内の絶対水分量を検出する構成が望ましい。それぞれの現像装置内の環境が異なっている場合があるためであることは言うまでもない。
【００６７】
ここでまず、デジタル温湿度センサ３０６の詳細について説明する。
【００６８】
デジタル温湿度センサは、例えばセンシリオン社のSHT1xシリーズやSHT7xシリーズなどの温湿度センサを用いる。図７に本発明に用いるデジタル温湿度センサのブロック図を示す。
【００６９】
図７は、デジタル温湿度センサ３０６の内部ブロック図であり、７０１は湿度センサ、７０２は温度センサであり、それぞれ湿度または温度の変化に応じたアナログ信号を出力する。ふたつのセンサの出力は、アンプ７０３に入力し、所定のゲインで信号が増幅される。増幅された信号は、１０ビットのＡ／Ｄ変換器７０４に入力され、デジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、デジタル２線インターフェース及びキャラクタコード発生器７０５に入力する。
【００７０】
デジタル２線インターフェース及びキャラクタコード発生器７０５では、入力するデジタル信号を、所定の温度または湿度に対応したデジタル値に変換し、外部からのコマンドに応じて温度及び湿度データを送出する。７０６はキャリブレーションメモリであり、定期的または外部からのコマンドによってキャリブレーションを行い、湿度センサ７０１や温度センサ７０２で検出された湿度または温度の補正を行う。補正値はキャリブレーションメモリ７０６に記憶され。キャリブレーションメモリ７０６より出力される補正値は、Ａ／Ｄ変換器７０４に入力し、Ａ／Ｄ変換器７０４にて検出された湿度または温度データに対して補正がかけられる。
【００７１】
７０７はＳＣＫ端子であり、外部からあらかじめ決められた周波数のクロックパルスが入力する。７０８は双方向のＤＡＴＡ端子であり、外部からコマンドが入力する場合は、ＳＣＫ端子７０７に入力するクロックパルスに同期してコマンドデータが入力する。また、温湿度センサ３０６から温湿度データを外部に送出する場合は、ＳＣＫ端子７０７に入力するクロックパルスに同期させて温湿度データを出力する。
【００７２】
また、温湿度データのほかにチェックサムデータを出力する。チェックサムデータは、例えば検出した温度データと湿度データを足し合わせたデータを出力する。
【００７３】
データを受信する不図示のＣＰＵなどでは、温湿度データを受信すると温度データと湿度データを加算し、同時に受信するチェックサム値と比較を行う。
【００７４】
比較の結果、値が一致すれば受信した温湿度データが正しいと判断する。値が一致しない場合は、温湿度センサ３０６が故障した可能性もあるが、瞬間的な外来ノイズでデータが化けた可能性もあるので、例えば複数回コマンドを送出して温湿度データとチェックサムを受信しチェックサムの不一致が低い頻度であればチェックサムが一致したデータを正しいデータとして取り扱ってもよい。毎回チェックサムが一致しないような場合は、温湿度センサ３０６が故障したと判断する。
【００７５】
温湿度センサ３０６が故障した場合の制御については、本発明の本質であり詳しく後述する。
【００７６】
７０９はＧＮＤ端子であり、７１０はセンサチップを駆動する電源電圧の入力端子である。
【００７７】
以上説明したデジタル温湿度センサ３０６は、トナー補給口３０１より供給されたトナーが充填された個所に設けてあり、トナーに直接触れ、トナーの温度及び湿度をデジタルデータとして図２で示したＤＣコントローラ１００に送信する。送信の際には、温度及び湿度データの他にチェックサムデータを併送する。チェックサムデータとは、前述のように例えば温度データと湿度データを足し算したデータであり、受信側（ＤＣコントローラ１００）では温度データと湿度データを受信するとともに、両データを足し算しチェックサムデータと比較することによって、受信したデータが正しいかどうかをチェックできる。
【００７８】
図５及び図６は、デジタル温湿度センサ３０６から送信するシリアルデータの一例である。ＤＣコントローラ１００より、温湿度データを送信するコマンドがデジタル温湿度センサ３０６へ送信されると、デジタル温湿度センサ３０６は図５（ａ）の定常状態から、図５（ｂ）のようにシリアルクロックＳＣＬＫを送出する。このとき、シリアルデータＳＤＡＴＡはＨ（ハイ）固定である。デジタル温湿度センサ３０６よりデータ送出の準備が整うと、デジタル温湿度センサ３０６は、図５（ｃ）のようにシリアルデータＳＤＡＴＡを４ビットだけＬ（ロー）にする。ＤＣコントローラ１００は、４ビットのＬデータを受信し、これをスタートビットと認識し、以降の２０ビットを温湿度データとしてデータサンプルする。
【００７９】
２０ビットのデータのうち最初の１０ビットは温度データ（図６（ａ））であり、続く１０ビットは湿度データ（図６（ｂ））である。２０ビットデータに続く１０ビットデータはチェックサム（図６（ｃ））であり、温湿度センサ３０６が温度データと湿度データを加算したデータを送出する。
【００８０】
図６（ａ）の例では、温度データは２値データで１００１１１０１０１となる。同様に図６（ｂ）の例では湿度データは１１１００１０００１となる。図６（ｃ）に示すチェックサムは１００１１１０１０１+１１１００１０００１＝１１００００００１１０のＬＳＢである「１」を削除し、下位の１０ビット、即ち１００００００１１０となっていることがわかる。
【００８１】
ところで、温度データは００００００００００〜１１１１１１１１１１のデータで０℃〜１００℃を、湿度データは００００００００００〜１１１１１１１１１１のデータで０％〜１００％を表す。つまり、デジタル温湿度センサが出力した温度データは６１．４８℃、湿度データは８９．２５％となるが、ＤＣコントローラ１００により計算された温度データと湿度データの加算値がチェックサムと一致することを確認した上で上記データを有効とする。
【００８２】
ＤＣコントローラ１００は、得られた温湿度データより、環境センサ６０と同様に絶対水分量を導き、感光ドラムに対する最適な帯電電位を設定して、一連の画像形成プロセスを実行する。
【００８３】
一方、データが受信できないかもしくはチェックサムが一致しない場合は、データを無視し温湿度センサ３０６が故障したものと判断する。
【００８４】
温湿度センサ３０６が故障したと判断された場合は、DCコントローラ１００は、環境センサ６０から得られる温湿度データより、温湿度センサ３０６の出力予測を行い、装置の動作を継続する。
【００８５】
DCコントローラ１００は、あらかじめ決められたタイミングで環境センサ６０と温湿度センサ３０６の温湿度データを記憶している。
【００８６】
図１は、例えば１分毎の環境センサ６０と温湿度センサ３０６各々の温湿度データである。図１（ａ）は、各々のセンサの温度データの推移を示しており、横軸の単位は時間である。同様に図１（ｂ）は、各々のセンサの湿度データの推移を示しており、横軸の単位は時間である。図１で明らかなように、温湿度センサ３０６の挙動は、センサが現像装置１４の閉空間内に配置されているため、閉空間外に配置されている環境センサ６０の挙動に対して反応が鈍い挙動を示している。
【００８７】
それゆえ、本発明を説明する画像形成装置においては、前述のように温湿度センサ３０６と環境センサ６０を別個に設け、温湿度センサ３０６ではトナーの温湿度を、環境センサ６０では転写材Ｐの温湿度を別個に検出している。
【００８８】
ある程度環境が安定している状態（例えば図１における時間ｔ１）においては、環境センサ６０の出力だけでもトナーの温湿度と差がなく、あえて温湿度センサ３０６の出力を求める必要はないように思われるが、環境が急激に変動している状態（例えば図１における時間ｔ２）においては、環境センサ６０のプロファイルと温湿度センサ３０６のプロファイルが異なるので、環境センサ６０のみでトナーの絶対水分量を把握することはできず、別個に各センサを設ける構成が画像形成に有利なことは言うまでもない。
【００８９】
このことは、例えば温湿度センサ３０６で、環境センサ６０の動作を賄えないことも意味している。
【００９０】
図１に戻り説明を続ける。
【００９１】
図１では、平衡した環境下で本来同じ温度または湿度を示すはずなのであるが、ΔＴまたはΔＨの誤差が発生している。これは、センサ毎の精度ばらつき、及び経年劣化による精度のばらつきがあることを示している。本発明の手法によれば、例えば５分毎のデータをサンプルして温湿度センサ３０６の出力を予測するので、これらの誤差をキャンセルすることができる。
【００９２】
図１（ａ）を用いて、温湿度センサ３０６が故障した際の環境センサ６０による温度予測制御についての説明を行う。
【００９３】
時間ｔ１の間は、温度が平衡状態にあり、１分毎に環境センサ６０の温度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。この間に温湿度センサ３０６が故障した場合は、環境センサ６０で検出された温度に対して、ΔＴを加味すればよい。具体的には環境センサ６０で検出された温度は２０℃なので、故障した温湿度センサ３０６の温度出力は１８℃であると予測する。即ちΔT＝２ｄｅｇである。
【００９４】
時間ｔ２の間は、温度が徐々に上がっている状態であり、１分毎にサンプルされる環境センサ６０から得られる温度データから、温度上昇率が例えば１℃／分だったとすると、過去のこのような環境変化に対する環境センサ６０の温度上昇率に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率のデータがＤＣコントローラ１００に記憶されている。記憶された温湿度センサの温度上昇率が０．６℃／分だったとすると、環境センサ６０より得られた温度データを０．６℃／分の温度上昇率で計算し、計算結果にΔＴを減算して故障した温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。
【００９５】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な温度検出により、ｔ２初期から１分後の温度が２１℃、２分後の温度が２２℃になっていることが検出され、温度上昇率が１℃／分であることが検出される。
【００９６】
DCコントローラ１００に記憶されている過去の温湿度センサ３０６の温度サンプル結果により、環境センサ６０の１℃／分に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率は０．６℃／分であることがわかっているので温湿度センサ３０６の１分後の温度と２分後の温度はそれぞれ１８+０．６＝１８．６℃、１８+０．６×２＝１９．２℃であることが予測される。
【００９７】
同様に５分後、７分後はそれぞれ２１℃、２２．８℃であると予測される。
【００９８】
時間ｔ３の間は、温度が平衡状態になり、１分毎に環境センサ６０の温度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。しかし、温湿度センサ３０６で検出される温度データは、前半部分でなお上昇状態にある。環境センサ６０では、温度が平衡状態にあるので、故障した温湿度センサ３０６が何℃で平衡状態になるのか判断が可能である。従って、平衡状態になると予測される温度までは、時間ｔ２で実施した０．６℃／分の温度上昇率で計算を続け、故障した温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。具体的には、０．６℃／分の温度上昇率で２８℃になるまでは、ｔ２で実施した計算による出力予測を行う。
【００９９】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な温度検出により、ｔ３で環境センサ６０は３０℃で熱的に安定したことが検出される。一方、温湿度センサ３０６では、ΔT＝２degであることがわかっているので、温湿度センサ３０６は２８℃で安定することが予測される。
【０１００】
一方、環境センサ６０では、ｔ２の時間内に３０−２０＝１０℃の温度上昇が発生したわけであるから、ｔ２＝１０分であることは容易に算出される。また、温湿度センサ３０６は温度上昇が０．６℃／分であるので、１８℃から２８℃まで温度上昇するのに要する時間は、（２８−１８）／０．６＝１６．７分であることも容易に算出される。即ち、ｔ３初期から６．７分の間はｔ２で実施していた温度予測と同様の演算方法で温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。また、ｔ３初期から６．７分後に温湿度センサ３０６の温度出力は２８℃となって熱的に安定すると予測する。
【０１０１】
以上の説明では、温度が上昇する場合における温湿度センサ３０６の故障時の制御について説明したが、温度が下降する場合も同様の制御を行う。
【０１０２】
また、図１（ｂ）のように湿度が下降する場合も同様の制御を行う。
【０１０３】
即ち、時間ｔ１の間は、湿度が平衡状態にあり、１分毎に環境センサ６０の湿度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。この間に温湿度センサ３０６が故障した場合は、環境センサ６０で検出された湿度に対して、ΔHを加味すればよい。具体的には環境センサ６０で検出された湿度は６１％なので、故障した温湿度センサ３０６の温度出力は６５％であると予測する。即ちΔＨ＝４％である。
【０１０４】
時間ｔ２の間は、湿度が徐々に下がっている状態であり、１分毎にサンプルされる環境センサ６０から得られる湿度データから、湿度下降率が例えば３％／分だったとすると、過去のこのような環境変化に対する環境センサ６０の湿度下降率に対する温湿度センサ３０６の湿度下降率のデータがＤＣコントローラ１００に記憶されており、記憶された温湿度センサの湿度下降率が２％／分だったとすると、環境センサ６０より得られた湿度データを３％／分の湿度上昇率で計算し、計算結果にΔHを加算して故障した温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。
【０１０５】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な湿度検出により、ｔ２初期から１分後の温度が５８％、２分後の温度が５５％になっていることが検出され、湿度下降率が３％／分であることが検出される。
【０１０６】
過去の温湿度センサ３０６の湿度サンプル結果により、環境センサ６０の３％／分に対する温湿度センサ３０６の湿度下降率は２％／分であることがわかっているので温湿度センサ３０６の１分後の温度と２分後の温度はそれぞれ６５−２＝６３％、６５−２×２＝６１％であることが予測される。
【０１０７】
同様に５分後、７分後はそれぞれ５５％、５１％であると予測される。
【０１０８】
時間ｔ３の間は、湿度が平衡状態になり、１分毎に環境センサ６０の湿度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。しかし、温湿度センサ３０６で検出される湿度データはなお下降状態にある。環境センサ６０では、湿度が平衡状態にあるので、故障した温湿度センサ３０６が何％で平衡状態になるのか判断が可能である。従って、平衡状態になると予測される温度までは、時間ｔ２で実施した２％／分の湿度下降率で計算を続け、故障した温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。具体的には、２％／分の湿度下降率で１２％になるまでは、ｔ２で実施した計算による出力予測を行う。
【０１０９】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な湿度検出により、ｔ３で環境センサ６０は８％で湿度的に安定したことが検出される。一方、温湿度センサ３０６では、ΔH＝４％であることがわかっているので、温湿度センサ３０６は１２％で安定することが予測される。
【０１１０】
一方、環境センサ６０では、ｔ２の時間内に６１−８＝５３％の湿度下降が発生したわけであるから、ｔ２＝１７．７分であることは容易に算出される。また、温湿度センサ３０６は湿度下降率が２％／分であるので、６５％から１２％まで湿度下降するのに要する時間は、（６５―１２）／２＝２６．５分であることも容易に算出される。即ち、ｔ３初期から８．８分の間はｔ２で実施していた湿度予測と同様の演算方法で温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。また、ｔ３初期から８．８分後に温湿度センサ３０６の湿度出力は１２％となって湿度的に安定すると予測する。
【０１１１】
以上の説明では、湿度が下降する場合における温湿度センサ３０６の故障時の制御について説明したが、湿度が上昇する場合も同様の制御を行う。
【０１１２】
また、上記の説明では環境センサ６０の温度上昇率が１℃／分、あるいは湿度下降率が３％／分に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率、湿度下降率がそれぞれ０．６℃／分、２％／分であることをDCコントローラ１００に記憶する旨説明したが、画像形成装置の様々な動作状況に対応すべく、１℃／分から１０℃／分までの環境センサ６０に対する１℃刻みの温湿度センサ３０６の温度変化率、１％／分から１０％／分までの環境センサ６０に対する１％刻みの温湿度センサ３０６の湿度変化率についてもDCコントローラ１００が記憶している。もちろん、製品により画質に対する要求は異なるので高画質にそれほどの要求がなければ刻みステップを２℃／分や２％／分のようにしても良いし、高画質要求がある場合や、DCコントローラ１００の記憶領域に余裕があれば０．５℃／分、０．５％／分のように刻みステップを変更しても良い。
【０１１３】
DCコントローラ１００は、温湿度センサ３０６が故障した後、環境センサ６０から得られる温度変動率や湿度変動率に対し、最適と判断された変動率が選択される。
【０１１４】
以下、温湿度センサ３０６により検出された温湿度より得られる絶対水分量に対する具体的な制御について説明する。
【０１１５】
先に述べたように、現像装置１４内の温度または湿度を把握し、前述の現像プロセスにおける感光ドラム１１に印加する帯電電圧と現像スリーブ３０２に印加する帯電電圧（現像バイアス）の電圧差を調整することが目的であるが、ここでは現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス側のみ帯電電圧を調整する手法について説明する。もちろん感光ドラム１１に印加する帯電電圧のみを調整しても良いし、両方の帯電電圧を調整しても良い。
【０１１６】
図１０は、画像形成装置がスタンバイの状態から画像形成を終了するまでの、温湿度検知及び検知結果による現像バイアスへのフィードバック制御に関する簡易動作フロー図である。各ステップごとに詳述し、適宜、図１１を用いて説明する。
（Ｓ７０１）
画像形成装置は、スタンバイ状態にてユーザによる操作又はネットワークにて接続された外部ホストからのプリント要求の待機状態である。また、低電力モード及びスリープモードも本フローのスタンバイと動作状態を置き換えても、本実施例と略同一の制御フローが実施される。
（Ｓ７０２）
ユーザ操作又は外部ホストからのプリント要求信号１１０１が入力されると（図１１参照）、画像形成装置はスタンバイ状態から復帰され、各画像形成ユニットの起動制御が実施される。本制御フローでは現像器内部の温湿度センサ及びそれに伴うバイアス制御に関する起動制御について詳述する。スタンバイ復帰後、現像器１４内部に配置された温湿度センサ３０６から温湿度検知信号がDCコントローラ１００内のＣＰＵ１１０２に入力される（図１１参照）。
（Ｓ７０３）
入力された温湿度情報を取得する。
（Ｓ７０４）
絶対水分量の演算は図１１中のＣＰＵ１１０２によって実施される。
【０１１７】
ＣＰＵ１１０２は画像形成における制御を統合して処理している集積回路である。
【０１１８】
ＣＰＵ１１０２に入力したシリアルデータは、図１１中のＲＯＭ４０３に有された検知温度または検知湿度の変換テーブルにより、温湿度センサ３０６の温湿度が認識される。変換テーブルは、予め温湿度検知センサユニットの温湿度−シリアルデータの検知仕様に基づきＲＯＭ４０３内に格納されており、その変換テーブルはシリアルデータに応じた絶対水分量で表される。これにより、現像器内部の絶対水分量情報が認識される。
（Ｓ７０５）
Ｓ７０４で検知された絶対水分量情報を元にして、絶対水分量情報に応じてＨＶ（高電圧）制御部１１０５へ現像バイアス電圧の設定を行う。絶対水分量情報による現像バイアス電圧の設定は、図４ａにある絶対水分量−トナー帯電量の関係に基づき決定される。トナー帯電量は図４ａにあるように絶対水分量が低い環境においては、帯電量が高くなる傾向があるため現像バイアス電圧を印加した際に、その電気的影響が大きくなる為、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加すると常湿環境時と比して、感光ドラム上に現像されるトナー量が過多となり高濃度となってしまう。そこで図４ｂにあるようにトナー帯電量に応じた現像バイアス電圧にて制御する必要がある。つまり、具体的には、常湿環境（５０％ＲＨ）において現像バイアス電圧であるＶＤＣ＝−５００Ｖであるのに対して、低湿環境（５％ＲＨ）においては現像バイアス電圧ＶＤＣ＝−３５０Ｖとする。トナー帯電量は常湿時に比して高いため、トナーが受ける電気的総影響力は、常湿時と同等となるため、トナーが感光ドラムトナー濃度の過多を防止することができる。反対に高湿環境（８０％ＲＨ）においては、常湿環境に比してトナー帯電量が低下する傾向があるため、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加した場合、所定のトナー濃度に対して薄くなってしまう。よって、具体的にはＶＤＣ＝―６００Ｖとする。これにより低湿時同様に、トナーが受ける電気的総影響力は常湿時と略同一となる。このように各色の現像器内部絶対水分量を元にトナー帯電量を推定し、推定されたトナー帯電量から基準となる常湿環境と同等となるよう設定された現像バイアス電圧は、検知結果に対して設定値としてＣＰＵ１１０２にてＲＡＭ１１０４内に一時格納される。
（Ｓ７０６）
外部ホスト及びユーザによる画像形成動作が実行されない場合は、前述Ｓ７０３〜Ｓ７０５のフローが所定時間ごとに繰り返されることで、現像器内部環境の変化に応じた適正な現像バイアス電圧設定値がＲＡＭ１１０４内に記憶更新される。
（Ｓ７０７）
画像形成動作が実行されると、ＤＣコントローラ１００に対し、画像形成スタート信号が入力される。画像形成スタート信号の入力後、所定の制御タイミングにて各制御因子が実行され画像形成が実施される。前述した画像形成制御である感光ドラムに対する帯電制御及び露光制御による潜像形成の後、現像制御タイミングにおいて、ＣＰＵ１１０２よりＨＶ制御部１１０５に対し、前述Ｓ７０５にてＲＡＭ１１０４内に格納された現像バイアス電圧の設定情報を参照する。
（Ｓ７０８〜Ｓ７１０）
ＣＰＵ１１０２による所定の制御タイミングに応じて現像バイアス電圧がＨＶ制御部１１０５より各現像器へ現像バイアス電圧（現像ＨＶ１１０６）として出力される。
【０１１９】
次にデジタル温湿度センサ３０６が故障した際の制御アルゴリズムについて図１２を用いて説明する。
【０１２０】
図１２中スタートは、図１０中のＳ７０３におけるデジタル温湿度センサ３０６の温湿度情報取得がトリガとなる。
（Ｓ１２０１）
デジタル温湿度センサより温湿度情報を取得する。
（Ｓ１２０２）
温湿度情報に付随して取得されるチェックサムデータをチェックする。
（Ｓ１２０３）
チェックサムに異常があるかどうかをチェックする。
【０１２１】
異常があった場合はＳ１２０４に遷移し、異常がなかった場合はそのまま図１０のＳ７０４に戻る。
（Ｓ１２０４）
デジタル温湿度センサが故障したと判断し、環境センサより温湿度情報をリアルタイムに取得する。
（Ｓ１２０６）
環境センサの温湿度変動をチェックする。
（Ｓ１２０７）
環境センサの温湿度変動率より、ＤＣコントローラに記憶されているいくつかの変動率データのうち最も適切なデジタル温湿度センサ変動データを選択する。
（Ｓ１２０８）
ＤＣコントローラに記憶されている最新のΔＴとΔＨを取得する。
（Ｓ１２０９）
デジタル温湿度センサの温湿度をリアルタイムに予測する。
【０１２２】
Ｓ１２０９の処理が終わると、図１０のＳ７０４に戻る。
【０１２３】
以上の様に、画像形成動作直前に現像器内部のトナー帯電量を推定し、その精度の高い推定結果に応じた現像バイアス電圧出力が得られるため、低湿度環境又は高湿度環境といった環境変動に左右されることなく常に安定し、且つ適正な出力値の現像制御が可能となる為、良質な出力画像を得ることが出来る。
【０１２４】
また、現像器内部の温湿度センサが故障した場合でも、画像形成装置内部に別途設けられた環境センサの出力により、現像器内部の温湿度を高精度に予測できるので、故障以前同等の良質な出力画像を得ることができる。
【０１２５】
また、現像バイアス電圧のみへのフィードバック制御を述べたが、帯電制御（帯電AC及び帯電DC）及び現像バイアス電圧（現像AC）等の種々のバイアス値または、画像形成制御因子に対しフィードバック制御を行っても同様の効果は得られる。また、本実施例では２成分現像剤によるタンデム方式のカラー画像形成装置を例として述べたが、一成分現像剤によるタンデム方式及び１ドラム方式のカラー画像形成装置に対しても本発明を適用しても十分な効果があり、安定した画像形成による高品位な画像を得ることができる。
【０１２６】
さらに、ここでの説明は、ΔＴ＝２ｄｅｇ、ΔＨ＝５％で説明してきたが、画像形成装置を長期間に渡って使用すると、温湿度センサ３０６及び環境センサ６０の検出結果に多少の誤差が発生することが考えられるが、温湿度センサ３０６が故障する寸前まで、両センサの挙動をサンプルし続けることにより、ΔＴおよびΔＨの値は最新の値に更新されている。
【０１２７】
同様に、温度上昇率または温度下降率、及び湿度上昇率または下降率も同様で、経年劣化による誤差発生は、故障直前までのセンサ挙動をサンプルし続けることにより、不図示のシステムが常に最新の温度プロファイル及び湿度プロファイルを記憶しているので最適な出力予測を行うことができる。
【０１２８】
本実施例の説明では、各センサの検出タイミングを１分としたが、温度または湿度の急激な変動は画像形成装置の駆動開始直後に発生するので、画像形成装置駆動後から画像形成装置駆動終了までの間は検出タイミングを例えば３０秒にする等検出タイミングを短く変更しても良い。
【０１２９】
以上説明したように、本発明によれば、トナーの温度または湿度を直接検知することができる第1のセンサを構成した装置において、該センサが故障した場合には、装置内の別の温度または湿度を検知する第2のセンサにより、故障した第1のセンサの出力予測を行うので装置の稼動を中止することなく、装置を稼動し続けることができる。
【０１３０】
この間、装置は第1のセンサが故障していることを操作部などの表示部に表示をし、ユーザに交換を促すよう動作するにしてもよい。
【０１３１】
本発明は、モノクロの画像形成装置について説明してきたが、もちろん複数色のカラートナーを搭載したカラー画像形成装置についても応用可能である。しかしながら、画像形成装置の構成によっては、温湿度センサが故障した際に、環境センサによる温湿度予測では充分な画像品位が保てない場合がある。その場合には、例えば、カラーの画像形成を許可しないようにし、モノクロの画像形成のみ許可するような制御を選択しても良い。
【０１３２】
カラー画像の画像品位の安定化は困難であっても、モノクロ画像の画像品位の安定化の可能性は高いからである。一般オフィスでは、カラー画像出力よりモノクロ画像出力の比率が高い部署が多く、モノクロ画像だけでも出力が可能であれば、画像形成装置の可動率は向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】温湿度センサの温度特性及び湿度特性
【図２】複写機の一般的な構成を示す図
【図３】現像装置の詳細図
【図４】トナーの構造図
【図５】本発明に用いたデジタル温湿度センサのシリアルデータ通信例
【図６】本発明に用いたデジタル温湿度センサのシリアルデータ通信例
【図７】デジタル温湿度センサ３０６の内部ブロック図
【図８】環境センサ６０のブロック図
【図９】湿度センサ
【図１０】画像形成装置がスタンバイの状態から画像形成を終了するまでの、温湿度検知及び検知結果による現像バイアスへのフィードバック制御に関する簡易動作フロー図
【図１１】ブロック図
【図１２】デジタル温湿度センサ３０６が故障した際の制御アルゴリズム
【符号の説明】
【０１３４】
１４ 現像装置
３０１ トナー補給口
３０２ 現像スリーブ
３０３ 磁石ロール
３０４ トナー
３０５ 穂切り板
３０６ デジタル温湿度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に電子写真技術を用いた複写機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機に構成されているプリンタエンジン部では、例えば特許文献１のように現像器近傍に湿度検知器を設け、現像器内の現像剤のトナー濃度を一定に保つための動作制御系の中で現像剤の湿度による透磁率の変化を補正する電子写真複写機が提案されている。
【０００３】
即ち、電子写真方式のプリンタでは、例えば正電位に帯電したトナーを負電位に帯電させた感光ドラムに静電吸着させて像形成を行うのであるが、例えば感光ドラムの電位が一定であってもトナーの電位が高ければ感光ドラムにより多くのトナーが付着するし、逆にトナーの電位が低ければより少ないトナーが付着するので、濃度に起因する画像品位に大きく影響する。トナーの帯電電位と湿度には密接な関係があることは良く知られており、特許文献１では、湿度検知器によってトナーの帯電電位を予測し、帯電電位が不足していると判断された場合は、トナーを攪拌するなどしてトナー同士の接触によってトナーの帯電電位を持ち上げる動作制御を行う必要がある。トナーの帯電電位が低いと判断された場合には、一般的には感光ドラムの帯電電位を下げる手法がとられる。
【０００４】
一方、センシリオン（SENSIRION）社製の温湿度センサSHT1Xに代表されるように、耐水性および化学変化に影響されない小型のデジタルセンサが一般的に販売されている。このようなデジタル温湿度センサは、センサが検出する温度または湿度をシリアルデータで出力するとともに、チェックサムを送信する機能を有している。即ち、送信したデータに対応するチェックサムをチェックすることによって、送信したデータが正しいかどうかを確認することができる。
【０００５】
従来、温湿度を測定には、TDK社製CHSシリーズに代表される抵抗変化型のセンサが用いられていた。この種のセンサは、感湿素子による湿度の変化に応じて抵抗値が変化する特性を利用し、抵抗値を湿度に換算する仕組みである。即ち、アナログ的な挙動を一方的に出力する構成であり、故障の検出は出力抵抗値が明らかに異常であるときに故障していると判断するしかなく、想定される抵抗値の出力のまま故障した場合は故障かどうか判断するすべはなかった。
【特許文献１】特開昭６１−０９８３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で述べられているように、現像器外部に湿度検知器を設けても、現像器自体がトナーが充填される一種の閉空間であり、現像器外部の環境条件が急激に変化した場合現像器内部は急激な環境条件に追従できず、徐々に現像器外部の環境になじんでいく挙動を示す。従って、現像器外部に設けられた湿度検知器の検知結果では充分な現像剤の透磁率の変化を補正することができない。また、該湿度検知器が故障した場合は、現像剤の透磁率の補正が実施できなくなるので、著しい画像品位の低下を黙認したまま装置の稼動を続けるか、故障した湿度検知器を交換するまで装置の稼動を停止せざるを得なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成した。
【０００８】
また、前述の任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間とした。
【０００９】
また、前述の第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他にコマンドに対するステータスを返す機能を有しており、第1のセンサの故障をセンサから返すステータスの異常により判断するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置に、前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすように構成したので、複写になどに応用した場合、トナーホッパ内に配した第1の湿度センサが故障した場合でも、用紙カセットなどに設けられた第2湿度センサの出力により第1の湿度センサの出力を予測できるので、機器の稼動を中止することなく、ほぼ故障前の画像品位で機器の動作を継続することができる。
【００１１】
また、前述の任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間としたので、トナーホッパなどに湿度センサを配した場合に、直接トナーの湿度を測定できるので、従来のようにトナーホッパ外に設けられた湿度センサによるトナーホッパ内の湿度予測よりも精度よくトナーの湿度を検出することができる。
【００１２】
また、前述の第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他にコマンドに対するステータスを返す機能を有し、第1のセンサの故障をセンサから返すステータスの異常により判断するようにしたので、従来の湿度センサの湿度を判定するデータそのものの挙動でセンサの故障を判断するより、より高精度に故障の検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
図２は本発明を実施した画像形成装置の要部断面図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式とし、画像読み取り装置１Ｒにて原稿の画像を読み取り、画像出力部１Ｐにて画像読み取り装置１Ｒからの画像情報より画像を転写材Ｐに形成し、更に、画像出力部１Ｐに本発明が特に有効であると考えられる複数の画像形成部を並列に配し、且つ、中間転写方式を採用したカラー画像出力装置として説明していく。
【００１６】
以下、画像出力部１Ｐについて概略を説明する。
【００１７】
図２中、画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、及びＤＣコントローラ１００から構成される。
【００１８】
更に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラムがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１の外周面に対向して、その回転方向に一次帯電器１２、露光部である光学系の露光部１３、折り返しミラー１６、現像装置１４が配置されている。
【００１９】
一次帯電器１２において、感光ドラム１１の表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３により、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を、折り返しミラー１６を介して感光ドラム１１上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。
【００２０】
更に、現像剤（以下、これを「トナー」と称する）をそれぞれ収納した現像装置１４によって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像（現像像）を、中間転写体である中間転写ベルト３１の画像転写領域Ｔに転写する。
【００２１】
感光ドラム１１が回転して、画像転写領域Ｔを通過した下流で、クリーニング装置１５により、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００２２】
給紙ユニット２０は、転写材Ｐを収納するためのカセット２１、カセット２１より転写材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２、ピックアップローラ２２から送り出された転写材Ｐをレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送するための給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４、及び、画像形成部の画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ、２５ｂで構成される。
【００２３】
カセット２１近傍には、環境センサ６０が配されている。環境センサ６０は周囲の温度と湿度を検出するセンサであって、温度および湿度によって変動する抵抗値を検出し、温度と湿度を得る。
【００２４】
図８を用いて、環境センサ６０の構成について説明する。
【００２５】
図８は、環境センサ６０のブロック図である。
【００２６】
８０１は湿度センサであり、ここでは抵抗変化型のセンサが用いられている。
【００２７】
湿度センサ８０１は図９のような構造であり、例えばTDK社CHSシリーズの湿度センサが製品化されている。
【００２８】
図９中、９０１はアルミナ基板であり、アルミナ基板９０１上に高分子感湿膜９０２が構成してある、高分子感湿膜９０２上にはくし型電極９０３が構成してある。
【００２９】
高分子感湿膜９０２は、水分子の吸着により高分子感湿膜９０２中の可動イオンが自由に動き回るようになることによって、くし型電極９０３間のインピーダンスが変化することによって、インピーダンスに対する湿度を検出できる。
【００３０】
即ち、湿度センサ８０１は一種の可変抵抗器であるといえる。
【００３１】
図８に戻り説明を続ける。
【００３２】
湿度センサ８０１の出力（即ち抵抗値）は電圧変換回路８０３に入力する。電圧変換回路８０３では、入力する抵抗値を電圧に変換し、端子Houtに出力する。Houtから出力された湿度に対応する電圧は、不図示のＣＰＵまたはＡ／Ｄ変換器などに入力され、デジタル湿度データとして取り扱われる。
【００３３】
一方、温度センサ８０２は一般的なサーミスタに代表される温度変動に追従して湿度センサ８０１と同様、抵抗値が変化するセンサが用いられている。サーミスタについては、周知のセンサであり詳細な説明は割愛する。温度センサ８０２の出力（即ち抵抗値）は電圧変換回路８０４に入力する電圧変換回路８０４の構成は電圧変換回路８０３と同様の構成である。電圧変換回路８０４では、入力する抵抗値を電圧に変換し、端子Ｔoutに出力する。Ｔoutから出力された温度に対応する電圧は、不図示のＣＰＵまたはＡ／Ｄ変換器などに入力され、デジタル湿度データとして取り扱われる。
【００３４】
環境センサ６０の環境センサの配置目的は、カセット２１内の転写材Pの温度または湿度を把握し、後述する中間転写プロセスにおける中間転写ベルトに印加する帯電電圧の電圧値を調整することにある。
【００３５】
一般的に、温度情報と湿度情報により、絶対水分量が算出できることは広く知られている。
【００３６】
例えば、転写材Pの絶対水分量が大きければ、中間転写ベルトに帯電した静電気が放電されやすく、転写が不十分になる。この場合、例えば中間転写ベルトに帯電させる帯電電圧を高めに設定する必要がある。
【００３７】
逆に、転写材Ｐの絶対水分量が小さければ、中間転写ベルトに帯電した静電気が放電されにくく、転写が過剰になるので、例えば中間転写ベルトに帯電させる帯電電圧を低めに設定する必要がある。
【００３８】
このように、現像プロセスにおいては絶対水分量に応じた各パラメータの調整が不可欠であり、適切なパラメータ調整を実施しないと画像形成された画像品位が安定しない。
【００３９】
続いて、中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、巻架ローラとして、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３、ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写対向ローラ３４に巻架される。これらのうち駆動ローラ３２と従動ローラ３３との間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルト３１とのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって矢印Ｂ方向へ回転駆動される。
【００４０】
一次転写平面Ａは各画像形成部１０に対向し、各感光ドラム１１が中間転写ベルト３１の一次転写面Ａに対向するようにされている。よって一次転写面Ａに一次転写領域Ｔが位置することになる。感光ドラム１１と中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写用帯電器３５が配置されている。二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。又、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングブレード５１、及び廃トナーを収納する廃トナーボックス５２が設けられている。
【００４１】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラ４１ａに加圧される４１ｂ（このローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対４１のニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド４３、また、上記ローラ対４１から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５等から構成される。
【００４２】
次に装置の動作に即して説明を加える。
【００４３】
ＤＣコントローラ１００より画像形成動作開始信号が発せられると、まずピックアップローラ２２により、カセット２１から転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送される。その時レジストローラ２５ａ、２５ｂは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ、２５ｂは回転を始める。レジストローラ２５ａ、２５ｂの回転は、転写材Ｐと、画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが、二次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００４４】
一方、画像形成部１０では、ＤＣコントローラ１００からの画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向Ｂにおいて、感光ドラム１１上に形成されたトナー像（現像像）が、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５によって一次転写領域Ｔにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。
【００４５】
その後転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入、中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に、高電圧を印加させる。そして、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。その後転写材Ｐは搬送ガイド４３によって、定着ローラ対４１のニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対４１の熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、内外排紙ローラ４４、４５により搬送され、転写材Ｐは機外に排出される。
【００４６】
この種の画像形成装置における、各感光ドラム１１間の機械的取り付け誤差および各露光部１３によって発生するレーザービーム光の光路長誤差、光路変化、ＬＥＤの環境温度による反り等の理由により感光ドラム１１上で形成された画像のレジストレーションのずれを補正するために、転写領域Ａ面上で、画像形成部１０の下流の位置で、駆動ローラ３２にてベルト３１が折り返される前の位置に、レジずれを検知するレジセンサ６０が設けられている。
【００４７】
このように構成された複写機の一次帯電気１２及び現像装置１４の詳細構成を図３に示す。
【００４８】
画像形成装置は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１１を有する。本実施例では、感光ドラム１１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、中心支軸を中心に所定周速度をもって図中矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００４９】
本実施例では、画像形成装置は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ３０９を有する。帯電ローラ３０９に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１１を一様に負極性に帯電させる。帯電ロ一ラ３０９は、芯金３１０の両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１１方向に付勢して、感光ドラム１１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。又、帯電ローラ３０９は、感光ドラム１１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての不図示の電源から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金３１０を介して帯電ローラ３０９に印加され、回転する感光ドラム１１の周面が所定の電位に帯電処理される。
【００５０】
又、帯電ローラ３０９に対して、帯電ローラクリーニング部材３０８が設けられている。本実施例では、帯電ローラクリーニング部材３０８は、可撓性を持つクリーニングフィルムであり、このクリーニングフィルム３０８は、帯電ローラ３０８の長手方向に対し平行に配置され、帯電ローラ３０８の表層がクリーニングフィルム３０８で摺擦される。これにより、帯電ローラ３０８の表層の付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００５１】
感光ドラム１１は、帯電ローラ３０９により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、画像露光手段（画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光を受ける。これにより、目的画像の画像形成部に対応した静電潜像が形成される。本実施例では露光手段として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ１３を用いた（図２参照）。レーザビームスキャナ１３は、画像読み取り装置１Ｒなどのホスト装置から画像形成装置１Ｐに送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５２】
感光ドラム１１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器１４でトナーにより現像される。本実施例において、３０１はトナー補給口であり、ここからトナーが供給される。従って、現像装置１４はトナーホッパの役割も有していることになる。現像器１４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器１４は、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ３０２、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード３０５、現像器１４に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）３０４、現像器１４内に配設した現像剤攪拌部材３０３などを具備する。
【００５３】
現像スリーブ３０２は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像器１４内に回転可能に配設されており、現像スリーブ３０２と微少間隙を有して現像剤規制ブレード３０５が対向されており、現像スリーブ３０２の図中矢印Ｂ方向の回転に伴い、現像スリーブ３０２上に現像剤薄層を形成する。又、現像スリーブ３０２は感光ドラム１１の進行方向とは逆方向に、感光ドラム１１に対して所定周速比の速度で回転駆動される。現像スリーブ３０２上の現像剤薄層は、感光ドラム１１の面に対して接触して、感光ドラム１１を適度に摺擦する。現像スリーブ３０２には電圧印加手段としての不図示の電源から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。
【００５４】
而して、現像剤が回転する現像スリーブ３０２の表面に薄層としてコーティングされ、現像部（現像スリーブ３０２表面と感光ドラム１１表面の距離が最短距離となるポイント）に搬送された現像剤３０４中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１１上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。即ち、先に述べたレーザビームスキャナによるレーザ光が負極性に帯電した感光ドラム１１に照射されると、レーザ光が照射された個所は電荷が除去されるので、その個所にはやはり負極性に帯電したトナーが付着し、レーザ光に照射されなかった個所は、感光ドラム、トナーともに負極性であるため反発しあってトナーは付着しない。このようなプロセスにより画像形成が行われる。現像部を通過した現像スリーブ３０２上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ３０２の回転に伴い現像器１４内の現像剤溜り部に戻される。
【００５５】
更に、現像器１４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー３０３が設けられている。攪拌スクリュー３０３は、現像スリーブ３０２の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の負極性帯電電荷を与える機能を有する。又、攪拌スクリュー３０３は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤３０４を搬送し、現像剤３０４を現像スリーブ３０２に供給すると共に、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤３０４をトナー補給部に搬送し、現像剤３０４を現像器１４内で循環させる機能を有する。
【００５６】
現像器１４中に配された３０６は、本発明の重要な構成要件であるデジタル温湿度センサである。
【００５７】
デジタル温湿度センサ３０６を現像装置１４内に配置する理由は、現像装置１４内のトナー３０４の温湿度を検出することにある。先に説明した環境センサ６０配置理由と類似しているが、デジタル温湿度センサ３０６の配置により、現像装置１４内の温度または湿度を把握し、前述の現像プロセスにおける感光ドラム１１に印加する帯電電圧と現像スリーブ３０２に印加する帯電電圧（現像バイアス）の電圧差を調整することにある。
【００５８】
ここでは現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス側のみ帯電電圧を調整する手法について説明するが、もちろん感光ドラム１１に印加する帯電電圧のみを調整しても良いし、両方の帯電電圧を調整しても良い。
【００５９】
一般的に、温度情報と湿度情報により、絶対水分量が算出できることは広く知られている。また、トナーが擁する電荷量と感光ドラムに印加する帯電電圧のバランスによって形成される画像品位に多大な影響を与えることが広く知られてもいる。
【００６０】
例えば、トナー３０４の絶対水分量が大きければ、トナー３０４が擁している電荷量は小さく、感光ドラム１１に吸着するトナー量が少なくなり、画像が薄くなる傾向がある。また、トナーと感光ドラムの電気的極性による反発力も弱くなり、本来トナーが吸着しない中間調を表現する個所にトナーが吸着することもあり、そのような個所は画像が濃くなる傾向がある。
【００６１】
この場合、感光ドラム１１に帯電させる帯電電圧を高めに設定するか、もしくは現像スリーブ３０２に帯電させる帯電電圧を高めに設定する必要がある。さらには現像装置１４内に設けてある不図示のスクリューを回動させてトナー３０４を攪拌し、トナー同士の摩擦により静電気を発生させ、トナーが擁する電荷を増大させる必要がある。
【００６２】
逆に、トナー３０４の絶対水分量が小さければ、トナー３０４が擁している電荷量は大きく、感光ドラム１１に吸着するトナー量が多くなり、画像が濃くなる傾向がある。また、トナーと感光ドラムの電気的極性による反発力が強くなり、本来トナーが吸着するべき中間調を表現する個所にトナーが吸着しないこともあり、そのような個所は画像が薄くなる傾向がある。
【００６３】
このように、現像プロセスにおいては絶対水分量に応じた各パラメータの調整が不可欠であり、適切なパラメータ調整を実施しないと画像形成された画像品位が安定しない。
【００６４】
従来の画像形成装置では、先に説明した環境センサ６０を利用して現像装置１４内の温湿度を検出し、絶対水分量を求めていた。しかしながら、環境センサ６０近傍の絶対水分量は必ずしも現像装置１４内の絶対水分量と一致せず、むしろ画像形成装置の様々な動作状況により絶対水分量が異なることが多い。
【００６５】
例えば、環境センサ６０は本実施例ではカセット２１の近傍に配置されているが、カセット２１近傍には用紙の搬送の駆動源であるステッピングモータ程度の発熱部材程度しか配置されておらず。大きな環境変動はない。これに対して、現像装置１４はそれ自体がひとつの閉空間に構成されており、現像装置１４の外部雰囲気と内部雰囲気は特に外部雰囲気が急激に変動する、即ち画像形成装置が動作開始してしばらくの時間比較的大きな差を発生する。また、画像形成装置の構成上、現像装置１４は画像形成装置内で最も発熱する定着ユニット４０の比較的近傍に配置され、現像装置１４が熱の影響を受けやすい。従って、環境センサ６０によって検出される絶対水分量は、現像装置内１４の絶対水分量と一致しない場合が多くあり、本発明では環境センサ６０と別個に現像装置１４内にデジタル温湿度センサ３０６を配している。
【００６６】
さらには、本発明では現像装置が１個のモノクロ画像形成装置について実施例を説明しているが、カラー画像形成装置については通常４個の現像装置が構成されている。各々の現像装置ももちろん閉空間の構成をとっているし、各々の現像装置は配置位置が異なっているので、それぞれの現像装置にデジタル温湿度センサを設けて、個々の現像装置内の絶対水分量を検出する構成が望ましい。それぞれの現像装置内の環境が異なっている場合があるためであることは言うまでもない。
【００６７】
ここでまず、デジタル温湿度センサ３０６の詳細について説明する。
【００６８】
デジタル温湿度センサは、例えばセンシリオン社のSHT1xシリーズやSHT7xシリーズなどの温湿度センサを用いる。図７に本発明に用いるデジタル温湿度センサのブロック図を示す。
【００６９】
図７は、デジタル温湿度センサ３０６の内部ブロック図であり、７０１は湿度センサ、７０２は温度センサであり、それぞれ湿度または温度の変化に応じたアナログ信号を出力する。ふたつのセンサの出力は、アンプ７０３に入力し、所定のゲインで信号が増幅される。増幅された信号は、１０ビットのＡ／Ｄ変換器７０４に入力され、デジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、デジタル２線インターフェース及びキャラクタコード発生器７０５に入力する。
【００７０】
デジタル２線インターフェース及びキャラクタコード発生器７０５では、入力するデジタル信号を、所定の温度または湿度に対応したデジタル値に変換し、外部からのコマンドに応じて温度及び湿度データを送出する。７０６はキャリブレーションメモリであり、定期的または外部からのコマンドによってキャリブレーションを行い、湿度センサ７０１や温度センサ７０２で検出された湿度または温度の補正を行う。補正値はキャリブレーションメモリ７０６に記憶され。キャリブレーションメモリ７０６より出力される補正値は、Ａ／Ｄ変換器７０４に入力し、Ａ／Ｄ変換器７０４にて検出された湿度または温度データに対して補正がかけられる。
【００７１】
７０７はＳＣＫ端子であり、外部からあらかじめ決められた周波数のクロックパルスが入力する。７０８は双方向のＤＡＴＡ端子であり、外部からコマンドが入力する場合は、ＳＣＫ端子７０７に入力するクロックパルスに同期してコマンドデータが入力する。また、温湿度センサ３０６から温湿度データを外部に送出する場合は、ＳＣＫ端子７０７に入力するクロックパルスに同期させて温湿度データを出力する。
【００７２】
また、温湿度データのほかにチェックサムデータを出力する。チェックサムデータは、例えば検出した温度データと湿度データを足し合わせたデータを出力する。
【００７３】
データを受信する不図示のＣＰＵなどでは、温湿度データを受信すると温度データと湿度データを加算し、同時に受信するチェックサム値と比較を行う。
【００７４】
比較の結果、値が一致すれば受信した温湿度データが正しいと判断する。値が一致しない場合は、温湿度センサ３０６が故障した可能性もあるが、瞬間的な外来ノイズでデータが化けた可能性もあるので、例えば複数回コマンドを送出して温湿度データとチェックサムを受信しチェックサムの不一致が低い頻度であればチェックサムが一致したデータを正しいデータとして取り扱ってもよい。毎回チェックサムが一致しないような場合は、温湿度センサ３０６が故障したと判断する。
【００７５】
温湿度センサ３０６が故障した場合の制御については、本発明の本質であり詳しく後述する。
【００７６】
７０９はＧＮＤ端子であり、７１０はセンサチップを駆動する電源電圧の入力端子である。
【００７７】
以上説明したデジタル温湿度センサ３０６は、トナー補給口３０１より供給されたトナーが充填された個所に設けてあり、トナーに直接触れ、トナーの温度及び湿度をデジタルデータとして図２で示したＤＣコントローラ１００に送信する。送信の際には、温度及び湿度データの他にチェックサムデータを併送する。チェックサムデータとは、前述のように例えば温度データと湿度データを足し算したデータであり、受信側（ＤＣコントローラ１００）では温度データと湿度データを受信するとともに、両データを足し算しチェックサムデータと比較することによって、受信したデータが正しいかどうかをチェックできる。
【００７８】
図５及び図６は、デジタル温湿度センサ３０６から送信するシリアルデータの一例である。ＤＣコントローラ１００より、温湿度データを送信するコマンドがデジタル温湿度センサ３０６へ送信されると、デジタル温湿度センサ３０６は図５（ａ）の定常状態から、図５（ｂ）のようにシリアルクロックＳＣＬＫを送出する。このとき、シリアルデータＳＤＡＴＡはＨ（ハイ）固定である。デジタル温湿度センサ３０６よりデータ送出の準備が整うと、デジタル温湿度センサ３０６は、図５（ｃ）のようにシリアルデータＳＤＡＴＡを４ビットだけＬ（ロー）にする。ＤＣコントローラ１００は、４ビットのＬデータを受信し、これをスタートビットと認識し、以降の２０ビットを温湿度データとしてデータサンプルする。
【００７９】
２０ビットのデータのうち最初の１０ビットは温度データ（図６（ａ））であり、続く１０ビットは湿度データ（図６（ｂ））である。２０ビットデータに続く１０ビットデータはチェックサム（図６（ｃ））であり、温湿度センサ３０６が温度データと湿度データを加算したデータを送出する。
【００８０】
図６（ａ）の例では、温度データは２値データで１００１１１０１０１となる。同様に図６（ｂ）の例では湿度データは１１１００１０００１となる。図６（ｃ）に示すチェックサムは１００１１１０１０１+１１１００１０００１＝１１００００００１１０のＬＳＢである「１」を削除し、下位の１０ビット、即ち１００００００１１０となっていることがわかる。
【００８１】
ところで、温度データは００００００００００〜１１１１１１１１１１のデータで０℃〜１００℃を、湿度データは００００００００００〜１１１１１１１１１１のデータで０％〜１００％を表す。つまり、デジタル温湿度センサが出力した温度データは６１．４８℃、湿度データは８９．２５％となるが、ＤＣコントローラ１００により計算された温度データと湿度データの加算値がチェックサムと一致することを確認した上で上記データを有効とする。
【００８２】
ＤＣコントローラ１００は、得られた温湿度データより、環境センサ６０と同様に絶対水分量を導き、感光ドラムに対する最適な帯電電位を設定して、一連の画像形成プロセスを実行する。
【００８３】
一方、データが受信できないかもしくはチェックサムが一致しない場合は、データを無視し温湿度センサ３０６が故障したものと判断する。
【００８４】
温湿度センサ３０６が故障したと判断された場合は、DCコントローラ１００は、環境センサ６０から得られる温湿度データより、温湿度センサ３０６の出力予測を行い、装置の動作を継続する。
【００８５】
DCコントローラ１００は、あらかじめ決められたタイミングで環境センサ６０と温湿度センサ３０６の温湿度データを記憶している。
【００８６】
図１は、例えば１分毎の環境センサ６０と温湿度センサ３０６各々の温湿度データである。図１（ａ）は、各々のセンサの温度データの推移を示しており、横軸の単位は時間である。同様に図１（ｂ）は、各々のセンサの湿度データの推移を示しており、横軸の単位は時間である。図１で明らかなように、温湿度センサ３０６の挙動は、センサが現像装置１４の閉空間内に配置されているため、閉空間外に配置されている環境センサ６０の挙動に対して反応が鈍い挙動を示している。
【００８７】
それゆえ、本発明を説明する画像形成装置においては、前述のように温湿度センサ３０６と環境センサ６０を別個に設け、温湿度センサ３０６ではトナーの温湿度を、環境センサ６０では転写材Ｐの温湿度を別個に検出している。
【００８８】
ある程度環境が安定している状態（例えば図１における時間ｔ１）においては、環境センサ６０の出力だけでもトナーの温湿度と差がなく、あえて温湿度センサ３０６の出力を求める必要はないように思われるが、環境が急激に変動している状態（例えば図１における時間ｔ２）においては、環境センサ６０のプロファイルと温湿度センサ３０６のプロファイルが異なるので、環境センサ６０のみでトナーの絶対水分量を把握することはできず、別個に各センサを設ける構成が画像形成に有利なことは言うまでもない。
【００８９】
このことは、例えば温湿度センサ３０６で、環境センサ６０の動作を賄えないことも意味している。
【００９０】
図１に戻り説明を続ける。
【００９１】
図１では、平衡した環境下で本来同じ温度または湿度を示すはずなのであるが、ΔＴまたはΔＨの誤差が発生している。これは、センサ毎の精度ばらつき、及び経年劣化による精度のばらつきがあることを示している。本発明の手法によれば、例えば５分毎のデータをサンプルして温湿度センサ３０６の出力を予測するので、これらの誤差をキャンセルすることができる。
【００９２】
図１（ａ）を用いて、温湿度センサ３０６が故障した際の環境センサ６０による温度予測制御についての説明を行う。
【００９３】
時間ｔ１の間は、温度が平衡状態にあり、１分毎に環境センサ６０の温度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。この間に温湿度センサ３０６が故障した場合は、環境センサ６０で検出された温度に対して、ΔＴを加味すればよい。具体的には環境センサ６０で検出された温度は２０℃なので、故障した温湿度センサ３０６の温度出力は１８℃であると予測する。即ちΔT＝２ｄｅｇである。
【００９４】
時間ｔ２の間は、温度が徐々に上がっている状態であり、１分毎にサンプルされる環境センサ６０から得られる温度データから、温度上昇率が例えば１℃／分だったとすると、過去のこのような環境変化に対する環境センサ６０の温度上昇率に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率のデータがＤＣコントローラ１００に記憶されている。記憶された温湿度センサの温度上昇率が０．６℃／分だったとすると、環境センサ６０より得られた温度データを０．６℃／分の温度上昇率で計算し、計算結果にΔＴを減算して故障した温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。
【００９５】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な温度検出により、ｔ２初期から１分後の温度が２１℃、２分後の温度が２２℃になっていることが検出され、温度上昇率が１℃／分であることが検出される。
【００９６】
DCコントローラ１００に記憶されている過去の温湿度センサ３０６の温度サンプル結果により、環境センサ６０の１℃／分に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率は０．６℃／分であることがわかっているので温湿度センサ３０６の１分後の温度と２分後の温度はそれぞれ１８+０．６＝１８．６℃、１８+０．６×２＝１９．２℃であることが予測される。
【００９７】
同様に５分後、７分後はそれぞれ２１℃、２２．８℃であると予測される。
【００９８】
時間ｔ３の間は、温度が平衡状態になり、１分毎に環境センサ６０の温度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。しかし、温湿度センサ３０６で検出される温度データは、前半部分でなお上昇状態にある。環境センサ６０では、温度が平衡状態にあるので、故障した温湿度センサ３０６が何℃で平衡状態になるのか判断が可能である。従って、平衡状態になると予測される温度までは、時間ｔ２で実施した０．６℃／分の温度上昇率で計算を続け、故障した温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。具体的には、０．６℃／分の温度上昇率で２８℃になるまでは、ｔ２で実施した計算による出力予測を行う。
【００９９】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な温度検出により、ｔ３で環境センサ６０は３０℃で熱的に安定したことが検出される。一方、温湿度センサ３０６では、ΔT＝２degであることがわかっているので、温湿度センサ３０６は２８℃で安定することが予測される。
【０１００】
一方、環境センサ６０では、ｔ２の時間内に３０−２０＝１０℃の温度上昇が発生したわけであるから、ｔ２＝１０分であることは容易に算出される。また、温湿度センサ３０６は温度上昇が０．６℃／分であるので、１８℃から２８℃まで温度上昇するのに要する時間は、（２８−１８）／０．６＝１６．７分であることも容易に算出される。即ち、ｔ３初期から６．７分の間はｔ２で実施していた温度予測と同様の演算方法で温湿度センサ３０６の温度出力を予測する。また、ｔ３初期から６．７分後に温湿度センサ３０６の温度出力は２８℃となって熱的に安定すると予測する。
【０１０１】
以上の説明では、温度が上昇する場合における温湿度センサ３０６の故障時の制御について説明したが、温度が下降する場合も同様の制御を行う。
【０１０２】
また、図１（ｂ）のように湿度が下降する場合も同様の制御を行う。
【０１０３】
即ち、時間ｔ１の間は、湿度が平衡状態にあり、１分毎に環境センサ６０の湿度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。この間に温湿度センサ３０６が故障した場合は、環境センサ６０で検出された湿度に対して、ΔHを加味すればよい。具体的には環境センサ６０で検出された湿度は６１％なので、故障した温湿度センサ３０６の温度出力は６５％であると予測する。即ちΔＨ＝４％である。
【０１０４】
時間ｔ２の間は、湿度が徐々に下がっている状態であり、１分毎にサンプルされる環境センサ６０から得られる湿度データから、湿度下降率が例えば３％／分だったとすると、過去のこのような環境変化に対する環境センサ６０の湿度下降率に対する温湿度センサ３０６の湿度下降率のデータがＤＣコントローラ１００に記憶されており、記憶された温湿度センサの湿度下降率が２％／分だったとすると、環境センサ６０より得られた湿度データを３％／分の湿度上昇率で計算し、計算結果にΔHを加算して故障した温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。
【０１０５】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な湿度検出により、ｔ２初期から１分後の温度が５８％、２分後の温度が５５％になっていることが検出され、湿度下降率が３％／分であることが検出される。
【０１０６】
過去の温湿度センサ３０６の湿度サンプル結果により、環境センサ６０の３％／分に対する温湿度センサ３０６の湿度下降率は２％／分であることがわかっているので温湿度センサ３０６の１分後の温度と２分後の温度はそれぞれ６５−２＝６３％、６５−２×２＝６１％であることが予測される。
【０１０７】
同様に５分後、７分後はそれぞれ５５％、５１％であると予測される。
【０１０８】
時間ｔ３の間は、湿度が平衡状態になり、１分毎に環境センサ６０の湿度情報がサンプルされており、温度が平衡状態にあることがわかっている。しかし、温湿度センサ３０６で検出される湿度データはなお下降状態にある。環境センサ６０では、湿度が平衡状態にあるので、故障した温湿度センサ３０６が何％で平衡状態になるのか判断が可能である。従って、平衡状態になると予測される温度までは、時間ｔ２で実施した２％／分の湿度下降率で計算を続け、故障した温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。具体的には、２％／分の湿度下降率で１２％になるまでは、ｔ２で実施した計算による出力予測を行う。
【０１０９】
具体的な数値を用いて再度説明を行うと、環境センサ６０の定期的な湿度検出により、ｔ３で環境センサ６０は８％で湿度的に安定したことが検出される。一方、温湿度センサ３０６では、ΔH＝４％であることがわかっているので、温湿度センサ３０６は１２％で安定することが予測される。
【０１１０】
一方、環境センサ６０では、ｔ２の時間内に６１−８＝５３％の湿度下降が発生したわけであるから、ｔ２＝１７．７分であることは容易に算出される。また、温湿度センサ３０６は湿度下降率が２％／分であるので、６５％から１２％まで湿度下降するのに要する時間は、（６５―１２）／２＝２６．５分であることも容易に算出される。即ち、ｔ３初期から８．８分の間はｔ２で実施していた湿度予測と同様の演算方法で温湿度センサ３０６の湿度出力を予測する。また、ｔ３初期から８．８分後に温湿度センサ３０６の湿度出力は１２％となって湿度的に安定すると予測する。
【０１１１】
以上の説明では、湿度が下降する場合における温湿度センサ３０６の故障時の制御について説明したが、湿度が上昇する場合も同様の制御を行う。
【０１１２】
また、上記の説明では環境センサ６０の温度上昇率が１℃／分、あるいは湿度下降率が３％／分に対する温湿度センサ３０６の温度上昇率、湿度下降率がそれぞれ０．６℃／分、２％／分であることをDCコントローラ１００に記憶する旨説明したが、画像形成装置の様々な動作状況に対応すべく、１℃／分から１０℃／分までの環境センサ６０に対する１℃刻みの温湿度センサ３０６の温度変化率、１％／分から１０％／分までの環境センサ６０に対する１％刻みの温湿度センサ３０６の湿度変化率についてもDCコントローラ１００が記憶している。もちろん、製品により画質に対する要求は異なるので高画質にそれほどの要求がなければ刻みステップを２℃／分や２％／分のようにしても良いし、高画質要求がある場合や、DCコントローラ１００の記憶領域に余裕があれば０．５℃／分、０．５％／分のように刻みステップを変更しても良い。
【０１１３】
DCコントローラ１００は、温湿度センサ３０６が故障した後、環境センサ６０から得られる温度変動率や湿度変動率に対し、最適と判断された変動率が選択される。
【０１１４】
以下、温湿度センサ３０６により検出された温湿度より得られる絶対水分量に対する具体的な制御について説明する。
【０１１５】
先に述べたように、現像装置１４内の温度または湿度を把握し、前述の現像プロセスにおける感光ドラム１１に印加する帯電電圧と現像スリーブ３０２に印加する帯電電圧（現像バイアス）の電圧差を調整することが目的であるが、ここでは現像スリーブ３０２に印加する現像バイアス側のみ帯電電圧を調整する手法について説明する。もちろん感光ドラム１１に印加する帯電電圧のみを調整しても良いし、両方の帯電電圧を調整しても良い。
【０１１６】
図１０は、画像形成装置がスタンバイの状態から画像形成を終了するまでの、温湿度検知及び検知結果による現像バイアスへのフィードバック制御に関する簡易動作フロー図である。各ステップごとに詳述し、適宜、図１１を用いて説明する。
（Ｓ７０１）
画像形成装置は、スタンバイ状態にてユーザによる操作又はネットワークにて接続された外部ホストからのプリント要求の待機状態である。また、低電力モード及びスリープモードも本フローのスタンバイと動作状態を置き換えても、本実施例と略同一の制御フローが実施される。
（Ｓ７０２）
ユーザ操作又は外部ホストからのプリント要求信号１１０１が入力されると（図１１参照）、画像形成装置はスタンバイ状態から復帰され、各画像形成ユニットの起動制御が実施される。本制御フローでは現像器内部の温湿度センサ及びそれに伴うバイアス制御に関する起動制御について詳述する。スタンバイ復帰後、現像器１４内部に配置された温湿度センサ３０６から温湿度検知信号がDCコントローラ１００内のＣＰＵ１１０２に入力される（図１１参照）。
（Ｓ７０３）
入力された温湿度情報を取得する。
（Ｓ７０４）
絶対水分量の演算は図１１中のＣＰＵ１１０２によって実施される。
【０１１７】
ＣＰＵ１１０２は画像形成における制御を統合して処理している集積回路である。
【０１１８】
ＣＰＵ１１０２に入力したシリアルデータは、図１１中のＲＯＭ４０３に有された検知温度または検知湿度の変換テーブルにより、温湿度センサ３０６の温湿度が認識される。変換テーブルは、予め温湿度検知センサユニットの温湿度−シリアルデータの検知仕様に基づきＲＯＭ４０３内に格納されており、その変換テーブルはシリアルデータに応じた絶対水分量で表される。これにより、現像器内部の絶対水分量情報が認識される。
（Ｓ７０５）
Ｓ７０４で検知された絶対水分量情報を元にして、絶対水分量情報に応じてＨＶ（高電圧）制御部１１０５へ現像バイアス電圧の設定を行う。絶対水分量情報による現像バイアス電圧の設定は、図４ａにある絶対水分量−トナー帯電量の関係に基づき決定される。トナー帯電量は図４ａにあるように絶対水分量が低い環境においては、帯電量が高くなる傾向があるため現像バイアス電圧を印加した際に、その電気的影響が大きくなる為、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加すると常湿環境時と比して、感光ドラム上に現像されるトナー量が過多となり高濃度となってしまう。そこで図４ｂにあるようにトナー帯電量に応じた現像バイアス電圧にて制御する必要がある。つまり、具体的には、常湿環境（５０％ＲＨ）において現像バイアス電圧であるＶＤＣ＝−５００Ｖであるのに対して、低湿環境（５％ＲＨ）においては現像バイアス電圧ＶＤＣ＝−３５０Ｖとする。トナー帯電量は常湿時に比して高いため、トナーが受ける電気的総影響力は、常湿時と同等となるため、トナーが感光ドラムトナー濃度の過多を防止することができる。反対に高湿環境（８０％ＲＨ）においては、常湿環境に比してトナー帯電量が低下する傾向があるため、常湿環境と同一の現像バイアス電圧を印加した場合、所定のトナー濃度に対して薄くなってしまう。よって、具体的にはＶＤＣ＝―６００Ｖとする。これにより低湿時同様に、トナーが受ける電気的総影響力は常湿時と略同一となる。このように各色の現像器内部絶対水分量を元にトナー帯電量を推定し、推定されたトナー帯電量から基準となる常湿環境と同等となるよう設定された現像バイアス電圧は、検知結果に対して設定値としてＣＰＵ１１０２にてＲＡＭ１１０４内に一時格納される。
（Ｓ７０６）
外部ホスト及びユーザによる画像形成動作が実行されない場合は、前述Ｓ７０３〜Ｓ７０５のフローが所定時間ごとに繰り返されることで、現像器内部環境の変化に応じた適正な現像バイアス電圧設定値がＲＡＭ１１０４内に記憶更新される。
（Ｓ７０７）
画像形成動作が実行されると、ＤＣコントローラ１００に対し、画像形成スタート信号が入力される。画像形成スタート信号の入力後、所定の制御タイミングにて各制御因子が実行され画像形成が実施される。前述した画像形成制御である感光ドラムに対する帯電制御及び露光制御による潜像形成の後、現像制御タイミングにおいて、ＣＰＵ１１０２よりＨＶ制御部１１０５に対し、前述Ｓ７０５にてＲＡＭ１１０４内に格納された現像バイアス電圧の設定情報を参照する。
（Ｓ７０８〜Ｓ７１０）
ＣＰＵ１１０２による所定の制御タイミングに応じて現像バイアス電圧がＨＶ制御部１１０５より各現像器へ現像バイアス電圧（現像ＨＶ１１０６）として出力される。
【０１１９】
次にデジタル温湿度センサ３０６が故障した際の制御アルゴリズムについて図１２を用いて説明する。
【０１２０】
図１２中スタートは、図１０中のＳ７０３におけるデジタル温湿度センサ３０６の温湿度情報取得がトリガとなる。
（Ｓ１２０１）
デジタル温湿度センサより温湿度情報を取得する。
（Ｓ１２０２）
温湿度情報に付随して取得されるチェックサムデータをチェックする。
（Ｓ１２０３）
チェックサムに異常があるかどうかをチェックする。
【０１２１】
異常があった場合はＳ１２０４に遷移し、異常がなかった場合はそのまま図１０のＳ７０４に戻る。
（Ｓ１２０４）
デジタル温湿度センサが故障したと判断し、環境センサより温湿度情報をリアルタイムに取得する。
（Ｓ１２０６）
環境センサの温湿度変動をチェックする。
（Ｓ１２０７）
環境センサの温湿度変動率より、ＤＣコントローラに記憶されているいくつかの変動率データのうち最も適切なデジタル温湿度センサ変動データを選択する。
（Ｓ１２０８）
ＤＣコントローラに記憶されている最新のΔＴとΔＨを取得する。
（Ｓ１２０９）
デジタル温湿度センサの温湿度をリアルタイムに予測する。
【０１２２】
Ｓ１２０９の処理が終わると、図１０のＳ７０４に戻る。
【０１２３】
以上の様に、画像形成動作直前に現像器内部のトナー帯電量を推定し、その精度の高い推定結果に応じた現像バイアス電圧出力が得られるため、低湿度環境又は高湿度環境といった環境変動に左右されることなく常に安定し、且つ適正な出力値の現像制御が可能となる為、良質な出力画像を得ることが出来る。
【０１２４】
また、現像器内部の温湿度センサが故障した場合でも、画像形成装置内部に別途設けられた環境センサの出力により、現像器内部の温湿度を高精度に予測できるので、故障以前同等の良質な出力画像を得ることができる。
【０１２５】
また、現像バイアス電圧のみへのフィードバック制御を述べたが、帯電制御（帯電AC及び帯電DC）及び現像バイアス電圧（現像AC）等の種々のバイアス値または、画像形成制御因子に対しフィードバック制御を行っても同様の効果は得られる。また、本実施例では２成分現像剤によるタンデム方式のカラー画像形成装置を例として述べたが、一成分現像剤によるタンデム方式及び１ドラム方式のカラー画像形成装置に対しても本発明を適用しても十分な効果があり、安定した画像形成による高品位な画像を得ることができる。
【０１２６】
さらに、ここでの説明は、ΔＴ＝２ｄｅｇ、ΔＨ＝５％で説明してきたが、画像形成装置を長期間に渡って使用すると、温湿度センサ３０６及び環境センサ６０の検出結果に多少の誤差が発生することが考えられるが、温湿度センサ３０６が故障する寸前まで、両センサの挙動をサンプルし続けることにより、ΔＴおよびΔＨの値は最新の値に更新されている。
【０１２７】
同様に、温度上昇率または温度下降率、及び湿度上昇率または下降率も同様で、経年劣化による誤差発生は、故障直前までのセンサ挙動をサンプルし続けることにより、不図示のシステムが常に最新の温度プロファイル及び湿度プロファイルを記憶しているので最適な出力予測を行うことができる。
【０１２８】
本実施例の説明では、各センサの検出タイミングを１分としたが、温度または湿度の急激な変動は画像形成装置の駆動開始直後に発生するので、画像形成装置駆動後から画像形成装置駆動終了までの間は検出タイミングを例えば３０秒にする等検出タイミングを短く変更しても良い。
【０１２９】
以上説明したように、本発明によれば、トナーの温度または湿度を直接検知することができる第1のセンサを構成した装置において、該センサが故障した場合には、装置内の別の温度または湿度を検知する第2のセンサにより、故障した第1のセンサの出力予測を行うので装置の稼動を中止することなく、装置を稼動し続けることができる。
【０１３０】
この間、装置は第1のセンサが故障していることを操作部などの表示部に表示をし、ユーザに交換を促すよう動作するにしてもよい。
【０１３１】
本発明は、モノクロの画像形成装置について説明してきたが、もちろん複数色のカラートナーを搭載したカラー画像形成装置についても応用可能である。しかしながら、画像形成装置の構成によっては、温湿度センサが故障した際に、環境センサによる温湿度予測では充分な画像品位が保てない場合がある。その場合には、例えば、カラーの画像形成を許可しないようにし、モノクロの画像形成のみ許可するような制御を選択しても良い。
【０１３２】
カラー画像の画像品位の安定化は困難であっても、モノクロ画像の画像品位の安定化の可能性は高いからである。一般オフィスでは、カラー画像出力よりモノクロ画像出力の比率が高い部署が多く、モノクロ画像だけでも出力が可能であれば、画像形成装置の可動率は向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】温湿度センサの温度特性及び湿度特性
【図２】複写機の一般的な構成を示す図
【図３】現像装置の詳細図
【図４】トナーの構造図
【図５】本発明に用いたデジタル温湿度センサのシリアルデータ通信例
【図６】本発明に用いたデジタル温湿度センサのシリアルデータ通信例
【図７】デジタル温湿度センサ３０６の内部ブロック図
【図８】環境センサ６０のブロック図
【図９】湿度センサ
【図１０】画像形成装置がスタンバイの状態から画像形成を終了するまでの、温湿度検知及び検知結果による現像バイアスへのフィードバック制御に関する簡易動作フロー図
【図１１】ブロック図
【図１２】デジタル温湿度センサ３０６が故障した際の制御アルゴリズム
【符号の説明】
【０１３４】
１４ 現像装置
３０１ トナー補給口
３０２ 現像スリーブ
３０３ 磁石ロール
３０４ トナー
３０５ 穂切り板
３０６ デジタル温湿度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置であって、
前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他に付帯情報を返す機能を有しており、第1のセンサの故障をセンサから返す付帯情報の異常により判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形性装置。
【請求項１】
任意の閉空間に配され、閉空間の温度または湿度を測定する第1のセンサと、前記閉空間の外部に配され、該個所の温度または湿度を測定する第2のセンサを具備した画像形成装置であって、
前述の第1のセンサが故障した際に、第2のセンサの出力結果によって第1のセンサの出力予測を行う出力予測手段を具備し、前記出力予測手段の予測結果に応じて装置の動作をなすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
任意の閉空間は、画像形成装置の現像材が充填された閉空間であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
第1のセンサには、温度または湿度データの送信の他に付帯情報を返す機能を有しており、第1のセンサの故障をセンサから返す付帯情報の異常により判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形性装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１２２４４４（Ｐ２００９−１２２４４４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６８０６（Ｐ２００７−２９６８０６）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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