画像形成装置
【課題】コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置４の現像剤担持体４１として熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む現像剤担持体を採用しており、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する制御装置１００Ｌを備えており、制御装置１００Ｌは、リーク電圧検知装置ＬＤによって検出される現像剤担持体の熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと像担持体１の間のリーク電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて環境温度及び／又は環境湿度を求める画像形成装置Ａ。
【解決手段】現像装置４の現像剤担持体４１として熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む現像剤担持体を採用しており、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する制御装置１００Ｌを備えており、制御装置１００Ｌは、リーク電圧検知装置ＬＤによって検出される現像剤担持体の熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと像担持体１の間のリーク電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて環境温度及び／又は環境湿度を求める画像形成装置Ａ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、像担持体（静電潜像担持体）、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含むものが一般的である。
【０００３】
トナー像転写についてみると、モノクロ画像形成装置では、前記像担持体上に形成されるトナー像は直接記録シートに転写され、定着されるのが一般的であるが、それぞれ担当色が異なる複数の現像装置を採用するカラー画像形成装置では、前記像担持体上に形成される各色トナー像は一旦中間転写体に順次重ねて１次転写され、該１次転写トナー像が記録シートに２次転写され、定着されるのが一般的である。
【０００４】
このようなカラー画像形成装置では数次のトナー像転写を行なう装置をまとめて転写装置ととらえることができ、転写電圧としては１次転写部に印加される１次転写電圧及び２次転写部に印加される２次転写電圧が採用される。
【０００５】
いずれにしても、像担持体（静電潜像担持体）に形成される静電潜像を今日主流の乾式現像剤を用いて現像する現像装置は、現像剤の面からみると、トナーを主体とする所謂１成分現像剤を用いる１成分現像装置と、トナー及びキャリアを主体とする所謂２成分現像剤を用いる２成分現像装置が知られている。
【０００６】
これら１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの場合でも、現像装置は現像剤を担持して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、この現像剤担持体には、トナーを現像剤担持体から静電潜像現像のために像担持体へ移行させる現像電界を形成するための所謂現像バイアスが印加される。
【０００７】
前記現像バイアスとしては、１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの現像装置であれ、現像効率を向上させるために、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用する場合がある。特に、画像形成装置の高速化が求められる場合には、このような現像バイアスが採用される傾向がある。
【０００８】
２成分現像装置によると現像剤は現像剤担持体に内蔵した磁界発生体の作用で現像剤担持体表面に磁気ブラシの態様で保持され、現像域へ搬送されるので、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されている。
【０００９】
一方、１成分現像装置では、現像バイアスとして直流電圧が採用される場合は、現像剤担持体は通常像担持体に接触配置されるが、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合は、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されるのが一般的である。
【００１０】
ところで、画像形成装置において画像形成する場合、より良好な画像を形成するために、画像形成に影響を与える画像形成装置周囲の環境温度や環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御する場合がある。
【００１１】
画像形成条件としては、帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度
などを例示できる。例えば、転写電圧が転写性を向上させる方向へ制御される。
【００１２】
前記画像形成条件を制御するにあたっての環境温度、環境湿度の検出は、通常、専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを用いて行なわれる。
【００１３】
なお、特開２００３−２８７９４２号公報には、画像形成条件設定の例として、現像バイアスとして交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用するとともに現像剤担持体を像担持体に現像間隙をおいて臨ませた１成分現像装置において、現像剤担持体と像担持体間にリーク検知用電圧を変化させて印加し、該両者間に流れる電流に基づいて該両者間のリーク電圧を検出し、該検出されるリーク電圧に応じて現像バイアスを制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２８７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記専用の温度センサー、湿度センサー或いは温湿度センサーは高価であるため、低コストに抑えたい複写機、プリンター等の画像形成装置では採用し難く、それらを搭載しない場合がある。
【００１６】
その場合、温度及び／又は湿度に応じた適切な画像形成条件設定ができないことがあったり、ユーザーが試行錯誤で画像形成条件をマニュアル設定しなければならない場合があったりして、画像形成装置の使い勝手が悪いことがある。
【００１７】
特開２００３−２８７９４２号公報記載の現像バイアス制御は環境温度及び／又は湿度に応じて現像バイアスを制御するのではなく、現像間隙の大きさに応じて現像バイアスを制御する例にすぎない。
【００１８】
本発明は、像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であって、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は前記課題を解決するため、
像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であり、
前記現像装置の現像剤担持体は熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体であり、
前記現像剤担持体の回転中心線方向に配列された複数の部分のうち熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するリーク電圧検知装置を備えているとともに、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御装置を備えており、
前記画像形成条件制御装置は前記リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧に基づいて前記環境温度及び／又は環境湿度を求める画像形成装置を提供する。
【００２０】
ここで、画像形成条件制御装置による画像形成条件の制御は、より良好な画像を形成できる方向への画像形成条件制御である。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によると、環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御すべき画像形成条件は、画像形成条件制御装置により制御される。画像形成条件制御装置は、画像形成条件を制御するにあたり考慮すべき環境温度及び／又は環境湿度を、専用の高価な温度センサー、湿度センサー或いは温湿度センサーを用いて検出するのではなく、熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体の該複数部分のうち少なくとも二つの熱膨張量に差がある部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を前記リーク電圧検知装置で検出し、該検知装置による検出リーク電圧に基づいて環境温度及び／又は環境湿度を求める。
【００２２】
このように本発明に係る画像形成装置によると、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件をより良好な画像を形成できる方向へ制御できる。
【００２３】
前記画像形成条件制御装置による制御対象の画像形成条件としては、前記帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度から選ばれた少なくとも一つの画像形成条件を例示できる。
【００２４】
前記画像形成条件制御装置は、例えば、前記環境温度を、前記リーク電圧検知装置で検出される複数のリーク電圧間の差に基づいて求めることができる。
【００２５】
より具体的な例として、前記リーク電圧検知装置として、前記現像剤担持体の複数の部分のうち熱膨張量に差がある二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するものを採用し、前記画像形成条件制御装置として、該リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧の差に基づいて環境温度を求めるものを採用する場合を挙げることができる。
【００２６】
この場合、現像剤担持体の熱膨張量に差がある二つの部分のうち一方は、該現像剤担持体を構成している前記複数の部分のうち最も熱膨張量が小さい部分（例えば、熱膨張がないと見做し得る部分）とし、二つの部分のうち他方はより熱膨張量が大きい部分とする場合を例示できる。
【００２７】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境湿度を求める場合、例えば、環境温度の影響ができるだけ少ない、前記現像剤担持体の熱膨張量が最も小さい部分について前記リーク電圧検知装置で検出されるリーク電圧に基づいて求めることができる。
【００２８】
本発明に係る画像形成装置はモノクロ画像形成装置でも、所謂タンデム型、サイクル型（例えば４サイクル型）等のカラー画像形成装置などであってもよい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によると、像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であって、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
【図３】現像装置の現像ローラーを図２において右側から見て、感光体とともに示す図であり、図３（Ａ）は現像ローラ―が熱膨張する前の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は現像ローラーが熱膨張した状態を誇張して示す図である。
【図４】現像バイアス波形を示す図である
【図５】画像形成条件制御部によるリーク検出手順を示すフローチャートである。
【図６】現像ローラーの熱膨張量の比較的小さい第１ローラー部分に関するリーク電圧を求める場合の感光体表面電位設定を示す図である。
【図７】現像ローラーの熱膨張量の比較的大きい第２ローラー部分に関するリーク電圧を求める場合の感光体表面電位設定を示す図である。
【図８】温度による現像ローラーと感光体間の隙間の変化例を示す図である。
【図９】温度とリーク電圧の関係例を示す図である。
【図１０】リーク電圧差ΔＶと温度の関係例を示す図である。
【図１１】空気中の絶対湿度とリーク電圧の関係例を示す図である。
【図１２】現像ローラーの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例について説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の１例Ａの構成の概略を示している。
図２は図１の画像形成装置Ａの制御回路を概略的に示すブロック図である。
【００３２】
画像形成装置Ａは図２に示す制御部１００の指示のもとに記録紙等の記録シートＳ上に画像を形成する電子写真方式のタンデム型のカラー画像形成装置（カラープリンター）である。
【００３３】
画像形成装置Ａは駆動ローラー７１とこれに対向するローラー７２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト７を有している。転写ベルト７は、図示省略のベルト駆動部によって駆動される駆動ローラー７１により図中反時計方向（図中矢印方向）ＣＣＷに回される。
【００３４】
対向ローラー７２には転写ベルト７上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置７３が臨んでおり、駆動ローラー７１にはベルト７を間にして２次転写ローラー８が臨んでいる。
【００３５】
２次転写ローラー８は図示省略の押圧手段にて駆動ローラー７１に支持された中間転写ベルト７の部分に押圧され、中間転写ベルト７との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト７の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等の記録用シートＳの移動に従動して、或いは駆動されて回転することができる。２次転写ローラー８には、電源８０（図２参照）から２次転写バイアスを印加することができる。
【００３６】
中間転写ベルト７及び２次転写ローラー８の上方には定着装置９が配置されており、下方にはタイミングローラー対１１が配置されており、さらにその下方に、記録用シートＳの供給カセット１０が配置されている。
【００３７】
定着装置９はハロゲンランプヒータ等の熱源を備えた定着加熱ローラーとこれに圧接される加圧ローラーとを含むものである。
記録用シート収容カセット１０に収容された記録用シートＳは、シート供給ローラー１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラー対１１へ供給することができる。
【００３８】
中間転写ベルト７を巻き掛けたローラー７１、７２の間には、転写ベルト７に沿って、ローラー７２からローラー７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。
【００３９】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。
【００４０】
各画像形成部の感光体１にはベルト７を間にして１次転写ローラー５が対向配置されている。１次転写ローラー５は、図示省略の押圧手段にて感光体１の方へ押圧され、ベルト７に接触して従動回転するとともにベルト７を感光体１に接触させることができる。
【００４１】
１次転写ローラー５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト７へ１次転写するための１次転写バイアスが電源５０（図２参照）から印加される。
【００４２】
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ、画像読取装置等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施し、静電潜像を形成できるものである。
【００４３】
各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
【００４４】
各画像形成部における帯電装置２は、本例ではスコロトロン帯電装置であり、所定のタイミングで電源２０（図２参照）から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電装置２は帯電ローラーを用いるもの等であってもよい。
【００４５】
各画像形成部における現像装置４は、本例では、トナーを主体とする一成分現像剤を使用して感光体１上に形成される静電潜像を、現像バイアス電源４０から現像バイアスが印加されるローラー形態の現像剤担持体（以下、「現像ローラー」という。）４１（図２参照）で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。
【００４６】
この画像形成装置Ａによると、制御部１００の指示のもとに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
【００４７】
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト７に１次転写する。
【００４８】
すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像に対応する画像露光が施され、感光体１上にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
【００４９】
この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像ローラー４１にて現像されて可視イエロートナー像となる。該イエロートナー像は１次転写ローラー５にて転写ベルト７上に１次転写される。このとき、１次転写ローラー５には電源５０（図２参照）から１次転写バイアスが印加される。
【００５０】
同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト７に転写される。
【００５１】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト７上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト７上に形成された多重トナー像は転写ベルト７の回動により２次転写ローラー８へ向け移動する。
【００５２】
一方、記録用シートＳがカセット１０から供給ローラー１０１にて引き出され、タイミングローラー対１１へ供給され、待機している。
【００５３】
このようにタイミングローラー対１１のところで待機する記録用紙Ｓは、中間転写ベルト７にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト７と２次転写ローラー８とのニップ部に供給される。該多重トナー像は電源８０から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラー８にて記録用シートＳ上に２次転写される。
【００５４】
その後シートＳは定着装置９に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下にシートＳに定着される。シートＳはひき続き、排出ローラー対１２にて排出トレイ１３に排出される。
【００５５】
トナー像のベルト７への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト７上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置７３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００５６】
以上説明したように画像形成されるのであるが、現像装置４についてさらに説明する。 図３は現像装置４の現像ローラー４１を図２において右側から見て、感光体１とともに示す図であり、図３（Ａ）は現像ローラー４１が熱膨張する前の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は現像ローラー４１が熱膨張した状態を誇張して示す図である。
【００５７】
現像装置４は、図２に示すように、現像ローラー４１、現像ローラー４１へ現像剤（本例ではトナーＴ）を供給する供給ローラー４２及び現像ローラー４１に当接されたトナー規制ブレード４３を含んでいる。
【００５８】
現像ローラー４１は感光体１上の静電潜像を現像する現像域Ｄａにおいて感光体１に対して現像間隙Ｄ（図３（Ａ）参照）をおいて対向するように設定してある。
【００５９】
現像装置４によると、トナーＴが供給ローラー４２にて現像ローラー４１側へ供給される。現像ローラー４１及び供給ローラー４２は、図示省略の回転駆動部により図２中反時計方向回りに回転駆動される。従って、ローラー４１と４２とが対向するニップ部では、両ローラー表面は互いに反対方向に移動する。これにより、供給ローラー４２は現像域で消費されずに現像装置ハウジング４００内へ戻ってくるトナーＴを現像ローラー４１から掻き落とすとともに新たにトナーＴを現像ローラー４１へ供給する。
【００６０】
このようにして供給されたトナーＴは現像ローラー４１に当接している規制ブレード４３を通過するときにトナー量が適正に規制されるとともに帯電せしめられ、感光体１に臨む現像領域Ｄａで感光体１上の静電潜像の現像に供される。現像で消費されなかった現像剤は現像ローラー４１の回転とともにハウジング４００内へ戻ってくる。
【００６１】
現像装置４についてさらに説明すると、供給ローラー４２は、シャフト上に弾性を有する、発泡材層（例えば弾性発泡ポリウレタン層）を設けたものである。
現像ローラー４１は、環境温度２５℃、環境湿度６５％ＲＨで 外径が略一様に１２ｍｍ程度であり、現像域Ｄａにおいて感光体１に対して１００μｍ〜２００μｍ程度の現像間隙Ｄをおいて対向するように設定してある。
【００６２】
現像ローラー４１は、図３に示すように、熱膨張量が異なる２種類の部分、すなわち現像ローラー４１の中央部分に当たる、熱膨張量が小さい第１ローラー部分４１１と、ローラー両端部分にあたる熱膨張量がより大きい第２ローラー部分４１２をローラー回転中心線方向に配列したものである。
【００６３】
第１ローラー部分４１１は、比較的熱膨張量の小さい金属材料（例えば、アルミニウムを主体とする合金、ステンレススチール）で構成される。
第１ローラー部分４１１の回転中心線方向の幅ｗ１は２１４ｍｍである。
第１ローラー部分４１１には感光体１上の静電潜像を現像してトナー像を形成する部分が含まれている。トナー像の現像形成担当部分中で熱膨張に差があると画像ノイズ（特に濃度むら）が生じるので、前記幅ｗ１は、トナー像の現像形成担当部分の幅より大きくしてある。
【００６４】
第２ローラー部分４１２は、比較的熱膨張量の大きい材料（例えばゴムや、金属軸にゴムを巻いたもので全体として比較的熱膨張量の大きい材料）で構成される。
第２ローラー部分４１２の回転中心線方向の幅ｗ２は１０ｍｍである。
【００６５】
現像ローラー４１には静電潜像現像にあたり制御部１００からの指示で出力制御される現像バイアス電源４０から図４に示す波形の、交流成分に直流成分を重畳させた現像バイアスが印加される。
【００６６】
この現像バイアスは、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝５００Ｖ〜３０００Ｖ、周波数ｆ＝１ｋＨz〜３ｋＨｚの交流電圧と直流電圧Ｖｄc＝−２００Ｖ〜−６００Ｖを重畳させたバイアスである。
【００６７】
図４において「Ｖｏ」は感光体１の表面電位である。「Ｖ」はリーク電圧であり、感光体表面電位Ｖｏと現像バイアスの最大電位Ｖｍａｘの差で表すことができる。
【００６８】
このリーク電圧Ｖは本例では感光体１と現像ローラー４１の間に流れる電流からリーク電圧検知装置ＬＤ（図２参照）で検出される。
【００６９】
以上説明した現像ローラー４１は環境温度が上昇してくると、図３（Ｂ）に示すように膨張してくる。このとき現像ローラー４１は図３（Ｂ）に示すように熱膨張量の大きい第２ローラー部分４１２においてより大きく膨張し、その部分４１２と感光体１間の間隙寸法Ｄ２が、熱膨張量の比較的小さい第１ローラー部分４１１と感光体１間の間隙寸法Ｄ１より小さくなる。本例では、熱膨張量の小さい第１ローラー部分４１１に関する間隙寸法Ｄ１は前記間隙寸法Ｄとほぼ同じである。
【００７０】
この画像形成装置Ａでは、このように温度変化で現像ローラー４１の部分４１１と４１２とで感光体１との間隙寸法が変化し、部分４１１、４１２のリーク電圧が変化するので、この特性を利用して環境温度及び環境湿度を求める。そして得られた環境温度及び環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件をより良好な画像が得られる方向に制御する。
【００７１】
制御部１００には画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御部１００Ｌを含んでいる（図２参照）。画像形成条件制御部１００Ｌは図５のフローチャートの手順に従ってリーク検出を実行する。
【００７２】
図５のフローチャートに沿ってリーク検出工程を説明する。
まず、第１ローラー部分４１１のリーク電圧検出工程を実施する。図６のように、第１ローラー部分４１１に対向する感光体１の部分の表面電位を−５００Ｖに、第２ローラー部分４１２に対向する感光体１の部分の表面電位を−２５０Ｖとする。この感光体表面電位の制御は、帯電装置２で感光体１を−５００Ｖに一様に帯電させ、その帯電域のうち第２ローラ部分４１２に対向する部分の表面電位を露光装置３による露光にて−２５０Ｖとすることで行なう。 このように感光体１の表面電位を制御することで、第１ローラー部分４１１と感光体１間のリークのみを検出することができる。
【００７３】
現像バイアスのＶｄｃは例えば−３００Ｖとし、振幅Ｖｐｐを当初、例えば２０００Ｖ（周波数は例えば２ｋＨz）に設定し、その後２０Ｖ〜５０Ｖ刻み（例えば、５０Ｖ刻み）で段階的に増加させ、現像ローラー４１と感光体１間に流れる電流値に基づいて、リーク電圧検知装置ＬＤにより、第１ローラー部分４１１と感光体１間のリーク電圧Ｖ１を検出する。
【００７４】
続いて、第２ローラー部分４１２のリーク電圧検出工程を実行する。
この工程では、感光体１の表面電位を図７のように、第１ローラー部分４１１に対向する部分を−２５０Ｖに、第２ローラー部分４１２に対向する部分を−５００Ｖに設定する。
【００７５】
次に、同様に現像バイアスのＶｄｃは例えば−３００Ｖとし、振幅Ｖｐｐを当初、例えば２０００Ｖ（周波数は例えば２ｋＨz）に設定し、その後２０Ｖ〜５０Ｖ刻み（例えば、５０Ｖ刻み）で段階的に増加させ、現像ローラー４１と感光体１間に流れる電流値に基づいて、リーク電圧検知装置ＬＤにより、第２ローラー部分４１２と感光体１間のリーク電圧Ｖ２を検出する。
【００７６】
次に、リーク電圧Ｖ１とＶ２から画像形成条件制御部１００Ｌにおいて環境温度を算出する。温度による現像ローラー４１と感光体１間の隙間Ｄは図８に例示するような関係となる。本例では第１ローラー部分４１１に関する間隙Ｄ１は略一定であるが、熱膨張量が大きい第２ローラー部分４１２に関する間隙Ｄ２は温度上昇と共に狭くなる。よって、温度とリーク電圧は、図９のような関係となる。
【００７７】
しかし、湿度が変化するとリーク電圧Ｖ１とＶ２が変化してしまうため、制御部１００Ｌは、湿度で変化しない第１ローラー部分４１１と第２ローラー部分４１２のリーク電圧差ΔＶと温度の関係より（図１０参照）温度を算出する。温度算出のために、制御部１００Ｌには予め実測等により求めたこのようなリーク電圧差ΔＶと温度の相関関係を記憶させてある。
【００７８】
次に、リーク電圧Ｖ１から湿度を算出する。空気中の絶対湿度とリーク電圧Ｖ１は、図１１のような関係となる。よって、第１ローラー部分４１１のリーク電圧Ｖ１より絶対湿度を算出することができる。湿度算出のために、制御部１００Ｌには予め実測等により求めたこのようなリーク電圧と湿度の相関関係を記憶させてある。
制御部１００Ｌは、さらに、絶対湿度と温度から、相対湿度を算出してもよい。
【００７９】
制御部１００Ｌは、このように算出した温湿度に応じて、１次転写電圧や２次転写電圧を最適値に設定する。以下の表１は１次転写電圧を、表２は２次転写電圧をそれぞれ最適値に設定するためのテーブルであり、これらは、予め実験等により求めておき、制御部１００Ｌに記憶させておけばよい。
【００８０】
表１、表２において、相対湿度欄の例えば「９０〜」は［９０％以上］、「８０〜９０」は「８０％以上９０％未満」、「〜１０」は「１０％未満」を意味しており、他の相対湿度記載も同様である。
また、温度欄の例えば「４０〜」は「４０℃以上」、「３０〜４０」は「３０℃以上４０℃未満」、「〜１０」は「１０℃未満」を意味しており、他の温度記載も同様である。
【００８１】
【表１】
【００８２】
【表２】
【００８３】
いま、制御部１００Ｌによる環境温度及び／湿度に応じた１次転写電圧や２次転写電圧の制御例を説明したが、制御部１００Ｌによる環境温度及び／湿度に応じた画像形成条件の制御は転写電圧に限定されるものではなく、転写電圧を含め、露光装置３による露光光量、帯電装置２による帯電電圧、現像バイアス電圧、定着装置９による定着温度等の画像形成条件のうち１又は２以上を最適値に制御するようにしてもよい。
【００８４】
図１２は現像ローラーの他の例を示している。
図１２の現像ローラー４１’は、現像ローラー表層を異なる熱膨張係数の材料で構成したものである。例えば、第１ローラー部分４１１’の表層に熱膨張係数が小さいコート層を配置し、第２ローラー部分４１２’の表層に熱膨張係数が大きいゴム層を配置する。これにより、第１ローラー部分４１１’と第２ローラー部分４１２’で熱膨張量が異なり、温湿度をリーク電圧で検出することができる。
【００８５】
なお、本発明はタンデム型のカラー画像形成装置だけでなく、所謂４サイクル型等のサイクル型画像形成装置等のカラー画像形成装置や、モノクロ画像形成装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【符号の説明】
【００８７】
Ａ 画像形成装置
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
４１、４１’ 現像ローラー
４１１、４１１’ 第１ローラー部分
４１２、４１２’ 第２ローラー部分
Ｖ１、Ｖ２ リーク電圧
４０ 現像バイアス電源
５ １次転写ローラー
５０ １次転写電源
６ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラー
８０ ２次転写電源
９ 定着装置
ＬＤ リーク電圧検知装置
１００ 制御部
１００Ｌ 画像形成条件制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、像担持体（静電潜像担持体）、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含むものが一般的である。
【０００３】
トナー像転写についてみると、モノクロ画像形成装置では、前記像担持体上に形成されるトナー像は直接記録シートに転写され、定着されるのが一般的であるが、それぞれ担当色が異なる複数の現像装置を採用するカラー画像形成装置では、前記像担持体上に形成される各色トナー像は一旦中間転写体に順次重ねて１次転写され、該１次転写トナー像が記録シートに２次転写され、定着されるのが一般的である。
【０００４】
このようなカラー画像形成装置では数次のトナー像転写を行なう装置をまとめて転写装置ととらえることができ、転写電圧としては１次転写部に印加される１次転写電圧及び２次転写部に印加される２次転写電圧が採用される。
【０００５】
いずれにしても、像担持体（静電潜像担持体）に形成される静電潜像を今日主流の乾式現像剤を用いて現像する現像装置は、現像剤の面からみると、トナーを主体とする所謂１成分現像剤を用いる１成分現像装置と、トナー及びキャリアを主体とする所謂２成分現像剤を用いる２成分現像装置が知られている。
【０００６】
これら１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの場合でも、現像装置は現像剤を担持して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、この現像剤担持体には、トナーを現像剤担持体から静電潜像現像のために像担持体へ移行させる現像電界を形成するための所謂現像バイアスが印加される。
【０００７】
前記現像バイアスとしては、１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの現像装置であれ、現像効率を向上させるために、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用する場合がある。特に、画像形成装置の高速化が求められる場合には、このような現像バイアスが採用される傾向がある。
【０００８】
２成分現像装置によると現像剤は現像剤担持体に内蔵した磁界発生体の作用で現像剤担持体表面に磁気ブラシの態様で保持され、現像域へ搬送されるので、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されている。
【０００９】
一方、１成分現像装置では、現像バイアスとして直流電圧が採用される場合は、現像剤担持体は通常像担持体に接触配置されるが、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合は、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されるのが一般的である。
【００１０】
ところで、画像形成装置において画像形成する場合、より良好な画像を形成するために、画像形成に影響を与える画像形成装置周囲の環境温度や環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御する場合がある。
【００１１】
画像形成条件としては、帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度
などを例示できる。例えば、転写電圧が転写性を向上させる方向へ制御される。
【００１２】
前記画像形成条件を制御するにあたっての環境温度、環境湿度の検出は、通常、専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを用いて行なわれる。
【００１３】
なお、特開２００３−２８７９４２号公報には、画像形成条件設定の例として、現像バイアスとして交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用するとともに現像剤担持体を像担持体に現像間隙をおいて臨ませた１成分現像装置において、現像剤担持体と像担持体間にリーク検知用電圧を変化させて印加し、該両者間に流れる電流に基づいて該両者間のリーク電圧を検出し、該検出されるリーク電圧に応じて現像バイアスを制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２８７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記専用の温度センサー、湿度センサー或いは温湿度センサーは高価であるため、低コストに抑えたい複写機、プリンター等の画像形成装置では採用し難く、それらを搭載しない場合がある。
【００１６】
その場合、温度及び／又は湿度に応じた適切な画像形成条件設定ができないことがあったり、ユーザーが試行錯誤で画像形成条件をマニュアル設定しなければならない場合があったりして、画像形成装置の使い勝手が悪いことがある。
【００１７】
特開２００３−２８７９４２号公報記載の現像バイアス制御は環境温度及び／又は湿度に応じて現像バイアスを制御するのではなく、現像間隙の大きさに応じて現像バイアスを制御する例にすぎない。
【００１８】
本発明は、像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であって、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は前記課題を解決するため、
像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であり、
前記現像装置の現像剤担持体は熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体であり、
前記現像剤担持体の回転中心線方向に配列された複数の部分のうち熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するリーク電圧検知装置を備えているとともに、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御装置を備えており、
前記画像形成条件制御装置は前記リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧に基づいて前記環境温度及び／又は環境湿度を求める画像形成装置を提供する。
【００２０】
ここで、画像形成条件制御装置による画像形成条件の制御は、より良好な画像を形成できる方向への画像形成条件制御である。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によると、環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御すべき画像形成条件は、画像形成条件制御装置により制御される。画像形成条件制御装置は、画像形成条件を制御するにあたり考慮すべき環境温度及び／又は環境湿度を、専用の高価な温度センサー、湿度センサー或いは温湿度センサーを用いて検出するのではなく、熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体の該複数部分のうち少なくとも二つの熱膨張量に差がある部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を前記リーク電圧検知装置で検出し、該検知装置による検出リーク電圧に基づいて環境温度及び／又は環境湿度を求める。
【００２２】
このように本発明に係る画像形成装置によると、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件をより良好な画像を形成できる方向へ制御できる。
【００２３】
前記画像形成条件制御装置による制御対象の画像形成条件としては、前記帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度から選ばれた少なくとも一つの画像形成条件を例示できる。
【００２４】
前記画像形成条件制御装置は、例えば、前記環境温度を、前記リーク電圧検知装置で検出される複数のリーク電圧間の差に基づいて求めることができる。
【００２５】
より具体的な例として、前記リーク電圧検知装置として、前記現像剤担持体の複数の部分のうち熱膨張量に差がある二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するものを採用し、前記画像形成条件制御装置として、該リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧の差に基づいて環境温度を求めるものを採用する場合を挙げることができる。
【００２６】
この場合、現像剤担持体の熱膨張量に差がある二つの部分のうち一方は、該現像剤担持体を構成している前記複数の部分のうち最も熱膨張量が小さい部分（例えば、熱膨張がないと見做し得る部分）とし、二つの部分のうち他方はより熱膨張量が大きい部分とする場合を例示できる。
【００２７】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境湿度を求める場合、例えば、環境温度の影響ができるだけ少ない、前記現像剤担持体の熱膨張量が最も小さい部分について前記リーク電圧検知装置で検出されるリーク電圧に基づいて求めることができる。
【００２８】
本発明に係る画像形成装置はモノクロ画像形成装置でも、所謂タンデム型、サイクル型（例えば４サイクル型）等のカラー画像形成装置などであってもよい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によると、像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であって、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
【図３】現像装置の現像ローラーを図２において右側から見て、感光体とともに示す図であり、図３（Ａ）は現像ローラ―が熱膨張する前の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は現像ローラーが熱膨張した状態を誇張して示す図である。
【図４】現像バイアス波形を示す図である
【図５】画像形成条件制御部によるリーク検出手順を示すフローチャートである。
【図６】現像ローラーの熱膨張量の比較的小さい第１ローラー部分に関するリーク電圧を求める場合の感光体表面電位設定を示す図である。
【図７】現像ローラーの熱膨張量の比較的大きい第２ローラー部分に関するリーク電圧を求める場合の感光体表面電位設定を示す図である。
【図８】温度による現像ローラーと感光体間の隙間の変化例を示す図である。
【図９】温度とリーク電圧の関係例を示す図である。
【図１０】リーク電圧差ΔＶと温度の関係例を示す図である。
【図１１】空気中の絶対湿度とリーク電圧の関係例を示す図である。
【図１２】現像ローラーの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例について説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の１例Ａの構成の概略を示している。
図２は図１の画像形成装置Ａの制御回路を概略的に示すブロック図である。
【００３２】
画像形成装置Ａは図２に示す制御部１００の指示のもとに記録紙等の記録シートＳ上に画像を形成する電子写真方式のタンデム型のカラー画像形成装置（カラープリンター）である。
【００３３】
画像形成装置Ａは駆動ローラー７１とこれに対向するローラー７２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト７を有している。転写ベルト７は、図示省略のベルト駆動部によって駆動される駆動ローラー７１により図中反時計方向（図中矢印方向）ＣＣＷに回される。
【００３４】
対向ローラー７２には転写ベルト７上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置７３が臨んでおり、駆動ローラー７１にはベルト７を間にして２次転写ローラー８が臨んでいる。
【００３５】
２次転写ローラー８は図示省略の押圧手段にて駆動ローラー７１に支持された中間転写ベルト７の部分に押圧され、中間転写ベルト７との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト７の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等の記録用シートＳの移動に従動して、或いは駆動されて回転することができる。２次転写ローラー８には、電源８０（図２参照）から２次転写バイアスを印加することができる。
【００３６】
中間転写ベルト７及び２次転写ローラー８の上方には定着装置９が配置されており、下方にはタイミングローラー対１１が配置されており、さらにその下方に、記録用シートＳの供給カセット１０が配置されている。
【００３７】
定着装置９はハロゲンランプヒータ等の熱源を備えた定着加熱ローラーとこれに圧接される加圧ローラーとを含むものである。
記録用シート収容カセット１０に収容された記録用シートＳは、シート供給ローラー１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラー対１１へ供給することができる。
【００３８】
中間転写ベルト７を巻き掛けたローラー７１、７２の間には、転写ベルト７に沿って、ローラー７２からローラー７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。
【００３９】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。
【００４０】
各画像形成部の感光体１にはベルト７を間にして１次転写ローラー５が対向配置されている。１次転写ローラー５は、図示省略の押圧手段にて感光体１の方へ押圧され、ベルト７に接触して従動回転するとともにベルト７を感光体１に接触させることができる。
【００４１】
１次転写ローラー５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト７へ１次転写するための１次転写バイアスが電源５０（図２参照）から印加される。
【００４２】
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ、画像読取装置等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施し、静電潜像を形成できるものである。
【００４３】
各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
【００４４】
各画像形成部における帯電装置２は、本例ではスコロトロン帯電装置であり、所定のタイミングで電源２０（図２参照）から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電装置２は帯電ローラーを用いるもの等であってもよい。
【００４５】
各画像形成部における現像装置４は、本例では、トナーを主体とする一成分現像剤を使用して感光体１上に形成される静電潜像を、現像バイアス電源４０から現像バイアスが印加されるローラー形態の現像剤担持体（以下、「現像ローラー」という。）４１（図２参照）で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。
【００４６】
この画像形成装置Ａによると、制御部１００の指示のもとに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
【００４７】
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト７に１次転写する。
【００４８】
すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像に対応する画像露光が施され、感光体１上にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
【００４９】
この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像ローラー４１にて現像されて可視イエロートナー像となる。該イエロートナー像は１次転写ローラー５にて転写ベルト７上に１次転写される。このとき、１次転写ローラー５には電源５０（図２参照）から１次転写バイアスが印加される。
【００５０】
同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト７に転写される。
【００５１】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト７上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト７上に形成された多重トナー像は転写ベルト７の回動により２次転写ローラー８へ向け移動する。
【００５２】
一方、記録用シートＳがカセット１０から供給ローラー１０１にて引き出され、タイミングローラー対１１へ供給され、待機している。
【００５３】
このようにタイミングローラー対１１のところで待機する記録用紙Ｓは、中間転写ベルト７にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト７と２次転写ローラー８とのニップ部に供給される。該多重トナー像は電源８０から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラー８にて記録用シートＳ上に２次転写される。
【００５４】
その後シートＳは定着装置９に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下にシートＳに定着される。シートＳはひき続き、排出ローラー対１２にて排出トレイ１３に排出される。
【００５５】
トナー像のベルト７への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト７上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置７３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００５６】
以上説明したように画像形成されるのであるが、現像装置４についてさらに説明する。 図３は現像装置４の現像ローラー４１を図２において右側から見て、感光体１とともに示す図であり、図３（Ａ）は現像ローラー４１が熱膨張する前の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は現像ローラー４１が熱膨張した状態を誇張して示す図である。
【００５７】
現像装置４は、図２に示すように、現像ローラー４１、現像ローラー４１へ現像剤（本例ではトナーＴ）を供給する供給ローラー４２及び現像ローラー４１に当接されたトナー規制ブレード４３を含んでいる。
【００５８】
現像ローラー４１は感光体１上の静電潜像を現像する現像域Ｄａにおいて感光体１に対して現像間隙Ｄ（図３（Ａ）参照）をおいて対向するように設定してある。
【００５９】
現像装置４によると、トナーＴが供給ローラー４２にて現像ローラー４１側へ供給される。現像ローラー４１及び供給ローラー４２は、図示省略の回転駆動部により図２中反時計方向回りに回転駆動される。従って、ローラー４１と４２とが対向するニップ部では、両ローラー表面は互いに反対方向に移動する。これにより、供給ローラー４２は現像域で消費されずに現像装置ハウジング４００内へ戻ってくるトナーＴを現像ローラー４１から掻き落とすとともに新たにトナーＴを現像ローラー４１へ供給する。
【００６０】
このようにして供給されたトナーＴは現像ローラー４１に当接している規制ブレード４３を通過するときにトナー量が適正に規制されるとともに帯電せしめられ、感光体１に臨む現像領域Ｄａで感光体１上の静電潜像の現像に供される。現像で消費されなかった現像剤は現像ローラー４１の回転とともにハウジング４００内へ戻ってくる。
【００６１】
現像装置４についてさらに説明すると、供給ローラー４２は、シャフト上に弾性を有する、発泡材層（例えば弾性発泡ポリウレタン層）を設けたものである。
現像ローラー４１は、環境温度２５℃、環境湿度６５％ＲＨで 外径が略一様に１２ｍｍ程度であり、現像域Ｄａにおいて感光体１に対して１００μｍ〜２００μｍ程度の現像間隙Ｄをおいて対向するように設定してある。
【００６２】
現像ローラー４１は、図３に示すように、熱膨張量が異なる２種類の部分、すなわち現像ローラー４１の中央部分に当たる、熱膨張量が小さい第１ローラー部分４１１と、ローラー両端部分にあたる熱膨張量がより大きい第２ローラー部分４１２をローラー回転中心線方向に配列したものである。
【００６３】
第１ローラー部分４１１は、比較的熱膨張量の小さい金属材料（例えば、アルミニウムを主体とする合金、ステンレススチール）で構成される。
第１ローラー部分４１１の回転中心線方向の幅ｗ１は２１４ｍｍである。
第１ローラー部分４１１には感光体１上の静電潜像を現像してトナー像を形成する部分が含まれている。トナー像の現像形成担当部分中で熱膨張に差があると画像ノイズ（特に濃度むら）が生じるので、前記幅ｗ１は、トナー像の現像形成担当部分の幅より大きくしてある。
【００６４】
第２ローラー部分４１２は、比較的熱膨張量の大きい材料（例えばゴムや、金属軸にゴムを巻いたもので全体として比較的熱膨張量の大きい材料）で構成される。
第２ローラー部分４１２の回転中心線方向の幅ｗ２は１０ｍｍである。
【００６５】
現像ローラー４１には静電潜像現像にあたり制御部１００からの指示で出力制御される現像バイアス電源４０から図４に示す波形の、交流成分に直流成分を重畳させた現像バイアスが印加される。
【００６６】
この現像バイアスは、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝５００Ｖ〜３０００Ｖ、周波数ｆ＝１ｋＨz〜３ｋＨｚの交流電圧と直流電圧Ｖｄc＝−２００Ｖ〜−６００Ｖを重畳させたバイアスである。
【００６７】
図４において「Ｖｏ」は感光体１の表面電位である。「Ｖ」はリーク電圧であり、感光体表面電位Ｖｏと現像バイアスの最大電位Ｖｍａｘの差で表すことができる。
【００６８】
このリーク電圧Ｖは本例では感光体１と現像ローラー４１の間に流れる電流からリーク電圧検知装置ＬＤ（図２参照）で検出される。
【００６９】
以上説明した現像ローラー４１は環境温度が上昇してくると、図３（Ｂ）に示すように膨張してくる。このとき現像ローラー４１は図３（Ｂ）に示すように熱膨張量の大きい第２ローラー部分４１２においてより大きく膨張し、その部分４１２と感光体１間の間隙寸法Ｄ２が、熱膨張量の比較的小さい第１ローラー部分４１１と感光体１間の間隙寸法Ｄ１より小さくなる。本例では、熱膨張量の小さい第１ローラー部分４１１に関する間隙寸法Ｄ１は前記間隙寸法Ｄとほぼ同じである。
【００７０】
この画像形成装置Ａでは、このように温度変化で現像ローラー４１の部分４１１と４１２とで感光体１との間隙寸法が変化し、部分４１１、４１２のリーク電圧が変化するので、この特性を利用して環境温度及び環境湿度を求める。そして得られた環境温度及び環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件をより良好な画像が得られる方向に制御する。
【００７１】
制御部１００には画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御部１００Ｌを含んでいる（図２参照）。画像形成条件制御部１００Ｌは図５のフローチャートの手順に従ってリーク検出を実行する。
【００７２】
図５のフローチャートに沿ってリーク検出工程を説明する。
まず、第１ローラー部分４１１のリーク電圧検出工程を実施する。図６のように、第１ローラー部分４１１に対向する感光体１の部分の表面電位を−５００Ｖに、第２ローラー部分４１２に対向する感光体１の部分の表面電位を−２５０Ｖとする。この感光体表面電位の制御は、帯電装置２で感光体１を−５００Ｖに一様に帯電させ、その帯電域のうち第２ローラ部分４１２に対向する部分の表面電位を露光装置３による露光にて−２５０Ｖとすることで行なう。 このように感光体１の表面電位を制御することで、第１ローラー部分４１１と感光体１間のリークのみを検出することができる。
【００７３】
現像バイアスのＶｄｃは例えば−３００Ｖとし、振幅Ｖｐｐを当初、例えば２０００Ｖ（周波数は例えば２ｋＨz）に設定し、その後２０Ｖ〜５０Ｖ刻み（例えば、５０Ｖ刻み）で段階的に増加させ、現像ローラー４１と感光体１間に流れる電流値に基づいて、リーク電圧検知装置ＬＤにより、第１ローラー部分４１１と感光体１間のリーク電圧Ｖ１を検出する。
【００７４】
続いて、第２ローラー部分４１２のリーク電圧検出工程を実行する。
この工程では、感光体１の表面電位を図７のように、第１ローラー部分４１１に対向する部分を−２５０Ｖに、第２ローラー部分４１２に対向する部分を−５００Ｖに設定する。
【００７５】
次に、同様に現像バイアスのＶｄｃは例えば−３００Ｖとし、振幅Ｖｐｐを当初、例えば２０００Ｖ（周波数は例えば２ｋＨz）に設定し、その後２０Ｖ〜５０Ｖ刻み（例えば、５０Ｖ刻み）で段階的に増加させ、現像ローラー４１と感光体１間に流れる電流値に基づいて、リーク電圧検知装置ＬＤにより、第２ローラー部分４１２と感光体１間のリーク電圧Ｖ２を検出する。
【００７６】
次に、リーク電圧Ｖ１とＶ２から画像形成条件制御部１００Ｌにおいて環境温度を算出する。温度による現像ローラー４１と感光体１間の隙間Ｄは図８に例示するような関係となる。本例では第１ローラー部分４１１に関する間隙Ｄ１は略一定であるが、熱膨張量が大きい第２ローラー部分４１２に関する間隙Ｄ２は温度上昇と共に狭くなる。よって、温度とリーク電圧は、図９のような関係となる。
【００７７】
しかし、湿度が変化するとリーク電圧Ｖ１とＶ２が変化してしまうため、制御部１００Ｌは、湿度で変化しない第１ローラー部分４１１と第２ローラー部分４１２のリーク電圧差ΔＶと温度の関係より（図１０参照）温度を算出する。温度算出のために、制御部１００Ｌには予め実測等により求めたこのようなリーク電圧差ΔＶと温度の相関関係を記憶させてある。
【００７８】
次に、リーク電圧Ｖ１から湿度を算出する。空気中の絶対湿度とリーク電圧Ｖ１は、図１１のような関係となる。よって、第１ローラー部分４１１のリーク電圧Ｖ１より絶対湿度を算出することができる。湿度算出のために、制御部１００Ｌには予め実測等により求めたこのようなリーク電圧と湿度の相関関係を記憶させてある。
制御部１００Ｌは、さらに、絶対湿度と温度から、相対湿度を算出してもよい。
【００７９】
制御部１００Ｌは、このように算出した温湿度に応じて、１次転写電圧や２次転写電圧を最適値に設定する。以下の表１は１次転写電圧を、表２は２次転写電圧をそれぞれ最適値に設定するためのテーブルであり、これらは、予め実験等により求めておき、制御部１００Ｌに記憶させておけばよい。
【００８０】
表１、表２において、相対湿度欄の例えば「９０〜」は［９０％以上］、「８０〜９０」は「８０％以上９０％未満」、「〜１０」は「１０％未満」を意味しており、他の相対湿度記載も同様である。
また、温度欄の例えば「４０〜」は「４０℃以上」、「３０〜４０」は「３０℃以上４０℃未満」、「〜１０」は「１０℃未満」を意味しており、他の温度記載も同様である。
【００８１】
【表１】
【００８２】
【表２】
【００８３】
いま、制御部１００Ｌによる環境温度及び／湿度に応じた１次転写電圧や２次転写電圧の制御例を説明したが、制御部１００Ｌによる環境温度及び／湿度に応じた画像形成条件の制御は転写電圧に限定されるものではなく、転写電圧を含め、露光装置３による露光光量、帯電装置２による帯電電圧、現像バイアス電圧、定着装置９による定着温度等の画像形成条件のうち１又は２以上を最適値に制御するようにしてもよい。
【００８４】
図１２は現像ローラーの他の例を示している。
図１２の現像ローラー４１’は、現像ローラー表層を異なる熱膨張係数の材料で構成したものである。例えば、第１ローラー部分４１１’の表層に熱膨張係数が小さいコート層を配置し、第２ローラー部分４１２’の表層に熱膨張係数が大きいゴム層を配置する。これにより、第１ローラー部分４１１’と第２ローラー部分４１２’で熱膨張量が異なり、温湿度をリーク電圧で検出することができる。
【００８５】
なお、本発明はタンデム型のカラー画像形成装置だけでなく、所謂４サイクル型等のサイクル型画像形成装置等のカラー画像形成装置や、モノクロ画像形成装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、コスト高につく専用の温度センサー及び／又は湿度センサー、或いは温湿度センサーを要することなく、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、少なくとも一つの画像形成条件を制御できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【符号の説明】
【００８７】
Ａ 画像形成装置
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
４１、４１’ 現像ローラー
４１１、４１１’ 第１ローラー部分
４１２、４１２’ 第２ローラー部分
Ｖ１、Ｖ２ リーク電圧
４０ 現像バイアス電源
５ １次転写ローラー
５０ １次転写電源
６ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラー
８０ ２次転写電源
９ 定着装置
ＬＤ リーク電圧検知装置
１００ 制御部
１００Ｌ 画像形成条件制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であり、
前記現像装置の現像剤担持体は熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体であり、
前記現像剤担持体の回転中心線方向に配列された複数の部分のうち熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するリーク電圧検知装置を備えているとともに、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御装置を備えており、
前記画像形成条件制御装置は前記リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧に基づいて前記環境温度及び／又は環境湿度を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成条件制御装置による制御対象の画像形成条件は、前記帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度から選ばれた少なくとも一つの画像形成条件である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境温度を、前記リーク電圧検知装置で検出される複数のリーク電圧間の差に基づいて求める請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境湿度を、前記現像剤担持体の熱膨張量が最も小さい部分について前記リーク電圧検知装置で検出されるリーク電圧に基づいて求める請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体、前記像担持体表面を帯電電圧印加のもとで帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置、前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像バイアス印加のもとで現像して可視トナー像を形成する現像装置、前記トナー像を転写電圧印加のもとで記録シートに転写する転写装置及び前記転写されたトナー像を前記記録シートに定着させる定着装置を含み、前記現像装置は前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において該像担持体に現像間隙をおいて臨み、現像剤を担持して該現像域へ搬送する回転駆動される現像剤担持体を含む現像装置である画像形成装置であり、
前記現像装置の現像剤担持体は熱膨張量に差がある少なくとも２種類の部分を含む複数の部分を回転中心線方向に配列した現像剤担持体であり、
前記現像剤担持体の回転中心線方向に配列された複数の部分のうち熱膨張量に差がある少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体の間に流れる電流から該少なくとも二つの部分のそれぞれと前記像担持体間のリーク電圧を検知するリーク電圧検知装置を備えているとともに、画像形成条件を環境温度及び／又は環境湿度に応じて制御する画像形成条件制御装置を備えており、
前記画像形成条件制御装置は前記リーク電圧検知装置により検出されるリーク電圧に基づいて前記環境温度及び／又は環境湿度を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成条件制御装置による制御対象の画像形成条件は、前記帯電装置による前記像担持体表面の帯電電位、前記現像バイアス電圧、前記露光装置による露光量、前記転写電圧及び前記定着装置のトナー像定着温度から選ばれた少なくとも一つの画像形成条件である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境温度を、前記リーク電圧検知装置で検出される複数のリーク電圧間の差に基づいて求める請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成条件制御装置は、前記環境湿度を、前記現像剤担持体の熱膨張量が最も小さい部分について前記リーク電圧検知装置で検出されるリーク電圧に基づいて求める請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
【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２０１３−４４８５９（Ｐ２０１３−４４８５９Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１３２７（Ｐ２０１１−１８１３２７）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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