(57)【要約】【課題】二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よくかつ効率的に測定する。【解決手段】モード制御部９８４は、所定の測定タイミングで、電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分に応じた特性値を出力する。前記測定タイミングは、感光体ドラム２０の表面の非画像形成領域が軸方向全体に亘って現像ローラー２３１に対向し、感光体ドラム２０の表面電位と現像バイアスの直流成分との電位差によってトナーが感光体ドラム２０から現像ローラー２３１に移動する向きの電界が現像ニップ部ＮＰに形成されているときに定められている。判定部９８５は、モード制御部９８４によって出力された前記特性値に応じて、帯電量測定モードのための実行タイミングを決定する。【選択図】図８
2020052230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転され、表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、
前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、
所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転され周面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持するとともに前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、
直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、
前記トナー像の濃度を検出する濃度検出部と、
前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる現像電流の直流成分を測定する現像電流測定部と、
所定の情報を記憶する記憶部と、
前記像担持体上に前記トナー像が形成される現像動作時とは異なる非現像動作時に、所定の実行タイミングで、前記帯電装置、前記露光装置及び前記現像バイアス印加部を制御して前記像担持体上に互いにトナー現像量の異なる複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度に基づいて、又は、当該複数の測定用トナー像の濃度に加え前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像電流測定部によって測定される前記現像電流の直流成分に基づいて、前記像担持体上に形成された前記測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する帯電量取得動作を実行する帯電量取得部と、
前記像担持体の表面の非画像形成領域が軸方向全体に亘って前記現像ローラーに対向し、前記像担持体の表面電位と前記現像バイアスの前記直流成分との電位差によって前記トナーが前記像担持体から前記現像ローラーに移動する向きの電界が前記現像ニップ部に形成されている所定の測定タイミングで、前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を取得し、当該現像電流の直流成分に応じた特性値を出力する特性値出力部と、
前記特性値出力部によって出力される前記特性値に応じて、前記帯電量取得動作のための前記実行タイミングを決定する実行タイミング決定部と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記実行タイミング決定部は、第１の測定タイミングで前記特性値出力部が出力した第１特性値に対する、前記第１の測定タイミングよりも後の第２の測定タイミングで前記特性値出力部が出力した第２特性値の変化量が、予め設定された特性値閾値よりも大きい場合に、前記実行タイミングに至ったと判定し、前記帯電量取得部に前記帯電量取得動作を実行させる、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記特性値出力部は、前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を前記特性値として出力する、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置に収容される前記現像剤に含まれるキャリア量に対するトナー量の比率を示すトナー濃度を検出するトナー濃度検出部を更に備え、
前記特性値出力部は、前記測定タイミングで前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を、前記測定タイミングで前記トナー濃度検出部によって検出された前記トナー濃度に応じて補正したものを前記特性値として出力する、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第１トナー帯電量と、前記第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量と、の差の絶対値に応じて、前記特性値閾値を変更する、
請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像装置に収容される前記現像剤における前記トナーの濃度を検出するトナー濃度検出部を更に備え、
前記実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第１トナー帯電量と前記第１の実行タイミングで検出された前記トナー濃度である第１トナー濃度との積と、前記第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量と前記第２の実行タイミングで検出された前記トナー濃度である第２トナー濃度との積と、の差の絶対値に応じて、前記特性値閾値を変更する、
請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記実行タイミング決定部は、前記絶対値が予め設定された第１判定閾値よりも大きい場合に、前記特性値閾値が小さくなるように当該特性値閾値を変更する、
請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記実行タイミング決定部は、前記絶対値が予め設定された第２判定閾値よりも小さい場合に、前記特性値閾値が大きくなるように当該特性値閾値を変更する、
請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記記憶部は、前記特性値出力部によって出力される前記特性値を随時記憶し、
前記記憶部に記憶された前記特性値の推移に基づいて前記現像装置内の前記現像剤が寿命に至る寿命時期を予測し、当該予測した前記寿命時期に関する寿命情報を出力する寿命予測部を更に備える
請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差が一定に保持された状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数が変化された場合における当該周波数の変化量に対する前記トナー像の濃度変化量の関係を示す参照用直線の傾きに関する参照情報を、前記トナーの帯電量毎に予め格納し、
前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記周波数の変化量に対する前記測定用トナー像の濃度変化量の関係を示す測定用直線の傾きを、前記周波数の変化量と前記濃度検出部による前記測定用トナー像の濃度検出結果とから取得するとともに、当該取得された測定用直線の傾きと前記記憶部の参照情報とから前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記記憶部に格納されている前記参照情報は、前記トナーの帯電量が第１の仮想帯電量である場合に前記参照用直線の傾きが負であり、前記トナーの帯電量が第１の仮想帯電量よりも小さな第２の仮想帯電量である場合に前記参照用直線の傾きが正であり、更に、前記トナーの帯電量の低下とともに前記参照用直線の傾きが増大するように設定されている、
請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度の差に対する前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる前記現像電流の直流成分の差の比に基づいて、前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記露光装置を制御して単位面積あたりの印字率を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度の差に対する前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる前記現像電流の直流成分の差の比に基づいて、前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シートに画像を形成する画像形成装置として、感光体ドラム（像担持体）と、現像装置と、転写部材と、を備えるものが知られている。感光体ドラム上に形成された静電潜像が、現像ニップ部において現像装置によって顕在化されると、感光体ドラム上にトナー像が形成される。転写部材によって、トナー像がシートに転写される。このような画像形成装置に適用される現像装置として、トナー及びキャリアを含む現像剤が使用される二成分現像技術が知られている。
【０００３】
二成分現像においては、印字枚数、環境変動、印字モード（１ジョブあたりの連続印字枚数）及び印字率等の影響を受けて、現像剤が劣化しトナー帯電量が変化するという現象が見られる。この結果、画像濃度の低下、トナーかぶりの発生やトナー飛散の増加といった問題が発生する。このような問題に対応するため、従来、印字枚数、環境変動、印字モード及び印字率等から現像剤の帯電量変化を予測し、トナー濃度、現像バイアス、感光体の表面電位、現像ローラーの回転速度、飛散トナーを回収する吸引ファンの出力等を調整し、画像濃度の低下やトナーかぶりの悪化、トナー飛散の悪化を抑制する技術が採用されていた。
【０００４】
しかしながら、これらの技術は、印字枚数、環境変動、印字モード及び印字率のそれぞれの条件下での個々の予測を組み合わせたものに過ぎず、複数の条件が複合的に変化すると、現像剤の帯電量を充分に予測することは困難であった。
【０００５】
このため、トナーの帯電量を更に正確に予測する技術が提案されている。特許文献１、２では、現像前の感光体ドラムの表面電位と、現像後の感光体ドラム上のトナー層の表面電位とがそれぞれ測定される一方、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量が算出される。そして、この測定された各表面電位とトナーの現像量とからトナーの帯電量が算出される。
【０００６】
また、特許文献３、４及び５では、現像剤を担持する現像ローラーに流入する電流値が測定され、当該測定された電流値が、現像ローラーから感光体ドラムに移動したトナーの電荷量と仮定される。また、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量が算出される。そして、このトナーの電荷量とトナーの現像量とからトナーの帯電量が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３４５０７５号公報
【特許文献２】特開２００４−３７９５２号公報
【特許文献３】特許第５０２４１９２号明細書
【特許文献４】特許第５２７３５４２号明細書
【特許文献５】特許第４４８００６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に記載された技術では、感光体ドラム上の表面電位を測定するために表面電位センサーが必要になる。ここで、感光体ドラム上に形成されたトナー層の表面電位を測定するためには、表面電位センサーを現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側に設置する必要がある。しかし、この位置に表面電位センサーを設置すると、表面電位センサーの表面が、現像ローラーから飛散したトナーによって汚染されやすく、長期に亘って精度良く表面電位を測定することが困難となる。
【０００９】
また、特許文献３、４及び５に記載された技術では、現像ローラーに流入する電流が、トナー中を流れる電流に加えてキャリア中を流れる電流も含んでしまう。したがって、当該電流値からトナーの帯電量を精度よく算出することが難しい。更に、画像形成装置において印字が繰り返されることでキャリアのコート剥がれやコート汚染によってキャリアの抵抗値が変化すると、このキャリア中を流れる電流も変化する。このように、従来の技術では、現像ローラーに流入する電流からトナーの電荷量を正しく測定することは困難であった。
【００１０】
また、上記の各特許文献に記載された技術では、トナーの帯電量を測定するために、感光体ドラム上に測定用トナー像を含む画像パターンが形成される。トナーの帯電量を精度良く測定するためには、頻繁に測定用トナー像を形成することが望ましいが、この場合、通常の画像形成動作が実行できない時間が増大するとともに、測定時に消費するトナー量が増大するという問題があった。このため、トナーの帯電量を測定するタイミングを効率的に決定することが望まれていた。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よく且つ効率的に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に係る画像形成装置は、回転され、表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転され周面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持するとともに前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、前記トナー像の濃度を検出する濃度検出部と、前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる現像電流の直流成分を測定する現像電流測定部と、所定の情報を記憶する記憶部と、前記像担持体上に前記トナー像が形成される現像動作時とは異なる非現像動作時に、所定の実行タイミングで、前記帯電装置、前記露光装置及び前記現像バイアス印加部を制御して前記像担持体上に互いにトナー現像量の異なる複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度に基づいて、又は、当該複数の測定用トナー像の濃度に加え前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像電流測定部によって測定される前記現像電流の直流成分に基づいて、前記像担持体上に形成された前記測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する帯電量取得動作を実行する帯電量取得部と、前記像担持体の表面の非画像形成領域が軸方向全体に亘って前記現像ローラーに対向し、前記像担持体の表面電位と前記現像バイアスの前記直流成分との電位差によって前記トナーが前記像担持体から前記現像ローラーに移動する向きの電界が前記現像ニップ部に形成されている所定の測定タイミングで、前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を取得し、当該現像電流の直流成分に応じた特性値を出力する特性値出力部と、前記特性値出力部によって出力される前記特性値に応じて、前記帯電量取得動作のための前記実行タイミングを決定する実行タイミング決定部と、を備える。
【００１３】
本構成によれば、帯電量取得部は、非現像動作時に、濃度検出部によって検出される複数の測定用トナー像の濃度に基づいて、又は、当該複数の測定用トナー像の濃度に加え複数の測定用トナー像が形成される際に現像ローラーと現像バイアス印加部との間を流れる現像電流の直流成分に基づいて、像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する。このため、画像形成に伴う現像動作とは異なる時に、測定用トナー像を用いてトナーの帯電量を精度良く取得することができる。
【００１４】
特性値出力部は、所定の測定タイミングで、現像電流測定部によって測定された現像電流の直流成分を取得し、当該現像電流の直流成分に応じた特性値を出力する。この測定タイミングは、非画像形成領域が軸方向全体に亘って現像ローラーに対向し、像担持体から現像ローラーに移動する向きの電界が現像ニップ部に形成されているタイミングに設定されている。このようなタイミングで測定される現像電流には、トナーが現像ローラーから像担持体に移動する際に流れる電流成分が含まれにくいため、キャリア中を流れる電流（キャリア電流）を精度良く測定することができる。
【００１５】
そして、実行タイミング決定部は、特性値出力部によって出力されるキャリア電流に応じた特性値に応じて、帯電量取得動作のための実行タイミングを決定する。このように、キャリア電流に応じた特性値に基づいて、今後の帯電量取得動作の実行タイミングが決定されるので、キャリアの劣化具合に応じて変化するトナーの帯電量を効率的に取得することができる。したがって、キャリアの劣化具合やトナーの帯電量とは関係なく予め設定された実行タイミングで帯電量取得動作が実行される場合と比較して、トナーの帯電量の変化を効率的に測定することができる。換言すれば、トナーの帯電量の変化が少ない時期に、帯電量取得動作を過剰に実行することを防止することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記実行タイミング決定部は、第１の測定タイミングで前記特性値出力部が出力した第１特性値に対する、前記第１の測定タイミングよりも後の第２の測定タイミングで前記特性値出力部が出力した第２特性値の変化量が、予め設定された特性値閾値よりも大きい場合に、前記実行タイミングに至ったと判定し、前記帯電量取得部に前記帯電量取得動作を実行させることが望ましい。
【００１７】
本構成によれば、実行タイミング決定部は、第１の測定タイミングで特性値出力部が出力した第１特性値に対する、第１の測定タイミングよりも後の第２の測定タイミングで特性値出力部が出力した第２特性値の変化量に応じて、帯電量取得動作の実行タイミングを適切に決定することができる。
【００１８】
上記の構成において、前記特性値出力部は、前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を前記特性値として出力することが望ましい。
【００１９】
本構成によれば、現像電流測定部によって精度良く測定されるキャリア電流が、特性値出力部によって特性値として出力される。このため、実行タイミング決定部は、特性値出力部によって特性値として出力される精度の良いキャリア電流に応じて、帯電量取得動作のための実行タイミングを適切に決定することができる。
【００２０】
上記の構成において、前記現像装置に収容される前記現像剤に含まれるキャリア量に対するトナー量の比率を示すトナー濃度を検出するトナー濃度検出部を更に備え、前記特性値出力部は、前記測定タイミングで前記現像電流測定部によって測定された前記現像電流の直流成分を、前記測定タイミングで前記トナー濃度検出部によって検出された前記トナー濃度に応じて補正したものを前記特性値として出力してもよい。
【００２１】
現像装置に収容される現像剤に含まれるキャリア量に対するトナー量の比率を示すトナー濃度が高くなっている場合、現像ローラーと像担持体との間に形成される磁気ブラシの抵抗は高くなる。その影響で、特性値出力部が前記測定タイミングで非画像形成領域に現像バイアスを印加しているときに測定する現像電流の測定値は、トナー濃度が規定値である場合に比べて低下している虞がある。
【００２２】
本構成によれば、現像電流測定部によって精度良く測定されるキャリア電流を、トナー濃度によって補正したものが特性値として出力され、当該特性値に応じて帯電量取得動作のための実行タイミングが決定される。このため、現像電流測定部によって測定されるキャリア電流のみに応じて帯電量取得動作のための実行タイミングを決定する場合よりも、上記のような、トナー濃度の変化が現像電流の測定値に与える影響を除外して、帯電量取得動作のための実行タイミングをより適切に決定することができる。
【００２３】
上記の構成において、前記実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第１トナー帯電量と、前記第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量と、の差の絶対値に応じて、前記特性値閾値を変更することが望ましい。
【００２４】
本構成によれば、実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングで取得された第１トナー帯電量と、第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された第２トナー帯電量と、の差の絶対値に応じて、帯電量取得動作の実行タイミングを決定することができる。
【００２５】
このため、第１の実行タイミングで取得された第１トナー帯電量と、第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された第２トナー帯電量と、の差の絶対値が、帯電量取得動作の実行が必要でない程度であるにも関わらず、特性値閾値が低すぎることによって、頻繁に帯電量取得動作が実行される虞を解消することができる。また、絶対値が帯電量取得動作の実行が必要である程度であるにも関わらず、特性値閾値が高すぎることによって、帯電量取得動作が長時間実行されない虞を解消することができる。
【００２６】
上記の構成において、前記現像装置に収容される前記現像剤における前記トナーの濃度を検出するトナー濃度検出部を更に備え、前記実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第１トナー帯電量と前記第１の実行タイミングで検出された前記トナー濃度である第１トナー濃度との積と、前記第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングで取得された前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量と前記第２の実行タイミングで検出された前記トナー濃度である第２トナー濃度との積と、の差の絶対値に応じて、前記特性値閾値を変更することが望ましい。
【００２７】
本構成によれば、実行タイミング決定部は、第１の実行タイミングにおいて取得及び検出された第１トナー帯電量及び第１トナー濃度の積と、第１の実行タイミングよりも後の第２の実行タイミングにおいて取得及び検出された第２トナー帯電量及び第２トナー濃度の積と、の差の絶対値に応じて、帯電量取得動作の実行タイミングを決定することができる。
【００２８】
このため、第１トナー帯電量及び第１トナー濃度の積と、第２トナー帯電量及び第２トナー濃度の積と、の差の絶対値が、帯電量取得動作の実行が必要でない程度であるにも関わらず、特性値閾値が低すぎることによって、頻繁に帯電量取得動作が実行される虞を解消することができる。また、絶対値が帯電量取得動作の実行が必要である程度であるにも関わらず、特性値閾値が高すぎることによって、帯電量取得動作が長時間実行されない虞を解消することができる。
【００２９】
上記の構成において、前記実行タイミング決定部は、前記絶対値が予め設定された第１判定閾値よりも大きい場合に、前記特性値閾値が小さくなるように当該特性値閾値を変更してもよい。
【００３０】
本構成によれば、実行タイミング決定部は、前記絶対値が第１判定閾値よりも大きく、帯電量取得動作で取得されるトナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値を小さくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値が高すぎることによって、帯電量取得動作が長時間実行されなくなる虞を解消することができる。
【００３１】
上記構成において、前記実行タイミング決定部は、前記絶対値が予め設定された第２判定閾値よりも小さい場合に、前記特性値閾値が大きくなるように当該特性値閾値を変更してもよい。
【００３２】
本構成によれば、実行タイミング決定部は、前記絶対値が第２判定閾値よりも小さく、帯電量取得動作で取得されるトナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値を大きくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値が低すぎることによって、頻繁に帯電量取得動作が実行される虞を解消することができる。
【００３３】
上記構成において、前記記憶部は、前記特性値出力部によって出力される前記特性値を随時記憶し、前記記憶部に記憶された前記特性値の推移に基づいて前記現像装置内の前記現像剤が寿命に至る寿命時期を予測し、当該予測した前記寿命時期に関する寿命情報を出力する寿命予測部を更に備えてもよい。
【００３４】
本構成によれば、記憶部に記憶されたキャリア電流に応じた特性値の推移に基づいて、現像装置内の現像剤が寿命に至る寿命時期が予測され、当該予測された寿命時期に関する寿命情報が出力される。このため、ユーザは、当該出力された寿命情報から、現像剤の寿命時期を容易に把握することができる。
【００３５】
上記の構成において、前記記憶部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差が一定に保持された状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数が変化された場合における当該周波数の変化量に対する前記トナー像の濃度変化量の関係を示す参照用直線の傾きに関する参照情報を、前記トナーの帯電量毎に予め格納し、前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記周波数の変化量に対する前記測定用トナー像の濃度変化量の関係を示す測定用直線の傾きを、前記周波数の変化量と前記濃度検出部による前記測定用トナー像の濃度検出結果とから取得するとともに、当該取得された測定用直線の傾きと前記記憶部の参照情報とから前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得することが望ましい。
【００３６】
本構成によれば、像担持体上の電位を測定する表面電位センサや現像ローラーに流入する現像電流を測定する電流計を用いることなく、トナーの帯電量を取得することができる。
【００３７】
上記の構成において、前記記憶部に格納されている前記参照情報は、前記トナーの帯電量が第１の仮想帯電量である場合に前記参照用直線の傾きが負であり、前記トナーの帯電量が第１の仮想帯電量よりも小さな第２の仮想帯電量である場合に前記参照用直線の傾きが正であり、更に、前記トナーの帯電量の低下とともに前記参照用直線の傾きが増大するように設定されていることが望ましい。
【００３８】
本構成によれば、現像バイアスの交流電圧の周波数と像担持体に形成されるトナー像の濃度（現像トナー量）との関係から、トナーの帯電量を精度良く取得することができる。
【００３９】
上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度の差に対する前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる前記現像電流の直流成分の差の比に基づいて、前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得するものでもよい。
【００４０】
また、上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記現像ローラーと前記像担持体との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で前記露光装置を制御して単位面積あたりの印字率を変化させながら前記像担持体上に前記複数の測定用トナー像を形成し、前記濃度検出部によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度の差に対する前記複数の測定用トナー像が形成される際に前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる前記現像電流の直流成分の差の比に基づいて、前記像担持体上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得するものでもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よくかつ効率的に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図及び制御部の電気的構成を示したブロック図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像動作を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る像担持体及び現像ローラーの電位の大小関係を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、現像バイアスの周波数と画像濃度との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、図４のグラフの傾きとトナー帯電量との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行される帯電量測定モードのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行される帯電量測定モード時に像担持体上に形成される測定用トナー像の模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における現像電流と耐久枚数との関係を示したグラフである。
【図１０】本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において、帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において実行される帯電量測定モードのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを例示する。画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等であってもよい。また、画像形成装置は、単色（モノクロ）画像を形成するものでもよい。
【００４４】
図１は、画像形成装置１０の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置１０は、箱形の筐体構造を備える装置本体１１を備える。この装置本体１１内には、シートＰを給紙する給紙部１２、給紙部１２から給紙されたシートＰに転写するトナー像を形成する画像形成部１３、前記トナー像が一次転写される中間転写ユニット１４、画像形成部１３にトナーを補給するトナー補給部１５、及び、シートＰ上に形成された未定着トナー像をシートＰに定着する処理を施す定着部１６が内装されている。さらに、装置本体１１の上部には、定着部１６で定着処理の施されたシートＰが排紙される排紙部１７が備えられている。
【００４５】
装置本体１１の上面の適所には、シートＰに対する出力条件等を入力操作するための図略の操作パネルが設けられている。この操作パネルには、情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示装置や、電源キーや出力条件を入力するためのタッチパネルや各種の操作キーが設けられている。
【００４６】
装置本体１１内には、さらに、画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びるシート搬送路１１１が形成されている。シート搬送路１１１には、適所にシートを搬送する搬送ローラー対１１２が設けられている。また、シートのスキュー矯正を行うと共に、後述する二次転写のニップ部に所定のタイミングでシートを送り込むレジストローラー対１１３が、シート搬送路１１１における前記ニップ部の上流側に設けられている。シート搬送路１１１は、シートＰを給紙部１２から排紙部１７まで、画像形成部１３及び定着部１６を経由して搬送させる搬送路である。
【００４７】
給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２、及び給紙ローラー対１２３を備える。給紙トレイ１２１は、装置本体１１の下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚のシートＰが積層されたシート束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１に貯留されたシート束Ｐ１の最上面のシートＰを１枚ずつ繰り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。
【００４８】
給紙部１２は、装置本体１１の、図１に示す左側面に取り付けられる手差し給紙部を備える。手差し給紙部は、手差しトレイ１２４、ピックアップローラー１２５、及び給紙ローラー対１２６を備える。手差しトレイ１２４は、手差しされるシートＰが載置されるトレイであり、手差しでシートＰを給紙する際、図１に示すように、装置本体１１の側面から開放される。ピックアップローラー１２５は、手差しトレイ１２４に載置されたシートＰを繰り出す。給紙ローラー対１２６は、ピックアップローラー１２５によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。
【００４９】
画像形成部１３は、シートＰに転写するトナー像を形成するものであって、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットを備える。この画像形成ユニットとして、本実施形態では、後述する中間転写ベルト１４１の回転方向上流側から下流側に向けて（図１に示す左側から右側へ）順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３Ｂｋが備えられている。各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２０（像担持体）と、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラー２４及びクリーニング装置２５とを備える。また、各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋ共通の露光装置２２が、画像形成ユニットの下方に配置されている。
【００５０】
感光体ドラム２０は、その軸回りに回転駆動され、その表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する。この感光体ドラム２０としては、一例として、公知のアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体ドラムや有機（ＯＰＣ）感光体ドラムが用いられる。
【００５１】
帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面を所定の帯電電位に均一に帯電する。帯電装置２１は、帯電ローラーと、前記帯電ローラーに付着したトナーを除去するための帯電クリーニングブラシとを備える。
【００５２】
露光装置２２は、帯電装置２１よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側に位置する露光用光路を通じて感光体ドラム２０に対向して配置され、内部に光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラー等の各種の光学系機器を有する。露光装置２２は、前記帯電電位に均一に帯電された感光体ドラム２０の表面に、画像データ（所定の画像情報）に基づき変調された光を照射して露光することで、静電潜像を形成する。
【００５３】
現像装置２３は、露光装置２２の露光用光路よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側の所定の現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において感光体ドラム２０に対向して配置される。現像装置２３は、回転され周面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持するとともに感光体ドラム２０にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラー２３１を含む。
【００５４】
一次転写ローラー２４は、中間転写ユニット１４に備えられている中間転写ベルト１４１を挟んで感光体ドラム２０とニップ部を形成する。更に、一次転写ローラー２４は、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１４１上に一次転写する。クリーニング装置２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２０の周面を清掃する。
【００５５】
中間転写ユニット１４は、画像形成部１３とトナー補給部１５との間に設けられた空間に配置され、中間転写ベルト１４１と、図略のユニットフレームにて回転可能に支持された駆動ローラー１４２と、従動ローラー１４３と、バックアップローラー１４６と、濃度センサー１００と、を備える。中間転写ベルト１４１は、無端状のベルト状回転体であって、その周面側が各感光体ドラム２０の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラー１４２及び従動ローラー１４３、１４６に架け渡されている。中間転写ベルト１４１は駆動ローラー１４２の回転により周回駆動される。従動ローラー１４３の近傍には、中間転写ベルト１４１の周面上に残存したトナーを除去するベルトクリーニング装置１４４が配置されている。濃度センサー１００（濃度検出部）は、ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋよりも下流側において中間転写ベルト１４１に対向して配置されており、中間転写ベルト１４１上に形成されたトナー像の濃度を検出する。尚、他の実施形態において、濃度センサー１００は、感光体ドラム２０上のトナー像の濃度を検出するものでもよく、また、シートＰ上に定着されたトナー像の濃度を検出するものでもよい。
【００５６】
駆動ローラー１４２に対向して、中間転写ベルト１４１の外側には、二次転写ローラー１４５が配置されている。二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１の周面に圧接されて、駆動ローラー１４２との間で転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト１４１上に一次転写されたトナー像は、給紙部１２から供給されるシートＰに、転写ニップ部において二次転写される。すなわち、中間転写ユニット１４及び二次転写ローラー１４５は、感光体ドラム２０上に担持されたトナー像をシートＰに転写する。また、駆動ローラー１４２には、その周面を清掃するためのロールクリーナー２００が配置されている。
【００５７】
トナー補給部１５は、画像形成に用いられるトナーを貯留するものであり、本実施形態ではマゼンタ用トナーコンテナ１５Ｍ、シアン用トナーコンテナ１５Ｃ、イエロー用トナーコンテナ１５Ｙ及びブラック用トナーコンテナ１５Ｂｋを備える。これらトナーコンテナ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋは、それぞれＭ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色の補給用トナーを貯留するものである。コンテナ底面に形成されたトナー排出口１５Ｈから、Ｍ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色に対応する画像形成ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋの現像装置２３に各色のトナーが補給される。
【００５８】
定着部１６は、内部に加熱源を備えた加熱ローラー１６１と、加熱ローラー１６１に対向配置された定着ローラー１６２と、定着ローラー１６２と加熱ローラー１６１とに張架された定着ベルト１６３と、定着ベルト１６３を介して定着ローラー１６２と対向配置され定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６４とを備えている。定着部１６へ供給されたシートＰは、前記定着ニップ部を通過することで、加熱加圧される。これにより、前記転写ニップ部でシートＰに転写されたトナー像は、シートＰに定着される。
【００５９】
排紙部１７は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹部の底部に排紙されたシートＰを受ける排紙トレイ１７１が形成されている。定着処理が施されたシートＰは、定着部１６の上部から延設されたシート搬送路１１１を経由して、排紙トレイ１５１へ向けて排紙される。
【００６０】
＜現像装置について＞
図２は、本実施形態に係る現像装置２３の断面図及び制御部９８０の電気的構成を示したブロック図である。現像装置２３は、現像ハウジング２３０と、現像ローラー２３１と、第１スクリューフィーダー２３２と、第２スクリューフィーダー２３３と、規制ブレード２３４とを備える。現像装置２３には、二成分現像方式が適用されている。
【００６１】
現像ハウジング２３０には、現像剤収容部２３０Ｈが備えられている。現像剤収容部２３０Ｈには、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が収容されている。また、現像剤収容部２３０Ｈは、現像剤が現像ローラー２３１の軸方向の一端側から他端側に向かう第１搬送方向（図２の紙面と直交する方向、後から前に向かう方向）に搬送される第１搬送部２３０Ａと、軸方向の両端部において第１搬送部２３０Ａに連通され、第１搬送方向とは逆の第２搬送方向に現像剤が搬送される第２搬送部２３０Ｂとを含む。第１スクリューフィーダー２３２及び第２スクリューフィーダー２３３は、図２の矢印Ｄ２２、Ｄ２３方向に回転され、それぞれ、現像剤を第１搬送方向及び第２搬送方向に搬送する。特に、第１スクリューフィーダー２３２は、現像剤を第１搬送方向に搬送しながら、現像ローラー２３１に現像剤を供給する。
【００６２】
現像ローラー２３１は、現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において、感光体ドラム２０に対向して配置されている。現像ローラー２３１は、回転されるスリーブ２３１Ｓと、スリーブ２３１Ｓの内部に固定配置された磁石２３１Ｍとを備える。磁石２３１Ｍは、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２及びＳ３極を備える。Ｎ１極は主極とし機能し、Ｓ１極及びＮ２極は搬送極として機能し、Ｓ２極は剥離極として機能する。また、Ｓ３極は、汲み上げ極及び規制極として機能する。一例として、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極及びＳ３極の磁束密度は、５４ｍＴ、９６ｍＴ、３５ｍＴ、４４ｍＴ及び４５ｍＴに設定される。現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｓは、図２の矢印Ｄ２１方向に回転される。現像ローラー２３１は、回転され、現像ハウジング２３０内の現像剤を受け取って現像剤層を担持し、感光体ドラム２０にトナーを供給する。尚、本実施形態では、現像ローラー２３１は、感光体ドラム２０と対向する位置において、同方向（ウィズ方向）に回転する。
【００６３】
規制ブレード２３４（層厚規制部材）は、現像ローラー２３１に所定の間隔をおいて配置され、第１スクリューフィーダー２３２から現像ローラー２３１の周面上に供給された現像剤の層厚を規制する。
【００６４】
現像装置２３を備える画像形成装置１０は、更に、現像バイアス印加部９７１と、駆動部９７２と、電流計９７３（現像電流測定部）と、制御部９８０と、を備える。制御部９８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。
【００６５】
現像バイアス印加部９７１は、直流電源と交流電源とから構成され、後記のバイアス制御部９８２からの制御信号に基づき、現像装置２３の現像ローラー２３１に、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加する。
【００６６】
駆動部９７２は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、後記の駆動制御部９８１からの制御信号に応じて、画像形成動作及び帯電量測定モードの実行時に、感光体ドラム２０等に加え、現像装置２３内の現像ローラー２３１及び第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。尚、駆動部９７２は、画像形成装置１０のその他の部材を駆動（回転）する駆動力を更に発生する。画像形成動作とは、感光体ドラム２０、帯電装置２１、露光装置２２、現像装置２３、一次転写ローラー２４、中間転写ユニット１４、二次転写ローラー１４５及び定着部１６を駆動して、シートＰに画像を形成する動作を示す。
【００６７】
電流計９７３は、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる電流（以降、現像電流）の直流成分を測定する。
【００６８】
制御部９８０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２、記憶部９８３、モード制御部９８４（帯電量取得部、特性値出力部、寿命予測部）及び判定部９８５（実行タイミング決定部）を備えるように機能する。
【００６９】
駆動制御部９８１は、駆動部９７２を制御して、現像ローラー２３１、第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。また、駆動制御部９８１は、不図示の駆動機構を制御して、感光体ドラム２０を回転駆動させる。
【００７０】
バイアス制御部９８２は、感光体ドラム２０上にトナー像が形成される現像動作時に、現像バイアス印加部９７１を制御して、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間に直流電圧及び交流電圧の電位差を設ける。前記電位差によって、トナーが現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に移動されることにより、感光体ドラム２０上にトナー像が形成される。
【００７１】
記憶部９８３は、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２、モード制御部９８４及び判定部９８５によって参照される各種の情報を記憶している。一例として、記憶部９８３は、現像ローラー２３１の回転数や環境に応じて調整される現像バイアスの値等を記憶している。また、記憶部９８３は、モード制御部９８４によって取得されるトナーの帯電量を随時記憶する。
【００７２】
また、記憶部９８３は、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の直流電圧の電位差が一定に保持された状態で現像バイアスの交流電圧の周波数が変化された場合における当該周波数の変化量に対するトナー像の濃度変化量の関係を示す参照用直線の傾きに関する参照情報を、トナーの帯電量毎に予め格納している。記憶部９８３に格納されている当該参照情報は、トナーの帯電量が第１の仮想帯電量である場合に参照用直線の傾きが負であり、トナーの帯電量が第１の仮想帯電量よりも小さな第２の仮想帯電量である場合に参照用直線の傾きが正であり、更に、トナーの帯電量の低下とともに参照用直線の傾きが増大するように設定されている。
【００７３】
また、記憶部９８３は、モード制御部９８４によって出力される後述する特性値を随時記憶する。また、記憶部９８３は、モード制御部９８４によって取得されるトナーの帯電量を随時記憶する。また、記憶部９８３は、後述する特性値閾値の初期値及び閾値変更情報を予め記憶している。尚、記憶部９８３に格納される情報は、グラフやテーブル等の形式でもよい。
【００７４】
モード制御部９８４は、シートＰに転写される肉眼で視認可能な画像のトナー像が感光体ドラム２０上に形成される現像動作時とは異なる非現像動作時に、所定の実行タイミングで、帯電量測定モード（帯電量取得動作）を実行する。前記実行タイミングには、前記操作パネルを介して帯電量測定モードの実行指示が入力されたタイミング、劣化したトナーを現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へ吐き出す（現像させる）劣化トナー吐出し制御が開始されたタイミング、及び、判定部９８５によって決定された実行タイミングが含まれる。
【００７５】
モード制御部９８４は、帯電量測定モードにおいて、帯電装置２１、露光装置２２、現像バイアス印加部９７１等を制御して、感光体ドラム２０上に互いにトナー現像量の異なる複数の測定用トナー像を形成し、濃度センサー１００によって検出される前記複数の測定用トナー像の濃度に基づいて、又は、当該複数の測定用トナー像の濃度に加え前記複数の測定用トナー像が形成される際に現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流の直流成分に基づいて、感光体ドラム２０上に形成された前記測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する。
【００７６】
詳しくは、モード制御部９８４は、当該帯電量測定モードにおいて、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像を形成する。そして、前記周波数の変化量に対する前記測定用トナー像の濃度変化量の関係を示す測定用直線の傾きを、前記周波数の変化量と濃度センサー１００による前記測定用トナー像の濃度検出結果とから取得するとともに、当該取得された測定用直線の傾きと記憶部９８３の参照情報とから感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する。
【００７７】
また、モード制御部９８４は、所定の測定タイミングで、電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分を取得し、当該現像電流の直流成分に応じた特性値を出力する。本実施形態では、モード制御部９８４は、電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分を前記特性値として出力する。
【００７８】
前記測定タイミングは、感光体ドラム２０の表面の非画像形成領域が感光体ドラム２０の回転軸方向全体に亘って現像ローラー２３１に対向し、感光体ドラム２０の表面電位と現像バイアスの直流成分との電位差によってトナーが感光体ドラム２０から現像ローラー２３１に移動する向きの電界が、現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）に形成されているときに定められている。非画像形成領域とは、感光体ドラム２０の表面において、シートＰに転写される肉眼で視認可能な画像のトナー像が形成される画像形成領域とは異なる領域を示す。
【００７９】
前記測定タイミングで、電流計９７３によって測定される現像電流には、トナーが現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に移動する際に流れる電流成分が含まれにくい。つまり、モード制御部９８４は、前記測定タイミングで、電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分を取得することにより、キャリア中を流れる電流（以降、キャリア電流）を精度良く取得する。
【００８０】
また、モード制御部９８４は、記憶部９８３に記憶された前記特性値の推移に基づいて現像装置２３内の現像剤が寿命に至る寿命時期を予測し、当該予測した寿命時期に関する寿命情報を出力する。
【００８１】
判定部９８５は、モード制御部９８４によって出力された前記特性値に応じて、帯電量測定モードのための実行タイミングを決定し、当該決定した実行タイミングに応じて、モード制御部９８４に帯電量測定モードを随時実行させる。
【００８２】
＜現像動作について＞
図３Ａは、本実施形態に係る画像形成装置１０の現像動作の模式図、図３Ｂは、感光体ドラム２０及び現像ローラー２３１の電位の大小関係を示す模式図である。図３Ａを参照して、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間に、現像ニップ部ＮＰが形成されている。現像ローラー２３１上に担持されるトナーＴＮ及びキャリアＣＡは磁気ブラシを形成する。現像ニップ部ＮＰにおいて、磁気ブラシからトナーＴＮが感光体ドラム２０側に供給され、トナー像ＴＩが形成される。図３Ｂを参照して、感光体ドラム２０の表面電位は、帯電装置２１によって、背景部電位Ｖ０（Ｖ）に帯電される。その後、露光装置２２によって露光光が照射されると、感光体ドラム２０の表面電位が、印刷される画像に応じて背景部電位Ｖ０から最大で画像部電位ＶＬ（Ｖ）まで変化される。一方、現像ローラー２３１には、現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃが印加されるとともに、直流電圧Ｖｄｃに不図示の交流電圧が重畳されている。
【００８３】
このような反転現像方式の場合、表面電位Ｖ０と現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の背景部へのトナーかぶりを抑制する電位差である。一方、露光後の表面電位ＶＬと現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の画像部に、プラス極性のトナーを移動させる現像電位差となる。更に、現像ローラー２３１に印加される交流電圧によって、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へのトナーの移動が促進される。
【００８４】
一方、個々のトナーは、現像ハウジング２３０内で循環搬送される間に、キャリアとの間で摩擦帯電する。それぞれのトナーの帯電量は、上記の現像バイアスによって感光体ドラム２０側に移動するトナー量（現像量）に影響する。したがって、画像形成装置１０においてトナーの帯電量が精度よく予測することが可能になると、印字枚数、環境変動、印字モード及び印字率等に応じて現像バイアスやトナー濃度を調整することで、良好な画質を維持することができる。このため、従来から、トナーの帯電量を精度よく予測する技術が提案されている。
【００８５】
例えば、現像前の感光体ドラム２０の表面電位と、現像後の感光体ドラム２０上のトナー層の表面電位とをそれぞれ測定する一方、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量を算出する。そして、この測定した各表面電位とトナーの現像量とからトナーの帯電量を算出する技術（以降、第一従来技術）が提案されている。また、現像剤を担持する現像ローラー２３１に流入する電流値が、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に移動したトナーの電荷量であると仮定し、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量を算出する。そして、このトナーの電荷量とトナーの現像量とからトナーの帯電量を算出する技術（以降、第二従来技術）が提案されている。
【００８６】
＜従来技術の問題について＞
上記の第一従来技術では、感光体ドラム２０上の表面電位を測定するために表面電位センサーが必要になる。ここで、感光体ドラム２０上に形成されたトナー層の表面電位を測定するためには、表面電位センサーを現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側に設置する必要がある。しかし、この位置に表面電位センサーを設置すると、表面電位センサーの表面が、現像ローラー２３１から飛散したトナーによって汚染されやすく、長期に亘って精度良く表面電位を測定することが困難となる。
【００８７】
また、上記の第二従来技術では、現像ローラー２３１に流入する電流が、トナー中を流れる電流に加えてキャリア中を流れる電流も含んでしまう。したがって、電流計９７３の測定値からトナーの帯電量を精度よく算出することが難しい。更に、画像形成装置１０において印字が繰り返されることでキャリアのコート剥がれやコート汚染によってキャリアの抵抗値が変化すると、このキャリア中を流れる電流も変化する。このように、従来の技術では、現像ローラー２３１に流入する電流からトナーの電荷量を正しく測定することは困難であった。
【００８８】
また、第一従来技術及び第二従来技術では、トナーの帯電量を測定するために、感光体ドラム２０上に測定用トナー像を含む画像パターンが形成される。トナーの帯電量を精度良く測定するためには、頻繁に測定用トナー像を形成することが望ましいが、この場合、通常の画像形成動作が実行できない時間が増大するとともに、測定時に消費するトナー量が増大するという問題がある。このため、トナーの帯電量を測定するタイミングを効率的に決定することが望まれていた。
【００８９】
＜トナー帯電量の予測について＞
本発明者は、上記の様な状況に鑑み鋭意検討し続けた結果、現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させた場合、トナーの現像量の変化がトナーの帯電量によって異なることを新たに知見した。具体的に、トナーの帯電量が低い場合は、交流電圧の周波数を増大させるとトナーの現像量が増加する。一方、トナーの帯電量が高い場合は、交流電圧の周波数を増大させるとトナーの現像量が減少することを新たに知見した。この特性を利用することで、交流電圧の周波数を変化させた際の画像濃度の変化を測定することによって、トナーの帯電量を精度よく予測することが可能となった。
【００９０】
図４は、本実施形態に係る画像形成装置１０において、現像バイアスの周波数と画像濃度との関係を示したグラフである。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１０において、図４のグラフの傾きとトナー帯電量との関係を示したグラフである。
【００９１】
現像ローラー２３１に印加される現像バイアスの直流電圧と感光体ドラム２０の静電潜像との間の直流電圧における電位差を一定に保持し、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、デューティ比をそれぞれ固定した状態で、同交流電圧の周波数を変化させる。この結果、現像ローラー２３１上のトナーの帯電量に応じて、濃度センサー１００によって検出されるトナー像の画像濃度が異なる傾向を示す（図４）。すなわち、図４に示すように、トナーの帯電量が２７．５μｃ／ｇの場合、周波数ｆが小さくなると画像濃度が低くなる。一方、トナーの帯電量が３４．０μｃ／ｇ、３７．７μｃ／ｇの場合、周波数ｆが小さくなると画像濃度が高くなる。そして、トナーの帯電量が小さくなるほど、図４に示されるグラフの傾きが大きくなる。図５を参照して、図４の３つのグラフの傾きと各トナー帯電量との関係は、直線（近似直線）上に分布する。したがって、図５に示される情報が予め記憶部９８３に格納され、図４に示される直線の傾きが後記の帯電量測定モードにおいて導出されれば、その際のトナーの帯電量を測定（予測）することが可能となる。
【００９２】
＜トナーの帯電量の予測効果について＞
本実施形態では、トナーの帯電量を予測することによって、以下のような効果が更に得られる。すなわち、トナーの帯電量を予測するために、感光体ドラム２０上の表面電位を測定する表面電位センサーを備える必要がない。また、トナーの帯電量を予測するために、現像バイアスに応じて現像ローラー２３１に流入する電流を測定する必要がない。このため、表面電位センサーの汚れや、キャリアの抵抗変化によって現像ローラー２３１に流入する電流の変化の影響を受けることなく、安定してトナーの帯電量を予測することが可能になる。このため、画像形成装置１０において印字される画像濃度が低下した場合、現像装置２３のトナー濃度を上昇させることでトナーの帯電量を低下させることで画像濃度を増大させることが望ましいか、現像ニップ部ＮＰにおける現像電位差（Ｖｄｃ−ＶＬ）を増大させることで画像濃度を増大させることが望ましいかの選択が容易となる。
【００９３】
一般的に、画像形成装置１０において画像濃度が低下する原因は、「現像電位差の低下」、「規制ブレード２３４を通過する現像剤の搬送量低下」、「キャリア抵抗の上昇」、「トナー帯電量の上昇」等が考えられる。この中で、トナー帯電量の上昇以外の要因が原因の画像濃度低下に対して、トナーの帯電量を低下させるためにトナー濃度を上昇させてしまうと、新たにトナー飛散等の不具合が発生する可能性がある。トナー帯電量の上昇が原因の画像濃度低下に対しては、トナー濃度を上昇させることでトナー帯電量を低下させることが望ましく、その他の要因が原因の画像濃度低下に対しては、現像電界（現像バイアス）を増大することが好ましい。また、トナー帯電量を把握することで、二次転写ローラー１４５に付与される転写電流の最適化も可能となるため、画像形成装置１０のシステム全体をより安定させることが可能となる。
【００９４】
＜周波数とトナー帯電量との関係について＞
本発明の発明者は、現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させた場合の画像濃度の変化について、トナー帯電量が下記のように寄与するものと推定する。
【００９５】
（１）トナー帯電量が低い場合
トナーの帯電量が低い場合、トナーとキャリアとの間に働く静電付着力が小さいため、トナーはキャリアからは離れやすい。しかしながら、現像バイアスの交流電圧の周波数が小さくなると、現像ニップ部ＮＰにおけるトナーの往復移動回数が低下する。このため、画像濃度が低下する。尚、周波数が小さくなると、交流電圧の１周期あたりのトナーの往復移動距離が増大するが、トナーの帯電量が低い場合、トナーの元々の移動距離が少ないため、画像濃度の低下への影響は少ない。このように、トナーの帯電量が低い場合には、現像バイアスの交流電圧の周波数が小さくなると、画像濃度は低下する。
【００９６】
（２）トナー帯電量が高い場合
上記のように現像バイアスの交流電圧の周波数が小さくなると、現像ニップ部ＮＰにおけるトナーの往復移動回数が低下するが、トナーの帯電量が高い場合、もともとトナーがキャリアから外れにくいため、当該往復移動回数の低下の影響は少ない。一方、周波数が低下すると、交流電圧の１周期あたりのトナーの往復距離が増大するため、高いトナーの帯電量に応じて画像濃度が増大する。このように、トナーの帯電量が高い場合には、現像バイアスの交流電圧の周波数が小さくなると、画像濃度は増大する。
【００９７】
＜トナーの帯電量測定モードのフローについて＞
図６は、本実施形態に係る画像形成装置１０において実行される帯電量測定モードのフローチャートである。図７は、帯電量測定モード時に感光体ドラム２０上に形成される測定用トナー像の模式図である。
【００９８】
図６を参照して、モード制御部９８４は、帯電量測定モードを開始すると（ステップＳ０１）、現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させるための変数ｎをｎ＝１に設定する（ステップＳ０２）。そして、モード制御部９８４は、駆動制御部９８１及びバイアス制御部９８２を制御して、予め設定された基準現象バイアスを印加した状態で、現像ローラー２３１を１回転以上回転させた後、現像バイアスの交流電圧の周波数を第１の周波数（ｎ＝１）に設定する（ステップＳ０３）。
【００９９】
尚、当該基準現象バイアスは、帯電量測定モードが直前の画像形成の履歴の影響を受けないために設定される。通常、この基準現像バイアス条件には、印字（画像形成）に使用する際のバイアスが適用される。尚、基準現像バイアスとして直流電圧のみが適用されると、上記の履歴の解消効果が弱いので、直流電圧及び交流電圧が重畳的に適用されることが望ましい。
【０１００】
次に、交流電圧の周波数が前記第１の周波数に設定された現像バイアスで、予め設定された測定用トナー像が現像され（ステップＳ０４）、当該トナー像が感光体ドラム２０から中間転写ベルト１４１に転写される（ステップＳ０５）。そして、当該測定用トナー像の画像濃度が濃度センサー１００によって測定され（ステップＳ０６）、第１の周波数の値とともに、取得された画像濃度が記憶部９８３に記憶される（ステップＳ０７）。
【０１０１】
次に、モード制御部９８４は、周波数に関する変数ｎが予め設定された規定回数Ｎに到達したか否かを判定する（ステップＳ０８）。ここで、ｎ≠Ｎの場合（ステップＳ０８でＮＯ）には、ｎの値が１つカウントアップされ（ｎ＝ｎ＋１、ステップＳ０９）、ステップＳ０３からＳ０７までが繰り返される。尚、帯電量測定の精度を高くするためには、規定回数Ｎ＝２以上であることが望ましく、３≦Ｎに設定されることが更に望ましい。一方、ｎ＝Ｎの場合（ステップＳ０８でＹＥＳ）には、モード制御部９８４が、記憶部９８３に記憶された情報に基づいて、図４に示される近似直線の傾きを算出する（ステップＳ１０）。そして、モード制御部９８４は、記憶部９８３に格納されている図５に示されるグラフ（参照情報）に基づいて、上記の傾きからトナーの帯電量を推定し（ステップＳ１１）、帯電量測定モードを終了する（ステップＳ１２）。
【０１０２】
図７では、規定回数Ｎ＝３の場合に、周波数ｆが増大されることによって、測定用トナー像の画像濃度が上昇している例を示している。この場合、トナーの帯電量は、図４の２７．５μｃ／ｇのように相対的に低めである。
【０１０３】
尚、Ｎ＝２の場合に、ステップＳ０６において測定される画像濃度がそれぞれ、ＩＤ１、ＩＤ２と定義される。また、第１の周波数がｆ１（ｋＨｚ）、第２の周波数がｆ２（ｋＨｚ）（ｆ２＜ｆ１）と定義される。この場合、図４に示される直線の傾きａは、式１で算出される。
傾きａ＝（ＩＤ１−ＩＤ２）／（ｆ１−ｆ２））  ・・・（式１）
傾きａはトナー帯電量によって異なり、トナー帯電量が低いと「正（＋）」となり、トナー帯電量が低いと「負（−）」となる。尚、３≦Ｎの条件で測定する場合には、最小自乗法で求めた１次式の近似直線の傾きを用いればよい。
【０１０４】
また、図５に示される参照情報は、式２で示される。
Ｑ／Ｍ＝Ａ×直線の傾き＋Ｂ  ・・・（式２）
ここで、Ａ及びＢは、現像剤固有の値であり、予め実験によって決定されている。Ｑ／Ｍは、単位質量あたりのトナー帯電量を意味する。ステップＳ１０において式１から算出された近似直線の傾きａを式２に代入すれば、トナー帯電量Ｑ／Ｍが算出される。
【０１０５】
尚、図６に示される帯電量測定モードは、図１の各色の現像装置２３に対してそれぞれ実行されてもよく、またモード実行中に設定される周波数は現像装置２３毎に固有の値に設定してもよい。特に、画像形成装置１０の周辺の温湿度や耐久枚数に応じて望ましい周波数が既知の場合には、モード実行中に設定される周波数は当該既知の周波数の近傍で設定されてもよい。また、前回のトナー帯電量測定モードの結果を参照して、新たな測定モードに用いられる周波数が選定されても良い。この場合、測定されるトナー帯電量の精度を高めることができる。
【０１０６】
＜帯電量測定モードの実行タイミングについて＞
本実施形態に係る帯電量測定モードは、前記操作パネルを用いて入力された指示に従って手動で開始される。または、本実施形態に係る帯電量測定モードは、劣化したトナーを現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へ吐き出す（現像させる）劣化トナー吐出し制御が開始されたタイミング及び判定部９８５によって決定された実行タイミングで、自動で開始される。
【０１０７】
尚、図６に示すような帯電量測定モードを実行する場合、感光体ドラム２０上に測定用トナー像を含む画像パターンが形成される。トナーの帯電量を精度良く測定するためには、頻繁に測定用トナー像を形成することが望ましいが、この場合、通常の画像形成動作が実行できない時間が増大するとともに、測定時に消費するトナー量が増大する。このため、トナーの帯電量を測定するタイミングを効率的に決定することが重要となる。本実施形態では、このような問題を解決するために、判定部９８５が、効率的な帯電量測定モードの実行タイミングを決定する。
【０１０８】
更に、画像形成装置１０が製造後に工場から出荷される時と、画像形成装置１０の使用場所において実行される本体セットアップ時に、上記の帯電量測定モードがそれぞれ実行されることが望ましい。この結果、画像形成装置１０の休止期間中の影響を予測する事も可能になる。すなわち、現像剤は、休止期間が長いと帯電量が低くなる傾向にあり、この傾向は放置された期間や環境によってそのレベルが異なることが多い。したがって、工場出荷時及び本体セットアップ時のトナー帯電量がそれぞれ測定されることで、現像剤の放置による劣化状態が予測され、放置時間が非常に長い場合や劣悪環境に放置されていた場合は、この２つのトナー帯電量（工場出荷時と本体セットアップ時のトナー帯電量）の差が大きく検出される。この様な場合には、上記と同様に使用場所において現像剤の入れ替えを促すことができる。
【０１０９】
一方、工場出荷時及び本体セットアップ時のトナー帯電量が低くても、両者のトナー帯電量の差が小さい場合には、現像剤が劣化している可能性は低い。このため、使用場所において現像剤を入れ替える必要はなく、トナー濃度や現像条件（現像バイアス等）を調整することで、画質を向上させることができる。以上のように、本実施形態に係るトナー帯電量測定モードが、画像形成装置１０が使用されない状態で所定の期間放置された後に実行されることで、現像剤の状態変化を把握することが可能となる。
【０１１０】
尚、濃度センサー１００が主走査方向（感光体ドラム２０の軸方向）において複数配置され、帯電量測定モードでは、当該濃度センサー１００の位置に応じて測定用トナー像がそれぞれ形成されることが更に望ましい。すなわち、感光体ドラム２０の軸方向の両端部に対応してそれぞれ測定用トナー像が形成される場合、現像装置２３（現像ローラー２３１）の両端部におけるトナー帯電量をそれぞれ予測することができる。そして、この両端部でのトナー帯電量の差が予め設定された閾値よりも大きい場合には、現像装置２３内での荷電性能が悪化している可能性がある。したがって、モード制御部９８４は、画像形成装置１０の不図示の表示部等を通じて、現像装置２３の交換や、現像剤の交換を促すことが可能となる。
【０１１１】
以上のように、本実施形態に係る帯電量測定モードでは、感光体ドラム２０上の電位を測定する表面電位センサーや現像ローラー２３１に流入する現像電流を測定する電流計９７３を用いることなく、現像装置２３に収容されるトナーの帯電量を取得することができる。この結果、現像装置２３の現像剤交換の要否や現像バイアスの調整の必要性を精度良く判断することができる。
【０１１２】
特に、記憶部９８３に格納されている参照情報は、トナーの帯電量が第１の仮想帯電量である場合に参照用直線の傾きが負であり、トナーの帯電量が第１の仮想帯電量よりも小さな第２の仮想帯電量である場合に参照用直線の傾きが正であり、更に、トナーの帯電量の低下とともに参照用直線の傾きが増大するように設定されている。このような構成によれば、現像バイアスの交流電圧の周波数と感光体ドラム２０（中間転写ベルト１４１）に形成されるトナー像の濃度（現像トナー量）との関係から、トナーの帯電量を精度良く取得することができる。
【０１１３】
＜帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作のフローについて＞
次に、帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作について説明する。図８は、本実施形態に係る画像形成装置１０において、帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。図８に示すように、画像形成動作において現像動作が開始されると（ステップＳ２１）、モード制御部９８４は、前記測定タイミングで、電流計９７３によってされた現像電流の直流成分を取得し、当該取得した現像電流の直流成分を特性値として出力する（ステップＳ２２）。尚、記憶部９８３は、ステップＳ２２で特性値が出力される度に、当該出力された特性値を、ステップＳ２２が実行されたときの画像形成装置１０におけるシートＰに画像を形成した累計枚数（以降、耐久枚数）と対応付けて随時記憶する。尚、当該特性値と対応付けて記憶される値は、耐久枚数に限らず、現像装置２３又は画像形成装置１０本体の累計駆動時間や、これらの値を用いた関数（数式）から得られる値であっても良い。
【０１１４】
判定部９８５は、直近のステップＳ２２よりも前に行われたステップＳ２２（第１の測定タイミング）でモード制御部９８４が出力した特性値（第１特性値）に対する、直近のステップＳ２２（第２の測定タイミング）でモード制御部９８４が出力した特性値（第２特性値）の変化量が、予め設定された特性値閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０１１５】
具体的には、判定部９８５は、ステップＳ２３において、下記の式３を満たすか否かを判定する。式３において、Ｉは、直近のステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分を示す。ＩＬは、前記特性値として出力された現像電流の直流成分の所定の下限値を示し、ＩＭは、前記特性値として出力された現像電流の直流成分の所定の上限値を示す。
ＩＬ  ≦  Ｉ  ≦  ＩＭ  ・・・・（式３）
【０１１６】
ここで、前記下限値ＩＬは、直近の帯電量測定モードにおける測定用トナー像の現像動作時に行われたステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分Ｉ０（以降、基準直流成分Ｉ０）から前記特性値閾値ＴＨを減算した結果（＝Ｉ０−ＴＨ）に定められている。前記上限値ＩＭは、基準直流成分Ｉ０に前記特性値閾値ＴＨを加算した結果（＝Ｉ０＋ＴＨ）に定められている。
【０１１７】
したがって、以下に示すように、式３は、基準直流成分Ｉ０に対する、直近のステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分Ｉの変化量｜Ｉ−Ｉ０｜（以降、変化量ΔＩ）を用いて、式９、式１０及び式１１に変形することができる。
Ｉ０−ＴＨ  ≦  ＩＴ  ≦  Ｉ０＋ＴＨ・・・（式４）
−ＴＨ  ≦  ＩＴ−Ｉ０  ≦  ＴＨ・・・（式５）
ΔＩ  ≦  ＴＨ・・・（式６）
【０１１８】
すなわち、判定部９８５は、ステップＳ２３において、式３を満たすか否かを判定することにより、式６に示すように、基準直流成分Ｉ０に対する、直近のステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分Ｉの変化量ΔＩが、特性値閾値ＴＨ以下であるか、特性値閾値ＴＨよりも大きいかを判定する。
【０１１９】
ステップＳ２３において、式３を満たすことで、前記変化量ΔＩが特性値閾値ＴＨ以下であると判定された場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、直近の帯電量測定モードの実行時からのキャリア電流の変動は小さく、当該直近の帯電量測定モードの実行時以降、キャリアは略劣化していないと考えられる。この場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、判定部９８５は、トナーの帯電量を取得し直す必要はないと判断し、処理をステップＳ２１に戻す。
【０１２０】
一方、ステップＳ２３において、式３を満たさないことで、前記変化量ΔＩが特性値閾値ＴＨよりも大きいと判定された場合（ステップＳ２３でＮＯ）、直近の帯電量測定モードの実行時からのキャリア電流の変動が大きく、当該直近の帯電量測定モードの実行時以降にキャリアの劣化具合が増大したと考えられる。この場合（ステップＳ２３でＮＯ）、判定部９８５は、トナーの帯電量を取得し直す必要があると判断し、帯電量測定モードのための実行タイミングに至ったと判定する。この場合、判定部９８５は、更に、キャリアの劣化具合が増大した原因を判断する。
【０１２１】
具体的には、トナー成分が付着することでキャリアが劣化すると、キャリアの抵抗値が増大し、キャリア電流が低下する。このため、ステップＳ２２で特性値として出力された直流成分Ｉが前記下限値ＩＬよりも小さい（ＩＬ＞Ｉ）場合（ステップＳ２４でＮＯ）、判定部９８５は、キャリアへのトナー成分のスペントが発生したことが原因で、キャリアの劣化具合が増大したと判断する（ステップＳ２５）。
【０１２２】
一方、キャリアにコート剥がれが生じたことでキャリアが劣化すると、キャリアの抵抗値が減少し、キャリア電流が増大する。このため、ステップＳ２２で特性値として出力された直流成分Ｉが前記上限値ＩＭよりも大きい（ＩＭ＜Ｉ）場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、判定部９８５は、キャリアにコート剥れが発生したことが原因で、キャリアの劣化具合が増大したと判断する（ステップＳ２６）。
【０１２３】
判定部９８５は、ステップＳ２３で前記変化量ΔＩが特性値閾値ＴＨよりも大きいと判定した場合に（ステップＳ２３でＮＯ）、帯電量測定モードのための実行タイミングに至ったと判定し、更に、ステップＳ２５又はステップＳ２６において、キャリアの劣化具合が増大した原因を判断した後、モード制御部９８４に、帯電量測定モードを実行させる（ステップＳ２７）。このように、判定部９８５は、モード制御部９８４によって特性値として出力される、電流計９７３によって測定された精度の良いキャリア電流に基づく前記変化量ΔＩに応じて、帯電量測定モードの実行タイミングを適切に決定することができる。尚、記憶部９８３は、ステップＳ２７でトナーの帯電量が取得される度に、当該取得されたトナーの帯電量を、ステップＳ２７が実行されたときの耐久枚数と対応付けて随時記憶する。
【０１２４】
モード制御部９８４は、帯電量測定モードの実行後、記憶部９８３に記憶された前記特性値の推移に基づいて、現像装置２３内の現像剤が寿命に至る寿命時期を予測し、当該予測した寿命時期に関する寿命情報を出力する（ステップＳ２８）。
【０１２５】
図９は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１０における現像電流と耐久枚数との関係を示したグラフである。具体的には、ステップＳ２８において、モード制御部９８４は、例えば図９に示すように、公知の近似手法で、記憶部９８３に記憶されている特性値（現像電流の直流成分）と記憶部９８３において当該特性値に対応付けられている耐久枚数との関係を表す近似直線（例えば、ｙ＝−０．０００８ｘ−１．４７４５（ｙは特性値を示し、ｘは耐久枚数を示す））を算出する。そして、モード制御部９８４は、当該算出した近似直線において、特性値が所定の上限閾値又は下限閾値（例えば−２μＡ）になるときの耐久枚数（例えば、６５６．９Ｋ（６５６９００）枚）を、現像剤が寿命になるとき（寿命時期）の耐久枚数として予測する。
【０１２６】
尚、前記上限閾値は、例えば、実使用上問題がある程度にコート剥れによって劣化したキャリアを用いてステップＳ２１及びステップＳ２２を複数回行ったときに、当該複数回のステップＳ２２で出力された特性値の上限値等に定められる。また、前記下限閾値は、例えば、実使用上問題がある程度にトナー成分が付着したことによって劣化したキャリアを用いて、ステップＳ２１及びステップＳ２２を複数回行ったときに、当該複数回のステップＳ２２で出力された特性値の下限値等に定められる。
【０１２７】
そして、モード制御部９８４は、当該予測したキャリアが寿命になるときの耐久枚数から、現在の耐久枚数を減算した結果が、キャリアが寿命になるまでの残りの耐久枚数である旨のメッセージ（寿命情報）（例えば、「キャリアの寿命が訪れるまで、あと「ＸＸ」枚印字可能です。」）を、前記操作パネルに設けられた表示装置に表示（出力）する。これにより、モード制御部９８４は、予測した寿命時期に関する寿命情報を出力する。
【０１２８】
尚、ステップＳ２８における寿命情報の出力方法は、これに限らない。例えば、ステップＳ２８において、モード制御部９８４が、予測したキャリアの寿命を示すメッセージを寿命情報として記憶部９８３に記憶するようにしてもよい。そして、画像形成装置１０のメンテナンス時に出力されるメンテナンスシートに、記憶部９８３に記憶されている当該キャリアの寿命を示すメッセージを含めるようにしてもよい。又は、外部装置と通信を行う通信インターフェイス回路が画像形成装置１０に設けられている場合には、ステップＳ２８において、モード制御部９８４が、予測したキャリアの寿命を示す信号を、寿命情報として、当該通信インターフェイス回路を介して、例えば、サービスセンターや画像形成装置１０の管理用パソコン等の所定の外部装置へ送信するようにしてもよい。この場合、当該外部装置において、画像形成装置１０のキャリアの寿命を管理することが可能となる。
【０１２９】
つまり、ステップＳ２８によれば、記憶部９８３に記憶されたキャリア電流に応じた特性値の推移に基づいて、現像装置２３内の現像剤が寿命に至る寿命時期が予測され、当該予測された寿命時期に関する寿命情報が出力される。このため、ユーザは、当該出力された寿命情報から、現像剤の寿命時期を容易に把握することができる。
【０１３０】
ステップＳ２８の後、判定部９８５は、ステップＳ２３の判定で用いる式３に含まれる前記下限値ＩＬ及び前記上限値ＩＭを修正し（ステップＳ２９）、処理を終了する。
【０１３１】
具体的には、ステップＳ２９において、判定部９８５は、直近のステップＳ２７で実行された帯電量測定モードの前に実行された帯電量測定モードの実行時（第１の実行タイミング）に取得されたトナーの帯電量（以降、第１トナー帯電量）と、直近のステップＳ２７における帯電量測定モードの実行時（第２の実行タイミング）に取得されたトナーの帯電量（以降、第２トナー帯電量）と、の差の絶対値に応じて特性値閾値ＴＨを変更する。尚、直近のステップＳ２７で実行された帯電量測定モードの前に実行された帯電量測定モードは、手動で実行された帯電量測定モードであってもよいし、自動で実行された帯電量測定モードであってもよい。
【０１３２】
詳しくは、記憶部９８３は、特性値閾値ＴＨの初期値（例えば、０．０５μＡ）を予め記憶している。また、記憶部９８３は、下記の表１に示すように、第１トナー帯電量と第２トナー帯電量との差の絶対値ΔＱと、変更後の特性値閾値ＴＨａと、を対応付ける閾値変更情報を予め記憶している。
【０１３３】
【表１】
2020052230.tif 000003
【０１３４】
閾値変更情報では、特性値閾値ＴＨの初期値（例えば、０．０５μＡ）と同じ特性値閾値ＴＨａ（例えば、０．０５μＡ）に対応付けられている前記絶対値ΔＱの上限値（第１判定閾値）（例えば、１．０μｃ／ｇ）よりも大きい前記絶対値ΔＱ（例えば、１．３μｃ／ｇ）には、特性値閾値ＴＨの初期値よりも小さい特性値閾値ＴＨａ（例えば、０．０４μＡ）が対応付けられている。一方、閾値変更情報では、特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに対応付けられている前記絶対値ΔＱの下限値（第二判定閾値）（例えば、０．５μｃ／ｇ）よりも小さい前記絶対値ΔＱ（例えば、０．４μｃ／ｇ）には、特性値閾値ＴＨの初期値よりも大きい特性値閾値ＴＨａ（例えば、０．０６μＡ）が対応付けられている。
【０１３５】
判定部９８５は、閾値変更情報（表１）において、第１トナー帯電量と第２トナー帯電量との差の絶対値ΔＱ（例えば、１．３μｃ／ｇ）に対応付けられている特性値閾値ＴＨａ（例えば、０．０４μＡ）を取得し、現在の特性値閾値ＴＨ（例えば、０．０５μＡ）を当該取得した特性値閾値ＴＨａ（例えば、０．０４μＡ）に変更する。
【０１３６】
これにより、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱが前記閾値変更情報において特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに対応付けられている前記絶対値ΔＱの上限値よりも大きい場合に、特性値閾値ＴＨが初期値よりも小さくなるように特性値閾値ＴＨを変更する。また、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱが前記閾値変更情報において特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに対応付けられている前記絶対値ΔＱの下限値よりも小さい場合に、特性値閾値ＴＨが初期値よりも大きくなるように特性値閾値ＴＨを変更する。
【０１３７】
そして、判定部９８５は、変更後の特性値閾値ＴＨａを用いて、ステップＳ２３の判定で用いる式３に含まれる前記下限値ＩＬを、基準直流成分Ｉ０から前記変更後の特性値閾値ＴＨａを減算した結果（＝Ｉ０−ＴＨａ）に修正する。また、判定部９８５は、前記上限値ＩＭを、基準直流成分Ｉ０に前記変更後の特性値閾値ＴＨａを加算した結果（＝Ｉ０＋ＴＨａ）に修正する。
【０１３８】
このように、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱに応じて、帯電量測定モードの実行タイミングを決定することができる。このため、前記絶対値ΔＱが、帯電量測定モードの実行が必要でない程度であるにも関わらず、特性値閾値ＴＨが低すぎることによって、頻繁に帯電量測定モードが実行される虞を解消することができる。また、前記絶対値ΔＱが帯電量測定モードの実行が必要である程度であるにも関わらず、特性値閾値ＴＨが高すぎることによって、帯電量測定モードが長時間実行されない虞を解消することができる。
【０１３９】
詳しくは、前記絶対値ΔＱが、特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに予め対応付けられた前記絶対値ΔＱの上限値よりも大きく、帯電量測定モードで取得されるトナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値ＴＨを特性値閾値ＴＨの初期値よりも小さくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値ＴＨが高すぎることによって、帯電量測定モードが長時間実行されなくなる虞を解消することができる。
【０１４０】
これとは反対に、前記絶対値ΔＱが、特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに予め対応付けられた前記絶対値ΔＱの下限値よりも小さく、帯電量測定モードで取得されるトナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値ＴＨを特性値閾値ＴＨの初期値よりも大きくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値ＴＨが低すぎることによって、頻繁に帯電量測定モードが実行される虞を解消することができる。
【０１４１】
＜実施例＞
以下、判定部９８５によって決定された実行タイミングで帯電量測定モードを実行させる実施例について説明する。尚、実施した実験の条件は以下のとおりである。
【０１４２】
＜実験条件＞
・プリント速度：５５枚／分
・感光体ドラム２０：アモルファスシリコン感光体（α−Ｓｉ）
・現像ローラー２３１：外径２０ｍｍ、表面形状ローレット溝加工、周方向に沿って８０列の凹部（溝）が形成されている。
・規制ブレード２３４：ＳＵＳ４３０製、磁性、厚み１．５ｍｍ
・規制ブレード２３４後の現像剤搬送量：２５０ｇ／ｍ２
・現像ローラー２３１の感光体ドラム２０に対する周速：１．８（対向位置でトレール方向）
・感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間の距離：０．３０ｍｍ
・感光体ドラム２０の背景部（非画像形成領域）電位Ｖ０：＋２７０Ｖ
・感光体ドラム２０の画像部（画像形成領域）電位ＶＬ：＋２０Ｖ
・トナー：正帯電極性トナー、体積平均粒子径６．８μｍ、トナー濃度８％
・キャリア：体積平均粒子径３５μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア
・現像ローラー２３１の現像バイアス：周波数＝４．２ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％、Ｖｐｐ＝９００Ｖの交流電圧矩形波、Ｖｄｃ（直流電圧）＝１８０Ｖ
【０１４３】
＜第一の実施例＞
特性値閾値ＴＨの初期値を０．０５μＡに設定し、上記の実験条件で、画像形成装置１０の起動後、耐久枚数が０のときに、モード制御部９８４に帯電量測定モードを実行させた。その後、トナー濃度が８±１％となるように公知のトナー濃度制御を行いながら、図８に示すステップＳ２９は省略し、特性値閾値ＴＨを初期値に維持して、帯電量測定モードが７回実行されるまで、図８に示すステップＳ２１以降の処理を繰り返す第一の実験を行った。当該第一の実験の結果を表２に示す。
【０１４４】
【表２】
2020052230.tif 000004
【０１４５】
第一の実験では、表２に示すように、耐久枚数が１００Ｋ枚、２００Ｋ枚、２５０Ｋ枚、３００Ｋ枚、３５０Ｋ枚、４００Ｋ枚、５００Ｋ枚のときに、ステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分が、基準直流成分Ｉ０（直近の帯電量測定モードにおける測定用トナー像の現像動作後に行われたステップＳ２２で特性値として出力された現像電流の直流成分）に対して特性値閾値ＴＨ「０．０５μＡ」以上変化し、帯電量測定モードが実行された。このため、ステップＳ２９を実行しない構成であっても、耐久枚数が５０枚増加する度に帯電量測定モードを実行する場合よりも、効率的に帯電量測定モードを実行するタイミングを決定できることがわかった。
【０１４６】
＜第二の実施例＞
また、第一の実施例と同様、特性値閾値ＴＨの初期値を０．０５μＡに設定し、上記の条件で、画像形成装置１０の起動後、耐久枚数が０のときに、モード制御部９８４に帯電量測定モードを実行させた。その後、トナー濃度が８±１％となるように公知のトナー濃度制御を行いながら、ステップＳ２９（図８）では、特性値閾値ＴＨを、上記表１において第１トナー帯電量と第２トナー帯電量との差の絶対値ΔＱに対応付けられている特性値閾値ＴＨに修正するようにして、帯電量測定モードが７回実行されるまで、図８に示すステップＳ２１以降の処理を繰り返す第二の実験を行った。当該第二の実験の結果を表３に示す。
【０１４７】
【表３】
2020052230.tif 000005
【０１４８】
第二の実験では、第一の実験とは異なり、表３に示すように、耐久枚数が１００Ｋ枚、１９０Ｋ枚、２３０Ｋ枚、３００Ｋ枚、３５０Ｋ枚、４３０Ｋ枚、５００Ｋ枚のときに、帯電量測定モードが実行された。これにより、ステップＳ２９を実行する構成においても、耐久枚数が５０枚増加する度に帯電量測定モードを実行する場合よりも、効率的に帯電量測定モードを実行するタイミングを決定できることがわかった。
【０１４９】
また、耐久枚数が１００Ｋ枚及び１９０Ｋ枚のときは、表３の帯電量の変化量欄に示す、第１トナー帯電量と第２トナー帯電量との差の絶対値ΔＱが、表１において、特性値閾値ＴＨの初期値と同じ特性値閾値ＴＨａに対応付けられている前記絶対値ΔＱの上限値である１．０μｃ／ｇよりも大きくなったため、ステップＳ２９において、特性値閾値ＴＨが特性値閾値ＴＨの初期値よりも小さい、０．０４μＡに変更された。また、耐久枚数が３００Ｋ枚、３５０Ｋ枚、４３０Ｋ枚、５００Ｋ枚のときは、表３の帯電量の変化量欄に示す前記絶対値ΔＱが、表１において、特性値閾値ＴＨの初期値に対応付けられている前記絶対値ΔＱの下限値である０．５μｃ／ｇよりも小さくなったため、ステップＳ２９において、特性値閾値ＴＨが特性値閾値ＴＨの初期値よりも大きい、０．０６μＡ又は０．０７μＡに設定された。これにより、第二の実験では、ステップＳ２９において前記絶対値ΔＱに応じて特性値閾値ＴＨを変更することにより、トナーの帯電量の変化に応じて帯電量測定モードの実行タイミングを適切に調整できることがわかった。
【０１５０】
本実施形態によれば、モード制御部９８４は、非現像動作時に、濃度センサー１００によって検出される複数の測定用トナー像の濃度に基づいて、感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する。このため、画像形成動作に伴う現像動作とは異なる時に、測定用トナー像を用いてトナーの帯電量を精度良く取得することができる。
【０１５１】
また、判定部９８５は、モード制御部９８４によって特性値として出力されるキャリア電流に応じて、帯電量測定モードのための実行タイミングを決定する。このように、キャリア電流に基づいて、今後の帯電量測定モードの実行タイミングが決定されるので、キャリアの劣化具合に応じて変化するトナーの帯電量を効率的に取得することができる。したがって、キャリアの劣化具合やトナーの帯電量とは関係なく予め設定された実行タイミングで帯電量測定モードが実行される場合と比較して、トナーの帯電量の変化を効率的に測定することができる。換言すれば、トナーの帯電量の変化が少ない時期に、帯電量取得動作を過剰に実行することを防止することができる。
【０１５２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取り得る。
【０１５３】
（１）現像装置２３に収容される現像剤に含まれるキャリア量に対するトナー量の比率を示すトナー濃度が高くなっている場合、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間に形成される磁気ブラシの抵抗は高くなる。その影響で、ステップＳ２２（図８）において、モード制御部９８４が前記測定タイミングで非画像形成領域に現像バイアスを印加しているときに測定する現像電流の測定値は、トナー濃度が規定値である場合に比べて低下している虞がある。そこで、上記のような、トナー濃度の変化が現像電流の測定値に与える影響を除外するために、トナー濃度に応じて現像電流の測定値を補正するようにしてもよい。
【０１５４】
具体的には、図２に示すように、現像ハウジング２３０に、現像装置２３に収容される現像剤に含まれるキャリア量に対するトナー量の比率を示すトナー濃度を検出するトナーセンサーＴＳ（トナー濃度検出部）を備えてもよい。トナーセンサーＴＳは、公知の透磁率センサーや圧力センサー等によって構成すればよい。図１０は、本発明の変形実施形態に係る画像形成装置１０において、帯電量測定モードの実行タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。そして、図８に示したステップＳ２２〜Ｓ２４を、図１０に示すように、ステップＳ２２ａ〜Ｓ２４ａに変更してもよい。更に、図８に示したステップＳ２８及びステップＳ２９を、図１０に示すように、ステップＳ２８ａ及びステップＳ２９ａに変更してもよい。
【０１５５】
詳しくは、ステップＳ２２ａでは、モード制御部９８４は、前記測定タイミングで電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分Ｉを、前記測定タイミングでトナーセンサーＴＳによって検出されたトナー濃度に応じて補正したものＩＴを前記特性値として出力するようにしてもよい。具体的には、モード制御部９８４は、例えば下記式７等に従って、トナーセンサーＴＳによって検出されたトナー濃度が高くなる程、電流計９７３によって測定された現像電流の直流成分Ｉの値を大きく補正するようにしてもよい。
ＩＴ＝Ｉ×Ｃ×Ｔ／Ｔ０・・・（式７）
尚、式７において、Ｃは、１以上の所定の補正係数（例えば、１．２）を示す。Ｔは、トナーセンサーＴＳによって検出されたトナー濃度（例えば、１０％）を示す。Ｔ０は、トナー濃度の規定値（例えば、８％）を示す。
【０１５６】
尚、記憶部９８３は、ステップＳ２２ａで特性値が出力される度に、当該出力された特性値を、ステップＳ２２ａが実行されたときの耐久枚数と対応付けて随時記憶する。当該特性値と対応付けて記憶される値は、耐久枚数に限らず、現像装置２３又は画像形成装置１０本体の累計駆動時間や、これらの値を用いた関数（数式）から得られる値であっても良い。
【０１５７】
ステップＳ２３ａでは、ステップＳ２３と同様、判定部９８５は、直近のステップＳ２２ａよりも前に行われたステップＳ２２ａ（第１の測定タイミング）でモード制御部９８４が出力した特性値（第１特性値）に対する、直近のステップＳ２２ａ（第２の測定タイミング）でモード制御部９８４が出力した特性値（第２特性値）の変化量が、予め設定された特性値閾値ＴＨｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３ａ）。
【０１５８】
具体的には、判定部９８５は、ステップＳ２３ａにおいて、下記の式８を満たすか否かを判定する。式８において、ＩＴは、直近のステップＳ２２ａで特性値として出力された現像電流の直流成分をトナー濃度に応じて補正したもの（以降、補正直流成分）を示す。ＩＴＬは、前記特性値として出力された補正直流成分の所定の下限値を示し、ＩＴＭは、前記特性値として出力された補正直流成分の所定の上限値を示す。
ＩＴＬ  ≦  ＩＴ  ≦  ＩＴＭ  ・・・・（式８）
【０１５９】
ここで、前記下限値ＩＴＬは、直近の帯電量測定モードにおける測定用トナー像の現像動作時に行われたステップＳ２２ａで特性値として出力された補正直流成分ＩＴ０（以降、基準補正直流成分ＩＴ０）から前記特性値閾値ＴＨｂを減算した結果（＝ＩＴ０−ＴＨｂ）に定められている。前記上限値ＩＴＭは、基準補正直流成分ＩＴ０に前記特性値閾値ＴＨｂを加算した結果（＝ＩＴ０＋ＴＨｂ）に定められている。
【０１６０】
したがって、以下に示すように、式８は、基準補正直流成分ＩＴ０に対する、直近のステップＳ２２ａで特性値として出力された補正直流成分ＩＴの変化量｜ＩＴ−ＩＴ０｜（以降、変化量ΔＩＴ）を用いて、式９、式１０及び式１１に変形することができる。
ＩＴ０−ＴＨｂ  ≦  ＩＴ  ≦  ＩＴ０＋ＴＨｂ・・・（式９）
−ＴＨｂ  ≦  ＩＴ−ＩＴ０  ≦  ＴＨｂ・・・（式１０）
ΔＩＴ  ≦  ＴＨｂ・・・（式１１）
【０１６１】
すなわち、判定部９８５は、ステップＳ２３ａにおいて、式８を満たすか否かを判定することにより、式１１に示すように、基準補正直流成分ＩＴ０に対する、直近のステップＳ２２ａで特性値として出力された補正直流成分ＩＴの変化量ΔＩＴが、特性値閾値ＴＨｂ以下であるか、特性値閾値ＴＨｂよりも大きいかを判定する。
【０１６２】
そして、ステップＳ２３ａにおいて、式１１を満たすことで、前記変化量ΔＩＴが特性値閾値ＴＨｂ以下であると判定された場合（ステップＳ２３ａでＹＥＳ）、判定部９８５は、トナーの帯電量を取得し直す必要はないと判断し、処理をステップＳ２１に戻す。一方、ステップＳ２３ａにおいて、式１１を満たさないことで、前記変化量ΔＩＴが特性値閾値ＴＨｂよりも大きいと判定された場合（ステップＳ２３ａでＮＯ）、判定部９８５は、トナーの帯電量を取得し直す必要があると判断し、帯電量測定モードのための実行タイミングに至ったと判定する。これにより、判定部９８５は、上記のような、トナー濃度の変化が現像電流の測定値に与える影響を除外して、帯電量測定モードのための実行タイミングをより適切に判定することができる。
【０１６３】
尚、ステップＳ２３ａにおいて、式１１を満たさないことで、前記変化量ΔＩＴが特性値閾値ＴＨｂよりも大きいと判定されたとする（ステップＳ２３ａでＮＯ）。この場合に、ステップＳ２２ａで特性値として出力された補正直流成分ＩＴが前記下限値ＩＴＬよりも小さい（ＩＴＬ＞ＩＴ）ときは（ステップＳ２４ａでＮＯ）、判定部９８５は、キャリアへのトナー成分のスペントが発生したことが原因で、キャリアの劣化具合が増大したと判断する（ステップＳ２５）。一方、ステップＳ２２ａで特性値として出力された補正直流成分ＩＴが前記上限値ＩＴＭよりも大きい（ＩＴＭ＜ＩＴ）ときは（ステップＳ２４ａでＹＥＳ）、判定部９８５は、キャリアにコート剥れが発生したことが原因で、キャリアの劣化具合が増大したと判断する（ステップＳ２６）。
【０１６４】
そして、ステップＳ２８ａでは、モード制御部９８４は、ステップＳ２８と同様、記憶部９８３に記憶されている特性値（補正直流成分ＩＴ）の推移を示す近似直線を算出し、当該近似直線を用いて現像装置２３内の現像剤が寿命に至る寿命時期を予測し、当該予測した寿命時期に関する寿命情報を出力する（ステップＳ２８ａ）。
【０１６５】
そして、ステップＳ２９ａでは、判定部９８５は、ステップＳ２３ａの判定で用いる式８に含まれる前記下限値ＩＴＬ及び前記上限値ＩＴＭを修正する。
【０１６６】
具体的には、ステップＳ２９ａにおいて、判定部９８５は、直近のステップＳ２７で実行された帯電量測定モードの前に実行された帯電量測定モードの実行時（第１の実行タイミング）に取得されたトナーの帯電量（以降、第１トナー帯電量）と当該帯電量測定モードの実行時に検出されたトナー濃度（以降、第１トナー濃度）との積と、直近のステップＳ２７における帯電量測定モードの実行時（第２の実行タイミング）に取得されたトナーの帯電量（以降、第２トナー帯電量）と当該帯電量測定モードの実行時に検出されたトナー濃度（以降、第２トナー濃度）との積と、の差の絶対値に応じて特性値閾値ＴＨｂを変更する。尚、直近のステップＳ２７で実行された帯電量測定モードの前に実行された帯電量測定モードは、手動で実行された帯電量測定モードであってもよいし、自動で実行された帯電量測定モードであってもよい。
【０１６７】
詳しくは、記憶部９８３は、特性値閾値ＴＨｂの初期値（例えば、０．０５μＡ）を予め記憶している。また、記憶部９８３は、下記の表４に示すように、第１トナー帯電量と第１トナー濃度との積（以降、第１積）と、第２トナー帯電量と第２トナー濃度との積（以降、第２積）の差の絶対値ΔＱＴと、変更後の特性値閾値ＴＨｃと、を対応付ける閾値変更情報を予め記憶している。
【０１６８】
【表４】
2020052230.tif 000006
【０１６９】
当該閾値変更情報では、特性値閾値ＴＨｂの初期値（例えば、０．０５μＡ）と同じ特性値閾値ＴＨｃ（例えば、０．０５μＡ）に対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの上限値（第１判定閾値）（例えば、８μｃ／ｇ・％）よりも大きい前記絶対値ΔＱＴ（例えば、９μｃ／ｇ・％）には、特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも小さい特性値閾値ＴＨｃ（例えば、０．０４μＡ）が対応付けられている。一方、当該閾値変更情報では、特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの下限値（第二判定閾値）（例えば、４μｃ／ｇ・％）よりも小さい前記絶対値ΔＱＴ（例えば、３μｃ／ｇ・％）には、特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも大きい特性値閾値ＴＨｃ（例えば、０．０６μＡ）が対応付けられている。
【０１７０】
判定部９８５は、当該閾値変更情報（表４）において、第１積と第２積との差の絶対値ΔＱＴ（例えば、９μｃ／ｇ）に対応付けられている特性値閾値ＴＨｃ（例えば、０．０４μＡ）を取得し、現在の特性値閾値ＴＨｂ（例えば、０．０５μＡ）を当該取得した特性値閾値ＴＨｃ（例えば、０．０４μＡ）に変更する。
【０１７１】
これにより、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱが前記閾値変更情報において特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの上限値よりも大きい場合に、特性値閾値ＴＨｂが初期値よりも小さくなるように特性値閾値ＴＨｂを変更する。また、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱＴが前記閾値変更情報において特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの下限値よりも小さい場合に、特性値閾値ＴＨｂが初期値よりも大きくなるように特性値閾値ＴＨｂを変更する。
【０１７２】
そして、判定部９８５は、変更後の特性値閾値ＴＨｃを用いて、ステップＳ２３ａの判定で用いる式８に含まれる前記下限値ＩＴＬを、基準補正直流成分ＩＴ０から前記変更後の特性値閾値ＴＨｃを減算した結果（＝ＩＴ０−ＴＨｃ）に修正する。また、判定部９８５は、前記上限値ＩＴＭを、基準補正直流成分ＩＴ０に前記変更後の特性値閾値ＴＨｃを加算した結果（＝ＩＴ０＋ＴＨｃ）に修正する。
【０１７３】
このように、判定部９８５は、前記絶対値ΔＱＴに応じて、帯電量測定モードの実行タイミングを決定することができる。このため、前記絶対値ΔＱＴが、帯電量測定モードの実行が必要でない程度であるにも関わらず、特性値閾値ＴＨｂが低すぎることによって、頻繁に帯電量測定モードが実行される虞を解消することができる。また、前記絶対値ΔＱＴが帯電量測定モードの実行が必要である程度であるにも関わらず、特性値閾値ＴＨｂが高すぎることによって、帯電量測定モードが長時間実行されない虞を解消することができる。
【０１７４】
詳しくは、前記絶対値ΔＱＴが、特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに予め対応付けられた前記絶対値ΔＱＴの上限値よりも大きく、帯電量測定モードで取得されるトナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値ＴＨｂを特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも小さくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量が大きく変化するような場合に、特性値閾値ＴＨｂが高すぎることによって、帯電量測定モードが長時間実行されなくなる虞を解消することができる。
【０１７５】
これとは反対に、前記絶対値ΔＱＴが、特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに予め対応付けられた前記絶対値ΔＱＴの下限値よりも小さく、帯電量測定モードで取得されるトナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値ＴＨｂを特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも大きくなるように変更することができる。これにより、トナーの帯電量があまり変化しないような場合に、特性値閾値ＴＨｂが低すぎることによって、頻繁に帯電量測定モードが実行される虞を解消することができる。
【０１７６】
＜第三の実施例＞
当該変形実施形態においても、上記の第一及び第二の実施例と同様、特性値閾値ＴＨｂの初期値を０．０５μＡに設定し、上記の実験条件で、画像形成装置１０の起動後、耐久枚数が０のときに、モード制御部９８４に帯電量測定モードを実行させた。その後、トナー濃度が８±１％となるように公知のトナー濃度制御を行いながら、ステップＳ２９ａ（図１０）では、特性値閾値ＴＨｂを、上記表４において第１積と第２積との差の絶対値ΔＱＴに対応付けられている特性値閾値ＴＨｃに修正するようにして、帯電量測定モードが７回実行されるまで、図１０に示すステップＳ２１以降の処理を繰り返す第三の実験を行った。当該第三の実験の結果を表５に示す。
【０１７７】
【表５】
2020052230.tif 000007
【０１７８】
第三の実験では、表５に示すように、耐久枚数が１００Ｋ枚、２００Ｋ枚、２３５Ｋ枚、３００Ｋ枚、３４０Ｋ枚、４２０Ｋ枚、４８０Ｋ枚のときに、帯電量測定モードが実行された。これにより、耐久枚数が５０枚増加する度に帯電量測定モードを実行する場合よりも、効率的に帯電量測定モードを実行するタイミングを決定できることがわかった。
【０１７９】
また、耐久枚数が２００Ｋ枚、３４０Ｋ枚及び４２０Ｋ枚のときは、表５の（帯電量×トナー濃度）の変化量欄に示す、第１積と第２積との差の絶対値ΔＱＴが、表４において、特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの上限値である８μｃ／ｇ・％よりも大きくなったため、ステップＳ２９ａにおいて、特性値閾値ＴＨｂが特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも小さい、０．０３μＡに変更された。また、耐久枚数が２３５Ｋ枚及び４８０Ｋ枚のときは、表５の（帯電量×トナー濃度）の変化量欄に示す前記絶対値ΔＱＴが、表４において、特性値閾値ＴＨｂの初期値と同じ特性値閾値ＴＨｃに対応付けられている前記絶対値ΔＱＴの下限値である４μｃ／ｇ・％よりも小さくなったため、ステップＳ２９ａにおいて、特性値閾値ＴＨｂが特性値閾値ＴＨｂの初期値よりも大きい、０．０６μＡに設定された。これにより、第三の実験では、ステップＳ２９ａにおいて前記絶対値ΔＱＴに応じて特性値閾値ＴＨｂを変更することにより、トナーの帯電量及びトナー濃度の変化に応じて帯電量測定モードの実行タイミングを適切に調整できることがわかった。
【０１８０】
（２）上記の実施形態及び変形実施形態では、現像ローラー２３１の表面にローレット溝加工が施される態様にて説明したが、現像ローラー２３１の表面に凹形状（ディンプル）を有するものや、ブラスト加工が施されたものでもよい。
【０１８１】
（３）図１のように画像形成装置１０が複数の現像装置２３を有する場合、上記実施形態及び変形実施形態に係る帯電量測定モードを１つもしくは２つの現像装置２３で行い、その結果を他の現像装置２３で利用するものでもよい。
【０１８２】
（４）更に、上記の実施形態及び変形実施形態では、帯電量測定モードにおいて、モード制御部９８４が測定用直線の傾きと記憶部９８３の参照情報とから感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、本変形実施形態に係る画像形成装置１０において実行される帯電量測定モードのフローチャートである。
【０１８３】
本変形実施形態では、モード制御部９８４は、帯電量測定モードにおいて、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で現像バイアスの交流電圧の周波数を変化させながら感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像を形成する。そして、モード制御部９８４は、濃度センサー１００によって検出される複数の測定用トナー像の濃度の差に対する複数の測定用トナー像が形成される際に現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流の直流成分の差の比に基づいて、感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する。
【０１８４】
図１１を参照して、モード制御部９８４が帯電量測定モードを開始すると（ステップＳ４１）、モード制御部９８４は複数の測定用トナー像を形成するための変数ｎをｎ＝１に設定する（ステップＳ４２）。そして、モード制御部９８４は、予め記憶部９８３に格納されているｎ＝１に対応する画像１を選択する（ステップＳ４３）。記憶部９８３には、画像ｎを形成するための静電潜像の画像情報や現像バイアスの交流電圧の周波数に関する情報が格納されている。尚、その他の画像形成動作に関するパラメータは、直前の画像形成動作時と同じ値に設定される。次に、モード制御部９８４は、露光装置２２（図１）、駆動制御部９８１及びバイアス制御部９８２を制御して、画像１を形成するための現象バイアスを現像ローラー２３１に印加した状態で現像ローラー２３１を１回転以上回転させた後、感光体ドラム２０上に画像１に対応する測定用トナー像の静電潜像を形成する。感光体ドラム２０の回転に伴って、当該測定用トナー像が感光体ドラム２０と現像ローラー２３１とが対向する現像ニップ部ＮＰを通過する際に、静電潜像にトナーが供給され、測定用トナー像が現像される（ステップＳ４４）。この現像動作時に、電流計９７３によって現像電流（直流電流）が測定される（ステップＳ４５）。
【０１８５】
その後、当該トナー像が感光体ドラム２０から中間転写ベルト１４１に転写される（ステップＳ４６）。そして、当該測定用トナー像の画像濃度が濃度センサー１００によって測定され（ステップＳ４７）、ステップＳ３５で測定された現像電流の値とともに、取得された画像濃度が記憶部９８３に記憶される（ステップＳ４８）。
【０１８６】
次に、モード制御部９８４は、複数の測定用トナー像を形成するための変数ｎが予め設定された規定回数Ｎに到達したか否かを判定する（ステップＳ４９）。ここで、ｎ≠Ｎの場合（ステップＳ４９でＮＯ）には、ｎの値が１つカウントアップされ（ｎ＝ｎ＋１、ステップＳ５０）、ステップＳ４３からＳ４９までが繰り返される。尚、帯電量測定の精度を高くするためには、規定回数Ｎ＝２以上であることが望ましく、３≦Ｎに設定されることが更に望ましい。一方、ｎ＝Ｎの場合（ステップＳ４９でＹＥＳ）には、モード制御部９８４が、トナーの帯電量を推定し（ステップＳ５１）、帯電量測定モードを終了する（ステップＳ５２）。
【０１８７】
尚、一例として、Ｎ＝２の場合に、ステップＳ４５において測定されるｎ＝１、２の現像電流（直流電流）がそれぞれ、Ｉ１、Ｉ２と定義される。またステップＳ４７において測定されるｎ＝１、２の画像濃度がそれぞれ、ＩＤ１、ＩＤ２と定義される。この際、ステップＳ５１におけるトナーの帯電量は、以下の式１２から得られる傾きａに相当する。
傾きａ＝（Ｉ１−Ｉ２）／（ＩＤ１−ＩＤ２）  ・・・（式１２）
上記の傾きａは、横軸を画像濃度ＩＤ、縦軸を現像電流Ｉとして、ｎ＝１、２におけるデータ（ＩＤ、Ｉ）をそれぞれプロットした場合の２点を通る直線の傾きに相当する。尚、Ｎ＝３以上の条件にてトナーの帯電量を測定する場合には、最小二乗法で求めた１次式の近似直線の傾きａをトナーの帯電量とする。
【０１８８】
また、他の変形実施形態として、複数の測定用トナー像が形成される際に変化されるパラメータは、現像バイアスの交流電圧の周波数ではなく、露光装置２２によって形成される静電潜像の印字率であってもよい。
【０１８９】
すなわち、当該変形実施形態では、モード制御部９８４は、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の直流電圧の電位差を一定に保持した状態で露光装置２２を制御して単位面積あたりの印字率を変化させながら感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像を形成する。そして、モード制御部９８４は、濃度センサー１００によって検出される複数の測定用トナー像の濃度の差に対する複数の測定用トナー像が形成される際に現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流の直流成分の差の比に基づいて、感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得するものでもよい。尚、この場合も上記の変形実施形態と同様に、式１２に基づいてトナーの帯電量が取得できる。
【０１９０】
（５）上記の実施形態及び変形実施形態において、モード制御部９８４が、更に、シートに転写されるトナー像の画質を定めるパラメータを調整するキャリブレーション動作を実行するようにしてもよい。当該パラメータには、感光体ドラム２０の回転速度、帯電装置２１に感光体ドラム２０の表面を帯電させるときの帯電電位、現像ローラー２３１に印加する現像バイアス、露光装置２２に光を照射させるときの光量等が含まれる。そして、モード制御部９８４が、ステップＳ２７において、現像バイアスを変化させて感光体ドラム２０に複数の前記測定用トナー像を形成させるキャリブレーション動作を実行するようにし、当該複数の前記測定用トナー像を用いて帯電量測定モードを実行するようにしてもよい。
【０１９１】
（６）上記の実施形態において、モード制御部９８４がステップＳ２８（図８）を実行しないようにしてもよい。また、上記の変形実施形態において、モード制御部９８４がステップＳ２８ａ（図１０）を実行しないようにしてもよい。
【０１９２】
（７）上記の実施形態において、モード制御部９８４がステップＳ２９（図８）を実行しないようにしてもよい。また、上記の変形実施形態において、モード制御部９８４がステップＳ２９ａ（図１０）を実行しないようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１９３】
１０  画像形成装置
２０  感光体ドラム（像担持体）
２１  帯電装置
２２  露光装置
２３  現像装置
１００  濃度センサー（濃度検出部）
２３１  現像ローラー
９７１  現像バイアス印加部
９７２  駆動部
９７３  電流計（現像電流測定部）
９８０  制御部
９８１  駆動制御部
９８２  バイアス制御部
９８３  記憶部
９８４  モード制御部（帯電量取得部、特性値出力部、寿命予測部）
９８５  判定部（実行タイミング決定部）
ＴＳ  トナーセンサー（トナー濃度検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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