(57)【要約】【課題】二成分現像方式が適用された現像装置を含み、画像形成動作中にトナーの帯電量を測定可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】モード制御部９８４は、非画像形成時の帯電量測定モードと、画像形成動作時のリアルタイム帯電量測定動作とを実行する。帯電量測定モードでは、複数の測定用トナー像が形成され、少なくともその像濃度に基づいてトナーの帯電量が取得される。一方、リアルタイム帯電量測定動作では、帯電量測定モードにおいて取得されたトナーの帯電量とトナー濃度との関係が参照されるとともに、トナーセンサ９９０が取得する現在のトナー濃度から、トナーの帯電量が取得される。この結果、画像形成動作を中断することなく、トナーの帯電量が取得される。【選択図】図２
2020034829.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、
前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、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、
前記露光装置よりも前記回転方向下流側の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およびキャリアからなる現像剤を担持するとともに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、
前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、
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像濃度検出部と、
前記現像装置の前記現像剤中の前記トナーの濃度であるトナー濃度を検出するトナー濃度検出部と、
それぞれトナーの帯電量を取得する第１帯電量取得動作および第２帯電量取得動作を実行可能な帯電量取得部であって、
前記帯電量取得部は、
前記シートに前記トナー像を形成するための画像形成動作が実行されていない非画像形成動作時に、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、前記像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、または、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である第１トナー帯電量を取得する前記第１帯電量取得動作と、
少なくとも前記画像形成動作時に、前記トナー濃度検出部が検出する前記トナー濃度と、前記第１帯電量取得動作時において取得された前記第１トナー帯電量と前記第１帯電量取得動作時に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との関係と、に基づいて、前記現像装置の前記現像剤中の前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量を取得する前記第２帯電量取得動作と、
を実行する、画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電量取得部は、前記第１トナー帯電量をＴＶ１（μｃ／ｇ）、前記第１帯電量取得動作時に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をＴＣ１（％）、前記第２トナー帯電量をＴＶ２（μｃ／ｇ）、前記第２帯電量取得動作時に前記トナー濃度検出部によって検出される前記トナー濃度をＴＣ２（％）とすると、１／ＴＶ１＝α×ＴＣ１＋βの関係を満たすような定数αおよびβを決定し、当該決定されたαおよびβと前記検出されたトナー濃度ＴＣ２と、ＴＶ２＝１／（α×ＴＣ２＋β）の関係とに基づいて、前記第２トナー帯電量を取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
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する記憶部を更に備え、
前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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像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第１トナー帯電量を取得する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
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の帯電量よりも小さな第２の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３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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、前記像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、前記第１トナー帯電量を取得する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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、前記像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、前記第１トナー帯電量を取得する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量に基づいて、前記トナーの帯電量を調整する帯電量調整部を更に備える、請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像装置に補給される補給トナーを収容するトナー補給部を更に備え、
前記帯電量調整部は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が予め設定された閾値よりも高い場合に、前記トナー補給部から前記現像装置に前記補給トナーを補給することで前記現像剤中の前記トナー濃度を上昇させ前記トナーの帯電量を調整する、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー濃度検出部によって検出される前記トナー濃度が予め設定される目標トナー濃度範囲に含まれるように前記トナー補給部による前記補給トナーの補給動作を制御する補給制御部を更に備え、
前記帯電量調整部は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が前記閾値よりも低い場合に、前記目標トナー濃度範囲が低くなるように当該目標トナー濃度範囲を変更する、請求項８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、現像ローラーを含む現像装置と、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、トナーおよ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】
一方、従来から上記のような二成分現像技術におけるトナーの帯電量を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。
【０００４】
また、特許文献３、４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】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１乃至４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、画像形成動作を一時的に中断する必要がある。このため、印字枚数が多いジョブが実行されている場合には、その間のトナーの帯電量を把握することができず、ジョブ中で画像品質が悪化するという問題があった。
【０００７】
また、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を設置すると、表面電位センサの表面が、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。
【０００８】
また、特許文献３、４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、従来の手法では、画像形成動作中にトナーの帯電量を正しく測定することは困難であった。
【０００９】
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み、画像形成動作中にトナーの帯電量を測定可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、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、前記露光装置よりも前記回転方向下流側の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およびキャリアからなる現像剤を担持するとともに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、前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、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像濃度検出部と、前記現像装置の前記現像剤中の前記トナーの濃度であるトナー濃度を検出するトナー濃度検出部と、それぞれトナーの帯電量を取得する第１帯電量取得動作および第２帯電量取得動作を実行可能な帯電量取得部であって、前記帯電量取得部は、前記シートに前記トナー像を形成するための画像形成動作が実行されていない非画像形成動作時に、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、前記像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、または、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である第１トナー帯電量を取得する前記第１帯電量取得動作と、少なくとも前記画像形成動作時に、前記トナー濃度検出部が検出する前記トナー濃度と、前記第１帯電量取得動作時において取得された前記第１トナー帯電量と前記第１帯電量取得動作時に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との関係と、に基づいて、前記現像装置の前記現像剤中の前記トナーの帯電量である第２トナー帯電量を取得する前記第２帯電量取得動作と、を実行する。
【００１１】
本構成によれば、帯電量取得部は、非画像形成動作時に実行可能な第１帯電量取得動作と、少なくとも画像形成動作時に実行可能な第２帯電量取得動作と、を実行する。第１帯電量取得動作では、像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、または、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である第１トナー帯電量が取得される。当該取得動作では、測定用トナー像の濃度に応じて変化する値が参照されることで、第１トナー帯電量が精度良く取得される。一方、第２帯電量取得動作では、画像形成動作などの実行中に検出されるトナー濃度を用いて第２トナー帯電量が取得される。このため、画像形成動作に影響を与えることなく、トナーの帯電量を取得することができる。更に、第２帯電量取得動作では、第１帯電量取得動作において得られた第１トナー帯電量とトナー濃度との関係を用いるため、現像装置に収容された現像剤のトナーの帯電量が簡易かつ精度良く取得される。
【００１２】
上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記第１トナー帯電量をＴＶ１（μｃ／ｇ）、前記第１帯電量取得動作時に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をＴＣ１（％）、前記第２トナー帯電量をＴＶ２（μｃ／ｇ）、前記第２帯電量取得動作時に前記トナー濃度検出部によって検出される前記トナー濃度をＴＣ２（％）とすると、１／ＴＶ１＝α×ＴＣ１＋βの関係を満たすような定数αおよびβを決定し、当該決定されたαおよびβと前記検出されたトナー濃度ＴＣ２と、ＴＶ２＝１／（α×ＴＣ２＋β）の関係とに基づいて、前記第２トナー帯電量を取得することが望ましい。
【００１３】
本構成によれば、第１帯電量取得動作におけるトナー濃度とトナーの帯電量との間で成立する関係式に基づいて、第２トナー帯電量を簡易に取得することができる。
【００１４】
上記の構成において、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する記憶部を更に備え、前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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像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第１トナー帯電量を取得することが望ましい。
【００１５】
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、第１トナー帯電量を精度良く取得することができる。
【００１６】
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の帯電量よりも小さな第２の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。
【００１７】
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、第１トナー帯電量を更に精度良く取得することができる。
【００１８】
上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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、前記像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、前記第１トナー帯電量を取得するものでもよい。
【００１９】
また、上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記第１帯電量取得動作において、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、前記像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、前記第１トナー帯電量を取得するものでもよい。
【００２０】
上記の構成において、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量に基づいて、前記トナーの帯電量を調整する帯電量調整部を更に備えることが望ましい。
【００２１】
本構成によれば、取得された第１または第２トナー帯電量に基づいて、現像装置内のトナーの帯電量を調整し、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。
【００２２】
上記の構成において、前記現像装置に補給される補給トナーを収容するトナー補給部を更に備え、前記帯電量調整部は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が予め設定された閾値よりも高い場合に、前記トナー補給部から前記現像装置に前記補給トナーを補給することで前記現像剤中の前記トナー濃度を上昇させ前記トナーの帯電量を調整することが望ましい。
【００２３】
本構成によれば、取得された第１または第２トナー帯電量が高い場合には、トナー補給部から補給される補給トナーによって現像装置内の個々のトナーの帯電量を低下させることができる。この結果、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。
【００２４】
上記の構成において、前記トナー濃度検出部によって検出される前記トナー濃度が予め設定される目標トナー濃度範囲に含まれるように前記トナー補給部による前記補給トナーの補給動作を制御する補給制御部を更に備え、前記帯電量調整部は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が前記閾値よりも低い場合に、前記目標トナー濃度範囲が低くなるように当該目標トナー濃度範囲を変更することが望ましい。
【００２５】
本構成によれば、取得された第１または第２トナー帯電量が低い場合には、目標トナー濃度範囲を低下させることによってトナー補給部からの補給を抑制し、現像装置内の個々のトナーの帯電量を上昇させることができる。この結果、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
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み、画像形成動作中にトナーの帯電量を測定可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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およ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およ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第１帯電量取得動作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第１帯電量取得動作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第２帯電量取得動作および帯電量調整動作の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いてトナー濃度とトナーの帯電量との関係を示したグラフである。
【図１０】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調整動作の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現像装置の断面図および制御部の電気的構成を示したブロック図である。
【図１２】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第１帯電量取得動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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（転写部）、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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。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。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配置され、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなど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。
【００３６】
現像装置２３は、露光装置２２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およ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１００（像濃度検出部）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。なお、他の実施形態において、濃度センサ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。
【００３９】
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およ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に転写する転写部として機能する。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
＜現像装置について＞
図２は、本実施形態に係る現像装置２３の断面図および制御部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、トナーセンサ９９０（トナー濃度検出部）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。
【００４４】
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および第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搬送方向および第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。
【００４５】
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およびＳ３極を備える。Ｎ１極は主極とし機能し、Ｓ１極および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、汲み上げ極および規制極として機能する。一例として、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極およびＳ３極の磁束密度は、５４ｍＴ、９６ｍＴ、３５ｍＴ、４４ｍＴおよび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。なお、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。
【００４６】
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。
【００４７】
トナーセンサ９９０は、現像ハウジング２３０に固定されている。トナーセンサ９９０は、現像装置２３の現像剤中のトナーの濃度であるトナー濃度（重量％）を検出する。本実施形態では、トナー濃度は、トナーの重量をキャリアの重量で除した値に１００を掛けた値に相当する。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、現像動作（画像形成動作）、帯電量測定モードおおよびキャリブレーション実行時に、感光体ドラム２０などに加え、現像装置２３内の現像ローラー２３１および第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。なお、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。
【００５１】
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、帯電量調整部）および補給制御部９８５を備えるように機能する。
【００５２】
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。
【００５３】
バイアス制御部９８２は、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０にトナーが供給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との間に直流電圧およ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。
【００５４】
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および判定部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、現像ローラー９８１の回転数や環境に応じて調整される現像バイアスの値などが記憶されている。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の帯電量よりも小さな第２の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。なお、記憶部９８３に格納されるデータは、グラフやテーブルなどの形式でもよい。
【００５５】
モード制御部９８４は、それぞれトナーの帯電量を取得する、後記の帯電量測定モード（第１帯電量取得動作）およびリアルタイム帯電量取得動作（第２帯電量取得動作）を実行する。
【００５６】
モード制御部９８４は、シートＰにトナー像を形成するための画像形成動作が実行されていない非画像形成動作時に、帯電装置２１、露光装置２２、現像バイアス印加部９７１などを制御して、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、または、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である第１トナー帯電量を取得する帯電量測定モードを実行する。
【００５７】
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、モード制御部９８４は、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（第１トナー帯電量）を取得する。
【００５８】
また、モード制御部９８４は、リアルタイム帯電量取得動作では、少なくとも前記画像形成動作時に、トナーセンサ９９０がリアルタイムで検出する前記トナー濃度と、過去の前記帯電量測定モードにおいて取得された前記トナーの帯電量と濃度センサ１００によって検出された前記トナー濃度との関係と、に基づいて、現像装置２３の現像剤中のトナーの帯電量である第２トナー帯電量を取得する。この際、後述のように、モード制御部９８４は、前記第１トナー帯電量をＴＶ１（μｃ／ｇ）、前記帯電量測定モード時に前記トナーセンサ９９０によって検出された前記トナー濃度をＴＣ１（％）、前記第２トナー帯電量をＴＶ２（μｃ／ｇ）、前記リアルタイム帯電量測定動作時にトナーセンサ９９０によって検出される前記トナー濃度をＴＣ２（％）とすると、１／ＴＶ１＝ａ×ＴＣ１＋ｂの関係を満たすような定数ａおよびｂを決定し、当該決定されたａおよびｂと前記検出されたトナー濃度ＴＣ２と、ＴＶ２＝１／（ａ×ＴＣ２＋ｂ）の関係とに基づいて、前記第２トナー帯電量を取得する。
【００５９】
更に、モード制御部９８４は、上記で取得された前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量に基づいて、現像装置２３中のトナーの帯電量を調整する帯電量調整部として機能する。モード制御部９８４は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が予め設定された閾値よりも高い場合に、前記トナー補給部１５から前記現像装置２３に前記補給トナーを補給することで現像装置２３の現像剤中のトナー濃度を上昇させ前記トナーの帯電量を調整する。
【００６０】
補給制御部９８５は、画像形成装置１０の画像形成動作に伴って、トナーセンサ９９０によって検出されるトナー濃度が予め設定される目標トナー濃度範囲（上限値と下限値との間）に含まれるように、前記トナー補給部１５による現像装置２３への前記補給トナーの補給動作を制御する。なお、上記のモード制御部９８４は、前記第１トナー帯電量または前記第２トナー帯電量が前記閾値よりも低い場合に、前記目標トナー濃度範囲が低くなるように当該目標トナー濃度範囲を変更する。
【００６１】
＜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および現像ローラー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およびキャリア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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、印字モードおよび印字率など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ことが望まれていた。
【００６４】
＜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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
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」などが考えられる。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、新たにトナー飛散など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。
【００６９】
＜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。
（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。なお、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。
（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。
【００７０】
＜トナーの帯電量測定モードについて＞
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。本実施形態では、モード制御部９８４が、シートＰにトナー像を形成するための画像形成動作が実行されていない非画像形成動作時に、帯電量測定モードを実行する。
【００７１】
図６を参照して、帯電量測定モードが開始されると（ステップＳ０１）、モード制御部９８４が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）。また、ステップＳ０１において帯電量測定モードが開始されると、モード制御部９８４は、トナーセンサ９９０が検出する現像装置２３内の現像剤のトナー濃度を所定の時間間隔で記憶部９８３に格納する。そして、モード制御部９８４は、駆動制御部９８１およびバイアス制御部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、現象ローラー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）。なお、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。なお、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、直流電圧および交流電圧が重畳的に適用されることが望ましい。
【００７２】
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）。
【００７３】
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。なお、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）。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、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。なお、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。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および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。モード制御部９８４は、このような手順で取得したトナー帯電量Ｑ／Ｍ（＝後記の第１トナー帯電量ＴＶ１）を、帯電量測定モード実行中の現像装置２３内のトナー濃度ＴＣ１（％）とともに、記憶部９８３に格納する。なお、トナー濃度ＴＣ１は、帯電量測定モードの実行中に所定の時間間隔でトナーセンサ９９０が検出するトナー濃度の平均値に相当する。
【００７６】
そして、モード制御部９８４は、帯電量測定モードの終了時（図６のステップＳ１２）に、前記第１トナー帯電量ＴＶ１（μｃ／ｇ）および前記トナー濃度ＴＣ１（％）から、下記の式３を満たすような定数αおよびβを決定し、それぞれ記憶部９８３に格納しておく。当該定数αおよびβは、後記のリアルタイム帯電量測定動作において参照される。
１／ＴＶ１＝α×ＴＣ１＋β  ・・・（式３）
なお、画像形成装置１０が製造出荷される際には、予めαとβの比γ（＝β／α）が一定の値として記憶部９８３に格納されている。そして、画像形成装置１０が使用場所に設置され、最初の帯電量測定モードが実行されると、上記の式３とγ＝β／αの関係とから、それぞれαおよびβが導出される。以後、帯電量測定モードが実行される度に、現像剤の最新の状態を示すαおよびβが記憶部９８３に格納されていく。
【００７７】
なお、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。
【００７８】
＜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の実行タイミングは、自動によって開始されるものと手動によって開始されるものとがある。自動による帯電量測定モードは、画像形成装置１０のキャリブレーション（セットアップ、画質調整動作などとも言う）の実行前後で行われる。
【００７９】
なお、濃度センサ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、当該濃度センサ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の不図示の表示部などを通じて、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。
【００８０】
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、工場出荷時およ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。
【００８１】
一方、工場出荷時およ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（現像バイアスなど）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。
【００８２】
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。
【００８３】
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の帯電量よりも小さな第２の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。
【００８４】
＜リアルタイム帯電量測定動作について＞
上記のように、本実施形態に係る帯電量測定モードでは、トナーの帯電量を精度良く測定することができる。しかしながら、このような帯電量測定モードが実行されるためには、感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像が形成される必要がある。このため、画像形成装置１０における画像形成動作が一時的に中断される。このため、画像形成動作中に、トナーの帯電量を所定の精度でリアルタイムに測定することが望まれる。そこで、本発明の発明者は、前述の帯電量測定モードにおける測定結果を利用して、画像形成動作中のトナーの帯電量をリアルタイムで取得する新たな手法を知見した。なお、ここでいうリアルタイムとは、画像形成動作中に変化するトナーの帯電量を当該画像形成中に検出、取得することを意味する。
【００８５】
図８は、本実施形態に係るリアルタイム帯電量測定動作（第２帯電量取得動作）および帯電量調整動作のフローチャートである。図９は、本実施形態に係る画像形成装置１０において現像装置２３内のトナー濃度とトナーの帯電量との関係を示したグラフである。
【００８６】
図８を参照して、画像形成装置１０において画像形成動作（印字動作）が開始されると（ステップＳ２１）、モード制御部９８４はリアルタイム帯電量測定動作を開始する（ステップＳ２２）。当該リアルタイム帯電量測定動作は、画像形成動作と並行して実行され、トナーの帯電量（第２トナー帯電量）が取得される。ステップＳ２２が開始されると、モード制御部９８４は、前回（最新）の帯電量測定モード終了後における定数αおよびβを記憶部９８３から参照して、下記の式４を準備する。
ＴＶ２＝１／（α×ＴＣ２＋β）  ・・・（式４）
なお、図９のグラフは、過去の帯電量測定モードにおいて取得されたＴＣ１およびＴＶ１をプロットしたものに相当する。すなわち、図９のグラフの各点は、それぞれ１回の帯電量測定モードのデータに相当する。前述の式３のＴＣ１、ＴＶ１をそれぞれ変数ＴＣ（トナー濃度）、ＴＶ（帯電量）とした場合、図９のグラフは、下記の式５で示される直線で回帰される。
１／ＴＶ＝α×ＴＣ＋β  ・・・（式５）
なお、図９のグラフのＸ切片（ｙ＝１／帯電量＝０）は、β／αに相当する。そして、モード制御部９８４は、画像形成動作中にトナーセンサ９９０が随時出力するトナー濃度ＴＣ２を式４に代入することで、トナーの帯電量（第２トナー帯電量）を取得する。
【００８７】
次に、モード制御部９８４は、取得されたトナーの帯電量に基づき、帯電量調整動作を実行する（ステップＳ２３）。
【００８８】
＜帯電量調整動作について＞
図１０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調整動作のフローチャートである。図１０のステップＳ３１（図８のステップＳ２３）が開始されると、図８のステップＳ２２で取得されたトナーの帯電量ＴＶ２（＝Ｑ／Ｍ）が、予め
予め設定された閾値ａ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、Ｑ／Ｍ≦ａ１の場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、モード制御部９８４は、更に、帯電量Ｑ／Ｍが予め設定された閾値ａ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。なお、ａ１およびａ２は、ａ２≦ａ１を満たすように予め設定されており、記憶部９８３に格納されている。
【００８９】
ステップＳ３３において、Ｑ／Ｍ≦ａ２の場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、モード制御部９８４は、補給制御部９８５によって調整されるトナー濃度目標値を低下させる（ステップＳ３４）。この結果、補給制御部９８５は、画像形成装置１０の画像形成動作においてトナーの消費があっても所定の期間トナー補給部１５から現像装置２３へのトナー補給を抑制する。この結果、既に現像装置２３内に存在するトナーの摩擦帯電が促進され、現像装置２３内のトナーの帯電量を安定して上昇させることが可能となり、画像形成装置１０において良好な画像を形成することができる。ステップＳ３４の後、モード制御部９８４は、帯電量調整動作を終了する（ステップＳ３５）。なお、モード制御部９８４は、ステップＳ３４の後、ステップＳ３２、３３を再度実行し、トナーの帯電量が適正範囲に復帰したかを確認してもよい。
【００９０】
一方、ステップＳ３３において、Ｑ／Ｍ＞ａ２の場合（ステップＳ３３でＮＯ）、モード制御部９８４は、現像装置２３内のトナーの帯電量が適正範囲に含まれていると判定し、現状維持（ステップＳ３６）のまま、帯電量調整動作を終了する（ステップＳ３５）。
【００９１】
また、ステップＳ３２において、Ｑ／Ｍ＞ａ１の場合（ステップＳ３２でＮＯ）、モード制御部９８４は、トナーの帯電量が高いと判定し、帯電量低下動作として補給制御部９８５によって制御されるトナー濃度目標値をアップする（増大させる）（ステップＳ３７）。この結果、補給制御部９８５がトナー補給部１５から現像装置２３にトナーを補給する、トナー補給動作を実行する。このため、現像装置２３内のトナー量が増大することによって、各トナーの帯電量を安定して低下させることができる。この結果、画像形成装置１０において、良好な画像を形成することができる。ステップＳ３７の後、モード制御部９８４は、帯電量調整モードを終了する（ステップＳ３５）。なお、ステップＳ３７の後においても、モード制御部９８４は、ステップＳ３２、３３を再度実行し、トナーの帯電量が適正範囲に復帰したかを確認してもよい。
【００９２】
図１０のような帯電量調整動作が実行されることで、取得されたトナーの帯電量に応じて、現像装置２３内のトナーの帯電量を精度良く調整することができる。
【００９３】
以上のように本実施形態では、モード制御部９８４は、非画像形成動作時に実行可能な帯電量測定モード（第１帯電量取得動作）と、少なくとも画像形成動作時に実行可能なリアルタイム帯電量測定動作（第２帯電量取得動作）と、を実行する。第１帯電量取得動作では、濃度センサ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、または、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上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量である第１トナー帯電量が取得される。当該取得動作では、測定用トナー像の濃度に応じて変化する値が参照されることで、第１トナー帯電量が精度良く取得される。一方、第２帯電量取得動作では、画像形成動作などの実行中にトナーセンサ９９０によって検出されるトナー濃度を用いて第２トナー帯電量が取得される。このため、画像形成動作に影響を与えることなく、トナーの帯電量を取得することができる。更に、第２帯電量取得動作では、第１帯電量取得動作において得られた第１トナー帯電量とトナー濃度との関係を用いるため、現像装置２３に収容された現像剤のトナーの帯電量が簡易かつ精度良く取得される。すなわち、画像形成動作を一時的に中断して得られる第１帯電量取得動作の情報を有効活用して、画像形成動作中のトナーの帯電量が取得される。この結果、取得されたトナーの帯電量に応じて、画像形成動作中に現像バイアスなどの各パラメータを変更し画像濃度を安定化するとともに、画像形成動作中のトナーの帯電量を安定化することができる。そして、このように、トナーの帯電量が安定化することで、シートＰへの転写動作も安定し、画像形成装置１０のシステム全体がより安定する。この結果、シートＰに形成される画像品質（画像濃度）が安定して維持される。すなわち、本実施形態では、二成分現像方式が適用された現像装置２３を含み、画像形成動作中にトナーの帯電量を測定可能な画像形成装置１０を提供することが可能となる。
【００９４】
また、本実施形態では、帯電量測定モードにおけるトナー濃度とトナーの帯電量との間で成立する関係式に基づいて、画像形成動作時のトナーの帯電量（第２トナー帯電量）を簡易に取得することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、モード制御部９８４が、リアルタイム帯電量測定動作において取得された第２トナー帯電量に基づいて、現像装置２３内のトナーの帯電量を調整し、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。なお、上記と同様の帯電量調整動作が、帯電量測定モードにおいて取得された第１トナー帯電量に基づいて実行されてもよい。以下でも同様である。
【００９６】
また、本実施形態では、取得された第１または第２トナー帯電量が高い場合には、トナー補給部１５から補給される補給トナーによって現像装置２３内の個々のトナーの帯電量を低下させることができる。この結果、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。
【００９７】
更に、本実施形態では、取得された第１または第２トナー帯電量が低い場合には、目標トナー濃度範囲（トナー目標濃度）を低下させることによってトナー補給部１５からの補給を抑制し、現像装置２３内の個々のトナーの帯電量を上昇させることができる。この結果、画像形成動作において安定した画像を得ることができる。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態につき更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施した比較実験での各実験条件は以下のとおりである。
【００９９】
＜共通実験条件＞
・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の白地部（背景部）電位Ｖ０：＋２７０Ｖ
・感光体ドラム２０の画像部電位ＶＬ：＋２０Ｖ
・現像ローラー２３１の現像バイアス：周波数＝６．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％、Ｖｐｐ＝１０００Ｖの交流電圧矩形波、Ｖｄｃ（直流電圧）＝２００Ｖ
・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
【０１００】
＜現像剤について＞
トナーは粉砕型トナー、コアシェル構造のトナーのどちらであっても同様の効果が確認されている。また、トナー濃度についても、３％から１２％までの範囲で同様の効果が奏されることが確認された。交流電界によるトナーの移動は、磁気ブラシが細かいほどより顕著に起こりやすいことから、キャリアの体積平均粒子径は４５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。また、フェライトキャリアよりも真比重の小さい、樹脂キャリアの方がより好ましい。なお、実験中のトナーの帯電量の測定（実測）は、トレック社製の吸引式小型帯電量測定装置ＭＯＤＥＬ２１２ＨＳを用いて行った。
【０１０１】
＜キャリアについて＞
キャリアは、体積平均粒子径３５μｍのフェライトコアにシリコンやフッ素などをコーティングしたものであり、具体的には以下の手順で作成した。キャリアコアＥＦ−３５（パウダーテック社製）１０００重量部に、シリコン樹脂ＫＲ−２７１（信越化学社製）２０質量部をトルエン２００質量部に溶解させて、塗布液を作製する。そして、流動層塗布装置により、塗布液を噴霧塗布した後、２００℃で６０分間熱処理して、キャリアを得た。この塗布液の中に、導電剤や荷電制御剤をそれぞれコート樹脂１００部に対し、０〜２０部の範囲で混合し、分散させることで、抵抗調整・帯電調整を行なっている。
【０１０２】
上記の条件で、トナーの外添剤の量を変更することでトナーの帯電量を調整し、印字動作を行った。前述の図４、図５に、当実験の結果が示されている。なお、図４では、中間転写ベルト１４１上のトナー像の画像濃度が濃度センサ１００によって測定され、予め取得されたトナー像の画像濃度（センサ出力）と印字紙（用紙）上に形成されるトナー定着画像の画像濃度との相関曲線を用いて、トナー像濃度をトナー定着画像のＩ．Ｄとして表している。
【０１０３】
各トナー帯電量と図４の直線（近似直線）の傾きとの関係が図５に示されている。図５に示される近似直線の式６（下記）は、予め記憶部９８３に記憶されている。この式６を用いて、トナー帯電量の予測を行うことができる。
トナー帯電量Ｑ／Ｍ（μｃ／ｇ）＝−４４２．３２×傾き＋２９．８７  ・・・（式６）
なお、式６の傾き＝Δ画像濃度／Δ周波数（図４のグラフの傾き参照）
【０１０４】
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。
【０１０５】
（１）上記実施形態では、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。
【０１０６】
（２）上記の実施形態では、式３および式４における定数αおよびβの比γ（＝β／α）が一定とされ、予め記憶部９８３に格納され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。モード制御部９８４は、図９のグラフのＸ切片（γ＝β／α）を補正する補正モードを有していてもよい。この場合、図９の近似直線の精度を向上させることができる。この場合は、当該補正モード中にトナー補給部１５を制御して強制的なトナー補給を行ってもよい。また、強制的なトナー消費を行ってトナー濃度を低下させ、この状態で、図６などの帯電量測定モードを行ってもよい。このような補正モードによって、異なるトナー濃度条件における、トナー濃度とトナー帯電量との関係を示すデータが取得できる。この結果、最新の現像剤の状態に即した式３が取得されると同時に図５に示すグラフのＸ切片を取得することができる。なお、ここで取得されたＸ切片は、次にＸ切片の補正モードが実行されるまで、モード制御部９８４によって参照される。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
（４）更に、上記の実施形態では、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、本発明の変形実施形態に係る現像装置２３の断面図および制御部９８０の電気的構成を示したブロック図である。また、図１２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。
【０１０９】
本変形実施形態では、画像形成装置１０が、更に電流計９７３を備える。
【０１１０】
電流計９７３は、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる直流電流を検出する。
【０１１１】
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。
【０１１２】
図１２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。なお、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およびバイアス制御部９８２などを制御して、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象ローラー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）。
【０１１３】
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）。
【０１１４】
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Ｓ３３からＳ３９までが繰り返される。なお、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）。
【０１１５】
なお、一例として、Ｎ＝２の場合に、ステップＳ３５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Ｓ４１におけるトナーの帯電量は、以下の式７から得られる傾きａに相当する。
傾きａ＝（Ｉ１−Ｉ２）／（ＩＤ１−ＩＤ２）  ・・・（式７）
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。なお、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。なお、この場合も上記の変形実施形態と同様に、式７に基づいてトナーの帯電量が取得できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  画像形成装置
１００  濃度センサ（像濃度検出部）
１４  中間転写ユニット（転写部）
１４５  二次転写ローラー（転写部）
２０  感光体ドラム（像担持体）
２３  現像装置
２３１  現像ローラー
９７１  現像バイアス印加部
９７２  駆動部
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）
９８５  補給制御部
９９０  トナーセンサ（トナー濃度検出部）
【図１】
2020034829.tif 000003
【図２】
2020034829.tif 000004
【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】
2020034829.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020034829.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2020034829.tif 000015