(57)【要約】      （修正有）【課題】トナー帯電量計測位置と制御位置とがずれることに起因する濃度変動を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像手段１０４と、現像剤担持体１１１上のトナーを静電的に吸着する吸着部１２１を備え、吸着部１２１に吸着させたトナーの帯電量を検出する検出手段１０８と、検出された帯電量に基づいて露光手段が露光するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、吸着部１２１が現像剤担持体１１１上のトナーを吸着する位置から感光体１０１上の静電潜像が現像される現像位置まで現像剤担持体１１１が回転するまでに要する時間Ｔｑｃｍと、露光手段が感光体１０１を露光する露光位置から現像位置まで感光体１０１が回転するまでに要する時間Ｔｅｔｄと、制御手段が検出された帯電量に基づいて画像形成条件を制御するまでに要する時間Ｔｐとした場合、Ｔｑｃｍ≧Ｔｅｔｄ＋Ｔｐを満たすように吸着部１２１が配置される。【選択図】図１２
2014215311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する感光体と、
前記感光体を露光することで前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
トナーを担持して回転する現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体に担持されたトナーを用いて、前記感光体上の静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像剤担持体上のトナーを静電的に吸着する吸着部を備え、前記吸着部に吸着させたトナーの帯電量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記帯電量に基づいて前記露光手段が前記感光体を露光するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、
前記吸着部が前記現像剤担持体上のトナーを吸着する検出位置から前記現像剤担持体上のトナーによって前記感光体上の前記静電潜像が現像される現像位置まで前記現像剤担持体が回転するまでに要する時間Ｔｑｃｍと、前記露光手段が前記感光体を露光する露光位置から前記現像位置まで前記感光体が回転するまでに要する時間Ｔｅｔｄと、前記制御手段が前記検出手段により検出された前記帯電量に基づいて前記画像形成条件を制御するまでに要する時間Ｔｐとした場合、
Ｔｑｃｍ≧Ｔｅｔｄ＋Ｔｐ
を満たすように前記吸着部が配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記帯電量と所望の濃度の画像を形成するためのトナーの帯電量の目標値とに基づいて、前記画像形成条件を制御するタイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記帯電量と所望の濃度の画像を形成するためのトナーの帯電量の目標値との差が閾値よりも大きくなると、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段により繰り返し検出された前記帯電量を記憶する記憶手段を更に有し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された複数の検出結果に基づいて前記画像形成条件を制御するタイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記記憶手段に記憶された前記複数の検出結果に基づいて、前記帯電量が所望の濃度の画像を形成するためのトナーの帯電量の目標値との差が閾値よりも大きくなるタイミングを予測する予測手段を更に有し、
前記制御手段は、前記予測手段により予測される前記タイミングとなると、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記現像剤担持体の軸線方向において異なる領域からトナーを吸着する複数の吸着部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記複数の吸着部の夫々にて吸着させたトナーの帯電量に基づいて前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤担持体の軸線方向における前記異なる領域に担持されるトナーを用いて前記感光体上に形成される測定用画像の濃度を検知するための濃度検知手段を更に有し、
前記制御手段は、前記濃度検知手段の検知結果と前記複数の吸着部の夫々にて吸着させたトナーの帯電量とに基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記吸着部は、電圧を印加すると振動する水晶片と、前記水晶片の第１面に設けられた第１の電極と、前記水晶片の前記第１面と反対側の第２面に設けられた第２の電力と、前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加させて前記水晶片が振動するときの共振周波数を計測する第１の計測部と、前記第１の電極に吸着させたトナーの電荷量を計測する第２の計測部とを備え、
前記検出手段は、前記第１の電極にトナーを吸着させる前に前記第１の計測部により計測された共振周波数、及び、前記第２の計測部により計測された電荷量と、前記第１の電極にトナーを吸着させた状態で前記第１の計測部により計測された共振周波数、及び、前記第２の計測部により計測された電荷量とに基づいて、前記吸着部に吸着させたトナーの帯電量を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成条件とは、前記感光体を露光するために前記露光手段から照射されるレーザ光が明滅するタイミングであることを特徴とする請求項１乃至９のいず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、トナーの帯電量の検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、リーダによって読み取った原稿や外部のＰＣから転送された画像に基づいて感光体上に静電潜像を形成し、感光体上の静電潜像を現像器内のトナーを用いて現像することによってトナー像を形成する。この画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成するために露光装置から照射されるレーザ光の露光光量、感光体上の静電潜像を現像するための現像バイアス、感光体を帯電させる帯電電位などの画像形成条件を制御することによって、トナー像の濃度を制御する。しかし、大量にトナー像を形成している間に現像器からトナーが消費されたり、現像器に新たにトナーが補給されると、この現像器内のトナーの帯電量が変化してしまう。さらに、現像器内の温度や湿度が変化してしまうと、現像器内のトナーの帯電量が変化してしまう。トナー像の濃度や色味を高精度に制御するためには現像器内のトナーの帯電量に応じて画像形成条件を制御することが望まれている。
【０００３】
現像器の磁気ブラシローラから微小量のトナーを採取するプローブを備え、このプローブにより採取されたトナーの質量と、磁気ブラシローラ上の電荷量の変化とに基づいて、現像器内のトナーの帯電量を測定するものがある（特許文献１）。特許文献１では、先ず、圧電性結晶共振器と電極を備えたプローブに現像器の磁気ブラシローラ上のトナーを吸着させ、圧電性結晶共振器を振動させる。プローブにトナーを付着させた状態での振動周波数と、プローブにトナーを付着させていない状態での振動周波数との差に応じて、プローブに付着させたトナーの質量Ｍを演算する。さらに、磁気ブラシローラからプローブにトナーが移動されるので、プローブに付着させたトナーの帯電量Ｑは、磁気ブラシローラ上の電荷量の変化を計測することで求めることができる。プローブに付着させたトナーの質量Ｍと電荷量Ｑとに基づいて現像器内のトナーの帯電量を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５００６８９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、感光体上の静電潜像を現像した後に磁気ブラシローラに残っているトナー（以降、余剰トナーと称す。）をプローブに吸着させ、この余剰トナーの帯電量を検知している。つまり、特許文献１においては、感光体に付着したトナーの帯電量とプローブによって検知された余剰トナーの帯電量とが異なってしまい、所望の濃度のトナー像を形成するための画像形成条件を高精度に設定することができないという問題があった。特許文献１では、例えば、トナーの帯電量が急激に変化したとしても、トナーの帯電量が変化する前に設定された画像形成条件に応じてトナー像が形成されてしまう。また、感光体上の静電潜像にトナーを付着させた後の磁気ブラシローラ上の余剰トナーの帯電量が、感光体に付着させたトナーの帯電量と異なる値となっている可能性もある。
【０００６】
ここで、トナーの帯電量が異なる場合に感光体上の静電潜像に付着するトナーの量の違いを図４に示す。ここで、所定のタイミングで検出されたトナーの帯電量に応じて画像形成条件が設定されている場合について述べる。そのため、以下の説明において、帯電量の目標値とは所定のタイミングで検出されたトナーの帯電量と等しい。さらに、以下の説明において、トナーの帯電量が目標値である場合に感光体上の静電潜像に付着するトナーの量は、所望の濃度の画像を形成することができるトナーの目標量となる。現像に用いられるトナーの帯電量が目標値よりも高い場合、感光体上の静電潜像に付着するトナーの量が目標量よりも少なくなってしまう。その結果、所望の濃度よりも濃度の薄い画像が形成されてしまう。一方、現像に用いられるトナーの帯電量が目標値よりも低い場合、感光体上の静電潜像に付着するトナーの量が目標量よりも多くなってしまう。その結果、所望の濃度よりも濃度の濃い画像が形成されてしまう。なお、図４の縦軸は、感光体の表面電位を示し、“Ｖｌ”は明電位（感光体における露光された領域の電位）、“Ｖｃｏｎｔ”は現像コントラスト電位差、“Ｖｄｅｖ”は現像バイアス、“Ｖｄ”は暗電位（感光体における露光されていない領域の電位）、“Ｖｂａｃｋ”は暗電位と現像バイアスとの電位差を示している。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、現像器内のトナーの帯電量に応じて高精度にトナー像の濃度を制御することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本願発明に係る画像形成装置は、回転する感光体と、前記感光体を露光することで前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、トナーを担持して回転する現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体に担持されたトナーを用いて、前記感光体上の静電潜像を現像する現像手段と、前記現像剤担持体上のトナーを静電的に吸着する吸着部を備え、前記吸着部に吸着させたトナーの帯電量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記帯電量に基づいて前記露光手段が前記感光体を露光するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、前記吸着部が前記現像剤担持体上のトナーを吸着する検出位置から前記現像剤担持体上のトナーによって前記感光体上の前記静電潜像が現像される現像位置まで前記現像剤担持体が回転するまでに要する時間Ｔｑｃｍと、前記露光手段が前記感光体を露光する露光位置から前記現像位置まで前記感光体が回転するまでに要する時間Ｔｅｔｄと、前記制御手段が前記検出手段により検出された前記帯電量に基づいて前記画像形成条件を制御するまでに要する時間Ｔｐとした場合、Ｔｑｃｍ≧Ｔｅｔｄ＋Ｔｐを満たすように前記吸着部が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像器内のトナーの帯電量に応じて高精度にトナー像の濃度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】ＱＣＭ水晶センサの概略構成図
【図３】第１の実施形態に係る現像装置の要部断面図
【図４】感光体上の静電潜像に付着するトナーの量の違いを示す図
【図５】第１の実施形態に係る画像形成ステーションの制御ブロック図
【図６】現像装置内のトナーの帯電量を示す図
【図７】トナー帯電量計測シーケンスを示すフローチャート
【図８】画像信号と画像濃度との関係を示すグラフ
【図９】基準トナー帯電量を計測する処理を示すフローチャート図
【図１０】第１の実施形態に係るγＬＵＴの補正処理を示すフローチャート
【図１１】トナー帯電量が変化したときの階調特性を示す図
【図１２】第１の実施形態に係る計測位置・露光位置・現像位置を示す図
【図１３】第３の実施形態に係る出力画像の濃度推移を示す図
【図１４】第３の実施形態に係るγＬＵＴの補正処理を示すフローチャート
【図１５】第３の実施形態に係る帯電量とγＬＵＴを制御するタイミングを示す図
【図１６】第４の実施形態に係る現像装置の要部概略図
【図１７】第５の実施形態に係るγＬＵＴ作成シーケンスを示すフローチャート図
【図１８】Ｑ／Ｍ計測部の回路図
【図１９】スイッチの動作を示すタイミングチャート
【図２０】トナー吸着電位の充電シーケンスを示すフローチャート図
【図２１】トナー除去シーケンスを示すフローチャート図
【図２２】トナー吸着前の計測シーケンスを示すフローチャート図
【図２３】トナー吸着シーケンスを示すフローチャート
【図２４】第２の実施形態に係る現像装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明は、具体的には、種々のプリンタや複写機、複合機等の画像形成装置に適用可能であり、本発明の中核をなす後述のトナーの帯電量の計測及び制御に関わる手段及びシーケンスを備えること以外の構成要素は、従来の画像形成装置と同様であってよい。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
［装置構成］
図１は、電子写真方式の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１３】
感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋの周囲には、帯電装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ、レーザスキャナ１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ、現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ、ドラムクリーナ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋが配置されている。感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上には後述の画像形成工程において各色成分の画像が形成される。ここで、感光ドラム１０１Ｙ上にはイエローの画像が形成され、感光ドラム１０１Ｍ上にはマゼンタの画像が形成され、感光ドラム１０１Ｃ上にはシアンの画像が形成され、感光ドラム１０１Ｋにはブラックの画像が形成される。また、一次転写ローラ１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋは、中間転写ベルト１１５上において感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上に形成された各色成分の画像が重なるように、各色成分の画像を中間転写ベルト１１５に転写する。ここで、感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ、帯電装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ、レーザスキャナ１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ、現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ、ドラムクリーナ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ、一次転写ローラ１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋの構成は同じなので、以下の説明では符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの表記を省略する。
【００１４】
感光ドラム１０１は、その表面に感光層を有する感光体を備え、矢印Ａ方向へ回転駆動される。プリント開始信号が入力されると、感光ドラム１０１が矢印Ａ方向への回転を開始し、帯電装置１０２が感光ドラム１０１の表面を所定の電位となるように帯電する。次いで、印刷すべき画像に対応する画像信号に応じてレーザスキャナ１０３からレーザ光１００が感光ドラム１０１上に照射されることによって、感光ドラム１０１上には静電潜像が形成される。現像装置１０４は、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容している。現像装置１０４は、感光ドラム１０１に形成された静電潜像を、現像剤中のトナーを用いて現像する。感光ドラム１０１上の画像（トナー像）は、感光ドラムの矢印Ａ方向の回転によって、中間転写ベルト１１５と感光ドラム１０１とが接触している一次転写ニップ部へと搬送される。感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ１１３を介して転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト１１５上に転写される。
【００１５】
中間転写ベルト１１５は矢印Ｂ方向へ回転駆動される。感光ドラム１０１それぞれから各色成分のトナー像が重ねて転写されると、中間転写ベルト１１５上にはフルカラーのトナー像が形成される。感光ドラム１０１上から中間転写ベルト１１５に転写されずに、感光ドラム１０１上に残留したトナーはドラムクリーナ１０６によって除去される。
【００１６】
中間転写ベルト１１５上のトナー像は、中間転写ベルト１１５の回転によって、二次転写ニップ部Ｔｅへと搬送される。このとき、給紙カセット内に収容された記録紙Ｐは、給紙ローラ１１６により１枚ずつ分離され、中間転写ベルト１１５上のトナー像と記録材Ｐとが接触するようにタイミングが調整されて、二次転写ニップ部Ｔｅに搬送される。
【００１７】
本実施形態では、上記の画像形成工程と並行して、測定工程と調整工程とが実施される。測定工程とは現像装置１０４内に設けた帯電量測定装置１０８により、感光ドラム１０１に現像される直前のトナーの質量Ｍと電荷量Ｑを測定する工程である。調整工程とは、測定工程において測定されたトナーの質量Ｍと電荷量Ｑに基づいて、所望の濃度の画像を形成するために、レーザスキャナ１０３から照射されるレーザ光１００の光量の制御を行う工程である。
【００１８】
（ＱＣＭ水晶センサの構成）
本実施形態で用いるトナーの質量を計測するＱＣＭ水晶センサの構成を、図２を用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）はセンサを２つの電極のそれぞれの方向からの斜視図である。ＱＣＭ水晶センサ１２０は、トナー吸着面１２１、トナー非吸着面１２２、電極１２３、電極１２４、水晶片１２７（水晶振動子）から構成される。トナー吸着面１２１は水晶片１２７（水晶振動子）の一方の面（第１の面）に設けられた第１の電極に相当し、トナー非吸着面１２２は水晶片１２７（水晶振動子）の他方（反対側）の面（第２の面）に設けられた第２の電極に相当する。ＱＣＭ水晶センサ１２０の測定原理に関しては、例えば特許第３７２５１９５号に詳細に記載されているので、ここでは概要のみを記載する。
【００１９】
本実施形態で用いるＱＣＭ水晶センサ１２０は、水晶の薄板に電圧を印加すると、水晶の圧電逆効果によって結晶振動が励起されるという特性を利用している。つまり、ＱＣＭ水晶センサ１２０は、吸着部であるトナー吸着面１２１に付着したトナーの量を水晶片１２７（水晶振動子）の共振周波数の減少量によって検出する。
【００２０】
一般的に、水晶振動子を用いたＱＣＭデバイスの吸着物質量変化ΔＭと共振周波数変化Δｆとの関係は次の式（１）に示すＳａｕｅｒｂｒｅｙの式で表されることが知られている。
2014215311.tif 000003
・・・（１）
ここで、ｆ０は振動子の共振周波数、ρは水晶の密度（２．６４９×１０３［ｋｇ／ｍ３］）、μは水晶のせん断応力（２．９４７×１０１０［ｋｇ  ｍｓ］）、Ｂは有効振動面積（略電極面積）である。
【００２１】
例えば、水晶片１２７の共振周波数ｆ０が１０［ＭＨｚ］、トナー吸着面１２１にトナーを付着させた状態での共振周波数の変化量△ｆが１［Ｈｚ］であった場合、約５［ｎｇ／ｃｍ２］のトナーがトナー吸着面１２１に付着したことになる。
【００２２】
図２（ａ）において、トナー吸着面１２１と電極１２３とは、継ぎ目なく電気的につながっている。同様に図２（ｂ）において、トナー非吸着面１２２と電極１２４とは、継ぎ目なく電気的につながっている。なお、電極１２３、１２４は、電気的な外乱成分が入らないよう、表面が絶縁物質で被覆されている。
【００２３】
（現像装置の構成）
図３は、現像装置１０４の要部断面図である。
【００２４】
現像剤１１０は、主にトナーとキャリアとの２成分からなる。撹拌スクリュー１１８は、現像装置１０４内の現像剤１１０中のトナーとキャリアとを摩擦帯電させながら現像スリーブ１１１へと搬送する。現像スリーブ１１１は、回動可能な非磁性の筒状部材１５１と、磁力を有するマグネット１５２とを有する。マグネット１５２は、筒状部材１５１に内包されている。
【００２５】
現像スリーブ１１１は内包するマグネット１５２の磁力により、現像剤１１０を表面上に引き付ける。さらに、現像スリーブ１１１は、筒状部材１５１が回転することにより、現像剤１１０を矢印で示す回転方向の下流側へと搬送する。規制ブレード１１２は、現像スリーブ１１１にて搬送される現像剤１１０の量を規制する規制部である。現像スリーブ１１１に担持された現像剤１１０は、現像スリーブ１１１と規制ブレード１１２とが形成する僅少で一定な隙間を通過する。これにより、現像スリーブ１１１上に担持されるトナーの量が規制される。また、現像剤１１０が僅少な隙間を通過する際に、トナーおよびキャリアと、規制ブレード１１２との摩擦が促進され、トナーの帯電量を増加させる。
【００２６】
帯電量計測装置１０８は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー非吸着面１２２に現像装置１０４内のトナーが付着しないように、ＱＣＭ水晶センサ１２０を収容した構成となっている。帯電量計測装置１０８は、現像スリーブ１１１の回転方向において規制ブレード１１２よりも下流側に配置される。さらに、帯電量計測装置１０８は、トナー吸着面１２１が現像スリーブ１１１上の現像剤１１０と接触しないように配置されている。本実施形態では、例えば、トナー吸着面１２１と現像スリーブ１１１との距離を数［ｍｍ］以下とした。
【００２７】
図６は、現像装置１０４内のトナーの帯電量の変化を示す図である。図６において、横軸は時間を表し、縦軸はトナーの帯電量を示している。なお、実線は所望の帯電特性を有するトナーの帯電量の変化を示し、破線は所望の帯電特性よりも低い帯電特性を有するトナーの帯電量の変化を示している。現像装置１０４内に補給されたトナーは、撹拌スクリュー１１８により撹拌されると、トナー同士の摩擦によって所定値（Ｑ／Ｍ）Ｓとなるまで帯電される。そして、現像スリーブ１１１に供給されたトナーが規制ブレード１１２を通過する際に、帯電がさらに促進され、現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂまで上昇する。なお、目標値とは、現像装置１０４内のトナーが所望の帯電特性を有する場合、現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量の理論値に相当する。
【００２８】
一方、所望の帯電特性よりも低い帯電特性を有するトナーの帯電量は、現像スリーブ１１１に供給されたトナーが規制ブレード１１２を通過しても目標値（Ｑ／Ｍ）ｂとなるまで増加しない。つまり、トナーが所望の帯電特性を有していない場合、感光ドラム１１１上の静電潜像に付着するトナーの量が変化してしまうので、このトナーを用いて現像されたトナー像の濃度や色味が所望の濃度や色味とならない。
【００２９】
現像装置１０４内のトナーの帯電特性が変動する要因、即ち、トナーの帯電量が変動する要因には、画像形成装置の設置環境における温度や湿度、長期間の使用によるキャリアの経年劣化、トナー消費量、補給量の変化などが挙げられる。また、現像剤が使用されずに長時間放置された場合には画像形成装置内のトナーの帯電量が低下してしまう。そのため、現像装置１０４内の現像剤の撹拌を再開し始めてから現像装置１０４内のトナーの帯電量が安定するまで、帯電量は急激に変化する。
【００３０】
トナー帯電量が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂよりも低いトナーを用いて静電潜像を現像した場合には、このトナーの静電的な付着力が所望の付着力よりも小さいので、感光ドラム上に付着するトナーの量が増加してしまい、出力画像の濃度が濃くなってしまう。逆に、トナー帯電量が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂよりも高いトナーを用いて静電潜像を現像した場合には、このトナーの静電的な付着力が所望の付着力よりも大きいので、感光ドラム上に付着するトナーの量が減少してしまい、出力画像の濃度が薄くなってしまう。なお、所望の付着力とはトナーの帯電量が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂの場合にトナーが感光ドラムに静電的に付着する力である。
【００３１】
本実施形態では、トナーの帯電量の変動が生じたとしても、現像されるトナーの帯電量を計測した結果に基づいて、所望の濃度のトナー像を形成できる画像形成条件に制御する。本実施形態では、レーザスキャナから照射されるレーザ光の光量を制御するため、レーザ光の明滅タイミングを調整する。具体的には、感光ドラムに潜像形成する際のレーザ光を駆動させるための信号のパルス幅を変調する。これにより、感光ドラム上の表面電位が調整されるのでトナーの帯電量に応じて現像トナー量を制御することができる。つまり、トナー像の濃度を所望の濃度に調整することができる。
【００３２】
次にトナーの帯電量Ｑ／Ｍを計測する方法について説明する。
【００３３】
図５は、感光ドラム１０１、帯電装置１０２、レーザスキャナ１０３、現像装置１０４、ドラムクリーナ１０６、一次転写ローラ１１３を備えた画像形成ステーションの構成を示した制御ブロック図である。なお、図５は、説明の簡略化のため、感光ドラム１０１、帯電装置１０２、レーザスキャナ１０３、現像装置１０４、ドラムクリーナ１０６、一次転写ローラ１１３としている。
【００３４】
Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、Ｑ計測回路１１０２、Ｍ計測回路１１０３、電極用電源１１０４、スイッチ回路１１０５を有する。Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、現像スリーブ１１１上のトナーをトナー吸着面１２１に吸着させたり、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの質量Ｍを計測したり、トナー吸着面１２１に付着したトナーの電荷量Ｑを計測する。Ｑ／Ｍ計測部１１０１の回路構成については、後述の［Ｑ／Ｍ計測部の詳細説明］の項において説明する。また、コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６、γＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ：ルックアップテーブル）を作成するＬＵＴ作成部６０１、γＬＵＴを補正するＬＵＴ補正部６０２、レーザスキャナを制御するためのレーザ駆動信号を作成し出力するレーザドライバ６０３、ＲＡＭ６０４、ＲＯＭ６０５、ＣＰＵ６０６を有する。なお、画像形成装置１０は他のユニットを有してもよい。γＬＵＴの扱いについては後述する。
【００３５】
次に、図７を用いてトナー帯電量計測シーケンスを説明する。本実施形態において、ＣＰＵ６０６は画像データに応じて画像を形成している間、及び、パッチ画像を形成している間に現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量Ｑ／Ｍを検出する。
【００３６】
Ｓ１３０１にて、ＣＰＵ６０６は、帯電量計測装置１０８のトナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に、Ｑ計測回路１１０２のＱ計測用コンデンサＣ１（図１１）の充電を行う。本実施形態では、トナー吸着面１２１にトナーを静電的に吸着するための電位（トナー吸着電位と呼ぶ）を電極用電源１１０４から直接給電するのではなく、Ｑ計測回路１１０２のＱ計測用コンデンサＣ１（図１１）に一旦充電した後、Ｑ計測用コンデンサＣ１からトナー吸着面１２１に電力を供給する。なお、トナー吸着時に、電極用電源１１０４から直接給電しない理由は、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの電荷が電極用電源１１０４から放出されることを防止するためである。本工程の詳細については、図２０を用いて後述する。
【００３７】
Ｓ１３０２にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１に付着しているトナーの剥離を行う。Ｑ／Ｍ計測部１１０１がトナー吸着面１２１に付着しているトナーを剥離するための電位（トナー剥離電位と呼ぶ）を、電極１２３を介してトナー吸着面１２１に印加して、トナー吸着面１２１に付着したトナーを静電的に剥離させる。本工程の詳細については、図２１を用いて後述する。
【００３８】
Ｓ１３０３にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に、ステップＳ１３０１において充電されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の基準値Ｖ１と、水晶片１２７の共振周波数の基準値ｆ１をそれぞれ計測する。本工程の詳細については、図２２を用いて後述する。
【００３９】
Ｓ１３０４にて、ＣＰＵ６０６は、Ｑ計測回路１１０２に充電したトナー吸着電位を用いて、トナー吸着面１２１に静電的にトナーを吸着させる。本工程の詳細については、図２３を用いて後述する。
【００４０】
Ｓ１３０５にて、画像形成装置１０は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させた状態で、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２、及び、水晶片１２７の共振周波数ｆ２を計測する。
【００４１】
Ｓ１３０６にて、ＣＰＵ６０６はトナー吸着面１２１に付着したトナーの帯電量Ｑ／Ｍを検知する。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に計測した電位差の基準値Ｖ１と、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させた状態で計測した電位差Ｖ２とに基づいてトナー吸着面１２１に吸着したトナーの電荷量Ｑを算出する。更に、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に計測した共振周波数の基準値ｆ１と、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させた状態で計測した共振周波数ｆ２とから式（１）を用いて、トナー吸着面１２１に吸着したトナーの質量Ｍを算出する。そして、ＣＰＵ６０６は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６によって、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの電荷量Ｑを質量Ｍで除算することで、トナーの帯電量Ｑ／Ｍを検知することができる。
【００４２】
Ｓ１３０７にて、ＣＰＵ６０６は、計測を終了するか次の計測を行うかを判定する。本実施形態においては、画像形成工程を実施している間、トナー帯電量Ｑ／Ｍの計測を行っている。即ち、Ｓ１３０７において、ＣＰＵ６０６は、画像形成工程が実行中であればＳ１３０１へ移行し、画像形成工程が終了していればトナー帯電量の計測処理を終了する。
【００４３】
なお、一回の計測で感光ドラム１０１からトナー吸着面１２１に吸着されるトナー量は、数［μｇ］から数十［μｇ］程度の極微小な量であり、画像形成に影響を及ぼすことはない。
【００４４】
本実施形態において、図５のＬＵＴ補正部６０２は、計測したトナー帯電量を用いてＬＵＴ６０１を補正する。なお、ＬＵＴ６０１は転送された画像信号をレーザ駆動信号に変換するためのデータである。レーザドライバ６０３は、ＬＵＴ補正部６０２により補正されたＬＵＴ６０１の内容に従って、レーザ光の明滅タイミングを設定する。レーザスキャナ１０３は明滅タイミングが調整されたレーザ光１００によって感光ドラム１０１を露光すると、感光ドラム１０１上に帯電量計測装置１０８により計測されたトナー帯電量Ｑ／Ｍに適した静電潜像が形成される。
【００４５】
次に、図７のトナー帯電量計測シーケンスの各工程について詳細な説明を行う。なお、図１８は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の回路図であり、図１９はスイッチ回路１１０５のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替えるタイミングチャートを示す。
【００４６】
（回路構成）
図１８において、スイッチＳＷ１は、電極１２３にＱ計測回路１１０２を電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ２は、電極１２３にＭ計測回路１１０３を電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ３は、トナー非吸着面１２２の電極１２４にＭ計測回路１１０３を電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ４は、トナー吸着面１２１の電極１２３に電極用電源１１０４を電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ５は、トナー非吸着面１２２の電極１２４に電極用電源１１０４を電気的に接続または切断する。
【００４７】
Ｑ計測用コンデンサＣ１は、トナー電荷量Ｑを計測するためのコンデンサであり、トナー吸着電位に充電される。カップリングコンデンサＣ２は、トナー吸着面１２１の電極１２３とＭ計測回路１１０３との間に挿入され、高周波な発振信号のみを伝達する。カップリングコンデンサＣ３は、トナー非吸着面１２２の電極１２４とＭ計測回路１１０３との間に挿入され、高周波な発振信号のみを伝達する。抵抗Ｒ１、及びＲ２は、トナー吸着面１２１の電極１２３と、トナー非吸着面１２４の電極１２４との両方に電極用電位生成部１２３６を接続した時に２つの電極１２３、及び１２４が短絡することを防止する。
【００４８】
電位計１２３１は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位を計測する。電荷量算出部１２３２は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に計測されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の基準値Ｖ１と、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させた後に計測されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）に基づいて、電荷量Ｑを算出する。即ち、電荷量算出部１２３２は、トナー吸着面１２１にトナーが吸着されたときのＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の変化に基づいて、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの電荷量を検知する電荷量検知手段に相当する。発振回路１２３３は、水晶片１２７を発振する。なお、図１８の発振回路１２３３は、ロジックＩＣと抵抗とコンデンサによって構成される発振回路の一例である。なお、発振回路１２３３の構成は必ずしも本構成に限定されず、他の発振回路を使用しても構わない。周波数計測部１２３４は、発振回路１２３３の発振周波数を計測する。質量算出部１２３５は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に測定された発振周波数ｆ１と、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させた状態で測定された発振周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）から質量Ｍを算出する。即ち、質量算出部１２３５は、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの質量を検知する質量検知手段に相当する。
【００４９】
電極用電位生成部１２３６は、トナー吸着電位や現像バイアス、トナー剥離電位、０［Ｖ］電位を出力する。現像スリーブ用電源１２３７は、現像スリーブ１１１に現像バイアスを印加する。本実施形態では、例えば、電圧値が＋３００［Ｖ］と−１２００［Ｖ］とで周期的に変化するパルス期間と、電圧値が一定となるブランク期間とを交互に有する現像バイアス（以降、ブランクパルスと称す。）が現像スリーブ１１１に印加される。なお、現像バイアスの直流成分は−４５０［Ｖ］である。ここで、現像バイアスは本構成に限定されず、直流電圧や正弦波であってもよく、現像装置１０４の構成やトナーの組成に応じて適宜決定すればよい。
【００５０】
（タイミングチャート）
図１９のタイミングチャートは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及びＳＷ５のＯＮ又はＯＦＦの状態と、ブランクパルスが印加された現像スリーブ１１１の電位と、トナー吸着面１２１の表面電位と、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差との関係を示している。実線９０１はトナー吸着面１２１の表面電位である。点線９０２は現像スリーブ１１１に印加されるブランクパルスの電位である。１点鎖線９０３はＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差である。なお、Ｑ計測用コンデンサは接地されているので、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差はＱ計測用コンデンサＣ１の電位そのものである。
【００５１】
以下の説明において、説明を簡素化するためにブランク期間を１パルスとした。また、各シーケンス中のパルス数も説明を簡素化するために１または２パルスにしている。
【００５２】
（トナー吸着電位の充電）
図２０を用いて、トナー帯電量計測シーケンス（図７）に示したトナー吸着電位の充電シーケンス（Ｓ１３０１）を説明する。
【００５３】
Ｓ１３１１にて、ＣＰＵ６０６は、電極用電源１１０４からトナー吸着電位を出力する。ここでは、Ｑ計測用コンデンサＣ１にトナー吸着電位を充電するためのトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を電極用電源１１０４から出力する。
【００５４】
Ｓ１３１２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＮにする。スイッチＳＷ１、及びＳＷ４をＯＮにすると電極用電源１１０４とＱ計測用コンデンサＣ１が接続される。これにより、Ｑ計測用コンデンサＣ１にトナー吸着電位の充電が開始される。例えば、Ｑ計測用コンデンサＣ１に−２００［Ｖ］の電位が残っている場合について以下に説明する。
【００５５】
トナー吸着面１２１はスイッチＳＷ１を介してＱ計測用コンデンサＣ１と接続されるので、電気的な抵抗がほとんど無い。一方、トナー吸着面１２１と電極用電源１１０４とはスイッチＳＷ４と抵抗Ｒ１とを介して接続されている。そのため、時刻ｔ１においてスイッチＳＷ１、及びＳＷ４をＯＮにした場合、トナー吸着面１２１の表面電位は電気的な抵抗のないＱ計測用コンデンサＣ１の電位−２００［Ｖ］と等しくなる。更にスイッチＳＷ５がＯＮとなるのでトナー非吸着面１２２とトナー吸着面１２１が同電位になる。
【００５６】
Ｓ１３１３にて、ＣＰＵ６０６は、Ｑ計測用婚宴差Ｃ１の両端の電位差が＋１５０［Ｖ］となるまで待機する（待機１）。電極用電源１１０４からトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が出力される場合、図１９のｔ１〜ｔ６に示す様に、Ｑ計測用コンデンサＣ１はトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］となるまで充電される。この充電時間はＱ計測用コンデンサＣ１に残っている電位とＱ計測用コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の時定数により決まる。
【００５７】
Ｓ１３１３において、トナー吸着面１２１にもトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加される。時刻ｔ２〜ｔ３およびｔ４〜ｔ５において、現像スリーブ１１１の電位−１２００［Ｖ］に対してトナー吸着面１２１の電位＋１５０［Ｖ］が＋１３５０［Ｖ］高いので、トナー吸着面１２１に現像スリーブ１１１上のトナーが吸着する。但し、次の工程でトナー吸着面１２１上のトナーが除去されるので、Ｓ１３１３においてトナー吸着面１２１にトナーが吸着しても問題無い。また、充電期間中にトナー吸着面１２１に吸着したトナーの電荷は、トナー吸着面１２１と接続された電極用電源１１０４を通して放電される。
【００５８】
なお、Ｓ１３１３において、ＣＰＵ６０６は、例えば、予め決められた時間だけ待機するか、又は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差を測定するためのセンサを備え、このセンサによる測定結果が目標値＋１５０［Ｖ］となるまで待機する構成とすればよい。
【００５９】
Ｑ計測用コンデンサＣ１へのトナー吸着電位の充電が完了したら、Ｓ１３１４へ移行し、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１をＯＮからＯＦＦに切り替えて、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電気的な接続を切断する。これにより、Ｑ計測用コンデンサＣ１に充電されたトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を保持する。
【００６０】
以上により、トナー吸着電位の充電の処理（Ｓ１３０１）を終了する。
【００６１】
（計測前のトナー除去）
Ｓ１３０１の処理により充電が完了した後、トナー吸着面１２１に吸着しているトナーの除去を行う。図２１を用いて、トナー帯電量計測シーケンス（図７）に示したトナー除去シーケンス（Ｓ１３０２）を説明する。
【００６２】
Ｓ１３２１にて、ＣＰＵ６０６は、電極用電源１１０４からトナー剥離電位を出力させる。本実施形態のＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１に付着しているトナーを剥離するために、電極用電源１１０４によって−１０５０［Ｖ］のトナー剥離電位をトナー吸着面１２１に印加する。
【００６３】
Ｓ１３２２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ４、及びＳＷ５をＯＮにする。スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５をＯＮにすると電極用電源１１０４とトナー吸着面１２１とトナー非吸着面１２２の２つの電極１２３、１２４が接続されてトナー剥離電位−１０５０［Ｖ］が供給される。トナー吸着面１２１とトナー非吸着面１２２に−１０５０［Ｖ］のトナー剥離電位が印加されて、トナー吸着面１２１のトナーの剥離が開始される。なお、スイッチＳＷ５をＯＮにしてトナー非吸着面１２２にもトナー剥離電位が供給されている理由は、帯電量計測装置１０８のＱＣＭ水晶センサ１２０が破壊されてしまうことを防止するためである。
【００６４】
Ｓ１３２３にて、ＣＰＵ６０６は一定期間待機する（待機２）。図１９の時刻ｔ７〜ｔ８およびｔ９〜ｔ１０において、実線９０１で示すトナー吸着面の電位（−１０５０［Ｖ］）は、点線９０２で示す現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）よりも１３５０［Ｖ］低い。よって、トナー吸着面１２１上のトナーが現像スリーブ１１１に移動することで、トナー吸着面１２１のトナーが剥離する。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１上のトナーが十分に剥離されるまで待機する。なお、Ｓ１３２３において、ＣＰＵ６０６は、例えば、予め決められた時間だけ待機する。
【００６５】
トナー吸着面１２１上のトナーが剥離した後、Ｓ１３２４にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５をＯＦＦにすることにより、トナー吸着面１２１上のトナーの除去を完了する。なお、本シーケンスではＱ計測回路１１０２とトナー吸着面１２１との間のスイッチＳＷ１が常にＯＦＦで有るので、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位は＋１５０［Ｖ］のトナー吸着電位に保持され続ける。
【００６６】
（トナー吸着前の計測シーケンス）
図２２を用いて、トナー帯電量計測シーケンス（図７）に示したトナー吸着前の計測シーケンス（Ｓ１３０３）を説明する。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前にＳ１３０３の計測シーケンスを実行し、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の基準値Ｖ１と、水晶片１２７の共振周波数ｆ１とを計測する。
【００６７】
Ｓ１３３１にて、ＣＰＵ６０６は、電極用電源１１０４から現像バイアスを出力する。基準値の計測中にトナー吸着面１２１へトナーが吸着しない様にするために、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１に現像バイアスを印加して、現像スリーブ１１１とトナー吸着面１２１とが同電位となるように制御する。即ち、ＣＰＵ６０６は、電極用電源１１０４から現像スリーブ１１１にブランクパルスを供給する。なお、トナーが現像スリーブ１１１からトナー吸着面１２１に吸着しなければ、電極用電源１１０４からトナー吸着面１２１に供給されるブランクパルスと現像スリーブ用電源１２３７から現像スリーブ１１１に供給されるブランクパルスとは多少の電位差があっても良い。ここで、図１９においてトナー吸着面１２１に印加されるブランクパルスは、現像スリーブ１１１に印加されるブランクパルスより２０［Ｖ］高い。例えば、パルス期間においては電圧値が＋３２０［Ｖ］と−１１８０［Ｖ］とで周期的に変化し、ブランク期間においては電圧値が−４３０［Ｖ］となっている。
【００６８】
Ｓ１３３２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＮにする。電極用電源１１０４から発振回路１２３３にブランクパルスが直接印加されると、発振回路１２３３の素子が破壊されてしまうので、発振回路１２３３はカップリングコンデンサＣ２、Ｃ３を備えている。
【００６９】
カップリングコンデンサＣ２及びＣ３は高周波の信号を通すが、直流の信号と低周波の信号を通さない。発振回路１２３３の発振周波数を５［ＭＨｚ］とすると周期が０．２［μｓ］である。現像バイアスの変化時間をこの周期より長い、例えば２［μｓ］にして、カップリングコンデンサＣ２、Ｃ３の容量を５［ＭＨｚ］の発振信号は通し、変化時間が２［μｓ］の現像バイアスの変動は遮断するような値にする。これにより、数［Ｖ］で動作する発振回路１２３３に高電位の現像バイアスが印加されるのを防ぐことができる。
【００７０】
Ｓ１３３３にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ１を計測する。ここでは、ＣＰＵ６０６は、ブランク期間（例えば、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間）に、電位計１２３１によりＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差を電位計１２３１によって計測する。このブランク期間に電位差Ｖ１の計測を行う理由は、パルス期間に放射される電磁波の影響を避けるためである。計測された電位差Ｖ１は、トナー吸着前電位Ｖ１として電荷量算出部１２３２に記録される。なお、Ｑ計測回路１１０２はスイッチＳＷ１がＯＦＦであるので、他の回路とは独立している。計測時間を短縮するために、トナー吸着前の基準値Ｖ１を計測する処理は次のステップと並行して実施されてもよい。
【００７１】
Ｓ１３３４にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナーを吸着させる前に、水晶片１２７の共振周波数ｆ１を計測する。ここでは、ＣＰＵ６０６は、ブランク期間（例えば、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間）に周波数計測部１２３４によって発振回路１２３３の発振周波数を計測する。このブランク期間に共振周波数ｆ１の計測を行う理由は、カップリングコンデンサＣ２、及びＣ３で完全に取り除けない数［Ｖ］以下の微少な電位変化の影響を避けるためである。計測された周波数ｆ１は、トナー吸着前周波数ｆ１として質量算出部１２３５に記録される。
【００７２】
そして、Ｓ１３３５において、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＦＦにしてトナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１の計測を終了する。なお、トナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１との各々を複数回計測する構成としてもよい。この構成とする場合、トナー吸着前のブランク期間中に繰り返し計測されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の平均をトナー吸着前電位Ｖ１とし、トナー吸着前のブランク期間中に繰り返し計測された共振周波数の平均をトナー吸着前周波数ｆ１とする。これにより、トナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１とを算出するのに要する時間が増えてしまうが、検出精度を向上させることができる。
【００７３】
（トナー吸着）
次に、図２３を用いて、トナー帯電量計測シーケンス（図７）に示したトナー吸着シーケンス（Ｓ１３０４）を説明する。
【００７４】
Ｓ１３４１にて、ＣＰＵ６０６は、ＱＣＭ水晶センサ１２０の故障を防止するため、電極用電源１１０４からトナー吸着用電位を出力する。
【００７５】
トナー非吸着面１２２もトナー吸着面１２１と同電位になるように、電極用電源１１０４からトナー非吸着面１２２にトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を出力する。
【００７６】
Ｓ１３４２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１、及びＳＷ５をＯＮにする。スイッチＳＷ１をＯＮにすることによりトナー吸着面１２１とＱ計測用コンデンサＣ１が接続され、Ｑ計測用コンデンサＣ１に充電されたトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］がトナー吸着面１２１に印加される。これにより、トナー吸着面１２１に現像スリーブ１１１上のトナーが吸着される。この時、スイッチＳＷ５もＯＮにすることでトナー非吸着面１２２にもトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加され、帯電量計測装置１０８の破壊が防げる。
【００７７】
Ｓ１３４３にて、ＣＰＵ６０６は、一定期間待機する（待機３）。時刻ｔ１４〜ｔ１５（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（＋１５０［Ｖ］）よりも６００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１上の電荷量が多いトナーの一部がトナー吸着面１２１に吸着する。さらに、実線９０１（図１９）で示すように、トナー吸着面１２１は吸着したトナーの負の電荷によりその電位が負の方向に変化する。時刻ｔ１５（図１９）において、トナー吸着面１２１の電位は＋１００［Ｖ］になる。
【００７８】
時刻ｔ１５〜ｔ１６（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（＋１００［Ｖ］）より２００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面１２１にトナーは移動しない。このとき、トナー吸着面１２１の電位は＋１００［Ｖ］のままである。
【００７９】
時刻ｔ１６〜ｔ１７（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（＋１００［Ｖ］）よりも１３００［Ｖ］低いので、現像スリーブ１１１上のトナーがトナー吸着面１２１に吸着する。実線９０１（図１９）で示すように、トナー吸着面１２１はトナーが吸着すると、その電位が−５０［Ｖ］になる。時刻ｔ１７〜ｔ１８（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（−５０［Ｖ］）より３５０［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面１２１にトナーは移動しない。
【００８０】
時刻ｔ１８〜ｔ１９（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（−５０［Ｖ］）より１１５０［Ｖ］低いので、現像スリーブ１１１上のトナーがトナー吸着面１２１に吸着する。実線９０１（図１９）で示すように、トナー吸着面１２１はトナーが吸着すると、電位が−２００［Ｖ］になる。
【００８１】
時刻ｔ１９〜ｔ２０（図１９）において、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）はトナー吸着面１２１の電位（−２００［Ｖ］）よりも２５０［Ｖ］低いので、現像スリーブ１１１上のトナーがトナー吸着面１２１に吸着する。このとき、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）とトナー吸着面１２１の電位（−２００［Ｖ］）との電位差が微小であるので、トナー吸着面１２１に吸着されるトナーの量は微量である。
【００８２】
ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面１２１にトナー吸着電位を供給した後、一定期間待機する（待機３）。なお、Ｓ１３４３において、ＣＰＵ６０６は、例えば、予め決められた時間だけ待機する。Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位は、トナー吸着面１２１に吸着したトナーの電荷に応じて低下する。この電位の変化量がトナーの電荷量Ｑに相当する。
【００８３】
Ｓ１３４４にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ５をＯＦＦにしてトナー吸着面１２１へのトナーの吸着を停止させる。この時、Ｑ計測用コンデンサＣ１はトナー吸着面１２１から切り離されているので、トナー吸着により変化したＱ計測用コンデンサＣ１の電位が保持される。
【００８４】
（ＱとＭの計測）
トナー吸着面１２１にトナーが吸着されると、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量計測シーケンス（図７）に示したトナー吸着状態での帯電量の計測シーケンス（Ｓ１３０５）を実行する。即ち、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着状態でのＱ計測用コンデンサＣ１の電位Ｖ２と、トナー吸着状態での水晶片１２７の共振周波数ｆ２の計測を行う。ここで、現像バイアスはパルス期間とブランク期間とを有するので、時刻ｔ２１〜ｔ２２（図１９）の期間にＱ計測用コンデンサＣ１の電位Ｖ２と共振周波数ｆ２とが計測される。なお、トナー吸着状態での電位差Ｖ２と共振周波数ｆ２との計測シーケンスは、図２２に示したトナー吸着前の計測シーケンスと同様の方法で計測されるので、ここでの説明を省略する。
【００８５】
（電荷量Ｑの算出）
電荷量算出部１２３２では、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの電荷量Ｑの算出を行う。電荷量Ｑは、トナー吸着前電位Ｖ１、トナー吸着状態での電位Ｖ２、Ｑ計測用コンデンサＣ１の容量値Ｃに基づき、式（２）で算出できる。
Ｑ＝Ｃ×（Ｖ１−Ｖ２）  ・・・（２）
【００８６】
（質量Ｍの算出）
質量算出部１２３５では、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの質量Ｍの算出を行う。質量Ｍは、トナー吸着前周波数ｆ１、トナー吸着状態での共振周波数ｆ２に基づき、式（３）で算出できる。なお、式（３）は式（１）を変形したものである。
2014215311.tif 000004
・・・（３）
【００８７】
（帯電量Ｑ／Ｍの算出）
トナーの帯電量Ｑ／Ｍは、Ｑ計測回路１１０２で計測した電荷量Ｑと、Ｍ計測回路１１０３で計測した質量Ｍとに基づいて算出される。トナーの帯電量Ｑ／Ｍは、図１９のタイミングチャートで示すｔ２２以降の電荷量Ｑと質量Ｍの算出が終わった直後に演算される。
【００８８】
トナー帯電量Ｑ／Ｍの算出は式（４）で算出される。
Ｑ／Ｍ＝（電荷量Ｑ）／（質量Ｍ）  ・・・（４）
【００８９】
また、トナーの電荷量Ｑ及び質量Ｍは、トナー吸着面１２１の電極面積をＳとすると、単位面積当たりの電荷量Ｑ／Ｓ、単位面積当たりの質量Ｍ／Ｓとすることができる。
【００９０】
以上、トナー吸着面１２１に吸着させたトナーの質量Ｍと電荷量Ｑを正確に計測し、これらから現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量、すなわち現像に用いられるトナー帯電量が正確に検出される。
【００９１】
（階調補正制御工程）
以下、画像信号を補正するためのγＬＵＴを更新する更新処理について説明する。
【００９２】
図８は、画像信号と画像濃度との関係を示すグラフである。画像形成装置１０は、固有の階調特性を有しており、入力された画像信号に応じて形成した画像濃度が所望の濃度（以降、ターゲット濃度と称す。）とならない。以下の説明において、画像信号と画像濃度との関係は、例えば図８（ａ）の「実際の階調特性」に示す関係となった場合について説明する。画像形成装置の階調特性としては、入力された画像信号に対する出力画像の濃度もしくは明度等が線形なものとなることが好まれる。コントローラ１１０７のＬＵＴ作成部６０１は、所望の階調特性を得るために、図８（ａ）の「実際の階調特性」を逆変換し、その関係を表す階調補正テーブルである「γＬＵＴ」を作成する（例えば図８（ｂ）の一点鎖線）。
【００９３】
γＬＵＴは、以下の工程により作成される。画像形成装置１０は、予め設定してある複数画像信号に基づき、階調の異なるパッチ画像感光ドラム１０１上に形成する。そして、感光ドラム１０１に対向した位置に配置された光学センサ６０７が前述の階調の異なるパッチ画像の濃度を検知する。
【００９４】
ＣＰＵ６０６は、パッチ画像の画像信号とパッチ画像の濃度を検知した結果との対応関係を線形補間する。これにより、ＣＰＵ６０６は画像信号と画像濃度との対応関係、即ち、階調特性を取得する。ＣＰＵ６０６は、この階調特性に基づき、γＬＵＴを作成する。このγＬＵＴは、複数階調のパッチ画像を出力する必要があり、短時間で作成することが難しい。環境変動や材料変動等の影響によって、印刷中にγＬＵＴにズレが生じて、所望の画像濃度が得られなくなってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、印刷中等の短い時間でγＬＵＴを補正する階調補正制御を行う。
【００９５】
ＣＰＵ６０６は、コントローラ１１０７に画像データが入力されると、この画像データに含まれる画像信号をγＬＵＴを用いて補正する。補正された画像信号に対して、ハーフトーン処理、ＰＷＭ処理が行われると、画像信号はレーザ駆動信号としてレーザドライバ６０３に入力される。これにより、レーザスキャナ１０３がレーザ駆動信号に応じてレーザ光を感光ドラム１０１に照射し、静電潜像を形成する。その後、現像装置１０４により、静電潜像にトナーが現像され、中間転写ベルト１１５を経て紙へ転写され、定着装置１０７により定着されて出力される。
【００９６】
γＬＵＴは、ＲＯＭ６０５などの不揮発性メモリ等の記憶媒体に予め記憶されている。γＬＵＴが更新されるタイミングは、例えば、画像形成装置１０の電源ＯＮ直後や所定ページ分の画像を印刷した後、もしくは著しく階調が変化している可能性がある場合などに行う。
【００９７】
（基準トナー帯電量計測）
このγＬＵＴ作成シーケンスと同時に、基準トナー帯電量計測処理を行う。以下、基準トナー帯電量計測処理を図９に基づいて説明する。
【００９８】
まず、画像形成装置１０の電源がＯＮされると、ＣＰＵ６０６はトナーの帯電量を上昇させるために現像装置１０４内の現像スリーブ１１１と撹拌スクリュー１１８との回転駆動を開始する（Ｓ７０１）。以降の説明において、画像形成工程を開始する前に現像スリーブ１１１と撹拌スクリュー１１８とを回転駆動させる工程は前回転工程と称す。
【００９９】
次に、ＣＰＵ６０６は前述のパッチ画像を形成させる（Ｓ７０２）と共に、現像装置１０４がパッチ画像を現像している間、トナー帯電量計測シーケンス（図７）を実施する（Ｓ７０３）。
【０１００】
ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量計測シーケンス（図７）を実施してトナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍとを算出すると共に、トナー帯電量計測シーケンスを実施した時刻ｔｎを計測する（Ｓ７０４）。そして、ＣＰＵ６０６は、トナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍからトナー帯電量Ｑ／Ｍを検出し（Ｓ７０５）、この値をメモリに保持する（Ｓ７０６）。
【０１０１】
続いて、ＣＰＵ６０６は、現像装置１０４が予め設定されている数のパッチ画像を現像し終えたか否かを判定する（Ｓ７０７）。Ｓ７０７において、現像装置１０４が予め設定されている数のパッチ画像を全て現像し終えていなければ、ＣＰＵ６０６はＳ７０４へ移行する。
【０１０２】
現像装置１０４が予め設定されている数のパッチ画像を全て現像し終えていれば、ＣＰＵ６０６はＳ７０８へ進む。そして、ＣＰＵ６０６は、パッチ画像を現像している期間の内、時刻ｔｎに計測されたトナー帯電量Ｑ／Ｍｎを比較し、帯電量の最大値を基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆとして決定し（Ｓ７０８）、メモリに保持する（Ｓ７０９）。
【０１０３】
なお、各時刻ｔｎに計測されたトナー帯電量Ｑ／Ｍｎの最大値が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂに達していない場合、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量Ｑ／Ｍｎの推移から基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆを予測する構成としてもよい。
【０１０４】
（γＬＵＴ補正制御）
上記に示したように基準γＬＵＴ作成後、画像データに含まれる画像信号を基準γＬＵＴを用いて補正することで、所望の画像濃度となるような画像信号を得ている。しかし、前述したように、基準γＬＵＴを用いても補正された画像信号に応じて形成された画像の濃度と所望の画像濃度とにズレが生じてしまう。
【０１０５】
そこで本実施形態では、トナー帯電量計測シーケンスで取得したトナー帯電量Ｑ／Ｍに応じて、γＬＵＴを補正する制御を行う。図１０は、画像形成と並行して実行されるγＬＵＴの補正処理を示したフローチャートである。
【０１０６】
まず、コントローラ１１０７に画像データが入力されると（Ｓ７１１）、ＣＰＵ６０６は、画像データに応じた画像を形成するための画像形成工程を開始する（現像ＯＮ）と共に、トナー帯電量計測シーケンスを開始する（ＱＣＭセンサＯＮ）（Ｓ７１２）。画像形成装置１０は、トナー帯電量計測シーケンス（図７）を実施してトナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍとを算出すると共に、トナー帯電量計測シーケンスを実施した時刻ｔｎを計測し、メモリに保持する（Ｓ７１３）。
【０１０７】
次に、ＣＰＵ６０６は、トナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍとからトナー帯電量Ｑ／Ｍを算出する（Ｓ７１４）。
【０１０８】
そしてＳ７１５にて、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量Ｑ／Ｍと予めメモリに保持してある基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆとの差（偏差ΔＱ／Ｍ）を式（５）を用いて算出する。
ΔＱ／Ｍ＝｜Ｑ／Ｍｒｅｆ−Ｑ／Ｍ｜  ・・・（５）
【０１０９】
そして、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上か否かを判定する。閾値αは、現像剤の種類、トナーとキャリアとの比率等によって異なる基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆに応じて決定される。本実施形態において、例えば基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆ＝−６０［μＣ／ｇ］では、α＝３［μＣ／ｇ］とした。トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α未満の場合（Ｓ７１５：ＮＯ）、ＣＰＵ６０６はＳ７１９へ進む。
【０１１０】
Ｓ７１９にて、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴが予め記憶されている基準γＬＵＴであるか否かを判定する。γＬＵＴが基準γＬＵＴである場合（Ｓ７１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７１３へ移行する。一方、γＬＵＴが基準γＬＵＴではない場合（Ｓ７１９：ＮＯ）、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴとして基準γＬＵＴに変更する（Ｓ７２０）。その後、ＣＰＵ６０６はＳ７１３へ移行する。
【０１１１】
トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上の場合（Ｓ７１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７１６へ進む。Ｓ７１６にて、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍに応じてγＬＵＴを補正する。
【０１１２】
トナー帯電量が変化することによる階調特性の変動を図１１の模式図に基づいて説明する。画像信号に対する画像濃度は、トナー帯電量の変化により、図１１に示すような挙動を示す。従って、本実施形態では、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍに基づき、γ補正部６０２によってγＬＵＴを補正する構成とした。例えば、γＬＵＴに係数ｋを乗じる構成とする。ここで、係数ｋは式（６）によって算出される
ｋ＝（Ｑ／Ｍｎ）／（Ｑ／Ｍｒｅｆ）  ・・・（６）
なお、トナー帯電量Ｑ／Ｍｎは時刻ｔｎにおいて計測されたトナー帯電量である。
【０１１３】
ＣＰＵ６０６は、図１０のＳ７１６において、γＬＵＴに前述の係数ｋを乗じて補正した後、補正されたγＬＵＴをメモリに保持する（Ｓ７１７）。
【０１１４】
本実施形態において、現像スリーブ１１１が帯電量計測装置１０８に最も近づく位置（計測位置）から現像スリーブ１１１が感光ドラム１０１に最も近づく位置（現像位置）まで回転するのに要する時間Ｔｑｃｍが式（７）を満たすように現像スリーブ１１１の回転速度は決定される。ここで、レーザスキャナ１０３からのレーザ光１００が照射される感光ドラム１０１上の位置（露光位置）から現像位置まで感光ドラム１０１上の静電潜像が移動するのに要する時間をＴｅｔｄとする。また、画像形成条件をトナー帯電量に基づいて制御するのに要する時間をＴｐとする。
Ｔｑｃｍ≧Ｔｅｔｄ＋Ｔｐ  ・・・（７）
【０１１５】
図１２は露光位置（ｔ＿ｅｘ）、計測位置（ｔ＿ｍｅａｓ）、現像位置（ｔ＿ｄｅｖ）を表す模式図である。式（７）が成り立つように帯電量計測装置１０８の計測位置が設定されれば、露光位置において照射されるレーザ光の明滅タイミングが計測位置において検出されたトナー帯電量に応じて制御される。このレーザ光により露光された感光ドラム１０１上の静電潜像が現像位置に到達すると、計測位置において帯電量が検出されたトナーが静電潜像に供給されるので、感光体上に所望の濃度の画像を形成することができる。
【０１１６】
図１０において、ＣＰＵ６０６は、画像形成工程が終了している（現像ＯＦＦ）か否かを判定する（Ｓ７１８）。Ｓ７１８において現像装置１０４が画像データに応じた画像を現像している場合（Ｓ７１８：ＮＯ）、Ｓ７１３のトナー帯電量計測シーケンスへ移行する。
【０１１７】
一方、Ｓ７１８において現像装置１０４が画像データに応じた画像を現像し終えている場合（Ｓ７１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴを基準γＬＵＴに変更し（Ｓ７２１）、補正処理を終了する。この補正処理は１ページ分の画像が形成される毎に繰り返し実行される。
【０１１８】
本実施形態によれば、スキャナによって読み取った画像や外部のＰＣから転送された画像を印刷している間に現像装置１０４内のトナーの帯電量が変化してしまう場合でも、所望の濃度のトナー像を形成することができる画像形成条件を設定することができる。これにより、現像装置１０４内のトナーの帯電量が変動した場合であっても、画像品質のよい画像を安定して印刷することが可能となる。
【０１１９】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、図１２及び式（７）を満たす構成において、リアルタイム制御を行っているが、計測位置と露光位置とが近いので、信号の遅れ等で少しでも遅延が生じた場合に、画像形成条件の制御が間に合わない可能性がある。
【０１２０】
そこで、第２の実施形態では、計測位置から現像位置までの時間Ｔｑｃｍを長くとるために、現像装置１０４の構成を変更する。図２４は、第２の実施形態に係る現像装置１０４の概略構成図である。画像形成装置の動作、及び、トナー帯電量計測シーケンスの動作は、第１の実施形態と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。図２４に示す現像装置１０４は、ハイブリット現像方式である。第１の実施形態にて示した図１２の現像装置と、本実施形態の現像装置との違いを以下に説明する。
【０１２１】
現像スリーブ１１１と感光ドラム１０１の間に、現像ローラ６１０を追加する。現像スリーブ１１１に担持された現像剤１１０を現像ローラ６１０上に現像し、現像ローラ６１０にはトナー２０のみが担時される。現像ローラ６１０の回転により現像ローラ６１０上のトナーが現像位置へ搬送され、感光ドラム１０１上の静電潜像を現像する。本構成の場合、規制ブレード１１２を通過した後の現像スリーブ１１１上のトナーと対向する位置に帯電量計測装置１０８を配置した場合であっても、現像位置までの時間を第１の実施形態よりも長くすることができる。
【０１２２】
本実施形態によれば、現像装置１０４内のトナーが計測位置から現像位置に到達するまでの時間Ｔｑｃｍを長くすることができる。
【０１２３】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、現像スリーブ１１１上のトナーが規制ブレード１１２を通過してから現像位置に到達するまでの経路において、現像スリーブ１１１と対向する位置に帯電量計測装置１０８が配置されている。
【０１２４】
しかし、図１２、及び式（７）の条件が成り立たない場合には、リアルタイムに階調制御を行うことができない。例えば、印刷速度を増加させるために現像スリーブ１１１の回転速度を増加させた装置や、小型化するために現像スリーブ１１１の直径が小さな装置などは、式（７）の条件を満たすことができない可能性がある。
【０１２５】
第３の実施形態では、画像形成条件をリアルタイムに制御できない場合であっても、トナー帯電量を予測した結果に応じて画像形成条件が制御される。
【０１２６】
図１３は、出力画像の濃度が変動する様子を表した図である。式（７）を満たすような構成であれば、例えば図１３（ａ）に示すように、トナー帯電量が検出される検出タイミングにて検出された結果に基づき、画像形成条件が即座に制御されるので、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍを閾値α未満に抑制することができる。
【０１２７】
しかし、式（７）を満たさない構成であれば、例えば図１３（ｂ）に示すように、検出タイミングから検出結果に基づいて画像形成条件が制御される制御タイミングまでの間に画像が形成されてしまう。そのため、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍを閾値α未満に抑制することができない。そこで、本実施形態においては、トナー帯電量Ｑ／Ｍを繰り返し検出した結果に基づいてトナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上になるタイミングを予測し、当該タイミングにおいて階調制御が実施される構成とする。
【０１２８】
図１４は、本実施形態におけるγＬＵＴの補正処理のフローチャートである。なお、画像形成装置の構成は、第１の実施形態と同様であるので、ここでの詳細な説明を省略する。
【０１２９】
まず、コントローラ１１０７に画像データが入力されると（Ｓ７３１）、ＣＰＵ６０６は、画像データに応じた画像を形成するための画像形成工程を開始する（現像ＯＮ）と共に、トナー帯電量計測シーケンスを開始する（Ｓ７３２）。
【０１３０】
次に、ＣＰＵ６０６は、時刻ｔｎにおいてトナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍを計測し（Ｓ７３３）、その計測結果に基づいてトナー帯電量Ｑ／Ｍｎを算出する（Ｓ７３４）。
【０１３１】
次いで、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍを算出し、偏差ΔＱ／Ｍが閾値α未満か否かを判定する（Ｓ７３５）。偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上の場合（Ｓ７３５：ＮＯ）、ＣＰＵ６０６は、式（６）を用いて算出された係数ｋをγＬＵＴに乗ずることでγＬＵＴを補正する（Ｓ７４５）。その後、ＣＰＵ６０６はＳ７４２へ進む。
【０１３２】
一方、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α未満の場合（Ｓ７３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６は、Ｓ７３３で計測した時刻ｔｎ、Ｓ７３４で算出したトナー帯電量Ｑ／Ｍｎ、計測点Ｎをメモリに記憶する（Ｓ７３６）。ここで、計測点Ｎは、計測開始からの計測回数であり、最初の計測であれば、Ｎ＝１となる。
【０１３３】
次に、ＣＰＵ６０６は、計測点Ｎが２以上か否かを判定する（Ｓ７３７）。即ち、ＣＰＵ６０６は、トナーの帯電量を２回以上検出しているか否かを判定する。計測回数Ｎが２未満の場合（Ｓ７３７：ＮＯ）、ＣＰＵ６０６はＳ７３３へ移行し、トナー帯電量の検出を続ける。計測回数Ｎが２以上の場合（Ｓ７３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７３８へ進む。
【０１３４】
このとき、計測回数Ｎが２以上の場合、少なくとも２回のトナー帯電量Ｑ／Ｍｎ−１、Ｑ／Ｍｎ・・・のデータが記憶されている。ＣＰＵ６０６は、最新の検出結果Ｑ／Ｍｎと最新の検出結果の１つ前の検出結果Ｑ／Ｍｎ−１とを用いて、時間に対するトナー帯電量の予測式を求める。
【０１３５】
図１５は、第３の実施形態のトナー帯電量の検出結果と制御タイミングとの関係を表した図である。図１５の時刻ｔ４においてＣＰＵ６０６が予測式を算出する場合、ＣＰＵ６０６は、図１５の時刻ｔ３、及びｔ４におけるトナー帯電量Ｑ／Ｍ３、Ｑ／Ｍ４に基づいて、トナー帯電量の予測式を算出する（Ｓ７３８）。予測式として式（８）が得られる。
2014215311.tif 000005
・・・（８）
【０１３６】
ＣＰＵ６０６は、基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆから閾値α分シフトしたトナー帯電量Ｑ／Ｍｅｓｔを式（８）の変数Ｙに代入し、制御タイミングｔｘを算出する（Ｓ７３９）。
【０１３７】
ＣＰＵ６０６は、制御タイミングｔｘとなると階調制御を行う必要がある。そのため、ＣＰＵ６０６は、露光位置から現像位置までの時間Ｔｅｔｄ、画像形成条件を制御するのに要する時間Ｔｐを考慮し、式（９）を満たすか否かを判定する（Ｓ７４０）。
（ｔｘ−ＴＴ）＜（ｔｎ＋ｔ１）  ・・・（９）
ここで、ＴＴは、ＴｅｔｄとＴｐを足した時間である。
【０１３８】
式（９）を満たさない場合（Ｓ７４０：ＮＯ）、ＣＰＵ６０６は制御タイミングｔｘとなる前に、再度トナー帯電量を検出することができると判定し、Ｓ７３３へ移行する。一方、（９）式を満たす場合（Ｓ７４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量Ｑ／Ｍｅｓｔを用いて、式（６）から得られる係数ｋをγＬＵＴに乗ずることでγＬＵＴを補正する（Ｓ７４１）。
【０１３９】
ＣＰＵ６０６は、補正したγＬＵＴをメモリに記憶し（Ｓ７４２）、画像信号をγＬＵＴを用いて補正する階調制御を行う（Ｓ７４３）。
【０１４０】
そして、ＣＰＵ６０６は、画像形成工程が終了している（現像ＯＦＦ）か否かを判定する（Ｓ７４４）。Ｓ７４４において現像装置１０４が画像データに応じた画像を現像している場合（Ｓ７４４：ＮＯ）、Ｓ７３３のトナー帯電量計測シーケンスへ移行する。
【０１４１】
一方、Ｓ７４４において現像装置１０４が画像データに応じた画像を現像し終えている場合（Ｓ７４４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴを補正する補正処理を終了する。
【０１４２】
以上、トナー帯電量を予測して、階調制御を行う方法について説明した。しかし、図１０の閾値をαより厳しい条件βに変更し、より細かく制御することで、計測位置と制御位置とが異なる場合でも、実際のトナー帯電量との誤差を小さくできる方法もある。また、本実施形態では、２つの点を用いて時間の予測を行ったが、３以上の点を用いて予測しても構わない。
【０１４３】
本実施形態によれば、トナー帯電量の偏差が所定値よりも大きくなるタイミングを予測することで、トナー帯電量が所定値以上変動する前に、適切な画像形成条件に設定することができる。
【０１４４】
＜第４の実施形態＞
第１の実施形態では、トナー帯電量計測手段としてＱＣＭ水晶センサ１２０を備えた帯電量計測装置１０８を図３に示す計測位置に１つだけ配置し、現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量を検出する方法について説明した。しかし、現像スリーブ１１１の軸線方向でトナー帯電量が異なる場合に１つの計測位置にて検出されたトナー帯電量に基づいて画像形成条件が制御されてしまうと、感光ドラム１０１の軸線方向で濃度が異なる画像が形成されてしまう可能性がある。つまり、第１の実施形態のＱＣＭ水晶センサ１２０が現像スリーブ１１１の軸線方向に１つしか設置されていないので、現像スリーブ１１１の軸線方向におけるトナー帯電量のムラを抑制することができない。
【０１４５】
そこで、第４の実施形態では、現像スリーブ１１１の軸線方向に、少なくとも２つの帯電量計測装置１０８を配置する構成とする。さらに、帯電量計測装置１０８により検出されたトナー帯電量に応じて検出位置毎にγＬＵＴを設定できる構成とする。
【０１４６】
図１６は、図３の矢印Ａ方向から見た現像装置１０４の要部概略図である。図１６において、例えば現像スリーブ１１１の軸線方向に５つの帯電量計測装置１０８が配置されている。帯電量計測装置１０８はそれぞれ独立に駆動する。帯電量計測装置１０８の位置に従って、図１６の（ａ）〜（ｅ）に示すように、予めエリア（領域）分けを行う。ＣＰＵ６０６は、このエリア毎にγＬＵＴを設定できる。基準γＬＵＴは第１の実施形態と同様に予め記憶されている。なお、基準γＬＵＴは全てのエリアで共通とする。また、図９に示す基準トナー帯電量計測処理はエリア毎に行う。γＬＵＴの補正処理は、エリア毎に独立に実施される。
【０１４７】
本実施形態によれば、現像スリーブ１１１の軸線方向に帯電量計測装置１０８を少なくとも２つ配置し、各位置において階調制御を行う。これにより、現像スリーブ１１１の軸線方向のトナー帯電量に変動が生じた場合であっても、現像スリーブ１１１の軸線方向における濃度ムラを抑制する画像形成条件を設定することができる。
【０１４８】
＜第の５実施形態＞
第４の実施形態では、複数の帯電量計測装置１０８が同じ基準γＬＵＴを保持する構成であった。そのため、例えば、現像スリーブ１１１と感光ドラム１０１の間の距離が、現像スリーブ１１１の軸線方向で変動した場合、トナー帯電量Ｑ／Ｍの変動に応じた階調制御を行っても、出力画像濃度は不安定になってしまう可能性があった。
【０１４９】
そこで、第５の実施形態では、複数の帯電量計測装置１０８により帯電量が検出された現像スリーブ１１１上のエリア毎のトナーを用いて感光ドラム１０１上にパッチ画像が形成され、光学センサ６０７がパッチ画像の濃度を検知する構成とする。光学センサ６０７はエリア毎に形成されるパッチ画像（測定用画像）の濃度を検知する濃度検知手段として、各エリアに１つずつ配置される。そして、帯電量計測装置１０８により検出されるトナー帯電量Ｑ／Ｍと、光学センサ６０７により検知されるパッチ画像の濃度とに基づいて、トナー帯電量Ｑ／Ｍの変動以外の原因による画像濃度の変動を抑制するために、エリア毎に基準γＬＵＴを作成する。
【０１５０】
図１７は、第５の実施形態に係るγＬＵＴ作成シーケンスのフローチャートである。なお、第１の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【０１５１】
まず、画像形成装置１０の電源がＯＮされると、ＣＰＵ６０６は、トナーの帯電量を上昇させるために現像装置１０４内の現像スリーブ１１１と撹拌スクリュー１１８との回転駆動を開始する（Ｓ７５１）。
【０１５２】
次に、ＣＰＵ６０６は、パッチ画像を形成させる（Ｓ７５２）と共に、現像装置１０４がパッチ画像を現像している間、トナー帯電量計測シーケンス（図７）を開始する（Ｓ７５３）。
【０１５３】
ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量計測シーケンスを実施してトナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍとを算出すると共に、トナー帯電量計測シーケンスを実施した時刻ｔｎを計測する（Ｓ７５４）。そして、ＣＰＵ６０６は、トナー電荷量Ｑとトナー質量Ｍとからトナー帯電量Ｑ／Ｍを検出し（Ｓ７５５）、この値をメモリに保持する（Ｓ７５６）。この時、感光ドラム１０１上のパッチ画像の濃度を、光学センサ６０７を用いて計測する。光学センサ６０７は、反射型光学センサを用いる。ただし、パッチ画像の濃度を検知するデバイスは、画像濃度が検知できれば、このセンサに限ったものではない。
【０１５４】
続いて、ＣＰＵ６０６は、複数の帯電量計測装置１０８で計測されたトナー帯電量Ｑ／Ｍ間の差分（Ｑ／Ｍ差分値）を算出し、各Ｑ／Ｍ差分値が閾値σより小さいか否かを判定する（Ｓ７５７）。閾値σは、例えばσ＝１に設定する。Ｑ／Ｍ差分値の少なくとも１つが閾値σ以上である場合（Ｓ７５７：ＮＯ）、γＬＵＴ作成シーケンスを終了する。一方、Ｑ／Ｍ差分値のいずれも閾値σより小さい場合（Ｓ７５７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７５８に進む。
【０１５５】
Ｓ７５８において、ＣＰＵ６０６は複数の光学センサ６０７で計測されたパッチ画像の濃度値に基づき、パッチ画像の濃度の差分（濃度差分値）を算出し、各濃度差分値が閾値ψより大きいか否かを判定する。閾値ψは、例えばψ＝０．１に設定する。濃度差分値がいずれも閾値ψ以下である場合（Ｓ７５８：ＮＯ）、γＬＵＴ作成シーケンスを終了する。一方、濃度差分値の少なくとも１つが閾値ψより大きい場合（Ｓ７５８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７５９へ進む。
【０１５６】
Ｓ７５９において、ＣＰＵ６０６は、各帯電量計測装置１０８により検出されたトナー帯電量Ｑ／Ｍがほぼ変化していないにも拘わらず、パッチ画像の濃度を検知した結果が変動しているので、トナー帯電量Ｑ／Ｍ以外の要因により濃度が変動していると判定する。そこで、ＣＰＵ６０６は、エリア毎に基準γＬＵＴを設定する（Ｓ７５９）。
【０１５７】
その後、ＣＰＵ６０６は、エリア毎に設定されたγＬＵＴをメモリに保持し（Ｓ７６０）、γＬＵＴ作成シーケンスを終了する。
【０１５８】
［第５の実施形態の効果］
トナー帯電量以外の要因で画像濃度が変動した場合であっても、画像濃度を安定して出力するためのＬＵＴが現像剤担持体の軸線方向に分割させたエリア毎に設定されるので、画像濃度の変動を抑制することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図４】
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