(57)【要約】【課題】トナーを用いる画像形成装置において、常時安定した出力画像を得るために現像されるトナーの帯電量を正確に検出するための技術を提供する。【解決手段】現像装置は、トナー担持体が搬送するトナーを吸着するための電極が表面に形成された検知部材と、前記検知部材の位置を制御する制御手段と、前記検知部材に吸着したトナーの質量および電荷量を測定する測定手段と、前記測定したトナーの質量および電荷量とを用いてトナーの帯電量を算出する算出手段とを備え、前記制御手段は、前記検知部材にトナーを吸着させる際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材に対し吸着が生じる位置に前記検知部材を移動させ、前記検知部材に吸着したトナーの質量と電荷量を測定する際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材への吸着が生じない位置に前記検知部材を移動させる。【選択図】図９
2014219455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に用いるトナーの帯電量を測定する現像装置であって、
トナーを担持し搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体が搬送するトナーを吸着するための電極が表面に形成された検知部材と、
前記検知部材の位置を制御する制御手段と、
前記検知部材に吸着したトナーの質量を測定する質量測定手段と、
前記検知部材に吸着したトナーの電荷量を測定する電荷量測定手段と、
前記質量測定手段にて測定したトナーの質量と、前記電荷量測定手段にて測定したトナーの電荷量とを用いてトナーの帯電量を算出する算出手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記検知部材にトナーを吸着させる際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材に対し吸着が生じる位置に前記検知部材を移動させ、
前記検知部材に吸着したトナーの質量と電荷量を測定する際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材への吸着が生じない位置に前記検知部材を移動させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記検知部材に前記トナー担持体が担持するトナーを吸着させる位置は、前記トナー担持体のトナーの搬送方向において、トナーが感光体の表面に形成された静電潜像の現像にて使用される位置よりも前の位置であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記検知部材は、前記トナー担持体のトナーの搬送方向に対して回転方向が平行になるような回転軸を有する円の円弧上を移動することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記検知部材を少なくとも２つ備え、
複数の前記検知部材それぞれは、前記トナー担持体のトナーの搬送方向に対して回転方向が平行になるような回転軸を有する同一の円の円弧上の互いに異なる位置を移動することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記検知部材のトナーを吸着させる表面の曲率は、前記検知部材が移動する円の円弧と同じ曲率であることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記検知部材の移動方向はトナーの搬送方向に対して所定の一方向に規制され、
前記制御手段は、
前記検知部材にトナーを吸着させる際に、前記検知部材と前記トナー担持体との距離が縮まるように移動させ、
前記検知部材に吸着したトナーの電荷量と質量とを測定する際に、前記前記検知部材と前記トナー担持体との距離が広がるように移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項７】
前記検知部材に吸着したトナーを除去するトナー除去手段を更に有し、
前記検知部材に吸着したトナーの電荷量と質量とを測定した後に、前記トナー除去手段は、前記検知部材へのトナーの吸着が生じない位置で、前記検知部材に吸着したトナーを除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記検知部材は、表面に吸着した物質の質量に応じて振動状態が変化する振動子からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記振動子は、水晶振動子であることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記トナー担持体は円柱形状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現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体に静電的にトナーを付着させて画像形成を行う画像形成装置では、静電潜像の現像に利用されるトナーの帯電量が、印刷画像の品質を決める重要な要素となっている。すなわち、トナー帯電量が目標値よりも小さい場合には、トナーの静電的付着力が弱いので、感光体に付着するトナーの量（以降、載り量と称す。）が増加し、印刷された画像の濃度が濃くなってしまう。
【０００３】
一方、トナー帯電量が目標値よりも大きい場合には、トナーの静電的付着力が強いので、感光体に付着するトナーの載り量が減少し、印刷された画像の濃度が薄くなってしまう。トナー帯電量が変動する要因は、画像形成装置の設置環境における温度・湿度や、長期間の使用によるキャリアの経年劣化が知られている。これらのことから、印刷される画像の濃度を所望の濃度にするためには、現像される直前のトナー帯電量を把握し、このトナー帯電量に応じて画像形成条件を制御する必要がある。
【０００４】
特許文献１において、画像形成装置内でトナーの帯電量を測定する技術が開示されている。特許文献１では、圧電性結晶共振器（ピエゾ素子）と電極からなるプローブにトナーを吸着させ、圧電性結晶共振器の周波数変化から吸着されたトナーの質量Ｍを算出する。それとともに、磁気ブラシローラから圧電性結晶共振器上の電極にトナーが移動することにより磁気ブラシローラ上で変化する電荷量Ｑを測定する。
【０００５】
特許文献２において、濃度変動のない安定した出力画像を得るために、予測されたトナー消費量、トナー補給量および攪拌する時間をもとにトナーの帯電量を推測し、画像処理条件を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５００６８９７号
【特許文献２】特開２０１０−１０２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、トナー帯電量Ｑ／Ｍ（Ｑ：トナー電荷量、Ｍ：トナー質量）を検出するためのプローブが、感光体に対する現像位置の下流側に配置されている。そのため、現像動作を行っている際の現像されるトナーそのもののトナー帯電量を正確に測定することができない。また、プローブにトナーを吸着・剥離させる際には、反転電力供給部によりプローブに正負の電圧をかけることで行っているが、感光体上の静電潜像をトナーで現像するために現像手段に備えられた磁気ブラシローラに高圧が印加される。これによって、現像手段内のトナーが磁気ブラシローラからプローブに吸着、あるいは、プローブから剥離され、プローブに吸着されたトナー量が変化するので、現像動作中に正確なトナーの質量Ｍ、及び電荷量Ｑを測定することができない。
【０００８】
特許文献２では、現像剤が経年劣化してしまうと、トナー帯電量の推測値が実際のトナー帯電量と異なってしまうので、この推測値に基づいて画像形成条件が制御されたとしても出力画像の濃度が所望の濃度とならない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、検知部材に吸着させたトナーの量が変動してしまうことを抑制し、トナーの帯電量を高精度に検出することができる画像形成条件を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、画像形成に用いるトナーの帯電量を測定する現像装置であって、トナーを担持し搬送するトナー担持体と、前記トナー担持体が搬送するトナーを吸着するための電極が表面に形成された検知部材と、前記検知部材の位置を制御する制御手段と、前記検知部材に吸着したトナーの質量を測定する質量測定手段と、前記検知部材に吸着したトナーの電荷量を測定する電荷量測定手段と、前記質量測定手段にて測定したトナーの質量と、前記電荷量測定手段にて測定したトナーの電荷量とを用いてトナーの帯電量を算出する算出手段とを備え、前記制御手段は、前記検知部材にトナーを吸着させる際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材に対し吸着が生じる位置に前記検知部材を移動させ、前記検知部材に吸着したトナーの質量と電荷量を測定する際に、前記トナー担持体が担持するトナーが前記検知部材への吸着が生じない位置に前記検知部材を移動させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知部材に吸着させたトナーの量が変動してしまうことを抑制し、トナーの帯電量を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電子写真画像形成装置の構成例の概略を示す図。
【図２】ＱＣＭ水晶センサの構成例を示す図。
【図３】実施例１に係る現像装置の構成例を示す図。
【図４】現像装置内のトナーの帯電量の変化を示す図。
【図５】Ｑ／Ｍ測定及び画像形成のための概要構成を示すブロック図。
【図６】Ｑ／Ｍ測定の概要動作を示すフローチャート。
【図７】Ｑ／Ｍ測定のための電気構成を示す回路図。
【図８】Ｑ／Ｍ測定のための動作を示すタイミングチャート。
【図９】実施例１に係るトナー帯電量測定装置の位置の変化を示す図。
【図１０】Ｑ／Ｍ測定の中でトナー吸着電位の充電動作を示すフローチャート。
【図１１】Ｑ／Ｍ測定の中でＱとＭの測定動作を示すフローチャート。
【図１２】Ｑ／Ｍ測定の中でトナー吸着動作を示すフローチャート。
【図１３】画像信号と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図１４】基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆ測定処理動作を示すフローチャート。
【図１５】画像形成時にγＬＵＴを補正する際に実行される処理を示すフローチャート。
【図１６】トナー帯電量による階調特性変動を示す模式図。
【図１７】実施例２に係る現像装置の構成を示す図。
【図１８】実施例２に係るトナー帯電量測定装置の位置の変化を示す図。
【図１９】実施例３に係る現像装置の構成を示す図。
【図２０】実施例３に係るトナー帯電量測定装置の位置の変化を示す図。
【図２１】実施例４に係るトナー吸着電極の取り付け位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施例１＞
［装置構成］
図１は、本実施例に係る電子写真方式の画像形成装置の概略構成図である。
【００１４】
画像形成装置１０は、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を備える。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。
【００１５】
感光ドラム１０１の表面には感光層が形成されている。即ち、感光ドラム１０１は感光体として機能する。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。
【００１６】
中間転写ベルト１１５は矢印Ｂ方向へ回転駆動される。各感光ドラム１０１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。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。中間転写ベルト１１５上のトナー像は、二次転写ローラ１１４と中間転写ベルト１１５とが形成する二次転写ニップ部Ｔｅで、給紙カセットから搬送されてきた記録紙Ｐに転写され、定着装置１０７で熱と圧力を加えられて定着される。画像が定着された記録紙Ｐは、排紙トレイ１１７上に排紙される。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、現像装置１０４内のトナーの帯電量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帯電量に基づいて、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の光量を制御する工程である。
【００１７】
（ＱＣＭ水晶センサの構成）
本実施例において、トナー粒子の質量を測定するＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）水晶センサ１２０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、トナー吸着面電極１２１、トナー非吸着面電極１２２、トナー吸着面側の電極端子１２３、トナー非吸着面側の電極端子１２４、および水晶片１２７（水晶振動子）から構成される。なお、トナー吸着面電極１２１は第１の電極に相当し、トナー非吸着面電極１２２は第２の電極に相当する。
【００１８】
図２（ａ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー吸着面電極１２１がある第１の面の構成を示す図であり、図２（ｂ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー非吸着面電極１２２がある第２の面の構成を示す図である。ＱＣＭ水晶センサ１２０に関しては、例えば特許第３７２５１９５号にその測定原理等が詳細に記載されており、ここでは概要のみを記載する。
【００１９】
本願発明で用いるＱＣＭ水晶センサ１２０は、水晶片１２７の薄板に電極を付けて電圧を印加すると、水晶の圧電逆効果によって結晶振動（厚みズリ振動）が励起されるという特性を利用する。また、一般にＱＣＭ水晶センサは、水晶振動子の電極表面に付着した微少な量の質量変化を振動子の共振周波数の減少量によって検出する装置であり、例えば、真空蒸着装置の膜厚検出モニターとして採用されている。つまり、水晶振動子は、電極表面に付着した物質の質量に応じて振動状態が変化する。
【００２０】
一般に、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。
2014219455.tif 000003
・・・（式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、共振周波数が１０［ＭＨｚ］（ｆ０＝１０［ＭＨｚ］）の振動子の電極にトナーを吸着させたときの周波数の変化量が１［Ｈｚ］（△ｆ＝１［Ｈｚ］）であった場合、約５［ｎｇ／ｃｍ２］のトナーが電極に付着したことになる。
【００２２】
図２（ａ）において、水晶片１２７の第１の面上に形成されたトナー吸着面電極１２１と電極端子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）において水晶片１２７の第２の面上に形成されたトナー非吸着面電極１２２と電極端子１２４とは、継ぎ目なく電気的につながっている。本実施例において、電極端子１２３、及び１２４は、電気的な外乱成分が入らないよう、表面を絶縁物質で被覆している。
【００２３】
（現像装置の構成）
図３は、本実施例に係る現像装置１０４の要部断面図である。現像装置１０４は、現像スリーブ１１１、規制ブレード１１２、撹拌スクリュー１１８、およびセンサ回転部材１１９を備える。さらに現像装置１０４は、トナー吸着面電極１２１、エアーノズル１２５、センサ位置移動用モータ１４１、モータ動作制御回路１００８を備える。センサ回転部材１１９は、センサ位置移動用モータ１４１、及び、モータ動作制御回路１００８によって、中心点Ｏを基準として回転駆動される。また、トナー帯電量測定装置１０８は検知部材にて用いられる前述のＱＣＭ水晶センサ１２０を備える。
【００２４】
現像剤１１０は、主にトナー粒子と現像キャリアとの２成分からなる。撹拌スクリュー１１８は、現像剤１１０のトナー粒子と現像キャリアとを摩擦帯電させると共に、現像剤１１０を現像スリーブ１１１へ搬送する。現像スリーブ１１１は、円柱形状のトナー担持体であり、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の磁力により、現像剤１１０を筒状部材１５１の表面に担持する。そして、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（搬送方向）の下流側へと搬送する。即ち、現像スリーブ１１１は、現像装置１０４内のトナーを担持する現像剤担持体として機能する。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とにより、現像スリーブ１１１上に担持される量を規制される。また、現像剤１１０が僅少な隙間を通過する際に、トナー粒子、キャリア、規制ブレード１１２の接触摩擦が促進され、トナー粒子の帯電量を増加させる。
【００２６】
トナー帯電量測定装置１０８は、現像スリーブ１１１の回転方向（搬送方向）において規制ブレードの下流トナー帯電量測定装置１０８は、中心点Ｏを中心として回転駆動された場合、トナー吸着面電極１２１の表面が現像スリーブ１１１と対向する位置で、現像スリーブ１１１と僅少な隙間ができるように配置される。モータ動作制御回路１００８は、ＣＰＵ６０６（図５）から転送されるセンサ回転部材１１９の回転角度、回転速度、回転方向を示す制御信号に従って、センサ位置移動用モータ１４１に入力するべきパルス波の数と周波数を制御する。センサ位置移動用モータ１４１は、モータ動作制御回路１００８によって入力されたパルス波の数、及び周波数に応じてセンサ回転部材１１９を回転駆動する。エアーノズル１２５はコンプレッサ（不図示）を備え、トナー吸着面電極１２１の表面に付着したトナーを除去するために、トナー吸着面１２１にエアーを吹き付ける。
【００２７】
（トナー帯電量の説明）
図４は、現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量の変化を示す図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸はトナー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粒子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粒子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粒子は、撹拌スクリュー１１８により撹拌されると、トナー粒子同士の摩擦によってトナー帯電量が所定値（Ｑ／Ｍ）Ｓまで帯電される。そして、現像スリーブ１１１に担持されたトナー粒子は規制ブレード１１２を通過する際に、トナー粒子がさらに帯電される。そのため、規制ブレード１１２を通過し終えた現像スリーブ１１１上のトナー粒子のトナー帯電量は、トナー粒子が感光ドラム１０１に移動するのに十分な電荷を保持する値（Ｑ／Ｍ）ｂまで上昇する。
【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、その帯電量が目標値（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。これにより、トナーの帯電量が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂ未満のトナーによって現像されたトナー像は、所望の濃度や色味とならない。つまり、トナー帯電量Ｑ／Ｍを高精度に測定するためのトナー帯電量測定装置１０８の最適な配置場所は、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、且つ、現像位置よりも上流の位置である。本実施例では、図３で示すように、トナー帯電量測定装置１０８を配置した。
【００２９】
トナー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・湿度や、長期間の使用による現像キャリアの経年劣化、トナー消費量、または、補給量の変化が挙げられる。さらに、画像形成装置が画像を形成しない状態、即ち、現像装置１０４内のトナーが撹拌されない状態で長時間放置された場合には現像装置１０４内のトナーの帯電量が低下してしまう。そのため、画像形成装置１０による画像形成を久しぶりに開始する場合、現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量は急激に変化する。
【００３０】
トナー帯電量は環境変動や経年劣化のようにゆっくりと変化する場合もあるし、トナー消費や補給の影響および装置立ち上げ直後のように、比較的短時間に変化する場合がある。トナー帯電量が短時間の内に変化する場合、１ページ分の画像を形成している間にトナー帯電量の変動が生じる可能性がある。
【００３１】
従って、トナーの帯電量の変動が生じた場合であっても、トナー帯電量の検出結果に基づいてトナー載り量が所望の量となるように画像形成条件を制御することで出力画像の濃度変動を低減させることができる。
【００３２】
本実施例では、感光ドラム１０１に静電潜像を形成する際のレーザ光の明滅タイミングを制御し、トナーの帯電量に応じた静電潜像を形成する。これにより、感光ドラム１０１上のトナー載り量を制御して、出力画像の濃度変動を低減させる。
【００３３】
［Ｑ／Ｍ測定の概要］
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と、Ｑ／Ｍ計測部１１０１と、モータ動作制御回路１００８と、コントローラ１１０７とで構成される制御ブロック図である。感光ドラム１０１は、図１の感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、及び１０１Ｂｋを簡略化したものである。他の帯電装置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についても同様に、図１の対応するユニットを簡略化したものである。なお、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の詳細な構成は、図１１を用いて詳細に説明する。
【００３４】
Ｑ測定回路１１０２は、電荷量測定手段として機能し、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナー粒子の電荷Ｑを測定する。Ｍ測定回路１１０３は、質量測定手段として機能し、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナー粒子の質量Ｍを測定する。電極用電源１１０４は、現像スリーブ１１１上のトナー粒子をトナー吸着面電極１２１に静電的に吸着させるための電位（以降、トナー吸着電位と称す）を生成する。スイッチ回路１１０５は、Ｑ測定回路１１０２、Ｍ測定回路１１０３、電極用電源１１０４、およびトナー帯電量測定装置１０８の電気的な接続を必要に応じて切り替える。Ｑ／Ｍ算出部１１０６は、Ｑ測定回路１１０２にて検出した電荷ＱとＭ測定回路１１０３にて検出した質量Ｍとからトナーの帯電量Ｑ／Ｍを算出する。
【００３５】
コントローラ１１０７は、トナー帯電量Ｑ／Ｍの算出や画像形成に必要な処理を行う。コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６の他、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）６０１、ＬＵＴ補正部６０２、レーザドライバ６０３、ＲＡＭ６０４、ＲＯＭ６０５、ＣＰＵ６０６等で構成される。ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）６０１は、ＲＡＭ６０４、又はＲＯＭ６０５に記憶された変換テーブル（以降、γＬＵＴと称す。）を用いて、画像信号をレーザ駆動信号に変換する。なお、レーザ駆動信号とは、レーザスキャナ１０３から照射されるレーザ光１００の明滅タイミングを制御するために、レーザスキャナ１０３に入力される信号である。ＬＵＴ補正部６０２は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６により算出されたトナー帯電量に基づいてγＬＵＴを補正する。レーザドライバ６０３は、レーザ駆動信号をレーザスキャナ１０３へ出力する。ＲＡＭ６０４は、書き換え可能なデータを保持する。ＲＯＭ６０５は、予めデータを保持する。ＣＰＵ６０６は、画像形成装置１０全体の各種処理を実行する。
【００３６】
次にトナー帯電量計測シーケンスを図５と、図６で示すフローチャート図を用いて説明する。
【００３７】
Ｓ１３０１において、コントローラ１１０７はトナー吸着電位の充電を行う。本実施例では、トナー帯電量測定装置１０８のトナー吸着面電極１２１にトナーを静電的に吸着するために、電極用電源１１０４からトナー吸着面電極１２１にトナー吸着電位を直接給電するのではなく、Ｑ測定回路１１０２に一度充電している。これは、電極用電源１１０４とトナー吸着面電極１２１が電気的に接続された状態でトナー吸着面電極１２１にトナーが付着すると、このトナーの電荷が電極用電源１１０４から放出されてしまい、トナー吸着面電極１２１に付着させたトナーの電荷量を測定することができないからである。なお、本処理の詳細については図１０を用いて後述する。
【００３８】
Ｓ１３０２において、コントローラ１１０７はトナー吸着面電極１２１に付着したトナーを除去する。本実施例では、コントローラ１１０７がエアーノズル１２５からトナー吸着面電極１２１にエアーを吹き付けることにより、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナーを除去する。
【００３９】
Ｓ１３０３において、コントローラ１１０７は、トナー吸着面１２１トナーを吸着させる前に、Ｓ１３０１において充電されたＱ測定回路１１０２の電位（基準値）Ｖ１と、水晶片１２７の発振周波数の基準値ｆ１とをＱ／Ｍ計測部１１０１に計測させる。なお、本処理の詳細については図１１を用いて後述する。Ｓ１３０４において、コントローラ１１０７は、トナー帯電量測定装置１０８のトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる。このとき、Ｑ測定回路１１０２に充電したトナー吸着電位を用いて現像スリーブ１１１上のトナー粒子をトナー吸着面電極１２１に静電的に吸着させる。なお、本処理の詳細については図１２を用いて後述する。Ｓ１３０５において、コントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させた状態で、Ｑ測定回路１１０２の電位Ｖ２と、水晶片１２７の発振周波数ｆ２とをＱ／Ｍ計測部１１０１に計測させる。トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナー粒子の電荷量Ｑと質量Ｍは、Ｓ１３０３において計測された電位Ｖ１、及び発振周波数ｆ１と、Ｓ１３０４において計測された電位Ｖ２、及び発振周波数ｆ２とに基づいて算出される。
【００４０】
Ｓ１３０６において、コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６により、トナー吸着面電極１２１に付着させたトナー粒子の帯電量を検出する。そして、Ｓ１３０７において、コントローラ１１０７は、トナー帯電量の測定を終了するか、トナー帯電量の測定を続けるのかを判定する。トナー帯電量の測定を続ける場合（Ｓ１３０７にてＹＥＳ）、コントローラ１１０７はＳ１３０１に戻る。本実施例においては、画像形成工程を実施している間、コントローラ１１０７がトナー帯電量の測定を続ける構成とした。即ち、Ｓ１３０７において、コントローラ１１０７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シーケンスを終了する。
【００４１】
なお、トナー帯電量を測定するためにトナー吸着面電極１２１に吸着されるトナー粒子の量は、数［μｇ］から数十［μｇ］の極微小な量であり、感光ドラム１０１上に形成される画像の濃度に影響を及ぼすことはない。
【００４２】
ＬＵＴ補正部６０２は、トナー帯電量の計測シーケンスにおいて測定されたトナーの帯電量に基づき、γＬＵＴを補正すると共に、補正されたγＬＵＴをＲＡＭ６０４に格納する。レーザドライバ６０３はＬＵＴ６０１から出力されるレーザ駆動信号に従ってレーザ光１００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上にトナー帯電量に適した静電潜像を形成する。
【００４３】
図７はＱ／Ｍ計測部１１０１の回路構成図であり、図８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である。
【００４４】
図７においてスイッチＳＷ１は、トナー吸着面電極１２１にＱ測定回路１１０２を電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ２は、トナー吸着面電極１２１にＭ測定回路１１０３を接続または切断する。スイッチＳＷ３はトナー非吸着面電極１２２にＭ測定回路１１０３を接続または切断する。
【００４５】
スイッチＳＷ４は、トナー吸着面電極１２１に電極用電源１１０４を接続または切断する。スイッチＳＷ５はトナー非吸着面電極１２２に電極用電源１１０４を接続または切断する。
【００４６】
コンデンサＣ１はトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる前に、トナー吸着電位に充電される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２の両方に電極用電位生成部１２３６を接続した時に、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２とが短絡しないための抵抗である。
【００４７】
電位計１２３１は、コンデンサＣ１の電位を測定する電位計である。電荷量算出部１２３２は、トナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させる前に測定されたコンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ１と、トナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させた状態で測定されたコンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）に基づいて、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナーの電荷量Ｑを算出する。発振回路１２３３は、ＱＣＭ水晶センサを発振するための発振回路であり、ロジックＩＣと抵抗とコンデンサとで構成される。なお、発振回路１２３３の構成は必ずしも本構成に限定されず、他の構成の発振回路を使用しても構わない。
【００４８】
周波数測定部１２３４は、発振回路の発振周波数を測定する。質量算出部１２３５は、トナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させる前の水晶片１２７の発振周波数ｆ１と、トナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させた状態で測定された水晶片１２７の発振周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）に基づいて、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナーの質量Ｍを算出する。電極用電源１２３６は、トナー吸着電位や現像バイアス、０［Ｖ］電位を生成する。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。
【００４９】
図８のタイミングチャートは、現像スリーブ１１１の表面電位と、トナー吸着面電極１２１の表面電位と、コンデンサＣ１の両端の電位差と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及びＳＷ５のＯＮ又はＯＦＦの状態との関係を示している。実線９０１はトナー吸着面電極１２１の表面電位を示している。点線９０２は現像スリーブ１１１の表面電位を示している。一点鎖線９０３はコンデンサＣ１の両端の電位差を示している。
【００５０】
本実施形態では、現像スリーブ用電源１２３７が、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。）を現像スリーブ１１１に印加する。つまり、現像バイアスの直流成分は−４５０［Ｖ］となる。尚、ブランク期間は、説明を簡素化するために１パルスとしている。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パルス、又は２パルスにしている。なお、図８の下部に示しているＳ１３０１〜Ｓ１３０５は図６のトナー帯電量の計測シーケンスにおける各シーケンスの番号に対応する。
【００５１】
以下、トナー帯電量の計測シーケンス（図６）の各工程を図７から図１２に基づいて説明する。
【００５２】
図９は、トナー帯電量測定装置１０８の位置を示す図である。図９（ａ）はトナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させる前の、トナー帯電量測定装置１０８の位置を表し、図９（ｂ）はトナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させるときの位置を表し、図９（ｃ）はコンデンサＣ１の両端の電位差、及び、水晶片１２７の発振周波数を測定するときの、トナー帯電量測定装置１０８の位置を表している。図９に示す矢印の方向に、センサ回転部材１１９が回転すると、トナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１に近づいたり、又は、トナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１から離れたりする。
【００５３】
［トナー吸着電位の充電（Ｓ１３０１）］
Ｓ１３０１の充電シーケンスを図１０に基づいて説明する。コントローラ１１０７は、Ｓ１３１０にて、モータ動作制御回路１００８によりセンサ位置移動用モータ１４１を駆動して、トナー吸着面電極１２１を図９（ａ）の位置に移動させる。これにより、センサ位置移動用モータ１４１は、センサ回転部材１１９をＣＷ方向へ回転させることで、トナー吸着面電極１２１を現像スリーブ１１１に近づいた位置から退避させる。
【００５４】
次いで、Ｓ１３１１にてコントローラ１１０７は、電極用電位生成部１２３６によりトナー吸着電位を出力させる。
【００５５】
Ｓ１３１２にてコントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＮにする。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４とをＯＮにすると、電極用電位生成部１２３６とコンデンサＣ１が接続される。これにより、コンデンサＣ１にトナー吸着電位（＋１５０［Ｖ］）の充電が開始される。スイッチＳＷ１をＯＮにすると、トナー吸着面電極１２１はスイッチＳＷ１を介してＱ測定回路１１０２と直結される。スイッチＳＷ１をＯＮにした直後のトナー吸着面電極１２１の表面電位（実線９０１）は、トナー吸着面電極１２１と電極用電位生成部１２３６との間に抵抗Ｒ１があるので、コンデンサＣ１の両端の電位差（一点鎖線９０３）と等しくなる。図８のタイミングチャートにおいて、トナー吸着面電極１２１の表面電位、及び、コンデンサＣ１の両端の電位差が−２００［Ｖ］の例を示している。このとき、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との電位差による破壊を防止するために、スイッチＳＷ５もＯＮにしてトナー非吸着面電極１２２にもトナー吸着電位（＋１５０［Ｖ］）を印加する。
【００５６】
Ｓ１３１３にてコントローラ１１０７は、コンデンサＣ１の電位が＋１５０［Ｖ］となるまで、コンデンサＣ１を充電し続ける。なお、コンデンサＣ１は端子の一方が接地されているので、コンデンサＣ１の両端の電位差はコンデンサの電位に相当する。図８に示す充電期間ｔ１〜ｔ２は、コンデンサＣ１の電位とコンデンサＣ１の容量と抵抗Ｒ１の抵抗値に基づく時定数により決定する。このとき、トナー吸着面電極１２１にもトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加される。また、コンデンサＣ１の電位がトナー吸着電位と同電位となるまで待機する方法としては、予め決められた時間だけ待機したり、コンデンサＣ１の電位を電圧計１２３１によって測定した値がトナー吸着電位と等しくなるまで待機すればよい。
【００５７】
コンデンサＣ１の電位がトナー吸着電位と同電位となった後、Ｓ１３１４にてコントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＦＦにする。スイッチＳＷ１がＯＦＦになるので、コンデンサＣ１に充電されたトナー吸着電位（＋１５０［Ｖ］）は、保持される。以上により、トナー吸着電位の充電シーケンス（Ｓ１３０１）が完了する。
【００５８】
［トナー除去（Ｓ１３０２）］
トナー吸着面電極１２１は、図９（ａ）の位置で待機しているので、コントローラ１１０７は、エアーノズル１２５からトナー吸着面電極１２１にエアーを吹きつけて、トナー吸着面電極１２１に吸着しているトナー粒子を除去する。Ｓ１３０２において、エアーノズル１２５はトナー除去手段として機能する。なお、本実施例では、エアーノズル１２５がエアーを吹きつける構成としたが、エアーノズル１２５がエアーを吸い込むことにより、トナー吸着面電極１２１に付着したトナー粒子を除去する構成としてもよい。
【００５９】
［トナー吸着前の測定シーケンス（Ｓ１３０３）］
Ｓ１３０３の測定シーケンスを図１１に基づいて説明する。なお、トナー吸着面電極１２１は、図９（ａ）の位置にある。
【００６０】
Ｓ１３３６にてコントローラ１１０７は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３をＯＮにする。スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３がＯＮになると、発振回路１２３３とトナー帯電量測定装置１０８とが接続される。そして、発振回路１２３３がトナー帯電量測定装置１０８の水晶片１２７を発振する。このとき、図８の時刻ｔ７〜ｔ８に示すように、現像スリーブ１１１の表面電位が０［Ｖ］付近にて発振する。
【００６１】
Ｓ１３３７にて電荷量算出部１２３２は、時刻ｔ７〜ｔ８の期間に、電位計１２３１によってコンデンサＣ１の両端の電位差（コンデンサＣ１の電位）Ｖ１を測定する。以下の説明において、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させる前に測定されたコンデンサＣ１の両端の電位差はトナー吸着前電位Ｖ１と称す。電荷量算出部１２３２は、トナー吸着前電位Ｖ１を記録する。なお、Ｑ測定回路１１０２はスイッチＳＷ１がＯＦＦであるので他の回路と独立している。従って、このトナー吸着前電位Ｖ１の測定は他のステップと並行して行っても良い。
【００６２】
さらに、Ｓ１３３８にて周波数測定部１２３４は、時刻ｔ７〜ｔ８の期間に発振回路１２３３の発振周波数ｆ１を周波数測定部１２３４により測定する。以下の説明において、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させる前に測定された水晶片１２７の発振周波数をトナー吸着前周波数ｆ１と称す。質量算出部１２３５は、トナー吸着前周波数ｆ１を記録する。
【００６３】
Ｓ１３３９にてコントローラ１１０７は、スイッチＳＷ２、及びＳＷ３をＯＦＦにする。つまり、コントローラ１１０７はトナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１を測定し終えると、スイッチＳＷ２、及びＳＷ３をＯＮからＯＦＦに切り替える。なお、コントローラ１１０７はトナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１を複数回測定した結果の平均値としてもよい。この構成とすることでトナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１の測定誤差を低減することができる。
【００６４】
［トナー吸着（Ｓ１３０４）］
Ｓ１３０４の吸着シーケンスを図１２に基づいて説明する。トナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆ１を測定した後、コントローラ１１０７はトナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させる。
【００６５】
Ｓ１３４５にてコントローラ１１０７は、電極用電位生成部１２３６からトナー吸着電位を出力させる。これは、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との電位差によってトナー帯電量測定装置１０８が破壊されてしまうことを防止するためである。Ｓ１３４５にて電極用電位生成部１２３６は、トナー非吸着面電極１２２にトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を供給するために、トナー吸着電位を出力する。
【００６６】
次いで、Ｓ１３４６にてコントローラ１１０７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電極１２１とコンデンサＣ１が接続される。これにより、コンデンサＣ１に充電されたトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］がトナー吸着面電極１２１に供給される。このとき、スイッチＳＷ５もＯＮされるのでトナー非吸着面電極１２２にもトナー吸着電位が供給される。
【００６７】
Ｓ１３４７にてコントローラ１１０７は、モータ動作制御回路１００８によりセンサ位置移動用モータ１４１を駆動して、トナー吸着面電極１２１を図９（ｂ）のトナー吸着位置に移動させる。このとき、センサ位置移動用モータ１４１は、センサ回転部材１１９をＣＣＷ方向へ一定速度で回転させる。これにより、トナー吸着面電極１２１は、トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１とが対向する図９（ｂ）のトナー吸着位置に移動する。
【００６８】
Ｓ１３４８にてコントローラ１１０７は、所定期間（ｔ８〜ｔ１４）の間、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させる。時刻ｔ８〜ｔ９にて、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）に対してトナー吸着面電極１２１の電位（＋１５０［Ｖ］）が６００［Ｖ］高いので、相対的に電荷量が多いトナー粒子がトナー吸着面電極１２１に吸着する。実線９０１で示すように吸着したトナー粒子の負の電荷によりトナー吸着面電極１２１の電位が負の方向に変化する。図８の時刻ｔ９において、トナー吸着面電極１２１の電位は＋１００［Ｖ］に低下する。
【００６９】
時刻ｔ９〜ｔ１０にて、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）がトナー吸着面電極１２１の電位（＋１００［Ｖ］より２００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１へのトナー粒子の吸着は行われない。このとき、トナー吸着面電極１２１の電位は＋１００［Ｖ］のままである。時刻ｔ１０〜ｔ１１にて、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）に対してトナー吸着面電極１２１の電位（＋１００［Ｖ］）は１３００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１にトナー粒子が吸着する。実線９０１で示すように、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナー粒子の負の電荷により、時刻ｔ１１においてトナー吸着面電極１２１の電位は−５０［Ｖ］まで低下する。
【００７０】
時刻ｔ１１〜ｔ１２にて、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）の方がトナー吸着面電極１２１の電位（−５０［Ｖ］）より３５０［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１へのトナー粒子の吸着は行われない。さらに、時刻ｔ１２〜ｔ１３にて、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）がトナー吸着面電極１２１の電位（−５０［Ｖ］）より１１５０［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１にトナー粒子が吸着する。実線９０１で示すように、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナーの負の電荷により、時刻ｔ１９においてトナー吸着面電極１２１の電位は−２００［Ｖ］に低下する。さらに、時刻ｔ１３〜ｔ１４にて、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）に対してトナー吸着面電極１２１の電位（−２００［Ｖ］）は２００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１に微量のトナー粒子が吸着する。また、本実施例では、現像スリーブ１１１上のトナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させるため、トナー吸着面電極１２１をトナー吸着位置に停止させる構成とした。しかしながら、トナー吸着面電極１２１を図９（ａ）の位置から図９（ｃ）の位置へ一定速度で回転させ、トナー吸着面電極１２１が図９（ｂ）のトナー吸着位置を通過している間に、現像スリーブ１１１上のトナー粒子をトナー吸着面電極１２１に吸着させる構成としてもよい。
【００７１】
Ｓ１３４９にてコントローラ１１０７は、モータ動作制御回路１００８によりセンサ位置移動用モータ１４１を駆動して、トナー吸着面電極１２１を図９（ｃ）の位置に移動させる。これにより、センサ位置移動用モータ１４１は、センサ回転部材１１９をＣＣＷ方向へ回転させることで、トナー吸着面電極１２１をトナー吸着位置から退避させる。
【００７２】
Ｓ１３５０にてコントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、及びＳＷ５をＯＦＦにする。コントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、及びＳＷ５をＯＮからＯＦＦにして、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１へのトナー粒子の吸着を停止する。このとき、コンデンサＣ１がトナー吸着面電極１２１から切り離されるので、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナー粒子の電荷によって変化したコンデンサＣ１の電位は保持される。
【００７３】
［ＱとＭの測定（Ｓ１３０５）］
Ｓ１３０５にて、コントローラ１１０７は、電荷量算出部１２３２、周波数測定部１２３４、質量算出部１２３５を制御して、コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２と水晶片１２７の発振周波数ｆ２を測定する。具体的に述べると、コントローラ１１０７はトナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させた後、コンデンサＣ１の電位と水晶片１２７の発振周波数を測定する。なお、Ｓ１３０５の測定シーケンスは図６のトナー吸着前のＱとＭの測定シーケンスＳ１３０３の説明と同じであるので詳細な説明は省略する。コントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させた状態で、電荷量算出部１２３２にコンデンサＣ１の電位Ｖ２を測定させると共に、周波数測定部１２３４に水晶片１２７の発振周波数ｆ２を測定させる。以下の説明において、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させた状態で測定されたコンデンサＣ１の両端の電位差はトナー吸着後電位Ｖ２と称し、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させた状態で測定された水晶片１２７の発振周波数をトナー吸着後周波数ｆ２と称す。
【００７４】
電荷量算出部１２３２は、トナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着後電位Ｖ２とから式２により電荷量Ｑを算出する。
Ｑ＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２）  ・・・（式２）
なお、係数ＣはコンデンサＣ１の容量である。
【００７５】
質量算出部１２３５は、トナー吸着前周波数ｆ１とトナー吸着後周波数ｆ２から式３により質量Ｍを算出する。なお、Ａは有効振動面積、即ち、トナー吸着面電極の面積である。また、式３は式１を変形した式である。
2014219455.tif 000004
・・・（式３）
【００７６】
［トナー帯電量の検出（Ｓ１３０６）］
Ｑ測定回路１１０２で測定した電荷量Ｑと、Ｍ測定回路１１０３で測定した質量Ｍは、図５に示すＱ／Ｍ算出部１１０６に送られる。時刻ｔ１４（図８）においてＱ／Ｍ算出部１１０６に電荷量Ｑと質量Ｍが入力されると、Ｑ／Ｍ算出部１１０６は式４により、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナー粒子の帯電量Ｑ／Ｍを算出する。
トナー帯電量Ｑ／Ｍ＝（電荷量Ｑ）／（質量Ｍ）  ・・・（式４）
【００７７】
Ｓ１３０６にてトナー帯電量Ｑ／Ｍが検出された後、コントローラ１１０７はＳ１３０７へ移行する。そして、コントローラ１１０７はトナー帯電量の測定を継続するか否かを判定する（Ｓ１３０７）。コントローラ１１０７は、トナー帯電量の測定を継続する場合（Ｓ１３０７にてＹＥＳ）、モータ動作制御回路１００８によりセンサ位置移動用モータ１４１を駆動して、トナー吸着面電極１２１を図９（ａ）の位置に移動させる。コントローラ１１０７がセンサ回転部材１１９をＣＷ方向へ回転させることで、トナー吸着面電極１２１が図９（ａ）の位置まで移動した後、再びＳ１３０１にてコンデンサＣ１が充電される。
【００７８】
以上、トナー吸着面１２１に吸着させたトナー粒子の質量Ｍと電荷量Ｑを正確に測定し、質量Ｍと電荷量Ｑに基づいて検出されたトナー帯電量、すなわち、現像スリーブ上のトナー帯電量Ｑ／Ｍが高精度に検出される。
【００７９】
［画像濃度調整方法］
本実施例においては、コントローラ１１０７がトナー帯電量Ｑ／Ｍの検出結果に基づいて、画像信号を補正するためのγＬＵＴを決定する階調補正制御について説明する。
【００８０】
画像形成装置１０は、固有の階調特性を有しているので、入力された画像信号に応じて画像形成装置１０によって形成された画像の濃度が所望の濃度（以降、目標濃度と称す。）とならない。以下の説明においては、画像信号と出力画像の濃度との関係が、例えば図１３（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１０の階調特性は、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であることが理想的である。そこで、コントローラ１１０７が階調補正制御モードを実行すると、コントローラ１１０７が図１３（ａ）の「実際の階調特性」を「所望の階調特性」を基準にして逆変換し、階調補正テーブル（γＬＵＴ）を作成する。ここで、画像信号に対する出力画像の濃度、もしくは明度が線形となった階調特性を所望の階調特性と称す。画像信号が図１３（ｂ）に示したγＬＵＴを用いて補正されると、補正された画像信号に応じて画像形成装置１０に形成される画像の濃度が目標濃度となる。
【００８１】
以下に、画像形成装置１０の主電源がオンされた後にＣＰＵ６０６が実行する第１の階調補正制御について説明する。なお、画像形成装置１０が所定ページ分のトナー像を形成した後に、ＣＰＵ６０６が階調補正制御モードを実行する構成としても良い。また、ＣＰＵ６０６が所定のタイミングにて感光ドラム１０１上にパッチ画像を形成し、光学センサ６０７により検知されたパッチ画像の検知濃度と目標濃度との差が所定値以上異なる場合に、ＣＰＵ６０６が階調補正制御モードを実行する構成としても良い。
【００８２】
ＣＰＵ６０６が階調補正制御モードを実行すると、ＣＰＵ６０６は予め規定された複数のパッチ画像を形成すると共に、これら複数のパッチ画像の濃度を検知する。即ち、ＬＵＴ６０１が予め設定してある画像信号をＲＯＭ６０５に記憶されているγＬＵＴに基づいて補正した後、ＣＰＵ６０６が異なる濃度のパッチ画像を感光ドラム１０１上に形成させる。そして、ＣＰＵ６０６は光学センサ６０７により、感光ドラム１０１上のパッチ画像の濃度を測定する。なお、光学センサ６０７は、感光ドラム１０１の回転方向において現像位置よりも下流側に配置される。次いで、ＣＰＵ６０６は、パッチ画像の画像信号に対応する濃度値（設定値）と、光学センサ６０７により測定されたパッチ画像の濃度（実測値）から得られる階調特性に基づいて、ＬＵＴ６０１がγＬＵＴを作成する。なお、ＣＰＵ６０６が階調補正制御モードを実行している間、画像形成装置１０は画像を形成することができない。しかし、例えば、画像形成装置１０が画像を連続して形成している間に、画像形成装置１０内の温度や湿度が変化してしまうと、予め記憶されたγＬＵＴに基づいて画像信号が補正されたとしても、出力画像の濃度が目標濃度とならない可能性がある。そこで、本実施例では、外部ＰＣから転送された画像データや、スキャナにより読み取られた画像データに基づき、画像形成装置１０が画像を形成する画像形成モードが実行されている間に、γＬＵＴ補正部６０２がγＬＵＴを補正する。
【００８３】
本実施例では、階調補正制御モードにて決定されたγＬＵＴ（以降、基準γＬＵＴと称す。）がＲＡＭ６０４に記憶された後、画像形成モードと並行してγＬＵＴ補正部６０２が基準γＬＵＴを補正する。本実施例においては、ＣＰＵ６０６が階調補正制御モードを実行している間に、現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量を検知した結果（基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆ）をＲＡＭ６０４に記憶する。そして、所定のタイミングにて検知されたトナー帯電量Ｑ／Ｍと基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆとに基づいて、ＣＰＵ６０６が基準γＬＵＴを補正する。
【００８４】
（基準トナー帯電量測定）
ここで、基準トナー帯電量を決定する決定処理を図１４に基づいて説明する。即ち、階調補正制御モードにて画像形成装置１０が複数のパッチ画像を形成している間に、トナー帯電量測定装置１０８により検出された現像スリーブ１１１上のトナー粒子の帯電量に基づいてＣＰＵ６６０が基準トナー帯電量を決定する。
【００８５】
決定処理が開始されると、ＣＰＵ６０６は現像スリーブ１１１と撹拌スクリュー１１８の回転駆動を開始する（Ｓ７０１）。これにより、現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量が増加する。次いで、ＣＰＵ６０６は、前述の複数のパッチ画像の形成を開始する（Ｓ７０２）。即ち、感光ドラム１０１上のパッチ画像を順次現像している間、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量計測シーケンスを実施し、現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量Ｑ／Ｍｎを検出すると共に、トナー帯電量を検出した時刻ｔｎを記憶する（Ｓ７０３）。
【００８６】
そして、ＣＰＵ６０６は、予め設定された画像信号に基づく複数のパッチ画像を全て形成したか否かを判定する（Ｓ７０４）。即ち、現像装置１０４が複数のパッチ画像を全て現像し終えたか否かをＣＰＵ６０６が判定する。Ｓ７０４にて、複数のパッチ画像を全て形成し終えていなければ、ＣＰＵ６０６はＳ７０３へ移行する。つまり、Ｓ７０３とＳ７０４を繰り返すことで、複数のパッチ画像が全て形成し終えるまで、ＣＰＵ６０６は現像装置１０４内のトナー粒子の帯電量を検出し続ける。
【００８７】
一方、Ｓ７０４にて現像装置１０４が複数のパッチ画像を全て現像し終えた場合、ＣＰＵ６０６は基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆを決定する（Ｓ７０５）。ここで、複数のパッチ画像が形成されている間にＣＰＵ６０６が検出したトナー帯電量Ｑ／Ｍｎを比較し、トナー帯電量の最大値を基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆとして決定する。基準トナー帯電量Ｑ／ＭｒｅｆはＲＡＭ６０４等の記憶部に記憶される。なお、各時刻ｔｎに検出されたトナー帯電量Ｑ／Ｍｎの最大値が目標値（Ｑ／Ｍ）ｂよりも低ければ、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。もしくは、予め実験によって決定された基準トナー帯電量Ｑ／ＭｒｅｆがＲＯＭ６０５に記憶された構成であってもよい。
【００８８】
（γＬＵＴ補正）
次に、γＬＵＴ補正部６０２が階調補正制御モードにて決定された基準γＬＵＴを、トナー帯電量の検出結果に基づいて補正するγＬＵＴ補正処理を、画像形成工程を示す図１５のフローチャート図に基づき説明する。なお、γＬＵＴ補正部６０２はγＬＵＴ補正処理を画像形成工程と並行して実行する。
【００８９】
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と共に、トナー帯電量測定シーケンス（図６）を開始する（Ｓ７１２）。ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量測定シーケンスにより算出された電荷量Ｑ及び質量Ｍを測定する（Ｓ７１３）。
【００９０】
次に、ＣＰＵ６０６は、電荷量Ｑと質量Ｍからトナー帯電量Ｑ／Ｍを算出する（Ｓ７１４）。そして、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量Ｑ／Ｍと予めＲＡＭ６０４、又はＲＯＭ６０５に保持してある基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆの差（偏差ΔＱ／Ｍ）を式５に基づいて算出する。
ΔＱ／Ｍ＝｜Ｑ／Ｍｒｅｆ−Ｑ／Ｍ｜  ・・・（式５）
【００９１】
次いで、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（Ｓ７１５）。ここで、閾値αは、現像剤の種類、トナー粒子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に応じて決定される。本実施例においては、例えば基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆが−６０［μＣ／ｇ］の場合には、閾値αを３［μＣ／ｇ］とした。なお、閾値αはＲＯＭ６０５等の記憶部に予め保持されている。そして、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α（３［μＣ］）未満の場合（Ｓ７１５にてＮＯ）、ＣＰＵ６０６はＳ７１９へ進む。
【００９２】
Ｓ７１９にて、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴが基準γＬＵＴか否かを判定する。現在設定されているγＬＵＴが基準γＬＵＴである場合（Ｓ７１９にてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６はＳ７１３へ戻る。一方、現在設定されているγＬＵＴが基準γＬＵＴではない場合（Ｓ７１９にてＮＯ）、ＣＰＵ６０６はＳ７２０へ進む。
【００９３】
現在設定されているγＬＵＴが基準γＬＵＴではない場合（Ｓ７１９にてＮＯ）、ＣＰＵ６０６は、現在設定されているγＬＵＴを基準γＬＵＴ６０１に変更して、基準γＬＵＴをＲＡＭ６０４等の記憶部に保持する（Ｓ７２０）。
【００９４】
また、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α（３［μＣ］）以上の場合（Ｓ７１５にて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。
【００９５】
ここで、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍに応じてγＬＵＴを補正する方法を図１６に基づいて説明する。図１６にトナー帯電量による階調特性変動の模式図を示す。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１６に示すような挙動を示す。従って、γＬＵＴ補正部６０２は、基準γＬＵＴに対してΔＱ／Ｍ分を補正する。γＬＵＴ補正部６０２は、例えば、式６によりトナー帯電量補正係数ｋを求め、この係数ｋを基準γＬＵＴに乗じる。
ｋ＝（Ｑ／Ｍ）／（Ｑ／Ｍｒｅｆ）  ・・・（式６）
【００９６】
Ｓ７１６にてγＬＵＴ６０２が基準γＬＵＴを補正した後、ＣＰＵ６０６がＳ７１６で補正したγＬＵＴをＲＡＭ６０４等の記憶部に記憶させる（Ｓ７１７）。次に、ＣＰＵ６０６は、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か否かを判定する（Ｓ７１８）。即ち、ＣＰＵ６０６は、画像データに基づく画像を全て形成し終えたか否かを判定する。Ｓ７１８にて現像装置１０４が画像データに応じた画像を現像し終えていない場合（Ｓ７１８にてＮＯ）、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量測定シーケンス（Ｓ７１３）へ戻る。一方、Ｓ７１８にて現像装置１０４のシーケンスが画像データに応じた画像を現像し終えている場合（Ｓ７１８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴを基準γＬＵＴに変更し（Ｓ７２１）、γＬＵＴ補正処理を終了する。
【００９７】
［効果］
本実施例によれば、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナー粒子のトナー帯電量を検出している間に、トナー吸着面電極１２１に付着するトナーの量が変動してしまうことを抑制できるので、高精度にトナーの帯電量を測定することができる。
【００９８】
さらに、本実施例によれば、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナー粒子を除去することで、現像スリーブ１１１上のトナー粒子のトナー帯電量が変化してしまうことを抑制することができる。
【００９９】
また、トナー粒子を吸着する工程において、現像スリーブに担持されたトナー粒子とトナー帯電量測定装置のトナー吸着面電極とを接触させるようにしてもよい。これにより、感光ドラムへトナー粒子を移動させる現像工程と同様な条件で、トナー帯電量測定装置のトナー吸着面電極へトナー粒子を移動させ、トナー吸着面電極の表面に均一にトナー粒子を吸着させることができ、帯電量測定値の精度を高めることができる。
【０１００】
トナー帯電量を正確に行い、測定値をもとに、画像形成装置の制御を行うことにより、濃度ムラが少ない画像を出力することが可能となる。
【０１０１】
＜実施例２＞
［現像装置の構成］
図１７は、本実施例に係る現像装置１０４の構成を示す図である。現像装置１０４内構成において、実施例１と共通する部分の説明は省略する。本実施例に係る現像装置において、センサホルダ１３１、ガイド部材１３２、押込部材１３３、押込部材ギヤ１３４、モータギヤ１３５、引っ張りばねからなる与圧ばね１３６、センサ位置移動用モータ１４１、モータ動作制御回路１００８を有する。
【０１０２】
センサホルダ１３１は、トナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１に向くようにトナー帯電量測定装置１０８を固定している。ガイド部材１３２により、センサホルダ１３１は上下方向にのみ移動するよう移動方向を規制される。ここでの上下方向とは、現像スリーブ１１１のトナーの搬送面に近づく方向と、遠ざかる方向を意味する。センサホルダ１３１とガイド部材１３２の土台部とは、互いに与圧ばね１３６により連結される。ガイド部材１３２の土台部には、押込部材１３３に設けられたネジ部と結合するためのネジ穴が設けられている。センサホルダ１３１は、与圧ばね１３６の復元力によりガイド部材の土台部のある側に押しつけられる力を受け、押込部材の１３３の先端部と接触し、位置が決まる。押込部材１３３の後端部には、押込部材ギヤ１３４が取り付けられる。
【０１０３】
モータ動作制御回路１００８からの制御信号をセンサ位置移動用モータ１４１が受け付けると、モータギヤ１３５および押込部材ギヤ１３４を介して、押込部材１３３に回転する力が加えられる。これに伴って、押込部材１３３はガイド部材１３２の土台部に対して上下方向に動くようになっている。
【０１０４】
押込部材１３３の初期位置は、可動範囲内における、トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１に担持されているトナー粒子との距離が最も遠くなる位置に設定されている。モータ動作制御回路１００８は、センサ位置移動用モータ１４１に入力するパルス波の数を制御することにより、押込部材１３３の位置を制御し、センサホルダ１３１およびトナー吸着面電極１２１の位置を決めることができる。
【０１０５】
［現像装置の動作］
Ｑ／Ｍ測定系の構成、Ｑ／Ｍ測定工程のフローチャート、Ｑ／Ｍ測定用電気回路、Ｑ／Ｍ測定の動作タイミングチャートについては、実施例１で説明した内容と同様のため、省略する。図１８を用いてトナー帯電量測定時に移動されるトナー吸着面電極１２１の位置の変化を説明する。
【０１０６】
図１８は、トナー帯電量測定装置１０８の位置の変化を示す図であり、図１８（ａ）はトナー吸着前の処理を行う位置およびトナー帯電量の測定を行う位置を示し、図１８（ｂ）はトナー吸着を行う位置をそれぞれ示している。
【０１０７】
なお、本実施例では、図１８に示すようにトナーの搬送面に対して上下方向の一方向に吸着面を移動させるように制御しているが、これに限定するものではない。同様に、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる際にトナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１に近づき、トナー帯電力を測定する際にトナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１から退避する構成とすれば、どのような構成としてもよい。
【０１０８】
［トナー吸着電位の充電（Ｓ１３０１）］
トナー吸着面電極１２１は、図１８（ａ）の位置で、トナー吸着後の電荷量と質量の測定を行い、その位置で待機する。なお、トナー吸着面電極１２１が図１８（ａ）の位置にある場合、現像スリーブ１１１上のトナー粒子はトナー吸着面電極１２１へ移動しない。なお、Ｓ１３０１（図１０）は、実施例１と同様のため説明を省略する。
【０１０９】
［トナー除去（Ｓ１３０２）］
トナー吸着面電極１２１は、図１８（ａ）の位置で、エアーノズル１２５から吹きつけられるエアーにより、トナー吸着面電極１２１に吸着しているトナー粒子が除去される。Ｓ１３０３の詳細な動作は、実施例１と同様のため説明を省略する。
【０１１０】
［トナー吸着シーケンス（Ｓ１３０４）］
ＱとＭを算出するための基準値Ｖ１、ｆ１の測定が完了した後、トナー吸着面電極１２１に現像スリーブ１１１上のトナー粒子を吸着させてトナー帯電量の測定が可能となる。まず、トナーの吸着について説明する。図１２を用いてＳ１３０４の詳細な動作工程を説明する。Ｓ１３４５、Ｓ１３４６は、実施例１と同様の動作をするので説明を省略する。
【０１１１】
Ｓ１３４７にて、コントローラ１１０７はトナー吸着面電極１２１を図１８（ｂ）の位置に移動する。図１８（ａ）の退避位置にあったトナー吸着面電極１２１は、センサ位置移動用モータ１４１からの駆動力を受け、下方向へ移動する押込部材１３３によって押し下げられ、図１８（ｂ）の吸着位置で停止する。図１８（ｂ）の吸着位置までトナー吸着面電極１２１が移動すると、トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１の距離が狭まることで、両者の間の電界強度が高まり、現像スリーブ１１１に担持されているトナー粒子が、トナー吸着面電極１２１に吸着する。
【０１１２】
Ｓ１３４８にてコントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１に現像スリーブ１１１上のトナー粒子を吸着させる。ここでコントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子が吸着されるまで待機する。トナー吸着面電極１２１にトナー粒子が吸着すると、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナー粒子の電荷によりコンデンサＣ１の電位が変化する。
【０１１３】
Ｓ１３４９にてコントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１を図１８（ａ）の退避位置に移動する。コントローラ１１０７は、センサ位置移動用モータ１４１を、押込部材１３３を下方向へ移動させたときとは逆方向に回転させ、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子を吸着させた状態で、図１８（ｂ）の吸着位置から図１８（ａ）の退避位置まで移動させる。
【０１１４】
Ｓ１３５０にてコントローラ１１０７は、ＳＷ１、ＳＷ５をＯＦＦにする。コントローラ１１０７は、ＳＷ１とＳＷ５をＯＦＦにすることでトナーの吸着を停止する。このとき、コンデンサＣ１はトナー吸着面電極１２１から切り離されるので、トナー吸着面電極１２１にトナー粒子が吸着したことにより変化したコンデンサＣ１の電位が保持される。Ｓ１３０５、Ｓ１３０６のシーケンスは、実施例１と同様のため説明を省略する。
【０１１５】
［Ｑ／Ｍの測定の継続可否の決定（Ｓ１３０７）］
Ｓ１３０７にてコントローラ１１０７は、トナー帯電量の測定を終了するか、トナー帯電量の測定を続けるのかを判定する。トナー帯電量の測定を継続する場合（Ｓ１３０７にてＹＥＳ）、Ｓ１３０１へと移行する。
【０１１６】
以上の様な工程を経て帯電量Ｑ／Ｍの測定を行われる。Ｑ／Ｍの測定結果を用いた階調補正制御については、実施例１で説明した方法と同様のため、説明を省略する。以上の構成により、トナー帯電量の測定を正確に行い、測定値をもとに階調補正制御を行うことにより、実施例２の構成においても、実施例１と同様の効果が得られる。
【０１１７】
＜実施例３＞
図１９は、本実施例で用いる現像装置１０４の構成を示す図である。以下の説明では、現像装置１０４において、実施例１との共通する部分の説明を省略する。
【０１１８】
本実施例においては、センサ回転部材１１９の回転方向に複数のトナー帯電量測定装置１０８を並べた構成となっている。トナー帯電量測定装置１０８は、例えば、センサ回転部材１１９の同一の円の回転軸Ｏに対して１２０度毎に３個配置される。その結果、各センサ回転部材は、同一円の円弧上を移動することとなる。各センサ回転部材１１９は、センサ位置移動用モータ１４１からの駆動力を受け、回転軸Ｏを中心に回転する。センサ回転部材１１９が回転することで、トナー帯電量測定装置１０８が現像スリーブ１１１に最も近づいたときに、当該トナー帯電量測定装置１０８のトナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１と向かい合うように、夫々のトナー吸着面電極１２１が配置されている。また、トナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１と対向する位置に移動した場合、トナー吸着面電極１２１の表面と現像スリーブ１１１との間に僅少な隙間ができるように、トナー帯電量測定装置１０８が配置される。なお、トナー帯電量測定装置１０８の初期位置は、後述するトナー吸着面電極１２１に吸着したトナーの除去を行う位置に設定されている。モータ動作制御回路１００８が、センサ位置移動用モータ１４１に入力するパルス波の数と周波数、回転方向を制御することにより、センサ回転部材１１９の回転角度、回転速度、回転方向が制御される。即ち、モータ動作制御回路１００８はトナー帯電量測定装置１０８の位置と動作を決定する。
【０１１９】
トナー帯電量測定装置１０８の各々は、実施例１の図７で示した電気回路と接続され、独立にトナー帯電量の検出を行うことができる。トナー帯電量の計測シーケンスにおける各トナー吸着面電極１２１の位置を図２０に基づいて説明する。なお、説明のため、３つのトナー吸着面電極１２１には、それぞれａ〜ｃを番号の後ろに付して区別している。
【０１２０】
図２０は、トナー帯電量測定装置１０８の位置を示す図である。
【０１２１】
［トナー吸着電位の充電（Ｓ１３０１）］
ＣＰＵ６０６は、図２０（ａ）の位置において、トナー吸着面電極１２１ａの充電工程を実施する。
【０１２２】
［トナー除去（Ｓ１３０２）］
ＣＰＵ６０６は、図２０（ａ）の位置において、エアーノズル１２５からエアーを吹きつけ、トナー吸着面電極１２１ａに吸着されたトナー粒子を除去する。
【０１２３】
［トナー吸着（Ｓ１３０４）］
次いで、ＣＰＵ６０６センサ回転部材１１９を時計回りに回転駆動させ、トナー吸着面電極１２１ａを移動させる。トナー吸着面電極１２１ａと現像スリーブ１１１が対向する図２０（ｃ）の位置を、トナー吸着面電極１２１ａが一定速度で通過する間、現像スリーブ１１１に担持されているトナー粒子が、静電力によりトナー吸着面電極１２１ａに吸着する。このとき、トナー吸着面電極１２１ａに吸着した電荷によりコンデンサＣ１の電位が変化する。
【０１２４】
トナー吸着面電極１２１ａは、図２０（ｃ）の位置を通過したあと、一定速度を維持しながら図２０（ａ）の位置へと移動する。
【０１２５】
トナー吸着面電極１２１ａが図２０（ｃ）の位置を通過し終えると、ＣＰＵ６０６は、ＳＷ１、ＳＷ５をＯＦＦにする。これにより、ＣＰＵ６０６は、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１へのトナー粒子の吸着を停止する。このとき、コンデンサＣ１はトナー吸着面電極１２１ａから切り離されるためトナー吸着により変化した電位は保持される。
【０１２６】
［Ｑ／Ｍの測定の継続可否の決定（Ｓ１３０７）］
ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１を図２０（ａ）の位置で待機させる。なお、Ｑ／Ｍ測定を継続する場合（Ｓ１３０７にてＹＥＳ）、再びＳ１３０１の動作へと移行すると共に、センサ回転部材１１９の回転駆動を開始する。
【０１２７】
本実施例においては、トナー吸着面電極１２１ａ〜１２１ｃのそれぞれが、図６で示すトナー帯電量の計測シーケンスを順次行っており、連続的にトナーの帯電量の測定を行うことができる。
【０１２８】
本実施例によれば、センサ回転部材１１９の回転方向に複数のトナー帯電量測定装置１０８を配置し、センサ回転部材１１９の回転方向を切り替えないので、トナー粒子の帯電量を検出する時間を短縮することができる。
【０１２９】
＜実施例４＞
図２１は、本実施例で用いるトナー帯電量測定装置１０８の構成を示す図である。トナー吸着面電極１２１に曲率半径Ｒの曲率が設けられている。なお、センサ回転部材１１９は回転軸Ｏを中心に回転駆動される。現像スリーブ１１１は回転軸Ｏ’を中心に回転駆動される。一点鎖線Ｉは、センサ回転部材１１９の回転軸Ｏと現像スリーブ１１１の回転軸Ｏ’とを結ぶ仮想平面である。また、水晶片１２７に曲率を持たせることで水晶片１２７の感度を増加させている。つまり、トナー吸着面電極１２１の曲率半径Ｒの中心点とトナー帯電量測定装置１０８の回転軸Ｏとが同じになるように構成される。
【０１３０】
本実施例では、センサ回転部材１１９の回転軸Ｏと、現像スリーブ１１１の回転軸Ｏ’とに平行な平面に対して、トナー吸着面電極１２１の面積が等しくなるようにトナー吸着面電極１２１が配置されている。また、センサ回転部材１１９の回転中心Ｏからトナー吸着面電極１２１の表面までの距離が所定の距離となるように、トナー吸着面電極１２１に曲率半径Ｒの曲率を設けたので、センサ回転部材１１９を回転させながら現像スリーブ１１１上のトナー粒子をトナー吸着面電極１２１に均一にトナー粒子を吸着させることができる。
【０１３１】
なお、動作等については、実施例１と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１３２】
本実施例によれば、トナー吸着面電極１２１に吸着させるトナー粒子の量を均一にすることができるので、トナー帯電量を高精度に検出することができる。
【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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【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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