(57)【要約】【課題】現像装置内の現像剤のトリボ量（トナーの単位質量当たりの電荷量）を検出する際に、検出部に移動させる現像剤を適切な量に制御することで、現像剤の多量重積、偏在による帯電量測定誤差を低減する。【解決手段】像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置と、前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記帯電量／質量測定手段に移動させる現像剤の質量が所定値あるいは、所定範囲内となるように、帯電量／質量測定手段の電極に印加する電圧を制御することを特徴とする構成。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、
前記現像剤を搬送するための回転可能で内部に磁界発生手段を具備した現像剤搬送手段と、
前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、
前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、
前記現像剤帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記現像剤質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（トナー比電荷：単位質量あたりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段とを備えており、
前記現像剤質量測定手段において、現像剤の質量が所定量、あるいは所定範囲内になるように、前記質量測定手段、あるいは前記帯電量測定手段に現像剤を移動させる現像剤移動手段を具備することを特徴する画像形成装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の画像形成装置における前記現像剤移動手段は、前記現像剤帯電量測定手段、あるいは前記現像剤質量測定手段に電極部が設けられており、該電極部に電圧を印加することにより現像剤を移動させ、電極部に付着させる構成であり、前記印加電圧を、可変制御することが可能な電極バイアス制御手段が具備されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤質量測定手段に移動する前記現像剤の質量が、所定値あるいは所定範囲内となるように前記電極バイアス制御手段により印加電圧を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記請求項３記載の画像形成装置において、前記バイアス制御手段による印加電圧制御は、前記現像剤のトリボ量を測定するタイミングに毎回行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記請求項１ないし４いずれか記載の画像形成装置は、前記像坦持体上にトナー像を現像させるために前記現像装置に印加する電圧を制御する現像バイアス手段とを備え、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置は、前記現像装置内にトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤を攪拌するための回転可能な攪拌手段と、前記現像装置へのトナー補給量を制御するトナー補給手段とを備えており、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段、前記トナー補給手段、あるいは前記攪拌手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等に記載されているように、多数の方法が知られている。一般には、光電物質を利用した記録体である感光体上に種々の手段により電気的潜像を形成し、次いで潜像をトナーにより現像し、得られたトナー像を必要に応じて紙等の転写材上に転写し、爪状部材及び分離バイアスの作用により転写材を感光体から分離し、このトナー像を加熱又は溶剤蒸気等により転写材に定着して、画像を得るものである。
【０００３】
また、電気的潜像に現像剤を用いて可視化する現像方法にも種々のものが知られている。例えば、特許文献４に記載されている磁気ブラシ現像方法、特許文献５記載されているパウダークラウド方法、さらにはファーブラシ現像法、液体現像法など多数の方法がある。これらの現像方法において、とくにトナー及びキャリアを主体とする二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法が広く実用化されているが、この方法は、比較的安定に良好な画像が得られる反面、キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の変動という二成分現像剤にまつわる欠点を有する。
【０００４】
このような欠点を回避するために、トナーのみからなる一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されている。この現像方法によれば、キャリアに対するトナーの混合比を制御する必要がなくなるため、装置が簡略化されるという利点がある。
【０００５】
上記の一成分現像法では、キャリアを用いないためにトナーに帯電電荷を与えることが難しい。このためトナーの帯電方法が各種検討されている。
【０００６】
例えば特許文献６には、トナー担持体との摩擦帯電により帯電電荷を付与する方法が、また、特許文献７には摩擦部材を設けて、これとの摩擦帯電により帯電電荷を付与する方法が述べられている。さらに、その摩擦部材に電圧を印加する方法、コロナ帯電などの帯電付与部材によりトナーを帯電させる方法などが工夫されている。
【０００７】
但し、一成分現像剤を用いる現像方法においても、画像作成条件によっては現像剤の耐久が進み、また環境が変化することによるトナーの帯電状態の劣化は否めない。現像剤が劣化すると、画像濃度の低下や転写紙の白地に現像剤が付着するいわゆる“かぶり“という現象が発生する。即ち、出力画像の適性濃度が得られなくなる。
【０００８】
現在、このような現象に関しては、例えば、装置に具備している感光体上の電位測定手段において感光体の表面電位を測定し、その測定出力に応じて感光体上の電位を制御するいわゆる電位制御なるものや、装置に具備している環境センサ出力に応じて現像電位を制御するなどの環境制御、又は現像後の感光体上の画像濃度を検出して画像濃度を補正する濃度制御などの補正手段をとることで、画像濃度の劣化を抑えている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第２，２９７，９６１号明細書
【特許文献２】
特公昭４２−２３９１０号公報
【特許文献３】
特公昭４３−２４７４８号公報
【特許文献４】
米国特許第２，８７４，０６３号明細書
【特許文献５】
米国特許第２２１，７７６号明細書
【特許文献６】
特開昭５０−４５３９号公報
【特許文献７】
特開昭５４−２１００号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の技術に係る画像形成装置においては、ある程度画像濃度の補正は可能であったが、本質的に現像剤の劣化が原因である出力画像の濃度変化を完全に制御することは不可能であった。即ち、感光体上の電位や感光体上に形成された画像の濃度、及び環境センサ出力に応じて画像の濃度補正制御を行っても、出力画像の品位が完全に保たれる制御はできないのが現状である。このような濃度の安定しない現象は、二成分現像剤を使用する現像方法及び一成分現像剤を用いた現像方法においても発生するものである。特に、カラーの画像形成装置においては、濃度のみならず色味の変化に対して敏感である。
【００１１】
さらに、現像方式として、一成分磁性現像剤を使用する電界飛翔現像方法、ジャンピング現像方法では、特に、高湿度環境での画像形成装置起動時は、現像剤が放置中に水分を吸着し現像剤粒子の表面抵抗が低下し、現像剤の保持すべき電荷量が維持できずに現像効率が低下する。
【００１２】
そのため、特開２０００−１８１３２１号公報等において開示された技術のように、所定の湿度の環境下での画像形成装置の起動時の準備期間（主に定着装置の加熱を目的とする）において、現像剤担持部材近傍に滞留する劣化したトナーを、強制的に感光体を経由して、清掃装置へ転移させて、前記劣化トナーが画像出力に供されるのを防ぐこと、及び劣化してはいないが、長時間の休止により一次的に帯電量が低下したトナーの帯電量を増加させるためのトナーを消費しない現像剤担持部材の回転が盛んに行われている。
【００１３】
従来技術においては、前述の劣化トナーの強制排出は一定の環境下では必ず作動するようなシーケンスとなっており、実際には劣化していないのに強制排出されるなど、トナーを無駄に消費することからランニングコストのＵＰにつながっていた。
【００１４】
上記の現象は、実際に現像器内の現像剤の状態を直接検知しているわけでなく、現在このような画像形成装置において測定可能な物理量から現像剤の状態を推定して濃度制御を行っているためであり、直接現像剤のトリボ量を測定する手段が無い限り解決困難な現象である。
【００１５】
上記、トリボ量の検出手段が重要である理由は述べたが、トリボ量検出の重要性に関しては、以前から判明していたことであり、いくつか特許として開示されている。それらの特許には、トリボ量測定方法の原理的なものやトリボ量を測定してどのような制御に用いるかを述べた特許はあるものの、現在の画像形成装置をみてもわかるようにトリボセンサーが実現されていないのと同様、具体的に画像形成装置に実現できる形で実装するに際しての様々な問題に関する解決策に関しては記載されていない。
【００１６】
実際にトリボ検出手段を画像形成装置に実装するには、静電誘導を用いて現像剤の保有する電荷を測定する方法が最も適当であると思われる。したがって、現像剤を付着させる何らかの電極を成すもの及びその付着した現像剤の質量を測定する手段が必要となるが、画像形成装置内に実現するにあたっては以下の問題が考えられる。
【００１７】
１）配置／形状／測定回路に関して
具体的には感光体に現像剤を現像する現像器の近傍に配置する必要があるが、微小電荷及び質量を測定する手段を実現するにあたって、検出手段の配置／構成／形状／測定回路を適正にする必要がある。また、現像剤のトリボ量のみを検出手段に反映させる必要があり、更にトリボ検出手段が画像形成に影響を与えない構成が必要となる。
【００１８】
２）被測定物（現像剤）の均一性
検出手段に現像剤が偏在して付着すると、付着量／付着形状によって同じトリボ量を持つ現像剤であっても、検出値が安定しないことが予測される。よって、この検出手段に現像剤を均一に付着させる必要がある。また、一度検出した現像剤が検出手段に付着したままであると、次回検出時に正しい検出ができない。よって、一度検出した現像剤を速やかに検出手段から離脱させる必要がある。
【００１９】
３）測定タイミング
被検出物は電荷量及び質量にしても微小なものである。よって、なるべく装置内の影響を受けない状況での検出が望ましい。また、検出タイミングも装置の状況に応じて制御することで、より安定したトリボ量が得られ、効果的なタイミングで検出することで、より安定した画質が得られると考えられる。
【００２０】
４）微小信号の安定な測定方法
前述にもあるように、被検出物は電荷量及び質量にしても微小なものである。よって、微小信号を正確に検出できる検出方法が必要である。
【００２１】
本発明は、トリボ量検出手段を画像形成装置に実装するにあたって、上述事情に鑑みてなされたものであり、中でも、検出手段に現像剤を均一に付着させる手段に関する。本発明記載の方法により、正確なトリボ量の検出を可能にし、環境変動などによる出力画像品位の低下を防止し、高品位な出力画像を長期間にわたり提供でき、トナーの節約が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤を搬送するための回転可能で内部に磁界発生手段を具備した現像剤搬送手段と、前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（トナー比電荷：単位質量あたりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段と、前記現像剤質量測定手段において、現像剤の質量が所定量、あるいは所定範囲内になるように、前記質量測定手段、あるいは前記帯電量測定手段に現像剤を移動させる現像剤移動手段を具備することを特徴する。さらに具体的に、前記現像剤移動手段は、前記現像剤帯電量測定手段、あるいは前記現像剤質量測定手段に電極部を設けられており、該電極部に電圧を印加することにより現像剤を移動させ、付着させる構成であり、本装置には前記印加電圧を、可変制御することが可能な電極バイアス制御手段が具備されている。そして、前記現像剤質量測定手段に移動した前記現像剤の質量が、所定値あるいは所定範囲内となるように前記電極バイアス制御手段により印加電圧を制御することを特徴とする。また、前記電極バイアス制御手段による印加電圧の制御は、前記現像剤のトリボ量を測定するタイミングに毎行うことでより安定した測定をする。
【００２３】
さらに、前記像坦持体上にトナー像を現像させるために前記現像装置に印加する電圧を制御する現像バイアス手段とを備え、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段を制御することを特徴とする。
【００２４】
あるいは、前記現像装置内にトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤を攪拌するための回転可能な攪拌手段と、前記現像装置へのトナー補給量を制御するトナー補給手段とを備えており、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段、前記トナー補給手段、あるいは前記攪拌手段を制御することを特徴とする。
【００２５】
以上の構成により、従来に比べ、より良質で安定した画像形成のための現像剤のトリボ量測定を安定して正確に行うことを可能とする。
【００２６】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００２７】
（１）像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤を搬送するための回転可能で内部に磁界発生手段を具備した現像剤搬送手段と、前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記現像剤帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記現像剤質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（トナー比電荷：単位質量あたりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段とを備えており、前記現像剤質量測定手段において、現像剤の質量が所定量、あるいは所定範囲内になるように、前記質量測定手段、あるいは前記帯電量測定手段に現像剤を移動させる現像剤移動手段を具備することを特徴する画像形成装置。
【００２８】
（２）前記（１）記載の画像形成装置における前記現像剤移動手段は、前記現像剤帯電量測定手段、あるいは前記現像剤質量測定手段に電極部が設けられており、該電極部に電圧を印加することにより現像剤を移動させ、電極部に付着させる構成であり、前記印加電圧を、可変制御することが可能な電極バイアス制御手段が具備されていることを特徴とする画像形成装置。
【００２９】
（３）前記現像剤質量測定手段に移動する前記現像剤の質量が、所定値あるいは所定範囲内となるように前記電極バイアス制御手段により印加電圧を制御することを特徴とする前記（２）記載の画像形成装置。
【００３０】
（４）前記（３）記載の画像形成装置において、前記バイアス制御手段による印加電圧制御は、前記現像剤のトリボ量を測定するタイミングに毎回行うことを特徴とする画像形成装置。
【００３１】
（５）前記（１）ないし（４）いずれか記載の画像形成装置は、前記像坦持体上にトナー像を現像させるために前記現像装置に印加する電圧を制御する現像バイアス手段とを備え、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００３２】
（６）前記（５）記載の画像形成装置は、前記現像装置内にトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤を攪拌するための回転可能な攪拌手段と、前記現像装置へのトナー補給量を制御するトナー補給手段とを備えており、前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量に基づいて、前記現像バイアス手段、前記トナー補給手段、あるいは前記攪拌手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００３４】
図２は本発明に基づくデジタル複写機の例である。
【００３５】
原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に置かれた原稿は、給紙ローラ２０４によって分離、給紙され、搬送ガイド２０６を経由して、読取り装置２０２に搬送される。さらに搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送され、排紙ローラ２０５によって機外に排出される。この間、読取装置２０２の読取位置で照明系２０９で照明された画像は反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部２１３で画像信号に変換される。画像読取部２１３はレンズ、光電変換素子であるＣＣＤ，ＣＣＤの駆動回路等からなる。原稿の読取りは原稿を一定速度で搬送し読取系は停止して読取る流し読みモードと、原稿を読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に載置して照明系２０９およびミラー２１０、２１１、２１２を一定速度で移動して読取る固定モードがある。通常、シート状の原稿は流し読みモードで、綴じられた原稿は固定モードで読取られる。
【００３６】
画像信号は、画像処理部１０３（図示せず）で処理された後、ページ単位で画像再生装置３０１で記録紙に再生される。画像信号は半導体レーザー（図示せず）などによって光信号に変調される。変調されたレーザー光は、ポリゴンミラーによる光走査装置３１１、ミラー３１２、３１３を経由して、帯電器３１０によって表面を一様に帯電された感光ドラム３０９上に露光され、静電潜像を形成する。静電潜像は現像器３１４のトナーによって現像され、転写分離器３１５によってトナー像が記録紙に転写される。記録紙は紙カセット３０２および３０４に収納されている。なお、本実施例においては、紙カセット３０２には標準紙が、紙カセット３０４にはタブ紙が収納されている。紙カセット３０２からの記録紙（本実施例では標準紙）は給紙ローラ３０３よって給紙され、搬送ローラ３０６によって搬送され、レジストローラ３０８によって画像とのタイミングを調整して、感光ドラムの転写位置に搬送される。一方紙カセット３０４の記録紙（本実施例ではタブ紙）は給紙ローラ３０５よって給紙され、搬送ローラ３０７、３０６によって搬送され、レジストローラ３０８によって画像とのタイミングを調整して、感光ドラムの転写位置に搬送される。トナー像が転写された記録紙は搬送ベルト３１７で定着器３１８に搬送され記録紙上のトナーが定着される。
【００３７】
片面モードが設定されている時は、定着器３１８からの記録紙は定着排紙ローラ３１９および排紙ローラ３２４によって機外に排紙される。両面モードが設定されている場合は、記録紙は定着排紙ローラ３１９から搬送ローラ３２０を経由して反転ローラ３２１によって反転パス３２５へ搬送される。さらに、記録紙の後端が両面パス３２６との合流ポイントを通過した直後に反転ローラ３２１の回転を反転する事で記録紙は反転し両面パス３２６へと搬送される。両面パスに搬送された記録紙はローラ３２２、３２３によって搬送され、再び搬送ローラ３０６を経由してレジストローラ３０８で裏面画像とのタイミング調整された後、転写、定着され機外に排出される。
【００３８】
また、定着器３１８からの記録紙のおもてと裏を反転して機外に排紙する場合には、記録紙をいったん搬送ローラ３２０へ搬送し、記録紙の後端が搬送ローラ３２０を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転を反転して、排紙ローラ３２４によって機外に排紙される。
【００３９】
図３は本装置の複写制御部１０５のブロック図を示す。
【００４０】
本装置は全て、システムコントローラ１５１によって統括的にコントロールされる。システムコントローラ１５１は、主に本装置内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析及び前述した画像制御部１００に加えて、操作部６００、即ちユーザインターフェースとのデータの交換の役割を担っている。システムコントローラ１５１の内部構成は、上述した役割を担うために、ＣＰＵ１５１ａが搭載されており、ＣＰＵ１５１ａは、同様にシステムコントローラ１５１に搭載されたＲＯＭ１５１ｂに格納されたプログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスに纏わる様々なシーケンスを実行する。また、その際、一次的または恒久的に保存することが必要な書換え可能なデータを格納するために、ＲＡＭ１５１ｃも搭載されている。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば後述する高圧制御部１５５への高圧設定値、後述する各種データ、操作部１５２からの画像形成指令情報などが保存されることになる。
【００４１】
システムコントローラ１５１は、画像制御部１００に対し、画像処理部１０２に必要な各部の仕様設定値データを送出することに加えて、各部からの信号、例えば原稿画像濃度信号などを受信して、後述する複写制御部１０５や画像処理部１０３を制御して最適な画像形成を行うための設定を行う。
【００４２】
操作部６００に対しては、ユーザにより設定された複写倍率、濃度設定値などの情報を得ることに加えて、画像形成装置の状態、例えば画像形成枚数や画像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等をユーザに示すためのデータを送出している。また、後述する、タブ紙に対する各種設定や、タブ紙に対する警告表示を行うためのやり取りが行われる。
【００４３】
次に装置内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析について説明する。本装置は、装置内部の各所にモータ、クラッチ／ソレノイド等のＤＣ負荷及び、フォトインターラプターやマイクロスイッチ等のセンサが配置されている。つまり、モータの駆動や各ＤＣ負荷を適宜駆動させることで、転写材の搬送や各ユニットの駆動を行っており、その動作を監視しているものが各種センサである。そこでシステムコントローラ１５１は、各種センサ類１５９からの信号をもとに、モータ制御部１５７により各モータをコントロールさせると同時に、ＤＣ負荷制御部１５８により、クラッチ／ソレノイドを動作させて画像形成動作を円滑に進めている。
【００４４】
また、高圧制御部１５５に各種高圧制御信号を送出することで、高圧ユニット１５６を構成する各種帯電器である一次帯電器３１０、転写帯電器３１５、現像器３１４の現像シリンダに適切な高圧を印加させている。更に前述した定着器３１８内の定着ローラには、それぞれローラを加熱するためのヒータ１６１が内蔵されており、その各ヒータはＡＣドライバ１６０によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。またこの際、各定着ローラにはその温度を測定するためのサーミスタ１５４が設けられ、Ａ／Ｄ５０３によって、各定着ローラの温度変化に応じたサーミスタ１５４の抵抗値変化を電圧値に変換した後、デジタル値としてシステムコントローラ１５１に入力される。この温度データをもとに前述のＡＣドライバ１６０を制御することになる。
【００４５】
図１は本発明の画像処理部１０２のブロック図である。
【００４６】
画像読取部１０１で読み取られた画像データは、画像処理部１０２に入力され、画像処理回路１０４で所定の画像処理が行われた後，メモリ制御回路に入力される。メモリ制御回路１０７は、ＣＰＵ１０８の制御により、入力された画像データをメモリ１０９に格納するとともに、メモリ１０９から画像形成する画像データを読み出して画像書込部１０３に出力する。
【００４７】
ＣＰＵ１０８はメモリ制御回路１０７を制御して、入力画像データのメモリ１０９への格納と、メモリ１０９に格納された画像データの画像書込部１０３に出力する制御を行うとともに、メモリ１０９に格納された画像データを読み出して、１ページの画像データ内で、実際に画像形成される画像データが存在する画像領域を検出し、複写制御部１０５に通知する。
【００４８】
以下に本発明の特徴的な部分の説明を行う。
【００４９】
図４は、図２の現像器３１４の詳細説明図である。４０１のトナーカートリッジは着脱式で、ここからユーザがトナー補給を行う。本装置においては、４０４ホッパを備えているため、装置稼動中でもトナー補給が可能である。４０１のトナーカートリッジ内のトナーは、４０５のホッパ内トナーセンサーがトナー無しを検出すると、４０２のカートリッジ内トナー搬送モータが稼動し、４０３のトナー搬送スクリューを駆動させて、トナーを４０４のホッパへと供給する。また、４１０現像器内トナーセンサーがトナー無しを検出すると、４０９ホッパ内トナー搬送モータが稼動し、４０７のマグネットローラ駆動クラッチと連動して４０８マグネットローラを駆動し、４０４ホッパ内のトナーを現像器内へと供給する。このように現像器内に供給されたトナーは、４１２のメインモータの稼動によって、４１３の現像シリンダークラッチと連動して４１１現像シリンダ上に導かれる。そして、以上の動作は１５１システムコントローラによって制御されている。
【００５０】
図５は、前記３１４の現像器と感光体３０９及びこれらを制御するシステムコントローラ１５１と現像に必要な高圧を発生させる高圧回路１５５の構成に、本発明の特徴である電荷量／質量検出手段５０１及び前記電荷量／質量検出手段５０１を制御する電荷量／質量検出制御回路５０２を加えた構成図である。前記にあるように現像シリンダ４１１に導かれたトナーは、システムコントローラ１５１の制御にしたがった電圧を発生する高圧制御部１５５より適性電圧が印加され、感光体３０９へ現像される。電荷量／質量検出手段５０１は、現像直前のトナー状態を検出するために感光体３０９へ現像される直前に配置されている。
【００５１】
また、電荷量／質量検出手段５０１はトナーの電荷量を検出する電極とトナーの質量を検出する加圧センサから構成されており、電荷量と質量を同時に検出できる構成となっている。以下に検出の原理を簡単に記す。
【００５２】
まず、感光体３０９の表面電位を０とする（基本的には感光体は接地されているので、高圧制御回路１５５から電圧が印加されずにしばらく放置されると電位はほぼ０となる）。この状態で、現像器３１４を画像形成時と同様に稼動させて、現像シリンダ４１１にトナーを導く。それと同時に、電荷量／質量検出手段５０１の電極に電圧を印加する制御を電荷量／質量検出制御回路５０２によって行う。このように電荷量／質量検出手段５０１の電極を帯電させるることで、前記現像シリンダ４１１に導かれたトナーがこの電極に付着する。こうして、電極に所定の電荷を持ったトナーが付着することで、電極に付着したトナーの電荷分の電流が流れることになる。電極の容量分と電極に印加している電圧は明らかなことより、この電流量を検出することで、付着したトナーの電荷量Ｑを算出することができる。また、同時に加圧センサにより付着したトナーの質量Ｍを検出することができ、前記検出した電荷量と合わせてトリボ量（Ｑ／Ｍ）が算出できるわけである。
【００５３】
しかしながら、ここで次のような問題点がある。現像器内のトナーの帯電状況は装置の稼動状況によって異なる。即ち、トナーの状態が良好であってもしばらく画像形成が行なわれずに放置状態にある場合、トナーの帯電量は低下しており、また、ある程度の画像形成が行なわれた直後であるとトナーの帯電量は増加している。
【００５４】
そのため、図６（ｃ）に示したトリボ量と現像剤質量の関係のように、帯電量／質量検出手段５０１の電極に印加する電圧が一定の固定値であると、上記したトナー帯電量すなわちトリボ量の変化に対し、ほぼ比例する形で電極面に付着するトナー量が変化する。ここで図６（ａ）、（ｂ）には、電極面に付着するトナーの様子を示しているが、トリボ量が大きすぎると電極面に付着するトナー量が多くなりすぎ、図６（ｂ）のように不均一に偏在して分布する恐れがある。すると、電極面から遠い帯電トナーの電荷が流れにくくなり、帯電量測定の際に誤差が生じる要因となる。
【００５５】
本発明では、この問題を解決するために、図６（ｄ）に示したように、電極に印加する電圧を質量検出手段５０１で検出されるトナーの質量が所定値、あるいは所定範囲内になるように電荷量／質量検出制御回路５０２によって電極に印加する電圧を制御する。こうした技術により、前記現像シリンダ４１１に導かれたトナーが電荷量／質量検出手段５０１の電極面に付着する量が制御され、図６（ａ）に示されたように電極面に適切な量だけ帯電トナーが付着する。ゆえに、電極面に付着するトナーの多量重積や偏在して分布することによる帯電量測定誤差を低減することができる。
【００５６】
さらに、以上の構成で検出したトナーのトリボ量に基づいて、現像シリンダに印加する現像バイアスＶｄｃ及び現像コントラストＶｃｏｎｔの設定を行う。現像バイアスＶｄｃとは、図４における現像器３１４内の現像シリンダ４１１に画像形成時に印加される電圧であり、現像コントラストとは感光体３０９上の画像形成部位の電位と現像バイアスとの差であり、システムコントローラ１５１に制御された値にもとづいて、高圧制御回路１５５から印加される電圧である。これらの電圧によって、感光体に現像されるトナー量は制御される。また、トリボ量（Ｑ／ｍ）は、一般的に高温高湿環境だと帯電した電荷が空気中に逃げ易いので小さな値となり、低湿環境下においては大きな値となる。本装置においては、実機の測定データから、下記のような対応となっている。
【００５７】
▲１▼Ｑ／ｍ≧９．０ｍＣ／ｋｇの場合
⇒  Ｖｄｃ＝２６０［ｖ］，Ｖｃｏｎｔ＝２１０［ｖ］
▲２▼９．０ｍＣ／ｋｇ＞Ｑ／ｍ≧８．０ｍＣ／ｋｇの場合
⇒  Ｖｄｃ＝２８０［ｖ］，Ｖｃｏｎｔ＝２１０［ｖ］
▲３▼８．０ｍＣ／Ｋｇ＞Ｑ／ｍの場合
⇒  Ｖｄｃ＝３００［ｖ］，Ｖｃｏｎｔ＝２５０［ｖ］
以上のような現像バイアスＶｄｃ、及び現像コントラストＶｃｏｎｔの制御の他に、現像器内のトナーを帯電させるための攪拌部材の稼動を制御したり、あるいは現像器内へのトナー補給を制御するなどプロセス諸パラメータを再設定、制御することで、良質で安定した画像形成を可能にする。
【００５８】
図７に本装置における上記動作のシーケンスを示す。
【００５９】
まず、トリボ測定モードが開始されると、現像器が通常の画像形成時と同様なシーケンスで稼動する（７０１）。そして、現像シリンダに穂立ち状態で付着している現像剤を帯電量／質量検出手段の電極部に移動させるため、電極に所定の電圧を印加する（７０２）。こうして電極部に移動し付着したトナーの質量Ｍを測定する。ここで、この質量Ｍが所定範囲内であるか否かを判別し（７０３）、所定範囲に入るまで、電極部に印加する電圧を繰り返し可変制御し、最適な電圧に設定する。この時、再度、電極部に電圧を印加する前に、電極部に付着しているトナーを清掃する（７０４）、ここでは、帯電量／質量検出手段の電極部に逆バイアスを印加することで付着トナーを除去する。そして、７０３において、電極部に付着したトナー質量Ｍが所定範囲内であるとされたら、次に、その付着したトナーの帯電量Ｑを測定する（７０５）。そして、検出したトナー質量Ｍと帯電量Ｑからトリボ量Ｑ／Ｍを算出する（７０６）。以上の動作により測定されたトリボ量に基づいて、現像バイアス、トナー補給量、あるいは現像剤攪拌制御といった各種現像プロセスに関るパラメータ等を制御する（７０７）、といった流れになっている。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、トリボ量検出時に現像剤を検出手段に適切な量だけ付着させることにより、安定した帯電量測定を可能にする。そのため、現像剤の状態に拠らずとも、トリボ量を正確に検出でき、出力画像品位の低下を防止し、良質な画像を安定してプリントする装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理部の一例を示すブロック図
【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成図
【図３】本発明の複写制御部の一例を示すブロック図
【図４】図２における現像器３１４の詳細説明図
【図５】帯電量／質量検出手段を備えた現像器３１４の構成説明図
【図６】（ａ），（ｂ）は帯電量／質量検出手段に付着した現像剤の様子を表した図、（ｃ）は帯電量／質量検出手段に印加する電圧が一定の場合のトリボ量と付着する現像剤量の関係を示したグラフ、（ｄ）は任意のトリボ量に対し、帯電量／質量検出手段に印加する電圧と付着する現像剤量の関係を示したグラフ
【図７】本装置における上記動作のシーケンスを示す図
【符号の説明】
１００  画像制御部
１０２  画像処理部
１０３  画像書込部（画像処理部）
１０４  画像処理回路
１０５  複写制御部
１０７  メモリ制御回路
１０８  ＣＰＵ
１０９  メモリ
１５１  システムコントローラ
１５１ａ  ＣＰＵ
１５１ｂ  ＲＯＭ
１５１ｃ  ＲＡＭ
１５２  操作部
１５５  高圧制御部（高圧回路）
１５６  高圧ユニット
１５７  モータ制御部
１５８  ＤＣ負荷制御部
１５９  センサ類
２０１  原稿自動送り装置
２０２  読取り装置
２０３  原稿載置部
２０４  給紙ローラ
２０５  排紙ローラ
２０６  搬送ガイド
２０８  搬送ベルト
２０９  照明系
２１０、２１１、２１２  反射ミラー
２１３  画像読取部
２１４  原稿ガラス台
３０１  画像再生装置
３０２、３０４  紙カセット
３０３  給紙ローラ
３０５  給紙ローラ
３０６、３０７  搬送ローラ
３０８  レジストローラ
３０９  感光ドラム（感光体）
３１０  帯電器
３１１  光走査装置
３１２、３１３  ミラー
３１４  現像器
３１５  転写分離器
３１７  搬送ベルト
３１８  定着器
３１９  定着排紙ローラ
３２０  搬送ローラ
３２１  反転ローラ
３２２、３２３  ローラ
３２４  排紙ローラ
３２５  反転パス
３２６  両面パス
４０１  トナーカートリッジ
４０２  カートリッジ内トナー搬送モータ
４０３  メモリ制御回路
４０４  ホッパ
４０３  トナー搬送スクリュー
４０５  ホッパ内トナーセンサー
４１０  現像器内トナーセンサー
４０９  ホッパ内トナー搬送モータ
４０７  マグネットローラ駆動クラッチ
４０８  マグネットローラ
４１１  現像シリンダ
４１２  メインモータ
４１３  現像シリンダークラッチ
【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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