(57)【要約】【課題】帯電量を正確に測定する。【解決手段】剥離制御（Ｓ１０２）の後で且つ吸着制御工程（Ｓ１０４）の前において、吸着前電位Ｖ１及び吸着前周波数ｆ１が取得される（Ｓ１０３）。また、吸着制御工程の開始後において、吸着後電位Ｖ２及び吸着後周波数ｆ２が取得される（Ｓ１０５）。そして、取得されたｆ１値、ｆ２値、Ｖ１値、Ｖ２値から帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される（Ｓ１０６）。１回目の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）の取得の後に、吸着制御工程、ｆ２値及びＶ２値の取得（取得工程）、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の算出（算出工程）を順に複数回繰り返すことで複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される。そして、これらの値から、最終的な帯電量Ｑ／Ｍが決定される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に第１の電極を有すると共に他方の面に第２の電極を有し振動方向が電極面と平行である水晶振動子と、前記水晶振動子に電圧を印加することで前記水晶振動子を発振させる発振手段と、前記第１の電極の電位を制御することで、粉体を担持する粉体担持体から前記第１の電極に粉体を吸着させる吸着制御及び前記第１の電極から粉体を剥離させる剥離制御が可能な制御手段と、を備え、粉体の帯電量を測定する測定装置であって、
前記制御手段による前記剥離制御の後で且つ前記吸着制御の前において、前記第１の電極の電位を第１の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第１の発振周波数として取得する第１の取得手段と、
前記制御手段による前記吸着制御の開始後において、前記第１の電極の電位を第２の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第２の発振周波数として取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段により取得された前記第１の電位及び前記第１の発振周波数と前記第２の取得手段により取得された前記第２の電位及び前記第２の発振周波数とに基づいて、前記第１の電極に吸着した粉体の帯電量を算出する算出手段と、
前記第１の取得手段による前記第１の電位及び前記第１の発振周波数の取得の後に、前記制御手段による前記吸着制御、前記第２の取得手段による前記第２の電位及び前記第２の発振周波数の取得、並びに前記算出手段による帯電量の算出を順に複数回繰り返すことで算出された複数の帯電量の値から、最終的な帯電量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
一方の面に第１の電極を有すると共に他方の面に第２の電極を有し振動方向が電極面と平行である水晶振動子と、前記水晶振動子に電圧を印加することで前記水晶振動子を発振させる発振手段と、前記第１の電極の電位を制御することで、粉体を担持する粉体担持体から前記第１の電極に粉体を吸着させる吸着制御及び前記第１の電極から粉体を剥離させる剥離制御が可能な制御手段と、を備え、粉体の帯電量を測定する測定装置であって、
前記制御手段による前記剥離制御の後で且つ前記吸着制御の前において、前記第１の電極の電位を第１の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第１の発振周波数として取得する第１の取得手段と、
前記制御手段による前記吸着制御の後において、前記第１の電極の電位を第２の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第２の発振周波数として取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段により取得された前記第１の電位及び前記第１の発振周波数と前記第２の取得手段により取得された前記第２の電位及び前記第２の発振周波数とに基づいて、前記第１の電極に吸着した粉体の帯電量を算出する算出手段と、
前記制御手段による前記剥離制御、前記第２の取得手段による前記第２の電位及び前記第２の発振周波数の取得、並びに前記算出手段による帯電量の算出を順に複数の所定回数繰り返すことで算出された複数の帯電量の値から、最終的な帯電量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする測定装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記算出手段により算出された複数の帯電量から、前記複数の帯電量のうちの最小値に対して値の近さが所定範囲を超える帯電量を除いた帯電量に基づき、前記最終的な帯電量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記最小値に対して値の近さが前記所定範囲を超える帯電量を除いた帯電量の平均値または中央値を前記最終的な帯電量として決定することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記算出手段により、初回から、前記最小値に対して値の近さが所定範囲を超える前までに算出された帯電量に基づき、前記最終的な帯電量を決定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記算出手段により算出された複数の帯電量から、前記第１の発振周波数に対する差が所定値を超える前記第２の発振周波数に基づき算出された帯電量を除いた帯電量に基づき、前記最終的な帯電量を決定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項７】
前記粉体はトナーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の測定装置を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
一方の面に第１の電極を有すると共に他方の面に第２の電極を有し振動方向が電極面と平行である水晶振動子と、前記水晶振動子に電圧を印加することで前記水晶振動子を発振させる発振手段と、を備え、前記第１の電極の電位を制御することで、粉体を担持する粉体担持体から前記第１の電極に粉体を吸着させる吸着制御及び前記第１の電極から粉体を剥離させる剥離制御が可能な測定装置によって、粉体の帯電量を測定する測定方法であって、
前記剥離制御の後で且つ前記吸着制御の前において、前記第１の電極の電位を第１の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第１の発振周波数として取得する第１の取得工程と、
前記吸着制御を行う吸着工程と、
前記吸着工程の開始後において、前記第１の電極の電位を第２の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第２の発振周波数として取得する第２の取得工程と、
前記第１の取得工程により取得された前記第１の電位及び前記第１の発振周波数と前記第２の取得工程により取得された前記第２の電位及び前記第２の発振周波数とに基づいて、前記第１の電極に吸着した粉体の帯電量を算出する算出工程と、
前記第１の取得工程の後に、前記吸着工程、前記第２の取得工程及び前記算出工程を順に複数回繰り返すことで算出された複数の帯電量の値から、最終的な帯電量を決定する決定工程と、を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１１】
一方の面に第１の電極を有すると共に他方の面に第２の電極を有し振動方向が電極面と平行である水晶振動子と、前記水晶振動子に電圧を印加することで前記水晶振動子を発振させる発振手段と、を備え、前記第１の電極の電位を制御することで、粉体を担持する粉体担持体から前記第１の電極に粉体を吸着させる吸着制御及び前記第１の電極から粉体を剥離させる剥離制御が可能な測定装置によって、粉体の帯電量を測定する測定方法であって、
前記剥離制御の後で且つ前記吸着制御の前において、前記第１の電極の電位を第１の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第１の発振周波数として取得する第１の取得工程と、
前記吸着制御を行う吸着工程と、
前記吸着工程の後において、前記第１の電極の電位を第２の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第２の発振周波数として取得する第２の取得工程と、
前記第１の取得工程により取得された前記第１の電位及び前記第１の発振周波数と前記第２の取得工程により取得された前記第２の電位及び前記第２の発振周波数とに基づいて、前記第１の電極に吸着した粉体の帯電量を算出する算出工程と、
前記剥離制御を行う剥離工程と、
前記剥離工程、前記第２の取得工程及び前記算出工程を順に複数の所定回数繰り返すことで算出された複数の帯電量の値から、最終的な帯電量を決定する決定工程と、を有することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー等の粉体の帯電量を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の微小質量を測定するセンサデバイスとして水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサが広く知られている。このＱＣＭセンサに関しては、特許文献１にその測定原理等が記載されている。一般に、水晶振動子を用いたＱＣＭデバイスの被測定物質の吸着質量ΔＭと共振周波数変化Δｆとの関係は下記式１の「Sauerbreyの式」で表されることが知られている。
【０００３】
【数１】
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【０００４】
ここで、ｆ０は振動子の共振周波数（基本周波数）、ρは水晶の密度（２．６４９×１０３kg/m３）、μは水晶のせん断応力(２．９７４×１０１０kg ms)、Ａは有効振動面積（略電極面積）である。これからわかる様に、ｆ０＝１０ＭＨｚの素子の場合、△ｆ＝１Ｈｚの変化に対応する質量変化は約５（ng/cm２）となり、周波数変化を正確に測定する事によって極めて精度の高い質量変化を検出できる。
【０００５】
ＱＣＭセンサは様々な分野で広く利用されている。例えば、蒸着やスパッタなどの真空成膜装置における膜厚モニタとして利用される。また近年、電極表面に、被検物質に対する選択性、特異性を有するアクセプタ膜を形成し、このアクセプタ膜を利用して被検物質濃度を測定することも提案されている。
【０００６】
数μｍサイズの微粒子の粉体の代表例として、電子写真におけるトナーがある。電子写真においては、静電潜像の現像に利用される粉末状のトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ、Ｑ：トナー電荷量、Ｍ：トナー質量）が、印刷画像の品質を決める重要なファクターとなっている。
【０００７】
例えば、感光体に粉体であるトナーを静電的に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。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（載り量）が増加し、印刷された画像の濃度が濃くなってしまう。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。
【０００８】
特許文献２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２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が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７２５１９５号公報
【特許文献２】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】
【００１０】
しかしながら、特許文献２では、プローブ上に吸着されたトナーそのものの電荷量Ｑを測定しているわけではないため、磁気ブラシローラ上のトナー量が変化する際には、電荷量Ｑを正確に測定できない。例えば、磁気ブラシローラからトナーが減少する現像動作の際や、スキーブにより磁気ブラシローラ上のトナーを掻き落とす際や、ホッパ内の現像剤が磁気ブラシローラに供給される際には、正確な電荷量Ｑの測定ができない。
【００１１】
また、実際にプローブにトナーを付着させた状態での振動周波数が、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変わらず、プローブに付着させたトナーの質量Ｍを正確に測定できない場合がある。この理由として考えられるのが、ＱＣＭセンサの振動により、検知すべきトナーが滑り落ちてしまうことである。
【００１２】
ここで、プローブの質量を検知する面は、数［ＭＨＺ］から１０［ＭＨｚ］の共振周波数でずり振動している。振動方向は電極面に平行な方向であり、その振幅は数［ｎｍ］程度とされている。ＱＣＭセンサに吸着した微粒子の中で質量の測定ができるのはその一部の微粒子、すなわちＱＣＭセンサの振動に対して横滑りせず追随する微粒子に限られる。積層された上方の微粒子はＱＣＭセンサの振動に対して追随しないので、その質量を測定することはできない。
【００１３】
このように、帯電量Ｑ／Ｍを検知するために、電荷量Ｑと質量Ｍとを個別に測定したとしても、Ｑ値に反映される微粒子量とＭ値に反映される微粒子量とが必ずしも一致しないことから、帯電量Ｑ／Ｍを正確に知ることが難しいという問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、帯電量を正確に測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、一方の面に第１の電極を有すると共に他方の面に第２の電極を有し振動方向が電極面と平行である水晶振動子と、前記水晶振動子に電圧を印加することで前記水晶振動子を発振させる発振手段と、前記第１の電極の電位を制御することで、粉体を担持する粉体担持体から前記第１の電極に粉体を吸着させる吸着制御及び前記第１の電極から粉体を剥離させる剥離制御が可能な制御手段と、を備え、粉体の帯電量を測定する測定装置であって、前記制御手段による前記剥離制御の後で且つ前記吸着制御の前において、前記第１の電極の電位を第１の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第１の発振周波数として取得する第１の取得手段と、前記制御手段による前記吸着制御の開始後において、前記第１の電極の電位を第２の電位として取得すると共に、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数を第２の発振周波数として取得する第２の取得手段と、前記第１の取得手段により取得された前記第１の電位及び前記第１の発振周波数と前記第２の取得手段により取得された前記第２の電位及び前記第２の発振周波数とに基づいて、前記第１の電極に吸着した粉体の帯電量を算出する算出手段と、前記第１の取得手段による前記第１の電位及び前記第１の発振周波数の取得の後に、前記制御手段による前記吸着制御、前記第２の取得手段による前記第２の電位及び前記第２の発振周波数の取得、並びに前記算出手段による帯電量の算出を順に複数回繰り返すことで算出された複数の帯電量の値から、最終的な帯電量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、帯電量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】ＱＣＭ水晶センサの概略構成図である。
【図３】１つの現像装置の要部断面図である。
【図４】現像装置内のトナー粒子の帯電量の変化を示す図である。
【図５】帯電量測定及び画像形成のための制御機構を示すブロック図である。
【図６】Ｑ／Ｍ計測部の回路図である。
【図７】スイッチの切り替えを示すタイミングチャートである。
【図８】Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。
【図９】トナー吸着、吸着後測定、Ｑ／Ｍ算出の繰り返し、トナー剥離、計測、Ｑ／Ｍ算出の繰り返しによる、質量と電荷量との関係を示す図である。
【図１０】画像信号と画像濃度との関係を示す図である。
【図１１】基準トナー帯電量計測処理を示すフローチャートである。
【図１２】γＬＵＴの補正処理を示すフローチャートである。
【図１３】階調特性の変動を示す模式図である。
【図１４】Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。
【図１５】Ｑ／Ｍ計測部の回路図である。
【図１６】スイッチの切り替えを示すタイミングチャートである。
【図１７】Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。
【図１８】Ｃ１充電制御、トナー剥離制御の各処理を示すフローチャートである。
【図１９】トナー吸着前測定、トナー吸着の各処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定装置が適用される画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像を形成するための４つのステーションを有する電子写真方式の画像形成装置である。各ステーションの構成要素は共通であるので、以降、ステーションごとに各構成要素を区別しないときは同じ符号を用い、区別するときは符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付す。
【００２０】
画像形成装置１０は、感光ドラム１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）、帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）、レーザスキャナ１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）を備える。画像形成装置１０はさらに、現像装置１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）、ドラムクリーナ１０６（１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ）を備える。
【００２１】
各感光ドラム１０１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。また、一次転写ローラ１１３（１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋ）は、中間転写ベルト１１５上において各感光ドラム１０１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。
【００２２】
感光ドラム１０１の表面には感光層が形成され、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させる。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（１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋ）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。
【００２３】
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、二次転写ローラ１１４と中間転写ベルト１１５とで形成される二次転写ニップ部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。現像装置１０４の各々の下流側で感光ドラム１０１に対向する位置に、光学センサ６０７（６０７Ｙ、６０７Ｍ、６０７Ｃ、６０７Ｋ）が配置される。
【００２４】
本実施の形態では、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内に設けたトナー帯電量測定装置１０８により、感光ドラム１０１に現像する前の現像装置１０４内のトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を測定（計測）・決定する工程である。調整工程とは、測定工程において測定・決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。
【００２５】
上述のように、トナー帯電量測定装置１０８は現像装置１０４内に設けられる。トナー帯電量測定装置１０８は、トナー質量Ｍを測定するＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）水晶センサ１２０（図２）を備える。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０を、それが備える２つの電極それぞれの方向から見た斜視図である。ＱＣＭ水晶センサ１２０は、トナー吸着面電極１２１（第１の電極）、トナー非吸着面電極１２２（第２の電極）を有する。ＱＣＭ水晶センサ１２０はさらに、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、及び水晶片１２７（水晶振動子）を備える。
【００２７】
図２（ａ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０におけるトナー吸着面電極１２１がある側の第１の面の構成を示し、図２（ｂ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０におけるトナー非吸着面電極１２２がある側の第２の面の構成を示している。ＱＣＭ水晶センサ１２０に関しては、例えば特許文献１（特許第３７２５１９５号公報）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。
【００２８】
まず、代表的な圧電結晶として知られる水晶は、水熱合成法により人工的に大量生産されており、その特性を利用した製品が種々の分野で利用されている。本実施の形態における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している。水晶片１２７はＡＴカットされており、厚みすべり振動にて電極面に平行な一方向に往復振動する。従って、水晶片１２７の振動方向は電極面と平行である。なお、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。
【００２９】
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。電極端子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。
【００３０】
各電極端子１２３、１２４を通じて、電極１２１と電極１２２とは後述する回路図（図６）で示されるように電気的に接続される。ＱＣＭ水晶センサ１２０が、吸着した物質の質量を測定することができるのは、電極が水晶片１２７の両面に対向して存在する電極１２１の範囲に限定される。対向した反対側の面に電極が存在しない電極端子１２３の範囲に被測定物質が吸着しても質量の測定はできない。これは、対向する電極間に交流電圧を印加すると厚みズリ振動が生じるが、対向する位置に電極が無ければ電圧を印加できず、厚みズリ振動が生じないからである。
【００３１】
図３は、１つの現像装置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及びトナー帯電量測定装置１０８を備える。
【００３２】
現像剤１１０は、主にトナー粒子とキャリアとの２成分からなる。撹拌スクリュー１１８は、現像剤１１０のトナー粒子とキャリアとの接触摩擦を生じさせて、トナー粒子を帯電させながら、現像スリーブ１１１の近くまで搬送する。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。
【００３３】
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、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。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が僅少な隙間に殺到することにより、トナー粒子、キャリア及び規制ブレード１１２の接触摩擦が促進され、トナー粒子の帯電量が大きくなる。
【００３４】
トナー帯電量測定装置１０８は、規制ブレード１１２の下流側で、感光ドラム１０１へトナーを現像する位置の手前に配置される。また、トナー帯電量測定装置１０８は、現像スリーブ１１１と対向するように数ｍｍ以下の距離を保って配置される。これにより、トナー吸着面電極１２１が現像スリーブ１１１上の量を規制された現像剤１１０と接触しないようにして、トナー帯電量Ｑ／Ｍの測定中に測定値の変動が生じないようにすると共に、現像スリーブ１１１からトナーの吸着を可能としている。
【００３５】
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。実線は、現像剤が新たに補給された場合のトナー粒子の帯電量の変化を示し、破線は、現像剤の劣化がある程度進んだ場合のトナー粒子の帯電量の変化を示す。
【００３６】
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。
【００３７】
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１０１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である値（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。本実施の形態では、そのような位置にトナー帯電量測定装置１０８を配置した（図３）。
【００３８】
トナー帯電量が変動する要因として、画像形成装置１０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１０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。
【００３９】
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。
【００４０】
本実施の形態では、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）の変動が生じたとしても、現像に用いるトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）そのものを正確に測定し、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。特に、比較的短時間にフィードバック可能な、感光ドラムに潜像形成する際のレーザ光のパルス幅を変調することで、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。
【００４１】
次にトナーの帯電量Ｑ／Ｍを測定（計測）する方法の概要を説明する。図５は、帯電量Ｑ／Ｍ測定及び画像形成のための制御機構を示すブロック図である。説明を簡単にするため、図５では、画像形成ステーション（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）としては代表して１つを示している。この制御機構には、画像形成ステーションのほか、Ｑ／Ｍ計測部１１０１と、コントローラ１１０７とが含まれる。なお、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の詳細な構成は、図６を用いて後に詳細に説明する。
【００４２】
Ｑ／Ｍ計測部１１０１はコントローラ１１０７により制御される。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及びスイッチ回路１１０５を備える。Ｑ計測回路１１０２は、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナーの電荷Ｑを測定する。Ｍ計測回路１１０３は、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナーの質量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計測回路１１０２、Ｍ計測回路１１０３、電極用電源１１０４及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。
【００４３】
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。ＬＵＴ６０１は、ＲＡＭ６０４またはＲＯＭ６０５に記憶された変換テーブル（以降、γＬＵＴと称する）を用いて、画像信号をレーザ駆動信号に変換する。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、ＣＰＵ６０６により実行される制御プログラム等や各種のデータを予め保持する。ＣＰＵ６０６は、画像形成装置１０全体の各種処理を実行する。
【００４４】
図６は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の回路図である。図７は、スイッチ回路１１０５のオン（ＯＮ）状態とオフ（ＯＦＦ）状態との切り替えを示すタイミングチャートである。
【００４５】
まず、トナー帯電量測定装置１０８は、現像スリーブ１１１に正対して配置される（図３、図６）。現像スリーブ１１１はグランドに接続され、現像スリーブ電位は０となっている。
【００４６】
スイッチＳＷ１は、トナー吸着面電極１２１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、トナー吸着面電極１２１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、トナー非吸着面電極１２２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、トナー吸着面電極１２１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、トナー非吸着面電極１２２に電極用電源１１０４を電気的に接続または切断する。
【００４７】
Ｑ計測回路１１０２における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る。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は電荷量Ｑを算出する。
【００４８】
電極１２１、１２２には、それぞれスイッチＳＷ２、ＳＷ３を介して、Ｍ計測回路１１０３における自励発振回路１２３９（発振手段）が接続される。自励発振回路１２３９には自励発振回路用電源１２３８及び周波数計測部１２３４が接続される。自励発振回路１２３９は水晶片１２７を発振させる。なお、自励発振回路１２３９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、自励発振回路１２３９の発振周波数（共振周波数）を計測する。周波数計測部１２３４には質量算出部１２３５が接続される。質量算出部１２３５が質量Ｍを算出する。電極用電源１１０４における電極用電位生成部１２３６とトナー吸着面電極１２１とは、スイッチＳＷ４及び抵抗Ｒ１を通じて接続される。
【００４９】
図７のタイミングチャートでは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５のオン／オフ状態と、トナー吸着面電極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９０４は、電極用電源１１０４の電極用電位生成部１２３６からの出力電圧の変化を示す。電位９０３はＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差の変化を示す。なお、Ｑ計測用コンデンサＣ１の一方側（トナー吸着面電極１２１と反対側）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の他方側（トナー吸着面電極１２１の側）の電位そのものである。
【００５０】
図７において、シーケンスとして、時刻ｔ１〜ｔ６のＣ１充電シーケンス（ステップＳ１０１）、時刻ｔ６〜ｔ１１のトナー剥離シーケンス（ステップＳ１０２）、時刻ｔ１１〜ｔ３０のトナー吸着前測定（計測）シーケンス（ステップＳ１０３）がある。さらに、時刻ｔ３０〜ｔ２０のトナー吸着シーケンス（ステップＳ１０４）、時刻ｔ２０〜ｔ２３の計測シーケンス（ステップＳ１０５）がある。
【００５１】
コントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１の電位を制御することで、粉体担持体としての現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる吸着制御が可能である。コントローラ１１０７はさらにトナー吸着面電極１２１から現像スリーブ１１１へトナーを移動させることでトナーを剥離させる剥離制御も可能である。コントローラ１１０７は、本発明における制御手段に該当する。
【００５２】
ところで、本実施の形態では、最終的なトナー帯電量Ｑ／Ｍを決定するために、図７に示す各シーケンスを１回実施するだけではない。トナー吸着前測定シーケンス（ステップＳ１０３）の後に、トナー吸着（ステップＳ１０４）、計測（ステップＳ１０５）、及び電荷量算出のシーケンスを複数回繰り返す。その繰り返しにより算出された複数のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）（ｎは算出回数）に基づいて、コントローラ１１０７が最終的なトナー帯電量Ｑ／Ｍを決定する。図７に示したシーケンスを含むＱ／Ｍ決定処理について、図６、図７に加えて図８を用いて説明する。
【００５３】
図８は、Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ１１０７とＱ／Ｍ計測部１１０１との協働によって実行され、例えば、装置電源のオンによって開始される。図８におけるステップ番号は図７のものと対応している。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１では、コントローラ１１０７は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の充電制御を実行する。すなわち、コントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ５をオンにすると共に、Ｑ計測用コンデンサＣ１及びトナー吸着面電極１２１に電極用電位生成部１２３６から０Ｖに近い電位を供給してそれらの電位を確定させる。ステップＳ１０２では、コントローラ１１０７は、トナー剥離制御を実行する。すなわち、コントローラ１１０７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ５をオフにすると共に、電極用電位生成部１２３６からトナー吸着面電極１２１へ負の出力電圧を与える。これにより、トナー吸着面電極１２１上に残留していた負に帯電しているトナーが現像スリーブ１１１に戻る。すなわち、トナー吸着面電極１２１からトナーが剥離する。
【００５５】
ステップＳ１０３では、トナー吸着前測定が実行される。すなわち、コントローラ１１０７は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３をオンにして、電極１２１、１２２に自励発振回路１２３９を接続する。周波数計測部１２３４はトナー吸着前における、自励発振回路１２３９が水晶片１２７を発振させたときの発振周波数、すなわち共振周波数を計測し、コントローラ１１０７は、それを吸着前周波数ｆ１（第１の発振周波数）として取得する。なお、電位計１２３１で計測される、トナー吸着前のＱ計測用コンデンサＣ１の電位（両端の電位差）及びトナー吸着面電極１２１の電位はいずれも０Ｖである。コントローラ１１０７は、それを吸着前電位Ｖ１（第１の電位）として取得する。ここで、コントローラ１１０７は、本発明における第１の取得手段に該当する。
【００５６】
ステップＳ１０４では、コントローラ１１０７は、トナー吸着を開始させる。すなわち、コントローラ１１０７は、図７の時刻ｔ３０〜ｔ１４で、スイッチＳＷ４を一時的にオンにすると共に、トナー吸着面電極１２１及びＱ計測用コンデンサＣ１に電極用電位生成部１２３６から正の電位を与える。コントローラ１１０７がスイッチＳＷ４を解放すると、トナー吸着面電極１２１及びＱ計測用コンデンサＣ１はフローティング状態となり、トナーの吸着に伴って電位変化を起こす。この様子を図７に電位９０３で示している。
【００５７】
このようにしてトナー吸着がなされた後、ステップＳ１０５では、コントローラ１１０７は、吸着後測定を実行する。すなわち、コントローラ１１０７は、電位計１２３１に、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位９０３を計測させ、それを吸着後電位Ｖ２（第２の電位）として取得する。それと並行して、コントローラ１１０７は、周波数計測部１２３４に、トナー吸着後の共振周波数を計測させ、それを吸着後周波数ｆ２（第２の発振周波数）として取得する。ここで、コントローラ１１０７は、本発明における第２の取得手段に該当する。
【００５８】
ステップＳ１０５の後、図８のステップＳ１０６で、コントローラ１１０７は、今回のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を算出する。すなわちコントローラ１１０７は、トナー吸着前に取得した吸着前周波数ｆ１と今回取得した吸着後周波数ｆ２とから、今回のトナー質量Ｍ（ｎ）を質量算出部１２３５に算出させる。質量Ｍ（ｎ）は数式２により算出される。なお、数式２は数式１を変形したものである。
［数２］
Ｍ（ｎ）＝−（ｆ２−ｆ１）×[Ａ√（μ×ρ）]／(２×ｆ０２)
【００５９】
それと共に、コントローラ１１０７は、トナー吸着前に取得した吸着前電位Ｖ１と今回取得した吸着後電位Ｖ２とから、電荷量算出部１２３２に今回のトナー電荷量Ｑ（ｎ）を算出させる。Ｑ計測用コンデンサＣ１の容量値をＣとすると、電荷量Ｑ（ｎ）は、Ｑ（ｎ）＝Ｃ×（Ｖ１−Ｖ２）により算出される。そして、いずれも今回の質量Ｍ（ｎ）及び電荷量Ｑ（ｎ）から、コントローラ１１０７のＱ／Ｍ算出部１１０６が、Ｑ／Ｍ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）／Ｍ（ｎ）により、今回のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を算出する。ここでコントローラ１１０７は、本発明における算出手段に該当する。Ｑ／Ｍ（ｎ）はＲＡＭ６０４に記憶される。
【００６０】
次に、図８のステップＳ１０７では、コントローラ１１０７は、質量Ｍが飽和領域に達したか否かを判別する。ここで、質量Ｍの飽和の概念について、図９を用いて説明する。
【００６１】
図９（ａ）は、吸着前測定（Ｓ１０３）の後、トナー吸着（Ｓ１０４）、吸着後測定（Ｓ１０５）、Ｑ／Ｍ算出（Ｓ１０６）を順に複数回繰り返すことで得られた質量Ｍ（ｎ）と電荷量Ｑ（ｎ）との関係を示す図である。
【００６２】
吸着後、初回から３回目の算出（計測３）までは、質量Ｍも電荷Ｑもリニアに増加していて、両者の比はほぼ一定である。しかし、４回目以降の算出では、電荷量Ｑの増加度合いに変化はないが、質量Ｍの増加度合いが低くなっている。この領域が飽和領域である。４回目の算出時における吸着状態を顕微鏡で観察すると、トナーの一部は重層して付着状態にあった。トナーの上に重なって配置されたトナーは電極と直接接触することはなく、弱い吸着力で乗っているだけであり、表面の機械的振動に対して追随することができない。そのため、ＱＣＭ水晶センサ１２０の検知感度が低下したと考えられる。従って、質量Ｍが、計測３までは飽和領域に入っていないが、計測３からは飽和領域に入ると考えられる。
【００６３】
比較のために図９（ｂ）を示す。図９（ｂ）は、吸着前測定（Ｓ１０３）の後、トナー剥離（Ｓ１０２に相当）、測定（Ｓ１０５に相当）、Ｑ／Ｍ算出（Ｓ１０６に相当）をこの順に複数回繰り返すことで得られた質量Ｍ（ｎ）と電荷量Ｑ（ｎ）との関係を示す図である。この実験では、剥離シーケンスでは、トナー吸着面電極１２１に負の電位を繰り返し与えて絶対値として大きな負の電位を与えた。計測８から計測９までの間では電荷量Ｑの減少度合いに比べて質量Ｍの減少度合いが小さい。これは、剥離されたトナーの質量は正しく測れていなかったことを示している。計測１０以降では質量Ｍと電荷量Ｑの変化の度合いはほぼ一定となる。従って、質量Ｍが、計測１０までは飽和領域に入っているが、計測１０からは飽和領域から脱すると考えられる。
【００６４】
この実験において計測１から計測３までの結果から得られたＱ／Ｍと計測１０から計測１２までの結果から得られたＱ／Ｍとはほぼ同じ値であり、また実験室において別手法で計測したＱ／Ｍの結果ともかなり一致した。吸着と測定の繰り返し、または剥離と測定の繰り返しにおいて、どこから質量Ｍが飽和領域に入るかを１回の測定結果で判別することは困難である。すなわち、複数回の吸着ないしは脱離を繰り返して計測し、その算出結果から適切な値を決定できることを本出願人は見出したのである。なお、本実施の形態では、吸着と測定の繰り返しという手法を採用している。剥離と測定の繰り返しという手法については、第２の実施の形態として後に説明する。
【００６５】
図８のステップＳ１０７で採用される飽和判断の手法は１つに限定されない。ＱＣＭ水晶センサ１２０の形状、共振周波数、トナーの形状などによって最適な判断手法を適宜選べばよい。しかしどのような判断方法を採用するにしても、複数回の測定・算出が必要であることに変わりはない。
【００６６】
一例として、本実施の形態では、コントローラ１１０７は、まず、複数回の計測・算出で得られた複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）のうち最小値を特定する。そして、この最小値に対して値の近さが所定範囲（例えば、１２０％）を超える帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を除いた帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）に基づき、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。つまり、最小値に対してあまりに大きな値のＱ／Ｍ（ｎ）は、ＱＣＭセンサの振動に対して横滑りするトナーが存在し、そのようなトナーの質量を反映していないと考えられるため、最終的な帯電量Ｑ／Ｍの決定から除外する趣旨である。従って、ステップＳ１０７では、最小の帯電量Ｑ／Ｍに対して所定範囲を超える値の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出されたときに、質量Ｍは飽和領域に達したと判断される。なお、所定範囲の値は例示に限定されない。
【００６７】
ステップＳ１０７の判別の結果、質量Ｍが飽和領域に達していない場合は、コントローラ１１０７は、処理をステップＳ１０４に戻す。これにより、トナー吸着、測定、算出が繰り返される（ステップＳ１０４〜１０６）。初回の算出では質量Ｍの飽和判断はできないので、複数回の繰り返しが必ず実行される。
【００６８】
そして、質量Ｍが飽和領域に達したと判別された場合は、コントローラ１１０７は、ステップＳ１０８で、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。ここでコントローラ１１０７は、本発明における決定手段に該当する。この決定の手法にも限定はないが、飽和領域に達していない質量Ｍに基づき算出された帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）から最終的な帯電量Ｑ／Ｍが決定される。例えば、コントローラ１１０７は、算出用から除外されなかった帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が２個以上ある場合は、これらの平均値を最終的な帯電量Ｑ／Ｍとして採用する。あるいは、これらの中央値（メディアン）を最終的な帯電量Ｑ／Ｍとして採用してもよい。その後、図８の処理が終了する。
【００６９】
なお、ステップＳ１０７における、質量Ｍの飽和判断の他の手法として、最小の帯電量Ｑ／Ｍに対して所定範囲を超える値の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が複数回（例えば２回）以上連続して算出されたときに質量Ｍは飽和領域に達したと判断してもよい。その場合は、コントローラ１１０７は、ステップＳ１０８では、所定範囲を超える帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を除いた帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）に基づき、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。その際、上述のようにこれらの平均値または中央値を採用してもよい。
【００７０】
あるいは、コントローラ１１０７は、吸着前周波数ｆ１に対する差Δｆが所定値ｆｘを超える吸着後周波数ｆ２に基づき算出された帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を除いた帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）に基づき、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定してもよい。すなわち、ステップＳ１０７において、コントローラ１１０７は、差Δｆ＝ｆ１−ｆ２が所定値ｆｘを超える場合は、質量Ｍは飽和領域に達したと判別する。所定値ｆｘは、例えば、トナーが電極の面積のほぼ７０％程度を埋めている状態で計測される値とする。これ以上トナーを付着させると、一部のトナーはトナーの上に重畳し始め、質量感度が飽和に転じ始めるからである。このｆｘ値は、ＱＣＭセンサの共振周波数、表面形状、トナーの形状などによって決まる値であり、事前に決定しておく。
【００７１】
なお、ステップＳ１０７における各種の質量Ｍの飽和判断手法において、繰り返しの上限回数を予め定めておいてもよい。あるいは、質量Ｍの飽和判断をすることなく一律に上限回数の繰り返しを実施した後に、飽和していない質量Ｍに基づき算出された帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）のみから最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定してもよい。
【００７２】
次に、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。
【００７３】
図１０（ａ）、（ｂ）は、画像信号と画像濃度との関係を示す図である。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、必ずしも所望の濃度（以降、ターゲット濃度と称する）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１０（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ＬＵＴ６０１は、所望の階調特性を得るために、図１０（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１０（ｂ）の一点鎖線）。
【００７４】
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を感光ドラム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。
【００７５】
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、本実施の形態では、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。
【００７６】
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。
【００７７】
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の電源オンの直後や所定ページ分の画像を印刷した後であるが、著しく階調が変化している可能性がある場合などにも行ってもよい。
【００７８】
このγＬＵＴ作成シーケンスと並行して、基準トナー帯電量計測処理（図１１）が実行される。図１１は、基準トナー帯電量計測処理を示すフローチャートである。
【００７９】
まず、画像形成装置１０の電源がオンされると、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（ステップＳ２０１）。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る。
【００８０】
次に、ＣＰＵ６０６は前述のパッチ画像を形成させる（ステップＳ２０２）。次にＣＰＵ６０６は、現像装置１０４がパッチ画像を現像している間、Ｑ／Ｍ決定処理（図８）を実施してトナー帯電量Ｑ／Ｍを算出すると共に、Ｑ／Ｍ決定処理を実施した時刻ｔｎを計測し、それらをメモリに保持する（ステップＳ２０３）。ＣＰＵ６０６は、Ｑ／Ｍ決定処理で得たＱ／Ｍ（ｎ）値のうちの最大値を基準トナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆとして決定し（ステップＳ２０４）、その値をメモリに保持する（ステップＳ２０５）。
【００８１】
なお、トナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）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／Ｍ（ｎ）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。
【００８２】
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。そこで本実施の形態では、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（図１２）を行う。
【００８３】
図１２は、画像形成と並行して実行されるγＬＵＴの補正処理を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、コントローラ１１０７に画像データが入力されると（ステップＳ３０１）、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（現像オン）。それと共にＣＰＵ６０６は、トナー帯電量計測シーケンスを開始する（ＱＣＭセンサＯＮ）（ステップＳ３０２）。画像形成装置１０は、Ｑ／Ｍ決定処理（図８）を実施してトナー帯電量Ｑ／Ｍを算出すると共に、Ｑ／Ｍ決定処理を実施した時刻ｔｎを計測し、それらをメモリに保持する（ステップＳ３０３）。
【００８５】
次に、ステップＳ３０４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、ΔＱ／Ｍ＝｜Ｑ／Ｍｒｅｆ−Ｑ／Ｍ｜の式によって算出する。そして、ＣＰＵ６０６は、トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上か否かを判別する。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。本実施の形態において、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。
【００８６】
その判別の結果、偏差ΔＱ／Ｍが閾値α未満の場合処理はステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８にて、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴが、予め記憶されている基準γＬＵＴであるか否かを判別する。γＬＵＴが基準γＬＵＴである場合、ＣＰＵ６０６は処理をステップＳ３０３へ進める。一方、γＬＵＴが基準γＬＵＴではない場合、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴとして基準γＬＵＴに変更したものを採用し、それをメモリに保持して（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０３へ移行する。トナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍが閾値α以上の場合、ＣＰＵ６０６は、ステップＳ３０５にて、偏差ΔＱ／Ｍに応じて、メモリに保持してあるγＬＵＴを補正する。
【００８７】
図１３は、トナー帯電量が変化することによる階調特性の変動を示す模式図である。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１３に示すような挙動を示す。従って、本実施の形態では、ＣＰＵ６０６はトナー帯電量の偏差ΔＱ／Ｍに基づき、ＬＵＴ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、ｋ＝（Ｑ／Ｍｎ）／（Ｑ／Ｍｒｅｆ）の式によって算出される。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。
【００８８】
ＣＰＵ６０６は、図１２のステップＳ３０５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（ステップＳ３０６）。次に、ＣＰＵ６０６は、画像形成工程が終了しているか（現像オフか）否かを判別する（ステップＳ３０７）。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、処理はステップＳ３０３へ移行する。一方、ステップＳ３０７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、ＣＰＵ６０６は、γＬＵＴを基準γＬＵＴに変更し（ステップＳ３１０）、図１２の処理を終了させる。図１２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。
【００８９】
本実施の形態によれば、まず、剥離制御（Ｓ１０２）の後で且つ吸着制御の工程（Ｓ１０４）の前において、吸着前電位Ｖ１及び吸着前周波数ｆ１が取得される（Ｓ１０３）。また、吸着制御の工程の開始後において、吸着後電位Ｖ２及び吸着後周波数ｆ２が取得される（Ｓ１０５）。そして、取得されたｆ１値、ｆ２値、Ｖ１値、Ｖ２値から帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される（Ｓ１０６）。１回目の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）の取得の後に、吸着制御の工程、ｆ２値及びＶ２値の取得（取得工程）、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の算出（算出工程）を順に複数回繰り返すことで複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される。そして、これらの値から、最終的な帯電量Ｑ／Ｍが決定される。これにより、質量Ｍが飽和領域に達していないときのＱ／Ｍ（ｎ）値から最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定することで、現像に用いられるトナーの帯電量Ｑ／Ｍを正確に測定することができる。
【００９０】
また、印字中においてもトナーの帯電量を計測し、トナー帯電量の変動を考慮した画像形成条件を適切に設定することができるので、色安定性が大きく向上し、画像品質の高い画像を安定して印字することが可能となる。
【００９１】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、トナー吸着、吸着後電位Ｖ２（第２の電位）及び吸着後周波数ｆ２（第２の発振周波数）の取得、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の算出を繰り返した。これに対し本発明の第２の実施の形態では、トナー剥離、第２の電位及び第２の発振周波数の取得、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の算出を順に複数の所定回数繰り返す。従って、図８に代えて図１４を用い、さらに図９（ｂ）を参照して第２の実施の形態を説明する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００９２】
図１４は、Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ１１０７とＱ／Ｍ計測部１１０１の協働によって実行され、例えば、装置電源のオンによって開始される。
【００９３】
ステップＳ４０１〜Ｓ４０３では、コントローラ１１０７は、図８のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様の処理を実行する。ステップＳ４０４では、コントローラ１１０７は、トナー吸着制御を実行する。このトナー吸着制御では、例えば、図７のステップＳ１０４と同様の処理を繰り返してトナーをトナー吸着面電極１２１に十分に吸着させる。
【００９４】
その後、ステップＳ４０５では、コントローラ１１０７は、電位計１２３１に、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位９０３を計測させ、それを剥離過程電位Ｖ３として取得する。それと並行して、コントローラ１１０７は、周波数計測部１２３４に共振周波数を計測させ、それを剥離過程周波数ｆ３として取得する。これら剥離過程電位Ｖ３及び剥離過程周波数ｆ３が、それぞれ、第１の実施の形態における吸着前電位Ｖ１及び吸着前周波数ｆ１に対応するもので、第２の電位及び第２の発振周波数に該当する。
【００９５】
次に、ステップＳ４０６では、コントローラ１１０７は、図８のステップＳ１０６と同様の手法で、今回のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を算出する。すなわちコントローラ１１０７は、トナー吸着前に取得した吸着前周波数ｆ１と今回取得した剥離過程周波数ｆ３とから、今回のトナー質量Ｍ（ｎ）を質量算出部１２３５に算出させる。それと共に、コントローラ１１０７は、トナー吸着前に取得した吸着前電位Ｖ１と今回取得した剥離過程電位Ｖ３とから、電荷量算出部１２３２に今回のトナー電荷量Ｑ（ｎ）を算出させる。そして、いずれも今回の質量Ｍ（ｎ）及び電荷量Ｑ（ｎ）から、コントローラ１１０７のＱ／Ｍ算出部１１０６が今回のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を算出する。
【００９６】
次に、コントローラ１１０７は、剥離過程周波数ｆ３が吸着前周波数ｆ１とほぼ等しくなった否かを判別する。これは、例えば、ｆ１値に所定の係数を乗じたあるいは加算したものとｆ３値との大小関係で判別される。その判別の結果、剥離過程周波数ｆ３が吸着前周波数ｆ１と等しくない場合は、コントローラ１１０７は、ステップＳ４０９の処理を所定回数（２回以上で例えば、５回）繰り返したか否かを判別する（ステップＳ４０８）。
【００９７】
その判別の結果、ステップＳ４０９の実行回数が所定回数に満たない場合は、ステップＳ４０９で、剥離制御を実行する。この剥離制御は、ステップＳ４０２と同様の制御処理である。その後、処理はステップＳ４０５に戻る。
【００９８】
ステップＳ４０９の実行回数が所定回数に達すると、処理はステップＳ４１０に進む。ここで、本実施の形態では、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の最初の算出では、質量Ｍが飽和領域に達しているときの値が算出され、質量Ｍが飽和状態から脱するためには、相当の回数の剥離が必要となると考えられる（図９（ｂ）参照）。従って、ステップＳ４０９の実行回数が所定回数に達したことで、質量Ｍが飽和状態から脱したと判断するものである。また、ステップＳ４０７で、剥離過程周波数ｆ３が吸着前周波数ｆ１がほぼ等しくなった場合も、質量Ｍが飽和状態から脱したと判断できるので、処理はステップＳ４１０に進む。
【００９９】
ステップＳ４１０では、図７のステップＳ１０８と同様に、コントローラ１１０７は、飽和領域に達していない質量Ｍに基づき算出された帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）から、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。決定手法はステップＳ１０８で例示したのと同様に考えることができる。その後、図１４の処理は終了する。
【０１００】
本実施の形態よれば、まず、剥離制御（Ｓ４０２）の後で且つ吸着制御の工程（Ｓ４０４）の前において、吸着前電位Ｖ１及び吸着前周波数ｆ１が取得される（Ｓ４０３）。また、吸着制御の工程の後において、剥離過程電位Ｖ３及び剥離過程周波数ｆ３が取得される（Ｓ４０５）。そして、取得されたｆ１値、ｆ３値、Ｖ１値、Ｖ３値から帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される（Ｓ４０６）。１回目の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）の取得の後に、剥離制御の工程、ｆ３値及びＶ３値の取得（取得工程）、Ｑ／Ｍ（ｎ）値の算出（算出工程）を順に複数回繰り返すことで複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）が算出される。そして、これらの値から、最終的な帯電量Ｑ／Ｍが決定される。これにより、現像に用いられるトナーの帯電量Ｑ／Ｍを正確に測定することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態において、トナー吸着後における最初の図１４のステップＳ４０５（剥離過程電位Ｖ３及び剥離過程周波数ｆ３の取得）は実行しないようにしてもよい。あるいは、図１４において、剥離制御（ステップＳ４０９）をステップＳ４０５の前に移動させ、ステップＳ４０８の判別結果がＮＯであった場合に、移動後の剥離制御（ステップＳ４０９）へ処理を戻すようにしてもよい。
【０１０２】
なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせてもよい。その場合、コントローラ１１０７は、例えば、吸着を所定回数繰り返す過程で測定された吸着後電位Ｖ２及び吸着後周波数ｆ２を用いて、第１群の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を得る。その後、コントローラ１１０７は、剥離を所定回数繰り返す過程で測定された剥離過程電位Ｖ３及び剥離過程周波数ｆ３を用いて、第２群の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を得る。その後、コントローラ１１０７は、第１群及び第２群の全ての帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）のうち最小値に対して値の近さが所定範囲（例えば、１２０％）を超える帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を除外する。そして、コントローラ１１０７は、除外されずに残った帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）に基づき、最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。これを実現するためのフローチャートとしては、例えば、図８のステップＳ１０７で質量Ｍが飽和したと判別されたら、図１４のステップＳ４０５へ移行するような処理が考えられる。
【０１０３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を、第１の実施の形態に対し、図６、図７、図８に代えて図１５、図１６、図１７を用いると共に、図１８、図１９を加えて説明する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【０１０４】
図１５は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の回路図である。図１５において、図６に対して異なる部分を主に説明する。Ｍ計測回路１１０３は、水晶片１２７を発振させる発振回路１２３３を有する。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。Ｍ計測回路１１０３において、カップリングコンデンサＣ２、Ｃ３は、高周波の発振信号のみを伝達する。電極用電源１１０４において、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、電極１２１、１２２の両方に電極用電位生成部１２３６を接続した時に２つの電極が短絡することを防止する。
【０１０５】
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。本実施の形態では、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る）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。
【０１０６】
図１６は、スイッチ回路１１０５のオン（ＯＮ）状態とオフ（ＯＦＦ）状態との切り替えを示すタイミングチャートである。図１６では、ブランクパルスが印加された現像スリーブ１１１の電位（現像バイアス電位）と、トナー吸着面電極１２１の電位と、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位（両端の電位差）の波形と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のオン／オフの状態を示している。
【０１０７】
実線９０１はトナー吸着面電極１２１の電位を示す。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を示す。一点鎖線はＱ計測用コンデンサＣ１の電位９０３を示す。なお、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のトナー吸着面電極１２１の側の電位そのものである。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。
【０１０８】
図１６において、シーケンスとして、時刻ｔ１〜ｔ６のＣ１充電シーケンス（ステップＳ５０１）、時刻ｔ６〜ｔ１１のトナー剥離シーケンス（ステップＳ５０２）、時刻ｔ１１〜ｔ１４のトナー吸着前測定シーケンス（ステップＳ５０３）がある。さらに、時刻ｔ１４〜ｔ２０のトナー吸着シーケンス（ステップＳ５０４）、時刻ｔ２０〜ｔ２３の計測シーケンス（ステップＳ５０５）がある。
【０１０９】
図１７は、Ｑ／Ｍ決定処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ１１０７とＱ／Ｍ計測部１１０１との協働によって実行され、例えば、装置電源のオンによって開始される。図１７におけるステップ番号は図１６のものと対応している。
【０１１０】
まず、コントローラ１１０７のＣＰＵ６０６は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の充電制御（ステップＳ５０１）、トナー剥離制御（ステップＳ５０２）、トナー吸着前測定（ステップＳ５０３）、トナー吸着（ステップＳ５０４）を実行する。これらについて、図１８（ａ）、（ｂ）、図１９（ａ）、（ｂ）で詳述する。
【０１１１】
図１８（ａ）は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の充電制御（ステップＳ５０１）の処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６０１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、ＣＰＵ６０６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］）を電極用電位生成部１２３６から出力させる。
【０１１２】
ステップＳ６０２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ５をオンにする。スイッチＳＷ１、ＳＷ４がオンになることで、電極用電源１１０４とＱ計測用コンデンサＣ１とが接続される。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、充電開始時に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。
【０１１３】
トナー吸着面電極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、トナー吸着面電極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、ＳＷ４をオンにした場合、トナー吸着面電極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がオンとなるのでトナー非吸着面電極１２２とトナー吸着面電極１２１が同電位になる。
【０１１４】
ステップＳ６０３にて、ＣＰＵ６０６は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位が＋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１６の時刻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。
【０１１５】
ステップＳ６０３において、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。時刻ｔ２〜ｔ３及び時刻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電極１２１の電位（＋１５０［Ｖ］）が＋１３５０［Ｖ］高いので、トナー吸着面電極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電極１２１上のトナーが除去されるので、ステップＳ６０３においてトナー吸着面電極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電極１２１に吸着したトナーの電荷は、トナー吸着面電極１２１と接続された電極用電源１１０４を通して放電される。
【０１１６】
なお、ステップＳ６０３において、ＣＰＵ６０６は、例えば、予め決められた時間だけ待機する。なお、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してもよい。
【０１１７】
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、ステップＳ６０４へ移行し、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフにしてから、スイッチＳＷ１をオフに切り替えて、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］）が保持される。以上により、Ｃ１充電シーケンス（ステップＳ５０１）が終了する。
【０１１８】
図１８（ｂ）は、トナー剥離制御（ステップＳ５０２）の処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６１１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。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極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電極１２１に印加する。
【０１１９】
ステップＳ６１２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオンにする。スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオンにすると電極用電源１１０４と２つの電極１２１、１２２とが接続されてトナー剥離電位（−１０５０［Ｖ］）が供給される。トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２とに−１０５０［Ｖ］のトナー剥離電位が印加されて、トナー吸着面電極１２１のトナーの剥離が開始される。なお、スイッチＳＷ５をオンにしてトナー非吸着面電極１２２にもトナー剥離電位が供給されている理由は、トナー帯電量測定装置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。
【０１２０】
ステップＳ６１３にて、ＣＰＵ６０６は一定期間待機する（待機２）。図１６の時刻ｔ７〜ｔ８、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、トナー吸着面電極１２１上のトナーが現像スリーブ１１１に移動することで、トナー吸着面電極１２１からトナーが剥離する。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１上のトナーが十分に剥離されるまで待機する。なお、ステップＳ６１３において、ＣＰＵ６０６は、例えば、予め決められた時間だけ待機してもよい。
【０１２１】
トナー吸着面電極１２１上のトナーが剥離した後、ステップＳ６１４にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフにすることにより、トナー吸着面電極１２１上のトナーの除去（剥離）を完了する。なお、本シーケンスではＱ計測回路１１０２とトナー吸着面電極１２１との間のスイッチＳＷ１が常にオフであるので、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。
【０１２２】
図１９（ａ）は、トナー吸着前測定（ステップＳ５０３）の処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる前にステップＳ５０３のトナー吸着前測定シーケンスを実行し、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差である吸着前電位Ｖ１と、水晶片１２７の共振周波数である吸着前周波数ｆ１とを取得する。
【０１２３】
ステップＳ６２１にて、ＣＰＵ６０６は、電極用電源１１０４から現像バイアスを出力する。ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１に現像バイアスを印加して、現像スリーブ１１１とトナー吸着面電極１２１とが同電位となるように制御する。これは、吸着前電位Ｖ１、吸着前周波数ｆ１の計測中にトナー吸着面電極１２１へトナーが吸着しない様にするためである。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。トナーが現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１に吸着しなければ、電極用電源１１０４から電極１２１への供給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への供給ブランクパルスとに多少の電位差があっても良い。ここで、図１６においてトナー吸着面電極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。
【０１２４】
ステップＳ６２２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５をオンにする。その際、スイッチＳＷ２、ＳＷ３よりも先にスイッチＳＷ４、ＳＷ５をオンにする。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。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。
【０１２５】
ステップＳ６２３にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる前に、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の吸着前電位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吸着前電位Ｖ１を計測するのは、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。計測された吸着前電位Ｖ１は、電荷量算出部１２３２に記録される。なお、スイッチＳＷ１がオフであるので、Ｑ計測回路１１０２は他の回路とは独立している。計測時間を短縮するために、吸着前電位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。
【０１２６】
ステップＳ６２４にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる前に、水晶片１２７の吸着前周波数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吸着前周波数ｆ１を計測するのは、カップリングコンデンサＣ２、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。計測された吸着前周波数ｆ１は、質量算出部１２３５に記録される。
【０１２７】
ステップＳ６２５において、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフにした後、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフにして、吸着前電位Ｖ１と吸着前周波数ｆ１の計測を終了する。なお、吸着前電位Ｖ１と吸着前周波数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吸着前周波数ｆ１とする。これにより、吸着前電位Ｖ１と吸着前周波数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。
【０１２８】
図１９（ｂ）は、トナー吸着（ステップＳ５０４）の処理を示すフローチャートである。ステップＳ６３１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。トナー非吸着面電極１２２もトナー吸着面電極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電極１２２にトナー吸着電位（＋１５０［Ｖ］）が出力される。
【０１２９】
ステップＳ６３２にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１、ＳＷ５をオンにする。スイッチＳＷ１をオンにすることにより、トナー吸着面電極１２１とＱ計測用コンデンサＣ１とが接続され、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］）がトナー吸着面電極１２１に印加される。これにより、トナー吸着面電極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もオンにすることでトナー非吸着面電極１２２にもトナー吸着電位（＋１５０［Ｖ］）が印加され、トナー帯電量測定装置１０８の破壊が防止される。
【０１３０】
ステップＳ６３３にて、ＣＰＵ６０６は、一定期間待機する（待機３）。図１６に示す時刻ｔ１４〜ｔ１５において、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）はトナー吸着面電極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電極１２１に吸着する。さらに、実線９０１で示すように、トナー吸着面電極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において、トナー吸着面電極１２１の電位は＋１００［Ｖ］になる。
【０１３１】
時刻ｔ１５〜ｔ１６（図１６）において、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）はトナー吸着面電極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にトナーは移動しない。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。
【０１３２】
時刻ｔ１６〜ｔ１７（図１６）において、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）はトナー吸着面電極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電極１２１に吸着する。実線９０１で示すように、トナー吸着面電極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１６）において、現像スリーブ１１１の電位（＋３００［Ｖ］）はトナー吸着面電極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にトナーは移動しない。
【０１３３】
時刻ｔ１８〜ｔ１９（図１６）において、現像スリーブ１１１の電位（−１２００［Ｖ］）はトナー吸着面電極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電極１２１に吸着する。実線９０１で示すように、トナー吸着面電極１２１はトナーが吸着すると、電位が−２００［Ｖ］になる。
【０１３４】
時刻ｔ１９〜ｔ２０（図１６）において、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）はトナー吸着面電極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電極１２１に吸着する。このとき、現像スリーブ１１１の電位（−４５０［Ｖ］）とトナー吸着面電極１２１の電位（−２００［Ｖ］）との電位差が微小であるので、トナー吸着面電極１２１に吸着されるトナーの量は微量である。
【０１３５】
ステップＳ６３３にて、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着面電極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、ここで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、トナー吸着面電極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。
【０１３６】
ステップＳ６３４にて、ＣＰＵ６０６は、スイッチＳＷ１、ＳＷ５をオフにしてトナー吸着面電極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はトナー吸着面電極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。
【０１３７】
トナー吸着面電極１２１にトナーが吸着されると、ＣＰＵ６０６は、図１７のステップＳ５０５で、吸着後測定を実行する。即ち、ＣＰＵ６０６は、トナー吸着状態でのＱ計測用コンデンサＣ１の吸着後電位Ｖ２と、トナー吸着状態での水晶片１２７の共振周波数である吸着後周波数ｆ２を測定する。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、図１６の時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間に吸着後電位Ｖ２と吸着後周波数ｆ２とが計測される。なお、トナー吸着状態における吸着後電位Ｖ２と吸着後周波数ｆ２とを計測する計測シーケンスでは、図１９（ａ）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。
【０１３８】
ステップＳ５０６では、コントローラ１１０７のＣＰＵ６０６は、図８のステップＳ１０６と同様の処理を実行することで、今回のトナー帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を算出する。ステップＳ５０７では、図８のステップＳ１０７と同様に、ＣＰＵ６０６は、質量Ｍが飽和領域に達したか否かを判別する。その判別の結果、ＣＰＵ６０６は、質量Ｍが飽和領域に達していない場合は、処理をステップＳ５０４に戻す。これにより、トナー吸着、吸着後測定、Ｑ／Ｍ（ｎ）の算出が繰り返される。一方、質量Ｍが飽和領域に達した場合は、ＣＰＵ６０６は、処理をステップＳ５０８に進める。ステップＳ５０８では、図８のステップＳ１０８と同様の手法で最終的な帯電量Ｑ／Ｍを決定する。その後、図１７の処理が終了する。
【０１３９】
なお、図１６に示すように、１回の計測に有する時間は時刻ｔ１〜ｔ２３で示す３.５ｍｓ程度であり、１枚当たりにかかる印字時間０．数秒〜数秒よりも十分に短い時間であるので、印字しながらの計測を複数回行うことも十分に可能である。
【０１４０】
なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、吸着と計測を繰り返すことで複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を得た。しかし、第２の実施の形態と同様に剥離と計測を繰り返すことで複数の帯電量Ｑ／Ｍ（ｎ）を得てもよい。
【０１４１】
なお、上記各実施の形態において、帯電量測定の対象となる粉体としてトナーを例示したが、これに限定されるものではない。また、トナー帯電量測定装置１０８を備える装置として、現像装置１０４、さらには現像装置１０４を備える画像形成装置１０を例示したが、本発明の適用は、粉体の帯電量を測定する意義のある装置であればよく、これらの例示に限定されない。
【０１４２】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１０８  トナー帯電量測定装置
１２０  ＱＣＭ水晶センサ
１２１  トナー吸着面電極
１２２  トナー非吸着面電極
１２７  水晶片
１１０１  Ｑ／Ｍ計測部
１１０７  コントローラ
１２３９  自励発振回路
【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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