JP2014215310A - 計測装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブに帯電したトナーを吸着させる際に、プローブを構成する発振回路に過電圧がかかって、発振回路の破壊や電極の剥離が生じるのを防止することができるトナー帯電量計測装置を提供する。
【解決手段】水晶振動子１２７の電位をトナー吸着電位に制御する電極用電源１１０４と、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着した状態で吸着させたトナーの質量を検知するＭ計測回路１１０３と、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着した状態でトナーの電荷量を検知するＱ計測回路１１０２と、Ｍ計測回路１１０３による検知結果とＱ計測回路１１０２による検知結果とに基づき、現像剤担持体１１１に担持されたトナーの帯電量を計測する計測手段と、電極用電源１１０４がトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる場合、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２とに電気的に接続されるコンデンサとを有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、現像器内のトナーの帯電量を計測する計測装置、および前記計測装置を備えた画像形成装置に関する。

感光体に静電的にトナーを付着させて画像を形成する画像形成装置は、温度や湿度によってトナーの帯電量（以降、トナー帯電量と称す。）が変化してしまうと、形成される画像の濃度が変化してしまう。即ち、トナー帯電量が減少すると感光体に付着するトナーの量が増加するので所望の濃度よりも濃い濃度の画像が形成されてしまう。一方、トナー帯電量が増加すると感光体に付着するトナーの量が減少するので所望の濃度よりも薄い濃度の画像が形成されてしまう。

そこで、画像の濃度を制御するために、トナー帯電量を計測した結果に基づいて、感光体に静電潜像を形成するための露光光量や現像バイアス、帯電電位といった画像形成条件を制御する方法が知られている。

特許文献１では、磁気ブラシローラから圧電性結晶共振器（振動子）を備えた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の変化に基づいて算出した質量と、磁気ブラシローラ上の電荷量の変化とに基づいてトナー帯電量を演算している。

米国特許第５００６８９７号明細書

しかしながら、帯電されたトナーをプローブに吸着させる際に、プローブを構成する振動子や振動子を駆動する発振回路に過電圧がかかってしまうという問題がある。その結果、振動子や発振回路の破壊や電極の剥離が生じてしまい、トナー帯電量の測定ができなくなってしまう。

上記課題を解決するために本願発明の画像形成装置は以下の構成を有する。すなわち、トナーを担持する現像剤担持体上のトナーの帯電量を計測する計測装置であって、水晶振動子と、前記水晶振動子の一方の面に設けられた第１の電極と、前記水晶振動子の他方の面に設けられた第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極とを介して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の電極の電位をトナー吸着電位に制御することで前記現像剤担持体から前記第１の電極にトナーを吸着させる制御手段と、前記制御手段により前記第１の電極にトナーを吸着した状態で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に基づき、前記第１の電極に吸着させたトナーの質量を検知する質量検知手段と、前記制御手段により前記第１の電極にトナーを吸着した状態で前記第１の電極に付着させたトナーの電荷量を検知する電荷量検知手段と、前記質量検知手段による検知結果と前記電荷量検知手段による検知結果とに基づき、前記現像剤担持体に担持されたトナーの帯電量を計測する計測手段と、前記制御手段が前記第１の電極にトナーを吸着させる場合、前記第１の電極と前記第２の電極とに電気的に接続されるコンデンサと、を有する。

本発明により、振動子や発振回路に対する過電圧を抑え、振動子や発振回路の破壊や電極の剥離を防止することができる。

画像形成装置の概略構成図 ＱＣＭ水晶センサの概略構成図 現像装置の概略構成図 現像装置内のトナーの帯電量を示す図 ＱＣＭ水晶センサの断面図 ＱＣＭ水晶センサの等価回路図 過電圧保護用コンデンサＣｖを追加した等価回路の図 ＱＣＭ水晶センサと現像スリーブ近傍の等価回路の図 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 第１の実施形態のトナー帯電量計測シーケンスを示すフローチャート 第１の実施形態のＱ／Ｍ計測部の回路構成図 第１の実施形態に係るタイミングチャート 第１の実施形態の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 第１の実施形態のトナー剥離シーケンスを示すフローチャート 第１の実施形態のトナー吸着前の計測シーケンスを示すフローチャート 第１の実施形態のトナー吸着シーケンスを示すフローチャート 第１の実施形態のトナー吸着後の計測シーケンスを示すフローチャート 画像信号と画像濃度との関係を示すγＬＵＴを示す図 トナー帯電量が変化したときの階調特性を示す図 ＬＵＴを補正するためのフローチャート 基準値を設定するためのフローチャート 第２の実施形態のトナー帯電量計測シーケンスを示すフローチャート 第２の実施形態のＱ／Ｍ計測部の回路構成図 第２の実施形態に係るタイミングチャート 第２の実施形態のトナー剥離シーケンスを示すフローチャート 第２の実施形態のトナー吸着前の計測シーケンスを示すフローチャート 第２の実施形態のトナー吸着シーケンスを示すフローチャート 第２の実施形態のトナー吸着後の計測シーケンスを示すフローチャート 第３の実施形態に係るタイミングチャート 第４の実施形態に係るタイミングチャート 第５の実施形態に係るタイミングチャート

＜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。

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。

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。

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。

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Ｔ_ｅ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Ｔ_ｅ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Ｔ_ｅ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、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。

（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測定する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つの電極それぞれの方向から眺めたときの斜視図である。図２において、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、水晶片１２７（水晶振動子）から構成される。ＱＣＭ水晶センサ１２０は、一方の面（第１の面）にトナー吸着面電極１２１が設けられ、他方の面（第１の面と反対側の第２面）にトナー非吸着面電極１２２が設けられる。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。

図２（ａ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー吸着面電極１２１がある面（第１の面）の構成を示す図である。図２（ｂ）は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー非吸着面電極１２２がある面（第２の面）の構成を示す図である。なお、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いるので、ここでは概要のみを記載する。

ＱＣＭ水晶センサ１２０は、電極端子１２３、１２４を介して水晶片１２７に電圧を印加すると、水晶の圧電逆効果によって、この水晶片１２７に厚みズリ振動を励起させる。ここで、ＱＣＭ水晶センサ１２０の共振周波数は、トナー吸着面電極１２１にトナーが付着していない状態において、水晶片１２７の共振周波数と等しい値となっている。しかし、トナー吸着面電極１２１にトナーが付着すると、ＱＣＭ水晶センサ１２０は、トナー吸着面電極１２１に付着したトナーの量に応じて共振周波数を変化させる。そのため、この共振周波数の変化量に基づいて、トナー吸着面電極１２１に付着したトナーの量を測定することができる。

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と共振周波数の変化量Δｆの関係は次の式１で示すＳａｕｅｒｂｒｅｙの式で表されることが知られている。

・・・（式１）
ここで、ｆ_０は振動子の共振周波数、ρは水晶の密度（２．６４９ｘ１０^３ ［ｋｇ／ｍ^３］）、μは水晶のせん断応力（２．９４７×１０^１０ [ｋｇ ｍｓ］）、Ｂは有効振動面積（略電極面積）である。

例えば、共振周波数が１０［ＭＨｚ］（ｆ_０＝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／ｃｍ^２］のトナーが電極に付着したことになる。

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。トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２の各々は、それぞれ対応する電極端子１２３、１２４を通じて電気的に接続されている。なお、電極端子１２３、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。

（現像装置の構成）
図３は現像装置１０４の要部断面図である。

現像剤１１０は、主にトナーとキャリアからなる二成分現像剤である。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とから構成される。マグネット１５２は筒状部材１５１に内包されている。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。即ち、現像スリーブ１１１は現像剤担持体に相当する。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。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、トナーとキャリアおよび規制ブレード１１２との摩擦が促進され、トナーの帯電量を増加させる。

帯電量測定装置１０８は、ＱＣＭ水晶センサ１２０のトナー非吸着面電極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。帯電量測定装置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の下流側で、且つ、現像スリーブ１１１が感光ドラム１０１に最も近づいた現像位置よりも上流側の位置に配置される。なお、帯電量測定装置１０８は、トナー吸着面電極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、トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１との距離を数［ｍｍ］以下とした。

（トナー帯電量の説明）
図４は、現像装置１０４のトナー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有し、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トナー帯電量が所定値値（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、トナー帯電量の目標値（Ｑ／Ｍ）_ｂ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。

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（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。

帯電特性が変動する要因、即ち、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）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、長期間の使用によるキャリアの経年劣化、トナー消費量、補給量の変化が挙げられる。また、画像形成装置を使用しない状態でトナーが長時間放置された後、この画像形成装置による画像形成を開始する場合、画像形成装置内のトナーの帯電量を目標値となるまで増加することができない可能性がある。この場合、画像を形成し続ければ、撹拌スクリューがトナー帯電量を目標とするトナー帯電量となるまで増加させることができる。

現像装置１０４内のトナーは、環境変動や経年劣化によってトナー帯電量をゆっくりと変化させる。一方、画像形成装置を長時間使用しない状態で放置した後の立ち上げ直後においては短時間でトナー帯電量が変化してしまう。さらに、現像装置１０４内のトナーの量が著しく減少した状態、又は、著しく増加した状態でトナーが撹拌される場合においても、短時間でトナー帯電量が変化してしまう。トナー帯電量が短時間で変化する場合、１ページ分の画像の面内においてトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）の変動が生じてしまい、濃度にムラのある画像が形成されてしまうことがある。

例えば、帯電量（Ｑ／Ｍ）が目標値（Ｑ／Ｍ）_ｂよりも低いトナーを用いて静電潜像をトナー像として現像した場合、このトナーの静電的な付着力が小さくなる。その結果、感光ドラム１０１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、帯電量（Ｑ／Ｍ）が目標値（Ｑ／Ｍ）_ｂよりも高いトナーを用いて静電潜像をトナー像として現像した場合、このトナーの静電的な付着力が大きくなるので、感光ドラム１０１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。

このようにトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）の変動が生じたとしても、現像スリーブ１１１に担持されたトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を測定することができるので、現像に用いられるトナーの帯電量に応じた画像形成条件を求めることができる。即ち、現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量に基づき、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決定することができる。本実施形態では、画像形成条件として、例えば短時間にフィードバック可能なレーザスキャナ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ことで、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）に応じて感光ドラム１０１上に付着するトナーの量を制御する。

［Ｑ／Ｍ計測の概要］
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。

図９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、コントローラ１１０７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。

コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ算出部１１０６、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）６０１、ＬＵＴ補正部６０２、レーザドライバ６０３、ＲＡＭ６０４、ＲＯＭ６０５、ＣＰＵ６０６を備える。ＬＵＴ６０１は、画像信号に応じたレーザ駆動信号を決定している。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。ＬＵＴ６０１は、画像信号を変換テーブル（以降、ＬＵＴと称す。）を用いてレーザ駆動信号に変換する変換ユニットである。ＬＵＴ補正部６０２は、ＬＵＴ６０１が画像信号に応じたレーザ駆動信号を決定するために用いるＬＵＴを補正する。ＬＵＴの補正の方法については、後述する。レーザドライバ６０３は、ＬＵＴ６０１により決定された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記憶部である。ＲＯＭ６０５は、予め設定してあるデータを保持する記憶部である。ＣＰＵ６０６は、画像形成装置全体の制御および計算を行う。

次に、トナー帯電量計測シーケンスを図１０に基づいて説明する。本実施形態において、コントローラ１１０７は、画像データに応じて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。

Ｓ１３０１において、コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１により、Ｑ計測回路１１０２のＱ計測用コンデンサＣ１（図１１）に、トナー吸着面電極１２１にトナーを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。）を充電する。本実施形態において、トナー吸着面電極１２１は、Ｑ計測用コンデンサＣ１（図１１）に充電されたトナー吸着電位によって現像スリーブ１１１上のトナーを吸着する。これは、電極用電源１１０４がトナー吸着面電極１２１に直接給電した状態でトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させてしまうと、このトナーの電荷が電極用電源１１０４から放出されてしまうからである。なお、本工程の詳細については、図１３を用いて後述する。

Ｓ１３０２において、コントローラ１１０７は、トナー吸着面電極１２１に付着しているトナーを除去する。即ち、コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１により、トナー吸着面電極１２１の表面電位を、トナーが剥離される電位（以下、トナー剥離電位と呼ぶ。）に制御することで、トナー吸着面電極１２１に付着している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１４を用いて後述する。Ｓ１３０３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る前に、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の発振周波数の基準値ｆ１とをＱ／Ｍ計測部１１０１に計測させる。本工程の詳細については、図１５を用いて後述する。Ｓ１３０４において、コントローラ１１０７は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１により、Ｑ計測回路１１０２のＱ計測用コンデンサＣ１（図１１）に充電したトナー吸着電位によってトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる。本工程の詳細については、図１６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のＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２と、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させた状態での水晶片１２７の発振周波数ｆ２とをＱ／Ｍ計測部１１０１に計測させる。本工程の詳細については、図１７を用いて後述する。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に付着したトナーの帯電量Ｑ／Ｍを検出する。即ち、Ｑ／Ｍ計測部１１０１が基準値Ｖ１と電位差Ｖ２と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を計測すると共に、基準値ｆ１と発振周波数ｆ２とに基づいてトナー吸着面電極１２１に付着させたトナーの質量Ｍを計測する。そして、コントローラ１１０７のＱ／Ｍ算出部１１０６が、Ｑ／Ｍ計測部１１０１により計測された電荷量Ｑと質量Ｍに基づいて、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナーの帯電量Ｑ／Ｍを算出する。なお、電荷量Ｑを質量Ｍで除算した値がトナーの帯電量Ｑ／Ｍである。そして、Ｓ１３０７において、コントローラ１１０７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を計測し続ける。即ち、Ｓ１３０７において、コントロ−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。

なお、一回の測定においてトナー吸着面電極１２１に吸着されるトナー量は数［μｇ］から数十［μｇ］の極微小な量であり、感光ドラム上に形成される画像の濃度に影響を及ぼすことはない。

ＬＵＴ補正部６０２は、計測したトナー帯電量Ｑ／Ｍに基づき、ＬＵＴ６０１を補正する。レーザドライバ６０３はＬＵＴ６０１の内容に従ってレーザ光１００の明滅タイミングを設定する。レーザスキャナ１０３が明滅タイミングを調整したレーザ光１００によって感光ドラム１０１を露光すると、感光ドラム１０１上にはトナー帯電量Ｑ／Ｍに適した静電潜像が形成される。

ここで、ＱＣＭ水晶センサ１２０の電気的な特性について説明する。

（ＱＣＭの等価容量）
ＱＣＭ水晶センサ１２０の断面図を図５に示す。ＱＣＭ水晶センサ１２０は、水晶片１２７を２つの電極で挟んだ構成であるので、図６の等価回路に示すコンデンサＣｘと同じである。

ここで、電極の直径をＤ［ｍｍ］、電極間の距離をｄ［ｍｍ］、水晶の圧電性結晶の誘電率をε［Ｆ／ｍ］、容量をＣｘ［Ｆ］とすると、容量Ｃｘは以下の式２となる。

・・・（式２）
例えば、Ｄ＝３．２［ｍｍ］、ｄ＝０．３［ｍｍ］、ε＝４．１×１０^−１１［Ｆ／ｍ］とした場合、容量Ｃｘは
Ｃｘ＝４．１×１０^−１１×π×［３．２／２］^２／０．３＝１．１０［ｐＦ］
となる。

（トナー吸着時の電位）
トナー１個の電荷が４×１０^−１５［Ｃ］とし、トナー吸着面電極１２１にトナーが一様に付着したと仮定すると、トナーの数が２７０５５７個となる。トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナーの電荷量Ｑの合計は１．０８×１０^−９［Ｃ］となる。図６の等価容量Ｃｘ＝１．１［ｐＦ］のトナー吸着面電極１２１に１．０８×１０^−９［Ｃ］の電荷が吸着すると、電位ＶｘはＶｘ＝Ｑ／Ｃｘ＝１．０８×１０^−９／１．１×１０^−１２＝９８１．８［Ｖ］となる。

つまり、トナー吸着面電極１２１の表面全面に一様にトナーが吸着すると仮定した場合、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との間に約１０００［Ｖ］の電位が掛かってしまう。そのため、これらの電極間に挟まれている水晶片１２７や発振回路１２３３に過電圧が掛かってしまうという問題が生じる。そこで、本実施形態では、過電圧保護用のコンデンサＣｖを接続することで、水晶片１２７や発振回路１２３３に過電圧が掛ることを抑制する。

図７はＱＣＭ水晶センサ１２０に相当するＣｘに対して、本実施例に係る過電圧保護用コンデンサＣｖを並列に接続した等価回路図である。ここで過電圧保護用コンデンサＣｖの容量はそのままＣｖと記載する。図７において、コンデンサＣｘ、Ｃｖを並列に接続しているので、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との間に形成される容量はＣｘ＋Ｃｖとなる。例えば、Ｃｘ＝１．１［ｐＦ］に対して容量が１０００［ｐＦ］の過電圧保護用コンデンサＣｖを並列に接続すると、全体の容量はＣｘ＋Ｃｖ＝１００１．１［ｐＦ］となる。

例えば、トナー吸着面電極１２１に一様にトナーが付着した時の電荷量Ｑが１．０８×１０^−９［Ｃ］の場合、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との間に掛る電圧Ｖｘは、Ｖｘ＝Ｑ／Ｃ＝１．０８×１０^−９／１００１．１×１０^−１２＝１．０８［Ｖ］となる。

なお、過電圧保護用コンデンサＣｖの容量は、トナー吸着面電極１２１のサイズ、トナーの電荷量、ＱＣＭ水晶センサ１２０の耐電圧に基づいて決定される。具体的には、過電圧保護用コンデンサＣｖの容量をＣｖ、トナー吸着面電極１２１に吸着されたトナーの想定される最大値である最大電荷量をＱｍａｘ、ＱＣＭ水晶センサ１２０の耐電圧をＶｍａｘとした場合、Ｖｍａｘ ＞ Ｑｍａｘ／Ｃｖとなるように構成する。

［Ｑ／Ｍ計測部の詳細説明］
次に、図１０のトナー帯電量の計測シーケンスの各工程について詳細に説明する。なお、図１１は、Ｑ／Ｍ計測部１１０１の回路構成図であり、図１２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。

図１１において、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を接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。

スイッチＳＷ６は、トナー吸着面電極１２１に過電圧保護用コンデンサＣｖを電気的に接続または切断する。スイッチＳＷ７は、トナー非吸着面電極１２２に過電圧保護用コンデンサＣｖを電気的に接続または切断する。

Ｑ計測用コンデンサＣ１は、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。コンデンサＣ２は、トナー吸着面電極１２１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である。コンデンサＣ３は、トナー非吸着面電極１２２とＭ計測回路１１０３との間に挿入され、コンデンサＣ２と同様に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である。コンデンサＣ４は、トナー吸着時の電荷に、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２との間に過電圧が供給されることを防止する過電圧保護用コンデンサである。

抵抗Ｒ１、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２つの電極が短絡しないための抵抗である。電位計１２３１は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位を計測する電位計である。電荷量算出部１２３２は、トナー吸着前に計測されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ１（基準値）と、トナー吸着状態で計測されたＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ２との差分（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、トナー吸着面電極１２１にトナーが吸着したときの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、トナー吸着面電極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、本実施形態で用いる発振回路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。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、トナー吸着前に計測された発振周波数ｆ１と、トナー吸着状態で計測された発振周波数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、トナー吸着面電極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。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。

図１２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、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、及びＳＷ７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の表面電位である。点線９０２は、現像スリーブ１１１の表面電位である。一点鎖線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Ｃ１は接地されているので、一点鎖線９０３が示す電位がＱ計測用コンデンサＣ１の電位そのものである。

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。なお、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のために１または２パルスにしている。そして、図１２に示したＳ１３０１〜Ｓ１３０５は図１０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である。

以下、トナー帯電量の計測シーケンス（図１０）の各工程を、図１３から図１７に示す各フローチャートと図１１の回路図と図１２のタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。

（トナー吸着電位の充電（Ｓ１３０１））
図１３に、図１０におけるＳ１３０１のトナー吸着電位の充電の詳細フローを示す。

Ｓ１３１１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１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。

Ｓ１３１２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、及びＳＷ５をＯＮにし、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ６、及びＳＷ７をＯＦＦにする。スイッチＳＷ１とスイッチ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＋１５０（Ｖ）の充電が開始される。このとき、トナー吸着面電極１２１と電極用電源１１０４との間に抵抗Ｒ１があるので、トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）がＱ計測用コンデンサＣ１の電位（一点鎖線９０３）と等しくなる。例えば、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位が−２００［Ｖ］であれば、トナー吸着面電極１２１の電位も−２００［Ｖ］になる。この時、ＳＷ５もＯＮにして、トナー非吸着面電極１２２とトナー吸着面電極１２１が同電位になるようにする。

Ｓ１３１３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、Ｑ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差が＋１５０［Ｖ］となるまで、一定の充電期間にわたって待機する。図１２のｔ１〜ｔ６の様に、Ｑ計測用コンデンサＣ１に残っている電位−２００［Ｖ］は、電極用電源１１０４から出力される＋１５０［Ｖ］のトナー吸着電位が抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ１を通って供給されるので、トナー吸着電位＋１５０［Ｖ］に充電される。この充電期間は、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。

前述の充電期間において、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にはトナーが吸着する。但し、次のシーケンスでトナーを剥離するので、この段階でトナー吸着面電極１２１にトナーが吸着しても問題無い。また、充電期間中に吸着したトナーの電荷は、接続した電極用電源１１０４を通して放電される。

なお、Ｓ１３１３における待機方法としては、予め決められた時間だけ待機する方法やＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差を計測する方法を用いてもよい。

Ｓ１３１４にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ１をＯＦＦにする。即ち、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後、ＯＮになっているＳＷ１をＯＦＦにして、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。

以上により、図１０におけるトナー吸着電位の充電シーケンス（Ｓ１３０１）が完了する。

（トナー剥離（Ｓ１３０２））
Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、充電が完了した後、トナー吸着面電極１２１に吸着しているトナーの剥離を行う。図１４に、図１０におけるＳ１３０２のトナー剥離の詳細フローを示す。

Ｓ１３２１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１１０４によりトナー吸着面電極１２１にトナー剥離電位を印加する。Ｑ／Ｍ計測部１１０１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のトナー剥離電位として、例えば、−１０５０［Ｖ］を電極用電源１１０４から出力する。既にスイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５がＯＮになっているので、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２にトナー剥離電位−１０５０［Ｖ］が印加されると、トナー吸着面電極１２１からトナーが剥離し始める。

Ｓ１３２２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、及びＳＷ７をＯＮにし、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、及びＳＷ３をＯＦＦにする。次いで、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７をＯＮにすることで過電圧保護用コンデンサＣｖと抵抗Ｒ１、Ｒ２とを電気的に接続し、過電圧保護用コンデンサＣｖの電位が０［Ｖ］になるまで放電を行う。

Ｓ１３２３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、過電圧保護用コンデンサＣｖの電位が０［Ｖ］になるまで、一定の放電期間にわたって待機する。図１２の時刻ｔ７〜ｔ８およびｔ９〜ｔ１０において、トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）は、現像スリーブ１１１の電位（点線９０２）よりも１３５０［Ｖ］低い。したがって、トナー吸着面電極１２１の電位よりも現像スリーブ１１１の電位が高いので、トナー吸着面電極１２１に吸着しているトナーが現像スリーブ１１１に移動する。これにより、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナーが剥離する。

また、過電圧保護用コンデンサＣｖに残っている電位＋１５０［Ｖ］は放電されて０［Ｖ］になる。このようにしてトナー吸着面電極１２１上のトナーが全て剥離されるまで待機する。Ｓ１３２３における待機方法は、予め実験によって決められた時間だけ待機すればよい。

Ｓ１３２４にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ６及びＳＷ７をＯＦＦにする。トナー吸着面電極１２１上のトナーの剥離が完了した後、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ６及びＳＷ７をＯＮからＯＦＦに切り替えて、過電圧保護用コンデンサＣｖを電気的に切断する。

尚、トナー剥離シーケンスが実行されている間、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ＯＦＦであるので、一点鎖線９０３で示すＱ計測用コンデンサＣ１の電位はトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］に保持されている。

（トナー吸着前の計測（Ｓ１３０３））
図１０におけるトナー吸着前の計測シーケンス（Ｓ１３０３）の詳細を図１５のフローチャート図に基づいて説明する。ここでは、トナー吸着前のＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差Ｖ１と、トナー吸着前の発振周波数ｆ１との計測が行われる。

Ｓ１３３１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１１０４による現像バイアス出力を行う。発振周波数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に、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、現像バイアス電位を印加して、トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１とを同電位にする。

Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１１０４から現像スリーブ１１１に印加している現像バイアス電位と同じ出力波形に従い、現像バイアス電位に同期してトナー吸着面電極１２１に印加する電圧を制御する。尚、トナー吸着面電極１２１に印加される電圧は、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１にトナーが吸着しない範囲であれば、僅かに電位差が有っても良い。図１２は、電極用電位生成部１２３６が、現像スリーブ１１１に印加している電圧よりも２０［Ｖ］高くなるように、トナー吸着面電極１２１に印加される電圧を制御している例である。なお、図１２に示すトナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）は、＋側の電位が＋３２０［Ｖ］、−側の電位が−１１８０［Ｖ］となっている。

Ｓ１３３２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をＯＮにする。スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３をＯＮにして発振回路１２３３と帯電量測定装置１０８とが接続されると、現像スリーブ１１１の電位は点線９０２で示すように数Ｖの高周波の発振を生じる。この時、この現像バイアス電位が発振回路１２３３に印加されると、発振回路１２３３に使用している素子などが破壊されてしまう。これを防止するのがカップリングコンデンサＣ２、Ｃ３である。カップリングコンデンサＣ２、Ｃ３は、高周波の信号は通すが、直流または低周波の信号は通さない性質を有する。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。現像バイアス電位の変化時間をこの周期より長い時間、例えば２［μｓ］にする。カップリングコンデンサＣ２、Ｃ３の容量値を調整することによって、発振回路１２３３に高電位の現像バイアス電位が印加されるのを防ぐことが出来る。本実施形態では、カップリングコンデンサＣ２、Ｃ３の容量値を、例えば、５［ＭＨｚ］の発振信号が通過でき、変化時間が２［μｓｅｃ］の変動を遮断するように調節した。

Ｓ１３３３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間に、Ｑ計測用コンデンサＣ１に充電されているトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を電位計１２３１によって計測する。これは、トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）の変化時に放射される電磁波の影響を避けることで、トナー吸着面電極１２１の電位を高精度に計測するためである。Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着前のＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差をトナー吸着前電位Ｖ１として電荷量算出部１２３２に記録する。

尚、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。また、計測時間を短縮するために、トナー吸着前電位Ｖ１の計測は、後述のステップＳ１３３４と並行して実施される構成としてもよい。

Ｓ１３３４にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間に周波数計測部１２３４にて発振回路１２３３の発振周波数ｆ１を計測する。これは、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ことで、発振周波数を高精度に計測するためである。Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、計測した発振周波数をトナー吸着前周波数ｆ１として質量算出部１２３５に記録する。

Ｓ１３３５にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、及びＳＷ４をＯＦＦにする。これにより、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、基準値測定シーケンスを終了させる。

尚、トナー吸着前電位Ｖ１は、トナー吸着前にＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位を、電位計１２３１によって複数回計測し、これら複数の計測結果の平均値としてもよい。さらに、トナー吸着前周波数ｆ１は、トナー吸着前に発振回路１２３３の発振周波数を複数回計測し、これら複数の計測結果の平均値としてもよい。この構成とした場合、計測時間が増えてしまうが、計測誤差が低減できるので計測値の精度が向上する。

（トナー吸着（Ｓ１３０４））
Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着前電位Ｖ１、及び、トナー吸着前周波数ｆ１の計測が完了した後、トナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる。図１０のＳ１３０４のトナー吸着シーケンスの詳細を図１６のフローチャート図に基づいて説明する。

Ｓ１３４１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１１０４によりトナー吸着用電位出力を行う。ここで、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着面電極１２１の電位がトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］となるように、電極用電源１１０４からトナー吸着面電極１２１に印加される電圧を制御する。Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、Ｑ計測用コンデンサＣ１に充電されたトナー吸着電位を用いてトナー吸着面電極１２１にトナーを吸着させる場合、トナー非吸着面電極１２２もトナー吸着面電極１２１と同電位に制御する。スイッチＳＷ５はＯＮになっているので、トナー非吸着面電極１２２にもトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加される。

Ｓ１３４２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ６、及びＳＷ７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。また、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７がＯＮになることで過電圧保護用コンデンサＣｖがトナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２の間に接続されるので、水晶片１２７や発振回路１２３３に過電圧が印加されること防止する。

Ｓ１３４３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、一定期間にわたって待機する。図１２の時刻ｔ１４〜ｔ１５では、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、現像スリーブ１１１上のトナーの一部がトナー吸着面電極１２１に吸着する。トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）は、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減少する。時刻ｔ１５においてトナー吸着面電極１２１の電位は＋１００［Ｖ］に減少する。

時刻ｔ１５〜ｔ１６では、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＋１００［Ｖ］より２００［Ｖ］高いので、トナー吸着面電極１２１にトナーが吸着されない。そのため、トナー吸着面電極１２１の電位は＋１００［Ｖ］のままである。時刻ｔ１６〜ｔ１７では、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］が１３００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１上のトナーの一部がトナー吸着面電極１２１に吸着する。時刻ｔ１７において、トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）は、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−５０［Ｖ］に低下する。

時刻ｔ１７〜ｔ１８では、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、トナー吸着面電極１２１にトナーが吸着されない。時刻ｔ１８〜ｔ１９では、現像スリーブ１１１の電位−１２００［Ｖ］の方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上のトナーの一部がトナー吸着面電極１２１に吸着する。時刻ｔ１９において、トナー吸着面電極１２１の電位（実線９０１）は、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−２００［Ｖ］に低下する。時刻ｔ１９〜ｔ２０では、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］が２００［Ｖ］高いので、現像スリーブ１１１上の微量のトナーがトナー吸着面電極１２１に吸着する。ここで、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナーの量が微量であるので、ここでの電位は−２００［Ｖ］のままとする。

ここで、過電圧保護用コンデンサＣｖを備えていない構成を仮定した場合、トナー吸着面電極１２１に吸着させたトナーの負の電荷により、トナー吸着面電極１２１の電位が約１０００［Ｖ］低下する。つまり、トナー吸着面電極１２１の電位は＋１５０［Ｖ］から−８５０［Ｖ］まで低下する。しかし、過電圧保護用コンデンサＣｖの接続により、トナー吸着面電極１２１の電位が−２００［Ｖ］までしか低下しない。この例は電位の低下が解りやすいように＋１５０［Ｖ］から−２００［Ｖ］までの３５０［Ｖ］だけ電位が低下する例を示している。なお、この場合、トナー吸着面電極１２１とトナー非吸着面電極１２２間の電位差が３５０［Ｖ］になってしまうので、実際には電位差が数Ｖ程度になるように過電圧保護用コンデンサＣｖの容量値を設定する。

時刻ｔ１４から時刻ｔ２０までの期間において、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着面電極１２１へのトナーの付着が完了するまで待機する。ここでの待機方法は、予め決められた時間だけ待機する。尚、トナー吸着面電極１２１に吸着したトナーの電荷はＱ計測用コンデンサＣ１と過電圧保護用コンデンサＣｖの２つのコンデンサに蓄積される。よって、Ｑ計測用コンデンサＣ１に蓄積される電荷量はＣ１／（Ｃ１＋Ｃｖ）である。

Ｓ１３４４にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ６、及びＳＷ７をＯＦＦにする。トナー吸着面電極１２１にトナーの吸着が完了した後、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＯＮになっているスイッチＳＷ１、ＳＷ６、及びＳＷ７をＯＦＦにしてトナーの吸着を停止する。この時、Ｑ計測用コンデンサＣ１はトナー吸着面電極１２１から切り離されるので、トナー吸着により変化した電位が保持される。

（トナー吸着後の計測（Ｓ１３０５））
トナーの吸着が完了した後、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着後のＱ計測用コンデンサＣ１の電位と帯電量測定装置１０８の発振周波数の計測を行う。ここで、トナー吸着後のＱ計測用コンデンサＣ１の両端の電位差をトナー吸着後電位Ｖ２とし、トナー吸着後の発振周波数ｆ２をトナー吸着後周波数ｆ２とする。そして、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着前電位Ｖ１とトナー吸着後電位Ｖ２との差と、トナー吸着前周波数ｆ１とトナー吸着後周波数ｆ２との差とに基づいて、トナー帯電量Ｑ／Ｍを算出する。図１０のＳ１３０５のトナー吸着後の計測シーケンスの詳細を図１７のフローチャート図に基づいて説明する。

上述したトナー吸着前の計測シーケンス（Ｓ１３３１〜Ｓ１３３５）と異なるのはトナー吸着のためにＯＦＦになっているスイッチＳＷ４をＳ１３４６にてＯＮにしている点である。また、Ｓ１３４９にてスイッチＳＷ５を更にＯＦＦにしている。計測時はスイッチの状態が前述のトナー吸着前の計測シーケンスと同じであるので、ここでの説明を省略する。なお、計測処理は時刻ｔ２１〜ｔ２２の間に行われる。

（電荷量Ｑの算出）
電荷量算出部１２３２は、記録されているトナー吸着前電位Ｖ１と計測したトナー吸着後電位Ｖ２から電荷量Ｑの算出を行う。Ｑ計測用コンデンサＣ１の容量値をＣ１、過電圧保護用コンデンサＣｖの容量をＣｖとすると、Ｑ計測用コンデンサＣ１に溜まった電荷量Ｑ１は、Ｃ１＊（Ｖ１−Ｖ２）で算出できる。また、過電圧保護用コンデンサＣｖの電位はＣ１の電位変化量、つまり（Ｖ１−Ｖ２）と同じであるので、蓄積された電荷量ＱｖはＣｖ＊（Ｖ１−Ｖ２）で算出できる。

吸着したトナーの電荷量Ｑは、２つのコンデンサに蓄積された電荷量の和であるため式３で算出できる。
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑｖ＝（Ｃ１＋Ｃｖ）＊（Ｖ１−Ｖ２）・・・（式３）

（質量Ｍの算出）
質量算出部１２３５は、記録されたトナー吸着前周波数ｆ１と計測したトナー吸着後周波数ｆ２から質量Ｍの算出を行う。トナー吸着面電極の面積をＡ、水晶のせん断応力をμ、水晶の比重をｐとすると、質量Ｍは（式１）を変形した式４で算出できる。

・・・（式４）

（Ｑ／Ｍの算出（Ｓ１３０６））
Ｑ／Ｍ算出部１１０６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とを用いて、トナー帯電量Ｑ／Ｍの算出を行う。この算出は図１２のｔ２２以降の電荷量Ｑと質量Ｍの算出が終わった直後に開始される。

本実施形態での計測の特徴は、計測中にトナーが増減すること無く、同じトナーの電荷量Ｑと質量Ｍを計測している。よって帯電量Ｑ／Ｍの算出は式５で算出できる。
Ｑ／Ｍ＝（計測したＱ）／（計測したＭ） ・・・（式５）

以上のシーケンスを用いて帯電量Ｑ／Ｍの計測を行う。なお、再度トナーの帯電量Ｑ／Ｍの計測を行う場合、トナー吸着面電極１２１に付着したトナーの剥離やＱ計測用コンデンサＣ１および過電圧保護用コンデンサＣｖに蓄積された電荷の放電を行う。しかし、トナーの剥離は、トナー吸着前の計測を行う前に行なわれるので、計測後に行う必要は無い。さらに、充電シーケンス（Ｓ１３０１）が実行されると、Ｑ計測用コンデンサＣ１の電位がトナー吸着電位に制御されるので、計測後のＱ計測用コンデンサＣ１の放電は必要ない。過電圧保護用コンデンサＣｖに残っている電荷もトナー剥離シーケンス（Ｓ１３０２）において放電されるので、計測後の放電は必要ない。

［ＬＵＴの補正］
ＣＰＵ６０６は、測定したトナーの帯電量Ｑ／Ｍが予め記憶されている所定の数値範囲内であるか否かを判定する。そして、トナーの帯電量Ｑ／Ｍが所定の数値範囲内でなければ、ＣＰＵ６０６は、帯電量Ｑ／Ｍに基づいてＬＵＴ補正部６０２を介してＬＵＴ６０１を補正する。以下にＬＵＴの補正処理について説明する。

まず、γＬＵＴについて説明する。画像形成装置は、例えば図１８（ａ）の「実際の階調特性」に示す階調特性を有している。図１８は、画像信号と画像濃度との関係を示すグラフである。ここでは、縦軸を画像濃度、横軸を画像信号とする。

通常、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が望まれる。しかし、画像形成装置に固有の階調特性は、必ずしも線形とはならない。そこでコントローラ１１０７は、所望の階調特性を得るために、図１８（ａ）に示す「実際の階調特性」を逆変換し、画像信号と画像濃度との対応関係を補正するための階調補正テーブル「γＬＵＴ」を作成する（例えば図１８（ｂ））。γＬＵＴを用いることにより、実際の階調特性をターゲット濃度の関係へと補正することができる。

γＬＵＴは、以下の工程で作成される。予め設定してある複数階調のパッチ画像の静電潜像を作成し、現像工程を経て、感光ドラム１０１上に複数階調のパッチ画像を形成する。形成されたパッチ画像の濃度を、現像工程後の感光ドラム１０１に対向した位置に配置された光学センサ６０７を用いて測定する。パッチ画像の画像データと測定したパッチ画像濃度から得られる階調特性からγＬＵＴを作成する。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。そのため、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、所望の出力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、画像形成工程中にγＬＵＴを補正する階調補正制御を行う。

本実施形態では、まず基準γＬＵＴを上記方法で作成する。なお、生成されたγＬＵＴは、不揮発性メモリ等の記憶媒体に記憶される。もしくは、基準γＬＵＴは、予めメモリ（例えば、コントローラ１１０７が備えるＲＯＭ６０５）に格納してあるγＬＵＴを用いてもよい。γＬＵＴ作成のタイミングは、例えば、画像形成装置の起動直後や一定のプリント数を印刷後、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。

さらに、図１９にトナー帯電量による階調特性変動の模式図を示す。ここでは縦軸を画像濃度とし、横軸を画像信号とする。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１９に示すような挙動を示す。従って、γＬＵＴに対してトナー帯電量の変動量ΔＱ／Ｍの分を補正する。例えば、トナー帯電量補正係数ｋをγＬＵＴに乗じて、γＬＵＴを補正する。例えば、補正係数ｋは以下の式６にて求めることができる。
ｋ＝（Ｑ／Ｍ）／（Ｑ／Ｍｒｅｆ） ・・・（式６）

（γＬＵＴの補正処理）
次にγＬＵＴの補正処理の詳細について図２０を用いて説明する。本処理フローはＬＵＴ補正部６０２により実行される。

Ｓ１４０１にて、ＬＵＴ補正部６０２は、基準値の設定処理を行う。本工程の詳細は、図２１を用いて説明する。Ｓ１４０２にて、ＬＵＴ補正部６０２は、Ｓ１４０１にて決定したγＬＵＴを基準γＬＵＴとして設定する。Ｓ１４０３にて、ＬＵＴ補正部６０２は、印刷処理が開始されたか否かを判定する。印刷処理が開始された場合（Ｓ１４０３にてＹＥＳ）Ｓ１４０４へ進み、印刷処理が開始されていない場合（Ｓ１４０３にてＮＯ）処理が開始されるまで待機する。

Ｓ１４０４にて、ＬＵＴ補正部６０２は、画像形成を開始する。Ｓ１４０５にて、ＬＵＴ補正部６０２は、画像形成が行われている際に、上述した方法によりトナー帯電量Ｑ／Ｍの測定を行う。Ｓ１４０６にて、ＬＵＴ補正部６０２は、トナー帯電量の基準値であるＱ／ＭｒｅｆとＳ１４０５にて測定したＱ／Ｍとの差分が閾値α以上であるか否かを判定する。ここでのαは、図１９に示したようにトナー帯電量の階調特性変動により生じる画像濃度と画像信号との関係の変動に応じて適宜決定すればよい。差分が閾値α以上である場合（Ｓ１４０６にてＹＥＳ）Ｓ１４０７へ進み、閾値より小さい場合（Ｓ１４０６にてＮＯ）Ｓ１４０８へ進む。

Ｓ１４０７にて、ＬＵＴ補正部６０２は、現在設定されているγＬＵＴを補正する。ここでは、上述したように、式６にて求められる補正係数ｋを用いてγＬＵＴを補正する。そして、Ｓ１４０９へ進む。一方、Ｓ１４０８にて、ＬＵＴ補正部６０２は、基準γＬＵＴを補正せず、Ｓ１４０９へ進む。Ｓ１４０９にて、ＬＵＴ補正部６０２は、１ページ分の画像形成が完了したか否かを判定する。Ｓ１４０９において１ページ分の画像形成が完了した場合（Ｓ１４０９にてＹＥＳ）Ｓ１４０３へ進み、次の印刷処理が開始されるまで待機する。一方、Ｓ１４０９において１ページ分の画像形成が完了していない場合（Ｓ１４０９にてＮＯ）Ｓ１４０５へ進み、トナー帯電量Ｑ／Ｍの測定し、その変動に基づいてγＬＵＴの補正を繰り返す。

（基準値設定シーケンス）
図２０のＳ１４０１における基準値設定シーケンスの詳細フローについて図２１を用いて説明する。

Ｓ１４１１にて、ＬＵＴ補正部６０２は、感光ドラム１０１上に所定の画像信号に基づきパッチ画像の形成を開始する。例えば、画像形成装置が２５６階調の画像を形成する構成であれば、階調レベル１６に相当する画像信号から階調レベル２５６に相当する画像信号までを１６レベル刻みとして、複数のパッチ画像が形成されるものとする。Ｓ１４１２にて、ＬＵＴ補正部６０２は、パッチ画像が形成されている間に、トナー帯電量の測定を開始する。Ｓ１４１３にて、ＬＵＴ補正部６０２は、光学センサ６０７により、パッチ画像の濃度の検知を開始する。Ｓ１４１４にて、ＬＵＴ補正部６０２は、形成された全てのパッチ画像の濃度を検知したか否かを判定する。全てのパッチ画像の濃度を検知した場合（Ｓ１４１４にてＹＥＳ）Ｓ１４１５へ進み、検知が完了していない場合（Ｓ１４１４にてＮＯ）パッチの検知が完了するまで待機する。

Ｓ１４１５にて、ＬＵＴ補正部６０２は、検知したパッチの濃度とその際の出力信号とに基づいてγＬＵＴを作成し、基準γＬＵＴとして設定する。Ｓ１４１６にて、ＬＵＴ補正部６０２は、パッチ画像形成の際に測定したトナー帯電量から、基準となるトナー帯電量Ｑ／Ｍｒｅｆを決定する。そして、基準値設定シーケンスを終了する。

以上、本実施形態によれば、振動子や発振回路に対する過電圧を抑え、振動子や発振回路の破壊や電極の剥離を防止することができる。具体的には、構成上、容量特性の小さい特性を持つＱＣＭ水晶センサを用いて、その電極に電荷を持ったトナーを吸着させた場合であっても、並列に配置した容量の大きいコンデンサによりＱＣＭ水晶センサにかかる電位を弱めることができる。その結果、高電位によるセンサの破壊や電極の剥離を防止することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態は、Ｑ計測用コンデンサＣ１と、過電圧保護用コンデンサＣｖの２つのコンデンサを用いた例を説明したが、本実施形態では過電圧保護用コンデンサＣｖのみで過電圧保護と電荷量Ｑの計測を行う場合を説明する。

［Ｑ／Ｍ計測の概要説明］
図２２に、本実施形態のＱ／Ｍの計測の概要フローを示す。第１の実施形態のＱ／Ｍ計測概要フローと異なるのは、トナー吸着電位の充電を行わずにトナーの剥離から開始される点である。図２２の第２の実施形態のＱ／Ｍ計測概要フローチャートについて、第１の実施形態と異なるシーケンスのみ説明する。

Ｓ１３５２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着前の計測を行う。第１の実施形態と異なり、電荷量Ｑを計測する過電圧保護用コンデンサＣｖに充電を行わないので、トナー吸着前電位Ｖ１は０（Ｖ）である。よって、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着前周波数ｆ１のみ計測を行う。

Ｓ１３５３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、トナー吸着を行う。第１の実施形態と異なる点は、トナー非吸着面電極１２２のみに電極用電源１１０４からトナー吸着用電位を直接印加し、トナー吸着面電極１２１には何も印加しない点である。

［Ｑ／Ｍ計測の詳細説明］
図２３は本実施形態の回路図、図２４は本実施形態のタイミングチャートである。図２３の回路図において、第１の実施形態と異なる点は、（１）Ｑ計測用コンデンサＣ１が無い点、および、（２）Ｑ計測回路１１０２が過電圧保護用コンデンサＣｖの両端の電位差Ｖ２を計測する点の２つである。

図２４のタイミングチャートにおいて、一点鎖線９０４は過電圧保護用コンデンサＣｖの電位を示している。

図２５は、第２の実施形態のトナー剥離シーケンス（Ｓ１３５１）のフローチャートである。第１の実施形態と異なる点は、本シーケンスが開始された際に、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５をＯＮにし、電極用電源１１０４からトナー吸着面電極１２１にトナー剥離電位−１０５０［Ｖ］を印加する。図２４の時刻ｔ２〜ｔ３およびｔ４〜ｔ５においてトナー吸着面電極１２１のトナーの剥離が行われる。

図２６は、第２の実施形態のトナー吸着前の計測シーケンス（Ｓ１３５２）のフローチャートである。第１の実施形態と異なる点は、Ｓ１３６３において、トナー吸着前周波数ｆ１の計測しか行わない点である。トナー吸着前電位Ｖ１の計測が不要な理由は、電荷量Ｑを計測する過電圧保護用コンデンサＣｖにトナー吸着用電位の充電を行わないので、トナー剥離時の放電により電位が０［Ｖ］となるからである。

図２７は、第２の実施形態のトナー吸着シーケンス（Ｓ１３５３）のフローチャートである。第１の実施形態と異なる点は、スイッチＳＷ４がＯＦＦであり、スイッチＳＷ５がＯＮである点である。スイッチＳＷ５がＯＮであればトナー非吸着面電極１２２にのみトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加される。スイッチＳＷ４がＯＦＦであれば、トナー吸着面電極１２１にはトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］が印加されない。

ここで、トナー吸着面電極１２１にトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を印加しないでトナーを吸着する方法について説明する。トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１は、空気を介して対向しているので、コンデンサの等価回路と見なすことができる。トナー吸着面電極１２１の直径を３．２［ｍｍ］、トナー吸着面電良く１２１と現像スリーブ１１１との間隔を０．３［ｍｍ］、空気の誘電率を８．８６×１０^−１２とすると、容量Ｃｓは０．２３［ｐＦ］となる。過電圧保護用コンデンサＣｖの容量を１０００［ｐＦ］とすると図８に示す様にＣｖとＣｓが直列に接続された回路と等価である。

尚、ここでは図７のＱＣＭ水晶センサ１２０の容量Ｃｘ＝１．１［ｐＦ］はＣｖの１０００［ｐＦ］に比べて小さいのでＣｘを省略した。トナー非吸着面電極１２２と現像スリーブ１１１との電位差が１０００［Ｖ］の場合、過電圧保護用コンデンサＣｖの両端の電位は１０００＊Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｖ）で算出するとＶｖは０．２３［Ｖ］となる。つまりトナー吸着面電極１２１の電位は、トナー非吸着面電極１２２に印加したトナー吸着用電位に対して０．２３［Ｖ］の差異を有する電位になる。

このような理由により、トナー吸着面電極１２１にトナー吸着電位＋１５０［Ｖ］を印加しなくても、トナー非吸着面電極１２２に印加したトナー吸着用電位＋１５０［Ｖ］とほぼ同じ電位になるためトナーが吸着する。

図２４のタイミングチャートでは、トナーの吸着が完了した時刻ｔ１５において、過電圧保護用コンデンサＣｖの電位（一点鎖線９０４）は＋１００［Ｖ］になる例を示している。

図２８は、第２の実施形態のトナー吸着後の計測（Ｓ１３５４）のフローチャートである。コンデンサＣ１が無くなったことにより、Ｓ１３８３において、過電圧保護用コンデンサＣｖの両端の電位をトナー吸着後電位Ｖ２として計測する。

加えて、第１の実施形態と異なる点は、電荷量Ｑの算出方法である。第１の実施形態ではトナー吸着前の電位Ｖ１とトナー吸着後の電位Ｖ２の差分から電荷量Ｑを算出したが、本実施形態ではトナー吸着前の電圧保護用コンデンサＣｖの電位Ｖ１は０［Ｖ］であるので以下の式７を用いて算出する。
Ｑ＝Ｃｖ＊Ｖ２・・・（式７）

本実施形態によれば、トナー吸着用電位の充電を予め行う処理が不要であり、かつ、過電圧保護用コンデンサと電荷量Ｑ計測用コンデンサを１つのコンデンサで兼用できる。

＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、パルス期間とブランク期間とを交互に有する出力波形に従って現像バイアス電位が制御される構成について説明したが、本実施形態では、現像バイアス電位として直流電位（ＤＣ）が印加される場合のトナー帯電量の計測方法を説明する。

図２９は本実施形態のタイミングチャートである。現像バイアス電位は点線９０２で示すように−１２００［Ｖ］の一定値である。ここで、トナー吸着電位は、現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１へトナーを吸着した際に、トナー吸着面電極１２１の表面に一様にトナーが付着するような値とすればよい。本実施形態では、例えば、トナー吸着電位を−１５０［Ｖ］とした。なお、トナー吸着電位はこの値に限定されず、トナー吸着面電極１２１の表面に一様にトナーを付着させるためのトナー吸着電位を予め実験によって決定すればよい。

充電後のトナー剥離では、トナー吸着面電極１２１から現像スリーブ１１１にトナーを戻すために、トナー吸着面電極１２１の電位が現像バイアス電位（点線９０２）よりも−１２００［Ｖ］低下する。第１の実施形態では現像バイアス電位が＋３００［Ｖ］の時にトナーの剥離を行うためにトナー剥離電位は−１０５０［Ｖ］であった。一方、本実施形態では現像バイアス電位が−１２００［Ｖ］の一定値であるので、−２４００［Ｖ］のトナー剥離電位にてトナーの剥離を行う。

トナー吸着前の計測およびトナー吸着後の計測シーケンスにおいて現像バイアス電位が変動しない。そのため、時刻ｔ３の計測シーケンスの開始直後からトナー吸着前電位Ｖ１、トナー吸着前周波数ｆ１を測定でき、時刻ｔ５の計測シーケンスの開始直後からトナー吸着後電位Ｖ２、トナー吸着後周波数ｆ２を測定できる。

トナー吸着時は、時刻ｔ４の開始直後から吸着が始まり、トナー吸着面電位（実線９０１）は−１５０［Ｖ］から−４００［Ｖ］に低下する。その他のトナー吸着後の計測シーケンスなどは第１の実施形態と同じであるので、ここでの説明を省略する。

本実施形態によれば、現像バイアス電位が直流であるので、Ｑ計測用コンデンサＣ１の充電シーケンスやトナー吸着シーケンスに要する時間を短縮することができる。

＜第４の実施形態＞
第１の実施形態では、パルス期間とブランク期間とを交互に有する出力波形に従って現像バイアス電位が制御される構成について説明したが、本実施形態では、現像バイアス電位として正弦波の電位が印加される場合のトナー帯電量の計測方法を説明する。

図３０は、本実施形態のタイミングチャートである。現像バイアス電位（点線９０２）は、＋側の電位（極大値）が＋３００［Ｖ］、−側の電位（極小値）が−１２００［Ｖ］の正弦波である。

充電後のトナー剥離は、−１０５０［Ｖ］のトナー剥離電位よりも現像バイアス電位が高い時に行われる。また、トナー剥離電位と現像バイアス電位の電位差に応じて、トナーを剥離するタイミングが決まる。したがって、図３０では時刻ｔ５〜ｔ６の時にトナーの剥離が行われる。トナー吸着前の計測およびトナー吸着後の計測は、現像バイアス電位が低周波で変動する。そのため、時刻ｔ７の計測シーケンスの開始直後からトナー吸着前電位Ｖ１、トナー吸着前周波数ｆ１を測定でき、時刻ｔ１１の計測シーケンスの開始直後からトナー吸着後電位Ｖ２、トナー吸着後周波数ｆ２を測定できる。

トナー吸着時は、トナー吸着電位＋１５０［Ｖ］よりも現像バイアス電位が低い時に行われる。また、トナー剥離電位と現像バイアス電位の電位差に応じて、トナーを吸着するタイミングが決まる。したがって、図３０では、トナー吸着面電極１２１の電位と現像バイアス電位との電位差が大きい期間（時刻ｔ９〜ｔ１０）にトナーの吸着が行われる。その他のトナー吸着後の計測シーケンスなどは第１の実施形態と同じであるので、ここでの説明を省略する。

本実施形態によれば、現像バイアス電位が正弦波であるので、トナーの剥離や吸着は電極の電位と現像バイアス電位の電位差に比例して行われる。そのため、本実施形態は、第１の実施形態に比べて、Ｑ計測用コンデンサＣ１の充電シーケンスやトナー吸着シーケンスに要する時間を短縮することができる。

＜第５の実施形態＞
第１の実施形態では、パルス期間とブランク期間とを交互に有する出力波形に従って現像バイアス電位が制御される構成について説明したが、本実施形態ではブランク期間のない出力波形（以降、連続パルス波形と呼ぶ。）に従い、現像バイアス電位が制御される場合のトナー帯電量の計測方法を説明する。

図３１は、本実施形態のタイミングチャートである。現像バイアス電位は、＋側の電位が＋３００［Ｖ］、−側の電位が−１２００［Ｖ］の連続パルス波形に従い制御される。

充電後のトナー剥離は、−１０５０［Ｖ］のトナー剥離電位よりも現像バイアス電位が高い＋３００［Ｖ］の時に行われる。したがって、図３１では時刻ｔ５〜ｔ６の時にトナー吸着面電極１２１のトナーの剥離が行われる。トナー吸着前の計測およびトナー吸着後の計測は、現像バイアス電位が＋３００［Ｖ］または−１２００［Ｖ］となっている期間に行われる。図３１では、時刻ｔ５〜ｔ６、ｔ１５〜ｔ１６の時に計測が行われる。尚、ｔ５〜ｔ６の代わりにｔ６〜ｔ７において計測を行うようにしても良い。同様にｔ１５〜ｔ１６の代わりにｔ１６〜ｔ１７において計測を行うようにしても良い。

トナー吸着時は、現像バイアス電位がトナー吸着電位よりも（＋１５０［Ｖ］）よりも低い−１２００［Ｖ］の期間に行われる。図３１では時刻ｔ１２〜ｔ１３の時に吸着が行われる。その他のトナー吸着後の計測シーケンスなどは第１の実施形態と同じであるので、ここでの説明を省略する。

本実施形態によれば、現像バイアス電位が連続パルス波形であっても第１の実施形態と同様に、現像バイアス電位が変化しない期間に計測を行える。第１の実施形態ではブランク期間と、当該ブラック期間の次のブランク期間との間のパルス期間においては計測できなかった。しかし、本実施形態ではパルスの＋３００［Ｖ］または−１２００［Ｖ］のいずれの期間も計測できるので、複数回の計測を行う場合には同じ計測回数であっても本実施形態の方が第１の実施形態よりも短い時間で計測できる。

ＱＣＭ水晶センサ １２０
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
コンデンサ １２１４

Claims (8)

1. トナーを担持する現像剤担持体上のトナーの帯電量を計測する計測装置であって、
   水晶振動子と、
   前記水晶振動子の一方の面に設けられた第１の電極と、
   前記水晶振動子の他方の面に設けられた第２の電極と、
   前記第１の電極と前記第２の電極とを介して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の電極の電位をトナー吸着電位に制御することで前記現像剤担持体から前記第１の電極にトナーを吸着させる制御手段と、
   前記制御手段により前記第１の電極にトナーを吸着した状態で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に基づき、前記第１の電極に吸着させたトナーの質量を検知する質量検知手段と、
   前記制御手段により前記第１の電極にトナーを吸着した状態で前記第１の電極に付着させたトナーの電荷量を検知する電荷量検知手段と、
   前記質量検知手段による検知結果と前記電荷量検知手段による検知結果とに基づき、前記現像剤担持体に担持されたトナーの帯電量を計測する計測手段と、
   前記制御手段が前記第１の電極にトナーを吸着させる場合、前記第１の電極と前記第２の電極とに電気的に接続されるコンデンサと、
   を有することを特徴とする計測装置。
2. 前記制御手段が前記第１の電極にトナーを吸着させた状態で、前記発振手段が前記水晶振動子を発振させる場合、前記コンデンサを前記第１の電極と前記第２の電極との両方から切断するスイッチをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記制御手段は、前記電荷量検知手段により前記第１の電極に付着させたトナーの電荷量を検知する場合、前記第１の電極の電位を前記現像剤担持体の電位との差が所定値未満となるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
4. 前記制御手段が前記第１の電極からトナーを剥離させる場合、前記コンデンサは前記第１の電極と前記第２の電極とに電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の計測装置。
5. 前記コンデンサの容量をＣ、前記第１の電極にトナーが最大に吸着した時の電荷量の最大値をＱｍａｘ、前記計測装置の耐電圧をＶｍａｘとすると、
   Ｖｍａｘ ＞ Ｑｍａｘ／Ｃの関係を満たすように前記コンデンサの容量を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計測装置。
6. 前記電荷量検知手段は、前記コンデンサの両端の電位差を検知する電位計を有し、
   前記電荷量検知手段は、前記制御手段により前記第１の電極にトナーを付着させた状態で、前記電位計により検知される前記コンデンサの両端の電位差に基づいて前記第１の電極に付着させたトナーの電荷量を検知す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計測装置。
7. 前記制御手段は、前記第１の電極の電位をトナー剥離電位に制御することにより、前記第１の電極からトナーを剥離させ、
   前記質量検知手段は、前記制御手段により前記第１の電極からトナーを剥離させた状態で、前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数と、前記制御手段により前記第１の電極にトナーを吸着させた状態で、前記水晶振動子を発振させたときの発振周波数とに基づき、前記第１の電極に付着したトナーの質量を検知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計測装置。
8. 感光体を帯電し、前記帯電たされた前記感光体に画像信号に基づく光を露光することによって前記感光体上に静電潜像を形成し、前記現像剤担持体に担持させたトナーを用いて前記静電潜像を現像することで、前記感光体上に前記画像信号に基づくトナー像を形成する像形成手段と、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の計測装置と、
   前記計測装置によって計測された前記現像剤担持体上のトナーの帯電量に基づき、前記画像信号に基づく光の明滅タイミングを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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