JP2018124082A - 計測装置、現像装置、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トナーの帯電量と質量をそれぞれ別の専用の電気回路で測定していた。プローブ全面にトナーを吸着させるため高耐圧のコンデンサを必要とし、回路切り替えの複雑な操作が必要であった。【解決手段】現像バイアスが印加された現像スリーブにより搬送されるトナーの帯電量を計測する計測装置であって、前記現像スリーブに対向して配置された第一の面および前記第一の面とは異なる第二の面にそれぞれ電極を備える振動子を有し、当該振動子に電圧が印加されることにより前記現像スリーブにより搬送されている帯電したトナーを前記第一の面に吸着させる吸着手段と、前記吸着手段に対し電圧を印加する電源手段と、前記第一の面に吸着したトナーの質量を計測する計測手段とを有し、当該振動子に印加した電位差Vに対して堆積するトナーによりＱ＝Ｃ×Ｖを用いて前記トナーの総帯電量を計測する。【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定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定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ではトリボ電極に帯電したトナーが現像（付着)すると、帯電したトナーの電荷がトリボ電極に直列に接続されたフィードバック抵抗により電圧変換され、トナーの電荷量を電圧に変換する。この変換された電圧を所定期間中積分することにより、トリボ電極に付着したトナーの総電荷量が検出される。

特許文献２では電極に所定の電荷をも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、この電流値を検出することで付着したトナーの電荷量Ｑを算出している。

特開２００４−１０２１８３号公報 特開２００４−２１９８２０号公報

特許文献１では、変換された電圧値を検出して積分する積分回路が必要であった。また、特許文献２では、電極に電圧を印加し続けて電極に流れる電流を検出する電流検出回路と、トナー付着量を制御するために電圧を印加する制御回路とが必要であった。

そこで、本発明の目的は、トナーの電荷量を計測するための積分回路や電流検出回路を用いずにトナーの電荷量を設けずにトナーの電荷量を検知することにある。

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、水晶振動子の静電容量と水晶振動子に印加した電圧からトナーの帯電容量を算出する計算手段と、前記質量検知手段による検知結果と前記計算手段による計算結果とに基づき、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、を有する。

本発明によれば、トナーの電荷量を計測するための積分回路や電流検出回路を用いずにトナーの電荷量を設けずにトナーの電荷量を検知できる。

画像形成装置の概略構成図 ＱＣＭ水晶振動子の概略構成図 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水晶振動子の断面図 ＱＣＭ水晶振動子の等価回路図 ＱＣＭ水晶振動子と現像スリーブ近傍の等価回路の図 電荷量測定の原理 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の実施形態のＱ／Ｍ計測部の回路構成図 第３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、矢印方向（反時計回り）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が矢印方向（反時計回り）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、感光ドラムの矢印方向（反時計回り）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は時計回転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１６５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、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、所定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水晶振動子の構成）
本実施形態で用いるトナーの質量を測定するＱＣＭ水晶振動子の構成を、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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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水晶振動子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。

ここで、ｆ0は振動子の共振周波数、ρは水晶の密度（２．６４９ｘ１０３ ［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。

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。

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とが形成する微小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が微小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水晶振動子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水晶振動子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。トナー吸着面電極１２１と現像スリーブ１１１との距離の適用範囲は３〜５ｍｍで、本実施形態では３．５ｍｍとした。

（トナー帯電量の説明）
図４は、現像装置１０４の補給した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、実線は所定の帯電特性を有するトナーの帯電量の変化を有し、破線は所定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内のトナーが所定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、所定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、トナーが所定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、所定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、同じ電位差に対して帯電量（Ｑ／Ｍ）が小さいため感光ドラム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、所定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。

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、非作像時（印刷ジョブと印刷ジョブの間）に現像スリーブ１１１上のトナーの帯電量Ｑ／Ｍを検出する。

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１３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の状態での水晶片１２７に残っているトナーの質量Ｍを測定する。具体的には水晶片１２７の共振周波数ｆａ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１４を用いて後述する。

Ｓ１３０４において、コントローラ１１０７は、電極用電源１２３６によって所定の電位をトナー吸着面電極１２１に印加してトナーを吸着させる。本工程の詳細については、図１５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水晶片１２７の共振周波数ｆｂ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１６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が印加電圧と水晶振動子１２０の静電容量よりトナーの電荷量Ｑを算出するとともに、共振周波数ｆａと共振周波数ｆｂ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］の極微小な量ではあるが、感光ドラム上に形成される画像の濃度に影響を及ぼす場合もあり得るので通常は非作像時に測定を行う。

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。
（ＱＣＭの等価容量）
ここで、ＱＣＭ水晶振動子１２０の電気的な特性について説明する。ＱＣＭ水晶振動子１２０の断面図を図５に示す。ＱＣＭ水晶振動子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。

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にトナーが最密で一様に付着したと仮定すると、トナーの数が２７０，５５７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。

しかしながら、トナー吸着電極１２１に全面一様に付着させる場合、再現良く付着させることは困難である。

そこで電位差Ｖｘが３００（Ｖ）となるようなトナー付着量を計算すると総電荷量Ｑ＝Ｃｘ×Ｖｘ＝１．１×１０（−１２）×３００＝３３０×１０（−１２）［Ｃ］となる。
トナー１個の電荷が４×１０（−１５）［Ｃ］であるから、このときのトナーの個数は
３３０×１０（−１２）／４×１０（−１５）＝８２，５００個となる。

この量のトナー個数であれば、トナー吸着面電極の全面一様に付着させる必要もなくトナー吸着個数が多少変化しても測定することが可能である。

図７はＱＣＭ水晶振動子１２０と現像スリーブ近傍の等価回路図である。吸着面電極１２１と現像スリーブ間では空気による静電容量Ｃｓが存在する。吸着面電極１２１に電位を印加する場合はこの静電容量Ｃｓを考慮しなくてよいが、非吸着面電極１２２に電位をかける場合は２つの静電容量Ｃｘ，Ｃｓに応じた分圧が吸着面電極１２１に励起される。

図８は本発明の帯電量測定の原理を示す。

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。

ＱＣＭ水晶振動子１２０の非吸着面電極がフローティングである状態で吸着面電極１２１に所定の電圧(この場合は３００Ｖ)を印加して、瞬時にＳＷを切る。吸着面電極には３００Vが印加されるため現像スリーブ１１１から吸着面電極１２１に、マイナス側に帯電したトナー１６１の現像（付着）が起き 当初の電位３００Ｖが漸減して最後に同電位となりトナー充電が終了する。

ＱＣＭ水晶振動子１２０の静電容量Ｃｘと印加した電位Ｖと現像スリーブ電位Ｖｄよりトナーの総帯電量Ｑは

で算出される。トナーの帯電量はある分布を持つものであるが、帯電量の平均値でも画像形成装置の画像特性を決めるパラメータとして実用上問題ない。

［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、質量Ｍ測定回路１１０３、電位印加用電源回路１１０４、スイッチ回路１１０５、からなる。
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を電気的に接地またはフローティングとする。
スイッチＳＷ６は、トナー非吸着面電極１２２に電極用電源１２３６を電気的に接続または切断する。実施形態1ではＳＷ６は使用しないのでＯＦＦのままである。

本発明の電気回路１１０３は他励発振回路１５０１、周波数制御部１５０２、他励発振回路用電源１５０３、電流検出回路１５０４からなる。他励発振回路１５０１は、帯電量測定装置１０８を発振するための発振回路である。周波数制御部１５０２は、他励発振回路１５０１の出力交流電圧の周波数を制御し、他励発振回路用電源１５０３は、他励発振回路１５０１の出力交流電圧の振幅を制御する。

電流検出回路１５０４は、他励発振回路１５０１から帯電量測定装置１０８へ流れる電流量の検出を行う。なお、電気回路１１０１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。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、スイッチ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の表面電位である。点線９０２は、現像スリーブ１１１の表面電位である。また実線９０４は、電極用電源１２３６の出力電位を示す。
本実施形態では現像バイアス電位が−４５０（Ｖ）の場合を説明する。
そして、Ｓ１３０２〜Ｓ１３０５は図１０のＱ／Ｍ計測概要フローチャートの各シーケンス番号である。

図１０のＱ／Ｍ計測概要フローチャートのシーケンス毎に、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説明を行う。

（トナー剥離（Ｓ１３０２））
本発明の電気回路Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、帯電量測定装置１０８の電位を現像スリーブの電位より低くする（例えば−１０５０（V））ことによって、計測する電極に残っているトナーの剥離を行う。
図１３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１２３６によりトナー剥離電位出力を行う。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−１０５０（Ｖ）を電極用電源１２３６から出力する。このときＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５はＯＦＦである。

Ｓ１３２２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、最初にＳＷ３をＯＦＦにする。ＳＷ３をＯＦＦするのは回路１１０３に高圧がかかって回路の損傷を回避するためである。
続いてＳＷ４、ＳＷ５をＯＮにする。

Ｓ１３２３にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、一定のトナー剥離期間にわたって待機する。図１２の時刻ｔ１〜ｔ２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６００（Ｖ）低い。したがって、トナー吸着面電極１２１に吸着しているトナーが電位の高い現像スリーブ１１１に移動することでトナーの剥離が行われる。

（トナー吸着前の計測（Ｓ１３０３））
図１４に、図１０におけるＳ１３０３のトナー吸着前の計測の詳細フローを示す。ここではトナー吸着前に、基準となる質量Ｍの計測が行われる。

Ｓ１３３１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１２３６による現像バイアス出力を行う。基準値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。

Ｓ１３３２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＳＷ５をＯＦＦ、ＳＷ３をＯＮにする。これにより質量Ｍ計測回路１１０３と帯電量測定装置１０８とが接続される。

本シーケンスでは、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１２３６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電位をトナー吸着面電極１２１に出力する。尚、出力する現像バイアス電位はトナーが現像スリーブ１１１からトナー吸着面電極１２１に吸着しない範囲で電位差が有っても良い。図１２では、現像スリーブ１１１に印加している電位−４５０（Ｖ）より２０（Ｖ）低い−４７０（Ｖ）の電位の例を示している。

Ｓ１３３４にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、質量Ｍを計測するために電流の計測（電流の極大値を取る周波数の記録）を行う。
ＱＣＭ振動子の非吸着面電極１２２に１２０３を介して数Ｖ程度の交流波形を印加する。
Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、時刻ｔ２〜ｔ３の期間に図１２に示すように周波数制御部１５０２は周波数をｆ０からｆ１まで掃引しながら出力するように制御する。
吸着面電極には１２０４を介して現像スリーブの電位に近い−４７０ＶのＤＣ電位が印加されている。これはトナーの吸着も脱離も行わないようにするためである。
すなわち、ＱＣＭ振動子の二つの電極間には４７０ＶのＤＣに数Ｖ程度の交流波形を重畳した電位が印加されていることになる。ＱＣＭ振動子は印加されるＡＣ成分に対しては周波数によってインピーダンスが変化し共振周波数において極小値を示す一方、ＤＣ成分に対しては極めて大きなインピーダンスを示す。したがってこの場合、電流検出回路１５０４が検出する電流は数ＶのＡＣ成分の周波数変化に対応した電流だけを検出するのである。ＱＣＭ振動子の共振周波数と掃引周波数が一致した時に検出電流値は極大値を示し、このときの周波数ｆａをトナー吸着前周波数としてコントローラ内のＲＡＭ６０４に記録する。

Ｓ１３３５にて、計測前の計測が完了した後Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＯＮになっているＳＷ３をＯＦＦにして、ＳＷ５をＯＮにして基準値の計測を終了する。

尚、質量Ｍの計測を複数行って平均化することで、計測を行う構成としてもよい。この場合、計測時間は増えてしまうが、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、ＱとＭを算出するために必要なトナー吸着前の基準値ｆａの計測が完了した後、トナー吸着面電極１２１へ新たにトナーを吸着させてＱとＭの計測を行う。図１５に、図１０のＳ１３０４のトナー吸着の詳細フローを示す。

Ｓ１３４１にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、電極用電源１２３６によりトナー吸着用電位出力（＋３００（Ｖ））を行う。トナー吸着用電位にした瞬間から現像スリーブ上のトナーはトナー吸着面電極１２１に吸着し始める（時刻ｔ３〜ｔ４の間）が、次のＳ１３４２をできるだけ短時間の間に行うことにより計測には影響の出ないようにする。

Ｓ１３４２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＳＷ４をＯＦＦにする（時刻ｔ４）。非吸着面電極１２２は接地されていて、吸着面電極１２１はフローティングの状態となる。これにより前述したように所定の電位差に対して帯電しているトナーが吸着され、原理的には等電位になった時点でトナーの吸着が終了する。

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ｔ３〜ｔ５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＋３００（Ｖ）が７５０（Ｖ）高いため、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に吸着される。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。

このようにして、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。

（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、帯電量測定装置１０８の発振周波数の計測を行う（時刻ｔ４〜ｔ５）。そして、Ｑ／Ｍ算出部１１０６は、トナー吸着時の電位差Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆａとトナー吸着後周波数ｆｂから電荷量Ｑと質量Ｍの算出を行う。
図１６に、図１０におけるＳ１３０５のトナー吸着後の計測の詳細フローを示す。

上述した図１０（図１４）のＳ１３０３と異なるのはＳ１３４７が追加されている点である。

以下に電荷量Ｑとトナー質量Ｍの算出方法を示す。

（電荷量Ｑの算出）
電荷量算出部１２３２は、Ｑ＝Ｃ×Ｖを用いて電荷量Ｑの算出を行う。図６で示したようにＱＣＭ水晶振動子の静電容量はＣｘであり、ＱＣＭ水晶振動子と現像スリーブとの電位差Ｖ１は既知であるので トナーの総電荷量ＱはＣｘ・Ｖ１で算出できる。

条件にもよるが、現実的には電位差が数十（Ｖ）の場合トナーの吸着が進行しない場合がある。その場合トナー吸着が平衡状態になっているときの電位差も差し引くことが必要である。

（質量Ｍの算出）
記録されたトナー吸着前周波数ｆａと計測したトナー吸着後周波数ｆｂ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。

（Ｑ／Ｍの算出（Ｓ１３０６））
Ｑ／Ｍ算出部１１０６は、トナー吸着時の電位差Ｖ１とトナー吸着前周波数ｆａとトナー吸着後周波数ｆｂ用いて、帯電量Ｑ／Ｍの算出を行う。この算出は図１２のｔ６以降のトナー吸着後周波数ｆｂの計測が終わった直後に開始される。

本発明での計測の特徴は、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を計測していることである。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を行う。しかし、トナーの剥離は次回のトナー吸着前の計測を行う前に行なわれるため、計測後に行う必要は無い。

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、固有の階調特性を有しており、入力した画像データから画像形成装置によって出力された画像濃度から、例えば図１８（ａ）の「実際の階調特性」に示す関係となる。図１７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、所定の階調特性を得るために、図１７（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１７（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、所定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、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。

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ＲＡＭ６０４）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１８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１８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１９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２０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に設定する。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１８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定義される。差分が閾値α以上である場合（Ｓ１４０８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。Ｓ１４０８にて、ＬＵＴ補正部６０２は、基準γＬＵＴを補正することなく用いるとして設定する。そして、Ｓ１４０９へ進む。Ｓ１４０９にて、ＬＵＴ補正部６０２は、補正処理が完了したか否かを判定する。ここで完了したか否かの判断は、例えば、トナーの帯電量Ｑ／Ｍが所定の数値範囲になった場合や、所定回数繰り返した場合などに基づいて判断することが挙げられる。補正処理が完了した場合（Ｓ１４０９にてＹＥＳ）Ｓ１４０３へ進み、次の印刷処理が行われるまで待機する。補正処理が完了していない場合（Ｓ１４０９にてＮＯ）Ｓ１４０５へ進み、再度トナー帯電量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１９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２０を用いて説明する。

Ｓ１４１１にて、ＬＵＴ補正部６０２は、感光ドラム１０１上への予め定義されたパッチ画像の形成動作を開始する。上述したように、ここでは複数のパッチが形成されるものとする。Ｓ１４１２にて、ＬＵＴ補正部６０２は、パッチ画像の形成の際の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、本処理フローを終了する。

以上、本願発明により、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。具体的には、構成上、容量特性の小さい特性を持つＱＣＭ水晶振動子を用いて、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水晶振動子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。
＜実施形態２＞
実施形態１は、トナー付着工程におけるＱＣＭの吸着面電極１２１の電位をＤＣ＋フローティング（ＤＣの印加を切った時間ｔ４〜ｔ５の区間）として吸着面電極１２１にＤＣ電位をかけた例を説明した。それに対して本実施形態では吸着面電極１２１の電位をフローティングとしてＱＣＭの非吸着面電極１２２にＤＣ電位をかけた場合を説明する。そのため非吸着面電極１２２に電位を出力するためのＳＷ６の操作が加わる。

尚、実施形態１と相違点のみ説明する。

［帯電量測定装置１０８にかかる電位］
本実施形態では吸着面電極１２１をまずフローティング状態として、非吸着面電極１２２にＤＣ電位を印加する。その場合図7に示すように 水晶片１２７の持つ静電容量Ｃｘと空中の静電容量Ｃｓによるから成る合成容量によって容量の大きさによって印加されたＤＣ電位が分圧される。例えばＣｘとＣｓが等しい場合は印加されたＤＣ電位の半分がＱＣＭ水晶振動子１２０に分圧されるため、逆にいえばこの場合所定の電位をＱＣＭ水晶振動子１２０にかけるには 電源は2倍のＤＣ電位を出力する必要がある。

以下図２１のタイミングチャートと図２２から２４のフローチャートを使って説明する。

図２１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、電極用電源の電位と、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、及びＳＷ６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、電極用電源の電位である。
トナー剥離シーケンス（Ｓ１３０２）とトナー吸着前計測シーケンス（Ｓ１３０３）のフローチャートをそれぞれ図２２，２３に示すが実施形態１と同じため説明は割愛する。
（トナー吸着（Ｓ１３０４））
Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＱとＭを算出するために必要なトナー吸着前の基準値ｆａの計測が完了した後、トナー吸着面電極１２１へ新たにトナーを吸着させてＱとＭの計測を行う。図２４に、図２１のＳ１３０４のトナー吸着の詳細フローを示す。

ここでは水晶片１２７の持つ静電容量Ｃｘと空中の静電容量Ｃｓが等しい場合で説明する。

Ｓ１３７１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。即ち帯電量測定装置１０８に３００（Ｖ）の電位差が必要な場合は 空中の電位差分３００（Ｖ）を加えて ６００（Ｖ）だけ現像バイアス電位よりも高い電位を印加する。

即ち−４５０＋６００＝１５０（Ｖ）となる。
Ｓ１３７２にて、Ｑ／Ｍ計測部１１０１は、ＳＷ３，ＳＷ４をＯＦＦにした後にＳＷ６をＯＮにする。
ＳＷ４をＯＦＦに、ＳＷ６をＯＮにすることにより前述したように所定の電位差が帯電量測定装置１０８に発生し、帯電しているトナーが吸着され、原理的には等電位になった時点でトナーの吸着が終了する。実施形態１では、ＳＷ４をＯＦＦしてＳＷ５をＯＮするまでの微小時間にも帯電しているトナーの吸着が始まり測定に誤差が生じるが、本実施形態ではＳＷ４をＯＦＦしてフローティング状態としてからＳＷ６をＯＮして裏側に電位を印加するので正確な量のトナー吸着が可能となる。

トナー吸着後計測（Ｓ１３０５）シーケンスを示すフローチャートを図２５に示すが、ＳＷ５とＳＷ６の切り替えがある以外は実施形態１と同じため説明は割愛する。
＜実施形態３＞
実施形態２では現像バイアス電位をＤＣとして 帯電量測定装置１０８の吸着面電極１２７をフローティングとして裏側電極１２２にＤＣを印加した場合を説明したが、本実施形態では現像バイアス電位をＤＣ＋ＡＣ（ブランクパルス）として説明する。

図２６に本実施形態のＱ／Ｍ計測部の回路構成図を示す。吸着面電極と非吸着面電極にそれぞれ異なる電位を印加するため 各々専用の電源を具備している点が図１０と違う点である。スイッチのＯＮ−ＯＦＦのタイミングを最適化すれば １つの電源で共用することも可能である。

トナー吸着シーケンス（Ｓ１３０４）とトナー吸着後計測シーケンス（Ｓ１３０５）を示すフローチャートはそれぞれ図２４、図２５と同じである。そのためトナー吸着シーケンス以降を図２６に示す。
本実施形態では現像バイアス電位は、＋側の電位が＋３００（Ｖ）、−側の電位が−１２００（Ｖ）、パルスが欠落しているブランク時の電位が−４５０（Ｖ）とするブランクパルスの場合を説明する。尚、ブランクの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。
（トナー吸着（Ｓ１３０４））
図２７は第３の実施形態にかかるタイミングチャートであり、非吸着面電極用電源の出力電位（Ｖ）を９０４で示す。

最初に非吸着面電極用電源１２３８の出力を−６００（Ｖ）としてＳＷ６をＯＮし非吸着面電極を−６００（Ｖ）に保持する（時刻：ｔ１）。その後吸着面電極用電源１２３６の出力を−５００（Ｖ）としてＳＷ５をＯＮし（時刻：ｔ２）、数ｍｓｅｃ後にＯＦＦする（時刻：ｔ３）。本来であればＳＷ５のＯＦＦとともに吸着面電極の電位は０（Ｖ）に戻るはずであるが、非吸着面電極が−６００（Ｖ）に保持されているため、それに引っ張られて吸着面電極も−５００（Ｖ）に保持される。

この状態で時刻：ｔ４より非吸着面電極の電位を現像バイアス電位と同位相、同振幅、同周波数で駆動する。吸着面電極が−５００（Ｖ）の状態から現像バイアスと同じタイミングで非吸着面電極が駆動されるので 吸着面電極の電位は図に示すように常に現像スリーブ電位より高い電位を保持する。

現像バイアス電位より常に数百（V）高い電位を吸着面電極に保持することにより現像スリーブ１５２よりトナーが脱離して、帯電量測定装置１０８にトナーが吸着する。時刻：ｔ４からｔ１３間でトナーが徐々に吸着し吸着面電極と現像スリーブ１５２との電位差が次第に小さくなり最後には等しくなってトナー吸着が終了する。

（トナー吸着後計測（Ｓ１３０５））
トナー吸着後時刻：ｔ１３でＳＷ５,ＳＷ６をＯＦＦし、ＳＷ３をＯＮして前記と同様にトナー吸着後の周波数を計測し 質量Ｍと電荷量Ｑの算出を行う。
このように種々の現像スリーブ電位波形に対して本発明の電気回路は質量Ｍと帯電量Ｑの計測が可能である。
本発明によれば、ＱＣＭ水晶振動子の電極に付着した同一サンプルのトナーから、電荷量Qと質量Ｍを測定するので、Q／Mを正確に測定することができる。また水晶振動子によるトナーの電荷量を検知する電荷量検知手段をなくし、他の方式で前記電荷量を測定することにより簡易な構成、シーケンスが可能となる。さらに少量のトナー吸着量での測定が可能となり、水晶振動子の発振を長期間安定化することができる。

ＱＣＭ水晶振動子 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

Claims (7)

1. 粉体に対向して配置された第一の面および前記第一の面とは異なる第二の面にそれぞれ電極を備える振動子を有し、当該振動子に電圧が印加されることにより帯電した粉体を前記第一の面に吸着させる吸着手段と、
   前記吸着手段に対し電圧を印加する電源手段と、
   前記第一の面に吸着した粉体の質量を計測する計測手段と、を有し、
   前記第1の面の電極に所定の電圧を印加後に非接地状態として帯電している粉体を第1の電極上に堆積して電極電位を変化せしめて電位変化が終了したのちに前記粉体の帯電量を測定することを特徴とする粉体計測装置。
2. 第1の電極を非接地状態とした後に 第2の電極に所定の電圧を印加することにより 第1の電極に所定の電圧を誘起させて、帯電している粉体を第1の電極に堆積させることを特徴とする請求項１に記載の粉体計測装置。
3. 前記振動子はＱＣＭ振動子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体計測装置。
4. 前記帯電した粉体を非接触で前記所定の電圧を印加した第1の電極上に堆積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粉体計測装置。
5. 電位変化を粉体の総帯電量で割ることにより粉体の単位質量当たりの帯電量を算出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粉体計測装置。
6. トナーを担持する現像スリーブと、
   前記現像スリーブに対向して配置された第一の面および前記第一の面とは異なる第二の面にそれぞれ電極を備える振動子を有し、当該振動子に電圧が印加されることにより帯電したトナーを前記第一の面に吸着させる吸着手段と、
   前記第一の面に吸着したトナーの質量を計測する計測手段と、を有し、
   前記第1の面の電極に所定の電圧を印加後に非接地状態として帯電しているトナーを第１の電極上に堆積して電極電位を変化せしめて電位変化が終了したのちに前記トナーの帯電量を測定することを特徴とする現像装置。
7. 感光体と、
   前記感光体に静電潜像を形成するため、前記感光体を露光する露光手段と、
   トナーを担持する現像スリーブを備え、前記静電潜像を前記現像スリーブに担持されたトナーを用いて現像する現像手段と、
   前記現像スリーブに対向して配置された第一の面および前記第一の面とは異なる第二の面にそれぞれ電極を備える振動子を有し、当該振動子に電圧が印加されることにより帯電したトナーを前記第一の面に吸着させる吸着手段と、
   前記第一の面に吸着したトナーの質量を計測する計測手段と、を有し、
   前記第1の面の電極に所定の電圧を印加後に非接地状態として帯電しているトナーを第１の電極上に堆積して電極電位を変化せしめて電位変化が終了したのちに前記トナーの帯電量を測定することを特徴とする画像形成装置。