JP2020012961A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よく予測する。【解決手段】モード制御部９８４は、測定用トナー像が現像される際に現像ローラー２３１を流れる直流電流と測定用トナー像の濃度とから、感光体ドラム２０上に形成された測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する帯電量取得動作を実行する。複数の測定用トナー像を構成する第ｎの測定用トナー像（ｎは自然数）を形成するための画像情報のライン線数をＡｎ（ＬＰＩ）、印字率をＢｎ（％）とすると、３５≦Ｂｎ≦８０かつ１０３≦Ａｎが満たされ、Ａｎ＜Ａｎ＋１かつＢｎ＞Ｂｎ＋１の関係が満たされ、Ｂｎのうちの最大値と最小値との差が１５（％）以上とされている。【選択図】図７

Description

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、シートに画像を形成する画像形成装置として、感光体ドラム（像担持体）と、現像装置と、転写部材と、を備えるものが知られている。感光体ドラム上に形成された静電潜像が、現像ニップ部において現像装置によって顕在化されると、感光体ドラム上にトナー像が形成される。転写部材によって、トナー像がシートに転写される。このような画像形成装置に適用される現像装置として、トナーおよびキャリアを含む現像剤が使用される２成分現像技術が知られている。

２成分現像においては、印字枚数、環境変動、印字モード（１ジョブあたりの連続印字枚数）および印字率などの影響を受けて、現像剤が劣化しトナー帯電量が変化するという現象が見られる。この結果、画像濃度の低下、トナーかぶりの発生やトナー飛散の増加といった問題が発生する。このような問題に対応するため、従来、印字枚数、環境変動、印字モードおよび印字率などから現像剤の帯電量変化を予測し、トナー濃度、現像バイアス、感光体の表面電位、現像ローラーの回転速度、飛散トナーを回収する吸引ファンの出力などを調整し、画像濃度の低下やトナーかぶりの悪化、トナー飛散の悪化を抑制する技術が採用されていた。

しかしながら、これらの技術は、印字枚数、環境変動、印字モードおよび印字率のそれぞれの条件下での個々の予測を組み合わせたものに過ぎず、複数の条件が複合的に変化すると、現像剤の帯電量を充分に予測することは困難であった。

このため、トナーの帯電量を更に正確に予測する技術が提案されている。特許文献１、２では、現像前の感光体ドラムの表面電位と、現像後の感光体ドラム上のトナー層の表面電位とがそれぞれ測定される一方、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量が算出される。そして、この測定された各表面電位とトナーの現像量とからトナーの帯電量が算出される。

また、特許文献３、４および５では、現像剤を担持する現像ローラーに流入する電流値が測定され、当該測定された電流値が、現像ローラーから感光体ドラムに移動したトナーの電荷量と仮定される。また、現像されたトナー層の画像濃度測定結果からトナーの現像量が算出される。そして、このトナーの電荷量とトナーの現像量とからトナーの帯電量が算出される。

更に、特許文献６に記載された画像形成装置は、現像電流検出部と、転写画像の付着量検出部と、少なくとも現像装置および転写装置を制御する制御部と、を備える。制御部は、像担持体上に付着量の異なる複数のパッチ画像を形成し、パッチ画像形成時の現像電流の変化量およびパッチ画像におけるトナー付着量の変化量に基づいて、現像装置および転写装置の動作条件を調整する。

特開２００３−３４５０７５号公報 特開２００４−３７９５２号公報 特許第５０２４１９２号明細書 特許第５２７３５４２号明細書 特許第４４８００６６号明細書 特許第５１５７６９４号明細書

特許文献１、２に記載された技術では、感光体ドラム上の表面電位を測定するために表面電位センサが必要になる。ここで、感光体ドラム上に形成されたトナー層の表面電位を測定するためには、表面電位センサを現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側に設置する必要がある。しかし、この位置に表面電位センサを設置すると、表面電位センサの表面が、現像ローラーから飛散したトナーによって汚染されやすく、長期に亘って精度良く表面電位を測定することが困難となる。

また、特許文献３、４および５に記載された技術では、現像ローラーに流入する電流が、トナー中を流れる電流に加えてキャリア中を流れる電流も含んでしまう。したがって、当該電流値からトナーの帯電量を精度よく算出することが難しい。更に、画像形成装置において印字が繰り返されることでキャリアのコート剥がれやコート汚染によってキャリアの抵抗値が変化すると、このキャリア中を流れる電流も変化する。このように、現像ローラーに流入する電流から、トナーの電荷量を正しく測定することは困難であった。

更に、特許文献６に記載された技術では、画像濃度の異なったパッチ画像が印字され、これらのパッチ画像間におけるトナー現像量の差とトナーの電荷移動によって生じる現像電流の差とを用いて、現像電流差／トナー現像量差の比からトナーの帯電量を求める方法が示されている。しかしながら、当該技術では、像担持体（感光体ドラム）と現像ローラーとの間の直流電位差（現像電位差）が調整されることで画像濃度が変化されている。この場合、トナーの移動以外の電荷移動、すなわち磁気ブラシを流れる電流がこの現像電位差の変化により変わってしまうため、トナー移動電荷に基づく現像電流を精度よく測定することができなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よく予測することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、回転され、表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置よりも前記回転方向下流側の所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転され周面にトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持するとともに前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、前記トナー像の濃度を検出する濃度検出部と、前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる直流電流を検出する電流検出部と、ドット画像によって構成される前記画像情報に応じて前記像担持体上に互いにトナー現像量の異なる複数の測定用トナー像を形成し、当該測定用トナー像が形成される際に前記電流検出部によって検出される前記直流電流と前記濃度検出部によって検出される前記測定用トナー像の濃度とから、前記像担持体上に形成された前記測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する帯電量取得動作を実行する、帯電量取得部と、を備え、前記複数の測定用トナー像を構成する第ｎの測定用トナー像（ｎは自然数）を形成するための前記画像情報のライン線数をＡ_ｎ（ＬＰＩ）、印字率をＢ_ｎ（％）とすると、３５≦Ｂ_ｎ≦８０かつ１０３≦Ａ_ｎが満たされ、Ａ_ｎ＜Ａ_ｎ＋１かつＢ_ｎ＞Ｂ_ｎ＋１の関係が満たされ、Ｂ_ｎのうちの最大値と最小値との差が１５（％）以上である。

本構成によれば、測定用トナー像を形成するための画像情報のライン線数および印字率が所定の関係を満たすことで、磁気ブラシ電流の影響を抑制しながら、トナーの移動に起因する現像電流（直流電流）を精度よく取得することができる。この結果、取得された現像電流および測定用トナー像の濃度から、トナーの帯電量を精度よく予測することができる。この結果、現像装置の現像剤交換の要否や現像バイアスの調整の必要性を精度良く判断することができる。

上記の構成において、前記帯電量取得部は、前記複数の測定用トナー像間における前記現像電流の差分に対する前記画像濃度の差分から前記トナーの帯電量を取得することが望ましい。

本構成によれば、前記現像電流の差分に対する前記画像濃度の差分の比から、トナーの帯電量を精度良く予測することができる。

上記の構成において、前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体であることが望ましい。

本構成によれば、現像電流が流れやすいアモルファスシリコン感光体を用いた場合でも、トナーの帯電量を精度よく予測することができる。

上記の構成において、前記帯電量取得動作において取得されたトナーの帯電量に応じて、前記現像バイアスの直流電圧を制御するバイアス制御部を更に備えることが望ましい。特に、前記バイアス制御部は、前記取得されたトナーの帯電量が所定の閾値よりも小さい場合には前記像担持体の背景部電位と前記現像バイアスの直流電圧との差が大きくなるように前記直流電圧を制御し、前記取得されたトナーの帯電量が前記閾値よりも大きい場合には前記像担持体の背景部電位と前記現像バイアスの直流電圧との差が小さくなるように前記直流電圧を制御することが望ましい。

本構成によれば、予測されたトナーの帯電量に応じて、現像バイアスの直流電圧を制御することで、トナーかぶりおよびキャリア現像のマージンを拡げ、安定した画像形成を行うことができる。

本発明によれば、二成分現像方式が適用された現像装置を含む画像形成装置において、トナーの帯電量を精度よく予測することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図および制御部の電気的構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像動作を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る像担持体および現像ローラーの電位の大小関係を示す模式図である。 像担持体上に形成される測定用トナー像の一例である。 図４Ａに示される測定用トナー像の周辺における現像ローラーと感光体ドラムとの間の電位関係を示す模式図である。 像担持体上に形成される測定用トナー像の一例である。 図５Ａに示される測定用トナー像の周辺における現像ローラーと感光体ドラムとの間の電位関係を示す模式図である。 印字率およびライン線数を変化させた場合の複数のドット画像を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の制御部が実行する帯電量測定モードのフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを例示する。画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等であってもよい。また、画像形成装置は、単色（モノクロ）画像を形成するものでもよい。

図１は、画像形成装置１０の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置１０は、箱形の筐体構造を備える装置本体１１を備える。この装置本体１１内には、シートＰを給紙する給紙部１２、給紙部１２から給紙されたシートＰに転写するトナー像を形成する画像形成部１３、前記トナー像が一次転写される中間転写ユニット１４（転写部）、画像形成部１３にトナーを補給するトナー補給部１５、及び、シートＰ上に形成された未定着トナー像をシートＰに定着する処理を施す定着部１６が内装されている。さらに、装置本体１１の上部には、定着部１６で定着処理の施されたシートＰが排紙される排紙部１７が備えられている。

装置本体１１の上面の適所には、シートＰに対する出力条件等を入力操作するための図略の操作パネルが設けられている。この操作パネルには、電源キーや出力条件を入力するためのタッチパネルや各種の操作キーが設けられている。

装置本体１１内には、さらに、画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びるシート搬送路１１１が形成されている。シート搬送路１１１には、適所にシートを搬送する搬送ローラー対１１２が設けられている。また、シートのスキュー矯正を行うと共に、後述する二次転写のニップ部に所定のタイミングでシートを送り込むレジストローラー対１１３が、シート搬送路１１１における前記ニップ部の上流側に設けられている。シート搬送路１１１は、シートＰを給紙部１２から排紙部１７まで、画像形成部１３及び定着部１６を経由して搬送させる搬送路である。

給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２、及び給紙ローラー対１２３を備える。給紙トレイ１２１は、装置本体１１の下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚のシートＰが積層されたシート束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１に貯留されたシート束Ｐ１の最上面のシートＰを１枚ずつ繰り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。

給紙部１２は、装置本体１１の、図１に示す左側面に取り付けられる手差し給紙部を備える。手差し給紙部は、手差しトレイ１２４、ピックアップローラー１２５、及び給紙ローラー対１２６を備える。手差しトレイ１２４は、手差しされるシートＰが載置されるトレイであり、手差しでシートＰを給紙する際、図１に示すように、装置本体１１の側面から開放される。ピックアップローラー１２５は、手差しトレイ１２４に載置されたシートＰを繰り出す。給紙ローラー対１２６は、ピックアップローラー１２５によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。

画像形成部１３は、シートＰに転写するトナー像を形成するものであって、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットを備える。この画像形成ユニットとして、本実施形態では、後述する中間転写ベルト１４１の回転方向上流側から下流側に向けて（図１に示す左側から右側へ）順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３Ｂｋが備えられている。各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２０（像担持体）と、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラー２４及びクリーニング装置２５とを備える。また、各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋ共通の露光装置２２が、画像形成ユニットの下方に配置されている。

感光体ドラム２０は、その軸回りに回転駆動され、その表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する。この感光体ドラム２０としては、一例として、公知のアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体ドラムや有機（ＯＰＣ）感光体ドラムが用いられる。帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面を所定の帯電電位に均一に帯電する。帯電装置２１は、帯電ローラーと、前記帯電ローラーに付着したトナーを除去するための帯電クリーニングブラシとを備える。露光装置２２は、帯電装置２１よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側に配置され、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有する。露光装置２２は、前記帯電電位に均一に帯電された感光体ドラム２０の表面に、画像データ（所定の画像情報）に基づき変調された光を照射して露光することで、静電潜像を形成する。

現像装置２３は、露光装置２２よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側の所定の現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において感光体ドラム２０に対向して配置される。現像装置２３は、回転され周面にトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持するとともに感光体ドラム２０にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラー２３１を含む。

一次転写ローラー２４は、中間転写ユニット１４に備えられている中間転写ベルト１４１を挟んで感光体ドラム２０とニップ部を形成する。更に、一次転写ローラー２４は、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１４１上に一次転写する。クリーニング装置２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２０の周面を清掃する。

中間転写ユニット１４は、画像形成部１３とトナー補給部１５との間に設けられた空間に配置され、中間転写ベルト１４１と、図略のユニットフレームにて回転可能に支持された駆動ローラー１４２と、従動ローラー１４３と、バックアップローラー１４６と、濃度センサ１００と、を備える。中間転写ベルト１４１は、無端状のベルト状回転体であって、その周面側が各感光体ドラム２０の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラー１４２及び従動ローラー１４３、１４６に架け渡されている。中間転写ベルト１４１は駆動ローラー１４２の回転により周回駆動される。従動ローラー１４３の近傍には、中間転写ベルト１４１の周面上に残存したトナーを除去するベルトクリーニング装置１４４が配置されている。濃度センサ１００（濃度検出部）は、ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋよりも下流側において中間転写ベルト１４１に対向して配置されており、中間転写ベルト１４１上に形成されたトナー像の濃度を反射光によって検出する（反射式）。なお、他の実施形態において、濃度センサ１００は、感光体ドラム２０上のトナー像の濃度を検出するものでもよく、また、シートＰ上に定着されたトナー像の濃度を検出するものでもよい。

駆動ローラー１４２に対向して、中間転写ベルト１４１の外側には、二次転写ローラー１４５が配置されている。二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１の周面に圧接されて、駆動ローラー１４２との間で転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト１４１上に一次転写されたトナー像は、給紙部１２から供給されるシートＰに、転写ニップ部において二次転写される。すなわち、中間転写ユニット１４および二次転写ローラー１４５は、感光体ドラム２０上に担持されたトナー像をシートＰに転写する転写部として機能する。また、駆動ローラー１４２には、その周面を清掃するためのロールクリーナー２００が配置されている。

トナー補給部１５は、画像形成に用いられるトナーを貯留するものであり、本実施形態ではマゼンタ用トナーコンテナ１５Ｍ、シアン用トナーコンテナ１５Ｃ、イエロー用トナーコンテナ１５Ｙ及びブラック用トナーコンテナ１５Ｂｋを備える。これらトナーコンテナ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋは、それぞれＭ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色の補給用トナーを貯留するものである。コンテナ底面に形成されたトナー排出口１５Ｈから、Ｍ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色に対応する画像形成ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋの現像装置２３に各色のトナーが補給される。

定着部１６は、内部に加熱源を備えた加熱ローラー１６１と、加熱ローラー１６１に対向配置された定着ローラー１６２と、定着ローラー１６２と加熱ローラー１６１とに張架された定着ベルト１６３と、定着ベルト１６３を介して定着ローラー１６２と対向配置され定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６４とを備えている。定着部１６へ供給されたシートＰは、前記定着ニップ部を通過することで、加熱加圧される。これにより、前記転写ニップ部でシートＰに転写されたトナー像は、シートＰに定着される。

排紙部１７は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹部の底部に排紙されたシートＰを受ける排紙トレイ１７１が形成されている。定着処理が施されたシートＰは、定着部１６の上部から延設されたシート搬送路１１１を経由して、排紙トレイ１５１へ向けて排紙される。

＜現像装置について＞
図２は、本実施形態に係る現像装置２３の断面図および制御部９８０の電気的構成を示したブロック図である。現像装置２３は、現像ハウジング２３０と、現像ローラー２３１と、第１スクリューフィーダー２３２と、第２スクリューフィーダー２３３と、規制ブレード２３４とを備える。現像装置２３には、二成分現像方式が適用されている。

現像ハウジング２３０には、現像剤収容部２３０Ｈが備えられている。現像剤収容部２３０Ｈには、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が収容されている。また、現像剤収容部２３０Ｈは、現像剤が現像ローラー２３１の軸方向の一端側から他端側に向かう第１搬送方向（図２の紙面と直交する方向、後から前に向かう方向）に搬送される第１搬送部２３０Ａと、軸方向の両端部において第１搬送部２３０Ａに連通され、第１搬送方向とは逆の第２搬送方向に現像剤が搬送される第２搬送部２３０Ｂとを含む。第１スクリューフィーダー２３２および第２スクリューフィーダー２３３は、図２の矢印Ｄ２２、Ｄ２３方向に回転され、それぞれ、現像剤を第１搬送方向および第２搬送方向に搬送する。特に、第１スクリューフィーダー２３２は、現像剤を第１搬送方向に搬送しながら、現像ローラー２３１に現像剤を供給する。

現像ローラー２３１は、現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において、感光体ドラム２０に対向して配置されている。現像ローラー２３１は、回転されるスリーブ２３１Ｓと、スリーブ２３１Ｓの内部に固定配置された磁石２３１Ｍとを備える。磁石２３１Ｍは、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２およびＳ３極を備える。Ｎ１極は主極とし機能し、Ｓ１極およびＮ２極は搬送極として機能し、Ｓ２極は剥離極として機能する。また、Ｓ３極は、汲み上げ極および規制極として機能する。一例として、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極およびＳ３極の磁束密度は、５４ｍＴ、９６ｍＴ、３５ｍＴ、４４ｍＴおよび４５ｍＴに設定される。現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｓは、図２の矢印Ｄ２１方向に回転される。現像ローラー２３１は、回転され、現像ハウジング２３０内の現像剤を受け取って現像剤層を担持し、感光体ドラム２０にトナーを供給する。なお、本実施形態では、現像ローラー２３１は、感光体ドラム２０と対向する位置において、同方向（ウィズ方向）に回転する。

規制ブレード２３４（層厚規制部材）は、現像ローラー２３１に所定の間隔をおいて配置され、第１スクリューフィーダー２３２から現像ローラー２３１の周面上に供給された現像剤の層厚を規制する。

現像装置２３を備える画像形成装置１０は、更に、現像バイアス印加部９７１と、駆動部９７２と、電流計９７３（電流検出部）と、制御部９８０とを備える。制御部９８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。

現像バイアス印加部９７１は、直流電源と交流電源とから構成され、後記のバイアス制御部９８２からの制御信号に基づき、現像装置２３の現像ローラー２３１に、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加する。

駆動部９７２は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、後記の駆動制御部９８１からの制御信号に応じて、現像動作時に、感光体ドラム２０に加え、現像装置２３内の現像ローラー２３１および第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。

電流計９７３は、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる直流電流を検出する。

制御部９８０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２、記憶部９８３およびモード制御部９８４を備えるように機能する。

駆動制御部９８１は、駆動部９７２を制御して、現像ローラー２３１、第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。また、駆動制御部９８１は、不図示の駆動機構を制御して、感光体ドラム２０を回転駆動させる。

バイアス制御部９８２は、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０にトナーが供給される現像動作時に、現像バイアス印加部９７１を制御して、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間に直流電圧および交流電圧の電位差を設ける。前記電位差によって、トナーが現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に移動される。

記憶部９８３は、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２およびモード制御部９８４によって参照される各種の情報を記憶している。一例として、現像ローラー９８１の回転数や環境に応じて調整される現像バイアスの値などが記憶されている。また、記憶部９８３は、複数の測定用トナー像を形成する際の各トナー像に応じて設定された印字率およびライン線数を格納している。なお、記憶部９８３に格納されるデータは、グラフやテーブルなどの形式でもよい。

モード制御部９８４（帯電量取得部）は、後記の帯電量測定モード（帯電量取得動作）を実行する。モード制御部９８４は、帯電量測定モードにおいて、感光体ドラム２０、帯電装置２１、露光装置２２および現像装置２３を制御しながら、感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像を形成する。そして、モード制御部９８４は、各測定用トナー像の現像時に現像ローラー２３１を流れる現像電流（直流電流）と各測定用トナー像の濃度測定結果とからトナーの帯電量を取得（予測）する。

図３Ａは、本実施形態に係る画像形成装置１０の現像動作の模式図、図３Ｂは、感光体ドラム２０および現像ローラー２３１の電位の大小関係を示す模式図である。図３Ａを参照して、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間に、現像ニップ部ＮＰが形成されている。現像ローラー２３１上に担持されるトナーＴＮおよびキャリアＣＡは磁気ブラシを形成する。現像ニップ部ＮＰにおいて、磁気ブラシからトナーＴＮが感光体ドラム２０側に供給され、トナー像ＴＩが形成される。図３Ｂを参照して、感光体ドラム２０の表面電位は、帯電装置２１によって、背景部電位Ｖ０（Ｖ）に帯電される。その後、露光装置２２によって露光光が照射されると、感光体ドラム２０の表面電位が、印刷される画像に応じて背景部電位Ｖ０から最大で画像部電位ＶＬ（Ｖ）まで変化される。一方、現像ローラー２３１には、現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃが印加されるとともに、直流電圧Ｖｄｃに不図示の交流電圧が重畳されている。

このような反転現像方式の場合、表面電位Ｖ０と現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の背景部へのトナーかぶりを抑制する電位差である。一方、露光後の表面電位ＶＬと現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の画像部に、プラス極性のトナーを移動させる現像電位差となる。更に、現像ローラー２３１に印加される交流電圧によって、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へのトナーの移動が促進される。

一方、個々のトナーは、現像ハウジング２３０内で循環搬送される間に、キャリアとの間で摩擦帯電する。それぞれのトナーの帯電量は、上記の現像バイアスによって感光体ドラム２０側に移動するトナー量（現像量）に影響する。したがって、画像形成装置１０においてトナーの帯電量が精度よく予測することが可能になると、印字枚数、環境変動、印字モードおよび印字率などに応じて現像バイアスやトナー濃度を調整することで、良好な画質を維持することができる。このため、従来からトナーの帯電量を精度よく予測することが望まれていた。

＜トナー帯電量の予測について＞
本発明者は、上記の様な状況に鑑み鋭意検討し続けた結果、感光体ドラム２０上に測定用トナー像を形成するための印字率およびライン線数が所定の条件を満たすことで、磁気ブラシ電流の影響を極力小さくできることを新たに知見した。

いわゆるドット画像で形成されたハーフトーン画像の場合、白地部分（背景部）にはトナーを現像ローラー２３１側へ移動させる電界が形成される。この際、トナーの移動によって生じる電流と、キャリアとトナーとによって構成される磁気ブラシを通して流れる電流との双方が発生する。逆に、画像部分には上記とは逆方向のトナーの移動電流と磁気ブラシ電流とがそれぞれ流れる。

ここで、本実施形態ではトナーの帯電量を精度良く予測するために、印字率を変化させた画像パターンを複数種使用する。この際、印字率を変化させると、白地部分と画像部分との比率が変化する。上記のように、白地部分では画像部分とは逆方向の電流が流れる。このため、白地部分が増加すると、画像部分の減少に伴うトナーの移動電流の低下以上に、現像電流が低下することになる。この白地部分に流れる現像電流は、磁気ブラシを流れる電流（磁気ブラシ電流）とトナー移動による電流（トナー移動電流）とに分けられるが、磁気ブラシのインピーダンスが低いと、磁気ブラシ電流の比率が高くなり、逆に、磁気ブラシのインピーダンスが高いと、トナー移動電流の比率が高くなる。このような傾向をもつ現像電流において、たとえば、現像ローラー２３１上のゴースト現象を抑制するために、磁気ブラシのインピーダンスを低く設定すると、ノイズとなる白地部分に流れる電流が大きくなり、トナーの帯電量の予測が更に困難になる。そこで、白地部分に流れる現像電流が大きい場合でも、精度良くトナーの帯電量を予測する技術が求められた。特に、感光体が高誘電のアモルファスシリコン感光体の場合には、より現像電流が流れやすいため、当該課題は大きくなる。

そこで、本発明者は、画像パターン（測定用トナー像）の現像時に、白地部分に流れる現像電流を極力小さくし、現像電流をほぼトナーの移動電流とすることを探求した。まず、白地部分に流れる電流を抑制する方法として、本発明者は、一定の印字率の範囲であればライン線数が現像電流に寄与することを知見した。この場合、エッジ効果を利用することで、白紙部分に流れる電流を抑制する。具体的には、印字率が３５〜８０％の範囲にあり、ライン線数が１０３ＬＰＩ（Line Per Inch）以上である場合に、エッジ効果が強くなり、白地部分に流れ込む電流が抑制される（後記で更に詳述）。印字率およびライン線数がこの範囲に設定されれば、複数種の異なる印字率の画像パターンを印字（現像）し、その時に流れる現像電流およびトナー現像量（画像濃度）から、トナーの帯電量を精度よく予測することが可能となる。

後記の実施例でも詳述するとおり、印字率が８０％よりも高い場合、反射式の濃度センサ１００では、トナーの現像量に応じた濃度を精度よく検出することが難しく、トナーの帯電量予測に誤差が出やすい。また、印字率が８０％を超えると、トナー現像量の変化に対して反射濃度の変化が小さくなる。この結果、トナーの帯電量予測にばらつきが生じやすくなる。また、印字率が３５％よりも低い場合、トナーの現像量が少ないため、画像濃度の測定ばらつきの影響を受けやすくなる。このため、印字率は３５％以上８０％以下の範囲に設定されることが好ましい。また、印字率３５％未満の場合、感光体ドラム２０の表面電位や露光装置２２から照射される露光光のむら等の影響を受けると、画像濃度の測定にも影響しやすく、トナーの帯電量の計算結果がばらつきやすくなる。この様に、トナーの帯電量予測の繰り返し精度を上げるためには、印字率が一定の範囲に設定されることが望ましい。

また、複数の画像パターン同士の印字率の差が小さいと、測定ばらつきの影響を受けやすいため、複数の画像パターン（測定用トナー像）における印字率の最大値と最小値との差は１５％以上に設定されることが望ましい。この場合、一例として、トナーの帯電量予測精度を９５％以上、標準偏差平均を０．０１％に確保することが可能となる。

ここで、トナーの帯電量の測定ばらつきを抑制しつつ、更に、測定精度を上げるために、たとえば、第１の画像パターンのライン線数をＡ_１、印字率をＢ１、第２の画像パターンのライン線数をＡ_２、印字率をＢ_２とした時、Ａ_１＜Ａ_２、かつＢ_１＞Ｂ_２の関係が満たされることが好ましい。この結果、一例として、トナー帯電量の測定精度を９８％以上に設定することができる。

＜トナーの帯電量の予測効果について＞
本実施形態では、現像ローラー２３１に流れる現像電流およびトナー現像量を測定することで、トナーの帯電量が予測される。特に、２種類以上の印字率の異なるドット潜像が用いられ、当該ドット潜像を形成するライン線数と印字率が所定の関係を満たすことで、精度の高いトナー帯電量の予測が可能となる。この際、トナーの帯電量を予測するために、感光体ドラム２０上の表面電位を測定する表面電位センサを備える必要がない。このため、表面電位センサの汚れの影響を受けることなく、安定してトナーの帯電量を予測することが可能になる。このため、画像形成装置１０において印字される画像濃度が低下した場合、現像装置２３のトナー濃度を上昇させトナーの帯電量を低下させることで画像濃度を増大させることが望ましいか、現像ニップ部ＮＰにおける現像電位差（Ｖｄｃ−ＶＬ）を増大させることで画像濃度を増大させることが望ましいかの選択が容易となる。

一般的に、画像形成装置１０において画像濃度が低下する原因は、「現像電位差の低下」、「規制ブレード２３４を通過する現像剤の搬送量低下」、「キャリア抵抗の上昇」、「トナー帯電量の上昇」などが考えられる。この中で、トナー帯電量の上昇以外の要因が原因の画像濃度低下に対して、トナーの帯電量を低下させるためにトナー濃度を上昇させてしまうと、新たにトナー飛散などの不具合が発生する可能性がある。トナー帯電量の上昇が原因の画像濃度低下に対しては、トナー濃度を上昇させることでトナー帯電量を低下させることが望ましく、その他の要因が原因の画像濃度低下に対しては、現像電界（現像バイアス）を増大することが好ましい。また、トナー帯電量を把握することで、二次転写ローラー１４５に付与される転写電流の最適化も可能となるため、画像形成装置１０のシステム全体をより安定させることが可能となる。

＜印字パターンと現像電流との関係について＞
図４Ａは、感光体ドラム２０上に形成される測定用トナー像（画像パターン）の一例である。図４Ｂは、図４Ａに示される測定用トナー像の周辺における現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の電位関係を示す模式図である。同様に、図５Ａは、感光体ドラム２０上に形成される測定用トナー像の一例である。図５Ｂは、図５Ａに示される測定用トナー像の周辺における現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の電位関係を示す模式図である。

図４Ａに示される画像パターンでは、矩形状の白黒画像が主走査方向および副走査方向に沿ってそれぞれ交互に配置されている。一方、図５Ａに示される画像パターンでは、左右（主走査方向）に大きな白黒画像が隣接して配置されている。いずれの画像パターンでも、白地部分は背景であり、黒部分が画像に相当する。

図４Ａおよび図４Ｂを参照して、白黒画像が交互に繰り返す場合は、白地部分から画像部分への電気力線の回り込みが発生し、白地部分から現像ローラー２３１へ向かう電気力線の数は少ない。一方、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、左右に白黒の画像パターンが分けて配置された場合は、白地部分から現像ローラー２３１に多くの電気力線が向かう。この違いが、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流にも影響する。一例として、白黒画像が交互に並ぶ図４Ａ、図４Ｂの画像パターンでは、感光体ドラム２０の表面電位の平均は１４５（Ｖ）であり、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間の電位差は１７０−１４５＝２５（Ｖ）となる。

一方、図５Ａ、図５Ｂの画像パターンのように白黒画像が左右に分けられている場合、一例として、白地部分では感光体ドラム２０から現像ローラー側へ１００Ｖの電位差が形成され、画像部分では、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０側へ１５０Ｖの電位差が形成される。なお、図４Ａのように白黒が交互に配置される場合、平均の電位差で見れば、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へ向かう電位差が２５Ｖあるだけで、白地部分から現像ローラー２３１へ向かう電位差は無い。なお、図４Ｂでは、白地部分の面積が少し広いため、白地部分から現像ローラー２３１へ向かう電気力線が発生している。

すなわち、図４Ａに示すように画像部分および白地部分の面積が小さい場合には、現像ローラー２３１上の磁気ブラシを通して感光体ドラム２０の白地部分から現像ローラー２３１へ流れる電流は、２５Ｖの電位差に対して流れる僅かな電流となる。ただし、白地部分から画像部分へは回り込み電界が発生しているため、この電界に応じてトナーが磁気ブラシから画像部分へ移動する。その結果、トナーの移動に伴って発生する電流は、現像量（現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へのトナー移動量）に応じて変化する。この様に、図４Ａに示す画像パターンのように白黒画像が繰り返し配置される場合は、白地部分に流れる電流は非常に少ないものとなる。本実施形態では、所定のドット画像において当該作用効果が発現されることを好適に利用している。

＜印字率（％）とライン線数（ＬＰＩ）について＞
図６は、印字率およびライン線数を変化させた場合の複数のドット画像を示す模式図である。図６では、７種類のドット画像が示されており、上３つのドット画像はライン線数１３１ＬＰＩ（Line Per Inch）、下５つのドット画像はライン線数１５５ＬＰＩのドット画像である。また、上下のドット画像ともに左から右に向かって印字率が増大している。また、上下のドット画像において印字率の大小を揃えるために、左右方向のドット画像の位置を印字率に応じて配置している。たとえば、上段中央のライン線数１３１ＬＰＩ、印字率３６．７％のドット画像よりも下段左から２番目のライン線数１５５ＬＰＩ、印字率３７．２％のドット画像を僅かに右にずらして示している。

上記のとおり、白地部分が広いと白地部分に電流が流れやすく、白地部分が狭いとエッジ電界の影響が強くなって電流が流れにくくなる。ここで、同じライン線数でも印字率を増やすと白地部分が小さくなるためエッジ電界が強くなる（図７の１３１ＬＰＩ、１５５ＬＰＩの各パターン画像参照）。一方、同じ印字率でもライン線数を増やすと、全体の白地部分の面積は同じだが、１つ１つの白地部分が小さくなるためエッジ電界が強くなる（図７の左３列の上下のパターン画像同士参照）。このため、ライン線数を大きく設定すると同時に印字率を減らすとエッジ電界の効果が相殺しあうため、エッジ電界による影響を小さくすることができる。本実施形態では、トナーの帯電量を測定するための測定用トナー像（パッチ画像）の形成時に、このライン線数と印字率との好適な関係を利用している。このため、磁気ブラシ電流の影響を抑制しながら、トナーの移動に起因する現像電流（直流電流）を精度よく取得することができる。この結果、取得された現像電流および測定用トナー像の濃度から、トナーの帯電量を精度よく予測することができる。

＜トナーの帯電量測定モードについて＞
図７は、本実施形態に係る画像形成装置１０において実行される帯電量測定モードのフローチャートである。

図７を参照して、モード制御部９８４が帯電量測定モードを開始すると（ステップＳ１）、モード制御部９８４は複数の測定用トナー像を形成するための変数ｎをｎ＝１に設定する（ステップＳ２）。そして、モード制御部９８４は、予め記憶部９８３に格納されているｎ＝１に対応する画像１を選択する（ステップＳ３）。記憶部９８３には、画像ｎを形成するためのライン線数および印字率に関する情報が格納されている。当該情報は、前述の条件を満たすように格納されている。次に、モード制御部９８４は、露光装置２２（図１）、駆動制御部９８１およびバイアス制御部９８２を制御して、予め設定された現象バイアスを現像ローラー２３１に印加した状態で現象ローラー２３１を１回転以上回転させた後、感光体ドラム２０上に画像１に対応する測定用トナー像の静電潜像を形成する。感光体ドラム２０の回転に伴って、当該測定用トナー像が感光体ドラム２０と現像ローラー２３１とが対向する現像ニップ部ＮＰを通過する際に、静電潜像にトナーが供給され、測定用トナー像が現像される（ステップＳ４）。この現像動作時に、電流計９７３によって現像電流（直流電流）が測定される（ステップＳ５）。

その後、当該トナー像が感光体ドラム２０から中間転写ベルト１４１に転写される（ステップＳ６）。そして、当該測定用トナー像の画像濃度が濃度センサ１００によって測定され（ステップＳ７）、ステップＳ５で測定された現像電流の値とともに、取得された画像濃度が記憶部９８３に記憶される（ステップＳ８）。

次に、モード制御部９８４は、複数の測定用トナー像を形成するための変数ｎが予め設定された規定回数Ｎに到達したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、ｎ≠Ｎの場合（ステップＳ９でＮＯ）には、ｎの値が１つカウントアップされ（ｎ＝ｎ＋１、ステップＳ１０）、ステップＳ３からＳ９までが繰り返される。なお、帯電量測定の精度を高くするためには、規定回数Ｎ＝２以上であることが望ましく、３≦Ｎに設定されることが更に望ましい。一方、ｎ＝Ｎの場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、モード制御部９８４が、トナーの帯電量を推定し（ステップＳ１１）、帯電量測定モードを終了する（ステップＳ１２）。

なお、一例として、Ｎ＝２の場合に、ステップＳ５において測定されるｎ＝１、２の現像電流がそれぞれ、Ｉ１、Ｉ２と定義される。またステップＳ７において測定されるｎ＝１、２の画像濃度がそれぞれ、ＩＤ１、ＩＤ２と定義される。この際、トナーの帯電量は、以下の式１から得られる傾きａに相当する。
傾きａ＝（Ｉ１−Ｉ２）／（ＩＤ１−ＩＤ２） ・・・（式１）
上記の傾きａは、横軸を画像濃度ＩＤ、縦軸を現像電流Ｉとして、ｎ＝１、２におけるデータ（ＩＤ、Ｉ）をそれぞれプロットした場合の２点を通る直線の傾きに相当する。なお、Ｎ＝３以上の条件にてトナーの帯電量を測定する場合には、最小二乗法で求めた１次式の近似直線の傾きａをトナーの帯電量とする。なお、図７に示される帯電量測定モードは、図１の各色の現像装置２３に対してそれぞれ実行されてもよく、またモード実行中に設定される測定用トナー像のライン線数および印字率は共通するものでも現像装置２３毎に固有の値に設定してもよい。

なお、濃度センサ１００が主走査方向（感光体ドラム２０の軸方向）において複数配置され、当該濃度センサ１００の位置に応じて測定用トナー像がそれぞれ形成されることが更に望ましい。すなわち、感光体ドラム２０の軸方向の両端部に対応してそれぞれ測定用トナー像が形成される場合、現像装置２３（現像ローラー２３１）の両端部におけるトナー帯電量をそれぞれ予測することができる。そして、この両端部でのトナー帯電量の差が予め設定された閾値よりも大きい場合には、現像装置２３内での荷電性能が悪化している可能性がある。したがって、モード制御部９８４は、画像形成装置１０の不図示の表示部などを通じて、現像装置２３の交換や、現像剤の交換を促すことが可能となる。

更に、画像形成装置１０が製造後に工場から出荷される時と、画像形成装置１０の使用場所において実行される本体セットアップ時に、トナーの帯電量測定モードがそれぞれ実行されることが望ましい。この結果、画像形成装置１０の休止期間中の影響を予測する事も可能になる。すなわち、現像剤は、休止期間が長いと帯電量が低くなる傾向にあり、この傾向は放置された期間や環境によってそのレベルが異なることが多い。したがって、工場出荷時および本体セットアップ時のトナーの帯電量がそれぞれ測定されることで、現像剤の放置による劣化状態が予測され、放置時間が非常に長い場合や劣悪環境に放置されていた場合は、この２つのトナー帯電量（工場出荷時と本体セットアップ時のトナー帯電量）の差が大きく検出される。この様な場合には、上記と同様に使用場所において現像剤の入れ替えを促すことができる。

一方、工場出荷時および本体セットアップ時のトナー帯電量が低くても、両者のトナー帯電量の差が小さい場合には、現像剤が劣化している可能性は低い。このため、使用場所において現像剤を入れ替える必要はなく、トナー濃度や現像条件（現像バイアスなど）を調整することで、画質を向上させることができる。以上のように、本実施形態に係る帯電量測定モードが、画像形成装置１０が使用されない状態で所定の期間放置された後に実行されることで、現像剤の状態変化を把握することが可能となる。

以上のように、本実施形態に係るトナー帯電量測定モードでは、感光体ドラム２０上の電位を測定する表面電位センサを用いることなく、現像装置２３に収容されるトナーの帯電量を取得することができる。この結果、現像装置２３の現像剤交換の要否や現像バイアスの調整の必要性を精度良く判断することができる。

＜現像バイアス制御モードについて＞
更に、本実施形態では、バイアス制御部９８２は現像バイアス制御モードを実行することができる。本モードでは、バイアス制御部９８２は、帯電量測定モードにおいて取得されたトナーの帯電量に応じて、画像形成時における現像バイアスの直流電圧の値を制御する。前述のように、図３Ｂの感光体ドラム２０の表面電位Ｖ０と現像ローラー２３１に印加される現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の背景部へのトナーかぶりを抑制する電位差である。すなわち、｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜が大きいほどトナーかぶりが少なくなる。一方、｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜が大きくなると、（−）マイナスに帯電しているキャリアが現像ローラー２３１から感光体ドラム２０側に移動する、いわゆるキャリア現像が発生しやすくなる。したがって、バイアス制御部９８２は、測定されたトナーの帯電量が所定の閾値よりも小さい場合（帯電量が低い場合）には、キャリア現像が発生しにくいため、トナーかぶりの抑制を優先させ、｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜が大きくなるように直流電圧Ｖｄｃを制御する。一方、測定されたトナーの帯電量が所定の閾値よりも大きい場合（帯電量が高い場合）には、トナーかぶりが発生しにくいため、バイアス制御部９８２はキャリア現像の抑制を優先させ、｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜が小さくなるように直流電圧Ｖｄｃを制御する。このように、トナーの帯電量に応じて、現像バイアスの直流成分を制御することで、トナーかぶりおよびキャリア現像のマージン（ラチチュード）を拡げ、安定した画像形成を行うことができる。

以上のように、本実施形態では、測定用トナー像を形成するための画像情報のライン線数および印字率が所定の関係を満たすことで、磁気ブラシ電流の影響を抑制しながら、トナーの移動に起因する現像電流（直流電流）を精度よく取得することができる。この結果、取得された現像電流および測定用トナー像の濃度から、トナーの帯電量を精度よく予測することができる。この結果、現像装置２３の現像剤交換の要否や現像バイアスの調整の必要性を精度良く判断することができる。

また、本実施形態では、モード制御部９８４は、複数の測定用トナー像間における現像電流の差分に対する画像濃度の差分からトナーの帯電量を取得する。このような構成によれば、現像電流の差分に対する画像濃度の差分から、トナーの帯電量を精度良く予測することができる。

更に、本実施形態では、感光体ドラム２０は、アモルファスシリコン感光体であることが望ましい。このような構成によれば、現像電流が流れやすいアモルファスシリコン感光体を用いた場合でも、トナーの帯電量を精度よく予測することができる。

また、本実施形態では、帯電量取得動作において取得されたトナーの帯電量に応じて、現像バイアスの直流電圧を制御するバイアス制御部９８２を更に備える。特に、バイアス制御部９８２は、前記取得されたトナーの帯電量が所定の閾値よりも小さい場合には前記感光体ドラム２０の背景部電位と現像バイアスの直流電圧との差が大きくなるように現像バイアスの直流電圧を制御し、前記取得されたトナーの帯電量が前記閾値よりも大きい場合には感光体ドラム２０の背景部電位と現像バイアスの直流電圧との差が小さくなるように前記直流電圧を制御する。このような構成によれば、予測されたトナーの帯電量に応じて、現像バイアスの直流電圧を制御することで、トナーかぶりおよびキャリア現像のマージンを拡げ、安定した画像形成を行うことができる。

以下、実施例を挙げて本発明の実施形態につき更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施した比較実験での各実験条件は以下のとおりである。

＜共通実験条件＞
・プリント速度：５５枚／分
・感光体ドラム２０：アモルファスシリコン感光体（α−Ｓｉ）
・現像ローラー２３１：外径２０ｍｍ、表面形状ローレット溝加工、周方向に沿って８０列の凹部（溝）が形成されている。
・規制ブレード２３４：ＳＵＳ４３０製、磁性、厚み１．５ｍｍ
・規制ブレード２３４後の現像剤搬送量：３００ｇ／ｍ^２
・現像ローラー２３１の感光体ドラム２０に対する周速：１．８（対向位置でトレール方向）
・感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間の距離：０．３０ｍｍ
・感光体ドラム２０の白地部（背景部）電位Ｖ０：＋２７０Ｖ
・感光体ドラム２０の画像部電位ＶＬ：＋２０Ｖ
・現像ローラー２３１の現像バイアス：周波数＝４．２ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％、Ｖｐｐ＝１０００Ｖの交流電圧矩形波、Ｖｄｃ（直流電圧）＝２００Ｖ
・トナー：正帯電極性トナー、体積平均粒子径６．８μｍ、トナー濃度６％
・キャリア：体積平均粒子径３５μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア。なお、インピーダンスを調整するために、コート厚、導電剤量、コアの表面処理などを変更している。

＜現像剤について＞
トナーは粉砕型トナー、コアシェル構造のトナーのどちらであっても同様の効果が確認されている。また、トナー濃度についても、３％から１２％までの範囲で同様の効果が奏されることが確認された。交流電界によるトナーの移動は、磁気ブラシが細かいほどより顕著に起こりやすいことから、キャリアの体積平均粒子径は４５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。また、フェライトキャリアよりも真比重の小さい、樹脂キャリアの方がより好ましい。

＜キャリアについて＞
キャリアは、体積平均粒子径３５μｍのフェライトコアにシリコンやフッ素などをコーティングしたものであり、具体的には以下の手順で作成した。キャリアコアＥＦ−３５（パウダーテック社製）１０００重量部に、シリコン樹脂ＫＲ−２７１（信越化学社製）２０質量部をトルエン２００質量部に溶解させて、塗布液を作製する。そして、流動層塗布装置により、塗布液を噴霧塗布した後、２００℃で６０分間熱処理して、キャリアを得た。この塗布液の中に、導電剤や荷電制御剤をそれぞれコート樹脂１００部に対し、０〜２０部の範囲で混合し、分散させることで、抵抗調整・帯電調整を行なっている。

表１に、実験番号１〜３６までの各実験条件および評価結果を示す。各実験では、画像１（第１の測定用トナー像、ｎ＝１）および画像２（第２の測定用トナー像、ｎ＝２）を形成するためのライン線数（ＬＰＩ）および印字率（％）が示されている。また、画像１と画像２との間の印字率の差が、「印字率差（％）」として算出されている。更に、「計算帯電量」とは、図７に示される帯電量測定モードのステップＳ１１において算出されたトナーの帯電量である。また、「吸引帯電量」とは、帯電量測定モードにおいて取得されたトナーの帯電量（計算帯電量）の妥当性を評価するために測定した実測帯電量である。当該実測帯電量の測定は、トレック社製の吸引式小型帯電量測定装置ＭＯＤＥＬ２１２ＨＳを用いて感光体ドラム２０上のトナー像のトナーを直接吸引して行った。表１の「帯電量比率」とは、計算帯電量を吸引帯電量で割った値に１００を掛けることで％表示している。「評価」では、主に吸引帯電量に対する計算帯電量の近似性の観点から、○、×で評価しているが、詳細な評価結果については下記で付言する。また、△は、ライン線数に対する依存性が高いため、実使用上は問題ないが△評価にしている。

表１において、実験１〜４では、画像１と画像２との間の印字率の差が小さいため（９％〜１０％）、トナー帯電量の測定精度が低い結果となった。また、データのばらつきが大きく、繰り返し精度が低い結果となっている。更に、実験２〜４を参照して、画像２の印字率が同等の場合、ライン線数が増えると帯電量比率は上昇している。しかし、印字率差が小さい場合、この傾向が見られにくい（データのばらつきが大きい）。

また、実験５〜１６を参照して、実験５、６、９、１０、１３、１４では、画像１および画像２を形成するためのライン線数および印字率が前述の条件を満たしているため、高い測定精度が維持されている。一方、実験７、８、１１、１２、１５、１６では、画像２のエッジ効果が弱く、多くのキャリア電流が流れているため、測定される現像電流に当該キャリア電流が含まれノイズになっている。

また、実験１７〜２０では、印字率が高すぎるため、画像濃度の測定精度が低い結果となった。このため、現像量が少なめに計測されやすく、計算帯電量が高くなっている。この場合、データのばらつきも比較的大きくなっている（繰り返し精度が低い）。

更に、実験２１〜２４では、印字率が低いため、トナーの現像量が少なく、画像濃度の測定精度が低い結果となった。また、データのばらつきも比較的大きくなっている（繰り返し精度が低い）。

また、実験２５〜２７では、画像１および画像２を形成するためのライン線数および印字率が前述の条件を満たしているため、高い測定精度が維持されている。一方、実験２８では、画像２のエッジ効果が弱く、多くのキャリア電流が流れているため、測定される現像電流に当該キャリア電流が含まれノイズになっている。

また、実験２９〜３２では、画像１と画像２との間の印字率の差が小さいため（９％〜１０％）、トナー帯電量の測定精度が低い結果となった。また、データのばらつきが大きく、繰り返し精度が低い結果となっている。更に、実験２〜４を参照して、画像２の印字率が同等の場合、ライン線数が増えると帯電量比率は上昇している。しかし、印字率差が小さい場合、この傾向が見られにくい（データのばらつきが大きい）。

更に、実験３３〜実験３６では、画像２のエッジ効果が弱く、多くのキャリア電流が流れているため、測定される現像電流に当該キャリア電流が含まれノイズになっている。この結果、トナーの帯電量が高めに算出されている。

以上のように、複数の測定用トナー像を構成する第ｎの測定用トナー像（ｎは自然数）を形成するための画像情報のライン線数をＡ_ｎ（ＬＰＩ）、印字率をＢ_ｎ（％）とすると、
（条件ａ）３５≦Ｂ_ｎ≦８０かつ１０３≦Ａ_ｎが満たされていること。
（条件ｂ）Ａ_１＜Ａ_２＜・・・＜Ａ_ｎ（Ａ_ｎ＜Ａ_ｎ＋１）かつＢ_１＞Ｂ_２＞・・・＞Ｂ_ｎ（Ｂ_ｎ＞Ｂ_ｎ＋１）の関係が満たされていること。
（条件ｃ）Ｂ_ｎのうちの最大値と最小値との差が１５（％）以上であること。
上記の条件ａ、ｂおよびｃが満たされている場合に、帯電量比率が高く、トナーの移動に応じた現像電流が精度良く取得される。この結果、現像電流および測定用トナー像の濃度の関係から、トナーの帯電量を精度よく予測することが可能となる。また、複数の測定用トナー像が、互いに上記の条件を満たしている場合、形成されるトナー像の数を最小限に抑えつつ、精度の高い帯電量測定が可能となる。換言すれば、Ａｎ、Ｂｎのすべての組み合わせを含むような多くのトナー像が形成される場合、トナーの帯電量測定時間が増大し、好ましくない。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取り得る。

（１）上記実施形態では、現像ローラー２３１の表面にローレット溝加工が施される態様にて説明したが、現像ローラー２３１の表面に凹形状（ディンプル）を有するものや、ブラスト加工が施されたものでもよい。

（２）図１のように画像形成装置１０が複数の現像装置２３を有する場合、上記実施形態に係る帯電量測定モードを１つもしくは２つの現像装置２３で行い、その結果を他の現像装置２３で利用するものでもよい。

１０ 画像形成装置
１００ 濃度センサ（濃度検出部）
１４ 中間転写ユニット（転写部）
１４５ 二次転写ローラー（転写部）
２０ 感光体ドラム（像担持体）
２３ 現像装置
２３１ 現像ローラー
９７１ 現像バイアス印加部
９７２ 駆動部
９７３ 電流計
９８０ 制御部
９８１ 駆動制御部
９８２ バイアス制御部
９８３ 記憶部
９８４ モード制御部（帯電量取得部）

Claims (5)

1. 回転され、表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が顕在化されたトナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、
   前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、
   前記露光装置よりも前記回転方向下流側の所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転され周面にトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持するとともに前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、
   前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、
   直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、
   前記トナー像の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる直流電流を検出する電流検出部と、
   ドット画像によって構成される前記画像情報に応じて前記像担持体上に互いにトナー現像量の異なる複数の測定用トナー像を形成し、当該測定用トナー像が形成される際に前記電流検出部によって検出される前記直流電流と前記濃度検出部によって検出される前記測定用トナー像の濃度とから、前記像担持体上に形成された前記測定用トナー像に含まれるトナーの帯電量を取得する帯電量取得動作を実行する、帯電量取得部と、
   を備え、
   前記複数の測定用トナー像を構成する第ｎの測定用トナー像（ｎは自然数）を形成するための前記画像情報のライン線数をＡ_ｎ（ＬＰＩ）、印字率をＢ_ｎ（％）とすると、
   ３５≦Ｂ_ｎ≦８０かつ１０３≦Ａ_ｎが満たされ、
   Ａ_ｎ＜Ａ_ｎ＋１かつＢ_ｎ＞Ｂ_ｎ＋１の関係が満たされ、
   Ｂ_ｎのうちの最大値と最小値との差が１５（％）以上である、画像形成装置。
2. 前記帯電量取得部は、前記複数の測定用トナー像間における前記現像電流の差分に対する前記画像濃度の差分から前記トナーの帯電量を取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体である、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電量取得動作において取得されたトナーの帯電量に応じて、前記現像バイアスの直流電圧を制御するバイアス制御部を更に備える、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記バイアス制御部は、前記取得されたトナーの帯電量が所定の閾値よりも小さい場合には前記像担持体の背景部電位と前記現像バイアスの直流電圧との差が大きくなるように前記直流電圧を制御し、前記取得されたトナーの帯電量が前記閾値よりも大きい場合には前記像担持体の背景部電位と前記現像バイアスの直流電圧との差が小さくなるように前記直流電圧を制御する、請求項４に記載の画像形成装置。