JP2014089221A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラー等の担持体と像担持体との間のリークを検出する検出回路の他に、磁気ローラー等の担持体と現像ローラー等の担持体との間で生じるリークを検出する検出回路を別途設ける必要のない画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム１４から磁気ローラー７３に至る接続経路Ｐ３上であって、かつ感光体ドラム１４から現像ローラー７２に至る接続経路Ｐ４上に流れる電流を、検出電流として検出するシャント抵抗Ｒと、現像電圧を固定させ、現像電圧が一定に固定されている期間中にトナー供給電圧を段階的に上昇させ、検出電流の所定時間内における変化量が変化基準値を超えて変化したときのトナー供給電圧を、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出する検出処理とを実行する供給リーク電圧検出部１０２とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、コピー機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置として、例えば、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）と、画像データに基づいた光を出射して像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、現像剤貯留部から現像剤を受け取って現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）を担持する磁気ローラーと、磁気ローラーとの間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーのみを受け取ってトナー層として担持し、次に、そのトナーを像担持体との間の電位差に基づいて像担持体に供給する現像ローラーとを含むものが知られている。

このような画像形成装置では、現像ローラーと像担持体との間に印加される現像バイアス電圧を高くすると、トナー像の形成に必要な量のトナーを像担持体に供給することが容易となる。その一方で、現像バイアス電圧を高くすると、現像バイアス電圧のピーク値と像担持体の表面電位との間の電位差が大きくなって、像担持体と現像ローラーとの間でリーク（気中放電）が発生しやすくなる。リークが発生すると、像担持体上にランダムな黒点（ノイズ）が発生する、所謂現像リークが発生し、良好な画質のトナー像が形成されない。更に、周辺機器の故障も招きやすくなる。

逆に、リークを避けるために現像バイアス電圧を低くすると、トナー像の形成に必要な量のトナーが像担持体に供給されにくくなり、トナー像に濃度ムラが発生する。その結果、良好な画質のトナー像が形成されない。

従って、現像ローラーと像担持体との間には、リークが発生しないように現像バイアス電圧を設定する必要がある。

そこで、特許文献１に記載の画像形成装置は、像担持体と現像ローラーとの間のリーク電流を検出する検出回路を備える。この画像形成装置は、検出回路によってリーク電流が検出されるまで現像バイアス電圧を段階的に上昇させることにより、リークが発生する現像バイアス電圧を検出する。そして、リークが発生する現像バイアス電圧よりも僅かに低い現像バイアス電圧を用いて、画像形成を行うようにしている。

特開２０１０−１２２５９３号公報

ところで、リーク（気中放電）が発生するのは、像担持体と現像ローラーとの間だけでなく、磁気ローラーと現像ローラーとの間でも発生する。そして、磁気ローラーと現像ローラーとの間でリークが発生すると、磁気ローラーや現像ローラーが損傷したり、現像ローラーの周面に担持されるトナー層に欠損が生じたりするなどの不都合が生じる。従って、磁気ローラーと現像ローラーとの間でもリークを回避する必要がある。

しかしながら、リークを避けるために磁気ローラーと現像ローラーとの間に印加される電圧（以下、トナー供給電圧と称する）を低下させると、磁気ローラーから現像ローラーへのトナーの供給量が減少する。従って、磁気ローラーから現像ローラーへ、安定してトナー供給を行うためには、リークが発生するトナー供給電圧よりも僅かに低いトナー供給電圧を用いて、画像形成を行うことが望ましい。

しかしながら、磁気ローラーと現像ローラーとの間で生じるリークを検出するためには、現像ローラーと像担持体との間のリークを検出する検出回路と同様のリーク検出回路を、磁気ローラーと現像ローラーとの間のリーク検出のために追加しなければならず、コストが増大するという、不都合があった。

本発明の目的は、現像ローラー等の担持体と像担持体との間のリークを検出する検出回路の他に、磁気ローラー等の担持体と現像ローラー等の担持体との間で生じるリークを検出する検出回路を別途設ける必要のない画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持面を備えた像担持体と、前記像担持面と離間して対向配置されると共にトナーを担持する第１担持面を備え、前記第１担持面に担持されたトナーを前記像担持面に供給することにより、前記静電潜像を現像し、前記像担持面にトナー像を形成する第１担持体と、前記第１担持面と離間して対向配置されると共にトナーを担持する前記第２担持面を備え、前記第２担持面に担持されたトナーを前記第１担持面に供給する第２担持体と、前記第２担持体と前記第１担持体とに接続され、前記第２担持体と前記第１担持体との間に前記第２担持面に担持されたトナーを前記第１担持面へ移動させるためのトナー供給電圧を印加する供給電圧印加部と、前記第１担持体と前記像担持体とに接続され、前記第１担持体と前記像担持体との間に前記第１担持面に担持されたトナーを前記像担持面へ移動させるための現像電圧を印加する現像電圧印加部と、前記像担持体から前記現像電圧印加部及び前記供給電圧印加部を介して前記第２担持体に至る接続経路上であって、かつ前記像担持体から前記現像電圧印加部を介して前記第１担持体に至る接続経路上となる位置である検出位置に配設され、前記検出位置に流れる電流を、検出電流として検出する電流検出部と、前記現像電圧印加部によって前記現像電圧を一定の電圧に固定させる現像電圧固定処理と、前記現像電圧が一定に固定されている期間中に前記供給電圧印加部によって前記トナー供給電圧を段階的に上昇させるトナー供給電圧上昇処理と、前記検出電流の所定時間内における変化量が予め設定された変化基準値を超えて変化したときの前記トナー供給電圧を、前記第２担持体と前記第１担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出する検出処理とを実行する供給リーク電圧検出部とを備える。

この構成によれば、電流検出部は、像担持体から現像電圧印加部を介して第１担持体に至る接続経路上となる位置、すなわち像担持体と第１担持体との間で生じたリーク電流が流れる位置に配設されているので、電流検出部により検出された検出電流に基づき像担持体と第１担持体との間で生じたリークを検出することが可能である。ここで、第２担持体と前記第１担持体との間にリークが生じると、リークで生じた高周波電圧が第１担持体に印加され、その高周波電圧が第１担持体から像担持体へ印加される。その結果、像担持体から現像電圧印加部及び供給電圧印加部を介して第２担持体に至る接続経路に、リーク電流の高周波成分が流れる。そして、電流検出部は、像担持体から現像電圧印加部及び供給電圧印加部を介して第２担持体に至る接続経路上に配設されているから、第２担持体と前記第１担持体との間にリークが生じると、電流検出部によって検出される検出電流が急峻に変化する。そこで、供給リーク電圧検出部は、現像電圧を一定の電圧に固定して現像電圧により生じる高周波電流を排除しつつ、トナー供給電圧を段階的に上昇させ、検出電流の所定時間内における変化量が変化基準値を超えて変化したときのトナー供給電圧を、第２担持体と第１担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出することが可能となる。この場合、電流検出部は、像担持体と第１担持体との間のリーク検出、及び第２担持体と前記第１担持体との間のリーク検出の両方に用いることが可能であるから、第２担持体と前記第１担持体との間のリークを検出する検出回路を別途設ける必要がない。

また、前記供給リーク電圧検出部は、前記検出工程において、前記トナー供給電圧が上昇してから予め設定された設定時間が経過するまでの間、前記検出処理を実行せず、前記設定時間が経過した後、次に前記トナー供給電圧が上昇するまでの間、前記検出処理を実行することが好ましい。

この構成によれば、トナー供給電圧が上昇したときに生じた過渡電流をリークによって生じたリーク電流と誤ってリーク電圧を検出する虞が低減される。

また、前記現像電圧印加部は、直流電圧を直流現像電圧として出力する直流現像電源部と、交流電圧を交流現像電圧として出力し、前記直流現像電圧に前記交流現像電圧を重畳させて前記現像電圧を生成する交流現像電源部とを含み、前記供給リーク電圧検出部は、前記現像電圧固定処理において、前記交流現像電源部によって、前記交流現像電圧をゼロにさせることが好ましい。

この構成によれば、現像電圧固定処理において、現像電圧は直流電圧となるので、現像電圧の交流成分により生じるノイズを排除した状態で、リーク電圧を検出することができる。その結果、リーク電圧の検出精度が向上する。

また、前記供給リーク電圧検出部は、前記現像電圧固定処理において、前記直流現像電源部によって、前記直流現像電圧をゼロにさせることが好ましい。

この構成によれば、現像電圧固定処理において、現像電圧がゼロとなるので、現像電圧の影響を排除した状態で、リーク電圧を検出することができる。その結果、リーク電圧の検出精度が向上する。

また、前記供給電圧印加部は、直流電圧を直流供給電圧として出力する直流供給電源部と、交流電圧を交流供給電圧として出力し、前記直流供給電圧に前記交流供給電圧を重畳させて前記トナー供給電圧を生成する交流供給電源部とを含み、前記供給リーク電圧検出部は、前記トナー供給電圧上昇処理において、前記直流供給電源部によって前記直流供給電圧を変化させることなく前記交流供給電源部によって前記交流供給電圧を段階的に上昇させることによって、前記トナー供給電圧を段階的に上昇させることが好ましい。

この構成によれば、直流供給電圧を上昇させるよりも、交流供給電圧を段階的に上昇させた方が、第２担持体と第１担持体との間のリークが生じやすいので、リークを生じさせてリーク電圧を検出することが容易となる。

また、前記供給電圧印加部によって前記トナー供給電圧を一定の電圧に固定させる供給電圧固定処理と、前記トナー供給電圧が一定に固定されている期間中に前記現像電圧印加部によって前記現像電圧を段階的に上昇させる現像電圧上昇処理と、前記検出電流の所定時間内における変化量が予め設定された変化基準値を超えて変化したときの前記トナー供給電圧を、前記第１担持体と前記像担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出する現像リーク検出処理とを実行する現像リーク電圧検出部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、電流検出部により検出された検出電流に基づいて、第１担持体と像担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧を検出することができる。

また、前記像担持面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、前記供給リーク電圧検出部によって検出されたリーク電圧に基づき、画像形成に用いるべき前記トナー供給電圧のレベルを設定する供給電圧レベル設定部と、前記現像リーク電圧検出部によって検出された現像リーク電圧に基づき、画像形成に用いるべき前記現像電圧のレベルを設定する現像電圧レベル設定部と、前記供給電圧レベル設定部によって設定されたトナー供給電圧を、前記供給電圧印加部によって前記第２担持体と前記第１担持体との間に印加させ、前記現像電圧レベル設定部によって設定された現像電圧を、前記現像電圧印加部によって前記第１担持体と前記像担持体との間に印加させ、前記転写部によって前記トナー像を用紙に転写させる画像形成制御部とを備えることが好ましい。

この構成によれば、供給リーク電圧検出部によって検出されたリーク電圧に基づき、画像形成に用いるトナー供給電圧のレベルが設定され、現像リーク電圧検出部によって検出された現像リーク電圧に基づき、画像形成に用いる現像電圧のレベルが設定されるので、トナー供給電圧及び現像電圧を適切なレベルに設定することが容易である。

このような構成の画像形成装置は、第１担持体と像担持体との間のリークを検出する検出回路の他に、第２担持体と前記第１担持体との間で生じるリークを検出する検出回路を別途設ける必要がない。

本実施の形態における画像形成装置の機械的構成の一例を示す断面図である。 図１に示す画像形成装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。 画像形成用トナー供給電圧値、及び画像形成用現像電圧値の設定動作の一例を示すフローチャートである。 画像形成用トナー供給電圧値、及び画像形成用現像電圧値の設定動作の一例を示すフローチャートである。 トナー供給電圧と、検出電流値との関係を示す信号波形図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、本実施の形態では画像形成装置１としてプリンターを例に説明するが、電子写真方式のコピー機、ファクシミリ、またこれらの複数の機能を備えた複合機であってもよい。

図１は、本実施の形態における画像形成装置１の機械的構成の一例を示す断面図である。画像形成装置１は、露光装置１１、現像装置１２、帯電器１３、感光体ドラム１４、転写ローラー１５及び定着器１６を備えて構成される。

感光体ドラム１４は、円筒状の部材であり、図略のモータからの駆動力を受けて、図１における時計回りの方向に回転する。帯電器１３は、感光体ドラム１４の周面を略一様に帯電する。露光装置１１は、レーザダイオード等の光源を備えている。露光装置１１は、帯電器１３によって略一様に帯電された感光体ドラム１４の周面に対して、画像データに応じた光を照射することによって、静電潜像を形成する。尚、画像データは、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピュータ等によって送信されたものを画像形成装置１が受信したものである。

現像装置１２は、トナーを収納するトナーコンテナを備え、静電潜像が形成された感光体ドラム１４の表面にトナーを供給してトナー像を形成する。感光体ドラム１４に形成されたトナー像が、後述する転写ローラー１５によって、搬送路Ｐを搬送される用紙又は転写ベルト（図示省略）に転写される。

感光体ドラム１４と対向する位置には、転写ローラー１５が配設されている。転写ローラー１５は、導電性を有するゴム材料等で構成され、感光体ドラム１４に形成されたトナー像を、搬送路Ｐを搬送される用紙又は転写ベルトに転写する。

定着器１６は、ヒータ等を内蔵する定着ローラー１６０、及び定着ローラー１６０と対向する位置に設けられた加圧ローラー１６１を備える。そして、定着器１６は、トナー像が形成された用紙を加熱搬送することにより、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着させる。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。帯電器１３、露光装置１１、現像装置１２、転写ローラー１５、及び定着器１６は、後述する画像形成制御部１０１からの指示に応じて、下記のように動作する。

先ず、帯電器１３により感光体ドラム１４の周面が略均一に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム１４周面が、露光装置１１により露光され、静電潜像が感光体ドラム１４の周面に形成される。そして、現像装置１２により感光体ドラム１４の周面にトナーが供給されることによりこの静電潜像が顕像化してトナー像となる。そして、転写ローラー１５により感光体ドラム１４の周面のトナー像が用紙に転写される。用紙に転写されたトナー像は、定着器１６により固着される。

図２は、図１に示す画像形成装置１における現像に関わる部分の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示す画像形成装置１は、現像装置１２、感光体ドラム１４、現像電圧印加部ＰＳ１、供給電圧印加部ＰＳ２、シャント抵抗Ｒ（電流検出部の一例）、Ｉ／Ｆ回路１１０、及び制御部１００を備える。図２において、感光体ドラム１４及び現像装置１２については断面図でその機械的構造を示している。

現像装置１２はその内部空間を画定する現像容器７０を含む。現像容器７０の上方には、現像剤貯留部７１が形成されている。現像装置１２は、現像容器７０の内部空間に、現像ローラー７２（第１担持体の一例）、磁気ローラー７３（第２担持体の一例）、パドルミキサー７４、攪拌ミキサー７５、穂切りブレード７６、及び仕切板７７を含む。

現像剤貯留部７１は、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む２成分の現像剤を貯留する。現像剤貯留部７１は、仕切板７７によって仕切られた、２つの隣り合う貯留室を含んでいる。各貯留室には、パドルミキサー７４及び攪拌ミキサー７５が回転可能に装着されている。

パドルミキサー７４及び攪拌ミキサー７５は、らせん状羽根を有し、互いに逆方向に２成分現像剤を搬送しながら攪拌してトナーを帯電させる帯電部である。この攪拌により、非磁性体からなるトナーと磁性体からなるキャリアとが混合され、トナーが例えばプラスに帯電され、キャリアが例えばマイナスに帯電される。また、キャリアおよびトナー間の静電気力により、キャリアにトナーが付着する。

更に、パドルミキサー７４は、帯電させたトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を磁気ローラー７３に供給する。穂切りブレード７６は、磁気ローラー７３上に形成された磁気ブラシの厚さを規制する。仕切板７７は、パドルミキサー７４と攪拌ミキサー７５との間に設けられ、仕切板７７の両端側より外側で、現像剤が自由に通過できるようになっている。

磁気ローラー７３は、周面（第２担持面）を有する長尺の円筒状の形状を有している。磁気ローラー７３は、現像剤を周面に担持する。具体的には、磁気ローラー７３は、内部に配置された磁石により現像剤を吸着することによって、磁気ローラー７３の周面に磁気ブラシを発生させる。そして、磁気ローラー７３は、図略のモーターによって回転されて、磁気ローラー７３の周面に担持されたトナーを、現像ローラー７２へ供給する。

現像ローラー７２は、周面（第１担持面）を有する長尺の円柱状の形状を有している。現像ローラー７２は、磁気ローラー７３に対して平行に延びるように、かつ、現像ローラー７２の周面と磁気ローラー７３の周面とが、微小な間隔を有して離間するように、対向配置されている。

現像ローラー７２は、磁気ローラー７３の周面に担持された現像剤層から、供給電圧印加部ＰＳ２によって印加されたトナー供給電圧によって、トナーのみを受け取る。そして、現像ローラー７２の周面に、そのトナーを担持する。そして、現像ローラー７２は、図略のモーターによって回転されて、現像ローラー７２の周面に担持されたトナーを、感光体ドラム１４の周面へ搬送する。

感光体ドラム１４は、周面（像担持面）を有する長尺の円柱状の形状を有している。感光体ドラム１４は、現像ローラー７２に対して平行に延びるように、かつ、現像ローラー７２の周面と感光体ドラム１４の周面とが、予め設定された間隔ｔを有して離間するように、対向配置されている。

現像ローラー７２の周面に担持されたトナー層は、現像ローラー７２の回転に伴って感光体ドラム１４の周面に向けて搬送される。感光体ドラム１４と現像ローラー７２との間には、現像電圧印加部ＰＳ１によって現像電圧が印加される。この現像電圧と、感光体ドラム１４の周面に形成された静電潜像とによって生じる電位差によって、現像ローラー７２の周面のトナーが感光体ドラム１４の周面に移動する。これにより、感光体ドラム１４の周面の静電潜像が現像され、トナー像が顕像化する。感光体ドラム１４は、回路グラウンドに接続されている。

現像電圧印加部ＰＳ１は、直流現像電源部ＤＣ１と交流現像電源部ＡＣ１とを含む。直流現像電源部ＤＣ１は、制御部１００からの制御信号に応じた直流電圧を直流現像電圧Ｖｄｃ１として出力する。交流現像電源部ＡＣ１は、制御部１００からの制御信号に応じた交流電圧を交流現像電圧Ｖａｃ１として出力する。直流現像電源部ＤＣ１と交流現像電源部ＡＣ１とは直列に接続されている。これにより、現像電圧印加部ＰＳ１は、直流現像電圧Ｖｄｃ１に交流現像電圧Ｖａｃ１が重畳された電圧を、現像電圧Ｖｄとして出力する。

直流現像電源部ＤＣ１の負極は、回路グラウンド、すなわち感光体ドラム１４と接続されている。直流現像電源部ＤＣ１の正極は、交流現像電源部ＡＣ１の一方の極に接続され、交流現像電源部ＡＣ１の他方の極は、シャント抵抗Ｒを介して現像ローラー７２と接続されている。これにより、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間に現像電圧Ｖｄが印加される。

供給電圧印加部ＰＳ２は、直流供給電源部ＤＣ２と交流供給電源部ＡＣ２とを含む。直流供給電源部ＤＣ２は、制御部１００からの制御信号に応じた直流電圧を直流供給電圧Ｖｄｃ２として出力する。交流供給電源部ＡＣ２は、制御部１００からの制御信号に応じた交流電圧を交流供給電圧Ｖａｃ２として出力する。直流供給電源部ＤＣ２と交流供給電源部ＡＣ２とは直列に接続されている。これにより、供給電圧印加部ＰＳ２は、直流供給電圧Ｖｄｃ２に交流供給電圧Ｖａｃ２が重畳された電圧を、トナー供給電圧Ｖｓとして出力する。

直流供給電源部ＤＣ２の負極は、シャント抵抗Ｒと現像ローラー７２との接続点Ｐ１に接続されている。すなわち、直流供給電源部ＤＣ２の負極は現像ローラー７２と接続されている。直流供給電源部ＤＣ２の正極は、交流供給電源部ＡＣ２の一方の極に接続され、交流供給電源部ＡＣ２の他方の極は、磁気ローラー７３と接続されている。これにより、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間にトナー供給電圧Ｖｓが印加される。

シャント抵抗Ｒは、感光体ドラム１４（又は感光体ドラム１４と現像電圧印加部ＰＳ１との接続点Ｐ２）から直流現像電源部ＤＣ１、交流現像電源部ＡＣ１、直流供給電源部ＤＣ２、及び交流供給電源部ＡＣ２を介して磁気ローラー７３に至る接続経路Ｐ３上であって、かつ感光体ドラム１４（又は接続点Ｐ２）から直流現像電源部ＤＣ１及び交流現像電源部ＡＣ１を介して現像ローラー７２に至る接続経路Ｐ４上となる検出位置に介設されている。

これにより、検出位置において、シャント抵抗Ｒに流れた電流に応じた電圧がシャント抵抗Ｒの両端間に生じるから、シャント抵抗Ｒは、検出位置に流れる検出電流を検出し、その電流値を電圧信号に変換する。なお、電流検出部はシャント抵抗に限らない。例えばホール素子などの電流センサを電流検出部として用いてもよい。

Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路１１０は、例えば増幅回路やＡ／Ｄコンバーター等を含み、シャント抵抗Ｒの両端電圧、すなわちシャント抵抗Ｒによって検出された検出電流を示す情報をデジタル値に変換し、検出電流値Ｉとして制御部１００へ出力する。

制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びこれらの周辺回路等を含む。そして、制御部１００は、例えばＲＯＭに予め記憶された制御プログラムを実行することによって、画像形成制御部１０１、供給リーク電圧検出部１０２、現像リーク電圧検出部１０３、供給電圧レベル設定部１０４、及び現像電圧レベル設定部１０５として機能する。

供給リーク電圧検出部１０２は、現像電圧印加部ＰＳ１によって現像電圧Ｖｄを、一定の電圧、例えば０Ｖに固定させる現像電圧固定処理を実行する。具体的には、供給リーク電圧検出部１０２は、現像電圧固定処理において、直流現像電圧Ｖｄｃ１及び交流現像電圧Ｖａｃ１の出力電圧をともに０Ｖにさせる。

なお、供給リーク電圧検出部１０２は、現像電圧固定処理において、必ずしも現像電圧Ｖｄを、０Ｖにしなくてもよく、例えば、交流現像電圧Ｖａｃ１の出力電圧を０Ｖとし、直流現像電圧Ｖｄｃ１の出力電圧を、感光体ドラム１４と現像ローラー７２との間にリークを生じさせる恐れのない電圧として予め設定された低電圧に固定してもよい。

また、供給リーク電圧検出部１０２は、現像電圧固定処理によって、現像電圧Ｖｄが一定に固定されている期間中に、供給電圧印加部ＰＳ２によってトナー供給電圧Ｖｓを段階的に上昇させるトナー供給電圧上昇処理を実行する。具体的には、供給リーク電圧検出部１０２は、例えば直流供給電圧Ｖｄｃ２の出力電圧を一定の電圧に固定させた状態で、交流供給電圧Ｖａｃ２の交流出力電圧のみを段階的に上昇させる。

供給リーク電圧検出部１０２は、トナー供給電圧上昇処理と並行して、シャント抵抗Ｒにより検出された検出電流、すなわちＩ／Ｆ回路１１０から出力された検出電流値Ｉを監視する。そして、供給リーク電圧検出部１０２は、検出電流値Ｉの予め設定された基準時間Ｔｓ内、例えば０．１秒間における変化量が予め設定された変化基準値Ｒｅｆ２を超えて急峻に変化したときのトナー供給電圧Ｖｓを、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間にリークを生じさせるリーク電圧Ｖｒ２として検出する検出処理を実行する。

供給電圧レベル設定部１０４は、供給リーク電圧検出部１０２によって検出されたリーク電圧Ｖｒ２に基づき、画像形成に用いるべきトナー供給電圧Ｖｓのレベルを画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０として設定する。

現像リーク電圧検出部１０３は、供給電圧印加部ＰＳ２によってトナー供給電圧Ｖｓを一定の電圧、例えば０Ｖ、に固定させる供給電圧固定処理を実行する。具体的には、現像リーク電圧検出部１０３は供給電圧固定処理において、直流供給電圧Ｖｄｃ２及び交流供給電圧Ｖａｃ２の出力電圧（直流供給電圧Ｖｄｃ２及び交流供給電圧Ｖａｃ２）をともに０Ｖにさせる。

なお、現像リーク電圧検出部１０３は、供給電圧固定処理において、必ずしもトナー供給電圧Ｖｓを、０Ｖにしなくてもよく、例えば、交流供給電圧Ｖａｃ２を０Ｖとし、直流供給電圧Ｖｄｃ２を、感光体ドラム１４と現像ローラー７２との間にリークを生じさせる恐れのない電圧として予め設定された低電圧に固定してもよい。

現像リーク電圧検出部１０３は、供給電圧固定処理によって、トナー供給電圧Ｖｓが一定に固定されている期間中に、現像電圧印加部ＰＳ１によって現像電圧Ｖｄを段階的に上昇させる現像電圧上昇処理を実行する。具体的には、現像リーク電圧検出部１０３は、例えば直流現像電圧Ｖｄｃ１を一定の電圧に固定させた状態で、交流現像電圧Ｖａｃ１のみを段階的に上昇させる。

現像リーク電圧検出部１０３は、現像電圧上昇処理と並行して、シャント抵抗Ｒにより検出された検出電流値Ｉを監視する。そして、現像リーク電圧検出部１０３は、検出電流値Ｉの予め設定された基準時間Ｔｓ内、例えば０．１秒間における変化量が予め設定された変化基準値Ｒｅｆ１を超えて急峻に変化したときの現像電圧Ｖｄを、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間にリークを生じさせる現像リーク電圧Ｖｒ１として検出する検出処理を実行する。

現像電圧レベル設定部１０５は、現像リーク電圧検出部１０３によって検出された現像リーク電圧Ｖｒ１に基づき、画像形成に用いるべき現像電圧Ｖｄのレベルを画像形成用現像電圧値Ｖｄ０として設定する。

画像形成制御部１０１は、用紙に画像を形成する際、供給電圧印加部ＰＳ２によって画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０の電圧をトナー供給電圧Ｖｓとして出力させ、現像電圧印加部ＰＳ１によって、画像形成用現像電圧値Ｖｄ０の電圧を現像電圧Ｖｄとして出力させる。

また、画像形成の実行中、帯電したトナーが現像ローラー７２から感光体ドラム１４へ供給されると、トナーの供給量に応じた電流が、接続経路Ｐ４を流れる。シャント抵抗Ｒは、接続経路Ｐ４に介設されているので、トナーの供給量に応じた電流を、直接検出電流として検出できる。従って、シャント抵抗Ｒは、接続経路Ｐ４に介設されていることによって、現像ローラー７２から感光体ドラム１４へ供給されたトナーの供給量に応じた電流、すなわち感光体ドラム１４へ供給されたトナーの供給量を示す情報を、精度よく検出することができる。

画像形成制御部１０１は、画像形成の実行中、シャント抵抗Ｒにより検出された検出電流を監視し、その検出電流値が予め設定された電流値になるように、現像電圧印加部ＰＳ１から出力される現像電圧Ｖｄを調節することによって、感光体ドラム１４へ供給されるトナー量を適切な量に制御する。

次に、上述のように構成された画像形成装置１による、画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０、及び画像形成用現像電圧値Ｖｄ０の設定動作について、説明する。図３、図４は、画像形成装置１による、画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０、及び画像形成用現像電圧値Ｖｄ０の設定動作の一例を示すフローチャートである。

まず、供給リーク電圧検出部１０２は、現像電圧印加部ＰＳ１によって、現像電圧Ｖｄを０Ｖにさせる（ステップＳ１）。これにより、現像電圧Ｖｄに基づき接続経路Ｐ４を流れる電流がゼロになるので、シャント抵抗Ｒによって検出される検出電流値Ｉに基づき、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間に生じるリークを検出する精度が向上する。

なお、現像電圧Ｖｄは一定の電圧にされればよく、必ずしも現像電圧Ｖｄを０Ｖにする必要は無いが、現像電圧Ｖｄを０Ｖにすることによって、リークの検出精度を向上させる確実性が向上する。

次に、供給リーク電圧検出部１０２は、直流供給電源部ＤＣ２によって、直流供給電圧Ｖｄｃ２として、予め設定された一定の電圧値ＶｄｃＸの直流電圧を出力させる（ステップＳ２）。

次に、供給リーク電圧検出部１０２は、交流現像電圧Ｖａｃ１を、予め設定された電圧Ａだけ上昇させる（ステップＳ３）。これにより、供給リーク電圧検出部１０２は、交流現像電圧Ｖａｃ１を電圧Ａずつ段階的に上昇させる。

電圧Ａは、小さな値にするほどリーク電圧Ｖｒ２の検出精度が向上し、大きな値にするほどリーク電圧Ｖｒ２の検出にかかる時間が短縮される。電圧Ａは、リーク電圧Ｖｒ２の検出精度の検出精度と検出処理時間とのバランスで適宜設定すればよい。

次に、供給リーク電圧検出部１０２は、交流現像電圧Ｖａｃ１を電圧Ａ上昇させた後、予め設定された設定時間Ｔｗが経過したか否かを確認し（ステップＳ４）、供給リーク電圧検出部１０２は、設定時間Ｔｗが経過した後（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５へ移行する。

図５は、トナー供給電圧Ｖｓと、検出電流値Ｉとを示すグラフである。図５に示すタイミングＴ１において、交流現像電圧Ｖａｃ１が電圧Ａ、上昇されている。そして、タイミングＴ１において、検出電流値Ｉがパルス状に急峻に変化している。しかしながら、タイミングＴ１における検出電流値Ｉの変化は、リークによって発生した変化ではなく、交流現像電圧Ｖａｃ１が変化したことによって過渡的に発生したものである。そこで、交流現像電圧Ｖａｃ１が変化したことにより発生する検出電流値Ｉのパルス幅よりわずかに長い時間が、例えば予め実験的に求められて、設定時間Ｔｗとして設定されている。

ステップＳ４によれば、交流現像電圧Ｖａｃ１を上昇させてから、設定時間Ｔｗが経過するまでの間、検出電流値Ｉの変化を検出せず、従ってリーク電圧の検出も実行されないので、交流現像電圧Ｖａｃ１の過渡的な変化により生じた検出電流値Ｉの変化により誤ってリーク電圧が検出されるおそれが低減される。

次に、供給リーク電圧検出部１０２は、検出電流値Ｉの基準時間Ｔｓ内における変化量が、変化基準値Ｒｅｆ２を超えるか否かを確認する（ステップＳ５）。

磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間でリークが発生すると、きわめて周波数の高い高周波成分を含んだ電圧が、現像ローラー７２に印加される。そうすると、リークで生じた高周波電圧が現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間の静電容量を介して感光体ドラム１４に印加される。その結果、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間で生じたリークに起因する高周波の電流パルスが、接続経路Ｐ３を流れる。従って、そのリークに起因する電流パルスがシャント抵抗Ｒを流れ、シャント抵抗Ｒによって、その電流パルスが、検出電流値Ｉの急峻な変化として検出される。

そこで、供給リーク電圧検出部１０２は、検出電流値Ｉの基準時間Ｔｓ内における変化量が、変化基準値Ｒｅｆ２を超えた場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、リークによる検出電流値Ｉの急峻な変化が生じたものと判定し、リークの発生を検出してステップＳ６へ移行する。

この場合、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間のリーク検出や、感光体ドラム１４へのトナー供給量の調整などに用いられるシャント抵抗Ｒを、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間で生じたリークの検出のために用いることができるので、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間のリークを検出する検出回路の他に、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間で生じるリークを検出する検出回路を別途設ける必要がない。

ステップＳ５の処理は、リークを検出するために必要な所定の継続時間、継続される。リークを検出するために必要な継続時間は、例えば実験的に求められて、その継続時間の間、ステップＳ５の処理が継続される。

次に、供給リーク電圧検出部１０２は、リークが検出されたときのトナー供給電圧Ｖｓ、すなわち電圧値ＶｄｃＸと交流供給電圧Ｖａｃ２との加算値を、リーク電圧Ｖｒ２として取得する（ステップＳ６）。

次に、供給電圧レベル設定部１０４は、リーク電圧Ｖｒ２から電圧Ａを減算した電圧値を、画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０として算出する（ステップＳ７）。

以上、ステップＳ１〜Ｓ７の処理により、磁気ローラー７３と現像ローラー７２との間で生じるリークを検出し、画像形成用トナー供給電圧値Ｖｓ０を設定することができる。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、供給電圧印加部ＰＳ２によって、トナー供給電圧Ｖｓを０Ｖにさせる（ステップＳ１１）。これにより、トナー供給電圧Ｖｓに基づき接続経路Ｐ３を流れる電流がゼロになるので、シャント抵抗Ｒによって検出される検出電流値Ｉに基づき、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間に生じるリークを検出する精度が向上する。

なお、トナー供給電圧Ｖｓは一定の電圧にされればよく、必ずしもトナー供給電圧Ｖｓを０Ｖにする必要は無いが、トナー供給電圧Ｖｓを０Ｖにすることによって、リークの検出精度を向上させる確実性が向上する。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、直流現像電源部ＤＣ１によって、直流現像電圧Ｖｄｃ１として、予め設定された一定の電圧値ＶｄｃＹの直流電圧を出力させる（ステップＳ１２）。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、交流現像電圧Ｖａｃ１を、予め設定された電圧Ｂだけ上昇させる（ステップＳ１３）。これにより、現像リーク電圧検出部１０３は、交流現像電圧Ｖａｃ１を電圧Ｂずつ段階的に上昇させる。

電圧Ｂは、小さな値にするほど現像リーク電圧Ｖｒ１の検出精度が向上し、大きな値にするほど現像リーク電圧Ｖｒ１の検出にかかる時間が短縮される。電圧Ｂは、現像リーク電圧Ｖｒ１の検出精度の検出精度と検出処理時間とのバランスで適宜設定すればよい。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、交流現像電圧Ｖａｃ１を電圧Ｂ上昇させた後、予め設定された設定時間Ｔｗが経過したか否かを確認し（ステップＳ１４）、現像リーク電圧検出部１０３は、設定時間Ｔｗが経過した後（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１４によれば、交流現像電圧Ｖａｃ１を上昇させてから、設定時間Ｔｗが経過するまでの間、検出電流値Ｉの変化を検出せず、従って現像リーク電圧Ｖｒ１の検出も実行されないので、交流現像電圧Ｖａｃ１の過渡的な変化により生じた検出電流値Ｉの変化により誤って現像リーク電圧Ｖｒ１が検出されるおそれが低減される。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、検出電流値Ｉの基準時間Ｔｓ内における変化量が、変化基準値Ｒｅｆ１を超えるか否かを確認する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５は、ステップＳ５と同様、所定の継続時間、継続される。

現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間でリークが発生すると、そのリーク電流が、接続経路Ｐ４を流れる。従って、そのリークに起因する電流パルスがシャント抵抗Ｒを流れ、シャント抵抗Ｒによって、その電流パルスが、検出電流値Ｉの急峻な変化として検出される。

そこで、現像リーク電圧検出部１０３は、検出電流値Ｉの基準時間Ｔｓ内における変化量が、変化基準値Ｒｅｆ１を超えた場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、リークによる検出電流値Ｉの急峻な変化が生じたものと判定し、リークの発生を検出してステップＳ１６へ移行する。

基準時間Ｔｓ、変化基準値Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２は、リークによる検出電流値Ｉの変化を検出可能なように、例えば実験的に求めて適宜設定すればよい。

次に、現像リーク電圧検出部１０３は、リークが検出されたときの現像電圧Ｖｄ、すなわち電圧値ＶｄｃＹと交流現像電圧Ｖａｃ１との加算値を、現像リーク電圧Ｖｒ１として取得する（ステップＳ１６）。

次に、現像電圧レベル設定部１０５は、現像リーク電圧Ｖｒ１から電圧Ｂを減算した電圧値を、画像形成用現像電圧値Ｖｄ０として算出し（ステップＳ１７）、処理を終了する。

以上、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理により、現像ローラー７２と感光体ドラム１４との間で生じる現像リークを検出し、画像形成用現像電圧値Ｖｄ０を設定することができる。

なお、ステップＳ１１〜Ｓ１７は、必ずしも実行しなくてもよい。また、ステップＳ４、Ｓ１４を実行しなくてもよい。また、ステップＳ１１〜Ｓ１７を実行した後にステップＳ１〜Ｓ７を実行してもよい。

１ 画像形成装置
１１ 露光装置
１２ 現像装置
１３ 帯電器
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１５ 転写ローラー
１６ 定着器
７０ 現像容器
７１ 現像剤貯留部
７２ 現像ローラー（第１担持体）
７３ 磁気ローラー（第２担持体）
１００ 制御部
１０１ 画像形成制御部
１０２ 供給リーク電圧検出部
１０３ 現像リーク電圧検出部
１０４ 供給電圧レベル設定部
１０５ 現像電圧レベル設定部
１１０ Ｉ／Ｆ回路
Ａ，Ｂ 電圧
ＡＣ１ 交流現像電源部
ＡＣ２ 交流供給電源部
ＤＣ１ 直流現像電源部
ＤＣ２ 直流供給電源部
Ｉ 検出電流値
Ｐ１，Ｐ２ 接続点
Ｐ３，Ｐ４ 接続経路
ＰＳ１ 現像電圧印加部
ＰＳ２ 供給電圧印加部
Ｒ シャント抵抗（電流検出部）
Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２ 変化基準値
Ｔｓ 基準時間
Ｔｗ 設定時間
Ｖａｃ１ 交流現像電圧
Ｖａｃ２ 交流供給電圧
Ｖｄ 現像電圧
Ｖｄ０ 画像形成用現像電圧値
Ｖｄｃ１ 直流現像電圧
Ｖｄｃ２ 直流供給電圧
ＶｄｃＸ，ＶｄｃＹ 電圧値
Ｖｒ１ 現像リーク電圧
Ｖｒ２ リーク電圧
Ｖｓ トナー供給電圧
Ｖｓ０ 画像形成用トナー供給電圧値

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像担持面を備えた像担持体と、
   前記像担持面と離間して対向配置されると共にトナーを担持する第１担持面を備え、前記第１担持面に担持されたトナーを前記像担持面に供給することにより、前記静電潜像を現像し、前記像担持面にトナー像を形成する第１担持体と、
   前記第１担持面と離間して対向配置されると共にトナーを担持する前記第２担持面を備え、前記第２担持面に担持されたトナーを前記第１担持面に供給する第２担持体と、
   前記第２担持体と前記第１担持体とに接続され、前記第２担持体と前記第１担持体との間に前記第２担持面に担持されたトナーを前記第１担持面へ移動させるためのトナー供給電圧を印加する供給電圧印加部と、
   前記第１担持体と前記像担持体とに接続され、前記第１担持体と前記像担持体との間に前記第１担持面に担持されたトナーを前記像担持面へ移動させるための現像電圧を印加する現像電圧印加部と、
   前記像担持体から前記現像電圧印加部及び前記供給電圧印加部を介して前記第２担持体に至る接続経路上であって、かつ前記像担持体から前記現像電圧印加部を介して前記第１担持体に至る接続経路上となる位置である検出位置に配設され、前記検出位置に流れる電流を、検出電流として検出する電流検出部と、
   前記現像電圧印加部によって前記現像電圧を一定の電圧に固定させる現像電圧固定処理と、前記現像電圧が一定に固定されている期間中に前記供給電圧印加部によって前記トナー供給電圧を段階的に上昇させるトナー供給電圧上昇処理と、前記検出電流の所定時間内における変化量が予め設定された変化基準値を超えて変化したときの前記トナー供給電圧を、前記第２担持体と前記第１担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出する検出処理とを実行する供給リーク電圧検出部と
   を備える画像形成装置。
2. 前記供給リーク電圧検出部は、
   前記検出工程において、前記トナー供給電圧が上昇してから予め設定された設定時間が経過するまでの間、前記検出処理を実行せず、前記設定時間が経過した後、次に前記トナー供給電圧が上昇するまでの間、前記検出処理を実行する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像電圧印加部は、
   直流電圧を直流現像電圧として出力する直流現像電源部と、
   交流電圧を交流現像電圧として出力し、前記直流現像電圧に前記交流現像電圧を重畳させて前記現像電圧を生成する交流現像電源部とを含み、
   前記供給リーク電圧検出部は、
   前記現像電圧固定処理において、前記交流現像電源部によって、前記交流現像電圧をゼロにさせる請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記供給リーク電圧検出部は、
   前記現像電圧固定処理において、前記直流現像電源部によって、前記直流現像電圧をゼロにさせる請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記供給電圧印加部は、
   直流電圧を直流供給電圧として出力する直流供給電源部と、
   交流電圧を交流供給電圧として出力し、前記直流供給電圧に前記交流供給電圧を重畳させて前記トナー供給電圧を生成する交流供給電源部とを含み、
   前記供給リーク電圧検出部は、
   前記トナー供給電圧上昇処理において、前記直流供給電源部によって前記直流供給電圧を変化させることなく前記交流供給電源部によって前記交流供給電圧を段階的に上昇させることによって、前記トナー供給電圧を段階的に上昇させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記供給電圧印加部によって前記トナー供給電圧を一定の電圧に固定させる供給電圧固定処理と、前記トナー供給電圧が一定に固定されている期間中に前記現像電圧印加部によって前記現像電圧を段階的に上昇させる現像電圧上昇処理と、前記検出電流の所定時間内における変化量が予め設定された変化基準値を超えて変化したときの前記トナー供給電圧を、前記第１担持体と前記像担持体との間にリークを生じさせるリーク電圧として検出する現像リーク検出処理とを実行する現像リーク電圧検出部をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、
   前記供給リーク電圧検出部によって検出されたリーク電圧に基づき、画像形成に用いるべき前記トナー供給電圧のレベルを設定する供給電圧レベル設定部と、
   前記現像リーク電圧検出部によって検出された現像リーク電圧に基づき、画像形成に用いるべき前記現像電圧のレベルを設定する現像電圧レベル設定部と、
   前記供給電圧レベル設定部によって設定されたトナー供給電圧を、前記供給電圧印加部によって前記第２担持体と前記第１担持体との間に印加させ、前記現像電圧レベル設定部によって設定された現像電圧を、前記現像電圧印加部によって前記第１担持体と前記像担持体との間に印加させ、前記転写部によって前記トナー像を用紙に転写させる画像形成制御部とを備える請求項６記載の画像形成装置。

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