JP2015075729A - 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラーおよび磁気ローラーに対して単一のトランスから現像バイアスを印加するとともに、リーク検知動作が実行可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置１２２は、磁気ローラー８２と、現像ローラー８３と、現像バイアス印加部８８と、を備える。現像動作時には、トナーが磁気ローラー８２から現像ローラー８３に移動されるように、現像ローラー８３と磁気ローラー８２との間に直流電圧の電位差が設定されるとともに、互いに逆位相の交流電圧が印加される。感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間でリークが発生する交流電圧の値を検出するリーク検知動作では、現像ローラー８３および磁気ローラー８２に同位相の交流電圧が印加される。【選択図】図５

Description

本発明は、プリンター等に用いられ、キャリアおよびトナーを含む２成分現像剤を採用した現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像にトナーを供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この場合、磁気ローラー上に二成分現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）が担持され、現像ローラー上に前記二成分現像剤層からトナーが移動され、トナー層が担持される。更に、該トナー層から像担持体にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。

近年、タッチダウン現像方式が採用された現像装置の高速化が進み、現像性能の向上が求められている。現像性能を高めるには、現像ローラーに印加する交流電圧のピーク間電圧（ピークトゥピーク）を大きくすればよいが、ピーク間電圧が所定の値を超えると、感光体ドラムと現像ローラーとの間でリークが発生する。このようなリークが発生すると感光体ドラム上の静電潜像が乱れ、トナー画像に画像欠陥が発生する。特許文献１には、交流電圧のピーク間電圧が変化され、リークが発生するリーク電圧を検出するリーク検知動作に関する技術が開示されている。

特開２０１０−５４７４３号公報

特許文献１に記載の技術では、画像形成動作およびリーク検知動作のために、磁気ローラーおよび現像ローラーのそれぞれに専用のトランス（変圧器）が備えられている。このため、現像装置およびこれを備える画像形成装置のコストが増大されるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像ローラーおよび磁気ローラーに対して単一のトランスから現像バイアスを印加するとともに、リーク検知動作が実行可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る現像装置は、所定の極性に帯電するトナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、回転され、前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転され、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、一つのトランスを含み、前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に、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バイアス印加部と、前記像担持体と前記トナー担持体との間に発生するリークを検知するリーク検知部と、前記現像剤担持体から前記トナー担持体にトナーが供給される現像動作時に、前記バイアス印加部を制御して、前記トナーが前記現像剤担持体から前記トナー担持体に移動されるように前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に直流電圧の電位差を設けるとともに、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に互いに逆位相の交流電圧を印加するバイアス制御部と、前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスのうち、前記像担持体と前記トナー担持体との間でリークが発生する交流電圧の値を検出するリーク検知動作において、前記バイアス印加部を制御して、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に同位相の交流電圧を印加するリーク検知制御部と、を有することを特徴とする。

本構成によれば、現像動作時には、トナーが現像剤担持体からトナー担持体に移動されるように現像剤担持体とトナー担持体との間に直流電圧の電位差が設けられる。また、現像剤担持体およびトナー担持体に逆位相の交流電圧が印加される。この結果、現像剤担持体からトナー担持体にトナーが供給されるとともに、像担持体上の静電潜像がトナー像に顕在化される。一方、リーク検知動作時には、現像剤担持体およびトナー担持体に同位相の交流電圧が印加される。このため、現像剤担持体とトナー担持体との間には、交流電圧による大きな電位差が生じることがない。この結果、現像剤担持体からトナー担持体へのトナー供給を抑制し、トナー担持体の表面にトナーが可及的に付着していない状態で、リーク検知動作を実行することができる。また、前記交流電圧の電位差によって、リーク検知にノイズがもたらされることが抑止される。更に、現像動作およびリーク検知動作が、一つのトランスによって実現される。この結果、現像装置のコストダウンが実現される。

上記の構成において、前記バイアス印可部から前記現像剤担持体に前記現像バイアスが印加される経路を、前記現像動作時に対応する第１経路と、前記リーク検知動作時に対応する第２経路との間で切り替える切替部と、前記第２経路に配置され、前記トナーが前記トナー担持体から前記現像剤担持体に移動されるように前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に電位差を設ける整流素子と、を更に有することが望ましい。

本構成によれば、リーク検知動作において、トナーがトナー担持体から現像剤担持体に移動されるように、現像剤担持体とトナー担持体との間に電位差が設定される。このため、トナー担持体の表面にトナーが一層付着していない状態で、リーク検知動作を実行することができる。

上記の構成において、前記リーク検知部は、前記トナー担持体に流れる電流値の変動によって前記リークを検知し、前記リーク検知制御部は、前記現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を増大させながら、前記像担持体と前記トナー担持体との間に前記リークを発生させることが望ましい。

本構成によれば、像担持体とトナー担持体との間にリークが発生する交流電圧のピーク間電圧を、リーク検知部によって検出することができる。

上記の構成において、前記リーク検知制御部は、前記リーク検知動作時において、前記バイアス印加部を制御して、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に同電位の直流電圧を印加し、前記リーク検知動作時に前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスの直流電圧と前記像担持体の前記静電潜像の背景部との電位差は、前記現像動作時に前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスの直流電圧と前記背景部との電位差よりも大きいことが望ましい。

本構成によれば、リーク検知動作時に、僅かなトナーがトナー担持体の表面に付着している場合であっても、前記トナーが像担持体の周面に移動することを防止することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記静電潜像及び前記トナー像を担持する前記像担持体と、上記の何れか１に記載の現像装置と、を有することを特徴とする。

本構成によれば、トナー担持体の表面にトナーが可及的に付着していない状態で、リーク検知動作を実行することができる。また、現像動作およびリーク検知動作が、一つのトランスによって実現される。この結果、現像装置および画像形成装置のコストダウンが実現されるとともに、リークの発生を防止することができる。

本発明によれば、現像ローラーおよび磁気ローラーに対して単一のトランスから現像バイアスを印加するとともに、リーク検知動作が実行可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置が提供される。

本発明の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。 本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置内の構造を示した平面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の電気的構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の現像動作を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の現像動作時の現像バイアスの波形を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る現像装置のリーク検知動作時の現像バイアスの波形を示した模式図である。 図７のリーク検知動作の現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差を模式的に表した図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の現像動作時の現像ローラーおよび感光体ドラムの電位関係を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る現像装置のリーク検知動作時の現像ローラーおよび感光体ドラムの電位関係を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る現像装置と比較される他の現像装置の現像動作を示した模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。なお、本発明は、電子写真方式を採用した画像形成装置、例えばコピー機、プリンター、ファクシミリ、これらの機能を備える複合機等に適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構造を示す正面断面図である。画像形成装置１は、装置本体１１に、画像形成部１２、定着装置１３、給紙部１４、用紙排出部１５、および原稿読取部１６等を備えて構成されている。

装置本体１１は、下部本体１１１と、この下部本体１１１の上方に対向配置された上部本体１１２と、この上部本体１１２と下部本体１１１との間に介設された連結部１１３とを備えている。連結部１１３は、下部本体１１１と上部本体１１２との間に用紙排出部１５を形成させた状態で両者を互いに連結するための構造物であり、下部本体１１１の左部および後部から立設され、平面視でＬ字状を呈している。上部本体１１２は、連結部１１３の上端部に支持されている。

下部本体１１１には、画像形成部１２、定着装置１３および給紙部１４が内装されているとともに、上部本体１１２には原稿読取部１６とが装着されている。

画像形成部１２は、給紙部１４から給紙された用紙Ｐにトナー像を形成する画像形成動作を実行する。画像形成部１２は、上流側から下流側へ向けて水平に順次配設された、マゼンタ色のトナーを用いるマゼンタ用ユニット１２Ｍ、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット１２Ｃ、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット１２Ｙおよびブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット１２Ｂｋと、駆動ローラー１２５Ａ等の複数のローラー間に画像形成における副走査方向へ無端走行可能に張架された中間転写ベルト１２５と、中間転写ベルト１２５の外周面に当接する二次転写ローラー１９６と、ベルトクリーニング装置１９８と、を備えている。

画像形成部１２の各色のユニットは、感光体ドラム１２１と、感光体ドラム１２１へトナーを供給する現像装置１２２と、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）と、帯電装置１２３と、ドラムクリーニング装置１２７と、をそれぞれ一体的に備えている。また、隣接する現像装置１２２の下方には、それぞれの感光体ドラム１２１を露光するための露光装置１２４が水平に配置されている。

感光体ドラム１２１は、その周面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像がトナーによって顕在化されるトナー像を担持する。

現像装置１２２は、矢印の方向へ回転する感光体ドラム１２１の周面の静電潜像にトナーを供給して当該トナーを積層させ、感光体ドラム１２１の周面に前記画像データに応じたトナー像を形成する。各現像装置１２２には、前記トナーカートリッジからトナーが適宜補給される。

帯電装置１２３は、各感光体ドラム１２１の直下位置にそれぞれ設けられている。帯電装置１２３は、各感光体ドラム１２１の周面を一様に帯電させる。

露光装置１２４は、各帯電装置１２３の下方位置に設けられている。露光装置１２４は、コンピューター等から入力された画像データや原稿読取部１６が取得した画像データに基づく各色に対応したレーザー光を、帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射し、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像を形成する。なお、露光装置１２４は、感光体ドラム１２１上に、所定の潜像電位を形成するため、予め設定された露光光量に応じて、前記レーザー光を照射する。ドラムクリーニング装置１２７は、各感光体ドラム１２１の左方位置に設けられ、感光体ドラム１２１の周面の残留トナーを除去してクリーニングする。

中間転写ベルト１２５は、無端のベルトであって、基層、弾性層、及びコート層から成る積層構造を有する導電性の軟質ベルトである。中間転写ベルト１２５は、画像形成部１２の上方において、略水平方向に配置された複数の張架ローラーに掛け回されている。張架ローラーは、定着装置１３の近傍に配置され中間転写ベルト１２５を回転駆動する駆動ローラー１２５Ａと、駆動ローラー１２５Ａに対して水平方向に所定間隔を置いて配設され従動回転する従動ローラー１２５Ｅと、を含む。中間転写ベルト１２５は、駆動ローラー１２５Ａに回転駆動力が与えられることにより、図１において時計方向に周回駆動される。

二次転写ローラー１９６には、二次転写バイアス印加部（不図示）が電気的に接続されている。二次転写ローラー１９６と駆動ローラー１２５Ａとの間に印加される転写バイアスによって、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー画像は、下方の搬送ローラー対１９２から搬送された用紙Ｐに転写される。従動ローラー１２５Ｅの外側には、中間転写ベルト１２５を介して、対向配置されるベルトクリーニング装置１９８が配設されている。

定着装置１３は、内部に加熱源であるハロゲンランプなどの通電発熱体を備えた加熱ローラー１３２と、加熱ローラー１３２に対向配置された加圧ローラー１３４と、を備えている。定着装置１３は、画像形成部１２で転写された用紙Ｐ上のトナー像に対し、用紙Ｐが加熱ローラー１３２と加圧ローラー１３４との間の定着ニップ部を通過する間に加熱ローラー１３２から熱を与えて定着処理を施す。定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Ｐは、定着装置１３の上部から延設された排紙搬送路１９４を通って装置本体１１の頂部に設けられた排紙トレイ１５１へ向けて排出される。

給紙部１４は、装置本体１１の図１における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ１４１と、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された給紙カセット１４２とを備えている。給紙カセット１４２は、複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１を収容する。給紙カセット１４２の上方には、ピックアップローラー１４３が設けられ、ピックアップローラー１４３は、給紙カセット１４２に収容された用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐを用紙搬送路１９０へ向けて繰り出す。手差しトレイ１４１は、下部本体１１１の右面の下方位置に設けられた、用紙Ｐを１枚ずつ手差し操作で画像形成部１２へ向けて給紙するためのトレイである。

画像形成部１２の左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１９０が形成されている。用紙搬送路１９０には、適所に搬送ローラー対１９２が設けられ、搬送ローラー対１９２は、給紙部１４から繰り出された用紙Ｐを、二次転写ローラー１９６を有する二次転写ニップ部へ向けて搬送する。

用紙排出部１５は、下部本体１１１と上部本体１１２との間に形成されている。用紙排出部１５は、下部本体１１１の上面に形成された排紙トレイ１５１を備える。排紙トレイ１５１は、画像形成部１２でトナー像が形成された用紙Ｐが、定着装置１３で定着処理が施された後に排出されるトレイである。

原稿読取部１６は、上部本体１１２の上面開口に装着された、原稿を載置するためのコンタクトガラス１６１と、このコンタクトガラス１６１に載置された原稿を押さえる開閉自在の原稿押さえカバー１６２と、コンタクトガラス１６１に載置された原稿の画像を走査して読み取る走査機構１６３とを備えている。走査機構１６３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサを用いて原稿の画像を光学的に読み取り、画像データを生成する。また、装置本体１１は、この画像データから作像画像を生成する画像処理部（不図示）を有する。

＜現像装置の構成＞
続いて、現像装置１２２について詳細に説明する。図２は、現像装置１２２の内部構造を概略的に示す上下および左右方向の断面図、図３は、現像装置１２２の内部構造を示した平面図である。現像装置１２２は、該現像装置１２２の内部空間を画定する現像ハウジング８０を含む。この現像ハウジング８０には、所定の極性に帯電する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貯留する現像剤貯留部８１が備えられている。前記トナーの平均粒径は、６．８μｍである。また、現像ハウジング８０の内部には、現像剤貯留部８１の上方に配置された磁気ローラー８２（現像剤担持体）と、磁気ローラー８２の斜め上方位置で磁気ローラー８２に対向配置された現像ローラー８３（トナー担持体）と、磁気ローラー８２に対向配置された現像剤規制ブレード８４とが配設されている。

現像剤貯留部８１は、現像装置１２２の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室８１ａ、８１ｂを含む。現像剤貯留室８１ａ、８１ｂは、現像ハウジング８０に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板８０１によって互いに仕切られているが、図３に示すように、長手方向における両端部において連通路８０３、８０４によって互いに連通されている。各現像剤貯留室８１ａ、８１ｂには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー８５、８６が収容されている。スクリューフィーダー８５、８６は、図略の駆動機構により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図３に矢印で示すように、現像剤貯留室８１ａおよび現像剤貯留室８１ｂ間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、トナーと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る。

磁気ローラー８２は、現像装置１２２の長手方向に沿って配設されており、図２では時計方向に回転駆動される。磁気ローラー８２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極８２１、規制極８２２及び主極８２３を有する。汲上極８２１は現像剤貯留部８１に対向し、規制極８２２は現像剤規制ブレード８４に対向し、主極８２３は現像ローラー８３に対向している。また、磁気ローラー８２は、現像ローラー８３に対して周速比１．５の速度で、対向位置において現像ローラー８３と逆方向（カウンター回転）に回転される。

磁気ローラー８２は、汲上極８２１の磁力によって現像剤貯留部８１から現像剤をその周面８２Ａ上に磁気的に汲み上げる（受け取る）。磁気ローラー８２は、周面８２Ａ上に、汲み上げられた現像剤を磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として担持する。磁気ローラー８２の回転に伴って、前記現像剤は現像剤規制ブレード８４に向けて搬送される。

現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の回転方向から見て現像ローラー８３よりも上流側に配置され、磁気ローラー８２の周面８２Ａに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング８０の適所に固定された所定の支持部材８４１によって支持されている。また、現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面８４２（つまり現像剤規制ブレード８４の先端面）を有する。

磁性材料から形成された現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の規制極８２２によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード８４の規制面８４２と規制極８２２との間には、すなわち規制ギャップＧには、磁路が形成される。汲上極８２１によって磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に付着した現像剤層が、磁気ローラー８２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制される。これにより、周面８２Ａ上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。

現像ローラー８３は、現像装置１２２の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー８２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計方向に回転駆動される。現像ローラー８３は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する周面８３Ａを有する。現像動作が行なわれる現像時には、現像ローラー８３は、前記トナー層のトナーを感光体ドラム１２１の周面に供給する。本実施形態では、現像ローラー８３は、アルマイトの表面に樹脂コート（ウレタンコート）が施されたローラーである。また、現像ローラー８３は、感光体ドラム１２１に対して周速比１．３の速度で、対向位置において感光体ドラム１２１と同方向（ウィズ回転）に回転される。

現像ローラー８３および磁気ローラー８２は、後記の駆動部９６２によって回転駆動される。現像ローラー８３の周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間には、所定の寸法の隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは例えば０．３ｍｍに設定されている。現像ローラー８３は、現像ハウジング８０に形成された開口を通して感光体ドラム１２１に臨むように配置され、周面８３Ａと感光体ドラム１２１の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。本実施形態では、前記隙間は０．１２ｍｍに設定されている。

＜電気的構成、ブロック図＞
続いて、画像形成装置１の主要な電気的構成について説明する。画像形成装置１（現像装置１２２）は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部９０を備える。図４は、制御部９０の機能ブロック図である。また、図５は、本実施形態に係る現像装置１２２の現像動作を示した模式図である。制御部９０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。また、制御部９０には、現像装置１２２の各部材に加え、現像バイアス印加部８８、リーク検知部８９、スイッチ９５、駆動部９６２、画像メモリー９６３、Ｉ／Ｆ９６４などが電気的に接続されている。更に、現像装置１２２は、ツェナーダイオード９４（整流素子）（図５）を備える。

図５を参照して、現像バイアス印加部８８は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部９２またはリーク検知制御部９３からの制御信号に基づき、現像装置１２２内の磁気ローラー８２および現像ローラー８３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。本実施形態では、現像バイアス印加部８８は、一つのトランスから構成される。換言すれば、共通の現像バイアス印加部８８から磁気ローラー８２および現像ローラー８３に現像バイアスが印加され、磁気ローラー８２および現像ローラー８３にそれぞれ固有のバイアス印可部（トランス）が配置されていない。このため、現像装置１２２が安価に構成される。

なお、図５を参照して、現像バイアス印加部８８から現像バイアスが出力される端子は２つ配置されている。一方は第１端子Ｋ１であり、他方は第２端子Ｋ２である。現像動作時には、磁気ローラー８２に対して第１端子Ｋ１を介して現像バイアスが印加され、現像ローラー８３に対して第２端子Ｋ２を介して現像バイアスが印加される。一方、後記のリーク検知動作時には、第２端子Ｋ２を介して、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に現像バイアスが印加される。なお、現像バイアス印加部８８の第１端子Ｋ１から出力される交流電圧の位相と、第２端子Ｋ２から出力される交流電圧の位相とは、同位相で予め反転されている。

リーク検知部８９は、現像バイアス印加部８８に電気的に接続されている。リーク検知部は、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間に発生するリークを検知する。詳しくは、リーク検知部８９は、現像ローラー８３に流れる電流値の変動（過電流）によってリークを検知する。

スイッチ９５は、バイアス制御部９２またはリーク検知制御部９３からの指示に基づいて、磁気ローラー８２への現像バイアスの印加経路を切り替える。詳しくは、スイッチ９５は、現像バイアス印加部８８から磁気ローラー８２に現像バイアスが印加される経路を、現像動作時に対応する第１経路９５Ａと、リーク検知動作時に対応する第２経路９５Ｂとの間で切り替える。スイッチ９５が第１接点９５１に接続されると、現像バイアス印加部８８から磁気ローラー８２に現像バイアスが印加される経路が第１経路９５Ａに設定される。一方、スイッチ９５が第２接点９５２に接続されると、現像バイアス印加部８８から磁気ローラー８２に現像バイアスが印加される経路が第２経路９５Ｂに設定される。

ツェナーダイオード９４は、第２経路９５Ｂに配置される。ツェナーダイオード９４は、リーク検知動作時に、トナーが現像ローラー８３から磁気ローラー８２に移動されるように、現像ローラー８３と磁気ローラー８２との間に電位差を設ける。

駆動部９６２（図４）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、制御部９０からの制御信号に応じて、現像動作及びリーク検知動作時に、感光体ドラム１２１に加え、現像装置１２２内の現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６などを回転駆動させる。本実施形態では、現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６は、駆動部９６２によって同期して回転駆動される。

画像メモリー９６３は、当該画像形成装置１がプリンターとして機能する場合に、例えばパーソナルコンピューターなどの外部機器から与えられる印刷用画像データを一時的に記憶する。また、画像メモリー９６３は、画像形成装置１が複写機として機能する場合には、ＡＤＦ２０により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。

Ｉ／Ｆ９６４は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路であり、例えば画像形成装置１と外部機器とを接続するネットワークの通信プロトコルに従った通信信号を作成すると共に、ネットワーク側からの通信信号を画像形成装置１が処理可能な形式のデータに変換する。パーソナルコンピューター等から送信される印刷指示信号はＩ／Ｆ９６４を介して制御部９０に与えられ、また画像データは、Ｉ／Ｆ９６４を介して画像メモリー９６３に記憶される。

制御部９０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９１、バイアス制御部９２およびリーク検知制御部９３を備えるように機能する。

駆動制御部９１は、駆動部９６２を制御して、現像ローラー８３、磁気ローラー８２およびスクリューフィーダー８５、８６を回転駆動させる。また、駆動制御部９１は、不図示の駆動手段を制御して、感光体ドラム１２１を回転駆動させる。本実施形態では、駆動制御部９１は、現像動作およびリーク検知動作において、上記の各部材を回転駆動させる。

バイアス制御部９２は、磁気ローラー８２から現像ローラー８３に、更に、現像ローラー８３から感光体ドラム１２１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８８を制御して、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に直流電圧の電位差を設ける。前記電位差によって、トナーが磁気ローラー８２から現像ローラー８３に移動される。また、バイアス制御部９２は、現像動作時に、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に互いに逆位相の交流電圧を印加する。該交流電圧によって、磁気ローラー８２から現像ローラー８３へのトナーの移動が促進される。更に、現像ローラー８３に印加される上記の現像バイアスによって、現像ローラー８３から感光体ドラム１２１にトナーが移動される。現像動作時の現像バイアスの詳細については後記で詳述する。

リーク検知制御部９３は、リーク検知動作において、現像バイアス印加部８８を制御して、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に、直流電圧および同位相の交流電圧を印加する。リーク検知動作では、現像ローラー８３に印加される現像バイアスのうち、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間でリークが発生する交流電圧のピーク間電圧が検出される。この際、リーク検知制御部９３は、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を増大させながら、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間にリークを発生させる。現像動作に先だって予めリーク検知動作が実行され、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間にリークが生じるピーク間電圧（リーク発生電圧）が検出される。この結果、現像動作時には、リーク発生電圧に至らない範囲で交流電圧のピーク間電圧が設定され、リークの発生が防止される。なお、リーク検知動作時の現像バイアスの詳細については後記で詳述する。

＜現像動作について＞
次に、図５および図６を参照して、現像動作における感光体ドラム１２１上の静電潜像の現像メカニズムについて説明する。図６は、本実施形態に係る現像装置１２２の現像動作時に磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される現像バイアスの波形を示した模式図である。図６（Ａ）は現像ローラー８３に印加される現像バイアスの交流電圧の１周期分の波形を示し、図６（Ｂ）は磁気ローラー８２に印加される現像バイアスの交流電圧の１周期分の波形を示している。本実施形態に係る画像形成装置１は、毎分２５枚のプリントスピードを備える。そして、感光体ドラム１２１の周速は、１２０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。また、本実施形態では、現像剤中のキャリアには、体積固有抵抗が、１０^１０Ω・ｃｍであり、飽和磁化が、６５ｅｍｕ／ｇであり、平均粒径が３５μｍのコーティングフェライトキャリアが使用されている。前述のように、画像形成装置１の画像形成動作に際して、現像装置１２２の現像動作が実行される場合、バイアス制御部９２がスイッチ９５を第１接点９５１に接続する。

磁気ローラー８２の周面８２Ａ上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード８４によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー８２の回転に伴って現像ローラー８３に向けて搬送される。その後、磁気ローラー８２および現像ローラー８３が対向する領域において、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシＤＢが、回転中の現像ローラー８３の周面８３Ａに接触する。

このとき、バイアス制御部９２は、現像バイアス印加部８８を制御して、後記のように直流電圧および交流電圧からなる現像バイアスを磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加する。これにより、磁気ローラー８２の周面８２Ａと現像ローラー８３の周面８３Ａとの間に所定の電位差（図６の現像用電位差ΔＶ）が生じる。現像用電位差ΔＶは、環境などに応じて１００Ｖから３５０Ｖの範囲に設定される。この電位差により、周面８２Ａと周面８３Ａとの対向位置において（主極８２３（図２）と周面８３Ａとの対向位置において）、磁気ブラシＤＢからトナーＴのみが周面８３Ａに移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣと残留する一部のトナーとは周面８２Ａ上に残る。これにより、現像ローラー８３の周面８３Ａ上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。

周面８３Ａ上のトナー層ＴＬは、現像ローラー８３の回転に伴って感光体ドラム１２１の周面に向けて搬送される。現像ローラー８３には、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されている。したがって、静電潜像に応じて表面に電位を有している感光体ドラム１２１の周面と該現像ローラー８３の周面８３Ａとの間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層ＴＬのトナーＴが感光体ドラム１２１の周面に移動する。これにより、感光体ドラム１２１の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

なお、バイアス制御部９２が、現像動作時において現像バイアス印加部８８を制御して、磁気ローラー８２及び現像ローラー８３に印加する現像バイアスの一例は次の通りである。
磁気ローラー８２の直流電圧Ｖmag_dc；４５０Ｖ
現像ローラー８３の直流電圧Ｖslv_dc；２５０Ｖ
磁気ローラー８２の交流電圧（Ｖｐｐ）Ｖmag_ac；１９１８Ｖ（３．７ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流電圧（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；７００Ｖ（３．７ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流電圧のＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ１）；２７％
磁気ローラー８２の交流電圧のＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ２）；７３％
感光体ドラム１２１の画像部電位ＶＬ：＋５０Ｖ
感光体ドラム１２１の背景部電位Ｖｏ：＋６５０Ｖ

図６に示すように、現像動作時には、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される現像バイアスのうち交流電圧の位相は逆位相に設定されている。このため、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間には、前述の直流電圧からなる現像用電位差ΔＶに加え、交流電圧に基づく周期的な電位差が設定される。この結果、磁気ローラー８２から現像ローラー８３へのトナーの移動が促進される。したがって、単一のトランスを備える現像バイアス印加部８８によって、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に安定して現像バイアスを印加することができる。

一方、図１１は、本実施形態に係る現像装置１２２と比較参照される他の現像装置１２２Ｚの現像動作を同様に示す模式図である。現像装置１２２Ｚは、本実施形態に係る現像装置１２２と比較して、２つのトランスを備えている。すなわち、現像装置１２２Ｚは、第１バイアス印可部８８１と、第２バイアス印加部８８２とを備える。第１バイアス印可部８８１は、現像ローラー８３Ｚに電気的に接続され、第２バイアス印可部８８２は、磁気ローラー８２Ｚに電気的に接続されている。

このような現像装置１２２Ｚにおいては、現像動作に際して、不図示の制御部によって磁気ローラー８２Ｚおよび現像ローラー８３Ｚには、それぞれ固有の現像バイアスを印加することができる。更に、感光体ドラム１２１Ｚと現像ローラー８３Ｚとの間でリークが生じるリーク発生電圧がリーク検知部８９Ｚによって検出される際にも、磁気ローラー８２Ｚおよび現像ローラー８３Ｚに固有の現像バイアスを印加することができる。したがって、リーク検知動作時に、磁気ローラー８２Ｚから現像ローラー８３Ｚにトナーが移動することを抑制し、可及的に現像ローラー８３Ｚの表面が露出した状態でリーク検知動作を行うことが可能となる。また、磁気ローラー８２Ｚと現像ローラー８３Ｚとの間で、交流電圧の電位差が生じることを抑止することが可能となるため、磁気ローラー８２Ｚと現像ローラー８３Ｚとの間で生じるリークが防止された状態で、感光体ドラム１２１Ｚと現像ローラー８３Ｚとの間で生じるリークを検出することができる。一方、現像装置１２２Ｚのように、磁気ローラー８２Ｚおよび現像ローラー８３Ｚにそれぞれ固有のバイアス印可部（トランス）を備える場合、現像装置１２２Ｚのコストが大きく増大されてしまう。

本実施形態では、１つのトランスからなる現像バイアス印加部８８を利用して、安定して現像装置１２２のリーク検知動作を行うことが可能とされる。図７は、本実施形態に係る現像装置１２２のリーク検知動作時に磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される現像バイアスの波形を示した模式図である。図７（Ａ）は現像ローラー８３に印加される現像バイアスの交流電圧の１周期分の波形を示し、図７（Ｂ）は磁気ローラー８２に印加される現像バイアスの交流電圧の１周期分の波形を示している。図８は、図７のリーク検知動作時の現像ローラー８３と磁気ローラー８２との間の電位差を模式的に表した図である。図９は、現像装置１２２の現像動作時の現像ローラー８３および感光体ドラム１２１の電位関係を示した模式図である。図１０は、現像装置１２２のリーク検知動作時の現像ローラー８３および感光体ドラム１２１の電位関係を示した模式図である。

リーク検知制御部９３（図４）は、画像形成装置１の出荷時や現像装置１２２、感光体ドラム１２１の交換時、および画像形成装置１の周囲の環境（温度、湿度）が変動した場合、あるいは、所定の枚数の印刷動作が実行された場合に、リーク検知動作を実行する。リーク検知動作では、リーク検知制御部９３は、駆動制御部９１を制御して、感光体ドラム１２１および現像装置１２２の各部材を回転駆動させる。また、リーク検知制御部９３は、帯電装置１２３および露光装置１２４を制御して、感光体ドラム１２１上に静電潜像を形成する。そして、リーク検知制御部９３は現像ローラー８３に印加される交流電圧のピーク間電圧を増大させながら、リーク検知部８９によって過電流を検出することによって、リークが発生するピーク間電圧を検出する。

なお、リーク検知動作において、リーク検知制御部９３は、スイッチ９５を第２接点９５２に接続させる。このため、図５を参照して、現像ローラー８３には現像バイアス印加部８８の第２端子Ｋ２を介して現像バイアスが印加される。また、磁気ローラー８２には、第２端子Ｋ２および第２経路９５Ｂを介して現像バイアスが印加される。この結果、図７に示すように、磁気ローラー８２および現像ローラー８３には、同位相の交流電圧が印加される。

リーク検知制御部９３が、リーク検知動作時において現像バイアス印加部８８を制御して、磁気ローラー８２及び現像ローラー８３に印加する現像バイアスの一例は次の通りである。
磁気ローラー８２の直流電圧Ｖmag_dc；１５０Ｖ
現像ローラー８３の直流電圧Ｖslv_dc；１５０Ｖ
磁気ローラー８２の交流電圧（Ｖｐｐ）Ｖmag_ac；可変（２．０５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流電圧（Ｖｐｐ）Ｖslv_ac；可変（２．０５ｋＨｚ）
現像ローラー８３の交流電圧のＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ３）；１５％
磁気ローラー８２の交流電圧のＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ３）；１５％
感光体ドラム１２１の画像部電位ＶＬ：＋５０Ｖ
感光体ドラム１２１の背景部電位Ｖｏ：＋６５０Ｖ

図７に示すように、本実施形態では、リーク検知動作において、磁気ローラー８２の直流電圧Ｖmag_dcおよび現像ローラー８３の直流電圧Ｖslv_dcは、同じ値に設定されている。更に、磁気ローラー８２に印加される交流電圧および現像ローラー８３に印加される交流電圧が同位相に設定される。この結果、磁気ローラー８２および現像ローラー８３が略同電位に設定されるため、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間でリークが生じることが防止される。更に、磁気ローラー８２から現像ローラー８３にトナーが移動することが防止され、現像ローラー８３の表面に可及的にトナーが付着せず、現像ローラー８３の表面が露出した状態で、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間で生じるリークを検出することができる。また、現像動作およびリーク検知動作が、一つのトランス（現像バイアス印加部８８）によって実現される。この結果、現像装置１２２のコストダウンが実現される。

更に、前述のように本実施形態では、現像装置１２２がツェナーダイオード９４を備えている（図５）。ツェナーダイオード９４は、現像バイアスの交流電圧のうちプラス方向の波形において、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に電位差を生じさせる。詳しくは、図７に示すように、現像ローラー８３に印加される交流電圧のプラス方向のピークＶ（１）と、磁気ローラー８２に印加される交流電圧のプラス方向のピークＶ（２）との間には、ツェナーダイオード９４によって電位差ΔＶｍが設定される。電位差ΔＶｍは、図８に示すように、リーク検知時の交流電圧の周期に応じて、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に周期的に形成される。そして、電位差ΔＶｍによって、トナーが現像ローラー８３から磁気ローラー８２に移動されるような電界が、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に形成される。この結果、現像ローラー８３の表面に付着したトナーが、磁気ローラー８２側に移動されるため、現像ローラー８３の表面が一層露出した状態で、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間で生じるリークを検出することができる。

更に、図９および図１０を参照して、現像動作時およびリーク検知動作時において、現像ローラー８３に印加される現像バイアスの違いについて説明する。前述のように、現像動作時には、現像ローラー８３の直流電圧Ｖslv_dcが２５０Ｖに設定され、リーク検知動作時には、現像ローラー８３の直流電圧Ｖslv_dcが１５０Ｖに設定される。そして、感光体ドラム１２１の背景部電位Ｖｏは、いずれも６５０Ｖに設定されている。この結果、リーク検知動作時に現像ローラー８３に印加される現像バイアスの直流電圧と感光体ドラム１２１の静電潜像の背景部との電位差は、現像動作時に現像ローラー８３に印加される現像バイアスの直流電圧と前記背景部との電位差よりも大きく設定される。これらの電位差は、感光体ドラム１２１から現像ローラー８３側にトナーが移動する電界を形成する。この結果、リーク検知動作時に、僅かなトナーが現像ローラー８３の表面に付着している場合であっても、前記トナーが感光体ドラム１２１の周面に移動することを防止することができる。

更に、本実施形態では、現像動作時に現像ローラー８３に印加される交流電圧のプラス方向の印加時間（図９のΔＴ１）と、リーク検知動作時に現像ローラー８３に印加される交流電圧のプラス方向の印加時間（図１０のΔＴ２）とを揃えるために、リーク検知動作時における現像バイアスのＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ３）および周波数が、現像動作時とは異なる値に設定されている。詳しくは、リーク検知動作時のＤｕｔｙ３（１５％）が、現像動作時のＤｕｔｙ１（２７％）よりも小さく設定されるとともに、リーク検知動作時の周波数ｆ（２．０５ｋＨｚ）が、現像動作時の周波数ｆ（３．７ｋＨｚ）よりも小さく設定されている。印加時間ΔＴ１とΔＴ２とが同じ時間に設定されることで、実際の現像動作時に生じるリークを想定して精度良くリーク発生電圧（ピーク間電圧）を検出することができる。

また、図１０に示すように、リーク検知動作時におけるＤｕｔｙ３および周波数ｆが上記のように設定されることで、現像動作時と比較して、交流電圧のマイナス方向のピーク電圧が高く設定される（図１０では、−１１４Ｖ）。交流電圧のマイナス方向のピーク電圧が低く、すなわちマイナス側に大きく設定されると、感光体ドラム１２１の表面にピンホール（膜破損）が生じる場合がある。このため、リーク検知動作では、交流電圧のプラス方向のピーク電圧（図１０では、１６５０Ｖ）と、感光体ドラム１２１の画像部電位ＶＬ（図１０では、５０Ｖ）との間の電位差によって、感光体ドラム１２１と現像ローラー８３との間でリークが生じるように、予めリーク検知動作時の現像バイアスの波形が設定されている。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置１２２およびこれを備えた画像形成装置１について説明したが、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採用することができる。

（１）上記の実施形態では、現像装置１２２がツェナーダイオード９４を備え、図７に示すように、現像ローラー８３に印加される交流電圧のプラス方向のピークＶ（１）と、磁気ローラー８２に印加される交流電圧のプラス方向のピークＶ（２）との間に電位差ΔＶｍが設定される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像装置１２２は、ツェナーダイオード９４を備えない態様でもよい。この場合であっても、リーク検知動作において、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に同位相の交流電圧が印加されることによって、安定したリーク検知動作が実現される。

（２）また、上記の実施形態では、トナーがプラスの極性に帯電する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。トナーがマイナスの極性に帯電する場合であっても、上記と同様の制御を行うことによって、現像ローラー８３および磁気ローラー８２に対して単一のトランスから現像バイアスを印加するとともに、リーク検知動作が実行可能とされる。この場合、トナーの極性に対応して、感光体ドラム１２１の表面電位、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される現像バイアスの極性が調整されればよい。

１ 画像形成装置
１１ 装置本体
１２ 画像形成部
１２１ 感光体ドラム
１２２ 現像装置
８０ 現像ハウジング
８１ 現像剤貯留部
８２ 磁気ローラー（現像剤担持体）
８２１ 汲上極
８２２ 規制極
８２３ 主極
８３ 現像ローラー（トナー担持体）
８４ 現像剤規制ブレード
８８ 現像バイアス印加部（バイアス印加部）
８９ リーク検知部
９０ 制御部
９１ 駆動制御部
９２ バイアス制御部
９３ リーク検知制御部
９４ ツェナーダイオード（整流素子）
９５ スイッチ（切替部）

Claims (5)

1. 所定の極性に帯電するトナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
   回転され、前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤層に接触した状態で回転され、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、
   一つのトランスを含み、前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に、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バイアス印加部と、
   前記像担持体と前記トナー担持体との間に発生するリークを検知するリーク検知部と、
   前記現像剤担持体から前記トナー担持体にトナーが供給される現像動作時に、前記バイアス印加部を制御して、前記トナーが前記現像剤担持体から前記トナー担持体に移動されるように前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に直流電圧の電位差を設けるとともに、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に互いに逆位相の交流電圧を印加するバイアス制御部と、
   前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスのうち、前記像担持体と前記トナー担持体との間でリークが発生する交流電圧の値を検出するリーク検知動作において、前記バイアス印加部を制御して、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に同位相の交流電圧を印加するリーク検知制御部と、
   を有することを特徴とする現像装置
2. 前記バイアス印可部から前記現像剤担持体に前記現像バイアスが印加される経路を、前記現像動作時に対応する第１経路と、前記リーク検知動作時に対応する第２経路との間で切り替える切替部と、
   前記第２経路に配置され、前記トナーが前記トナー担持体から前記現像剤担持体に移動されるように前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に電位差を設ける整流素子と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記リーク検知部は、前記トナー担持体に流れる電流値の変動によって前記リークを検知し、
   前記リーク検知制御部は、前記現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を増大させながら、前記像担持体と前記トナー担持体との間に前記リークを発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記リーク検知制御部は、前記リーク検知動作時において、前記バイアス印加部を制御して、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に同電位の直流電圧を印加し、
   前記リーク検知動作時に前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスの直流電圧と前記像担持体の前記静電潜像の背景部との電位差は、前記現像動作時に前記トナー担持体に印加される前記現像バイアスの直流電圧と前記背景部との電位差よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記静電潜像及び前記トナー像を担持する前記像担持体と、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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