(57)【要約】【課題】現像バイアス電圧の電圧値を決める際に、現像領域におけるリークの発生を確実に検出できる、また、短時間で検出できる現像装置を得る。【解決手段】非接触の１成分現像方式による現像装置において、トナー担持体と静電潜像担持体との間に印加する現像バイアス電圧の電圧値を決める際、直流電圧を重畳したリーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを複数の連続する検知ステップを実行するごとに所定の割合で高めていく。そして、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させる。また、所定数の検知ステップを省略しながらリークを検知する第１過程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ前のステップとの中間ステップでリークを検知する第２工程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ後のステップとの中間ステップでリークを検知する第３工程とを実行する。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナーを担持して回転するトナー担持体を静電潜像担持体に対して所定間隔の現像領域を介して対向させ、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加することにより、トナー担持体上のトナーを像担持体上に飛翔させて静電潜像を可視像化する現像装置において、
前記トナー担持体と像担持体との間に、直流電圧を重畳した電圧値Ｖｐｐのリーク検知電圧を印加するためのリーク検知電圧発生手段と、
前記トナー担持体と像担持体との間に流れるリーク電流に基づいてリークを検知するためのリーク検知手段と、
前記リーク検知電圧発生手段を制御すると共に、リークの検知結果に基づいて現像バイアス電圧を制御するための制御手段と、を備え、
前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させること、
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを複数の連続する検知ステップを実行するごとに所定の割合で高めていくことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
表面にトナーを担持して回転するトナー担持体を静電潜像担持体に対して所定間隔の現像領域を介して対向させ、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加することにより、トナー担持体上のトナーを像担持体上に飛翔させて静電潜像を可視像化する現像装置において、
前記トナー担持体と像担持体との間に、直流電圧を重畳した電圧値Ｖｐｐのリーク検知電圧を印加するためのリーク検知電圧発生手段と、
前記トナー担持体と像担持体との間に流れるリーク電流に基づいてリークを検知するためのリーク検知手段と、
前記リーク検知電圧発生手段及びリーク検知手段を制御すると共に、リークの検知結果に基づいて現像バイアス電圧を制御するための制御手段と、を備え、
前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを複数の連続する検知ステップを実行するごとに所定の割合で高めていき、所定数の検知ステップを省略しながらリークを検知する第１過程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ前のステップとの中間ステップでリークを検知する第２工程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ後のステップとの中間ステップでリークを検知する第３工程とを実行すること、
を特徴とする現像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２過程でリークが検知された場合は前記第３過程を省略することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置、特に、静電潜像を非接触の１成分現像方式によって可視像化する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を可視像化するため、種々のタイプの現像装置が使用されている。その一例として、キャリアを含まないトナーのみを使用した１成分現像方式であって、表面にトナーを担持して回転するトナー担持体を像担持体に対して所定間隔の現像領域を介して対向させた非接触方式の現像装置が知られている。
【０００３】
非接触の１成分現像方式では、トナー担持体と像担持体との間に所定間隔の現像領域が存在するため、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加することにより、トナー担持体上のトナーを像担持体上に飛翔させて静電潜像を可視像化するようにしている。
【０００４】
ところで、非接触の１成分現像方式では、１５０μｍ程度の微小な現像領域の間隔が部品精度や組立精度の誤差によって機械ごとに異なり、あるいは、現像領域を保持するためのスペーサ部材の摩耗程度等に応じて経時的に変化するという問題点を有している。このような問題点が発生すると、現像領域における電界強度特性が異なったり、変化することになり、濃度むら等の画像劣化を招来する。
【０００５】
そこで、従来では、現像バイアス電圧における交流電圧の電流のピーク・ピーク値を大きくして、トナーを現像領域で十分に飛翔させ、濃度むら等の発生を抑制していた。しかし、現像バイアス電圧のピーク・ピーク値を大きくすると、トナー担持体と像担持体との間に気中放電（リーク）が発生し、画像にノイズが生じるという新たな問題点を招来している。
【０００６】
このため、現在においては、現像バイアス電圧の電圧値を変化させてトナー担持体と像担持体との間にリークを発生させ、このリークによって像担持体に付着したトナーを濃度センサによって検出し、この検出値に基づいて現像バイアス電圧を適切に制御するようにしている。しかしながら、濃度センサは高価で装置のコストアップに繋がり、また、センサ設置位置以外でリークが発生してトナーの付着が生じたとしてもこれを検出できず、現像バイアス電圧の適切な制御が必ずしも可能である訳ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような現状に鑑みて、本出願人は、特願２００２―９０１２４として、リーク検知電圧を変化させて像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させるリーク発生手段と、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段とを設けた現像装置を提案した。
【０００８】
この現像装置によれば、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流をリーク電圧の値に変換し、このリーク電圧が予め決められていた閾値を超えればリーク発生と判別し、実際の現像時における現像バイアス電圧の電圧値にフィードバックする。この現像装置は、濃度センサが不要であり、リーク検知手段はコンデンサや抵抗器の組合せで安価に構成でき、しかも、どのような位置でリークが発生してもそれを検知することができる。
【０００９】
しかしながら、本発明者らの実験によると、前記現像装置においては、像担持体とトナー担持体との間に印加するリーク検知電圧をステップ的に変化させてリークを検知する際、図５の曲線Ｂに示すように、一旦リークと検知された検知点Ｂ１の後にリーク電圧が低下してしまう不具合が見出された。このような不具合が発生すると、仮に、検知点Ｂ１での検知に失敗すると、リークの発生は検知不能になってしまう。
【００１０】
一方、リーク検知電圧は、例えば、図５に示されているように、２５のステップに細分化して変化させ、これらのステップ１〜２５を順次実行することにより、リーク電圧が閾値を超えた段階でリークの発生と判定している。しかし、細分化された１ステップごとに順次電圧の印加／測定を行うことは所要時間が長くなってしまい、その短縮化が課題として浮かび上がってきた。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、現像バイアス電圧の電圧値を決める際に、現像領域におけるリークの発生を確実に検知できる現像装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、現像バイアス電圧の電圧値を決める際に、現像領域におけるリークの発生を検知する工程を短時間で行える現像装置を提供することにある。
【００１３】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る現像装置は、表面にトナーを担持して回転するトナー担持体を静電潜像担持体に対して所定間隔の現像領域を介して対向させ、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加することにより、トナー担持体上のトナーを像担持体上に飛翔させて静電潜像を可視像化する現像装置において、前記トナー担持体と像担持体との間に、直流電圧を重畳した電圧値Ｖｐｐのリーク検知電圧を印加するためのリーク検知電圧発生手段と、前記トナー担持体と像担持体との間に流れるリーク電流に基づいてリークを検知するためのリーク検知手段と、前記リーク検知電圧発生手段を制御すると共に、リークの検知結果に基づいて現像バイアス電圧を制御するための制御手段と、を備え、前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させることを特徴とする。
【００１４】
以上の構成からなる第１の発明にあっては、リーク検知手段の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させるため、リーク検知手段の測定回路を構成するコンデンサの充放電が良好に行われることになり、測定されるリーク電圧が低下してしまうおそれが解消される。従って、リークの発生を確実に検知することができる。
【００１５】
前記第１の発明において、制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを複数の連続する検知ステップを実行するごとに所定の割合で高めていくことによりリークの発生を検知することが好ましい。
【００１６】
一方、第２の発明に係る現像装置は、表面にトナーを担持して回転するトナー担持体を静電潜像担持体に対して所定間隔の現像領域を介して対向させ、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加することにより、トナー担持体上のトナーを像担持体上に飛翔させて静電潜像を可視像化する現像装置において、前記トナー担持体と像担持体との間に、直流電圧を重畳した電圧値Ｖｐｐのリーク検知電圧を印加するためのリーク検知電圧発生手段と、前記トナー担持体と像担持体との間に流れるリーク電流に基づいてリークを検知するためのリーク検知手段と、前記リーク検知電圧発生手段及びリーク検知手段を制御すると共に、リークの検知結果に基づいて現像バイアス電圧を制御するための制御手段と、を備え、前記制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを複数の連続する検知ステップを実行するごとに所定の割合で高めていき、所定数の検知ステップを省略しながらリークを検知する第１過程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ前のステップとの中間ステップでリークを検知する第２工程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ後のステップとの中間ステップでリークを検知する第３工程とを実行することを特徴とする。
【００１７】
以上の構成からなる第２の発明にあっては、細分化された複数の検知ステップに対して、まず第１過程として、所定数の検知ステップを省略しながらリークを検知していく。即ち、まずは粗く大まかにリークを検知し、リークが検知された段階でその前後の検知ステップを実行し、リークの発生を判定する。従って、細分化されたステップを順次実行していくことと比較して、リーク検知のための所要時間が短くて済む。
【００１８】
前記第２の発明において、制御手段は、前記第２過程でリークが検知された場合は前記第３過程を省略してもよい。
【００１９】
また、制御手段は、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させるようにしてもよい。これは、第２の発明に前記第１の発明を組み合わせたものであり、両発明の作用効果を併せて備えることになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
第１実施形態である現像装置は、非接触の１成分現像方式によるもので、その主要な構成部材は、図１に示すように、トナーＴを収容したハウジング１０、静電潜像担持体１に対してトナーを供給するトナー担持体１１、現像バイアス電圧を印加する直流電源１６と交流電源１７、電圧調整器２０、電流検出器３０及び制御装置３２である。
【００２２】
トナー担持体１１は、金属ローラ１１ａの外周面にゴム製の抵抗体層１１ｂを被覆したもので、矢印ａ方向に回転する像担持体１に対して所定間隔ｄの現像領域２を介して対向し、矢印ｂ方向に回転駆動される。
【００２３】
ハウジング１０内のトナーＴは、供給ローラ１３によってトナー担持体１１の外周面に供給され、規制／帯電部材１４を通過することで所定の電位に帯電される。そして、直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧がトナー担持体１１に印加されることにより、現像領域２においてトナー担持体１１上のトナーが像担持体１上に飛翔し、静電潜像を可視像化する。現像バイアス電圧は、直流電源１６と交流電源１７から支軸１１ｃを介してトナー担持体１１に印加される。なお、このような非接触の１成分現像におけるトナーの挙動（現像作用）は従来よく知られており、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
また、ハウジング１０には、トナーを供給ローラ１３に送り込むための送り部材１２及びトナーの漏れを防止するためのシール部材１５が設けられている。
【００２５】
ところで、この現像装置においては、非接触の１成分現像を行う前に、即ち、新たな現像装置をセットアップする際、あるいは、所定回数／所定時間の現像動作が行われた際、直流電源１６と交流電源１７から印加する現像バイアス電圧の電圧値を適切に設定／補正する必要がある。
【００２６】
そこで、本第１実施形態では、直流電源１６及び交流電源１７から出力される電圧値を調整するための電圧調整器２０をリーク検知電圧発生手段として利用する。また、リーク検知電圧の印加によって現像領域２に流れるリーク電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段として電流検出器３０を設けている。制御装置３２は電流検出器３０の測定結果に基づいてリークの有無及びリーク電圧を判定し、電圧調整器２０を制御して適切な現像バイアス電圧をトナー担持体１１に印加するように制御する。
【００２７】
リークは電流検出器３０によって検出され、さらに、図２に示す抵抗Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によって構成される測定回路によって電圧に変換される。この測定回路は電流検出器３０又は制御装置３２に内蔵されている。
【００２８】
ここで、負極性に帯電したトナーＴを用いて反転現像を行う現像装置において、直流電圧と交流電圧とが重畳されたリーク検知電圧をトナー担持体１１に印加してトナー担持体１１と像担持体１との間におけるリークを検知する具体例を説明する。
【００２９】
例えば、図３に示すように、像担持体１の表面電位Ｖｏを−５５０Ｖに設定し、直流電源１６から−３７０Ｖの直流電圧Ｖｄｃを印加すると共に、交流電源１７から印加する交流電圧のピーク・ピーク値Ｖｐｐを順次変化させる。これにて、リーク検知電圧と表面電位Ｖｏとの最大電位差ΔＶｍａｘが順次増加することになる。
【００３０】
この例では、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１０４０Ｖから２５のステップに細分化して順次４０Ｖずつ増加させながら印加し、そのリークを検知する。
【００３１】
本第１実施形態では、図４に示すように、各検知ステップにおいて、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させる。これにて、図２に示す測定回路中のコンデンサにリーク電流が連続して流れることがなくなり、その充放電が良好になり、図５の曲線Ｂに示したような検知点Ｂ１直後のリーク電圧の低下といった不具合が防止される。ちなみに、曲線Ｂは各検知ステップにおいてリーク検知電圧をその電圧値Ｖｐｐを一定として印加した場合を示す。
【００３２】
本第１実施形態によれば、図５の曲線Ａに示すようなリーク電圧が連続して測定され、リーク電圧は閾値である３Ｖを超えた後も低下することがなく、確実にリークの発生を検知することができる。即ち、図５の検知結果によればリーク電圧が閾値である３Ｖを超えた第１３ステップでリークの発生と判定する。
【００３３】
なお、Ｖｐｐ’の具体的な電圧値や、Ｖｐｐ’／Ｖｐｐの印加時間比は使用されるコンデンサの定格等に応じて決定されることになる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態である現像装置について説明する。この第２実施形態は機構的には図１に示した第１実施形態と同じ構成からなり、リークを検知する際の判定手法において第１実施形態と異なっている。従って、第２実施形態ではリーク検知の判定手法についてのみ説明する。
【００３５】
現状の判定手法では、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを順次高めながら各検知ステップを実行することによって、例えば、図６の曲線Ｃに示すリーク電圧が検知されたとする。この場合、閾値３Ｖを超えたのは第７ステップであり、第７ステップでリークが開始したと判定する。さらに、判定精度を上げるために、各ステップで検知されたリーク電圧を制御装置３２の記憶部に記憶させる。そして、記憶させたデータを比較し、（ｎ−１）Ｖ＋０．５Ｖ≦ｎＶの式を満足する最初のステップでリークが開始したと判定する。
【００３６】
前記式は、ｎ番目のステップで検知されたリーク電圧が一つ前の（ｎ−１）番目のステップで検知されたリーク電圧よりも０．５Ｖ以上であればリークの発生と判定することを示している。
【００３７】
この判定手法の改良として、本第２実施形態では、所定数の検知ステップを省略しながらリークを検知する第１過程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ前のステップとの中間ステップでリークを検知する第２工程と、リークが検知されたステップと第１過程での一つ後のステップとの中間ステップでリークを検知する第３工程とを実行する。第２過程でリークが検知された場合は第３過程を省略することができる。
【００３８】
具体的には、その一例として図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１過程では第１ステップ、第３ステップ、第５ステップ……と１ステップを飛ばしてリーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを増加させながらリーク電圧を検知し、検知されたリーク電圧が前ステップのリーク電圧よりも０．５Ｖ以上であると（図７（Ａ），（Ｂ）では第９ステップがそれに該当する）、第２過程として、一つ飛ばした前の第８ステップを実行する。図７（Ａ）に示すように、第８ステップでのリーク電圧が第７ステップでのリーク電圧に対して０．５Ｖ以上であると、電圧差０．５Ｖを超えたステップが第８、第９ステップと連続するため、一つ前の第７ステップでリークが開始したと判定する。この場合、次の第１０ステップを実行する必要はない。
【００３９】
一方、図７（Ｂ）に示すように、第２過程である第８ステップでのリーク電圧が第７ステップでのリーク電圧に対して０．５Ｖ未満であれば、第３過程として、一つ後の第１０ステップを実行する。第１０ステップでのリーク電圧が第９ステップでのリーク電圧に対して０．５Ｖ以上であると、電圧差０．５Ｖを超えたステップが第９、第１０ステップと連続するため、一つ前の第８ステップでリークが開始したと判定する。
【００４０】
なお、リークが開始したと判定するステップはそのリーク電圧が閾値である３Ｖを超えていることが条件となることは勿論である。
【００４１】
以上の第２実施形態によれば、実質的に少ない検知ステップ数で短時間にリークの発生を検知することができる。
【００４２】
また、本第２実施形態において、各検知ステップにおいて、前記第１実施形態の如く、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを一時的にＶｐｐ’に低下させてもよく、より正確かつ確実にリーク電圧を検知することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る現像装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４４】
特に、リーク検知電圧発生手段、リーク検知手段及び制御手段は図１に示した構成以外に種々のものを使用することができる。
【００４５】
また、トナー担持体と像担持体との間の現像領域に直接流れるリーク電流に基づいてリークを検知する以外に、トナー担持体と像担持体とのそれぞれの端部に所定間隔で対向する導電性の金属環を設け、これらの金属環の間に発生するリーク電流に基づいてリークを検知するようにしてもよい。但し、この場合は、金属環の間と現像領域とで検知されるリーク電圧が異なるため、両者の相関関係を予め求めたうえで、リークの発生を判定し、かつ、実際の現像時に印加する現像バイアス電圧を制御することが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である現像装置を示す断面図。
【図２】前記現像装置に組み込まれているリーク電圧測定回路を示すブロック図。
【図３】直流電圧と交流電圧とが重畳されたリーク検知電圧のモデル波形を示すチャート図。
【図４】第１実施形態として各検知ステップで印加されるリーク検知電圧の波形を示すチャート図。
【図５】各検知ステップで検知されたリーク電圧を示すグラフ、曲線Ａは第１実施形態におけるリーク電圧、曲線Ｂは従来検知されていたリーク電圧を示す。
【図６】本発明の第２実施形態である現像装置において各検知ステップで検知されたリーク電圧を示すグラフ。
【図７】第２実施形態であるリーク判定手法を説明するためのチャート図。
【符号の説明】
１…像担持体
２…現像領域
１１…トナー担持体
１６…直流電源
１７…交流電源
２０…電圧調整器（リーク検知電圧発生手段）
３０…電流検出器（リーク検知手段）
３２…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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