(57)【要約】【課題】リークの発生を抑制して良好な画質のトナー像を形成することが可能な現像装置、およびそ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、トナー担持体４３と、トナー担持体４３に現像バイアスを印加するバイアス印加手段５７と、トナー担持体４３と所定の像担持体１２１との間で電圧リークを発生させるリーク発生バイアスをトナー担持体４３に印加するリーク発生手段５７と、リーク発生手段５７を制御して電圧リークを発生させるリーク発生モードと、リーク発生バイアスに基づいて現像バイアスを設定し、バイアス印加手段５７を制御して現像バイアスをトナー担持体４３に印加させる現像モードとを行う制御部Ｕとを含む。制御部Ｕは、リーク発生モードにおいて、リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得する状態検知部７４と、状態情報に従って印加時間を設定する設定部７５とを含む。【選択図】図３
2012027249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを含む現像剤を貯留する貯留部と、
前記貯留部から前記トナーを受け取って担持するトナー担持面を有し、前記トナー担持面から前記トナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、
前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持面から前記トナーを前記所定の像担持体に供給させるバイアス印加手段と、
前記トナー担持体と前記所定の像担持体との間で電圧リークを発生させるリーク発生バイアスを前記トナー担持体に印加するリーク発生手段と、
前記リーク発生手段を制御して前記電圧リークを発生させるリーク発生モードと、前記リーク発生バイアスに基づいて前記現像バイアスを設定し、前記バイアス印加手段を制御して前記現像バイアスを前記トナー担持体に印加させる現像モードとを行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リーク発生モードにおいて、前記リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得する状態検知部と、前記状態情報に従って前記印加時間を設定する設定部とを含む現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記状態検知部は、前記トナー像の現像動作の回数を前記状態情報として取得し、
前記設定部は、前記トナー像の前記現像動作回数が増加するにつれ、前記リーク発生バイアスの前記印加時間を増加させる現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記状態検知部は、前記現像動作回数をカウントするカウンタであり、
前記制御部は、所定の現像動作回数毎に前記リーク発生モードを行う現像装置。
【請求項４】
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、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現像剤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現像装置を含む。
【０００３】
現像装置は、主要な構成要素として、トナーを含む現像剤を貯留する貯留部と、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と、磁気ローラとの間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーをトナー担持面上に受け取って担持し、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してトナー像を現像する現像ローラと、磁気ローラおよび現像ローラにバイアスを印加する印加手段とを含む。
【０００４】
上記構成の現像装置では、現像ローラに印加される交流バイアスを高くすると、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。しかしながら、交流バイアスを単に高くすると、交流バイアス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との間でリーク（気中放電）が発生する虞がある。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。一方、現像リークを避けるために交流バイアスを低くすると、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困難となり、トナー像に画像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。
【０００５】
したがって、現像装置は、現像リークおよび画像濃度ムラが発生しないように交流バイアスを設定する必要がある。そのような交流バイアスの設定に関する技術として、特許文献１のものが知られている。特許文献１の現像装置は、現像ローラに交流バイアスを印加して像担持体と現像ローラとの間でリークを発生させるリーク発生手段と、リークを検知するリーク検知手段とを含み、リークを故意に発生させたときの交流バイアスに基づき、現像リークおよび画像濃度ムラが発生しない最適な交流バイアスを設定しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現像装置が長期間にわたって使用されたり、印字枚数が多くなったりすると、現像ローラのトナー担持面に、トナーが固着したりトナーから剥がれた外添剤が付着したりして、トナー担持面の電気的な容量成分が変化する。そのため、現像装置が現像動作を開始すると、トナー担持面に徐々に電荷が蓄積する。電荷の蓄積はトナー担持面の表面電位を高くしてしまい、現像ローラに印加される交流バイアスのピーク値と像担持体の表面電位との間の電位差が所定値以上に大きくなる。したがって、特許文献１の現像装置のように、リークを故意に発生させて最適な交流バイアスを設定しても、前記電位差は電荷の蓄積に伴って所定値以上に大きくなるので、像担持体と現像ローラとの間でリークが発生し易くなる。その結果、良好な画質のトナー像は形成されない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、リークの発生を抑制して良好な画質のトナー像を形成することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、トナーを含む現像剤を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記トナーを受け取って担持するトナー担持面を有し、前記トナー担持面から前記トナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持面から前記トナーを前記所定の像担持体に供給させるバイアス印加手段と、前記トナー担持体と前記所定の像担持体との間で電圧リークを発生させるリーク発生バイアスを前記トナー担持体に印加するリーク発生手段と、前記リーク発生手段を制御して前記電圧リークを発生させるリーク発生モードと、前記リーク発生バイアスに基づいて前記現像バイアスを設定し、前記バイアス印加手段を制御して前記現像バイアスを前記トナー担持体に印加させる現像モードとを行う制御部とを含む。前記制御部は、前記リーク発生モードにおいて、前記リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得する状態検知部と、前記状態情報に従って前記印加時間を設定する設定部とを含む。
【００１０】
トナー像の現像動作によってトナー担持面上に蓄積された電荷量が増加すると、同一のリーク発生バイアスを印加している場合であっても電圧リークを発生させるまでに要する時間が長くなる。したがって、リーク発生バイアスの印加時間を固定してしまうと、または短く設定してしまうと、電圧リークを発生させることができない。しかしながら、本発明に係る現像装置によれば、制御部は、リーク発生モードにおいて、リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得し、その状態情報に従って印加時間を設定するので、トナー担持面上の蓄積電荷量が増加しても電圧リークを発生させることができる。これにより、制御部が現像モードにおいてリーク発生バイアスに基づいて設定する現像バイアスは、電圧リークを発生させない最適なバイアスとなる。その結果、良好な画質のトナー像が形成される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、前記状態検知部は、前記トナー像の現像動作の回数を前記状態情報として取得し、前記設定部は、前記トナー像の前記現像動作回数が増加するにつれ、前記リーク発生バイアスの前記印加時間を増加させる。
【００１２】
トナー像の現像動作の回数が増加すると、トナー担持面上の蓄積電荷量が増加する。しかしながら、上記構成によれば、現像動作回数の増加に伴い、つまり蓄積電荷量の増加に伴い、リーク発生バイアスの印加時間を増加させるので、リークを発生させることができる。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記状態検知部は、前記現像動作回数をカウントするカウンタであり、前記制御部は、所定の現像動作回数毎に前記リーク発生モードを行う。
【００１４】
上記構成によれば、状態検知部としてカウンタが用いられているので、制御部がリーク発生モードを最適なタイミングで行うように設定することが容易となる。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。
【発明の効果】
【００１６】
現像装置および画像形成装置によれば、リーク発生バイアスを確実に発生させ、そのリーク発生バイアスに基づいて最適な現像バイアスを設定するので、リークの発生を抑制して良好な画質のトナー像を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。
【図２】現像装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図３】現像装置の現像動作および制御構成について説明する模式図である。
【図４】リークの発生について説明するための図である。
【図５】現像装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。
【図７】状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。
【図８】状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。
【図９】状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。
【図１０】本発明および印加時間を固定した固定構成例間の印加時間の差異を示す図である。
【図１１】制御部の制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。画像形成装置１０は、例えばタンデム式のカラープリンタであり、箱形を呈する装置本体１１を含む。装置本体１１は、内部に、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像情報に基づき画像を形成する画像形成部１２と、画像形成部１２によって形成され、用紙Ｐ（シート）に転写された画像に定着処理を施す定着部１３と、転写用の用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１４とを含む。装置本体１１の上部には、定着処理後の用紙Ｐが排出される用紙排出部１５が設けられている。
【００２０】
画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された用紙Ｐにトナー画像を形成するものであって、本実施形態では、上流側（図１の紙面の右方）から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナー（現像剤）を用いるマゼンタ用ユニット１２Ｍと、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット１２Ｃと、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット１２Ｙと、ブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット１２Ｋとを含む。
【００２１】
各ユニット１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋは、感光体ドラム１２１および現像装置１２２を含む。感光体ドラム１２１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）を形成するものであって、図１において反時計方向に回転しつつ対応する現像装置１２２からトナーの供給を受ける。各現像装置１２２は、装置本体１１内に装着された図略のトナーカートリッジからトナーの補給を受ける。
【００２２】
各感光体ドラム１２１の直下位置には、帯電装置１２３が設けられているとともに、各帯電装置１２３の下方位置には露光装置１２４が設けられている。各感光体ドラム１２１は、帯電装置１２３によって周面が一様に帯電され、コンピュータ等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が露光装置１２４から帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射される。これにより、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像が形成される。そして、現像装置１２２が静電潜像にトナーを供給すると、感光体ドラム１２１の周面にトナー像が現像される。
【００２３】
感光体ドラム１２１の上方には、駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間に張設された転写ベルト１２５が配設されている。転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で、各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回する。
【００２４】
転写ベルト１２５の周回と共に、転写ベルト１２５の表面に対して、まず、マゼンタ用ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタのトナー像の一次転写が行なわれる。ついで、転写ベルト１２５におけるマゼンタトナー像の転写位置に、シアン用ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。以下同様にして、イエロー用ユニット１２Ｙによるイエローのトナー像の転写、およびブラック用ユニット１２Ｋによるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。これにより、転写ベルト１２５の表面にカラーのトナー像が形成される。
【００２５】
各感光体ドラム１２１の図１における左方位置には、感光体ドラム１２１の周面上の残留トナーを除去して清浄化するドラムクリーニング装置１２７が設けられている。ドラムクリーニング装置１２７によって清浄化処理された感光体ドラム１２１の周面は、新たな帯電処理のために帯電装置１２３へ向かう。ドラムクリーニング装置１２７で感光体ドラム１２１の周面から取り除かれた廃トナーは、所定の経路を通って図略のトナー回収ボトルに回収される。
【００２６】
画像形成部１２の図１における左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１１１が形成されている。用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラ対１１２が設けられており、用紙貯留部１４からの用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で転写ベルト１２５へ向けて搬送される。また、用紙搬送路１１１には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置で転写ベルト１２５の表面と当接した二次転写ローラ１１３（転写部材）が設けられている。二次転写ローラ１１３は転写ベルト１２５の表面との間で転写ニップ部を形成する。用紙Ｐは、転写ニップ部において転写ベルト１２５と二次転写ローラ１１３とに押圧挟持され、これにより、転写ベルト１２５上のトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
【００２７】
用紙貯留部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用紙トレイ１４２とを含む。用紙トレイ１４２には複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留される。用紙トレイ１４２は、上方に開口した箱体で構成され、用紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４２に貯留された用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐは、ピックアップローラ１４３の駆動で用紙搬送路１１１へ向けて１枚ずつ繰り出される。用紙トレイ１４２から繰り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で用紙搬送路１１１を通って前記転写ニップ部へ向けて搬送される。
【００２８】
定着部１３は、二次転写された用紙Ｐ上のトナー像に対して定着処理を施す。定着部１３は、内部に加熱源である通電発熱体を有する加熱ローラ１３１と、加熱ローラ１３１と対向配置された定着ローラ１３２と、定着ローラ１３２および加熱ローラ１３１間に張設された定着ベルト１３３と、定着ベルト１３３を介して定着ローラ４０と対向配置された加圧ローラ１３４とを含む。定着部１３へ供給された用紙Ｐは、加圧ローラ１３４と高温の定着ベルト１３３との間を通過しながら定着ベルト１３３からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Ｐは、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１１４を通って用紙排出部１５の排紙トレイ１５１へ向けて排出される。
【００２９】
図２は、現像装置１２２の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置１２２は、該現像装置１２２の内部空間を画定する現像容器４０を含む。現像装置１２２は、現像容器４０内に、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と共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部４１と、現像剤貯留部４１の上方に配置されたマグネットローラ４２と、マグネットローラ４２の斜め上方位置でマグネットローラ４２に対向配置された現像ローラ４３（トナー担持体）と、マグネットローラ４２に対向配置された現像剤規制ブレード４４とを含む。
【００３０】
現像剤貯留部４１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４１ａ，４１ｂから構成されており、現像剤貯留室４１ａ，４１ｂは、現像容器４０に一体に形成された仕切り板４７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室４１ａ，４１ｂには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ４５，４６が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ４５，４６は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室４１ａおよび現像剤貯留室４１ｂ間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが帯電される。
【００３１】
マグネットローラ４２は、現像装置１２２の長手方向に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。マグネットローラ４２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、例えば汲上極５０、規制極５１、主極５２を有する。汲上極５０は現像剤貯留部４１に対向し、規制極５１は現像剤規制ブレード４４に対向し、主極５２は現像ローラ４３に対向している。
【００３２】
マグネットローラ４２は、汲上極５０の磁力によって現像剤貯留部４１から現像剤を周面４８上に磁気的に汲み上げる。汲み上げられた現像剤は、マグネットローラ４２の周面４８上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、マグネットローラ４２の回転に伴って現像剤規制ブレード４４に向けて搬送される。
【００３３】
現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の回転方向から見て現像ローラ４２よりも上流側に位置し、マグネットローラ４２の周面４８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４４は、マグネットローラ４２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、現像容器４０の適所に固定された所定の支持部材５４によって支持されている。また、現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の周面４８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５３（つまり現像剤規制ブレード４４の先端面）を有する。
【００３４】
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の規制極５１によって磁化されて、現像剤規制ブレード４４の規制面５３と規制極５１との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極５０によってマグネットローラ４２の周面４８上に付着した現像剤層がマグネットローラ４２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において規制されて、周面４８上に、所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
【００３５】
現像ローラ４３は、現像装置１２２の長手方向に延びるように、かつマグネットローラ４２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。現像ローラ４３の周面５５（以下、トナー担持面という）とマグネットローラ４２の周面４８との間には、所定の寸法の隙間Ｄが形成されている。現像ローラ４３は、現像容器４０に形成された開口を通して感光体ドラム１２１に臨むように配設されており、トナー担持面５５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。
【００３６】
次に、図３を参照して現像装置１２２の現像動作について説明する。現像装置１２２は、磁気ローラ４２および現像ローラ４３のそれぞれにバイアスを印加することで現像動作を行うように構成されており、バイアス印加手段として、第１印加手段５６と、第２印加手段５７とをさらに含む。同図に示すように、第１印加手段５６は、直列に接続された直流電圧源６１と交流電圧源６２とを有し、マグネットローラ４２に接続されている。直流電圧源６１から出力された直流バイアスと交流電圧源６２から出力された交流バイアスとが重畳されたバイアスがマグネットローラ４２に印加される。また、第２印加手段５７は、直列に接続された直流電圧源６３と交流電圧源６４とを有し、現像ローラ４３に接続されている。直流電圧源６３から出力された直流バイアスと交流電圧源６４から出力された交流バイアスとが重畳されたバイアス（以下、現像バイアスという）が現像ローラ４２に印加される。
【００３７】
マグネットローラ４２の周面４８上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード４４によって層厚が均一に規制された後、マグネットローラ４２の回転に伴って現像ローラ４３に向けて搬送され、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４３のトナー担持面５５に接触する。このとき、第１印加手段５６および第２印加手段５７はバイアスをマグネットローラ４２および現像ローラ４３に印加する。これにより、マグネットローラ４２の周面４８と現像ローラ４３のトナー担持面５５との間に所定の電位差を生じさせている。この電位差により、周面４８とトナー担持面５５との対向位置において（主極５２（図２）とトナー担持面５５との対向位置において）磁気ブラシＤＢからトナーＴのみがトナー担持面５５に移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面４８上に残る。これにより、現像ローラ４３のトナー担持面５５上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。
【００３８】
トナー担持面５５上のトナー層ＴＬは、現像ローラ４３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。感光体ドラム１２１にも、重畳された状態の直流電圧と交流電圧が印加されているので、感光体ドラム１２１の周面と現像ローラ４３のトナー担持面５５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。
【００３９】
トナー層ＴＬ中のトナーＴのうち、感光体ドラム１２１に移動せず、トナー担持面５５上に残留している残留トナーＲＴは、現像ローラ４３の回転に伴ってトナー担持面５５とマグネットローラ４２の周面４８との対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシＤＢによって回収される。回収したトナーＲＴを有する磁気ブラシＤＢは、マグネットローラ４２の回転に伴って主極５２よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極（図示せず）の磁力によって周面４８から剥離し、現像剤貯留部４１（図２）に戻される。つまり、残留トナーＲＴは現像剤貯留部４１に戻される。
【００４０】
ところで、上記構成の現像装置１２２では、トナー像の現像動作を開始した現像初期時と、トナー像の現像動作の回数が多くなる現像耐久時とでは、現像ローラ４３のトナー担持面５５に一定の現像バイアスを印加していても、現像バイアスと感光体ドラム１２１の表面電位との間の電位差が異なってくる。図４を参照して具体的に説明する。すなわち、現像動作が開始されて現像バイアスがトナー担持面５５に印加されると（現像初期時）、現像バイアスの交流バイアスのピーク値Ｖｍａｘと、感光体ドラム１２１上のトナー像の画像部（トナーが付着する部分）の表面電位との間に画像部電位差が生じると共に、交流バイアスのピーク値Ｖｍｉｎと、トナー像の白地部（トナーが付着しない部分）の表面電位Ｖ０との間に白地部電位差が生じる。
【００４１】
これらの画像部電位差および白地部電位差に従ってトナーがトナー担持面５５から感光体ドラム１２１に移動して静電潜像の現像が行われるのであるが、現像耐久時になると、画像部電位差および白地部電位差が矢印で示すように、特に画像部電位差が現像初期時の所定値よりも大きくなってしまい、トナー担持面５５と画像部との間で電圧リーク（気中放電、以下、単にリークという）が発生し易くなる。リークを引き起こす画像部電位差の変動は、所謂チャージアップ現象による。また、現像バイアスの直流バイアスＶｄｃもチャージアップ現象によって矢印で示すように変動する。
【００４２】
チャージアップ現象は、例えばトナー像を現像する現像回数が多くなると（つまり現像耐久時）、現像ローラ４３のトナー担持面５５に、残留トナーが固着したりトナーから剥がれた外添剤が付着したりして、トナー担持面５５の電気的な容量成分が変化することに起因する。容量成分が変化した状態で現像装置１２２が現像動作を行うと、トナー担持面５５に徐々に電荷が蓄積される。電荷の蓄積はトナー担持面５５の表面電位を高くする。そのため、画像部電位差および白地部電位差が所定値以上に大きくなる。したがって、常に一定の現像バイアスをトナー担持面５５に印加していると、リークが発生する。
【００４３】
そこで、本実施形態に係る現像装置１２２は、トナー担持面５５上の蓄積電荷量が増加してもリークの発生を抑制しつつ、最適な現像バイアスを設定することが可能な制御構成を提供する。以下、その制御構成を有する制御部Ｕについて具体的に説明する。
【００４４】
制御部Ｕは、図５に示すように、リークを発生させるリーク発生モード実行部７０と、通常の現像動作を行う現像モード実行部７１とを含む。まず、リーク発生モード実行部７０について説明する。
【００４５】
リーク発生モード実行部７０は、感光体ドラム１２１上に予め形成された所定画像パターンのトナー像の画像部とトナー担持面５５との間でリークを発生させるリーク発生バイアスをトナー担持面５５に意図的に印加するリーク発生モードを行う。リーク発生モード実行部７０はリーク発生モードを、定期的に、または現像動作の設定に変更があったとき（例えば画像濃度調整が行われたとき）に実行する。リーク発生モード実行部７０は、リーク発生指示部７２と、リーク検知部７３と、状態検知部７４と、印加時間設定部７５と、記憶部７６とを含む。
【００４６】
リーク発生指示部７２は、第２印加手段５７（リーク発生手段）を制御して交流電圧源６４から交流バイアス（つまりリーク発生バイアス）をトナー担持面５５に印加させることにより、リークを意図的に発生させる。リーク発生指示部７２は、交流バイアスを段階的（例えば２０Ｖずつ）に変化させてリークを発生させることができる。
【００４７】
リーク検知部７３は、リークによって感光体ドラム１２１とトナー担持面５５との間に流れた過電流を検知することで、リークが発生したことを検知するものであって、過電流の値に基づき、リークが発生したリーク発生バイアスを算出する。
【００４８】
状態検知部７４は、リーク発生バイアスをトナー担持面５５に印加する印加時間の設定に必要な状態情報を取得する。本実施形態では、トナー像の現像動作の回数、つまりトナー像を用紙上に印字する印字動作の回数（印字枚数）を、状態情報として用いている。そして、状態検知部７４は、印字枚数をカウントするカウンタで構成されている。なお、状態情報としては、印字枚数の他に、現像装置１２２が駆動された総駆動時間、現像装置１２２が消費した総トナー消費量、現像装置１２２が印字した総印字量等が挙げられる。
【００４９】
印加時間設定部７５は、状態検知部７４が取得した状態情報（印字枚数）に従ってリーク発生バイアスの印加時間を設定する。
【００５０】
図６〜図９は、状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。図中の×はリークが検知されたことを表し、○はリークが検知されなかったことを表す。実験では、交流バイアスを１２８０Ｖ〜１１６０Ｖの範囲で段階的に（２０Ｖずつ）変化させ、各交流バイアスについてリークが発生するまでに要した時間（印加時間）を測定した。また、実験では、印字速度４０枚／分で３０万枚印字した。以下に、他の実験条件を示す。
感光体ドラム１２１の回転速度：２１０ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ４３の回転速度：感光体ドラム１２１の回転速度の１．６倍（感光体ドラム                            １２１と同一の回転方向）
マグネットローラの回転速度：現像ローラ４３の回転速度の１．２倍（現像ローラ４３                              と同一の回転方向）
感光体ドラム１２１とトナー担持面５５との間の距離：０．１２ｍｍ
トナー担持面５５とマグネットローラの周面４８の間の距離（隙間Ｄ）：０．３ｍｍ
感光体ドラム１２１の表面電位：＋２３０Ｖ（白地部）、＋２０Ｖ（画像部）
現像バイアス：周波数３．８５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ４５％、直流バイアス７０Ｖ、
交流バイアス１１６０Ｖ〜１２８０Ｖ
マグネットローラへのバイアス：周波数３．８５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ７０％、
直流バイアス２００Ｖ、交流バイアス２２００Ｖ
トナー：粒径６．８μｍ、正帯電性
リーク検知部７３によるリーク検知は画像部で行った。
【００５１】
図６に示すように、印字枚数が５万枚未満である初期現像時において１２８０Ｖで印加した場合、１秒以下の印加時間でリークが検知され、１２６０Ｖ以下ではリークが検知されなかった。また、図７に示すように、印字枚数が５万枚以上である現像耐久時において１２６０Ｖで印加した場合、１〜２秒の印加時間でリークが検知されたものの、１秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、１２４０Ｖ以下ではリークが検知されなかった。
【００５２】
さらに、図８に示すように、印字枚数が１０万枚以上である現像耐久時において１２４０Ｖで印加した場合、２〜３秒の印加時間でリークが検知されたものの、２秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、１２２０Ｖ以下ではリークが検知されなかった。さらに、図９に示すように、印字枚数が３０万枚以上である現像耐久時において１２２０Ｖで印加した場合、３〜４秒の印加時間でリークが検知されたものの、３秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、１２００Ｖ以下ではリークが検知されなかった。
【００５３】
図６〜図９に示す結果から、印字枚数の増加に伴い、リークが発生する交流バイアスが低くなることが確認された。これは、図４を参照して説明したように、印字枚数の増加に伴ってトナー担持面５５上の蓄積電荷量が増加すると、トナー担持面５５の表面電位が高くなるからである。
【００５４】
また、図６〜図９に示す結果から、印字枚数が増加すると、トナー担持面５５上の蓄積電荷量が増加するため、同一の交流バイアスを印加している場合であっても、リークを発生させるまでに要する時間が長くなることが確認された。このことから、印加時間を固定してしまうと、または短く設定してしまうと、リークが固定印加時間を超えて発生する場合、リークを検知することができないことが分かる。
【００５５】
具体的には、交流バイアスを１２８０Ｖに設定したときにリークが発生するまでに要する時間が１秒程度の場合（図６参照）、印加時間を１秒に固定していてもリークを検知することができる。しかしながら、交流バイアスを１２４０Ｖに設定したときにリークが発生するまでに要する時間が２〜３秒の場合（図８参照）、印加時間を１秒に固定していると、リークを検知することができない。
【００５６】
上記の知見から、印加時間設定部７５は、図１０に示すように、状態検知部７４によって印字枚数が５万枚未満であることが検知されると、印加時間を２秒に設定し、印字枚数が５万枚以上であることが検知されると、印加時間を３秒に設定し、印字枚数が１０万枚以上であることが検知されると、印字時間を４秒に設定し、印字枚数が３０万枚以上であることが検知されると、印字時間を５秒に設定する。一方、印加時間を固定する固定構成例は、印字枚数に関係なく１秒に設定している。
【００５７】
このように、本実施形態では、印加時間設定部７５は、印加時間を印字枚数の増加に伴って増加させている。これにより、トナー担持面５５上の蓄積電荷量が増加しても、リークを確実に発生させることができる。一方、固定構成例は印加時間を１秒に固定しているので、実際のリーク発生バイアスが１２８０Ｖのときのみリークを発生させる。なお、本実施形態の上記した設定印加時間は、上記した実験条件の変更や、現像装置１２２の使用環境等によって適宜変更されるものである。
【００５８】
記憶部７６は、上記した印加時間を印加時間テーブルとして記憶する。印加時間設定部７５は、印加時間テーブルを参照して、状態検知部７４が取得した印字枚数に応じて印加時間を設定する。
【００５９】
次に、現像モード実行部７１について説明する。現像モード実行部７１は、ユーザの指示によって用紙上にトナー像を印字する現像モードを行うものであって、現像バイアス設定部７７と、バイアス印加指示部７８とを含む。
【００６０】
現像バイアス設定部７７は、リーク発生モード実行部７０が発生させたリーク発生バイアスに基づき、第２印加手段５７の交流電圧源６４からトナー担持面５５に印加される交流バイアスを設定する。例えば、リーク発生バイアスが図８に示すように１２４０Ｖのとき、現像バイアス設定部７７は、交流バイアスを、１２４０Ｖよりも低い１２２０Ｖに設定する。このように、交流バイアスをリーク発生バイアスよりも若干低く設定することで、リークの発生を抑制しつつ、トナー像の形成に十分な量のトナーをトナー担持面５５から感光体ドラム１２１に供給することができる。
【００６１】
バイアス印加指示部７８は、第１印加手段５６を制御してマグネットローラ４２にバイアスを印加させると共に、第２印加手段５７を制御して、現像バイアス設定部７７が設定した交流バイアスをトナー担持面５５に印加させる。これにより、マグネットローラ４２の周面４８とトナー担持面５５との間、およびトナー担持面５５と感光体ドラム１２１の周面との間のそれぞれに、所定の電位差が生じる。そして、それらの電位差に従ってトナー像が形成されることは、図３を参照して説明した通りである。
【００６２】
以下、図１１のフロー図を参照してリーク発生モード実行部７０の制御フローについて説明する。まず、定期的に、または現像動作の設定に変更があったとき、リーク発生モード実行部７０はリーク発生モードを開始する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２において、前回時にリーク発生モードを実行したときにリークが発生したリーク発生バイアス（第１発生電圧）をトナー担持面５５に印加する。ここで、第１発生電圧を、例えば１２６０Ｖとすると、第１発生電圧の印加時間は３秒である。
【００６３】
第１発生電圧（１２６０Ｖ）でリークが発生した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ４において、第１発生電圧よりも１段階電圧を下げた第２発生電圧（１２６０Ｖよりも２０Ｖだけ下げた１２４０Ｖ）を設定し、トナー担持面５５に印加する。第２発生電圧の印加時間は３秒である。
【００６４】
第２発生電圧（１２４０Ｖ）でリークが発生した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、ステップＳ６において、第２発生電圧を新たなリーク発生バイアスとする。現像モード実行部７１は、その新たなリーク発生バイアスに基づいて最適な交流バイアスを設定する。一方、第２発生電圧でリークが発生しなかった場合（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップＳ７において、第１発生電圧（１２６０Ｖ）を再びリーク発生バイアスとする。現像モード実行部７１は、前回時に設定した交流バイアスを維持する。
【００６５】
ステップＳ３に戻り、第１発生電圧（１２６０Ｖ）でリークが発生しなかった場合（ＮＯの場合）、ステップＳ８において、第１発生電圧よりも１段階電圧を上げた第３発生電圧（１２６０Ｖよりも２０Ｖだけ上げた１２８０Ｖ）を設定し、トナー担持面５５に印加する。第３発生電圧の印加時間は３秒である。第２発生電圧および第３発生電圧の印加時間は、印字枚数によって変更されるものであるが、１回の連続したリーク発生検知を通して一定に設定される。これは、リークを発生させる電圧が変わっても、リークの検知を確実に行うことができる印加時間に設定するためである。図１１の制御フローは、印字枚数が５万枚以上１０万枚未満の場合を例示しているため、印加時間は３秒に設定されている。
【００６６】
第３発生電圧（１２８０Ｖ）でリークが発生した場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）、ステップＳ１０において、第３発生電圧を新たなリーク発生バイアスとする。現像モード実行部７１は、その新たなリーク発生バイアスに基づいて最適な交流バイアスを設定する。一方、第３発生電圧でリークが発生しなかった場合（ステップＳ９においてＮＯ）、ステップＳ１１において、第１発生電圧（１２６０Ｖ）を再びリーク発生バイアスとする。現像モード実行部７１は、前回時に設定した交流バイアスを維持する。
【００６７】
以上説明した本実施形態に係る現像装置１２２によれば、制御部Ｕは、リーク発生モードにおいて、リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得し、その状態情報に従って印加時間を設定する。具体的には、制御部Ｕは、印字枚数が増加するにつれて印加時間を増加させる。そのため、印字枚数の増加に伴ってトナー担持面５５上の蓄積電荷量が増加しても電圧リークを確実に発生させることができる。これにより、制御部Ｕが現像モードにおいてリーク発生バイアスに基づいて設定する現像バイアスは、リークを発生させない最適なバイアスとなる。その結果、良好な画質のトナー像が形成される。
【００６８】
また、状態検知部７４としてカウンタが用いられているので、制御部Ｕがリーク発生モードを最適なタイミングで行うように設定することが容易となる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  画像形成装置
４２  マグネットローラ
４３  現像ローラ（トナー担持体）
５５  トナー担持面
５７  第２印加手段（リーク発生手段）
７０  リーク発生モード実行部
７１  現像モード実行部
７２  リーク発生指示部
７３  リーク検知部
７４  状態検知部
７５  印加時間設定部
７６  記憶部
７７  現像バイアス設定部
７８  バイアス印加指示部
１２１  感光体ドラム
１２２  現像装置
Ｕ  制御部
【図１】
2012027249.tif 000003
【図２】
2012027249.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012027249.tif 000006
【図５】
2012027249.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012027249.tif 000009
【図８】
2012027249.tif 000010
【図９】
2012027249.tif 000011
【図１０】
2012027249.tif 000012
【図１１】
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