特許 7566599 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20241007BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20241007BHJP

   G03G 15/06 20060101ALI20241007BHJP

【ＦＩ】

G03G21/00 502

G03G15/08 235

G03G15/06 101

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020199396

(22)【出願日】2020-12-01

(65)【公開番号】P2021092772

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2023-11-28

(31)【優先権主張番号】P 2019219647

(32)【優先日】2019-12-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福島 直樹

(72)【発明者】

【氏名】吉田 延喜

(72)【発明者】

【氏名】今村 一晴

【審査官】市川 勝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２４２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２７２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２４０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２９８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４４８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９４６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ １５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体に対して非接触状態で対向するように設けられ、現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスを印加する印加部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流値を検出する検出部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体が回転され、前記現像剤担持体に前記現像バイアスが印加された状態で、前記検出部により検出された第１の電流値と前記第１の電流値よりも小さい第２の電流値との差から前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する動作を行う場合に、前記現像剤担持体又は前記像担持体のうち１回転する時間が長い方を少なくとも１回転させる、ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記検出部により検出された前記第１の電流値と前記第２の電流値との差が閾値を超えた場合に、前記現像剤担持体に印加される前記交流電圧を、前記電流値を検出する検出時に前記現像剤担持体に印加された交流電圧より小さい値に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１の電流値と前記第２の電流値との差が閾値を超えたと検知した場合に、前記現像剤担持体に印加する交流電圧を段階的に下げて、再び前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる前記第１の電流値と前記第２の電流値との差が閾値を超えたか否かを検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記検出部により検出された前記第１の電流値と前記第２の電流値との差が閾値以下の場合に、前記現像剤担持体に印加する交流電圧の設定を変更しないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記現像剤担持体又は前記像担持体が少なくとも１回転する時間において前記検出部により検出される前記第１の電流値と前記第２の電流値との差から前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記第１の電流値は前記検出部により検出された前記電流値の最大値であり、前記第２の電流値は前記検出部により検出された前記電流値の最小値であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記検出部は、前記現像剤担持体に印加する交流電圧の正側において前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる第３の電流値、又は前記現像剤担持体に印加する交流電圧の負側において前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる第４の電流値を検出し、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記第３の電流値の最大値と最小値の差又は前記第４の電流値の最大値と最小値の差が閾値を超えた場合に、前記現像剤担持体に印加される前記交流電圧を、前記電流値を検出する検出時に前記現像剤担持体に印加された交流電圧より小さい値に設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記検出部は、前記現像剤担持体に印加する交流電圧の正側において前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる第３の電流値、又は前記現像剤担持体に印加する交流電圧の負側において前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる第４の電流値を検出し、
前記制御部は、前記交流電圧の周期時間において前記検出部により検出された前記第３の電流値を平均化した第１の平均値又は前記第４の電流値を平均化した第２の平均値を算出し、前記算出した前記第１の平均値の最大値と最小値の差、又は前記第２の平均値の最大値と最小値の差が閾値を超えた場合に、前記現像剤担持体に印加される前記交流電圧を、前記電流値を検出する検出時に前記現像剤担持体に印加された交流電圧より小さい値に設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記検出部は、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流を整流した電流値を出力し、
前記制御部は、前記交流電圧の周期時間において前記検出部から出力された電流値を平均化した値を出力することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項10】

回転可能な像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体に対して非接触状態で対向するように設けられ、現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスを印加する印加部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流値を検出する検出部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体が回転され、前記現像剤担持体に前記現像バイアスが印加された状態で、前記現像剤担持体に印加する交流電圧が負から正又は正から負になるタイミングから一定の時間が経過したときに前記検出部により検出された電流値から前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する動作を行う場合に、前記現像剤担持体又は前記像担持体のうち１回転する時間が長い方を少なくとも１回転させる、ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記現像剤担持体に印加する交流電圧が負から正又は正から負になるタイミングから一定の時間が経過したときに前記検出部により検出された電流値が閾値を超えた場合に、前記現像剤担持体に印加される前記交流電圧を、前記電流値を検出する検出時に前記現像剤担持体に印加された交流電圧より小さい値に設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記検出部により検出された電流値が閾値以下の場合に、前記現像剤担持体に印加する交流電圧の設定を変更しないことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。

【請求項13】

前記制御部は、前記電流値が閾値を超えたと検知した場合に、前記現像剤担持体に印加する交流電圧を段階的に下げて、再び前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流値が閾値を超えたか否かを検知することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。

【請求項14】

前記検出部は、前記現像剤担持体に印加される交流電圧が一定となる領域において前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流値を検出することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項15】

帯電された像担持体に露光する露光部を有し、
前記現像剤担持体の軸方向において、前記帯電部材により帯電される前記像担持体の帯電領域は、前記現像剤担持体の現像剤を担持する現像剤担持領域より広く、
前記露光部は、前記現像剤担持体の軸方向において、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の前記現像剤担持領域より広い領域に露光することが可能であり、
前記制御部により閾値との比較を行う時には、前記現像剤担持体の軸方向において、前記像担持体の前記現像剤担持領域に対向する領域の電位が、前記現像剤担持体に印加される前記直流電圧と、前記像担持体の帯電領域において前記露光部により露光されない非露光領域の電位との間になるように、前記露光部は前記像担持体の前記現像剤担持領域に対向する領域を露光することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項16】

前記制御部は、前記現像剤担持体又は前記像担持体が少なくとも１回転する時間において前記検出部により検出される前記電流値から前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項17】

前記制御部は、前記現像剤担持体又は前記像担持体の駆動時間に合わせて前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する動作を行うことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項18】

前記制御部は、温湿度もしくは気圧が変化した時に前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する動作を行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項19】

前記現像剤担持体に印加される交流電圧が矩形波状であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真方式を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式（電子写真プロセス）を用いたプリンタ等の画像形成装置では、像担持体に形成された静電潜像を現像するために、様々な現像装置が使用されている。その一例として、像担持体とこれに対向する現像剤担持体とが所定の間隙（ギャップ）を設けて配置されている非接触現像方式が知られている。

【0003】

非接触現像方式では、現像剤担持体に直流電圧と交流電圧が重畳された現像バイアスが印加されることで、帯電したトナーが現像剤担持体から像担持体へと飛翔し、像担持体に形成された静電潜像へトナー像が現像される。像担持体に現像されたトナー像は、用紙などの記録媒体に転写、定着される。

【0004】

ところで、非接触現像方式では、像担持体および現像剤担持体に駆動がかかることで、像担持体と現像剤担持体との間に設けられている前記ギャップが変動する場合がある。前記ギャップの変動により像担持体と現像剤担持体の間の電界強度が変動することで、形成された画像に濃度ムラが発生する等の問題があった。

【0005】

この問題に対して、現像バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧（ピークトゥピーク値）を大きくすることで、トナーが現像剤担持体から像担持体へと十分飛翔し、濃度ムラの発生を抑制することが可能である。しかし、前記現像バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧を大きくすると、像担持体の表面電位との電位差が大きくなる。そのため、現像剤担持体と像担持体との間に放電が生じ、放電によって放電電流が流れる電流リーク（以下、リークと称する）が発生し、形成される画像にノイズが発生するという問題があった。

【0006】

前記リークが発生する交流電圧のピーク間電圧（ピークトゥピーク値）は、前記ギャップや気圧などで変化するため、個々の画像形成装置や使用環境の変化によって変化する。

【0007】

そのため、特許文献１においては、像担持体と現像剤担持体との間に印加される現像バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧（ピークトゥピーク値）を、リークが発生しない値から徐々に増加させている。そして、像担持体と現像剤担持体との間に流れる電流値に基づいてインピーダンスを測定し、インピーダンスの測定値と前記電流値からリークの発生を検知している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００５－７８０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１では像担持体と現像剤担持体との間のリークの発生を検知するために、インピーダンスを事前に測定する必要があり、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間が長くなるという問題があった。

【0010】

本発明の目的は、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明は、回転可能な像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記像担持体に対して非接触状態で対向するように設けられ、現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスを印加する印加部と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる電流値を検出する検出部と、前記像担持体と前記現像剤担持体が回転され、前記現像剤担持体に前記現像バイアスが印加された状態で、前記検出部により検出された第１の電流値と前記第１の電流値よりも小さい第２の電流値との差から前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記現像剤担持体に印加する前記交流電圧を制御する動作を行う場合に、前記現像剤担持体又は前記像担持体のうち１回転する時間が長い方を少なくとも１回転させる、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】画像形成装置の断面図

【図2】現像バイアス印加と放電検出に関する構成を示す説明図

【図3】（ａ）Ｖｐｐを変化させたときの電流値の波形図、（ｂ）実施例における交流電圧と電流値の最大値と最小値の差の関係図

【図4】（ａ）比較例における交流電圧と電流値の関係図、（ｂ）実施例における交流電圧と電流値の変化量の関係図

【図5】（ａ）比較例における放電発生検出時の交流電圧設定のタイミングチャート、（ｂ）実施例における放電発生検出時の交流電圧設定のタイミングチャート

【図6】実施例１における放電検出制御を示すフローチャート

【図7】実施例２における現像バイアス印加の交流電圧と電流値の波形図

【図8】実施例２における放電検出制御を示すフローチャート

【図9】実施例３における画像形成部の各部材の大小関係を説明するための説明図

【図10】実施例３における放電検出制御を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

【0015】

〔実施例１〕
図１を参照して、画像形成装置の全体構成を画像形成動作とともに説明する。図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す模式断面図である。

【0016】

＜画像形成装置の説明＞
画像形成装置は、電子写真方式を用いたレーザプリンタであり、装置本体Ｍに対してプロセスカートリッジ２０が着脱可能に構成されている。ここで、画像形成装置の装置本体Ｍとは、画像形成装置においてプロセスカートリッジ２０を除いた構成部品を示すものである。また、本発明が適用可能な画像形成装置はここに示すものに限られない。例えば、複数のプロセスカートリッジ２０を備え、中間転写ベルト（中間転写体）を用いて複数像のトナー像を記録媒体に転写してカラー画像を形成するカラーレーザプリンタにも本発明は適用可能である。

【0017】

像担持体（被帯電体）としての感光ドラム１は、導電性ドラムの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、装置本体の不図示の駆動機構から駆動伝達され、所定のプロセススピードをもって図１の矢印ｒ１方向に回転駆動される。

【0018】

帯電部材としての帯電ローラ４は、所定のタイミングで帯電バイアスが印加され、感光ドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。露光部としてのレーザビームスキャナ６は、帯電された感光ドラム１に対して画像情報に応じたレーザ光を走査露光（照射）することで、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

【0019】

現像部としての現像装置は、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に対して現像剤としてのトナーにより現像を行う。現像装置は、現像ローラ７、現像ブレード８、現像容器９によって構成されている。現像ローラ７は、感光ドラム１に対向して配設され、感光ドラム１にトナーを供給するための現像剤担持体である。現像ブレード８は、現像ローラ７に担持されたトナーの層厚を規制し、トナーに電荷を付与するための規制部材である。現像容器９は、感光ドラム１に供給するトナーを収容するための現像剤収容部である。

【0020】

現像ローラ７は、装置本体の不図示の駆動機構から駆動伝達され、図１の矢印ｒ２方向に回転駆動される。現像ローラ７の表面には、現像ブレード８によって電荷が付与されたトナー層（磁性穂）が形成される。そして、現像ローラ７は交流電圧と直流電圧を重畳させた現像バイアスが印加されることで、現像バイアスの電界により現像ローラ７に担持されたトナーが感光ドラム１へ飛翔し、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像がトナー像として現像される。

【0021】

一方、記録媒体１０は不図示の給送ローラなどによって給送され、感光ドラム１と転写ローラ１１とのニップ部にて、感光ドラム１の表面に現像されたトナー像（現像剤像）が転写される。トナー像が転写された記録媒体１０は、感光ドラム１の表面から分離されて定着装置１２に送られ、加熱・加圧されて、転写されたトナー像が記録媒体１０に定着される。

【0022】

記録媒体１０に転写されず感光ドラム１の表面に残ったトナーは、感光ドラム１に当接して感光ドラム１をクリーニングするクリーニング部としてのクリーニングブレード２により除去され、クリーニング容器５に収容される。その後、感光ドラム１の表面は再び帯電ローラ４により帯電され、上述の工程を繰り返し、一連の画像形成のサイクルが行われる。

【0023】

本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ４、クリーニングブレード２、クリーニング容器５、及び現像ローラ７、現像ブレード８、現像容器９が、プロセスカートリッジ２０として一体化されている。そしてプロセスカートリッジ２０は、画像形成装置の装置本体Ｍに対して着脱可能となっている。

【0024】

＜感光ドラムと現像ローラ間の放電検出構成の説明＞
次に図２を用いて、現像ローラ７への現像バイアスの印加、及び感光ドラム１と現像ローラ７間の放電検出に関する構成を説明する。図２は、現像バイアス印加と放電検出に関する構成を示す説明図である。

【0025】

図２に示すように、現像ローラ７は、画像形成時にトナーを担持するスリーブ７ａを有し、スリーブ７ａの長手方向の両端には円形のキャップ７ｂが嵌入されている。現像ローラ７は、ローラ軸７ｃを中心に回転駆動される。ここでは、感光ドラム１の外径は３０ｍｍ、現像ローラ７の外径は感光ドラム１の外径より小さい１５ｍｍとし、感光ドラム１と現像ローラ７は共に３００ｍｍ／ｓの周速で回転駆動される。

【0026】

また、現像ローラ７は、感光ドラム１との間に所定のギャップ（ＳＤギャップ）を設けた非接触状態で対向するように設けられている。本実施例では、キャップ７ｂはスリーブ７ａより外径が大きく、キャップ７ｂの外周面が感光ドラム１の表面に当接する構成となっている。これにより、現像ローラ７と感光ドラム１との間に所定のギャップが設けられ、現像ローラ７と感光ドラム１とが非接触状態で対向する。ここでは、所定のギャップとして、２００μｍのＳＤギャップが設けられている。

【0027】

なお、現像ローラ７と感光ドラム１との間に所定のギャップを設ける構成はこれに限定されるものではない。例えば、現像ローラ７と感光ドラム１を回転可能に支持する枠体によって現像ローラ７と感光ドラム１との間に所定のギャップを設けた構成としてもよい。

【0028】

また、現像ローラ７のローラ軸７ｃには、感光ドラム１へのトナーの供給のため、直流電圧印加部３０と交流電圧印加部３１が接続されている。直流電圧印加部３０と交流電圧印加部３１は、現像ローラ７に直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加するための印加部である。

【0029】

直流電圧印加部３０は、現像ローラ７に印加する直流成分を発生させる回路であり、その出力は交流電圧印加部３１に入力される。そして、直流電圧印加部３０は、出力制御部３２を有している。出力制御部３２は、直流電圧印加部３０が出力するバイアスの値を制御部としてのＣＰＵ４０の指示に応じて制御する。

【0030】

また、交流電圧印加部３１は、直流電圧印加部３０の出力する直流電圧を平均値（面積中心値）とする交流電圧を出力する回路である。交流電圧印加部３１は、例えば、周波数ｆ＝２．５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％の矩形波状（パルス状）の交流電圧を出力する。そして、交流電圧印加部３１は、Ｖｐｐ制御部３３を有している。Ｖｐｐ制御部３３は、交流電圧のピーク間電圧（ピークトゥピーク値）であるＶｐｐを制御部としてのＣＰＵ４０の指示に応じて制御する。

【0031】

検出部３５は、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値を検出する検出部である。検出部３５は、整流部３４と、検出回路３６と、アンプ３７とで構成される。整流部３４は、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した時に現像ローラ７と感光ドラム１との間に流れる電流を整流する。検出回路３６は、整流された電流を電圧に変換する。アンプ３７は、変換された電圧信号を増幅し、放電検出信号としてＣＰＵ４０に出力する。Ａ／Ｄ変換器３８は、アンプ３７からの放電検出信号をＡ／Ｄ変換する。ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄ変換器３８によりＡ／Ｄ変換されたアンプ３７の出力から、現像ローラ７と感光ドラム１との間に発生した電流の大きさを認識し、交流電圧の周期時間Ｔで平均化した電流値を出力する。ここでは、ＣＰＵ４０は、交流電圧の１０周期の時間Ｔである４ｍｓで平均化した電流値（平均値）を出力（算出）する。後述するが、ＣＰＵ４０は、検出部３５により検出された電流値から現像ローラ７に印加する現像バイアスを制御する制御部である。

【0032】

＜リーク電流の検出の説明＞
図３を用いて、検出部３５によるリーク電流の検出（放電検出）について説明する。図３（ａ）はＶｐｐを変化させたときの電流値の波形図であり、図３（ｂ）は実施例１における交流電圧と電流値の変化量（交流電圧の最大値と最小値の差）の関係図である。

【0033】

図３（ａ）は現像バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧であるＶｐｐを変化させたときの現像ローラ７と感光ドラム１間に流れる電流値をプロットしており、横軸は時間、縦軸は整流後の電流値となっている。測定条件としては、不図示の駆動機構により、感光ドラム１と現像ローラ７を駆動させる。次に、帯電ローラ４に帯電バイアスを印加して感光ドラム１の表面電位を－５００Ｖにし、直流電圧印加部３０によって現像ローラ７に直流電圧－３００Ｖを印加する。次に、交流電圧印加部３１によって現像ローラ７に交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを印加する。このとき、図３（ｂ）に示したように、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを１６００Ｖから所定の時間間隔（ここでは１ｓ）で２００Ｖずつ段階的に増加させ、各交流電圧Ｖｐｐにおける時間と電流値の出力値の関係をプロットする。交流電圧Ｖｐｐが１．８ｋＶと２．０ｋＶでリーク電流は未発生であったが、交流電圧Ｖｐｐが２．２ｋＶではリーク電流が発生している。リーク電流の未発生時と比較し、リーク電流の発生時は、リーク電流が現像ローラ７の回転周期で変動する。これは、リーク電流が発生している領域が現像ローラ７の回転周期で変動していることによるものである。現像ローラ７と感光ドラム１との間の距離（ＳＤギャップ）は、現像ローラ７や感光ドラム１、キャップ７ｂの形状のムラによって変動する。

【0034】

現像ローラ７が回転すると、現像ローラ７や感光ドラム１の回転周期で、現像ローラ７と感光ドラム１との間の距離が変動する。パッシェンの法則により、本実施例の現像ローラ７と感光ドラム１との間の距離である２００μｍのギャップ領域では、現像ローラ７と感光ドラム１との間の距離が近づくと放電開始電圧が低くなることが分かっている。現像ローラ７と感光ドラム１との間の距離（ＳＤギャップ）は、現像ローラ７の軸方向において均一ではないため、リーク電流は現像ローラ７と感光ドラム１との間の軸方向におけるギャップ領域のうち、一部の距離が近い領域で発生する。現像ローラ７の軸方向においてＳＤギャップが変化すると、リーク電流が発生する領域も変化するため、電流値は前記リーク電流が発生する領域の変化に応じた変動をする。よって、図３（ａ）に示したように、リーク電流が発生している交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ＝２．２ｋＶの状況では、感光ドラム１や現像ローラ７の回転周期で電流値が変動する。電流値の変動は感光ドラム１の回転周期より小さい現像スリーブの回転周期（ここでは１５７ｍｓ）で変動する。そのため、ＣＰＵ４０は、交流電圧の周期時間（１周期以上の時間）Ｔで平均化した電流値を出力することで、突発的なノイズとリークによる電流変化の区別をすることができる。尚、本実施例では交流電圧の周期時間Ｔとして１０周期の時間である４ｍｓで平均化した電流値を出力しているが、ノイズ除去の観点から平均化する時間Ｔを数十ｍｓまで増やしても良い。

【0035】

本実施例では現像ローラ７が１回転するまでの時間１５７ｍｓ（時間Ｔ１）に対して感光ドラム１が１回転するまでの時間３１４ｍｓ（時間Ｔ２）の方が長い。そのため、制御部であるＣＰＵ４０は、１回転する時間が長い方である感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２における電流値の出力値（平均値）の第１の電流値である最大値と第２の電流値である最小値の差である電流値の変化量を用いて閾値との比較を行う。図３（ｂ）は交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを変化させたときの前記電流値の出力値の最大値の推移（実線）と最小値の推移（点線）をプロットしている。なお、前記電流値の出力値の最大値と最小値の差分である電流値の変化量と交流電圧の関係は図４（ｂ）に示す。図３（ｂ）の横軸は現像ローラ７に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、縦軸は感光ドラム１が１回転する時間における電流値（出力値）の最大値（図中の実線）と最小値（図中の点線）を示している。この電流値の最大値と最小値の差が電流値の変化量である。測定条件としては、不図示の駆動機構により、感光ドラム１と現像ローラ７を駆動させる。次に、帯電ローラ４に帯電バイアスを印加して感光ドラム１の表面電位を－５００Ｖにし、直流電圧印加部３０によって現像ローラ７に直流電圧－３００Ｖを印加する。次に、交流電圧印加部３１によって現像ローラ７に交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを印加する。このとき、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを１６００Ｖから所定の時間間隔（ここでは１ｓ）で２００Ｖずつ段階的に増加させ、各Ｖｐｐにおける電流値の最大値と最小値をそれぞれプロットする。この各Ｖｐｐにおける電流値の最大値と最小値の差が電流値の変化量である。現像バイアスにおけるＶｐｐを段階的に増加させると、リーク未発生時の電流値の変化量に対して、リーク発生タイミングで電流値の変化量が急激に増加する。すなわち、電流値の変化量が所定の値である閾値以下（ここでは２．０ｋＶ以下）ではリークは発生しないが、閾値を超えるとリークが発生することがわかる。

【0036】

以上のことから、制御部であるＣＰＵ４０は、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる前記電流値の変化量から、所定の交流電圧Ｖｐｐにおけるリーク発生の有無を検知することができる。

【0037】

次に図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、比較例と本実施例の交流電圧のピーク間電圧と電流値の変化量の関係を説明する。図４（ａ）は比較例における交流電圧のピーク間電圧と電流値の変化量の関係を示す図である。図４（ｂ）は実施例における交流電圧のピーク間電圧と電流値の変化量の関係を示す図である。なお、図４（ｂ）に示す電流値の変化量は、図３（ｂ）に示す電流値の最大値と最小値の差を表したものである。

【0038】

比較例の構成は、感光ドラム１と現像ローラ７との間の電流値の絶対値を、交流電圧の周期時間Ｔの期間積算した値が出力値となっている。横軸は交流電圧のピーク間電圧、縦軸は前記出力値である。測定条件としては、不図示の駆動機構により、感光ドラム１と現像ローラ７を駆動させる。次に、帯電ローラ４に帯電バイアスを印加して感光ドラム１の表面電位を－５００Ｖにし、直流電圧印加部３０によって現像ローラ７に直流電圧－３００Ｖを印加する。次に、交流電圧印加部３１によって現像ローラ７に交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを印加する。このとき、Ｖｐｐを０Ｖから徐々に増加させ、Ｖｐｐと電流値の出力値の関係をプロットする。図４（ａ）では、閾値以下である放電開始電圧Ｖｐｐ以下の電圧であっても、電流値である出力値が電圧Ｖｐｐに比例して増加しているのがわかる。

【0039】

閾値以下（放電開始電圧以下）の電圧Ｖｐｐにおける出力値の傾きは、感光ドラム１と現像ローラ７間のインピーダンスによって決まるため、ＳＤギャップなどによって変化する。そのため、キャップ７ｂの部品のバラつきや耐久による摩耗で出力値がばらつく。よって、使用状況でキャップ７ｂの摩耗や部品のバラつきなどによるＳＤギャップの変動に対して、リーク発生の電流値を正確に算出することができない。リークの発生の有無を正確に判断するためには、リークが発生しない電圧Ｖｐｐを用いて感光ドラム１と現像ローラ７間のインピーダンスを求める必要がある。リーク検出にはリークが発生しない電圧Ｖｐｐでインピーダンス測定をする必要があるため、リーク発生を検知するのに時間がかかる。

【0040】

一方、本実施例の構成は、図３（ｂ）を用いて説明した通りである。本実施例の構成では、感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２における電流値の出力値（平均値）の最大値と最小値の差である電流値の変化量を用いてリーク発生の有無の判断を行う。図４（ｂ）に示すように、閾値以下である放電開始電圧Ｖｐｐ以下の電圧では、電流値の変化量がほぼ変化していないことがわかる。そして、電圧Ｖｐｐが閾値である放電開始電圧Ｖｐｐを超えると、電流値の変化量は急激に増加していくのがわかる。すなわち、電流値の変化量が所定の値である閾値以下（放電開始電圧Ｖｐｐ以下）ではリークは発生しないが、閾値を超えるとリークが発生することがわかる。よって、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値の変化量から現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧）を決定することで、ＳＤギャップの変動などによる電流値のバラつきを取り除くことができる。そのため、本実施例では、感光ドラム１と現像ローラ７間のインピーダンスの測定をすることなく、任意の印加電圧において感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値の変化量から現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧）を決定することができ、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することができる。

【0041】

＜放電発生検出動作の交流電圧の設定＞
次に図５に基づき、実施例１に係る画像形成装置の放電発生検出動作時の各印加電圧のタイミングについて比較例と比較して説明する。図５（ａ）は比較例における放電発生検出時の交流電圧Ｖｐｐの設定とリーク電流に対するタイミングチャートであり、図５（ｂ）は実施例における放電発生検出時の交流電圧Ｖｐｐの設定とリーク電流に対するタイミングチャートである。

【0042】

図５（ａ）が比較例の構成であり、図５（ｂ）が実施例１の構成である。図５（ａ）に示す比較例の構成では、図５（ｂ）に示す実施例１の構成に対して、まず感光ドラム１と現像ローラ７間のインピーダンスを測定する測定時間が必要となる。感光ドラム１と現像ローラ７の間のインピーダンスは、感光ドラム１と現像ローラ７の駆動によるＳＤギャップの変動によって変化する。そのため、感光ドラム１が１回転するまでの時間Ｔ２の期間、感光ドラム１と現像ローラ７間に流れる電流を測定し、ＳＤギャップが最も狭いタイミングで最大値となる電流値を用いて、インピーダンスを求める。その後の動作としては本実施例と同様の電圧Ｖｐｐ設定とタイミングであるため、図５（ｂ）で説明する。図５（ｂ）の放電発生検出動作時の電圧Ｖｐｐは、画像形成時の電圧Ｖｐｐを基に決められている。画像形成時の電圧Ｖｐｐは、初期設定として１．８ｋＶに設定している。電圧Ｖｐｐが１．８ｋＶを超えると記録媒体１０の白地部にトナーが現像されてしまう、いわゆる地かぶりが悪化するため、電圧Ｖｐｐの上限は１．８ｋＶに設定している。

【0043】

放電発生検出時の電圧Ｖｐｐとしては、通紙中の温湿度の変化やＳＤギャップの変動で、閾値である放電開始電圧が変化することを考慮し、初期の放電発生検出動作時の電圧Ｖｐｐは１．８ｋＶに、オフセット値２００Ｖを足した２．０ｋＶとしている。すなわち、閾値との比較を行う際に現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐは、画像形成中に現像ローラ７に印加する交流電圧（ここでは１．８ｋＶ）より高い交流電圧（ここでは２．０ｋＶ）である。ＣＰＵ４０は、初期の放電発生検出時の電圧Ｖｐｐを２．０ｋＶとした場合の、電流値の出力値（平均値）から感光ドラム１と現像ローラ７間の電流値の変化量が閾値以下と判断した場合、画像形成中の電圧Ｖｐｐは変更しない。一方、ＣＰＵ４０は、感光ドラム１と現像ローラ７間の電流値の変化量が閾値を超えたと判断した場合には、図５（ｂ）に示すように、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを段階的に下げ、電流値の変化量が閾値以下となる電圧Ｖｐｐまで下げる。そして、電流値の変化量が閾値以下となる電圧Ｖｐｐからオフセット値である２００Ｖを引いた電圧Ｖｐｐを画像形成時の印加電圧Ｖｐｐに再設定する。これにより、画像形成時にリークが発生するのを防ぐことができる。

【0044】

更に、本実施例のように放電発生検出時の電圧Ｖｐｐを段階的に下げる構成を採用することで、従来のように電圧Ｖｐｐを増加させて放電開始電圧を求める制御と比較して、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することができる。理由として、電圧Ｖｐｐを段階的に下げる構成は、リーク検知時の初期条件の電圧Ｖｐｐで電流値の変化量が閾値以下と判断された時点で検知が終了するため、最短で１条件の電圧Ｖｐｐで検知が終了する。一方、電圧Ｖｐｐを徐々に上げる従来の構成は、確実にリークが発生しない電圧Ｖｐｐから徐々に電圧Ｖｐｐを増加させる。そのため、従来の構成は、確実に電流値の変化量が閾値以下となる電圧Ｖｐｐと画像形成で使用したい電圧Ｖｐｐの少なくとも２条件以上の電圧Ｖｐｐで閾値との比較を行う必要がある。以上のことから、放電発生検出時の電圧Ｖｐｐを段階的に下げる構成を採用することで、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することができる。

【0045】

＜放電発生検出動作のフローチャート＞
次に図６を用いて、実施例１に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れについて説明する。

【0046】

図６は、実施例１に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れの一例を示すフローチャートである。以下に説明する、放電発生検出動作では、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値の変化量が閾値を超えたか否かを判断し、その結果から現像ローラ７に印加する現像バイアスを設定する。この放電発生検出動作は、制御部であるＣＰＵ４０（図２参照）により実行する。なお、この放電発生検出動作は、気圧もしくは温湿度などの画像形成装置の設置環境が変化した時に実行する。あるいは、現像ローラ７又は感光ドラム１の駆動時間（例えばＳＤギャップが変化する可能性のある現像装置の通紙履歴や現像装置の交換のタイミング）に合わせて実行する。また、放電発生検出動作の実施タイミングは、前述の例に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

【0047】

まず、画像形成装置の電源がＯＮされ、放電発生検出動作が開始されると（スタート）、ＣＰＵ４０の指示で、不図示の駆動機構により、感光ドラム１、現像ローラ７等の各回転体の駆動が開始される（ステップＳ１）。この各回転体の駆動は、放電発生検出動作が終了するまで継続する。次に、帯電ローラ４に帯電バイアスを印加し、直流電圧印加部３０によって現像ローラ７に直流電圧－３００Ｖを印加する（ステップＳ２）。ステップＳ２から感光ドラム１が１回転する時間（Ｔ２）が経過することで（ステップＳ３）、感光ドラム１の表面が全周にわたって設定した表面電位－５００Ｖになる。次に、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを設定する。通紙中の温湿度の変化やＳＤギャップの変動を考慮し、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを画像形成時の設定よりオフセット値分だけ高い交流電圧Ｖｐｐに設定する（ステップＳ４）。ここでは、現像ローラ７に印加する交流電圧を、画像形成時の交流電圧より２００Ｖ高い交流電圧Ｖｐｐに設定する。次に、図４（ｂ）を用いて説明したように、前記設定した交流電圧Ｖｐｐを現像ローラ７に印加した際に、現像ローラ７と感光ドラム１との間に流れる電流値の変化量が所定値である閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ５）。本実施例では閾値を１μＡとしている。ここで、電流値の変化量は、感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２において検出部３５により検出された電流値の出力値（平均値）の第１の電流値である最大値と第２の電流値である最小値の差である。

【0048】

そしてステップＳ５で前記電流値の変化量が前記閾値を超えていた場合、感光ドラム１と現像ローラ７との間にリークが発生しているため、ＣＰＵ４０は現像バイアスの交流電圧ＶｐｐをＯＦＦする（ステップＳ６）。ステップＳ６で一度ＶｐｐをＯＦＦする理由として、一たび現像リークが発生すると連続的に電流が流れることによって現像リークが続いてしまうことがあり、連続的に生じる現像リークを一度断絶させている。このようにリークが発生していた場合、画像形成時に現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐの設定を前記電流値の検出時に現像ローラ７に印加された交流電圧の設定より小さくする必要がある。そこで、制御部であるＣＰＵ４０は、現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を前記電流値の検出時より低い電圧に下げる（ステップＳ７）。ここでは、画像形成時の交流電圧（例えば１．８ｋＶ）より１００Ｖ低い電圧（例えば１．７ｋＶ）に下げる。そしてステップＳ４に戻り、現像ローラ７に印加する交流電圧を、設定が変更された画像形成中の交流電圧よりオフセット値分だけ高い交流電圧Ｖｐｐに設定する。このようにして、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を２．０ｋＶから１．９ｋＶに下げる。そして、再びステップＳ５で電流値の変化量が閾値を超えるかどうかを確認する。

【0049】

なお、ＣＰＵ４０は、ステップＳ５で電流値の変化量が閾値を超えていた場合、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を段階的に下げて、電流値の変化量が閾値以下となるまで前述の動作を繰り返す。すなわち、制御部であるＣＰＵ４０は、ステップＳ５で電流値の変化量が閾値を超えたと検知した場合に、現像ローラ７に印加する交流電圧を段階的に下げて、再び電流値の変化量が閾値を超えたか否かの検知を行う。

【0050】

ステップＳ５で電流値の変化量が閾値を超えていない場合、すなわち電流値の変化量が閾値以下の場合、Ｖｐｐを印加してから感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２の期間、ステップＳ５を繰り返す（ステップＳ８）。前記期間において電流値の変化量が閾値以下の場合、その時点のリーク検知時の交流電圧Ｖｐｐからオフセット値分（２００Ｖ）下げた値を画像形成中の交流電圧Ｖｐｐに決定する（ステップＳ９）。すなわち、ＣＰＵ４０は、画像形成中に現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を変更せず、現像ローラ７に印加する現像バイアスを決定する。そして、現像バイアスと帯電バイアスをＯＦＦし、その後、感光ドラム１と現像ローラ７の駆動を停止させ（ステップＳ１０）、放電発生検出動作を終了する（エンド）。

【0051】

以上から、本実施例によれば、感光ドラム１と現像ローラ７との間を流れる電流値の変化量が閾値を超えたか否かを判断することで、リークが発生しない現像バイアス（電流値の変化量が閾値以下となる現像バイアス）に設定するために要する時間を短縮することができる。

【0052】

なお、本実施例に記載されているＳＤギャップ、帯電バイアス、現像バイアス、電流値の閾値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0053】

また本実施例では、交流電圧の１０周期の時間において検出部３５から出力された電流値を平均化した平均値を算出する構成を例示したが、交流電圧の周期時間Ｔはこれに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

【0054】

また本実施例では、感光ドラム１が１回転する時間の期間において、電流値の変化量を用いた閾値との比較を行う構成を例示したが、閾値との比較を行う期間はこれに限定されるものではない。感光ドラム１が複数回転する時間であってもよいし、現像ローラ７が回転する時間であってもよい。また、感光ドラム１又は現像ローラ７が１回転し終わる前に閾値との比較を終えるようにしてもよい。しかし、感光ドラム１と現像ローラ７との間の距離（ＳＤギャップ）は現像ローラ７と感光ドラム１の回転周期で変動するため、現像ローラ７又は感光ドラム１のうち１回転する時間が長い方を回転させる方が好ましい。また、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮する目的から、現像ローラ７又は感光ドラム１を回転させる時間は短い方が好ましい。

【0055】

また本実施例では、図２に示す検出部３５が整流部３４を有する構成であり、現像ローラ７に流れる電流を整流しているが、この構成に限定されるものではなく、例えば検出部３５が整流部３４を持たない構成であってもよい。この場合、放電発生検出動作は、以下のように行ってもよい。

【0056】

例えば、検出部３５は、現像ローラ７に印加する交流電圧の正側において感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる第３の電流値、又は現像ローラ７に印加する交流電圧の負側において感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる第４の電流値を検出する。そして、制御部であるＣＰＵ４０は、現像ローラ７又は感光ドラム１が少なくとも１回転する時間において検出部３５により検出された前記第３の電流値の最大値と最小値の差又は前記第４の電流値の最大値と最小値の差から閾値との比較を行う。ＣＰＵ４０は、最大値と最小値の差である前記第３の電流値の変化量又は前記第４の電流値の変化量が閾値を超えた場合に現像ローラ７に印加する現像バイアスの設定を前記電流値の検出時に現像ローラ７に印加された交流電圧の設定より下げる。ＣＰＵ４０は、前記第３の電流値の変化量又は前記第４の電流値の変化量が前記閾値以下の場合に現像ローラ７に印加する現像バイアスの設定を変更しない。

【0057】

あるいは、制御部であるＣＰＵ４０は、交流電圧の周期時間において検出部３５により検出された前記第３の電流値を平均化した第１の平均値又は前記第４の電流値を平均化した第２の平均値を算出する。そして、ＣＰＵ４０は、現像ローラ７又は感光ドラム１が少なくとも１回転する時間において前記算出した第１の平均値の最大値と最小値の差、又は第２の平均値の最大値と最小値の差から閾値との比較を行う。ＣＰＵ４０は、最大値と最小値の差である前記第１の平均値の変化量又は前記第２の平均値の変化量が閾値を超えた場合に現像ローラ７に印加する現像バイアスの設定を前記電流値の検出時に現像ローラ７に印加された交流電圧の設定より下げる。ＣＰＵ４０は、前記第１の平均値の変化量又は前記第２の平均値の変化量が前記閾値以下の場合に現像ローラ７に印加する現像バイアスの設定を変更しない。

【0058】

このように構成しても、感光ドラム１と現像ローラ７との間を流れる電流値の変化量が閾値を超えたか否かを判断することができ、リークが発生しない現像バイアス（電流値の変化量が閾値以下となる現像バイアス）に設定するために要する時間を短縮することができる。

【0059】

本実施例においては、画像形成中のＶｐｐを制御したが、画像形成中のＶｐｐに限らず、Ｖｐｐを印加するいかなるタイミングのＶｐｐでもよい。本実施例では、リーク検知時に、画像形成時の設定より高いＶｐｐを現像ローラ７に印加して（図６のステップＳ４）、感光ドラムと現像ローラの間に流れる電流値の変化量を閾値と比較（図６のステップＳ５）したが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラに印加するＶｐｐを高くすることなく、その時点で設定されているＶｐｐを現像ローラに印加して、感光ドラムと現像ローラの間に流れる電流値を閾値と比較してもよい。このようにすることで、画像形成中のＶｐｐに限らず、いかなるタイミングでも、その時点のＶｐｐを現像ローラに印加して、感光ドラムと現像ローラの間に流れる電流値の変化量を閾値と比較することができる。この場合、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間をさらに短縮することができる。

【0060】

また、本実施例では、図６において、電流値の変化量が閾値を超えたらリークが発生したと判断（ステップＳ５）し、現像ＶｐｐをＯＦＦするステップＳ６に移行したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｖｐｐ印加（図６のステップＳ４）から感光ドラム１が１回転した（図６のステップＳ７）後に、電流値の変化量が閾値を超えたか判断（図６のステップＳ５）してもよい。このようにすることで、前述した実施例１よりもリークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間はかかるものの、従来より前述の時間を短縮することができる。また、突発的なノイズによる電流変化と、感光ドラムと現像ローラとの間のギャップの変化に起因するリークによる電流変化の区別をすることができ、より精度の高い検知を行うことができる。

【0061】

また、実施例１の構成において、現像Ｖｐｐを設定するために電流値の出力値（平均値）の第１の電流値である最大値と第２の電流値である最小値の差を変化量とし、閾値と比較したが、この形態に限られない。言い換えると、第１の電流値は最大値でなくてもよく、第２の電流値は最小値でなくてもよい。以下に他の変形例を示す。

【0062】

実施例１に記載したように、閾値と比較する値に最大値、最小値を採用すると、ノイズによって検知精度が低下する恐れがある。よって、変形例１として、例えば、感光ドラム１周以上の期間における電流値の最大値をヒストグラムで上位ｎ％の値とし、最小値を下位ｍ％の値としてもよい。変形例１の具体的な例として、出力値は４ｍｓ毎に平均化された電流値で、感光ドラム１周以上である４００ｍｓの期間サンプリングする（データは１００データ）。サンプリングされたデータに対してｎを９７％、ｍを３％とすると、１００データ中の３番目に高い出力値を最大値の代わりとし、３番目に低い出力値を最小値の代わりとする。上記、３番目に高い出力値と３番目に低い出力値の差が閾値以上になった場合に、リークが発生したと判断することができる。なおｍ、ｎについては適宜設定することが可能である。更に、最大値（最小値）の代わりに、上位ｎ％（下位ｍ％）以上の値を平均化した値を用いてもよい。

【0063】

また、変形例２として、単位時間当たりの電流値の出力値（平均値）の変化量である、横軸を時間で縦軸を電流値としたときの傾き、もしくは、傾きの絶対値が、ある閾値を超えたときにリークが発生したと判断してもよい。リークが発生していない場合、ＳＤギャップが変動すると、電流値はＳＤギャップに反比例し変動する。リークが発生した場合、発生位置で急激に電流が変化することで傾きが急激に変化する。よって、ＳＤギャップの変動以上に電流が急激に変化した場合、リークが発生したと判断することができる。傾きの閾値としては、例えば、ＳＤギャップ変動の影響で、電流値が感光ドラム１周（３１４ｍｓ）で１μＡ変化し、時間に対するＳＤギャップの変動が正弦波であると仮定すると、傾きの閾値は２π／３１４［μＡ／ｍｓ］と設定することができる。図３（ａ）では、Ｖｐｐ１．８ｋＶと２．０ｋＶで傾きがほぼ変化していない状態であるのに対し、２．２ｋＶでは傾きが大きく変動している。

【0064】

また、変形例３として、電流値のバラツキである標準偏差を見ることでもリークを判断することが可能である。電流値の出力値（平均値）のデータを、例えば、感光ドラム１周分サンプリングすると７８サンプル分の電流の出力値を取得することができる。図３（ａ）のＶｐｐ１．８ｋＶと２．０ｋＶでは、時間が経過しても電流値はほぼ変わらないため、上記電流値の標準偏差としては小さい。一方、リークが発生している２．２ｋＶでは標準偏差が大きくなる。よって、電流値の標準偏差がある閾値を超えたときにリークが発生したと判断することが可能である。閾値としては、例えば、ＳＤギャップ変動の影響で、電流値が感光ドラム１周（３１４ｍｓ）で１μＡ変化し、時間に対するＳＤギャップの変動が正弦波であると仮定すると、標準偏差は０．３１５μＡとなる。よって、標準偏差の閾値の一例として０．３１５μＡを標準偏差の閾値として採用してもよい。

【0065】

なお、変形例１～３について、それぞれの算出方法は一例であり、それぞれの値が算出される手法であれば算出方法は上記方法に限られない。

【0066】

〔実施例２〕
図７及び図８を用いて、実施例２に係る画像形成装置について説明する。なお、本例では、放電検出制御が実施例１と異なるだけであり、その他の構成は実施例１とほぼ同様である。従って、本例では、上述した実施例１と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

【0067】

＜リーク電流の検出の説明＞
本実施例の特徴である検出部３５によるリーク電流の検出について、図７を用いて説明する。図７は実施例２における現像バイアス印加の交流電圧と電流値の波形図である。

【0068】

図７は、べた白画像を形成中の交流電圧印加部３１によって現像ローラ７に印加された交流電圧の波形（図中の点線）と、現像ローラ７と感光ドラム１の間に流れる電流値の波形（図中の実線）をプロットしたものである。感光ドラム１と現像ローラ７との電位差によって現像ローラ７表面の電荷が移動するため、交流電圧の電位が変化した時に電流が流れる。本実施例の構成は、交流電圧印加部３１が印加する交流電圧が矩形波状であるため、図７に示すように、交流電圧が負から正に変化する時間ｔ＝０のタイミングでは、電位差の変化に伴い電流値が流れる。一方、交流電圧が負から正に変化するタイミングから一定の時間が経過したタイミングでは、交流電圧が一定となり、これに応じて電流値が０付近の値となっている。ここで、時間Ｔは交流電圧の１周期の時間であり、Ｔ＝１／周波数ｆである。また、交流電圧が負から正に変化するタイミングから一定の時間としてｔ＝Ｔ／４のタイミングを例示している。

【0069】

なお、本実施例では感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値を検出するタイミングを、交流電圧が負から正になるタイミングから一定時間であるＴ／４経過後としているが、これに限定されるものではない。図７に点線で示すように、交流電圧は正側（又は負側）において負から正（又は正から負）に変化する領域から、交流電圧が一定となる領域に変化している。このように交流電圧が一定となる領域に相当するタイミングであれば、交流電圧が負から正になるタイミングから一定の時間はＴ／４に限定されるものではない。また負から正になるタイミングから一定の時間が経過したときだけでなく、正から負になるタイミングから一定の時間が経過したときであってもよい。交流電圧が一定となる領域に相当するタイミング（電圧の変化がおおよそ０となるタイミング）であれば、交流電圧が負から正又は正から負になるタイミングから任意の一定時間後でも同様の効果が得られる。

【0070】

本実施例では、制御部であるＣＰＵ４０は、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐが負から正になるタイミングから一定の時間が経過したときに検出部３５により検出された電流値を用いて閾値との比較を行う。このように構成することで、現像ローラ７に印加する交流電圧が変化した時に、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値によってリーク電流を直接検知することができる。

【0071】

＜放電発生検出動作のフローチャート＞
次に図８に基づき、実施例２に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れの一例を説明する。

【0072】

図８は、実施例２に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れの一例を示すフローチャートである。以下に説明する、放電発生検出動作では、感光ドラム１と現像ローラ７との間に流れる電流値の変化量が閾値を超えたか否かを判断し、その結果から現像ローラ７に印加する現像バイアスを設定する。この放電発生検出動作は、制御部であるＣＰＵ４０（図２参照）により実行する。なお、この放電発生検出動作は、気圧もしくは温湿度などの画像形成装置の設置環境が変化した時に実行する。あるいは、現像ローラ７又は感光ドラム１の駆動時間（例えばＳＤギャップが変化する可能性のある現像装置の通紙履歴や現像装置の交換のタイミング）に合わせて実行する。また、放電発生検出動作の実施タイミングは、前述の例に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

【0073】

まず、画像形成装置の電源がＯＮされ、放電発生検出動作が開始されると（スタート）、ＣＰＵ４０の指示で、不図示の駆動機構により、感光ドラム１、現像ローラ７等の各回転体の回転が開始される（ステップＳ１１）。この各回転体の駆動は、放電発生検出動作が終了するまで継続する。次に、帯電ローラ４に帯電バイアスを印加し、直流電圧印加部３０によって現像ローラ７に直流電圧－３００Ｖを印加する（ステップＳ１２）。ステップＳ２から感光ドラム１が１回転する時間（Ｔ２）が経過することで（ステップＳ１３）、感光ドラム１の表面が全周にわたって設定した表面電位－５００Ｖになる。次に、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを設定する。通紙中の温湿度の変化やＳＤギャップの変動を考慮し、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを画像形成時の設定より高い交流電圧Ｖｐｐに設定する（ステップＳ１４）。ここでは、現像ローラ７に印加する交流電圧を、画像形成時の交流電圧より２００Ｖ高い交流電圧Ｖｐｐに設定する。次に、図７を用いて説明したように、交流電圧が負から正となるタイミングから一定の時間（ここではＴ／４）が経過したときの電流値の絶対値が所定値である閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１５）。本実施例では閾値を１０μＡとしている。

【0074】

そしてステップＳ１５で前記電流値の絶対値が前記閾値を超えていた場合、感光ドラム１と現像ローラ７との間にリークが発生しているため、ＣＰＵ４０は現像バイアスの交流電圧ＶｐｐをＯＦＦする（ステップＳ１６）。このようにリークが発生していた場合、画像形成中に現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐの設定を前記電流値の検出時に現像ローラ７に印加された交流電圧の設定より小さくする必要がある。そこで、制御部であるＣＰＵ４０は、現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を前記電流値の検出時より低い電圧に下げる（ステップＳ１７）。ここでは、画像形成中の交流電圧（１．８ｋＶ）より１００Ｖ低い電圧（１．７ｋＶ）に下げる。そしてステップＳ１４に戻り、現像ローラ７に印加する交流電圧を、設定が変更された画像形成中の交流電圧（１．７ｋＶ）より２００Ｖ高い交流電圧Ｖｐｐに設定する。このようにして、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を２．０ｋＶから１．９ｋＶに下げる。そして、再びステップＳ１５で電流値の絶対値が閾値を超えるかどうかを確認する。

【0075】

なお、ＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で電流値の絶対値が閾値を超えていた場合、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を段階的に下げて、電流値の絶対値が閾値以下となるまで前述の動作を繰り返す。すなわち、制御部であるＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で電流値の絶対値が閾値を超えたと検知した場合に、現像ローラ７に印加する交流電圧を段階的に下げて、再び電流値の絶対値が閾値を超えたか否かの検知を行う。

【0076】

ステップＳ１５で電流値（絶対値）が閾値を超えていない場合、すなわち電流値が閾値以下の場合、Ｖｐｐを印加してから感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２の期間、ステップＳ１５を繰り返す（ステップＳ１８）。前記期間において電流値が閾値以下の場合、その時点のリーク検知時の交流電圧Ｖｐｐから２００Ｖ下げた値を画像形成中の交流電圧Ｖｐｐに決定する（ステップＳ１９）。すなわち、ＣＰＵ４０は、画像形成中に現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を変更せず、現像ローラ７に印加する現像バイアスを決定する。そして、現像バイアスと帯電バイアスをＯＦＦし、その後、感光ドラム１と現像ローラ７の駆動を停止させ（ステップＳ２０）、放電発生検出動作を終了する（エンド）。

【0077】

以上から、本実施例によれば、所定のタイミングで現像ローラ７との間を流れる電流値を検知し、この電流値の絶対値が閾値を超えたか否かを判断する。これにより、リークが発生しない現像バイアス（電流値の絶対値が閾値以下となる現像バイアス）に設定するために要する時間を短縮することができる。

【0078】

なお、本実施例に記載されているＳＤギャップ、帯電バイアス、現像バイアス、電流値の閾値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0079】

また本実施例では、交流電圧の１０周期の時間において検出部３５から出力された電流値を平均化した平均値を算出する構成を例示したが、交流電圧の周期時間Ｔはこれに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

【0080】

〔実施例３〕
図９及び図１０を用いて、実施例３に係る画像形成装置について説明する。なお、本例では、画像形成部の各部材の大小関係と放電検出制御が実施例２と異なるだけであり、その他の構成は実施例２とほぼ同様である。従って、本例では、上述した実施例２と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

【0081】

実施例２では、放電発生検出動作シーケンス時に、放電によって感光ドラムの表面電位が変化し、トナーが現像されることでトナーが無駄に消費される場合があった。実施例３では、感光ドラムの非露光領域とこの領域に対向する現像ローラとの間に流れる電流値のみを閾値と比較することで、トナーを消費せずにリークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することが可能となる。

【0082】

＜画像形成部の各部材の大小関係＞
実施例３における画像形成部の各部材の大小関係について図９を用いて説明する。図９は実施例３における画像形成部の各部材の大小関係の一例を説明するための説明図である。図９において、現像ローラ７の軸方向において、トナーコート領域Ｌ１は、現像ローラ７のトナーが担持される現像剤担持領域である。トナーコート領域Ｌ１は、現像ローラ７の現像剤担持領域に対向し、現像ローラ７からトナーが付与される感光ドラム１の領域に相当する。Ｌ２は帯電ローラ４の軸方向におけるローラ幅である。帯電ローラ４のローラ幅Ｌ２は、帯電ローラ４により帯電される感光ドラム１の帯電領域に相当する。Ｌ３は感光ドラム１の外周面に形成された感光層の幅に相当するドラム塗工幅である。実施例３の構成では、現像ローラ７の軸方向において、現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１に対して帯電ローラ４のローラ幅Ｌ２と、感光ドラム１のドラム塗工幅Ｌ３の長さの関係（大小関係）が、Ｌ１＜Ｌ２，Ｌ１＜Ｌ３となっている。すなわち、現像ローラ７の軸方向において、帯電ローラ４により帯電される感光ドラム１の帯電領域（ローラ幅Ｌ２）は、現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１より広い（Ｌ１＜Ｌ２）。また、レーザビームスキャナ６は、現像ローラ７の軸方向において、感光ドラム１に対して現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１より広い領域（走査露光可能幅Ｌ４（不図示））に露光することが可能である（Ｌ１＜Ｌ４）。そして、帯電ローラ４により帯電される感光ドラム１の帯電領域（ローラ幅Ｌ２）の表面電位をＶＤとする。レーザビームスキャナ６により露光される感光ドラム１の露光領域の表面電位をＶＬとする。ここで、レーザビームスキャナ６により露光される感光ドラム１の露光領域は、現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１に対応する感光ドラム１の領域であり、レーザビームスキャナ６の走査露光可能幅Ｌ４より狭い領域である。現像ローラ７に印加する直流電圧ＶＤＣは、負に帯電されたトナー３が現像ローラ７から感光ドラム１へ現像されることを防ぐために、ＶＬ＜ＶＤＣの関係となるように設定する。なお、トナーが正に帯電している場合はＶＬ＞ＶＤＣの関係となる。

【0083】

上記関係にすることにより、図９に示した感光ドラム１の露光されない非露光領域Ｈ１，Ｈ２の表面電位がＶＤ、トナーコート領域Ｌ１に対向する感光ドラム１の露光領域の表面電位がＶＬとなり、ＶＤ＜ＶＬ＜ＶＤＣの関係となる。すなわち、現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１に対向する感光ドラム１の領域の電位ＶＬが、現像ローラ７に印加される直流電圧ＶＤＣと、感光ドラム１の帯電領域（ローラ幅Ｌ２）においてレーザビームスキャナ６により露光されない非露光領域（非画像領域）の電位ＶＤとの間になる。なお、トナーが正帯電の場合は、ＶＤ＞ＶＬ＞ＶＤＣとなる。よって感光ドラム１の非露光領域Ｈ１，Ｈ２とこの領域Ｈ１，Ｈ２に対向する現像ローラ７との間の電位差が、現像ローラ７のトナーコート領域Ｌ１に対向する感光ドラム１との間の電位差に対して大きくなる。そのため、感光ドラム１の非露光領域Ｈ１，Ｈ２でリークが発生しやすくなる。本実施例ではリーク検知時にトナーコート領域Ｌ１で確実にリークしない電位差に設定する必要がある。本実施例では、ＳＤギャップのバラつきや気圧を考慮し、パッシェンの法則を基に放電開始電圧を算出することで、Ｖｐｐに対してＶＬとＶＤＣの電位差を決定している。本実施例ではリーク検知時のＶｐｐを１．２ｋＶ、ＶＤを－６００Ｖ、ＶＬを－２００Ｖ、ＶＤＣを０Ｖとしている。このように設定にすることで、感光ドラム１と現像ローラ７との間の最大の電位差ΔＶｍａｘ＝Ｖｐｐ／２＋｜ＶＤＣ－ＶＤ｜＝１２００Ｖとなり、実施例２の初期の放電発生検出動作時のΔＶｍａｘ（Ｖｐｐ＝２．０ｋＶ、ＶＤ＝－５００Ｖ、ＶＤＣ＝－３００Ｖ）と同等の電位差とすることができる。

【0084】

以上のことから、上記構成にすることで、放電発生検出動作時にトナーコート領域でリークが発生することなく、非露光領域でリークの有無を検知することが可能となる。

【0085】

＜放電発生検出動作のフローチャート＞
次に図１０に基づき、実施例２に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れの一例を説明する。図１０は、実施例３に係る画像形成装置の放電発生検出動作の制御の流れの一例を示すフローチャートである。

【0086】

まず、画像形成装置の電源がＯＮされ、放電発生検出動作が開始されると（スタート）、ＣＰＵ４０の指示で、不図示の駆動機構により、感光ドラム１、現像ローラ７等の各回転体の回転が開始される（ステップＳ２１）。この各回転体の駆動は、放電発生検出動作が終了するまで継続する。次に、感光ドラム１の帯電領域の表面電位が－６００Ｖとなる帯電バイアスを帯電ローラ４に印加し、トナーコート領域Ｌ１に対向する感光ドラム１の現像剤担持領域に対してレーザビームスキャナ６により露光することで感光ドラム１のトナーコート領域Ｌ１の表面電位を－２００Ｖにする（ステップＳ２２）。ステップＳ２２から感光ドラム１が１回転する時間（Ｔ２）が経過することで（ステップＳ２３）、感光ドラム１の表面を全周にわたって設定した表面電位にする。次に、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを設定する。実施例１の初期の放電発生検出動作時のΔＶｍａｘと同等になるように、現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐを画像形成時の設定より低い交流電圧Ｖｐｐに設定する（ステップＳ２４）。ここでは、現像ローラ７に印加する交流電圧を、画像形成時の交流電圧より６００Ｖ低い交流電圧Ｖｐｐに設定する。次に、交流電圧が負から正となるタイミングから一定の時間Ｔ／４が経過したときの電流値の絶対値が所定値である閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ２５）。本実施例では閾値を１０μＡとしている。

【0087】

そしてステップＳ２５で前記電流値が前記閾値を超えていた場合、感光ドラム１と現像ローラ７との間にリークが発生しているため、ＣＰＵ４０は現像バイアスの交流電圧ＶｐｐをＯＦＦする（ステップＳ２６）。このようにリークが発生していた場合、画像形成中に現像ローラ７に印加する交流電圧Ｖｐｐの設定を前記電流値の検出時に現像ローラ７に印加された交流電圧の設定より小さくする必要がある。そこで、制御部であるＣＰＵ４０は、現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を前記電流値の検出時より低い電圧に下げる（ステップＳ２７）。ここでは、画像形成中の交流電圧（１．８ｋＶ）より１００Ｖ低い電圧（１．７ｋＶ）に下げる。そしてステップＳ２４に戻り、現像ローラ７に印加する交流電圧を、設定が変更された画像形成中の交流電圧（１．７ｋＶ）より６００Ｖ低い交流電圧Ｖｐｐに設定する。このようにして、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を１．２ｋＶから１．１ｋＶに下げる。そして、再びステップＳ２５で電流値が閾値を超えるかどうかを確認する。

【0088】

なお、ＣＰＵ４０は、ステップＳ２５で電流値が閾値を超えていた場合、リーク検知時に現像ローラ７に印加する交流電圧を段階的に下げて、電流値が閾値以下となるまで前述の動作を繰り返す。すなわち、制御部であるＣＰＵ４０は、ステップＳ２５でリークが発生したと検知した場合に、現像ローラに印加する交流電圧を段階的に下げて、感光ドラム１と現像ローラ７との間のリークの検知を行う。

【0089】

ステップＳ２５で電流値が閾値を超えていない場合、すなわち電流値が閾値以下の場合、Ｖｐｐを印加してから感光ドラム１が１回転する時間Ｔ２の期間、ステップＳ２５を繰り返す（ステップＳ２８）。前記期間において電流値が閾値以下の場合、その時点のリーク検知時の交流電圧Ｖｐｐから６００Ｖ上げた値を画像形成中の交流電圧Ｖｐｐに決定する（ステップＳ２９）。すなわち、ＣＰＵ４０は、画像形成中に現像ローラ７に印加する現像バイアス（交流電圧Ｖｐｐ）を変更せず、現像ローラ７に印加する現像バイアスを決定する。そして、現像バイアスと帯電バイアスをＯＦＦし、その後、感光ドラム１と現像ローラ７の駆動を停止させ（ステップＳ３０）、放電発生検出動作を終了する（エンド）。

【0090】

以上から、本実施例によれば、放電発生検出動作時にトナーコート領域に対向する感光ドラム１を露光し、トナーコート領域の非露光領域でリーク検知を行う。これにより、無駄にトナーを消費することを防ぎ、かつ、リークが発生しない現像バイアスに設定するために要する時間を短縮することができる。

【0091】

なお、本実施例に記載されているＳＤギャップ、帯電バイアス、現像バイアス、電流値の閾値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0092】

〔他の実施例〕
前述した実施例では、露光部としてレーザビームスキャナを使用したが、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を使用しても良い。

【0093】

また前述した実施例では、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして、感光ドラム１と、該感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電部，現像部，クリーニング部を一体に有するプロセスカートリッジ２０を例示した。しかし、プロセスカートリッジ２０は、これに限定されるものではない。感光ドラム１の他に、帯電部材、現像部、クリーニング部のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

【0094】

更に前述した実施例では、感光ドラム１を含むプロセスカートリッジ２０が画像形成装置の装置本体に対して着脱可能な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば感光ドラム１とこれに作用する各プロセス手段がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは感光ドラム１とこれに作用するプロセス手段がそれぞれ着脱可能な画像形成装置としても良い。

【0095】

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。あるいは、記録媒体担持体を使用し、該記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であってもよい。あるいは、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0096】

Ｈ１，Ｈ２ …非露光領域
Ｌ１ …トナーコート領域
Ｌ２ …帯電ローラのローラ幅
Ｌ３ …ドラム塗工幅
Ｍ …画像形成装置本体
１ …感光ドラム（像担持体）
２ …クリーニングブレード
４ …帯電ローラ（帯電部材）
６ …レーザビームスキャナ
７ …現像ローラ（現像剤担持体）
７ａ …スリーブ
７ｂ …キャップ
７ｂ …ローラ軸
８ …現像ブレード
９ …現像容器
１０ …記録媒体
２０ …プロセスカートリッジ
３０ …直流電圧印加部
３１ …交流電圧印加部
３２ …出力制御部
３３ …Ｖｐｐ制御部
３４ …整流部
３５ …検出部
３６ …検出回路
３７ …アンプ
３８ …Ａ／Ｄ変換器
４０ …ＣＰＵ（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】