JP4622484B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に係り、特に像担持体に表面に対して近接される帯電部材へ所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表示を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、トナーを供給することで現像すると共に、記録媒体へ直接、或いは中間転写体を介してトナー画像を転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを有する画像形成装置に関するものである。

従来、この種の電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムを中心として、この感光体ドラムの周面に対向するように帯電部、光走査部、現像部、転写部等が配置されている。

すなわち、帯電部へ所定の電圧を印加することによって感光体ドラムの表面を一様に帯電し、光走査部からの光ビームによって静電潜像を形成し、現像部においてトナーを供給して現像し、転写部において例えば、中間転写体等へトナー像を転写した後、用紙へ画像を転写する。

画像が転写された用紙は、排出口までの搬送中に定着部において定着処理されるようになっている。

ここで、現像部には、キャリアとトナーとで生成される二成分現像剤が充填されており、例えば、スパイラルオーガ等の撹拌によって、キャリアにトナーを静電気的に吸着させ、現像ロールを介して、感光体ドラムの表面へ送り出すようにしている。この場合、現像バイアスに対して、プラス又はマイナスに帯電されたトナーが、マイナス又はプラス帯電された感光体ドラムに吸着し、トナー現像が実行される。

このとき、通常はキャリアは現像ロール側に留まるが、一部は感光体ドラム側へ不正に転移することがある。

このため、感光体ドラム側には、現像部の下流側、かつ転写部の上流側において、不正に転移したキャリアを捕集するキャリア捕集装置が設けることが好ましい。

このキャリア捕集装置としては、電界的に捕集するタイプ、磁界的に捕集するタイプ、電界的及び磁界的の双方で補修するタイプがある。

特許文献１には、キャリア捕集手段と感光体との間で画像欠陥を生じないようにキャリア捕集手段と電源とを高抵抗で接続することが開示されている。

また、特許文献２には、２色以上の現像手段を有する場合に、現像器の下流側にキャリア回収手段（捕集手段）を設け、このキャリア回収手段の電圧パラメータを色モードによって切り替えることが開示されている。

ところが、磁界的に捕集するタイプでは、捕集量に応じてキャリア捕集装置側に電荷がたまり、これが所定量を超えると、放電を発生させてしまうため、比較的短いインタバルでのメンテナンス（電荷除去）が必須となる。

また、電界的に捕集するタイプでは、現像部の現像バイアスのＤＣ成分の極性と、キャリアの電荷極性とが同じである場合、電界的に作用させるために、キャリア捕集装置のＤＣバイアスは現像バイアスのＤＣ成分と逆極性である必要がある。

一方、現像手段の極性とキャリア捕集装置の極性との間で逆電位をもつと、これらの間で電気的リークが発生したり、放電等の衝撃が発生することがある。なお、これは、感光体ドラムとキャリア捕集装置との間でも起こり得る。

これを解消するためには、現像手段、感光体ドラムと、キャリア捕集装置との間を充分に物理的な距離を設ければよいが、その分、配置スペースが必要となり、装置が大型となる。また、物理的な距離がある分、キャリア捕集機能が低下することになり、キャリア捕集機能を充分に発揮させるためには、近接配置が好ましい。

なお、参考として、画像形成装置、例えば現像器を構成する各部のハウジング等は、樹脂成型品で形成されているため、現像バイアスをかけるために高電圧を印加することで当該樹脂成型品に電荷が溜まり易い。そこで、現像器においては、現像器の帯電しやすい部分を導電性にして現像ロールとバリスタ接続し、ハウジング過剰帯電による現像ロールへの影響を回避することが提案されている（特許文献３参照）。
特開昭６３−２９３５７１号公報 特開平０９−２９２７７５号公報 特開平０７−０７７８７３号公報

しかしながら、装置の小型化を図ったり、キャリア捕集機能を維持するために互いに近接して設けると、キャリア捕集装置のバイアスを現像手段と同じにするか、アースレベルにすることになるが、これでは、トナーまで捕集してしまう。

このように、キャリア捕集装置は、電界的に捕集するタイプ、磁界的に捕集するタイプのそれぞれに一長一短があり、双方を兼ね備えたとしても、デメリットを回避することができない。

本発明は上記事実を考慮し、画質に影響を与え難い磁界的に捕集するタイプを採用し、かつこの磁界的な捕集によるメンテナンス性を向上することができ、長期間に亘り、安定したキャリア捕集機能を維持することができる画像形成装置を得ることが目的である。

本発明は、像担持体の表面に対して近接される帯電部材へ、直流の所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ光走査装置によって画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像手段によって帯電された磁性キャリアとトナーとで生成される二成分現像剤を供給することでトナー現像すると共に、記録媒体へ直接、或いは中間転写体を介してトナー画像を転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを有する画像形成装置であって、前記像担持体におけるトナー現像下流側、かつ転写上流側の表面に対向配置され、前記トナー現像の際にトナーと共に前記像担持体へ転移した不正キャリアを磁力によって捕集する導電性のキャリア捕集部材と、前記キャリア捕集部材の静的帯電レベルが所定値未満の場合には、前記キャリア捕集部材を電気的に絶縁状態にし、前記キャリア捕集部材への捕集量が増加することにより前記静的帯電レベルが所定値以上になった場合には、前記キャリア捕集部材に帯電した電荷を自己放電させる自己放電手段と、を有している。

本発明によれば、キャリア捕集部材は、初期状態では、絶縁手段によって絶縁状態とする。なお、初期状態とは、キャリア捕集部材の静的帯電レベルが所定未満のときを言う。

ここで、自己放電手段では、キャリア捕集部材への捕集量が増加するにつれて上昇する静的帯電レベルが所定値以上になった場合に、前記キャリア捕集部材に帯電した電荷を自己放電させる。この自己放電によって、電荷が溜まりすぎて現像手段や像担持体等へ放電を発生させるようなことがない。

また、放電された後は、静的帯電レベルが所定値未満（初期状態）に戻り、絶縁状態にされて、磁力によって不正キャリアを続けて捕集することができる。

このように、キャリア捕集部材を絶縁状態としておき、電荷量に応じて適宜自己放電させることで、キャリア捕集部材のメンテナンスが不要となり、永続的にキャリア捕集機能を維持することができる。

また、本発明において、前記自己放電手段は、その一端がアースレベルの部材または前記現像手段の現像バイアスレベルの部材に接続され、他端が前記キャリア捕集部材に接続され、前記静的帯電レベルが所定値未満のときには抵抗値が予め定められた値より高く、前記静的帯電レベルが所定値以上になったときには、前記抵抗値が前記予め定められた値より低くなることにより前記自己放電を発生させる電圧緩衝手段であることを特徴としている。

自己放電手段としての電圧緩衝手段は、静的帯電レベルが所定値未満のときに電気的に絶縁状態であったキャリア捕集部材が、所定値以上になったときに、抵抗値が低くなり前記キャリア捕集部材とアースレベルの部材または現像バイアスレベルの部材とが導通されるため、このときに自己放電によってキャリア捕集部材に溜まっている電荷を排除することができる。

さらに、前記電圧緩衝手段による自己放電開始電圧が、前記トナーを帯電するためのＤＣ成分電位から前記像担持体の帯電電位までの間に設定されることを特徴としている。

例えば、電圧緩衝手段による自己放電時期、すなわち、自己放電が開始されるときの電圧は、トナーを帯電するためのＤＣ成分電位から前記像担持体の帯電電位までの間に設定することで、不正キャリアのみを確実に捕集することができ、また、像担持体上のトナーを不必要に捕集してしまう不具合もない。

また、前記電圧緩衝手段が、前記現像手段を構成するユニットの一部として設けられていることを特徴としている。

本発明の構成によれば、電気的リークや放電等の衝撃が発生し得ないため、現像手段に近接配置しても問題はない。このため、現像手段の一部としてキャリア捕集手段を構成することで、装置のコンパクト化を図ることができる。

さらに、前記電圧緩衝手段が、電気抵抗体の一種であり、両端にかかる電圧が所定以上になると、抵抗値が急激に小さくなる性質を持つバリスタであることを特徴としている。

バリスタは、一般的な定義として、「両端にかかる電圧が所定以上になると、抵抗値が急激に小さくなる性質を持つ」、とされており、SiC（炭化ケイ素）バリスタなどが古くからあるが、本発明では特に非直線係数が非常に大きく、ある臨界電圧以下では、ほとんど電流が流れずに静電容量をもつ特性が好ましく、近年量産化されたZnO（酸化亜鉛）バリスタが、本発明の電圧緩衝手段として最適である（図６参照）。

また、本発明のように、キャリア捕集部材とアースレベル部材等との間に、バリスタを介在させるような構成がなく、先に示した特許文献３と機能的にはほぼ同様ではあるが、像担持体上に不正キャリアと共に存在するトナーを捕集することなく、不正キャリアのみを捕集するといった、従来にない新たな作用効果を得ることができる。

また、前記アースレベルの部材が、前記現像手段を構成するユニットのハウジングであることを特徴としている。

アースレベル部材としては、画像形成装置全体のアースレベル（筐体や構造枠体等）でもよいが、現像手段を構成するユニットのハウジングとすることで、現像手段にかかるバイアスに依存させることができるため、現像手段への影響を回避することができる。

さらに、本発明において、前記キャリア捕集部材が、導電性スリーブ付マグネットキャッチアップロールであることを特徴としている。

キャリア捕集部材として、導電性スリーブ付マグネットキャッチアップロールを適用することで、像担持体上に常に接触させることができ、不正キャリアの捕集率を高めることができる。また、像担持体の周回駆動に従動させることで、両者間で摺動がおきず、像担持体を損傷させることがない。

以上説明した如く本発明によれば、画質に影響を与え難い磁界的に捕集するタイプを採用し、かつこの磁界的な捕集によるメンテナンス性を向上することができ、長期間に亘り、安定したキャリア捕集機能を維持することができるという優れた効果を有する。

［第１の実施の形態］
（画像形成装置の概略構成）
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置のエンジン部１０の概要が示されている。このエンジン部１０は、像担持体である感光体ドラム１２を中心として、各機能部品が配設されている。感光体ドラム１２は、図１の反時計回り方向に回転するようになっている。

感光体ドラム１２の図１の上部には、帯電部１４が備えられており、感光体ドラム１２を一様に帯電させるようになっている。

この帯電部１４に対して、感光体ドラム１２の回転方向下流側には、露光ユニット１６が配置されている。露光ユニット１６からは、画像信号に応じたレーザ光Ｌが、感光体ドラム１２へ向けて発せられ、前記帯電部１２によって一様帯電された感光体ドラム１２に静電潜像を形成するようになっている。

なお、露光ユニット１６は、レーザ光Ｌを出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行なう変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成され、走査レーザ光Ｌが、感光体ドラム１２の配設方向に反射されて感光体ドラム１２上に結像される。、
この露光ユニット１６に対して、感光体ドラム１２の回転方向下流側には、現像部１８が配設されている。この現像部１８には、現像剤（トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤）が充填された現像剤カートリッジ２０が装填されている。

現像部１８では、露光ユニットからのレーザ光Ｌによって形成される静電潜像に対して、現像部１８に設けられた現像ロール１８Ａから飛翔するトナーを感光体ドラム１２の表面に付着させる。

また、エンジン部１２の近傍には、図示しない給紙ユニットが設けられている。

この給紙ユニットでは、用紙トレイから用紙２２を１枚ずつ送り出し、前記現像部１８に対して感光体ドラム１２の回転方向下流側に設けられた転写部２４へ搬送される（図１の一点鎖線参照）。

この転写部２４によって、トナー像は感光体ドラム１２の表面から用紙２２へと転写され、定着部２６の定着ロール２６Ａで定着された後、図示しない排出トレイへ排出される。

前記定着部２６は、ランプ（例えば、ハロゲンランプ等）の点灯によって定着ロール２６Ａが所定温度に加熱されており、前記トナー像は、この加熱された定着ロール２６Ａによる加熱及び加圧によって用紙にトナー像が定着されるようになっている。

転写部２４に対して感光体ドラム１２の回転方向下流側には、除電部２８及びクリーナ３０の順に配設されている。除電部２８では、転写処理が終了した感光体ドラム１２の表面電位を除去し、かつクリーナ３０では、転写処理が終了した感光体ドラム１２の表面に残留するトナーを取り除くようにしている。

（不正キャリア捕集装置）
上記構成のエンジン部１０において、現像部１８の現像ロール１８Ａから感光体ドラム１２へ転移する（現像）トナーは、現像ロール１８Ａまではキャリアに静電的に吸着した状態で現像剤カートリッジ２０から搬送されている。

すなわち、キャリアの帯電極性と、トナーの帯電極性との極性の違いにより静電吸着が可能であり、かつ、この吸着力よりも強く吸着力となるように、感光体ドラム１２の表面が帯電されることで、トナーのみが感光体ドラム１２へ転移することになる。

従って、理論的には、キャリアが感光体ドラム１２へ転移することはないが、実際には、キャリアがトナーと共に感光体ドラムへ転移してしまう場合がある（以下、転移したキャリアを不正キャリアという）。

この不正キャリアは、画像の白抜け等、画質に悪影響を及ぼす原因となるため、用紙２２へトナーを転写する前に捕集する必要がある。

そこで、感光体ドラム１２の周面における現像部１８と転写部２４との間には、不正キャリア捕集装置３２が配設されている。

第１の実施の形態では、この不正キャリア捕集装置３２は、現像部１８を構成するユニットと一体化されている。

図２に示される如く、不正キャリア捕集装置３２は、前記感光体ドラム１２の周面に対向配置されたマグネットキャッチアップロール３４と、このマグネットキャッチアップロール３４を覆うロールハウジング３６（図１参照）とで構成され、ロールハウジング３６は、現像部１８のハウジング１８Ｂ（図１参照）に取り付けられている。

マグネットキャッチアップロール３４は、磁力を有するロール本体３８と、このロール本体３８の周面を覆うように配設された導電性スリーブ４０によって構成されている。この結果、感光体ドラム１２に直接接触するのは、導電性スリーブ４０となる。

マグネットキャッチアップロール３４は、感光体ドラム１２の回転に従動して回転し、不正キャリアを磁界力によって捕集する機能を有している。

これにより、現像部１８から排出された不正キャリアは、転写部２４へ至る前に捕集され、適正な転写を行うことができる。

ここで、不正キャリアの捕集が進むと、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０には、徐々に電荷が溜まり、感光体ドラム１２の表面電位と間で大きな電位差が生じることになる。この電位差が所定のレベルを超えると、放電が発生し、不正キャリアが感光体ドラムへ逆転移したり、感光体ドラム１２のトナーをマグネットキャッチアップロール３４で捕集してしまうといった不具合が生じる。

そこで、第１の実施の形態では、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０を現像バイアスに対して、電圧緩衝手段であるバリスタ４２を介して接続した。

バリスタ４２は、回転するマグクネットキャッチアップロール３４に対して摺動する導電接点４５を介して常にマグクネットキャッチアップロール３４と導通状態を維持している。

現像バイアスとは、現像部１８に予め印加する電圧（図１では、ＤＣ電源部４４により印加）であり、この現像バイアスが帯電レベルの基準となるものである。

また、バリスタ４２は、非直線性電気抵抗体の一種であり、両端に印加される電圧が所定のレベル以上に高くなると、抵抗値が急激に小さくなる性質の電気部材である。

このバリスタ４２によって、導電性スリーブ４０を現像バイアスレベルに接続すると、マグネットキャッチアップロール３４に捕集される不正キャリアの量が少ないときには、マグネットキャッチアップロール３４は絶縁状態であるため、磁界的に不正キャリアを捕集しつつ、空中放電によって電荷が飛ばされる。

一方、単位捕集量が多くなり、空中放電による電荷の減少よりも捕集による電荷の増加が多くなると、現像バイアスとの間の電位差が徐々に上昇し、結果としてバリスタ４２の両端電位が所定のレベル以上になり、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０は、現像バイアスレベルと導通状態となる。この結果、マグネットキャッチアップロール３４に溜まっている電荷は、バリスタ４２を介して、バイアスレベルに放電されることで、感光体ドラム１２への放電（トナーの捕集）が回避される。

（画像形成装置全体の制御系の概略構成）
図３は、エンジン部１２における画像形成のための制御系のブロック図である。

メイン電源管理部５０には、図示しない商用電源が接続されており、ＬＶＰＳ（低電圧電源）及びＨＶＰＳ（高電圧電源）を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ５２には、ユーザインターフェイス５４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ５２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ５２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、ＭＣＵの一部を構成する画像形成処理制御部５６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部５６では、入力されたイメージデータに基づいて、画像形成処理制御部５６と共に、それぞれＭＣＵを構成する駆動系コントロール部５８、帯電コントロール部６０、露光コントロール部６２、転写コントロール部６６、定着コントロール部６８、除電コントロール部７０、クリーナコントロール部７２、現像コントロール部６４のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

なお、前記現像部１８における現像バイアスのための図１に示したＤＣ電源４４は、メイン電源管理部５０のＨＶＰＳを示し、このメイン電源管理部５０と現像コントローラ６４との間の電源供給ライン７４に対して、前記マグネットキャッチアップロール３４がバリスタ４２を介して接続されている。

画像形成処理制御部５６には、状態管理部７６が接続されており、エンジン部１２の稼動状態（例えば、処理モード中、スリープモード中、スリープモードからの立ち上げ中、処理中等）を判別するようになっている。状態管理部７６で判別した前記稼動状態は、メインコントローラ５２へ送出されるようになっている。

また、前記メイン電源管理部５０には、電源投入監視センサ５８が接続され、この電源投入監視センサ７８によって電源の投入時を検出し、その電源投入時情報を状態管理部７６を介してメインコントローラ５２へ送出するようになっている。

さらに、メインコントローラ５２には、温度センサ８０、湿度センサ８２、濃度センサ８４等が接続されている。この温度センサ８０、湿度センサ８２では、エンジン部１０内の環境温度・湿度を検出する。濃度センサ８４は、プロセスコントロール（濃度補正）を行うときに適用される。

以下に第１の実施の形態の作用を説明する。

（画像形成処理の流れ）
感光体ドラム１２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、感光体ドラム１２は所定の回転速度で回転駆動される。

そして、感光体ドラム１２の表面は、図１に示すように、帯電部１４に所定の帯電レベルの直流電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。なお、第１の実施の形態では、帯電部１４に対して直流電圧のみを印加しているが、交流成分を直流成分に重畳するように構成することもできる。

次に、一様な表面電位とされた感光体ドラム１２の表面に、露光ユニット１６によってレーザ光Ｌが照射され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。これにより、感光体ドラム１２のレーザ光Ｌによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで変位する。

そして、感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像は対応する現像部１８によって現像され、感光体ドラム１２上にトナー像として可視化される。

すなわち、現像部１８では、現像カートリッジ２０から二成分現像剤を持ち出し、静電潜像に対して、現像ロール１８Ａからトナーを飛翔させ感光体ドラム１２の表面に付着させる。

このときの現像は、トナーを搬送する役目を有するキャリアは現像ロール１８Ａに残り、トナーのみが感光体ドラム１２へ転移する。

次に、各感光体ドラム１２上に形成された各色のトナー像は、転写部２４において用紙搬送路を通る用紙２２に転写される。当該用紙２２は、転写の後、用紙２２上に形成されたトナー像が、定着部２６によって加熱定着され、画像形成プロセスが終了する。

（不正キャリアの捕集）
ここで、理論的には、現像部１８のトナーの搬送としての役目を持つキャリアが感光体ドラム１２へ転移することはないが、実際には、キャリアがトナーと共に感光体ドラム１２へ転移してしまい、画質に悪影響を及ぼす原因となる。そこで、不正キャリア捕集装置３２によって、転写部２４へ至る前に不正キャリアを捕集している。

すなわち、マイナスチャージされた感光体ドラム１２上に露光ユニット１６からのレーザ光Ｌによって画像情報に基づく静電潜像が、バックグラウンドライティングによって描写され、マイナスバイアスされた現像部において、プラス帯電されたトナーにより現像されるとき、マイナス帯電された不正キャリアが感光体ドラム１２へ転移することがある。

このため、不正キャリア捕集装置３２では、現像部１８の現像バイアスに対してバリスタ４２によって絶縁されたマグネットキャッチアップロール３４を感光体ドラム１２に接触させ、感光体ドラム１２の回転に従動回転させることで、磁界的に不正キャリアを捕集する。このとき、トナーは、感光体ドラム１２への吸着力が強いため、マグネットキャッチアップロール３４の磁力では捕集されないので、不正キャリアのみを捕集することができる。

ところで、不正キャリアを捕集するとマグネットキャッチアップロール３４には、電荷が徐々に溜まるが、捕集量が少ない場合には、空中放電（空気中の水分等に放電）によって、蓄積されることはなく、マグネットキャッチアップロール３４の電荷量が少ない。

ところが、トナーを多く使用するイメージが連続すると、その分不正キャリアの発生も増加し、マグネットキャッチアップロール３４は、短期間で多くの不正キャリアを捕集することになる。

このような、単位時間当たりの捕集量の増加による電荷の上昇は、空中放電による電荷の減少とのバランスが崩れ、マグネットキャッチアップロール３４に徐々に電荷が溜まることになる。

ここで、マグネットキャッチアップロール３４の電荷が溜まり、現像バイアスレベルとの間で所定レベルの電位差になると、バリスタ４２の抵抗値が急減に低下し、マグネットキャッチアップロール３４は、現像バイアスレベルと導通状態となる（図４参照）。このため、マグネットキャッチアップロール３４に過剰に溜まった電荷がバリスタ４２を介して現像バイアスに放電される。

これにより、マグネットキャッチアップロール３４と感光体ドラム１２との間の放電が発生する前にマグネットキャッチアップロール３４の電荷を解消することができるため、感光体ドラム１２からトナーを捕集してしまうといった不具合を解消することができる。

また、過剰の電荷の放電が終了すると、バリスタ４２は再び高抵抗となり、マグネットキャッチアップロール３４を絶縁状態とすることができるため、マグネットキャッチアップロール３４は、物理的に残るキャリアの回収は比較的長期間のインタバルで定期的に行う必要があるものの、除電のためのメンテンナスは不要であり、永続的に使用することができる。

以上説明したように第１の実施の形態では、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０をバリスタ４２を介して現像部１８の現像バイアスレベルに接続することで、感光体ドラム１２とマグネットキャッチアップロール３４の関係は、電気的には、所謂半導体−半導体の関係になり、電気的影響が排除され、不正キャリアの捕集を妨げることがない。また、トナーを捕集することもない。

さらに、マグネットキャッチアップロールの帯電量が自己制限されるため、現像部１８や感光体ドラム１２との間で不正キャリアを介した絶縁リークによる、画像欠陥や電気ノイズもなくなる。

また、不正キャリヤ捕集装置３２を現像部１８と一体化することができるため、装置全体の小型化を図ることができる。

［第２の実施の形態］
以下に本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

図５には、第２の実施の形態に係るエンジン部１００の概略構成図が示されている。

この第２の実施の形態では、露光ユニット１１６から照射されるレーザ光Ｌ１、Ｌ２がツインビームであり、感光体ドラム１２上には、第１のイメージとしてイメージライティングで描写がなされ、第２のイメージとしてバックグラウンドライティングで描写がなされる構成となっている。なお、この第１のイメージと第２のイメージに対応するレーザ光Ｌ１、Ｌ２は同時に感光体ドラム１２へ照射される。

この２種類の静電潜像に対応するべく、第１の現像部１１８及び第２の現像部１１９が感光体ドラム１２の周面に沿って配設されている。第１の現像部１１８及び第２の現像部１１９は、それぞれ現像ロール１１８Ａ、１１９Ａ、並びに現像剤カートリッジ１２０Ａ、１２１Ａを備える。

第２の実施の形態の不正キャリア捕集装置３２は、前記第１の現像部１１８及び第２の現像部１１９とは独立して、第２の現像部１１９の感光体ドラム１２の回転方向下流側に配設されている。

また、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０は、バリスタ４２を介して画像形成装置のアースレベルに接続されている。

以下に第２の実施の形態の作用を説明する。

マイナスチャージされた感光体ドラム１２上に露光ユニット１１６から照射されるツインレベルレーザ光Ｌ１、Ｌ２によって、第１のイメージがイメージライティングで描写され、第２のイメージがバックグラウンドライティングで描写される。

一方、マイナスバイアスされた第１の現像部１１８では、マイナス帯電トナーが現像される。このとき、プラス帯電のキャリアが感光体ドラム１２に転移し不正キャリアとして感光体ドラム１２に残留することがある。

また、マイナスバイアスされた第２の現像部１１９では、プラス帯電トナーが重ねて現像される。このとき、マイナス帯電のキャリアが感光体ドラム１２に転移し不正キャリアとして感光体ドラム１２に残留することがある。

感光体ドラム１２は、第１の現像部１１８による現像、第２の現像部１１９による現像を経て、不正キャリア捕集装置３２へと回転し、感光体ドラム１２に残留する不正キャリアがマグネットキャッチアップロール３４に捕集される。このとき、磁界的に捕集するため、キャリアの帯電極性は問わない。

ここで、不正キャリアを捕集すると、マグネットキャッチアップロール３４には電荷が徐々に溜まるが、捕集量が少ない場合には、空中放電（空気中の水分等に放電）によって、蓄積されることはなく、マグネットキャッチアップロール３４の電荷量が少ない。

ところが、トナーを多く使用するイメージが連続すると、その分不正キャリアの発生も増加し、マグネットキャッチアップロール３４は、短期間で多くの不正キャリアを捕集することになる。

このような、単位時間当たりの捕集量の増加による電荷の上昇は、空中放電による電荷の減少とのバランスが崩れ、マグネットキャッチアップロール３４に徐々に電荷が溜まることになる。

ここで、マグネットキャッチアップロール３４の電荷が溜まり、アースレベルとの間で所定レベルの電位差になると、バリスタ４２の抵抗値が急減に低下し、マグネットキャッチアップロール３４は、アースレベルと導通状態となる。このため、マグネットキャッチアップロール３４に過剰に溜まった電荷がバリスタ４２を介してアース放電される。

これにより、マグネットキャッチアップロール３４と感光体ドラム１２との間の放電が発生する前にマグネットキャッチアップロール３４の電荷を解消することができるため、感光体ドラム１２からトナーを捕集してしまうといった不具合を解消することができる。

また、過剰の電荷の放電が終了すると、バリスタ４２は再び高抵抗となり、マグネットキャッチアップロール３４を絶縁状態とすることができるため、マグネットキャッチアップロール３４は、物理的に残るキャリアの回収は比較的長期間のインタバルで定期的に行う必要があるものの、除電のためのメンテンナスは不要であり、永続的に使用することができる。

以上説明したように第２の実施の形態では、マグネットキャッチアップロール３４の導電性スリーブ４０をバリスタ４２を介して画像形成装置のアースレベルに接続することで、感光体ドラム１２とマグネットキャッチアップロール３４の関係は、電気的には、所謂半導体−半導体の関係になり、電気的影響が排除され、プラス帯電の不正キャリアもマイナス帯電の不正キャリアも同様に捕集を妨げることがない。また、トナーを捕集することもない。

さらに、マグネットキャッチアップロールの帯電量が自己制限されるため、画像形成装置のフレーム（筐体）や感光体ドラム１２との間で不正キャリアを介した絶縁リークによる、画像欠陥や電気ノイズもなくなる。

なお、バリスタ４２による電荷放電の電位は、第１の現像部１１８及び第２の現像部１１９の現像バイアス（ＤＣ成分）電圧と、感光体ドラム１２への帯電電位との間であることが好ましい（図４参照）。

また、第１の実施の形態では、バリスタ４２を現像バイアスレベルに接続し、第２の実施の形態では、バリスタ４２を画像形成装置のアースレベルに接続したが、装置構成とバリスタ４２の接続先が限定されるものではなく、第１の実施の形態において画像形成装置のアースレベルに接続してもよいし、第２の実施の形態のおいて現像バイアスレベルに接続してもよい。

第１の実施の形態に係る画像形成装置のエンジン部の概略構成図である。 エンジン部の制御ブロック図である。 不正キャリア捕集装置の拡大図である。 バリスタにおけるキャッチアップロールの帯電量に対する抵抗値の変化を示す特性図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置のエンジン部の概略構成図である。 各種バリスタにおける電圧−電流の関係を示す特性図である。

符号の説明

（第１の実施の形態）
１０ エンジン部（画像形成エンジン）
１２ 感光体ドラム（像担持体）
１４ 帯電部（帯電部材）
１６ 露光ユニット（光走査装置）
１８ 現像部
１８Ａ 現像ロール
２０ 現像剤カートリッジ
２２ 用紙
２４ 転写部
２６ 定着部
２８ 除電部
３０ クリーナ
３２ 不正キャリア捕集装置
３４ マグネットキャッチアップロール（キャリア捕集部材）
３６ ロールハウジング
１８Ｂ ハウジング
３８ ロール本体
４０ 導電性スリーブ（絶縁手段、自己放電手段）
４２ バリスタ（絶縁手段、自己放電手段、電圧緩衝手段）
５０ メイン電源管理部
５２ メインコントローラ
５６ 画像形成処理制御部
６４ 現像コントロール部
７４ 電源供給ライン
（第２の実施の形態）
１００ エンジン部
１１６ 露光ユニット
１１８ 第１の現像部
１１９ 第２の現像部
１１８Ａ 現像ロール
１１９Ａ 現像ロール
１２０Ａ 現像剤カートリッジ
１２０Ｂ 現像剤カートリッジ

Claims (7)

1. 像担持体の表面に対して近接される帯電部材へ、直流の所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ光走査装置によって画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像手段によって帯電された磁性キャリアとトナーとで生成される二成分現像剤を供給することでトナー現像すると共に、記録媒体へ直接、或いは中間転写体を介してトナー画像を転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを有する画像形成装置であって、
   前記像担持体におけるトナー現像下流側、かつ転写上流側の表面に対向配置され、前記トナー現像の際にトナーと共に前記像担持体へ転移した不正キャリアを磁力によって捕集する導電性のキャリア捕集部材と、
   前記キャリア捕集部材の静的帯電レベルが所定値未満の場合には、前記キャリア捕集部材を電気的に絶縁状態にし、前記キャリア捕集部材への捕集量が増加することにより前記静的帯電レベルが所定値以上になった場合には、前記キャリア捕集部材に帯電した電荷を自己放電させる自己放電手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記自己放電手段は、その一端がアースレベルの部材または前記現像手段の現像バイアスレベルの部材に接続され、他端が前記キャリア捕集部材に接続され、前記静的帯電レベルが所定値未満のときには抵抗値が予め定められた値より高く、前記静的帯電レベルが所定値以上になったときには、前記抵抗値が前記予め定められた値より低くなることにより前記自己放電を発生させる電圧緩衝手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記電圧緩衝手段による自己放電開始電圧が、前記トナーを帯電するためのＤＣ成分電位から前記像担持体の帯電電位までの間に設定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記電圧緩衝手段が、前記現像手段を構成するユニットの一部として設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記電圧緩衝手段が、電気抵抗体の一種であり、両端にかかる電圧が所定以上になると、抵抗値が急激に小さくなる性質を持つバリスタであることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１項記載の画像形成装置。
6. 前記アースレベルの部材が、前記現像手段を構成するユニットのハウジングであることを特徴とする請求項２乃至請求項５何れか１項記載の画像形成装置。
7. 前記キャリア捕集部材が、導電性スリーブ付マグネットキャッチアップロールであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。

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