JP3574979B2 - カラー画像記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光導電性感光体表層を有する像形成体に一様に帯電する手段として、感光体表層から微小な間隙を以て配置された部材を使用するカラー画像記録装置に関し、特に静電像の形成と現像とを繰返して像形成体上でトナー像を重ね合わせるカラー画像記録方法において、トナーの上から帯電しても均一な帯電性を得るための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子写真装置や静電記録装置などに用いられる光導電性感光体層を有する像形成体を均一に帯電する手段として、一般にコロナ放電装置が用いられている。例えば、特開昭６０−７６７６６号公報に記載された方法では、帯電器には、既に帯電している像形成体の表面に重ねて帯電するものにあっては特に、先の帯電の影響が少なく安定した帯電を与えることができるスコロトロン方式のコロナ帯電器を用いている。
【０００３】
コロナ帯電器は、細いワイヤ電極に高電圧（例えば６ＫＶ程度）を印加してシールド電極との間でコロナ放電を発生させ、放電開口から出るコロナ放電に被帯電体面をさらすことにより帯電する非接触型の帯電装置である。従って、像形成体上に作られた、すでに現像済みのトナー層の上から重ねて均一な帯電を行ない多色のトナー層を重ねて形成する機構上の特徴を備えるには、この非接触型のコロナ帯電器の使用は、好ましい。
【０００４】
しかし、このコロナ放電式の帯電器を使用すると、高価で大型な高圧電源装置を必要とし、高圧に対する絶縁対処のための構成が大きくなり、また消費電力も大きく、電力効率が悪く、コロナ放電により好ましくないオゾンなどのガスが比較的多く発生し、その対処を要する等の不都合があった。さらに、２色目以降の帯電で、被帯電体面上に現像済みのトナーが被さっている分だけ帯電電位が低くなる不都合があった。
【０００５】
そこで、不都合点の多いコロナ放電器の代わりの帯電法として、感光体等の被帯電体にコロナ放電に比べて低い電圧（例えば１〜２ＫＶ程度）を印加した帯電部材を接触させて帯電を行なう接触帯電方式の帯電手段、装置の利用が検討されている。例えば、特開平４−２４０６７０号或いは特開平４−２４０６７１号公報では、被帯電体に微小間隔を介して対向して被帯電体を帯電するローラー形状の帯電部材を配置し、被帯電体及び帯電部材の間に特定の振動電圧或いは特定の電圧値を有する電圧を印加する電圧印加手段を、有する帯電装置が提案されている。さらに、特開平４−７６５７０号、特開平４−１１６６７３号公報では、前記微小間隔を設け非接触にするための帯電部材の一例として、スペーサーコロ或いはメッシュ状スペーサーが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の通り像形成体上で静電像の形成と現像とを繰返して多色のトナー像を重ね合わせるカラー画像記録方法に、上記のいわゆる非接触帯電方式を用いて均一な帯電性を得る提案は従来なかった。
【０００７】
この発明の目的は、像形成体上で、すでに現像済みのトナーの上から２色目以降の帯電をしてもムラが無く、均一な帯電性が得られ、スコロトロン帯電器より小さいスペースで済む省スペース、さらに電源電圧が低くて済み、電源装置が小型で低消費電力ですむ省エネタイプのカラー画像記録装置の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のカラー画像記録装置は、光導電性感光体表層を有する像形成体に、静電像の形成と現像とを繰返し、像形成体上でトナー像を重ね合わせるカラー画像記録装置において、感光体表層を一様に帯電する手段として、感光体表層から微小な間隙を以て配置された部材を使用するカラー画像記録装置。
【０００９】
さらに、上記帯電部材は、ローラー状、ブレード状、パッド状の何れかから構成される、上記カラー画像記録装置。
【００１０】
さらに、上記の微小な間隙として、１５〜１０００μｍ、さらに好ましくは２５〜２５０μｍを有する、上記カラー画像記録装置。
【００１１】
さらに、帯電用電源は、ＤＣ（直流）、またはＤＣとＡＣを重畳（直流に交流成分を重畳）した電源が用いられる、上記カラー画像記録装置。
【００１２】
像形成体に、帯電、像露光、現像の各工程を複数回繰返してカラー画像を形成するカラー画像記録装置において、第一色目の帯電工程と第二色目の帯電工程のための帯電手段が、ともに前記像形成体と微小間隙を介して像形成体を帯電するものであり、前記微小間隙が、第一色目より第二色目の帯電工程の方が大きいカラー画像記録装置。
【００１３】
さらに、帯電のための電界を形成する上記帯電手段に印加する電圧が、第一色目より第二色目の帯電工程の方が大きい上記カラー画像記録装置。
【００１４】
さらに、前記帯電手段の表面と感光体表面間のギャップを、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各ユニット毎に、ｇＹ，ｇＭ，ｇＣ，ｇＫとし、この順序で帯電すると、ｇＹ＜ｇＭ≦ｇＣ≦ｇＫなる関係が成立する上記カラー画像記録装置。
【００１５】
像形成体上に、帯電、像露光、現像の各工程を複数回繰返してカラー画像を形成するカラー画像記録装置において、モノクロ画像を形成するモノクロモードとカラー画像を形成するカラーモードを切り替え制御する制御手段を備え、さらに前記帯電工程のための帯電手段が、像形成体と微小間隙を介して像形成体を帯電するものであり、前記微小間隙が、モノクロモード時よりもカラーモード時に大きくなる調整手段を有するカラー画像記録装置。
【００１６】
さらに、前記調整手段の調整動作と連動して、帯電手段へ印加する電圧を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各ユニット毎に、ＶＹ、ＶＭ、ＶＣ、ＶＫとした場合、ＶＹ＜ＶＭ≦ＶＣ≦ＶＫとなるように可変制御する電圧制御手段を有する上記カラー画像記録装置。
【００１７】
【作用】
また、現像済みのトナー層の上から帯電しても、感光体に流れる正味の電流量が大きく帯電効率が良いので、トナー層の有無や厚みによる帯電のムラが少なくて済み、短時間でムラの無い均一な帯電ができる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例を図を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明のカラー画像記録装置の一実施例を示した。
【００２０】
この図は、カラー画像記録装置の構成の概要を示す断面図である。図において、１０は矢示（時計）方向に回転する像形成体であり被帯電体であるＯＰＣから成る感光体ドラムで、その周縁部には後述する帯電ローラ１２、レーザービーム等による像露光部１３、複数の現像器から成る現像器装置３０、転写ローラ１７Ａ、分離用除電器１７Ｂ、クリーニング装置３１等が設けられている。
【００２１】
本実施例の画像記録プロセスの基本動作は、図示しない操作部よりコピー開始指令が図示しない制御部に送出されると、制御部の制御により、感光体ドラム１０は矢示方向に回転を始める。感光体ドラム１０の回転に従いその周面は、後述する帯電部材としての帯電ローラ１２により一様に帯電され通過する。感光体ドラム１０上には、像露光部１３において画像書き込み装置等からの例えばレーザビームの像光による画像の書き込みが行なわれ、画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２２】
感光体ドラム１０周縁にはイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等のトナーとキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器ユニットのＹユニット、Ｍユニット、Ｃユニット、Ｋユニットを収容する現像装置３０が設けられていて、先ず１色目のイエロ（Ｙ）の現像が、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ３０６によって行なわれる。現像剤はフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤は穂切規制板によって現像スリーブ３０６上の層厚を規制されて現像域へ搬送される。
【００２３】
現像域における現像スリーブ３０６と感光体ドラムとの間隙は現像剤層厚よりも大きい間隙として、この間にバイアス電圧が印加されて、感光体ドラム１０に対向した現像領域において反転現像が行なわれ、トナー像が形成される。
【００２４】
感光体ドラム１０の一回転中に行なわれる１色目の画像形成プロセスが終わったのち、２色目のマゼンタ（Ｍ）の画像形成プロセスに入り、再び帯電ローラ１２による一様帯電が行なわれ、２色目の画像データによる潜像が像露光部１３によって形成される。
【００２５】
再び感光体ドラム１０の周面に対し像露光部１３の像露光により、光除電が行なわれた部分のうち、１色目の画像のない部分に対しては１色目と同様の潜像が作られ現像が行なわれるが、１色目の画像がある部分に対して再び現像を行なう部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナー自身のもつ電荷によって電位が少し残った潜像が形成され、バイアスの電位差に応じた現像が行なわれる。
【００２６】
３色目のシアン（Ｃ）、４色目の黒色（Ｋ）についても２色目と同様の画像形成プロセスが行なわれ、感光体ドラム１０の周面上には４回転で合計４色の顕像が形成される。
【００２７】
一方、給紙カセット１６からは、記録紙Ｐが一枚ずつ第１給紙ローラ１５によって繰り出される。この繰り出された記録紙は、感光体ドラム１０上の前記トナー像と同期して作動する一対の第２給紙ローラ１８によって感光体ドラム１０上に送出される。そして転写ローラ１７Ａの作用により、感光体ドラム１０上のトナー像が記録紙Ｐ上に転写され、分離用除電器１７Ｂにより感光体ドラム１０上から分離される。トナー像を転写された記録紙Ｐは搬送手段８０を経て定着装置９０へ送られ、熱定着ローラ及び圧着ローラによって挾持され、溶融定着されたのち装置外へ排出される。記録紙Ｐに転写されずに残ったトナーを有して回転する感光体ドラム１０の表面は、クリーニングブレードなどを備えたクリーニング装置３１によって掻き落とされ清掃されて、次回の画像記録に待機する。
【００２８】
なお図中のＳは、後に図７にて説明する所定の微小間隙を保つために、帯電ローラ１２と感光体ドラム１０との間に挿脱可能に設けられたスペーサを示す。
【００２９】
図２は図１のカラー画像記録装置に用いられる帯電装置の一実施例を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれローラ状の帯電装置２０Ｒの断面図及びその斜視図を示す。
【００３０】
図２において、帯電部材である帯電ローラ１２は導電性樹脂または導電性ゴムなど弾性及び導電性を有する材料から成る導電性部材４２と導電性の芯金４１、さらに導電性部材４２の帯電領域外である長手方向両端部に設けられ、被帯電体である感光体ドラム１０に圧接する絶縁性材料から成る薄層のスペーサ４３とから成る。そして感光体ドラム１０は、導電基材１０ｂとその表面を覆う感光体層１０ａとから成り、導電基材１０ｂは接地されている。前記の帯電ローラ１２のうち帯電動作に供される導電性部材４２は、スペーサ４３により感光体層１０ａの表面から微小な間隙を以て浮上している。
【００３１】
２４は前記帯電ローラ１２の芯金４１と感光体ドラム１０の導電基材１０ｂとの間にバイアス電圧を付与するバイアス電源で、芯金４１はこのバイアス電源を介して接地されている。さらにバイアス電源２４による振動電界の形成により導電性部材４２と感光体層１０ａとの間に、パッシェン放電（微小間隙の気中放電）に適した帯電領域を形成する。これによって、感光体ドラム１０の回転に伴って従動回転しつつ感光体ドラムの感光層１０ａを均一に帯電する。
【００３２】
バイアス電源２４は帯電すべき電圧とほぼ同じ値に設定された直流成分Ｖｄに交流成分Ｖａを重畳した交流バイアス電圧を供給する電源で、帯電すべき電圧とほぼ同じ−５００〜−１０００Ｖの直流成分Ｖｄに、ピーク値間電圧２００〜３５００Ｖ、周波数０．３〜１０ｋＨｚの交流成分Ｖａを重畳した交流バイアス電源を保護抵抗を介して供給する。
【００３３】
上記のバイアス電源２４は、上記のように直流成分Ｖｄに交流成分Ｖａを重畳した交流バイアス電圧に限らず、直流成分Ｖｄのみのバイアス電圧を供給する電源であってもよい。この場合は、帯電すべき電圧に、さらに帯電開始電圧（５００〜１０００Ｖ）を加算した値がＶｄとなる。
【００３４】
以上の説明においては、帯電部材１２がローラ状であって感光体ドラム１０に対して従動回転である場合の実施例を説明した。しかし本発明は、これに限定されず、例えば、駆動モータがローラ側に設けられ、感光体ドラム１０が従動回転する場合でもよい。また、両者に動力源があり、異なる周速で回転する場合でもよい。
【００３５】
図３は図１のカラー画像記録装置に用いられる帯電装置の他の一実施例を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれブレード状の帯電装置２０Ｂの断面図及びその図を下から見た図を示す。
【００３６】
図３において、帯電部材である帯電ブレード５０は金属から成る導電性の支持部材５１と、弾性及び導電性を有する導電性部材５２と、ブレードの両端で、画像の最大幅より外側にあって絶縁材料から成るスペーサ５３とから構成され、図示しないバイアス電源から図２（ａ）の実施例と同様のバイアス電源が支持部材５１に供給される構成となっていて、感光体ドラム１０に所定の圧力でその回転に対しカウンタ方向に非回転で圧接し、それにより導電性部材５２と感光体ドラム１０との間に所定の微小間隙が保持され、感光体ドラム１０の感光体層１０ａを帯電する。
【００３７】
図４は図１のカラー画像記録装置に用いられる帯電装置のさらに他の一実施例を示す断面図である。図４はパッド状の帯電装置２０Ｐの断面図を示す。
【００３８】
図４において、帯電部材である帯電パッド６０は金属から成る導電性支持部材６１と、矩形の横断面を有し弾性及び導電性を有する導電性部材６２と、絶縁性材料から成り、パッドの両端で画像最大幅より外側にあるスペーサ６３とから構成され、図示しないバイアス電源から図２（ａ）の実施例と同様のバイアス電源が支持部材６１に供給される構成となっている。感光体ドラム１０に対向する帯電パッド６０の面は、円柱の一部を成す形状に湾曲していて図示しない付勢手段により感光体ドラム１０に所定の圧力で非回転で当接し、それにより導電性部材６２と感光体ドラム１０との間にパッシェン放電に適する所定の微小間隙が保持され、感光体ドラム１０の感光体層１０ａを均一帯電する。
【００３９】
上述の帯電ブレードや帯電パッドは、何れもその表面と感光体ドラムとが除々に離間する領域が、少なくともニップの上流側または下流側の一方に確保されていれば、利用が可能である。一方の場合は、下流側にある方が帯電安定性の点から好適である。
【００４０】
図５は、帯電ローラ１２と感光体ドラム１０のニップ位置近傍の拡大断面図を示し、図６は、パッシェン気中放電発生条件を示す図である。
【００４１】
図５において、帯電ローラ表面４２と感光体ドラム１０との距離が、気中放電に適した距離に保たれている。画像形成工程において感光体１０の回転に伴い、帯電ローラ１２は從動回転するが、感光体ドラム１０上の特定部分ｘに着目する。この特定部分ｘは感光ドラム１０の回転に伴い、図の左方から進入して、帯電ローラ１２とのニップを通過し、右方に去って行く。ここで、パッシェン放電などの気中放電に適した間隙に相当する領域として、回転方向に幅Ｗだけ存在する。一般的に微小間隔（ｄ）におけるパッシェン放電の放電開始電圧の値（Ｖ）は「パッシェン曲線」から算出できることが知られており、大気中で空隙１０μｍ以上の場合は、
Ｖ＝３１２＋６．２ｄ
で近似できる（電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」より）。
【００４２】
再び図５において、帯電ローラ１２の芯金４１は、バイアス電源２４に接続されており、感光体ドラム１０の回転に伴ってニップを通過する少し前から少し後に至る間の幅Ｗに亘ってパッシェン放電による帯電が行なわれる。帯電ローラへ印加した電圧に応じて、感光体ドラム上の各部位が前記数式で示される距離まで接近した時点で、パッシェン放電が始まる。
【００４３】
即ち帯電ローラから感光体ドラムへの気中放電は、図６に示すように、間隙（Ｚ）に掛かる電界の強さが「パッシェン曲線」と等しいか、または越えている領域で発生する。しかし、この気中放電が行なわれる間隙（Ｚ）に対応する幅Ｗは、感光体の表面上のトナー層の有無や厚みによって異なる。図５に示すように、感光体のみ（トナー層なし）の時は、間隙がＺ０以下になる相当領域Ｗ１で気中放電が起きる。また、トナー層の上から帯電する時は、トナー層の厚みの分だけ、気中放電に適した間隙をもつ領域が広がり、間隙がＺ０以下になる相当領域幅Ｗ２で気中放電が起きる。このように、トナー層が有るときは、感光体ドラムの回転に伴って領域から外へ出て放電が止るとき、トナー層が無い時と同じ電界の強さになると考えられる。この結果得られる表面電位もトナー層の有無による変動が極めて小さいものとなる。
【００４４】
前記の帯電ローラ、帯電ブレード、帯電パッドの何れの場合も、気中放電に適した間隙Ｚ０の値は、下記の二つの条件を満たすことが好ましい。
【００４５】
（１）感光体上の現像されたトナー層の１色分の厚みは、微粒トナーなら約５μｍ。これに、パッシェン公式の前記の下限値である１０μｍを加算して、計１５μｍ。
【００４６】
（２）パッシェン放電に適した距離であること。即ち１０μｍ以上で１０００μｍ以下である。
【００４７】
ここで、１０μｍとは前記公式が成り立つ下限の値である。
【００４８】
また、１０００μｍをパッシェン公式に代入すると、印加電圧は６５１２Ｖとなる。これは従来技術のコロナ放電による帯電方式と同レベルの高電圧であり、この方式を導入するメリットが薄れる。
【００４９】
従って、この二つの条件を満たす気中放電に適した間隙Ｚ０の値は、１５μｍ〜１０００μｍとなる。
【００５０】
さらに、より安定した均一帯電を得るには、２５μｍ〜２５０μｍが好ましい。
【００５１】
この２５μｍの根拠は、帯電プロセスの部位における、現像済みのトナー層の厚みは、４色目の帯電を行なうとき、即ち、ベタで３色分が重なった場合が最大になる。これは、微粒トナーならば（５μｍ×３＝１５μｍ）。これに、前記公式の下限値の１０μｍを加算して、計２５μｍ。（旧来の粒径が大きいトナーならば、１層あたり約１１μｍなので、上記に対応する間隙は、４３μｍとなる。）
また、上記の２５０μｍの根拠は、２５０μｍをパッシェン公式に代入すると１８６２Ｖとなる。これにＡＣ（交流成分）を重畳すると、感光体の帯電開始電圧を５６０Ｖとすると印加すべきＡＣのピーク間電圧が１１２０Ｖなので（参照：特開昭６３−１４９６６８号）、片側の極性（ＯＰＣなら負極性の側）では計２９８２Ｖ（約３０００Ｖ）もの高電圧となり、本方式を導入するメリットが薄れる。
【００５２】
次に、上記図５で説明した通り、気中放電が行なわれる間隙（Ｚ）は、感光体の表面上のトナー層の有無、トナー層の厚みによって異なり、それに伴って、帯電ローラへの印加電圧を微調整の制御する方が、結果として得られる感光体の表面電位への、トナー層の厚みの影響を、より小さいものに抑制できる。
【００５３】
帯電手段（例えば、帯電ローラ）に印加する電圧を、上記の微小間隙（Ｚ）の大きさに関連して可変制御するメリットと理由は次のとおりである。
【００５４】
感光体上にトナー層が被さっている場合は、トナー層が無い場合と同じ電圧で帯電処理を行なうと、僅かではあるが感光体の表面電位が低くなり画像濃度が不足したり、或いは逆に、表面電位が高すぎて現像時に過剰な表面電位のためにトナーが弾かれて画像にハジキムラが生じる傾向がある。
【００５５】
従って、感光体表面が回転に伴い放電領域から出てきたときの表面電位が、トナー層の有無や厚みによる不均一をより少ないものとするために、帯電部材に印加する電圧を微小間隙（Ｚ）の大きさに関連して増大または減少させて微調整するものである。即ち帯電ローラに印加する電圧を２色目以降大きくなるように制御する。
【００５６】
本実施例のカラー画像記録装置では、感光体ドラムに、一つの帯電ローラと一つの像露光源により現像色数だけ静電像の形成を行ない、現像を繰り返して感光体ドラム上でトナー像（４色分）を重ね合わせる構成になっている。ここで、前記の微小間隙は第一回目（一色目）の帯電工程における隙間（ｄ１）より第二回目（二色目）の帯電工程における隙間（ｄ２）の方が大きい構成を採用している。さらに帯電のための電界を形成する帯電ローラに印加する電圧が大きい（Ｖ１＜Ｖ２）画像形成方法を併せて採用すれば、均一化の効果はより大になる。
【００５７】
上記の第一回目（一色目）及び、第二回目（二色目）の帯電工程における隙間（ｄ１、ｄ２）と印加する電圧（Ｖ１、Ｖ２）についての具体的な数値例を下記に示す。なお、ベタの層厚が１１μｍとなる粒径のトナーの場合である。
【００５８】
ＤＣ成分は、それぞれが、
ｄ１＝３５μｍ、Ｖｄｃ１＝−６５０ｖ、Ｖａｃ１＝１２５０ｖ、
ｄ２＝４５μｍ、Ｖｄｃ２＝−６７０ｖ、Ｖａｃ２＝１３１０ｖ、
ＡＣの周波数と電流値は、第１回目、第２回目ともに、１０００Ｈｚ、７００μＡ。
【００５９】
なお、トナーによりベタ被覆される面積の率が高い種類の画像を多く扱う場合は、厚めのトナー層に対応する必要があるので、第３回目を第２回目と同じにせずに、やはり間隙や電圧を増して、
ｄ３＝５０μｍ、Ｖｄｃ３＝−６８５ｖ、Ｖａｃ３＝１３４０ｖ、
となるように調整する。これで、トナー層の有無による帯電の不均一が一段と少ないものになる。
【００６０】
このようにして、帯電工程における間隙は、一色につき感光体ドラム一回転後毎に、図７に示すように、所定の厚さのスペーサＳを順次挿入し次第に大きくしていく。図７（ａ）は、モノクロモード時または第１色目の帯電工程の状態を示す図であり、スペーサＳは挿入されていない。図７（ｂ）は、カラーモード時または第２色目以降の帯電工程の状態を示す図であり、スペーサＳが挿入されている。
【００６１】
また、帯電ローラに印加する電圧は、二色目以降次第に大きくなるように制御している。
【００６２】
即ち、第一回目（一色目）の帯電工程における間隙（ｄ１＝３５μｍ）を作るには、絶縁性材料から成る厚さ３．５μｍの極薄ＰＥＴシートを１０枚重ね合計３５μｍ厚にして、帯電ローラの帯電領域外で長手方向両端部の表面に接着し、スペース用カラー４３を構成している（図２（ｂ）を参照）。
【００６３】
次に、第二回目（２色目）以降の微小間隙（ｄ２、ｄ３、ｄ４）をつくるには、前記の厚さ３．５μｍの極薄ＰＥＴシートを各所定枚数を重ねて接着し、微小間隙（ｄ２、ｄ３、ｄ４）に対応する厚さのそれぞれのスペーサＳとして予め準備しておき、第二回目（２色目）以降の帯電工程と連動して前記スペース用カラー４３と感光体ドラム１０との間に順次挿入することで各微小間隙（ｄ２、ｄ３、ｄ４）が確保される。
【００６４】
上記の極薄ＰＥＴシートは、前記の微小間隙を精度良く得るための手段として使う。発明者らは、ワープロ用インクリボンの支持体に使用されるＰＥＴシートを利用した。これにより、３．５μｍという極薄のギャップが精度良く得られる。具体的な材料例としては、東レ社製「ルミラー」、４ＡＦ５３Ｎ型（厚み３．５μｍ）或いは、ダイヤホイル社製、Ｋ−２００−６Ｅ型、（厚み３．５μｍ）などがある。
【００６５】
さらに他の実施例について、図１及び図８、９に基づき以下に述べる。
【００６６】
上記の図１に示す装置は、前述したカラー画像形成の機能を有するカラーモードと共に、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の何れか一色の画像形成の機能を有するモノクロモードをも備えていて、例えば黒色（Ｋ）画像形成モノクロモードが選択されると、前記の帯電ローラ１２と露光光学系１３とによる潜像形成、及び黒色の現像器Ｋによる黒色現像プロセスのみが実施される。
【００６７】
図８に示すように、本実施例の装置は、本体操作部にカラーモード指定ボタンとモノクロモード指定ボタンを設け、この指定ボタンの選択動作に応じてカラーモードとモノクロモードを切り替え制御する本体制御部を有する。この本体制御部によって、前述の気中放電に必要な、帯電ローラ１２と感光体ドラム１０との微小間隙が、モノクロモード時よりもカラーモード時に大きくなるように、調整手段である帯電部スペーサ挿脱用ソレノイドＳＤ（図示せず）を介して、前述の実施例と同じスペーサＳが用いられ、その挿脱が制御される。さらに、この調整手段の調整動作と連動して、帯電ローラに印加する電圧を可変制御する電圧制御手段が本体制御部に設けられており、各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応して印加電圧が、制御される。
【００６８】
図９は、上記のカラーモードとモノクロモードの切り替えに伴う、スペーサＳの挿脱及び帯電印加電圧の制御のフローチャートを示す。
【００６９】
先ず、「コピー（プリント）できます」の表示が操作部に出ると、オペレータはカラーモードまたはモノクロモード指定ボタンを押して何れかのコピーモードを指定する。カラーモードが指定される場合には、カラーモードシーケンスに対応する微小間隙と帯電印加電圧を設定する。ついで、帯電部スペーサ挿脱ソレノイドをＯＮし、帯電印加電圧を調整する。ここで、コピースタートボタンが押されるのを待機する状態に入る。ボタンが押されると、コピー動作が始まり、各色が順次コピーされてゆく。最後の色のモードのコピー動作が終了すると、コピー動作は終わり、初期の状態に戻る。最後の色のモードのコピー動作が終了していない場合には、カラーモードシーケンスの設定の次のステップに戻る。一方、モノクロモードが指定された場合には、コピースタートボタンを押すと指定した単色コピーが行なわれ、コピー動作が終わると、初期の状態に戻る。
【００７０】
次に、本発明のさらに他の実施例の説明に先立ち、カラー画像記録装置の他の構成を図１０によって説明する。
【００７１】
１０はベルト状の像形成体いわゆる感光体ベルトであって、フレキシブルなエンドレスの基体の周面に有機感光体（ＯＰＣ）を塗布したもので、回動ローラ９Ａと９Ｂの間に水平方向に張架された状態で回動ローラ９Ａの駆動により時計方向に循環して搬送される。
【００７２】
前記感光体ベルト１０はテンションローラ９Ｃの付勢によりその下方の周面をガイド部材１１に褶擦させて画像形成面を形成している。
【００７３】
１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、それぞれイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒色（Ｋ）に対応するユニットに設けられ、図２で説明した構成を有する帯電ローラであり、この帯電ローラ１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）から感光体ベルト１０への気中放電が行なわれるよう、所定の微小間隙を保ち感光体ベルト１０と同方向に回転している。さらに、各帯電ローラ１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対し、図２で説明したＤＣとＡＣを重畳した帯電用電源２４、或いはＤＣのみを印加する帯電用電源２４がそれぞれ接続されていて、各帯電ローラの気中放電現象を伴う帯電作用によって、感光体ベルト１０に対し一様な表面電位を与える。
【００７４】
本実施例では、帯電手段として帯電ローラを用いているが、図３、４にて説明した帯電ブレード或いは、帯電パッドを代わりに用いてもよい。
【００７５】
１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は感光体ベルト１０の奥行方向に発光素子をアレイ状に一列に並べたＦＬ、ＥＬ、ＰＬ、ＬＥＤ、或いは光源部と光シャッタ機能をもつ素子を並列したＬＩＳＡ、ＰＬＺＴ、ＬＣＳと等倍結像素子としてのセルフォックレンズとから構成される、或いはレーザを光源とする各色に対応するユニットに設けられた露光光学系で、別の画像読み取り装置によって読み取られた各色の画像信号がメモリより順次取り出されて前記の各露光光学系にそれぞれ電気信号として入力される。
【００７６】
１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）はそれぞれイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒色（Ｋ）の各色に対応するユニット内に設けられ、各現像剤を収容する現像器で、それぞれ感光体ベルト１０に対し所定の間隙を保って同方向に回転する現像スリーブ１４０を備えている。
【００７７】
前記各現像器１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、前述した各帯電ローラ１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）による帯電、各露光光学系１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）による像露光によって形成される感光体ベルト１０上の静電潜像を現像バイアス電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。
【００７８】
次に、本実施例の装置におけるカラー画像形成プロセスについて説明する。
【００７９】
本装置とは別の画像読み取り装置において撮像素子により読み取られた画像或いはコンピュータで編集された画像はイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒色（Ｋ）の各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納される。
【００８０】
画像記録のスタートにより回動ローラ９Ａの駆動モータが始動して感光体ベルト１０を時計方向へと搬送し、同時に帯電ローラ１２（Ｙ）の帯電作用により感光体ベルト１０に電位の付与が開始される。
【００８１】
感光体ベルト１０は電位を付与されたあと、前記の露光光学系１３（Ｙ）において第１の色信号即ちイエロ（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号による露光が開始され、ベルトの搬送走査によってその周面の感光層に原稿画像のイエロ（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。
【００８２】
前記の潜像は現像器１４（Ｙ）により現像スリーブ１４０上の現像剤が非接触の状態で反転現像され、感光体ベルト１０の搬送に応じイエロ（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００８３】
次いで感光体ベルト１０は前記イエロ（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電ローラ１２（Ｍ）の帯電作用により電位を付与され、露光光学系１３（Ｍ）の第２の色信号即ちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光が行なわれ、現像器１４（Ｍ）による非接触の反転現像によって前記イエロ（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像を重ね合わせて形成する。
【００８４】
同様のプロセスにより帯電ローラ１２（Ｃ）、露光光学系１３（Ｃ）、及び現像器１４（Ｃ）によってさらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、また帯電ローラ１２（Ｋ）、露光光学系１３（Ｋ）、及び現像器１４（Ｋ）によって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ベルト１０の一周以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００８５】
また前述したカラーのトナー像の形成に並行して給紙部では、第１給紙ローラ１５の駆動による給紙カセット１６からの転写紙Ｐの給紙作動が開始され、前記のカラートナー像は転写ローラ１７Ａの構成する転写領域において第２給紙ローラ１８により同期して給紙される転写紙Ｐに転写される。
【００８６】
トナー像の転写を受けた転写紙Ｐは除電器１７Ｂにおいて帯電の除去を受けてベルト周面より分離し、定着装置１９においてトナーを溶着したのち排紙ローラ２５を介して装置上部のトレイ上に排出される。
【００８７】
一方、転写紙Ｐを分離した感光体ベルト１０は、クリーニング装置３１においてブレード３１Ａにより残留トナーを除去、清掃して原稿画像の形成を続行するか若しくは一旦停止して新たな原稿画像のトナー像の形成にかかる。
【００８８】
上記のように構成された本実施例の装置において、帯電ローラの表面と感光体ベルト間の微小間隙が、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）各ユニット毎に、ｇＹ，ｇＭ，ｇＣ，ｇＫとし、この順序で帯電すると、２段目は１段目より大きく、それ以降も等しいか、より大になるｇＹ＜ｇＭ≦ｇＣ≦ｇＫなる関係が成立する構成になっている。無論、ｇＭ＝ｇＣ＝ｇＫでもよいしｇＭ＜ｇＣ＜ｇＫでもよい。
【００８９】
さらに、帯電ローラに対する印加電圧が、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）各帯電ローラ毎に、ＶＹ，ＶＭ，ＶＣ，ＶＫとすると、１段目より２段目が大になる、即ち、ＶＹ＜ＶＭ≦ＶＣ≦ＶＫなる関係が成立する構成になっていることが好ましい。
【００９０】
該各微小間隙の調整方法は前述の図８に述べたスペーサＳの挿脱によって行ない（図示せず）、該各印加電圧の可変制御は、図９に述べた方法によって行なう（図示せず）。
【００９１】
また、本実施例の装置は、前記図１０に述べたカラー画像形成の機能を有するカラーモードと共に、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の何れか一色の画像形成の機能を有するモノクロモードをも備えていて、例えば黒色（Ｋ）画像形成モノクロモードが選択されると、前記の帯電ローラ１２（Ｋ）、露光光学系１３（Ｋ）、及び現像器１４（Ｋ）による黒色画像形成のプロセスのみが実施される。この場合は、スペーサＳの挿脱や各印加電圧の可変制御は、図９のモノクロモードで説明した通り、行なわない。
【００９２】
【発明の効果】
上記実施例のように構成したので次の様な効果が現われる。
【００９３】
（１）感光体上で現像済みのトナー層の上から重ねて帯電を行なうプロセスに関して、従来のコロナ放電式の帯電器の代わりに、帯電部材を感光体から僅かに浮かせる非接触帯電方式を採用したことによって、均一で効率の良い帯電性、省スペース、低消費電力が達成できる。
【００９４】
（２）従来のコロナ方式で見られた２色目以降の帯電で、既にトナーが被さっている箇所において帯電電位が低くなる欠点が解消できる。
【００９５】
（３）非接触の微小間隙の気中放電により、放電する電流値がコロナ放電と比較して小さいから、オゾン発生を大幅に（２〜３桁）削減出来る。
【００９６】
（４）帯電効率が高く、感光体の帯電に使われる正味の電流量が大きいので、高速機に適用するのも容易。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像記録装置の一実施例を示す。
【図２】カラー画像記録装置に用いられる帯電装置の帯電ローラの実施例を示す断面図２（ａ）及びその斜視図２（ｂ）。
【図３】カラー画像記録装置に用いられる帯電装置の帯電ブレードの実施例を示す断面図３（ａ）及び図３（ａ）を下から見た図３（ｂ）。
【図４】カラー画像記録装置に用いられる帯電装置の帯電パッドの実施例を示す断面図。
【図５】帯電ローラと感光体ドラムのニップ位置近傍の拡大断面図。
【図６】パッシェン気中放電の発生条件を示す図。
【図７】帯電ローラと感光体ドラムとの間にスペーサＳを挿入する様子を示し、図７（ａ）は、スペーサＳを挿入する前の状態を示し、図７（ｂ）は、スペーサＳを挿入した後の状態を示す。
【図８】帯電部スペーサ挿脱制御方法を示す。
【図９】帯電印加電圧の制御方法を示す。
【図１０】本発明のカラー画像記録装置の他の実施例を示す。
【符号の説明】
９Ａ，９Ｂ 回動ローラ
１０ 像形成体（感光体ドラム、感光体ベルト）
１１ ガイド部材
１２ 帯電ローラ
１３ ＬＥＤアレイ
１４ 現像器
１５ 第１給紙ローラ
１６ 給紙カセット
１７Ａ 転写ローラ
１７Ｂ 分離用除電器
１８ 第２給紙ローラ
１９ 定着装置
２０Ｂ ブレード状の帯電装置
２０Ｐ パッド状の帯電装置
２０Ｒ ローラ状の帯電装置
３０ 現像器装置
３１ クリーニング装置
４１，５１，６１ 芯金
４２，５２，６２ 導電性部材
４３，５３，６３ スペーサ
５０ 帯電ブレード
６０ 帯電パッド
Ｖａ 交流電圧成分
Ｖｄ 直流電圧成分
Ｚ，Ｚ０ 微小間隙

Claims (7)

1. 像形成体に、帯電、像露光、現像の各工程を複数回繰返してカラー画像を形成するカラー画像記録装置において、第一色目の帯電工程と第二色目の帯電工程のための帯電手段が、ともに前記像形成体と微小間隙を介して像形成体を帯電するものであり、前記微小間隙が、第一色目より第二色目の帯電工程の方が大きいことを特徴とするカラー画像記録装置。
2. さらに、帯電のための電界を形成する上記帯電手段に印加する電圧が、第一色目の帯電工程より第二色目の帯電工程の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像記録装置。
3. さらに、第一、二、三、四色目の帯電手段の表面と感光体表面間のギャップをそれぞれｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４とし、この順序で帯電する場合、ｇ１＜ｇ２≦ｇ３≦ｇ４なる関係が成立することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像記録装置。
4. ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４に対応する第一、二、三、四色目は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを特徴とする請求項３に記載のカラー画像記録装置。
5. 像形成体上に、帯電、像露光、現像の各工程を複数回繰返してカラー画像を形成するカラー画像記録装置において、モノクロ画像を形成するモノクロモードとカラー画像を形成するカラーモードを切り替え制御する制御手段を備え、さらに前記帯電工程のための帯電手段が、像形成体と微小間隙を介して像形成体を帯電するものであり、前記微小間隙が、モノクロモード時よりもカラーモード時に大きくなる調整手段を有することを特徴とするカラー画像記録装置。
6. さらに、前記調整手段の調整動作と連動して、第一、二、三、四色目の帯電手段に印加する電圧を、それぞれＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とした場合、Ｖ１＜Ｖ２≦Ｖ３≦Ｖ４となるように、可変制御する電圧制御手段を有することを特徴とする請求項５に記載のカラー画像記録装置。
7. 電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのユニットに対応する電圧であることを特徴とする請求項６に記載のカラー画像記録装置。

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