JP3579115B2 - カラー電子写真方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カラープリンタ、カラー複写機やカラーファックス等に応用できるカラー電子写真方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、発明者らが特開平７−３６２４６号公報に出願したカラー電子写真装置を用いてその構成を説明する。図７はその従来例のカラー電子写真装置の全体構成図である。
【０００３】
中央に黒、シアン、マゼンタ、イエロの各色用の４組の扇型をした像形成ユニット１０１Ｂｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙが像形成ユニット群を構成し、円環状に配置されている。１０２は感光体、１０３は帯電器、１０４は現像剤溜、１０５はクリーナ、１０６は現像ローラである。円環状に配置されている像形成ユニット１０１Ｂｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙは支持体（図示せず）に支持されており、全体として移動手段である移動モータ１０７に駆動され、円筒状の固定されて回転しない軸１０８の周りに回転移動可能になっている。各像形成ユニットは、順次、中間転写ベルト１０９を支持する転写ローラ１１０に対向した像形成位置１１１に位置することができる。像形成位置１１１は信号光１１２による露光位置でもある。１１３はレーザ露光装置で、プリンタ部に入力された信号で変調されたレーザビームによる信号光１１２を発生するが、これは図７の像形成ユニット１０１Ｍと１０１Ｙの間に構成された光路を通って、軸１０８の一部に開けられた窓１１４ａを通して軸１０８内部に固定されたミラー１１５に入射し、反射されて窓１１４ｂを通して像形成位置１１１にある像形成ユニットの感光体１０２に照射され潜像を形成する。図７の状態では黒用の像形成ユニット１０１Ｂｋに作用する。
【０００４】
次に、この装置のカラー像形成時の動作を説明する。まず最初は、像形成ユニットは図７に示すように、黒用の像形成ユニット１０１Ｂｋが像形成位置１１１にある。レーザ露光装置１１３により黒の信号光が像形成ユニット１０１Ｂｋに入力され、黒トナーによる像形成が行われる。像形成されるとともに同時に転写ローラ１１０の作用で、黒トナー像が中間転写ベルト１０９に転写される。黒のトナー像がすべて転写し終わった直後に、像形成ユニット群１０１Ｂｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙは全体が移動モータ１０７に駆動されて一体的に回転移動し、ちょうど９０度回転して像形成ユニット１０１Ｃが像形成位置近傍１１１に達した位置で止まる。像形成ユニット１０１Ｃが像形成位置１１１に到着後、前と同様に今度はシアンの信号でレーザ露光装置が像形成ユニット１０１Ｃに信号光を入力しシアンのトナー像の形成と転写が行われる。このとき中間転写ベルト１０９が一回転してきて、前に転写された黒のトナー像に次のシアンのトナー像が位置的に合致するようにシアンの信号光の書き込みのタイミングが制御される。以上と同様の動作を、マゼンタ、イエロについても行い中間転写ベルト上には４色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成される。最後のイエロトナー像の転写後、４色のトナー像はタイミングを合わせて受像紙１１６に、第２転写ローラ１１７の作用で一括転写される。受像紙に転写されたトナー像は定着器１１８により定着される。
【０００５】
以上が従来例の構成と動作の簡単な説明である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例では、像形成ユニット１０１が像形成位置１１１に到着した後、感光体１０２が像形成のための回転を開始し、そのときから帯電器１０３により感光体１０２の帯電を始める。このときの各像形成ユニット１０１の感光体の表面位置と、帯電器などの各デバイスとの位置関係を図２に、そのときの感光体の各位置での帯電電位を図３に示す。図２において、１１９はコロナ帯電器、１２０は感光体（図７の１０２と同一）、１２１はレーザ信号による露光（図７の１１２と同一）、１２２は現像器、１２３は２成分磁気ブラシ現像剤、１２４は現像剤を担持する現像スリーブ、１２５は現像剤１２３を現像スリーブに吸引する磁石ローラ、１２６は現像スリーブ１２４上の現像剤１２３の量を規制するブレード、１２７は感光体１２０上に転写後残留したトナーを清掃するクリーナである。なお、ここでの帯電器には図７に用いた帯電ローラ１０３の代わりにコロナ帯電器１１９を用いた場合を説明する。この従来例の問題点は、コロナ帯電器を用いた場合でも帯電ローラを用いた場合と何等変わることはない。
【０００７】
いま、感光体１２０が図７の像形成位置１１１に到着して、回転を開始したとする。一般に感光体は、長く冷暗所に放置した直後の帯電特性と、帯電と露光を繰り返した後の帯電特性とが異なる。これは、感光体層内部の光キャリアの残留数やトラップの状態が異なるためである。ここで帯電器１１９に印加する電圧は一定値であり、目標帯電電位−７００Ｖをねらった値の−６．５ｋＶである。このとき矢印範囲Ａの範囲、すなわち帯電器１１９の下流端から現像位置Ｒまでの範囲は、帯電されない領域であるため、図３に示すように０Ｖのままである。次に帯電器１１９の直下範囲Ｂは、帯電幅に応じて次第に帯電電位が高くなる領域である。次の範囲Ｃは、感光体１２０が暗所に長く放置された直後の１回目の帯電のため、帯電電位は目標電位−７００Ｖより低くなり、−６００Ｖ程度しか帯電しない。次に、感光体１２０の２回転目に入り、動作開始時帯電器１１９の真下にあった部分の２回目の帯電範囲Ｄを通過後、範囲Ｅではほとんど目標電位−７００Ｖに達し、以降この帯電電位に収束する。この例では、帯電器１１９はグリッド１１９’を設けたスコロトロン帯電器であるため、通常のコロトロン帯電器よりは一定電位に制御し易いが、帯電器を通過後の感光体の暗減衰特性が冷暗所保存直後と連続使用時とで異なるために、このように帯電電位が安定しなくなる。本発明の構成のカラー電子写真装置では、各色毎に感光体を入れ換えるために、このような現象が各色毎に発生する。像形成ユニット群を回転移動させて、像形成ユニットを像形成位置に入れ換えた直後は、このように感光体の帯電特性が１回転目と２回転目とで大きく異なる。ここで感光体１２０の直径は３０ｍｍでありその外周長はおおよそ９４ｍｍである。このカラー電子写真装置はＡ４サイズをプリントするため、１画面の長さは２９７ｍｍある。従って、同一Ａ４画面上に異なった感光体の帯電電位が存在することになり、これを同一条件で現像すると異なった画質になる。これは文字画像中心のドキュメントではさほど問題ではないが、グラフィックなどをプリンタするには、不十分な画質であった。
【０００８】
この問題を解決するために、本願の第１の発明では、カラー電子写真装置で美しい均一な画像を得るために、感光体帯電電位が安定する２回転目以降の範囲Ｅからだけを像形成に用いる第２の像形成モードを考案した。しかし、この第２の像形成モードにおいて、各色像形成ユニットが入れ替わる毎に感光体が均一帯電するまで中間転写体を空廻しすると、各色の先頭位置を合わせるために周長の長い転写体が一周するまで次の像形成を待機しなければならなくなる。そのため、１枚のカラー画像を出すのに長い時間がかかるという欠点があった。これを防ぐため、中間転写体の回転を止めて感光体の均一帯電領域を待つと、待機時間は短くなるが、回転する感光体と静止した中間転写体とが擦れ合わさって、感光体表面に著しい損傷を与えることがわかった。
【０００９】
本発明の目的は上記問題点に鑑み、感光体を各色毎に切り替えてカラー像を合成するカラー電子写真装置において、感光体の帯電の立ち上がり特性を考慮し、冷暗所放置後の感光体の最初の帯電立ち上がり特性が不安定な領域をも使用する高速画像形成モードと、その領域を使用しない高画質画像形成モードとを設けることによって、ドキュメント用にプリントするときには高速に、ピクトリアルな画像をプリントするときには速度は遅いが画質の良いプリントを得ることができるカラー電子写真方法を提供するものである。
【００１０】
さらに本発明の別の目的は上記問題点に鑑み、感光体の帯電の均一な領域を使用する高画質画像形成モードにおいて、必要以上に待ち時間を浪費すること無く、しかも感光体の損傷を防ぐことのできるカラー電子写真方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各々が感光体と帯電器とそれぞれ色の異なる現像剤を有する現像手段とを備えた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形成ユニットを配置し移動可能に構成された像形成ユニット群と、前記感光体上に現像されたトナー像を単一の転写位置で重ね合わせて転写しカラー像を形成する転写体と、露光手段により単一の位置で像露光を行う露光位置と、前記転写位置と前記露光位置とに対応した像形成位置と、前記複数の像形成ユニットのそれぞれを前記像形成位置に順次位置せしめるため像形成ユニット群全体を移動させる移動手段と、を有するカラー電子写真装置に用いるカラー電子写真方法であって、前記像形成ユニットの感光体が前記像形成位置に移動し像形成動作を開始した後の前記露光手段による画像書き込み動作を前記感光体の第１周目の帯電領域から行なう第１の像形成モードと、前記露光手段による画像書き込み動作を前記感光体の回転の第２周目の帯電領域以降から行なう第２の像形成モードとを有するカラー電子写真方法である。また、感光体が前記像形成位置に移動し像形成動作を開始した後の感光体の第１周目の帯電領域から静電潜像形成に用いる第１の像形成モードと、前記感光体の回転の第２周目の帯電領域以降から静電潜像形成に用いる第２の像形成モードとを有するカラー電子写真方法である。
【００１２】
また本発明は、各々が感光体と帯電器とそれぞれ色の異なる現像剤を有する現像手段とを備えた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形成ユニットを配置し移動可能に構成された像形成ユニット群と、前記感光体上に現像されたトナー像を重ね合わせて転写する転写位置と前記感光体に非接触になる退避位置との間を移動する転写体と、露光手段により単一の位置で像露光を行う露光位置と、前記転写位置と前記露光位置とに対応した像形成位置と、前記複数の像形成ユニットのそれぞれを前記像形成位置に順次位置せしめるため像形成ユニット群全体を移動させる移動手段と、を有するカラー電子写真装置に用いるカラー電子写真方法であって、前記像形成ユニットの感光体が前記像形成位置に移動し像形成動作を開始した後の感光体の第１周目の帯電領域から像形成に用いる第１の像形成モードと、前記感光体の回転の第２周目の帯電領域以降を像形成に用いる第２の像形成モードとを有し、前記第２の像形成モードの感光体の第１周目の回転時には、前記転写体が退避位置にあって静止するカラー電子写真方法カラー電子写真方法である。
【００１３】
【作用】
以下本発明のカラー電子写真方法の作用効果について、図１、図２または図３を参照しながら説明する。なお、図１の詳細は実施例で述べる。
【００１４】
図１のプリンタは、ドキュメントをプリントする第１の像形成モードの状態にある。画像信号がプリンタに送られ、プリンタは静止状態から像形成状態に移行する。図１の各像形成ユニットの拡大図を図２に示す。また感光体帯電電位を図３に示す。図２において、静止状態の感光体１２０が回転し始めると同時に、帯電器１１９に−６．５ｋＶの電圧を印加し感光体１２０を帯電させた。このときグリッド１１９’の印加電圧は−７００Ｖに設定した。感光体１２０は帯電器幅のＢ領域（静止時帯電器直下にあった感光体の初めて帯電される領域）を通過し、Ｃ領域（感光体が初めて帯電される１回転目領域）ではその帯電電位は一定の値−６００Ｖになった。その後Ｃ領域は図２の現像点Ｒを通過し、幅Ｄ領域（静止時帯電器直下にあった部分の２回転目の領域）では若干の電位上昇がある。さらにＥ領域（感光体が２度目に帯電される領域）ではねらいの帯電電位のおおよそ−７００Ｖに収束した。
【００１５】
このような帯電工程と同時に、こうして帯電した感光体１２０のＣ領域から、レーザビーム走査光１２１を照射し静電潜像を形成し、感光体１２０表面を現像スリーブ１２４の前を通過させた。感光体１２０の未帯電域（図３のＡ領域）の通過時には、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、＋１００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。その後、−７００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれた感光体１２０の領域（図３のＢ・Ｃ・Ｄ・Ｅ領域）の通過時には、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、−５００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。すると、感光体１２０上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が得られた。こうして感光体１２０上には黒色のトナー像が得られた。
【００１６】
次に再び図１に戻る。像形成ユニット群１６は図１に示す位置にあり、黒の像形成ユニット１５Ｂｋが図示のように像形成位置１９にある。このとき感光体２１（図２の１２０と同一）は中間転写ベルト３に接触している。先に説明した像形成ユニットの像形成工程により、レーザ露光装置４３により黒の信号光（図２の１２１と同一）が像形成ユニット１５Ｂｋに入力され、黒トナーによる像形成が行われた。像形成と同時に第１転写ローラ４の作用で、黒トナー像が中間転写ベルト３上に転写された。次に、像形成ユニット群１６として全体が移動モータ１７に駆動されて図１の矢印Ｑ方向に回転移動し、像形成ユニット１５Ｃが像形成位置１９に達した位置で止まった。
【００１７】
像形成ユニット群１６の回転が終了し像形成ユニット１５Ｃが像形成位置１９に到達すると、前の黒のユニットと同様に今度はシアンの信号でレーザ露光装置４３が像形成ユニット１５Ｃに信号光を入力し、シアンのトナー像の形成と転写が行われた。このとき、前に転写された黒のトナー像に次のシアンのトナー像が位置的に合致するように、シアンの信号光の書き込みタイミングが制御された。以上と同様の動作を、マゼンタ、イエロについても行い、中間転写ベルト３上には４色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成された。最後のイエロトナー像の転写後、４色のトナー像を受像紙に一括転写し定着した。こうしてドキュメントを印字した画像を高速で得た。
【００１８】
次に、本願発明の第２の画像形成モードである高画質のグラフィックモードでの画像形成を説明する。
【００１９】
図１のプリンタは、グラフィックをプリントする第２の像形成モードの状態にある。画像信号がプリンタに送られ、プリンタは静止状態から像形成状態に移行する。先と同様にこのときの図２の像形成ユニットの感光体帯電電位を図３にしめす。感光体の帯電電位の変化は前述のドキュメントを作成する第１のモードと同様であるが、レーザ露光を開始し静電潜像を記録し始める領域が点が異なる。このモードでは、レーザの露光は図３のＥ領域から行った。感光体１２０の未帯電域（図２のＡ領域）の通過時には、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、＋１００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。感光体のＥ領域がレーザ露光位置にさしかかったとき、初めてレーザビーム走査光１２１を照射し画像信号により静電潜像を形成した。その後、この静電潜像がＲ点を通過するとき、現像ローラ１２５には交流高圧電源により、−５００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。すると、感光体１２０上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が得られた。
【００２０】
図１において、−６００Ｖに帯電した感光体２１（図２の１２０）のＢ・Ｃ・Ｄ領域の通過時には、中間転写ベルトユニット２の第１転写ローラ４は退避位置（図５の４ｂ位置）に退避し、感光体２１と非接触の状態で中間転写ベルト３を静止させた。このトナー像が中間転写ベルト２との転写位置を通過するタイミングをとって、中間転写ベルトユニット２の位置検出器１１からの信号に基づき第１転写ローラ４を転写位置（図５の４ａ位置）に移動させ、また同時に中間転写ベルト３を停止状態から走行状態へと切り替え、トナー像を中間転写ベルトに転写した。
【００２１】
以上と同様の動作を、シアン、マゼンタ、イエロについても行い、中間転写ベルト３上には４色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成された。最後のイエロトナー像の転写後、４色のトナー像を受像紙に一括転写し定着した。こうして、感光体の帯電電位の均質な領域のみを用いた第２の画像形成モードによって、高画質のグラフィック画像を得た。感光体が回転し均一帯電になるまでの間、中間転写ベルトは感光体から離間し静止していたので感光体表面がこすられて損傷することはなかった。
【００２２】
このように、文字などの文書を出力するときには高速の第１モードを、そしてグラフィックなどの高画質が必要なときには、多少時間はかかるが感光体の帯電電位が均一になる領域だけを使用する高画質の第２モードを選択することによって、合理的なプリント動作が得られた。
【００２３】
【実施例】
以下本発明のカラー電子写真装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（具体的実施例１）
図１は本発明のカラー電子写真装置の全体構成図である。１はカラー電子写真プリンタの外装筐であり、図面右端面側が前面である。１Ａはプリンタ前面板であり、該前面板はプリンタ外装筐１に対して下辺側のヒンジ軸１Ｂを中心に倒し開き操作、起こし閉じ操作自由である。前面板１Ａを倒し開いた状態を１点鎖線で示す。プリンタ内に対する中間転写ベルトユニット２の着脱操作や紙詰まり時などのプリンタ内部メンテナンス等は、前面板１Ａを倒し開いてプリンタ内部を大きく解放することにより行われる。この中間転写ベルトユニット２の着脱動作は、感光体の回転軸母線方向に対し垂直方向、すなわちプリンタ前面板１Ａの方向になるように設計されている。
【００２５】
中間転写ベルトユニット２はユニットハウジング２ａに、転写ベルト３、アルミニウムローラよりなる第１転写ローラ４、アルミニウムローラよりなる第２転写ローラ５、転写ベルト上に残ったトナー像をクリーニングするウレタンゴム製のクリーニングブレード６、回収したトナーを廃トナー溜に輸送する搬送路７、廃トナー溜８、廃トナー溜８内のトナー量が満杯になったことを検出する廃トナー満杯検出器９、クリーニングブレード６に対向するアルミニウム製のバックアップローラ１０、転写ベルトの転写開始位置を検出する位置検出器１１、転写ベルトの張力を調整し蛇行を防止するテンションローラ１２、を内包している。１３は中間転写ベルトユニット２を引き出したときにベルト３表面を保護する前カバー、１４は同様の後ろカバーである。この中間転写ベルトユニット２は、図１においてプリンタ前面板１Ａを倒し開いてプリンタ外装筐１内の所定の収納部に対して着脱自在である。構成や動作の詳細は後述する。
【００２６】
プリンタ左側中央には黒、シアン、マゼンタ、イエロの各色用の４組の扇型をした像形成ユニット１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃが像形成ユニット群１６を構成し、図のように円環状に配置されている。各像形成ユニットは、図１のプリンタ左面板１Ｃをヒンジ軸１Ｄを中心に開いて像形成ユニット群１６の所定の位置に着脱自在である。像形成ユニット１５はプリンタ内に正規に装着されることにより、像形成ユニット側とプリンタ側の両者側の機械的駆動系統・電気回路系統が相互カップリング部材（図示せず）を介して結合して機械的・電気的に一体化する。
【００２７】
円環状に配置されている像形成ユニット１５Ｂｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙは支持体（図示せず）に支持されており、像形成ユニット群１６全体として移動手段である移動モータ１７に駆動され、固定されて回転しない円筒状の軸１８の周りに回転移動可能に構成されている。像形成時には、各像形成ユニットは回転移動によって順次前述の中間転写ベルト３を支持する第１転写ローラ４に対向した像形成位置１９に位置することができる。像形成位置１９は信号光２０による露光位置でもある。ここでは、像形成ユニットが円環状に配置されているカラー電子写真装置について説明したが、像形成ユニットが横や縦方向に１列に配置されている装置であっても同様に有効であることは言うまでもない。
【００２８】
図４に黒用像形成ユニット１５Ｂｋを詳細に示す。各像形成ユニットは、中に入れた現像剤を除きそれぞれ同じ構成部材よりなるので、説明を簡略化するため黒用の像形成ユニット１５Ｂｋについて説明し、他色については省略する。なお、各色用について同じ部分には同じ符号を付し、各色の構成の区別をつける必要がある場合は符号に各色を示す文字を付す。この説明では、通常の２成分磁気ブラシ現像法を用いているが、電子写真法に用いる現像法であればいかなるものでもよいことは言うまでもない。例えば、磁気ブラシ現像法、弾性ゴムローラ現像法、ジャンピング現像法、インプレッション現像法、磁気カスケード現像法などを用いることができる。図４において、２０はレーザビーム信号光、２１はフタロシアニンを感光材料に用いポリカーボネート系バインダ樹脂を主体に構成した有機感光体、２２は感光体をマイナスに帯電するコロナ帯電器、２３は感光体２１の帯電電位を制御するグリッド電極、２４はレーザビームが像形成ユニットに進入する像形成ユニットの開口部である露光窓、２５は現像剤溜である。現像剤溜２５内には、表面をシリコン樹脂でコートした粒径５０μｍのフェライトキャリヤ２６Ｂｋとポリエステル樹脂に黒顔料を分散したマイナス帯電性の黒トナー２７Ｂｋを１０％混合した２成分現像剤２８Ｂｋをいれ、磁石２９の磁力により現像ローラ３０に付着させる。３１は現像ローラ上の現像剤量を規制するドクターブレード、３２は現像ローラに電圧を印加する交流高圧電源、３３は転写後の感光体２１表面に残ったトナーを清掃するクリーナである。感光体２１の直径は３０ｍｍで、周速６５ｍｍ／ｓで矢印方向に回転させ、現像ローラ３０は直径１６ｍｍで、同じく周速６５ｍｍ／ｓで矢印方向に回転させた。
【００２９】
なお、図４の像形成ユニットは、黒用の像形成ユニットであるとともに、像形成位置にある像形成ユニットの上下位置をも示している。図で現像剤２８Ｂｋを収納した現像剤溜２５は感光体２１の重力方向上側に、クリーナ３３は下側に位置している。そのため、現像剤溜内では、現像剤が自重で現像ローラ３０上に供給され、クリーナ内では、クリーニングブレードにかきおとされたトナーが自重でクリーナ底部に落下する。現像剤溜内部やクリーナ内部に、トナーを移動させるための送り機構や撹拌機構を設けなくても、スムーズに現像やクリーニングを行うことができる。黒色以外の他の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃについても同様の構成を有する。
【００３０】
図５を用い中間転写ベルトユニット２の構成と動作を説明する。中間転写ベルトユニット２がプリンタ本体に装着されたときには、第１転写ローラ４は、中間転写ベルト３が感光体２１と接触しない図５の退避位置４ｂにある。中間転写ベルトユニット２がプリンタ本体に装着され、像形成動作が開始すると、第１転写ローラ４は、転写位置４ａに移動し、転写ベルト３は約１．０ｋｇの力で感光体２１に圧接される。この構成によって、像形成ユニット群が回転移動動作中には、像形成ユニットの感光体と中間転写ベルトとは接触しないため感光体が傷つくことがない。また、中間転写体ユニットの交換時に中間転写体が感光体と直接接触することがないのでメンテナンス時に感光体を傷つけることもない。
【００３１】
中間転写ベルト３は、厚さ１００μｍのエンドレスベルト状の半導電性（中抵抗）のウレタンを基材とし、表面層はＰＦＡ・ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を用い全体で１００〜５００μｍの厚さとしたフィルムよりなる。中間転写ベルト３は、第１転写ローラ４、第２転写ローラ５、バックアップローラ１０およびテンションローラ１２に巻回し、矢印Ｙ方向に移動可能に構成される。
【００３２】
ここで、転写ベルトの周長は、最大受像紙サイズであるＡ４受像紙の長手方向の長さ（２９７ｍｍ）に、感光体ドラム２１（直径３０ｍｍ）の周長の半分より若干長い長さ（６８ｍｍ）を足した３６５ｍｍに設定している。このとき、第２転写ローラ５と第３転写ローラ３４の当接部からクリーニングブレード６の当接部までの中間転写ベルト３の周長は、この６８ｍｍの距離より短く、５５ｍｍになるように設定されている。
【００３３】
中間転写ベルト３の移動速度は、トナー像の中抜け転写を防ぐために像形成ユニット１５の像形成の速度（感光体２１の周速に等しい６５ｍｍ／ｓ）より１．５％速くなるように設定されている。
【００３４】
第２転写ローラ５とバックアップローラ１０はともにアルミニウムで構成されており、低湿時カラートナー像転写の飛び散りを防ぐためにそれぞれ２０ＭΩの抵抗３５、３６を介して接地されている。
【００３５】
第１転写ローラ４は転写位置４ａと退避位置４ｂとの間を移動可能となっており、電気信号により制御される駆動源（図示せず）により、転写位置４ａに位置すると転写ベルト３は感光体２１に接触し形成されたトナー像を転写することができ、また転写位置４ｂに位置すると転写ベルト３は感光体２１から非接触の位置に離れる。
【００３６】
感光体２１上のトナー像を転写する際には、第１転写ローラ４とテンションローラ１２とには高圧電源３７により約＋２．５ｋＶ（１００μＡ）の電圧が印加される。このとき、第１転写ローラ４を直接感光体２１に接触させトナー像を中間転写ベルト３に転写しようとすると、中間転写ベルト３が感光体２１に接触する前にいわゆる「前飛び」現象を起こし像が乱れ、また第１転写ローラ４と感光体２１との接触圧力を均一に調整することが困難になる。しかし、本発明のように第１転写ローラ４を移動させ、２本のローラ間に架張された中間転写ベルト３を感光体ドラム２１に接触させる構成にすると、これら問題は発生しない。
【００３７】
導電性ゴム製の第３転写ローラ３４は、中間転写ベルト３を介して第２転写ローラ５と圧接されている。中間転写ベルト３上のカラー像形成途中では、ベルト上のトナー像を乱さないようにするために、転写ベルト３より約１ｍｍ離れる。またカラートナー像を受像紙３８に転写する際には高圧電源３９により＋３ｋＶの電圧が印加される。
【００３８】
４０は紙３９が中間転写ベルト３から分離するときにトナー像が乱れないようにするための除電針である。この第３転写ローラ３４は、トナー像を転写する際の中抜け現象を防ぐために中間転写ベルト３より１．５％遅く回転するように構成している。
【００３９】
クリーニングブレード６は、中間転写ベルト３に残留したトナーを清掃する。このクリーニングブレード６は、中間転写ベルト３上のトナー像を乱さないようにするため、カラー像形成中は中間転写ベルト３から離れる構成になっている。トナー像を受像紙へ転写した後中間転写ベルト３に残留したトナーをクリーニングするときには、中間転写ベルト３に接触しトナーをかきおとす。かき落とされたトナーはすくいシール４１によって中間ベルトユニット２の外へこぼれるのを防止される。このすくいシール４１もクリーニングブレード６の動きに同期して中間転写ベルト３から離接する。
【００４０】
図６は中間転写ベルトユニット２の内部に設けられたフォトインタラプタによる位置検出器１１の構成を示す斜視図である。中間転写ベルト３の端部には検出孔４２があり、位置検出器１１はその検出孔４２の通過を光学的に検出することによってトナー像の先端位置を決定し、中間転写ベルト３上でのカラー像の位置合わせをおこなう構成である。本願発明では、この中間転写ベルト３は移動と停止を繰り返すため、感光体との同期をとるためにこの位置検出器１１の信号が基準となっている。ここで位置検出手段として透過方式の位置検出手段を用いたが、光学式以外の機械方式、電気方式、磁気方式等の検出手段を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４１】
なお、ここでの説明にはトナー像をベルト上に直接重ね合わせるカラー電子写真装置について説明したが、転写体に紙を巻き付けて紙の上でカラートナー像を重ね合わせる装置であっても本願発明は同様に有効であることはいうまでもない。
【００４２】
再び図１に戻り説明する。４３はプリンタ外装筐１内の上側に配設したレーザビームスキャナ部であり、半導体レーザ、スキャナモータ４３ａ、ポリゴンミラー４３ｂ、レンズ系４３ｃ等から構成されている。該スキャナ部４３からの画像情報の時系列電気画素信号に対応した画素レーザ信号光２０は図１の像形成ユニット１５Ｂｋと１５Ｃとの間に構成された光路窓口４４を通って、軸１８の一部に開けられた窓４５を通して軸１８内に固定されたミラー４６に入射し、反射されて像形成位置１９にある像形成ユニット１５Ｂｋの露光窓２４から像形成ユニット１５Ｂｋ内に進入し、像形成ユニット内に上下に配設されている現像剤溜２５とクリーナ３３との間の通路を通って感光体ドラム２１の左側面の露光部に入射し母線方向に走査露光される。ここでミラー４６までの光路は、隣接する像形成ユニットの外装壁で形成される隙間を利用し、光走査面に略平行な平面で構成したため、狭い隙間でしかも光路を妨げることなく構成できる。隣接する像形成ユニットの隙間が大きいと、光路に入りこむ迷光も多くなる。隙間の幅を２０ｍｍ以下にすれば、信号光の光路に侵入する迷光を少なくすることができ、実質的に迷光による影響を皆無にできる。さらに、各像形成ユニットの外装壁を黒色にすることにより、たとえ迷光が光路内に侵入しても反射光が弱くなり、感光体帯電電位への影響を少なくできる。光路の側壁（図面前後側）は像形成ユニット群の回転支持体で形成しており、側面からの迷光の侵入を防いでいる。
【００４３】
また、ミラー４６は像形成ユニット群１６の中央部に設けられているため、固定された単一のミラーで構成することができ、シンプルでかつ位置合わせ等が容易な構成である。またミラー４６のレーザ反射面が若干下向きになるように光路が設定されているので、機内のほこり等が反射面にたまりにくい構成となっている。
【００４４】
３４はプリンタ前面板１Ａの内側で給送ローラ４７の上方に配設した第３転写ローラであり、中間転写ベルト３と第３転写ローラ３４との圧接されたニップ部には、プリンタ前面板１Ａの下部に設けた紙給送ローラ４７により受像紙が送られてくるように受像紙搬送路が形成されている。
【００４５】
４８ａ・４８ｂはプリンタの内側上部に設けた定着ローラで、４８ａの内部にはハロゲンランプ４９が設けられている。４８ａと４８ｂとの間にはポリイミドフィルム５０が架張されている。このフィルム５０はカラープリントの光沢を出す目的に用いられる。５１は定着ローラ４８ａに対向し設けられたバックアップローラ、５２は紙出口側に配設した排紙ローラ対である。以上が本発明の電子写真装置の主要構成の説明である。
【００４６】
図１の状態は像形成を行っている状態である。これは、感光体２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト３に転写するために第１転写ローラ４が図５の４ａの位置に移動した状態である。像形成ユニット群１６が回転移動するとき、または感光体が１回転以上して帯電が安定するまで中間転写ベルトが静止して待機する間、あるいはプリンタ装置の停止状態では、第１転写ローラ４は４ｂの位置に退避する。この状態では、感光体２１は転写ベルト３と接触しない。
【００４７】
次に、像形成ユニット１５および中間転写ベルトユニット２の交換時の構成と作用を説明する。退避状態４ｂにおいてプリンタはプリント動作を停止し、プリンタ前面板１Ａを開くことによって中間転写体ユニット２の交換が取り出し可能となる。この状態で中間転写ベルトユニット２の出し入れ動作を行っても、動作中に感光体２１と中間転写ベルト３とが押し当たり双方に傷をつけることはない。また同時に、プリンタ左面板１Ｃを開くことによって各像形成ユニット１５の交換が取り出し可能となる。他の像形成ユニット１５を交換するときは、像形成ユニット群１６はこの状態から９０゜づつ回転移動した状態で停止する。
【００４８】
中間転写ベルト３は、長期の使用にともない次第に表面がトナーの固着などにより劣化する。このベルトの劣化が著しくなると画像が部分的に欠けたり画像に白筋や黒筋が発生する。このためこの中間転写ベルトは、劣化し画像に影響が出る前に交換することが望ましい。ところが、この中間転写ベルトの劣化現象をプリンタ装置内で自動的に検出することは極めて困難である。本願発明では、図５に示すように、中間転写ベルト３を廃トナー溜８とともに一体化してユニット化し、中間転写ベルト３の交換時に廃トナーを同時に捨て去る構成である。このような構成では、中間転写ベルト３が寿命になる前に廃トナー溜８が廃トナーで満杯になるようにその大きさを小さ目の容量に設計しておくとよい。こうすると、中間転写ベルトが劣化して画像欠陥が発生する前に廃トナー溜内部に設置した廃トナー満杯検出器９がトナーの満杯を検出し、ユーザに中間転写ベルトユニット２の交換を指示することができる。このような構成は、直接トナー像を上に形成する中間転写ベルトだけに有効なものではなく、受像紙を周囲に巻き付ける構成の中間転写体であっても同様に有効である。
【００４９】
図１のプリンタは、ドキュメントをプリントする第１の像形成モードの状態にある。画像信号がプリンタに送られ、プリンタは静止状態から像形成状態に移行する。図１の像形成ユニットの拡大図が図４であり、図４の感光体周辺部の拡大図が図２である。このときの像形成ユニットの感光体帯電電位が図３である。
【００５０】
図２において、静止状態の感光体１２０（図４の感光体２１と同一）が回転し始めると同時に、帯電器１１９に−６．５ｋＶの電圧を印加し、感光体１２０を帯電させた。このときグリッド１１９’の印加電圧は−７００Ｖに設定した。感光体１２０は帯電器幅のＢ領域（静止時帯電器直下にあった感光体の初めて帯電される領域）を通過し、Ｃ領域（感光体が初めて帯電される１回転目領域）ではその帯電電位は一定の値−６００Ｖになった。その後Ｃ領域が図２の現像点Ｒを通過し、幅Ｄ領域（静止時帯電器直下にあった部分の２回転目の領域）において若干の電位上昇はみられ、さらにＥ領域（感光体が２度目に帯電される領域）ではねらいの帯電電位のおおよそ−７００Ｖに収束した。
【００５１】
このような感光体の帯電工程と同時に、感光体１２０のＣ領域からにレーザビーム走査光１２１を照射し静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電位は−５０Ｖであった。現像スリーブ１２４表面上に、２成分現像剤１２３Ｂｋを磁力により付着させ、感光体１２０表面を現像スリーブ１２４の前を通過させた。感光体１２０の未帯電領域（図３のＡ領域）の通過時には、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、＋１００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。その後、−７００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれた感光体１２０の領域（図３のＢ・Ｃ・Ｄ・Ｅ領域）の通過時には、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、−５００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。すると、感光体１２０上の非画像部分にトナーが付着することなく、感光体１２０上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が得られた。矢印方向に回転する現像スリーブ１２４上の現像剤は、再び現像剤溜内に戻し次の像形成に用いた。こうして感光体１２０上には黒色のトナー像が得られた。
【００５２】
次に再び図１に戻り、装置のカラー像合成動作を説明する。像形成ユニット群１６は図１に示す位置にあり、黒の像形成ユニット１５Ｂｋが図示のように像形成位置１９にある。このとき感光体２１は中間転写ベルト３に接触している。先に説明した像形成ユニットの像形成工程により、レーザ露光装置４３により黒の信号光が像形成ユニット１５Ｂｋに入力され、黒トナーによる像形成が行われた。像形成と同時に第１転写ローラ４とテンションローラ１２に印加された電圧の作用で、黒トナー像が中間転写ベルト３上に転写された。このとき第１転写ローラ４とテンションローラ１２には前述のように＋２．５ｋＶの直流電圧を印加した。
【００５３】
黒のトナー像がすべて転写し終わった直後に、第１転写ローラ４は図５に示す４ａの位置から４ｂの位置へと移動し、中間転写ベルト３は像形成ユニット１５Ｂｋに接触しない位置に戻った。次に、像形成ユニット群１６として全体が移動モータ１７に駆動されて図１の矢印Ｑ方向に回転移動し、ちょうど９０゜回転して像形成ユニット１５Ｃが像形成位置１９に達した位置で止まった。像形成ユニットの感光体以外の現像剤溜２５やクリーナ３３の部分は、感光体２１先端の点線で示す回転円弧より内側に位置している。また、第１転写ローラ４の退避位置４ｂはこの点線円弧の外側に位置する。そのため、像形成ユニット群の回転移動中に中間転写ベルト３が像形成ユニットに接触することはない。
【００５４】
像形成ユニット群１６の回転が終了し像形成ユニット１５Ｃが像形成位置１９に到達すると、前の黒のユニットと同様に今度はシアンの信号でレーザ露光装置４３が像形成ユニット１５Ｃに信号光を入力し、シアンのトナー像の形成と転写が行われた。このとき、前に転写された黒のトナー像に次のシアンのトナー像が位置的に合致するように、図５に示す位置検出器１１からの信号に基づいてシアンの信号光の書き込みタイミングが制御された。この間、第３転写ローラ３４は中間転写ベルト３と離間している。また、クリーニングブレード６も中間転写ベルト３と離間しており、転写ベルト上のトナー像を乱さない。
【００５５】
以上と同様の動作を、マゼンタ、イエロについても行い、中間転写ベルト３上には４色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成された。最後のイエロトナー像の転写後、４色のトナー像はタイミングを合わせて給紙カセットから送られる受像紙（図示せず）に、第３転写ローラ３４に＋３ｋＶの電圧を印加して一括転写した。受像紙に転写されたトナー像は定着ローラ４８ａ・４８ｂにより定着され、その後排出された。こうしてドキュメントを印字した画像が高速で得られた。
【００５６】
次に、本願発明の第２の画像形成モードである高画質のグラフィックモードでの画像形成を説明する。
【００５７】
いま、図１のプリンタは、グラフィックをプリントする第２の像形成モードの状態にある。画像信号がプリンタに送られ、プリンタは静止状態から像形成状態に移行する。図２に示す像形成ユニットの感光体帯電電位を図３にしめす。静止状態の感光体１２０が回転し始めると同時に、帯電器１１９に−６．５ｋＶの電圧を印加し感光体１２０を帯電させた。このときグリッド１１９’の印加電圧は−７００Ｖに設定した。感光体１２０は帯電器幅のＢ領域（静止時帯電器直下にあった感光体の初めて帯電される領域）を通過し、Ｃ領域（感光体が初めて帯電される１回転目領域）ではその帯電電位は一定の値−６００Ｖになった。その後Ｃ領域が図２の現像点Ｒを通過し、幅Ｄ領域（静止時帯電器直下にあった部分の２回転目の領域）において若干の電位上昇はみられ、さらにＥ領域（感光体が２度目に帯電される領域）ではねらいの帯電電位のおおよそ−７００Ｖに収束した。この感光体のＥ領域がレーザ露光位置にさしかかったとき初めてレーザビーム走査光１２１を照射し始め画像信号により静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電位は−５０Ｖであった。
【００５８】
感光体１２０の帯電工程と平行して同時に、現像スリーブ１２４表面上に、２成分現像剤１２３Ｂｋを磁力により付着させ、感光体１２０表面を現像スリーブ１２４の前を通過させた。感光体１２０の未帯電領域（図３のＡ領域）の通過時は、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により、＋１００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。その後、Ｂ・Ｃ・Ｄ・Ｅ領域がＲ点を通過するとき、現像スリーブ１２４には交流高圧電源により−５００Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数２ｋＨｚの矩型波）を印加した。すると、感光体１２０上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が得られた。図１に示すカラー電子写真装置で、−６００Ｖに帯電した感光体１２０のＢ・Ｃ・Ｄ領域が転写位置を通過する時は、中間転写ベルトユニット２の第１転写ローラ４は４ｂの位置に退避し、感光体２１（図２の感光体１２０）と非接触の状態で中間転写ベルト３は静止させた。Ｅ領域に形成されたトナー像が転写位置を通過するタイミングをとって、中間転写ベルトユニット２の位置検出器１１からの信号に基づき第１転写ローラ４を転写位置４ａに移動させ、また中間転写ベルト３を停止状態から走行状態へと切り替えた。
【００５９】
以上と同様の動作を、シアン、マゼンタ、イエロについても行い、中間転写ベルト３上には４色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成された。最後のイエロトナー像の転写後、４色のトナー像はタイミングを合わせて給紙カセットから送られる受像紙（図示せず）に、第３転写ローラ３４に＋３ｋＶの電圧を印加して一括転写した。受像紙に転写されたトナー像は定着ローラ４８ａ・４８ｂにより定着され、その後排出された。こうして、感光体の帯電電位の均質な領域のみを用いた第２の画像形成モードによって、高画質のグラフィック画像が得られた。感光体が回転し均一帯電になるまでの間、中間転写ベルトは感光体は静止していたが離間していたので、感光体表面がこすられて損傷することはなかった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明により、感光体を各色毎に切り替えてカラー像を合成するカラー電子写真装置において、不必要に時間を浪費せず、しかも感光体の帯電の安定な領域だけを使用し、高画質のカラー画像を得ることができる。また、感光体に傷を与えること無く、均質で美しいカラー像を得ることができるカラー電子写真方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー電子写真方法を用いた装置の構成図
【図２】感光体表面の位置と帯電電位との関係を示す図４を拡大した説明図
【図３】従来例の問題点の感光体の帯電立ち上がり特性を示す説明図
【図４】図１に示す本発明の実施例のカラー電子写真装置に用いられる像形成ユニットの構成を示す構成図
【図５】本発明の実施例のカラー電子写真装置に用いられる中間転写ベルトユニットの構成を示す構成図
【図６】本発明の中間転写体ユニットのベルトの位置を検出する構成を説明する説明図
【図７】従来のカラー電子写真装置の構成図
【符号の説明】
２ 中間転写体ユニット
３ 中間転写ベルト
４ 第１転写ローラ
５ 第２転写ローラ
６ クリーニングブレード
１０ バックアップローラ
１２ テンションローラ
１５ 像形成ユニット
１６ 像形成ユニット群
１９ 像形成位置
２０ レーザ信号光
２１ 感光体
２２ 帯電器
３０ 現像ローラ
３２ 現像バイアス用高圧電源
３４ 第３転写ローラ
４３ レーザ露光装置
４６ ミラー

Claims (2)

1. 各々が感光体と帯電器とそれぞれ色の異なる現像剤を有する現像手段とを備えた複数の像形成ユニットと、
   前記複数の像形成ユニットを配置し移動可能に構成された像形成ユニット群と、
   前記感光体上に現像されたトナー像を単一の転写位置で重ね合わせて転写しカラー像を形成する転写体と、
   露光手段により単一の位置で像露光を行う露光位置と、
   前記転写位置と前記露光位置とに対応した像形成位置と、
   前記複数の像形成ユニットのそれぞれを前記像形成位置に順次位置せしめるため像形成ユニット群全体を移動させる移動手段と、を有するカラー電子写真装置に用いるカラー電子写真方法であって、
   前記像形成ユニットの感光体が前記像形成位置に移動し像形成動作を開始した後の前記露光手段による画像書き込み動作を前記感光体の第１周目の帯電領域から行なう第１の像形成モードと、
   前記露光手段による画像書き込み動作を前記感光体の回転の第２周目の帯電領域以降から行なう第２の像形成モードとを有するカラー電子写真方法。
2. 各々が感光体と帯電器とそれぞれ色の異なる現像剤を有する現像手段とを備えた複数の像形成ユニットと、
   前記複数の像形成ユニットを配置し移動可能に構成された像形成ユニット群と、
   前記感光体上に現像されたトナー像を重ね合わせて転写する転写位置と前記感光体に非接触になる退避位置との間を移動する転写体と、
   露光手段により単一の位置で像露光を行う露光位置と、
   前記転写位置と前記露光位置とに対応した像形成位置と、
   前記複数の像形成ユニットのそれぞれを前記像形成位置に順次位置せしめるため像形成ユニット群全体を移動させる移動手段と、を有するカラー電子写真装置に用いるカラー電子写真方法であって、
   前記像形成ユニットの感光体が前記像形成位置に移動し像形成動作を開始した後の感光体の第１周目の帯電領域から像形成に用いる第１の像形成モードと、
   前記感光体の回転の第２周目の帯電領域以降を像形成に用いる第２の像形成モードとを有し、
   前記第２の像形成モードの第１周目の感光体回転時には、前記転写体が退避位置にあって静止するカラー電子写真方法。

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