(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部にカラートナーの収容部を有する複数の個別ユニットを略円柱状に集合配置した回転体を有し、感光体上に形成された画像を、中間転写体を介して、記録紙に転写するカラー画像記録装置において、
前記中間転写体の周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とするカラー画像記録装置。
【請求項２】
一部にカラートナーの収容部を有する複数の個別ユニットを略円柱状に集合配置した回転体を有し、感光体上に形成された画像を、中間転写体を介して、記録紙に転写するカラー画像記録装置に使用する中間転写体において、
周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする中間転写体。
【請求項３】
一部にカラートナーの収容部を有する複数の現像器と、
感光体と、
中間転写体と、を有するカラー画像記録装置において、
前記中間転写体の周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とするカラー画像記録装置。
【請求項４】
一部にカラートナーの収容部を有する複数の現像器と、
感光体と、
中間転写体と、を有するカラー画像記録装置に使用される中間転写体ユニットであって、
周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする中間転写体ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンタ、カラー複写機やカラーファクシミリ等に応用できるカラー画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー電子写真装置例として、特開昭６２−２８７２６４号公報を用いてその構成を説明する。図６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】
図中の１０１は、シアン、マゼンタ、イエロ、黒の４台の像形成ユニット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを回動可能に支持するための回転枠であり、支持軸１０３で保持され現像のタイミングに合わせて回転する。
【０００４】
４色のトナーを入れた各像形成ユニットの構成は同じであり、トナーだけが異なる。この像形成ユニットの構造、及び作像プロセスを図６において作像位置に停止している像形成ユニット１０２ａについて詳しく述べる。
【０００５】
像形成ユニット１０２ａは増感された有機光導電体の感光体１０８と一次帯電器１１０、クリーナ１１１を有している。一方、像形成ユニット１０２ａの外部には、半導体レーザ装置（図示せず）があり、このレーザから出た光はモーターによって一定速度で回転しているポリゴンによって感光体１０８上を軸方向に露光走査する。途中レーザ光はレンズ系（図示せず）で感光体上に焦点を結び、かつｆ−θ特性を持たせる。図中１０４はレーザ光の進向きを変える折り返しミラーである。
【０００６】
画像信号によって半導体レーザを変調し、この信号に従って感光体１０８の上に露光し、この静電潜像を現像器１０９で現像する。一方転写材は給紙ローラで給紙させて、転写ドラム１１２の表面に一様に巻き付ける。この巻き付けられた転写材の上に背後からトナーと逆極性のコロナを転写帯電器１１３で与え、感光体１０８上のトナーを転写材に転写する。
【０００７】
転写で残ったトナーはクリーナユニット１１１で回収され、クリーナユニット１１１の中に収納される。ドラム表面を清掃された感光体１０８は前露光照明手段１０５でドラム上に光を受けて感光体１０８に蓄積された種々のメモリーを減少させ感光体１０８は回転を停止する。次いで回転枠は９０゜回転して各像形成ユニットを９０゜づつ回転させることにより一番下の作像位置には１０２ｂの像形成ユニットが移動してきて停止し、固定される。
【０００８】
次いで、１０２ｂの像形成ユニットを用いて像を作成する。これには像形成ユニット１０２ｂのトナーの色に対応した画像信号に従って半導体レーザを変調し、像形成ユニット１０２ｂに潜像を形成した後現像を行い、転写ドラム１１２に巻き付けられた転写材上の前のトナーの上に転写される。以下のプロセスは像形成ユニット１０２ａの場合と同じである。
【０００９】
このように４つの像形成ユニット毎に作像プロセスが施され、転写ドラム１１２上の転写材に４色のトナーが積層されていく。４色のトナーが転写された転写材は転写ドラム１１２より分離し、定着器で定着される。
【００１０】
これが、特開昭６２−２８７２６４号公報に述べられている構成である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例の像形成ユニット回転部分の構成を用いカラー電子写真装置を構成し、黒、シアン、マゼンタ、イエロの順番でフルカラー像形成を行った。２０００枚ほどカラープリントを続けると、イエロの像形成ユニット１０２のクリーナ１１１からトナーがあふれ出しクリーニング不良が発生した。このとき、このイエロの像形成ユニットのクリーナ１１１を調べると、クリーナ１１１の廃トナー収容容積は十分あるにも関わらず、クリーニング不良を起こしていた。このとき、図７に示すように、廃トナー１１４がクリーニングブレード１１５の下に凝集して固まっており、クリーニングブレード１１５の感光体からのトナーの掻き落とし力を低下させていることがわかった。さらに、この廃トナー１１４を調べると、イエロの像形成ユニットのなかに、その他の色の黒、シアン、マゼンタのトナーも多く含まれていた。これらの４色が混合されたトナーはイエロトナー単独よりも、流動性が著しく劣っていることがわかった。また、中間転写ベルトユニットを用いる装置においては、クリーニングローラを中間転写ベルトと接触させ、クリーニングローラの表面を平滑にし、かつトナーの付着を防止するような−１ｋＶの電圧を印加して、中間転写ベルト上のトナー像を乱さないようにすることが望ましい。
【００１３】
本発明の目的は上記問題点に鑑み、トナー像を乱れなく形成でき、常に安定した像形成が行えるカラー画像記録装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のカラー画像記録装置は、一部にカラートナーの収容部を有する複数の個別ユニットを略円柱状に集合配置した回転体を有し、感光体上に形成された画像を、中間転写体を介して、記録紙に転写するカラー画像記録装置において、
前記中間転写体の周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする。
また、本発明の中間転写体は、一部にカラートナーの収容部を有する複数の個別ユニットを略円柱状に集合配置した回転体を有し、感光体上に形成された画像を、中間転写体を介して、記録紙に転写するカラー画像記録装置に使用する中間転写体において、
周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする。
また、本発明のカラー画像記録装置は、一部にカラートナーの収容部を有する複数の現像器と、
感光体と、
中間転写体と、を有するカラー画像記録装置において、
前記中間転写体の周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする。
また、本発明の中間転写体ユニットは、一部にカラートナーの収容部を有する複数の現像器と、
感光体と、
中間転写体と、を有するカラー画像記録装置に使用される中間転写体ユニットであって、
周長を、最大用紙サイズの紙送り方向の長さに、前記感光体の周長の半分の長さ、を加えた長さより長くするとともに、前記中間転写体における、記録紙への転写位置から前記中間転写体上に残留したトナー像を除去するクリーニング部材の位置までの長さを、前記中間転写体の周長から前記最大用紙サイズの紙送り方向の長さを減じた長さより短くする、ことを特徴とする。
上記構成によれば、トナー像を乱れなく形成でき、常に安定した像形成が行えるカラー画像記録装置の提供が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様のカラー画像記録装置は、各々が少なくとも回動する感光体とそれぞれ色の異なるトナーを有する現像手段とクリーナ手段とを備え前記感光体上にそれぞれ異なった色のトナー像を形成する複数の移動可能な像形成ユニットと、前記複数の像形成ユニットを円環状に並べ配置し回転移動可能な像形成ユニット群と、前記感光体上に形成したトナー像を受容する中間転写体と、単一露光位置と単一転写位置より構成され前記像形成ユニットと前記中間転写体とが接触して像形成を行う構成のカラー電子写真装置であって、前記像形成ユニットが前記感光体の軸芯よりを重力方向上側に前記現像手段を配置し重力方向下側にクリーナ手段を配置した状態で像形成動作を行う構成であるカラー電子写真装置である。
また、以下のような構成としてもよい。
本発明の他の態様のカラー画像記録装置は、各々が少なくとも回動する感光体とそれぞれ色の異なるトナーを有する現像手段とクリーナ手段とを備え前記感光体上にそれぞれ異なった色のトナー像を形成する複数の移動可能な像形成ユニットと、前記複数の像形成ユニットを円環状に並べ配置し回転移動可能な像形成ユニット群と、前記感光体上に形成したトナー像を受容する中間転写体と、単一露光位置と単一転写位置より構成され前記像形成ユニットと前記中間転写体とが接触して像形成を行う構成のカラー電子写真装置であって、前記像形成ユニットが前記像形成ユニット群の軸芯より重力方向上側に配置された状態で像形成動作を行う構成であるカラー電子写真装置である。
【００１６】
本発明の概要について、中間転写体として中間転写体ユニットを用いたカラー電子写真装置の構成と作用について図１を用いて説明する。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体ユニット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。この中間転写体ユニット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。中間転写体ユニット２は、転写ベルト３、第１転写ローラ４、第２転写ローラ５、クリーニングローラ６、スクレーパ７、廃トナー溜め８、廃トナー満杯検出器９、バックアップローラ１０、位置検出器１１、テンションローラ１２、前カバー１３、後ろカバー１４よりなる。詳細は後述する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２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、発明者らが特開平４−４３７５９号公報に出願した現像法を用いているが、通常の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などを用いることができる。図２において、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２１と同軸で固定された回転しない磁石、２３は感光体をマイナスに帯電する導電性ゴムを用いた帯電ローラ、２０はレーザビーム信号光、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は現像剤ホッパである。現像剤ホッパ２５内には、表面をシリコー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２２の磁力により感光体２１表面に直接付着させる。２９は回転可能なアルミニウム製の回収電極ローラ、３０はその内部に同軸で固定された回転しない磁石、３１は回収電極ローラ２９上に回収されたトナーをかきおとす燐青銅製のスクレーパ、３２は回収電極ローラ２９に電圧を印加する交流高圧電源である。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６０ｍｍ／ｓで矢印方向に回転させ、回収電極ローラ２９は直径１６ｍｍで、同じく周速６０ｍｍ／ｓで矢印方向に回転させた。
【００２０】
次に図３を用い中間転写体ユニット２の構成を説明する。中間転写体ユニット２はユニットハウジング２ａに、中間転写ベルト３、アルミローラよりなる第１転写ローラ４、導電性弾性ゴムローラよりなる第２転写ローラ５、中間転写ベルト３上に残ったトナー像をクリーニングするアルミ製のクリーニングローラ６、回収したトナーを掻き取るスクレーパ７、掻き取ったトナーを溜おく廃トナー溜め８、廃トナー溜め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、クリーニングローラ６に対向する導電性ゴム製のバックアップローラ１０、中間転写ベルト３の転写開始位置を検出する位置検出器１１、中間転写ベルト３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。この中間転写体ユニット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。
【００２１】
中間転写体ユニット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３の退避位置４ｂにある。中間転写体ユニット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、中間転写ベルト３は約１．０ｋｇの力で感光体２１に圧接される。
【００２２】
中間転写体ユニット２が、プリンタの所定の収納部に位置して像形成に用いられるときには、前カバー１３と後ろカバー１４とは図３の位置に移動する。中間転写体ユニット２がプリンタの外に取り出されたときには、前カバー１３と後ろカバー１４とは点線で示す１３ａと１４ａの位置に移動し、中間転写ベルト３の表面を保護する。
【００２３】
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。
【００２４】
ここで、中間転写ベルト３の周長は、最大用紙サイズであるＡ４用紙の長手方向の長さ（２９８ｍｍ）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（６２ｍｍ）を足した３６０ｍｍ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ローラ６とバックアップローラ１０の当接部までの中間転写ベルト３の周長は、この６２ｍｍの距離より短く、５５ｍｍになるように設定されている。
【００２５】
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６０ｍｍ／ｓ）より１．５％速くなるように設定されている。
【００２６】
第２転写ローラ５とバックアップローラ１０はともに導電性ゴムで構成されており、カラートナー像の転写時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。
【００２７】
この第２転写ローラ５とバックアップローラ１０の中抵抗の弾性体層は、シリコンゴム・テフロン（Ｒ）ゴム・クロロプレンゴム・ウレタンゴム・ＥＰＤＭ等の弾性材料にカーボンや金属酸化物を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０５〜１０１７Ωｃｍの中抵抗を有するように処理をしたソリッド或いは発泡肉質の層よりなる。
【００２８】
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に位置すると中間転写ベルト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に位置すると中間転写ベルト３は感光体２１から非接触の位置に離れる。
【００２９】
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）の電圧が印加されている。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たり、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に接触させると、これら問題は発生しない。
【００３０】
アルミニウム製の第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上ににカラー像を形成途中では、ベルト上のトナー像を乱さないようにするために、高圧電源３８ａにより−１ｋＶの電圧が印加される。またカラートナー像を受像紙（記録紙）３９に転写する際には高圧電源３８ｂにより＋３ｋＶの電圧が印加される。第３転写ローラ３４の構成は、第２転写ローラ５のような導電性の弾性ローラであっても良いが、表面が平滑な金属ローラを用いた方が中間転写ベルト３上でカラー画像を合成する際にトナー像表面を乱すことがないためより望ましい。
【００３１】
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％遅く回転可能に構成している。
【００３２】
クリーニングローラ６は、中間転写ベルト３を清掃する。このクリーニングローラ６には中間転写ベルト３上にカラー像を形成中は、中間転写ベルト３からトナーが移らないようにするため、高圧電源４１ａよりトナーと同極性の電圧、ここではマイナスの電圧が印加されている。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際には、高圧電源４１ｂによりトナーを静電的に吸い寄せるプラスの電圧が印加される。
【００３３】
図４は中間転写体ユニット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。
【００３４】
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め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。
【００３５】
ここで光路窓口４４からミラー４６までの光路は両隣の像形成ユニット１５Ｂｋと１５Ｃとのユニット間の壁面の隙間を利用しているため、像形成ユニット群１６には無駄になる空間がほとんど無い。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。
【００３６】
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により用紙が送られてくるように用紙搬送路が形成されている。
【００３７】
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４９ｂとの間にはポリイミドフィルム５０が張架されている。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。以上が本発明のカラー電子写真装置の主要構成の説明である。
【００３８】
次に、像形成ユニット１５および中間転写体ユニット２の交換時の構成と作用を説明する。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３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、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は中間転写ベルト３と接触しない。この退避状態において、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体ユニット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とが強く押し当たって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。
【００３９】
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３に示すように、中間転写ベルト３を廃トナー溜め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め８が廃トナーで満杯になるようにその大きさを小さい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３が劣化して画像欠陥が発生する前に廃トナー溜め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、ユーザに中間転写体ユニット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。
【００４０】
上記の構成によって、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１５の感光体２１と中間転写ベルト３とは接触しないため感光体２１が傷つくことがない。また、中間転写体ユニット２の交換時に中間転写ベルト３が感光体２１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２１を傷つけることもない。
【００４１】
さらに、この方法は、中間転写ベルト３の位置を固定して像形成時に像形成ユニット１５を転写位置へと移動させ中間転写ベルト３と接触させる構成に比べて、感光体２１上での露光位置が安定し、カラー画像合成時の色位置合わせ精度もよくなるという効果がある。
【００４２】
このような構成のカラー電子写真装置において従来技術で発生したクリーニング不良は、以下述べる原因によって発生する。
【００４３】
まず、イエロの像形成ユニットの内部に他の色のトナーが混入する現象から説明する。粉体トナーを用いたカラー電子写真装置では、各々の単色カラー像を受像紙上或いは中間転写体上で重ね合わせフルカラー像を形成する。このとき、途中段階のカラー像は未定着のままの粉体トナー像である。そのため、感光体から受像紙上あるいは中間転写体上へトナー像を重ね転写する際に、感光体側上に先に転写された他色のトナー像が一部逆転写されてしまい、他のカラー像形成ユニットのクリーナ部に紛れ込む。最後に用いるイエロの像形成ユニットには前に用いた黒、シアン、マゼンタのトナーまでもがクリーナに紛れ込む。
【００４４】
各色のカラートナーは全て同一の極性、ここではマイナスに帯電するトナーを用いているが、それぞれ異なる顔料を用いているためにその帯電のしやすさや電荷量が異なる。それらのトナーがクリーナ内部で相互に混ざり合うと、摩擦帯電を引き起こし静電的に凝集する。このような状態のトナーは非常に流動性が悪く、装置内部で滞留し易い。
【００４５】
この状態を図５を用いてさらに詳細に説明する。図５（Ａ）の状態は像形成ユニット１５が像形成ユニット群１６の軸芯１８の重力方向下側に位置する状態である。この状態が、図６に示した従来例での像形成位置である。図５（Ａ）の感光体２１の下側位置において各色トナー像は中間転写体（図示せず）に転写される。この位置で、黒、シアン、マゼンタ、イエロの順番で像形成ユニットを入れ換えフルカラー像形成を行うと、最後のイエロの像形成ユニットが最初にクリーニング不良を発生した。これは、クリーナ部３３にイエロのトナーだけでなく、先に転写した中間転写体上の黒、シアン、マゼンタのトナーが貯まるからである。この４種類のトナーが混ざった廃トナー５４は相互に摩擦帯電を起こし凝集し、図に示すようにクリーナ部３３の下方に滞留する。この廃トナー５４は次第にクリーニングブレード５５を背後から圧迫する。このクリーニングブレード５５はウレタンゴムなどの弾性体で構成されるために、余分な圧力が背後からかかると、感光体２１に均一に当接しなくなり、クリーニング不良を引き起こす。
【００４６】
このような、クリーナ３３内部での廃トナー５４の圧迫によるクリーニング不良現象の発生は、像形成ユニットをどのような像形成位置で用いるかによって、その発生頻度が大きく異なることがわかった。
【００４７】
次ぎに像形成ユニット群１６を９０゜回転させ、図５（Ｂ）の位置での像形成ユニット１５の像形成状態を想定する。この状態は感光体２１の上方にクリーナ３３が位置し、下方に現像剤ホッパ２５が位置する構成である。この状態で像形成すると、クリーナ３３内部の廃トナー５４が直接クリーニングブレード５５を重力方向に圧迫し、最もクリーニング不良が発生し易い、悪い位置である。しかも現像剤ホッパ２５内部の現像剤２８の現像部への供給も困難となり好ましくない。
【００４８】
次ぎにさらに像形成ユニット群１６を９０゜回転させた図５（Ｃ）の状態は、像形成ユニット１５を像形成ユニット群１６の軸芯１８の重力方向上側に位置させて像形成を行う構成である。この状態はクリーナ部３３内部で廃トナー５４がクリーニングブレード５５の先端に滞留せず、ほとんどクリーニング性能に影響を与えないため、クリーニング不良の心配はほとんど無い。この構成は、現像剤２８の現像部への供給がやや困難であるが、この現像剤の供給を工夫すれば本願発明が得られる。
【００４９】
最後の図５（Ｄ）の状態も、クリーナ部３３内部で廃トナー５４が直接クリーニングブレード５５を圧迫することがない構成である。しかも、現像剤ホッパ２５が重力方向上方にあるため現像剤２８の現像部への供給が容易である。
【００５０】
さらに本願発明の（Ｃ）及び（Ｄ）の像形成位置は、感光体２１から中間転写ベルト３にトナーを転写する際に、たとえ像形成ユニット１５からトナーが重力方向下方にこぼれても、直接画像上には落下しない。そのため、画像汚れの心配が少ないという利点もある。
さらに本発明では、トナー像を乱れなく形成でき、常に安定した像形成が行えるカラー画像記録装置の提供が可能となる。
【００５１】
【実施例】
（具体的実施例  １）以下本発明の一実施例のカラー電子写真装置の動作について、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図１のプリンタは、像形成状態にある。像形成ユニット１５Ｂｋの動作を図２を用いて説明する。感光体２１を帯電ローラ２３で、−４５０Ｖに帯電させた。この感光体２１にレーザビーム走査光２０を照射し静電潜像を形成した。このとき感光体２１の露光電位は−５０Ｖであった。この感光体２１表面上に、２成分現像剤２８Ｂｋを現像剤ホッパ２５内で磁力により付着させた。次に感光体２１表面を回収電極ローラ２９の前を通過させた。感光体２１の未帯電域の通過時には、電極ローラ２９には交流高圧電源３２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、−４５０Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれた感光体２１表面の通過時には、電極ローラ２９には交流高圧電源３２により、−２５０Ｖ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２１上の現像剤と非画像部分に付着したトナーは電極ローラ２９に回収され、感光体２１上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が残った。矢印方向に回転する電極ローラ２９に付着した現像剤とトナーは、スクレーパ３１によってかきとり、再び現像剤ホッパ２５内に戻し次の像形成に用いた。こうして感光体２１上には黒色のトナー像が得られた。黒色以外の他の現像器１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙについても同様の動作を行う。
【００５３】
次に再び図１に戻り、装置のカラー像形成時の動作を説明する。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る。この時と中間転写ベルト３の移動速度は、トナー像の中抜け転写を防ぐために感光体２１の速度に比べ１．５％速くなるように設定されており、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上に転写される。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。
【００５４】
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３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る。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る。像形成ユニットの感光体以外の現像剤ホッパ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１６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。
【００５５】
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る。このときまでに中間転写ベルト３は１回転し、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４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る。この間、第３転写ローラ３４は中間転写ベルト３と接触しているが、前述のように第３転写ローラ３４の表面は平滑であり、かつトナーの付着を防止するような−１ｋＶの電圧が印加されているため、中間転写ベルト３上のトナー像を乱さない。また、クリーニングローラ６も中間転写ベルト３と接触しているが、クリーニングローラ６の表面も平滑であり、かつトナーの付着を防止するような−１ｋＶの電圧が印加されているため、中間転写ベルト３上のトナー像を乱さない。
【００５６】
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用紙（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。用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。
【００５７】
このようなカラー像形成を約４０００枚連続して行ったが、イエロの像形成ユニット１５Ｙがクリーニング不良を発生することはなく、クリーナ３３からトナーが溢れ出ることもなかった。
【００５８】
その後、第３転写ローラ３４に再び−１ｋＶの電圧を印加して第３転写ローラ表面に直接付着していたトナーを中間転写ベルト３に移した。このトナーと中間転写ベルト３上に残った転写残りのトナーとを、クリーニングローラ６に＋３ｋＶの電圧を印加することによって清掃回収し、中間転写体ユニット２内の排トナー溜め８内に蓄えた。
【００５９】
このようなプリント動作を約３万枚繰り返したところ、排トナー溜め８ｂが満杯となり、光センサで構成された廃トナー満杯検出器９が、満杯であるという信号を出力した。このとき、中間転写ベルト３は、さらに１万枚程度のプリントに使用し得る状態であったが、この満杯検出器９の信号に基づき中間転写体ユニット２の交換をユーザに促した。
【００６０】
廃トナーで廃トナー溜め８ｂが満杯になった状態の中間転写体ユニット２は次のように交換される。像形成ユニット群１６は図１に示す状態にあるが、第１転写ローラ４は図３に示す４ｂの位置に退避している。従って、像形成ユニット１５Ｂｋの感光体２１は、中間転写体ユニット２の中間転写ベルト３と接触しない退避位置に移動して装置は停止している。ユーザが装置本体前面部に位置する前面板１Ａをあけて、そこから中間転写体ユニット２を取り出す。次に、あらかじめ用意した位置検出器や廃トナー満杯検出器等が調整済みの新しい中間転写体ユニットを装着する。したがってユニット装着後はなんら調整する事なく像形成が開始できる。この新しい中間転写体ユニットを本体に装着する際に、像形成ユニット１５Ｂｋの感光体２１は、中間転写ベルト３や第１転写ローラ４と衝突して傷つくことはない。
【００６１】
以上が実施例の構成と動作の説明である。なお以上の実施例では、像形成ユニットの構造として特定のものを用いたが、他に従来法の現像法や帯電方法を用いた構造の像形成ユニットの場合でも、本発明の本質と作用効果は変わることがない。またこのような構成は、直接トナー像を上に形成する中間転写ベルトを用いた装置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ことはいうまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、トナー像を乱れなく形成でき、常に安定した像形成が行えるカラー画像記録装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー電子写真装置の像形成時の位置関係を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態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３】本発明の中間転写体ユニットの構成図
【図４】本発明の中間転写体ユニットの位置検出器の構成を示す構成図
【図５】本発明の像形成ユニットの各々の回転位置でのクリーナと現像剤ホッパの状態を説明する説明図
【図６】従来のカラー電子写真装置の構成図
【図７】従来のカラー電子写真装置の問題点を説明する説明図
【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  クリーニングローラ
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
２５  現像剤ホッパ
３３  クリーナ
３４  第３転写ローラ
４３  レーザ露光装置
５５  クリーニングブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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