JPH07333939A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鮮明な画像を得ることの可能なカラー画像形
成装置を提供する。 【構成】 感光体ドラム10，帯電器11，現像器13等をバ
ランス良く配置して一体としたカートリッジ30を装置本
体内に架設して、ガイドレールを案内として水平方向に
スライドすることによって着脱可能な構成とし、取り付
け時には感光体ドラム10が本体側に固定した露光光学系
12を取り付ける支持部材20を内包状態とする、感光体ド
ラム10内部に露光光学系12を有する構成のカラー画像形
成装置において、前記露光光学系12の露光光は、感光体
ドラム10に対し感度を有すると共に、感光体ドラム10上
に形成されているトナー像に対して低い反射率を有する
波長からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像形成体の内部に複数
の像露光手段を有し、像形成体の周面に複数の現像手段
を配置して像形成体の一回転中にトナー像を重ね合わせ
て形成する電子写真方式のカラー画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】多色のカラー画像を形成する方法として
は、画像を必要な色と同数の感光体，帯電器，現像器等
を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を転
写体等に重ね合わせてカラー画像とする装置（Ａ）や、
１つの感光体を複数回回転して各色毎の帯電，像露光な
らびに現像を繰り返してカラー画像を形成する装置
（Ｂ）あるいは同じく１つの感光体の一回転以内に各色
毎の帯電，像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像
を形成する装置（Ｃ）等が知られている。

【０００３】しかし前記の装置（Ａ）は複数の感光体や
転写体の搬送を要するため装置の容積が大型化する欠点
があり、一方装置（Ｂ）は帯電手段、像露光手段や感光
体が一つだけあるので容積は小型化されるものの形成さ
れる画像のサイズが感光体の表面積以下に限定されると
云う制約がある。

【０００４】また装置（Ｃ）は高速の画像形成を可能と
するものの、感光体の一周内に帯電器，像露光手段と現
像器を複数組配設する必要があること、像露光を行う光
学系が近接する現像器から洩れるトナーにより汚れて画
質を損なうおそれがあり、これを避けるため像露光手段
と現像器の間隔を大きくとる必要があることから必然的
に感光体の径が大きくなって装置を大型化すると云う矛
盾がある。

【０００５】装置（Ｃ）における前述したような障害の
欠点を避ける目的から、像形成体の基体を透明体の素材
によって形成し、その内部に複数の像露光手段を収容し
て、画像を前記の基体を通してその外周に形成した感光
層に像露光する形態の装置が提案されている（例えば特
開平5-307307号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の提
案による装置は像形成体10の内側に支持部材20の設けら
れた像露光手段12を配置して、像形成体10の内側から露
光する場合、図８に示すように露光光がトナーＴから反
射して像形成体10の感光層10ｃに再入射し散乱して潜像
を乱し色バランスがとれた鮮明な画像が得られなくなる
という問題点があった。

【０００７】本発明はこの点を解決して色バランスのと
れた鮮明な画像を得ることの可能なカラー画像形成装置
の提供を目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体に
対し帯電手段による帯電、像露光手段による像露光、現
像手段による現像を繰り返して前記像形成体上にイエロ
ー，マゼンタ，シアン，黒トナーからなるトナー像を順
次重ね合わせて形成した後、転写材に一括転写を行うカ
ラー画像形成装置において、前記像形成体内部に前記像
露光手段を有し、該像露光手段の露光光は、前記像形成
体に対し感度を有すると共に、前記像形成体上に形成さ
れるトナー像に対して30％以下の低い反射率を有する波
長からなることを特徴とするカラー画像形成装置によっ
て達成される。

【０００９】

【実施例】本発明に用いる装置として、複数の像露光手
段を用いる場合は、各像露光手段は同一波長の同じもの
を用いる。像形成体の分光感度の違い、像露光手段の結
像特性制御性が異なる波長や異なる露光手段を併用する
ことは困難であり、同一波長を有した同一像露光手段を
用いることが、安定した画像形成を可能とする。

【００１０】本発明の各実施例の説明に先立ち、カラー
トナーの分光反射率について説明する。通常のカラート
ナーの分光反射率は図７に示すような特性を有する。こ
の分光反射率は白色の基板の上に各トナーを塗布したも
のの反射率を測定したもので、反射率の低いことはトナ
ー層における測定光の吸収率が大なることを示し、反射
率の高いことは透過率が大なることを示している。

【００１１】実験の結果、分光反射率が30％を越すと、
先に記したような像形成体上のトナーからの散乱が大き
く鮮明な画像が得られないことが明らかとなった。この
ことから、像露光に用いる波長は、像形成体上に形成さ
れているトナーにより、大きく制御を受けること、及び
分光反射率が30％以下にすることにより上記問題が解決
されることも明らかとなった。

【００１２】図７の特性から波長550〜600nmの露光光で
はマゼンタトナー及びシアントナーに対する反射率が30
％以下で、420〜500nmの露光光ではイエロー及びマゼン
タトナーに対する反射率が30％、420nm以下の露光光で
は全てのトナーに対する反射率が30％以下であることが
解る。なお、黒トナーは全ての領域で反射系がカラート
ナーより低く、ほぼ０％以下である。

【００１３】本発明では、露光光学系12は、前記像形成
体である感光体ドラム10の感光層に対し感度を有すると
共に、感光体ドラム10上に形成されているトナー像に対
して低い反射率を有する波長からなる光を発射するもの
が選ばれる。従って、本発明のカラー画像形成装置で
は、露光光学系12のＬＥＤには発光波長550〜600nm，42
0〜550nmあるいは420nm以下のものを使用し、発光波長5
50〜600nmの場合はイエロー（Ｙ）の像形成を最後に行
い、420〜550nmの場合はシアン（Ｃ）を最後に行うよう
にする。ただし、420nm以下の場合はどの順序でもよ
い。このような構成と画像形成プロセスにすることによ
り、先に形成されたトナー像による反射を少なくし鮮明
な画像を得ることができる。

【００１４】（実施例１）本発明の実施例１の構成を図
１、図２及び図３によって説明する。

【００１５】10はドラム状の像形成体すなわち感光体ド
ラムで、光学ガラスもしくはアクリル等のプラスチック
の透明部材によって形成される円筒状の基体10ａの外周
に透明導電層10ｂ，有機感光層（ＯＰＣ）10ｃを塗布し
たものである。

【００１６】前記感光体ドラム10は一方の端部のフラン
ジ10Ａが後述するカートリッジ30の備えるガイドピン30
Ｐによって軸受支持され、他方の端部のフランジ10Ｂが
装置本体の基板40の備える複数のガイドローラ40Ｒに外
嵌して外周の歯車10Ｇを駆動歯車40Ｇに噛合し、その動
力により前記の透明導電層を接地した状態で時計方向に
回転される。

【００１７】11は帯電手段であるスコロトロン帯電器で
感光体ドラム10の前述した有機感光体層に対し所定の電
位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電
とによって帯電作用を行い、感光体ドラム10に対し一様
な電位を与える。

【００１８】12は感光体ドラム10の軸方向に配列したＬ
ＥＤ，ＦＬ，ＥＬ，ＰＬ等の発光素子とセルフォックレ
ンズとから構成される像露光手段である露光光学系で、
別体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12にそれぞれ電気信号として入力される。この実施例
で使用される発光素子の発光波長は550〜600nmの範囲の
ものである。

【００１９】前記の各露光光学系12は何れも装置本体の
基板40に対しガイドピン40Ｐ１を案内として固定した円
柱状の支持部材20に取り付けられて前記感光体ドラム10
の基体内部に収容される。露光光学系12は上記の発光素
子に代わりＬＣＤ，ＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ等の光シャッタ
素子を組み合わせたものとセルフォックレンズとから構
成することもできる。この場合は、適当な波長の光源を
選択すればよく、先の発光素子と比べて、波長選択の自
由度が大きい。

【００２０】13Ｙないし13Ｋはマゼンタ（Ｍ），シアン
（Ｃ），黒色（Ｋ）及びイエロー（Ｙ）の各現像剤を収
容する現像手段である現像器で、それぞれ感光体ドラム
10の周面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130を備えている。

【００２１】前記の各現像器13は、前述した帯電器11に
よりる帯電，露光光学系12による像露光によって形成さ
れる感光体ドラム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。

【００２２】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００２３】原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り
装置において、撮像素子により読み取られた画像あるい
は、コンピュータで編集された画像を、Ｍ，Ｃ，Ｋ及び
Ｙ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。

【００２４】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タの始動により前記の駆動歯車40Ｇが回動して感光体ド
ラム10を時計方向へと回転し、同時に帯電器11（Ｍ）の
帯電作用により感光体ドラム10に電位の付与が開始され
る。

【００２５】感光体ドラム10は電位を付与されたあと、
前記の露光光学系12（Ｍ）において第１の色信号すなわ
ちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による
像露光が開始されドラムの回転走査によってその表面の
感光層に原稿画像のマゼンタ（Ｍ）の画像に対応する静
電潜像を形成する。

【００２６】前記の潜像は現像器13（Ｍ）により現像ス
リーブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光体
ドラム10の回転に応じマゼンタ（Ｍ）のトナー像が形成
される。

【００２７】次いで感光体ドラム10は前記マゼンタ
（Ｍ）のトナー像の上にさらに帯電器11（Ｃ）の帯電作
用により電位を付与され、露光光学系12（Ｃ）の第２の
色信号すなわちシアン（Ｃ）の画像信号に対応する電気
信号による像露光が行われ、現像器13（Ｃ）による非接
触の反転現像によって前記のマゼンタ（Ｍ）のトナー像
の上にシアン（Ｃ）のトナー像が順次重ね合わせて形成
される。

【００２８】同様のプロセスにより帯電器11（Ｋ）、露
光光学系12（Ｋ）および現像器13（Ｋ）によってさらに
第３の色信号に対応する黒（Ｋ）のトナー像が、また最
後に帯電器11（Ｙ）、露光光学系12（Ｙ）および現像器
13（Ｙ）によって第４の色信号に対応するイエロー
（Ｙ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体
ドラム10の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像
が形成される。

【００２９】これ等各露光光学系12による感光体ドラム
10の有機感光層10ｃに対する像露光はドラムの内部より
前述した透明の基体を透して行われる。従って第２，第
３および第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先
に形成されたトナー像を透過することがないのでその反
射以外の影響を全く受けることなく行われ、第１の色信
号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可
能となる。なお各露光光学系12の発熱による感光体ドラ
ム10内の温度の安定化及び温度上昇の防止は、前記支持
部材20に熱伝導性の良好な材料を用い、低温の場合はヒ
ータ201を用い、高温の場合はヒートパイプ202を介して
外部に放熱する等の措置を講ずることにより支障のない
程度迄抑制することができる。また各現像器による現像
作用に際しては、それぞれ現像スリーブ130に対し直流
あるいはさらに交流を加えた現像バイアスが印加され、
現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤によるジャ
ンピング現像が行われて、透明導電層10ｂを接地する感
光体ドラム10に対して非接触の反転現像が行われるよう
になっている。

【００３０】かくして感光体ドラム10の周面上に形成さ
れたカラーのトナー像は転写器14Ａにおいて給紙カセッ
ト15より搬送されタイミングローラ16の駆動によって同
期して給紙される転写材である転写紙に転写される。

【００３１】トナー像の転写を受けた転写紙は、除電器
14Ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分離
し、定着装置17においてトナーを溶着したのち排紙ロー
ラ18を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００３２】一方、転写紙を分離した感光体ドラム10は
クリーニング装置19において残留トナーを除去，清掃し
て原稿画像のトナー像の形成を続行するかもしくは一旦
停止して新たな原稿画像のトナー像の形成に待機する。

【００３３】前記の感光体ドラム10、各帯電器11、各現
像器13とさらにクリーニング装置19はカートリッジ30に
収容され一体化された状態で像露光手段に負荷や衝撃を
与えることなく、光学系12を有する支持部材20を残して
装置本体内に着脱出来るように構成されている。着脱時
に支持部材20を残す構成は、ヒータ201，ヒートパイプ2
02，ＬＥＤ等を動作させるリード線203や光学系12を感
光体の回動や感光体の着脱にもかかわらず支持部材20に
固定しておくことができる特長を有している。また以下
に記す様に感光体ドラム10の軸心を決めるのに利用する
こともできる。

【００３４】前記カートリッジ30は図３に示すように装
置本体の側面に挿脱可能に設けた架台50に収納して装置
内部に着脱される。

【００３５】前記架台50は側板50Ａと一体の支持台50Ｂ
とから成り、カートリッジ30を載置しかつ位置規制した
状態で本体内部のガイドレール51に沿って水平方向にス
ライドされる。

【００３６】前記架台50は装置内部への挿入に当たり、
カートリッジ30内の感光体ドラム10を支持するガイドピ
ン30Ｐを前述した露光光学系12を取り付ける支持部材20
に係合し、これに前後してフランジ10Ｂを前述した基板
40側のガイドローラ40Ｒに外嵌した上で、締付ネジ52を
固定手段として側板50Ａを装置本体の突当部53に密着し
固定される。それによって画像形成部に対する前記感光
体ドラム10の軸心ならびに軸方向の中心位置が決定され
る。

【００３７】また前記架台50は装置内部より引き出され
ると感光体ドラム10が前記の各露光光学系12を取り付け
る支持部材20より離脱した位置でスライドが停止されて
ガイドレール51により支持状態とされる。

【００３８】架台50の引き出しにより基板40の備える前
記のカイドローラ40Ｒとの嵌合から外れる感光体ドラム
10のフランジ10Ｂは、カートリッジ30が一体に形成する
数個所の折り返し部30Ａによって支持されてほぼ挿入時
と同じ軸心位置を維持する。従って架台50の再度の挿入
に際してもフランジ10Ｂは前述のガイドローラ40Ｒに対
し容易に外嵌して感光体ドラム10を正規の軸心位置に設
定する。

【００３９】上記実施例に示す感光体ドラム10は露光光
学系12をその内部に収める関係からドラムの径が比較的
小さくともその外周面に前述した複数の帯電器11、現像
器13等を配設する事が可能であって、外径φが60mmない
し160mmの小径のドラムの使用によって装置の容積をコ
ンパクトにすることができる。

【００４０】また図４に示すように感光体ドラム10を中
心を通る垂直線Ｍ−Ｍを対称軸としてその左右に露光光
学系12と現像器13をそれぞれ２個ずつ、さらに一方の側
に転写器14Ａ、他方の側にクリーニング装置19を配置す
ることによってカートリッジ30は左右のバランスが極め
て良く、取り扱い操作を容易にすることも出来る。

【００４１】本実施例において確かめたところ、露光光
学系12と現像器13を図示の如く垂直線Ｍ−Ｍの左右のほ
ぼ対向した位置に、また転写器14Ａの中心を水平線Ｎ−
Ｎ下方の垂直線Ｍ−Ｍより感光体ドラム10の回転上流側
の角度θ１が５度ないし40度、一方クリーニング装置19
の当接部を同じく水平線Ｎ−Ｎ下方の垂直線Ｍ−Ｍより
感光体ドラム10の回転下流側の角度θ２が10度ないし50
度の各位置に配置し、また上部に配置される左右一対の
現像器13の各現像スリーブ中心が水平線Ｎ−Ｎとの間に
なす角θ３およびθ４を上下にそれぞれ±20度以内、さ
らに上部に配置される左右一対の現像器13に対してはな
す角θ５およびθ６をそれぞれ45度ないし75度の範囲内
に設定することにより、感光体周囲を有効利用し、外部
形状バランス、垂直バランスのとれたレイアウトを得る
ことができた。

【００４２】図５は本発明装置の露光部分の拡大断面図
である。図の12Ｂは前記露光光学系12に対向する感光体
ドラム10の表面側に設けられた吸光部材で、黒紙などの
露光光を吸収する吸光部材からなり、例えば現像器13の
ケーシングに取り付けられた支持部材135に設けられて
いて基体10ａ，透明導電層10ｂ，感光層10ｃからなる感
光体ドラム10を透過した露光光は吸収されて不要光とな
って露光部近傍に散乱しないようになっている。

【００４３】本実施例では前記のようにマゼンタ，シア
ン及び黒のトナー像を形成した後、最後にイエロー像を
形成するようにしたので、露光光のトナーによる反射も
少なく、トナー像のない場合も前記の吸光部材12Ｂによ
って吸収され不要光の散乱が極めて少なくなる。黒トナ
ーは、もっとも分光反射率が低いことから、マゼンタや
シアントナーに先立って用いると（黒→（マゼンタ，シ
アン）→イエロー）もっとも好ましい結果が得られた。

【００４４】（実施例２）実施例２の構成は図１〜図３
に示す実施例１と同様であるが、露光光学系12のには露
光波長420〜550nmのものを使用し、現像器13に配置順
と、トナー像形成の順序をイエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ）及び黒（ＢＫ）について先に行われ最後にシアン
（Ｃ）のトナー像を形成するようにしたものである。ま
た、実施例１の吸光部材12Ｂの位置に図６に示すように
支持部材135に絶縁部材136を介して電極12Ｃを設け、こ
の電極12Ｃにはトナー帯電と同一極性で感光体ドラム10
の帯電電位（−750Ｖ）、あるいは現像スリーブ130に印
加する電圧（−600Ｖ）より絶対値の大きい例えば−800
Ｖの電圧を印加する。電極12Ｃの感光体ドラム10に対す
る面は粗面で黒色塗装が施されている。これにより、実
施例１と同様露光光を吸収し露光時の不要光の散乱を極
めて少なくすると共に、露光部でトナーを反発しトナー
汚れを防止することができる。黒トナーは、もっとも分
光反射率が低いことから、イエロー，マゼンタトナーに
先立って用いると（黒→（イエロー，マゼンタ）→シア
ン）、もっとも好ましい結果が得られた。

【００４５】（実施例３）実施例３の構成は図１〜図３
に示す実施例１又は実施例２と全く同一であるが、露光
光学系12には露光波長420nm以下のものを使用したもの
で、トナー像形成の順序については特にこだわらない。
これにより実施例１又は実施例２と同様露光時の不要光
の散乱を極めて少なくしトナー汚れを防止することがで
きる。黒トナーは、もっとも分光反射率が低いことか
ら、イエロー，マゼンタ，シアントナーに先立って用い
ると（黒→（イエロー，マゼンタ，シアン））、もっと
も好ましい結果が得られた。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、露光手段を像形成体に内
包する形式のカラー画像形成装置において、露光光学系
は、前記像形成体の感光層に対し感度を有すると共に、
前記像形成体上に形成されているトナー像に対して30％
以下の低い反射率を有する波長からなる光を照射するも
のを使用し、その光に対し30％以上の反射率の大きいト
ナー像を最後に形成するようにしたので、露光時の不要
光の散乱とトナー汚れをも防止して極めて鮮明な画像を
得ることの可能なカラー画像形成装置が提供されること
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置の構成を示す断面
図である。

【図２】前記装置の要部断面図である。

【図３】本発明によるカートリッジの着脱形式を示す斜
視図である。

【図４】カートリッジ内のレイアウトを示す配置図であ
る。

【図５】本発明装置の露光部分の拡大断面図である。

【図６】本発明装置の露光部分の他の例の拡大断面図で
ある。

【図７】カラートナーの分光反射率を示すグラフであ
る。

【図８】従来装置の露光時の光散乱を示す図である。

【符号の説明】

10 感光体ドラム(像形成体) 11 帯電器 12 露光光学系(露光手段) 12Ｂ 吸光部材 12Ｃ 電極 13 現像器 135 支持部材 136 絶縁部材 14Ａ 転写器 14Ｂ 除電器 15 給紙カセット 17 定着装置 19 クリーニング装置 20 支持部材 30 カートリッジ 30Ｐ ガイドピン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に対し帯電手段による帯電、像
   露光手段による像露光、現像手段による現像を繰り返し
   て前記像形成体上にイエロー，マゼンタ，シアン，黒ト
   ナーからなるトナー像を順次重ね合わせて形成した後、
   転写材に一括転写を行うカラー画像形成装置において、
   前記像形成体内部に前記像露光手段を有し、該像露光手
   段の露光光は、前記像形成体に対し感度を有すると共
   に、前記像形成体上に形成されるトナー像に対して30％
   以下の低い反射率を有する波長からなることを特徴とす
   るカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像露光手段の露光光の波長は550〜6
   00nmであり、マゼンタ，シアン及び黒の現像を行った
   後、最後にイエローの現像を行うことを特徴とする請求
   項１のカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記像露光手段の露光光の波長は400〜5
   00nmであり、イエロー，マゼンタ及び黒の現像を行った
   後、最後にシアンの現像を行うことを特徴とする請求項
   １のカラー画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記像露光手段の露光光の波長は400nm
   以下であることを特徴とする請求項１のカラー画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 前記像露光位置に対向した像形成体表面
   側に前記露光光を吸収する部材を設けることを特徴とす
   る請求項１のカラー画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記像露光位置と対向して電極を設け、
   該電極に印加する電圧は前記トナーの帯電と同一極性で
   あり、その絶対値は前記像形成体の帯電電位、あるいは
   現像スリーブの電位よりも高いことを特徴とする請求項
   １のカラー画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記電極は前記露光光を吸収する材質よ
   りなることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装
   置。