JPH0778654B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真を応用したカラー複写機、カラープリ
ンタ等の画像形成装置に関する。

従来の技術 近年、帯電・露光・現像を複数回繰り返して感光体上に
色の異なる複数のトナー像を形成した後、トナー像を紙
に一括転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置が
盛んに検討されている。この種のカラー画像形成装置と
して、例えば筆者らが特願昭62-95663に提案したものが
ある。以下この比較例の感光体の駆動部分について第６
図を用いて説明する。

第６図は感光体上で多色のカラー像を形成して後紙に一
括転写してカラー像を得るカラー画像形成装置の、感光
体と現像器の駆動部分を上からみた平面図である。161
は感光体、162は現像器である。現像器は162と同様のも
のがイエロ、マゼンタ、シアン、黒の各色毎に感光体の
周囲に配置されている。感光体161はこれに一体的に結
合された歯車163と係合した歯車164を介して、感光体駆
動モータ165の歯車166により駆動される。一方現像器16
2は現像ローラ167に一体的に結合された歯車168が、感
光体の軸169に回転自在に軸支された歯車170を介して現
像器駆動モータ171の歯車172により駆動される。各色毎
に感光体上で、帯電、露光、現像が繰り返され感光体が
４回転して感光体上にカラー像が形成される。

発明が解決しようとする課題 この従来の方法で感光体に現像されたカラー像は、各色
間の相互の位置ずれが起き易いことが判った。それは次
の原因による。つまり通常歯車には部品単体で、あるい
は組み立てた状態で回転による振れや歯車の歯毎の形状
誤差やピッチ誤差あるいは噛み合い状態によるによる伝
達速度の微少な変動がありどうしても避けられないもの
である。従って感光体で各色相互の位置を合わせて現像
する場合、一般には各色毎の潜像を感光体上に形成する
とき色毎に感光体がまちまちな速度変動をするために、
各色相互の位置に微少なずれが生じ易い。

本発明はかかる点に鑑み、各色の相互の位置合わせが正
確に出来る感光体の駆動方法を考慮した、良好な画質の
得られるカラー画像形成装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は、静電像を保持して回転する感光体と、前記感
光体を均一に帯電する帯電手段と、前記感光体上をライ
ン走査して露光を行い潜像を形成するディジタル露光手
段と、パルスモータと減速歯車とを含んで前記感光体を
駆動する感光体駆動手段と、前記感光体上の潜像をそれ
ぞれ異なる色で現像する複数の現像器とを有し、さら
に、前記パルスモータの入力１パルスで回転する感光体
の回転量が、感光体外周にして前記露光手段による走査
の１ラインピッチ以内になるように前記減速歯車の減速
比を選び、かつその減速歯車の係合する歯同士の減速比
を整数分の１にしたカラー画像形成装置である。

作用 感光体をパルスモータで駆動し、さらにその減速比を、
１パルスで感光体が進む量が適正でかつ係合する歯同士
の比が整数になるように選ぶことによって、感光体が何
回転しても感光体の同一回転位置では同じ歯が噛み合っ
ているようにし、かつパルスモータの極微小な駆動力変
動は最終の画像には現れないようにしたものである。こ
れによって各色の潜像を形成する時感光体上の同じ位置
では同一の速度変動となるため、各色の相互の正確な位
置合わせのできる良好な画質のカラー画像を形成でき
る。

実施例 第１図は本発明を応用したディジタルカラー複写機の全
体構成を示す正面図である。以下にその構成と動作を説
明する。

１はディジタルカラー複写機の読み取り部で主に原稿台
２と、原稿照明ランプ３、レンズ４、カラーラインセン
サ５と、これらを副走査方向に走査のために移動させる
駆動系６および画像処理回路（本図には図示せず）とよ
りなる。

10はディジタルカラー複写機の書き込み部である。

11は波長780〜810nmのレーザ光に対する感度を増感した
Se系の感光体で矢印Ａ方向に回転可能に軸支されてい
る。12は感光体11の表面をプラスの所定電位に帯電する
ための第１帯電器、26はレーザビーム光を示す。

20はレーザ光学部でレーザビーム光26はレーザ発振ブロ
ック21から発射され、ポリゴンスキャナ22、レンズ系2
3、ミラー24、25を経て感光体11上を走査するように構
成されている。レーザビーム光26の走査光の一部はミラ
ー27で反射され、始端検出センサ28に照射される。感光
体11の右側には現像部30があり感光体11の周囲に沿って
上から順にイエロ色現像用のＹ現像器31、マゼンタ色現
像用のＭ現像器32、シアン色現像用のＣ現像器33（以下
これらを総称した場合カラー現像器とよぶ）、黒色現像
用のＫ現像器34が配設されている。Ｙ現像器31、Ｍ現像
器32、Ｃ現像器33は非磁性１成分トナーを用いた非接触
現像器で、感光体11に対して非接触でトナーを飛しょう
させながら現像することが出来る現像器である。Ｋ現像
器34は２成分現像剤を用いた現像剤を接触させながら現
像する現像器である。各々の現像器は感光体11にたいし
て接近した位置と離間した位置との二位置をとることが
可能で、それぞれ偏心カム35〜38が回転することによっ
てＹ現像器31、Ｍ現像器32、Ｃ現像器33はその後部が押
され水平移動して感光体に近接し、Ｋ現像器は軸39を中
心に反時計方向に回転して感光体に接近した状態となり
現象可能にされる。第１図はＭ現像器32のみが現像可能
の状態にある場合を示している。

40は偏心カム35、36、37、38及び現像機31、32、33、34
を駆動するモータである。

50は給紙部でカセット51、52および手差用給紙部53の各
々から用紙を一枚ずつ給紙可能になっており本図ではカ
セット51から用紙56が給紙される場合を示している。用
紙56はレジストローラ54を経て感光体11の下面に給送さ
れる。

60は転写搬送部で、ローラ61、62に懸架された半導電性
のベルト63が感光体11に対して軽く一部を圧接された状
態と、感光体11から離間した状態との二状態をとること
が可能でかつ矢印Ｂ方向に感光体11の外周面と同速で移
動可能となっている。本図では感光体11から離間した状
態を示す。一方64は転写の為の第２帯電器でベルト63を
介してベルト63と感光体11の間に給送される用紙56の裏
面にマイナスの高電位をあたえる。65はベルト上に残っ
ているトナーをクリーニングブレードでその下部には回
収ボックス66が配置されている。69は用紙56がベルト63
から分離するときにマイナスのコロナをふりかける第３
帯電器である。70は定着排紙部で定着ランプ71に熱せら
れたヒートローラ72と、ゴムローラ73が互いに圧接しな
がら回転可能になっており、その後部に排紙ローラ74、
75および排紙トレイ76が配設されている。

80はクリーナ除電部でファーブラシ81が感光体11に軽く
接した状態と、感光体11から離間した状態との二状態を
とることが可能でかつ矢印Ｄ方向に回転可能になってい
る。本図では感光体11から離間した状態を示している。
さらにファーブラシ81に接しながら回収ローラ82が回転
可能に配設され、これらファーブラシ81、回収ローラ82
には感光体11に対してそれぞれマイナスの電圧が印加さ
れている。回収ローラ82の下部には回収スクリュー83が
設置されており、その回収スクリュー83の手前側の端部
にはパイプ84が連結されこれを通じて回収ボックス85に
つながっている。ファーブラシ81等の下部で感光体に対
向した位置には感光体11上のトナーをプラスに帯電する
ための第４帯電器84と、感光体11を除電するための除電
ランプ87が配置されている。

101、102はそれぞれ書き込み部10の下部、上部から空気
を吸入して装置外へ排出するための冷却ファンである。

以上が本発明を応用したディジタルカラー複写機の全体
構成の概要であるが、次にその動作を説明する。

原稿が原稿台２上にセットされコピーボタンが押される
と、先ず原稿照明ランプ３が点灯しカラーラインセンサ
５上にライン状に原稿の像が投影され、カラーラインセ
ンサ５は主走査方向（紙面奥行き方向）に電気的に繰り
返し高速走査されると共に駆動系６により副走査方向
（紙面右方向）に移動される。カラーラインセンサ５か
らはＲ、Ｇ、Ｂのカラー信号が同時に出力されるように
なっており、上記の主走査、副走査によりＲ、Ｇ、Ｂの
各信号が原稿の各点に対応して時間的にシリーズに画像
処理回路に入力される。

画像処理回路では原稿の各点に対応したＲ、Ｇ、Ｂ信号
から各点に対応して現像すべき黒、イエロ、マゼンタ、
シアンの各色の信号が計算され出力される。カラーコピ
ーにおいては１枚のコピーで読み取り部１による原稿の
副走査は４回なされ、先ず最初の副走査では画像処理回
路から出力される黒色の信号がバッファメモリを通して
レーザ発信ブロック21に入力され感光体11上には黒色信
号に応じて変調されたレーザビーム光26が照射される。

感光体11は矢印Ａ方向に回転しながら第１帯電器12によ
り＋850Vに一様に帯電された後、レーザビーム光26の強
さに応じて照射された部分が＋50V程度に除電される。
感光体11上でのレーザビーム光26の主走査はポリゴンス
キャナ22によって行われ、副走査は感光体11の矢印Ａ方
向の回転によって行われる。この主走査の繰り返しタイ
ミングと前記カラーラインセンサ５の主走査繰り返しタ
イミングを対応させ、カラーラインセンサで読みとった
信号は画像処理回路を通してバッファメモリに収納され
た分だけ遅れて黒色信号となって発生され、原稿の各点
に対応してこの黒色信号に応じたレーザビーム光26が感
光体11上に照射され原稿の潜像を形成しいく。

読取部１の一回目の副走査のときには現像部30は黒色の
現像状態にセットされており、Ｋ現像器34のみが偏心カ
ム38の作動により感光体11に接近し、他の現像器は離間
状態にある。従ってレーザビーム光26により形成された
黒色信号に対応した潜像はＫ現像器34により黒色トナー
で現像され他の現像器には影響を受けずに通過する。こ
のときＫ現像器34は、感光体11がレーザビーム26によっ
て露光開始される前に近接動作をし、現像後に離間する
ように離接タイミングが制御されている。黒色トナーで
現像された像は感光体11の回転に従って転写搬送部60に
達するが、このとき転写搬送部60ではローラ67、68がロ
ーラ61の軸の回りに反時計方向に少し回転した位置にお
り、ベルト63が感光体11表面より離間した状態にあり、
像は乱されることなく通過する。

更にファーブラシ81は回収スクリュー83の軸の回りに反
時計方向に少し回転した位置で感光体11と離間した状態
にあり、ここでも黒色トナー像は乱されることなく通過
し再び第１帯電器12の下を通過する。感光体11の黒色ト
ナー像が形成された部分は再び第１帯電器12によりトナ
ー上から再帯電され、トナーのない部分は＋850V、トナ
ーのある部分も見かけ上＋850Vに帯電される。

黒色トナー像の先端が再帯電され再びレーザビーム光26
の照射位置に来るとき、読取部11ではカラーラインセン
サ５が再び原稿の始端から走査を開始するように駆動系
６が制御されている。読取部１の２回目の走査では画像
処理回路からバッファメモリを通してイエロ信号がレー
ザ発信ブロックに入力され、レーザビーム光26がイエロ
信号に応じて変調されて感光体11の黒色トナー像の上か
ら露光される。画像の先端が合わせられ走査速度も一定
の為、黒色トナー像とイエロ信号による潜像は位置的に
合致して形成される。形成されたイエロ信号による潜像
は今度は現像部30のＹ現像器31のみが感光体11に近接し
他の現像器は離間しているため、イエロトナーにのみ現
像されて感光体上には黒色トナー像に加えてイエロトナ
ー像が形成される。このときＹ現像器31は感光体11がレ
ーザビーム26によって露光開始される前に近接動作を
し、現像後に離間するように離接タイミングを制御され
ている。またこのときイエロの現像は非接触で行なわれ
るため前の黒色トナー像を乱すことがない。以下同様に
して再帯電、マゼンタ信号による潜像形成、マゼンタ現
像、再帯電、シアン信号による潜像形成、シアン現像が
繰り返される。

このとき、イエロのトナーとマゼンタのトナーはレーザ
光を透過するため、必要に応じて露光をすれば感光体の
その部分は除電されイエロトナーの上にマゼンタ、シア
ントナーを、またマゼンタトナーの上にシアントナーを
重ねることができる。最後のシアントナー像が形成され
た後はトナー像の先端が転写搬送部60に達する直前に、
転写搬送部60が感光体11に軽く圧接した状態にされると
共にトナー像の先端と用紙56の先端とが合致するタイミ
ングで用紙56がレジストローラ54により感光体11とベル
ト63の間に進入するように給送される。

第２帯電器64によって生じる電界によりトナー像が用紙
56に転写されながら、用紙56はベルト63に付着したまま
搬送されるがローラ62の部分では曲率が大きいためベル
ト63から分離し定着排紙部へ進入する。このときベルト
から分離するために用紙56に発生する剥離帯電により用
紙56上のトナー像が乱れるのを防ぐため、上部から第３
帯電器によりマイナスのコロナをふりかける。

用紙56のトナー像は定着排紙部を通過するとき定着され
た後排紙トレイ上に積載される。一方感光体11上に残っ
た未転写のトナーはその先端が近かずく直前に作動開始
する第４帯電器86によりプラスに帯電されると共に、ほ
ぼ同時に感光体11と接触する状態に移動したファーブラ
シ81に摺擦されながらファーブラシ81と感光体11間にか
けられた電界によりファーブラシ81に移る。更にファー
ブラシ81内のトナーは回収ローラ82とファーブラシ81間
にかけられた電界により回収ローラ82にうつり回収スク
リュー83部に落とされパイプ84を通して回収ボックス内
に貯められる。

感光体11はこれによって表面が清掃されると共に一方で
は除電ランプ87により除電され、初期の状態に戻されて
次のコピーへの準備が完了する。

一方転写搬送部60のベルト63上に、動作上のミスによっ
てあるいは微少に蓄積するトナーはクリーニングブレー
ド65によりクリーニングされ回収ボックス66部に落とさ
れる。

以上が本発明を応用したディジタルカラー複写機の全体
構成と動作の概要である。次にこのディジタルカラー複
写機の感光体の駆動部と現像部の構成と動作を詳細に説
明する。

第２図は第１図における感光体11、及び現像部30を詳細
に現した図で、本図ではＫ現像器34が現像状態になって
いる様子を示している。

各々の現像器31、32、33、34は現像ラック41内に収納さ
れており本図はその１部を断面にして示したものであ
る。131、132、133、134は各々の現像器の現像ローラで
現像状態では感光体11との間に所定の微少な隙間を維持
して接近される。カラー現像器31、32、33は外部から力
を加えないフリーの状態では第２図の位置に復帰するよ
うに現像ラック41内に設置された復帰バネ（図示せず）
によって付勢されている。またＫ現像器34は、偏心カム
38に押されていない状態では自重によって軸39を中心と
して時計方向に回転し第１図に示す位置にある。偏心カ
ム35、36、37、38は複写機本体に設置され、収納された
現像器を各々の板バネ44、45、46、47を介して後部から
押圧可能となっており、約180度毎に回転停止を繰り返
すことによって現像器を押圧した状態と離れた状態とを
とることが出来る。全ての現像器が感光体より離れた状
態、つまり第２図で偏心カム38が図の状態から更に約18
0度回転した状態では現像ラック41は複写機本体に固定
されたレール42、43をガイドとして手前の方にむかって
引き出すことが出来る。

一方、各現像器は、モータ40に連結された感光体と同軸
で軸に対して回動自在に支持されたギヤ145、及びギヤ1
41、142、143、144を介して駆動される。また偏心カム3
5、36、37、38もそれぞれ断続可能なクラッチ（図示せ
ず）を介してモータ40に連結されている。

次に感光体は、第３図のように感光体に一体的に固定さ
れたギヤ146、及び２段ギヤ147を介してパルスモータで
なる感光体駆動モータ148に連結されている。ギヤ146は
モジュール0.8mm歯数182歯、２段ギヤ147の小歯車147a
はモジュール0.8mm歯数26歯でその減速比は７分の１に
なっており、２段ギヤ147の大歯車147bはモジュール0.6
歯数75歯、感光体駆動モータのギヤ149はモジュール0.6
mm歯数25歯でその減速比は３分の１になっている。

このような構成でモータに一定周期の駆動パルスを与え
て感光体を回転駆動して、一定速度で回転したときの感
光体の位置に対する実際の感光体の回転位置のずれを測
定した結果、第４図（ａ）のような測定結果が得られ
た。第４図で横軸は時間で、縦軸は一定速度で感光体が
回転したときの正規の位置からの回転量のずれを示す。

つまり感光体はその１回転の周期で正規の位置からのず
れの波を持って回転しており、また１回転の21分の１の
細かい周期の波の位置変動を持って回転していることが
わかる。前者の波は感光体のギヤ146の触れによるもの
であり、後者の波は感光体駆動モータのギヤ149の振れ
に対応したものであることが明らかである。さらに１回
転の21分の１の波の一つ、つまり第４図（ａ）のＢの部
分の横軸のスケールを拡大すると第４図（ｂ）の様にな
っている。すなわち１回転の21分の１の波の中にさらに
感光体１回転の182分の１の細かい波の位置変動が生じ
ており、これは感光体のギヤまたは２段ギヤの小歯車14
7aの一歯に対応した位置変動であることがわかる。

感光体は上記のように正規の位置からのずれを持って回
転しているが、これらのずれはいずれも感光体１回転の
正数分の１の繰り返しの波であるため、感光体上の同一
の位置では同一のずれとなる。つまり第４図ａ、ｂに現
れている波は感光体の１回転毎にぴったりと重なる。

一方、感光体の駆動と露光走査の関係を次ぎに説明す
る。感光体駆動モータ148の制御ブロック図を第５図に
示す。基準周波数発生機150でつくられたパルスは感光
体駆動モータ148、ポリゴンスキャナ22のそれぞれの制
御に必要な周波数に分周器151、152によって分周された
のち、それぞれの制御回路153、154を通してモータを駆
動する。また感光体駆動モータ148は１回転720パルスで
制御され、従って感光体駆動モータ148の入力１パルス
で感光体は15120分の１回転する。またポリゴンスキャ
ナ22は感光体の7560分の１回転で１ラインの走査を行な
うように制御回路154への入力パルスが選ばれている。
従って、感光体は１ラインの露光走査が行なわれる間に
感光体駆動モータ149への２パルスの入力で移動してい
ることになる。

感光体駆動モータは入力パルスの周期で微少に速度変動
を起こすので、これらの感光体駆動モータへの入力パル
スと露光走査周期との関係は、感光体駆動モータへの１
パルスで感光体が回転する回転量は露光走査の１ライン
以内が望ましい。

一方、それぞれの色の信号の露光開始はライン走査の回
数をカウントする事によって行なわれる。つまり、黒の
露光開始をしてから7561回目にライン走査するときにイ
エロの信号の露光を開始する。マゼンタ、シアンについ
ても同様である。

以上のように感光体と露光走査の関係を構成することに
よって、各色の像の先端が完全に合致し、しかも画像の
すべてにわたって各色の位置が相互に確実に合う優れた
画質の画像が得られるものである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、感光体や感光体の駆動手
段に微少な速度変動の要因があっても、これらの影響を
のぞき各色相互の位置が完全にあった良好な画質のカラ
ー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を応用したディジタルカラー複写機の全
体構成を示す正面図、第２図は本発明の一実施例の現像
部の部分断面図、第３図は第２図カラー画像形成装置の
Ｍ現像器の部分の上面図、第４図は回転量のずれを示す
特性図、第５図は同装置の感光体の駆動部の概略図、第
６図は従来例の要部構成図である。 １……読み取り部、２……書き込み部、11……感光体、
30……現像部、31……Ｙ現像器、32……Ｍ現像器、33…
…Ｃ現像器、34……Ｋ現像器、35〜38……偏心カム、41
……現像ラック、147……２段ギヤ、148……感光体駆動
モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 勇人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−156162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−113478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−195686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174160（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電像と保持して回転する感光体と、前記
   感光体を均一に帯電する帯電手段と、前記感光体上をラ
   イン走査して露光を行い潜像を形成するディジタル露光
   手段と、パルスモータと減速歯車とを含んで前記感光体
   を駆動する感光体駆動手段と、前記感光体上の潜像をそ
   れぞれ異なる色で現像する複数の現像器とを有し、更
   に、前記パルスモータの入力１パルスで回転する感光体
   の回転量が、感光体外周にして前記露光手段による走査
   の１ラインピッチより小さくなるように前記減速歯車の
   減速比を選び、かつその減速歯車の係合する歯同士の減
   速比を整数分の１にしたカラー画像形成装置。