JP2659360B2

JP2659360B2 - カラー電子写真記録装置

Info

Publication number: JP2659360B2
Application number: JP60275980A
Authority: JP
Inventors: 正保安西; 信義保志; 進秋丸; 信也小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPS62135850A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明はカラー電子写真記録装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

従来の電子写真法を用いたカラー記録装置は、特開昭
53−97431号公報記載のように、複数個の感光体ドラム
上にまず各色対応の潜像を形成し、それらを記録紙に転
写して合成するという方式がとられている。この場合、
各色対応の信号を計算機から伝送して各色対応のメモリ
に格納しておき、各メモリ中の各色対応の信号に基づい
て各感光体ドラム上に潜像を形成する。

ここで、各色信号に対し夫々１頁分のデータ量を格納
できるメモリ容量しか用意していないと、当該頁を記録
し終わるまでそのメモリ格納データを保持しておかなけ
ればならず、計算機は次の頁のデータをメモリに伝送で
きないため、実行記録速度が低下してしまうという問題
が生じる。そこで、当該頁を記録し終わるまでメモリ格
納データを保持することはせずに、計算機から次々と送
られてくるデータをメモリに格納し感光体ドラムの走査
に使用したデータを破棄する構成にすると、記録中に何
らかの障害が発生して記録ができなくなったとき、再
度、計算機から同じデータをメモリに伝送しなければな
らず、これも実行記録速度を低下させる原因となる。

この問題を解決するには、計算機から次々と伝送され
てくるデータを格納ししかも障害が発生したときでも、
再度、計算機から同じデータの伝送を受けなくても済む
ように、メモリ容量を大きくすればよい。しかし、メモ
リ容量を大きくすることは装置のコストを増大させるこ
とを意味し、単にメモリ容量を大きくすればよいという
ものではない。従来は、上述した問題を解決するために
必要最低限としてどの程度メモリ容量を増大させればよ
いかということについて配慮がされていなかった。上記
問題を解決するための必要最低限のメモリ容量は、装置
の大きさにも依存するため、装置の小型化との絡みで考
慮する必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、計算機から送られてくるデータを次
々と受信できしかも記録障害発生時にも計算機からのデ
ータ再送を不要とする小型のカラー電子写真記録装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的は、複数色の各色対応に設けられた回転する
円筒状感光体の感光面を各色信号により変調された光で
もって走査して各色対応のトナー像を夫々対応する円筒
状感光体の感光面に形成する光学手段と、該光学手段の
各色対応の光を変調するための各色信号を各色対応に蓄
えるメモリと、前記各色のトナー像が各色順にその表面
に転写されることによってカラー像が形成される記録体
を前記複数の感光体の感光面に順に接するように搬送す
る搬送手段とを備えるカラー電子写真記録装置におい
て、前記各円筒状感光体の直径を30〜80mmにすると共
に、前記メモリの各色用のメモリ容量として、少なくと
も、前記記録体の１頁分のデータ量に加えて、該記録体
の搬送方向に対して当該色のトナー像を形成する円筒状
感光体から当該最終色のトナー像が形成される円筒状感
光体までの距離に相当する頁分のデータ量を格納するメ
モリ容量を用意したことで、達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を詳細に説明する。第１図は本発明の装
置の一実施例を示すもので、フルカラーレーザビームプ
リンターの適用例である。同図によつて全体の動作を最
初に説明すると、感光体ドラム１を帯電器２で一様にコ
ロナ帯電させた後、光変調したレーザビーム3Yをモータ
600により回転駆動されるポリゴンミラー４、Ｆθレン
ズ５、ミラー６などから成る光学系により水平走査して
感光体ドラム１を光露光し、感光体上に電荷潜像を形成
する。続いてこの電荷潜像を現像器７にて現像し、着色
トナー像、例えばＹ像（黄色）をつくる。一方、記録紙
８を繰出しローラ９にて繰り出し、紙ガイド10、給紙ロ
ーラ11、紙ガイド12を経由し、用紙搬送ベルト13にて保
持しつつ搬送する。途中、紙検知器21にて用紙の通過を
検知する。このようにして搬送された記録紙８が感光ド
ラム１と接する際、転写器14にて感光体ドラム１上に形
成したトナー像が記録紙８に転写される。転写器14は、
トナー像を転写するための直流コロナを発生する部分
と、転写後記録紙８をドラムから引きはがしやすくする
ための交流コロナを発生する部分とから成る。但し後者
は感光体ドラム１の径が小さいときには必要ない。転写
後、感光体上に残留するトナーおよび電荷はクリーナ1
5、消去ランプ16にて除去され、感光体ドラム１は再使
用される。

このようにして記録紙８上には第１色のトナー像（Ｙ
色）が形成される。同様にして感光体ドラム17に第２色
のトナー像例えばマゼンタ（Ｍ）色、感光体ドラム18上
に第３色のトナー像例えばシアン（Ｃ）色を形成し、記
録紙８に転写し所望のカラー像をうる。各々のトナー像
Y,M,Cは予定された記録紙上に位置合せして転写合成さ
れねばならない。かくして得られたカラートナー像は定
着器（例えばヒートローラ定着器）19にて記録紙に溶融
定着され、プリントトレイ20に排出される。

かかるカラー電子写真記録装置において重要なこと
は、各色の像が、記録紙８上の正しい位置に転写できる
様に電荷潜像、トナー像を形成し、記録紙およびドラム
を精度良く駆動制御することであり、そのためには単に
記録紙８、感光体ドラム1,17,18の駆動、レーザビーム3
Y〜3Cの走査のみならず、装置を構成する各部要素が正
確に作動しその性能を発揮できるようになつていなけれ
ばならない。このために本発明では、用紙搬送，ドラム
駆動，潜像形成のための光走査をデジタル時間制御する
ものであるが、この制御を精度良く実行するためには各
部構成をも小型化し簡易化しなければならない。具体的
には例えば、各各のドラム間隔を短かくする必要があ
る。そのためには現像方式や光学系の構成等をもそれに
合致せしめなければならない。本実施例は以下のように
してこれらの点に対処している。

第２〜５図は本発明におけるドラム駆動，用紙搬送，
レーザ変調タイミング等の制御部の説明図である。第２
図は３本のレーザビームを走査する際、各々によつて記
録される像の水平方向の位置合せを行うためのレーザ光
を変調するタイミングを示している。クロツクパルスCL
Kは例えば6MHzで一定周期の基準パルスを与える。ビー
ムデイテクタ信号BDYはイエロ像記録用のレーザビーム
の走査位置を示すところのビームデイテクタにより検出
した信号である。本実施例ではビームデイテクタは３色
のうち１色のみに設け、この検出信号を元に３本のレー
ザビームの変調を制御する。即ち信号BDYからY,M,C各色
記録レーザビーム3Y〜3Cの変調開始時間を、各色トナー
像が記録用紙上に転写されたとき水平方向に正しい位置
で重なる様に時刻t₁,t₂,t₃として設定することで各色毎
のビームデイテクタの設置を不要とし、同時に各ビーム
3Y〜3Cの光学パスの構成の簡素化や調整を容易にしてい
る。時刻t₁,t₂,t₃の設定は信号BDYを基準としてクロツ
クパルスCLKを計数することによりデジタル的に正確に
行え、これらの時刻からオンとなるイエロLSHY,マゼン
タLSHM,シアンLSHCの各信号により各レーザビームは変
調され，ドラム１を走査して電荷潜像を形成する。変調
の方法は現像形式が正規現像（電荷のある所にトナーを
付着せしめる方法）と反転現像（電荷のない所にトナー
を付着せしめる方法）とで異なるが、水平走査線毎の変
調を与えるタイミングのとり方は同一である。

第３図はビームデイテクタの実施例を示したもので、
レーザビーム３はポリゴンミラー４、Ｆθレンズ５を介
して水平方向に感光体ドラム１上を左から右に走査する
が、この走査開始側の一部をミラー22にて反射させ、光
ガイド板23、光フアイバ束24を経由してホトダイオード
25で検出するものである。光ガイド板23は例えば厚さ0.
1mm長さ10mmの透明板で、ビーム入口側と光フアイバ取
付側を除く外側にアルミを蒸着するなどした反射面で構
成してある。このようにすると、直径0.1mm程度のレー
ザビームを、1mm角程度のホトダイオード25面に導き検
出する従来方式と異なり、長さ10mmの光ガイド板にビー
ムを当てるだけで良いので、特別の調整を必要としな
い。なお、光ガイド板23は外側を反射面としたもの以外
に、外面に屈折率の異なる透明体を設けたものであつて
も良い。

第４図は第１図の実施例の各部を駆動制御するための
タイミングチヤートである。ここでは１枚毎のプリント
をうるものであるが、連続的にプリントする場合はこれ
を拡張することで目的を達しうる。また、制御の基本と
なる信号を第２図で述べた信号BDYとしているが、これ
の代りにクロツク信号CLKを用いてもよい。しかし信号B
DYを用いると、もし、ポリゴンミラー４の回転や他の光
学系が不備でBDY信号がないときには全体の装置が動作
しないようにすることができるという利点がある。

さて第４図にて、まずプリント開始のためのプリント
オン信号が発せられると信号S₁がオンとなり、この信号
によつて用紙搬送が開始され、用紙搬送ベルト13が駆動
され、ドラム1,17,18が回転され、各色ドラムの消去ラ
ンプ16等が点灯される。次に少しの時間をおいてＹ色の
転写器14を動作させるためのTRY信号を発生する。この
遅延時間δはドラムの回転がほぼ一定になるのに必要な
時間であつて、0.1〜0.5秒程度であり、この設定は高精
度である必要はなく簡易なタイマで充分である。このよ
うに転写器14の投入を帯電器２の投入に先立つて行なう
理由は、感光体ドラム１が有機光導電体やアモルフアス
シリコンのような帯電前歴の有無により特性が変わる場
合に、転写器14により感光体を帯電させ、帯電の前歴を
最初からもたせるためである。もし、実際に潜像を形成
するまでにドラムを１回転以上まわすことが可能である
ならば、このようにする必要はなく、転写器14は記録紙
８がドラムを接触するときのみ動作させれば良い。しか
し、この場合作像開始までの時間がそれだけ無駄にな
る。信号TRYはその後記録紙８が転写部14を通過する間
中、信号を持続する。以下Ｍ用転写器を駆動する信号TR
M,C用の信号TRCも同様に出力される。プリントオン信号
が発せられてから時間t₄が経過すると基準信号が発せら
れる。これは紙検知器21からの信号で代用することもで
きる。この時間t₄は、記録紙走行、ドラムの回転が安定
となるに要する時間で0.1〜１秒程度の値である。その
精度も高い必要はないが、以降の各色のレーザ変調駆動
のタイミングは本信号が基準となる。

帯電器２を駆動する信号CHYは、プリントオンが発生
された後転写器14Fのドラム位置が帯電器２を通過した
直後からオンして帯電器２を投入するようにする。帯電
前歴効果の少ない感光体の場合は消去ランプ下のドラム
位置が帯電器２を通過した直後から投入するようにして
もよい。いずれにしても消去ランプによる光照射後、帯
電器を投入し帯電々圧を安定にする。以下Ｍ用帯電器を
駆動する信号CHM,C用帯電器を駆動する信号CHCも同様に
して発せられ、これら駆動信号は少くとも画面一枚分を
記録するに必要な時間中持続される。

Ｙ記録用レーザビーム3Yを変調するための記録駆動信
号LSVYは、帯電器２により帯電したドラムがレーザビー
ムの照射される位置まで到達した後にオンとなるが、そ
のタイミングはドラム１の記録開始点が転写器14の位置
に来たとき丁度記録紙８の先端と一致しなければならな
い。そのように設定された時間が基準信号からt₅の時点
である。記録駆動信号LSVYはその後一頁分の記録に必要
な期間中持続する。以下同様にしてＭ用記録信号LSVM,C
用LSVCが発せられるが、信号LSVMの発生タイミングt₆は
記録紙上に転写されたＭ像の位置がＹ像位置に正確に位
置合わせされるように設定されねばならない。その時間
的な遅れt_b−t₅はほぼドラム1,17間の距離を記録紙８が
走行するのに必要な時間であるように調整，設定され
る。信号LSVCの設定についても同様である。全工程はプ
リントオフ信号によつて終了する。プリントオフ信号は
プリントトレイへプリントが排出されたことを検出する
か、時間設定するなどの方法で生成する。

以上のように本実施例では、各色像を記録紙８上に位
置合せするために画像信号駆動のタイミングをデイジタ
ル的に制御するので、用紙の位置を各色毎精密に検出す
る必要がない。

第５図は第２図及び第４図で述べた制御を行うための
制御部の実施例である。同図に於て、クロツクゲート26
は基本クロツクパルスCLKをカウントする期間を設定す
るためのもので、レーザビームの水平基準位置を示すビ
ームデイテクタ信号BDYによりゲートを開き、その次の
信号BDYの少し前にゲートを閉じる。カウンタ27〜29は
それぞれイエロ，マゼンダ，シアン色用のレーザビーム
の水平方向の像露光タイミングt₁,t₂,t₃（第２図）を、
クロツクゲート26を通過したクロツクパルスをそれぞれ
設定された数だけカウントすることによつて設定する。
この設定は実際に画像をプリントしながら行うのが実際
的である。これらのカウンタ出力はアンド回路30〜32へ
入力される。アンド回路30〜32は、この入力と後述する
垂直方向、つまり記録画面の第１番目の水平走査画像信
号を与えるためのカウンタ39〜41からのタイミングパル
スとのアンド条件が満されたとき、各色の信号源33〜35
を駆動するタイミングを与えるパルスを発する。このタ
イミングパルスを受けて、信号源33〜35は一画面分の記
録変調信号をY,M,C用のレーザ変調回路へ送出する。

垂直方向の記録開始を与えるタイミングは第４図の基
準信号が発せられてからの信号BDYのパルス数のカウン
トにより決定される。ここで基準信号は次のようにして
作られる。ゲート36はプリントオンパルスを受けて開
き、一画面を記録するより短い時間だけ開くように設定
しておく。ゲート36を通過した信号BDYのパルス数はカ
ウンタ37でカウントされ、カウンタ37は設定時間t₄に相
当するパルスの数をカウントしたときそのパルス出力で
ゲート38を開く。このゲート38は１枚のプリントを行う
間開いており、この間パルス信号BDYをカウンタ39〜41
へ送出する。カウンタ39〜41は第４図で述べた時間t₅,t
₆,t₇に相当するパルス数をカウントし、記録紙上に画像
を正しく重畳できるように各画面の垂直同期位置を定
め、前述のようにアンドゲート30〜32のオン開時を制御
する。このカウンタ39〜41のカウント数の設定は実験的
に行うのがよい。但し第５図では時間t₅〜t₇は独立に設
定するタイプとしているが、t₆はt₅の後t₆−t₅時間を、
t₇はt₆の後t₇−t₆時間をカウントするようにしてもよ
く、この方がカウンタ容量を小さくできる。

以上によつて画面の垂直，水平方向の位置合せが行え
るが、このデジタル制御によつて、実際に正しく各色を
重畳するためには、記録紙８および各感光ドラム1,17,1
8が正しく駆動されていなければならない。そのために
記録紙及び感光体ドラムをパルスモータで駆動し、この
モータをデイジタル制御する。即ちパルスモータを一定
周期のクロツクCLKまたは信号BDYにより駆動制御する。
第５図の制御部ではプリントオンからプリントオフまで
の間、ゲート42をオンとして信号BDYを通過させ、感光
体ドラム1,17,18を駆動するパルスモータ44〜46及び記
録紙駆動パルスモータドライブ47へ分配して各モータの
回転角を制御している。従つてこれらモータの回転角の
精度はパルス信号BDYのそれと同等であり、極めて正確
なものである。なおここでY,M,Cの各ドラムと記録紙と
は別のパルスモータで駆動されるとしたが、これを１個
のモータからギヤまたはベルトで連結し駆動してもよ
い。しかし少くともドラム群と記録紙を駆動する２個の
パルスモータを用いた方が構造が簡単であり、記録紙搬
送に対してもベルト13の駆動を独立とした方が同じ理由
から好ましい。このように感光体ドラム、記録紙搬送を
各々独立に駆動し、各々をデジタル制御することによ
り、走査線ピツチの精度（信号BDYの精度）で同期をと
ることが可能となる。

以上のようにして本実施例では、感光体ドラム、記録
紙駆動ならびにレーザの走査，変調を基準信号をもとに
デジタル的に正確に制御するが、記録紙上に正しく像を
重ねるにはレーザビームを分配する光学系、ドラム及び
ドラム間を短かくするためのドラム周辺に配するデバイ
ス、記録紙を一定速度でしかも横移動（スキユー）する
ことのない搬送メカニズム、各色の記録信号を与えるた
めの信号源を小型，簡易なもので実現することが必要で
あり、以下にそれらを説明する。

まず複数本のレーザビームを配する光学系について
は、複数の走査器をもちそれらを独立に駆動するもの
と、１ケの走査器により走査するものとがある。前者の
場合は例えば３ケのレーザを３ケのポリゴンミラーで走
査するが、これだと回転数は同一クロツクにより正しく
一致させうる。しかし回転角やミラー分割精度誤差を補
正するには各各にビームデイテクタを設けなければなら
ない。後者の場合では、１ケのレーザを１ケのポリゴン
ミラーで走査する方式は複数個のレーザを１ケのポリゴ
ンミラーで走査する方式とがある。前者の１ケのレーザ
から複数個のドラムを走査するものの第１の方法はポリ
ゴンミラーの面傾き角度をいくつか用意し、これが順次
変わるようにしておけば時系列的にビームを分配でき
る。例えば12面のポリゴンミラーで３種の異なる面傾き
を３面おきに作つておけば、１回転で３ケのドラムに対
して、４本の走査線を第１図に示したと同様の光学系を
用いて分配できる。第２の方法は１本のレーザビームの
音響光学素子へ入力し、その偏向角を変えてポリゴンミ
ラーに入れる方向に振らす方法である。第３の方法は１
本のレーザをガルバノミラーを介しポリゴンミラーに入
射し、ガルバノミラーの角度を変えて複数方向に偏向
し、各ドラムに配する方法である。これら第１〜第３の
方法の欠点は、ビームデイテクタを各ビーム対応に設け
る必要があつて、第2,第５図のように１デイテクタの方
法は適さない。なおこれらはポリゴンミラーの回転数に
対し記録速度が低下するが、レーザの個数は減らせる。

一方、複数個のレーザを１個のポリゴンミラーで走査
し複数個のドラム上に配するものの第１の方法は、第６
図の実施例に示したごとく半導体アレイレーザを用いる
もので、レーザ49からの複数ビームをカツプリングレン
ズ50、シリンドリカルレンズ54にてポリゴンミラー面に
集める方法である。第２の方法は、アレイでない個別の
レーザ源から出るビームをポリゴンミラー面で集め再び
各々のドラム上に分配する方法がある。これら第1,第２
の方法ともビームデイテクタは１個で良く第2,5図で説
明した水平走査方向の制御方法が適用できる。更に第６
図の実施例は光源系を最も簡略化でき、かつ高速記録が
可能であるが、製作はむつかしい。第２の方法の実施例
は第７図に示されており、レーザユニツト48がイエロ用
48Y,マゼンダ用48M,シアン用48Cとも半導体レーザ49、
カツプリングレンズ50、２個のビーム整形プリズム51か
ら成り、これらによりビームが必要な縦横比となる様に
整形し、かつ平行ビームとする。３本の平行ビームは集
合ミラーアセンブラ52にてポリゴンミラー面でほぼ一点
に集まるように調整される。集光ミラーアセンブラ52で
は中央のビームはそのまま直進させ、他の２本のビーム
は、各々２ケのビーム角微調整ミラー53にて光路調整さ
れる。ポリゴンミラー４の面上でほぼ１点に集光された
３本のビームは同時に走査され、第１図で示したように
Ｆθレンズ５を通過し、反射ミラーの組合せによつて同
一光路長となるように３個のドラム1,17,18へ導かれ
る。この時Ｆθレンズ５に入射する各ビームとＦθレン
ズ５の光軸とが成す角度は、中央の１本を除いて各々
となるが、この角度が大きいと第８図で後述するとこ
ろの補正を行つても走査線が彎曲したり、ドラム面上に
於てビーム走査速度を同一とすることができない。これ
が実用的に許容できるようにするにはを２〜３゜に抑
える必要がある。

第８図は、ポリゴンミラー面54傾き誤差、ビーム振
れ、Ｆθレンズ５への入射角による光学歪を補正する
ための方法を示すものである。レーザビーム３はポリゴ
ンミラー面54にて光軸と角度で反射しＦθレンズ５を
通過して感光体ドラム１に到るが、補正がないとずれを
生ずる。従来このずれを補正するためにシリンドリカル
レンズを感光体前面に設置するものがあつたが、本実施
例でのその代りに分布屈折率光導伝板55を用いる。この
光導伝板55は第８図の光軸を中心として上下方向対称
に、外側にいくほど屈折率が大きくなる様にしたもので
ある。図面上の水平方向には屈折率は変化しない。かか
る光導伝板を用いると、入射したレーザビーム３は光軸
からはずれていても光導伝板の集点（ドラム面）に集光
し、光軸からのずれを補正する。この光導電板55は透明
プラスチツク板を変性処理することで長尺、薄板のもの
が容易につくれるため、従来のガラス製シリンドリカル
レンズに比し、軽量，小型，低コスト化が可能となる。

第９図は、複数ビームを小型ポリゴンミラーモタ，ピ
ラミダルミラー59にて集光走査する部分の実施例であ
る。第７図の３本のレーザビーム56〜58をポリゴンミラ
ー面に集光するため、ピラミダルミラー59の中央部は孔
をあけるか、反射膜を設けない構造となつており他の二
面が反射面となつている。レーザ56,58はピラミダルミ
ラーの反射にて反射され、レーザ57は中央部を透過しポ
リゴンミラー面に集光する。集光した３本のビームを走
査するポリゴンミラーモータは、そのロータ60と回転ミ
ラーが一体構造となつたものであり小型軽量化されてい
る。即ちロータ（回転ミラー60）は外周面が多角の鏡面
をもつ回転板であつて、コイル63からの駆動力を受けて
回転力を発生するためのマグネツト61が埋め込んであ
る。また磁気回路を形成する磁性体64が取付けられ一体
構造となつている。モータのステータ62はローラの回転
軸を受けるベアリング65軸受、コイル63、磁力を有効に
使うための磁性体64から成つている。かかる構造のポリ
ゴンミラーモータは、偏平，軽量，小型であり、ピラミ
ダルミラー59、半導体レーザとの組合せで、レーザビー
ム走査光学系をコンパクトにするのに役立つ。

以上第６〜９図で説明した如き光学系で、複数本のレ
ーザビームを複数個のドラム1,17,18上に分配すること
ができる。ドラム上でのスポツト形状は記録線密度で決
めるが、フルカラープリンタの如く中間調の記録を必要
とするものにおいては、水平走査方向に対して縦長（楕
円）とするのが好ましい。例えば10本/mmの記録密度で
あるとき、縦方向のスポツト径を100〜150μｍに設定
し、これと直角な横方向のスポツト径を30〜60μｍに設
定する（レーザビームのスポツト光量はガウス分布して
おり、スポツト径は光量がビーケ中心の1/e²倍の位置で
定義する）。そしてこの設定は第７図のビーム整形プリ
ズム51の角度調整により行われ、中間調再現の優れたカ
ラー像の記録を可能とする。

次に感光体ドラム駆動方法について述べる。前述した
様に複数個のドラムを同一モータで駆動するより、ドラ
ム毎に設けた方が伝達機構を簡略化できるため、結局装
置の小型，高精度化を達成でき好ましい。本発明の実施
例に用いる感光体の直径は標準的には60〜80mm、小さい
場合には30〜50mmである。独立に駆動するに適した第１
の方法はドラムに外部からモータを直結構造で連結する
方法であるが、更に全体装置を小型化するに適した方法
は、ドラム内部に駆動モータを内蔵させてドラムを回転
させる方法である。この方法はドラム径を50〜80mmとし
たときの装置の小型化に役立つ。

第10図にドラム内に駆動モータを内蔵した場合の実施
例を示す。駆動モータ66は、その固定軸（ステータ側）
68と回転軸（ロータ側）67とが、それぞれ側板69,70に
固定された固定治具71、回転軸受治具72とに支持されて
感光体１内に設置されている。モータ駆動用の配線類は
固定軸を通して（図示せず）外部に接続されている。こ
のような構造をとることにより感光体駆動用のスペース
を見掛上省くことができる。

次に記録紙搬送方法について説明する。本実施例にお
いては、各ドラムに対する記録紙の位置を検出しての制
御を行わない。そのため記録紙は一定速度でかつ横方向
へのずれ（スキユー）が生じないようにすることが必要
である。第11〜14図にこの条件を満足するための実施例
を示す。

第11図は、その一方にスプロケツト歯130を有した２
本の搬送ベルト13A,13Bを用い、記録用紙８にもその一
方の側端部にスプロケツト孔をあけたものを用いるよう
にしたものである。２本の搬送ベルト13A,13Bはともに
タイミングベルトで駆動モータからの回転移動量を正し
く伝える。このようにして一定速度でかつスキユーを生
じることなく記録紙８を搬送する。第12図は第11図の記
録紙駆動部の実施例に対応した感光体ドラム１（他のド
ラムも同様、以下同じ）の構造を示すもので、感光体ド
ラム１のフランジ76はスプロケツトに付搬送ベルト13A
のスプロケツト歯130の突起をさけ、ドラムに装着した
とき凹部を形成する形状になつている。

第13図は他の実施例である。本実施例では第11図にお
けるスプロケツト歯の代りに、記録紙８を突き刺すこと
のできるピン131を付けたピン付搬送ベルト13Cを用いる
ものである。このピン131はベルト全周にわたつて設け
る必要はなく、３〜４本のピンから成るピン群をベルト
の２〜３ケ所に設ければ良い。つまり、このピン130は
記録紙８の先端部でのみ、記録紙８にピンをつき刺すこ
とでベルトに装着状態となし搬送するのである。ピン13
0を記録紙８に突き刺すためにベルト駆動歯車79と押圧
プーリ80とで記録紙８を挟む。押圧プーリ80には第14図
に作動時の状況を示してあるように凹部が設けてあり、
ピン130の根本まで記録紙８が装着するようにしてあ
る。以上の第11,13図の記録紙搬送方法においては、全
色のトナー像を転写機ベルトから記録紙８をはがす時に
は記録紙８の裏側から押し上げるような外力を与えてス
プロケツトやピンから離れ易いようにするとよい。

第15図は記録紙搬送部の更に他の実施例で、段付搬送
ベルト13Dを用いたものである。スプロケツトやピンを
有しないので特別の記録紙を用いる必要がなく、ベルト
から紙を分離するのも容易である。第15図では段付ベル
ト13Dを２本としたが、これは一本でも良い。このとき
は他方に記録紙８の移動（段付ベルトを設けない方向へ
の逃げ）を防止する規制板や遊び車などをつける必要が
ある。

以上の光学系、ドラム駆動方法、記録紙駆動方法の実
施例を用いれば、位置ずれの少ないカラー記録が可能と
なるが、更にドラム間長が大きいときにはそれだけ精度
を上げることがむつかしい。そこで第１図の実施例を実
際に有効ならしめるに適したドラム周辺のデバイスにつ
いて以下にのべる。本デバイスの目的は小型簡易にする
ことによりドラム間長を短かくすることにある。

第16〜19図は現像器の実施例である。現像機を小型化
するには従来用いられている大径の現像ロールを小型化
するか、なくすこと、トナー補給機構を簡易化する必要
がある。このため第16,17,19図の実施例ではキヤリアと
カラートナーの２成分現像剤のうちトナーのみを現像ロ
ールに付着せしめ、これでもつてドラム上の潜像電荷を
現像しており、トナー濃度コントロールや特別のトナー
ホツパを必要としない構造となつており、以下に詳しく
述べる。

第16図の実施例では、感光体ドラム１（他も同じで以
下同様）に形成された電荷像を現像ロール84上に付着せ
しめたトナーにより現像する。現像ロール84に現像器ハ
ウジング83に収容したトナー88を付着せしめるために、
現像ロール84内部に固定した磁石85に磁性キヤリア87と
トナーとからなる現像剤を吸着せしめておく。現像ロー
ル84の回転につれトナー88は磁性キヤリア87と現像ロー
ル84との摩擦により静電的，物理的に現像ロール84に吸
着，塗工される。トナーブレード86は、トナーを均一に
塗工させるためのもので、金属またはプラスチツク板を
現像ロール84とわずかの隙間をあけて設定するか、ゴム
のような弾性体のエツジを軽く押しあてる。更に現像ロ
ール84へのトナーの付着を助けるためロール表面に３〜
20μｍの深さの凹凸をつけることが望ましい。また、ト
ナーとの摩擦帯電を助けるために、現像ロール84の表面
Fe₃O₄の薄膜磁石85の作用を著しく防げない程度の薄膜
処理やテフロン，ナイロン等の薄い絶縁膜処理をするの
が好ましい。現像ロール84は非磁性体であつて、10¹¹Ω
cm以下の導電性である必要があり、アルミニウム，ステ
ンレス，カーボン添加プラスチツクなどを使う。

第17図の実施例は第16図に類似した方法であるが、現
像ロール84内の磁石89は多極（３極以上）であり、現像
ロール84の回転につれ、わずかずつではあるがキヤリア
87が現像ロール84表面に沿つて巡回するため、トナーの
供給，帯電が均一，安定となり、良好な画像が得られ
る。第16,17図の実施例はいずれもドラム１とは非接触
状態で現像し、現像ロール84には直流または交流或は両
者を重畳したバイアス電圧を印加し、現像特性を調整す
る。

第18図は他の実施例である。現像器ハウジング83内に
は、その内部に固定した多極の磁気ロール91（或はロー
ル状でなくブロツク磁石状でも良い）を持つ回転する現
像ロール84、キヤリア87、トナー88が収納されている。
キヤリア87とトナーとから成る現像剤は、現像ロール84
上にほぼ均一に薄い磁気ブラシを形成する程度に規制板
90により調整され、現像ロール84の回転とともに搬送回
動し、感光体ドラム１の潜像を接触または近接状態で現
像する。磁気ブラシの厚さは、キヤリアの平均粒径が30
〜80μｍのとき、0.2〜1mm程度が好ましい。規制板90は
磁性体，非磁性体どちらでも良いが、磁性体の方が薄層
の磁気ブラシをつくるのに適している。現像ロール84は
実施例第16,17のものと同様のものが使える。磁気ロー
ル91は多極のもので、ドラム１に対向する磁極及び現像
器トナー収納部近傍には凹部を設けるか同極磁極を近接
せしめたものとするのが好ましい。このようにすると現
像剤がこの部分でジヤンプ又はスリツプ移動し、現像効
率が上がり、現像器においてはトナーを磁気ブラシ内に
とり込み、撹拌する。磁気ロール91の磁極数は多い方が
現像剤搬送時のキヤリアの自転作用でトナーを摩擦帯電
させる効果がある。特に感光ドラム対抗する極に至るま
での極数を多くするのが良い。また、これら磁極は、感
光体ドラムと対向する極および規制板90前後の極を除い
て、スキユーまたは斜格子状に交叉する配列構造をと
り、現像剤を回転方向の移動のみならず軸と平行な方向
へも移動せしめるようにするのが好ましい。このように
することで回転軸と平行方向の現像剤の撹拌が撹拌フイ
ンやスクリユーを設けることなく自動的に行われるため
現像器を小型化できる現像剤中のトナーとキヤリアの混
合比は現像剤が規制板90に衝突する際、過剰なものが落
され、規制板90を通過したところではほぼキヤリア表面
をトナーが覆う状態となつているように定める。現像ロ
ール84には第16,17図の実施例同様交流，直流或は両方
の電圧を印加して画質を調整する。

第19図はもう１つの実施例である。本実施例では、現
像ロールを磁性体とした磁性現像ロール92としたもので
ある。磁石93と磁性現像ロール92とが対向する所にキヤ
リア87とトナー88とから成る現像剤を吸着し、２つの磁
石93間にトナーを収容する。第16図で説明したと同様の
原理で磁性現像ロール92にトナーを付着せしめる。磁石
93は磁性現像ロール92の回転進行方向の一本のみでも良
い。トナーへの帯電荷付与のため、磁性現像ロール92と
磁石93との間に交流又は直流の電圧を印加すること、磁
性現像ロール表面をFe₃O₄や樹脂コート処理したり、表
面を凹凸とすることは有効な手段である。また、本方式
の現像器構成において、キヤリアの平均粒径を50μｍ以
下と小さくした場合には、第18図のごとく、現像ロール
92の周回面ほぼ全域にわたり現像剤を搬送回動せしめて
現像することが可能である。

以上の現像器による現像が終ると、ドラム上のトナー
は記録紙に転写されるが、このために転写器14は従来と
同様直流コロナ帯電器を用い、更に転写後ドラムからの
用紙分離を良くするため、交流コロナ帯電器をも用い
る。しかしドラム直径が50mm以下のときはこれを省略で
きる。

転写後、ドラム表面の残留するトナーをクリーナ15に
て除去する。小型化のためにはゴムブレードによる方法
が好ましい。残留トナーを除去した後、残留電荷を消去
する消去ランプ16としては、従来の蛍光ランプやタング
ステンランプは大型となり好ましくない。適したものと
しては２色以上のLEDを交互に配列したものである。例
えば、緑色と赤色のLEDを交互に一列線上に配列し、ド
ラム面上では少くともこれら２色の光が略均等に合成照
射する様に設定する。そのためにはLED列からドラム面
までの距離を一定以上とり、光照射効率を上げるため、
フレキシブル光導伝繊維束や光ガイド板などを用いるの
が良い。２色以上のLEDを用いる理由は感光体の光疲労
を防止するためである。実験によれば、緑色や赤色一色
のLEDにより感光体ドラムを長期間使用したときに生ず
る残留電圧の増大が２色の光を合成使用したときには半
減する。

記録紙上に転写した複数色トナー像は最終的に定着し
なければならない。定着は熱ロールを用いるか、光フラ
ツシユ定着が好ましい。熱ロールの場合、ロールを駆動
するモータは用紙搬送ベルト13、感光ドラム1,17,18を
駆動するものとは独立させることが望ましい。その理由
は、同一であると用紙やドラムの回転変動の原因になる
からである。フラツシユ定着の場合はロールを必要とし
ないので一層好ましい。この場合、カラートナーは光を
吸収しやすいものとする必要がある。

以上のようにして目的とする複数色のカラー像が得ら
れるが、ここでカラー像を送られてくる情報に対し正し
い色再現し、プリンタや情報源に障害が発生しても、無
駄なくまた情報を遺失することなく記録するための信号
処理回路についてのべる。

第20図は計算機より送られてくるカラー情報をオンラ
インで記録する場合のシステム概略構成図である。計算
機94からの青（Ｂ），緑（Ｇ）赤（Ｒ）の各色信号はバ
ツフアメモリ95に貯えられ、記録装置（以下プリンタと
いう）96からのタイミング信号を受け、順次プリンタ96
へ掃き出され記録される。このとき、３色間の色補正や
中間調記録のための信号変換処理部（図示せず）を経て
プリンタ96のレーザ光を変調する。このようなシステム
において今プリント中に障害が発生した場合、その障害
検知信号でもつて計算機からの情報伝送を停止し、障害
が回復した時点で再び伝送を始めることになるが、プリ
ンタによる記録は初めからやり直すことになる。即ち用
紙がカツト紙の場合は新しい紙が送紙され、連続紙の場
合には新しい頁からプリントし直すことになる。そうす
るとメモリが各色１頁分しか用意されていないと情報が
消去することになる。情報が消失しないための最低のメ
モリ容量は、３ドラムの場合次のようになる。まず第１
のドラム１に記録するためのメモリSYの容量は第１ドラ
ム記録開始から、第３ドラム18による１頁分の記録が終
了するまでにメモリSYには次々と情報が送られ記録紙へ
転写されているから、それらの全情報に相当するメモリ
が必要である。これは第１ドラムから第３ドラムの間の
距離が長い程大きくなる。同様にメモリSMは１頁分に加
えて第２ドラムと第３ドラム間距離に相当する頁分のメ
モリを必要とする。メモリSCは一頁分でよい。このよう
に連続的に高速記録する場合には上述のようなメモリ容
量を用意しなければならない。もしメモリが各色１頁分
として障害時にも情報の損失を生じないようにしようと
すれば、各色１頁分の記録が全部終了するまでは次の頁
の情報を計算機から送れないので、実効記録速度が低下
する。このようにドラム間の距離が増大することはメモ
リ容量を大きくしたり、実効速度の低下をきたすので、
前述した種々の改善策による小型化は極めて大きな効果
をもつ。

以上に述べた第１図の実施例は感光体ドラムが３個で
あるとしたが、これは２〜４個のものであつても本発明
は同様に適用できる。

第21図は本発明の記録装置の別の実施例の全体図であ
つて、書き込み用としてLEDアレイ光源102を用い、この
アレイの各発光素子を順次発光させてドラム上を走査す
るビームを作る。従つてポリゴンミラー等は不要でレー
ザのように長い光路も不必要となり、光学系を小型化で
きる。更に感光体ドラム径も30〜60mmと小型化でき、全
体としてコンパクト化が可能なものである。なお第21図
では第１図と異なり、記録紙８をドラム上方で走行され
る点が大きく変つている。しかしレーザとLEDアレイと
では、記録する書画信号の処理の仕方は大きく異なるこ
とはなく、第２図，第4,5図で説明した方法のうち、ビ
ームデイテクタ信号BDYの代りに水平走査線のくり返し
周期（LEDアレイの走査周期）を決定するための周期パ
ルスを用い、これを基準に３ケのLEDの水平方向の記録
タイミングをとるようにすれば良い。他の信号処理やド
ラム、用紙駆動のタイミングは第１図の場合と同様であ
る。

次に第21図の実施例の動作を述べる。記録紙８は用紙
トレイ97、給紙ロール98を経て、３ケのドラムの上方
を、ドラムの回転と同期して走行する。このとき転写器
14の作用で感光体ドラム上に形成されたトナーが記録紙
８に転写される。記録紙８に３色のトナー像を転写した
後定着器19のヒートロールを介して定着しプリントトレ
イ20に、カラープリントした記録紙８を排出する。感光
体上へのトナー像の形成は第１図に説明したと同様のプ
ロセスで行われる。即ち帯電器２にて感光体１を均一に
帯電し、次にアレイ光源102の点滅像をアレイレンズ101
を通しドラム上に結像する。これによりドラム表面には
電荷潜像が形成される。続いてこの電荷潜像を現像器７
にて現像しトナー像を作る。現像器７は現像剤搬送ロー
ル100、現像ロール99から成る。記録紙８にトナー像を
転写した後、感光体上に残留する電荷は消去ランプ16に
て除去され残留トナー像はクリーニングブレード103に
て取除かれ、排トナー容器104に落下捕集される。この
一連のプロセスが各ドラム毎に第4,5図で説明したと同
様のタイミングにより行われる。

かかる構成によると、３ケのドラム間が20cm前後と小
型にできるので、記録紙走行機構も極めて簡単である。
第22図にその実施例を示す。第22図は記録紙８をドラム
上方に沿つて移動，分離せしめる方法を示す。感光体ド
ラム１の端部には分離ベルト105が張つてあり、記録紙
８の側端部をこの分離ベルト105に沿つて走行せしめド
ラム１上への記録紙８導入、ドラム１からの分離を行つ
ている。このような機構によつた記録紙の走行時に、２
個のドラム間で記録紙８のたるみができないようになつ
ている。また、感光体ドラム１の端部には分離ベルトが
設置してあり、この上を記録紙８が走行するが、ドラム
１を軸に取り付けるためのドラムフランジ106の直径を
感光ドラム１のそれより大きくし、記録紙８の横方向へ
のずれを規制するガイドとなるようにしておく。ドラム
フランジの径をこのように大きくできないときには、ド
ラム間に記録紙の横方向へのずれを規制する規制板を設
けても良い。このようにして紙の走行を正しく保つた上
で第4,5図で説明した信号および各部の駆動を制御する
ことで、位置ずれのないカラー像が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カラー電子写真記録装置の各感光体
の径を30〜80mmにすると共に記録障害発生時に計算機か
らのデータ再送を不要とするメモリ容量を必要最低限の
容量にしたため、装置の小型化，低コスト化と、印刷速
度の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録装置の一実施例を示す全体構成
図、第２図は感光体水平走査制御タイミングの説明図、
第３図はビームデイテクタの実施例を示す図、第４図は
記録動作の各種制御タイミングの説明図、第５図は第２
図及び第４図の制御を行う制御部の実施例を示す図、第
６図〜第９図は複数個の感光体ドラムを走査するための
光学系の実施例を示す図、第10図はその駆動モータを内
蔵した感光体ドラムの実施例を示す図、第11図〜第15図
は記録紙送り機構の実施例を示す図、第16図〜第19図は
現像器の実施例を示す図、第20図は本記録装置へ送られ
る情報の処理方法の説明図、第21図は本発明の記録装置
の別の実施例を示す全体構成図、第22図は第21図の実施
例に於る紙送り機構の詳細を示す図である。 1,17,18……感光体ドラム、２……帯電器、3Y,3M,3C…
…レーザビーム、４……ポリゴンミラー、７……現像
器、８……記録紙、13……搬送ベルト、14……転写器、
22……ミラー、23……光ガイド板、24……光フアイバ、
25……ホトダイオード、27〜29……カウンタ、39〜41…
…カウンタ、50……カツプリングレンズ、54……シリン
ドリカルレンズ、48Y,48M,48C……レーザユニツト、52
……集光ミラーアセンブラ、55……光導伝板、59……ピ
ラミダルミラー、55……光導伝板、59……ピラミダルミ
ラー、66,600……モータ、13A……スプロケツト付搬送
ベルト、13C……ピン付搬送ベルト、13D……段付搬送ベ
ルト、101……アレイレンズ、102……アレイ光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｂ (72)発明者小林信也日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭58−50558（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−67559（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−38966（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色の各色対応に設けられた回転する円
筒状感光体の感光面を各色信号により変調された光でも
って走査して各色対応のトナー像を夫々対応する円筒状
感光体の感光面に形成する光学手段と、該光学手段の各
色対応の光を変調するための各色信号を各色対応に蓄え
るメモリと、前記各色のトナー像が各色順にその表面に
転写されることによってカラー像が形成される記録体を
前記複数の感光体の感光面に順に接するように搬送する
搬送手段とを備えるカラー電子写真記録装置において、
前記各円筒状感光体の直径を30〜80mmにすると共に、前
記メモリの各色用のメモリ容量として、少なくとも、前
記記録体の１頁分のデータ量に加えて、該記録体の搬送
方向に対して当該色のトナー像を形成する円筒状感光体
から当該最終色のトナー像が形成される円筒状感光体ま
での距離に相当する頁分のデータ量を格納するメモリ容
量を用意したことを特徴とするカラー電子写真記録装
置。