JP2952497B2 - 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、電子写真方式によりベルト状像形成体上に
トナー像を形成し、転写材上に転写して画像を得るよう
にしたカラー画像形成装置に関する。

〔発明の背景〕

電子写真法を用いてカラー画像を得るには多くの方法
・装置が提案されている。例えば特開昭61−100770号公
報に開示されているように、像担持体たる感光体ドラム
上に原稿像の分解色数に応じた潜像形成と現像を行い、
現像の都度転写ドラム上に転写して転写ドラム上に多色
像を形成したのち、記録紙上に転写してカラーコピーを
得る方法がある。この方法による装置は、感光体ドラム
の他に１枚分の画像をその周面上に転写できる大きさを
もった転写ドラムを設ける必要があり、装置は大型でか
つ複雑な構造となることは避けられない。

また例えば特開昭61−149972号公報に開示されている
ように、感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜
像形成と現像を行い、現像の都度転写材上に転写して多
色のカラーコピーを得る方法である。この方法にあって
は多色の画像を精度よく重ねることは困難で、良質のカ
ラーコピーを得ることはできない。

また感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜像
形成と、カラートナーによる現像を繰り返し、感光体ド
ラム上でカラートナー像を重ねたのち転写してカラー画
像を得る方法がある。この多色画像形成の基本プロセス
は本出願人による特開昭60−75850号、同60−76766号、
同60−95456号、同60−95458号、同60−158475号公報等
によって開示されている。

このような重ね合せによってカラー画像を得るように
した多色画像形成装置にあっては、感光体ドラムの周縁
に色の異ったカラートナーを収納した複数の現像器が配
置してあり、一般には感光体ドラムを複数回回転させ、
感光体ドラム上の潜像を現像してカラー画像を得るよう
にしている。

また像形成体については、上記に説明したようにドラ
ム周面に光導電体を塗布あるいは蒸着した感光体ドラム
とともに、光導電体を可撓性のベルト上に塗布あるいは
装着したベルト状像形成体も提案されている。ベルト状
像形成体（以後感光体ベルトともいう）は駆動ローラを
含む回動ローラ間に張架することで形状が決まるので、
空間を有効に利用してコンパクトの形状としたカラー画
像形成装置を構成する場合には有効である。また感光体
ベルトは小さな曲率に沿って走行することができるの
で、小径の回動ローラを用いこの曲率部分を利用して転
写材の分離を行うことで転写材の分離不良等を防止する
こともできる。

〔発明の目的〕

感光体ベルトを用いたカラー画像形成装置にあって
は、該感光体ベルトの周縁部に、帯電手段，像露光手
段，複数の現像器群からなる現像手段等の像形成手段が
設けられ、之等像形成手段が回動する感光体ベルトに一
定の間隔をもって対向することとなる。

感光体ベルトに対して像形成手段を一定間隔を保ちな
がら対向する手段としてバックアップローラを用いバッ
クアップローラにより対向させる方法がとられている。
しかしバックアップローラを用いたときは像形成手段に
対応した数のバックアップローラを配設することの多く
のローラが必要となる。またローラ数が多いときには前
記の回動ローラとの平行度を保つことも困難となる。ま
た特開昭57−34576号公報に開示されているようにガイ
ド部材上の感光体ベルトに対向させる装置の提案がある
がかかる装置によって間隔を維持することは困難であ
る。

ドラム状感光体の場合には、像形成手段である現像器
についてみると、間隙保持部材として回動するコロを現
像ローラと同軸に設け、現像器をドラム状感光体に押圧
することがなされている。しかし感光体ベルトに対して
同様に間隙保持部材として回動するコロを用い、コロを
感光体ベルトに当接させるときは、感光体ベルトの回転
時の負荷を増大させ、スリップ等の原因となって好まし
くない。

本発明は、徒らに回動する感光体ベルトに負荷を増加
することがなく、像形成手段が感光体ベルトと精度良く
設定間隙をもって対向し、良好な画像が得られるような
感光体ベルトを用いたカラー画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的は、複数本のローラ間の張架し、支持体に摺
接して回動するベルト状像形成体と、該ベルト状像形成
体に対向する複数の像形成手段を有するカラー画像形成
装置において、前記支持体は、前記ベルト状像形成体を
摺擦させる面側に曲率を有するものであり、且つ前記像
形成手段に対向する位置に弾性部材を介して設けた前記
支持体の曲率半径より小さい曲率半径を有する可動部材
を固定配置し、前記可動部材は前記ベルト状像形成体を
直接押圧すると共に、該ベルト状像形成体の幅方向の外
側では前記像形成手段に設けた間隙保持部材に対して直
接押圧して当接してい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。ここで像形成手段として
は、帯電器，露光装置，現像器があげられる。

〔実施例〕

本発明のカラー画像形成装置の一実施例を第１図ない
し第６図に示す。

第１図において、１はベルト状像形成体たる可撓性の
感光体ベルトで、該感光体ベルト１は回動ローラ２およ
び３の間に張架されていて回動ローラ２の駆動により時
計方向に搬送される。

４は前記感光体ベルト１に内接するよう装置本体に固
定した支持体すなわちガイド部材であって、前記感光体
ベルト１はテンションローラ５の上方への力学的作用に
よって緊張状態とされることによりその内周面を前記ガ
イド部材４に摺擦させる。

従って前記感光体ベルト１の外周面の感光体は搬送中
にも常に前記ガイド部材４の表面に対し一定の関係位置
に保たれ、安定した画像形成面を構成することを可能と
している。

６は帯電手段たるスコロトロン帯電器、７は像露光手
段たるレーザ書込み系ユニット、８ないし11はそれぞれ
特定色の現像剤を収容した複数の現像手段すなわち現像
器であって、これ等の各像形成手段はガイド部材４を背
面にした前記感光体ベルト１の外周面に対向して配設さ
れる。

前記レーザ書込み系ユニット７には図示の光学系のも
のの他に、発光部と収束性光伝送体を一体とした光学系
等も使用される。

前記各現像器8,9,10,11は例えばイエロー，マゼン
タ，シアン，黒色の各現像剤をそれぞれ収容するもので
前記感光体ベルト１と所定の間隙を保つ各現像スリーブ
8A,9A,10A,11Aを備え、感光体ベルト１上の潜像を非接
触現像法により顕像化する機能を有している。この非接
触現像は接触現像と異なり、感光体ベルトの移動を妨げ
ない長所を有する。

12は転写器、12Aは除電バー、13はクリーニング装置
で該クリーニング装置13のブレード13Aとトナー搬送ロ
ーラ13Bは画像形成中には感光体ベルト１の表面より離
間した位置に保たれ画像転写後のクリーニング時のみ図
示の如く感光体ベルト１の表面に圧接される。

前記カラー画像形成装置によるカラー画像形成のプロ
セスは次のようにして行われる。

まず本実施例による多色像の形成は、第２図の像形成
システムに従って遂行される。即ちオリジナル画像を撮
像素子が走査するカラー画像データ入力部（第２図
（イ））で得られたデータを、画像データ処理部（第２
図（ロ））で演算処理して画像データを作成し、これは
一旦画像メモリ（第２図（ハ））に格納される。次いで
該画像メモリは、記録時とり出されて記録部（第２図
（ニ））である例えば第１図の実施例で示したカラー画
像形成装置へと入力される。

すなわち前記プリンタとは別体の画像読取装置から出
力される色信号が前記レーザ書込み系ユニット７に入力
されると、レーザ書込み系ユニット７においては半導体
レーザ（図示せず）で発生されたレーザビームは駆動モ
ータ7Aにより回転されるポリゴンミラー7Bにより回転走
査され、ｆθレンズ7Cを経てミラー7Dおよび7Eにより光
路を曲げられて、予め帯電手段たる帯電器６によって電
荷を付与された感光体ベルト１の周面上に投射され輝線
を形成する。

一方では走査が開始されるとビームがインデックスセ
ンサによって検知され、第１の色信号によるビームの変
調が開始され、変調されたビームが前記感光体ベルト１
の周面上を走査する。従ってレーザビームによる主走査
と感光体ベルト１の搬送による副走査により感光体ベル
ト１の周面上に第１の色に対応する潜像が形成されて行
く。この潜像は現像手段の内イエロー（Ｙ）のトナー
（顕像媒体）の装填された現像器８により現像されて、
ドラム表面にトナー像が形成される。得られたトナー像
はドラム面に保持されたまま感光体ベルト１の周面より
引き離されている清掃手段たるクリーニング装置13の下
を通過し、つぎのコピーサイクルに入る。

すなわち、前記感光体ベルト１は前記帯電器６により
再び帯電され、次いで信号処理部から出力された第２の
色信号が前記書込み系ユニット７に入力され、前述した
第１の色信号の場合と同様にしてドラム表面への書込み
が行われ潜像が形成される。潜像は第２の色としてマゼ
ンタ（Ｍ）のトナーを装填した現像器９によって現像さ
れる。

このマゼンタ（Ｍ）のトナー像はすでに形成されてい
る前述のイエロー（Ｙ）のトナー像の存在下に形成され
る。

10はシアン（Ｃ）のトナーを有する現像器で、信号処
理部で発生される制御信号に基づいてドラム表面にシア
ン（Ｃ）のトナー像を形成する。

さらに11は黒色のトナーを有する現像器であって、同
様の処理によりベルト表面に黒色のトナー像を重ね合わ
せて形成する。これ等各現像器8,9,10および11の各スリ
ーブには直流あるいはさらに交流のバイアスが印加さ
れ、顕像手段である２成分現像剤によるジャンピング現
像が行われ、基体が接地された感光体ベルト１には非接
触で現像が行われるようになっている。なお現像として
は、一成分現像剤を用いた非接触現像を用いることもで
きる。

かくして感光体ベルト１の周面上に形成されたカラー
のトナー画像は、転写部において給紙カセット14より給
紙ガイド15を経て送られてきた転写材に転写される。

すなわち、給紙カセット14に収容された転写材は給紙
ローラ16の回転によって最上層の一枚が搬出されてタイ
ミングローラ17を介し感光体ベルト１上の像形成とタイ
ミングを合わせて転写器12へと供給される。

画像の転写・除電を受けた転写材は、前記回動ローラ
２に沿って急に方向転換をする感光体ベルト１より確実
に分離して上方に向かい、定着ローラ18によって画像を
溶着したのち排紙ローラ19を経てトレイ20上に排出され
る。

一方、転写材への転写を終えた感光体ベルト１はさら
に搬送を続けてブレード13Aとトナー搬送ローラ13Bを圧
接状態とした前記クリーニング装置13において残留した
トナーの除去を行いその終了をまって再び前記ブレード
13Aを引き離し、それより少し後にトナー供給ローラ13B
がブレード13Aの先端部に堆積したトナーをならした後
に、トナー供給ローラ13Bを引き離し新たな画像形成の
プロセスに入る。

前記ガイド部材４は、感光体ベルト１を摺接させる搬
送面を比較的大きな曲率半径Ｒによる一つの曲面とし、
さらに該曲面の前記各像形成手段を対向させる部分に前
記曲率半径Ｒより小さい曲率半径ｒをもつ複数の可動部
材4Aを突出可能の状態に保持している。

前記各可動部材4Aは、ガイド部材４の溝部に対し例え
ばモルトプレンの如き弾性部材4Bを介在して係合されて
いて、該弾性部材4Bの適度の弾力により感光体ベルト１
を外側に押圧して緊張状態とさせている。

前記可動部材4Aは各現像器の現像スリーブ8A,9A,10A,
11Aならびに帯電器６とレーザ光学系ユニット７の露光
部を対向させる各部分に合わせて６箇所設けられてい
る。

従って感光体ベルト１はガイド部材４に対し前記可動
部材4Aの各頂部においてのみ接触することとなり、均等
な圧接力による確実な摺擦状態が保たれる。その結果、
各像形成手段の対向する感光体ベルト１の感光面は常に
所定の位置に正しく設定され搬送に際しても摩擦抵抗の
低減効果により所定の速度をもって円滑に搬送されるこ
ととなる。

一方各現像器においては、後述の間隙保持部材に対す
る前記可動部材4Aの圧接によって現像スリーブと感光体
ベルト１の感光面との関係位置が規制され、その結果適
正な間隙をもった現像領域が形成されて前述の非接触現
像が行われる。

各現像器の構造と機能につき現像器９の場合を例とし
て説明する。

第３図は現像器９の細部を、また第４図はその矢示AA
断面を示したものである。

図において9Aはマグネットローラを内包する現像スリ
ーブ、9Bはその回転軸で現像スリーブ9Aは回転軸9B軸端
の歯車9Cを介して装置本体の動力系により感光体ベルト
１と同一の搬送方向すなわち第３図における反時計方向
に駆動回転される。

90Aは剛性とさらに磁性を有する薄層形成部材で現像
スリーブ9Aに対し現像剤が介在しない状態で所定の荷重
をもって圧接される。90Bおよび90Cはスクリュー構造を
もち、互いに逆方向に現像剤を搬送循環させる一対のト
ナー搬送スクリューであってトナーとキャリアを充分撹
拌混合した上現像剤として現像スリーブ9Aに送る作用を
するものである。

前記トナー搬送スクリュー90Bと前記トナー搬送スク
リュー90Cは互いに相反する方向に回転する撹拌部材を
兼ねる部材であってトナー搬送スクリュー90Bの推力に
よって奥側に搬送されたトナーとキャリアは、トナー搬
送スクリュー90C側に移りその推力によって図面の手前
側に搬送され、その間におけるトナーとキャリアとの混
合作用によって摩擦帯電がなされた均質な現像剤とさ
れ、現像スリーブ9A周面上に層状に付着する。

現像スリーブ9Aの周面上に付着して薄層をなしたこの
現像剤層は現像領域において時計方向に搬送する感光体
ベルト１の周面上の潜像を前述した現像間隔を距てて非
接触で反転現像しトナー像を形成する。

この非接触現像時には図示しない電源から直流成分に
加え交流成分を含む現像バイアスが前記現像スリーブ9A
に印加され、その結果現像スリーブ9A上に現像剤中のト
ナーのみが選択的に前記潜像の面に移行して付着され
る。

トナー成分を消費した現像剤はキャリア比率が高くな
って現像スリーブ9Aによって搬送されてスクレーパ90D
により剥離回収され、再びトナー比率の高い現像剤を混
合される。

前記現像器９は現像容器91の前後の側面上部に間隙保
持部材として現像スリーブ9Aに対し所定の高さをもつ突
当て部91Aを形成していて、現像器９の装置本体への取
付状態においてその各突当て部91Aは前記可動部材4Aの
圧接を受ける位置に置かれる。その結果現像スリーブ9A
と感光体ベルト１の感光面との間隙が所定の値に正しく
設定されることとなる。

また帯電器６および像露光手段に関しても前記各現像
器の現像スリーブと同様にそれぞれの対向する可動部材
4Aの圧接によって感光体ベルト１感光面との間隙が所定
の値に設定される。

第５図（Ａ）において6Aは帯電器６のバックプレー
ト、6Bは該バックプレート6Aの両端に取付けた各電極ブ
ロック、W₁は前記電極ブロック6Bの間に張設した電極用
のワイヤである。W₂は、グリッドである。

前記各電極ブロック6Bには間隙保持部材として前記ワ
イヤW₁に対し所定の高さをもった各突起6Cが一体に形成
され、帯電器６は該各突起6Cが感光体ベルト１外側にお
いて前記ガイド部材４の可動部材4Aの圧接を受けること
によって感光体ベルト１の感光面に対する正確な位置に
設定される。

さらに第５図（Ｂ）は像露光手段としてレーザ光学系
に代わる収束性光伝送体を有する光学系70を示したもの
で収束性光伝送体70AとLED等の発光部70Bを一体とした
光学系から成り、該発光部70Bはケーシングの両端部に
間隙保持部材として所定の高さをもった突起70Cを一体
に形成していて、その取付位置において前記ガイド部材
４の可動部材4Aの圧接を受け、それによって感光体ベル
ト１の感光面に対し像露光により正確な結像の得られる
間隙が形成される。

第４図では現像容器91と感光体ベルトを含むガイド部
材４とを別体として構成し、各々を独立に着脱自在に構
成しているが感光体と現像器とを含むプロセス部を一体
化して着脱自在に構成することもできる。

なお、本実施例においては感光体ベルトの４回転によ
ってカラー画像を形成する装置について説明したが、本
発明は第６図に示すような感光体ベルト501の１回転に
よってフルカラー画像を得る画像形成装置に対しても適
用することが出来る。

かかる画像形成装置には各色のトナーを収容する複数
の現像器130,230,330,430に並列してそれぞれの色に対
応する潜像を形成するための複数の帯電器110,210,310,
410と複数の像露光装置120,220,320,420が配置されるの
で、ガイド部材504には現像器130,230,330,430に対応す
る４箇所の可動部材504Aと帯電器110,210,310,410と像
露光装置120,220,320,420の各組合わせに対応する４箇
所の可動部材504Bの合わせて８箇所の可動部材が設けら
れ、先の実施例における場合と同様の各間隙保持部材に
対する圧接作用によって各像形成手段に対応する感光体
ベルトの感光面の位置設定がなされる。

〔発明の効果〕

本発明は、画像形成装置に使用される可撓性のベルト
状像形成体を、所定の位置に正確に設定した上安定した
速度をもって搬送することを可能としたもので、それに
よって各像形成手段の性能が充分に発揮されて常に高品
質のカラー画像の得られるコンパクトなカラー画像形成
装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第６図は本発明のカラー画像形成装置の断
面図、第２図は像形成システムを示すブロック図、第３
図および第４図は現像器の各断面図、第５図（Ａ）およ
び（Ｂ）は帯電器および像露光光学系の各断面図。 １……感光体ベルト、４……ガイド部材 4A……可動部材、4B……弾性部材 ６……帯電器 ７……レーザ書込み系ユニット 8,9,10,11……現像器 8A,9A,10A,11A……現像スリーブ 90A……薄層形成部材 90B,90C……トナー搬送スクリュー 90D……スクレーパ、91……現像容器 91A……突当て部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−151561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本のローラ間に張架し、支持体に摺接
   して回動するベルト状像形成体と、該ベルト状像形成体
   に対向する複数の像形成手段を有するカラー画像形成装
   置において、 前記支持体は、前記ベルト状像形成体を摺擦させる面側
   に曲率を有するものであり、且つ前記像形成手段に対向
   する位置に弾性部材を介して設けた前記支持体の曲率半
   径より小さい曲率半径を有する可動部材を固定配置し、 前記可動部材は前記ベルト状像形成体を直接押圧すると
   共に、該ベルト状像形成体の幅方向の外側では前記像形
   成手段に設けた間隙保持部材に対して直接押圧して当接
   していることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】前記像形成手段は、帯電器、露光装置、現
   像器の何れかであることを特徴とする請求項１記載のカ
   ラー画像形成装置。