JP3358043B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドラム状の像形成体の
周面に複数の帯電、像露光並びに現像手段を配置して像
形成体の一回転中にトナーを像形成体上に重ね合わせて
カラーのトナー像を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中
間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
中間転写体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
が一つだけで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】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる画像形
成装置は多くの機材を配置する関係から、径の大きな感
光体ドラムを必要として装置が大型化し、また一方では
構造が複雑になってメンテナンスの作業性が悪くなる等
の問題がある。

【０００５】この対策の一つとして感光体ドラムの基体
を透明の円筒部材に形成し、像露光手段をその内側に配
置してドラム外周の感光層に対し基体を透して像露光を
行うように構成することによって感光体を小型化しかつ
構成を簡素化した装置が提案されている。

【０００６】前記の透明の円筒部材には光学ガラスある
いは透明アクリル樹脂材が使用されるが、何れの材料が
使用される場合でも像露光の結像光学系の関係から厚さ
に制約があって破損や変型に対する強度を充分にとるこ
とが出来ないのでしかるべき補強措置が必要となる。

【０００７】図６は従来とられている感光体ドラム１０
の基体の補強方法を示したもので、ドラム基体はその両
側端にフランジ部材１０Ａおよび１０Ｂを内嵌して一体
として補強し、さらにドラム基体に当接する現像器１３
の現像スリーブ１３０の所定の現像間隙を設けるための
突当コロ１３０Ａの圧接力を前記の各フランジ部材によ
って受けるように構成してドラム基体に対し外力が加わ
らない構造としている。

【０００８】しかしながら感光体ドラムはドラム基体の
外周に感光層を設けているので感光層に像露光が結像さ
れる。又現像器は感光体と高精度の間隙維持が必要とさ
れている。このように感光体ドラムの基準となるのは外
径である。またドラム基体を樹脂材を用いて作成する場
合には本発明者らの提案による円筒状の型に重合性液状
材料を注入し回転と熱を加えて重合を行ない成型する遠
心重合法によってドラム基体の形成がなされるため、外
径精度は極めて高いものの内径精度に劣り、そのため前
記の各フランジ部材を軸心を高精度に合致して一体とす
るのがむずかしく、そのためフランジ部材を図示の如く
軸受して回動した場合、ドラム基体が偏心作動を起こす
おそれがある。

【０００９】又、ガラス管等のドラムの外側を切削によ
り高精度に保つことは容易であるが、内部の切削は困難
であり同様の問題がある。

【００１０】本発明はこの点を解決して改良した結果、
感光体ドラムの透明基体を変形や偏心を生ずることなく
補強し、それによって高画質の像形成を可能とするカラ
ー画像形成装置の提供を目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ドラム状の
像形成体の周面に、それぞれ複数の帯電手段、像露光手
段および現像手段を配設し、前記像形成体の一回転中に
帯電、像露光および現像を繰り返して像形成体上にトナ
ー像を重ね合わせて形成後、前記トナー像を転写材に一
括して転写するカラー画像形成装置において、前記像形
成体は透明基体から成る円筒状部材であって内部に前記
像露光手段を配置し、両側端に補強用円筒部材を外嵌に
より一体とし、前記補強用円筒部材は金属あるいはプラ
スチックにより形成され、前記透明基体に対し圧入ある
いは接着により固定され、前記補強用円筒部材は、嵌合
部と前記嵌合部の内側に同心状の円筒部を有し、前記嵌
合部が前記透明基体の基体に外嵌し、前記円筒部が基体
の内周に挿入され接着剤により固定されていることを特
徴とするカラー画像形成装置によって達成される。

【００１２】

【実施例】本発明のカラー画像形成装置の構成とその作
用を図１によって説明する。

【００１３】10はドラム状の像形成体即ち感光体ドラム
で、光学ガラス若しくは透明アクリル樹脂等の透明部材
によって形成される基体の外周に透明導電層と電荷発生
層、電荷移動層とからなる有機感光層（ＯＰＣ）を順次
塗布したもので、接地した状態で時計方向に駆動回転さ
れる。

【００１４】本発明では、画像露光用の露光ビームの結
像点である感光体ドラムの光導電体層において、光導電
体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対して適正なコ
ントラストを付与できる波長の露光光量を有していれば
よい。従って、本実施例における感光体ドラムの透明基
体の光透光率は、１００％である必要はなく、露光ビー
ムの透過時にある程度の光が吸収されるような特性があ
っても構わない。透光性基体の素材としては、ソーダガ
ラス、パイレックスガラス、ホウ珪酸ガラスや一般光学
部材などに使用されるフッ素、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの各種透光
性樹脂が使用可能である。また、透光性導電層として
は、インジウム、スズ、酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸
化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅やＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、
Ａｌ、などからなる透光性を維持した金属薄膜が用いら
れ、成膜法としては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、各
種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法、浸漬塗工法、スプ
レー塗布法などが利用される。また、光導電体層として
は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）合金感光層、ア
モルファスセレン合金感光層や、各種有機感光層（ＯＰ
Ｃ）が使用可能である。

【００１５】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。

【００１６】12は像露光手段である露光光学系で、感光
体ドラム10の軸方向に配列したＬＥＤ，ＦＬ，ＥＬ，Ｐ
Ｌ等の発光素子と等倍結像系であるセルフォックレンズ
とから構成される。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
各々同一波長であり500〜900nmの範囲のものである。

【００１７】前記の各露光光学系12は何れも共通の柱状
の支持部材20に取り付けられ、かつ各露光光学系12
（Ｙ），12（Ｍ），12（Ｃ），12（Ｋ）等間隔に配置さ
れ、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は上記の発光素子以外にランプとＬＣＤ，ＬＩ
ＳＡ，ＰＬＺＴ等の光シャッタ部材を組み合わせたもの
とセルフォックレンズ等の結像レンズとから構成するこ
ともできる。

【００１８】13Ｙ，13Ｍ，13Ｃ，13Ｋはイエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）
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。

【００１９】前記の各現像器13は、前述した帯電器11に
よる帯電，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。

【００２０】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。

【００２１】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、Ｙ，Ｍ，Ｃ及び
Ｋ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。

【００２２】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タ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（Ｙ）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。

【００２３】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（Ｙ）において第１の色信号すなわ
ちイエロー（Ｙ）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イエロー（Ｙ）の画像に対応する静
電潜像を形成する。

【００２４】前記の潜像は現像器13（Ｙ）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の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が形成
される。

【００２５】次いで感光体ドラム10は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器11（Ｍ）の帯電作
用により電位を付与され、露光光学系12（Ｍ）の第２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行われ、現像器13（Ｍ）による非
接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー
像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わせて
形成される。

【００２６】同様のプロセスにより帯電器11（Ｃ）、露
光光学系12（Ｃ）および現像器13（Ｃ）によってさらに
第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、ま
た最後に帯電器11（Ｋ）、露光光学系12（Ｋ）および現
像器13（Ｋ）によって第４の色信号に対応する黒（Ｋ）
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。

【００２７】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上に転写され
る。

【００２８】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定着がなされた
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。

【００２９】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。

【００３０】前記の感光体ドラム１０は、帯電器１１、
現像器１３、クリーニング装置１９ならびにトナー収納
容器４０、廃トナー容器５０と共にプロセスカートリッ
ジ３０に収めて一体化されていて、ドラムの軸方向に平
行に装置本体に対し挿入し装着することにより、ドラム
の内側に本体側の支持する露光光学系１２を収容するよ
うになっている。

【００３１】図２および図３は図１におけるＡＡ断面を
示したもので、前記の感光体ドラム１０は外径が６０〜
２００ｍｍφの円筒状部材である透明基体の両側端にフ
ランジ部材１０Ａと１０Ｂあるいは１１０Ａと１１０Ｂ
を外嵌して一体とし、フランジ部材１０Ａあるいは１１
０Ａを軸受Ｂを介してカートリッジ３０内面に突設した
支持ピンＰに、またフランジ部材１０Ｂあるいは１１０
Ｂを装置本体の基板１００に支持した複数のローラ部材
Ｒにそれぞれ軸受されて回動自在に支持されている。

【００３２】一方、前記の露光光学系１２は前述した円
柱状の支持部材２０を介して基板１００に固定された上
でさらにカートリッジ３０の装置本体への装着によりそ
の先端部が前記の支持ピンＰによって支持されるように
なっている。

【００３３】前記の各フランジ部材は何れも感光体ドラ
ム１０の基体に対し、圧入によって外嵌、もしくは外嵌
した上で接着により固定して一体化される。

【００３４】図２は圧入によりまた図３は接着により固
定される各感光体ドラム１０の例を示したもので、その
嵌合部の構成はそれぞれ図４および図５に示される。

【００３５】感光体ドラム１０の基体は、使用する材料
の強度と像露光の結像系、例えばセルフォックレンズの
結像側の先端部と結像位置との間隔を考慮して、基体の
厚さｔは最小２ｍｍ、最大６ｍｍの範囲から選択され
る。

【００３６】一方、前記の各フランジ部材は基体の熱膨
張係数とフランジ部材の熱膨張係数が近似するよう金属
あるいは硬質プラスチック材が選択使用され、感光体ド
ラム１０の基体との固定方法に応じて嵌合部の厚さＴが
最小１ｍｍ、最大５ｍｍの範囲に設定される。

【００３７】図２および図４に示すフランジ部材１０Ａ
は嵌合部Ｍを補強用円筒部材としていて、その厚さＴが
１ｍｍないしそれを僅かに越える厚さに設定され、一方
内径Ｄ１は感光体ドラム１０の基体の外径ｄ１を圧入可
能とする径に切削等により高精度にかつ偏心がないよう
加工されている。

【００３８】前記フランジ部材１０Ａは、感光体ドラム
１０の基体の一方の側端面に圧入されると、前記の嵌合
部Ｍが強制的に拡張されてその弾性復元力により基体外
周面を均等に圧着する。その結果基体は真円度や真直度
を損なうことなくフランジ部材１０Ａを一体とすること
が出来る。

【００３９】前記の嵌合部Ｍと基体との嵌合長Ｌは圧入
作業の関係から最小４ｍｍ程度とし、それ以上はドラム
の径やフランジ部材１０Ａの材質を考慮して決定され
る。

【００４０】かくしてフランジ部材１０Ａと１０Ｂを一
体とした感光体ドラム１０は、各現像器１３の現像ロー
ラ１３０の軸端部に設けた突当部材１３０Ａの圧接位置
を図２に示す如く各フランジ部材の嵌合部の極く近くに
設定することにより、ドラムに変形や歪みを与えず従っ
てドラムと現像スリーブ１３０との位置関係を精度良く
保って、所定の現像間隙を構成しそれによって現像ムラ
のない非接触現像が実施される。

【００４１】一方、図３および図５に示すようにフラン
ジ部材１１０Ａは、嵌合部Ｍの内径Ｄ１が感光体ドラム
１０の基体の外径ｄ１を嵌合可能とする径に切削等によ
り高精度にかつ偏心がないよう加工され、一方嵌合部Ｍ
の厚さＴは使用する材料の強度に応じスペースの許され
る範囲で５ｍｍ程度迄と厚くされている。

【００４２】フランジ部材１１０Ａは、さらに前記の嵌
合部Ｍの内側に同心状の円筒部Ｎを設けていて、その外
周の径Ｄ２が感光体ドラム１０の基体の内周の径ｄ２と
の間に接着剤の充填に適した間隙を形成出来るように設
定されている。

【００４３】前記フランジ部材１１０Ａは、嵌合部Ｍが
感光体ドラム１０の基体に外嵌し、円筒部Ｎが予め接着
剤を塗布した基体の内周に挿入され接着剤の硬化により
固定される。その結果基体は何等外力を受けることなく
その真円度や真直度を保ってフランジ部材１１０Ａを一
体とすることが出来る。

【００４４】前記の嵌合部Ｍの嵌合長Ｌは、一般に使用
されるサイズの基体に対しては４０ｍｍ以下で充分であ
り、また円筒部Ｎは軸方向の長さが嵌合長Ｌよりさらに
長くすることにより、接着面積が広くとれさらに前述し
た現像スリーブ１３０の突当部材１３０Ａの圧接力を直
接受けることも可能となる。

【００４５】なお前記のフランジ部材１０Ｂおよび１１
０Ｂについても前述したフランジ部材１０Ａおよび１１
０Ａと同様の嵌合部の構成により感光体ドラム１０の基
体との一体化が行われる。

【００４６】なお、透明導電層や感光層は、基体表面の
全域に設けたりフランジの嵌合部を除いて設けられる。
特に透明導電層を導電性のフランジと接触させることで
感光体のアースを容易にとることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明により、感光体ドラムは透明基体
に変形や偏心を及ぼすおそれなく強固に補強されて、内
包する露光光学系あるいは外設する現像器系による高性
能な画像形成が可能となり、その結果コンパクトながら
高品質の画像の得られる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断面構成図。

【図２】圧入によりフランジ部材を一体とする感光体ド
ラムの断面図。

【図３】接着によりフランジ部材を一体とする感光体ド
ラムの断面図。

【図４】圧入の場合のフランジ部材とドラム基体の関係
を示す説明図。

【図５】接着の場合のフランジ部材とドラム基体の関係
を示す説明図。

【図６】従来例によりフランジ部材を一体とする感光体
ドラムの断面図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １０Ａ，１０Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ フランジ部材 １１ 帯電器 １２ 露光光学系 １３ 現像器 １４Ａ 転写器 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 １３０ 現像スリーブ １３０Ａ 突当部材 Ｍ 嵌合部 Ｎ 円筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−319782（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102583（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198071（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−216559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−240554（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175779（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−71858（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00 B41J 2/525 G03G 15/01

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドラム状の像形成体の周面に、それぞれ
   複数の帯電手段、像露光手段および現像手段を配設し、
   前記像形成体の一回転中に帯電、像露光および現像を繰
   り返して像形成体上にトナー像を重ね合わせて形成後、
   前記トナー像を転写材に一括して転写するカラー画像形
   成装置において、 前記像形成体は透明基体から成る円筒状部材であって内
   部に前記像露光手段を配置し、両側端に補強用円筒部材
   を外嵌により一体とし、 前記補強用円筒部材は金属あるいはプラスチックにより
   形成され、前記透明基体に対し圧入あるいは接着により
   固定され、 前記補強用円筒部材は、嵌合部と前記嵌合部の内側に同
   心状の円筒部を有し、前記嵌合部が前記透明基体の基体
   に外嵌し、前記円筒部が基体の内周に挿入され接着剤に
   より固定され 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】 前記透明基体はガラスあるいはプラスチ
   ックにより形成されてい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。
3. 【請求項３】 前記透明基体は厚さが２ないし６ｍｍ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。
4. 【請求項４】 前記補強用円筒部材の嵌合部は厚さが１
   ないし５ｍｍ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。
5. 【請求項５】 前記補強用円筒部材の嵌合部の嵌合長は
   ４ないし４０ｍｍで、円筒部は軸方向の長さが嵌合長よ
   りさらに長くす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。
6. 【請求項６】 前記補強用円筒部材は前記透明基体との
   嵌合部に近接して前記現像手段の備える所定の現像間隙
   を設けるための突当部材を円筒部の軸方向の長さが嵌合
   長よりさらに長い部分に当接させていることを特徴とす
   る請求項１記載のカラー画像形成装置。