JP3385492B2 - 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、主としてドラム状の像
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に示すように一部露光光がトナーＴから
反射して像形成体10の感光層10ｃに再入射し散乱するた
めにトナーの分光特性により形成される潜像が異なって
くるという問題点があった。 【０００７】また、像形成体10の内外の表面にトナー汚
れＴ1 が発生すると、像形成体10の内側のトナー汚れＴ
1 は像露光光の透過を妨げ潜像形成を不完全のものと
し、外側のトナー汚れＴ1 は像露光光を吸収しトナー像
のない場合でも像形成体の感度を低下させる結果、コピ
ー画像に濃度の低下、階調性の崩れ、にじみ等を発生さ
せるという問題点があった。これらの影響は、カラート
ナーが像露光に用いる波長により異なる分光透過率を有
することから、カラートナー毎に異なるという問題を有
している。 【０００８】本発明は上記問題点を解決して鮮明な画像
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。 【０００９】 【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、前記像形成体内部に設けられ
た像露光手段の露光光による像露光、現像手段による現
像を繰り返して前記像形成体上にトナー像を重ね合わせ
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、前記像露光手段の露光光の延長線上であ
って、かつ、前記像露光の位置に対向した前記像形成体
の表面側の空間部に前記露光光を吸収する吸光部材を設
けた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。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【実施例】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に実線で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トナー自身の透過率が大なるこ
とを示している。 【００１３】図７に示す特性から波長750nm以上の露光
光に対してはマゼンタトナー、イエロートナー及びシア
ントナーの反射率が60％以上であることが解る。また、
カーボンブラックを含む黒トナーでは破線で示すように
750nm以上の波長光に対して反射率は３％以下である
が、樹脂とマゼンタ、イエロー及びシアン顔料を混合し
て得られる（すなわち染料からなる）黒トナーの反射率
カーブは図７に一点鎖線で示すものになり、750nm以上
の波長光に対して60％以上の反射率を有するものとな
る。 【００１４】本発明では、露光光学系12の発光素子は、
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
ナー像に対して高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750nm
以上のものを使用し、黒い像の露光を最後に行うように
する。ただし、750nm以上の波長に対しても60％以上の
反射率を有する黒トナーを使用する場合は、黒色像の露
光は最初に行うことができるし、またどの順に行っても
よい。また、後述する露光光学系12に対向する感光体ド
ラム10の表面側に吸光部材を設けるようにした。このよ
うな構成と画像形成プロセスにしたので、先に形成され
たトナー像による反射を高くし、トナーの分光特性によ
る依存性を減らし、透過性を向上させて鮮明な画像を得
ることができる。 【００１５】（実施例１）本発明の実施例１の構成を図
１〜図５によって説明する。本実施例１は黒トナーに波
長750nm以上の光に対しても反射率の低いトナーを使用
する。 【００１６】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透明アクリル樹脂等の透明
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，電荷発生層と電荷移動層とからなる有機感
光層（ＯＰＣ）やａ-Si等10ｃを設けたものである。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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750〜800nmの範囲の
ものである。 【００２０】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
子以外にＬＣＤ，ＬＩＳＡ，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。 【００２１】13Ｙないし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。 【００２２】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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】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（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。 【００２６】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。 【００２７】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。 【００２８】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。 【００２９】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。 【００３０】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し直接反射することがない
のでにじみの発生がない状態で行われ、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、透明電導層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。 【００３１】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。 【００３２】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。 【００３３】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。 【００３４】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。 【００３５】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。 【００３６】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。 【００３７】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を内部から３点
支持した前述した基板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。 【００３８】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。 【００３９】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。 【００４０】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。 【００４１】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。 【００４２】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。 【００４３】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（外側）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。 【００４４】本実施例では前記のようにイエロー、マゼ
ンタ及びシアンのトナー像を形成した後、最後に黒色の
像を形成するようにしたので、露光光のトナーによる直
接反射が少なく、トナー像のまだ存在しない最初の像露
光の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。 【００４５】（実施例２）実施例２の基本構成は図１〜
図３に示す実施例１と同様であるが、黒トナーとして、
樹脂とイエロー，マゼンタ，シアンの顔料を混合してな
る波長750nm以上の露光光に対して反射率60％以上とな
るものを使用し、現像器13に配置順と、トナー像形成の
順序を、最初に黒（Ｋ）について行い、その後にイエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及シアン（Ｃ）のいずれかの
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12
Ｃ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−800Ｖ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
面で黒色処理又は黒色塗装が施されている。これによ
り、実施例１と同様感光体ドラム10を透過した露光光を
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、電極12Ｃによる露光部でのトナーを反発しトナー汚
れを防止することができる構成とした。 【００４６】（比較例）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、露光光に対
するトナーの反射率が60％より低くした条件とした場
合、例えば露光波長を750nmより低い可視領域のものに
変更した場合、図７に示すように一部露光光がトナーＴ
から反射して像形成体10の感光層10ｃに再入射し散乱す
るためにトナーの分光特性により形成される潜像が異な
ってくるという問題点が生じた。 【００４７】また、像形成体10の内外の表面にトナー汚
れＴ1が発生すると、像形成体10の内側のトナー汚れＴ1
は像露光光の透過を妨げ潜像形成を不完全のものとし、
外側のトナー汚れＴ1は像露光光を吸収しトナー像のな
い場合でも像形成体の感度を低下させる結果、コピー画
像に濃度の低下、階調性の崩れ、にじみ等を発生させる
という問題点が生じた。さらにこれらの影響は、カラー
トナーが像露光に用いる波長により異なる分光透過率を
有することから、カラートナー毎に異なるという問題を
有していた。 【００４８】 【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
の発光素子は、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
対して高い反射率を有する波長からなる光を発射するも
のを使用し、その光に対し反射率の低いトナー像を最後
に形成するようにし、露光部に対向した位置には露光光
を吸収する吸光部材を設けたので、露光時の不要光の散
乱を防止することが可能となり、また実施例２では前記
吸光部材を電極としトナー帯電と逆極性の電圧を印加す
る構成としたので、露光時の不要光の散乱を防止し、ト
ナー汚れを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】図１の装置の要部断面図である。 【図３】図１の装置のカートリッジの着脱形式を示す斜
視図である。 【図４】図１の装置の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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−225377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−20063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−172159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−239769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−109463（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139474（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−20053（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/04 - 15/04 120

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 像形成体に対し帯電手段による帯電、前
   記像形成体内部に設けられた像露光手段の露光光による
   像露光、現像手段による現像を繰り返して前記像形成体
   上にトナー像を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、前記像露光手段の露光光の延長線上であって、かつ、前
   記像露光の位置に対向した前記像形成体の表面側の空間
   部に前記露光光を吸収する吸光部材を設けた ことを特徴
   とするカラー画像形成装置。