JPH0495979A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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担持体上にト
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６１−１００７７
０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
聖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ある
。

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６０−７
６７６６号、同６０−９５４５６号、同６０−９５４５
８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。

また像担持体については、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
着したベルト状像担持体も提案されている。ベルト状像
担持体（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、２等像形成手段が回動する感光体ベルトに一定の間
隙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ンク
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
応した数のノゞツクアップローラを配設することで多く
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。

本発明は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にある
。また、複数個の現像手段を並列に配置することにより
各現像手段を共通化してコストの低減を目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的は、２つの回動ローラと、該２つの回動ローラ
間に配設された曲面をもつガイド手段と、該２つの回動
ローラ間に張架されかつ該ガイド手段の曲面と摺擦しつ
つ移動するベルト状像担持体と、ＮＳの磁極を特定の磁
極間角度で交互に配置された磁気ロールを内包し、かつ
、該ベルト状像担持体の周縁に対向して配設された複数
の現像手段と、を有するとともに、該ガイド手段の曲面
の曲率半径をＲ１該現像手段に対向する該ベルト状像担
持体の周長に沿った最大間隔をＬとし、該磁気ロールの
該磁極間角度をθ［ｒａｄ］とするとき、〈　θ であ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。

〔実施例〕 本発明のカラー画像形成装置の一実施例を第１図乃至第
４図に示す。

第１図において、ベルト状像担持体たる可撓性の感光体
ベルトｌは回動ローラ２および３の間に架設されていて
回動ローラ２の駆動により時計方向に搬送される。

ガイド部材４は前記感光体ベルトｌに内接するよう装置
本体に固定されており、また、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。

前記ガイド部材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、帯電手段たるスコロトロン帯電器６、
像露光手段たるレーザ書込み系ユニット７、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
８〜１１の各像形成手段が配設されている。

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ｌと所定の間隙を保つ各現像スリー
ブ８Ａ、９Ａ、１０Ａ、ＩＩＡを備え、感光体ベルｌ−
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。

また、感光体ベルト１の周面には、転写器１２゜除電バ
ー１２Ａ１クリーニング装置１３か配設されている。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。即ちオリうナル画像を撮像
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−星画
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。

副走査方向に関しては、感光体ベルト１の特定位置に対
応したベルトインデックス（図示せず）を検出して、あ
るいは、プリント指令信号を受け、この検出あるいは指
令信号を基準にして画像信号による半導体レーザの変調
が開始され主走査線が決定される。一方走査が開始され
ると、主走査方向に関しては、レーザビームかインデッ
クスセンサによって検知され、＄１の色信号による半導
体ビームの変調が開始され、変調されたレーザビームが
前記感光体ベルｌ−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ｌの周面上に第１の色に対応す
る潜像が形成される。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ｌの周面より引き離されている清掃手段たるクリニン
グ装置１３の下を通過し、っぎのコピーサイクルに入る
。

すなわち、前記感光体ベルトｌ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方された第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
。

同様にして、第３の色信号により形成された潜像をシア
ン（Ｃ）のトナーを有する現像器１０で現像しシアン（
Ｃ）トナー像が形成され、さらに、Ｍ４の色信号により
形成された潜像を黒色のトナーを収容する現像器１１で
現像し感光体ベルトＩ上に黒色トナー像を重ね合わせて
、カラートナー画像が感光体ベルト１上に形成される。

これ等各現像器８〜１１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ｌ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、−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ｌ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搬送ローラ１３Ｂを引き離し新
たな画像形成のプロセスに入る。

第３図は本発明にかかわる各像形成手段の感光体ベルト
ｌに対する関係位置の設定を示すもので、帯電手段に関
しては矢示ＡＡ断面をもってその要部を第３図（Ａ）に
、また現像手段に関しては矢示ＢＢ断面をもってその要
部を第３図ＣＢ）に、さらに像露光手段に関してはレー
ザ光学系に代わり収束性光伝送体を有する光学系を同様
の断面をもって第３図（Ｃ）に示す。

第３図（Ａ）において、帯電器６のバックプレート６Ａ
の両端に電極ブロック６Ｂが取付けられ、また、前記電
極ブロック６Ｂの間に電極用のワイヤＷ１が張設され、
グリッドＷ２が設けられている。

前記各電極ブロック６Ｂには突当部材として所定の高さ
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外偏において前記ガイド部材
４に圧接するよう板バネ等の弾性部材６Ｄによって付勢
されている。

従って、前記電極用ワイヤＷ１やグリッドＷ２は感光体
ベルトｉの周面に対し常に一定の間隔を保って位置し、
感光体を所定の電位に確実に帯電することが出来る。

また、第３図（Ｂ）において突当部材たる突当コロ９Ｂ
は、現像器９の現像スリーブ９Ａの回転軸９ｃに回動自
由に軸受は支持されている。

前記突当コロ９Ｂは、前記ガイド部材４に圧接された場
合、現像スリーブ９Ａの周面が感光体ベルト１の外周面
との間に現像間隙に相当する間隙を形成出来るよう現像
スリーブ９Ａより若干大きな外径寸法を有している。

従って、現像スリーブ９Ａは感光体ベルトｌの外周面と
の間に非接触現像に適した一定の視像間隔（０゜３〜ｌ
　ｍｍ）を構成し、現像器９は常に適正な現像処理を行
うことが出来る。なお他の現像器８および１０．１１に
ついても同様であってそれぞれの内蔵する各突当コロは
周知の付勢機構によってガイド部材４に圧接される。

一方、第３図（Ｃ）に示す光学系７ｏは像露光手段であ
って収束性光伝送体７０ＡとＬＥＤ等の発光部７０Ｂを
一体に構成され、該発光部７０Ｂはケーシングの両端部
に突当部材として所定の高さをもった突起７０Ｃを一体
に形成している。

前記光学系７０は前記各突起７０Ｃが感光体ベルトｌの
外側において前記ガイド部材４に圧接するよう前記帯電
器６における場合と同様に板バネ等の弾性部材によって
付勢されている。

従って、前記光学系７０もまた感光体ベルｌ−１の周面
に対し常に一定の間隔を保って位置し画像を感光体上に
正確に結像することが出来る。

以上のように、像形成手段が感光体ベルト１と当接する
ことがないため、感光体ベルトの移動に伴う振動が像形
成手段に影響を与えないばかりでなく、感光体ベルトｌ
の摩耗がなく、さらに摩擦抵抗が小さく、搬送が容易で
ある。

従って、感光体ベルト１のスリップに伴う画像のズレや
ゆがみが未然に防止されている。

また、感光体ベルトｌに関しては、第３図の（Ａ　）、
（Ｂ　）、（Ｃ）に示す如くその内周に一対の連続した
ガイドレールＩＡを一体に形成し該ガイドレールＩＡを
前記ガイド部材４のガイド溝４Ｂに係合させることによ
り搬送中に生じ易い感光体ベルトｌの蛇行を防止してい
る。

次に、各現像器の構成、機能について第４図の現像器８
〜１１の断面図を参照に説明する。

本実施例では現像器８〜１１は何れも同一の構成、機能
の現像器が用いられているので第４図のうち現像器９の
断面部によって説明をする。現像スリーブ９Ａは、固定
したマグネットローラ９Ｄを内包し、同軸上の突当コロ
９Ｂにより感光体ベルト１の周面との間に所定の現像間
隔を保ち反時計方向に駆動回転される。薄層形成部材９
０Ａは剛性かつ磁性を有し、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
。一対のトナー搬送スクリュー９０Ｂおよび９０Ｇ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。

前記マグネットローラ９Ｄは、Ｎ極およびＳ極を交互に
中心角４５×π／１８０（磁極間角度θ［ｒａｄ］）を
もって等間隔に配置した等磁力の８極の固定磁石から構
成されるものであるが、スクレーパ９０Ｄに接する部分
において反発磁界を形成し、現像剤の剥離を容易にする
ためにｌ極欠落させて７極とし、前記現像スリーブ９Ａ
内で固定した状態で内包されている。この場合の現像器
の磁極間角度θ（ｒａｄ）は４５×π／１８０となって
いる。なお、本実施例では８極の磁石から構成されるマ
グネットローラ９Ｄを用いたが、一般的に、現像スリー
ブ９Ａ内に内包する等極配置をした場合マグネットロー
ラは現像器での現像剤の磁気ブラシの穂立を低くおさえ
る一方、適切な強さの磁力を確保するために、好ましく
は３００〜９００Ｇａｕｓｅで８〜１６極を用いるのが
好ましいので、現像器での磁極間角度θ（ｒａｄ）は（
４５〜２２．５）Ｘπ／１８０となる。

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９Ｉ！、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隔てて非
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、その結実現像スリーブ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か高くなっ
て現像スリーブ９Ａによって搬送されてスクレーバ９０
Ｄ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。

方、前記ガイド部材４は、感光体ベルトｌの背面に位置
する部分に同一の曲率半径Ｒによって形成した凸状の曲
面部４Ａを有し、該曲面部４Ａに感光体ベルト１の背面
を摺接させることによって感光体ベルトｌの感光面を所
定の位置に設定しかつ搬送中もその状態を保つようにな
っている。

前記曲面部４Ａは、前記のように一つの曲率半径Ｒのみ
によって構成した単純な凸面とされている・ので、感光
体ベルト１を摺擦作動させる際にも大きな摩擦抵抗を与
えずかつ、均一に圧接するために感光体ベルトＩは円滑
かつ安定した速度をもって搬送されることとなる。むろ
ん、感光体ベルトは曲面部４Ａの全面に接触させる必要
はなく、現像スリーブに対向する曲面部４Ａ部をさらに
凸状とし感光体ベルトを曲面部の摺擦を減らす様に設定
してもよい。

ここで、並列配置した現像器８〜ｌｌ中の現像スリーブ
８Ａ−１１Ａに対向して感光体ベルト１の背面に位置す
る前記曲面部４Ａの曲率半径Ｒの条件は、右 前記現像ニ殺の現像スリーブ８ＡとｌｌＡ＋：＃向する
感光体ベルｌ−１の周長に沿った長さ、すなわち、最大
間隔りおよび前記マグネットローラ９Ｄの現像部におけ
る磁極間角度をθ［ｒａｄ］で表すと、〈　θ か好ましい。すなわち、前記曲面部４Ａの曲率中心を頂
点として、お互いに最も離れた現像器である現像スリー
ブ８Ａの中心と、現像スリーブＩＩＡの中心とのなす角
である中心角が、現像器でのマグネットローラ磁極間角
度θより小さいという上記条件を満たす曲率半径Ｒと最
大間隔りの曲面部４Ａを有するガイド部材４を用いるこ
とにより、各現像器８〜１１を並列に配置することがで
きるだけでなく、それらの現像性が損なわれることなく
、また、いずれの現像器８〜１１においてもその現像性
に差異が生じない。さらに、曲率半径Ｒを大きくとるこ
とにより各現像器８〜１１を直線状に並列配置すること
ができるので、各現像器８〜１１を共通化してコストを
低減した上、構成も極めて簡単なものとすることが出来
る。

また、前記ガイド部材４は、クリーニング装置１３によ
って回収した廃トナーの回収容器として利用することも
可能であって、その場合にはガイド部材４はその内部を
密閉可能な中空の容器として用意される。

なお、Ｒの値は第１図の構成においてはθか（４５−２
２，５）Ｘ　ｒ　／　１８０．　Ｌ　−３０ｃｍである
ことがらＲ＞　−−７５ｃ躊が好ましい。

θ 又、帯電、像露光、現像器の組を４組、ベルト感光体に
対し並列配置した構成においてはＬ〜６０ｃｍとなりＲ
＞　１５０ｃｍとすることにより並列配置を実現するこ
とが可能となる。

〔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
像担持体を、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。さらに、現像手段を直線
状に並列配置を可能としたので、各現像手段の現像性能
を損なうがことなく、また、各現像手段を共通化してコ
ストを低減するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１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図は、前記装置の各要部断面図、第４図は、現像器
の断面構成図。 ■・・・感光体ベルト　　　２，３・・・回動ローラ４
・・・ガイド部材　　　　４Ａ・・・曲面部６・・・帯
電器　　　　　　６Ｂ・・・電極ブロック６Ｃ・・・突
起 ７・・・レーザ書込み系ユニット ８．９．１０．１１・・・現像器 ８Ａ、９Ａ、ＩＯＡ、１１Ａ・・・現像スリーブ８Ｂ、
９Ｂ、ＩＯＢ、ＩＩＢ・・・突当コロ８Ｄ、９Ｄ、ｌＯ
Ｄ、ＩＩＤ・・・マグネットローラ７０・・・（像露光
用）光学系　７０Ａ・・・収束性光伝送体７０Ｂ・・・
発光’１　　　　　７０　Ｃ・・・突起Ｒ・・・曲率半
径　　　　　Ｌ・・・最大間隔θ　・・ 磁極間角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの回動ローラと、 該２つの回動ローラ間に配設された曲面をもつガイド手
   段と、 該２つの回動ローラ間に張架されかつ該ガイド手段の曲
   面と摺擦しつつ移動するベルト状像担持体と、 ＮＳの磁極を特定の磁極間角度で交互に配置された磁気
   ロールを内包し、かつ、該ベルト状像担持体の周縁に対
   向して配設された複数の現像手段と、を有するとともに
   、 該ガイド手段の曲面の曲率半径をＲ、該現像手段に対向
   する該ベルト状像担持体の周長に沿った最大間隔をＬと
   し、該磁気ロールの該磁極間角度をθ［ｒａｄ］とする
   とき、 Ｌ／Ｒ＜θ であることを特徴とするカラー画像形成装置。