JPH07325450A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にカラー画像形成装置において、像形成体
の内側に複数の像露光手段を配置する場合に、それ等の
光源の内蔵に伴う像形成体の大型化と光量の安定化、発
熱の問題を解決する。 【構成】 感光体ドラム10の内包する支持部材20の中心
にドラムの軸方向の長さに相当する１本のフリッカーレ
スの蛍光ランプ等の光源ＬＡを配置し、鏡面20Ａによっ
て集光される前記光源ＬＡの放射光を各露光光学系12の
光シャッタ機能素子Ｓの作用を画像信号に応じて制御す
ることによって、セルフオックレンズＬを介して感光体
ドラム10の透明器体を透してその外周の感光層に投射し
結像するように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像形成体の周面に複数
の像露光手段と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
転写体の搬送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）における前記したような障害の
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】しかしながら像形成体
に像露光手段を内包する場合、光源としてLED等の発光
体をも内包することになるので、特にカラー画像形成装
置では複数の像露光手段を備えることから、像形成体を
大型にすると同時に光源の放熱処理も必要となりさらに
前記の各像露光手段に加えて帯電前露光、転写同時露光
やクリーニング前露光等の一様露光手段光源をも内包す
るとなると、その必要性はさらに強まって装置の構成上
大きな課題となる。

【０００７】本発明はこの点を解決して改良した結果、
前記の像露光手段あるいは一様露光手段を小型の像形成
体に内包することを実現すると共に、光源の放熱処理を
低減としたコンパクトで構造も簡単なカラー画像形成装
置の提供を目的としたものである。

【０００８】

【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、像露光および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、前記像形成体は複
数の像露光手段を内包し、前記各像露光手段は光源を共
通としてそれぞれの備える光シャッタ機能により像露光
を行うことを特徴とするカラー画像形成装置（第１発
明）、および、像形成体に対し帯電、像露光および現像
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、前記像形成体は前記像露光手段ならびに一様露
光手段を内包し、前記一様露光手段は、光源を共通とし
て転写同時、クリーニング前あるいは、帯電前の各露光
の少なくとも２つを併用することを特徴とするカラー画
像形成装置（第２発明）、および、像形成体に対し帯
電、像露光および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、前記像形成体は、前記像
露光手段ならびに一様露光手段を内包し、それぞれの備
える光シャッタ機能により像露光を行う前記像露光手段
と前記一様露光手段との光源を共通としたことを特徴と
するカラー画像形成装置（第３発明）によって達成され
る。

【０００９】

【実施例】本発明の各実施例の説明に先立ち、各発明に
共通するカラー画像形成装置の構成を図１および図２に
よって説明する。

【００１０】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の外周に透明導電
層，有機感光層（ＯＰＣ）を塗布したものである。

【００１１】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。

【００１２】11は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。

【００１３】12は感光体ドラム10の軸方向に配列した発
光素子をアレイ状に一列に並べたＦＬ，ＥＬ，ＰＬ，Ｌ
ＥＤや光シャッタ機能をもつ素子を一列に並べたＬＩＳ
Ａ，ＲＬＺＴ，ＬＣＳと等倍結像素子としてのセルフオ
ックレンズとから構成される露光光学系で、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。

【００１４】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。

【００１５】13Ｙないし13Ｋはイエロー（Ｙ），マゼン
タ（Ｍ），シアン（Ｃ）およびＫ（黒色）の各現像剤を
収容する現像器で、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13
0を備えている。

【００１６】前記の各現像器は、前述した帯電器11によ
り帯電，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。

【００１７】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。

【００１８】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およ
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。

【００１９】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。

【００２０】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
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。

【００２１】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。

【００２２】次いで感光体ドラム10は前記イエロ（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して
いく。

【００２３】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色（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。

【００２４】これ等各露光光学系による感光体ドラム10
の有機感光層に対する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
れたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、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借置を講ずることにより支障
のない程度迄制御することができる。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、透明電導層を接地する感
光体ドラム10に対してトナーと同極性の直流バイアスを
印加して、露光部にトナーを付着させる非接触の反転現
像が行われるようになっている。

【００２５】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紙に転写される。

【００２６】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。

【００２７】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かかる。

【００２８】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。又以下に記
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。

【００２９】（実施例１）第１発明の実施例を図３によ
って説明する。

【００３０】本発明の装置は、前記のＬＥＤに代表され
る発光素子とセルフオックレンズとから構成される露光
光学系12に替えて、ＬＣＳに代表される光源ＬＡと光シ
ャッタ機能を有する素子ＳとセルフオックレンズＬとか
ら構成される各露光光学系12を像露光手段として備えて
いる。

【００３１】前記の光源ＬＡは感光体ドラム10の軸方向
の長さに相当する大きさのフリッカーレスの蛍光ランプ
が使用され、像形成体の中心すなわち前記の支持部材20
の中心に位置して、常時点灯し、鏡面20Ａにより光量を
集光して支持部材20の形成する放射状の各スリットを通
してそれぞれ光シャッタ機能素子Ｓに均等に投光してい
る。

【００３２】前記の光シャッタ機能素子Ｓとしては、画
像信号によって個々に光の透過体あるいは遮蔽体とする
ことの出来る液晶シャッタアレイが使用される。

【００３３】前記の光シャッタ機能素子Ｓは、潜像形成
のタイミングに応じて各液晶シャッタを光の透過体と
し、光源ＬＡより受けたその照射光を前記のセルフオッ
クレンズＬを介して感光体ドラム10の透明基体の内側か
ら感光層に投射し結像させる。感光層に投射される像露
光光は、光シャッタ機能素子ＳのＯＮ，ＯＦＦによる主
走査と感光体ドラム10の回転による副走査とによって、
潜像として形成されて行く。

【００３４】なお前記の光シャッタ機能素子Ｓとして
は、前述した液晶シャッタパネル（ＬＣＳ）の他に光磁
気効果光シャッタアレイ（ＬＩＳＡ）あるいは透光性圧
電素子シャッタアレイ（ＰＬＺＴ）等を使用することも
出来る。

【００３５】従って感光体ドラム10は前記の各露光光学
系12の光源として１本の蛍光ランプＬＡのみを内包すれ
ば良いので小型化が可能であり、同様に光量の安定化や
その放熱処理も容易となる。

【００３６】（実施例２）第２発明の実施例を図４によ
って説明する。本実施例においては、一様露光手段に関
するものであり像露光手段は特に限定されない。

【００３７】本発明の装置は、一様露光手段とも呼ばれ
る帯電前、転写同時およびクリーニング前の各露光手段
すなわち前記の各作用に先立って行われる感光体の電荷
除去のための前露光手段を備えている。

【００３８】前記の各露光は、像形成体の中心すなわち
前記の支持部材20の中心に位置し、感光体ドラム10の軸
方向の長さに相当する大きさの発熱量の小さいフリッカ
ーレス又は高周波発光の蛍光ランプを共通の光源ＬＡと
している。

【００３９】前記光源ＬＡは常時点灯していて、鏡面20
Ａにより光量を集光し、支持部材20の形成する放射状の
各スリット210A,210Ｂおよび210Ｃを通した照射光を、
支持部材20の外周面に設けた遮蔽部材ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ
にそれぞれ投光している。従って前記の各遮蔽部材を画
像形成プロセスのタイミングに応じて順次開放すること
により前述した一様露光が行われる。帯電前露光、転写
同時露光およびクリーニング前露光の各露光領域はそれ
ぞれ前記の支持部材20に形成される各スリット210Ａ，2
10Ｂおよび210Ｃ開口幅によって規制され、帯電前露光
はクリーニング装置19の容器19Ｂと帯電器11（Ｙ）との
各容器間に、転写同時露光は転写器14Ａの電極と除電器
14Ｂの容器の下流側端面との間に、さらにクリーニング
前露光はクリーニング装置19の容器19Ｂ内におけるトナ
ー回収部材19Ｃとブレード19Ａのそれぞれのドラム面と
の圧接点との間に限定される。それによって感光体ドラ
ム10に対する前記の一様露光が対象とするドラム面に対
し効率良く集中して行われる。

【００４０】従って感光体ドラム10は前記の一様露光手
段の光源として１本の蛍光ランプＬＡのみを内包すれば
良いので小型化が可能であり、同時に光量の安定化やそ
の放熱処理も容易となる。

【００４１】なお、前記の蛍光ランプＬＡを像形成プロ
セス中点灯する常時露光状態としても除電効果は得られ
る。その場合には前記の遮蔽部材が不要となるので機構
が簡素化される。

【００４２】（実施例３）第３発明の実施例を図５によ
って説明する。

【００４３】本発明の装置は、前記のＬＥＤに代表され
る発光素子とセルフオックレンズとから構成される露光
光学系12に替えて、ＬＣＳに代表される発熱量の小さい
フリッカーレスの蛍光ランプ等の光源ＬＡとシャッタ機
能素子ＳとセルフオックレンズＬとから構成される各露
光光学系12を像露光手段として備え、さらに一様露光手
段とも呼ばれる帯電前、転写同時およびクリーニング前
の各露光手段すなわち前記の各作用に先立って行われる
感光体の電荷除去のための前露光手段を備えている。

【００４４】前記の光源ＬＡは、感光体ドラム10の軸方
向の長さに相当する大きさのランプが使用され、像形成
体の中心すなわち前記の支持部材20の中心に位置して常
時点灯し、鏡面20Ａにより光量を集光して支持部材20の
形成する放射状のスリットを通してそれぞれの光シャッ
タ機能素子Ｓに均等に投光し、さらにスリット210Ａ，2
10Ｂおよび210Ｃを通して透明基体の内側からそれぞれ
の対応する感光体ドラム10の感光層に投光している。

【００４５】前記の光シャッタ機能素子Ｓとしては、画
像信号によって個々に光の透過体あるいは遮蔽体とする
ことの出来る液晶シャッタアレイが使用され、前述した
画像信号の入力によりシャッタの開閉が行われる。前記
の光シャッタ機能素子Ｓは、潜像形成のタイミングに応
じて各液晶シャッタを光の透過体とし、光源ＬＡより受
けたその照射光を前記のセルフオックレンズＬを介して
感光体ドラム10の透明基体の内側から感光層に投射し結
像させる。

【００４６】感光層に投射される像露光光は、光シャッ
タ機能素子Ｓによる主走査と感光体ドラム10の回転によ
る副走査とによって順次潜像として形成されて行く。

【００４７】さらに前記の光源ＬＡは前記の一様露光手
段の光源を兼ねていて、その照射光は支持部材20の形成
する放射状のスリット210Ａ，210Ｂおよび210Ｃを通っ
て感光体ドラム10の透明基体の内側からそれぞれ対象と
する感光層に対して投射される。実施例２における様
に、遮蔽部材(ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ)を設け画像形成プロセ
スのタイミングに応じて開放動作を行う構成としてもよ
い。

【００４８】帯電前露光、転写同時露光およびクリーニ
ング前露光の各露光領域はそれぞれ前記の支持部材20に
形成される各スリット210Ａ，210Ｂおよび210Ｃの開口
幅によって規制され、帯電前露光はクリーニング装置19
の容器19Ａと帯電器11（Ｙ）の容器間に、転写同時露光
は転写器14Ａの電極と除電器14Ｂの容器の下流側側面と
の間に、さらにクリーニング前露光はクリーニング装置
19の容器19Ｂ内におけるトナー回収部材19Ｃとブレード
19Ａのそれぞれのドラム面との圧接点との間に限定され
る。それによって感光体ドラム10に対する前記の一様露
光が対象とするドラム面に対し効率良く集中して行われ
る。

【００４９】従って感光体ドラム10は前記の各露光光学
系12ならびに一様露光手段の光源として１本の光源ＬＡ
のみを内包すれば良いので小型化が可能であり、同時に
光量の安定化やその放熱処理も低減される。

【００５０】前述した各露光手段の共通とする光源ＬＡ
としては前記蛍光管の他ＬＥＤ，ＥＬ，ＰＬ等を使用し
ても良く、一方光シャッタ機能素子Ｓとしては前記の液
晶シャッタパネル（ＬＣＳ）に替えて光磁気効果光シャ
ッタアレイ（ＬＩＳＡ）や透光性圧電素子シャッタアレ
イ（ＰＬＺＴ）を使用することも出来る。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、感光体に潜像を形成する
ための各像露光手段ならびに除電を行うための各一様露
光手段を一体化して感光体内に収容した上、さらに共通
の光源によって各露光を行うことが可能となり、その結
果露光機能の信頼性が向上すると同時に容積が小型化
し、かつ構造の簡略化によってコストの低減も期待出来
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】感光体ドラムと露光光学系の関係を示す断面
図。

【図３】第１発明による露光光学系の配置図。

【図４】第２発明による露光光学系の配置図。

【図５】第３発明による露光光学系の配置図。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 11 スコロトロン帯電器 12 露光光学系 13 現像器 14Ａ 転写器 14Ｂ 除電器 19 クリーニング装置 19Ａ ブレード 19Ｂ 容器 19Ｃ トナー回収部材 20 支持部材 20Ａ 鏡面 210Ａ，210Ｂ，210Ｃ スリット ＬＡ 光源 Ｓ 光シャッタ機能素子 Ｌ セルフオックレンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｇ 21/08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に対し帯電、像露光および現像
   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、前記像形成体は複数の像露光手段を内包し、前
   記各像露光手段は光源を共通としてそれぞれの備える光
   シャッタ機能により像露光を行うことを特徴とするカラ
   ー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記光源は前記像形成体の中心に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 像形成体に対し帯電、像露光および現像
   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、前記像形成体は前記像露光手段ならびに一様露
   光手段を内包し、前記一様露光手段は、光源を共通とし
   て転写同時、クリーニング前あるいは帯電前の各露光の
   少なくとも２つを併用することを特徴とするカラー画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記光源は前記像形成体の中心に配置さ
   れていることを特徴とする請求項３のカラー画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記一様露光手段はそれぞれの備える遮
   蔽手段の作動により前記、各露光を行うことを特徴とす
   る請求項３のカラー画像形成装置。
6. 【請求項６】 像形成体に対し帯電、像露光および現像
   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、前記像形成体は前記像露光手段ならびに一様露
   光手段を内包し、それぞれの備える光シャッタ機能によ
   り像露光を行う前記像露光手段と前記一様露光手段との
   光源を共通としたことを特徴とするカラー画像形成装
   置。
7. 【請求項７】 前記光源は前記像形成体の中心に配置さ
   れていることを特徴とする請求項６のカラー画像形成装
   置。