JPH09281778A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーの散り、画像のカブリがなく、ハイラ
イト部の転写性も良好で、高画質の画像が得られる画像
形成装置の提供を目的とする。 【解決手段】 感光体ドラム１０上に、帯電器１１によ
る帯電、像露光光学系１２による多値の画像データによ
る像露光、現像器１３による反転現像により形成したト
ナー像を帯電器１１Ｒによる再帯電後、中間転写ベルト
１４を用いて転写材ｐに転写する画像形成装置におい
て、上記再帯電後の前記転写時あるいは該転写前に前記
トナー像を像露光光学系１２Ｒにより像露光すると共
に、該像露光は前記画像データをもとに作成した露光デ
ータを用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてドラム状
の像形成体の周面に複数の帯電手段、像露光手段及び現
像手段を配置し、像形成体上にトナー像を形成する画像
形成装置、あるいは像形成体の一回転中にトナー像を像
形成体上に重ね合わせて形成する電子写真方式の画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像形成体上に、帯電、多値の画像データ
による像露光、反転現像により形成したトナー像を転写
材に転写する画像形成装置や、多色のカラー画像を形成
する方法として像形成体の一回転中に各色に対応する画
像の像露光、現像を順次反復して各色のトナー像を像形
成体上に重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装
置が知られている。

【０００３】しかし特に上記カラー画像を形成する装置
は、像形成体の周面に複数の帯電手段、像露光手段およ
び現像手段を配置すると共にさらに転写材の搬送領域や
クリーニング手段にも場所をとられるので、像形成体周
面のスペースが不足し、そのためレイアウトに難渋し、
周面長の長い大型の像形成体を必要とすると共にバラン
スも悪くなる欠点がある。

【０００４】このスペースの不足を解決する一つの方法
として、像形成体の基体を透明体とし、各像露光手段を
像形成体の内部に収容し、像形成体の内側から像露光す
るようにした装置が、また中間転写材を使用することに
より転写領域に対して接線方向から搬送される転写材の
搬送面を、像形成体の周面より離れた位置に設定するよ
うにした画像形成装置等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】中間転写体の使用によ
り前記の帯電手段、現像手段およびクリーニング手段の
像形成体の周面でのレイアウトの自由度は大きくなる
が、しかし転写材に対するトナー像の転写効率は低下
し、特にトナー像を重ね合わせるカラー画像形成装置で
はトナー層が厚くなり良好な転写が困難となる。これを
容易にするため転写前露光又は転写同時露光による除電
を行う方法があるが、単純な転写前露光又は転写同時露
光ではトナーが散り易く、非画像部のカブリまで転写さ
れるという問題がある。また、各トナー層の転写条件を
一様にするため再帯電を行うとハイライト部のトナーの
転写が特に悪くなるという問題が残る。さらに、トナー
像を重ね合わせる画像形成装置においては、トナー層が
厚くなるため益々転写が困難となり、通常の除電ではト
ナーが散り易く、再帯電によりハイライト部分の転写効
率が特に悪くなるという問題点がある。

【０００６】本発明はこれらの問題点を解決し、トナー
の散り、画像のカブリがなく、ハイライト部の転写性も
良好で、高画質の画像が得られる画像形成装置の提供を
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
に、帯電、多値の画像データによる像露光、反転現像に
より形成したトナー像を転写材に転写する画像形成装置
において、再帯電後の前記転写時あるいは該転写前に前
記トナー像を像露光すると共に、前記像露光は前記画像
データをもとに作成した露光データを用いることを特徴
とする画像形成装置によって達成される。

【０００８】また、前記像露光は、規定濃度より低い低
濃度部では像露光を禁止するか、あるいは露光量を制限
し、また、前記像露光は、低濃度部の画像データに対
し、像露光量を増加する変更を行い、さらに、前記像形
成体上にトナー像を重ね合わせることを特徴とする画像
形成装置は好ましい実施態様である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施例であるカラ
ー画像形成装置の一例の構成を図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４０
Ｒ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及び１２Ｒは感光体ドラム１０の軸方
向に配列したＬＥＤとセルフォックレンズとから構成さ
れる露光光学系で、露光光学系１２（Ｙ）〜（Ｋ）には
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（Ｙ）〜（Ｋ）にそれぞれ電気信号として入力さ
れ、露光光学系１２Ｒには後述する転写時露光用の電気
信号が入力される。

【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）および黒色（Ｋ）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１３０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。

【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１
０の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述し
た透明の基体を通して行われる。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１成分或いは
２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、スコロトロン帯電器１１Ｒ
によって一様帯電を受けた後、露光光学系１２Ｒによっ
て後述する像露光を受けながら一旦中間転写部材である
中間転写ベルト１４の周面に転写される。

【００２６】前記の中間転写ベルト１４は、厚さ１００
〜５００μｍ、電気抵抗は１０⁸〜１０¹¹Ω・ｃｍのウ
レタンゴムから成り、さらに表層に分離用に同様な抵抗
値を有するテフロン層を設けたものであり、ローラ１４
Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび１４Ｄの間に張架され、ロー
ラ１４Ｄに伝達される動力により感光体ドラム１０の周
速度に同期して反時計方向に循環して搬送される。

【００２７】前記の中間転写体である中間転写ベルト１
４はバックアップローラであるローラ１４Ａとローラ１
４Ｂの間のベルト面を感光体ドラム１０の周面に接し、
一方ローラ１４Ｃ外周のベルト面を転写部材である転写
ローラ１５に接していてそれぞれの接点においてトナー
像の転写域を形成している。

【００２８】感光体ドラム１０周面に付着した状態にあ
るカラートナー像は、先ず前記の中間転写ベルト１４と
の間の接点においてローラ１４Ｂへのトナーと反対極性
のバイアス電圧の印加により順次中間転写ベルト１４の
周面側に転写される。すなわちドラム上のカラートナー
像は接地したローラ１４Ａの案内によりトナーを散らす
ことなく転写域へと搬送され、ローラ１４Ｂに対する１
ないし２ｋＶのバイアス電圧の印加によって中間転写ベ
ルト１４側に効率良く転写される。

【００２９】一方では給紙カセット１６の給紙ローラ１
７の作動により転写材である転写紙ｐが搬出されてタイ
ミングローラ１８に給送され、中間転写ベルト１４上の
カラートナー像の搬送に同期して転写ローラ１５の転写
域へと給紙される。

【００３０】転写ローラ１５は前記中間転写ベルト１４
の周速度に同期して時計方向に回動されていて、給紙さ
れた転写紙ｐは転写ローラ１５と前記の接地状態にある
ローラ１４Ｃの間のニップ部の形成する転写域において
中間転写ベルト１４上のカラートナー像に密着され転写
ローラ１５への１ないし２ｋＶのトナーと反対極性のバ
イアス電圧の印加により順次カラートナー像は転写紙ｐ
上に転写される。

【００３１】カラートナー像の転写を受けた転写紙ｐは
除電針１９Ａにより除電され、搬送ベルト１９を介して
定着装置２１に搬送され、熱ローラ２１Ａと圧着ローラ
２１Ｂとの間に挟着搬送されて加熱され、トナーを溶着
して定着がなされたのち排紙ローラ２２を介して装置外
部に排出される。

【００３２】前述した感光体ドラム１０、中間転写ベル
ト１４および転写ローラ１５にはそれぞれクリーニング
装置１００，１４０および１５０が設置され、それぞれ
の備えるブレードが常時圧接されていて、残留した付着
トナーの除去がなされて周面は常に清浄な状態に保たれ
ている。

【００３３】前記の本発明の画像形成装置は、トナー像
の転写手段に前記の中間転写ベルト１４を使用すること
により、転写紙ｐの搬送面を感光体ドラム１０の周面よ
り離間した位置に移転することを実現し、それによって
ドラム周面に新たなスペースを生み出して、前記の各現
像器その他の帯電器、クリーナ等の画像形成機材を図１
に示すように無駄な空間を生ぜず、かつバランスのとれ
た位置に配置している。

【００３４】すなわち転写紙ｐの搬送面の下方への移転
により生じたドラム周面下部のスペースには、前記の中
間転写ベルト１４と共にさらに感光体ドラム１０のクリ
ーニング装置１００が配置される。

【００３５】その結果、前記の各現像器１３は感光体ド
ラム１０の中心を通る垂直線ＸＸに対してはその左右に
現像器１３Ｙと１３Ｍ、現像器１３Ｃと１３Ｋとそれぞ
れ２個ずつ、また感光体ドラム１０の中心を通る水平線
ＹＹに対してはその上下に現像器１３Ｍと１３Ｃ、現像
器１３Ｙと１３Ｋとそれぞれ２個ずつとなるよう余裕を
もって配置することが可能となり、それによって装置の
重量バランスが良くまた現像器１３その他の機材の着脱
操作も容易となる。

【００３６】前記のクリーニング装置１００を垂直線Ｘ
Ｘに対し下側±１０度の範囲内に配置することにより、
前記の中間転写ベルト１４を垂直線ＸＸの下側回転上流
側の５度ないし４５度の範囲内に置くことが出来て、そ
れによって各現像器１３は垂直線ＸＸおよび水平線ＹＹ
に対し左右上下共にほぼ対称の位置に配置することが可
能となってバランス、操作性はさらに改善される。

【００３７】さらに前記の各現像器１３は各帯電器１１
と共に、また前記の中間転写ベルト１４はそのクリーニ
ング装置１４０と前記のクリーニング装置１００と共に
それぞれ一体化したユニットとして装置本体に対し図示
の手前側より案内部材のスライドにより着脱される。

【００３８】本発明の画像形成装置においては、転写ベ
ルト１４の上流側に再帯電のための帯電器１１Ｒと、前
記の透明基体上に感光層を設けた感光体ドラム１０の前
記中間転写ベルト１４に面する内部の支持部材２０上に
除電のために露光手段としての像露光光学系１１Ｒを備
えている。

【００３９】前記像露光光学系１１Ｒは、像露光光学系
１１と同様にドラムの軸方向に配列したＬＥＤアレイと
セルフォックレンズとから構成されていて、中間転写ベ
ルト１４のローラ１４Ｂに対向して位置され、中間転写
ベルト１４へのカラートナー像の転写すなわち前記のロ
ーラ１４Ｂへのバイアス電圧の印加に同期してトナー像
形成のための画像データに基づいた電気信号が入力さ
れ、感光体ドラム１０の内面より点灯される。

【００４０】像露光光学系１１Ｒの点灯による発光光
は、感光体ドラム１０の透明体の基体を透過して基体外
層の感光体に到達して照明し、それによって帯電状態に
ある感光体を除電して中間転写ベルト１４に対するカラ
ートナー像の転写効率を向上させる。

【００４１】像露光光学系１１Ｒは感光体ドラム１０の
内部に設置することにより前述したように感光体に対し
中間転写ベルト１４への転写と同時に転写部背面より露
光して除電することが可能となるため、感光体上のカラ
ートナー像は除電に伴いがちなトナーの散りが防止さ
れ、画像形成時の画質を維持して中間転写ベルト１４に
高転写率をもって転写される。

【００４２】この時、露光光が中間転写部材である中間
転写ベルト１４により再反射し、感光体ドラムの中から
光除電を行い、潜像を乱すことがある。この露光光によ
る有害な反射光の発生を阻止するため、中間転写ベルト
１４には露光光を吸収出来る黒色でかつ光沢がない素材
を使用することが望ましい。

【００４３】なお、中間転写ベルト１４が透明の場合
は、バックアップローラ１４Ａ又は１４Ｂを光吸収部材
とすることが好ましい。

【００４４】前記転写前又は転写同時に行う露光は従来
のようにデータに応じて、すなわち図３（ｃ）に示すよ
うに、画像濃度の高い部分には露光光量を大きく、また
画像濃度の低い部分には低光量の露光を行う方法では、
高濃度部ではトナーの散りが目立ち、低濃度部では露光
光量が不足による除電不足のため転写効率が悪く、規定
濃度Ｄ₁以下ではカブリまで転写するようになり、低画
質の画像しか得られないという問題があった。

【００４５】本発明においては、図３の（ａ）又は
（ｂ）に示すように、低濃度部でも充分に光除電が行わ
れるような露光光量とし、高濃度部ではベタ部分のエッ
ジや文字部でトナーの散りを起こさない露光光量Ｐ_max
とする。また規定濃度Ｄ₁以下の部分即ちトナー画像の
ない部分ではカブリ防止のため露光は行わない。

【００４６】タイプ（ａ）では、転写前又は転写同時の
露光光量をＰ、画像濃度をＤとすると、 Ｐ＝０（Ｄ＜Ｄ₁） Ｐ＝一定（Ｄ≧Ｄ₁） とする露光データを作成し露光を行う。ここで画像濃度
Ｄはトナー像を重ね合わせるプロセスの場合は、イエロ
ー、マゼンタないし黒色の濃度をＤ_Y，Ｄ_M，Ｄ_C，Ｄ_Kと
すると、 Ｄ＝Ｄ_Y＋Ｄ_M＋Ｄ_C＋Ｄ_K とする。規定濃度Ｄ₁は転写紙を除いたトナー像のみに
よる反射濃度で０．００５〜０．０３の値に通常設定さ
れる。

【００４７】またタイプ（ｂ）はトナー像を重ね合わせ
る方式の場合に適した方法で、 Ｐ＝０（Ｄ＜Ｄ₁） Ｐ＝ｆ（Ｄ）（Ｄ＞Ｄ₁） とする。これは、トナー像の重ね合わせるにより光吸収
が大となるので、Ｄ（＝Ｄ_Y＋Ｄ_M＋Ｄ_C＋Ｄ_K）の大きい
方に多めの露光光量を照射する非線形の関係にしたもの
である。Ｄ₁は転写紙を除いたトナー像のみによる反射
濃度で０．００５〜０．０３の値に通常設定される。

【００４８】（ａ），（ｂ）共に、Ｄ＜Ｄ₁ではＰ＝０
とし（露光しない）、Ｄ＞Ｄ₁で小さい場合は、Ｐはハ
イライト部分の転写性を確保するため濃度データに対し
て多めに露光する。また、Ｄが大でも過剰に露光してト
ナー像の散りを防止するためＰは一定光量以下とする。

【００４９】転写時、転写前に帯電器１１Ｒによる再帯
電の後に、以上のような像露光を行うことにより、トナ
ーの散り、画像のカブリがなく、ハイライト部の転写性
も良好な、カブリのない高画質の画像が得られることに
なる。以上の像露光は転写時より若干早い転写前に行っ
ても同様の効果を得ることができる。

【００５０】転写時、転写前の帯電器１１Ｒによる再帯
電を省略する場合は、最後に使用される黒（Ｋ）トナー
像に対応する部分は既に像露光により除電されているの
で、前記と同じ露光を行ってもよいし、あるいはＤ＝Ｄ
_Y＋Ｄ_M＋Ｄ_Cとした画像濃度Ｄを用いて露光光量を決め
て露光を行ってもよい。

【００５１】なお、本発明は、像露光手段を透明体の感
光体ドラムの内部に収容して、ドラム内部より外周の感
光体に対し像露光を行うようにしたカラー画像形成装置
について説明したが、本発明は、単色の画像形成装置、
又は図４に示すような図示しない４光源とポリゴンミラ
ーＰＭの回転によるレーザ光学系の光路を図上左右に分
けて像露光を行う露光走査を行うカラー画像形成装置、
あるいは図５に示すようなＬＥＤとセルフォックレンズ
等を使用したラインヘッド光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２
Ｃ，１２Ｋの露光走査によって感光体ドラム１０の外側
より像露光を行うようにしたカラー画像形成装置、ある
いはさらに、図６に示す中間転写部材として中間転写ロ
ーラ１４′を使用した画像形成装置に対しても適用が可
能である。図１と同一部分は図１と同一符号を付してお
り説明を省略する。

【００５２】中間転写ローラ１４′は感光体ドラム１０
の周速度と転写域において同期して接触回転するローラ
で、金属基体上に弾性層として厚さ２００〜１０００μ
ｍ、電気抵抗１０⁸〜１０¹¹Ω・ｃｍのウレタンゴム層
と、更にその上に分離用に同様なテフロン層をコートし
たものである。

【００５３】さらにまた、図７（ａ）に示すような中間
転写部材を用いないで直接感光体ドラム１０より転写紙
ｐに転写する方式の場合も図１に示した装置と同様に、
本発明を適用でき、同様の効果を得ることが出来る。

【００５４】なお、図７（ｂ）に斜線を施して示した画
像のない確率の高い転写紙ｐの給紙方向先端部の部分に
は、露光光学系１２Ｒによりさらに一様に像露光を行っ
て、転写紙ｐの感光体ドラム１０からの分離を良好にす
ることによって、トナーの散りやカブリがなく転写性が
良好で、かつ転写紙の分離性を良好にすることがなされ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明により、画像データをもとに像形
成体上に形成したトナー像を再帯電後、転写時あるいは
該転写前に前記トナー像を像露光すると共に、該像露光
は前記画像データをもとに作成した露光データを用いる
ことにより、トナーの散り、画像のカブリを防止し、ハ
イライト部の転写性も良好で、地汚れのない高画質の画
像が得られる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】本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成
図。

【図２】図１の感光体ドラムの断面構成図。

【図３】画像濃度Ｄに対する転写時の露光光量Ｐの関係
を示すグラフ。

【図４】レーザ光学系による像露光を行うカラー画像形
成装置の要部図。

【図５】ラインヘッド光学系による像露光を行うカラー
画像形成装置の要部図。

【図６】中間転写ローラを用いたカラー画像形成装置の
構成図。

【図７】中間転写部材を用いないカラー画像形成装置の
構成図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １１ 帯電器 １２ 露光光学系 １３ 現像器 １４ 中間転写ベルト １４′ 中間転写ローラ １５ 転写ローラ １６ 給紙カセット ２０ 支持部材 ２１ 定着装置 ｐ 転写紙 Ｐ 露光光量 Ｄ 画像濃度 Ｄ₁ 規定濃度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体上に、帯電、多値の画像データ
   による像露光、反転現像により形成したトナー像を転写
   材に転写する画像形成装置において、 再帯電後の前記転写時あるいは該転写前に前記トナー像
   を像露光すると共に、前記像露光は前記画像データをも
   とに作成した露光データを用いることを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記像露光は、規定濃度より低い低濃度
   部では像露光を禁止するか、あるいは露光量を制限する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記像露光は、低濃度部の画像データに
   対し、像露光量を増加する変更を行うことを特徴とする
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記像形成体上にトナー像を重ね合わせ
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記
   載の画像形成装置。